JP2013123883A - 記録装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
複数のノズルをインク流路に沿って複数の領域に分割し、各領域に対応した駆動制御を行なう。
【解決手段】
記録装置は、駆動パルスの印加によりインクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の発熱素子と、該複数の発熱素子へインクを供給するためのインクが所定の方向へ流れるインク流路とを有する記録ヘッドと、前記インク流路に沿って複数の領域に分けられた前記複数の発熱素子を各領域に対応して異なる駆動条件で前記複数の発熱素子を駆動させる制御手段とを具備する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、記録装置及びその制御方法に関する。

インクジェット方式を採用した記録装置においては、記録速度の向上のため、複数のノズル及びノズル列を集積配列した記録ヘッドを用いて記録を行なっている。近年では、記録画像のカラー化の要請が高まり、カラーインクを吐出する複数種類の記録ヘッドを搭載した装置も用いられている。

また、近年のノズルの集積配列化における技術進歩を背景に、高密度で長尺な記録ヘッドの製作が可能になってきている。それに伴って、記録されるデータ量も増大しており、特に、グラフィック等の記録に際してはデータ量の多さから一層の高速記録が要求されるようになっている。

高密度にノズルを配し、長尺に製作された記録ヘッドは、一般に、フルラインヘッド等と呼称され、幅広の記録領域に対応し、１回の記録走査によって画像の記録を完成させる。

ここで、インクジェット方式の一つとして、熱エネルギーを発生する発熱素子（ヒータ）を用いて、微小なノズルからインク液滴を吐出させて記録を行なう手法が知られている。発熱素子を用いた記録ヘッドでは、記録信号（駆動電圧、駆動パルス）に従ってノズル内の発熱素子に熱エネルギーを与え、それにより、インク滴を吐出する。

複数のノズルが配される記録素子基板上には、インク供給源からノズルまでインクを供給するためのインク流路が形成されている。インク供給源のある流路上流部の近傍に位置するノズルには、冷えたインクが供給され、流路下流部の近傍の位置するノズルには、発熱素子の駆動に伴って温められたインクが供給される。そのため、特に、高ｄｕｔｙ記録時には、流路の流れ方向に沿って温度勾配が生じ濃度変化等による画像劣化が生じる。

この問題に対し、各ノズル列に対応してノズルの配列方向へ流れを生じさせる複数のインク流路を設け、隣接するインク流路でのインク供給方向を逆方向にする技術が提案されている（特許文献１）。

特開２００７−２９６６４１号公報

ノズル列が長尺化し、また、記録素子基板上に形成されるインク流路の長さが長くなれば、記録素子基板上に配される複数のノズルへ供給されるインクの温度勾配は大きくなる。

また、駆動されるノズル位置がノズル列内の一部のノズル群に集中し、更に、そのノズル群の位置が高頻度で切り替わる場合には、隣接する流路による冷却方法では応答性が低い恐れがある。流路の構造的にも、インクの流れを隣接流路で逆方向にするという発想では、インク供給部の規模の拡大につながってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数のノズルをインク流路に沿って複数の領域に分割し、各領域に対応した駆動制御を行なうようにした技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様による記録装置は、駆動パルスの印加によりインクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の発熱素子と、該複数の発熱素子へインクを供給するためのインクが所定の方向へ流れるインク流路とを有する記録ヘッドと、前記インク流路に沿って複数の領域に分けられた前記複数の発熱素子を各領域に対応して異なる駆動条件で前記複数の発熱素子を駆動させる制御手段とを具備する。

本発明によれば、複数のノズルをインク流路に沿って複数の領域に分割し、各領域に対応した駆動制御を行なう。これにより、記録ヘッド上において温度分布が生じることを抑制できるため、各ノズルから吐出されるインクの吐出量を安定化させて高品位な画像を記録することができる。

本発明の一実施の形態に係わる記録装置の構成の一例を示す図 記録ヘッドと記録媒体との位置関係の概要を示す図。 記録ヘッドの構成の一例を示す図。 記録ヘッドの構成の一例を示す図。 記録ヘッドの構成の一例を示す図。 駆動信号の一例を示す図。 記録装置の制御系の構成の一例を示す図。 図７に示すヒータ駆動回路２３の構成の一例を示す図。 図７に示す駆動電圧生成回路９９の構成の一例を示す図。 制御信号Ｃの選択値と出力電圧ＶＨとの相関関係を示す図。 図７に示す駆動電圧生成回路９９の構成の一例を示す図。 制御信号Ｃの選択値と出力電圧ＶＨとの相関関係を示す図。 出力電圧ＶＨと吐出量Ｖｄとの関係を示す図。 図１に示す記録装置１００の処理の流れの一例を示すフローチャート。 駆動条件テーブルの一例を示す図。 実施形態２に係わる記録ヘッドの構成の一例を示す図。 実施形態３に係わる記録ヘッドの構成の一例を示す図。 実施形態４の概要を示す図。 実施形態５の概要を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、この明細書において、「記録」とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、又は媒体の加工を行なう場合も表す。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ない。

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。

また、「インク」とは、上記「記録」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成又は記録媒体の加工、或いはインクの処理に供され得る液体を表すものとする。インクの処理としては、例えば、記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固又は不溶化させることが挙げられる。

また更に、「ノズル」とは、特に断らない限り吐出口乃至これに連通する液路及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。

