JP5037762B2 - インクジェット記録装置、及びインクジェット記録装置におけるヘッド温度制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱エネルギーを利用して記録を行うインクジェット記録装置、及びインクジェット記録装置におけるヘッド温度制御方法に関し、特に低温環境下におけるヘッド温度制御の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット記録装置などにおいては、環境温度や記録素子を集積したヘッド温度の変化によって様々な弊害が発生することが知られている。これは、温度によりインクの粘度や表面張力などの物性値が変化するためである。また、熱エネルギーによってインク中に気泡を発生させ、この気泡発生によってインクを吐出する所謂バブルジェット（登録商標）記録方式では、温度変化により気泡の発生条件なども変化する。
【０００３】
このようなインクの物性値の変化、及び気泡の発生条件の変化が発生した場合、記録ヘッドにおけるインク滴の吐出量や着弾精度にばらつきが生じ、濃度変動、濃度ムラ、及び色味変化などが生じてしまう。
【０００４】
従って、インクジェット記録装置においてはヘッドの温度制御が重要となる。従来の温度制御としては、特開平５−３１９０５号公報や特開平５−２２０９６４号公報に従来技術として記載されているように、記録ヘッドを加熱するためのヒータ（温度制御専用のヒータ、もしくはインク吐出と温度制御とに兼用するヒータ）と、記録ヘッドに関する温度を検出する温度センサとを用い、温度センサによって検出した温度をヒータによる加熱量にフィードバックする構成を備えたものがある。また、前記のようなフィードバック制御を行わず、ヒータを設定した任意の温度に調整し得るようにした開ループ制御を可能としたものもある。
【０００５】
このような、記録ヘッドのヒータ制御方式としては、常時ヘッド温の調整を行う方式（検出温度に基づくフィードバック制御による）、一定の間隔でヘッド温の調整を行う方式（検出温度に基づくフィードバック制御による）、ヘッド温が環境温度より高温になった時にヘッド温の調整を行う方式（検出温度に基づくフィードバック制御による）、及びヒートパルスのパルス幅変調を行う方式、の４種類にほぼ分類される。
【０００６】
上記従来の温度制御方式では、記録開始時や各行の記録動作毎にヘッド温度を検出してその検出温度と基準温度と比較し、基準温度よりその検出温度が低かった場合には、ある目標温度まで加熱するような制御を行うものが知られている。この場合、加熱によるスループット低下を一定以内に抑えるため、加熱時間に一定の上限を設けることが一般的に行われている。
【０００７】
そのほか、特開平５−１２４１９５号公報、特開平７−１９５６９８号公報にあるようにリアルタイムでヘッド温度と基準温度とを比較し、ヘッド温度と基準温度との差から非記録パルスをヘッドに加えてヘッド温を制御するものもある。
【０００８】
また、特開平１１−３４２６０号公報には、給紙中や記録ヘッドの加速もしくは減速期間中に記録ヘッドを予熱する技術が開示されている。
【０００９】
前述の特開平５−３１９０５号公報には、ヘッド温に基づいて駆動信号の波形を変更することにより、ヘッド温による記録ヘッドからの吐出量変動を抑えると共に、自己昇温を低減させる技術が開示されている。
【００１０】
また、効果的なヘッド加熱の方法として、特開平５−２２０９６５号公報には、第１温度までは吐出用加熱手段で加熱し、第１温度より高い第２温度まではサブヒータを有するサブ加熱手段によって加熱を行う技術が開示されている。
【００１１】
さらに、特開平５−９６７１８号公報には、複数の搬送手段を有する場合に、各搬送手段の搬送動作に応じたタイミングで記録ヘッドを加熱する技術が開示されている。
【００１２】
また、記録される対象が、高品位な画像になるほど、ヘッド温度による濃度変化や色味の変化などによる弊害は大きくなる。特開平５−０３１８８６号公報には、記録対象の種類が、文字であるか画像であるかに応じてヘッドの吐出量を変えるために、記録の種類に応じた温度に保つ、という制御を行っている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記制御においては、ヘッドの加熱時間を設けることにより、スループットが大きく低下するという問題がある。特に、記録動作による記録ヘッドの消音（自己昇温）の少ない黒色によるテキスト等をマルチパス記録したような場合、記録行毎に加熱を行うとスループットの低下は一層顕著になる。これを避けるために、加熱時間に上限を設定することも考えられたが、この場合には、記録ヘッドが十分に加熱されないまま記録が行われる結果となる。特に自己昇温の少ない記録開始直後の部分ではこの傾向が強く、濃度ムラなどの問題がより発生し易いため、高品位な画像記録には不適当なものとなる。
【００１４】
さらに、スループットの低下を避けるために、記録中に記録ヘッドの加熱を行おうとすると、記録パルスと加熱パルスとを個別に制御する必要があり、装置が複雑となる。また、記録動作が実行されない期間、すなわち給紙中やキャリッジ加減速中に加熱動作期間を限定した場合には、前述のような加熱時間の上限を低く設定した場合と同様に、期間中に十分な加熱が行われない可能性がある。また、その期間中は搬送系、キャリッジ系のモーターの加減速期間中のため駆動系の消費電力も大きく、さらに加熱を行おうとする場合には電源容量を増大させなければならないという問題が生じる。
【００１５】
また、問題の目立ちやすい高品位な画像記録時のみ保温制御を行うというような記録の種類に応じた保温制御を行うことも提案されているが、この場合には、記録すべき画像に対する自動判別などの高度な判定手段が必要となる。
【００１６】
また、ヘッド温度によって加熱を行うか否かを判断する場合、ヘッド温度は同一であっても、環境温度によりインク温度が異なることがあり、それによって吐出の挙動が変動する場合がある。これを回避するためにヘッド温度以外に環境温度を測定するための温度検出手段を設けることも考えられているが、この場合にはコストアップを招くと共に、記録装置自体の発熱によってインク温度と環境温度とのずれを補正する必要があり、制御が複雑化するという問題がある。
【００１７】
本発明は上記従来の問題点に着目してなされたもので、低温環境下においても過不足ないヘッド加熱を行い、安定したインク吐出によって適正な画像を記録することを可能とする安価かつ簡単な構成のインクジェット記録装置、及びインクジェット記録装置におけるヘッド温度制御方法の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、記録ヘッドを主走査方向に移動させつつ前記記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出する記録動作と、前記記録媒体を前記主走査方向と交差する方向に搬送する搬送動作と、を繰り返すことにより記録を行うインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドを加熱するための加熱手段と、前記記録ヘッドの温度を検出するための検出手段と、記録媒体に記録動作を行う前に前記検出手段により検出された前記記録ヘッドの温度が第１の所定温度以下の場合は、前記加熱手段に前記記録ヘッドの加熱動作を行わせることが可能な加熱モードを設定する設定手段と、該設定手段により前記加熱モードが設定され、かつ、各行の記録動作を行う前に前記検出手段により検出された前記記録ヘッドの温度が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度以下の場合は、前記記録ヘッドが加熱目標温度に達するまで前記加熱手段に所定時間前記記録ヘッドを加熱させる加熱動作を繰り返し行わせる制御手段と、を備え、該制御手段は、前記加熱動作を所定回数繰り返しても前記記録ヘッドが前記加熱目標温度に達しない場合は、前記加熱動作を中止して１行分の記録動作を行わせることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、記録ヘッドを主走査方向に移動させつつ前記記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出する記録動作と、前記記録媒体を前記主走査方向と交差する方向に搬送する搬送動作と、を繰り返すことにより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加熱方法において、前記記録ヘッドの温度を検出する検出工程と、記録媒体に記録動作を行う前に検出された前記記録ヘッドの温度が第１の所定温度以下の場合は、加熱手段に前記記録ヘッドの加熱動作を行わせることが可能な加熱モードを設定する設定工程と、該設定工程により前記加熱モードが設定され、かつ、各行の記録動作を行う前に検出された前記記録ヘッドの温度が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度以下の場合は、前記記録ヘッドが加熱目標温度に達するまで前記加熱手段に所定時間前記記録ヘッドを加熱させる加熱動作を繰り返し行わせる制御工程と、前記加熱動作を所定回数繰り返しても前記記録ヘッドが前記加熱目標温度に達しない場合は、前記加熱動作を中止して１行分の記録動作を行わせる工程を有することを特徴とする。
