JP4352019B2 - インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドを用いるインクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドを用いるインクジェット記録装置 Download PDF

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Description

本発明は、インク等の液体を吐出するためのインクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドを用いて記録動作を行うインクジェット記録装置に関する。インクジェット記録装置の形態としては、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、あるいはこれらの装置を複合した多機能記録装置等とすることができる。
インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速な記録が可能であること、様々な記録媒体に対して記録することが可能であること、記録の際の騒音が殆ど生じないことなどの特徴を持つ。このようなことから、インクジェット記録装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の記録機構を担う装置として、広く採用されている。
インクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドにおける代表的なインク吐出方式としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたものや、レーザなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用でインク滴を吐出させるものなどがあるが、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出させるものが多く用いられている。この形態のインクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子をインク吐出口の内方に設け、これに記録信号となる電気パルスを供給して発熱させることによりインクに熱エネルギを与え、そのときのインクの相変化により生じるインクの発泡時（沸騰時）の気泡圧力を利用して、微小な吐出口から微小なインク滴を吐出させて、記録媒体に対し記録を行うものであり、一般に、インクを例えば滴として吐出するためのノズルと、このノズルにインクを供給するインク供給系とを有している。
上記のようなインクジェット記録ヘッドを備えた記録装置は、低コストで高品位な文字や画像が出力可能である。特に、液体に膜沸騰を生じせしめ気泡の形成（発生、成長、消泡、消滅）に伴ってインクを吐出させるという吐出原理に基づくインクジェット記録装置は、黒系液体としてのブラックインクのほか、シアン、マゼンタおよびイエロー等のカラー系液体を吐出する吐出部を有するインクジェット記録ヘッドを用い、低価格でカラープリントを行うことができる利点から、インクジェット記録装置の主流となっている。
一般に、インクジェット記録ヘッドの吐出部には、記録の高速化および高精細化が求められる状況下、６４個から１２８個、さらには２５６個以上もの吐出口が設けられるようになってきており、また吐出口の配列密度も、１インチ当たりの吐出口数を表す表記「ｄｐｉ」で、３００ｄｐｉあるいは６００ｄｐｉ以上のように高密度化している。これらの吐出口に対して配置される電気熱変換体としての発熱抵抗体は、数μｓｅｃ〜１０μｓｅｃのオーダのパルス駆動によって膜沸騰による気泡を形成し、かかる高周波駆動により、高速かつ高画質の記録を実現している。
かかるインクジェット記録装置の一形態として、吐出部を有するインクジェット記録ヘッドないしは、吐出部とインク収納容器とを一体化してなるインクジェット記録ヘッドをカートリッジとし、これを記録装置本体に設けた支持部（シリアルタイプの記録装置においては記録ヘッドを搭載して記録媒体に対し所定方向に走査させるためのキャリッジ）に着脱可能とした構成がある（例えば特許文献１）。そして、インクジェット記録ヘッド側および記録装置側（キャリッジ側）には、電気熱変換素子に通電するための電源配線端子やグランド配線端子、記録データに応じて電気熱変換素子を駆動制御するためのデータを授受するデータ端子等が設けられ、インクジェット記録ヘッドが装着されたときにこれら端子同士が接触してインクジェット記録ヘッドと記録装置との電気的接続が行われるようになっている。
しかしながら、インクジェット記録ヘッドが記録装置本体側の正規の位置に装着されなかった場合には、端子間の接触が不充分となり、インクジェット記録ヘッドの正常な駆動が行われなくなったり、甚だしい場合には、予期しない電気パルスが記録ヘッドに入力されることにより、インクジェット記録ヘッドの電気熱変換素子が設けられた素子基板等が破壊される恐れがある。
そのため、記録動作を行うための電気的接続を行う前に、装着が正常に行われたことを検知することが強く望ましいものとなる。かかる検知を行う構成として、インクジェット記録装置に直接関わるものではないが、特許文献２に開示のものを適用することが考えられる。この特許文献２には、感熱転写リボン等を用いるプリント用印字ヘッドにおいて、制御基板からの信号線が挿入されているか否かを、発熱制御線と複数データ線それぞれとの論理積をとることで検知する構成が開示されている。
