JPH0531918A

JPH0531918A - インクジエツト記録装置

Info

Publication number: JPH0531918A
Application number: JP19413991A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Hirabayashi; 弘光平林; Hitoshi Sugimoto; 仁杉本; Miyuki Matsubara; 美由紀松原; Kiichiro Takahashi; 喜一郎高橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1993-02-09

Abstract

(57)【要約】【目的】記録ヘッドや電気実装基板の交換時でも特別
の治工具を必要とせず、また、記録ヘッドの補正値測定
や本体の読み取り手段の付加などに依るコスト増加や工
程の複雑化を招かずに記録ヘッドの温度検知を正確に行
い得るインクジェット記録装置を提供すること。【構成】記録ヘッドに設けられた温度検知部材の検知
温度Ｔｄ（ステップＳ２３０）を、本体に設けた基準温
度検知部材の検知温度Ｔｔ（ステップＳ２００）を用い
て、非記録時間が所定の時間を経過したタイミング（ス
テップＳ１５０）で自動的に校正する（ステップＳ２４
０、Ｓ２５０）する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録ヘッドから被記録
材に対しインクを吐出させて記録を行うインクジェット
記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記
録装置は、画像情報に基づいて、紙やプラスチック薄板
等の被記録材上にドットパタ−ンからなる画像を記録し
ていくように構成されている。前記記録装置は、記録方
式により、インクジェット式、ワイヤドット式、サ−マ
ル式、レ−ザ−ビ−ム式等に分けることができ、そのう
ちのインクジェット式（インクジェット記録装置）は、
記録ヘッドの吐出口からインク（記録液）滴を吐出飛翔
させ、これを被記録材に付着させて記録するように構成
されている。

【０００３】近年、数多くの記録装置が使用されるよう
になり、これらの記録装置に対して、高速記録、高解像
度、高画像品質、低騒音などが要求されている。このよ
うな要求に応える記録装置として、前記インクジェット
記録装置を挙げることができる。記録ヘッドからインク
を吐出させて記録を行うインクジェット記録装置では、
上記要求を満たすために必要なインク吐出の安定化、イ
ンク吐出量の安定化は、吐出部のインクの温度に影響さ
れる部分が大きい。すなわち、インクの温度が低過ぎる
とインクの粘度が異常に低下し通常の吐出エネルギーで
は吐出できなくなったり、逆に温度が高すぎると吐出量
が増大して記録紙上でインクが溢れるなどして画像品質
の低下を招いてしまう。

【０００４】このため、従来のインクジェット記録装置
にあっては、記録ヘッド部に温度センサ−を設け、記録
ヘッドの検出温度に基づいて吐出部のインクの温度を所
望範囲に制御する方法や吐出回復処理を制御する方法が
採られていた。なお、上記温度制御用のヒ−タとして
は、記録ヘッド部に接合した加熱用のヒ−タ部材や、熱
エネルギ−を利用して飛翔的液滴を形成して記録を行う
インクジェット方式の記録装置、すなわち、インクの膜
沸騰による気泡成長によりインク液滴を吐出させるもの
に於いては吐出用ヒ−タ自体が用いられている場合もあ
る。なお、上記吐出用ヒ−タを用いる場合に発泡しない
程度に通電する必要がある。

【０００５】熱エネルギ−を用いて固体インクや液体イ
ンクに気泡を形成することに応じて吐出インク液滴を得
る記録装置に於いては、記録ヘッドの温度により吐出特
性が大きく変化するので、吐出部のインク及びそれに多
大に影響する記録ヘッドの温度管理は、特に重要であ
る。

【０００６】しかし、記録ヘッドの温度管理の上で重要
となる記録ヘッドの温度検知部材は通常バラツキがある
ため、記録ヘッド毎に検知温度が大きく異なる場合があ
る。そこで、記録装置の出荷時に、記録ヘッドの温度検
知部材を校正ないしは調整しておく方法や、記録ヘッド
自体に温度検知部材の補正値を持たせておき、記録装置
本体への装着時に自動的に補正する方法が取られてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、記録装
置の出荷時に校正・調整をする方式では、記録ヘッドの
交換が必要となった場合や、逆に本体の電気実装基板の
交換が必要となった場合に再校正・再調整を行う必要が
生じ、そのための治工具を用意しなければならない。ま
た、記録ヘッド自体に補正値を持たせるためには、記録
ヘッド毎に補正値を測定し、記録ヘッドに特別のメモリ
ー手段が必要となるとともに、本体側にも補正値の読み
取り検出手段が必要となり、コスト的にも装置構成面で
も不都合であった。

【０００８】そこで、本発明は、記録ヘッドや電気実装
基板の交換時でも特別の治工具を必要とせず、また、記
録ヘッドの補正値測定や本体の読み取り手段の付加など
に依るコスト増加や工程の複雑化を招かずに記録ヘッド
の温度検知を正確に行い得るインクジェット記録装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記目
的を達成するために、記録ヘッドに設けられた温度検知
部材の検知温度を本体に設けた基準温度検知部材を用い
て所定のタイミングで自動的に校正する校正手段を具備
するものである。

【００１０】より詳しくは、非記録期間を計時するため
のタイマー手段を有し非記録期間が所定の時間以上経過
した場合か、所定時間内の温度検知部材の検知温度変化
率を計測するための温度変化率計測手段を有し温度変化
率が所定の値よりも小さい場合か、記録ヘッドの交換信
号検出手段を有し記録ヘッドの交換信号が入力された場
合に、基準温度検知部材の検知温度に記録ヘッドの検知
温度を合わせるものである。

