(57)【要約】【課題】  記録ヘッドの駆動負荷が急激に変化する際にも、出力端のコンデンサの容量を大きくせずに、各記録素子へ印加される電圧の変動を抑制する。【解決手段】  それぞれが電気エネルギーによって駆動される複数の記録素子を備え、記録データに応じて同時に駆動する記録素子の数を変化させる記録ヘッドによって記録を行う記録装置において、記録データに基づいて記録ヘッドへ出力されるシリアルの駆動データ３７−１３から、同時に駆動される記録素子の数が大幅に増えるタイミングを負荷量遷移検出回路３８で検出し、そのタイミングよりも前に、記録ヘッドへ供給する電気エネルギーを増大させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の記録素子を有する記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、
記録データを入力する手段と、
記録データを記録素子に対応した駆動データに変換する変換手段と、
前記駆動データをＮビット単位で前記記録ヘッドへシリアル転送する転送手段と、
前記駆動データに基づいて前記記録素子を駆動する駆動手段と、
前記転送手段による転送に同期して、Ｎビットの駆動データのうち先に転送されるＭビット（Ｎ＞Ｍ）分をカウントするカウント手段と、
前記カウント手段によるカウント値の増加を検出する検出手段と、
前記記録素子を駆動する電圧を出力する電圧生成手段と、を備えており、
前記電圧生成手段は、前記検出手段が前記カウント値の増加を検出した場合、次に転送される駆動データに基づいて前記駆動手段が駆動する前に、出力電圧を上昇させることを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記電圧生成手段は、基準電圧と入力電圧との誤差に応じて制御信号を出力する誤差増幅器を有し、前記検出手段がカウント値の増加を検出した場合、前記基準電圧の値を変化させることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項３】
前記電圧生成手段は、前記検出手段の検出に応じて出力される信号を微分し、時定数回路及び電流加算回路を介した電圧を前記基準電圧に加えることを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記カウント値を少なくとも３段階に分類し、前記カウント値が所定の段階以上変化した場合、前記カウント値の増加を検出することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項５】
前記記録ヘッドは、インクを吐出して記録を行う記録ヘッドである、請求項１に記載の記録装置。
【請求項６】
前記記録ヘッドは、インクに付与する熱エネルギーを発生する電気熱変換体を備える、請求項５に記載の記録装置。
【請求項７】
複数の記録素子を有する記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、
記録データを入力する手段と、
記録データを記録素子に対応した駆動データに変換する変換手段と、
前記駆動データを所定のビット単位で前記記録ヘッドへ転送する転送手段と、
前記駆動データに基づいて前記記録素子を駆動する駆動手段と、
前記転送手段により転送される駆動データに基づき、同時に駆動される記録素子の電力負荷量を検出する第１検出手段と、
前記電力負荷量の増加を検出する第２検出手段と、
前記記録素子を駆動する電圧を出力する電圧生成手段と、を備えており、
前記電圧生成手段は、前記第２検出手段が前記電力負荷量の増加を検出した場合、次に転送される駆動データに基づいて前記駆動手段が駆動する前に、出力電圧を上昇させることを特徴とする記録装置。
【請求項８】
それぞれが電気エネルギーによって駆動される複数の記録素子を備え、駆動データに応じて同時に駆動する記録素子の数を変化させる記録ヘッドによって記録を行う記録装置の制御方法であって、
記録ヘッドに所定量の駆動データを順に転送する転送工程と、
前記所定量の駆動データに基づいて、同時に駆動される記録素子の数をカウントするカウント工程と、
先に転送された駆動データについてのカウント値と後に転送する駆動データについてのカウント値とに基づき、同時に駆動される記録素子の数が大幅に増加するか否かを判定する判定工程と、
同時に駆動される記録素子の数が大幅に増加すると判定された場合、後に転送する駆動データが前記記録ヘッドが駆動される前に、前記記録ヘッドへ供給する電気エネルギーを増大させるエネルギー増大工程と、を備える記録装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録装置及び記録装置の制御方法に関し、より詳細には、それぞれが電気エネルギーによって駆動される複数の記録素子を備え、記録データに応じて同時に駆動する記録素子の数を変化させる記録ヘッドによって記録を行う記録装置の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
記録装置はプリンタ、複写機、ファクシミリなどの情報出力手段として広く用いられているが、この種の記録装置として、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。
【０００３】
インクジェット記録装置は、インクを吐出する記録ヘッドを記録媒体に対して相対的に移動させながらインクを吐出して記録を行うものであって、インクジェット記録ヘッドと記録媒体間の相対速度の制御と、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。
【０００４】
インクジェット記録装置は、用いられているインクジェットヘッドの形態に応じて、いわゆるシリアル方式とフルライン方式の種類に大別される。この中で、シリアル方式はインクジェット記録ヘッドを記録媒体に対して移動（走査）させながらインクを吐出して記録を行う方式であり、構成が簡単となるため、一般に広く用いられている。
