JP2007223160A - インクカートリッジ、インクジェット記録装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 印字動作までのインクカートリッジの保管環境によって、印字品が低下することのないインクカートリッジ、インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置の制御方法を提供する。
【解決手段】 インクジェット記録装置に交換可能に搭載されるインクカートリッジにおいて、インクカートリッジ温度を検出する手段と、前記検出された温度での経過時間を検出する手段と、前記検出された温度と前記検出された時間とを記憶する手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクを吐出して記録媒体に記録を行う 交換可能なカートリッジ、及びそのカートリッジが装着されるインクジェット記録装置および 該インクジェット記録装置の制御方法に関する。

近年、パソコンやデジタルカメラ等のデジタル画像を取り扱う機器が広く普及している。これらの機器で入力された情報を出力する方式の一つとして、インクを吐出して被記録材に付着させることで所望の記録を得るインクジェット記録法がある。これは、複数の吐出口を備えたインクジエツト記録ヘッドを用いるもので、熱的あるいは機械的エネルギーを利用して吐出口からインクを飛翔させることによって被記録材に付着させ、記録を行う。

近年この記録法は、被記録材上でのインクドットの大きさが小さくなっており、カラー写真などの高精細な記録に適用される需要がますます高まっている。高精細なカラー画像記録にあっては、中間調（ハーフトーン）部分や複数色にて形成される微妙な色調部分において、記録メディア上で画像を形成するインクドットに少しでも欠落や着弾位置のズレが生じると、画像にむらが発生する。従って画像を形成するインクドットの欠落や着弾位置のズレは許されない。

インクジェット記録方法において画像欠陥を引き起こす主な要因としては、インクが吐出される穴（オリフィス）の周囲の汚れ・キズによるもの、またインクを発泡させるインク室近傍のゴミ、インクを加熱・発泡させる発熱素子表面の汚れ、インク物性の変化、そして前述のオリフィスにインクを供給するインク供給路中の気泡など 様々な要因が挙げられる。

この内ゴミ、汚れ、キズ等の要因をもつインクジェット記録ヘッドは生産時の検査によって排除可能だが、インク物性の変化、インク供給路中の気泡はインクジェット記録ヘッドがインクジェット記録装置に装着される迄に発生する可能性がある。この内、気泡によるものは回復動作により 正常な状態に戻すことができるが、インク物性が変化した場合、問題を引き起こす場合がある。

インクジェット記録装置が置かれている環境が例えば低温度環境になると、インク温度が低下し、インク粘度が上昇する。インク粘度が上昇すると以下の様な問題が発生する。

まずひとつは回復性の低下である。インク供給路内では、溶存ガスが気泡に成長したり、またインク供給路を形成している部材を透過して気泡が侵入することなどにより泡が発生する。さらにインク供給路中に気泡が溜まってくるとインク供給路のインクの流れにより気泡が移動し、気泡がオリフィス近傍にて集合・合体し、一つの大きな気泡になる。さらに後方からの気泡の移動により、より大きな気泡に成長すると、気泡がオリフィスに侵入し、多数のオリフィスが不吐出となる状態になる。あるいはインク供給路を閉塞する気泡が複数個直列に繋がると、気液界面でのメニスカス力が大きくなり、オリフィスへのインク供給を妨げインクが吐出できなくなる。このような気泡を必要に応じて吸引などの回復動作にて除去するが、インク粘度が上昇するとオリフィスでの吸引圧が低下し、気泡を除去できなくなる。

次に問題があるのは インク滴の吐出特性の劣化である。特にインク滴が吐出してから 次に吐出できるまでの時間間隔が長くなる。これは 最初にインク滴が吐出してから インクを補充するためにインクが発泡室に流れ込んでくるが、インク粘度が高いと 流れ込むのが遅くなり、次の吐出までに間に合わなくなり吐出不良となる。

よって、画像品位の低下を防止するために、インクジェット記録装置の環境温度に応じて、インク滴の吐出する時間間隔を長くするために印字速度を遅くしたり、回復条件を変更している。
特開２００２−３１６４２４ 特公平５−１９４６８

しかしながら、印字時のインク温度が判れば、画像品位の低下を防止できるかというと必ずしもそうではない。そのインクジェット記録装置に装着するインクカートリッジが、印字される以前に、置かれた環境・期間によりインクの物性が変化する。インクカートリッジに収納されているインクは、決められた環境以外での保管によるものや、定められた期間を超えた範囲での保管により、インク物性が変化することがある。粘度変化のメカニズムは インクに含まれている水や揮発性成分などの蒸発により、インク組成中の溶剤の比率が変化することにより、インク粘度が上昇する。水や揮発性成分などの蒸発はインクカートリッジが経験する環境温度とその環境温度に置かれていた時間とに大きく影響される。

しかしながら、インクジェット記録装置に装着されている時点におけるインクの温度は検知できても そのインクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されるまでにどのような温度をどれ位の期間経験したかは不明である。従って従来は、定められた環境に置かれ、なおかつ定められた期間内にて使用しているとの前提に立ち、検知されたインクジェット記録装置の温度に基づき、想定したインク粘度に基づいた吐出・回復条件等にて制御している。

ほとんどの場合、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されるまで、インクカートリッジの機能上問題の起きない環境下に置かれている。しかしながら、極めて少ないケースではあるが、劣悪な環境下に置かれる場合がある。その場合 想定のインク粘度と実際のインク粘度とが異なることになり、吸引回復動作を行っても十分にインク供給路中の気泡が除去できなかったり、インク吐出が不安定な状態になったりして、印字された画像の品位が低下することになる。

