JP2005178202A - ライン型インクジェットヘッドの温度制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺のインクジェットヘッドの長手方向のインク吐出量のバラツキを低減可能にする。
【解決手段】長尺のインクジェットヘッドを複数のヘッドブロックを組み合わせて構成し、各ヘッドブロックごとにヒータを設けるとともに、各ヒータを制御するための温調設定値を各ヘッドブロックごとに個別に設定する。各ヘッドブロックごとの温調設定値は、各ヘッドブロック間のインク吐出量のバラツキを補正するように設定され、これら温調設定値に基づいて各ヒータを個別に制御することにより、長尺のインクジェットヘッドの長手方向の濃度ムラを低減できるようにしている。
【選択図】 図１１

Description

本発明はライン型インクジェットヘッドの温度制御方法及び装置に係り、特に長尺のインクジェットヘッドの長手方向のインク吐出量のバラツキを低減する技術に関する。

従来、インクジェットヘッドにヒータを取り付け、ヘッドの温度を制御する発明やヘッドのバラツキに応じて駆動条件を変更する発明が提案されている（特許文献１〜４）。

特許文献１には、インク流路が形成されたハウジングと、積層圧電素子を固定するための積層圧電素子固定板とにそれぞれヒータを設け、これらのヒータによってハウジングと固定板とに温度差が生じないように加熱することで、インク噴射特性にバラツキが生じないようにしたインクジェットヘッドが記載されている。

特許文献２には、ヒータによってインクを吐出させるための圧電素子を周辺の温度よりも高い温度になるように加熱制御し、これにより結露の発生を防止する発明が記載されている。

特許文献３には、複数個の記録ヘッドにそれぞれサブヒータを設け、これらのサブヒータに加える駆動信号のパルス幅を、各記録ヘッドの温度に応じてパルス幅制御して最適な温度に昇温させるインクジェットプリンタが記載されている。また、複数個の記録ヘッドの組み合わせにより、記録媒体の最大幅に対応した長さを有するフルライン型の記録ヘッドに対しても上記パルス幅制御が適用できる記載がある。

特許文献４には、記録ヘッドの吐出ヒータの抵抗値、記録ヘッドの蓄熱や放熱の特性等のヘッド特性情報に応じて記録ヘッドの駆動条件を設定し、記録ヘッドの特性のバラツキにかかわらず、安定したインク滴の吐出を可能にするインクジェット記録装置が記載されている。
特開２００３−１６５２１８号公報 特開２０００−１９８１９２号公報 特開平１０−２３０５９４号公報 特開平７−５２３８８号公報

ところで、特許文献１、２、４には、キャリッジによって記録媒体の送り方向と直交する方向に往復移動するシャトル型のヘッドの記載があるが、例えば、数百ｍｍ程度の長さを有するフルライン型の長尺のインクジェットヘッドに関する記載がなく、従って、このような長尺のインクジェットヘッドの長手方向にわたって、複数のヒータによりヘッドの温度を調整する記載もない。

一方、特許文献３には、複数個の記録ヘッドを組み合わせたフルライン型の記録ヘッドに関する記載があるが、特許文献３に記載の発明は、複数の記録ヘッドの温度に起因する画質劣化を防止することを目的とし、これらの記録ヘッドを予め定めた記録最適温度に温度制御するものであり、各記録ヘッドをそれぞれ異なる温度になるように制御するものではない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、長尺のインクジェットヘッドの長手方向のインク吐出量のバラツキを低減することができ、特に複数の短尺のヘッドブロックから構成される長尺のヘッドに有効なライン型インクジェットヘッドの温度制御方法及び装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係るライン型インクジェットヘッドの温度制御方法は、インクジェットヘッドを長手方向に複数の領域に区分し、前記複数の領域ごとに個別に温調設定値を設定し、前記複数の領域ごとに設定された前記温調設定値に基づいて複数の領域の温度をそれぞれ制御し、各領域ごとのインク吐出量のバラツキを補正するようにしたことを特徴としている。

