(57)【要約】      （修正有）【課題】吐出用ヒータやサブヒータを用いた記録ヘッドの温調は、気泡が発生する場合もあり印字速度や吐出安定性に悪影響がある。【解決手段】吐出用ヒータを用いて印字に使用されないヘッドを加熱し、熱伝導によって印字に使用されるヘッドの温調をすることによって、温調制御回路の簡易化を図るとともに、回復操作の回数を減らし、印字速度の向上を図る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、
インクを吐出するための記録ヘッドと
前記記録ヘッド内のインクを加熱し、該加熱によってインクに生じる気泡に基づきインクを吐出させる事が可能な加熱手段と、
前記記録ヘッドの温度を検出するための温度検出手段と、
前記加熱手段によって印字に使用されないヘッドを加熱し、熱伝導によって印字に使用されているヘッドの温度制御（温調）をする手段を備えることを特徴とする、インクジェット記録装置。
【請求項２】
前記ヘッド温調のための加熱手段は、吐出に至らない加熱を含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記ヘッド温調は、印字中に行われることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記記録ヘッドは、インクを吐出するための複数の記録素子基板が同一のプレート上に並んでいることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット装置において、
インクを吐出するための記録ヘッドと、
前記記録ヘッド内のインクを加熱し、該加熱によってインク中に生じる気泡に基づきインクを吐出させる事が可能な第１の加熱手段（吐出用ヒータ）と、
前記第１の加熱手段とは別に、前記第１の加熱手段と同一基板上にあり前記記録ヘッドを加熱する第２の加熱手段（サブヒータ）と、
前記記録ヘッドの温度を検出するための温度検出手段と、
前記第２の加熱手段によって、印字中に印字に使用されないヘッドを加熱し、熱伝導により印字に使用されているヘッドの温度制御（温調）をする手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット装置において、
インクを吐出するための記録ヘッドと、
前記記録ヘッド内のインクを加熱し、該加熱によってインク中に生じる気泡に基づきインクを吐出させる事が可能な第１の加熱手段（吐出用ヒータ）と、
前記加熱手段とは別に前記加熱手段と同一基板上にある前記記録ヘッドを加熱する第２の加熱手段（サブヒータ）と、
前記記録ヘッドの温度を検出するための温度検出手段と、
連続して複数枚の印字を行う場合において、ページの印字終了後から次のページの印字が開始されるまでの間、前記第２の加熱手段によって、印字に使用されないヘッドを加熱し、熱伝導により印字に使用するヘッドを印字がすぐに行える温度に保つようなヘッドの温度制御（温調）をする手段を備え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】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置の制御方法に関することである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の記録要素を備えた記録ヘッドを用いて印字を行う装置の一例として、複数の同一な吐出口を有するインクジェットヘッド記録装置が知られている。
インクジェット記録方式において、インクの吐出安定性や吐出量を一定に保つためには、インクの温度が非常に重要なパラメータである。すなわち、インクの粘度や表面張力などの物性は、温度によって変化しそれによって吐出状態も変化する。特に低温環境ではインク粘度が高いため、吐出が不安定になり印字品位の低下を招くことがある。そこで、装置においては、印字開始時にインクの一定の温度まで加熱する場合がある。そのための構成として、記録ヘッドの内部や外部にヒータを設けることが多い。また、一定時間吐出が行われないような場合では、吐出口付近の水分蒸発によってインク粘度が上昇して、吐出状態が悪化すること（発一現象）は避けられない。そのために、印字途中あるいは次の印字を開始する前に、印字場所以外で正常な吐出が行えるようになるまで、一定量のインクを吐出させる回復操作（予備吐）を行っている。印字途中で回復操作が行われている間は、印字が中断されるためその結果として印字速度が落ちてしまう。少しでも回復操作を少なくするためには、ヘッドの温調により、発一性をよくするようにインクの温度制御をする方法がある。
【０００３】
