JP3176136B2 - 記録ヘッド用半導体チップを備えたインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の記録素子と、転
送されてきたシリアルデータをパラレルデータとしてこ
の記録素子側に出力する駆動用集積回路を持つ記録ヘッ
ド用半導体チップを備えたインクジェット記録ヘッド及
びインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複数個の記録素子を一列に配
列してなる記録装置が種々知られている。この種の記録
装置は、記録素子数十個を１ブロックとして駆動可能な
駆動用集積回路を同一基板上に数個または数十個搭載
し、画像データを各記録素子に対応させて整列すること
により、紙等の被記録材に任意の記録を行うことが可能
である。これらの記録装置は、高密度で、高速記録が可
能であるという点で現代のビジネスオフィスやその他の
事務処理部門、さらにはパーソナルユースにおけるプリ
ンタとして強く望まれている傍ら、更なるコストダウ
ン、あるいはカラー化等の開発、改良が計られている。

【０００３】その様な記録装置の中で低騒音なノンイン
パクト記録としてインクを記録素子上に配置した吐出口
から吐出させて記録を行う液体噴射記録装置は、その構
造的な特徴から、高密度で、高速記録が十分可能であ
り、ローコストなカラープリンタ等の実現が熱望されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液体噴
射記録装置のカラー化を実現するに当たっては、記録材
としてインクを使用するため、インクタンクの分離の必
要性から記録装置を複数色のカートリッジに分離して構
成しているのが現状であり、この結果記録装置が大型に
なり駆動回路等も繁雑化する。図１４は、従来の液体噴
射記録装置をカラー対応にしたものの回路構成を示すブ
ロック図である。１００５Ｃ、１００５Ｙ、１００５Ｍ
はそれぞれシアン、イエロー、マゼンタの記録を行う記
録素子であり、数十個程の配列がなされている。１０１
５、１０１６は、記録素子への通電を制御する機能素子
で記録素子の数に対応している。そして、点線で示され
る領域が記録ヘッド用基板に作り込まれていた。１０２
５は画像データを記録素子に対応して整列するシフトレ
ジスタ回路で、記録素子分のデータを保持する１０２４
のラッチ回路と直結している。このラッチ回路の出力
と、記録素子の通電時間を制御する信号線１０３３、１
０３４のＡＮＤ出力に対して、更にＡＮＤをとることに
より、その出力時間だけ記録素子を通電させることがで
きる。

【０００５】しかしこの構成により、複数色のカートリ
ッジをプリンタ等のキャリッジに搭載すると、基板側と
ヘッドもしくは装置との接続が複雑化するためプリンタ
が大型化するばかりか、キャリッジの接点数の増加や駆
動回路の繁雑化などコストアップとなる要因が多く、記
録精度および記録の確実性と耐久性等に直結するため、
記録装置の設計上、生産上において解決されるべき点が
多い。

【０００６】また、飛翔液滴を形成するための熱を発生
させる手段としての記録素子を画素密度に応じて多数配
列し、これらの記録素子を選択的に駆動するためのトラ
ンジスタアレイあるいは信号増幅手段が付加されたダイ
オードアレイ等の機能素子アレイを集積し、駆動用集積
回路等を確実に実装し、効率よく生産することで上記の
記録装置の特徴を最大限に引き出すことができる。

【０００７】しかし、現状においては機能素子アレイは
歩留りおよび製造の容易性から個別にチップ化されて作
成されるか、または機能素子を含む駆動用ＩＣとして記
録素子を配置した基板上に実装され、その後に飛翔液滴
を形成するためにインクを吐出する吐出口（オリフィ
ス）および該吐出口に連通する熱作用室部等のインクで
満たされる空間を形成するための構成部材と接着接合し
て記録ヘッドの作製を行っているので、量産的効率の低
さを避けることはできない。

