JP2014069311A - Inkjet recording device and service life determination method for recording head - Google Patents

Inkjet recording device and service life determination method for recording head Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately predict and determine a service life of a recording head by obtaining variation of driving conditions of the recording head, in an inkjet recording device.SOLUTION: A difference between a re-measured optimum driving condition and an initial optimum driving condition of the recording head that is used is calculated (S406). Next, it is determined whether or not the difference is equal to or greater than a predetermined threshold value (S407). When the difference is equal to or greater than the threshold value, it is determined that a durable life of the recording head has reached an end, replacement of the recording head is prompted and this processing is ended. A variation amount of the optimum driving condition is obtained in advance when the service life of the recording head ends, and the varying amount is set to the predetermined threshold value. By a determination based on the threshold value, the service life of the recording head is determined and predicted. Thus, the service life of the recording head is accurately predicted and determined.

Description

本発明は、インクジェット記録装置および記録ヘッドの寿命判定方法に関し、詳しくは、インクを吐出する記録ヘッドの寿命を予測する技術に関するものである。   The present invention relates to an inkjet recording apparatus and a recording head lifetime determination method, and more particularly to a technique for predicting the lifetime of a recording head that ejects ink.

従来、インクジェット方式の記録ヘッドの寿命を予測する技術として、特許文献1には、記録ヘッドにおける吐出回数をカウントしその累積カウント値によってその記録ヘッドの寿命を予測、判定することが記載されている。具体的には、あるノズルの累積カウント値が規定回数を超えると、その記録ヘッドの寿命であると判断しヘッド交換をユーザに促すものである。   Conventionally, as a technique for predicting the life of an ink jet recording head, Patent Document 1 describes that the number of ejections in a recording head is counted and the life of the recording head is predicted and determined based on the accumulated count value. . Specifically, when the cumulative count value of a certain nozzle exceeds the specified number of times, it is determined that the life of the recording head is reached, and the user is prompted to replace the head.

特開2007−168296号公報JP 2007-168296 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、記録ヘッドの寿命予測の精度が十分でない場合がある。   However, the technique described in Patent Document 1 may not have sufficient accuracy for predicting the life of the recording head.

電気熱変換素子が発生する熱によってインク中に気泡を生じさせこの気泡の圧力変化によってインクを吐出する方式の記録ヘッドでは、インク吐出に必要な上述の熱エネルギーは、この熱を発生する電気熱変換素子の保護膜の厚さに関係する。すなわち、電気熱変換素子とインクとの間に保護膜を形成することにより、電気熱変換素子に対するインクの影響を排除し素子の断線などを防止することができる。そして、この保護膜の厚みが大きいほど、電気熱変換素子からインクへエネルギーが伝わり難くなることから、その厚さに応じて吐出するためのエネルギーを大きくする必要がある。   In a recording head in which bubbles are generated in the ink by the heat generated by the electrothermal conversion element and the ink is discharged by a change in pressure of the bubbles, the above-described thermal energy required for ink discharge is the electric heat that generates the heat. This is related to the thickness of the protective film of the conversion element. That is, by forming a protective film between the electrothermal conversion element and the ink, it is possible to eliminate the influence of the ink on the electrothermal conversion element and prevent disconnection of the element. And, as the thickness of the protective film increases, it becomes difficult for energy to be transmitted from the electrothermal conversion element to the ink. Therefore, it is necessary to increase the energy for discharging according to the thickness.

一方、この保護膜の厚さは吐出回数に応じて変化する。すなわち、熱によって発生する気泡の生成、消滅に伴う衝撃が吐出に伴って繰り返されて保護膜に作用し、保護膜が削り取られてその厚みが減少することがある。図1は、保護膜の厚さと吐出回数との関係を示す図であり、横軸は累積の吐出回数、縦軸は保護膜厚さを示している。ここで、吐出回数はある1つの電気熱変換素子について吐出のために駆動された回数である。図1において、1−(a)、1−(b)、1−(c)で示す曲線は、この順番で吐出時のエネルギー、つまり電気熱変換素子に加える駆動エネルギーを大きくした場合の、累積の吐出回数と保護膜厚さの関係を示している。この図からわかるように、駆動エネルギーが大きいほど、吐出回数の増加に対する保護膜の厚みの減少が大きくなる。また、駆動エネルギーがどの大きさであっても、保護膜の厚みの変化は吐出回数に応じて線形的に変化するのではなく、特に、吐出回数が多くなるほど急激に減少する。   On the other hand, the thickness of the protective film changes according to the number of ejections. In other words, the impact associated with the generation and disappearance of bubbles generated by heat may be repeated upon ejection to act on the protective film, and the protective film may be scraped off to reduce its thickness. FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the thickness of the protective film and the number of ejections, where the horizontal axis represents the cumulative number of ejections and the vertical axis represents the protective film thickness. Here, the number of times of ejection is the number of times that one electrothermal conversion element is driven for ejection. In FIG. 1, the curves indicated by 1- (a), 1- (b), and 1- (c) are cumulative when the energy at the time of ejection, that is, the driving energy applied to the electrothermal transducer is increased in this order. The relationship between the number of ejections and the protective film thickness is shown. As can be seen from this figure, the greater the drive energy, the greater the reduction in the thickness of the protective film with respect to the increase in the number of ejections. In addition, regardless of the amount of drive energy, the change in the thickness of the protective film does not change linearly according to the number of ejections, but decreases rapidly as the number of ejections increases.

このように、保護膜の厚さは、単純に吐出回数だけでは正確に予測することができず、電気熱変換素子に対する駆動エネルギーの大きさなどの駆動条件によっても左右される。従来のように、吐出回数によって記録ヘッドの寿命を予測する場合には、不正確な予測によって、記録ヘッドの吐出不良によって不良記録物が生成されたり、また、未だ十分に使用できるにもかかわらず記録ヘッドが交換されたり、といった不都合が生じる。換言すれば、本願発明者等は、変化する保護膜の厚さに応じて、そのときの電気熱変換素子の最適な駆動条件が異なることに着眼して本発明をなすに至ったものである。   Thus, the thickness of the protective film cannot be accurately predicted simply by the number of ejections, and depends on driving conditions such as the magnitude of driving energy for the electrothermal transducer. As in the past, when the life of a recording head is predicted based on the number of ejections, an inaccurate prediction may result in a defective recording due to ejection failure of the recording head, or even though it can still be used sufficiently. Inconveniences such as replacement of the recording head occur. In other words, the inventors of the present application have made the present invention by paying attention to the fact that the optimum driving conditions of the electrothermal transducer at that time differ depending on the thickness of the protective film that changes. .

すなわち、本発明は、最適駆動条件の変化を求めることによって記録ヘッドの正確な寿命を予測、判断することができるインクジェット記録装置および記録ヘッドの寿命判定方法を提供することを目的とする。   That is, an object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus and a recording head life determination method capable of predicting and determining an accurate life of a recording head by obtaining a change in optimum driving conditions.

そのために本発明は、電気熱変換素子に電気パルスを印加してインクを吐出する記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置であって、インクを吐出可能な、前記電気熱変換素子に印加する電気パルスの条件である最適駆動条件であって、記録ヘッドの初期の最適駆動条件を第1条件として取得する第1駆動条件取得手段と、記録ヘッドを用いた後の、前記最適駆動条件を第2条件として取得する第2駆動条件取得手段と、前記第1条件の最適駆動条件と前記第2条件の最適駆動条件との差分を求める差分値取得手段と、前記差分が所定の閾値以上か否かを判断し、前記差分が前記閾値以上の場合、当該記録ヘッドが寿命であると判断する判断手段と、を具えたことを特徴とする。   Therefore, the present invention is an ink jet recording apparatus that performs recording using a recording head that discharges ink by applying electric pulses to the electrothermal conversion element, and applies the ink to the electrothermal conversion element that can discharge ink. First driving condition acquisition means for acquiring the initial optimum driving condition of the recording head as the first condition, and the optimum driving condition after using the recording head. A second drive condition acquisition unit that acquires two conditions, a difference value acquisition unit that obtains a difference between the optimal drive condition of the first condition and the optimal drive condition of the second condition, and whether the difference is equal to or greater than a predetermined threshold value And determining means for determining that the recording head is at the end of its life when the difference is equal to or greater than the threshold value.

以上の構成によれば、最適駆動条件の変化を求め、それに基づいて記録ヘッドの正確な寿命を予測、判断することが可能となる。   According to the above configuration, it is possible to obtain a change in the optimum driving condition and to predict and judge an accurate life of the recording head based on the change.