【００２０】
上記構成を有する本発明においては、例えば、最初のページの記録動作直前に、ヘッド温度Tとヘッド加熱閾値温度（Tth1）とを比較する。比較結果がT≦Th1であった場合には、加熱モードを設定すべきであると判断し、加熱モード設定手段が加熱モードを設定する。この加熱モード設定状態において、例えば毎行記録開始時に検出手段によって取得する温度Tと加熱閾値温度（Tth2）との比較を行い、Tth2に満たない場合には加熱目標温度2（Tend2）まで加熱する。また、加熱モード設定後、例えば5分が経過した時点で加熱加熱モードを解除するようにすれば、低温環境下でヘッド温度が上昇してもインク全体が温まるまでの間は加熱処理を行うことができる。
【００２１】
【本発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図１に基づき、本実施形態におけるインクジェット記録装置の概略構成を説明する。
【００２２】
ここに示すインクジェット記録装置５０は、シリアルスキャン方式を採るものであり、ガイド軸５１，５２に沿ってキャリッジ５３が矢印Ａに示す主走査方向に沿って往復移動可能に支持されている。キャリッジ５３は、キャリッジモータ及びその駆動力を伝達するベルトなどの駆動力伝達機構によって主走査方向に往復移動する。キャリッジ５３には、記録ヘッド１０（図１では図示せず）と、その記録ヘッド１０にインクを供給するインクタンク５４とが搭載される。この記録ヘッド１０とインクタンク５４は、インクジェットカートリッジを構成するものであっても良い。
【００２３】
また、記録媒体Ｐは、装置の正面に設けられた挿入口から挿入された後、送りローラ５６によって矢印Ｂに示す副走査方向へと搬送される。インクジェット記録装置５０は、記録ヘッド１０を主走査方向に移動させつつ、プラテン５７上の記録媒体Ｐの記録領域に向かってインクを吐出させる記録動作と、前記主走査方向と直交する副走査方向に沿って記録媒体Ｐを副走査方向に搬送する搬送動作とを繰り返すことによって記録媒体Ｐに順次記録を行うようになっている。
【００２４】
また、キャリッジ５３の移動領域における端部（図１中の左端）には、キャリッジ５３に搭載された記録ヘッド１０１の吐出口１５の形成面と対向する回復系ユニット５８が設けられている。
【００２５】
ここで、図２ないし図４に、本実施形態におけるインクジェット記録装置に用いる記録ヘッドの構成を示す。なお、図２は記録ヘッドの外観斜視図、図３は正面図、図４（ａ）は図３におけるＡ−Ａ線断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の部分拡大図である。
【００２６】
図２ないし図４において、記録ヘッド１０１は、複数色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色）の吐出部１２３を有し、各吐出部は、３００ｄｐｉの密度を有する２列のノズル列を互いに６００ｄｐｉだけずらして並列したものとなっており、これによって実質的に６００ｄｐｉの記録を各色で実現し得るものとなっている。
【００２７】
また、図４（ｂ）において、１３３は前記記録ヘッド１０１の各ノズル内に設けられた電気熱変換素子としてのヒータである。このヒータ１３３は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーによってインク中で気泡を発生させ、その気泡の発生エネルギーによってノズルからインク滴を吐出させる吐出エネルギー発生手段として機能すると一方、インクの吐出に至らない程度の電気エネルギーを与えることにより、記録ヘッドを加熱する加熱手段として機能するものとなっており、記録ヘッド１０１の自己昇温手段としても機能する。
【００２８】
また、図３に示すように、記録ヘッド１０１における各吐出部１２３のノズル列１２２の近傍にはヘッド温センサ（温度検出手段）１２１が設けられ、記録ヘッド１０１における各吐出部１２３の温度（ヘッド温度）を検出している。
【００２９】
また、図５は、この実施形態における制御系の概略構成を示すブロック図である。
図において、２００は、所定の演算、計数（カウント）、比較、判別、及び制御などの動作を行うＣＰＵである。２０１はＣＰＵ２００にて実行すべき制御プログラムなどを格納してなるＲＯＭ、２０２はホストコンピュータから送出されるデータなどを格納するデータメモリ及びＣＰＵによって演算処理を実行するためのワーキングメモリとして機能するＲＡＭであり、これらはそれぞれＣＰＵ２００に接続されており、ＣＰＵ２００、ＲＯＭ２０１及びＲＡＭ２０２によって後述の比較動作を行う比較手段、加熱モード設定手段及び制御手段が構成されている。
【００３０】
また、ＣＰＵ２００には、記録ヘッド１０１内に設けられたヒータ１３３を駆動するヒータドライバ１３３Ａ、キャリッジ５３の駆動源であるキャリッジモータ２０３のモータドライバ２０３Ａ、記録媒体の搬送駆動源であるＰＦモータ２０４のモータドライバ２０４Ａ、及び前記記録ヘッド１０１内の温度を検出するヘッド温センサ１２１等が接続されている。
【００３１】
そして、ＣＰＵ２００は、前記ヘッド温センサ１２１の検出値に基づき、前記吐出用ヒータの駆動データ（画像データ）及び駆動制御信号（ヒートパルス信号）をヒータドライバ１３３Ａに供給することにより記録ヘッド１０１からインク滴を吐出させる吐出制御と、記録ヘッド１０１の温度を調整するヘッド温度制御を行う。また、ＣＰＵ２００は、キャリッジ５３を主走査方向に駆動するためのキャリッジモータ２０３をモータドライバ２０３Ａを介して制御する一方、記録媒体Ｐを副走査方向に搬送するためのＰＦモータ２０４をモータドライバ２０４Ａを介して制御する。
【００３２】
以下、上記構成を有する本実施形態におけるインクジェット記録装置によるヒータ１３３の加熱制御動作を説明する。
ここでは、まず、この実施形態における特徴を明らかにするため、上記インクジェット記録装置において、従来より実行されているヒータ１３３の加熱動作シーケンスを図６に基づき説明する。
【００３３】
いま、ホストコンピュータ３００から記録開始信号が送られると（ステップＳ１）、ＣＰＵ２００は、内部に設けられた記録ヘッド１０１の加熱回数をカウントするカウンタをリセットし（ステップＳ２）、ヘッド温センサ１２１によって検出されたヘッド温度Ｔを読み込む（ステップＳ３）。この際、読み込んだヘッド温度Ｔと、予め設定されている加熱閾値温度Ｔｔｈ（＝２０°Ｃ）とを比較し（ステップＳ４）、ヘッド温度が予め設定した基準温度より高い場合には１行分の記録動作を行う（ステップＳ８）。
【００３４】
また、ヘッド温度が基準温度より低い場合には、１０ｍＳの加熱を行い（ステップＳ５）、加熱回数カウンタのカウント値Ｎに１を加える（ステップＳ６）。ここで、加熱回数カウンタのカウント値が上限、例えば４０カウント、を超えているかどうかを判定し（ステップＳ７）、超えている場合にはそれ以上の加熱を行わずに記録動作を行う（ステップＳ８）。加熱回数が４０カウント以下の場合には、温度取得を行うためのステップＳ３へと戻る。そして、以上の動作を記録動作が完了するまで、毎行、もしくは複数行毎に行う（ステップＳ９）。
【００３５】
ここで加熱回数カウントを行うのは、低温時の加熱時間上限を設定しスループット低下を一定以内に収めるためである。また、加熱に時間がかかり過ぎると、ユーザが、誤って本体の故障と判断する可能性もあり、この誤判断を防ぐ上でも有効である。
【００３６】
図７は、図６に示した制御動作によって実行される記録動作開始後のヘッド温度の変化状態を示す。
