(57)【要約】【課題】インクジェット記録ヘッドのヒータ上に堆積する「こげ」を効果的かつ確実に剥離可能な回復方法を提供すること。【解決手段】記録時のエネルギよりも大きいエネルギを第１の周波数で複数回付与する第１工程と、記録時のエネルギよりも大きいエネルギを第２の周波数で複数回付与する第２工程とを有し、前記第１工程と前記第２工程を交互に実行する。これにより、付着力の異なる層が積載してなる「こげ」を効果的に剥離できる。【選択図】図１２
2007152668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク保持部のヒータに所定のエネルギを付与することにより前記インクを吐出させて記録を実行するインクジェット記録ヘッドの回復方法であって、
前記ヒータに前記所定のエネルギよりも大きいエネルギを第１の周波数で複数回付与する第１工程と、
前記ヒータに前記所定のエネルギよりも大きいエネルギを前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で複数回付与する第２工程と
を有し、前記第１工程と前記第２工程を交互に実行することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの回復方法。
【請求項２】
前記第１工程と前記第２工程においては、前記ヒータに前記所定のエネルギよりも大きいエネルギを付与することにより、記録のための吐出とは異なる吐出が実行さ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ヘッドの回復方法。
【請求項３】
前記第１工程および前記第２工程の少なくとも一方は、２回以上実行され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ヘッドの回復方法。
【請求項４】
前記第１の駆動周波数は前記第２の駆動周波数よりも高く、前記第１工程は前記第２工程に先立って実行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ヘッドの回復方法。
【請求項５】
前記第１の駆動周波数は１０００Ｈｚ以上で、前記第２の駆動周波数は１０００Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの回復方法。
【請求項６】
前記第１の駆動周波数は前記第２の駆動周波数よりも低く、前記第１工程は前記第２工程に先立って実行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ヘッドの回復方法。
【請求項７】
前記第１の駆動周波数は１０００Ｈｚ以下で、前記第２の駆動周波数は１０００Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッドの回復方法。
【請求項８】
前記ヒータに前記所定のエネルギと同等のエネルギを複数回付与する第３工程を更に有し、該第３工程が実行されるモードは、前記第１および第２工程が実行されるモードと独立して用意されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの回復方法。
【請求項９】
前記記録ヘッドは複数種類のインクを吐出可能であり、前記インクジェット記録ヘッドの回復方法はインク色ごとに独立に用意されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの回復方法。
【請求項１０】
前記インクは色材として顔料を含有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの回復方法。
【請求項１１】
前記インクは色材として染料を含有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの回復方法。
【請求項１２】
画像信号に基づいてインク保持部のヒータに所定のエネルギを付与することにより前記インクを吐出する記録ヘッドを用い記録を実行するインクジェット記録装置において、
前記ヒータに前記所定のエネルギよりも大きいエネルギを第１の周波数で複数回付与することにより、前記記録ヘッドに第１予備吐出動作を実行させる手段と、
前記ヒータに前記所定のエネルギよりも大きいエネルギを前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で複数回付与することにより、前記記録ヘッドに第２予備吐出動作を実行させる手段と、
前記画像信号に基づいた吐出を実行していないタイミングで、前記第１予備吐出動作と前記第２予備吐出動作を交互に実行す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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータに所定のパルス電圧を印加することにより、当該ヒータに接するインク中に発泡を生じさせ、インクを吐出する方式のインクジェット記録ヘッドの回復方法に関する。特に、ヒータ近傍に堆積する異物を除去するための記録ヘッド回復方法およびインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方法は、インクを記録媒体に直接吐出して画像を記録するので、ノンインパクトで低騒音な記録方法である。また、特別に複雑な構成を必要としないため、低ランニングコスト、装置の小型化、カラー化等が比較的容易に実現できる。このように様々な長所を有していることから、近年ではインクジェット記録方法を採用したプリンタ、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等が、数多く提供されている。