【０００８】更に記録素子の高密度化、高集積化および
長尺化に連れて上記の点は、一層解決が図られる必要が
高くなっている。

【０００９】また、複数色の記録を行う装置の場合に
は、各色に対応した記録ヘッドを用意し、各色それぞれ
のヘッドに対して個別に装置側から画像データを供給す
るため、装置との接続端子数が増大し、ヘッドや装置の
大型化を招いていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の諸点を考
慮し成されたもので、複数色の記録を行う構成として、
記録ヘッドと装置との接続端子数を低減し、ヘッドや装
置の小型化を図ると共に、製造の容易性に伴なう低コス
ト化を図ることができるものである。

【００１１】そのような本発明は、インクを吐出するた
めの熱を発生する複数の記録素子で構成され、複数色の
記録を行うためにインクの色に対応してそれぞれ離間し
て配された複数の記録素子群と、前記記録素子を駆動す
るための駆動用集積回路とが作り込まれた記録ヘッド用
半導体チップと、この記録ヘッド用半導体チップ上に配
され、インクを分離するためにインクの色に対応して互
いに離間して配置されると共に、前記記録素子群に対応
して配置された複数の吐出口群と、を有する記録ヘッド
であって、前記記録ヘッド用半導体チップの前記駆動用
集積回路は、複数色に対応した画像データがシリアルに
配列されたシリアル画像データを受け、各色の前記記録
素子群側へパラレル信号として出力する回路であること
を特徴とするインクジェット記録ヘッドである。

【００１２】もしくは、インクを吐出するための熱を発
生する複数の記録素子と、シリアル画像データを受け取
る入力端子と、該入力端子から入力される前記シリアル
画像データを前記記録素子側へパラレル信号として出力
する駆動用集積回路と、該駆動用集積回路が受け取った
シリアル画像データを外部に出力するための出力端子と
が集積化されている記録ヘッド用半導体チップを、記録
を行うべき色の数に対応して複数有し、前記記録ヘッド
用半導体チップは隣接配置された前段の記録ヘッド用半
導体チップから前記入力端子を介して受け取ったシリア
ル画像データを後段の記録ヘッド用半導体チップの入力
端子に前記出力端子を介してシリアル画像データとして
出力するよう接続されており、複数色に対応した画像デ
ータがシリアルに配列された前記シリアル画像データを
外部から受け、各色に対応した前記記録ヘッド用半導体
チップに順次転送することで各色に対応した各記録ヘッ
ド用半導体チップの記録素子側へ画像データを供給して
記録を行うことを特徴としたインクジェット記録ヘッド
である。

【００１３】もしくは、これらのインクジェット記録ヘ
ッドを備えた記録装置である。

【００１４】

【実施例】図１は本発明を液体噴射記録ヘッドに適用し
た例であり、最も効果を呈している構成である。１００
１は、飛翔液滴を形成するためにインクを吐出する吐出
口が配されたオリフィスプレートであり、１００２Ｍ、
１００２Ｙ、１００２Ｃはそれぞれ該オリフィス上に設
けられたマゼンタ、イエロー、シアンの吐出口群であ
る。１００３は、複数の記録素子と機能素子、および駆
動用集積回路が同一基板表面内部に構造的に設けられた
半導体チップであり、表面には各色に対応した記録素子
１００５Ｍ、１００５Ｙ、１００５Ｃと駆動用集積回路
の信号端子および電源端子パッド１００４が配置されて
いる。吐出口に連通する熱作用室部にインクを供給する
１００６は各色分を分離して供給する必要があるため、
１００６Ｍ、１００６Ｙ、１００６Ｃのように分かれて
構成されている。１００６の各色インク供給部は、イン
クタンク１００７に各色分設けられた１００７Ｍ、１０
０７Ｙ、１００７Ｃとそれぞれ連通することにより小型
で、低廉なカラー液体噴射記録ヘッドを提供することが
できるものである。

