JP4607309B2 - 記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
記録装置
【発明の属する技術分野】
本発明は記録装置に関し、特に、ノズルからインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを用いて記録媒体に画像を記録する記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタによる記録媒体上への画像形成において、インクの温度依存性を考慮し、インクをインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）より吐出されるのに用いる駆動信号のパルス幅を記録ヘッドの温度、あるいは環境温度によって異ならせることによりインク吐出量制御を行うプリンタが多い。この吐出量の制御によって、記録ヘッド温度や環境温度が変化しても、安定した画像形成が行えるようにインク吐出量がある一定の範囲内に収められる。
【０００３】
従来より、記録ヘッドの駆動するための駆動信号パルスとして、分離された２つのパルス信号（ダブルパルス）を用いることが知られている。
【０００４】
図７は典型的なダブルパルスの波形をあらわした図である。
【０００５】
図７において、Ｐ１はプレヒートパルス幅、Ｐ２はオフタイム、Ｐ３はメインヒートパルス幅を示している。記録動作時は記録ヘッドに対してＰ１、Ｐ２、Ｐ３の順にパルスを与える。実際のパルス幅は、記録ヘッド内に設けられたＤｉセンサ（後述）からの出力値に基づいて決定している。各パルスの役割は次のようなものである。即ち、Ｐ１はプレヒートパルスと呼ばれ、主に記録ヘッドのインク吐出ノズル（以下、ノズルという）内のインク温度を上昇させ、メインヒートパルスによるインク滴の安定的な吐出に寄与するものである。プレヒートパルス印加時、そのパルス幅（Ｐ１）はプレ発泡現象が生じないように決められる必要がある。Ｐ２はオフタイムと呼ばれ、インク吐出量制御に用いられる。Ｐ３はメインヒートパルスと呼ばれ、各ノズル内に設けられたヒータ（電気熱変換体）上に発泡現象を発生させノズル吐出口よりインクを吐出させるために用いられる。
【０００６】
さて、連続記録による記録ヘッドの温度上昇や、環境温度の変化によってもインクの吐出量が一定になるように、ヘッド温度に対して最適な駆動パルスを対応させることが必要である。ヘッド温度と最適な駆動パルスとの関係は従来より、テーブル形式で作成される。このテーブルはＰＷＭテーブルと呼ばれる。
【０００７】
図８はＰＷＭテーブルの内容の一例を示す図である。
【０００８】
実際の記録動作時には、記録ヘッド内に設けられ、その温度を測定する温度センサ（これは、Ｄｉセンサと呼ばれる）の値を読み込み、このテーブルから現在のヘッド温度に対応する最適駆動パルスを選択して記録ヘッドを駆動させる制御が実行される（これをＰＷＭ駆動（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）という）。このように、ＰＷＭ駆動を用いてインクの吐出量を制御する事で、ヘッド温度の上昇や、環境の変化によるインク吐出量の変化を少なくする事ができ、画像濃度の安定化を図っている。
【０００９】
図９は各ノズルに印加されるパルスをあらわした図である。
【００１０】
実際の記録に使用されインクの吐出を行うノズルには、図９（Ａ）に示すように、ダブルパルスが印加される。インクジェットプリンタは記録ヘッドのノズル内のヒータを加熱することによりインクに熱を加え、インクを発泡させることによってインクを吐出させる。従って、記録時にはノズルに熱が加わる事になる。しかしながら、インク吐出を行わないノズルには熱が加えられないので、連続したインク吐出を行っているノズルとそうではないノズルとの間には温度勾配が生じる事になる。
【００１１】
例えば、最近のインクジェットプリンタのように、千個以上のノズルがライン状に構成され、かつ記録ヘッドが記録用紙に対して相対的に動作する事なく記録が実行される場合（即ち、フルライン記録ヘッドが用いられて記録が実行される場合）は、同じノズルを連続して使用し続ける事になるので、より温度勾配が生じやすくなる。このような温度勾配が生じた場合、連続的に記録を行うと同一記録ヘッド内の温度勾配が記録画像の濃度ムラとなって表れ、記録品位を著しく落としてしまう可能性がある。
【００１２】
この濃度ムラを防止する為に、従来より、図９（Ｂ）に示すように、インク吐出を行わないノズル（以下、非吐出ノズルという）については、プレヒートパルス（Ｐ１）だけを印加し、記録に使用しないノズルにも熱を加える事によって、同一記録ヘッド内に温度勾配が生じるのを極力防ぐようにしている。
【００１３】
図１０は記録媒体の搬送方向に沿って配された４つのフルライン記録ヘッドによって記録がなされる時の記録媒体の動作を表している図である。これら４つのフルライン記録ヘッドは夫々、イエロインク、マゼンタインク、シアンインク、ブランクインクを吐出する。
【００１４】
図１０に示されているように、４つのフルライン記録ヘッド１は記録用紙３の搬送ベルト４に対して垂直に固定される。また、記録用紙３は搬送ベルトの上流側（図１０では給紙側Ａ）から矢印Ｃ方向に搬送ベルト４によって下流側（図１０では排紙側Ｂ）に搬送される。この時、記録用紙３が各記録ヘッド１の下を通過する時に、ノズル２からインクが吐出されカラー画像が形成される。
【００１５】
図１１は記録ヘッド周辺に備えられたインクジェットプリンタの構成要素を示す概略図である。
【００１６】
図１１に示されているように、記録ヘッド１内には、記録ヘッドの温度調整をするためのサブヒータ８とノズル近傍の温度が読み取れるように適切な個所（複数箇所）にＤｉセンサ９が設けられている。これらのセンサ出力は温度検出部６に入力され、その結果はサブヒータ８を駆動するためのサブヒータ駆動部７と記録ヘッド１を制御するための駆動信号制御部５にフィードバックされる。
【００１７】
記録動作にあたり、記録に使用するノズルについてはインク吐出を行わせるための駆動信号制御部５から駆動パルスを記録ヘッド１に転送し、指定のノズルからインク吐出を行う事で画像の形成を行う。
【００１８】
このような動作とともに、記録ヘッドの温度制御が実行される。
【００１９】
図１２は従来のインクジェットプリンタのヘッド温度制御処理を示すフローチャートである。
【００２０】
まず、ステップＳ１では、記録動作待機中には記録ヘッド１内に取り付けられたＤｉセンサ９の値を温度検出部６で読み取り、次に、ステップＳ２では検出された温度（ＴＤ）が“Ａ”（℃）以下であるかどうかを調べる。ここで、ＴＤ≦“Ａ”（℃）であれば、処理はステップＳ３に進み、サブヒータ８を駆動し、記録ヘッドの温度が一定温度になるように保温するが、ＴＤ＞“Ａ”（℃）であれば、処理はステップＳ４に進んで、記録動作の開始を待ち合わせる。
【００２１】
このような処理により、記録動作待機中には記録命令がいつ来ても画像濃度がある一定値以上になるように制御される。
【００２２】
ステップＳ４において、記録動作開始の指示がなければ処理はステップＳ１に戻り温度監視を続けるが、記録動作開始の指示があれば処理はステップＳ５に進んで、サブヒータ８の駆動を停止する。
【００２３】
ステップＳ６において記録動作が開始されると、処理はステップＳ７において記録ヘッド１の温度検出を行う。これは、ステップＳ１と同様にＤｉセンサ９の値を温度検出部６で読み取ることにより行う。
【００２４】
次に、ステップＳ８では、ステップＳ７で検出された温度（ＴＤ）に基づいた最適な駆動パルスをＰＷＭテーブルから選択し、駆動信号制御部５から選択された駆動パルスを記録ヘッド１に転送することで記録を行う（ＰＷＭ制御）。さらに、ステップＳ９では、この記録動作時に記録に使用されない非吐出ノズルにはプレヒートパルス（Ｐ１）のみを印加する（プレパルス温度調整）。
【００２５】
