(57)【要約】【課題】簡単な構成により、正確にインクジェット式記録装置のプリンタヘッドのノズル開口付近の温度検出を行うことができるヘッド温度検出装置を提供する。【解決手段】プリンタヘッド付近に備えられた温度検出手段１４からの検出信号により駆動波形生成回路からの駆動信号の波形を補正する駆動波形補正手段１５を備えている。上記温度検出手段１４が、プリンタヘッドを支持するキャリッジの軌道に隣接して、プリンタヘッドのノズル面の高さ付近にてプリンタ本体側に固定配置される。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルに対応してそれぞれ設けられたインクに圧力を加える圧電素子を、所定の印字タイミングで選択的に駆動波形生成回路からの駆動信号により駆動し、対応するノズルからインク滴を吐出させて記録を行なうと共に、プリンタヘッド付近に備えられた温度検出手段からの検出信号により駆動波形生成回路からの駆動信号の波形を補正する駆動波形補正手段を備えている、インクジェット式記録装置のヘッド温度検出装置において、
上記温度検出手段が、プリンタヘッドを支持するキャリッジの軌道に隣接して、プリンタヘッドのノズル面の高さ付近にてプリンタ本体側に固定配置されていることを特徴とする、インクジェット式記録装置のヘッド温度検出装置。
【請求項２】
上記温度検出手段が、プリンタヘッドのノズル面に対して、略±１ｃｍの高さ位置に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のインクジェット式記録装置のヘッド温度検出装置。
【請求項３】
上記温度検出手段が、キャリッジの移動方向に関して印刷すべき印刷媒体に対する印刷可能領域の中央付近に対応して配置されてい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式記録装置のヘッド温度検出装置。
【請求項４】
上記プリンタヘッドのノズル面が、印刷媒体に対して高さが調整可能であって、
上記温度検出手段が、プリンタヘッドのノズル面の高さ調整に連動して高さ調整されることを特徴とする、請求項３に記載のインクジェット式記録装置のヘッド温度検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載のヘッド温度検出装置を備えたことを特徴とする、インクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット式記録装置にて、記録ノズル面付近の温度を検出して、インク滴を吐出するためのノズルに対応して設けられた圧電素子の駆動電圧を温度補正して、適当な量のインク滴を吐出させるようにしたインクジェット式記録装置の当該温度の検出技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータの出力装置として、数色のインクをプリンタヘッドから吐出するタイプのインクジェット式カラープリンタが普及してきており、コンピュータ等が処理した画像を多色多階調で印刷するために広く用いられている。
【０００３】
例えば、インク吐出のための駆動素子として圧電素子を用いたインクジェット式記録装置では、プリンタヘッドの複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた複数個の圧電素子をノズル選択用スイッチ回路により選択して駆動することにより、各圧電素子の動圧に基づいてノズルからインク滴を吐出させ、印刷用紙にインク滴を付着させることにより、印刷用紙にドットを形成して、印刷を行なうようにしている。
【０００４】
ここで、各圧電素子は、インク滴を吐出するためのノズルに対応して設けられており、プリンタ本体内に実装されたヘッド駆動部から供給される駆動信号により駆動され、インク滴を吐出させるようになっている。
【０００５】
ところで、インクジェット式記録装置により印刷を行なう場合には、印刷による圧電素子の駆動に伴って、発熱により圧電素子の温度が上昇し、これによってノズル開口から吐出されるインクの温度も上昇してしまうことがある。
【０００６】
インクは、高温では軟らかく、低温では硬くなる。予め駆動波形のデータを保存しておく時と実際の印刷中とでは、環境温度が相違する場合があり、また、印刷中においても、上述した圧電素子等各種素子が発する熱によってプリンタ内の温度は上昇する。従って、例えば、標準的室温である２５℃における基本となる駆動波形のヘッドに加える電圧をプリンタ使用中の温度に合わせて補正する必要がある。従来、例えば、１頁分の印刷が終了するごとに、公知の温度補正式に従って、サーミスタからの信号に基づきヘッドを駆動するトランジスタのＯＮ時間を変える等により、ヘッドに加える駆動波形に対し温度補正を行っている。また、例えば、特許文献１に示されているように、温度検出手段によりヘッド近傍の環境温度を検出して、駆動波形補正手段により駆動波形の電圧を補正することにより、温度補正を行なうようにしたものがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−０２０２０３号
