(57)【要約】【課題】ヘッドの経時的な吐出特性の変化に対応して、出力画像の高品質化を実現することができる記録ヘッド及び記録装置を提供することを目的とする。【解決手段】電気熱エネルギー変換体の熱エネルギーをインクに作用させて吐出口から吐出させるタイプの記録ヘッドに関し、上記電気熱エネルギー変換体と上記インク中の気泡の消泡時に発生するキャビテーションの衝撃を抑える耐キャビテーション膜との間に、薄膜抵抗体で形成される温度検知素子と、各温度検知素子に接続して情報を検出する検出回路とから構成される記録ヘッドであって、ノズル毎の温度を測定することによって各ノズルの伝熱特性を測定し、吐出するインク量が一定になるように各ノズルの伝熱特性に合わせた駆動信号を印加するように制御する。【選択図】図９
2009196265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録ヘッドが備えるノズルにそれぞれ設けられている電気熱エネルギー変換体を駆動させることによりノズルからインクの吐出を行う記録装置であって、
上記電気熱エネルギー変換体と耐キャビテーション膜との間の温度をノズル毎に検知する温度検知素子と；
上記温度検知素子から温度情報を取得する温度取得手段と；
上記電気熱エネルギー変換体が駆動している状態にて上記取得手段が取得した第１の温度情報と、上記電気熱エネルギー変換体が駆動していない状態にて上記取得手段が取得した第２の温度情報とに基づいて、上記インクへ伝わる熱量を取得する熱量取得手段と；
上記熱量取得手段が取得した熱量と、熱量とインクの吐出量との関係を示す情報とに基づいて、電気熱エネルギー変換体に駆動信号を印加する駆動手段と；
を備えることを特徴とする記録装置。
【請求項２】
請求項１において、
更に、熱量とインクの吐出量との関係を示す情報を保持する保持手段を備えることを特徴とする記録装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記駆動手段は、上記電気熱エネルギー変換体に印加する駆動信号のパルス幅又は駆動信号の電圧値を変更する変更手段を備えることを特徴とする記録装置。
【請求項４】
記録ヘッドが備えるノズルにそれぞれ設けられている電気熱エネルギー変換体を駆動させることによりノズルからインクの吐出を行う記録装置の制御方法であって、
上記電気熱エネルギー変換体と耐キャビテーション膜との間の温度をノズル毎に検知する温度検知素子から温度情報を取得する温度取得工程と；
上記電気熱エネルギー変換体が駆動している状態にて上記温度取得工程で取得された第１の温度情報と、上記電気熱エネルギー変換体が駆動していない状態にて上記温度取得工程で取得された第２の温度情報とに基づいて、上記インクへ伝わる熱量を取得する熱量取得工程と；
上記熱量取得工程にて取得した熱量と、熱量とインクの吐出量との関係を示す情報とに基づいて、電気熱エネルギー変換体に駆動信号を印加する駆動工程と；
を備えることを特徴とする記録装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体上にドットを形成して画像を記録する記録ヘッド、記録装置に係り、特に、出力画像の高品位化を実現する記録ヘッド、記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録装置には、様々な記録方式がある。高速性でかつ高画質、低騒音等の要求に応える記録装置として、インクジェット式の記録装置がある。このインクジェット式記録装置は、記録ヘッドの吐出口からインク（記録液）を吐出させ、これを被記録材（記録用紙）に付着させて画像を記録する（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１６２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、インクジェット式記録方式では、流体であるインクを用いるので、流体力学的な種々の現象が記録ヘッドで生じ、プリントに良くない影響を与える。また、インクの粘性や表面張力は、環境温度の変化やインクの蒸発の原因となるインクの放置時間等によって、常に変動する。たとえば、初期状態で正常な吐出量であっても、環境温度の上昇や低下、インクタンクのインク残量の低下による負圧の増加によって、吐出量が変動することがある。また、連続体としての性質を持つインクが流れることによって生じる乱流や層流等は、周囲のインクの流れに影響を及ぼし、インクの吐出量の変動を誘発する。
【０００４】
