(57)【要約】【課題】インクジェット記録ヘッドに熱や膨張などによる変形が生じた場合でも、インク滴を所定の位置に正確に着弾させることができるインクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置、およびインクジェット記録方法を提供すること。【解決手段】インクジェット記録ヘッド４００に、変形温度とインクの着弾位置のずれ量とを対応付けた熱変形補正インデックス１０２と、温度センサ１０３と、を備える。補正演算部１０１は、熱変形補正インデックス１０２のデータと、温度センサ１０３からの温度データ１０４と、に基づいて、吐出信号１１０の出力時期を補正するための補正時間データ１０５を演算する。ヘッド制御部１０６は、その補正時間データ１０５によって補正された時期に吐出信号１１０を出力し、インクジェット記録ヘッド４００の発熱素子１０９を駆動してインクを吐出させる。【選択図】図６
2007152637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録装置からの吐出信号に基づいて、吐出口からインクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インクジェット記録ヘッドの変形量と、前記吐出口からのインクの吐出方向と、を関係付けたデータを記憶する記憶部と、
前記インクジェット記録ヘッドの変形量を求めるために必要なデータを提供可能な提供部と、
前記記憶部の記憶データと前記提供部の提供データを前記記録装置に出力する出力部と、
前記記憶データと前記提供データに基づいて補正された吐出信号を前記記録装置から入力する入力部と、
を備えることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記記憶部は、前記インクジェット記録ヘッドの変形量と、前記吐出口から被記録媒体に向けてインクの吐出したときのインクの吐出方向に対応するインクの着弾位置と、を関連付けたデータを記憶し、
前記入力部は、前記記録装置からの出力時期が補正された前記吐出信号を前記記録装置から入力する
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ヘッド。
【請求項３】
前記記憶部は、前記インクジェット記録ヘッドの熱変形量と、前記吐出口からのインクの吐出方向と、を関係付けたデータを記憶し、
前記提供部は、前記インクジェット記録ヘッドの温度を検出する温度センサの検出データを提供する
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ヘッド。
【請求項４】
前記記憶部は、前記吐出口の傾きに影響する前記インクジェット記録ヘッドの構成部材の熱変形量と、前記吐出口からのインクの吐出方向と、を関係付けたデータを記憶することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記記憶部は、前記インクジェット記録ヘッドの膨張量と、前記吐出口からのインクの吐出方向と、を関係付けたデータを記憶し、
前記提供部は、インクとの接触による前記インクジェット記録ヘッドの膨張の開始時刻に関するデータを提供する
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ヘッド。
【請求項６】
前記記憶部は、前記吐出口の傾きに影響する前記インクジェット記録ヘッドの構成部材の膨張量と、前記吐出口からのインクの吐出方向と、を関係付けたデータを記憶することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記インクジェット記録ヘッドはインクタンクと一体に構成され、
前記提供部は、前記インクタンクにインクが収容された時刻に関するデータを提供する
ことを特徴とする請求項５または６に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記吐出口は複数形成され、
前記記憶部は、前記インクジェット記録ヘッドの複数箇所の変形量と、前記複数の吐出口のそれぞれからのインクの吐出方向と、を関係付けたデータを記憶し、
前記提供部は、前記複数箇所の変形量を求めるために必要なデータを提供し、
前記入力部は、前記複数の吐出口毎の個別の補正量により補正された前記吐出信号を前記記録装置から入力する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
前記吐出口は、列状を成すように複数形成され、
前記記憶部は、前記インクジェット記録ヘッドの変形量と、前記複数の吐出口の内の少なくとも１つからのインクの吐出方向と、を関係付けたデータを記憶し、
前記入力部は、前記複数の吐出口に共通の補正量により補正された前記吐出信号を前記記録装置から入力する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドを用い、前記インクジェット記録ヘッドと被記録媒体とを相対移動させつつ、前記吐出口からインクを吐出させることにより、前記記憶媒体に画像を記録可能なインクジェット記録装置であって、
前記インクジェット記録ヘッドの前記出力部から、前記記憶部の記憶データと前記提供部の提供データを入力するデータ入力部と、
前記記憶データと前記提供データとに基づいて、前記吐出口からのインクの吐出方向の変化量に対応する前記吐出信号の補正量を演算する演算部と、
前記演算部によって演算された前記補正量に基づいて前記吐出信号を補正する補正部と、
前記補正部によって補正された前記吐出信号を前記インクジェット記録ヘッドの前記入力部に出力する信号出力部と、
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１１】
前記演算部は、インクの吐出方向の変化量に対応するインクの着弾位置のずれ量に応じて、前記吐出信号の出力時期の補正量を演算し、
前記補正部は、前記演算部によって演算された前記補正量に基づいて前記吐出信号の出力時期を補正し、
前記信号出力部は、前記出力時期が補正された前記吐出信号を前記インクジェット記録ヘッドの前記入力部に出力する