【０００３】
インクジェット記録装置において、インクを滴として吐出するための方法は様々なものが実用化されているが、高解像な画像を高速に記録することが出来るという優位点から、特にサーマルインクジェット方式が有用されている。
【０００４】
図１は、サーマルインクジェット方式における記録素子の構成を説明するための模式図である。ここでは、１つの記録素子（ノズル）の断面を示している。図において、１１０１はヒータ（電気熱変換体）であり、電圧パルスを印加することにより発熱する。１１０２はインク１１０３を吐出口まで導くための流路壁である。
【０００５】
図２（ａ）および（ｂ）は、図１に示したノズルにおける吐出動作工程を説明するための模式図である。ヒータ１１０１に所定の電圧パルスが印加されることによりヒータが発熱し、近傍にあるインクを急激に加熱する。これにより膜沸騰が起こり、ヒータ表面に気泡１２０１が発生する（図２（ａ））。気泡１２０１は体積膨張を続け、吐出口近傍のインクが徐々に吐出口から押し出され、やがて分離し飛翔して行く（図２（ｂ））。これがインクの吐出である。ここでは１回分の吐出動作について説明したが、各記録素子では記録信号に応じて連続的に吐出動作が行われる。
【０００６】
ところで、電気熱変換体は保護膜等を通じて、または直接インクと接しているが、このような膜沸騰が連続して繰り返されると、電気熱変換体や保護膜表面には熱分解生成物が徐々に付着して行く。このような付着物を、以下「こげ」と称する。「こげ」が生成・堆積されると、電気熱変換体の発熱が十分にインクに伝わらなくなったり、電気熱変換体や保護膜の平面性が損なわれたりして、膜沸騰が正常に行われなくなる。結果、吐出されるインク滴の吐出速度や質量は吐出頻度に応じて徐々に変動する。
【０００７】
図３は、吐出を繰り返すうちに変化していく吐出速度の様子をグラフとして例示した図である。図において、横軸は吐出回数であり、縦軸は吐出速度である。図によれば、吐出を繰り返していくうちに、徐々に吐出速度が低下していることが分かる。
【０００８】
このような吐出速度の低下が進むと、吐出されたインク滴が目的の位置に記録されず、画像劣化の原因となる。よって、サーマルインクジェット方式のインクジェット記録装置では、このような「こげ」を除去するための構成や方法が課題となっており、そのような提案も既になされている。
【０００９】
例えば、特許文献１には、吐出口表面にキャップを押し付け、チューブポンプ等の吸引力によって、ノズル内の異物を剥離・排除する方法が開示されている。また、記録とは無関係の予備吐出を利用する方法も提案されている。特に特許文献２では、個々の電気熱変換体に通常よりも高いエネルギを印加することによって、「こげ」の剥離を促進する予備吐出効果が開示されている。更に特許文献３においては、異なる２つの周波数のパルスを印加することによって、予備吐出を実行する内容か開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平０２−４５２１号公報
【特許文献２】特開平０４−３６３２５３号公報
【特許文献３】特開平１０−２７８３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、従来では、その取り扱いの利便性から染料を色材としたインクを用いるインクジェット記録装置が主流であった。しかし、染料インクによる記録物では、耐光性、耐水性等の画像堅牢性が十分でなく、近年では、顔料を色材としたインクを用いるインクジェット記録装置が数多く提供されつつある。しかしながら、顔料インクは染料インクに比べ、上述した「こげ」が発生しやすく、特許文献１〜３に挙げたような従来の方法では、十分に「こげ」を剥離することは困難であった。
【００１２】
また、染料インクに関しても最近は耐候性に優れた種類の染料を使用する試みが多く、このような染料インクにおいては、やはり従来の方法では十分に「こげ」を剥離することは困難であった。
【００１３】
特に、付着力が強い部分と弱い部分が混在して形成されている「こげ」の場合には、弱い部分を剥離することが出来ても、強い部分がそのまま残存してしまう場合などがあり、十分な回復が得られていなかった。
【００１４】
本発明は上記問題点の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、インクジェット記録ヘッドの「こげ」を効果的かつ確実に剥離可能な回復方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そのために本発明においては、インク保持部のヒータに所定のエネルギを付与することにより前記インクを吐出させて記録を実行するインクジェット記録ヘッドの回復方法であって、前記ヒータに前記所定のエネルギよりも大きいエネルギを第１の周波数で複数回付与する第１工程と、前記ヒータに前記所定のエネルギよりも大きいエネルギを前記所定の周波数とは異なる第２の周波数で複数回付与する第２工程とを有し、前記第１工程と前記第２工程を交互に実行することを特徴とする。
【００１６】
