(57)【要約】【課題】  ヒーターボードのシュリンク・ＢＪヘッドのスループット向上を実現するインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録方法を提供することを目的とする。【解決手段】  時分割駆動を行うＢＪヘッドにおいて、外部から入力されるクロック信号に応じて駆動ノズルを順次選択する、ノズル順次選択手段をヘッド内に構成する。上記ノズル順次選択手段とは別に隣接不吐補完用ノズル選択手段を構成する。上記構成を用いたインクジェット記録方法。【選択図】        図１
2006168315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録媒体に対して、画像を形成するための複数個のノズルを有するインクジェット記録ヘッドであって、
各々の前記ノズルを時分割的に駆動するための時分割駆動手段を有し、
前記時分割駆動手段は、外部から入力されるクロック信号に応じて、所望の順序に従って駆動させるノズルを順次選択するノズル順次選択手段を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記ノズル順次選択手段は、外部から入力されるクロック信号に応じて２進数信号を出力するカウンタ回路と、前記カウンタ回路の出力信号に応じて駆動ノズルを選択するデコーダ回路とを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。
【請求項３】
前記時分割駆動手段は、
前記ノズル順次選択手段と、
外部から入力されるノズル選択信号に応じて任意のノズルを個別に電気的に選択することのできる、ノズル個別選択手段とを有し、
前記ノズル順次選択手段と前記ノズル個別選択手段との信号のいずれをアクティブにするかを選択する、ノズル選択信号選択手段とを有することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
被記録媒体に対して相対的に１度走査しながら、外部から入力される画像信号に応じてインクを吐出して画像を形成するインクジェット記録ヘッドの記録方法であって、
前記インクジェット記録ヘッドには、前記被記録材に対して前記インクジェット記録ヘッドを走査する走査方向に対して垂直なノズル列方向に、前記ノズル列方向の画像記録密度に相当するピッチで複数個のノズルが形成されており、
前記複数個のノズルを前記走査方向の画像記録密度単位内で、時間的に分散させた複数回のタイミングに分割して駆動して記録を行うインクジェット記録方法であって、
前記、インクジェット記録ヘッドは、前記複数個のノズルのうち、前記画像記録密度単位内で、互いに時間的に異なるタイミングに分割して駆動するノズル群単位を有し、前記ノズル群単位内のノズルを、前記ノズル順次選択工程によって電気的に選択するインクジェット記録方法であって、
前記ノズル群単位内に、インクを吐出することのできる正常ノズルと、吐出することのできない不具合ノズルとを有する場合、前記不具合ノズルの前記ノズル列方向に隣接する画素に対応する正常ノズルを前記不具合ノズルに対応する画像信号に対応して駆動することで、前記不具合ノズルのドット補完を行うインクジェット記録方法であって、
前記不具合ノズルの前記ノズル列方向に隣接する画素に対応する正常ノズルを、前記ノズル個別選択工程によって選択を行うことで前記不具合ノズルのドット補完を行うことを特徴とするインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に外部からエネルギーを加えることによって、所望の液体を吐出するインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のインクジェット記録ヘッドに関し、例えば特許文献１に記載されているインクジェット記録方法は、熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の原動力を得るという点において、他のインクジェット記録方法とは異なる特徴を有している。即ち、上述の特許文献１に開示されている記録方法は、熱エネルギーの作用を受けた液体が加熱されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスから液滴が形成され、この液滴が被記録部材に付着して情報の記録が行われるということを特徴としている。
【０００３】
