JP4412697B2 - Ink jet recording head and recording apparatus using the ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head and recording apparatus using the ink jet recording head Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッド及び該インクジェット記録ヘッドを用いた記録装置に関する。
【0002】
なお、本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができる。
【0003】
【従来の技術】
従来の熱エネルギーを利用したインクジェット方式に従う記録装置において、搭載される記録ヘッドの電気熱変換体(ヒータ)とその駆動回路は、例えば特開平5−185594号公報に示されているように、半導体プロセス技術を用いて、同一基板上に形成されている。また、この基板の状態、例えば基板温度や抵抗値の分布状態、駆動回路の特性変動などを検知するための素子を同一基板上に形成することも提案されている。
【0004】
基板温度を検知する回路ブロックを同一基板上に形成する例として、特開2001−080060号公報には、温度の情報をデジタル信号として出力する回路を素子基体上に設けた記録ヘッドが提案されている。このような素子基体上の回路構成においては、インバータやシフトレジスタといったデジタル回路と、コンパレータ等のアナログ回路とが混在している。
【0005】
このようなアナログ回路に使用される部品はその特性を十分に発揮するためには5Vの電源電圧で使用するように設計されているものが一般的である。これに対してインバータ、シフトレジスタ等はデジタル回路であり、基本的にはHi/Loのパルスにより動作が行われる。また記録ヘッド本来の記録情報のインターフェースやヒータ駆動のための印加パルスも同じくデジタル信号であり、外部との信号のやり取りはすべてHi/Loのロジックパルスにより行われる。
【0006】
従来は、これら及び外部の信号発生回路において使用されるロジックパルスの振幅は0V/5Vであるものが一般的であり、この結果、アナログ回路とデジタル回路の両者の電源電圧を単一の5V電源とすることが可能であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体プロセスにより製造されるMPU(マイクロプロセッサ)やゲートアレイなどは微細化が一層進んでおり、それに伴い使用する電源電圧も低下する傾向にある。記録ヘッドの外部の信号発生装置において使用されるデジタル回路においても、近年では電源電圧を3.3Vとするものが一般的になりつつある。
【0008】
この結果、記録ヘッド用の半導体基板に対しても、電源電圧を3.3V等の低電圧に設定する要求が高まっている。デジタル回路部分については回路を構成するトランジスタの微細化などで低電圧駆動とすることが可能であるが、アナログ回路部分についてはそのままの回路構成では駆動電圧を低下させることは困難である。アナログ回路の駆動電圧を低下させるためには回路の再設計が必要となるばかりでなく、特性が低下しないように特別な部品を使用する必要も生じる。
【0009】
このため、デジタル回路の電源電圧を3.3Vとして場合には、デジタル回路の電源電圧を3.3Vとし、アナログ回路の電源電圧を5Vにする等、それぞれ異なった電源電圧を用いる必要が生じ、記録ヘッドの半導体基板には、外部から2種類の電源を供給するように設計しなければならなくなる。これはコストアップの要因となるばかりでなく、システムの構成が複雑化し省スペースや省エネ(消費電力)の観点からもマイナス要因となってしまう。
【0010】
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、デジタル回路を駆動するための電圧と、記録素子に与えられる電源電圧を除くアナログ回路(温度等の情報を得るためのアナログ回路など)を駆動するための電圧とが異なる場合に、外部からデジタル回路を駆動するための電圧のみを供給して全体の構成を簡単にすることの可能なインクジェット記録ヘッド及び該インクジェット記録ヘッドを用いた記録装置を提供することを目的とする。
【0011】
上記目的を達成するために本発明のインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを利用してインクを吐出するべくインクに与える熱エネルギーを発生するためのヒータと、
外部から入力された記録データに応じて前記ヒータを駆動するドライバ回路と、前記記録データを保持するためのシフトレジスタと、前記ヒータを選択して駆動するためのデコーダ回路と、前記シフトレジスタおよびデコーダ回路にデジタル信号を入力するための入力回路とを含むデジタル回路と、
情報を取得するための検知手段を含むアナログ回路と、
が形成された素子基板を備え、
前記素子基板は、
外部から入力され前記ヒータに供給されるヒータ駆動用電源電圧から前記アナログ回路を駆動するための電圧を生成する電圧発生回路
を更に備え、
前記電圧発生回路により生成されるアナログ回路を駆動するための電圧は、前記デジタル回路を駆動するために前記素子基板の外部から入力される電源電圧より大きいことを特徴とする。
【0012】
また、本発明の目的は上記インクジェット記録ヘッドを備えた記録装置によっても達成される。
【0013】
すなわち、本発明では、記録素子および入力された記録データに応じて記録素子を駆動する駆動手段を含むデジタル回路と、情報を取得するための検知手段を含むアナログ回路と、が形成された素子基板を備えた記録ヘッドにおいて、デジタル回路を駆動するための電圧の値とアナログ回路を駆動するための電圧の値とが異なっている場合に、アナログ回路を駆動するための電圧を生成する電圧発生回路を素子基板上に設ける。
【0014】
このようにすると、外部からデジタル回路を駆動するための電圧と情報を取得するためのアナログ回路を駆動するための電圧との両方を供給する場合と比べて、記録素子に与えられる電源電圧を除いて外部からデジタル回路を駆動するための電圧のみを供給すればよいので、システム全体の価格を上昇させずに構成を単純化し、かつ省スペースや省エネ(消費電力)の観点からも有利な構成とできる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の記録装置に係る実施形態を説明する。
【0016】
なお、以下に説明する実施形態では、インクジェット記録方式を用いた記録装置としてプリンタを例に挙げ説明する。
【0017】
なお、本明細書において、「プリント」(「記録」という場合もある)とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広くプリント媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も言うものとする。
【0018】
ここで、「プリント媒体」とは、一般的なプリント装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも言うものとする。
【0019】
さらに、「インク」(「液体」と言う場合もある)とは、上記「プリント」の定義と同様広く解釈されるべきもので、プリント媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成またはプリント媒体の加工、或いはインクの処理(例えばプリント媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化)に供され得る液体を言うものとする。
【0020】
[装置本体]
図1及び図2にインクジェット記録方式を用いたプリンタの概略構成を示す。図1において、この実施形態におけるプリンタの外殻をなす装置本体M1000は、下ケースM1001、上ケースM1002、アクセスカバーM1003及び排出トレイM1004の外装部材と、その外装部材内に収納されたシャーシM3019(図2参照)とから構成される。
【0021】
前記シャーシM3019は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材によって構成され、記録装置の骨格をなし、後述の各記録動作機構を保持するものとなっている。
また、前記下ケースM1001は装置本体M1000の略下半部を、上ケースM1002は装置上本体M1000の略上半部をそれぞれ形成しており、両ケースの組合せによって内部に後述の各機構を収納する収納空間を有する中空体構造をなし、その上面部及び前面部にはそれぞれ開口部が形成されている。
【0022】
さらに、前記排出トレイM1004はその一端部が下ケースM1001に回転自在に保持され、その回転によって下ケースM1001の前面部に形成される前記開口部を開閉させ得るようになっている。このため、記録動作を実行させる際には、排出トレイM1004を前面側へと回転させて開口部を開成させることにより、ここから記録シートが排出可能となると共に排出された記録シートPを順次積載し得るようになっている。また、排紙トレイM1004には、2枚の補助トレイM1004a,M1004bが収納されており、必要に応じて各トレイを手前に引き出すことにより、用紙の支持面積を3段階に拡大、縮小させ得るようになっている。
【0023】
アクセスカバーM1003は、その一端部が上ケースM1002に回転自在に保持され、上面に形成される開口部を開閉し得るようになっており、このアクセスカバーM1003を開くことによって本体内部に収納されている記録ヘッドカートリッジH1000あるいはインクタンクH1900等の交換が可能となる。なお、ここでは特に図示しないが、アクセスカバーM1003を開閉させると、その裏面に形成された突起がカバー開閉レバーを回転させるようになっており、そのレバーの回転位置をマイクロスイッチなどで検出することにより、アクセスカバーの開閉状態を検出し得るようになっている。
【0024】
また、上ケースM1002の後部上面には、電源キーE0018及びレジュームキーE0019が押下可能に設けられると共に、LED E0020が設けられており、電源キーE0018を押下すると、LED E0020が点灯し記録可能であることをオペレータに知らせるものとなっている。また、LED E0020は点滅の仕方や色の変化をさせたり、ブザーE0021(図7)をならすことによりプリンタのトラブル等をオペレータに知らせる等種々の表示機能を有する。なお、トラブル等が解決した場合には、レジュームキーE0019を押下することによって記録が再開されるようになっている。
【0025】
[記録動作機構]
次に、上記プリンタの装置本体M1000に収納、保持される本実施形態における記録動作機構について説明する。
【0026】
本実施形態における記録動作機構としては、記録シートPを装置本体内へと自動的に給送する自動給送部M3022と、自動給送部から1枚ずつ送出される記録シートPを所望の記録位置へと導くと共に、記録位置から排出部M3030へと記録シートPを導く搬送部M3029と、搬送部M3029に搬送された記録シートPに所望の記録を行なう記録部と、前記記録部等に対する回復処理を行う回復部(M5000)とから構成されている。
【0027】
(記録部)
ここで、前記記録部を説明する。
【0028】
前記キャリッジ軸M4021によって移動可能に支持されたキャリッジM4001と、このキャリッジM4001に着脱可能に搭載される記録ヘッドカートリッジH1000とからなる。
【0029】
記録ヘッドカートリッジ
まず、前記記録ヘッドカートリッジについて図3〜5に基づき説明する。
【0030】
この実施形態における記録ヘッドカートリッジH1000は、図3に示すようにインクを貯留するインクタンクH1900と、このインクタンクH1900から供給されるインクを記録情報に応じてノズルから吐出させる記録ヘッドH1001とを有し、前記記録ヘッドH1001は、後述するキャリッジM4001に対して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式を採るものとなっている。
【0031】
ここに示す記録ヘッドカートリッジH1000では、写真調の高画質なカラー記録を可能とするため、インクタンクとして、例えば、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタ、シアン、マゼンタ及びイエローの各色独立のインクタンクが用意されており、図4に示すように、それぞれが記録ヘッドH1001に対して着脱自在となっている。
【0032】
そして,前記記録ヘッドH1001は、図5の分解斜視図に示すように、記録素子基板H1100、第1のプレートH1200、電気配線基板H1300、第2のプレートH1400、タンクホルダーH1500、流路形成部材H1600、フィルターH1700、シールゴムH1800から構成されている。
【0033】
記録素子基板H1100には、Si基板の片面にインクを吐出するための複数の記録素子と、各記録素子に電力を供給するAl等の電気配線とが成膜技術により形成され、この記録素子に対応した複数のインク流路と複数の吐出口H1100Tとがフォトリソグラフィ技術により形成されると共に、複数のインク流路にインクを供給するためのインク供給口が裏面に開口するように形成されている。また、前記記録素子基板H1100は第1のプレートH1200に接着固定されており、ここには、前記記録素子基板H1100にインクを供給するためのインク供給口H1201が形成されている。さらに、第1のプレートH1200には、開口部を有する第2のプレートH1400が接着固定されており、この第2のプレートH1400は、電気配線基板H1300と記録素子基板H1100とが電気的に接続されるよう電気配線基板H1300を保持している。
【0034】
この電気配線基板H1300は、前記記録素子基板H1100にインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、記録素子基板H1100に対応する電気配線と、この電気配線端部に位置し本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子H1301とを有しており、前記外部信号入力端子H1301は、後述のタンクホルダーH1500の背面側に位置決め固定されている。
【0035】
一方、前記インクタンクH1900を着脱可能に保持するタンクホルダーH1500には、流路形成部材H1600が超音波溶着され、インクタンクH1900から第1のプレートH1200に亘るインク流路H1501を形成している。また、インクタンクH1900と係合するインク流路H1501のインクタンク側端部には、フィルターH1700が設けられており、外部からの塵埃の侵入を防止し得るようになっている。また、インクタンクH1900との係合部にはシールゴムH1800が装着され、前記係合部からのインクの蒸発を防止し得るようになっている。
【0036】
さらに、前述のようにタンクホルダーH1500、流路形成部材H1600、フィルターH1700及びシールゴムH1800から構成されるタンクホルダー部と、前記記録素子基板H1100、第1のプレートH1200、電気配線基板H1300及び第2のプレートH1400から構成される記録素子部とを、接着等で結合することにより、記録ヘッドH1001を構成している。
【0037】
(キャリッジ)
次に、図2に基づき前記キャリッジM4001を説明する。
【0038】