このような吐出量の変化やばらつきは、特にインクを加熱して吐出させることによって記録する場合、記録画像のムラが発生する。この記録画像のムラの主な原因として、次の原因（１）〜（５）が挙げられる。
【０００５】
（１）使用頻度に伴うノズル構成要素とインクとのヌレ性、エネルギー変換効率の変化等、耐久変動は、ノズル毎に吐出特性を変化させる。すなわち、使用頻度が高いノズルと低いノズルとで、又は、連続印字の最初の印刷物と最後の印刷物とでは、ドット径やドットが形成される位置に差が生じる。
【０００６】
（２）ヒータ表面の表面性や異物での汚染による微細な凹凸で、ヒータの表面状態がばらつき、インクの発泡開始段階での発泡開始点のばらつき、すなわち発泡開始時刻のバラツキを生じ、ドット形状等に差を起こさせる。
【０００７】
（３）吐出用ヒータの抵抗値のばらつき、すなわち吐出用ヒータ駆動時の発熱温度のばらつきは、インクの中でのインクの気泡長のばらつきを引き起こす。このインクの中でのインクの気泡長のばらつきは、インクの吐出量や吐出速度をばらつかせ、記録ヘッドによる画像形成の際に、ドット面積、ドット形状をばらつかせ、記録画像上にムラを起こす。
【０００８】
（４）記録ヘッドの吐出口の形状、口径のばらつきは、吐出方向や吐出量のばらつきを生じ、画像上にムラを起こす。
【０００９】
（５）ヒータ位置とノズル位置とのばらつきは、気泡発生時の吐出方向／吐出方向のインピーダンスの差になる。この差は、上記気泡発生時に、吐出エネルギーに変換されるための変換効率の差を起こし、吐出量、吐出速度の差異を引き起こし、画像上にムラが生じるので、記録画像上に経時的にムラが起こる。
【００１０】
これらの画像ムラの発生要因を、製造上、経時上の要因の両方に鑑みて制御することは非常に困難であるという問題がある。
【００１１】
また、複数のノズルを有する記録ヘッドは、同時に全てのノズルからインクを吐出させることが不可能であり、複数のまとまったノズル群を形成し、このノズル群単位で、同時に吐出させる。したがって、画像信号によるノズル群中の電圧変動やインクの流速分布の変化等に伴って、インクの吐出状態が変化し、インクの吐出量に変化が生じる。
【００１２】
一方、モノクロ、カラー画像を形成するプリンタにおいて、ドットの再現性、濃度の安定性、階調の再現性、色再現性等、様々な安定性が望まれている。これに対しても、吐出量や駆動制御方法によって対応しているが、満足のいく結果が得られていないという問題がある。
【００１３】
本発明は、ヘッドの経時的な吐出特性の変化に対応して、出力画像の高品質化を実現することができる記録ヘッド及び記録装置を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明は、１パスプリント時の濃度ムラを抑えて、出力画像の高品質化を実現することができる記録ヘッド及び記録装置を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明は、ヘッドのノズル状態の変化や、駆動条件の変化によって絶えず変化する動的な吐出量変化に対応して、出力画像の高品質化を実現することができる記録ヘッド及び記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の記録装置は、記録ヘッドが備えるノズルにそれぞれ設けられている電気熱エネルギー変換体を駆動させることによりノズルからインクの吐出を行う記録装置であって、上記電気熱エネルギー変換体と耐キャビテーション膜との間の温度をノズル毎に検知する温度検知素子と、上記温度検知素子から温度情報を取得する温度取得手段と、上記電気熱エネルギー変換体が駆動している状態にて上記取得手段が取得した第１の温度情報と、上記電気熱エネルギー変換体が駆動していない状態にて上記取得手段が取得した第２の温度情報とに基づいて、上記インクへ伝わる熱量を取得する熱量取得手段と、上記熱量取得手段が取得した熱量と、熱量とインクの吐出量との関係を示す情報とに基づいて、電気熱エネルギー変換体に駆動信号を印加する駆動手段とを備える。
【００１７】
本発明の記録装置の制御方法は、記録ヘッドが備えるノズルにそれぞれ設けられている電気熱エネルギー変換体を駆動させることによりノズルからインクの吐出を行う記録装置の制御方法であって、上記電気熱エネルギー変換体と耐キャビテーション膜との間の温度をノズル毎に検知する温度検知素子から温度情報を取得する温度取得工程と、上記電気熱エネルギー変換体が駆動している状態にて上記温度取得工程で取得された第１の温度情報と、上記電気熱エネルギー変換体が駆動していない状態にて上記取得工程で取得された第２の温度情報とに基づいて、上記インクへ伝わる熱量を取得する熱量取得工程と、上記熱量取得工程にて取得した熱量と、熱量とインクの吐出量との関係を示す情報とに基づいて、電気熱エネルギー変換体に駆動信号を印加する駆動工程とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、温度に応じて変化する温度検知電圧を選択的に読み出し、任意のノズルの伝熱特性を精度よくモニタするので、経時変化によるインク吐出量の変化を温度変化で予測することができるという効果を奏する。
