JP6324230B2

JP6324230B2 - 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

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Publication number: JP6324230B2
Application number: JP2014125610A
Authority: JP
Inventors: 白川　宏昭; 宏昭白川; 洋典石井; 横澤　琢; 琢横澤; 長村　充俊; 充俊長村; 悠平及川; 小松　宏彰; 宏彰小松
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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に用いられる熱エネルギーを生成する複数の記録素子が配列方向に配列された記録素子列が設けられた基板を有する記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置が知られている。この装置では、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を駆動することにより、記録素子近傍のインクに熱エネルギーを与え、記録媒体上にインクを吐出して画像を記録する。

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、特許文献１には、基板に記録素子の近傍のインクを加熱するための温調ヒータ（以下、サブヒータ、加熱素子とも称する）を設け、記録素子にインクが吐出されない程度の短い駆動パルスを与えて加熱する短パルス加熱制御と、サブヒータを用いたサブヒータ加熱制御と、を併用してインクの加熱を行うことが開示されている。同文献には、加熱能力が相対的に強い短パルス加熱制御により目標温度までの加熱を行い、その後、加熱能力が相対的に弱いサブヒータ加熱制御によって温度の保持を行うと記載されている。

一方、記録素子列内の記録素子近傍のインクに均一に熱エネルギーを加えたとしても、記録素子の配列方向における位置に応じて温度が異なるようなインクの温度分布が生じてしまう場合がある。インクの温度が高いほどインクの吐出量は多くなるため、この温度分布に応じて記録素子間においてインクの吐出量に変動が生じ、これにより記録される画像において濃度むらが発生してしまう虞がある。これに対し、特許文献２には、サブヒータと温度センサをそれぞれ配列方向の位置に応じて基板内に複数設け、それぞれの温度センサが検出した温度に基づいてサブヒータを部分的に駆動することで上述の温度分布を低減すると記載されている。

特開平４−２２７２７号公報特開平４−２５００５７号公報

しかしながら、記録素子列内に均一に熱エネルギーを加えた際に記録素子列内の記録素子の配列方向の位置に応じて温度が異なるような温度分布が生じる場合、特許文献１の方法を用いたとしても吐出量の変動による画質の低下を十分に抑制できない虞があることがわかった。更に、記録ヘッドの耐久性が低下してしまう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。

なお、ここでは記録素子列の配列方向の端部が中央部よりも放熱によって温度が下がり易い場合について記載する。

図１は加熱能力が相対的に強い短パルス加熱制御のみにより目標温度までの加熱を行う際の記録素子列の端部および中央部における温度変化および温度分布を説明するための図である。なお、ここで目標温度が４０℃である場合について記載する。また、インクジェット記録装置内の記録ヘッド近傍の装置内温度は２５℃である。

図１（ａ）は短パルス加熱のみを行った際の記録素子列内の配列方向における端部および中央部の基板の温度の変化を示す図である。なお、図１（ａ）における実線が記録素子列の中央部の基板の温度変化を、破線が記録素子列の端部の基板の温度変化をそれぞれ示している。また、インクの温度は基板の温度とほぼ同じであるため、基板温度を取得してインクの温度として用いる。

上述のように、記録素子列の端部における放熱により、記録素子列内の記録素子に一様に加熱を行った場合、記録素子列の中央部の基板温度が端部の基板温度よりも上昇し易くなる。そのため、端部においては短パルス加熱を開始してから時間Ｔ＝ｔ１（０＜ｔ１＜０．５）秒経過したタイミングにて目標温度である４０℃に到達する。このタイミングでは、中央部の基板温度は約３２℃となっている。

更に短パルス加熱を続け、時間Ｔ＝ｔ２（１．５＜ｔ２＜２）秒経過したタイミングにて端部の温度が目標温度である４０℃に到達する。このタイミングでは、基板の端部は目標温度に到達してから更に（ｔ２−ｔ１）秒加熱されているため、約６０℃となっている。

図１（ｂ）は短パルス加熱を行った後の記録素子列内の基板温度分布を示す図である。なお、図１（ｂ）における実線が短パルス加熱を開始してからｔ２秒後における温度分布を、破線が短パルス加熱を開始してからｔ１秒後における温度分布をそれぞれ示している。

記録素子列の中央部の基板温度が目標温度に到達するＴ＝ｔ１秒後のタイミングでは、上述のように、端部の基板温度は目標温度よりも低くなってしまう。そのため、短パルス加熱開始後からＴ＝ｔ１秒後のタイミングにおいてインクの吐出を行った場合、端部の基板温度が目標温度に到達していないため、端部の記録素子において吐出量の低下や非吐出が生じてしまう虞がある。

一方、記録素子列の端部の基板温度が目標温度に到達するＴ＝ｔ２秒後のタイミングでは中央部の基板温度が目標温度を大きく上回ってしまう。なお、このような加熱時に目標温度を大きく上回る現象のことをオーバーシュート現象とも称する。これにより、インクを吐出した場合に中央部の記録素子からの吐出量が増加してしまう場合がある。更に、記録素子に対向して設けられた吐出口部材が樹脂等により形成されている場合、このオーバーシュート現象により与えられる熱的な応力により徐々に吐出口部材が変形してしまう場合がある。この吐出口部材の変形により、記録ヘッドの耐久性が損なわれる虞がある。

