JP2017217823A - 記録ヘッド、記録装置及び記録ヘッドの保温制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッド内の温度バラつきが少ない保温制御を高速に実施することで、高速で高品位な印刷を実現する。【解決手段】インクを吐出するための熱エネルギーを発生する電気熱変換体を備えた複数のノズルを第１の方向に配列したノズル列を複数、前記第１の方向とは異なる第２の方向に配列したヒータボードを少なくとも１つ含む記録ヘッドに以下の構成を備える。即ち、ヒータボードおのおのに配置された複数のノズル列おのおのに関し、第１の方向に配列した複数のノズルを、互いに近接する複数のノズルで構成される複数のグループに分割する。そして、該分割されたグループごとに当該グループの近傍にヒータと温度検出センサとを設け、保温エリアを形成する。このような記録ヘッドを用いる記録装置では、前記保温エリアごとの前記温度検出センサにより検出された温度情報に基づいて、当該温度検出センサに対応するヒータを駆動して保温制御を行う。【選択図】 図４

Description

本発明は記録ヘッド、記録装置及び記録ヘッドの保温制御方法に関し、特に、画像データに基づき記録ヘッドに設けられた各インク吐出口からインク滴を吐出し、記録媒体に画像を記録する記録装置及び記録ヘッドの保温制御方法に関する。

インクジェット記録装置には、高速で高品位な画像形成が求められており、それには画像を形成するインク滴を安定的に吐出するため、インク滴を吐出する、複数の電気熱変換体（ヒータ）を備える記録ヘッドの保温管理を適切に行う必要がある。その保温管理は一般的に、記録ヘッドに設けられたダイオードセンサで記録ヘッドの温度を検知し、その検知温度に応じて、記録ヘッドに設けられたサブヒータを用いて記録ヘッドを加熱するよう制御することが含まれる。

そして、このサブヒータの数を多くして、記録ヘッド内の温度分布を細かく制御することで、より高品位な画像形成を実現している。但し、この場合、制御対象となるサブヒータの数を多くすると、その増加に伴って処理負荷も増大するので、高速処理が必要とされる画像形成では、記録ヘッドの保温制御自体にかかる時間が懸念される。

そこで特許文献１では、記録装置内のメモリに記憶されたこれから印刷の用いられる記録データに基づいて、記録される画素の有効数をカウントし、有効画素率を測定する。そして、この有効画素率が所定値以下の場合のみに記録中における記録ヘッドの保温制御を実行している。これにより、記録データからほぼリアルタイムに記録ヘッドの保温の仕方を予測して、インク吐出中に温度低下が見られる記録ヘッドの箇所のみに対して、サブヒータの保温制御を実行することができる。

特開平８−３２３９８３号公報

しかしながら、記録ヘッドの温度は、インク吐出による熱量だけで決まるのでなく、環境温度や記録ヘッドを構成するヒータボード部材自体の温度などにも影響を受ける。そのため、記録データからサブヒータの保温パラメータを予測する精度を高めることは困難であり、温度バラつきを抑えた保温制御が必要な記録ヘッドの場合には、記録データに基づいた保温制御は適していない。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、記録ヘッド内の温度バラつきが少ない保温制御を高速に実行が可能な記録ヘッド、記録装置及び記録ヘッドの保温制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明の記録ヘッドは次のような構成を含む。

即ち、インクを吐出するための熱エネルギーを発生する電気熱変換体を備えた複数のノズルを第１の方向に配列したノズル列を複数、前記第１の方向とは異なる第２の方向に配列したヒータボードを少なくとも１つ含む記録ヘッドであって、前記ヒータボードおのおのに配置された複数のノズル列おのおのに関し、前記第１の方向に配列した複数のノズルを、互いに近接する複数のノズルで構成される複数のグループに分割し、該分割されたグループごとに当該グループの近傍にヒータと温度検出センサとを設け、保温エリアを形成することを特徴とする。

また本発明を他の側面から見れば、上記構成の記録ヘッドを用い、インクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置であって、前記保温エリアごとの前記温度検出センサにより検出された温度情報に基づいて、当該温度検出センサに対応するヒータを駆動して保温制御を行う制御手段を有することを特徴とする記録装置を備える。

さらに本発明を他の側面から見れば、上記構成の記録ヘッドを用い、インクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置における記録ヘッドの保温制御方法であって、前記保温エリアごとの前記温度検出センサにより検出された温度情報に基づいて、当該温度検出センサに対応するヒータを駆動して保温制御を行うことを特徴とする記録ヘッドの保温制御方法を備える。

従って本発明によれば、記録ヘッドの細かい温度管理による高品位印刷を高速かつ安定的に実現することができるという効果がある。

本発明の実施例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。 記録ヘッドのヘッド基板の概略レイアウトと、ヒータボードの内部構成を示す図である。 図１に示す記録装置の制御構成の概略を示すブロック図である。 保温制御単位を説明する図である。 保温制御の処理を示すフローチャートである。 記録動作のために実行されるヘッドデータ処理を示すタイムチャートである。 Ｄｉデジタル値（Ｄｉ−Ｄ）の保持構成を示す図である。 保温制御部の処理概要を説明する図である。 他の実施例に従うヒータボードデータ転送部の処理概要を説明する図である。