【００１１】さらに好ましくは、前記校正手段は温度補
正量として校正前の記録ヘッドの検知温度と本体の検知
温度との差を演算する温度補正量演算手段を有し、補正
量が所定の温度以上の場合は校正を中止する校正異常検
出手段を具備することで、誤校正を防止するものであ
る。

【００１２】また、本発明における好ましい記録ヘッド
は、熱エネルギーによってインクに状態変化を生起さ
せ、該状態変化に基いてインクを吐出させるものであ
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。図１は、本発明が実施もしくは適用
される好適なインクジェット記録装置ＩＪＲＡの構成を
示す斜視図である。図１において、５００１はインクタ
ンク（ＩＴ）であり、５０１２はそれに結合された記録
ヘッド（ＩＪＨ）である。図２に示すように、５００１
のインクタンクと５０１２の記録ヘッドで一体型の交換
可能なカ−トリッジ（ＩＪＣ）を形成するものである。
５０１４は、そのカ−トリッジ（ＩＪＣ）をプリンタ−
本体に取り付けるためのキャリッジ（ＨＣ）であり、５
００３はそのキャリッジを副走査方向に走査するための
ガイドである。５０００は、Ｐで示す被印字物を主走査
方向に走査させるためのプラテンロ−ラである。５０２
４は、装置内の環境温度を測定するための温度センサ−
であり、記録装置本体の電気実装基板上に設けたチップ
サーミスタで構成する。なお、キャリッジ５０１４に
は、記録ヘッド５０１２に対して駆動のための信号パル
ス電流やヘッド温調用電流を流すためのフレキシブルケ
−ブル（図示せず）が、プリンタ−をコントロ−ルする
ための電気回路（上記温度センサ−５０２４等）を具備
したプリント板（図示せず）に接続されている。

【００１４】図２は交換可能なカ−トリッジを示し、５
０２９はインク滴を吐出するためのノズル部である。さ
らに、上記構成のインクジェット記録装置ＩＪＲＡを詳
細に説明する。この記録装置ＩＪＲＡは駆動モ−タ５０
１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１、５
００９を介して回転するリ−ドスクリュ−５００５の螺
旋溝５００４に対して係合するキャリッジＨＣはピン
（不図示）を有し、矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。
５００２は紙押え板であり、キャリッジ移動方向にわた
って紙をプラテン５０００に対して押圧する。５００
７、５００８はフォトカプラでキャリッジＨＣのレバ−
５００６のこの域での存在を確認してモ−タ５０１３の
回転方向切換等を行うためのホ−ムポジション検知手段
である。５０１６は記録ヘッドの前面をキャップするキ
ャップ部材５０２２を支持する部材で、５０１５はこの
キャップ内を吸引する吸引手段であり、キャップ内開口
５０２３を介して記録ヘッド５０１２の吸引回復を行
う。

【００１５】５０１７は、クリ−ニングブレ−ドで、５
０１９はこのブレ−ド５０１７を前後方向に移動可能に
する部材であり、本体支持板５０１８にこれらは支持さ
れている。ブレ−ドは、この形態でなく周知のクリ−ニ
ングブレ−ドが本例に適用できることはいうまでもな
い。また、５０２１は、吸引回復の吸引を開始するため
のレバ−で、キャリッジＨＣと係合するカム５０２０の
移動に伴って移動し、駆動モ−タからの駆動力がクラッ
チ切換等の公知の伝達手段で移動制御される。

【００１６】これらのキャッピング、クリ−ニング、吸
引回復は、キャリッジＨＣがホ−ムポジション側領域に
きたときに、リ−ドスクリュ−５００５の作用によって
それらの対応位置で所望の処理が行えるように構成され
ているが、周知のタイミングで所望の作動を行うように
すれば、本例にはいずれも適用できる。

【００１７】図３は記録ヘッド５０１２の詳細を示すも
のであり、支持体５３００の上面に半導体製造プロセス
により形成されたヒ−タボ−ド５１００が設けられてい
る。このヒ−タボ−ド５１００に同一の半導体製造プロ
セスで形成された、記録ヘッド５０１２を保温し、温調
するための温調用ヒ−タ（昇温用ヒ−タ）５１１０が設
けられている。符号５２００は前記支持体５３００上に
配設された配線基板であって、該配線基板５２００と温
調用ヒ−タ５１１０及び吐出用（メイン）ヒ−タ５１１
３とがワイヤ−ボンディング等により配線されている
（配線は不図示）。また、温調用ヒ−タ５１１０は、支
持体５３００等にヒ−タボ−ド５１００とは別のプロセ
スにより形成されたヒ−タ部材を貼りつけたものでもよ
い。

【００１８】５１１４は吐出用ヒ−タ５１１３によって
加熱されて発生したバブルである。５１１５は吐出され
たインク液滴を示す。５１１２は吐出用のインクが記録
ヘッド内に流入するための共通液室である。

【００１９】図４は、本発明が適用可能なインクジェッ
ト記録装置の概略図である。ここで、８ａはインクジェ
ットカートリッジであり、上方にインクタンク部、下方
に記録ヘッド８ｂ（図示せず）を有し、記録ヘッド８ｂ
を駆動するための信号などを受信するためのコネクタを
設けてある。９はキャリッジで、４個のカートリッジ
（それぞれ異なった色のインクを収納しており、例えば
ブラック、シアン、マゼンタ、イエローなど）を位置決
めして搭載する。更に、記録ヘッドを駆動するための信
号などを伝達するためのコネクタホルダーを設けてあ
り、記録ヘッド８ｂと電気的に接続される。

