JPH1016228A - インクジェットプリント装置および該装置用プリントヘッドの保温制御方法 - Google Patents

インクジェットプリント装置および該装置用プリントヘッドの保温制御方法

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JPH1016228A
JPH1016228A JP8172121A JP17212196A JPH1016228A JP H1016228 A JPH1016228 A JP H1016228A JP 8172121 A JP8172121 A JP 8172121A JP 17212196 A JP17212196 A JP 17212196A JP H1016228 A JPH1016228 A JP H1016228A
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ink
printing
temperature
jet head
heat retention
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Hitoshi Nishigori
均 錦織
Norifumi Koitabashi
規文 小板橋
Nobuyuki Kuwabara
伸行 桑原
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Canon Inc
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温環境等でも信頼性が高く、かつ、プリン
ト中の吐出量変化が少ない、低コストのインクジェット
プリントシステムを実現する。 【解決手段】 インクジェットヘッドの液路内に配置さ
れたエネルギ付与手段(吐出ヒータ)に駆動信号を供給
することによりインクに熱エネルギを付与させてバブル
を形成し、該バブルを吐出口より外気と連通させるとと
もにインクを吐出口より吐出させることによりプリント
を行うヘッドを用い、保温制御としては特別なヒータを
持たず、非プリント動作期間に吐出ヒータに対しインク
中にバブルを発生させるには不十分な時間幅を持つ駆動
パルスを、ヘッド温度条件に応じた適切なデューティ
((a)〜(d))で供給することで、吐出ヒータを発
熱させてヘッドの保温を行う。これにより、プリント中
の吐出量の変化を伴わず、低コストの熱インクジェット
プリントシステムを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リント装置および該装置の保温制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェットプリント装置は、インク
を微小な液滴として吐出口より吐出し文字、数字、記号
などのキャラクタや図形、模様その他の画情報のプリン
トを行うもので、高精細かつ高速な画像のプリント手段
として優れた利点を有している。 特に、電気熱変換体
(以下、ヒータと呼ぶ)等により生成したバブル(気
泡)を用いる方法、いわゆる熱インクジェット記録方式
(例えば特公昭61−59911〜4号)は装置の小型
化、画像の高密度化が容易であるなどの特徴を有してい
る。
【0003】また、他に熱インクジェット記録方式には
次のような特徴がある。すなわちインク滴を吐出させる
ためのヒータ(以下、吐出ヒータと呼ぶ)に通電するこ
とにより熱エネルギを発生させ、インク中にバブルを発
生させるが、その発生したバブルの成長は近傍のインク
の温度の影響を大きく受ける。バブルとインクの界面に
おいては、バブル内の気体の状態にある分子がインクへ
飛び込む過程と、インクの液体の状態にある分子が、バ
ブル中に飛び出す過程とが起こっているが、バブル近傍
のインクの温度は、後者の過程に影響する。インクの温
度が高いとインク中からバブルへと飛び出す分子が多
く、バブルは比較的大きく成長する。逆にインクの温度
が低いと、インク中からバブルへ飛び出す分子は比較的
少なく、バブルの大きさはインクの温度が高い場合と比
べ小さい。そして、バブルの大きさは、それに押し出さ
れるインクの体積(以下、吐出量と呼ぶ)に反映され
る。このことにより、熱インクジェット記録装置では、
吐出量はヒータ近傍のインクの温度の影響を強く受け、
インク温度が高い場合は吐出量が大きく、インク温度が
低い場合は吐出量が小さい。
【0004】インクジェットプリントに用いるインクは
一般に低温環境下では粘度が増加し(以下、増粘と呼
ぶ)、プリントヘッドから吐出したインクの体積が減少
したり、インクを吐出しにくい状態となる。また前述の
熱インクジェット記録方式では、インクの温度が生成し
たバブルの成長に影響を及ぼし、バブルの体積が小さく
なることによっても、吐出量が減少したり、インクを吐
出しにくくなる。
【0005】また、インクの吐出を行わない状態では、
プリントヘッドの吐出口近傍のインク液路内において、
揮発性のインク成分の蒸発のためインクが特に増粘して
正常な吐出が行われにくくなるが、低温環境下において
は先に述ぺたように、更に吐出しにくくなり、甚だしい
場合には吐出できないこともある。
【0006】これらの吐出不良ないし吐出不能に対し、
従来のプリント装置では、低温環境下ではプリント動作
前あるいはプリント動作中に、プリントヘッドの保温を
行うことにより、インクの粘度を下げ、気泡が成長し易
い環境を整えることにより対処してきた。
【0007】プリントヘッドを保温する主な方法として
は次の2通りがある。1つはインク滴の吐出ヒータを駆
動してプリントヘッドに熱を発生させる方法である。他
方は、プリントヘッドに保温のためのヒータ(以下、保
温ヒータと呼ぶ)を設けて保温をする方法である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の熱イン
クジェット記録ヘッドと保温制御には次のような課題が
あった。すなわち、吐出ヒータ自体を用いてインクの加
熱保温を行った場合、ヒータ近傍のインク温度が周囲の
インク温度に比べ高くなりすぎる。そのため、インク滴
の吐出を開始すると、高温になったインクがヒータの近
傍にある間は吐出量が大きいが、そのインクが吐出され
てしまって、さほど温度が高くないインクが供給されて
くると吐出量は小さくなってしまい、吐出量が安定しな
いことになる。
【0009】一方、保温ヒータを用いる場合は、保温ヒ
ータを吐出ヒータからいくらか距離をおいたところに配
置し、吐出ヒータ等が配置される配線ボード等を伝わっ
てきた熱によりインクが加熱されるため、特定の部分の
インクのみが突出して加熱されることがなく、上述の問
題を避けることができる。しかし、この方法では保温用
のヒータの作成や、そのための配線等の分、プリントヘ
ッドないし装置のコストアップが生じる。
【0010】プリントヘッドおよびインクを、ある温度
以上の状態で保ってプリントを行おうとする場合、その
制御態様としていくつかの方法がある。
【0011】まず、プリント開始前(または非プリント
時)にプリントヘッドの保温を行い、プリント中は保温
を行わない方法がある。この方法では、プリントデュー
ティが低い場合はプリント中にプリントヘッドの温度が
下がっていき、吐出量が徐々に小さくなってしまう。こ
れは、キャラクタをプリントする場合には問題になるこ
とは少なくても、カラーグラフィックス等をプリントす
る場合は吐出量の変化に対し敏感に色味が変わってしま
うため、発色をコントロールすることが要求されるプリ
ント装置においては許容しにくい問題となる。
【0012】プリントヘッドの温度による吐出量の変化
に対して、吐出ヒータに印加する信号を、複数のパルス
により構成し、インク滴を実際にプリントヘッドから吐
出させるためのメインパルスを印加する前に、インクを
発泡させない程度のエネルギ量をもつ短いパルス(プレ
パルス)を印加して吐出ヒータ近傍のインクを加熱する
ことにより吐出量を制御する技術もある。しかし、その
制御できる範囲にも限界があるし、プリントヘッドを高
周波数で駆動するとメインパルスの前にプレパルスを印
加する時間がなくなってしまうことから、プリントヘッ
ドの駆動周波数が制限されてしまうことになる。
【0013】低温環境下で低デューティプリント時にプ
リントヘッドの温度が下がってしまう問題に対し、プリ
ント中にもプリントに使用しない吐出ヒータや、保温ヒ
ータを使用してプリントヘッドの保温を行うようにした
技術もある。しかし、吐出ヒータの駆動と同時に保温の
ためのヒータの駆動を行うと、プリントヘッドで使用す
るプリント中の電力消費が大きくなり、より電流容量の
大きい電源装置を搭載することが必要となる。電源装置
を電流容量が大きなものにするとかなりのコストアップ
が避けられないのは勿論である。
【0014】また、電源装置以外にも、プリントのため
の駆動信号と独立してプリント中の保温制御を行う場合
は、そのためのプリント装置本体からプリントヘッドへ
信号を伝えるフレキシブルケーブルの導線や、ヒータを
作り込んだチップ上にそのための配線が必要になる。ま
た、チップ上に作り込んだゲートアレイを用いて保温用
の駆動信号を作成してプリントに使用していない吐出ヒ
ータを用いてプリント中の保温を行う場合も、チップ上
