JPH07290695A - インクジェット記録装置及び記録方法 - Google Patents

インクジェット記録装置及び記録方法

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JPH07290695A JP6084495A JP8449594A JPH07290695A JP H07290695 A JPH07290695 A JP H07290695A JP 6084495 A JP6084495 A JP 6084495A JP 8449594 A JP8449594 A JP 8449594A JP H07290695 A JPH07290695 A JP H07290695A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録ヘッドの温度特性のばらつきに拘らず、
適正な記録濃度を得ること。 【構成】 記録ヘッドを加熱した際の温度変化に基づい
て記録ヘッドの温度特性を検出し（ステップＳ１１）、
環境温度（ステップＳ１２）と検出した温度特性に基づ
いて記録ヘッドのインク吐出量を制御する（ステップＳ
１３、Ｓ１４）ことによって、適正な記録濃度を得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プリンター、ファクシ
ミリ、ワードプロセッサ、複写機等の記録装置として適
用可能な、インクジェット記録装置及び記録方法に関
し、特に、記録ヘッドの温度制御、インクの吐出量制御
を行うインクジェット記録装置及び記録方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、紙、ＯＨＰシート等の記録媒体に
記録を行う記録装置は、種々の記録方式による記録ヘッ
ドを搭載した形態で実用化されている。この記録方式に
は、例えば、ワイヤードット方式、感熱方式、熱転写方
式、インクジェット方式等がある。このうち、インクジ
ェット方式は、記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出
することにより記録を行うもので、ランニングコストが
低く、静寂な記録方式として注目されている。
【０００３】しかし、インクジェット方式は、一般に、
インク吐出量に温度依存性があり、環境温度等によって
記録濃度が変動してしまうという問題がある。これは、
インクの物性値、特にインク粘度が温度の影響により変
化することによる。低温ではインク粘度が増加してイン
クは吐出しにくくなり、逆に高温ではインク粘度が減少
してインクは吐出しやすくなる。そこで、インク吐出量
を適正にするために、記録ヘッド温度の制御が種々の方
法により行われている。
【０００４】記録ヘッドの温度制御には、主として二つ
の制御手段が考えられる。一つは、記録ヘッドに設けた
加熱ヒーターを制御手段とするもので、低温時に記録ヘ
ッドを適正温度に加熱する方法がある。もう一つは、イ
ンク吐出ヒーターを制御手段とするもので、低温時にイ
ンクを予備加熱する方法や、インク吐出時の発熱を調節
する方法がある。
【０００５】これらの制御手段の制御方法としては、制
御対象である記録ヘッド温度を検出し、クローズドルー
プによるフィードバック制御を適用するのが理論上は望
ましい。しかしこの場合には、記録ヘッド温度の検出に
関して問題が生じることが多い。一般に温度センサは、
サーミスタや熱電対等、温度により電気抵抗や起電力が
変化することを利用して温度を検出する。この時、基準
温度と温度センサの出力値との対応関係は、個々の温度
センサの製造上のばらつきにより異なるため、実温度を
検出するためには、何らかの対応が必要となる。
【０００６】一番簡単な対策は、基準温度に対する温度
センサ出力値が決められた範囲になる温度センサのみを
選別して、無調整で使用する方法である。しかし、この
場合には、温度センサのコストが非常に高価なものにな
るという大きな欠点がある。他には、基準温度に対する
温度センサ出力値によりランク分けを行い、ランクに応
じて換算基準を変更して使用することが考えられる。し
かし、この場合にも、記録ヘッド製造工程でのランク測
定、ランク表示、装置組み立て工程での手動調整、ある
いは、記録装置へのランク自動識別手段の搭載等、相当
の手間が必要になってしまう。
【０００７】そこで一般には、記録ヘッド温度を検出す
ることなしに、オープンループによるシーケンス制御を
採用して、記録ヘッドの温度制御を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとしている課題】上記オープンルー
プによるシーケンス制御においては、制御系である記録
ヘッドを熱的に解析し、それに基づいて制御を構成する
のが望ましいが、現実的にはなかなか難しい。そこで、
実践的方法として、制御系の制御手段に各種の制御入力
を加えたときの、制御対象である記録ヘッド温度、イン
ク吐出量の値のデータを採取し、これを基にして制御を
構成する。この時、上記データは、記録ヘッドの温度特
性に応じて異なった値になってしまう。そこで、上記デ
ータを統計処理することにより、制御入力を各記録ヘッ
ドの平均的な値に設定したりしている。
【０００９】しかし上記従来例においては、次のような
欠点があった。
【００１０】制御入力を各記録ヘッドの平均的な値に設
定する場合は、記録ヘッドの温度特性の製造上のばらつ