【００１５】図３は、本発明によって実現可能な半導体
チップ１００３の構成図である。記録素子１００５を１
００３の長手方向に配列し、記録素子の電源供給側共通
電極１０１４にスルーホールを介して接続される。１０
３９は、記録素子の電源（以下ＶＨと称す）供給パッド
である。１０１５、１０１６は、記録素子の通電を制御
する機能素子アレイであり、高密度印字を可能にするた
めその配置に工夫がなされている。１０１７は、記録素
子の記録電流共通接地（以下ＧＮＤと称す）電極であ
り、記録素子に通電する電流値に依存してその面積が決
定する。１０３８は、その接地パッドである。本発明の
最も特徴的な構成が、機能素子アレイのほかに論理ゲー
トロッジ部１０２３、ラッチ回路１０２４、シフトレジ
スタ１０２５、１０２６等の駆動用集積回路を１００３
の半導体チップ表面内部に構造的に設けることである。
この駆動用集積回路に接続される信号系列端子１００４
を駆動用集積回路の両側に配置する。

【００１６】図４は、図３を更に詳しく説明した構造模
式図である。１００５は記録素子、１０１１は、記録素
子からＶＨに至る第２層配線である。１０１２は、記録
素子から機能素子に至る第２層配線で、１０１３は機能
素子の接地端子とＧＮＤを結ぶ第２層配線である。前記
第２層配線は、アルミニウム等の導電材料からなるもの
である。１０１４はＶＨ配線で、１０１５、１０１６は
それぞれ第１列、第２列機能素子を示す。１０１２は、
１０１５、１０１６に対して千鳥状に接続されることに
より高密度な記録素子の配列を達成している。１０１７
はＧＮＤ配線、１０１８は、機能素子のベースまたはゲ
ート配線を示し、基板内部にポリシリコン等で作り込ま
れる。１０１９、１０２０、１０２１、１０２２はＧＮ
Ｄ配線と同様、第１層目に作り込まれたイネーブル、ラ
ッチ、シリアルデータ、クロックの配線であり、第２層
の導電材料と同じもので構成されている。１０２３は論
理ゲートロジック、１０２４と１０２５、１０２６はそ
れぞれラッチ、シフトレジスタ回路を示す。１０２７
は、第１層目と第２層目を電気的に分離する、層間絶縁
膜であり、１０２８は蓄熱層、１０２９はシリコン基板
である。

【００１７】図５および図６は、図２と図３で説明した
半導体チップを液体噴射記録ヘッドに適用した場合のノ
ズル構成を示す斜視図および断面図である。１００６の
インク供給部の上面に１００３の半導体チップを載せ
て、オリフィスプレート１００１によりインクの熱作用
室を構成し、記録電流の通電により電気熱変換を行っ
て、そのエネルギーにより気泡１００９を発生する。１
０１０に示す液室はインクに満たされているので１００
９の圧力により飛翔液滴１００８が吐出口１００２より
吐出する。

【００１８】この様に基板の裏面（記録素子が配された
面の裏面）からインクが回り込んで供給されるような構
成にすることによって基板上での熱の不均一な分布が緩
和され、安定した記録を行わせることができる。

【００１９】又、記録素子が配された位置と、インク供
給室４３との距離を非常に近くすることが可能であるた
め、リフィル速度も上げることができ、インク吐出の高
速応答性を達成することができる。さらに、発泡位置
（記録素子）から共通液室４３までの距離が短いこと
と、流路から共通液室４３につながる部位での広がりを
大きくすることができるために発泡時に生じたバック波
を分散することができるため、各ノズル間のバック波の
クロストークによる影響を緩和することができる。その
様な効果を生ずるために好ましい記録素子の配置は基板
端部から１０００μｍ以内であり、さらに好ましくは３
００μｍ以内である（ただし、ここでの記録素子の配置
位置（距離）は流路の共通液室側端部から、記録素子の
流路に添った方向の中心までの距離をいう）。

【００２０】以上図５、図６に本発明の基板を用いたイ
ンクジェット記録ヘッドの例として、記録素子が配され
た面に垂直な方向にインクを吐出するタイプを示した
が、その他の記録ヘッドの形態として記録素子が配され
た面に添う方向にインクを吐出する記録ヘッドの例を図
１８に示す。図１８は、その部分断面図である。

