JP2004268393A

JP2004268393A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2004268393A
Application number: JP2003061655A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Irisawa; 剛入澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】記録ヘッドに最適な駆動パルスを設定し、長尺、多ノズル記録ヘッドにおけるインク吐出の安定化と記録ヘッド長寿命化を達成する。
【解決手段】長尺ヘッドの吐出ヒータをグループ分けし、該グループ毎に最適な駆動条件を設定する構成と、ヘッド内で最小の投入エネルギーでインク吐出可能な吐出ヒータのランク値と、ヘッド内の吐出ヒータグループ毎に計測した吐出ヒータ抵抗と配線抵抗から算出されるランク値と、からグループ毎の最適な駆動条件を決定する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式の記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録装置は、画像情報に基づいて、紙やプラスチック薄板等の記録媒体（被記録材）上にドットパターンからなる画像を記録していくように構成されている。
【０００３】
記録装置は、記録方式により、インクジェット方式、ワイヤドット方式、サーマル方式、レーザービーム方式等に分けることができる。近年、数多くの記録装置が使用されるようになり、これらの記録装置に対して、高速記録、高解像度、高画像品質、低騒音などが要求されている。
【０００４】
このような要求に応える記録装置として、インクジェット方式の記録装置を挙げることができる。このインクジェット記録装置では、記録ヘッドの吐出口からインク（記録液）滴を吐出飛翔させ、これを記録媒体に付着させて記録するように構成されている為に非接触で記録が可能であり、このために幅広い媒体に対して安定した記録画像を得ることができる。
【０００５】
このインクジェット記録装置の中でも、熱エネルギーを利用して液滴を形成して記録を行う方法は、構造が簡単なため、ノズルの高密度化が容易であるという利点を持つ。
【０００６】
熱エネルギーを利用したインクジェット記録装置の動作原理は、ヒータにパルス状の電流を流し、このとき発生する熱によってインクを局所的に沸騰（発泡）させ、インクが液体から気体に変化する際の急激な体積膨張による衝撃波によってインクをノズルより飛翔させるものである。
【０００７】
この方法は構造が簡単な一方で、ヒータがヒータの保護膜を介してインクに接しているために、ヒータ面上（ヒータ保護膜上）にインクの焦げが付着（コゲーション）していくつかの問題点が発生する。たとえばヒータ面上の一様性が失われるために発泡の均一性も失われ吐出方向が乱れたり（よれ）、インクに対する熱伝導率が低下して発泡が十分に行われず吐出量の低下（ショボ）を引き起こしたりといった記録ヘッドの寿命の低下に関わる問題点が発生する。ここでヒータ保護膜は、インクとヒータが直接触れている場合にヒータがインクに侵食されるのを防ぐために皮膜される保護膜である。
【０００８】
このショボを回避するため、駆動パルスの幅を、通常は必要最小限＋αとして駆動を行うのであるが、この必要最小限の駆動パルスの幅＋αが大きすぎるとヒータ面上の温度が上がりすぎてコゲーションが促進されてしまうという問題が生じる。
【０００９】
ここで必要最小限の駆動パルス幅とは、ノズルからインクを飛翔させることが可能な最も短い駆動パルス幅を表し、この必要最小限の駆動パルス幅だけでは、インクがノズルからギリギリ飛翔するだけで、例えばヘッド温度によってインク粘度が変わったり、インクから水分が蒸発することでインクが増粘したりすると、インクが飛翔しなかったり、不安定となるため、通常はインクの飛翔を安定化するための＋αの駆動パルス幅を与えて駆動する。
【００１０】
ところで、各ヒータを駆動する必要最小限の駆動パルス幅は、主に以下二つの記録ヘッド製造時に発生するバラツキによって影響を受けるため、記録ヘッド単位、或いは、ヒータ単位で補正してやる必要がある。
【００１１】
一つ目は、ヒータサイズや配線抵抗値やヒータ保護膜の厚みなどの製造バラツキである（以下総称してヒータ特性と呼ぶ。）。これらの値は、ヒータ上でインク発砲が起るのに必要な駆動パルス幅に大きく影響し、吐出口Ａからインクを飛翔させることが可能な必要最小限の駆動パルス幅を決める場合に最も大きな影響を与える要因である。
【００１２】
また、二つ目には、製造時のノズル形状のバラツキである。製造時のノズル形状のバラツキは、ヒータ上でインク発砲が起った際の、ノズルからのインク飛翔のしやすさに影響を与える。例えば、ヒータとノズル口との距離が長ければ、短いものに比べて大きなインク発砲を起こしてやらないとノズルからインクが飛翔しない。
