JP2011189708A - 記録装置及び吐出条件の決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドからインクが吐出する最小駆動条件をノズル毎に設けた温度検知素子の温度情報により容易に算出することができ、記録ヘッドの使用期間に渡り安定したインクを吐出を可能とする駆動条件を検出する方法を提供することである。
【解決手段】電気熱変換体から生じる熱エネルギーによりノズルからインク吐出させる記録ヘッドに、ノズル内の温度変化を測定するための温度検知素子とその温度検知素子に接続して情報を検出する検出回路とを備える。そして、電気熱変換体にエネルギーを印加した際のヒータの最高到達温度を測定し、その情報をもとにインクが吐出する最小駆動条件を求め、駆動パルスを設定する。
【選択図】 図１０

Description

本発明は記録装置及び吐出条件の決定方法に関し、特に、電気熱変換体により発生する熱エネルギーによりインクを吐出口から吐出させる記録ヘッドを用いた記録装置及びその記録装置に適用される吐出条件の決定方法に関する。

インクジェット記録装置（以下、記録装置）は、いわゆるノンインパクト記録方式のインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を用いている。従って、その記録装置は、高速記録や、様々な記録媒体に対して記録の可能であるとともに、記録時における騒音がほとんど生じないという特徴をもっている。このため、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機等の記録部を担う装置として広く採用されている。

さて、記録ヘッドのヘッド基板に実装される電気熱変換体や電気配線の膜厚のばらつき等により、インクを吐出するために必要な最低限の投入エネルギーが記録ヘッドごとに異なる。そのため、記録装置から記録ヘッドに印加するエネルギーがインク吐出のために必要最低限の投入エネルギーによらずに一定であるとすると、印加エネルギーが低すぎてインクが正常に発泡しないことが有り得る。あるいはその逆に、印加エネルギーが高すぎて電気熱変換体に過剰な負荷がかかり、記録ヘッドの寿命が損なわれたりしてしまうおそれがある。

そこで従来より、記録ヘッドの製造工程で試験的にインクを吐出させて個々の記録ヘッドのインク吐出のための必要最低限の投入エネルギーを求め、その値によって記録ヘッドを複数種類にランク分けし、そのランクを記録ヘッドに記憶させていた。そして、記録装置側でそのランクを記録ヘッドから読み取って識別し、ランクに応じて記録ヘッドの駆動電圧や駆動パルス幅を変えていた。また、記録装置側でランクを識別するために、中継配線基板に専用の配線を設け、ランクに応じて配線の所定の部位を切断し、記録装置との電気的接続状態を変化させたりする手段を講じていた。あるいは、記録ヘッドに記憶素子を設け、これにランクに関するデータを入力しておき、記録装置側でそのデータを読み取るなどの手段を講じる場合もあった。

また、特許文献１には、記録ヘッドの記録素子にエネルギーが漸次増大する一連のパルスバーストを印加し、記録ヘッド温度変化を分析して最小吐出エネルギーを算出し。所望のエネルギーで動作させる方法を開示している。

特開平７−００１７３６号公報

しかしながら上記従来例では、記録ヘッドの駆動条件を記録装置側で識別可能とするために上述の手段を用いた場合、以下に示すような問題点があった。

まず、記録ヘッド一つ一つの工場出荷時に試験的に記させた印刷物を検査して記録ヘッドに入力する最小限のエネルギー値を測定する工程が増えてしまう。さらに、その情報を記憶素子に記憶させる工程も加わるので、生産工程が複雑になり、製造コストが高くなってしまう。

また、識別のための専用の配線（例えば、ヒューズＲＯＭ）を記録ヘッドに設け、それを記録ヘッドの特性に応じて切断する構成では、その配線を切断するための特別な工具も必要であり作業が煩雑になる。さらにその上、その切断の際に発生した切り粉が吐出口やインク流路内に侵入し記録ヘッドの目詰まりの原因となる場合があった。なによりも問題なのが、ヒューズＲＯＭなどの専用回路を用いる場合には、記録ヘッドの出荷時以降の変化に対応できないという点である。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、記録ヘッドが出荷された以降の使用期間中にも安定したインク吐出を実現するための吐出条件を決定し、記録ヘッドの長寿命化を図ることが可能な記録装置及び吐出条件の決定方法を提供すること目的としている。