以下添付図面を参照して本発明の実施例について、さらに具体的かつ詳細に説明する。

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。

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。

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。

またさらに、「記録要素（又は記録素子又はノズル）」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。

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、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。

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（built-in）」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。

図１は本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を用いて記録を行なう記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。

図１に示すようにインクジェット記録装置（以下、記録装置）１はインクジェット方式に従ってインクを吐出して記録を行なうインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）３をキャリッジ２に搭載し、キャリッジ２を矢印Ａ方向に往復移動させて記録を行う。記録紙などの記録媒体Ｐを給紙機構５を介して給紙し、記録位置まで搬送し、その記録位置において記録ヘッド３から記録媒体Ｐにインクを吐出することで記録を行なう。

記録装置１のキャリッジ２には記録ヘッド３を搭載するのみならず、記録ヘッド３に供給するインクを貯留するインクタンク６を装着する。インクタンク６はキャリッジ２に対して着脱自在になっている。

図１に示した記録装置１はカラー記録が可能であり、そのためにキャリッジ２にはマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクを夫々、収容した４つのインクカートリッジを搭載している。これら４つのインクカートリッジは夫々独立に着脱可能である。

この実施例の記録ヘッド３は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット方式を採用している。このため、電気熱変換体を備えている。この電気熱変換体は各吐出口のそれぞれに対応して設けられ、記録信号に応じて対応する電気熱変換体にパルス電圧を印加することによって対応する吐出口からインクを吐出する。

また、キャリッジ２の移動方向に沿って、スケール７が設けられている。スケール７には一定の間隔でスリットが設けられており、キャリッジ２に搭載されたエンコーダ（不図示）がキャリッジ２の移動に応じて、そのスリットを読み取ることでエンコーダ信号を生成する。このエンコーダ信号はキャリッジ２の移動方向のキャリッジ位置（即ち、記録ヘッドの位置）を表わす信号である。このエンコーダ信号の周期（エンコーダ信号間隔）に基づいてキャリッジの移動速度が算出され、また、このエンコーダ信号がインク吐出のためのタイミング制御のための信号として用いられる。

なお、この実施例では、記録ヘッドを搭載したキャリッジを往復移動させて記録を行う記録装置を例として用いているが、本発明はこれにより限定されるものではない。本発明は、例えば、記録媒体の幅と同じか、それ以上の長さの記録幅をもつフルライン記録ヘッドを用い、記録媒体のみを搬送して記録を行う構成の記録装置を用いる場合にも適用可能である。

図２は記録ヘッドのヘッド基板の概略レイアウトと、ヒータボードの内部構成を示す図である。

図２（ａ）に示すように、記録ヘッド３のヘッド基板には４つのヒータボード１０１Ａ〜１０１Ｄが実装されている。各ヒータボードの内部構成は同じであり、図２（ｂ）にはそのうちの１つ、ヒータボード１０１Ａを例示している。図２（ｂ）に示すように、ヒータボード１０１ＡにはＣ／Ｍ／Ｙ／Ｋで示された４色のインクに対応したノズル列が設けられている。各ノズル列は、図２（ｂ）の右側に破線で囲まれた部分を拡大して示すように、Ｅｖｅｎ列とＯｄｄ列のノズル列により構成され、Ｅｖｅｎ列とＯｄｄ列を合わせて並べたノズルは１２００ｄｐｉピッチ間隔で５１２個のノズルが配列される。そして、これらノズルからのインク吐出は時分割に実行される。

図２（ｂ）に示す実施例では、時分割数を４としており、時分割ブロックがＢＬＫ０〜３で示されている。なお、説明の便宜上、以降の説明ではノズル列方向をＹ方向と呼び、ノズル列に直交する方向をＸ方向とする。これらの方向を図１に示す記録装置との関係で言えば、Ｘ方向が記録媒体の搬送方向（副走査方向）、Ｘ方向がキャリッジの移動方向（主走査方向）となる。また、記録解像度は１２００ｄｐｉとして扱う。

また、図２（ｂ）に示すように、ヒータボード１０１Ａは各ノズル列内を１２８ノズル毎の均等に分割することで、４つの保温エリア１０２を有している。これら１２８ノズルは図２（ｂ）から分かるように、互いに近接した連続したノズルであって、この近接し連続した複数のノズルをグループと呼ぶ。これは、各ヒータボードには１６個の保温エリアが存在することを意味し、記録ヘッド（即ち、ヘッド基板）全体では６４個の保温エリアが存在することを意味する。そして、保温エリア毎に（即ち、グループ毎に）、ダイオードセンサ（温度検出センサ）１０３（以下、Ｄｉセンサ）とサブヒータ１０４を１つずつ備えている。