きが小さい場合は問題ないが、ばらつきが大きい場合に
は制御の目的を達成しないばかりか、かえって弊害を招
く場合が出てきてしまう。よってこの場合には、記録ヘ
ッドの温度特性を、何らかの方法により管理することが
必要になる。
【００１１】あるいは、記録ヘッドの温度特性の製造上
のばらつきを考慮して、どんな温度特性の記録ヘッドに
おいても弊害を招かないように、制御入力を小さく設定
している。この場合は、制御入力を小さくした分、記録
ヘッドによっては、ほとんど制御効果が現れない場合が
出てきてしまう。
【００１２】そこで、本発明は、上述の問題点を解決す
るためになされたもので、記録ヘッドの温度特性の製造
上のばらつきにかかわらず、適正な記録濃度を得ること
ができるインクジェット記録装置及び記録方法を提供す
ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、本発明は、記録ヘッドの温度特性を検出
し、検出した記録ヘッドの温度特性と環境温度に基づい
て記録ヘッドのインク吐出量を制御することによって、
記録ヘッドの温度特性のばらつきにかかわらず、保証環
境温度範囲内で適正な記録濃度を保つ事ができるように
するものである。
【００１４】
【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。
【００１５】まず、本発明を適用可能なインクジェット
記録ヘッドの一例を説明する。
【００１６】図１は、記録ヘッドと、インクタンクとが
一体となった、ヘッドカートリッジの斜視図であり、図
２は、ヘッドカートリッジ１００の分解斜視図である。
【００１７】図２において、１１０は、ヒーターボード
であり、Ｓｉ基板上に列状に配された複数の吐出ヒータ
ーと、これに電力を供給する電気配線等が形成されてい
る。１４０は、溝付天板であり、複数のノズルと、それ
に対応した吐出口を有するオリフィスプレート１４１
と、ノズルに供給するインクを収納するための共通液室
等が、一体成型されている。１２０は、配線基板であ
り、配線の一方はヒーターボード１１０にワイヤボンデ
ィング等で結線され、もう一方の端部には記録装置本体
からの電気信号を受けるパッド１２１を有する。１３０
は、金属からなるベースプレートであり、配線基板１２
０やヒーターボード１１０が接着剤等で貼り付けられ
る。さらに、押えばね１５０で、ヒーターボード１１０
と、溝付天板１４０をはさんで、押えばねの足部をベー
スプレート１３０の穴１３１に係合することにより、ヒ
ーターボード１１０と、溝付天板１４０が、ベースプレ
ート１３０に圧着固定される。１６０は、インク供給部
材であり、インク供給管１６１と、それに接続したイン
ク導管１６２を有する。インク供給管１６１は、インク
タンク１７０のインク供給穴１７１に接続され、インク
導管１６２は、溝付天板１４０のインク受け口１４２に
接続される。これにより、インクタンク１７０からオリ
フィスプレート１４１の吐出口までの、インク流路が形
成される。
【００１８】図３は、上記ヘッドカートリッジのノズル
周辺の断面模式図である。１４４はノズル、１４３は共
通液室である。
【００１９】図４は、上記ヒーターボード１１０を示す
図であり、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）はその主要部の
詳細図である。１１１は、吐出ヒーターであり、オリフ
ィスプレート１４１の吐出口に続くノズルのそれぞれに
対応して設けられている。この吐出ヒーター１１１に電
圧を印加することにより、ノズル１４４のインクが熱エ
ネルギーを得て、液滴となってオリフィスプレート１４
１の吐出口から吐出し、記録が行われる。１１２ａ、１
１２ｂは加熱ヒーターであり、ヒーターボード１１０近
傍を加熱することができる。１１３ａ、１１３ｂは吐出
ヒーター１１１や加熱ヒーター１１２と同様に半導体成
膜技術により同時期に製造可能な温度センサであり、記
録ヘッドのノズル１４４近傍の温度変化を検出すること
ができる。また、斜線部は、溝付天板１４０との接続部
位置を示している。なお、吐出ヒーター１１１は、それ
ぞれが抵抗値１２０Ωの電気熱変換体で、駆動電圧を１
９Ｖとして、約３Ｗのエネルギーを出力する。加熱ヒー
ター１１２は、抵抗値が１４４Ωの電気熱変換体で、駆
動電圧を２４Ｖとして、４Ｗのエネルギーを出力する。
温度センサ１１３はダイオードセンサで、温度１度につ
き、２００μＡにおいて約２．５ｍＶだけ出力電圧値が
変化する。
【００２０】次に、上述したヘッドカートリッジを使用
する、インクジェット記録装置のプリンタの一例を説明
する。
【００２１】図５は、インクジェット記録装置のプリン
タ部の斜視図である。ここで１００は、上述のインクジ
ェット記録ヘッドを有したヘッドカートリッジ、２０２
は、これを搭載して図中Ｓ方向に走査するためのキャリ
ッジである。２０３は、ヘッドカートリッジ１００をキ
ャリッジ２０２に取り付けるためのフック、２０４はフ
ック２０３を操作するためのレバーである。２０５は、
ヘッドカートリッジ１００に対する電気接続部を支持す
る支持板である。２０６は、その電気接続部と本体制御
部とを接続するためのＦＰＣ（フレキシブル印刷回路）
である。２０７は、キャリッジ２０２をＳ方向に案内す
るためのガイド軸であり、キャリッジ２０２の軸受け２
０８に挿通されている。２０９は、キャリッジ２０２に
接続され、これをＳ方向に移動させるための動力を伝達
