(57)【要約】      （修正有）【課題】記録ヘッドのある発熱素子が連続バースト的に加熱されてしまうと、ピーク温度により発熱素子を損傷させる可能性があり、また損傷には至らなくてもノズルの耐久性が低下する等の懸念がある。  特にラインヘッドを搭載した記録装置は、使用頻度の高い高速な連続印刷向けの用途に用いられる為、記録ヘッドの耐久性を向上させる手段は重要である。【解決手段】駆動パルスの印加前にインクが発泡しない程度のエネルギの印加を行う複数のプレヒートパルス信号の入力手段と、発熱素子各々の駆動情報に基づいて、複数のプレヒートパルスを選択出来るようにした。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル毎に備えた加熱手段を選択的に加熱してインクを吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドの温度を検知する温度検知手段と、
前記加熱手段に供給する第１の印加パルスと、予備的に供給される第２の印加パルスを供給する印加パルス供給手段とを具える記録装置において、
前記加熱手段の加熱回数に相当する値を計数するカウンタ手段と、前記カウンタ手段の計数結果に基づき前記第２の印加パルスのパルス幅を補正するパルス幅補正手段を更に具えたことを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記第２の印加パルスのパルス幅は前記第１の印加パルスのパルス幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項３】
前記温度検知手段による検知結果に基づき、前記パルス幅補正手段による前記パルス幅補正量を変更することを特徴とする
請求項１又は２に記載の記録装置。
【請求項４】
前記カウンタ手段は所定の記録範囲毎に前記加熱回数の計数することを特徴とする請求項１乃至３に記載の記録装置。
【請求項５】
前記カウンタ手段を前記加熱手段毎に備えることを特徴とする請求項１乃至４に記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙などの記録媒体に対してインク滴を吐出し、文字や画像などを印字する記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラインヘッドを搭載したインクジェットプリンタにおいては、インクジェットヘッドの記録におけるヘッド寿命の低下及びインクの吐出量のばらつきによる画像ムラの影響を防止するため、従来特定のノズルに負荷が集中し、インクジェットヘッドが高温にならないように所定ページ毎に画像をシフトすることで、インクの吐出を分散させているものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−０４７７１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１の方法では記録媒体上の画像位置が水平方向にシフトされるため、画像内容によっては僅かなシフトでも問題になることが考えられる。又僅かなシフト量では十分にシフトできず、ある発熱素子が連続バースト的に加熱されてしまうことで熱ストレスが発生する事がある。その結果、発熱素子を損傷させて耐久性を低下される可能性があり、また熱によってインクの粘性が変化する事でインクの吐出量のばらつきが発生し、印刷画像に画像ムラが表れる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記複数の課題を解決するため本発明による記録装置は
複数のノズル毎に備えた加熱手段を選択的に加熱してインクを吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドの温度を検知する温度検知手段と、
前記加熱手段に供給する第１の印加パルスと、予備的に供給される第２の印加パルスを供給する印加パルス供給手段とを具え、
前記加熱手段の加熱回数に相当する値を計数するカウンタ手段と、前記カウンタ手段の計数結果に基づき前記第２の印加パルスのパルス幅を補正するパルス幅補正手段を更に具えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明を実施した記録装置は、吐出回数の多い発熱素子には投入エネルギを低減させたプレヒートパルスを印加する事で発熱素子に過剰な熱ストレスをかけず、且つインクの吐出量のばらつきを抑えるので、記録ヘッドの信頼性と、画質の向上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素の相対配置、数式、数値等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【０００８】