また、短パルス加熱とサブヒータ加熱を併用した場合においても、上述の吐出量の変動や記録ヘッドの耐久性の低下は発生し得る。

図２（ａ）は短パルス加熱とサブヒータ加熱を同時に開始した際の記録素子列内の配列方向における端部および中央部の基板温度の変化を示す図である。また、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す中央部が目標温度に到達する加熱開始から時間Ｔ＝ｔ１秒後および端部が目標温度に到達する加熱開始からＴ＝ｔ２秒後における基板の温度分布を示す図である。

図２（ｂ）からわかるように、短パルス加熱とサブヒータ加熱を同時に開始する場合においても、記録素子列内にはある程度の温度分布が生じてしまう場合がある。そのため、吐出量の変動やオーバーシュート現象による耐久性の低下が生じ得る。

本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであり、記録素子列内の温度分布に由来する吐出量の変動や記録ヘッドの耐久性の低下を抑制した記録を行うことを目的とするものである。

そこで、本発明は、インクを吐出するために用いられる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、前記記録素子の近傍のインクを加熱するための加熱素子と、を少なくとも有する記録ヘッドと、前記加熱素子を駆動して単位時間当たり第１の量の熱エネルギーを発生させることにより前記記録素子の近傍のインクを加熱する第１の加熱手段と、前記記録素子を駆動して単位時間当たり前記第１の量よりも多い第２の量の熱エネルギーを発生させることにより前記記録素子の近傍のインクを加熱する第２の加熱手段と、前記記録素子の近傍のインクの温度が所定の閾値以下である場合に、前記第１、第２の加熱手段による加熱を行うように制御する加熱制御手段と、前記記録素子の近傍のインクの温度が所定の閾値よりも高い場合に、前記記録ヘッドからのインクの吐出を開始するように制御する記録制御手段と、を有するインクジェット記録装置であって、前記加熱制御手段は、第１のタイミングにおいて前記第１の加熱手段による前記加熱素子の駆動を開始し、前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて前記第２の加熱手段による前記記録素子の駆動を開始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、記録素子列内の温度分布に由来する吐出量の変動や記録ヘッドの耐久性を抑制した記録を行うことが可能となる。

記録素子列内の温度変化と温度分布を説明するための図である。記録素子列内の温度変化と温度分布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斜視図である。実施形態に係る記録ヘッドの透視図および断面図である。実施形態に係る記録の制御系を説明するための図である。実施形態における加熱制御を説明するための図である。実施形態における記録素子列内の温度変化と温度分布を説明するための図である。装置内温度と記録素子列内の温度分布の相関を説明するための図である。実施形態における加熱制御を説明するための図である。実施形態における温度と閾値時間の関係を示すテーブル図である。実施形態における加熱制御を説明するための図である。実施形態における温度と閾値昇温量の関係を示すテーブル図である。実施形態に係る記録ヘッドの透視図である。実施形態における加熱制御を説明するための図である。実施形態における記録素子列内の温度変化と温度分布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）
図３は本実施形態に係るインクジェット記録装置（以下、プリンタとも称する）の外観を示している。これはいわゆるシリアル走査型のプリンタであり、記録媒体Ｐの搬送方向（Ｙ方向）に対して直交する走査方向（Ｘ方向）に記録ヘッドを走査して画像を記録するものである。

図３を用いてこのインクジェット記録装置の構成および記録時の動作の概略を説明する。まず不図示の搬送モータによりギヤを介して駆動される搬送ローラーによって記録媒体Ｐを保持しているスプール６より記録媒体ＰがＹ方向に搬送される。一方、所定の搬送位置において不図示のキャリッジモータによりキャリッジユニット２をＸ方向に延在するガイドシャフト８に沿って走査させる。そして、この走査の過程で、エンコーダー７によって得られる位置信号に基づいたタイミングでキャリッジユニット２に着脱自在に装着される記録ヘッド（後述）の吐出口から吐出動作を行わせ、ノズル配列範囲に対応した一定のバンド幅を記録する。本実施形態においては、走査速度４０インチ毎秒で走査し、６００ｄｐｉのタイミングで吐出動作を行う構成とした。その後、記録媒体の搬送を行い、さらに次のバンド幅について記録を行う構成となっている。

このようなプリンタでは、１回の走査で記録媒体上の単位領域に画像を記録（いわゆる１パス記録）しても良いし、複数回の走査で画像を記録（いわゆるマルチパス記録）しても良い。１パス記録を行う場合には各走査間でバンド幅分の記録媒体の搬送を行っても良い。また、マルチパス記録を行う場合には、１走査毎には搬送を行わず、記録媒体上の単位領域に対して複数回走査を行ってから、該単位領域に１バンド前後の搬送を行っても良い。また、他のマルチパス記録として、１走査毎に所定のマスクパターンによって間引かれたデータを記録してから１／ｎバンド前後の紙送りを行い、再度走査を行うことによって、記録媒体上の単位領域に対し記録に関与するノズルを異ならせた複数回（ｎ回）の走査と搬送とによって画像を完成させる方法がある。

記録ヘッドに対しては、吐出駆動のための信号パルスやヘッド温調用信号などを供給するためのフレキシブル配線基板（不図示）が取り付けられている。フレキシブル基板の他端は、本プリンタの制御を実行する制御回路を備えた制御回路（後述）に接続されている。

また、プリンタには記録ヘッド近傍の装置内温度を検出するための装置内温度センサ（不図示）が設けられている。

なお、キャリッジモータからキャリッジユニット２への駆動力の伝達には、キャリッジベルトを用いることができる。しかしキャリッジベルトの代わりに、例えばキャリッジモータにより回転駆動され、Ｘ方向に延在するリードスクリューと、キャリッジユニット２に設けられ、リードスクリューの溝に係合する係合部とを具えたものなど、他の駆動方式を用いることも可能である。

