JP4182122B2

JP4182122B2 - 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

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Inventors: 賢志林; 正樹新田; 琢横澤; 信彦竹腰
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Description

本発明は、記録媒体に向けてインク滴を吐出する記録ヘッドを用い画像を形成する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関するものである。

インクジェット記録装置は、記録情報に基づいてインクを吐出する記録素子を多数配列した記録ヘッドを備えている。シリアル型のインクジェット記録装置では、記録ヘッドを搭載するキャリッジが記録媒体平面と平行に移動走査しながら記録を行う記録主走査と、当該記録主走査とは交差する方向に記録媒体を搬送する搬送動作とを交互に行うことにより、画像を形成する。

記録素子からインクを吐出するための構成は、既に幾つか提案・実施がなされているが、中でも記録素子に電気熱変換素子（ヒータ）を備える構成は、小液滴なインクを高密度かつ高周波に吐出可能であることから広く有用されている。このようなインクジェット記録ヘッドの個々の記録素子には、インクを吐出口に導くための液路と液路中のインクに接触する電気熱変換素子（ヒータ）が備えられている。

画像信号に応じて記録素子からインクを吐出する際、個々のヒータには所定の電圧パルスが印加され、これによりヒータが発熱してインクを過熱する。急激な加熱によって、ヒータ表面に接触するインクは膜沸騰を起こし、このとき発生する泡の成長によって吐出口からインクが押し出される。吐出されたインク滴は飛翔し、記録媒体に着弾することによってドットを形成する。

インクの吐出量は、記録ヘッドの温度、直接的にはヒータ近傍のインクの温度に影響を受ける。例えば、記録ヘッドの温度が低い場合、発泡体積は小さく、吐出するインク量も少量で、記録されるドットの面積は小さくなる。逆に、記録ヘッドの温度が高い場合、発泡体積は大きく、吐出するインク量も多量で、記録されるドットの面積は大きくなる。すなわち、同じ画像データに基づいて記録を行った場合でも、記録ヘッドの温度が不安定であると、記録媒体に形成されるドットの大きさ、ひいては画像濃度が安定せず、濃度むらなどを引き起こす懸念が生じる。

ヒータを備えた記録ヘッドにおいて、装置の使用環境や各色ヘッドの使用頻度に応じてインク温度が変動したりばらついたりすることは、構成上どうしても免れえない。しかしながら、インクジェット記録装置において、出力される画像濃度がデータに因らずに変動することは品質上好ましいことではない。よって、記録ヘッドの吐出量を安定化させることが、インクジェット記録装置において大きな課題の一つとなっていた。

特許文献１には、１回の吐出のために電圧パルスを２回印加し、記録ヘッドの温度に応じてパルス幅を段階的に制御することにより、インクの吐出量を安定化させる技術が開示されている。以下、このような吐出量制御をＰＷＭ駆動制御と称する。

図１（ａ）は、ＰＷＭ駆動制御を説明するためのタイミングチャートである。横軸は時間、縦軸はヒータに印加する電圧値を示し、図に示された２つのパルスによって１回の吐出が実行される。図において、Ｐ１はプレヒートパルスの印加時間、Ｐ３はメインヒートパルスの印加時間、Ｐ２はプレヒートパルスとメインヒートパルスの間のインターバルを示している。

プレヒートパルスはヒータ表面近傍のインクを温めるために印加されるパルスであり、発泡に至らない程度のエネルギに抑えるように、印加時間Ｐ１が定められている。インターバルは、プレヒートパルスとメインヒートパルスが相互干渉しないように、またプレヒートパルスによって与えられた熱エネルギをインク中に拡散させ、好適な温度分布を得るように設けられている。一方、メインヒートパルスはプレヒートパルスによって暖められたインクに膜沸騰を起こし吐出を実行させるために印加されるパルスであり、発泡に至る十分なエネルギを与えるように、Ｐ１よりも大きな印加時間Ｐ３に設定されている。メインヒートパルスのパルス幅Ｐ３は、ヒータの面積、抵抗値、膜構造やインク液路の構造によって定められる。

上述したように、インクの吐出量はヒータ近傍のインクの温度分布に依存する。特許文献１では、検出した温度に応じてプレヒートパルスのパルス幅Ｐ１やインターバルタイムＰ２（投入エネルギと投入後経過時間）を調整することで、インク温度分布すなわち発泡領域をコントロールし、吐出量を制御しているのである。具体的に説明すると、例えば検出温度が徐々に上昇する場合、ヒータ表面のインクを温める必要性は徐々に減っていく。この場合、プレヒートパルス幅Ｐ１を徐々に狭く設定していく。逆に、検出温度が徐々に低下する場合、ヒータ表面のインクを温める必要性は高まっていくので、プレヒートパルス幅Ｐ１を徐々に大きく設定していく。