図１は本発明を実施した記録装置の記録部を模式的に説明する斜視図である。
本記録装置の記録部（１００）には各色のインクを吐出する４本の記録ヘッド（１０１Ｋ）、（１０１Ｃ）、（１０１Ｍ）、（１０１Ｙ）が図の記録位置に静止したまま記録動作する。
用紙はロール状に巻かれたロール紙（１０５）の台紙上に仮付けされた複数のラベル（１０６）が矢印搬送方向に繰り出され、搬送モータ（１０８）〜フィードローラ（１０９）によって一定速度で搬送され、記録ヘッド（１０１Ｋ）、（１０１Ｃ）、（１０１Ｍ）、（１０１Ｙ）の下部を通過後、記録済みのラベル（１０７）が連続的に排紙される。１１１は用紙先端検知センサでラベル（１０６）の先端が検知されると搬送モータ（１０８）のモータ軸に結合されたロータリエンコーダ（１１０）の出力に同期して各記録ヘッド（１０１Ｋ）、（１０１Ｃ）、（１０１Ｍ）、（１０１Ｙ）は各々の担当色を記録する。
１１２も用紙先端検知センサで用紙のジャム検出などに用いられる。
図２は本発明を実施した記録装置の電気的なブロック図である。用紙への記録データはホストＰＣ（２００）で作成され記録装置のインタフェースコントローラ（２０１）に転送される。
インタフェースコントローラ（２０１）にて受信する記録データは従来の記録データと何ら変わらない。メモリコントローラ（２０６）はＣＰＵ（２０２）の指示によって受信データを一旦イメージバッファ（２０７）に高速に書き込む。
所定量の記録データを受信後、ＣＰＵ（２０２）は記録部（１００）の記録動作準備に入る。
【０００９】
先ず、駆動部（２１０）を介してヘッドＵ／Ｄモータ（２１１）とキャップモータ（２１２）の並行動作させ、それまで不図示のキャップ機構にて待機中キャッピングされていた記録ヘッド（１０１Ｋ）、（１０１Ｃ）、（１０１Ｍ）、（１０１Ｙ）を記録位置に移動する。記録ヘッド（１０１Ｋ）、（１０１Ｃ）、（１０１Ｍ）、（１０１Ｙ）はこの時上下方向に、不図示のキャップ機構は用紙搬送方向前後に移動する。
続いて不図示のロール紙供給モータにてロール紙（１０５）の用紙を繰り出し、更に駆動部（２１７）を介して搬送モータ（１０８）も起動する。搬送モータ（１０８）の起動はＣＰＵ（２０２）からサーボロジック回路（２１６）にサーボモータである搬送モータ（１０８）の速度指示値が書き込まれることをきっかけとする。
【００１０】
そしてその後はロータリエンコーダ（１１０）の出力がサーボロジック回路（２１６）にフィードバックされて、駆動部（２１７）〜搬送モータ（１０８）〜ロータリエンコーダ（１１０）〜サーボロジック回路（２１６）のフィードバックループにて速度制御される。
【００１１】
サーボロジック回路（２１６）ではロータリエンコーダ（１１０）の出力から搬送位置パルスを変換、出力して各記録ヘッド（１０１Ｋ）、（１０１Ｃ）、（１０１Ｍ）、（１０１Ｙ）が各々の記録するための切り出し信号とする。
【００１２】
そして搬送方向上流側の先端検知センサ（１１１）にてラベル（１０６）の先頭が検知され、先端検知センサ（１１１）から各記録ヘッド（１０１Ｋ）、（１０１Ｃ）、（１０１Ｍ）、（１０１Ｙ）各々の距離に相当する搬送位置パルスを受信したら、メモリコントローラ（２０６）にてイメージバッファ（２０７）を読み出し開始し、記録ヘッド制御回路（２０８）に転送する。記録ヘッド制御回路（２０８）内部では読み込んだ画像データに対応する記録ヘッドへ順次転送を行なう。
【００１３】
記録ヘッド（１０１Ｋ）、（１０１Ｃ）、（１０１Ｍ）、（１０１Ｙ）の搭載部には予備の搭載スペースを持たせることもある。図２の記録ヘッド（予備１、２）を参考に示す。
【００１４】
ＣＰＵ（２０２）の処理はＲＯＭ（２０３）に書き込まれた制御プログラムによるが、作業用メモリとしてＲＡＭ（２０４）も用いる。ＥＥＰＲＯＭ（２０５）は記録ヘッド相互の微小記録位置（レジストレーション）を電気的に調整する調整値など装置固有の数値を記憶する不揮発性のメモリである。記録装置にはＬＣＤ等の表示器や記録動作の一時停止、再開、緊急停止キーを含むオペレーションパネル（２１９）が具えられ入出力ポート（２０９）を介して表示データの書き込みやキーのＯＮ／ＯＦＦ状態の読み出し可能である。
【００１５】
用紙の先端検知センサ（１１１），（１１２）及び内部温度センサ等（２１０）の出力アナログ値はＡＤコンバータ（２１８）を介してほぼリアルタイムに読み出しできる。
【００１６】