また、画像信号に基づいてインク保持部のヒータに所定のエネルギを付与することにより前記インクを吐出する記録ヘッドを用い記録を実行するインクジェット記録装置において、前記ヒータに前記所定のエネルギよりも大きいエネルギを第１の周波数で複数回付与することにより、前記記録ヘッドに第１予備吐出動作を実行させる手段と、前記ヒータに前記所定のエネルギよりも大きいエネルギを前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で複数回付与することにより、前記記録ヘッドに第２予備吐出動作を実行させる手段と、前記画像信号に基づいた吐出を実行していないタイミングで、前記第１予備吐出動作と前記第２予備吐出動作を交互に実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、付着力の異なる層が積載してなる「こげ」を効果的に剥離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
図４は、本実施形態に適用するインクジェット記録装置の機構を説明するための構成図である。本実施形態で適用する記録ヘッドは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色を吐出可能となっており、これらインクを収容する収容部と一体化されたユニット形態となっている。以下、６５は記録ヘッドユニットあるいは単に記録ヘッドと称す。
【００２０】
６６は、記録ヘッドユニット６５を搭載可能なキャリッジであり、ガイド軸６７と摺動可能に係合するとともに、その一部はモータ６８によって駆動されるベルト６９と接続している。この構成により、キャリッジ６６はガイド軸６７に沿った主走査方向への移動が可能で、記録ヘッド６５による記録領域およびホームポジション領域への移動を行っている。
【００２１】
５１は記録媒体を挿入するための記録媒体供給部、５２は供給された記録媒体を副走査方向に搬送するための送りローラである。記録媒体供給部５１より供給された記録媒体は、送りローラによって、記録ヘッド６５による記録が可能な位置まで搬入され、位置決めされる。その後、キャリッジ６６の主走査方向への移動走査に伴い記録データに基づいて記録ヘッド６５からインクが吐出され、１行分の画像が形成される。次に、１行分の記録幅に対応した量だけ記録媒体が副走査方向に搬送される。このような記録ヘッド６５の記録主走査と記録媒体の搬送動作とを間欠的に繰り返すことにより、記録媒体に徐々に画像が形成されて行く。記録が進行し、画像が完成されると、排出ローラ５３によって記録媒体は排出部へと排出される。
【００２２】
記録ヘッド６５の移動領域内の記録領域に隣接したホームポジションには、記録ヘッド６５のメンテナンス処理等を行うための吐出回復部６４が構成されている。吐出回復部６４には、ブレード６１、キャップ６２、およびインク吸収体６３などを備えている。
【００２３】
ブレード６１は記録ヘッド６５の吐出口面を掃除するためのワイピング部材であって、その一端はブレード保持部材によって保持されて固定端となり、カレンチレバーの形態をなしている。また、インク吸収体６３は、記録ヘッド６５の吐出口面の余分なインクを吸収するための材質で構成されており、ブレード６１と同様に記録ヘッド６５の移動経路中に配置されている。記録ヘッド６５がホームポジションに出入りする際、ブレード６３は移動経路中に突出し、記録ヘッドの吐出口面の余分な水分や塵等を除去する。
【００２４】
キャップ６２は、記録ヘッド６５がホームポジションに戻ってきた際に、記録ヘッド６５の吐出口面に向かって突出し、これと当接して吐出口面のキャッピングを行なう。非記録中や待機中などには、このようにキャップ６２が吐出口面を覆うことによって、吐出口からインクの揮発成分が蒸発するのを抑制する。記録ヘッド６５が移動中であるときには、キャップ６２は退避している。
【００２５】
また、記録ヘッドの吐出状態を維持するために、記録とは無関係の予備吐出を行う際にも、記録ヘッド６５はホームポジションに戻り、キャップ６２に向けてインクの吐出を行う。
【００２６】
なお、以上では、予備吐出はキャップ６２に対して行う内容で説明したが、本発明は必ずしもこのような記録装置でなくとも良い。例えば、吐出回復部６４に予備吐出を受容するための予備吐パッドを更に設け、当該予備吐パッドに向けて予備吐出を行う構成であってもよい。また、予備吐パッドを設ける位置は、図に示した吐出回復部内に限られるものではなく、記録ヘッド６５の移動走査領域でホームポジションとは反対側の位置に、あるいは記録領域を挟んだ両側に設けてもよい。
【００２７】
図１８は、本実施形態に適用するインクジェット記録装置の制御系の構成を説明するためのブロック図である。図において、１は画像データ入力部である。画像データ入力部１は、スキャナやデジタルカメラ、更にはパーソナルコンピュータ等の外部入力機器から、多値の画像データを入力する。２は操作部であり、各種パラメータの設定や記録の開始を指示するための各種キーを備えている。３は記録装置全体の各種処理を行うＣＰＵである。ＣＰＵ３は、記憶媒体４に格納された制御プログラムに従って、記録システム全体を制御する。
【００２８】
４は各種データを記憶する記憶媒体である。記憶媒体４には、後述する記録ヘッド回復用の各種閾値や、ＣＰＵ３が行う各種制御のプログラムなどが格納されている。本実施形態の記録装置の動作は、すべてこの制御プログラムに従って、ＣＰＵ３が実行する。
【００２９】