（実施形態１）
図１は、本発明の一実施の形態に係わる記録装置の構成の一例を示す図である。

記録装置１００には、カセット１０と手差しトレイ９とが設けられており、いずれかに格納又は載置された記録媒体に対して記録を行なう。カセット１０又は手差しトレイ９により給紙された記録媒体は、レジストローラ対４（４ａ、４ｂ）のニップへ到達すると、それに伴ってレジストローラ対４が回転し、所定の搬送方向に沿って搬送される。記録装置１００においては、レジストローラ対４の回転開始をトリガーとして記録ヘッド１（１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｋ）の記録タイミングを合わせることにより記録媒体上の所定位置に画像を記録する。

ここで、搬送ベルト５ｄとピンチローラ対１２（１２ａ、１２ｂ）とで挟持された記録媒体は、搬送ベルト５ｄに静電吸着されながら搬送される。そして、搬送ベルト５ｄに静電吸着された記録媒体は、搬送ベルト５ｄによって記録ヘッド１（１Ｋ〜１Ｃ）の直下の記録開始位置まで搬送される。搬送ベルト５ｄは、駆動ローラ５ｂ、従動ローラ５ａ及び圧力ローラ５ｃによって張架される。

記録ヘッド１は、ヘッドホルダ２に取り付けられている。各記録ヘッド１は、記録媒体の記録領域の全幅に渡って複数の記録素子（発熱素子）が配列されるフルラインタイプの記録ヘッドで構成されている。具体的には、記録ヘッド各々は、図２に示すように、記録媒体の搬送方向（走査方向：Ｘ方向）と直交する方向（ノズル配列方向：Ｙ方向）に延在して設けられている。フルラインタイプの記録ヘッドは、幅広の記録領域に対応し、１回の記録走査によって画像の記録を完成させる。

また、記録ヘッド各々は、図２に示すように、記録媒体の搬送方向上流側から１Ｋ（ブラック）、１Ｃ（シアン）、１Ｍ（マゼンタ）、１Ｙ（イエロー）の順に所定間隔で配置されている。記録ヘッド各々には、それぞれに対応したインクタンク３（３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３Ｋ）からインクが供給される。

以上のような構成において、記録媒体は静電吸着力によって搬送ベルト５ｄの上面に吸着され、記録ヘッド１からのインクの吐出に基づいて画像が記録されながら搬送ベルト５ｄ上を搬送される。画像記録後の記録媒体は、排紙ローラ７（拍車７ａ、従動ローラ７ｂ）によって挟持され、排紙トレイ１３へ排紙、収容される。

ここで、図３及び図４を用いて、記録ヘッド１の詳細な構成について説明する。

記録ヘッド１には、記録素子基板（ヒータボード）２０が設けられる。この記録素子基板２０の上側には、天板２４が設けられる。天板２４には、複数のノズル２５が形成されている。

各ノズルには、インク供給源（例えば、インクタンク）から供給されたインクに吐出用の熱エネルギーを発生する発熱素子（ヒータ）２２がそれぞれ設けられている。ヒータ２２は、ヘッドドライバ（不図示）を介して（後述する）ヒータ駆動回路に電気的に接続される。このヒータ駆動回路からの駆動信号に応じてヒータの駆動が制御される。

各ノズル２５の後方には、各ノズルに連通するトンネル状の液路２６が形成されている。各ノズル２５（各ヒータ２２）は、それぞれの液路２６に対応して１つずつ配置されている。ヒータ２２に対して所定の駆動エネルギー（駆動電圧、駆動パルス）が供給されると、ヒータ２２上のインクが沸騰して気泡が形成され、この気泡の体積膨張によりインクがノズル２５から吐出される。

ここで、記録ヘッド１は、図４（ａ）に示すように、例えば、１つ記録素子基板２０上に１２００ｄｐｉ間隔で７２３２個のノズルが配されて構成される（一体型フルマルチヘッド）。なお、記録ヘッド１は、図４（ｂ）に示すように、つなぎ型で構成されていても良い（つなぎ型フルマルチヘッド）。すなわち、図４（ｂ）は、図４（ａ）と同じ総ノズル幅を有するが、４枚の記録素子基板２０がつなぎ合わされて構成されている。各記録素子基板は、オーバーラップして配置されている。これは、つなぎ目のスジを軽減させるためである。図４（ｂ）の場合、例えば、計１８５０個のノズルを持つ記録素子基板２０が千鳥状に４つ配置されている。

次に、記録ヘッド１に形成されるインク流路について説明する。

一般に、短尺の記録ヘッドでは、各ノズルの液路の後方に共通液室が設けられており、共通液室の中央付近に位置するインク供給源（例えば、インクタンク）に通じる流路から各ノズルへインクが供給される。

これに対して、長尺の記録ヘッドでは、図５（ａ）に示すように、流路及び共通液室内で供給インクに流れを持たせている。これは、短尺の記録ヘッドと同じような構成にした場合、記録ヘッド端部のノズル付近にインク残留気泡が凝集し易くなり、ノズルの吐出不良を引き起こす恐れがあるためである。

ここで、記録素子基板２０の背面側には、記録素子基板保持部材及び支持部材によって形成されるインク流路１１０（１１０ａ、１１０ｂ）が各ノズル列に対応してノズルの配列方向全域に渡って形成されている。

このインク流路１１０の一方の端部にはインク流入部が設けられており、その他方にはインク流出部が設けられている。インク流入部より記録素子基板２０の背面にインクが取り込まれ、インク流出部より記録素子基板２０の裏面から外部に排出される仕組みになっている。

