(57)【要約】      （修正有）【課題】確実に高速データ転送が可能なヘッド基板、そのヘッド基板を用いた記録ヘッド、及び、その記録ヘッドを用いた記録装置の提供。【解決手段】従来の記録装置と記録ヘッドとの間で必要であったデータラインの複数化、クロック等の同期信号をなくした記録ヘッド及び記録装置の構成とする。記録装置では同期信号と高周波データ（記録データ）を多重化し、ヘッドユニット１０１〜１０４内では、同期信号を内部にて再生する機能を具備することで、高周波データを内部にて展開処理可能な構成とする。伝送ラインには低電圧差動伝送（ＬＶＤＳ）ライン３００を用いて高周波データ転送時の誤動作の原因となるノイズの発生を抑え、ノイズから伝送ラインを保護する。【選択図】図４
2008100483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の記録素子と前記複数の記録素子を駆動する複数の駆動素子と備えたヘッド基板であって、
外部から差動伝送ラインを介してシリアル転送される記録信号を含むシリアル信号を受信する差動信号受信器と、
前記差動信号受信器により受信したシリアル信号から前記ヘッド基板内部で用いるクロック信号を生成するクロック生成回路と、
前記クロック生成回路により再生されたクロック信号に同期して、前記差動信号受信器により受信した前記記録信号を入力するシフトレジスタとを有することを特徴とするヘッド基板。
【請求項２】
前記差動伝送ラインにより転送される信号は低電圧差動信号であることを特徴とする請求項１に記載のヘッド基板。
【請求項３】
前記差動信号受信器は外部に対して信号を送信する双方向信号送受信回路であることを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッド基板。
【請求項４】
前記複数の記録素子各々はインクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヘッド基板。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッド基板が、前記複数の記録素子の配列方向に複数配置されていることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項６】
１組の差動伝送ラインを介して前記ヘッド基板複数に対する信号を受信することを特徴とする請求項５に記載の記録ヘッド。
【請求項７】
複数組の差動伝送ラインを介して別々に、前記複数のヘッド基板各々に備えられた差動信号受信器に対して信号が転送されることを特徴とする請求項５に記載の記録ヘッド。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の記録ヘッドを用いて記録媒体に記録を行う記録装置であって、
前記記録ヘッドに供給する記録信号をパラレル信号として生成する生成手段と、
前記生成手段により生成されたパラレル信号と該信号に付随するクロック信号とを多重化したシリアル信号に変換する変換手段と、
前記変換手段により変換されたシリアル信号を差動伝送ラインを介して前記記録ヘッドに転送する転送手段とを有することを特徴とする記録装置。
【請求項９】
前記差動伝送ラインにより転送される信号は低電圧差動信号であることを特徴とする請求項８に記載の記録装置。
【請求項１０】
前記転送手段は、前記記録ヘッドから前記差動伝送ラインにより転送される信号を受信する双方向トランシーバであることを特徴とする請求項８に記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヘッド基板、記録ヘッド、及び記録装置に関するものである。特に、例えば、記録素子を多数配置したインクジェット用のヘッド基板と、そのヘッド基板が複数配置された構成の記録ヘッド、及びその記録ヘッドを用いた記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ等における情報出力装置として、所望される文字や画像等の情報を用紙やフィルム等のシート状の記録媒体に記録を行う記録装置が広く使用されている。これらの記録装置は、現代のビジネスオフィスやその他の事務処理部門で、さらには、パーソナルユースにおけるプリンタとしても使用されている。これらの記録装置には、高密度及び高速記録が強く望まれている一方で、更なるコストダウン、あるいは高精細化等を達成するべく開発、改良が試みられている。
【０００３】
上述した記録装置の中で、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インクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置はその構造的な特徴から、高密度及び高速記録が可能であり、ローコストなカラープリンタ等として広く普及している。インクジェット記録装置は、吐出口及びこの吐出口からインクを吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換素子等の記録素子を備えた記録ヘッドを用い、所望される記録情報に応じてインクを吐出して記録を行う。
【０００４】
