(57)【要約】【課題】１ページ内で駆動条件を切替えた場合に切替の前後で濃度差が生じて画質が劣化する。【解決手段】駆動条件の切替を用紙単位で行い、温度補償の切替にヒステリシスを設けることにより、用紙内で濃度が変わるような画質劣化がなく、簡単な制御で環境温度変化に対して安定した滴を吐出させることができる。【選択図】　図８
2004106253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出するヘッドの駆動条件を検出温度に基づいて変更する手段を備えたインクジェット記録装置において、用紙単位で前記検出温度に基づく駆動条件の変更を行うとともに、この検出温度に基づく駆動条件の切替にヒステリシスがあることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記ヒステリシスの幅は温度補償ステップ幅の１／４〜３／４倍の範囲内であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置において、一用紙印写内で複数回の温度検出を行い、検出温度が温度補償ステップの２ステップ以上変化した場合には報知する手段を備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記ヘッドのキャッピングを解除して印写を開始するときには、ヒステリシスを持たない境界で温度補償ステップを決定することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、画質保証温度範囲より低温の領域では前記ヘッドから吐出させるインク滴の体積Ｍｊが小さくなる駆動条件に設定することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記ヘッドは電気機械変換素子によって前記ノズルが連通する加圧室のインクを加圧するものであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１０−２０２８８４号公報
【特許文献２】特開２００１−３２２２６５号公報
【０００３】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いるインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路（吐出室、圧力室、加圧室、液室、加圧室等とも称される。）と、このインク流路内のインクを加圧する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを搭載したものである。
【０００４】
インクジェットヘッドとしては、インク流路内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどが知られている。
【０００５】
ところで、インクは、環境温度などによって粘度などの物性値が変化して吐出
状態が変わるため、インクジェット記録装置においては、
【特許文献１】や
【特許文献２】にも開示されているように、一般的に、環境温度を検出する温度検出手段を備えて、検出温度に基づいてヘッドの圧力発生手段に与える駆動波形のパラメータを変更することで駆動条件を変更する温度補償を行うようにしている。
【０００６】
この温度補償に方法については、ヘッド構成によって異なり、駆動波形の駆動電圧を変化させるもの、パスル幅を変化させるもの、印字データの階調を変化させるものなど、種々提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように温度補償を行うようにしても、駆動条件を切替える場合には切替の前後で若干の濃度差が生まれる。そのため、１ページ内で駆動条件が変更になった場合には、濃度が層状になる場合があり、僅かな差が大きな画質劣化になるという課題がある。
【０００８】
この場合、駆動条件がほぼ連続的に変わるように、できるだけ細かい補償制御を行えば良いが、制御が複雑になると共に、センサ精度が必要でコストが高くなる。それとともに、インクジェット記録装置においては、記録ヘッドの駆動素子（アクチュエータ、発熱素子）やドライバＩＣ自体が熱源であり、搬送モータなど記録装置内には外乱となり得る熱源が色々存在するため、これらの外乱の影響を受けて逆に画質劣化に繋がったりする。更に、インクの熱容量は大きいので、インク温度とセンサの検知温度にはある程度の差は存在する。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、環境温度に依らず安定した滴吐出を行え、温度補償が容易なインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係るインクジェット記録装置は、用紙単位で検出温度に基づく駆動条件の変更を行うとともに、この検出温度に基づく駆動条件の切替にヒステリシスがある構成としたものである。なお、本明細書において、「用紙」とは材質が紙であるものに限るものではなく、インク滴を付着させて画像を記録する媒体を意味し、例えば、紙以外にも布、ＯＨＰなどのフィルムを含むものである。