【００２０】９ａはキャリッジ９の主走査方向に延在
し、キャリッジ９を摺動自在に支持する走査レール、９
ｃはキャリッジ９を往復動させるための駆動力を伝達す
る駆動ベルトである。また、１０ｃおよび１０ｄは、記
録ヘッドによる記録位置の前後に配置されて記録媒体の
挟持搬送を行うための搬送ローラ対、１１は紙などの記
録媒体で、記録媒体１１の被記録面を平坦に規制するプ
ラテン（不図示）に圧接されている。この時キャリッジ
９に搭載されたインクジェットカートリッジ８ａの記録
ヘッド８ｂはキャリッジ９から下方へ突出して記録媒体
搬送用ローラ１０ｃ、１０ｄ間に位置し、記録ヘッド部
の吐出口形成面は、プラテン（不図示）の案内面に圧接
された被記録材１１に平行に対向するようになってい
る。なお、駆動ベルト９ｃは主走査モータ６３によって
駆動され、搬送ローラ対１０ｃ、１０ｄは副走査モータ
６４（図示せず）によって駆動される。

【００２１】本例のインクジェット記録装置において
は、回復系ユニットを図１の左側にあるホームポジショ
ン側に配設してある。回復系ユニットにおいて、３００
は記録ヘッド８ｂを有する複数のインクジェットカート
リッジ８ｃ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９の移動にともなって図中左右方向
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９がホームポジションにあると
きには記録ヘッド８ｂと接合してこれをキャッピング
し、記録ヘッド８ｂの吐出口内のインクが蒸発して増粘
・固着して吐出不良になるのを防いでいる。

【００２２】又、回復系ユニットにおいて、５００はキ
ャップユニット３００に連通したポンプユニットであ
り、記録ヘッド８ｂが万一吐出不良になった場合、キャ
ップユニット３００と記録ヘッド８ｂとを接合させて行
う吸引回復処理などに際して負圧を生じさせるのに用い
る。さらに、回復系ユニットにおいて、４０１はゴムな
どの弾性部材で形成されたワイピング部材としてのブレ
ード、４０２はブレード４０１を保持するためのブレー
ドホルダーである。

【００２３】ここでは、キャリッジ９に搭載された４個
のインクジェットカートリッジはブラックインク（以下
Ｋと略す）、シアンインク（以下Ｃと略す）、マゼンタ
インク（以下Ｍと略す）、イエローインク（以下Ｙと略
す）を用いており、この順にインクを重ね合わせるよう
にした。カラー中間色はＣ，Ｍ，Ｙの各色のインクドッ
トを適当に重ね合わせることにより実現できる。即ち、
赤はＭとＹ、青はＣとＭ、緑はＣとＹを重ね合わせるこ
とにより実現できる。黒はＣ，Ｍ，Ｙの３色を重ねるこ
とにより実現できるが、この時の黒の発色が悪いのと精
度良く重ねることが困難なため、有彩色の縁どりが生じ
るのと単位時間当たりのインクの打ち込み密度が高くな
りすぎる。そこで、黒だけは別に打ち出す（黒インクを
用いる）ようにしている。

【００２４】（制御構成）次に、上述した装置構成の各
部の記録制御を実行するための制御構成について、図５
を参照して説明する。同図において、６０はＣＰＵ、６
１はＣＰＵ６０が実行する制御プログラムを格納するプ
ログラムＲＯＭ、６２は各種データを保存しておくＥＥ
ＰＲＯＭである。６３は記録ヘッド搬送のための主走査
モータ、６４は記録用紙搬送のための副走査モータで、
ポンプによる吸引動作にも用いられる。６５はワイピン
グ用ソレノイド、６６は給紙制御に用いる給紙ソレノイ
ド、６７は冷却用のファン、６８は紙幅検知動作のとき
にＯＮする紙幅検知用ＬＥＤである。６９は紙幅セン
サ、７０は紙浮きセンサ、７１は給紙センサ、７２は排
紙センサ、７３は吸引ポンプの位置を検知する吸引ポン
プ位置センサである。７４はキャリッジのホームポジシ
ョンを検知するキャリッジＨＰセンサ、７５はドアの開
閉を検知するドアオープンセンサである。

【００２５】７８は４色のヘッドに対する記録データの
供給制御を行うゲートアレイ、７９はヘッドを駆動する
ヘッドドライバ、８ａは４色分のインクカ−トリッジ、
８ｂは４色分の記録ヘッドであり、ここでは８ａ，８ｂ
としてブラック（Ｂｋ）を代表して示す。インクカ−ト
リッジ８ａは、インクの残量を検知するインク残量セン
サ８ｆを有する。ヘッド８ｂは、インクを吐出させるた
めのメインヒータ８ｃ、ヘッドの温調制御を行うサブヒ
ータ８ｄ、ヘッドの各種情報を記憶しているＲＯＭ８５
４を有する。

【００２６】図６は本実施例で使用しているヘッドのヒ
ーターボード（Ｈ．Ｂ）８５３の模式図を示している。
温調用（サブ）ヒーター８ｄ、吐出用（メイン）ヒータ
ー８ｃが配された吐出部列８ｇ、駆動素子８ｈが同図で
示される様な位置関係で同一基板上に形成されている。
この様に各素子を同一基板上に配することでヘッド温度
の検出、制御が効率よく行え、更にヘッドのコンパクト
化、製造工程の簡略化を計ることができる。また同図に
は、Ｈ．Ｂをインクで満たされる領域と、そうでない領
域とに分離する天板の外周壁断面８ｆの位置関係を示
す。