これにより、インク流入部から冷えたインクが記録素子基板２０に流入し、インク流入部付近のノズルには冷えたインクが充填される。ところが、高ｄｕｔｙな記録が実施されるとノズル列内のヒータが高頻度に駆動されるため、ヒータ近傍のインクが昇温される。この昇温されたインクがインクの流れる方向に沿って各ノズルへ充填されていくため、インク流出部付近のノズルへ供給されるインクは高温に達する。そのため、フルラインヘッドのような長尺ヘッドにおいて共通の流れが生じるインク流路が形成されている場合には、インク流入部とインク流出部との温度差が非常に大きくなり、記録ヘッド上において温度分布が生じてしまう。このような現象は、記録ヘッドの全長（ノズルの配列方向に沿った長さ）が長くなるにつれて、温度分布はさらに大きく急勾配になると考えられる。

そこで、本実施形態においては、記録素子基板上に配列された複数のノズルを複数の領域（複数のノズル群）に分け、各領域毎に温度センサを配置する。これにより、各温度センサの温度を読み取り、その温度に応じて記録素子基板内における各ノズル群のヒータの駆動を制御する。これにより、各記録素子基板内における温度分布を抑制する。

具体的には、図５（ｂ）に示すように、記録素子基板上をノズルの配列方向に沿って、複数の領域（８１、８２、８３）に分け、各領域に対してそれぞれ異なる駆動信号を与える。領域（８１、８２、８３）それぞれには、記録ヘッドの温度を測定する温度センサ８４（８４ａ〜８４ｃ）が設けられている。これにより、温度センサ８４（８４ａ〜８４ｃ）の検知温度に応じて各ノズル群のヒータの駆動が制御される。

なお、本実施形態においては、領域８３側からインクが供給され、領域８２を経由して、領域８１側からインクが排出するインク流路が形成されているものとする。この場合、領域８３のノズル群に供給されるインクは、低い温度となるが、領域８１のノズル群に供給されるインクは、昇温されており高温となる。

ここで、本実施形態においては、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すダブルパルス及びシングルパルスを用いて、ヒータの駆動を制御する。例えば、記録ヘッドの温度が低温領域にある場合には、図６（ａ）に示すようなプレパルスＰ１とメインパルスＰ２とからなるダブルパルスを用いる。一方、記録ヘッドの温度が高温領域にある場合には、図６（ｂ）に示すような単一のパルスからなるシングルパルスを用いる。

次に、図７を用いて、図１に示す記録装置１００の機能的な構成の一例について説明する。

記録装置１００は、ホスト装置２０２と接続されている。ホスト装置２０２は、画像データの供給源となるコンピュータ（或いは、画像読取用のリーダやデジタルカメラなど）で実現される。ホスト装置２０２と記録装置１００との間では、インタフェース（以下、Ｉ／Ｆと呼ぶ）２０１を介して画像データ、コマンド等の授受が行なわれる。

コントローラ部２００は、ＣＰＵ９１と、ＲＯＭ９２と、ＲＡＭ９３と、画像処理部９４と、記録ヘッド制御部９５と、電源部９８とを具備して構成される。

ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１は、コントローラ部２００における処理を統括制御する。ＲＯＭ（Read Only Memory）９２は、プログラムや各種データを記憶する。ＲＡＭ（Random Access Memory）９３は、ＣＰＵ９１によるプログラムの実行時にワークエリアとして使用され、各種演算結果等を一時的に記憶する。

画像処理部９４は、ホスト装置２０２からＩ／Ｆ２０１を介して受信した画像データに対して各種画像処理を行なう。電源部９８は、記録装置１００を構成する各部に電力供給を行なう。

記録ヘッド制御部９５は、記録ヘッド１を制御する。なお、ここでは、記録ヘッド１として１つのみ図示されているが、実際には、各色に対応して複数の記録ヘッドが設けられている。

記録ヘッド制御部９５は、各種信号を生成し、当該生成した信号を記録ヘッド１へ向けて転送する。記録ヘッド１へ転送される信号としては、例えば、シリアルクロック（ＣＬＫ）、記録データ（ＤＡＴＡ）、ブロック選択信号（ＢＬＥＮＢ）、ヒートイネーブル信号（ＨＥＮＢ）、制御信号Ｃ等が挙げられる。

ここで、記録ヘッド制御部９５には、駆動電圧制御部９６と、駆動パルス制御部９７とが設けられる。駆動電圧制御部９６は、温度センサ８４からの検知温度に基づいてヒータの駆動電圧を制御する。駆動パルス制御部９７は、温度センサ８４からの検知温度に基づいてヒータを駆動させるための駆動パルス幅の制御を行なう。

記録ヘッド１は、記録ヘッド制御部９５から転送されてきた信号に基づいて記録ヘッド１内の各吐出口からインクを吐出させる。記録ヘッド１には、１又は複数の記録素子基板２０が設けられており、当該基板上には、複数のヒータ、複数の温度センサ８４（８４ａ〜８４ｃ）、複数の駆動電圧生成回路９９、及びヒータ駆動回路２３が設けられている。ヒータ駆動回路２３は、記録ヘッド制御部９５からの各種信号や、駆動電圧生成回路９９からの駆動電圧に基づいて、ヒータの駆動を制御する。駆動電圧生成回路９９は、記録素子基板内の複数のノズル群毎に設けられており、単一の電源から異なる駆動電圧を生成する。これにより、各ノズル群に対して異なる駆動電圧の供給が可能となる。駆動電圧生成回路９９の詳細については後述する。

