JPH05220963A

JPH05220963A - インクジェット記録ヘッドの吐出制御方法

Info

Publication number: JPH05220963A
Application number: JP2270992A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Koitabashi; 規文小板橋; Hitoshi Nishigori; 均錦織; Hiroshi Tajika; 博司田鹿; Masato Katayama; 正人片山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-02-07
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1993-08-31

Abstract

(57)【要約】【目的】記録ヘッドの吐出口の穴面積が違っても正確
に吐出量補正を行うこと。【構成】投入エネルギーを変調して、インクジェット
記録ヘッドからのインク吐出量を制御するに際し、イン
クジェット記録ヘッドの吐出口面積に応じて駆動テーブ
ルＴ₁を選択し、投入エネルギーの変調の度合いを変更
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッドの吐出制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録装置において
は、記録される画像等における、濃度変動や濃度ムラの
発生を極力抑えるため、特に記録ヘッドから吐出される
インクの吐出量（以下、この量をＶ_d（ｐｌ／ｄｏｔ）
で表わす）に関して、その安定化を行うための制御が種
々行われていた。

【０００３】これら制御において採られる主な手法は、
インクの温度を調整すること（以下、温調という）によ
り、吐出速度や吐出量に影響を及ぼすインク粘性を制御
したり、また、発熱素子を具え、その発熱素子が発生す
る熱エネルギーによってインク中に気泡を発生させこの
気泡の成長によってインクを吐出する方式では、気泡の
発生条件等も制御し、上記吐出量等を安定化させるもの
である。インク温度調整のための具体的な構成として
は、インクを保持した記録ヘッドを加熱するためのヒー
タ（専用のヒータまたは吐出用のヒータを兼用）と、記
録ヘッドに関した温度を検出する温度センサとを用い、
温度センサが検出する温度をヒータによる加熱量にフィ
ードバックする構成がある。また、温度のフィードバッ
クは行わずに単にヒータによる加熱を調整する構成もあ
る。

【０００４】以上の構成には、ヒータや温度センサを、
記録ヘッド近傍、例えば記録ヘッドを構成する部材上に
設ける場合と、記録ヘッドの外部に設ける場合とがあ
る。

【０００５】吐出量の制御に関する他の手法、あるいは
上記手法と共に用いられる手法として、上記気泡の生成
に伴って吐出する方式において熱エネルギーを発生する
ための電気熱変換体（以下、吐出ヒータともいう）に印
加する単一パルス（以下、ヒートパルスという）のパル
ス幅を変化させることにより、発生する熱量を制御し、
吐出量を安定化するものがある。

【０００６】以上示した制御の態様は、主に以下の４つ
の態様に区別される。１）常時ヘッド温調を行う（外部／近傍）。温度フィー
ドバック有り。２）随時ヘッド温調を行う（外部／近傍）。温度フィー
ドバック有り。３）高温のヘッド温調を行う（環境温度より高い）。フ
ィードバック有り。４）単一のヒートパルスのパルス幅変調。

【０００７】しかしながら、上記１の方式では、常に記
録ヘッドの温調を行っているため、ヒータの加熱に伴う
インク水分の蒸発が促進される。この結果、記録ヘッド
における吐出口内インクの増粘、固着を誘起し、結果と
して吐出方向が偏向するヨレの増大や不吐出を生じさせ
たり、インクにおける染料濃度が相対的に高まることに
より濃度変化や濃度むらを発生させる等して、記録画質
の低下を招くことがあった。

【０００８】また、ヒータによる連続的な加熱による影
響として、ヘッドの構造変化やヘッドを構成する部材の
劣化が促進され、記録ヘッドの信頼性や耐久性を低下さ
せる原因にもなっていた。さらに、この方式は一般的に
環境温度の変化や自己昇温（吐出に伴う昇温）による影
響を受け易く、これにより吐出量の変動が生じ濃度変化
や濃度むらを発生させる場合もあった。

【０００９】上記２の方式は、必要に応じて温度調整を
行う方式であって、１の方式を改善したものであるが、
例えば記録指令が入力されてから温調を行うため、比較
的短時間で所定の温度に到達する必要があり、加熱のた
めに大きなエネルギー［例えばヒータの発熱量（Ｗ）］
を与えなければならない。このため、温度制御において
温度リップルの幅が増大し正確な温度制御が行えない場
合があり、このような場合、温度リップルによる吐出量
の変動が起こり濃度変化や濃度むらを発生することもあ
る。逆に、正確な温調を行おうとすると、与えるエネル
ギーを少なくする必要があり、目標温度に到達するまで
の時間が長くなり、記録開始までの待ち時間が増大す
る。

【００１０】上記３の方式は、環境温度の変化や自己昇
温による温度変化の影響を少なくするために、温調によ
る目標温度を環境温度より高くするものである。これに
よれば、低デューティーの記録時の吐出量の変動を少な
くすることは可能となるが、高デューティー記録時、例
えば全ベタ記録のように吐出に伴う昇温（自己昇温）が
大きい場合にはこの昇温の影響を避けることはできな
い。

【００１１】また、温調の方法として、記録ヘッドの外
部での温調は、一般に環境温度の影響については低減可
能であるが、自己昇温に対するレスポンスが悪く、この
自己昇温による影響を受け易いといえる。

【００１２】また、記録ヘッドの近傍（例えば吐出ヒー
タが配設されたヒータボードを支持する基板としてのア
ルミ板にヒータまたは温度センサを設ける）での温調を
行うと、レスポンスは良くなり、自己昇温に対して効果
があるが、基板であるアルミ板の熱容量が大きいために
温度リップルが発生し、この温度リップルによる吐出量
変動が発生する場合がある。

【００１３】さらに、上記方式４の単一パルス（以下、
シングルパルスともいう）によるパルス幅変調法は、特
に上記気泡形成のインクジェット方式において、温度変
化に応じた吐出量の変動を吸収できるだけの吐出量の制
御幅が少ないこと、および、パルス幅の増加に伴って吐
出量の所望の増大が得にくく、正確な吐出量の制御を行
うことは複数パルスに比べて困難である。

【００１４】ところで、上述したように従来の温調によ
る吐出制御を阻害する大きな要因の１つは、吐出に伴っ
て記録ヘッド内のインクに蓄熱を生ずる自己昇温である
といえる。

【００１５】例えば、記録ヘッドに自己昇温を生じるこ
とにより、インク温度が変化すると、気泡の発泡速度や
リフィル速度の変動を生じ、これにより、ヨレや不吐出
さらにはリフィル周波数の変動など、吐出特性の変動を
引き起こし画像を極端に劣化させることがある。

【００１６】特に、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラ
ックの４色のインクによって形成されるフルカラー画像
では、これらのインクを吐出する記録ヘッドのうち１つ
にでも標準状態と異なる吐出特性を生じると、例えば吐
出量の違いによるカラーバランスの崩れによる色味の変
化や色再現性の低下（色差の増大）を生じさせ全体の画
質を低下させたりする。

【００１７】また、単色で画像を記録する場合でも、そ
の記録ヘッドに吐出特性の変動を生じると、リフィル周
波数の低下やヌレの増加によって発生するチョロ不吐、
ヨレにより特にベタ記録においてすじや濃度変動を発生
する。さらに、吐出特性の変動によってヨレが発生する
と画像における細線の再現性や文字品位の低下が起こ
る。

【００１８】そこで、本出願人は、環境温度や自己昇温
によって記録ヘッドの温度が変化しても、吐出量を一定
に制御する方法として、温度に応じてプレパルスの幅を
制御する分割パルス幅変調（ＰＷＭ）吐出量制御方法
（特願平３−４３９１号明細書参照）を提案している。

【００１９】本提案は、吐出量を安定して維持すること
が可能なため、温度変動に起因する濃度ムラを少なくす
るのに有効である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヘッド
によっては、吐出量の制御を正確に行えないものがある
ことが分かってきた。吐出量制御が正確に行えない理由
はいくつかあるが、大きな原因の１つが吐出口の穴面積
であることが分かった。

