(57)【要約】【課題】印刷時の吐出量を記録ヘッド全体に渡って一定に維持するために吐出量の異なる記録素子板の中から使用可能な記録素子板を選ぶ際の、記録素子板の選択範囲を広げること。【解決手段】記録素子基板を複数並べて構成される記録ヘッドを有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基板の温度をそれぞれ一定の温度範囲内に維持する温度制御手段と、前記複数の記録素子基板の吐出量が前記温度範囲内にて目標吐出量にほぼ等しくなるように制御する吐出量制御手段を備え、前記温度制御範囲の下限温度もしくは上限温度を前記記録素子基板の標準吐出量に応じて変える。【選択図】図１０
2007320232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出したときの標準吐出量の異なる記録素子基板を複数並べて構成される記録ヘッドを有し、それぞれの記録素子基板に対して異なる吐出量でインクを吐出させることができる複数種類の駆動パルスで前記記録ヘッドを駆動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基板の温度をそれぞれ一定の温度範囲内に維持する温度制御手段と、
前記複数の記録素子基板の吐出量が前記温度範囲内にて目標吐出量にほぼ等しくなるように制御する吐出量制御手段を備え、
前記温度制御範囲の下限温度もしくは上限温度を前記記録素子基板の標準吐出量に応じて変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】
前記温度制御手段は、前記複数の記録素子基板を別個に加熱可能な加熱手段を含み、前記吐出量制御手段は、記録素子基板温度に応じて前記複数種類の駆動パルスから最適な駆動パルスを選択する手段であ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】
前記記録素子基板は、電気熱変換体の発熱によりインクを吐出するノズルを列状に配し、前記加熱手段が、インクの吐出に至らない範囲の加熱信号を前記電気熱変換体に供給する手段であ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】
前記複数の記録素子基板の中で最も標準吐出量の多い記録素子基板の前記温度制御範囲の上限温度において、前記駆動パルスのうち最もインク吐出量が少ない駆動パルスにて駆動したときの吐出量を、前記目標吐出量とすることを特徴とする請求項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。
【請求項５】
インクを吐出したときの標準吐出量の異なる記録素子基板を複数並べて構成される記録ヘッドを有し、それぞれの記録素子基板に対して異なる吐出量でインクを吐出させることができる複数種類の駆動パルスで前記記録ヘッドを駆動するインクジェット記録方法において、
前記複数の記録素子基板の温度をそれぞれ一定の温度範囲内に維持する温度制御工程と、
前記複数の記録素子基板の吐出量が前記温度範囲内にて目標吐出量にほぼ等しくなるように制御する吐出量制御工程を備え、
前記温度制御範囲の下限温度もしくは上限温度を前記記録素子基板の標準吐出量に応じて変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】
前記温度制御工程は、前記複数の記録素子基板を別個に加熱可能な加熱手段による加熱工程を含み、前記吐出量制御工程は、記録素子基板温度に応じて前記複数種類の駆動パルスから最適な駆動パルスを選択する工程であ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方法。
【請求項７】
前記記録素子基板は、電気熱変換体の発熱によりインクを吐出するノズルを列状に配し、前記加熱工程が、インクの吐出に至らない範囲の加熱信号を前記電気熱変換体に供給する工程であ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方法。
【請求項８】