図示のように、キャリッジM4001には、キャリッジM4001と係合し記録ヘッドH1001をキャリッジM4001の装着位置に案内するためのキャリッジカバーM4002と、記録ヘッドH1001のタンクホルダーH1500と係合し記録ヘッドH1000を所定の装着位置にセットさせるよう押圧するヘッドセットレバーM4007とが設けられている。
すなわち、ヘッドセットレバーM4007はキャリッジM4001の上部にヘッドセットレバー軸に対して回動可能に設けられると共に、記録ヘッドH1000との係合部には不図示のヘッドセットプレートがばねを介して備えられ、このばね力によって記録ヘッドH1001を押圧しながらキャリッジM4001に装着する構成となっている。
【0039】
またキャリッジM4001の記録ヘッドH1001との別の係合部にはコンタクトフレキシブルプリントケーブル(以下、コンタクトFPCと称す)E0011が設けられ、コンタクトFPC E0011上のコンタクト部E0011aと記録ヘッドH1001に設けられたコンタクト部(外部信号入力端子)H1301とが電気的に接触し、記録のための各種情報の授受や記録ヘッドH1001への電力の供給などを行い得るようになっている。
【0040】
ここでコンタクトFPC E0011のコンタクト部E0011aとキャリッジM4001との間には不図示のゴムなどの弾性部材が設けられ、この弾性部材の弾性力とヘッドセットレバーばねによる押圧力とによってコンタクト部E0011aとキャリッジM4001との確実な接触を可能とするようになっている。さらに前記コンタクトFPC E0011はキャリッジM4001の背面に搭載されたキャリッジ基板E0013に接続されている(図7参照)。
【0041】
[スキャナ]
この実施形態におけるプリンタは、記録ヘッドをスキャナと交換することで読取装置としても使用することができる。
【0042】
このスキャナは、プリンタ側のキャリッジと共に移動し、記録媒体に代えて給送された原稿画像を副走査方向において読み取るようになっており、その読み取り動作と原稿の給送動作とを交互に行うことにより、1枚の原稿画像情報を読み取るようになっている。
【0043】
図6はこのスキャナM6000の概略構成を示す図である。
【0044】
図示のように、スキャナホルダM6001は箱型形状となしており、その内部には読み取りに必要な光学系・処理回路などが収納されている。また、このスキャナM6000をキャリッジM4001へと装着した時、原稿面と対面する部分にはスキャナ読取レンズM6006が設けられており、ここから原稿画像を読み取るようになっている。スキャナ照明レンズM6005は内部に不図示の光源を有し、その光源から発せられた光が原稿へと照射される。
【0045】
前記スキャナホルダM6001の底部に固定されたスキャナカバーM6003は、スキャナホルダM6001内部を遮光するように嵌合し、側面に設けられたルーバー状の把持部によってキャリッジM4001への着脱操作性の向上を図っている。スキャナホルダM6001の外形形状は記録ヘッドカートリッジH1000と略同形状であり、キャリッジM4001へは記録ヘッドカートリッジH1000と同様の操作で着脱することができる。
【0046】
また、スキャナホルダM6001には、前記処理回路を有する基板が収納される一方、この基板に接続されたスキャナコンタクトPCBが外部に露出するよう設けられており、キャリッジM4001へとスキャナM6000を装着した際、前記スキャナコンタクトPCB M6004がキャリッジM4001側のコンタクトFPC E0011に接触し、前記基板を、前記キャリッジM4001を介して本体側の制御系に電気的に接続させるようになっている。
【0047】
次に、本発明の実施形態における電気的回路構成を説明する。
図7は、この実施形態における電気的回路の全体構成を概略的に示す図である。
【0048】
この実施形態における電気的回路は、主にキャリッジ基板(CRPCB)E0013、メインPCB(Printed Circuit Board)E0014、電源ユニットE0015等によって構成されている。
ここで、前記電源ユニットは、メインPCB E0014と接続され、各種駆動電源を供給するものとなっている。
また、キャリッジ基板E0013は、キャリッジM4001(図2)に搭載されたプリント基板ユニットであり、コンタクトFPC E0011を通じて記録ヘッドとの信号の授受を行うインターフェースとして機能する他、キャリッジM4001の移動に伴ってエンコーダセンサE0004から出力されるパルス信号に基づき、エンコーダスケールE0005とエンコーダセンサE0004との位置関係の変化を検出し、その出力信号をフレキシブルフラットケーブル(CRFFC)E0012を通じてメインPCB E0014へと出力する。
【0049】
さらに、メインPCBはこの実施形態におけるインクジェット記録装置の各部の駆動制御を司るプリント基板ユニットであり、紙端検出センサ(PEセンサ)E0007、ASFセンサE0009、カバーセンサE0022、パラレルインターフェース(パラレルI/F)E0016、シリアルインターフェース(シリアルI/F)E0017、リジュームキーE0019、LED E0020、電源キーE0018、ブザーE0021等に対するI/Oポートを基板上に有し、さらにCRモータE0001、LFモータE0002、PGモータE0003と接続されてこれらの駆動を制御する他、インクエンドセンサE0006、GAPセンサE0008、PGセンサE0010、CRFFC E0012、電源ユニットE0015との接続インターフェイスを有する。
【0050】
図8は、メインPCBの内部構成を示すブロック図である。
図において、E1001はCPUであり、このCPU E1001は内部にオシレータOSC E1002を有すると共に、発振回路E1005に接続されてその出力信号E1019によりシステムクロックを発生する。また、制御バスE1014を通じてROM E1004およびASIC(Application Specific Integrated Circuit)E1006に接続され、ROMに格納されたプログラムに従って、ASICの制御、電源キーからの入力信号E1017、及びリジュームキーからの入力信号E1016、カバー検出信号E1042、ヘッド検出信号(HSENS)E1013の状態の検知を行ない、さらにブザー信号(BUZ)E1018によりブザーE0021を駆動し、内蔵されるA/DコンバータE1003に接続されるインクエンド検出信号(INKS)E1011及びサーミスタ温度検出信号(TH)E1012の状態の検知を行う一方、その他各種論理演算・条件判断等を行ない、インクジェット記録装置の駆動制御を司る。
【0051】
ここで、ヘッド検出信号E1013は、記録ヘッドカートリッジH1000からフレキシブルフラットケーブルE0012、キャリッジ基板E0013及びコンタクトフレキシブルプリントケーブルE0011を介して入力されるヘッド搭載検出信号であり、インクエンド検出信号はインクエンドセンサE0006から出力されるアナログ信号、サーミスタ温度検出信号E1012はキャリッジ基板E0013上に設けられたサーミスタ(図示せず)からのアナログ信号である。
【0052】
E1008はCRモータドライバであって、モータ電源(VM)E1040を駆動源とし、ASIC E1006からのCRモータ制御信号E1036に従って、CRモータ駆動信号E1037を生成し、CRモータE0001を駆動する。E1009はLF/PGモータドライバであって、モータ電源E1040を駆動源とし、ASIC E1006からのパルスモータ制御信号(PM制御信号)E1033に従ってLFモータ駆動信号E1035を生成し、これによってLFモータを駆動すると共に、PGモータ駆動信号E1034を生成してPGモータを駆動する。
【0053】
E1010は電源制御回路であり、ASIC E1006からの電源制御信号E1024に従って発光素子を有する各センサ等への電源供給を制御する。パラレルI/F E0016は、ASIC E1006からのパラレルI/F信号E1030を、外部に接続されるパラレルI/FケーブルE1031に伝達し、またパラレルI/FケーブルE1031の信号をASIC E1006に伝達する。シリアルI/F E0017は、ASIC E1006からのシリアルI/F信号E1028を、外部に接続されるシリアルI/FケーブルE1029に伝達し、また同ケーブルE1029からの信号をASIC E1006に伝達する。
【0054】
一方、前記電源ユニットE0015からは、ヘッド電源(VH)E1039及びモータ電源(VM)E1040、ロジック電源(VDD)E1041が供給される。また、ASIC E1006からのヘッド電源ON信号(VHON)E1022及びモータ電源ON信号(VMOM)E1023が電源ユニットE0015に入力され、それぞれヘッド電源E1039及びモータ電源E1040のON/OFFを制御する。電源ユニットE0015から供給されたロジック電源(VDD)E1041は、必要に応じて電圧変換された上で、メインPCB E0014内外の各部へ供給される。
【0055】
またヘッド電源E1039は、メインPCB E0014上で平滑された後にフレキシブルフラットケーブルE0011へと送出され、記録ヘッドカートリッジH1000の駆動に用いられる。
【0056】
E1007はリセット回路で、ロジック電源電圧E1040の低下を検出して、CPU E1001及びASIC E1006にリセット信号(RESET)E1015を供給し、初期化を行なう。
【0057】
このASIC E1006は1チップの半導体集積回路であり、制御バスE1014を通じてCPU E1001によって制御され、前述したCRモータ制御信号E1036、PM制御信号E1033、電源制御信号E1024、ヘッド電源ON信号E1022、及びモータ電源ON信号E1023等を出力し、パラレルI/F E0016およびシリアルI/F E0017との信号の授受を行なう他、PEセンサE0007からのPE検出信号(PES)E1025、ASFセンサE0009からのASF検出信号(ASFS)E1026、GAPセンサE0008からのGAP検出信号(GAPS)E1027、PGセンサE0007からのPG検出信号(PGS)E1032の状態を検知して、その状態を表すデータを制御バスE1014を通じてCPU E1001に伝達し、入力されたデータに基づきCPU E1001はLED駆動信号E1038の駆動を制御してLEDE0020の点滅を行なう。
【0058】
さらに、エンコーダ信号(ENC)E1020の状態を検知してタイミング信号を生成し、ヘッド制御信号E1021で記録ヘッドカートリッジH1000とのインターフェイスをとり記録動作を制御する。ここにおいて、エンコーダ信号(ENC)E1020はフレキシブルフラットケーブルE0012を通じて入力されるCRエンコーダセンサE0004の出力信号である。また、ヘッド制御信号E1021は、フレキシブルフラットケーブルE0012、キャリッジ基板E0013、及びコンタクトFPC E0011を経て記録ヘッドカートリッジH1000に供給される。
【0059】
図9は、ASIC E1006の内部構成を示すブロック図である。
【0060】
なお、同図において、各ブロック間の接続については、記録データやモータ制御データ等、ヘッドや各部機構部品の制御にかかわるデータの流れのみを示しており、各ブロックに内蔵されるレジスタの読み書きに係わる制御信号やクロック、DMA制御にかかわる制御信号などは図面上の記載の煩雑化を避けるため省略している。
【0061】
図中、E2002はPLLであり、図9に示すように前記CPU E1001から出力されるクロック信号(CLK)E2031及びPLL制御信号(PLLON)E2033により、ASIC E1006内の大部分へと供給するクロック(図示しない)を発生する。
【0062】
また、E2001はCPUインターフェース(CPUI/F)であり、リセット信号E1015、CPU E1001から出力されるソフトリセット信号(PDWN)E2032、クロック信号(CLK)E2031及び制御バスE1014からの制御信号により、以下に説明するような各ブロックに対するレジスタ読み書き等の制御や、一部ブロックへのクロックの供給、割り込み信号の受け付け等(いずれも図示しない)を行ない、CPU E1001に対して割り込み信号(INT)E2034を出力し、ASIC E1006内部での割り込みの発生を知らせる。
【0063】
また、E2005はDRAMであり、記録用のデータバッファとして、受信バッファE2010、ワークバッファE2011、プリントバッファE2014、展開用データバッファE2016などの各領域を有すると共に、モータ制御用としてモータ制御バッファE2023を有し、さらにスキャナ動作モード時に使用するバッファとして、上記の各記録用データバッファに代えてスキャナ取込みバッファE2024、スキャナデータバッファE2026、送出バッファE2028などの領域を有する。
【0064】
また、このDRAM E2005は、CPU E1001の動作に必要なワーク領域としても使用されている。すなわち、E2004はDRAM制御部であり、制御バスによるCPU E1001からDRAM E2005へのアクセスと、後述するDMA制御部E2003からDRAM E2005へのアクセスとを切り替えて、DRAM E2005への読み書き動作を行なう。
【0065】
DMA制御部E2003では、各ブロックからのリクエスト(図示せず)を受け付けて、アドレス信号や制御信号(図示せず)、書込み動作の場合には書込みデータ(E2038、E2041、E2044、E2053、E2055、E2057)などをRAM制御部に出力してDRAMアクセスを行なう。また読み出しの場合には、DRAM制御部E2004からの読み出しデータ(E2040、E2043、E2045、E2051、E2054、E2056、E2058、E2059)を、リクエスト元のブロックに受け渡す。
【0066】
また、E2006は1284I/Fであり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、パラレルI/F E0016を通じて、図示しない外部ホスト機器との双方向通信インターフェイスを行なう他、記録時にはパラレルI/F E0016からの受信データ(PIF受信データE2036)をDMA処理によって受信制御部E2008へと受け渡し、スキャナ読み取り時にはDRAM E2005内の送出バッファE2028に格納されたデータ(1284送信データ(RDPIF)E2059)をDMA処理によりパラレルI/Fに送信する。
【0067】
E2007はUSBI/Fであり、CPUI/F E2001を介したCPUE1001の制御により、シリアルI/F E0017を通じて、図示しない外部ホスト機器との双方向通信インターフェイスを行なう他、記録時にはシリアルI/F E0017からの受信データ(USB受信データE2037)をDMA処理により受信制御部E2008に受け渡し、スキャナ読み取り時にはDRAM E2005内の送出バッファE2028に格納されたデータ(USB送信データ(RDUSB)E2058)をDMA処理によりシリアルI/F E0017に送信する。受信制御部E2008は、1284I/F E2006もしくはUSBI/F E2007のうちの選択されたI/Fからの受信データ(WDIF)E2038)を、受信バッファ制御部E2039の管理する受信バッファ書込みアドレスに、書込む。
E2009は圧縮・伸長DMAであり、CPUI/F E2001を介したCPUE1001の制御により、受信バッファE2010上に格納された受信データ(ラスタデータ)を、受信バッファ制御部E2039の管理する受信バッファ読み出しアドレスから読み出し、そのデータ(RDWK)E2040を指定されたモードに従って圧縮・伸長し、記録コード列(WDWK)E2041としてワークバッファ領域に書込む。
