JPH06336025A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低コストでインクジェット記録装置における
画像品位を向上させ、かつスループットを向上させる。 【構成】 新しい記録ヘッドが装着されたことを検知し
て、その記録ヘッドの温度センサーの特性を推測するこ
とによって、温度センサーの特性を精度良く、かつ短時
間で求めることができるようにしたインクジェット記録
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像品位及びスループ
ットの向上を可能にするインクジェット記録装置に関す
るものである。

【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。

【０００３】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）滴を吐出飛しょうさせ、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。

【０００４】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。このインクジェット記
録装置では、ノズル内のインク中に熱エネルギーを印加
して発泡を生起し、該発泡力によって記録ヘッドからイ
ンクを吐出させて記録を行うため、上記要求を満たすの
に必要なインクの吐出の安定化、インク吐出量の安定化
は記録ヘッドの温度管理が非常に重要になっている。

【０００５】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、温度検知手段を設けてヘ
ッドの温度を検出するいわゆるクローズドループ方式
や、もしくはヘッドへの投入エネルギーからヘッド温度
の推移を演算推定する温度演算方式によってヘッド温度
を検出し、該記録ヘッドの検出温度に基づいて該記録ヘ
ッドの温度を所望範囲に制御する方法あるいは、上記２
つを併用する方法が採られていた。例として、特開平５
- ３１９０６号公報では熱的に安定な状態で記録ヘッド
上の温度検知手段からの検知温度と、演算推定された演
算温度との差を用いて演算時に使用する値（テーブル
等）を補正して高精度化を達成している。また、特開平
５- ３１９１８号公報では記録ヘッド上の温度検知手段
を非記録時、あるいは温度変化の無いタイミングに記録
装置本体内蔵の環境温度検知手段によって上記記録ヘッ
ドの温度検知手段の補正を行っている。さらに、特開平
５- ６４８９０号公報では、上記温度検知手段による検
知温度と上記演算温度との比を演算温度補正に用いてい
る。これらの例は、交換方式の記録ヘッドの問題点であ
る上記温度検知手段のバラツキや記録ヘッド個々の熱時
定数の差や吐出時の熱効率の差などのヘッド特性を補正
する方法である。

【０００６】上記温度演算方式の手段の概略は、対象物
の温度の挙動（昇温温度）を、単位時間あたりに投入し
たエネルギーによって昇温した対象物の温度が単位時間
経過後毎に何度に降温していくかを予め設定して於き、
現在の対象物の温度を過去の各単位時間あたりに昇温し
た温度が現時点に於いて何度に降温しているかの総和を
演算することにより推定するものである。

【０００７】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−
を利用して飛しょう的液滴を形成し、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−タが用いられる。また、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。

【０００８】また、近年になってラップトップパソコン
に代表される可搬型のＯＡ機器の登場により、可搬型の
プリンタ−等に於いても、高品位なものが求められるよ
うになってきた。その様な可搬型のものについては、構
造上、小型化設計の為、特にヘッドやインクタンクが交
換可能タイプのものが今後さらに主流になっていくと考
えられる。又、ホ−ムパ−ソナルユ−スのワ−プロ、パ
ソコン、ファクシミリの増大によるメンテナンス性の面
からも、ますます交換可能なカ−トリッジタイプのもの
が主流になっていくと考えられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
インクジェット記録装置で安定した吐出を行わせるため
には、記録ヘッドの温度管理が重要であり各種方法によ
り、記録ヘッドの温度を精度良く求めようとしている。
ところが、記録ヘッドに温度検知手段を設けてヘッドの
温度を検出する場合、例えばダイオードセンサーの出力
電圧の温度依存性を用いて温度を検知する場合、温度−
出力電圧の比例係数（以下、傾きと呼ぶ）はセンサー個
々でそれほどのばらつきはないが（ヘッドの温度管理に
用いる場合）、オフセット（同一温度下での出力値ばら
つき）がセンサー個々にかなりのばらつきを有してい
る。そのため同一出力電圧を得てもＤｉセンサーの特性
（ランク）がわからないと絶対値としてのヘッド温度が
わからない。Ｄｉセンサーランクの説明図を図４に示
す。横軸が温度、縦軸がＤｉセンサーの出力電圧であ
り、各ランクの中心値を線図にしてある。実際は各ラン
ク毎に電圧値は幅を有していて、隣のランクに接してい
る。あるヘッドのＤｉセンサーが２０℃の時に１. １２
５Ｖの出力であったとする。前述のように傾きはほぼ一
定で、例えば、 −５. ０［ｍＶ／℃］ である。よって２５℃時に換算すると出力電圧は１. １
Ｖとなる。このようにＤｉセンサーの出力電圧値を傾き
値を用いて２５℃環境に換算し、その換算値を予め用意
してある換算表と比較してランクを決定する。本例のＤ
ｉセンサーは２５℃での出力電圧のばらつきが、 １. １ ± ０. ０５［Ｖ］ であるため、前述の傾き値、−５. ０ｍＶ／℃から同一
出力電圧で±１０℃のばらつきが生じる。よって総ラン
ク数を１０ランクに設定すれば１ランク中の温度ばらつ
きは２℃に、２０ランクに設定すれば１℃になりヘッド
温度管理に必要な精度で上記ランク数が決定する。

【００１０】上記のランク測定を、例えば予めヘッドの
製造時に測定して、そのランク値に対応させて、ヘッド
に切り欠きを設けたり、ＥＥＰＲＯＭ等の目盛りにラン
ク値を書き込んでおく等を行っておくことにより、本体
装着時にそのランクを読みとり精度良く記録ヘッドの温
度を読みとることが可能である。しかし、ダイオードラ
ンク値を記録ヘッド自体に記憶させる場合、記憶させる
手間と記憶手段（例えばＲＯＭ等）を記録ヘッド毎に持
つので非常にコストがかかる。また、記録ヘッドにダイ
オードランク値用の接点を持たせ、その組み合わせでダ
イオードランクを検知させる方式は、情報量の分、上記
接点と読み取り用の配線が必要であり装置の大型化、コ
ストアップが問題となっていた。

【００１１】よって、記録装置本体で記録ヘッドのダイ
オードランクを測定することで、上記問題点は解決でき
そうに考えることができる。具体的には本体内のサーミ
スタ等の温度の値とヘッド温度とが、同一とみなされる
時にサーミスタ温度とダイオードセンサー温度を一致さ
せる方法である。

【００１２】しかしながら、例えば新しい記録ヘッドを
本体に装着する際、それまで、その記録ヘッドは本体と
別の環境、例えば極端な場合、冬の寒い倉庫であると
か、夏の暑い車の中など、本体の置かれている環境に対
して、温度差のある環境に放置されることが考えられ
る。

【００１３】その場合、上記説明したようにダイオード
ランクを測定するためには、記録ヘッドを本体に装着後
かなりの時間を待つ必要がある。また、その時間を待た
ないでダイオードランクを測定すればそのランク値の測
定誤差が大きくなり、精度良く記録ヘッドの温度を求め
ることができない場合がある。その結果、記録ヘッドか
らのインクの吐出の安定化や、インクの吐出量の安定化
を達成できない場合がある、という欠点がある。

【００１４】

【課題を解決するための手段およびその作用】本発明
は、新しく装着された記録ヘッドの温度センサーの特性
を精度良く、かつ短時間で求めることにより、インクジ
ェット記録ヘッドの温度を正確に読み取り、インクジェ
ット記録装置のインクの吐出を安定化させるようにした
ものである。そのため、あたらしい記録ヘッドが装着さ
れていると検知されたことに応じて、その記録ヘッドの
温度センサの特性を推測するものである。

【００１５】また、本発明は本実施例中述べられる他の
構成との組み合わせにより更なる利点を生み出すもので
ある。すなわち、本発明は、より精度の高い記録ヘッド
の判別を従来の考え方を一掃して異なる要素に着目し
て、合理的な記録ヘッド認識方法を実施できるようにし
たものである。

