JP2018069733A - 記録装置、及び、記録ヘッドの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドにおけるヒータ両端電圧を一定に保つこととスループットの低下抑制の両立を達成したい。
【解決手段】記録装置であって、複数の記録素子と、前記複数の記録素子それぞれに対応し、少なくとも１つのソースフォロワ−トランジスタを有する駆動回路と、同時に駆動させる記録素子の数が所定数を超えない場合には、同時に駆動させる記録素子の数に係らず固定のパルス幅で前記ソースフォロワ−トランジスタを駆動する第１の制御を行い、同時に駆動させる記録素子の数が前記所定数を超える場合には、同時に駆動させる記録素子の数に基づいて、パルス幅を変調して前記ソースフォロワ−トランジスタを駆動する第２の制御を行う制御部とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、記録装置、及び、記録ヘッドの制御方法に関する。

記録ヘッドの吐出口に配置されたエネルギー発生素子（以下、ヒータ）によりインクを加熱することによってインクを吐出させる記録装置において、記録ヘッドで高速に記録を行うためには、できるだけ多くのヒータを同時に駆動することが望ましい。しかしながら、多くのヒータを同時に駆動すると、配線に流れる電流が増大する。その結果、配線の寄生抵抗による電圧降下が増大して、ヒータにて所望の熱エネルギーを発生することができない場合がある。熱エネルギーの変動は、吐出するインクの体積を変動させてしまうため、画像の品位の低下が生じる。

このような課題を解決するために、特許文献１では、ヒータを可能な限り同時駆動した時と（全吐）、ヒータを１ビットのみ駆動した時（単吐）のヒータ両端にかかる電圧差については、その距離に応じた配線抵抗の調整を行っている。また、近年の基板の長尺化（例えば１インチ）に伴い、引用文献２では、ヒータ駆動回路構成による調整（ソースフォロワ構成の採用）を行っている。

以上のように配線抵抗の調整や、ヒータ駆動回路（トランジスタ）をソースフォロワ構成にすることで、電圧変動があったとしてもヒータに与えられる熱エネルギーは一定化され、吐出するインク液滴の体積も安定化する。

特開平１０-４４４１６号公報 特開２０１０-１５５４５２号公報

ヒータ駆動部をソースフォロワの構成にすると、ヒータ両端電圧が常に一定となる。しかし、ヒータ駆動電源電圧に対して、本体からヒータまでの配線抵抗（フレキや記録素子基板）による電圧降下を考慮しなければならないため、ヒータ両端電圧はヒータ駆動電源電圧よりも低く設計する必要がある。つまり、トランジスタのドレインへ印加する電圧がゲート電圧を下回ると、ヒータへ供給する電圧が一定とならない。その分が電圧ロスとして熱となり、必要以上に記録ヘッドが昇温することが考えられる。したがって、スループットの観点で記録ヘッド内の熱を可能な限り抑えることが重要となってくるため、高速化へのボトルネックに繋がってしまっていた。

上記課題を解決するために本願発明は、以下の構成を有する。すなわち、記録装置であって、複数の記録素子と、前記複数の記録素子それぞれに対応し、少なくとも１つのソースフォロワ−トランジスタを有する駆動回路と、同時に駆動させる記録素子の数が所定数を超えない場合には、同時に駆動させる記録素子の数に係らず固定のパルス幅で前記ソースフォロワ−トランジスタを駆動する第１の制御を行い、同時に駆動させる記録素子の数が前記所定数を超える場合には、同時に駆動させる記録素子の数に基づいて、パルス幅を変調して前記ソースフォロワ−トランジスタを駆動する第２の制御を行う制御部とを備える。

本願発明により、ヒータ両端電圧を一定に保つこととスループットの低下抑制の両立を達成できる。

本発明に係るインクジェット記録装置の構成例を示す図。 本願発明に係る記録装置の制御構成の例を示す図。 インクジェット記録ヘッドの構成の例を示す図。 ヒータ駆動回路の構成例を示す図。 電圧変換回路の構成例を示す図。 ヒータ同時駆動数に対するヒータ両端電圧を説明するための図。 パルス制御方法を説明するための図。 ヒータの同時駆動数とパルス幅の関係を説明するための図。 パルス制御方法を説明するための図。 ヒータの駆動回路の別の構成例を示す図。 ヒータの駆動回路の別の構成例を示す図。 ヒータの駆動回路の別の構成例を示す図。 ヒータの駆動回路の別の構成例を示す図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について、さらに具体的かつ詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成要素の相対配置等は、特定の記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