【0068】
E2013は記録バッファ転送DMAで、CPUI/F E2001を介したCPU E1007の制御によってワークバッファE2011上の記録コード(RDWP)E2043を読み出し、各記録コードを、記録ヘッドカートリッジH1000へのデータ転送順序に適するようなプリントバッファE2014上のアドレスに並べ替えて転送(WDWP E2044)する。また、E2012はワーククリアDMAであり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御によって記録バッファ転送DMA E2015による転送が完了したワークバッファ上の領域に対し、指定したワークフィルデータ(WDWF)E2042を繰返し書込み転送する。
【0069】
E2015は記録データ展開DMAであり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、ヘッド制御部E2018からのデータ展開タイミング信号E2050をトリガとして、プリントバッファ上に並べ替えて書込まれた記録コードと展開用データバッファE2016上に書込まれた展開用データとを読み出し、展開記録データ(RDHDG)E2045を生成し、これをカラムバッファ書込みデータ(WDHDG)E2047としてカラムバッファE2017に書込む。ここで、カラムバッファE2017は、記録ヘッドカートリッジH1000へと転送データ(展開記録データ)とを一時的に格納するSRAMであり、記録データ展開DMAとヘッド制御部とのハンドシェーク信号(図示せず)によって両ブロックにより共有管理されている。
【0070】
E2018はヘッド制御部で、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、ヘッド制御信号を介して記録ヘッドカートリッジH1000またはスキャナとのインターフェイスを行なう他、E2019エンコーダ信号処理部E2019からのヘッド駆動タイミング信号E2049に基づき、記録データ展開DMAに対してデータ展開タイミング信号E2050の出力を行なう。
【0071】
また、記録時には、前記ヘッド駆動タイミング信号E2049に従って、カラムバッファから展開記録データ(RDHD)E2048を読み出し、そのデータをヘッド制御信号E1021を通じて記録ヘッドカートリッジH1000に出力する。
また、スキャナ読み取りモードにおいては、ヘッド制御信号E1021を通して入力された取込みデータ(WDHD)E2053をDRAM E2005上のスキャナ取込みバッファE2024へとDMA転送する。E2025はスキャナデータ処理DMAであり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、スキャナ取込みバッファE2024に蓄えられた取込みバッファ読み出しデータ(RDAV)E2054を読み出し、平均化等の処理を行なった処理済データ(WDAV)E2055をDRAM E2005上のスキャナデータバッファE2026に書込む。
E2027はスキャナデータ圧縮DMAで、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、スキャナデータバッファE2026上の処理済データ(RDYC)E2056を読み出してデータ圧縮を行ない、圧縮データ(WDYC)E2057を送出バッファE2028に書込む。
【0072】
E2019はエンコーダ信号処理部であり、エンコーダ信号(ENC)を受けて、CPU E1001の制御で定められたモードに従ってヘッド駆動タイミング信号E2049を出力する他、エンコーダ信号E1020から得られるキャリッジM4001の位置や速度にかかわる情報をレジスタに格納して、CPU E1001に提供する。CPU E1001はこの情報に基づき、CRモータE0001の制御における各種パラメータを決定する。また、E2020はCRモータ制御部であり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、CRモータ制御信号E1036を出力する。
【0073】
E2022はセンサ信号処理部で、PGセンサE0010、PEセンサE0007、ASFセンサE0009、及びGAPセンサE0008等から出力される各検出信号を受けて、CPU E1001の制御で定められたモードに従ってこれらのセンサ情報をCPU E1001に伝達する他、LF/PGモータ制御部DMA E2021に対してセンサ検出信号E2052を出力する。
【0074】
LF/PGモータ制御DMAE2021は、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、DRAM E2005上のモータ制御バッファE2023からパルスモータ駆動テーブル(RDPM)E2051を読み出してパルスモータ制御信号Eを出力する他、動作モードによっては前記センサ検出信号を制御のトリガとしてパルスモータ制御信号E1033を出力する。
また、E2030はLED制御部であり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、LED駆動信号E1038を出力する。さらに、E2029はポート制御部であり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、ヘッド電源ON信号E1022、モータ電源ON信号E1023、及び電源制御信号E1024を出力する。
【0075】
次に、上記のように構成された本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置の動作を図10のフローチャートに基づき説明する。
【0076】
AC電源に本装置が接続されると、まず、ステップS1では装置の第1の初期化処理を行なう。この初期化処理では、本装置のROMおよびRAMのチェックなどの電気回路系のチェックを行ない、電気的に本装置が正常に動作可能であるかを確認する。
【0077】
次にステップS2では、装置本体M1000の上ケースM1002に設けられた電源キーE0018がONされたかどうかの判断を行い、電源キーE0018が押された場合には、次のステップS3へと移行し、ここで第2の初期化処理を行う。
【0078】
この第2の初期化処理では、本装置の各種駆動機構及びヘッド系のチェックを行なう。すなわち、各種モータの初期化やヘッド情報の読み込みを行うに際し、本装置が正常に動作可能であるかを確認する。
【0079】
次にステップS4ではイベント待ちを行なう。すなわち、本装置に対して、外部I/Fからの指令イベント、ユーザ操作によるパネルキーイベントおよび内部的な制御イベントなどを監視し、これらのイベントが発生すると当該イベントに対応した処理を実行する。
【0080】
例えば、ステップS4で外部I/Fからの記録指令イベントを受信した場合には、ステップS5へと移行し、同ステップでユーザ操作による電源キーイベントが発生した場合にはステップS10へと移行し、同ステップでその他のイベントが発生した場合にはステップS11へと移行する。
ここで、ステップS5では、外部I/Fからの記録指令を解析し、指定された紙種別、用紙サイズ、記録品位、給紙方法などを判断し、その判断結果を表すデータを本装置内のRAM E2005に記憶し、ステップS6へと進む。
次いでステップS6ではステップS5で指定された給紙方法により給紙を開始し、用紙を記録開始位置まで送り、ステップS7に進む。
ステップS7では記録動作を行なう。この記録動作では、外部I/Fから送出されてきた記録データを、一旦記録バッファに格納し、次いでCRモータE0001を駆動してキャリッジM4001の走査方向への移動を開始すると共に、プリントバッファE2014に格納されている記録データを記録ヘッドカートリッジH1000へと供給して1行の記録を行ない、1行分の記録データの記録動作が終了するとLFモータE0002を駆動し、LFローラM3001を回転させて用紙を副走査方向へと送る。この後、上記動作を繰り返し実行し、外部I/Fからの1ページ分の記録データの記録が終了すると、ステップ8へと進む。
【0081】
ステップS8では、LFモータE0002を駆動し、排紙ローラM2003を駆動し、用紙が完全に本装置から送り出されたと判断されるまで紙送りを繰返し、終了した時点で用紙は排紙トレイM1004a上に完全に排紙された状態となる。
【0082】
次にステップS9では、記録すべき全ページの記録動作が終了したか否かを判定し、記録すべきページが残存する場合には、ステップS5へと復帰し、以下、前述のステップS5〜S9までの動作を繰り返し、記録すべき全てのページの記録動作が終了した時点で記録動作は終了し、その後ステップS4へと移行し、次のイベントを待つ。
【0083】
一方、ステップS10ではプリンタ終了処理を行ない、本装置の動作を停止させる。つまり、各種モータやヘッドなどの電源を切断するために、電源を切断可能な状態に移行した後、電源を切断しステップS4に進み、次のイベントを待つ。
【0084】
また、ステップS11では、上記以外の他のイベント処理を行なう。例えば、本装置の各種パネルキーや外部I/Fからの回復指令や内部的に発生する回復イベントなどに対応した処理を行なう。なお、処理終了後にはステップS4に進み、次のイベントを待つ。
【0085】
以下、上記のような記録装置に搭載する記録ヘッドH1001について説明する。
【0086】
ここでまず、近年開発が成されている記録素子基板を例にとって、情報を取得するためのアナログ系の回路とデジタル系の回路とが混在し、別の電圧で駆動される例について再度説明をしておく。
【0087】
図15は、検知した温度の情報をデジタル信号として出力する回路を含んだインクジェット記録ヘッドのブロック図である。図中、500はヒータ及び駆動回路を半導体プロセス技術により一体的に形成した記録素子基板、502は基板裏面よりインクを供給するためのインク供給口、501はヒータ及びドライバ回路を複数個配列したドライバ/ヒータアレイ、503は記録すべき記録データを一時的に保持するためのシフトレジスタ、507はドライバ/ヒータアレイ中の所望のヒータブロックを選択して駆動するためのデコーダ回路、504はシフトレジスタ及びデコーダにデジタル信号を入力するためのバッファを含む入力回路、510は入力端子、521は基板の温度を検知し、その情報をデジタル信号に変換して出力する温度検知ブロック、522は基板固有の情報、例えばヒータ抵抗値やドライバトランジスタのON抵抗値などをランク分けし、その情報を同じ基板上に配置された不図示の不揮発性メモリ(ROM)に書き込み、必要に応じて読み出しを行なうためのROM情報読出しブロック、523はROMに書き込む固有情報、ヒータ抵抗値やトランジスタのON抵抗値を測定するためのランク分け素子、505はドライバアレイ501のトランジスタにゲート電圧を供給する電源バッファ回路である。
【0088】
図16は、ドライバ/ヒータアレイ505の1セグメント分の等価回路(a)及びシフトレジスタ503の1bit分に相当する等価回路(b)を示す図である。また、図17は、シフトレジスタからヒータまでの各部での信号の状態を示すタイミングチャートである。以下、図16および図17を参照して、シフトレジスタに記録情報を送ってから、ヒータに電流を流して駆動するまでの一連の動作を説明する。
【0089】
CLK端子に印加されたクロックパルスに同期して記録データがDATA端子に供給される。シフトレジスタはこの記録データを一時的に格納し、BG端子に印加されるラッチ信号により、ラッチ回路がデータを保持する。その後、所望のブロックに分割されたヒータ群を選択するためのBlock選択信号とラッチ回路で保持された記録データがマトリクス状にANDをとられ、電流駆動時間を直接決定するHE信号に同期してヒータ電流が流れる。この一連の動作を0〜15の各ブロック毎に繰り返して記録が行なわれる。
【0090】
図18は、記録素子基板500の温度を検知し、その情報をデジタル化して出力する温度検知ブロック521の構成を示すブロック図であり、図19は、クロックCLKと温度検知ブロック521の出力TOでの信号の状態を示すタイミングチャートである。以下、図18および19を参照して、温度検知ブロック521の動作について説明する。
【0091】
図18に示すように、温度検知ブロック521は、温度に対してほぼリニアの特性をもつ電圧を発生する熱電圧発生部840と、温度に対してほぼ不変の電圧を発生するバンドギャップ電圧発生部830とを有している。この両者からの出力をそれぞれバッファ回路831を経由した後、コンパレータ832により比較して、温度情報をTO端子835から出力する。また、834はバンドギャップ電圧に基づき各検出温度に対応した電圧を発生するための分割抵抗とアナログスイッチで構成される電圧発生ブロックである。
【0092】
このとき、バンドギャップ電圧発生部830からの出力を、電圧発生ブロック834内の複数の抵抗を使用して分割比により検出したい温度に対応した電圧値に設定し、各抵抗の分割点に接続されたアナログスイッチをクロックパルスに同期して動作するシフトレジスタ836の出力により順次切り換えることにより、所望の分解能での温度に関するデジタル信号がTO端子835からシリアルに出力される。
【0093】
ここで、上記回路ブロック中のバンドギャップ電圧発生部830、熱電圧発生部840、バッファ831に使用するOPアンプ及びコンパレータ832はすべてアナログ回路であり、トランジスタ、ダイオード、抵抗等の素子の組み合わせで構成されているため、その精度や電圧依存性等によりその特性が決定される。このため、アナログ回路部分は、素子特性を正確に把握すると共に使用条件(電源電圧やノイズ環境など)を考慮して仕様を決定し、それに基づく回路シミュレーションによる特性の予測を行って設計する必要がある。
【0094】
そして、前述したように、アナログ回路は使用される部品の特性を十分に発揮するためにも5Vが必要であり、デジタル回路においては近年の動向からそれより低電圧の3.3Vの電圧が必要となっている。このような状況を踏まえて成された本発明の具体的な構成を以下に説明する。
【0095】
[第1の実施形態]
図11は、本発明に係る記録ヘッドH1001の第1の実施形態の回路構成を説明するブロック図であり、H1100はヒータ及び駆動回路を半導体製造プロセス技術により一体的に形成した記録素子基板、102は基板裏面よりインクを供給するためのインク供給口、101はヒータ及びドライバ回路を複数個配列したドライバ/ヒータアレイ、103は記録すべき記録データを一時的に保持するためのシフトレジスタ、107はドライバ/ヒータアレイ中の所望のヒータブロックを選択して駆動するためのデコーダ回路、104はシフトレジスタ及びデコーダにデジタル信号を入力するためのバッファを含む入力回路、110は入力端子、121は基板の温度を検知し、その情報をデジタル信号に変換して出力する温度検知ブロック、122は基板固有の情報、例えばヒータ抵抗値やドライバトランジスタのON抵抗値などをランク分けし、その情報を同じ基板上に配置された不図示の不揮発性メモリ(ROM)に書き込み、必要に応じて読み出しを行なうためのROM情報読出しブロック、123はROMに書き込む固有情報、ヒータ抵抗値やトランジスタのON抵抗値を測定するためのランク分け素子、130は温度検知ブロック121に供給するアナログ系電源(VddA)を発生する電圧発生回路である。
【0096】
本実施形態の記録ヘッドの記録素子基板H1100に設けられた回路構成において、デジタル回路部分の電源電圧(Vdd)は3.3Vであり、情報を取得するためのアナログ回路部分の電源電圧(VddA)は5Vである。外部から供給されるのは記録素子に与えられる電源電圧以外ではデジタル系の電源電圧(Vdd)のみであり、アナログ系の電源電圧(VddA)は電圧発生回路130によって記録素子を構成するヒータに供給されるヒータ駆動用電源電圧(VH)から生成される。