【００２７】（実施例１）次に、上述の記録装置に記録
ヘッドの温度を直接検出可能な温度検知部材およびその
温度演算回路を付加した本発明の実施例１を図面を参照
して、具体的に説明する。

【００２８】図６に、本実施例に於ける記録ヘッドの温
度検知部材を示す。図６でヘッド温度センサ８ｅは吐出
ヒータ８ｇ及びサブヒータ８ｄとともに記録ヘッドのヒ
ータボード８５３上に配設されており、記録ヘッドの発
熱源に熱的に結合されている。本実施例では、吐出ヒー
タの駆動回路の一部としてヒータボード上に形成されて
いるダイオードと同時に形成された温度検出用のダイオ
ードの出力温度特性を用いて温度センサ（Ｄｉセンサ）
としている。

【００２９】図１３に本実施例の記録ヘッドの温度検知
部材の温度特性を示す。本実施例では、２００μＡの定
電流駆動を行っており、２５℃での出力電圧Ｖ_F が５７
５±２５ｍＶで、温度依存性がほぼ−２．５ｍＶ／℃と
いう出力特性を示す。素子の製造上温度依存性のばらつ
きは少ないが、出力電圧のフレが大きく約２５℃のばら
つきが生ずる場合がある。本実施例で必要とする温度検
知精度は２℃前後であり、記録ヘッドの出荷時に補正値
を測定して記録ヘッドに情報を持たせるためには、１２
ランクの識別情報が必要となる。温度検知素子のばらつ
きを製造工程で抑えることも可能であるが、そのため
に、記録ヘッドの製造コストが増大することは明らかで
あり、本実施例の様に交換を前提とした記録ヘッドの場
合には、非常に不利である。

【００３０】そこで、本実施例では、記録装置本体に設
けた基準センサで記録ヘッドの温度センサの補正を実施
する様に校正している。検知温度の補正を行うことによ
って、吐出の安定化に重要な天板８ｆで囲まれた共通液
室内のインクの温度、特に、吐出部のインク温度を高精
度で検出することができ、吐出の安定化を実現すること
が可能となった。

【００３１】（吐出安定化の概要）本実施例では、記録
ヘッドの温度検出値を用いて吐出の安定化を行う例を示
す。本実施例では交換式の記録ヘッドで説明している
が、もちろんヘッド交換を前提としないパーマネントタ
イプの記録ヘッドを用いても良く、その場合は上述のご
とく記録装置の異常発生時に本発明の効果が発揮される
のは言うまでもない。

【００３２】本実施例は、インクの温度変動に基づいた
後述のＰＷＭ吐出量制御で吐出量が一定になるように制
御しようとするものである。すなわち、吐出量の安定化
により、１ライン内の濃度変化やページ内の濃度変化の
解消を図る事が可能となる。また、同時に、記録条件や
回復条件の最適化も行うことにより、吐出不良や記録紙
上のインク溢れによる画像品質の劣化を防止するもので
ある。

【００３３】（ＰＷＭ制御）次に、図面を参照して本実
施例のＰＷＭ吐出量制御方法を詳細に説明する。図７は
本実施例にかかる分割パルスを説明するための図であ
る。同図において、ＶＯＰ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ＶOPは、こ
の電圧を印加される電気熱変換体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
のの一つである。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。

【００３４】本実施例のＰＷＭ吐出量制御はプレパルス
幅変調駆動法とも言え、ひとつのインク液滴の吐出に際
してＰ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 の幅で順次パルスを与えるととも
に、インク温度に応じてプレパルスの幅を変調する。プ
レパルスは主に液路内のインク温度を制御するためのパ
ルスであり、本発明の吐出量制御の重要な役割を担って
いる。このプレヒートパルス幅は、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するのが好ましい。
インターバルタイムは、インク液路内のインクへのプレ
パルスのエネルギー伝達のための時間を確保するもので
ある。メインパルスは液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定するのが好ま
しい。

【００３５】例えば、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すよ
うな構造の記録ヘッドにおけるプレパルスの作用につい
て説明する。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液路
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、電気熱変換体（吐出ヒータ）は上記分割パルス
の印加によって熱を発生する。この電気熱変換体は、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
ータボード上に配設される。ヒータボードはシリコンに
より形成され、記録ヘッドの基板をなすアルミ板によっ
て支持される。天板には、インク液路等を構成するため
の溝が形成されており、天板とヒータボード（アルミ
板）とが接合することによりインク液路や、これにイン
クを供給する共通液室が構成される。また、天板には吐
出口が形成され、それぞれの吐出口にはインク液路が連
通している。

【００３６】図８に示される記録ヘッドにおいて、駆動
電圧ＶOP＝１８．０（Ｖ），メインパルス幅Ｐ3 ＝
４．１１４［μｓｅｃ］とし、プレパルス幅Ｐ1 を０〜
３．０００［μｓｅｃ］の範囲で変化させた場合、図９
に示すような吐出量Ｖd ［ｐｌ／ｄｒｏｐ］とプレパル
ス幅Ｐ1 ［μｓｅｃ］との関係が得られる。同図は吐出
量のプレパルス幅依存性を示す線図であり、図におい
て、Ｖ0 はＰ1 ＝０［μｓｅｃ］のときの吐出量を示
し、この値は図８に示すヘッド構造によって定まる。因
に、本実施例でのV0は環境温度ＴR ＝２５℃の場合でＶ
0 ＝１８．０［ｐｌ／ｄｒｏｐ］であった。

