JPH0911452A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録装置における装置電源オ
フ後の記録ヘッド温度の管理を、可能な限り消費電力を
抑制しつつ適切に行う。 【構成】 装置電源をオフとする操作がなされても、Ｍ
ＰＵ等の内部回路への電力供給は維持され、それによっ
てその電源オフ時から記録ヘッド温度が平衡状態に至る
までの時間が環境温度等（Ｓ１，Ｓ２）に基づいて算出
される（Ｓ３）。そして、再び装置電源がオンされるこ
と、および上記算出した時間が経過したか否かが監視さ
れ（Ｓ４，Ｓ５）、再び電源投入があったときは、記録
ヘッドの吐出に適切な温度まで昇温処理を行い、ヘッド
温度が収束状態であると上記時間の経過によって判断す
ると、ＭＰＵ等の内部回路への電力供給も停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被記録媒体にインクを
吐出して記録を行うインクジェット記録装置に関し、詳
しくは記録ヘッドの温度管理のための構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェット記録装置は、比較
的低コストで高画質記録を実現でき、また、カラー記録
を実現できる記録装置として普及しつつある。このよう
な装置の中でも、インクを貯蔵するインクタンクと電気
信号を熱エネルギーに変換してインクを飛翔させる記録
ヘッドとを一体として交換可能としたヘッドカートリッ
ジを用いた構成が主流になっている。

【０００３】ヘッドカートリッジを用いることにより、
記録ヘッドからインクタンクまでのインク流路を短縮す
ることができ、これにより、コスト節減および吸引回復
時のインク消費量削減が可能となる。また、ヘッドカー
トリッジにおけるインクタンクの容量を記録ヘッド寿命
分の容量とすることにより、インクが無くなった時点で
ユーザーがヘッドカートリッジを交換することが、イン
クの補給と寿命となった記録ヘッドの交換を同時に行っ
たことを意味することとなり、インクタンクと記録ヘッ
ドのメンテナンス上、大きな利点を有することになる。

【０００４】さらに、以上のような利点を有するインク
ジェット記録装置の中でも、ユーザーの用途に応じて、
カラー記録用とモノクロ記録用に記録カートリッジを交
換して使用する記録装置も提供されている。

【０００５】ところで、このような記録装置において、
スループットを向上させようとする場合、主に採られる
構成は、記録ヘッドにおける記録素子数の増加であり、
実際、近年の傾向もその方向にある。これは記録素子を
増すことにより、１回の記録走査で形成できる画素の数
を増すことができるからである。また、スループットを
向上させるその他の構成として、記録素子の駆動周波数
を増すことも行われる。

【０００６】しかしながら、スループットを向上させよ
うとして上記のような構成のいずれを採った場合でも、
記録素子が発する熱によって記録ヘッドに蓄熱を生じ、
ヘッド温度を上昇させるという問題がある。特に、上述
した熱エネルギーを利用する方式のインクジェット記録
ヘッドでは、記録素子を構成する吐出口等を高密度に形
成でき、しかも高精細画像等、吐出デューティーが高い
記録データによる記録に用いられることが多いため、蓄
熱による温度上昇は顕著である。

【０００７】このような問題をさらに説明すると、スル
ープットの向上は記録ヘッドに投入される仕事率の増加
を意味し、この投入仕事率の増加はヘッド温度の上昇を
もたらして、これにより、大きく分けて２つの問題を生
じることがある。

【０００８】すなわち、第１には、インクジェット方式
の記録ヘッドにあっては、ヘッド温度の変化によってそ
の吐出量が変動し、結果として記録画像等に濃度むらを
生じる問題である。

【０００９】第２には、異常な温度上昇により記録ヘッ
ドを構成する部材が変形等し、記録が不能になるという
問題である。

【００１０】上記第１の問題を解消する構成としては、
記録ヘッドの例えばヒータ基板上に増加センサおよび温
調用ヒータを設け、これらを用いたフィードバックルー
プ制御によりヘッド温度を制御するものが、代表的なも
のとして知られている。