従って、本発明の目的は 印字動作までのインクカートリッジの保管環境によって、印字品が低下することのないインクカートリッジ、インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置の制御方法を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、インクジェット記録装置に交換可能に搭載されるインクカートリッジにおいて、インクカートリッジ温度を検出する手段と、前記検出された温度での経過時間を検出する手段と、前記検出された温度と前記検出された時間とを記憶する手段とを有する。

また、インクカートリッジが交換可能に搭載されるインクジェット記録装置において、前記インクカートリッジに設けられたインクカートリッジ温度を検出する手段と、前記インクカートリッジに設けられた前記検出された温度での経過時間を検出する手段と、前記インクカートリッジに設けられた前記検出された温度と前記検出された時間とを記憶する手段と、前記温度情報と前記時間情報を前記インクカートリッジから読み出す手段と、読み出した前記温度情報と前記時間情報に応じて 前記インクジェット記録装置を制御する手段と、を有する。

さらに、インクカートリッジが交換可能に搭載されるインクジェット記録装置の制御方法において、前記インクカートリッジに設けられたインクカートリッジ温度を検出するステップと、前記インクカートリッジに設けられた前記検出された温度での経過時間を算出するステップと、前記インクカートリッジに設けられた前記検出された温度と前記検出された時間とを記憶するステップと、前記温度情報と前記時間情報とを前記インクカートリッジから読み出すステップと、読み出した前記温度情報と前記時間情報に応じて 前記インクジェット記録装置を制御するステップと、を有する。

上記構成によれば、インクジェット記録装置に装着するまでのインクカートリッジの温度履歴情報に基づき、印字時または回復時にその情報に基づいた最適な印字制御 及び 回復動作を行うことができる。よって、インクカートリッジが経験した環境が印字された画像へ影響する度合いを極力小さくすることが可能となる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。

図２は本実施形態におけるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図であり、以下に、その動作について説明する。

図２に示すインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッド３０１の往復移動（主走査）と、一般記録紙、特殊紙、ＯＨＰフィルム等の記録媒体Ｓの所定ピッチごとの搬送（副走査）とを繰り返しつつ、これらの動きと同期させながらインクジェット記録ヘッド３０１から選択的にインクを吐出させ、記録媒体Ｓに付着させることで、文字や記号、画像等を形成するシリアル型の記録装置である。

このインクジェット記録装置は、インクカートリッジ４０１と、インクカートリッジ４０１から供給されるインクを記録情報に応じてノズルから吐出するインクジェット記録ヘッド３０１とを有している。インクジェット記録ヘッド３０１は、ガイドレール２０４に摺動自在に支持され、不図示のモータ等の駆動手段によりガイドレール２０４に沿って往復移動されるキャリッジ２０２に着脱可能に搭載されている。記録媒体Ｓは、搬送ローラ２０３により、インクジェット記録ヘッド３０１のインク吐出面に対面し、かつ、インク吐出面との距離を一定に維持するように、キャリッジ２０２の移動方向と交差する方向（例えば、直交する方向である矢印Ａ方向）に搬送される。インクジェット記録ヘッド３０１は、いわゆるカートリッジ方式を採るものであり、前述したキャリッジ２０２に対して着脱可能に搭載される。

インクジェット記録ヘッド３０１は、それぞれ異なる色のインクを吐出するためにブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４種類のノズル列を有する。インクジェット記録ヘッド３０１から吐出されるインクの色に対応して、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４種類のインクカートリッジ４０１が、インクジェット記録ヘッド３０１に対し独立して着脱可能に装着される。

インクジェット記録ヘッド３０１の往復移動範囲内で、かつ、記録媒体Ｓの通過範囲外の領域である非記録領域には、回復ユニット２０７が、インクジェット記録ヘッド３０１のインク吐出面と対面するように配置されており、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４種類の吐出部にそれぞれ対応したキャップユニット２０８から吸引回復が行われる。

次に本実施形態におけるインクジェット記録ヘッドについて説明する。図３は、本発明の一実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す斜視図である。図３を参照すると、本実施形態におけるインクジェット記録ヘッド３０１は、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローのインクを貯留するインクカートリッジ４０１を有している。

図４は、図３に示されたインクジェット記録ヘッド３０１とインクカートリッジ４０１を切り離したの分解斜視図である。図４を参照すると、各インクカートリッジ４０１はインクジェット記録ヘッド３０１に対して着脱自在であることが分かる。

図５は、図４に示されたインクジェット記録ヘッド３０１を斜め下方から見た分解斜視図である。図５を参照すると、インクジェット記録ヘッド３０１は、記録素子基板３０２、第１のプレート３１０、電気配線基板３２１、第２のプレート３１２、タンクホルダー４０２、流路形成部材３１４、フィルター３１５及びシールゴム３１６から構成されている。

記録素子基板３０２は、Ｓｉ基板の片面に、インクを吐出するための複数の記録素子と、各記録素子に電力を供給するＡｌ等の電気配線とが成膜技術により形成されており、記録素子に対応した複数のインク流路と複数のオリフィス３０３とがフォトリソグラフィ技術により形成されている。また、記録素子基板３０２は、複数のインク流路にインクを供給するためのインク供給口が、Ｓｉ基板の裏面に開口するように形成されている。また、記録素子基板３０２は、第１のプレート３１０に接着固定されている。第１のプレート３１０には、記録素子基板３０２にインクを供給するためのインク供給口３１１が形成されている。さらに、第１のプレート３１０には、開口部を有する第２のプレート３１２が接着固定されている。