ヘッド温度が加熱閾値温度以下の場合には、加熱閾値温度に達するよう一定時間の加熱動作を行うが、この一定時間を経過してもなおヘッド温が加熱閾値温度に達しなかった場合には、一旦加熱動作を停止し、１行分の記録を行う。この１行分の記録動作において、記録データが多い場合には図のように記録動作時の加熱による温度上昇（自己昇温）が生じる。特に、自然画像の記録時には、黒色によるテキストデータの記録（Ｂｋテキスト記録）などに比べて使用色が多く、記録されるドットの密度も高いことが多いため自己昇温は高めになる。基準温度に達するまでの区間（図７の加熱区間（Ａ））では、図８に示すように各行の記録動作開始前に加熱を行い、加熱閾値温度Ｔｔｈの区間（図７の非加熱区間（Ｂ））では、図９に示すように加熱は省略される。
【００３７】
図７に示すように、連続して次ページの印刷が開始された場合には、１枚目の記録による昇温によってヘッド温度が加熱閾値を超えることがある。例えば加熱によるスループット低下を避けるために加熱閾値を常温領域以下（例えば20℃）に設定し、次ページの記録開始時のヘッド温度が25℃程度に上昇することがある。この場合、図７に示すように、区間(D)をみるとヘッド温度は閾値（=20℃）以上であるが、低温環境においては吐出させるインクの温度は25℃以下のままであることから、記録ヘッドとインクとが共に25℃である場合に比べ、吐出量の低下やムラなどの弊害が発生し易い。しかし、ヘッド温度のみを検出している場合には、常温環境と低温環境の差は検出されない。また、低温環境下でも時間の経過と共にヘッドからインクへと熱が伝わり次第に常温との記録差は減少して行く。
【００３８】
従って、ヘッド温度のみならずインク温度、環境温度も検出することが望ましいが、温度検出手段を複数設けることはコストアップの要因となる。また、環境温度を検出する場合には、記録装置の駆動に伴う発熱の影響を排除するため、温度検出手段を記録装置内の発熱個所より遠ざけるか、あるいはまた同一基板上に温度検出手段を設置した場合には発熱の影響を考慮しつつ補正などを加えながら環境温度の推定を行う必要があり、コストアップや制御の複雑化を招く。
【００３９】
そこで本発明の第１の実施形態においては、次のような制御を行うようになっている。すなわち、最初のページの記録前に、ヘッド温度Tと加熱閾値温度Tth1とを比較し、低温環境下で加熱が必要かどうかを判断する。T≦Th1で加熱が必要と判断された場合には、加熱フラグをONにして加熱動作を可能とする加熱モードを設定する。ここで、毎行記録開始時に取得する検出温度Tと加熱閾値温度Tth2とを比較し、検出温度Ｔが加熱閾値温度Tth2に満たない場合には、加熱閾値温度Tth2より高い温度に設定された加熱目標温度Tend2まで加熱する。この後、加熱閾値温度Ｔｔｈ１と検出温度Ｔの比較で低温環境であると判断された場合には、加熱フラグをONにした後、5分経過後に加熱フラグをOFFにして前述の加熱モードを解除する。これによれば、低温環境下でヘッド温度が上昇した後、さらにインク全体の温度も上昇するまで加熱処理を行うことが可能となる。
【００４０】
このため記録ヘッド１０１のみならず、インクまで含めた記録ヘッド１０１全体を加熱することができる。このため、記録ヘッド１０１内のインク流路の温度を上昇させることができ、タンクに保存されている低温のインクが吐出ノズルへと移動する間に暖められ易い、という効果がある。
【００４１】
以上述べたように、この第１の実施形態では加熱モードの設定、解除を行う加熱フラグを設け、ヘッド温度に拘わりなく一定期間加熱フラグをONとし、その間は加熱処理を行うようになっている。このため、環境温度やインク温度を検出する複数の温度検出手段や、補正・推定手段等を設けなくとも、ヘッド温度検出手段のみで低温環境における過不足ないヘッド加熱が可能となる。この時のヘッド温度、流路内のインク温度の変化を図１０に示す。
【００４２】
ここで、この実施形態における制御動作手順を図１１のフローチャートを用いてより詳細に説明する。
まず、ステップＳ１１では、記録動作開始後に加熱フラグHを確認する。加熱フラグHがOFF（H=0）の場合は、ヘッド温度Tと加熱閾値温度Tth1とを比較し（ステップＳ１４）、T≦Tth1の場合には加熱モードに入るとして加熱フラグＨをON（H=1）とする（ステップＳ１６）。
【００４３】
また、ステップＳ１４において、T＞Tth1であると判断された場合には、加熱フラグＨをＯＦＦ（H=0）とし（ステップＳ１５）、加熱モードの設定を行わない。また、ステップＳ１１において、加熱フラグHがＯＮ（Ｈ=1）となってから一定時間（例えば５分）が経過した場合には、加熱モードに入らないとして加熱フラグをＯＦＦ（H=0）とする（ステップＳ１２，Ｓ１３）。
【００４４】
この後、１ページ分の記録動作が開始され（ステップＳ１７）、各行の記録開始時に加熱フラグHを確認し、加熱フラグＨがＯＦＦ（Ｈ=0）の場合には記録ヘッド１０１の加熱を行わずに記録を実施する（ステップＳ２５）。また、加熱フラグHがＯＮ（Ｈ=1）の場合には、ヘッド温度Tと加熱閾値温度Tth2（例えば３０℃）との比較より加熱が必要か否か（T≦Tth2であるか否か）を判断し（ステップＳ１９）、その結果、T＞Tth2で加熱が必要でないと判断された場合にはステップＳ２５へ移行し、ここで１行分の記録を行う。また、ステップＳ１９において、T≦Tth2であると判断された場合には、ステップＳ１９〜ステップＳ２４によって、ヘッド温が加熱目標温度Tend2に達するか、あるいはまた加熱時間上限に達するまで加熱を行った後、ステップＳ２５にて1行分の記録を行う。
【００４５】
すなわち、ステップＳ２０では加熱回数カウンタの値Ｎをリセットし（Ｎ＝０とし）、次いで、ヘッド加熱を所定時間（例えば１０ｍｓ）行った後、加熱回数カウンタの値Ｎの値を１カウント分インクリメント（Ｎ＝Ｎ＋１）する（ステップＳ２２）。また、ステップＳ２３では、ヘッド温度Ｔが目標温度Tend２（例えば３５℃）以上であるか否かを判断し、Ｔ≧Tend２であると判断されれば、ステップＳ２５において１行分の記録を行う。また、ステップＳ２４において、Ｔ＜Tend２であると判断された場合には、前記加熱数カウンタのカウント値Ｎが４０以下（Ｎ≦４０）であるか否かを判断し、Ｎ≦４０であると判断された場合には、ステップＳ２１へと移行し、Ｎ＞４０と判断されれば、ステップＳ２５へと移行し、１行分の記録動作を行う。そして、ステップＳ２６により、１ページ分の記録動作が終了したと判断されるまで、上記ステップＳ１８〜Ｓ２６の動作を繰り返す。
【００４６】
また、低温環境にて複数ページの記録を連続して行う場合、開始より一定時間内に記録が行わるページに関しては、加熱動作が必ず実行される。そして、一定時間経過後の次の記録開始時にヘッド温度が閾値Tth1以下のままであれば、加熱動作は引き続き実施される。しかし、一定時間後にヘッド温度がTth1以上となれば、記録ヘッド１０１の各吐出部１２３から記録ヘッド全体及びインクへと熱が伝導しているか、もしくは環境温度が上昇しているものとみなし、加熱は行わない。
【００４７】
このように、この第１の実施形態においては、環境温度やインク温度などの検出手段、検出した温度の補正・推定などを行う手段を特に備えておらず、ヘッド温度検出手段のみによって、記録ヘッドの温度を過不足なく加熱することができる。すなわち、ヘッド温度が常温環境と同等以上の温度であっても、低温環境下での最初の一定期間中には画像のムラやスジなどの画像弊害が発生しないように充分な加熱を行うようになっており、また、記録ヘッド全体の温度が上昇した後あるいは常温環境にある場合などおいては、ヘッド加熱を行わずにスループット低下を回避するようになっている。
【００４８】
本実施例では、加熱動作を行うか否かの確認は、各行の記録動作開始前に行うようにしたが、一定時間毎あるいは各行の記録終了直後（次の記録動作開始前）などに行うようにしても良い。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態における制御動作を図１２のフローチャートに基づき説明する。なお、この第２の実施形態においても図１ないし図５に示す構成を有するものとなっている。
【００５０】
記録命令を受け取ると、まず、加熱フラグＨを確認することにより、加熱モードＨが設定されているか否かを判断する（ステップＳ２１）。ここで加熱モードＨが設定されていなかった場合にはヘッド温度Tと加熱閾値温度Tht1とを比較し（ステップ２２）、加熱閾値温度Tht1以上であれば加熱フラグHをＯＦＦ（H=0）とした後、加熱を行わずに１ページ分の記録動作を開始する（ステップＳ２６）。また、ステップＳ２１にて加熱閾値温度Tht1以下であると判断された場合には、加熱フラグHをON（H=1）にした後、目標温度Tend1、加熱時間Theat1、繰り返し回数L1を設定して、加熱シーケンスを実行する（ステップＳ２５）。
【００５１】
図１３は、この加熱シーケンスを示す図である。加熱シーケンス内ではヘッド温度が加熱目標温度に達するか、あるいは加熱動作の繰り返し回数が一定回数に達するまで加熱動作が繰り返される。
【００５２】
すなわち、ステップＳ４１では、ヘッド温度Ｔと加熱閾値温度（個々ではTth1）とを比較し、加熱が必要であると判断された場合には、加熱回数カウンタの値Ｎをリセット（Ｎ＝０）に設定する（ステップＳ４２）。次いで、ステップＳ４３で記録ヘッド１０１の加熱動作を行った後、ステップＳ４４で加熱回数カウンタの値Ｎを１カウントだけインクリメントする（Ｎ＝Ｎ＋１）。
【００５３】
この後、ステップＳ４５では、ヘッド温度Ｔと加熱目標温度（ここでは、Tend１）とを比較し、ヘッド温度が加熱目標温度以上となった場合には、加熱シーケンスを終了する。また、ヘッド温度が加熱目標温度に満たない場合には、ステップＳ４６へと移行し、ここで加熱回数カウンタの値Ｎが所定の繰り返し回数に達したか否かを判断し、所定の繰り返し回数に達するまで、ステップＳ４３〜ステップＳ４６までの動作を繰り返す。
【００５４】
以上の加熱シーケンスを実行した後は、図１２に示すステップＳ２６にて１ページ分の記録動作を開始する。すなわち、各行の記録動作開始前に加熱モードフラグＨを確認し、加熱モードでなければ、ステップＳ２９で1行分の記録を行い、加熱モードであれば、目標温度Tend2、加熱時Theat1、繰り返し回数Ｌ１を設定して図１３に示す前述の加熱シーケンスを実行する（ステップＳ２８）、この後、ステップＳ２９で１行分の記録動作を行い、それによって１ページ分の記録動作が終了したか否かの判断を行い（ステップＳ３０）、記録が終了していなければ、ステップＳ２７に復帰し、ステップＳ３０までの動作を繰り返す。また、1ページ分の記録動作が終了した場合には、ステップＳ３１にて次のページの記録データが存在するか否かの判断を行い（ステップＳ３１）、全てのページの記録データが記録されるまでステップＳ２６〜ステップＳ３１の動作を繰り返す。そして、全てのページの記録データの記録動作が終了した時点で、図外のキャップ部材によって記録ヘッドの吐出部覆い、フラグＨをOFF（Ｈ＝０）に設定する（ステップＳ３２，Ｓ３３）。
【００５５】
なお、この第２の実施形態では、加熱目標温度を加熱閾値温度より高い値に設定したが、加熱目標温度と加熱閾値温度とを等しい値に設定することも可能である。
【００５６】
このように本実施例では、ページ内での各行毎の加熱動作の外に、ページ最初にも加熱動作を行っている。このためページの最初から確実に望ましいヘッド温度で記録を行うことが可能となり、しかも各行毎に加熱動作を行うことによって記録スキャン間に生じる時間の変化を軽減することができる。また、この加熱動作をページ給紙中に行うことによりスループットの低下を必要最小限に抑えることができるという効果も得られる。
【００５７】
さらに、ページ給紙後の加熱は第１の実施形態と同様に、各行最初に加熱フラグを確認し（ステップＳ２７）、加熱フラグH=1の場合に図１３に示す加熱シーケンスを行い、これを1ページの記録が終了するまで繰り返す（ステップＳ２８〜Ｓ３０）。また、第１の実施形態では加熱フラグをONにしてからの一定の時間が経過した時点で、加熱フラグをOFFとする制御を行ったが、この第２の実施形態では、記録動作終了から一定時間が経過した後、記録ヘッド保護のために行われるキャッピングに同期して加熱フラグHをOFF（Ｈ＝０）するようにした（ステップＳ３３）。このため、特に加熱フラグ用のタイマー処理を加えることなく加熱フラグのON／OFFを行うことが可能になる。
【００５８】
また、加熱フラグをONにした後の記録枚数や、予め設定された所定のヘッド温度の上限値によって加熱フラグをOFFするようにしても良い。
【００５９】
また、上記各実施形態における記録ヘッドの加熱手段としては、上記各実施形態のように記録ヘッドの各吐出部における各ノズル内に設けられているインク吐出用のヒータを用いることも可能であるが、インク吐出用のヒータとは別のヒータを用いることも可能である。但し、いずれの場合も、加熱モードにおけるインク加熱温度の上限を、インクがノズルから吐出されないような温度に止める必要がある。また、加熱手段は、ノズル内に限らずノズル外に設けることも可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明は、低温環境下においても加熱動作によってインクを記録に適した良好な状態に保つことができ、安定したインク吐出によって適正な画像を記録することが可能となり、しかも常温時には無駄な加熱動作を省略するため、効率的なインク保温制御を実現することができる。また、環境温度やヘッド温度を検出する複数の検出手段を必要とせず、検出温度の補正を行う必要もないため、安価かつ単純に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の実施形態を概略的に示す外観斜視図である。
【図２】図１に示した記録ヘッドの外観構成を概略的に示す説明斜視図である。
【図３】図２に示したものの説明底面図である。
【図４】（ａ）は図３に示したもののＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）に示したものの部分拡大図である。
【図５】本発明の実施形態に係る制御系のブロック図である。
【図６】従来のインクジェット記録装置における制御動作を示すフローチャートである。
【図７】図６に示す制御動作による記録ヘッドの温度変化の状態を示す線図である。
【図８】図７に示した区間Ｃを拡大して示す線図であり、加熱期間と記録期間等を示す。
【図９】図７に示した区間Ｄを拡大して示す線図であり、記録期間等を示す。
【図１０】本発明の第１の実施形態における記録ヘッドの温度変化を示す線図である。
【図１１】本発明に係るインクジェット記録装置の第１の実施形態における制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係るインクジェット記録装置の第２の実施形態における制御動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１２に示した制御動作における加熱シーケンスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１ 記録ヘッド
１２１ ヘッド温センサー（温度検出手段）
１２２ ノズル列
１２３ 吐出部
１３３ ヒータ（加熱手段）
２００ ＣＰＵ（制御手段、比較手段、加熱モード設定手段）
２０１ ＲＯＭ
２０２ ＲＡＭ
Ｔ ヘッド温度
Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２ 基準温度
Ｔｅｎｄ１，Ｔｅｎｄ２ 目標温度
Ｈ 加熱フラグ
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱エネルギーを利用して記録を行うインクジェット記録装置、及びインクジェット記録装置におけるヘッド温度制御方法に関し、特に低温環境下におけるヘッド温度制御の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット記録装置などにおいては、環境温度や記録素子を集積したヘッド温度の変化によって様々な弊害が発生することが知られている。これは、温度によりインクの粘度や表面張力などの物性値が変化するためである。また、熱エネルギーによってインク中に気泡を発生させ、この気泡発生によってインクを吐出する所謂バブルジェット（登録商標）記録方式では、温度変化により気泡の発生条件なども変化する。
【０００３】
このようなインクの物性値の変化、及び気泡の発生条件の変化が発生した場合、記録ヘッドにおけるインク滴の吐出量や着弾精度にばらつきが生じ、濃度変動、濃度ムラ、及び色味変化などが生じてしまう。
【０００４】
従って、インクジェット記録装置においてはヘッドの温度制御が重要となる。従来の温度制御としては、特開平５−３１９０５号公報や特開平５−２２０９６４号公報に従来技術として記載されているように、記録ヘッドを加熱するためのヒータ（温度制御専用のヒータ、もしくはインク吐出と温度制御とに兼用するヒータ）と、記録ヘッドに関する温度を検出する温度センサとを用い、温度センサによって検出した温度をヒータによる加熱量にフィードバックする構成を備えたものがある。また、前記のようなフィードバック制御を行わず、ヒータを設定した任意の温度に調整し得るようにした開ループ制御を可能としたものもある。
