JPH07324989A - 温度検出方法およびプリント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理量を低減しながら高速、高精度に温度の
検出を可能にする。 【構成】 温度検出対象物を温度検出単位毎に時定数分
割し、少なくとも１つ以上の時定数群の温度検出を物理
式に則って演算する演算検出手段１と、少なくとも１つ
以上の時定数群の温度検出を電気的に検出する電気的検
出手段２とを、共存させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギを印加する
装置における昇温、降温温度の演算、検出方法及びその
温度の制御を適用するプリント装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のエレクトロ技術の進歩に伴い、各
種制御技術の研究開発が活発に行われてきている。中で
も熱的制御は広範な範囲で重要な技術であり、高速、高
精度で且つ処理付加の少ない制御技術の開発が切望され
ている。

【０００３】上記熱的制御が有効な事例としては、例え
ばサーマルプリント装置やインクジェットプリント装置
など熱の供給によってプリントが行われるプリント原理
を有し、該供給熱量に応じてプリントの画像品位の優劣
が決まるプリント装置が挙げられる。

【０００４】このため例えば従来のインクジェットプリ
ント装置にあっては、プリントヘッド部に、コストの高
い温度センサを設けてヘッドの温度を検出するいわゆる
クローズドループ温度検出方式や、あるいはヘッドへの
投入エネルギ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、該検出温度に基
づいて該プリントヘッド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制御方法が採られていた。

【０００５】上記温度演算方式の手段の一例としては、
対象物の温度の挙動（昇温温度）を温度伝導の物理式に
当てはめて演算していく方法があるが、プリント装置は
プリントのパターンに応じて時々投入エネルギが変化す
るため、該物理式に当てはめる演算手段にあっては膨大
な処理時間と処理容量を必要とする。この対策として、
プリント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や、該離散
値に応じたプリントヘッドの温度の温度推移を投入可能
なエネルギの範囲内で予め演算しておきテーブル化した
既演算テーブル演算手段や、該テーブルが単位時間当た
りの投入エネルギと経過時間の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温度
演算アルゴリズム手段や、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プリントヘッドをモデ
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
手段や、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
ゴリズム手段などの各種演算を簡易化できる手段を用い
て、上記処理時間や処理容量に起因する問題点の解決を
図っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、温度を検出
する場合においては以下のような問題や不具合があっ
た。

【０００７】インクジェットプリント装置のプリントヘ
ッドの場合を例にとると、温度制御用の温度センサを用
いて上記クローズドループ構成の温度制御を厳密に行お
うとした場合に大きくは以下の３つの問題が潜在する。

【０００８】第１には、応答性の問題である。温度制御
を行うために検出したい対象部位は厳密にはインクと接
しているヒータ面温度や、ヒータ面と接触しているイン
ク温度である。しかし、温度センサでは直接上記部位の
温度を検出することは困難であり、検出温度と検出した
い部位との間で時間的な遅れ、即ち応答性の問題が出
る。

【０００９】第２には、温度センサの測定誤差の問題で
ある。代表的な温度センサとしてはサーミスタや熱電対
等、温度に応じて抵抗値や起電力が変化するタイプのも
のであるが、該変動値を検出する際に生じる電気的なノ
イズを完全に除去することは極めて困難である。

【００１０】第３には、コストの問題である。上記温度
を検出するには、サーミスタや熱電対の他に、検出値の
増幅器や静電対策部品などが必要であり、相応のコスト
アップにつながる。

【００１１】次に演算手段を用いてプリントヘッドの温
度を演算する手段においての不具合としては、理論的に
はプリントヘッドの温度を正確に且つ高応答で演算する
ことは可能であるが上記演算付加を軽減する手段をこう
じてもなお、膨大な演算処理容量とメモリー容量が必要
であり、安価なプリント装置の制御部で演算処理を実現
することは極めて困難であった。

【００１２】本発明は上記課題を解決し、処理量を低減
しながら高速、高精度に温度の検出を可能にすることに
ある。

【００１３】また更なる目的としては、該温度の検出値
に応じてプリントを安定させるフィードバック制御を行
い高画像品位のプリントを行うことを可能としたプリン
ト装置を提供せんとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明は、温度検出対象物を温度検出単位毎に時定数分割
し、少なくとも１つ以上の時定数群の温度検出を物理式
に則って演算する演算検出手段と、少なくとも１つ以上
の時定数群の温度検出を電気的に検出する電気的検出手
段とを、共存させたことを特徴としてなす。

【００１５】本発明の第１の態様は、エネルギがエネル
ギ投入手段より投入される対象物の温度変動を検出する
温度検出方法において、前記投入エネルギに基づいて温
度変動を演算する温度演算手段と、前記投入エネルギに
基づいて温度変動を電気的にアナログシミュレートする
電気的検出手段との双方を具備したことを特徴とする温
度検出方法にある。

【００１６】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記対象物がインクジェットプリントヘッドである
ことを特徴とする温度検出方法にある。

【００１７】本発明の第３の態様は、第１または２の態
様において、前記プリントヘッドは、熱エネルギによっ
てインクに状態変化を生起させ、該状態変化に基づいて
インクを吐出させることを特徴とする温度検出方法にあ
る。

【００１８】本発明の第４の態様は、第１〜３の態様の
何れかにおいて、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前記対象物をモデル的に複数の
熱時定数群で代用するモデル化手段を有することを特徴
とする温度検出方法にある。

【００１９】本発明の第５の態様は、第１〜３の態様の
何れかにおいて、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前記対象物をモデル的に実際よ
りも少い数の熱時定数群で代用するモデル化手段を有す
ることを特徴とする温度検出方法にある。

【００２０】本発明の第６の態様は、第４または５の態
様において、前記モデル化された時定数群毎に温度の推
移を検出することを特徴とする温度検出方法にある。

【００２１】本発明の第７の態様は、吐出口からインク
を吐出してプリントを行うプリントヘッドと、前記プリ
ントヘッドの熱時定数と基準期間における前記プリント
ヘッドへのエネルギ供給に基づいて当該プリントヘッド
の温度変動を演算する温度演算手段と、前記プリントヘ
ッドへのエネルギ供給に基づいて当該プリントヘッドの
温度変動を電気的にアナログシミュレートする電気的検
出手段と、前記温度検出手段および前記電気的検出手段
によって検出された温度変動に基づいて前記プリントヘ
ッドの将来の温度を予測する予測手段と、この予測手段
によって予測された予測温度に応じた吐出安定化制御を
行う吐出安定化制御手段と、を具備したことを特徴とす
るプリント装置にある。

【００２２】本発明の第８の態様は、第７の態様におい
て、前記プリントヘッドは、熱エネルギによってインク
に状態変化を生起させ、該状態変化に基づいてインクを
吐出させることを特徴とするプリント装置にある。

【００２３】本発明の第９の態様は、第７または８の態
様において、前記吐出安定化制御手段は、前記プリント
ヘッドの回復処理を前記予測温度に応じた条件で行うこ
とを特徴とするプリント装置にある。

【００２４】本発明の第１０の態様は、第７または８の
態様において、前記吐出安定化制御手段は、前記プリン
トヘッドの予備吐出を前記予測温度に応じた条件で行う
ことを特徴とするプリント装置にある。