長尺のインクジェットヘッドの場合、ヘッド内のインク供給流路抵抗のローカリティーがあるので長手方向のノズルの吐出バラツキが記録幅方向での濃度ムラとなり、記録紙の送り方向にすじ状の模様となって目立ちやすいが、長尺のヘッドの長手方向の各領域別に温調設定値を設定できるようにしたため、長尺のヘッドの長手方向のノズルの個体差やノズルの長手方向の位置に起因する吐出バラツキを考慮した、きめ細かいヘッドの温調調整が可能となる。

請求項２に示すように請求項１に記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御方法において、前記インクジェットヘッドは、長手方向の一端のインク入口から他端のインク出口にわたって形成された共通流路を介してインクが供給され、前記温調設定値は、前記インク入口からの流路の長さに応じて個別に設定されることを特徴としている。

ヘッドと異なる温度のインクを供給した場合、インクはインクジェットヘッドを循環する間に温度が変化し、インク入口のインク温度とインク出口のインク温度とは異なる。インクは温度によって粘性が変わり、これにより吐出量が変化するが、前記温調設定値はこのように変化するインクの温度を考慮して設定されている。

請求項３に示すように請求項１又は２に記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御方法において、前記温調設定値は、使用するインクの種類に応じて個別に設定されることを特徴としている。

インクの粘度は、インクの種類によって異なるが、このインクの種類の違いによる吐出バラツキを補正するようにしている。

請求項４に示すように請求項１乃至３のいずれかに記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御方法において、前記温調設定値は、使用するインクの消費量に応じて個別に設定されることを特徴としている。

インクの消費量が多い場合、インクの供給量も多くなり、インク温度が低下するが、このインク温度の低下による吐出バラツキを補正するようにしている。

請求項５に示すように請求項１乃至４のいずれかに記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御方法において、前記温度設定値は、パージ動作時に通常使用時の温調設定値よりも高い値に設定されることを特徴としている。

初期のインクの装填時、或いは長時間の停止後の起動時には、気泡が混入したインクや粘度上昇（固化）した劣化インクを吸い出す動作（パージ動作）が行われるが、パージ動作時には、温調設定値を高く設定しインクの粘度を低下させて、パージ動作が良好に行われるようにする。

請求項６に係るライン型インクジェットヘッドの温度制御装置は、インクジェットヘッドを長手方向に複数の領域に区分してなる各領域ごとに配設された複数のヒータと、前記複数のヒータによって調整する温調設定値をそれぞれ設定する設定手段と、前記設定手段によって設定された温調設定値になるように前記複数のヒータを制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項７に示すように請求項６に記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御装置において、前記インクジェットヘッドは複数のヘッドブロックによって構成され、前記複数のヒータは、前記ヘッドブロックごとに配設されていることを特徴としている。

これにより、ヘッドブロックの個体差や配置ローカリティによるインクの吐出バラツキを補正することができる。

請求項８に示すように請求項６又は７に記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御装置において、前記ヒータは、前記インクジェットヘッドからインクを吐出させるための圧電素子の下面電極と圧力室との間に設けられていることを特徴としている。

これにより、簡単な構造で圧電素子と圧力室内のインクの双方に効率よく熱を伝えることができる。

請求項９に示すように請求項８に記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御装置において、前記ヒータは、前記圧電素子の下面に設けられた共通電極層と導電層と絶縁層と薄膜ヒータ層と保護層との積層構造によって形成され、振動板として兼用されることを特徴としている。

前記ヒータは、振動板を兼ねることができるため、部品点数の増加や組立工数の低減が可能である。

上記構成の本発明によれば、ヘッド内の供給流路抵抗のローカリティー、ノズル形状、圧電素子の個体差によるバラツキを補正するように長尺のインクジェットヘッドを長手方向に複数の領域に区分してなる各領域ごとに個別に温調設定値を設定するようにしたため、長尺のヘッドの長手方向の各領域を、その領域ごとに設定された最適な温度に調整することができ、各領域ごとのインク吐出量のバラツキを良好に補正することができる。

以下添付図面に従って本発明に係るライン型インクジェットヘッドの温度制御方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。

まず、本発明が適用されるインクジェット記録装置の概要について説明する。

図１は本発明が適用されるインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色ごとに設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、単に「ヘッド」という）１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラ３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するインクジェットヘッドを紙送り方向と直交方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型インクジェットヘッドで構成されている。

