JPH10166583A - 記録ヘッド、その記録ヘッドカートリッジ、及び、その記録ヘッドを用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大電流が瞬間的に流れたとしても、それに伴
って発生する誘導ノイズによって誤動作が生じることを
防止できる記録ヘッドその記録ヘッドカートリッジ及び
その記録ヘッドを用いた記録装置を提供する。 【解決手段】 ラッチ回路にラッチされた画像信号をリ
セットするリセット信号と、画像信号と、ラッチ回路を
動作させるラッチ信号と、画像信号をシフトレジスタに
一時的に格納するために用いるクロック信号を２重に入
力するよう２つずつの入力パッドを設け、それらの入力
パッドから入力された信号を差動入力回路に入力して、
２つの信号の電位差に基づいて、入力信号が生成される
ようにする。その後、その生成信号を対応する回路に入
力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は記録ヘッド、その記
録ヘッドカートリッジ、及び、その記録ヘッドを用いた
記録装置に関し、特に、例えば、インクジェット方式に
よって記録を行う記録ヘッド、その記録ヘッドカートリ
ッジ、及び、その記録ヘッドを用いた記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット方式による記録は、その
記録時における騒音の発生が無視し得る程度に極めて小
さいという点や、高速記録が可能である点、さらに特別
な処理を必要とせずに所謂普通紙に記録画像を定着でき
る点などの利点があるため、最近多くの関心を集めてい
る。

【０００３】その中でも、例えば、特開昭５４−５１８
３７号公報、ドイツ公開（ＤＯＬＳ）第２８４３０６４
号公報に記載されている記録方法は、熱エネルギーをイ
ンクなどの液体に作用させて、液滴吐出の為の原動力を
得るという点において、他のインクジェット方式の記録
とは、異なる特徴を有している。

【０００４】即ち、上記の公報に開示されている記録方
法によれば、熱エネルギーの作用を受けた液体が急峻な
体積の増大を伴う状態変化を起こし、その状態変化に基
づく作用によって、記録ヘッド先端のオリフィスより液
体が吐出されて、飛翔液滴が形成され、その液滴が記録
媒体に付着することで記録が行われる。

【０００５】殊に、ＤＯＬＳ第２８４３０６４号公報に
開示されている記録方法によれば、所謂ドロップ−オン
デマンド記録に極めて有効に適用されるばかりではな
く、記録媒体の全幅に相当する記録幅をもち、高密度な
オリフィスをもったフルラインタイプの記録ヘッドを容
易に実現できるので、高解像度、高品質の画像を高速で
得られるという利点がある。

【０００６】さて、このような記録方法が適用される記
録装置の記録ヘッドは、液体を吐出するために設けられ
たオリフィスと、そのオリフィスに連通し、液滴を吐出
するための熱エネルギーが液体に作用する部分である熱
作用部を構成の一部とする液流路と、熱エネルギーを発
生するための電気熱変換体（発熱体）とを具備している
基板とから構成される。

【０００７】近年、そうした基板には複数の発熱体を形
成するだけでなく、それぞれの発熱体を駆動する複数の
ドライバと、記録装置から直列に入力される画像データ
をそれぞれのドライバに並列に転送するために発熱体の
数と同じ数のビット数の画像データを一時的に格納する
シフトレジスタと、そのシフトレジスタから出力される
データを一時ラッチするラッチ回路等の論理回路を、そ
の同一基板上に実装できるようになっている。

