JP5031455B2 - Element substrate for recording head, recording head, and recording apparatus using the recording head - Google Patents
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Description
本発明はデータを受け取って記録素子で記録を行う記録ヘッドおよびその記録ヘッドに用いられる記録ヘッド用素子基板に関する。特にインクを吐出するために必要な熱エネルギを発生する電気熱変換素子とそれを駆動するための駆動回路を同一の素子基板上に形成したインクジェット記録ヘッド及びその記録ヘッドを用いた記録装置に関するものである。 The present invention relates to a recording head that receives data and performs recording with a recording element, and an element substrate for a recording head used in the recording head. Particularly, the present invention relates to an ink jet recording head in which an electrothermal conversion element that generates thermal energy necessary for ejecting ink and a driving circuit for driving the same are formed on the same element substrate, and a recording apparatus using the recording head. It is.
一般に、インクジェット方式の記録装置に搭載される記録ヘッドの吐出エネルギー発生素子としての電気熱変換素子(ヒータ)とその駆動回路は、例えば特許文献1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。
In general, an electrothermal conversion element (heater) as a discharge energy generating element of a recording head mounted in an ink jet recording apparatus and a driving circuit thereof are formed by using a semiconductor process technique as disclosed in
最近のインクジェット方式の記録装置では、記録品位や記録速度の向上などを目的として、多色、多列のノズルをヘッドに設ける傾向がある。 In recent inkjet recording apparatuses, there is a tendency to provide multi-color and multi-row nozzles in the head for the purpose of improving the recording quality and recording speed.
このような例として、テキストなどの記録を目的とした黒インク吐出用の素子基板と、写真や図表の記録を目的としたカラーインク吐出用の素子基板とを一つの記録装置に搭載する構成などが普及している。 As an example of this, a configuration in which an element substrate for discharging black ink for the purpose of recording text and the like and an element substrate for discharging color ink for the purpose of recording photographs and charts are mounted on one recording device, etc. Is popular.
また、他の例として、記録画像の色空間の拡張や階調性の向上を目的とした6色や8色といった多色記録を実現する記録装置が普及している。 As another example, recording apparatuses that realize multi-color recording such as six colors or eight colors for the purpose of expanding the color space of recorded images and improving gradation are widely used.
これら最近の記録装置の特徴としては、複数のノズル列を有する記録ヘッドを搭載することで記録品位や記録速度などの高性能化を進めていることが挙げられる。
図1はこの種のインクジェット記録ヘッド用の半導体基板(素子基板)100の回路ブロックとインク供給口のレイアウトを模式的に示す図である。図1の半導体基板は、インクを供給するためのインク供給口101を6個形成した列を示すものである。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the layout of circuit blocks and ink supply ports of a semiconductor substrate (element substrate) 100 for this type of ink jet recording head. The semiconductor substrate in FIG. 1 shows a row in which six
これらのインク供給口からそれぞれの吐出口列にインクが供給され、記録速度の高速化や多色化による色空間の拡張、階調性の向上などが達成される。 Ink is supplied from these ink supply ports to the respective ejection port arrays, and an increase in recording speed, an increase in color space due to multicoloring, an improvement in gradation, and the like are achieved.
ここでは便宜上、ヒータ列とヒータを駆動するための駆動回路で構成される回路ブロック105内の構成をインク供給口101の左側の1つについてのみ図示している。他の5個のインク供給口に対応する回路ブロック内の構成は省略している。駆動回路ブロック105内には、複数のヒータを列状に配置したヒータ列102がインク供給口101を挟んで対向する位置にインク供給口に沿って設けられている。またヒータ列内の個々のヒータを選択的に駆動するための駆動回路103がヒータ列に対応して配置されている。これらのヒータ列102と駆動回路103とで一組の列回路106を構成している。これらのヒータや回路ブロックへの電源や信号の印加を行うパッド104が半導体基板の端部に配置されている。
Here, for the sake of convenience, the configuration in the circuit block 105 including the heater array and the drive circuit for driving the heater is illustrated for only one on the left side of the
図2に図1の駆動回路103の回路構成と信号の流れを模式的に示す。
FIG. 2 schematically shows the circuit configuration and signal flow of the
入力端子としてのパッド104を介して各ヒータを時間的に分けて駆動するためのデータである時分割データや画像データなどを含んだ信号が、入力回路202を介して駆動回路を構成するブロック選択回路204や時分割選択回路205へと供給される。ここで示した例では、入力されるデータはシリアルデータ形式であり、そのシリアルデータ形式のデータをブロック選択回路や時分割選択回路内のシフトレジスタでパラレル変換している。パラレル変換された画像データは、ラッチを介して複数配置されたヒータ駆動ブロック206へ信号線を介して供給される。
A block selection that constitutes a drive circuit via the input circuit 202 is a signal including time-division data, image data, and the like, which is data for driving the heaters divided in time via the
このブロック選択回路はこの画像データに基づいてヒータ駆動ブロック1〜8(206)を駆動可能とするか否か(有効・無効)を選択する機能を持つ。ここではヒータ駆動ブロックを8個配置している。またデータの一部は、隣接配置された時分割選択回路内のシフトレジスタに供給される。時分割駆動回路内のデコーダは、シフトレジスタからの信号を受けヒータ駆動ブロック内で駆動可能なヒータを時間的に順次切替える時分割選択信号を出力する機能を持つ。
This block selection circuit has a function of selecting whether or not the
ブロック選択回路204と時分割選択回路205とで選択信号出力回路203を構成しており、それぞれの出力信号で駆動すべきヒータを選択する。またヒータ駆動ブロック1〜8はヒータ駆動ブロックアレイ206を構成している。
The block selection circuit 204 and the time division selection circuit 205 constitute a selection signal output circuit 203, and a heater to be driven is selected by each output signal. The
図3にヒータ駆動ブロック内の回路図およびヒータ列306を示す。 FIG. 3 shows a circuit diagram in the heater drive block and the heater array 306.