【００１９】
また、ノズル毎の伝熱特性を提供することによって、適切に駆動制御することができ、いつまでも一定の色合いの画像を提供することができるという効果を奏する。
【００２０】
また、偶発的に発生する異常吐出を温度変化で捉えることができるので、温度変化具合による異常吐出の種類の判断、その種類に応じた回復処理や画像処理を実行することができ、より信頼性が高い画像を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の発明を実施するための最良の形態は、次の実施例である。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の実施例１であるシリアル方式のインクジェットカラープリンタＰＲ１を示す図である。
【００２３】
インクジェットカラープリンタＰＲ１は、記録ヘッド１を有する。記録ヘッド１は、複数のノズル列を有し、インク滴を吐出することによって、記録媒体１２上にドット形成の画像記録を行うデバイスである。
【００２４】
図２は、温度検知素子を具備するインクジェット記録ヘッド１の好適な実施例に係る基板を示す図である。
【００２５】
図２（ａ）、図２（ｂ）は、温度検知素子を具備するインクジェット記録ヘッド１の好適な実施例に係る基板の模式的部分平面図、その模式的断面図である。
【００２６】
具体的には、図１に示す構成に基板として適用可能なものである。
【００２７】
次に、記録ヘッド１の詳細について説明する。
【００２８】
記録ヘッド１は、吐出口２と、吐出ヒータ３と、温度検知素子５と、ヒータボード１０と、Ｓｉ基板２１と、個別配線２２と、層間絶縁膜２３と、パシベーション膜２４と、耐キャビテーション膜２５とを有する。
【００２９】
列状に設けられている複数個の吐出口２から、インク滴を吐出させるために、印加電圧が供給され、熱エネルギーを発生する吐出ヒータ３が、各吐出口毎に、ヒータボード１０上に配設されている。吐出ヒータ３は、電気熱エネルギー変換体である。
【００３０】
駆動信号の印加によって、吐出ヒータ３を加熱し、インク滴を吐出させる。ヒータボード１０には、吐出ヒータ３が複数個並んで配設されている吐出ヒータ列３Ａがあり、その近傍には、インク滴を吐出しないダミー抵抗（不図示）が設置されている。
【００３１】
図２（ａ）において、温度検知素子５は、温度検知素子であり、吐出ヒータ３等と同じ製膜プロセスによってヒータボード１０に形成されている。
【００３２】
図２（ｂ）は、図２（ａ）における温度検知素子５を含む部分ａ−ａ’の部分断面図である。
【００３３】
Ｓｉ基板２１には、熱酸化膜ＳｉＯ２等からなる層間絶縁膜２３を介して、吐出ヒータ３と、Ｓｉ基板２１に形成されている制御回路を接続するＡｌ配線とが形成されている。さらに、層間絶縁膜を介して、吐出ヒータ３（電気熱エネルギー変換体）、ＳｉＮ等のパシベーション膜２４が成膜されている。その上に、温度に応じて抵抗値が変化する薄膜抵抗体で形成されている温度検知素子５と、接続配線のためのＡｌ等の個別配線２２とが形成されている。なお、温度に応じて抵抗値が変化する薄膜抵抗体は、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴａＣｒ、Ｃｒ、ＣｒＳｉ、ＣｒＳｉＮ、Ｗ、ＷＳｉ２、ＷＮ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、α−Ｓｉ、Ｍｏ、ＭｏＳｉ、Ｎｂ、Ｒｕ等である。
【００３４】
上記温度検知素子５と、個別配線２２との上に、絶縁するために、ＳｉＮ等のパシベーション膜が成膜された上に、耐キャビテーション性を高めるために、Ｔａ等の耐キャビテーション膜２５が、半導体プロセスで、高密度に積層されて形成されている。
【００３５】
薄膜抵抗体として形成されている温度検知素子５は、吐出ヒータ３のそれぞれの直上に分離独立して配置されている。温度検知素子のそれぞれに接続されている温度検知素子の個別配線２２は、温度検知素子の情報を検出する検出回路の一部として構成されている。