前記複数の記録素子基板の中で最も標準吐出量の多い記録素子基板の前記温度制御範囲の上限温度において、前記駆動パルスのうち最もインク吐出量が少ない駆動パルスにて駆動したときの吐出量を、前記目標吐出量とすることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか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、インク等の液体を吐出して記録動作を行うインクジェット記録装置、および記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドに関する。本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、あるいは、これらの装置を複合した多機能記録装置等に適用することができる。特に、印字幅の長いヘッドを使用し、高速かつ高画質な印字を行う記録装置に好適に適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置は、ランニングコストが安く、装置の小型化も可能であり、さらに、複数色のインクを用いてカラー画像記録に対応することも容易であることから、コンピュータ関係の出力機器等に幅広く利用され、商品化されている。
【０００３】
一方、記録ヘッドの吐出口からインクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、レーザーなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用でインク滴を吐出させるもの、あるいは、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によって液体を加熱させるもの等がある。
【０００４】
その中でも熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式のインクジェット記録方式のヘッドは、吐出口を高密度に配列することができるため、高解像度の記録が可能である。電気熱変換素子をエネルギー発生素子として用いた記録ヘッドは、小型化も容易であり、かつ最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を十二分に活用でき、高密度実装化が容易で製造コストも安価なことから有利である。
【０００５】
また、最近では、より高精細の印字を行うために、インクを吐出するためのノズルを、フォトリソ技術を用いて高精度に作成する方法等も利用されてきている。
【０００６】
近年では、より高速に高精細な画像の記録を実現するため、より印字幅が長い記録ヘッドの実現も望まれている。具体的には、記録ヘッドの長さが４インチ〜１３インチなどの長さのものも要求されてきている。このように長尺化した記録ヘッドを複数並列固定して、記録媒体を走査し記録する方式のインクジェット記録装置が提案されている。この種の構成を有するインクジェット記録装置は、記録ヘッドを走査して記録するいわゆるシリアルスキャン方式よりも記録速度が速いのが特徴である。
【０００７】
このような高速化を達成する上で総じて問題になるのは記録ヘッド昇温による吐出量変動に起因する画質劣化である。そこで、良好な画像を得るために、記録される画像等における濃度変動や濃度むらの発生を極力抑える目的で、特に記録ヘッドから吐出される吐出量に関してその安定化のための制御が種々行なわれていた。
【０００８】
インクジェット記録装置において従来から知られる昇温に起因した吐出量変動の対策の一つは、分割パルスを用いて吐出量を制御する方法である。例えば分割パルスを用い、プレヒートパルスや、メインヒートパルス、および両者間の休止時間を制御することにより吐出量変調を行う方法がある。
【０００９】
図８は記録ヘッドに印加するヒートパルスのタイムチャートである。この実施形態で用いるヒートパルスは、いわゆる分割パルス幅変調によるヒートパルスである。
【００１０】
さて、記録ヘッドを駆動するためのヒートパルス幅と駆動電圧Ｖｏｐは、ヒータボードの面積、抵抗値、膜構造や記録ヘッドのノズル構造によって決まる。
【００１１】
図８において、Ｐ１はプレヒートパルス、Ｐ２はインターバルタイム、Ｐ３はメインヒートパルスを示している。記録ヘッドに設けられた温度センサ（ダイオードセンサ等）の温度情報に基づいて、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の内少なくとも１つ以上のパルス波形は変調される。また、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は印加パルスの立ち上がり時刻であり、夫々、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を決めるための時刻を示している。
【００１２】
プレヒートパルスＰ１は主にノズル内のインク温度を制御するためのパルス幅であり、記録ヘッドの温度センサを利用して検知された温度に従って、そのパルス幅が制御される。この時、ヒータボード上に熱エネルギーを加えすぎてプレヒートパルスで発泡現象が発生しないようにその長さは制限されている。