ところで、このようなインクジェット式記録装置においては、図８に示すように、温度検出手段５が、プリンタヘッド７を支持するキャリッジ８に載置されたヘッド基板上に配置されている。これは、ノズル開口付近のインクの温度をできるだけ正確に検出するようにした結果であって、金属製のノズルプレートと直接に連結されているキャリッジ８上の温度を、ノズル開口付近のインクの温度として検出するものである。
【０００８】
しかしながら、このような温度検出手段５の配置においては、印刷のためにキャリッジ８が駆動される間は、温度検出手段５がキャリッジ８の移動による相対的な空気流に曝されることになるため、温度検出手段５の周囲が空冷されることになる。従って、キャリッジ８の移動中には、正確な温度検出を行なうことができなかった。
【０００９】
また、キャリッジ８の軌道の両端付近には、モータが配置されているため、キャリッジ８が軌道の端部で停止したときに、温度検出手段５による温度検出を行なおうとすると、モータの発熱の影響を受けることになり、正確な温度検出を行なうことが困難である。
【００１０】
このため、モータの発熱の影響を受けにくいポイントで温度検出を行なうとすると、キャリッジ８の軌道の中間位置でキャリッジ８を一旦停止させて温度検出を行なう必要があり、印刷のスループットが低下してしまうことになる。
【００１１】
さらに、キャリッジ８上の温度検出手段５からプリンタ本体側に検出信号を取り出すための信号線が必要であることから、プリンタ本体とプリンタヘッドとを接続するケーブル内の信号線が多くなってしまう。
【００１２】
そこで、本発明の課題は、簡単な構成により、正確にプリンタヘッドのノズル開口付近の温度検出を行なうことができるようにした、インクジェット式記録装置及びそのヘッド温度検出装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、温度検出手段を、キャリッジ上ではなく、キャリッジの軌道に隣接してプリンタ本体側に固定配置することにより、プリンタヘッドのノズル面の高さ付近の温度を検出するようにした。
【００１４】
即ち、本発明のインクジェット式記録装置のヘッド温度検出装置では、複数のノズルに対応してそれぞれ設けられたインクに圧力を加える圧電素子を、所定の印字タイミングで選択的にヘッド駆動部からの駆動信号により駆動し、対応するノズルからインク滴を吐出させて記録を行なうと共に、プリンタヘッド付近に備えられた温度検出手段からの検出信号によりヘッド駆動部からの駆動信号の波形を補正する駆動波形補正手段を備えている、インクジェット式記録装置のヘッド温度検出装置であって、上記温度検出手段が、プリンタヘッドを支持するキャリッジの軌道に隣接して、プリンタヘッドのノズル面の高さ付近にてプリンタ本体側に固定配置されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、温度検出手段は、キャリッジが移動中に近くを通過する際に、プリンタヘッドのノズル面付近が通過して、その温度を検出することができる。これにより、キャリッジの移動中であっても、温度検出手段は相対的な空気流による空冷を受けることなく、また印刷のスループットを低下させることなく、正確にプリンタヘッドのノズル面付近の温度を検出することができる。
【００１６】
従って、駆動波形補正手段が、温度検出手段からの検出信号に基づいて、ヘッド駆動部からの駆動信号の波形を補正することにより、駆動波形の温度補正が正確に行なわれ得ることになる。
【００１７】
さらに、温度検出手段がキャリッジ上に配置されておらず、プリンタ本体側に固定配置されているので、プリンタ本体側とプリンタヘッドとを接続するケーブル内に、温度検出手段の検出信号を取り出すための信号線が不要であり、上記ケーブルの信号線数が少なくて済むことになる。
【００１８】
このようにして、本発明によるインクジェット式記録装置のヘッド温度検出装置によれば、プリンタ本体側に固定配置された温度検出手段によって、プリンタヘッドのノズル面付近の温度をいつでも正確に検出することができるので、ヘッド駆動部からの駆動信号の駆動波形が正確に温度補正され得ることになる。
【００１９】
また、本発明のインクジェット式記録装置のヘッド温度検出装置においては、上記温度検出手段が、プリンタヘッドのノズル面に対して、±１ｃｍの高さ位置に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、温度検出手段が、プリンタヘッドのノズル面の高さに対して±１ｃｍの範囲の高さ位置に位置することになるので、プリンタヘッドのノズル面付近の温度をほぼ正確に検出することが可能である。
