JP3142698B2 - 画像記録ヘッドの駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像記録ヘッドの駆動装
置、詳しくは、複数色の画像を重畳してカラー画像を記
録する画像記録ヘッドの駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数のノズルを有するインクジェ
ット記録ヘッドの駆動方法としては、マトリクス駆動方
式及びシフトレジスタ出力の時分割方式などが知られて
いる。前者は文字どおり、複数ノズルに対応する発熱素
子がマトリクス形式に配線され、これらを時分割にマト
リクス駆動する。このタイプの構成を図５に示す。これ
に対し後者の場合、ノズル数に等しいビット数を有する
シフトレジスタ及びラッチ回路が設けられ、ラッチ回路
の出力が同時に或いは時分割に駆動される。

【０００３】上述の前者の構成は、特に回路が簡素であ
るためにコスト的に安価に設計でき、ディスポーザブル
・タイプのヘッドにおいて有効である。しかし一方で、
マトリクス構造故に、ヘッドと本体との接続線の数が多
くなるといった欠点を有する。これに対し後者の構成
は、ヘッドと本体間の接続線の数は前者の場合に比較し
て著しく減少し、フレキ・ケーブルなどのケーブルの幅
を狭く設計可能であり、従って本体を小型化できるとい
った利点を有する一方、ヘッドに搭載するデバイスのコ
ストが高価となる欠点を有する。特に、カラー・プリン
タでは、通常、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロ
ー（Ｙ）及びブラック（ＢＫ）の４色のヘッドを有する
ため、各ヘッドのノズル数に相当するビットを有するシ
フトレジスタ及びラッチ及び駆動回路が４セットと必要
となり、かなり高価なものとなってしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みなされたものであり、装置構成、とりわけ、記録ヘ
ッド部の構造の簡略化及び記録ヘッドへの信号線数を少
なくし、装置の小型化、コストの低減を有利にする画像
記録ヘッドの駆動装置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この問題を解決するた
め、本発明の画像記録ヘッドの駆動装置は以下に示す構
成を備える。すなわち、複数色に対応し、それぞれの記
録色に対して複数の記録素子群を備える記録ヘッドを搭
載した記録部を備える画像記録ヘッドの駆動装置であっ
て、全記録素子の数より少ない数のシリアル記録データ
を受ける前記複数の記録素子群に共通のシフトレジスタ
と、 前記シフトレジスタからの記録データを記憶保持す
る前記複数の記録素子群に共通の記憶保持手段と、記録
すべきデータを前記シフトレジスタにシリアル転送する
転送手段と、前記複数色に対応した前記複数の記録素子
群毎に選択的に駆動を行う選択駆動手段とを備える。

【０００６】また、他の発明は以下に示す構成を備え
る。すなわち、ブラック記録用のｍ個の記録素子、イエ
ロー、マゼンタ及びシアンについては前記ｍ個より少な
いｎ個の記録素子を有する記録部を備える画像記ヘッド
の駆動装置であって、前記ｍ個より多い３ｎ個の記録デ
ータを記憶保持する記憶保持手段と、該記憶保持手段に
記録データをシリアル転送する転送手段と、前記記憶保
持手段に、ｍ個のブラック用記録データが転送保持され
た場合、対応するブラック用記録素子を駆動する第１の
駆動手段と、前記記憶保持手段に、３ｎ個のイエロー、
マゼンタ、シアン用の記録データが転送保持された場
合、対応するそれぞれの記録色の記録素子を駆動する第
２の駆動手段とを備える。

【０００７】

【作用】かかる本発明の構成において、例えば記憶保持
手段に１つの記録色の記録データが転送手段でシリアル
転送された場合、対応する記録素子群を駆動して画像を
記録する。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面に従って本発明に係る実施例
を詳細に説明する。