【００１３】
インターバルタイムＰ２は、プレヒートパルスＰ１とメインヒートパルスＰ３が相互干渉しないように一定時間の間隔を設けるためと、プレヒートパルスＰ１で与えた熱エネルギーをヒータ上部のインク中へ拡散させ、ノズル内インクの温度分布を均一化する働きがある。
【００１４】
メインヒートパルスＰ３は、ヒータボード上に発泡現象を発生させ吐出口よりインク滴を吐出させるエネルギーを与える。
【００１５】
図９はインクジェット記録装置１の概略構成を示す断面図であり、３は記録ヘッドであり、本形態ではブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）各色のインクを吐出する４つの記録ヘッド３１〜３４を有している。これらの記録ヘッドは後述する制御部により駆動され対応するインクのインク滴を吐出しカラー記録を行う。
【００１６】
シート状の記録媒体（以下、単にシートと称する）ＳＴは、図示しない給送部から給送され、搬送ベルト２に静電吸着されて移動しつつ記録ヘッド３の下を通過する際に記録が行われる。搬送装置である搬送ベルト２は円環状の帯部材であって駆動ローラ５、支持ローラ６、７によって張架され、回転駆動することによりシートＳＴを搬送するものである。
【００１７】
８はベルトのクリーニング機構であり、ベルト上に付着したインクを除去する。
【００１８】
インクの吐出量とヘッドの温度には相関がある。具体的には一般に１５℃〜６５℃の範囲でヘッド温度に対してインク吐出量はほぼ一定の割合で増加していく。したがって、ヘッド温度に応じてヒータに印加するヒートパルスの形状を変化させることは、吐出量を一定に保ための有効な手段である。全面にドット密度の高い画像を形成した場合に、同一のヒートパルス幅で吐出を繰り返していくと、徐々にヘッド温度が上昇し各々の吐出量が増え結果的に画像の濃度が高くなる。そこで、ヘッド温度の上昇を検出して、あるところでヒートパルスの種類を切り替えれば、吐出量の増加を補正することができる。
【００１９】
図１０は、インクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図である。本図において、図９に示した要素と同一のものには、同一の符号を付してある。すなわち、３１はブラック用記録ヘッド、３２はシアン用記録ヘッド、３３はイエロー用記録ヘッド、３４はマゼンタ用記録ヘッド、５は搬送ベルト駆動ローラである。記録ヘッド３１〜３４には、ヘッドの温度を検出する為の温度センサ３１１〜３１４が構成されており、温度センサは、吐出ノズルの近傍に配置されている。
【００２０】
２０は制御部であり、ＣＰＵ２１、プログラムを格納するＲＯＭ２２、制御に必要なワーク用データを保存するＲＡＭ２３、ゲートアレー２４を含んでいる。このゲートアレー２４は、搬送ベルト駆動ローラ５の駆動制御信号、記録ヘッド３への画像信号および制御信号、クリーニング部８の駆動制御信号、後述するパルス幅テーブル値などを出力する。２５はイメージメモリであり、ゲートアレー２４は外部から受信した記録データを一時記憶する。
【００２１】
図１１は、ヘッド温度に対して、吐出量（Ｖｄ）を一定に保つ為のパルス幅テーブルの選択例を示した図で、図１２のパルスＮｏ１〜１０の１０種類のパルスを設定することによって、ヘッド温度に応じて吐出量制御幅ΔＶｄの許容値内で吐出量をコントロールすることが可能になる。
図１２は、実際のパルスＮｏに対応するパルス波形を図示したものである。この例では、プレヒートパルスＰ１の幅を変え、それに合わせてメインヒートパルスＰ３の幅も制御することによって、吐出量をコントロールすることができる。Ｐ１、Ｐ２およびＰ３の値を、ＲＯＭ２２内のパルス幅テーブルに格納しておき、ゲートアレー２４に展開して使用する。
【００２２】
実際の印字において、このような構成でインクの吐出を連続で繰り返すと、ヘッド温度は徐々に上昇するため、各ノズルの吐出量も徐々に増量する。そこで、温度センサにて検出されるヘッド温度がある閾値を越えると、吐出量が少なくなる吐出パルスに切り替える。例えば、図１３の拡大図の左部分を図１２のパルス幅テーブルＮｏ７で印刷する場合は、ドット５１からはパルス幅テーブルＮｏ６に切り替わる。このときの吐出量は、パルス幅テーブルＮｏ７での最初のドット（図示せず）と同じ吐出量であるが、パルス幅テーブルＮｏ７のパルスで吐出しつづけている間に温度が上昇し、パルス幅テーブルＮｏ６に切り替わる直前のドット５２の吐出量はドット５１の吐出量に比べ少し多くなるので、図示するようにドット５２の大きさはドット５１に比べ少し大きくなってしまう。しかし、このときの吐出量差が図１１の吐出量制御幅ΔＶｄ以内になっていれば、人間の目では境界がわからず画像上問題はない。
【００２３】
また、通常この種のインクジェットヘッドでは、インクの温度が低すぎるとインクの粘度が高いため正常な印刷ができなくなる場合がある。したがって加熱手段を設けて下限温度以上まで加熱することが行われている。また、逆にインクの温度が高くなりすぎると吐出が不安定になりやはり正常な印刷ができなくなるので、例えば６０℃前後を上限温度に設定し、これ以上温度が上がらないように冷却手段を設けたり、もし上限温度を超えた場合は印刷を停止するなどの対策が施されている。このように印刷時の記録ヘッドの温度を一定の範囲内に制御する温度制御を行うことによって正常な印刷を保証している。
【００２４】
一方、このように記録ヘッドが長尺化、高密度化していくと記録素子の数は従来の記録ヘッドに比べると大幅に増加するため、そのすべてに欠陥がないように製造するのは非常に困難であった。そのため、記録ヘッドの製造工程における歩留りが悪く、それに伴ってコストが高くなり、コスト面から実用化まで達することができないという問題があった。
【００２５】
このため、例えば、特許文献３ないし８等では、シリアルプリンタで使用されているような比較的インク吐出口数の少ない、歩留りの高い記録素子基板を、ひとつの基板上に、高精度に多数並べることにより、必要な記録幅に対応する長尺の記録ヘッドを得る方法を提案している。
【００２６】
図６は、このような方法で製造された記録ヘッド３の記録素子基板側からみた図である。この記録ヘッド３は、プリンタ本体に固定され、図中矢印の方向に記録媒体が移動しながら印刷が行われる。記録ヘッド３は、記録素子列Ｎ１，Ｎ２を備えた記録素子基板を複数有し（５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄ、５０１ｅ、５０１ｆ）、各々の記録素子列Ｎ１，Ｎ２の端部が互いに少しオーバーラップするように千鳥状に配置されている。
【００２７】
記録素子基板５０１ｂないし５０１ｆは、５０１ａと同一の構成であるので、詳細な説明は省略し、ここでは記録素子基板５ａを主に用いて説明する。
【００２８】
記録素子基板５０１ａは例えば、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板で形成されている。支持基板５０２は、例えば、厚さ３〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）材料で形成されている。なお、支持基板５０２の素材は、アルミナに限られることなく、記録素子基板５０１ａの材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、アルミナの熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。
【００２９】
支持基板５０２の素材は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、カーボングラファイト、ジルコニア、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）のうちいずれであってもよい。支持基板５０２には、記録素子基板５０１ａに不図示のインクタンクなどからインクを供給するためのインク供給口（不図示）が形成されており、記録素子基板５０１ａのインク供給口が支持基板５０２のインク供給口（不図示）に対応し、かつ、記録素子基板５０１ａは支持基板５０２に対して位置精度良く接着固定される。その接着剤は、例えば、粘度が低く、接触面に形成される接着層が薄く、かつ、硬化後、比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤、もしくは紫外線硬化併用型の熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。特に、記録素子基板５０１ａの印字による熱を、支持基板５０２側へ逃がす事を考えると１０μｍ以下が望ましい。
【００３０】
記録素子基板５０１ａには、記録素子列Ｎ１、Ｎ２以外にダイオードなどで形成された温度センサ５０３、５０４が各記録素子列の両側に設けられている。温度センサ５０３、５０４により各記録素子列Ｎ１，Ｎ２の温度変化を検出する構成になっている。
【００３１】
しかしながら、前記のような製造方法で製造された記録ヘッドには、並べられた記録素子基板間の性能のバラツキによって画像劣化が生じるという問題があった。特に、隣接する記録素子基板間でインク吐出口径のバラツキなどによる吐出量の違いがある場合は、均一な濃度の画像を印刷したつもりでも、吐出量の比較的多い記録素子基板から印刷された画像と吐出量の比較的少ない記録素子基板から印刷された画像の境界で濃度の違いが見えてしまっていた。
【００３２】
そこで、図１１を用いて説明した吐出量を一定に保つ手段を利用して記録素子基板間の吐出量の差を補正する方法が考えられる。
【００３３】
この方法について図２を用いて説明する。図２ａは記録ヘッド上の隣接する三つの記録素子基板Ａ，Ｂ，Ｃの吐出量分布を表す。このグラフにおける吐出量は、所定の条件にてインクを吐出したときの吐出量である。所定の条件とは、例えばこの実施例の場合は温度ＴＡにおけるシングルパルス（分割ではないパルスで、図１２のＮｏ１０の駆動パルス）での駆動であり、この条件化での吐出量を以下、標準吐出量と呼ぶ。
【００３４】
三つの記録素子基板Ａ，Ｂ，Ｃの標準吐出量は、各々異なり最小吐出量ＶＢと最大吐出量Ｖｃの差はＶｓである。
【００３５】
図２ｂは三つの記録素子基板Ａ，Ｂ，Ｃの吐出量の温度特性を示すグラフである。横軸は記録素子基板の温度、縦軸は吐出量である。複数の直線のうち最も下の直線がシングルパルス、すなわち図１２のＮｏ１０の駆動パルスによる吐出量の温度特性を示し、それより上の直線は、それぞれ下から順に図１２のＮｏ９、８、・・・、２、１の駆動パルスによる吐出量の温度特性を表す。吐出量Ｖ０は、この記録ヘッドの目標吐出量である。
【００３６】
記録素子基板Ａは、温度ＴＡでは図１２のＮｏ３の駆動パルスを用いることにより目標吐出量Ｖ０にてインクを吐出することが可能になる。そして温度が上昇するにつれてＮｏ４、５、・・・の駆動パルスに切り替えていって目標吐出量Ｖ０近辺の吐出量を維持する。記録素子基板Ｂ、Ｃは、温度ＴＡではそれぞれ図１２のＮｏ１、Ｎｏ４の駆動パルスを用い、記録素子基板Ａの場合と同様に温度が上昇するにつれて駆動パルスを切り替えて目標吐出量Ｖ０近辺の吐出量を維持する。
【００３７】
このように各記録素子基板の標準吐出量が違っても、記録素子基板毎に最適な駆動パルスを選択することで三つの記録素子基板の吐出量がほぼ同じ値になるように制御することができる。
【００３８】
また、この場合は、記録素子基板の温度の下限はＴＡであり上限はＴＢとなる。すなわち、ＴＡ〜ＴＢの間の温度範囲にてのみ三つの記録素子基板の吐出量がほぼ同じ値になるように制御できるので、前記温度範囲から外れる可能性がある場合は、印刷時には常に記録素子基板の温度がＴＡ〜ＴＢの温度範囲に入るように記録素子基板の温度を制御する必要がある。
【特許文献１】特開平５−３１９０５号公報
【特許文献２】特開平９−１８３２２２号公報
【特許文献３】特開昭５５−１３２２５３号公報
【特許文献４】特開平２−２００９号公報
【特許文献５】特開平４−２２９２７８号公報
【特許文献６】特開平４−２３２７４９号公報
【特許文献７】特開平５−２４１９２号公報
【特許文献８】米国特許第５０１６０２３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３９】
しかしながら、このような方法にて複数の記録素子基板の吐出量を揃えるためには、記録素子基板の標準吐出量のバラツキは数％程度に抑えなければならない。ところが記録素子基板の標準吐出量のバラツキは現実には２０％にも及ぶ。
【００４０】
図１をもとに、標準吐出量のバラツキがＶｓを超えた場合について説明する。図１ａは記録ヘッド上の隣接する三つの記録素子基板Ｄ，Ｅ，Ｃの吐出量分布を表す。記録素子基板Ｄ、Ｅの標準吐出量と、記録素子基板Ｃの標準吐出量の差はＶｓ以上である。
【００４１】
図１ｂは三つの記録素子基板Ｄ，Ｅ，Ｃの吐出量の温度特性を示すグラフである。図２ａと同様に、横軸は記録素子基板の温度、縦軸は吐出量である。複数の直線のうち最も下の直線がシングルパルス、すなわち図１２のＮｏ１０の駆動パルスによる吐出量の温度特性を示し、それより上の直線は、それぞれ下から順に図１２のＮｏ９、８、・・・、２、１の駆動パルスによる吐出量の温度特性を表す。吐出量Ｖ０は、この記録ヘッドの目標吐出量である。
【００４２】
記録素子基板Ｃは、温度ＴＡでは図１２のＮｏ４の駆動パルスを用いることにより目標吐出量Ｖ０にてインクを吐出することが可能になる。そして温度が上昇するにつれてＮｏ５、６、・・・の駆動パルスに切り替えていって目標吐出量Ｖ０近辺の吐出量を維持する。それに対して、記録素子基板Ｄ、Ｅは、温度ＴＡではそれぞれ図１２のＮｏ１の駆動パルスを用いても目標吐出量Ｖ０以下の吐出量でしか吐出できない。それぞれ温度Ｔ１、Ｔ２以上になってはじめて目標吐出量Ｖ０近辺の吐出量に制御できる。
【００４３】
したがって、記録素子基板Ｄ、Ｅ、Ｃにて均一な濃度の画像を印刷したつもりでも、温度ＴＡ近くで印刷した画像は、各記録素子基板の吐出量に違いがあるため各記録素子基板から印刷された画像の境界部で隣接画像の濃度の違いが見えてしまった。
【００４４】
したがって結局は、ひとつの記録ヘッドを構成する記録素子基板の吐出量バラツキは少なくしなければならず、そのため記録素子基板の選別などの工程が増えるとともに記録素子基板の生産歩留まりの悪化をまねいていた。
【００４５】
そこで本発明は、前記従来技術の有する問題点に鑑み、印刷時の吐出量を記録ヘッド全体に渡って一定に維持するために吐出量の異なる記録素子板の中から使用可能な記録素子板を選ぶ際の、記録素子板の選択範囲を広げることのできるインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４６】
上述の目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドは、所定の条件においてインクを吐出したときの標準吐出量の異なる記録素子基板を複数並べて構成される記録ヘッドを有し、それぞれの記録素子基板に対して異なる吐出量でインクを吐出させることができる複数種類の駆動パルスで前記記録ヘッドを駆動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基板の温度をそれぞれ一定の温度範囲内に維持する温度制御手段と、前記複数の記録素子基板の吐出量が前記温度範囲内にて目標吐出量にほぼ等しくなるように制御する吐出量制御手段を備え、前記温度制御範囲の下限温度もしくは上限温度を前記記録素子基板の標準吐出量に応じて変えることを特徴とする。
【００４７】
また、前記温度制御手段は、前記複数の記録素子基板を別個に加熱可能な加熱手段を含み、前記吐出量制御手段は、記録素子基板温度に応じて前記複数種類の駆動パルスから最適な駆動パルスを選択する手段であることを特徴とする。
【００４８】
さらに、前記記録素子基板は、電気熱変換体の発熱によりインクを吐出するノズルを列状に配し、前記加熱手段が、インクの吐出に至らない範囲の加熱信号を前記電気熱変換体に供給する手段であることを特徴とする。
【００４９】
さらに、前記複数の記録素子基板の中で最も標準吐出量の多い記録素子基板の前記温度制御範囲の上限温度において、前記駆動パルスのうち最もインク吐出量が少ない駆動パルスにて駆動したときの吐出量を、前記目標吐出量とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、所定の条件においてインクを吐出したときの標準吐出量の異なる複数の記録素子基板を複数並べて構成される記録ヘッドを有し、それぞれの記録素子基板に対して異なる吐出量でインクを吐出させることができる複数種類の駆動パルスで前記記録ヘッドを駆動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基板の温度をそれぞれ一定の温度範囲内に維持する温度制御手段と、前記複数の記録素子基板の吐出量が前記温度範囲内にて目標吐出量にほぼ等しくなるように制御する吐出量制御手段を備え、前記温度制御範囲の下限温度もしくは上限温度を前記記録素子基板の標準吐出量に応じて変えたので、印刷時の吐出量を記録ヘッド全体に渡って一定に維持するために吐出量の異なる記録素子板の中から使用可能な記録素子板を選ぶ際の、記録素子板の選択範囲を広げることができる。
【００５１】
また、前記温度制御手段は、前記複数の記録素子基板を別個に加熱可能な加熱手段を含み、前記吐出量制御手段は、記録素子基板温度に応じて前記複数種類の駆動パルスから最適な駆動パルスを選択する手段としたので、従来の電気熱変換体の発熱によりインクを吐出するタイプのほとんどのインクジェット装置に備えられた手段を用いて、印刷時の吐出量を記録ヘッド全体に渡って一定に維持するために吐出量の異なる記録素子板の中から使用可能な記録素子板を選ぶ際の、記録素子板の選択範囲を広げることができる。
【００５２】
さらに、前記記録素子基板は、電気熱変換体の発熱によりインクを吐出するノズルを列状に配し、前記加熱手段を、インクの吐出に至らない範囲の加熱信号を前記電気熱変換体に供給する手段としたので、加熱のための特別な手段を設けることなく、印刷時の吐出量を記録ヘッド全体に渡って一定に維持するために吐出量の異なる記録素子板の中から使用可能な記録素子板を選ぶ際の、記録素子板の選択範囲を広げることができる。