電気配線基板３２１は、記録素子基板３０２に電気的に接続されるよう第２のプレート３１２に保持されている。この電気配線基板３２１は、記録素子基板３０２にインクを吐出するための電気信号を印加するものである。電気配線基板３２１は、記録素子基板３０２に対応する電気配線と、電気配線の端部に位置しプリンタ本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子３２２とを有している。外部信号入力端子３２２は、後述のタンクホルダー４０２の背面側に位置決め固定されている。

タンクホルダー４０２には流路形成部材３１４が超音波溶着されており、インクカ−トリッジ４０１から第１のプレート３１０へのインク流路３１３を形成している。

また、インクカートリッジ４０１と係合するインク流路３１３のインクタンク側端部には、フィルター３１５が設けられており、外部からの塵埃の侵入を防止している。

そして、インクカートリッジ４０１との係合部にはシールゴム３１６が装着され、係合部からのインクの蒸発を防止している。

さらに、タンクホルダー４０２、流路形成部材３１４、フィルター３１５及びシールゴム３１６から構成されるタンクホルダー部と、記録素子基板３０２、第１のプレート３１０、電気配線基板３２１及び第２のプレート３１２から構成される記録素子部とが接着等で結合されて、インクジェット記録ヘッド３０１を構成している。

図６はインクカートリッジ４０１の内部構造を示す断面図である。図６に示すように、インクカートリッジケース４１１には、まず、吸収体４１３よりも毛管力が高い圧接体４１４が挿入されており、インク保持部材である吸収体４１３は圧縮して吸収体室に挿入されている。大気連通穴４２４を有するインクカートリッジフタ４１２はインクカートリッジケース４１１と結合する。温度検知ピン４１６はインクカートリッジを貫くように配置されており、両端が電気接点４２３となっている。ここで、温度検知ピン４１６は吸収体室４２２のインクに接する様に配置されているが、生インク室インク４１５のインクに接する様に配置されていてもかまわない。インク４１５は生インク室４２１と吸収体室４２１の両方に充填されており、圧接体４１４から記録ヘッドへ移動していく。吸収体室４２２の圧力が小さく（負圧が大きく）なってくると、生インク室４２１よりインク４１５が、吸収体室４２２に供給される。それと同時に、吸収体室４２２から生インク室４２１に空気が供給される。

前述の温度検知ピン４１６はインクに接しており、ほぼインク温度と同一温度となっている。インクカートリッジが単体の状態において、この温度検知ピン４１６に配線４２５、４２６を通じて、電源４３６より微弱電流を流し、温度検知ピン４１６の電気抵抗を測定することにより、インク温度を検出することができる。温度検知ピン４１６は感度、安定性などの点において優れている白金でできている。しかし、銅、ニッケルなど他の材料でもかまわない。

図７は図６におけるインクカートリッジ４０１の斜視図であり、以下説明する。図７においてインクカートリッジ４０１の側面に電気回路基板４３２が接合されている。この電気回路基板４３２には、記憶素子４３５と電源４３６が搭載されている。電源４３６は、記憶素子４３５の駆動の際、そして温度検知ピン４１６で温度測定をする際に、電流を流す。さらに、電源４３６の中の時間表示機能により、測定温度での経過時間が算出できる。その検出された温度と計算された経過時間を記憶素子４３５に記憶させることができる。前記記憶素子はＥＥＰＲＯＭを使用しているが、不揮発性メモリーであれば、光メモリー、磁気メモリーあるいはそれ以外のメモリーでも構わない。

図８は、本例の記録装置におけるデータの流れの説明図である。

図８において、１０１はプログラマブル・ペリフェラル・インターフェイス（以下、「ＰＰＩ」という）であり、図示しないホストコンピュータ（ホスト装置）から送られてくる指令信号（コマンド）や記録情報信号を受信してＭＰＵ１０２に転送する。また、ＰＰＩ１０１は、コンソール１０６の制御信号、およびキャリッジ２０２（図２に図示）がホーム位置にあることを検出するホーム位置センサ１０７からの信号を入力する。

ＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）１０２は、制御用ＲＯＭ１０５に記憶された制御プログラムにしたがって、この記録装置内の各部を制御する。１０３は各種データを一時的に記憶するためのＲＡＭであり、受信した信号を貯え、或いはＭＰＵ１０２のワークエリアとして使用される。１０４はフォント発生用ＲＯＭであり、コード情報に対応して文字や記録等のパターン情報を記憶しており、入力したコード情報に対応して各種パターン情報を出力する。

１２１は、ＲＯＭ１０４等により展開されたデータを記憶するためのプリントバッファメモリであって、記録データを記憶する容量を持つ。１０５は、ＭＰＵ１０２が実行する処理手順が格納されている制御用ＲＯＭである。これらの各部は、アドレスバス１１７およびデータバス１１８を介して、ＭＰＵ１０２によりそれぞれ制御される。