次に従来の記録ヘッドのヒータボードを形成するセルの構成について図７を用いて説明する。本発明の記録装置の場合、各記録ヘッドのヒータボードは図７に示すセルを４つ搭載し、１セルあたり６４０[bit]（６４０ノズル分）の発熱素子を保有しているので、合計２５６０ノズルの駆動回路を有する。
【００１７】
４つのセル（Cell 1〜4）から構成された記録ヘッド１０１Ｋ、Ｃ、Ｍ、及び１０１Ｙの概念的な図を図９に示す。
【００１８】
セルには記録ヘッドの温度を監視する為、ダイオード形式の温度センサ（３０４）を各々２個合計８個内蔵しているが、前述の如く例えば両端の２個と中央部の１個、計３箇所の温度センサ３０４出力を読み出す。
【００１９】
次に１つのＣｅｌｌの回路構成について図４を用いて説明する。ＶＨは発熱素子（４０１）を駆動する駆動電源、ＨＧＮＤは発熱素子駆動電源のＧＮＤ、４０２は発熱素子（４０１）の駆動用トランジスタである。ＯＤＤは奇数番目の発熱素子（４０１）に通電を指示する信号、ＥＶＥＮは偶数番目の発熱素子（４０１）に通電を指示するための信号である。４０３は３入力−８出力のデコーダで、この実施例では６４０個の発熱素子（４０１）を８ブロックに分割（80ノズル／ブロック）し、ブロック選択信号（ＢＥＮＢ０〜２）に応じて発熱駆動するための発熱素子（４０１）のブロックを選択している。例えば各ブロックに対応するノズル番号は以下の通りである（ｎ＝0〜9）。
ブロック０：（ 1+64n）、（ 2+64n）、（ 3+64n）、（ 4+64n）、、、（ 8+64n）
ブロック１：（ 9+64n）、（10+64n）、（11+64n）、（12+64n）、、、（16+64n）
ブロック２：（17+64n）、（18+64n）、（19+64n）、（20+64n）、、、（24+64n）
ブロック３：（25+64n）、（26+64n）、（27+64n）、（28+64n）、、、（32+64n）
ブロック４：（33+64n）、（34+64n）、（35+64n）、（36+64n）、、、（40+64n）
ブロック５：（41+64n）、（42+64n）、（43+64n）、（44+64n）、、、（48+64n）
ブロック６：（49+64n）、（50+64n）、（51+64n）、（52+64n）、、、（56+64n）
ブロック７：（57+64n）、（58+64n）、（59+64n）、（60+64n）、、、（64+64n）
以上のＯＤＤ、ＥＶＥＮ及びブロック選択信号は時分割信号と呼ばれ、駆動電源供給経路の電圧降下の抑制、及びノズルから同時に吐出されるインクの動きが近傍に与える影響（クロストーク）を抑えるため、本実施例ではＯＤＤ、ＥＶＥＮによる２分割とブロック選択信号による８分割を掛け合わせ、計１６回に分割して駆動する。
【００２０】
また発熱素子（４０１）に駆動電圧を印加するとき、一つのパルスを長い時間加えるよりも、最初に短いパルス（プレヒートパルス）を加え、次に長いパルス（メインパルス）を加えた方が、インクの吐出量を補正し易いことが知られている。この方法はダブルパルス制御と呼ぶ公知の技術である。
【００２１】
図５にダブルパルス制御で且つ１６分割の時分割駆動によってノズルヒータを駆動するタイミングチャートを示す。パルス幅：Ｔ１部分がプレヒートパルス（ＰＨ_Ａ）であり、Ｔ３部分がメインパルス（ＭＨ）である。また製造上のばらつきを補正するため、メインヒートパルス信号（ＭＨ）は４種類のパルス幅（ＭＨ1、ＭＨ２、ＭＨ３、ＭＨ４）からセル毎に任意に選択する。
【００２２】
またプレヒートパルス信号は２種類のパルス幅（ＰＬ_Ａ、ＰＬ_Ｂ）から後述する制御によって発熱素子毎、つまり一つのノズルヒータ毎に最適なプレヒートパルス信号を選択できる。
【００２３】
図４中の４０５はシフトレジスタで、シリアル入力される６４０ノズル分のプリントデータをクロックＤＣＬＫに同期して取り込み一時的に保持する。
【００２４】
保持されたプリントデータは、データラッチ信号ＤＬＴ＿Ｎによりデータラッチ回路（４０４）にラッチされる。
【００２５】
ラッチされたデータが”１“（印字する）であれば、前記プレヒートパルス信号とメインパルス信号のダブルパルス信号は有効となる。
【００２６】
次に温度センサ（３０４）の読み取り結果を基に駆動パルス幅を補正する印字制御シーケンスについて説明する。
ホストＰＣ等から記録データが転送されると、本印字制御シーケンスが開始され、１ページ毎等、所定量の印刷を行なう度に各記録ヘッドの温度を読み込み、記録ヘッドの最大定格温度よりも低ければ印刷を続行し、もし最大定格温度を超えてしまったなら、記録動作を一時停止する等の制御を行なう。
【００２７】
また温度によってインクの吐出量が変化することによる画像ムラを改善する為に、記録ヘッドの駆動パルスを補正するように制御する。