するためのタイミングベルトであり、装置両側部に配置
されたプーリ２１０Ａ、２１０Ｂに張架されている。一
方のプーリ２１０Ｂには、ギヤ等の伝達機構を介してキ
ャリッジモータ２１１より駆動力が伝達される。２１２
は、紙等の記録媒体の被記録面を規制するとともに記録
等に際してこれを搬送するための搬送ローラーであり、
搬送モーター２１３によって駆動される。２１４は、記
録媒体を記録位置に導くためのペーパーパン、２１５
は、記録媒体の搬送経路途中に配設されて記録媒体を搬
送ローラー２１２にむけて押圧し、記録媒体に搬送力を
与えるためのピンチローラーである。２１６は、ヘッド
カートリッジ１００の吐出口位置に対向し、記録媒体の
記録面を裏側からペーパーパン２１４の前縁部分２２１
付勢して規制するためのプラテンである。２１７は、記
録媒体搬送方向上、記録位置より下流側に配置され、記
録媒体を図示しない排紙口に向けて排紙するための排紙
ローラーである。２１８は、排紙ローラー２１７に対応
して設けられる拍車であり、記録媒体を介して排紙ロー
ラー２１７を押圧し、排紙ローラー２１７による記録媒
体の搬送力を生じさせる。２１９は記録媒体のセット等
に際してピンチローラー２１５、拍車２１８それぞれの
付勢を解除するための解除レバーである。
【００２２】２２２はホームポジションにおいて記録ヘ
ッドのインク吐出口形成面と対向するゴム等の弾性材料
で形成したキャップであり、記録ヘッドに対し当接／離
脱が可能に支持されている。このキャップ２２２は、非
記録時等の記録ヘッドの保護や、記録ヘッドの吐出回復
処理に際して用いられる。
【００２３】吐出回復処理とは、キャップ２２２を吐出
口形成面に対向させ、インク吐出内方に設けられてイン
ク吐出のために利用されるエネルギ発生素子を駆動する
事により全吐出口からインクを吐出させ、これによって
気泡や塵埃、あるいは、増粘して記録に適さなくなった
インクといった吐出不良要因を除去する処理（予備吐
出）や、これとは別に吐出口形成面をキャップ２２２で
覆った状態で吐出口よりインクを強制的に吸引排出させ
る事により吐出不良要因を除去する処理である。
【００２４】２２３は、インクの強制排出のために吸引
力を作用するとともに、かかる強制排出による吐出回復
処理や予備吐出による吐出回復処理に際してキャップ２
２２に受容されたインクを吸引するために用いられるポ
ンプである。２２４はこのポンプ２２３によって吸引さ
れた廃インクを貯留するための廃インクタンクである。
廃インクタンク２２４は、２２８のチューブによりポン
プ２２３と接続されている。
【００２５】２２５は、記録ヘッドの吐出口形成面のワ
イピングを行うためのブレードであり、記録ヘッド側に
突出してキャリッジ移動の過程でワイピングを行う位置
と吐出口形成面に係合しない後退位置とに移動可能に支
持されている。
【００２６】これらポンプ、キャップ、ブレード等から
なる機構部分を回復系と言う。２２６は回復系モータ、
２２７は、回復系モータ２２６から動力の伝達を受けて
ポンプ２２３の駆動およびキャップ２２２やブレード２
２５の移動をそれぞれ行わせるためのカム装置である。
【００２７】図６は、上述したインクジェット記録装置
の制御構成を示すブロック図の一例である。同図で３０
１はＣＰＵであり、あらかじめ設定されたプログラムに
基づいて各種の処理を実行する。３０２はＲＯＭであ
り、ＣＰＵ３０１が実行するプログラムや、数値対応テ
ーブル等の各種データを格納する。３０３はＲＡＭであ
り、ＣＰＵ３０１が処理を実行する際にワークエリアと
なる。３０４はタイマーであり、各種処理のタイミング
を計測する。３０５は制御回路で、ＣＰＵ３０１の信号
に応じて各種の制御を行う。３０６は環境温度センサ
で、環境温度を検出する。３０７はキャリッジホーム位
置センサで、キャリッジ２０２の走査方向位置の基準を
検出する。３０８は回復系ホーム位置センサで、回復系
のカム装置２２７の位置基準を検出する。
【００２８】（実施例１）以下、本発明の実施例１にお
ける記録ヘッドのインク吐出量制御について説明する。
【００２９】図７は、インク吐出量（すなわち記録濃
度）と環境温度との関係の一例を示すグラフである。同
図で、記録装置の使用保証温度範囲が１０℃から３０℃
とすると、環境温度によってインク吐出量はＣ１からＣ
３まで変動してしまうことになる。ここで２０℃でのイ
ンク吐出量Ｃ２が適正となるように記録ヘッドが構成さ
れているとすると、インク吐出量は環境温度によらずに
Ｃ２近辺となることが望ましい。そこで、環境温度が２
０℃以下の場合には、記録ヘッドのノズル近傍を２０℃
まで加熱することによって、インク吐出量の変動をＣ２
からＣ３の小さな範囲に抑えるという制御が考えられ
る。
【００３０】このためには、例えば毎行の記録開始前に
加熱ヒーター１１２を駆動して記録ヘッドのノズル近傍
を２０℃まで加熱し、その後記録を開始する方法があ
る。加熱ヒーターの駆動シーケンスは、スループットが
低下しないように、一般にキャリッジ２０２の加速及び
助走中に同時駆動し、記録開始までに駆動が終了するよ
うに設定する。
【００３１】上記方法をオープンループによるシーケン
ス制御により実現するためには、環境温度に応じて、２
０℃と環境温度との温度差分だけ記録ヘッドのノズル近
傍を加熱昇温させればよい。そのためには、加熱ヒータ
ーの駆動時間と記録ヘッドのノズル近傍の温度上昇との
関係をあらかじめ調べておく必要がある。
