JP5235436B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、詳しくは、電気熱変換素子にパルスを印加してインクを加熱しそれによって生じる気泡によってインクを吐出する方式におけるパルスの制御に関するものである。

インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速に記録でき、種々の記録媒体に記録することができ、記録に伴う騒音が殆ど生じないといった利点を持つものである。このような点から、インクジェット記録装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、さらには産業用としての大版プリンタ（ポスター印刷、ＣＡＤなど）の記録機構として広く用いられている。

このようなインクジェット記録装置では、従来染料インクが用いられてきたが、染料インクによる記録物は、通常耐光性、耐ガス性、耐水性に劣り、ポスターなどの屋外掲示物や長期保存用記録物には適していない。

一方、顔料を着色剤とする顔料インクは染料インクに比べて耐光性、耐ガス性、耐水性等が優れている。しかしながら、顔料は溶媒に溶解しているのではなく溶媒内に分散しているため、分散剤として使用する高粘度の溶剤のためにインク粘度が染料インクに比べ高くなる傾向がある。また、特にビジネスユースのように、インクの定着性、高発色性によって高速、高画質の記録を実現しようとする装置では、紙に下処理をしてインクと反応させることを行っているものがある。その場合には、インクに紙の下処理液と反応する溶剤を添加することがあり、それによって、通常の顔料インクよりもさらに粘度は高くなる傾向がある。そして、以上のような高粘度の顔料インクは、低温環境下の粘度上昇が大きく、その結果、吐出量やインクリフィル性能が低下するという問題がある。

そこで、従来、インクジェットプリンタ等では、インクの温度を調整すること（以下、単に、温調とも言う）によって吐出量に影響を及ぼすインク粘性を制御するものが知られている。

例えば、インクを保持した記録ヘッドを加熱するためのヒータ（専用のヒータまたは記録ヘッドの吐出用のヒータを兼用）と、インクに関連した記録ヘッドの温度を検出する温度センサとを用いて温調を行う。具体的には、温度センサが検出する温度をヒータの加熱量にフィードバックして温調を行うものがある。あるいは、検出温度のフィードバックは行わずに、単にヒータによる加熱を調整して温調を行う構成も知られている。ここで、ヒータや温度センサを、記録ヘッド近傍、例えば記録ヘッドを構成する部材上に設ける構成と、記録ヘッドの外部に設ける構成とがある。

一方、温調を介さずに直接吐出量を変調させる以下の方式が知られている。この方式は、単独であるいは上記手法と共に用いられる。すなわち、この方式は、電気熱変換素子（以下、吐出ヒータともいう）にパルスを印加することによって吐出ヒータが発生する熱エネルギーによってインク中に気泡を生じさせ、この気泡の圧力によってインクを吐出する。そして、吐出ヒータに印加するパルス（以下、ヒートパルスともいう）のパルス幅を変化させることにより、発生する熱量を制御し吐出量を変調するものである。

以上の構成の組み合わせた温調の態様として従来以下のものが知られている。
（１）常時ヘッド温調を行う（外部／近傍）。温度フィードバック有り。
（２）随時ヘッド温調を行う（外部／近傍）。温度フィードバック有り。
（３）高温のヘッド温調を行う（環境温度より高い）。フィードバック有り。
（４）単一のヒートパルス（シングルパルス）のパルス幅変調。
（５）分割ヒートパルス（ダブルパルス）のパルス幅変調。

しかしながら、上記態様（１）では、常に記録ヘッドの温調を行っているため、ヒータの加熱に伴なうインク水分の蒸発が促進されることになり、記録ヘッドにおける吐出口内インクの増粘、固着を誘引する。その結果、インク吐出方向の偏向するヨレや不吐出などの吐出不良を生じさせたり、インクにおける着色剤濃度が相対的に高まり記録結果において濃度変化や濃度むらを発生させる等して、記録画質の低下を招くことがある。

態様（２）は、必要に応じて温調を行う方式であり、態様（１）を改善したものといえる。例えば、記録指令が入力されてから温調を開始する。このため、比較的短時間で所定の温度に到達すべく、加熱のために大きなエネルギー（例えばヒータの発熱量（Ｗ））を供給する。このため、温度制御において温度リップルの幅が増大し、正確な温度制御が行えない場合があり、このような場合、温度リップルによる吐出量の変動が起こり濃度変化や濃度むらを発生することもある。逆に、正確な温調を行おうとすると、与えるエネルギーを少なくする必要があり、目標温度に到達するまでの時間が長くなり、記録開始までの待ち時間が増大するなどの弊害を生じる。