記録ヘッドにおける吐出ヒータの保護膜の厚さと吐出回数との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between the thickness of a protective film of a discharge heater in the recording head and the number of discharges. (a)および(b)は、本発明の一実施形態による、インクジェット記録装置としてのインクジェットプリンタを模式的に示すそれぞれ斜視図および断面図である。1A and 1B are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, schematically showing an ink jet printer as an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2に示したプリンタ1とそのホスト装置であるコンピュータによって構成されるプリントシステムの構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a printing system including the printer 1 illustrated in FIG. 2 and a computer that is a host device thereof. 本発明の第1の実施形態に係る、記録ヘッドにおける電気熱変換素子(吐出ヒータ)の最適駆動条件を求め、これに基づく記録ヘッドの寿命を判定する処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating processing for obtaining an optimum driving condition of an electrothermal conversion element (discharge heater) in a recording head and determining the life of the recording head based on the condition according to the first embodiment of the present invention. 図4に示すステップS401の最適駆動条件判定処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the optimal drive condition determination process of step S401 shown in FIG. 最適駆動条件判定処理における、本実施形態の検査条件を示す図である。It is a figure which shows the test conditions of this embodiment in the optimal drive condition determination process. 本実施形態に係る検査パターンを説明する図である。It is a figure explaining the test | inspection pattern which concerns on this embodiment. (a)、(b)および(c)は、本実施形態に係る検査パターンの読み取り画像を模式的に示す図である。(A), (b) and (c) is a figure which shows typically the read image of the test | inspection pattern which concerns on this embodiment. 上記検査パターンの読み取り結果に基づく、検査条件に対する正常吐出ノズル数の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the number of normal discharge nozzles with respect to inspection conditions based on the reading result of the said inspection pattern. (a)および(b)は、本実施形態に係る最適駆動条件と変化する保護膜厚さとの関係を説明する図である。(A) And (b) is a figure explaining the relationship between the optimal drive condition which concerns on this embodiment, and the protective film thickness which changes. 本発明の第2の実施形態に係る、記録ヘッドにおける電気熱変換素子(吐出ヒータ)の最適駆動条件を求め、これに基づく記録ヘッドの寿命を判定する処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a process for determining an optimum driving condition of an electrothermal transducer (discharge heater) in a recording head and determining the life of the recording head based on the condition according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る、吐出回数に対する最適駆動条件の電圧パルス印加時間の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the voltage pulse application time of the optimal drive condition with respect to the frequency | count of discharge based on the 2nd Embodiment of this invention. 記録ヘッドの初期の最適駆動条件からの差分値と次の再測定タイミングまでの吐出回数との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a difference value from an initial optimum driving condition of a recording head and the number of ejections until the next remeasurement timing.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図において、同一機能を有する要素には同一符号を付してその繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, elements having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.

(第1実施形態)
図2(a)および(b)は、本発明の一実施形態による、インクジェット記録装置としてのインクジェットプリンタ1を模式的に示すそれぞれ斜視図および断面図である。このインクジェットプリンタで通常の記録を行う場合、給紙部4から給紙された記録媒体3が、上下に複数配置された搬送ローラー5の回転により搬送される。この記録媒体3は、図中矢印に示されるように左側から右側へと搬送される。次に、記録ヘッド2による記録を行った後、排紙トレー7に排紙される。なお、記録媒体3は、具体的にはロール紙の形態であり、図ではその一部ののみを示している。
(First embodiment)
2A and 2B are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, schematically showing an inkjet printer 1 as an inkjet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. When normal recording is performed with this ink jet printer, the recording medium 3 fed from the paper feeding unit 4 is transported by the rotation of a plurality of transport rollers 5 arranged above and below. This recording medium 3 is conveyed from the left side to the right side as indicated by the arrows in the figure. Next, after recording by the recording head 2, the paper is discharged onto the paper discharge tray 7. The recording medium 3 is specifically in the form of a roll paper, and only a part of the recording medium 3 is shown in the figure.

本実施形態のインクジェットプリンタでは、その詳細が後述されるように、記録ヘッド2の駆動条件判定処理が行われる。読み取り部6は、その処理において記録される検査パターンの読み取りを行う。本実施形態において、読み取り部6はCCDラインセンサであり、読み取り解像度は1200dpiとする。   In the ink jet printer according to the present embodiment, a driving condition determination process for the recording head 2 is performed as will be described in detail later. The reading unit 6 reads the inspection pattern recorded in the process. In this embodiment, the reading unit 6 is a CCD line sensor, and the reading resolution is 1200 dpi.

図2(b)の、記録媒体の搬送方向(副走査方向)に沿ったインクジェットプリンタ1の断面図に示すように、読み取り部6で読み取られた画像は、図3にて後述する画像処理装置の制御部を構成するCPUが実行する処理によって解析される。本実施形態の記録ヘッド2は、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(ブラック)の4色のインクをそれぞれ吐出する、記録ヘッド2C、2M、2Y、2Kである。これらの記録ヘッドは、搬送される記録媒体の幅にわたってノズルを配列し、これら記録ヘッドに対して記録媒体3が相対的に搬送されて記録動作が行われる、いわゆるフルラインタイプのものである。なお、本実施形態では、C、M、Y、Kの4色のインクを用いるプリンタを例に挙げて説明するが、本発明の適用はこれらのインク色の記録ヘッドに限られるものではなく、淡シアン、淡マゼンタ、淡グレー、レッド、グリーンなど、他のどのような種類のインクを用いた形態であってもよい。   As shown in the cross-sectional view of the ink jet printer 1 along the conveyance direction (sub-scanning direction) of the recording medium in FIG. 2B, the image read by the reading unit 6 is an image processing apparatus described later with reference to FIG. It is analyzed by processing executed by the CPU constituting the control unit. The recording head 2 of the present embodiment is a recording head 2C, 2M, 2Y, or 2K that ejects four colors of ink of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and K (black), respectively. These recording heads are of a so-called full line type in which nozzles are arranged over the width of the recording medium to be conveyed, and the recording medium 3 is conveyed relative to these recording heads to perform a recording operation. In this embodiment, a printer using four colors of C, M, Y, and K will be described as an example. However, the application of the present invention is not limited to a recording head of these ink colors. Any other type of ink such as light cyan, light magenta, light gray, red, and green may be used.

図3は、主に、図2に示したプリンタ1とそのホスト装置であるコンピュータによって構成されるプリントシステムの構成を示すブロック図である。ホストコンピュータ300は、CPU301、ROM302、RAM303、モニタ313(タッチパネルを備えてもよい)を接続するビデオカード204を備える。さらに記憶領域として、ハードディスクドライブやメモリカードなどの記憶装置305を備える。また、マウス、スタイラスおよびタブレットなどのポインティングデバイス306、キーボード307などを接続するUSBやIEEE1394などのシリアルバス用のインターフェース308を備える。さらに、ネットワーク314と接続するネットワークインタフェイスカード(NIC)315を備える。これらの構成はシステムバス309で相互に接続されている。また、インターフェース308には、図2にて上述したプリンタ1、CCDカメラ311、スキャナ312などを接続する。さらに、ディジタルカメラやディジタルビデオなどの光学的に画像データを取得する装置や、磁気ディスク、光ディスク、メモリカードといった可搬型メディアからも画像データを入力することができる。入力される画像データは、画像ファイルに含まれた形態とすることができる。   FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a printing system mainly composed of the printer 1 shown in FIG. 2 and a computer which is a host device thereof. The host computer 300 includes a video card 204 to which a CPU 301, a ROM 302, a RAM 303, and a monitor 313 (which may include a touch panel) are connected. Furthermore, a storage device 305 such as a hard disk drive or a memory card is provided as a storage area. In addition, a pointing device 306 such as a mouse, a stylus, and a tablet, and an interface 308 for a serial bus such as a USB and IEEE1394 for connecting a keyboard 307 and the like are provided. Furthermore, a network interface card (NIC) 315 connected to the network 314 is provided. These components are connected to each other via a system bus 309. Further, the printer 1, the CCD camera 311, the scanner 312 and the like described above with reference to FIG. Furthermore, image data can also be input from a device that optically acquires image data such as a digital camera or digital video, or a portable medium such as a magnetic disk, an optical disk, or a memory card. The input image data can be in a form included in an image file.