【0097】
図12はこの電圧発生回路130の回路構成を詳細に説明するための回路図である。ここで201は電圧VHから電圧VddA(アナログ系電源)を作るための分割抵抗、202はバッファとなるソースフォロワを構成するNMOSトランジスタ、203はソースフォロワの負荷抵抗である。
【0098】
この回路構成によりVH電圧はまず抵抗分割201の比により下げられ、その後ソースフォロワ202によってインピーダンス変換されてVddA端子から出力される。このときソースフォロワ202のゲート−ソース間ではVth電圧分だけさらに電圧が下がる。
【0099】
具体的な例を挙げると、VH=11V、ソースフォロワ202のVthをバックゲート効果を考慮して2Vとした場合、分割抵抗201の比を4:7とすることで分割点における電圧を7Vとし、ソースフォロワ202からの出力であるVddAを5Vに設定することができる。
【0100】
図13は電圧発生回路130の他の回路構成を説明するための回路図である。ここで301はVH電圧を電源とするOPアンプ、302はOPアンプ301によって構成される非反転増幅器の増幅率を決定するための抵抗である。
【0101】
この回路構成によりロジック系の電源電圧(Vdd)が非反転増幅器301によって増幅されVddA電圧となって出力される。
【0102】
具体的な例を挙げると、Vdd=3.3Vである場合、非反転増幅器301の増幅率を1.52とするように抵抗302の値を決定することで、出力VddAの電圧を5Vに設定することができる。
【0103】
以上のように本実施形態によれば、記録素子に供給するためのアナログ電源電圧以外の、情報を取得するためのアナログ系の電源電圧とロジック(デジタル)系の電源電圧とが異なる電圧値の場合に、ロジック系の電源電圧のみを外部から供給し、アナログ系の電源電圧を内部で生成することにより、記録ヘッド素子基板に外部から供給する電源の種類を、記録素子に供給するための電源電圧以外には1種類のみとして、システム全体の価格を上昇させずに構成を単純化し、かつ省スペースや省エネ(消費電力)の観点からも有利な構成とできる。
【0104】
[第2の実施形態]
以下、本発明の記録ヘッドの第2の実施形態について説明する。以下においては上記第1の実施形態と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【0105】
図14は本発明の記録ヘッドの第2の実施形態の回路構成を示すブロック図であり、図11に示した上記第1の実施形態とほぼ同様な構成である。上記第1の実施形態と異なり、本実施形態はアナログ系電源電圧発生回路130の出力に外付けされるコンデンサ140を有している。
【0106】
アナログ系電源電圧発生回路130の構成は、上記で図12または図13に示したいずれの場合でも、ヒータ駆動用電源電圧VHを基に生成される。この電圧VHはヒータの駆動電圧であるため、ヒータに実際に電流が流れる時には大きなノイズが発生しやすい。更に、それ以外のときでもクロック周波数などのノイズの影響を受ける可能性がある。このような電圧VHをもとに生成された電圧VddAにも同様のノイズが生じ得る。VddAにノイズが生じるとアナログ系の回路動作が不安定になったり、誤動作の原因となる可能性がある。
【0107】
本実施形態はこのような現象に対処するために、情報を取得するためのアナログ系の電源電圧発生回路130の出力を外部に引き出す端子を設け、ここに外付けでVss(Gnd)電位との間にコンデンサを挿入している。
【0108】
[他の実施形態]
上述のようなノイズ対策の構成は、クロックパルスの周波数が5MHz以上の場合に特に有効である。
【0109】
尚、上記の実施形態においては、情報を取得するためのアナログ回路が検知すべき情報として基板温度を例に挙げて説明したが、これに限らず、ヒータ抵抗値、ドライバトランジスタの抵抗値、スイッチングスピードの個体値、インクの残量、保護膜厚などの量を扱うアナログ回路に対しても同様の効果が期待できることは言うまでもない。
【0110】
なお、以上の実施形態において、記録ヘッドから吐出される液滴はインクであるとして説明し、さらにインクタンクに収容される液体はインクであるとして説明したが、その収容物はインクに限定されるものではない。例えば、記録画像の定着性や耐水性を高めたり、その画像品質を高めたりするために記録媒体に対して吐出される処理液のようなものがインクタンクに収容されていても良い。
【0111】
以上の実施形態は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段(例えば電気熱変換体やレーザ光等)を備え、前記熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いることにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。
【0112】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第4723129号明細書、同第4740796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急激な温度上昇を与える少なくとも1つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に1対1で対応した液体(インク)内の気泡を形成できるので有効である。
【0113】
この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体(インク)を吐出させて、少なくとも1つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐出が達成でき、より好ましい。
【0114】
このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第4463359号明細書、同第4345262号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第4313124号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【0115】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成(直線状液流路または直角液流路)の他に熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第4558333号明細書、米国特許第4459600号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭59−123670号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭59−138461号公報に基づいた構成としても良い。
【0116】
さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された1個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【0117】
加えて、上記の実施形態で説明した記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドのみならず、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッドを用いてもよい。
【0118】
また、以上説明した記録装置の構成に、記録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加することは記録動作を一層安定にできるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などがある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを備えることも安定した記録を行うために有効である。
【0119】
さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでも良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも1つを備えた装置とすることもできる。
【0120】
以上説明した実施の形態においては、インクが液体であることを前提として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式ではインク自体を30°C以上70°C以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。
【0121】
加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適用可能である。
【0122】
このような場合インクは、特開昭54−56847号公報あるいは特開昭60−71260号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【0123】
なお、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置など)に適用してもよい。
【0124】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、外部からデジタル回路の電源電圧とアナログ回路の電源電圧との両方を供給する場合と比べて、外部からデジタル回路の電源電圧のみを供給すればよいので、システム全体の価格を上昇させずに構成を単純化し、かつ省スペースや省エネ(消費電力)の観点からも有利な構成とできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態におけるインクジェットプリンタの外観構成を示す斜視図である。
【図2】図1に示すものの外装部材を取り外した状態を示す斜視図である。
【図3】本発明の実施形態に用いる記録ヘッドカートリッジを組立てた状態を示す図である。
【図4】図3に示す記録ヘッドカートリッジを記録ヘッドとインクタンクとに分離した状態を示す図である。
【図5】図4に示した記録ヘッドの分解斜視図である。
【図6】本発明の実施形態におけるスキャナカートリッジを示す斜視図である。
【図7】本発明の実施形態における電気的回路の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図8】図7に示したメインPCBの内部構成を示すブロック図である。
【図9】図8に示したASICの内部構成を示すブロック図である。
【図10】本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図11】本発明に係る記録ヘッドの第1の実施形態の回路構成を示すブロック図である。
【図12】図11の電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図13】図11の電圧発生回路の他の構成を示す回路図である。
【図14】本発明に係る記録ヘッドの第2の実施形態の回路構成を示すブロック図である。
【図15】記録ヘッドの回路構成を示すブロック図である。
【図16】図15の各部の構成を示す回路図である。
【図17】図15の各部での信号の状態を示すタイミングチャートである。
【図18】図15の温度検知ブロックの構成を示す回路図である。
【図19】図18の温度検知ブロックのタイミングチャートである。
【符号の説明】
101 ヒータ、ドライバ部
103 シフトレジスタ
121 温度検出ブロック
140 コンデンサ
202 NMOSトランジスタ
301 OPアンプ
H1000 記録ヘッドカートリッジ
H1001 記録ヘッド
H1100 素子基板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present inventionInkjetRecording head and the recording headInkjetThe present invention relates to a recording apparatus using a recording head.
[0002]
The present invention is applied to a general printing apparatus, an apparatus such as a copying machine, a facsimile having a communication system, a word processor having a printing unit, and an industrial recording apparatus combined with various processing apparatuses. can do.
[0003]
[Prior art]
In a recording apparatus according to a conventional ink jet method using thermal energy, an electrothermal transducer (heater) of a recording head to be mounted and its driving circuit are, for example, a semiconductor as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-185594. They are formed on the same substrate using process technology. It has also been proposed to form an element on the same substrate for detecting the state of the substrate, for example, the distribution state of the substrate temperature and the resistance value, the characteristic variation of the drive circuit, and the like.
[0004]
As an example of forming a circuit block for detecting a substrate temperature on the same substrate, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-080060 proposes a recording head in which a circuit for outputting temperature information as a digital signal is provided on an element substrate. Yes. In such a circuit configuration on the element substrate, a digital circuit such as an inverter and a shift register and an analog circuit such as a comparator are mixed.