態様（３）は、環境温度の変化や記録ヘッドの自己昇温（記録による昇温）による温度変化の影響を少なくするために、温調温度を環境温度より高くするものである。これにより、低デューティーの記録時の吐出量の変動を少なくすることが可能となる。しかし、高デューティー記録時、例えばいわゆるベタ記録時には、それによる昇温の影響を避けることはできない。また、記録ヘッドの、例えば吐出ヒータが配設されたヒータボードを支持するアルミナなどの基板にヒータまたは温度センサを設けて温調を行う場合には、応答は良くなり記録昇温に対して効果がある。しかし、基板であるアルミナ板の熱容量が大きいために温度リップルが発生し、この温度リップルによる吐出量変動が発生する場合がある。

態様（４）の単一ヒートパルス（以下、シングルパルスともいう）によるパルス幅変調方式は、上記気泡形成によってインクを吐出する方式で用いられるものである。すなわち、単一パルスのパルス幅を変化させることによって吐出量を変化させるものである。この方式は、しかしながら、記録ヘッドの温度変化によって生じる吐出量の変動を吸収できるほどの吐出量変化を得ることができない。すなわち、単一パルスのパルス幅変調方式は吐出量の制御幅が小さいという問題がある。

態様（５）の分割ヒートパルスのパルス幅変調方式は、特許文献１に記載されているように、上述の態様それぞれについて示したような問題はない。この方式は、インクを吐出しない程度にインクを加熱するためのプレパルスとその後のインクを吐出するためのメインパルスとを一定の休止期間をおいて印加する方式である。吐出するインク量を維持するために、プレパルスのパルス幅の制御を行っていた。例えば、低温環境ではパルス幅を、常温で使用するパルス幅より長くする制御を行っていた。この制御を行うことよって、低温のために生ずる吐出量の減少を抑制し、低温度環境においても安定した吐出量を実現できた。

また、このプレパルスの印加によって、吐出ヒータの周囲のインク温度を上昇させ、これによりインクの粘度を低下させることができる。そして、プレパルスの後に印加されるメインパルスによって、所望のインク量を吐出させることができる。

特開平０５−０３１９０５号公報

しかしながら、前述した顔料インクなど比較的粘度の高いインクを用いる場合に、上記態様（５）の方式を単純に実施しても、一定の低温環境下では、リフィル性能が低下することがある。

理由は、一定の低温環境では、粘度の上昇率が高くなるからである。この場合、プレパルスのパルス幅の長くする温調を行ってもインクの粘度を充分に下げることができなければ、インク流動の速度が低下する。このインク流動の速度が低下すれば、記録ヘッドの吐出口内のインク路をインクで満たして（リフィルして）吐出できる状態となるまでの時間がより長くなる。その結果、吐出の周期にインクリフィルが間に合わなくなり、吐出量が規定量より少なくなるなど吐出不良を生じる。特に、記録デューティーの高い記録を行う場合には、リフィルの不良による記録品位の低下が顕著となる。

また、インクの粘度低下やインク量の維持の目的のためにパルス幅を長くしたくても、記録速度の高速化に伴い、パルス幅の時間（リフィル時間）を確保できない。なぜならば、プレパルスのパルス幅を長くすることで、１回の吐出のための分割ヒートパルスの出力期間も長くなるからである。

更に、上述した記録速度の高速化に加え、高画像化の要求もある。即ち、記録動作中に、低温環境においても、安定した吐出量を実現するという要求もある。

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、低温環境下のインク粘度上昇に対応して良好なインクのリフィル特性を実現できるインクジェット記録装置を提供することにある。

そのために本発明では、電気熱変換素子に電気パルスを印加してインク中に気泡を発生させることによりインクを吐出する記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置であって、インクの吐出に至らないプレヒートパルスと、該プレヒートパルスの後に続くインクを吐出させるためのメインヒートパルスとを含む電気パルスを生成する生成手段と、を具え、前記生成手段は、インク温度が所定温度より高い温度領域において、インク温度の低下に応じて前記プレヒートパルスのパルス幅を長くなるように変化させるとともに、インク温度が前記所定温度以下のときに前記プレヒートパルスのパルス幅を、インク温度が前記温度領域における前記プレヒートパルスの最大パルス幅より短くすることを特徴とすることを特徴とする。

以上の構成によれば、記録ヘッドにおけるインクの粘度に係る温度が所定温度以下のときの吐出量を、上記温度が所定温度以上のときの吐出量より小さくすることができる。これにより、低温環境下のインク粘度上昇に対応して良好なインクのリフィル時間を確保することで、記録速度と画像品位の両立を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの装置構成を示す図であり、ケースカバーを除いた状態で示す斜視図である。