【００１１】第２の問題を解消する構成は、上記第１の
問題に対応したヘッド温度の制御構成と比較して簡易な
構成であり、例えば記録ヘッドに温度センサを設け、記
録ヘッドの温度を逐次モニタし、危険と思われる温度に
達した場合には記録素子の駆動を停止するという保護シ
ーケンスを実行するものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のヘッド温度の管理に関して、特に装置電源をオ
フとした場合に以下のような問題を生じることがあっ
た。

【００１３】すなわち、従来の記録装置の中で、据え置
き型のもののように電源ジャックが絶えず電力供給源に
接続されているものは消費電力をそれ程考慮せずに済む
ためＣＰＵ等の制御回路は停止させる必要がなく、この
ため電源オフ時のヘッド温度の管理を行うことができ
る。しかし、従来のバッテリー等によって稼動する比較
的簡易な記録装置は、装置電源のオフとともに制御回路
も停止するものであるため、電源オフ時のヘッド温度管
理を特に行っていなかった。換言すれば、このような装
置にあっては、ヘッド温度をそれほど正確に設定する必
要性がそれ程認められるものではなかった。

【００１４】ところが、従来のバッテリー等を用いた簡
易な構成の記録装置においては、上述のように、電源オ
フ時には、それまでの状態にかかわらずＣＰＵは停止し
て、記録ヘッドの温度は、停止後時間の経過と共に平衡
状態の温度に向けて収束し始め、最終的にある時間後に
収束する。この平衡温度に収束した後、再度電源を投入
し記録動作等を行う場合は、例えば、記録ヘッドにおけ
るヒータボードの温度を温調用ヒータによって一律に上
昇させ、記録ヘッド内のインクを記録に必要な所定の温
度に到達させる。

【００１５】しかし、電源オフ時から上記平衡温度に至
るまでの間に再度電源を投入した場合には、ヒータボー
ドの温度は下がりきってない状態にあり、この状態から
記録に必要な温度とするための一律な加熱、もしくは記
録動作を行うと、平衡温度に収束した状態から電源を投
入した場合と比較して、ヒータボードが到達する温度に
差が生じ、このヒータボードの到達温度の差は、上記第
１の問題として述べたように、記録品位の低下をもたら
すことになる。

【００１６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、記録装置における
電源オフ後の記録ヘッド温度の制御を有効に行うととも
に、電源オフ時の制御回路による消費電力を極力少なく
することが可能な記録装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
記録ヘッドを用い、該記録ヘッドから被記録媒体にイン
クを吐出して記録を行うインクジェット記録装置におい
て、該装置の電源をオンまたはオフとする旨の入力を検
知する検知手段と、該検知手段が前記オフとする旨の入
力を検知したとき、当該インクジェット記録装置の制御
回路への電力供給のみを継続して維持する電源維持手段
と、前記検知手段が前記入力を検知すると、前記電源維
持手段によって電力供給が行われる前記制御回路を用
い、前記記録ヘッドの温度平衡状態までの時間を算出
し、少なくとも当該算出された時間経過するまで前記記
録ヘッドの温度管理を行うヘッド温度管理手段と、を具
えたことを特徴とする。

【００１８】より好ましくは、前記ヘッド温度管理手段
は、前記時間が経過したとき、前記電源維持手段による
当該制御回路への電力供給を停止することを特徴とす
る。

【００１９】

【作用】以上の構成によれば、装置電源がオフとされた
後でも記録ヘッドの温度が平衡状態に至るまで、ＣＰＵ
等の制御回路を停止させずに稼働状態にして記録ヘッド
の温度管理を行い平衡状態に至ると消費電力を抑えるた
めに、制御回路を停止させることができる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２１】図１は、本発明の一実施例に係るインクジ
ェット記録ヘッドを示す分解斜視図である。

【００２２】インクジェット記録ヘッドＩＪＵは、電気
信号に応じて電気熱変換素子（以下、吐出ヒータともい
う）が発生する熱エネルギーを利用してインクに膜沸騰
を生じさせ、それによる気泡の圧力によってインク吐出
を行う方式の記録ヘッドである。図において、１００は
Ｓｉ基板上に複数の列状に配された吐出ヒータと、温度
を検知を行うダイオードセンサとこれらに電力を供給す
るＡｌ等の電気配線とが成膜技術により形成されて成る
ヒータボードである。２００はヒータボード１００に対
する配線基板であり、ヒータボード１００の配線に対応
する配線（例えばワイヤボンディングにより接続され
る）と、この配線の端部に位置し本体装置からの電気信
号を受けるパッド２０１とを有している。１３００は複
数のインク流路を区分するための隔壁や共通液室等を設
けた溝付天板で、インクタンクから供給されるインクを
受けて共通液室へ導入するインク受け口１５００と、吐
出口を複数有するオリフイスプレート４００を一体成型
したものである。これらの一体成型材料としてはポリサ
ルフォンが好ましいが、他の成型用樹脂材料でも良い。
３００は配線基板２００の裏面を平面で支持するＡ１の
支持体で、インクジェットユニットの底板となる。５０
０は押えばねであり、Ｍ字形状でそのＭ字の中央で共通
液室を押圧すると共に前だれ部５０１で液路の一部を線
圧で押圧する。ヒータボード１００および天板１３００
を押えばねの足部が支持体３００の穴３１２１を通って
支持体３００の裏面側に係合することで、これらを挟み
込んだ状態で両者を係合させることにより、押えばね５
００とその前だれ部５０１の付勢力によってヒータボー
ド１００と天板１３００とを圧着固定する。支持体３０
０はインク供給を可能とするインク供給管２２００を貫
通可能にする穴３２０をも有している。支持体３００に
対する配線基板２００の取り付けは、接着剤等で貼着し
て行われる。

【００２３】また、この平行溝３００１が形成されてい
るインク供給部材６００は、前述したインク供給管２２
００に連続するインク導管１６００を供給管２２００側
が固定の片持ちばりとして形成し、インク導管の固定側
とインク供給管２２００との毛管現象を確保するための
封止ピン６０２が挿入されている。このインク供給部材
６００は、モールド成型されているので、安価で位置精
度が高く形成製造上の精度低下をなくしているだけでな
く、片持ちばりの導管１６００によって大量生産時にお
いても導管１６００の上述インク受け口１５００に対す
る圧接状態が安定化出来る。本例では、この圧接状態下
で封止用接着剤をインク供給部材側から流し込むだけ
で、完全な連通状態を確実に得ることができている。た
だし、インク供給部材６００の支持体３００に対する固
定は、支持体３００の穴１９０１、１９０２に対するイ
ンク供給部材６００の裏面側ピン（不図示）を支持体３
００の穴１９０１、１９０２を介して貫通突出せしめ、
支持体３００の裏面側に突出した部分を熱融着すること
で簡単に行われる。

【００２４】図２は、図１に示す記録ヘッドを用いたイ
ンクジェット記録装置の主要部を示す概略斜視図であ
る。以下これらの図面を用いて各部構成の説明を行う。

【００２５】(i) 装置本体の概略説明 図において、キャリッジＨＣはピン（不図示）を有し、
このピンが駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆
動力伝達ギア５０１１，５００９を介して回転するリー
ドスクリュー５００５の螺旋溝５００４に対して係合す
ることによりキャリッジＨＣは、図中矢印ａ，ｂ方向に
往復移動することができる。このキャリッジＨＣには、
インクジェットカートリッジＩＪＣが搭載されている。
紙押え板５００２は、キャリッジ移動方向にわたって記
録紙Ｐをプラテン５０００に対して押圧する。フォトカ
プラ５００７および５００８は、キャリッジＨＣのレバ
ー５００６が当該領域に存在かどうかを確認して、モー
タ５０１３の回転方向切換等を行うためのホームポジシ
ョン検知手段を構成する。カートリッジにおける記録ヘ
ッドの前面をキャップするキャップ部材５０２２は支持
部材５０１６で支持されており、このキャップ内を吸引
する吸引手段５０１５は、キャップ内開口５０２３を介
してプリントヘッドの吸引回復を行う。クリーニングブ
レード５０１７は、このブレード５０１７を前後方向に
移動可能にする部材５０１９に取り付けられ、これらは
本体支持板５０１８に支持されている。これにより、ブ
レード５０１７が前方に空出状態で、記録ヘッドの吐出
口面を掃拭することができる。