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。さらに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も問わず、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」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。

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。

以下に用いる記録ヘッド用の素子基板（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。

本発明の最も重要な特徴をなすインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）は、記録ヘッドの記録素子基板に複数の記録素子とこれら記録素子を駆動する駆動回路とを同一基板に実装している。例えば、記録ヘッドには複数の記録素子基板を内蔵し、これらの素子基板をカスケード接続する構造をとるように構成してもよい。従って、この記録ヘッドは相対的に長い記録幅を達成することができる。従って、その記録ヘッドは一般に見られるシリアルタイプの記録装置のみならず、その記録幅が記録媒体の幅に相当するようなフルライン記録ヘッドを備えた記録装置に用いられる。また、その記録ヘッドはシリアルタイプの記録装置の中でも、Ａ０やＢ０などの大きなサイズの記録媒体を用いる大判プリンタに用いられる。

従って、まず本発明の記録ヘッドが用いられる記録装置について説明する。

［装置構成］
図１は、本発明が適応できるインクジェット方式の記録装置（以下、記録装置）の構成例を示す図である。図１は一般的なインクジェット記録装置の形態を示しており、ここでは、スキャン方式の記録装置を示している。なお、この構成に限定するものではなく、例えば、フルラインタイプのインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を備えた記録装置に本願発明を適用することも可能である。また、本発明は、このインクジェット方式に限らず、その他の方式の記録装置に対して適用可能である。

図１において、本実施形態に係る記録装置は、給紙機構部、送紙機構部、排紙機構部、キャリッジ部などを備えている。本実施形態では、画像情報に基づいて記録ヘッド３の吐出口から記録媒体へインクを吐出して記録を行う記録装置を例に挙げて説明する。

往復移動（主走査移動）するキャリッジ５０には、記録手段としての記録ヘッド３が搭載されている。記録ヘッド３は、ヘッドセットレバー５１により脱着可能となっている。さらに記録ヘッド３には、各色のインクに対応した１または複数のインクタンク７１が脱着可能に搭載される。また、記録ヘッド３は、自身の温度を検知するための温度センサ５９を備える。記録媒体としては、用紙、プラスチックシート、布、不織布など、シート状をした画像記録が可能なものであれば種々の材質のものを使用できる。以下の説明では、シート状をした記録媒体のことを「シート」と呼ぶことにする。以下、記録装置の構成を機構部ごとに説明する。

給紙機構部は、シートを積載する圧板２１、シートを給送する給紙ローラ、シートを分離する分離ローラ、シートを積載位置に戻すための戻しレバー、シートの端部を示すための可動サイドガイド２６などを給紙ベース２０に取り付けて構成されている。積載されたシートＰを保持するための給紙トレイは、給紙ベース２０又は記録装置の外装に取り付けられている。

給紙機構部の動作については、通常の待機状態では、圧板２１は圧板カム（不図示）でリリースされ、分離ローラはコントロールカムでリリースされている。さらに、戻しレバーは、シートＰを積載位置に戻すとともに、積載時にシートＰが奥に入らないように積載口を塞ぐような積載位置に保持されている。この状態から、給紙動作が始まると、モーター駆動によって、まず、分離ローラが給紙ローラに当接する。そして、戻しレバーがリリースされ、圧板２１が給紙ローラに当接する。この状態で、シートＰの給紙が開始される。シートＰは、給紙ベース２０に設けられた前段分離部（不図示）で制限され、シートＰの所定枚数のみが給紙ローラと分離ローラの間のニップ部へ送り出される。送り出されたシートＰはこのニップ部で分離され、最上位のシートのみが搬送（給送）される。

シートＰが後述の搬送ローラ３６及びピンチローラ３７からなる搬送ローラ対まで到達すると、圧板２１は圧板カム（不図示）によって、分離ローラはコントロールカム（不図示）によって、それぞれリリースされる。また、戻しレバーはコントロールカム（不図示）によって積載位置へ戻される。このとき、給紙ローラと分離ローラとのニップ部に到達していたシートは戻しレバーによって積載位置まで戻される。