【００２１】図において、基板１に液流路４７を形成す
るための溝を有した天板４が接合されている。共通液室
４３からインクが液流路４７内に供給され、毛管力によ
って各オリフィス５までインクが満される。液流路４７
に対応した記録素子に電気信号が印加され発熱すること
によってインクが加熱発泡４１し、この発泡によるエネ
ルギーによって、吐出口５からインクが吐出される。

【００２２】尚、シフトレジスタが配された本発明の素
子基板には、ワイヤボンディング４５を介してプリント
基板４６から記録に用する電気信号が供給される。

【００２３】図１２は、本発明を適用したカラー記録が
可能な記録ヘッド用半導体チップの回路構成を示すブロ
ック図である。１００５Ｃ、１００５Ｙ、１００５Ｍは
それぞれシアン、イエロー、マゼンタの記録を行う記録
素子であり、数十個程の配列がなされている。

【００２４】１０１５、１０１６は、記録素子への通電
を制御する機能素子で、記録素子の数に対応している。
１０２５は画像データを記録素子に対応して整列するシ
フトレジスタ回路で、記録素子分のデータを保持する１
０２４のラッチ回路と直結している。このラッチ回路の
出力と、記録素子の通電時間を制御するストローブ端子
１０３３および各色に対応する機能素子ブロックを独立
してアクティブにすることができる。１０３４Ｃ、１０
３４Ｙ、１０３４ＭのＡＮＤの出力に対して、更にＡＮ
Ｄをとることにより、その出力時間だけ記録素子を通電
させることができるものである。本発明により、ひとつ
の半導体チップに複数色の記録素子を配列することで小
型で低廉な記録ヘッドや記録装置を達成することができ
る。

【００２５】図１５は、本発明を適用したカラー記録が
可能な記録装置の回路における、駆動タイミングチャー
トである。ここで最も特徴的なことは、画像データ信号
（ＳＩ）の入力に際し、複数色の画像データがシリアル
に整列していることである。つまり本発明においては、
複数色の画像データを別々に入力するのではなく、１つ
の画像データ信号入力端子１７に、シアン、イエロー、
マゼンタ（ブラックを追加してもよい）の３色（又は４
色）に相当す画像データを順番シリアルに入力する。こ
の複数色のシリアル画像データを の画像データ転送ク
ロック（ＳＣＫ）によってシフトレジスタ内で、順に転
送し、各色の画像データを記録ヘッドの各色の１ライン
分の記録素子に対応して整列させる。

【００２６】図１５に示すシフトレジスタ部はラッチ回
路部と接続されており、ラッチパルス信号（ＬＡＴ）の
周期時間分画像データに合せて記録素子へ通電すること
が可能な状態となる。

【００２７】実際には、その記録素子を駆動することが
可能な周期時間分に対して、色ごとに分割して駆動を行
う。このための分割を行う信号が、イネーブル信号（１
０３４Ｃ、１０３４Ｙ、１０３４Ｍ）であり、この信号
と、各色の記録に最適な駆動時間（記録素子の特性にあ
ったパルス幅）を設定するためのストローブ信号１４と
を入力することによって、前述のラッチパルスの周期時
間に、複数色に分割した記録素子ブロックを選択的にか
つ一定のパルス幅で駆動することができる。

【００２８】以上説明したような駆動タイミングにより
複数色の記録を行う場合であっても、各色ごとに別の信
号線を設ける必要がなく、配線やパッド数を減らし、コ
ンパクトで低価格な記録ヘッド用基板、記録ヘッドを得
ることができる。尚、以上の説明においては、３色の場
合を示したが、さらに多くの色に対応した場合や１色で
も同様に駆動させることができる。モノクロ記録の場合
もカラーの記録装置と同じように構成することにより、
ひとつのプリンタにヘッドを載せ変えるだけでカラーと
モノクロの記録を行うことが可能である。記録装置のカ
ラーとモノクロの判別については、例えばシリアルデー
タ内に識別コードを入れて、記録装置のデータ出力から
プリンタにフィードバックさせることにより可能であ
る。記録装置に切りかけ等を設けてプリンタの検知機構
により判別してもよい。

