JP2016020028A - インクジェット記録装置、インクジェット記録方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドの蓄熱状態を反映した短パルス加熱制御を行うことができるインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】第１の加熱制御を実行している期間内における第１、第２のタイミングにて検出された第１、第２の温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて、第１の加熱制御の後の第２の加熱制御を行う。【選択図】図１２

Description

本発明は、インクジェット記録装置、インクジェット記録方法およびプログラムに関する。

インクを吐出するための複数の記録素子を有する記録ヘッドを記録媒体に対して走査させながら、記録素子に駆動パルスを印加して記録素子を駆動することにより記録媒体上にインクを吐出して画像を記録するインクジェット記録装置が従来より知られている。このようなインクジェット記録装置では、インクを吐出する際のインクの温度が低い場合、吐出量の低下や不吐出が発生してしまう場合があることが知られている。このような現象が発生した場合、記録される画像の画質が低下してしまう。これに対し、記録の開始前の記録ヘッドの温度が所定の閾値温度よりも低い場合、インクが吐出されない程度の駆動パルスを記録素子に印加して記録素子を駆動することにより、記録ヘッドを加熱することが知られている。このような加熱方法を短パルス加熱方法と称する。

また、インクジェット記録装置では、半導体で形成された基板や基板上に設けられた複数の記録素子が設けられた記録素子基板と、基板を支持するための支持部材と、を有する記録ヘッドを用いることが知られている。特許文献１には、熱容量の大きいアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やＳＵＳ等により形成された、放熱性の高い支持部材を備えた記録ヘッドが開示されている。

一方、記録素子列内の複数の記録素子を一様に駆動した場合、記録素子列の端部が中央部に比べて温度が高くなりにくいため、記録素子列の端部が目標温度に到達したときには中央部の温度が目標温度を大きく上回る現象（以下、オーバーシュート現象とも称する）が生じる場合がある。オーバーシュート現象が生じた場合、熱的な応力が強く働くため、インク流路や吐出口が変形してしまう虞がある。これに対し、特許文献２には二段階に分けて加熱を行うことによりオーバーシュート現象の発生を抑制すると記載されている。具体的には、先の加熱において記録素子列内の複数の記録素子を一様に駆動し、後の加熱において記録素子列の端部側の記録素子を駆動すると記載されている。

特開２００７−２９６７７６号公報 特開２０１２−１８３８２１号公報

しかしながら、熱容量の大きい支持部材を有する記録ヘッドを用いる場合、特許文献２に開示された方法によっても吐出量の低下等に由来する画質の低下とオーバーシュート現象の発生を十分に抑制できない虞があることがわかった。

以下にこの課題について詳細に説明する。

支持部材の熱容量が大きい場合、インクの吐出に伴って記録素子基板上にて発生した熱の多くは記録素子基板と支持部材の接触部を介して支持部材へと移動する、蓄熱現象が発生する。この蓄熱現象の影響により、支持部材の温度（以下、ヘッド内部温度とも称する）が上昇することになる。ここで、短パルス加熱により温度センサにより検出された温度を閾値温度まで上昇させたとしても、ヘッド内部温度が異なる場合には上述の蓄熱現象によって異なる程度にて記録素子列内の部分ごとに温度が大きく異なるような温度分布が生じる虞がある。

図１はヘッド内部温度が異なる場合において、記録素子列に一様に短パルス加熱を行うことによりそれぞれ温度センサが検出した温度を閾値温度まで上昇させた際に生じる温度分布を模式的に示す図である。なお、ここではヘッド内部温度が３０℃、３５℃、４０℃である場合について示している。また、閾値温度は５０℃であり、温度センサは記録素子列の端部に設けられている場合について記載する。更に、記録素子基板と支持部材の接触部は記録素子列の配列方向における記録素子基板の両端部である。

ヘッド内部温度が３０℃である場合、支持部材は然程蓄熱していないため、短パルス加熱を行っている際に記録素子基板から支持部材へと接触部を介して熱の移動が顕著に発生する。そのため、温度センサが検出した端部の温度は中央部の温度に比べて上昇しにくい。そのため、端部の温度が目標温度である５０℃に到達する際には、中央部の温度は７０℃まで達している。このように、ヘッド内部温度が比較的低い場合、記録素子列内での温度差が大きくなるような温度分布となる虞がある。

これに対し、ヘッド内部温度が３５℃である場合には、ヘッド内部温度が３０℃である場合に比べると熱の移動は発生しにくい。そのため、端部の温度が５０℃となった際には中央部の温度は６５℃となる。このように、ヘッド内部温度が３０℃である場合に比べて温度分布は小さくなる。更に、ヘッド内部温度が４０℃である場合には熱の移動はより発生しにくくなる。したがって、温度分布は更に小さくなり、端部の温度が５０℃になる際には中央部の温度は６０℃となる。

このように、蓄熱状態を示すヘッド内部温度に応じて記録素子列の中央部と端部で温度上昇の傾向が異なるため、発生する温度分布の程度は異なってくる。そのため、ヘッド内部温度を考慮せずに短パルス加熱を行った場合、端部の加熱が足りずに吐出量が低下したり、中央部を加熱し過ぎてオーバーシュート現象が発生したりする虞がある。

本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであり、記録ヘッドの蓄熱状態を反映した短パルス加熱を行うことを目的とするものである。