【０００９】実施例におけるインクジェットヘッドの各
色毎のノズルの配置とその個数の関係を図１に示す。

【００１０】図示の如く、このヘッドには、イエロー
（以下、単にＹ），マゼンタ（以下、単にＭ），シアン
（以下、単にＣ）、そしてブラック（以下、単にＢＫ）
の各色のインクに対応するノズル・セットが直線上に配
列され、Ｙ，Ｍ，Ｃの各ノズル・セットはそれぞれ２４
ノズルで、Ｂｋに関しては６４ノズルで構成される。

【００１１】つまり、Ｂｋ成分に関しては６４ノズルの
ブラック・ヘッドを用いて印字され、カラー・イメージ
或いはカラー・グラフィックスなどに関しては、Ｙ，Ｍ
及びＣの組合せで表現される。ブラックに対応するノズ
ル数が他の色に比べて多い理由は、最も使用頻度の多い
テキスト印字の場合の印字速度を高速化し、コストパフ
ォーマンスを向上させるためである。

【００１２】これらノズル・セットは図２の点線内で示
される回路ブロックを含んでいる。図３において、１は
６４ビットのシフトレジスタ、２は６４ビットのラッ
チ、３は制御論理、４は制御論理３の出力に１対１で接
続されるドライバで、実際にはトランジスタ・アレイ或
いはＦＥＴアレイが配列される。“ｒＫ１”や“ｒＹ２
４”等の“ｒ”示される素子は各ノズルに毎に設けられ
た発熱素子であり、米国特許第４，７２３，１２９号、
同第４，７４０，７９６号などの基本的な原理により、
熱エネルギーによって各インクがノズル口より吐出され
る。

【００１３】１０は通電流防止用のダイオードであり、
実際には発熱素子ｒと同一ウェハー上に構成される。こ
の実施例では、図１から明らかなように、Ｙ，Ｍ，Ｃの
各ノズル・セットはｎ＝２４個の発熱素子を含み、ＢＫ
ノズル・セットはｎ＝６４個の発熱素子を含む。５〜８
は各ノズル・セットに対応して、コモン端子に時分割で
パワー供給するためのスイッチ手段であり、本実施例で
はスイッチング・スピードを考慮して、ＦＥＴを使用し
た。

【００１４】図２に本発明の回路ブロック図を示す。但
し、本発明に関連する部分、即ちヘッドの制御に関連す
る部分だけを特に示し、それ以外の部分、例えばホスト
装置とのインタフェースなどに関しては省略した。

【００１５】図中、２１はマイクロプロセッサ（ＭＰ
Ｕ）であり、ヘッドキャリッジを駆動するＣＲモータ２
４、及び記録紙を搬送するラインフィード（ＬＦ）モー
タ２４を制御したり、ヘッド温度検出回路３３からヘッ
ドの温度情報を受け、ヘッドの温度を制御しインクの吐
出量を安定に維持する。このほかにもＭＰＵ２１は上述
した外部ホスト装置とのインタフェース制御を実施した
りする。ＭＰＵ２１は吐出周期発生器２６に対し、印字
区間信号４４を提供し、この信号がイネーブルの時、吐
出周期発生器２６は後述するタイミングで信号３４を発
生する。この信号はＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アク
セス）起動／制御論理２８、ヘッドへのデータ転送制御
論理２９、およびヘッド駆動タイミング及びパルス制御
論理３０に提供される。

【００１６】ＤＭＡ制御論理２８はＭＰＵ２１に対し、
ＤＭＡ要求信号３５を発し、ＭＰＵ２１からＤＭＡ認識
信号３６が返却されると、印字すべきデータ（ＭＰＵ２
１にが印刷データに基づて展開したイメージデータ）が
記憶されるＤＲＡＭ２７から、８ビットのパラレル・デ
ータを８ビット・シフトレジスタ／ラッチ３１に獲得す
るための制御を行い、この信号をシリアルデータに変換
してヘッド３２内のシフトレジスタに転送する。本実施
例ではＭＰＵ２１に対する１回のバス要求信号３５に対
応して１バイトのデータをヘッドに転送し、所定バイト
数の転送が終了すると、データ転送制御論理２９がヘッ
ド内のラッチ素子２（図３）に対しラッチ信号３７を送
信する。こうしてラッチされたデータは図３に示すよう
に、次のサイクルでヘッド駆動パルス信号４０が提供さ
れると、ドライバ５６（図３の４）を駆動する。この
時、同時に選択されたブロック駆動ＦＴＥがＯＮされ
る。すなわち、ＦＥＴはマトリクス駆動のコモン端子の
１つを駆動し、ヘッド内のドライバはセグメント側を駆
動する。