【００２６】また、吸引回復の吸引を開始するためのレ
バー５０１２は、キャリッジＨＣと係合するカム５０２
０の移動に伴って移動し、駆動モータ５０１３からの駆
動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制御され
る。

【００２７】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジＨＣがホームポジション側領域に
きたときにリードスクリュー５００５の作用によってそ
れらの対応位置で所望の処理が行えるように構成されて
いるが、周知のタイミングで所望の作動を行うようにす
れば、本例には何れも適用できる。

【００２８】本例でのインクジェットカートリッジＩＪ
Ｃは、インクの収納割合が大きくなっているもので、イ
ンクタンクＩＴの前方面よりもわずかにインクジェット
ユニットＩＪＵの先端部が突出した形状である。このイ
ンクジェットカートリッジＩＪＣは、インクジェットプ
リント装置本体ＩＪＲＡに載置されているキャリッジＨ
Ｃ（図２）の位置決め手段、及び電気的接点とによって
固定支持されると共に、該キャリッジＨＣに対して着脱
可能なタイプである。

【００２９】(ii)インクジェットユニットＩＪＵ構成説
明 インクジェットユニットＩＪＵは、図１に示したよう
に、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせし
めるための熱エネルギを生成する電気熱変換体を用いて
プリントを行う方式のユニットである。

【００３０】(iii) ヒータボードの説明 記録ヘッドのヒータボード１００（図１参照）は、記録
ヘッドの温度を制御するための温調用サブヒータ、イン
クを吐出させるための吐出用ヒータおよびヒータボード
１００の温度検出を行うためのダイオードセンサが同一
のＳｉ基板上に形成されることにより構成される。この
ように各素子を同一基板上に配することでヘッド温度の
検出、制御を効率よく行うことができ、さらにヘッドの
コンパクト化、製造工程の簡略化を計ることができる。
また、天板の外周壁は、ヒータボードがインクで満たさ
れる領域と、そうでない領域とに分離する。この天板の
外周壁に関して吐出用ヒータ側が、共通液室として機能
する。なお、天板の外周壁の吐出部列例上に形成された
溝部によって、液路が形成される。

【００３１】(iv)制御構成の説明 次に、上述した装置構成の各部のプリント制御および以
下で後述する温度推定、温度制御を実行するための制御
構成について、図３に示すブロック図を参照して説明す
る。

【００３２】制御回路を示す同図において、１１０はプ
リント信号を入力するインターフェース、１１１はＭＰ
Ｕ、１１２はＭＰＵ１１１が実行する制御プログラムを
格納するプログラムＲＯＭ、１１３は各種データ（上記
プリント信号やヘッドに供給されるプリントデータ等）
を保存しておくダイナミック型のＲＡＭである。１１４
は記録ヘッド１１８に対するプリントデータの供給制御
を行うゲートアレイであり、インターフェース１１０、
ＭＰＵ１１１、ＲＡＭ１１３間のデータの転送制御も行
う。１２０は記録ヘッド１１８を搬送するためのキャリ
アモータ、１１９はプリント用紙搬送のための搬送モー
タ、１２２は共通液室内で圧力を発生させる圧力発生手
段である。１１５はヘッドを駆動するヘッドドライバ、
１１６および１１７は夫々搬送モータ１１９、キャリア
モータ１２０を駆動するモータドライバ、１２１は圧力
発生手段１２２を駆動する圧力発生手段ドライバであ
る。