この記録方法に適用される記録ヘッドは、一般に液体を吐出するために設けられたオリフィスと、このオリフィスに連通して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を有する液吐出部及び熱エネルギーを発生する手段である熱変換体としての発熱抵抗層とそれをインクから保護する上部保護層と蓄熱するための下部層を具備している。
【０００４】
近年では、より高速に高精細の画像の記録を実現するため、より印字幅が広く、よりオリフィスの配置密度の高いものが要求されており、その要求に対応したインクジェット記録ヘッドと、その記録方法の従来例を図８〜１３を用いて説明する。
【０００５】
図８は従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示す外観斜視図で、図９はその主要部の断面を模式的に示した模式的斜視図、図１０〜１３は、その駆動方法および記録紙への記録方法を説明するための図である。
【０００６】
このインクジェット記録ヘッドは、シリコン基板１０１上にヒーター１１１を設け、ノズル材（不図示）でノズルを形成する。インクは、シリコン基板１０１を貫通する穴として形成されたインク供給口１１０を通じてシリコン基板１０１の裏面から供給される。ヒーター１１１に電気エネルギーを印加してインクを加熱、発泡させることで、インクを吐出口１０２から吐出させ、記録を行う。
【０００７】
ヒーター１１１への電気エネルギーの印加は、外部から電気コネクタ１０８を通じて入力される信号に応じて、電気回路基板１０７、フレキシブル回路基板１０５を通じてシリコン基板１０１上に設けられた、作り込み駆動素子１０３によって行われる。このようなインクジェット記録ヘッドに、高密度、高精度のノズル及び吐出口を形成する方法として特許文献２、及び特許文献３に示されている方法が提案されている。
【０００８】
このようなインクジェット記録ヘッドの駆動回路の最も一般的な従来例を図１０を用いて説明する。
【０００９】
各々のヒーター１１１に対応してドライバトランジスタ６０１が設けられており、ヘッド外部から入力される印字データ、時分割駆動信号、吐出パルスに応じてドライバトランジスタ６０１が駆動され、インクの吐出が行われる。
【００１０】
図１０に示す回路においては、各々のヒーター１１１に対応して各々１ｂｉｔずつのシフトレジスタ６０４およびラッチレジスタ６０５が設けられており、印字データは、図１０中のＤａｔａ１からクロック信号に同期してシフトレジスタ６０４に順次入力され、ラッチ信号の入力とともにラッチレジスタ６０５に格納される。外部から入力されるデコーダ入力信号に応じてデコーダ回路６０６が駆動され、ラッチレジスタ６０５に格納されたデータが、順次時分割的に選択され、吐出パルス信号（ＥＮＢ）の印加とともにＡＮＤ回路６０３、ドライバトランジスタ６０１が駆動される構成になっている。
【００１１】
また、このような構成に対し、デコーダ入力信号のデータ線数を削減する目的で、図１１に示すような駆動回路も従来知られている。
【００１２】
図１１に示す駆動回路においては、時分割駆動を行うためのデコーダ回路６０６に入力するデコーダ入力信号が、デコーダ入力データ格納シフトレジスタ６０７、デコーダ入力データ格納ラッチレジスタ６０８から入力されている。デコーダ入力データ格納シフトレジスタ６０７は、印字データを格納するシフトレジスタ６０４とカスケードに信号線は接続されている。
【００１３】
このようなインクジェット記録ヘッドで高速の印字を行うには、インク吐出口１０２を記録紙幅いっぱいに多数個並べて形成し、インクジェット記録ヘッドに対して相対的に記録紙を１度走査する間にすべての印字データを記録する方法が知られている。
【００１４】
このようなインクジェット記録ヘッドにおいては、多数のノズルのうち、１つでも不具合があると、印字不良につながってしまうため、不具合のあるノズルがあっても、他のノズルを用いて印字不良を補完する方法が従来知られている。その方法を図１２および図１３を用いて説明する。
【００１５】
図１３は、従来知られている一部不具合ノズルのあるインクジェット記録ヘッドでの、印字不具合の補完方法の第一の例を示す。この図は印字ＤＵＴＹ１００％のパターンを印字した際の図である。図面上、Ｘ方向にインクジェット記録ヘッドを配置し、Ｙ方向に走査を行いながら印字を行っている。本来、図１３（ａ）に示すような印字パターンを形成するところが、何らかの不具合でインクを吐出できないノズルがあると、図１３（ｂ）に示すように白スジが形成されてしまう。
【００１６】