送紙機構部は、曲げ起こした板金からなるシャーシ５５に取り付けられている。送紙機構部は、シートＰを搬送する搬送ローラ３６とＰＥセンサ（紙端検知センサ）を有する。搬送ローラ３６は、金属軸の表面にセラミックの微小粒をコーティングした構造をしており、両端の金属軸部分を軸受（不図示）で軸支することでシャーシ５５に取り付けられている。

搬送ローラ３６には、従動回転する複数のピンチローラ３７が当接して設けられている。ピンチローラ３７は、ピンチローラホルダ３０に保持され、ピンチローラばね（不図示）によって搬送ローラ３６に圧接されることでシートＰの搬送力を生み出している。ここで、ピンチローラホルダ３０は、その回転軸がシャーシ５５の軸受で軸支されており、この回転軸を中心に回動する。さらに、シートＰが搬送されてくる送紙機構部の入口には、シートをガイドするペーパーガイドフラッパ及びプラテン３４が配設されている。また、ピンチローラホルダ３０には、シートＰの先端及び後端の検知をＰＥセンサ（不図示）に伝えるためのＰＥセンサレバー（不図示）が設けられている。

プラテン３４は、シャーシ５５に取り付けられて位置決めされている。ペーパーガイドフラッパ（不図示）は、搬送ローラ３６と嵌合し、摺動軸受部（不図示）を中心に回動可能であり、シャーシ５５に当接することで位置決めされる。さらに、搬送ローラ３６のシート搬送方向下流側には、画像情報に基づいて画像を記録する記録手段としての記録ヘッド３が設けられている。

シートＰは、搬送モーターにより搬送ローラ３６が回転するとともに、ピンチローラ３７が従動回転することで、プラテン３４の上面に沿って搬送される。プラテン３４上には搬送案内面（上下方向基準位置）となるリブが形成されている。このリブは、シートＰと記録ヘッド３とのギャップ（距離）を管理するとともに、後述の排紙機構部と協働してシートＰのコックリング（波打ち）を規制している。これによって、記録ヘッド３により記録されるシート部分のコックリングによる画質低下を防いでいる。搬送ローラ３６の駆動は、ＤＣモーターからなる搬送モーターの回転力をタイミングベルト５４１で搬送ローラ軸に設けたプーリ３６１に伝達することで行われる。

キャリッジ部は、記録ヘッド３を搭載して往復移動するキャリッジ５０を有する。キャリッジ５０は、シートＰの搬送方向と交差する（通常は直交する）方向に設置されたガイドシャフト５２及びガイドレール５４に沿って往復移動（主走査）可能に案内支持されている。ガイドシャフト５２は、キャリッジ５０の往復移動を案内するための案内機構を構成している。ガイドレール５４は、キャリッジ５０の後端部を支持することで、記録ヘッド３とシートＰの距離（ギャップ）を適正値に維持する機能も有している。ガイドシャフト５２はシャーシ５５に取り付けられた軸部材で構成され、ガイドレール５４はシャーシ５５の一部に一体に形成されている。ガイドレール５４のキャリッジ５０との摺動部にはＳＵＳ等の薄板の摺動シート５３が張設され、摺動音の低減化が図られている。

キャリッジ部は、記録ヘッド３をキャッピング位置に移動させ、キャップ６１によりキャッピングを行うことで、インク等の液体の蒸発を防止する。回復モーター６９は、キャップ６１等の駆動源として動作する。更にブレード６２にてノズル面のクリーニングを行う。ブレード６２は、ブレードクリーナ６６によりクリーニングが行われる。また、記録ヘッド３は、回復機構部６内に備えられたポンプ６０の動作により、ノズルからインクを吐出させ、インク詰まりを低減させる。

排紙機構部には、２本の排紙ローラが設けられている。各排紙ローラには拍車が従動回転可能に圧接されている。各排紙ローラ、を搬送ローラ３６と同期回転させることにより、記録されたシートＰを記録装置本体外へ排出する。本実施形態では、排紙ローラはプラテン３４に取り付けられている。搬送方向上流側の排紙ローラは金属軸に複数のゴム部（排紙ローラゴム）を設けて構成されている。この第１の排紙ローラは、搬送ローラ３６からの駆動がアイドラギアを介して伝達されることにより駆動される。第２の排紙ローラ４１は樹脂の軸に複数のエラストマー等の弾性体を取り付けた構成になっている。第２の排紙ローラ４１は、第１の排紙ローラ４０からアイドラギアを介して駆動を伝達されることにより駆動される。

