JPH06305148A - インクジェット記録装置の記録ヘッド制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録ヘッドの信頼性を向上する。 【構成】 記録ヘッドの半導体チップ上にカウンタ２０
６を搭載し、このカウンタ２０６により駆動ノズルのブ
ロックを選択するブロックイネーブル４０１〜４０８を
発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置の記録ヘッド制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録装置における
記録ヘッド部は、記録信号に応じて微細な複数のノズル
から記録用インクを吐出することによって記録媒体に情
報を記録するように構成されている。

【０００３】図６にインクジェット記録装置の要部斜視
図を示す。図６中８は前記ヘッド部であり、シリアルプ
リンタにおいてはこのヘッド部８の副走査方向（図中参
照）に対し一列に前記ノズルが配列されている。また図
中３０は、記録ヘッド部８中ノズル内における記録用イ
ンクの固着を防ぐためのキャップである。

【０００４】記録媒体に対し前記ヘッド部８を主走査方
向に駆動させ、それを副走査方向に連続させることで記
録が行なわれる。従来印字装置においては、ヘッド部８
内副走査方向に並ぶノズル（一例として以下６４ノズル
とする）を同時に駆動させることは電源の大容量化につ
ながるので、ノズル駆動数を幾つかのブロックに分け
（例えば８ノズル×８ブロック）１副走査の駆動を時分
割で行なっている。

【０００５】ヘッド部８の構成を図７に示す。図７中２
００はヘッド本体駆動部であり、インク吐出用ノズルを
有す。図中２０３はノズルブロックであり、（全６４ノ
ズルを想定して）８ノズルを１ブロックとして８個の駆
動ブロックに分れている。ノズルのイネーブルは幾つか
のイネーブル信号により行なわれ、ゲート素子を通じて
（実際にはゲート出力を不図示のドライバにかける。）
ノズル内インクの加熱制御を行なう。イネーブル信号
は、まずヒート自体を許可（または、ヘッド自体の選
択）するヒートイネーブル３０５と、前記駆動ブロック
を選択するブロックイネーブル３０４とがある。

【０００６】これらのイネーブル（さらなる分割イネー
ブルが存在する場合もある）信号が選択され、かつ、そ
のノズルの位置にイメージデータ３０９が存在するとき
ノズル加熱が行なわれ記録媒体に対してインク吐出によ
る印字が行なわれる。本ヘッド例では、イメージデータ
ラッチ２０２を保有しているので、イメージデータは一
旦シリアルデータ３０２としてデータクロック３０３と
ラッチ信号３０１と共に送られ全ての信号（１副走査
分）を保持したのち、ブロック２０３（または他のブロ
ック）に各ノズルに対しデータ３０９として転送され
る。

【０００７】以上述べてきた様に、ブロック分割で前記
ヘッドノズルを駆動するためには、図７中におけるブロ
ックイネーブル３０４（印字装置本体上でエンコードさ
れた信号群。本例では３ｂｉｔ）と、その信号群より前
記各ブロック中唯一つを選択するためのデコーダ２０
１、実際に各ブロックを選択するデコード後のブロック
イネーブル３０８が存在している。

【０００８】図８に、図７中各信号の従来印字駆動制御
波形を示す。図８に示す様にブロックイネーブル３０４
は、各分割ブロック２０３（８ノズル×８ブロック）を
一巡する様順次イネーブルしていく。本図の例では、順
方向でブロック０からブロック７までを順次イネーブル
している。図中、ラッチイネーブル３０１とシリアルイ
メージデータ３０２およびデータクロック３０３は次期
副走査のものを伝達している。駆動部２００内のノズル
の駆動は、ブロックイネーブル３０４，ヒートイネーブ
ル３０５およびラッチ内データの論理積出力によるドラ
イバスイッチングにより行なわれる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在の
デコーダを有したイネーブル伝達方法では、各コード
（本例では３ｂｉｔによる８状態）のうち１つを必ず選
択していることになる。例えば、デフォルトの状態でブ
ロックイネーブル３０４が値０（Ｈｅｘ）とするなら
ば、第１ブロック８ノズルは必要時以外にも駆動する可
能性を持つことになる。また、本体側のブロックイネー
ブル３０４のジェネレータにおいては、大抵バイナリカ
ウンタ（正逆方向印字仕様ではアップ−ダウンカウン
タ）の出力を基にしている。