ヒータ駆動ブロック206は、ヒータに対応して配置されるヒータ駆動MOSトランジスタ305、レベル変換回路304、ヒータ選択回路(ANDゲート)307で構成されている。ここでヒータ駆動MOSトランジスタ305はヒータに電流を通電するかどうかのスイッチとしての機能を果たす(スイッチングトランジスタ)。ブロック選択信号302及び時分割信号303はヒータ選択回路であるANDゲートへ307へと入力され、これら2つの信号が共にアクティブとなった場合にそのANDゲートの出力がアクティブとなる。
The
ブロック選択信号305は図2におけるブロック選択回路204から、時分割信号303は時分割選択回路205からの出力信号である。 The block selection signal 305 is an output signal from the block selection circuit 204 in FIG. 2, and the time division signal 303 is an output signal from the time division selection circuit 205.
ANDゲート307の出力信号は、レベル変換回路304によりその信号の電圧振幅を、入力回路からヒータ選択回路307までで使用される駆動電圧(第1電源電圧)よりも高い電源電圧(第2電源電圧)に変換する(レベル変換)。レベル変換された信号は、スイッチングトランジスタ305のゲートに印加される。そして、ゲートに電圧が印加されたスイッチングトランジスタに接続されたヒータ306に電流がヒータ電源配線301の+から−へ向けて流れ、ヒータが駆動することになる。
The output signal of the AND gate 307 is supplied to a power supply voltage (second power supply voltage) higher than a drive voltage (first power supply voltage) used by the
第1電源電圧から第2電圧にレベル変換を行うのは、スイッチングトランジスタ305のゲートに印加する電圧を高くすることで、そのオン抵抗を低下させ、高い効率でヒータに電流を流すことを可能とするためである。 The level conversion from the first power supply voltage to the second voltage is achieved by increasing the voltage applied to the gate of the switching transistor 305, thereby reducing the on-resistance and allowing the current to flow through the heater with high efficiency. It is to do.
図4に画像データの供給を受けるブロック選択回路204とヒータを所定時間単位で分割(時分割)して駆動するための時分選択回路205との電気的な接続関係を示す回路ブロック図を示す。 FIG. 4 is a circuit block diagram showing an electrical connection relationship between the block selection circuit 204 that receives the supply of image data and the hour / minute selection circuit 205 for driving the heater by dividing (time-division) a predetermined time unit. .
また図5に画像データを転送するときのタイミングチャートを示す。 FIG. 5 shows a timing chart when image data is transferred.
なお、ここではヒータ列あたり128個のヒータを有し、同時に8個のヒータを駆動することが可能な16時分割駆動のヒータ駆動ブロックが8個配置された場合の例を示している。 Here, an example is shown in which eight heater drive blocks of 16 time division drive that have 128 heaters per heater row and can drive eight heaters at the same time are arranged.
ヒータ駆動ブロックのオン・オフを行うための画像データをブロックの数である8個(bit)分ヘッド外部からブロック選択回路は受取る必要がある。この画像データをブロック選択回路204を構成する8個の1bit S/R 401と8個の1bitラッチ回路402で受取る。また時分割選択回路は、画像データとシリアルに転送される時分割データを受取る回路であり、4個の1bit S/R 401と4個の1bitラッチ回路402の組み合わせで構成されている。これらのシフトレジスタを直列に接続し、クロック信号Clock、データ信号Data、ラッチ(Latch)信号を印加して画像を順次転送しシリアル信号をパラレル変換するよう回路構成がなされている。パラレル変換された画像データはブロック選択回路を構成する8個のラッチ回路402から出力され8個のヒータ駆動ブロック205へと個別に供給される。一方、時分割選択回路205の1bitラッチ回路からの4つの出力信号はデコーダ403へと入力される。ここでデコーダ403は4入力16出力のデコーダであり、入力されたデータに応じて16ビット出力のうち任意の1ビットを選択するものである。この選択された時分割信号303は、各ヒータ駆動ブロック1〜8に共通に供給されている。
It is necessary for the block selection circuit to receive image data for turning on / off the heater driving block from the outside of the head for 8 bits (the number of blocks). The image data is received by eight 1-bit S /
図5のタイミングチャートはこのうちの1時分割分のデータを転送する時の例を示している。 The timing chart of FIG. 5 shows an example of transferring data for one time division among them.
データはクロック信号の立ち上がりエッジに同期してブロック選択回路204の8bitと時分割選択回路205の4bitの合計12bitのS/Rへ順次転送される。
Data is sequentially transferred to the S / R of 12 bits in total, that is, 8 bits of the
このデータはLatch信号がHiからLowに遷移したところでそれぞれS/R 1bitごとに対応して設けられているラッチ回路402にデータを送り、Latch信号がLowからHiとなった状態で読み込んだ画像データは保持される。なお、ここではラッチ回路402はLowアクティブとしている。
This data is sent to the latch circuit 402 provided corresponding to each S /
先述のとおり、最近の記録装置では、記録品位や記録速度の向上などを目的として、複数色に対応した複数列の記録素子をヘッドに設ける傾向がある。 As described above, in recent recording apparatuses, there is a tendency to provide a plurality of rows of recording elements corresponding to a plurality of colors in the head for the purpose of improving recording quality and recording speed.
複数列の記録素子を有するヘッドに対しては、その記録素子数の列分のデータ(画像データと時分割駆動データ)をそれぞれ入力していた。これらのデータはプリンタ本体から与えられることとなる。記録ヘッドにはプリンタ本体からデータを受け取るための記録素子列数分のデータ入力パッドが必要となる。インク供給口を6個有し12列の吐出口列を有するような図1に示した構成においてはデータ転送のためにデータ入力パッド(データ入力端子)を12個ヘッドに設ける構成が一般的である。 Data corresponding to the number of recording elements (image data and time-division drive data) is input to a head having a plurality of recording elements. These data are given from the printer body. The print head requires data input pads for the number of print element rows for receiving data from the printer body. In the configuration shown in FIG. 1 having six ink supply ports and twelve ejection port rows, a configuration in which twelve data input pads (data input terminals) are provided in the head for data transfer is common. is there.