特開２００１−３２２２７９号公報 特開平１１−９９６７９号公報
しかしながら、吐出部には多数の吐出口が高密度に実装され、さらには複数色のインクに対応して複数の吐出部が設けられたインクジェット記録ヘッドを用いることが主流になりつつある現在、上記電気的接続を行うための端子数も増加してきているので、すべての端子の接触の有無の検知に関して特許文献２に開示の技術を適用することは、検知に要する時間が長くなるだけでなく、検知機構のための配線数が増加するので、素子基板ないし記録ヘッドの大型化が生じ、また製造コストが増大するという問題がある。
そこで、一部の端子について接触の有無を検知するようにすることも考えられるが、これですべての端子の接触が保されるものではない。つまり、素子基板ないし記録ヘッドの大型化および製造コストの増大を避けるためには、一部の端子について接触の有無を検知することが好ましいが、その一部の端子の接触の検知を以てすべての端子の接触が行われたとみなすことができるよう、検知に使用される端子を適切に定めるべきであることを本発明者らは解決すべき課題として認識した。
すなわち本発明は、記録ヘッド側と記録装置側との一部の端子の接触のみの検知により、すべての端子の接触を保証する構成を提供することを目的とする。
そのために、本発明は、インクジェット記録装置に着脱可能なインクジェット記録ヘッドであって、インク吐出口および該インク吐出口からインクを吐出させるためのエネルギを発生する素子を有した吐出部と、前記インクジェット記録装置の本体に装着されたときに、前記インクジェット記録装置の複数の接続端子と接触して、前記素子の駆動信号を含む信号の電気的接続を行うための複数の接続端子で構成される接続端子群と、を具え、前記接続端子群は平面領域に配設されており、前記平面領域に配設された前記接続端子群の配設領域の少なくとも３つの隅部に位置する接続端子が、前記インクジェット記録装置との電気的接続状態を検知するための検知用端子として用いられることを特徴とする。
また、本発明は、上記のインクジェット記録ヘッドを着脱可能なインクジェット記録装置であって、前記インクジェット記録ヘッドが装着されたときに、前記インクジェット記録ヘッドの複数の接続端子と接触して、前記記録ヘッドと電気的接続を行うための複数の接続端子で構成される装置側の接続端子群を具え、前記装置側の接続端子群のうち、前記少なくとも３つの隅部に位置する接続端子に対応する装置側の接続端子が、前記インクジェット記録ヘッドとの電気的接続状態を検知するための検知用端子として用いられることを特徴とする。
本発明では、記録ヘッド側の接続端子および対応する記録装置本体側の接続端子の配設領域のうち、装着ずれによって端子間距離が最も大きくなり得る部位に位置する少なくとも３つの接続端子、例えば略矩形状の平面領域に配設された接続端子群のうち、当該領域の３つの隅部に位置する接続端子を接触検知用の端子として用いる構成を採用した。これにより、それら端子の接触を検知すれば、その領域の内側にあるすべてのコンタクトパッドの接続を保証できる。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
１．インクジェット記録装置の構成例
図１は本発明を適用可能なインクジェット記録装置の一例を示す模式的平面図である。この記録装置は、記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１を位置決めして交換可能に搭載するキャリッジ１０２を有する。キャリッジ１０２には、記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１上の外部信号接続端子を介して各吐出部に駆動信号等を伝達するための電気接続部が設けられている。
キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に支持されている。そして、キャリッジ１０２は、主走査モータ（キャリッジモータ）１０４によりモータプーリ１０５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等の伝動機構を介して駆動されるとともに、その位置および移動が制御される。また、キャリッジ１０２にはホームポジションセンサ１３０が設けられている。キャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が遮蔽板１３６の位置を通過した際に、ホームポジションとなる位置が検出される。
紙やプラスチック薄板等の記録媒体１０８は、給紙モータ１３５がギアを介してピックアップローラ１３１を回転させることにより、オートシートフィーダ（ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。さらに、記録媒体１０８は、搬送モータ１３４によりギアを介して駆動される搬送ローラ１０９の回転により、記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１の吐出口が形成された面（吐出口面）と対向する位置（記録領域）を通って搬送（副走査）される。記録媒体１０８が給紙されたか否かの判定と、給紙時における記録媒体の前縁位置の確定とは、記録媒体１０８がペーパエンドセンサ１３３を通過した時点で行われる。このペーパエンドセンサ１３３は、記録媒体１０８の後端が実際にどこに有り、実際の後端から現在の記録位置を最終的に割り出すためにも使用される。