【００３７】図９の曲線ａに示されるように、プレパル
スのパルス幅Ｐ1 の増加に応じて、吐出量Ｖd はパスル
幅Ｐ1 が０からＰ1LMTまで線形性を有して増加し、パル
ス幅Ｐ1 がＰ1LMTより大きい範囲ではその変化が線形性
を失い、パルス幅Ｐ1MAXで飽和し最大となる。このよう
に、パルス幅Ｐ1 の変化に対する吐出量Ｖd の変化が線
形性を示すパルス幅Ｐ1LMT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。因に、曲線ａに示す本実施例では
Ｐ1LMT＝１．８７（μｓ）であり、このときの吐出量は
ＶLMT ＝２４．０［ｐｌ／ｄｒｏｐ］であった。また、
吐出量Ｖd が飽和状態となるときのパルス幅Ｐ1MAXは、
Ｐ1MAX＝２．１［μｓ］であり、このときの吐出量ＶMA
X＝２５．５［ｐｌ／ｄｒｏｐ］であった。

【００３８】パルス幅がＰ1MAXより大きい場合、吐出量
Ｖd はＶMAX 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パルスが印加され、上記微小
気泡がメイン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。この領域をプレ発泡領域と呼び、この
領域ではプレパルスを媒介にした吐出量制御は困難なも
のとなる。

【００３９】図９に示すＰ1 ＝０〜Ｐ1LMT［μｓ］の範
囲の吐出量とパルス幅との関係を示す直線の傾きをプレ
パルス依存係数と定義すると、プレパルス依存係数：ＫP ＝ΔＶｄｐ／ΔＰ１［ｐｌ／μｓｅｃ・ｄｒｏｐ］となる。この係数ＫP は温度によらずヘッド構造・駆動
条件・インク物性等によって定まるものである。すなわ
ち、図９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
ことが分かる。このように、記録ヘッドが異なるとプレ
パルスＰ１の上限値Ｐ1LMTが異なるため、後述するよう
に記録ヘッド毎の上限値Ｐ1LMTを定めて吐出量制御を行
う。因に本実施例の曲線ａで示される記録ヘッドおよび
インクにおいては、ＫP ＝３．２０９［ｐｌ／μｓｅｃ
・ｄｒｏｐ］であった。

【００４０】一方、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、吐出部のインク温度（記録
ヘッドの温度で代用できる場合がある）がある。図１０
は吐出量の温度依存性を示す線図である。同図の曲線ａ
に示すように、記録ヘッドの温度ＴH （この場合はスタ
ティックな温度特性なので吐出部のインク温度と等し
い）の増加に対して吐出量Ｖd は直線的に増加する。こ
の直線の傾きを温度依存係数と定義すると、温度依存係
数：ＫＴ＝ΔＶdT／ΔＴＨ［ｐｌ／℃・ｄｒｏｐ］となる。この係数ＫT は駆動条件にはよらず、ヘッドの
構造・インク物性等によって定まる。図１０においても
他の記録ヘッドの場合を曲線ｂ，ｃに示す。因に、本実
施例の記録ヘッドにおいてはＫT ＝０．３［ｐｌ／℃・
ｄｒｏｐ］であった。

【００４１】以上、図９および図１０に示す関係を実際
の制御図として図１１に示す。同図でＴ₀ は記録ヘッド
の保温温度であり、吐出部のインク温度がＴ₀ よりも低
い場合はサブヒータにより記録ヘッドを加熱する。した
がって、インク温度に応じた吐出量制御であるＰＷＭ制
御はＴ₀ 以上の温度で行うことになる。

【００４２】図１１でＰＷＭ領域と示した温度範囲が吐
出量を安定化できる温度範囲であり、本実施例では吐出
部のインク温度が３４〜５４℃の範囲である。図１１で
はプレパルスを１１ステップで変化させた場合の吐出部
のインク温度と吐出量の関係を示しており、吐出部のイ
ンク温度が変化してもインク温度に応じて温度ステップ
幅△Ｔ毎にプレパルスのパルス幅を変えることにより、
目標吐出量Ｖ_d0に対して△Ｖの幅で吐出量を制御するこ
とができる。

【００４３】図１２（Ａ）はインク温度とプレパルスの
対応表である。本実施例では、記録ヘッドとして交換可
能なＩＪＣを用いているが、カートリッジ毎に吐出量が
異なる場合にはヘッドごとにインク温度とプレパルスの
対応表を変えても良い。例えば、吐出量の小さめのカー
トリッジの場合に図１２（Ｂ）の表を、大きめの場合に
図１２（Ｃ）の表を用いても良いし、さらに吐出量のプ
レパルス依存係数や温度依存係数に応じて表を持たせて
も良い。

【００４４】（温度校正）本実施例に於ける記録ヘッド
の温度検知部材の校正は、本体電装基板上に設けたチッ
プサーミスタ５０２４を用いて、吐出部のインク温度の
変動が少ない非記録時に行うようにしている。チップサ
ーミスタ５０２４は、その検出回路と共に電装基板上に
設けられ、記録装置の出荷前に検出回路のばらつきを含
めて予め校正されている。

【００４５】チップサーミスタ５０２４は、記録装置本
体内の温度を検出できるので、記録ヘッドに保温や吐出
のためのエネルギーが投入されていない状態では、記録
ヘッドの温度と検出値が等しいと考えられる。また、記
録ヘッドに、そうしたエネルギーが投入された場合で
も、エネルギー投入後所定の時間経過すれば、記録装置
本体内の温度と記録ヘッドの温度とはほぼ同等になる。