【００１３】
コゲーションの促進を抑えるためには、このような製造上のバラツキに応じて必要最小限の駆動パルス幅を最適化してやり、ヒータに与える投入エネルギー量が必要以上に大きくならないように設定してやることが必要である。
【００１４】
この為、適正な駆動条件を決定する方法として、記録ヘッド単位で上記必要最小限の駆動パルス幅を補正する手段としては、記録ヘッド毎にランク分けをおこないランクに応じて最適な駆動条件を設定する方法が提案されている。
【００１５】
この方法は、ヒータ数の比較的少ない記録ヘッドであれば、記録ヘッド内の個々のヒータ特性に大きなバラツキが生じにくいために有効である。
【００１６】
しかし、高密度化、多ノズル化、長尺ヘッド化に伴い一つの記録ヘッド内に設けられたヒータ数が増加してくると、記録ヘッド内での個々のヒータ特性のバラツキが大きくなり、記録ヘッド内のヒータ個々のバラツキに対する補正が必要となる。
【００１７】
こうした問題に対して、ヒータ単位で上記必要最小限の駆動パルス幅を補正する手段としては、ヒータや基板配線の抵抗値を測定し、測定された抵抗値に応じた駆動条件設定をヒータ個々に設定する方法などが提案されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
このようにインクジェット記録装置においては、適切な駆動条件を設定しないと「よれ」や「コゲーション」などが発生し、記録ヘッドの耐久性を損なう大きな要因となり、特に長尺、多ノズル、高密度の記録ヘッドでは、記録ヘッド内に設けられた複数個のヒータを細分化して個々に適切な駆動条件を設定してやる必要がある。
【００１９】
しかしながら、従来の駆動条件設定方法の内、記録ヘッド内の個々のヒータを細分化して駆動条件を設定してやる方式では、前述の記録ヘッド製造バラツキに対する考慮が不十分である。例えば、ヒータや基板配線の抵抗値を測定し、測定された抵抗値に応じた駆動条件をヒータ個々に設定してやる方法では、前述の記録ヘッド製造バラツキの内、ヒータサイズや配線抵抗値のバラツキは考慮されているが、ヒータ保護膜の厚みやノズル形状の製造バラツキは考慮されていない。
【００２０】
ヒータ特性の内、ヒータ保護膜の厚みは、ヒータで発生した熱をインクに伝える熱伝導率に影響し、インク発砲が起るのに必要な駆動パルス幅に影響を与えるため、駆動条件を最適化するために考慮すべき要因である。また、ノズル形状のバラツキが駆動条件に与える影響に関しては前述している。
【００２１】
本発明は、このような技術背景の下になされたもので、長尺、多ノズル、高密度化する記録ヘッドにおいて、ヒータ保護膜の厚みやノズル形状の製造バラツキを考慮して、且つ、記録ヘッド内に設けられた複数個のヒータを細分化して個々に適切な駆動条件を設定してやることによって、安定したインク滴の吐出をおこなうための駆動条件を設定できる記録ヘッド、及び、インクジェット記録装置を提供することを主たる目的とするものである。
【００２２】
また、本発明の他の目的は、ヒータの長寿命化を図ることができる記録ヘッド、及び、インクジェット記録装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の記録装置は、
電気熱変換体から発生する熱エネルギーを利用してインクを吐出させる複数のノズルを有する記録ヘッドを用いて記録媒体上に記録をおこなうインクジェット記録装置であって、
該記録ヘッドの電気熱変換体を数グループに分割し、グループ毎に最適な駆動条件を設定できる構成を有し、該記録ヘッドの有する複数の電気熱変換体の中で最少の投入エネルギーでインク吐出が行なえる電気熱変換体のランク値と、前記各グループの電気熱変換体の抵抗値と配線の抵抗値に応じて算出されるランク値と、から前記グループ毎に最適な駆動条件を設定することを特徴とする。
【００２４】
また、前記電気熱変換体を駆動する駆動信号のパルス幅を段階的に減少させて前記複数のノズルよりインクを吐出させる工程と、該工程によるインクの吐出の有無を判断することにより前記記録ヘッドの有する複数の電気熱変換体の中で最少の投入エネルギーでインク吐出が行なえる電気熱変換体のランク値を決定する工程を有することを特徴とする。
【００２５】
また、前記各グループの電気熱変換体の抵抗値と配線の抵抗値に応じて算出されるランク値は、前記記録ヘッドの有する複数の電気熱変換体の中で最少の投入エネルギーでインク吐出が行なえる電気熱変換体を含むグループにおける電気熱変換体の抵抗値と配線の抵抗値に応じて算出される算出値と、各グループの電気熱変換体の抵抗値と配線の抵抗値に応じて算出される算出値と、の差に応じてランクが決定されることを特徴とする。
【００２６】