最後に、ステップＳ１０では記録動作終了かどうかを調べ、動作続行であれば処理はステップＳ７に戻り、動作終了であれば、処理を終了する。なお、記録動作終了後、プリンタが記録動作待機へと移行するのであれば、再びステップＳ１〜Ｓ４の処理が実行される。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来例では、同一記録ヘッド内で、濃度ムラが生じないようにインク吐出を行わないノズルにもプレパルス温度調整としてプレヒートパルス（Ｐ１）を印加するので、すべてのノズルに何らかのパルスが印加される事になってしまう。従って、どんなに低いデューティの記録でも確実に記録ヘッド温度が上昇してしまう事になるという問題がある。
【００２７】
また、ＰＷＭ制御で制御可能な温度には限界があり、温度変化がＰＷＭ制御範囲を超えてしまうとインク吐出量制御を行う事ができなくなってしまい、画像濃度の安定化が図れなくなってしまうという問題もある。例えば、高速で連続記録が可能なインクジェットプリンタにおいて、１枚目の画像と１５００枚目の画像と３０００枚目の画像で濃度が異なってしまうという問題が生じてしまう。
【００２８】
さらに、低いデューティの記録であればあるほど、この濃度差が人の目に分かりやすくなってしまう。
【００２９】
このような問題に対処するために、不必要な温度上昇を抑えるためプレパルス温度調整を行わないということも考えられるが、この場合、同一記録ヘッド内で温度勾配が生じた場合、濃度ムラとなって画像品位低下が生じてしまう。
【００３０】
図１３はプレパルス温度調整を行わずに低デューティの記録を行った場合の記録ヘッドの温度変化を示す図である。
【００３１】
特に、低温環境において記録を行った場合、図１３に示すように、待機時にサブヒートによって維持していた記録ヘッドの温度が記録動作が継続するにつれて下降してしまい、結果的に記録濃度が低下し、画像品位が劣化する。図１３からも分かるように、ＰＷＭ駆動で制御できる温度の範囲は決まっているので、低温までインク吐出量を制御しようとすると高温になった時に制御できる範囲が小さくなってしまう恐れも生じる。
【００３２】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、装置を複雑化する事なく、連続記録を行った時の同一記録ヘッド内に発生する濃度ムラを防止し、かつ低温環境でも画像濃度が低下しないよう記録ヘッド温度を制御する事で画像濃度の安定化を図る事が可能な記録装置を提供することを目的としている。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の記録装置は以下のような構成からなる。
【００３４】
即ち、夫々に電気熱変換体を含む複数のノズルを有し、前記電気熱変換体にプレヒートパルス信号とメインヒートパルス信号とで構成される駆動信号を入力することにより前記電気熱変換体から発生する熱エネルギーを利用してノズル内に気泡を発生させ、前記ノズルからインク液滴を吐出する記録ヘッドを有し、前記記録ヘッドの前記電気熱変換体に対し画像データに応じた前記駆動信号を入力することにより、記録媒体上に画像を記録する記録装置であって、前記記録ヘッドの温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記液滴を吐出しない非吐出ノズルに対応した前記電気熱変換体に前記プレヒートパルス信号を入力し、前記メインヒートパルス信号を入力しない制御を行う制御部とを有し、前記記録ヘッドにより前記記録媒体上に画像を記録する記録動作中に、前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が所定の温度以下であると判断した場合、前記非吐出ノズルに対応した電気熱変換体に前記プレヒートパルス信号を入力し、前記メインヒートパルス信号を入力しない制御を行い、更に、前記プレヒートパルス信号を入力し、前記メインヒートパルス信号を入力しない前記電気熱変換体に対応した前記非吐出ノズルの割合を前記温度検出部によって検出された温度が高くなるにつれて小さくなるように変化させる一方、前記温度検出部によって検出された温度が前記所定の温度以下でないと判断した場合、前記非吐出ノズルに対応した電気熱変換体に前記プレヒートパルス信号及び前記メインヒートパルス信号を入力しないよう制御することを特徴とする記録装置を備える。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００４４】
なお、本明細書において、「プリント」（以下においては「記録」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚しうるように顕在化したものであるか否かを問わず、記録媒体上に液体を付与することによって広く画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も言うものとする。
【００４５】
また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられている紙のみならず、広く布、プラスチックフィルム、金属板等、記録ヘッドによって吐出されるインクを受容可能なものも言うものとする。
【００４６】
さらに「インク」とは、上記「プリント」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって画像、模様、パターン等の形成、または記録媒体の加工に供されうる液体を言うものとする。
【００４７】
図１は、本発明の代表的な実施形態に従うインクジェット記録装置（以下、記録装置という）２１０の構造を説明するための斜視透視図である。
【００４８】
記録装置２１０は、インクジェット記録方式に従ってインクを吐出して記録を行うインクジェットヘッド（以下、記録ヘッドという）２０１〜２０４、及び常に安定したインク吐出を保証するための回復ユニット（不図示）を備えている。記録用紙２０５は、フィーダユニット２０７から、これら記録ヘッドによる印刷位置に供給され、この記録装置のメインユニット２０８に具備された搬送ユニット２０６によって搬送される。
【００４９】
記録用紙２０５への画像の印刷は、記録用紙２０５を搬送しながら、記録用紙２０５の基準位置がブラック（Ｋ）のインクを吐出する記録ヘッド２０１の下に到達したときに、記録ヘッド２０１からブラックインクを吐出する。同様に、シアン（Ｃ）のインクを吐出する記録ヘッド２０２、マゼンタ（Ｍ）のインクを吐出する記録ヘッド２０３、イエロ（Ｙ）のインクを吐出する記録ヘッド２０４の順に、それぞれ基準位置に記録用紙２０５が到達すると各色のインクを吐出してカラー画像を形成する。こうして画像が印刷された記録用紙２０５はスタッカトレイ２１１に排出されて堆積される。
【００５０】
なお、図１ではイエロインク、マゼンタインク、シアンインク、ブランクインクの４つのヘッドの場合を示しているがこれらの他に、ライトマゼンタインク（ＬＭ）、ライトシアンインク（ＬＣ）の２つのヘッドを加えた６つ、更にそれ以上のヘッド数であっても良い。以下の説明においては４つのヘッドの場合で説明の都合上４つのヘッドで説明するがこれに限られるものではない。
【００５１】
この実施形態における記録装置２１０は、更に搬送ユニット２０６、記録ヘッド２０１〜２０４にインクを供給するためのインクカートリッジ（不図示）、記録ヘッド２０１〜２０４へのインク供給や回復動作のためのポンプユニット（不図示）、記録装置２１０全体を制御する制御基板（不図示）等を有している。またフロントドア２０９は、インクカートリッジの交換用の開閉扉である。
【００５２】
なお、記録ヘッド２０１〜２０４には夫々、ヘッド内の温度を検出する温度センサ（Ｄｉセンサ）と記録ヘッド保温用のサブヒータが設けられている。
【００５３】
図１から明らかであるように、この記録ヘッドは記録用紙の幅に相当する記録幅をもっているフルライン記録ヘッドであるが本発明は記録媒体の搬送方向に往復走査するキャリッジに搭載されるシリアルタイプの記録ヘッドでも良い。
【００５４】
図２はインクジェット記録方式に従ってインクを吐出して記録を行う記録ヘッド２０１〜２０４の構造を説明するための模式図である。
【００５５】