インクの温度制御のためには、インクを加熱することによってインク中に生じる気泡に基づきインクを吐出させる吐出用ヒータと、吐出用のヒータが設けられているのと同一基板上に、吐出用ヒータとは別に保温用ヒータ（サブヒータ）等の加熱源が設けられている。これによりインクを直接的あるいは間接的に加熱する構成が提案されている。
【０００４】
インクジェット記録装置においては、上記吐出用ヒータも加熱源になり、その際の制御方法は、記録ヘッドの温度を検出し所定の温度になるまで発泡しない程度のパルス幅（短パルス）で駆動を行い、所定の温度以上になったら、駆動を中断するということを繰り返すものである。
【０００５】
また、上記サブヒータを用いてインクを一定の温度に制御する方法としては、例えばインクの温度（ヘッド温度）を直接的あるいは間接的に検出し、所定の温度になるまでサブヒータに通電することにより駆動し、所定の温度以上になったら通電を中断し、その後ある温度以下になったら再び通電するような方式がある。
【０００６】
さらに、上記サブヒータおよび吐出用ヒータを併用する構成も提案されている。これは、ある一定温度になるまでは、吐出用のヒータを用いて加熱を行い、その温度以上になったら目標温度まではサブヒータによる加熱に切り替えて、その後は一定の温度を保つようにサブヒータによる加熱を行うというものである。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記吐出用ヒータとサブヒータを用いた温調方式は、印字に使用されるヘッドで行われるため、以下のような問題点がある。
上記吐出用ヒータを用いた温調では、吐出されない程度に駆動した場合（短パルス駆動）でも瞬間的にヒータの温度が高くなりすぎると、気泡が発生する場合もある。これにより生じた気泡は記録ヘッド内に溜まり、吐出に悪影響を及ぼす。
【０００７】
さらに、印字中に吐出用ヒータで温調を行う場合には、吐出と吐出の間に温調を行わなければならないため、印字速度が低下する場合もあり、制御が複雑になる。また、これを回避するために印字直前まで温調を行い、印字中は温調を行わないとすれば、印字時間が長い場合にはヘッド温度が目的の温度より低くなる不具合を生じる。
【０００８】
また、サブヒータ単独で温調を行った場合では、早く目標の温度に到達するためにパワーの大きなヒータを用いると、温度リプルが大きく安定した制御ができない場合がある。また、駆動回路が故障した場合等は、サブヒータの温度はかなり高くなり発火する恐れがある。それを回避するためにより小さなパワーのヒータが用いられる。
【０００９】
小さなパワーのヒータを用いた場合の温調方法は、一定の時間間隔で記録ヘッドの温度を検出し、これが目標の温度に達していない場合にはサブヒータをオンにして、達していた場合にはオフにすることを繰り返すものである。このような方法だと、温度リプルは減少するものの、上昇させる温度幅が大きいと目標温度に到達するまでに時間が長くかかってしまい、印字速度が遅くなることになる。
【００１０】
これに対し印字開始前に温調を行って開始指令を受けたときに即時に吐出を行う方法が考えられるが、ヘッド温度が目標温度に到達する時間は上記と変わらないうえ、目標温度と環境温度の温度差が大きい場合には印字待機中にヘッドの蒸発量が増大し、そのために記録ヘッド内のインクが増粘したり、インク中の染料濃度が上昇して発一性が悪くなったりする。さらに、インクの水分蒸発や記録ヘッドが比較的高温な状態になるので、インク内で気泡の発生および成長が促進され、記録ヘッドの吐出安定性に影響を与えやすくなる。
【００１１】
これらの問題を回避するために、短パルス加熱とサブヒータによる加熱を併用する方法がある。この方法は、第１の目標温度までは吐出用ヒータによる短パルス加熱によって比較的短時間で温度を上昇させ、そこから第２の目標温度まではサブヒータによって緩やかに加熱を行うというものであるが、この場合吐出用ヒータとサブヒータ両方の温調のための制御回路が必要となる。
本発明は、これらの問題を解決すべき技術課題として捉えたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、記録ヘッド内のインクを加熱し、該加熱によってインクに生じる気泡に基づきインクを吐出させる事が可能な加熱手段によって、印字に使用されないヘッドを加熱し、熱伝導により印字中に印字に使用されているヘッドの温度制御（温調）をする手段を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明は、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドを加熱しインクを吐出させる事が可能な第１の加熱手段（吐出用ヒータ）と、前記第１の加熱手段とは別に前記第１の加熱手段と同基板上にある前記記録ヘッドを加熱する第２の加熱手段（サブヒータ）を備え、前記第２の加熱手段によって、印字中に印字に使用されないヘッドを加熱し、熱伝導により印字に使用されているヘッドの温度制御（温調）をする手段を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明は、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドを加熱しインクを吐出させる事が可能な第１の加熱手段（吐出用ヒータ）と、前記第１の加熱手段とは別に前記第１の加熱手段と同基板上にある前記記録ヘッドを加熱する第２の加熱手段（サブヒータ）を備え、連続して複数枚の印字を行う場合において、ページの印字終了から次のページの印字が開始されるまでの間、前記第２の加熱手段によって印字に使用されないヘッドを加熱し、熱伝導により印字に使用するヘッドを印字がすぐに行える温度に保つようなヘッドの温度制御（温調）をする手段を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、印字に使用されないヘッドを用いて記録ヘッドの温調制御を行うことによって、印字中のヘッドの温度制御回路を簡易化することができる。また、温調によってインクの発一性が向上し、回復操作の回数が減ることによって印字速度を早くすることができる。より詳細な作用については、以下に述べる実施例中で明らかにする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は本発明を適用可能なインクジェット記録装置の構成を示す斜視図である。本実施形態における記録動作機構としては、記録媒体Ｐを装置本体内へと自動的に給紙する自動給紙部１００と、自動給紙部から１枚ずつ送出される記録媒体Ｐを所望の印字位置へと導くとともに、印字位置から排紙部１２０へと記録媒体Ｐを導く搬送部１１０と、搬送部に搬送された記録媒体Ｐ所望の印字を行う記録部と、前記記録部などに対する回復操作を行う回復部２００とから構成されている。
【００１７】
記録部は、キャリッジ軸３００によって移動可能に支持されたキヤリッジ３１０と、このキャリッジ３１０に着脱可能に搭載される記録ヘッドカートリッジＨとからなる。
【００１８】
図２は図１に示すインクジェット記録装置のキャリッジ３１０に搭載可能なヘッドカートリッジＨの一構成例を示す。本例に係るヘッドカートリッジＨは、インクをノズルから吐出させる記録ヘッド４００と、インクを貯蔵し、記録ヘッド４００にインクを供給するインクタンク４１０有している。ここに示す記録カートリッジＨでは、インクタンクとして、例えばブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、淡シアン（ＰＣ）、淡マゼンタ（ＰＭ）６色の各色独立のインクタンクが用意されており、それぞれが記録ヘッド４００に対して脱着自在となっている。
【００１９】
そして、前記記録ヘッド４００は、図３の分解斜視図に示すように、記録素子基板４２０、第１のプレート４３０、電気配線基板４４０、第２のプレート４５０、タンクホルダー４６０、流路形成部材４７０から構成されている。
【００２０】
各色のインクを吐出する記録素子基板４２０は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を材料とする第１のプレート４３０上に接着固定されており、ここには前記記録素子基板４２０にインクを供給するためのインク供給口４３１が形成されている。さらに、第１のプレートには、開口部を有する第２のプレート４５０が接着固定されており、この第２のプレート４５０は、インクを吐出するための電気信号を印加する電気配線基板４４０と記録素子基板４２０が電気的に接続されるように電気配線基板４４０を保持している。
【００２１】
一方、前記インクタンク４１０を脱着可能に保持するホルダー４６０には、流路形成部材４７０が超音波溶着され、インクタンク４１０から第１のプレート４３０にわたるインク流路４６１を形成している。
【００２２】
図４は、図３に示す記録素子基板４２０において一色あたりの吐出口付近の構造を示す部分破断斜視図である。図４において、４２１はインクを加熱するためのヒータおよびヒータ４２１と同一基板上にサブヒータ（不図示）、４２２はインク吐出口、４２３は素子基板、４２４はインクタンク４１０から供給されるインクのインク供給口、４２５はインク吐出口４２２が設けられている吐出口プレート、４２６は各インク吐出口へのインク流路を形成する流路壁、４２７は樹脂被膜層、４２８はヘッドの温度を検出する温度センサである。
【００２３】
本発明で用いた一色あたりの記録素子基板は、解像度１２００ｄｐｉ、駆動周波数２２ｋＨｚで２５６の吐出口を有している。
【００２４】
図５は上記インクジェット記録装置における制御系の構成例を示すブロック図である。
ここで、５００は主制御部をなすコントローラである。５１０は画像データの供給源をなすホスト装置であり、画像データその他コマンド、ステータス信号等はインターフェース５１１を介してコントローラと送受信される。