【００２１】
また、本発明のインクジェット式記録装置のヘッド温度検出装置においては、上記温度検出手段が、キャリッジの移動方向に関して印刷すべき印刷媒体に対する印刷可能領域の中央付近に対応して配置されていることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、温度検出手段が、キャリッジの軌道の両端からできるだけ離れて配置されることになり、キャリッジの軌道の両端に配置されるモータの発熱の影響を最小限に抑制して、正確な温度検出を行なうことができる。
【００２３】
また、本発明のインクジェット式記録装置のヘッド温度検出装置においては、上記プリンタヘッドのノズル面が、印刷媒体に対して高さが調整可能であって、上記温度検出手段が、プリンタヘッドのノズル面の高さ調整に連動して高さ調整されることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、プリンタヘッドのノズル面の高さが調整可能である場合に、ノズル面の高さ調整と連動して、温度検出手段が高さ調整されることにより、ノズル面が高さ調整されても、温度検出手段が常にプリンタヘッドのノズル面の高さ付近に位置することになり、常に正確な温度検出を行なうことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態に係るインクジェット式記録装置及びそのヘッド温度検出装置について説明する。本発明の実施の形態に係るヘッド温度検出装置は、駆動波形によってプリントヘッドの複数のノズルのそれぞれに対応して設けられた圧力発生素子を作動させることにより、各ノズルから当該駆動波形に応じたインク量のインク滴を吐出させるインクジェット式プリンタに用いられる。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２６】
本実施の形態のヘッド温度検出装置をインクジェット式プリンタに適用した例を図１に示す。かかるインクジェット式プリンタは、図１に示すように、プリンタコントローラ３１とプリントエンジン３２とから構成される。
【００２７】
プリンタコントローラ３１は、ホストコンピュータ３３等からの印刷データ等を受信するインターフェース（以下「Ｉ／Ｆ」という）３４と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ３５と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶していると共に波形データ保存部として機能するＲＯＭ３６と、各種制御の中心的役割を果たすと共に同じく温度補正部として機能するＣＰＵ３７と、後述するキャリッジ機構を駆動する電流値の維持・切替え処理等を行うゲートアレイ３８と、プリンタ内の各種データ処理の基準となる、例えば、４０ＭＨｚのクロック信号（ＣＫ）を発する発振回路３９と、Ｄ／Ａコンバータを含む駆動波形生成回路７と、電流増幅回路を構成するアンプ４０と、ドットパターンデータ（ビットマップデータ）に展開された印字データ及びアンプ４０から出力された駆動信号等をプリントエンジン３２に送信するためのＩ／Ｆ４１とを備えている。
【００２８】
プリントエンジン３２は、プリントヘッド１７と、紙送り機構４３と、キャリッジ機構４４とを備えている。プリントヘッド１７は、多数のノズルを有し、所定のタイミングで各ノズルからインク滴を吐出させる。ドットパターンデータに展開された印字データは、発振回路３９からのクロック信号（ＣＫ）に同期して、Ｉ／Ｆ４１からプリントヘッド１７内のシフトレジスタ４５にシリアル伝送される。このシリアル転送された印字データ（ＳＩ）は、一旦、ラッチ回路４６によってラッチされる。ラッチされた印字データは、電圧増幅器であるレベルシフタ４７によって、スイッチ回路４８を駆動できる４０ボルト程度の所定の電圧値まで昇圧される。所定の電圧値まで昇圧された印字データは、スイッチ回路４８に与えられる。スイッチ回路４８の入力側には、アンプ４０から出力された駆動信号（ＣＯＭ）が印加されており、スイッチ回路４８の出力側には、圧電振動子２３が接続されている。
【００２９】
また、本実施の形態では、後述するように、サーミスタ４９がプリンタ本体側に設けられている。このサーミスタ４９は、前述したように、ＣＰＵ３７と共に温度補正部として機能する。即ち、サーミスタ４９は負性抵抗を有するから、例えば、温度が上昇すると抵抗値が減少するので、この抵抗値の変化が電気信号（ＴＳ）に変換され、ＣＰＵ３７はこの電気信号（ＴＳ）を受けて、上述したように、駆動波形のデータを補正する。
【００３０】