更に、記録ヘッドの蓄熱が進みプレヒートパルスＰ１が０になると、駆動パルスは図１（ｂ）に示すようなメインパルスのみとなり、これ以上のＰＷＭ駆動制御は不能となる。すなわち、特許文献１に記載のＰＷＭ駆動制御では、プレヒートパルスＰ１が０になるまでの温度範囲において、吐出量制御を行うことが出来る。

一方、特許文献２には、印加する電圧値とパルス幅を同時に変更することによって吐出量を安定させる方法が開示されている。

図２は、特許文献２に記載の駆動制御方法を説明するためのタイミングチャートである。ヒータを備えたインクジェット記録ヘッドでは、短時間に高電圧Ｖｏｐ２をヒータに印加するパルス３０２の方が、長時間に低電圧Ｖｏｐ１を印加するパルス３０１よりも、吐出量が小さくなるという特性を有する。以下にその原理を簡単に説明する。

ヒータに電圧パルスを印加すると、まずヒータの境界面近傍のインクが加熱され、周囲のインクに熱が伝導する。更に加熱を続けると境界面近傍のインクが発泡し、この発泡体積に応じた量のインクが吐出される。このときの発泡体積は気化するインクの分子数に依存するが、この分子数は発泡が生じるまでの間にヒータから十分な熱量が伝導されたインクの体積によって決まる。この場合、電気熱変換体へ印加する電圧を高くすると、インクへ熱が伝導する範囲が少ない状態で、境界面近傍のインクの気化が開始される。気体の熱伝導率は極めて小さいので、発泡後のヒータは熱的にほぼ絶縁状態になり、周囲に存在する液体インクへの新たな熱伝熱は殆ど行われない。結果、小数のインク分子の気化後の体積が発泡体積となり、より少ない量のインクが吐出されるのである。

特許文献２ではこのような特性を吐出量制御に利用している。すなわち、吐出量を多くしたい場合には駆動電圧を低くパルス幅を広くする一方、吐出量を少なくしたい場合には駆動電圧を高くパルス幅を狭くするようにパルス形状を設定するのである。以上では、簡単のため、シングルパルスを用いて説明したが、このような特徴はダブルパルスを用いても確認できる。

特許文献３には、特許文献１に開示された一般的なＰＷＭ制御に対し特許文献２の技術を組み合わせ、更に広い温度範囲でＰＷＭ駆動制御を行う技術が開示されている。特許文献１に開示されているような一般的なＰＷＭ駆動制御によれば、制御可能な全ての温度領域において駆動電圧Ｖｏｐは一定に保たれている。そして、図１（ｂ）に示すようにプレヒートパルス幅が０になった状態よりも高い温度では、吐出量制御を行うことが出来なくなる。しかし、このような高温領域においても、駆動電圧を更に高い値に設定し直すことによって吐出量制御幅を更に高温域に拡大することが出来るのである。

図３は、２段階の駆動電圧Ｖｏｐ１およびＶｏｐ２によって、ＰＷＭ駆動制御を実行する場合のパルステーブルの一例を示した図である。記録ヘッドにはヒータ近傍のインク温度を検出するための温度センサが備えられており、検出された温度は閾値温度と比較されて、対応するパルスが選択される。例えば検出された温度ＴがＴ１＜Ｔ＜Ｔ２であった場合、ｔｂ１５のパルスが設定される。検出温度ＴがＴ１＜Ｔ＜Ｔ６の場合には、ｔｂ１５〜ｔｂ１１の５種類のパルスが対応するが、これらの駆動電圧はＶｏｐ１に固定されている。すなわち、Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ６の温度領域においては、駆動電圧をＶｏｐ１にした状態でのＰＷＭ制御が行われている。

一方、温度ＴがＴ６＜Ｔ＜Ｔ１１の範囲にある場合には、ｔｂ２５〜ｔｂ２１の５種類のパルスが用意されているが、これらの駆動電圧はＶｏｐ１よりも高いＶｏｐ２に固定されている。すなわち、Ｔ６＜Ｔ＜Ｔ１１の温度領域においては、駆動電圧をＶｏｐ２にした状態でのＰＷＭ制御が行われている。なお、このように高温領域において駆動電圧を高くした状態で駆動制御を行うことは、より低い電圧で駆動する場合よりもヒータに印加するエネルギを低く抑える結果になる。よって、記録ヘッドの更なる蓄熱をより積極的に抑制することが可能となる。