５２０は操作者による命令入力を受容するスイッチ群である。５３０は装置状態を検出するセンサ群である。
【００２５】
５４０は吐出用ヒータを駆動するためのヘッドドライバである。温度センサ１０Ａ，１０Ｂで検出された温度検出値はコントローラ５００に入力する。５５０はキヤリッジ３１０を主走査方向に移動させるための主走査モータ、５５１はそのドライバである。５６０は副走査モータであり、記録媒体を搬送するために用いられる。５６１はそのドライバである。
【００２６】
（実施例１）
本実施例においては、図２に示すヘッドにおいて、６色中Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のヘッドを用いて印字を行う印字モードに適用する。また印字に使用されるインクは、温度が高くなることによって発一性がよくなるような性質を持つ液体である。
【００２７】
インクの実施例としては、例えば以下のような組成のものを用いた。なお、以下に示す各成分の量は、重量％濃度で表すものとする。
染料３〜５重量％
ジエチレングリコール３０重量％
アセチレノールＥＨ（川研ケミカル製）１．０重量％
残り水
【００２８】
図６に実施例の処理を示す。本実施例においては、印字開始命令が来ると温調がスタートし、所定の目標温度に達するとほぼ同時に印字をスタートさせる。ここで第１目標温度を３５℃、第２目標温度を４０℃とする。
【００２９】
まず、印字開始命令が来ると、図６に示すようにステップＳ１０１、Ｓ１０２で印字用ヘッドの温度をモニターし、ヘッド温度が３５℃未満であれば、ステップＳ１０３で全ヘッドに対し吐出用ヒータを用いた短パルス駆動による加熱を行う。これによって速やかにヘッド温度は上昇する。
【００３０】
ステップＳ１０２で印字用ヘッド温度が３５℃になったらステップＳ１０４で印字用ヘッドの短パルス加熱を停止し、印字に使用されないＰＣおよびＰＭヘッドのみ引き続き短パルス加熱を行う。各色の記録素子基板は、同じプレート上にあるため、熱伝導によりＰＣ、ＰＭヘッドの熱が他の４ヘッドに伝わり、ヘッド温度はさらに上昇する。ステップＳ１０１でヘッド温度が４０℃以上であると判断されるとステップＳ１０５でＰＣ、ＰＭヘッドの短パルス加熱を停止し、ステップＳ１０６で印字を開始する。印字中はＰＣ、ＰＭヘッドの短パルス加熱による温調を行う。
【００３１】
印字中は一定時間間隔でＳ１０７以降の処理が行われるように制御される。まず、ステップＳ１０７で印字が終了されていないと判断すると、ステップＳ１０８で印字用ヘッドの温度をモニターする。モニターした値が４０℃未満になっていたらステップＳ１０９でＰＣ、ＰＭヘッドの短パルス加熱を行い、４０℃以上になったらステップＳ１１０で加熱を停止する。以上のような方法によれば、短パルス加熱のみでヘッドの温調をすることができるため、短い時間で目標の温度に到達できるほか、制御回路の簡易化が図れる。また印字に使用されないヘッドで温調を行うため、印字を中断することがなく、印字速度も向上する。
【００３２】
例えば２５℃における発一時間が１０ｓで４０℃における発一時間が４０ｓのインクであれば、回復操作を行う回数が減って印字速度が向上する。
【００３３】
（実施例２）
本発明の第２実施例の処理を図７に示す。本実施例においても図２に示すヘッドにおいて、６色中Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のヘッドを用いて印字を行う印字モードに適用し、印字に使用されるインクは、実施例１で例にあげたような、温度が高くなることによって発一性がよくなるような性質を持つ液体であるとする。
【００３４】
まず、印字開始命令が来ると、図７に示すようにステップＳ２０１、Ｓ２０２で印字用ヘッドの温度をモニターし、ヘッド温度が３５℃未満であれば、ステップＳ２０３で印字用ヘッドの短パルス加熱を行う。また、同時に、印字を行わないＰＣおよびＰＭヘッドに対しては、サブヒータによる加熱を開始する。
【００３５】
ステップＳ２０２でヘッド温度が３５℃になったらステップＳ２０４で印字用ヘッドの短パルス加熱を停止する。このとき印字に使用されないＰＣ、ＰＭヘッドは短パルス加熱をやめ、サブヒータによる加熱に切り替える。実施例１と同様すべてのヘッドは同じプレート上にあるため、熱伝導によりＰＣ、ＰＭヘッドの熱が他の４ヘッドに伝わり、ヘッド温度は上昇する。ステップＳ２０１で印字用ヘッドの温度が４０℃以上であると判断されるとＳ２０５でＰＣ、ＰＭヘッドの加熱を停止し、Ｓ２０６で印字を開始する。
【００３６】