また、前記記録ヘッドは記憶手段を有しており、前記記録ヘッドの有する複数の電気熱変換体の中で最少の投入エネルギーでインク吐出が行なえる電気熱変換体のランク値と、前記各グループの電気熱変換体の抵抗値と配線の抵抗値に応じて算出されるランク値は、一旦、前記記憶手段に記憶され、該記憶手段に記憶した前記二つのランク情報に基づいて最適な駆動条件を前記グループ毎に設定することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
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はあくまで例示であり、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。
【００２８】
図９は、本実施の形態のシリアル方式インクジェットカラープリンターを示す。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り記録媒体上にドット形成により画像記録を行うデバイスであり、（本図では、記録ヘッド固定レバーに被われて直接図中には示されていない。）キャリッジ３に着脱自在になっている。
【００２９】
本例では、２Ｂｋ（黒）、２ｃ（シアン）、２ｍ（マゼンタ）、２ｙ（イエロー）の各々のインクタンクに貯蔵された４色分のインク滴を吐出可能なように、各々のインク色に対応した印字ヘッド１００が一体となって記録ヘッド１を形成している。フレキシブルケーブル１０によりプリンタ本体の電気回路から印字ヘッドに伝達される印字データに伴い、各印字ヘッド１００から異なる色インクが吐出され、これらのインク滴の混色により記録媒体１２上に色画像が形成される。
【００３０】
例えば、レッド（以下Ｒ）を作る場合、まずマゼンタ（以下Ｍ）が記録媒体１２上に着弾され、そのあとＭのドット上にイエロー（以下Ｙ）が着弾されてレッドのドットとして見えるようになる。以下同様に、グリーン（以下Ｇ）の場合はＣ、Ｙの順番に、ブルー（以下Ｂ）の場合はＣ、Ｍの順番にそれぞれ着弾し色を形成する。ただし、各印字ヘッド１００は一定間隔（Ｐ１）をもって配置されているため、例えば、Ｇのベタ印字をするときＣを印字した後、２＊Ｐ１分遅れてＹの印字が行われる。即ち、Ｃベタの上にＹベタを印字することになる。
【００３１】
キャリッジ３は、不図示の位置検知手段によりキャリッジの走査速度及び印字位置を検出して主走査方向の移動制御を行う。この動力源はキャリッジ駆動モータであり、タイミングベルト８により動力が伝達されてキャリッジ３がガイド軸６、７上を矢印ａ，ｂ方向に移動する。この主走査動作中に印字が行われる。桁方向の印字動作には片方向印字と両方向印字がある。通常、片方向印字はキャリッジがホームポジション（以下ＨＰ）から反対方向に移動する時（往方向）のみ印字し、ＨＰに戻る方向（復方向）は印字動作を行わない。すなわち高精度の印字が可能となる。それに対して両方向印字は、往、復両方向とも印字動作を行う。よって高速度の印字が可能になる。
【００３２】
不図示の紙送りモータにより駆動されたプラテンローラ１１は、副走査方向（同図矢印ｃ方向）に記録媒体１２を搬送し、所定の印字位置に到達すると上記印字ヘッド列による印字動作が行われる。
【００３３】
次に記録ヘッド１について述べる。
【００３４】
図１１および図１２示すように、キャリッジ３内にはＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙのインクを各々吐出する４つの印字ヘッド１００（図１０）と、インクを貯蔵、供給するインクタンク２ｂｋ、２ｃ、２ｍ、２ｙとが搭載されている。これら４つのインクタンクは各々キャリッジ３に着脱可能な構成で、インクが無くなった時点で新たなインクタンクを色別に交換することができる。
【００３５】
記録ヘッド固定レバー４は、記録ヘッド１をキャリッジ３に位置決め固定するためのものであり、キャリッジ３のボス３ｂと記録ヘッド固定レバー４の穴４ａが回転自在に嵌合しており、記録ヘッド１は上記レバーの開閉によって交換可能になる。また、記録ヘッド固定レバー４とキャリッジ３のストッパ３ｄが噛み合うことによって上記記録ヘッド１をキャリッジ３上に正確に固定することができる。
【００３６】
記録ヘッド１上部の接点群１１１は、不図示の記録ヘッド固定レバーにある対応接点群と接合する。これら接点群が接合することにより、記録装置本体から各印字ヘッド１００に駆動信号を送信することができると同時に、記録装置本体と各印字ヘッド１００に搭載された記憶手段（後述）との間でヘッド特性情報の送受信が可能となる。
【００３７】
図１０を用いて印字ヘッド１００の詳細について説明する。
【００３８】
２０Ｃはダイオードセンサで、これによって印字ヘッド１００の温度を検出することができる。
【００３９】