３はキャリッジモータであり、インクジェット記録ヘッド３０１を搭載したキャリッジ２０２（図２に図示）を主走査方向に往復移動させる。５は紙送りモータであり、紙等の被記録媒体をキャリッジ２０２（図２に図示）の移動方向に対して直交する副走査方向に搬送する。１１３はキャッピングモータであり、インクジェット記録ヘッド３０１をキャッピングするようにキャップ部材を駆動して、記録ヘッド３０１のインク吐出口（図示せず）を外気より遮断してノズルの乾燥を防止し、またワイパーを動作させて、インクジェット記録ヘッド３０１におけるインク吐出口の形成面（ヘッドフェイス面）のインクを拭き取るワイピング等の動作を行う。

１１５はキャリッジモータ３を駆動するためのモータドライバ、１１６は紙送りモータ５を駆動するためのモータドライバ、１１４はキャッピングモータ１１３を駆動するためのモータドライバである。また、コンソール１０６には、キーボードスイッチや表示ランプなどが設けられている。また、ホーム位置センサ１０７は、（図２における）キャリッジ２０２のホーム位置近傍に設けられており、記録ヘッド３０１を搭載したキャリッジ２０２がホーム位置に到達したことを検知する。

１０９はシートセンサであり、記録用紙等の被記録媒体の有無、すなわち被記録媒体が所定の記録部に供給されたか否かを検知する。ホーム位置においては、記録ヘッド３０１のインク吐出状態を良好に維持するための回復処理を行うことができる。その回復処理としては、ワイパーによるワイピング動作の他に、画像の記録に寄与しないインクをインクジェット記録ヘッド３０１からキャップ部材の内部に吐出する処理（予備吐出）、画像の記録に寄与しないインクを吸引力あるいは加圧力によってインクジェット記録ヘッド３０１から排出させる処理を含めることができる。

また、図７で示したようにインクジェット記録ヘッド３０１内には、温度センサ３６１が設けられ、インクジェット記録ヘッド内温度をこのセンサから取得する。図８における１１１は、記録情報信号に応じて記録ヘッド３０１の吐出用ヒータを駆動するためのドライバである。１２０は、上記各部へ電源を供給する電源部であり、駆動電源装置としてのＡＣアダプタと電池を有している。

このような構成において、ＭＰＵ１０２は、ＰＰＩ１０１を介してコンピュータなどのホスト装置に接続されており、このホスト装置から送られてくるコマンドおよび記録情報信号、制御用ＲＯＭ１０５に格納されているプログラムの処理手順、およびＲＡＭ１０３内に蓄えた記録情報に基づいて、記録動作を制御する。

図１（Ａ）は本発明のインクカートリッジの温度を自動的に検出・記憶するフローチャートであり、図１（Ｂ）はインクジェット記録装置のインクカートリッジ装着時における吸引回復制御を示すフローチャートである。インクカートリッジ装着時に、インクカートリッジに記憶された温度履歴情報とインクジェット記録装置の機内温度とから最適な吸引回復条件を選択するものである。
まず、フローチャートの概要について説明する。

図１（Ａ）において、インクカートリッジ単独の状態にてステップＳ００１でインクカートリッジの温度を検出し、ステップＳ００２でその温度情報を記憶素子に記憶させる。ステップＳ００３で所定時間待機後、ステップＳ００１にて再び温度を検出し、ステップＳ００２にてその値を記憶素子に記憶させる。この様にして所定時間毎の温度を検出し、その値を記憶するこの繰り返しにより、このインクカートリッジの温度履歴情報がインクカートリッジに蓄積されていく。

次に図１（Ｂ）において、ステップＳ１０１にてインクジェット記録装置にインクカートリッジを装着後、ステップＳ１０２において、インクジェット記録装置がインクカートリッジに記憶された温度履歴情報を取り込む。ステップＳ１０３にて、取得した温度履歴情報に基づきインク粘度の温度特性プロファイルを算出する。次にステップＳ１０４にて回復の必要性が有ると判断されれば、ステップＳ１０５にてインクジェット記録装置の環境温度を検出する。そして、ステップＳ１０６にて、ステップＳ１０３で算出したインク粘度の温度特性プロファイルに基づき、ステップＳ１０５にて検出した環境温度から現在のインクカートリッジのインク粘度を算出する。そして、ステップＳ１０７にて最適な回復条件を選択し、ステップＳ１０８にて回復動作を行う。その後、再びステップＳ１０４にて回復指令の有無を確認する。

次は図１（Ａ）のフローチャートを、実際の形態にて詳細に説明する。

（ステップＳ００１）
マゼンタ色のインクカートリッジ４０１が単独で放置されている状態において、図６におけるインクカートリッジ４０１の温度検知ピン４１６に配線４２５、４２６を通じて、電源４３６から微弱な電流を流し、温度検知ピン４１６の電気抵抗値を測定する。温度検知ピン４１６は温度により電気抵抗値が変化するため、抵抗値を変換すれば、インクの温度が得られる。

（ステップＳ００２）
次に得られた温度情報はＥＥＰＲＯＭの記憶素子４３５に記憶される。

（ステップＳ００３）
７２ｈｒ待機し、再びステップＳ００１からステップＳ００３をインクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されるまで繰り返す。ここでは７２ｈｒ毎に温度検出を行っているが、この間隔は短ければ短いほど温度履歴情報の精度は向上する。が、その分記憶素子４３５の容量を大きくする必要がある。ここでは、インクカートリッジの製造からインクジェット記録装置に装着するまでの期間を最大４年とした前提において、測定回数４８８回を想定し、記憶素子４３５の記憶容量を４ｋbitとし、７２ｈｒ毎に検出された温度情報を全て収納可能としている。