CPU301は、ROM302または記憶装置305に格納されたプログラム(図4などで後述する処理のプログラムを含む)をワークメモリであるRAM303にロードしてそのプログラムを実行する。そして、CPU301は、プログラムに従いシステムバス309を介して上記の各構成を制御することにより、そのプログラムの機能を実現する。さらに、これらのROM302、RAM303のメモリや記憶装置305など記憶デバイスには、後述する、記録ヘッドの最適な駆動条件に関する情報を記憶することができる。この情報は、駆動条件を示す情報であればどのような情報であってもよい。   The CPU 301 loads a program stored in the ROM 302 or the storage device 305 (including a processing program described later in FIG. 4 and the like) into the RAM 303 as a work memory, and executes the program. The CPU 301 realizes the function of the program by controlling each of the above components via the system bus 309 according to the program. Further, in the storage devices such as the memories of the ROM 302 and RAM 303 and the storage device 305, information related to the optimum driving conditions of the recording head, which will be described later, can be stored. This information may be any information as long as it is information indicating a driving condition.

なお、本実施形態では、図4等で後述する、記録ヘッドの寿命判定に関する処理をホスト装置300において行うものとしているが、本発明の適用はこの形態に限られない。例えば、プリンタ310において、以下で説明する寿命判定に関する処理の全部または一部が行われてもよい。一部が行われる形態では、その他の処理を例えばホスト装置300において行うことができる。   In the present embodiment, processing related to the print head life determination, which will be described later with reference to FIG. 4 and the like, is performed in the host apparatus 300, but the application of the present invention is not limited to this form. For example, the printer 310 may perform all or part of the processing related to life determination described below. In a form in which a part is performed, other processing can be performed in the host device 300, for example.

図4は、本発明の一実施形態に係る、記録ヘッドにおける電気熱変換素子(吐出ヒータ)の最適駆動条件を求め、これに基づく記録ヘッドの寿命を判定する処理を示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing a process for determining the optimum driving condition of the electrothermal conversion element (discharge heater) in the print head and determining the life of the print head based on the optimum drive condition according to the embodiment of the present invention.

本処理は、新しい記録ヘッドを装着したときに行われる処理であり、ステップS401で、新しい記録ヘッド装着時の処理として検査パターンの記録を行い、このパターンの読み取り結果に基づいて新しい記録ヘッドの最適駆動条件(第1条件)を取得する(第1駆動条件取得)。そして、ステップS402で、算出された初期の最適駆動条件情報を所定のメモリに格納する。なお、本処理は、通常の記録処理の起動時に行われてもよい。すなわち、記録処理を起動するときに、装着されている記録ヘッドが新たに装着されたものか否かを、例えば、その記録ヘッドに設けられたメモリに格納された所定の情報を読み取って判断する。そして、新たに装着された記録ヘッドの場合、先ず、以下で説明するステップS401、S402の処理を行う。新たに装着された記録ヘッドでない場合は、ステップS401、S402の処理をスキップして、同じく以下で説明するステップS403以降の処理を行う。   This process is performed when a new recording head is mounted. In step S401, an inspection pattern is recorded as a process when the new recording head is mounted, and the optimum of the new recording head is determined based on the read result of this pattern. A drive condition (first condition) is acquired (first drive condition acquisition). In step S402, the calculated initial optimum driving condition information is stored in a predetermined memory. Note that this process may be performed at the time of starting the normal recording process. That is, when the recording process is started, whether or not the mounted recording head is newly mounted is determined by, for example, reading predetermined information stored in a memory provided in the recording head. . In the case of a newly mounted recording head, first, processing in steps S401 and S402 described below is performed. If it is not a newly mounted recording head, the processes in steps S401 and S402 are skipped, and the processes in and after step S403 described below are performed.

先ず、ステップS401で求める最適駆動条件およびその検出方法の概要について説明する。   First, the outline of the optimum drive condition obtained in step S401 and its detection method will be described.

吐出ヒータ(電気熱変換素子)に電気パルスを印加してインクに気泡を発生させてインクを吐出する方式の記録ヘッドでは、印加する電圧パルスのエネルギー(以下、駆動エネルギーともいう)が低すぎると正常に吐出を行うことができず、吐出不良となる。逆に、駆動エネルギーが高すぎると、必要以上の余分なエネルギーを吐出ヒータに作用させることになり、吐出ヒータの寿命に悪影響を与える。つまり、最適駆動条件は、確実にインクを吐出可能であり、また、吐出ヒータに余分なエネルギーを与えないような、閾値となる駆動エネルギーまたはこの閾値駆動エネルギーに安全係数をかけて得られる値である。なお、実際の記録時には、吐出を行う上での安全係数として、閾値駆動エネルギーにマージンを持たせた条件で駆動する。これは、連続運転中のプリンタの状態変化など追従しきれない誤差が生じた場合に、閾値駆動エネルギーでは吐出不良が生じてしまうためである。本実施形態は、閾値駆動エネルギーに1割の安全係数をかけたものを駆動エネルギーとする。   In a recording head that discharges ink by applying electric pulses to a discharge heater (electrothermal conversion element) to generate bubbles in the ink, the energy of the applied voltage pulse (hereinafter also referred to as drive energy) is too low. The ejection cannot be performed normally, resulting in ejection failure. On the other hand, if the drive energy is too high, excessive energy more than necessary is applied to the discharge heater, which adversely affects the life of the discharge heater. In other words, the optimum driving condition is a threshold driving energy or a value obtained by multiplying this threshold driving energy by a safety factor so that ink can be reliably ejected and no extra energy is given to the ejection heater. is there. In actual recording, driving is performed under a condition in which a threshold driving energy has a margin as a safety factor for performing ejection. This is because, when an error that cannot be followed, such as a change in the state of the printer during continuous operation, occurs, ejection failure occurs with the threshold drive energy. In the present embodiment, driving energy is obtained by multiplying the threshold driving energy by 10% of a safety factor.

次に、最適駆動条件の検出方法について説明する。記録ヘッドは、そのノズルごとに設けられた吐出ヒータに電圧を印可してインク吐出を行う。しかし、吐出ヒータの製造公差、記録装置本体の電源公差、電源と吐出ヒータ間の配線抵抗などのばらつきが存在するため、吐出ヒータごとに最適な駆動条件を設定することが望ましい。ここで駆動条件の設定は、上述したように吐出ヒータに与える駆動エネルギー、つまり印可するパルスの電圧値またはその印可時間を設定することによって行う。本実施形態では、電圧パルスの印可時間を異ならせた複数の条件でテストパターンの記録を行い、その読み取り結果に基づき、最適駆動条件としての閾値駆動エネルギーの検出を行う。   Next, a method for detecting the optimum driving condition will be described. The recording head discharges ink by applying a voltage to a discharge heater provided for each nozzle. However, since there are variations in the manufacturing tolerance of the discharge heater, the power supply tolerance of the recording apparatus main body, the wiring resistance between the power supply and the discharge heater, it is desirable to set an optimum driving condition for each discharge heater. Here, the drive condition is set by setting the drive energy applied to the discharge heater, that is, the voltage value of the pulse to be applied or the application time thereof as described above. In this embodiment, a test pattern is recorded under a plurality of conditions with different application times of voltage pulses, and threshold drive energy as an optimum drive condition is detected based on the read result.

図5は、ステップS401(図4)の最適駆動条件判定処理の詳細を示すフローチャートである。最初に、ステップS501で、検査条件の設定を行う。検査条件は、上述したように、電気熱変換素子に対する電圧パルスの印加時間である。   FIG. 5 is a flowchart showing details of the optimum drive condition determination process in step S401 (FIG. 4). First, in step S501, inspection conditions are set. As described above, the inspection condition is the application time of the voltage pulse to the electrothermal transducer.

図6は、本実施形態の検査条件を示す図である。電圧パルスの電圧は一定とし印加時間を変更する、本実施形態のプリンタの駆動制御に対応させて、検査条件を印加時間とする。図6に示すように、検査条件として、電圧値を24Vの一定とし、印加時間を少しずつ短くした、10個の検査条件を設定する。   FIG. 6 is a diagram showing the inspection conditions of the present embodiment. The inspection condition is set as the application time corresponding to the drive control of the printer of this embodiment in which the voltage pulse voltage is constant and the application time is changed. As shown in FIG. 6, ten inspection conditions are set as inspection conditions, in which the voltage value is constant at 24 V and the application time is gradually shortened.

