JP5137553B2 - 記録ヘッド用基板、記録ヘッド、および記録装置 - Google Patents
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Description
また、増加した画像データをコンパクトに記録ヘッドに転送し駆動する方法として、次のような方法がある。すなわち、隣接した複数の電気熱変換素子(ヒータ)を一つの群(グループ)とし、その群の中で電気熱変換素子(ヒータ)が時間的に順次駆動され、同時に複数が駆動されることがない、特許文献6に示されるような時分割駆動方式が考案されている。
図1および図2は、本発明の第1の実施形態における記録ヘッド用基板のヒータ部分の説明図である。
記録ヘッド用基板には、後述するように電気熱変換素子(以下「ヒータ」とも言う)と、その駆動回路と、が形成される。これらは、半導体プロセス技術を用いて、同一の記録ヘッド用基板上に形成されている。
1104は、画像データを含むデータを一時的に格納するシフトレジスタであり、このデータに基づいて、各ヒータ1101に電流を供給するか否かが決定される。つまり、ヒータ1101をON/OFFさせて、後述する記録ヘッドのノズルからインクを吐出させるか否かが決定される。1107は、シフトレジスタ1104に与える転送クロック(CLK)を入力する転送クロック入力端子である。1106は、ヒータ1101をON/OFFさせる画像データ(DATA)とデコーダ1203でデコードされるブロック制御データを有するデータをシリアルに入力するデータ入力端子である。1103は、画像データとブロック制御データを保持するためのラッチ回路、1108は、ラッチ回路1103にラッチのタイミング信号(LT)を入力するラッチ信号入力端子である。1105は、ヒータ1101に所定の電圧を印加して電流を供給するための電源配線(電源ライン)である。1110は、トランジスタ1102を介してヒータ1101の接地を行う接地配線(GNDライン)である。1202は、ヒータを駆動するタイミングを規定するヒートイネーブル信号を入力するヒートイネーブル信号入力端子である。
また、シフトレジスタ1104に格納されるデータの中で画像データの1ビットは、本実施例においては隣接する4つのヒータに対応したANDゲート1201に共通に入力される。この隣接する4つのヒータやトランジスタやANDゲートを単位としたグループを構成している。
次に、ANDゲート1201からのヒータ駆動信号がONとなる(ヒータを駆動する)信号及びその条件に関して説明する。本発明は、時分割駆動方式を採用した駆動方式を採用している。時分割駆動方式とは、ヒータ列(電気熱変換素子列)の全ヒータを同時に駆動するのではなく、時間的な区切り(ブロック)を設けて順次駆動を行うことで、同時に駆動するヒータ数を減らす駆動方式である。
先ず、データは、データ入力端子1106から転送クロック(CLK)1107と同期してデータを一時的に時格納するシフトレジスタ1104に入力し格納される。シフトレジスタ1104に格納されたデータは、ラッチ回路1103にラッチ信号(LT)1108のタイミングで取り出される。
シフトレジスタ1104から取り出されたデータの一部は画像データ信号に、また一部はデコーダ1203を介して生成されるブロック選択信号となる。そして、画像データ信号と時分割信号とヒートイネーブル信号が同時に成立する条件において、ANDゲート1201がONとなりヒータを駆動する。
図9は、図8に示した記録ヘッドの駆動回路を駆動するための各種信号のタイミングチャートである。これを用いて、図8に示した記録ヘッドの駆動回路の動作について説明する。
次に、図12を用いて、図8の回路の中で本発明の実施例の形態に採用されている時分割駆動方式の部分だけを説明する。
N(2n)時分割で時分割駆動する場合には、ヒータ列は連続するN(2n)個のヒータを一つの群(ブロック)とし、その群がm群ある形態となる。シフトレジスタに入力されるデータは、どの時分割ブロックを選択するのかを指定するためのブロック制御データと、その時分割ブロックにおける画像データと、なる。
ブロック制御データは、デコーダ1202(図12では省略)によってデコードされるため、入力されるブロック制御データとしてはN(2n)時分割とするとnビットとなる。したがって、シフトレジスタに入力されるブロック制御データとしてはnビットのブロック制御データとmビットの画像データとなり、(n+m)ビットのシフトレジスタとラッチ回路を必要とする形態となる。なお,本実施例においては、ブロック制御データとしてB1、B2の2ビットをシフトレジスタで受け取り、デコードされることで4つのブロックに時分割されて駆動が成されることになる。本実施例では、4つの隣接するヒータを1つの群(グループ)とし、1つの群の中の夫々のヒータが別時分割ブロックに対応するため、1つの群の中では同時に複数のヒータは駆動されることがない。本発明においては後述するように、同時に駆動されることがない複数のヒータで構成される群を単位として、配線を纏めて接続している。