にそのための配線が必要となるため、チップ面積が大き
くなるし、例えばプリント装置本体から保温の制御を行
おうとするとそれを伝えるための導線がフレキシブルケ
ーブルに必要となり、その分コストアップが生じること
になる。さらに、半導体プロセスによってシリコンウエ
ハ上にヒータや所要の配線を作成する場合には、ヒータ
等を作り込むチップの面積が大きくなると1枚のウエハ
上に作成できるチップの数が少なくなる。また、塵埃等
により製造不良の発生するチップが全体の個数に占める
割合も多くなり、つまり製造の歩留まりも低下すること
になる。
【0015】本発明の目的は、プリントヘッドの保温制
御を行いながらも、前述のようなプリント中の吐出量の
変化を伴わず、製造コストやランニングコストも低廉な
インクジェットプリント装置および制御方法を提供する
ことにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明では、インクジェ
ットヘッドの液路内に配置されたエネルギ付与手段(吐
出ヒータ)に駆動信号を供給することによりインクに熱
エネルギを付与させてバブルを形成し、該バブルを前記
インクジェットヘッドの吐出口より外気と連通させると
ともにインクを前記吐出口より吐出させることによりプ
リントを行うプリント方法、いわゆるバブル連通吐出方
式(特願平2−112832〜4号)によりプリントを
行うプリントヘッドを用い、保温制御として前記吐出ヒ
ータに、例えばインク中にバブルを発生させるには不十
分な時間幅を持つ駆動パルスを供給することで(以下、
このような駆動パルスを短パルスと呼ぶ)加熱し、ヘッ
ドの保温を行うことにより、プリントヘッドの保温制御
を行いながらも前述のようなプリント中の吐出量のを変
化を伴わず、低コストの熱インクジェットプリントシス
テムを提供するものである。
【0017】また、前記バブル連通吐出方式によりプリ
ントを行うプリントヘッドを用い、保温制御として、あ
る時間的に連続したプリント動作において、プリントデ
ューティが低くプリントによるプリントヘッドの昇温が
ほとんどない場合でも、プリント中にプリントヘッドの
保温を行わなくてもプリントヘッドの温度が所定の温度
以上を保つことができるよう、プリント開始までにエネ
ルギをプリントヘッドに投入する非プリント中だけの保
温制御を行い、プリント中はプリントヘッドの保温を行
わないことにより、前述のようなプリント中の吐出量の
変化を伴わず、高精細、高信頼性、かつ低コストの熱イ
ンクジェットプリントシステムを提供するものである。
【0018】すなわち本発明の第1の形態では、まず、
インクジェットヘッドの液路内に配置されたエネルギ付
与手段に駆動信号を供給することによりインクに熱エネ
ルギを付与させてバブルを形成し、該バブルを前記イン
クジェットヘッドの吐出口より外気と連通させるととも
にインクを前記吐出口より吐出させることによりプリン
トを行うインクジェットプリント装置であって、前記エ
ネルギ付与手段に対し、インク中にバプルを発生させる
には不十分な量の熱エネルギを発生させる駆動信号を供
給することにより前記インクジェットヘッドの保温を行
う制御手段を具えたことを特徴とする。
【0019】またインクジェットヘッドの液路内に配置
されたエネルギ付与手段に駆動信号を供給することによ
りインクに熱エネルギを付与させてバブルを形成し、該
バブルを前記インクジェットヘッドの吐出口より外気と
連通させるとともにインクを前記吐出口より吐出させる
ことによりプリントを行うインクジェットヘッドの保温
制御方法であって、前記エネルギ付与手段に対し、イン
ク中にバブルを発生させるには不十分な量の熱エネルギ
を発生させる駆動信号を供給することにより前記インク
ジェットヘッドの保温を行うことを特徴とする。
【0020】ここで、前記エネルギ付与手段以外には前
記インクジェットヘッドの保温を行うための他の手段を
具備しない。
【0021】また、前記インクジェットヘッドはプリン
ト媒体に対し所定方向に往復主走査されるものであり、
プリント動作はそのいずれかの方向での主走査時に行わ
れるものとすることができる。
【0022】また本発明の第2の形態では、まず、イン
クジェットヘッドの液路内に配置されたエネルギ付与手
段に駆動信号を供給することによりインクに熱エネルギ
を付与させてバブルを形成し、該バブルを前記インクジ
ェットヘッドの吐出口より外気と連通させるとともにイ
ンクを前記吐出口より吐出させることによりプリントを
行うインクジェットプリント装置であって、所定の連続
したプリント動作中は、プリントデューティが低いため
にプリントによる前記インクジェットヘッドの昇温がほ
とんどない場合でも、前記インクジェットヘッドの保温
制御を行わず、当該プリント動作中に前記インクジェッ
トヘッドが所定の温度以上を保つように、当該プリント
動作を開始するまでに前記保温制御を行う制御手段を具
えたことを特徴とする。
【0023】また、インクジェットヘッドの液路内に配
置されたエネルギ付与手段に駆動信号を供給することに
よりインクに熱エネルギを付与させてバブルを形成し、
該バブルを前記インクジェットヘッドの吐出口より外気
と連通させるとともにインクを前記吐出口より吐出させ
ることによりプリントを行うインクジェットヘッドの保
温制御方法であって、所定の連続したプリント動作中
は、プリントデューティが低いためにプリントによる前
記インクジェットヘッドの昇温がほとんどない場合で
も、前記インクジェットヘッドの保温制御を行わず、当
該プリント動作中に前記インクジェットヘッドが所定の
温度以上を保つように、当該プリント動作を開始するま
でに前記保温制御を行うことを特徴とする。
【0024】ここで、前記インクジェットヘッドはプリ
ント媒体に対し所定方向に主走査されるものであり、前
記制御手段は、前記所定の連続したプリント動作として
プリントのための前記主走査に際して前記保温制御を行
わず、前記主走査を開始するまでに前記保温制御を行う
ものとすることができる。
【0025】また、第1の形態にあっても、前記制御手
段または工程では、所定の連続したプリント動作中は、
プリントデューティが低いためにプリントによる前記イ
ンクジェットヘッドの昇温がほとんどない場合でも、前
記インクジェットヘッドの保温制御を行わず、当該プリ
ント動作中に前記インクジェットヘッドが所定の温度以
上を保つように、当該プリント動作を開始するまでに前
記保温制御を行うようにすることができる。
【0026】ここで、前記インクジェットヘッドはプリ
ント媒体に対し所定方向に主走査されるものであり、前
記制御手段または工程では、前記所定の連続したプリン
ト動作としてプリントのための前記主走査に際して前記
保温制御を行わず、前記主走査を開始するまでに前記保
温制御を行うものとすることができる。
【0027】以上において、前記制御手段または工程で
は、前記インクジェットヘッドから外部に流出する熱量
を検知あるいは推定し、その情報に基づいて前記保温制
御のための保温条件を決定することができる。
【0028】ここで、前記制御手段または工程では、少
なくとも前記インクジェットヘッドの温度と、前記イン
クジェットヘッドの外部の温度との差を用いて前記熱量
を検知しすることにより前記保温条件を決定することが
できる。
【0029】また、前記制御手段または工程では、所定
の連続したプリント動作終了時に前記インクジェットヘ
ッドの温度情報を取得し、少なくともその情報を用いて
前記保温条件を決定して前記保温制御を行うことがで
き、またその間、所定時間毎に前記保温条件を決定して
前記保温制御を行うことができる。そして、前記制御手
段または工程では、所定の連続したプリント動作終了
後、次のプリント動作を開始するまで、前記保温条件を
決定して前記保温制御を行うようにし、少なくとも前記
インクジェットヘッドの温度情報と、前記外部の温度情
報と、次にプリントを開始するまでの時間に係る情報と
を用いて、前記保温条件を決定して前記保温制御を行う
ことができる。なお、前記時間に係る情報は、前記所定
の連続したプリント動作終了時および次のプリント動作
開始時における前記インクジェットヘッドの前記プリン
ト媒体に対する位置の情報に対応するものとすることが
できる。
【0030】さらに、前記制御手段または工程では、前
記インクジェットヘッドが前記次のプリント動作を開始
する位置にあってもプリント動作が開始されない場合
は、所定時間プリント動作の開始を待機しつつ、前記イ
ンクジェットヘッドの温度情報と前記外部の温度情報と
を用いて前記保温条件を決定して前記保温制御を行うこ
とができる。
【0031】また、前記制御手段または工程では、前記
インクジェットヘッドが前記次のプリント動作を開始す
る位置にあっても前記インクジェットヘッドが所定の温
度条件を満たさない場合は、プリント動作の開始を待機
しつつ、前記保温制御を行うことができる。
【0032】前記バブル連通吐出方法は、プリントヘッ
ドの温度や、吐出ヒータ近傍のインクの温度が変化して
も吐出量の安定した吐出を行うことができるという特徴
を有している。この方法を用いたプリント装置におい
て、保温制御として吐出ヒータで短パルス加熱を行うこ
とにより、従来の熱インクジェットヘッドを用いた場合
のような印字中の吐出量の変化を伴わず、また、保温ヒ