【００３２】図８は、加熱ヒーターの駆動時間と記録ヘ
ッドのノズル近傍の温度上昇との関係の一例を示すグラ
フである。一般に記録ヘッドの温度特性は製造上のばら
つきを持つため、上記関係は記録ヘッドごとに異なった
ものとなる。同図で、曲線Ｈ２は平均的な温度特性を持
つ記録ヘッドの場合、曲線Ｈ１は昇温しやすい（つまり
放熱しにくい）温度特性を持つ記録ヘッドの場合、曲線
Ｈ３は昇温しにくい（つまり放熱しやすい）温度特性を
持つ記録ヘッドの場合を示している。なお、これらの温
度特性は環境温度の影響はほとんど受けない。温度特性
のばらつきの原因としては、加熱ヒーター１１２の抵抗
値のばらつきによる発熱量の差、ヒーターボード１１０
やベースプレート１３０等の材質のばらつきによる熱伝
導率の差、寸法のばらつきによる熱容量の差、ヒーター
ボードとベースプレートとの接着剤層の厚みのばらつき
による熱伝導率の差、などが考えられる。
【００３３】図８を基にして、従来例における、環境温
度１０℃の場合の加熱ヒーターの駆動時間の決定方法を
説明する。この場合は、目標温度２０℃と環境温度との
温度差は１０度なので、記録ヘッドのノズル近傍が１０
度昇温するように加熱ヒーターの駆動時間を決定すれば
良い。この時一般には、平均的な温度特性を持つ記録ヘ
ッド（曲線Ｈ２）を基にして、駆動時間をｔ２に決定し
ておく。しかしこの場合、曲線Ｈ１の温度特性の記録ヘ
ッドが搭載された場合には記録ヘッドのノズル近傍の温
度上昇は１０度を越えてしまうため、インク吐出量が適
正値より増加してインクが必要以上に消費され、ランニ
ングコストが高くなってしまうという弊害を生じてしま
う。これを回避するためには、曲線Ｈ１の温度特性の記
録ヘッドを基にして、駆動時間をｔ１に設定しておくこ
とが必要になる。しかしこの場合は、曲線Ｈ３の温度特
性の記録ヘッドが搭載された場合には記録ヘッドのノズ
ル近傍の温度上昇が目標よりもかなり小さくなるため、
制御効果がほとんど期待できなくなってしまう。
【００３４】これらの問題を解決するには、記録ヘッド
の温度特性が曲線Ｈ１なら駆動時間をｔ１に、曲線Ｈ２
なら駆動時間をｔ２に、曲線Ｈ３なら駆動時間をｔ３に
設定することができれば良い。これを実現するために、
本発明は、次のようにして、簡単な構成により、記録ヘ
ッドの温度特性を検出可能にしたことを特徴とする。
【００３５】まず、あらかじめ図８のような記録ヘッド
の温度特性の製造上のばらつきを考慮した温度特性曲線
を求めておく。それには製造ロットの異なる記録ヘッド
をいくつかサンプリングして、それら記録ヘッドの温度
特性の実測データを集め、統計処理を行うことによっ
て、母集団である全記録ヘッドのばらつきを考慮した温
度特性曲線を求めることができる。その結果が、図８の
ように、上限が曲線Ｈ１に、下限が曲線Ｈ３になったと
する。
【００３６】この時、記録装置で記録ヘッドの温度特性
を検出するには、加熱ヒーター１１２を所定時間駆動し
た時の記録ヘッドのノズル近傍の温度上昇を温度センサ
１１３で測定してみれば良い。例えば、加熱ヒーターを
時間ｔ１駆動した時の温度上昇が１０度になれば、その
記録ヘッドの温度特性は曲線Ｈ１であることがわかる。
なお、この場合の温度測定により求めるものは、実温度
（絶対温度）ではなく、温度変化（相対温度）なので、
従来の技術で説明した温度センサーのバラツキに起因す
る温度検出時の問題は生じない。また、先に述べたよう
に、温度センサ１１３は、半導体成膜技術により、ヒー
ターボード１１０上に容易に製造することができる。
【００３７】以下、記録ヘッドの温度特性に応じて加熱
ヒーターの適正駆動時間を決定する具体的方法を説明す
る。図８と同様の温度特性曲線において、図９のように
温度上昇値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を設定する。する
と、図１０のように、加熱ヒーター１１２を時間ｔ１駆
動した時の温度上昇と記録ヘッドの温度特性との対応テ
ーブルを作ることができる。次に図８から、環境温度に
応じて、温度特性曲線Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３それぞれに対応
する加熱ヒーター駆動時間を決定する。例えば、環境温
度が１０℃の場合は、目標温度の２０℃まで１０度昇温
するように、温度特性がＨ１なら駆動時間はｔ１、温度
特性がＨ２なら駆動時間はｔ２、温度特性がＨ３なら駆
動時間はｔ３と決定すれば良い。他の環境温度の場合も
同様にして駆動時間（ｔ１１〜ｔ１９、ｔ２１〜ｔ２
９、ｔ３１〜ｔ３９）を決定することで、図１１のよう
に、環境温度と記録ヘッドの温度特性とに応じた加熱ヒ
ーター駆動時間決定テーブルを作ることができる。
【００３８】図１２に、記録ヘッドの温度特性検出の制
御フローチャートを示す。ステップＳ１で記録ヘッドの
ノズル近傍の初期温度を測定する。ステップＳ２で加熱
ヒーター１１２を所定時間（ｔ１）駆動し、ステップＳ
３でそれによる記録ヘッドのノズル近傍の初期温度から
の温度上昇を測定する。ステップＳ４で上記温度上昇に
応じて、図１０のテーブルにより記録ヘッドの温度特性
を決定する。なお、ステップＳ１、Ｓ３での温度測定
は、温度センサ１１３の出力値により求める。また、ス
テップＳ２での温度特性検出のための加熱ヒーター駆動
時間ｔ１は、必要とする温度特性のランク分けの数と、
温度センサ１１３の温度変化検出能力により決定する。
