(57)【要約】【課題】  記録時のスループットを低下させることなく、記録ヘッド内の温度分布の偏りを極力短時間に抑制し、出力画像の濃度を安定させることが可能なインクジェット記録装置を提供すること。【解決手段】  複数配列した記録素子の温度を領域別に検出するための複数の温度検出手段を具備し、画像データに基づいた吐出が実行されない非記録素子に対しても、インクの吐出に至らない程度の電圧パルスを、複数の温度検出手段によって得られた検出値に対応させた状態で印加する。これにより、吐出を行わない程度の電圧パルスが、記録ヘッドの温度分布に応じて、適切な状態およびタイミングで各記録素子に印加されるので、記録中に発生する記録ヘッド内の温度分布の偏りを迅速に抑制でき、記録ヘッド内の吐出量を安定した状態に保つことが可能となる。【選択図】  図１４
2007021944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気熱変換素子に所定の電圧パルスを印加することにより、インクを吐出する記録素子を複数配列した記録ヘッドを用い、記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置において、
前記複数の記録素子の配列範囲に対応して設けられた複数の温度検出手段と、
画像データおよび前記検出手段より得られた複数の検出値に基づいて、前記複数の記録素子の夫々に印加する電圧パルスを決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定された電圧パルスによって複数の前記電気熱変換素子を駆動する手段とを具備し、
前記決定手段は、前記画像データに基づいた吐出が実行されない非記録素子に対しても、インクの吐出に至らない程度の電圧パルスを、前記複数の検出値に対応させた状態で用意することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記決定手段は、前記画像データに基づいた吐出が実行される記録素子に対して、インクの吐出が実行される程度の電圧パルスを、前記複数の検出値に対応させた状態で用意す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３】
前記複数配列した記録素子の温度を前記複数の検出値それぞれに基づいて制御するための複数の加熱手段を更に具備す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記録装置。
【請求項４】
前記記録ヘッドは、前記複数の記録素子が記録媒体の記録幅以上に渡って配列されているフルライン型のインクジェット記録ヘッドであり、前記複数の記録素子によるインク滴の吐出と、前記記録媒体の搬送動作とによって、前記記録媒体に画像が形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
装置内部の温度を検出するための第２の検出手段を更に具備し、前記決定手段は、前記画像データに基づいた吐出が実行されない非記録素子に対しても、インクの吐出に至らない程度の電圧パルスを、前記第２の温度検出手段の検出値に対応した状態で用意することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギを利用してインクを吐出する記録ヘッドを用い、記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置に関する。特に、熱依存性のある吐出特性を安定させるために、記録ヘッドの温度を調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピューターやワープロ、複写機などのＯＡ機器の発展に伴い、これらの機器の情報を出力するための記録装置も数多く提供されている。中でも、インクジェット記録方式を採用した記録装置は、高速で静粛性に優れている、安価に提供できる、比較的容易にカラーが実現できる、という数々の優れた特徴を有しており、今や、パーソナルユーザを含め、幅広いユーザにまで普及している。
【０００３】
このような、インクジェット記録装置では、ノズルと称される記録素子から、画像信号に応じてインクを吐出し、これを記録媒体に付着させる。記録素子からインクを吐出させる方法および構成は様々であるが、記録素子内のインク路にヒータのような電気熱変換素子を配備したサーマル方式の記録ヘッドは、少量のインク滴を高周波に且つ高密度に記録することに優れており、近年多く有用されている。
【０００４】
このようなサーマル型のインクジェット記録ヘッドにおいては、記録信号に応じて、個々の電気熱変換素子（ヒータ）に電圧パルスが印加される。この際、ヒータは急激に発熱し、接触するインク内に膜沸騰が起こる。記録素子の吐出口からは、発生した泡の体積膨張力に応じた所定量のインク滴が押し出される。サーマル型のインクジェット記録ヘッドでは、このような方法でインクが吐出されている。