【００２５】本発明の第１１の態様は、第７または８の
態様において、前記吐出安定化制御手段は、前記プリン
トヘッドの吸引回復を前記予測温度に応じた条件で行う
ことを特徴とするプリント装置にある。

【００２６】本発明の第１２の態様は、第７または８の
態様において、前記吐出安定化制御手段は、前記プリン
トヘッドの温度制御を前記予測温度に応じた条件で行う
ことを特徴とするプリント装置にある。

【００２７】本発明の第１３の態様は、第７〜１２の態
様の何れかにおいて、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前記対象物をモデル的に複
数の熱時定数群で代用するモデル化手段を有することを
特徴とするプリント装置にある。

【００２８】本発明の第１４の態様は、第７〜１２の態
様の何れかにおいて、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前記対象物をモデル的に実
際よりも少い数の熱時定数群で代用するモデル化手段を
有することを特徴とするプリント装置にある。

【００２９】本発明の第１５の態様は、第１３または１
４の態様において、前記モデル化された時定数群毎に温
度の推移を検出することを特徴とするプリント装置にあ
る。

【００３０】

【作用】前記手段によれば、演算検出の１つの特徴であ
る将来の温度の推移を予め検出するメリットを残しなが
ら、温度の検出のために必要な処理量の低減や集中負荷
の分散を可能とし、高速高精度での温度の検出手段を実
現できる。

【００３１】また、演算処理のための割り込み処理の発
生頻度を減少することができ、該割り込み命令依然に実
行していた処理にかかる先読みデータのヒット率の低下
やパイプライン処理の流れを乱すことにより起こる総合
的な処理速度の低下を低減することが可能となる。

【００３２】かかる本発明のフローと従来のフローとの
比較を図１０に示す。

【００３３】ショートレンジ時定数群の昇温を従来の演
算処理にて検出する手段にあっては、図１０（ａ）に示
すように、５０ｍｓｅｃ間の印字比率参照ステップ（ス
テップＳ１０１）、印字履歴参照ステップ（ステップＳ
１０２）および印字履歴から昇温温度演算ステップ（ス
テップＳ１０３）の割り込み必要で、１回の割り込み処
理に１ｍｓｅｃかかっていた（ＣＰＵ占有率にして２％
の負荷）。これに対し、図１０（ｂ）に示すように、本
発明によるアナログシミュレーション回路による検出手
段にあっては、アナログシュミレーション回路のＣ容量
参照ステップ（ステップＳ１１１）だけであり、１回の
割り込み処理を５μｓｅｃ（ＣＰＵ占有率にして０．０
１％）に低減できる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明のインクジェットプリント装置
に係る実施例について、図面を参照して詳細に説明す
る。

【００３５】図１１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ユニットＩＪＵを説明するため
の説明図である。以下これらの図面を用いて各部構成の
説明を行う。

【００３６】(i) 装置本体の概略説明 図１１は、本発明に適用されるインクジェットプリント
装置ＩＪＲＡの概観図の一例である。図において、駆動
モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５
０１１，５００９を介して回転するリードスクリュー５
００５の螺旋溝５００４に対して係合するキャリッジＨ
Ｃはピン（不図示）を有し、矢印ａ，ｂ方向に往復移動
される。このキャリッジＨＣには、インクジェットカー
トリッジＩＪＣが搭載されている。紙押え板５００２
は、キャリッジ移動方向にわたって紙をプラテン５００
０に対して押圧する。フォトカプラ５００７および５０
０８は、キャリッジＨＣのレバー５００６が当該領域に
存在かどうかを確認して、モータ５０１３の回転方向切
換等を行うためのホームポジション検知手段である。プ
リントヘッドの前面をキャップするキャップ部材５０２
２は支持部材５０１６で支持されており、このキャップ
内を吸引する吸引手段５０１５は、キャップ内開口５０
２３を介してプリントヘッドの吸引回復を行う。クリー
ニングブレード５０１７は、このブレード５０１７を前
後方向に移動可能にする部材５０１９に取り付けられ、
これらは本体支持板５０１８に支持されている。ブレー
ド５０１７は、この形態でなく周知のクリーニングブレ
ードが本例に適用できることはいうまでもない。

【００３７】また、吸引回復の吸引を開始するためのレ
バー５０１２は、キャリッジＨＣと係合するカム５０２
０の移動に伴って移動し、駆動モータ５０１３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。

【００３８】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジＨＣがホームポジション側領域に
きたときにリードスクリュー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、本例には何れも適用できる。

【００３９】本例でのインクジェットカートリッジＩＪ
Ｃは、図１２の斜視図でわかるように、インクの収納割
合が大きくなっているもので、インクタンクＩＴの前方
面よりもわずかにインクジェットユニットＩＪＵの先端
部が突出した形状である。このインクジェットカートリ
ッジＩＪＣは、インクジェットプリント装置本体ＩＪＲ
Ａに載置されているキャリッジＨＣ（図１１）の後述す
る位置決め手段、及び電気的接点とによって固定支持さ
れると共に、該キャリッジＨＣに対して着脱可能なタイ
プである。

【００４０】(ii)インクジェットユニットＩＪＵ構成説
明 インクジェットユニットＩＪＵは、電気信号に応じて膜
沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギを
生成する電気熱変換体を用いてプリントを行う方式のユ
ニットである。

【００４１】(iii) ヒータボードの説明 図１２は本実施例で使用しているヘッドのヒーターボー
ド１００の模式図を示している。ヘッドの温度を制御す
るための温調用（サブ）ヒーター８ｄ、インクを吐出さ
せるための吐出用（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、ヒーターボード
が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。この天板
の外周壁断面８ｆの吐出用ヒーター８ｄ側が、共通液室
として機能する。なお、天板の外周壁断面８ｆの吐出部
列８ｇ上に形成された溝部によって、液路が形成され
る。

【００４２】(iv)制御構成の説明 次に、上述した装置構成の各部のプリント制御を実行す
るための制御構成において、図１３に示すブロック図を
参照して説明する。制御回路を示す同図において、１１
０はプリント信号を入力するインターフェース、１１１
はＭＰＵ、１１２はＭＰＵ１１１が実行する制御プログ
ラムを格納するプログラムＲＯＭ、１１３は各種データ
（上記プリント信号やヘッドに供給されるプリントデー
タ等）を保存しておくダイナミック型のＲＡＭである。
１１４はプリントヘッド１１８に対するプリントデータ
の供給制御を行うゲートアレイであり、インターフェー
ス１１０、ＭＰＵ１１１、ＲＡＭ１１３間のデータの転
送制御も行う。１２０はプリントヘッド１１８を搬送す
るためのキャリアモータ、１１９はプリント用紙搬送の
ための搬送モータ、１２２は共通液室内で圧力を発生さ
せる圧力発生手段である。１１５はヘッドを駆動するヘ
ッドドライバ、１１６および１１７は夫々搬送モータ１
１９、キャリアモータ１２０を駆動するモータドライ
バ、１２１は圧力発生手段１２２を駆動する圧力発生手
段ドライバである。