ータやそのための配線等を省くことができコストダウン
を達成できる。
【0033】また、プリントデューティが低くプリント
によるプリントヘッドの昇温がほとんどない場合でも、
プリント中にプリントヘッドの保温を行わなくてもプリ
ントヘッドの温度が所定の温度以上を保つことができる
よう、プリント開始までにエネルギをプリントヘッドに
投入する非プリント中だけの保温制御を行い、プリント
中はプリントヘッドの保温を行わなくても、前記バブル
連通吐出方法を用いたプリント装置を用いれば、プリン
トヘッドの温度や、吐出ヒータ近傍のインクの温度が変
化しても吐出量は大きく変化しないので、高精細なカラ
ー画像のプリントにも十分なプリント品位を得ることが
できる。また、プリント中保温を行わないことにより、
プリント装置がプリントに使用する最大電流値を少なく
することかでき電源装置のコストダウンが達成できる。
【0034】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。
【0035】(第1例) [概要]本発明の第1の実施形態では、プリント中にプ
リントヘッドを25℃以上に保つことを目的とする保温
制御の例について説明する。
【0036】本例では吐出ヒータに発泡が生じない程度
のエネルギとなる幅の小さい短パルスを印加して保温制
御を行う。プリントの始めにプリント装置本体に設けた
温度センサ(この温度センサはプリント装置内のプリン
トヘッドの近くで、かつ電源装置の影響の無視できると
ころに設置されており、プリントヘッドの周囲温度をモ
ニタするものとする)により、環境温度を検知して、目
標加熱温度を決める。ここで目標温度について説明す
る。本例に用いるプリント装置は、プリントヘッドをキ
ャリッジに搭載し、紙、フィルム、布その他のプリント
媒体の送り方向とは直交する方向に走査しつつプリント
を行うものである。プリントのためのプリントヘッドの
走査において、プリントデューティが低くプリントによ
るプリントヘッドの昇温がほとんどなくても、その走査
中はプリントヘッドの温度が所定の温度以上を保つよう
に、走査開始までにエネルギをプリントヘッドに投入す
る。その加熱の到達目標とする温度が目標加熱温度であ
る。なおプリント動作中はプリントヘッド保温を行わな
い。
【0037】本例の保温制御は、前記目標加熱温度か
ら、ヘッドに設けられた温度センサによりモニタされる
温度(以下、ヘッド温度と呼ぶ)を減じた値に対応し
た、所定の時間の吐出ヒータへの短パルスの印加を、ぺ
ージのプリントを始める前に行う。
【0038】プリントのための1ラインの走査が終了す
ると、次のラインのプリントのための走査を開始するま
で、例えば200msec毎に、ヘッド温度の情報に基
づいてプリントヘッドの保温のため吐出ヒータに印加す
る短パルスのデューティを定める。
【0039】プリントヘッドがプリント開始位置にある
のに、例えばホストコンピュータのプリントデータの送
信や、データの展開のためにプリントができない場合
は、プリントヘッドがプリント開始位置に到着してから
5秒後に保温動作を中止する。プリントを再開する場合
はページのプリントを開始する場合と同様プリントヘッ
ドの保温処理を行ってから、プリントを再開する。
【0040】[本例に用いるプリント装置]図1は本例
に用いたインクジェットプリント装置の斜視図である。
インクジェットヘッド11はキャリッジ12に搭載さ
れ、インクジェットヘッド回復操作時にはキャリッジ1
2はプリント範囲13外の吸引装置14の部位へ移動し
所定の操作が行われる。
【0041】図2は本例に用いるバブル連通吐出方式を
適用しうるインクジェットヘッドの主要部の概略構成例
を示す。図2に示すように、基板101上には、所定の
数のヒータ102と、これらヒータ102にそれぞれ電
気信号を送る電極配線(図示せず)とが形成され、これ
らヒータ102上に所定間隔で液路103を形成しかつ
これら液路103と連通する共通液室104を形成する
ための壁105が設けられている。そして、壁105上
にインクの供給口106を有する天板107を接合する
ことでインクジェットヘッドが構成される。すなわち、
壁105、基板101および天板107で囲まれた部分
が液路103となり、インクは供給口106および共通
液室104を介して液路103に供給される。また、電
極配線を通してヒータ102に吐出信号を印加しヒータ
102上にバブルを発生させることで液路前方の吐出口
より液滴が吐出される。また、基板101上には温度セ
ンサ(不図示)が作り込まれており、その出力によりプ
リントヘッドの温度をモニタすることが可能である。
【0042】プリントヘッドの駆動は、高速の駆動を容
易にするため、単一の駆動パルスで行う。複数の駆動パ
ルスにより駆動を行い、相対的に先のパルスで吐出ヒー
タの近傍のインクを加熱しておいて、相対的に後のパル
スで吐出を行うと、単一のパルスで駆動する場合と比
べ、少ない投入エネルギで比較的大きなバブルを発生さ
せることができる。しかし、先にも述べたようにプリン
トヘッドの駆動を高速に行おうとすると、1つ1つのヒ
ータの駆動に使える時間は短くなって行くため、複数の
パルスでの駆動は不利となるからである。ただ、単一の
パルスで駆動すると比較的バブルは成長しにくいので、
複数の駆動パルスを用いた場合と同じ大きさのバブルを
得るためには、ヒータサイズを大きくすればよい。
【0043】図3は図2に示したインクジェットヘッド
のバブル連通吐出方式による吐出動作を説明するための
説明図である。21は液路103内のインクを示し、2
3は液路103の一端にある吐出口、25はヘッドの吐
出口が形成された面(吐出口面)、26はメニスカス、
27は気泡(バブル)である。
【0044】図3(a)は発泡前の状態を表し、インク
21のメニスカス26は吐出口面25にほぼ沿ってい
る。ここで、ヒータ102に瞬間的に吐出信号を印加す
ることによりヒータ24の近傍のインク21を加熱する
と、バブル27が発生し、膨張を始める(図3
(b))。バブル27は膨張を続け、ついには吐出口2
3より外気と連通する(図3(c))。このときバブル
27より吐出口23側にあったインク28は、この瞬間
までにバブル27から与えられていた運動量のために前
方に押し出される(図3(c))。そして、インク28
は、やがて独立な液滴29となって紙などのプリント媒
体へ向け飛翔する(図3(d))。このときのメニスカ
ス26は吐出口23から吐出口内方へと引込み、その前
方に空隙が生じている(図3(e))。しかし、この空
隙には、インク21の表面張力およびインクが接する液
路103の内壁の濡れ性等によって新たなインクが満た
され、吐出前の状態へ戻る(図3(f))。
【0045】図4は、本例のプリントヘッドで上記バブ
ル連通吐出方式を用いた場合と、従来のプリントヘッド
でバブル連通吐出方式を用いなかった場合との、吐出量
のヘッド温度依存性の違いの程度を示す模式図である。
この温度依存性の違いはバブル連通吐出方式の採用の有
無によるものである。熱インクジェット方式のプリント
ヘッドは、吐出ヒータにより熱を発生し、バブルを発生
させてインクの吐出を行うが、ヘッド温度が高くなり吐
出ヒータ付近のインク温度が上がると、前記バブルの大
きさが大きくなる。従来の吐出方法を行うプリントヘッ
ドでは、バブルの大きさが大きくなるのに伴い、それに
押し出されプリントヘッドから吐出されるインクの量も
大きくなる。バブル連通方式では、吐出ヒータから吐出
口までのインクを全て吐出してしまうと、後はいくらバ
ブルが大きくなっても吐出されるインクの量は増加しな
いことにより、吐出量の温度依存性が小さくなる。
【0046】なお、プリントヘッドを吐出しない状態で
一定以上の時間放置すると、インク中の揮発成分の蒸発
により、吐出口付近のインクが増粘し、あるいは濃度が
増加する。そこで本例装置では、そのインクを除去する
こと等を目的として、吸引装置14の近傍に設けた不図
示のインク受けにむけて、プリントヘッドから所定の発
数、所定のタイミングでインク滴を吐出するようにする
(以下、この吐出動作を予備吐出と呼ぶ)。
【0047】[目標加熱温度の設定]ページ毎のプリン
トの始めにプリント装置本体に設けた温度センサ(この
温度センサはプリント装置内のプリントヘッドの近く
で、かつ電源装置の影響の無視できるところに設置され
ており、プリントヘッドの周囲温度をモニタするものと
する)により、環境温度を検知して目標加熱温度を決め
る。
【0048】図5は環境温度から目標加熱温度を決める
テーブルの一例を示す。このテーブルを参照した値の設
定は毎ぺージプリントを開始するまでに行う。これによ
り、プリント装置内の温度が上がり、プリントヘッドの
保温をする必要がなくなるような場合に対応する。
【0049】[保温制御]本例の保温制御は、目標加熱
温度から、ヘッドに設けられた温度センサによりモニタ
される温度(ヘッド温度)を減じたもの(以下、この値
をΔTと呼ぶ)に対応して行う。本例で保温制御を行う
ための吐出ヒータの駆動は、例えば駆動周波数40kH
zで、ヒータ近傍のインクを沸騰させるには不十分の長
さの駆動パルス(短パルス)を用いて行う。
【0050】図6は本例装置の制御系の概略構成を示す