記録紙１６の送り方向（以下、紙搬送方向という。）に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのラインセンサを含み、該ラインセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

こうして生成されたプリント物はカッター２８によって所定のサイズに切断された後、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り替える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。

次に、ライン型インクジェットヘッドの構造について説明する。インク色ごとに設けられている各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によってヘッドを示すものとする。

図２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれヘッド５０の上面図、断面図、及び底面図である。尚、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

同図に示すように、ヘッド５０は、主として７つのヘッドブロック６０と、左右のサイドプレート６２、６４と、ベースプレート６６とから構成されている。

７つのヘッドブロック６０は、嵌合部（凹凸）が形成されており、互いに凹凸にて嵌合連結して一体化される。各ヘッドブロック６０には、共通流路５６Ａが形成されているが、これらの共通流路５６Ａも結合される。

また、図２（Ａ）に示すように７つのヘッドブロック６０は、図２（Ａ）上で上列側の４つのヘッドブロックと、下列側の３つのヘッドブロックとが、列間で互い違いになるように配列（千鳥配列）される。

上記７つのヘッドブロック６０は、ほぼ同じ構造を有するものであるが、上列側の４つのヘッドブロックと、下列側の３つのヘッドブロックとは、共通流路５６Ａの位置と、上列のヘッドブロックと下列のヘッドブロックとを嵌合させるための凹凸形状とが異なっている。また、６１は、各ヘッドブロック６０ごとに設けられているフレキシブル配線板である。このフレキシブル配線板６１は、ヘッドブロック６０の各ノズルごとに配設されているアクチュエータ（圧電素子）を駆動制御するための信号を出力する。

互いに嵌合連結されて長尺化されたヘッド（ヘッドブロック）の左右には、それぞれ左右のサイドプレート６２、６４が嵌合連結される。サイドプレート６２、６４には、それぞれインク入口６３、インク出口６５が形成されるとともに、インク入口６３、インク出口６５とヘッドブロック６０の共通流路５６Ａと結合する流路６２Ａ、６４Ａが形成されている。

上記７つのヘッドブロック６０及び左右のサイドプレート６２、６４のインク吐出面側には、ベースプレート６６が接着固定される。ベースプレート６６には、図２（Ｃ）に示すように、７つのヘッドブロック６０のインク吐出面に対応する形状の開口６６Ａが形成されており、この開口６６Ａを介して２列のヘッドブロックのインク吐出面に対してそれぞれノズルプレート５８、５９が接着される。

ノズルプレート５８、５９は、光透過部材（例えば、ポリイミド、ポリアミド）によって形成され、紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤によって接着される。即ち、ノズルプレート５８、５９にＵＶ硬化型接着剤を塗布した後、ノズルプレート５８、５９に形成されたノズルと、ヘッドブロック６０に形成された各ノズルに対応する開口とを位置決めし、その後、ノズルプレート５８、５９上からＵＶ光を照射して硬化させる。

ノズルプレート５８、５９には、ノズルのピッチ等が精度よく形成されており、これらのノズルプレート５８、５９を、各ヘッドブロック６０のインク吐出面に接着することにより、連結されたヘッドブロック６０の組立誤差等に伴うノズルの位置ずれを修正することができる。因みに、ヘッドブロック６０に形成される各ノズルに対応する開口の径は、φ１００〜１５０μｍであるが、ノズルプレート５８、５９に形成されたノズルの径は、φ３０μｍである。

図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれヘッドブロックの上面図、正面図、及び左側面図であり、図２（Ａ）に示した下列側のヘッドブロックに関して示している。

図３に示すように、ヘッドブロック６０の左右には、連結用の凹凸６７Ａ、６７Ｂが形成され、ヘッドブロック６０の上列側のヘッドブロックとの連結面には、連結用の凹凸６７Ｃが形成されている。

次に、ヘッドブロック６０の内部構造及び連結用の凹凸６７Ａ、６７Ｂについて説明する。

図４はヘッドブロック６０のノズル位置の縦断面図である。尚、この断面内には、共通流路５６Ａは存在しないが、説明の便宜上、共通流路５６Ａが示されている。

図４に示すようにヘッドブロック６０は、振動板５２及び複数の基板５３〜５７の積層構造によって構成されている。尚、５１は圧電素子である。

振動板５２は、図５に示すように圧電素子５１に形成された下面電極（図示せず）と接合される共通電極となる導電層５２Ａと、絶縁層５２Ｂと、薄膜ヒータ層５２Ｃと、保護層５２Ｄとの積層構造によって形成されている。尚、図５上で、５１Ａは、圧電素子５１の上面電極（個別電極）である。