同図に示すように、本実施形態のインクジェットプリンタは、記録ヘッド３を着脱自在に搭載するキャリッジ２と、これを移動させて記録ヘッドの走査を行うための駆動機構を備える。すなわち、キャリッジ２は、駆動源であるキャリッジモータＭ１の駆動力がベルト、プーリーなどからなる伝動機構４を介してキャリッジ２に伝えられることによりキャリッジ２を図１の矢印Ａ方向に往復移動させることができる。キャリッジ２には、本プリンタで用いるインクの種類に対応してインクカートリッジ６が着脱自在に搭載される。本実施形態では、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４種類のインクを用い、図ではそれら４個のインクカートリッジを示している。いずれのインクも顔料を着色剤とするインクであり、以下に説明するように、所定温度以下の低温環境では、粘度の上昇率がそれぞれ大きいインクである。

キャリッジ２には、ブラックインク用チップとカラーインク用チップにおける各溝にそれぞれ対応するインクがカートリッジから供給されるようそれぞれのインク供給路が形成される。また、キャリッジ２と上記各チップからなる記録ヘッド３は、両部材の接合面が適切に接して所要の電気的接続ができるよう構成される。これにより、記録ヘッド３は、記録信号に応じて前述の吐出ヒータに電圧パルスを印加してインクに気泡を生じさせこの気泡の圧力によって吐出口からインクを吐出することができる。すなわち、電気熱変換素子である吐出ヒータはパルスが印加されることにより熱エネルギーを生じ、これによりインクに生じる膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口よりインクを吐出させるものである。

また、記録媒体である記録紙Ｐを搬送（紙送り）する給紙機構（紙送り機構）５を備え、記録ヘッドの走査に応じて所定量の紙送りを行う。さらに、キャリッジ２の移動範囲の一端には、記録ヘッド３の吐出回復処理を行うための回復装置１０を備える。

このようなインクジェットプリンタにおいて、記録紙Ｐは給紙機構５によって記録ヘッド３の走査領域に送り込まれ、記録ヘッド３の走査によって記録紙Ｐに画像や文字などの記録が行なわれる。

上述の装置構成をより詳細に説明すると、キャリッジ２は、キャリッジモータＭ１の駆動力を伝達する伝動機構４を構成する駆動ベルト７の一部に連結されており、また、ガイドシャフト１３に沿って矢印Ａ方向に摺動自在に案内支持されている。これにより、キャリッジモータＭ１の駆動力がキャリッジ２に伝達されてその移動を行うことができる。この場合、キャリッジ２は、キャリッジモータＭ１の正転および逆転によってそれぞれ往方向または復方向の移動を行うことができる。また、図１において、８はキャリッジ２の矢印Ａ方向における位置を検出するためのスケールを示す。本実施形態では、透明なＰＥＴフィルムに所定のピッチで黒色のバーを印刷したものを用いており、その一方はシャーシ９に固着され、他方は不図示の板バネで支持されている。このスケールのバーをキャリッジ２に設けられるセンサが光学的に検出することにより、キャリッジ２の位置を検出することができる。

記録ヘッド３の走査領域で、記録ヘッド３の走査でそれぞれの吐出口列に対向する領域に不図示のプラテンが設けられている。これにより、このプラテン上を搬送される記録紙Ｐに対してそれぞれのインクを吐出することによって、プラテンによって平坦な面が維持された記録紙に記録が行われる。

１４は不図示の搬送モータＭ２によって駆動される搬送ローラを示し、１５は不図示のバネにより記録シートを搬送ローラ１４に当接するピンチローラ、１６はピンチローラ１５を回転自在に支持するピンチローラホルダをそれぞれ示す。また、１７は搬送ローラ１４の一端に取り付けられた搬送ローラギアを示し、この搬送ローラギア１７に不図示の中間ギアを介して伝達された搬送モータＭ２の回転により、搬送ローラ１４が駆動される。２０は記録ヘッド３によって画像が形成された記録紙を装置外ヘ排出するための排出ローラを示し、同様に搬送モータＭ２の回転が伝達されることで駆動される。なお、排出ローラ２０には不図示のバネの押圧力によって不図示の拍車ローラが記録紙に当接する。２２は拍車ローラを回転自在に支持する拍車ホルダを示す。