【０００８】図１１はＮ個の発熱体（記録要素）を有す
る従来の記録ヘッドの論理回路の構成を示すブロック図
である。

【０００９】図１１において、７００が基板、７０１が
発熱体、７０２がパワートランジスタ、７０３がＮビッ
トラッチ回路、７０４がＮビットシフトレジスタであ
る。また、７１５は発熱体７０１の抵抗値や基板７００
の温度をモニタするセンサ、及び、基板７００を保温す
るためのヒータである。これらセンサとヒータは複数個
実装されていても良いし、センサとヒータとが一体的に
構成されていても良い。７０５〜７１４、７１６は入出
力パッドである。これらの入出力パッドにおいて、７０
５はシフトレジスタ６０４を動作させるためにクロック
（ＣＬＫ）を入力するクロック入力パッド、７０６は画
像データ（ＤＡＴＡ）をシリアルに入力する画像データ
入力パッド、７０７はラッチ回路７０３で画像データを
保持させるためのラッチクロック（ＬＴＣＬＫ）を入力
するラッチ入力パッド、７０８はパワートランジスタ７
０２をＯＮにして発熱体７０１に通電して駆動する時間
を外部から制御するためのヒートパルス（ＨＥＡＴ）を
入力する駆動信号入力パッド、７０９は論理回路の駆動
電源（３〜８Ｖ、一般には５Ｖ）を入力する駆動電源入
力パッド、７１０はＧＮＤ端子、７１１は発熱体７０１
を駆動する電源を入力する発熱体電源入力パッド、７１
２はラッチ７０３とシフトレジスタ７０４を初期化する
リセット信号（ＲＳＴ）を入力するリセット入力パッ
ド、７１３は発熱体駆動電源用の端子である。

【００１０】また、７１４−（１）〜７１４−（ｎ）は
モニタ信号の出力パッドとセンサ駆動及び保温ヒータ駆
動用の制御信号の入力パッドである。さらに、７１６−
（１）〜７１６（ｎ）はＮ個の発熱体をｎ個のブロック
に分割して時分割駆動する際にブロック選択をするため
のブロック選択信号（ＢＬＫ１、ＢＬＫ２、…、ＢＬＫ
ｎ）を入力するブロック選択信号入力パッドである。そ
して、７１７は、ラッチ回路７０３からの出力と、ヒー
ト信号（ＨＥＡＴ）と、ブロック選択信号（ＢＬＫ１、
ＢＬＫ２、…、ＢＬＫｎ）との論理積を演算するＡＮＤ
回路である。

【００１１】以上のような構成の記録ヘッドの駆動シー
ケンスは、以下の通りである。ここで、画像データ（Ｄ
ＡＴＡ）は１画素１ビットの２値データとする。

【００１２】まず、記録ヘッドを装着した記録装置本体
より画像データ（ＤＡＴＡ）をクロック（ＣＬＫ）に同
期してシリアルに出力すると、そのデータはシフトレジ
スタ７０４に取り込まれる。次に、その取り込んだ画像
データ（ＤＡＴＡ）はラッチ回路７０３で一時記憶さ
れ、画像データの値（“０”或は“１”）に応じたＯＮ
／ＯＦＦ出力がラッチ回路７０３よりなされる。

【００１３】このような状態でヒートパルス（ＨＥＡ
Ｔ）とブロック選択信号が入力されると、ラッチ回路７
０３からＯＮの出力が供給され、かつ、ブロック選択信
号によってブロック選択された発熱体に対応するパワー
トランジスタが、その入力されたヒートパルス（ＨＥＡ
Ｔ）がＯＮとなっている時間だけ駆動され、これによっ
て、対応する発熱体に電流が流れて記録動作が実行され
る。

【００１４】さて、最近の画像記録における高速化、高
画質化という傾向に対応するため、記録ヘッドの発熱体
の配置密度は６００ｄｐｉ、７２０ｄｐｉと益々高くな
るとともに、記録ヘッドに実装する発熱体の数も増加し
ている。例えば、記録ヘッドの記録幅がＡ４、Ａ３サイ
ズ等の記録用紙に幅に相当するようになったフルライン
記録ヘッドでは、発熱体の数は数千素子にも及ぶ。この
ような発熱体の素子数の増加によって、記録速度の高速
化を図る一方、記録周期（記録ヘッド全ての発熱体が駆
動される時間）を短くすることによって記録速度の高速
化を図る試みもなされている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このような技術的な要
求を満足するためには、限られた時間の中で数千素子も
の発熱体を駆動しなくてはならない。従来は発熱体の数
が少なかったため、時分割駆動等の方法により同時駆動
される発熱体に流れる総電流を２〜３Ａ以下に抑えるこ
とができたが、現在では発熱体の数の増加によって時分
割駆動等の方法によっても５Ａ、１０Ａの大電流を記録
ヘッドに通電することが必要になってきている。