その記録ヘッドの構成として、従来から、複数個の記録素子を一列、もしくは複数列に配置してなる記録ヘッドが知られている。このような記録ヘッドにおいては、記録素子Ｎ個を１ブロックとして同時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ている。画像データを各記録素子に対応させて整列させ、記録ヘッドに入力し、記録素子を駆動することにより、記録紙等の記録媒体に任意の記録を行うことができる。
【０００５】
さて、近年の記録の高精細化、高画質化に伴い、記録ヘッドの性能は格段に向上した。その一方でその高精細化、高画質化に伴って記録素子の個数が増大したことや、或は記録速度向上のために、記録素子の同時駆動数も増大している。また、記録素子自体の性能も進歩しており、１μ秒程度のパルス幅で、数ｐｌのインクを吐出させることが可能となっている。これは大電流を高速にスイッチングする機能素子（ＭＯＳ−ＦＥＴドライバ等）の使用によって達成されている。
【０００６】
これに加えて、記録素子に選択的に電流を通電するための画像データ転送においても同様に改善が図られている。既に、装置本体から記録ヘッドへの画像データの転送周波数は１０ＭＨｚを超えている。更に高速データ転送を達成するために、画像データ転送クロックの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの両方で画像データをシフトレジスタでシフトできるよう工夫されている。これに加え、記録素子からのインク吐出周期内に画像データの転送が完了しない場合には、画像データ転送をパラレルにして、同一クロック周波数での並行処理を行うようにしている。
【０００７】
更に、これら記録ヘッドを１ユニットとし、複数のユニットを配置した構成である所謂フルライン記録ヘッドも登場している。フルライン記録ヘッドは、記録素子を通常数千個有するユニットを数個もしくは数十個配置して構成するため、その画像データ量は膨大なものとなる。
【０００８】
特に、フルライン記録ヘッドでは、各ユニットの機能が個別的に確実に動作することが必要不可欠である。そのため、そのユニットを制御する回路の規模が大きくなり、それに伴って信号線や電源ラインの数は多くなる傾向にある。
【０００９】
特に、インクジェット方式を採用したフルライン記録ヘッドにおいては、同時駆動される記録素子の数が多くなるため、インク吐出の際に生じる圧力により、各々のノズルが相互的に圧力による干渉を受ける。この圧力干渉（クロストーク）により、記録濃度に変化が生じる場合がある。このために、記録素子を駆動した後に、ある程度放熱、もしくはクロストークを避ける休止時間を設ける等、駆動制御も煩雑化している。
【００１０】
その他にも、インクのような記録剤を収容するカートリッジの記録剤使用量、特に、インクジェット記録ヘッドのインクカートリッジの使用量にあわせて駆動制御することへの要求も増してきている。この要求は、インクの色情報や製造年月日による違い、インクの粘度による違い、使用用途による違い等多岐にわたるものである。
【００１１】
以上のような問題や要求に対処するため、これまでも、例えば、特許文献１に開示されたような構成が提案されている。即ち、記録ヘッド内部に、記録ヘッド温度を検出する手段、駆動方法を外部入力信号で任意に変更できる手段、製造ばらつきによる記録ヘッドの較差を検知できる手段を具備し、それらの情報を必要に応じて取り出して制御するのである。また、記録素子群を所定個の記録素子からなる複数のブロックに分割し、このブロック毎に時分割駆動する回路構成が実用化されている。このように記録ヘッド周辺回路は、記録装置の高機能化に伴い、様々な制御手法が取り入れられ、処理体系が煩雑化してきているのが現状である。
【００１２】
また、上記のような記録ヘッドを用いた記録装置においては、記録速度の高速化や記録密度の高精細化のために、記録ヘッド内に設けられる記録素子数が増大する傾向にある。このため、時分割駆動のブロック数が増加し、デコーダ回路等を用いても制御信号線の数は増加してしまう。例えば、論理レベルが５Ｖ、或は３．３Ｖのクロック信号を数十ＭＨｚの速度で転送すると、その放射ノイズが周辺機器へ及ぼす影響、記録装置の制御信号ラインに与える影響は共々大きくなる。
【００１３】
更に記録装置は、記録素子に通電する大電流を高速スイッチングしなければならない。機能素子によるスイッチングノイズ（誘導起電力）は、電源端子から論理レベルを超えて発生し、機能素子付近の論理信号系列配線に影響を及ぼす。この状態は、画像データやクロック信号をはじめ、制御データライン等にも論理回路の誤動作による異常記録という形で顕在化し、記録装置の構成上問題となっていた。
【００１４】
このようなノイズに対する対策として、できる限り論理回路の接地端子と電源ラインの接地端子を分離し、記録装置の電源供給末端部で短絡させる等の手法があるが、記録装置の小型化も相まって飛び込みノイズの影響が多くなってきている。記録ヘッドを搭載するキャリッジは、記録装置内でキャリッジモータにより高速移動し、その移動とともにキャリッジと記録装置本体とを接続するフレキシブルケーブルの配線基板の形状の変化で飛び込むノイズレベルも変化する。画像品質や機能が向上すればするほど、このような記録ヘッドの構成やその周辺の制御装置が複雑化するので、記録装置本体の制御部はノイズによる誤動作対策等、その制御も煩雑になってくる。このため、その記録ヘッドを搭載する記録装置本体の制御部には大きな負荷が生じている。