また、低温時のインクの高粘度化等に伴う吐出不良を防止するために、後述する吐出ヒータとは別に印字ヘッド全体を加熱する電気熱変換体（サブヒータ２０Ｆ）が配置されている。このサブヒータ２０Ｆは、前記ダイオードセンサ２０Ｃによって検出された印字ヘッド１００の温度が一定の温度以下の場合に不図示の制御回路によって駆動され、印字ヘッド１００を一定の温度以上に保温し、インクの粘度を下げ、不良吐出を防止する。
【００４０】
印字ヘッド１００には、インク滴を吐出させるノズルＮが列状に配列されている。本実施の形態の印字ヘッドでは２５６個のノズルＮが設けられている。ここで２５６という数字は説明を簡単にするために用いた数字であり、本発明の適用はこの数に限定されるものではない。
【００４１】
また、各ノズルに対応して印加電圧を供給することによって熱エネルギーを発生させる電気熱変換体Ｂ（以下吐出ヒータ）と吐出ヒータへの駆動電圧のＯＮ／ＯＦＦを制御するトランジスタがヒータボード２０Ｇ上に配設されており、画像データに基づいて、この吐出ヒータＢへ駆動パルスを印加することによって、前記吐出ヒータＢが加熱され、ヒータ上部のインクが液体から気体に変化する際の急激な体積膨張による衝撃波によってインクを吐出口Ａより飛翔させる。
【００４２】
また、該印字ヘッド１００には、各々に印字ヘッドの様々な特性情報を記憶可能な記憶手段（不図示）が設けられており、本発明で印字ヘッド毎の駆動パルス条件を決定する際に使用する二つのランク情報（詳細は後述）もその特性情報の一つとしてここに記憶される。本実施の形態では説明の簡略化のため、他のヘッド特性情報に関しては省略する。
【００４３】
吐出ヒータＢでの発生エネルギー（Ｗａｔｔ／時）は、印加電圧をＶ（Ｖｏｌｔ）、吐出ヒータ抵抗値をＲ（Ω）としたときＶ＾２／Ｒで算出できるので、印字ヘッド１００の製造時にヒータ抵抗値にバラツキが生じると吐出ヒータＢの発生エネルギー（Ｗａｔｔ／時）は変化する。
【００４４】
また、印加電圧Ｖ（Ｖｏｌｔ）は、吐出ヒータＢの両端電圧であり、吐出ヒータに電圧を供給する配線中の抵抗のバラツキや、配線の途中に設けられたトランジスタのＯＮ抵抗値にバラツキがある場合、配線中での電圧降下の影響を受けて印加電圧Ｖ（Ｖｏｌｔ）自体も変化する。すなわち吐出ヒータＢの発生エネルギー（Ｗａｔｔ／時）は、印字ヘッド１００の製造時に生じる配線抵抗やトランジスタＯＮ抵抗のバラツキによっても影響を受ける。
【００４５】
各吐出ヒータＢの表面にはヒータ保護膜（不図示）が皮膜されており、インクと吐出ヒータが直接接している場合に起るインクのヒータ腐食を防止する役目を果たす。このヒータ保護膜の厚みバラツキは、吐出ヒータで発生した熱をインクに伝える熱伝導度にも影響を与えるため、印字ヘッド製造時に発生するヒータ保護膜の厚みバラツキは、ヒータ上でインク発砲を起こすために吐出ヒータＢでどれだけのエネルギーを発生させる必要があるかに影響を与える。
【００４６】
一方、前述のノズル形状もまた印字ヘッド製造上でバラツキが生じる箇所である。ノズル形状のバラツキは、ノズルからのインク飛翔のしやすさに影響を与える。例えば、吐出ヒータＢと吐出口Ａとの距離が長いノズルでは、短いノズルに比べて大きなインク発砲を起こしてやらないと吐出口Ａからインクが飛翔しない。つまり、吐出ヒータＢと吐出口Ａとの距離が長いノズルでは、距離が短いノズルに比べて吐出ヒータＢに大きなエネルギーを投入してやる必要がある。
【００４７】
このように最適な駆動パルスを設定する上で、ノズル形状のバラツキによるインクの飛翔しやすさの影響も考慮する必要がある。
【００４８】
こうした製造上の様々なバラツキに対して本発明のインクジェット記録装置、及び、記録ヘッドでは、ヒータ保護膜の厚みバラツキやノズル形状のバラツキに対して記録ヘッド毎に駆動パルス幅を最適化し、ヒータ抵抗値のバラツキや、配線抵抗やトランジスタＯＮ抵抗のバラツキに対しては記録ヘッド内の吐出ヒータを数グループに分割し、そのグループ毎に駆動パルス幅を最適化することで、安定したインク滴の吐出と、吐出ヒータの長寿命化を図る。
【００４９】
本実施の形態の記録ヘッドでは、２５６個の吐出ヒータを、１６個の吐出ヒータ毎に１６グループに分け、グループ毎に別々の駆動パルス幅を設定できるように構成されており、前記１６個のグループ単位で最適な駆動パルス幅を設定することができる。
【００５０】
前述したが、２５６や１６という数字は、説明を簡単にするために用いた数字の一例であり、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【００５１】
また、１グループ内に含まれる１６個の吐出ヒータは、位置的に連続したものでも良いし、位置的に不連続な吐出ヒータによるくくりでも良い。本実施の形態の印字ヘッドでは、グループ内の各吐出ヒータにおける前述の各バラツキが、ある程度似た傾向にある集団となるようにするために位置的に連続したくくりで１６個の吐出ヒータ毎に１６グループが構成されている。
【００５２】