従って、記録ヘッド全体では６４個のＤｉセンサ１０３と６４個のサブヒータ１０４が存在することになる。

なお、ヘッド基板１００に実装されるヒータボードの数、ヘッド基板のＤｉセンサの数、保温エリアの数は上記の値に限定されるものではなく、異なる値であっても構わない。

また、図２（ａ）に示した４つのヒータボードの間には糊代となるノズルは存在せず、１２００ｄｐｉピッチで正確に記録ヘッド上に貼り合わされているものとするが、一定数のノズルを糊代として貼り合わせる構成であっても構わない。

図３は図１に示す記録装置の制御構成の概略を示すブロック図である。なお、図３ではキャリッジ２を移動させたり、記録媒体を搬送させたりする制御構成については、公知であるとして、その記載は省略している。

図３に示すように、記録装置１は、エンコーダ２０１とＤＲＡＭ２０２とＲＯＭ２０３とコントローラ２０４と前述のヒータボード１０１Ａ〜１０１ＢとＡ／Ｄ変換器２１３とを備える。

そして、コントローラ２０４は、吐出データ生成部２０５とＣＰＵ２０６と吐出タイミング生成部２０７とＤｉデジタル値格納メモリ２０８とサブヒータのＰＷＭ値変換テーブル２０９と保温制御部２１０とヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜Ｄとを備える。ＣＰＵ２０６はＲＯＭ２０３に格納されたプログラムを読み込んで実行したり、各モータなどのドライバ（不図示）を駆動して記録装置全体の動作を制御する。

また、ＲＯＭ２０３には、ＣＰＵ２０６が実行する各種制御プログラムの他に記録装置の各種動作に必要な固定データを格納する。例えば、記録装置の記録（印刷）処理を実行するプログラムを記憶する。

ＤＲＡＭ２０２はＣＰＵ２０６がプログラムを実行するために必要であり、ＣＰＵ２０６の作業領域として用いられたり、種々の受信データの一時的格納領域として用いられたり、各種設定データを記憶させたりする。この実施例では、後述するように、ＤＲＡＭ２０２は、吐出データ生成部２０５の出力結果を一時的に格納する。なお、図３では、１つのＤＲＡＭ２０２が図示されているのみであるが、複数のＤＲＡＭを実装しても良いし、例えば、ＤＲＡＭとＳＲＡＭとを混載し、アクセス速度の異なる複数のメモリからなるようにしてもよい。

吐出データ生成部２０５は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、デジタルカメラ等のホスト２００から画像データ（ＩＤＡＴＡ）を受信し、これを記録ヘッド３の構成に合わせた吐出データ（ＤＤＡＴＡ）に並び替え、ＤＲＡＭ２０２に一時的に格納する。また、吐出データ（ＤＤＡＴＡ）を生成する際に、一定画素単位であるドットカウントエリア毎に吐出データ内に基づくインク吐出量をカウントして生成したドットカウントデータ（ＤＣＮＴ）もＤＲＡＭ２０２に格納する。なお、ドットカウントエリアの画素単位は、吐出データ生成部２０５の処理単位により決まるものであるが、この実施例では、Ｘ方向１６画素、Ｙ方向１６画素のエリアとする。

吐出タイミング生成部２０７は、エンコーダ２０１から記録ヘッド３と記録媒体Ｐの相対位置を判断するための情報である位置情報（ＥＮＣ）を受信し、ＣＰＵ２０６により設定されたタイミングに従って、吐出タイミング（ＤＴＭＧ）を生成する。また、その相対位置に応じて、保温制御単位経過フラグ（ＥＦＬＧ）も生成し、これをＣＰＵ２０６に出力する。

４つのヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜２１１Ｄは、吐出タイミング（ＤＴＭＧ）に合わせて、ＤＲＡＭ２０２から吐出データ（ＤＤＡＴＡ）と読出す。また、これとともに、後述する保温制御部２１０から受信するＤｉ選択情報（Ｄｉ−ＳＥＬ）とサブヒータのＰＷＭ値情報（ＰＷＭ）を用いて、ヒータボード１０１Ａ〜１０１Ｄにヘッドデータ（ＨＤＡＴＡ）を転送する。なお、図３から分かるように、ヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜２１１Ｄはヒータボード１０１Ａ〜１０１Ｄにそれぞれ、対応するヘッドデータ（ＨＤＡＴＡ）を転送する。