図９は実際にインクカートリッジから検出・記憶された温度情報を表している。通常管理のインクカートリッジは空調の入った環境に置かれていた為、だいたい２５℃近傍にある。それに対し、第一の実施例のインクカートリッジは、最初は空調の入っていない比較的温度の高い環境に置かれた期間は２８℃辺りの温度となっており、その後の５ヵ月弱の期間は発熱する装置の近傍に置いておいた為、測定温度は５０℃前後を推移している。

次に前述のインクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されるステップＳ１０１からＳ１０８までの説明を図１（Ｂ）を用いておこなう。

（ステップＳ１０１）
マゼンタ色のインクカートリッジ交換を行うと交換時のカバー（不図示）開閉などにより、インクジェット記録装置がそれを認識する。

（ステップＳ１０２）
次にマゼンタ色のインクカートリッジ４０１がインクジェット記録装置に装着されると、前記電気回路基板４３２のコンタクト部４３３に、キャリッジ２０２（図２に図示）に設けられた電気コンタクト部（不図示）によって、電気的接続がなされる。このコンタクト部を通じて、記憶素子４３５から蓄積された温度情報を読み取る。読み取った後にインクカートリッジは温度検出動作を停止する。

（ステップＳ１０３）
次に前述の温度情報より装着されたインクカートリッジのインク粘度の温度特性プロファイルを算出する。図１０は先ほどの温度検知ピンの電気抵抗値を温度に変換し、その値より算出したインクカートリッジのインク粘度の温度特性プロファイルを表したものである。プロファイル作成にあたっては、インクカートリッジが経験した環境の温度とその時間を掛け合わせたものを積算した数値に基づいて、決定する。従って温度が高くても経験している時間が短ければインク物性に大きな影響はないが、逆に温度がそれほど高くなくても置かれていた期間が極端に長ければインク物性は変化することもある。インク粘度の温度特性プロファイルは一般的に温度が下がるに従って粘度が上がる傾向にある。

（ステップＳ１０４）
吸引回復判断では、インクカートリッジ交換時は記録ヘッドのインク供給路中に気泡が入り込んでいる可能性があるため、インクジェット記録装置は自動的に吸引回復が必要と判断する。

（ステップＳ１０５）
インクジェット記録装置の機内温度測定を行う。本実施例においては、測定温度は１５℃であった。

（ステップＳ１０６）
次にインクジェット記録装置の機内温度に基づき、インクカートリッジ４０１に収納されているインク粘度を算出する。図１０からインク粘度は５．６（Ｐａ・ｓ）となる。

吸引による回復方法においては、インクの粘度・表面張力等に応じて回復度合いが変化する。図１０の様にインクの粘度はインク温度に大きく影響を受ける。しかしながら、ユーザーがインク粘度を測定することは、現実的に難しいため、本発明ではインク温度を測定し粘度等の物性を予測する。また、物性値は粘度のみならず表面張力など、吸引回復に影響のある物性値などでも構わない。

（ステップＳ１０７）
次に選択したインク情報に基づきマゼンタ色の吸引回復条件を決定する。インクジェット記録装置の機内温度が低い場合、インクの粘度は高くなるため、インク供給路での流路抵抗が大きいものとなり気泡の除去が厳しくなる。そこでインク供給路での流路抵抗が大きくなる分、吸引圧力を通常よりも高くする必要がある。マゼンタインクの場合、粘度０．００２５（Ｐａ・ｓ）における吸引回復条件での圧力は０．８５atm（絶対値）であるが、このインクの粘度０．００５６（Ｐａ・ｓ）の場合は０．６５atm（絶対値）で吸引回復を行う。吸引回復動作後は、インクジェット記録ヘッドのインク供給路内の泡は、ほぼ除去され、高品位な印字画像が得られる。本実施形態では 吸引は４色の記録ヘッドにおいて個別に行うが、例えば、ブラックだけが独立で、その他のシアン、イエロー、マゼンタが一つの同じ吸引キャップで構成されているインクジェット記録装置の場合は、シアン、イエロー、マゼンタの３つのインクジェット記録ヘッドが同じマゼンタの吸引回復条件を選択することになる。

（ステップＳ１０８）
吸引回復動作において、吸引圧力を変える方法を図１１において説明する。吸引圧力を発生するポンプはチューブ方式のポンプにて行う。チューブ方式のポンプは記録ヘッドキャッピング状態で加圧コロ５１０を（Ｋ）位置より回転を開始し、（Ｌ）位置までチューブ２１１を加圧することにより、負圧を記録ヘッドの液室内に発生させるが、この場合はさらに回転角度を大きくして、負圧を大きくする。吸引後にそのまま加圧コロ５１０を保持して記録ヘッド内のインクが移動するのを待つが、吸引保持時間は通常２．５秒に対し、粘度・表面張力が高くなるとインクの移動が遅くなる傾向があるため、この場合３秒としている。吸引後はゴムブレード（不図示）により記録ヘッドのオリフィス面をワイピングし、その後、空吐出を行う。