【０００５】
このような、記録ヘッドのヒータ制御方式としては、常時ヘッド温の調整を行う方式（検出温度に基づくフィードバック制御による）、一定の間隔でヘッド温の調整を行う方式（検出温度に基づくフィードバック制御による）、ヘッド温が環境温度より高温になった時にヘッド温の調整を行う方式（検出温度に基づくフィードバック制御による）、及びヒートパルスのパルス幅変調を行う方式、の４種類にほぼ分類される。
【０００６】
上記従来の温度制御方式では、記録開始時や各行の記録動作毎にヘッド温度を検出してその検出温度と基準温度と比較し、基準温度よりその検出温度が低かった場合には、ある目標温度まで加熱するような制御を行うものが知られている。この場合、加熱によるスループット低下を一定以内に抑えるため、加熱時間に一定の上限を設けることが一般的に行われている。
【０００７】
そのほか、特開平５−１２４１９５号公報、特開平７−１９５６９８号公報にあるようにリアルタイムでヘッド温度と基準温度とを比較し、ヘッド温度と基準温度との差から非記録パルスをヘッドに加えてヘッド温を制御するものもある。
【０００８】
また、特開平１１−３４２６０号公報には、給紙中や記録ヘッドの加速もしくは減速期間中に記録ヘッドを予熱する技術が開示されている。
【０００９】
前述の特開平５−３１９０５号公報には、ヘッド温に基づいて駆動信号の波形を変更することにより、ヘッド温による記録ヘッドからの吐出量変動を抑えると共に、自己昇温を低減させる技術が開示されている。
【００１０】
また、効果的なヘッド加熱の方法として、特開平５−２２０９６５号公報には、第１温度までは吐出用加熱手段で加熱し、第１温度より高い第２温度まではサブヒータを有するサブ加熱手段によって加熱を行う技術が開示されている。
【００１１】
さらに、特開平５−９６７１８号公報には、複数の搬送手段を有する場合に、各搬送手段の搬送動作に応じたタイミングで記録ヘッドを加熱する技術が開示されている。
【００１２】
また、記録される対象が、高品位な画像になるほど、ヘッド温度による濃度変化や色味の変化などによる弊害は大きくなる。特開平５−０３１８８６号公報には、記録対象の種類が、文字であるか画像であるかに応じてヘッドの吐出量を変えるために、記録の種類に応じた温度に保つ、という制御を行っている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記制御においては、ヘッドの加熱時間を設けることにより、スループットが大きく低下するという問題がある。特に、記録動作による記録ヘッドの消音（自己昇温）の少ない黒色によるテキスト等をマルチパス記録したような場合、記録行毎に加熱を行うとスループットの低下は一層顕著になる。これを避けるために、加熱時間に上限を設定することも考えられたが、この場合には、記録ヘッドが十分に加熱されないまま記録が行われる結果となる。特に自己昇温の少ない記録開始直後の部分ではこの傾向が強く、濃度ムラなどの問題がより発生し易いため、高品位な画像記録には不適当なものとなる。
【００１４】
さらに、スループットの低下を避けるために、記録中に記録ヘッドの加熱を行おうとすると、記録パルスと加熱パルスとを個別に制御する必要があり、装置が複雑となる。また、記録動作が実行されない期間、すなわち給紙中やキャリッジ加減速中に加熱動作期間を限定した場合には、前述のような加熱時間の上限を低く設定した場合と同様に、期間中に十分な加熱が行われない可能性がある。また、その期間中は搬送系、キャリッジ系のモーターの加減速期間中のため駆動系の消費電力も大きく、さらに加熱を行おうとする場合には電源容量を増大させなければならないという問題が生じる。
【００１５】
また、問題の目立ちやすい高品位な画像記録時のみ保温制御を行うというような記録の種類に応じた保温制御を行うことも提案されているが、この場合には、記録すべき画像に対する自動判別などの高度な判定手段が必要となる。
【００１６】
また、ヘッド温度によって加熱を行うか否かを判断する場合、ヘッド温度は同一であっても、環境温度によりインク温度が異なることがあり、それによって吐出の挙動が変動する場合がある。これを回避するためにヘッド温度以外に環境温度を測定するための温度検出手段を設けることも考えられているが、この場合にはコストアップを招くと共に、記録装置自体の発熱によってインク温度と環境温度とのずれを補正する必要があり、制御が複雑化するという問題がある。
【００１７】
本発明は上記従来の問題点に着目してなされたもので、低温環境下においても過不足ないヘッド加熱を行い、安定したインク吐出によって適正な画像を記録することを可能とする安価かつ簡単な構成のインクジェット記録装置、及びインクジェット記録装置におけるヘッド温度制御方法の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、記録ヘッドを主走査方向に移動させつつ前記記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出する記録動作と、前記記録媒体を前記主走査方向と交差する方向に搬送する搬送動作と、を繰り返すことにより記録を行うインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドを加熱するための加熱手段と、前記記録ヘッドの温度を検出するための検出手段と、記録媒体に記録動作を行う前に前記検出手段により検出された前記記録ヘッドの温度が第１の所定温度以下の場合は、前記加熱手段に前記記録ヘッドの加熱動作を行わせることが可能な加熱モードを設定する設定手段と、該設定手段により前記加熱モードが設定され、かつ、各行の記録動作を行う前に前記検出手段により検出された前記記録ヘッドの温度が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度以下の場合は、前記記録ヘッドが加熱目標温度に達するまで前記加熱手段に所定時間前記記録ヘッドを加熱させる加熱動作を繰り返し行わせる制御手段と、を備え、該制御手段は、前記加熱動作を所定回数繰り返しても前記記録ヘッドが前記加熱目標温度に達しない場合は、前記加熱動作を中止して１行分の記録動作を行わせることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、記録ヘッドを主走査方向に移動させつつ前記記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出する記録動作と、前記記録媒体を前記主走査方向と交差する方向に搬送する搬送動作と、を繰り返すことにより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加熱方法において、前記記録ヘッドの温度を検出する検出工程と、記録媒体に記録動作を行う前に検出された前記記録ヘッドの温度が第１の所定温度以下の場合は、加熱手段に前記記録ヘッドの加熱動作を行わせることが可能な加熱モードを設定する設定工程と、該設定工程により前記加熱モードが設定され、かつ、各行の記録動作を行う前に検出された前記記録ヘッドの温度が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度以下の場合は、前記記録ヘッドが加熱目標温度に達するまで前記加熱手段に所定時間前記記録ヘッドを加熱させる加熱動作を繰り返し行わせる制御工程と、前記加熱動作を所定回数繰り返しても前記記録ヘッドが前記加熱目標温度に達しない場合は、前記加熱動作を中止して１行分の記録動作を行わせる工程を有することを特徴とする。
【００２０】
上記構成を有する本発明においては、例えば、最初のページの記録動作直前に、ヘッド温度Tとヘッド加熱閾値温度（Tth1）とを比較する。比較結果がT≦Th1であった場合には、加熱モードを設定すべきであると判断し、加熱モード設定手段が加熱モードを設定する。この加熱モード設定状態において、例えば毎行記録開始時に検出手段によって取得する温度Tと加熱閾値温度（Tth2）との比較を行い、Tth2に満たない場合には加熱目標温度2（Tend2）まで加熱する。また、加熱モード設定後、例えば5分が経過した時点で加熱加熱モードを解除するようにすれば、低温環境下でヘッド温度が上昇してもインク全体が温まるまでの間は加熱処理を行うことができる。
