JP7353849B2

JP7353849B2 - 記録装置及びその制御方法

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Inventors: 憲一大貫; 大輔小林; 聡関; 司土井
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Description

本発明は、蓄電手段を備えた記録装置、及び記録装置の制御方法に関するものである。

記録装置などのモータの駆動と停止の切り替えを頻繁に行うような装置は消費電流の変動が大きく、モータを駆動するための電源部は変動する消費電流の最大電流値を考慮して許容電流値が決定される。記録装置は、同程度の電力を消費する電子機器と比較して最大電流値が大きいために電源部の規模を簡単に縮小できず、このことが装置全体を小型化する上で課題となっていた。

インクジェット方式の記録装置では、インクを吐出する記録ヘッドが発熱素子を持つものが知られており、この発熱素子はインクの吐出性能を維持する制御に利用される。特許文献１には、記録ヘッド内のインクを加熱することによってインク流路に連通する共通液室に付着した気泡を膨張させて、その泡を共通液室からインクの供給室に排出することが記載されている。

一方、特許文献２には、電源部の供給電力が小さくとも装置が動作するように蓄電素子を利用する方法が開示されている。モータ等による消費電流が小さい時は蓄電素子に蓄電しておき、消費電流が大きくなった時には蓄電素子に蓄電された電荷を放電して利用することで、電源部の供給電力が小さい場合でもモータ等を動作させることができる。また、蓄電素子の電圧が閾値以下になった場合には駆動を停止し、蓄電素子に蓄電されるまで待機することも記載されている。これにより、待機中に蓄電素子の電圧を上昇させる時間が確保され、その後の動作においても外部電源からの供給電力の不足を補うことができる。

特開２００９－２５５５４２号公報特開２０１０－２５９２７９号公報

しかしながら、発熱素子を利用した加熱は電力の消費が大きく、特許文献２の方法を利用しようとすると、電荷の補充のために待機時間をとることになる。しかし、目標温度を目指して加熱している途中で待機すると待機時間中に記録ヘッドおよび記録ヘッド内のインクの温度が下がってしまう。待機時間の間に補充した電荷によって発熱素子を加熱して温められる温度は、電荷を補充している間に下がる温度より小さい、または大きくとも待機時間前の温度を大きく上回るほどではないため、高い温度まで加熱することが難しく、特許文献２の方法では、目標温度が制約を受ける。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、記録ヘッドの加熱制御において、より高い温度まで加熱できるようにすることを目的とする。

本発明は、インクの吐出口と、記録ヘッド中のインクを加熱するために前記記録ヘッドを加熱するための加熱素子と、を備えた記録ヘッドと、前記記録ヘッドの温度を検知するための検知手段と、外部電源から供給される電力を蓄える蓄電部と、前記蓄電部に蓄えられた蓄電量に関する情報を取得する取得手段と、を有する記録装置であって、前記検知手段による前記記録ヘッドの温度の検知結果と、前記取得手段が取得した前記情報とに基づき、前記蓄電部に蓄えられた電力を用いて、前記記録ヘッドの温度が到達目標温度となるように前記加熱素子を駆動して前記記録ヘッドを加熱する加熱制御手段を更に有し、前記外部電源から前記蓄電部に電力を供給されている状態で、前記加熱制御手段は、中間目標温度まで記録ヘッドを加熱する第一の加熱制御を行った後に、前記第一の加熱制御よりも消費する電力が大きい第二の加熱制御で記録ヘッドを加熱することによって前記記録ヘッドの温度を前記中間目標温度よりも高い到達目標温度まで上昇させ、前記第一の加熱制御から前記第二の加熱制御に移る段階で前記蓄電部の蓄電量が前記第二の加熱制御に要する蓄電量を下回らないように前記第一の加熱制御を行うことを特徴とする記録装置。

本発明では、蓄電素子の容量に制限がある場合に、段階に分けて加熱を行うことでより高い温度まで加熱を行うことができる。

実施形態の記録装置の斜視図である。実施形態の記録装置の記録ヘッド構成を示す構成概略図である。第一の実施形態の記録装置の電源制御構成を示すブロック図である。実施形態に係わる全体制御構成を示すブロック図である。第二の実施形態のヘッド温度制御回路内の処理の流れを示すブロック図である。本実施形態における加熱回復制御全体のフローチャートである。比較形態における加熱シーケンスの制御フローチャートである。第一の実施形態における加熱シーケンスの制御フローチャートである。比較形態のヘッド温度と蓄電量の関係を表したグラフである。本実施形態のヘッド温度と蓄電量の関係を表したグラフである。第二の実施形態の記録装置の電源制御構成を示すブロック図である。第二の実施形態の加熱シーケンスの制御フローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