【００２１】同じヘッドを大量に製造して、同様に制御
しているのにもかかわらず、微妙に濃度ムラを発生して
くるヘッドがあるのである。いかに同一のヘッドを製造
しようとしても、大量生産しようとするとわずかではあ
るがバラツキが生じてくる。すなわち、ヘッド毎の微妙
な吐出口の穴面積の差が濃度ムラを引き起こしていたの
である。

【００２２】そこで、本発明の目的とするところは、そ
れぞれのヘッドの吐出口の穴面積が違っても、正確に吐
出量補正を行う駆動方法を提供することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明で
は、投入するエネルギーを変調してインクを吐出するイ
ンクジェット記録ヘッドの吐出制御方法において、該記
録ヘッドの吐出口の穴面積の違いによって、インクを吐
出させるための前記投入エネルギーの変調の度合いを変
更することを特徴とする。

【００２４】

【作用】以上の構成によれば、記録ヘッドの吐出口面積
に応じて適正なエネルギーを投入、かつ制御し、インク
の吐出量を制御することで、吐出口面積に依らず、安定
して一定の吐出量に制御することができる。

【００２５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２６】本発明は、吐出量を制御するために、駆動
信号の波形、例えばパルス幅を可変とするものである
が、以下に示す実施例では１回の吐出を行うために発熱
素子に印加される駆動信号を複数の信号から構成してい
る。そして、この駆動信号の先行する信号の波形を変調
することにより、吐出量を制御する。なお、以下に示す
実施例では、上記駆動信号をパルス形態として、このパ
ルスを２つのパルスに分割して複数の駆動信号とする。

【００２７】まず、図１〜図３を参照し、この分割パル
スによる吐出量制御を説明する。

【００２８】図１は本発明の一実施例にかかる分割パル
スを説明するための図である。

【００２９】図１において、Ｖ_OPは駆動電圧、Ｐ₁は複
数の分割されたヒートパルスの最初のパルス（以下、プ
レヒートパルスという）のパルス幅、Ｐ₂はインターバ
ルタイム、Ｐ₃は２番目のパルス（以下、メインヒート
パルスという）のパルス幅である。Ｔ₁、Ｔ₂、Ｔ₃は
Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃を決めるための時間を示している。駆動
電圧Ｖ_OPは、この電圧を印加される電気熱変換体（発熱
素子）がヒータボードと天板とによって構成されるイン
ク液路内のインクに熱エネルギーを発生させるために必
要な電気エネルギーを示すものの一つであり、その値は
電気熱変換体の面積、抵抗値、膜構造や記録ヘッドの液
路構造によって決まる。分割パルス幅変調駆動法は、Ｐ
₁、Ｐ₂、Ｐ₃の幅で順次パルスを与えるものであり、プ
レヒートパルスは、主にインク路内のインク温度を制御
するためのパルスであり、本発明の吐出制御の重要な役
割を荷っている。このプレヒートパルス幅Ｐ₁はその印
加によって電気熱変換体が発生する熱エネルギーによっ
てインク中に発泡現象が生じないような値に設定され
る。

【００３０】インターバルタイムは、プレヒートパルス
とメインヒートパルスが相互干渉しないように一定時間
の間隔を設けるため、およびインク路内インクの温度分
布を均一化するために設けられる。メインヒートパルス
はインク路内のインク中に発泡を生ぜしめ、吐出口より
インクを吐出させるためのものであり、その幅Ｐ₃は電
気熱変換体の面積、抵抗値、膜構造や記録ヘッドのイン
ク液路の構造によって決まる。

【００３１】例えば、図２に示すような構造の記録ヘッ
ドにおけるプレヒートパルスの作用について説明する。

【００３２】同図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明を適用
可能な記録ヘッドの一構成例を示すそれぞれインク路に
沿った概略縦断面図および概略正面図である。同図にお
いて、１は上記分割パルスの印加によって熱を発生する
電気熱変換体であり、電気熱変換体１は、これに分割パ
ルスを印加するための電極配線等とともにヒータボード
９上に配設される。ヒータボード９はシリコンにより形
成され、記録ヘッドの基板をなすアルミ板１１によって
支持される。１２は、インク路等を構成するための溝が
形成された天板であり、天板１２とヒータボード９（ア
ルミ板１１）とが接合することによりインク路３がこれ
にインクを供給する共通液室５が構成される。また、天
板１２には吐出口７が形成され、それぞれの吐出口７に
はインク路３が連通している。

【００３３】同図に示される記録ヘッドにおいて、駆動
電圧Ｖ_OP＝１８．０（Ｖ）、メインヒートパルス幅Ｐ₃
＝４．１１４［μｓｅｃ］とし、プレヒートパルス幅Ｐ
₁を０〜３．０００［μｓｅｃ］の範囲で変化させた場
合、図３に示すような吐出量Ｖ_d［ｎｇ／ｄｏｔ］とプ
レヒートパルス幅Ｐ₁［μｓｅｃ］との関係が得られ
る。

【００３４】図３は吐出量のプレヒートパルス依存性を
示す線図であり、以下、吐出量を例にとり吐出特性のプ
レヒートパルス依存性について説明する。図において、
Ｖ_OはＰ₁＝０［μｓｅｃ］のときの吐出量を示し、この
値は図２に示すヘッド構造によって定まる。

【００３５】図３の曲線ａに示されるように、プレヒー
トパルスのパルス幅Ｐ₁の増加に応じて、吐出量Ｖ_dはパ
ルス幅Ｐ₁が０からＰ_1LMTまでほぼ線形性を有して増加
し、パルス幅Ｐ₁がＰ_1LMTより大きい範囲ではその変化
が完全に線形性を失い、パルス幅Ｐ_1MAXで飽和し最大と
なる。

【００３６】このように、パルス幅Ｐ₁の変化に対する
吐出量Ｖ_dの変化がほぼ線形性を示すパルス幅Ｐ_1LMTま
での範囲は、パルス幅Ｐ₁を変化させることによる吐出
量の制御を容易に行える範囲として有効である。

【００３７】パルス幅がＰ_1MAXより大きい場合、吐出量
Ｖ_dはＶ_MAXより小さくなる。この現象は、上記範囲のパ
ルス幅を有するプレヒートパルスが印加されると電気熱
変換体上に微小な発泡（膜沸騰の直前状態）を生じ、こ
の気泡が消泡する前に次のメインヒートパルスが印加さ
れ、上記微小気泡がメインヒートパルスによる発泡を乱
すことによって吐出量が小さくなることによる。この領
域をプレ発泡領域と呼び領域ではプレヒートパルスを媒
介にした吐出量制御は困難なものとなる。

【００３８】図３に示すＰ₁＝Ｏ〜Ｐ_1LMT［μｓ］の範
囲の吐出量とパルス幅との関係図における傾きをプレヒ
ートパルス依存係数と定義すると、プレヒートパルス依
存係数：Ｋ_P Ｋ_P＝∂Ｖ_dp／∂Ｐ₁［ｎｇ／μｓｅｃ・ｄｏｔ］となる。この係数Ｋ_Pは主にヘッド構造・駆動条件・イ
ンク物性等によって定まる。すなわち、図３中曲線ｂ，
ｃは他の記録ヘッドの場合を示しており、記録ヘッドが
異なるとその吐出特性が変化することが解かる。このよ
うに、記録ヘッドが異なると、プレヒートパルスＰ₁の
上限値Ｐ_1LMTが異なるため、後述されるように記録ヘッ
ド毎の上限値Ｐ_1LMTを定めて、吐出制御を行う。

【００３９】ここで、ヘッド構造における吐出口の穴面
積を変化させて吐出量変化の実験を行った。その結果
が、図４（Ａ）に示した、吐出口の穴面積に対す吐出量
Ｖ_dである。このときの環境温度Ｔ_Rは２５℃で、プレヒ
ートパルスＰ₁のパルス幅をパラメータとして記載した
ものである。

【００４０】この図から、穴面積が大きくなる程、吐出
量がほぼ比例して大きくなり、Ｐ₁の差が大きい程、吐
出量差が増すことが分かる。これを穴面積をパラメータ
として、プレヒートパルスＰ₁のパルス幅変化に対する
吐出量Ｖ_dの変化に書き換えたものが同図（Ｂ）であ
る。