以上説明したように、２段階のＰＷＭ駆動制御方法を連結して行うことにより、より広い温度範囲（Ｔ１〜Ｔ１１）で記録ヘッドの吐出量制御を行うことが可能となる。

特登録３２４７４１２号公報特開２００１−１８００１５号公報特登録３１５８３８１号公報

ところで、シリアル型のインクジェット記録装置において以上説明したよう駆動制御を行う場合、例えばコンシューマ向けの比較的小型の記録装置であれば、記録ヘッドの温度検出と駆動パルスの切換えは各記録主走査のタイミングで行えばよい。このような記録装置では、１回の記録走査中の温度変動も然程大きくないので、記録走査のたびにパルスの見直しおよび切換えが行われれば、画質上問題とならない程度の濃度変動に抑えられるからである。

一方、業務用などで使用される大型のインクジェット記録装置においては、１回の記録走査の距離が長くなり、これに伴って記録走査中の温度変動も大きくなる。すなわち、記録走査内で画質上問題となるような濃度変動が懸念される。よって、このようなインクジェット記録装置においては、個々の記録走査中にも記録ヘッドの温度検出や駆動パルスの切換えを行う構成が備わっていることが望ましい。

しかしながら、記録走査中におけるパルス幅の変更は実現できても、駆動電圧を変更することは難しい。例えば、図３を参照するに、記録走査中に検出温度がＴ５からＴ６に変動した場合、同一の記録走査においてＶｏｐ１とＶｏｐ２の２種類の電圧を供給することになる。これを実現するためには、より複雑で大掛かりな電源供給回路が必要になり、大幅なコストアップを伴う。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものである。その目的とするところは、大型のインクジェット記録装置であっても、同一走査内で供給する電圧値を極力変更することなく、安定した吐出量を実現可能なインクジェット記録装置を提供することである。

そのために本発明は、インクを吐出する記録素子を複数備えた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、前記記録ヘッドの温度を検出する検出手段と、前記検出手段により記録走査中に検出された温度の最高値を取得する取得手段と、該取得手段にて取得された先の記録走査における温度の最高値と電圧設定のための閾値温度とに基づいて前記記録ヘッドの記録走査が終了するたびに、プレヒートパルスおよびメインヒートパルスの電圧を設定するとともに、該設定された電圧に対応するプレヒートパルスおよびメインヒートパルスのパルス幅を記録走査中に前記検出手段によって検出された温度に基づいて設定する設定手段と、該設定手段により設定された電圧およびパルス幅に従って前記プレヒートパルスおよび前記メインヒートパルスを前記記録素子に備えられたヒータに印加する駆動手段とを具備し、前記設定手段は、プレヒートパルスおよびメインヒートパルスのパルス幅の値を備えたテーブルを電圧ごとに備え、相対的に低い電圧に対応するテーブルは、前記プレヒートパルスの幅の値が０となる閾値温度より低い第１温度範囲にて複数の温度領域に分けて備えられ、相対的に高い電圧に対応するテーブルは、前記閾値温度を含みかつ前記閾値温度より高い第２温度範囲にて複数の温度領域に分けて備えられ、前記第１の温度範囲と前記第２の温度範囲の重複する温度範囲に少なくとも一つの温度領域を備えることを特徴とする。

また、インクを吐出する記録素子を複数備え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、前記記録ヘッドの温度を検出する検出工程と、記録走査中に行われる検出工程にて検出された温度の最高値を取得する取得工程と、前記取得工程にて取得された先の記録走査における温度の最高値と閾値温度とに基づき記録走査が終了するたびにプレヒートパルスおよびメインヒートパルスの電圧の設定を行うとともに、前記電圧に対応するプレヒートパルスおよびメインヒートパルスのパルス幅を記録走査中に検出手段にて検出される温度に基づいて設定する設定工程と、前記設定工程にて設定された電圧およびパルス幅に従って前記プレヒートパルスおよび前記メインヒートパルスを前記記録素子に備えられたヒータに印加する駆動工程とを具備し、前記設定工程が参照するテーブルは、プレヒートパルスおよびメインヒートパルスのパルス幅の値を設定するテーブルを電圧毎に備え、かつ相対的に低い電圧に対応するテーブルは、前記プレヒートパルスの幅の値が０となる閾値温度より低い第１温度範囲にて複数の温度領域に分けて備えられ、相対的に高い電圧に対応するテーブルは、前記閾値温度を含みかつ前記閾値温度より高い第２温度範囲にて複数の温度領域に分けて備えられ、前記第１の温度範囲と前記第２の温度範囲の重複する温度範囲に少なくとも一つの温度領域を備えることを特徴とする。

本発明によれば、記録走査中に記録ヘッドの温度が上昇した場合であっても、同一記録走査内では駆動電圧の切り換えを極力行わずに吐出量制御することが出来る。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図４は、本発明に適用可能なインクジェット記録装置の構成を説明するための斜視図である。紙送りローラ対１０１は、２つのローラで記録媒体１０２を挟持した状態で回転し、これを副走査方向に搬送する。プラテン１０６は、搬送される記録媒体１０２の記録が行われる領域を下方から支持し、記録媒体１０２と記録ヘッド１０５の吐出口面との間隔を適正値に保っている。