【０００５】
上記のような吐出メカニズムにおいて、ヒータ上の発泡状態は、接触するインクの温度に大きく影響を受ける。例えば、記録装置が置かれた環境が非常に低温の場合、インクの温度は下がり、その粘度は上昇する。この状態で、通常と同様の電圧パルスをヒータに印加しても、正常な吐出は行えない。よって、記録ヘッドの温度や環境温度あるいはインク温度を直接検出する手段と、記録ヘッドに熱を与える手段とを備え、記録に弊害を及ぼす程低温にならない様に、記録ヘッドあるいはインクを温めて温度調整する方法が一般に採用されている。例えば特許文献１には、温度を検出する手段としてのダイオードセンサ（Ｄｉセンサ）と、温度を上げるためのサブヒータとを備えたインクジェット記録装置、および温度調整方法が開示されている。
【０００６】
記録ヘッド上に高密度に配列する複数の記録素子においては、画像データによって吐出回数に偏りか生じることがある。この場合、吐出回数が多い記録素子ほどヒータに電圧パルスが印加される回数も多いので、発泡エネルギに変換しきれない熱が徐々に蓄積して行く。結果、同じ記録ヘッドに配列する複数の記録素子間にも温度の偏りが発生する。
【０００７】
図１は、記録ヘッドの複数の記録素子の記録および蓄熱に偏りが生じた状態を示した図である。図において、１０１は記録ヘッドである。記録ヘッド１０１には、複数の記録素子１０２が図のｘ方向に所定のピッチで配設されている。１０３は記録媒体であり、図のｙ方向に所定の速度で搬送されていく。この搬送速度に応じた駆動周波数で記録ヘッド１０１上の各記録素子からは、インクが吐出され記録が実行される。ここでは、記録媒体１０３上に１０４で示したパターンが記録されるものとする。すなわち、記録ヘッド１０１において、図の上部に位置する記録素子のみが頻繁に吐出され、これ以外の記録素子の吐出は行われていない状態となっている。右側に示したグラフは、上記のような記録を行った後の記録ヘッドの温度分布を示している。グラフにおいて、縦軸は各記録素子の配列位置、横軸はぞれぞれの配列位置における検出温度を示している。すなわち、頻繁に吐出を実行した記録素子周辺の温度が、他の領域に比べて著しく上昇してしまっている。
【０００８】
このような状態で例えば図２に示すような一様な画像を記録する場合を考える。
【０００９】
図３は、図１で示した温度分布の記録ヘッドを用い、図２で示した画像を記録した場合に実際得られる画像と、その後の記録ヘッドの温度分布を示した図である。図によれば、一様な画像データを記録した場合であっても、温度の高い記録素子により記録された領域は、他の領域に比べて画像濃度が濃くなっている。これは、温度の高い記録素子から吐出されるインク滴の量が、温度の低い記録素子から吐出されるインク滴の量よりも多くなっていることを示している。図３の右側には、図２で示した画像を記録した後の記録ヘッドの温度分布が示されている。図２のように一様な画像、すなわち複数の記録素子において、吐出頻度に偏りのない画像を記録した後であっても、未だ図１で説明した記録の影響が残った温度分布となっていることが分かる。
【００１０】
同一ヘッド内の温度分布の偏りに起因する上記のような弊害は、記録媒体に対し主走査と副走査の２つの相対移動を行うことによって画像を形成するシリアル型のインクジェット記録装置よりも、上記図１〜３に示したフルライン型の記録装置の方がより顕著に現れる。
【００１１】
このような同一の記録ヘッド内の温度分布を抑制するために、１つの記録ヘッド内に複数の温度検出手段および加熱手段を配設する構成が既に提供されている。
【００１２】
図４は、複数の温度検出手段および加熱手段を有すインクジェット記録ヘッドに対する、温度制御に関する構成を説明するためのブロック図である。図において、１は記録ヘッドである。記録ヘッド１には加熱手段である複数のサブヒータ８、温度検出手段である複数のダイオードセンサ９が配設されている。個々のサブヒータ８およびダイオードセンサ９は、１対１に対応している。６は温度検知部である。温度検知部６は、任意のタイミングで、複数のダイオードセンサ９から夫々の検出値を取得することが出来る。温度検出部６が検出した値に応じて、サブヒータ８の駆動条件が定まり、この情報がサブヒータ駆動部７に送られる。サブヒータ駆動部７は、入力された情報に従って、複数のサブヒータ８のそれぞれを独立に駆動することが出来る。吐出制御部５は、温度検知部６の判断により、記録の開始が可能であると判断された場合に、画像信号に応じて記録ヘッドを駆動し記録を開始する。
【００１３】
図５は、図４のブロック図によって制御される、温度制御シーケンスの各工程を示したフローチャートである。記録開始前の待機中、まずステップＳ５０１において、温度検知部６は複数のダイオードセンサの出力値Ｔｉを検出する。