【００４３】このような装置を用いて以下に本発明での
実施例を示す。

【００４４】（実施例１）まず、本発明を上述のインク
ジェットプリントヘッドの温度の検出手段として実施し
た実施例について具体的に説明する。

【００４５】（全体フロー）本実施例における上記イン
クジェットプリントヘッドの温度の検出手段の概要は、
プリントヘッドを熱伝導率毎に分割し、印字のための投
入エネルギによって該分割単位毎の部材の昇降温温度を
検出し、該時定数毎の昇降温温度の累積値を求めること
によってプリントヘッドの温度を検出する。

【００４６】ここで、プリントヘッドの温度を温度セン
サなどを用いて直接検出する手段にあっては、前記のよ
うに応答性やコストなどの問題がある。

【００４７】また、プリントヘッドの時定数群毎の昇降
温温度をすべて熱伝導の物理式に則って演算推定するこ
とは理論的には可能であるが、前述の通りすべて演算処
理するには膨大な処理容量と処理時間が必要であり安価
なプリント装置や、画像処理など演算推定以外の箇所で
の処理負荷の大きい装置では実現することが困難であ
る。

【００４８】更に、詳細を後述するような積分回路を構
成して電気的に温度の伝導量を代用検出する方式がある
が、該方式では将来の温度推移を検出することはでき
ず、許容外昇温などに対する昇温抑制制御が遅れる等の
懸念がある。しかし本実施例では図１に示すように上記
熱伝導率で分割した各分割単位毎に温度演算手段１、も
しくは電気的検出手段２で昇温温度を検出し、分割単位
毎の検出値を制御部３に取り込むことで温度の検出を行
っている。即ち、上記演算推定検出手段と電気的検出手
段を融合したことにより各々のメリットを享受でき、応
答性に優れ、処理負荷が低減でき、必要に応じて近未来
の温度を検出して昇温に対する抑制制御をかけることが
可能な温度検出手段が実現できる。

【００４９】以下で、本実施例で実施する温度検出手段
にかかる、プリントヘッドの熱伝導率毎の分割モデル化
手段と、該熱伝導率単位で昇降温する温度の演算推定手
段、及び電気的検出手段の詳細について記す。

【００５０】（プリントヘッドのモデル化）以下に、プ
リントヘッドの構成部材を同一時定数群毎に分割する分
割モデル化手段を詳細に述べる。

【００５１】前記構成よりなるプリントヘッドにエネル
ギを投入し、該プリントヘッドの昇温過程のデータをサ
ンプリングして図２に示すような結果を得た。尚、図
中、縦軸は、Ｌｎ（１−Δｔ／ａ）（ａは平衡温度）、
横軸は経過時間である。

【００５２】上記構成よりなるプリントヘッドは厳密に
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おいては（即ち上
表における傾きが一定であるＡ，Ｂ，Ｃの範囲において
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。即ち、該単一の熱伝導部材として扱える各々を
１つの単位として、温度の伝導の仕方を求めることによ
ってプリントヘッドの温度の推移を推定できる。

【００５３】以上の結果から本実施例では、熱伝導に関
するモデルにおいてはプリントヘッドを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のエリアにおける傾きも
ほぼ等しいと判断し、温度の検出効率を優先して本実施
例では２つの熱時定数でプリントヘッドをモデル化する
ものである）。

【００５４】具体的に数値で示すと、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（図２ではＡの領域に相当）、もう一方
は５１２秒で平衡温度で昇温する時定数を有するものの
モデル化となった（図２ではＢ及びＣの領域のモデル化
である）。以降は、上記Ａ領域で１まとめにされる部材
群をショートレンジ時定数群と称し、上記Ｂ及びＣ領域
で１まとめにされる部材群をロングレンジ時定数群と称
して発明の詳細な説明を行う。

【００５５】図３に本実施例でモデル化した熱伝導の等
価回路を記す。

【００５６】（プリントヘッド温度の検出）本実施例で
はプリントヘッドのプリント時の昇温降温推移を、上記
時定数分解した各時定数毎に分離して検出し、該時定数
群毎の検出値を加え合わせることにより求める。尚、本
実施例では上述の如くショートレンジ時定数群と、ロン
グレンジ時定数群にプリントヘッドを分割して昇温降温
推移を検出するが、該ショートレンジ時定数群の昇温降
温推移を温度伝導の物理式に則って演算処理にて、ま
た、ロングレンジ時定数群の昇温降温推移を電気的検出
手段にて検出する。

【００５７】以下で各々のレンジの時定数群の昇温降温
温度推移の検出手段について詳細に説明する。

【００５８】（ショートレンジ時定数群の温度推移の演
算手段）以下に本実施例で使用するプリントヘッドの上
記ショートレンジ時定数群の温度を推定する温度伝導の
物理式を記す。

【００５９】

【数１】 ・加熱時 Δtemp＝ａ{1-exp［−ｍ＊Ｔ］｝ …（１） ・加熱の途中から冷却 Δtemp＝ａ{exp［−ｍ（Ｔ−Ｔ₁)] −exp[−ｍ＊Ｔ］｝ …（２） 但し、 tempは物体の昇温温度、ａは熱源による物体の
平衡温度、Ｔは経過時間、 ｍは物体の
熱時定数、 Ｔ₁ は熱源を取り去った時間であ
る。

【００６０】一般に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
ならず処理速度が膨大になってしまう。この対策とし
て、本実施例では演算処理を行うショートレンジ時定数
群の温度推移演算を、上記熱伝導の一般式を以下のよう
に展開処理する演算アルゴリズムを用いることで該演算
処理負荷の低減を図っている。

【００６１】＜ＥＸ．熱源ＯＮ後ｎｔ時間経過後の温度
の推定手段＞

【００６２】

【数２】 a{1-exp[-m*n*t]} …<1> ＝a{exp[-m*t]-exp[-m*t]+exp[-2*m*t]-exp[-2*m*t]+……+exp[-(n-1)*m*t] -exp[-(n-1)*m*t]+1-exp[-n*m*t]} ＝ a{1-exp[-m*t]} +a{exp[-m*t]-exp[-2*m*t]} +a{exp[-2*m*t]-exp[-3*m*t]} ……… +a{exp[-(n-1)*m*t]-exp[-n*m*t]} ＝ a{1-exp[-mt]} …<2-1> +a{exp[-m*(2t-t)]-exp[-m*2t]} …<2-2> +a{exp[-m*(3t-t)]-exp[-m*3t]} …<2-3> ……… +a{exp[-m*(nt-t)]-exp[-m*nt]} …<2-n> 以上のように展開したことにより、＜１＞式が、＜２−
１＞＋＜２−２＞＋＜２−３＞＋…＋＜２−ｎ＞と一致
する。ここで、＜２−ｎ＞式は、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における対象物の温度に等しい。

【００６３】＜２−３＞式は、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における対象物の温度に等
しい。

【００６４】＜２−２＞式は、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における対象物の温度に等
しい。

【００６５】＜２−１＞式は、時刻（ｎ−１）からｎま
で加熱した場合の時刻ｎｔにおける対象物の温度に等し
い。

【００６６】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おいて何度に降温し
ているかの総和を求める（＜２−１＞＋＜２−２＞＋…
＜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。