ブロック図である。図において、1105はメインコン
トローラであり、プリント装置全体の動作を制御すると
ともに、ホストコンピュータ1102より送られてくる
プリントデータを受信して展開し、紙等のプリント媒体
に印刷する等の制御を行っている。このメインコントロ
ーラ1105は、マイクロプロセッサ形態のCPU等を
具備し、そのCPUの制御プログラム(図10および図
11について後述する処理手順に対応したプログラム
等)や、温度制御用のテーブルその他所要の固定データ
を記憶しているROM1107、CPUのワークエリア
として使用され各種データを一時的に保存するためのR
AM1108等に接続されている。
【0051】1113はプリント媒体である記録用紙等
を搬送するためのラインフィードモータ、1111はヘ
ッドを搭載するキャリッジ12を走査するためのキャリ
ッジモータである。1110および1112はモータド
ライバであり、それぞれメインコントローラ1105よ
りの制御信号を入力し、対応するモータを適時回転駆動
している。1106はヘッドドライバであり、RAM1
108に記憶されているプリントデータに従ってプリン
トヘッド11を駆動してプリント動作を行わせる。
【0052】かかる制御系を用い、まず、プリント開始
前には、前記ΔTに応した時間間隔の吐出ヒータへの短
パルスの印加を行う。
【0053】図7はΔTに対する短パルスの印加時間を
決めるテーブルの一例を、また図8(a)はその際に印
加する駆動パルスの波形を示す。この加熱は、ヒータ近
傍のインクや、ヒータを組み込んた部材を加熱するため
でもあるが、プリントヘッドで発生した熱を逃がすため
の放熱チャンネル、例えばヒートシンクなどを加熱する
ためでもある。これは、例えばプリント走査の前に保温
を行うことにより、昇温させたプリントヘッドの降温を
遅くすることができる。
【0054】1ラインのプリント終了後、プリントヘッ
ドがプリント動作を行っていない状態で、プリントヘッ
ドを搭載したキャリッジが次のプリント開始位置に向か
っている間や、プリント媒体を送っている間、ヘッド温
度を検知してΔTに応した保温制御を行う。
【0055】図10は1主走査のプリントが終了してか
ら、プリントヘッドが次の主走査のプリント開始位置に
到着するまでに行う保温制御手順の一例を示す。本手順
は、例えば200msec毎に起動され、まず次の主走
査のプリント開始位置にプリントヘッドが到達していな
いことを確認した上で(ステップS1)、ヘッド温度を
測定し(ステップS3)、それにより算出されるΔTに
基づいて(ステップS5)、保温制御の駆動パルス波形
をΔTに応じ変更する(ステップS7〜S13)。
【0056】この制御に用いる駆動パルス波形の例を図
8(a)から(d)に、ΔTに対応した駆動パルスの波
形の選択をするためのテーブルの例を図9に示す。
【0057】図8に示したように、本実施例ではΔTに
応じ、40kHzの駆動を100%とし(図8
(a))、ΔTが15℃以上の場合はこの波形を採用す
る(ステップS23)。その他の場合は駆動パルスを適
宜間引くことにより、ΔTが10℃以上15℃未満の場
合は投入エネルギが75%(図8(b)、ステップS2
1)、5℃以上10℃未満の場合は50%(図8
(c)、ステップS19)、0℃以上5℃未満の場合は
25%(図8(d)、ステップS17)の保温制御用の
駆動パルスを作成する。なお、ΔTが0℃未満の場合は
保温制御は行わない(ステップS15)。
【0058】このような制御により、プリントデューテ
ィが低く、プリントのためのプリントヘッドの駆動に伴
う昇温がほとんどない場合でも、信頼性の高いプリント
ヘッドの動作を行える温度範囲(本例では25℃以上)
にプリントヘッドの温度を保ってプリントを行うことが
できる。
【0059】プリントヘッドがプリント開始位置に到着
しても、例えぱ次のラインのプリントのためにホストコ
ンピュータ1102がプリント装置へデータの転送を行
っている場合など、プリントの準備が完了しておらず、
プリントを開始できない場合がある。
【0060】図11は、プリントヘッドが次の走査のプ
リント開始位置に到着しても、プリントを開始できずに
待機を行う場合の保温制御手順の一例を示すフローチャ
ートである。
【0061】本手順ではまずプリント開始の指令信号の
有無を判定し(ステップS100)、当該指令がない場
合はプリント開始位置到達後例えば5秒が経過したか否
かを判定する(ステップS101)。而して、最大5秒
間は例えば200msec毎に上述のステップS3ない
しS23とそれぞれ同様のステップS103ないしS1
23を実行してプリントヘッドの保温を続けつつ、プリ
ントを待機する。また、プリントの待機状態に入り5秒
経過してもプリントを開始できない場合は、プリントヘ
ッドの保温を中止し、プリントヘッドを搭載したキャリ
ッジをホームポジションへ戻し、キャッピングする(ス
テップS102)。
【0062】ここで、プリントの待機状態で5秒経過し
た場合に保温処理を中止するのは次の理由による。低温
環境に限らず、プリントヘッドからインクの吐出を行わ
ず、かつキャッピングを施していない状態では、プリン
トヘッドの吐出口よりインクの揮発成分が蒸発し、吐出
口付近のインクが増粘、あるいは固着する。そのため、
上記のようなプリントの待機を行う場合には、所定の時
間間隔で、増粘したインクを除去するための所謂予備吐
出が行われる。しかし、長時間にわたりそのような状態
を保つと、予備吐出に使用されるインクの量が増え、イ
ンクの消費を早めてランニングコストが上がる。また、
予備吐出動作により吐出されるインク(廃インク)が増
え、一方では廃インクを収容すべきプリント装置内の廃
インク吸収体等の容量も増す。そのため本例では、所定
の時間が経過するとプリントの待機を終了してキャッピ
ングを行っているのである。
【0063】特に低温環境下において、プリントヘッド
の保温処理をしながらプリントの待機を行う場合は、吐
出口付近のインクの増粘以外にも、インクの長時間の加
熱によりインク中に解けていた気体が溶出し、プリント
ヘッドの正常な吐出を妨げる虞れがある。そのため本例
では、上記のように保温を行った状態でのプリントの待
機を所定の時間に抑えているのである。
【0064】本例では、吐出ヒータに前記短パルスを印
加してプリントヘッドの保温を行い、前記バブル連通吐
出方法でプリントを行った。そしてプリントヘッドの保
温のためのヒータなどを搭載しなくても、低温環境等で
も信頼性が高く、かつプリント中の吐出量変化が少な
い、低コストのプリントシステムを実現することができ
た。
【0065】また、本例では、プリントデューティが低
くプリントによるプリントヘッドの昇温がほとんどない
場合でも、プリント中にプリントヘッドの保温を行わな
くてもプリントヘッドの温度が所定の温度以上を保つこ
とができるよう、プリント開始までにエネルギをプリン
トヘッドに投入する非プリント中だけの保温制御を行
い、前記バブル連通吐出方法でプリントを行った。この
ようにプリント中には保温を行わないことにより、より
小さい電源容量の電源装置を使用し、プリント中に保温
をするための回路や制御を省くことにより、低温環境等
で信頼性の高く、かつプリント中の吐出量変化が少ない
プリントも可能な、低コストのプリントシステムを実現
できた。
【0066】なお、本例では、1走査のプリントが終了
した時点から、次のプリントを開始するまでの間に保温
制御を行っている。つまり、キャリッジが次のプリント
開始位置へ移動する時間、キャリッジの加減速の時間、
プリント装置の紙送りの時間などに保温制御を行うよう
にしたが、本発明はその構成に限るものではない。すな
わち本発明は、非プリント時に大きなエネルギを投入
し、バブル連通吐出方法によりプリントを行うことによ
り、高信頼性かつ吐出量変化の小さいプリントを行い、
かつプリント時にはプリントヘッドの保温を行わないと
によりコストダウンを達成することを主旨とするのであ
って、プリントヘッドがプリント動作を行っていない間
であれば、どのタイミングでプリントヘッドの保温制御
を行っても良い。例えば、キャリッジが次のプリント開
始位置へ移動する動作の間だけプリントヘッドの保温を
行っても良い。
【0067】また本例は、プリントヘッドを搭載したキ
ャリッジを片方向のみのプリント走査を行いつつプリン
トを行うプリント装置について述べたが、本発明はその
構成に限られるものではない。片方向のみプリント走査
を行うプリント装置であれば、両方向のプリント走査を
行うプリント装置と比較して非プリントの時間が長いた
めにプリントヘッドの保温を行うに十分な時間を確保で
き、プリント装置へのプリントデータの送信処理速度や
プリント装置のデータ処理が十分速い場合にも、プリン
トヘッドを効率よく加熱することができる。しかし、プ
リントヘッドの保温のため長い時間が必要でない場合あ
るいはそのようなプリント装置については、両方向のプ
リントの走査を行い、他の非プリント時間(データ展開
時など)を利用して保温制御を行っても良い。
【0068】(第2例) [概要]第2の実施形態においても、第1例と同様に、
プリント中、プリントヘッドを25℃以上に保つことを
目的とする保温制御の例を示す。
【0069】本例では第1例と同様に吐出ヒータに前記