５は各処理を行うためのワークエリア、エラー処理時の一時待避エリアおよび画像処理時のワークエリアとして用いるＲＡＭである。ＲＡＭ５では、記憶媒体４の中の各種テーブルを一時的にコピーし、その内容を変更し、変更したテーブルを参照しながら画像処理を進めることができる。また、後述するドットカウンタ９がカウントした吐出回数情報をＲＡＭ５に一時的に格納することにより、ＣＰＵ３が記憶媒体４に格納されている閾値と比較することが出来る。
【００３０】
７は画像の出力を実行する画像記録部であり、作成された２値情報に基づいて記録ヘッドからインクを吐出し、記録媒体上に画像を形成する。８は各種データを転送するバスラインであり、装置内のアドレス信号、データ、制御信号などを伝送する。
【００３１】
９はドットカウンタであり、各色の記録ヘッドが吐出する回数をカウントする。１０は、記録ヘッドに対する一連のメンテナンス処理を実行するための吐出回復部である。
【００３２】
図５は、本実施形態に適用する記録ヘッドユニット６５の構成を説明するための図である。１６０１Ｂｋ、１６０１Ｃ、１６０１Ｍおよび１６０１Ｙは、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエローのインクをそれぞれ収容するインク収容部である。１６０３は吐出部（いわゆる記録ヘッド）であり、各色複数のノズルが配列されている。各色のインク収容部１６０１の中には、既に各色のインクが充填されているインク吸収体が収納されている。インク収容部１６０１から吐出部１６０３の吐出口までは、インクを輸送するための液路が形成され、記録ヘッド部１６０３へ導かれたインクは、複数のノズルからからインク滴として吐出する。インク吸収体の材料としては、例えばポリウレタンを用いることができる。
【００３３】
図６は、記録ヘッド１６０３を吐出方向から観察した図である。本実施形態の記録ヘッドにおいて、同色のインクを吐出するノズルは副走査方向に１２８０個ずつ１２００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ；参考値）の間隔で配列している。また、異色のノズル列は副走査方向に並列している。
【００３４】
図７は、本実施形態で適用する記録ヘッド１６０３の概略構成を説明するための模式図である。本実施形態の記録ヘッド１６０３は主に、複数のインク流路１４が成型されたガラス２７と、個々の流路に対応する位置に電気熱変換体を備えたヒータボード１５を、互いに接着して形成されている。インク流路を形成する部材としては、ガラスのほかにセラミックやプラスチック等を用いることも出来る。
【００３５】
図８は、図７で示した記録ヘッド１６０３の１つのノズルの構成を説明するための断面図である。また、図９は、図８をＡ−Ｂラインで切断した断面図である。図において、ヒータボード１５は、酸化シリコン等で形成される保護膜１６、アルミニウム電極１７-１および１７-２、ニクロム等で形成される発熱抵抗体層１８、蓄熱層１９、アルミナ等の放熱性のよい基板２０を備えている。流路内のインク２１は、毛細管力によって吐出オリフィス２２まで導かれ、その先端においては大気圧Ｐによりメニスカス２３を形成している。
【００３６】
電極１７-１、１７-２に電圧パルスが印加されると、ヒータボード１５のnで示される領域が急激に発熱し、ここに接しているインク２１に気泡が発生する。そして、気泡の成長圧力でメニスカスが突出し、所定量のインク滴がオリフィス２２より液滴２４となって飛翔し、記録媒体２５に着弾する。
【００３７】
次に、本実施形態で適用するインクの成分について説明する。本発明者らが鋭意検討を行ったところ、本発明の目的である「こげ」の剥離については、イエローインクに関して非常に大きな効果を得られた。よって以下では、本発明者らが使用したイエローインク生成方法を例として開示する。但し、本発明の効果は、下記インクに限定されるものではない。他の生成方法によるイエローインクや他色のインクに対しても、程度の差こそあれ本実施形態に好適に用いることが出来る。
【００３８】
（１）分散液の作製
まず、ベンジルアクリレートとメタクリル酸を原料として、常法により、酸価３００、数平均分子量２５００のＡＢ型ブロックポリマーを作り、更に、水酸化カリウム水溶液で中和し、イオン交換水で希釈して均質な５０質量％ポリマー水溶液を作成した。
【００３９】
上記のポリマー溶液を１４０ｇ、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２８を１００ｇおよびイオン交換水２６０ｇを混合し、機械的に０．５時間撹拌した。次いで、マイクロフリュイダイザーを使用し、この混合物を、液体圧力約１０，０００ｐｓｉ（約７０ＭＰａ）下で相互作用チャンバ内に５回通すことによって処理した。
【００４０】
更に、上記で得た分散液を遠心分離処理（１２，０００ｒｐｍ、２０分間）することによって、粗大粒子を含む非分散物を除去してイエロー分散液とした。得られたイエロー分散液は、その顔料濃度が１０質量％、分散剤濃度が７．５質量％であった。
【００４１】
（２）インクの作製
インクの作製は、上記イエロー分散液を使用し、これに以下の成分を加えて所定の濃度にし、これらの成分を十分に混合撹拌した。その後、ポアサイズ２．５μｍのミクロフィルター（富士フイルム製）にて加圧濾過し、顔料濃度４．５質量％、分散剤濃度３．３８質量％の顔料インクを調製した。
上記イエロー分散液      ４５部
グリセリン              １０部
ジエチレングリコール    １０部
アセチレングリコールＥＯ付加物
（商品名：アセチレノールＥＨ、川研ファインケミカル製）        ０．５部
イオン交換水            ３４．５部
【００４２】