【００１６】一方、装置本体の記録ヘッドへ信号を供給
する部分とその信号を受信する記録ヘッドとが離れてお
り、また、その記録ヘッドが装置内で移動するために両
者の電気的な接続をフレキシブルケーブルを用いて行う
構成の装置では、特に、上述した大電流がフレキシブル
ケーブルを通して記録ヘッドに流れると、フレキシブル
ケーブル内のロジック信号ラインに誘導ノイズが発生
し、ロジックを変化させてしまい記録ヘッドを誤動作さ
せてしまうという問題がある。

【００１７】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、大電流が瞬間的に流れたとしても、それに伴って発
生する誘導ノイズによって誤動作が生じることを防止で
きる記録ヘッド、その記録ヘッドカートリッジ、及び、
その記録ヘッドを用いた記録装置を提供することを目的
としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の記録ヘッドは、以下のような構成をもつ。

【００１９】即ち、発熱体と、前記発熱体に通電して駆
動するドライバと、外部から供給されるクロック信号に
従って、画像信号を一時的に保持するシフトレジスタ
と、外部から供給されるラッチ信号に従って、前記シフ
トレジスタに保持された画像信号をラッチするラッチ回
路と、前記ラッチ回路にラッチされた画像信号をリセッ
トするリセット信号と、前記画像信号と、前記ラッチ信
号と、前記クロック信号の内、少なくとも１つの信号を
２重に入力する入力端子と、前記２重に入力された信号
を差動入力する差動入力回路とを有することを特徴とす
る記録ヘッドを備える。

【００２０】また、差動入力回路は、２重に入力された
信号が“ロー”レベル信号であるとき、第１の入力端子
から“ロー”レベル信号を、第２の入力端子から“ハ
イ”レベル信号を入力し、一方２重に入力された信号が
“ハイ”レベル信号であるとき、第１の入力端子から
“ハイ”レベル信号を、第２の入力端子から“ロー”レ
ベル信号を入力する。そして、第１及び第２の入力端子
から入力される信号の電位差を求め、その電位差に基づ
いて、出力信号のレベルを決定するようにすることが好
ましい。

【００２１】さらに、発熱体とドライバとシフトレジス
タとラッチ回路と差動入力回路とは同一基板上に実装さ
れていることが望ましい。

【００２２】そして、この記録ヘッドは、インクを吐出
して記録を行うインクジェット記録ヘッドであっても良
いし、或は、熱エネルギーを利用してインクを吐出する
記録ヘッドであって、インクに与える熱エネルギーを発
生するための熱エネルギー変換体を備えていても良い。

【００２３】また他の発明によれば、上記構成の記録ヘ
ッドとその記録ヘッドに供給するためのインクを保持し
たインク容器とを有する記録ヘッドカートリッジを備え
る。

【００２４】さらに他の発明によれば、上記構成の記録
ヘッドを用いた記録装置を備える。

【００２５】ここで、上記の記録ヘッドに２重に入力す
る信号に関しては２本の信号線を用いて信号を供給する
と良い。

【００２６】

【発明の実施の形態】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。

【００２７】＜装置本体の概略説明＞図１は、本発明の
代表的な実施の形態であるインクジェットプリンタＩＪ
ＲＡの構成の概要を示す外観斜視図である。図１におい
て、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝
達ギア５００９〜５０１１を介して回転するリードスク
リュー５００５の螺旋溝５００４に対して係合するキャ
リッジＨＣはピン（不図示）を有し、ガイドレール５０
０３に支持されて矢印ａ，ｂ方向を往復移動する。キャ
リッジＨＣには、記録ヘッドＩＪＨとインクタンクＩＴ
とを内蔵した一体型インクジェットカートリッジＩＪＣ
が搭載されている。５００２は紙押え板であり、キャリ
ッジＨＣの移動方向に亙って記録用紙Ｐをプラテン５０
００に対して押圧する。５００７，５００８はフォトカ
プラで、キャリッジのレバー５００６のこの域での存在
を確認して、モータ５０１３の回転方向切り換え等を行
うためのホームポジション検知器である。５０１６は記
録ヘッドＩＪＨの前面をキャップするキャップ部材５０
２２を支持する部材で、５０１５はこのキャップ内を吸
引する吸引器で、キャップ内開口５０２３を介して記録
ヘッドの吸引回復を行う。５０１７はクリーニングブレ
ードで、５０１９はこのブレードを前後方向に移動可能
にする部材であり、本体支持板５０１８にこれらが支持
されている。ブレードは、この形態でなく周知のクリー
ニングブレードが本例に適用できることは言うまでもな
い。又、５０２１は、吸引回復の吸引を開始するための
レバーで、キャリッジと係合するカム５０２０の移動に
伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切り
換え等の公知の伝達機構で移動制御される。