なお、記録媒体１０８は、記録領域において平坦な被記録面を形成するように、その裏面がプラテン（不図示）により支持される。この場合、キャリッジ１０２に搭載された記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１は、それらの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出して記録媒体１０８と平行になるように保持され、記録領域を主走査される。
記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１は、各吐出部における吐出口の配列方向がキャリッジ１０２の主走査方向に対して交差する方向（例えば副走査方向）になるようにキャリッジ１０２に搭載され、主走査の過程でこれらの吐出口列からインクを吐出することにより、吐出口配列範囲に対応した幅の記録を行う。
２．インクジェット記録ヘッドの構成例
本実施形態の記録ヘッドはインクタンクを分離不能に一体化してなるものであって、ブラックインクが充填されたインク収納部およびこのインク収納部から供給されるブラックインクを吐出する吐出部を有する第１の記録ヘッドＨ１０００と、カラーインク（シアンインク、マゼンタインク、イエローインク）がそれぞれ充填されたインク収納部および各インク収納部から供給されるカラーインクを吐出する各吐出部を有する第２の記録ヘッドＨ１００１とを用いている。これら記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１は、キャリッジ１０２上に、位置決め手段および電気的接点によって固定支持されるとともに、キャリッジに対して着脱可能なカートリッジの形態となっている。そして、充填されているインクが消費されてなくなった場合は、記録ヘッドを交換することができる。
以下、実施形態で用いる記録ヘッドＨ１０００およびＨ１００１のうち、カラー用の記録ヘッドＨ１００１の構成に関して説明する。記録ヘッドＨ１０００については、ブラックインク１色のための構成であること以外は、記録ヘッドＨ１００１と同様の構成を採ることができるものであるので、その説明を省略する。
図２（ａ）および（ｂ）は、図１の記録装置に搭載可能な記録ヘッドＨ１００１の構成例を示す斜視図、図３はその分解斜視図である。
記録ヘッドＨ１００１はシアン、マゼンタ、イエローの３色のインクを吐出させるためのもので、図３の分解斜視図に示すように、記録素子基板Ｈ１１０１、電気配線テープＨ１３０１、インク供給保持部材Ｈ１５０１、フィルタＨ１７０１、Ｈ１７０２、Ｈ１７０３、インク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２、Ｈ１６０３、蓋部材Ｈ１９０１、およびシール部材Ｈ１８０１から構成されている。
図４は、記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明するために一部を破断して示す斜視図である。この記録素子基板Ｈ１１０１は、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１１０に、シアン、マゼンタおよびイエローの各色インク用の３個の長穴状のインク供給口Ｈ１１０２を、Ｓｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法で並列に形成してなるものである。それぞれのインク供給口Ｈ１１０２を挟んでその両側には、電気信号に応じて膜沸騰をインクに生じさせるための熱エネルギを生成する電気熱変換素子Ｈ１１０３の列が１列ずつ配置され、各列間の電気熱変換素子同士は配列方向すなわち副走査方向に配列ピッチの１／２だけずれて配置されている。この記録素子基板Ｈ１１０１上に、樹脂材料にフォトリソグラフィ技術によってインク流路壁Ｈ１１０６や吐出口Ｈ１１０７を形成した吐出口形成部材を、各電気熱変換素子と吐出口と位置合わせして接合することで、各色の吐出部Ｈ１１０８が構成される。かかる構成は、記録素子基板の面に対し垂直方向にインクを吐出する所謂サイドシュータ型と称されるものである。
Ｓｉ基板Ｈ１１１０上には、電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌなどからなる電気配線、記録データに応じて電気熱変換素子を駆動するためのロジック回路、記録ヘッドの温度調整を行うために温度検出を行うダイオード等の温度センサ、これら各部を外部と電気的に接続するための電極部Ｈ１１０４などが形成されている。さらに、電極部Ｈ１１０４には、Ａｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている。なお、電気熱変換素子Ｈ１１０３等は、既存の成膜技術を利用して形成することができる。
図３において、Ｈ１３０１はポリイミドのベース基材上に銅箔の配線パターンを形成してなる電気配線テープであり、記録素子基板Ｈ１１０１に対してインクを吐出するための電気信号を印加する電気信号経路を形成する。電気配線テープＨ１３０１には、記録素子基板Ｈ１１０１を組み込むための開口部が形成されており、この開口部の縁付近には、記録素子基板Ｈ１１０１の電極部Ｈ１１０４に接続される電極端子Ｈ１３０４が形成されている。また、電気配線テープＨ１３０１には、本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号接続端子（コンタクトパッド）Ｈ１３０２が形成されており、電極端子Ｈ１３０４と外部信号接続端子Ｈ１３０２は連続した銅箔の配線パターンでつながれている。