そこで、本発明は、基板と、前記基板に設けられ、インクを吐出口から吐出するために用いられる熱エネルギーを生成するための複数の記録素子が所定方向に配列された記録素子列と、を備えた記録素子基板と、前記記録素子基板を支持し、前記基板よりも大きい熱容量を有する支持部材と、を備え、前記基板上に前記記録素子基板の温度を検出するための検出素子が設けられた記録ヘッドと、前記検出素子により検出された前記記録素子基板の温度に関する情報を取得する第１の取得手段と、前記第１の取得手段により取得された前記情報に基づいて、前記吐出口からインクが吐出されない程度に前記記録素子を所定期間駆動することにより加熱する第１の加熱と、前記第１の加熱の後に所定の駆動方式にしたがって前記吐出口からインクが吐出されない程度に前記記録素子を駆動することにより加熱する第２の加熱と、を行う加熱制御手段と、前記所定の駆動方式を決定する決定手段と、前記記録ヘッドと記録媒体との相対的な走査を行いながら、前記記録素子を駆動させることによりインクを前記記録媒体に吐出させる記録制御手段と、を有するインクジェット記録装置であって、前記第１の取得手段は、前記所定期間内の第１のタイミングにおける前記記録素子基板の温度に関する第１の情報と、前記所定期間内の前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおける前記記録素子基板の温度に関する第２の情報と、を取得し、前記決定手段は、前記第１の取得手段により取得された前記第１、第２の情報に基づいて、前記記録素子列内の温度差が小さくなるように、前記所定の駆動方式を決定することを特徴とする。

本発明に係るインクジェット記録装置、インクジェット記録方法およびプログラムによれば、記録ヘッドの蓄熱状態を反映した短パルス制御を行うことが可能となる。

記録ヘッドの蓄熱状態と温度分布の相関を説明するための図である。 実施形態に係るインクジェット記録装置の斜視図である。 実施形態に係る記録ヘッドの模式図である。 実施形態に係る記録ヘッドの透視図である。 実施形態における記録の制御系を説明するための模式図である。 短パルス加熱制御にて印加する駆動パルスを示す模式図である。 実施形態における複数の記録素子群を示す模式図である。 短パルス加熱制御を行うタイミングを説明するための図である。 実施形態におけるヘッド内部温度の算出方法を説明するための図である。 実施形態における短パルス加熱制御を説明するための図である。 短パルス加熱制御による温度分布の抑制を説明するための図である。 実施形態における短パルス加熱制御を示すフローチャートである。 実施形態における記録素子選択パターンを示す図である。 実施形態における短パルス加熱制御を説明するための図である。 実施形態における短パルス加熱制御を説明するための図である。

以下に図面を参照し、本発明の第１の実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
（インクジェット記録装置）
図２は本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置（画像記録装置）の外観を示す斜視図である。これはいわゆるシリアル走査型の画像記録装置であり、記録媒体４の搬送方向（Ｙ方向）に対して直交する走査方向（Ｘ方向）に記録ヘッド５を走査して画像を記録するものである。

記録媒体４は、搬送モータ（図示せず）の駆動によってＹ方向に搬送される（搬送動作）。そして記録媒体４のＹ方向と交差するＸ方向に沿って、記録媒体４の紙面に沿うようにガイドシャフト３が平行に配置されている。そして記録ヘッド５を搭載したキャリッジ１（走査手段）が、ガイドシャフト３に支持されながら、キャリッジモータ（図示せず）の駆動によってＸ方向（走査方向）に往復移動（往復走査）する。さらにインクジェット記録装置には、不図示のインクタンクが設けられており、このインクがインク供給路２を介して記録ヘッド５に供給される。

キャリッジ１が往復走査を行っている際に記録ヘッド５（図３で図示）が、記録データに応じてインクの吐出を行うことで、記録媒体への記録が行われる（記録動作）。そして、このような記録動作と搬送動作とを繰り返し行うことにより、記録媒体に対して複数回の走査（複数回走査）での画像形成が行われる。

また本実施形態では、記録ヘッド５がＸ方向に沿った往方向へ移動する場合と、Ｘ方向に沿った復方向へ移動する場合のいずれにおいてもインクを吐出して記録媒体に記録を行う、いわゆる双方向記録方式を採る。記録ヘッド５による記録を伴った１回の走査が行われると、記録媒体４は搬送モータ（図示せず）によって所定量搬送される。

（記録ヘッド）
図３はインクジェット記録装置のキャリッジ１に搭載された記録ヘッド５の概略斜視図である。なお、図３（ａ）は記録ヘッドの記録媒体との対向面の斜視図である。また、図３（ｂ）は記録ヘッドの記録媒体との対向面に設けられた記録素子基板をＸＹ平面に対して垂直に交差する方向から見た場合の斜視図である。また、図３（ｃ）は図３（ｂ）に示す６つの記録素子基板のうちの１つの記録素子基板を拡大した透視図である。

また、図４は本実施形態における記録素子基板６の透視図である。なお、図４（ａ）は記録素子基板を、図３（ｃ）に示す線分Ａ−Ａ’に沿ってＸＹ平面に対して垂直に切断した場合の切断面の状態を模式的に示す断面図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の記録素子３４の部分を拡大した図である。

基板３１の表面には複数の吐出口３０がＹ方向（配列方向）に配列することで吐出口列５１（図３（ａ）、（ｂ）では簡略のため１つの線分で表記）を成すように設けられている。また、吐出口列内のそれぞれの吐出口と対向する位置には後述する記録素子が設けられており、記録素子列が形成されている。基板３１は熱容量の大きいアルミナ、ＳＵＳ等により形成された支持部材３８に接着材により固定されている。また支持部材３８上の記録素子基板６の周囲には電気配線部材６００が設けられており、電気配線部材６００は支持部材３８に接着剤（不図示）にて固定されている。各記録素子基板６は電気配線部材６００と電気的に接続され、電気配線部材６００を介して記録ヘッド５との信号を用いた通信を行う。