ヒータボード１０１Ａ〜１０１Ｄは、ヘッドデータ（ＨＤＡＴＡ）に含まれる吐出データを用いて各ノズルからインク吐出を行うとともに、ヒータボード内のＤｉセンサの出力としてＤｉアナログ値（Ｄｉ−Ａ）をＡ／Ｄ変換器２１３に出力する。なお、ヒータボード１０１ＡからＤｉアナログ値（Ｄｉ−Ａ：アナログ温度情報）を読出す時は、ヒータボード１０１Ｂ〜Ｄは各Ｄｉセンサからの温度情報を入力する。また、ヒータボード１０１ＢからＤｉアナログ値（Ｄｉ−Ａ）を読出す時は、ヒータボード１０１Ａ、１０１Ｃ、１０１Ｄは各Ｄｉセンサからの温度情報を入力する。このように、ヒータボード１０１Ａ〜１０１Ｄのいずれか１つのみをＤｉアナログ値の出力状態にすることで、４つのヒータボード１０１Ａ〜１０１ＤからＡ／Ｄ変換器２１３への入力信号線を１本としている。これにより、ヘッド基板上での信号線数を削減することができる。

Ａ／Ｄ変換器２１３は、後述する保温制御部２１０からのＡ／Ｄ変換タイミング信号（ＡＤＣＴＭＧ）を受けて、Ｄｉアナログ値（Ｄｉ−Ａ）をＤｉデジタル値（Ｄｉ−Ｄ：デジタル温度情報）に変換して、保温制御部２１０に出力する。

保温制御部２１０は、受信したＤｉデジタル値（Ｄｉ−Ｄ）をＤｉデジタル値格納メモリ２０８に格納するとともに、ＣＰＵ２０６からの保温実行情報（ＫＴＩＮＦＯ）を受信する。そして、保温実行が必要であると判断された保温エリアに対しては、Ｄｉデジタル値格納メモリ２０８に蓄積されたＤｉデジタル値（Ｄｉ−Ｄ）を読出し、ＰＷＭ値変換テーブル２０９を用いて保温エリア毎のサブヒータのＰＷＭ値を生成する。また、吐出タイミング（ＤＴＭＧ）を用いて、各ヒータボードに外部出力させるダイオードを選択するＤｉ選択情報（Ｄｉ−ＳＥＬ）をヒータボード毎に生成する。これらＰＷＭ値情報（ＰＷＭ）とＤｉ選択情報（Ｄｉ−ＳＥＬ）は、ヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜２１１Ｄに出力される。

なお、図３に示すコントローラ２０４において、ＣＰＵ２０６とＤｉデジタル値格納メモリとＰＷＭ値変換テーブル２０９とを除く各部はＡＳＩＣなどの専用ハードウェアで構成される。即ち、吐出データ生成部２０５、吐出タイミング生成部２０７、保温制御部２１０、ヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜２１１ＤはＡＳＩＣなどのハードウェアである。

図４は保温制御単位を説明する図である。

図４において、矩形状の領域が保温制御単位を示しており、その単位はＹ方向にはヒータボードの保温エリア単位である１２８画素とし、Ｘ方向には保温制御の実施可否を切り替える単位として１０２４画素としている。

この実施例では上述のように、ドットカウント単位はＸ方向／Ｙ方向ともに１６画素であることから、ドットカウントエリアをＸ方向に６４個（＝１０２４／１６）、Ｙ方向に８個（＝１２８／１６）まとめた単位が保温制御単位となる。

図５は保温制御の処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ３０１では、吐出データ生成部２０５がホスト２００から画像データ（ＩＤＡＴＡ）を受信する。画像データ（ＩＤＡＴＡ）には、画像データと画像データを記録装置内で処理するためのヘッダ情報が含まれている。

次に、ステップＳ３０２では、画像データ（ＩＤＡＴＡ）に含まれるヘッダ情報をＣＰＵ２０６で解析し、その内容に応じて必要な画像処理を画像データに対して実行する。これにより、画像データをヒータボード１０１Ａ〜１０１Ｄでインク吐出するための吐出データ（ＤＤＡＴＡ）に変換する。また、吐出データ（ＤＤＡＴＡ）への変換後、一定画素単位（１６×１６画素）であるドットカウントエリア毎に吐出データ内のインク吐出量をカウントしてドットカウントデータ（ＤＣＮＴ）を生成する。

さらに、ステップＳ３０３では、ＣＰＵ２０６がＤＲＡＭ２０２からドットカウントデータ（ＤＣＮＴ）を読出し、保温制御単位の吐出数に集計する。ここで、ステップＳ３０３における集計とは、ドットカウントエリア毎のインク吐出数をＣＰＵ２０６で加算していくことで、保温制御単位の吐出数として算出することを意味している。また、吐出タイミング生成部２０７から保温制御単位経過フラグ（ＥＦＬＧ）が生成されるタイミングとは、保温制御単位のＸ方向画素である１０２４画素分が経過したタイミングとなる。

ステップＳ３０４では、保温エリア毎に、ステップＳ３０３で集計した保温制御単位の吐出数が保温処理を実行する閾値に達しているか否かを調べる。この実施例では、インク吐出数が１以上であれば保温処理を実行するものと判断する。ここで、当該保温エリアで保温処理を実行すると判断した場合、処理はステップＳ３０５に進み、保温処理を実行しないと判断した場合、処理はステップＳ３０８に進む。