図6にインクジェットヘッドの各列回路106と入力されるデータ信号、クロック信号、ラッチ信号の関係を模式的に示す。 FIG. 6 schematically shows the relationship among the data signals, clock signals, and latch signals input to each column circuit 106 of the inkjet head.
6個のインク供給口101をそれぞれ挟んで対向するように列回路が12個配置されている。これら列回路は図に示したような選択信号出力回路(シフトレジスタ及びデコーダ)とヒータ駆動ブロックアレイとから構成されるものである。
Twelve column circuits are arranged so as to face each other across the six
パッドに印加される信号は、入力回路を経由し各列へと供給される。ラッチ信号及びクロック信号はそれぞれの各列回路に共通に信号が印加される。クロックによって画像データ信号が各列回路に個別のパッドを介してブロック選択回路を構成するシフトレジスタに入力回路を介して入力される。それぞれの列回路では同じクロック信号のタイミングに同期して個別のデータ信号を印加し列ごとに任意のヒータを選択駆動する構成となっている。 A signal applied to the pad is supplied to each column via an input circuit. A latch signal and a clock signal are applied to each column circuit in common. An image data signal is input to each column circuit via an individual pad via an input circuit to a shift register constituting a block selection circuit by a clock. Each column circuit is configured to apply individual data signals in synchronization with the timing of the same clock signal and selectively drive an arbitrary heater for each column.
特にインクジェット記録ヘッドにおいては回路を形成した基板にインク供給口する必要があるため、ヒータとその周辺回路の配置がインク供給口により制限される。インク供給口は基板表面から裏面まで至る貫通口を基板に形成したものであるため、このインク供給口の位置には回路や配線を形成することができない。そのため列回路はインク供給口にはさまれた領域に配置することとなり、列間の回路を電気的に独立させる構成となっている。 In particular, in an ink jet recording head, since it is necessary to supply an ink supply port to a substrate on which a circuit is formed, the arrangement of the heater and its peripheral circuits is limited by the ink supply port. Since the ink supply port has a through-hole formed in the substrate from the front surface to the back surface of the substrate, no circuit or wiring can be formed at the position of the ink supply port. Therefore, the column circuit is arranged in a region sandwiched between the ink supply ports, and the circuit between the columns is configured to be electrically independent.
そのため各列ごとに任意のヒータを選択駆動するための信号であるデータは個別に印加する構成となり、列数の増加に伴い装置本体からヘッドに供給するデータ信号線数が増加することになる。 Therefore, data that is a signal for selectively driving an arbitrary heater for each column is applied individually, and the number of data signal lines supplied from the apparatus main body to the head increases as the number of columns increases.
このデータ信号線数の増加は信号を生成するためのプリンタ本体コストの上昇、ヘッドやキャリッジ大型化などの弊害を招くこととになる。 This increase in the number of data signal lines causes problems such as an increase in the cost of the printer body for generating signals and an increase in the size of the head and carriage.
上記の目的を達成するための本発明によるインクジェット記録ヘッドは以下の構成を備える。すなわち、本発明における記録ヘッドは、記録を行うための記録素子の群と、この列の記録素子を駆動するための駆動回路とが複数組設けられた記録ヘッドである。そして、このヘッドは記録素子の駆動を行うためのデータを入力する入力端子と、この入力端子に入力された前記データを複数の記録素子の群に対応した複数の駆動回路列に対して共通に供給する配線とを有している。そして、さらに駆動回路のそれぞれは、供給された画像データを受け取るべきか否かを識別する識別回路とを有する。 In order to achieve the above object, an ink jet recording head according to the present invention comprises the following arrangement. That is, the recording head in the present invention is a recording head provided with a plurality of sets of recording elements for recording and a drive circuit for driving the recording elements in this column. The head has a common input terminal for inputting data for driving the recording elements, and the data input to the input terminal is commonly used for a plurality of drive circuit arrays corresponding to a group of a plurality of recording elements. Wiring to be supplied. Each of the drive circuits further includes an identification circuit that identifies whether or not the supplied image data should be received.
本発明の実施例によれば駆動回路にデータを識別する回路を設けることで、どの群に対するデータが転送されてきたのかを判別可能な構成とすることができる。 According to the embodiment of the present invention, by providing a circuit for identifying data in the driving circuit, it is possible to determine which group the data has been transferred to.
このことにより、例えばインクジェット記録ヘッドの場合のように回路配置が制限され回路の共通化が困難である場合でも、回路の共通化を図ることができる。 As a result, the circuit can be shared even when the circuit arrangement is limited and it is difficult to share the circuit, as in the case of an inkjet recording head, for example.
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
なお、説明に用いる「素子基板」とは、シリコン半導体からなる単なる基体を指し示すものではなく、各素子や配線等が設けられた基体を示すものである。 The “element substrate” used in the description does not indicate a simple substrate made of a silicon semiconductor, but indicates a substrate provided with each element, wiring, and the like.
「素子基板上」とは、単に素子基板の表面上を指し示すだけでなく、素子基板の表面上、表面近傍の素子基板内部側をも示すものである。また、本発明でいう「作り込み」とは、別体の各素子を単に基体上に配置することを示すものではなく、各素子を半導体回路の製造工程等によって素子基板上に一体的に形成、製造することを示すものである。 “On the element substrate” indicates not only the surface of the element substrate but also the inner surface of the element substrate near the surface. In addition, the term “built-in” in the present invention does not mean that each individual element is simply placed on the substrate, but each element is integrally formed on the element substrate by a semiconductor circuit manufacturing process or the like. , Indicating that it is manufactured.