【００２９】 （関連技術） ここでは、先の実施例で説明した本発明の記録ヘッドと
交換可能に用いられる関連技術としてのモノクロカート
リッジを説明している。

【００３０】図２は、カラー記録が可能なプリンタのキ
ャリッジに先の実施例で説明した本発明の記録ヘッドと
交換してモノクロのカートリッジを搭載することを想定
して構成した液体噴射記録装置の関連技術例である。構
成部品についてはカラーの場合と同じで、複数色のイン
ク供給分離に関する部材が存在しない点が異なる。

【００３１】図１６は、図２のように構成した記録装置
の駆動タイミングチャートである。カラーの場合に対し
てモノクロの画像データ入力はブラックのみのデータを
シリアルに入力すれば良い。分割駆動に関しては、記録
素子の配列を特定数に分割し１０３４（１）、１０３４
（２）、１０３４（３）のように入力する。

【００３２】以上のようにカラーとモノクロの記録装置
を同じように構成することにより、ひとつのプリンタに
載せ変えるだけでカラーとモノクロの記録を行うことが
可能である。記録装置のカラーとモノクロの判別につい
ては、例えばシリアルデータ内に識別コードを入れて、
記録装置のデータ出力からプリンタにフィードバックさ
せることにより可能である。記録装置の切りかけ等を設
けてプリンタの検知機構により判別してもよい。

【００３３】 （その他の実施例） 図１０は、本発明が適用できる液体噴射記録装置ＩＪＲ
Ａの外観図で、駆動モータの５０１３の正逆回転に連動
して駆動力伝達ギア５０１１、５００９を介して回転す
るリードスクリュー５００５の螺旋溝５００４に対向し
て系合するキャリッジＨＣはピン（図示せず）を有し、
矢印ａ、ｂ方向に往復移動される。５００２は紙押え板
であり、キャリッジ移動方向にわたって紙をプラテンに
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のこの域で存在を確認して
モータの５０１３の回転方向切換等を行うためのホーム
ポジション検知手段である。５０１６は記録ヘッドの前
面をキャップするキャップ部材５０２２を支持する部材
で５０１５はこのキャップ内を吸引する吸引手段でキャ
ップ内開口５０２３を介して記録ヘッドの吸引回復を行
う。５０１７はクリーニングブレードで、５０１９はこ
のブレードを前後方向に移動可能にする部材であり、本
体支持板５０１８にこれらは支持されている。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実施
例に適用できることは言うまでもない。また、５０１２
は吸引回復の吸引を開始するためのレバーで、キャリッ
ジと系合するカム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換等の公知の伝達手段
で移動制御される。

【００３４】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領域にきた
ときにリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれ
ば、本実施例にはいずれも適用できる。

【００３５】更に図７は、本発明により実現可能な半導
体チップを各色、もしくは同色に対応させてカスケード
接続することにより、高速印字を可能にする他の実施例
である。

【００３６】各色に対応した半導体チップ１００３Ｍ、
１００３Ｙ、１００３Ｃの接続端子パッド１００４を接
続部材（ワイヤーボンディング等でも可）１０３０によ
りカスケード接続する。このような構成の回路ブロック
を示すものが図１３である。基本的には、電源端子が共
有化され、信号系列配線端子がカスケード接続されるこ
とになる。カスケードに接続した際には、記録素子の総
数に対応した画像データをカラーの場合は各色データを
順にシリアルに入力し、モノクロの場合は記録素子の総
数分のモノクロデータをシリアル入力すれば良い。この
構成による記録装置を駆動するための駆動タイミングチ
ャートを図１７に示す。

【００３７】本発明の半導体チップ記録素子配列を千鳥
状に配置することにより、図８のような更に高速度、高
密度印字が可能な記録装置を構成することができる。１
０３０の接続部材を中継する部材または基板を、半導体
チップを保持する部材または基板上に配置する。このよ
うな構成を有する記録装置は、記録素子または半導体チ
ップが何らかの理由で破壊された時に、該当する半導体
チップごと交換できるという利点がある。