図２に示すように、各ノズル１０６には、それぞれに対応した電気熱変換体１０４（ヒータ）が設けられており、後述するヘッド駆動回路７０５（図３）によりヒータ１０４に所定の電気的エネルギーを印加することにより、そのヒータ１０４の熱によりノズル内のインクに気泡が発生し、その吐出口１０２からインク液滴が吐出される。なお、ヒータ１０４はシリコン基板１０１の上に半導体製造プロセスと同様の手法で形成されている。１０３は各ノズル１０６を構成するノズル隔壁であり、１０５は各ノズル１０６にインクを供給するための共通液室、１０７は天板である。
【００５６】
図３は記録装置２１０の制御構成を示すブロック図である。
【００５７】
図３において、７００はメインコントローラで、メモリ７０１に記憶された制御プログラムに従って記録装置２１０全体の制御を行っている。メモリ７０１は、これ以外に、後述する基本画像等の各種画像データを記憶している。７０２は記録ヘッドの回復機構等を駆動するためのモータ、７０３は記録用紙の搬送を行う用紙送り用モータ（ＬＦモータ）で、これらモータはメインコントローラ７００の指示に基づいてそれぞれ対応するモータドライバ７０２Ｄ，７０３Ｄにより駆動されている。７０４Ｙ〜７０４Ｋのそれぞれは、イエロ成分のイメージデータ、マゼンタ成分のイメージデータ、シアン成分のイメージデータ及び黒成分のイメージデータを記憶するイメージメモリである。これらイメージメモリへのデータの書込み、及びこれらイメージメモリからのデータの読み出しは、イメージデータコントローラ７０７の制御の下に実行される。ヘッド駆動回路７０５は、メインコントローラ７００の指示の下にイメージデータコントローラ７０７から送られてくるイメージデータに基づいて、各色のイメージデータに応じて対応する記録ヘッドを駆動して印刷を行っている。
【００５８】
この実施形態の記録装置２１０は、イメージデータコントローラ７０７の機能を使用して、その指定された記録媒体上の位置に対応するイメージメモリ７０４のアドレスに、その指示された画像のそれぞれの色に対応するイメージデータをビットマップ展開する。こうしてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色分のイメージデータをイメージメモリ７０４に展開すると、メインコントローラ７００は記録用紙を搬送するためのＬＦモータ７０３を回転駆動して記録用紙の搬送を開始する。この記録用紙の搬送に同期して、イメージデータコントローラ７０７がイメージメモリ７０４から、対応する色のイメージデータを順次読み出し、ヘッド駆動回路７０５を経由して、それぞれ対応する色のインクを吐出する記録ヘッド２０１〜２０４に伝送する。こうして記録ヘッド２０１〜２０４のそれぞれは、その伝送されたイメージデータに従ってインクを吐出してカラー画像の印刷を行う。
【００５９】
なお、メモリ７０１には従来例で説明したＰＷＭテーブルが格納され、ヘッド駆動回路７０５には従来例で説明した温度検出部とサブヒータ駆動部とが内蔵され、Ｄｉセンサからの出力結果に基づいて温度検出とサブヒータの駆動制御を実行する。
【００６０】
次に、以上の構成の記録装置を用いた記録ヘッドの温度制御を含む記録制御について図４〜図６を参照して説明する。
【００６１】
図４は記録ヘッドの温度制御処理を示すフローチャートである。
【００６２】
図４において、従来例の図１２において既に説明したのと同じ処理ステップについては同じステップ参照番号を付してその説明は省略する。
【００６３】
記録動作待機時には従来例のステップＳ１〜Ｓ４と同様の処理が実行される。即ち、記録ヘッド２０１〜２０４内の温度が一定値以上の温度になるように記録ヘッド２０１〜２０４内に設けられたＤｉセンサの出力値を監視しながら、ヘッド駆動部７０５から記録ヘッド２０１〜２０４内に設けられたサブヒータ（不図示）にパルスを送りサブヒートを行う。これによって、記録ヘッドの温度が“Ａ”℃より高くなるように保持される。
【００６４】
これによって低温環境下でも安定した画像が形成されるようになる。従って、記録動作の待機時には、記録ヘッドの温度は常に“Ａ”℃より高くなっており、低温環境で記録命令を受信した場合でも速やかにある一定値以上の濃度での記録を行う事ができる。このような理由で、この温度（“Ａ”℃）は画像濃度が規定値以上になるような温度に設定されている。
【００６５】
さて、記録命令を受信して記録を開始するときにも、従来例のステップＳ５〜Ｓ６と同様にサブヒートを停止して記録を開示する。このとき、さらに、従来例のステップＳ７〜Ｓ８と同様に、Ｄｉセンサからの出力に基づいて、記録ヘッド２０１〜２０４内の温度を検出し、ヘッド駆動回路７０５はＰＷＭ駆動制御を実行する。このとき、ヘッド駆動回路７０５からインク吐出を行うノズルに対して印加されるパルスは、Ｄｉセンサによって検出された記録ヘッド温度に対応した波形をＰＷＭテーブルから選択され、記録ヘッドに供給される。
【００６６】
次に、ステップＳ８ａでは、検出された記録ヘッドの温度（ＴＤ）が“Ａ”℃以下であるかどうかを調べる。ここで、ＴＤ≦Ａ℃である場合、処理はステップＳ９に進み（図４の経路▲１▼）、インク吐出をしない吐出ノズルには、インク吐出を行うノズルに使用される駆動パルスのうちのプレヒートパルス（Ｐ１）だけをヘッド駆動回路７０５から供給する。この場合、記録ヘッドに対しては、従来例の図９で説明したようなパルス信号が夫々、インクを吐出するノズルと非吐出ノズルとに対して印加される。従って、すべてのノズルに対して、少なくとも１つ以上のパルスがヘッド駆動回路７０５から供給される事になる。
【００６７】
これによって、低温環境下において低デューティで記録を行っても、記録動作待機時の温度“Ａ”℃から記録ヘッド温度が下がり続ける事はなく、画像濃度低下を防止する事ができる。
【００６８】
これに対して、ＴＤ＞Ａ℃である場合（最初にはＴＤ≦Ａ℃であったものの、連続記録を行った結果記録ヘッド温度がＡ℃より高くなった場合も含む）、処理はステップＳ８ｂに進み、非吐出ノズルに対するプレヒートパルス（Ｐ１）の印加をＯＦＦにして、その後、処理はステップＳ１０に進む（図４の経路▲２▼）。この場合、記録ヘッドに対しては図４に示すようなパルス信号が印加される。
【００６９】
図５はＴＤ＞Ａ℃である場合の記録ヘッドに印加されるパルス信号を示す図である。
【００７０】
図５において、（Ａ）はインク吐出を行うノズルに対して印加されるパルスを示し、（Ｂ）は非吐出ノズルに印加されるパルス（実際にはパルスはない）を表している。即ち、この場合は、インク吐出に使用するノズルに対してのみパルスが印加される事になる。これにより低デューティで連続記録を行っても、図６に示すように、ＰＷＭ制御範囲を超えて記録ヘッドの温度が上昇し続ける事はなくなる。
【００７１】
図６はこの実施形態に従う温度制御を行って低デューティの記録を行った場合の記録ヘッドの温度変化を示す図である。
【００７２】
図６に示されているように、この実施形態に従えば、一定範囲の温度を維持して記録をする事ができ画像の安定化を図る事ができる。
【００７３】
以上述べた通りこの実施形態に従えば、インク吐出を行わないノズルに印加するパルスを記録ヘッド温度によって制御するので、特に低温環境での低デューティ記録時の画像濃度低下や連続記録でのヘッド温度上昇を極力抑えることができる。
【００７４】
なお、高デューティ記録の場合は、低温環境でも記録ヘッド温度が下がる事はなく比較的早く温度が上昇し一定になってしまうので、連続記録を行っても、例えば、１枚目の記録媒体と３０００枚目の記録媒体の記録濃度が極端に変化する事はない。また、非吐出ノズルに印加するパルスは、記録動作に使用するパルス（プレヒートパルス）を流用するので、特に制御が複雑になる事なく、記録ヘッドの温度制御をすることができるという利点もある。
【００７５】
なお以上説明した実施形態では、記録動作時に一定値以下の温度で非吐出ノズルにプレヒートパルス（Ｐ１）だけを印加して記録ヘッドの温度の低下を防止したが、Ｐ１で十分ヘッド温度が一定値以上に維持する事ができる場合、このパルスはＰ１以下でもよい。しかし、低温環境での記録において記録ヘッドの温度が下がり続けないようにする必要があるので、環境温度によって、非吐出ノズルに印加するプレヒートパルス（Ｐ１）のパルス幅を１／４倍、１／２倍、……と変調するテーブルを作成し、このテーブルを参照して環境温度に対応したパルス幅のＰ１を用いて記録ヘッドを駆動しても良い。このテーブルでは温度が高くなるにつれてＰ１のパルス幅を小さくなるようにパルス幅と環境温度との関係を作成する。