【００６７】上記結果から明らかなように、該演算を行
うためには上記単位時間あたりの昇温した温度Δｔが零
になる（Δｔ＝０となる）までのデータの保持と、連続
的に推移する温度の昇降温を離散的に推定することによ
る誤差が許容誤差となる演算間隔の設定が必要である。
本実施例では、データの保持時間、及び必要演算間隔の
設定を以下表１に示すように行ってプリントヘッドのシ
ョートレンジ時定数群の温度推移演算を行うこととす
る。

【００６８】

【表１】

【００６９】前記ヘッド温度を演算するための演算表を
表２に示す。該演算表は、横軸に２．５％刻みの印字比
率（投入エネルギ）、縦軸に０．０５秒刻みの経過時間
よりなる２次元のマトリックスで構成されている。表中
の値は、該当する印字比率で印字を行った場合に、０．
０５秒で昇温する昇温温度を１行目に、その後０．０５
秒刻みで該昇温温度が降温していく温度が予め計算され
て設定されている。上述の通り該ショートレンジ時定数
群の必要データ保持時間は０．８０秒であるので、経過
時間が０．８５秒後以降ではすべての印字比率で昇温温
度は零となっている。

【００７０】

【表２】

【００７１】上述したように、単位時間あたりに昇温し
た温度が現時点（演算時点）において何度に降温してい
るかを上記表２から求め、各時間毎の該降温温度の総和
を０．０５秒刻みで演算していくことにより、ショート
レンジで代表される熱時定数の部材が吐出のためのヒー
タの駆動で何度に昇温しているかを演算により検出する
ことが可能となる。

【００７２】（ロングレンジ時定数群の温度推移の電気
的検出手段）次に前記ロングレンジ時定数群の温度推移
を演算処理を用いずに電気的に検出する手段について説
明する。

【００７３】図４は該検出手段の本実施例における回路
であって、１１はプリントヘッド、１２はプリントヘッ
ドへの電力供給回路、１３は電流源、１４は制御回路、
Ｃはコンデンサ、Ｒは抵抗である。図におけるコンデン
サＣの容量はロングレンジ時定数群の昇温温度を、抵抗
Ｒはロングレンジ時定数群の外界との間の熱抵抗を現し
ている。

【００７４】次に、図４の回路の動作を図５の波形図を
参照して詳細に説明する。

【００７５】電力供給回路１２からプリントヘッド１１
に電力が供給され発熱すると、同時にその電力は電流源
１３としてそれに対応した電荷がアナログシミュレーシ
ョン回路のコンデンサＣに印加される。ここに蓄えられ
る電荷は熱エネルギに対応し、Ａ点の電位は発熱体のロ
ングレンジ時定数群の昇温温度に対応することになる。
この様子を図５（ａ），（ｂ）に示す。図５（ａ）はプ
リントヘッドにかかる入力パルス例を示し、図５（ｂ）
は、図５（ａ）の入力パルス例が印加されることにより
起こるコンデンサＣの電荷の変化量である。該電荷の変
化の速度は前記抵抗値により制御可能であり、該抵抗値
は前述のようにロングレンジ時定数群の外界との間の熱
抵抗と一致させているので、前記コンデンサＣの電荷量
はプリントヘッドのロンクレンジ時定数群の昇温温度と
等価となる。

【００７６】以上説明した如く、プリントヘッドの温度
を検出するためにモデル化されたロングレンジ時定数群
の温度推移を決定している温度伝導率、平衡到達温度に
対応するように抵抗Ｒ、コンデンサＣの値を設定し前記
電気的アナログシミュレーション回路を構成することに
よって、安価で比較的簡単な構成でロングレンジ時定数
群の温度の推移を検出することが可能となる。

【００７７】（温度の統合）前述のように温度検出対象
をモデル化した場合、モデル化した時定数群毎に昇降温
度を検出し、該検出値の総和を求めることにより該対象
物の温度検出を行うことが可能となる。上記方式におい
て、各々の時定数群全てを演算処理にて昇温温度を検出
し総和を求めて温度を検出する発明としては特開平５−
２０８５０５号公報などが提案されている。本発明で
は、少なくとも１つの時定数群の昇温温度の検出をアナ
ログ回路を用いて電気的に検出するようにしたことによ
り、すべての分割時定数群毎の温度推移の仕方を演算処
理にて検出する場合と比べて格段に処理容量の低減が図
れ、ＣＰＵ負荷を減らしてプリント時間の高速化を可能
とし、更には安価なＣＰＵでも該温度検出を行うことが
可能となる。

【００７８】また、すべての分割時定数群毎の温度推移
の仕方を電気的に検出する場合には、プリントが行われ
ないと温度を検出できないため、例えばプリントヘッド
が昇温しきってしまう前に昇温抑制制御を行うなどの先
行制御が行えない。よって最高品位の画像の形成を安定
して行うことが困難となる場合があったが、本発明では
温度変動の激しいショートレンジ時定数群の温度検出は
演算検出するので、将来の温度推移も検出することがで
き、またプリントを行わないと判断ができないロングレ
ンジ時定数群の温度推移は熱伝導時定数がロングである
ために極めて緩やかであり近未来であれば現在のロング
レンジ時定数群の温度を用いて推定しても大きな誤差に
はならないので、近未来であれば十分にプリントヘッド
温度の推定を行うことが可能となる。即ち、将来の温度
推移の推定などの演算検出手段のメリットと、処理負荷
の軽い電気的検出手段のメリットと、センサなどにより
直接温度を検出する場合と比較してレスポンスに優れる
などの双方のメリットを生かした温度検出手段を実現で
きる。

【００７９】以上説明したように、熱源から熱が供給さ
れることによって起こる物体の温度の推移の仕方を検出
するに当たり、物体の温度伝導のし易さ毎に検出対象物
体を温度伝導時定数毎に分割モデル化する手段と、該モ
デル毎の温度推移の検出を、演算検出手段と電気的検出
手段の双方の手段を用いて検出することにより、上述し
たように演算検出手段と電気的検出手段の双方のメリッ
トを両立して実現した検出手段を提供できる。

【００８０】（実施例２）次に、処理速度を更に高速に
する他の実施例について説明する。

【００８１】前記実施例では、温度推移を検出する対象
物であるプリントヘッドを熱伝導率群毎にまとめてモデ
ル化し、ショートレンジ時定数群の温度の検出を演算処
理にて検出し、ロングレンジ時定数群の温度の検出を電
気的アナログ回路で検出して、各時定数群毎の温度の総
和を求めることで該対象物の温度の推移を検出するよう
にしたことで、処理量の低減と近未来の検出など演算検
出手段と電気的検出手段の双方のメリットを両立させ
た。しかし、プリント速度の高速化の要求など更なる処
理量の低減を実現するために、ショートレンジ時定数群
の温度の検出を電気的アナログ回路で検出し、ロングレ
ンジ時定数群の温度の検出を演算処理で検出するように
しても良い。以下でショートレンジ時定数群の演算処理
ではなく電気的に検出することで処理速度が高速化され
る原理について説明する。