【００１０】このバイナリカウンタが他のイネーブル
（例としてヒートイネーブル３０５）ジェネレータとリ
ンクして動作している場合、ブロックイネーブル３０４
ジェネレータ中の前記カウンタが一巡後直ちに停止状態
に入っても、本体側の論理回路設計ミスにより他のイネ
ーブルジェネレート部にその情報が直ちに伝達されな
い。例えば、ヒートイネーブル３０５が出力されてしま
う時には、ヘッド駆動周期に対してブロックイネーブル
周期を限界近く使っている時にはほぼ連続して第１ブロ
ック８ノズル（また、逆方向印字中ならば第８ブロック
８ノズル）を駆動するものと等しくなり、これが該当８
ノズルを破壊に至らしめるという問題があった。

【００１１】また、１２８ノズル等多ノズル所有のヘッ
ド、または、多分割駆動のヘッド仕様に対しては、現在
のデコーダ方式ではデコード線が増えるものとなり、そ
の結果、フレキ線数も増加する。また、ヘッド部８内の
半導体チップ内で、例えば、デコーダ２０１内でゲート
に縮退故障があれば連続して駆動する様なブロックが存
在することになり、その縮退故障ビットが下位のものに
なる程、複数のブロックにおいてノズルを破壊するとい
う危険性を持っている。

【００１２】そこで、本発明の目的は、上述の点に鑑み
て、さらに、信頼度を向上させるインクジェット記録装
置の記録ヘッド制御方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１の発明は、記録用インクを吐出する
複数のノズルを複数のブロックに分割し、ノズルを駆動
させるブロックをブロックイネーブル信号により選択す
るインクジェット記録装置の記録ヘッド制御方法におい
て、記録ヘッド内に設けられた半導体チップ上にカウン
タを搭載し、前記カウンタにクロックを供給し、前記カ
ウンタの前記クロックの計数出力を前記ブロックイネー
ブル信号とすることにより前記記録ヘッド内で前記ブロ
ックイネーブル信号を発生することを特徴とする。

【００１４】請求項２の発明は、前記カウンタに供給す
るカウントイネーブルを画像データラッチ信号より生成
し各前記ブロック全てのイネーブルが均等な時間間隔
で、一巡したら前記カウンタの動作を停止する構成（ラ
ウンド・ロビン構成）とした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装置の記録ヘッド制御方
法。

【００１５】

【作用】本発明では、ゲートイネーブル方式などのイン
クジェット記録ヘッド部半導体チップ内にカウンタを持
たせ、ブロックイネーブル信号を内部生成することによ
り、どのブロックも選択しない状態の存在が可能とな
る。このための不用意なノズル破壊の現象をなくすこと
が出来る。また、前記半導体チップ内でのゲート縮退故
障においても従来の様に故障がそのまま出力とはならな
いので、それによるノズル破壊の確率は低くなる。以上
により高信頼なインクジェット記録ヘッドの提供が可能
になる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１７】図１は本発明実施例の印字ヘッド部の構成
を示す。図中２０５は、ヘッド本体駆動部ブロック全体
を表わし、前記２００に相当する。以下、図７の従来例
と共通な部位の説明は省略し、本発明に関わる新規構成
部位の説明のみを行なう。図中２０６はヘッド内部ブロ
ック２０３のイネーブル信号（図中４０１〜４０８）を
生成するためのリングカウンタであり、ブロックイネー
ブル分割に対してラウンド・ロビン構成となっている。
カウンタ２０６を動作させるために、ブロッククロック
４００が入力される。

【００１８】上記構成で用いられる信号の波形を図２に
示す。図中３０１〜３０３は前述の通り１副走査ずつの
各ノズルイメージデータ転送のための信号である。ヒー
トイネーブル３０５も従来波形と同様である。本発明の
特徴は、ブロッククロック４００にあり、本信号によ
り、リングカウンタ２０６を動作させてリングカウンタ
出力４０１〜４０８を得る。図中４０１〜４０８のブロ
ックイネーブルの信号波形を見ても分かる様に、本信号
４０１〜４０８が従来のブロックイネーブルデコーダ２
０１の出力信号３０８と同様の形を持つ。この様な出力
を得るためのリングカウンタ２０６は、一巡したら動作
停止をし、次期動作に備える必要がある（ラウンド・ロ
ビン構成）。