【００２１】
【本発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図１に基づき、本実施形態におけるインクジェット記録装置の概略構成を説明する。
【００２２】
ここに示すインクジェット記録装置５０は、シリアルスキャン方式を採るものであり、ガイド軸５１，５２に沿ってキャリッジ５３が矢印Ａに示す主走査方向に沿って往復移動可能に支持されている。キャリッジ５３は、キャリッジモータ及びその駆動力を伝達するベルトなどの駆動力伝達機構によって主走査方向に往復移動する。キャリッジ５３には、記録ヘッド１０（図１では図示せず）と、その記録ヘッド１０にインクを供給するインクタンク５４とが搭載される。この記録ヘッド１０とインクタンク５４は、インクジェットカートリッジを構成するものであっても良い。
【００２３】
また、記録媒体Ｐは、装置の正面に設けられた挿入口から挿入された後、送りローラ５６によって矢印Ｂに示す副走査方向へと搬送される。インクジェット記録装置５０は、記録ヘッド１０を主走査方向に移動させつつ、プラテン５７上の記録媒体Ｐの記録領域に向かってインクを吐出させる記録動作と、前記主走査方向と直交する副走査方向に沿って記録媒体Ｐを副走査方向に搬送する搬送動作とを繰り返すことによって記録媒体Ｐに順次記録を行うようになっている。
【００２４】
また、キャリッジ５３の移動領域における端部（図１中の左端）には、キャリッジ５３に搭載された記録ヘッド１０１の吐出口１５の形成面と対向する回復系ユニット５８が設けられている。
【００２５】
ここで、図２ないし図４に、本実施形態におけるインクジェット記録装置に用いる記録ヘッドの構成を示す。なお、図２は記録ヘッドの外観斜視図、図３は正面図、図４（ａ）は図３におけるＡ−Ａ線断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の部分拡大図である。
【００２６】
図２ないし図４において、記録ヘッド１０１は、複数色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色）の吐出部１２３を有し、各吐出部は、３００ｄｐｉの密度を有する２列のノズル列を互いに６００ｄｐｉだけずらして並列したものとなっており、これによって実質的に６００ｄｐｉの記録を各色で実現し得るものとなっている。
【００２７】
また、図４（ｂ）において、１３３は前記記録ヘッド１０１の各ノズル内に設けられた電気熱変換素子としてのヒータである。このヒータ１３３は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーによってインク中で気泡を発生させ、その気泡の発生エネルギーによってノズルからインク滴を吐出させる吐出エネルギー発生手段として機能すると一方、インクの吐出に至らない程度の電気エネルギーを与えることにより、記録ヘッドを加熱する加熱手段として機能するものとなっており、記録ヘッド１０１の自己昇温手段としても機能する。
【００２８】
また、図３に示すように、記録ヘッド１０１における各吐出部１２３のノズル列１２２の近傍にはヘッド温センサ（温度検出手段）１２１が設けられ、記録ヘッド１０１における各吐出部１２３の温度（ヘッド温度）を検出している。
【００２９】
また、図５は、この実施形態における制御系の概略構成を示すブロック図である。
図において、２００は、所定の演算、計数（カウント）、比較、判別、及び制御などの動作を行うＣＰＵである。２０１はＣＰＵ２００にて実行すべき制御プログラムなどを格納してなるＲＯＭ、２０２はホストコンピュータから送出されるデータなどを格納するデータメモリ及びＣＰＵによって演算処理を実行するためのワーキングメモリとして機能するＲＡＭであり、これらはそれぞれＣＰＵ２００に接続されており、ＣＰＵ２００、ＲＯＭ２０１及びＲＡＭ２０２によって後述の比較動作を行う比較手段、加熱モード設定手段及び制御手段が構成されている。
【００３０】
また、ＣＰＵ２００には、記録ヘッド１０１内に設けられたヒータ１３３を駆動するヒータドライバ１３３Ａ、キャリッジ５３の駆動源であるキャリッジモータ２０３のモータドライバ２０３Ａ、記録媒体の搬送駆動源であるＰＦモータ２０４のモータドライバ２０４Ａ、及び前記記録ヘッド１０１内の温度を検出するヘッド温センサ１２１等が接続されている。
【００３１】
そして、ＣＰＵ２００は、前記ヘッド温センサ１２１の検出値に基づき、前記吐出用ヒータの駆動データ（画像データ）及び駆動制御信号（ヒートパルス信号）をヒータドライバ１３３Ａに供給することにより記録ヘッド１０１からインク滴を吐出させる吐出制御と、記録ヘッド１０１の温度を調整するヘッド温度制御を行う。また、ＣＰＵ２００は、キャリッジ５３を主走査方向に駆動するためのキャリッジモータ２０３をモータドライバ２０３Ａを介して制御する一方、記録媒体Ｐを副走査方向に搬送するためのＰＦモータ２０４をモータドライバ２０４Ａを介して制御する。
【００３２】
以下、上記構成を有する本実施形態におけるインクジェット記録装置によるヒータ１３３の加熱制御動作を説明する。
ここでは、まず、この実施形態における特徴を明らかにするため、上記インクジェット記録装置において、従来より実行されているヒータ１３３の加熱動作シーケンスを図６に基づき説明する。
【００３３】
いま、ホストコンピュータ３００から記録開始信号が送られると（ステップＳ１）、ＣＰＵ２００は、内部に設けられた記録ヘッド１０１の加熱回数をカウントするカウンタをリセットし（ステップＳ２）、ヘッド温センサ１２１によって検出されたヘッド温度Ｔを読み込む（ステップＳ３）。この際、読み込んだヘッド温度Ｔと、予め設定されている加熱閾値温度Ｔｔｈ（＝２０°Ｃ）とを比較し（ステップＳ４）、ヘッド温度が予め設定した基準温度より高い場合には１行分の記録動作を行う（ステップＳ８）。
【００３４】
また、ヘッド温度が基準温度より低い場合には、１０ｍＳの加熱を行い（ステップＳ５）、加熱回数カウンタのカウント値Ｎに１を加える（ステップＳ６）。ここで、加熱回数カウンタのカウント値が上限、例えば４０カウント、を超えているかどうかを判定し（ステップＳ７）、超えている場合にはそれ以上の加熱を行わずに記録動作を行う（ステップＳ８）。加熱回数が４０カウント以下の場合には、温度取得を行うためのステップＳ３へと戻る。そして、以上の動作を記録動作が完了するまで、毎行、もしくは複数行毎に行う（ステップＳ９）。
【００３５】
ここで加熱回数カウントを行うのは、低温時の加熱時間上限を設定しスループット低下を一定以内に収めるためである。また、加熱に時間がかかり過ぎると、ユーザが、誤って本体の故障と判断する可能性もあり、この誤判断を防ぐ上でも有効である。
【００３６】
図７は、図６に示した制御動作によって実行される記録動作開始後のヘッド温度の変化状態を示す。
ヘッド温度が加熱閾値温度以下の場合には、加熱閾値温度に達するよう一定時間の加熱動作を行うが、この一定時間を経過してもなおヘッド温が加熱閾値温度に達しなかった場合には、一旦加熱動作を停止し、１行分の記録を行う。この１行分の記録動作において、記録データが多い場合には図のように記録動作時の加熱による温度上昇（自己昇温）が生じる。特に、自然画像の記録時には、黒色によるテキストデータの記録（Ｂｋテキスト記録）などに比べて使用色が多く、記録されるドットの密度も高いことが多いため自己昇温は高めになる。基準温度に達するまでの区間（図７の加熱区間（Ａ））では、図８に示すように各行の記録動作開始前に加熱を行い、加熱閾値温度Ｔｔｈの区間（図７の非加熱区間（Ｂ））では、図９に示すように加熱は省略される。
【００３７】
図７に示すように、連続して次ページの印刷が開始された場合には、１枚目の記録による昇温によってヘッド温度が加熱閾値を超えることがある。例えば加熱によるスループット低下を避けるために加熱閾値を常温領域以下（例えば20℃）に設定し、次ページの記録開始時のヘッド温度が25℃程度に上昇することがある。この場合、図７に示すように、区間(D)をみるとヘッド温度は閾値（=20℃）以上であるが、低温環境においては吐出させるインクの温度は25℃以下のままであることから、記録ヘッドとインクとが共に25℃である場合に比べ、吐出量の低下やムラなどの弊害が発生し易い。しかし、ヘッド温度のみを検出している場合には、常温環境と低温環境の差は検出されない。また、低温環境下でも時間の経過と共にヘッドからインクへと熱が伝わり次第に常温との記録差は減少して行く。
【００３８】