キャリッジ２が記録動作のために往復移動する範囲（走査領域）外の所定の位置（例えばホームポジションと対応する位置）には、上述のように、記録ヘッド３の吐出性能を維持するための回復装置１０が配設されている。この回復装置１０は、記録ヘッド３の吐出口面をキャッピングするキャッピング機構１１と記録ヘッド３の吐出口面（各色の吐出口列が設けられた面）をクリーニングするワイピング機構１２を備えている。このキャッピング機構１１による吐出口面のキャッピングに連動して回復装置内の不図示の吸引機構（吸引ポンプ等）により吐出口からインクを強制的に排出させることができる。これにより、記録ヘッド３のインク路内の増粘インクや気泡等を除去するなどの吐出回復処理を行うことができる。また、非記録時等に、記録ヘッド３の吐出口面をキャッピングすることによって、記録ヘッドを保護するとともにインクの乾燥を防止することができる。さらに、ワイピング機構１２は、キャッピング機構１１の近傍に配されて、記録ヘッド３の吐出口面に付着したインク滴を拭き取ることにより、そのクリーニングを行う。そして、これらキャッピング機構１１およびワイピング機構１２により、記録ヘッド３を正常な吐出状態に保つことが可能となっている。

図２（ａ）および（ｂ）は、図１に示した記録ヘッドとインクカートリッジの詳細を示す図である。これらの図に示すように、本実施形態の記録ヘッド３は、インクカートリッジの装着部であるホルダと一体に構成されている。すなわち、各色のインクカートリッジ６１、６２、６３、６４は記録ヘッド３のホルダに着脱自在に装着される。記録ヘッド３は、吐出口を一端の開口とするインク液路内に電気熱変換素子を設けこれに電気パルスを印加して熱エネルギーを生成し、この熱エネルギーによってインクに膜沸騰を生じさせインクを吐出する。記録ヘッド３は、インクカートリッジ６から供給されるインクを、記録データに応じて吐出口から吐出する。ホルダと一体の記録ヘッド３は、図１に示したキャリッジ２に対して着脱可能に装着される。

図３は、図１に示した装置構成を具えたインクジェットプリンタの制御系の概略構成を示すブロック図である。

図３に示すように、コントローラ６００は、マイクロコンピュータ形態のＣＰＵ６０１、各種記録モードの実行やその際の記録動作の制御、また、後述するヒートパルスのパルス幅制御に対応したプログラムや所要のテーブルなどを格納したＲＯＭ６０２を有する。また、コントローラ６００は、上記各記録モード実行の際のキャリッジモータＭ１の制御、紙送りモータＭ２の制御、記録ヘッド３における吐出制御等の制御信号を生成する特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３を有する。さらに、画像データを展開する領域や作業用の領域等を設けたＲＡＭ６０４、ＣＰＵ６０１などを相互に接続してデータの授受を行うシステムバス６０５を有する。さらには、コントローラ６００は、以下に説明するセンサ群からのアナログ信号を入力してＡ／Ｄ変換し、それぞれのデジタル信号をＣＰＵ６０１に供給するＡ／Ｄ変換器６０６などで構成される。

６１０は画像データの供給源となるホストコンピュータ（あるいは画像読取り用のリーダや、デジタルカメラなど）を示し、インターフェース（Ｉ／Ｆ）６１１を介して画像データ、コマンド、ステータス信号等をコントローラ６００と送受信する。

６２０はスイッチ群を示し、電源スイッチ６２１、プリント開始を指令するためのスイッチ６２２、および記録ヘッド３の回復処理の起動を指示するための回復スイッチ６２３など、操作者による指令入力を受容するためのスイッチを有する。６３０はセンサ群を示し、記録ヘッド３がその移動によりホームポジションｈに位置することを検出する、上記スケール８と組合わされるフォトカプラ６３１、環境温度を検出するためにプリンタの適宜の箇所に設けられた温度センサ６３２等から構成される。さらに、６４０はキャリッジモータＭ１を駆動するドライバ、６４２は紙送りモータＭ２を駆動するためのドライバをそれぞれ示す。コントローラ６００は、温度センサ６３２から環境温度を取得する。この取得した環境温度に基づき、後述するプレヒートのパルス幅の選択を行う。この環境温度の取得するタイミングは、例えば、インクジェットプリンタの起動時や、１ページの記録を完了するタイミングである。その他、１０ページ分の記録を行う毎に環境温度を取得する、あるいは、一定時間毎（１時間枚に）に取得する形態でも構わない。

以上の構成において、本実施形態のプリンタは、インターフェース６１１を介して転送された記録データのコマンドを解析し、記録すべき画像データをＲＡＭ６０２に展開する。画像データの展開バッファは、横を主走査方向の画素数Ｈｐに対応したサイズ、縦を記録ヘッドにおけるノズル列に対応した縦方向の画素数である６４ｎ（ｎは１以上の整数）に対応したサイズとして構成され、ＲＡＭ６０２の記憶領域上に確保される。また、記録ヘッドにデータを送るために参照されるＲＡＭ６０２上のプリントバッファは、横が主走査方向の画素数Ｖｐに対応し、縦が記録ヘッドの１回の走査でプリントされる縦方向の画素数６４ｎに対応したサイズでありＲＡＭ６０２の記憶領域上に確保される。

