JP4018404B2 - Inkjet recording head, recording apparatus using the inkjet recording head, recording head cartridge, and element substrate - Google Patents
Inkjet recording head, recording apparatus using the inkjet recording head, recording head cartridge, and element substrate Download PDFInfo
- Publication number
- JP4018404B2 JP4018404B2 JP2002032719A JP2002032719A JP4018404B2 JP 4018404 B2 JP4018404 B2 JP 4018404B2 JP 2002032719 A JP2002032719 A JP 2002032719A JP 2002032719 A JP2002032719 A JP 2002032719A JP 4018404 B2 JP4018404 B2 JP 4018404B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recording
- signal
- recording head
- elements
- ink
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Ink Jet (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録ヘッド、その記録ヘッドを用いた記録装置、記録ヘッドカートリッジ、及び記録素子基板に関し、特に、例えば、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット方式に従った記録ヘッド、その記録ヘッドを用いた記録装置、記録ヘッドカートリッジ、及び記録素子基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱エネルギーを利用して記録を行うインクジェット方式に従う記録ヘッドは、インク液滴を吐出する吐出口に連通する部位に発熱素子を設け、この発熱素子に数μ秒程度の間だけ通電することにより、インク中に気泡を発生させ、その発泡力を利用してインク液滴を吐出口から吐出させて記録を行う。このような記録ヘッドは、多数の吐出口及び発熱素子を高密度に配置することが容易であるので、高精細な記録画像を行うことができる。
【0003】
さて、このように記録ヘッドの全ての発熱素子が同時に駆動すると、その記録ヘッドに瞬時に流れる電流が大きくなってしまうので、通常は、数10ないし数100個の発熱素子を複数のブロックに分け、ブロック毎の駆動のタイミングを僅かに異ならせることにより、記録ヘッドの全ての発熱素子を同時に駆動させないように制御することで、瞬時に流れる全電流を低く押えるようにしている。
【0004】
また、多数の発熱素子を駆動するにあたり、記録ヘッドに発熱素子の駆動回路を内蔵し、記録ヘッドとこれを搭載する記録装置との間の配線数が多くならないようにしている。そして、この駆動回路を発熱素子の基板として用いるSi(シリコン)ウエハに内蔵する構造が広く用いられている。
【0005】
この駆動回路の構成には、様々なものがあるが、その代表的な構成を以下に挙げる。
【0006】
各発熱素子の駆動は、各発熱素子のブロック番号を示すブロック制御信号(BLKn)とブロック制御信号に対応した記録信号(DATA)により制御される。ブロック制御信号(BLKn)としては、ブロック番号を二値データにエンコードされたものが用いられている。全発熱素子数(T)を総ブロック数(N)で除算した値が1回の駆動動作で同時に駆動できる発熱素子数(M=T/N)であり、また、記録データ1ビットが1発熱素子に対応し、これを1回の駆動動作で同時に駆動させる発熱素子分づつ転送するとすれば、Mが1回の駆動動作で同時に発熱素子(記録素子)を駆動させる記録信号(DATA)のビット数である。
【0007】
さらに、発熱素子の数(T)と等しいビット数のゲートやトランジスタを有し、1回の駆動動作で同時に発熱素子(記録素子)を駆動させる記録信号(DATA)のビット数とブロック制御信号(BLKn)のビット数分のシフトレジスタとラッチ回路を設ける。そして、これらの記録信号(DATA)とブロック制御信号(BLKn)から構成される1本のシリアルデータを、記録装置からそのシフトレジスタにシリアル転送し、これをラッチさせ、ラッチされたブロック制御信号をデコードした結果、ラッチされた記録信号、及び、ブロック毎に与えられる駆動信号に対応するゲートを介して各発熱素子に対応したトランジスタを駆動する。
【0008】
なお、トランジスタとしてはバイポーラトランジスタ、或いは、FETの何れでも良い。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来例の駆動回路では、以下のような問題がある。
【0010】
即ち、発熱素子の数が多い記録ヘッドの場合には、記録信号とブロック制御信号からなるシリアルデータのビット長は長くなる。一方、シリアルデータ転送は1本の信号線を用いてなされる構成となっている。
【0011】
さて、半導体製造装置を導入して記録ヘッドの回路基板を大量生産することによる記録ヘッド製造のコストアップの防止や装置の共通化によるコストダウンを実施するために記録ヘッドを製造するときの半導体プロセスを同一とするのであれば、シリアルデータの転送クロック周波数を高めた回路を特別に構成して製造することができない。
【0012】
従って、シリアルデータのビット長が長くなるのに伴って、必然的にシリアルデータの転送所要時間が長くなり、その結果、転送時間がネックになり記録時間の短縮ができないといった問題があった。
【0013】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、たとえ記録素子の数が多くともより高速に記録を行うことのできる記録ヘッド、その記録ヘッドを用いた記録装置、記録ヘッドカートリッジ、及び記録素子基板を提供することを目的としている。
【0014】
【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一側面としてのインクジェット記録ヘッドは、M×N個の記録素子を備え、M×N個の前記記録素子をM個ずつN個のブロックに分割して、M個の記録信号を受ける度にM個ずつ前記記録素子を駆動し、N回駆動することでM×N個の前記記録素子を時分割駆動するインクジェット記録ヘッドであって、前記M個の記録素子に対応した前記記録信号の内、L(L<M)個の記録素子に対応した記録信号をクロック信号を用いて第1の信号線からシリアル入力して一時的に格納する第1のシフトレジスタと、前記M個の記録素子に対応した記録信号の内(M−L)個の記録素子に対応した記録信号と前記N個のブロックの内1つを選択するための選択制御信号とを前記クロック信号を用いて第2の信号線からシリアル入力して一時的に格納する第2のシフトレジスタと、前記選択制御信号をデコードしてブロック選択を行うブロック選択信号を生成するデコーダと、前記ブロック選択信号に基づいて選択されたブロックに属するM個の記録素子を前記第1及び第2のシフトレジスタに格納された前記M個の記録素子に対応した記録信号によって駆動する選択駆動回路とを有することを特徴とする。
【0022】
本発明の別の側面としての記録ヘッドカートリッジは、上記構成のインクジェット記録ヘッドと該インクジェット記録ヘッドに供給するインクを貯留したインクタンクとを接続したことを特徴とする。
【0024】
本発明の更に別の側面としての記録装置は、上記構成のインクジェット記録ヘッドを用いて記録を行なう記録装置であって、記録データを1ブロックの記録当りM個の記録素子に対応する記録信号に変換し、前記記録信号を前記第1及び第2の信号線とを介して、前記クロック信号を用いて前記インクジェット記録ヘッドに転送するよう制御する制御手段を有することを特徴とする。
【0026】