【００２８】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側の領域に来
た時にリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の動作を行うようにすれ
ば、本例にはいずれも適用できる。

【００２９】また、上述のような構成のインクジェット
プリンタＩＪＲＡは、記録用紙自動フィーダ（不図示）
が設けられており、記録用紙Ｐを自動的に給紙する。

【００３０】さらに、インクジェットカートリッジＩＪ
Ｃの構成としては、上述のように、記録ヘッドＩＪＨと
インクタンクＩＴとを内蔵した一体型のカートリッジの
他に、図２に示すような構成のインクジェットカートリ
ッジでもよい。

【００３１】即ち、図２に示す構成のインクジェットカ
ートリッジＩＪＣは、複数のインク吐出口５００を備え
た記録ヘッドＩＪＨと記録ヘッドＩＪＨに供給するため
のインクを保持したインクタンクＩＴとを境界線Ｋの位
置で分離可能に接続したものである。このインクジェッ
トカートリッジには、これがキャリッジＨＣに搭載され
たときにキャリッジＨＣ側からの電気信号を受け取るた
めの電気的コンタクトが設けられており、この電気信号
によって記録ヘッドＩＪＨが駆動される。また、このイ
ンクジェットカートリッジを構成するインクタンクＩＴ
の内部には繊維質状或は多孔質状のインク吸収体が備え
られており、これらのインク吸収体によってインクが保
持される。

【００３２】＜制御構成の説明＞次に、上述した装置の
記録制御を実行するための制御構成について説明する。

【００３３】図３はインクジェットプリンタＩＪＲＡの
制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路を示
す同図において、１７００は記録信号を入力するインタ
フェース、１７０１はＭＰＵ、１７０２はＭＰＵ１７０
１が実行する制御プログラムを格納するＲＯＭ、１７０
３は各種データ（上記記録信号や記録ヘッドＩＪＨ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。１７１０は記録ヘッドＩＪ
Ｈを搬送するためのキャリアモータ、１７０９は記録紙
搬送のための搬送モータである。１７０５は記録ヘッド
ＩＪＨを駆動するヘッドドライバ、１７０６、１７０７
はそれぞれ搬送モータ１７０９、キャリアモータ１７１
０を駆動するためのモータドライバである。

【００３４】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１７
０４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１７
０６、１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ１
７０５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、記録が行われる。

【００３５】＜記録ヘッドＩＪＨの内部構造＞図４は記
録ヘッドＩＪＨの内部構造を示す部分破断斜視図であ
る。

【００３６】図４において、１００は論理回路を実装す
る基板、５００はインクを吐出する吐出口（オリフィ
ス）、５０１はインクの液路、５０２は複数のインクの
液路が連通してインクを一時的に貯溜する共通インク液
室、５０３はインクをインクタンク（不図示）から供給
するインク供給口、５０４は天板、５０５は天板５０４
とともにインクの液路５０１を形成する流路壁部材、５
０６は発熱体、５０７は論理回路と発熱体７０１とを接
続する配線である。

【００３７】論理回路や発熱体６０１、配線６０７は、
半導体製造過程を用いて基体１００上に形成され、これ
にインク供給口５０３が取り付けられた天板５０４と流
路壁部材５０５とが取り付けられて記録ヘッドＩＪＨを
構成する。そして、インク供給口５０３から注入される
インクが内部の共通インク液室５０２へ蓄えられて各液
路５０１へ供給され、その状態で発熱体７０１を駆動す
ることで吐出口６００からインクが吐出される。

【００３８】＜記録ヘッドＩＪＨの論理回路の構成＞図
５は記録ヘッドＩＪＨの論理回路の構成を示すブロック
図である。なお、図５において、図１１に示す従来の論
理回路と同じ構成要素には同じ参照番号を付し、ここで
の説明は省略する。