ことを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】
前記演算部は、前記インクジェット記録ヘッドと前記被記録媒体との相対移動速度に関するデータを用いて、前記吐出信号の出力時期の補正量を演算することを特徴とする請求項１１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１３】
前記インクジェット記録ヘッドには前記吐出口が複数形成され、
前記データ入力部は、前記記憶データとして、前記インクジェット記録ヘッドの複数箇所の変形量と、前記複数の吐出口のそれぞれからのインクの吐出方向と、を関係付けたデータを入力し、かつ前記提供データとして、前記複数箇所の変形量を求めるために必要なデータを入力し、
前記演算部は、前記記憶データと前記提供データとに基づいて、前記複数の吐出口毎に個別の前記補正量を演算し、
前記補正部は、前記複数の吐出口毎の個別の補正量により前記吐出信号を補正する
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１４】
前記インクジェット記録ヘッドには前記吐出口が列状を成すように複数形成され、
前記データ入力部は、前記記憶データとして、前記インクジェット記録ヘッドの変形量と、前記複数の吐出口の内の少なくとも１つからのインクの吐出方向と、を関係付けたデータを入力し、
前記演算部は、前記記憶データと前記提供データとに基づいて、前記複数の吐出口に共通の前記補正量を演算し、
前記補正部は、前記複数の吐出口に共通の前記補正量により前記吐出信号を補正する
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１５】
前記インクジェット記録ヘッドを搭載可能なキャリッジと、
前記キャリッジを主走査方向に移動させる移動手段と、
前記被記録媒体を前記主走査方向と交差する副走査方向に搬送する搬送手段と、
を備えることを特徴とする請求項１０から１４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１６】
吐出信号に基づいて吐出口からインクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドを用い、前記インクジェット記録ヘッドと被記録媒体とを相対移動させつつ、前記吐出口からインクを吐出させることにより、前記記憶媒体に画像を記録するインクジェット記録方法であって、
前記インクジェット記録ヘッドの変形量と、前記吐出口からのインクの吐出方向と、を関係付けた第１データと、前記インクジェット記録ヘッドの変形量を求めるために必要な第２データと、を前記インクジェット記録ヘッドから入力する入力工程と、
前記第１および第２データに基づいて、前記吐出口からのインクの吐出方向の変化量に対応する前記吐出信号の補正量を演算する演算工程と、
前記補正量に基づいて前記吐出信号を補正する補正工程と、
前記補正工程によって補正された前記吐出信号を前記インクジェット記録ヘッドに出力する出力工程と、
を含むことを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項１７】
前記演算工程は、インクの吐出方向の変化量に対応するインクの着弾位置のずれ量に応じて、前記吐出信号の出力時期の補正量を演算し、
前記補正工程は、前記演算工程によって演算された前記補正量に基づいて前記吐出信号の出力時期を補正し、
前記出力工程は、前記出力時期が補正された前記吐出信号を前記インクジェット記録ヘッドに出力する
ことを特徴とする請求項１６に記載のインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被記録媒体にインク滴を着弾させて画像を記録するためのインクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置、およびインクジェット記録方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置（以後、「記録装置」と称す）は、記録情報に基づいて紙や布等の被記録媒体に画像を記録するために、プリンタ、複写機、ファクシミリ等に広く応用されている。このような記録装置には、インク滴を吐出するインクジェット記録ヘッド（以後、「記録ヘッド」と称す）が用いられる。また、このような記録装置は、記録ヘッドを移動するための移動手段、被記録媒体を搬送するための媒体搬送手段、記録情報からインク滴の吐出信号を生成する制御手段、電力や吐出信号を記録ヘッドに伝える信号伝達手段などから構成される。
【０００３】
シリアルスキャンタイプと称される記録装置は、被記録媒体の搬送方向（副走査方向）と交差する方向（主走査方向）に記録ヘッドを往復移動させる移動手段を有している。このタイプの記録装置は、記録ヘッドの移動を伴う１行分の記録動作と、被記録媒体を所定量搬送する搬送動作と、を繰り返すことによって、被記録媒体の記録領域の全域に渡って順次画像を記録する。
【０００４】
また記録ヘッドには、インクを吐出するためのエネルギ発生素子として、電気熱変換体（発熱素子）や電気機械変換体（圧電素子）を用いたものが一般的に広く使用されている。これらの中でも、発熱素子を利用してインク滴を吐出するタイプの記録ヘッドは、液体吐出部（吐出口）を高密度に配列することができ、高い解像力の記録が可能である他、全体的にコンパクト化も容易であるなどの利点があり、広く製品化されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５４６５９号公報
【特許文献２】特開２００２−２９２８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年においてはより一層の高い記録品位が要求され、従来技術ではインク滴の着弾精度不足が懸念される。特に、インク滴を連続的に吐出した場合には、記録ヘッドの温度も時間とともに上昇し、記録ヘッドの各部に熱変形が生じるおそれがある。記録ヘッドを構成する材料の熱膨張差や拘束状態の差異により、記録ヘッドの各部の変形状態に偏りが生じた場合には、吐出口の向きが不均一になって、吐出口毎または吐出口列毎にインク滴の吐出方向が変化してしまうおそれがある。