【００１１】
ここで、ヒステリシスの幅は温度補償ステップ幅の１／４〜３／４倍の範囲内であることが好ましい。また、一用紙印写内で複数回の温度検出を行い、検出温度が温度補償ステップの２ステップ以上変化した場合には報知する手段を備えていることが好ましい。さらに、ヘッドのキャッピングを解除して印写を開始するときには、ヒステリシスを持たない境界で温度補償ステップを決定することが好ましい。
【００１２】
また、画質保証温度範囲より低温の領域ではヘッドから吐出させるインク滴の体積Ｍｊが小さくなる駆動条件に設定することが好ましい。さらに、ヘッドは電気機械変換素子によってノズルが連通する加圧室のインクを加圧するものであることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明に係る画像記録装置としてのインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図２は同機構部の側面説明図である。
【００１４】
このインクジェット記録装置装置は、記録装置本体１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部２等を収納し、給紙カセット４或いは手差しトレイ５から給送される用紙３を取り込み、印字機構部２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ６に排紙する。
【００１５】
印字機構部２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１１と従ガイドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなるヘッド１４をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ１３の上側にはヘッド１４に各色のインクを供給するための各インクタンク（インクカートリッジ）１５を交換可能に装着している。
【００１６】
インクカートリッジ１５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド１４へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド１４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。このインクカートリッジ１５からインクをヘッド１４内に供給する。
【００１７】
ここで、キャリッジ１３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９との間にタイミングベルト２０を張装し、このタイミングベルト２０をキャリッジ１３に固定しており、主走査モータ１７の正逆回転によりキャリッジ１３が往復駆動される。
【００１８】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド１４としては、後述するように、インク流路の壁面の少なくとも一部を形成する振動板と、この振動板を圧電素子で変形させるピエゾ型インクジェットヘッドを用いているが、これに限らずサーマル型ヘッド、静電型ヘッドなども用いることができる。
【００１９】
一方、給紙カセット４にセットした用紙３をヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリクションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３と、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬送コロ２５及び搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し角度を規定する先端コロ２６とを設けている。搬送ローラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００２０】
そして、キャリッジ１３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙３を記録ヘッド１４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材２９を設けている。この印写受け部材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ３１、拍車３２を設け、さらに用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ローラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部材３５，３６とを配設している。
【００２１】