「記録素子」とは、インクジェット記録方式の場合ではインクを吐出するための吐出エネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子と吐出口や流路などを含む構成である。昇華型などのサーマル記録方式の場合にはヒータ自体が記録素子に相当する。 In the case of the ink jet recording method, the “recording element” includes a discharge energy generating element that generates discharge energy for discharging ink, a discharge port, a flow path, and the like. In the case of a thermal recording method such as a sublimation type, the heater itself corresponds to a recording element.
<第1の実施例>
図7は素子基板に設けられたインク供給口と、素子基板に作り込まれた第1の実施例の回路を説明するための回路ブロック図と、電気信号の流れを模式的に示す図である。
<First embodiment>
FIG. 7 is a circuit block diagram for explaining the ink supply port provided in the element substrate, the circuit of the first embodiment built in the element substrate, and a diagram schematically showing the flow of electric signals. .
ここでは列回路に対してのデータ、クロック信号、ラッチ信号の供給経路について模式的に示している。 Here, a supply path for data, a clock signal, and a latch signal to the column circuit is schematically shown.
実体配置として6個のインク供給口107をそれぞれ挟んで列回路706が12個配置されている。これら列回路は図1で示したような駆動回路103(シフトレジスタやデコーダなど)とヒータ列102と、さらに後述する識別回路で構成されるものである。 As an actual arrangement, 12 column circuits 706 are arranged across 6 ink supply ports 107, respectively. These column circuits are composed of a drive circuit 103 (shift register, decoder, etc.) as shown in FIG. 1, a heater column 102, and an identification circuit described later.
なお、本実施例ではインク供給口の形状からヒータや駆動回路が列状に配置されている場合を例として説明する。しかしこれに限らず、インク供給口の形状や素子基板上での回路配置を行う上で制限を生じさせる構成などによって、駆動回路が複数の群をなしていれば良く、列状の群でなくても本発明は適用可能である。 In the present embodiment, a case where heaters and drive circuits are arranged in a line from the shape of the ink supply port will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that the drive circuits form a plurality of groups depending on the shape of the ink supply port and the configuration that causes restrictions on the circuit arrangement on the element substrate. However, the present invention is applicable.
パッドに印加される信号は、バッファなどの入力回路を経由し配線を介して各列へ供給される。ラッチ信号やクロック信号はそれぞれの列回路に同じ信号が印加される。つまりラッチ信号線は複数の列回路のラッチに共通に接続されており、クロック信号も複数の列回路のシフトレジスタに共通に接続されている。本実施例においては画像データもクロック、ラッチなどの信号と同様に複数の列回路のシフトレジスタに共通に、1つのパッド及び入力回路から与えられる。 A signal applied to the pad is supplied to each column via a wiring via an input circuit such as a buffer. The same signal is applied to each column circuit as the latch signal and the clock signal. That is, the latch signal line is commonly connected to the latches of the plurality of column circuits, and the clock signal is also commonly connected to the shift registers of the plurality of column circuits. In this embodiment, image data is also supplied from a single pad and input circuit in common to shift registers of a plurality of column circuits, as well as signals such as clocks and latches.
図8は本実施例における1つの列回路706内の駆動回路の具体的な構成を示すもので、シフトレジスタ401、デコーダ402、識別回路210を有し、これらの電気的な接続関係を示す回路ブロック図である。なお、図8の回路構成から記録素子を構成するヒータまでの構成は図3で説明した構成と同様の回路が適用できここでは説明は省略する。シフトレジスタ、時分割用デコーダは図4で説明した機能と同様の機能を有している。識別回路210は後述するようにデコーダ801を有する構成であり、デコーダからは1つの信号だけが出力されるように構成されておりこの信号が識別信号となる。
FIG. 8 shows a specific configuration of a driving circuit in one column circuit 706 in this embodiment, and includes a
図9は図8の回路に対してデータを転送するときのタイミングチャートを1回の時分割分抜き出したものである。 FIG. 9 is a timing chart when data is transferred to the circuit of FIG. 8 extracted for one time division.
図8の回路はノズル列ごとに配置されることになる。従来構成では、クロック信号(Clock)、ラッチ信号(Latch)は全12列に共通に印加される。一方、データ(Data)は各列個別に印加される構成となっていた(図6)。それに対し本実施例(図7、図8)においては、データ、クロック信号、ラッチ信号の各信号を全12列に共通に印加する構成となっている。 The circuit in FIG. 8 is arranged for each nozzle row. In the conventional configuration, the clock signal (Clock) and the latch signal (Latch) are commonly applied to all 12 columns. On the other hand, data (Data) is applied to each column individually (FIG. 6). On the other hand, in this embodiment (FIGS. 7 and 8), the data, clock signal, and latch signal are applied in common to all 12 columns.
なお、ここでは図2のブロック単位と同様に、列あたり128個のヒータを有し、同時に8個のヒータを駆動することが可能な16時分割駆動のヒータ駆動ブロックが8個配置した場合の例を示している。 Here, as in the block unit of FIG. 2, there are 128 heaters per row, and 8 heater drive blocks of 16 time division drive capable of simultaneously driving 8 heaters are arranged. An example is shown.