また、基板５３は、圧力室５３Ａ用の開口が形成されており、基板５４は、基板５５に形成された支流路５５Ａから各圧力室５３Ａにインクを供給するための開口が形成されている。

基板５６は、各支流路５５Ａにインクを供給する共通流路５６Ａ用の開口が形成されている。図６は、基板５６の斜視図である。同図に示すように、基板５６の両端は、連結部５６Ｂで連結され、共通流路５６Ａによって基板５６が分離しないようになっている。

基板５７は、基板５６の共通流路５６Ａ用の開口の下面を塞ぐためのものである。

尚、基板５４〜５７には、圧力室５３Ａと連通するインク吐出用の開口が形成されており、基板５７の下面には、図２（Ｃ）に示したノズルを有するノズルプレート５８又は５９が接着される。

上記積層構造を有するヘッドブロック６０の振動板５２及び基板５３〜５７のうち、図４上で左右方向に同じ長さを有する振動板５２、基板５３、５６と、基板５４、５５、５７とが、左右方向に所定量ずれて積層されており、これにより、ヘッドブロック６０の左端では、基板５４、５５、５７が突出した凹凸６７Ａが形成され、ヘッドブロック６０の右端では、振動板５２、基板５３、５６が突出した凹凸６７Ｂが形成される。

従って、上記凹凸６７Ａと凹凸６７Ｂとは、互いに隙間なく嵌合することができる。また、上記凹凸６７Ａと凹凸６７Ｂとを嵌合連結する際には、熱硬化性接着剤を適宜の接合面に塗布し、加熱硬化させることにより、ヘッドブロック６０間を確実に連結するとともに、共通流路５６Ａでの繋ぎ目からインクの漏れが生じないようにする。

図７はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）８３、ヘッドドライバ８４、ヒータドライバ８５、ヒータ／温度センサ８７等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２等のヒータ８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（印字データ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介して印字ヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙのアクチュエータを駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供する。

プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいて印字ヘッド５０に対する各種補正を行う。

ＥＥＰＲＯＭ８３には、各色の印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの長手方向のインク吐出量のバラツキを補正するための温調設定値が、各ヘッドの７つのヘッドブロック６０に対応して記憶されている。即ち、温度設定値は、少なくとも印字ヘッドの数×１つの印字ヘッドを構成するヘッドブロックの数（この例では、４×７＝２８）記憶されている。尚、この温調設定値は、インクジェット記録装置１０の出荷前の調整時にＥＥＰＲＯＭ８３に書き込まれ、また、その後のメンテナンス時に書替え可能になっている。

プリント制御部８０は、ＥＥＰＲＯＭ８３から読み出した各温調設定値に基づいて印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの各ヘッドブロック６０の温度を個別に調整すべく、ヒータドライバ８５を介して各ヘッドブロック６０の薄膜ヒータ層５２Ｃ（図５参照）に電流を流し、ヘッドブロック６０の温度を制御する。即ち、プリント制御部８０は、例えば薄膜ヒータ層５２Ｃの抵抗値を検出することで、薄膜ヒータ層５２Ｃの温度を検知することができ、これにより薄膜ヒータ層５２Ｃがそれぞれ設定された温調設定値になるようにフィードバック制御するようにしている。

尚、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して一つのプロセッサで構成してもよい。

次に、本発明に係るライン型インクジェットヘッドの温度制御方法について説明する。

ヘッド温度とインク吐出量とは相関関係があり、ヘッド温度が上がる程、インク吐出量が多くなることが知られている。これは、ヘッド温度（インク温度）が上がる程、インクの粘性が低くなり、また、ピエゾ特性も改善傾向にあるためである。

本発明は、図２に示したヘッド５０を構成する７つのヘッドブロック６０の各ヘッドブロックごとの吐出量のバラツキを、各ヘッドブロックの温度を個別に制御することによって補正するようにしている。