ランク分けを多くするほど制御の精度を上げることがで
きる。この時、ランク分けを多くするほど１ランクの温
度幅が小さくなるので、この温度幅が温度センサの検出
能力よりも小さくなる場合には、加熱ヒーターの駆動時
間を長くして１ランクの温度幅を大きくする必要があ
る。ただし、駆動時間を長くするほど温度特性検出時の
記録ヘッドの温度上昇が大きくなるため、駆動時間を必
要以上に長くすることは好ましくない。
【００３９】図１３に本発明の記録ヘッドのインク吐出
量の制御フローチャートを示す。ステップＳ１１で図１
２の温度特性検出制御フローチャートにしたがって、記
録ヘッドの温度特性を検出し、ステップＳ１２で環境温
度を検出する。ステップＳ１３で記録ヘッドの温度特性
と環境温度とに応じて、図１１のテーブルにより加熱ヒ
ーター１１２の駆動時間を決定し、ステップＳ１４で加
熱ヒーターを上記時間駆動する。なお、ステップＳ１１
での記録ヘッドの温度特性の検出は、一般に記録装置の
電源投入時や、ヘッドカートリッジの交換時に行うが、
必要に応じて記録開始前の適当な時期に行ってもかまわ
ない。
【００４０】なお、本実施例では図１１のように記録ヘ
ッドの温度特性を３つのランクに分けたが、ランク分け
の数は必要に応じて増減してもかまわない。また、環境
温度のきざみを１度づつとしたが、これも必要に応じて
設定してかまわない。
【００４１】さらに、本実施例では目標温度を２０℃に
した場合を説明したが、目標温度はこれに限定されるも
のではなく、図７の環境温度とインク吐出量の関係から
必要に応じて決定してかまわない。
【００４２】また、本実施例では加熱ヒーターの駆動制
御を、毎行の記録開始前に行う場合を例にとって説明し
たが、他にも毎頁の記録開始前に加熱ヒーターを駆動制
御する場合や、電源ＯＮ中に適宜加熱ヒーターを駆動し
て記録ヘッドを適当な温度に保つ制御をする場合等があ
る。これらの加熱ヒーターの駆動制御の場合において
も、各加熱ヒーターの駆動シーケンスに応じて図８と同
様な温度特性のばらつきを求めることによって、本実施
例の方法をそのまま適用することができる。
【００４３】（実施例２）本実施例は、記録ヘッドの温
度特性を考慮したインク吐出量制御において、インク吐
出量制御手段として、吐出ヒーターを利用する場合を説
明する。なお、本実施例においては、実施例１の構成の
うち加熱ヒーター１１２は必ず用いる必要はないが、併
用してもよい。
【００４４】図１４に、吐出ヒーターの駆動パルスの一
例を示す。（Ａ）は、通常の吐出駆動パルスであり、こ
れをメインパルス（ＭＰ）と呼ぶ。（Ｂ）は、メインパ
ルス印加に先立って、適当な休止時間をはさんでプレパ
ルス（ＰＰ）を印加した場合を示す。このプレパルスの
印加時間を変化させることによって、インク吐出量を変
化させることができる。（Ｃ）は、後述する温度特性検
出のための駆動パルスの一例である。
【００４５】よって、インク吐出量と環境温度との関係
が実施例１の図７と同じ場合には、環境温度が２０℃以
下の場合には、上記プレパルス印加時間を制御すること
で、実施例１と同様に、インク吐出量の環境温度による
変動をＣ１からＣ２の小さな範囲に抑えることができ
る。
【００４６】図１５は、プレパルス印加時間とインク吐
出量の増加量との関係を示すグラフである。図のよう
に、プレパルス印加時間を長くすることによって、イン
ク吐出量を増加させることができる。これは、プレパル
ス印加による吐出ヒーターの発熱によって、記録ヘッド
のノズル近傍のインクが暖められて、インクが吐出しや
すくなるためである。なお、この関係は環境温度の影響
をほとんど受けない。
【００４７】ただし、一般に記録ヘッドの温度特性は製
造上のばらつきをもつため、上記関係は記録ヘッドごと
に異なったものとなる。同図で、曲線Ｐ２は平均的な温
度特性を持つ記録ヘッドの場合、曲線Ｐ１は昇温しやす
い（つまり放熱しにくい）温度特性を持った記録ヘッド
の場合、曲線Ｐ３は昇温しにくい（つまり放熱しやす
い）温度特性を持った記録ヘッドの場合を示している。
【００４８】ここで、プレパルス印加時間について補足
しておく。図２１は、吐出ヒーターの駆動パルス印加時
間とインク吐出量の関係を示すグラフである。印加時間
を零からだんだん長くしていくと、時間ｔ８でインクの
吐出が始まり、その後インク吐出量が増加して、時間ｔ
９近傍でインク吐出量はほぼ飽和する。これは、インク
が吐出するには、インクが膜沸騰して気泡を生じるため
の一定以上のエネルギーが必要なためである。よって、
プレパルス印加時間はインク吐出が生じないように、時
間ｔ８より短い範囲内で設定する必要がある。なお、時
間ｔ８からｔ９の間はインクと吐出が不安定なので、メ
インパルス印加時間は通常ｔ９以上に設定する。
【００４９】図１５を基にして、従来例における、環境
温度１０℃の場合のプレパルス印加時間の決定方法を説
明する。この場合は、図７より、目標温度２０℃でのイ
ンク吐出量Ｃ２と環境温度１０℃でのインク吐出量Ｃ１
との差Ｃ２−Ｃ１（＝Ｃとする）だけインク吐出量が増
加するようにプレパルス印加時間を決定すれば良い。
【００５０】そこで一般には、図１５において平均的な
温度特性を持つ記録ヘッド（曲線Ｐ２）を基にして、プ
レパルス印加時間をｔ５に決定しておく。しかしこの場
合、曲線Ｐ１の温度特性の記録ヘッドが搭載された場合
には記録ヘッドのインク吐出量の増加量が目標Ｃを越え
てしまうため、インク吐出量が適正値より増加してイン