図１０は、以上説明した記録装置、記録ヘッドおよびインクを用い、吐出を実行した場合の、電気熱変換体に付与するエネルギとインク液滴の吐出速度との関係を示した図である。ここでは、通電時間を１００万分の９秒（０．９μｓｅｃ）に固定した状態で、電気熱変換体（ヒータ）の両端に印加する電圧の値を変化させることにより付与エネルギを調整している。
【００４３】
図において、横軸はヒータに与えるエネルギ量を示しており、Ｅ０は吐出に必要な最低限のエネルギを示している。以後、これを臨界エネルギＥ０と呼ぶ。また、Ｅ０を実現するための電圧をＶｔｈとする。例えば、印加電圧をＶｔｈの１．１倍にするとヒータの抵抗値は一定であるから投入されるエネルギはＥ０の１．２１倍になる。図の横軸は臨界エネルギＥ０を１としたエネルギの値が示されている。
【００４４】
本実施形態の記録装置において、エネルギ値が１．１付近までは吐出速度は急激に上昇する。多くのインクがこのような傾向を示す。１．１を過ぎると、吐出速度はなだらかに上昇する。この１．１以降の挙動はインクによって様々であり、徐々に下降するものがあれば、ほぼ同じ速度をキープするものもある。
【００４５】
再び図３を参照する。本実施形態のインクジェット記録装置においても、吐出を繰り返すことにより、図３のように徐々に吐出速度が低下していく。ここでは、臨界エネルギＥ０の１．２１倍のエネルギによって、１０ｋＨｚの周波数で、５×１０７回のイエローインクの吐出を行った際の、吐出速度の変異が示されている。臨界エネルギＥ０の１．２１倍のエネルギおよび１０ｋＨｚの吐出周波数とは、記録時に一般的に用いられる値である。本例においては、吐出開始時と終了時において吐出速度は１５ｍから１２ｍまで低下している。既に背景の技術の項で説明したように、このような現象は、繰り替えされる吐出動作に伴って電気熱変換体（ヒータ）上に「こげ」が徐々に付着することに起因している。
【００４６】
本発明では、通常のエネルギおよび吐出周波数において生成され、ヒータ上に付着した「こげ」を、通常よりも大きなエネルギを通常とは異なる吐出周波数によって付与することにより、剥離・除去することを特徴としている。具体的には、記録ヘッドの回復工程の１つとして、記録に用いるエネルギよりも大きいエネルギを、記録時とは異なる２つ周波数で付与することによって、予備吐出を行う。
【００４７】
以下に、本実施形態の適切な予備吐出方法を説明するために、本発明者らが行った検討について説明する。
【００４８】
まず、本発明者らは、図３で説明したような「こげ」の付着した吐出速度が約１２ｍ／ｓの記録ヘッドを複数個作成した。そして、複数の予備吐出パターンに従って予備吐出を実行し、吐出速度の測定を行った。表１は、予備吐出パターンを示したものである。
【００４９】
【表１】
2007152668.tif 000003
【００５０】
表において、パターンＡは、記録に用いるエネルギと同等の１．２１×Ｅ０に相当するパルス電圧を１０ｋＨｚの周波数で１００万回印加する。パターンＢは、１．２１×Ｅ０に相当するパルス電圧を１００Ｈｚの周波数で１００万回印加する。パターンＣは、１．５×Ｅ０に相当するパルス電圧を１０ｋＨｚの周波数で１００万回印加する。パターンＤは、１．５×Ｅ０に相当するパルス電圧を１００Ｈｚの周波数で１００万回印加する。パターンＥは、パターンＣを行った後にパターンＤを行う。パターンＦは、パターンＤを行った後にパターンＣを行う。更に、パターンＧは、１．５×Ｅ０に相当するパルス電圧を１０ｋＨｚの周波数で３０万回印加し、引き続き１００Ｈｚでの吐出を３０００発行うサイクルを３回繰り返す。
【００５１】
図１１は、上記パターンＡ〜パターンＧの予備吐出を実行する過程において、記録ヘッドの吐出速度を測定した結果である。図において、横軸は予備吐出動作中の吐出数、縦軸は各吐出回数時に於ける吐出速度である。図からも明らかなように、パターンＡ〜パターンＧの中では、パターンＧの予備吐出が最も効果的であることがわかる。すなわち、最も少ない吐出数で初期の吐出速度１５ｍ／ｓに回復している。
【００５２】
以下、各パターンについて具体的に想定されるメカニズムを説明する。
【００５３】
図１２は、ヒータ１６０１上に堆積する「こげ」と、これらが剥離する状態を説明するための模式図である。一般に、「こげ」物質とは、インク中の色材や分散剤が熱分解して析出されたものであることが分析により判明している。これら析出物「こげ」は、ヒータ１１０１上に図１２（ａ）で示すように堆積し、ここでは比較的剥離されやすい「こげ」を１２０４、比較的剥離されにくい「こげ」を１６０５で示している。しかし、実際には明らかに分類される２種類の「こげ」が現れるわけではない。「こげ」が生成される環境は様々に変化することから、生成される「こげ」の付着力の強さも様々となる。付着力の程度の差が異なる幾層もの「こげ」が堆積していることを分かりやすくするため、ここでは２種類に分類して説明している。図１２（ａ）のように、「こげ」の層がヒータ上に折り重なった状態では、ヒータにパルス電圧が印加されても発泡が阻害され、吐出されるインクの速度は「こげ」のない場合に比べて遅くなってしまう。
【００５４】
この状態に対し予備吐出を行ったとしても、それがパターンＡおよびパターンＢのように通常の吐出動作と同じエネルギ条件であれば、通常の吐出動作とほぼ同等の環境が設定されるのみである。よって、そのまま「こげ」の堆積が促進され、「こげ」剥離としての効果は現れない。
【００５５】