【００２８】
ところが、温度センサ（３０４）は前述の通り例えば記録ヘッドの両端と中央付近の計３箇所のみの出力を基にして制御される。
【００２９】
もしも図３に示す様な画像を連続的に印刷する場合には、記録媒体（３０１）上、３０２、３０３部分のように比較的画素が集中した部分を担当するノズル領域３０５と、そうでない３０４部分を担当するノズル領域３０６とではピーク温度差が生じて、ノズル領域３０５部分のノズルヒータには熱ストレスがかかることになる。
【００３０】
そこで、本発明の特徴的な部分である記録ヘッド制御回路２０８と記録ヘッド１０１との接続と信号の詳細な流れに関して図６を用いて説明する。
【００３１】
記録ヘッド制御回路２０８内部には吐出回数カウンタ６０１が記録ヘッド１０１のノズル数と同じ数備えられる。
【００３２】
所定の領域、例えば１ページ分の印刷終了時点で２５６０個の吐出回数カウンタの出力がセレクタ６０２により１個ずつ選択され所定値を記憶したレジスタ６０４の値と比較器６０３で比較され、比較結果が所定値より大きければ“１“が、所定値より小さければ”０“が出力されプレパルス選択データ生成回路６０５に一時的に設定される。そして全てのノズルに対応したプレパルス選択データの設定が済むと、本来記録データを転送するのに使用する転送用データライン、転送用クロックラインを一時的に使ってプレパルス選択データ生成回路に設定された設定データ内容を記録ヘッド１０１のシフトレジスタ４０５に転送する。そして転送が終了直後にプレパルス選択信号ラッチ回路へのラッチ信号HLT_Nが操作（立下り操作）され、シフトレジスタ４０５からプレパルス選択信号ラッチ回路６０６にプレパルス選択データが取り込まれる。これらの内容は直ちにプレパルス選択ロジック６０７に出力され、ノズル毎にPH_A、又はＰＨ_B、何れか一方のプレパルスが選択される。つまり、ページ内で吐出回数が多かったノズルはパルス幅がより小さいプレパルス：ＰＨ_Bが選択され、一方ページ内で吐出回数が少なかったノズルはパルスがより大きいプレパルス：ＰＨ_Ａが選択されることになる。
【００３３】
既に説明した通り、使用する吐出回数カウンタの数は最大、記録幅だけあれば必要かつ充分であり、又例えば４ノズル毎、８ノズル毎、或いは１６ノズル毎に１個といった間引きした数でも充分な効果が得られるであろう。
【００３４】
次に本発明におけるインクジェット記録ヘッド内部のヒータボード回路の構成について図７を用いて説明する。この回路構成はプレパルス信号の幅を減少させたプレパルス信号Ｂ（ＰＨ_Ｂ）を追加し、一部の発熱素子（４０１）に通電が集中した場合には過剰パルスを印加しない様、発熱素子毎にプレパルスを切替え可能とした構成である。
【００３５】
まず発熱素子毎にどちらのプレパルス信号（ＰＨ_Ａ,ＰＨ_Ｂ）を選択するかのデータ６４[bit]分を、印刷データと同様の方法でシフトレジスタ（４０５）に一時的に格納する。
【００３６】
このプレパルスの選択データは別のシフトレジスタを追加し格納しても良いが、ヘッド内部の回路規模を抑える為に、記録データ転送回路と共用するのが好ましい。こうして保持されたプレパルスの選択データは、新たに追加されたプレパルス選択ラッチ信号（ＨＬＴ_Ｎ）によりプレパルス選択ラッチ回路（７０１）にラッチされる。すると６４０ノズル分の発熱素子毎に独立したプレパルス選択信号がプレパルス選択ラッチ回路７０１から出力される。
【００３７】
そしてプレパルスの選択データが‘０’に設定されたノズルでは従来のプレパルス（ＰＨ_Ａ）を選択、プレパルスの選択データが１'と設定されたノズル、即ち吐出頻度が高いノズルの場合にはパルス幅を減少させたプレパルス（ＰＨ_Ｂ）を選択するようにプレパルス選択ロジック回路７０２で決定され、この選択されたプレパルス信号とメインパルス信号とのダブルパルス駆動によって、ノズルヒータに過剰な熱ストレスを与えず、且つインク吐出量のばらつきを抑制できる。
【００３８】
次に本発明を実施した記録装置の印字シーケンスについて図８のフローチャートを用いて説明する。本シーケンスは１ページ毎に発熱素子各々のプレヒートパルスの幅を調整するシーケンスである。
【００３９】
印刷命令が発生（８０１）した時点では、全てのノズルのプレヒート選択データは予め零クリアされている。
【００４０】
印字開始（８０１）のコマンドを受信すると、印字を行う前にノズル毎のプレヒートパルス選択データを各記録ヘッドへ転送し、プレヒートパルスラッチ信号（ＨＬＴ＿Ｎ）を有効としてプレヒートパルス選択ラッチ回路（６０１）に格納する（８０３）。
【００４１】