本発明の更に別の側面としての素子基板は、少なくとも、M×N個の記録素子を備え、M×N個の前記記録素子をM個ずつN個のブロックに分割して、M個の記録信号を受ける度にM個ずつ前記記録素子を駆動し、N回駆動することでM×N個の前記記録素子を時分割駆動するインクジェット記録ヘッドの素子基板であって、前記M個の記録素子に対応した前記記録信号の内、L(L<M)個の記録素子に対応した記録信号をクロック信号を用いて第1の信号線からシリアル入力して一時的に格納する第1のシフトレジスタと、前記M個の記録素子に対応した記録信号の内(M−L)個の記録素子に対応した記録信号と前記N個のブロックの内1つを選択するための選択制御信号とを前記クロック信号を用いて第2の信号線からシリアル入力して一時的に格納する第2のシフトレジスタと、前記選択制御信号をデコードしてブロック選択を行うブロック選択信号を生成するデコーダと、前記ブロック選択信号に基づいて選択されたブロックに属するM個の記録素子を前記第1及び第2のシフトレジスタに格納された前記M個の記録素子に対応した記録信号によって駆動する選択駆動回路とを有し、前記記録素子、前記第1のシフトレジスタ、前記第2のシフトレジスタ、前記デコーダおよび前記選択駆動回路が同一基板上に形成されていることを特徴とする。
【0031】
【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。
【0032】
<装置本体の概略説明>
図1は、本発明の代表的な実施形態であるインクジェットプリンタ(以下、プリンタという)IJRA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5003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5000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。
【0033】
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。
【0034】
<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。
【0035】
図2はプリンタ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は記録データ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プログラムROM、1703は各種データ(上記記録データや記録ヘッドIJHに供給される記録信号等)を保存しておくDRAMである。1704は記録ヘッドIJHに対する記録信号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、DRAM1703間のデータ転送制御も行う。1710は記録ヘッドIJHを搬送するためのキャリアモータ、1709は記録媒体(例えば、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1710を駆動するためのモータドライバである。
【0036】
上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース1700に記録データが入るとゲートアレイ1704とMPU1701との間で記録データがプリント用の記録信号に変換される。そして、モータドライバ1706、1707が駆動されると共に、ヘッドドライバ1705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。
【0037】
なお、上述のように、インクタンクITと記録ヘッドIJHとは一体的に形成されて交換可能なインクカートリッジIJCを構成しても良いが、これらインクタンクITと記録ヘッドIJHとを分離可能に構成して、インクがなくなったときにインクタンクITだけを交換できるようにしても良い。
【0038】
図3は、インクタンクとヘッドとが分離可能なインクカートリッジIJCの構成を示す外観斜視図である。インクカートリッジIJCは、図3に示すように、境界線Kの位置でインクタンクITと記録ヘッドIJHとが分離可能である。インクカートリッジIJCにはこれがキャリッジHCに搭載されたときには、キャリッジHC側から供給される電気信号を受け取るための電極(不図示)が設けられており、この電気信号によって、前述のように記録ヘッドIJHが駆動されてインクが吐出される。
【0039】
なお、図3において、500はインク吐出口列である。また、インクタンクITにはインクを保持するために繊維質状もしくは多孔質状のインク吸収体が設けられており、そのインク吸収体によってインクが保持される。
【0040】
次に、上記構成のプリンタIJRAで用いられる記録ヘッドIJHの駆動回路の詳細な構成について説明する。
【0041】
なお、この実施形態における記録ヘッドIJHはインクを吐出するための324個の記録素子(発熱素子)を有し、これらの記録素子が27個づつ12のブロック(分割数(N)=12)に分割され、各ブロックから1つずつの記録素子(合計27個の記録素子)が同時駆動される(1回の駆動で同時に駆動させる記録素子数(M)=27)構成となっている。
【0042】
<記録ヘッドIJHの詳細な構成>
図4は記録ヘッドIJHを構成する素子基板上の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【0043】
この素子基板は、シリコンなどの基板に図4で示すような回路を成膜技術により作り込んだものである。そしてこの基板の発熱素子に対応した位置にインクを供給する流路とインクを吐出する吐出口が配されていて記録ヘッドIJHが構成されている。
【0044】
この回路は、記録ヘッドIJHに供給される記録信号(D1〜D27)、ブロック制御信号(B1〜B4)をシフトレジスタ及びラッチ回路を介して与えるように構成されている。図4に示されているように、プリンタIJRAから供給される記録信号(DATA1)は記録信号(D1〜D16)によって構成され、記録信号(DATA2)は記録信号(D17〜D27)とブロック制御信号(B1〜B4)によって構成される。
【0045】
図4において、103はプリンタIJRAから供給されるクロック信号(CK)に従って記録信号(DATA1)をシリアルに入力する16ビットシフトレジスタであり、104はプリンタIJRAから供給されるラッチ信号(LATCH)に従って16ビットシフトレジスタ103に格納された16ビット分の記録信号(DATA1)をラッチする16ビットラッチ回路であり、108はプリンタIJRAから供給されるクロック信号(CK)に従って記録信号(DATA2)をシリアルに入力する5ビットシフトレジスタであり、105はプリンタIJRAから供給されるクロック信号(CK)に従ってシフトレジスタ108からシフト出力される記録信号(DATA2)をシリアルに入力する11ビットシフトレジスタであり、106はプリンタIJRAから供給されるラッチ信号(LATCH)に従って11ビットシフトレジスタ105に格納された11ビット分の記録データをラッチする11ビットラッチ回路である。
【0046】
また、109はプリンタIJRAから供給されるラッチ信号(LATCH)に従って5ビットシフトレジスタ108に格納された4ビット分のブロック制御信号(B1〜B4)をラッチする4ビットラッチ回路であり、107はイネーブル信号(ENB)と、16ビットラッチ回路104と11ビットラッチ回路106とにラッチされた合計27ビットの記録信号各ビットとの論理積を演算するAND回路107である。
【0047】
110はプリンタIJRAから供給されるブロック制御信号(B1〜B4)を入力してデコードしブロック選択信号(N1〜N12)を発生する4→12デコーダであり、H1〜H324は記録を行うための発熱素子であり、T1〜T324は発熱素子H1〜H324に通電するパワートランジスタであり、A1〜A324はパワートランジスタT1〜T324に対応したAND回路である。また、AND回路A1〜A324は、プリンタIJRAから入力される記録信号(D1〜D27)と4→12デコーダ110から出力されるブロック選択信号(N1〜N12)との論理積を実行する。
【0048】
このようにして、ブロック選択信号(N1〜N12)による選択に基づいて、AND回路107からの出力が記録信号(D1〜D27)として発熱素子H1〜H324に供給される。これらの出力と4→12デコーダ110からの出力であるブロック選択信号(N1〜N12)により発熱素子H1〜H324の駆動タイミング及び駆動パルス幅が定められる。なお、イネーブル信号(ENB)は負論理で動作するようになっている。即ち、イネーブル信号(ENB)が“ロー”のときに発熱素子H1〜H324は駆動される。