次に、図８を用いて、図７に示すヒータ駆動回路２３の構成について説明する。

ヒータ駆動回路２３には、複数の信号が入力される。具体的には、符号４１、４２及び４６〜４８の信号が入力される。符号４１は記録データであり、符号４２はブロック選択信号であり、符号４６〜４８はヒートイネーブル信号である。

駆動回路４４及びＡＮＤ回路４３は、複数のヒータ２２各々に対応して設けられており、駆動回路４４は、ＡＮＤ回路４３からの駆動パルスの印加に基づいて、対応するヒータに電圧を印加する。これにより、対応するノズルからインクが吐出される。ＡＮＤ回路４３においては、記録データ（ＤＡＴＡ）、ブロック選択信号（ＢＬＥＮＢ）及びヒートイネーブル信号（ＨＥＮＢ０〜２）が入力される。

ここで、本実施形態においては、複数種類の駆動信号を生成するため、ヒートイネーブル信号（４６、４７、４８）が３本設けられており、また、ヒータ駆動用電圧供給線（４９、５０、５１）も３本設けられている。これにより、各ノズル列に対して、駆動電圧及び駆動パルス幅の異なる複数種類の駆動信号を供給することができる。なお、ヒートイネーブル信号は、ヒータ２２を駆動するための駆動パルス波形（ヒート時間）を規定する信号であり、インク吐出量を可変にするための駆動パルス幅の情報は、ヒートイネーブル信号によって決められる。

ここで、記録素子基板内の各領域毎に異なる駆動電圧を供給する方法としては、いくつかの手法が考えられる。ここでは、その一例として、電源の数を増やさずに、記録素子基板内の各領域毎に異なる駆動電圧を供給する方法を例に挙げて説明する。

図７に示す駆動電圧生成回路９９において各領域毎に異なる駆動電圧を生成する。ここで、駆動電圧生成回路９９の構成の一例として、２通り例を挙げて説明する。上述した通り、駆動電圧生成回路９９は、記録素子基板内の各領域に対応して設けられる。まず、図９を用いて、１つ目の駆動電圧生成回路９９の構成について説明する。

駆動電圧生成回路９９は、電源部９８から入力電圧ＶＨｉｎを入力して、記録ヘッド１のノズル内のヒータ２２に印加する出力電圧ＶＨを出力する。この駆動電圧生成回路９９には、出力電圧ＶＨを制御するためのＤＣ／ＤＣコンバータ６６が備えられている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６６は、誤差増幅器（Error Amp）６１において、出力電圧ＶＨの分圧値と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、それらの間の誤差をなくすように出力電圧ＶＨを制御する。

誤差増幅器６１の一方の入力端子（反転端子）には、基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、他方の入力端子（非反転端子）には、抵抗Ｒ１及びＲ３によって下記の式のように分圧された出力電圧ＶＨの分圧値ＶＨ１が入力される。

誤差増幅器６１によって基準電圧Ｖｒｅｆ及び分圧値ＶＨ１を比較した結果、それらの差分に対応する出力がコンパレータ６２に入力される。コンパレータ６２は、基準電圧Ｖｒｅｆと分圧値ＶＨ１との差分に対応したパルス幅の信号をＭＯＳドライバ６３に出力し、その信号に基づいてドライバ６３がスイッチ素子Ｑ１０１を作動させる。Ｌ１０１及びＣ１０１は、平滑回路を構成するインダクタンスとリアクタンスである。

このように基準電圧Ｖｒｅｆ及び分圧値ＶＨ１の差分に応じて、スイッチ素子Ｑ１０１をＯＷＭ制御することにより、出力電圧ＶＨが基準電圧Ｖｒｅｆに対応する一定電圧に維持される。

ここで、Ｄ／Ａコンバータ６４においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ６６の出力電圧ＶＨを変更するために、誤差増幅器６１に入力する基準電圧Ｖｒｅｆを制御する。Ｄ／Ａコンバータ６４は、基準電圧回路６５によって生成された基準電圧Ｖｃｃを基準として、コントローラ部２００により生成されるデジタル信号（制御信号）Ｃに基づいて目標電圧（基準電圧Ｖｒｅｆ）を制御する。例えば、制御信号Ｃが８ビットのデジタル信号の場合は、Ｄ／Ａコンバータ６４の出力を２５６段階に調整することができる。この場合、Ｄ／Ａコンバータ６４の入力電圧をＶｃｃ、８ビットの制御信号ＣをＸｂｉｔとすると、Ｄ／Ａコンバータ６４の出力電圧ＶＡは下記の式によって表される。

従って、出力電圧ＶＨ１は、下記の式によって表される。

ここで、抵抗Ｒ４及びＲ５は、出力電圧ＶＡを誤差増幅器６１の同相入力電圧範囲に収めるための分圧抵抗である。図１０は、８ビットの制御信号Ｃの選択値と出力電圧ＶＨとの相関関係を示す図である。この場合、制御信号Ｃの選択値が大きくなると、Ｄ／Ａコンバータ６４の出力電圧ＶＡと、誤差増幅器６１の反転端子に印加される基準電圧Ｖｒｅｆとが増加し、その結果、出力電圧ＶＨが増大する。