上記目的を達成するために本発明の記録装置は次のような構成からなる。

即ち、複数のヒータと、前記複数のヒータに対応し前記複数のヒータの近傍に置かれ前記複数のヒータの温度を検出する複数の温度検知素子と、前記複数のヒータに対応して設けられインクを吐出する複数の吐出口とを備えた記録ヘッドにより記録媒体へインクを吐出して記録を行う記録装置であって、前記記録ヘッドのヒータに印加するパルスの幅を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された幅のパルスを前記記録ヘッドのヒータに印加して、前記記録ヘッドのヒータを駆動する駆動手段と、前記駆動手段により前記記録ヘッドのヒータを駆動するパルスの幅に対応して、前記ヒータの温度を温度検知素子により検出する検出手段と、前記検出手段により検出された、前記駆動手段により用いられたパルスの幅に対応する前記ヒータの温度の最高到達温度を測定する測定手段と、前記設定手段に設定されるパルスの幅を予め定められた小さな値だけ、短くして再設定する再設定手段と、前記再設定手段により再設定された幅のパルスを用いて前記記録ヘッドのヒータを前記駆動手段により駆動するように制御し、該制御により駆動された前記記録ヘッドのヒータの温度を前記検出手段により検出するように制御し、該制御により検出された前記ヒータの温度の最高到達温度を前記測定手段により測定するように制御する制御手段と、前記再設定手段によるパルスの幅の再設定の前後に測定されたヒータの最高到達温度の差を算出する算出手段と、前記最高到達温度の差と予め定められた閾値と比較する比較手段と、前記比較手段による比較の結果、前記差が前記予め定められた閾値以下になった場合、前記再設定手段による再設定の前の幅のパルスを最小吐出パルスとして決定する決定手段とを有することを特徴とする。

また他の発明によれば、複数のヒータと、前記複数のヒータに対応し前記複数のヒータの近傍に置かれ前記複数のヒータの温度を検出する複数の温度検知素子と、前記複数のヒータに対応して設けられインクを吐出する複数の吐出口とを備えた記録ヘッドにより記録媒体へインクを吐出して記録を行う記録装置おける吐出条件の決定方法であって、前記記録ヘッドのヒータに印加するパルスの幅を設定する設定工程と、前記設定工程において設定された幅のパルスを前記記録ヘッドのヒータに印加して、前記記録ヘッドのヒータを駆動する駆動工程と、前記駆動工程における前記記録ヘッドのヒータを駆動するパルスの幅に対応して、前記ヒータの温度を温度検知素子により検出する検出工程と、前記検出工程において検出された、前記駆動工程において用いられたパルスの幅に対応する前記ヒータの温度の最高到達温度を測定する測定工程と、前記設定工程に設定されたパルスの幅を予め定められた小さな値だけ、短くして再設定する再設定工程と、前記再設定工程において再設定された幅のパルスを用いて前記記録ヘッドのヒータを前記駆動工程において駆動するように制御し、該制御により駆動された前記記録ヘッドのヒータの温度を前記検出工程において検出するように制御し、該制御により検出された前記ヒータの温度の最高到達温度を前記測定工程において測定するように制御する制御工程と、前記再設定工程によるパルスの幅の再設定の前後に測定されたヒータの最高到達温度の差を算出する算出工程と、前記最高到達温度の差と予め定められた閾値と比較する比較工程と、前記比較工程における比較の結果、前記差が前記予め定められた閾値以下になった場合、前記再設定工程における再設定の前の幅のパルスを最小吐出パルスとして決定する決定工程とを有することを特徴とする吐出条件の決定方法を備える。

従って本発明によれば、記録装置の使用前にも使用中にも記録ヘッドのヒータの最適な吐出条件を容易に求めることができるという効果がある。これにより、安定してインクを吐出し良好な記録を行うことができる。従って、記録ヘッドの吐出条件は常に良好に維持され、記録ヘッドの長寿命化に貢献する。