ステップＳ３０５では、保温制御部２１０がＤｉデジタル値格納メモリ２０８からＤｉデジタル値（Ｄｉ−Ｄ）を読出し、ＰＷＭ値変換テーブル２０９を使用して、ヒータボードエリア毎のサブヒータを駆動するためのＰＷＭ値を決定する。そして、ステップＳ３０６で、吐出タイミング生成部２０７からの吐出タイミング信号（ＤＴＭＧ）の受信を待ち合わせ、吐出タイミング信号（ＤＴＭＧ）を受信すると処理はステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、ヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜２１１Ｄが、ＤＲＡＭ２０２からの吐出データ（ＤＤＡＴＡ）を、保温制御部２１０からＤｉ選択情報（Ｄｉ−ＳＥＬ）及びＰＷＭ値情報（ＰＷＭ）を受信する。そして、これらをヘッドデータ（ＨＤＡＴＡ）として対応するヒータボード１０１Ａ〜１０１Ｄに送信する。その後、処理はステップＳ３１０に進む。

一方、ステップＳ３０８では、吐出タイミング生成部２０７からの吐出タイミング信号（ＤＴＭＧ）の受信を待ち合わせ、吐出タイミング信号（ＤＴＭＧ）を受信すると、処理はステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９では、ヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜２１１Ｄが、ＤＲＡＭ２０２からの吐出データ（ＤＤＡＴＡ）を、保温制御部２１０からＤｉ選択情報（Ｄｉ−ＳＥＬ）を受信する。そして、これらをヘッドデータ（ＨＤＡＴＡ）として対応するヒータボード１０１Ａ〜１０１Ｄに送信する。その後、処理はステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３１０では、印刷終了であるかどうかを調べ、印刷続行であると判断した場合には、処理はステップＳ３１１に進み、吐出タイミング生成部２０７からの保温制御単位経過フラグ（ＥＦＬＧ）を受信を受信しているかどうかを調べる。ここで、保温制御単位経過フラグ（ＥＦＬＧ）を受信を受信していると判断された場合、処理はステップＳ３０３に戻り、保温制御単位経過フラグ（ＥＦＬＧ）を受信を受信していないと判断された場合、処理はステップＳ３０４に戻る。

一方、ステップＳ３１０において、印刷終了と判断された場合には、処理を終了する。

図６は記録動作のために実行されるヘッドデータ処理を示すタイムチャートである。

図６に示されるように、ヒータボード１０１Ａ〜１０１Ｄそれぞれへ転送されるヘッドデータ（ＨＤＡＴＡ）には、ラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）と転送クロック（ＣＬＫ）と転送データ（ＤＡＴＡ）がある。

まず、ラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）の立ち上がり周期内の挙動について説明する。

ヒータボード１０１Ａ〜１０１Ｄは、ラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）のパルスが立ち上がる度に、転送クロック（ＣＬＫ）のパルスの立ち上がり／立ち下がりの両エッジで転送データ（ＤＡＴＡ）の情報を取り込む。そして、その情報の内容に応じて記録媒体に対してノズルからインク吐出を行うとともに、サブヒータによる保温とＤｉセンサによるヒータボードの温度情報の出力を行っている。

ラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）は、この実施例ではヒータボードのノズルを時分割駆動するための時分割数が４であるので、１ノズル列あたり４回のラッチ信号が発生する。転送データ（ＤＡＴＡ）は、次の３つの情報を含む。即ち、
（１）ノズル列を時分割数４で分割したブロック単位吐出データ（ＢＬＫ−ＤＤＡＴＡ）と、
（２）４つのヒータボードから温度情報を出力するＤｉセンサを選択するＤｉ選択情報（Ｄｉ−ＳＥＬ）と、
（３）ヒータボード内の保温エリア毎のサブヒータに対するＯＮ／ＯＦＦ情報（ＳＵＢＨ−ＯＮ／ＯＦＦ）である。

ここで、ブロック単位吐出データ（ＢＬＫ−ＤＤＡＴＡ）は、５１２ノズルを４分割した各色１２８ノズルの吐出ＯＮ／ＯＦＦ情報と、ノズルからインク滴を吐出するために必要なヒートパルス情報とを含む。Ｄｉ選択情報（Ｄ−ＳＥＬ）は、保温制御部２１０から４つのヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜２１１Ｄに対して送信されるＤｉ選択情報を各ヒータボードが解釈できるようにフォーマット変換した情報である。この実施例では、各ヒータボード内のＤｉセンサ数は１６個であるので、ヒータボードからＤｉセンサ出力を行うか否かを示す１ビットの情報と、どのＤｉセンサの温度情報を出力するかを示す４ビットの情報とで合わせて５ビットで構成される。