【００１５】
例えば、記録ヘッドの動作モードに含わせて駆動パターンを変化させる等の制御シーケンスの管理／実行を行う必要がある。記録ヘッドの製造ばらつきやロット差が大きい場合には、その記録状態の差が顕著に画像に反映されてくる場合もあるのでこれらを管理して較正することが必要になる。更にヘッドの機種判別や駆動状況を逐次モニタするなど、記録装置と記録ヘッドとの間で常にデータ通信を行うことも必要になってくる。このような制御データラインに飛び込むノイズは、記録装置にとって致命的な誤動作要因となっている。更に、記録装置全体が放射するノイズにより、周辺機器に影響を与えるという相互的なＥＭＩ（電磁干渉）対策が必要である。
【００１６】
上記の問題に対処するために、これまでにも特許文献２に記載のような各端子差動の２入力端子を設ける方法がある。これによりコモンモードの飛び込みノイズは相殺される。しかしながら、この方法では、記録装置本体、及びキャリッジまたは記録ヘッド内の論理回路の制御論理レベルと同等な信号レベルで、信号を２端子の伝送ラインを通過させることになる。この場合には、その伝送ラインのインダクタンス、インピーダンスによる波形の劣化によりデータレートが低くなることが避けられない。このことで、高周波転送によるＥＭＩの影響が大きくなる等、記録装置だけでなくその周辺機器をも誤動作させる放射ノイズが発生するという問題が生じてしまう。
【００１７】
この点を鑑み、特許文献３、特許文献４には低電圧差動信号（ＬＶＤＳ）ラインを用いた記録装置の構成が開示されている。ＬＶＤＳ技術に順ずるこの方式はＥＭＩ対策としての観点から有効な手法といえる。
【００１８】
図１０はＬＶＤＳ技術を記録ヘッドと記録装置との間の転送に適用した場合の一般的な構成を示す図である。
【００１９】
この場合、記録装置４００からＬＶＤＳトランシーバ４０１により伝送されたデータ、クロック、ラッチ信号等を記録ヘッド２００のＬＶＤＳレシーバ２０１で受信する。この信号は各々ヘッド制御部２０２に入力され、ヘッド駆動回路２０３の駆動制御を行う。この伝送ラインを介して、任意に記録ヘッドの情報となるメモリ２０３やセンサ２０４にアクセスするタイミング信号が特定のプロトコルに従って通信される。例えば、メモリ２０４からの情報を取得したい場合には、メモリアクセスコマンドデータの伝送にＬＶＤＳライン３００を使用する。また、センサ情報を取得する場合にも、センサアクセスコマンドデータの伝送にＬＶＤＳライン３００を使用する。
【００２０】
ＬＶＤＳ技術はＥＭＩに対して効果的な構成のため、ＬＶＤＳライン内、および他の通信ラインに及ぼすノイズ等の問題から記録ヘッド、記録装置のトラブルを低減できるという利点がある。
【特許文献１】特開平７−２４１９９２号公報
【特許文献２】特開平１０−１６６５８３号公報
【特許文献３】特開２００２−３２６３４８号公報
【特許文献４】特開２００５−１９９６６５号公報
【特許文献５】特開２００２−２２５２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上記従来のＬＶＤＳを用いる技術を記録装置に適用するに当たり、いくつかの課題がある。
【００２２】
図１０にも示されているように、ＬＶＤＳラインは必ず反転した２つのペア信号を供給するため、記録素子の増大に伴ってデータ信号線の数を複数にすると端子数がその倍に増えてしまう。端子数の増大は、記録装置と記録ヘッドのコストアップや接続信頼性を低下させることになる。本来、ＬＶＤＳラインは高速転送可能なラインのため、多くのデータ信号線を設けなくとも転送速度の高速化により対処できる。
【００２３】
しかしながら現実には、記録ヘッド側に実装された回路の最大動作周波数が十数ＭＨｚ程度であったため、データ、クロック端子等を実質的な高周波信号の送受信に対応させる対策はとられていなかった。記録装置と記録ヘッドの結合に関して言えば、記録ヘッドを搭載したキャリッジが頻繁に移動する。従って、記録装置の特徴的な伝送ラインこそ、端子数を極限まで少なくし、接続信頼性を高めることが必要不可欠である。
【００２４】
例えば、ＥＭＩ対策のためにクロック信号をなまらせると、立ち上がりスピードが緩やかな部分にノイズが飛び込み記録装置や記録ヘッドが誤動作する場合がある。今後ますます高速化される記録装置と記録ヘッドでは、このような問題を解決することが求められている。特に記録装置においては、記録素子の増大に伴う記録情報量を少ない端子数で高速に転送することは重要な課題であり、記録ヘッドにおいては、その記録情報を記録素子の駆動に高速に展開処理することが重要である。
【００２５】
更に、フルライン記録ヘッドについては特許文献５に開示された構成が知られている。例えば、特許文献５の図５には、記録装置からフルライン記録ヘッド内の制御回路に配線されるクロックとデータのＬＶＤＳ伝送ラインが示されている。この構成は、具体的にはシリアルデータストリームとその対応クロック信号をＬＶＤＳラインで受信する構成である。ＬＶＤＳ技術は上記のようにＥＭＩ対策として有効であり、フルライン記録ヘッドには効果的である。