記録ヘッド１０５は、ガイド軸１０３に沿って移動するキャリッジ１０４に対し着脱可能に取り付けられており、主走査方向に移動しながら記録信号に基づいて複数の吐出口からインク滴を吐出する。これにより、記録媒体１０２には１記録走査分の記録が行われる。１回分の記録走査が行われると、記録ヘッド１０５の記録幅に応じた分だけ記録媒体１０２は副走査方向に搬送される。このような記録走査と搬送動作とを交互に繰り返すことにより、記録媒体１０２に順次画像が形成されて行く。

なお、記録ヘッド１０５が吐出するインクは装置内に固定された不図示のインク供給装置から供給されている。また、図示されていないが、記録前の記録媒体１０２を紙送りローラ対１０１まで供給するための記録媒体供給手段や、記録が完了した記録媒体を排出するための記録媒体排出手段も装置内に備えられている。更に、記録ヘッド１０５のメンテナンス処理を行うための回復手段や予備的な補助手段等を具備することも、本発明の効果を安定して得るためには好ましい構成である。これら手段としては、記録ヘッドの吐出口面をキャップするためのキャッピング手段、吐出口面の異物等を払拭するためのクリーニング手段、吐出口内部を加圧あるいは吸引するための手段、予備的に吐出されたインクを受容するための手段等が挙げられる。

記録媒体としては普通紙やインクジェット専用紙のような紙類が一般に用いられるが、例えば、ＯＨＰシートやコンパクトディスクのような別の素材であっても構わない。さらに、インクジェット記録法を採用したＤＮＡチップ製造装置やディスプレー製造装置の場合であれば、それぞれに適した材質からなる基板が本発明の記録媒体に相当する。

図５は、本発明に適用可能なインクジェット記録装置の制御の構成を説明するためのブロック図である。図において、ＣＰＵ７００は主制御部であり、ＲＯＭ７０２に格納された各種プログラムに従って、装置全体の動作を制御する。ＲＯＭ７０２には、プログラムのほか、所要のテーブルや固定データなどが格納されている。本実施形態で使用する駆動パルステーブルもＲＯＭ７０２に格納されている。ＲＡＭ７０３は、ＣＰＵ７００が画像データを展開する際の領域や作業用の領域として用いられる。

記録装置の外部に接続されたホスト装置７０４は、画像データの供給源であるが、記録に係る画像等のデータの作成、処理等を行うコンピュータとする他、画像読み取り用のリーダ部等の形態であってもよい。画像データ、その他のコマンド、ステータス信号等は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）７０１を介してＣＰＵ７００との間で送受信される。

ヘッドドライバ７０９は、記録データ等に応じて記録ヘッド１０５の電気熱変換体（ヒータ）を駆動するドライバである。ヘッドドライバ７０９は、記録データを電気熱変換体の位置に対応させて整列させるシフトレジスタ、適宜のタイミングでラッチするラッチ回路、駆動タイミング信号に同期して電気熱変換体を作動させる論理回路素子を有する。

記録ヘッド１０５には、ヒータ近傍のインク温度を検出するための温度センサ７０８や、適正温度まで記録ヘッドを過熱するサブヒータ７０７が設けられている。サブヒータ７０７はインクの吐出特性を安定させるための温度調整を行うものであり、電気熱変換体と同時に記録ヘッドの基板上に形成されていてもよいが、記録ヘッド１０５の本体に取り付けられていてもよい。

キャリッジモータドライバ７１１はキャリッジ１０４の移動力となるキャリッジモータ７１０を駆動するドライバであり、搬送モータドライバ７１３は紙送りローラ１０１の回転動力となる搬送モータ７１２を駆動するドライバである。

以下に、本発明の特徴事項である駆動制御方法について説明する。

図６は、本実施形態で適用するパルステーブルを図３と同様に示した図である。ここでも、２段階の駆動電圧Ｖｏｐ１およびＶｏｐ２によって、ＰＷＭ駆動制御を行う場合のテーブルを示している。但し、本実施形態においては、検出温度ＴがＴ５＜Ｔ＜Ｔ６に対し、ｔ１１とｔ２６の２種類のパルスが用意されている。ｔ１１は駆動電圧がＶｏｐ１のダブルパルス、ｔ２５は駆動電圧がＶｏｐ２のダブルパルスである。両者の吐出量がほぼ同じになるように、それぞれの電圧値に対応したそれぞれのパルス幅が定められている。このようなパルステーブルを設けることで、Ｔ５からＴ６へと温度が上昇する場合であっても、前の記録走査ではｔｂ１１のパルス情報で記録を終了し、次の記録走査はｔｂ２６のパルス情報を用いて記録を始めることができる。