[0005]
In general, components used in such an analog circuit are designed to be used with a power supply voltage of 5 V in order to fully exhibit the characteristics. On the other hand, an inverter, a shift register, and the like are digital circuits, and are basically operated by Hi / Lo pulses. Also, the recording information inherent to the recording head and the applied pulses for driving the heater are also digital signals, and all signal exchange with the outside is performed by Hi / Lo logic pulses.
[0006]
Conventionally, the amplitude of the logic pulse used in these and the external signal generation circuit is generally 0V / 5V. As a result, both the analog circuit and the digital circuit are supplied with a single 5V power supply. And was possible.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, MPUs (microprocessors) and gate arrays manufactured by a semiconductor process have been further miniaturized, and the power supply voltage to be used tends to be reduced accordingly. In recent years, a digital circuit used in a signal generation device outside a recording head has been generally used with a power supply voltage of 3.3V.
[0008]
As a result, the demand for setting the power supply voltage to a low voltage such as 3.3 V is also increasing for the semiconductor substrate for the recording head. The digital circuit portion can be driven at a low voltage by miniaturizing a transistor constituting the circuit, but it is difficult to reduce the driving voltage for the analog circuit portion with the circuit configuration as it is. In order to reduce the driving voltage of the analog circuit, not only redesign of the circuit is required, but also a special part needs to be used so as not to deteriorate the characteristics.
[0009]
For this reason, when the power supply voltage of the digital circuit is 3.3 V, it is necessary to use different power supply voltages such as 3.3 V for the digital circuit and 5 V for the analog circuit, The semiconductor substrate of the recording head must be designed to supply two types of power from outside. This not only causes an increase in cost, but also complicates the system configuration and becomes a negative factor from the viewpoint of space saving and energy saving (power consumption).
[0010]
  The present invention has been made in view of the above situation, and an analog circuit excluding a voltage for driving a digital circuit and a power supply voltage applied to a recording element (an analog circuit for obtaining information such as temperature). When the voltage for driving the digital circuit is different, it is possible to supply only the voltage for driving the digital circuit from the outside to simplify the overall configuration.InkjetRecording head and the recording headInkjetAn object is to provide a recording apparatus using a recording head.
[0011]
  In order to achieve the above object, an ink jet recording head of the present invention comprises a heater for generating thermal energy to be applied to ink in order to eject ink using thermal energy,
  A driver circuit for driving the heater according to recording data input from the outside, a shift register for holding the recording data, a decoder circuit for selecting and driving the heater, and the shift register and decoder A digital circuit including an input circuit for inputting a digital signal to the circuit;
  An analog circuit including sensing means for obtaining information;
  Comprising an element substrate formed with
  The element substrate is
  A voltage generation circuit for generating a voltage for driving the analog circuit from a heater driving power supply voltage input from the outside and supplied to the heater
  Further comprising
  The voltage for driving the analog circuit generated by the voltage generation circuit is a power supply voltage input from the outside of the element substrate to drive the digital circuit.Greater thanIt is characterized by that.
[0012]
  The object of the present invention isInkjetThis can also be achieved by a recording apparatus provided with a recording head.
[0013]
That is, in the present invention, an element substrate on which a recording circuit and a digital circuit including a driving unit that drives the recording element in accordance with input recording data and an analog circuit including a detection unit for acquiring information are formed. Generation circuit for generating a voltage for driving an analog circuit when a voltage value for driving a digital circuit is different from a voltage value for driving an analog circuit Is provided on the element substrate.
[0014]
In this case, the power supply voltage applied to the recording element is excluded as compared with the case where both the voltage for driving the digital circuit from the outside and the voltage for driving the analog circuit for acquiring information are supplied. Since only the voltage for driving the digital circuit from the outside needs to be supplied, the configuration is simplified without increasing the price of the entire system, and the configuration is advantageous in terms of space saving and energy saving (power consumption). it can.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment according to a recording apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
In the embodiments described below, a printer is taken as an example of a recording apparatus using an inkjet recording method.
[0017]
In this specification, “print” (sometimes referred to as “recording”) is not only used to form significant information such as characters and figures, but also whether it is significant or unintentional, and is perceived visually by humans. Regardless of whether or not it has been manifested, it also refers to a case where an image, a pattern, a pattern, or the like is widely formed on a print medium or the medium is processed.
[0018]
Here, the “print medium” includes not only paper used in general printing apparatuses but also a wide range of cloth, plastic film, metal plate, glass, ceramics, wood, leather, and the like that can accept ink. Say it.
[0019]
Furthermore, “ink” (sometimes referred to as “liquid”) is to be interpreted widely as the definition of “print” above, and is applied to a print medium so that images, patterns, patterns, etc. Or a liquid that can be subjected to ink processing (eg, solidification or insolubilization of colorant in ink applied to the print medium).
[0020]
[Device main unit]
1 and 2 show a schematic configuration of a printer using the ink jet recording method. In FIG. 1, an apparatus main body M1000 that forms an outer shell of a printer in this embodiment includes an outer member of a lower case M1001, an upper case M1002, an access cover M1003, and a discharge tray M1004, and a chassis M3019 ( (See FIG. 2).
[0021]
The chassis M3019 is composed of a plurality of plate-shaped metal members having a predetermined rigidity, forms a skeleton of the recording apparatus, and holds each recording operation mechanism described later.
The lower case M1001 forms a substantially lower half part of the apparatus main body M1000, and the upper case M1002 forms a substantially upper half part of the apparatus upper body M1000. A hollow body structure having a storage space is formed, and an opening is formed on each of the upper surface portion and the front surface portion.
[0022]
Further, one end of the discharge tray M1004 is rotatably held by the lower case M1001, and the opening formed in the front portion of the lower case M1001 can be opened and closed by the rotation. For this reason, when executing the recording operation, the discharge tray M1004 is rotated to the front side to open the opening so that the recording sheets can be discharged and the discharged recording sheets P are sequentially stacked. It has come to be able to do. In addition, the discharge tray M1004 contains two auxiliary trays M1004a and M1004b. By pulling out each tray as needed, the sheet support area can be expanded or reduced in three stages. It has become.
[0023]
One end of the access cover M1003 is rotatably held by the upper case M1002, and can open and close an opening formed on the upper surface. By opening the access cover M1003, the access cover M1003 is housed inside the main body. It is possible to replace the print head cartridge H1000 or the ink tank H1900. Although not specifically shown here, when the access cover M1003 is opened and closed, the protrusion formed on the back surface rotates the cover opening and closing lever, and the rotation position of the lever is detected by a micro switch or the like. Thus, the open / closed state of the access cover can be detected.
[0024]
On the upper surface of the rear part of the upper case M1002, a power key E0018 and a resume key E0019 are provided so that they can be pressed, and an LED E0020 is provided. When the power key E0018 is pressed, the LED E0020 lights up and recording is possible. This is to inform the operator. Further, the LED E0020 has various display functions such as blinking and color change, and notification of a printer trouble to the operator by leveling the buzzer E0021 (FIG. 7). When the trouble is solved, the recording is resumed by pressing the resume key E0019.
[0025]
[Recording mechanism]
Next, the recording operation mechanism in the present embodiment that is housed and held in the printer main body M1000 will be described.
[0026]
As a recording operation mechanism in the present embodiment, an automatic feeding unit M3022 that automatically feeds the recording sheet P into the apparatus main body, and a desired recording sheet P that is sent one by one from the automatic feeding unit. A transport unit M3029 that guides the recording sheet P from the recording position to the discharge unit M3030, a recording unit that performs desired recording on the recording sheet P transported to the transport unit M3029, and recovery of the recording unit And a recovery unit (M5000) that performs processing.
[0027]
(Recording part)
Here, the recording unit will be described.
[0028]
The carriage M4001 is movably supported by the carriage shaft M4021, and the recording head cartridge H1000 is detachably mounted on the carriage M4001.
[0029]
Recording head cartridge
First, the recording head cartridge will be described with reference to FIGS.
[0030]
As shown in FIG. 3, the recording head cartridge H1000 in this embodiment has an ink tank H1900 that stores ink, and a recording head H1001 that discharges ink supplied from the ink tank H1900 from nozzles according to recording information. The recording head H1001 adopts a so-called cartridge system that is detachably mounted on a carriage M4001 described later.
[0031]
In the recording head cartridge H1000 shown here, for example, black, light cyan, light magenta, cyan, magenta, and yellow independent ink tanks are prepared as ink tanks in order to enable high-quality color recording with photographic tone. As shown in FIG. 4, each is detachable from the recording head H1001.
[0032]
As shown in the exploded perspective view of FIG. 5, the recording head H1001 includes a recording element substrate H1100, a first plate H1200, an electric wiring substrate H1300, a second plate H1400, a tank holder H1500, and a flow path forming member H1600. , Filter H1700, and seal rubber H1800.
[0033]
In the recording element substrate H1100, a plurality of recording elements for ejecting ink to one side of the Si substrate and electric wiring such as Al for supplying power to each recording element are formed by a film forming technique. A plurality of corresponding ink channels and a plurality of ejection ports H1100T are formed by photolithography, and ink supply ports for supplying ink to the plurality of ink channels are formed to open on the back surface. . The recording element substrate H1100 is bonded and fixed to a first plate H1200, and an ink supply port H1201 for supplying ink to the recording element substrate H1100 is formed therein. Further, a second plate H1400 having an opening is bonded and fixed to the first plate H1200, and the electric wiring board H1300 and the recording element substrate H1100 are electrically connected to the second plate H1400. The electric wiring board H1300 is held so as to be.
[0034]
The electrical wiring board H1300 applies an electrical signal for ejecting ink to the recording element substrate H1100. The electrical wiring board H1300 is located at an end portion of the electrical wiring and corresponds to the recording element board H1100. An external signal input terminal H1301 for receiving an electrical signal is provided, and the external signal input terminal H1301 is positioned and fixed on the back side of a tank holder H1500 described later.
[0035]
On the other hand, a flow path forming member H1600 is ultrasonically welded to a tank holder H1500 that detachably holds the ink tank H1900, thereby forming an ink flow path H1501 extending from the ink tank H1900 to the first plate H1200. In addition, a filter H1700 is provided at an end of the ink flow path H1501 that engages with the ink tank H1900 on the ink tank side so that entry of dust from the outside can be prevented. Further, a seal rubber H1800 is attached to the engaging portion with the ink tank H1900 so that the ink can be prevented from evaporating from the engaging portion.
[0036]
Further, as described above, the tank holder portion composed of the tank holder H1500, the flow path forming member H1600, the filter H1700, and the seal rubber H1800, the recording element substrate H1100, the first plate H1200, the electric wiring substrate H1300, and the second A recording head H1001 is configured by bonding the recording element portion formed of the plate H1400 by bonding or the like.
[0037]
(carriage)
Next, the carriage M4001 will be described with reference to FIG.
[0038]
As shown in the drawing, the carriage M4001 is engaged with the carriage M4001 and engaged with the carriage cover M4002 for guiding the recording head H1001 to the mounting position of the carriage M4001, and the tank holder H1500 of the recording head H1001, and the recording head H1000. There is provided a head set lever M4007 that presses to be set at a predetermined mounting position.
That is, the head set lever M4007 is provided on the upper part of the carriage M4001 so as to be rotatable with respect to the head set lever shaft, and a head set plate (not shown) is provided via a spring at the engaging portion with the recording head H1000. The recording head H1001 is pressed by the spring force and is mounted on the carriage M4001.
[0039]
A contact flexible print cable (hereinafter referred to as a contact FPC) E0011 is provided at another engagement portion of the carriage M4001 with the recording head H1001, and a contact portion E0011a on the contact FPC E0011 and a contact provided on the recording head H1001. The unit (external signal input terminal) H1301 is in electrical contact so that various information for recording can be exchanged and power can be supplied to the recording head H1001.
[0040]
Here, an elastic member such as rubber (not shown) is provided between the contact portion E0011a of the contact FPC E0011 and the carriage M4001, and the contact portion E0011a and the carriage are driven by the elastic force of the elastic member and the pressing force by the headset lever spring. Secure contact with M4001 is enabled. Further, the contact FPC E0011 is connected to a carriage substrate E0013 mounted on the back surface of the carriage M4001 (see FIG. 7).
[0041]
[Scanner]
The printer in this embodiment can also be used as a reading device by replacing the recording head with a scanner.