サブヒータＯＮ／ＯＦＦ情報（ＳＵＢＨ−ＯＮ／ＯＦＦ）は、保温エリア毎に保温制御部２１０からヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜２１１Ｄに対して送信されるサブヒータのＰＷＭ値情報（ＰＷＭ）を時系列に変換した情報である。例えば、ある保温エリアのＰＷＭ値情報（ＰＷＭ）としてＤｕｔｙ：６０％と入力された場合、まずＰＷＭ単位を５％刻みで制御できる２０ビットの情報として、“１１１１１１１１１１１１００００００００”に変換する。そして、これをラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）のパルスが立ち上がる度に１ビットずつ使用し、２０回のラッチ信号のパルス立ち上がり経過後は、再び先頭の１ビットから使用する。これにより、２０回のラッチ信号、即ち、５カラム（＝２０ラッチ／時分割４）の印刷周期でＤｕｔｙ：６０％のサブヒータＰＷＭ制御を行う。

この実施例では、各ヒータボード内のサブヒータ数は１６個であるので、サブヒータＯＮ／ＯＦＦ情報（ＳＵＢＨ−ＯＮ／ＯＦＦ）には、各保温エリアで１ビットずつの計１６ビットの情報が含まれている。

ラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）のパルスの立ち上がり周期をＡ／Ｄ変換ラッチ単位であるｋ回を繰り返した後、転送クロック（ＣＬＫ）と転送データ（ＤＡＴＡ）の転送動作を止めて、ＡＤ変換期間を設ける。そして、この期間内に、Ａ／Ｄ変換器２１３は、ＡＤ変換タイミング信号（ＡＤＣＴＭＧ）の受信に応じて、Ｄｉアナログ値（Ｄｉ−Ａ）をＤｉデジタル値（Ｄｉ−Ａ）に変換する。この実施例では、１カラム（ラッチ信号数としてはヒータボード時分割数である４回分）につき１度、Ａ／Ｄ変換を実行するため、図６にはｋ＝４の例を図示している。そして、この４回分のヘッドデータ（ＨＤＡＴＡ）転送におけるＤｉ選択情報（Ｄｉ−ＳＥＬ）は全て同じ値となる。

なお、転送クロック（ＣＬＫ）と転送データ（ＤＡＴＡ）の転送動作停止中にＡ／Ｄ変換を実行しているのは、ヘッドデータ（ＨＤＡＴＡ）の転送による転送ノイズがＤｉアナログ値（Ｄｉ−Ａ）に与える影響が大きいためである。従って、転送ノイズ影響を十分小さくできる構成である場合にはＡ／Ｄ変換は任意のタイミングで実行してもよい。

図７はＤｉデジタル値（Ｄｉ−Ｄ）の保持構成を示す図である。

図７（ａ）は、ヘッドデータ転送によりＡ／Ｄ変換を４つのヒータボード内の保温エリア毎に存在する６４個のＤｉセンサからの温度情報が順次出力され、保温制御部２１０に入力されるＤｉデジタル値（Ｄｉ−Ｄ）を時系列に並べた状態を示している。また、図７（ｂ）は、Ｄｉデジタル値（Ｄｉ−Ｄ）をＤｉデジタル値格納メモリ２０８に格納する様子を模式的に示しており、Ｄｉデジタル値格納メモリ２０８は内部的に４つの格納領域２０８Ａ〜２０８Ｄに分割される。メモリを４つの領域に分割している理由は、Ｄｉセンサ検出誤差を小さくするために、Ｄｉデジタル値（Ｄｉ−Ｄ）の情報を保温制御部２１０が使用する際に、過去４回分の移動平均を計算して平均化するようにしているためである。なお、Ｄｉデジタル値格納メモリ２０８には、過去４回分ではなく、３回、或いは、５回以上など任意の複数回の取得分の情報を格納しても良い。

図７（ｂ）によれば、（Ｎ）周目のエリア１〜エリア６４までのＤｉデジタル値は順次、格納領域２０８Ａに格納される。そして、（Ｎ＋１）周目のＤｉデジタル値は格納領域２０８Ｂへ、（Ｎ＋２）周目のＤｉデジタル値は格納領域２０８Ｃへ、（Ｎ＋２）周目のＤｉデジタル値は格納領域２０８Ｄへと、同様に格納される。

なお、取得するデータが（Ｎ＋４）周目になると、再び格納領域２０８Ａに格納される。これは（Ｎ＋４）周目の情報で（Ｎ）周目の情報を上書きしていることを意味する。同様に、（Ｎ＋５）周目は（Ｎ＋１）周目を、（Ｎ＋６）周目は（Ｎ＋２）周目をといったように温度情報を上書きしていく。これにより、Ｄｉデジタル値（Ｄｉ−Ｄ）の移動平均を取得したい場合、Ｄｉデジタル値格納メモリ２０８にはその時点での過去４回分のＤｉデジタル値が格納されているので、保温制御部２１０は常に最新の情報を用いてＤｉデジタル値の移動平均を算出できる。

図８は保温制御部２１０の処理概要を説明する図である。

図８（ａ）は保温制御部２１０の処理内容を示すフローチャートであり、図５で説明したフローチャートのステップＳ３０５の詳細な処理内容である。また、図８（ｂ）はＰＷＭ値変換テーブル２０９が保持している変換テーブルの例を示す図である。