【００４６】そこで、本実施例では、非記録時間の計測
を行うための非記録時間計時タイマーを具備し、非記録
状態が所定の時間以上となった場合に記録ヘッドの温度
検知部材の校正を行い、本体のチップサーミスタの検出
温度に記録ヘッドの温度検知部材の実測値を合わせるた
めの補正値を算出して、ＲＡＭないしはＥＥＰＲＯＭ６
２に格納して、以後実測値に補正値を合わせて記録ヘッ
ドの温度を演算するようにしている。ここで、本実施例
における非記録時間とは、記録ヘッドへのエネルギーの
投入がない状態であることから、記録の予備動作として
記録ヘッドを保温している場合はその時間を含めない。
また、電源ｏｆｆでもバッテリーバックアップされたタ
イマー手段が可能な場合は、タイマーの制御を簡略化す
るために電源ｏｆｆ時間を計測するようにしても良い。

【００４７】さらに、校正の実施時期として、非記録時
間が所定の時間以上になった時点毎に校正を行っても良
いが、非記録時間が所定の時間以上となった時点では校
正要求信号を発生しておくだけでその時点では実施せ
ず、次の記録開始前ないしは電源投入直後など記録ヘッ
ドへの新たなエネルギーが投入される前に実施するよう
にしても良い。

【００４８】記録装置の内部には発熱源として、記録ヘ
ッドの他にも記録装置の電源部や、電装基板上の制御素
子自体も挙げられ、場合に依っては、本体の基準温度セ
ンサであるチップサーミスタ５０２４の検知温度が記録
ヘッドを含めた記録装置内の他の場所の温度よりも高く
なってしまう場合がある。そこで、本実施例では、チッ
プサーミスタ５０２４の検出温度を記録装置の電源ｏｎ
時間を基に補正するようにしている。表１はそのための
補正テーブルであり、電源ｏｎ時間の計測は非記録時間
の計測を行うためのタイマーと同様のものを用いてい
る。

【００４９】

【表１】電源ｏｎ時間タイマーは、本実施例では、電源がｏｎさ
れてから記録ヘッドの温度センサ補正を行う時点までの
単純な経過時間を計測するようにしているが、電源の発
熱量や記録ヘッドの駆動回路の発熱量などの影響が大き
い場合には、電源ｏｎ時間に加えて記録ヘッドへの投入
エネルギーを基に演算した昇温分を補正するようにして
も良い。さらに、本体のチップサーミスタ５０２４の局
所的昇温に影響する過去のすべての電源ｏｎ時間や、記
録ヘッドへの投入エネルギーを基に補正を行っても良
い。

【００５０】図１４は、本実施例における記録ヘッドの
温度検知部材の校正のための処理フローであり、図５の
ブロック図とともに参照しながら校正処理を具体的に説
明する。

【００５１】まず、ステップＳ１００で電源が投入され
ると、ＣＰＵ６０はＥＥＰＲＯＭ６２に格納されている
Ｄｉセンサ補正値（ａ）をＣＰＵ６０内のＲＡＭに読み
込み、Ｄｉセンサを補正使用できる状態にする（Ｓ１１
０）。次に、電源ｏｎタイマをリセット／スタートさ
せ、本体のチップサーミスタ５０２４の昇温補正に備え
る（Ｓ１２０）。次に、Ｄｉセンサ補正のタイミングを
決めるための非記録時間タイマをリセット／スタートさ
せる（Ｓ１４０）。この状態で、非記録時間タイマがｕ
ｐするか（Ｓ１５０）、印字信号が入力されるか（Ｓ１
６０）を判断しつつ待機（スタンバイ）している。

【００５２】印字信号が先に入力された場合は印字に備
えて、ヘッド保温を開始する（Ｓ１７０）。この場合、
保温のための温度検知は記録ヘッドのＤｉセンサをＥＥ
ＰＲＯＭ６２に格納されていた補正値で補正して行うこ
とになる。保温に続いて記録動作（印字）が行われ（Ｓ
１８０）た後、ヘッド保温を停止する（Ｓ１９０）。印
字中には前記の様に、記録ヘッドの検出温度に基づいて
ＰＷＭ吐出量制御方法による吐出の安定化を行うことが
できる。また、上記のヘッド保温および記録動作では記
録ヘッドにエネルギーが投入されるので、記録ヘッドの
温度は本体電装基板上のチップサーミスタ５０２４の温
度とは異なり一般的には高くなる。そのため、記録終了
後は、非記録時間タイマをリセット／スタートさせ（Ｓ
１４０）、Ｄｉセンサの補正タイミングを待ち直す。

【００５３】スタンバイ中に非記録時間タイマがｕｐし
た場合、すなわち、記録装置本体内の温度（チップサー
ミスタ５０２４の温度）と記録ヘッドの温度とがほぼ同
等になったと考えられる場合は、Ｄｉセンサの補正を行
う。この実施例では３０分経過すると非記録時間タイマ
がｕｐするよう設定している。Ｄｉセンサの補正は、ま
ず、基準サーミスタ（チップサーミスタ５０２４）温度
（Ｔｄ）の読み込みを行い（Ｓ２００）、昇温補正のた
めの電源ｏｎタイマのデータを参照して（Ｓ２１０）基
準サーミスタ温度の昇温補正を行う。昇温補正はプログ
ラムＲＯＭ６１に格納されている表１のテーブルの補正
値ｂを用いて行う（Ｔｔ＋ｂ）。