【００４１】この図から明らかなように、吐出量Ｖ_dの
プレヒートパルスＰ₁のパルス幅に対する変化率（吐出
量プレヒートパルス依存係数）Ｋ_P（ｎｇ／μｓｅｃ・
ｄｏｔ）が、穴面積が大きくなるに従って、大きくなる
ことが分かる。

【００４２】インクジェット記録ヘッドの吐出量を決定
する別の要因として、記録ヘッドの温度（インク温度）
がある。図５は吐出量の温度依存性を示す線図である。
図５の曲線ａに示すように、記録ヘッドの環境温度Ｔ_R
（＝ヘッド温度Ｔ_H）の増加に対して吐出量Ｖ_dはほぼ直
線的に増加する。この図における傾きを温度依存係数と
定義すると、温度依存係数：Ｋ_T Ｋ_T＝∂Ｖ_dT／∂Ｔ_H［ｎｇ／℃・ｄｏｔ］となる。この係数Ｋ_Tは主に、ヘッドの構造・インク物
性等によって定まる。ここで、ヘッド構造における吐出
口の穴面積及びヘッドの環境温度Ｔ_R（＝ヘッド温度
Ｔ_H）を変化させ、吐出量Ｖ_dの変化を調べた。その結果
を図６に示す。

【００４３】図６（Ａ）はプレヒートパルスＰ₁等の駆
動条件を固定し、環境温度Ｔ_Rをパラメータとして穴面
積に対する吐出量Ｖ_dの関係を示したものである。同図
（Ｂ）は、逆に穴面積をパラメータとして環境温度Ｔ_R
（＝ヘッド温度Ｔ_H）の変化に対する吐出量Ｖ_dの関係を
示したものである。

【００４４】この図から明らかなように、吐出量Ｖ_dの
温度依存係数：Ｋ_T Ｋ_T＝∂Ｖ_d／∂Ｔ_H（ｎｇ／℃・ｄｏｔ）は多少、穴面積が大きくなるに従って大きくなるものの
あまり穴面積に依存していないことが分かる。

【００４５】図７は本発明の一実施例に関し、主にパル
ス幅変調による吐出量制御を説明するための図であり、
同図を参照して、吐出量の制御原理を説明する。ここで
は、まず吐出口の穴面積が所定の大きさに固定したもの
として説明を行う。

【００４６】同図に示されるように、吐出量制御は以下
の３つの態様で構成される。すなわち、記録ヘッドの温
度Ｔ_Hに応じて、（１）Ｔ_H≦Ｔ_O…温調による吐出量制御（２）Ｔ_O＜Ｔ_H≦Ｔ_L…分割パルス幅変調法による吐出
量制御（３）Ｔ_L＜Ｔ_H＜Ｔ_C…Ｐ₁＝０による非制御ここで、Ｔ_HがＴ_C以上はインクジェット記録ヘッドの発
泡限界を越えている領域とする。

【００４７】このように、ヘッド温度Ｔ_Hが比較的低い
Ｔ_O（例えば２５℃）以下では前述した記録ヘッドの温
調によって吐出量の制御を行い、Ｔ_O以上の比較的高い
温度では、同図にて説明したプレヒートパルスのパルス
幅を変化させることによって、吐出量の制御を行う（以
下、ＰＷＭ制御ともいう）。

【００４８】以上のようにヘッド温度に応じて吐出量制
御の態様を変えるのは、比較的低温領域では、インク粘
性が増す等の理由によってインクに熱を作用させたとき
の発泡が不安定になるため吐出そのものが適切に行われ
ない場合があり、従って、パルス幅変調による吐出量制
御が困難であるためである。そのために、ヘッド温度が
低い場合には予め温調によってヘッド温度を所定温度
（Ｔ_O）とし、これにより吐出量を一定の量に制御し、
ヘッド温度が高い場合には、吐出の際のプレヒートパル
スを変調することによって吐出量を制御する。

【００４９】上述の温度Ｔ_Oは温調によって目標とされ
る記録ヘッド温度であり、記録ヘッドがこの温度にある
とき、本例の吐出量制御において、目標とする吐出量Ｖ
_do（ここでは、３０［ｎｇ／ｄｏｔ］）が得られる。ま
た、同図に示される吐出量制御が限界となる温度Ｔ
_Lは、図３にした制御限界吐出量Ｖ_LMTが、図５に示した
関係において対応する温度として設定することができ
る。

【００５０】上記（１）の態様では図７の温調領域に対
応し、上述したように主に低温環境で所定量の吐出量を
確保するためのものであり、記録ヘッド温度（インク温
度）を温調によって目標温度Ｔ_Oに制御する。これによ
り、記録ヘッド温度Ｔ_H＝Ｔ_Oのときの吐出量Ｖ_doを得
る。

【００５１】なお、本例では、温調による前述の弊害
（インク水分蒸発によるインク増粘、固着および温調リ
ップル）を極力低減するために、比較的低温のＴ_O＝２
５℃としている。これは、例えば通常の使用環境ではほ
ぼ室温が２０〜２５℃に保たれており、記録ヘッド温度
をほぼこの温度に保てば上記弊害を低減することができ
るからである。また、このときのプレヒートパルスのパ
ルス幅Ｐ₁はＰ₁＝Ｐ_1LMTと設定し、Ｔ_H＝２５℃で最大
の吐出量Ｖ_LMTが得られるようにする。さらに（１）の
制御態様、すなわち温調時の各パルス幅等は本実施例で
は後述の図８の［１］に示すようにＰ₁＝１．８７（μ
ｓｅｃ）、Ｐ₂＝２．６１８（μｓｅｃ）、Ｐ₃＝４．１
１４（μｓｅｃ）とした。加えて、この状態は後述の図
９に示すテーブルの１に対応する状態である。

【００５２】制御態様（２）は、図７のパルス幅変調領
域に対応するものである。この領域は、吐出に伴う自己
昇温や環境温度の高温化によって記録ヘッド温度がＴ_O
以上の比較的高温にある領域（例えば、２６℃〜４４
℃）であり、この温度を温度センサが検知し図９に示す
テーブルに従ってプレヒートパルス幅Ｐ₁を変化させ
る。

【００５３】このときのプレヒートパルス幅Ｐ₁を変化
させる際の温度ステップΔＴ（℃／ｓｔｅｐ）は、変化
させるプレヒートパルス幅の単位変化幅をΔＰ₁（μｓ
ｅｃ／ｓｔｅｐ）とすると、

【００５４】

【外１】で計算される温度となり、この値でＰ₁を変化させるこ
とでヘッドの温度が変化しても、吐出量を安定に制御す
ることが可能となる。

【００５５】図９のテーブル番号を各々に対応するパル
ス幅の各状態を図６に示す。また、このときのパルス幅
変調シーケンスを図１０に示す。本例の記録ヘッドの場
合、パルスＰ₁の幅の上限Ｐ_1LMTは図９のテーブル番号
［１］で示される０Ａ［Ｈｅｘ］、すなわち、図８の
［１］で示される値となる。この上限値は、後述される
ようにテーブルポインタ情報によって設定される。