【0049】
また、図4に示した構成によれば、電源電圧(VH)の供給線と接地電圧(GNDH)の信号線とを含めて、7本の信号線(記録信号(DATA1)、記録信号(DATA2)、クロック(CK)、イネーブル信号(ENB)、ラッチ信号(LATCH)、電源電圧(VH)、接地電圧(GNDH)の信号線が各1本ずつ)がプリンタIJRAとの間に存在する。
【0050】
この実施形態に示す駆動回路は、発熱素子H1〜H324と発熱素子H1〜H324に通電するパワートランジスタA1〜A324とともに同一の半導体基板(例えば、シリコン基板)に半導体製造工程を用いて形成される。
【0051】
図5は図4に示す構成の記録ヘッドIJHの駆動タイミングを示すタイムチャートである。
【0052】
図5に示されているように、また、図4に示す構成からも分かるように、記録信号(DATA1とDATA2)とは共通のクロック信号(CK)を用いて並列的にデータ転送することができる。また、4ビットのブロック制御信号(B1〜B4)を11ビットの記録信号(DATA2)に続けて同じ信号ラインを用いて転送するので、16ビットの記録データ(DATA1)を転送し終わったときには(図5のt=t1)、11ビットの記録信号(DATA2)と4ビットのブロック制御信号(B1〜B4)の転送も終了していることになるので、直ぐにラッチ信号(LATCH)を送信して(図5のt=t2)、合計27ビットの記録信号(DATA1とDATA2)と4ビットのブロック制御信号(B1〜B4)のラッチ動作を実行することができる。
【0053】
また、ラッチ動作が完了すると、AND回路107のラッチ回路からの信号入力端子には直ちに記録信号(DATA1とDATA2)が供給され、AND回路A1〜A324の4→12デコーダ110からの信号入力端子にはブロック選択信号(N1〜N12)が供給される状態となっている。
【0054】
従って、イネーブル信号(ENB)がプリンタから供給されるや否やパワートランジスタT1〜T324を駆動して記録動作が実行される(t=t3)。また、この状態ではラッチ動作が完了しているので、次のサイクルの記録信号(DATA1とDATA2)とブロック制御信号(B1〜B4)の入力が可能になる。
【0055】
以上のように、この実施形態に従う記録ヘッドIJHの駆動回路は、プリンタからの供給される記録信号(DATA1とDATA2)を16ビットシフトレジスタ103、5ビットシフトレジスタ108、及び11ビットシフトレジスタ105がシリアル転送されるタイミングと、プリンタから供給される発熱素子を駆動するためのイネーブル信号(ENB)の入力タイミングとが重複しても動作する。これにより、転送タイミングと駆動タイミングとを時間的に重複させることが可能になるので、記録信号の転送タイミング間隔と発熱素子の駆動タイミング間隔の短縮が可能になり、その結果、プリンタIJRAの記録速度が向上する。
【0056】
図6は、記録ヘッド素子基板を半導体チップ上に作り込む場合のレイアウト構成を示す図である。この図に示す構成では、図4に示した回路をインク供給穴202に対してほぼ線対称に2組有している。なお記録ヘッド素子基板の材料(素子基体)としては、従来と同様にSi(シリコン)ウェハなどが用いられる。
【0057】
221、222、223および224は、プリンタIJRA本体から記録ヘッドIJKへ供給される信号線(記録データDATA1およびDATA2、ラッチ信号LATCH、クロック信号CK、イネーブル信号ENB、電源電圧VH、接地電圧GNDH)を接続するための入力端子のエリアである。
【0058】
記録データDATA1は、端子221、222へ接続され、記録データDATA2は、端子223、224へ接続される。219および220は、16ビットのシフトレジスタのエリアであり、16ビットシフトレジスタ103により構成される。224および225は、16ビットのシフトレジスタのエリアであり、5ビットシフトレジスタ108と11ビットシフトレジスタ105により構成される。
【0059】
217および218は、16ビットのラッチ回路のエリアであり、16ビットラッチ回路104により構成される。226および227は、16ビットのラッチ回路のエリアであり、4ビットラッチ回路109と11ビットラッチ回路106により構成される。
【0060】
215および216はAND回路107のエリアであり、203および204はデコーダ110のエリアであり、209および210はA1〜324のANDゲートのエリアであり、211および212はT1〜324のパワートランジスタのエリアであり、213および214は、H1〜324の発熱素子のエリアである。207および208は、D1〜27,N1〜12およびB1〜4の各信号線の配線エリアである。
【0061】
また、200および201は、パワートランジスタ211および212の駆動能力をアップさせるために、パワートランジスタのゲート電圧をロジック回路の駆動電圧よりも上昇させるための昇圧回路のエリアである。202は、インクを裏面から発熱素子H1〜324に供給するための供給穴のエリアである。205および206は、1つの発熱素子とその発熱素子に対応して設けられているパワートランジスタおよびANDゲートとを含んでいる駆動回路用エリアである。
【0062】
なお、言うまでもないことであるが、この実施形態に従う記録ヘッドIJHを用いるプリンタからは記録信号(DATA1とDATA2)を同時に転送するために2本の信号線とこの転送に必要な共通のクロック信号(CK)を供給する信号線が記録ヘッドIJHと接続され、1回の記録動作当り324ビットの記録データを記録ヘッドIJHの構成に合わせて12分割し、12分割された各27ビットの記録データを16ビットと11ビットとに分けて前者を記録信号(DATA1)とし、後者を記録信号(DATA2)として記録ヘッドIJHに転送するようにMPU1701が制御する。
【0063】
以上説明した実施形態に従えば、1つのクロック信号(CK)を用いて記録信号(DATA1とDATA2)を2つに分けて並列的に記録ヘッドに転送することが可能になるので、1記録サイクル当りの記録信号が長いものであっても簡単な制御で分割転送でき、これによって記録信号の転送時間を短くすることができる。さらに、上述のように発熱素子H1〜324の駆動区間と記録信号の転送時間とを重複させることにより、記録動作に要する時間を短縮することができる。このようにして、記録動作の高速化を図ることができる。
【0064】
また、記録信号の転送を発熱素子H1〜324の駆動が終了した後にのみ行なうように制御するのであれば、図4に示した16ビットラッチ回路104、11ビットラッチ回路106、及び4ビットラッチ回路109を記録ヘッドの駆動回路から省略することも可能であり、これにより回路規模を小さくすることができるという利点もある。
【0065】
さらに、図5のタイムチャートから分かるように、この実施形態では、クロック信号(CK)の立ち上がりと立ち下がりの両エッジを用いて、記録信号(DATA1とDATA2)を、16ビットシフトレジスタ103、5ビットシフトレジスタ108、11ビットシフトレジスタ105に取り込んでいるが、本発明はこれによって限定されるものではない。例えば、クロック信号(CK)の立ち上がりエッジ、或いは、立ち下がりエッジのみに同期して記録信号を取り込んでも良い。
【0066】
またさらに、シフトレジスタの構成をクロック信号(CK)のエッジに同期して動作するフリップフロップ回路による構成から、スルーラッチで構成されるラッチ回路により構成しても良い。同様に、16ビットラッチ回路104、11ビットラッチ回路106や4ビットラッチ回路109もラッチ回路による構成からフリップフロップ回路による構成にしても良いし、ラッチ回路のラッチ論理をハイスルーにしても良いし、フリップフロップ回路で構成するなら、信号の取り込み条件をラッチ信号の立ち上がりエッジでも、立ち下がりエッジにしても良い。
【0067】
またさらに、以上の構成のANDゲート107の代わりに、4→12デコーダ110の出力であるブロック選択信号(N1〜N12)とイネーブル信号(ENB)との論理積を求めるANDゲートを設けても良いし、4→12デコーダ110の出力であるブロック選択信号(N1〜N12)とイネーブル信号(ENB)と16ビットラッチ回路104と11ビットラッチ回路106の出力との論理積の演算をAND回路A1〜A324の構成を3入力構成にすることにより実現しても良い。