送給された記録媒体Ｐは、給紙ローラーとピンチローラーとに挟持搬送されて、プラテン４上の記録位置（記録ヘッドの主走査領域）に導かれる。通常休止状態では記録ヘッドのフェイス面にはキャッピングが施されているため、記録に先立ってキャップを開放して記録ヘッドないしキャリッジユニット２を走査可能状態にする。その後、１走査分のデータがバッファに蓄積されたらキャッリッジモータ３によりキャリッジユニット２を走査させ、上述のように記録を行う。

図４は本実施形態に係る記録ヘッド９をインクが吐出される方向から示した模式的な斜視図である。

記録ヘッド９にはジョイント部１６が形成されており、ジョイント部１６は、記録ヘッド９から離れた位置に配置されたインクタンク（不図示）から延びたインク供給路に接続される。インクタンクからインク供給路及びジョイント部１６を介して記録ヘッド９の内部にインクが供給される。また、記録ヘッド９の記録媒体Ｐに対向する面である吐出口形成面には、半導体等から形成された基板１４が取り付けられている。基板１４には、Ｘ方向に直交するＹ方向に沿って吐出口列が形成されている。本実施形態では、ブラック（Ｂｋ）インクを吐出する吐出口列１０、シアン（Ｃ）インクを吐出する吐出口列１１、マゼンタ（Ｍ）インクを吐出する吐出口列１２、イエロー（Ｙ）インクを吐出する吐出口列１３の４つの吐出口列がＸ方向に並んで形成されている。また、それぞれの吐出口列１０〜１３と対向する基板１４内の位置には、後述するように記録素子列が形成されている。さらに、４つのノズル列１０〜１３を取り囲むようにしてサブヒータ１７が形成されている。

図５（ａ）は基板１４をＸＹ平面に対して垂直な方向から見た場合における透視図である。また、図５（ｂ）は基板１４を図５（ａ）に示す線分ＡＢを通り、基板１４に垂直に切断した場合の切断面の吐出口列１０の近傍の様子をＹ方向下流側から見た場合における断面図である。なお、簡単のため、図５には各部の寸法比を実際と異ならせて図示している。

本実施形態における吐出口列１０〜１３は、それぞれ２つの列から形成されている。これらの２列の列が、それぞれ向かい合う列に対して１２００ｄｐｉ（ドット／インチ）にて１ドット分ずらされた状態で、Ｙ方向（配列方向）に７６８個ずつ、計１５３６個の吐出口５５および吐出口に対向した電気熱変換素子である記録素子（以下、メインヒータとも称する）３４がＹ方向（所定方向）に配列されている。なお、本実施形態において１２００ｄｐｉは約０．０２ｍｍに相当する。この記録素子にパルスを加えることにより、吐出口からインクを吐出するための熱エネルギーを生成することができる。なお、ここでは記録素子として電気熱変換素子を用いる場合について記載したが、圧電素子などを用いることも可能である。また、基板１４上であって、吐出口列のＹ方向の端部には、記録素子の近傍のインクの温度を検出するためのダイオードからなる温度センサ（検出素子）５３が形成されている。温度センサ５３はＸ方向について２つの吐出口列（例えば吐出口列１０、１１）の中間、Ｙ方向について端部の吐出口から０．２ｍｍ離れた位置に形成され、１つの温度センサ５３で２つの吐出口列の端部に対応する基板１４の温度を検出する構成となっている。本実施形態では基板１４の温度と記録素子近傍のインクの温度はほぼ同じであるため、基板１４の温度をインクの温度として扱う。また、吐出口内にあるインクの温度を調整するための加熱素子（以下、サブヒータとも称する）１７は、４つの吐出口列１０〜１３を取り囲むようにして一続きの部材にて形成されており、Ｘ方向について吐出口列１３から１．２ｍｍ外側、Ｙ方向について温度センサ５３から０．２ｍｍ外側に位置する。

基板１４は、温度センサ５３やサブヒータ１７の他、種々の回路が形成された記録素子基板３１と、樹脂で形成された吐出口部材３５と、から構成される。記録素子基板３１と吐出口部材３５との間には、共通インク室３３が形成されており、共通インク室３３にはインク供給口３２が連通している。共通インク室３３からはインク流路３６が延びており、インク流路３６は、吐出口部材３５に形成された吐出口３０に連通する。インク流路３６における吐出口３０側の端部には、発泡室３８が形成されており、発泡室３８には、吐出口３０と対向する位置に記録素子（メインヒータ）３４が配置されている。また、インク流路３６と共通インク室の間にはノズルフィルタ３７が形成されている。

本実施形態で適用する記録ヘッドは、短パルス加熱により均一に加熱を行った場合であっても、Ｙ方向中央部の基板温度の方がＹ方向端部の基板温度よりもが上昇し易い。これは、基板１４の中央部はＹ方向の両側が加熱領域（記録素子が形成されている領域）に隣接しているが、端部はＹ方向の一方が非加熱領域（記録素子が形成されていない領域）であるため、非加熱領域に熱を優先的に逃がすことができるからであると考えられる。更に、図５（ｂ）に示す記録素子基板３１の下面に接合された接合部材（不図示）が熱容量の高いアルミナやＳＵＳにより形成されている場合、接合部材を通した大気への放熱も起こっていると考えられる。