ＡＳＩＣ６０３は、記録ヘッドによる記録走査の際に、ＲＡＭ６０２の記憶領域（プリントバッファ）に直接アクセスしながら記録ヘッドに対して各吐出口ごとに吐出ヒータの駆動データデータを取得し、それを記録ヘッド３(のドライバ)に転送する。

以上説明したインクジェットプリンタにおける分割パルスの制御について次に説明する。

図４は、分割ヒートパルスを説明する図であり、パルスを模式的に示している。図４において、Ｖｏｐは駆動電圧、Ｐ１は複数の分割されたヒートパルスの最初のパルス（以下、プレヒートパルスという）のパルス幅（時間で表す。以下同様）、Ｐ２はインターバルタイム（「休止期間」ともいう）、Ｐ３は２番目のパルス（以下、メインヒートパルスという）のパルス幅を示している。Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、幅Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を決めるための時間を示している。駆動電圧Ｖｏｐは、この電圧のパルスが印加される電気熱変換素子が、記録ヘッドにおけるインク液路内のインクに熱エネルギーを発生させるために必要な電気エネルギーを与えるように定められるものである。この電圧の値は電気熱変換素子の面積、抵抗値、膜構造や記録ヘッドの液路構造などによって決まり、一定である。

分割パルスを用いた記録ヘッド駆動は、幅Ｐ１のプレヒートパルス、幅Ｐ２のインターバルタイム、幅Ｐ３のメインヒートパルスを順次与えるものである。プレヒートパルスは液路内のインク温度を制御するためのパルスであり、主に吐出量およびリフィル特性の制御を荷っている。このプレヒートパルス幅は、その印加によって電気熱変換素子が発生する熱エネルギーによって、インクを吐出させずに加熱するような値に設定される。インターバルタイムは、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一定時間の間隔を設けるため、およびインク液路内インクの温度分布を均一化するために設けられる。メインヒートパルスはインク液路内のインク中に発泡を生ぜしめ、吐出口からインクを吐出させるためのものであり、その幅Ｐ３は電気熱変換素子の面積、抵抗値、膜構造やインク液路の構造によって決まる。

記録ヘッドでは、以上の分割ヒートパルスを用いた吐出制御によって、基本的に吐出量やリフィル特性を定めることができる。一方、吐出量やリフィル特性に影響を及ぼす要因として、記録ヘッドの温度（インク温度）がある。図５は、吐出量の温度依存性を示す線図である。図５の曲線ａに示すように、記録ヘッドの環境温度ＴＲ（＝ヘッド温度ＴＨ）の増加に対して吐出量Ｖｄは直線的に増加する。この直線の傾きを温度依存係数と定義すると、温度依存係数ＫＴは、

で表される。この係数ＫＴは駆動条件に依らず、記録ヘッドの構造・インク物性等によって定まる。曲線ａの記録ヘッドは、係数ＫＴ＝０．３［ｎｇ／℃・ｄｏｔ］である。図５では、他の記録ヘッドの場合が曲線ｂ、ｃとして示される。

以上の図５もしくは式（１）に示す関係に基づいて、吐出量およびリフィル特性の制御を行うことができる。以下、この点について詳細に説明する。

図６は、インク温度：Ｔ（℃）とインク粘度：η（Ｔ）（ｃｐ）との関係を示す図である。この図から、インクの温度上昇と共にインク粘度が低下していく様子が解る。従って、インク温度にＴａ＜Ｔｂの関係があれば、ηａ＞ηｂとなる。

図７（ａ）および（ｂ）は、発泡に必要な一定のエネルギをメインパルスＰ３によって与えた場合の発泡状態を示す図であり、インク温度が異なる場合、つまり、インクの粘性が異なる場合の発泡成長境界領域の様子の違いを示している。

同図（ａ）はインク温度：Ｔａが相対的に低い場合を示しており、この場合、インク粘度：ηａが高くなる。従って気泡が成長しようとする圧力：ｐ０に対して、それを押さえようとするインクの粘性に起因する抵抗要素：Ｒａ（η）が大きい。このために、発泡成長領域が１点鎖線までしか到達できない。すなわち、吐出されるインク量はその領域に応じた量となる。さらにインク粘度が高いと粘性抵抗が高くなるために、気泡が消泡しインクがリフィルされる速度も遅くなる。

一方、同図（ｂ）は相対的にインク温度：Ｔｂが高い場合を示しており、インク粘度：ηｂが相対的に低くなる。この場合、気泡が成長しようとする圧力：ｐ０に対して、それを押さえようとするインクの粘性に起因した抵抗要素：Ｒｂ（η）はその分小さくなる。これにより、発泡成長領域が２点鎖線まで到達可能となる。すなわち、この比較的大きな成長領域に応じた吐出量のインクが吐出される。また、インク粘度が低いと粘性抵抗も下がるためインクのリフィル速度も速くなる。