【００８２】ＣＰＵで処理される一命令は通常複数のフ
ェイズの処理に分割されている。フェイズの分割例とし
ては、命令のフェッチ、デコード、演算、メモリーアク
セス、ライトバックなどの分割例がある。該分割フェイ
ズ全ての処理を終了した後に次の命令の処理をし始める
よりも、該当命令の処理フェイズが例えばデコードに移
行した時点で次の命令のフェッチを開始し、以下同様に
１つ前の命令のフェイズが１つ進む毎に次の命令を実行
して行くようにすることにより、全ての処理を完了する
のに要する処理時間が格段に高速化される。このような
平行処理は通常パイプライン処理などと呼ばれ極めて一
般的な処理である。該パイプライン処理による処理速度
の高速化をより有効に機能させるためには極力パイプラ
イン処理の流れを乱さないように工夫する必要があるこ
とはいうまでもない。該パイプラインの流れを乱す代表
的な要因としては、条件分岐のジャンプ命令や割り込み
命令など処理が飛んでしまうような事例が上げられる。
条件分岐などにおいては、処理速度を重視する場合には
例えばループで１０回廻すところを敢えて同じ命令を１
０回コーディングするなどして条件分岐を避けて高速化
を図る手段もあるが、割り込み処理の場合においては、
割り込んでくる場所を予め予測してはおけないためにパ
イプライン処理の乱れを防止できず処理の遅延を招いて
しまう場合が多い。特にショートレンジ時定数群の演算
のための割り込み処理は、前記実施例の場合に５０ｍ秒
間隔であったように極めて頻繁に入る割り込み処理であ
り、処理の高速化のためには極めて改善効果の高い部分
である。よって、本実施例では処理の高速化に重点をお
く装置において実現することを目的として、時定数が短
く頻繁に検出処理させる時定数群の温度の検出は電気的
検出手段において検出し、時定数が比較的長く頻繁な検
出が行われない時定数群の温度の検出を演算処理にて検
出することにより総合的な処理の高速化を図る。

【００８３】また、前記実施例のように平衡温度にまで
達する時間が極めて長いロングレンジ時定数群を電気的
に検出するためには、前記の通り極めて長い時定数を持
つコンデンサの電荷容量を精度良く検出する必要があ
り、超高精度な検出精度を要求される場合には実施困難
である場合があったが、この観点からも本実施例のロン
グレンジ時定数群の温度検出を演算処理化した効果は大
きい。

【００８４】以上説明してきたように、モデル化された
時定数群毎の温度検出を、目的に応じて演算検出、電気
的検出を使い分けることにより、本実施例で云えば演算
処理のための割り込み処理の発生頻度を減少することが
でき、該割り込み命令依然に実行していた処理にかかる
先読みデータのヒット率の低下やパイプライン処理の流
れを乱すことにより起こる総合的な処理速度の低下を低
減することを可能としつつ、温度センサを用いて直接温
度を検出する場合に問題となるよう前記レスポンスの遅
れ等を改善した温度検出手段を実現することができる。

【００８５】（実施例３）インクジェットプリント装置
において印字比率（以下、印字デューティ（ｄｕｔｙ）
という）から現在の温度を検出し、吐出の安定化を図る
ために回復シーケンスを制御する方法について説明す
る。

【００８６】本実施例では、上述の実施例１と同様にし
て、現在のヘッドの温度を印字デューティから検出し
て、ヘッドの検出温度に応じて吸引条件を変えている。
吸引条件の制御は吸引圧（初期ピストン位置）ないしは
吸引量（体積変化量あるいは負圧保持時間）によって行
われる。図６に負圧保持時間と吸引量のヘッド温度依存
性を示す。一定の区間は負圧保持時間によって吸引量を
制御できるが、それ以外では吸引量は負圧保持時間によ
らなくなる。また、印字デューティから検出したヘッド
温度によって吸引量は影響されるが、ヘッド検出温度に
応じて負圧保持時間を変化させる。このようにすること
でヘッド温度が変化する場合でも吐出量を一定（最適
量）に維持でき、吐出の安定化を図れる。

【００８７】さらに複数のヘッドを用いる場合には、ヘ
ッドの配列に応じた放熱補正を行うことにより、ヘッド
温度の検出をより正確に行うことができる。キャリッジ
端部は中央部に比べて放熱しやすく、温度分布にばらつ
きが生じてしまうため、温度に大きく影響される吐出も
ばらついてしまう。そこで、端部での放熱を１００％、
中央部での放熱を９５％として補正している。この補正
によって熱的なばらつきを防いで、安定した吐出を可能
としている。さらに、ヘッド毎にヘッドの特徴や状態に
応じて吸引条件を変えても良い。

【００８８】さらに、この実施例では吸引時のヘッド温
度降下検出を行う。環境温度とヘッド温度との差がある
場合、吸引によって高温状態のインクは排出され、イン
クタンクから新たに低温のインクが供給される。その供
給されたインクによって高温状態のヘッドは冷却され
る。表３に環境温度とヘッド検出温度との差と吸引時の
温度降下補正を示す。印字デューティからヘッド温度を
検出する場合、環境温度との差から吸引時の温度降下を
補正することができ、吸引後のヘッド温度も同時に予測
することができる。

【００８９】

【表３】

【００９０】交換可能なヘッドの場合は、インクタンク
の温度検出が必要となる。インクタンクはヘッドに密接
しているため、吐出による温度上昇がインクタンクへ影
響を与える。そこで過去１０分間の温度平均からインク
タンク温度を検出している。これにより、吸引時の温度
降下にフィードバックすることができる。

【００９１】パーマネントヘッドの場合は、ヘッドとイ
ンクタンクが離れているため、供給されるインクの温度
が環境温度と等しく、インクタンクの温度予測しなくと
も良い。

【００９２】さらに、図７に示すようなサブタンク系の
場合、すなわち、メインタンク２１に連通されるサブタ
ンク２２を有し、サブタンク２２からヘッドチップ２３
にインクが供給されるようになっており、ポンプ２４が
キャップ２４およびサブタンク２２に接続されている場
合について説明する。このようなサブタンク系の場合、
インクが高温状態のときに吸引しても吸引量が多くなっ
てしまうため、液面引き上げ効果が期待できなくなり、
インクの供給不良の原因となってしまう可能性もある。
そこで印字デューティから予測されるヘッド温度が高温
であるとき、吸引回数増やして十分に液面引き上げ効果
があるようにする。表４には、環境温度とヘッド検出温
度との差と吸引回数の関係を示す。すなわち、ヘッドの
検出温度と環境温度との差があるほど吸引回数を多くす
るように設定している。これによって液面引き上げ効果
が損なわれないようにしている。

【００９３】

【表４】

【００９４】（実施例４）本実施例では、実施例３と同
様に、現在のヘッド温度は印字デューティから検出して
いるが、このヘッドの検出温度に応じて予備吐出条件を
変化させている。ヘッド温度が高い場合には吐出量が増
加してしまい、無駄な予備吐出をしてしまう可能性があ
る。そこで、この場合のようには予備吐出のパルス幅を
小さくするように制御すれば良い。表５にはヘッド検出
温度とパルス幅との関係を示す。高温時ほど吐出量は増
えるので、パルス幅を小さくして吐出量を抑制してい
る。