【００１４】
ステップＳ５０２では、全ての出力値Ｔｉが閾値Ａを越えているか否かを判断する。ここで、閾値Ａとは、記録素子が安定して、所望のインク量の吐出が可能な状態となる温度の下限値である。全てのＴｉがＡを超えている場合には、記録の開始が可能であると判断され、ステップＳ５０７へ進む。一方、少なくとも１つの出力値ＴｉがＡ以下であると判断された場合には、ステップＳ５０３へ進む。
【００１５】
ステップＳ５０３では、出力値ＴｉがＡ以下であると判断されたダイオードセンサ９に対応するサブヒータ８に対し、サブヒータ駆動部７が駆動電圧の印加を開始する。
【００１６】
ステップＳ５０４では、再び温度検知部６が、複数のダイオードセンサの出力値Ｔｉを検出する。
【００１７】
そして、ステップＳ５０５にて、全ての出力値Ｔｉが閾値Ａを越えているか否かを判断する。ステップＳ５０５で、未だ全ての出力値Ｔｉが閾値Ａを超えている状態ではないと判断された場合、ステップＳ５０４へ戻り、全ての出力値Ｔｉが閾値Ａを超えるまで、ステップＳ５０４とステップＳ５０５を繰り返す。
【００１８】
ステップＳ５０５で全ての出力値Ｔｉが閾値Ａを超えたと判断された場合、ステップＳ５０６へ進み、サブヒータ駆動部７による駆動電圧の印加を停止する。
【００１９】
その後ステップＳ５０７へ進み、スタンバイ状態となり、記録のためのジョブが入力されたか否かを判断する。
【００２０】
ステップＳ５０７で記録のためのジョブが入力されたと判断された場合、記録を開始する（ステップＳ５０８）。ジョブが入力されていない場合、再度ステップＳ５０１へ戻り、一連の温度制御シーケンスを繰り返す。
【００２１】
以上説明したような温度制御を、ジョブ入力の事前から行っておくことにより、記録ヘッドの温度は、Ａ℃以上に保持される。よって、記録装置の使用環境がＡ℃以下の低温であった場合でも、ジョブが入力されたタイミングで速やかに記録を開始し、所望の濃度の画像を出力することが出来る。
【００２２】
ところで、以上説明した温度制御は、記録ヘッドの待機中に実施されるものである。よって、この方法の場合、記録中の記録ヘッドの温度変化に伴う吐出量の変化に対しては、対応することは出来ない。記録中の記録ヘッドの吐出変化を抑制する方法としては、ＰＷＭ制御（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）という別の調整方法が知られている（例えば特許文献２参照。）。
【００２３】
図６は、サーマル型の記録ヘッドにおける各記録素子に対し、吐出信号としてヒータに印加されるパルスの様子を示した模式図である。図において、横軸は時間軸、縦軸は印加電圧を示している。ここでは、１つの記録素子から１滴のインク滴を吐出させようとする場合に、２つのパルスが連続して印加される例を示している。このような２つのパルスによって１滴のインクを吐出させる方法を、ダブルパルス吐出法と称する。
【００２４】
ダブルパルス吐出法において、Ｐ１はプレヒートパルス、Ｐ２はインターバル、Ｐ３はメインパルスである。プレヒートパルスＰ１は、ヒータ近傍に存在するインクを暖めるために印加される。メインパルスＰ３は、実際にインク滴を吐出するためのパルスである。メインパルスＰ３のパルス幅は一定であっても、その時々のヒータ近傍のインク温度に応じて、吐出されるインク滴の量は変化する。また、十分な吐出を行うために必要とされるエネルギ量やＰ３の幅も、環境温度やヘッド温度によって変化する。ＰＷＭ制御とは、このような温度依存性を利用した、吐出量の制御方法と言える。
【００２５】
図７は、記録ヘッドの温度に応じて各パルスの幅を調整するためのＰＷＭテーブルの一例である。図において、左端の列はＤｉセンサ９から検出されるヘッド温度を示している。これに続くＰ１、Ｐ２およびＰ３の列は、検出された温度に基づいて与えられるパルスの長さを示している。一般に、ＰＷＭテーブルでは、温度が高くなるにつれて与えられるエネルギが小さくなるように設定されている。ここでは、ヘッド温度が高くなるにつれ、インターバルＰ２およびメインパルスＰ３のパルス幅が短くなっている。このようなＰＷＭテーブルは記録装置内のメモリに予め格納されている。
【００２６】
図８は、図７で示したテーブルに則り、作成されたパルスの形状の変化を説明するための図である。図７において、ヘッド温度が４６℃以下の場合、インターバルＰ２は０ではない。すなわち図８（ａ）に示したようなダブルパルスの形状となる。しかし、ヘッド温度が４６℃より高くなった場合、インターバルＰ２は０となる。すなわちＰ１とＰ３が一体化されるので、図８（ｂ）に示したようなシングルパルスの形状となる。
【００２７】