【００２６】
しかしながら、この伝送ラインを高周波で駆動した場合、クロックと別回線で送信されるデータはクロックのジッタ等で正確に同期が取れない可能性がある。フルライン記録ヘッドは扱う画像データ量が膨大であり、ＬＶＤＳラインには数１００ＭＨｚ程度の高周波転送が要求される。画像データの同期が行われない場合、画像に不具合を生じ、高品位画像を損なうことになる。
【００２７】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、確実に高速データ転送が可能なヘッド基板を提供することを目的としている。また、そのヘッド基板を用いた記録ヘッド、及び、その記録ヘッドを用いた記録装置を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記目的を達成するために本発明のヘッド基板は、以下のような構成からなる。
【００２９】
即ち、複数の記録素子と前記複数の記録素子を駆動する複数の駆動素子と備えたヘッド基板であって、外部から差動伝送ラインを介してシリアル転送される記録信号を含むシリアル信号を受信する差動信号受信器と、前記差動信号受信器により受信したシリアル信号から前記ヘッド基板内部で用いるクロック信号を生成するクロック生成回路と、前記クロック生成回路により再生されたクロック信号に同期して、前記差動信号受信器により受信した前記記録信号を入力するシフトレジスタとを有することを特徴とする。
【００３０】
また他の発明によれば、上記構成のヘッド基板が複数の記録素子の配列方向に複数配置されていることを特徴とする記録ヘッドを備える。
【００３１】
さらに他の発明によれば、上記記録ヘッドを用いて記録媒体に記録を行う記録装置であって、前記記録ヘッドに供給する記録信号をパラレル信号として生成する生成手段と、前記生成手段により生成されたパラレル信号と該信号に付随するクロック信号とを多重化したシリアル信号に変換する変換手段と、前記変換手段により変換されたシリアル信号を差動伝送ラインを介して前記記録ヘッドに転送する転送手段とを有することを特徴とする記録装置を備える。
【発明の効果】
【００３２】
従って本発明によれば、差動伝送ラインの情報をもとにヘッド基板内部で生成されるクロック信号に同期して、差動伝送ラインにより転送された記録信号をヘッド基板内で高速に処理することができるという効果がある。
【００３３】
これにより従来よりも高速な信号転送を達成できるので、将来的な記録ヘッドの記録素子数の更なる増加、高密度化にも対応できる。また、このような高速大容量データ転送が一系統の伝送ラインのみで可能となる。
【００３４】
また差動伝送を、例えば、低電圧で行なうことにより、高速のデータ転送にも係らず、放射ノイズが低減されるという利点もある。伝送ライン内の高周波データに飛び込むノイズを相殺し、記録ヘッドに伝送するデータに異常が発生するのを防止することができ、ノイズに対する耐性を向上できる。
【００３５】
さらに記録装置でも、記録信号の転送をより高速に処理できるので、プロセッサや制御回路における処理時間を大幅に短縮できる。また、放射ノイズや外部のノイズの影響を受けにくい信頼性の高い記録装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について、さらに具体的かつ詳細に説明する。なお、既に説明した部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００３７】
なお、この明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わない。また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。
【００３８】
また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。
【００３９】
さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきものである。従って、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。
【００４０】
またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。
【００４１】
以下に用いる記録ヘッド用基板（ヘッド基板）とは、シリコン半導体からなる単なる基体を指し示すものではなく、さらに各素子や配線等が設けられた構成を差し示すものである。
【００４２】
さらに、基板上とは、単に素子基板の上を指し示すだけでなく、素子基板の表面、表面近傍の素子基板内部側をも示すものである。また、本発明でいう「作り込み」とは、別体の各素子を単に基体表面上に別体として配置することを指し示している言葉ではなく、各素子を半導体回路の製造工程等によって素子板上に一体的に形成、製造することを示すものである。
【００４３】
＜記録装置の基本構成（図１）＞
図１は本発明の代表的な実施例であるインクジェット方式の記録装置ＩＪＲＡの主要部の構成を示す外観斜視図である。この実施例のインクジェット方式の記録装置は、図１に示すように、例えば、連続シート記録用紙Ｐのような記録媒体の全幅にわたる範囲にインクジェットを吐出する記録ヘッド（フルライン記録ヘッド）ＩＪＨを記録用紙の搬送方向に配列した構成をもっている。これらの記録ヘッドＩＪＨの吐出口ＩＮからはインクが所定のタイミングで記録用紙Ｐに向けて吐出される。