【００５３】
さらにまた、前記複数の記録素子基板の中で最も標準吐出量の多い記録素子基板の前記温度制御範囲の上限温度において、前記駆動パルスのうち最もインク吐出量が少ない駆動パルスにて駆動したときの吐出量を、前記目標吐出量としたので、前記複数の記録素子基板の許容標準吐出量の範囲を最大限に広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００５５】
以下、本発明の実施例について図１で説明した記録ヘッドを用いて説明する。前述したように、記録素子基板Ｄ、Ｅは、それぞれ温度Ｔ１、Ｔ２以上になってはじめて目標吐出量Ｖ０近辺の吐出量に制御できる。したがって記録素子基板の温度を、印刷中はそれぞれＴ１、Ｔ２以上になるように制御すればよい。
【００５６】
すなわち、記録素子基板Ｄ、Ｅをそれぞれ温度Ｔ１、Ｔ２あるいはそれ以上に加熱した後に印刷を開始する。
【００５７】
図３のグラフに、この場合の記録素子基板Ｃ、Ｄ、Ｅの温度経過を表す。縦軸は記録素子基板の温度、横軸は経過時間を示す。温度ＴＡから開始し、Ａ４ほぼ全面に一様な濃度の画像が形成された印刷物を３枚連続で印刷した場合の温度経過を表している。
【００５８】
記録素子基板Ｃの場合は、印刷が開始されると急激に温度が上昇し、１枚の印刷が終わると温度は低下し次の印刷が始まるとまた温度が上昇する。このサイクルを繰り返しながら記録ヘッド全体の温度が徐々に上がっていく。
【００５９】
このとき図５のパルステーブルにしたがって駆動パルスを切り替えていけば吐出量をほぼ一定に制御することができる。この場合下限温度ＴＡは３３℃であり上限温度ＴＢは６１℃に設定されている。図３のグラフでは印刷開始前温度が３３℃である場合を示しているが、印刷開始前に３３℃に達していないときには、後述の加熱手段により３３℃以上まで加熱してから印刷を開始すればよい。
【００６０】
記録素子基板Ｄの場合は、温度Ｔ１以上で印刷しなければならないので、印刷前に加熱期間の時間をとって加熱手段により３３℃から温度Ｔ１まで暖めてから印刷が開始される。図５にＴ１＝３７℃の場合のパルステーブルを示す。
【００６１】
記録素子基板Ｅの場合は、温度Ｔ２以上で印刷しなければならないので、記録素子基板Ｄの場合と同様に印刷前に加熱期間の時間をとって加熱手段により３３℃から温度Ｔ２まで暖めてから印刷が開始される。図５にＴ２＝４５℃の場合のパルステーブルを示す。さらにこの場合は、記録ヘッドの周囲の温度が約３３℃なので１枚目、２枚目を印刷した直後に記録素子基板の温度がＴ２＝４５℃以下まで温度が下がってしまうので、印刷直後の温度変化を検出し、４５℃以下になった時点で再度加熱手段によって加熱を行う。
【００６２】
加熱手段としては、インクを吐出しない程度のパルスを電気熱変換体に与える手段がある。図７はこのようなパルスを与える加熱いわゆる短パルス加熱を行うためのヒートパルスを示している。短パルスＰ４のパルス幅は通常印字パルスより短く設定される。
【００６３】
吐出をしないパルスとは、吐出させるのに十分なエネルギーが与えられない程度のパルスである。短パルスは吐出パルスに比べ消費エネルギーは少ないが、吐出パルスの場合は吐出されるインク滴によって熱が排出されるので、吐出をしないぎりぎりのパルスであれば、ヘッド昇温に寄与するエネルギーは吐出パルスとほぼ同等であることがわかっている。
【００６４】
次に図４のフローチャートを用いて、温度制御下限温度ＴＬの決定方法について説明する。
【００６５】
まず、記録ヘッドを構成するすべての記録素子基板の標準吐出量Ｖｘ（この例では、３３℃でのシングルパルス吐出量）を測定する（Ｓ１０１）。
【００６６】
次に、すべての記録素子基板の標準吐出量Ｖｘを比較し、最大の標準吐出量Ｖｍａｘを求める。（Ｓ１０２）
最大標準吐出量Ｖｍａｘと各記録素子基板の標準吐出量Ｖｘの差が、閾値Ｖｓ以上かどうか調べる（Ｓ１０３）。
【００６７】
閾値以上であれば、その記録素子基板の温度制御下限温度ＴＬは、以下の式より求める。
【００６８】
ＴＬ＝ＴＡ＋（Ｖｍａｘ−Ｖｘ−Ｖｓ）／Ｍｘ
ここで、Ｍｘは、その記録素子基板の吐出量の温度係数で、温度上昇１℃当たりの吐出量の増加量を表す。例えば、Ｖｍａｘ＝３．０ｎｇ、Ｖｓ＝０．３ｎｇ、Ｍｘ＝０．０２５ｎｇ／℃とする。
【００６９】
記録素子基板ＤのＶｘをＶｘ＝２．６ｎｇとすると、記録素子基板Ｄの温度制御下限温度ＴＬは
ＴＬ＝３３＋（３．０−２．６−０．３）／０．０２５＝３７℃
記録素子基板ＥのＶｘをＶｘ＝２．４ｎｇとすると、記録素子基板Ｅの温度制御下限温度ＴＬは