【００３８】又、メンテナンスフリーになり得るという
点で、１ラインの記録幅に相当する記録素子と機能素
子、および駆動用集積回路を同一基板上表面内部に構造
的に設けることにより、信頼性の高い、高密度、高速印
字可能なフルライン記録装置を提供できる。

【００３９】図９は、フルラインではないが、数十個の
半導体チップに相当する記録素子、機能素子、および駆
動用集積回路を同一基板上表面内部に構造的に設け、記
録素子の配列を複数色分に分割して液室１０３１Ｍ、１
０３１Ｙ、１０３１Ｃを作ることにより、信頼性の高
い、高密度、高速印字可能な、カラー液体噴射記録装置
を提供できるものである。１０３２Ｍ、１０３２Ｙ、１
０３２Ｃは、それぞれマゼンタ、イエロー、シアンのイ
ンク供給管である。図示しないが、この構成を基に液室
を分割しないでモノクロのフルライン液体噴射記録装置
を構成することもできる。

【００４０】図１１は、本発明における、数十個の半導
体チップに相当する記録素子、機能素子、および駆動用
集積回路を同一基板上表面内部に構造的に設けることに
よりフルライン液体噴射記録装置を構成し、これら４本
のライン記録装置にそれぞれシアン、イエロー、マゼン
タ、ブラックを対応させて構成した、高品位なフルカラ
ー記録装置である。２０１Ａおよび２０１Ｂは、記録媒
体Ｒを副走査方向ＶSに挟持搬送するために設けた搬送
手段としてのローラ対である。２０２ＢＫ、２０２Ｙ、
２０２Ｍおよび２０２Ｃは、それぞれ、記録媒体Ｒの全
幅にわたってノズルを配列したブラック、イエロー、マ
ゼンタおよびシアンの記録を行うフルラインタイプの記
録装置でありブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの
順に記録媒体搬送方向上流側より配置されて記録装置集
合体を構成している。２００は吐出回復手段であり、吐
出回復処理にあたっては記録媒体Ｒに代わって記録装置
集合体に対向する構成で、キャップ、インク吸収体、ワ
イピングブレード等を含む。

【００４１】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、
コンテイユニ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ーを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、結果的に
この駆動信号に一対一対応し液体（インク）内の気泡を
形成出来るので有効である。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４３４５
２６２号明細書に記載されているようなものが適してい
る。尚、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、更に優れた記録を行うことができる。

【００４２】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（直線状液流路又は直角液流路）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４
４５９６００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、複数の電気熱変換対に対して、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年第１２３６７０号後方や熱エネルギ
ー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年第１３８４６１号公報に基づいた
構成としても本発明は有効である。

【００４３】更に、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一個の記録ヘッドとしての
構成のいずれでも良いが、本発明は、上述した効果を一
層有効に発揮することができる。

【００４４】加えて、装置本体に装置されることで、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。

【００４５】又、本発明の記録装置の構成として設けら
れる、記録ヘッドに対しての回復手段、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による予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うこと
も安定した記録を行なうために有効である。

【００４６】更に、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
よいが、異なる色の複色カラーまたは、混色によるフル
カラーの少なくとも１つを備えた装置にも本発明は極め
て有効である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の記録ヘッ
ド用半導体チップを備えたインクジェット記録ヘッドお
よびインクジェット記録装置では、記録装置側との画像
データのやり取りを行う端子数を増大させることなく、
複数色に対応したシリアル画像データをシリアルに入力
するだけで、容易にカラー記録を行うことができる。

【００４８】また、各色を１ブロックとして複数色分、
分割して配置することにより各色分の記録素子を順に駆
動することもできる。

【００４９】そして、信頼性の高い記録装置を提供する
ために、複数の記録素子と機能素子および駆動用集積回
路を同一の基板の表面内部に半導体チップとして集積す
ることで歩留まりが高く、画像信号の転送が容易な記録
ヘッド用半導体チップ等を提供できる。特に１チップを
複数色対応とする構成では、記録素子を離間配置してイ
ンクの色分離を行う一方で各色に対応した記録データを
シリアルデータとしてチップ内に供給する構成であるた
め、1チップでありながら複数のインク色に対応できる
と共に、データ信号線を少なくしたインクジェットヘッ
ドとすることができる。