【０００７】
特許文献１には、記録ヘッドの熱変形によるインク滴の着弾位置を補正するための方法が開示されている。しかし、この方法は吐出口の向きの変化までは考慮しておらず、インク滴の吐出方向を十分に補正することが難しい。
【０００８】
また、インクと接する記録ヘッドの部位は膨潤して変形することが懸念される。記録ヘッドを構成する材料の膨張量の差や拘束状態の差異により、記録ヘッドの各部の変形状態に偏りが生じると、吐出口の向きも不均一になり、吐出口毎または吐出口列毎にインク滴の吐出方向が異なってしまうおそれがある。特に、吐出口が樹脂材料などの膨潤しやすい材料によって形成される記録ヘッドにおいては、その影響が大きくなる。さらに、このような膨潤は、時間の経過と共に進行するため、記録ヘッドにインクを注入した時期から現時刻までの経過時間に応じて吐出口の向きが変化して、記録性能に影響を及ぼすおそれがある。
【０００９】
特許文献２には、これらの課題に対して方策を講じたものが開示されている。しかし、この特許文献２には、インクの吐出量を制御する方法が記載されているだけであり、インク滴の着弾位置を補正するものではない。
【００１０】
本発明の目的は、インクジェット記録ヘッドに熱や膨張などによる変形が生じた場合でも、インク滴を所定の位置に正確に着弾させることができるインクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置、およびインクジェット記録方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、記録装置からの吐出信号に基づいて、吐出口からインクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インクジェット記録ヘッドの変形量と、前記吐出口からのインクの吐出方向と、を関係付けたデータを記憶する記憶部と、前記インクジェット記録ヘッドの変形量を求めるために必要なデータを提供可能な提供部と、前記記憶部の記憶データと前記提供部の提供データを前記記録装置に出力する出力部と、前記記憶データと前記提供データに基づいて補正された吐出信号を前記記録装置から入力する入力部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明のインクジェット記録装置は、上記のインクジェット記録ヘッドを用い、前記インクジェット記録ヘッドと被記録媒体とを相対移動させつつ、前記吐出口からインクを吐出させることにより、前記記憶媒体に画像を記録可能なインクジェット記録装置であって、前記インクジェット記録ヘッドの前記出力部から、前記記憶部の記憶データと前記提供部の提供データを入力するデータ入力部と、前記記憶データと前記提供データとに基づいて、前記吐出口からのインクの吐出方向の変化量に対応する前記吐出信号の補正量を演算する演算部と、前記演算部によって演算された前記補正量に基づいて前記吐出信号を補正する補正部と、前記補正部によって補正された前記吐出信号を前記インクジェット記録ヘッドの前記入力部に出力する信号出力部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明のインクジェット記録方法は、吐出信号に基づいて吐出口からインクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドを用い、前記インクジェット記録ヘッドと被記録媒体とを相対移動させつつ、前記吐出口からインクを吐出させることにより、前記記憶媒体に画像を記録するインクジェット記録方法であって、前記インクジェット記録ヘッドの変形量と、前記吐出口からのインクの吐出方向と、を関係付けた第１データと、前記インクジェット記録ヘッドの変形量を求めるために必要な第２データと、を前記インクジェット記録ヘッドから入力する入力工程と、前記第１および第２データに基づいて、前記吐出口からのインクの吐出方向の変化量に対応する前記吐出信号の補正量を演算する演算工程と、前記補正量に基づいて前記吐出信号を補正する補正工程と、前記補正工程によって補正された前記吐出信号を前記インクジェット記録ヘッドに出力する出力工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、インクジェット記録ヘッドから、その変形量とインクの吐出方向との関係についての固有情報を取得し、その固有情報に基づいて、インクジェット記録ヘッドからインクを吐出させるための吐出データを最適に補正することができる。例えば、インクジェット記録ヘッドの変形の如何に拘わらず、インクを被記録媒体上の規定位置に着弾させるように、インクジェット記録ヘッドに対する吐出データの出力時期を補正することができる。
【００１５】
また本発明は、インクジェット記録ヘッドの熱変形、およびインクとの接触などによって膨張変形した場合等、インクジェット記録ヘッドの種々の変形に対応して、それらの変形の影響をなくすようにインクの着弾位置のずれを補正することができる。このように、インクを正規な位置に着弾させることにより、高品位の画像を記録することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 
（第１の実施形態）
まずは、本発明を適用可能なインクジェット記録装置の構成例を図２４に基づいて説明する。
【００１７】