【００４４】
この実施例では、折畳の可能な連続シートである記録用紙Ｐが以下に説明する制御回路からの制御によって搬送モータを駆動し、図１に示すＶＳ方向に搬送され、記録用紙上に画像記録がなされる。なお、図１において、５０１８は搬送ローラ、５０１９は搬送ローラ５０１８と共に連続シート記録用紙Ｐを記録位置に保持し、駆動モータ（不図示）によって駆動される搬送ローラ５０１８に連動して記録用紙Ｐを矢印ＶＳ方向に搬送する排出側のローラである。
【００４５】
なお、図１ではモノクロ記録を行う構成として、ブラック（Ｋ）インクを吐出するために１つのフルライン記録ヘッドＩＪＨが備えられる構成が例示されている。カラー記録を行う場合には、カラー記録に用いる、少なくとも、イエロ（Ｙ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、シアン（Ｃ）インク、及びブラック（Ｋ）インクに対応して、少なくとも４つのフルライン記録ヘッドが記録用紙の搬送方向に沿って備えられる。
【００４６】
また、高画質記録や高速記録のために、同じ色のインクを吐出するフルライン記録ヘッドを例えば、２個備えるような構成としても良い。このような構成については、以下に示すいくつかの実施例で具体的に説明する。
【００４７】
またさらに、記録装置に用いる記録媒体は図示のような連続シートでも良いし、カットシートでも良い。
【００４８】
＜記録装置の制御構成（図２）＞
図２は、図１に示す記録装置の制御構成を示すブロック図である。
【００４９】
図２において、１７００は記録信号を例えば、ホストコンピュータなどの外部装置から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（必要によっては文字フォントを含む）を格納するＲＯＭである。また、１７０３は各種データ（上記記録信号や記録ヘッドに供給される記録データ等）を一時的に保存しておく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１７０１、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。１７０８は記録用紙（本実施例では連続シート）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は搬送モータ１７０８を駆動するためのモータドライバである。このヘッドドライバから後述するＬＶＤＳライン３００を介してデータが記録ヘッドに供給される。
【００５０】
上記制御回路の動作概要を説明すると、インタフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７０４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１７０６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、記録動作が行われる。
【００５１】
次に、実際にフルライン記録ヘッドの構成について説明する。
【００５２】
図３はフルライン記録ヘッドを構成するヘッドユニットの配置について示した模式図である。
【００５３】
図３に示すように、この実施例のフルライン記録ヘッドは、所定数のノズル群を持つヘッドユニットを複数個、ノズル列方向にずらしつつ配置している。図３の場合、ヘッドユニット１０１〜１１０で合計１０個を配置し、全体としては記録幅の長いノズル群を実現している。各ヘッドユニットは後述するヘッド基板を内部に有している。
【００５４】
次に以上のような構成の記録装置に搭載するフルライン記録ヘッドのヘッドユニットの構成と記録装置との接続構成についてのいくつかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００５５】
図４は記録ヘッドと記録ヘッドを構成するヘッドユニットと記録装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００５６】
図４において、既に、図２、図１０を参照して説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付して、その説明は省略する。
【００５７】
図４に示すように、ヘッドコントローラ２０２を含むヘッドユニット１０１……はＬＶＤＳライン３００においてバス接続され、記録装置からの高周波データにより個別制御される構成となっている。記録装置側にはＬＶＤＳトランシーバ４０１ａが備えられ、記録ヘッドの各ヘッドユニットにはＬＶＤＳレシーバ２０１ａが備えられる。また、電源制御部１７１１の制御により電源１７１０から記録ヘッドＩＪＨの各ヘッドユニットには電力が供給される。
【００５８】