【００１６】具体的代表例として、本発明は、インクジ
ェット記録ヘッドのインク吐出用発熱素子を駆動する駆
動条件を決定するための情報であって、記録ヘッドから
得られる少なくとも複数の情報を用いて、該記録ヘッド
の継続使用か交換後の記録ヘッドかを判別する記録ヘッ
ド認識方法を可能にするものである。このように、イン
ク吐出用発熱素子を駆動する駆動条件を決定するための
情報に着目することで、実際の駆動時のばらつきや記録
品位を保証でき、同等の記録ヘッドが交換されたときに
は新たに駆動条件を設定し直さずに記録を開始できるの
で、設定に要する無駄がなく且つ高品位を保つことがで
きる。また、この条件を基準に採用することで、記録条
件を設定し直すべきものがより明確となるため、記録が
像のばらつきを減少できる。

【００１７】また、上記複数情報は、記録ヘッドの吐出
ヒータ自体の物理的特性に関する情報と記録ヘッドの温
度検出用に使用される素子自体の物理的特性に関する情
報を含むか、記録ヘッドの上記発熱素子を駆動して得ら
れる温度変化情報と記録ヘッドの温度調節に使用される
加熱素子を駆動して得られる温度変化情報とを含むこと
で、より正確さを明確にする。更に、インクジェット記
録ヘッドのインク吐出用発熱素子を駆動する駆動条件を
決定するための情報であって記録ヘッドの第１の構成発
熱要素を駆動することで得られる温度変化情報と記録ヘ
ッドの別の第２構成要素自体の物理的特性と、を用いて
該記録ヘッドの継続使用か交換後の記録ヘッドかを判別
する記録ヘッド認識方法では、情報の判別を最小化で
き、例えば４ヘッド部を一体化した記録ヘッドでは、判
別をより正確且つ判別すべき情報数も減少できる利点が
ある。

【００１８】本発明においては、１）ヘッド特性値を用
いて記録ヘッドのＩＤとする、２）ヘッド特性値に暫定
・確定の定義付けを行う、３）記録ヘッドの熱的状態で
ヘッド特性測定の実施可否を判断する、４）ヘッド特性
補正時のランク許容値を通常立ち上げ時と異ならせるこ
とが好ましい。その詳細は実施例の説明から理解できよ
う。特に、これら４つの手段を用いるとベストモードで
ある。以下に示す説明で、熱的状態が安定で温度変化が
少ない場合を本発明実施例中ではでは、印字ヘッド上の
ダイオードDiセンサの温度変化が１０秒間に０. ２℃以
下と定義したが、温度検出手段及びその変化幅の大小は
これに限った訳ではなく、それぞれの測定目的に応じて
変えても良い。

【００１９】

【実施例】

（第１実施例）図７は、本実施例が適用されるシリアル
方式インクジェットカラープリンターを示す。記録ヘッ
ド１は複数のノズル列を有しインク滴を吐出することに
より記録媒体上にドット形成により画像記録を行うデバ
イスである。( 本図では、記録ヘッド固定レバーに被わ
れて直接図中には示されていない。）又、後述の様に本
例では複数色のインク滴を吐出可能なように、複数の印
字ヘッドが一体となって記録ヘッド１を形成している。
異なる印字ヘッドからは異なる色インクが吐出され、こ
れらのインク滴の混色により記録媒体上に色画像が形成
される。印字データはフレキシブルケーブル１０により
プリンタ本体の電気回路から印字ヘッドに伝達される。
印字ヘッド列１Ｋ（黒）、１Ｃ（シアン）、１Ｍ（マゼ
ンタ）、１Ｙ（イエロー）は、本図では４色分の記録ヘ
ッドが一体となって構成されている。そして記録ヘッド
１はキャリッジ３に着脱自在になっている。往走査では
この順番でインクを吐出する。例えばレッド（以下Ｒ）
を作る場合、まずマゼンタ（以下Ｍ）が記録媒体上に着
弾されそのあとＭのドット上にイエロー（以下Ｙ）が着
弾されてレッドのドットとして見えるようになる。以下
同様にグリーン（以下Ｇ）の場合はＣ、Ｙの順番に、ブ
ルー（以下Ｂ）ではＣ、Ｍの順番にそれぞれ着弾し色を
形成する。ただし、各印字ヘッドは一定間隔（Ｐ１）を
もって配置されているため、例えばＧのベタ印字をする
ときＣを印字した後２＊Ｐ１分遅れてＹの印字が行われ
る。即ち、Ｃベタの上にＹベタを印字することになる。
このキャリッジ３は不図示の位置検知手段によりキャリ
ッジの走査速度及び印字位置を検出して主走査方向の移
動制御を行う。この動力源はキャリジ駆動モータであ
り、タイミングベルト８により伝達されてガイド軸６、
７上を移動する。この主走査動作中に印字が行われる。
桁方向の印字動作は片方向印字と両方向印字がある。通
常、片方向印字はキャリッジがホームポジション（以下
ＨＰ）から反対方向に移動する時（往方向）のみ印字
し、ＨＰに戻る方向（復方向）は印字動作を行わない。
即ち、高精度の印字が可能となる。それに対して両方向
印字は、往、復両方向とも印字動作を行う。よって高速
度の印字が可能になる。

【００２０】副走査方向の送りは不図示の紙送りモータ
ーにより駆動されたプラテンローラ１１により記録媒体
１２が送られる。同図矢印ｃ方向に給紙され、印字位置
に到達したら上記印字ヘッド列により印字動作が行われ
る。

【００２１】次にキャリッジ上の記録ヘッドについて述
べる。図１０および図１１示すようにキャリッジ３内に
はＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙのインクを各々吐出する４つの印字ヘ
ッド（図８）とインクを貯蔵、供給するインクタンク２
ｂｋ、２ｃ、２ｍ、２ｙとが搭載されている。これら４
つのインクタンクは各々キャリッジ３に着脱可能な構成
で、インクが無くなった時点で新たなインクタンクを色
別に交換することができる。

【００２２】記録ヘッド固定レバー４は、記録ヘッド１
をキャリッジ３に位置ぎめ固定するためのものであり、
キャリッジ３のボス３ｂと記録ヘッド固定レバー４の穴
４ａが回転自在に嵌合しており、記録ヘッド１は上記レ
バーの開閉によって記録ヘッドが交換可能になる。ま
た、記録ヘッド固定レバー４とキャリッジ３のストッパ
３ｄが噛み合うことによって上記記録ヘッド１をキャリ
ッジ３上に正確に固定する。さらに、記録ヘッド１上部
の接点群１１１は不図示の記録ヘッド固定レバーにある
対応接点群と接合する。これら接点群が接合することに
より４色分の印字ヘッドの吐出ヒータ及びサブヒータ駆
動の駆動信号、前述のヘッド特性、ダイオードセンサ値
等が記録装置本体から送信あるいは検知可能となる。

【００２３】記録ヘッド１の詳細について説明する。図
８、図９に示すように、印字ヘッドは列状に設けられた
複数個の吐出口１Ａよりインク滴を吐出させるために、
印加電圧が供給され熱エネルギーを発生させる電気熱変
換体（以下吐出ヒータ１Ｂ）が各吐出口毎にヒータボー
ド２０Ｇ上に配設されている。そして駆動信号の印加に
よって、前記吐出ヒータ１Ｂを加熱しインク滴を吐出さ
せる。ヒータボード２０Ｇには、吐出ヒータ１Ｂが複数
個並んで配置された吐出ヒータ列２０Ｄが配設され、そ
の近傍にインク滴を吐出しないダミー抵抗２０Ｅが配設
される。前記ダミー抵抗２０Ｅは、吐出ヒータ１Ｂと同
様の条件で作成されたものであるためこの抵抗値を測定
することにより一定電圧を印加した場合の吐出ヒータの
生成エネルギー（Watt／時）が検知できる。吐出ヒータ
の発生エネルギーは、印加電圧Ｖ（Volt）、吐出ヒータ
抵抗値Ｒ（Ω）のときＶ² ／Ｒで算出できるので、上記
抵抗体のバラツキによって吐出ヒータは特性が変ること
になる。これら抵抗体は、製作時のバラツキとして、例
えば±１５％のバラツキを有する場合がある。この吐出
ヒータ特性のバラツキを検知して各記録ヘッド毎に最適
な駆動条件を設定することにより記録ヘッドの高寿命
化、高画質化が可能となる。