【００９５】

【表５】

【００９６】また、高温時ほどノズル間の温度のばらつ
きが大きくなるため、予備吐出数分布を最適にする必要
がある。表６にヘッド検出温度と予備吐出のパルス数の
関係を示す。常温時でもノズル端部と中央部とでは予備
吐出数に差をもたせて、温度のばらつきによる影響を抑
制している。また、ヘッドが高温になるほど端部と中央
部での温度差は大きくなるので、予備吐出数の差も大き
くしている。これによってノズル間の温度分布のばらつ
きを抑え、効率的（必要最低限）な予備吐出が可能とな
って安定した吐出ができる。

【００９７】

【表６】

【００９８】さらに複数ヘッドの場合には、インク色毎
に予備吐出の温度テーブルを変えても良い。表７に温度
テーブルの例を示す。ヘッド温度が高温の場合、Ｙ（イ
エロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）に比べて、染
料の多いＢｋ（ブラック）は増粘しやすいので予備吐出
数を多めにする必要がある。また高温時ほど吐出量が多
くなるので、予備吐出数を抑えるように設定している。

【００９９】

【表７】

【０１００】さらに、ノズル数が多い場合には図８
（Ａ）および（Ｂ）のようにノズルを分割してヘッド温
度の検出を行う方法も可能である。すなわち、ヘッド３
０のノズル３０ａを幅方向に領域１および領域２に分割
し、それぞれのノズル領域１および２毎に独立に印字デ
ューティを求めるカウンタ３１，３２を設け、独立に求
めた印字デューティからヘッド温度を検出する。この検
出値およびセンサ３３からの検出データに基づいて、制
御部３４およびヘッド駆動手段３５を介して、ヘッド３
０の領域１および２のそれぞれの予備吐出条件を独立に
設定することができる。これにより、印字デューティに
よるヘッド温度予測の誤差を軽減することができ、より
安定した吐出が期待できる。

【０１０１】（実施例５）本実施例では、印字デューテ
ィからプリントヘッド温度を検出して、過去の平均ヘッ
ド温度に応じて最適に設定される間隔で所定の回復手段
を作動する例を示す。本実施例で平均ヘッド温度に応じ
て制御する回復手段は、吐出の安定化を図るために印字
中（キャップ開放時）に所定の時間毎に行う予備吐出お
よびワイピングである。予備吐出は、インクジェット技
術では周知の如く、ノズル口からのインクの蒸発によっ
て生ずる不吐出や濃度変化などを防止する目的で行われ
るものである。インクの蒸発がヘッド温度によって異な
ることに着目して、本実施例では平均ヘッド温度に応じ
て最適の予備吐出間隔および予備吐出数を設定して時間
的にあるいはインク消費の面から効率的な予備吐出を行
うものである。

【０１０２】本実施例の主たる構成要素であるオープン
ループ温度制御、すなわち本体に設けた基準温度センサ
の検出温度と過去の印字デューティとからその時点の温
度を算出・検出する方式では、本実施例で必要となる過
去の所定期間のヘッドの平均温度を容易に得ることがで
きる。インクの蒸発は各々の時点でのヘッド温度に関係
しており、所定期間のインク蒸発の総量はその期間の平
均ヘッド温度と強い相関があることに本実施例では着目
した。一方、ヘッドの温度を直接検出する方式では、各
々の時点のヘッド温度に応じてリアルタイムで制御する
のは比較的容易であるが、本実施例の制御に必要な過去
の平均ヘッド温度を得るためには特別な記憶・演算回路
が必要となる。

【０１０３】本実施例で制御するもう一つの吐出安定化
手段であるワイピングは、オリフィス形成面上に付着し
たインクや水蒸気などの不要な液体や、紙粉やほこりな
どの固形異物を除去する目的で行うものである。本実施
例では、インクなどによる濡れ量がヘッドの温度によっ
て異なること、さらにはインクや異物の除去を難しくす
る濡れの蒸発がヘッド温度（オリフィス形成面の温度）
に関係することに着目して、ヘッドの過去の平均温度に
応じて最適なワイピング間隔を設定することにより効率
的なワイピングを行うものである。ワイピングに関係す
る上記の濡れ量や濡れの蒸発は、ワイピングを実施する
時点のヘッド温度よりも過去のヘッドの平均温度の方が
相関が強いので、本実施例のヘッド温度検出手段が好適
である。

【０１０４】図９は本実施例のインクジェットプリント
装置の印字時の概略シーケンスを示すフローチャートで
ある。印字信号が入力されると（ステップＳ１）、プリ
ントシーケンスが実行され、まず、予備吐出タイマーが
その時点の平均ヘッド温度に応じて設定され、スタート
する（ステップＳ２）。さらに、ワイピングタイマーも
同様にその時点の平均ヘッド温度に応じて設定されスタ
ートする（ステップＳ３。次に、紙が有るかどうかを判
断し（ステップＳ４）、紙が無ければ給紙（ステップＳ
５）した後、データの入力が完了かどうかを判断し（ス
テップＳ６）、データの入力が完了次第、キャリッジ走
査（印字スキャン）を行い１行分印字する（ステップＳ
７）。

【０１０５】印字を終了するかどうかを判断し（ステッ
プＳ８）、印字を終了する場合は紙を排出して（ステッ
プＳ９）、スタンバイ状態にもどり（ステップＳ１
０）、印字を続ける場合は所定量の紙送りをして（ステ
ップＳ１１）、紙後端チェックを行い（ステップＳ１
２）、紙が後端の場合には排紙（ステップＳ１４）して
プリント（ステップＳ１）に戻る。紙後端ででない場合
には、次に、ヘッドの平均温度に応じて設定されている
ワイピングタイマー及び予備吐出タイマーのチェック＆
再設定を行う（ステップＳ２０およびＳ３０）。これら
のワイピングタイマーあるいは予備吐出タイマーのチェ
ック＆再設定（ステップＳ２０およびＳ３０）では、動
作の実施有無に関わらず平均ヘッド温度算出し（ステッ
プＳ２１およびＳ３１）、ワイピングタイマーあるいは
予備吐出タイマーがオーバーしているかどうかを判断し
て（ステップＳ２２およびＳ３２）、オーバーしている
場合にはワイピング（ステップＳ２３）あるいは予備吐
出（ステップＳ３３）を行った後、算出温度の応じてワ
イピングタイマーあるいは予備吐出タイマーを再設定お
よびスタートさせ（ステップＳ２４およびＳ３４）、タ
イマーがオーバーしていない場合には、そのまま、算出
温度の応じてワイピングタイマーあるいは予備吐出タイ
マーを再設定する（ステップＳ２５あるいはＳ３５）。

【０１０６】すなわち、本実施例では、印字行毎に平均
ヘッド温度の変化に応じてワイピング及び予備吐出のタ
イミングをきめ細かく再設定することで、インクの蒸発
や濡れの状況に応じた最適なワイピングおよび予備吐出
を行うことができる。所定の回復動作後にデータ入力の
完了を待って、再び印字スキャンを行うように上述のス
テップを繰り返す。