【0068】
またさらに、以上説明した実施形態では、ブロック制御信号(B1〜B4)を記録データ(DATA2)と同じ信号線を用いてシリアル転送し、その後、この信号をデコードする構成としているが、ブロック選択信号(N1〜N12)そのものをシリアル転送し、4→12デコーダを削除しても良い。
【0069】
また以上説明した実施形態では、記録データ(DATA2)とこの記録データ(DATA2)に後続するブロック制御信号(B1〜B4)をシフトレジスタ108に転送し、このシフトレジスタ108を経由して後段のシフトレジスタ105に記録データ(DATA2)を転送しているが、シフトレジスタ105から、記録データ(DATA2)を入力するように構成することで、記録データ(DATA2)より先行してブロック制御信号(B1〜B4)を転送させるようにしても良い。
【0070】
またさらに、記録信号(DATA1とDATA2)とブロック制御信号の信号線への割付はいかなるように構成しても良い。
【0071】
またさらに、以上説明した実施形態では、記録信号の転送を2つの信号線(DATA1とDATA2とを夫々転送する信号線)で行なう構成としたが、本発明はこれによって限定されるものではなく、例えば、発熱素子の数が多い構成の記録ヘッドの場合には、記録線の本数を2本から更に増加させても良いことは言うまでもない。
【0072】
また、図6に示すように、DATA1に接続されるシフトレジスタとラッチ回路、DATA2に接続されるシフトレジスタとラッチ回路を、チップレイアウト的に反対辺の端子に接続することにより、シフトレジスタとラッチ回路を記録素子の列の片一方の端に設ける場合より、記録素子の列の両端に設けた場合の方が、シフトレジスタとラッチ回路が均等にレイアウトできることにより、回路のバランスが良くなるので、全体の配置面積を減少させることができる。従って、一枚の半導体ウェハからの収量が増加し、記録ヘッドのコストを低減することができる。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。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。
【0084】
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。
【0085】
なお、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インタフェース機器、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。
【0086】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0087】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0088】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、N個のブロックに分割された各ブロックに属するM個の記録素子の駆動に必要な記録信号とそのブロック選択に必要な選択制御信号の転送を、L(L<M)個の記録素子に対応した記録信号をクロック信号を用いて第1の信号線からシリアル入力するとともに、残りの(M−L)個の記録素子に対応した記録信号と選択制御信号とを同じクロック信号を用いて第2の信号線からシリアル入力するようにして行なうので、たとえ記録素子の数が多い構成の記録ヘッドを用いる場合においても、記録信号と選択制御信号から構成される信号を複数のシリアルデータに分割する事により記録装置から転送できるので、シリアルデータの転送時間の短縮が図られるという効果がある。
【0089】
これにより記録時間も短縮され、トータルな記録速度を向上させることができるという利点がある。
【0090】
また、同じクロック信号を用いて記録信号の転送を行なうので、複雑な転送制御が必要になることなく、簡単な構成でデータ転送時間の短縮が図られる。
【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プリンタIJRAの外観斜視図である。
【図2】インクジェットプリンタの制御回路の構成を示すブロック図である。
【図3】インクタンクとヘッドとが分離可能なインクカートリッジIJCの構成を示す外観斜視図である。
【図4】記録ヘッドIJHの駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図5】図4に示す構成の記録ヘッドIJHの駆動タイミングを示すタイムチャートである。
【図6】記録ヘッド素子基板を半導体チップ上に作り込む場合のレイアウト構成を示す図である。
【符号の説明】
1700 インタフェース
1701 MPU
1702 ROM
1703 RAM
1704 ゲートアレイ(G.A.)
1705 ヘッドドライバ
IJH 記録ヘッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a recording head, a recording apparatus using the recording head, a recording head cartridge, and a recording element substrate, and more particularly, for example, a recording head according to an ink jet system that ejects ink using thermal energy, and the recording head The present invention relates to a recording apparatus, a recording head cartridge, and a recording element substrate.
[0002]
[Prior art]
A recording head according to an ink jet system that performs recording using thermal energy is provided with a heating element in a portion communicating with an ejection port that discharges ink droplets, and the heating element is energized for only about several microseconds. Recording is performed by generating bubbles in the ink and discharging ink droplets from the discharge ports using the foaming force. In such a recording head, it is easy to arrange a large number of ejection openings and heating elements at high density, so that a high-definition recorded image can be performed.
[0003]
When all the heat generating elements of the recording head are driven simultaneously as described above, the current that flows instantaneously through the recording head becomes large. Usually, several tens to several hundreds of heat generating elements are divided into a plurality of blocks. By controlling the drive timing for each block slightly so that not all the heating elements of the recording head are driven simultaneously, the total current flowing instantaneously can be kept low.