記録時には、キャリッジ１３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１４を駆動することにより、停止している用紙３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙３を排紙する。
【００２２】
また、キャリッジ１３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１４の吐出不良を回復するための回復装置３７を配置している。回復装置３７は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１３は印字待機中にはこの回復装置３７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１４をキャッピングされ、吐出口部（ノズル孔）を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する（パージする）ことにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００２３】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００２４】
次に、このインクジェット記録装置の記録ヘッド１４を構成するインクジェットヘッドについて図３乃至図５を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図４は同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図、図５は同ヘッドの要部平面説明図である。
【００２５】
このインクジェットヘッドは、単結晶シリコン基板で形成した流路板４１と、この流路板４１の下面に接合した振動板４２と、流路板４１の上面に接合したノズル板４３とを有し、これらによって液滴であるインク滴を吐出するノズル４５がノズル連通路４５ａを介して連通するインク流路である加圧室４６、加圧室４６にインクを供給するための共通液室４８にインク供給口４９を介して連通する流体抵抗部となるインク供給路４７を形成している。
【００２６】
そして、振動板４２の外面側（液室と反対面側）に各加圧室４６に対応して加圧室４６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての積層型圧電素子５２を接合し、この圧電素子５２をベース基板５３に接合している。また、圧電素子５２の間には加圧室４６、４６間の隔壁部４１ａに対応して支柱部５４を設けている。ここでは、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施すことで櫛歯状に分割して、１つ毎に圧電素子５２と支柱部５４して形成している。支柱部５４も構成は圧電素子５１と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
【００２７】
さらに、振動板４２の外周部はフレーム部材４４にギャップ材を含む接着剤５０にて接合している。このフレーム部材４４には、共通液室４８となる凹部、この共通液室４８に外部からインクを供給するための図示しないインク供給穴を形成している。このフレーム部材４４は、例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。
【００２８】
ここで、流路板４１は、例えば結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路４５ａ、加圧室４６、インク供給路４７となる凹部や穴部を形成したものであるが、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。
【００２９】
振動板４２は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製しているが、この他の金属板や樹脂板或いは金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板４２は加圧室４６に対応する部分に変形を容易にするための薄肉部（ダイアフラム部）５５及び圧電素子５２と接合するための厚肉部（島状凸部）５６を形成するとともに、支柱部５４に対応する部分及びフレーム部材４４との接合部にも厚肉部５７を形成し、平坦面側を流路板４１に接着剤接合し、島状凸部５６を圧電素子５２に接着剤接合し、更に厚肉部５７を支柱部５４及びフレーム部材４４に接着剤５０で接合している。なお、ここでは、振動板４２を２層構造のニッケル電鋳で形成している。この場合、ダイアフラム部５５の厚みは３μｍ、幅は３５μｍ（片側）としている。
【００３０】
ノズル板４３は各加圧室４６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４５を形成し、流路板４１に接着剤接合している。このノズル板４３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。ここでは、電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成している。また、ノズル４３の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成し、このノズル４５の穴径はインク滴出口側の直径で約２０〜３５μｍとしている。さらに、各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。