【００３６】
上記実施例によれば、Ｓｉ基板２１には、熱酸化膜ＳｉＯ２等からなる蓄熱層２６を介して、吐出ヒータ３とＳｉ基板２１に形成された制御回路を接続するＡｌ配線とが形成されている。さらに、層間絶縁膜２３を介して、吐出ヒータ３、ＳｉＮ等のパシベーション膜２４、電気熱エネルギー変換体上の耐キャビテーション性を高めるために、次のようにしている。すなわち、Ｔａ等の耐キャビテーション膜２５が形成された従来の構成のパシベーション膜２４中に、成膜、パターンニングする。つまり、薄膜抵抗体で形成される温度検知素子５と接続配線のためのＡｌ等の個別配線２２とを成膜、パターンニングする。したがって、従来の記録ヘッド１構造を変えることなく作製することができるので、工業生産上、大きな利点を有する。
【００３７】
なお、上記薄膜抵抗体は、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴａＣｒ、Ｃｒ、ＣｒＳｉ、ＣｒＳｉＮ、Ｗ、ＷＳｉ２、ＷＮ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、α−Ｓｉ、Ｍｏ、ＭｏＳｉ、Ｎｂ、Ｒｕ等である。
【００３８】
実施例１では、温度検知素子５の平面形状を四角形としているが、微少な温度変動でも高い電圧値として出力するために、蛇行形状として、高抵抗化するようにしてもよい。
【００３９】
図３は、インクジェットカラープリンタＰＲ１の制御回路１００を示す図である。
【００４０】
記録装置の制御回路１００は、記録ヘッド１と、ＣＰＵ４０と、画像入力部４３と、画像信号処理部４４と、メインバス４５と、回復処理制御回路４７と、回復処理モータ４８と、ブレード（クリーニング）４９とを有する。また、制御回路１００は、キャップ５０と、吸引ポンプ５１と、記録ヘッド温度制御回路５３と、記録ヘッド駆動制御回路５４とを有する。
【００４１】
メインバス４５に、それぞれアクセスする画像入力部４３、それに対応する画像信号処理部４４、ＣＰＵ４０等、ソフトウェアを実行することによって機能する回路群等と、機械的な動作が実行される回路とに大別される。
【００４２】
ＣＰＵ４０は、記録ヘッド１の駆動の制御を行う。ＲＯＭ４１には、熱量と吐出量の関係を示す情報が保持されている。ＣＰＵ４０は、後述する温度情報と、熱量と吐出量の関係を示す情報と、を用いて駆動条件を決定する。
【００４３】
ＲＡＭ４２には、記録ヘッド１の回復手順を実行するプログラムが予め格納され、必要に応じて予備吐出条件等の回復条件を回復処理制御回路４７、記録ヘッド１等に与える。回復処理モータ４８は、記録ヘッド１と、これに対向して設けられているブレード（クリーニング）４９やキャップ５０、吸引ポンプ５１とを駆動する。
【００４４】
ＣＰＵ４０は、温度検知素子５から温度情報を取得する。また、ＣＰＵ４０は、吐出ヒータ３に駆動信号を印加するタイミング（印加する状態）の温度情報、吐出ヒータ３に駆動信号を印加していないタイミング（印加していない状態）の温度情報を取得する。この２種類の温度情報を用いて熱量の情報を取得する。ＣＰＵ４０は、この情報と、熱量と吐出量の関係を示す情報により、インクの吐出量がわかるのである。ＣＰＵ４０は、記録ヘッド駆動制御回路５４に対して駆動条件（駆動情報）を設定する。
【００４５】
なお、上述した温度取得や熱量取得は、ＣＰＵ４０の代わりにＡＳＩＣ（たとえば温度取得部、熱量取得部）により行う形態でも構わない。
【００４６】
記録ヘッド駆動制御回路５４は、ＣＰＵ４０から与えられた駆動条件に従って、記録ヘッド１の電気熱変化体である吐出ヒータ３を駆動し、記録ヘッド１に予備吐出や記録媒体（たとえば、記録用紙）に対するインク吐出を行わせる。また、記録ヘッド駆動制御回路５４は、吐出ヒータ３に印加する駆動信号のパルス幅あるいは電圧値を変更する。
【００４７】
次に、吐出安定性に影響を及ぼすヒータボード１０とインク界面で起こる現象について説明する。
【００４８】
図４は、耐キャビテーション膜２５の変化を示す図である。
【００４９】
図４（ａ）は、図２（ｂ）に示す温度検知素子５を具備する記録ヘッド１のヒータボード１０とインク界面との初期状態を示す模式的断面図である。図４（ｂ）は、耐キャビテーション膜２５が酸化したときの記録ヘッド１を示す断面図である。図４（ｃ）は、耐キャビテーション膜２５上に付着物がついたときの記録ヘッド１を示す断面図である。図４（ｄ）は、耐キャビテーション膜２５が削れたときの記録ヘッド１を示す断面図である。
【００５０】
図４（ｂ）に示すように、耐キャビテーション膜２５として用いているＴａの最表面には、自然酸化による酸化皮膜（不動態膜）が形成され、吐出駆動に伴い、酸化膜が成長し、Ｔａ層内部まで酸化が進行する現象が観測される。このように、Ｔａが酸化すると、伝熱特性が変化し、同じ駆動条件で駆動したとしても、吐出量に変動が起きる。さらに、機械的特性も下がる。
【００５１】
図４（ａ）に示す状態にある記録ヘッド１において、インク吐出駆動を続けると、ヒータからの熱によって、インクの中の分子が熱分解し、耐キャビテーション膜２５の表面に、凹凸に付着する現象が確認されている。
【００５２】
この状態の記録ヘッド１の断面を、図４（ｃ）に、模式的に示す。この付着物のもととなる成分は、インクの中の色材の分解物や不純物等である。そして、この付着物は、泡の発泡・消泡に応じて、付着（吸着）したり、剥がれたりする。
【００５３】
そこで、駆動条件によってキャビテーション力を強め、付着物を剥離する方法等も検討されている。しかし、その力によって、耐キャビテーション膜２５としての上部保護層が破壊され、ヒータが断線する現象が起きる場合が多く観察されている。
【００５４】
また、図４（ｄ）に示すように、酸化によって機械的特性が落ちるので、キャビテーション力を強めるような駆動ではなく、インク吐出を正常に行う駆動によっても、耐キャビテーション膜２５が削れることが確認されている。
【００５５】
次に、上記のように、耐キャビテーション膜２５の経時変化が起こった状態の記録ヘッド１に、同一条件の駆動パルスを、吐出ヒータに印加すると、インクが発泡するまでの間に、インクに伝わった熱量について説明する。
【００５６】
図５は、酸化された割合を横軸にとり、発泡までの間にインクに伝わった熱量を縦軸に取った特性を示す図である。
【００５７】
図５中の実線は、耐キャビテーション膜２５の膜厚が、初期値（０．２３μｍ）である特性を示し、点線は、削れて、膜厚が０．１８μｍになった場合の特性を示し、一点鎖線は、更に削れて、膜厚が０．１３μｍになった場合の特性を示す。
【００５８】
同じ膜厚のものについて比較すると、酸化された層が厚くなるにつれて、インク加熱速度が遅くなるので、発泡までにインクに伝わる熱量が大きくなることがわかる。続いて、今度は、酸化された割合が同じものについて比較すると、キャビテーションによって膜厚が薄くなっている場合におけるインク加熱速度が、膜厚が厚い場合におけるインク加熱速度よりも、早いので、発泡までにインクに伝わる熱量が小さいことがわかる。
【００５９】
次に、上記のように、耐キャビテーション膜２５の経時変化が起こった際の、温度検知素子５が検出する温度プロファイルについて、詳細に説明する。
【００６０】
図６は、温度検知素子５が検出した温度プロファイルの結果を示す図である。
【００６１】
図６における特性（ａ）は、耐キャビテーション膜２５として用いているＴａが酸化していないときの温度検知素子５が検出した温度プロファイルの結果である。図６における特性（ｂ）は、Ｔａが酸化しているときに温度検知素子５が検出した温度プロファイルの結果である。Ｔａが酸化することによって伝熱特性を決定しうる熱伝導率、比熱、密度の３つのパラメタは、それぞれ変化する。吐出ヒータに電圧パルスを印加してから約５μｓ後のグラフを比較してみると、耐キャビテーション膜２５が酸化して酸化Ｔａになったときの方が、Ｔａの状態のときよりも、センサ検出温度が高くなることがわかる。この時間におけるそれぞれの状態での到達温度Ｔα（Ｔα＿酸化Ｔａ、Ｔα＿Ｔａ）の差△Ｔαは、約３０℃であった。
【００６２】
図７は、温度検知素子５が検出する温度プロファイルの結果を示す図である。
【００６３】
図７に示す特性（ａ）は、耐キャビテーション膜２５上に付着物がないときに温度検知素子５が検出する温度プロファイルの結果である。図７に示す特性（ｂ）は、付着物があるときに温度検知素子５が検出する温度プロファイルの結果である。耐キャビテーション膜２５上にインクの中の物質の熱分解したものや、不純物が堆積することによって、吐出ヒータインク間の伝熱特性は、変化する。グラフをみてわかるように、センサが検出する温度プロファイルの最高到達温度を比較すると、耐キャビテーション膜２５に付着物がある場合の方が、何も付着していない場合よりも高くなっている。それぞれの状態における最高到達温度Ｔｍａｘ（Ｔｍａｘ＿付着有、Ｔｍａｘ＿付着無）の差△Ｔｍａｘは、約４２℃であった。
【００６４】
図８は、温度検知素子５が検出する温度プロファイルの結果を示す図である。
【００６５】