本実施形態では、インクを加熱するためにサブヒータ１７を用いたサブヒータ加熱と、記録素子３４に短パルスを印加することにより記録素子３４を駆動させる短パルス加熱と、の二種類の加熱制御を実行することができる。

本実施形態におけるサブヒータ加熱制御では、図５（ａ）に示すサブヒータ１７に電流を印加することによりサブヒータ１７全体で約１０Ｗの熱エネルギーを生成し、この熱エネルギーが基板１４等を通してインクに達することにより記録素子近傍のインクの加熱を間接的に行う。なお、サブヒータ加熱では記録素子列のＹ方向の端部からの加熱が支配的となる。

また、本実施形態における短パルス加熱制御では、記録素子３４にインクが吐出されない程度の駆動パルスを印加することで熱エネルギーを生成し、記録素子近傍のインクの加熱を直接的に行う。具体的には、電圧２４Ｖ、パルス幅０．２８μｓｅｃの矩形パルスを１０ｋＨｚの周波数で記録素子に印加して記録素子に接しているインクを加熱する。短パルス加熱制御では、１つの吐出口列当たり約１０Ｗ、４つ分で約４０Ｗの熱エネルギーを生成する。

このように、本実施形態では、短パルス加熱により生成される単位時間当たりの熱エネルギーの量（加熱能力）がサブヒータ加熱により生成される単位時間当たりの熱エネルギーの量（加熱能力）よりも多くなる。

図６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７、図１０、図１２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記憶手段として用いられ、吐出制御を行うための駆動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記憶手段である。ゲートアレイ２０３は、記録ヘッド９に記録信号の供給を行うために用いられ、インターフェイス２３、ＣＰＵ２００、ＲＡＭ２０２間のデータ転送にも用いられる。

モータドライバ２７は、制御系２４から出力された信号に応じて記録ヘッド９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２９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２８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、温度センサ５３、サブヒータ５０、記録素子３４および、吐出量や、発熱素子および配線の抵抗などの工場検査時に取得される特性を記憶するためのＥＥＰＲＯＭ２１が備えられている。

制御系２４のゲートアレイ２０３とＣＰＵ２００は、インターフェイス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。また、ＲＡＭ２０２には温度センサ５３により検出された記録素子列内の基板温度や装置内温度センサ５１により検出された装置内温度もまた記憶される。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によるサブヒータ加熱動作、記録素子３４における短パルス加熱動作、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方向への走査を行い、記録媒体Ｐ上に画像を形成する。

本実施形態では、上記のような構成のインクジェット記録装置を用い、インクを吐出する前にサブヒータ加熱制御と短パルス加熱制御の二種類の加熱制御方法を所定のシーケンスにしたがって実行する。以下に本実施形態におけるサブヒータ加熱制御と短パルス加熱制御のシーケンスの一例を詳細に説明する。

図７は本実施形態におけるサブヒータ加熱および短パルス加熱のシーケンスを実行するプログラムに関わるフローチャートである。

ステップＳ１１にてインクジェット記録装置が記録ジョブを受信した場合、ステップＳ１２にてインクの吐出を開始する前の第１のタイミングＴ１で加熱素子１７を駆動し、サブヒータ加熱を開始する。なお、本実施形態では記録ジョブを受信した直後からサブヒータ加熱を開始する。

次に、ステップＳ１３では、サブヒータ加熱を開始する第１のタイミングＴ１から予め定められた閾値時間Ｘが経過したか否かを判定する。なお、本実施形態では閾値時間Ｘは１秒間に設定されている。

ステップＳ１４では、第１のタイミングから閾値時間Ｘが経過した第２のタイミングにおいて記録素子３４に駆動パルスを印加することで記録素子３４を駆動し、短パルス加熱を開始する。以降の加熱制御では、サブヒータ加熱と短パルス加熱の両方が行われることになる。

ステップＳ１５では、吐出口列１０〜１３のそれぞれにおいて所定の時間間隔で温度センサによる基板温度の検出を行い、基板温度が目標温度に到達したか否かが判定される。なお、本実施形態では目標温度は４０℃に設定されている。また、所定の時間間隔は０．１秒に設定されている。目標温度に到達していないと判定された場合、引き続きサブヒータ加熱および短パルス加熱が実行される。目標温度に到達したと判定された場合、ステップＳ１６にて４つの吐出口列１０〜１３のすべてにおいて目標温度に到達するまでサブヒータ加熱および短パルス加熱のＯＮとＯＦＦを繰り返し、すべての吐出口列において目標温度に到達したと判定された場合、ステップＳ１８にて記録が開始される。

図８は図７で説明したシーケンスにしたがってインクを加熱した際の基板温度変化および温度分布を説明するための図である。なお、図８（ａ）は図７に示すシーケンスにしたがってインクを加熱した場合における基板の時間に対する温度変化を示す図である。また、図８（ｂ）は温度センサ５３により検出された記録素子列の端部の基板温度が目標温度に到達する第３のタイミングＴ３における記録素子列内における基板温度分布を示す図である。また、ここではインクジェット記録装置内における記録ヘッドの近傍の装置内温度が２５℃である場合について記載する。

まず、記録ジョブを受信した直後である第１のタイミングＴ１において、図７に示すステップＳ１２によりサブヒータ加熱が実行される。上述のようにサブヒータ１７を駆動することにより生成される熱エネルギーはＹ方向端部の基板に集中して与えられるため、第１のタイミングＴ１からしばらくは記録素子列の端部の基板温度のみが上昇する。