ヒータ駆動ブロックのオン・オフを行うための画像データをブロックの数である8個(bit)分ヘッド外部からブロック選択回路が受取る。この画像データをブロック選択回路204を構成する8個の1bit S/R 401と8個の1bit Latch回路402で受取る。
The block selection circuit receives image data for turning on / off the heater driving block from the outside of the head for 8 bits (the number of blocks). The image data is received by eight 1-bit S /
また1ブロック内の複数のヒータを複数の異なるタイミングに分けて選択して駆動するための時分割選択回路は、画像データとシリアルに転送される時分割データを受取る回路である。そして4個の1bit S/R 401と4個の1bit Latch回路 402の組み合わせで構成されている。これらのシフトレジスタを直列に接続し、クロック信号、データ信号、ラッチ信号を印加して画像を順次転送しシリアル信号をパラレル変換するよう構成されている。パラレル変換されたブロック選択信号はブロック選択回路を構成する8個のLatch402から出力され8個のヒータ駆動ブロック205(図2参照)へと個別に供給される。一方時分割選択回路205の1bit Latchからの4つの出力信号(時分割信号)はデコーダ403へと入力される。ここでデコーダ402は4入力16出力のデコーダであり、入力されたデータに応じて16ビット出力のうち任意の1ビットを選択するものである。この時分割信号303は、各ヒータ駆動ブロック1〜8に共通に供給されている。
A time division selection circuit for selecting and driving a plurality of heaters in one block at a plurality of different timings is a circuit for receiving time division data transferred serially with image data. A combination of four 1-bit S /
以上の通りデータの中で画像データと時分割データに基づく構成については図2〜図4で説明した構成と同様であるが、本発明の特徴としてはさらに識別回路210を有している。そしてブロック選択信号、時分割選択信号の他に識別データに基づく識別信号を出力することを特徴としている。 As described above, the configuration based on the image data and the time division data in the data is the same as the configuration described with reference to FIGS. 2 to 4, but the identification circuit 210 is further provided as a feature of the present invention. In addition to the block selection signal and the time division selection signal, an identification signal based on the identification data is output.
本実施例では4ビットの識別データが時分割データ及び画像データより先に装置本体から転送される場合の回路構成を示している。しかしこれに限らず、時分割データ及び画像データより後に識別データを受け取る回路構成であっても良い。 This embodiment shows a circuit configuration in the case where 4-bit identification data is transferred from the apparatus main body before time-division data and image data. However, the present invention is not limited to this, and a circuit configuration that receives identification data after time division data and image data may be used.
4ビットの識別データは本体から受取る画像データや時分割データなどが12列回路のどの列回路に対するデータであるかを示すデータである。この4ビットの識別データはヘッド外部から4ビットのシフトレジスタに入力されラッチ信号のタイミングでラッチ402に保持される。デコーダ801はラッチされた識別データを受取り識別信号を出力する。 The 4-bit identification data is data indicating to which column circuit of the 12 column circuits the image data, time division data, etc. received from the main body. This 4-bit identification data is input to the 4-bit shift register from the outside of the head and is held in the latch 402 at the timing of the latch signal. The decoder 801 receives the latched identification data and outputs an identification signal.
識別データを読み込み出力を行う本実施例の識別回路210は、12列の列回路のそれぞれで異なった構成となっており、特定の識別データが入力された場合にだけ信号が出力されるようになっている。例えば識別回路を構成するデコーダ801では、4ビット入力によって本来16ビットの出力が可能であるが、この16ビットの内で1ビットだけが配線が接続されており、外部に信号が出力できるような構成になっている。 The identification circuit 210 of this embodiment that reads and outputs the identification data has a different configuration in each of the 12 column circuits so that a signal is output only when specific identification data is input. It has become. For example, the decoder 801 constituting the identification circuit can originally output 16 bits by 4-bit input, but only one bit of these 16 bits is connected to a wiring so that a signal can be output to the outside. It is configured.
特定の列に対応した4ビットの識別データが送られてきた場合、ラッチ信号に同期して特定の識別回路のデコーダからの出力が真となる。 When 4-bit identification data corresponding to a specific column is sent, the output from the decoder of the specific identification circuit becomes true in synchronization with the latch signal.
識別回路のデコーダの出力(識別信号)とラッチ信号との論理積が識別回路210の出力信号としてブロック選択回路、時分割選択回路の各ラッチ回路に供給される。 A logical product of the output (identification signal) of the decoder of the identification circuit and the latch signal is supplied as an output signal of the identification circuit 210 to each latch circuit of the block selection circuit and the time division selection circuit.
本実施例では、識別回路の出力信号が真のときに出力信号がブロック選択回路や時分割選択回路のラッチのラッチ信号として各ラッチ回路に供給されることとなる。また識別回路のデコーダの出力が偽のときにはブロック選択回路や時分割選択回路内のラッチにはデータは保持されないことになる。 In this embodiment, when the output signal of the identification circuit is true, the output signal is supplied to each latch circuit as a latch signal of the latch of the block selection circuit or the time division selection circuit. Further, when the output of the decoder of the identification circuit is false, data is not held in the latch in the block selection circuit or the time division selection circuit.
なお、ここでラッチ信号は負論理であり、デコーダの出力は正論理となっている。 Here, the latch signal is negative logic, and the output of the decoder is positive logic.
本実施例では、この動作を12回繰り返すことで、各列回路に対応したデータ入力端子を共通しすべての列回路に対してデータの転送を行うことが可能となる。 In this embodiment, by repeating this operation 12 times, it is possible to share data input terminals corresponding to each column circuit and transfer data to all column circuits.
ここで画像データの転送は、各列分のデータを順次行う必要があるため画像データの転送速度を向上する必要が生じる場合がある。このようなときには低振幅の差動信号などによる高速データ転送を用いることが望ましい。 Here, since the transfer of the image data needs to sequentially perform the data for each column, it may be necessary to improve the transfer speed of the image data. In such a case, it is desirable to use high-speed data transfer using a low-amplitude differential signal or the like.
以上のように、識別データにより、供給されたデータが各列の回路で受け取るべきデータであるか否かを識別することにより、各列は電気的に独立してデータを受け取ることが可能となり、また信号数の削減を達成することができる。 As described above, by identifying whether the supplied data is the data to be received by the circuit of each column by the identification data, each column can receive the data electrically independently, In addition, a reduction in the number of signals can be achieved.