また、前述のバラツキの内、特に、ヒータ抵抗値のバラツキや、配線抵抗やトランジスタＯＮ抵抗のバラツキは吐出ヒータ毎に生じる可能性を持っているので、理想的には吐出ヒータ毎に駆動パルス設定を最適化することが望ましいが、例えば本実施の形態のように２５６個の吐出ヒータを持った記録ヘッドでは２５６個の駆動条件を設定することになり、駆動制御上も回路構成上も複雑で処理時間的にも現実的ではない。かといって、必要以上に多い吐出ヒータの数のくくりでグループを構成してしまうと、グループ内でのバラツキが大きくなり、グループ単位でパルス幅の最適化をおこなう意味が薄れてしまう。
【００５３】
一つのグループ内に含まれる吐出ヒータの数は、制御や回路設計が必要以上に複雑化することがないように、グループ内におけるバラツキを許容できる範囲で可能な限り多くすることが好ましい。
【００５４】
また本実施の形態の記録ヘッドでは、グループ毎に吐出ヒータの設けられていない配線とトランジスタのセット（ダミー配線）が設けられている（不図示）。該ダミー配線は、インクを吐出させるための各ノズルに設けられている吐出ヒータ、配線、トランジスタと同様の条件で、吐出ヒータだけを無くして作成したもので、一定電圧を印加して、この抵抗値を測定することで、配線抵抗値とトランジスタＯＮ抵抗値の合計抵抗値（ダミー配線抵抗値）をグループ毎の大よその代表値として検出することができる。
【００５５】
次に、本実施の形態のインクジェット記録装置における印字ヘッド１００の駆動パルス設定手順の詳細を以下に述べる。
【００５６】
本実施の形態のインクジェット記録装置における駆動パルス設定では、最初に図４のフローチャートで示す手順で印字ランクを測定する。印字ランク測定は、記録ヘッド内の最も少ない投入エネルギーでインク吐出されるノズル（吐出ヒータ）における最適な基本パルス幅を測定するものであり、印字による実際のインク吐出の確認により駆動パルスの最適化をおこなうので、ヒータ保護膜の厚みやノズル形状等が記録ヘッド毎にバラツキを持っていても、測定する記録ヘッドにおける最適な駆動パルス幅を見つけることができる。
【００５７】
以下、図３のフローチャートに従って印字ランクの測定方法を説明する。
【００５８】
まず、吐出ヒータを駆動するための電源電圧（ＶＨ）を印字ランク測定用の電源電圧（Ｖｔｈ）に設定する。印字ランク測定用の電源電圧（Ｖｔｈ）は、通常に画像を印字する際の電源電圧（ＶＨ）−αである。印字ランク測定では、後述するがインクの吐出がギリギリ確認される最も短い駆動パルス幅を測定することとなるので、通常に画像を印字する際の電源電圧（ＶＨ）は、ヘッド温度に伴うインク粘度変化や、インクの水分蒸発によるインク増粘や、ヘッド駆動電源の振れ等を考慮して＋αのマージンを持たせてやるためである。
【００５９】
次に、記録ヘッド温度を所定の温度以上に保温する。記録ヘッドの保温は前述したようにインク吐出不良が起きないようにインク粘度を一定値以下に下げることが目的であり、最適な保温温度はインクの物性や記録ヘッドの吐出パワー等などの条件によって決まる。本実施の形態のインクジェット記録装置では記録ヘッドの温度が３０℃以上になるように保温制御する。また、この保温温度は印字ランク測定用に特別に設定された温度ではなく、通常に画像を印字する際の保温温度と同じである。
【００６０】
ヘッド保温制御によって記録ヘッドの温度が３０℃以上に保温されると、印字ランク測定用のチャートの印字がおこなわれる。本実施の形態での印字ランク測定用のチャートは、図５の（ａ）で示すように２５６本のノズルの一本一本に対応した横線を階段状に並べたパターンを一つの印字パターンとして、該印字パターンを図６のように３２パターン並べたものである。
【００６１】
印字パターンとしては特に図５の（ａ）に示すパターンに限定されるものではなく、ノズル一本一本の吐出／不吐出が確認できる印字パターンを用いれば良い。
【００６２】
図６の測定用チャート中で印字パターン毎に記された１から３２までのｒａｎｋは、その印字パターンを印字する際に不図示の駆動パルス設定手段によって設定される駆動パルス幅のランク（＝印字ランク）を示している。印字ランクと各印字ランクで設定される駆動パルス幅（Ｐｔｈ）との関係は、ヘッド製造時のバラツキの範囲を考慮して、予め、図８に示すテーブルで設定されている。
【００６３】
まず、不図示の駆動パルス設定手段が記録ヘッドの２５６本のノズルに対して共通の駆動パルスＰｔｈＭａｘすなわち印字ランク３２を設定し、その後、印字ランク３２に対応した印字パターンｒａｎｋ３２（図６）を印字する。次に印字ランクを１つ下げた駆動パルス幅を全ノズル共通で設定し、それに対応した印字パターンｒａｎｋ３１（図６）を印字する。この手順を繰返し、ＰｔｈＭｉｎすなわち印字ランク１の駆動パルス幅の設定における印字パターンｒａｎｋ１の印字が終了すると、印字ランク測定用のチャート印字が終了する。
【００６４】