本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置の構成を示す概観斜視図である。 図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。 記録ヘッドに含まれるヘッド基板の構造を示す図である。 別の実施例に従う温度検知素子の形状を示すヘッド基板の平面図である。 ヘッド基板に形成される温度検知回路の構成を示す回路図である。 ヒータに所望の電圧でパルスを印加した場合のヒータ温度変化のシミュレーション値及び温度検知素子で検知した温度を示した図である。 所望の電圧でヒータに印加されるパルス幅を漸減させた時の温度検知素子が検出する温度曲線の時間変化を示した図である。 図７で示したパルス幅を変えた場合の最高到達温度Ｔｍａｘとパルス幅の関係を示した図である。 隣接するパルス幅における最高到達温度の差とパルス幅との関係を示した図である。 最小吐出パルスの決定処理を示すフローチャートである。 本発明に従う他の最小吐出パルスの決定方法を説明する図である。

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について、さらに具体的かつ詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成要素の相対配置等は、特定の記載がない限りは、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。

なお、この明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わない。さらに人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かも問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。

さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきものである。従って、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。

またさらに、「記録要素」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。

図１は、本発明の代表的な実施例であるカラー記録可能なシリアル方式のインクジェット記録装置（以下、記録装置）の概観斜視図である。

インクジェット記録ヘッド（以下、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１２上にインク滴を吐出してドットを形成して画像記録を行う。記録ヘッド１はキャリッジ２に搭載される。

さらに、記録装置は、図１に示すように、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクを夫々、収容した４つのインクカートリッジ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄをキャリッジ２に搭載している。これらのインクカートリッジは夫々独立に着脱可能である。キャリッジ２はプーリ７ａ、７ｂにより張架されたベルト６に装着される。なお、２つのプーリの内の１つはキャリッジモータ（不図示）に接続され、キャリッジモータの駆動力によりキャリッジ２は、ガイド軸５ａ、５ｂに沿って矢印Ａ、Ｂ方向に往復移動される。

そして、記録時には、記録用紙などの記録媒体１２を給紙機構（不図示）を介して給紙し、搬送ローラ４により記録位置まで搬送し、その記録位置において記録ヘッド１から記録媒体１２にインクを吐出することで記録を行なう。

なお、記録ヘッド１は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット方式を採用している。このため、電気熱変換体を備えている。この電気熱変換体は各吐出口のそれぞれに対応して設けられ、記録信号に応じて対応する電気熱変換体にパルス電圧を印加することによって対応する吐出口からインクを吐出する。

図２は図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。

図２に示すように、コントローラ６００は、ＭＰＵ６０１、ＲＯＭ６０２、特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、ＲＡＭ６０４、システムバス６０５、Ａ／Ｄ変換器６０６などで構成される。ここで、ＲＯＭ６０２は後述する制御シーケンスに対応したプログラム、所要のテーブル、その他の固定データを格納する。ＡＳＩＣ６０３は、キャリッジモータ６４１の制御、搬送モータ６４３の制御、及び、記録ヘッド１の制御のための制御信号を生成する。ＲＡＭ６０４は、画像データの展開領域やプログラム実行のための作業用領域等として用いられる。ＥＥＰＲＯＭ６０７は後述する記録ヘッド１のヒータ温度の情報などを記憶する。システムバス６０５は、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３、ＲＡＭ６０４、ＥＥＰＲＯＭ６０７を相互に接続してデータの授受を行う。Ａ／Ｄ変換器６０６は以下に説明するセンサ群からのアナログ信号を入力してＡ／Ｄ変換し、デジタル信号をＭＰＵ６０１に供給する。

また、図２において、６１０は画像データの供給源となるコンピュータ（或いは、画像読取り用のリーダやデジタルカメラなど）でありホスト装置と総称される。ホスト装置６１０と記録装置との間ではインタフェース（Ｉ／Ｆ）６１１を介して画像データ、コマンド、ステータス信号等を送受信する。この画像データは、例えば、ラスタ形式で入力される。さらに、６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１、プリントスイッチ６２２、回復スイッチ６２３などから構成される。６３０は装置状態を検出するためのセンサ群であり、位置センサ６３１、温度センサ６３２等から構成される。