第１のタイミングＴ１から閾値時間Ｘである１秒が経過した第２のタイミングＴ２からは、図７に示すステップＳ１４により短パルス加熱も実行される。記録素子列内の各記録素子には同じように駆動パルスが印加されるため、この短パルス加熱による熱エネルギーは記録素子列内において均一に与えられる。但し、基板のＹ方向端部では放熱が顕著となるため、第２のタイミングＴ２以降においては基板のＹ方向中央部の方が温度が上昇し易くなる。

そのため、第２のタイミングＴ２から更に時間が経過し、温度センサ５３により検出された記録素子列端部の基板温度に関する情報を取得し、取得された情報が示す基板温度が目標温度である４０℃に到達する第３のタイミングＴ３において、記録素子列の端部の基板温度と中央部の基板温度は互いにほぼ同じとなっている。

本実施形態における加熱制御を実行した際に生じる記録素子列内の基板温度分布を図８（ｂ）において実線８０１にて示している。なお、図８（ｂ）における破線８０３は図１（ｂ）に示す短パルス加熱のみによりインクを加熱した際に生じる基板温度分布に対応している。また、図８（ｂ）における破線８０２は図２（ｂ）に示す短パルス加熱とサブヒータ加熱を同時に実行した際に生じる基板温度分布に対応している。

図８（ｂ）からわかるように、短パルス加熱の実行に先立ってサブヒータ加熱を実行することにより、記録素子列内の基板温度分布を小さくし、且つ、オーバーシュートを抑制することが可能となる。

以上記載したように、本実施形態によれば、吐出量の変動や記録ヘッドの耐久性の低下を抑制した記録を行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、インクジェット記録装置内における記録ヘッドの近傍の装置内温度が特定の温度（２５℃）である場合について記載した。

これに対し、本実施形態では、記録ヘッドの近傍の装置内温度を検出して制御を行う場合について記載する。

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。

記録ヘッドの近傍の装置内温度が相対的に低い場合、放熱は顕著に発生する。そのため、例えば短パルス加熱のみによりインクの加熱を行った場合、記録素子列内における温度分布はより大きなものとなる。上記の点を鑑み、本実施形態では、装置内温度が低い場合には装置内温度が高い場合に比べてサブヒータ加熱の時間を長くすることにより記録素子列の端部の記録素子近傍のインクに与える熱エネルギーを多くする。

装置内温度が低い場合にサブヒータ加熱時間を長くすることによって記録素子列内の基板温度分布を解消できる点について実験結果に基づいて以下に詳細に記載する。

図９は装置内温度が１５℃である場合において図７に示すシーケンスにしたがって加熱を行った際の基板温度の変化を説明するための図である。なお、図９（ａ）は閾値時間Ｘを１秒とした場合の温度変化を、また、図９（ｂ）は閾値時間Ｘを１０秒とした場合の温度変化をそれぞれ示している。

図８に示すように、装置内温度が２５℃の場合、サブヒータ加熱を開始する第１のタイミングＴ１と、短パルス加熱を開始する第２のタイミングＴ２と、の間の時間（閾値時間Ｘ）を１秒に設定することにより、記録素子列の端部の基板温度が目標温度（４０℃）に到達する第３のタイミングＴ３において記録素子列の端部と中央部の温度をほぼ同じにすることができた。

一方、装置内温度が１５℃である場合には記録素子列の端部における放熱は顕著なものとなる。そのため、図１０（ａ）からわかるように、第１、第２タイミングＴ１、Ｔ２の時間差（閾値時間Ｘ）を１秒とした場合ではサブヒータ加熱により記録素子列の端部を十分に加熱することができず、第３のタイミングＴ３において記録素子列の中央部にオーバーシュート現象が発生してしまう。

これに対し、第１、第２のタイミングＴ１、Ｔ２の時間差（閾値時間Ｘ）を１０秒とした場合、記録素子列の端部を十分に加熱することができる。これにより、第３のタイミングＴ３では記録素子列の端部の基板温度と中央部の基板温度をほぼ同じとすることが可能となる。

上記の点を鑑み、本実施形態では装置内温度に基づいて第１、第２のタイミングＴ１、Ｔ２の時間差（閾値時間Ｘ）を決定する。

図１０は本実施形態におけるサブヒータ加熱および短パルス加熱のシーケンスを実行するプログラムに関わるフローチャートである。

なお、本実施形態におけるステップＳ２１、ステップＳ２４〜ステップＳ２８、ステップＳ３０は、それぞれ第１の実施形態における図７に示すステップＳ１１、ステップＳ１２〜ステップＳ１６、ステップＳ１８と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２２では、インクジェット記録装置に設けられた装置内温度センサ５１により検出された、インクジェット記録装置内部の記録ヘッドの近傍の装置内温度を取得する。

更に、ステップＳ２３では、ステップＳ２２にて取得された装置内温度に基づいて閾値時間Ｘを決定する。なお、このステップＳ２３における処理については後述する。

図１１は図１０に示すステップ２３における閾値時間Ｘの決定方法を説明するためのテーブル図である。

本実施形態では、装置内温度に応じて１１個の候補時間の中から適切な閾値時間Ｘを選択する。このテーブルは、装置内温度が低いほど選択される閾値時間Ｘが長くなるように定められている。