このように、本実施形態では、徐々に印加時間を短くする、つまりエネルギーを下げていく過程で、閾値駆動エネルギーを検出する。これは、インクジェット方式の記録装置では、吐出しない時間があるとインクが乾燥、固着し吐出し難くなることから、エネルギーが大きくなる長い印加時間から検査条件を順次変えて行くようにしている。なお、検査パターン記録前に、記録に関与しないインク吐出である予備吐出動作を行うことによりこのようなインクの乾燥、固着という問題を回避することもできる。本発明は、どのような検査条件の設定でも適用できることは言うまでもない。   As described above, in this embodiment, the threshold driving energy is detected in the process of gradually shortening the application time, that is, decreasing the energy. This is because, in an ink jet recording apparatus, if there is a non-ejection time, the ink dries, adheres, and is difficult to eject. Therefore, the inspection conditions are changed sequentially from a long application time when the energy increases. It is possible to avoid such a problem of drying and fixing of ink by performing a preliminary discharge operation which is an ink discharge not related to the recording before the test pattern recording. Needless to say, the present invention can be applied to any inspection condition setting.

また、検査条件を順次変えて吐出する閾値駆動エネルギーを検出するうえで、記録装置のおかれている温度は比較的重要である。温度が異なるとインクの粘性などが異なり、吐出に必要となる閾値駆動エネルギーが異なるからである。記録装置の環境温度が大きく変動する可能性がある場合は、これを考慮して、標準的な環境温度と検査する際の環境温度との差分を検出し、その差分量を基に検査するエネルギーへの換算処理を行うこともできる。   Further, the temperature at which the printing apparatus is placed is relatively important in detecting threshold drive energy to be ejected by sequentially changing the inspection conditions. This is because when the temperature is different, the viscosity of the ink is different, and the threshold drive energy required for ejection is different. When there is a possibility that the environmental temperature of the recording device may fluctuate greatly, taking this into consideration, the difference between the standard environmental temperature and the environmental temperature at the time of inspection is detected, and the energy to be inspected based on the difference amount Conversion processing can also be performed.

次に、ステップS502で、検査パターンの記録を行う。すなわち、ステップS501で設定された10個の検査条件に対応したそれぞれの検査パターンの記録を行う。この検査パターンは、上述したように、1ページ分の記録が終了した後、次のページに記録される。   Next, in step S502, an inspection pattern is recorded. That is, each inspection pattern corresponding to the ten inspection conditions set in step S501 is recorded. As described above, this inspection pattern is recorded on the next page after the recording for one page is completed.

図7は、本実施形態に係る検査パターンを説明する図であり、具体的には、検査の対象となる記録ヘッドにおけるノズル配列と、記録媒体上に記録する検査パターンとの関係を示している。図7において、記録ヘッド701は、本実施形態の1つのインク色の記録ヘッドにおける、千鳥状配置の複数のチップのノズル配列を、図示および説明を簡略化するために、4つのノズル列A〜Dそれぞれを1列のノズル列として示したものである。それぞれのノズル列において、個々のノズルは、図において左側から0Seg、1Seg、・・・、として特定される。なお、図7は、図示の簡略化のため1つのノズル列が24個のノズルからなるものとして示している。   FIG. 7 is a diagram for explaining the inspection pattern according to the present embodiment, and specifically shows the relationship between the nozzle arrangement in the recording head to be inspected and the inspection pattern recorded on the recording medium. . In FIG. 7, a recording head 701 includes four nozzle arrays A to 4 in order to simplify the illustration and description of the nozzle arrangement of a plurality of chips in a staggered arrangement in one ink color recording head of this embodiment. Each D is shown as a single nozzle row. In each nozzle row, individual nozzles are specified as 0 Seg, 1 Seg,. FIG. 7 shows that one nozzle row is composed of 24 nozzles for simplification of illustration.

記録媒体702は、記録ヘッド701に対して図中矢印方向に搬送され、この搬送の間に、記録ヘッド701から、パターンに応じた記録データに基づいてインクが吐出されることにより、同図に示すような検査パターンが記録される。すなわち、検査パターンは、記録媒体においてその搬送方向下流側から、ノズル列A、ノズル列B、ノズル列C、ノズル列Dの検査パターンが配置されるように記録される。そして、各ノズル列の検査パターンは、最初に0、4、8、12、16、20Segのノズルからインクを吐出し、次に、1、5、・・・、21Segノズルからインクを吐出するような、4つごとのノズルの集合を同じタイミングで吐出するパターンとする。これにより、個々のノズルの吐出不良を判定し易くすることができる。   The recording medium 702 is conveyed with respect to the recording head 701 in the direction of the arrow in the figure, and during this conveyance, ink is ejected from the recording head 701 based on the recording data corresponding to the pattern, so that FIG. An inspection pattern as shown is recorded. That is, the inspection pattern is recorded so that the inspection patterns of the nozzle row A, the nozzle row B, the nozzle row C, and the nozzle row D are arranged on the recording medium from the downstream side in the transport direction. The inspection pattern of each nozzle row is such that ink is first ejected from nozzles of 0, 4, 8, 12, 16, 20 Seg, and then ink is ejected from 1, 5,..., 21 Seg nozzles. Further, a set of every four nozzles is a pattern for discharging at the same timing. Thereby, it is possible to easily determine the ejection failure of each nozzle.

以上説明した、1つの検査単位である検査パターンを、ステップS501で決定された10個の検査条件それぞれについて記録する。また、この10個の検査条件に対応したパターンを4つのインク色の記録ヘッドそれぞれについて記録する。   The inspection pattern which is one inspection unit described above is recorded for each of the ten inspection conditions determined in step S501. Also, patterns corresponding to the ten inspection conditions are recorded for each of the four ink color recording heads.

再び図5を参照すると、次のステップS503で、ステップS501で定めた10個の検査条件のパターンの記録が終了したか否かを判定する。また、この10個の検査条件に対応したパターンを4つのインク色の記録ヘッド総てについての記録が終了したか否かも判断する。総てのパターンの記録が終了すると、ステップS504で、読み取り部6による、記録したパターンの読み取りを行う。そして、ステップS505で、CPU301は、読み取られた検査パターンの読み取り画像について解析処理を実行する。   Referring to FIG. 5 again, in the next step S503, it is determined whether or not the recording of the 10 inspection condition patterns defined in step S501 is completed. In addition, it is also determined whether or not the recording corresponding to the ten inspection conditions has been completed for all the recording heads of the four ink colors. When all the patterns have been recorded, the recorded pattern is read by the reading unit 6 in step S504. In step S505, the CPU 301 executes an analysis process on the read image of the read inspection pattern.

図8(a)、(b)および(c)は、本実施形態に係る検査パターンの読み取り画像を模式的に示す図であり、(a)、(b)、(c)は、異なる検査条件で記録した検査パターンの読み取り画像である。具体的には、(a)、(b)、(c)は、図6に示す検査条件1、5、10にそれぞれ対応する。図8(a)に示す検査条件1は、印加時間が1.20μsecで、比較的大きなエネルギーが投入されることから、この時点の各ノズルの経年変化にかかわらず総てのノズルが正常に吐出している。図8(b)に示す検査条件5は、印加時間が1.00μsecで、少し投入エネルギーが少なくなり、ノズルの経年変化によっては正常に吐出されないノズルが少し存在している。ここでの吐出していないノズルとは、例えば図8(b)左下部分に黒く囲ったノズルのように、本来吐出されるべきであるはずなのに、吐出されず、パターンが記録されていない状態のことを指す。さらに、図8(c)に示す検査条件10では、印加時間が0.75μsecで、投入エネルギーが少なくなって正常に吐出しているノズルは極めて少なく、この時点の各ノズルの経年変化によってほとんどのノズルが吐出不良となっている。   FIGS. 8A, 8B, and 8C are diagrams schematically showing read images of the inspection pattern according to the present embodiment. FIGS. 8A, 8B, and 8C are different inspection conditions. It is a read image of the inspection pattern recorded in step (b). Specifically, (a), (b), and (c) correspond to the inspection conditions 1, 5, and 10 shown in FIG. In the inspection condition 1 shown in FIG. 8A, since the application time is 1.20 μsec and relatively large energy is input, all nozzles are ejected normally regardless of the secular change of each nozzle at this time. doing. In the inspection condition 5 shown in FIG. 8B, the application time is 1.00 μsec, the input energy is slightly reduced, and there are some nozzles that are not normally ejected depending on the aging of the nozzles. The nozzle that is not ejected here is, for example, a nozzle surrounded by black in the lower left part of FIG. 8B, which should be ejected originally, but is not ejected, and no pattern is recorded. Refers to that. Further, in the inspection condition 10 shown in FIG. 8C, the application time is 0.75 μsec, the input energy is reduced, and the number of nozzles that are normally discharged is very small. The nozzle is defective.