【００３１】
また、ノズル板４３のノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
【００３２】
圧電素子５２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層６１と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層６２とを交互に積層したものであり、内部電極６２を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極６３、共通電極６４に電気的に接続したものである。この圧電常数がｄ３３である圧電素子５２の伸縮により加圧室４６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子５２に駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子５２に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。
【００３３】
なお、圧電素子部材の一端面の端面電極はハーフカットによるダイシング加工で分割されて個別電極６３となり、他端面の端面電極は切り欠き等の加工による制限で分割されずにすべての圧電素子５２で導通した共通電極６４となる。
【００３４】
そして、圧電素子５２の個別電極６３には駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若しくはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル６５を接続し、このＦＰＣケーブル６５には各圧電素子５２に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）を接続している。また、共通電極６４は、圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣケーブル６５のグラウンド（ＧＮＤ）電極に接続している。
【００３５】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、例えば、記録信号に応じて圧電素子５２に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、圧電素子５２に積層方向の変位が生起し、振動板４２を介して加圧室４６内のインクが加圧されて圧力が上昇し、ノズル４５からインク滴が吐出される。
【００３６】
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧室４６内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧室４６内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、図示しないインクタンクから供給されたインクは共通液室４８に流入し、共通液室４７からインク供給口４９を経て流体抵抗部４７を通り、加圧室４６内に充填される。
【００３７】
なお、流体抵抗部４７は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部４７の流体抵抗値を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。
【００３８】
次に、このインクジェット記録装置の制御部の概要について図６を参照して説明する。
この制御部は、この記録装置全体の制御を司るマイクロコンピュータ（以下、「ＣＰＵ」と称する。）８０と、所要の固定情報を格納したＲＯＭ８１と、ワーキングメモリ等として使用するＲＡＭ８２と、ホスト側から転送される画像データ（ドットデータ或いはドットパターンデータと称する。）を格納する画像メモリ（ラスデータメモリ）８３と、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８４と、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８６と、波形生成回路８７と、ヘッド駆動回路８８及びドライバ８９等を備えている。
【００３９】
ここで、ＰＩＯポート８４にはホストのプリンタドライバ側から転送される画像データなどの各種情報及びデータ、操作パネル９０からの各種指示、選択情報、環境温度を検出する温度センサ９２などの各種センサからの検知信号等が入力され、またこのＰＩＯポート８４を介してホスト側や操作パネル９０側に対して所要の情報が送出される。ここで、操作パネル９０には表示ランプ等の報知手段９１を備えている。