印字された印字ランク測定用のチャートを使って、測定者は印字ランクを読取る。図５を用いて、ある記録ヘッドにおける印字結果を例に、印字ランクの読取り方法について説明する。図５（ａ）は印字パターンｒａｎｋ３２（駆動パルス幅ＰｔｈＭａｘ）の印字結果であり、全てのノズルに対応する横線が全て正常に印字できている。すなわち、この記録ヘッドでは駆動パルス幅ＰｔｈＭａｘの時、ノズル形状やヒータ特性に対して十分なエネルギー投入がされている状態にあり、２５６本の全てのノズルから正常にインク吐出がおこなえていることが分る。徐々に駆動パルス幅を狭めていき（印字ランクを下げていき）図５（ｂ）で示す印字ランク１５（駆動パルス幅０．７４μｓ）になると、ノズルによっては投入エネルギー量が不足してインクが正常に吐出できず、印字パターンがかすれはじめる。さらに駆動パルス幅を狭め、印字ランク１１（駆動パルス幅０．７０μｓ）図５（ｃ）では、３本のノズルでのみ横線が印字され、次の印字ランク１０（不図示）では１本のノズルからも印字がおこなわれなかった。この時、この記録ヘッドでの印字ランクは、印字が確認された最も低いランクである印字ランク１１と読取る。
【００６５】
すなわち、この記録ヘッドのノズル形状、ヒータ保護膜の厚み、ヒータ抵抗、配線抵抗において、記録ヘッドの有する複数のノズルの内で最少の投入エネルギーでインク吐出が行なえるノズルにおける最適パルス幅は、０．７０μｓであると判別された。
【００６６】
こうして読取られた印字ランクは、ホストとなる外部機器上のユーザーインターフェイス等を介してインクジェット記録装置本体に入力し、記録ヘッドの記憶手段に印字ランク値として記憶される。
【００６７】
また、本実施の形態ではユーザーが測定用チャートによって印字ランクを判定する例を示しているが、測定用チャートをスキャナー等で読取り印字ランクを自動判別する方法や、光学センサーを使って直接記録ヘッドのノズルからインクが吐出したかどうかを判別することで印字ランクを自動判別する方法などを用いても良い。
【００６８】
以上の手順で記録ヘッド毎の印字ランク値の測定が終わると、次に図−３に示すフローチャートに従って、記録ヘッド内の各吐出ヒータグループの抵抗Ｒａｎｋを測定する。
【００６９】
まず、記録ヘッド温度を所定の温度（３０℃）以上に保温する。この保温の意味は印字ランクの測定の場合と同じである。
【００７０】
ヘッド保温制御によって記録ヘッドの温度が３０℃以上に保温されると、インクジェット記録装置に設けられた定電圧測定手段Ａ（不図示）によって、前述した１６組の吐出ヒータグループ毎に設けられたダミー配線（ＧＲダミー配線１〜１６）の配線抵抗値（ＧＲダミー配線抵抗値Ｒｄ１〜Ｒｄ１６）を測定する。このＧＲダミー配線抵抗値（Ｒｄ）を測定することで、そのグループにおける大よその配線抵抗値とトランジスタＯＮ抵抗値（以下ＴｒＯＮ抵抗値）の合計抵抗値を検出することができる。
【００７１】
次にインクジェット記録装置に設けられた定電圧測定手段Ｂ（不図示）によって、２５６個の吐出ヒータに対して、各吐出ヒータでの吐出ヒータ抵抗と配線抵抗とＴｒＯＮ抵抗値の合計値である回路抵抗値（Ｒｘ１〜Ｒｘ２５６）を順番に測定し、１６組の吐出ヒータグループ毎に、グループ内で最も小さい回路抵抗値（ＲｘＭｉｎ１〜ＲｘＭｉｎ１６）を求める。
【００７２】
該ＲｘＭｉｎ１〜ＲｘＭｉｎ１６とＧＲダミー配線抵抗値（Ｒｄ１〜Ｒｄ１６）より、グループ毎に最も小さい抵抗値の吐出ヒータにおけるヒータ抵抗値（Ｒｈ１〜Ｒｈ１６）が算出される。すなわち、Ｒｈ１＝ＲｘＭｉｎ１−Ｒｄ１である。
【００７３】
次に、以上で算出された１６組の吐出ヒータグループ毎のＲｈ、及び、Ｒｄを使って、最も短い駆動パルス幅でインク発砲が発生するノズルを含むヒータグループを特定する。
【００７４】
今、図７に示すように、吐出ヒータから発生するエネルギーをＥ、吐出ヒータの両端電圧をＶ１、流れる電流をＩ、パルス幅をＰ１とすると、
Ｅ＝Ｖ１＊Ｉ＊Ｐ１
である。
【００７５】
ここで、回路全体にかかる電圧をＶ、吐出ヒータ抵抗をＲ１、ＧＲダミー配線抵抗（配線抵抗＋ＴｒＯＮ抵抗）をＲ２、とすると、
Ｖ１＝Ｖ＊Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）
Ｉ＝Ｖ／（Ｒ１＋Ｒ２）
であるから、
Ｅ＝Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）＾２＊Ｖ＾２＊Ｐ１
となる。
【００７６】
この式から、Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）＾２で算出される値が大きいほど、短い駆動パルス幅でインクを吐出できることが分かる。
【００７７】
つまりノズル形状やヒータ保護膜の厚みが同じであれば、Ｒｈ／（Ｒｈ＋Ｒｄ）＾２が最も大きい吐出ヒータグループが、最も短い駆動パルス幅でインクを飛翔できるノズルを含む吐出ヒータグループであるといえる。
【００７８】