電気配線テープＨ１３０１と記録素子基板Ｈ１１０１との電気的接続は、例えば、記録素子基板Ｈ１１０１の電極部Ｈ１１０４に形成されたバンプＨ１１０５と、記録素子基板Ｈ１１０１の電極部Ｈ１１０４に対応する電気配線テープＨ１３０１の電極端子Ｈ１３０４とが熱超音波圧着法により電気接合されることでなされている。
Ｈ１５０１は、例えば樹脂成形により形成されているインク供給保持部材であり、樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用することが望ましい。インク供給保持部材Ｈ１５０１は、インクタンク機能とインク供給機能とを備えている。すなわち、図３に示すように、内部にシアン、マゼンタおよびイエローのインクを保持するための負圧を発生するためのインク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２，Ｈ１６０３をそれぞれ独立して収納するための空間を有することでインクタンク機能を実現している。また、記録素子基板Ｈ１１００の各インク供給口Ｈ１１０２にそれぞれインクを導くための独立したインク流路を形成することでインク供給機能を実現している。インク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２、Ｈ１６０３は、ＰＰ繊維を圧縮したものが使われているが、これに代えてウレタン繊維を圧縮したものを用いてもよい。各インク流路の上流部に位置するインク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２およびＨ１６０３と各インク流路との境界部には、記録素子基板Ｈ１１０１内部にへのゴミの進入を防ぐためのフィルタＨ１７０１、Ｈ１７０２およびＨ１７０３がそれぞれ溶着により接合されている。各フィルタＨ１７０１、Ｈ１７０２およびＨ１７０３は、ＳＵＳ等金属のメッシュタイプのものでもよいが、ＳＵＳ金属繊維焼結タイプの方がより好ましい。
インク流路の下流部には、記録素子基板Ｈ１１０１にシアン、マゼンタおよびイエローの各インクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１が形成されており、記録素子基板Ｈ１１０１の各インク供給口１１０２がインク供給保持部材Ｈ１５０１の各インク供給口Ｈ１２０１に連通するよう、記録素子基板Ｈ１１０１がインク供給保持部材Ｈ１５０１に対して位置精度良く接着固定される。この接着に用いられる第１の接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後は、比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。このような第１の接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤がある。この熱硬化接着剤を用いた場合、その接着層の厚みは５０μｍ程度が望ましい。
また、インク供給口Ｈ１２０１付近の周囲の平面には、電気配線テープＨ１３０１の一部の裏面が第２の接着剤により接着固定される。第２の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３０１との電気接続部分は、第１の封止剤および第２の封止剤により封止されており、これにより電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。第１の封止剤は、主に電気配線テープＨ１３００の電極端子Ｈ１３０２と記録素子基板のバンプＨ１１０５との接続部の裏面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第２の封止剤は、その接続部の表側を封止している。そして、電気配線テープＨ１３０１の未接着部は折り曲げられ、インク供給保持部材Ｈ１５０１のインク供給口Ｈ１２０１を有する面にほぼ直交した側面に熱カシメもしくは接着等で固定される。
Ｈ１９０１は蓋部材であり、インク供給保持部材Ｈ１５０１の上部開口部に溶着されることで、インク供給保持部材Ｈ１５０１内部の独立した空間をそれぞれ閉塞するものである。但し、蓋部材Ｈ１９０１にはインク供給保持部材Ｈ１５０１内部の各部屋の圧力変動を逃がすための細口Ｈ１９１１、Ｈ１９１２およびＨ１９１３と、これらにそれぞれ連通した微細溝Ｈ１９２１、Ｈ１９２２およびＨ１９２３とを有している。微細溝Ｈ１９２１およびＨ１９２２の他端は、微細溝Ｈ１９２３の途中に合流している。さらに、微細溝Ｈ１９２３のほとんどと、細口Ｈ１９１１、Ｈ１９１２、Ｈ１９１３と微細溝Ｈ１９２１、Ｈ１９２２の全部とをシール部材Ｈ１８０１で覆い、微細溝Ｈ１９２３の他端部を開口することで大気連通口Ｈ１９２５を形成している。また、蓋部材Ｈ１９０１は、第２の記録ヘッドをインクジェット記録装置に固定するための係合部Ｈ１９３０を有している。
記録ヘッドＨ１００１は、図２に示すように、インクジェット記録装置本体のキャリッジ１０２の装着位置に案内するための装着ガイドＨ１５６０、キャリッジ側に設けた固定レバー（不図示）によりキャリッジに装着固定するための係合部Ｈ１９３０、およびキャリッジの所定の装着位置に位置決めするためのＸ方向（主走査方向）の突き当て部Ｈ１５７０、Ｙ方向（副走査方向）の突き当て部Ｈ１５８０、およびＺ方向（インク吐出方向）の突き当て部Ｈ１５９０を備えている。これら突き当て部によりキャリッジ１０２上に位置決めされることで、電気配線テープＨ１３０１上の外部信号接続端子Ｈ１３０２とキャリッジ内に設けられた電気接続部のコンタクトピンとの電気的接触が可能となっている。