【００４０】
また、駆動波形生成回路８７は、記録ヘッド１４の圧電素子５２に対して印加する駆動波形を生成出力する。この駆動波形生成回路８７としては、後述するように、ＣＰＵ８０からの駆動波形データをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を用いることで、簡単な構成で所要の駆動波形を生成出力することができる。
【００４１】
ヘッド駆動回路（ドライバＩＣ）８８は、ＰＩＯポート８６を介して与えられる各種データ及び信号に基づいて、記録ヘッド１４の選択されたチャンネルの圧電素子５２に対して駆動波形生成回路８７からの駆動波形を印加する。さらに、ドライバ８９は、ＰＩＯポート８６を介して与えられる駆動データに応じて主走査モータ１７及び副走査モータ２７を各々駆動制御することで、キャリッジ１３を主走査方向に移動走査し、搬送ローラ２４を回転させて用紙３を所定量搬送させる。
【００４２】
この制御部のうちのヘッド駆動制御に係わる部分について図７を参照して説明する。
【００４３】
主制御部１０１は、ホスト側から送られてくる印字データとしてのフォントデータ（ドットデータ）を処理して、ヘッドの並びに対応した縦横変換を行い、また、インク滴を大滴、小滴、非印字の３値を打ち分けるために必要な２ビットの駆動データＳＤを生成してヘッド駆動回路（ドライバＩＣ）８８に出力する。また、ドライバＩＣ８８に対しては、この他、クロック信号ＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴ、駆動波形として画像ドットを形成するサイズのドット（大滴）に対応した駆動波形、小滴に対応した駆動波形を選択するための駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３を出力する。
【００４４】
さらに、この主制御部１０１は内部ＲＯＭ８１に格納した駆動波形データを読み出して駆動波形生成回路８７に与える。この場合、内部ＲＯＭ８１には温度に応じて異なるパラメータ（駆動条件）を有する複数種類の駆動波形のデータを格納しており、主制御部１０１は、温度センサ９２からの検知信号に基づいて環境温度を検出判別し、検出された温度（検出温度）に基づいて複数種類の駆動波形のデータから１つの駆動波形のデータを選択して駆動波形生成回路８７に与える。
【００４５】
駆動波形生成回路８７は、主制御部１０１から与えられる駆動波形データをＤ／Ａ変換してアナログ信号として出力するＤ／Ａコンバータ１０２と、Ｄ／Ａコンバータ１０２からのアナログ信号を実際の駆動電圧まで増幅する増幅器１０３と、増幅出力をヘッドの駆動による電流を十分供給できるように増幅する電流増幅器１０４とを含み、１駆動周期内に複数の駆動パルスを含む駆動波形Ｐｖを生成してドライバＩＣ８８に与える。
【００４６】
このドライバＩＣ（ヘッド駆動回路）８８は、図示を省略するが、主制御部１０１からのクロック信号ＣＬＫによって駆動データＳＤを取り込むシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をラッチ信号ＬＡＴでラッチするラッチ回路と、ラッチ回路にラッチされた２ビットの駆動データによって駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３（ロジック信号）を選択するデータセレクタと、データセレクタの出力（ロジック信号）を駆動電圧レベルに変換するレベルシフタと、このレベルシフタの出力でオン／オフが制御されるトランスミッションゲートとからなる。このトランスミッションゲートは、駆動波形生成回路８７からの駆動波形Ｐｖが与えられ、記録ヘッド（インクジェットヘッド）１４の各ノズルに対応する圧電素子５２に接続されている。
【００４７】
したがって、このヘッド駆動回路８８は、駆動データＳＤに応じてデータセレクタにより、駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３の１つが選択され、ロジック信号である選択した駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３をレベルシフタにより駆動電圧レベルに変換し、トランスミッションゲートのゲートに与える。これにより、トランスミッションゲートは選択された駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３の長さに応じてスイッチングされるので、トランスミッションゲートが開状態になっているチャンネルの圧電素子５２に対して駆動波形Ｐｖを構成する駆動パルスが印加されることになる。
【００４８】
次に、このインクジェット記録装置における温度補償について図８以降をも参照して説明する。
まず、主制御部１０１のＲＯＭ８１に格納する温度補償用の駆動波形について図８を参照して説明する。同図は、検出温度が１５℃〜１８℃の場合に適用する波形ａと、検出温度が１０℃〜１５℃の場合に適用する波形ｂを示している。なお、その他の温度範囲についても、同様に駆動波形を設定して、その駆動波形データを格納する。