記録ヘッド５には、６種類のインクを用いて記録動作を行うために、６枚の記録素子基板６が実装されている。各記録素子基板６内の吐出口列５１は、図３（ｃ）の拡大図に示すように、同色のインクを吐出するための複数の吐出口３０がＹ方向（所定方向）に沿って配列された同色のインクに対応する吐出口の列が４列ずつ設けられることで形成されている。具体的には、吐出口列５１には、１インチの１／６００倍のピッチにて配置された６４０個の吐出口から形成された列が４列設けられており、隣接する２列はＹ方向に１インチの１／１２００倍のピッチにてずれて配置されている。そして、各記録素子基板６上には、記録素子基板の温度を測定するための温度センサ（検出素子）２０が複数設けられている。以下、この温度センサ２０で測定された各記録素子基板６の温度を基板温度とも称する。温度センサ２０は吐出口列５１の端部に設けられているため、実際には記録素子列の端部近傍の基板温度を検出している。そして、基板３１を通して記録素子近傍のインクを加熱するための熱エネルギーを発生するサブヒータ（加熱素子）５０が吐出口列５１の周囲を取り囲むようにして一続きの部材（例えばアルミニウム）にて形成されている。なお、本実施形態では基板上に温度センサ、サブヒータ、後述する記録素子および吐出口部材が形成されたものを記録素子基板と称する。

図４（ａ）に示すように、基板３１には、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する記録素子３４それぞれに対向する吐出口３０を形成する流路部材３５が接するように設けられている。記録素子３４としては電気熱変換素子や圧電素子が利用可能である。なお、本実施形態では２００Ωの抵抗体からなる電気熱変換素子を記録素子３４として用いる。さらに、吐出口部材３５と基板３１とが接することにより、吐出口部材３５と基板３１との間には、各吐出口３０に連通する流路３６が形成され、隣接する流路３６の間には仕切り壁３７が形成されている。また、温度センサ２０は基板３１の表面に設けられている。

図４（ｂ）は基板３１の層構成を説明するための図である。トランジスタ等の駆動素子が設けられたシリコンからなる基材４００上に、蓄熱層４０１と、発熱材料層４０２と、一対の電極層４０３が積層されている。蓄熱層４０１は、シリコンを主成分とする絶縁材料で形成されている。発熱材料層４０２はＴａＳｉＮ等の通電することで発熱する材料で形成されている。一対の電極層４０３は、通電するための電極となるアルミニウム等で形成されている。この一対の電極層４０３の間に位置する発熱材料層４０２の部分が記録素子３４として用いられる。

そして発熱材料層４０２と一対の電極層４０３との上には、シリコンを主成分とする絶縁材料からなる絶縁層４０４が積層されており、インク等から記録素子３４を保護している。さらに記録素子３４に対応する絶縁層４０４の上には、気泡が消泡する際に生じるキャビテーションから記録素子３４を保護するために、Ｔａ等の金属材料からなる保護層４０５が設けられている。

インクジェット記録装置のインク供給路２からジョイント部７を通って記録ヘッド５に供給されたインクは、記録ヘッド５の内部の支持部材３８により形成されたインク流路３９を通って記録素子基板６のインク供給口３２に運ばれる。そして流路３６を通って記録素子３４上側にまで運ばれる。

さらに、インクジェット記録装置から受信する記録信号によって、記録素子３４に駆動パルスが印加されることにより、記録素子３４が駆動され、発熱する。そして、この熱エネルギーにより記録素子３４上のインクが膜沸騰を起こして発泡し、この時に生じる気泡の圧力により吐出口３０からインクが吐出されて記録動作が行われる。

（制御構成）
図５は本実施形態におけるインクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図である。

制御系２４には、ＣＰＵ２００、ＲＯＭ２０１、ＲＡＭ２０２、ゲートアレイ２０３が設けられている。ＲＯＭ２０１は、ＣＰＵ２００が実行する、後述する図９、図１４のフローチャートに係るプログラムを含む各種プログラムを格納するメモリとして用いられ、短パルス加熱制御を行うための短パルステーブルを記憶するために用いることができる。ＲＡＭ２０２は各種データ（画像データや記録ヘッドに供給される記録信号など）を一時的に保存するために用いることができるメモリである。ゲートアレイ２０３は、記録ヘッド５に記録信号の供給を行うために用いられ、インタフェース２３、ＣＰＵ２００、ＲＡＭ２０２間のデータ転送にも用いられる。

モータドライバ２６は、制御系（記録制御系）２４から出力された信号に応じて記録ヘッド５をＸ方向の所定の記録位置に移動させるためにキャリッジモータ８を駆動するために用いられる。同様に、制御系２４から出力された記録信号に応じて、記録ヘッドドライバ２５は記録ヘッド５を駆動する。また、モータドライバ２６は制御系２４から出力された信号に応じて搬送モータ９を駆動し、記録媒体の搬送動作を行う。

また、記録ヘッド５には、記録ヘッド５の温度を検出するための温度センサ２０、記録ヘッド５を加熱するためのサブヒータ５０および、吐出量や発熱素子、配線の抵抗などに関する情報を記憶するためのＥＥＰＲＯＭ２１が備えられている。