加えて、後で詳述するように、この実施例で用いられる記録ヘッド１には各電気熱変換体（ヒータ）１３の温度を検出するための温度検出素子が内蔵されている。この温度検知素子の出力もＡ／Ｄ変換器６０６に入力される。その結果、ＭＰＵ６０１は記録ヘッドのヒータ温度を知ることになる。

さらに、６４０はキャリッジ２を矢印Ａ、Ｂ方向に往復走査させるためのキャリッジモータ６４１を駆動させるキャリッジモータドライバ、６４２は記録媒体８を搬送するための搬送モータ６４３を駆動させる搬送モータドライバである。６４４は記録ヘッド１を駆動させるヘッドドライバで、記録ヘッド１の電気熱変換体を駆動するために供給する駆動パルスのパルス幅やパルス電圧を変化させることができる。

ＡＳＩＣ６０３は、記録ヘッド１による記録走査の際に、ＲＡＭ６０４の記憶領域に直接アクセスしながら記録ヘッドに対して記録素子（吐出用のヒータ）を駆動するためのデータを転送する。

図３は記録ヘッドに含まれるヘッド基板の構造を示す図であり、（ａ）はヘッド基板の断面図を示し、（ｂ）はヘッド基板の平面図を示している。なお、（ａ）も（ｂ）も吐出ノズルを省略して描かれている。

ヘッド基板の最下層はＳｉ基板１１である。そして、Ｓｉ基板１１上には、図３（ａ）に示されているように、熱酸化膜ＳｉＯ₂等からなる蓄熱層１２を介して温度検知素子１３が形成される。温度検知素子１３はＡｌ、ＡｌＣｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴａＣｒ、Ｃｒ、ＣｒＳｉＮ、Ｗ等の薄膜抵抗体で形成される。さらに、蓄熱層１２と温度検知素子１３の上部には、層間絶縁膜１４が形成される。更に、層間絶縁膜１４を介し、ＴａＳｉＮ等の電気熱変換体１５、ＳｉＯ₂等のパシベーション膜１６、ヒータの耐キャビテーション性を高める為にＴａ等の耐キャビテーション膜１７が半導体プロセスで高密度積層されて形成される。このように、温度検知素子３は電気熱変換体（ヒータ）１５の各々の直下に分離独立して配置される。

一方、ヘッド基板を平面的に見ると、図３（ｂ）に示されているように、温度検知素子１３と接続配線のためのＡｌ等の個別配線３１、共通配線３３、及びヒータ１５とＳｉ基板１１に形成された制御回路を接続するＡｌ配線（不図示）が形成される。また、各温度検知素子に接続される温度検知素子の個別配線３１、共通配線３３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る。Ｓｉ基板１１には、蓄熱層１２を介してヒータ１５とＳｉ基板１１に形成された制御回路を接続するＡｌ配線（不図示）が形成される。

このようにして、従来の構成の蓄熱層１２上に温度検知素子１３と接続配線のためのＡｌ等の個別配線３１、共通配線３３を成膜、パターンニングする事で従来の構造を変えることなくヘッド基板を製造することができる。これは半導体製造プロセス上も大きな利点となる。

図４は別の実施例に従う温度検知素子の形状を示すヘッド基板の平面図である。図３（ｂ）と比較すると分かるように、図３（ｂ）の実施例では正方形の温度検知素子１３をヒータ直下に配置したが、この例では蛇行形状の温度検知素子をヒータ直下に配置して構成される。図３（ｂ）に示す温度検知素子の形状は層間絶縁膜を介したヒータの平面形状を平坦に形成できインク吐出の安定性をより容易に確保できる利点が有る。一方、図４に示す温度検知素子の形状は温度検知素子の抵抗値を大きく設定することが容易になるためにより微小の温度変化を精度良く検出できる利点がある。