[0004]
Further, when driving a large number of heat generating elements, a drive circuit for the heat generating elements is built in the recording head so that the number of wires between the recording head and the recording apparatus on which the recording head is mounted does not increase. And the structure which incorporates this drive circuit in the Si (silicon) wafer which uses as a board | substrate of a heat generating element is used widely.
[0005]
There are various configurations of this drive circuit, but typical configurations are listed below.
[0006]
The driving of each heating element is controlled by a block control signal (BLKn) indicating a block number of each heating element and a recording signal (DATA) corresponding to the block control signal. As the block control signal (BLKn), a signal obtained by encoding a block number into binary data is used. The value obtained by dividing the total number of heat generating elements (T) by the total number of blocks (N) is the number of heat generating elements that can be driven simultaneously by one driving operation (M = T / N), and 1 bit of recording data generates 1 heat. Assuming that each element is transferred corresponding to the heating elements that are simultaneously driven by one driving operation, M is a bit of a recording signal (DATA) that simultaneously drives the heating elements (recording elements) by one driving operation. Is a number.
[0007]
Furthermore, the number of bits of the recording signal (DATA) that has a gate or a transistor having the same number of bits as the number of heating elements (T) and simultaneously drives the heating elements (recording elements) in one driving operation and the block control signal ( BLKn) bit shift registers and latch circuits are provided. Then, one serial data composed of the recording signal (DATA) and the block control signal (BLKn) is serially transferred from the recording device to the shift register and latched, and the latched block control signal is transferred to the shift register. As a result of decoding, the transistor corresponding to each heating element is driven through the gate corresponding to the latched recording signal and the driving signal given to each block.
[0008]
The transistor may be either a bipolar transistor or an FET.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional driving circuit has the following problems.
[0010]
That is, in the case of a recording head having a large number of heating elements, the bit length of serial data consisting of a recording signal and a block control signal becomes long. On the other hand, serial data transfer is performed using a single signal line.
[0011]
Now, a semiconductor process for manufacturing a print head to prevent an increase in the cost of manufacturing the print head by introducing a semiconductor manufacturing apparatus and mass-producing the circuit board of the print head and to reduce the cost by making the apparatus common If they are the same, it is impossible to specially configure and manufacture a circuit with an increased serial data transfer clock frequency.
[0012]
Therefore, as the bit length of the serial data becomes longer, the time required for transferring the serial data inevitably becomes longer, resulting in a problem that the transfer time becomes a bottleneck and the recording time cannot be shortened.
[0013]
The present invention has been made in view of the above-described conventional example, and is capable of recording at higher speed even when the number of recording elements is large, a recording apparatus using the recording head, a recording head cartridge, and a recording element. The object is to provide a substrate.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention Inkjet as one aspect of Recording head , M × N recording elements, and the M × N recording elements are divided into N blocks each of M, and each time M recording signals are received, the M recording elements are driven. , An ink jet recording head that drives M × N recording elements by time division driving by N times, wherein L (L <M) of the recording signals corresponding to the M recording elements. A first shift register that serially inputs a recording signal corresponding to the recording element from a first signal line using a clock signal and temporarily stores the recording signal, and among the recording signals corresponding to the M recording elements (M -L) A recording signal corresponding to the number of recording elements and a selection control signal for selecting one of the N blocks are serially input from the second signal line using the clock signal to temporarily A second shift register stored in the memory and the selection control signal A decoder that generates a block selection signal that performs coding and block selection, and M recording elements that belong to a block selected based on the block selection signal are stored in the first and second shift registers. And a selective driving circuit that is driven by a recording signal corresponding to each recording element. .
[0022]
A recording head cartridge according to another aspect of the present invention, Of the above configuration Inkjet Recording head and the recording head Inkjet An ink tank storing ink supplied to the recording head is connected.
[0024]
A recording apparatus according to still another aspect of the present invention, Of the above configuration Inkjet A recording apparatus that performs recording using a recording head, wherein recording data is converted into recording signals corresponding to M recording elements per block recording, and the recording signals are connected to the first and second signal lines. Through the clock signal Inkjet Control means for controlling transfer to the recording head is provided.
[0026]
An element substrate according to still another aspect of the present invention, At least M × N Pieces Recording elements With , M × N Pieces of Said Recording element Is divided into N blocks by M, and each time M recording signals are received, the recording elements are driven by M and driven N times. M x N pieces An element substrate of an ink jet recording head that drives the recording element in a time-sharing manner, Corresponding to the M recording elements Said A first shift register that serially inputs a recording signal corresponding to L (L <M) recording elements of the recording signals from a first signal line using a clock signal and stores the recording signal; Of the recording signals corresponding to the recording elements, the recording signal corresponding to (ML) recording elements and one of the N blocks are selected. for A second shift register that serially inputs a selection control signal from the second signal line using the clock signal and temporarily stores the selection control signal; A decoder for decoding the selection control signal to generate a block selection signal for performing block selection; Said Block selection signal A selection drive circuit for driving M recording elements belonging to the block selected based on the recording signals corresponding to the M recording elements stored in the first and second shift registers; Have , The recording element, the first shift register, the second shift register The decoder The selective drive circuit is formed on the same substrate.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0032]
<Outline of the main unit>
FIG. 1 is an external perspective view showing an outline of the configuration of an inkjet printer (hereinafter referred to as a printer) IJRA which is a representative embodiment of the present invention. In FIG. 1, the carriage HC that engages with the
[0033]
These capping, cleaning, and suction recovery are configured so that desired processing can be performed at their corresponding positions by the action of the
[0034]
<Description of control configuration>
Next, a control configuration for executing the recording control of the above-described apparatus will be described.
[0035]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control circuit of the printer IJRA. In the figure, showing a control circuit, 1700 is an interface for inputting print data, 1701 is an MPU, 1702 is a program ROM for storing a control program executed by the
[0036]
The operation of the above control configuration will be described. When recording data enters the
[0037]
As described above, the ink tank IT and the recording head IJH may be integrally formed to constitute a replaceable ink cartridge IJC. However, the ink tank IT and the recording head IJH can be separated from each other. Then, only the ink tank IT may be exchanged when the ink runs out.
[0038]
FIG. 3 is an external perspective view showing the configuration of the ink cartridge IJC in which the ink tank and the head can be separated. In the ink cartridge IJC, as shown in FIG. 3, the ink tank IT and the recording head IJH can be separated at the position of the boundary line K. When the ink cartridge IJC is mounted on the carriage HC, an electrode (not shown) for receiving an electric signal supplied from the carriage HC side is provided, and by this electric signal, the recording head IJH as described above is provided. Is driven to eject ink.