本例の記録装置５０はシリアルスキャン方式の記録装置であり、ガイド軸５１，５２によって、キャリッジ５３が矢印Ｘの主走査方向に移動自在にガイドされている。キャリッジ５３は、キャリッジモータおよびその駆動力を伝達するベルト等の駆動力伝達機構により、主走査方向に往復動される。キャリッジ５３には記録ヘッド４００が搭載される。この記録ヘッド４００は、後述するように、インクタンクと共にインクジェットカートリッジを構成するものであってもよく、またはインクタンクと分離可能に結合される構成のものであってもよい。被記録媒体としての用紙Ｐは、記録装置の前端部に設けられた挿入口５５から挿入された後、その搬送方向が反転されてから、送りローラ５６によって矢印Ｙの副走査方向に搬送される。記録装置５０は、記録ヘッド１０を主走査方向に移動させつつ、プラテン５７上の用紙Ｐの記録領域に向かってインクを吐出させる記録動作と、その記録幅に対応する距離だけ用紙Ｐを副走査方向に搬送する搬送動作と、を繰り返す。このような動作の繰り返しによって、用紙Ｐ上に順次画像が記録される。
【００１８】
キャリッジ５３の移動領域における図２４中の左端には、キャリッジ５３に搭載された記録ヘッド４００の吐出口の形成面と対向する回復系ユニット（回復処理手段）５８が設けられている。回復系ユニット５８には、記録ヘッド４００の吐出口のキャッピングが可能なキャップと、そのキャップ内に負圧を導入可能な吸引ポンプなどが備えられている。回復系ユニット５８は、吐出口を覆ったキャップ内に負圧を導入することにより、吐出口からインクを吸引排出させて、記録ヘッド４００の良好なインク吐出状態を維持すべく回復処理（「吸引回復処理」ともいう）をする。また、キャップ内に向かって、吐出口から画像の寄与しないインクを吐出させることによって、記録ヘッド４００の良好なインク吐出状態を維持すべく回復処理（「吐出回復処理」ともいう）をすることもできる。
【００１９】
図２５は、本発明を適用可能な記録装置の制御系の概略ブロック構成図である。図２５において、制御部１１００は、本記録装置の動作の制御処理やデータ処理等を実行する。記憶部１１０１には、それらの処理手順等のプログラムを格納するＲＯＭ１１０１Ａと、それらの処理を実行するためのワークエリアなどとして用いられるＲＡＭ１１０１Ｂが備えられている。制御部１１００の制御下において、後述の吐出データ生成部１０８、補正演算部１０１、およびヘッド制御部１０６が機能する。本実施形態における記録ヘッド４００には、後述するように、熱変形補正インデックス１０２、温度センサ１０３、および発熱素子１０９が備えられている。熱変形補正インデックス１０２は、記録ヘッド４００に搭載されたＥＥＰＲＯＭなどのデータ記憶部に記憶されている。発熱素子１０９は、ヘッド制御部１０６からの吐出信号により駆動されて、吐出口からインク滴を吐出させる。また制御部１１００は、キャリッジ５３を主走査方向に駆動するためのキャリッジモータ１１０３と、用紙Ｐを副走査方向に搬送するためのＰ．Ｆモータ１１０４を制御する。１２００は、記録装置に接続されるパーソナルコンピュータなどの形態のホスト装置である。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態としてのインクジェット記録ヘッド４００の斜視図である。本例の記録ヘッド４００はインクタンク４０４と一体に構成されており、そのインクタンク４０４の所定位置に記録素子３００と配線基板４０１が備えられている。それらの記録素子３００と配線基板４０１は、リード４０２を介して電気的に接合されている。インクタンク４０４には、インクを収容するための不図示のインク収容室が形成され、また、そのインク収容室内のインクを記録素子３００に供給するための供給口（不図示）が設けられている。配線基板４０１は、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）やＴＡＢ（Tape Automated Bonding）などの配線材料から構成されている。この配線基板４０１の外面側には、外部からの電気信号を受けるためのパッド４０３が設けられている。リード４０２は、例えば、ワイヤボンディングにより記録素子３００に接続される。パッド４０３は、記録ヘッド４００がキャリッジ５３に装着されたときに、そのキャリッジ５３側の接点部と電気的に接続することにより、後述する種々のデータを記録ヘッド４００と記録装置との間において送受信するための信号線路が形成される。
【００２１】
また、図１のようにＸ，Ｙ，Ｚの座標系Ｃ0を定義する。記録ヘッド４００の吐出口はＹ方向に並び、記録ヘッド４００はＸ方向（主走査方向）に走査され、インクは記録ヘッド４００の吐出口からＺ方向に吐出される。記録ヘッド４００は、このように方向付けられるように記録装置に搭載される。
【００２２】
図２および図３を用いて記録素子３００について説明する。
【００２３】
図２は記録素子３００の斜視図であり、記録素子基板３０３上に吐出口プレート３０１がフォトリソグラフィ処理により形成されている。吐出口プレート３０１には、複数の吐出口列３０８ａおよび３０８ｂが形成されている。吐出口３０２ａ，３０２ｂは、それぞれ吐出口列３０８ａ，３０８ｂに含まれる吐出口のひとつである。
【００２４】
図３は、２つの吐出口３０２ａ，３０２ｂを含む図３中のＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図である。
【００２５】
記録素子基板３０３は、例えば単結晶シリコンより成る。この記録素子基板３０３には、インクを吐出するためのエネルギを発生する発熱素子１０９、記録素子基板３０３の温度を検知するための温度センサ１０３、および、これらに電力を供給するためのＡｌ等の電気配線（不図示）などが成膜技術により形成されている。発熱素子１０９および温度センサ１０３は、吐出口３０２ａと対応するように形成されている。記録素子基板３０３に形成されたインク供給口３０５には、前述したインクタンク４０４の供給口からインクが供給され、そのインクによって液室３０４が満たされる。後述するヘッド制御部１０６からの吐出信号１１０により、所定の発熱素子１０９が通電されて、インクが加熱発泡される。そして、その際に発生するインクの圧力によって、吐出口３０２ａからインク滴３０６が吐出される。吐出口３０２ｂも吐出口３０２ａと同様である。
【００２６】
図４および図５は、記録ヘッド４００をＸ方向に等速に移動させつつ、インク滴３０６を一定の時間間隔で吐出させた時のインク滴３０６の着弾位置を模式的に示した図である。
【００２７】
図４は、吐出口プレート３０１に変形がなくて、インク滴３０６が理想的な方向に吐出された場合を示しており、被記録媒体２００上に着弾する着弾滴３０７は一定の間隔Ｌで位置する。しかしながら、インク滴３０６を連続的に吐出させた場合には、記録ヘッド４００の温度が時間の経過と共に上昇し、それに伴って吐出口プレート３０１に熱変形が生じるおそれがある。吐出口プレート３０１が徐々に変形した場合には、図５のように、着弾滴３０７の間隔がＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４のように徐々に大きくなり、本来の着弾位置からのずれが大きくなっていく。発熱素子１０９を用いている以上、記録ヘッド４００の各部の熱変形は不可避である。そのため、着弾滴３０７を本来の着弾位置に着弾させるためには、インク滴３０６の吐出タイミングを補正することが必要となる。
【００２８】
図６を用いて、吐出タイミングの補正方法について説明する。
【００２９】
１０１は補正演算部であり、温度センサ１０３が検出した温度データ１０４を取り込み、その温度データ１０４に対応する着弾位置のずれ量を熱変形補正インデックス１０２から取り込む。そして補正演算部１０１は、その着弾位置のずれ量と記録ヘッド４００の走査速度から、吐出タイミング補正用の補正時間データ１０５を算出する。その補正時間データ１０５は、記録ヘッド４００の熱変形に起因するインク滴の吐出方向の変化を考慮して、そのインク滴３０６を本来の着弾位置に着弾させるべく、インク滴の吐出タイミングを補正するためのデータである。ヘッド制御部１０６は、吐出データ生成部１０８にて生成された吐出データ１０７と、補正時間データ１０５と、から吐出タイミングを算出し、そのタイミングにおいて、発熱素子１０９に吐出信号１１０を出力する。
【００３０】
次に、熱変形補正インデックス１０２について説明する。
【００３１】
ここでは、ＦＥＭ（有限要素法）を用い、記録ヘッド４００の温度と変形状態との関係の解析結果を基に、熱変形補正インデックス１０２作成した。図７は、ＦＥＭ解析に用いたモデルの斜視図である。図８は、図７のモデルを矢印ＶＩＩＩ方向から見た図である。
【００３２】
記録素子基板３０３上に、吐出口プレート３０１が配置された構成は前述したとおりであり、吐出口プレート３０１に形成されている吐出口は、図７中において白丸で表している。吐出口に関しては、それが全体に比して非常に小さいため、実際には、そのモデル化は行っていない。また本例では、構造の対称性を考慮して１／４のモデルを構築した。本モデルでは吐出口が存在する要素は１６個であり、それぞれの要素にＥＬＥ１からＥＬＥ１６までの番号を順番に付す。また、その番号に対応する吐出口にはｓｅｇ１からｓｅｇ１６の番号を付す。ｓｅｇ１の吐出口は、図２における吐出口３０２ａに対応する。
【００３３】
本例においては、図９に示すような記録ヘッドの構成部材の物性値を用い、ＮＡＳＴＲＡＮ（構造解析プログラム）によって熱変形量を計算した。図１０は、記録ヘッドの温度を８０℃とし、その温度が記録素子３００の全体に均一に分布するものとしたときの熱変形量の計算結果を示す。図１０においては、変形量を２倍にして表示している。この図１０から、相対的に線膨張係数が大きく、剛性の低い吐出口プレート３０１が大きく変形していることが分かる。このＦＥＭ解析から、インク滴の吐出方向を予測する。
【００３４】
今回のＦＥＭ解析に使用した要素は３次元ソリッド要素である。しかし本例においては、吐出口が開口している面（吐出口が形成されているサーフェス）に着目し、そのサーフェスの法線方向と吐出口の向きとが一致するものとする。つまり、インク滴の吐出方向は吐出口の向きに一致し、その吐出口の向きは吐出口プレート３０１の表面の法線方向に一致するものとする。
【００３５】
図１１は、ｓｅｇ１の吐出口が存在する要素ＥＬＥ１のサーフェスを抽出して示す。このサーフェスを構成する３つの節点をＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３とし、そのサーフェスが変形した後の節点をＰ１，ｐ２，Ｐ３とする。そして、それらの節点Ｐ１，ｐ２，Ｐ３の座標値を（ｘ１，Ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，Ｙ２，ｚ２）、（ｘ３，Ｙ３，ｚ３）とし、そのサーフェスの法線方向ベクトルを下式（１）によって表す。
【００３６】
【数１】
2007152637.tif 000003
【００３７】
それらの成分ｘｎ，ｙｎ，ｚｎは下式（２）によって求まる。
【００３８】
【数２】
2007152637.tif 000004
【００３９】
図１２（ａ），（ｂ）は、吐出口プレート３０１の変形の前後における様子を示す模式図である。これらの図において、２００は被記録媒体、３０２ａは吐出口である。また図中の矢印Ｘは記録ヘッドの移動方向を示している。  
図１２（ａ）は、変形前の吐出口プレート３０１の状態を示し、法線方向ベクトルの成分は（０，０，１）であって、それは被記録媒体２００に対して垂直であり、吐出口３０２ａから吐出されたインク滴は所定の着弾位置Ｓ０に着弾する。図１２（ｂ）は、変形後の吐出口プレート３０１状態を示し、吐出口３０２は被記録媒体２００に対してある傾きを持つ。Ｓ１は、インク滴の吐出タイミングを補正せずに、そのインク滴を吐出させた場合の着弾位置であり、ｄｘは、その着弾位置Ｓ１と本来の着弾位置Ｓ０との間のずれ量（ズレ量）である。この着弾位置のずれ量ｄｘは、吐出口プレート３０１と被記録媒体２００との間の対向間隔（以下、「紙間距離」ともいう）ｈと、法線方向ベクトル成分ｘｎ、ｚｎと、から、下式（３）によって求まる。
【００４０】
【数３】
2007152637.tif 000005
【００４１】
吐出口（ｓｅｇ１，２，・・・）毎に、温度（２０℃，３０℃，・・・）に対応する着弾位置のずれ量ｄｘをまとめたものが図１３の熱変形補正インデックス１０２である。これは、吐出口毎に１枚のデータシートを成している。
【００４２】
記録ヘッドの走査速度をｖ（矢印Ｘの走査方向を正方向に合わせる）とすると、記録ヘッドが着弾位置のずれ量ｄｘ分を進む時間は補正時間ｄＴとなり、それは下式（４）によって表すことができる。
【００４３】
【数４】
2007152637.tif 000006
【００４４】
この補正時間ｄｔは、補正演算部１０１において補正時間データ１０５として生成される。
【００４５】
また、インク滴の本来の吐出時刻をＴ０とすると、補正された吐出時刻Ｔは、下式（５）によって表される。
【００４６】
【数５】
2007152637.tif 000007
【００４７】
この吐出時刻Ｔはヘッド制御部１０６において算出され、この時刻Ｔに、吐出信号１１０が発熱素子１０９に送られる。
【００４８】
ここで、記録ヘッドの温度が８０℃の場合を例にとり、吐出口３０２ａから吐出されるインク滴の着弾位置のずれ量を実際の数値から計算する。
【００４９】
ＦＥＭ解析の結果、吐出口ｓｅｇ１（３０２ａ）を含む要素ＥＬＥ１の３つの節点ｐ１、ｐ２、ｐ３の座標値は次のように求められた。
【００５０】
【数６】
2007152637.tif 000008
【００５１】
このときの法線ベクトルは、上式（２）から次のように求まる。
【００５２】
【数７】
2007152637.tif 000009
【００５３】
また、紙間距離１ｍｍのときの着弾位置のずれ量ｄｘは、上式（３）から次のように求まる。
【００５４】
【数８】
2007152637.tif 000010
【００５５】
図１３の熱変形補正インデックス１０２において、ｓｅｇ１の８０℃の欄には、０．０２１１６の数字がある。
【００５６】
さらに、走査速度ｖを２０ｍｍ／ｓｅｃとすると、補正時間ｄＴは、上式（４）から次のように求まる。
【００５７】
【数９】
2007152637.tif 000011
【００５８】
つまり吐出口３０２ａについては、インク滴の元々の吐出時刻よりも補正時間０．０１０５８secだけ早い時刻に、吐出信号１１０を発熱素子１０９に投入することにより、本来の着弾位置Ｓ０にインク滴を着弾させることができる。
【００５９】
図１４は、吐出口ｓｅｇ１（３０２ａ）と同様に、記録ヘッドの温度が８０℃のときの他の吐出口についての着弾位置のずれ量ｄｘを計算して、その結果をグラフにしたものである。この図１４は、吐出口列３０８ａ（図２参照）についての着弾位置のずれ量を示している。ここでは、着弾位置のずれ量が０．０２１ｍｍにも達し、それは、１２００ｄｐｉの解像度で記録した場合の約１ドット分に相当する。そのため、吐出タイミングの補正を行わなければ、記録品位に多大な影響を及ぼすことになる。
【００６０】
以上においては、吐出口毎に吐出タイミング（吐出時刻）を補正する方法について説明した。しかし、吐出口列毎に吐出タイミングを補正することも可能である。図１４から分かるように、吐出口列３０８ａ内のそれぞれの吐出口の着弾位置のずれ量の差は、０．００３ｍｍ程度である。これが無視できるような場合、例えば、低解像度で記録するような場合には、熱変形補正インデックス１０２の吐出口ｓｅｇ１だけの数値（着弾位置のずれ量）を用いてもよい。つまり、吐出口列３０８ａに含まれる全ての吐出口に対して、吐出タイミングの補正量（補正時刻）を一括して同じ補正量に定めてもよい。この場合には、温度センサ１０３を吐出口毎に備える必要がない。
【００６１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、記録ヘッドの構成部材の熱変形に起因する着弾位置ずれの補正方法について説明した。本実施形態では、記録ヘッドの構成部材の膨潤に起因する着弾位置ずれを補正する。
【００６２】
図１５は、本例の記録ヘッド４００の斜視図であり、インクタンク４０４の所定位置には記録素子３００と配線基板４０１が備えられている。それらの記録素子３００と配線基板４０１は、リード４０２を介して電気的に接合されている。インクタンク４０４には、インクを収容するための不図示のインク収容室と、そのインク収容室内のインクを記録素子３００に供給するための供給口（不図示）と、が設けられている。配線基板４０１は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）やＴＡＢ（Tape Automated Bonding）などの配線材料から構成されている。配線基板４０１の外面側には、外部から電気信号を受けるためのパッド４０３が設けられている。リード４０２は、例えば、ワイヤボンディングにより記録素子３００に接続される。記憶素子４０５は、例えばＥＥＰＲＯＭなどの半導体素子であり、後述する注入時期データ１１２として、記録ヘッド４００の製造工程中におけるインクの注入時期を記憶する。
【００６３】
記録素子３００の構成は、前述した第１の実施形態と同様である。しかし、本例の記録素子３００における吐出口プレート３０１はエポキシ樹脂より構成されている。そのため、記録ヘッド４００にインクを注入してからの時間の経過と共に、その吐出口プレート３０１は膨潤する。その体積膨張率の変化を測定した結果、図１６のようなデータが得られた。吐出口プレート３０１が膨潤により体積膨張した場合、その吐出口プレート３０１に形成されている吐出口３０２は、被記録媒体２００に対して傾いてしまう。このような吐出口３０２の傾きが生じたまま、インク滴の吐出タイミングを補正せずに記録をした場合には、前述した図５と同様に、インク滴３０６の着弾位置が正規の着弾位置からずれることになる。
【００６４】
次に、図１７を用いて、インク滴の吐出タイミング（吐出時刻）の補正方法について説明する。
【００６５】
経過時間演算部１１３は、記憶素子４０５に記憶されている注入時期データ１１２と、現時刻と、から、経過時間データ１１４を作成する。現時刻は、記録ヘッドからではなく、記録装置側において取得することができる。その経過時間データ１１４は、記録ヘッド４００にインクが注入されてから、現時点までの経過時間に対応するデータである。補正演算部１０１は、経過時間データ１１４に対応する着弾位置のずれ量を膨潤補正インデックス１１１から取り込み、さらに、そのずれ量と記録ヘッド４００の走査速度から補正時間データ１０５を算出する。膨潤補正インデックス１１１は、記憶素子４０５、または、それとは別に記録ヘッドに搭載されるＥＥＰＲＯＭなどの記録素子に記憶されている。ヘッド制御部１０６は、吐出データ生成部１０８にて生成された吐出データ１０７と、補正時間データ１０５と、から補正時刻を算出し、その補正時刻に発熱素子１０９に対して吐出信号１１０を出力する。