【００１７】図１１は、実施例に適用されるインクジェ
ット記録装置ＩＪＲＡの概観図である。同図において、
駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギ
ア５０１１，５００９を介して回転するリードスクリュ
ー５００５の螺旋溝５００４に対して係合するキャリッ
ジＨＣはピン（不図示）を有し、矢印ａ，ｂ方向に往復
移動される。このキャリッジＨＣには、インクジェット
カートリッジＩＪＣ（図１に示したインクジェットヘッ
ドを備えてる）が搭載されている。５００２は紙押え板
であり、キャリッジの移動方向に亙って紙をプラテン５
０００に対して押圧する。５００７，５００８はフォト
カプラで、キャリッジのレバー５００６のこの域での存
在を確認して、モータ５０１３の回転方向切り換え等を
行うためのホームポジション検知手段である。５０１６
は記録ヘッドの前面をキャップするキャップ部材５０２
２を支持する部材で、５０１５はこのキャップ内を吸引
する吸引手段で、キャップ内開口５０２３を介して記録
ヘッドの吸引回復を行う。５０１７はクリーニングブレ
ードで、５０１９はこのブレードを前後方向に移動可能
にする部材であり、本体支持板５０１８にこれらが支持
されている。ブレードは、この形態でなく周知のクリー
ニングブレードが本例に適用できることは言うまでもな
い。又、５０１２は、吸引回復の吸引を開始するための
レバーで、キャリッジと係合するカム５０２０の移動に
伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切り
換え等の公知の伝達手段で移動制御される。

【００１８】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側の領域に来
た時にリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれ
ば、本例にはいずれも適用できる。

【００１９】さて、このように構成する効果としては、
例えば図５に示すシフトレジスタを有さない従来のマト
リクス構成では、セグメントの数分に相当する接続線が
本体とヘッドの間で必要となり、例えばフレキケーブル
などの幅が大きくなり、装置の小型化が達成できないと
いった欠点を有する。それに対し、本実施例の構成によ
れば、セグメント側の信号をシフトレジスタを介して提
供するために、クロック，データ，ラッチの３本の信号
を用意すれば足り、従来のマトリクス駆動の欠点を克服
できる。

【００２０】本実施例のヘッドの制御の詳細なタイミン
グを図４に示し、以下に簡単に説明する。

【００２１】先ず、ＤＭＡ転送によってＹデータの３バ
イトを記録部のシフトレジスタに転送し、３バイト転送
し終えた時点で、レジスタ２にラッチ信号を送出する。
この後、Ｙ成分の記録を行うため、ＦＥＴ５を駆動し、
適当なタイミングで駆動パルスを印可する。これによっ
て、画素データ（ビット）が“１”のノズルのみが加熱
され、インク滴を吐出させることができるようになる。
このとき、次のデータであるＭデータの３バイトは既に
シフトレジスタに順次転送されつつあり、この転送が済
んだらＦＥＴ６を駆動し、ヘッド駆動パルスを送出す
る。次のＣデータについても同様であり、このデータ転
送が終了したらラッチ信号の出力、ＦＥＴ７の駆動、ヘ
ッド駆動パルスの出力を行う。

【００２２】さて、Ｂｋデータの一回の記録単位は６４
ビット（＝８バイト）であるので、この６４ビットの転
送が終了した時点で、ラッチ信号を送出する。そして、
ＦＥＴ８を駆動し、ヘッド駆動パルスを送出する。

【００２３】こうして、全ての記録色成分の記録が終了
したら、キャリッジを１ドット分進めるため、キャリッ
ジ移動パルス（図示せず）を出力し、次の記録へと処理
を進める。