【００７６】
さらに以上説明した実施形態では、記録動作時に一定値以下の温度で非吐出ノズルにプレヒートパルス（Ｐ１）だけを印加して記録ヘッド温度の低下を防止したが、Ｐ１で十分ヘッド温度が一定値以上に維持する事ができる場合、非吐出ノズル全てにＰ１のパルスを印加せず、非吐出ノズルのある割合（ｘ％）のものだけにＰ１を印加するようにしても良い。しかしながら、低温環境での記録動作において記録ヘッドの温度が下がり続けないようにするために、環境温度に従ってパルスＰ１を印加する非吐出ノズルの割合を変化させる関係を示すテーブルを作成し、このテーブルを参照して環境温度に対応した割合で非吐出ノズルをパルスＰ１によって駆動させても良い。このテーブルは温度が高くなるにつれてパルスＰ１を印加する非吐出ノズルの割合を小さくする関係を表すようにする。
【００７７】
さて、以上の実施形態においては、記録ヘッドから吐出される液滴はインクであるとして説明し、さらにインクタンクに収容される液体はインクであるとして説明したが、その収容物はインクに限定されるものではない。例えば、記録画像の定着性や耐水性を高めたり、その画像品質を高めたりするために記録媒体に対して吐出される処理液のようなものがインクタンクに収容されていても良い。
【００７８】
以上の実施形態は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いることにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。
【００７９】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に１対１で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状をすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。
【００８０】
このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【００８１】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成としても良い。
【００８２】
さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００８３】
加えて、上記の実施形態で説明した記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドのみならず、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッドを用いてもよい。
【００８４】
また、以上説明した記録装置の構成に、記録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加することは記録動作を一層安定にできるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などがある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを備えることも安定した記録を行うために有効である。
【００８５】
さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでも良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもできる。
【００８６】
以上説明した実施の形態においては、インクが液体であることを前提として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。
【００８７】
加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００８８】
さらに加えて、本発明に係る記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けられるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を取るものであっても良い。
【００８９】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【００９０】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９１】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、夫々に電気熱変換体を含む複数の記録要素を備え、ダブルパルスによって駆動制御される記録ヘッドの温度を測定し、その測定温度を検出し、その検出された記録ヘッドの温度に基づいて、複数の記録要素の内、記録に用いない記録要素に対してプレパルスを印加するように制御するので、同一記録ヘッド内に記録動作によって発生する温度むらが小さくなり、記録される画像濃度の変化が少なくなるという効果がある。
【００９３】
これにより、例えば、低温環境での低デューティの記録時や低デューティの連続記録時にも記録ヘッドの温度が一定に保持され、また、良好な記録を行うことができる。
【００９４】
さらに、このような温度制御をプレパルスの印加により行うので、元々の記録動作に必要な機構をそのまま流用することができ、装置を特に複雑化する事がないという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施形態に従うインクジェット記録装置２１０の構造を説明するための斜視透視図である。
【図２】インクジェット記録方式に従ってインクを吐出して記録を行う記録ヘッドの構造を説明するための模式図である。
【図３】記録装置２１０の制御構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示すインクジェット記録装置における記録ヘッドの温度制御処理を示すフローチャートである。
【図５】ＴＤ＞Ａ℃である場合の記録ヘッドに印加されるパルス信号を示す図である。
【図６】この実施形態に従う温度制御を行って低デューティの記録を行った場合の記録ヘッドの温度変化を示す図である。
【図７】典型的なダブルパルスの波形をあらわした図である。
【図８】ＰＷＭテーブルの内容の一例を示す図である。
【図９】各ノズルに印加されるパルスをあらわした図である。
【図１０】記録媒体の搬送方向に沿って配された４つのフルライン記録ヘッドによって記録がなされる時の記録媒体の動作を表している図である。
【図１１】記録ヘッド周辺に備えられたインクジェットプリンタの構成要素を示す概略図である。
【図１２】従来のインクジェットプリンタの記録時におけるヘッド温度制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】プレパルス温度調整を行わない時の記録ヘッドの温度変化を示す図である。
【符号の説明】
８ サブヒータ
９ Ｄｉセンサ
２０１〜２０４ 記録ヘッド
２０５ 記録用紙
２０６ 搬送ユニット
７０５ ヘッド駆動回路
記録装置
【発明の属する技術分野】
本発明は記録装置に関し、特に、ノズルからインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを用いて記録媒体に画像を記録する記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタによる記録媒体上への画像形成において、インクの温度依存性を考慮し、インクをインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）より吐出されるのに用いる駆動信号のパルス幅を記録ヘッドの温度、あるいは環境温度によって異ならせることによりインク吐出量制御を行うプリンタが多い。この吐出量の制御によって、記録ヘッド温度や環境温度が変化しても、安定した画像形成が行えるようにインク吐出量がある一定の範囲内に収められる。