図８に示す特性（ａ）は、耐キャビテーション膜２５が削れていないとき（Ｔａ膜厚が０．２３μｍ）に、温度検知素子５が検出した温度プロファイルの結果である。図８に示す特性（ｂ）は、耐キャビテーション膜２５が０．１μｍ削れたとき（Ｔａ膜厚が０．１３μｍ）に、温度検知素子５が検出した温度プロファイルの結果である。耐キャビテーション膜２５が削れることによって、ヒータからインクへ熱が伝わり易くなるので、駆動条件が同じ場合、耐キャビテーション膜２５が薄くなればなる程、インクの昇温速度が早くなり、これに伴い、発泡タイミングも早くなる。つまり、インクが十分に温められる前に発泡温度に到達するので、インクに伝わった熱量は小さい。
【００６６】
インクが発泡し、インクと耐キャビテーション膜２５との間に気泡が生成されると、ヒータボード１０から気体へほとんど熱が伝わらなくなるので、センサが検出する温度の曲線が変化する。耐キャビテーション膜２５の膜厚が初期状態である場合、センサが検出する温度の曲線が変化する点は、０．９７μｓである。しかし、耐キャビテーション膜２５が半分まで削れると、０．７８μｓになることが、本発明者らのシミュレーションと実験とで明らかになった。
【００６７】
次に、以上の構成のインクジェット記録装置を、共通装置として用いた記録ヘッド１の吐出量を一定に保つことを可能にする駆動制御方法について説明する。
【００６８】
本発明の実施例１において、しばらくの間印字を行っていないインクジェット記録装置に、印字信号が入った場合における吐出量制御方法について説明する。
【００６９】
図９は、実施例１において、ノズル初期温度（Ｔｉｎｉ）が２５℃であるときに、抵抗値３６０Ωのヒータに、２８Ｖのパルスを、１．２０μｓｅｃ印加したときにおける温度検知素子５の温度プロファイルを示す図である。
【００７０】
なお、パルス印加時間は、パルス印加開始時刻ｔｓ〜パルス印加終了時刻ｔｅである。耐キャビテーション膜２５が初期状態であるときにおけるセンサの温度プロファイルと、経時変化が起きたときにおけるセンサの温度プロファイルとを示している。なお、図９では、吐出動作を一回行った際の温度変化を示す。特性（ａ）は、耐キャビテーション膜２５が初期状態のときに、温度検知素子５が検出した温度プロファイルである。特性（ｂ）は、耐キャビテーション膜２５が削れたときに、温度検知素子５が検出した温度プロファイルである。特性（ｃ）は、耐キャビテーション膜２５が酸化したときに、温度検知素子５が検出した温度プロファイルである。特性（ｄ）は、耐キャビテーション膜２５上に付着物があるときに、温度検知素子５が検出した温度プロファイルである。
【００７１】
図１０は、温度検知素子５が検出した温度プロファイルの結果を示す図である。
【００７２】
図１０は、吐出ヒータに駆動パルスを印加した直後の各状態における温度プロファイルを比較するために、図９に示すグラフの時間軸を短くした図である。
【００７３】
図１０に示すように、各耐キャビテーション膜２５の状態によっては、センサの検出する温度プロファイルの傾きが変化する時間ｔｉｆが、異なる。この曲線の傾きが急激に変化する点を検出するために、検出した温度プロファイルを時間で２階微分したピークが現れた時間ｔｉｆを算出する。
【００７４】
図９に示すように、耐キャビテーション膜２５上に、インクの中の色材の分解物や不純物が付着した状態であれば、センサで検出する温度の最高到達温度は、他の状態よりも遥かに大きな値になっていることが観測された。したがって、センサで検出する温度プロファイルの最高到達温度Ｔｍａｘの値を測定する。
【００７５】
図９に示すように、各耐キャビテーション膜２５の状態によって，吐出ヒータに電圧パルスを印加してから、約７μｓ後のセンサ検出温度が異なっていることが確認できる。したがって、印加パルスの信号から７μｓ遅延させたタイミングのノズル内温度Ｔαを測定する。
【００７６】
図１１は、実施例１において、吐出量を一定に保つ駆動制御を示すフローチャートである。
【００７７】
Ｓ１で、耐キャビテーション膜２５の状態を判定するために、駆動パルスを印加し、センサが温度を検出する。
【００７８】
Ｓ２で、上記温度プロファイルを時間で２階微分し、ピークが現れた時間ｔｉｆ、最高到達温度Ｔｍａｘ、印加パルスの信号から７μｓ遅延させたタイミングのノズル内温度Ｔαの値を測定する。
【００７９】
続いてＳ３で、耐キャビテーション膜２５が正常な状態（初期状態）であるときに、センサ検出温度の最高値Ｔ正常＿ｍａｘに、バラツキ変動分Ｂを足し合わせた値よりも、Ｓ２で測定した最高到達温度Ｔｍａｘが大きいかどうかを判定する。
Ｔｍａｘ＞Ｔ正常＿ｍａｘ＋Ｂ  ……  式（１）