クが必要以上に消費され、ランニングコストが高くなっ
てしまうという弊害を生じてしまう。これを回避するた
めには、曲線Ｐ１の温度特性の記録ヘッドを基にして、
駆動時間をｔ４に設定しておくことが必要になる。しか
しこの場合は、曲線Ｐ３の温度特性の記録ヘッドが搭載
された場合には記録ヘッドのインク吐出量の増加量が目
標Ｃよりもかなり小さくなるため、制御効果がほとんど
期待できなくなってしまう。
【００５１】これらの問題を解決するには、記録ヘッド
の温度特性が曲線Ｐ１なら駆動時間をｔ４に、曲線Ｐ２
なら駆動時間をｔ５に、曲線Ｐ３なら駆動時間をｔ６に
設定することができれば良い。これを実現するために、
本発明は、次のようにして、簡単な構成により、記録ヘ
ッドの温度特性を検出可能にしたことを特徴とする。
【００５２】まず、プレパルス印加時の温度特性は、吐
出ヒーターを駆動して熱源とした場合の記録ヘッドの温
度特性、すなわち吐出ヒーターを駆動した時の記録ヘッ
ドの温度上昇量として検出できる。ただし、吐出ヒータ
ーを通常にメインパルスで駆動した場合は、それに起因
する温度上昇は、インクの吐出状態に影響を受ける。こ
れは、インクが吐出されて記録ヘッド外に放出される時
に、かなりの熱量を記録ヘッドから奪うためである。こ
の時の温度上昇は、なんらかの不具合でノズル内にイン
クが充填されず、インクが吐出しない場合に最大の値と
なり、インクが最適に吐出されている場合に最小値とな
る。つまりこの場合の温度上昇で温度特性を検出するた
めには、インクの吐出状態を特定することが必要になっ
てしまう。そこで、本実施例においては、インクの吐出
状態に影響されないで記録ヘッドの温度特性と検出でき
るように、吐出ヒーターをインクが吐出しないように駆
動し、それに起因する記録ヘッドの温度上昇を測定する
ことによって、記録ヘッドの温度特性を検出する。
【００５３】インク吐出を生じないように吐出ヒーター
を駆動するには、図２１で説明したように、時間ｔ８よ
り短い駆動パルスを印加すれば良く、それには、例えば
先の図１４（Ｃ）のようにプレパルスだけを周期的に所
定時間印加すれば良い。この時の記録ヘッドの温度上昇
を図１６に示す。同図で、曲線Ｈ４、曲線Ｈ５、曲線Ｈ
６は、それぞれ図１５の曲線Ｐ１、曲線Ｐ２、曲線Ｐ３
の吐出特性を示す場合に対応している。そこで、吐出ヒ
ーターを所定時間（ｔ７）駆動した時の温度上昇を、図
のようにＴ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８の温度上昇値によって
ランク分けする。すると、図１７のように、吐出ヒータ
ー１１１を時間ｔ７駆動した時の温度上昇と、記録ヘッ
ドの温度特性との対応テーブルを作ることができる。
【００５４】次に、先に示した図７より環境温度に応じ
て必要とするインク吐出量の増加量を求め、図１５から
温度特性ごとに必要となるプレパルス印加時間を決定す
る。例えば、環境温度が１０℃の場合は、図７より目標
温度の２０℃のインク吐出量にするためにＣ（＝Ｃ２−
Ｃ１）だけインク吐出量を増加させることが必要になる
ので、図１５から、温度特性がＨ４なら駆動時間はｔ
４、温度特性がＨ５なら駆動時間はｔ５、温度特性がＨ
６なら駆動時間はｔ６と決定すれば良い。他の環境温度
の場合も同様にして駆動時間（ｔ４１〜ｔ４９、ｔ５１
〜ｔ５９、ｔ６１〜ｔ６９）を決定することで、図１８
ように、環境温度と記録ヘッドの温度特性とに応じたプ
レパルス印加時間決定テーブルを作ることができる。
【００５５】図１９に、記録ヘッドの温度特性検出の制
御フローチャートを示す。ステップＳ２１で記録ヘッド
のノズル近傍の初期温度を測定する。ステップＳ２２で
吐出ヒーター１１１を所定時間（ｔ７）駆動し、ステッ
プＳ２３でそれによる記録ヘッドのノズル近傍の温度上
昇を測定する。ステップＳ２４で上記温度上昇に応じ
て、図１７のテーブルにより記録ヘッドの温度特性を決
定する。なお、ステップＳ２１、Ｓ２３での温度の測定
や、Ｓ２２での吐出ヒーター駆動時間の決定について
は、実施例１における図１２の説明と同じである。
【００５６】図２０に本発明の記録ヘッドのインク吐出
量の制御フローチャートを示す。ステップＳ３１で図１
９の温度特性検出制御フローチャートにしたがって、記
録ヘッドの温度特性を検出し、ステップＳ３２で環境温
度を検出する。ステップＳ３３で記録ヘッドの温度特性
と環境温度とに応じて、図１８のテーブルにより吐出ヒ
ーター１１１駆動時のプレパルス印加時間を決定し、ス
テップＳ３４で吐出ヒーターを上記に基づいて駆動す
る。なお、ステップＳ３１の温度特性検出の時期につい
ては、実施例１における図１３の説明と同じである。
【００５７】なお、本実施例では図１７のように記録ヘ
ッドの温度特性を３つのランクに分けたが、ランク分け
の数は必要に応じて増減してもかまわない。また、環境
温度のきざみを１度づつとしたが、これも必要に応じて
設定してかまわない。
【００５８】さらに、本実施例では目標温度を２０℃に
した場合を説明したが、目標温度はこれに限定されるも
のではなく、図７の環境温度とインク吐出量の関係から
必要に応じて決定してかまわない。
【００５９】また、本実施例では、記録ヘッドの温度特
性検出のためにインク吐出を生じないように吐出ヒータ
ーを駆動する場合を説明したが、次のようにインク吐出
を生じさせても、記録ヘッドの温度特性を検出すること
ができる。先に説明したように、この場合にはインクの