【０００３】
従来より、記録ヘッドの駆動するための駆動信号パルスとして、分離された２つのパルス信号（ダブルパルス）を用いることが知られている。
【０００４】
図７は典型的なダブルパルスの波形をあらわした図である。
【０００５】
図７において、Ｐ１はプレヒートパルス幅、Ｐ２はオフタイム、Ｐ３はメインヒートパルス幅を示している。記録動作時は記録ヘッドに対してＰ１、Ｐ２、Ｐ３の順にパルスを与える。実際のパルス幅は、記録ヘッド内に設けられたＤｉセンサ（後述）からの出力値に基づいて決定している。各パルスの役割は次のようなものである。即ち、Ｐ１はプレヒートパルスと呼ばれ、主に記録ヘッドのインク吐出ノズル（以下、ノズルという）内のインク温度を上昇させ、メインヒートパルスによるインク滴の安定的な吐出に寄与するものである。プレヒートパルス印加時、そのパルス幅（Ｐ１）はプレ発泡現象が生じないように決められる必要がある。Ｐ２はオフタイムと呼ばれ、インク吐出量制御に用いられる。Ｐ３はメインヒートパルスと呼ばれ、各ノズル内に設けられたヒータ（電気熱変換体）上に発泡現象を発生させノズル吐出口よりインクを吐出させるために用いられる。
【０００６】
さて、連続記録による記録ヘッドの温度上昇や、環境温度の変化によってもインクの吐出量が一定になるように、ヘッド温度に対して最適な駆動パルスを対応させることが必要である。ヘッド温度と最適な駆動パルスとの関係は従来より、テーブル形式で作成される。このテーブルはＰＷＭテーブルと呼ばれる。
【０００７】
図８はＰＷＭテーブルの内容の一例を示す図である。
【０００８】
実際の記録動作時には、記録ヘッド内に設けられ、その温度を測定する温度センサ（これは、Ｄｉセンサと呼ばれる）の値を読み込み、このテーブルから現在のヘッド温度に対応する最適駆動パルスを選択して記録ヘッドを駆動させる制御が実行される（これをＰＷＭ駆動（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）という）。このように、ＰＷＭ駆動を用いてインクの吐出量を制御する事で、ヘッド温度の上昇や、環境の変化によるインク吐出量の変化を少なくする事ができ、画像濃度の安定化を図っている。
【０００９】
図９は各ノズルに印加されるパルスをあらわした図である。
【００１０】
実際の記録に使用されインクの吐出を行うノズルには、図９（Ａ）に示すように、ダブルパルスが印加される。インクジェットプリンタは記録ヘッドのノズル内のヒータを加熱することによりインクに熱を加え、インクを発泡させることによってインクを吐出させる。従って、記録時にはノズルに熱が加わる事になる。しかしながら、インク吐出を行わないノズルには熱が加えられないので、連続したインク吐出を行っているノズルとそうではないノズルとの間には温度勾配が生じる事になる。
【００１１】
例えば、最近のインクジェットプリンタのように、千個以上のノズルがライン状に構成され、かつ記録ヘッドが記録用紙に対して相対的に動作する事なく記録が実行される場合（即ち、フルライン記録ヘッドが用いられて記録が実行される場合）は、同じノズルを連続して使用し続ける事になるので、より温度勾配が生じやすくなる。このような温度勾配が生じた場合、連続的に記録を行うと同一記録ヘッド内の温度勾配が記録画像の濃度ムラとなって表れ、記録品位を著しく落としてしまう可能性がある。
【００１２】
この濃度ムラを防止する為に、従来より、図９（Ｂ）に示すように、インク吐出を行わないノズル（以下、非吐出ノズルという）については、プレヒートパルス（Ｐ１）だけを印加し、記録に使用しないノズルにも熱を加える事によって、同一記録ヘッド内に温度勾配が生じるのを極力防ぐようにしている。
【００１３】
図１０は記録媒体の搬送方向に沿って配された４つのフルライン記録ヘッドによって記録がなされる時の記録媒体の動作を表している図である。これら４つのフルライン記録ヘッドは夫々、イエロインク、マゼンタインク、シアンインク、ブランクインクを吐出する。
【００１４】
図１０に示されているように、４つのフルライン記録ヘッド１は記録用紙３の搬送ベルト４に対して垂直に固定される。また、記録用紙３は搬送ベルトの上流側（図１０では給紙側Ａ）から矢印Ｃ方向に搬送ベルト４によって下流側（図１０では排紙側Ｂ）に搬送される。この時、記録用紙３が各記録ヘッド１の下を通過する時に、ノズル２からインクが吐出されカラー画像が形成される。
【００１５】
図１１は記録ヘッド周辺に備えられたインクジェットプリンタの構成要素を示す概略図である。
【００１６】
図１１に示されているように、記録ヘッド１内には、記録ヘッドの温度調整をするためのサブヒータ８とノズル近傍の温度が読み取れるように適切な個所（複数箇所）にＤｉセンサ９が設けられている。これらのセンサ出力は温度検出部６に入力され、その結果はサブヒータ８を駆動するためのサブヒータ駆動部７と記録ヘッド１を制御するための駆動信号制御部５にフィードバックされる。
【００１７】
記録動作にあたり、記録に使用するノズルについてはインク吐出を行わせるための駆動信号制御部５から駆動パルスを記録ヘッド１に転送し、指定のノズルからインク吐出を行う事で画像の形成を行う。
【００１８】
このような動作とともに、記録ヘッドの温度制御が実行される。
【００１９】
図１２は従来のインクジェットプリンタのヘッド温度制御処理を示すフローチャートである。
【００２０】
まず、ステップＳ１では、記録動作待機中には記録ヘッド１内に取り付けられたＤｉセンサ９の値を温度検出部６で読み取り、次に、ステップＳ２では検出された温度（ＴＤ）が“Ａ”（℃）以下であるかどうかを調べる。ここで、ＴＤ≦“Ａ”（℃）であれば、処理はステップＳ３に進み、サブヒータ８を駆動し、記録ヘッドの温度が一定温度になるように保温するが、ＴＤ＞“Ａ”（℃）であれば、処理はステップＳ４に進んで、記録動作の開始を待ち合わせる。
【００２１】
このような処理により、記録動作待機中には記録命令がいつ来ても画像濃度がある一定値以上になるように制御される。
【００２２】
ステップＳ４において、記録動作開始の指示がなければ処理はステップＳ１に戻り温度監視を続けるが、記録動作開始の指示があれば処理はステップＳ５に進んで、サブヒータ８の駆動を停止する。
【００２３】
ステップＳ６において記録動作が開始されると、処理はステップＳ７において記録ヘッド１の温度検出を行う。これは、ステップＳ１と同様にＤｉセンサ９の値を温度検出部６で読み取ることにより行う。
【００２４】
次に、ステップＳ８では、ステップＳ７で検出された温度（ＴＤ）に基づいた最適な駆動パルスをＰＷＭテーブルから選択し、駆動信号制御部５から選択された駆動パルスを記録ヘッド１に転送することで記録を行う（ＰＷＭ制御）。さらに、ステップＳ９では、この記録動作時に記録に使用されない非吐出ノズルにはプレヒートパルス（Ｐ１）のみを印加する（プレパルス温度調整）。
【００２５】
最後に、ステップＳ１０では記録動作終了かどうかを調べ、動作続行であれば処理はステップＳ７に戻り、動作終了であれば、処理を終了する。なお、記録動作終了後、プリンタが記録動作待機へと移行するのであれば、再びステップＳ１〜Ｓ４の処理が実行される。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来例では、同一記録ヘッド内で、濃度ムラが生じないようにインク吐出を行わないノズルにもプレパルス温度調整としてプレヒートパルス（Ｐ１）を印加するので、すべてのノズルに何らかのパルスが印加される事になってしまう。従って、どんなに低いデューティの記録でも確実に記録ヘッド温度が上昇してしまう事になるという問題がある。
【００２７】
また、ＰＷＭ制御で制御可能な温度には限界があり、温度変化がＰＷＭ制御範囲を超えてしまうとインク吐出量制御を行う事ができなくなってしまい、画像濃度の安定化が図れなくなってしまうという問題もある。例えば、高速で連続記録が可能なインクジェットプリンタにおいて、１枚目の画像と１５００枚目の画像と３０００枚目の画像で濃度が異なってしまうという問題が生じてしまう。
【００２８】
さらに、低いデューティの記録であればあるほど、この濃度差が人の目に分かりやすくなってしまう。