またさらに、別実施例としては、同じデータを複数列で受け取ることができる回路構成にすることも可能である。 Furthermore, as another embodiment, it is possible to adopt a circuit configuration that can receive the same data in a plurality of columns.
すなわち、前述の識別回路は任意の1列ずつでデータを受け取り可能な信号を出力するものとしていたものを、複数列で同じデータを受け取り可能にするものである。識別データが送られてきた場合、該当する複数の列の識別回路から真の信号が出力され、転送された同じデータが異なる列のラッチに供給されるものである。 That is, the above-described identification circuit is configured to output a signal that can receive data in any one column, but can receive the same data in a plurality of columns. When the identification data is sent, a true signal is output from the identification circuits of the corresponding columns, and the same transferred data is supplied to the latches of different columns.
たとえば画像の高濃度部を記録するような場合、複数の列のノズルから同じ画像データを用いて同時にインク吐出を行わせることがある。このとき画像データをそれぞれの列に個別に入力するのではなく、識別回路に複数列に対応した情報を付加することで一度のデータ転送で複数列へのデータ転送を達成することができる。 For example, when recording a high density portion of an image, ink ejection may be performed simultaneously using the same image data from a plurality of rows of nozzles. At this time, it is possible to achieve data transfer to a plurality of columns by one-time data transfer by adding information corresponding to the plurality of columns to the identification circuit instead of individually inputting the image data to each column.
このような複数の列に対応する識別情報として、隣り合う2列を選択するコード、すべての列を選択するコードなどを用いることができる。このように複数列に対応する識別情報によって複数列同時にデータを入力するように設定することにより画像データの効率的な転送が可能となる。 As identification information corresponding to such a plurality of columns, a code for selecting two adjacent columns, a code for selecting all the columns, or the like can be used. Thus, the image data can be efficiently transferred by setting the data to be input simultaneously in a plurality of columns based on the identification information corresponding to the plurality of columns.
<第2の実施例>
図10は本発明第2の実施例を説明するための回路ブロック図と電気信号の流れを模式的に示す図である。
<Second embodiment>
FIG. 10 is a circuit block diagram for explaining the second embodiment of the present invention and a diagram schematically showing the flow of electric signals.
本実施例においては、第1の実施例において12列分のデータを1つのデータ端子から入力する構成としていたものを、インク供給口を挟んだ左列と右列ごとにData1、Data2と別々の2つのデータに分けている構成をとっている。第一の実施例においては12列分のデータを転送するために図に示したタイミングチャートのデータ転送を12回繰り返す必要があったが、この転送を2系統のデータ端子を用いて行うために6回の繰り返しとなる。データ信号線数は2本に増加するがデータ信号線が1本の場合に比べて低速なデータ転送でデータを転送することができる。 In the present embodiment, the configuration in which data for 12 columns is input from one data terminal in the first embodiment is different from Data1 and Data2 for each of the left column and the right column across the ink supply port. The configuration is divided into two data. In the first embodiment, in order to transfer the data for 12 columns, it was necessary to repeat the data transfer of the timing chart shown in the figure 12 times. In order to perform this transfer using two data terminals, Repeat 6 times. Although the number of data signal lines increases to two, data can be transferred by data transfer at a lower speed than in the case of one data signal line.
<第3の実施例>
図11は本実施例における任意の1列に対応したシフトレジスタとデコーダの電気的な接続関係を示す回路ブロック図である。
<Third embodiment>
FIG. 11 is a circuit block diagram showing an electrical connection relationship between a shift register and a decoder corresponding to an arbitrary column in this embodiment.
本実施例では、1列のノズル列の中に2つのサイズの液滴を吐出することが可能な記録素子が混在している構成となっている。 In this embodiment, recording elements capable of ejecting droplets of two sizes are mixed in one nozzle row.
なお、各回路構成において「a」が付された符号は大液滴用回路の構成であり、「b」が付された符号は小液適用回路の構成である。なお、各符号の数値が同じ構成は特記しない限り同様な構成を示している。 Note that, in each circuit configuration, a symbol with “a” is a configuration of a large droplet circuit, and a symbol with “b” is a configuration of a small liquid application circuit. In addition, the structure with the same numerical value of each code | symbol has shown the same structure unless it mentions specially.
ここで記録素子は交互に大液滴と小液滴を吐出できるように配置されており、大液滴用の記録素子のヒータを駆動するための大液滴用回路1101aと小液滴用の記録素子タを駆動するための小液滴用回路1101bが1列の記録素子列に対応して配置されている。 Here, the recording elements are arranged so that large droplets and small droplets can be alternately ejected, and a large droplet circuit 1101a for driving the heater of the large droplet recording element and a small droplet circuit are arranged. A small droplet circuit 1101b for driving the printing element is arranged corresponding to one printing element row.
大液滴用回路1101aと小液滴用回路1101bの内部構成は同じものであるが、識別回路210aと210bについては対応する識別情報が異なる。 The internal configurations of the large droplet circuit 1101a and the small droplet circuit 1101b are the same, but the identification information corresponding to the identification circuits 210a and 210b is different.
またそれぞれの大液滴用回路1101aと小液滴用回路1101bには同じData、Clock、Latch信号が印加されるものである。 The same Data, Clock and Latch signals are applied to the large droplet circuit 1101a and the small droplet circuit 1101b.
これらの2系統の列回路にはそれぞれ別々の識別回路(210a、210b)が割り当てられているため、それぞれ所望の識別データを入力することで異なる液滴サイズに対応したラッチへ時分割選択データ、ブロック選択データを転送することができる。 Since these two series of column circuits are assigned different identification circuits (210a, 210b), by inputting desired identification data, the time-division selection data, to the latches corresponding to different droplet sizes, Block selection data can be transferred.