【００２４】以上の如く、ヘッド駆動パルス信号４０と
組み合わされて、各ノズル・セットのコモン端子に対応
するＦＥＴがＯＮされる。すなわち、イエロー・ヘッド
に対応してＦＥＴ５が、マゼンタ・ヘッドに対応してＦ
ＥＴ６が、シアン・ヘッドに対応してＦＥＴ７が、ブラ
ック・ヘッドに対応してＦＥＴ８がＯＮされる。

【００２５】尚、特に詳細は説明しなかったが、図１に
示すごとく、各色成分のノズルは縦方向に並んでいるの
で、各色の記録データの転送するタイミングは、その分
だけずらして送る。各記録色成分のノズルセットの間隔
（例えばＹとＭノズルセットの間の空白距離）が、例え
ばＹ（或はＭ，Ｃ）成分のノズルセット幅に対応してい
るとし、記録紙の搬送方向が図１の下方向であるとする
と、Ｍ記録画像の記録時期はＹ記録時期より２走査分遅
れて記録される。同様に、Ｃ記録画像は更に２走査運動
分、つまり、Ｙ成分の記録したときから合計４走査分遅
れて記録される。Ｂｋ記録はＹ記録が行われてから、６
走査運動分遅れて記録されることになる。

【００２６】また、例えば記録画像が使用頻度の高いＢ
ｋ単一色による記録の場合には、Ｙ，Ｍ，Ｃのデータの
転送データは無意味であるので、ダミーデータ（全て
“０”のデータ）を送るようにしても良いが、Ｂｋ成分
のみのデータ転送及び記録処理を行うようにしてもよ
い。

【００２７】更に、上記実施例では、Ｙ，Ｍ，Ｃの印可
タイミングと、Ｂｋのタイミングが異なるが（転送デー
タ量が異なる）、Ｙ，Ｍ，Ｃに関してはそれぞれ５バイ
ト分のダミーデータを付加するようにすれば、各記録色
の印可タイミングは単一周期で実現できる。

【００２８】［第２の実施例の説明］次に第２の実施例
を説明する。本第２の実施例でも、上記第１の実施例と
同様に、Ｃ，Ｍ，Ｙの各ノズル・セットが２４ノズルを
有し、ＢＫだけが６４ノズルを有する。但し、本第２の
実施例では図１の構成のヘッドを別の方法で駆動制御す
る図６に第２の実施例における構成を示す。図示の如
く、７２ビット（２４×３ビット分の容量）のシフトレ
ジスタ１′及びラッチ２′を有し、Ｃ，Ｍ及びＹのデー
タを一度に転送できるようにする。これらのデータに基
づき同時に７２素子分のドライバ４′をヒート可能にす
る。また、ブラックのデータに関しては６４ビットであ
るので、シフトレジスタ１′，ラッチ２′及びドライバ
４′の７２ビットの内の適切な６４ビットを使用して駆
動すれば良い。

【００２９】つまり、本実施例では、シフトレジスタ
１’、ラッチ２’やドライバ４’それぞれを７２ビット
分の記憶及び動作させるものであり、ドライバ４’の最
初のビットから２４ビット目をＣ記録用に、２５ビット
目から４８ビット目の２４ビットをＭ記録用に、そして
４９ビット目から７２ビット目までの２４ビットをＹ記
録用に用いると共に、ドライバ４’の１ビット目から６
４ビット目をＢｋ記録用としても用いるのである。

【００３０】従って、この構成では、Ｙ，Ｍ及びＣの発
熱素子にパワー供給するためのＦＥＴ５′、及びＢＫの
発熱素子にパワー供給するためのＦＥＴ６′の２個だけ
が必要となり、実施例１に比較して更にコストダウンが
達成可能である。