【０００５】
また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や、インクを瞬間的に膜沸騰させることでインクを吐出するものなどがある。インクを膜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に通電することで、その近傍のインクを膜沸騰させることにより吐出エネルギーを得るように構成されている。
【０００６】
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、記録画質を良好に保つ上で重要である。しかしながら、記録動作においては画像データによってインク吐出の頻度（デューティー比）が異なるため、同時に通電するヒータの数はまちまちである。そのため、記録する画像データに応じて、電源から出力される電流値の差による電圧変動、伝送系の抵抗成分による電圧降下の差などの影響により、駆動条件に変化が生じる。
【０００７】
このような駆動条件を安定させるため、従来、電源からの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が実施されている。
【０００８】
次に、記録ヘッドのヒータに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータについて説明する。
【０００９】
上記のようにヒータに通電してインクを瞬間的に膜沸騰させるためには、高い電圧をヒータに供給する必要があり、このため、他の回路の電源電圧よりも高い電圧を発生すべく、ＤＣ／ＤＣコンバータが使用される。
【００１０】
図７は、従来のＤＣ／ＤＣコンバータとその電圧制御回路の構成例を示す回路図である。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２０１に入力され、このスイッチング素子２０１及びダイオード２０９において変換された直流出力はリアクタ２０２を介して出力され、負荷としての記録ヘッドに出力電圧ＶＨ−ｂとして供給される。
【００１１】
スイッチング素子２０１の入力側にはコンデンサ２０３が接続されており、更に、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−ｂは、電圧制御回路２０６に抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２によって分圧されて入力され、電圧制御回路２０６を構成する誤差増幅器２０７によってフィードバック制御される。
【００１２】
基準電圧Ｖｒｅｆの抵抗Ｒ３及びＲ４によって分圧された電位と、フィードバックされた出力電圧ＶＨ−ｂの抵抗Ｒ１及びＲ２によって分圧された電位とが入力される誤差増幅器２０７からの出力信号は、電圧制御回路２０６の出力信号であってＰＷＭ比較器２０８を通してスイッチング素子２０１を定電圧制御する。誤差増幅器２０７の反転端子と出力端子の間に接続される抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ１は、位相補償回路の一例である。
【００１３】
このようにＤＣ／ＤＣコンバータの出力は、負荷となる記録ヘッドで同時駆動されるノズル数の変化により変化する出力電流の値に関らず、安定した出力電圧を供給するようにフィードバック制御される。
【００１４】
近年では、コンピュータ等の高速化により、カラー画像を容易に扱うことが可能となり、またデジタルカメラ等の画像入力機器の高画素化等により、出力装置としてのインクジェットプリンタに対する高画質及び高速化の要望が一層大きくなっている。一例として、インクジェットプリンタの記録動作における高速化は、吐出（駆動）周波数の高速化及び同時に駆動するノズル数の増加によって可能であり、各ノズルからのインク吐出量を微小液滴としてかつ単位時間当たりのインク吐出量を増加させていくことで高画質化、及び高速化の両立が可能である。
【００１５】
この同時に駆動されるノズル数を増加して記録速度を高速化する場合について考えてみると、同時に駆動が可能なように構成されたノズルのうち、実際に駆動されてインクを吐出するノズルの数は当然その時に記録する画像によって変化し、例えば黒ベタ画像を記録する際には吐出可能な全てのノズルから同時に吐出を行う必要がある。他方、罫線などデューティー比の低い画像においては、同時に吐出するノズルは一部だけで十分である。
【００１６】
前述したように、シリアルプリンタ方式におけるインクジェット記録ヘッドの記録動作、すなわちインク吐出はヒータに電流を流すことによって生じる熱エネルギーによって行われる。
【００１７】
このインク吐出には電流が必要であるため、同時に吐出するノズル数が増えるに比例して必要とされる電流の値も大きくなる。また、シリアル型のプリンタでは、同時に駆動されるノズルの数は常に一定ではなく、記録ヘッドに送信される記録データに応じて逐次変化する。
【００１８】
言い換えると、外部機器から送信される画像データに従って、記録媒体上に画像、模様、パターン文字等を形成するインクジェットプリンタでは、外部機器から送信される画像データによって、記録ヘッドから単位時間当たりに吐出されるインク吐出量が決まり、この単位時間単位当たりのインク吐出量によって単位時間当たりの記録ヘッドの消費電力が決定される。
【００１９】
すなわち、画像データ量が多いほど同時に駆動されるノズル数が多く、記録ヘッドの消費電力も大きい。逆に単位時間あたりの画像データ量が少なければ同時に駆動されるノズル数は少なく、記録ヘッドの消費電力は小さくなる。このように、同時に駆動されるノズルの数に比例して、ＤＣ／ＤＣコンバータが記録ヘッドに供給する電流量が決まる。