【０１０７】表８は本実施例における、過去１２秒間の
平均ヘッド温度に応じた予備吐出の間隔および予備吐出
数の対応表であり、また、ワイピングの間隔に関しては
過去４８秒間の平均ヘッド温度に応じた対応表である。
本実施例では、平均ヘッド温度が高くなるにしたがって
間隔を短く予備吐出数を少なくなるように、逆に平均ヘ
ッド温度が低くなるにしたがって間隔を長く予備吐出数
を多くなるように設定している。このような設定はイン
クの蒸発・増粘特性に応じた吐出特性と濃度変化などの
特性を考慮して適宜設定すれば良く、不揮発性の溶剤量
が多く蒸発による粘度増加よりも温度上昇による粘度減
少が想定されるインクの場合は逆に、高温時に予備吐出
の間隔が長くなるように設定しても良い。

【０１０８】ワイピングに関しては、通常の液体インク
では温度が高くなるにしたがって濡れの量や除去の困難
さが増す傾向にあるので、本実施例では高温時に頻繁に
ワイピングを行うようにしている。本実施例では、プリ
ントヘッドがひとつの場合について説明したが、複数の
ヘッドを用いてカラー化や高速化を実現している装置の
場合には、プリントヘッド毎に平均ヘッド温度による回
復条件の制御を行っても良く、また、最も短い間隔のプ
リントヘッドに併せて同時に動作させても良い。

【０１０９】

【表８】

【０１１０】なお、上記実施例１で説明した様に、ヘッ
ド温度は現時点での検出温度に限らず将来のヘッド温度
をも容易に予測できる。よって、将来の吐出状況も加味
して最適予備吐出間隔、予備吐出発数を設定する様にし
ても良い。

【０１１１】（実施例６）本実施例では、実施例５と同
様、平均ヘッド温度の検出に基づく回復制御の例とし
て、比較的長時間に亘る過去の平均ヘッド温度の検出値
に応じた吸引回復の例を示す。インクジェットプリント
装置のプリントヘッドはノズル口でのメニスカス形状安
定化の目的で、ノズル口で負の水頭圧になるように構成
する場合がある。インク流路の不如意な気泡はインクジ
ェットプリント装置における各種の問題の原因となる
が、負の水頭圧に維持された系では、特に問題となり易
い。

【０１１２】すなわち、プリント動作を行わなくても単
純に放置するだけで、インク中の溶存気体の解離や流路
構成部材を介してのガス交換などにより、正常な吐出の
障害となる気泡が流路中に成長してきて問題となる。吸
引回復手段はそうした流路中の気泡のノズル口先端部で
蒸発により増粘したインクの除去を目的として用意され
るものである。インクの蒸発は前述の如くヘッドの温度
により変化するが、流路中の気泡の成長はさらにヘッド
温度の影響を受け易く高温ほど発生しやすい。本実施例
では、表８に示す如く、過去１２時間の平均ヘッド温度
に応じて吸引回復の間隔を設定しており、平均ヘッド温
度が高いほど頻繁に吸引回復を行うようにしている。平
均温度の再設定は、例えば１頁毎に行っても良い。

【０１１３】なお、上記実施例１で説明した様に、ヘッ
ド温度は現時点での検出温度に限らず将来のヘッド温度
をも容易に予測できる。よって、将来の吐出状況も加味
して最適吸引回復制御を設定する様にしても良い。

【０１１４】例えば、現時点での検出ヘッド温度では高
デューティー印字を行ったときに吐出不良が心配であっ
ても、将来高デューティー印字を行わない事が判ってい
れば吸引動作を先延ばしにすることで、プリント媒体の
給排紙時に吸引を行うようにし、トータルの印字時間を
短縮することができる。

【０１１５】（実施例７）本実施例は、印字デューティ
から検出した温度の履歴に応じて回復系の制御を行う例
を示す。

【０１１６】オリフィス形成面上にインクなどの異物が
堆積して吐出方向を偏倚させたり、ときには、吐出不良
となったりする場合がある。そうした、吐出特性の劣化
の回復手段としてワイピング手段が設けられるが、さら
に強い摺擦力を有する拭き部材が準備される場合やワイ
ピング条件の一時的な変更により拭き取り性を増す場合
もある。本実施例では、ゴムブレードにより構成された
ワイピング部材のオリフィス形成面への侵入量（食い込
み量）を大きくして、拭き取り性を一時的に増大させて
いる（擦り取りモード）。

【０１１７】拭き取りが必要となる異物の堆積は、濡れ
インク量とワイピング時の拭き残り量およびその蒸発に
関わり、吐出回数と吐出時の温度との相関が強いことが
実験的に確認された。そこで、本実施例では、擦り取り
モードをヘッドの温度で重み付けした吐出回数に応じて
制御している。表９は、印字デューティから検出された
ヘッドの温度に応じて印字デューティの基データである
吐出回数に乗ずる重み付け係数を示すものである。すな
わち、濡れないし拭き残りが発生しやすい高温時ほど堆
積物の指標となる吐出回数が制御上大きくなるようにし
ている。

【０１１８】

【表９】

【０１１９】重み付けされた吐出回数が５００万回に達
したら擦り取りモードを動作させるようにしている。擦
り取りモードは堆積物の除去には効果があるが、摺擦力
が強いのでオリフィス形成面への機械的なダメージも生
ずる場合もあるので、必要最小限にすることが望まし
く、本実施例のように、異物の堆積に直接的に相関のあ
るデータを基に制御することは構成が簡易であり、かつ
確実性が高い。複数のヘッドを有するシステムでは、例
えば、色毎に印字デューティを管理して、堆積特性の異
なるインク色毎に擦り取りモードの制御を行っても良
い。

【０１２０】なお、上記実施例１で説明した様に、ヘッ
ド温度は現時点での検出温度に限らず将来のヘッド温度
をも容易に予測できる。よって、「重み付け吐出回数」
の算出に将来の吐出状況も加味した「重み付け吐出回
数」を用い、最適制御を設定するようにしても良い。

【０１２１】（実施例８）本実施例では、実施例６と同
様に吸引回復の例を示すが、本実施例では放置による気
泡の増加（放置泡）の検出に加えて、印字時に生ずる気
泡（印字泡）の検出を行うことによって、より精度良く
流路内の泡の検出が可能となる。前述の如くインクの蒸
発はヘッドの温度により変化するが、流路中に気泡の成
長はさらにヘッド温度の影響を受け易く高温ほど発生し
やすい。このことから、放置泡の検出はヘッド温度によ
って重み付けした放置時間を計数すればよいことがわか
る。

【０１２２】印字泡は吐出時のヘッド温度が高いほど発
生し易くまた、吐出回数にも当然正の相関がある。そこ
で、印字泡もヘッド温度によって重み付けした吐出回数
を計数すれば良いことがわかる。本実施例では、表１０
に示す如く、放置時間に応じたポイント数（放置泡）と
吐出回数に応じたポイント数（印字泡）を設定し、合計
のポイントが１億ポイントに達した場合、流路内の気泡
が吐出に影響を与える恐れがあると判断して吸引回復を
行い、気泡を除去する。