高周波データに含まれるヘッドユニット選択情報によって、各ヘッドユニットに固有データは選択的に受信される。図４に示すような構成の場合、ＬＶＤＳライン３００における高周波データの転送速度は数１００Ｍビット／秒となる。このためヘッドユニット内ではクロック信号との同期ため、ＰＬＬ等を用いて内部クロックとの同期化を図る。記録ヘッドＩＪＨから記録装置へのフィードバック情報の転送速度はそれほど高速でなくても問題ないため、通常の論理回路レベルを適用する。
【００５９】
図５はヘッドユニット内部にあるヘッド基板上に作り込まれた詳細な構成を示す機能ブロック図である。この図ではヘッドユニット１０１に対応するヘッド基板の構成を代表的に示しているが、他のヘッドユニットにも同様のヘッド基板が備えられている。
【００６０】
ヘッド基板１２０の端子には、図５に示すように各端子が設けられている。またこのヘッド基板を備えるヘッドユニット１０１にはヘッド基板の外周の各端子に接続されたフレキシブル基板（不図示）等が設けられている。図５に複数示されている電源端子ＶＨ、及びＧＮＤＨは記録素子に記録電流を通電する電源端子とその帰還電流の接地端子である。
【００６１】
一記録素子あたりの記録電流は数１０ｍＡで、１０素子以上同時に通電した際は、１Ａを越える。このため、インク供給口１７の両側に設けられた１２８０個の電気熱変換素子等の記録素子１６から構成される記録素子列単位に２系統、分散させて配置している。これら１２８０個の記録素子はＡ１〜Ａ１２８０、Ｂ１〜Ｂ１２８０で示されている。ＶＤＤは半導体回路を駆動するための電源端子、ＧＮＤＬはその接地端子である。なお、図５ではこれらの端子を一つのみ図示したが、半導体回路の構成にあわせて、適宜追加することもある。
【００６２】
図５に示す構成ではデータ信号入力線として、ＤＡＴＡ＋およびＤＡＴＡ−で示される一系統の差動伝送ラインのみがある。
【００６３】
この実施例では、差動伝送ラインで送られるデータを高周波データとし、差動レシーバ２以降、記録素子へ対応するデータを記録データとする。その他の信号線としては記録装置側から任意に記録素子を駆動するエネルギーを与えるパルス信号入力線が２本あるのみである。この２本の内訳は、記録素子１６を同一記録素子列内の奇数、偶数位置を別々に駆動することが可能なＯＤＤ、ＥＶＥＮ端子となっている。この端子は負論理信号のため、反転バッファ１２、１３を介してヘッドユニット内のＡＮＤ回路１４に接続される。
【００６４】
パルス信号は図４では表記していないが、メモリ２０４に格納される情報にあわせて最適なパルス幅のパルス信号をヘッド制御部２０２にて発生する構成でもよい。また、ＤＡＴＡ＋およびＤＡＴＡ−で示される一系統の差動伝送ラインによって得られるパルス幅データによって、最適なパルス幅信号をヘッド制御部２０２にて発生する構成でもよい。なお、ヘッド基板１２０は２色分（１色でもよい）に対応可能なインク供給口１７が半導体基板を貫通して開口している。
【００６５】
ＯＤＤ、ＥＶＥＮ端子から入力される信号は、偶奇の記録素子に対応したＡＮＤ回路１４に供給されており、また複数の記録素子列に共通に機能している。さて、記録素子１６はその列毎に６４０個配置され、その数に対応する６４０ビットドライバ１５がＡＮＤ回路１４に入力される記録データ、分割駆動データ、パルス信号に応じて駆動される。記録データは記録素子列に対応したラッチ回路７、８、９、１０からの出力である。分割駆動データはデータラインの最後の４ビットを使用してラッチ回路６に入力され、その出力をデコーダ回路１１で１６種類の出力に変換する。
【００６６】
さらにラッチ回路６〜１０には、シフトレジスタ回路が４、５によりデータを割り当てる。このシフトレジスタ回路は、本発明の特徴である、高速転送に対応したものである。このシフトレジスタ、及びそのシフトクロック生成と、その展開後のラッチ回路に入力されるラッチ信号を制御する構成が、本発明の特徴的な構成となる。
【００６７】
従来の記録ヘッドの構成（不図示）では、このシフトレジスタのデータのシフトを数１０ＭＨｚ程度のシフトクロックを用いて行っていたが、本発明ではその２倍以上の速度で処理する。従来、数１０ＭＨｚを越えるクロック入力は、半導体回路の入力バッファサイズの増大を招いていた。このため、転送速度が５０ＭＨｚ以上のデータ転送に関しては、その転送周波数を落として２系統以上のデータラインでのデータ転送を行っていた。そこで記録素子数が数千個になると、その分データラインをパラレルにしていた。このため、データ入力端子数が増加していた。
【００６８】
これに対し、この実施例では、データライン受信部を差動伝送ラインとし、図５に示すように、ＬＶＤＳレシーバ２を用いている。ＤＡＴＡ＋とＤＡＴＡ−による差動入力信号は低電圧で数１００ｍＶ程度である。これらの低電圧信号は回線上の消費電力を抑え、ＥＭＩ対策にも寄与するとともに、入力段の差動バッファサイズを低減できる。半導体回路内に高周波データが入力された後は、内部回路は小さく構成することで高周波特性に見合う機能を引き出すことができる。
【００６９】
この実施例の最も特徴的な構成として、ＬＶＤＳレシーバ２以外にデータシフトクロックの入力がないことが特徴としてあげられる。高周波データを差動ラインを用いて入力しても、これに同期したクロックを入力しないとデータ展開はできない。
【００７０】