【００５６】以下、図１０のシーケンスを参照しなが
ら、図７に示されるパルス幅変調による吐出量制御につ
いて説明する。

【００５７】図１０に示すシーケンスは、例えば２０ｍ
ｓｅｃ毎の割り込みによって起動されるものであり、ま
ず、ステップＳ８１で記録ヘッド温度を検知する。次
に、ステップＳ８２では、温度センサに入る熱流束や電
気的ノイズによる温度の誤検知を防ぐために、過去３回
のヘッド温度（Ｔ_n-1、Ｔ_n-2、Ｔ_n-3）とステップＳ８
１で検知した温度Ｔ_nとの平均値（Ｔ_n＋Ｔ_n-1＋Ｔ_n-2＋
Ｔ_n-3）／４をヘッド温度Ｔ_mとする処理を行う。次のス
テップＳ８３ではこの平均値Ｔ_mと前回得たヘッド温度
Ｔ_m-1とを比較する。ここでその差Ｔ_m−Ｔ_m-1が所定の
温度ステップ幅ΔＴ、すなわち、パルス幅Ｐ₁を、図９
に示すテーブル番号に対応した各段階のパルス幅の変化
幅に相当する１単位パルス幅ΔＰ₁（０．１８７μｓｅ
ｃ）変化させたとき、吐出量が一定に保たれる温度の範
囲内（すなわち、±ΔＴは図９に示す温度範囲±１℃
（２℃）に対応している）であれば、ステップＳ８５で
パルス幅Ｐ₁はそのままとし、この差が＋ΔＴよりも大
きい場合はステップＳ８６へ進み、図９のテーブルの参
照するテーブル番号を１つ上げることにより、Ｐ₁を１
つ下げて吐出量を低減し、またこの差が−ΔＴよりも小
さい場合は、ステップＳ８４へ進み、テーブル番号を１
つ下げることによりＰ₁を１つ上げて吐出量を増大さ
せ、常に吐出量が一定の量Ｖ_doとなるよう制御する。上
記処理で、温度変化に応じて変化させるパルス幅Ｐ₁の
変化を１単位パルス幅とした理由は、フィードバックの
誤動作（センサの温度誤検知等）を防止して濃度ジャン
プの発生を防止するためである。

【００５８】以上のような制御を実施することで、目標
吐出量Ｖ_doに対して、図９のテーブルによって管理でき
る温度範囲では±ΔＶの範囲で吐出量制御が可能とな
る。吐出量の変化の様子は、例えば図７に示す矢印ａの
ように変化する。

【００５９】この範囲内での吐出量変動に収まると１枚
の印字中に発生する濃度変動は、１００％デューティー
の例えばベタ記録のような場合でも±０．０２程度に抑
えられ、例えばシリアル記録方式に顕著な濃度ムラの発
生・繋ぎスジは問題とならない。なお、温度検知の平均
回数を増やすとノイズ等に強くなり、よりなめらかな変
化となるが、リアルタイムでの制御では検知精度が損な
われ正確な制御ができなくなる。また、温度検知の平均
回数を減らすとノイズ等に弱くなり急激な変化が発生す
るが、リアルタイムでの制御では検知精度が高まり正確
な制御が可能となる。

【００６０】制御態様（３）は、図７に示す非制御領域
に対応し、この温度範囲は、本来は記録ヘッドの通常印
字の範囲外であって、あまり使用されない範囲である。
記録ヘッドが、例えば１００％デューティーで記録した
場合、この温度範囲まで昇温することがあり、このよう
な場合に備え、この領域では、Ｐ₁＝０（μｓｅｃ）と
してメインヒートパルスのシングルパルスのみで記録す
るようにして極力自己昇温を防止する。Ｔ_Cはヘッドの
使用限界温度を示している。

【００６１】上記例では、図９のテーブルを用い、図１
０に示したシーケンスを実施することで、ヘッド温度Ｔ
_H＝４６℃までＶ_do＝３０［ｎｇ／ｄｏｔ］を中心にΔ
Ｖ＝±０．３［ｎｇ／ｄｏｔ］の変動範囲で吐出量制御
が可能となった。

【００６２】（実施例１）さて、上記説明したように、
プレヒートパルス幅Ｐ₁を変化させる際の温度ステップ
ΔＴ（℃／ｓｔｅｐ）は、 ΔＴ＝Ｋ_P／Ｋ_T・ΔＰ₁ で表わされる。また、Ｋ_Pは吐出口の穴面積に大きく依
存し、一方Ｋ_TはＫ_Pに比べてあまり依存しないことも説
明した。その結果、温度ステップΔＴは吐出口の穴面積
に依存することが分かった。そして、その値は穴面積が
大きい程大きくなることが分かる。

【００６３】以上の結果を図で示す。図１１（Ａ）は、
吐出量プレヒートパルス依存係数Ｋ_P（ｎｇ／μｓｅｃ
・ｄｏｔ）の穴面積依存性を、同図（Ｂ）は吐出量温度
依存係数Ｋ_T（ｎｇ／℃・ｄｏｔ）の穴面積依存性を示
している。そして、その結果計算された温度ステップΔ
Ｔ（℃／ｓｔｅｐ）の穴面積依存性を同図（Ｃ）に示し
た。なお、ΔＰ₁は０．１８７（μｓｅｃ／ｓｔｅｐ）
に設定した。

【００６４】図１１（Ａ）を見て分かるように、吐出量
プレヒートパルス依存係数Ｋ_Pは穴面積依存性が大き
く、穴面積が大きくなると、急激に増大する。一方、同
図（Ｂ）から、吐出量温度依存係数Ｋ_Tは穴面積が大き
くなるに従って、やはり大きくはなるが、その傾きは小
さく、穴面積が大きな影響を与えていないことが分か
る。よって、温度ステップΔＴは穴面積が大きくなるに
従って大きくなり、同図（Ｃ）のような形を示す。

【００６５】すなわち、パルス幅変調による吐出量制御
を行うにあたって、パルス幅ΔＰ₁を変調する際の温度
ステップΔＴ（℃／ｓｔｅｐ）を吐出口の穴面積に応じ
て変えることで、正確な吐出量制御が可能となるのであ
る。本実施例では、吐出口の穴面積が２７５〜３１２μ
ｍ²ではΔＴ＝１．５（℃／ｓｔｅｐ）、３１２〜３３
７μｍ²ではΔＴ＝１．７５（℃／ｓｔｅｐ）、３３７
〜３８７μｍ²では２（℃／ｓｔｅｐ）、３８７〜４１
２μｍ²ではΔＴ＝２．２５（℃／ｓｔｅｐ）、４１２
〜４５０μｍ²では２．５（℃／ｓｔｅｐ）に設定し
た。

【００６６】よって、ヘッド製造上のバラツキで吐出口
の穴面積がばらついても、常時一定の吐出量で制御する
ことが可能となり、濃度ムラのない高品位な画像を形成
することが可能となる。

【００６７】ところで、全てのヘッドで初期（ここで
は、ヘッド温度Ｔ_H＝Ｔ_O＝２５℃）のプレヒートパルス
幅を、同じプレヒートパルス幅に設定した場合、各々の
ヘッドでは印字中における吐出量が安定に制御されるた
め濃度ムラは発生しない。しかしながら、それぞれ別個
のヘッド間では穴面積の大きさによる吐出量差が発生す
る。これでは、複数のヘッドを用いて記録を行う場合、
特にフルカラー印字等を行った場合、各々のヘッドによ
って色味が変化してしまう。

【００６８】そこで、吐出口の穴面積に応じて、Ｔ_H＝
Ｔ_Oのときのプレヒートパルス幅を変えることで、全て
のヘッドのおける吐出量を一定に制御する。具体的に
は、穴面積に対応したプレヒートパルス幅制御を示す図
１２のように、吐出口の穴面積が大きい程、Ｔ_H＝Ｔ_Oで
のプレヒートパルス幅を小さく設定する。

【００６９】本実施例においては、あるヘッドの吐出口
の穴面積の平均が２７５〜３１２μｍ²のとき、Ｐ₁＝０
Ｄｈｅｘ、同様に穴面積が３１２〜３３７μｍ²のとき
は、Ｐ₁＝０Ｂｈｅｘ、３３７〜３８７μｍ²ではＰ₁＝
０９ｈｅｘ、３８７μｍ²〜４１２μｍ²ではＰ₁＝０７
ｈｅｘ、４１２〜４５０μｍ²ではＰ₁＝０５ｈｅｘに設
定した。ここで、ｈｅｘは１６進数を表わし、０〜Ｄ
（ｈｅｘ）で記述したものがプレヒートパルスＰ₁のパ
ルス幅を示しており、１ｈｅｘが０．１８７μｓｅｃに
設定している。従って、０Ｄｈｅｘは０．１８７（μｓ
ｅｃ／ｓｔｅｐ）×１３（ｓｔｅｐ）＝２．４３μｓｅ
ｃとなる。