[0039]
In FIG. 3,
[0040]
Next, a detailed configuration of the drive circuit for the recording head IJH used in the printer IJRA having the above configuration will be described.
[0041]
The recording head IJH in this embodiment has 324 recording elements (heat generating elements) for ejecting ink, and these recording elements are divided into 12 blocks of 27 (number of divisions (N) = 12). This is divided, and one recording element (total of 27 recording elements) from each block is simultaneously driven (the number of recording elements to be driven simultaneously by one driving (M) = 27).
[0042]
<Detailed configuration of recording head IJH>
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the drive circuit on the element substrate constituting the recording head IJH.
[0043]
This element substrate is obtained by forming a circuit as shown in FIG. 4 on a substrate such as silicon by a film forming technique. A recording head IJH is configured by arranging a flow path for supplying ink and a discharge port for discharging ink at positions corresponding to the heating elements of the substrate.
[0044]
This circuit is configured to provide recording signals (D1 to D27) and block control signals (B1 to B4) supplied to the recording head IJH via a shift register and a latch circuit. As shown in FIG. 4, the recording signal (DATA1) supplied from the printer IJRA is composed of recording signals (D1 to D16), and the recording signal (DATA2) is a recording signal (D17 to D27) and a block control signal. (B1 to B4).
[0045]
In FIG. 4,
[0046]
[0047]
[0048]
In this way, based on the selection by the block selection signals (N1 to N12), the output from the AND
[0049]
In addition, according to the configuration shown in FIG. 4, the seven signal lines (recording signal (DATA1), recording signal (DATA2), including the supply line for the power supply voltage (VH) and the signal line for the ground voltage (GNDH) are included. ), A clock (CK), an enable signal (ENB), a latch signal (LATCH), a power supply voltage (VH), and a ground voltage (GNDH) signal line) are present between the printer IJRA.
[0050]
The drive circuit shown in this embodiment is formed on the same semiconductor substrate (for example, a silicon substrate) using a semiconductor manufacturing process, together with the heat generating elements H1 to H324 and the power transistors A1 to A324 energizing the heat generating elements H1 to H324.
[0051]
FIG. 5 is a time chart showing the drive timing of the recording head IJH configured as shown in FIG.
[0052]
As shown in FIG. 5 and also from the configuration shown in FIG. 4, the recording signals (DATA1 and DATA2) can be transferred in parallel using a common clock signal (CK). it can. Since the 4-bit block control signal (B1 to B4) is transferred using the same signal line following the 11-bit recording signal (DATA2), when the 16-bit recording data (DATA1) has been transferred ( Since t = t1) in FIG. 5 and the transfer of the 11-bit recording signal (DATA2) and the 4-bit block control signals (B1 to B4) have been completed, the latch signal (LATCH) is immediately transmitted. (T = t2 in FIG. 5), the latch operation of the recording signals (DATA1 and DATA2) of a total of 27 bits and the block control signals (B1 to B4) of 4 bits can be executed.
[0053]
When the latch operation is completed, the recording signals (DATA1 and DATA2) are immediately supplied to the signal input terminals from the latch circuit of the AND
[0054]
Accordingly, as soon as the enable signal (ENB) is supplied from the printer, the power transistors T1 to T324 are driven to perform the recording operation (t = t3). In this state, since the latch operation is completed, the recording signals (DATA1 and DATA2) and the block control signals (B1 to B4) in the next cycle can be input.
[0055]
As described above, the drive circuit of the print head IJH according to this embodiment has the 16-
[0056]
FIG. 6 is a diagram showing a layout configuration when a recording head element substrate is formed on a semiconductor chip. In the configuration shown in this figure, there are two sets of the circuit shown in FIG. As a material (element base) of the recording head element substrate, a Si (silicon) wafer or the like is used as in the conventional case.
[0057]
221, 222, 223 and 224 are provided with signal lines (recording data DATA 1 and DATA 2, latch signal LATCH, clock signal CK, enable signal ENB, power supply voltage VH, ground voltage GNDH) supplied from the printer IJRA main body to the recording head IJK. This is an input terminal area for connection.
[0058]
The recording data DATA1 is connected to the
[0059]
[0060]
215 and 216 are areas of the AND
[0061]
[0062]
Needless to say, in order to simultaneously transfer recording signals (DATA1 and DATA2) from the printer using the recording head IJH according to this embodiment, two signal lines and a common clock signal (for this transfer) ( CK) is connected to the recording head IJH, and the recording data of 324 bits per recording operation is divided into 12 according to the configuration of the recording head IJH, and the divided 27-bit recording data is divided into 12 parts. The
[0063]
According to the embodiment described above, the recording signals (DATA1 and DATA2) can be divided into two using one clock signal (CK) and transferred to the recording head in parallel. Even if the hit recording signal is long, it can be divided and transferred by simple control, thereby shortening the transfer time of the recording signal. Furthermore, as described above, the time required for the recording operation can be shortened by overlapping the drive section of the heating elements H1 to 324 and the transfer time of the recording signal. In this way, the recording operation can be speeded up.
[0064]
Further, if it is controlled to transfer the recording signal only after the driving of the heating elements H1 to 324 is completed, the 16-
[0065]
Further, as can be seen from the time chart of FIG. 5, in this embodiment, the recording signals (DATA1 and DATA2) are converted into 16-
[0066]
Furthermore, the shift register may be configured from a flip-flop circuit that operates in synchronization with the edge of the clock signal (CK), or a latch circuit that includes a through latch. Similarly, the 16-
[0067]
Furthermore, instead of the AND
[0068]
In the embodiment described above, the block control signals (B1 to B4) are serially transferred using the same signal line as the recording data (DATA2), and then this signal is decoded. (N1 to N12) itself may be serially transferred to delete the 4 → 12 decoder.
[0069]
In the embodiment described above, the recording data (DATA2) and the block control signals (B1 to B4) following the recording data (DATA2) are transferred to the
[0070]
Furthermore, the recording signals (DATA1 and DATA2) and the block control signal may be allocated to the signal lines in any manner.
[0071]
Furthermore, in the embodiment described above, the recording signal is transferred by two signal lines (signal lines for transferring DATA1 and DATA2), but the present invention is not limited to this. For example, in the case of a recording head having a large number of heating elements, it goes without saying that the number of recording lines may be further increased from two.
[0072]
Further, as shown in FIG. 6, the shift register and latch circuit connected to DATA1 and the shift register and latch circuit connected to DATA2 are connected to terminals on opposite sides in terms of the chip layout, so that the shift register and latch circuit are latched. Since the shift register and the latch circuit can be laid out more evenly when the circuit is provided at both ends of the recording element column than when the circuit is provided at one end of the recording element column, the circuit balance is improved. The overall arrangement area can be reduced. Therefore, the yield from one semiconductor wafer is increased, and the cost of the recording head can be reduced.