パターンＣあるいはパターンＤのように、通常の吐出動作よりも高いエネルギ条件で予備吐出が行われると、ヒータ１１０１上での発泡力が強まり、堆積された「こげ」も剥離されるようになる。特に、パターンＣのように高い周波数では、発泡が勢い良く繰り返されるため、付着力の弱い「こげ」１２０４は、速いスピードで一気に剥離される。そのため、図１１の曲線Ｃのように、比較的少ない吐出回数の段階で吐出速度は回復に向かう。しかし、付着力の強い「こげ」１２０５はこの方法では剥離されにくく、ヒータ上に残存したままである。従って、吐出速度は早い段階で飽和し、図１１の曲線Ｃで示すように頭打ちになってしまう。
【００５６】
これに対し、パターンＤのように低い周波数の吐出では、比較的剥離されにくい「こげ」も確実に除去することが出来る。しかし、周波数が低い分、勢いが抑えられ、同じ回数の吐出を実行しても剥離される「こげ」の総量は少ない。そのため、パターンＤでは着実に吐出速度は回復するものの、吐出速度の回復速度は緩やかで、完全に回復するまでに多大な時間を要する。
【００５７】
パターンＥおよびパターンＦは、通常の吐出動作よりも高いエネルギ条件で高周波の吐出と低周波の吐出を１度ずつ繰り返したものである。パターンＥでは、高周波の吐出を１００万回行った後に低周波の吐出を１万回行っている。一方、パターンＦでは、先に低周波の吐出を１万回行った後に高周波の吐出を１００万回行っている。このように、高周波の吐出と低周波の吐出の双方を実行する方法であれば、付着力の強い「こげ」１２０５を剥離する状況を与えながら、付着力の弱い「こげ」１２０４を高速に剥離することが出来る。しかし、パターンＥやパターンＦのように、高周波による吐出と低周波による吐出を繰り返す回数が１回のみであると、付着力の弱い「こげ」が十分に剥離されない状況が懸念され、この場合、パターンＣのように早い段階で吐出速度の回復が飽和点に達してしまう。
【００５８】
本発明者らが行った検討の結果によれば、パターンＧが特徴とするように、相対的に高エネルギの吐出を高周波と低周波で交互に繰り返すことにより、吐出速度が効果的に回復される。
【００５９】
図１２（ｂ）〜（ｄ）は、同図（ａ）のように付着した「こげ」が、パターンＧの予備吐出によって剥離されていく様子を示している。パターンＧでは「こげ」が付着した図１２（ａ）の状態に対して、まず高周波で３万回の吐出を行い付着力の弱い「こげ」１２０４を一気に除去する。この状態が図１２（ｂ）であり、この段階で「こげ」の表面には付着力の強い「こげ」１２０５が現れる。図１１を参照するに、この状態まではパターンＣとほぼ同様の曲線を描いているが、これ以上高周波の吐出を継続しても付着力の強い「こげ」１２０５は剥離され難いので吐出速度は飽和状態となる。
【００６０】
次に、低周波で３０００回の吐出を実行する。この段階で付着力の強い「こげ」１２０５が剥離され、再び付着力の弱い「こげ」１２０４が表面に現れる（図１２（ｃ））。その後再び高周波による３万回の吐出を行うことにより、表面に現れた付着力の弱い「こげ」が一気に剥離される（図１２（ｄ））。このように、高周波による吐出動作と低周波による吐出動作とを交互に繰り返し行うことにより、付着力の異なる「こげ」が層となって堆積していても、これらを効率的に剥離していくことが出来る。よって、パターンＣや他のパターンに比べ、格段に早急に吐出速度の回復が可能となる。
【００６１】
以上の結果を踏まえ、本実施形態のインクジェット記録装置では、通常の予備吐出動作を実行する「通常回復シーケンス」のほかに、「こげ」を効率的に除去するためにパターンＧに従って予備吐出を実行する「特別回復シーケンス」を用意した。
【００６２】
図１３は、本実施形態のインクジェット記録装置における回復シーケンスの工程を説明するためのフローチャートである。
【００６３】
回復シーケンスが開始されると、まずステップＳ１７０１において、記録ヘッドのドットカウント（吐出数カウント）値ＡおよびＢを取得する。ここで、ドットカウント値Ａとは、前回通常回復シーケンスを実行した時点から現段階までの吐出回数である。また、ドットカウント値Ｂとは、前回特別回復シーケンスを実行した時点から現段階までの吐出回数である。
【００６４】
ステップＳ１７０２では、得られたドットカウント値Ｂを閾値βと比較し、Ｂ＞βの場合はステップＳ１７０３へ進む。ステップＳ１７０３では、記録ヘッドには「こげ」が付着している可能性が高いと判断し、特別回復シーケンスを実行する。
【００６５】
ステップＳ１７０３による特別回復シーケンス終了後、ステップＳ１７０６へ進み、ドットカウント値Ｂをリセットし、更にステップＳ１７０７においてドットカウント値Ａもリセットする。
【００６６】
一方、ステップＳ１７０２でドットカウント値Ｂ≦βと判断された場合、ステップＳ１７０４へ進み、ステップＳ１７０１で得られたドットカウント値Ａを閾値αと比較する。Ａ＞αと判断された場合、特別回復シーケンスは必要ないが通常回復シーケンスは必要と判断され、通常回復シーケンスのみ実行する（ステップＳ１７０５）。本実施形態において、通常回復シーケンスでは、通常の記録動作と同等のエネルギと周波数によって予備吐出を実行する。その後、ステップＳ１７０７に進み、ドットカウント値Ａを０にリセットする。
【００６７】
ステップＳ１７０４にて、Ａ≦αと判断された場合、またステップＳ１７０７にてドットカウント値Ａがリセットされた後は、ステップＳ１７０８へ進み１ページ分の記録動作が実行される。このとき、記録動作に伴う吐出回数がドットカウント値ＡおよびＢのそれぞれに加算されていく。１ページ分の記録動作が終了すると再びステップＳ１７０１に戻り、現在のドットカウント値の確認を行う。