図５は、ヘッド基板に形成される温度検知回路の構成を示す回路図である。

ここでは、同様の回路構成をもつ２つの温度検知回路１５１、１５２夫々の温度検知素子１３が、２つの抵抗から構成される場合を示す。温度検知素子回路１５１、１５２は、温度検知素子１３である薄膜抵抗（seg11，seg12）と、これら温度検知素子１３に直列に接続され、各温度検知素子１３をオン／オフするＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ７を含む。また、これら薄膜抵抗に定電流を流すＭＯＳトランジスタＭ５を含む。さらに、各薄膜抵抗（seg11，seg12）の一端を接続したアナログスイッチのＭＯＳトランジスタＭ３と各薄膜抵抗（seg11，seg12）のもう一方の端子に個別に設けたアナログスイッチのＭＯＳトランジスタＭ２、Ｍ６とを含む。更に、アナログスイッチＭ２、Ｍ６の出力を接続する共通配線１３３と、共通配線１３３に接続したアナログスイッチＭ４とを含んでいる。

基準電流源９２１は、定電流源Ｉrefと、定電流源９２１を駆動すると共に、温度検知素子１５１、１５２のＭＯＳトランジスタＭ５とカレントミラーを構成するＭＯＳトランジスタＭ８とを含む。制御回路１５０は、スイッチング素子Ｍ１、アナログスイッチＭ２をオン／オフ制御する信号Ｓ１１と、スイッチング素子Ｍ７、アナログスイッチＭ６をオン／オフ制御する信号Ｓ１２と、アナログスイッチＭ３、Ｍ４をオン／オフ制御する信号Ｃ１とを発生する。同様に、温度検知素子回路１５２の制御信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｃ２も発生する。差動増幅器１５３は、２つの配線１５４、１５５に接続され、利得設定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４と基準電圧Ｖrefとを有している。

次に、以上の構成の温度検知回路の動作について説明する。

まず、信号Ｃ１により、アナログスイッチＭ３とＭ４をオン状態にする。続いて、信号Ｓ１１により、スイッチング素子Ｍ１をオンして基準電流源９２１で設定した定電流を定電流源Ｍ５を通して温度検知素子１３のseg11に定電流であるバイアス電流を印加する。この時の温度に応じた温度検知素子１３のseg11の抵抗値と予め設定したバイアス電流で温度検知素子１３のseg11の両端に電圧が発生する。こうして温度検知素子１３のseg11で発生した電圧が、アナログスイッチＭ３、Ｍ２、Ｍ４を通して配線１５４、１５５に伝えられる。差動増幅器１５３は、配線１５４の電圧Ｖcomと配線１５５の電圧Ｖsegを入力する。ここで、利得設定抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４と基準電圧Ｖrefにより差動電圧Ｖdifを出力する。差動電圧Ｖdifは、以下の式で与えられる。即ち、
Ｖdif＝−Ａ（Ｖcom−Ｖseg）＋Ｖref
である。ここで、Ａ＝Ｒ３／Ｒ１、Ｒ１＝Ｒ２、Ｒ３＝Ｒ４とする。

こうして、温度検知素子１３のseg11により検知した温度に対応する電圧Ｖdifが読み出される。

一方、温度検知素子１３のseg12による温度を読取る場合には、信号Ｃ１でアナログスイッチＭ３とＭ４をオン状態にする。さらに、信号Ｓ１２でスイッチング素子Ｍ７とアナログスイッチＭ６をオンさせ、温度検知素子１３のseg12による検知電圧Ｖdifを読み出す。温度検知素子素子回路１５２の温度検知素子１３のseg21、seg22の場合も同様にして検知電圧を読み出す。このように、マトリクス駆動（ここでは２列×２行マトリクス）して各温度検知素子の検知電圧を時分割で選択して読み出すことができる。

そして、温度検知素子１３のseg11、seg12、seg21、seg22に対応した検知電圧Ｖdifは記録ヘッド１からの出力として、上述したＡ／Ｄ変換器６０６に出力される。

なお、図５に示す構成では、２つの温度検知回路１５１、１５２についてのみ説明したが、図３の構成からも理解できるように、記録ヘッド１には各ヒータに対応して温度検知素子１３が備えられている。従って、温度検知回路はヒータの数だけあると考えて良い。