図９は、図４のブロック図によって制御される、ＰＷＭシーケンスの各工程を示したフローチャートである。記録が開始されると、まずステップＳ９０１において、温度検知部６は複数のダイオードセンサ９の出力値Ｔｉを検出する。
【００２８】
ステップＳ９０２では、出力値Ｔｉに応じてＰＷＭテーブルを参照し、適切な駆動条件、すなわちＰ１、Ｐ２およびＰ３のパルス幅をそれぞれ取得する。駆動制御部５は、取得されたパルス幅に応じた駆動信号に切り替え、記録ヘッドを駆動する。ステップＳ９０１での温度検出およびステップＳ９０２でのパルス幅切り替えのタイミングは、特に定められているものではない。しかし、吐出量変化に起因する同一のページ内での濃度変化が、目視で確認されない程度に頻繁に行われることが好ましい。
【００２９】
ステップＳ９０３では、入力された画像データに対する記録が終了したか否かを判断する。終了した場合、記録動作を終了する。終了していない場合、すなわち未だ記録すべき画像データが残っていると判断された場合には、ステップＳ９０１に戻り、再度Ｔｉの検出（ステップＳ９０１）と、これに準じて設定されたパルスによる記録（ステップＳ９０２）を繰り返す。
【００３０】
以上説明したＰＷＭ制御は、記録中に得られるＤｉセンサの検出値に対しても、即座に対応することが出来る。例えば、記録密度の高い画像を記録する場合には、多くの記録素子が連続して吐出を行うので、記録ヘッド全体が高温になる。この場合、徐々に吐出量が高くなり、ひいては記録される画像の濃度が、記録開始時に比べて変動することもある。しかし、上述したＰＷＭ制御を実施すれば、記録中であっても、その時々の温度に応じてパルス幅すなわち付与されるエネルギを制御することができる。結果、記録中の吐出量を安定させておくことが出来るので、記録密度や環境温度によらず安定した画像濃度を表現することが可能となる。
【００３１】
【特許文献１】特開平６−３３６０２２号公報
【特許文献２】特開平５−３１９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
しかしながら、上述したＰＷＭ制御は、記録中に生じた記録ヘッド内の温度分布の偏りに対応することは不可能であった。何故なら、選択されたパルスは、インクを吐出する記録素子に対して一様に与えられるものであり、個々の記録素子内に含まれるインクの温度に対応することは出来なかったからである。
【００３３】
例えば、図１に示したようなパターンと、図２に示したようなパターンが、同一のページ内に存在した場合について考える。図１のパターンを記録した直後の記録ヘッドの温度分布が、右のグラフのようになっていることは既に述べた。このタイミングでＰＷＭ制御のための温度検出を行ったとしても、テーブルを参照するために用いられる温度Ｔｉの値は、記録ヘッド全体の温度分布が平均化された値となる。従って、図２のパターンを記録する際に用いられるパルスのパターンも一様となる。個々の記録素子に含まれるインクの温度に偏りが生じている状態で、全記録素子に同一のパルスを印加した場合、吐出されるインクの量は、温度分布の偏りに依存する。結果、図２のパターンは図３に示したようにムラのある状態となってしまう。
【００３４】
このような問題に対し、非記録素子に対しても、プレパルスＰ１のみを印加する方法が開示されている。
【００３５】
図１０は、図９で示した通常のＰＷＭ制御用のシーケンスと平行して行われる、記録データが入力されない非記録素子に対する制御シーケンスを説明するためのフローチャートである。まずステップＳ１００１において、温度検知部６は複数のダイオードセンサ９の出力値Ｔｉを検出する。
【００３６】
ステップＳ１００２では、複数のＤｉセンサのうち、検出値がＢ℃以下のセンサがあるか否かを判断する。Ｂ℃以下と検出されたセンサがない場合、全ての非記録素子に対して特別な温度制御は不要とみなし、ステップＳ１００４へ進む。一方、ステップＳ１００２でＴｉ≦Ｂと判断されるセンサが存在した場合、ステップＳ１００３に進む。
【００３７】
ステップＳ１００３では、非記録素子に対してプレパルスＰ１を印加する駆動制御に切り替える。これにより、非記録素子内のインクがある程度過熱され、実際に吐出を行っている記録素子との温度差を抑えておくことが出来る。
【００３８】
ステップＳ１００４では、入力された画像データに対する記録が終了したか否かを判断する。終了した場合、記録動作を終了する。終了していない場合、すなわち未だ記録すべき画像データが残っていると判断された場合には、ステップＳ１００１に戻り、再度ステップＳ１００１〜ステップＳ１００４を繰り返す。
【００３９】
以上の工程によれば、例えば図１に示したように偏った記録素子を用いるパターンを記録する場合であっても、記録ヘッドの温度がＢ℃に満たない場合には、記録を行わない記録素子に対してプレパルスが印加される。よって、記録ヘッド全体の温度分布は略一様に保たれ、図に示すような偏りは発生し難い。
