(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント装置本体に装着されてプリントに用いられるプリントヘッドのヒータボードであって、
プリント媒体に画像を記録する複数の電気熱変換素子と、
該複数の電気熱変換素子を駆動するためのドライバ回路と、
ＲＯＭないしＲＡＭのメモリ手段と、
プリントに用いるプリントデータの処理、および前記プリント装置全体の動作を制御するＣＰＵと、
前記ドライバ回路、前記メモリ手段及び前記ＣＰＵを接続してデータを転送するためのデータバス、アドレスバスを含む内部バスと、
プリント装置本体に入力されるプリントデータ及びプリント制御データを前記プリントヘッドが直接受信するためのインターフェースと、
前記ＣＰＵによって処理された前記複数の電気熱変換素子を駆動するためのデータを、前記内部バスを介して前記メモリ手段から前記ドライバ回路へ転送する転送手段とを有し、
前記転送手段は、前記ＣＰＵを介さずに、前記メモリ手段に格納されたデータを前記内部バスを介して前記ドライバ回路へ転送することを特徴とするヒータボード。
【請求項２】
前記転送手段は、前記ＣＰＵを介して前記メモリ手段から前記ドライバ回路へ転送する方式と、前記ＣＰＵを介さずに前記メモリ手段から前記ドライバ回路へ転送する方式と、を選択可能とすることを特徴とする請求項１に記載のヒータボード。
【請求項３】
前記転送手段は、転送するデータの量に応じて、前記ドライバ回路へデータを転送する方式を選択することを特徴とする請求項２に記載のヒータボード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント装置本体に搭載されて駆動されることによりプリント媒体に画像をプリントするプリントヘッドのヒータボードに関するものである。
【０００２】
このようなプリントヘッドを採用したプリンタ装置の構成を図５及び図６に示す。
【０００３】
図５は前述の図２及び図３に示すプリントヘッドを採用したプリンタ装置の構成とホストコンピュータ３０との接続を示す図である。
【０００４】
図５において、ホストコンピュータ３０からプリンタ装置２１内の入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２９にプリント情報が送られる。このプリント情報はマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２８に送られ、メモリ（図示せず）によるプログラムにより所定のプリント情報に加工される。この加工されたプリント情報はドライバ２７を介してヒータボード１ａ，１ｂに送られ、ドライバ２７により電気熱変換素子２を駆動してインクを吐出することによりプリント媒体にプリントする。このプリントヘッド２２にはヒータボード１ａ，１ｂの他に、例えばプリントヘッド２２の温度を上昇させる保温ヒータ２４とヘッド温度を検知する温度センサ２５等が設けられ、マイクロプロセッサ２８とドライバ２７を用いてプリント品位が向上するように制御する。
【０００５】
図６は図４のプリントヘッドを採用したプリンタ装置の構成とホストコンピュータとの接続を示す図である。ヒータボード１ｃ内に電気熱変換素子２の他にドライバ２７を含む構成になる。また、電源２６はドライバ２７に接続され、ドライバ２７を介して電気熱変換素子２にプリントデータが供給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の構成では、それぞれ次のような解決すべき課題がある。
【０００７】
▲１▼図２の場合は、端子１７ａの端子数、配線数が少なくとも電気熱変換素子数分必要である。従って、ヒータボード１ａの基板サイズも大きくなり、またプリンタ装置２１内部の配線も多数で複雑となり、コスト高となる。
【０００８】
▲２▼図３の場合は、マトリクスダイオード１８（ｍ×ｐ）を用いている場合、端子１７ｂの電気接点数、配線数は、電気熱変換素子数ｎに対してｎ＝ｍ×ｐとなるため（ｍ＋ｐ）の数で済む。しかし、この場合はマトリクス駆動であるためにノズルの駆動の方法の自由度が低くなる。
【０００９】
▲３▼図４の場合では、端子１７ｃの電気接点数、配線数は前述の例よりも少ないが、シフトレジスタ２０を用いたシリアルデータ転送であるため、プリント装置２１内でプリントデータを一旦シリアルデータに変換しなければならない。よって、ソフト面及びハード面での負荷が大きくなり、プリントデータの転送速度の低下やハードウェアのコストアップなどの問題がある。
【００１０】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、プリントヘッドのヒータボードにより、データの処理と処理されたデータに基づく電気熱変換素子の駆動を行ってプリント媒体に画像を記録できるプリントヘッドのヒータボードを提供することを目的とする。
【００１１】
【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ヒータボードは以下のような構成を備える。即ち、
プリント装置本体に装着されてプリントに用いられるプリントヘッドのヒータボードであって、
プリント媒体に画像を記録する複数の電気熱変換素子と、
該複数の電気熱変換素子を駆動するためのドライバ回路と、
ＲＯＭないしＲＡＭのメモリ手段と、
プリントに用いるプリントデータの処理、および前記プリント装置全体の動作を制御するＣＰＵと、
前記ドライバ回路、前記メモリ手段及び前記ＣＰＵを接続してデータを転送するためのデータバス、アドレスバスを含む内部バスと、