【００５０】また上述したような半導体チップを色毎に
カスケード接続する構成においては、高密度、高速印字
可能な記録装置を提供することができ、ローコストなカ
ラープリンタ等の実現が可能である。

【００５１】なお、記録装置の用途および解像度等に限
定されることなく本発明を用いることができる。また実
施例に記載したカラー化において、シアン、マゼンタ、
イエローの３色により構成例を示したが、モノクロ部分
はブラックのみで記録するようにして、シアン、マゼン
タ、イエロー、ブラックの４色でカラー化しても同様の
効果を得ることは言うまでもない。

【００５２】また、記録素子が設けられている基板から
離れた位置に従来配されていたシフトレジスタやドライ
バトランジスタ等を基板上に作り込むことにより、配線
抵抗を減少させることで従来の構成に比べ、エネルギー
損失を抑えることができる。

【００５３】特に熱を用いるインクジェットにおいては
その駆動電流として数百ミリアンペアという大きな電流
を液体を発泡させるという原理上必要とするため、非常
に有効である。

【００５４】また、バッテリー駆動を行う装置において
も、その効果は特に大きなものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能なカラー液体噴射記録装置の
構成模式図。

【図２】本発明の関連技術であるモノクロ液体噴射記録
装置の構成模式図。

【図３】本発明を適用可能な記録装置の半導体チップ構
成図。

【図４】本発明を適用可能な記録装置の半導体チップ構
成模式図。

【図５】本発明を適用可能な液体噴射記録装置のインク
吐出口付近の構成模式図。

【図６】本発明を適用可能な液体噴射記録装置のインク
吐出口付近の断面図。

【図７】本発明を適用可能な記録装置の半導体チップを
カスケード接続した構成図。

【図８】本発明を適用可能な記録装置の半導体チップを
千鳥状にカスケード接続した構成図。

【図９】本発明を適用可能な記録装置の半導体チップ部
分を長尺化した構成図。

【図１０】本発明を適用可能な液体噴射記録ヘッドを搭
載可能なシリアルプリンタの構成模式図。

【図１１】本発明を適用可能な液体噴射記録ヘッドを搭
載可能なラインプリンタの構成模式図。

【図１２】本発明を適用可能なカラー記録装置の回路ブ
ロック図。

【図１３】本発明を適用可能なカラー記録装置をカスケ
ード接続した場合の回路ブロック図。

【図１４】従来のカラー記録装置を示す回路ブロック
図。

【図１５】本発明を適用可能なカラー記録装置の駆動タ
イミングチャート。

【図１６】本発明を適用可能なモノクロ記録装置の駆動
タイミングチャート。

【図１７】本発明を適用可能なカラー記録装置をカスケ
ード接続した場合の駆動タイミングチャート。

【図１８】本発明の記録ヘッド用基板が適用可能な記録
ヘッドの部分断面図。

【符号の説明】

１００１ オリフイスプレート １００２ 吐出口 １００３ 半導体チップ １００４ 接続パッド １００５ 記録素子 １００６ インク供給部材 １００７ インクタンク １００８ 飛翔液滴 １００９ 気泡 １０１０ インク液室 １０１１ ＶＨ−記録素子配線（Ａ１２） １０１２ ＶＨ−機能素子配線（Ａ１２） １０１３ 機能素子−ＧＮＤ配線（Ａ１２） １０１４ ＶＨ配線（Ａ１１） １０１５ 機能素子（第１列） １０１６ 機能素子（第２列） １０１７ ＧＮＤ配線（Ａ１１） １０１８ 機能素子ベース（ゲート）配線（ポリシリコ
ン） １０１９ イネーブル配線（Ａ１１） １０２０ ラッチ配線（Ａ１１） １０２１ シリアルデータ配線（Ａ１１） １０２２ クロック配線（Ａ１１） １０２３ 論理ゲートロジック １０２４ ラッチ回路 １０２５ シフトレジスタ１ １０２６ シフトレジスタ２ １０２７ 層間絶縁膜 １０２８ 蓄熱層 １０２９ シリコン層 １０３０ 接続部材 １０３１ 共通液室 １０３２ インク供給管 １０３３ ストローブ入力端子 １０３４ イネーブル入力端子 １０３５ ラッチ入力端子 １０３６ シリアルデータ入力端子 １０３７ クロック入力端子 １０３８ ＧＮＤ端子 １０３９ ＶＨ端子 １０４０ ストローブ出力端子 １０４１ イネーブル出力端子 １０４２ ラッチ出力端子 １０４３ シリアルデータ出力端子 １０４４ クロック出力端子