これを補完するために、図１３（ｃ）に示すように、不吐出ノズルに隣接するノズルが、本来の記録密度の倍の周波数で吐出を行い、不吐ノズル補完ドット５０３を吐出する方法が知られている。このような補完駆動を行った場合の飛翔インク滴の一例として、ノズル番号５０７のノズルに不具合があり、ノズル番号５０８のノズルでその補完吐出を行う例を図１２に示す。
【特許文献１】特開昭５４−５１８３７号公報
【特許文献２】特開平５−３３００６６号公報
【特許文献３】特開平６−２８６１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記説明したような従来の構成のインクジェット記録ヘッド、記録方法には以下のような問題点があった。
【００１８】
まず、図１０に示した回路構成においては、ヘッドの他ノズル化に伴い、デコーダ回路６０６の入力信号が増大化し、シリコン基板１０１からの取り出し信号電極数の増大化を招き、その結果としてシリコン基板１０１のサイズアップにつながり、インクジェット記録ヘッドのコストアップの原因となっていた。
【００１９】
また、図１１に示した回路構成においては、取り出し信号電極数は低く抑えられるものの、印字データの他にデコーダ入力信号に相当するデータを印字データとともに一時分割駆動ごとにすべてシリアルデータとして入力する必要があり、データ量が増大していた。その結果として、一時分割駆動ごとに要する時間が、データ転送時間で率速され、インクジェット記録ヘッドの駆動周波数を低くせざるをえず、ひいてはインクジェット記録ヘッドのスループット低下の原因となっていた。
【００２０】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、印字時間をほとんど犠牲にすることなく、不具合ノズルの補完印字を行うことができるようにするインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、多数のノズルが列状に配置され、それらのノズルを時分割的に駆動するインクジェット記録ヘッドにおいて、上記の課題を解決するものである。以下にその要旨を述べる。
【００２２】
本発明の第１の要旨は、被記録媒体に対して、画像を形成するための複数個のノズルを有するインクジェット記録ヘッドであって、
各々の前記ノズルを時分割的に駆動するための時分割駆動手段を有し、
前記時分割駆動手段は、外部から入力されるクロック信号に応じて、所望の順序に従って駆動させるノズルを順次選択するノズル順次選択手段を有することを特徴とする、インクジェット記録ヘッドに存在する。
【００２３】
本発明の第２の要旨は、前記ノズル順次選択手段は、外部から入力されるクロック信号に応じて２進数信号を出力するカウンタ回路と、前記カウンタ回路の出力信号に応じて駆動ノズルを選択するデコーダ回路とを有することを特徴とする、第１の要旨に記載のインクジェット記録ヘッドに存在する。
【００２４】
本発明の第３の要旨は、前記時分割駆動手段は、
前記ノズル順次選択手段と、
外部から入力されるノズル選択信号に応じて任意のノズルを個別に電気的に選択することのできる、ノズル個別選択手段とを有し、
前記ノズル順次選択手段と前記ノズル個別選択手段との信号のいずれをアクティブにするかを選択する、ノズル選択信号選択手段とを有することを特徴とする、第１または２の要旨に記載のインクジェット記録ヘッドに存在する。
【００２５】
本発明の第４の要旨は、被記録媒体に対して相対的に１度走査しながら、外部から入力される画像信号に応じてインクを吐出して画像を形成するインクジェット記録ヘッドの記録方法であって、
前記インクジェット記録ヘッドには、前記被記録材に対して前記インクジェット記録ヘッドを走査する走査方向に対して垂直なノズル列方向に、前記ノズル列方向の画像記録密度に相当するピッチで複数個のノズルが形成されており、
前記複数個のノズルを前記走査方向の画像記録密度単位内で、時間的に分散させた複数回のタイミングに分割して駆動して記録を行うインクジェット記録方法であって、
前記、インクジェット記録ヘッドは、前記複数個のノズルのうち、前記画像記録密度単位内で、互いに時間的に異なるタイミングに分割して駆動するノズル群単位を有し、前記ノズル群単位内のノズルを、前記ノズル順次選択工程によって電気的に選択するインクジェット記録方法であって、
前記ノズル群単位内に、インクを吐出することのできる正常ノズルと、吐出することのできない不具合ノズルとを有する場合、前記不具合ノズルの前記ノズル列方向に隣接する画素に対応する正常ノズルを前記不具合ノズルに対応する画像信号に対応して駆動することで、前記不具合ノズルのドット補完を行うインクジェット記録方法であって、