制御系２４のゲートアレイ２０３とＣＰＵ２００は、インタフェース２３を介して外部装置２２から受信した画像データを記録データに変換してＲＡＭ２０２に格納する。さらに、制御系２４は、モータドライバ２６、２７、および記録ヘッドドライバ２５を同期させて駆動することで、サブヒータ５０による温調、記録ヘッド５の記録動作、記録媒体の搬送動作、記録ヘッド５のＸ方向への往復移動を行い、記録媒体上に画像を形成する。

（短パルス加熱方法）
本実施形態では、記録ヘッドの往復走査間や記録媒体に対する最初の走査の直前にインクが吐出されない程度に記録素子３４を駆動させることにより加熱（短パルス加熱）を行う。更に、本実施形態では、記録素子列内の１２８０個の記録素子３４をＹ方向に沿って複数の記録素子群に分割し、分割された記録素子群ごとに駆動パルスを印加するか否かを決定する分割駆動により短パルス加熱を行う。

図８は本実施形態で短パルス加熱を行う際に印加する駆動パルスを模式的に示す図である。

本実施形態では、駆動電圧が２４Ｖであり、パルス幅が０．１〜０．２μｓｅｃの矩形パルスを１０ｋＨｚの周波数で発熱素子に印加する。ここで、１０ｋＨｚの周波数とは、矩形パルス間の時間間隔が約１００μｓｅｃであることを示している。

図９は本実施形態における分割駆動を説明するための模式図である。

本実施形態では、１２８０個の記録素子３４は、それぞれＹ方向に連続する８０個の記録素子３４からなる１６個の記録素子群（以下、ブロックとも称する）Ｂ１〜Ｂ１６に分割される。これらの記録素子群Ｂ１〜Ｂ１６ごとに短パルス加熱を行う際の記録素子ＯＮ／ＯＦＦパターン（以下、記録素子選択パターンとも称する）が設定される。

本実施形態では、上述のように、往復走査間や記録開始直前に短パルス加熱を実行する。往復走査間で行う場合、記録媒体に対する記録が終了してからキャリッジ反転までのキャリッジ１のランプダウン領域内で短パルス加熱を開始する。更に、キャリッジ反転までに目標温度（閾値）に到達しなかった場合には、キャリッジ反転部にて待機して目標温度に到達するまで短パルス加熱を継続する。

図１を用いて説明したように、記録素子列を一様に駆動すると支持部材３８の温度（以下、ヘッド内部温度とも称する）に応じて異なる程度にて温度分布が生じる虞がある。具体的には、図３（ｂ）に示すように本実施形態では温度センサ２０は記録素子列の両端部に設けられているため、中央部の温度は温度センサ２０により検出された温度よりも高温になっている虞がある。更に、支持部材３８の温度が低いほど記録素子列の中央部の温度は高くなってしまう。

そこで、本実施形態では、ヘッド内部温度を算出し、ヘッド内部温度に基づいた短パルス加熱制御を行う。

（ヘッド内部温度の取得）
本実施形態では、二段階に分割して短パルス加熱制御を行う。具体的には、先に実行される第１の加熱制御にて記録素子列内の複数の記録素子を一様に駆動し、その間の温度変化に基づいてヘッド内部温度を推定する。次に、推定されたヘッド内部温度に基づいて駆動方式を決定し、該駆動方式にしたがって第２の加熱制御を実行する。

まず、ヘッド内部温度の推定方法について以下に詳細に説明する。

図８はヘッド内部温度が異なる場合に記録素子列内の複数の記録素子を一様に駆動した場合における温度センサにより検出される温度の推移を模式的に示す図である。なお、ここではヘッド内部温度が３０℃、３５℃、４０℃である場合における温度推移を示している。また、記録素子の駆動前の温度は４０℃であり、目標温度は５０℃である。更に、記録素子列内のすべての記録素子に一様にパルス幅１１０ｎｓｅｃの駆動パルスを印加した場合を示している。

図８から、ヘッド内部温度、すなわち、蓄熱状態によって、温度センサの出力値の変化が異なることが分かる。本実施形態では加熱制御開始時点（第１のタイミング）における温度Ｔ１と開始０．２秒後（第２のタイミング）における温度Ｔ２の２点の温度差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１）から、ヘッド内部温度を推定する。

また、温度差ΔＴが同じであっても加熱制御開始時点における温度Ｔ１に応じてヘッド内部温度は異なるため、ヘッド内部温度の推定には温度Ｔ１にも基づいて行う。

ここで、図８に示す第１のタイミングにおける温度Ｔ１が４０℃であり、ヘッド内部温度Ｔ３が３０℃である場合、第２のタイミングにおける温度Ｔ２は約４１℃となるため、温度差ΔＴは約１℃となる。また、図８に示す第１のタイミングにおける温度Ｔ１が４０℃であり、ヘッド内部温度Ｔ３が３５℃である場合、第２のタイミングにおける温度Ｔ２は約４３℃となるため、温度差ΔＴは約３℃となる。更に、図８に示す第１のタイミングにおける温度Ｔ１が４０℃であり、ヘッド内部温度Ｔ３が４０℃である場合、第２のタイミングにおける温度Ｔ２は約４５℃となるため、温度差ΔＴは約５℃となる。

このように、第１、第２のタイミングの間の温度差ΔＴが大きいほどヘッド内部温度が高くなることがわかる。

上記の点を鑑み、第１のタイミングにおける温度Ｔ１とヘッド内部温度Ｔ３を様々な温度として温度差ΔＴを取得することにより、第１のタイミングにおける温度Ｔ１および温度差ΔＴと、ヘッド内部温度Ｔ３と、の関係を表すテーブルを実験に基づいて作成した。