【００４９】
このインクジェット記録装置ではヘッドの圧力発生手段として電気機械変換素子である圧電素子を用いているので、温度補償は駆動波形の電圧値を異ならせる、すなわち、電圧波形の異なる駆動波形を検出温度に基づいて切り替えることによって簡単に行うことができる。
【００５０】
なお、前述したようにヘッドとしては、サーマル型ヘッドや静電型ヘッドを用いることもできるが、これらのヘッドは電圧値あるいはパルス幅のような単純な駆動波形のパラメータでは制御できないのに対し、圧電素子を用いたヘッドは、比較的大きな温度補償ステップ幅に設定でき、温度補償が簡便になり、駆動波形データの記憶容量も少なくて済み、記憶手段の容量が少なくて済む。
【００５１】
また、ここでは、温度補償用の駆動波形データを予め記録装置本体のＲＯＭなどの記録手段に格納しているが、ホスト側のプリンタドライバから駆動波形データを記録装置に転送する構成とすることもできる。
【００５２】
次に、温度補償の第１例について図９を参照して説明する。この例では、温度による駆動条件の変更のステップ（温度補償ステップ）を８段階に分割し、１ステップを５°Ｃとし、そのステップの切り替えにヒステリシスを持たせ、温度が降下する場合には実線で示すパターンｃに基づいて駆動条件の切替を行い、温度が上昇する場合には破線で示すパターンｄに基づいて駆動条件の切替を行う。また、このヒステリシス幅は２℃としている。
【００５３】
したがって、例えば、温度が１２℃→１８℃に上昇した場合には、パターンｄに基づいて１６℃がステップの変更になるので、１６℃未満では１０℃〜１５℃温度範囲用の駆動波形ｂを使用し、１６℃以上になると１５℃〜２０℃温度範囲用の駆動波形ａに切り替える。
【００５４】
これに対し、温度が１８℃→１２℃に下降した場合には、パターンｃに基づいて１４℃でステップの変更になるので、１４℃以上では１５℃〜２０℃温度範囲用の駆動波形ａを使用し、１４℃未満になると１０℃〜１５℃温度範囲用の駆動波形ｂに切り替える。
【００５５】
また、この温度補償は用紙単位で（ページ毎に）行うようにしている。用紙に記録を行う場合、▲１▼用紙を所定位置まで搬送、▲２▼印写、▲３▼用紙を排紙、というのが、ひとつのまとまった基本の制御シーケンスとなる。
【００５６】
ここで、一定時間ごとに、温度を検出して補償する方式よりも、▲１▼用紙搬送中に温度補償する方が制御が容易に実行できる。
【００５７】
これに対して、複数ページを含む一連の印刷処理内は一まとまりと考えて温度補償しないということも考えられる。この場合、駆動波形が変わらないので、環境温度で徐々に濃度が変わる可能性はあるが、急激に変わることはないので目立たない。しかしながら、インクジェット記録装置をネットワークプリンタとして使用する場合などには、複数のホストから印写データが送られて印刷が入れ子状になったりした場合に、どこまでを一連の印刷処理とするかや、１枚の印刷処理と１００枚の印刷処理を同じ一連と扱ってよいのか、枚数限定するのか、用紙搬送不良（紙ジャム）の場合はどのように扱うかなど、制御が非常に複雑になる。本発明のように、用紙毎の制御シーケンスは、印写の基本単位なので、ここに温度補償制御を入れることで、制御が簡略化でき、変更も容易になる。
【００５８】
また、更に細かい制御単位として、キャリッジの１スキャン毎に温度補償（駆動波形入れ替え）を行う場合には、切替による僅かなインク滴量Ｍｊの差でも、画像濃度が層状になる場合があり目立つため、画質としては大きな劣化になる。つまり、用紙内は同じ駆動波形を使った方が、たとえ環境温度が変化したとしても、急激な切り替わりはないので、連続性が保たれ、画像上に層状のような目立つパターンが発生しないため、こちらの方が画像品質が高くなる。
【００５９】
さらに、用紙単位で温度補償（駆動波形の入れ替え）を行ったとしても、用紙毎に駆動波形が切り替わると、濃度差が微妙に発生して、一まとまりの印刷物としては好ましくない結果になる。つまり、温度補償は必要だが、切換は必要最小限にすることが好ましく、実際問題としても、インクの熱容量は大きいので温度変化がそれ程起こることはない。
【００６０】
ただし、環境温度が温度補償ステップの境界付近にあり、外乱によりセンサ検出温度が、境界を頻繁に越える場合が生じ得る。この外乱としては、前述したように、記録ヘッドのアクチュエータ、ドライバＩＣ、用紙搬送モータ等の熱源や、温度検出手段に重畳される電気的なノイズが含まれる。
【００６１】
そこで、本発明では、用紙単位で温度補償を行い、かつ、温度補償ステップの切替時にヒステリシスを持たせることで外乱の影響を防止している。また、環境温度が変化している場合に、インク温度は遅れて追随する温度差を吸収することもできる。
【００６２】
なお、電気機械変換素子の記録ヘッドに関して説明したが、温度補償の切替に関しては、サーマル型ヘッドや静電型ヘッドでも同様である。また、具体的な温度補償方法として、駆動波形のデータの入れ替えで説明したが、アンプゲインを切り替えるなど回路的に行ってもよく、また、階調データを変換して記録ヘッドに転送する方式であっても良く、補償方法自体は特に限定されるものではない。