吐出状態によって、記録ヘッドの温度上昇は異なってく
る。しかし、記録ヘッドの吐出回復処理を行ってから記
録ヘッドの温度特性検出を行えばインク吐出が安定して
いるため、ほぼ一定の温度上昇値を得ることができる。
よって、図１９の温度特性検出制御フローチャートのＳ
２１の前に、吐出回復処理のシーケンスを加えること
で、吐出ヒーターをインク吐出が生じるように駆動して
も、記録ヘッドの温度特性を検出できる。ただし、この
場合は、記録ヘッドからインクが吐出するので、温度特
性検出時には、記録ヘッドのノズルをプリンタのキャッ
プ２２２に対向させるなどして、吐出したインクが記録
装置等を汚さないように配慮する必要がある。
【００６０】さらに、実施例１、実施例２ともに、記録
ヘッドの温度特性検出において、記録ヘッドの温度上昇
を測定した。しかし、次のようにしても温度特性を検出
できる。図９（または図１６）で、駆動時間ｔ１（また
はｔ７）で駆動を中止すると、記録ヘッドの温度はその
後下降して行く。この時の温度効果は、温度上昇同様
に、記録ヘッドの温度特性によって決定される。よっ
て、駆動中止から一定時間後までの温度下降を測定する
ことによっても、記録ヘッドの温度特性を検出すること
ができる。
【００６１】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して飛翔的液滴を形成し、記
録を行うインクジェット方式の記録ヘッドを用いた記録
装置において優れた効果をもたらすものである。
【００６２】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
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体一で対応した液体（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、更に優れた記録を行うことが出
来る。
【００６３】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。
【００６４】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００６５】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００６６】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体例に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行う予備吐出手段を挙げること
ができる。
【００６７】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、記録色や濃度を異にする複数のインク
に対応して２個以上の個数設けられるものであってもよ
い。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるかい
ずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色に
よるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備え
た装置にも本発明は極めて有効である。
【００６８】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付加時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。
【００６９】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。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
記録ヘッドの温度特性を検出し、検出した記録ヘッドの
温度特性に基づいて記録ヘッドのインク吐出量の制御を
行うため、記録ヘッドの温度特性のばらつきにかかわら
ずに、保証環境温度範囲内で適正な記録濃度を保つ事が
できる。
【００７１】また、記録ヘッドの温度特性検出は、記録
ヘッドの温度変化に基づいて行うため、温度センサのバ
ラツキの影響を受けることなく高精度に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用可能なヘッドカートリッジの斜視
図である。
【図２】図１のヘッドカートリッジの分解斜視図であ
る。
【図３】図１のヘッドカートリッジのノズル周辺の断面
模式図である。
【図４】図１のヒーターボードの図であり、（Ａ）は、
その上面図、（Ｂ）は、その主要部の詳細図である。
【図５】本発明に適用可能なインクジェット記録装置の
プリンタ部の斜視図である。
【図６】本発明の実施例のインクジェット記録装置の制
御構成を示すブロック図の一例である。
【図７】実施例１のインク吐出量と環境温度との関係の
一例を示すグラフである。
【図８】実施例１の加熱ヒーターの駆動時間と記録ヘッ
ドのノズル近傍の温度上昇との関係の一例を示すグラフ
である。
【図９】実施例１の温度特性曲線による温度特性のラン
ク分けを説明する図である。
【図１０】実施例１の記録ヘッドの温度上昇と温度特性
との対応テーブルを示す図である。
【図１１】実施例１の環境温度と記録ヘッドの温度特性
とに応じた加熱ヒーター駆動時間決定テーブルを示す図