ここで異なる液滴サイズが吐出できる構成をとっているのは、高速化と高画質化とを両立するためである。高速化を達成するには大きなインク液滴で画像形成を少ないインク吐出回数により達成する必要がある。一方、階調や精細度などを向上するためには、より小さい液滴のインクにより画像を形成する必要がある。これらの両立のために大小異なるインク液滴サイズ用の吐出口を備える記録素子を有しているものである。 The reason why the different droplet sizes can be discharged is to achieve both high speed and high image quality. In order to achieve high speed, it is necessary to achieve image formation with large ink droplets and a small number of ink ejections. On the other hand, in order to improve gradation and definition, it is necessary to form an image with smaller droplets of ink. In order to achieve both of these, the recording element is provided with ejection openings for ink droplet sizes of different sizes.
本構成をとることで、大液滴、小液滴それぞれのデータを1つの入力端子から行うことが可能となる。 By adopting this configuration, it is possible to perform data for each of large droplets and small droplets from one input terminal.
ここで通常の記録を行う場合、本実施例に示す構成においては大液滴用のデータと小液滴用のデータをそれぞれ転送し、各々の吐出口からのインク吐出を同時ないし別々のタイミングで行うこととなる。 When performing normal recording here, in the configuration shown in the present embodiment, data for large droplets and data for small droplets are respectively transferred, and ink ejection from each ejection port is performed simultaneously or at different timings. Will be done.
また高速記録モードにおいては大液滴のみを使用する、または大液滴の使用頻度を増加させることで短時間での画像記録を実現する。また高画質モードにおいては小液滴のみを使用する、または小液滴の使用頻度を増加させることで階調性や精細度などを向上させる。 In the high-speed recording mode, only large droplets are used, or the frequency of using large droplets is increased, thereby realizing image recording in a short time. In the high image quality mode, only small droplets are used or the frequency of use of small droplets is increased to improve gradation and definition.
本実施例の特徴的な点としては、必要なデータ転送を効率よく行うことが可能となる点である。大液滴のみを用いた高速記録モードにおいては、大液滴のみのデータ転送すればよく、高画質モードにおいては必要に応じて大液滴用、小液滴用のどちらか一方ないし両方のデータを形成画像に応じて入力すればよい。 A characteristic point of this embodiment is that necessary data transfer can be efficiently performed. In the high-speed recording mode using only large droplets, it is only necessary to transfer data for only large droplets. In the high image quality mode, data for one or both of large droplets and small droplets is used as necessary. May be input according to the formed image.
本実施例の構成により、パッド数の増加を抑制しつつ、任意の液滴サイズに対応したデータ転送を効率よく行うことが可能となる。 With the configuration of this embodiment, it is possible to efficiently perform data transfer corresponding to an arbitrary droplet size while suppressing an increase in the number of pads.
<その他の実施例>
以下に図12を用いて本発明を適用した記録ヘッドの概略構成を説明する。図12は3色のカラーインクを吐出する記録ヘッドの立体的な構造を示す斜視図である。
<Other examples>
The schematic configuration of a recording head to which the present invention is applied will be described below with reference to FIG. FIG. 12 is a perspective view showing a three-dimensional structure of a recording head that discharges three color inks.
記録ヘッドには、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロ(Y)のインクをそれぞれ供給するインク供給口2C、2M、2Yがある。 The recording head has ink supply ports 2C, 2M, and 2Y that supply cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) inks, respectively.
インク流路301C、301M、301Yが電気熱変換体(ヒータ)121に対応して設けられており、これらのインク流路を経てCインク、Mインク、Yインクは夫々、素子基板上に設けられた電気熱変換体(ヒータ)121まで導かれる。そして、電気熱変換体(ヒータ)121が駆動されると、インクが沸騰し、生じた泡によって吐出口302C、302M、302Yからインク液滴900C、900M、900Yが吐出される。
なお、図12において、100は電気熱変換体や上述の駆動回路やパッドが形成された素子基板である。
In FIG. 12,
また、熱を用いるインクジェットヘッドの場合には電気熱変換体(ヒータ)及び吐出口や流路をまとめて記録素子という。 In the case of an ink jet head that uses heat, the electrothermal transducer (heater), the discharge port, and the flow path are collectively referred to as a recording element.
図12では3つのインク供給口を有するカラータイプの記録ヘッドIJHCの立体的な構造を示したが、ブラックインクを吐出する記録ヘッドIJHKも同様な構造をしている。ただし、その構造は図3に示す構成の3分の1である。即ち、インク供給口は1つであり、配置する記録素子数が同じであれば素子基板の規模も約3分の1程度となる。 Although FIG. 12 shows the three-dimensional structure of the color type recording head IJHC having three ink supply ports, the recording head IJHK that discharges black ink has the same structure. However, the structure is one third of the configuration shown in FIG. That is, there is one ink supply port, and if the number of recording elements to be arranged is the same, the scale of the element substrate is about one third.
次に、このような記録ヘッドを搭載して記録を行う記録装置の概略構成について説明する。 Next, a schematic configuration of a recording apparatus that performs recording by mounting such a recording head will be described.