【００５４】次に、Ｄｉセンサ温度（Ｔｄ）を読み込み
（Ｓ２３０）、Ｄｉセンサの補正値（ａ）の算出を行う
（Ｓ２４０）。Ｄｉセンサの補正値は、昇温補正後の
基準サーミスタ５０２４の温度（Ｔｔ＋ｂ）とＤｉセン
サ温度（Ｔｄ）との差（Ｔｔ＋ｂ−Ｔｄ）としてを求め
る。上記のようにして求めた記録ヘッドの温度センサで
あるＤｉセンサの補正値（ａ）をバックアップ用のＥＥ
ＰＲＯＭに格納し、次の温度制御に用いるためにＣＰＵ
６０内のＲＡＭに残す（Ｓ２５０）。これで、Ｄｉセン
サの補正が終了したので、次の補正タイミングあるいは
印字に備え、Ｓ１４０に戻る。

【００５５】以上の様に記録ヘッドの温度検知部材を簡
単に校正できるので、本実施例の記録ヘッドの様に交換
可能な場合でも、記録ヘッドの温度制御を安定して行う
ことが可能となる。また、以上のように簡易に校正した
記録ヘッドの温度検知部材を用いて制御する事により、
実際の吐出量はインク温度によらず安定して制御でき、
濃度が均一で高品位な記録画像を得ることができる。

【００５６】尚、本実施例では非記録時間が３０分を経
過すると補正を行っているが、要求される校正（補正）
の精度に応じて適宜設定するばよい。

【００５７】また、本実施例では記録ヘッドの温度検知
部材を校正して用いる例として、吐出量を制御するため
のダブルパルスのＰＷＭを用いたが、シングルパルスの
ＰＷＭを用いても、トリプルパルス以上のパルスのＰＷ
Ｍを用いても良い。また、本実施例では、記録ヘッドの
温度に応じて最適な吐出を行う様に制御した例を示した
が、たとえば、記録ヘッドの温度が所定の範囲内になる
様に記録速度を変更したり、記録猶予（待機）するなど
の制御に用いても良い。また、記録ヘッドの駆動制御の
みならず、吐出安定化手段としての公知の回復系、例え
ば、記録ヘッドからのインク強制排出手段、ワイピング
手段や予備吐出手段の制御に校正された温度検知部材の
検知温度を用いることも可能である。

【００５８】（実施例２）本実施例では、記録ヘッドの
温度検知部材（Ｄｉセンサ）の校正のタイミングを、温
度検知部材の検知温度変化率の計測に依り判断する例を
示す。本発明は、記録ヘッドの構成ないしは記録ヘッド
の温度検知部材自体の構成などに制限されるものではな
いので、それらは上述の実施例１と同一として、校正の
タイミング判断方法に絞って図１５で説明する。なお、
図１５において図１４と同一スッテプには同一の符号を
付す。

【００５９】本実施例では、電源投入された直後からＤ
ｉセンサの検知温度の変化率を計測する（Ｓ３００）。
検知温度の変化率は予め決められた所定の時間毎の温度
の偏差を演算することに依って計測している。本実施例
では、１分毎に検知温度を読み込み、ＣＰＵ６０内のＲ
ＡＭに格納して現在の検知温度と１分前の検知温度との
差を検知温度変化率（α）と算出している。ステップＳ
３１０で、変化率が０．２ｄｅｇ／ｍｉｎ未満の場合
に、すなわち、記録装置本体内の温度（チップサーミス
タ５０２４の温度）と記録ヘッドの温度とがほぼ同等に
なったと考えられる時、記録ヘッドのＤｉセンサの校正
を行う（Ｓ３１０）。ただし、本実施例では頻繁な校正
を避けるために、電源ｏｎ１回につき一度だけ補正を行
う様に、補正の実施有無判定を行っている（Ｓ３２
０）。一度目の場合は、前記実施例と同様に校正を行
い、最後に校正実施済を記録する様にしている（Ｓ３３
０）。

【００６０】本実施例では、センサの補正はヘッド交換
された場合などに一度だけ実施すれば良いので、電源ｏ
ｎ後に少なくとも一度行えば十分であると考えている。
そのため、前記実施例に示した比較的長時間の電源ｏｎ
後の温度補正方法である本体基準温度センサの昇温補正
は省いても良い。本実施例では、電源投入後比較的早期
に記録ヘッドの校正がなされると考えられるので、電源
ｏｎ／ｏｆｆが頻繁でない場合はＥＥＰＲＯＭ６２のよ
うな書き換え可能な記憶素子がなくても、電源投入後の
数枚の印字をＲＯＭに予め格納した温度補正の平均値を
用いて行うことにしても良い。

【００６１】また、記録ヘッドの交換を、記録ヘッドの
着脱をメカニカルＳＷで検知するなど、何らかの形で検
出できる場合は、記録ヘッドの交換信号が入力された
後、変化率が所定値よりも小さい場合に一度だけ校正を
行う様にしても良い。

【００６２】なお、本実施例では変化率が０．２ｄｅｇ
／ｍｉｎ未満の場合に、記録ヘッドのＤｉセンサの校正
を行っているが、要求される校正（補正）の精度に応じ
て基準となる変化率を設定することができる。

【００６３】（実施例３）本実施例では、記録ヘッドの
温度検知部材の誤補正を防止する方法の例について示
す。記録ヘッドの温度検知部材の断線などの故障や、本
体の検出回路の異常に依り正常な温度が検出できていな
い場合がある。特に、交換式のヘッドの場合、温度検知
部材の電気的接続が一時的に不良となる場合がある。ま
た、静電ノイズに依り検出回路の一時的な異常が生ずる
場合もある。