図７は、検出温度Ｔと吐出量の関係、および検出温度Ｔに応じて、テーブルを適宜切り替えることにより、記録中の吐出量を所定範囲内に収める制御を説明するための図である。図において、横軸は記録ヘッドの検出温度Ｔ、縦軸は吐出量を示している。ｔｂ１１〜ｔｂ１５の直線およびｔｂ２１〜ｔｂ２６の破線は、図６に示したテーブルｔｂ１１〜ｔｂ１５およびｔｂ２１〜ｔｂ２６に対応しており、個々のテーブルで固定駆動した場合の、検出温度Ｔに対する吐出量を示している。

いずれのテーブルに固定した場合であっても、吐出量は検出温度Ｔに対し、約０．４（ｐｌ）／１０℃の割合で概ね線形に上昇する。すなわち、１種類のテーブルに固定した駆動制御を行うと、検出温度が１０℃上昇するにつれ、吐出量は約０．４ｐｌ上昇することになる。本実施形態の記録装置によれば、吐出量の変動が約０．２ｐｌ以内に抑えられれば、画像上問題となり難いことが確認された。よって、本実施形態においては、同一温度で比較した時に約０．２ｐｌの吐出量差を持つ複数のパルステーブルを用意し、検出温度Ｔが５℃昇温する毎にこれらを切り替えていくように制御した。このようなＰＷＭ制御を採用した場合、検出温度ＴがＴ１から徐々に上昇すると、矢印太線で示したような軌跡でテーブル変換が行われる。これにより、検出温度Ｔによらず吐出量を制御範囲幅内（ここでは約４．５ｐｌから４．７ｐｌ）に収めることが出来る。

駆動電圧を一定のままＰＷＭ制御を行った場合、プレヒートパルス幅が０になった温度Ｔが制御可能な温度の上限となる。例えば、駆動電圧Ｖｏｐが２０．５Ｖの場合には６０℃がこれに相当する。よって本実施形態においては、駆動電圧を２０．５Ｖとした５つのテーブルｔｂ１１〜ｔｂ１５に加えて、駆動電圧を２４．０Ｖとする新たなＰＷＭ制御テーブルｔｂ２１〜ｔｂ２６を用意し、制御可能な温度の上限を更に上昇させている。

このとき、駆動電圧を切換える温度（６０℃）近傍においては、２段階の駆動電圧（２０．５Ｖと２４．０Ｖ）に対応して２種類のテーブル（ｔｂ１１およびｔｂ２６）を用意し、どちらの駆動電圧でも対応できるようなＰＷＭ駆動制御範囲の重複領域を形成する。このような重複領域を設けることが本発明の特徴であり、重複領域に含まれる温度が検出された場合に、結果として都合の良い方のテーブルを選択出来ることが本発明の効果となる。

図８は、記録走査毎に行われる電圧設定のための割り込み処理を説明するフローチャートである。１回の記録走査が終了すると、まずステップＳ７０１において前回の記録走査中の検出温度の最高値Ｔｍａｘを取得する。続くステップＳ７０２では、得られたＴｍａｘが切換え温度Ｔ５＝６０℃を超えるか否かを判断する。Ｔｍａｘ＞６０℃と判断された場合はステップＳ７０３へ進み、次の記録走査はＶｏｐ２すなわち２４．０Ｖの駆動電圧のパルステーブルでＰＷＭ制御を行うよう設定する。一方、ステップＳ７０２でＴｍａｘ≦６０℃と判断された場合はステップＳ７０４へ進み、次の記録走査はＶｏｐ１すなわち２０．５Ｖの駆動電圧のパルステーブルでＰＷＭ制御を行うよう設定する。

一般に、記録走査中はヘッド温度が上昇する傾向があり、ステップＳ７０２でＴｍａｘ＞６０℃と判断された場合は、その時点の温度が６０℃以下であっても、次の記録走査中にヘッド温度が６０℃を超える可能性は高い。このような場合、記録走査開始時の駆動電圧をＶｏｐ１すなわち２０．５Ｖに設定してしまうと、記録走査中に電圧を変更しなければならない状況が生じる。しかし、本実施形態に様に、切換え温度６０℃近傍に予めある程度の重複領域を設けておけば、その時点での検出温度が６０℃を下回っていても、Ｖｏｐ２すなわち２４．０Ｖの駆動電圧を設定することが出来る。そして、次の記録走査で６０℃を超える状況が生じても、駆動電圧を変更することなく吐出量制御を行うことが出来る。

以上では、前回の記録走査時に検出された最高温度Ｔｍａｘを基準に次の記録走査の駆動電圧を決定したが、駆動電圧を決定する際には様々なパラメータを考慮して判断することが出来る。例えば、次の記録走査での吐出回数などから記録ヘッドの温度上昇度を予測し、予測結果によって次の記録走査の駆動電圧を決定することも出来る。