以上のような温度検知素子及び温度検出回路を用いて、インク滴を吐出するために必要な最低限の駆動条件を決定する方法について説明する。

図６はヒータに所望の電圧でパルスを印加した場合のヒータ温度変化のシミュレーション値及び温度検知素子で検知した温度を示した図である。図６（ａ）に示すように、時刻ｔ＝ｔ０以前では、ヒータ温度と温度検知素子での温度は室温と同じＴ＝Ｔ０である。さて、図６（ｂ）に示すように、時刻ｔ＝ｔ０において、ヒータにパルスが印加されると、温度が上昇する。時刻ｔ＝ｔ１で表面温度は約３００℃（Ｔ１）に達し発泡を開始し、発泡した泡により熱伝達が悪くなりヒータ温度はさらに上昇する。後述する最小吐出パルス（Ｐｔｈ）はこの発泡時刻よりやや遅れた時刻となる。パルス印加の終了後（ｔ＝ｔ２以降）、ヒータ温度は急速に低下する。一方、図６（ａ）に示されているように、温度検知素子の出力は検出回路の応答特性、膜構成の熱的な遅延などによりヒータ温度の変化に比べやや鈍った波形となる。

図７は所望の電圧でヒータに印加されるパルス幅を０．７３μｓから０．６５μｓまで０．０１刻みで漸減させた時の温度検知素子が検出する温度曲線の時間変化を示した図である。図７において、パルス幅が０．７３μｓから０．６９μｓまではインク吐出が発生し、０．６８μｓ以下ではインク吐出は発生していない。従って、この場合、最小吐出パルス（Ｐｔｈ）は０．６９μｓと０．６８μｓとの間に存在すると考えられる。

図８は図７で示したパルス幅を変えた場合の最高到達温度Ｔｍａｘとパルス幅の関係を示した図である。図８に示されるように、最小吐出パルス（Ｐｔｈ）よりパルス幅が長い領域では、最高到達温度とパルス幅の間にはほぼ線形な関係が得られる。これに対して、パルス幅が最小吐出パルス（Ｐｔｈ）より小さくなるとＴｍａｘの変化が小さくなり、さらにパルス幅を短くしていくとＴｍａｘの変化量は大きくなり、ほぼ線形な関係になる。

ここで、最小吐出パルス（Ｐｔｈ）近傍での最大到達温度Ｔｍａｘの変化をより詳しく分析する。まず、ヒータ表面で発泡が行われず、インクが吐出しない条件（パルス幅が０．６７μｓ未満：図８の領域１）では、印加パルス幅を長くするに従いヒータへの印加エネルギーが増大し、ヒータ表面の最高到達温度は上昇する。次に、領域１でのパルス幅よりパルス幅を長くすると（図８の領域２）、発泡は生じるがインク吐出に至らない遷移状態となる。領域２においては印加エネルギーが潜熱としてインクに奪われ、最高到達温度上昇が発泡が伴わない条件（領域１）での最高到達温度の上昇よりも抑えられる。さらに長いパルス幅が印加されたインク吐出可能な状態（図８の領域３）では、発泡後にヒータ表面は気相となり断熱に近い状態となるため、印加パルス幅の増加に対するヒータ表面の最高到達温度の上昇は大きくなる。この実施例では、最高到達温度の変化を検出することにより最小吐出パルス（Ｐｔｈ）を求めることができる。

図９は隣接するパルス幅における最高到達温度の差とパルス幅との関係を示した図である。従って、理想化した条件（隣接するパルス幅の間隔を非常に短くとる）では、図９はパルス幅に関する最高到達温度の変化率を表していると言える。このようにして、測定パルス幅の範囲内で（Ｎ＋１）個のパルス幅において最高到達温度を測定して最小吐出パルスを決定する処理を示したのが図１０に示すフローチャートである。

以下、そのフローチャートを参照して、最適な吐出条件としての最小吐出パルスの決定処理について説明する。

まず、ステップＳ１０では変数（ｎ）に初期値“１”をセットする。次に、ステップＳ２０では、測定パルス幅の範囲内における最大パルス（Ｐｗ０）を駆動パルス変数（Ｐｗ（ｎ））の初期値としてセットする。さらに、ステップＳ３０ではその初期値の駆動パルスをヒータに印加して駆動し、ステップＳ４０では、その時の温度波形より最大到達温度（Ｔｍａｘ（０））を測定し、これをＲＡＭ６０４に記憶する。

さらに、ステップＳ５０では、駆動パルス変数（ｎ）を“＋１”インクリメントする。次に、ステップＳ６０では、確実に吐出可能なパルス幅（Ｐｗ０）から小さな値（Ｐｗｓｔｅｐ）だけパルス幅を短くして再設定し、ステップＳ７０において短くされたパルス幅のパルスをヒータに印加する。そして、ステップＳ８０では、そのときの温度波形より最高到達温度Ｔｍａｘ（ｎ）を測定し、これをこれをＲＡＭ６０４に記憶する。

さらに、ステップＳ９０では、パルス幅の再設定の前後、即ち、パルス幅Ｐｗ（ｎ）と１ステップ前（長い）のパルス幅Ｐｗ（ｎ−１）での最高到達温度の差｛Ｔｍａｘ（ｎ−１）−Ｔｍａｘ（ｎ）｝を算出し、この差をΔＴｍａｘとする。ステップＳ１００では、ΔＴｍａｘと所定の閾値（Ｔｍａｘｔｈ）とを比較する。この所定の閾値は、図７の例で言えば、インク吐出の状態からインク不吐出の状態に変化するパルス幅である０．６９μｓと０．６８μｓとに対応する最高到達温度の差から得られる。

ここで、ΔＴｍａｘ≦Ｔｍａｘｔｈ（即ち、閾値以下）であれば、処理はステップＳ１１０に進み、１ステップ（Ｐｗｓｔｅｐ）長いパルス幅Ｐｗ（ｎ−１）を最小吐出パルス（Ｐｔｈ）として決定する。そして、処理は終了する。これに対して、ΔＴｍａｘ＞Ｔｍａｘｔｈであれば、処理はステップＳ５０に戻り、駆動パルス変数（ｎ）をインクリメントして、最高到達温度の差（ΔＴｍａｘ）が所定の閾値（Ｔｍａｘｔｈ）以下となるまでパルス幅を１ステップづつ短くして判定を繰り返す。

従って以上説明した実施例に従えば、以上のような処理を実行することにより、確実に吐出可能なパルス幅を決定することができる。

また、図１１に示すように、吐出可能なパルス幅、例えば、この図では０．７３〜０．７１μｓより近似式を算出し、パルス幅に関する最高到達温度の２次微分を求め、これに基づいて所定の閾値を超える一つ前のパルスをＰｔｈと設定することもできる。

他にもこの特徴を捉える算出方法を用いてＰｔｈを検知することは可能である。

いずれにせよ求められた最小吐出パルス（Ｐｔｈ）より式（１）を用いて駆動パルスＰｗを求め、これを最適な吐出条件として決定する。ｋは安定駆動に必要な値であり、この実施例ではｋ＝１．１５とした。

Ｐｗ＝ｋ²・Ｐｔｈ 式（１）
なお、本発明に従う記録ヘッドでは、これを使用していく過程でヒータ上に設けられた保護膜が削られていく、或いは、その表面にコゲが付着するなどの経時変化が生じる。この経時変化によりヒータとインク界面の熱的な状況が変わり、最適な駆動条件は初期に設定したものから変化していく。例えば、保護膜が薄くなるとインクへ熱が伝わりやすく、発泡しやすい状態となり、初期に設定した駆動条件で駆動を続けると実質過剰にエネルギーを与え続ける結果となる。このことはヒータ表面温度が過度に上昇することを意味し、保護膜の消耗を加速しヒータの寿命低下を招く。

しかしながら、本発明に従えば、たとえ記録ヘッドの使用期間中であっても最小吐出パルスを容易に設定できるため、記録ヘッドの使用状況に応じて最小吐出パルス（Ｐｔｈ）を再設定し、適切な駆動条件を維持することが可能となる。

Claims (5)