【００６４】そこで、本実施例では、図１６に示すよう
に一時的な異常が発生した場合に温度検知部材の校正を
猶予ないしは中止する。なお、図１６において図１５と
同一スッテプには同一の符号を付す。

【００６５】図１６のスッテプＳ３４０に示すように補
正値が１０以上の値となった場合は、上述の以上が発生
していると判断して補正値の格納・更新を行わない。補
正値が１０未満の場合は補正値の更新を行う（Ｓ２５
０）。本実施例では、補正値異常が生じた場合、次の補
正タイミングが来るのを待つようにしているが、温度異
常としてユーザに警告表示して記録ヘッドのつけ直しを
促しても良い。

【００６６】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用する方式の記録ヘッド、記録
装置に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【００６７】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
行なうものが好ましい。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
電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越え
る急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を
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させて、結
果的にこの駆動信号に一対一対応し液体（インク）内の
気泡を形成出来るので有効である。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、少なくとも一つの滴を形成する。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なわ
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４３
４５２６２号明細書に記載されているようなものが適し
ている。尚、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、更に優れた記録を行なうことができ
る。

【００６８】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
の組み合わせ構成（直線状液流路又は直角液流路）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４
４５９６００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年第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せる構成を開
示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた構
成としても本発明は有効である。

【００６９】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、記
録ヘッドに設けた温度検知部材を本体に設けた基準温度
センサで簡易に校正する構成したことにより、吐出の安
定化に重要な記録ヘッドの温度を高精度で検出すること
が可能となり、高品位な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が実施もしくは適用される好適なインク
ジェット記録装置の構成を示す斜視図である。

【図２】交換可能なカ−トリッジを示す斜視図である。

【図３】記録ヘッドの断面図である。

【図４】回復系ユニットの模式的斜視図である。

【図５】記録制御フロ−を実行するための制御構成を示
すブロック図である。

【図６】本実施例で使用しているヘッドのサブヒ−タ
−、吐出用（メイン）ヒ−タ−、温度センサの位置関係
を示す図である。

【図７】吐出の温度安定化制御にかかわる記録ヘッドの
駆動パルスの説明図である。

【図８】本発明を適用可能な記録ヘッドの一構成例を示
すそれぞれインク液路に沿った概略縦断面図および概略
正面図である。

【図９】吐出量のプレパルス依存性を示す線図である。

【図１０】吐出量の温度依存性を示す線図である。

【図１１】吐出量制御に関する説明図である。

【図１２】吐出量制御のためのインク温度とプレパルス
変換テーブルである。

【図１３】本実施例で使用している記録ヘッドの温度セ
ンサの出力特性を示す図である。

【図１４】実施例１における記録ヘッドの温度検知部材
の校正を示すフローチャートである。

【図１５】実施例２における記録ヘッドの温度検知部材
の校正を示すフローチャートである。

【図１６】実施例３における記録ヘッドの温度検知部材
の校正を示すフローチャートである。

【符号の説明】

８ｂ記録ヘッド８ｃ吐出用（メイン）ヒーター８ｄサブヒーター８ｅ温度センサ９キャリッジ６０ＣＰＵ７８ゲートアレイ７８ｂプリントバッファ７８ｃラインデューティーバッファ１０８吐出口５０１２記録ヘッド５０１３吐出用（メイン）ヒーター５０１４サブヒーター５０２５チップサーミスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 9012−2ＣＢ４１Ｊ 3/04 １０４Ｋ (72)発明者高橋喜一郎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】インクを吐出する記録ヘッドに設けられ
たヘッド温度検知部材と、本体に設けられた基準温度検知部材と、この基準温度検知部材によって検知された基準温度に基
づいて、前記ヘッド温度検知部材によって検知されたヘ
ッド温度を所定のタイミングで校正する校正手段とを具
備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】前記校正手段は、非記録期間を計時する
ためのタイマー手段を有し、非記録期間が所定の時間以
上経過した場合に、前記基準温度検知部材によって検知
された基準温度に基づいて、前記ヘッド温度検知部材に
よって検知されたヘッド温度を校正すること特徴とする
請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】前記校正手段は、所定時間内の前記温度
検知部材の基準温度変化率を計測するための温度変化率
計測手段を有し、温度変化率が所定の値よりも小さい場
合に、前記基準温度検知部材によって検知された基準温
度に基づいて、前記ヘッド温度検知部材によって検知さ
れたヘッド温度を校正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装置。
【請求項４】前記校正手段は、前記記録ヘッドの交換
を検出する交換検出手段を有し、前記記録ヘッドの交換
を検出した場合に、前記基準温度検知部材によって検知
された基準温度に基づいて、前記ヘッド温度検知部材に
よって検知されたヘッド温度を校正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装置。
【請求項５】前記校正手段は、校正前の前記温度検知
部材によって検知されたヘッド温度と前記基準温度検知
部材によって検知された基準温度との差を演算して温度
補正量とする温度補正量演算手段を有し、前記温度補正量が所定の温度以上の場合は校正を中止す
る校正異常検出手段を具備したことを特徴とする請求項
１乃至４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】前記記録ヘッドは、熱エネルギーによっ
てインクに状態変化を生起させ、該状態変化に基いてイ
ンクを吐出させることを特徴とする請求項１乃至５のい
ずれかに記載のインクジェット記録装置。