以上説明したような２段階のＰＷＭ駆動制御により、本実施形態の記録装置は、検出温度Ｔが３５℃＜Ｔ＜７５℃の範囲で吐出量制御を行うことが可能となる。なお、このような吐出量制御範囲は、ＰＷＭ駆動の制御可能範囲と言うよりは、記録ヘッドの特性に基づいて定められるものである。たとえＰＷＭ制御を行って吐出量を安定させたとしても、記録ヘッドがあまりにも昇温した場合や温度不足であった場合には、吐出性能や記録された画像品位に不具合をもたらす懸念が生じるからである。よって、このような不具合が発生しない温度範囲を、記録動作を許容する温度として定め、範囲外の温度が検出された場合は記録動作を行わないように本実施形態の記録装置は制御されている。

本実施形態においては、検出温度ＴがＴ＜３５℃であった場合サブヒータ７０９による加熱を行い、Ｔ≧３５℃となるまで記録動作は行わない。但し、記録ヘッドの加熱方法はこれに限るものではない。例えば個々のヒータに吐出に至らない程度の短パルスを印加し、これによってインクを加熱しても良い。一方、検出温度ＴがＴ＞７５℃であった場合、直ちに記録動作を停止し、Ｔ＜７５℃となるまで記録を待機する。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態においても第１の実施形態と同様に図４および図５で示したインクジェット記録装置を用いる。但し、本実施形態の記録ヘッドには、複数の吐出口が配列されて成るチップが３列並んで構成されているものとする。そして、３つのチップに共通の駆動電圧を供給する電源回路を用いながらも、チップ毎に温度を測定する手段を備え、チップ毎にＰＷＭ駆動制御を行うものとする。なお、３つのチップのそれぞれは、互いに異なるインクを吐出するものであっても良いし、同種類のインクを吐出するものであっても良い。

図９は、本実施形態のインクジェット記録装置において、記録走査毎に行われる電圧設定のための割り込み処理を説明するフローチャートである。１回の記録走査が終了すると、まずステップＳ８０１において前回の記録走査中の検出温度の最高値をチップ単位で取得する（Ｔｍａｘ１、Ｔｍａｘ２、Ｔｍａｘ３）。続くステップＳ８０２では、３チップの最高温度（Ｔｍａｘ１、Ｔｍａｘ２、Ｔｍａｘ３）を比較してチップ間の最高検出温度Ｔｍａｘを選出する。更に、ステップＳ８０３に進み、得られたＴｍａｘが切換え温度Ｔ５＝６０℃を超えるか否かを判断する。Ｔｍａｘ＞６０℃と判断された場合はステップＳ８０４へ進み、次の記録走査はＶｏｐ２すなわち２４．０Ｖの駆動電圧に固定した状態で３チップそれぞれにＰＷＭ制御を行うよう設定する。一方、ステップＳ８０３でＴｍａｘ≦６０℃と判断された場合はステップＳ８０５に進み、次の記録走査はＶｏｐ１すなわち２０．５Ｖの駆動電圧に固定した状態で３チップそれぞれにＰＷＭ制御を行うよう設定する。

一般に、複数のチップを同時に搭載した記録ヘッドにおいては、個々のチップの吐出頻度に応じて検出される温度が異なる。

図１０は、Ａ、ＢおよびＣの３チップを搭載した記録ヘッドを用いて記録を行った場合の、各チップの温度が上昇する様子を示した図である。横軸は記録を開始してからの経過時間、縦軸はチップの検出温度を示している。ここでは、一様な画像を４パス双方向で記録した場合の様子が示されており、当該画像を形成する際の各チップそれぞれの記録率は、チップＡが２０％、チップＢが１６０％、チップＣが２０％となっている。チップＢの記録率が他のチップに比べて高いことから、各記録走査における検出温度も他の２チップに比べて高いものとなっている。

このような場合、図９で説明したフローチャートに従って駆動電圧を設定すると、ステップＳ８０２では常にチップＢから得られた検出温度がＴｍａｘとなる。そして、記録動作を開始してからおよそ２０秒経過したあたりの記録走査から、駆動電圧が３チップ共通して２０．５Ｖから２４．０Ｖに切り替えられる。但し、この時点においてＡチップおよびＣチップの検出温度は６０℃に達しておらず、これら２チップのみで判断すれば２０．５Ｖの駆動電圧が適切と言える。このような場合であっても、第１の実施形態で説明した図６のようなテーブルを予め用意しておけば、すなわち６０℃近傍の温度で２種類のＰＷＭの制御範囲に重複領域を設けておけば、３つのチップで同じ駆動電圧を用いることが可能になる。