従来は特許文献５に開示されているように、クロックラインもＬＶＤＳレシーバにより受信する方法が取られたが、より高周波になると、クロックの送信側でのジッタ（クロックタイミングの微妙なずれ）を生じ、高周波データとの同期がとれない可能性がある。また、クロックを２端子で受けることで端子数も増加する。これらの点を踏まえて、この実施例では、データラインから多重化されたクロックを再生することを特徴とする。言い換えると、ヘッドユニット１０１にクロック入力しなくとも、クロックリカバリ回路３とタイミング制御回路３ａでヘッドユニット内部のクロックを生成する構成を採用している。
【００７１】
図６は図４に示すＬＶＤＳラインとその周辺回路のみを示す回路図である。
【００７２】
図６では、実際にバス接続した際の構成として、記録ヘッド内の配線を示したものである。記録装置側のゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）１７０４及びヘッドドライバ１７０５から送信されるパラレルデータ信号はＬＶＤＳトランシーバ４０１ａでクロックを多重化し、シリアル信号として送り出される。一方、記録ヘッドのＬＶＤＳレシーバ２０１ａを通過後は、その情報から同期クロックを再生し、以降はシリアル―パラレル変換される。
【００７３】
図６において、パラレル信号は太い矢印で示されている。
【００７４】
バス接続のＬＶＤＳ構成では、単一終端構成と複数（双方向も含む）接続がある。
【００７５】
前者はＬＶＤＳトランシーバを一端に設置し、もう一方の端部に向かってＬＶＤＳレシーバを接続、最終端に終端抵抗が必要になる。後者は両端に終端抵抗を配置し、ＬＶＤＳトランシーバおよびレシーバをその間に配置する構成である。
【００７６】
この実施例では後者の例を図６と図７に示している。
【００７７】
記録ヘッドには、図３に示したように、ヘッドユニット１０１〜１１０のヘッド基板に電気的な接続を行う配線基板を設ける。この構成はプリント基板であっても、フレキシブル基板のような形態であってもよい。この配線基板には、バス接続のＬＶＤＳが効果的に機能するように、ペア配線の間隔をできる限り短く配置する。さらに、ＬＶＤＳ配線は周囲からの電気的な影響をできる限り受けないようにする。前述の終端抵抗をバス配線の両端に配置し、高周波応答速度を高めるためにプルアップ、プルダウン抵抗を付加する。このようにして、高周波ＬＶＤＳバスに対してはわずか２本のペア配線のみで、大容量高速データ転送が達成される。
【００７８】
図７は図４に示す高周波ＬＶＤＳラインが双方向バスとした場合の構成を示す回路図である。
【００７９】
記録装置側のＧ．Ａ．１７０４及びヘッドドライバ１７０５からのパラレルデータ信号はＬＶＤＳトランシーバ４０１ａでクロックを多重化し、シリアル信号として送り出すとともに、同一回線で受信データをシリアル―パラレル変換する機能をもつ。
【００８０】
同様に、記録ヘッド内のＬＶＤＳレシーバ２０１ａもシリアル―パラレル変換とパラレル―シリアル変換機能を有する。図７において、パラレル双方向信号は太い矢印で示されている。
【００８１】
図７に示す双方向高周波ＬＶＤＳバスにおいても、図６と同様な配線構成が適用可能である。例えば、記録ヘッドの情報をこの双方向バスで記録装置側に伝送することも可能である。記録ヘッドに機能を付加するほど情報処理量が多くなるため、図７に示す構成のような双方向通信が必要になってくる。
【００８２】
このような双方向伝送構成により、画像データが正確に記録ヘッドに送られたかどうか記録装置側に確認通知することもできる。その他エラー訂正等、汎用記録ヘッドとしての標準化が進めばその用途は多岐にわたり、この種の記録ヘッドを様々な装置に適応させることも可能である。
【実施例２】
【００８３】
図８は実施例２に従う記録ヘッドと記録装置の構成を示すブロック図である。
【００８４】
なお、図８において、既に、図２、図４、図１０で説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明は省略する。
【００８５】
この実施例では、ヘッド制御部２０２を含むヘッドユニット１０１のヘッド基板……に対し、ＬＶＤＳライン３００ａ〜３００ｄをバス接続せずに高周波ＬＶＤＳラインを複数に分ける構成をとる。この場合、各ヘッドユニットのＬＶＤＳレシーバと記録装置のＬＶＤＳトランシーバとが１対１の対応関係となるため、記録装置からの高周波データにヘッドユニット選択情報を付加することはなく、各ヘッドユニットは個別制御される。
【００８６】
この実施例に従う構成は、各ヘッドユニットが記録素子数や制御機能等の点から比較的大規模な場合に有効である。
【実施例３】
【００８７】
図９は実施例３に従う記録ヘッドと記録装置の構成を示すブロック図である。
【００８８】
なお、図９において、既に、図２、図４、図１０で説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明は省略する。
【００８９】
この実施例では、記録ヘッドＩＪＨとは別にヘッド制御部２０２を備える構成をとる。この実施例は、ＬＶＤＳを持たない既存の構成であるヘッドユニットを複数配置した記録ヘッドを用いる場合に有効であり、１つのヘッド制御部２０１が複数のヘッドユニット１０１〜１０４を並列制御の形で駆動制御を行なう。この実施例に従うヘッド制御部２０２はＡＳＩＣのような部品とし、記録ヘッドとは別にその記録ヘッド近傍に配置する。