図9は、以上説明した検査パターンの読み取り結果に基づく、検査条件に対する正常吐出ノズル数の関係を示す図であり、横軸は検査条件の番号を示し、縦軸は正常吐出ノズルの数を示している。検査条件1〜4までは、各ノズルの電気熱変換体(吐出ヒータ)に付与するエネルギーが足りているため、総てのノズルが正常に吐出する。しかし、検査条件5から付与するエネルギーが徐々に少なくなることから、その時点のノズルの経年変化に応じて吐出不良のノズルの数が多くなる。   FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship of the number of normal ejection nozzles with respect to the inspection conditions based on the inspection pattern reading result described above, in which the horizontal axis indicates the number of inspection conditions, and the vertical axis indicates the number of normal ejection nozzles. ing. In the inspection conditions 1 to 4, all the nozzles discharge normally because there is sufficient energy to be applied to the electrothermal transducers (discharge heaters) of each nozzle. However, since the energy applied from the inspection condition 5 gradually decreases, the number of defective nozzles increases according to the aging of the nozzles at that time.

以上の解析に基づき、その時点で各ノズルに生じている、膜圧の変化に対応した、閾値駆動エネルギーは、検査条件4に対応した、24V、1.05μsecの駆動条件であると判断する。そして、実際の駆動条件は、電圧に1割の安全係数、すなわち、1.1をかけて、26V、1.05μsecとしこれを最適駆動条件とする。すなわち、以上説明したステップS401の処理は、駆動条件を記録ヘッドにおける保護膜の変化に起因した吐出不良を生じない駆動条件に設定する駆動条件設定処理を構成する。   Based on the above analysis, it is determined that the threshold driving energy corresponding to the change in the film pressure occurring in each nozzle at that time is the driving condition of 24 V, 1.05 μsec corresponding to the inspection condition 4. The actual driving condition is obtained by multiplying the voltage by 10% of a safety factor, that is, 1.1, to be 26 V, 1.05 μsec, which is the optimum driving condition. That is, the process in step S401 described above constitutes a drive condition setting process in which the drive condition is set to a drive condition that does not cause a discharge failure due to a change in the protective film in the recording head.

なお、本実施形態では、安全係数は約1割とし、電圧に対して補正を行っている。しかし、安全係数は装置の想定される誤差などによって算出される値であり、どのように設定してもよいことは言うまでもない。また、電圧値でなく印加時間に安全係数をかけてもよい。また、本実施形態の解析では、付与するエネルギーの要因を除いて総てのノズルが正常に吐出することを前提としている。しかし、実際にはノズル中に紙粉などのゴミが混入することにより、付与するエネルギーにかかわらず吐出不良となる可能性もある。そのような場合には、検査条件1を基準とし、この条件1の時点で既に吐出不良となっているノズルは閾値エネルギーの判定時に除外するようにすることもできる。また、1つのノズルでも正常に吐出しなくなった時点で閾値エネルギーを決定する処理とする場合は、記録中の偶発的に紙粉混入などによって発生する不良吐出に対応できないおそれがある。そのような場合においては、判定時に複数の所定数のノズルが正常に吐出しなくなった時点で閾値エネルギーを決定する条件を追加するようにしてもよい。さらに、最適な駆動条件算出方法は、本実施形態のように実際に記録し検査する形態以外に、例えば、電流量を検出する、カメラなどの観察装置で紙面に記録しないで吐出を判定する、といった方法であってもよい。要は、最適な駆動条件算出方法として、どのような算出方法を用いようとも本発明が適応可能であることは言うまでもない。   In this embodiment, the safety factor is about 10%, and the voltage is corrected. However, it goes without saying that the safety factor is a value calculated based on an assumed error of the apparatus and may be set in any manner. Further, a safety factor may be applied to the application time instead of the voltage value. In the analysis of the present embodiment, it is assumed that all nozzles discharge normally except for the energy factor to be applied. However, in reality, dust such as paper dust may be mixed in the nozzle, which may cause ejection failure regardless of the applied energy. In such a case, the inspection condition 1 is used as a reference, and nozzles that have already failed to discharge at the time of the condition 1 may be excluded when determining the threshold energy. Further, when the threshold energy is determined at the time when even one nozzle is not ejected normally, there is a possibility that defective ejection caused by accidental paper dust mixing during recording cannot be handled. In such a case, a condition for determining the threshold energy may be added when a predetermined number of nozzles are not normally ejected at the time of determination. Furthermore, the optimal driving condition calculation method is, for example, to detect the amount of current without recording on the paper surface by an observation device such as a camera, in addition to the form of actually recording and inspecting as in the present embodiment, It may be a method. In short, it goes without saying that the present invention can be applied to whatever calculation method is used as the optimum driving condition calculation method.

再び図4を参照すると、次のステップS402で、ステップS401で算出された初期の最適駆動条件情報を所定のメモリに格納する。なお、駆動条件情報はどのような形式で記憶してもよい。本実施形態では、各吐出ヒータの電圧パルスの印可時間そのものを記録する。しかし、例えば、予め公差で製造されうるヒータの特性ごとにランクを定義しておき、測定された結果をランク情報として記憶してもよい。どのような方法を用いようとも本発明の効果が得られるのは言うまでもない。このように、駆動条件を記憶する機能を有することにより、いつでもその駆動条件を取りだすことができる。例えば、記録装置の電源が切られた場合においても、次回の電源投入時に記憶されている情報を読み取り、再度駆動条件を適正に設定することができる。   Referring to FIG. 4 again, in the next step S402, the initial optimum drive condition information calculated in step S401 is stored in a predetermined memory. The driving condition information may be stored in any format. In this embodiment, the application time itself of the voltage pulse of each discharge heater is recorded. However, for example, a rank may be defined for each characteristic of a heater that can be manufactured with tolerances, and the measured result may be stored as rank information. It goes without saying that the effect of the present invention can be obtained no matter what method is used. Thus, by having a function of storing the driving conditions, the driving conditions can be taken out at any time. For example, even when the power of the recording apparatus is turned off, the information stored at the next power-on can be read, and the driving conditions can be set appropriately again.

次に、ステップS403で、ステップS401で算出された最適駆動条件(最適印加時間)に基づいて通常記録を行う。なお、この記録の際には、ノズルごとに吐出回数をカウントする。後述するように、装着されている記録ヘッドが寿命であると判断されるまでに、所定の間隔で最適駆動条件を再測定する。そして、記録の際は、そのように再測定された最新の最適駆動条件を記録ヘッドの駆動に適用する。   Next, in step S403, normal recording is performed based on the optimum drive condition (optimum application time) calculated in step S401. In this recording, the number of ejections is counted for each nozzle. As will be described later, the optimum driving condition is remeasured at a predetermined interval until it is determined that the mounted recording head has a lifetime. Then, at the time of recording, the latest optimum driving condition remeasured as described above is applied to the driving of the recording head.

次に、ステップS404では、駆動条件の再測定タイミングか否かの判定を行う。再測定タイミングに達した場合は、ステップS405に進み、再測定タイミングに達しない場合はステップS404に戻って通常記録を行う。   Next, in step S404, it is determined whether or not it is the remeasurement timing of the driving condition. When the remeasurement timing is reached, the process proceeds to step S405. When the remeasurement timing is not reached, the process returns to step S404 to perform normal recording.