なお、以上の実施形態では図６で示したように、検出温度ＴがＴ５＜Ｔ＜Ｔ６を満たした領域のみ２種類のＰＷＭテーブルを用意したが、本発明においては更に広い温度範囲に渡って重複領域を設けてもよい。

図１１は、Ｖｏｐ１とＶｏｐ２のＰＷＭ制御範囲の重複領域をＴ３＜Ｔ＜Ｔ７の範囲で設けた場合のパルステーブルを示した図である。本例の場合、検出温度がＴ４からＴ７まで上昇する時は、ｔｂ１２→ｔｂ１１→ｔｂ１０→ｔｂ２５→ｔｂ２４の順番でパルスが選択される。もちろん、先の記録走査の終了時と次の記録走査の開始時について、検出温度の変化の仕方が異なれば、パルス情報の選択される軌跡が結果的に異なる。例えば、ｔｂ１２→ｔｂ１１→ｔｂ１０→ｔｂ２６→ｔｂ２５→ｔｂ２４という具合にパルス情報が選択される場合もある。なお、検出温度の変化が上昇傾向にある場合の他に、検出温度の変化傾向が下降する場合、ｔｂ２４→ｔｂ２５→ｔｂ２６→ｔｂ２７→ｔｂ２８→ｔｂ１２の順にパルス情報が選択される。

このように、異なるＰＷＭ駆動制御範囲の重複領域を更に広く設定することにより、チップ間での検出温度の差が大きい場合や、記録走査間における温度変化が異なった場合に、より適切にＰＷＭ制御（ヘッドの駆動制御）を実現することが出来る。また、同一記録走査において、温度変化の幅が大きく見込まれる場合であっても、同一記録走査内で同じ駆動電圧によるＰＷＭ制御を実現することが出来る。言い換えると、同一記録走査において温度変化が大きい場合でも、駆動電圧を切替る回数を抑制することができる。

補足すると、図１１ではＶｏｐ２のテーブルの数が８個、Ｖｏｐ１のテーブルの数が６個と、Ｖｏｐ２での制御幅の方がＶｏｐ１の制御幅よりも広くなっている。これにより、図６の場合に比べて、電圧レベルと温度レベルに対応したパルス幅の制御をより適切に行うことが出来る。

以上の実施形態ではＶｏｐ１＝２０．５ＶとＶｏｐ２＝２４．０Ｖの２段階の駆動電圧による２種類のＰＷＭ制御を用いた吐出量制御について説明してきたが、本発明は更に多い３段階以上の駆動電圧に対応可能なＰＷＭ駆動制御を行っても構わない。この場合、駆動電圧が切り替わる複数の領域のそれぞれにおいて、上述したような重複領域が設けられていることが好ましい。

また、以上の実施形態において、駆動パルスの形状については、いわゆるダブルパルスにて説明したが、シングルパルスであっても構わないし、１つのテーブルに、ダブルパルスとシングルパルスを混在させて設けても構わない。

更に、以上の実施形態において、Ｖｏｐ１からＶｏｐ２へ切替える場合と、Ｖｏｐ２からＶｏｐ１へ切替える場合で、閾値が異なっても構わない。

図６あるいは図１１で説明したような２種類のＰＷＭ制御範囲に重複領域を設け、テーブルを切り替える順番が複数用意されていれば、吐出量あるいは画像濃度において最も連続性を損なわない順番を選択することが出来る。この場合、温度変化の傾きや記録率の変動、あるいは環境温度など様々な状況を加味した上で、最適なテーブル選択を行うことが出来る。

更にまた、以上の実施形態では記録ヘッドの記録主走査と記録媒体の搬送動作とを交互に行って画像を形成するシリアル型のインクジェット記録装置を例に説明して来たが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。記録ヘッドのノズルが記録媒体の記録幅に応じて配列されたフルライン型のインクジェット記録装置であっても、本発明の構成を取り入れ、その効果を得ることは出来る。フルライン型の記録装置も場合、記録ヘッドの個々のノズルから所定の周波数でインクを吐出しつつ、記録媒体を副走査方向に一定速度で搬送することにより、１ページ分の画像を記録する。よって、上述したシリアル型の記録装置の１回分の記録走査を、フルライン型の記録装置の１ページ分の記録動作とみなして、図６あるいは図１１で示したパルステーブルを利用することが出来る。