Ｓ３で、Ｔｍａｘ＞Ｔ正常＿ｍａｘ＋Ｂであると判定されれば、Ｓ６で、吐出ヒータに印加する駆動電圧を増大し、数回吐出動作を行わせる。記録時に与えるべきエネルギーよりも大きいエネルギーを、発熱部に与えることによって、耐キャビテーション膜２５に付着した堆積物を、強制的に取り除くことができる。よって、付着物があると判定されたノズルは、上記強制除去によって、初期性能に近い状態に回復する。
【００８０】
次に、Ｓ７で、判定式Ｔｍａｘ＞Ｔ正常＿ｍａｘ＋Ｂであるかどうかを判定し、Ｔｍａｘ＞Ｔ正常＿ｍａｘ＋Ｂであると判定されれば、Ｓ８で、異常であると判定される。
【００８１】
Ｓ７で、Ｔ正常＿ｍａｘ＋Ｂ＞Ｔｍａｘであると判定されれば、Ｓ９で、もう一度温度プロファイルを時間で２階微分し、ピークが現れた時間ｔｉｆ、印加パルスの信号から７μｓ遅延させたタイミングのノズル内温度Ｔαの値を測定する。
【００８２】
Ｓ３で、Ｔ正常＿ｍａｘ＋Ｂ＞Ｔｍａｘであると判定され、Ｓ９の処理が終われば、Ｓ４で、ｔｉｆ、Ｔαの値に基づいて、耐キャビテーション膜２５の酸化度合、削れ度合を、判定テーブルから参照し、判定する。又は、判定式からそれぞれを導出する。
【００８３】
Ｓ５では、Ｓ４で導出した耐キャビテーション膜２５の酸化度合、削れ度合に応じて、そのノズルの状態に適した駆動パルスを、パルステーブルの中から選択する。
【実施例２】
【００８４】
本発明の実施例２は、印字中に、又は前の印字が終わり、次の印字が始まるまでの間に、実行する吐出量制御方法である。
【００８５】
図１２は、実施例２において、ノズル初期温度（Ｔｉｎｉ）が４０℃であるときに、抵抗値３６０Ωのヒータに、２８Ｖのパルスを、１．２０μｓｅｃ［パルス印加時間（ｔｓ〜ｔｅ）］印加した場合における温度検知素子５の温度プロファイルを示す図である。
【００８６】
つまり、図１２は、耐キャビテーション膜２５が初期状態であるときに、センサが検出した温度プロファイルと、経時変化が生じたときに、センサが検出した温度プロファイルとを示す図である。なお、図１２は、吐出動作を１回行った際の温度変化を示す。図１２に示す特性（ａ）は、耐キャビテーション膜２５が初期状態であるときに、温度検知素子５が検出した温度プロファイルである。図１２に示す特性（ｂ）は、耐キャビテーション膜２５が削れたときにおける温度プロファイルである。図１２に示す特性（ｃ）は、耐キャビテーション膜２５が酸化したときにおける温度プロファイルである。図１２に示す特性（ｄ）は、耐キャビテーション膜２５上に付着物があるときにおける温度プロファイルである。
【００８７】
図１２に示す温度プロファイルを、時間で２階微分し、ピークが現れた時間ｔｉｆ＿２、最高到達温度Ｔｍａｘ＿２、印加パルスの信号から７μｓ遅延させたタイミングのノズル内温度Ｔα＿２の値は、ノズル初期温度が２５℃のときと異なる。これが、本発明者らのシミュレーションと実験とによって、明らかになった。印字中であれば、ノズル初期温度は、常に変動しているので、吐出量制御をする直前に、ノズル初期温度Ｔｉｎｉを測定することによって、高精度に制御することができる。
【００８８】
図１３は、実施例２において、吐出量を一定に保つことができる駆動制御を示すフローチャートである。
【００８９】
まず、Ｓ２１で、耐キャビテーション膜２５の状態を判定するために、駆動パルスを印加し、センサが温度を検出する。
【００９０】
次に、Ｓ２２で、温度プロファイルを、時間で２階微分し、ピークが現れた時間ｔｉｆの算出を行う。上記ノズル初期温度Ｔｉｎｉ、最高到達温度Ｔｍａｘ＿２、印加パルスの信号から７μｓ遅延させたタイミングのノズル内温度Ｔα＿２の値を、測定する。
【００９１】
Ｓ２３で、耐キャビテーション膜２５上に付着物があるかどうかを判定するために用いる判定値を求めるために、センサ検出温度の最高値Ｔ正常ｍａｘ＿２を、データテーブルから参照する。つまり、ノズル初期温度がＴｉｎｉであるときにおける耐キャビテーション膜２５が正常な状態（初期状態）のセンサ検出温度の最高値Ｔ正常ｍａｘ＿２を、データテーブルから参照する。
【００９２】
Ｓ２４では、Ｓ２３で測定した最高到達温度Ｔｍａｘ＿２と、ノズル初期温度がＴｉｎｉであるときにおける耐キャビテーション膜２５が正常な状態（初期状態）のセンサ検出温度の最高値Ｔ正常ｍａｘ＿２にバラツキ変動分Ｂ’を足し合わせた値とを比較する。
【００９３】
Ｔｍａｘ＿２＞Ｔ正常ｍａｘ＿２＋Ｂ’  ……  式（２）
Ｓ２４で、Ｔｍａｘ＿２＞Ｔ正常ｍａｘ＿２＋Ｂ’であると判定されれば、Ｓ２７で、吐出ヒータに印加する駆動電圧を増大させ、数回吐出動作を実行する。
【００９４】
次に、Ｓ２８で、上記と同じ判定式Ｔｍａｘ＿２＞Ｔ正常ｍａｘ＿２＋Ｂ’によって判定する。ここで、Ｔｍａｘ＿２＞Ｔ正常ｍａｘ＿２＋Ｂ’であると判定されれば、Ｓ２９で、異常であると判定する。