前記不具合ノズルの前記ノズル列方向に隣接する画素に対応する正常ノズルを、前記ノズル個別選択工程によって選択を行うことで前記不具合ノズルのドット補完を行うことを特徴とするインクジェット記録方法に存在する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、デコーダ回路の入力データを直接ヘッド外部から入力せず、カウンタ回路を用いることで、外部からの信号入力端子数を削減し、シリコン基板１０１の小型化を実現し、ひいては安価なインクジェット記録ヘッドを提供するものである。
【００２７】
さらに、上記カウンタ回路からの信号とは別系統のデコーダ回路への信号入力手段を設けることにより、インクジェット記録ヘッドの印字時間をほとんど犠牲にすることなく、不具合ノズルの補完印字を行うことができるようにするインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録方法を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１〜図４は本発明の第１の実施例を説明するための図である。図１は、本発明の第１の実施例のインクジェット記録ヘッドの駆動回路ブロック図、図２は、本発明のインクジェット記録方法を実施するインクジェット記録ヘッドの外観斜視図、図３は同インクジェット記録ヘッドの断面図、図４は同インクジェット記録ヘッドの主要部の断面斜視図、である。
【００３０】
本発明を実施するインクジェット記録ヘッドは、シリコン基板１０１上に６００ｄｐｉのピッチで２０４８個のヒーター１１１を２列設け、ノズル材で、そのヒーター１１１の各々に対応してノズルが形成されている。インクは、支持部材１０６中に形成されたインク共通液室１１７から、ベースプレート１０４を通り、シリコン基板１０１を貫通する穴として形成されたインク供給口１１０を通じてシリコン基板１０１の裏面からヒーター１１１上に供給される。
【００３１】
これらの構成は、インク供給口１１０に対してほぼ対称に構成されており、２列あるヒーター１１１は、互いに半ピッチずつ、ずれており、２列あるヒーター１１１を合わせて使用することで、１２００ｄｐｉの印字密度を実現する構成になっている。
【００３２】
インク供給口１１０の形成法は、面方位が（１００）のシリコン基板１０１を用いて、シリコンの異方性エッチング法を用いて形成しても良いし、シリコン基板１０１に機械加工を施して形成しても良いが、本実施例では、シリコン基板に異方性エッチング加工を施して形成した。
【００３３】
印字は、ヒーター１１１に電気エネルギーを印加してインクを加熱、発泡させることで、インクを吐出口１０２から吐出させ、記録を行う。ヒーター１１１への電気エネルギーの印加は、外部から電気コネクタ１０８を通じて入力される信号に応じて、電気回路基板１０７、フレキシブル回路基板１０５を通じてシリコン基板１０１上に設けられた、作り込み駆動素子１０３内のトランジスタ回路によって行われる。この作り込み駆動素子１０３は、シリコン製の基板１０１上に直接半導体工程を用いて形成した。
【００３４】
この作り込み駆動素子１０３上には封止材１１２が形成されており、インクに直接さらされないようにしている。
【００３５】
このインクジェット記録ヘッドを駆動するための回路ブロック図を図１に示す。
【００３６】
前述のように、本発明を実施するインクジェット記録ヘッドは、インク供給口１１０に対してほぼ対称の構造となっており、その駆動回路も同様に対称の構成となっている。説明のために、図１には、各々のヒーター１１１に、端から順にヒーター番号（ノズル番号）を付している。各々のノズル列のヒーター１１１は互いに半ピッチずつずれているため、図１中、上半分は、奇数のノズル番号を有するヒーター１１１に属する駆動回路、下半分は、偶数のノズル番号を有するヒーター１１１に属する駆動回路となっており、これらの駆動回路は、互いに独立して駆動できるような構成となっている。
【００３７】
本発明では、インクジェット記録ヘッドの瞬時消費電力を抑える目的と、インク液室内での圧力干渉を防止する目的で、これらの１カラム分の印字データは、１カラム分の印字をすべて同時に行わず、すべてのヒーター１１１を時間的に分散して駆動している。駆動の際は、シフトレジスタ６０４に１カラム分のデータを転送した後にラッチレジスタ６０５にそのデータを格納し、デコーダ回路６０６で時分割的に駆動する。
【００３８】