【００４０】
以上のような制御は、特に低温環境で低濃度の画像を記録する場合において効果を発揮する。低濃度の画像では、吐出を行う記録素子の数や吐出回数が少なく、記録ヘッドに蓄えられる熱エネルギも小さい。よって、低温度環境においては、記録に適用されない記録素子の温度が下がりすぎて、安定した吐出が保証できなくなる恐れが生じる。上記のように、記録中の記録ヘッドの全領域でＢ℃を下回らないように、全記録素子にプレパルスを印加し続けることは、低温環境下での低濃度記録においても、安定した吐出と安定した出力濃度を実現することが可能となるのである。
【００４１】
但し、上記方法は、高温環境下で濃度の低い画像を記録する場合であっても、記録ヘッドをＢ℃以上に保とうとするため、プレパルスが常に印加される状態となる。このため、記録ヘッド全体の温度は、高い状態に維持されがちになる。比較的高温の状態にありながら濃度の高い画像を記録した場合には、記録ヘッドの温度上昇は著しく、ＰＷＭ制御が及ぶ駆動範囲を超えてしまう恐れが生じる。このような状態になってしまうと、ＰＷＭの本来の目的である吐出量制御を正常に行うことが困難になる。また、長時間にわたって高温な状態が保たれていることは、インクの粘度を上昇させ、表面張力を低下させることに繋がる。すなわち、インクの吐出安定性が低下し、画像品位も劣化する結果となる。
【００４２】
更に、上記構成によれば、記録ヘッド内の温度分布に大きな偏りが生じていたとしても、記録ヘッド全体の温度がＢより高い場合にはプレパルスは印加されない。よって、温度分布の偏りが吐出量にそのまま影響し、記録される画像においては濃度ムラとなって現れてしまうのである。
【００４３】
以上説明したように、記録ヘッドの温度分布に偏りが生じた場合に、非記録素子に対してプレパルスを印加する方法は、低温環境下では比較的効果があるものの、高温環境下では返って新たな問題を発生させる場合があった。
【００４４】
これに対し、記録前の待機中に実行する温度調整方法であれば、ＰＷＭ制御とは異なり、記録ヘッドの温度の低い部分に対応してのみ、温度調整を行うことが出来る。しかし、この方法では、記録中に発生した温度分布の偏りに対して、即座に一定範囲内に抑えることは出来ない。１ページ内での対応は勿論不可能であるが、例えば、連続した２つのジョブが入力された場合であっても、前回のジョブで生じた温度分布の偏りを、次回のジョブ開始に合わせて即座に対応することは難しい。
【００４５】
図１１は、１つのジョブが終了した時点で行われる温度調整シーケンスの各工程を説明するためのフローチャートである。記録が終了すると、まずステップＳ１１０１にて、記録ヘッド内の複数のＤｉセンサ９から、それぞれの出力値Ｔｉを検出する。
【００４６】
ステップＳ１１０２では、複数の出力値Ｔｉの中から最大値をＴＭＡＸとして検出する。
【００４７】
続くステップＳ１１０３では、最大値ＴＭＡＸと個々のＴｉとの差ΔＴｉを算出する。
【００４８】
ステップＳ１１０４では、複数のΔＴｉのそれぞれを所定の閾値Ｄと比較し、全てのΔＴｉが閾値Ｄよりも小さい場合には、温度調整終了とみなされ、そのまま待機状態となる。一方、少なくとも１つのＴｉが閾値Ｄよりも大きな場合にはステップＳ１１０５へ進む。以下に、閾値Ｄについて簡単に説明する。
【００４９】
図１２は、記録ヘッドの温度と出力濃度の関係を模式的に示した図である。図において、横軸は記録ヘッドの温度である。縦軸は、各温度において所定のパターンを記録した際に得られる、出力画像の光学濃度を示している。記録ヘッドの温度が上昇するほど、吐出されるインク滴の量も増加し、出力濃度もほぼ線形的に増加している。ここで、人間の視覚によって判別できる程度の濃度差をΔＲとすると、この濃度差を生じさせる温度差はΔＴ℃となる。ステップＳ１１０４で適用する閾値Ｄは、マージンを持たせた状態の、ΔＴ℃以下の値に設定されている。
【００５０】
再度図１１のフローチャートに戻る。ステップＳ１１０５では、ΔＴｉ＞Ｄとみなされた部分の領域に対し、サブヒータによる加熱を開始する。
【００５１】
所定時間が経過すると、ステップＳ１１０６へ進み、サブヒータによる加熱を行っている領域のＤｉセンサにて温度を検出する。
【００５２】
ステップＳ１１０７では、得られた温度ＴｉとＴＭＡＸとの差ΔＴｉを改めて算出する。
【００５３】
ステップＳ１１０８では、ステップＳ１１０７で得られた単数あるいは複数のΔＴｉのそれぞれと閾値Ｄを比較し、全てのΔＴｉがＤを下回ったか否かを判断する。全てのΔＴｉがＤを下回った場合、ステップＳ１１０９へ進む。
【００５４】
ステップＳ１１０９では温度調整が完了したとみなし、サブヒータの駆動を停止させる。その後、そのまま待機状態となる。
【００５５】