図10(a)および(b)は、本実施形態に係る最適駆動条件と変化する保護膜厚さとの関係を説明する図である。インクジェット式記録装置では、前述したように、電圧パルスを印加する電気熱変換素子(吐出ヒータ)とインクとの間に保護膜を設けることにより、電気熱変換素子の破損などを防止するようにしている。そして、その保護膜の厚さが大きいほど、電気熱変換素子からインクへとエネルギーが伝わり難くなり、その結果吐出するためには大きなエネルギーを必要とする。つまり、図10(a)に示すように、電気熱変換素子の保護膜厚さが大きくなるにつれ、最適駆動条件としての電圧パルスの印加時間も増加する。一方、電気熱変換素子が発熱してインクを吐出させる際には、発生した気泡の消泡時に作用するストレス(キャビテーション)によって保護膜が徐々に削られる。このため、図10(b)に示すように、累積の吐出回数が増加するにつれて保護膜の厚さが小さくなる傾向にある。そして、このように保護膜厚さが減少した場合には、図10(a)からも分かるように、最適の印加時間は減少する。   FIGS. 10A and 10B are diagrams for explaining the relationship between the optimum driving condition and the changed protective film thickness according to the present embodiment. In the ink jet recording apparatus, as described above, a protective film is provided between the electrothermal conversion element (discharge heater) that applies the voltage pulse and the ink so as to prevent the electrothermal conversion element from being damaged. Yes. The greater the thickness of the protective film, the more difficult the energy is transferred from the electrothermal conversion element to the ink. As a result, a large amount of energy is required for ejection. That is, as shown in FIG. 10A, as the protective film thickness of the electrothermal transducer increases, the voltage pulse application time as the optimum driving condition also increases. On the other hand, when the electrothermal conversion element generates heat and ejects ink, the protective film is gradually scraped by stress (cavitation) that acts when the generated bubbles disappear. For this reason, as shown in FIG. 10B, the thickness of the protective film tends to decrease as the cumulative number of ejections increases. When the protective film thickness is reduced in this way, the optimum application time decreases as can be seen from FIG.

このように、最適駆動条件は、変化する保護膜の厚みに応じて設定することが望ましい。しかし、保護膜厚みの有意の変化がありそれに応じた頻度で最適駆動条件を設定することは、装置を使用する上で現実的ではない。このため、本実施形態では、設定した最適駆動条件に係る電圧パルスを、次の最適駆動条件の設定タイミングまで用いる。本実施形態の再測定タイミングは、吐出ヒータごとに吐出回数をカウントし、いずれかの吐出回数が所定の閾値を超えた場合に再測定タイミングに達したと判断する。具体的には、本実施形態では、所定の吐出回数をカウントするごとに最適駆動条件の再測定タイミングであると判断して、最適駆動条件(第2条件)を再設定する(第2駆動条件取得)。   Thus, it is desirable to set the optimum driving condition according to the thickness of the protective film that changes. However, there is a significant change in the thickness of the protective film, and it is not practical to use the apparatus to set the optimum driving condition at a frequency corresponding to the change. For this reason, in this embodiment, the voltage pulse related to the set optimum drive condition is used until the next optimum drive condition setting timing. In the remeasurement timing of the present embodiment, the number of discharges is counted for each discharge heater, and it is determined that the remeasurement timing has been reached when any of the discharge times exceeds a predetermined threshold. Specifically, in this embodiment, every time a predetermined number of ejections is counted, it is determined that it is the remeasurement timing of the optimum drive condition, and the optimum drive condition (second condition) is reset (second drive condition). Acquisition).

なお、本実施形態では、吐出回数を基準として再測定タイミングを定めるものとしているが、保護膜の厚さに影響を与える要因として、保護膜とインクとの接触時間、つまりインクを装着している時間(装着時間)もある。これは、インクと保護膜との間で化学反応が生じ、保護膜表面の組成が変化するためである。従って、吐出回数の代わりに保護膜とインクとの接触時間をカウントし、これを基準とした再測定タイミングであってもよい。また、吐出回数と接触時間との両方を再測定タイミングの基準としてもよい。どのような基準を用いて再測定タイミングを定めてもよいことはもちろんである。また、再測定タイミングは様々な条件によって変動する可能性があるものである。例えばインク種類のインク物性、記録装置の設置温度等によって変化する可能性がある。そのような場合においては、変化量をあらかじめ把握しておき、判定時の閾値条件を変更することにより、より最適なタイミングにて再測定を行うことが可能となる。   In this embodiment, the remeasurement timing is determined based on the number of ejections, but the contact time between the protective film and the ink, that is, the ink is attached as a factor affecting the thickness of the protective film. There is also time (wearing time). This is because a chemical reaction occurs between the ink and the protective film, and the composition of the protective film surface changes. Therefore, the contact time between the protective film and the ink may be counted instead of the number of ejections, and the remeasurement timing may be based on this. Further, both the number of ejections and the contact time may be used as a reference for the remeasurement timing. Of course, the remeasurement timing may be determined using any standard. The remeasurement timing may vary depending on various conditions. For example, it may change depending on the ink physical properties of the ink type, the installation temperature of the recording apparatus, and the like. In such a case, re-measurement can be performed at a more optimal timing by grasping the amount of change in advance and changing the threshold condition at the time of determination.

ステップS404では、以上説明したように、再測定タイミングか否かを吐出回数のカウント値によって判断する。そして、再測定のタイミングである場合は、ステップS405で最適駆動条件の再測定を行う。測定の詳細は、ステップS402にて説明したものであり、その説明は省略する。なお、本実施形態では、最適駆動条件としての電圧パルスの印可時間は上書きすることなく履歴として保存する。しかし、メモリ容量などに制限がある場合は、ヘッド初期状態は上書き禁止とし、再測定結果は随時更新するようにしてもよい。   In step S404, as described above, it is determined based on the count value of the number of ejections whether or not it is a remeasurement timing. If it is time to remeasure, the optimum drive condition is remeasured in step S405. Details of the measurement have been described in step S402, and a description thereof will be omitted. In this embodiment, the voltage pulse application time as the optimum driving condition is stored as a history without being overwritten. However, when the memory capacity is limited, the head initial state may be overwritten and the remeasurement result may be updated as needed.

次に、ステップS406で、ステップS405で再測定した最適駆動条件と、ステップS402で記憶した、用いている記録ヘッドの初期の最適駆動条件との差分を算出する(差分値取得)。具体的には、初期の電圧パルスの最適印加時間と、再測定で得られた最適印加時間との差分を求める。次に、ステップS407で、上記差分が所定の閾値以上か否かを判断する。閾値以上の場合は、記録ヘッドが耐久寿命に到達したと判断し、記録ヘッド交換を促し、本処理を終了する。すなわち、記録ヘッドが寿命である場合の最適駆動条件の変化量を予め求めておき、その変化量を上記所定の閾値とすることにより、この閾値を基準として判断によって、記録ヘッドの寿命を判断、予測することができる。閾値以下と判断した場合は、ステップS403以降の処理を繰り返す。なお、通常記録を行う際の駆動条件は、最新の最適駆動条件の再測定で求めた駆動条件を用いる。これにより、記録ヘッドの正確な寿命を予測、判断することが可能となる。   Next, in step S406, the difference between the optimum driving condition remeasured in step S405 and the initial optimum driving condition of the used recording head stored in step S402 is calculated (difference value acquisition). Specifically, the difference between the optimum application time of the initial voltage pulse and the optimum application time obtained by re-measurement is obtained. In step S407, it is determined whether the difference is equal to or greater than a predetermined threshold. If it is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the recording head has reached the end of its useful life, prompts the user to replace the recording head, and ends the process. That is, by determining in advance the amount of change in the optimum driving condition when the recording head is at the end of life and setting the amount of change as the predetermined threshold, the life of the recording head is determined by judgment based on this threshold. Can be predicted. If it is determined that the threshold value is not more than the threshold value, the processes after step S403 are repeated. Note that the drive conditions obtained by re-measurement of the latest optimum drive conditions are used as the drive conditions for normal recording. As a result, it is possible to predict and judge an accurate life of the recording head.

なお、差分が規定値以上の場合において、ヘッド交換を促すのは、保護膜が薄くなりヘッドが壊れる可能性が高い為である、しかし、インクによって物性は異なるものであり、例えば吐出時に保護膜にあまりダメージを与えないようなインク種も考えられる。そのようなインクの場合は、保護膜が薄くなって使用しても壊れる可能性が低いと考えられる。従って、インク種類やインク物性によってヘッド交換を促すための閾値を変動させることにより、さらに好適な寿命管理を行うことができる。   In the case where the difference is equal to or greater than the specified value, the replacement of the head is promoted because the protective film is thin and there is a high possibility that the head will be broken. There are also ink types that do not cause much damage. In the case of such an ink, it is considered that there is a low possibility that the ink will be broken even if it is used with a thin protective film. Therefore, more suitable life management can be performed by changing the threshold value for prompting head replacement depending on the ink type and ink physical properties.