従って、本実施の形態では前述した手順で算出された１６組の各吐出ヒータグループのＲｈ、及び、Ｒｄを使って、吐出ヒータグループ毎に（Ｒｈ／（Ｒｈ＋Ｒｄ）＾２）＊１０＾５（０以下は繰上げ）（この式で算出された値をＲＫとする。）を計算し、この値が最も大きい（ＲＫが最大＝ＲＫＭａｘ）のグループを算出することで、最も短い印加パルス幅でインクを飛翔できるノズルを含む吐出ヒータグループ（ＧｒＭｉｎ）を特定する。
【００７９】
ここで、＊１０＾５としているのは計算を簡単にするためである。
【００８０】
一つの記録ヘッド内では、ノズル形状やヒータ保護膜にそれ程大きなバラツキが生じないとすると、一つのヘッド内でインクを吐出しやすいノズルと吐出し難いノズルが生じるのは、ヒータ抵抗や配線抵抗のバラツキによるものであるから、このＧｒＭｉｎは、前述の印字ランク測定において、印字ランク１１（駆動パルス幅０．７０μｓ）図５（ｃ）でインクの吐出が確認された（横線が印字された。）３本のノズルを含むグループであり、このＧｒＭｉｎの最適な駆動パルス幅は０．７０μｓ（印字ランク１１）であるということになる。
【００８１】
本実施の形態の記録ヘッドでは設計上の吐出ヒータ抵抗値の中心が１００Ωであり、製造上で±１５％（８５Ω〜１１５Ω）のバラツキを持つものとする。また、設計上の配線抵抗値とトランジスタＯＮ抵抗値の合計値の中心は４０Ωであり、製造上で±１０％（３６Ω〜４４Ω）のバラツキを持つものとする。この時、考えうる最大バラツキ範囲でのＲＫＭａｘ＝５８１となり、ＲＫＭｉｎ＝４５５である。
【００８２】
次に、ＲＫＭａｘと各吐出ヒータグループのＲＫの差を任意の定数（本実施の形態では４）で均等分割することにより各吐出ヒータグループを抵抗Ｒａｎｋに振り分ける。
【００８３】
すなわち抵抗Ｒａｎｋは、
抵抗Ｒａｎｋ＝（ＲＫＭａｘ−ＲＫ）／４（０以下は繰上げ）
で計算され、考えうる最大バラツキ範囲（ＲＫＭａｘ＝５８１、ＲＫＭｉｎ＝４５５）では、３２の抵抗Ｒａｎｋに振り分けられる。（図２）
定数４は、ＲＫＭａｘとＲＫの差分（＝Ｒｔとする。）に対して、どの程度の差が生じた時に駆動パルス幅の補正をおこなうかを決定する定数であり、駆動パルスの補正をおこないたい分解能に応じて最適に決定される。本実施の形態ではＲＫＭａｘとＲＫの差分で４毎に駆動パルス幅を０．０１μｓ補正している。
【００８４】
抵抗Ｒａｎｋは、記録ヘッド内で最も吐出しやすいノズルを含む吐出ヒータグループ（ＧｒＭｉｎ）を抵抗Ｒａｎｋが１のグループとした時に、該ＧｒＭｉｎのヒータ抵抗値や配線抵抗値に対して、他の吐出ヒータグループのヒータ抵抗値や配線抵抗値がどれだけ変化しているかを表す値であり、抵抗Ｒａｎｋが１のグループ（ＧｒＭｉｎ）での最適な駆動パルス幅を印字ランク測定で測定されたパルス幅（実施の形態では０．７０μｓ）として、他の吐出ヒータグループを該抵抗Ｒａｎｋに基づいて駆動パルス幅補正することで最適な駆動パルス幅設定をおこなう。
【００８５】
算出された各吐出ヒータグループの抵抗Ｒａｎｋ値は、記録ヘッドの記憶手段に記憶される。
【００８６】
以上で、記録ヘッドの記憶手段には、記録ヘッド毎に印字ランクと、吐出ヒータグループ毎の抵抗Ｒａｎｋ値が記憶された。
【００８７】
本実施の形態のインクジェット記録装置では、この印字ランク値と抵抗Ｒａｎｋ値を用いて、図１のフローチャートに従って吐出ヒータグループ毎に駆動パルス幅の最適化をおこなう。
【００８８】
すなわち、記録ヘッドの記憶手段より印字ランクを読出し、図８の印字ランクテーブルよりパルス幅（Ｐｔｈ）を求める。次に、吐出ヒータグループ毎の抵抗Ｒａｎｋを記録ヘッドの記憶手段より読出し、該抵抗Ｒａｎｋと補正パルス幅の関係をあらわすテーブル図２よりヒータ抵抗補正パルス幅（Ｐ補）を求める。以上で求められたＰｔｈとＰ補を合計した値が該吐出ヒータグループにおける基本パルス幅（Ｐｗ）となる。
【００８９】
ここでＰｗを基本パルス幅としているのは、実際の画像記録に際しては、このＰｗを基本パルス幅として、さらに、公知の技術である記録ヘッド温度によるパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）や、同時駆動ヒータ数に応じた電圧降下分を補正するパルス幅変調制御をおこなってヘッドを駆動するからである。これらの制御の詳細は公知であるのでここでは省略する。
【００９０】
また、本実施の形態では、印字ランク値と抵抗Ｒａｎｋ値を一旦記録ヘッドの記憶手段に記憶させているが、これは、インクジェット記録装置から記録ヘッドを取り外しても、記録ヘッドに印字ランク値と抵抗Ｒａｎｋ値が残るようにするためであり、このランク情報を記録ヘッドの記憶手段に残すことで、例えば、記録ヘッドを一旦インクジェット記録装置から取り外して再び装着したような場合でも、一度印字ランク値と抵抗Ｒａｎｋ値を算出した記録ヘッドにおける該ランク算出工程の重複を省くことができる。