（第一の実施形態）
＜全体構成＞
図１は実施形態のインクジェット記録装置３００（以下記録装置３００）の模式的斜視図である。本図において、１０７、１０８は記録ヘッドとインクタンクが一体となったインクジェット記録ヘッドである。本実施形態ではインクタンク一体型の記録ヘッドを挙げているが、記録ヘッドに対してインクタンクが着脱可能な形態でも良い。第１の記録ヘッド１０７のインクタンクのインクはシアン、マゼンタ、イエローであり、第２の記録ヘッド１０８のインクタンクのインクはブラックである。記録ヘッド１０７および１０８は配列されたインク吐出口を持つ記録チップ２０２を有し、各吐出口からインクを吐出することで記録を行う。１０５は給紙ローラであり、回転して記録媒体Ｐの給紙を行うとともに、記録媒体Ｐを抑える役割も果たす。１０３は紙送りローラであり、１０４の補助ローラとともに記録媒体Ｐを押さえながら回転し、記録媒体Ｐを＋Ｙ方向に間欠搬送する。

１０１はプラテンであり、記録位置において記録媒体Ｐの裏面を支持する。１０６は記録ヘッド１０７および記録ヘッド１０８を支持し、Ｘ方向に移動するキャリッジである。キャリッジ１０６は、不図示のキャリッジモータによって駆動されるキャリッジベルト１０２を介して、記録媒体に記録を行う際に記録領域をＸ方向に往復移動する。キャリッジ１０６に搭載された不図示のエンコーダセンサと記録装置に張架されたエンコーダスケールによってキャリッジ１０６の位置及び速度が検出され、これらの位置及び速度に基づいてキャリッジ１０６の移動が制御される。キャリッジ１０６が移動している際に、記録ヘッド１０７、１０８からインクを吐出することにより記録媒体上に記録が行われる。

キャリッジ１０６は記録を行っていないとき、あるいは記録ヘッドの回復動作などを行うときには図の点線で示した位置のホームポジションｈに待機する。ホームポジションｈには不図示の回復部がある。回復部は記録ヘッド１０７、１０８の吐出口の表面（吐出口面）に付着したインク滴を払拭することにより吐出口面の状態を正常な状態へと回復するワイピング機構を備えている。他にも、吐出口を覆うためのキャッピング機構、キャッピング機構により吐出口よりインクを吸引する吸引機構を備えている。

＜記録ヘッド構成＞
図２は、本実施形態の記録ヘッド１０７の構成を示す概略構成図である。図２（ａ）は記録ヘッド１０７を示す斜視図である。図２（ｂ）は記録ヘッド１０７をＺ方向に見た場合の状態を、一部透視して示す模式図である。記録ヘッド１０７には、コンタクトパッド２０１を介して記録装置本体から記録信号を受信し、記録ヘッドの駆動に必要な電力が供給される。記録チップ２０２は、インクを吐出するためのエネルギーを発生するためのエネルギー発生素子である吐出用ヒータが設けられた基板を有する。この基板は例えばシリコンで形成される。さらに基板の温度を検知するダイオードセンサ２０３と、シアンインクを吐出する吐出口列２０４、マゼンタインクを吐出する吐出口列２０５、イエローインクを吐出する吐出口列２０６を形成するための吐出口形成材が配置されている。また、吐出口列２０４、２０５および２０６を大きく囲む形で配置された加熱素子であるインク加熱用のサブヒータ２０７が設けられている。このサブヒータ２０７は、電圧を印加することによって記録ヘッドの基板を加熱し、温められた基板によってインクが加熱される。サブヒータ２０７はアルミニウム、その他の金属の単体または合金であり、温度に応じて抵抗値が変化する。また、サブヒータ２０７は単層で形成されていても良いし、複数の層により形成されていても良い。また、サブヒータ２０７は吐出口列の周囲を一続きの部材にて囲んでいなくても良く、吐出口列の全体をある程度均一に加熱できるように形成されていれば良い。

また、図２（ｃ）は記録ヘッド１０７のシアンインクの吐出口列２０４の拡大図である。図２（ｃ）のインク液室２０８の両側には５ｐｌのインクを吐出する吐出口２０９と、２ｐｌのインクを吐出する吐出口２１１が配置されている。それぞれの吐出口の直下（＋Ｚ方向側）には加熱素子として５ｐｌ吐出用ヒータ２１０と２ｐｌ吐出用ヒータ２１２とがそれぞれ配置されている。吐出用ヒータ２１０、２１２に電圧を印加することによって熱エネルギーを生成して吐出口からインクが吐出される。５ｐｌのインクを吐出する吐出口と、２ｐｌのインクを吐出する吐出口はともに１６０個ずつである。Ｙ方向に隣り合う吐出口同士の間隔は１／６００インチであり、記録画素密度が６００ｄｐｉになるように構成されている。インクが吐出しない程度の駆動パルスを吐出用ヒータ２１０および２１２に与えることで、インクを加熱することが可能である。以下、このような加熱制御を短パルス加熱制御と呼ぶ。また、サブヒータは基板中のサブヒータ近傍の部材を介して熱をインクに伝えることでインクを加熱することが可能である。

本実施形態の記録装置は、短パルス加熱制御とサブヒータの制御により記録ヘッド基板の温度およびインクの温度（以下、まとめてヘッド温度と呼ぶ）を調整している。本実施形態では吐出口付近のインクの温度を上昇させるために加熱を行っているが、後述するダイオードセンサ２０３は基板の温度を計測しており、直接インクの温度を計測することができない。インクを加熱した際には基板も加熱されるので、記録ヘッド中のインクと基板の温度はほぼ同じ値となるため、ここでは基板の温度をヘッド温度として扱う。本実施形態における短パルス加熱制御とサブヒータ加熱制御では、短パルス加熱制御の方が発生する単位時間当たりの熱エネルギーの量（加熱能力）が多い。そのため、短パルス加熱制御の方が短時間で記録ヘッドの温度を上昇させることができる。一方、記録を実行している際には吐出用ヒータ２１０、２１２はインクの吐出に用いられているため、短パルス加熱制御には用いない。上記の点を鑑み、本実施形態では、記録中にインクの温度を目標温度まで温める場合にはサブヒータ加熱制御を実行し、非記録中にインクの温度を目標温度まで温める場合には短パルス加熱制御を実行する。

後述するダイオードセンサ２０３の検出値を基に求められた温度が、目標温度に近づくように記録ヘッド基板の加熱／非加熱を切換えて、フィードバック制御することでサブヒータ加熱制御と短パルス加熱制御によりヘッド温度を調整している。不図示である第２の記録ヘッド１０８についても同様である。

＜電源供給の構成＞
図３は、本実施形態の記録装置３００の電源供給の概略機能構成を示すブロック図である。本実施形態の外部電源３０１は、例えば、ＵＳＢポートを持つＰＣである。ここでは、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０に対応したＰＣでも良い。もしくは、ＢａｔｔｅｒｙＣｈａｒｇｉｎｇＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ等のＵＳＢ充電規格や、ＵＳＢＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙといった大電力の供給に対応したＰＣ、充電器などでも良い。あるいは、ＵＳＢインタフェースを有していないＡＣアダプタ等でも良い。

外部電源入力部３０２は、外部電源３０１と接続するためのコネクタである。外部電源入力部３０２から得られた電力は、電圧変換部３０４と充電制御部３０８に供給され、電圧変換部３０４でシステム負荷を駆動するための電圧に変換されたのちにシステム系負荷３０５で消費される。後述する本実施形態の加熱シーケンスは、外部電源入力部３０２と外部電源３０１が接続され、外部電源３０１から電力が供給される状態で行う。システム系負荷３０５は、画像形成装置のシステム制御を行うＣＰＵやメモリ等を含むシステム制御部３０６と必要電力量予測部３０７である。必要電力量予測部３０７は、画像記録等の各動作実行時に必要とする電力量を予測する。本実施形態では必要電力量予測部３０７によって予測した電力量の値を用いて、システム制御部３０６により蓄電部３０９の充電目標電圧を設定し、かつ蓄電部３０９の制御を行う。

充電制御部３０８は、外部電源入力部３０２から入力された電力で蓄電部３０９の充電を行う。このときの最大充電電流は、充電制御部３０８によって充電される電流と、電圧変換部３０４で消費される電流との和が、想定する外部電源３０１の許容電流を超えないように制御される。蓄電部３０９には、速やかに充電／放電が可能であることと、繰り返しの充放電による劣化が少ないという観点から、例えば電気二重層キャパシタ（以下、ＥＤＬＣと呼ぶ）を利用することが望ましい。なお、充電制御部３０８は、前述の外部電源３０１の供給可能電流を超えないことのみならず、充電制御部３０８そのものの充電能力や、蓄電部３０９の最大充電電流も加味して充電電流値は決定される。

蓄電量検出部３１０は、蓄電部３０９の蓄電量を検出する。検出方法は蓄電部３０９の種類によって適切に選択すべきであり、例えば蓄電部３０９の端子電圧を測定して蓄電されている電荷量を推定したり、蓄電部３０９の入力／出力電流を観測することによりクーロンカウンタを構成したりしても良い。また、他の方法として外部電源３０１からの給電電力が判定し、蓄電量を算出してもよい。

蓄電量検出部３１０はシステム制御部３０６と接続され、本実施形態の制御を行うための情報として利用する。

電圧変換部３１１は蓄電部３０９の電圧を、駆動系負荷３１２で必要な電圧に変換する。蓄電部３０９にＥＤＬＣを用いる場合、蓄電している電荷量と端子電圧が比例するため、放電によって端子電圧が大きく下がる。電圧変換部３１１は、この蓄電部３０９の放電による電圧低下に耐えられるよう、広い入力電圧範囲に対応できることが望ましい。駆動系負荷３１２は、記録装置３００における、図１のキャリッジベルト１０２、紙送りローラ１０３記録ヘッド１０７、１０８、回復部１０９等の駆動を指している。本実施形態では駆動系負荷３１２には蓄電部３０９を通して外部電源３０１の電力が供給されるが、駆動系負荷３１２は蓄電部３０９と外部電源３０１との両方に接続されており、外部電源３０１からも直接電力を供給できる形態でも良い。その場合は、供給電力の少ない外部電源３０１のときは蓄電部３０９に一度蓄電してから駆動系負荷３１２に電力を供給し、供給電力の多い外部電源３０１のときには駆動系負荷３１２に電力を供給するように切り替えるようにする。

駆動系負荷３１２は、システム制御部３０６の判断によって、記録ヘッドへの電流の印加や各モータの動作／停止が制御されるものとする。

以上のような構成の記録装置３００の動作について説明する。

外部電源入力部３０２に外部電源３０１が接続されると、外部電源入力部３０２から得られた電力が、電圧変換部３０４でシステム負荷用電圧に変換されてシステム系負荷３０５に供給される。一方、システム負荷電流を差し引かれた電力が充電制御部３０８によって、蓄電部３０９に充電される。蓄電部３０９の蓄電量は蓄電量検出部３１０によってモニタされ、所定値まで充電されると充電制御部３０８により蓄電部３０９の充電が停止される。蓄電部３０９に充電された電力は、電圧変換部３１１を介して駆動系負荷３１２に供給される。駆動系負荷３１２の動作によって蓄電部３０９の蓄電量が所定値より下がった場合は、充電制御部３０８によって充電が行われる。

＜全体制御構成＞
図４は、本実施形態の記録装置の全体制御構成を示すブロック図である。本制御構成の各構成要素は、ソフト系制御手段とハード系処理手段とに大別することができる。ソフト系制御手段は、図３のシステム系負荷３０５の部分に相当し、図４のメインバスライン４０５に対してそれぞれアクセスする画像入力部４０３、画像入力部４０３に対応する画像信号処理部４０４、中央制御部ＣＰＵ４００といった処理手段が含まれる。また、ハード系処理手段は、図３の駆動系負荷３１２に相当する。駆動系負荷３１２には図４の操作部４０８、回復動作制御回路４０９、ヘッド温度制御回路４１４、ヘッド駆動制御回路４１６、キャリッジ駆動制御回路４０６、搬送制御回路４０７といった処理手段が含まれる。ＣＰＵ４００は、通常ＲＯＭ４０１とＲＡＭ４０２とを有し、入力情報に対して適正な記録条件を与えて、記録ヘッド１０７、および１０８内のインク吐出用ヒータ２１０および２１２を駆動して記録を行なう。また、ＣＰＵ４００は蓄電量検知部３１０が検知した蓄電部３０９の蓄電量の情報に基づいて充電制御部３０８を制御する。また、ＣＰＵ４００は蓄電量検知部３１０が検知した蓄電部３０９の蓄電量の情報に基づいて後述するヘッド温度制御回路４１４の制御も行う。

また、ＲＯＭ４０１内には、予め記録ヘッドの回復動作を実行するプログラムが格納されており、予備吐出条件等の回復条件を回復動作制御回路４０９、記録ヘッド１０７、１０８に与える。回復モータ４１０は、記録ヘッド１０７、１０８と、記録ヘッド１０７、１０８の回復動作を行うワイピングブレード４１１、キャップ４１２、吸引ポンプ４１３を駆動する。ヘッド温度制御回路４１４はヘッド温度を検知するダイオードセンサ２０３の検知結果に基づいて、記録ヘッド１０７、１０８上のサブヒータ２０７の駆動条件を決定する。そして、駆動制御回路４１６は、決定された駆動条件に基づきサブヒータ２０７の駆動を行う。

また、ヘッド駆動制御回路４１６は、記録ヘッド１０７、１０８上の吐出用ヒータ２１０、２１２の駆動も行う。このヒータ２１０、２１２の駆動により、インク吐出、予備吐出、および温調制御のためのインク温度調整を記録ヘッド１０７、１０８に行なわせる。温調制御を実行するためのプログラムは、例えばＲＯＭ４０１内に格納されており、ヘッド温度の検知およびサブヒータ２０７の駆動等をヘッド温度制御回路４１４およびヘッド駆動制御回路４１６等を介して実行させる。なお、ヘッド駆動制御回路４１６は、プレパルスとメインパルスとからなる駆動信号によってインク吐出用ヒータ２１０、２１２を駆動することでインクの吐出を行なう。

＜ヘッド温度取得制御＞
次に、本実施形態のヘッド温度取得制御について説明する。

図５は、ヘッド温度制御回路４１４内の処理およびＲＯＭ４０１／ＲＡＭ４０２を通してソフト上で行なわれる処理の流れを示すブロック図である。記録ヘッド１０７、および１０８に設けられたダイオードセンサ２０３からヘッド温度に基づく電圧がヘッド温度制御回路４１４に入力されると、増幅器５０１において電圧値を増幅する。そして、増幅された電圧値をＡＤコンバータ５０２によりデジタル化を行なう。デジタル化されたダイオードセンサ電圧値ＡＤｄｉは、ＲＯＭ４０１内に記憶されているＡＤｄｉ－温度変換式５０３によりダイオード温度Ｔｈに変換される。以上のようにして得られたダイオード温度Ｔｈはヘッド温度検出部５０４に入力され、後述する本実施形態の制御に用いられる。

＜加熱回復制御＞
本実施形態では加熱制御のなかでも、吐出口付近に溜まっている泡を吐出口付近から無くなるようにする、加熱回復制御について説明する。加熱回復制御は、まずヘッド温度を高温（９０℃）にしてインクの中の泡を膨張させることで、泡を吐出口付近からインクタンク側に泡を移動させる。その後、ヘッド温度を下げて吐出口付近に残った泡を収縮させる。そして吐出口付近に残っている収縮した泡を予備吐出によってインクと共に吐出する。以下の説明では、ヘッド温度を上げることは記録ヘッドの吐出口毎についているヒータに、インクが発泡しない程度の短いパルスを与えることで行う。他にも、サブヒータの加熱などによってヘッド温度を上昇させても良い。

図６は加熱回復制御全体のフローチャートである。加熱回復制御はＲＯＭ４０１に格納されたプログラムによって回復動作制御回路４０９、記録ヘッド１０７、１０８を動作させることで行われる処理である。

Ｓ１０１の加熱シーケンスにおいて、ヘッドを目標温度Ｔ２（ここでは９０℃）まで加熱する。温度は温度検出部５０４にて検出された温度である。ヘッドが目標温度Ｔ２に到達したら、Ｓ１０２において加熱を停止する。次に、Ｓ１０３において、次の動作を開始するための目標温度Ｔ３（動作開始目標温度）に下がるまで待機する。ヘッドからの放熱があるため待機するだけでヘッド温度は下がっていくが、冷却装置を用いてもよい。ヘッド温度がＴ３まで下がったら、Ｓ１０４において、記録ヘッド１０７、１０８の予備吐出を実施する。

図７は図６のＳ１０１の加熱シーケンスにおける、比較形態の制御フローチャートである。図７のＳ２０１において、短パルス加熱を実行する。次にＳ２０２でヘッド温度を検知し、温度が目標温度Ｔ２以上であるかどうかの判定を行う。温度がＴ２未満であればＳ２０１に戻り加熱を続け、Ｔ２以上になったらシーケンスを終了する。

図８は図６のＳ１０１の加熱シーケンスにおける、第一の実施形態の制御フローチャートである。本実施形態では、インクの加熱は吐出用ヒータを用いた短パルス加熱によって実行する。本実施形態の制御は加熱前制御Ｓ３０１、第一の制御Ｓ３０２～Ｓ３０４と、第二の制御Ｓ３０５～Ｓ３０６とに分けられる。まず、Ｓ３０１において、回復動作制御回路４０９が蓄電量検出部３１０で検出された現在の蓄電量が加熱前閾値以上か否かを判断する。キャパシタ容量の１００％にしてしまうと、充電効率が落ちることなどを考慮し、加熱前閾値は、キャパシタ容量の９０％程度に設定する。蓄電量が加熱前閾値以上であればＳ３０２に進む。閾値以下であればＳ３０１に戻る。

Ｓ３０２にて蓄電量検出部３１０で検出された現在の蓄電量が加熱中閾値以上か否かを回復動作制御回路４０９で判断する。本実施形態において、Ｓ３０１とＳ３０２の閾値は第二の制御で消費する電力以上の値であることが好ましい。もしくは第二の制御を実行している間に外部電力３０１から供給される供給電力と蓄電量とを含めた電力が第二の制御で消費する電力以上となる蓄電量の値を閾値としてもよい。また、Ｓ３０１とＳ３０２とで閾値が異なっていても良い。Ｓ３０１の加熱前閾値の方を高くしておくと加熱をよりスムーズに行うことができる。Ｓ３０１で加熱前閾値以上と判断された後のＳ３０２では、加熱中閾値以上となる。Ｓ３０２で蓄電量が加熱中閾値以上であればＳ３０３にて第一の条件で加熱を実施し、Ｓ３０４に進む。加熱中閾値以下であればＳ３０４に進む。

Ｓ３０４において、目標温度Ｔ１（中間目標温度）に到達していなければ、Ｓ３０２に戻って処理を行う。Ｓ３０４で目標温度Ｔ１に到達していれば、次の第二の制御に移行する。本実施形態の加熱回復処理では９０℃まで加熱するため、目標温度Ｔ１は４０℃程度に設定する。Ｓ３０４における判定条件は、温度ではなく第一の制御で加熱を行った時間などの条件にしても良い。温度検出部５０４とシステム系負荷３０５に時間を計るタイマーを備え、経時的な変化などにより同じ電流を供給しても目標温度Ｔ１に到達するまで加熱できなくなった場合には、加熱してから所定時間経過したら第二の制御に移行するようにしても良い。

次にＳ３０５において、第一の条件以上の電力を消費する第二の条件で加熱を行う。ここでは蓄電部３０９に蓄電された蓄電量が下がってもかまわない。その後、Ｓ３０６において温度を上昇させるときの最終的な目標温度である目標温度Ｔ２（到達目標温度）に到達したかを回復動作制御回路４０９で判断し、到達していなければＳ３０５に戻り加熱を継続し、達成されていれば加熱シーケンスを終了する。

本実施形態では第一の制御の目標温度Ｔ１を４０℃と設定した。記録する画像によってはヘッド温度が４０℃に達することもあり、Ｓ３０１がない場合に、蓄電量は少ないにも関わらず中間目標温度以上となってしまい、第二の制御に移行したものの蓄電量が足りない可能性がある。Ｓ３０１はこれを防ぐためのもので、中間目標温度が加熱シーケンスを行うときに通常では達することのできない温度に設定してある場合にはＳ３０１はなくても良い。

図９、図１０は加熱シーケンスを実施したときの、ヘッド温度と蓄電量の関係を表したグラフである。図９は図７のフローチャートに従い比較形態の加熱シーケンスを実施したときのグラフである。図１０は図８の本実施形態の加熱シーケンスを実行したときのグラフである。それぞれの図において、実線がヘッド温度、点線が蓄電量である。

図９では加熱して通常温度からＴ２まで制御方法を変えずに温度を上昇させる。この加熱方法では、目標温度Ｔ２に到達する前に蓄電部３０９に蓄電されている電力を使い果たしてしまう。そうすると外部電源３０１から蓄電部３０９に電力が供給され、十分に蓄電されるまで待機する必要があり、待機している間に温度が下がってしまう。待機している間に通常温度近くまで温度が下がってしまうと、再び加熱しても先ほどと同じ温度までしか加熱できず、目標温度Ｔ２まで到達しない。

一方、図１０では目標温度Ｔ２より低い温度であるＴ１を第一の制御の目標温度として設定する。第一の制御の加熱によってヘッド温度が徐々に上昇する。その間の蓄電量は所定の閾値付近に保たれている。目標温度Ｔ１にヘッド温度が到達すると、第一の条件より加熱が強く、消費電力の多い第二の条件で加熱を開始する。本実施形態では、第一の条件での加熱よりも第二の条件での加熱の方が、パルス幅が長い短パルス加熱を行う。第二の条件で加熱することによって急激にヘッド温度が上昇し、目標温度Ｔ２まで加熱を続ける。図１０に示すように、例えば第二の条件で加熱を行う時間を単位時間とすると、単位時間当たりに上昇する温度は第一の条件よりも第二の条件で加熱を行うときの方が大きい。第二の条件で加熱を行っているとき、蓄電量は下がっていくがＴ１からＴ２まで温度上昇する時間だけ蓄電量が下がるので、第二の制御が終わるまで蓄電されている電力を使い果たさず、目標温度Ｔ２に到達することができる。

以上のように、蓄電部３０９が蓄電できる蓄電量が、図７のように制御方法を変えずに加熱すると目標温度Ｔ２まで到達させられない蓄電量であっても、段階的に加熱を行うことで制御方法を変えずに温度を上昇させた場合より高い温度まで加熱することができる。

（第二の実施形態）
第一の実施形態ではシステム構成として蓄電量検出部を有していたが、本実施形態では外部からの供給電力を検知する供給電力検出部を有する形態を説明する。第一の実施形態と同様の部分は省略して説明する。

図１１は、第二の実施形態に係わる画像形成装置の概略機能構成を示すブロック図である。なお、図２に示す同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明は省略する。本実施形態の供給電力検知部３０３は、外部電源入力部３０２から供給可能な電力の検知／測定を行う。この供給可能電力の検知は、外部電源３０１との接続をもって自動的に行われることが望ましい。例えば、外部電源入力部３０２の形状がＵＳＢに対応するものであれば、ＵＳＢの通信線を用いて各規格を判別することができる。あるいは、外部電源入力部３０２に専用のコネクタを利用し、外部電源３０１と独自に取り決めた通信等を用いて判別を行っても良い。以上のような供給電力検知部３０３によって、複数の規格で定められる異なる供給可能電力に対し、充電制御部３０８による充電電力を適切に設定することが可能になる。また、システム制御部３０６には不図示の時間を計るタイマーを備える。

また、外部電源３０１と外部電源入力部３０２を接続するコネクタ、ケーブル等の抵抗成分によって電圧降下が起こるので、論理的な供給可能電力の判別ではなく、実際の供給可能電力を測定するとより良い。実際の供給電力は電流又は電圧を測定することで測定できる。これにより、実際の供給電力よりも大きな電力を外部電源入力部３０２に供給させて、外部電源３０１に負荷をかけることを防ぐことができる。上述の通信や規格によって供給可能電力を検知する場合は、理論的な供給可能電力よりも少ない充電電力を設定することが望ましい。供給電力検知部３０３は、蓄電量検出部３１０と同様にシステム制御部３０６と接続され、本実施形態の制御を行うための情報として利用する。

図１２は第二の実施形態において、加熱シーケンスを実施したときの制御フローチャートである。本実施形態では蓄電部３０９の蓄電量が分からないため、最後に蓄電部３０９の電力を使用してからの時間をタイマーで計り、十分な蓄電量となる時間が経つと加熱シーケンスを開始する。Ｓ４０１において、供給電力検知部３０３で供給電力を検知する。次に、Ｓ４０２にて、Ｓ４０１で検知した供給電力と同等以下の電力で加熱を実施する。具体的には吐出用ヒータ、サブヒータに印加するパルス幅を短くしたり、パルスを入れる周波数を下げたり、ヒータに与える電圧を下げたりする手段などがある。次に、Ｓ４０３において、ヘッド温度が中間目標温度Ｔ１よりも低い場合はＳ４０１に戻り供給電力を検知し、Ｓ４０２で再度加熱を実施する。ヘッド温度が中間目標温度Ｔ１よりも高い場合はＳ４０４で第二の制御に入る。第二の制御Ｓ４０４、Ｓ４０５は第一の実施形態の図８の第二の制御Ｓ３０４、Ｓ３０５と同様のため、説明を省略する。

以上のようにして、第二の実施形態においても、図１０のような結果になるような制御が可能となる。

また、蓄電量検出部と供給電力検知部を両方備える形態でも良い。第一の制御によって加熱を行う場合に、供給電力検知部で検知した供給電力以下の電力で加熱を行うようにパルス幅などの加熱条件を設定できるが、駆動電圧やパルス幅にはバラつきが出ることがあるため、供給電力以下で加熱を行えていない可能性がある。そのような場合に、蓄電力検出部によって蓄電量を検知していれば設定した蓄電量を保つことができる。このように、蓄電量検知部と供給電力検知部を両方備えることによってより精度よく加熱を行うことができる。

以上では加熱回復制御について説明したが他の加熱制御にも適用できる。予備吐出や記録するための吐出をする際に、ヘッド温度が低いと所望のインク量の吐出ができなかったり、吐出ができなかったりする場合がある。そのために吐出を行う前にヘッド温度を所定の温度、例えば５０℃程度に加熱して吐出準備が完了した状態にする。このような処理は記録を開始する前や、走査が終わって次の走査を開始する前にヘッド温度が５０℃を下回っていたら短パルス加熱を行うようにする。記録する際は画像によって吐出用ヒータを駆動させるため全ての吐出用ヒータを同時に駆動させることはないが、加熱制御においては一度に全ての吐出用ヒータを駆動させるので記録時に比べて多くの電力を消費する。５０℃を下回っていたら短パルス加熱によって吐出用ヒータを一度に駆動させてヘッド温度を上昇させる。このとき、段階的に加熱を行うことで目標温度である５０℃まで加熱ができる。ただし、蓄電部３０９の蓄電量が５０℃まで加熱できる量を蓄電できるのであれば初めから図８の第二の制御によって加熱を行えば良い。また、サブヒータによって記録のための走査中にヘッド温度を上昇させても良い。

Claims

インクの吐出口と、記録ヘッド中のインクを加熱するために前記記録ヘッドを加熱するための加熱素子と、を備えた記録ヘッドと、前記記録ヘッドの温度を検知するための検知手段と、外部電源から供給される電力を蓄える蓄電部と、前記蓄電部に蓄えられた蓄電量に関する情報を取得する取得手段と、を有する記録装置であって、
前記検知手段による前記記録ヘッドの温度の検知結果と、前記取得手段が取得した前記情報とに基づき、前記蓄電部に蓄えられた電力を用いて、前記記録ヘッドの温度が到達目標温度となるように前記加熱素子を駆動して前記記録ヘッドを加熱する加熱制御手段を更に有し、
前記外部電源から前記蓄電部に電力を供給されている状態で、前記加熱制御手段は、中間目標温度まで記録ヘッドを加熱する第一の加熱制御を行った後に、前記第一の加熱制御よりも消費する電力が大きい第二の加熱制御で記録ヘッドを加熱することによって前記記録ヘッドの温度を前記中間目標温度よりも高い到達目標温度まで上昇させ、前記第一の加熱制御から前記第二の加熱制御に移る段階で前記蓄電部の蓄電量が前記第二の加熱制御に要する蓄電量を下回らないように前記第一の加熱制御を行うことを特徴とする記録装置。
前記加熱制御手段は、前記第一の加熱制御を行っているときに前記温度の検知結果を取得し、検知結果が示す温度が閾値より高い場合には前記記録ヘッドの加熱の制御を前記第一の加熱制御から前記第二の加熱制御に移すことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
時間を計測する計測手段をさらに有し、
前記加熱制御手段は、前記計測手段が計測した時間に応じて、前記第一の加熱制御を開始してから所定時間が経過したときに前記第一の加熱制御を終了し、前記第二の加熱制御を開始することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記到達目標温度が第一の温度の場合は前記閾値を第一の値とし、前記到達目標温度が前記第一の温度より高い第二の温度の場合は前記閾値を前記第一の値より大きい第二の値とすることを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
前記加熱制御手段は、前記取得手段が取得した情報が示す蓄電量が所定の蓄電量より多い場合に前記第一の加熱制御を開始することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の記録装置。
前記所定の蓄電量は前記第二の加熱制御で消費する電力量であることを特徴とする請求項５に記載の記録装置。
前記外部電源から前記蓄電部に供給される供給電力を検出する電力検出手段を有し、
前記加熱制御手段は、検出された前記供給電力に基づき、前記第一の加熱制御を行う際に、前記供給電力以下の電力によって前記記録ヘッドの加熱を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の記録装置。
前記外部電源から前記蓄電部に供給される供給電力を検出する検出手段を有し、
前記加熱制御手段は、検出された前記供給電力に基づき、前記第一の加熱制御を行う際に、前記供給電力以下の電力によって加熱を行い、かつ、前記供給電力が第一の電力の場合は前記閾値を第三の値とし、前記供給電力が前記第一の電力よりも大きい第二の電力の場合は前記閾値を前記第三の値より大きい第四の値とすることを特徴とする請求項２または４に記載の記録装置。
前記蓄電部に蓄電可能な蓄電量は、前記第一の加熱制御を行わずに前記第二の加熱制御で前記到達目標温度まで記録ヘッドを加熱した場合に消費する電力量よりも小さい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。
前記加熱制御手段は、前記記録ヘッドのインクの吐出のための準備として、インクの加熱を記録のためのインクの吐出を開始する前に前記第一の加熱制御及び前記第二の加熱制御を行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の記録装置。
前記加熱制御手段が前記第二の加熱制御を終了した後、前記到達目標温度よりも低い動作開始温度まで下がったときに、インクを前記吐出口から吐出させることで画像の記録に寄与しない予備吐出を行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の記録装置。
インクの吐出口と、記録ヘッド中のインクを加熱するために前記記録ヘッドを加熱するための加熱素子と、を備えた記録ヘッドと、前記記録ヘッドの温度を検知するための検知手段と、外部電源から供給される電力を蓄える蓄電部と、を有する記録装置であって、
前記外部電源から前記蓄電部に供給される供給電力を検出する検出手段と、
前記検知手段による前記温度の検知結果と、前記検出手段が検出した供給電力とに基づいて、前記記録ヘッドの温度が到達目標温度となるように前記加熱素子を駆動する加熱制御手段を更に有し、
前記外部電源から前記蓄電部に電力を供給されている状態で、前記加熱制御手段は、中間目標温度まで記録ヘッドを加熱する第一の加熱制御を行った後に、前記第一の加熱制御よりも消費する電力が大きい第二の加熱制御で記録ヘッドを加熱することによって前記記録ヘッドの温度を前記中間目標温度よりも高い到達目標温度まで上昇させ、前記第一の加熱制御では検出された前記供給電力以下の電力によって前記記録ヘッドを加熱することを特徴とする記録装置。
時間を計測する計測手段をさらに有し、
前記加熱制御手段は、前記計測手段が計測した時間に応じて、最後に前記蓄電部の電力を使用してから所定時間が経過したときに前記第一の加熱制御を開始することを特徴とする請求項１２に記載の記録装置。
前記加熱制御手段は、前記第一の加熱制御を行っているときに前記温度の検知結果を取得し、検知結果が示す温度が閾値より高い場合には前記記録ヘッドの加熱の制御を前記第一の加熱制御から前記第二の加熱制御に移ることを特徴とする請求項１２または１３に記載の記録装置。
前記加熱制御手段は、前記記録ヘッドのインクの吐出のための準備として、インクの加熱を記録のためのインクの吐出を開始する前に前記第一の加熱制御及び前記第二の加熱制御を行うことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の記録装置。
前記加熱制御手段が前記第二の加熱制御を終了した後、前記到達目標温度よりも低い動作開始温度まで下がったときに、インクを前記吐出口から吐出させることで画像の記録に寄与しない予備吐出を行うことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の記録装置。
インクの吐出口と、記録ヘッド中のインクを加熱するために前記記録ヘッドを加熱するための加熱素子と、を備えた記録ヘッドと、前記記録ヘッドの温度を検知するための検知手段と、外部電源から供給される電力を蓄える蓄電部と、前記蓄電部に貯えられた蓄電量に関する情報を取得する取得手段と、を有する記録装置の制御方法であって、
前記外部電源から前記蓄電部に電力を供給されている状態において、前記加熱素子を用いて、中間目標温度まで記録ヘッドを加熱する第一の加熱制御を行った後に、前記第一の加熱制御よりも消費する電力が大きい第二の加熱制御で記録ヘッドを加熱することによって前記記録ヘッドの温度を前記中間目標温度よりも高い到達温度まで上昇させ、前記第一の加熱制御から前記第二の加熱制御に移る段階で前記蓄電部の蓄電量が前記第二の加熱制御に必要な蓄電量を下回らないように前記第一の加熱制御を行うことを特徴とする記録装置の制御方法。
前記第一の加熱制御を行っているときに前記温度の検知結果を取得し、検知結果が示す温度が閾値より高い場合には前記記録ヘッドの加熱の制御を前記第一の加熱制御から前記第二の加熱制御に移すことを特徴とする請求項１７に記載の記録装置の制御方法。
前記取得手段が取得した情報が示す蓄電量が所定の蓄電量より多い場合に前記第一の加熱制御を開始することを特徴とする請求項１７または１８に記載の記録装置の制御方法。