また、ステップS404にて駆動条件再測定を行うか否かを判断するタイミングについては様々な形態が考えられる。例えば再測定タイミングを厳密にしたい場合は、記録中に常時吐出回数のカウント数監視を行い、閾値を超えたタイミングで即座に記録を停止し駆動条件を再測定することができる。また、記録作業の区切りが良いタイミングでユーザが検出処理を開始する。または装置運転中の稼働率を優先し、毎日電源オン、もしくは電源オフのタイミングにて判断処理を行い、駆動条件の再測定を行う形態が考えられる。これらのタイミングを、ユーザが選択、設定できる機能を有することもでき、さらに好適な記録ヘッドの寿命管理を行うことができる。   Various forms of timing for determining whether or not to remeasure the driving condition in step S404 can be considered. For example, when it is desired to make the remeasurement timing strict, it is possible to constantly monitor the number of ejections during recording, and to immediately stop the recording at a timing exceeding the threshold and remeasure the drive condition. In addition, the user starts the detection process at the timing when the recording work is separated. Alternatively, it may be possible to prioritize the operating rate during the operation of the apparatus, to perform determination processing at the power-on or power-off timing every day, and to remeasure the driving conditions. It is also possible to have a function that allows the user to select and set these timings, and it is possible to more suitably manage the life of the recording head.

また、本実施形態は、記録ヘッド内に複数ノズルが存在する場合においても、共通の駆動条件で記録を行う系に関するものである。しかし、本発明がヘッド内を共通の駆動条件で記録する系に制限されないのは言うまでもないことである。ノズル列ごと、もしくはノズルごとなど個別に駆動条件を設定してもよい。また、システムの処理負荷を考え、ユーザが選択できるようにしてもよい。   The present embodiment also relates to a system that performs recording under common driving conditions even when a plurality of nozzles are present in the recording head. However, it goes without saying that the present invention is not limited to a system for recording in the head under a common driving condition. The driving conditions may be set individually for each nozzle row or each nozzle. Further, the user may be able to select the system in consideration of the processing load of the system.

さらに、記録ヘッド内を共通の駆動条件で駆動する系においては、ヘッド内における吐出閾値エネルギーが問題になる可能性もある。ここでは、ヘッド内において閾値エネルギーが低いノズルを吐出しやすいノズル、閾値エネルギーが高いノズルを吐出しにくいノズルと呼んで以下の説明を行う。本実施形態では、エネルギーを下げていき吐出不良を検出して閾値エネルギーを決めており、吐出し難いノズルに対して最適駆動条件を決定し、ヘッド内に駆動条件を反映していることになる。しかし、吐出しやすいノズルにとっては閾値エネルギーよりも高いエネルギーが検出結果となる。その結果、実画記録時においても過剰エネルギーにて駆動をすることになり、高エネルギーによって寿命が短くなる、断線する、という影響が考えられる。従って、駆動条件決定時にヘッド内のばらつき量をもヘッド交換を促す1つの判断条件として追加することにより、さらに好適な記録ヘッドの寿命管理を行うことができる。また、記録ヘッド内のばらつきが生じた場合は、吐出し難いノズルを実際に予備吐などで吐出し、チップ内のばらつきを抑制する対策も考えられる。また、本実施形態では、記録ヘッドの初期状態の最適駆動条件は本体装着時に検出を行い、記憶する形態に関するものである。しかし、記録ヘッド装着時の時間短縮を目的とし、記録ヘッドの製造時にその初期状態を工場で測定し、この情報を記録ヘッドに付随させて出荷する形態も考えられる。   Further, in a system in which the inside of the recording head is driven under common driving conditions, there is a possibility that the ejection threshold energy in the head becomes a problem. Here, the following description will be given by calling a nozzle having a low threshold energy within the head as a nozzle that is easy to discharge and a nozzle having a high threshold energy as a nozzle that is difficult to discharge. In this embodiment, the energy is decreased to detect the ejection failure and the threshold energy is determined. The optimum driving condition is determined for the nozzle that is difficult to eject, and the driving condition is reflected in the head. . However, for nozzles that are easy to eject, energy higher than the threshold energy is the detection result. As a result, even during actual image recording, driving is performed with excess energy, and the effect of shortening the life or disconnection due to high energy is considered. Therefore, by adding the amount of variation in the head as one determination condition for urging the head replacement when determining the drive condition, it is possible to perform more preferable life management of the recording head. In addition, when variations in the recording head occur, it is possible to take measures to suppress the variations in the chip by actually ejecting nozzles that are difficult to eject by preliminary ejection or the like. Further, in the present embodiment, the optimum driving condition in the initial state of the recording head relates to a form of detecting and storing when the main body is mounted. However, for the purpose of shortening the time when the recording head is mounted, a form in which the initial state is measured at the factory when the recording head is manufactured and this information is attached to the recording head and shipped is also conceivable.

(第2の実施形態)
上述の第1の実施形態は、最適駆動条件の再測定タイミングを、所定の吐出回数をカウントするごとに、つまり、記録ヘッドの寿命内で吐出回数に関して均等な間隔で実施するものとした。再測定タイミングはこの形態に限られないことはもちろんである。すなわち、記録ヘッドの寿命を予測、判断するという観点からは、記録ヘッド使用の初期では再測定回数を少なくし、記録ヘッド寿命が近付いてくるに従い高い頻度で再測定を行うようにしてもよい。第2の実施形態は、この形態に関するものである。なお、装置など基本的な構成は、第1の実施形態と同様であり、その詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the re-measurement timing of the optimum driving condition is performed every time the predetermined number of ejections is counted, that is, at an equal interval with respect to the number of ejections within the life of the recording head. Of course, the remeasurement timing is not limited to this form. In other words, from the viewpoint of predicting and judging the life of the recording head, the number of remeasurements may be reduced at the initial stage of use of the recording head, and remeasurement may be performed with higher frequency as the recording head life approaches. The second embodiment relates to this form. Note that the basic configuration of the apparatus and the like is the same as that of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

図11は、本発明の第2の実施形態に係る、記録ヘッドにおける電気熱変換素子(吐出ヒータ)の最適駆動条件を求め、これに基づく記録ヘッドの寿命を判定する処理を示すフローチャートであり、第1実施形態に係る図4と同様の図である。   FIG. 11 is a flowchart showing a process for determining an optimum driving condition of an electrothermal transducer (discharge heater) in a print head and determining the life of the print head based on the second embodiment of the present invention, It is a figure similar to FIG. 4 which concerns on 1st Embodiment.

図11において、ステップS1101〜S1102は、第1の実施形態に係る図4のステップS401〜S402と同様の処理である。また、ステップS1104〜S1108は、同じくステップS403〜S407と同様の処理であり、これらの処理の説明は省略する。   In FIG. 11, steps S1101 to S1102 are the same processes as steps S401 to S402 of FIG. 4 according to the first embodiment. Also, steps S1104 to S1108 are the same processes as steps S403 to S407, and description of these processes is omitted.

次に、ステップS1103で、次回の最適駆動条件の再測定タイミングの設定を行う。例えば、新品の記録ヘッドの場合は、保護膜の厚さがそれほど減っていないことが想定される。また、上述したように、吐出回数が増すほど保護膜の厚みは薄くなる。従って、本実施形態では、図12、図13にて後述するように、次回の最適駆動条件の再測定タイミングを設定する。例えば、初期の測定タイミングの次の最初の再測定タイミングは、記録ヘッドの吐出ヒータ(ノズル)のうち最も多い吐出ヒータの吐出回数が平均的な記録ヘッド寿命を示す吐出回数の50%となるときを、その再測定タイミングとする。   Next, in step S1103, the next re-measurement timing of the optimum drive condition is set. For example, in the case of a new recording head, it is assumed that the thickness of the protective film has not decreased so much. As described above, the thickness of the protective film decreases as the number of ejections increases. Therefore, in this embodiment, as will be described later with reference to FIGS. 12 and 13, a remeasurement timing for the next optimum driving condition is set. For example, the first re-measurement timing after the initial measurement timing is when the number of ejections of the largest number of ejection heaters among the ejection heaters (nozzles) of the recording head is 50% of the number of ejections indicating the average recording head life. Is the re-measurement timing.

ステップS1108で、最適駆動条件の差分が閾値以下と判定されると、ステップS1103に戻り、次回の再測定タイミングを設定する。以下、図12および図13を参照して本実施形態の再測定タイミング設定の仕方を説明する。   If it is determined in step S1108 that the difference between the optimum driving conditions is equal to or less than the threshold value, the process returns to step S1103 to set the next remeasurement timing. Hereinafter, the method of setting the remeasurement timing according to this embodiment will be described with reference to FIGS.