【００７０】［１］〜［１４］で記述しているのはテー
ブル番号であり、それぞれの吐出口の穴面積に対応した
テーブルに対して、設定している。そして、穴面積に対
応して、テーブルの種類Ｔ₁を２、１、０、Ｆ、Ｅの５
種類を設けている。そのそれぞれのテーブルに対して、
テーブル番号が設定されているのである。

【００７１】例えば、穴面積が２７５〜３１２μｍ²で
あれば、テーブルはＴ₁＝２と設定されテーブル番号
［１］がＰ₁＝０Ｄｈｅｘ、［２］がＰ₁＝０Ｃｈｅｘ、
［１４］がＰ₁＝００ｈｅｘとなる。そして、ヘッド温
度が２６℃未満であれば、テーブル番号［１］を選択
し、Ｐ₁＝０Ｄｈｅｘでインクを吐出する。以下、２６
℃〜２７．５℃では［２］を選択して、Ｐ₁＝０Ｃｈｅ
ｘとし、４４℃以上では［１４］を選択してＰ₁＝００
ｈｅｘとして、インクを吐出させるという具合となる。

【００７２】テーブルの種類は、例えば、ヘッド製造時
に穴面積を測定し、それをヘッド上のＥＥＰＲＯＭ内に
Ｔ₁として記録させておけばよい。本実施例において
は、ヘッドを本体に装着させた際に、ヘッド内のＲＯＭ
の内容を読みとり、Ｔ₁の値に対応したテーブルを選択
して、制御を行っている。

【００７３】ここでは、吐出口の穴面積の範囲を２７５
〜４５０μｍ²として２７５μｍ²以下及び４５０μｍ²
以上は、制御範囲から外しているが、これは、製造上の
バラツキを考えても、十分この範囲内に収まるため問題
ない。また、その範囲外であっても当然制御は可能とな
る。但し、あまり吐出口面積が小さくなると、比較的小
さい吐出量での制御は良いが、制御しようとする吐出量
（本実施例では３０ｎｇ／ｄｏｔ）が大きくなると、Ｔ
_H＝Ｔ_Oでのプレヒートパルスを大きくしなければなら
ず、プレ発泡を起こして制御できなくなる危険性があ
り、好ましくない。

【００７４】また、同じ制御条件とする吐出口面積の範
囲を５分割しているが、もっと細分化しても構わない。
また、それによって、より一定の吐出量制御が可能とな
る。

【００７５】以上説明したように、穴面積によってＴ_H
＝Ｔ_OのときのプレヒートパルスＰ₁の大きさの設定を変
え、かつ、Ｐ₁の変化させる温度ステップΔＴを変える
ことで、全てのヘッドに対して、一定の吐出量（本実施
例では３０ｎｇ／ｄｏｔ）で安定に制御することが可能
となった。

【００７６】これにより、フルカラーの画像を印字する
場合でも、どのヘッドを使っても、環境温度の変化があ
っても、何枚も印字してヘッドの自己昇温等があって
も、濃度ムラのない、かつ色味の同じである高品位な画
像を得ることができる。

【００７７】上記実施例に用いることが可能な記録ヘッ
ドのヒータボードを図１３に示す。ヒータボード上に
は、温度センサ、温調ヒータ、吐出ヒータ等が配置され
る。

【００７８】同図はヒータボードの概略上面図であり、
図において、温度センサ２０Ａおよび２０ＢはＳｉ基板
９上において複数の吐出ヒータ１の配列の左右側にそれ
ぞれ配設される。これら吐出ヒータ１、温度センサ２０
Ａ、２０Ｂは、同様にヒータボードの左右に配設される
温調用ヒータ３０Ａ、３０Ｂとともにパターン配置さ
れ、半導体プロセス工程で一括形成される。なお、本例
では、温度センサが検知する温度については、温度セン
サ２０Ａと２０Ｂとが検出する温度の平均値を検知温度
としている。

【００７９】図１４に、本発明の吐出量制御方法を採用
したインクジェット記録装置を示す。この装置は交換可
能な記録ヘッドを黒（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ
（Ｍ）、イエロー（Ｙ）４色のインクに対応して備えた
フルカラーシリアルタイプのプリンタである。本プリン
タに使用したヘッドは、解像度４００ｄｐｉ、駆動周波
数４ＫＨｚで、１２８個の吐出口を有している。

【００８０】同図において、ＣはＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各
インクに対応した４個の記録ヘッドカートリッジであ
り、記録ヘッドとこれにインクを供給するインクを貯溜
したインクタンクとが一体に形成されている。各記録ヘ
ッドカートリッジＣはキャリッジに対して不図示の構成
によって着脱自在に装着される。キャリッジ２は、ガイ
ド軸１１に沿って摺動可能に係合し、また、不図示の主
走査モータによって移動する駆動ベルト５２の一部と接
続する。これにより、記録ヘッドカートリッジＣはガイ
ド軸１１に沿った走査のための移動が可能となる。１
５、１６及び１７、１８は記録ヘッドカートリッジＣの
走査による記録領域の図中奥側および手前側においてガ
イド軸１１とほぼ並行に延在する搬送ローラである。搬
送ローラ１５、１６及び１７、１８は不図示の副走査モ
ータによって駆動され記録媒体Ｐを搬送する。この搬送
される記録媒体Ｐは記録ヘッドカートリッジＣの吐出口
面が配設された面に対向し記録面を構成する。

【００８１】記録ヘッドカートリッジＣによる記録領域
に隣接するカートリッジＣの移動可能な領域に臨んで回
復系ユニットが設けられる。回復系ユニットにおいて、
３００は記録ヘッドを有する複数のカートリッジＣにそ
れぞれ対応して設けたキャップユニットであり、キャリ
ッジ２の移動に伴って図中左右方向にスライド可能であ
るとともに、上下方向に昇降可能である。そしてキャリ
ッジ２がホームポジションにあるときには、記録ヘッド
部と接合してこれをキャッピングする。また、回復系ユ
ニットにおいて、４０１及び４０２は、それぞれワイピ
ング部材としての第１及び第２ブレード、４０３は第１
ブレード４０１をクリーニングするために、例えば吸収
体でなるブレードクリーナである。

【００８２】さらに、５００はキャップユニット３００
を介して記録ヘッドの吐出口およびその近傍からインク
等を吸収するためのポンプユニットである。

【００８３】図１５は上記インクジェット記録装置にお
ける制御系の構成例を示すブロック図である。

【００８４】ここで、８００は主制御部をなすコントロ
ーラであり、図１０にて上述したシーケンス等を実行す
る例えばマイクロコンピュータ形態のＣＰＵ８０１、そ
の手順に対応したプログラムや図９に示したテーブル、
ヒートパルスの電圧値、パルス幅その他の固定データを
格納したＲＯＭ８０３、および画像データを展開する領
域や作業用の領域等を設けたＲＡＭ８０５を有する。８
１０は画像データの供給源をなすホスト装置（画像読取
りのリーダ部であってもよい）であり、画像データその
他コマンド、ステータス信号等をインターフェース（Ｉ
／Ｆ）８１２を介してコントローラと送受信される。

【００８５】８２０は電源スイッチ８２２、記録（コピ
ー）開始を指令するためのコピースイッチ８２４および
大回復の起動を指示するための大回復スイッチ８２６
等、操作者による指令入力を受容するスイッチ群であ
る。８３０はホームポジションやスタートポジション等
キャリッジ２の位置を検出するためのセンサ８３２、お
よびリーフスイッチ５３０を含みポンプ位置検出のため
に用いるセンサ８３４等、装置状態を検出するためのセ
ンサ群である。

【００８６】８４０は記録データ等に応じて記録ヘッド
の電気熱変換体を駆動するためのヘッドドライバであ
る。また、ヘッドドライバの一部は温度ヒータ３０Ａ、
３０Ｂを駆動することにも用いられる。さらに、温度セ
ンサ２０Ａ、２０Ｂから温度検出値はコントローラ８０
０に入力する。８５０はキャリッジ２を主走査方向（図
１４の左右方向）に移動させるための主走査モータ、８
５２はそのドライバである。８６０は副走査モータであ
り、記録媒体を搬送（副走査）するために用いられる。