【００３９】図５において、１０１は差動入力回路、１
０２ａと１０２ｂはクロック（ＣＬＫ）を入力するクロ
ック入力パッド、１０３ａと１０３ｂは画像データ（Ｄ
ＡＴＡ）を入力するデータ入力パッド、１０４ａと１０
４ｂはラッチクロック（ＬＴＣＬＫ）を入力するラッチ
入力パッド、１０５ａと１０５ｂはリセット信号（ＲＳ
Ｔ）を入力するリセット入力パッドである。このように
クロック（ＣＬＫ）、画像データ（ＤＡＴＡ）、ラッチ
クロック（ＬＴＣＬＫ）、リセット信号（ＲＳＴ）は夫
々、２つの入力パッドから入力され、これらの入力信号
はまず差動入力回路１０１に入力される。

【００４０】４つの差動入力回路１０１それぞれは、同
じ種類の信号を２つのパッドから入力する。例えば、ク
ロック（ＣＬＫ）について考えると、クロック入力パッ
ド１０２ａから入力されたクロック（ＣＬＫ）の電圧
（ＣＬＫａ）とクロック入力パッド１０２ｂから入力さ
れたクロック（ＣＬＫ）の電圧（ＣＬＫｂ）とを比較
し、 ＣＬＫａ≧ＣＬＫｂである場合、差動入力回路１
０１からの出力は“Ｈｉｇｈ”となり、 ＣＬＫａ＜Ｃ
ＬＫｂである場合、差動入力回路１０１からの出力は
“Ｌｏｗ”となる。他の信号、画像データ（ＤＡＴ
Ａ）、ラッチクロック（ＬＴＣＬＫ）、リセット信号
（ＲＳＴ）についても同様である。

【００４１】図６は差動入力回路１０１の構成を示す回
路図である。この回路構成は、図５に示す４つの差動入
力回路１０１に共通である。図５に示すように、この回
路は、入力端子１２１、１２２から夫々入力される２つ
の入力信号（ＳｉｇＡ、ＳｉｇＢ）の差が正か負か判断
し、その判断結果に従って、出力信号を差動出力端１２
３から出力する差動（コンパレータ）部１０１ａと、信
号波形を整形し出力端１２４から出力するためのバッフ
ァ部１０１ｂより構成される。

【００４２】また、クロック（ＣＬＫ）、画像データ
（ＤＡＴＡ）、ラッチクロック（ＬＴＣＬＫ）、リセッ
ト信号（ＲＳＴ）それぞれに関し、２つの入力パッドに
同じ信号を入力する際、入力端子１２１、或は、入力端
子１２２のいづれの側かにインバータ（不図示）を設
け、それぞれの信号のレベルが“Ｌｏｗ”の時には、一
方の信号（ＳｉｇＡ）のレベルが“Ｌｏｗ”に、他方の
信号（ＳｉｇＢ）のレベルが“Ｈｉｇｈ”となり、それ
ぞれの信号のレベルが“Ｈｉｇｈ”の時にはＳｉｇＡを
“Ｈｉｇｈ”、ＳｉｇＢを“Ｌｏｗ”となるように回路
を構成する。

【００４３】ここで、差動部１０１ａの動作について、
図７に示す信号タイムチャートを参照して説明する。

【００４４】図７において、６０１は同時駆動された発
熱体を流れる総電流（駆動電流：Ｉ）の波形、６０２は
０Ｖ（Ｌｏｗ）の信号であるべき論理回路に入力される
信号（ロジック信号：Ｄ）の信号波形である。ロジック
信号（Ｄ）６０２は、図７に示すように、駆動電流
（Ｉ）６０１の立ち上がり時と立ち下がり時に誘導ノイ
ズが発生し、そのノイズレベルがＬｏｗレベルを表現で
きる閾値（ＴＨ）を越え、本来Ｌｏｗレベルであること
を示さねばならない信号が瞬間的にＨｉｇｈレベルにな
っているとする。

【００４５】このようにノイズが混入したロジック信号
（例えば、クロック（ＣＬＫ）、画像データ（ＤＡＴ
Ａ）、ラッチクロック（ＬＴＣＬＫ）、リセット信号
（ＲＳＴ））が、記録ヘッドの論理回路に入力される
と、画像データが正常にシフトレジスタ７０４に転送さ
れなかったり、ラッチ回路７０３へのデータ転送途中に
ラッチデータが変わってしまったり、ラッチ回路７０３
に保持した画像データが途中で消去されてしまう等の致
命的な誤動作につながることがある。