なお、以上の記録ヘッドＨ１００１と同様の構成を有し、薄いマゼンタ（ライトマゼンタ）のインク、薄いシアン（ライトシアン）のインクおよびブラックインクを収納する記録ヘッドを、ブラック専用の記録ヘッドＨ１０００と交換することで、高画質のフォトプリンタとして記録装置を使用することも可能である。
また、本実施形態ではインクタンクを分離不能に一体化してなる記録ヘッドを例示しているが、記録装置側のキャリッジ等の支持部材と着脱可能な構成であれば、インクタンクを分離可能に一体化してなるものでもよく、またインクタンクとは別体に構成されたものでもよい。
３．特徴構成
上記位置決め基準は、吐出部の近傍に設けられていることが強く望ましい。吐出部は記録媒体に近接対向してインクを吐出することで記録を行うものであるからである。これに対し、コンタクトパッドはキャリッジ側の接続端子（例えばコンタクトピン）との接続がし易い位置に設けられ、万一のインク漏洩による電極間ショートの恐れを小さくする観点からは、吐出部から離れた位置に設けられることが望ましい。すると、記録ヘッドを装着したとき、上記位置決め基準により吐出部の近傍ではキャリッジに対する位置決めが確保される状態となったとしても、接続端子同士を接触させるべき位置では、装着のずれの影響により電気的接続状態が不安定となっている恐れがある。
例えば、本実施形態のように、電気配線テープＨ１３０１の平面部分にコンタクトパッドＨ１３０２群を設けている構成において、装着ずれにより記録装置側（キャリッジ１０２側）の端子面と記録ヘッド側のコンタクトパッド面が平行ではない場合がある。その場合には、記録装置側の端子面と記録ヘッド側のコンタクトパッド面との距離が端子配設領域の対向する端部同士で異なることになる。そして、接触機構のストロークによる許容幅を超えた距離になると接触不良が生じる。従って、単に漫然と選択した一部のコンタクトパッドの接触を検知したところで、他のコンタクトパッドの接触が保証されるわけではないのである。
そこで本発明では、検知に供する端子を適切に選択し、当該一部の端子の接触のみの検知によってもすべての端子の接触を保証する構成を提供する。すなわち、本発明は、記録ヘッド側の外部信号接続端子および対応する本体側の接続端子の配設領域のうち、装着ずれによって端子間距離の差が最も大きくなり得る部位に位置する接続端子を接触検知用に用いる。本実施形態では、略矩形状の平面領域に２次元状にコンタクトパッド群が配設されている。従って、当該領域の対向縁部、特に位置決め基準に最も遠い縁部と最も近い縁部とにおいて、装着ずれによって端子間距離の差が最も大きくなり得る。換言すれば、外部信号接続端子Ｈ１３０２が設けられた領域のいずれかの隅部で端子間距離が最大となり得る。従って、それらの隅部において接触が検知されれば、その領域の内側にあるすべてのコンタクトパッドの接続を保証できる。そして本実施形態では、３つの隅部に位置する接続端子を接触検知用に用いている。
図５は、本実施形態の記録ヘッドにおける電気配線テープＨ１３０１の外部信号接続端子部分を拡大して示す斜視図である。電気配線テープＨ１３０１には長方形形状をした３２個の外部信号接続端子（コンタクトパッド）Ｈ１３０２が２次元状に配設されている。これらコンタクトパッドＨ１３０２のうち、配置領域の隅部に位置する３つのコンタクトパッド、すなわち図の右上隅部に位置するコンタクトパッドＨ１３０２ａ、左上隅部に位置するコンタクトパッドＨ１３０２ｂおよび左下隅部に位置するコンタクトパッドＨ１３０２ｃを接触検知用に用いている（以下、これらのパッドをコンタクトチェックパッドともいう）。このように隅部に設けられた３つのコンタクトチェックパッドにそれぞれ記録装置本体から電力や信号を入力することにより接続状態が確認されれば、他のコンタクトパッドの接触も行われたものとみなすことができる。
また、本実施形態では、コンタクトチェックパッドの位置だけでなく、接触検知に用いる信号についても適切に選択する。さらに、この際、同種の信号のみではなく異種の信号を用いて接触検知を行う。ここで、少なくとも１つの信号はノズルの駆動制御に係るもの、すなわちノズルの駆動制御を行うロジック信号を用い、他の少なくとも１つの信号はこれとは無関係であるものとする。
具体的には、ロジック信号には、記録データに従った電気熱変換素子の駆動制御信号（ＤＡＴＡ）、駆動波形を定める信号（ＨＥ）、および各種信号の転送ないしは記録素子基板上での動作を規定するクロック信号（ＣＬＫ）があるが、本実施形態では、駆動波形を定める信号を用い、コンタクトチェックパッドＨ１３０２ａはこの信号の接続を行うためのものとする。また、これに無関係である信号として、記録ヘッドないしインクの温度調整を行うために温度検出を行う手段（温度センサ）の検出信号を用いる。この温度センサは半導体ダイオードの形態として記録素子ユニットの記録素子基板の製造工程において実装することができる。コンタクトパッドＨ１３０２ｂは、この信号の接続を行うためのものとする。
このように、異種の信号を用いることは、特に、半導体製造プロセスと同様のプロセスにて電気熱変換素子および駆動ロジックを同一の記録素子基板上に形成してなる記録ヘッドを用いる場合に好ましい。接触不良によってロジック回路全体が誤作動することがあり、ロジック系に関与する複数の信号のみに基づいて接触検知を行っても、検知の信頼性が担保されないからである。
さらに、記録素子基板上のロジック回路等の作動には、電気熱変換素子用の電源ＶＨとは別にＴＴＬレベル（通常は５Ｖ）の電源ＶＤＤを要するので、これをコンタクトパッドＨ１３０２ｃを介して供給するものとする。