【００６６】
次に、膨潤補正インデックス１１１について説明する。
【００６７】
ここでは、ＦＥＭ（有限要素法）を用いて、記録ヘッド構成部材の膨潤による体積膨張を解析し、その解析結果を基に膨潤補正インデックス１１１を作成した。
【００６８】
図１８は、ＦＥＭ解析に用いた記録ヘッドのモデルの斜視図である。図１９は、図１８のモデルをＸＩＸ方向から見た概略図である。図１９において、ハッチング部分は膨潤する領域を示している。
【００６９】
記録素子基板３０３上には、前述したように吐出口プレート３０１が配置されている。図１８において、各々の吐出口は丸印によって表示している。吐出口はモデル全体に対して非常に小さいため、実際には、吐出口のモデル化は行っていない。また構造の対称性を考慮して、記録ヘッドの１／４モデルを構築した。本モデルにおいて、吐出口が存在する要素は１６個であり、それぞれの要素にＥＬＥ１からＥＬＥ１６までの番号を順番に付している。また、その番号に対応する仮想的な吐出口にｓｅｇ１からｓｅｇ１６の番号を付している。ここでｓｅｇ１は、図２における吐出口３０２ａに対応する。
【００７０】
ＦＥＭの計算には、ＮＡＳＴＲＡＮ（構造解析プログラム）を使用した。しかし、このＮＡＳＴＲＡＮでは膨潤による変形を解析できないため、熱変形に置き換えて解析した。つまり、モデルの初期温度を２５℃とし、全節点に温度荷重３０℃を掛けて変形状態を求めた。吐出口プレート３０１を構成する要素の内、インクに接する要素、つまり図１９中におけるハッチング領域だけに仮想線膨張係数を定義し、その他の要素には線膨張係数０（零）を規定した。例えば、膨潤によって体積が５％増加した場合は、図１６からも分かるように、インクを注入してから２０日が経過した場合である。このときの線膨張率は、下式によって表される。
【００７１】
【数１０】
2007152637.tif 000012
【００７２】
この線膨張率を２５℃から３０℃の５℃の温度上昇によって引き起こすために、仮想線膨張係数として０．０１６／５＝０．００３２を規定した。図２０に示す物性値を用いて、解析した結果を図２１に示す。
【００７３】
そして、前述した第１の実施形態において、図１０の解析結果に基づいて熱変形補正インデックス１０２を作成した場合と同様に、図２１の解析結果に基づいて膨潤補正インデックス１１１を作成する。例えば、インクの注入から２０日が経過した場合、すなわち膨潤によって体積が５％増加した場合に、要素ＥＬＥ１のサーフェスを構成する３つの節点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３における変形後の座標値は、実際の数値を用いて下記のように計算できる。
【００７４】
【数１１】
2007152637.tif 000013
【００７５】
このとき、要素ＥＬＥ１の法線ベクトルは、前述した式（１）、（２）より次のように求まる。
【００７６】
【数１２】
2007152637.tif 000014
【００７７】
さらに、紙間距離が１ｍｍのときは、着弾位置のずれ量ｄｘは、前述した式（３）より次のように求まる。
【００７８】
【数１３】
2007152637.tif 000015
【００７９】
図２２に示すような膨潤補正インデックス１１１において、ｓｅｇ１（吐出口３０２ａ）の経過時間２０日の欄には０．００８２６９の数字がある。その他の経過時間についても逐一ＦＥＭ解析を実施し、各々の着弾位置のずれ量ｄｘを吐出口毎にまとめたものが膨潤補正インデックス１１１である。
【００８０】
記録ヘッドの走査速度ｖを２０ｍｍ／ｓｅｃとした場合、インク滴の吐出タイミングの補正時間ｄＴは、前述した式（４）から次のように求まる。
【００８１】
【数１４】
2007152637.tif 000016
【００８２】
したがって、ｓｅｇ１（吐出口３０２ａ）からインク滴を吐出する本来の時刻よりも補正時間０．００４１３５ｓｅｃだけ早い時刻に、そのｓｅｇ１（吐出口３０２ａ）の発熱素子にインクの吐出信号を投入する。これにより、本来の着弾位置に着弾させるように、ｓｅｇ１（吐出口３０２ａ）からインク滴を吐出させることができる。
【００８３】
図２３は、着弾位置のずれ量ｄｘを他の吐出口についても同様に計算した結果をグラフにしたものである。図２３は、吐出口列３０８ａ（図２参照）に関しての着弾位置のずれ量を表している。ここで着弾位置ずれ量は０．０１３ｍｍ程度となり、インク滴の吐出タイミング（吐出時刻）の補正を行わなければ、記録品位に相当の影響が及ぼすことになる。
【００８４】
以上においては、吐出口毎にインク滴の吐出タイミング（吐出時刻）を補正する方法について説明した。しかし、吐出口列毎にインク滴の吐出タイミングを補正することも可能である。図２３から分かるように、吐出口列内における各吐出口の着弾位置のずれ量は０．００５ｍｍ程度である。このずれ量が無視できる程度である場合、例えば低解像度で記録する場合には、膨潤補正インデックス１１１のｓｅｇ１だけの数値を用いて、吐出口列３０８ａに含まれる全ての吐出口に対して、一括して同じ吐出タイミングの補正値（補正時刻）を定めてもよい。
【００８５】
（他の実施形態）
第１の実施形態の図６の構成において、熱変形補正インデックス１０２は、その全てまたは一部を記録装置やホスト装置１２００（図２５参照）に備えてもよい。また、補正演算部１０１およびヘッド制御部１０６は、それらの全てまたは一部を記録ヘッド４００に備えてもよい。例えば、記録ヘッド４００の型式毎に熱変形補正インデックス１０２が定まる場合には、その熱変形補正インデックス１０２を記録装置やホスト装置１２００に備えておいてもよい。その場合には、記録装置に装着された記録ヘッド４００の型式に対応する熱変形補正インデックス１０２を読み出して、それを用いることができる。
【００８６】