次に、図１１を用いて、図９と異なる構成の駆動電圧生成回路９９について説明する。

図１１に示す駆動電圧生成回路９９においては、出力電圧ＶＨを変更するため、出力電圧ＶＨの分圧点にＤ／Ａコンバータ６７を設け、それにより、電流を加算する。Ｄ／Ａコンバータ６７は、基準電圧回路６５によって生成された基準電圧Ｖｃｃを入力し、制御信号（デジタル信号）Ｃに応じた出力電圧ＶＨを出力する。これにより、その出力電圧ＶＡに対応する電流が抵抗Ｒ１及びＲ３の分圧点に加算される。例えば、制御信号Ｃが８ビットのデジタル信号の場合には、Ｄ／Ａコンバータ６７の出力を２５６段階に調整することができる。この場合、Ｄ／Ａコンバータ６７の入力電圧をＶｃｃとし、８ビットの制御信号Ｃの値をＸｂｉｔとすると、Ｄ／Ａコンバータ６７の出力電圧ＶＡは、下記の式によって表される。

ここで、出力電圧ＶＡに応じた電流Ｉ２が抵抗Ｒ１及びＲ３の分圧点に加算されることにより、出力電圧ＶＨは以下のように変更される。具体的に説明すると、誤差増幅器６１の非反転端子に入力される電圧ＶＨ１は、反転端子に入力される基準電圧Ｖｒｅｆとの間の誤差をなくすように制御されるため、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に流れる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は下記の式によって表される。

キルヒホッフの電流則より、

となり、出力電圧ＶＨは下記の式によって表される。

このようにＤ／Ａコンバータ６７の出力電圧ＶＡを制御することによって、出力電圧ＶＨを調整することができる。図１２は、８ビットの制御信号Ｃの選択値と出力電圧ＶＨとの相関関係を示す図である。この場合、制御信号Ｃの選択値が大きくなるに従って、Ｄ／Ａコンバータ６７の出力電圧ＶＡが増大し、抵抗Ｒ１及びＲ３の分圧点に加算される電流Ｉ２が増加する。ここで、電流値の関係はＩ１＋Ｉ２＝Ｉ３であるため、電流Ｉ２が増加すれば、抵抗Ｒ１を介する電流Ｉ１が減少する。そして、電流Ｉ１の減少に伴って出力電圧ＶＨは減少する。つまり、この回路構成は、抵抗Ｒ２を介した電流Ｉ２が増加すると、電圧ＶＨが減少するフィードバック制御となっている。

なお、上述した説明では、単一の電源から多段階の駆動電圧を発生する手段として、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いる場合について説明したが、これに限られない。例えば、定電流回路、可変抵抗を利用した電圧制御方法等であっても良い。

次に、駆動電圧ＶＨとインク吐出量との関係について説明する。

ヒータ２２に投入する駆動エネルギーは、駆動電圧ＶＨと駆動パルス幅とによって調整される。本実施形態の場合、インク液滴の吐出に必要な駆動エネルギーを投入する時は、常にｋ値が１．１５となるように駆動電圧を調整する。

ここでｋ値について説明する。記録ヘッドにおいて、インクを吐出させるために必要な駆動エネルギー（吐出エネルギー）には、所定のエネルギー閾値がある。そのエネルギー閾値を駆動エネルギーが越えなければ、インクは発泡せずインクは吐出しない。

ヒータに与える駆動エネルギーの調整要素としては、駆動電圧と駆動パルス幅とがあるが、所定の駆動エネルギーを投入する場合、駆動電圧及び駆動パルス幅は、一方を大きくすると他方が小さくなる関係にある。

ここで、駆動パルス幅を所定の値に固定して駆動電圧を変化させた場合に、インク液滴が吐出されるか否かを示す電圧の閾値をＶ_ｔｈとする。この閾値Ｖ_ｔｈを基準として記録ヘッドを駆動した場合、ヒータの製造ばらつきによりインク液滴の吐出が充分に安定しない恐れがある。

そこで、インク液滴を吐出させるときには、その閾値Ｖ_ｔｈよりも大きな駆動電圧ＶＨを印加する。そのため、閾値Ｖ_ｔｈに一定の値を掛けた値の駆動電圧ＶＨを設定することになり、その一定の値をｋ値という。従って、駆動電圧ＶＨ＝ｋ値×閾値Ｖ_ｔｈとなる。これにより得られた駆動電圧ＶＨは、駆動パルス幅が所定の固定値のときに、インクを安定的に吐出するためにヒータに投入される駆動エネルギーの量に対応する。

ここで、ｋ値を一定の１．１５に保つように駆動パルス幅と関連して、駆動電圧を高めた場合には、図１３に示すように、インク液滴の吐出量が少なくなっていくことが実験により確認された。これは、駆動電圧を高めることにより駆動パルス幅が小さくなって、ヒータの熱がインクに伝わる時間が短くなるためである。すなわち、本実施形態においては、インクの吐出に際してヒータに投入される駆動エネルギーがｋ値を保つように、駆動パルス幅及び駆動電圧の少なくとも一方が制御されてヒータに駆動パルスが印加されることになる。

次に、図１４を用いて、図１に示す記録装置１００の処理の流れの一例について説明する。ここでは、記録素子基板内の各領域毎に異なる駆動制御を行なう際の処理の流れについて説明する。なお、この処理は、各領域毎にそれぞれ別個に行なわれる。