【００２０】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける電圧制御の特性改善については、特開平６−２３３５３０号公報（特許文献１）に、出力ラインに抵抗を挿入して負荷電流を検出し、負荷急変時の応答性を改善する方法が開示されているが、この方法は、出力ラインに挿入される抵抗により電圧降下が生じるため、高い電圧精度が要求されるインクジェット記録ヘッドへ電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータに適用するのは困難である。更に、挿入する抵抗による電力損失も発生するため、電力変換効率が悪化するので、小型のＤＣ／ＤＣコンバータには好ましくない。
【００２１】
【特許文献１】特開平６−２３３５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ここで記録ヘッドに電力を供給する電源について説明する。負荷である記録ヘッドの同時に駆動されるノズル数の変化に起因する電流の変化に対する出力電圧の変動を小幅に抑えるためには、電圧フィードバック制御系の定常ゲインＫの値を大きくすることによって対応できる。
【００２３】
しかしながら、定常ゲインＫの値を大きくすると、無負荷時における安定性が損なわれるばかりではなく、ＰＷＭ制御系の非線形性に起因する問題を生じる恐れがある。
【００２４】
以上の理由により、定常ゲインＫの値はあまり大きく出来ないので、負荷の変動による瞬間的電流変動に対しては、従来の電圧制御系では十分に対応できず、出力電圧の過渡変動特性は悪くなり、出力端に挿入される瞬時電流を平均電流に変換する電解コンデンサに代表される容量性部品によって、瞬間的電流変動に対する出力電圧の降下を抑えている。
【００２５】
外部機器から送信された画像データによって、インク液滴を吐出する記録ヘッドの駆動条件が大きく変わるインクジェット方式のプリンタの電源は、記録ヘッド駆動条件を含むあらゆる瞬間的負荷変動に対して出力電圧を安定して供給するように設計する必要がある。しかしながら、無負荷状態から全吐状態となる駆動を行う仕様上の定格最大電流値まで急激に振れる瞬間的電流変動に対しては、ゲインＫの値を十分に大きくできないために定電圧制御回路が追従できなくなる。このため、電圧供給手段の出力端に挿入されたアルミ電解コンデンサ等に代表される容量性部品の容量を大きくして出力電圧変動を抑制するように設計されている。
【００２６】
以上述べてきたように、インク吐出の無い無負荷状態から記録ヘッドの全ノズルを吐出するような最大負荷電流まで急激に負荷が変動する場合には、基準電圧と、出力電圧からの電位差を用いた誤差増幅による上記のような電圧制御回路では、ＤＣ／ＤＣコンバータの定電圧フィードバック量（誤差増幅器の誤差電圧量）の遅延により、電圧制御回路が追従できなくなり、設定された電圧以下に低下してしまう。この出力電圧の低下を防止するために出力端のコンデンサの容量をかなり大きくする必要があり、ＤＣ／ＤＣコンバータの小型化及び薄型化の妨げとなっている。
【００２７】
更に、上述のように高速化及び高画質化を達成するため、インクジェットプリンタの記録ヘッドは長尺化及び多ノズル化が進み、同時に駆動されるノズル数は増える傾向にある。これは負荷の最大出力電流値が大きくなることを意味しており、負荷急変時における出力電圧の低下をコンデンサ容量を増大する以外の方法で抑制することが求められている。  本発明は以上のような状況に鑑みてなされたもんであり、記録ヘッドの駆動負荷が急激に変化する際にも、出力端のコンデンサの容量を大きくせずに、各記録素子へ印加される電圧の変動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記目的を達成する本発明の一態様としての記録装置は、複数の記録素子を有する記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、
記録データを入力する手段と、
記録データを記録素子に対応した駆動データに変換する変換手段と、
前記駆動データをＮビット単位で前記記録ヘッドへシリアル転送する転送手段と、
前記駆動データに基づいて前記記録素子を駆動する駆動手段と、
前記転送手段による転送に同期して、Ｎビットの駆動データのうち先に転送されるＭビット（Ｎ＞Ｍ）分をカウントするカウント手段と、
前記カウント手段によるカウント値の増加を検出する検出手段と、
前記記録素子を駆動する電圧を出力する電圧生成手段と、を備えており、
前記電圧生成手段は、前記検出手段が前記カウント値の増加を検出した場合、次に転送される駆動データに基づいて前記駆動手段が駆動する前に、出力電圧を上昇させる。
【００２９】
すなわち、本発明では、それぞれが電気エネルギーによって駆動される複数の記録素子を備え、記録データに応じて同時に駆動する記録素子の数を変化させる記録ヘッドによって記録を行う記録装置において、記録データに基づいて、同時に駆動される記録素子の数が大幅に増えるタイミングを検出し、そのタイミングよりも前に、記録ヘッドへ供給する電気エネルギーを増大させる。
【００３０】
このようにすると、同時に駆動される記録素子の数が大幅に増えても、記録ヘッドへ供給する電気エネルギーが予め増大されているので、負荷の急激な変化に電力供給能力が追従できずに記録素子へ印加される電圧が低下することを防止できる。
【００３１】
従って、記録ヘッドの駆動負荷が急激に変化する際にも、出力端のコンデンサの容量を大きくせずに、各記録素子へ印加される電圧の変動を抑制することができる。
【００３２】
なお、電圧生成手段は、基準電圧と入力電圧との誤差に応じて制御信号を出力する誤差増幅器を有し、検出手段がカウント値の増加を検出した場合、基準電圧の値を変化させるのがよい。
【００３３】
この場合、電圧生成手段は、前記検出手段の検出に応じて出力される信号を微分し、時定数回路及び電流加算回路を介した電圧を基準電圧に加えるのが好ましい。