プリント装置本体に入力されるプリントデータ及びプリント制御データを前記プリントヘッドが直接受信するためのインターフェースと、
前記ＣＰＵによって処理された前記複数の電気熱変換素子を駆動するためのデータを、前記内部バスを介して前記メモリ手段から前記ドライバ回路へ転送する転送手段とを有し、
前記転送手段は、前記ＣＰＵを介さずに、前記メモリ手段に格納されたデータを前記内部バスを介して前記ドライバ回路へ転送することを特徴とする。
【００１３】
【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の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は本実施の形態のプリントヘッドのヒータボード１００の構成を示すブロック図である。尚、この実施の形態では、プリントヘッドは各ノズルに対応して設けられた発熱抵抗体（電気熱変換素子２）に通電する。この発熱抵抗体はノズル内に配置されており、この発熱によりインクに膜沸騰が発生してノズル（プリント要素）よりインクを吐出してプリントが行なわれる。
【００１５】
この実施の形態のヒータボード１００内部には、通常のプリンタ装置で必要な電気回路の大半が内蔵されている。まず、ホストコンピュータ３０からのプリントデータやプリント制御データが伝送ライン１４を介して入出力インタフェース８を通して入力される。こうしてホストコンピュータ３０より入力されたプリントデータは、内部バス１３を介してマイクロプロセッサユニットＣＰＵ４に取り込まれる。ここで、伝送ライン１４が一般にセントロニクスインタフェースやＲＳ２３２Ｃ等に準拠した仕様であるのに対し、内部バス１３はデータバス、アドレスバスおよび制御バスを含み、ＣＰＵ４の演算処理のビット単位により、４ビット，８ビット，１６ビット、…等の複数の並列信号を伝送する。
【００１６】
また取り込まれたプリントデータは、データ圧縮されたものであってもよい。画像データは膨大な量であり、保存するメモリや転送時間に大きな負荷がかかるため、一般にデータ圧縮する手法をとるが、圧縮されたデータをそのまま本実施の形態のヒータボードに転送し、ヒータボード内のＣＰＵで伸長して元の画像データに戻すことで、データ転送時間やメモリ容量を節約できる。
【００１７】
このＣＰＵ４に取り込まれたプリントデータは、例えば画像データ，画像制御データ、画像品位補正データ等を含み、このプリントデータの処理には同じくヒータボード１００内に内蔵され、内部バス１３を介して接続されているＲＯＭ５，ＲＡＭ６を用いて処理される。このＲＯＭ５には、ＣＰＵ４の制御プログラムが記憶されており、所定の画像データをパターンとして保存している。このＲＯＭ５としては、マスクＲＯＭ，Ｅ2ＰＲＯＭ，ワンタイムＲＯＭ等が用いられる。またＲＡＭ６には、ホストコンピュータより送られたデータや、データ処理、演算時にワークエリアとして用いられる他、画像データや画像処理されたプリントデータ等を保存している。これらのデータはドライバ３を介して電気熱変換素子２に送られ、プリントデータに応じて発熱抵抗体を発熱駆動することによりインクを吐出する。
【００１８】
プリントデータは、用途に応じてＣＰＵ４から内部バス１２を介しドライバ３に送られる場合と、ＲＯＭ５やＲＡＭ６から直接ドライバ３に送られる場合がある。多量のデータを高速にドライバ３に送る場合は、ＣＰＵ４を介さずにＲＯＭ５やＲＡＭ６から直接、ドライバ３に送る方式（ダイレクトメモリアクセス：ＤＭＡ）がとられる。さらに、ＲＯＭ５，ＲＡＭ６のメモリ構成をノズル数ｎに応じてｎ×ｘというようにし、内部バス１２の線数をｎ本とし、メモリ（ＲＡＭ６）から直接ドライバ３、電気熱変換素子２に送るようにすることにより高速にデータ転送できる。
【００１９】
また、このヒータボード１００にはクロック発振回路７が設けられており、この発振回路７より出力されるクロック信号に応じてＣＰＵ４が動作している。１０はタイマ回路で、ＣＰＵ４の指示により所定時間を計時して、その時間の経過をＣＰＵ４に通知する。これによりＣＰＵ４は、電気熱変換素子２への通電時間やモータ３２の制御等を行うことができる。１１は外部素子ドライバで、外部モータ３２やソレノイド、外部ヘッド（図示せず）を駆動する。９はＡ／ＤコンバータやＤ／Ａコンバータ、オペアンプ等のアナログ回路などを有し、入出力端子１５を介して外部よりのアナログ信号を入力してデジタル信号に変換して内部バス１３に出力したり、内部バス１３よりのデジタル信号をアナログに変換して出力することができる。また同様に、図示しない発光素子，受光素子、磁気センサなどを設け、プリント位置（キャリッジの走査位置）を検知してプリントタイミングと同期をとったり、温度・圧力・磁気発生手段３４、状態検知手段３３、例えば温度検知素子や圧力検知素子等を設け、ヘッド温度を検知してフィードバック制御をすることができる。
【００２０】
また、電磁波検知素子（図示せず）を設けることで、電波によるプリント信号や制御信号を入力することができる。また、熱発生素子（ヒータ、発光素子（レーザ等）、マイクロ波等の電磁波）を設け、印字用紙に吐出したインクを加熱蒸発させることにより定着時間を短縮し画像品位を向上させる。
【００２１】
この実施の形態のプリンタ装置の構成と、図５および図６に示す従来例の構成と比較すると、本実施の形態ではその構成が簡単であり、本実施の形態のヒータボード１００のように構成するためのコストアップ分を考慮しても大幅なコストダウンが達成できる。さらに、このヒータボード１００には、ＣＰＵ４の周辺回路に加えて、ホストコンピュータ３０とのインターフェース８、電気熱変換素子２やそのドライバ３、タイマ１０やＡ／Ｄ，Ｄ／Ａコンバータ９更には外部モータ３２のドライバ等を備えているので、各ユニット間でのデータ転送のためのソフト、ハードの負担がなく、回路規模の縮小、開発コストの低減を図ることができる。