図８（ａ）によれば、まず、ステップＳ７００では、保温エリア毎に、Ｄｉデジタル値格納メモリ２０８の４つの格納領域２０８Ａ〜２０８ＤからＤｉデジタル値を１つずつ読出し、各々に対し移動平均を算出し、最新状態の平均Ｄｉデジタル値を生成する。

次に、ステップＳ７０１では、保温エリア毎に、平均Ｄｉデジタル値をＰＷＭ値変換テーブル２０９を用いて、サブヒータのＰＷＭ値情報（ＰＷＭ）に変換する。図７（ｂ）に示す例であれば、ＰＷＭ値変換テーブル２０９は、平均Ｄｉデジタル値が１２０から１４０までの範囲ならば、サブヒータのＰＷＭ値情報（ＰＷＭ）は６０％と変換される。

そして、ステップＳ７０２では、ヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜２１１Ｄに保温エリア毎のＰＷＭ値情報（ＰＷＭ）を通知する。その後、図５に示すフローチャートで説明したとおり、ヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜２１１Ｄにおいてヒータボード内の保温エリア毎のサブヒータに対するＯＮ／ＯＦＦ情報（ＳＵＢＨ−ＯＮ／ＯＦＦ）に変換され、各ヒータボード１に転送される。

従って以上説明した実施例に従えば、各保温エリアに対して、各ヒータボードの各Ｄｉセンサからの温度情報をＤｉデジタル値として読取り、それに応じたサブヒータＰＷＭ制御を行って保温制御を実現することができる。

さらに以上説明した保温制御構成によれば、保温実行情報以外の処理にＣＰＵが介在しておらず、Ｄｉセンサの温度情報からサブヒータを駆動するＰＷＭ値を生成しヒータボードに転送する制御はコントローラ内部のハードウェアで実施している。これにより、高速に数多くのＤｉセンサからの温度情報とサブヒータの駆動制御を扱うことが可能になり、ヒータボード内部を細かく保温エリアに区分して、きめの細かい制御を行うことにより記録ヘッドの温度バラつきを少なくする保温制御が実現される。

＜他の実施例＞
前述の実施例では、サブヒータのＰＷＭ値情報を、Ｄｉデジタル値（Ｄｉ−Ｄ）のみに基づいて値を決定した。これは、サブヒータによる保温制御周期をヒータボードのＤｉセンサからの温度情報を読出周期未満にはできないということを意味している。これは、Ｄｉセンサからの温度情報の読出周期が、サブヒータによる保温制御周期よりも十分に速い場合には適した構成であるが。しかしながら、例えば、Ａ／Ｄ変換器のＡ／Ｄ変換処理に時間がかかるといった理由などにより、Ｄｉセンサからの温度情報の読出周期が長い構成には適さない。

この実施例では、このような場合でも、十分に高速な保温制御を行う例について説明する。

この実施例では、図６に示したヘッドデータ処理で示したＡＤ変換ラッチ単位が、例えば、４０ラッチ、即ち、ｋ＝４０であるとする。この場合、ノズル列の時分割数を４とすると、４０ラッチは１０カラム分に相当する。

図９は他の実施例に従うヒータボードデータ転送部の処理概要を説明する図である。

図９（ａ）はヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜２１１Ｄの処理内容であり、この処理は、図５のフローチャートを参照して説明したステップＳ３０７の処理となる。また、図９（ｂ）は変動ＰＷＭ値変換テーブルの例を示す図である。

図９（ａ）によれば、まず、ステップＳ８００では、ヒータボードデータ転送部２１１Ａ〜２１１Ｄが、ＤＲＡＭ２０２からの吐出データ（ＤＤＡＴＡ）を、保温制御部２１０からＤｉ選択情報（Ｄｉ−ＳＥＬ）及びＰＷＭ値情報（ＰＷＭ）を受信する。

次に、ステップＳ８０１では、吐出データ（ＤＤＡＴＡ）を、保温エリア毎（１２８ノズル毎）に分割し、図９（ｂ）に示すような変動ＰＷＭ値変換テーブルを用いて、サブヒータの変動ＰＷＭ値情報（ＰＷＭ’）を生成する。図９（ｂ）の例であれば、その変動ＰＷＭ値変換テーブルを用いると、保温エリア内のインク吐出数（インク吐出するノズル数）が３０個から４０個までの範囲ならば、その保温エリア内のインク吐出数はサブヒータの変動ＰＷＭ値情報で１０％に変換される。

次に、ステップＳ８０２では、保温制御部２１０からのＰＷＭ値情報（ＰＷＭ）に変動ＰＷＭ値情報（ＰＷＭ’）を加算し、加算後ＰＷＭ値情報（ＰＷＭ＋ＰＷＭ’）を生成する。例えば、ＰＷＭ値情報（ＰＷＭ）が６０％であって、変動ＰＷＭ値情報（ＰＷＭ’）が１０％であれば、加算後ＰＷＭ値情報（ＰＷＭ＋ＰＷＭ’）は７０％となる。