尚、この温度補正も、従来例における同様の温度補正のように、１頁分の印刷あるいは１行分の印刷ごとに行うことができるが、本実施の形態では、１頁分の印刷が終了するごとに行うものとした。尚、シフトレジスタ４５、ラッチ回路４６、レベルシフタ４７、スイッチ回路４８及び圧電振動子２３は、それぞれプリントヘッド１７の各ノズルに対応した複数の素子から構成されており、例えば、アナログスイッチとして構成されるスイッチ回路４８の各スイッチ素子に加わるビットデータが「１」であれば、駆動信号（ＣＯＭ）が各圧電振動子に印加され、各圧電振動子は駆動信号（ＣＯＭ）の駆動波形に応じて変位する。逆に、各スイッチ素子に加わるビットデータが「０」であれば、各圧電振動子への駆動信号（ＣＯＭ）が遮断され、各圧電振動子は直前の電荷を保持する。
【００３１】
さて、本実施の形態のヘッド温度検出装置を適用したインクジェット式プリンタにおいては、例えば、スイッチ回路４８に加わるドットパターンデータに展開された印字データが「１」であれば、駆動信号（ＣＯＭ）が圧電振動子２３に印加され、この駆動信号に応じて圧電振動子２３が伸縮を行うことにより、駆動波形に応じてインク滴が当該ノズルから吐出され、駆動波形に対応した階調値のドットが形成される。一方、スイッチ回路４８に加わる印字データが「０」であれば、圧電振動子２３への駆動信号（ＣＯＭ）の供給が遮断される。これにより、ドットパターンデータに従って印字を行うと共に同一のノズルから重量の異なるインク滴を吐出させることができ、記録紙上の記録ドット径を可変に調整して高品位の多階調画像を印刷し得る。
【００３２】
図２は、本発明を適用したインクジェット式プリンタのヘッド温度検出装置の一実施形態の構成を示している。図２において、ヘッド温度検出装置１０は、インクジェット式プリンタのプリンタヘッド付近の温度を検出するための温度検出手段１４と、温度検出手段１４の検出信号に基づいて駆動波形を温度補正する駆動波形補正手段１５と、から構成されている。
【００３３】
上記温度検出手段１４は、上述したサーミスタ４９等から構成されており、図３に示すように、プリンタヘッドを支持するキャリッジ１６の軌道に隣接して、プリンタヘッド１７のノズル面１７ａの高さ付近、具体的には±１ｃｍの範囲内にて、図４に示すように、キャリッジ１６の移動方向に関して印刷すべき印刷媒体２０の印刷可能領域２１の中央付近で、プリンタ本体側に固定配置されている。
【００３４】
そして、この温度検出手段１４は、プリンタヘッド１７のノズル面１７ａ付近の温度、即ち、駆動時の圧電素子の発熱によるプリンタヘッド１７のノズル面１７ａ付近のインクの温度上昇を検出して、検出信号を駆動波形補正手段１５に対して出力するようになっている。
【００３５】
上記駆動波形補正手段１５は、温度検出手段１４からの検出信号に基づいて、駆動波形の電圧値を構成するデータを補正して、この結果により駆動波形生成回路７からの駆動信号ＣＯＭの波形を補正するようになっている。
【００３６】
例えば、駆動波形は、図５に示すように、公知の温度補正式に従って、主として、駆動電圧ＶＨと中間電圧ＶＣが、印刷中の環境温度が２５℃より高い時にはより低い電圧に、２５℃より低い時にはより高い電圧になるように補正される。本実施の形態でも、１頁分の印刷が終了するごとに、かかる温度補正を実行するものとし、具体的には、プリンタ本体に固定配置されたサーミスタ４９の抵抗値の変化が電気信号に変換されて温度補正部を構成するＣＰＵ３７に入力されると、ＣＰＵ３７は、予めＲＯＭ３６に保存されている公知の温度補正式（関数）に従って、例えば、駆動波形のデータを補正し、以後の１頁分の印刷においては、補正されたデータを基に駆動波形の生成がなされる。
【００３７】
本発明実施形態によるヘッド温度検出装置１０は、以上のように構成されており、以下のように動作する。即ち、駆動波形の温度補正を行なう場合について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００３８】
図６にて、ステップＳＴ１にて、印刷が開始されると、駆動波形生成回路７から駆動信号が出力され、プリンタヘッド１７側にて、スイッチ回路４８を介して、各圧電素子２３が選択的に駆動制御され、対応するノズルからインク滴が吐出され、印刷媒体の表面に着弾することにより、印刷が行なわれる。
【００３９】
続いて、ステップＳＴ２にて、温度検出手段１４の検出信号が駆動波形補正手段１５に入力されることにより、プリンタヘッド１７のノズル面１７ａ付近の温度Ｔが検出される。
【００４０】
次に、駆動波形補正手段１５は、ステップＳＴ３にて、温度検出手段１４からの検出信号に基づいて、その検出温度Ｔにより駆動波形生成回路７からの駆動信号ＣＯＭの電圧の補正値を計算し、駆動波形の温度補正を行なう。
【００４１】
続いて、ステップＳＴ４にて、駆動波形生成回路７は、駆動波形補正手段１５により温度補正された駆動波形の駆動信号を出力し、プリンタヘッドによる印刷が行なわれる。
【００４２】
そして、ステップＳＴ５にて、適宜のタイミング、例えば、１頁分の印刷を完了する毎に、温度検出手段１４による温度検出が行なわれる。
【００４３】