短パルスを印加して保温制御を行う。またページのプリ
ントの始めに、プリント装置本体に設けた第1例と同様
の温度センサにより環境温度を検知して目標加熱温度を
定める。
【0070】本例の保温制御は、1ラインのプリント終
了時にヘッド温度を検知し、算出されたΔTと、次のラ
インのプリント開始位置までの移動距離を検知し、それ
らにより保温条件を決める。そして、所定の時間の吐出
ヒータへの短パルスの印加をページのプリントを始める
前に行う。第1例では200msec毎に保温制御の条
件を選ぶ制御を行ったが、本例では1ラインのプリント
のための走査が終了した後、次のラインのプリント開始
位置に到着するまでに保温制御の条件を決めるようにす
る。
【0071】また、プリントヘッドがプリント開始位置
にあるのに、例えばホストコンピュータのプリントデー
タの送信や、データ展開のためにプリントができない場
合は、駆動条件を変えた保温制御をプリントが開始され
るまで行う。ただし、プリントヘッドがプリント開始位
置に到着してから5秒後には保温を中止する。プリント
を再開する場合はページのプリントを開始する場合と同
様プリントヘッドの保温処理を行ってから、プリントを
再開する。
【0072】[本実施例に用いるプリント装置]次に、
第2例に用いるインクジェットプリント装置の構成例を
説明する。プリント装置本体および制御系は第1例と同
様図1および図6に示したものを用いることができる
が、プリントヘッドは異なる構造のものを用いる。
【0073】図12は第2例で用いるバブル連通吐出方
式を適用しうる熱インクジェッ卜プリントヘッドの構成
例を示す。同図に示すように、基板111上には、所定
の数のヒータ112およびヒータ112に電気信号を送
る電極配線(図示せず)が形成され、これらヒータ11
2上に所定間隔の液路113を画成する隔壁114が設
けられている。そして、隔壁114上にインクの吐出口
117を有する天板116を接合することで熱インクジ
ェットヘッドが構成される。すなわち、隔壁114、基
板111および天板116で囲まれた部分が液路113
となり、電極配線を通してヒータ112に吐出信号を印
加しヒータ112上にバブルを発生させることで吐出口
115より液滴が吐出される。また、基板111上には
不図示の温度センサが作り込まれており、その出力によ
りプリントヘッドの温度をモニタすることが可能であ
る。
【0074】次に図13において、71は液路113内
のインク、75は吐出口面、76はメニスカス、77は
気泡(バブル)である。図13(a)は発泡前の状態を
表し8、インク71のメニスカス76は吐出口面75に
ほぽ沿っている。ここで、ヒータ112に瞬間的に吐出
信号を印加することによりヒータ112の近傍のインク
71を加熱すると、バブル77が発生し、膨張を始める
(図13(b))。バブル77は膨張を続け、ついには
吐出口73より外気と連通する(図13(c)および
(d))。このときバブル77より吐出口117側にあ
ったインク78はこの瞬間までにバブル77から与えら
れていた運動量のために前方に押し出される(図13
(c))。そして、インク78は、やがて独立な液滴7
9となって紙などのプリント媒体へ向け飛翔する(図1
3(d))。このときのメニスカス76は吐出口73か
ら内方へ引き込み、その前方に空隙が生している(図1
3(e))。しかし、この空隙には、インク71の表面
張力およびインクが接する液路113の内壁の濡れ性等
によって新たなインクが満たされ、吐出前の状態へ戻る
(図13(f))。
【0075】[目標加熱温度の設定]目標加熱温度の設
定は第1例と同様である。すなわち、毎ページのプリン
トの始めにプリント装置本体に設けた温度センサ(この
温度センサはプリント装置内のプリントヘッドの近く
で、かつ電源装置の影響の無視できるところに設置され
ており、プリントヘッドの周囲温度をモニタするものと
する)により、環境温度を検知して目標加熱温度を決め
る。この決定には、図5と同様のテーブルを用い、得ら
れる値は毎ページプリントを開始するまで使用する。こ
れにより、プリント装置機内の温度が上がり、プリント
ヘッドの保温をする必要がなくなるような場合に対応す
る。
【0076】[保温制御]本例の保温制御は第1例と同
様の前記ΔTについて行う。本例で保温制御の吐出ヒー
タの駆動は例えば駆動周波数40kHzで、ヒータ近傍
のインクを沸騰させるには不十分の長さの駆動パルス
(短パルス)を用いる。
【0077】而して第1例と同様に、プリント開始前に
前記ΔTに応した時間間隔の、図7に示したような短パ
ルスを吐出ヒータに印加する。また、その際印加する駆
動パルスの波形は第1例と同様で、図8の(a)に示さ
れる。この加熱は、ヒータ近傍のインクや、ヒータを組
み込んだ部材を加熱するためでもあるが、プリントヘッ
ドで発生した放熱チャンネル、例えばヒートシンクなど
を加熱するためでもある。このように例えばプリント走
査の前に保温を行うことにより、昇温させたプリントヘ
ッドの降温を遅くすることができる。
【0078】本実施例では1ラインのプリント終了後、
プリントヘッドが非プリントの状態で、プリントヘッド
を搭載したキャリッジが次のプリント開始位置に向かっ
ている間や、プリント媒体を送る間に行う保温制御の条
件を決める。具体的には1ラインのプリント終了時にヘ
ッド温度を検知し、算出されたΔTと、次のラインのプ
リント開始位置までの移動距離(以下、キャリッジ移動
距離と呼ぶ)とに応じて保温制御の駆動パルスを決め
る。なお、キャリッジ移動距離は1ラインのプリント終
了時のキャリッジの位置と、プリントデータからわかる
次ラインのプリントを開始するキャリッジ位置とから求
めることができる。
【0079】図14はキャリッジ移動距離による制御の
態様を説明するための図である。本例のプリント装置の
プリント動作は、プリントデータのうち例えば1ライン
の両端に余白があり、中央付近でしかプリントを行わな
い場合は1ラインのうち最後の吐出動作が終了したらそ
こでそのラインの走査を終了し、プリントヘッドを搭載
したキャリッジを次ラインのプリント開始位置へ移動す
る。つまり余白部ではプリントのための走査を行わず、
プリントの走査時よりも速い速度でキャリッジを次にプ
リントを行う位置まで移動する。
【0080】1ラインのうち中央部でしかプリントを行
わず、両側が余白である画像データのプリントを行う場
合、本例のプリント装置では先に述べたキャリッジの制
御を行うため、プリントヘッドが非プリントの状態にあ
る時間が少なくなり、従って保温制御を行う時間が少な
くなる。そのような場合には、ΔTが小さくても(ΔT
>0)、高デューティの保温制御を行うのが強く望まし
い。
【0081】そこで、図14に示すように、キャリッジ
移動範囲の大きさのランクを図中A、B、Cのような3
つに分け、それに対応したテーブルを設けた。
【0082】図15はその駆動パルスを決定するための
テーブルの例を示した。なお、保温制御の駆動パルス第
1例で図8に示したものを用いる。
【0083】図16は1走査のプリントが終了してか
ら、プリントヘッドが次の走査のプリント開始位置に到
達するまでに行う保温制御手順の一例を示す。本手順
は、1ラインのプリント終了後、プリントヘッドが非プ
リントの状態で、プリントヘッドを搭載したキャリッジ
が次のプリント開始位置に向かっている間やプリント媒
体を送る間に起動される。まずヘッド温度を測定し(ス
テップS201)、それにより算出されるΔT(ステッ
プS203)と、1ラインのプリント終了時のキャリッ
ジの位置およびプリントデータからわかる次ラインのプ
リントを開始するキャリッジ位置により算出されるキャ
リッジ移動距離ないし移動距離のランク(ステップS2
05)とから、保温制御の駆動パルス波形を決定(ステ
ップS207)し、キャリッジが次ラインのプリント開
始位置に到達するまで保温制御を実行する。
【0084】このような制御により、プリントデューテ
ィが低く、プリントのためのプリントヘッドの駆動に伴
う昇温がほとんどない場合でも、信頼性の高いプリント
ヘッドの動作を行える温度範囲(本例では25℃以上)
にプリントヘッドの温度を保ってプリントを行うことが
できる。
【0085】また、プリント動作が終了してからプリン
トヘッドの温度情報の取得を行うので、プリントに伴う
ノイズがプリントヘッドの温度情報に入るのを避けるこ
とができ、精度の高い制御を行うことができる。
【0086】プリントヘッドがプリント開始位置に到着
しても、例えば次のラインのプリントのためにホストコ
ンピュータ1102がプリント装置へデータの転送を行
っている場合など、プリントの準備が完了しておらず、
プリントを開始できない場合がある。
【0087】図17は、プリントヘッドが次の走査のプ
リント開始位置に到着しても、プリントを開始できずに
待機を行う場合の保温制御手順の一例を示すフローチャ
ートである。
【0088】本手順ではまずプリント開始の指令信号の
有無を判定し(ステップS100)、当該指令がない場
合はプリント開始位置到達後例えば5秒が経過するま
で、上述のステップS201ないしS209とそれぞれ
同様のステップS303ないしS309を実行し、駆動
パルスのデューティを落としたものを吐出ヒータに印加
して保温制御を続けつつ、プリントを待機する。この制