【００２４】また、本方式のインクジェットプリンタは
インクに熱エネルギーを投入しインク吐出をさせている
ため記録ヘッドの温度管理が必要となる。そのためヒー
タボード上にはダイオードセンサ２０Ｃが配設され吐出
ヒータ近傍の温度を測定しインク吐出あるいは温度調節
用の投入エネルギーを制御している。

【００２５】また、インクの物性として低温時の高粘度
化等による吐出不良を防止するためインク吐出とは別に
ヒータボード上に電気熱変換体（以下サブヒータ２０
Ｆ）を有している。サブヒータ２０Ｆに投入されるエネ
ルギーもダイオードセンサ２０Ｃによる温度管理がなさ
れる。サブヒータ２０Ｆも吐出ヒータ１Ｂと同様の条件
で作成されたため、前記ダミー抵抗２０Ｅの抵抗値を測
定することによりそれらの抵抗値バラツキが検知でき
る。

【００２６】ここで、ヘッド温度演算アルゴリズムにつ
いて説明する。

【００２７】（制御全体の流れの概要）前述の通り、イ
ンクジェット記録装置にあっては、記録ヘッドの温度を
一定領域内に制御する事によって吐出、吐出量の安定化
が図られ、高画像品位の記録が可能になる。該安定した
高画像品位の記録を実現する為の、記録ヘッドの温度の
演算検出手段、該温度に応じた最適駆動制御方法等の概
要を以下に記す。

【００２８】（１）目標温度の設定 以下説明する吐出量安定化の為のヘッド駆動制御は、ヘ
ッドのチップ温度を制御の基準とする。即ちヘッドのチ
ップ温度を、その時点で吐出している１ドットあたりの
吐出量を検出する代用特性としている。しかし、チップ
温度が一定であってもタンク内のインク温度は環境温度
に依存するので吐出量は異なる。この差異を解消する目
的で、環境温度別に（即ちインク温度別に）吐出量が同
等になるヘッドのチップ温度を定めた値が目標温度であ
る。目標温度は目標温度テーブルとして予め設定してお
く。本実施例で使用する目標温度テーブルを図２４に記
す。

【００２９】（２）記録ヘッド温度の演算手段 記録ヘッド温度を過去の投入エネルギーから推定演算す
る。演算手段は、記録ヘッドの温度推移を単位時間当た
りの離散値の積み重ねとして扱う離散値積み重ね演算手
段と、該離散値に応じた記録ヘッドの温度の温度推移を
投入可能なエネルギーの範囲内で予め演算しておきテー
ブル化した既演算テーブル手段と、該テーブルが単位時
間当たりの投入エネルギーと経過時間の２次元のマトリ
ックスで構成されている２次元テーブル構成手段とを有
する。本発明に於ける温度演算アルゴリズム手段に於い
ては更に、複数の熱伝導時間の異なる部材を組み合わせ
て構成されている記録ヘッドをモデル的に実際よりも少
い数の熱時定数で代用するモデル化手段と、該モデル単
位（熱時定数）毎に必要演算間隔と必要データ保持時間
を分けて個々に演算を行う演算アルゴリズム手段と、熱
源を複数設定し個々の熱源毎に上記モデル化単位で昇温
幅を演算し後に加え合わせてヘッド温度を演算する複数
熱源演算アルゴリズム手段を設けたことを特徴としてな
す。

【００３０】（３）ＰＷＭ制御 各環境化でヘッドが上記目標温度テーブルに記されてい
るチップ温度で駆動が行われれば吐出量の安定化は図ら
れる。だがチップ温度は印字ｄｕｔｙ等に応じて時々変
動しており一定ではない。吐出量の安定化を図る目的
で、ヘッドの駆動をマルチパルスＰＷＭ駆動にし、温度
に依存させずに吐出量の制御を行う手段がＰＷＭ制御で
ある。本実施例では、ヘッド温度とその環境化での目標
温度との差により、その時点で最適な波形／幅のパルス
を規定したＰＷＭテーブルを予め設定して於き、吐出駆
動条件を定める。

【００３１】（４）サブヒータ駆動制御 ＰＷＭ駆動を行っても所望の吐出量が得られない場合
に、サブヒータを駆動することによってヘッド温度を目
標温度に近づける制御がサブヒータ制御である。ヘッド
温度を所定の温調温度に制御する。

【００３２】（温度予測制御）本製品に於いて記録ヘッ
ドの温度を推定する基本式は以下の熱伝導の一般式に準
じる。

【００３３】・ 加熱時 △temp＝ａ｛１−ｅｘｐ［−ｍ＊Ｔ］｝ ……(1) ・ 加熱の途中から冷却 △temp＝ａ｛ｅｘｐ［−ｍ（Ｔ−Ｔ1 ）］−ｅｘｐ［−ｍ＊Ｔ］｝……(2) 但し、 temp；物体の昇温温度 ａ；熱源による物体の平衡温度 Ｔ；経過時間 ｍ；物体の熱時定数 Ｔ1 ；熱源を取り去った時間 記録ヘッドを集中定数系として扱えば、熱時定数毎に印
字Ｄｕｔｙに応じて上記(1),(2) を計算する事により、
理論上は記録ヘッドのチップ温度は推定できる。

【００３４】しかし一般には処理速度の問題から上記演
算をそのまま行う事は困難である。

【００３５】・ 厳密には全ての構成部材が異なる時定
数を持っており、また部材間で時定数が生じるので、演
算回数が膨大になる。

【００３６】・ 一般的にＭＰＵでは直接指数演算は行
えないので、近似計算を行うか換算表から求めるなどし
なくてはならず演算時間が短縮できない。

【００３７】上記問題を次にあげるモデル化、及び演算
アルゴリズムで解決している。

【００３８】（１）モデル化 前記構成よりなる記録ヘッドにエネルギーを投入し、該
記録ヘッドの昇温過程のデータをサンプリングしたとこ
ろ、図１９のような結果を得た。

【００３９】但し、上表中縦軸は、Ｌｎ（１ー△ｔ／
ａ） →ａ；平衡温度 横軸は、経過時間 上記構成よりなる記録ヘッドは厳密には多くの熱伝導時
間の異なる部材の組み合わせで構成されているが、上記
ログ変換を行った昇温データと経過時間の関数の微分値
が一定である範囲に於いては（即ち上表に於ける傾きが
一定であるＡ、Ｂ，Ｃの範囲に於いては）、実用上単一
部材の熱伝導として扱えることを示している。

【００４０】以上の結果から本実施例では、熱伝導に関
するモデルに於いては記録ヘッドを２つの熱時定数で取
り扱うこととする。（上記結果では、３つの熱時定数を
持つモデル化を行う方がより正確に回帰が行えることを
示しているが、上表のＢとＣのエリアに於ける傾きがほ
ぼ等しいと判断し演算効率を優先して本実施例では２つ
の熱時定数で記録ヘッドをモデル化するものである。）
具体的には、一方の熱伝導は０．８秒で平衡温度まで昇
温する時定数を有するもののモデル化であり（上表では
Ａの領域に相当）、もう一方は５１２秒で平衡温度まで
昇温する時定数を有するもののモデル化である（上表で
はＢ及びＣの領域のモデル化である）。更には、本実施
例では記録ヘッドを以下のように扱いモデル化する。

【００４１】・熱伝導中の温度分布は無視できるものと
し全て集中定数系で扱う。

【００４２】・熱源は、印字のためのヒートと、サブヒ
ータのヒートの２つを想定する。図２０にモデル化した
熱伝導の等価回路を記す。

【００４３】（２）演算アルゴリズム 本実施例でのヘッド温度の演算は、前記の熱伝導の一般
式を以下のように展開して用いる。

【００４４】＜ＥＸ．熱源ＯＮ後ｎｔ時間経過後の温度
の推定手段＞

【００４５】

【数１】

【００４６】以上のように展開したことにより、<1> 式
が<2ー1>+<2-2>+<2-3>+----+<2-n>と一致する。ここで、 <2ーn> 式；時刻０からｔまで加熱し、時刻ｔからｎｔま
で加熱をＯＦＦした場合の、時刻ｎｔに於ける対象物の
温度に等しい。