【００６８】
本実施形態において、特別回復シーケンス用の閾値βの値は５×１０１０、通常回復シーケンス用の閾値αの値は１×１０１０としている。すなわち、通常回復シーケンスが４回行われた後に、特別回復シーケンスが１回行われることになる。特別回復シーケンスは「こげ」を剥離する効果が強い一方でヒータ表面を浸食する作用も確認されており、「こげ」堆積の少ない状態であまり頻繁に特別回復シーケンスを実行すると、ヒータの寿命が低下する懸念が生じるからである。但し、閾値の上記値は本発明を限定するものではなく、閾値の値は記録ヘッドのノズル数やインク毎の「こげ」の発生状況などに応じて、適切に定められればよい。
【００６９】
なお、以上説明したフローチャートは、１つ（１色）の記録ヘッドに対応する動作として説明したが、複数の記録ヘッドにおいて同様の工程を適用することも出来る。また、上記例は先に例示したイエローインクに適切な回復方法であったが、記録ヘッドやインク色ごとに、閾値、駆動周波数、駆動回数およびサイクルの繰り返し回数などが、それぞれ適切に定められ、独立して制御されていても良い。
【００７０】
以上説明したように本実施形態によれば、通常の記録よりも高い値のエネルギによる予備吐出を、高周波と低周波で繰り返すことにより、ヒータ表面に堆積した「こげ」を効率的に剥離し、記録を重ねることによって生じる吐出速度の低下を極力抑制している。
【００７１】
本発明者らは、いくつもの層が堆積して成る「こげ」の剥離動作中においては、層の状態も動作経過に応じて変化するので、これらを剥離するに適切な吐出周波数（駆動周波数）も、時々によって変化することに着目した。よって、特許文献３のように、予備吐出動作のために複数の周波数を用意するのみではなく、複数の周波数による駆動をサイクリックに複数回繰り返すことにより、「こげ」剥離の確実性を増加させることが出来ると判断し、本発明に至った。
【００７２】
なお、上記実施形態では、図１３で説明したフローチャートにおいて、１ページ単位でドットカウント値の確認を行う内容で説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。記録ヘッドのノズル数や、記録媒体のサイズ、あるいは「こげ」の発生状況などに応じて、ドットカウント値を確認する頻度は調整することが出来る。
【００７３】
また、特別回復シーケンスにおいては、高周波の予備吐出をまず実行した後に、低周波の予備吐出を実行し、このサイクルを３回繰り返す工程で説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。低周波の予備吐出から開始されてもよいし、３回以外の繰り返し回数であってもよい。更に、高周波の吐出と低周波の吐出が完全に同じ回数だけ行われなくとも、異なる周波数の予備吐出の繰り返しが複数回実行されれば、本発明の範疇に含まれる。
【００７４】
また、上記回復シーケンスでは、予備吐出動作のためのシーケンスとして図１３のフローチャートを用いて説明したが、無論、記録ヘッドの別の回復処理として、吸引回復やワイピング動作などが併用して行われていても良い。
【００７５】
更に、以上説明したインクジェット記録装置では、顔料インクを用いて説明してきたが、本発明は顔料インクに対してのみ効果が現れるわけではない。例えば、染料を含有するインクを用いる場合であっても、あるいは色材を含有しない処理液を吐出する場合であっても、ヒータ上に「こげ」が堆積する傾向を有する記録ヘッドであれば、本発明は有効に適用できる。
【００７６】
また、以上では４色のインクを用いて画像を形成するインクジェット記録装置について説明したが、無論本発明はこれに限定されるものではない。
【００７７】
図１４は、１色分（例えばブラック）のインクのみを吐出する記録ヘッドユニット７０の例を説明するための斜視図である。図において、記録ヘッドユニット７０の中には、例えば既にブラックインクが充填されているインク吸収体が収納されており、これによりインク収容部が画成されている。インク吸収体中のインクは、記録ヘッド部７１へ導かれ、複数のノズルからからインク滴として吐出する。インク吸収体の材料としては、例えばポリウレタンを用いることができる。７２は記録ヘッドユニット内部を大気に連通させるための大気連通口である。このような記録ヘッドユニット７０は、上記実施形態で説明した記録ヘッド６５に変えてキャリッジ６６に着脱可能とし、記録モードに応じてこれら記録ヘッドユニットを交換する形態であってもよい。
【００７８】
また、以上説明した実施形態では、インクを供給するタンクが記録ヘッドと一体的に形成されている例で説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。以下に、本発明のインクジェット記録装置に適用可能な他のインク供給方式についていくつか例示する。
【００７９】
図１５は、記録ヘッドとインクタンクとが別体で形成され、両者がチューブによって連結される構成の、インクタンクの一例を示した図である。図において、４５はインクタンクの筺体であり、内部には記録ヘッドに供給するインクを収容したインク収容部４０と廃インク吸収体４４が備えられている。インク収容部４０は例えば袋状であり、インクとの接触面がポリオレフィン、特にポリエチレンで形成されているものが好ましい。インク収容部４０の端部にはゴム製の栓４２が設けられており、連結用のチューブ４６の先端に備えられた中空針４７を挿入することによりインク袋４０中のインクがヘッドに供給可能となる。