以上のように、インクの吐出量を増加させ、また、リフィルを速くするには、吐出ヒータの近傍のインク温度のみならずその周囲のインク温度を上昇させておく必要がある。

この温調において、プレヒートパルスＰ１のエネルギーを与えた直後のｔ１時（図４参照。以下、同様）においては、吐出ヒータ近傍のインク温度は高いが、吐出ヒータからやや離れた位置でのインク温度は低くなっている。そして、プレヒートパルスＰ１を与えてから１マイクロ秒前後経過したｔ２時においては、吐出ヒータ近傍のインク温度は低下しているもののやや離れた位置でのインク温度がｔ１時に比べて上昇しており、さらに遠くの位置でのインク温度も若干上昇して来る。

プレヒートパルスＰ１を与えてから数マイクロ秒前後経過した、メインヒートパルスＰ３を与える直前のｔ３時においては、吐出ヒータ近傍のインク温度はさらに低下する。しかし、やや離れた位置でのインク温度はさらに上昇し、さらに遠くの位置のインク温度もほぼ吐出ヒータ近傍位置でのインク温度に近づいて来る。

このように、吐出ヒータ位置からかなり遠くのインク温度を上昇させるためには、あるパルスエネルギーを与えてからある一定の時間（インターバルタイムＰ２）が必要である。ここで、与えたエネルギーが時間の経過と共に熱的に伝導することによりインク温度分布が変化していく過程において、断熱系においては、そのエネルギー総量は一定である。

なお、上述のとおり、プレヒートパルスＰ１の投入エネルギーを効率よく吐出エネルギーに変換するには、プレヒートパルスＰ１の幅を最長にする場合においても、インターバルタイムＰ２の長さをプレヒートパルスＰ１の幅よりも短くしないことが必要である。プレヒートパルスＰ１の幅を最長にすることで投入エネルギーが増え、吐出ヒータ近傍のインク温度も高くなるが、インターバルタイムＰ２を充分に長くしておかないと周囲のインク温度が上がらないからである。

以上説明した温調によってインク粘度が下がることで、適正なリフィル特性となり高デューティーの記録が可能となる。

図８は、比較的高粘度のインクおよびそれより粘度の低い通常のインクそれぞれの温度−粘度曲線を示す図である。同図に示すように、低温ほど、高粘度インクの粘度増加（図中、ｂ）は通常インクの粘度増加（図中ａ）よりも大きい。

図９は、二つの温度環境において、特許文献１に示す従来の温調で定められるプレヒートパルス幅で、通常インクおよび本実施形態の高粘度インクそれぞれを用いた記録ヘッドの駆動を行ったときのリフィル特性を説明する図である。

常温（２５℃）では、いずれのインクもリフィル周波数が１５ＫＨｚである。これに対し、低温環境（１５℃）でのリフィル周波数は、通常インクの場合１２．８ＫＨｚ、高粘度インクの場合は１１．７ＫＨｚである。そして、このようなリフィル周波数の場合、記録デューティーが一定以上の高デューティーになると、リフィル周波数が高粘度の１１．７ＫＨｚの場合、リフィルが良好になされず記録不良が発生する。すなわち、分割ヒートパルスを用いた従来の温調では、低温環境にある高粘度インクの粘度を必要な粘度にまで下げることができないため、リフィル周波数の低下を生じることになる。詳細には、図８に示したように高粘度インクの低温での粘度増加（図中ｂ）が通常インクの粘度増加（図中ａ）よりも比較的大きい部分では、従来の温調では、通常インクと同等の粘度に下げることができない。

そこで、本実施形態では、図１０に示すように、プレヒートパルスＰ１の幅について、環境温度が所定の第１温度以下の温度では、第１温度より高いときのパルス幅より短いパルス幅とし、吐出量を下げるとともにリフィル特性を向上させる。

図１１は、低温環境下において、プレヒートパルスの幅を変更したときの、リフィル周波数と高デューティー記録についての結果を示す図である。

図１１において、テーブルＮｏ．１は、従来の温調で、低温環境下で使用するプレヒートパルスのパルス幅、テーブルＮｏ．２は、同じく従来温調による常温環境下のパルス幅、テーブルＮｏ．３は、同じく従来温調による高温環境下のパルス幅にそれぞれ対応する。このように、従来の温調では、検出される環境温度が下がるほどプレヒートパルスのパルス幅を長くする。すなわち、それぞれのテーブルによるパルス幅のヒートパルスで、記録ヘッドのインク吐出およびそれに伴う温調を行う。一方、テーブルＮｏ．４は、本実施形態の温調において低温環境下で使用するプレヒートパルスのパルス幅に対応する。