ＴＬ＝３３＋（３．０−２．４−０．３）／０．０２５＝４５℃
となる。
【００７０】
ステップＳ１０３で、ＶｍａｘとＶｘの差が閾値以下であれば、その記録素子基板の温度制御下限温度ＴＬは、ＴＡ（この例では３３℃）とする（Ｓ１０５）。
【００７１】
なお、温度制御下限温度ＴＬが高くなりすぎると温度制御範囲が狭くなり、制御が困難になってしまう。
【００７２】
記録ヘッドに使用する記録素子基板の吐出量のバラツキが決まっている場合に、できるだけＴＬを低くするためには、最も吐出量の多い記録素子基板において目標吐出量として設定可能な吐出量のうち、できるだけ低い吐出量に設定すればよい。すなわち、図１ｂの記録素子基板Ｃのグラフに示すように、温度制御範囲の上限温度ＴＢ付近で、駆動パルスのうち最もインク吐出量が少ない駆動パルス、すなわちシングルパルスにて駆動したときの吐出量を、前記目標吐出量とすればよい。
【００７３】
以上詳細に説明したように、各記録素子基板の温度制御範囲の下限温度を記録素子基板の標準吐出量に応じて変えることにより、印刷時の吐出量を記録ヘッド全体に渡って一定に維持するために吐出量の異なる記録素子基板の中から使用可能な記録素子基板を選ぶ際の、記録素子基板の選択範囲を広げることができる。
【実施例２】
【００７４】
上述の実施例では、加熱手段としてインクを吐出しない程度のパルスを電気熱変換体に与える手段を例にとって説明したが、記録素子とは別にノズル列近傍に抵抗素子などのヒータを設けて、これを駆動することで加熱を行ってもよい。また記録素子基板外に設けて記録素子基板を加熱する構成としてもよい。
【００７５】
また、実施例１では、標準吐出量が少なめの記録素子基板に対する温度制御範囲の下限温度を上げることによって目的を達成したが、逆に標準吐出量が多めの記録素子基板に対する温度制御範囲の上限温度を下げることによっても達成できる。例えば強力な冷却手段を設けて、昇温を抑制することによって温度制御範囲の上限温度を下げることはできる。
なお、上述の実施例では、記録素子基板内の吐出量はほぼ同じであるという前提で、記録素子基板単位で温度制御範囲を変える例を説明したが、もし記録素子基板内の例えば図６のノズル列Ｎ１とＮ２で吐出量が異なる場合には、それぞれのノズル列が異なる記録素子板に形成されていると考えてノズル列単位で温度制御範囲を変えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１ａ】記録ヘッド上の隣接する三つの記録素子基板Ｄ，Ｅ，Ｃの吐出量分布を表すグラフ
【図１ｂ】三つの記録素子基板Ｄ，Ｅ，Ｃの吐出量の温度特性を示すグラフ
【図２ａ】記録ヘッド上の隣接する三つの記録素子基板Ａ，Ｂ，Ｃの吐出量分布を表すグラフ
【図２ｂ】三つの記録素子基板Ａ，Ｂ，Ｃの吐出量の温度特性を示すグラフ
【図３】記録素子基板Ｃ、Ｄ、Ｅの温度経過を表すグラフ
【図４】温度制御下限温度ＴＬの決定方法について説明するフローチャート
【図５】記録素子基板Ｃ、Ｄ、Ｅのパルステーブルを示す図
【図６】記録素子基板を複数並べて構成されている記録ヘッドを表す図
【図７】短パルス加熱を行うためのヒートパルスを示す図
【図８】記録ヘッドに印加するヒートパルスのタイムチャート
【図９】インクジェット記録装置の概略構成を示す断面図
【図１０】インクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図
【図１１】ヘッド温度に対して、吐出量（Ｖｄ）を一定に保つ為のパルス幅テーブルの選択例を示した図
【図１２】実際のパルスＮｏに対応するパルス波形を示す図
【図１３】パルス幅テーブルの切り替わりを説明する図
【符号の説明】
【００７７】
１  インクジェット記録装置
２  搬送ベルト
３  記録ヘッド
５  搬送ベルト駆動ローラ
６，７  支持ローラ
８  ベルトクリーニング機構
２０  制御部
２１  ＣＰＵ
２２  ＲＯＭ
２３  ＲＡＭ
２４  ゲートアレー
２５  イメージメモリ
３１  ブラック用記録ヘッド
３２  シアン用記録ヘッド
３３  イエロー用記録ヘッド
３４  マゼンタ用記録ヘッド
３１１〜３１４  温度センサ
５０１ａ〜５０１ｆ  記録素子基板
５０２  支持基板
５０３，５０４  温度センサ
Ｎ１，Ｎ２  記録素子列
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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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