以上の構成によって、キャリッジ部において記録ヘッド３により記録されたシートＰは、排紙ローラと各拍車のニップ部に挟持されて記録装置本体外へ排出され、排紙トレイ上に載置される。排紙トレイは、複数の部材から成る分割構造を有し、使用時には引出して使用する。また、排紙トレイにおいては、その先端に向けて高さが高くなるように形成され、その両側端縁も高さが高く形成されており、それによって、排出されたシートＰの積載性向上並びにシートＰの記録面の擦れ防止が図られている。

［制御構成］
図２は、図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。

図２に示すように、コントローラ（制御部）６００は、ＭＰＵ６０１、ＲＯＭ６０２、特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、ＲＡＭ６０４、システムバス６０５、Ａ／Ｄ変換器６０６などで構成される。ＲＯＭ６０２は各種制御シーケンスに対応したプログラム、所要のテーブル、その他の固定データを格納する。ＡＳＩＣ６０３は、後述する信号のパルス幅の制御を行う。ＲＡＭ６０４は、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として用いられる。システムバス６０５は、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３、ＲＡＭ６０４を相互に接続してデータの授受を行う。Ａ／Ｄ変換器６０６は以下に説明するセンサ群からのアナログ信号を入力してＡ／Ｄ変換し、デジタル信号をＭＰＵ６０１に供給する。

また、図２において、ホスト装置６３１は画像データの供給源となるＰＣなどの外部の情報処理装置である。ホスト装置６３１と記録装置との間ではインタフェース（Ｉ／Ｆ）６３２を介して画像データ、コマンド、ステータス等をパケット通信により送受信する。なお、インタフェース６３２としてＵＳＢインタフェースをネットワークインタフェースとは別にさらに備え、ホストからシリアル転送されるビットデータやラスタデータを受信できるようにしてもよい。

スイッチ群６１０は、電源スイッチ６１１、プリントスイッチ６１２、回復スイッチ６１３などから構成される。

センサ群６２０は、装置状態を検出するためのセンサ群であり、位置センサ６２１、温度センサ６２２等から構成される。この他にもインク残量を検出するフォトセンサが設けられる。

キャリッジモータドライバ６３３は、キャリッジ５０を往復走査させるためのキャリッジモータ６３５を駆動させるキャリッジモータドライバである。搬送モータドライバ６３４は、シートＰを搬送するための搬送モーター６３６を駆動させる搬送モータドライバである。

ＡＳＩＣ６０３は、記録ヘッド３による記録走査の際に、ＲＡＭ６０４の記憶領域に直接アクセスしながら記録ヘッド３に対して発熱素子（インク吐出用のヒータ）を駆動するためのデータを転送する。加えて、この記録装置には、ユーザインタフェースとしてＬＣＤやＬＥＤで構成される各種表示部が備えられる。

［記録ヘッド構成］
図３を用いて本発明に係る記録ヘッド３の詳細について説明する。図３は、本願発明に係る記録ヘッド３に設けられる記録素子基板の構成例を示した図である。

記録ヘッド３のシリコン半導体基板１１０上には、配線を通して通電可能な複数のヒータ１０１を配列してなるエネルギー発生素子列が形成されている。配線は、単層配線、多層配線いずれにも適用できる。シリコン半導体基板１１０上には流路形成部材（被覆樹脂材料）１１１が配置されており、流路形成部材１１１には、複数のヒータ１０１それぞれに対応する複数の吐出口１００が形成されている。用意されるシリコン半導体基板１１０は、シリコン等の半導体基板（記録素子基板）であり、ヒータ１０１は、タンタルシリコンナイトライド（ＴＡＳｉＮ）等の材料によって形成されている。

ヒータ１０１によって発生した熱エネルギーをインク等の液体に与えて、液体中に発泡現象を生じさせる。そして、その発泡のエネルギーにより、吐出口１００からインク液滴を吐出する。近年のインクジェット記録ヘッドでは、記録密度（解像度）の向上及び印刷速度向上のために、ヒータの配列密度を上げるとともにその数が増大している。

不図示であるが、シリコン半導体基板１１０上には更に、ヒータ１０１それぞれを駆動するドライバと、ヒータと同一ビット数のシフトレジスタと、ここから出力される印刷データを一時記憶するラッチ回路とが、設けられている。なお、シフトレジスタは、シリアルに入力される画像データをそれぞれドライバにパラレルに送るためのものである。

吐出口１００は、２つの吐出口列L１、L２に沿って所定のピッチＰで配列されている。さらに、吐出口列L１側の吐出口１００と吐出口列L２側の吐出口１００は、それらの配列方向に半ピッチ（Ｐ/２）ずつずれている。ヒータ１０１も吐出口１００と同様のピッチで配置されている。

シリコン半導体基板１１０には、共通液室１１２と穴状のインク供給口５００が形成されており、シリコン半導体基板１１０と流路形成部材１１１との間には、複数の吐出口１００のそれぞれに連通する複数のインク流路（発泡室）３００が形成されている。流路形成部材１１１は、インク流路３００の壁を有しており、シリコン半導体基板１１０と接することによりインク流路３００を形成する。インク供給部材１４０から、共通液室１１２とインク供給口５００を通して供給されるインクは、それぞれのインク流路３００内に導入される。インク流路３００内のインクは、そのインク流路３００に対応するヒータ１０１の発熱により発泡し、その発泡エネルギーにより、そのインク流路３００に対応する吐出口１００から吐出される。

［ヒータ駆動回路］
図４は、ヒータ駆動回路２３の説明図である。図４では、説明を簡単にするために１つのヒータ１０１の回路を表している。したがって、実際には、上述したように、シリコン半導体基板１１０には、複数のヒータ１０１およびそれに対応するヒータ駆動回路２３が設けられる。ヒータ１０１の一端は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のソース端子に接続されている。ヒータ１０１の他端は、ＰＭＯＳトランジスタ１０３のソース端子に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタ１０２とＰＭＯＳトランジスタ１０３のドレイン端子は、それぞれ電源配線（電源ライン）１０４、電源配線（グランドライン）１０５に接続される。ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲート端子には、図５（Ａ）に示す電圧変換回路１０６の出力が入力される。ＰＭＯＳトランジスタ１０３のゲート端子には図５（Ｂ）に示す電圧変換回路１０７の出力が入力される。電源配線１０４、１０５にはシリコン半導体基板１１０が備える入力端子を介して、外部の電源から電圧が入力され、それぞれ高電位側ＶＨと低電位側ＧＮＤＨの電圧が印加される。これらの電位は外部から入力端子を介して入力されるものであり、高電圧側配線の電圧ＶＨと、低電圧側配線の電圧ＧＨＤＨになっている。電圧ＧＨＤＨは、別の表現をすると接地電圧である。なお、電源配線１０４には配線抵抗ｒ１があり、電源配線１０５には配線抵抗ｒ２がある。

ヒータ駆動回路２３は、２つの電圧変換回路１０６、１０７を備えている。電圧変換回路１０６は、選択回路１０８の出力信号を入力し、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートへ出力する。電圧変換回路１０７は、信号ＨＥ２を入力し、ＰＭＯＳトランジスタ１０３のゲートへ出力する。なお、電圧変換回路１０６、電圧変換回路１０７が入力する信号の生成する回路は、この形態、構成に限定するものではない。

電圧変換回路１０６の構成を図５（Ａ）に示す。電圧変換回路１０６は、電圧ＸとＧＮＤＨを入力し、入力信号の振幅の変換を行う。電圧変換回路１０６は、シリコン半導体基板１１０の外部から入力される電圧Ｘに基づいて、ＮＭＯＳトランジスタ１０２をオン状態にするためのゲート電圧を生成している。電圧Ｘは、シリコン半導体基板１１０の外部からＰＭＯＳトランジスタ１０３のドレインに供給される電源電圧ＧＮＤＨとは異なる電圧である。

電圧変換回路１０７の構成を図５（Ｂ）に示す。電圧変換回路１０７は、電圧ＹとＶＨを入力、入力信号の振幅の変換を行う。電圧変換回路１０７は、シリコン半導体基板１１０の外部から入力される電圧Ｙに基づいて、ＰＭＯＳトランジスタ１０３をオン状態にするためのゲート電圧を生成している。電圧Ｙは、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインに供給される電源電圧ＶＨとは異なる電圧である。ＰＭＯＳトランジスタ１０３をオン状態にするためのゲート電圧はＰＭＯＳトランジスタ１０３のドレインに供給される電源ＧＮＤＨを基準に決定される。ＮＭＯＳトランジスタ１０２をオン状態にするためのゲート電圧は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインに供給される電源ＶＨを基準に決定される。選択回路１０８は、画像データに応じた信号を電圧変換回路１０６へ出力する。電圧変換回路１０６は、入力信号をＮＭＯＳトランジスタ１０２の駆動電圧（駆動信号）に変換する。一方、電圧変換回路１０７は、入力信号をＰＭＯＳトランジスタ１０３の駆動電圧（駆動信号）に変換する。このように、電圧変換回路１０６、１０７は、入力した信号の信号振幅を大きくする回路である。

図６は、ヒータ同時駆動数によるヒータ両端電圧の推移を表したグラフである。図６において、縦軸をヒータ両端電圧［Ｖ］とし、横軸をヒータ同時駆動数［ｂｉｔ］として示す。グラフ１５１は、従来のヒータ両端電圧設計値を示す。グラフ１５１によると、ヒータ同時駆動数Ａまでは、図４で説明したヒータ１０１に安定した電圧を供給するヒータ駆動回路（以下、電圧補償回路)によりヒータ両端電圧は一定の保つことが可能である。しかし、ヒータ同時駆動数Ａ以上になった際に、配線抵抗による電圧降下によりヒータ両端電圧を一定に保つことのできる範囲（以下、電圧補償範囲）を超えてしまう。その結果、ヒータ両端電圧を一定に保つことができなくなり、ヒータ両端電圧は低下してしまう。ヒータ同時駆動数Ａは、記録ヘッド３全体のヒータ１０１までの配線抵抗と、最大ヒータ同時駆動数による流れる電流値からワーストとなる電圧降下値を計算して、設計されている。そのため、通常使用している範囲ではヒータ同時駆動数Ａを超えることは考えられず、ヒータ両端電圧は常に一定に保たれる。

しかしながら、ワーストの電圧降下値を補償するために、ヒータ両端電圧は実際に印加しているヒータ駆動電源電圧（電圧ＶＨ）よりも大幅に低下した値となっている。このとき、トランジスタのドレインへ印加する電圧がゲート電圧を下回るとヒータへ供給する電圧が一定とならない。そして、その分がロスとして熱となり、必要以上に記録ヘッドが昇温してしまうことが想定される。

そこで本発明では、グラフ１５２のように、印加電圧の設定思想（想定使用環境下のすべてでほぼ電圧変化が生じない印加電圧）を従来から変更し、電圧補償範囲を超える領域を含む印加電圧に設定することで電圧ロスによる発熱を低減させる。そして、電圧補償範囲を超えた領域においては、電圧投入時間の補正を加える。これにより、上述した課題、すなわち、ヒータ両端電圧を一定に保つことと昇温によるスループットの低下抑制の両立を解決する。

具体的には、ヒータ１０１上段のソースフォロア（ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲート）へ、Ｂ＋αとなるような電圧を印加する。ここでの電圧Ｂ＋αは、ＮＭＯＳトランジスタ１０２にて、電圧のロスが生じないような値が設定される。これにより、電圧補償範囲は、記録ヘッド３全体のヒータ１０１までの配線抵抗による電圧降下を考慮すると、図６のグラフ１５２に示したように、ヒータ同時駆動数Ａ−ｎでヒータ両端電圧を一定に保つことができなくなる。ここで、ヒータ同時駆動数Ａ−ｎから最低でもヒータ両端電圧を一定に保たなければならないヒータ同時駆動数Ａまでの領域を、ヒータ１０１を駆動するパルス幅の制御が必要な制御領域１５０とする。そして、この制御領域１５０において、ヒータ両端電圧を一定に保つことができなくなる分をパルス幅変調（以下、ＰＷＭ制御）にて補正する。これにより、ヒータ同時駆動数Ａまでは、ヒータ両端電圧を一定に保つことを可能とする。

図８は、ヒータの同時駆動数とパルス幅の関係を説明するための図である。図８において、縦軸はメインパルス幅を示し、横軸はヒータ同時駆動数を示す。図８（Ａ）に示すように、ヒータ同時駆動数がＡ−ｎ未満ではパルス幅はＰｃとする（一定）。ヒータ同時駆動数がＡ−ｎ以上では、パルス幅を長くする。このように、同時に駆動させる記録素子の数が所定数以上であれば、パルス幅を長くする。なお、図８（Ｂ）に示すように、パルス幅をＰｃ、Ｐｖ１、Ｐｖ２と段階的に長くするように制御しても構わない。

ここでは、ヒータ同時駆動数Ａまでを電圧補償する場合について説明をしている。しかし、この構成に限定するものではなく、実際にヒータ同時駆動数Ａよりもヒータ同時駆動数をさらに増やし、電圧補償範囲外の領域に達したらＰＷＭ制御を併せて行う方法をとしてもよい。

図７は、ＰＷＭ制御方法の一例を示す図である。本実施形態において、ヒータ駆動パルスは、記録ヘッド３の温度に依存して幅が制御される第１のパルス９１、ヒータ同時駆動数に依存して幅が制御される第２のパルス９３、および第１のパルス９１と第２のパルス９３の間に位置するインターバル９２からなる。つまりここでのヒータ駆動パルスは、第１のパルス（プレパルス）９１と第２のパルス（メインパルス）９３のダブルパルスの形となっている。なお、ダブルパルスの例を用いて説明をしているが、必要に応じて第２のパルスだけが存在するシングルパルスであってもよい。

ヒータ同時駆動数が制御領域１５０に達した際の制御について説明する。図６の例の場合、ヒータ同時駆動数がＡ−ｎに達した場合に相当する。この場合において、図７（Ａ）のように記録ヘッド３の温度により、ヒータ駆動パルス１５３からヒータ駆動パルス１５４のように第１のパルス９１、インターバル９２を温度変化と連動して変調する。つまり、温度変化に応じて、第１のパルス９１のパルス幅を大きくする。なお、記録ヘッド３の温度は、図１に示した機器構成の例の場合、温度センサ５９にて検知することができる。

次に、電圧補償範囲外において電圧が低下した分を補正するために、図７（Ｂ）のように、ヒータ駆動パルス１５３からヒータ駆動パルス１５５のように第２のパルス９３をヒータ同時駆動数と連動して変調する。つまり、ヒータ同時駆動数が増加するほど、第２のパルス９３のパルス幅を大きくする。本実施形態では、ヒータ同時駆動数と連動した例を示しているが、この構成に限定するものではない。例えば、ヒータ両端電圧をモニタしておき、一定に保たれていない状態になった際にＰＷＭ制御を行うような構成であってもよい。

最後に、図７（Ｃ）のように、図７（Ａ）（Ｂ）を組み合わせてヒータ駆動パルス１５６とするようなＰＷＭ制御を行う。

なお、ＰＷＭ制御を行う範囲としては、吐出周期（駆動周期）に収まるパルス幅とし、最低でもヒータ１０１が吐出できる電圧レベルを保つことなどが必須となる。なお、ヒータ１０１を駆動するパルスはダブルパパルスに限定するものではなく、図９に示すようにシングルパルスでも構わない。図９の場合は、ヒータ同時駆動パルス９０１において第２のパルス９３のみが存在し、この第２のパルス９３のパルス幅を大きくするように制御されている。

さらに、本発明ではヒータ１０１の上下のトランジスタをソースフォロワ構成（ソースフォロワ接続）とする電圧補償回路について、図４を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。図１０Ａ〜図１０Ｄに示すような同様な作用をもつ回路構成においても有効である。これらの構成は、電圧補償範囲が狭いが、一方のトランジスタのみ電圧変換回路を設ければよいので、回路規模が小さくて済むという利点がある。図１０Ａ〜図１０Ｄでは、説明を簡単にするために図４で示した電圧変換回路１０６（１０７）を省いている。

図１０Ａでは、ヒータ１０１の両側に接続されているトランジスタは、ＮＭＯＳトランジスタ１０２である。ヒータ１０１と電源配線１０４との間に接続されたＮＭＯＳトランジスタ１０２がソースフォロワ−トランジスタである。ヒータ１０１と電源配線１０５との間に接続されたＮＭＯＳトランジスタ１０２は、ソース接地の接続である。