図１１に示すように、低温環境下におけるテーブルＮｏ．１による温調では、リフィル不良によって、いわゆるベタ記録等の高デューティー記録でかすれが発生する。テーブルＮｏ．２および３の場合も、未だリフィル不良を生じ記録かすれが発生する。

これに対し、本実施形態のテーブルＮｏ．４を用いた温調は、同じ低温環境下であっても、従来温調のテーブルＮｏ．１に比較して、プレヒートパルスのパルス幅を短いものとする。これにより、リフィル不良が生じることなく、高デューティー記録においてかすれも改善する。すなわち、吐出するインク量についての仕様について、常温環境下において吐出するインク量Ｖｄ１、低温環境下において吐出するインク量Ｖｄ２とすると、Ｖｄ１＞Ｖｄ２とする。低温時のインク量を小さくすることで、リフィル時間を確保できる。

このために、低温環境下においては、プレヒートパルスの幅をインク量Ｖｄ２に対応した値とする。従って、低温環境下におけるプレヒートパルスのパルス幅は、常温環境下におけるプレヒートパルスのパルス幅より短い。 このインク量Ｖｄ２は、インクリフィルの完了を早めるような吐出量である。つまり、低温時の画像形成では、「常温における吐出量と等しくする」より、「記録速度（リフィル速度）の確保」を優先させているのである。

具体的には、図８に示すインク温度−粘度曲線と、図１２に示すインク粘度−リフィル曲線から、１９℃以下の環境においてリフィル不良が発生する。このため、本実施形態では、１９℃以下の環境においてテーブルＮｏ．４を使用する。

図１３に示すように、１９℃以下ではテーブルＮｏ．４のパルス幅を用いて記録ヘッドの駆動を行い、１９．５℃以上では常温環境下のテーブルのパルス幅を用いて記録ヘッドの駆動を行う。

なお、上述の説明では、図８に示す粘性を持つインクを例に挙げ、１９℃以下の環境でテーブルＮｏ．４を使用するものとした。しかし、粘性の異なるインクを使用した場合、１９℃以下の環境における粘度も異なり、それに応じて使用するテーブルも異なることはもちろんである。例えば、常温（２５℃）でリフィル周波数１５ＫＨｚであるインクが、低温（１５℃）でリフィル周波数が１２．０ＫＨｚとなる場合は、１９℃以下の環境でテーブルＮｏ．３を使用しても高デューティー記録は良好になる。

また、１９℃以下において、１９℃以下〜１５℃以上、１５℃未満〜１０℃以上、１０℃未満〜、と温度が低くなるほど粘度は上昇する。これに対し、図１４に示すように、どの温度範囲でもテーブルＮｏ．４を用いる場合には、粘度の上昇に連れてリフィル周波数も低くなる（図８、図１２）。

そこで、１９℃以下においても、温度に応じてテーブルを変えることでリフィル周波数を上げることができる。例えば、図１５に示すように、１９℃以下〜１５℃以上はテーブルＮｏ．４、１５℃未満〜１０℃以上は、さらにプレヒートパルスのパルス幅を短くしたテーブルＮｏ．５、１０℃未満は、さらに短いテーブルＮｏ．６を使用することでより良好な記録が得られる。

以上説明した吐出駆動もしくは温調を行うにすることにより、低温下においてもＯＤを低下させることなくリフィルを向上させ、良好な記録を得ることができる。

また、インクジェットプリンタの処理として、テーブルＮｏ．４を用いた温調にて行った記録動作においては、記録媒体に処理液を付加する処理を実行しても構わない。

（実施形態２）
本発明の第２の実施形態は、実施形態１で説明した高粘度インクをブラックインクとして使用し、通常インク（低粘度インク）をカラーインク（シアン、マゼンタ、イエロー）に使用した場合に関するものである。

ブラックインクとカラーインクでは粘度が異なるため、１９℃以下の環境で使用するテーブルが異なる。ブラックインクは実施形態１と同様、常温環境下はテーブルＮｏ．２、高温環境下はテーブルＮｏ．３、低温環境下はテーブルＮｏ．４を使用する。一方、カラーインクについては、従来温調によるパルス幅とし、検出した環境温度に応じて温度が高いほどプレパルス幅を短くする。具体的には従来温調で使用するテーブルと同様に、低温環境下はテーブルＮｏ．１、常温環境下はテーブルＮｏ．２、高温環境下はテーブルＮｏ．３を使用する。

このように、粘度の異なるインクを複数使用する場合でも、各インクに適したテーブを使用することにより良好な記録を行うことができる。

（実施形態３）
本発明の第３の実施形態は、インクジェットプリンタが複数の記録モードを備え、記録モードを選択して記録を行うものである。なお、実施形態１と同じ内容については、説明を省く。