本実施例においては、片側２０４８あるノズルを２５６ずつの８つのブロックに分割し、各々のブロックを２５６時分割して駆動した。デコーダ回路６０６の入力端子は８本あり、それらは外部から入力されるクロック信号によって駆動されるカウンタ回路６１２の出力信号に接続されている。このような構成により、図１０に示した従来例に比べて、デコーダ６０６を駆動する信号線数を８本から２本（リセット信号線を含む）に減少させることができた。
【００３９】
このように、本発明は、デコーダ回路６０６の入力端子が増大化したインクジェット記録ヘッド、すなわち、時分割数を多く取ったインクジェット記録ヘッドにおいて、時分割駆動タイミングの制御を行うための信号配線数を削減するものであり、その結果として、より安価なインクジェット記録ヘッドを提供するものである。
【実施例２】
【００４０】
図５〜図７を用いて本発明のインクジェット記録ヘッドの第２の実施例の説明を行う。
【００４１】
図５は、本発明第２の実施例のインクジェット記録ヘッドの駆動回路ブロック図であり、図６は本発明第２の実施例のインクジェット記録ヘッドを使用して、不具合ノズルの補完駆動をした際の飛翔インク滴を模式的に示した模式図、図７は、不吐補完駆動を行った際の印字ドットを示す模式図である。
【００４２】
本発明第１の実施例との相違点は、デコーダ回路６０６の入力信号を、カウンタ回路６１２の出力信号とは別の信号系統からも入力、選択できる構成とし、不具合のあるノズルに対して、隣接するノズルで補完吐出できるような構成とした点である。
【００４３】
本実施例の不吐補完駆動について、図６を用いて説明する。図６は、５０７番目のノズルに不具合があり、それを５０８番目のノズルで補完吐出を行う例を示している。不具合ノズルを除く他のノズルの駆動については、本発明第１の実施例と同様に、カウンタ回路６１２に入力されるクロック信号に応じてデコーダ回路６０６を駆動し、時分割駆動を行う。この際、カウンタ回路６１２の出力がデコーダ回路６０６に入力されるよう、ＳＥＬ信号はＬＯＷレベルに設定しておく。この非補完吐出が行われている間に、デコーダ入力データ格納シフトレジスタ６０７に、５０８番目のノズルに相当するデコーダ入力データを入力し、デコーダ入力データ格納ラッチレジスタ６０８に格納しておく。
【００４４】
次に、１カラム分の非補完吐出が終了した後、ＳＥＬ信号をＨＩＧＨレベルにし、デコーダ回路６０６にデコーダ入力データ格納ラッチレジスタ６０８の出力データが入力されるように制御し、５０８番目のノズルを駆動するのである。
【００４５】
このような構成にすることで、本実施例は、図１１に示した従来例に比べ、少ないデータ転送料で不吐補完駆動を行うことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施例の駆動回路図（カウンタ回路→Ｄｅｃ）
【図２】本発明の第１の実施例のヘッド外観図
【図３】本発明の第１の実施例のヘッド断面図
【図４】本発明の第１の実施例のヘッド断面斜視図
【図５】本発明の第２の実施例の駆動回路図
【図６】本発明の第２の実施例の不吐補完飛翔ドット図
【図７】本発明第２の実施例の不吐補完印字ドット図
【図８】従来のヘッド外観図
【図９】従来のヘッド断面斜視図
【図１０】従来のヘッド駆動回路図（全シフトレジスタタイプ）
【図１１】従来のヘッド駆動回路図（ブロックマトリックスタイプ）
【図１２】従来の隣接不吐補完記録ドット図
【図１３】従来の隣接不吐補完記録ドット図
【符号の説明】
【００４７】
１０１  シリコン基板
１０２  インク吐出口
１０３  作り込み駆動素子
１０４  ベースプレート
１０５  フレキシブル回路基板
１０６  支持部材
１０７  電気回路基板
１０８  電気コネクタ
１０９  キャップ受け
１１０  インク供給口
１１１  ヒーター
１１２  封止材
１１４  ノズル
１１７  インク共通液室
４０１  吐出ドット
４０２  不吐出ドット
４０３  補完吐出ドット
５０１  印字カラム
５０２  印字ドット
５０３  不吐ノズル補完ドット
６０１  ドライバトランジスタ
６０３  ＡＮＤ回路
６０４  印字データ格納シフトレジスタ
６０５  印字データ格納ラッチレジスタ
６０６  デコーダ回路
６０７  デコーダ入力データ格納シフトレジスタ
６０８  デコーダ入力データ格納ラッチレジスタ
６１２  カウンタ回路
６１３  ３ステートバッファ
【図１】
2006168315.tif 000003
【図２】
2006168315.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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