記録装置１００は、ヘッド温度を取得すると（Ｓ１０１でＹＥＳ）、この処理を開始する。記録動作中においては、例えば、１０ｍｓｅｃ毎にヘッド温度のセンサ値が更新される。記録装置１００は、記録ヘッド制御部９５において、当該センサ値のノイズを補正した後、その値をヘッド温度として取得する。ここで、ヘッド温度の精度を維持するために、記録装置１００においては、温度センサ更新値に対してフィルタを掛け３０ｍｓｅｃにヘッド温度の取得を行なう。なお、ノイズの補正は、例えば、直前の更新値Ｔ_ｋ−１に対して最大振れ幅α（ノイズ除去パラメータ）を定め、更新値がＴ_ｋ＜Ｔ_ｋ−１−αであれば、Ｔ_ｋ＝Ｔ_ｋ−１−αとして補正する。更新値がＴ_ｋ＞Ｔ_ｋ−１＋αであれば、Ｔ_ｋ＝Ｔ_ｋ−１＋αとして補正する。

ヘッド温度を取得すると、記録装置１００は、記録ヘッド制御部９５において、駆動パルスを更新するトリガー（駆動パルス変調トリガー）がオンになっているか否かを判定する。一般に、駆動パルス変調トリガーは、記録ヘッドのヒータに駆動パルスが印加されていないタイミング、つまり、非記録時に入力される。好ましくは、記録開始直前の温度センサ取得タイミングで入力されることが望ましい。

駆動パルス変調トリガーがオンであれば（Ｓ１０２でＹＥＳ）、記録装置１００は、駆動電圧制御部９６において、Ｓ１０１の処理で取得したヘッド温度に基づいて、駆動電圧の更新が必要であるか否かを判定する。そして、更新する場合は（Ｓ１０３でＹＥＳ）、当該ヘッド温度に対応した駆動電圧を設定（決定）する（Ｓ１０４）。その後、駆動電圧制御部９６は、当該設定した駆動電圧を制御信号として、記録ヘッド上の対応する領域に配された駆動電圧生成回路９９に送信する。これにより、当該駆動電圧生成回路９９においては、この制御信号に基づいた駆動電圧の変調を行なう。

その後、記録装置１００は、駆動パルス制御部９７において、Ｓ１０１の処理で取得したヘッド温度に基づいて、駆動パルス幅を設定（決定）する。そして、駆動パルス制御部９７は、当該設定した駆動パルス幅を制御信号（ヒートイネーブル信号）として、ヒータ駆動回路２３に送信する。これにより、ヒータ駆動回路２３においては、記録ヘッド上の各領域のヘッド温度に応じた駆動条件（駆動電圧、駆動パルス幅）によってヒータの駆動を制御する。

ここで、Ｓ１０３及びＳ１０５の処理において設定する駆動条件（駆動電圧、駆動パルス幅）は、例えば、図１５に示す駆動条件テーブルを用いて設定される。駆動条件テーブルは、例えば、ＲＯＭ９２等に保持される。記録ヘッド制御部９５は、当該駆動条件テーブルを参照して、ヒータの駆動制御を行なう。なお、Ｐ１及びＰ２は、それぞれプレパルス幅、メインパルス幅に相当する（図６参照）。

ここで、図１５に示すように、ヘッド温度が４０度（所定の温度）よりも低い場合には、駆動パルス幅の変調のみが行なわれる。また、ヘッド温度が４０度以上（所定の温度以上）の場合には、駆動パルス幅及び駆動電圧の両方の変調が行なわれる。

具体的に説明すると、変更前の駆動条件がテーブル１であり、変更後にテーブル２に設定する場合について考えてみる。この場合、駆動電圧は、両テーブルともに２０Ｖであるため変更はなく、駆動パルス幅Ｐ１及びＰ２のみの変更となる。テーブル１からテーブル２への駆動条件の変更に際しては、駆動パルス幅のみの変更であるので（パルス幅変調は応答性が速い）、記録時、非記録時を問わない。

テーブル２からテーブル３へ駆動条件を変更する場合、駆動電圧及び駆動パルス幅ともに変更がある。この場合、駆動電圧の変更を伴うため、変更後から〜１ｍｓｅｃ以内で記録が実施されないようにする必要がある。これは、パルス幅変調の応答性よりも、瞬間的な電圧の切り替えの方が困難であるためである。例えば、電圧変更の最中に記録が実施された場合には、画像劣化が起きる可能性が高い。好ましくは、走査型の記録ヘッドであれば、走査間やページ間、フルライン型（固定型の記録ヘッド）であれば、ページ間でこれらの切り替えが実施されるように制御するのが望ましい。

上述した通り、図１４を用いて説明した処理は、各領域毎に別個に行なわれる。そのため、領域毎に駆動条件が変更される頻度が異なってくる。例えば、上記図５（ｂ）に示す領域８１に位置するノズル群は、インクの流れに対して下流側に位置しているため、当該領域は高ｄｕｔｙ記録時には、他の領域よりもヘッド温度の上がり具合が大きい。そのため、高ｄｕｔｙ記録時には、領域８１に対する駆動条件の変更は、他の領域よりも頻繁に行なわれることになる。

以上説明したように本実施形態によれば、各記録素子基板内でインクの流れる方向にノズル群を分け、それぞれのノズル群に異なる駆動条件でヒータを駆動させる。これにより、記録ヘッド上において温度分布が生じることを抑制できるため、各ノズルから吐出されるインクの吐出量を安定化させて高品位な画像を記録することができる。

また、駆動パルス幅の変調のみならず、異なる駆動電圧を供給することができるため、ヒータ駆動信号の温度に対する変調範囲を広く確保することができる。

（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。上述した実施形態１においては、フルラインタイプの記録ヘッドを有する記録装置を例に挙げて説明したが、記録ヘッドはフルラインタイプに限られない。そこで、実施形態２においては、短尺の記録ヘッドを有する記録装置に適用する場合について説明する。