例えば、インクジェットプリンタは、速度優先モードと画質優先モードとを記録動作モードとして備えている。この記録動作の制御は上述したコントローラ６００が行う。

速度優先モードは、常温環境下ではインク量Ｖｄ１で記録を行い、低温環境下ではインク量Ｖｄ２で記録を行う。一方、常温環境下及び低温環境下ともに、インク量Ｖｄ１で記録を行う。ただし、低温環境下では、インク量Ｖｄ１でも十分リフィル周波数よりも低い駆動周波数で記録を行う。これにより、インクのリフィルが良好に行われ、記録デューティーが高くても、画像品位の低下を抑制できる。

（他の実施形態）
また、記録ヘッドに温度センサーを備え、温度センサから取得するヘッドの温度情報に基づき、テーブルの選択を行っても構わない。

上述の説明では、粘度の高いインクとして顔料インクを例にとり説明したが、本発明の適用がこのインクに限られないことはもちろんである。本発明は、所定の温度以下でリフィル特性が低下するインクであれば、どのようなインクに対しても適用でき、また、上記所定温度はそのインクの特性に応じて定めることができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの装置構成を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１に示した記録ヘッドとインクカートリッジの詳細を示す図である。 図１に示した装置構成を具えたインクジェットプリンタの制御系の概略構成を示すブロック図である。 分割ヒートパルスを模式的に示す図である。 吐出量の温度依存性を示す線図である。 インク温度とインク粘度との関係を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、発泡に必要な一定のエネルギをメインパルスによって与えた場合の発泡状態を示し、インク温度が異なる場合の発泡成長境界領域の様子の違いを示す図である。 比較的高粘度のインクおよびそれより粘度の低い通常インクそれぞれの温度−粘度曲線を示す図である。 二つの温度環境において、従来の温調で定められるプレヒートパルス幅で、通常インクおよび高粘度インクそれぞれを用いた記録ヘッドの駆動を行ったときのリフィル特性を説明する図である。 本発明の一実施形態に係り、環境温度が所定の第１温度以下および第１温度より高いときのプレヒートパルスの幅を示す図である。 低温環境下において、プレヒートパルスの幅を変更したときの、リフィル周波数と高デューティー記録についての結果を示す図である。 インク粘度とリフィル周波数との関係を示す図である。 所定温度である１９℃以下で用いるパルス幅テーブルと、１９．５℃以上で用いる常温環境下のテーブルなどを示す図である。 低温環境の全範囲で所定のパルス幅テーブルを使用したときの、プレヒートパルス幅とリフィル周波数を示す図である。 低温環境の全範囲で用いるパルス幅テーブルを変化させたときの、プレヒートパルス幅とリフィル周波数を示す図である。

符号の説明

２ キャリッジ
３ 記録ヘッド（インクジェット記録ヘッド）
６ インクカートリッジ
６００ コントローラ
６０１ ＣＰＵ
６０２ ＲＯＭ
６０３ ＡＳＩＣ
６０４ ＲＡＭ
６３２ 温度センサ

Claims (4)

1. 電気熱変換素子に電気パルスを印加してインク中に気泡を発生させることによりインクを吐出する記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置であって、
   インクの吐出に至らないプレヒートパルスと、該プレヒートパルスの後に続くインクを吐出させるためのメインヒートパルスとを含む電気パルスを生成する生成手段と、を具え、
   前記生成手段は、インク温度が所定温度より高い温度領域において、インク温度の低下に応じて前記プレヒートパルスのパルス幅を長くなるように変化させるとともに、インク温度が前記所定温度以下のときに前記プレヒートパルスのパルス幅を、インク温度が前記温度領域における前記プレヒートパルスの最大パルス幅より短くすることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. インク温度が前記温度領域に含まれた第１温度のときに前記生成手段によって生成される前記プレヒートパルスのパルス幅は、インク温度が前記第１温度より高い第２温度のときに前記生成手段によって生成される前記プレヒートパルスのパルス幅より長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。
3. 前記生成手段は、インク温度が前記所定温度以下のときに前記生成手段によって生成される前記プレヒートパルスのパルス幅を、インク温度の低下に応じて前記プレヒートパルスのパルス幅を短くなるように変化させ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. インクとして、粘度の高い高粘度インクと該高粘度インクより粘度が低い通常インクを用い、前記生成手段によって生成される前記プレヒートパルスのパルス幅をインク温度が前記所定温度以下の同じ温度で比較すると、前記高粘度インクに対応したプレヒートパルスのパルス幅は、前記通常インクに対応したプレヒートパルスのパルス幅より短いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

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