1. 複数のヒータと、前記複数のヒータに対応し前記複数のヒータの近傍に置かれ前記複数のヒータの温度を検出する複数の温度検知素子と、前記複数のヒータに対応して設けられインクを吐出する複数の吐出口とを備えた記録ヘッドにより記録媒体へインクを吐出して記録を行う記録装置であって、
   前記記録ヘッドのヒータに印加するパルスの幅を設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された幅のパルスを前記記録ヘッドのヒータに印加して、前記記録ヘッドのヒータを駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段により前記記録ヘッドのヒータを駆動するパルスの幅に対応して、前記ヒータの温度を温度検知素子により検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された、前記駆動手段により用いられたパルスの幅に対応する前記ヒータの温度の最高到達温度を測定する測定手段と、
   前記設定手段に設定されるパルスの幅を予め定められた小さな値だけ、短くして再設定する再設定手段と、
   前記再設定手段により再設定された幅のパルスを用いて前記記録ヘッドのヒータを前記駆動手段により駆動するように制御し、該制御により駆動された前記記録ヘッドのヒータの温度を前記検出手段により検出するように制御し、該制御により検出された前記ヒータの温度の最高到達温度を前記測定手段により測定するように制御する制御手段と、
   前記再設定手段によるパルスの幅の再設定の前後に測定されたヒータの最高到達温度の差を算出する算出手段と、
   前記最高到達温度の差と予め定められた閾値と比較する比較手段と、
   前記比較手段による比較の結果、前記差が前記予め定められた閾値以下になった場合、前記再設定手段による再設定の前の幅のパルスを最小吐出パルスとして決定する決定手段とを有することを特徴とする記録装置。
2. 前記比較手段による比較の結果、前記差が前記予め定められた閾値より大きい場合、前記再設定手段を動作させて、さらに前記パルスの幅を前記予め定められた小さな値だけ、短くして再設定するよう制御し、前記制御手段による制御を繰り返すように制御する繰り返し制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記測定手段により測定された最高到達温度を格納する記憶手段をさらに有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。
4. 前記予め定められた閾値は、前記パルスの幅を長い方から短い方に前記予め定められた小さな値ずつ変化させることにより、インク吐出が発生した状態からインク不吐出の状態へと変化する前後のパルスの幅とのそれぞれにおいて、前記検出手段により検出された最高到達温度の差から得られることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の記録装置。
5. 複数のヒータと、前記複数のヒータに対応し前記複数のヒータの近傍に置かれ前記複数のヒータの温度を検出する複数の温度検知素子と、前記複数のヒータに対応して設けられインクを吐出する複数の吐出口とを備えた記録ヘッドにより記録媒体へインクを吐出して記録を行う記録装置おける吐出条件の決定方法であって、
   前記記録ヘッドのヒータに印加するパルスの幅を設定する設定工程と、
   前記設定工程において設定された幅のパルスを前記記録ヘッドのヒータに印加して、前記記録ヘッドのヒータを駆動する駆動工程と、
   前記駆動工程における前記記録ヘッドのヒータを駆動するパルスの幅に対応して、前記ヒータの温度を温度検知素子により検出する検出工程と、
   前記検出工程において検出された、前記駆動工程において用いられたパルスの幅に対応する前記ヒータの温度の最高到達温度を測定する測定工程と、
   前記設定工程に設定されたパルスの幅を予め定められた小さな値だけ、短くして再設定する再設定工程と、
   前記再設定工程において再設定された幅のパルスを用いて前記記録ヘッドのヒータを前記駆動工程において駆動するように制御し、該制御により駆動された前記記録ヘッドのヒータの温度を前記検出工程において検出するように制御し、該制御により検出された前記ヒータの温度の最高到達温度を前記測定工程において測定するように制御する制御工程と、
   前記再設定工程によるパルスの幅の再設定の前後に測定されたヒータの最高到達温度の差を算出する算出工程と、
   前記最高到達温度の差と予め定められた閾値と比較する比較工程と、
   前記比較工程における比較の結果、前記差が前記予め定められた閾値以下になった場合、前記再設定工程における再設定の前の幅のパルスを最小吐出パルスとして決定する決定工程とを有することを特徴とする吐出条件の決定方法。

Images