図９は温度Ｔ１、温度差ΔＴ、ヘッド内部温度Ｔ３の関係を示すテーブルである。

本実施形態では、第１のタイミングにおける温度Ｔ１と温度差ΔＴを取得し、図９に示すテーブルを用いることにより、ヘッド内部温度Ｔ３を推定する。

（ヘッド内部温度に応じた短パルス加熱制御）
本実施形態におけるヘッド内部温度Ｔ３に応じた短パルス加熱制御について以下に詳細に説明する。

図１０は本実施形態で行う短パルス加熱制御を模式的に示す図である。なお、ここでは一例としてヘッド内部温度が３０℃、３５℃、４０℃である場合について示している。

本実施形態における短パルス加熱制御では、上述の通り第１の加熱制御と第２の加熱制御の二段階に分割して加熱を行う。

まず、先に行われる第１の加熱制御では、パルス幅１１０ｎｓｅｃの駆動パルスを記録素子列内の記録素子群Ｂ１〜Ｂ１６の全てに印加し、０．２ｓｅｃの加熱を行う。そして、第１の加熱制御を実行した０．２ｓｅｃ間での温度変化ΔＴに基づいて、引き続いて行われる第２の加熱制御における駆動方式を決定する。なお、本実施形態では駆動方式として駆動する記録素子群の位置と数を定めた記録素子選択パターンと、印加する駆動パルスのパルス幅を制御する。

上述のように、温度差ΔＴが約１℃であり、ヘッド内部温度が相対的に低い場合には、温度差ΔＴが約５℃であり、ヘッド内部温度が相対的に高い場合に比べて記録素子列の端部の温度が上昇しにくい。したがって、本実施形態では、ヘッド内部温度Ｔ３が相対的に低い場合には端部の記録素子群からの加熱量が相対的に多くなるように第２の加熱制御における駆動方式を決定する。

具体的には、ヘッド内部温度Ｔ３が低いほど、１６個の記録素子群のうち記録素子列の端部側に位置する記録素子群を駆動し、且つ、中央部側に位置する記録素子群は駆動しないように制御する。すなわち、ヘッド内部温度が相対的に低いΔＴが約１℃である場合には、記録素子群Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ１２、Ｂ１４、Ｂ１５、Ｂ１６を駆動する。また、ヘッド内部温度が中間程度であるΔＴが約３℃である場合には、記録素子群Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ１５、Ｂ１６を駆動する。また、ヘッド内部温度が相対的に高いΔＴが約５℃である場合には、記録素子群Ｂ１、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７、Ｂ１０、Ｂ１２、Ｂ１４、Ｂ１６を駆動する。

更に、ヘッド内部温度Ｔ３が低いほど、印加する駆動パルスのパルス幅を長くし、記録素子の駆動により発生する単位時間当たりの熱エネルギーを大きくする。すなわち、ヘッド内部温度が相対的に低いΔＴが約１℃である場合には、パルス幅が１５０ｎｓｅｃの駆動パルスを印加する。また、ヘッド内部温度が中間程度であるΔＴが約３℃である場合には、パルス幅が１３０ｎｓｅｃの駆動パルスを印加する。また、ヘッド内部温度が相対的に高いΔＴが約５℃である場合には、パルス幅が１１０ｎｓｅｃの駆動パルスを印加する。

図１１は図１０に示すように短パルス加熱を行った場合における、記録素子列の端部の温度が目標温度である５０℃に到達した際の記録素子列内の温度分布を模式的に示す図である。なお、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図１０におけるヘッド内部温度が３０℃、３５℃、４０℃である場合における温度分布を示している。

図１に示したように、記録素子列内の複数の記録素子を一様に加熱した場合では中央部においてヘッド内部温度に応じて異なる程度にてオーバーシュート現象が発生した。しかしながら、図１１からわかるように、本実施形態のようにヘッド内部温度に応じて第２の加熱制御における駆動方式を異ならせることにより、いずれの場合においても記録素子列の中央部におけるオーバーシュートを５℃程度までに抑制することが可能となる。

図１２は、本実施形態における短パルス加熱制御のシーケンスを示すフローチャートである。なお、図１２（ａ）は短パルス加熱制御全体の概略を示している。また、図１２（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ短パルス加熱制御の中で実行する第１の加熱制御、第２の加熱制御の概略を示している。

まず、Ｓ１００で記録媒体に対する記録を伴った走査が終了した後であり、加熱制御を実行するよりも前の第１のタイミングにて温度Ｔ１を取得する。

次に、Ｓ１０１にて温度Ｔ１が目標温度Ｔｔｈである５０℃未満であるか否かの判定が行われる。温度Ｔ１が５０℃以上（閾値以上）である場合には、加熱制御は行われず、次の走査が実行される。温度Ｔ１が５０℃未満（閾値未満）である場合には、Ｓ１０２へと進み、第１の加熱制御が実行される。

第１の加熱制御では、まずＳ２００において、記録素子列内のすべての記録素子に対してパルス幅が１１０ｎｓｅｃ、周波数が１０ｋＨｚの駆動パルスが印加される。

Ｓ２０１において、加熱時間制御のためのカウンタ値Ｎ＝１とする。このカウンタはＳ２０４のウェイト動作と組み合わせて所定期間内（０．２ｓｅｃ）短パルス加熱を行うためのカウンタである。そして、基板温度Ｔが目標温度Ｔｔｈ（５０℃）以下、かつ、カウンタ値Ｎが２０以下の場合は記録素子による加熱を継続する（Ｓ２０２〜Ｓ２０６）。カウンタ値Ｎが２１に達した、すなわち、加熱時間が０．２ｓｅｃに達した第２のタイミングにおいて温度Ｔ２を取得して、第１の加熱制御を終了する。