（ａ）および（ｂ）は、ＰＷＭ駆動制御を説明するためのタイミングチャートである。特許文献２に記載の駆動制御方法を説明するためのタイミングチャートである。２段階の駆動電圧Ｖｏｐ１およびＶｏｐ２によって、ＰＷＭ駆動制御を実行する場合のパルステーブルを示した図である。本発明に適用可能なインクジェット記録装置の構成を説明するための斜視図である。本発明に適用可能なインクジェット記録装置の制御の構成を説明するためのブロック図である。本発明の実施形態に適用可能なパルステーブルを図３と同様に示した図である。検出温度Ｔと吐出量の関係、および検出温度Ｔに応じてテーブルを適宜切り替えることにより、記録中の吐出量を所定範囲内に収める制御を説明するための図である。記録走査毎に行われる電圧設定のための割り込み処理を説明するフローチャートである。本実施形態のインクジェット記録装置において、記録走査毎に行われる電圧設定のための割り込み処理を説明するフローチャートである。Ａ、ＢおよびＣの３チップを搭載した記録ヘッドを用いて記録を行った場合の各チップの温度上昇を示す図である。Ｖｏｐ１とＶｏｐ２のＰＷＭ制御範囲の重複領域をＴ３＜Ｔ＜Ｔ７の範囲で設けた場合のパルステーブルを示した図である。

符号の説明

１０１紙送りローラ対
１０２記録媒体
１０３ガイド軸
１０４キャリッジ
１０５記録ヘッド
１０６プラテン
３０１パルス
３０２パルス
７００ＣＰＵ
７０１インターフェース
７０２ＲＯＭ
７０３ＲＡＭ
７０４ホスト装置
７０７サブヒータ
７０８温度センサ
７０９ヘッドドライバ
７１０キャリッジモータ
７１１キャリッジモータドライバ
７１２搬送モータ
７１３搬送モータドライバ

Claims

インクを吐出する記録素子を複数備えた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、
前記記録ヘッドの温度を検出する検出手段と、
前記検出手段により記録走査中に検出された温度の最高値を取得する取得手段と、
該取得手段にて取得された先の記録走査における温度の最高値と電圧設定のための閾値温度とに基づいて前記記録ヘッドの記録走査が終了するたびに、プレヒートパルスおよびメインヒートパルスの電圧を設定するとともに、該設定された電圧に対応するプレヒートパルスおよびメインヒートパルスのパルス幅を記録走査中に前記検出手段によって検出された温度に基づいて設定する設定手段と、
該設定手段により設定された電圧およびパルス幅に従って前記プレヒートパルスおよび前記メインヒートパルスを前記記録素子に備えられたヒータに印加する駆動手段とを具備し、
前記設定手段は、プレヒートパルスおよびメインヒートパルスのパルス幅の値を備えたテーブルを電圧ごとに備え、相対的に低い電圧に対応するテーブルは、前記プレヒートパルスの幅の値が０となる閾値温度より低い第１温度範囲にて複数の温度領域に分けて備えられ、相対的に高い電圧に対応するテーブルは、前記閾値温度を含みかつ前記閾値温度より高い第２温度範囲にて複数の温度領域に分けて備えられ、前記第１の温度範囲と前記第２の温度範囲の重複する温度範囲に少なくとも一つの温度領域を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記設定手段は、前記検出温度によらず前記記録ヘッドから吐出されるインクの量が一定となるように、前記検出温度に応じて前記プレヒートパルスおよび前記メインヒートパルスの電圧およびパルス幅を設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。
前記設定手段は、前記記録ヘッドの記録走査中において前記プレヒートパルスおよび前記メインヒートパルスの電圧を変更しないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
前記設定手段は前記テーブルを参照することにより前記プレヒートパルスと前記メインヒートパルスのパルス幅を設定す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。
インクを吐出する記録素子を複数備え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、
前記記録ヘッドの温度を検出する検出工程と、
記録走査中に行われる検出工程にて検出された温度の最高値を取得する取得工程と、
前記取得工程にて取得された先の記録走査における温度の最高値と閾値温度とに基づき記録走査が終了するたびにプレヒートパルスおよびメインヒートパルスの電圧の設定を行うとともに、前記電圧に対応するプレヒートパルスおよびメインヒートパルスのパルス幅を記録走査中に検出手段にて検出される温度に基づいて設定する設定工程と、
前記設定工程にて設定された電圧およびパルス幅に従って前記プレヒートパルスおよび前記メインヒートパルスを前記記録素子に備えられたヒータに印加する駆動工程とを具備し、
前記設定工程が参照するテーブルは、プレヒートパルスおよびメインヒートパルスのパルス幅の値を設定するテーブルを電圧毎に備え、かつ相対的に低い電圧に対応するテーブルは、前記プレヒートパルスの幅の値が０となる閾値温度より低い第１温度範囲にて複数の温度領域に分けて備えられ、相対的に高い電圧に対応するテーブルは、前記閾値温度を含みかつ前記閾値温度より高い第２温度範囲にて複数の温度領域に分けて備えられ、前記第１の温度範囲と前記第２の温度範囲の重複する温度範囲に少なくとも一つの温度領域を備えることを特徴とするインクジェット記録方法。