【００２２】
図８は、本発明が適用できるインクジェット記録装置ＩＪＲＡの概観図である。同図において、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１，５００９を介して回転するリードスクリュー５００５の螺旋溝５００４に対して係合するキャリッジＨＣはピン（不図示）を有し、矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。このキャリッジＨＣには、インクジェットヘッドＩＪＨ及びインクジェットカートリッジＩＪＣが搭載されている。このインクジェットヘッドＩＪＨのヒータボード１００は前述の図１に示す回路を備えている。５００２は紙押え板であり、キャリッジの移動方向に亙って紙をプラテン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手段である。５０１６は記録ヘッドの前面をキャップするキャップ部材５０２２を支持する部材で、５０１５はこのキャップ内を吸引する吸引手段で、キャップ内開口５０２３を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。５０１７はクリーニングブレードで、５０１９はこのブレードを前後方向に移動可能にする部材であり、本体支持板５０１８にこれらが支持されている。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、５０１２は、吸引回復の吸引を開始するためのレバーで、キャリッジと係合するカム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手段で移動制御される。
【００２３】
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作動を行うようにすれば、本例にはいずれも適用できる。
【００２４】
＜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、図９に示すブロック図を参照して説明する。図９において、ヒータボード１００の回路部分は点線で囲まれた部分を示している。制御回路を示す同図において、１７００は記録信号を入力するインターフェース、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（上記記録信号やヘッドに供給される記録データ等）を保存しておくダイナミック型のＲＡＭである。１７０４は記録ヘッド１７０８に対する記録データの供給制御を行うゲートアレイであり、インターフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。１７１０は記録ヘッド１７０８を搬送するためのキャリアモータ、１７０９は記録紙搬送のための搬送モータである。１７０５はヘッド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。
【００２５】
上記制御構成の動作を説明すると、インターフェース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、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１７０８が駆動され、プリントが行われる。
【００２６】
以上のようなインクジェットプリンタの制御構成に、本発明の構成要素を組み込むことが可能であり、本発明は他のプリンタに限らず、上記インクジェットプリンタ等にも適用できることは明らかである。
【００２７】
本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形成し、記録を行うインクジェット方式の記録ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすものである。
【００２８】
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膜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。
【００２９】
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、優れた記録を行うことができる。
【００３０】
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としても良い。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０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することもできる。
【００３１】
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。
【００３２】
加えて、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、あるいは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を用いてもよい。
【００３３】