具体的には、温度検出手段１４の検出信号が駆動波形補正手段１５に入力されることにより、プリンタヘッド１７のノズル面１７ａ付近の温度Ｔが検出される。
【００４４】
これにより、ステップＳＴ６にて、駆動波形補正手段１５は、次の印刷データがあるか否かを判断して、印刷データがある場合には、ステップＳＴ３に戻って、温度検出手段１４からの検出信号に基づいて、その検出温度Ｔにより駆動波形生成回路７からの駆動信号の電圧の補正値を計算し、駆動波形の温度補正を行なう。
【００４５】
また、印刷データがない場合には、処理を終了する。以上で、印刷中の駆動波形の温度補正の処理が完了する。
【００４６】
この場合、温度検出手段１４は、キャリッジ１６が移動中に近くを通過する際に、プリンタヘッド１７のノズル面１７ａ付近が通過するので、その温度Ｔを検出することができる。
【００４７】
これにより、キャリッジ１６の移動中であっても、温度検出手段１４は相対的な空気流による空冷を受けることなく、また印刷のスループットを低下させることなく、正確にプリンタヘッド１７のノズル面１７ａ付近の温度を検出することができるので、駆動波形補正手段１５が、温度検出手段１４からの検出信号に基づいて、駆動波形生成回路７からの駆動信号の駆動波形を補正することにより、駆動波形の温度補正が正確に行なわれ得ることになる。
【００４８】
また、温度検出手段１４がキャリッジ１６上に配置されておらず、プリンタ本体側に固定配置されているので、プリンタ本体側とプリンタヘッドとを接続するケーブル内に、温度検出手段１４の検出信号を取り出すための信号線が不要であり、上記ケーブルの信号線数が少なくて済むことになる。
【００４９】
さらに、温度検出手段１４がキャリッジ１６の移動方向に関して印刷可能領域２１の中央付近に配置されているので、キャリッジ１６の軌道の両端に備えられたモータの発熱の影響を受けることがなく、正確な温度検出を行なうことができる。
【００５０】
ここで、プリンタヘッド１７そしてキャリッジ１６が、印刷媒体に対して自動的にあるいは手動で高さが調整され得る場合には、図７に示すように、キャリッジ１６の高さ調整に連動して、温度検出手段１４も高さ調整されるようにすればよい。これにより、温度検出手段１４は、キャリッジ１６そしてプリンタヘッド１７に対する高さ位置が変わることがなく、常にプリンタヘッド１７のノズル面１７ａの高さ付近に位置することになり、ノズル面１７ａ付近の温度を正確に検出することができる。
【００５１】
上述した実施形態においては、温度検出手段１４が、印刷可能領域２１の中央付近に配置されているが、これに限らず、キャリッジ１６の軌道の両端に備えられたモータの発熱の影響を実質的に受けなければ、他の領域に配置されていてもよい。
【００５２】
さらに、上述した実施形態においては、本発明をインクジェット式プリンタに適用した場合について説明されているが、これに限らず、他の種類のインクジェット式記録装置、例えばインクジェット式のデジタル複写機やファクシミリ装置あるいはデジタル複合機等に適用し得ることは明らかである。
【００５３】
以上述べたように、本発明によれば、プリンタ本体側に固定配置された温度検出手段によって、プリンタヘッドのノズル面付近の温度をいつでも正確に検出することができるので、駆動波形生成回路からの駆動信号の波形が正確に温度補正され得ることになる。
【００５４】
このようにして、本発明によるインクジェット式記録装置のヘッド温度検出装置によれば、簡単な構成により、いつでも正確にプリンタヘッドのノズル開口付近の温度検出を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態をインクジェット式プリンタに適用した例を示す図
【図２】本発明によるヘッド温度検出装置の一実施形態の構成を示すブロック図
【図３】図２のヘッド温度検出装置における温度検出手段の配置を示す概略側面図
【図４】図２の温度検出手段の配置を示す概略平面図
【図５】本発明の実施形態における駆動波形の温度補正の方法を示す図
【図６】図２のヘッド温度検出装置における駆動波形の温度補正の動作を示すフローチャート
【図７】図２のヘッド温度検出装置の変形例の要部を示す概略側面図
【図８】従来のヘッド温度検出装置における温度検出手段の配置を示す概略側面図
【符号の説明】
１４  温度検出手段、  １５  駆動波形補正手段、  １６  キャリッジ、
１７  プリンタヘッド、  １７ａ  ノズル面、  ２０    印刷媒体、
２１  印刷可能領域
【図１】
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【図２】
2004314309.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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