【００４６】さて、図７に示すような本来はＬｏｗレベ
ルであるべきロジック信号（Ｄ）６０２が差動入力回路
１０１に入力された場合、図７の６０３、６０４が示す
ように、ＳｉｇＡは“Ｌｏｗ”レベル（０Ｖ）に、一
方、ＳｉｇＢは“Ｈｉｇｈ”レベル（５Ｖ）となる。こ
こで、ノイズはロジック信号（Ｄ）６０２と同様に、パ
ルス信号の立ち上がり、立ち下がりで発生する。このと
きのノイズの混入は、図７の６０３、６０４が示すよう
に、プリンタＩＪＲＡと記録ヘッドＩＪＨとを接続する
フレキシブルケーブルにおいて、ＳｉｇＡとＳｉｇＢに
対応する信号線を隣接させることで、ノイズは同じセン
スで発生するようになる。

【００４７】従って、ＳｉｇＡとＳｉｇＢとの差を示す
（Ａ−Ｂ）信号は、図７の６０５に示すようになる。
（Ａ−Ｂ）信号６０５が示すように２つの信号の差分信
号は、混入したノイズの影響が除去された正確にＬｏｗ
レベルを示す信号となっている。

【００４８】従って最終的に差動入力回路１０１の出力
端１２４から出力される信号はノイズの影響が除去され
た正常な信号となり、論理回路の各部に正常な信号が入
力されることになる。このように、ロジックの閾値を越
えているノイズであっても、２つの信号の差（ＳｉｇＡ
−ＳｉｇＢ）の正負を判断して動作する差動入力を用い
ることで、正常に信号を伝えることができる。

【００４９】図８は、図６に示した差動入力回路１０１
の動作をシミュレートした結果を示す信号タイムチャー
トである。ここでは、図８（ａ）に示すように、ノイズ
の混入していないＳｉｇＡ（２．５Ｖ）と三角波形のＳ
ｉｇＢの２つの信号を差動入力回路１０１への入力信号
とする。このような入力信号に対して、差動出力端１２
３からの出力信号の波形は、図８（ｂ）に示すようにな
る。図８（ｂ）から明らかなように、差動出力端１２３
からの出力信号の波形はそのエッジ部が鈍るため、差動
入力部１０１ａの後に設けられるバッファ部１０１ｂに
よって信号波形を整形する。これにより、図８（ｃ）に
示すように正常なロジック出力波形を得ることができ
る。

【００５０】図９は、図６に示した差動入力回路１０１
にノイズが混入した信号（ＳｉｇＡとＳｉｇＢ）が入力
した場合の動作をシミュレートした結果を示す信号タイ
ムチャートである。

【００５１】図９（ａ）は入力端子１２１、１２２から
入力される信号（ＳｉｇＡとＳｉｇＢ）の波形を、図９
（ｂ）は差動出力端１２３からの出力信号の波形を示
す。既に説明したように、このような電圧３Ｖを越える
ノイズが混入しても、これらのノイズは差動入力によっ
て除去され、図９（ｃ）に示すように、差動入力回路１
０１からの出力信号の波形はノイズが除去された正常な
信号となっている。

【００５２】以上の説明において、差動入力回路１０１
は、クロック（ＣＬＫ）、画像データ（ＤＡＴＡ）、ラ
ッチクロック（ＬＴＣＬＫ）、リセット信号（ＲＳＴ）
の入力に関して設けた。ここで、これらの信号以外の信
号（例えば、ヒート信号（ＨＥＡＴ）、ブロック選択信
号（ＢＬＫ１、ＢＬＫ２、…、ＢＬＫｎ）など）につい
て、図１０に示すタイムチャートを参照して検討する。

【００５３】これらの信号にも、図１０の６０７に示す
ように、駆動電流（Ｉ）として記録ヘッドＩＪＨに大電
流が流れるとき、特に、図１０の６０８に示すように瞬
間的な電流の立ち上がり、立ち下がり時に発生する誘導
ノイズが混入する。しかしながら、図１０の６０９に示
すように、そのノイズはわずか数１０ｎｓｅｃ程度の短
いパルス状ノイズであり、仮にこの時間だけ所望以外の
発熱体に電流が流れても発熱体の温度上昇もほとんどな
く、記録ヘッドの記録動作上全く問題にならない。