【００１９】図３にリングカウンタ２０６の回路構成を
示す。図中２０６１〜２０６８がリングカウンタ動作の
基となるシフトレジスタを構成する。データラッチ信号
３０１を回路イネーブル生成に使用し、全体として出力
４０１〜４０８を一巡だけ得るラウンド・ロビン構成を
とっている。従来、本体上の（ブロックイネーブル生成
用の）バイナリカウンタが持っていた様な複雑な組合せ
回路は必要としない。

【００２０】＜他の従来例＞先の実施例では、最終的な
ブロックイネーブルは何時も図２に示すように４０１→
４０８の順序となる。ヘッド部にてブロックコードを作
成する際に逆方向印字順（前記図３中４０８→４０１の
順序）を考えたリングカウンタの回路構成例を図４に示
す。図４中信号３１１はキャリッジのディレクション信
号であり、本体制御部より伝達される。ヘッド本体駆動
部ブロック２０５におけるキャリッジのディレクション
信号３１１の追加が第２実施例の特徴点である。図４中
組合せ回路部２０８がディレクション信号３１１の状態
によりリングカウンタ２０６全体をアップ−ダウンカウ
ンタと同等に機能させる。また、参考のためにブロック
イネーブル４０１〜４０８の発生タイミングを図５に示
しておく。

【００２１】（その他）なお、本発明は、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として熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００２２】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４７４０
７９６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。この方式は所謂オンデマンド型，
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
速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一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。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。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。

【００２３】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
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部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４４
５９６００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
するスリ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の圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００２４】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
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。

【００２５】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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、あるいは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
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００２６】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、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、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００２７】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば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るか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００２８】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体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、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃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を用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、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よい。いずれにしても熱エネルギの
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
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
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。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０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又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。

【００２９】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特に、ゲートイネーブル方式の記録ヘッド部を用いた場
合に、半導体内にヒートブロックイネーブル生成用のカ
ウンタを有することにより、イネーブル信号線の数を減
少させ、ノズルの破壊の可能性のない、信頼性の高い記
録ヘッドを搭載した信用のおける印字記録装置の提供が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の記録（印字）ヘッド部の回路構
成を示すブロック図である。

【図２】図１の信号発生タイミングを示すタイミングチ
ャートである。

【図３】図１のカウンタ２０６の構成を示す回路図であ
る。

【図４】他のカウンタの構成を示す回路図である。

【図５】図４の信号発生タイミングを示すタイミングチ
ャートである。

【図６】インクジェット記録装置の主要構造を示す斜視
図である。

【図７】従来の記録ヘッド部の回路構成を示すブロック
図である。

【図８】図７の信号発生タイミングを示すタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

８ 記録ヘッド部 ３０ 記録ヘッド保護キャップ ２００ 印字ヘッド構成回路部 ２０１ 印字ヘッド回路部内デコーダ ２０２ 印字ヘッド回路部内ラッチ ２０３ 印字ヘッド回路部内ノズルブロック ２０５ 本発明による印字ヘッド構成回路部 ２０６ ブロックイネーブル生成用リングカウンタ ２０６１〜２０６８ リングカウンタ内Ｄフリップフロ
ップ ２０６９ 組合せ回路 ３０１ 該ラッチ２０２イネーブル信号 ３０２ シリアルイメージデータ ３０３ データ転送クロック ３０４ ブロックイネーブル信号（伝送路コード） ３０５ ヒートイネーブル信号 ３０９ パラレルイメージデータ ３１１ キャリッジディレクション信号 ４００ ブロッククロック ４０１〜４０８ ヘッド内ブロックイネーブル（３０８
と等価）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 29/20 9113−2Ｃ 9211−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 3/10 １０１ Ｆ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録用インクを吐出する複数のノズルを
   複数のブロックに分割し、ノズルを駆動させるブロック
   をブロックイネーブル信号により選択するインクジェッ
   ト記録装置の記録ヘッド制御方法において、 記録ヘッド内に設けられた半導体チップ上にカウンタを
   搭載し、 前記カウンタにクロックを供給し、 前記カウンタの前記クロックの計数出力を前記ブロック
   イネーブル信号とすることにより前記記録ヘッド内で前
   記ブロックイネーブル信号を発生することを特徴とする
   インクジェット記録装置の記録ヘッド制御方法。
2. 【請求項２】 前記カウンタに供給するカウントイネー
   ブルを画像データラッチ信号より生成し各前記ブロック
   全てのイネーブルが均等な時間間隔で、一巡したら前記
   カウンタの動作を停止する構成としたことを特徴とする
   請求項１に記載のインクジェット記録装置の記録ヘッド
   制御方法。