【００３４】
検出手段は、カウント値を少なくとも３段階に分類し、カウント値が所定の段階以上変化した場合、カウント値の増加を検出するのがよい。
【００３５】
記録ヘッドとしては、インクを吐出して記録を行う記録ヘッド、更には、インクに付与する熱エネルギーを発生する電気熱変換体を備える記録ヘッドを用いると好適である。
【００３６】
上記目的を達成する本発明の別の態様としての記録装置は、複数の記録素子を有する記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、
記録データを入力する手段と、
記録データを記録素子に対応した駆動データに変換する変換手段と、
前記駆動データを所定のビット単位で前記記録ヘッドへ転送する転送手段と、
前記駆動データに基づいて前記記録素子を駆動する駆動手段と、
前記転送手段により転送される駆動データに基づき、同時に駆動される記録素子の電力負荷量を検出する第１検出手段と、
前記電力負荷量の増加を検出する第２検出手段と、
前記記録素子を駆動する電圧を出力する電圧生成手段と、を備えており、
前記電圧生成手段は、前記第２検出手段が前記電力負荷量の増加を検出した場合、次に転送される駆動データに基づいて前記駆動手段が駆動する前に、出力電圧を上昇させる。
【００３７】
本発明の上記目的は、上記の記録装置に対応した記録装置の制御方法、該記録装置の制御方法をコンピュータ装置に実現させるコンピュータプログラム、該コンピュータプログラムを格納した記憶媒体によっても達成される。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、同時に駆動される記録素子の数が大幅に増えても、記録ヘッドへ供給する電気エネルギーが予め増大されているので、負荷の急激な変化に電力供給能力が追従できずに記録素子へ印加される電圧が低下することを防止できる。
【００３９】
従って、記録ヘッドの駆動負荷が急激に変化する際にも、出力端のコンデンサの容量を大きくせずに、各記録素子へ印加される電圧の変動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
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。
【００４１】
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を用いた記録装置としてプリンタを例に挙げ説明する。
【００４２】
本明細書において、「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、有意無意を問わず、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、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。
【００４５】
＜記録装置の機械的構成＞
図８は、本発明に係るインクジェット記録装置の機械的概略構成を示す透視図である。
【００４６】
各色の記録を受け持つ４個の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、及び各記録ヘッドに一体的に取付けられたインクタンク１−１〜１−４、及び光学的ホームポジションセンサ（以下ＨＰセンサという）８が装着されたキャリッジ３が、キャリッジ駆動モータ５の駆動力を伝達する駆動ベルト４の一部に連結されて走査方向に対して平行に配置されたガイドシャフト６に対して移動可能に取り付けられており、キャリジ駆動モータ５の駆動力により、インクジェット記録ヘッド２−１〜２−４の吐出面に対向して配置されたプラテン７に、不図示の記録媒体搬送機構によって搬送される記録紙の全幅にわたって、往復運動して記録紙への記録を行う構成となっている。
【００４７】
前述のインクジェット記録ヘッド２−１〜２−４には、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吐出口としてのノズルが並設されており、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がノズル近傍に設けられている。
【００４８】
記録ヘッド２−１〜２−４のノズル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の走査方向に並んで配置される。
【００４９】
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）を決定するために用いられる。
【００５０】
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や制御コマンドなどのデータを後述する不図示の記録制御部で受け取り、受け取ったデータを各色の画像データに展開した後、画像データを記録ヘッドに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うように一連の記録動作を制御する。
【００５１】
記録制御部とキャリジ３はフレキシブルケーブル１３によって接続され各種信号および吐出に必要な電力の供給を受ける。
【００５２】
以下、上記のような構成のインクジェット記録装置における、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００５３】
図１は、本発明の実施形態の構成を表すブロック図である。
【００５４】
図１に示す、記録制御部３０は、ＣＰＵ３１と記憶部であるＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、と外部装置であるホスト機器４１に対するインターフェイス回路３４、とキャリッジ駆動モータ５および紙送りモータ１０を駆動するモータ制御回路３５とＣＰＵ３１の動作を補って各制御を行う論理回路よりなるゲートアレイ３６より構成される。