【００８７】上述のインクジェット記録装置は、４色の
インク、シアン・マゼンタ・イエロー・ブラック各色に
ついて記録ヘッドカートリッジを具え、これら各記録ヘ
ッドカートリッジには情報記憶用のＥＦＰＲＯＭ１２８
が設けられている。ＲＯＭ１２８に格納された情報は、
インクジェット記録装置の電源投入時に読み出される。
ＲＯＭデータとしては、記録ヘッドのＩＤ番号、インク
色、駆動条件、ヘッドシェイディング（ＨＳ）、データ
とともにＰＷＭ制御の制御条件を格納したテーブルのテ
ーブルポインタ（以下、テーブル番号ともいう）を読み
とる。このテーブルポインタは上述したように各ヘッド
毎にその吐出量能力に応じて設定されている。このテー
ブルポインタに従って、本体側では分割パルス幅変調駆
動法におけるプレヒートパルスＰ₁の幅の上限値を定め
る。すなわち、図８、９に示した例では、テーブルポイ
ンタ（番号）が設定されており、これによりＰ₁の最大
幅が“ＯＡ”（１．８７μｓｅｃ）に定められる。

【００８８】以下、ＲＯＭ１２８に格納されたヘッド情
報読み込み処理を簡単に説明する。

【００８９】最初に、記録ヘッドの持つヘッド固有のＩ
Ｄ番号（シリアル番号）の読み込みをし、そのシリアル
番号の値が例えば、ＦＦＦＦＨか調べる。シリアル番号
がＦＦＦＦＨならばヘッドないしと判断しエラーとな
る。シリアル番号がＦＦＦＦＨでなければヘッドのもつ
色情報を読みとる。次に、そのヘッドが色毎に指定され
ている正規の位置に装着されているかを色情報から調
べ、正しく装着されていればそのまま次のデータを読
み、誤装着していればヘッド位置違いエラーを表示す
る。

【００９０】次に、装着されている記録ヘッドカートリ
ッジが新しいものかをヘッドのシリアル番号と現在本体
側に記憶されているシリアル番号とを比べることにより
調べる。新規のヘッドでなければヘッド情報読み込み処
理は終了である。新規のヘッドであれば新規のヘッド情
報（シリアル番号、色情報、メインパルスＰ₃のパルス
幅、ＰＷＭ制御のテーブルポインタ、温度センサー補正
値、ヘッド位置補正値、製造年月日、その他の情報）を
装置内のＲＡＭ８０５に記憶し、新規ヘッドが装着され
ていることを示すフラグをセットする。次に、ヘッドの
シェーディング情報（ＨＳ）を読み込んで、ヘッド情報
読み込み処理を終了する。

【００９１】次に、記録ヘッドの駆動条件の設定につい
て簡単に説明する。

【００９２】ここで、駆動条件とは吐出に関与するメイ
ンパルスＰ₃を示すものであり、上述のように電源投入
時には、ヘッドのＲＯＭ情報としてＩＤ番号、色情報、
パルスＰ₁に関するテーブルポインタ等とともにヘッド
駆動条件としてパルスＰ₃のテーブルポインタが読みと
られる。このテーブルポインタに従って、本体側では後
述する分割パルス幅変調駆動制御のメインヒートパルス
Ｐ₃は場を定める。

【００９３】パルスＰ₃のテーブルポインタ情報は、予
めヘッドの製造工程上で各ヘッドの吐出特性測定を行う
ことにより各ヘッドに最適な駆動条件を設定し、記録ヘ
ッドのＲＯＭ１２８に情報として記憶させておく。

【００９４】以上のように、ヘッド駆動条件設定用のテ
ーブルポインタをヘッドのＲＯＭ情報として読み込むこ
とによって本体側の設定条件（駆動条件）を変えること
ができ、これによって、ヘッド毎の吐出特性バラツキを
吸収することが可能となり、交換式記録ヘッドを用いた
本例のような場合でも簡単に画質の安定化が可能とな
る。

【００９５】プレヒートパルスに関するテーブルポイン
タ情報も上記テーブルポインタと同様に設定されるもの
であり、以下、これについて簡単に説明する。

【００９６】予めヘッドの製造工程上で各ヘッドの吐出
量測定を標準駆動条件（例えば、ヘッド温度：Ｔ_H＝２
５．０（℃）の環境で駆動電圧：Ｖ_OP＝１８．０（Ｖ）
の時に、Ｐ₁＝４．８７（μｓｅｃ）でＰ₃＝４．１１４
（μｓｅｃ）のパルスを与える）で行い、その値を測定
吐出量：Ｖ_DMとする。次に、標準吐出量：Ｖ_DO＝３０．
０［ｎｇ／ｄｏｔ］との差をＶ_DO−Ｖ_DMを求め、これに
基づいてテーブルポインタを設定する。このように各記
録ヘッドの特性による吐出量の多少によってプレヒート
パルスの上限をランク分けしこのランクをテーブルポイ
ンタ情報としてＲＯＭ１２８に記憶させておく。このよ
うに設定できる理由はヘッドの吐出口の穴面積と吐出量
が上述してきたように強い相関関係を持っているためで
ある。

【００９７】上述したプレヒートパルスＰ₁に関するテ
ーブルポインタ設定においては、吐出量の多い記録ヘッ
ドでは、環境温度（ヘッド温度）が標準温度、例えば２
５．０℃の時のプレヒートパルス幅Ｐ₁の上限値を標準
駆動条件の上限値（例えばＰ₁＝１．８７μｓｅｃ）よ
り短くして吐出量を少なくし、標準吐出量Ｖ_DO＝３０．
０［ｎｇ／ｄｏｔ］に近づけるようにする。

【００９８】逆に、吐出量の少ない記録ヘッドでは、環
境温度が標準温度の時のプレヒートパルス幅Ｐ₁の値を
標準駆動条件より長くして吐出量を多くし、標準吐出量
Ｖ_DO＝３０．０［ｎｇ／ｄｏｔ］に近づけるようにす
る。

【００９９】以上のように、プレヒートパルスＰ₁のＰ
ＷＭ制御を行うためのテーブルポインタをヘッドのＲＯ
Ｍ情報として読み込むことによって本体側の設定条件
（駆動条件）を変えることができ、ヘッド毎の吐出量の
バラツキを吸収することが可能となり、交換式記録ヘッ
ドを用いた本体でも容易に画質の安定化が可能となった
ばかりが、ヘッドの歩留りを向上させカートリッジヘッ
ドのコストをも低減させることが可能となる。

【０１００】以上、図１〜図１５を参照して説明したよ
うに、発熱素子の駆動信号としての分割パルスの最初の
パルスの変調方法をヘッドの吐出口の穴面積に応じて変
化させることにより、吐出量を安定化できる一方で、記
録ヘッドの温度を効率的に制御することも可能となる。
そして、その記録ヘッド制御幅を、例えば図７に示すよ
うにＴ_OからＴ_Lまで比較的広いものとすることができ
る。

【０１０１】（実施例２）実施例１では、プレヒートパ
ルスの変調最小単位を一定（ΔＰ₁＝０．１８７μｓｅ
ｃ／ｓｔｅｐ）として、その変調する温度ステップΔＴ
を吐出口面積（穴面積）によって変更していた。これに
対し、本実施例は温度ステップΔＴを一定にして、吐出
口面積によってプレヒートパルスの最小単位ΔＰ₁を変
更するものである。

【０１０２】具体的にはΔＰ₁（μｓｅｃ／ｓｔｅｐ）
＝Ｋ_T／Ｋ_P・ΔＴで決まった値を基に制御を行う。すな
わち、Ｐ₁＝Ｐ_O−ｎ・ΔＰ₁として制御する。ここで、
ΔＴを比較的小さな値にしておけば、より緻密な制御が
可能となる。

【０１０３】図１６に吐出口面積に対するプレヒートパ
ルスの上限値Ｐ_Oと、プレヒートパルスの変調幅ΔＰ₁の
関係を示す。なお、上限値Ｐ_Oは図１２に示すものと同
様の値とした。