[0073]
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.
[0074]
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.
[0075]
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 recorded information and giving a rapid temperature rise exceeding 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. By the growth and contraction of the bubbles, liquid (ink) is ejected through the ejection opening to form at least one droplet. When the drive signal is pulse-shaped, the bubble growth and contraction is performed immediately and appropriately, and thus it is possible to achieve the discharge of liquid (ink) with particularly excellent responsiveness.
[0076]
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.
[0077]
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.
[0078]
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.
[0079]
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.
[0080]
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.
[0081]
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.
[0082]
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.
[0083]
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 liquefying for the first time. 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.
[0084]
In addition, as a form of the recording apparatus according to the present invention, a copying apparatus combined with a reader or the like, and a transmission / reception function are provided as an image output terminal of an information processing apparatus such as a computer or the like. It may take the form of a facsimile machine.
[0085]
Note that the present invention can be applied to a system (for example, a copier, a facsimile machine, etc.) consisting of a single device even if it is applied to a system composed of a plurality of devices (for example, a host computer, interface device, reader, printer, etc.). You may apply.
[0086]
Another object of the present invention is to supply a storage medium (or recording medium) in which a program code of software that realizes the functions of the above-described embodiments is recorded to a system or apparatus, and the computer (or CPU or CPU) of the system or apparatus. Needless to say, this can also be achieved by the MPU) reading and executing the program code stored in the storage medium. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiment, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention. Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an operating system (OS) running on the computer based on the instruction of the program code. It goes without saying that a case where the function of the above-described embodiment is realized by performing part or all of the actual processing and the processing is included.
[0087]
Furthermore, after the program code read from the storage medium is written into a memory provided in a function expansion card inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function is determined based on the instruction of the program code. It goes without saying that the CPU or the like provided in the expansion card or the function expansion unit performs part or all of the actual processing and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
[0088]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the transfer of the recording signal necessary for driving the M recording elements belonging to each block divided into N blocks and the selection control signal necessary for the block selection are performed using L Recording signals corresponding to (L <M) recording elements are serially input from the first signal line using a clock signal, and recording signals and selection control corresponding to the remaining (ML) recording elements are performed. Since the signal is serially input from the second signal line using the same clock signal, even when a recording head having a large number of recording elements is used, it is composed of a recording signal and a selection control signal. Since the signal to be transferred can be transferred from the recording device by dividing the signal into a plurality of serial data, the serial data transfer time can be shortened.
[0089]
This has the advantage that the recording time is shortened and the total recording speed can be improved.
[0090]
Further, since the recording signal is transferred using the same clock signal, the data transfer time can be reduced with a simple configuration without requiring complicated transfer control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view of an inkjet printer IJRA that is a representative embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control circuit of the ink jet printer.
FIG. 3 is an external perspective view showing a configuration of an ink cartridge IJC in which an ink tank and a head can be separated.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a driving circuit of the recording head IJH.
FIG. 5 is a time chart showing drive timing of the recording head IJH having the configuration shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a diagram showing a layout configuration when a recording head element substrate is formed on a semiconductor chip.
[Explanation of symbols]
1700 interface
1701 MPU
1702 ROM
1703 RAM
1704 Gate array (GA)
1705 head driver
IJH recording head
Claims (14)
M×N個の前記記録素子をM個ずつN個のブロックに分割して、M個の記録信号を受ける度にM個ずつ前記記録素子を駆動し、N回駆動することでM×N個の前記記録素子を時分割駆動するインクジェット記録ヘッドであって、
前記M個の記録素子に対応した前記記録信号の内、L(L<M)個の記録素子に対応した記録信号をクロック信号を用いて第1の信号線からシリアル入力して一時的に格納する第1のシフトレジスタと、
前記M個の記録素子に対応した記録信号の内(M−L)個の記録素子に対応した記録信号と前記N個のブロックの内1つを選択するための選択制御信号とを前記クロック信号を用いて第2の信号線からシリアル入力して一時的に格納する第2のシフトレジスタと、
前記選択制御信号をデコードしてブロック選択を行うブロック選択信号を生成するデコーダと、
前記ブロック選択信号に基づいて選択されたブロックに属するM個の記録素子を前記第1及び第2のシフトレジスタに格納された前記M個の記録素子に対応した記録信号によって駆動する選択駆動回路とを有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。With M × N recording elements,
The M × N recording elements are divided into N blocks of M, and each time M recording signals are received, the recording elements are driven M times and M × N by driving N times. An ink jet recording head for driving the recording elements in a time-sharing manner,
Of the recording signals corresponding to the M recording elements, recording signals corresponding to L (L <M) recording elements are serially input from a first signal line using a clock signal and temporarily stored. A first shift register that
Of the recording signals corresponding to the M recording elements, a recording signal corresponding to (ML) recording elements and a selection control signal for selecting one of the N blocks are used as the clock signal. A second shift register that serially inputs from the second signal line using the first signal line and temporarily stores it,
A decoder for decoding the selection control signal to generate a block selection signal for performing block selection;
A selection driving circuit for driving M recording elements belonging to a block selected based on the block selection signal by a recording signal corresponding to the M recording elements stored in the first and second shift registers; An inkjet recording head comprising:
前記第2のシフトレジスタに格納された前記(M−L)個の記録素子に対応した記録信号をラッチする第2のラッチ回路と、
前記第2のシフトレジスタに格納された選択制御信号をラッチする第3のラッチ回路とをさら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。A first latch circuit for latching recording signals corresponding to the L recording elements stored in the first shift register;
A second latch circuit for latching recording signals corresponding to the (ML) recording elements stored in the second shift register;
The inkjet recording head according to claim 1, further comprising a third latch circuit that latches a selection control signal stored in the second shift register.
記録データを1ブロックの記録当りM個の記録素子に対応する記録信号に変換し、前記記録信号を前記第1及び第2の信号線とを介して、前記クロック信号を用いて前記インクジェット記録ヘッドに転送するよう制御する制御手段を有することを特徴とする記録装置。A recording apparatus that performs recording using the inkjet recording head according to any one of claims 1 to 7,
The inkjet recording head converts the recording data into a recording signal corresponding to M recording elements per block of recording, and uses the clock signal via the first and second signal lines. A recording apparatus comprising control means for controlling to transfer to the recording medium.