御は非プリント時のプリントヘッドの保温により昇温し
たプリントヘッドの温度を保つためのものである。 ま
た、プリントの待機状態に入り5秒経過してもプリント
を開始できない場合は、第1例と同様、プリントヘッド
の保温を中止し、プリントヘッドを搭載したキャリッジ
をホームポジションへ戻し、キャッピングするようにす
ることができる。
【0089】本例においては、第1例と同様にプリント
ヘッドの保温を吐出ヒータを用いて行うことと、プリン
ト装置が非プリント状態にある場合にのみ行うことによ
り、低温環境等でも信頼性の高く、かつ、プリント中の
吐出量変化が少ないプリントが可能な低コストのプリン
ト装置を実現できる。
【0090】さらに本例では1ラインのプリント終了時
にヘッド温度と、次のラインのプリント開始位置までの
移動距離とにより、保温条件を定めた。すなわち第1例
では、200msec毎に保温条件を算出していたが、
本実施例ではこの制御により保温制御に割くCPUの作
業時間を少なくすることができ、その負担を軽減してプ
リントヘッドの保温以外の制御を行うための時間を増や
すことができた。
【0091】なお、本例においては1ラインのプリント
終了時に、保温条件として吐出ヒータ駆動パルスのデュ
ーティを決めたが、本発明はこの構成に限るものではな
い。例えば、1ラインのプリント終了時に、保温条件と
して、プリントヘッドの保温を行う時間を決めても良
い。より具体的には、40kHzの前記短パルスのみで
保温を行い、前記環境温度やプリントヘッド温度、次の
ラインのプリント開始までに保温可能な時間により、ル
ックアップテーブル等を用いて保温を行う時間を決めて
も良い。
【0092】(第3例) [概要]第2例では、余白部ではプリントのための走査
を行わず、プリントのための走査時よりも高い速度で次
にプリントを行う位置までキャリッジを移動するプリン
ト装置についての保温制御の例を示した。
【0093】本発明の実施形態の第3例では、片方向の
主走査でプリントを行い、プリント部分の走査が終わる
とそこでキャリッジの走査を打ち切ることは第2例と同
様とするが、毎ラインのプリントのための走査を始める
前にキャリッジをホームポジション付近まで戻す制御を
行う場合について説明する。
【0094】なお、本例では、プリント装置およびプリ
ントヘッドは第2例と同様のものを用いる。また、前記
目標加熱温度の設定も第1例および第2例と同様に行
い、プリントヘッドを25℃に保つための保温制御を行
う。さらに、本例では吐出ヒータに前記短パルスを印加
して保温制御を行う。また、第1例と同様にプリントの
始めに、プリント装置本体に設けた第1例と同様の温度
センサにより、環境温度を検知して目標加熱温度を定め
る。
【0095】本例の保温制御は、前記目標加熱温度から
前記ヘッド温度を引いた値に応じた所定時間の吐出ヒー
タへの短パルスの印加を、ぺージのプリントを始める前
に行う。本例では、1ラインのプリントのための走査が
終了した後、その時点のキャリッジの位置と、前記ヘッ
ド温度から算出したΔTとにより、次のラインのプリン
ト開始位置に到着するまでの保温制御の条件を定める。
【0096】プリントヘッドがプリント開始位置にある
のに、例えばホストコンピュータがプリントデータを送
信している場合や、データ展開行っているためにプリン
トができない場合は、駆動条件を変えた保温制御をプリ
ント開始まで行う。但し、プリントヘッドかプリント開
始位置に到着してから5秒後には保温を中止する。プリ
ントを再開する場合は、ぺージのプリントを開始する場
合と同様プリントヘッドの保温処理を行ってからとす
る。
【0097】[保温制御]本例の保温制御は第1例と同
様にΔTについて行う。本例で保温制御の吐出ヒータ
は、例えば駆動周波数40kHzで前記短パルスで駆動
する。
【0098】第1例と同様に、図7に示されるプリント
開始前にΔTに応じた時間間隔の短パルスを吐出ヒータ
に印加する。また、その際印加する駆動パルスの波形は
第1例と同様であり、図8(a)に示される。
【0099】本例では1ラインのプリント終了後に、プ
リントヘッドが非プリントの状態で、プリントヘッドを
搭載したキャリッジが次のプリント開始位置に向かって
いる間や、プリント媒体を送る間に行う保温制御の条件
を決める。具体的には1ラインのプリント終了時にヘッ
ド温度を検知し、算出されたΔTと、プリント走査終了
時のキャリッジの位置(以下、キャリッジ位置と呼ぶ)
とに応じた保温制御の駆動パルスを決める。
【0100】図18を用いて前記キャリッジ位置による
制御を説明する。本例では、先に述べたように片方向の
主走査でプリントを行い、プリント部の走査が終わると
そこでキャリッジの走査を打ち切り、毎ラインのプリン
トのための走査を始める前にキャリッジをホームポジシ
ョン付近まで戻す制御を行う。それにより、必要によっ
ては毎ラインプリント前に予備吐出を行うことが可能と
なる。それにより、プリントヘッドの吐出口付近の揮発
成分の蒸発に伴う特に増粘したインクを除去できるの
で、粘度の高いインクのみの効果的な排除が可能とな
る。毎ラインの予備吐出は、1回の予備吐出にかかる時
間が長いとスループットが低下するので、短いことが要
求される。そこで例えば、予備吐出を受ける手段を適切
に構成し、プリントヘッドおよびキャリッジを走査しな
がら、予備吐出を行うことが望ましい。
【0101】このようなキャリッジの制御を行った場
合、非プリント時間の長さはプリントを終了したときの
キャリッジの位置に対応している。そこで本例では、ラ
インのプリントが終了したときのキャリッジの位置と、
前記ヘッド温度より算出される前記ΔTとにより、プリ
ントヘッドが非プリントの状態にある間に行う保温制御
の駆動条件を決める。例えば図18のA、B、Cのどの
範囲にあるかで、保温制御の条件を選ぶ。
【0102】図19は保温制御の条件を選択するテーブ
ルの一例を示すものである。
【0103】プリントヘッドがプリント開始位置に到着
しても、例えば次のラインのプリントのためにコンピュ
ータからプリント装置へデータ転送を行っている場合な
ど、プリントデータの準備が完了しておらずプリントを
開始できない場合は第2例と同様の処理を行う。つま
り、保温制御の駆動パルスのデューティを落としたもの
を吐出ヒータに印加し最大5秒間はそのままプリントヘ
ッドの保温を続けつつ、プリントを待機する。この制御
は非プリント時のプリントヘッドの保温により昇温した
プリントヘッドの温度を保つためのものである。
【0104】その後、第1例と同様にプリントの待機状
態に入り、5秒経過してもプリントを開始できない場合
は、プリントヘッドの保温を中止する。
【0105】本例においては、第1例、第2例と同様に
プリントヘッドの保温を吐出ヒータを用いて行うこと
と、プリント装置が非プリント状態でのみ行い、バブル
連通吐出方法を用いてプリントを行うことにより、低温
環境等で信頼性が高く、かつプリント中の吐出量変化が
少ないプリントが可能な、低コストのプリント装置を実
現した。更に本例の構成には、第2例と比べ、1ライン
のプリント終了時から次のラインのプリント開始までの
時間を、キャリッジの位置の検出のみで行えるという利
点がある。
【0106】第1例から第3例ではプリントヘッドの保
温を吐出ヒータを用いて行い、かつプリント装置が非プ
リント状態でのみで行って、バブル連通吐出方法用いて
プリントを行う構成を示したが、そのすべては行わなく
てもある程度低コストの保温制御を行うことができる。
つまり、プリントヘッドの保温を吐出ヒータを用いて行
いバブル連通吐出方法を用いてプリントを行う構成でも
良いし、またプリントヘッドの保温を非プリント状態で
のみで行って、バブル連通吐出方法用いてプリントを行
う構成でも、低コストで保温制御を行うことができる。
【0107】また、プリントヘッドがプリント開始可能
な状態になったときに、プリントヘッドの温度が低いと
判断されれば、プリントを待機して保温を行う制御を行
うようにしても良い。
【0108】さらに上述の諸例では、プリントのための
プリントヘッドの駆動を単一の駆動パルスで行うプリン
ト装置について例を示したが、複数の駆動パルスでプリ
ントヘッドを駆動を行っても良い。その場合は、プリン
トヘッドの駆動が複数のパルスで駆動できる程度に低い
吐出周波数であることが望ましい。
【0109】また、非プリント時にプリントヘッドの保
温を行うと、吐出口からインクの揮発成分が蒸発しやす
く、吐出口付近のインクの濃度が上がる場合が考えられ
る。その対策として、毎ラインのプリント開始前に予備
吐出を行って、濃度が上がったインクを除去しても良
い。
【0110】第1例から第3例においては、環境温度は
プリント装置内のプリントヘッドの近くに設置されたセ
ンサを用いて検出したが、本発明はその構成に限るもの
ではない。前記環境温度の検知は、プリントデューティ
が低い場合でも1ラインのプリント走査中にプリントヘ
ッドが所定温度以下にならないようにするために、プリ
ント開始前にどの程度までプリントヘッドを加熱してお
けば良いかを判断して目標加熱温度を決定することを目
的としており、例えば外部の温度を検知するセンサの出
力値を用いても良い。ただ、プリント装置の機内の温度
が上がればプリントヘッド温度は下がりにくくなるの