【０１２３】

【表１０】

【０１２４】印字泡と放置泡のポイントの整合性は、温
度条件一定でそれぞれの要因単独で吐出不良が生ずると
きのポイントが同一になるように実験的に求めた。ま
た、温度に応じた重み付けも実験的に求めて換算した値
である。気泡の除去手段としては、本実施例の吸引手段
でも、加圧手段でも良く、さらに意識的に流路中のイン
クをなくした吸引手段を作動させるようにしても良い。

【０１２５】なお、上記実施例１で説明した様に、ヘッ
ド温度は現時点での検出温度に限らず将来のヘッド温度
をも容易に予測できる。よって、「インクの蒸発特性」
や「流路中の気泡の成長」の検出、予測に将来の吐出状
況をも加味した「インクの蒸発特性」や「流路中の気泡
の成長」を用い、最適制御を設定するようにしても良
い。

【０１２６】なお、この実施例ではヘッドへの投入エネ
ルギの指標として通電時間を用いたが、これに限られる
ものではない。例えば、ＰＷＭ制御を行わないか、また
は高精度の温度予測が要求されない場合は、単に印字ド
ット数用いても良い。更に、印字デューティーに大きな
変動が無い場合には印字時間と、非印字時間とを用いて
も良い。

【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として熱エネルギを発生する手段
（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、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。

【０１３１】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。

【０１３２】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。これらを具体的に挙げれば、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なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【０１３３】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、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数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。

【０１３４】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
録信号付与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。

【０１３５】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。

【０１３６】

【発明の効果】本発明は前述の如く、温度検出対象物を
温度検出単位毎に時定数分割し、少なくとも１つ以上の
時定数群の温度検出を物理式に則って演算する演算検出
手段と、少なくとも１つ以上の時定数群の温度検出を電
気的に検出する電気的検出手段とを共存させたことによ
り、演算検出の１つの特徴である将来の温度の推移を予
め検出するメリットを残しながら、温度の検出のために
必要な処理量の低減や集中負荷の分散を可能とし高速高
精度での温度の検出手段を実現できる。また、演算処理
のための割り込み処理の発生頻度を減少することがで
き、該割り込み命令依然に実行していた処理にかかる先
読みデータのヒット率の低下やパイプライン処理の流れ
を乱すことにより起こる総合的な処理速度の低下を低減
することが可能となる。

【０１３７】更には上記検出手段によって求められた正
確且つ高応答のプリントヘッドの温度推移に応じて吐出
量の安定化や吐出の安定化等プリントの安定化を図るこ
とのできるプリント装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を概念的に示す図である。

【図２】本発明が適用されるプリントヘッドの昇温過程
を示す図である。

【図３】実施例でモデル化したプリントヘッドの熱伝導
の等価回路を示す図である。

【図４】時定数群毎の昇温温度を電気的に検出するアナ
ログシミュレーション回路図である。

【図５】アナログシミュレーション回路に入力するパル
ス例とその時に該アナログシミュレーション回路に蓄え
られる電荷量の関係を説明する図である。

【図６】実施例３の負圧保持時間と吸引量の温度依存性
を示す図である。

【図７】サブタンク系のモデルを示す概略図である。

【図８】ノズルが多い場合の実施例を示す図である。

【図９】実施例５の概略シーケンスを示すフローチャー
トである。

【図１０】本発明と従来との制御フローの比較を示す図
である。

【図１１】本発明が実施もしくは適用される好適なイン
クジェットヘッドの構成を示す斜視図である。

【図１２】ヒータボードの模式図である。

【図１３】実施例のプリント装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ 温度演算手段 ２電気的検出手段 ３ 制御部 １１ プリントヘッド １２ 電力供給回路 １４ 制御回路 Ｃ コンデンサ Ｒ 抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 篤 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 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 (72)発明者 兼松 大五郎 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 (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エネルギがエネルギ投入手段より投入さ
   れる対象物の温度変動を検出する温度検出方法におい
   て、 前記投入エネルギに基づいて温度変動を演算する温度演
   算手段と、 前記投入エネルギに基づいて温度変動を電気的にアナロ
   グシミュレートする電気的検出手段との双方を具備した
   ことを特徴とする温度検出方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記対象物がインク
   ジェットプリントヘッドであることを特徴とする温度検
   出方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記プリン
   トヘッドは、熱エネルギによってインクに状態変化を生
   起させ、該状態変化に基づいてインクを吐出させること
   を特徴とする温度検出方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、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
   前記対象物をモデル的に複数の熱時定数群で代用するモ
   デル化手段を有することを特徴とする温度検出方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜３の何れかにおいて、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
   前記対象物をモデル的に実際よりも少い数の熱時定数群
   で代用するモデル化手段を有することを特徴とする温度
   検出方法。
6. 【請求項６】 請求項４または５において、前記モデル
   化された時定数群毎に温度の推移を検出することを特徴
   とする温度検出方法。
7. 【請求項７】 吐出口からインクを吐出してプリントを
   行うプリントヘッドと、 前記プリントヘッドの熱時定数と基準期間における前記
   プリントヘッドへのエネルギ供給に基づいて当該プリン
   トヘッドの温度変動を演算する温度演算手段と、 前記プリントヘッドへのエネルギ供給に基づいて当該プ
   リントヘッドの温度変動を電気的にアナログシミュレー
   トする電気的検出手段と、 前記温度検出手段および前記電気的検出手段によって検
   出された温度変動に基づいて前記プリントヘッドの将来
   の温度を予測する予測手段と、 この予測手段によって予測された予測温度に応じた吐出
   安定化制御を行う吐出安定化制御手段と、を具備したこ
   とを特徴とするプリント装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、前記プリントヘッド
   は、熱エネルギによってインクに状態変化を生起させ、
   該状態変化に基づいてインクを吐出させることを特徴と
   するプリント装置。
9. 【請求項９】 請求項７または８において、前記吐出安
   定化制御手段は、前記プリントヘッドの回復処理を前記
   予測温度に応じた条件で行うことを特徴とするプリント
   装置。
10. 【請求項１０】 請求項７または８において、前記吐出
    安定化制御手段は、前記プリントヘッドの予備吐出を前
    記予測温度に応じた条件で行うことを特徴とするプリン
    ト装置。
11. 【請求項１１】 請求項７または８において、前記吐出
    安定化制御手段は、前記プリントヘッドの吸引回復を前
    記予測温度に応じた条件で行うことを特徴とするプリン
    ト装置。
12. 【請求項１２】 請求項７または８において、前記吐出
    安定化制御手段は、前記プリントヘッドの温度制御を前
    記予測温度に応じた条件で行うことを特徴とするプリン
    ト装置。
13. 【請求項１３】 請求項７〜１２の何れかにおいて、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
    いる前記対象物をモデル的に複数の熱時定数群で代用す
    るモデル化手段を有することを特徴とするプリント装
    置。
14. 【請求項１４】 請求項７〜１２の何れかにおいて、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
    いる前記対象物をモデル的に実際よりも少い数の熱時定
    数群で代用するモデル化手段を有することを特徴とする
    プリント装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３または１４において、前記
    モデル化された時定数群毎に温度の推移を検出すること
    を特徴とするプリント装置。