M×N個の前記記録素子をM個ずつN個のブロックに分割して、M個の記録信号を受ける度にM個ずつ前記記録素子を駆動し、N回駆動することでM×N個の前記記録素子を時分割駆動するインクジェット記録ヘッドの素子基板であって、
前記M個の記録素子に対応した前記記録信号の内、L(L<M)個の記録素子に対応した記録信号をクロック信号を用いて第1の信号線からシリアル入力して一時的に格納する第1のシフトレジスタと、
前記M個の記録素子に対応した記録信号の内(M−L)個の記録素子に対応した記録信号と前記N個のブロックの内1つを選択するための選択制御信号とを前記クロック信号を用いて第2の信号線からシリアル入力して一時的に格納する第2のシフトレジスタと、
前記選択制御信号をデコードしてブロック選択を行うブロック選択信号を生成するデコーダと、
前記ブロック選択信号に基づいて選択されたブロックに属するM個の記録素子を前記第1及び第2のシフトレジスタに格納された前記M個の記録素子に対応した記録信号によって駆動する選択駆動回路とを有し、
前記記録素子、前記第1のシフトレジスタ、前記第2のシフトレジスタ、前記デコーダおよび前記選択駆動回路が同一基板上に形成されていることを特徴とする素子基板。At least M × N recording elements,
The M × N recording elements are divided into N blocks of M, and each time M recording signals are received, the recording elements are driven M times and M × N by driving N times. An element substrate of an ink jet recording head for driving the recording element in a time-sharing manner,
Of the recording signals corresponding to the M recording elements, recording signals corresponding to L (L <M) recording elements are serially input from a first signal line using a clock signal and temporarily stored. A first shift register that
Of the recording signals corresponding to the M recording elements, a recording signal corresponding to (ML) recording elements and a selection control signal for selecting one of the N blocks are used as the clock signal. A second shift register that serially inputs from the second signal line using the first signal line and temporarily stores it,
A decoder for decoding the selection control signal to generate a block selection signal for performing block selection;
A selection driving circuit for driving M recording elements belonging to a block selected based on the block selection signal by a recording signal corresponding to the M recording elements stored in the first and second shift registers; Have
An element substrate, wherein the recording element, the first shift register, the second shift register, the decoder, and the selection drive circuit are formed on the same substrate.
前記第1のシフトレジスタと前記第2のシフトレジスタとは前記インク供給穴の長さ方向の素子基板の両端にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項13記載の素子基板。An ink supply hole for supplying ink;
14. The element substrate according to claim 13, wherein the first shift register and the second shift register are respectively disposed at both ends of the element substrate in the length direction of the ink supply hole.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002032719A JP4018404B2 (en) | 2001-02-08 | 2002-02-08 | Inkjet recording head, recording apparatus using the inkjet recording head, recording head cartridge, and element substrate |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001032292 | 2001-02-08 | ||
| JP2001-32292 | 2001-02-08 | ||
| JP2002032719A JP4018404B2 (en) | 2001-02-08 | 2002-02-08 | Inkjet recording head, recording apparatus using the inkjet recording head, recording head cartridge, and element substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002307685A JP2002307685A (en) | 2002-10-23 |
| JP4018404B2 true JP4018404B2 (en) | 2007-12-05 |
Family
ID=26609127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002032719A Expired - Fee Related JP4018404B2 (en) | 2001-02-08 | 2002-02-08 | Inkjet recording head, recording apparatus using the inkjet recording head, recording head cartridge, and element substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4018404B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5031455B2 (en) * | 2006-06-23 | 2012-09-19 | キヤノン株式会社 | Element substrate for recording head, recording head, and recording apparatus using the recording head |
| US8167411B2 (en) * | 2008-05-08 | 2012-05-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Print element substrate, inkjet printhead, and printing apparatus |
| US8070262B2 (en) * | 2008-05-08 | 2011-12-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Print element substrate, printhead, and printing apparatus |
| US8109593B2 (en) | 2008-05-30 | 2012-02-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate for inkjet head and inkjet head using the same |
| JP5349914B2 (en) * | 2008-11-13 | 2013-11-20 | キヤノン株式会社 | Recording element substrate, recording head including recording element substrate, and recording head cartridge |
-
2002
- 2002-02-08 JP JP2002032719A patent/JP4018404B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002307685A (en) | 2002-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4353526B2 (en) | Element base of recording head and recording head having the element base | |
| JP5330572B2 (en) | Element substrate and recording head, head cartridge, and recording apparatus using the element substrate | |
| JP4666818B2 (en) | RECORDING HEAD, RECORDING HEAD CARTRIDGE, AND RECORDING DEVICE THEREOF | |
| JP4194313B2 (en) | Recording head | |
| EP0811488B1 (en) | Recording head and recording apparatus | |
| JP3352331B2 (en) | Printhead substrate, printhead, head cartridge and printing apparatus using the printhead | |
| US6629742B2 (en) | Printhead, printing apparatus using printhead, printhead cartridge, and printing element substrate | |
| JP4208432B2 (en) | Recording head and recording apparatus using the recording head | |
| JP4018404B2 (en) | Inkjet recording head, recording apparatus using the inkjet recording head, recording head cartridge, and element substrate | |
| JP4035253B2 (en) | Recording head and recording apparatus using the recording head | |
| JP3347584B2 (en) | Printing head and printing apparatus using the printing head | |
| JPH1034898A (en) | Printing head and printing apparatus using the printing head | |
| US6499834B2 (en) | Inkjet printhead having a substrate with advantageously ordered signal processing circuits | |
| JP5019641B2 (en) | Element base of recording head, recording head, recording head cartridge, and recording apparatus | |
| JP3517612B2 (en) | Ink jet recording head and recording device | |
| JP4208431B2 (en) | Recording head and recording apparatus using the recording head | |
| JP3517623B2 (en) | Recording device and recording method | |
| US20020021316A1 (en) | Inkjet printhead, inkjet printing apparatus, and inkjet printhead driving circuit | |
| JP3997217B2 (en) | Inkjet recording head substrate, drive control method, inkjet recording head, and inkjet recording apparatus | |
| JP4612807B2 (en) | Liquid discharge head and recording apparatus using the same | |
| JP2004066601A (en) | Recording head and recording apparatus using the recording head | |
| JP2001246751A (en) | PRINT HEAD, PRINTING APPARATUS HAVING THE PRINT HEAD, AND METHOD OF DRIVING PRINT HEAD | |
| JP4328475B2 (en) | Recording device | |
| JPH10166583A (en) | Recording head, recording head cartridge thereof, and recording apparatus using the recording head | |
| JP3792926B2 (en) | Recording apparatus and recording control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041116 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20041116 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20041116 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070215 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070223 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070424 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070611 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070808 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070903 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070920 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100928 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100928 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110928 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110928 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120928 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120928 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130928 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |