JP5002173B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体上に画像を記録する記録装置に関するものである。

記録装置として、サーマルプリンタ、あるいは、記録紙などの被記録媒体にインクを吐出して文字、画像等を記録するインクジェット記録装置が知られている。このインクジェット記録装置は、被記録媒体と記録ヘッドの相対位置を移動しながらインクを吐出して記録を行うものである。記録ヘッドと被記録媒体の相対速度制御と、これに伴う吐出タイミングの制御、記録ヘッドへの電力供給の安定性等が記録結果の画質を左右する要因である。

インクを吐出する記録ヘッドには圧電素子の動作によって、インクを吐出するもの。インクを瞬間的に面沸騰させることでインク吐出を行うものなどがある。インクを沸騰させて吐出を行う方式の記録ヘッドは、インク吐出口付近のインク流路近傍に設けられたヒーターに通電することで、近傍のインクを沸騰させることにより吐出エネルギーを供給する。

インクを吐出するためのエネルギーが常に安定的に供給され、かつ、同一条件でインク吐出が行われるようにすることで均一なインク滴が得られ、このことが、画質を良好に保つ上で重要である。しかし、記録動作においては画像データによってデューティー比が異なるため、同時に通電するヒーターの数はまちまちである。そのため、電源の出力電流差による電圧変動、伝送系の抵抗分によるドロップ電圧の差などの影響により、駆動の条件に変化が生じる。

以上のようなインク吐出制御は、従来、電源出力電圧の高精度化、伝送系をなるべくロスの少ない構成にするなどの工夫によって安定な吐出条件を満たす範囲で使用されている。

次に、記録ヘッドに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータについて説明する。
ＤＣ／ＤＣコンバータを構成する従来技術による電圧制御系のブロック図を図１０に示す。図示しない電源ユニットから供給されるＤＣ／ＤＣコンバータ入力電圧Ｖｉｎは、スイッチング素子Ｑ１０１に入力され、このスイッチング素子Ｑ１０１及びダイオード２０９においてインダクタＬ１０１、コンデンサ２０４を介して変換された直流出力として出力される。この直流出力は、負荷としての記録ヘッドに出力電圧ＶＨとして供給される。スイッチング素子Ｑ１０１の入力側にはコンデンサ２０３が、出力側にはインダクタンス２０２を介してコンデンサ２０４が接続され、リアクタ２０２とコンデンサ２０４で平滑回路２０５を構成している。また、平滑回路２０５の出力端から検出された出力電圧信号ＶＨは電圧制御回路２０６に抵抗Ｒ１、及び抵抗Ｒ３により分圧され電圧制御回路２０６を構成する誤差増幅器２０７に入力される。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータは電圧を出力するためにフィードバック制御される。

基準電圧２１２のＶｃｃ電位とフィードバックされた出力電圧信号ＶＨを入力する誤差アンプ２０７からの出力信号は電圧制御回路２０６の出力信号である。この出力信号を入力してＰＭＷ比較器回路２０８を通してスイッチング素子Ｑ１０１をＰＷＭ制御し定電圧制御している。誤差増幅器２０７の反転端子、出力端子に接続される抵抗Ｒ５、コンデンサＣ１は出力電圧の安定性と応答性を調整する位相補償回路の一例である。

従って、負荷となる記録ヘッド上の同時駆動ノズル数の変化による出力電流変化に対して安定な出力電圧を供給するようにフィードバック制御され電力供給を行っている。

さらに、近年の半導体プロセスの向上によりＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングスピードはメガヘルツクラスで駆動できる。カレントモード制御に見られるフィードバック制御の応答性もμｓｅｃオーダーでの応答性を実現している制御ＩＣが登場し精度良い電圧供給が可能となってきている。

記録ヘッドは、インクの吐出性能がヘッド温度に左右されやすい。特にサーマルインクジェットでは、記録ヘッドのヒーター抵抗に通電しインクを膜沸騰させることでノズルからインク液滴を吐出しているため、印字中記録ヘッドの温度は常に変化している。

特に印字枚数を大量に連続印字した際や画像デューティーが高い画像を印字した際には、記録ヘッドからのインク発泡頻度が多角、発泡回数が多いために徐々に記録ヘッドの温度は上昇していく。

温度に対するインク性能としては、低温時にはインクの粘度が高くなりインクが吐出しにくくなる。また高温時には、インクの粘度が低くなり、ノズルからのインク吐出量が増加し、記録媒体に形成される画素のドット径が大きくなったりするインク吐出不良等の問題が発生する。

記録ヘッドの温度に関しては、駆動パルス幅を制御することによって記録ヘッドの温度変化に対する発熱エネルギー補正として記載されている（特許文献１）。
特開平１０−１１９２７３号公報

しかしながら、連続的な記録動作により記録ヘッド自体が昇温して、記録ヘッドの温度が上昇し続けた場合、駆動パルス幅を制御するだけでは、インクの吐出量の増大を抑える事が出来ないおそれがあり、パルス幅制御だけでは、インク吐出量を少なくする制御が難しいのが現状である。

本発明の目的は、記録ヘッドの温度を考慮して駆動パルスだけでなく駆動電圧の変調する事でインク吐出量を安定的化させて高品位な画像を記録する事が出来る記録装置を提供する事である。

上記の課題を鑑みて、本発明の記録装置は、記録ヘッドと、前記記録ヘッドの温度情報を取得する取得手段とを備える記録装置であって、前記記録装置が起動するときに起動信号を生成した後、放電制御信号と、前記取得手段によって取得された温度情報に基づいた第１の電圧の生成を指示する電圧設定信号と、を生成する制御手段と、前記制御手段によって前記電圧設定信号が生成される前に、前記起動信号に基づいて前記記録ヘッドへの出力電圧を前記第１の電圧より高い予め定められた第２の電圧に向けた昇圧を開始する昇圧手段と、前記電圧設定信号に基づいた前記出力電圧のフィードバック制御と前記放電制御信号に基づいた放電処理によって、前記出力電圧を前記第２の電圧から前記第１の電圧まで降圧する電源手段と、を備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、記録装置が起動した後、記録ヘッドへ出力する電圧を短時間で記録ヘッドの温度に対応した電圧に設定することができる。

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詳細に説明する。
なお、以下に説明する実施形態では、インクジェット記録方式の記録装置を例に挙げ説明する。

本実施の形態におけるインクジェット記録装置は、図９に示す通りである。インクジェット記録ヘッド、Ｂｋ（ブラック）ヘッド２−１、Ｙ（イエロー）ヘッド２−２、Ｍ（マゼンタ）ヘッド２−３、Ｃ（シアン）ヘッド２−４を用いて記録用紙に記録を行う。キャリッジにはこの４つの記録ヘッドと不図示のＤＣ／ＤＣコンバータが搭載されている。

キャリッジ３がキャリッジ駆動モーター５の駆動力を伝達する駆動ベルト４の一部に連結され、ガイドシャフト６に沿って移動する。この構成により記録ヘッドはプラテン７上に給送された記録用紙に対して走査記録を行い、記録用紙に画像を形成する。

また、ガイドシャフト６に平行に配置された不図示のキャリッジエンコーダ４０３の信号を使いて、記録ヘッドの移動や停止の制御、記録位置の制御が行われる。

前述のインクジェット記録ヘッド２−１〜２−４は、記録紙の記録面に対向する吐出面に、インクの吐出を行う細いパイプ状の複数のヘッドノズル口が並設されている。さらに一体化されたインクタンク１−１〜１−４から供給されるインクに吐出エネルギーを与えるヒーターがノズル口近傍に設けられている。

記録ヘッド２−１〜２−４のノズル口はそれぞれキャリッジ３の走査方向に対して垂直方向に配列されるように構成され、さらに４個の記録ヘッドはキャリッジ走査方向に並んで配置される。

また、ＨＰセンサ８は、初期動作においてキャリッジ３がガイドシャフト６上を移動した際に、基準位置検出用突起物１２を検出することにより記録動作の走査方向の基準位置（キャリッジホームポジション）を決定する。

上述したインクジェット記録装置は、外部のホスト機器などから入力された画像情報制御コマンドなどのデータに基づき、記録ヘッドに対応した記録データに変換する。この記録データを記録ヘッドへ転送すると共にキャリッジ３を走査させ、必要なタイミングでインク吐出を行って、記録用紙に画像を形成する。

メイン基板とキャリッジ３はフレキシブルケーブル１１によって接続され各種信号、センサーおよびＤＣ／ＤＣコンバータに必要な電力の供給を受ける。

図１は、本発明の第一実施形態を表すブロック図である。メイン基板３０は、ＡＳＩＣ３１、記憶部であるＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、インターフェイス回路３４、ドライバ回路３５等を備えている。インターフェイス回路３４はホスト機器５１からのデータやコマンドを入力する。ドライバ回路３５は、キャリッジ駆動モーター５および紙送りモーター１０を駆動する。ＡＳＩＣ３１にはＣＰＵや複数の制御ブロックを備えている。制御ブロックの例として、記録ヘッド２の吐出制御部やモータの駆動制御部、電源を制御する制御部がある。

キャリッジ駆動モーター５にはステッピングモーターが使用されている（ＤＣモータでも構わない）。ＡＳＩＣ３１はキャリッジ３を移動させるためにドライバ回路３５にキャリッジ駆動モーター５の信号を送出する。さらに同時に走査方向基準位置からの動作信号数及び、キャリッジエンコーダ４０３の信号を管理することによって、記録ヘッドを搭載しているキャリッジ３の位置を把握する。

キャリッジ３が移動し、搭載された記録ヘッド２−１〜２−４がインク吐出を行うべき場所に達した時にはＡＳＩＣ３１がインク吐出を行うように制御する。

なお、本実施の形態では、キャリッジの位置検出をより精度良く行うために専用のキャリッジエンコーダ４０３を設けエンコーダの信号も利用してキャリッジ位置検出を行う記録装置としている。

ＡＳＩＣ３１は、ＲＯＭ３２に予め格納されているプログラム、あるいはホスト機器５１からインターフェイス回路３４を介して入力される制御コマンドに従ってインクジェット記録装置の動作の制御を行う。

ＲＯＭ３２にはＡＳＩＣ３１が動作するためのプログラムや記録ヘッドの制御に必要な各種テーブルデータ等が格納されている。

インターフェイス回路３４は、ホスト機器５１からインクジェット記録装置への制御コマンドや制御データの入出力が行われる際のインターフェイス部である。

ＲＡＭ３３は、ＡＳＩＣ３１の演算時などのワークエリアあるいは、ホスト機器５１からインターフェイス回路３４を介して入力された記録データおよび制御コードの一時格納エリアを含んでいる。また、記録データをヘッドのノズルに対応したビットデータに展開した後、格納するプリントバッファもＲＡＭ３３上に構成される。

電源ユニット５１は、メイン基板３０にＶｃｃ電圧、ドライバ回路３５及び紙送りモーター１０、駆動モーター５にＶＭ電圧、及びＤＣ／ＤＣコンバータにＶＨｉｎ電圧を供給している。

ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、ＡＳＩＣ３１からのＤＣＨＲＧ信号、電圧設定信号Ｃの信号によって記録ヘッドに供給するＶＨ電圧の値を変更する制御を行う。

また、Ｖｃｃ＿ＥＮＢ信号によりＤＣ／ＤＣコンバータの基準電圧Ｖｃｃをオン／オフすると共に、ＶＨ＿ＥＮＢ信号によって、ＶＨ変調用ＤＣ／ＤＣコンバータをオン／オフ制御している。

温度検知手段３６は、各色ヘッド２−１〜２−４のノズルヒーターの近傍に設置され、各色ヘッドのノズルヒーターの温度を検出している。

温度検知手段３６は、記録ヘッド２の記録ヘッドの温度を検出し、この温度に対応したアナログ電圧値をデジタル値に不図示のＡ／Ｄコンバータで変換し、このデジタル値の温度データをＡＳＩＣ３１に送る。

記録ヘッド２の温度上昇によって記録ヘッド内のインク流路にある発泡吐出される前のインク温度も上昇する。従って、記録ヘッド２のインクの吐出前の温度からインクが膜沸騰に至るまでの温度差△Ｔが記録ヘッド２の温度によって異なる。このため、発泡前インクの温度が異なるとインク吐出のためのインク発泡エネルギーも変化し、安定した吐出量を実現するためにエネルギー調整が必要となる。

この温度差△Ｔによるインク発泡に最適なエネルギー調整のためにＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力電圧値を△Ｖ変化させることによってインク発泡エネルギーを調整する。精度良い安定な発泡を行うために、ヘッドの温度変化に対する吐出量―電力量の変化分もＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力電圧値を変化し補正する。

次に実際のＤＣ／ＤＣコンバータについて図３を含めて説明する。図２はＤＣ／ＤＣコンバータの構成の一例を説明するための回路図である。本例においては、Ｖｃｃ＿ＥＮＢ信号は、基準電圧回路をオン・オフする信号である。この信号は、Ｈレベルで基準電圧回路は動作し、Ｄ／Ａコンバータ２１１及び抵抗Ｒ４、Ｒ５を介してＤＣ／ＤＣ制御回路（ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ）の基準電圧を供給する。Ｌレベルで基準電圧回路はオフする。

また、ＶＨ＿ＥＮＢ信号はＤＣ／ＤＣ制御ＩＣに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバーターの動作をオン・オフする信号であり、ＨレベルでＤＣ／ＤＣコンバータはオンし、ＬレベルでＤＣ／ＤＣコンバータはオフする。

本実施例のＤＣ／ＤＣコンバータは、出力電圧ＶＨを変調するために、出力電圧ＶＨの分圧点にＤ／Ａコンバータ２１１によって分圧点に電流を加算する。基準電圧回路２１２はＡＳＩＣ３１から出力されるＶｃｃ＿ＥＮＢ信号がＨレベルの時に、Ｖｃｃ電位をＤ／Ａコンバータ２１１へ出力する。また、このとき、抵抗Ｒ４，Ｒ５を介してＤＣ／ＤＣ制御ＩＣのエラーアンプ２０７へも供給がなされる。

Ｄ／Ａコンバータ２１１は、基準電圧回路２１２によって生成された基準電圧Ｖｃｃを入力し、ＡＳＩＣ３１から出力される制御信号（デジタル信号）Ｃに応じた出力電圧Ｖ_Ａを出力する。

これにより、その出力電圧Ｖ_Ａに対応する電流Ｉ_２が抵抗Ｒ２を通して抵抗Ｒ１，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２１１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２１１の入力電圧をＶｃｃ、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２１１の出力電圧ＶＡは下式によって表される。

この出力電圧Ｖ_Ａに応じた電流Ｉ_２が抵抗Ｒ１，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。

誤差増幅器２０７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と間の誤差を無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は下式によって表される。

キルヒホッフの電流則により、

となり、出力電圧ＶＨは下式によって表されることになる。

このように、Ｄ／Ａコンバータ２１１の出力電圧値Ｖ_Ａの値を変えることよって、出力電圧ＶＨを変更することができる。

また、放電回路３０１は、スイッチ素子であるＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１０２と放電電流を制限する抵抗Ｒ６で構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータがオフする時のコンデンサＣ１０１の電荷を放電する。

また放電回路３０１は、ＶＨ出力電圧を変調する際にコンデンサＣ１０１の電荷を放電する。

ＤＣＨＲＧ信号は、ＤＣ／ＤＣコンバータの放電回路３０１のオン・オフ信号で、スイッチ素子Ｑ１０２のゲートに接続される。ＤＣＨＲＧ信号がＨレベルであればスイッチ素子はオンし、ＤＣＨＲＧ信号がＬレベルであればスイッチ素子はオフする。

図３は、８ビットの制御信号Ｃの選択値と出力電圧ＶＨとの相関図である。本実施形態の場合は、制御信号Ｃの値が大きくなるに従って、Ｄ／Ａコンバータ２１１の出力電圧Ｖ_Ａが増大し、抵抗Ｒ２を介した電流Ｉ_２が増加する。ここで、電流値の関係はＩ_１＋Ｉ_２＝Ｉ_３であるため、電流Ｉ_２が増加すれば、抵抗Ｒ１を介する電流Ｉ_１が減少する。そして、電流Ｉ_１が減少するため出力電圧ＶＨが減少する。つまり、この回路構成は、抵抗Ｒ２を介した電流Ｉ_２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。

次に、プリンタ動作中の温度データの取得と電圧を変えるタイミングについて図４、図５を用いて説明する。

図４は記録媒体に対する、キャリッジの動作を示し、記録ヘッドの温度データを検出するタイミングを示す概略図である。

図５は一連のプリンタ動作の概略を示し、動作中の各信号のシーケンスを示している。
図４に示すＡの期間（タイミング）とＢの期間（タイミング）はインク吐出をしない期間（タイミング）である。この図４に示すＡの期間とＢの期間は、図５のＡの期間、Ｂの期間に対応している。

またヘッド温度の上昇により、インク吐出量は増加するが、駆動電圧を高く、かつパルス幅を短くすることでインク吐出量の増加を抑えるころができる。

よって、ヘッドの温度が高くなった場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータのＶＨ電圧を高くし、ヘッド温度が低くなった場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータのＶＨ電圧を低くしインク吐出量を安定化する事ができる。

パルス幅の制御に関しては、既存の技術なので省略し、ヘッドの駆動電圧の変調に関してのみ説明する。

図４、及び図５で、キャリッジ３は記録媒体４０１に対してヘッドキャリッジ３のホームポジションでもあるａ点から記録媒体を挟んだｂ点への移動（走査）と、ｂ点からａ点への移動（走査）を繰り返す往復移動を行いながら記録媒体の搬送と合わせて記録媒体上に画像を形成していく。

キャリッジ３は機器の最大記録媒体幅の端部までインクを吐出し画像形成を行うため、キャリッジは図４のＡからＢの領域まで移動する。ＡとＢの領域では、キャリッジ３の往復運動動作を切り返すための加速・減速領域及び停止領域でありキャリッジ３上の記録ヘッド２は記録媒体４０１に対してはインク吐出を行わない。

キャリッジ３が記録媒体４０１の上部を移動するときは等速度領域であり、記録媒体の搬送とによる相対速度制御によってインクを吐出し画像を形成する領域となる。

図４で、キャリッジ３がキャリッジ３のＨＰでもあるａ点の位置からｂ点の位置まで移動する間に記録ヘッド２は複数回インク吐出を行うため、記録ヘッド２の温度は徐々に上昇し、ヘッドキャリッジ３がＨＰであるａ点からｂ点へ移動した時の記録ヘッド２の温度、また往復運動を複数回繰り返した後でのａ点とｂ点（もしくはｂ点とａ点）の記録ヘッド２の温度、または１つの記録媒体に画像を形成した後にＨＰであるａ点に戻った記録ヘッドの温度は印字時間にほぼ比例して上昇しており印字開始時の記録ヘッド２の温度とは異なる。

記録ヘッド２の温度上昇は急激な温度上昇ではないが、インク吐出回数の多くなる画像デューティーが高い画像を形成する場合や、繰り返し複数の記録媒体に画像を形成する場合は、徐々に記録ヘッド２の温度が上昇する。このために、記録媒体毎に画質が異なったり、記録媒体上のインク吐出が最初に行われた場所と最後に行われた場所での画質に差があるなど安定な画質を提供できなくなる。

次に図５で一連の記録動作のシーケンスと各信号の説明をする。図５は電源オンしてから記録動作を行い、スタンバイ状態へ移行する様子を説明する図である。図５では時間は図の左から右に経過するものである。往路の走査と復路の走査との間では、記録用紙（記録媒体）の搬送動作が行われる。

図１１は図５のＶＨ起動時のタイミングを時間的に拡大した図であり、図１２は図５において、印字区間の左側の期間のＶＨ変調動作のタイミングを時間的に拡大した図である。

図５の（ｃ）の区間は、プリンタが印字待機中（ソフトパワーオン前）、又は電源スイッチオフ時である。このとき、Ｖｃｃ＿ＥＮＢ信号、ＶＨ＿ＥＮＢ信号はＬレベル、ＤＣＨＲＧ信号はＨレベルによりＤＣ／ＤＣコンバータの出力ＶＨは０Ｖとなっている。

ダイオードセンサー等の温度センサーによって、記録ヘッドの温度を例えば１０ｍｓ毎に読み取っている。ダイオードセンサーは、ヒーターが備わるヒーターボード（ベース部材）上に設置されている。ダイオードセンサー等の温度センサーは、記録ヘッドのヒーターが駆動されている間は、駆動信号の影響を受けノイズが重畳し正確な温度を読み取ることが難しい。

具体的には、駆動信号によるノイズ成分の重畳によって駆動されていない時に検出される温度よりも２０℃程高い値となって読み取られてしまう。また印字中のヘッドの温度は、数秒から数十秒のオーダーで上昇、または数十秒から数分のオーダーで下降するため、温度検出タイミングのミリ秒（ｍＳ）オーダーでは、ヘッド温度は急激に変化しない事が判っている。

したがって、温度データーはＡＳＩＣに設けられているデジタルフィルタによってあるタイミングのヘッド温度データーＴｎと次のタイミングで取得したＴｎ＋１の温度データーの差分を管理する。短時間で急激な温度変化が検知された時には、ノイズ成分が重畳しているデータとして温度データーはキャンセルする処理がなされる。あるいは、温度変化なし（例えば１℃以下）と処理される。

図５（ｄ）のタイミングで、ソフトパワーオン、または電源スイッチがオンされると、Ｖｃｃ＿ＥＮＢ信号及びＶＨ＿ＥＮＢ信号はＬレベルからＨレベル、ＤＣＨＲＧ信号はＨレベルからＬレベルとなる。よって、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御ＩＣが起動し、また出力電圧を０Ｖにしていた放電回路はオフ動作となりＤＣ／ＤＣコンバータは起動する。この時のＤ／Ａコンバータへのデータは出力しないため起動の際は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力は予め定められた電圧値（ＶＨｍａｘ）まで上昇する。この予め定められた電圧値（ＶＨｍａｘ）は制御する電圧範囲の最大値でも構わないし、制御する電圧範囲の最大値よりある定められた値だけ小さくても構わない。

またソフトパワーオン、または電源スイッチがオンされるとヘッド温度検出は、例えば１０ｍｓ毎に行われている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ起動後０．３ｓｅｃ以内に、記録ヘッドのベース温度Ｔｏを取得したＡＳＩＣ３１はヘッド温度‐設定電圧テーブルを参照する。そして、ＡＳＩＣ３１はＤ／Ａコンバータ２１１へ電圧設定信号Ｃを送信する。Ｄ／Ａコンバータ２１１は電圧設定信号Ｃの値に応じてＤ／Ａコンバータの出力電圧Ｖ_Ａを出力する。放電回路３０１はＡＳＩＣから電圧設定信号Ｃを送信後、コントローラーから送信された一定時間のＤＣＨＲＧ信号によってスイッチ素子Ｑ１０２がオンする。このとき、抵抗Ｒ６を介してコンデンサＣ１０１から電荷が放電電流として流れる。

放電回路のオン時間は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力コンデンサ容量Ｃ１０１、抵抗Ｒ６、ＶＨの電圧値をＶＨｍａｘ値からＶＨｘへ低下させる場合は、下記式で表され図５の説明では、８ｍｓ〜２９ｍｓとしている。

この処理によってコンデンサＣ１０１の電圧（ＶＨ電圧）は、ヘッド温度のベース温度Ｔｏから決定された第２の電圧値（プリセット電圧値）へ低下する。

この実施形態では、電圧設定信号ＣによりコンデンサＣ１０１に加える電力量は、放電回路３０１により放電される電力より大きい。従って、電圧設定信号Ｃが設定するタイミングで必ず放電回路３０１の放電処理が行われ、出力電圧ＶＨのアップまたはダウンの制御を行う。

ＶＨ電圧の設定値は、Ｄ／Ａコンバータの設定電圧によって行われ、出力電圧ＶＨの短時間の電圧調整は、電源回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）におけるフィードバック制御と放電処理との組み合わせで行われる。このように、起動時には、ＶＨ電圧を定められた電圧値まで一旦上昇させ、その後、放電処理を利用して温度に応じた所望の電圧値へ移行させる制御を行う。この制御により、起動時の電圧安定化に要する時間を短縮できる。

なお、出力電圧ＶＨのレベル調整の方法は、上述した方法のほかに、出力電圧ＶＨを低下させる場合だけ、電圧設定信号Ｃが設定するタイミングで放電回路３０１を動作させる制御構成でも構わない。

記録ヘッドからインクの吐出処理は、ノズルの目詰まりがおきないように定期的に吐出する予備吐（処理）と、画像を形成するためにインクを吐出する本吐（処理）がある。

本吐は、キャリッジが記録媒体上にあるときに行われ、予備吐は、キャリッジが記録媒体上に位置せず、ホームポジションにある時に行われている。

記録ヘッドの温度は、記録動作を行っていると徐々に上昇する。また図４及び図５のＡ区間、Ｂ区間では、予備吐が行われるだけなので温度上昇変化は緩やかになる。

記録媒体にインクを吐出している本吐中に温度センサーが検出するデータにはノイズ成分が重畳しているため、ヘッドの温度情報はデジタルフィルタ等によってキャンセルされる。

よって、印字中は往路（往の走査）から復路（復の走査）、または復路から往路の往復運動が切り替わるキャリッジの加減速領域である印字領域外のＡ領域、又はＢ領域での一定時間（０．２ｓ）に温度データ（温度に関する情報）を取得する。

この温度データは、メイン基板３０のＡＳＩＣ３１で処理するために不図示のＡ／Ｄコンバータでデジタル化される。そして、このデジタル化された情報を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータの設定電圧の情報を保持するＲＯＭ３２を参照する。このＲＯＭ３２から参照した設定電圧の情報をＡＳＩＣからＤＣ／ＤＣコンバータに向けて出力する。

なお、ＲＯＭ３２に保持されている設定電圧の情報は、ノズルのランク情報がパラメータになっている。これにより記録ヘッドのノズルの吐出特性にばらつきがあっても適切に補正を行うことができる。

また、温度データーはベース温度Ｔｏを基準に、ヘッドの温度が予め決められた一定値±△Ｔ℃（例えば５℃）の変化がある場合にＤＣ／ＤＣコンバータの電圧ＶＨを変調するように制御する。

ベース温度Ｔｏに対して±△Ｔの温度変化がない場合は、ＶＨの変調動作は実施せず、同じＶＨ電圧で駆動される。

図５の例では、ヘッドに印字データが送られ印字が始まるとヘッドの温度は徐々に上昇しＴｎ−１の温度検出タイミングでベース温度Ｔｏに対し温度上昇が予め設定された＋△Ｔ℃（図４の例では５℃）変化が発生している。よってヘッド温度検出タイミングＴｎ−１後に、記録ヘッド温度と設定電圧の関係を示すテーブル情報を読み、デジタル信号（制御信号）ＣがＤ／Ａコンバータに送信され、その後ＤＣＨＲＧ信号が放電回路３０１に送信される。このように、予め決められた記録ヘッド温度―ＤＣ／ＤＣコンバータ設定電圧のマッピング情報を参照して、目標とするＶＨ電圧を決定する。

この一連の動作によって温度検出タイミングＴｎ−１の後に図５の復路の動作と往路の動作の間のａ_２の区間でＶＨ変調制御が行われる。図５での説明では、ＶＨ変調時間は２ｍｓ〜１０ｍｓとしている。この時間は、ＶＨの電圧をＶＨｘ１からＶＨｘへの上昇させる場合のＤＣ／ＤＣコンバータのフィードバックループの応答に要する時間から定められている。

図５に示している例では、ＶＨｘ１からＶＨｘへの電圧変調幅は１．５Ｖであり、この変調を２ｍｓ以内で行っている。

ベース温度Ｔｏに対してＴｎ−１で予め決められた±△Ｔ℃の変化が発生した場合、コントローラー内のベース温度情報はＴｎ−１の温度情報に書き換えられ（変更され）てＶＨ変調が行われる。そして、Ｔｎ−１の温度に対して次の±△Ｔの温度変化に対して次のＶＨ変調が行われるように制御される。

また、図５の記録可能状態後のスタンバイ状態（例えば１分）には、一定間隔（例えば２秒間隔）の予備吐を行いながらヘッドはホームポジションで印字待機している。

スタンバイ状態でのヘッドの予備吐出のみ行っているのでヘッドの温度変化は小さいが徐々に低下していく。

図５では、Ｔｍ−１のタイミングで前回ＶＨ変調が行われたＴｎ−１に対してＴｍ−１が−△Ｔの温度変化しているため、ヘッド温度検出タイミングＴｍ−１でＶＨ変調制御が行われている。

ベース温度Ｔｎ−１に対しヘッド温度検出タイミングＴｍ−１ではヘッド温度が−△Ｔ℃変化しているため、ヘッド温度検出タイミングＴｍ−１後に、記録ヘッド温度と設定電圧の関係を示すテーブル情報を参照し、デジタル信号（制御信号）ＣがＤ／Ａコンバータに送信される。その後、ＤＣＨＲＧ信号が放電回路３０１に送信される。

この一連の動作によって図５の温度検出タイミングＴｍ−１の後の予備吐と予備吐の間でＶＨ変調制御が行われる。

Ｔｍ−１の後の変調時間は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力コンデンサの容量値Ｃ１０１、抵抗Ｒ６、ＶＨの電圧値をＶＨｘからＶＨｘ１へ低下させる場合下記式で表せる。

図５ではＶＨｘからＶＨ１ｘへの電圧変調幅は−１．５Ｖを変調時間２ｍｓ〜１０ｍｓで変調させる。

ここで、ＶＨ変調時間は、ＶＨ電圧を高くする場合もＶＨ電圧を低くする場合も、記録ヘッドが印字を開始する前に電圧変調動作が完了していることが必要である。なぜならば、ＶＨ変調動作が終了（完了）しないまま、印字を開始するとインクの吐出量が変化し、画像品位が低下してしまう。

従って、電圧の変調幅（制御幅）について放電回路は、走査と次の走査との間の記録の休止期間（休止タイミング）よりも短くなるよう構成されている。

図５において一定時間（例えば２分間）、ホスト装置から印字データが受信しないと、記録装置の動作として、キャッピング動作を行う。そして、ＶＨ＿ＥＮＢ信号をＨレベルからＬレベルへ変更し、ＤＣＨＲＧ信号をＬレベルからＨレベルへ変更し、ＤＣ／ＤＣコンバータは動作を停止する。この結果、ＶＨ電圧は０Ｖとなる。

図５は、起動の際はＤ／Ａコンバータのデータを送信しないで、ＤＣ／ＤＣコンバータを起動する。その後ヘッド温度Ｔｏを参照し、参照した温度に対応する電圧値で制御しているが、順序は逆でも構わない。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータの起動前に記録ヘッドの温度Ｔｏを読み込み、起動時にＤ／Ａコンバータに対して温度に対応するデータを出力する構成としても良い。

次に図６で起動時の温度検出タイミング及びＶＨ変調制御のフローチャートを示す。

図１１に図５の起動時のタイミングを拡大し、ＶＨｉｎ、Ｖｃｃ＿ＥＮＢ、Ｖｃｃ波形を追記した図を示す。

記録装置の電源スイッチオン（又はソフトパワーオン）（ステップＳ０）で、Ｖｃｃ＿ＥＮＢをオン（ステップＳ１）を行い、Ｄ／Ａコンバータに供給するＶｃｃ電圧をＨレベルにする。

次にＤＣ／ＤＣコンバータのＶＨ＿ＥＮＢ信号をＨレベル（ステップＳ２）にする。次に、ＤＣＨＲＧ信号をＬレベル（ステップＳ３）にする。これによりＤＣ／ＤＣのＶＨの電圧レベルをＶＨｍａｘ（第１の電圧）となる。

記録ヘッドのベース温度Ｔｏを取得（ステップＳ４）し、ＲＡＭベース温度Ｔｏを保存する（ステップＳ５）。ヘッドランク−温度テーブルを参照し（ステップＳ６）、参照した電圧設定値をＤ／Ａコンバーターにデジタル信号を送信する（ステップＳ７）。

予め決められた時間待機する。この待機によりＤ／Ａコンバータの出力が変化する（ステップＳ８）。その後、ＤＣＨＲＧ信号をＨレベルにし（ステップＳ９）、放電回路を動作させる。そして、ＤＣＨＲＧ信号を一定時間出力したことを確認したら（ステップＳ１０）、ＤＣＨＲＧ信号をＬレベルとして放電回路の導通を停止させる（ステップＳ１１）。ＶＨ電圧がプリセット電圧（第２の電圧）に変化し、プリンタはスタンバイ状態（ステップＳ１２）となる。

次に、図７で印字中の温度検出タイミング及びＶＨ変調制御のフローチャートを示す。印字が開始されると（ステップＳ１３）、ＶＨ変調シーケンス（ステップＳ１４）として、ヘッド温度は一定周期間隔でＡＳＩＣにより取得され（ステップＳ２４）、ベース温度Ｔｏと取得した温度データは比較される（ステップＳ２５、ステップＳ２６）。しかしながら、印字中のヘッド温度データは、ノイズ成分が重畳し、本来のヘッド温度に対し高い温度が検出されているためデジタルフィルタによって温度変化が無いとみなす。あるいは、このときの温度データは処理されずキャンセルされるようになっている。

よって、記録ヘッドが印字しない往路走査（ステップＳ１５）と復路走査（ステップＳ１９）、又は復路走査と往路走査の間でヘッド温度は反映され、且つＶＨ変調制御は行われる。すなわち記録ヘッドの往復運動動作での記録が行われない加速・減速制御領域及び停止領域の期間（タイミング）にＶＨ変調制御は行われる。

ＶＨ変調制御は、ステップＳ２４で取得しているヘッド温度とベース温度Ｔｏデータに一定温度以上の変化があるか判断する。図７では、ベース温度Ｔｏに対して５℃の変化を検出するようにしている。ステップＳ９）。ここでは５℃以上の変化があった場合にはＶＨ変調制御及びベース温度をＴｏからＴｎ−１に更新する（ステップＳ２７）。更新した温度について、ヘッドランク−温度テーブルを参照し（ステップＳ２８）、Ｄ／Ａコンバーターにデジタル信号を送信し（ステップ２９）、ＤＣＨＲＧ信号を送信（ステップ３０）してＶＨ変調動作を行う。

この一連の動作によって記録ヘッドがインクを吐出しないタイミングの温度情報によってヘッド駆動電圧ＶＨもヘッドが吐出しないタイミングで変調させている。

なお、温度データについては、ＡＳＩＣ内のデジタルフィルタによって処理が行われるが、更に記録ヘッドの位置の検出するキャリッジエンコーダの情報を用いる事で更に細かいＶＨ変調制御を行うことができる。

以下に図８を用いて、より細かいヘッドキャリッジユニットの往復運動動作での加速・減速領域及び停止領域の間のＶＨ変調制御を図８を用いて説明する。

図５のＡ又はＢの区間では、予備吐がある時と無い時がある。印刷条件（記録動作条件あるいは記録モード）によって、予備吐とＶＨ変調制御のタイミングを変えることができる。

図８は、キャリッジユニットの印刷中の加速・減速領域及び停止領域の間の予備吐、及びＶＨ変調動作を示す概略図である。

図８のａはキャリッジユニットが加速・減速領域又は停止領域の間に予備吐が無い時の状態である。加速・減速制御領域又は停止領域の間に記録ヘッドの温度を取得し、ＶＨ変調制御を行う。この図では、停止領域でＶＨ変調制御を行っているが、加速・減速領域で行っても構わない。次の本吐を行う直前である加速領域で、ＶＨ変調制御が行われると、より最新のヘッド温度情報が反映され適切な吐出量での記録が実現できる。

図８ｂ〜ｅは記録ヘッド（キャリッジユニット）が停止領域の間に予備吐がある場合である。

図８ｂは、予備吐の後にＶＨ変調制御を行うシーケンス（制御）である。予備吐の後の記録ヘッドの温度をＶＨ変調制御に反映させる。ヘッドのノズル詰まりが起こりにくい場合であれば、記録前にＶＨ変調制御を優先させて行う制御である。

図８ｃは、予備吐前にＶＨ変調制御を行うシーケンス（制御）で、予備吐するタイミングの前に、記録ヘッドの温度を反映させたＶＨ電圧値に変調を行う。記録前に、ヘッドのノズル詰まりを確実に回避することができる。別の表現をすると、ＶＨ電圧を調整する事で予備吐に必要なエネルギー量を調整することができる。

図８ｂの場合、予備吐のエネルギー調整は、パルス幅制御で行っても良い。また、図８ｃの場合には、予備吐でのパルス幅制御をコントローラーＡＳＩＣから省略する事が可能となりコントローラー負荷を低減する。

図８ｄは、予備吐処理とＶＨ変調制御のタイミングが重なる構成である。図８ｃと同様に、予備吐の前にヘッドの温度情報を取得でき、適切なＶＨ変調制御を行うことができる。

放電回路の動作と予備吐が重なるため、予備吐処理の消費電力がＤＣ／ＤＣ出力の放電電流として使われるためＶＨ変調時間を短縮できる。

なお、図８ｅは、図８ｄの変形例である。ＶＨ変調制御の後半を予備吐タイミングに重ねる構成である。すなわち、ＶＨ変調制御において放電回路を動作開始後に予備吐動作を開始している。

なお、上述したエンコーダーの位置情報を用いたＶＨ変調制御では、ヘッドの温度が予め決められた一定値±△Ｔ℃の変化ではなく、記録ヘッドの一走査毎の変調も可能であり、より細かなＶＨ変調制御も可能である。

以上、図８において、記録ヘッドが停止している状態における処理の説明を述べたが、この例に限定するものではない。例えば、図８ａに関して、減速制御領域においても、記録ヘッドからインク吐出が終了していれば、記録ヘッドの温度の取得を行い、電圧の変調処理を行っても構わない。あるいは、例えば、加速制御領域においても、記録ヘッドからインク吐出を開始していない時間が確保できれば、記録ヘッドの温度の取得を行い、電圧の変調処理を行っても構わない。

あるいは、図８ｂに関して、減速制御領域においても、記録ヘッドからインク吐出が終了していれば、減速制御領域において予備吐領域への予備吐出処理、記録ヘッドの温度取得処理、電圧の変調処理を順に行っても構わない。あるいは、例えば、加速制御領域においても、記録ヘッドからインク吐出を開始していない時間が確保できれば、記録ヘッドの温度の取得を行い、電圧の変調処理を行っても構わない。

あるいは、図８ｃに関して、減速制御領域においても、記録ヘッドからインク吐出が終了していれば、減速制御領域において記録ヘッドの温度の取得を行い、その後、電圧の変調処理と予備吐領域への予備吐出を行っても構わない。あるいは、加速制御領域においても、記録ヘッドからインク吐出を開始していない時間が確保できれば、記録ヘッドの温度の取得を行い、電圧の変調処理を行っても構わない。

なお、時間に関するパラメータも上述した値に限定するものではない。

実施形態における記録装置のブロック構成図である。 実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である。 実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の説明図である。 実施形態における温度検出のタイミング及びＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変調するタイミングを説明する概略図である。 実施形態における温度検出のタイミング及びＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変調するタイミングを説明するシーケンス図である。 実施形態における温度検出のタイミング及びＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変調するタイミングを説明するフローチャートである。 実施形態における温度検出のタイミング及びＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変調するタイミングを説明するフローチャートである。 実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変調するタイミングを説明する図である。 実施形態における記録装置の斜視図である。 従来のＤＣ／ＤＣコンバータの概略図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータの起動タイミングの説明図である。 記録動作中のＶＨ変調のタイミングの説明図である。

Claims (2)

1. 記録ヘッドと、前記記録ヘッドの温度情報を取得する取得手段とを備える記録装置であって、
   前記記録装置が起動するときに起動信号を生成した後、放電制御信号と、前記取得手段によって取得された温度情報に基づいた第１の電圧の生成を指示する電圧設定信号と、を生成する制御手段と、
   前記制御手段によって前記電圧設定信号が生成される前に、前記起動信号に基づいて前記記録ヘッドへの出力電圧を前記第１の電圧より高い予め定められた第２の電圧に向けた昇圧を開始する昇圧手段と、
   前記電圧設定信号に基づいた前記出力電圧のフィードバック制御と前記放電制御信号に基づいた放電処理によって、前記出力電圧を前記第２の電圧から前記第１の電圧まで降圧する電源手段と、
   を備えることを特徴とする記録装置。
2. 前記制御手段は、前記放電制御信号を前記第１の電圧と前記第２の電圧に基づいた期間生成し、前記電源手段の出力側に設けられたスイッチ素子は前記放電制御信号に基づいて動作することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。

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