【００９１】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【００９２】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【００９３】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００９４】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００９５】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００９６】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【００９７】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００９８】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００９９】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のインクジェット記録装置、及び、記録ヘッドは、記録ヘッド内の吐出ヒータを数グループに分割し、そのグループ毎に駆動パルス幅を最適化する構成を持ち、特に、記録ヘッドが長尺、多ノズル、高密度化するに伴い問題となる記録ヘッド内でのヒータ特性やノズル形状のバラツキに対して、前記グループ毎に駆動パルス幅を最適化することで、安定したインク滴の吐出と、吐出ヒータの長寿命化を図る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図２】本発明に係る抵抗Ｒａｎｋと補正パルス幅の関係をあらわすテーブルを示す図である。
【図３】抵抗測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】印字ランクの判定処理を示すフローチャートである。
【図５】印字ランクの読取り方法について説明する図である。
【図６】印字ランク測定用のチャートを示す図である。
【図７】吐出ヒータと、ＧＲダミー配線抵抗（配線抵抗＋ＴｒＯＮ抵抗）と電源との関係を示す回路図である。
【図８】印字ランクテーブルを示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係るプリンタの内部機構を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る印字ヘッドを示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るキャリッジを示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るキャリッジを示す斜視図である。

Claims

電気熱変換体から発生する熱エネルギーを利用してインクを吐出させる複数のノズルを有する記録ヘッドを用いて記録媒体上に記録をおこなうインクジェット記録装置であって、
該記録ヘッドの電気熱変換体を数グループに分割し、グループ毎に最適な駆動条件を設定できる構成を有し、該記録ヘッドの有する複数の電気熱変換体の中で最少の投入エネルギーでインク吐出が行なえる電気熱変換体のランク値と、前記各グループの電気熱変換体の抵抗値と配線の抵抗値に応じて算出されるランク値と、から前記グループ毎に最適な駆動条件を設定することを特徴とするインクジェット記録装置。
前記電気熱変換体を駆動する駆動信号のパルス幅を段階的に減少させて前記複数のノズルよりインクを吐出させ、インクの吐出の有無を判断することにより前記記録ヘッドの有する複数の電気熱変換体の中で最少の投入エネルギーでインク吐出が行なえる電気熱変換体のランク値を決定する請求項１記載のインクジェット記録装置。
前記各グループの電気熱変換体の抵抗値と配線の抵抗値に応じて算出されるランク値は、前記記録ヘッドの有する複数の電気熱変換体の中で最少の投入エネルギーでインク吐出が行なえる電気熱変換体を含むグループにおける電気熱変換体の抵抗値と配線の抵抗値に応じて算出される算出値と、各グループの電気熱変換体の抵抗値と配線の抵抗値に応じて算出される算出値と、の差に応じてランクが決定されることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
前記記録ヘッドは記憶手段を有しており、前記記録ヘッドの有する複数の電気熱変換体の中で最少の投入エネルギーでインク吐出が行なえる電気熱変換体のランク値と、前記各グループの電気熱変換体の抵抗値と配線の抵抗値に応じて算出されるランク値は、一旦、前記記憶手段に記憶され、該記憶手段に記憶した前記二つのランク情報に基づいて最適な駆動条件を前記グループ毎に設定することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。