一方、ステップＳ１１０８にて、少なくとも１つのΔＴｉがＤよりも大きかった場合には、まだ加熱不十分とみなし、ステップＳ１１０６へ戻る。その後、検出された全ての領域においてΔＴｉがＤを下回るまで、ステップＳ１１０６〜ステップＳ１１０８を繰り返す。
【００５６】
以上のようなシーケンスを１つのジョブの後に実行した場合、そのジョブによる温度分布の偏りが大きいと、ステップＳ１１０６〜ステップＳ１１０８の工程を何度も繰り返すことになる。この後、連続して複数のジョブが存在した場合であっても上記シーケンスが完了するまでは、次のジョブを実行することは出来ない。結局、２つ目のジョブの前に温度調整のための時間が要されることになり、スループットを低下させる結果となる。逆に、スループットを上げるために、ステップＳ１１０６〜ステップＳ１１０８の工程を繰り返さず、次のジョブを実行した場合には、記録ヘッド内の温度差が大きい状態のままなので、出力画像内にΔＲ以上の濃度ムラが確認されることもあり得る。
【００５７】
以上説明したように、記録ヘッドの温度を所定内に維持し、温度に依存する吐出量のばらつきを極力抑えるという目的は、ＰＷＭ制御にせよ、温度調整制御にせよ、充分に満足の行く状態で達成されるものではなかった。
【００５８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、記録時のスループットを低下させることなく、記録ヘッド内の温度分布の偏りを極力短時間に抑制し、出力画像の濃度を安定させることが可能なインクジェット記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００５９】
そのために本発明においては、電気熱変換素子に所定の電圧パルスを印加することにより、インクを吐出する記録素子を複数配列した記録ヘッドを用い、記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置において、前記複数の記録素子の配列範囲に対応して設けられた複数の温度検出手段と、画像データおよび前記検出手段より得られた複数の検出値に基づいて、前記複数の記録素子の夫々に印加する電圧パルスを決定する決定手段と、前記決定手段によって決定された電圧パルスによって複数の前記電気熱変換素子を駆動する手段とを具備し、前記決定手段は、前記画像データに基づいた吐出が実行されない非記録素子に対しても、インクの吐出に至らない程度の電圧パルスを、前記複数の検出値に対応させた状態で用意することを特徴とする。
【発明の効果】
【００６０】
本発明によれば、吐出を行わない程度の電圧パルスが、記録ヘッドの温度分布に応じて、適切な状態およびタイミングで各記録素子に印加されるので、記録中に発生する記録ヘッド内の温度分布の偏りを迅速に抑制でき、記録ヘッド内の吐出量を安定した状態に保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００６２】
図１３は、本実施形態に適用可能なフルライン型のインクジェット記録装置の概略機構を示す模式図である。４は搬送手段であり、搬送ローラ、搬送ベルトなどによって構成されている。記録媒体３は搬送手段４によって、図のＣ方向に所定の速度で搬送される。１は記録ヘッドであり、記録媒体３の搬送方向に対し、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色分が図のように配置されている。各記録ヘッド１には、複数の記録素子が、紙面垂直方向に記録媒体記録幅以上に配列されており、各記録素子からは所定の周波数でインク滴が吐出される。このように、４色の記録ヘッド夫々による、所定の駆動周波数でのインクの吐出と、これに応じた速度による記録媒体の搬送によって、記録媒体３には所望の画像が形成されて行く。
【００６３】
本実施形態において、記録ヘッド１の温度制御のための手段は、図４で説明した構成のブロック図が適用できるものとする。また、ＰＷＭ制御および温度調整制御の一般的な構成はすでに説明した従来の技術と同様とし、記録中においては、図９で説明したフローチャートに従ってＰＷＭ制御が実行されているものとする。
【００６４】
図１４は、本実施形態における、記録データが入力されない非記録素子に対する制御シーケンスを説明するためのフローチャートである。本シーケンスは、図４のブロック図によって制御され、図９で示したＰＷＭ制御用のシーケンスと平行して実行される。
【００６５】
まずステップＳ１３０１において、温度検知部６は複数のダイオードセンサ９の出力値Ｔｉを検出する。
【００６６】
続くステップＳ１３０２では、複数の出力値Ｔｉの中から最高温度ＴＭＡＸを検出する。
【００６７】
ステップＳ１３０３では、全てのＴｉに対し、最高温度ＴＭＡＸとの差ΔＴｉを算出する。
【００６８】