次に、温度Ｔ２が目標温度Ｔｔｈ（５０℃）以下である場合、Ｓ１０４において、温度Ｔ１の値および温度差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１）の値に基づいて、第２の加熱制御における記録素子の駆動方式を設定する。

図１３は第２の加熱制御における基板温度Ｔ１、温度差ΔＴに基づいた駆動方式を示すテーブルである。なお、図１３に示すテーブルはインクジェット記録装置内のＲＯＭ２０１に記憶されている。

図１３からわかるように、基板温度Ｔ１が同じ場合にはΔＴが小さい（ヘッド内部温度が低い）ほど記録素子列の端部側に位置する記録素子群を駆動し、且つ、印加する駆動パルスのパルス幅が長くなるように、駆動方式を決定する。

また、ヘッド内部温度が同じ場合であっても、基板温度Ｔ１が相対的に低い場合には目標温度Ｔｔｈに到達するまでに与える熱エネルギーを多くする必要がある。そのため、本実施形態では、基板温度Ｔ１が低いほど駆動する記録素子群の数を多く、記録素子列の端部側に位置する記録素子群を駆動し、且つ、駆動パルスのパルス幅が長くなるように、駆動方式を決定する。

Ｓ１０４にて第２の加熱制御における駆動方式が決定された後、Ｓ１０５にて第２の加熱制御が実行される。

第２の加熱制御では、まずＳ３００において設定された駆動方式にしたがって記録素子の駆動が開始され、目標温度Ｔｔｈが５０℃を超えるまで加熱制御が継続（Ｓ３０１〜Ｓ３０３）される。

図１２に示すフローチャートにしたがって、図１３に示すテーブルを用いて短パルス加熱制御を実行することにより、記録素子列の中央部のオーバーシュートや端部の吐出量の低下を抑制した記録を行うことが可能となる。

以上記載したように、本実施形態によれば、記録ヘッドの蓄熱状態を反映した短パルス加熱制御を実行することが可能となる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、第２の加熱制御において１種類の記録素子選択パターンを用い
る形態について記載した。

これに対し、本実施形態では、第２の加熱制御において複数の記録素子選択パターンを切り替えて適用する形態について記載する。

なお、前述した第１の実施形態と同様の部分については説明を省略する。

第２の加熱制御を実行している際、温度センサにより検出された温度が記録素子列の端部の基板温度が相対的に低い場合には中央部の温度は然程上昇していないと考えられる。一方、端部の基板温度が相対的に高い場合には中央部の温度が上昇し、オーバーシュート現象が顕著に発生してしまう虞がある。

以上の点を鑑み、本実施形態では、第２の加熱制御を実行してから然程端部の基板温度が上昇していない場合には中央部の記録素子群も駆動し、温度が上昇するにつれて中央部の記録素子群の駆動を停止するように駆動方式を設定する。

図１４は本実施形態で行う短パルス加熱制御を模式的に示す図である。

本実施形態では、第１の加熱制御におけるΔＴに基づいて、図１４のＳ１０４において第２の加熱制御の記録素子選択パターンを３つ設定し、段階的に切り替える。切り替えタイミングは第１の加熱制御終了時の温度センサの出力値と目標温度との差分ΔＴ２を三等分した温度間隔ΔＴ２／３で切り替えていく。

また、切り替える記録素子選択パターンについて、後に適用する記録素子選択パターンほど駆動する記録素子群の数が少なく、且つ、記録素子列の中央部側の記録素子群は駆動しないように、駆動方式を決定する。

本実施形態によれば、記録素子列の中央部の記録素子群を駆動しない領域を切り替えていくことで、オーバーシュート現象を抑制しつつ、第１の実施形態よりも加熱に要する時間を短くすることができる。

なお、本実施形態においては、適用する記録素子選択パターンが３つである形態について記載したが、４つ以上のパターンを切り替えて適用する形態であっても良い。

（第３の実施形態）
第１、第２の実施形態では、第１、第２の加熱制御において記録素子選択パターンを切り替える形態について記載した。

これに対し、本実施形態では、第２の加熱制御においても、第１の加熱制御と同様にすべての記録素子群を駆動する形態について記載する。

なお、前述した第１、第２の実施形態と同様の部分については説明を省略する。

図１５は本実施形態で行う短パルス加熱制御を模式的に示す図である。

本実施形態では、第２の加熱制御においてすべての記録素子群Ｂ１〜Ｂ１６を駆動し、且つ、印加する駆動パルスのパルス幅を段階的に短くする。

具体的には、図１５（ａ）に示すように、第１の加熱制御における温度差ΔＴに基づいて、３つの駆動パルスを段階的に短いパルス幅に切り替えて印加し、加熱を行う。なお、印加するパルス幅を図１５（ｂ）に示す。図１５（ｂ）に示したテーブルはＲＯＭ２０１に記憶される。切り替えタイミングは第１の加熱制御終了時の温度センサの出力値と目標温度との差分ΔＴ２を三等分した温度間隔で切り替えていく。そのように、第２の加熱制御において、全ての発熱素子を駆動して、各発熱素子が生じる熱エネルギーを段階的に小さくすることによって、第１および第２の実施形態よりも簡易な構成でオーバーシュートの抑制が可能である。

なお、以上で説明した各実施形態では、基板温度とヘッド内部温度に応じて短パルス加熱制御を行う形態について記載したが、他の形態による実施も可能である。すなわち、ヘッド内部温度のみに応じて短パルス加熱制御を行う形態であっても良い。

また、以上で説明した各実施形態では、記録媒体に対して複数回の走査を行うことにより画像を記録する形態について記載したが、他の形態による実施も可能である。例えば、記録媒体の幅方向よりも長い長尺な記録ヘッドを用い、幅方向と交差する方向に記録媒体を１回だけ搬送させながら記録ヘッドからインクを吐出して画像を記録する形態であっても各実施形態を適用することができる。

また、以上で説明した各実施形態では、記録媒体に対する最初の走査の直前および複数回の走査の間にヘッド内部温度を算出し、短パルス加熱制御を行う形態を記載したが、他の形態による実施も可能である。例えば、記録媒体に対する記録を開始する前のみにヘッド内部温度を算出して短パルス加熱制御を行う形態であっても良い。また、複数の走査の間のみにヘッド内部温度を算出して短パルス制御を行う形態であっても良い。

また、以上で説明した各実施形態では、記録素子列内の複数の記録素子を一様に駆動する第１の加熱制御を実行している期間において第１、第２のタイミングにおける温度を取得し、それらの温度差に応じて短パルス加熱を制御する形態を記載したが、他の形態による実施も可能である。すなわち、記録素子列内の複数の記録素子から発生する熱エネルギーの量が記録素子列内の位置によらず一定であればヘッド内部温度を推定することができる。したがって、例えば、複数の走査の間の記録素子列内の複数の記録素子を駆動しない期間（非駆動期間）において温度が低下する場合、該非駆動期間内の第１のタイミングと、第１のタイミングより後の第２のタイミングと、でそれぞれ温度を取得し、それらの温度差に応じて短パルス加熱制御を行う場合であっても、ヘッド内部温度に応じた短パルス加熱制御を行うことができる。

また、インクジェット記録装置はインクを吐出して記録媒体に対して記録動作を行うために用いることができる。具体的な適用機器としては、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の事務機器や、工業用生産機器などを挙げることができる。このようなインクジェット記録装置を用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うことができる。

また、「インク」とは広く解釈されるべきものであり、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、記録媒体の加工、或いはインクまたは記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。

また、各実施形態にはインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法について記載したが、各実施形態に記載のインクジェット記録方法を行うためのデータを生成するコンピュータ等であっても良い。更に、本発明はインクジェット記録装置内の短パルス加熱制御を機能させるプログラムをインクジェット記録装置とは別体に用意する形態やインクジェット記録装置の一部に備える形態等、広く適用することができる。

５ 記録ヘッド
６ 記録素子成基板
２０ 温度センサ
３１ 基板
３４ 記録素子
３８ 支持部材

Claims (22)