<インクジェット記録装置の説明>
図13は本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置IJRAの概観図である。キャリッジHCは、リードスクリュー5004の螺旋溝5005に対して係合するピン(不図示)を有し、リードスクリュー5004の回転に伴って、ガイドレール5003に支持されて矢印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が搭載されている。インクジェットカートリッジIJCは、インクジェット記録ヘッドIJH(以下、記録ヘッドという)及び記録用のインクを貯蔵するインクタンクITを具備する。
<Description of inkjet recording apparatus>
FIG. 13 is a schematic view of an ink jet recording apparatus IJRA which is a typical embodiment of the present invention. The carriage HC has a pin (not shown) that engages with the
インクジェットカートリッジIJCは記録ヘッドIJHとインクタンクITとを一体化した構成となっている。プラテン5000は不図示の搬送モータにより回転し記録紙Pを搬送する。
The ink jet cartridge IJC has a configuration in which the recording head IJH and the ink tank IT are integrated. The
図14は記録装置の制御回路の構成を示すブロック図である。図14において、1700は記録信号を入力するインタフェース、1701はMPU、1702はMPU1701が実行する制御プログラムを格納するROM、1703は各種データ(上記記録ヘッドに供給される記録データ等)を保存しておくDRAMである。1704は記録ヘッドIJHに対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ(G.A.)であり、インタフェース1700、MPU1701、RAM1703間のデータ転送制御も行う。
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the control circuit of the recording apparatus. In FIG. 14, 1700 is an interface for inputting a recording signal, 1701 is an MPU, 1702 is a ROM for storing a control program executed by the
さらに、1709は記録紙Pを搬送するための搬送モータ(図13では不図示)、1706は搬送モータ1709を駆動するためのモータドライバである。1707はキャリッジモータ1710を駆動するためのモータドライバ、1705は記録ヘッドIJHを駆動するためのヘッドドライバである。このヘッドドライバは画像データや時分割データや識別データなどもヘッドに対して出力する。
Further,
上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース1700に記録信号が入るとゲートアレイ1704とMPU1701との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ1706、1707が駆動されると共に、キャリッジHCに送られた記録データに従って記録ヘッドIJHが駆動され、記録紙P上への画像記録が行われる。
The operation of the control configuration will be described. When a recording signal enters the
なお上述した各実施例においては、記録素子を構成する吐出エネルギー発生素子として電気熱変換体(ヒータ)を用いたインクジェット記録ヘッドを例にして説明した。しかし、本発明は吐出エネルギー発生素子としてピエゾ素子を用いたインクジェット記録ヘッドや昇華型などに利用可能なサーマルヘッドなどでも適用可能である。 In each of the above-described embodiments, an ink jet recording head using an electrothermal transducer (heater) as an ejection energy generating element constituting the recording element has been described as an example. However, the present invention can also be applied to an inkjet recording head using a piezo element as an ejection energy generating element, a thermal head that can be used for a sublimation type, and the like.
ただし、上述のインク供給口を有するインクジェット記録ヘッドの場合には、インク供給口によって回路構成が分断される点でヒータ列は駆動回路を各列単位で設ける必要があるため、本発明の構成を適用する効果が大きい。 However, in the case of an ink jet recording head having the above-described ink supply port, the heater array needs to be provided with a drive circuit for each column in that the circuit configuration is divided by the ink supply port. Great effect to apply.
101 インク供給口
102 ヒータ列
103 駆動回路
104 入力端子
201 識別回路
101 Ink Supply Port 102
Claims (14)
前記画像データを入力するための入力端子と、
この入力端子に入力された前記画像データを複数のヒータの群に対応した複数のシフトレジスタに対して共通に供給する配線と、
前記複数のシフトレジスタのそれぞれに対応して設けられ、供給された前記画像データを対応した前記シフトレジスタで受け取るか否かを識別する識別回路とを有することを特徴とする記録ヘッド。 A recording head provided with a plurality of groups of a plurality of heaters for recording, and a plurality of sets of shift registers and latches for receiving image data for driving the heaters corresponding to the groups,
An input terminal for inputting the image data;
Wiring for commonly supplying the image data input to the input terminal to a plurality of shift registers corresponding to a group of a plurality of heaters;
And a discriminating circuit which is provided corresponding to each of the plurality of shift registers, and which identifies whether the supplied image data is received by the corresponding shift register.
前記記録素子の駆動を行うためのデータを入力する入力端子と、
この入力端子に入力された前記データを複数の記録素子の群に対応した複数の駆動回路に対して共通に供給する配線と、
前記複数の駆動回路のそれぞれは、供給されたデータを受け取るか否かを識別する識別回路を有することを特徴とする記録ヘッド。 A recording head provided with a plurality of sets of recording elements for recording and a drive circuit for driving the recording elements of this group,
An input terminal for inputting data for driving the recording element;
Wiring for supplying the data input to the input terminal in common to a plurality of drive circuits corresponding to a group of a plurality of recording elements;
Each of the plurality of drive circuits has an identification circuit for identifying whether or not the supplied data is received.
この入力端子に入力された前記データを複数の記録素子の群に対応した複数の駆動回路に対して共通に供給する配線と、前記複数の駆動回路のそれぞれは、供給されたデータを受け取るか否かを識別する識別回路とを有する記録ヘッドと、
この記録ヘッドの前記入力端子に対して、画像データ及び前記識別回路が識別するための識別データを出力する制御回路とを有することを特徴とする記録装置。 A group of recording elements for performing recording, a plurality of sets of drive circuits for driving the recording elements of this group, an input terminal for inputting data for driving the recording elements,
A wiring for commonly supplying the data input to the input terminal to a plurality of driving circuits corresponding to a plurality of groups of recording elements, and whether each of the plurality of driving circuits receives the supplied data. A recording head having an identification circuit for identifying
A recording apparatus comprising: a control circuit that outputs image data and identification data for identification by the identification circuit to the input terminal of the recording head.
前記記録素子の駆動を行うためのデータを入力する入力端子と、
この入力端子に入力された前記データを複数の記録素子の群に対応した複数の駆動回路に対して共通に供給する配線と、
前記複数の駆動回路のそれぞれは、供給されたデータを受け取るか否かを識別する識別回路とを有することを特徴とする記録装置。 An element substrate provided with a plurality of sets of recording element groups for recording and driving circuits for driving the recording elements of the group,
An input terminal for inputting data for driving the recording element;
Wiring for supplying the data input to the input terminal in common to a plurality of drive circuits corresponding to a group of a plurality of recording elements;
Each of the plurality of driving circuits has an identification circuit for identifying whether or not the supplied data is received.
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