図６は、記録素子ユニットに設けられる記録素子基板上の電気的構成を示す回路図である。
ここで、Ｈ１１２０はシリアルに転送されてくる記録データ信号（電気熱変換素子の駆動制御信号）ＤＡＴＡ用の電極、Ｈ１１２１はクロック信号ＣＬＫ用の電極、Ｈ１１２２は電気熱変換素子の駆動波形を定める信号（ヒートイネーブル信号）ＨＥ用の電極、Ｈ１１２３は後述するシフトレジスタに整列した電気熱変換素子の駆動制御信号ＤＡＴＡをラッチさせるためのラッチ信号ＬＡＴ用の電極、Ｈ１１２５は電気熱変換素子に供給される電源（ＶＨ）用の電極パッド、Ｈ１１２４はこれに対応するグランド（ＧＮＤ）用の電極、Ｈ１１２６はヒートイネーブル信号ＨＥを用いた接触検知を行うために用いられる信号出力用の電極、Ｈ１１２９はロジック電源（ＶＤＤ）用の電極である。また、この図には示されていないが、温度センサに接続される信号ＤＩＡ用の電極や、ロジック回路および温度センサのためのグランド（ＶＳＳ）用の電極が設けられる。
これらの電極は、電気配線テープＨ１３０１に形成された電気信号経路を介して図５のコンタクトパッドＨ１３０２に接続される。特に、ヒートイネーブル信号ＨＥ用の電極Ｈ１１２２は図３におけるパッド配設領域の右上隅部に位置するコンタクトパッドＨ１３０２ａに、ロジック電源（Ｖｄｄ）用の電極Ｈ１１２９は同じく左下隅部に位置するコンタクトパッドＨ１３０２ｃに、および温度センサに接続される信号ＤＩＡ用の電極は同じく左上隅部に位置するコンタクトパッドＨ１３０２ｂに、それぞれ接続される。
本実施形態の記録ヘッドＨ１１０１には、各吐出部におけるインク供給口Ｈ１１０２に対して、一列あたりｎ個のノズルが備えられている。このノズル１つ１つに対応して、ノズル中のインクを加熱しする電気熱変換素子Ｈ１１０３と、電気熱変換素子Ｈ１１０３を駆動する駆動素子Ｈ１１１６が設けられている。以下では、各電気熱変換素子と駆動素子とノズルとの組をあわせて、記録素子とも称する。そして、図６の構成では、ｎ個の記録素子を複数のブロックに分割して順次駆動する時分割駆動方式を採用している。
このような構成の記録ヘッドの駆動方式を簡単に説明すると、以下のとおりである。
電極Ｈ１１２１から入力されるクロック信号ＣＬＫに同期して電極Ｈ１１２０より記録データＤＡＴＡをシリアルに入力し、シフトレジスタ（Ｓ／Ｒ）Ｈ１１１８に整列させて保持する。このようにして所定数（１時分割単位に含まれる同時駆動ノズル数）のビットの記録データがシフトレジスタＨ１１１８に保持されると、電極Ｈ１１２３に入力されるラッチ信号ＬＡＴに応じ、シフトレジスタＨ１１１８の次段にあるラッチ回路Ｈ１１１７が記録データをラッチする。ラッチ回路Ｈ１１１７が出力する電気熱変換素子の駆動制御信号は、電極Ｈ１１２２に入力されるヒートイネーブル信号ＨＥとともにＡＮＤ回路Ｈ１１１９により論理積が取られる。
一方、シリアルデータ形態の記録データの一部として、ｎ個の電気熱変換素子Ｈ１１０３を分割して駆動するためのブロック選択信号（ＢＬＥ）が付加されており、これは不図示のデコーダに入力されて、同時駆動されるブロック（１つの時分割駆動単位）を記録素子基板上で選択するためのブロック選択信号ＢＬＫが生成される。このブロック選択信号によって選択された記録素子のうち、ＡＮＤ回路Ｈ１１１９からの出力によって選択された記録素子が駆動され、これに応じて当該電気熱変換素子に通電されることにより、インクがノズルから吐出され、記録動作が行われる。この駆動の間、次の時分割駆動単位で記録を行うための記録信号、クロック信号およびラッチ信号等が記録ヘッドに入力される。
次に本実施形態の特徴事項である、接触検知を行う構成について説明する。
図７は、図６のうち、特に外部信号接続端子部分の接触検知に供される主要部を抜き出して示す回路図である。
本実施形態では、ヒートイネーブル信号ＨＥを接触検知のために用いる１つの信号としている。さらに、単にヒートイネーブル信号ＨＥを本体側に戻すように構成することで検知を行うことも可能であるが、本実施形態では、この信号とクロック信号ＣＬＫとの論理積を演算するＡＮＤ回路Ｈ１１２７ａで構成される接続状態確認回路Ｈ１１２７の演算結果ＣＮＯを、接続状態出力端子Ｈ１１２６を介して記録装置本体に出力するようにしている。かかる接続状態確認回路Ｈ１１２７についても、記録素子の駆動制御に関連するトランジスタ等でなるロジック系に電力を供給する電源ＶＤＤによって駆される。
本例のように２つのロジック信号を用いることにより、例えば一方の信号経路に不具合が生じて、電源が投入されれば常に正常信号を出力してしまう状態に陥った場合においても、他方の信号により電気的接続状態を正しく確認することができる。なお、クロック信号ＣＬＫのコンタクトパッドはどこに位置するものでもよいが、例えば図３の配置において残余の隅部（領域の右下）に位置するようにしてもよい。
また電気的接続状態を確認するための異種の信号として、記録素子駆動制御とは関係のない半導体ダイオードによる温度センサＴＳに対する電極Ｈ１１３０に対する入力信号ＤＩＡを用い、その電流値を記録装置本体により測定することで接触検知に供している。
このように、接触検知を複数種類の信号で行うことにより、例えば一方に不具合が生じて誤った接触検知が行われた場合（接触が生じていないにも拘らず接触しているものと検出されてしまう場合）にも、他方により電気的接続状態を正しく確認することができる。
次に、接触検知ないし電気的接続状態の確認を行うための記録装置側の構成および処理について例示する。
図８は図１に示した記録装置の制御系の構成例を示すブロック図である。