[0042]
The scanner moves together with the carriage on the printer side, and reads a document image fed in place of the recording medium in the sub-scanning direction, and alternately performs the reading operation and the document feeding operation. Thus, one piece of document image information is read.
[0043]
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the scanner M6000.
[0044]
As illustrated, the scanner holder M6001 has a box shape, and an optical system and a processing circuit necessary for reading are accommodated therein. Further, when the scanner M6000 is mounted on the carriage M4001, a scanner reading lens M6006 is provided at a portion facing the document surface, from which a document image is read. The scanner illumination lens M6005 has a light source (not shown) inside, and light emitted from the light source is irradiated onto the document.
[0045]
A scanner cover M6003 fixed to the bottom of the scanner holder M6001 is fitted so as to shield the inside of the scanner holder M6001, and a louver-shaped grip portion provided on the side surface improves the detachability to the carriage M4001. ing. The outer shape of the scanner holder M6001 is substantially the same as that of the recording head cartridge H1000, and the carriage holder M6001 can be attached to and detached from the carriage M4001 by the same operation as that of the recording head cartridge H1000.
[0046]
The scanner holder M6001 accommodates a substrate having the processing circuit, and a scanner contact PCB connected to the substrate is exposed to the outside. When the scanner M6000 is mounted on the carriage M4001, The scanner contact PCB M6004 contacts the contact FPC E0011 on the carriage M4001 side, and the substrate is electrically connected to the control system on the main body side via the carriage M4001.
[0047]
Next, an electrical circuit configuration in the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a diagram schematically showing the overall configuration of the electrical circuit in this embodiment.
[0048]
The electrical circuit in this embodiment is mainly configured by a carriage substrate (CRPCB) E0013, a main PCB (Printed Circuit Board) E0014, a power supply unit E0015, and the like.
Here, the power supply unit is connected to the main PCB E0014 and supplies various driving powers.
The carriage substrate E0013 is a printed circuit board unit mounted on the carriage M4001 (FIG. 2). The carriage substrate E0013 functions as an interface for exchanging signals with the recording head through the contact FPC E0011. Based on the pulse signal output from the sensor E0004, a change in the positional relationship between the encoder scale E0005 and the encoder sensor E0004 is detected, and the output signal is output to the main PCB E0014 through a flexible flat cable (CRFFC) E0012.
[0049]
Further, the main PCB is a printed circuit board unit that controls driving of each part of the ink jet recording apparatus according to this embodiment, and includes a paper edge detection sensor (PE sensor) E0007, an ASF sensor E0009, a cover sensor E0022, a parallel interface (parallel I / F). ) E0016, serial interface (serial I / F) E0017, resume key E0019, LED E0020, power key E0018, buzzer E0021, etc. have I / O ports on the board, and also CR motor E0001, LF motor E0002, PG motor In addition to controlling these drives connected to E0003, connection to ink end sensor E0006, GAP sensor E0008, PG sensor E0010, CRFFC E0012, and power supply unit E0015 Has an interface.
[0050]
FIG. 8 is a block diagram showing the internal configuration of the main PCB.
In the figure, E1001 is a CPU, and this CPU E1001 has an oscillator OSC E1002 inside, and is connected to an oscillation circuit E1005 to generate a system clock by its output signal E1019. Further, it is connected to a ROM E1004 and an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) E1006 through a control bus E1014, and controls the ASIC, the input signal E1017 from the power key, and the input signal E1016 from the resume key in accordance with a program stored in the ROM. The state of the cover detection signal E1042 and the head detection signal (HSENS) E1013 is detected, and the buzzer E0021 is further driven by the buzzer signal (BUZ) E1018, and the ink end detection signal (connected to the built-in A / D converter E1003 ( INKS) While detecting the state of E1011 and thermistor temperature detection signal (TH) E1012, it performs various other logical operations and condition determinations, and controls the drive of the ink jet recording apparatus.
[0051]
Here, the head detection signal E1013 is a head mounting detection signal input from the recording head cartridge H1000 via the flexible flat cable E0012, the carriage substrate E0013, and the contact flexible print cable E0011, and the ink end detection signal is the ink end sensor E0006. The thermistor temperature detection signal E1012, which is an analog signal output from, is an analog signal from a thermistor (not shown) provided on the carriage substrate E0013.
[0052]
E1008 is a CR motor driver, which uses a motor power source (VM) E1040 as a drive source, generates a CR motor drive signal E1037 in accordance with a CR motor control signal E1036 from the ASIC E1006, and drives the CR motor E0001. E1009 is an LF / PG motor driver, which uses a motor power source E1040 as a drive source, generates an LF motor drive signal E1035 according to a pulse motor control signal (PM control signal) E1033 from the ASIC E1006, and drives the LF motor thereby At the same time, a PG motor drive signal E1034 is generated to drive the PG motor.
[0053]
E1010 is a power supply control circuit that controls power supply to each sensor having a light emitting element in accordance with a power supply control signal E1024 from the ASIC E1006. The parallel I / F E0016 transmits the parallel I / F signal E1030 from the ASIC E1006 to the parallel I / F cable E1031 connected to the outside, and transmits the signal of the parallel I / F cable E1031 to the ASIC E1006. The serial I / F E0017 transmits the serial I / F signal E1028 from the ASIC E1006 to the serial I / F cable E1029 connected to the outside, and transmits the signal from the cable E1029 to the ASIC E1006.
[0054]
On the other hand, a head power supply (VH) E1039, a motor power supply (VM) E1040, and a logic power supply (VDD) E1041 are supplied from the power supply unit E0015. Also, a head power ON signal (VHON) E1022 and a motor power ON signal (VMOM) E1023 from the ASIC E1006 are input to the power supply unit E0015, and control ON / OFF of the head power E1039 and the motor power E1040, respectively. The logic power supply (VDD) E1041 supplied from the power supply unit E0015 is voltage-converted as necessary, and then supplied to each part inside and outside the main PCB E0014.
[0055]
The head power supply E1039 is smoothed on the main PCB E0014 and then sent to the flexible flat cable E0011 to be used for driving the recording head cartridge H1000.
[0056]
E1007 is a reset circuit that detects a decrease in the logic power supply voltage E1040 and supplies a reset signal (RESET) E1015 to the CPU E1001 and ASIC E1006 to perform initialization.
[0057]
The ASIC E1006 is a one-chip semiconductor integrated circuit and is controlled by the CPU E1001 through the control bus E1014. The above-described CR motor control signal E1036, PM control signal E1033, power supply control signal E1024, head power supply ON signal E1022, and motor power supply The ON signal E1023 and the like are output to exchange signals with the parallel I / F E0016 and the serial I / F E0017, as well as the PE detection signal (PES) E1025 from the PE sensor E0007, and the ASF detection signal from the ASF sensor E0009 ( (ASFS) E1026, GAP detection signal (GAPS) E1027 from GAP sensor E0008, and PG detection signal (PGS) E1032 from PG sensor E0007 are detected, and data representing the state is transmitted to control bus E10. 4 is transmitted to the CPU E1001 through, CPU E1001 based on the input data performs a flashing LEDE0020 controls the driving of an LED drive signal E1038.
[0058]
Further, the state of the encoder signal (ENC) E1020 is detected to generate a timing signal, and the head control signal E1021 is used to interface with the printhead cartridge H1000 to control the printing operation. Here, the encoder signal (ENC) E1020 is an output signal of the CR encoder sensor E0004 inputted through the flexible flat cable E0012. The head control signal E1021 is supplied to the recording head cartridge H1000 via the flexible flat cable E0012, the carriage substrate E0013, and the contact FPC E0011.
[0059]
FIG. 9 is a block diagram showing the internal configuration of the ASIC E1006.
[0060]
In the figure, the connection between each block shows only the flow of data related to the control of the head and each mechanism component, such as recording data and motor control data. Such control signals, clocks, and control signals related to DMA control are omitted in order to avoid complications described in the drawings.
[0061]
In FIG. 9, E2002 is a PLL. As shown in FIG. 9, a clock (CLK) E2031 and a PLL control signal (PLLON) E2033 output from the CPU E1001 are supplied to most of the ASIC E1006. (Not shown).
[0062]
Reference numeral E2001 denotes a CPU interface (CPU I / F). The reset signal E1015, a soft reset signal (PDWN) E2032 output from the CPU E1001, a clock signal (CLK) E2031, and a control signal from the control bus E1014 Controls register read / write for each block as described, supplies clocks to some blocks, accepts interrupt signals (not shown), and outputs an interrupt signal (INT) E2034 to the CPU E1001 Then, the occurrence of an interrupt in the ASIC E1006 is notified.
[0063]
Reference numeral E2005 denotes a DRAM having areas such as a reception buffer E2010, a work buffer E2011, a print buffer E2014, and a development data buffer E2016 as recording data buffers, and a motor control buffer E2023 for motor control. In addition, the buffer used in the scanner operation mode has areas such as a scanner take-in buffer E2024, a scanner data buffer E2026, and a send buffer E2028 in place of the recording data buffers.
[0064]
The DRAM E2005 is also used as a work area necessary for the operation of the CPU E1001. That is, E2004 is a DRAM control unit, which switches between access from the CPU E1001 to the DRAM E2005 by the control bus and access from the DMA control unit E2003 to the DRAM E2005, which will be described later, and performs a read / write operation to the DRAM E2005.
[0065]
The DMA control unit E2003 receives a request (not shown) from each block, and in the case of a write operation (E2038, E2041, E2044, E2053, E2055, address signal, control signal (not shown)), E2057) and the like are output to the RAM control unit to perform DRAM access. In the case of reading, read data (E2040, E2043, E2045, E2051, E2054, E2056, E2058, E2059) from the DRAM control unit E2004 is transferred to the request source block.
[0066]
E2006 is a 1284 I / F. Under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001, the parallel I / F E0016 provides a bidirectional communication interface with an external host device (not shown). Reception data (PIF reception data E2036) from FE0016 is transferred to the reception control unit E2008 by DMA processing, and data (1284 transmission data (RDPIF) E2059) stored in the transmission buffer E2028 in the DRAM E2005 is DMA-read when reading the scanner. It is transmitted to the parallel I / F by processing.
[0067]
E2007 is a USB I / F. Under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001, the serial I / F E0017 provides a bidirectional communication interface with an external host device (not shown). The received data (USB received data E2037) is transferred to the reception control unit E2008 by DMA processing, and the data (USB transmitted data (RDUSB) E2058) stored in the transmission buffer E2028 in the DRAM E2005 is serialized by DMA processing when the scanner reads. / F Send to E0017. The reception control unit E2008 writes the reception data (WDIF) E2038) from the I / F selected from the 1284 I / F E2006 or USB I / F E2007 to the reception buffer write address managed by the reception buffer control unit E2039. Include.
E2009 is a compression / decompression DMA, and the reception data (raster data) stored in the reception buffer E2010 is controlled from the reception buffer read address managed by the reception buffer control unit E2039 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001. The data is read, the data (RDWK) E2040 is compressed / expanded according to the designated mode, and written as a recording code string (WDWK) E2041 in the work buffer area.
[0068]
E2013 is a recording buffer transfer DMA, which reads out the recording code (RDWP) E2043 on the work buffer E2011 under the control of the CPU E1007 via the CPU I / F E2001, and each recording code is suitable for the data transfer order to the recording head cartridge H1000. The data are rearranged to the addresses on the print buffer E2014 and transferred (WDWP E2044). E2012 is a work clear DMA, and the designated work fill data (WDWF) E2042 is assigned to the area on the work buffer that has been transferred by the recording buffer transfer DMA E2015 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001. Repeat write transfer.
[0069]
E2015 is a recording data expansion DMA, and recording codes written rearranged on the print buffer are triggered by the data expansion timing signal E2050 from the head controller E2018 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001. And the development data written on the development data buffer E2016 are read out to generate development recording data (RDHDG) E2045, which is written into the column buffer E2017 as column buffer write data (WDHDG) E2047. Here, the column buffer E2017 is an SRAM that temporarily stores transfer data (development recording data) to the recording head cartridge H1000, and is based on a handshake signal (not shown) between the recording data expansion DMA and the head control unit. Shared management by both blocks.
[0070]
E2018 is a head control unit that controls the CPU E1001 via the CPU I / F E2001 to interface with the recording head cartridge H1000 or the scanner via a head control signal, and also at the head drive timing from the E2019 encoder signal processing unit E2019. Based on the signal E2049, a data expansion timing signal E2050 is output to the recording data expansion DMA.