また、本発明の記録装置の構成として設けられる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定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、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定した記録を行うために有効である。
【００３４】
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。
【００３５】
以上説明した本発明の実施の形態においては、インクを液体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、室温で軟化するもの、もしくは液体であるもの、あるいは上述の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。
【００３６】
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防止するか、またはインクの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインクを用いるかして、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、液状インクとして吐出するものや、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、熱エネルギーによって初めて液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能である。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。
【００３７】
さらに加えて、本発明に係る記録装置の形態としては、上述のようなワードプロセッサや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。
【００３８】
尚、本発明は複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用しても良い。また、本発明はシステム或は装置に、本発明を実施するプログラムを供給することによって達成される場合にも適用できることは言うまでもない。
【００３９】
以上説明したような本実施の形態によれば、以下のような効果がある。
（１）電気回路の大半をヒータボート１００に内蔵した構成とすることにより、プリント装置内部の信号線を含めた電装系を簡略化でき、プリント装置の大幅なコストダウンが図れる。
（２）ヒータボード１００で、プリント素子の数に適したメモリ構成やシステム構成をとることにより、プリントヘッドの構成に適したデータ処理を行うことで、高速データ処理が可能となる。
（３）プリント装置本体に設けた制御回路によりプリントデータの処理を行ってプリントデータをプリントヘッドへ転送し、本体側の制御によりプリントヘッドの駆動を行う従来の構成と比較し、装置内部の配線を簡略化でき、プリンタ装置全体のサイズを小型化できる。
（４）ヒータボードの製造時に、その製造と同一プロセスで温度入出力、光や磁気・圧力等の入出力，外部モータやヘッドの駆動等に用いる素子を形成することにより、プリントヘッドの多機能化が可能で、各素子をプリンタ装置本体にユニットとして配置する従来の構成と比較してコストダウンを達成することができ、さらには、プリントデータの高速処理が可能となる。
特に、プリントに用いるためのプリントデータやプリント制御データをプリントヘッドのインターフェースを通して受信し、プリントヘッド内においてプリントデータの処理と処理されたプリントデータに基づくプリント素子の駆動を行うよう構成することで、プリンタ装置の汎用性を高めて装置本体の大幅なコストダウンを達成するとともに、プリントヘッドのプリント素子の構成に対応した処理を実現できる。さらには、プリンタ装置内部の配線が従来構成と比較して簡略化され、プリンタ装置本体の小型化を達成することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プリントヘッドのヒータボードにより、データの処理と処理されたデータに基づく電気熱変換素子の駆動を行うことができ、プリント装置全体の回路規模を小さくし、装置本体のコストダウンと、プリントヘッドの電気熱変換素子の構成に対応したデータ処理による処理時間の短縮を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のプリンタ装置に使用されるヒータボードの構成を示すブロック図である。
【図２】従来のヒータボードの構成例を示す図である。
【図３】従来のヒータボードの構成例を示す図である。
【図４】従来のヒータボードの構成例を示す図である。
【図５】従来のヒータボードを使用したプリンタ装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】従来のヒータボードを使用したプリンタ装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】本実施の形態のヒータボードを使用したプリンタ装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明が適用できるインクジェット記録装置ＩＪＲＡの概観図である。
【図９】図８のインクジェット記録装置の概略構成を示すブロック図である。
【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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