【００６３】
また、ここでは、温度補償ステップは８段階で、温度範囲を等間隔に設定しているが、ステップを増やしたり、温度範囲を不等間隔に設定することもできる。
【００６４】
この例の処理の一例を図１０に示している。すなわち、給紙が行われたとき、つまり用紙を用紙を所定位置まで搬送するときに、温度センサ９２の検知信号に基づいて温度を検出し、検出温度が保持している前回の検出温度に対して上昇／下降しているかを判別し、上昇している場合には温度補償パターンｄを選択して、検出温度に対応した駆動波形を選択し、下降している場合には温度補償パターンｃを選択して、検出温度に対応した駆動波形を選択する。
【００６５】
このように、温度補償の切替（駆動条件の切替）にヒステリシスを持たせ、用紙単位で温度補償を行うことによって、用紙内で濃度が変わるような画質劣化がなく、簡単な制御で環境温度変化に対して安定した滴を吐出させることができ、更に外乱によって温度補償ステップが用紙毎に変わることも防止できる。
【００６６】
次に、ヒステリシス幅について図１１をも参照して説明する。
この例は、ヒステリシス幅を３．６℃としたものである。この場合の温度補償ステップの切替でも、用紙毎に大きな濃度差が出て画質が劣化したり、温度補償の不備で吐出の不具合が発生するようなことがないことを確認した。
【００６７】
元々、温度補償のテーブルを作る場合の温度範囲の区切り方は、境界温度の場合、どちらに分類されても極端に滴形成状態が悪くなったり、明確な濃度差が発生するような温度間隔で設定することは好ましくない。温度補償ステップ幅の半分の温度変化に対しては十分マージンを持たせることが必要である。
【００６８】
そこで、どの程度の離れた温度に駆動波形を使用した場合、濃度等の差が明確になってくるかについて実験したところ、温度補償ステップ幅分離れると差が出てくるという結論が得られた。
【００６９】
したがって、ヒステリシス幅は温度補償ステップの最大３／４倍以内であることが好ましい。
【００７０】
一方、ヒステリシス幅が狭いと外乱の影響を受けやすくなるため、外乱の要因にもよるが、温度補償ステップの１／４倍以上のヒステリシス幅は必要である。
【００７１】
これより、ヒステリシス幅を温度補償ステップの１／４〜３／４倍の範囲内にすることで、環境温度が変化した場合に極端な濃度変化などを招くことがなく、滑らかに温度保証ステップの切替を行うことができ、外乱により温度補償ステップが切り替わることが少なく、簡単な制御で環境温度変化に対して安定した滴を吐出させることができる。
【００７２】
なお、温度ステップ間隔が不等間隔の場合は、各温度補償ステップの幅毎にヒステリシス幅を変更することが好ましいが、１／４〜３／４倍の範囲内にあればヒステリシス幅は共通にすることもできる。
【００７３】
次に、環境温度の変化速度と印刷速度を考えれば、用紙１枚を印刷中に温度補償ステップが２ステップ以上変わるほど温度が変化することは極めて稀であり、異常な状態であると判断することができる。
【００７４】
そこで、印字開始前に温度検知を行い温度補償ステップの切換を行うのは、前述したとおりであるが、更に、スキャン毎（１走査毎）に温度検出（センサ信号の読込）を行う。ただし、１用紙内では温度補償ステップがヒステリシスを考慮して１ステップずれたとしても駆動波形の切替は行わない。
【００７５】
そして、温度検出はそのまま継続して、２ステップ以上温度が変化した場合には、割り込みをかけて、操作パネル９０の報知手段９１に異常報知を行わせることが好ましい。この場合には、センサ検出など何かの誤動作の可能性が高いので、ユーザに記録装置の再立上げを促すようにする。
【００７６】
なお、用紙の印写中における温度検出は、上述したようにスキャン毎でも良いし、温度補償ステップ切替用に印字開始前に温度検出を行った後は一定時間毎に温度を検出しても良い。また、操作パネルに報知手段を設けているが、報知手段はこれに限るものでもない。
【００７７】
このように、温度検出を行いエラー判定することで誤動作による無駄な印写を防止でき、紙、インク、ミスプリントによる時間を節約できる。
【００７８】
また、ヘッドの信頼性維持機構によって記録ヘッドのキャッピングを行った場合には、キャッピングを解除して記録を始める用紙を１枚目として、１枚目の温度補償ステップの決定は、ヒステリシスを持たない境界で行うことが好ましい。
【００７９】
すなわち、例えば、前述した図８の検出温度と温度補償ステップの関係においては、１１℃の検出温度に対しては、温度上昇時はステップ２、温度下降時はステップ３のどちらとも解釈できるが、１枚目は１０℃を境界として、ステップ３を選択するようにする。
【００８０】
ヒステリシスを使う場合、温度補償ステップの履歴が必要であり、記録ヘッドがキャピングされた待機状態でも一定時間毎に温度検出を行い履歴を残すという方法もある。しかしんながら、この場合、電源ＯＦＦしてからＯＮするまでの履歴はどうするのか（電源ＯＦＦ時のステップを記憶していても温度変化の履歴にはならない）など、制御が複雑になるという問題を生じる。