更に、ステップＳ１３０４では、全ΔＴｉのうち、閾値Ｄを上回るものがあるか否かを判断する。全てのΔＴｉについてΔＴｉ＜Ｄの場合、ステップＳ１３０６へ進む。少なくとも１つのΔＴｉがΔＴｉ≧Ｄの場合はステップＳ１３０５へ進む。
【００６９】
ステップＳ１３０５では、実際に画像の記録にかかわらない非記録素子に対しても、所定のプレパルスＰ１を印加する駆動に切り替えて設定する。その後ステップＳ１３０６へ進む。
【００７０】
ステップＳ１３０６では、１ページ分の記録が完了したか否かを判断する。１ページ分の記録が完了したと判断された場合、記録動作を終了する。一方、１ページ分の記録がまだ完了していないと判断された場合、ステップＳ１３０２に戻り、全画像の記録が完了するまで、ステップＳ１３０２〜ステップＳ１３０６の工程を繰り返す。
【００７１】
図１５（ａ）および（ｂ）は、上記工程に従って、本実施形態の制御を行う際の、記録素子の位置と温度分布の関係を説明するための図である。図において、横軸は記録素子列であり、縦軸は各記録素子近傍の温度を示している。ここでは、記録ヘッドによって、例えば図１に示したようなパターンを記録している最中の温度分布を示している。パターンを実際に記録するのに用いられる記録素子領域は図の左側に、記録に用いられない非記録素子領域は図の右側に位置している。
【００７２】
記録中、記録素子領域では連続した吐出が行われるので、この領域の温度は上昇し、図１５（ａ）に示したような温度分布となる。本実施形態においては、記録素子領域と非記録素子領域との温度差が閾値Ｄを越えた時点（ステップＳ１３０４）で、非記録素子領域に対しても、記録素子への駆動信号と同時にプレパルスのみの駆動信号を印加する（ステップＳ１３０５）。
【００７３】
このような状態で記録を継続して行くと、記録素子領域と非記録素子領域との温度差は徐々に縮められて行く。あるタイミングにおいて、図１５（ｂ）に示したような温度分布となったとすると、この段階で非記録素子領域に対するプレパルスの印加が停止される。
【００７４】
図１０で説明した従来の方法によれば、検出された温度Ｔｉの少なくとも一つが閾値Ｂより小さい場合に、非記録素子全体にプレパルスを印加していた。逆に、記録ヘッド全体の温度がＢより高い場合には、記録ヘッド内の温度分布に大きな偏りが生じていたとしても、プレパルスは印加されない。よって、温度分布の偏りが吐出量分布の偏りとなり、記録される画像においては濃度ムラとなって現れてしまっていた。
【００７５】
これに対し本実施形態によれば、記録ヘッド全体の温度が如何なる値であっても、記録ヘッド内の温度分布の偏りが大きい場合には、非記録素子への印加が実行される。逆に、記録ヘッドの温度全体が閾値Ｂ以下であっても、温度分布の偏りが少ない場合にはプレパルスは印加されない。図１４に示した本実施形態の温度調整方法においては、このように温度分布の偏りが大きい場合のみに、記録中に即座に対応することを特徴としている。本実施形態において、記録ヘッド全体のベースとなる温度の制御は、記録前の温度調整制御にて実行させる。記録中の温度分布の偏りに対しては、上述したプレパルスの印加によってバランスを保つ。更に、上記１つの温度制御にて変化する記録ヘッド全体の吐出量の制御は従来のＰＷＭ制御を実行することによって、安定した記録を実現している。
【００７６】
ところで、上記では、非記録素子の全てに対しプレパルスを印加する構成としていたが、実際にプレパルスを印加する非記録素子は、複数の記録素子の中からある程度選択的に決定しても良い。例えば、同じパターンを記録した場合でも、環境温度が低い場合には温度分布の勾配がつきやすいが、環境温度が高い場合においては、温度分布は比較的平滑に保たれる傾向にある。よって、記録装置の機内温度に応じて、プレパルスを印加する記録素子数に制限を加えても良い。
【００７７】
図１６は、ΔＴｉ≧Ｄで、且つ機内温度が所定値よりも低い場合に、全ての非記録素子に対しプレパルスＰ１を印加する状態を示している。
【００７８】
図１７は、ΔＴｉ≧Ｄで、且つ機内温度が所定値よりも高い場合に、一つおきの非記録素子に対しプレパルスＰ１を印加する状態を示している。
【００７９】
このような方法を採用した場合、環境温度によらずに安定した記録が実現できるとともに、全ての非記録素子にプレパルスを印加する場合に比べ、吐出ヒータに余計な熱が加わらず、記録ヘッド自体の寿命を延ばすことができる。
【００８０】
また、実際にプレパルスを印加する非記録素子を選択するための別の方法として、ΔＴｉの値を利用しても良い。
【００８１】