印字中は一定の時間間隔でＳ２０７以降の動作が行われるように制御される。まず、ステップＳ２０７で印字が終了されていないと判断すると、ステップＳ２０８およびＳ２０９、Ｓ２１０でヘッド温度をモニターする。モニターした値が４０℃未満になっていたらステップＳ２０９でＰＣ、ＰＭヘッドのサブヒータによる加熱を行い、４０℃以上になったらステップＳ２１０で加熱を停止する。
【００３７】
ここで、印字開始直後の吐出用ヘッドおよび印字中のＰＣ、ＰＭヘッドをサブヒータによって加熱をするということは、短パルス加熱によって一時的にヘッド温度が上昇して気泡が発生するのを回避し、より安定した温調をするためである。
以上のように、印字に使用されないヘッドで吐出用ヒータによる短パルス加熱と、サブヒータによる加熱を組み合わせることによって、効率的かつ安定した温調が可能となる。
【００３８】
（実施例３）
図８に実施例３の処理を示す。本実施例においても、図２に示すヘッドにおいて、６色中Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のヘッドを用いて印字を行う印字モードに適用し、印字に使用されるインクは、実施例１で例にあげたような、温度が高くなることによって発一性がよくなるような性質を持つ液体である。またこの処理は、連続して複数枚の印字を行う場合において、ページの印字終了から次のページの印字が開始されるまでの間、一定の時間間隔で行われるものとし、ＰＣ，ＰＭヘッドに対して温調がされているものとする。
【００３９】
まず、ステップＳ３０１で印字が終了したと判断すると、ステップＳ３０２、Ｓ３０３およびＳ３０４で印字用ヘッドの温度をモニターし、ヘッド温度が４０℃未満になっていれば、ステップＳ３０３でヘッドに対してサブヒータによる加熱を行い、４０℃以上になったらステップ３０４で停止する。ヘッド温度を一定の時間間隔で検出し、上記の処理を行う。
【００４０】
例えば、４０℃における発一性が１分のインクを使用した場合、１分以内に次の印字が開始されれば、回復操作をせずに印字を開始することができる。逆に印字が開始されなかった場合には、次の印字を開始する前に回復操作を行う。
【００４１】
以上のように、温度が高くなることによって発一性が向上するインクを使うことによって、印字開始時の回復操作の回数が減り、印字速度をあげることができる。
【００４２】
（その他）
本発明は、６色のヘッドで４色の印字モードに適用するばかりでなく、Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色のヘッドでＢｋのみを使うモノクロの印字モードに適用することもできる。このとき温調は、熱伝導の効率をあげるためＢｋの隣にあるヘッドで行うことが好ましいが、Ｃ、Ｍ、Ｙ全てのヘッドを用いて行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能なインクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置のキャリッジ３１０に搭載可能な記録ヘッドカートリッジＨの一構成例を示す。
【図３】図２に示す記録ヘッドカートリッジを斜め下方から見た分解斜視図である。
【図４】図３に示す記録素子基板の吐出口付近の構造を示す部分破断斜視図である。
【図５】図１に示した装置の制御構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例１にかかる温調処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例２にかかる温調処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例３にかかる温調処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００  自動給紙部
１１０  排紙部
１２０  搬送部
２００  回復部
３００  キヤリッジ軸
３１０  キヤリッジ
４００  記録ヘッド
４１０  インクタンク
４２０  記録素子基板
４２１  ヒータ
４２２  インク吐出口
４２３  素子基板
４２４  インク供給口
４２５  吐出口プレート
４２６  流路壁
４２７  樹脂被膜層
４２８  温度センサ
４３０  第１プレート
４３１  インク供給口
４４０  電気配線基板
４５０  第２プレート
４６０  タンクホルダー
４６１  インク流路
４７０  流路形成材
５００  コントローラ
５１０  ホスト装置
５１１インターフェース
５２０  スイッチ群
５３０  センサ群
５４０  ヘッドドライバ
５５０  主走査モータ
５５１  モータドライバ
５６０  副走査モータ
５６１  モータドライバ
【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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