また、第２の実施形態の図１７の構成において、膨潤補正インデックス１１１は、その全てまたは一部を記録装置やホスト装置１２００（図２５参照）に備えてもよい。また、経過時間演算部１１３、補正演算部１０１、およびヘッド制御部１０６は、それらの全てまたは一部を記録ヘッド４００に備えてもよい。例えば、記録ヘッド４００の型式毎に膨潤補正インデックス１１１が定まる場合には、その膨潤補正インデックス１１１を記録装置やホスト装置１２００に備えておいてもよい。その場合には、記録装置に装着された記録ヘッド４００の型式に対応する膨潤補正インデックス１１１を読み出して、それを用いることができる。
【００８７】
また本発明は、インジェット記録ヘッドの熱変形、および膨潤による膨張変形の他、種々の変形に対応することができる。要は、インクジェット記録ヘッドの変形量と、インクの吐出方向の変化と、を関係付けたデータを用いることができればよい。
【００８８】
また、インクジェット記録ヘッドの温度を検出するための温度センサは記録装置側に備えてもよい。この場合には、インクジェット記録ヘッドに温度センサを備える必要がなく、記録装置側の温度センサの検出温度と、インクジェット記録ヘッド側から読み出した熱変形補正インデックスと、に基づいて、吐出信号を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の実施形態における記録ヘッドの斜視図である。
【図２】図１の記録ヘッドにおける記録素子の拡大斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図２の記録素子に傾きが生じない場合のインク滴の着弾位置の説明図である。
【図５】図２の記録素子に傾きが生じた場合のインク滴の着弾位置の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における記録ヘッドの制御系のブロック構成図である。
【図７】本発明の第１の実施形態おける記録ヘッドのＦＥＭ解析モデルの説明図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ矢視図である。
【図９】図７のＦＥＭ解析モデルに用いた具体的な数値例の説明図である。
【図１０】図７のＦＥＭ解析モデルの解析結果例の説明図である。
【図１１】図１０の解析結果における３つの接点の座標値および法線方向ベクトルの説明図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は、図１０における法線方向ベクトルと、インク滴の着弾位置のずれ量と、の関係の説明図である。
【図１３】図６における熱変形補正インデックスの説明図である。
【図１４】図１０の解析結果に基づいて、複数の吐出口に関してのインク滴の着弾位置のずれ量を計算した場合の計算結果の説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態における記録ヘッドの斜視図である。
【図１６】図１の記録ヘッドにおける吐出口プレートの体積膨張率の変化の説明図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態における記録ヘッドの制御系のブロック構成図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態おける記録ヘッドのＦＥＭ解析モデルの説明図である。
【図１９】図１８のＸＩＸ矢視図である。
【図２０】図１８のＦＥＭ解析モデルに用いた具体的な数値例の説明図である。
【図２１】図１８のＦＥＭ解析モデルの解析結果例の説明図である。
【図２２】図１７における膨潤補正インデックスの説明図である。
【図２３】図２１の解析結果に基づいて、複数の吐出口に関してのインク滴の着弾位置のずれ量を計算した場合の計算結果の説明図である。
【図２４】本発明を適用可能なインクジェット記録装置の概略斜視図である。
【図２５】図１のインクジェット記録装置の制御系のブロック構成図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０１    補正演算部
１０２    熱変形補正インデックス
１０３    温度センサ
１０６    ヘッド制御部
１０８    吐出データ生成部
１０９    発熱素子
１１１    膨潤補正インデックス
１１３    経過時間演算部
２００    被記録媒体
３００    記録素子
３０１    吐出口プレート
３０２    吐出口
３０３    記録素子基板
３０６    インク滴
３０７    着弾滴
３０８    吐出口列
４００    記録ヘッド
４０１    配線基板
４０５    記憶素子
【図１】
2007152637.tif 000017
【図２】
2007152637.tif 000018
【図３】
2007152637.tif 000019
【図４】
2007152637.tif 000020
【図５】
2007152637.tif 000021
【図６】
2007152637.tif 000022
【図７】
2007152637.tif 000023
【図８】
2007152637.tif 000024
【図９】
2007152637.tif 000025
【図１０】
2007152637.tif 000026
【図１１】
2007152637.tif 000027
【図１２】
2007152637.tif 000028
【図１３】
2007152637.tif 000029
【図１４】
2007152637.tif 000030
【図１５】
2007152637.tif 000031
【図１６】
2007152637.tif 000032
【図１７】
2007152637.tif 000033
【図１８】
2007152637.tif 000034
【図１９】
2007152637.tif 000035
【図２０】
2007152637.tif 000036
【図２１】
2007152637.tif 000037
【図２２】
2007152637.tif 000038
【図２３】
2007152637.tif 000039
【図２４】
2007152637.tif 000040
【図２５】
2007152637.tif 000041