図８に示すように、装置の主制御部をなすコントローラ６００は、ＭＰＵ６０１、後述する制御手順に対応したプログラム、所要のテーブルおよびその他の固定データを格納したＲＯＭ６０２、キャリッジモータ１０４の制御、搬送モータ１３４の制御および記録ヘッドＨ１０００，Ｈ１００１の制御のための制御信号を生成する特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、画像データの展開領域やプログラム実行のための作業用領域等を設けたＲＡＭ６０４のほか、これらＭＰＵ６０１、および、ＡＳＩＣ６０３およびＲＡＭ６０４を相互に接続してデータの授受を行うためのシステムバス６０５などから構成される。
また、図８において、６１０はコンピュータ、画像読取り用のリーダ、あるいはデジタルカメラなど、記録装置に対する画像データの供給源となるホスト装置である。ホスト装置６１０と記録装置との間ではインタフェース（Ｉ／Ｆ）６１１を介して画像データ、コマンド、ステータス信号等が送受信される。
６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１およびプリント開始を指令するためのプリントスイッチ６２２など、操作者による指示入力を受けるためのスイッチから構成される。６３０は装置状態を検出するためのセンサ群であり、ホームポジションを検出するためのフォトカプラなどの位置センサ６３１、記録ヘッド温度を検出するために記録素子基板上に設けられた温度センサ（ダイオードセンサ）ＴＨ等から構成される。
さらに、６４０はキャリッジ２を主走査方向に往復走査させるためのキャリッジモータ１０４を駆動させるキャリッジモータドライバ、６４２は記録媒体を搬送するための搬送モータ１３４を駆動させる搬送モータドライバである。
図９は外部信号接続端子部分の接触検知処理手順の一例を示すフローチャートである。 まず、ステップＳ１ではロジック電源ＶＤＤを供給し、ステップＳ３にて接続状態確認回路Ｈ１１２７の演算結果ＣＮＯを判定する。この段階ではヒートイネーブル信号ＨＥは供給されていないので、出力ＣＮＯは本来「０」であるべきところ、何らかの波形が現れれば、装着ずれの結果何らかの不具合が生じたものであるとして異常報知を行う（ステップＳ１３）。
一方、出力ＣＮＯが「０」であることが確認された場合には、ステップＳ５にて、クロック信号ＣＬＫおよびヒートイネーブル信号ＨＥを供給し、ステップＳ７にて接続状態確認回路Ｈ１１２７の演算結果ＣＮＯを判定する。両信号が正常に供給されれば、ＡＮＤ演算の結果、出力ＣＮＯはヒートイネーブル信号ＨＥのオン期間においてクロック信号ＣＬＫと同じ波形が現れるべきところ、これが現れなければ、装着ずれの結果何らかの不具合が生じたものであるとして異常報知を行う（ステップＳ１３）。
ステップＳ７において出力ＣＮＯが「０」であることが確認された場合には、ステップＳ９に進み、温度センサＴＨに係る信号ＤＩＡの電流値を判定する。ここで、温度情報が検出されれば正常終了し（ステップＳ１１）、検出されない場合（コンタクトパッドＨ１３０２ｂが対応するキャリッジ側の端子と接触していないために電流値が検出されない場合）には、異常報知を行う（ステップＳ１３）。
なお、異常報知は、記録装置に設けた報知部６５０（図８）を介して行うことができる。報知部６５０としては、記録装置の操作パネル等に設けたＬＣＤやＬＥＤなどの表示手段であってもよく、ブザー等の音声出力手段であってもよい。また、ホスト装置６１０に対して通信を行うことで、ホスト装置側の表示手段や音声出力手段を介して報知を行うものでもよい。さらに、それらを適宜組み合わせて用いることも可能である。
また、ロジック信号を用いた検知と温度センサ信号を用いた検知とは、いずれが先であってもよい。
４．その他
上記実施形態では、略矩形状の平面領域に２次元状にコンタクトパッド群が配設されているものとし、配設領域の隅部において装着ずれによる端子間距離が最大となるので、当該隅部にある接続端子をコンタクトチェックパッドとして選択した。しかしコンタクトパッドの配設領域の形状等に応じてコンタクトチェックパッドを適切に選択できることは勿論であり、装着ずれによって端子間距離が最も大きくなり得るものを選べばよい。
また、上例では接触検知に用いるロジック信号としてヒートイネーブル信号（およびクロック信号）を用いたが、その他のものを用いることもできる。例えば、シリアルの記録データ信号のフォーマットを構成する一部のビットを用いてもよい。同様に、ロジック信号とは無関係の信号としても、上述のような温度センサに係る信号以外のものがあれば、これを用いることも可能である。
さらに、用いるインクの色や濃度などの色調数および種類は適宜定め得ることは勿論であり、本発明が上述した実施形態で記載されたものに限られないことは言うまでもない。
加えて、本発明は、半導体製造プロセスと同様のプロセスにて記録素子および駆動ロジックを同一の記録素子基板上に集積できることから、多数の吐出口が高密度に実装され、さらには複数色のインクに対応して複数の吐出部が設けられ、従って電気的接続を行うための端子数も多くなる電気熱変換素子を用いるタイプのインクジェット記録ヘッドに対して、特に好ましく適用できるものである。しかしインクジェット記録装置に適用されるインク吐出方式には種々のものがあり、例えばピエゾ素子など電気機械エネルギ変換素子を用いるタイプのインクジェット記録ヘッドに対しても適用できることは勿論である。