【０１０４】このように、プレパルスを変調する温度ス
テップΔＴを吐出口の穴面積によらず一定にしておけ
ば、実際のシーケンスでの温度モニターが繁雑になら
ず、簡略化できるというメリットがある。本実施例にお
いても、穴面積に応じて、Ｔ_H＝２５℃でのプレヒート
パルス幅Ｐ_Oを変更（実施例１と同じ）しており、全て
のヘッドで、吐出量を一定に制御することが可能であ
る。

【０１０５】（実施例３）実施例２では、プレヒートパ
ルスの変調最小単位ΔＰ₁を吐出口面積によって変更さ
せていた。実施例３は、プレヒートパルスのΔＰ₁はそ
のままで、駆動電圧Ｖ_OPを変調させる方法である。

【０１０６】すなわち、プレヒートパルスの駆動電圧Ｖ
_OPを変調することでプレヒートパルスの投入エネルギー
ーの変化幅を吐出口面積に応じて、変更するのである。
これによって、実施例２と同様な効果が確認できた。

【０１０７】次に、制御内容を具体的に説明する。実施
例２における穴面積に対応する初期パルス幅Ｐ_O（Ｔ_H＝
２５℃でのＰ₁の値）とΔＰ₁とは図１７（Ａ）にその関
係を示すように比例関係にある。

【０１０８】よってＰ_O＝ｋΔＰ₁と表わせる。すると、
ΔＴ×ｎ（℃）（ｎは自然数）だけヘッド温度が変化し
たときのＰ₁は、Ｐ₁＝Ｐ_O−ｎ・ΔＰ₁ ＝ｋΔＰ₁−ｎ・ΔＰ₁ ＝（ｋ−ｎ）・ΔＰ₁ ＝（ｋ−ｎ）／ｋ・Ｐ_O と表わされる。

【０１０９】ここでＰ_Oは穴面積によって決まる値であ
るため、図１７（Ｂ）のように、プレヒートパルスのパ
ルス幅は穴面積に対応させて、固定して、設定する。そ
して、温度変化によるプレヒートパルスの変調は、駆動
電圧Ｖ_OPをメインパルスを１とした場合に（ｋ−ｎ）／
ｋ倍した電圧に変調して行っている。

【０１１０】これで、穴面積に対応したプレヒートパル
ス幅Ｐ_Oをはじめに設定しておけば、どんなヘッドを使
用する場合もプレヒートパルスの駆動電圧Ｖ_OPを（ｋ−
ｎ）／ｋ倍して変調するだけなので、制御シーケンスが
非常に容易になる。

【０１１１】（実施例４）上記各実施例においては、ヘ
ッド全体に対して同一に行う駆動方法についてであっ
た。本実施例においては、ヘッド内の複数のノズルをそ
れぞれ制御する方法について説明する。

【０１１２】すなわち、複数のノズルを持った記録ヘッ
ドは、その中で吐出口面積のバラツキを持っている。従
って、全てのノズルに対して同様な制御を行うと、ヘッ
ド内のムラが発生してしまう。そこで、あらかじめヘッ
ド製造時に、ヘッド内の吐出口面積の分布を測定し、そ
の大きさによって、実施例１と同様な制御を各ノズルに
対して行う。このときのヘッド温度は、各ノズル毎のセ
ンサーで測定しても良いが、実施例１と同様な、ヘッド
全体の温度を測定する方法でもあまり問題ない。これに
よって、ヘッド内での吐出口面積の分布にムラがあった
としても、全てのノズルに対して、吐出量を一定とする
ことが可能となり、ムラのない画像を得ることができ
る。

【０１１３】（実施例５）実施例４は、全てのノズルに
対して独立に制御を行ったが、本実施例は複数のノズル
列を分割したブロック毎に制御を変えるものである。例
えば、４８ノズルのヘッドに対して８ノズルを１つのブ
ロックとして６ブロックに分割して駆動させ、各々１つ
のブロックに対しては同一の穴面積とみなして制御を行
うものである。

【０１１４】具体的には１〜８ノズル（１ブロック）の
吐出口面積の平均値を測定・計算し、そのブロックの穴
面積に対応した、吐出量補正テーブルを設定する。２ブ
ロック（９〜１６ノズル）、３ブロック（１７〜２４ノ
ズル）…も同様にして設定する。

【０１１５】この制御方法は、複数のノズルをブロック
とセグメントに分けてマトリックス駆動する場合に特に
有効である。すなわち、複数のノズルから同時にインク
を吐出させるのではなく、ブロック毎に時分割させて駆
動を行う。具体的には１ブロック、２ブロック、３ブロ
ック…６ブロックと順番に駆動させる。１、３、４、２
…ブロックとランダムに打たせても構わない。このよう
な駆動方式をとれば、各ブロック毎にテーブルを固定さ
せれば良いため、制御しやすいものとなる。

【０１１６】次に、図１８を参照して、ブロック単位に
テーブルの設定をする方法について説明する。同図は、
４８ノズルのヘッドのノズルに対する吐出口面積の分布
を示す。ここでは、８ノズルを１ブロックとして１まと
めにしているため、６ブロックに対する吐出口面積の分
布となっている。

【０１１７】吐出口面積はａとｂの２つのしきい値を設
けてあり、あるブロックの吐出口面積の平均値がａより
大きければ、Ｆ、ａ以下でｂより大きければ、０、ｂ以
下なら１というテーブルをそのブロックに割り当てるよ
うにする。

【０１１８】パーマネントヘッドでの実施例はディップ
スイッチ等を各ブロック毎に設け、ヘッド製造時に吐出
口穴面積分布を測定しておき、本体組込時に設定する。
あるいは、本体組込後に全てのブロックに対して同一の
ＰＷＭテーブルを設定しておき、このテーブルに基づい
て印字し、そのときのドット径がＯＤ（光学反射濃度）
を測定して、ブロック毎の穴面積を積算し、その値によ
ってテーブルを決めるものである。ドット径と吐出口面
積の相関は非常に高いため、上記方法をとっても何ら問
題がない。

【０１１９】また、交換可能なタイプのヘッドでは、例
えばヘッド製造時に穴面積を測定し、それに対応したテ
ーブルの種類をデータとして、ヘッド上のＲＯＭに入れ
ても構わない。例えば、図１８のような場合、ブロック
１がテーブル１、ブロック２がテーブル０、ブロック３
がテーブルＦ、…の場合、Ｆを２とすれば、０と１と２
の３つのデータによる集まりとなり、ここでは（１０２
０１１）₃と表わせる。これを３の剰余数による集合と
みれば（３０１）₁₀というデータを入れてもよい。

【０１２０】（実施例６）実施例５の他の制御の方法と
して、本実施例は各ブロックのプレヒートパルス幅Ｐ_O
（ヘッド温度Ｔ_Hが２５℃でのＰ₁）を、そのブロックの
吐出口の穴面積の平均値に対応させて設定しておき駆動
電圧Ｖ_OPを（ｋ−ｎ）／ｋ倍に変調するものであり、こ
れは実施例３と同様の制御方法である。

【０１２１】これによって、画像処理によるヘッドの内
の濃度ムラ補正を行うことなる、ムラのない画像を印字
することが可能となる。

【０１２２】（実施例７）今までは、全て駆動信号をダ
ブルパルス構成とし、発泡しないプレヒートパルスの形
状の変調による吐出量制御について説明した。本実施例
は、ダブルパルスに比べると効果は小さい（図１９参
照）が、シングルパルスのパルス形状を変調させて、吐
出量制御をするものである。これは図１９（Ａ）のよう
にシングルパルスの場合でも、吐出口の穴面積が大きい
程、吐出量が大きくなるためである。

【０１２３】しかしながら同図（Ｂ）のように、パルス
幅の変化幅に対しての吐出量の変化幅がダブルパルスに
比べて少ないため、制御できるヘッド温度の変化幅は少
ないものとなる。これは、温度変化に対する吐出量の変
化率は、シングルパルスでもダブルパルスでもほとんど
変わらないため、吐出量のパルス幅による変化率が大き
いダブルパルスの方が、広い範囲のヘッド温度変化を補
正することができるためである。