【００２９】
このような問題に対処するために、不必要な温度上昇を抑えるためプレパルス温度調整を行わないということも考えられるが、この場合、同一記録ヘッド内で温度勾配が生じた場合、濃度ムラとなって画像品位低下が生じてしまう。
【００３０】
図１３はプレパルス温度調整を行わずに低デューティの記録を行った場合の記録ヘッドの温度変化を示す図である。
【００３１】
特に、低温環境において記録を行った場合、図１３に示すように、待機時にサブヒートによって維持していた記録ヘッドの温度が記録動作が継続するにつれて下降してしまい、結果的に記録濃度が低下し、画像品位が劣化する。図１３からも分かるように、ＰＷＭ駆動で制御できる温度の範囲は決まっているので、低温までインク吐出量を制御しようとすると高温になった時に制御できる範囲が小さくなってしまう恐れも生じる。
【００３２】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、装置を複雑化する事なく、連続記録を行った時の同一記録ヘッド内に発生する濃度ムラを防止し、かつ低温環境でも画像濃度が低下しないよう記録ヘッド温度を制御する事で画像濃度の安定化を図る事が可能な記録装置を提供することを目的としている。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の記録装置は以下のような構成からなる。
【００３４】
即ち、夫々に電気熱変換体を含む複数のノズルを有し、前記電気熱変換体にプレヒートパルス信号とメインヒートパルス信号とで構成される駆動信号を入力することにより前記電気熱変換体から発生する熱エネルギーを利用してノズル内に気泡を発生させ、前記ノズルからインク液滴を吐出する記録ヘッドを有し、前記記録ヘッドの前記電気熱変換体に対し画像データに応じた前記駆動信号を入力することにより、記録媒体上に画像を記録する記録装置であって、前記記録ヘッドの温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記液滴を吐出しない非吐出ノズルに対応した前記電気熱変換体に前記プレヒートパルス信号を入力し、前記メインヒートパルス信号を入力しない制御を行う制御部とを有し、前記記録ヘッドにより前記記録媒体上に画像を記録する記録動作中に、前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が所定の温度以下であると判断した場合、前記非吐出ノズルに対応した電気熱変換体に前記プレヒートパルス信号を入力し、前記メインヒートパルス信号を入力しない制御を行い、更に、前記プレヒートパルス信号を入力し、前記メインヒートパルス信号を入力しない前記電気熱変換体に対応した前記非吐出ノズルの割合を前記温度検出部によって検出された温度が高くなるにつれて小さくなるように変化させる一方、前記温度検出部によって検出された温度が前記所定の温度以下でないと判断した場合、前記非吐出ノズルに対応した電気熱変換体に前記プレヒートパルス信号及び前記メインヒートパルス信号を入力しないよう制御することを特徴とする記録装置を備える。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００４４】
なお、本明細書において、「プリント」（以下においては「記録」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚しうるように顕在化したものであるか否かを問わず、記録媒体上に液体を付与することによって広く画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も言うものとする。
【００４５】
また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられている紙のみならず、広く布、プラスチックフィルム、金属板等、記録ヘッドによって吐出されるインクを受容可能なものも言うものとする。
【００４６】
さらに「インク」とは、上記「プリント」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって画像、模様、パターン等の形成、または記録媒体の加工に供されうる液体を言うものとする。
【００４７】
図１は、本発明の代表的な実施形態に従うインクジェット記録装置（以下、記録装置という）２１０の構造を説明するための斜視透視図である。
【００４８】
記録装置２１０は、インクジェット記録方式に従ってインクを吐出して記録を行うインクジェットヘッド（以下、記録ヘッドという）２０１〜２０４、及び常に安定したインク吐出を保証するための回復ユニット（不図示）を備えている。記録用紙２０５は、フィーダユニット２０７から、これら記録ヘッドによる印刷位置に供給され、この記録装置のメインユニット２０８に具備された搬送ユニット２０６によって搬送される。
【００４９】
記録用紙２０５への画像の印刷は、記録用紙２０５を搬送しながら、記録用紙２０５の基準位置がブラック（Ｋ）のインクを吐出する記録ヘッド２０１の下に到達したときに、記録ヘッド２０１からブラックインクを吐出する。同様に、シアン（Ｃ）のインクを吐出する記録ヘッド２０２、マゼンタ（Ｍ）のインクを吐出する記録ヘッド２０３、イエロ（Ｙ）のインクを吐出する記録ヘッド２０４の順に、それぞれ基準位置に記録用紙２０５が到達すると各色のインクを吐出してカラー画像を形成する。こうして画像が印刷された記録用紙２０５はスタッカトレイ２１１に排出されて堆積される。
【００５０】
なお、図１ではイエロインク、マゼンタインク、シアンインク、ブランクインクの４つのヘッドの場合を示しているがこれらの他に、ライトマゼンタインク（ＬＭ）、ライトシアンインク（ＬＣ）の２つのヘッドを加えた６つ、更にそれ以上のヘッド数であっても良い。以下の説明においては４つのヘッドの場合で説明の都合上４つのヘッドで説明するがこれに限られるものではない。
【００５１】
この実施形態における記録装置２１０は、更に搬送ユニット２０６、記録ヘッド２０１〜２０４にインクを供給するためのインクカートリッジ（不図示）、記録ヘッド２０１〜２０４へのインク供給や回復動作のためのポンプユニット（不図示）、記録装置２１０全体を制御する制御基板（不図示）等を有している。またフロントドア２０９は、インクカートリッジの交換用の開閉扉である。
【００５２】
なお、記録ヘッド２０１〜２０４には夫々、ヘッド内の温度を検出する温度センサ（Ｄｉセンサ）と記録ヘッド保温用のサブヒータが設けられている。
【００５３】
図１から明らかであるように、この記録ヘッドは記録用紙の幅に相当する記録幅をもっているフルライン記録ヘッドであるが本発明は記録媒体の搬送方向に往復走査するキャリッジに搭載されるシリアルタイプの記録ヘッドでも良い。
【００５４】
図２はインクジェット記録方式に従ってインクを吐出して記録を行う記録ヘッド２０１〜２０４の構造を説明するための模式図である。
【００５５】
図２に示すように、各ノズル１０６には、それぞれに対応した電気熱変換体１０４（ヒータ）が設けられており、後述するヘッド駆動回路７０５（図３）によりヒータ１０４に所定の電気的エネルギーを印加することにより、そのヒータ１０４の熱によりノズル内のインクに気泡が発生し、その吐出口１０２からインク液滴が吐出される。なお、ヒータ１０４はシリコン基板１０１の上に半導体製造プロセスと同様の手法で形成されている。１０３は各ノズル１０６を構成するノズル隔壁であり、１０５は各ノズル１０６にインクを供給するための共通液室、１０７は天板である。
【００５６】
図３は記録装置２１０の制御構成を示すブロック図である。
【００５７】