【００３１】図６の構成におけるタイミングチャートを
図８に示す。記録ヘッド部のシフトレジスタ１’には、
Ｙ，Ｍ，Ｃのデータ（各々３バイトで合計９バイト）の
転送が完了したとき、ラッチ信号ＬＡＴが出力されて、
転送されたデータはラッチ素子２′でラッチされる。こ
のラッチされたデータは次のサイクルで同時にヒート駆
動され、Ｙ，Ｍ，Ｃそれぞれからは画素信号“１”のノ
ズルのみがヒートされ、インク吐出がなされる。

【００３２】このヒート処理による印字を行っている最
中、次の成分であるＢｋ成分のデータ６４ドット（＝８
バイト）の転送が行われている。この転送が完了したと
き、ＦＥＴ６’を駆動し、ヘッド駆動パルス信号を出力
することで、６４個の“１”の画素に対応するノズルか
らインク滴を吐出させることが可能になる。この黒色の
記録が終了すると、キャリッジを１ドット分進めるため
にキャリッジ移動パルスを印可する。この後の処理は上
記の通りである。

【００３３】以上説明した様に、本第２の実施例によれ
ば、第１の実施例と比較し、ＦＥＴ駆動のための信号線
が２本少なくてすむことになる。

【００３４】［第３の実施例の説明］上記第２の実施例
では、Ｙ，Ｍ，Ｃそれぞれが同時に記録されるので、イ
ンクジェットヘッドのノズル内の発熱抵抗体（ｒＣ１
等）は同時にヒートされ、ピーク消費電流が大きい値を
取る。

【００３５】そこで、本第３の実施例では、各ノズルが
８の倍数であることもあって、８ビット単位（８ノズル
単位）に駆動することで、かかる問題点を解決する。

【００３６】図７は本第３の実施例の構成を示してい
る。上記第２の実施例との相違点は論理回路１０をドラ
イバ４’とラッチ２’の間に介在させた点である。

【００３７】論理回路１０には、印字すべきデータがラ
ッチ２’にラッチされると、次の条件の下で８個、或は
９個のブロックセレクト（Ｂｌｏｃｋ−ｓｅｌ）信号が
供給される。この信号を出力してくるのは、例えば図１
の構成にＭＰＵ２１の制御下におかれる別個の回路を設
ければ良い。

【００３８】具体的には、Ｙ，Ｍ，Ｃ記録時には、ラッ
チ２’には７２ビット分のデータ、つまり、９バイト分
のデータがラッチされている。従って、ラッチ２’にか
かるデータが保持された場合には、９個のブロックセレ
クト信号を供給する。論理回路１０内には、デコーダが
あって、ブロックセレクト信号が入力される度に、ラッ
チ２’から供給されている７２ビットのうち、８ビット
単位にデータを選択し、残りのデータとして“０”を出
力する。

【００３９】こうして、１個のブロックセレクト信号が
入力される度に、ヘッド駆動パルスを出力する。そし
て、この動作を９回行うことになる。

【００４０】次に、Ｂｋ成分の記録時には、印刷するデ
ータは６４ビットであるので、８個のブロックセレクト
信号を出力することになる。

【００４１】そこで、図示の如く、論理回路１０にはブ
ロックセレクト信号とは別個にもう１本の信号（リセッ
トするための信号）を設けた。

【００４２】図９は上記第３の実施例におけるタイミン
グチャートである。

【００４３】尚、上記例では、デコーダのリセット信号
を発生する必要があるが、Ｂｋ成分での記録でも１バイ
ト分のダミーを送出するようにしれば、デコーダは９ブ
ロックの切り換えを単に繰り返すだけであるので、リセ
ット信号は不要になる。

【００４４】本説明は図１に示すヘッド構成を例として
説明してきたが、当業者においては理解されるように、
本発明は図１２に示すような更にノズル数の多いヘッ
ド、及びこの他のノズルが１列上に配列されるヘッドに
関しても適応可能である。

【００４５】また、実施例では、インクジェットプリン
タ、特に熱エネルギーによってインク滴を吐出するプリ
ンタに適応した例を説明したが、これに限らず熱転写記
録装置等の他の方式にも適応できるのは勿論である。