図１６を用いて、実施形態２に係わる記録ヘッドの構成について説明する。

記録ヘッドには、図１６に示すように、複数のノズル列が設けられている。この記録ヘッドは、例えば、ノズルの配列方向（図中Ｂ方向）に沿って搬送される記録媒体に対して、ノズルの配列方向と交差（この場合、直交）する方向（図中Ａ方向）に沿って走査しながらインクを吐出して記録媒体上に画像を記録するように構成される。

ここで、記録ヘッドは、複数色に対応しており、例えば、最も外側の領域であるＲ１及びＲ_ｍに属するノズル列がセットとなり同色インクを吐出する。また、Ｒ２及びＲ_ｍ−１に属するノズル列がセットとなり同色インクを吐出する。他のノズル列も同様にして対応するインク色が割り当てられている。

ここで、Ｂ方向に沿って、記録素子基板にインクが供給されるとする。この場合、領域Ｒ１側に配されたノズル列には冷えたインクが供給され、領域Ｒ_ｍ側に配されたノズル列には昇温したインクが供給される。なお、ノズル列の数が増えれば増えるほど、列間の温度差は大きくなる。

そこで、実施形態２においては、同じ記録素子基板内にあるノズル列間で異なる駆動条件（駆動パルス、駆動電圧）を供給可能にする。例えば、図１６のように、ノズル列がｍ列配されている場合、インクの流れる方向（Ｂ方向）に沿って隣接するｎ列（この場合、２列）毎に駆動条件を変更する。この場合、隣接するｎ列毎に温度センサを配する必要がある。

以上説明したように実施形態２によれば、フルラインタイプの記録ヘッドのみならず、走査型の短尺多色対応の記録ヘッド等を備えた記録装置においても、上述した実施形態１同様の駆動制御を行なえる。

（実施形態３）
次に、実施形態３について説明する。実施形態３においては、インクの流れの方向が記録素子基板に対して、斜め方向である場合について説明する。

実施形態３に係わる記録ヘッドにおいては、図１７に示すように、記録素子基板の図中左上に位置するノズル群（Ｒ１Ｃ１領域）に冷えたインクが供給され、図中右下に位置するノズル群（ＲｎＣｍ領域）に昇温したインクが供給される。この場合、記録ヘッド上に配置されるノズルの配列方向に沿った長さやノズル列数が大きくなるほど、ＲｎＣｎ領域に配されるノズル群の駆動条件を変更する頻度が高くなる。

実施形態３においては、記録ヘッド上のノズルを、ノズルの配列方向（図中Ｂ方向）に沿ってｎ個、且つノズルの配列方向に交差（この場合、直交）する方向（図中Ａ方向）に沿ってｍ個（ｍ列）に分割する。そして、当該分割したノズル郡毎に異なる駆動条件を設定して駆動制御を行なう。なお、温度センサは、各領域毎に配する必要がある。

以上説明したように実施形態３によれば、記録素子基板上においてインク流路がどのような方向に形成されていたとしても、上述した実施形態１同様の駆動制御を行なえる。

（実施形態４）
次に、実施形態４について説明する。上述した実施形態１においては、単一の電源から多段階の駆動電圧を生成する場合について説明したが、複数の電源を設け、それにより、多段階の駆動電圧を生成するようにしても良い。

例えば、実施形態１を説明した図７のコントローラ部２００に、異なる駆動電圧を供給する複数の電源部（この場合、２つ）を設ける。そして、第１の電源部（例えば、２０Ｖ）からの駆動電圧は、電圧電源供給端子Ｖｏｐ１を介して記録ヘッド側に供給され、第２の電源部（例えば、２１Ｖ）からの駆動電圧は、電圧電源供給端子Ｖｏｐ２を介して記録ヘッド側に供給されるように構成する。

ここで、図１８に示すように、コントローラ部２００側からの制御信号によって、スイッチ素子３０１及び３０２のオン／オフを制御する。これにより、駆動電圧を切り替えて記録ヘッド側に供給する。この場合、電圧電源供給端子やスイッチ素子の数を増やせば、それに応じてより多段階に駆動電圧を切り替えることが可能になる。

以上説明したように実施形態４によれば、異なる駆動電圧を生成する複数の電源を用いて、多段階の駆動電圧を生成する。このような異なる駆動電圧を生成する複数の電源を用いた場合であっても、上述した実施形態１同様の駆動制御を行なえる。

（実施形態５）
次に、実施形態５について説明する。上述した実施形態１においては、ヘッド温度に応じて、駆動条件テーブルを参照して、駆動電圧及び駆動パルスの変調を行なっていた。これに対して、実施形態５においては、駆動電圧の変更（変調）を行なうのか、駆動パルスの変調を行なうのかを、ノズルの配置位置に応じて予め決めておく場合について説明する。

一般に、単位面積あたりのヒータに投入される駆動エネルギーは下記の式のように表される。

Ｒ_ｈ：ヒータ抵抗
Ｐ_ｗ：ｋ値１．１５でのＶ_ｔｈに対応する駆動パルス幅
Ｓ_ｈ：ヒータ面積

このように駆動エネルギーは、閾値Ｖ_ｔｈの２乗と駆動パルス幅とに比例する。また、単位面積あたりの駆動エネルギーＥ_ｔｈと、ｋ値を１．１５とした場合の駆動パルス幅Ｐｗとの関係をプロットすると、図１９（ａ）に示す結果が得られる。更に、閾値Ｖ_ｔｈと駆動パルス幅Ｐ_ｗとは、図１９（ｂ）に示す関係となる。