図３において、７００はメインコントローラで、メモリ７０１に記憶された制御プログラムに従って記録装置２１０全体の制御を行っている。メモリ７０１は、これ以外に、後述する基本画像等の各種画像データを記憶している。７０２は記録ヘッドの回復機構等を駆動するためのモータ、７０３は記録用紙の搬送を行う用紙送り用モータ（ＬＦモータ）で、これらモータはメインコントローラ７００の指示に基づいてそれぞれ対応するモータドライバ７０２Ｄ，７０３Ｄにより駆動されている。７０４Ｙ〜７０４Ｋのそれぞれは、イエロ成分のイメージデータ、マゼンタ成分のイメージデータ、シアン成分のイメージデータ及び黒成分のイメージデータを記憶するイメージメモリである。これらイメージメモリへのデータの書込み、及びこれらイメージメモリからのデータの読み出しは、イメージデータコントローラ７０７の制御の下に実行される。ヘッド駆動回路７０５は、メインコントローラ７００の指示の下にイメージデータコントローラ７０７から送られてくるイメージデータに基づいて、各色のイメージデータに応じて対応する記録ヘッドを駆動して印刷を行っている。
【００５８】
この実施形態の記録装置２１０は、イメージデータコントローラ７０７の機能を使用して、その指定された記録媒体上の位置に対応するイメージメモリ７０４のアドレスに、その指示された画像のそれぞれの色に対応するイメージデータをビットマップ展開する。こうしてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色分のイメージデータをイメージメモリ７０４に展開すると、メインコントローラ７００は記録用紙を搬送するためのＬＦモータ７０３を回転駆動して記録用紙の搬送を開始する。この記録用紙の搬送に同期して、イメージデータコントローラ７０７がイメージメモリ７０４から、対応する色のイメージデータを順次読み出し、ヘッド駆動回路７０５を経由して、それぞれ対応する色のインクを吐出する記録ヘッド２０１〜２０４に伝送する。こうして記録ヘッド２０１〜２０４のそれぞれは、その伝送されたイメージデータに従ってインクを吐出してカラー画像の印刷を行う。
【００５９】
なお、メモリ７０１には従来例で説明したＰＷＭテーブルが格納され、ヘッド駆動回路７０５には従来例で説明した温度検出部とサブヒータ駆動部とが内蔵され、Ｄｉセンサからの出力結果に基づいて温度検出とサブヒータの駆動制御を実行する。
【００６０】
次に、以上の構成の記録装置を用いた記録ヘッドの温度制御を含む記録制御について図４〜図６を参照して説明する。
【００６１】
図４は記録ヘッドの温度制御処理を示すフローチャートである。
【００６２】
図４において、従来例の図１２において既に説明したのと同じ処理ステップについては同じステップ参照番号を付してその説明は省略する。
【００６３】
記録動作待機時には従来例のステップＳ１〜Ｓ４と同様の処理が実行される。即ち、記録ヘッド２０１〜２０４内の温度が一定値以上の温度になるように記録ヘッド２０１〜２０４内に設けられたＤｉセンサの出力値を監視しながら、ヘッド駆動部７０５から記録ヘッド２０１〜２０４内に設けられたサブヒータ（不図示）にパルスを送りサブヒートを行う。これによって、記録ヘッドの温度が“Ａ”℃より高くなるように保持される。
【００６４】
これによって低温環境下でも安定した画像が形成されるようになる。従って、記録動作の待機時には、記録ヘッドの温度は常に“Ａ”℃より高くなっており、低温環境で記録命令を受信した場合でも速やかにある一定値以上の濃度での記録を行う事ができる。このような理由で、この温度（“Ａ”℃）は画像濃度が規定値以上になるような温度に設定されている。
【００６５】
さて、記録命令を受信して記録を開始するときにも、従来例のステップＳ５〜Ｓ６と同様にサブヒートを停止して記録を開示する。このとき、さらに、従来例のステップＳ７〜Ｓ８と同様に、Ｄｉセンサからの出力に基づいて、記録ヘッド２０１〜２０４内の温度を検出し、ヘッド駆動回路７０５はＰＷＭ駆動制御を実行する。このとき、ヘッド駆動回路７０５からインク吐出を行うノズルに対して印加されるパルスは、Ｄｉセンサによって検出された記録ヘッド温度に対応した波形をＰＷＭテーブルから選択され、記録ヘッドに供給される。
【００６６】
次に、ステップＳ８ａでは、検出された記録ヘッドの温度（ＴＤ）が“Ａ”℃以下であるかどうかを調べる。ここで、ＴＤ≦Ａ℃である場合、処理はステップＳ９に進み（図４の経路▲１▼）、インク吐出をしない吐出ノズルには、インク吐出を行うノズルに使用される駆動パルスのうちのプレヒートパルス（Ｐ１）だけをヘッド駆動回路７０５から供給する。この場合、記録ヘッドに対しては、従来例の図９で説明したようなパルス信号が夫々、インクを吐出するノズルと非吐出ノズルとに対して印加される。従って、すべてのノズルに対して、少なくとも１つ以上のパルスがヘッド駆動回路７０５から供給される事になる。
【００６７】
これによって、低温環境下において低デューティで記録を行っても、記録動作待機時の温度“Ａ”℃から記録ヘッド温度が下がり続ける事はなく、画像濃度低下を防止する事ができる。
【００６８】
これに対して、ＴＤ＞Ａ℃である場合（最初にはＴＤ≦Ａ℃であったものの、連続記録を行った結果記録ヘッド温度がＡ℃より高くなった場合も含む）、処理はステップＳ８ｂに進み、非吐出ノズルに対するプレヒートパルス（Ｐ１）の印加をＯＦＦにして、その後、処理はステップＳ１０に進む（図４の経路▲２▼）。この場合、記録ヘッドに対しては図４に示すようなパルス信号が印加される。
【００６９】
図５はＴＤ＞Ａ℃である場合の記録ヘッドに印加されるパルス信号を示す図である。
【００７０】
図５において、（Ａ）はインク吐出を行うノズルに対して印加されるパルスを示し、（Ｂ）は非吐出ノズルに印加されるパルス（実際にはパルスはない）を表している。即ち、この場合は、インク吐出に使用するノズルに対してのみパルスが印加される事になる。これにより低デューティで連続記録を行っても、図６に示すように、ＰＷＭ制御範囲を超えて記録ヘッドの温度が上昇し続ける事はなくなる。
【００７１】
図６はこの実施形態に従う温度制御を行って低デューティの記録を行った場合の記録ヘッドの温度変化を示す図である。
【００７２】
図６に示されているように、この実施形態に従えば、一定範囲の温度を維持して記録をする事ができ画像の安定化を図る事ができる。
【００７３】
以上述べた通りこの実施形態に従えば、インク吐出を行わないノズルに印加するパルスを記録ヘッド温度によって制御するので、特に低温環境での低デューティ記録時の画像濃度低下や連続記録でのヘッド温度上昇を極力抑えることができる。
【００７４】
なお、高デューティ記録の場合は、低温環境でも記録ヘッド温度が下がる事はなく比較的早く温度が上昇し一定になってしまうので、連続記録を行っても、例えば、１枚目の記録媒体と３０００枚目の記録媒体の記録濃度が極端に変化する事はない。また、非吐出ノズルに印加するパルスは、記録動作に使用するパルス（プレヒートパルス）を流用するので、特に制御が複雑になる事なく、記録ヘッドの温度制御をすることができるという利点もある。
【００７５】
なお以上説明した実施形態では、記録動作時に一定値以下の温度で非吐出ノズルにプレヒートパルス（Ｐ１）だけを印加して記録ヘッドの温度の低下を防止したが、Ｐ１で十分ヘッド温度が一定値以上に維持する事ができる場合、このパルスはＰ１以下でもよい。しかし、低温環境での記録において記録ヘッドの温度が下がり続けないようにする必要があるので、環境温度によって、非吐出ノズルに印加するプレヒートパルス（Ｐ１）のパルス幅を１／４倍、１／２倍、……と変調するテーブルを作成し、このテーブルを参照して環境温度に対応したパルス幅のＰ１を用いて記録ヘッドを駆動しても良い。このテーブルでは温度が高くなるにつれてＰ１のパルス幅を小さくなるようにパルス幅と環境温度との関係を作成する。
【００７６】
さらに以上説明した実施形態では、記録動作時に一定値以下の温度で非吐出ノズルにプレヒートパルス（Ｐ１）だけを印加して記録ヘッド温度の低下を防止したが、Ｐ１で十分ヘッド温度が一定値以上に維持する事ができる場合、非吐出ノズル全てにＰ１のパルスを印加せず、非吐出ノズルのある割合（ｘ％）のものだけにＰ１を印加するようにしても良い。しかしながら、低温環境での記録動作において記録ヘッドの温度が下がり続けないようにするために、環境温度に従ってパルスＰ１を印加する非吐出ノズルの割合を変化させる関係を示すテーブルを作成し、このテーブルを参照して環境温度に対応した割合で非吐出ノズルをパルスＰ１によって駆動させても良い。このテーブルは温度が高くなるにつれてパルスＰ１を印加する非吐出ノズルの割合を小さくする関係を表すようにする。