【００４６】さらに、実施例では各色の記録ヘッドが直
線上に並んでいる場合を説明したが、並行になっていて
もよく、ヘッドの並びによって本願発明が限定されるも
のではない。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、装
置構成、とりわけ、記録ヘッド部の構造の簡略化及び記
録ヘッドへの信号線数を少なくし、装置の小型化、コス
トの低減を有利にすることが可能になる。

【００４８】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で使用するインクジェット記録ヘッドの
ノズル配列を示す図である。

【図２】実施例のプリンタの制御のブロック構成図であ
る。

【図３】実施例のヘッド内論理回路のブロック構成図で
ある。

【図４】図３の構成におけるタイミングチャートを示す
図である。

【図５】従来の記録ヘッドのマトリクス構成の例を示す
図である。

【図６】第２の実施例のヘッド内論理回路のブロック構
成図である。

【図７】第３の実施例のヘッド内論理回路のブロック構
成図である。

【図８】図６の構成におけるタイミングチャートを示す
図である。

【図９】記録ヘッドの他の構造を示す図である。

【図１０】実施例が適応される記録部の機構構成図であ
る。

【図１１】実施例におけるプリンタの構造斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ シフトレジスタ ２ ラッチ素子 ３ 論理回路 ４ ドライバ ５〜８ ＦＥＴ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数色に対応し、それぞれの記録色に対
   して複数の記録素子群を備える記録ヘッドを搭載した記
   録部を備える画像記録ヘッドの駆動装置であって、 全記録素子の数より少ない数のシリアル記録データを受
   ける前記複数の記録素子群に共通のシフトレジスタと、 前記シフトレジスタからの記録データを記憶保持する前
   記複数の記録素子群に共通の 記憶保持手段と、 記録すべきデータを前記シフトレジスタにシリアル転送
   する転送手段と、前記複数色に対応した前記複数の記録素子群毎に選択的
   に駆動を行う選択 駆動手段とを備えることを特徴とする
   画像記録ヘッドの駆動装置。
2. 【請求項２】 前記記憶保持手段に記憶保持されたデー
   タを複数ブロックに分割し、分割された各ブロック内の
   データを時分割に選択し、前記記録素子群に対応させて
   駆動する駆動手段をさらに有することを特徴とする請求
   項第１項に記載の画像記録ヘッドの駆動装置。
3. 【請求項３】 前記複数の記録色は、ブラック、イエロ
   ー、マゼンタ及びシアンの４色であり、 イエロー、マゼンタ及びシアンそれぞれの記録素子群の
   記録素子数は同じであり、 ブラックの記録素子群の記録素子数はイエロー、マゼン
   タ及びシアンそれぞれより大きく、 前記記憶保持手段で保持されるデータ数は少なくともブ
   ラックの記録データを全て記憶保持する容量を有するこ
   とを特徴とする請求項第１項に記載の画像記録ヘッドの
   駆動装置。
4. 【請求項４】 ブラック記録用のｍ個の記録素子、イエ
   ロー、マゼンタ及びシアンについては前記ｍ個より少な
   いｎ個の記録素子を有する記録部を備える画像記ヘッド
   の駆動装置であって、前記ｍ個より多い３ｎ 個の記録データを記憶保持する記
   憶保持手段と、 該記憶保持手段に記録データをシリアル転送する転送手
   段と、 前記記憶保持手段に、ｍ個のブラック用記録データが転
   送保持された場合、対応するブラック用記録素子を駆動
   する第１の駆動手段と、 前記記憶保持手段に、３ｎ個のイエロー、マゼンタ、シ
   アン用の記録データが転送保持された場合、対応するそ
   れぞれの記録色の記録素子を駆動する第２の駆動手段と
   を備えることを特徴とする画像記録ヘッドの駆動装置。
5. 【請求項５】 前記第１、第２の駆動手段は、前記記憶
   保持手段に記憶保持された所定ビット数単位に分割して
   駆動することを特徴とする請求項第４項に記載の画像記
   録ヘッドの駆動装置。