【００９５】
Ｓ２８で、Ｔ正常ｍａｘ＿２＋Ｂ’＞Ｔｍａｘ＿２であると判定されれば、Ｓ３０で、次の処理を行う。つまり、もう一度、温度プロファイルを、時間で２階微分し、ピークが現れた時間ｔｉｆ＿２、印加パルスの信号から、７μｓ遅延させたタイミングのノズル内温度Ｔα＿２の値を、測定する。
【００９６】
Ｓ２４で、Ｔ正常ｍａｘ＿２＋Ｂ’＞Ｔｍａｘ＿２であると判定され、Ｓ３０の処理を終えれば、Ｓ２５で、ｔｉｆ＿２、Ｔα＿２の値に基づいて、耐キャビテーション膜２５の酸化度合、削れ度合を判定テーブルから参照し、判定する。又は、判定式から、それぞれを導出する。
【００９７】
Ｓ２６では、Ｓ２５で導出した耐キャビテーション膜２５の酸化度合、削れ度合に応じて、そのノズルの状態に適した駆動パルスを、パルステーブルの中から選択する。
【００９８】
上記実施例は、特に、インクジェット記録方式の中でも、熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形成し、記録を行うインクジェット方式の記録ヘッドを用いた記録装置において、優れた効果をもたらす。
【００９９】
記録装置が記録するプリント材の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドにおいて、複数記録ヘッドの組合せに応じて、その長さを満たす構成でも、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成でも、上記実施例は有効である。
【０１００】
加えて、シリアルタイプでも、装置本体に固定された記録ヘッド、又は装置本体に装着することによって、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッドでも、上記実施例は有効である。又は、記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられているカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合でも、上記実施例は有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施例１であるシリアル方式のインクジェットカラープリンタＰＲ１を示す図である。
【図２】温度検知素子を具備するインクジェット記録ヘッド１の好適な実施例に係る基板を示す図である。
【図３】インクジェットカラープリンタＰＲ１の制御回路１００を示す図である。
【図４】耐キャビテーション膜２５の変化を示す図である。
【図５】酸化された割合を横軸にとり、発泡までの間にインクに伝わった熱量を縦軸に取った特性を示す図である。
【図６】温度検知素子が検出した温度プロファイルの結果を示す図である。
【図７】温度検知素子が検出する温度プロファイルの結果を示す図である。
【図８】温度検知素子が検出する温度プロファイルの結果を示す図である。
【図９】実施例１において、ノズル初期温度（Ｔｉｎｉ）が２５℃であるときに、抵抗値３６０Ωのヒータに、２８Ｖのパルスを１．２０μｓｅｃ［パルス印加時間（ｔｓ〜ｔｅ）］印加したときにおける温度検知素子の温度プロファイルを示す図である。
【図１０】温度検知素子が検出した温度プロファイルの結果を示す図である。
【図１１】実施例１において、吐出量を一定に保つ駆動制御を示すフローチャートである。
【図１２】実施例２において、ノズル初期温度（Ｔｉｎｉ）が４０℃であるときに、抵抗値３６０Ωのヒータに、２８Ｖのパルスを、１．２０μｓｅｃ［パルス印加時間（ｔｓ〜ｔｅ）］印加した場合における温度検知素子の温度プロファイルを示す図である。
【図１３】実施例２における吐出量を一定に保つことができる駆動制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０２】
１…記録ヘッド、
２…吐出口、
３…吐出ヒータ、
３Ａ…吐出ヒータ列、
５…温度検知素子、
１０…ヒータボード、
１２…記録媒体、
２１…Ｓｉ基板、
２２…個別配線、
２３…層間絶縁膜、
２４…パシベーション膜、
２５…耐キャビテーション膜、
４０…ＣＰＵ、
４１…ＲＯＭ、
４２…ＲＡＭ、
５３…記録ヘッド温度制御回路、
５４…記録ヘッド駆動制御回路。
【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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