【００４７】<2ー3> 式；時刻(n-3) から(n-2) まで加熱
し、時刻(n-2) からｎｔまで加熱をＯＦＦした場合の、
時刻ｎｔに於ける対象物の温度に等しい。

【００４８】<2ー2> 式；時刻(n-2) から(n-1) まで加熱
し、時刻(n-1) からｎｔまで加熱をＯＦＦした場合の、
時刻ｎｔに於ける対象物の温度に等しい。

【００４９】<2ー1> 式；時刻(n-1) からn まで加熱した
場合の時刻ｎｔに於ける対象物の温度に等しい。

【００５０】上記式の合計が<1> 式に等しいということ
は、即ち対象物１の温度の挙動（昇温温度）を、単位時
間あたりに投入されたエネルギーによって昇温した対象
物１の温度が、単位時間経過後毎に何度に降温していく
かを求め（各々の<2-1> 式、<2-2> 式---<2-n>式に相
当）、現在の対象物１の温度は過去の各単位時間あたり
に昇温した温度が現時点に於いて何度に降温しているか
の総和を求める（<2-1>+<2-1>+-----<2-n>）ことにより
演算推定することが可能であることを示す。

【００５１】以上から本実施例では、前記のモデル化に
より記録ヘッドのチップ温度の演算は４回（熱源２＊熱
時定数２）行う。

【００５２】４回の演算の為の夫々の、必要演算間隔、
データ保持時間を図２７に示す。

【００５３】また前記ヘッド温度を演算する、投入エネ
ルギーと経過時間の２次元のマトリックスからなる演算
表を図２２から図２５に記す。

【００５４】図２２は、熱源；吐出ヒータ、時定数；シ
ョートレンジの部材群、の演算表、図２３は、熱源；吐
出ヒータ、時定数；ロングレンジの部材群、の演算表、
図２４は、熱源；サブヒータ、時定数；ショートレンジ
の部材群、の演算表、図２５は、熱源；サブヒータ、時
定数；ロングレンジの部材群、の演算表、である。

【００５５】上表に記す通り、０．０５秒間隔で、
（１）ショートレンジで代表される熱時定数の部材が、
吐出の為のヒータの駆動で何度昇温しているか（△Ｔｍ
ｈ）、（２）ショートレンジで代表される熱時定数の部
材が、サブヒータの駆動で何度昇温しているか（△Ｔｓ
ｈ）、１．０秒間隔で、（３）ロングレンジで代表され
る熱時定数の部材が、吐出の為のヒータの駆動で何度昇
温しているか（△Ｔｍｂ）、（４）ロングレンジで代表
される熱時定数の部材が、サブヒータの駆動で何度昇温
しているか（△Ｔｓｂ）、以上の演算を適時行い、△Ｔ
ｍｈ、△Ｔｓｈ、△Ｔｍｂ、△Ｔｓｂを加え合わせる事
によって（＝△Ｔｍｈ＋△Ｔｓｈ＋△Ｔｍｂ＋△Ｔｓ
ｂ）その時点でのヘッド温度を演算する事が出来る。

【００５６】上記のように、複数の熱伝導時間の異なる
部材を組み合わせて構成されている記録ヘッドをモデル
的に実際よりも少い数の熱時定数で代用するモデル化手
段を用いたことにより、 ・ 忠実に全ての熱伝導時間の異なる部材及び部材間の
熱時定数別に演算処理を行うのと比較して、演算精度を
さほど落とすことなく格段に演算処理量を減少すること
ができる。

【００５７】・ また、時定数を判断基準としてモデル
化したことにより、少ない処理回数で且つ演算精度を落
とさずに演算処理することが可能となる。（例えば上記
の例で説明すれば、時定数毎にモデル化をしなかった場
合、必要演算処理間隔は時定数の小さいＡ領域で定まり
５０ｍｓｅｃが必要演算間隔になり、離散化データのデ
ータ保持時間は時定数の大きいＢ，Ｃ領域で定まり５１
２ｓｅｃが必要データ保持時間となる。即ち５０ｍｓｅ
ｃ間隔で過去５１２秒分の１０２４０データを積み上げ
演算処理することとなり、本実施例の場合と比較して数
百倍の演算処理回数となる。） 以上のように、記録ヘッドの温度推移を単位時間当たり
の離散値の積み重ねとして扱う離散値積み重ね演算手段
と、該離散値に応じた記録ヘッドの温度の温度推移を投
入可能なエネルギーの範囲内で予め演算しておきテーブ
ル化した既演算テーブル手段と、該テーブルが単位時間
当たりの投入エネルギーと経過時間の２次元のマトリッ
クスで構成されている２次元テーブル構成手段とを有す
る従来の温度演算アルゴリズムに加え、複数の熱伝導時
間の異なる部材を組み合わせて構成されている記録ヘッ
ドをモデル的に実際よりも少い数の熱時定数で代用する
モデル化手段と、該モデル単位（熱時定数）毎に必要演
算間隔と必要データ保持時間を分けて個々に演算を行う
演算アルゴリズム手段と、熱源を複数設定し個々の熱源
毎に上記モデル化単位で昇温幅を演算し後に加え合わせ
てヘッド温度を演算する複数熱源演算アルゴリズム手段
を設けたことにより、記録ヘッドの温度の推移を全て演
算処理にて演算処理することが可能となる。

【００５８】更には、後述する記録ヘッドの温度を一定
量域内に制御するＰＷＭ駆動制御、サブヒータ制御が適
切に行え、吐出、吐出量の安定化が図られ、高画像品位
の記録が可能になる。

【００５９】（ＰＷＭ制御）次に、図面を参照して本実
施例の吐出量制御方法を詳細に説明する。

【００６０】図１４は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
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。分割パルス幅変調駆動法は、Ｐ1 ，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荷っている。
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される。

【００６１】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、およびインク液路内インクの温度
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まる。

【００６２】例えば、図１５（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ヒートパルスの作
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。

【００６３】図１６は吐出量のプレヒートパルス依存性
を示す線図であり、図において、Ｖ0 はＰ1 ＝０［μｓ
ｅｃ］のときの吐出量を示し、この値は図１５に示すヘ
ッド構造によって定まる。図１６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。

【００６４】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。この領域をプレ発
泡領域と呼びこの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。

【００６５】図１６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： ＫP ＝ΔＶdP／ ΔＰ1 ［ｎｇ／μｓｅｃ・ｄｏｔ］ 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。すなわち、図１６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ヒートパル
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。

【００６６】すなわち、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。

【００６７】図１７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、記録ヘッドの環境温
度ＴR （＝ヘッド温度ＴH ）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 ［ｎｇ／℃・ｄｏｔ］ 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１７においても
他の記録ヘッドの場合を曲線ｂ，ｃに示す。

【００６８】以上、図１６および図１７に示す関係を用
いることによって本発明にかかる吐出量制御を行うこと
ができる。

【００６９】上記例ではダブルパルスでのＰＷＭ駆動制
御の説明であったが、トリプルパルス等マルチパルスで
あっても良く、また、シングルパルスでメインパルス幅
を変調するメインパルスＰＷＭ駆動方式であっても良
い。

【００７０】本実施例では、前記目標温度と、ヘッド温
度（ヘッド演算温度）の温度差（△Ｔ）から一元的にＰ
ＷＭ値が設定されるよう制御する。該△ＴとＰＷＭ値の
関係を図２６に記す。

【００７１】図中、「温度差」とは上記△Ｔを現し、
「プレヒート」とは上記Ｐ１を現し、「インターバル」
とは上記Ｐ２を現し、「メイン」とは上記Ｐ３を現す。
また「セットアップタイム」とは記録命令が入力されて
から実際に上記Ｐ１が立ち上がるまでの時間を現す。
（主にはドライバーの立ち上がりまでの余裕時間であり
本発明の要部をなす値ではない）。また「重み」とは、
ヘッド温度を演算する為に検出する印字ドット数に掛け
合わせる重み係数である。同じドット数を印字していて
も、例えば７μｓのパルス幅で印字しているのと４．５
μｓのパルス幅で印字しているのとではヘッド温度の昇
温に差が生じてしまう。このパルス幅変調に伴う昇温の
差を、どのＰＷＭテーブルが選択されているかによって
補正する手段として該「重み」を用いる。