ところで、ヘッド５０は、以下のようにして製造される。

図４に示したヘッドブロック６０を製造し、各ヘッドブロック６０にフレキシブル配線板６１を接合する。その後、各ヘッドブロック６０の特性を検査し、同じ特性を有するヘッドブロック別に仕分ける。仕分けるための項目としては、圧電素子の静電容量、共振周波数、ノズルのピッチ間隔、製造ロットナンバー、多数個取りのロケーションなどが考えられる。

このようにして仕分けられた同じ特性を有するヘッドブロック同士を連結して長尺のヘッド５０を組み立て、その後、ノズルプレート５８、５９を接着する（図２（Ｃ）参照）。

次に、上記のようにして製造されたヘッド５０の各ヘッドブロックの温調設定値の設定方法について説明する。

図８のグラフに示すように、ヘッド５０を構成する７つのヘッドブロック６０ごとに予め設定した標準の温調設定値になるよう各ヘッドブロックを温度制御する。

図８のグラフ上で、中央部分のヘッドブロックの温調設定値が両サイドのヘッドブロックの温調設定値よりも低く設定されているのは、両サイドから熱が伝達されてくるからであり、逆に両サイドのヘッドブロックの温調設定値が中央部分のヘッドブロックの温調設定値よりも高く設定されているのは、中央部分のヘッドブロックよりも放熱しやすいからである。

一方、図８上で左端のヘッドブロックの温調設定値が、右端のヘッドブロックの温調設定値よりも高く設定されているのは、図２に示したようにヘッド５０には左端のインク入口６３から右端のインク出口６５にインクが流れるインクの循環経路が形成されており、インク入口６３のインク温度は、インク出口６５のインク温度よりも低いからである。

尚、図８のグラフのプロット１〜８は、図２（ａ）のヘッドブロック６０の７個を左端から順に１→７へと対応している。

次に、上記のようにヘッドブロックごとに予め設定した標準の温調設定値になるように各ヘッドブロックを温度制御したのち、以下に説明するように３回のテストプリントを行って、各ヘッドブロックの温調設定値を修正する。

即ち、第１回目のテストプリントでは、図８（１）に示すように左側から３番目と５番目の位置のヘッドブロックの温度を、図９に示すように標準の温調設定値から所定の温度ずつ変化させ（±Δｔ、±２Δｔ、±３Δｔ、…）、各温度ごとにテストプリントを行う。

そして、テストプリントにおける中央位置（４番目）のヘッドブロックによる印字濃度（基準濃度）と、３番目と５番目の位置のヘッドブロックによる印字濃度とを比較し、３番目と５番目の位置のヘッドブロックによる印字濃度がそれぞれ基準濃度と一致するときの各温度調整量によって、それぞれ３番目と５番目の位置のヘッドブロックの標準の温調設定値を修正し、これを３番目と５番目の位置のヘッドブロックの温調設定値として確定させる。

第２回目のテストプリントでは、図８（２）に示すように３番目と５番目の位置のヘッドブロックの温調設定値を第１回目のテストプリントによって修正した温調設定値に設定するとともに、左側から２番目と６番目の位置のヘッドブロックの温度を、標準の温調設定値から所定の温度ずつ変化させ（±Δｔ、±２Δｔ、±３Δｔ、…）、各温度ごとにテストプリントを行う。そして、基準濃度（この場合、３番目と５番目の位置のヘッドブロックによる印字濃度）と、２番目と６番目の位置のヘッドブロックによる印字濃度とを比較し、２番目と６番目の位置のヘッドブロックによる印字濃度がそれぞれ基準濃度と一致するときの各温度調整量によって、それぞれ２番目と６番目の位置のヘッドブロックの標準の温調設定値を修正し、これを２番目と６番目の位置のヘッドブロックの温調設定値として確定させる。