【００５４】従って、この実施形態では、ヒート信号
（ＨＥＡＴ）やブロック選択信号には差動入力を用いな
い構成としている。これにより、プリンタＩＪＲＡと記
録ヘッドＩＪＨとを接続するケーブルの信号線の数を最
小限にとどめることができる。

【００５５】以上説明したように本実施形態に従えば、
ノイズ混入により誤動作の発生し易いクロック（ＣＬ
Ｋ）、画像データ（ＤＡＴＡ）、ラッチクロック（ＬＴ
ＣＬＫ）、リセット信号（ＲＳＴ）の入力を２重とし、
記録ヘッドの入力部には差動入力回路を設けるようにし
たので、たとえ、これらの信号にノイズが混入しても、
その入力部においてノイズを除去し、正常な信号を論理
回路の各部に供給することができるので、大電流が流れ
誘導ノイズは発生しても誤動作の少ない信頼性に富む記
録ヘッドを実現できる。

【００５６】また、本実施形態に従えば、差動入力回路
を、発熱体、パワートランジスタ、論理回路が一体的に
形成された基板に組み込むことで、半導体製造過程を用
いて記録ヘッドを製造する際にその差動入力回路を製造
することができ、ノイズ対策用の部品を追加的に製造し
て組み込む必要がなくなり、製造コストのアップなくノ
イズ対策ができるという利点もある。

【００５７】特に、本実施形態は発熱体の数の多い、記
録幅の長い記録ヘッド、例えば、フルライン記録ヘッド
においてその効果を発揮する。また、実験からＣＭＯＳ
素子によって構成された記録ヘッドの論理回路におい
て、論理レベルを決定する際に設けられる閾値（ＶDD）
の半分、動作電圧（ＶCC）の半分（例えば、動作電圧を
５Ｖとすれば２．５Ｖ）を越えるノイズがのる場合に、
上述した差動入力を用いると特に効果がえられることが
分かっている。また、同時駆動される発熱体を流れる電
流の総和が５Ａ以上において、効果的であることも実験
的に分かっている。

【００５８】なお、本実施形態では、クロック（ＣＬ
Ｋ）、画像データ（ＤＡＴＡ）、ラッチクロック（ＬＴ
ＣＬＫ）、リセット信号（ＲＳＴ）の入力を２重とした
が本発明はこれによって限定されるものではない。ノイ
ズ発生や誤動作発生の傾向に基づいて、例えば、クロッ
ク（ＣＬＫ）、画像データ（ＤＡＴＡ）、ラッチクロッ
ク（ＬＴＣＬＫ）、リセット信号（ＲＳＴ）の内のいず
れか１つ、２つ、或は、３つの入力を２重として差動入
力回路を設けるようにしても良い。

【００５９】さらに、上記の記録ヘッドは、発熱体とそ
れを駆動するパワートランジスタと論理回路を同一基板
上に一体的に形成した回路を用いたが本発明はこれによ
って限定されるものではない。例えば、記録動作時に大
電流が流れるような条件を満たす限り、発熱体とそれを
駆動するパワートランジスタと、論理回路とが別々の基
板上に分離した構成の記録ヘッドでも良い。

【００６０】以上説明した実施形態においては、記録ヘ
ッドとしてインクジェット方式に従って記録を行う記録
ヘッドの例について説明した。本発明は特に大電流が供
給され熱を利用するインクジェット方式に用いることが
望ましいものであるが、例えば、熱転写方式や感熱方式
に従って記録を行う記録ヘッドにも本発明は適用するこ
とができる。

【００６１】しかしながら本発明は、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。

【００６２】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膜沸騰を越
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。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をすると、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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。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。

【００７１】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力
端末として一体または別体に設けられるものの他、リー
ダ等と組み合わせた複写装置、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取るものであっても良
い。