例えば、装置内温度が２５℃の場合、閾値時間Ｘは１秒に設定される。そのため、図８（ａ）に示すように、記録素子列の端部の基板温度が目標温度に達する第３のタイミングＴ３において記録素子列の端部の基板温度と中央部の基板温度が互いにほぼ同じとなるように加熱することができる。一方、装置内温度が１５℃の場合、閾値時間Ｘは１０秒に設定される。これにより、図９（ｂ）に示すように第３のタイミングＴ３において記録素子列の端部の基板温度と中央部の基板温度が互いにほぼ同じになるように加熱を制御することが可能となる。

以上記載したように、本実施形態によれば、装置内温度に応じてサブヒータ加熱のみを行う期間を変えることが可能となり、吐出量の変動や記録ヘッドの耐久性の低下をより効果的に抑制した記録を行うことができる。

（第３の実施形態）
第１、第２の実施形態では、サブヒータ加熱を開始してから閾値時間が経過した後に短パルス加熱を開始する形態について記載した。

これに対し、本実施形態では、サブヒータ加熱を開始してから温度センサ５３により検出された温度が閾値昇温量だけ上昇した後に短パルス加熱を開始する形態について記載する。

なお、前述した第２の実施形態と同様の部分については説明を省略する。

前述したように、例えば記録素子列内の端部において放熱が生じ易い場合、温度分布を抑制するためには端部に中心的に加熱を行うサブヒータ加熱によって端部に対して熱エネルギーを与えれば良い。ここで、端部の温度が低くなるほど端部に多くの熱エネルギーを与える必要がある。第１、第２の実施形態では端部に与える熱エネルギーを制御するためにサブヒータの加熱時間を制御したが、本実施形態では、サブヒータ加熱を開始してから上昇した端部の昇温量に基づいて制御を行う。

例えば、図８（ａ）に示す第２のタイミングＴ２からわかるように、装置内温度が２５℃である場合には端部の昇温量が約７．５（＝３２．５−２５）℃となった場合に短パルス加熱を開始すれば第３のタイミングにて端部と中央部の温度がほぼ同じになる。同様に、図９（ｂ）に示す第２のタイミングＴ２からわかるように、装置内温度が１５℃である場合には端部の昇温量が約１５（＝３０−１５）℃となった場合に短パルス加熱を開始すれば第３のタイミングにて端部と中央部の基板温度がほぼ同じになる。

以上の点を鑑み、本実施形態では、装置内温度に応じて閾値昇温量を決定することにより記録素子列内の温度分布の発生を抑制する。

図１２は本実施形態におけるサブヒータ加熱および短パルス加熱のシーケンスを実行するプログラムに関わるフローチャートである。

なお、本実施形態におけるステップＳ３１〜ステップＳ３２、ステップＳ３４、ステップＳ３６〜ステップＳ３８、ステップＳ４０は、それぞれ第２の実施形態における図１０に示すステップＳ２１〜ステップＳ２２、ステップＳ２４、ステップＳ２６〜ステップＳ２８、ステップＳ３０と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ３３では、ステップＳ３２において取得された装置内温度に基づいて閾値昇温量Ｔｘを決定する。なお、このステップＳ３３における処理については後述する。

ステップＳ３５では、第１のタイミングＴ１にてサブヒータ加熱を開始してから温度センサ５３により検出された基板温度がステップＳ３３にて決定された閾値昇温量Ｔｘだけ上昇したか否かを判定する。閾値昇温量Ｔｘだけ温度が上昇したと判定された場合には、ステップＳ３６へと進み、短パルス加熱が開始される。

図１３は図１２に示すステップ３３における閾値昇温量Ｔｘの決定方法を説明するためのテーブル図である。

本実施形態では、装置内温度に応じて１１個の候補昇温量の中から適切な閾値昇温量Ｔｘを選択する。このテーブルは、装置内温度が低いほど選択される閾値昇温量Ｔｘが高くなるように定められている。

例えば、装置内温度が２５℃の場合、閾値昇温量Ｔｘは７．５℃に設定される。一方、装置内温度が１５℃の場合、閾値昇温量Ｔｘは１５℃に設定される。これにより、記録素子列の端部の基板温度が目標温度に達する第３のタイミングＴ３において記録素子列の端部と中央部の基板温度が互いにほぼ同じになるように加熱を制御することが可能となる。

以上記載したように、本実施形態によれば、装置内温度に応じてサブヒータ加熱のみを行う期間を変えることが可能となる。したがって、吐出量の変動や記録ヘッドの耐久性の低下を効果的に抑制した記録を行うことができる。

（第４の実施形態）
第１から第３の実施形態では、短パルス加熱により生成される単位時間当たりの熱エネルギーの量がサブヒータ加熱により生成される単位時間当たりの熱エネルギーの量よりも多い形態について記載した。

これに対し、本実施形態では、サブヒータ加熱により生成される単位時間当たりの熱エネルギーの量が短パルス加熱により生成される単位時間当たりの熱エネルギーの量よりも多い形態について記載する。

なお、前述した第１から第３の実施形態と同様の部分については説明を省略する。

図１４は本実施形態にて使用する記録ヘッドの基板１４をＸＹ平面に対して垂直な方向から見た場合における透視図である。

本実施形態では、４つのサブヒータ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄがそれぞれ吐出口列１０、１１、１２、１３を一列ずつ取り囲むようにして、それぞれ一続きの部材にて形成されている。また、それぞれの吐出口列１０〜１３のＹ方向における両端部には温度センサ５３が形成されている。