で、保温の程度が少なくてもプリントの信頼性は確保で
きる。その点において、プリント装置の機内の環境温度
を用いて保温制御を行った方が、効果的かつ効率的な制
御を行うことができるという利点がある。また、プリン
トヘッドのヒートシンクに温度センサを設けて、プリン
トヘッドから外部へ流出する熱の程度より、プリント開
始前にどの程度までプリントヘッドを加熱しておけば良
いかの判断(前記目標加熱温度の設定)を行っても良
い。
【0111】また、第1例から第3例では前記環境温度
の検知のための温度センサを設ける構成について述べた
が、プリントデューティが低い場合でも1ラインのプリ
ント走査中にプリントヘッドが所定温度以下にならない
ようにするにはプリント開始前にどの程度までプリント
ヘッドを加熱しておけば良いかを判断して目標加熱温度
を決定するために、プリントヘッドに組み込まれた温度
センサを用いて情報を取得しても良い。例えば、電源投
入時のプリントヘッドの温度を環境温度として採用して
も良い。また、所定のタイミングで所定吐出数の予備吐
出を行い、その際の温度変化より、プリントヘッドから
外部へ流出する熱の程度の情報を得て、目標加熱温度を
算出しても良い。
【0112】また、第1例から第3例においては、毎ペ
ージ毎に、プリントを開始する前に環境温度の測定を行
ったが、本発明はその構成に限るものではない。プリン
ト装置の機内温度の昇温が速いプリント装置において
は、例えば毎ラインのプリント終了時に、前記ヘッド温
度の測定と同時に環境温度の測定を行っても良い。ま
た、保温制御を効果的かつ効率に行う必要がなければ、
プリント装置の電源投人時に1回だけ測定を行い、その
値を用いてプリントヘッドの保温制御を行っても良い。
【0113】さらに第1例から第3例においては、プリ
ントヘッドの温度はプリントヘッドに作り込まれた温度
センサを用いて検知したが、本発明はその構成に限るも
のではない。例えば特開平5−208505号に開示さ
れるような、投入エネルギ量に基づく演算を行ってプリ
ントヘッドの温度を推定するようにしても良い。かかる
温度推定演算を採用すると、その演算を行うためにCP
Uがある程度の時間を必要とすることになるが、温度セ
ンサを省くことができる分、コストダウンが可能となる
利点がある。
【0114】加えて第1例から第3例においては、プリ
ントヘッドをキャリッジに搭載し、キャリッジを走査を
行いつつ画像を形成するプリント装置についての例を示
したが、本発明はその構成に限るものではない。例え
ば、A4幅に対応した範囲に吐出口を整列させてなるい
わゆるフルラインヘッドを用い、プリントヘッド自体の
主走査は行わず、プリント媒体の送りのみを行って画像
を形成するプリント装置にも本発明は適用できる。その
場合はプリント開始前に、1ページのプリント中にプリ
ントデューティが低くてもプリントヘッド温度が一定以
下にならないよう、吐出ヒータに前記短パルスを印加し
てプリントヘッドを加熱する制御を行えばよい。
【0115】(その他)なお、本発明は、特にインクジ
ェットプリント(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
る方式のプリントヘッド、プリンタ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。
【0116】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、プリント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。
【0117】プリント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
4459600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、プリント
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。
【0118】さらに、プリンタ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プリ
ントヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。その
ようなプリントヘッドとしては、複数プリントヘッドの
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個のプリントヘッドとしての構成のいずれでも
よい。
【0119】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プリントヘッド、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
のチップタイプのプリントヘッド、あるいはプリントヘ
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
ッジタイプのプリントヘッドを用いた場合にも本発明は
有効である。
【0120】また、本発明のプリンタの構成として、プ
リント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、プリント
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。
【0121】また、搭載されるプリントヘッドの種類な
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、例えばプリンタの記録モードとし
ては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、プ
リント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。
【0122】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。
【0123】さらに加えて、本発明インクジェットプリ
ンタの形態としては、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
ミリ装置の形態をとるもの等であってもよい。
【0124】
【発明の効果】本発明によれば、吐出ヒータに前記短パ
ルスを印加してプリントヘッドの保温を行い、バブル連
通吐出方法でプリントを行うことにより、低温環境等で
も信頼性が高く、かつ、プリント中の吐出量変化が少な
い、低コストのプリントシステムを実現することができ
た。
【0125】また、非プリント中だけの保温制御を行
い、前記バブル連通吐出方法でプリントを行うことによ
り、低温環境等でも信頼性が高く、かつ、プリント中の
吐出量変化が少ない、低コストのプリントシステムを実
現することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の第1例に用いたインクジェ
ットプリント装置の概略構成を示す斜視図である。
【図2】図1の装置に用いられ、バブル連通吐出方式を
適用しうるインクジェットヘッドの主要部の概略構成例
を示す斜視図である。
【図3】(a)〜(f)は、図2に示したインクジェッ
トヘッドのバブル連通吐出方式による吐出動作を説明す
るための説明図である。
【図4】第1例のプリントヘッドでバブル連通吐出方式
を用いた場合と、従来のプリントヘッドでバブル連通吐
出方式を用いなかった場合との、吐出量のヘッド温度依
存性の違いの程度を示す模式図である。
【図5】第1例において、環境温度から目標加熱温度を
決めるテーブルの一例を示す説明図である。
【図6】第1例の記録装置の制御系の概略構成を示すブ
ロック図である。
【図7】第1例において、目標加熱温度とヘッド温度と
の差(ΔT)に対する短パルスの印加時間を決めるテー
ブルの一例を示す説明図である。
【図8】(a)〜(d)はΔTに応じた保温制御のため
の駆動パルスの波形の例を示す説明図である。
【図9】第1例において、ΔTより非プリント時の保温
の条件を選択するためのテーブルの一例を示す説明図で
ある。
【図10】第1例の保温制御の流れを示すフローチャー
トである。
【図11】第1例の保温制御の流れを示すフローチャー
トである。
【図12】本発明の実施形態の第2例に用いるバブル連
通吐出方式を適用しうるインクジェットヘッドの主要部
の概略構成例を示す斜視図である。
【図13】(a)〜(f)は、図12に示したインクジ
ェットヘッドのバブル連通吐出方式による吐出動作を説
明するための説明図である。
【図14】第2例において、キャリッジ移動距離による
保温制御を説明するための模式図である。
【図15】第2例において、キャリッジ移動距離とΔT
とにより保温制御の条件を選択するためのテーブルの一
例を示す説明図である。
【図16】第2例の保温制御の流れを示すフローチャー
トである。
【図17】第2例の保温制御の流れを示すフローチャー
トである。
【図18】本発明の実施形態の第3例において、キャリ
ッジ位置による保温制御を説明するための模式図であ
る。
【図19】第3例において、キャリッジ位置とΔTとに
より保温制御の条件を選択するためのテーブルの一例を
示す説明図である。