【００７２】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。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ラ
ッチ回路にラッチされた画像信号をリセットするリセッ
ト信号と、画像信号と、ラッチ回路を動作させるラッチ
信号と、画像信号をシフトレジスタに一時的に格納する
ために用いるクロック信号の内、少なくとも１つの信号
を２重に入力するようにし、それらの信号を差動入力す
るので、たとえその入力信号に、例えば、発熱体を駆動
するために大電流を流す際に発生する誘導ノイズが混入
しても、そのノイズが除去されて後に、上記の対応する
回路に入力されることになり、誤動作を防ぐことができ
るという効果がある。

【００７４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施形態であるインクジェッ
ト方式に従って記録を行う記録装置の構成を示す外観斜
視図である。

【図２】記録ヘッドＩＪＨとインクタンクＩＴとが分離
可能な構成のインクジェットカートリッジＩＪＣであ
る。

【図３】図１に示す記録装置の制御回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図４】図１に示す記録装置に搭載される記録ヘッドの
内部構造を示す部分破断斜視図である。

【図５】記録ヘッドＩＪＨの論理回路の構成を示すブロ
ック図である。

【図６】差動入力回路１０１の構成を示す回路図であ
る。

【図７】差動入力回路１０１へ／からの入出力信号タイ
ムチャートである。

【図８】図６に示した差動入力回路１０１の動作をシミ
ュレートした結果を示す信号タイムチャートである。

【図９】図６に示した差動入力回路１０１にノイズが混
入した信号（ＳｉｇＡとＳｉｇＢ）が入力した場合の動
作をシミュレートした結果を示す信号タイムチャートで
ある。

【図１０】ヒート信号やブロック選択信号へのノイズ混
入による影響を説明するタイムチャートである。

【図１１】従来の記録ヘッドの論理回路の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１００ 基体 １０１ 差動入力回路 ＩＪＨ 記録ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 雅彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 栗山 弘之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱体と、 前記発熱体に通電して駆動するドライバと、 外部から供給されるクロック信号に従って、画像信号を
   一時的に保持するシフトレジスタと、 外部から供給されるラッチ信号に従って、前記シフトレ
   ジスタに保持された画像信号をラッチするラッチ回路
   と、 前記ラッチ回路にラッチされた画像信号をリセットする
   リセット信号と、前記画像信号と、前記ラッチ信号と、
   前記クロック信号の内、少なくとも１つの信号を２重に
   入力する入力端子と、 前記２重に入力された信号を差動入力する差動入力回路
   とを有することを特徴とする記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記発熱体は基板上に複数個備えられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記複数個の発熱体に通電して記録動作
   を行うときの同時に通電される総電流は５Ａを越えるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の記録ヘッド。
4. 【請求項４】 前記差動入力回路は、前記２重に入力さ
   れた信号が“ロー”レベル信号であるとき、第１の入力
   端子から“ロー”レベル信号を、第２の入力端子から
   “ハイ”レベル信号を入力し、前記２重に入力された信
   号が“ハイ”レベル信号であるとき、前記第１の入力端
   子から“ハイ”レベル信号を、前記第２の入力端子から
   “ロー”レベル信号を入力することを特徴とする請求項
   １に記載の記録ヘッド。
5. 【請求項５】 前記差動入力回路は、前記第１及び第２
   の入力端子から入力される信号の電位差を求め、前記電
   位差に基づいて、出力信号のレベルを決定することを特
   徴とする請求項４に記載の記録ヘッド。
6. 【請求項６】 前記発熱体と、前記ドライバと、前記シ
   フトレジスタと、前記ラッチ回路と、前記差動入力回路
   とは同一基板上に実装されていることを特徴とする請求
   項１に記載の記録ヘッド。
7. 【請求項７】 前記記録ヘッドは、インクを吐出して記
   録を行うインクジェット記録ヘッドであることを特徴と
   する請求項１に記載の記録ヘッド。
8. 【請求項８】 前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用
   してインクを吐出する記録ヘッドであって、インクに与
   える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー変換体
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘ
   ッド。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の記録ヘッドと、前記記
   録ヘッドに供給するためのインクを保持したインク容器
   とを有する記録ヘッドカートリッジ。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の記録ヘッドを用いた
    記録装置。
11. 【請求項１１】 前記記録ヘッドに２重に入力する信号
    に関しては２本の信号線を用いて信号を供給することを
    特徴とする請求項１０に記載の記録装置。