すなわち、低電圧で駆動パルス変調を行なうと、Ｅ_ｔｈが大きくなる。つまり、発熱量の大きい駆動条件となる。一方、高電圧を維持して、狭いパルス幅で駆動パルス変調させると、発熱量の小さい駆動条件となる。

そこで、実施形態５においては、インク流入部及びインク流出部を有するインク流路上における各領域の位置に基づいて各領域に対応した駆動条件（パルス幅変更を行なうか、駆動電圧の変調を行なうか）を決めておく。或いは、記録ヘッドにおける温度分布の発生を察知して変調方法を切り替えるようにしても良い。

すなわち、実施形態５においては、記録素子基板内でインク流入部の近傍に位置するノズル群（図５（ｂ）に示す領域８３）は温度が低いため発熱量の大きいヒータ駆動制御（第１の駆動制御）を実施する（低電圧で駆動パルス変調を行なう）。

これとは逆に、インク流出部の近傍に位置するノズル群（図５（ｂ）に示す領域８１）は温度が高いため発熱量の小さいヒータ駆動制御（第２の駆動制御）を実施する（高電圧で狭いパルス幅で駆動パルス変調）。

以上説明したように実施形態５によれば、各記録素子基板内でインクの流れる方向にノズル群を分け、それぞれのノズル群に異なる駆動条件でヒータを駆動させる。このとき、各ノズル群の配置位置に応じて予め決められた駆動条件（駆動パルス、駆動電圧）に従って、駆動制御を行なう。

以上が本発明の代表的な実施形態の一例であるが、本発明は、上記及び図面に示す実施形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。

Claims (11)

1. 駆動パルスの印加によりインクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の発熱素子と、該複数の発熱素子へインクを供給するためのインクが所定の方向へ流れるインク流路とを有する記録ヘッドと、
   前記インク流路に沿って複数の領域に分けられた前記複数の発熱素子を各領域に対応して異なる駆動条件で前記複数の発熱素子を駆動させる制御手段と
   を具備することを特徴とする記録装置。
2. 前記記録ヘッドには、
   各領域に対応して温度センサが設けられており、
   前記制御手段は、
   各領域に対応した前記温度センサから取得した検知温度に基づいて、各領域に対応して異なる駆動条件で前記複数の発熱素子を駆動させる
   ことを特徴とする請求項１記載の記録装置。
3. 前記温度センサからの検知温度に対応して駆動パルス幅及び駆動電圧を規定する駆動条件テーブルを保持する保持手段
   を更に具備し、
   前記制御手段は、
   各領域に対応した前記温度センサから取得した検知温度に基づいて前記駆動条件テーブルを参照し、駆動パルス幅及び駆動電圧の少なくとも一方を変更して各領域に対応した発熱素子の駆動を制御する
   ことを特徴とする請求項２記載の記録装置。
4. 前記制御手段は、
   前記検知温度が所定の温度よりも低い場合には、前記駆動パルス幅の変調のみを制御し、前記検知温度が所定の温度以上の場合には、前記駆動パルス幅及び前記駆動電圧の両方の変調を制御する
   ことを特徴とする請求項３記載の記録装置。
5. 前記記録ヘッドには、
   単一の電源から供給される電圧から複数種類の駆動電圧を生成する駆動電圧生成手段が各領域に対応して設けられており、
   前記制御手段は、
   各領域に対応した前記温度センサから取得した検知温度に基づいて、各領域に対応して設けられた前記複数の駆動電圧生成手段それぞれに対して当該検知温度に基づく駆動電圧を生成させる
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の記録装置。
6. 異なる駆動電圧を供給する複数の電源
   を更に具備し、
   前記制御手段は、
   各領域に対応した前記温度センサから取得した検知温度に基づいて、前記複数の電源から供給される駆動電圧を各領域に対応して切り替えて供給する
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の記録装置。
7. 前記制御手段は、
   インクの吐出に際して前記発熱素子に与えられる駆動エネルギーが所定の値となるように、駆動パルス幅及び駆動電圧の少なくとも一方を制御する
   ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の記録装置。
8. インク流入部及びインク流出部を有する前記インク流路上における各領域の位置に基づいて予め決められた各領域に対応した駆動条件に従って、各領域に対応して異なる駆動条件で前記複数の発熱素子を駆動させる
   ことを特徴とする請求項１記載の記録装置。
9. 前記記録ヘッドは、
   記録媒体の搬送方向と交差する方向に沿って前記複数の発熱素子が配列され、１回の走査によって画像の記録を完成させるフルラインタイプの記録ヘッドであり、前記搬送方向に沿って搬送される前記記録媒体上にインクを吐出して画像を記録する
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の記録装置。
10. 前記記録ヘッドを記録媒体の搬送方向と交差する方向に沿って走査させる走査手段
    を更に具備し、
    前記記録ヘッドは、
    前記搬送方向に沿って前記複数の発熱素子が配列されており、前記走査手段により前記搬送方向と交差する方向に沿って走査させられながら、前記記録媒体上にインクを吐出して画像を記録する
    ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の記録装置。
11. 駆動パルスの印加によりインクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の発熱素子と、該複数の発熱素子へインクを供給するためのインクが所定の方向へ流れるインク流路とを有する記録ヘッドを有する記録装置の制御方法であって、
    前記インク流路に沿って複数の領域に分けられた前記複数の発熱素子を各領域に対応して異なる駆動条件で前記複数の発熱素子を駆動させる
    ことを特徴とする制御方法。

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