【符号の説明】
11 インクジェットヘッド 12 キャリッジ 14 吸引装置 21,71 液路内のインク 23,117 吐出口 25,75 吐出口面 26,76 メニスカス 27,77 気泡(バブル) 101,111 基板 102,112 吐出ヒータ 103,113 液路 104 共通液室 106 インクの供給口 107,116 天板 1102 ホストコンピュータ 1105 メインコントローラ 1106 ヘッドドライバ 1107 ROM 1108 RAM 1113 ラインフィードモータ 1111 キャリッジモータ 1110,1112 モータドライバ

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクジェットヘッドの液路内に配置さ
    れたエネルギ付与手段に駆動信号を供給することにより
    インクに熱エネルギを付与させてバブルを形成し、該バ
    ブルを前記インクジェットヘッドの吐出口より外気と連
    通させるとともにインクを前記吐出口より吐出させるこ
    とによりプリントを行うインクジェットプリント装置で
    あって、 前記エネルギ付与手段に対し、インク中にバブルを発生
    させるには不十分な量の熱エネルギを発生させる駆動信
    号を供給することにより前記インクジェットヘッドの保
    温を行う制御手段を具えたことを特徴とするインクジェ
    ットプリント装置。
  2. 【請求項2】 前記エネルギ付与手段以外には前記イン
    クジェットヘッドの保温を行うための他の手段を具備し
    ないことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット
    プリント装置。
  3. 【請求項3】 前記インクジェットヘッドはプリント媒
    体に対し所定方向に往復主走査されるものであり、プリ
    ント動作はそのいずれかの方向での主走査時に行われる
    ものであることを特徴とする請求項1または2に記載の
    インクジェットプリント装置。
  4. 【請求項4】 インクジェットヘッドの液路内に配置さ
    れたエネルギ付与手段に駆動信号を供給することにより
    インクに熱エネルギを付与させてバブルを形成し、該バ
    ブルを前記インクジェットヘッドの吐出口より外気と連
    通させるとともにインクを前記吐出口より吐出させるこ
    とによりプリントを行うインクジェットプリント装置で
    あって、 所定の連続したプリント動作中は、プリントデューティ
    が低いためにプリントによる前記インクジェットヘッド
    の昇温がほとんどない場合でも、前記インクジェットヘ
    ッドの保温制御を行わず、当該プリント動作中に前記イ
    ンクジェットヘッドが所定の温度以上を保つように、当
    該プリント動作を開始するまでに前記保温制御を行う制
    御手段を具えたことを特徴とするインクジェットプリン
    ト装置。
  5. 【請求項5】 前記インクジェットヘッドはプリント媒
    体に対し所定方向に主走査されるものであり、前記制御
    手段は、前記所定の連続したプリント動作としてプリン
    トのための前記主走査に際して前記保温制御を行わず、
    前記主走査を開始するまでに前記保温制御を行うことを
    特徴とする請求項4に記載のインクジェットプリント装
    置。
  6. 【請求項6】 前記制御手段は、所定の連続したプリン
    ト動作中は、プリントデューティが低いためにプリント
    による前記インクジェットヘッドの昇温がほとんどない
    場合でも、前記インクジェットヘッドの保温制御を行わ
    ず、当該プリント動作中に前記インクジェットヘッドが
    所定の温度以上を保つように、当該プリント動作を開始
    するまでに前記保温制御を行うことを特徴とする請求項
    1ないし3のいずれかに記載のインクジェットプリント
    装置。
  7. 【請求項7】 前記インクジェットヘッドはプリント媒
    体に対し所定方向に主走査されるものであり、前記制御
    手段は、前記所定の連続したプリント動作としてプリン
    トのための前記主走査に際して前記保温制御を行わず、
    前記主走査を開始するまでに前記保温制御を行うことを
    特徴とする請求項6に記載のインクジェットプリント装
    置。
  8. 【請求項8】 前記制御手段は、前記インクジェットヘ
    ッドから外部に流出する熱量を検知あるいは推定し、そ
    の情報に基づいて前記保温制御のための保温条件を決定
    することを特徴とする請求項4ないし7のいずれかに記
    載のインクジェットプリント装置。
  9. 【請求項9】 前記制御手段は、少なくとも前記インク
    ジェットヘッドの温度と、前記インクジェットヘッドの
    外部の温度との差を用いて前記熱量を検知しすることに
    より前記保温条件を決定することを特徴とする請求項8
    に記載のインクジェットプリント装置。
  10. 【請求項10】 前記制御手段は、所定の連続したプリ
    ント動作終了時に前記インクジェットヘッドの温度情報
    を取得し、少なくともその情報を用いて前記保温条件を
    決定して前記保温制御を行うことを特徴とする請求項8
    または9に記載のインクジェットプリント装置。
  11. 【請求項11】 前記制御手段は、所定時間毎に前記保
    温条件を決定して前記保温制御を行うことを特徴とする
    請求項10に記載のインクジェットプリント装置。
  12. 【請求項12】 前記制御手段は、所定の連続したプリ
    ント動作終了後、次のプリント動作を開始するまで、前
    記保温条件を決定して前記保温制御を行うことを特徴と
    する請求項11に記載のインクジェットプリント装置。
  13. 【請求項13】 前記制御手段は、少なくとも前記イン
    クジェットヘッドの温度情報と、前記外部の温度情報
    と、次にプリントを開始するまでの時間に係る情報とを
    用いて、前記保温条件を決定して前記保温制御を行うこ
    とを特徴とする請求項12に記載のインクジェットプリ
    ント装置。
  14. 【請求項14】 前記時間に係る情報は、前記所定の連
    続したプリント動作終了時および次のプリント動作開始
    時における前記インクジェットヘッドの前記プリント媒
    体に対する位置の情報に対応することを特徴とする請求
    項13に記載のインクジェットプリント装置。
  15. 【請求項15】 前記制御手段は、前記インクジェット
    ヘッドが前記次のプリント動作を開始する位置にあって
    もプリント動作が開始されない場合は、所定時間プリン
    ト動作の開始を待機しつつ、前記インクジェットヘッド
    の温度情報と前記外部の温度情報とを用いて前記保温条
    件を決定して前記保温制御を行うことを特徴とする請求
    項13または14に記載のインクジェットプリント装
    置。
  16. 【請求項16】 前記制御手段は、前記インクジェット
    ヘッドが前記次のプリント動作を開始する位置にあって
    も前記インクジェットヘッドが所定の温度条件を満たさ
    ない場合は、プリント動作の開始を待機しつつ、前記保
    温制御を行うことを特徴とする請求項8ないし15のい
    ずれかに記載のインクジェットプリント装置。
  17. 【請求項17】 インクジェットヘッドの液路内に配置
    されたエネルギ付与手段に駆動信号を供給することによ
    りインクに熱エネルギを付与させてバブルを形成し、該
    バブルを前記インクジェットヘッドの吐出口より外気と
    連通させるとともにインクを前記吐出口より吐出させる
    ことによりプリントを行うインクジェットヘッドの保温
    制御方法であって、 前記エネルギ付与手段に対し、インク中にバプルを発生
    させるには不十分な量の熱エネルギを発生させる駆動信
    号を供給することにより前記インクジェットヘッドの保
    温を行うことを特徴とするインクジェットヘッドの保温
    制御方法。
  18. 【請求項18】 インクジェットヘッドの液路内に配置
    されたエネルギ付与手段に駆動信号を供給することによ
    りインクに熱エネルギを付与させてバブルを形成し、該
    バブルを前記インクジェットヘッドの吐出口より外気と
    連通させるとともにインクを前記吐出口より吐出させる
    ことによりプリントを行うインクジェットヘッドの保温
    制御方法であって、 所定の連続したプリント動作中は、プリントデューティ
    が低いためにプリントによる前記インクジェットヘッド
    の昇温がほとんどない場合でも、前記インクジェットヘ
    ッドの保温制御を行わず、当該プリント動作中に前記イ
    ンクジェットヘッドが所定の温度以上を保つように、当
    該プリント動作を開始するまでに前記保温制御を行うこ
    とを特徴とするインクジェットヘッドの保温制御方法。
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