時分割駆動を行う場合、この(n+m)ビットのデータ入力(ここでは6ビット)をN(2n)回(ここでは4回)行うことによって、全ヒータ(4時分割ブロック×4ビット=16)に1対1に対応するヒータ駆動信号を入力し駆動することとなる。この形態におけるヒータに電流を流すスイッチに相当するのがスイッチングトランジスタ1102である。
スイッチングトランジスタ1102をヒートイネーブル信号に応じた時間ONにする。そのON状態となっている時間に応じて、電源ライン1105からの電流は、ヒータ1101およびトランジスタ1102を通してGNDライン1110ヘと流れ込む。この時、ヒータ1101はインクを吐出するために必要な熱を発生し、画像データに基づいて、記録ヘッドのノズルからインクが吐出されることになる。
図10は、記録ヘッド用基板を用いて構成された記録ヘッドの構成例の説明図であり、その記録におけるノズル部分の一部切欠きの斜視図である。本例の記録ヘッドは、いわゆるサイドシュータタイプのインクジェット記録ヘッドである。このサイドシュータタイプの場合には、ヒータ1101の上部に位置するインクがヒータ1101の発熱により発泡し、その発泡エネルギーを利用して、ヒータ1101と対応する位置の吐出口(インク吐出口)1132からインクが吐出される。
図11は、記録ヘッド用基板を用いて構成された記録ヘッドを搭載可能な記録装置の構成例の説明図である。
次に、本発明の特徴的な記録ヘッド用基板のヒータ部分の構成について説明する。
特に本実施例においては時分割駆動によって同時に駆動が成されないヒータを1つの群として連結配線を設け、この連結配線に対してヒータ1101の間に配された配線(折り返し配線)が複数本接続されている。このため1つの群内での折り返し配線をより細くすることができる。
図5から図7は、本発明の記録ヘッド用基板との比較例を説明するための図であり、この比較例としての基板には、連結配線514や連結配線に接続された複数の折り返し配線が形成されていない。
図3は、本発明の第2の実施形態における記録ヘッド用基板内のヒータの配列形態を示す図、図4は、図3のヒータ1101と配線513,514,515の配列形態に対応する電気回路図である。図3および図4において、前述した実施形態と同様の部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施例においても、連結配線によって接続されているヒータの群内の各ヒータは同時には駆動されないようになっている。
本発明は、複数の電気熱変換素子を複数のブロックに分割して、いわゆるブロック駆動するための回路を備えた記録ヘッド用基板に対して適用することができる。複数の電気熱変換素子は、インクを供給するための供給口に沿って配されて、インク吐出用の熱エネルギーを発生するためのものであって、電気熱変換素子列を形成するものであればよい。ブロック駆動するための回路は、電気熱変換素子列における複数の電気熱変換素子を複数のブロックに分割して時分割駆動するための回路である。それぞれが異なる前記ブロックに属する複数の電気熱変換素子によって形成される群を単位として、その群内の複数の電気熱変換素子の一端側は、供給口に沿って配されて他の群とは分離された共通の配線に接続すればよい。また、その群内の複数の電気熱変換素子のそれぞれの他端は個別の配線に接続し、共通の配線に接続された複数の配線は、群内の電気熱変換素子の間に配すればよい。記録ヘッド用基板は多層構造として場合には、電気熱変換素子および各配線は、同一の層内に形成することができる。
502 スペース幅
513 折返し配線
514 連結配線(共通配線)
515 個別配線
1000 記録ヘッド用基板
1101 電気熱変換素子(ヒータ)
1105 電源ライン
1110 GNDライン
1121 インク供給口
1132 吐出口
Claims (16)
- インクを供給するための供給口に沿って配され、インク吐出用の熱エネルギーを発生するための複数の電気熱変換素子と、
電源端子から前記複数の電気熱変換素子に電力を供給するための電源配線と、
前記複数の電気熱変換素子を複数のブロックに分割して時分割駆動するための回路と、を有する記録ヘッド用基板であって、
それぞれが異なる前記ブロックに属する前記複数の電気熱変換素子によって形成される群を単位として、当該群内における前記複数の電気熱変換素子の一端側に共通して接続され、かつ他の前記群とは分離され、前記供給口に沿って配された共通配線と、