【００７２】（全体フロー制御）次に図２７、図２８を
用いて制御系全体の流れを説明する。

【００７３】図２７は、吐出の為のＰＷＭ駆動値、及び
サブヒータ駆動時間を設定するための割り込みルーチン
である。本割り込みルーチンは５０ｍｓｅｃ毎に発生す
る。よって印字中なのか休止中なのか、またサブヒータ
の駆動が必要な環境なのか不要な環境なのかには関係な
く、常に５０ｍｓｅｃ毎にＰＷＭ値、サブヒータ駆動時
間が更新される。まず、５０ｍｓｅｃの割り込みがかか
ると、直前までの５０ｍｓｅｃ間の印字ｄｕｙｔが参照
される（Ｓ２０１０）。但し、この時参照される印字ｄ
ｕｔｙとは（ＰＷＭ制御）の項で説明した様に実際に吐
出したドット数にＰＷＭ値毎の重み係数が掛け合わされ
た値である。該５０ｍｓｅｃ間のｄｕｔｙと過去０．８
秒間の印字履歴から熱源が吐出ヒータで、時定数がショ
ートレンジの部材群の昇温温度（△Ｔｍｈ）を演算する
（Ｓ２０２０）。次に同様に５０ｍｓｅｃ間のサブヒー
タの駆動ｄｕｔｙが参照され（Ｓ２０３０）、該５０ｍ
ｓｅｃ間のサブヒータの駆動ｄｕｔｙと過去０．８秒間
のサブヒータの駆動履歴から熱源がサブヒータで、時定
数がショートレンジの部材群の昇温温度（△Ｔｓｈ）を
演算する（Ｓ２０４０）。そして、後述するメインルー
チンで計算されている、熱源が吐出ヒータで、時定数が
ロングレンジの部材群の昇温温度（△Ｔｍｂ）と、熱源
がサブヒータで、時定数がロングレンジの部材群の昇温
温度（△Ｔｓｂ）を参照し、それらを加え合わせる事に
よって（＝△Ｔｍｈ＋△Ｔｓｈ＋△Ｔｍｂ＋△Ｔｓｂ）
ヘッド温度を算出する（Ｓ２０５０）。

【００７４】次に目標温度を目標温度テーブルから設定
し（Ｓ２０６０）、ヘッド温度と目標温度との温度差
（△Ｔ）を求める（Ｓ２０７０）。該温度差△ＴとＰＷ
Ｍテーブル及びサブヒータテーブルから、△Ｔに応じた
最適ヘッド駆動条件であるＰＷＭ値、及びサブヒータ駆
動時間が設定される。

【００７５】図２８はメインルーチンである。ステップ
３０１０で印字命令が入ると過去１秒間の印字ｄｕｔｙ
を参照する（Ｓ３０２０）。但し、この時参照される印
字ｄｕｔｙとは（ＰＷＭ制御）の項で説明した様に実際
に吐出したドット数にＰＷＭ値毎の重み係数が掛け合わ
された値である。該１秒間のｄｕｔｙと過去５１２秒間
の印字履歴から熱源が吐出ヒータで、時定数がロングレ
ンジの部材群の昇温温度（△Ｔｍｂ）を演算し、５０ｍ
ｓｅｃ後との割り込み時に用意に参照できるように定め
られたメモリー位置に格納更新する（Ｓ３０３０）。次
に同様に１秒間のサブヒータの駆動ｄｕｔｙが参照され
（Ｓ３０４０）、該１秒間のサブヒータの駆動ｄｕｔｙ
と過去５１２秒間のサブヒータの駆動履歴から熱源がサ
ブヒータで、時定数がロングレンジの部材群の昇温温度
（△Ｔｓｂ）を演算する。△Ｔｍｂを格納更新した場合
と同様、５０ｍｓｅｃ後との割り込み時に用意に参照で
きるように定められたメモリー位置に格納更新する（Ｓ
３０５０）。

【００７６】そして５０ｍｓｅｃ毎の割り込みが入る毎
に更新されていくＰＷＭ値、及びサブヒータ駆動時間に
従って印字及びサブヒータの駆動を行う。

【００７７】本実施例では吐出量、及びヘッド温度を制
御するためにダブルパルス、シングルパルスのＰＷＭを
用いたが、トリプルパルス以上のパルスのＰＷＭを用い
ても良い。

【００７８】また、ヘッドチップ温度が印字目標温度よ
りも高温で、小さいエネルギーのＰＷＭで駆動していて
もヘッドチップ温度を低下出来ない時などには、キャリ
ッジの走査速度を制御しても良く、またはキャリッジの
走査開始タイミングを制御しても良い。

【００７９】＜ヘッド特性測定＞前述のように最適なヘ
ッド駆動を行うには、記録ヘッドの各種特性を記録装置
本体が認識しなくてはならない。さらに本例では記録ヘ
ッド１は交換可能な構成になっているためヘッド交換時
には必ず上記ヘッド特性を測定する。測定項目は １）吐出ヒータ特性（ダミーヒータ抵抗値） ２）ダイオードセンサ特性（ダイオードセンサ出力） ３）サブヒータ熱特性 ４）吐出ヒータ熱特性 の４種類である。

【００８０】ヘッド特性測定の全体を図１３に示す。ヘ
ッド特性を本体側が測定する項目は上記４種類を本実施
例では示している。図１３中ａを吐出ヒータ特性、ｂを
Diセンサ特性、ｃを吐出ヒータ特性、ｄをサブヒータ熱
特性の測定を表す。各々本体側とヘッドとの間にエネル
ギー投入及び温度測定等の入出力がありその測定結果を
受けて各ヘッド特性の認定を行う。その後第２実施例で
示すような暫定あるいは確定の定義付けを行っても良
い。ヘッド特性の認定が終了すれば記録モードに入り記
録可能な状態になる。あるいは、ヘッド特性結果が異常
値を示す場合にはエラーモードに入り本体はエラー表示
を行う。また、各ヘッド特性値は記憶装置に格納さる。
この記憶値を用いてヘッドが交換されたかあるいは同一
ヘッドであるかの判別を行う。

【００８１】以下、各ヘッド特性の詳細を述べる。

【００８２】第１に吐出ヒータ特性は、ダミー抵抗２０
Ｅ（図９）の抵抗値を測定する。印字ヘッドの駆動に定
電圧駆動を用いる場合、吐出ヒータの抵抗値が判ればど
の程度エネルギーを投入すればよいか判る。本例では吐
出ヒータ抵抗値のバラツキに対応して駆動電圧投入時間
を可変にし最適駆動を行っている。即ち、吐出ヒータ特
性（ヘッドランク）毎に図２６に示すようなＰＷＭテー
ブルを別々に有している。

【００８３】第２にダイオードセンサ特性の測定をおこ
なう。記録装置本体に内蔵されているサーミスタによる
測定温度から環境温度を測定する。基準温度（例えば２
５℃）でのダイオードセンサ基準出力電圧及び温度- 出
力電圧特性（傾き値）は予め判っているため上記環境温
度下でのダイオードセンサ出力電圧を上記傾き値を用い
て基準温度（２５℃）条件に換算し、ダイオードセンサ
基準出力電圧との比較によってダイオードセンサの特性
を測定する。ダイオードセンサーの出力はヘッド温度に
よって左右されるため記録ヘッドが本体温度と異なった
り、急激な温度変化が有る時にはダイオードセンサの特
性は測定出来ず、熱的に安定するまで待つ必要がある。

【００８４】しかしながら、新しいヘッドと認識された
場合は、それまでの記録ヘッドが本体の置かれた環境に
対して温度差のある環境に放置されているケースが考え
られ、ダイオードランクを測定するためには、記録ヘッ
ドを本体に装着後かなりの時間を待つ必要がある。

【００８５】これは、新しいヘッドが全体として、前の
放置環境の温度になじんでいるため、本体の置かれた環
境温度になじむまでの熱時定数が大きいためであり、特
に記録ヘッド全体としての熱容量の大きいものは顕著で
ある。例えば、インクタンクと記録ヘッドが一体となっ
たものは、インク及びインクタンクが熱容量が大きいた
めになかなかヘッド温度が安定しない。また、本実施例
のように複数の記録ヘッドが一体となって１つのヘッド
を構成しているものでは、複数の記録ヘッドを包む枠内
の空気が大きな熱容量として作用するため、更にヘッド
温度が安定し難くなり、安定するまでに１時間近くかか
る場合もある。

【００８６】よって、あまり時間を待たないでダイオー
ドランクを測定すれば、そのランク値の測定誤差が大き
くなり精度良く記録ヘッドの温度を求めることができな
い場合がある。その結果、記録ヘッドからのインクの吐
出の安定化や、吐出量の安定化が達成できない場合があ
る。よって記録ヘッドのダイオードセンサーの値の時間
的な変化とそのときの本体内サーミスタ温度とによっ
て、記録ヘッドの温度を推定することで、ダイオードラ
ンクを推定する。

【００８７】第３にサブヒータの熱特性測定を行う。サ
ブヒータは低温時にインクの吐出特性が低下しないよう
に一定温度（例えば２５℃）にヘッド温度を保つ働きを
する。前述のヘッド温度演算アルゴリズムで述べたよう
に温度演算用にサブヒータの演算表を予め記録装置本体
が有している。この演算表の中身は印字ヘッドの温度変
化を一定時間毎に記述したもの（Diセンサからみた熱の
伝わり方）であるが印字ヘッドの部材間の接合具合や、
吐出量の大小、ヒータ駆動用本体電源のバラツキ等で実
際は各印字ヘッド毎に異なっている。一例として、蓄熱
し易い印字ヘッドから蓄熱しにくい印字ヘッドまでの温
度変化を３つに分割し前述の演算用テーブルを３つ持た
せた。テーブルの中身としては蓄熱し易いヘッドは同じ
エネルギー（デューティ）を投入しても温度上昇が高い
ため数値は大きくなる。逆に蓄熱しにくい印字ヘッドは
すぐに放熱してしまうためテーブル中の数値は小さめの
値となる。ここでは中心的な熱伝導を示す印字ヘッドの
テーブルを中心テーブル２としそれをはさむように温度
変化大テーブル３（蓄熱しやすい）と温度変化小テーブ
ル１（蓄熱しにくい）を有している。

【００８８】このテーブル選択を行うのがサブヒータ熱
特性測定である。同一エネルギー投入時の熱特性毎の昇
降温を図１２に示す。中心的な昇降温を線図ａに、蓄熱
分が多く昇温が高い場合を線図ｂに、蓄熱分が低く昇温
が低い場合を線図ｃに各々示す。まず、エネルギー投入
前にタイミングＴ１で温度を測定する。次にエネルギー
投入終了前後のタイミングＴ２での温度を測定する。最
後に降温後のタイミングＴ３で温度測定を行う。この時
テーブル選択のための測定値として 測定値＝２×（Ｔ２での温度）- （Ｔ１での温度）-
（Ｔ１での温度） を算出する。もしターゲットの印字ヘッドが蓄熱しやす
いならしきい値２よりもおおきな値を示すので演算テー
ブルは温度変化大テーブル３を選択する。逆に、しきい
値１よりも小さいなら蓄熱しにくいヘッドとして温度変
化小テーブル１を選択する。また上記測定値がしきい値
１としきい値２の間なら標準的な印字ヘッドとして中心
テーブル２を選択する。

【００８９】テーブル１：測定値＜しきい値１ テーブル２：しきい値１＝＜測定値＝＜しきい値２ テーブル３：しきい値２＜測定値 となる。

【００９０】本例では、Ｔ２- Ｔ１＝Ｔ３- Ｔ２とした
がしきい値のとり方によってはこの限りではない。

【００９１】このように演算テーブルを個々の印字ヘッ
ド熱特性毎に設定することにより、一律に演算値に熱特
性測定から得られた係数の積算による方式よりも印字デ
ューティー毎に上記係数が別に設定でき、かつ演算負荷
が低い等の有益な効果がある。

【００９２】第４に吐出ヒータの熱特性測定を行う。測
定動作は上記サブヒータ熱特性測定方法と同じであるが
駆動するのは吐出ヒータになる。

【００９３】本実施例は、ヘッド特性測定項目に対して １）優先順位を設定する。

【００９４】２）一回測定した特性値を数値化し記憶す
る。（ランク分け） ３）記憶した特性値と新たに測定した特性値とを比較す
る。

【００９５】ことにより記録ヘッド自体の識別（ＩＤ）
が設定可能になりヘッド特性測定時間の短縮化・効率化
を図る。

【００９６】まず、吐出ヒータ、ダイオードセンサの測
定値をランク分けして管理する。この方式だと過去の測
定値と比較したり、記録装置本体に記憶・保存する場合
に簡単に取り扱いが出来非常に有用である。

【００９７】＜吐出ヒータ特性＞吐出ヒータ特性は前述
のようにダミー抵抗２０Ｅの値で表される。本実施例で
は、上記ダミー抵抗２０Ｅのバラツキが２７２. １Ω±
約１５％の例を場合を説明する。図３に示すように抵抗
値のバラツキを１３ランクに分割する。中心値をランク
７とし、１ランク中の抵抗値幅は約８Ωで全体バラツキ
の約２. ３％となっている。このランク数は細かく分割
した方が高精度のヘッドランク設定が可能だがその分記
録装置本体側のランク読み取り回路も高精度化が必要で
ある。記録装置がヘッドランクを読み取った後、記録装
置本体中の記憶部材（EEPROM、NVRAM 等）に書き込む場
合上記１〜１３の数字を４ヘッド分各々記憶することに
なる。

【００９８】＜ダイオードセンサ特性＞前述のヘッドラ
ンク同様にダイオードセンサ（以下Diセンサ）もその特
性を同様の理由からランク分けする。Diセンサは、温度
- 出力電圧の比例係数（以下傾き）はセンサ個々でそれ
ほどバラツキが無いが（本例のヘッド温度管理に用いる
場合）、オフセット（同一温度下での出力値バラツキ）
がセンサ個々にかなりバラツキを有している。そのため
同一出力電圧を得てもDiセンサの特性（ランク）が判ら
ないと絶対値としてのヘッド温度が判らない。Diセンサ
ランクの説明図を図４に示す。横軸が温度、縦軸がDiセ
ンサの出力電圧であり、各ランクの中心値を線図にして
ある。実際は各ランク毎に電圧値は幅を有して隣のラン
クに接している。あるヘッドのDiセンサが２０℃（サー
ミスタ温度とヘッド温度が同一と見なされる時にサーミ
スタ温度とDiセンサ温度を一致させる）の時に１. １２
５Ｖの出力であったとする。前述のように傾きはほぼ一
定値で本例の場合、 - ５. ０［ｍＶ／℃］ である。よって２５℃時に換算すると出力電圧は１. １
Ｖになる。このようにDiセンサの出力電圧値を傾き値を
用いて２５℃環境に換算しその換算値を予め用意してあ
る換算表と比較してランクを決定する。本例のDiセンサ
は２５℃での出力電圧のバラツキが、 １. １±０. ０５［Ｖ］ であるため、前述の傾き値- ５. ０ｍＶ／℃から同一出
力電圧で±１０℃のバラツキが生ずる。よって総ランク
数を１０ランクに設定すれば１ランク中の温度バラツキ
は２℃に、２０ランクに設定すれば１℃になりヘッド温
度管理に必要な精度で上記ランク数が決定する。ただし
分割ランク数が多くなればその分電圧検出幅が狭くなる
ため検出回路の精度も必要になる。このようにランク分
けされたDiセンサのランクを各色ヘッド毎に記憶する。

【００９９】＜ダイオードセンサーランク推定＞図１に
ダイオードセンサーランク推定の全体の構成を示す。記
録ヘッドが新しく装着されたと認識された場合に、ダイ
オードセンサー特性の直接の測定を行わず、推定を行
う。具体的には、まず、ダイオードセンサーランクを標
準値とした場合の記録ヘッドの温度Ｔs を測定して記憶
し、その後、所定時間ｔの後に、再び記録ヘッドの温度
Ｔを測定する。同時に本体内の室温Ｔ0 をサーミスタに
より測定する。

【０１００】上記を図２９で説明すると記録ヘッドはあ
る時定数で、環境温度（〜室温）に指数関数的に集束す
る（式１となる）ため、その集束する温度を計算によっ
て求めると（式２）となる。

【０１０１】 （式１） Ｔ＝（Ｔs −Ｔ0 ）・ｅｘｐ（−ｔ1 ／ｔj ）＋Ｔ0 （式２） Ｔ0 ＝（Ｔ−Ｔs ）／（１−Ａ）＋Ｔs ＝ ΔＴ／（１−Ａ）＋Ｔs （ ΔＴ＝Ｔ−Ｔs 、 Ａ＝ｅｘｐ（−ｔ1 ／ｔj ）、
ｔj : 時定数 ） この式により求めたＴ0 がサーミスタ温度と一致するよ
うに、ダイオードランクを決定する。新ヘッドの場合、
印字直後等の場合に比べ、時定数 ｔj が大きく、本実
施例ではｔ1 ＝３０秒とし、Ａ＝０. ９４と設定した。

【０１０２】＜サブヒータ・吐出ヒータ特性＞サブヒー
タ・吐出ヒータの特性値として、前述の演算テーブル番
号を各ヒータのランク値としてきおくする。

【０１０３】図５に本実施例のフローを示す。まずヘッ
ドランクが同一でない場合は別ヘッドが搭載されたとし
てDiセンサ近傍に温度変化が有る無しにかかわらずヘッ
ド特性測定を全て行わなくてはならない。よってダイオ
ードセンサーランクの推定を行い、暫定値として記憶す
る。もしヘッドランクが同一とみななされれば、次にDi
センサの温度変化を調べる。Diセンサはランク値が決定
していなくても温度変化は認識できるので一定時間内の
温度バラツキを調べてDiセンサ近傍の温度が安定してい
るか判断する。一例として本実施例では、１０秒間に
０. ２℃以上の変化を温度変化有りと定義している。こ
れは、ダイオードランク確定の時と違い、印字直後では
熱時定数が小さいため温度変化が大きく、１０秒間の変
化で十分確認できる。温度変化有りと判断されたらDiセ
ンサのランク測定には不適当なのでこの条件下ではラン
ク測定（出力電圧測定）を行わず前回のDiセンサランク
値を利用する。この時、暫定・確定の区別を用いる。前
回記憶のDiセンサランクが確定値であれば記録ヘッドは
前回特性測定時と同一のものが搭載されているとして前
回記憶した特性値を用いる。また、前回記憶のDiセンサ
ランクが暫定値であったなら上記暫定値を用いる。サブ
ヒータ・吐出ヒータ熱特性は本例では再測定を行ったが
Diセンサランクが暫定値であるためサブヒータ・吐出ヒ
ータ熱特性も前回の値、あるいは前述の中心テーブルを
暫定値として用いても構わない。この場合前記印字ヘッ
ド近傍の温度変化の影響をサブヒータ・吐出ヒータ熱特
性測定時に受けずにすむ。ただし、あくまで暫定値の使
用であるため可能な限り早急に各ヘッド特性の再測定を
行う必要がある。

【０１０４】上記温度変化が無いと判断された時は、Di
センサランクの測定が短時間で可能であるので測定を行
い、測定結果と前回記憶値と比較して同一であればDiセ
ンサランク確定とし同一ヘッドと見なしてサブヒータ・
吐出ヒータ熱特性は前回記憶値を用いる。また上記比較
の結果同一でなかったらDiセンサランクを暫定値、別ヘ
ッドと見なしてサブヒータ・吐出ヒータ熱特性を再測定
する。

【０１０５】以上説明したように、新しい記録ヘッドと
認識された場合、本実施例のようにダイオードランクを
推定することで、その記録ヘッドが本体の置かれた環境
に対して温度差のある環境から持ってこられ、装着され
たとしても、比較的短時間で精度良く、ダイオードラン
クを設定することができる。よって、例え、このランク
値が暫定値だとしても、記録ヘッドの温度は信頼性にあ
る値となり、単なる暫定値とは違うものとなる。よっ
て、その後に得られたヘッド温度によって駆動条件を変
更することで、記録ヘッドからのインクの吐出状態、及
び吐出量を安定なものとする事ができた。

【０１０６】以上説明したようにDiセンサランク測定前
にDiセンサの温度変化によって上記ランク測定を行うか
行わないかの区別をすることにより正確なランク測定が
達成され、特性値の暫定・確定と組み合わせることによ
り、上記温度変化が有ってＤｉセンサランク測定が不適
切な時でも精度の高いランク運用が可能となった。ま
た、ヘッドランクが同一でＤｉセンサランクが確定値で
あったなら温度変化に無関係に各ヘッド特性を前回の記
憶値を用いるようにしても構わない。

【０１０７】本例では前記のヘッド特性測定終了後、再
ヘッド特性測定を行う。通常の記録装置立ち上げ時（前
述のヘッド特性測定を必ず行う場合）には暫定値等の中
心的な特性値を用いて上記立ち上げ時間を短縮し記録装
置を使用可能にする。その後上記再ヘッド特性測定（以
下ヘッド特性補正）を記録装置をユーザが使用してない
時に行うことによって暫定値としてのヘッド特性値から
より正確な確定値を認識してヘッド制御の精度を高め
る。この時のフローを図６に示す。本例の場合Diセンサ
測定タイミングとして記録装置が記録ヘッドが熱発生し
ない時間が６０分したら行う。この熱発生とは吐出ヒー
タ駆動およびサブヒータ駆動の時に発生する。従って過
去６０分の間に吐出ヒータ及びサブヒータのどちらも駆
動されなかったら熱発生無しと判断し記録ヘッド近傍の
温度変化が無いとしてDiセンサランク測定を実行する。
本例での熱発生無し時間を６０分としたのは第１０、１
１図に示すように記録ヘッドが複数個（４つ）一体とな
っていること及び位置ぎめ固定されているキャリッジ３
部に放熱用の肉抜きを行うスペースが十分でなかったた
めでありヘッド、キャリッジ形態あるいは必要としてい
るDiセンサランクの精度によって上記時間の長短が決定
する。次に測定されたDiセンサランク値を前回記憶値と
比較し同一だったら確定値として記憶する。この確定値
を用いて再度サブヒータ・吐出ヒータ熱特性測定を行い
最終的な記録ヘッド特性値とする。また上記Diセンサラ
ンクが同一でない場合、この測定結果は暫定値として記
憶し再び熱発生無し連続６０分待ちシーケンスに入る。

【０１０８】図６では一回Diセンサランクが確定してサ
ブヒータ・吐出ヒータ熱特性を測定したら上記ヘッド特
性補正が終了するがDiセンサランク確定・サブヒータ・
吐出ヒータ熱特性測定終了後に最初の熱発生無し連続６
０分シーケンスに戻って常に補正動作を繰り返すルーチ
ンにしても構わない。

【０１０９】さらに本例は前述のヘッド特性値であるラ
ンクに許容範囲を設定して同一ランク、同一ヘッドの判
断を行う。例えば前述のヘッド特性測定時は、とりあえ
ず記録装置を使用可能にするために立ち上げ時間短縮を
第一優先として同一ヘッド・同一ランク（Diセンサ・サ
ブヒータ・吐出ヒータ）の判断を±２ランク以内の場合
とする。この様に判断基準をある程度幅を持たせて設定
することによって測定等のバラツキ分を含んでも同一ヘ
ッドと認識可能となり過去の記憶値を使用するため立ち
上げ時間の短縮が可能となる。ヘッド特性補正時には正
確さを第一優先として同一ランク許容範囲を±１ランク
以内に設定する。このように許容範囲を狭くしたことで
各特性のランク値が確定になった時は正確なランク値設
定が可能となった。このような許容精度範囲は必要に応
じて上記の値に限定されることなはい。

【０１１０】（第２実施例）第１実施例におけるダイオ
ードランク推定方法の他の実施例を図３０を用いて説明
する。記録ヘッドの温度は、印字をしていない場合で
も、図３０のようなノイズ成分を持っている。よって、
Ｔs 、Ｔを測定する際に５０ｍｓ間隔で約１秒間の平均
温度を測定することでノイズ成分を除去する。これによ
って、Ｔs 、Ｔのサンプリング間隔を短くすること、あ
るいは同じサンプリング間隔でのダイオードランク値の
精度を向上することが可能となる。

【０１１１】（第３実施例）第２実施例と同様に、ダイ
オードランク値の精度を上げる方法である。図３１を用
いて説明すると、複数のヘッドが枠体によって１つのヘ
ッドに合体されたような記録ヘッドの場合、そのヘッド
が新ヘッドと認識された場合、全てのヘッドが同じ環境
化に存在していたことになる。

【０１１２】よって、ほぼ同一のタイミング、ｔ＝０で
の複数の記録ヘッドの温度Ｔs の平均を測定し、その
後、再びほぼ同一のタイミングでｔ＝ｔ1 での複数の記
録ヘッドの温度Ｔの平均を測定し、その差ΔＴを計算す
ることでＴ0 を推定し、ダイオードランクを決定する。

【０１１３】（第４実施例）第１実施例における、ダイ
オードランク推定は、本体のコンセントをＯＮした時に
行うものであるが、この時点では、まだユーザーがソフ
トパワースイッチをＯＮしていないため、ＬＥＤの表示
もされず、見かけ上本体が動作していないように見え
る。しかしながら、実際にはダイオードランク推定の動
作中であり、記録ヘッドの温度を測定している。このま
ま、ソフトパワースイッチをＯＮしなければ、ダイオー
ドランク推定を最後まで完了させるが、そうでなく、ソ
フトパワースイッチがＯＮされたときにＬＥＤが点灯さ
れ動作表示を行い、まだ記録ヘッドの温度の推定が終了
していない場合は、新たにダイオードランク推定動作を
スタートする。このようにする理由を説明する。ソフト
パワーが押されて、ＬＥＤが点灯すると、ＬＥＤの点灯
のために多くの電流が流れるために、電源の電圧が多少
低下する結果、図３２の様に記録ヘッドの温度の測定値
が少し小さくなる。そのままでは温度変化ΔＴが実際に
比べて変化するためダイオードランクの推定演算の結果
にばらつきを生じる。よってそのばらつきを生じさせな
いように、ＬＥＤが点灯した時点で新たに記録ヘッドの
温度測定をはじめからスタートすることでΔＴが正確に
測定できるためである。ここで、ＬＥＤ点灯による温度
測定値の低下は０. ５℃程度と、通常の制御上では、差
し支えない変動レベルであるが、ダイオードランク推定
の場合、ΔＴの値が０. ５℃違う場合Ａ＝０. ９４の本
実施例では、推定温度で８. ３℃違うこととなり、それ
に基づいた駆動制御により、インクの吐出安定性、吐出
量安定性を確保するのが難しくなる。

【０１１４】（第５実施例）実施例４同様、ダイオード
ランク推定動作中の記録ヘッドの温度測定中に、動作を
表示する目的で、ＬＥＤが周期的に点滅すると図３３の
様に記録ヘッドの温度変化がＬＥＤの点滅と同じ周期で
変動する。すると、第４実施例で説明したのと同様な問
題が生じるため、ＬＥＤの点滅による変動分を除いた実
際の温度変動分ΔＴを正確に求める必要がある。そこ
で、図３３に示したようにＬＥＤ点滅の半周期の時間幅
単位で記録ヘッドの温度の平均値を測定することで、Ｌ
ＥＤ点滅による変動を除去できる。本実施例においては
図３３のように１周期分のＬＥＤ点滅による温度の平均
を測定している。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、新しい
記録ヘッドが装着されたことを検知して、その記録ヘッ
ドの温度センサ−の特性を推測することによって、温度
センサ−の特性を精度良く、かつ短時間で求めることが
できるようになり、その結果、安価なコストでインクジ
ェット記録装置における画像品位を向上させ、かつスル
−プットを向上させることが可能となった。特に、本発
明の実施例では、 １）ヘッド特性値を用いて記録ヘッドのＩＤとすること ２）ヘッド特性値に暫定・確定の定義付けを行うこと ３）記録ヘッドの熱的状態でヘッド特性測定の実施を判
断すること ４）ヘッド特性補正時のランク許容値を通常立ち上げ時
と異ならせること によって記録装置の立ち上げ時間の短縮化及び各ヘッド
特性測定の高精度化が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例のダイオ−ドランク推定動作を示
すブロック図。

【図２】 第４実施例のダイオ−ドランク推定動作を示
すブロック図。

【図３】 ヘッドランクと吐出ヒータ抵抗値を示す図。

【図４】 Diセンサの温度- 出力電圧の関係を示す図

【図５】 第１実施例のヘッド特性測定シーケンスを示
すフローチャート。

【図６】 第１実施例の他のヘッド特性測定シーケンス
を示すフローチャート。

【図７】 従来例の記録装置全体を示す斜視図。

【図８】 印字ヘッドの構造を示す斜視図。

【図９】 印字ヘッドのヒータボード内を示す図。

【図１０】 キャリッジを示す斜視図。

【図１１】 記録ヘッドをキャリッジ上に搭載した図。

【図１２】 熱特性測定時のヘッド昇降温を示す図。

【図１３】 ヘッド特性測定を示すブロック図

【図１４】 分割パルスを示す図。

【図１５】 印字ヘッド構造を示す図。

【図１６】 吐出量のＰ1 依存性を示す図。

【図１７】 吐出量の温度依存性を示す図。

【図１８】 目標温度- 環境温度変換テーブル。

【図１９】 記録ヘッドの昇温過程を示す図。

【図２０】 モデル化した熱伝導等価回路

【図２１】 温度演算用時間区分一覧表

【図２２】 吐出ヒータ・ショートレンジ演算テーブル

【図２３】 吐出ヒータ・ロングレンジ演算テーブル

【図２４】 サブヒータ・ショートレンジ演算テーブル

【図２５】 サブヒータ・ロングレンジ演算テーブル

【図２６】 温度差- ＰＷＭ値テーブル

【図２７】 ＰＷＭ／サブヒータ駆動条件設定ルーチン

【図２８】 メインルーチン

【図２９】 実施例１を説明する図

【図３０】 実施例２を説明する図

【図３１】 実施例３を説明する図

【図３２】 実施例４を説明する図

【図３３】 実施例５を説明する図

【符号の説明】

１ 記録ヘッド ２ インクタンク ３ キャリッジ ４ 記録ヘッド固定レバー ６ ガイド軸 ７ ガイド軸 ８ タイミングベルト ９ プーリ １０ フレキシブルケーブル １１ プラテンローラ １２ メディア １Ａ 吐出口 １Ｂ 吐出ヒータ ２０Ｃ Diセンサ ２０Ｄ 吐出ヒータ列 ２０Ｅ ダミー抵抗 ２０Ｆ サブヒータ ２０Ｇ ヒータボード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 仁 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 (72)発明者 植月 雅哉 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 (72)発明者 松原 美由紀 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 (72)発明者 錦織 均 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 新しい記録ヘッドが装着されていると検
   知されたことに応じて、そのヘッドの温度センサーのラ
   ンク（特性）を推測することを特徴とするインクジェッ
   ト記録装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、得られた温度センサ
   ーのランク（特性）を暫定値とすることを特徴とするイ
   ンクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、所定時間における記
   録ヘッドの温度変化測定値及び本体内の温度情報に基づ
   き、温度センサーの特性を推測することを特徴とするイ
   ンクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、新しい記録ヘッド
   は、複数の記録ヘッドの１体化されたものであり、温度
   変化測定値は複数の記録ヘッドのそれぞれの温度変化測
   定値の平均であることを特徴とするインクジェット記録
   装置。
5. 【請求項５】 請求項３において、上記記録ヘッドの温
   度変化の測定中に記録装置の状態が変化した場合、再度
   温度センサーの特性を推測することを特徴とするインク
   ジェット記録装置。
6. 【請求項６】 請求項３において、記録装置の状態が点
   滅駆動される部材の影響を受けて周期的な変化を生じた
   際の半周期を単位とする期間内における記録ヘッドの温
   度平均値の差分を上記記録ヘッドの温度変化測定値に相
   当させることを特徴とするインクジェット記録装置。