【００８０】
一方、記録ヘッドの吸引回復処理や、予備吐出によって回収された廃インクは、不図示の廃インクチューブを介して、再びインクタンクに収容される。回収された廃インクは、廃インク吸収体４４に吸収される。
【００８１】
本例の場合、インクタンクは記録ヘッドの移動に伴わず、記録装置の底部などに固定されている。連結されたチューブが記録ヘッドの移動に追従することによって、記録中でも記録ヘッドへのインク供給や廃インクの収容が可能となっている。
【００８２】
図１６は、互いに別体でありながら、キャリッジに搭載された記録ヘッドに対し着脱可能なインクタンクの一例を示した図である。図において、インクタンクカートリッジ１４０１は、ブラックインクを収容したブラックインクの収容部１４０５と、カラーインクを収容したカラーインクの収容部１４０３を備えている。
【００８３】
また、図１７は図１６で説明したインクタンクカートリッジ１４０１を記録ヘッド１５０１に装着する様子を示した図である。記録時、インクタンクカートリッジ１４０１は記録ヘッド１５０１に装着された状態でキャリッジに搭載され、記録に伴って消費されていくインクを記録ヘッド１５０１に供給する。インクタンクカートリッジ１４０１内のインクが空になると、インクタンクカートリッジ１４０１は記録ヘッドから外され、新しいものと交換される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】サーマルインクジェット方式における記録素子の構成を説明するための模式図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、ノズルにおける吐出動作工程を説明するための模式図である。
【図３】吐出を繰り返すうちに変化していく吐出速度の様子をグラフとして例示した図である。
【図４】本発明の実施形態に適用するインクジェット記録装置の機構を説明するための構成図である。
【図５】本発明の実施形態に適用する記録ヘッドユニットの構成を説明するための図である。
【図６】記録ヘッドを吐出方向から観察した図である。
【図７】本発明の実施形態で適用する記録ヘッドの概略構成を説明するための模式図である。
【図８】記録ヘッドの１つのノズルの構成を説明するための断面図である。
【図９】図８をＡ−Ｂラインで切断した断面図である。
【図１０】電気熱変換体に付与するエネルギとインク液滴の吐出速度との関係を示した図である。
【図１１】パターンＡ〜パターンＧの予備吐出を実行する過程において、記録ヘッドの吐出速度を測定した結果を説明するための図である。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、ヒータに堆積する「こげ」と、これらが剥離する状態を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の実施形態において回復シーケンスの工程を説明するためのフローチャートである。
【図１４】１色分のインクを吐出する記録ヘッドユニットの例を説明するための斜視図である。
【図１５】記録ヘッドとインクタンクとが別体で形成され、両者がチューブによって連結される構成の、インクタンクの一例を示した図である。
【図１６】互いに別体でありながら、キャリッジに搭載された記録ヘッドに対し着脱可能なインクタンクの一例を示した図である。
【図１７】図１６で説明したインクタンクカートリッジを記録ヘッドに装着する様子を示した図である。
【図１８】本発明の実施形態に適用するインクジェット記録装置の制御系の構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
１４    インク流路
１５    ヒータボード
１７    アルミニウム
１８    発熱抵抗層
１９    蓄熱層
２０    基板
２１    インク
２２    吐出オリフィス
２３    メニスカス
２４    インク滴
２５    記録媒体
２７    ガラス板
４５    インクタンク筐体
４２    栓
４４    廃インク吸収体
４６    チューブ
４７    針
５１    記録媒体供給部
５２    送りローラ
５３    排出ローラ
６１    ブレード
６２    キャップ
６３    インク吸収体
６４    吐出回復部
６５    記録ヘッドユニット
６６    キャリッジ
６７    ガイド軸
６８    モータ
６９    ベルト
７０    記録ユニット
７１    ヘッド部
７２    大気連通口
１１０１    電気熱変換体（ヒータ）
１１０２    流路壁
１１０３    インク
１２０１    泡
１２０３    インク滴
１２０４    付着力の弱いこげ
１２０５    付着力の強いこげ
１４０１    インクタンクカートリッジ
１４０３    カラーインクの収容部
１４０５    ブラックインクの収容部
１５０１    記録ヘッド
１６０１    インク収容部
１６０３    記録ヘッド
【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】
2007152668.tif 000017
【図１５】
2007152668.tif 000018
【図１６】
2007152668.tif 000019
【図１７】
2007152668.tif 000020
【図１８】
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