1. 基板と、前記基板に設けられ、インクを吐出口から吐出するために用いられる熱エネルギーを生成するための複数の記録素子が所定方向に配列された記録素子列と、を備えた記録素子基板と、記録素子基板を支持し、前記基板よりも大きい熱容量を有する支持部材と、を備え、前記基板上に前記記録素子基板の温度を検出するための検出素子が設けられた記録ヘッドと、
   前記検出素子により検出された前記記録素子基板の温度に関する情報を取得する第１の取得手段と、
   前記第１の取得手段により取得された前記情報に基づいて、前記吐出口からインクが吐出されない程度に前記記録素子を所定期間駆動することにより加熱する第１の加熱と、前記第１の加熱の後に所定の駆動方式にしたがって前記吐出口からインクが吐出されない程度に前記記録素子を駆動することにより加熱する第２の加熱と、を行う加熱制御手段と、
   前記所定の駆動方式を決定する決定手段と、
   前記記録ヘッドと記録媒体との相対的な走査を行いながら、前記記録素子を駆動させることによりインクを前記記録媒体に吐出させる記録制御手段と、を有するインクジェット記録装置であって、
   前記第１の取得手段は、前記所定期間内の第１のタイミングにおける前記記録素子基板の温度に関する第１の情報と、前記所定期間内の前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおける前記記録素子基板の温度に関する第２の情報と、を取得し、
   前記決定手段は、前記第１の取得手段により取得された前記第１、第２の情報に基づいて、前記記録素子列内の温度差が小さくなるように、前記所定の駆動方式を決定することを特徴とすることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記決定手段は、前記第１の取得手段により取得された前記第１の情報が示す前記記録素子基板の温度と、前記第２の情報が示す前記記録素子基板の温度と、の温度差に基づいて、前記所定の駆動方式を決定することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記第１の取得手段により取得された前記第１、第２の情報に基づいて、前記支持部材の温度に関する情報を取得する第２の取得手段を更に有し、
   前記決定手段は、前記第２の取得手段により取得された前記支持部材の温度に関する情報に基づいて、前記所定の駆動方式を決定す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。
4. 前記記録素子列は、それぞれ前記所定方向に連続する複数の前記記録素子からなる複数の記録素子群に分割され、
   前記決定手段は、前記支持部材の温度に応じて駆動する前記記録素子群の位置が異なるように、前記所定の駆動方式を決定す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. 前記決定手段は、前記支持部材の温度が第１の温度である場合における駆動する前記記録素子群の位置が、前記支持部材の温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度である場合における駆動する前記記録素子群の位置よりも前記記録素子列の前記所定方向における端部に近くなるように、前記所定の駆動方式を決定することを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記決定手段は、前記第１の取得手段により取得された前記第１の情報が示す前記記録素子基板の温度が第３の温度である場合における駆動する前記記録素子群の位置が、前記第１の取得手段により取得された前記第１の情報が示す前記記録素子基板の温度が前記第３の温度よりも高い第４の温度である場合における駆動する前記記録素子群の位置よりも前記記録素子列の前記所定方向における端部に近くなるように、前記所定の駆動方式を決定することを特徴とする請求項４または５に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記加熱制御手段は、前記記録素子に駆動パルスを印加することにより前記記録素子を駆動し、
   前記決定手段は、前記支持部材の温度に応じて印加する前記駆動パルスのパルス幅が異なるように、前記所定の駆動方式を決定することを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記決定手段は、前記支持部材の温度が第１の温度である場合において印加する前記駆動パルスのパルス幅が、前記支持部材の温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度である場合において印加する前記駆動パルスのパルス幅よりも長くなるように、前記所定の駆動方式を決定することを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記決定手段は、前記第１の取得手段により取得された前記第１の情報が示す前記記録素子基板の温度が第３の温度である場合において印加する前記駆動パルスのパルス幅が、前記第１の取得手段により取得された前記第１の情報が示す前記記録素子基板の温度が前記第３の温度よりも高い第４の温度である場合において印加する前記駆動パルスのパルス幅よりも長くなるように、前記所定の駆動方式を決定することを特徴とする請求項７または８に記載のインクジェット記録装置。
10. 前記記録制御手段は、前記記録媒体に対して前記記録ヘッドを複数回走査させることにより前記記録媒体に記録を行うことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
11. 前記加熱制御手段は、前記記録制御手段による第１の走査と、前記第１の走査の次の第２の走査と、の間において、前記第１の取得手段により取得された前記情報が示す前記記録素子基板の温度が所定の閾値未満である場合に前記第１の加熱を開始することを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。
12. 前記記録制御手段は、前記加熱制御手段による前記第２の加熱の後、前記第１の取得手段により取得された前記情報が示す前記記録素子基板の温度が前記所定の閾値以上の場合において前記第２の走査を開始することを特徴とする請求項１１に記載のインクジェット記録装置。
13. 前記記録制御手段は、前記第１、第２の走査の間において、前記第１の取得手段により取得された前記情報が示す前記記録素子基板の温度が前記所定の閾値以上の場合、前記加熱制御手段による加熱を行わずに前記第２の走査を開始することを特徴とする請求項１１または１２に記載のインクジェット記録装置。
14. 前記加熱制御手段は、前記記録制御手段による前記記録媒体に対する最初の走査を開始する直前において、前記第１の取得手段により取得された前記情報が示す前記記録素子基板の温度が所定の閾値未満である場合に前記第１の加熱を開始することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
15. 前記記録制御手段は、前記加熱制御手段による前記第２の加熱の後、前記第１の取得手段により取得された前記情報が示す前記記録素子基板の温度が前記所定の閾値以上の場合において前記最初の走査を開始することを特徴とする請求項１４に記載のインクジェット記録装置。
16. 前記記録制御手段は、前記最初の走査を開始する直前において、前記第１の取得手段により取得された前記情報が示す前記記録素子基板の温度が前記所定の閾値以上の場合、前記加熱制御手段による加熱を行わずに前記最初の走査を開始することを特徴とする請求項１４または１５に記載のインクジェット記録装置。
17. 前記加熱制御手段は、ほぼ同じ幅の駆動パルスを印加することにより前記記録素子列内の複数の前記記録素子を駆動して前記第１の加熱を行うことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
18. 前記支持部材は、アルミナにより形成されていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
19. 前記記録素子は、電気熱変換素子であることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
20. 前記検出素子は、前記記録素子列の前記所定方向における端部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
21. 基板と、前記基板に設けられ、インクを吐出口から吐出するために用いられる熱エネルギーを生成するための複数の記録素子が所定方向に配列された記録素子列と、を備えた記録素子基板と、前記記録素子基板を支持し、前記基板よりも大きい熱容量を有する支持部材と、を備え、前記基板上に前記記録素子基板の温度を検出するための検出素子が設けられた記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録方法であって、
    前記検出素子により検出された前記記録素子基板の温度に関する情報を取得する第１の取得工程と、
    前記第１の取得工程により取得された前記情報に基づいて、前記吐出口からインクが吐出されない程度に前記記録素子を所定期間駆動することにより加熱する第１の加熱と、前記第１の加熱の後に所定の駆動方式にしたがって前記吐出口からインクが吐出されない程度に前記記録素子を駆動することにより加熱する第２の加熱と、を行う加熱制御工程と、
    前記所定の駆動方式を決定する決定工程と、
    前記記録ヘッドと記録媒体との相対的な走査を行いながら、前記記録素子を駆動させることによりインクを前記記録媒体に吐出させる記録制御工程と、を有し、
    前記第１の取得工程は、前記所定期間内の第１のタイミングにおける前記記録素子基板の温度に関する第１の情報と、前記所定期間内の前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおける前記記録素子基板の温度に関する第２の情報と、を取得し、
    前記決定工程は、前記第１の取得工程により取得された前記第１、第２の情報に基づいて、前記記録素子列内の温度差が小さくなるように、前記所定の駆動方式を決定することを特徴とすることを特徴とするインクジェット記録方法。
22. 請求項２１に記載のインクジェット記録方法を実行するために、インクジェット記録装置のコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
    

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