最後に、ステップＳ８０３では、ラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）毎に、加算後ＰＷＭ値情報（ＰＷＭ＋ＰＷＭ’）からサブヒータＯＮ／ＯＦＦ情報（ＳＵＢＨ−ＯＮ／ＯＦＦ）を生成する。これとともに、吐出データ（ＤＤＡＴＡ）からブロック単位吐出データ（ＢＬＫ−ＤＤＡＴＡ）を生成し、Ｄｉ選択情報（Ｄｉ−ＳＥＬ）とともに各ヒータボードに送信する。

従って、以上説明した実施例に従えば、Ｘ方向に１０カラム単位ではＤｉセンサによるサブヒータ制御を実行して高精度にＰＷＭ値を決定し、１カラム単位では吐出データに基づく変動分のＰＷＭ値を加算してＰＷＭ値を修正することができる。これにより、ある程度の温度変化を吐出データにより予測することで、Ｄｉセンサからの温度情報の読出周期よりも、短い周期でサブヒータによる保温制御を実現することができる。

なお、上述した実施例では、単機能の記録装置を例として説明したが本発明はこれによって限定されるものではない。例えば、説明した記録装置に画像読取装置（スキャナ装置）とを備える多機能プリンタ（複写機）としても良いし、さらに複写機にファクシミリ機能を加えた複合機としても良い。

３ 記録ヘッド、１０１ ヘッド基板、１０１Ａ〜１０１Ｄ ヒータボード、
２０４ コントローラ、２０５、吐出データ生成部、２０６ ＣＰＵ、
２０７ 吐出タイミング生成部、２１０ 保温制御部、
２１１Ａ〜２１１Ｄ ヒータボードデータ転送部、２１３ Ａ／Ｄ変換器

Claims (10)

1. インクを吐出するための熱エネルギーを発生する電気熱変換体を備えた複数のノズルを第１の方向に配列したノズル列を複数、前記第１の方向とは異なる第２の方向に配列したヒータボードを少なくとも１つ含む記録ヘッドであって、
   前記ヒータボードおのおのに配置された複数のノズル列おのおのに関し、前記第１の方向に配列した複数のノズルを、互いに近接する複数のノズルで構成される複数のグループに分割し、該分割されたグループごとに当該グループの近傍にヒータと温度検出センサとを設け、保温エリアを形成することを特徴とする記録ヘッド。
2. 請求項１に記載の記録ヘッドを用い、インクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置であって、
   前記保温エリアごとの前記温度検出センサにより検出された温度情報に基づいて、当該温度検出センサに対応するヒータを駆動して保温制御を行う制御手段を有することを特徴とする記録装置。
3. 前記保温エリアごとの前記温度検出センサにより検出されたアナログ温度情報を入力しデジタル温度情報に変換する変換手段と、
   前記保温エリアすべてから得られ、前記変換手段により変換されたデジタル温度情報を前記保温エリアそれぞれに関して複数回の取得分、格納する記憶手段とを有することを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記制御手段は、
   前記記憶手段に格納されたデジタル温度情報を前記保温エリアごとに平均化する平均化手段と、
   前記平均化手段により平均化されたデジタル温度情報を用いて、予め定められた、デジタル温度情報とＰＷＭ値との関係を示す第１のテーブルを参照して、対応する保温エリアのヒータを駆動するためのＰＷＭ値を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得されたＰＷＭ値を用いて前記対応する保温エリアのヒータをＰＷＭ制御により駆動する駆動手段とを有することを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
5. 前記制御手段は、前記アナログ温度情報を入力する温度検出センサを選択する選択手段を含み、前記保温エリアすべての温度検出センサからの前記アナログ温度情報を順に入力することを特徴とする請求項４に記載の記録装置。
6. 前記複数のノズル列それぞれに含まれる複数のノズルは時分割駆動され、１カラムの記録動作が終了するたびに前記選択手段により選択された温度検出センサからのアナログ温度情報が前記変換手段により変換されたデジタル温度情報が取得されることを特徴とする請求項５に記載の記録装置。
7. 前記ＰＷＭ値と前記選択手段により選択を行うための選択情報と前記時分割駆動のための記録信号とを前記ヒータボードに出力する出力手段をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の記録装置。
8. 前記記録信号に基づいて前記保温エリアそれぞれにおいて駆動されるノズルの数をカウントし、該カウントされたノズルの数を用いて、予め定められた、ノズル数とＰＷＭ値との関係を示す第２のテーブルを参照して、前記ＰＷＭ値を修正する修正手段をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の記録装置。
9. 前記温度検出センサはダイオードであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の記録装置。
10. 請求項１に記載の記録ヘッドを用い、インクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置における記録ヘッドの保温制御方法であって、
    前記保温エリアごとの前記温度検出センサにより検出された温度情報に基づいて、当該温度検出センサに対応するヒータを駆動して保温制御を行うことを特徴とする記録ヘッドの保温制御方法。

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