従って、ヘッド温度のみならずインク温度、環境温度も検出することが望ましいが、温度検出手段を複数設けることはコストアップの要因となる。また、環境温度を検出する場合には、記録装置の駆動に伴う発熱の影響を排除するため、温度検出手段を記録装置内の発熱個所より遠ざけるか、あるいはまた同一基板上に温度検出手段を設置した場合には発熱の影響を考慮しつつ補正などを加えながら環境温度の推定を行う必要があり、コストアップや制御の複雑化を招く。
【００３９】
そこで本発明の第１の実施形態においては、次のような制御を行うようになっている。すなわち、最初のページの記録前に、ヘッド温度Tと加熱閾値温度Tth1とを比較し、低温環境下で加熱が必要かどうかを判断する。T≦Th1で加熱が必要と判断された場合には、加熱フラグをONにして加熱動作を可能とする加熱モードを設定する。ここで、毎行記録開始時に取得する検出温度Tと加熱閾値温度Tth2とを比較し、検出温度Ｔが加熱閾値温度Tth2に満たない場合には、加熱閾値温度Tth2より高い温度に設定された加熱目標温度Tend2まで加熱する。この後、加熱閾値温度Ｔｔｈ１と検出温度Ｔの比較で低温環境であると判断された場合には、加熱フラグをONにした後、5分経過後に加熱フラグをOFFにして前述の加熱モードを解除する。これによれば、低温環境下でヘッド温度が上昇した後、さらにインク全体の温度も上昇するまで加熱処理を行うことが可能となる。
【００４０】
このため記録ヘッド１０１のみならず、インクまで含めた記録ヘッド１０１全体を加熱することができる。このため、記録ヘッド１０１内のインク流路の温度を上昇させることができ、タンクに保存されている低温のインクが吐出ノズルへと移動する間に暖められ易い、という効果がある。
【００４１】
以上述べたように、この第１の実施形態では加熱モードの設定、解除を行う加熱フラグを設け、ヘッド温度に拘わりなく一定期間加熱フラグをONとし、その間は加熱処理を行うようになっている。このため、環境温度やインク温度を検出する複数の温度検出手段や、補正・推定手段等を設けなくとも、ヘッド温度検出手段のみで低温環境における過不足ないヘッド加熱が可能となる。この時のヘッド温度、流路内のインク温度の変化を図１０に示す。
【００４２】
ここで、この実施形態における制御動作手順を図１１のフローチャートを用いてより詳細に説明する。
まず、ステップＳ１１では、記録動作開始後に加熱フラグHを確認する。加熱フラグHがOFF（H=0）の場合は、ヘッド温度Tと加熱閾値温度Tth1とを比較し（ステップＳ１４）、T≦Tth1の場合には加熱モードに入るとして加熱フラグＨをON（H=1）とする（ステップＳ１６）。
【００４３】
また、ステップＳ１４において、T＞Tth1であると判断された場合には、加熱フラグＨをＯＦＦ（H=0）とし（ステップＳ１５）、加熱モードの設定を行わない。また、ステップＳ１１において、加熱フラグHがＯＮ（Ｈ=1）となってから一定時間（例えば５分）が経過した場合には、加熱モードに入らないとして加熱フラグをＯＦＦ（H=0）とする（ステップＳ１２，Ｓ１３）。
【００４４】
この後、１ページ分の記録動作が開始され（ステップＳ１７）、各行の記録開始時に加熱フラグHを確認し、加熱フラグＨがＯＦＦ（Ｈ=0）の場合には記録ヘッド１０１の加熱を行わずに記録を実施する（ステップＳ２５）。また、加熱フラグHがＯＮ（Ｈ=1）の場合には、ヘッド温度Tと加熱閾値温度Tth2（例えば３０℃）との比較より加熱が必要か否か（T≦Tth2であるか否か）を判断し（ステップＳ１９）、その結果、T＞Tth2で加熱が必要でないと判断された場合にはステップＳ２５へ移行し、ここで１行分の記録を行う。また、ステップＳ１９において、T≦Tth2であると判断された場合には、ステップＳ１９〜ステップＳ２４によって、ヘッド温が加熱目標温度Tend2に達するか、あるいはまた加熱時間上限に達するまで加熱を行った後、ステップＳ２５にて1行分の記録を行う。
【００４５】
すなわち、ステップＳ２０では加熱回数カウンタの値Ｎをリセットし（Ｎ＝０とし）、次いで、ヘッド加熱を所定時間（例えば１０ｍｓ）行った後、加熱回数カウンタの値Ｎの値を１カウント分インクリメント（Ｎ＝Ｎ＋１）する（ステップＳ２２）。また、ステップＳ２３では、ヘッド温度Ｔが目標温度Tend２（例えば３５℃）以上であるか否かを判断し、Ｔ≧Tend２であると判断されれば、ステップＳ２５において１行分の記録を行う。また、ステップＳ２４において、Ｔ＜Tend２であると判断された場合には、前記加熱数カウンタのカウント値Ｎが４０以下（Ｎ≦４０）であるか否かを判断し、Ｎ≦４０であると判断された場合には、ステップＳ２１へと移行し、Ｎ＞４０と判断されれば、ステップＳ２５へと移行し、１行分の記録動作を行う。そして、ステップＳ２６により、１ページ分の記録動作が終了したと判断されるまで、上記ステップＳ１８〜Ｓ２６の動作を繰り返す。
【００４６】
また、低温環境にて複数ページの記録を連続して行う場合、開始より一定時間内に記録が行わるページに関しては、加熱動作が必ず実行される。そして、一定時間経過後の次の記録開始時にヘッド温度が閾値Tth1以下のままであれば、加熱動作は引き続き実施される。しかし、一定時間後にヘッド温度がTth1以上となれば、記録ヘッド１０１の各吐出部１２３から記録ヘッド全体及びインクへと熱が伝導しているか、もしくは環境温度が上昇しているものとみなし、加熱は行わない。
【００４７】
このように、この第１の実施形態においては、環境温度やインク温度などの検出手段、検出した温度の補正・推定などを行う手段を特に備えておらず、ヘッド温度検出手段のみによって、記録ヘッドの温度を過不足なく加熱することができる。すなわち、ヘッド温度が常温環境と同等以上の温度であっても、低温環境下での最初の一定期間中には画像のムラやスジなどの画像弊害が発生しないように充分な加熱を行うようになっており、また、記録ヘッド全体の温度が上昇した後あるいは常温環境にある場合などおいては、ヘッド加熱を行わずにスループット低下を回避するようになっている。
【００４８】
本実施例では、加熱動作を行うか否かの確認は、各行の記録動作開始前に行うようにしたが、一定時間毎あるいは各行の記録終了直後（次の記録動作開始前）などに行うようにしても良い。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態における制御動作を図１２のフローチャートに基づき説明する。なお、この第２の実施形態においても図１ないし図５に示す構成を有するものとなっている。
【００５０】
記録命令を受け取ると、まず、加熱フラグＨを確認することにより、加熱モードＨが設定されているか否かを判断する（ステップＳ２１）。ここで加熱モードＨが設定されていなかった場合にはヘッド温度Tと加熱閾値温度Tht1とを比較し（ステップ２２）、加熱閾値温度Tht1以上であれば加熱フラグHをＯＦＦ（H=0）とした後、加熱を行わずに１ページ分の記録動作を開始する（ステップＳ２６）。また、ステップＳ２１にて加熱閾値温度Tht1以下であると判断された場合には、加熱フラグHをON（H=1）にした後、目標温度Tend1、加熱時間Theat1、繰り返し回数L1を設定して、加熱シーケンスを実行する（ステップＳ２５）。
【００５１】
図１３は、この加熱シーケンスを示す図である。加熱シーケンス内ではヘッド温度が加熱目標温度に達するか、あるいは加熱動作の繰り返し回数が一定回数に達するまで加熱動作が繰り返される。
【００５２】
すなわち、ステップＳ４１では、ヘッド温度Ｔと加熱閾値温度（個々ではTth1）とを比較し、加熱が必要であると判断された場合には、加熱回数カウンタの値Ｎをリセット（Ｎ＝０）に設定する（ステップＳ４２）。次いで、ステップＳ４３で記録ヘッド１０１の加熱動作を行った後、ステップＳ４４で加熱回数カウンタの値Ｎを１カウントだけインクリメントする（Ｎ＝Ｎ＋１）。
【００５３】
この後、ステップＳ４５では、ヘッド温度Ｔと加熱目標温度（ここでは、Tend１）とを比較し、ヘッド温度が加熱目標温度以上となった場合には、加熱シーケンスを終了する。また、ヘッド温度が加熱目標温度に満たない場合には、ステップＳ４６へと移行し、ここで加熱回数カウンタの値Ｎが所定の繰り返し回数に達したか否かを判断し、所定の繰り返し回数に達するまで、ステップＳ４３〜ステップＳ４６までの動作を繰り返す。
【００５４】