【０１２４】（実施例８）以上の実施例において、ヘッ
ドの吐出口面積の測定は、ヘッドの製造時に行う場合に
ついて説明した。本実施例は記録装置本体内でヘッド内
のムラ補正するもので、特に実施例４、５、６のような
ヘッド内の吐出量のムラを補正するような場合に適して
いる。これは、本体にリーダ（読取り部）を持っておく
ことで、ノズル方向に対する濃度ムラ測定し、そのムラ
データに対応したデータを、各ノズル、あるいはブロッ
クにフィードバックさせて、各ノズルまたはブロックの
テーブルを変更して吐出量を一定にする方法である。こ
れは、今まで何度も述べているように、吐出口の穴面積
分布とドット径またはＯＤ（光学濃度）が強い相関を持
っているためである。

【０１２５】なお、このムラの測定手段は、特開平２−
２８６３４１号公報に開示されたＨＳ（ヘッドシェーデ
ィング）の方法と同等で構わない。また、ブロック毎に
補正するような場合は、リーダの分解能がブロック幅程
度で良いため、比較的、容易なものとなる。

【０１２６】これらのＨＳを行う理由は、放置等による
インクの増粘、固着等により吐出口付近にインク等が付
着して、実質的な吐出口面積を小さくする場合があるか
らである。

【０１２７】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手
段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱
エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式の
記録ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすも
のである。かかる方式によれば記録の高密度化、高精細
化が達成できるからである。

【０１２８】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型、
コンテイィニュアス型のいずれにも適用可能であるが、
特にオンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
激な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生
せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、
結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（イン
ク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の
成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を
吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動
信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮
が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の
吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動
信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同
第４３４５２６２号明細書に記載されているようなもの
が適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関す
る発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載され
ている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うこと
ができる。

【０１２９】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギーの
圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示
する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成と
しても本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッ
ドの形態がどのようなものであっても、本発明によれば
記録を確実に効率よく行うことができるようになるから
である。

【０１３０】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【０１３１】

【発明の効果】以上、説明してきたように、投入エネル
ギーを変調して、記録ヘッドからのインクの吐出を制御
するインクジェット記録装置において、記録ヘッドの吐
出口面積に応じて、投入エネルギーの変調の度合いを最
適に変更することで、記録ヘッドの吐出口面積に依らず
記録ヘッドが温度変化しても吐出量を一定に制御するこ
とが可能となった。

【０１３２】これによって、画像のムラが少なくなり品
位が向上しただけでなく、吐出口面積にバラツキを持つ
記録ヘッドの歩留りを大幅に向上できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる分割パルスのパルス
幅変調駆動法のパルス波形を示した図である。

【図２】実施例で用いた記録ヘッドの断面および正面を
示す図である。

【図３】本発明にかかる吐出量とパルス幅との関係を示
すグラフである。

【図４】本発明にかかる吐出口の穴面積、吐出量、プレ
ヒートパルスＰ₁の関係を示すグラフである。

【図５】本発明にかかる吐出量とヘッド温度との関係を
示すグラフである。

【図６】本発明にかかる吐出口の面積、吐出量、記録ヘ
ッドの温度（環境温度）の関係を示すグラフである。

【図７】本発明の一実施例にかかる吐出量制御方法を説
明するための説明図である。

【図８】本発明の一実施例にかかりテーブルに設定した
パルスの波形図である。

【図９】本発明の一実施例に関しヘッド温度とこれに対
応したプレヒートパルスの変調制御テーブルを示す説明
図である。

【図１０】本発明の一実施例にかかるパルス幅変調シー
ケンスのフローチャートである。

【図１１】本発明にかかる吐出口面積に対するプレヒー
トパルス依存係数、吐出量温度依存係数および温度ステ
ップの関係を示すグラフである。

【図１２】本発明の実施例に関し、吐出口面積が違う場
合のプレヒートパルス変調の制御テーブルを示す図であ
る。

【図１３】本発明の一実施例に用いたヒータボードの概
略上面図である。

【図１４】本発明の一実施例にかかるフルカラープリン
タの斜視図である。

【図１５】上記プリンタの制御構成を示すブロック図で
ある。

【図１６】本発明の一実施例に関し、吐出口面積が違う
場合のプレヒートパルスの変調の制御テーブルを示す図
である。

【図１７】本発明の一実施例に関し、任意の吐出口面積
に対する、プレヒートパルス上限Ｐ_Oと、プレヒートパ
ルスの変調幅ΔＰ₁の関係および吐出口面積に対応した
パルス幅のプレヒートパルスの振幅を変調した場合を説
明する図である。

【図１８】本発明の一実施例に関し、吐出ノズルを分割
して駆動パルスの変調を行う説明を示した図である。

【図１９】本発明の実施例にかかるパルス幅、吐出量お
よび吐出口面積の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１電気熱変換体（吐出ヒータ）２キャリッジ３インク液路７吐出口９ヒータボード（Ｓｉ基板）１１アルミ板２０Ａ、２０Ｂ温度センサ３０Ａ、３０Ｂ温調用ヒータ８０１ＣＰＵ８０３ＲＯＭ８０５ＲＡＭ

フロントページの続き (72)発明者片山正人東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投入エネルギーを変調して、インクジェ
ット記録ヘッドからのインクの吐出量を制御するインク
ジェット記録ヘッドの吐出制御方法において、前記インクジェット記録ヘッドの吐出口面積に応じて、
前記投入エネルギーの変調の度合いを変更することを特
徴とするインクジェット記録ヘッドの吐出制御方法。
【請求項２】吐出口面積が大きい程、前記投入エネル
ギーの変調量を小さくすることを特徴とする請求項１記
載のインクジェット記録ヘッドの吐出制御方法。
【請求項３】変調する前記投入エネルギーはパルス幅
であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット
記録ヘッドの吐出制御方法。
【請求項４】変調する前記投入エネルギーはパルス電
圧であることを特徴とする請求項１記載のインクジェッ
ト記録ヘッドの吐出制御方法。
【請求項５】変調する前記投入エネルギーは、１つの
記録信号に対して、複数の波形のうち先行する波形であ
ることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録
ヘッドの吐出制御方法。
【請求項６】前記記録ヘッドの温度変化に応じて、前
記変調エネルギー量を変化させるものであって、前記吐
出口面積が大きい程、前記変調エネルギー量を変化させ
る際の前記記録ヘッドの変化温度を大きくすることを特
徴とする請求項２記載のインクジェット記録ヘッドの吐
出制御方法。
【請求項７】前記記録ヘッドの温度変化に応じて、前
記変調エネルギー量を変化させるものであって、前記吐
出口面積が大きい程、前記記録ヘッドの温度変化に対し
て、前記変調エネルギー量を小さくすることを特徴とす
る請求項２記載のインクジェット記録ヘッドの吐出制御
方法。
【請求項８】予め測定された吐出口面積の情報を前記
記録ヘッド内に記憶させ、その情報に基づき前記投入エ
ネルギーの変調の度合いを変更することを特徴とする請
求項１記載のインクジェット記録ヘッドの吐出制御方
法。
【請求項９】前記記録ヘッドは複数の吐出口を有し、前記各吐出口の吐出口面積の大きさに応じて、前記各吐
出口に対応する投入エネルギーの変調の度合いを変更す
ることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録
ヘッドの吐出制御方法。
【請求項１０】前記記録ヘッドは複数の吐出口を有
し、前記複数の吐出口を複数のグループに分割し、前記各グループの平均吐出口面積の大きさに応じて、前
記各グループに対応する投入エネルギーの変調の度合い
を変更することを特徴とする請求項１記載のインクジェ
ット記録ヘッドの吐出制御方法。
【請求項１１】前記各グループの吐出口に同時にエネ
ルギーが投入されることを特徴とする請求項１０記載の
インクジェット記録ヘッドの吐出制御方法。
【請求項１２】前記インクジェット記録ヘッドは、イ
ンクに熱による状態変化を生起させ、該状態変化に基づ
いてインクを前記吐出口から吐出させて飛翔的液滴を形
成することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに
記載のインクジェット記録ヘッドの吐出制御方法。