図12は、吐出回数に対する最適駆動条件の電圧パルス印加時間の変化を示す図である。上述したように、吐出回数が多くなるにつれ、保護膜の厚さが薄くなり、閾値の駆動エネルギー(印加時間)の変化率が大きくなる。このため、吐出回数が多くなるほどより短い間隔で最適駆動条件を設定することが望ましい。すなわち、図12において黒点で示すように、最適駆動条件の再測定を、吐出回数が多くなるほどより短い間隔で行うようにする。   FIG. 12 is a diagram illustrating a change in the voltage pulse application time under the optimum driving condition with respect to the number of ejections. As described above, as the number of ejections increases, the thickness of the protective film decreases, and the rate of change in threshold driving energy (application time) increases. For this reason, it is desirable to set optimal driving conditions at shorter intervals as the number of ejections increases. That is, as indicated by black dots in FIG. 12, the re-measurement of the optimum driving condition is performed at shorter intervals as the number of ejections increases.

この再測定タイミングは、本実施形態では、記録ヘッドの初期の最適駆動条件からの差分値に基づいて求める。図13は、この差分値と次の再測定タイミングまでの吐出回数との関係を示す図である。ステップS1003では、図13に示す関係に基づいて、次回の再測定までの吐出回数を設定する。   In this embodiment, the remeasurement timing is obtained based on a difference value from the initial optimum driving condition of the recording head. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between this difference value and the number of ejections until the next remeasurement timing. In step S1003, the number of ejections until the next remeasurement is set based on the relationship shown in FIG.

このように、再測定結果と記録ヘッド初期状態時の結果とを基に次回再測定タイミングを決定することにより、ヘッド初期状態においては検査の回数を減らし、寿命が近付くにつれて再測定を頻繁に行うことが可能となる。その結果、検査にかかる余分なメンテナンス時間を短縮することが出来、さらに寿命近くの記録ヘッドに対して正確に寿命を予測することができる。   In this way, by determining the next remeasurement timing based on the remeasurement result and the result in the initial state of the recording head, the number of inspections is reduced in the head initial state, and remeasurement is frequently performed as the life approaches. It becomes possible. As a result, the extra maintenance time required for inspection can be shortened, and the life can be accurately predicted for a recording head near the life.

1 インクジェットプリンタ
300 コンピュータ
301 CPU
302 ROM
303 RAM
312 スキャナ
1 Inkjet printer 300 Computer 301 CPU
302 ROM
303 RAM
312 scanner

Claims (10)

電気熱変換素子に電気パルスを印加してインクを吐出する記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置であって、
インクを吐出可能な、前記電気熱変換素子に印加する電気パルスの条件である最適駆動条件であって、記録ヘッドの初期の最適駆動条件を第1条件として取得する第1駆動条件取得手段と、
記録ヘッドを用いた後の、前記最適駆動条件を第2条件として取得する第2駆動条件取得手段と、
前記第1条件の最適駆動条件と前記第2条件の最適駆動条件との差分を求める差分値取得手段と、
前記差分が所定の閾値以上か否かを判断し、前記差分が前記閾値以上の場合、当該記録ヘッドが寿命であると判断する判断手段と、
を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
An ink jet recording apparatus that performs recording using a recording head that discharges ink by applying an electric pulse to an electrothermal transducer,
First driving condition acquisition means for acquiring an initial optimal driving condition of the recording head as a first condition, which is an optimal driving condition that is a condition of an electric pulse applied to the electrothermal conversion element capable of ejecting ink;
Second driving condition acquisition means for acquiring the optimum driving condition as a second condition after using the recording head;
Difference value acquisition means for obtaining a difference between the optimum driving condition of the first condition and the optimum driving condition of the second condition;
Determining means for determining whether or not the difference is equal to or greater than a predetermined threshold; if the difference is equal to or greater than the threshold, determining means for determining that the recording head has a lifetime;
An ink jet recording apparatus comprising:
前記第1条件の最適駆動条件は、記録ヘッドが前記インクジェット記録装置に装着されたときに取得されたものか、または記録ヘッドの製造時に取得されて当該記録ヘッドに付随して記憶されたもののいずれかであ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。   The optimum driving condition of the first condition is either acquired when the recording head is mounted on the ink jet recording apparatus, or acquired when the recording head is manufactured and stored along with the recording head. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein 前記最適駆動条件は、前記電気熱変換素子に印加する電気パルスの電圧値、または印可時間のいずれかであることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録装置。   3. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the optimum driving condition is one of a voltage value of an electric pulse applied to the electrothermal transducer and an application time. 4. 前記所定の閾値は、記録ヘッドから吐出されるインクの種類によって異な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インクジェット記録装置。   The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein the predetermined threshold value varies depending on a type of ink ejected from the recording head. 前記第2条件の最適駆動条件を取得するタイミングは、記録ヘッドの吐出回数または記録ヘッドの装着時間を基準に判断す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インクジェット記録装置。   5. The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein the timing for acquiring the optimum driving condition of the second condition is determined based on the number of ejections of the recording head or the mounting time of the recording head. 前記第2条件の最適駆動条件を取得するタイミングは、前記第1条件の最適駆動条件と前記第2条件の最適駆動条件との差分に基づいて設定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のインクジェット記録装置。   6. The timing for acquiring the optimum driving condition of the second condition is set based on a difference between the optimum driving condition of the first condition and the optimum driving condition of the second condition. An ink jet recording apparatus according to any one of the above. 前記第1条件の最適駆動条件と前記第2条件の最適駆動条件との差分が大きいほど、前記第2条件の最適駆動条件を取得するタイミングを早く設定することを特徴とする請求項6記載のインクジェット記録装置。   The timing for acquiring the optimum drive condition for the second condition is set earlier as the difference between the optimum drive condition for the first condition and the optimum drive condition for the second condition is larger. Inkjet recording device. 前記第1駆動条件取得手段および前記第2駆動条件取得手段は、記録時の前記インクジェット記録装置の環境温度を考慮してそれぞれの最適駆動条件を取得することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のインクジェット記録装置。   8. The first driving condition acquisition unit and the second driving condition acquisition unit acquire respective optimum driving conditions in consideration of an environmental temperature of the inkjet recording apparatus during recording. An ink jet recording apparatus according to any one of the above. 同じ前記最適駆動条件で駆動する複数の電気熱変換素子の最適駆動条件のばらつきが所定の閾値以上となった場合に、前記電気熱変換素子を駆動して前記ばらつきを抑制することを特徴とする請求項1乃至8記載のいずれかに記載のインクジェット記録装置。   The variation is suppressed by driving the electrothermal transducer when the variation in the optimum drive condition of a plurality of electrothermal transducers driven under the same optimum drive condition is equal to or greater than a predetermined threshold. The ink jet recording apparatus according to claim 1. 電気熱変換素子に電気パルスを印加してインクを吐出する記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置における記録ヘッドの寿命判定方法であって、
インクを吐出可能な、前記電気熱変換素子に印加する電気パルスの条件である最適駆動条件であって、記録ヘッドの初期の最適駆動条件を第1条件として取得する第1駆動条件取得工程と、
記録ヘッドを用いた後の、前記最適駆動条件を第2条件として取得する第2駆動条件取得工程と、
前記第1条件の最適駆動条件と前記第2条件の最適駆動条件との差分を求める差分値取得工程と、
前記差分が所定の閾値以上か否かを判断し、前記差分が前記閾値以上の場合、当該記録ヘッドが寿命であると判断する判断工程と、
を有したことを特徴とする寿命判定方法。
A method for determining the life of a recording head in an ink jet recording apparatus that performs recording using a recording head that discharges ink by applying an electric pulse to an electrothermal transducer,
A first driving condition acquisition step of acquiring an initial optimal driving condition of the recording head as a first condition, which is an optimal driving condition that is a condition of an electric pulse applied to the electrothermal conversion element capable of ejecting ink;
A second driving condition acquisition step of acquiring the optimum driving condition as a second condition after using the recording head;
A difference value obtaining step for obtaining a difference between the optimum driving condition of the first condition and the optimum driving condition of the second condition;
A determination step of determining whether the difference is equal to or greater than a predetermined threshold, and determining that the recording head is at the end of its life if the difference is equal to or greater than the threshold;
A life judging method characterized by comprising:
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