予めプレヒートパルス選択データの値は零クリアされていたので、全ノズル共に（‘０’）が設定される。これらは前述の如く記録ヘッド制御回路２０８と記録ヘッド１０１内部のハードウェアにより行なう。
【００４２】
続いて各記録ヘッド１０１の温度が読み出され、所定温度以下であることを条件に（８０２-Yes）、印刷開始する（８０３）。
【００４３】
もし所定温度以内でなかったら（８０２-No）、全ノズルのプレヒート選択データを零クリアして（８０４）、動作は中断する（８０５）。
【００４４】
印字が開始されると各記録ヘッドへ印字データを転送し、対応ノズルに対してダブルパルス信号が印加されインクの吐出が行なわれるが、任意の期間、ここでは１ページとするが、１ページを印刷する間のノズル毎の吐出回数カウンタでは“印字あり”の度に１ずつカウントアップし、累積的な値を保持する。これらは前述の通り、ハードウェアにより行なう。
【００４５】
１ページの印刷が終了し（８０６-Yes）、且つ全ページの印刷が完了していれば（８０７-Yes）、そこでプレヒート選択データを零クリアし（８１５）、処理は終了となるが、未だ印刷が完了していなければ（８０７-No）、該当ページ内全吐出回数（全画素数）から１ノズルあたりの平均吐出回数（平均画素数）：ＮＡｖｅを求め（８０８）、各ノズル毎に吐出回数カウント値との比較し、吐出回数カウント値が平均吐出カウント値より小さければ（８０９-No）そのノズルに対応するプレヒートパルス選択データの値を‘０’とし（８１０）、吐出回数カウント値が平均吐出カウント値より大きければ（８０９-Yes）、そのノズルに対応するプレヒートパルス選択データの値を‘１’とする（８１１）。
【００４６】
つまり平均吐出回数より大きいノズルに関してはプレヒートパルス信号のパルス幅を減少させたプレヒートパルス信号Ｂ（ＰＨ_Ｂ）を印加することになる。
【００４７】
ノズル番号を進めて（８１２）、印刷領域全ノズル分のプレヒート選択データ設定が済んだら（８１３-Yes）、記録ヘッドに設定結果を転送し（８１４）、８０２の処理に戻る。
【００４８】
このフローを指定枚数の印刷が完了するまで繰り返し、完了したら（８０７-Yes）プレヒート選択データを零クリアして（８１５）処理は終了する。
【００４９】
本実施例では各ノズル毎のプレヒートパルスの選択情報は１[bit]のデータであるが、選択情報を複数bitに増やし、それにあわせて選択できるパルス幅の種類を増やし、より繊細な調整を行なう事が可能である。
【００５０】
また本実施例に記載している平均吐出回数は、単純に全吐出回数（全画素数）の平均値ではなく、記録ヘッドの温湿度、またインクの種類等の要因によっては、平均値にある補正を加えたものでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の記録装置は高速で且つヘビーデューティのラベルプリンタや大判のカラープリンタ等、特にラインプリンタへの利用で記録装置の動作信頼性を格段に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による実施の形態としてのインクジェット印刷装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明を実施した記録装置の電気的なブロック図である。
【図３】記録ヘッドに熱ストレスを発生しやすい印字画像を示した図である。
【図４】従来の記録ヘッドのヒータボード回路構成を示す図である。
【図５】本発明を実施した記録装置の記録ヘッドの駆動タイミングチャートである。
【図６】本発明を実施した記録装置の駆動回路の構成を示す図である。
【図７】記録ヘッドのヒータボード回路の構成を示す図である。
【図８】本発明を実施した記録装置の印刷時のフローチャートである。
【図９】本発明に係わる記録ヘッドの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１Ｋ  記録ヘッド（ブラック）
１０１Ｃ  記録ヘッド（シアン）
１０１Ｍ  記録ヘッド（マゼンタ）
１０１Ｙ  記録ヘッド（イエロー）
１０６    ラベル
１１１    先端検知センサ
２００    ホストＰＣ
２０２    ＣＰＵ
２０３    ＲＯＭ
２０８    記録ヘッド制御回路
６０１    吐出回数カウンタ
６０３    比較器
６０６    プレパルス選択信号ラッチ回路
６０７    プレパルス選択ロジック
【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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