【００５５】
インクジェット記録ヘッド２の吐出タイミング制御および駆動を行うヘッド制御ブロック３７は前述のゲートアレイ３６の中に構成される。
【００５６】
キャリッジ駆動モータ５にはステッピングモータが使用されている。ＣＰＵ３１はキャリッジ３を移動させるためにモータ制御回路３５にキャリッジ駆動モータ５に対する信号を送出しながら、同時に走査方向基準位置からのパルス数を管理することによって、現在キャリッジ３がどの位置にいるかについても把握している。
【００５７】
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、ヘッド制御ブロック３７がインク吐出を行うように制御する。
【００５８】
なお、本実施の形態では、このようにモータの駆動パルスの管理により走査方向の記録位置を検出しているが、専用のエンコーダを設けてキャリッジ位置検出を行う記録装置も一般的である。
【００５９】
ＣＰＵ３１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４１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全般の制御を行う。
【００６０】
ＲＯＭ３２にはＣＰＵ３１が動作するためのプログラムやヘッド制御に必要な各種テーブルデータ、文字データを作成するためのキャラクターデータ等が搭載されている。
【００６１】
インターフェイス回路３４は、ホスト機器４１からインクジェット記録制御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。
【００６２】
ＲＡＭ３３は、ＣＰＵ３１の演算時などのワークエリアあるいは、ホスト機器４１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変換した後、プリントバッファに格納する。このプリントバッファもＲＡＭ３３に構成される。
【００６３】
電源ユニット９は、記録制御部３０にロジック駆動用のＶｃｃ電圧、モータ制御回路３５、紙送りモータ１０及び駆動モータ５にモータ駆動用のＶＭ電圧、及びＤＣ／ＤＣコンバータ４０にフレキシブルケーブル１３を介してヘッド駆動用のＶＨ−ｒ電圧を供給している。
【００６４】
負荷量遷移検知回路３８は、ヘッド制御ブロック３７を含むゲートアレイ３６からヘッドキャリッジ３に送られる制御信号の一部であるシリアルデータ信号３７−１３から駆動される記録ヘッドのノズル数に応じた画素数を検知し、ある特定の画素数の遷移状態を検出し制御電圧補正回路３９にフレキシブルケーブル１３を介して、制御信号を送信することでＤＣ／ＤＣコンバータ４０の出力電圧であるヘッド駆動電圧ＶＨ−ｂ及びＶＨ−ｃを可変制御する。
【００６５】
さらに、本実施形態の記録ヘッドの吐出回路および吐出制御を、図２及び図３を参照して詳細に説明する。図２は、ヘッド制御ブロック３７及び負荷量遷移検知回路３８の詳細な構成を示す回路図であり、図３は、ヘッドキャリッジ３に設けられる回路の詳細な構成を示す回路図である。図２及び図３において制御電圧補正回路３９は、ヘッドキャリッジ３のＤＣ／ＤＣコンバータ４０に設けられているが、変形例として図９に示すように本体側の記録制御部に設けても良い。
【００６６】
なお、本実施形態では、４個の記録ヘッドを用いて記録を行うが、各々の動作原理は同一であるため、Ｂｋヘッド２−１について説明を行う。
【００６７】
記録ヘッドの記録動作１サイクルの駆動手順を以下に説明する。ヘッド制御ブロック３７内のデータ転送回路３７−１は、記録ヘッドに対して吐出データを送出するためにシリアルデータ信号３７−１３、クロック信号３７−１５、ラッチ信号３７−１４を送出する。それぞれの信号はＢｋヘッド２−１に接続されている。
【００６８】
Ｎビットのシリアルデータ信号３７−１３は、Ｂｋヘッド２−１上に構成されたシフトレジスタ２−１０１にクロック信号３７−１５に同期して順次格納され、構成されるノズルのうちどのノズルについて吐出を行うかを選択する目的で使用される。ノズル数分のデータの送出が終わるとラッチ信号３７−１４が送出され、シフトレジスタ２−１０１に格納されたデータはレジスタ２−１０２に移されデータのセットは終了する。
【００６９】
データのセットが終了すると、キャリッジ３の位置に合わせてヒートタイミングコントローラ３７−２から３本のブロック選択信号３７−１６とヒート信号３７−１２が送出される。本実施形態においては、同一ブロックのノズルは８本おきに配置されている。３本のブロック選択信号３７−１６によって選択されたブロックはＢｋヘッド２−１上に構成されるデコーダ２−１０３によって該当するブロックのＡＮＤ回路２−１０４の入力をアクティブにする。
【００７０】
上記手順に従ってデータセット及びブロック選択がなされたノズルに対してヒート信号３７−１２が入力されると、ＡＮＤ回路２−１０４の３つの入力がいずれもハイレベルとなり、対応するノズルヒータ２−１０６に接続されたドライブトランジスタ２−１０５が動作し、ノズルヒータに電流が流れる。ヒート信号３７−１２は温度制御などのために、実際の通電時間をコントロールする目的で使用されている。
【００７１】
以上説明した１サイクル分の動作が連続することによって、所望の位置にインク滴を吐出して一連の記録動作が実現される。
【００７２】
ここで、ＢＫデータカウンタ３７−４は、シリアルデータ信号３７−１３から実際に駆動されるノズル数をカウントしており、その出力は負荷量遷移検知回路３８の軽負荷検出回路３０１、重負荷検出回路３０２、及び中間負荷検出回路３０３に接続されている。
【００７３】
負荷量遷移検知回路３８において、Ｎ−ａカウンタ３１３は、ラッチ信号３７−１４に同期しながらＮビット毎に送信されるシリアルデータ信号３７−１３の上位Ｎ−ａビット目のタイミングを検出しラッチ回路３１４へ信号を送信する。例えば、Ｎが１０２４、aが２５６であれば、７６８ビット目のデータが転送タイミングを検出する。ラッチ回路３１４は、次のシリアルデータ信号のラッチ信号３７−１５によってリセットされるまでハイレベルの信号を保持し、ＡＮＤ回路３０６にＮ−ａビット目からＮビット目後のラッチ信号までハイレベルの信号を送信する。
【００７４】
また、軽負荷検出回路３０１、重負荷検出回路３０２、中間負荷検出回路３０３は、Ｎビット毎に送信されるシリアルデータ信号３７−１３の上位Ｎ−ａビット（Ｎビットのうち先に転送されるＮ−ａビット）から同時に駆動されるノズル数をそれぞれ検出し、検出したノズル数が各回路で予め設定された検出範囲内であるときに検出信号を出力するように設定されている。
【００７５】
軽負荷検出回路３０１、重負荷検出回路３０２、中間負荷検出回路３０３それぞれの検出範囲は、記録ヘッドの総ノズル数、検出対象とするシリアルデータ信号Ｎ−ａのビット数、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０のフィードバック制御回路のステップ応答能力等から予め設定されるもので、記録ヘッドの全ノズル数に対する駆動されるノズル数の比（駆動デューティー）を軽負荷、重負荷、及び中間負荷の３段階に分類して、その分類に応じて信号をＤＣ／ＤＣコンバータに出力して記録ヘッドに供給する電流量を変化させる。
【００７６】
このような駆動デューティーの分類は、本実施形態のように３段階に限定されるものではなく、さらに細かい多段階に分類するように構成してもよい。
【００７７】
軽負荷検出回路３０１は、ＢＫデータカウンタ３７−４の信号からシリアルデータ信号３７−１３の上位Ｎ−ａビットのデータ内にノズル吐出情報がない場合、もしくはノズル吐出情報が極端に少ない場合に検出信号３０１−１をカウンタ回路３０４に出力する。検出信号３０１−１はカウンタ回路３０４によりカウントされ、カウント値が所定数以上、すなわち軽負荷状態が設定時間以上続いたときに、ラッチ回路３０５からＡＮＤ回路３０６にハイレベルの信号が出力される。
【００７８】
なお、軽負荷検出回路３０１は、ＢＫデータカウンタ３７−４の信号からシリアルデータ信号３７−１３の上位Ｎ−ａビットのデータ内に含まれる同時に駆動されるノズル数が設定された値以上である場合には検出信号３０１−１を出力しない。
【００７９】
中間負荷検出回路３０３は、ＢＫデータカウンタ３７−４の信号からシリアルデータ信号３７−１３の上位Ｎ−ａビットのデータ内に含まれる同時に駆動されるノズル数が、軽負荷検出回路３０１及び重負荷検出回路３０２で検出される範囲以外の場合に検出信号３０３−１を出力する。中間負荷検出回路３０３から検出信号が出力されると、軽負荷検出回路３０１に接続されたカウンタ回路３０４及びラッチ回路３０５のリセット端子にリセット信号が出力され、カウンタ回路３０４及びラッチ回路３０５はリセットされる。
【００８０】
なお、中間負荷検出回路３０３は、シリアルデータ信号３７−１３の上位Ｎ−ａビットのデータ内にある同時と出されるノズル数が設定された範囲外であるときには、検出信号３０３−１を出力しない。
【００８１】
重負荷検出回路３０２は、ＢＫデータカウンタ３７−４の信号からシリアルデータ信号３７−１３の上位Ｎ−ａビットのデータ内に含まれる同時に駆動されるノズル数が所定数以上である場合（例えば、全ノズル数に対して８割以上の数である場合）に検出信号３０２−１を出力する。
【００８２】
なお、重負荷検出回路３０２は、シリアルデータ信号３７−１３の上位Ｎ−ａビットのデータ内に含まれる同時に駆動されるノズル数が設定された値以下である場合には検出信号３０２−１を出力しない。
【００８３】
ＡＮＤ回路３０６は３つの入力端子を有しており、１つの入力端子にはラッチ回路３０５からの出力が入力され、軽負荷状態が設定時間以上続いたときにハイレベルとなる。別の入力端子には重負荷検出回路３０２からの出力がラッチ回路３１５を介して接続されている。更に、残りの１つの入力端子にはＮ−ａカウンタ３１３からの出力がラッチ回路３１４介して接続されている。
【００８４】
このため、軽負荷状態が続いた状態から重負荷状態に遷移して、Ｎビットあるシリアルデータ信号３７−１３の上位Ｎ−ａビット目のタイミングが検出されてラッチ回路３１４からハイレベル信号が出力されると、ＡＮＤ回路３０６の３つの入力が全てハイレベルとなり、ＡＮＤ回路３０６からハイレベルの信号が出力される。ＡＮＤ回路３０６から出力されたハイレベル信号は、ラッチ回路３０７を通過し、実際にＮビットのシリアルデータ信号３７−１３がレジスタ２−１０１にセットされるよりもａビットの伝送に要する時間だけ早いタイミングで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の制御電圧補正回路３９に入力される。
【００８５】
すなわち、同時に駆動されるノズル数が極端に少ない軽負荷状態から、全吐に近い重負荷状態へ遷移することを検出できる。このときに、実際に重負荷での駆動が行われるよりもａビットの伝送に要する時間だけ前のタイミングで、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御回路に通知される。
【００８６】
負荷量遷移検知回路３８のラッチ回路３０７の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御電圧補正回路３９内の微分回路３１０に入力され、ラッチ回路３０７から制御電圧補正回路３９に送信されたロジック信号は微分回路３１０によって、ロジック信号のエッジ部分が抽出される微分波形に変換される。
【００８７】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の構成及び動作について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータの詳細な構成を示す図であり、図５は、ＤＣ／ＤＣコンバータの各部の信号の状態を示すタイムチャートである。