【００７７】
さて、以上の実施形態においては、記録ヘッドから吐出される液滴はインクであるとして説明し、さらにインクタンクに収容される液体はインクであるとして説明したが、その収容物はインクに限定されるものではない。例えば、記録画像の定着性や耐水性を高めたり、その画像品質を高めたりするために記録媒体に対して吐出される処理液のようなものがインクタンクに収容されていても良い。
【００７８】
以上の実施形態は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いることにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。
【００７９】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に１対１で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状をすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。
【００８０】
このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【００８１】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成としても良い。
【００８２】
さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００８３】
加えて、上記の実施形態で説明した記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドのみならず、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッドを用いてもよい。
【００８４】
また、以上説明した記録装置の構成に、記録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加することは記録動作を一層安定にできるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などがある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを備えることも安定した記録を行うために有効である。
【００８５】
さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでも良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもできる。
【００８６】
以上説明した実施の形態においては、インクが液体であることを前提として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。
【００８７】
加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００８８】
さらに加えて、本発明に係る記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けられるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を取るものであっても良い。
【００８９】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【００９０】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９１】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、夫々に電気熱変換体を含む複数の記録要素を備え、ダブルパルスによって駆動制御される記録ヘッドの温度を測定し、その測定温度を検出し、その検出された記録ヘッドの温度に基づいて、複数の記録要素の内、記録に用いない記録要素に対してプレパルスを印加するように制御するので、同一記録ヘッド内に記録動作によって発生する温度むらが小さくなり、記録される画像濃度の変化が少なくなるという効果がある。
【００９３】
これにより、例えば、低温環境での低デューティの記録時や低デューティの連続記録時にも記録ヘッドの温度が一定に保持され、また、良好な記録を行うことができる。
【００９４】
さらに、このような温度制御をプレパルスの印加により行うので、元々の記録動作に必要な機構をそのまま流用することができ、装置を特に複雑化する事がないという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施形態に従うインクジェット記録装置２１０の構造を説明するための斜視透視図である。
【図２】インクジェット記録方式に従ってインクを吐出して記録を行う記録ヘッドの構造を説明するための模式図である。
【図３】記録装置２１０の制御構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示すインクジェット記録装置における記録ヘッドの温度制御処理を示すフローチャートである。
【図５】ＴＤ＞Ａ℃である場合の記録ヘッドに印加されるパルス信号を示す図である。
【図６】この実施形態に従う温度制御を行って低デューティの記録を行った場合の記録ヘッドの温度変化を示す図である。
【図７】典型的なダブルパルスの波形をあらわした図である。
【図８】ＰＷＭテーブルの内容の一例を示す図である。
【図９】各ノズルに印加されるパルスをあらわした図である。
【図１０】記録媒体の搬送方向に沿って配された４つのフルライン記録ヘッドによって記録がなされる時の記録媒体の動作を表している図である。
【図１１】記録ヘッド周辺に備えられたインクジェットプリンタの構成要素を示す概略図である。
【図１２】従来のインクジェットプリンタの記録時におけるヘッド温度制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】プレパルス温度調整を行わない時の記録ヘッドの温度変化を示す図である。
【符号の説明】
８ サブヒータ
９ Ｄｉセンサ
２０１〜２０４ 記録ヘッド
２０５ 記録用紙
２０６ 搬送ユニット
７０５ ヘッド駆動回路
Claims (1)
- 夫々に電気熱変換体を含む複数のノズルを有し、前記電気熱変換体にプレヒートパルス信号とメインヒートパルス信号とで構成される駆動信号を入力することにより前記電気熱変換体から発生する熱エネルギーを利用してノズル内に気泡を発生させ、前記ノズルからインク液滴を吐出する記録ヘッドを有し、前記記録ヘッドの前記電気熱変換体に対し画像データに応じた前記駆動信号を入力することにより、記録媒体上に画像を記録する記録装置であって、
前記記録ヘッドの温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部によって検出された温度に基づいて、前記液滴を吐出しない非吐出ノズルに対応した前記電気熱変換体に前記プレヒートパルス信号を入力し、前記メインヒートパルス信号を入力しない制御を行う制御部とを有し、
前記記録ヘッドにより前記記録媒体上に画像を記録する記録動作中に、
前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が所定の温度以下であると判断した場合、前記非吐出ノズルに対応した電気熱変換体に前記プレヒートパルス信号を入力し、前記メインヒートパルス信号を入力しない制御を行い、更に、前記プレヒートパルス信号を入力し、前記メインヒートパルス信号を入力しない前記電気熱変換体に対応した前記非吐出ノズルの割合を前記温度検出部によって検出された温度が高くなるにつれて小さくなるように変化させる一方、
前記温度検出部によって検出された温度が前記所定の温度以下でないと判断した場合、前記非吐出ノズルに対応した電気熱変換体に前記プレヒートパルス信号及び前記メインヒートパルス信号を入力しないよう制御することを特徴とする記録装置。
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