ここで、本実施形態におけるサブヒータ加熱制御では、図１４に示すサブヒータ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄのそれぞれに電流を印加することにより１つのサブヒータ当たり約１５Ｗの熱エネルギーを生成する。そのため、サブヒータ加熱により生成される熱エネルギーは全体で約６０Ｗとなる。

また、本実施形態における短パルス加熱制御では、記録素子３４にインクが吐出されない程度の駆動パルスを印加することで熱エネルギーを生成し、記録素子近傍のインクの加熱を行う。具体的には、電圧２４Ｖ、パルス幅０．２８μｓｅｃの矩形パルスを１０ｋＨｚの周波数で記録素子に印加する。短パルス加熱制御では、１つの吐出口列当たり約１０Ｗ、４つ分で約４０Ｗの熱エネルギーを生成する。

このように、本実施形態では、サブヒータ加熱により生成される単位時間当たりの熱エネルギーの量（６０Ｗ）が短パルス加熱により生成される単位時間当たりの熱エネルギーの量（４０Ｗ）よりも多くなる。そのため、本実施形態では、生成する熱エネルギーの量が相対的に多いサブヒータ加熱を開始する前に短パルス加熱を開始するように制御を行う。

図１５は本実施形態におけるサブヒータ加熱および短パルス加熱のシーケンスを説明するためのフローチャートである。

インクジェット記録装置が記録ジョブを受信すると（ステップＳ４１）、まずは短パルス加熱を開始する（Ｓ４２）。短パルス加熱を開始して閾値時間Ｘが経過したら（ステップＳ４３）、次にサブヒータ加熱も開始する（ステップＳ４４）。これ以降は短パルス加熱とサブヒータ加熱が併用されることになる。そして、目標温度まで加熱されたら（ステップＳ４５）、４列全ての吐出口列が目標温度に到達したか否かを判定し（ステップＳ４６）、到達していないと判定された場合、サブヒータ加熱と短パルス加熱のＯＮとＯＦＦが繰り返される。全ての吐出口列が目標温度に到達したと判定された場合、記録を開始する（ステップＳ４８）。

図１６は図１５で説明したシーケンスに従って記録開始前に加熱したときの、温度変化および温度分布を示す図である。なお、ここでは装置内温度が２５℃の場合を示す。

図１６（ａ）は閾値時間Ｘを０秒とした場合、図１６（ｂ）は閾値時間Ｘを０．２秒とした場合の記録素子列端部と中央部の基板温度の経時変化を示した図である。また、図１６（ｃ）は図１６（ａ）、（ｂ）における目標温度４０℃に達した時点の記録素子列の基板温度分布を示している。図１６（ａ）より、短パルス加熱とサブヒータ加熱を同時に開始すると記録素子列端部が先に目標温度に達してしまい、記録素子列中央部は目標温度に達していないことが分かる。一方図１６（ｂ）より、短パルス加熱を先行して行う間に記録素子列中央部が優先して加熱され、結果的に目標温度に達した時点で記録素子列端部と中央部の温度差がほとんど無い状態となっている。また図１６（ｃ）より、短パルス加熱とサブヒータ加熱を同時に開始した場合と比べて記録素子列の温度分布が抑制されていることが分かる。

以上説明したように、本実施形態によれば、サブヒータ加熱が短パルス加熱よりも優勢な場合においても、記録素子列の温度分布を抑制することが出来る。

なお、以上に説明した各実施形態では、サブヒータが吐出口列１０〜１３を取り囲むように配置された形態の記録ヘッドを用いたが、他の形態による実施も可能である。例えば、記録素子列のＹ方向の端部のみにサブヒータが配置されているような形態であっても同様の効果が得られるものである。

また、以上に説明した各実施形態では、記録素子の近傍のインクの温度を取得するために基板の温度を検出し、基板温度がインクの温度とほぼ同じであるという条件を満たした場合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、記録素子近傍のインクの温度を直接検出できるような温度センサを備えた形態であっても本発明を適用することが可能である。

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さを有する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、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画像処理装置や画像処理方法、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。