同様にして、第３回目のテストプリントでは、図８（３）に示すように左から２番目、３番目、５番目及び６番目の位置のヘッドブロックの温調設定値を第１回目、第２回目のテストプリントによって修正した温調設定値に設定するとともに、左側から１番目と７番目の位置のヘッドブロックの温度を、標準の温調設定値から所定の温度ずつ変化させ（±Δｔ、±２Δｔ、±３Δｔ、…）、各温度ごとにテストプリントを行う。そして、基準濃度（この場合、２番目と６番目の位置のヘッドブロックによる印字濃度）と、１番目と７番目の位置のヘッドブロックによる印字濃度とを比較し、１番目と７番目の位置のヘッドブロックによる印字濃度がそれぞれ基準濃度と一致するときの各温度調整量によって、それぞれ１番目と７番目の位置のヘッドブロックの標準の温調設定値を修正し、これを１番目と７番目の位置のヘッドブロックの温調設定値として確定させる。

図８（４）は、中央位置（４番目）のヘッドブロックの標準の温調設定値を基準にして左右３つのヘッドブロックの標準の温調設定値をそれぞれ修正した状態を示している。

このようにして各ヘッドブロックの印字濃度がそれぞれ基準濃度となるように各ヘッドブロックごとに温調設定値を設定し、これらの温調設定値になるように各ヘッドブロックの温度を制御することにより、長尺のヘッドの長手方向の濃度ムラをなくすことができる。尚、各ヘッドブロックの確定した温調設定値は、図７に示したＥＥＰＲＯＭ８３に格納される。

この実施の形態では、７つのヘッドブロックが互いに嵌合連結されてなる長尺のインクジェットヘッドについて説明したが、これに限らず、図１０に示すように７つのヘッドブロックＢ１〜Ｂ７がベースプレート９０上に千鳥配置され、各ヘッドブロック同士が機械的に連結されていない長尺のインクジェットヘッドにも本発明は適用できる。

尚、図１０上で矢印は、ヘッドに循環させるインクの流れを示している。また、図１０に示すヘッドのように各ヘッドブロック同士が機械的に連結されていない方が、各ヘッドブロック間の温度の影響を受けにくくなるため、各ヘッドブロックの温度をより正確に制御することができる。

次に、各ヘッドブロックを温度制御するための他の温調設定値について説明する。

図１１のグラフ上で、○印は、Ａ紙＋Ｂインク使用時の７つのヘッドブロックの標準の温調設定値を示しており、図８に示したものと同じである。

×印は、図８で説明したように４番目のヘッドブロックを除く６つのヘッドブロックの標準の温調設定値を修正した修正後の温調設定値の一例を示している。

●印は、Ａ紙＋Ｃインク使用時の７つのヘッドブロックの標準の温調設定値を示している。このＣインクは、Ｂインクよりも粘度が高く、Ｂインクと同じインク吐出量にするためにはＢインクよりも高いヘッド温度にする必要がある。

また、●印で示すＡ紙＋Ｃインク使用時の標準の温調設定値に対してもテストプリントを行うことにより、４番目のヘッドブロックを除く６つのヘッドブロックの標準の温調設定値を修正し、その修正後の温調設定値を設定する必要がある。尚、テストプリントを行わずに、○印で示した標準の温調設定値と、×印で示した修正後の温調設定値との関係に基づいていて算出した補正係数を、●印で示した標準の温調設定値に適用して、これを修正するようにしてもよい。

▲印は、パージ動作時の各ヘッドブロックの温調設定値を示している。即ち、パージ動作時には、温調設定値を高く設定し、初期のインクの装填時の気泡が混入したインクの排出や、長時間の停止により粘度が上昇した劣化インクの排出を良好に行うことができるようにしている。

更に、図１１において、破線は、Ａ紙＋Ｂインク使用時におけるインク消費量が多い場合の標準の温調設定カーブを示している。インク消費量が多くなると、インク温度が低くなり、インク入口側のヘッドブロックの温度が低下するため、これを補正するためにインク入口側の１番目、２番目、３番目のヘッドブロックの温調設定値を、通常のインク消費量の温調設定値（○印で示した温調設定値）よりも高めに設定する。

尚、インク消費量は、図７に示した画像メモリ７４内の画像データから求めることができる。

各ヘッドブロックごとの温調設定値は、印字媒体とインクとの組み合わせ、インク消費量、又はパージ動作に応じて設定され、ＥＥＰＲＯＭ８３に格納される。そして、印字条件に応じて各ヘッドブロックごとに対応する温調設定値がＥＥＰＲＯＭ８３から読み出され、各ヘッドブロックの温度が個別に制御される。