[0071]
In recording, the developed recording data (RDHD) E2048 is read from the column buffer according to the head drive timing signal E2049, and the data is output to the recording head cartridge H1000 through the head control signal E1021.
In the scanner reading mode, the take-in data (WDHD) E2053 input through the head control signal E1021 is DMA-transferred to the scanner take-in buffer E2024 on the DRAM E2005. E2025 is a scanner data processing DMA, which is a process in which the acquisition buffer read data (RDAV) E2054 stored in the scanner acquisition buffer E2024 is read out and subjected to processing such as averaging under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001. The completed data (WDAV) E2055 is written into the scanner data buffer E2026 on the DRAM E2005.
E2027 is a scanner data compression DMA. Under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001, the processed data (RDYC) E2056 on the scanner data buffer E2026 is read, data compression is performed, and compressed data (WDYC) E2057 is sent out. Write to buffer E2028.
[0072]
An encoder signal processing unit E2019 receives an encoder signal (ENC) and outputs a head drive timing signal E2049 according to a mode determined by the control of the CPU E1001, and also the position and speed of the carriage M4001 obtained from the encoder signal E1020. Is stored in a register and provided to the CPU E1001. Based on this information, the CPU E1001 determines various parameters in the control of the CR motor E0001. Reference numeral E2020 denotes a CR motor control unit which outputs a CR motor control signal E1036 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001.
[0073]
E2022 is a sensor signal processing unit that receives each detection signal output from the PG sensor E0010, PE sensor E0007, ASF sensor E0009, GAP sensor E0008, and the like, and detects the sensor information according to the mode determined by the control of the CPU E1001. Is transmitted to the CPU E1001, and a sensor detection signal E2052 is output to the LF / PG motor control unit DMA E2021.
[0074]
The LF / PG motor control DMAE 2021 reads the pulse motor drive table (RDPM) E2051 from the motor control buffer E2023 on the DRAM E2005 and outputs the pulse motor control signal E under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001. Depending on the operation mode, a pulse motor control signal E1033 is output using the sensor detection signal as a control trigger.
E2030 is an LED control unit that outputs an LED drive signal E1038 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001. Further, E2029 is a port control unit that outputs a head power ON signal E1022, a motor power ON signal E1023, and a power control signal E1024 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001.
[0075]
Next, the operation of the ink jet recording apparatus according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0076]
When this apparatus is connected to the AC power source, first, in step S1, a first initialization process of the apparatus is performed. In this initialization process, an electrical circuit system check such as a ROM and RAM check of the apparatus is performed to confirm whether or not the apparatus can operate normally.
[0077]
Next, in step S2, it is determined whether the power key E0018 provided on the upper case M1002 of the apparatus body M1000 is turned on. If the power key E0018 is pressed, the process proceeds to the next step S3. Here, a second initialization process is performed.
[0078]
In this second initialization process, various drive mechanisms and head systems of this apparatus are checked. That is, when initializing various motors and reading head information, it is confirmed whether this apparatus can operate normally.
[0079]
In step S4, an event is waited for. That is, the apparatus monitors a command event from the external I / F, a panel key event by a user operation, an internal control event, and the like, and executes processing corresponding to the event when these events occur.
[0080]
For example, if a recording command event is received from the external I / F in step S4, the process proceeds to step S5. If a power key event is generated by a user operation in the same step, the process proceeds to step S10. If another event occurs in the same step, the process proceeds to step S11.
Here, in step S5, the recording command from the external I / F is analyzed, the designated paper type, paper size, recording quality, paper feeding method, etc. are judged, and data representing the judgment result is stored in the apparatus. Store in RAM E2005 and proceed to step S6.
Next, in step S6, paper feeding is started by the paper feeding method specified in step S5, the paper is sent to the recording start position, and the process proceeds to step S7.
In step S7, a recording operation is performed. In this recording operation, the recording data sent from the external I / F is temporarily stored in the recording buffer, and then the CR motor E0001 is driven to start the movement of the carriage M4001 in the scanning direction. The stored recording data is supplied to the recording head cartridge H1000 to perform recording for one line. When the recording operation for one line of recording data is completed, the LF motor E0002 is driven and the LF roller M3001 is rotated to make a sheet. Are sent in the sub-scanning direction. Thereafter, the above operation is repeatedly executed, and when the recording of one page of recording data from the external I / F is completed, the process proceeds to step 8.
[0081]
In step S8, the LF motor E0002 is driven, the paper discharge roller M2003 is driven, and the paper feeding is repeated until it is determined that the paper is completely sent out from the apparatus. When the paper is finished, the paper is placed on the paper discharge tray M1004a. The paper is completely discharged.
[0082]
Next, in step S9, it is determined whether or not the recording operation for all the pages to be recorded has been completed. If pages to be recorded remain, the process returns to step S5. The above operations are repeated, and when the recording operation for all the pages to be recorded is completed, the recording operation ends, and then the process proceeds to step S4 to wait for the next event.
[0083]
On the other hand, in step S10, printer termination processing is performed to stop the operation of the apparatus. In other words, in order to turn off the power of various motors and heads, after shifting to a state where the power can be turned off, the power is turned off and the process proceeds to step S4 to wait for the next event.
[0084]
In step S11, event processing other than the above is performed. For example, processing corresponding to a recovery command from various panel keys of this apparatus, an external I / F, or a recovery event that occurs internally is performed. After the process is completed, the process proceeds to step S4 and waits for the next event.
[0085]
Hereinafter, the recording head H1001 mounted in the above-described recording apparatus will be described.
[0086]
First, taking a printing element substrate that has been developed in recent years as an example, an analog circuit for acquiring information is mixed with a digital circuit, and an example in which the circuit is driven at a different voltage will be described again. Keep it.
[0087]
FIG. 15 is a block diagram of an ink jet recording head including a circuit that outputs detected temperature information as a digital signal. In the figure, 500 is a recording element substrate in which heaters and drive circuits are integrally formed by a semiconductor process technology, 502 is an ink supply port for supplying ink from the back side of the substrate, and 501 is a driver in which a plurality of heaters and driver circuits are arranged. / Heater array, 503 is a shift register for temporarily storing recording data to be recorded, 507 is a decoder circuit for selecting and driving a desired heater block in the driver / heater array, and 504 is a shift register and decoder. An input circuit including a buffer for inputting a digital signal, 510 is an input terminal, 521 is a temperature detection block that detects the temperature of the substrate, converts the information into a digital signal and outputs it, 522 is information specific to the substrate, for example, Rank the heater resistance value and the ON resistance value of the driver transistor. ROM information reading block for writing information to a non-illustrated non-volatile memory (ROM) arranged on the same substrate, and reading as needed, 523 is specific information to be written to ROM, heater resistance value and transistor ON A rank dividing element 505 for measuring a resistance value is a power supply buffer circuit for supplying a gate voltage to the transistors of the driver array 501.
[0088]
FIG. 16 is a diagram illustrating an equivalent circuit (a) for one segment of the driver / heater array 505 and an equivalent circuit (b) corresponding to one bit of the shift register 503. FIG. 17 is a timing chart showing signal states at various parts from the shift register to the heater. Hereinafter, with reference to FIGS. 16 and 17, a series of operations from sending recording information to the shift register to driving by driving a current through the heater will be described.
[0089]
Recording data is supplied to the DATA terminal in synchronization with the clock pulse applied to the CLK terminal. The shift register temporarily stores the recording data, and the latch circuit holds the data by a latch signal applied to the BG terminal. After that, the block selection signal for selecting the heater group divided into the desired blocks and the recording data held in the latch circuit are ANDed in a matrix form in synchronization with the HE signal that directly determines the current driving time. Heater current flows. This series of operations is repeated for each block of 0-15.
[0090]
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a temperature detection block 521 that detects the temperature of the printing element substrate 500 and digitizes and outputs the information, and FIG. 19 shows the clock CLK and the output TO of the temperature detection block 521. It is a timing chart which shows the state of this signal. Hereinafter, the operation of the temperature detection block 521 will be described with reference to FIGS.
[0091]
As shown in FIG. 18, the temperature detection block 521 includes a thermal voltage generation unit 840 that generates a voltage having a substantially linear characteristic with respect to the temperature, and a band gap voltage generation unit that generates a voltage that is substantially invariant with respect to the temperature. 830. The outputs from both are passed through the buffer circuit 831 and then compared by the comparator 832, and the temperature information is output from the TO terminal 835. Reference numeral 834 denotes a voltage generating block including a dividing resistor and an analog switch for generating a voltage corresponding to each detected temperature based on the band gap voltage.
[0092]
At this time, the output from the band gap voltage generation unit 830 is set to a voltage value corresponding to the temperature to be detected by the division ratio using a plurality of resistors in the voltage generation block 834, and is connected to the division point of each resistor. The analog switch is sequentially switched by the output of the shift register 836 that operates in synchronization with the clock pulse, so that a digital signal related to temperature at a desired resolution is serially output from the TO terminal 835.
[0093]
Here, the band gap voltage generator 830, the thermal voltage generator 840, and the OP amplifier and comparator 832 used for the buffer 831 in the circuit block are all analog circuits, and are configured by a combination of elements such as transistors, diodes, resistors, and the like. Therefore, its characteristics are determined by its accuracy and voltage dependency. Therefore, it is necessary to design the analog circuit part by accurately understanding the element characteristics, determining the specifications in consideration of the usage conditions (power supply voltage, noise environment, etc.), and predicting the characteristics by circuit simulation based on the specifications. is there.
[0094]
As described above, an analog circuit requires 5 V in order to fully exhibit the characteristics of components used, and a digital circuit requires a voltage of 3.3 V, which is lower than the recent trend. It has become. A specific configuration of the present invention made in view of such a situation will be described below.
[0095]
[First Embodiment]
FIG. 11 is a block diagram for explaining the circuit configuration of the first embodiment of the recording head H1001 according to the present invention. H1100 is a recording element substrate in which a heater and a drive circuit are integrally formed by a semiconductor manufacturing process technology. Is an ink supply port for supplying ink from the back side of the substrate, 101 is a driver / heater array in which a plurality of heaters and driver circuits are arranged, 103 is a shift register for temporarily storing recording data to be recorded, and 107 is a driver / Decoder circuit for selecting and driving a desired heater block in the heater array, 104 an input circuit including a shift register and a buffer for inputting a digital signal to the decoder, 110 an input terminal, 121 a substrate temperature A temperature detection block that detects and converts the information into a digital signal and outputs it. 2 ranks the information specific to the substrate, for example, the heater resistance value and the ON resistance value of the driver transistor, and writes the information into a non-illustrated non-volatile memory (ROM) arranged on the same substrate. ROM information reading block for reading out, 123 is specific information to be written in ROM, a rank dividing element for measuring heater resistance value and ON resistance value of transistor, 130 is an analog power supply (VddA) supplied to temperature detection block 121 ).
[0096]
In the circuit configuration provided on the recording element substrate H1100 of the recording head of this embodiment, the power supply voltage (Vdd) of the digital circuit portion is 3.3 V, and the power supply voltage (VddA) of the analog circuit portion for acquiring information. Is 5V. Only the digital power supply voltage (Vdd) is supplied from the outside except for the power supply voltage applied to the printing element, and the analog power supply voltage (VddA) is supplied to the heater constituting the printing element by the voltage generation circuit 130. Generated from the heater driving power supply voltage (VH).
[0097]
FIG. 12 is a circuit diagram for explaining the circuit configuration of the voltage generating circuit 130 in detail. Here, 201 is a dividing resistor for generating a voltage VddA (analog power supply) from the voltage VH, 202 is an NMOS transistor constituting a source follower serving as a buffer, and 203 is a load resistance of the source follower.
[0098]
With this circuit configuration, the VH voltage is first lowered by the ratio of the resistance division 201, then impedance-converted by the source follower 202 and output from the VddA terminal. At this time, the voltage further decreases by the Vth voltage between the gate and source of the source follower 202.
[0099]
As a specific example, when VH = 11V and Vth of the source follower 202 is 2V in consideration of the back gate effect, the voltage at the dividing point is 7V by setting the ratio of the dividing resistor 201 to 4: 7. VddA that is an output from the source follower 202 can be set to 5V.