図１０Ｂでは、ヒータ１０１の両側に接続されているトランジスタは、ＰＭＯＳトランジスタ１０３である。ヒータ１０１と電源配線１０５との間に接続されたＰＭＯＳトランジスタ１０３はソースフォロワ−トランジスタである。ヒータ１０１と電源配線１０４との間に接続されたＰＭＯＳトランジスタ１０３はソース接地の接続である。

図１０Ｃでは、ヒータ１０１と電源配線１０４との間にＮＭＯＳトランジスタ１０２が接続されている。ヒータ１０１と電源配線１０４との間に接続されたＮＭＯＳトランジスタ１０２がソースフォロワ−トランジスタである。

図１０Ｄでは、ヒータ１０１と電源配線１０５との間にＰＭＯＳトランジスタ１０３が接続されている。ヒータ１０１と電源配線１０５との間に接続されたＰＭＯＳトランジスタ１０３はソースフォロワ−トランジスタである。以上のように、ヒータを駆動する駆動回路は、少なくとも１つのソースフォロワ−トランジスタを備えている。

以上、ヒータ同時駆動数が所定の数を超えた際には、ＰＷＭ制御を併せて行うことにより、ヒータ両端電圧を一定に保つことができ、かつ従来よりもヒータ両端電圧を高くすることができ、電圧ロスが少なくヘッドの昇温を抑制できる。これにより、ヒータ両端電圧を一定に保つこととスループット低下抑制の両立が可能となる。

３…記録ヘッド、１００…吐出口、１０１…ヒータ、１０２…ＮＭＯＳトランジスタ、１０３…ＰＭＯＳトランジスタ、１０６、１０７…電圧変換回路、１０８…選択回路、１１０…シリコン半導体基板、１１１…流路形成部材、１１２…共通液室、１４０…インク供給部材

Claims (8)

1. 複数の記録素子と、
   前記複数の記録素子それぞれに対応し、少なくとも１つのソースフォロワ−トランジスタを有する駆動回路と、
   同時に駆動させる記録素子の数が所定数を超えない場合には、同時に駆動させる記録素子の数に係らず固定のパルス幅で前記ソースフォロワ−トランジスタを駆動する第１の制御を行い、同時に駆動させる記録素子の数が前記所定数を超える場合には、同時に駆動させる記録素子の数に基づいて、パルス幅を変調して前記ソースフォロワ−トランジスタを駆動する第２の制御を行う制御部と
   を備えることを特徴とする記録装置。
2. 前記制御部は、前記第２の制御において、同時に駆動させる記録素子の数が第１の値のときには、第１のパルス幅で前記ソースフォロワ−トランジスタを駆動し、同時に駆動させる記録素子の数が前記第１の値より多い第２の値のときには、前記第１のパルス幅より長い第２のパルス幅で前記ソースフォロワ−トランジスタを駆動することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記駆動回路は、電源ラインと前記記録素子の間に接続されたＮＭＯＳトランジスタを含むことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
4. 前記駆動回路は、グランドラインと前記記録素子の間に接続されたＰＭＯＳトランジスタを含むことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
5. 前記駆動回路は、電源ラインと前記記録素子の間に接続されたＮＭＯＳトランジスタ、グランドラインと前記記録素子の間に接続されたＰＭＯＳトランジスタを含むことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
6. 前記トランジスタは、プレパルスとメインパルスを含むダブルパルスで駆動され、
   前記制御部は、温度に基づいて、プレパルスの幅を制御することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
7. 前記記録装置は、記録ヘッドを含み、
   前記記録ヘッドは、複数の記録素子と、前記複数の記録素子それぞれに対応し、ソースフォロワ接続されたトランジスタを含むことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
8. 複数の記録素子と、
   前記複数の記録素子それぞれに対応し、少なくとも１つのソースフォロワ−トランジスタを有する駆動回路と
   を有する記録ヘッドの制御方法であって、
   同時に駆動させる記録素子の数が所定数を超えない場合には、同時に駆動させる記録素子の数に係らず固定のパルス幅で前記ソースフォロワ−トランジスタを駆動する第１の制御を行い、
   同時に駆動させる記録素子の数が前記所定数を超える場合には、同時に駆動させる記録素子の数に基づいて、パルス幅を変調して前記ソースフォロワ−トランジスタを駆動する第２の制御を行う
   ことを特徴とする記録ヘッドの制御方法。