【００８８】
図４に示すように、負荷遷移検知回路３８の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０内にある制御電圧補正回路３９の微分回路３１０に入力され、微分回路３１０の出力は、時定数回路３１２に入力される。時定数回路３１２の出力は電流加算回路３１１に入力される。
【００８９】
このため、負荷量遷移検知回路３８から出力されるパルス状のロジック信号は、微分回路３１０によってパルス波形から微分波形に変換される。この微分波形信号は、時定数回路３１２によって波形が鈍らされて電流加算回路３１１に入力され、基準電圧Ｖｒｅｆが抵抗Ｒ３及びＲ４によって分圧された電位を基準として、誤差増幅器２０７の非反転入力に印加される。
【００９０】
図５において、（ａ）は負荷遷移検知回路３８からの出力信号の状態、（ｂ）は微分回路３１０からの出力信号の状態、（ｃ）は時定数回路３１２からの出力信号の状態、（ｄ）はＤＣ／ＤＣコンバータ４０からの出力電圧波形、（ｅ）はＤＣ／ＤＣコンバータから供給される電流波形をそれぞれ示している。
【００９１】
時間を示す横軸において、ｔ１は負荷量遷移検出回路３８によって軽負荷状態から重負荷状態への遷移が検出されたタイミングであり、ｔ２は実際に重負荷状態となるタイミングを示している。従って、Ａで示す区間は軽負荷状態、Ｂで示す区間は重負荷状態である。
【００９２】
また、（ｄ）において破線で示す波形は、本実施形態の負荷量遷移検知回路３８及び制御電圧補正回路３９が無い場合にＤＣ／ＤＣコンバータから出力される電圧波形を示している。
【００９３】
誤差増幅器２０７は、反転入力及び非反転入力の電圧値が等しくなるようにスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦタイミングを調整する。このため、誤差増幅器２０７は、基準電圧Ｖｒｅｆが抵抗Ｒ３及びＲ４によって分圧された電位に、微分回路３１０及び時定数回路３１２によって微分波形を鈍らせた波形を重畳された電位だけ、出力電圧ＶＨ−ｂを上昇させる方向に制御しようとする。このＶＨ−ｂを上昇させる制御は、記録ヘッド内のレジスタ２−１０１に送られたシリアルデータ信号３７−１３によってノズル駆動が行われるタイミングよりも、ａビットの伝送に要する時間だけ早いタイミングで開始される。
【００９４】
これは、負荷量遷移検知回路３８内にある、軽負荷検出回路３０１、重負荷検出回路３０２、中間負荷検出回路３０３がＮビットあるシリアルデータ信号３７−１３の上位Ｎ−ａビットだけを検出対象としていることと、Ｎ−ａカウンタ３１３がＮ−ａビット目のタイミングを抽出しているからである。
【００９５】
このように、シリアルデータ信号３７−１３がレジスタ２−１０１に全て格納されて実際の駆動が行われるタイミングよりもａビットの伝送に要する時間だけ早いタイミングで出力電圧を上昇させる制御が行われ、実際に急激な負荷変動が起こるよりも前にフィードバック制御回路のゲインＫを増加させる制御が行われる。
【００９６】
次に図６を参照して、本実施形態の制御電圧補正回路３９の構成例について説明する。
【００９７】
微分回路３１０は、入力段に設けられたコンデンサＣ２と、抵抗Ｒ６によって構成されている。図６に示した例では、反転増幅器をＱ１及びＱ２の２段構成とし、抵抗Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９の値によってゲインを調整可能としている。時定数回路３１２は、増幅器Ｑ１の反転端子と出力端子間に挿入される抵抗Ｒ７と、直列に接続されたコンデンサＣ３によって構成されている。このため、抵抗Ｒ１０、Ｒ１２、Ｒ１３、及びＲ１４によって構成されるラダー型のＤ／Ａコンバータによって、誤差増幅器２０７の非反転端子には、基準電位Ｖｒｅｆが抵抗Ｒ３及びＲ４によって分圧された電位に、抵抗Ｒ７及びコンデンサＣ３によって微分波形を鈍らせた波形が加算されたものが入力される。
【００９８】
以上述べてきたように、時定数回路３１２によって、鈍らせた微分波形の最大値を実際に記録ヘッドのノズルが駆動されるタイミングに合わせる、または、実際のＤＣ／ＤＣコンバータ４０のフィードバック制御の遅れによって出力電圧降下分が最大となるタイミングにあわせることができ、駆動されるノズルの数が少ない軽負荷状態から、全吐のような重負荷状態への急激な負荷変動に伴う、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０のフィードバック制御の応答性が追従できない区間における電圧降下分を補正することができる。
【００９９】
なお、図５Dに示したタイムチャートにおいて、記録ヘッドのノズルが駆動される直前に、出力電圧が上昇しているが、ＤＣ／ＤＣコンバータの仕様上の出力電圧の上限値を超えなければ特に問題はない。
【０１００】
また、本実施形態には記載していないが、紙送りや、初期動作などから、記録ヘッドが駆動されない状態となったことを検出する信号として、紙送りモータ信号、駆動モータ信号を別途軽負荷検出回路の入力としてもよい。
【０１０１】
本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、４つの記録ヘッドに等しく供給しているが、Ｂｋの記録ヘッドとカラーの記録ヘッドに対する出力電圧を異ならせる電圧とする２出力、又は、各色の記録ヘッドに異なった出力電圧を供給する多出力型の形態であっても、各出力電圧もしくは各出力電圧制御回路に、上記の負荷量遷移検出回路３８、制御電圧補正回路３９を設けることで同様の効果が得られる。
【０１０２】
また、本実施形態では、ＢＫの記録ヘッド２−１と、Ｙ、Ｍ、及びＣのカラー記録ヘッドを別電源とする２出力ＤＣ／ＤＣコンバータとしたが、各色のシリアルデータ信号をカウントした値を演算し、同一の出力電圧として構成することは可能であり、あるいは、記録ヘッド毎にシリアルデータをカウントし各々に対して異なる出力電圧を出力するように構成しても良い。
【０１０３】
なお、上記の説明ではシリアルデータ信号３７−１３の上位Ｎ−ａビット目が検出されてからシリアルデータ信号３７−１３がシフトレジスタ２−１０１に格納されるまでの時間を、ａビットの伝送に要する時間と等しいものとしたが、実際に記録ヘッドのノズルが駆動されるまでには、レジスタ２−１０４に転送される際のラッチ信号及びヒート信号３７−１２が出力される時間を含んで考慮する必要がある。しかしながら、負荷量遷移検出回路で軽負荷から重負荷への遷移が検出されてから実際に記録ヘッドが駆動されるまでの時間が確保されれば、本実施形態を実施するのに問題はない。
【０１０４】
［その他の実施形態］
以上の実施形態は、記録素子として複数のノズルと各ノズルに対応して設けられたヒータを備え、ヒータに電力を供給して駆動する記録ヘッドを備えたインクジェット方式の記録装置を例に挙げて説明したが、本発明は他の方式の記録ヘッドを備えた記録装置にも適用できる。
【０１０５】
また、上記実施形態の記録装置は、記録ヘッドを記録媒体上で走査させて記録を行うシリアル方式の記録装置であるが、本発明はこれ以外の方式であっても、それぞれが電気エネルギーによって駆動される複数の記録素子を備え、記録データに応じて同時に駆動する記録素子の数を変化させる記録ヘッドによって記録を行う記録装置に適用できる。
【０１０６】
すなわち、本発明は、それぞれが電気エネルギーによって駆動される複数の記録素子を備える記録ヘッドの制御に広く適用できるものである。
【０１０７】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ，インターフェース機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【０１０８】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【０１０９】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１１０】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【０１１１】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１１２】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施形態の構成を表すブロック図である。
【図２】図１のヘッド制御ブロック及び負荷量遷移検知回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】図１のヘッドキャリッジに設けられる回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図４】図３のＤＣ／ＤＣコンバータの詳細な構成を示す図である。
【図５】ＤＣ／ＤＣコンバータの各部の信号の状態を示すタイムチャートである。
【図６】制御電圧補正回路の構成例を示す図である。
【図７】従来のＤＣ／ＤＣコンバータとその電圧制御回路の構成例を示す回路図である。
【図８】本発明に係るインクジェット記録装置の機械的概略構成を示す透視図である。
【図９】本発明の変形例の構成を表わすブロック図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１−１〜１−４  インクタンク
２−１  Ｂｋ（ブラック）ヘッド
２−２  Ｙ（イエロー）ヘッド
２−３  Ｍ（マゼンタ）ヘッド
２−４  Ｃ（シアン）ヘッド
２−１０１  シフトレジスタ
２−１０２  レジスタ
２−１０３  デコーダ
２−１０４  ＡＮＤ回路
３  キャリッジ
４  駆動ベルト
５  キャリッジ駆動モータ
６  ガイドシャフト
７  プラテン
８  光学的ホームポジションセンサ
１２  基準位置検出用突起物
１３  フレキシブルケーブル
３０  記録制御部
３１  ＣＰＵ
３２  ＲＯＭ
３３  ＲＡＭ
３４  インターフェイス回路
３５  モータ制御回路
３６  ゲートアレイ
３７  ヘッド制御ブロック
３７−１  データ転送回路
３７−２  ヒートタイミングコントローラ
３７−４  ＢＫデータカウンタ
３７−１２  ヒート信号
３７−１３  データ信号
３７−１４  ラッチ信号
３７−１５  クロック信号
３７−１６  ブロック選択信号
３８  負荷量遷移検知回路
３９  制御電圧補正回路
４０  ＤＣ／ＤＣコンバータ
４１  ホスト機器
２０１  スイッチング素子
２０２  リアクタ
２０３、２０４  コンデンサ
２０５  平滑回路
２０６  電圧制御回路
２０７  誤差アンプ
２０８  ＰＷＭゲート駆動回路
３０１  軽負荷検出回路
３０２  重負荷検出回路
３０３  中間負荷検出回路
３０４  カウンタ
３０５、３０７、３１４、３１５  ラッチ回路
３０６  ＡＮＤ回路
３０８  電圧生成回路
３０９  制御電圧補正回路
３１０  微分回路
３１１  電流加算回路
３１２  時定数回路
３１３  Ｎ−ａカウンタ
Ｒ１〜Ｒ５  抵抗
Ｃ１〜Ｃ３  コンデンサ
Ｑ１〜Ｑ３  増幅器
Ｖｒｅｆ  基準電圧
【図１】
2004188970.tif 000003
【図２】
2004188970.tif 000004
【図３】
2004188970.tif 000005
【図４】
2004188970.tif 000006
【図５】
2004188970.tif 000007
【図６】
2004188970.tif 000008
【図７】
2004188970.tif 000009
【図８】
2004188970.tif 000010
【図９】
2004188970.tif 000011