【００９０】
ヘッド制御部と各ヘッドユニットのヘッド基板との接続は複数の配線接続となるが、距離を短くし、さらに電源ラインと分離することでＥＭＩ等の影響を低減できる。また、記録ヘッドに対しヘッド制御部を直接実装する形でも構わない。例えば、図３に示すヘッド基板にヘッドユニットに共通のヘッド制御部を実行するように構成すると良い。
【００９１】
またさらに、記録ヘッドと記録装置本体との間を所定の転送プロトコルに従って、パケット伝送を行なえば、転送制御データ全ての伝送を１つの伝送ラインで実現することが可能になる。標準化された記録ヘッドアセンブリは、使用用途の多様化をもたらすものである。
【００９２】
なお以上説明した実施例の構成に関し、本発明の効果が得られる限り、電気的、機械的な構成の違いやソフトウエアシーケンス等の違いに左右されないことはいうまでもない。
【００９３】
また以上説明した実施例ではフルライン記録ヘッドを搭載した記録装置を例として説明したが本発明を往復移動するキャリッジに搭載した記録ヘッドを使用する記録装置に適用することも可能である。この場合、キャリッジに例えばインクの色に対応する複数のヘッド基板を設ける構成をとることができる。
【００９４】
さらに以上説明した実施例では、記録装置から記録ヘッドへの高速大容量のデータ伝送を実現する構成として、低電圧差動信号（ＬＶＤＳ）ラインを用いたが本発明はこれにより限定されるものではない。例えば、ＬＶＤＳラインの代わりに低電流差動伝送（ＬＣＤＳ）用いた構成にしても良い。差動伝送ラインにＬＣＤＳを用いた場合、記録装置と記録ヘッド間にある差動伝送ライン内の情報伝送速度に対し、記録ヘッドで展開される情報の速度が半分以下になるように構成することが可能である。
【００９５】
またさらに以上説明した実施例において、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。
【００９６】
以上の実施例は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出のために熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体等）を備え、その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て記録の高密度化、高精細化が達成できる。
【００９７】
さらに加えて、本発明のインクジェット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装置として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、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採るもの等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の代表的な実施の形態であるインクジェット記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。
【図２】記録装置の制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】フルライン記録ヘッドの構成概略を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に従うヘッドユニットと記録装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】ヘッドユニットの詳細な構成を示す機能ブロック図である。
【図６】図４に示すＬＶＤＳラインとその周辺回路のみを示す回路図である。
【図７】図４に示す高周波ＬＶＤＳラインが双方向バスとした場合の構成を示す回路図である。
【図８】実施例２に従う記録ヘッドと記録装置の構成を示すブロック図である。
【図９】実施例３に従う記録ヘッドと記録装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の差動伝送ラインを用いた記録装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９９】
２、２０１、２０１ａ  ＬＶＤＳレシーバ
３  クロックリカバリ回路
３ａ  タイミング制御回路
４、５  シフトレジスタ
６〜１０  ラッチ回路
１１  デコーダ回路
１２、１３  ＯＤＤ／ＥＶＥＮ端子用反転バッファ回路
１４  ＡＮＤ回路
１５  ６４０ビットドライバ
１６  記録素子
１７  インク供給口
１０１〜１１０  ヘッドユニット
３００  ＬＶＤＳライン
４０１、４０１ａ  ＬＶＤＳトランシーバ
【図１】
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【図２】
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【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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