再び、ステップＳ１０４にて吸引回復が必要と判断されても、カートリッジのインク粘度の温度特性プロファイルを再作成する必要はなく、次のインクカートリッジ交換迄は、既に作成されたインク粘度の温度特性プロファイルに基づいて、ステップＳ１０５からステップＳ１０７においてインクジェット記録装置の温度検知情報から吸引回復条件を決定し、吸引回復動作を行う。

インク粘度が上昇した場合、前述した回復性だけではなく、吐出性能にも影響を及ぼすことが知られている。本発明における第二の実施例ではインクカートリッジの温度履歴からインク粘度を算出し、その値に基づいて最適な吐出条件にて印字することを説明する。

図１２は第二の実施形態におけるインクカートリッジの斜視図であり、以下説明する。インクカートリッジ４３１の側面に電気回路基板４３２が接合されている。この電気回路基板４３２には、記憶素子４３５と電源の両方の機能を兼ね備えた電源記録素子４３７が搭載されている。また電気回路基板４３２にはサーミスタを用いた温度センサ４３８が搭載される。さらに、電源記憶素子４３７の中の時間表示機能により、測定温度での経過時間が検出できる。その検出された温度と経過時間を電源記憶素子４３７に記憶させることができる。前記温度センサはサーミスタセンサを用いているが、ＮＴＣサーミスタ、ＰＴＣサーミスタあるいはダイオードセンサやそれ以外の温度センサを使用しても構わない。また、本実施例に置いては、電源、記憶素子は一体構成となっているが、電源、温度センサ、記憶素子同士は別体でも、全て一体でも構わない。

図１３は本発明における第二の実施例のインクジェット記録装置でのインクカートリッジ装着時における吐出制御を示すフローチャートである。インクカートリッジ装着時に、インクカートリッジに記憶された温度履歴情報とインクジェット記録装置の機内温度とから最適な吐出条件を選択するものである。

まず、フローチャートの概要について説明する。ここで、インクカートリッジの温度情報の検出・記憶に関しては実施例１にて前述した内容と同じなので、ここでは省略する。

図１３において、ステップＳ２０１にてインクジェット記録装置にインクカートリッジを装着後、ステップＳ２０２において、インクジェット記録装置がインクカートリッジに記憶された温度履歴情報を取り込む。次にステップＳ２０３にて、取得した温度履歴情報に基づきインク粘度の温度特性プロファイルを算出する。ステップＳ２０４にて印字指令が有れば、ステップＳ２０５にてインクジェット記録装置の環境温度を検出する。そして、ステップＳ２０６にて、ステップＳ２０３で算出したインク粘度の温度特性プロファイルに基づき、ステップＳ２０５にて検出した環境温度から現在のインクカートリッジのインク粘度を算出する。

そして、ステップＳ２０７にて最適な吐出条件を選択し、ステップＳ２０８にて印字動作を行う。その後、再びステップＳ２０４にて印字指令の有無を確認する。

次は図１３のフローチャートを、実際の形態にて詳細に説明する。

図１４は実際にインクカートリッジから検出・記憶された温度情報を表している。通常管理のインクカートリッジは空調の入った環境に置かれていた為、だいたい２５℃近傍にあり、２５週間放置されていた。それに対し、第二の実施例のシアン色のインクカートリッジ４３１は、８０週間の間、やや温度の高い環境に置かれていたため３３℃辺りの温度となっている。

次に前述のシアン色のインクカートリッジ４３１がインクジェット記録装置に装着されるステップ２０１から２０８までの説明を、図１３を用いておこなう。

（ステップＳ２０１）
シアン色のインクカートリッジ４３１の交換を行うと交換時のカバー（不図示）開閉などにより、インクジェット記録装置がそれを認識する。

（ステップＳ２０２）
次にシアン色のインクカートリッジ４３１がインクジェット記録装置に装着されると、前記電気回路基板４３２のコンタクト部４３３に、キャリッジ２０２（図２に図示）に設けられた電気コンタクト部（不図示）によって、電気的接続がなされる。このコンタクト部を通じて、電源記憶素子４３７から蓄積された温度情報を読み取る。

（ステップＳ２０３）
前述の温度情報より装着されたインクカートリッジのインク粘度の温度特性プロファイルを算出する。図１５は先ほどの温度センサ４３８の検出値より算出したインクカートリッジのインク粘度の温度特性プロファイルを表したものである。プロファイル作成にあたっては、インクカートリッジが経験した環境の温度とその時間を掛け合わせたものを積算した数値に基づいて決定する。

（ステップＳ２０４）
印字動作判断で、印字指令が有るので印字動作を行う。

（ステップＳ２０５）
インクジェット記録装置の機内温度測定を行う。本実施例においては、測定温度は１０℃であった。

（ステップＳ２０６）
次にインクジェット記録装置の機内温度に基づき、インクカートリッジ４３１に収納されているインク粘度を算出する。図１５からインク粘度は０．００４６（Ｐａ・ｓ）となる。第二の実施例のインクカートリッジは置かれていた環境の温度はそれほど高くはなかったが、期間が８０週間と長いため、通常管理のインクカートリッジに比べ、インク粘度は高くなっている。

（ステップＳ２０７）
次に選択したインク情報に基づきシアン色インクの吐出条件を決定する。ここで図１６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を用いて、説明する。