図１８は、Ｄｉセンサからの出力値に応じて、プレパルスを印加する非記録素子を決定する構成を説明するための図である。図において、非記録領域は、複数のＤｉセンサから得られたΔＴｉによって、Ａ、ＢおよびＣの３つの領域に区分されるものとする。ここで、領域ＡにおいてはΔＴｉ＝Ｄ１、領域ＢにおいてはΔＴｉ＝Ｄ２、領域ＣにおいてはΔＴｉ＝Ｄ３がそれぞれ得られており、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３であるとする。この場合、目標のＤに最も近い領域Ｃにおいては、然程急激な加熱は必要とされない。よって、領域内の非記録素子のうち約２５％の非記録素子にのみプレパルスの印加するものとする。また、領域Ｃに次いでＤに近い領域Ｂにおいては、領域内の非記録素子のうち約５０％の非記録素子にのみプレパルスの印加するものとする。更に目標のＤに最も遠い領域Ａにおいては、領域内の全ての非記録素子に対し、プレパルスの印加するものとする。以上のような構成にすることにより、記録ヘッド内の温度分布をより積極的且つ精度良く一定範囲内に抑えることが可能となる。また、全ての非記録素子にプレパルスを印加する場合に比べ、吐出ヒータに余計な熱が加わらず、記録ヘッド自体の寿命を延ばすことができる。
【００８２】
なお、以上の説明においては、図１に示したようなパターンを記録する際の温度分布を例に説明してきたが、実際に記録する画像においては、記録素子と非記録素子がこれほど明確に分類されるものではない。比較的吐出回数の多い記録素子であっても、吐出を実行しないタイミングは含まれている。本発明によれば、このような比較的吐出回数の多い記録素子であっても、吐出を行わないタイミングにおいては、非記録素子として扱うものとする。すなわち、同じ記録素子においても、タイミングによってダブルパルスが印加されたり、プレパルスのみが印加されたりする状況もあり得る。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】記録ヘッドの複数の記録素子の記録および蓄熱に偏りが生じた状態を示した図である。
【図２】一様な画像の例を示す図である。
【図３】温度分布に偏りのある記録ヘッドを用い、一様な画像を記録した場合に得られる出力画像と、記録後の記録ヘッドの温度分布を示した図である。
【図４】複数の温度検出手段および加熱手段を有すインクジェット記録ヘッドに対する、温度制御に関する構成を説明するためのブロック図である。
【図５】温度制御シーケンスの各工程を示したフローチャートである。
【図６】サーマル型の記録ヘッドにおける各記録素子に対し、吐出信号としてヒータに印加されるパルスの様子を示した模式図である。
【図７】記録ヘッドの温度に応じてパルスの幅を調整するためのＰＷＭテーブルの一例である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、ＰＷＭテーブルに則り作成されたパルスの形状の変化を説明するための図である。
【図９】ＰＷＭシーケンスの各工程を示したフローチャートである。
【図１０】ＰＷＭ制御用のシーケンスと平行して行われる、記録データが入力されない非記録素子に対する制御シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【図１１】１つのジョブが終了した時点で行われる温度調整シーケンスの各工程を説明するためのフローチャートである。
【図１２】記録ヘッドの温度と出力濃度の関係を模式的に示した図である。
【図１３】本発明の実施形態に適用可能なフルライン型のインクジェット記録装置の概略機構を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施形態における、記録データが入力されない非記録素子に対する制御シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態の制御を行う際の、記録素子の位置と温度分布の関係を説明するための図である。
【図１６】機内温度が所定値よりも低い場合に、全ての非記録素子に対しプレパルスＰ１を印加する状態を示している。
【図１７】機内温度が所定値よりも高い場合に、一つおきの非記録素子に対しプレパルスＰ１を印加する状態を示している。
【図１８】Ｄｉセンサからの出力値に応じて、プレパルスを印加する非記録素子を決定する構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８４】
１        記録ヘッド
２        記録素子
３        記録媒体
４        搬送手段
５        吐出制御部
６        温度検知部
７        サブヒータ駆動部
８        サブヒータ
９        ダイオードセンサ（Ｄｉセンサ）
１０１    記録ヘッド
１０２    記録素子
１０３    記録媒体
１０４    記録パターン
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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