[0100]
FIG. 13 is a circuit diagram for explaining another circuit configuration of the voltage generation circuit 130. Here, 301 is an OP amplifier using the VH voltage as a power source, and 302 is a resistor for determining the amplification factor of the non-inverting amplifier constituted by the OP amplifier 301.
[0101]
With this circuit configuration, the power supply voltage (Vdd) of the logic system is amplified by the non-inverting amplifier 301 and output as a VddA voltage.
[0102]
As a specific example, when Vdd = 3.3V, the voltage of the output VddA is set to 5V by determining the value of the resistor 302 so that the amplification factor of the non-inverting amplifier 301 is 1.52. can do.
[0103]
As described above, according to the present embodiment, the analog power supply voltage for acquiring information and the logic (digital) power supply voltage have different voltage values other than the analog power supply voltage supplied to the printing element. In this case, only the power supply voltage for the logic system is supplied from the outside, and the power supply for supplying the recording element with the type of power supplied from the outside to the printhead element substrate by generating the analog power supply voltage internally. In addition to the voltage, only one type can be used, which simplifies the configuration without increasing the price of the entire system, and is advantageous from the viewpoint of space saving and energy saving (power consumption).
[0104]
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the recording head of the present invention will be described. In the following description, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0105]
FIG. 14 is a block diagram showing a circuit configuration of the second embodiment of the recording head of the present invention, which is substantially the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. Unlike the first embodiment, this embodiment has a capacitor 140 that is externally attached to the output of the analog power supply voltage generation circuit 130.
[0106]
The configuration of the analog power supply voltage generation circuit 130 is generated based on the heater drive power supply voltage VH in any of the cases shown in FIG. 12 or FIG. Since this voltage VH is a driving voltage of the heater, a large noise is likely to occur when a current actually flows through the heater. Furthermore, there is a possibility of being affected by noise such as clock frequency even at other times. Similar noise may occur in the voltage VddA generated based on such a voltage VH. If noise occurs in VddA, analog circuit operation may become unstable or cause malfunction.
[0107]
In the present embodiment, in order to cope with such a phenomenon, a terminal for extracting the output of the analog power supply voltage generation circuit 130 for acquiring information is provided to the outside, and the external terminal is connected to the Vss (Gnd) potential. A capacitor is inserted between them.
[0108]
[Other Embodiments]
The noise countermeasure configuration as described above is particularly effective when the frequency of the clock pulse is 5 MHz or more.
[0109]
In the above embodiment, the substrate temperature has been described as an example of information to be detected by the analog circuit for acquiring information. However, the present invention is not limited to this, and the heater resistance value, the resistance value of the driver transistor, and the switching are described. It goes without saying that the same effect can be expected for analog circuits that handle quantities such as the individual value of speed, the remaining amount of ink, and the protective film thickness.
[0110]
In the above embodiment, the liquid droplets ejected from the recording head have been described as ink, and the liquid stored in the ink tank has been described as ink. However, the storage is limited to ink. It is not a thing. For example, a treatment liquid discharged to the recording medium may be accommodated in the ink tank in order to improve the fixability and water resistance of the recorded image or to improve the image quality.
[0111]
The above embodiment includes means (for example, an electrothermal converter, a laser beam, etc.) that generates thermal energy as energy used for performing ink discharge, particularly in the ink jet recording system, and the ink is generated by the thermal energy. By using a system that causes a change in the state of recording, it is possible to achieve higher recording density and higher definition.
[0112]
As its typical configuration and principle, for example, those performed using the basic principle disclosed in US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740,796 are preferable. This method can be applied to both the so-called on-demand type and continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, it is arranged corresponding to the sheet or liquid path holding the liquid (ink). By applying at least one drive signal corresponding to the recording information and applying a rapid temperature rise exceeding the nucleate boiling to the electrothermal transducer, the thermal energy is generated in the electrothermal transducer, and the recording head This is effective because film boiling occurs on the heat acting surface of the liquid and, as a result, bubbles in the liquid (ink) corresponding to the drive signal on a one-to-one basis can be formed.
[0113]
By the growth and contraction of the bubbles, liquid (ink) is ejected through the ejection opening to form at least one droplet. It is more preferable that the drive signal has a pulse shape, since the bubble growth and contraction is performed immediately and appropriately, and thus it is possible to achieve discharge of a liquid (ink) having particularly excellent responsiveness.
[0114]
As this pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further excellent recording can be performed by employing the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the temperature rise rate of the heat acting surface.
[0115]
As the configuration of the recording head, in addition to the combination configuration (straight liquid flow path or right-angle liquid flow path) of the discharge port, the liquid path, and the electrothermal transducer as disclosed in each of the above-mentioned specifications, the heat acting surface The configurations using US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600, which disclose a configuration in which is disposed in a bending region, are also included in the present invention. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-123670, which discloses a configuration in which a common slot is used as a discharge portion of an electrothermal transducer, or an opening that absorbs a pressure wave of thermal energy is discharged to a plurality of electrothermal transducers A configuration based on Japanese Patent Laid-Open No. 59-138461 disclosing a configuration corresponding to each part may be adopted.
[0116]
Furthermore, as a full-line type recording head having a length corresponding to the width of the maximum recording medium that can be recorded by the recording apparatus, the length is satisfied by a combination of a plurality of recording heads as disclosed in the above specification. Either a configuration or a configuration as a single recording head formed integrally may be used.
[0117]
In addition to the cartridge-type recording head in which the ink tank is integrally provided in the recording head itself described in the above embodiment, it can be electrically connected to the apparatus body by being attached to the apparatus body. A replaceable chip type recording head that can supply ink from the apparatus main body may be used.
[0118]
In addition, it is preferable to add recovery means, preliminary means, and the like for the recording head to the configuration of the recording apparatus described above because the recording operation can be further stabilized. Specific examples thereof include a capping unit for the recording head, a cleaning unit, a pressurizing or sucking unit, an electrothermal converter, a heating element different from this, or a preheating unit using a combination thereof. In addition, it is effective to provide a preliminary ejection mode for performing ejection different from recording in order to perform stable recording.
[0119]
Further, the recording mode of the recording apparatus is not limited to the recording mode of only the mainstream color such as black, but the recording head may be integrated or may be a combination of a plurality of colors. An apparatus having at least one of full colors can also be provided.
[0120]
In the embodiment described above, the description is made on the assumption that the ink is a liquid, but it may be an ink that is solidified at room temperature or lower, or an ink that is softened or liquefied at room temperature, Alternatively, the ink jet method generally controls the temperature of the ink so that the viscosity of the ink is within a stable discharge range by adjusting the temperature within a range of 30 ° C. or higher and 70 ° C. or lower. It is sufficient if the ink sometimes forms a liquid.
[0121]
In addition, it is solidified in a stand-by state in order to actively prevent temperature rise by heat energy as energy for changing the state of ink from the solid state to the liquid state, or to prevent ink evaporation. Ink that is liquefied by heating may be used. In any case, by applying heat energy according to the application of thermal energy according to the recording signal, the ink is liquefied and liquid ink is ejected, or when it reaches the recording medium, it already starts to solidify. The present invention can also be applied to the case of using ink having the property of being liquefied for the first time.
[0122]
In such a case, the ink is held as a liquid or solid in a porous sheet recess or through-hole as described in JP-A-54-56847 or JP-A-60-71260, It is good also as a form which opposes with respect to an electrothermal converter. In the present invention, the most effective one for each of the above-described inks is to execute the above-described film boiling method.
[0123]
Note that the present invention can be applied to a system including a plurality of devices (for example, a host computer, an interface device, a reader, and a printer), and a device (for example, a copying machine and a facsimile device) including a single device. You may apply to.
[0124]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, compared with the case where both the power supply voltage of the digital circuit and the power supply voltage of the analog circuit are supplied from the outside, it is only necessary to supply the power supply voltage of the digital circuit from the outside. The configuration can be simplified without increasing the price of the entire system, and the configuration can be advantageous from the viewpoint of space saving and energy saving (power consumption).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of an ink jet printer according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a state in which an exterior member of what is shown in FIG. 1 is removed. FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a recording head cartridge used in an embodiment of the invention is assembled.
4 is a diagram illustrating a state in which the recording head cartridge illustrated in FIG. 3 is separated into a recording head and an ink tank. FIG.
5 is an exploded perspective view of the recording head shown in FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing a scanner cartridge according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram schematically showing an overall configuration of an electrical circuit in an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram showing an internal configuration of the main PCB shown in FIG. 7;
9 is a block diagram showing an internal configuration of the ASIC shown in FIG.
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a circuit configuration of a recording head according to the first embodiment of the invention.
12 is a circuit diagram showing a configuration of the voltage generation circuit of FIG. 11. FIG.
13 is a circuit diagram showing another configuration of the voltage generation circuit of FIG. 11. FIG.
FIG. 14 is a block diagram showing a circuit configuration of a recording head according to a second embodiment of the invention.
FIG. 15 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a recording head.
16 is a circuit diagram showing a configuration of each unit in FIG. 15;
FIG. 17 is a timing chart showing signal states at various parts in FIG. 15;
18 is a circuit diagram showing a configuration of a temperature detection block of FIG.
FIG. 19 is a timing chart of the temperature detection block of FIG.
[Explanation of symbols]
101 Heater, driver
103 Shift register
121 Temperature detection block
140 capacitors
202 NMOS transistor
301 op amp
H1000 recording head cartridge
H1001 Recording head
H1100 element substrate

Claims (8)

熱エネルギーを利用してインクを吐出するべくインクに与える熱エネルギーを発生するためのヒータと、
外部から入力された記録データに応じて前記ヒータを駆動するドライバ回路と、前記記録データを保持するためのシフトレジスタと、前記ヒータを選択して駆動するためのデコーダ回路と、前記シフトレジスタおよびデコーダ回路にデジタル信号を入力するための入力回路とを含むデジタル回路と、
情報を取得するための検知手段を含むアナログ回路と、
が形成された素子基板を備え、
前記素子基板は、
外部から入力され前記ヒータに供給されるヒータ駆動用電源電圧から前記アナログ回路を駆動するための電圧を生成する電圧発生回路
を更に備え、
前記電圧発生回路により生成されるアナログ回路を駆動するための電圧は、前記デジタル回路を駆動するために前記素子基板の外部から入力される電源電圧より大きい
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
A heater for generating thermal energy to be applied to the ink in order to eject the ink using thermal energy;
A driver circuit for driving the heater according to print data input from the outside, a shift register for holding the print data, a decoder circuit for selecting and driving the heater, and the shift register and decoder A digital circuit including an input circuit for inputting a digital signal to the circuit;
An analog circuit including sensing means for obtaining information;
Comprising an element substrate formed with
The element substrate is
A voltage generation circuit for generating a voltage for driving the analog circuit from a heater driving power supply voltage input from the outside and supplied to the heater;
The inkjet recording head, wherein a voltage for driving the analog circuit generated by the voltage generation circuit is larger than a power supply voltage input from the outside of the element substrate for driving the digital circuit.
一端が前記アナログ回路の電源電圧に接続され、他端が接地されているコンデンサを前記素子基板の外部に有する
ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。
The inkjet recording head according to claim 1, further comprising a capacitor having one end connected to a power supply voltage of the analog circuit and the other end grounded outside the element substrate.
前記電圧発生回路は、分割抵抗とトランジスタとを含む
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のインクジェット記録ヘッド。
The inkjet recording head according to claim 1, wherein the voltage generation circuit includes a dividing resistor and a transistor.
前記電圧発生回路は、非反転増幅器を含む
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のインクジェット記録ヘッド。
The inkjet recording head according to claim 1, wherein the voltage generation circuit includes a non-inverting amplifier.
前記デジタル回路は、前記シフトレジスタに一時的に格納された前記記録データを保持させるラッチを更に含む
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
The inkjet recording head according to claim 1, wherein the digital circuit further includes a latch that holds the recording data temporarily stored in the shift register.
前記検知手段は、前記素子基板の温度を検出する
ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。
The inkjet recording head according to claim 1, wherein the detection unit detects a temperature of the element substrate.
前記デジタル回路は、前記素子基板を構成する各層の厚さに関する情報を格納するメモリを含む
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の記録ヘッド。
The recording head according to claim 1, wherein the digital circuit includes a memory that stores information relating to a thickness of each layer constituting the element substrate.
請求項1から7のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドを用いて記録を行うことを特徴とする記録装置。A recording apparatus that performs recording using the ink jet recording head according to claim 1.
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