フロントページの続き (72)発明者 村上 修一 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 松田 弘人 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 (56)参考文献 特開 昭63−246261（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−208143（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/21 B41J 2/05 B41J 29/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出するための熱を発生する複
   数の記録素子で構成され、複数色の記録を行うためにイ
   ンクの色に対応してそれぞれ離間して配された複数の記
   録素子群と、前記記録素子を駆動するための駆動用集積
   回路とが作り込まれた記録ヘッド用半導体チップと、 この記録ヘッド用半導体チップ上に配され、インクを分
   離するためにインクの色に対応して互いに離間して配置
   されると共に、前記記録素子群に対応して配置された複
   数の吐出口群と、を有する記録ヘッドであって、 前記記録ヘッド用半導体チップの前記駆動用集積回路
   は、複数色に対応した画像データがシリアルに配列され
   たシリアル画像データを受け、各色の前記記録素子群側
   へパラレル信号として出力する回路であることを特徴と
   するインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記記録素子は電気熱変換素子である請
   求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記インクの色に対応して離間配置され
   た記録素子群の位置にそれぞれ対応した色のインクを供
   給するためのインク供給部材が設けられている請求項１
   に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 【請求項４】 インクを吐出するための熱を発生する複
   数の記録素子と、シリアル画像データを受け取る入力端
   子と、該入力端子から入力される前記シリアル画像デー
   タを前記記録素子側へパラレル信号として出力する駆動
   用集積回路と、該駆動用集積回路が受け取ったシリアル
   画像データを外部に出力するための出力端子とが集積化
   されている記録ヘッド用半導体チップを、記録を行うべ
   き色の数に対応して複数有し、 前記記録ヘッド用半導体チップは隣接配置された前段の
   記録ヘッド用半導体チップから前記入力端子を介して受
   け取ったシリアル画像データを後段の記録ヘッド用半導
   体チップの入力端子に前記出力端子を介してシリアル画
   像データとして出力するよう接続されており、 複数色に対応した画像データがシリアルに配列された前
   記シリアル画像データを外部から受け、各色に対応した
   前記記録ヘッド用半導体チップに順次転送することで各
   色に対応した各記録ヘッド用半導体チップの記録素子側
   へ画像データを供給して記録を行うことを特徴としたイ
   ンクジェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】 色毎の前記記録ヘッド用半導体チップの
   前記記録素子位置にそれぞれ対応した色のインクを供給
   するためのインク流路を有し、この流路に連通した吐出
   口から各半導体チップに対応したインクを吐出する請求
   項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 【請求項６】 前記記録素子はインク吐出のための電気
   熱変換素子である請求項４または請求項５に記載のイン
   クジェット記録ヘッド。
7. 【請求項７】 前記記録ヘッドにインクを供給するため
   のインクタンクを有する請求項１または４に記載のイン
   クジェット記録ヘッド。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載
   のインクジェット記録ヘッドと、この記録ヘッドに対し
   て複数色に対応した画像データがシリアルに配列された
   シリアル画像データを供給する手段とを有することを特
   徴とするインクジェット記録装置。
9. 【請求項９】 前記各色毎にブロック分割駆動が成され
   る請求項８に記載のインクジェット記録装置。