以上の加熱シーケンスを実行した後は、図１２に示すステップＳ２６にて１ページ分の記録動作を開始する。すなわち、各行の記録動作開始前に加熱モードフラグＨを確認し、加熱モードでなければ、ステップＳ２９で1行分の記録を行い、加熱モードであれば、目標温度Tend2、加熱時Theat1、繰り返し回数Ｌ１を設定して図１３に示す前述の加熱シーケンスを実行する（ステップＳ２８）、この後、ステップＳ２９で１行分の記録動作を行い、それによって１ページ分の記録動作が終了したか否かの判断を行い（ステップＳ３０）、記録が終了していなければ、ステップＳ２７に復帰し、ステップＳ３０までの動作を繰り返す。また、1ページ分の記録動作が終了した場合には、ステップＳ３１にて次のページの記録データが存在するか否かの判断を行い（ステップＳ３１）、全てのページの記録データが記録されるまでステップＳ２６〜ステップＳ３１の動作を繰り返す。そして、全てのページの記録データの記録動作が終了した時点で、図外のキャップ部材によって記録ヘッドの吐出部覆い、フラグＨをOFF（Ｈ＝０）に設定する（ステップＳ３２，Ｓ３３）。
【００５５】
なお、この第２の実施形態では、加熱目標温度を加熱閾値温度より高い値に設定したが、加熱目標温度と加熱閾値温度とを等しい値に設定することも可能である。
【００５６】
このように本実施例では、ページ内での各行毎の加熱動作の外に、ページ最初にも加熱動作を行っている。このためページの最初から確実に望ましいヘッド温度で記録を行うことが可能となり、しかも各行毎に加熱動作を行うことによって記録スキャン間に生じる時間の変化を軽減することができる。また、この加熱動作をページ給紙中に行うことによりスループットの低下を必要最小限に抑えることができるという効果も得られる。
【００５７】
さらに、ページ給紙後の加熱は第１の実施形態と同様に、各行最初に加熱フラグを確認し（ステップＳ２７）、加熱フラグH=1の場合に図１３に示す加熱シーケンスを行い、これを1ページの記録が終了するまで繰り返す（ステップＳ２８〜Ｓ３０）。また、第１の実施形態では加熱フラグをONにしてからの一定の時間が経過した時点で、加熱フラグをOFFとする制御を行ったが、この第２の実施形態では、記録動作終了から一定時間が経過した後、記録ヘッド保護のために行われるキャッピングに同期して加熱フラグHをOFF（Ｈ＝０）するようにした（ステップＳ３３）。このため、特に加熱フラグ用のタイマー処理を加えることなく加熱フラグのON／OFFを行うことが可能になる。
【００５８】
また、加熱フラグをONにした後の記録枚数や、予め設定された所定のヘッド温度の上限値によって加熱フラグをOFFするようにしても良い。
【００５９】
また、上記各実施形態における記録ヘッドの加熱手段としては、上記各実施形態のように記録ヘッドの各吐出部における各ノズル内に設けられているインク吐出用のヒータを用いることも可能であるが、インク吐出用のヒータとは別のヒータを用いることも可能である。但し、いずれの場合も、加熱モードにおけるインク加熱温度の上限を、インクがノズルから吐出されないような温度に止める必要がある。また、加熱手段は、ノズル内に限らずノズル外に設けることも可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明は、低温環境下においても加熱動作によってインクを記録に適した良好な状態に保つことができ、安定したインク吐出によって適正な画像を記録することが可能となり、しかも常温時には無駄な加熱動作を省略するため、効率的なインク保温制御を実現することができる。また、環境温度やヘッド温度を検出する複数の検出手段を必要とせず、検出温度の補正を行う必要もないため、安価かつ単純に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の実施形態を概略的に示す外観斜視図である。
【図２】図１に示した記録ヘッドの外観構成を概略的に示す説明斜視図である。
【図３】図２に示したものの説明底面図である。
【図４】（ａ）は図３に示したもののＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）に示したものの部分拡大図である。
【図５】本発明の実施形態に係る制御系のブロック図である。
【図６】従来のインクジェット記録装置における制御動作を示すフローチャートである。
【図７】図６に示す制御動作による記録ヘッドの温度変化の状態を示す線図である。
【図８】図７に示した区間Ｃを拡大して示す線図であり、加熱期間と記録期間等を示す。
【図９】図７に示した区間Ｄを拡大して示す線図であり、記録期間等を示す。
【図１０】本発明の第１の実施形態における記録ヘッドの温度変化を示す線図である。
【図１１】本発明に係るインクジェット記録装置の第１の実施形態における制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係るインクジェット記録装置の第２の実施形態における制御動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１２に示した制御動作における加熱シーケンスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１ 記録ヘッド
１２１ ヘッド温センサー（温度検出手段）
１２２ ノズル列
１２３ 吐出部
１３３ ヒータ（加熱手段）
２００ ＣＰＵ（制御手段、比較手段、加熱モード設定手段）
２０１ ＲＯＭ
２０２ ＲＡＭ
Ｔ ヘッド温度
Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２ 基準温度
Ｔｅｎｄ１，Ｔｅｎｄ２ 目標温度
Ｈ 加熱フラグ
Claims (3)
- 記録ヘッドを主走査方向に移動させつつ前記記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出する記録動作と、前記記録媒体を前記主走査方向と交差する方向に搬送する搬送動作と、を繰り返すことにより記録を行うインクジェット記録装置において、
前記記録ヘッドを加熱するための加熱手段と、
前記記録ヘッドの温度を検出するための検出手段と、
記録媒体に記録動作を行う前に前記検出手段により検出された前記記録ヘッドの温度が第１の所定温度以下の場合は、前記加熱手段に前記記録ヘッドの加熱動作を行わせることが可能な加熱モードを設定する設定手段と、
該設定手段により前記加熱モードが設定され、かつ、各行の記録動作を行う前に前記検出手段により検出された前記記録ヘッドの温度が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度以下の場合は、前記記録ヘッドが加熱目標温度に達するまで前記加熱手段に所定時間前記記録ヘッドを加熱させる加熱動作を繰り返し行わせる制御手段と、
を備え、該制御手段は、前記加熱動作を所定回数繰り返しても前記記録ヘッドが前記加熱目標温度に達しない場合は、前記加熱動作を中止して１行分の記録動作を行わせ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、記録媒体に記録動作を行う前に前記検出手段により検出された前記記録ヘッドの温度が前記第１の所定温度よりも高い場合は、前記加熱モードを設定しない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。
- 記録ヘッドを主走査方向に移動させつつ前記記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出する記録動作と、前記記録媒体を前記主走査方向と交差する方向に搬送する搬送動作と、を繰り返すことにより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加熱方法において、
前記記録ヘッドの温度を検出する検出工程と、
記録媒体に記録動作を行う前に検出された前記記録ヘッドの温度が第１の所定温度以下の場合は、加熱手段に前記記録ヘッドの加熱動作を行わせることが可能な加熱モードを設定する設定工程と、
該設定工程により前記加熱モードが設定され、かつ、各行の記録動作を行う前に検出された前記記録ヘッドの温度が前記第１の所定温度よりも高い第２の所定温度以下の場合は、前記記録ヘッドが加熱目標温度に達するまで前記加熱手段に所定時間前記記録ヘッドを加熱させる加熱動作を繰り返し行わせる制御工程と、
前記加熱動作を所定回数繰り返しても前記記録ヘッドが前記加熱目標温度に達しない場合は、前記加熱動作を中止して１行分の記録動作を行わせる工程を有することを特徴とする記録ヘッドの加熱方法。
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