【００８１】
記録ヘッドはノズルのインク乾燥を防止するために、待機時はキャッピングしておくのが一般的である。キャピングを解除して記録する用紙を１枚目と定義して温度検出結果の初期化を行うことで、簡略な制御が実現できる。初期化する場合はその後の温度上昇／下降が予測できないので、ヒステリシスは使わない境界で設定することが好ましい。
【００８２】
このように、１枚目（キャッピングを解除して初めの１枚）の用紙については、ヒステリシスを持たない境界で温度補償ステップを決定するので、制御が容易で温度上昇、温度降下どちらに動く場合でも適切に温度補償を行うことができる。
【００８３】
次に、温度が低温である場合について説明する。図１２にはインク粘度の温度依存性の一例を示している。前述したように、温度補償の主目的は、温度によるインクの粘度変化を補償して、温度変化にかかわらず、同じインク滴量Ｍｊ、インク滴速度Ｖｊを確保することにある。
【００８４】
しかしながら、温度が下がりすぎると、粘度が上がりすぎて、所望の滴を吐出できない場合があり、この温度範囲が画質保証範囲外とされる。このとき、共通液室や個別液室の流量を確保することも難しくなる。なお、画質保証範囲は、画質仕様を達成する温度範囲のことで、カタログに記載されている。図１２に示す例では、５℃〜３２℃が画質保証範囲であり、５℃未満が低温画質保証範囲外である。
【００８５】
この場合、画質保証範囲外においても制御シーケンスは変えずに、予め小さい滴Ｍｊが吐出するように駆動波形を設定する。特に、流量の制約になる最大量のインク大滴の大きさを予め小さく設定する。
【００８６】
元々、滴が吐出し難いため画質保証範囲外にしているのだから、無理にインク滴量Ｍｊ（画像でいうと濃度）をあわせようとしても難く、却って不安定吐出になり易い。流量が足りので、滴量あるいは印字速度を落とすことが必要だが、キャリッジの移動速度を別に持つことは制御が複雑になる。これに対して、インク滴量Ｍｊは駆動波形のデータだけで調整できるので、インク滴量Ｍｊを小さく設定するだけで、制御は画質保証範囲と同じに行うことができ、これにより温度補償の制御が簡略になる。
【００８７】
また、２０℃における粘度が５ｃＰ以上のインクに関しては、特に、低温画質保証範囲外のインク滴量Ｍｊを小さく設定することが必要である。すなわち、粘度が高いインクは、紙に着弾した時に、毛管力による浸透速度が小さく、これにより、滲みが少ない高画質画像を形成することができる。しかし、一般に、常温（２０℃付近）で粘度の高いインクは、温度による粘度変化がより大きい傾向がある。これは、グリセリンなど、粘度調整に使われるものが温度による粘度変化が大きいためである。
【００８８】
したがって、特に、画質保証範囲の滲みを抑制して高画質を得るために、粘度を５ｃＰ以上に処方したインクを使用するインクジェット記録装置では、敢えて、低温画質保証範囲外（この例では５℃未満）のインク滴量Ｍｊを常温より小さく設定することが好ましい。
【００８９】
また、図１１に示すように、５℃未満は更に急激に粘度が上昇する。よって、５℃〜２℃、２℃未満というように、低温画質保証範囲外に温度補償ステップを増やして、インク滴量Ｍｊを段階的に少なくすることが好ましい。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るインクジェット記録装置によれば、温度補償の切替にヒステリシスを設け、用紙単位で温度補償を行うようにしたので、用紙内で濃度が変わるような画質劣化がなく、簡単な制御で環境温度変化に対して安定した滴を吐出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の一例を示す斜視説明図
【図２】同記録装置の機構部の側断面説明図
【図３】同記録装置の記録ヘッドを構成するインクジェットヘッドの一例を説明するヘッドの液室長辺方向に沿う断面説明図
【図４】同ヘッドの液室短辺方向に沿う断面説明図
【図５】同ヘッドの要部平面説明図
【図６】同記録装置の制御部の概要を説明するブロック図
【図７】同制御部のヘッド駆動制御に係わる部分のブロック図
【図８】駆動波形の例を説明する説明図
【図９】温度補償パターンの一例を説明する説明図
【図１０】温度補償処理の一例を示すフロー図
【図１１】温度補償パターンの他の例を説明する説明図
【図１２】インク粘度と温度の関係を説明する説明図
【符号の説明】
１３…キャリッジ、１４…記録ヘッド、４１…流路板、４２…振動板、４３…ノズル板、４５…ノズル、４６…加圧室、４７…流体抵抗部、４８…共通液室、５２…圧電素子、８７…駆動波形発生回路。
【図１】
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【図２】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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