尚、この実施の形態では、複数のヘッドブロックから構成された長尺のインクジェットヘッドの温度を、各ヘッドブロックごとに個別に温調設定値を設定して制御するようにしたが、１つのヘッドブロックに複数のヒータを設け、１つのヘッドブロック内でも長手方向の位置に応じて異なる温度制御を行い、ヘッドブロック間の濃度ムラを防止するとともに、ヘットブロック内の濃度ムラも防止するようにしてもよい。

また、本発明は、複数のヘッドブロックから構成された長尺のインクジェットヘッドに限らず、一体型で製造されたライン型インクジェットヘッドにも適用できる。この場合には、長尺のインクジェットヘッドを長手方向にわたって区分した所定の領域別にヒータを配設する。

更に、ヒータは、この実施の形態に示した圧電素子の下面電極と圧力室との間に設けるようにした薄膜ヒータ層に限定されない。

図１は本発明が適用されるインクジェット記録装置の全体構成図である。 図２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれヘッドの上面図、断面図、及び底面図である。 図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれヘッドブロックの上面図、正面図、及び左側面図である。 図４はヘッドブロックのノズル位置の縦断面図である。 図５は図４の振動板を含む要部拡大断面図である。 図６は共通流路用の基板の一部の斜視図である。 図７はインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。 図８は長尺のインクジェットヘッドの各ヘッドブロックの温調設定値の設定方法を説明するために用いた図である。 図９は各ヘッドブロックの温調設定値を修正する際のテストプリントを示す図である。 図１０は長尺のインクジェットヘッドの他の構成例を示す図である。 図１１は各ヘッドブロックを温度制御するための他の温調設定値を説明するために用いたグラフである。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、９０、５０…ヘッド、１６…記録紙、５１…圧電素子、５２…振動板、５２Ａ…導電層、５２Ｂ…絶縁層、５２Ｃ…薄膜ヒータ層、５２Ｄ…保護層、５３、５４、５５、５６、５７…基板、５３Ａ…圧力室、５６Ａ…共通流路、５８、５９…ノズルプレート、６０…ヘッドブロック、７２…システムコントローラ、８０…プリント制御部、８３…ＥＥＰＲＯＭ、８５…ヒータドライバ

Claims (9)

1. インクジェットヘッドを長手方向に複数の領域に区分し、
   前記複数の領域ごとに個別に温調設定値を設定し、
   前記複数の領域ごとに設定された前記温調設定値に基づいて複数の領域の温度をそれぞれ制御し、各領域ごとのインク吐出量のバラツキを補正するようにしたことを特徴とするライン型インクジェットヘッドの温度制御方法。
2. 前記インクジェットヘッドは、長手方向の一端のインク入口から他端のインク出口にわたって形成された共通流路を介してインクが供給され、前記温調設定値は、前記インク入口からの流路の長さに応じて個別に設定されることを特徴とする請求項１に記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御方法。
3. 前記温調設定値は、使用するインクの種類に応じて個別に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御方法。
4. 前記温調設定値は、使用するインクの消費量に応じて個別に設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御方法。
5. 前記温度設定値は、パージ動作時に通常使用時の温調設定値よりも高い値に設定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御方法。
6. インクジェットヘッドを長手方向に複数の領域に区分してなる各領域ごとに配設された複数のヒータと、
   前記複数のヒータによって調整する温調設定値をそれぞれ設定する設定手段と、
   前記設定手段によって設定された温調設定値になるように前記複数のヒータを制御する温度制御手段と、
   を備えたことを特徴とするライン型インクジェットヘッドの温度制御装置。
7. 前記インクジェットヘッドは複数のヘッドブロックによって構成され、前記複数のヒータは、前記ヘッドブロックごとに配設されていることを特徴とする請求項１に記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御装置。
8. 前記ヒータは、前記インクジェットヘッドからインクを吐出させるための圧電素子の下面電極と圧力室との間に設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御装置。
9. 前記ヒータは、前記圧電素子の下面に設けられた共通電極層と絶縁層と薄膜ヒータ層と保護層との積層構造によって形成され、振動板として兼用されることを特徴とする請求項８に記載のライン型インクジェットヘッドの温度制御装置。

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