図１６（Ａ）は第二の実施例での発泡の気泡の成長具合を説明した図であり、図１６（Ｂ）は通常管理のインクカートリッジでの次の吐出がされる直前の状態を説明した図である。図１６（Ｃ）は第二の実施例のインク粘度が高い場合における次の吐出がされる直前の状態を説明した図である。図１６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）共に記録素子基板３０２（図５に図示）上に電気抵抗素子３０４が配置されている。その周囲を発泡室３０５が取り囲んでいる。インクを発泡室３０５に導入するインク流路３０６が、共通液室３０７と発泡室３０５とを連通させている。ここで電気抵抗素子３０４に電気エネルギを印加すると、電気抵抗素子３０４上に気泡が発生して、オリフィス３０３からインクが吐出する。

図１６（Ａ）において、最大発泡３８１Ａはインク流路３０６の途中まで達し、その後消泡していく。図１６（Ｂ）では、次の電気エネルギ印可直前での発泡室３０５内の状態において気泡はほぼ消えてなくなっている。１５kHzの周波数にてインク吐出を繰り返している為、前の電気エネルギ印可の６７μsec後に次の電気エネルギ印可がおこなわれる。図１６（Ｃ）において、インクが、第二の実施例におけるインクカートリッジの粘度の高いインクであるため、発泡状態が微妙に変化する。が、ここで最も影響を与えるのが、高い粘度のインクの為、発泡室に流入するインクの速度が低下することである。従って、発泡室にインクが充填されるまでの時間が長くなる。この場合、６７μsec後の発泡室３０５内の状態は、前の発泡の残った残留気泡３８１Ｂが発泡室３０５内に存在している。この状態での電気抵抗素子３０４に電気エネルギが印加されると、膜発泡ではなく、残量気泡を起点とした核発泡を起こし、発泡不良となる。そうなると正常なインクの吐出が行われず、オリフィス３０３から吐出されたインク滴の大きさが不均一なものになったり、１つのインク滴ではなく、分裂した複数のインク滴になって吐出されたり、または、吐出自体が行われなくなってしまう。その結果、記録された画像においては、記録された領域によって濃度が異なったり、かすれた画像や、ヨレによるスジ等が現れ、使用に耐えられない画像となる場合が生じる。

（ステップＳ２０８）
従って本実施例では次の吐出までの時間間隔を大きくすることによって、前述した残量気泡の発生を防いでいる。本実施例においては、１２kHzの駆動周波数に変更することにより、前の電気エネルギ印可の８３μsec後に次の電気エネルギ印可がおこなわれることになり、その直前の発泡室３０５内の状態は、気泡はほぼ消えてなくなっている。（不図示）
再び、ステップＳ２０４にて印字指示があったとしても、カートリッジのインク粘度の温度特性プロファイルを再作成する必要はなく、次のインクカートリッジ交換迄は、既に作成されたインク粘度の温度特性プロファイルに基づいて、ステップＳ２０５からステップＳ２０７においてインクジェット記録装置の温度検知情報から吐出条件を決定し、印字動作を行う。

また、本実施例では吐出条件の最適制御を、インク吐出の周波数を変える制御としたが、例えばインクジェット記録装置の温度を上昇させ、インク粘度を下げる様な制御でも構わない。

今までの実施例は、インクカートリッジ自身が温度情報を取得し、その情報をインクジェット記録装置が読み込み、制御するものであったが、本実施例はインクカートリッジに可視的に示された温度履歴情報をインクジェット記録装置を使用するユーザーが読み取り、インクジェット記録装置に制御情報を入力し、最適な制御を得るものである。

図１７において、インクカートリッジ４３２の外側に温度検知部材４１７が接着されている。また、温度検知部材４１７をインクカートリッジに接合する方法としては、接着以外の方法でもかまわない。

図１８は温度検知部材４１７の詳細図である。温度検知部材４１７の中には示温ラベルが複数組み込まれており、この示温ラベルは不可逆性のサーモラベルであり、定められた条件の温度に定められた時間を経験すると変色する。温度検知部材４１７には示温ラベルがＡ，Ｂ，Ｃと３種類組み込まれており、その変色条件が、示温ラベルＡは６０℃／１ｈｒ、示温ラベルＢは８０℃／３０min、示温ラベルＣは１００℃／１０minとなっている。本実施例では示温ラベルＡ、Ｂが変色しており、インクカートリッジ４３２が８０℃以上の温度を３０min以上の時間経験していたことがわかる。

インクジェット記録装置のユーザーはインクカートリッジ４３２の温度検知部材４１７の変色状態を確認して、インクジェット記録装置にこの情報を入力する。入力方法に関しては、パソコンを通じてでも、インクジェット記録装置に直接入力しても構わない。インクジェット記録装置はこの情報より、吐出及び回復動作の制御条件を最適なものに変更する。本実施例は先に述べた実施例１、実施例２の場合に比べ、条件変更の精度が低いが、インクカートリッジのコスト上昇分を極力低くすることが可能である。

また、本実施例では示温ラベルをユーザーが読み取ったが、これをインクジェット記録装置のフォトセンサにて読み取り、自動的に回復・吐出制御を最適なものに変更しても本実施例と同等の効果が得られる。

さらに、本実施例では温度検知部材４１７の接合する場所をインクカ−トリッジの外面としたが、インクカートリッジを収納する部材の外側でも本実施例と同等の効果が得られる。

また、前述した実施例１から３で説明した例では、交換されるインクカートリッジは、インクが充填されているインクカートリッジとしたが、本実施例ではインクが充填され、なおかつインクを吐出させるインク吐出素子が設けられているインクジェット記録カートリッジであっても問題なく、同じ効果が得られる。その場合、温度を検知する別の方法として、インク吐出素子（不図示）が構成されている半導体チップの中にダイオードセンサを搭載して、その温度を算出しても構わない。

本実施例のインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを用いてインクに膜沸騰による状態変化を生起させることによって、インク滴を吐出する方式のインクジェット記録ヘッドであるが、圧電素子を用いてインクを吐出するインクジェット記録装置でも本実施例と同等の効果が得られる。

（Ａ）は本発明の第１の実施形態におけるインクカートリッジにおける、温度情報の検出・記憶ルーチンのフローチャート、（Ｂ）は本発明の第１の実施形態におけるインクジェット記録装置における、カートリッジ交換時の吸引回復制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態におけるインクジェット記録装置の構成の一例を示す模式斜視図である。 図２に示したインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドの斜視図である。 図３に示したインクジェット記録ヘッドからインクカートリッジを外した状態の斜視図である。 図４に示したインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。 図３に示したインクカートリッジの断面図である。 図６に示したインクカートリッジの記憶素子を説明する斜視図である。 図２に示したインクジェット記録装置における制御系のブロック構成図である。 図７に示したインクカートリッジの記憶素子に実際記憶した温度情報である。 図７に示したインクカートリッジのインク粘度の温度特性図である。 本発明の第一の実施例におけるインクジェット記録装置の吸引回復ポンプの模式図である。 本発明の第２の実施形態におけるインクカートリッジの斜視図である。 本発明の第２の実施形態におけるインクジェット記録装置における、インクカートリッジ交換時の吐出制御ルーチンのフローチャートである。 図１２に示したインクカートリッジの電源記憶素子に記憶した温度情報である。 図１２に示したインクカートリッジのインク粘度の温度特性図である。 （Ａ）は発泡室における通常の最大発泡の概念図、（Ｂ）は発泡室における通常の消泡後の概念図、（Ｃ）は発泡室におけるインク粘度が高い場合の消泡後の概念図である。 本発明の第３の実施形態におけるインクカートリッジの斜視図である。 本発明の第３の実施形態におけるインクカートリッジに接合された温度検知部材の詳細図である。

符号の説明

２０２ キャリッジ
２０３ 搬送ローラ
２０４ ガイドレール
２０７ 回復ユニット
３０１ インクジェット記録ヘッド
３０２ 記録素子基板
３０３ オリフィス
３０４ 電気抵抗素子
３０５ 発泡室
３０６ インク流路
３０７ 共通液室
３１０ 第１のプレート
３１１ インク供給口
３１２ 第２のプレート
３１３ インク流路
３１４ 流路形成部材
３１５ フィルター
３１６ シールゴム
３２１ 電気配線基板
３２２ 外部信号入力端子
３８１Ａ 最大泡
３８１Ｂ 残留気泡
４０１、４３１、４３２ インクカートリッジ
４０２ カートリッジホルダー
４１１ インクカートリッジケース
４１２ カートリッジフタ
４１３ 吸収体
４１４ 圧接体
４１５ インク
４１６ 温度検知ピン
４１７ 温度検知部材
４１８，４１９，４２０ 示温ラベル
４２３ 電気接点
４２５、４２６ 配線
４３２ 電気回路基板
４３３ コンタクト部
４３５ 記憶素子
４３６ 電源
４３７ 電源と記憶素子
４３８ 温度センサ
Ｓ 記録媒体

Claims (8)

1. インクジェット記録装置に交換可能に搭載されるインクカートリッジにおいて、
   インクカートリッジ温度を検出する手段と、前記検出された温度での経過時間を検出する手段と、前記検出された温度と前記検出された時間とを記憶する手段と、を有することを特徴とするインクカートリッジ。
2. 前記インクカートリッジ温度を検出する手段と、前記検出された温度での経過時間を検出する手段と、前記検出された温度と前記検出された時間とを記憶する手段が、不可逆性示温紙であることを特徴とする請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. インクカートリッジが交換可能に搭載されるインクジェット記録装置において、
   前記インクカートリッジに設けられたインク温度を検出する手段と、前記インクカートリッジに設けられた前記検出された温度での経過時間を検出する手段と、前記インクカートリッジに設けられた前記検出された温度と前記検出された時間を記憶する手段と、前記温度情報と前記時間情報を前記インクカートリッジから読み出す手段と、読み出した前記温度情報と前記時間情報に応じて 前記インクジェット記録装置を制御する手段と、を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 前記インクジェット記録装置を制御する手段が、回復動作を制御する手段であることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記インクジェット記録装置を制御する手段が、発熱素子を制御する手段であることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
6. インクカートリッジが交換可能に搭載されるインクジェット記録装置の制御方法において、
   前記インクカートリッジに設けられたインク温度を検出するステップと、前記インクカートリッジに設けられた前記検出された温度での経過時間を検出するステップと、前記インクカートリッジに設けられた前記検出された温度と前記検出された時間を記憶するステップと、前記温度情報と前記時間情報とを前記インクカートリッジから読み出すステップと、読み出した前記温度情報と前記時間情報に応じて 前記インクジェット記録装置を制御するステップと、を有することを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。
7. 前記インクジェット記録装置を制御するステップが、回復動作を制御するステップであることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置の制御方法。
8. 前記インクジェット記録装置を制御するステップが、発熱素子を制御するステップであることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置の制御方法。

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