９記録ヘッド
１７加熱素子
３４記録素子
２０１ＲＯＭ

Claims

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、前記記録素子とは別の、前記記録素子の近傍のインクを加熱するための加熱素子と、が少なくとも設けられた基板を有する記録ヘッドと、
前記加熱素子を駆動して単位時間当たり第１の量の熱エネルギーを発生させることにより前記記録素子の近傍のインクを加熱する第１の加熱と、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して単位時間当たり前記第１の量よりも多い第２の量の熱エネルギーを発生させることにより前記記録素子の近傍のインクを加熱する第２の加熱と、を前記記録素子の近傍のインクの温度が所定の温度に達するように実行させる加熱制御手段と、
前記記録素子の近傍のインクの温度を示す情報に基づいて、前記記録ヘッドからのインクの吐出を開始するように制御する記録制御手段と、を有するインクジェット記録装置であって、
前記加熱制御手段は、第１のタイミングにおいて前記加熱素子の駆動を開始し、前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて前記記録素子の駆動を開始することを特徴とするインクジェット記録装置。
前記加熱素子は、少なくとも前記記録素子列の前記所定方向における一方の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に記載のインクジェット記録装置。
前記加熱素子は、前記記録素子列を囲むようにして設けられていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
前記記録素子の近傍のインクの温度を示す情報を取得するために前記基板の温度を検出する第１の検出手段を更に有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記第１の検出手段は、前記記録素子列の前記所定方向における一方の端部の近傍に設けられてい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。
前記インクジェット記録装置内の前記記録ヘッド近傍の装置内温度を検出するための第２の検出手段を更に有し、
前記加熱制御手段は、前記第２の検出手段が検出した装置内温度に応じて前記第１、第２のタイミングの差を決定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記加熱制御手段は、前記第２の検出手段が検出した装置内温度が第１の温度である場合における前記第１、第２のタイミングの差が、前記第２の検出手段が検出した装置内温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度である場合における前記第１、第２のタイミングの差よりも大きくなるように、前記第１、第２の加熱を制御することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。
前記加熱制御手段が、前記第１のタイミングから前記第１、第２のタイミングよりも後の第３のタイミングまで前記第１の加熱を行い、且つ、前記第２のタイミングから前記第３のタイミングまで前記第２の加熱を行うように、前記第１、第２の加熱を制御した場合において、前記記録素子列の前記所定方向における第１の位置に配列された前記記録素子の近傍のインクの温度と、前記記録素子列の前記所定方向における前記第１の位置と異なる第２の位置に配列された前記記録素子の近傍のインクの温度は、前記第３のタイミングにおいて互いにほぼ等しいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記第１の位置は、前記記録素子列の前記所定方向における一方の端部であり、
前記第２の位置は、前記記録素子列の前記所定方向における中央部であることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録装置。
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、前記記録素子とは別の、前記記録素子の近傍のインクを加熱するための加熱素子と、が少なくとも設けられた基板を有する記録ヘッドと、
前記記録素子の近傍のインクの温度を示す情報を取得するために前記基板の温度を検出する第１の検出手段と、
前記加熱素子を駆動して単位時間当たり第１の量の熱エネルギーを発生させることにより前記記録素子の近傍のインクを加熱する第１の加熱と、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して単位時間当たり前記第１の量よりも多い第２の量の熱エネルギーを発生させることにより前記記録素子の近傍のインクを加熱する第２の加熱と、を前記記録素子の近傍のインクの温度が所定の温度に達するように実行させる加熱制御手段と、
前記記録素子の近傍のインクの温度を示す情報に基づいて、前記記録ヘッドからのインクの吐出を開始するように制御する記録制御手段と、を有するインクジェット記録装置であって、
前記加熱制御手段は、前記第１の検出手段により検出された温度が前記所定の温度よりも低い第１の温度である場合において前記加熱素子の駆動を開始し、前記第１の検出手段により検出された温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度である場合において前記記録素子の駆動を開始することを特徴とするインクジェット記録装置。
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、前記記録素子とは別の、前記記録素子の近傍のインクを加熱するための加熱素子と、が少なくとも設けられた基板を有する記録ヘッドと、
前記加熱素子を駆動して単位時間当たり第１の量の熱エネルギーを発生させることにより前記記録素子の近傍のインクを加熱する第１の加熱と、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して単位時間当たり前記第１の量よりも少ない第２の量の熱エネルギーを発生させることにより前記記録素子の近傍のインクを加熱する第２の加熱と、を前記記録素子の近傍のインクの温度が所定の温度に達するように実行させる加熱制御手段と、
前記記録素子の近傍のインクの温度を示す情報に基づいて、前記記録ヘッドからのインクの吐出を開始するように制御する記録制御手段と、を有するインクジェット記録装置であって、
前記加熱制御手段は、第１のタイミングにおいて前記加熱素子の駆動を開始し、前記第１のタイミングよりも前の第２のタイミングにおいて前記記録素子の駆動を開始することを特徴とするインクジェット記録装置。
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、前記記録素子とは別の、前記記録素子の近傍のインクを加熱するための加熱素子と、が少なくとも設けられた基板を有する記録ヘッドと、
前記加熱素子を駆動して熱エネルギーを発生させることにより前記記録素子の近傍のインクを前記基板を通して間接的に加熱する第１の加熱と、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して熱エネルギーを発生させることにより前記記録素子の近傍のインクを直接的に加熱する第２の加熱と、を前記記録素子の近傍のインクの温度が所定の温度に達するように実行させる加熱制御手段と、
前記記録素子の近傍のインクの温度を示す情報に基づいて、前記記録ヘッドからのインクの吐出を開始するように制御する記録制御手段と、を有するインクジェット記録装置であって、
前記加熱制御手段は、第１のタイミングにおいて前記加熱素子の駆動を開始し、前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて前記記録素子の駆動を開始することを特徴とするインクジェット記録装置。
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、前記記録素子とは別の、前記記録素子の近傍のインクを加熱するための加熱素子と、が少なくとも設けられた基板を有する記録ヘッドと、を用いて画像を記録するインクジェット記録方法であって、
前記加熱素子を駆動して単位時間当たり第１の量の熱エネルギーを発生させることにより前記記録素子の近傍のインクを加熱する第１の加熱と、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して単位時間当たり前記第１の量よりも多い第２の量の熱エネルギーを発生させることにより前記記録素子の近傍のインクを加熱する第２の加熱と、を前記記録素子の近傍のインクの温度が所定の温度に達するように実行させる加熱制御工程と、
前記記録素子の近傍のインクの温度を示す情報に基づいて、前記記録ヘッドからのインクの吐出を開始するように制御する記録制御工程と、を有し、
前記加熱制御工程は、第１のタイミングにおいて前記加熱素子の駆動を開始し、前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて前記記録素子の駆動を開始することを特徴とするインクジェット記録方法。
請求項１３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。