本発明を適用可能なインクジェット記録装置の一例を示す模式的平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１の記録装置に搭載可能な一方の記録ヘッドの構成例を示す斜視図である。 図２の記録ヘッドの分解斜視図である。 図２の記録ヘッドに設けられる記録素子ユニットの構成例を示す斜視図である。 図２の記録ヘッドにおける電気配線テープの外部信号接続端子部分を拡大して示す斜視図である。 図４の記録素子ユニットに設けられる記録素子基板上の電気的構成を示す回路図である。 図６のうち、特に外部信号接続端子部分の接触検知に供される主要部を示す回路図である。 図１の記録装置の制御系の構成例を示すブロック図である。 外部信号接続端子部分の接触検知処理手順の一例を示すフローチャートである。
符号の説明
１０００ ホスト装置（コンピュータ）
１０２ キャリッジ
１０４ 主走査モータ（キャリッジモータ）
１３４ 搬送モータ
６００ コントローラ
６１０ ホスト装置
６５０ 報知部
ＴＨ 温度センサ（ダイオードセンサ）
Ｈ１０００、Ｈ１００１ 記録ヘッド
Ｈ１１０１ 記録素子基板
Ｈ１１０３ 電気熱変換素子
Ｈ１１０４ 電極部
Ｈ１１０８ 吐出部
Ｈ１３０１ 電気配線テープ
Ｈ１３０２ コンタクトパッド
Ｈ１３０２ａ、Ｈ１３０２ｂ、Ｈ１３０２ｃ コンタクトチェックパッド
Ｈ１１２０〜Ｈ１１２６、Ｈ１１２９ 電極
Ｈ１１１６ 駆動素子
Ｈ１１２７ 接続状態確認回路
Ｈ１１２７ａ ＡＮＤ回路

Claims (10)

  1. インクジェット記録装置に着脱可能なインクジェット記録ヘッドであって、
    インク吐出口および該インク吐出口からインクを吐出させるためのエネルギを発生する素子を有した吐出部と、
    前記インクジェット記録装置の本体に装着されたときに、前記インクジェット記録装置の複数の接続端子と接触して、前記素子の駆動信号を含む信号の電気的接続を行うための複数の接続端子で構成される接続端子群と、
    を具え、
    前記接続端子群は平面領域に配設されており、
    前記平面領域に配設された前記接続端子群の配設領域の少なくとも３つの隅部に位置する接続端子が、前記インクジェット記録装置との電気的接続状態を検知するための検知用端子として用いられることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
  2. 前記素子の駆動制御を行う回路を具え、
    前記少なくとも３つの隅部に位置する接続端子のうち少なくとも１つは、前記回路に提供される前記駆動信号用の接続端子であり、少なくとも他の１つは、前記駆動信号とは関係しない信号用の接続端子であ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。
  3. 前記駆動信号は、前記素子の駆動波形を定めるための信号、記録データに従った前記素子の駆動制御信号および前記回路での動作を規定するクロック信号のうち、いずれかの信号を含むことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
  4. 前記回路は、記録データに従った前記素子の駆動制御信号を保持するためのシフトレジスタを含んでおり、
    前記駆動信号は、前記シフトレジスタに保持された前記駆動制御信号をラッチさせるためのラッチ信号を含むことを特徴とする請求項２または３に記載のインクジェット記録ヘッド。
  5. 前記駆動信号とは関係しない信号は、温度検出を行うためにインクジェット記録ヘッドに配される温度センサに係る信号であることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
  6. 前記温度センサは、前記素子が形成された基板に設けられたダイオードセンサの形態を有することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
  7. 前記少なくとも３つの隅部に位置する接続端子のうち少なくとも１つは、前記回路に対する電源供給用の接続端子であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
  8. 前記素子は、前記エネルギとしてインクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する電気熱変換素子を有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
  9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドを着脱可能なインクジェット記録装置であって、
    前記インクジェット記録ヘッドが装着されたときに、前記インクジェット記録ヘッドの複数の接続端子と接触して、前記記録ヘッドと電気的接続を行うための複数の接続端子で構成される装置側の接続端子群を具え、
    前記装置側の接続端子群のうち、前記少なくとも３つの隅部に位置する接続端子に対応する装置側の接続端子が、前記インクジェット記録ヘッドとの電気的接続状態を検知するための検知用端子として用いられることを特徴とするインクジェット記録装置。
  10. 前記少なくとも３つの隅部のいずれか１つに位置する接続端子と該接続端子に対応する前記装置側の接続端子との接触が検知されない場合に、異常を報知する手段を具えたことを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。
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