である。
【図１２】実施例１の記録ヘッドの温度特性検出の制御
フローチャートである。
【図１３】実施例１の記録ヘッドのインク吐出量の制御
フローチャートである。
【図１４】実施例２の吐出ヒーターの駆動パルスの一例
を示す図である。
【図１５】実施例２のプレパルス印加時間とインク吐出
量の増加との関係を示すグラフである。
【図１６】実施例２の温度特性曲線による温度特性のラ
ンク分けを説明する図である。
【図１７】実施例２の記録ヘッドの温度上昇と温度特性
との対応テーブルを示す図である。
【図１８】実施例２の環境温度と記録ヘッドの温度特性
とに応じた、吐出ヒーター駆動時のプレパルス印加時間
決定テーブルを示す図である。
【図１９】実施例２の記録ヘッドの温度特性検出の制御
フローチャートである。
【図２０】実施例２の記録ヘッドのインク吐出量の制御
フローチャートである。
【図２１】実施例２の吐出ヒーター駆動パルス印加時間
とインク吐出量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１１ 吐出ヒーター １１２ 加熱ヒーター １１３ 温度センサ ３０１ ＣＰＵ ３０２ ＲＯＭ ３０３ ＲＡＭ ３０４ タイマー ３０６ 環境温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 2/12 2/125 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３ Ｂ １０４ Ｆ １０４ Ｋ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクを記録媒体に吐出させて記録を行
    う記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装
    置において、 環境温度を検出する環境温度検出手段と、 前記記録ヘッドに設けられた発熱手段と、 前記記録ヘッドの温度を検出するための記録ヘッド温度
    検出手段と、 前記発熱手段に所定のエネルギーを印加し、前記エネル
    ギーの印加に起因する前記記録ヘッドの温度変化を前記
    記録ヘッド温度検出手段により検出し、当該検出結果に
    基づき前記記録ヘッドの温度特性を検出する温度特性検
    出手段と、 前記温度特性検出手段により検出した前記記録ヘッドの
    温度特性と、前記環境温度検出手段により検出した環境
    温度とに基づき、前記記録ヘッドのインク吐出量を制御
    する吐出量制御手段と、 を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 【請求項２】 前記発熱手段が、インク吐出用のヒータ
    ーであることを特徴とする請求項１記載のインクジェッ
    ト記録装置。
  3. 【請求項３】 前記インク吐出用のヒーターに印加され
    る所定のエネルギーは、インクの吐出が生じないように
    印加されることを特徴とする請求項２記載のインクジェ
    ット記録装置。
  4. 【請求項４】 前記吐出量制御手段は、インク吐出用の
    ヒーターの吐出駆動パルス印加に先立って印加するイン
    ク吐出が生じない駆動パルスのパルス幅を変化させるこ
    とにより、前記記録ヘッドのインク吐出量を制御するこ
    とを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録装
    置。
  5. 【請求項５】 前記発熱手段が、前記記録ヘッドの温度
    調整用のヒーター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装置。
  6. 【請求項６】 前記吐出量制御手段は、温度調整用ヒー
    ターを駆動することにより、前記記録ヘッドのインク吐
    出量を制御することを特徴とする請求項５記載のインク
    ジェット記録装置。
  7. 【請求項７】 前記記録ヘッドは、熱エネルギーを用い
    てインクを吐出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。
  8. 【請求項８】 前記記録ヘッドは、前記記録装置に対し
    て交換可能に搭載され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。
  9. 【請求項９】 インクを吐出する記録する記録ヘッドを
    用いて記録を行うインクジェット記録方法において、 搭載された前記記録ヘッドの第１の温度を測定し、 搭載された前記記録ヘッドの発熱手段を駆動して前記記
    録ヘッドを加熱し、 加熱開始後に、搭載された前記記録ヘッドの第２の温度
    を測定し、 測定された前記記録ヘッドの第１、第２の温度に基づい
    て前記記録ヘッドの温度特性を検出し、 環境温度を検出し、 検出された温度特性と環境温度に基づいて、前記記録ヘ
    ッドのインク吐出量を制御した状態で記録を行うことを
    特徴とするインクジェット記録方法。
  10. 【請求項１０】 前記記録ヘッドは、熱エネルギーを用
    いてインクを吐出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。
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