前記群内の前記電気熱変換素子のそれぞれの他端に接続された個別配線と、
前記群内における前記複数の電気熱変換素子の間に配され、前記電源配線と前記共通配線とを接続する接続配線と、
を有し、
前記群内における前記接続配線の数は、前記群内における前記電気熱変換素子の数よりも少ないことを特徴とする記録ヘッド用基板。 - 前記接続配線は、前記複数の電気熱変換素子が配される方向において、前記群内における前記複数の電気熱変換素子よりも内側のみに配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用基板。
- 前記記録ヘッド用基板は多層構造であり、前記電気熱変換素子、前記共通配線、前記個別配線、および前記接続配線は、同一の層内に形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の記録ヘッド用基板。
- 前記複数の電気熱変換素子は、大きさが異なる少なくとも2種類の電気熱変換素子を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の記録ヘッド用基板。
- 前記共通配線は、前記複数の電気熱変換素子の一方の側に配され、
前記電源配線は、前記複数の電気熱変換素子の他方の側に配されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の記録ヘッド用基板。 - 前記共通配線、前記電気熱変換素子、および前記個別配線は、前記供給口側からこの順に配置されていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の記録ヘッド用基板。
- 接地端子に接続され、前記複数の電気熱変換素子を接地するための接地配線が、前記複数の電気熱変換素子の前記他方の側に配され、
前記共通配線、前記電気熱変換素子、前記電源配線、および前記接地配線は、この順に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の記録ヘッド用基板。 - 前記個別配線はスイッチングトランジスタを介して前記接地配線に接続されていることを特徴とする請求項7に記載の記録ヘッド用基板。
- インク吐出用の熱エネルギーを発生するための複数の電気熱変換素子と、
電源端子から前記複数の電気熱変換素子に電力を供給するための電源配線と、
前記複数の電気熱変換素子を複数のブロックに分割して時分割駆動するための回路と、を有する記録ヘッド用基板であって、
それぞれが異なる前記ブロックに属する前記複数の電気熱変換素子によって形成される群を単位として、当該群内における前記複数の電気熱変換素子に共通して接続され、かつ他の前記群とは分離された共通配線と、
前記群内における前記複数の電気熱変換素子の間に配され、前記電源配線と前記共通配線とを接続する接続配線と、
を有し、
前記群内における前記接続配線の数は、前記群内における前記電気熱変換素子の数よりも少ないことを特徴とする記録ヘッド用基板。 - 前記接続配線は、前記複数の電気熱変換素子が配される方向において、前記群内における前記複数の電気熱変換素子よりも内側のみに配されていることを特徴とする請求項9に記載の記録ヘッド用基板。
- 前記記録ヘッド用基板は多層構造であり、前記電気熱変換素子、前記共通配線、および前記接続配線は、同一の層内に形成されることを特徴とする請求項9または10に記載の記録ヘッド用基板。
- 前記複数の電気熱変換素子は、大きさが異なる少なくとも2種類の電気熱変換素子を含むことを特徴とする請求項9から11のいずれかに記載の記録ヘッド用基板。
- 前記共通配線は、前記複数の電気熱変換素子の一方の側に配され、
前記電源配線は、前記複数の電気熱変換素子の他方の側に配されていることを特徴とする請求項9から12のいずれかに記載の記録ヘッド用基板。 - 接地端子に接続され、前記複数の電気熱変換素子を接地するための接地配線が、前記複数の電気熱変換素子の前記他方の側に配され、
前記共通配線、前記電気熱変換素子、前記電源配線、および前記接地配線は、この順に配置されていることを特徴とする請求項13に記載の記録ヘッド用基板。 - 請求項1から14のいずれかに記載の記録ヘッド用基板と、
前記電気熱変換素子に対応するインク吐出口を形成する吐出口形成部材と、
を含むことを特徴とする記録ヘッド。 - 請求項15に記載の記録ヘッドを用い、前記インク吐出口からインクを吐出させることによって、記録媒体に画像を記録する記録装置であって、
前記記録ヘッドと前記記録媒体とを相対移動させるための手段を備えることを特徴とする記録装置。
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