【００３３】さらに本実施例は記録ヘッドの温度の推定
演算を行う温度推定手段を具備する。以下に温度推定演
算の詳細を下記に説明する。

【００３４】＜記録ヘッドのモデル化＞記録ヘッドの温
度の推定は熱伝導の物理式を、記録ヘッドを複数の熱時
定数群として表わしたモデルに適用することによって行
うことができる。

【００３５】以下で記録ヘッドの構成部材を同一時定数
群毎に分割する分割モデル化の詳細について説明する。

【００３６】前述した構成よりなる記録ヘッドに所定量
のエネルギーを投入し、その記録ヘッドの昇温（降温）
過程のデータをサンプリングし図４に示すような結果を
得た。

【００３７】図４は昇温（降温）Δｔに関する値の対数
変換したものを経過時間とともに表わす。ここでａは平
衡温度を示す。

【００３８】記録ヘッドは、厳密には熱時定数が異なる
多数の部材の組み合せで構成されているが、昇温データ
について対数変換を行った値についての経過時間の関数
の微分値が一定である範囲、すなわち図４における曲線
の傾きが一定であるそれぞれＡ、ＢおよびＣで示す範囲
においては、実用上単一部材の熱伝導として扱えること
ができる。すなわち、このような単一の熱伝導部材とし
て扱うことができる各々領域を１つの単位として、温度
推移を求めることによってそれらの全体としての記録ヘ
ッドの温度の推移を測定できる。

【００３９】本実施例では、熱伝導に関するモデルにお
いては記録ヘッドを２つの熱時定数で取り扱うこととす
る。すなわち、上記結果では、３つの熱時定数を持つモ
デル化を行う方がより正確に回帰が行えることを示して
いるが、図４に示すＢとＣで示す領域における傾きもほ
ぼ等しいものとし温度の検出効率を優先して本実施例で
は２つの熱時定数で記録ヘッドをモデル化するものであ
る。

【００４０】これらの熱時定数を具体的な数値で示す
と、一方の熱伝導は０. ８秒で平衡温度まで昇温する時
定数を有するもののモデル化であり（図４ではＡの領域
に相当）、他方は５１２秒で平衡温度まで昇温する時定
数を有するもののモデル化である（図４ではＢおよびＣ
の領域のモデル化である）。以降は、上記Ａ領域で一ま
とめにされる部材群をショートレンジ時定数群と称し、
上記ＢおよびＣ領域で一まとめにされる部材群をロング
レンジ時定数群と称する。

【００４１】以上のような２つの熱時定数を有した熱伝
導モデルの等価回路を図５に示す。

【００４２】＜時定数群毎の温度推移の演算手段＞本実
施例で使用する記録ヘッドのモデルの時定数群毎の温度
推移を表わす物理式は以下のように示される。

【００４３】

【数１】 ・加熱時 △ｔｅｍｐ＝ａ｛１−ｅｘｐ［−ｍ＊Ｔ］｝ ‥‥（１） ・加熱の途中から冷却 △ｔｅｍｐ＝ａ｛ｅｘｐ［−ｍ（Ｔ−Ｔ１）］−ｅｘｐ［−ｍ＊Ｔ］｝ ‥‥（２） ただし、Δｔｅｍｐ：物体の昇温温度 ａ ：熱源による物体の平衡温度 Ｔ ：経過時間 ｍ ：物体の熱時定数 Ｔ１ ：熱源を取り去った時間 記録装置では熱源である吐出ヒータのオン／オフは駆動
周波数に応じて発生するが、本実施例では後述する単位
時間を設け、この単位時間あたりの投入エネルギーから
温度の演算を行う方式をとる。さらに、本実施例では上
記熱伝導の一般式を以下のように展開処理した演算アル
ゴリズムを用いることでこの演算処理のためのＣＰＵ等
の負荷の低減を図る。

【００４４】＜熱源オン後ｎｔ時間経過後の温度の推移
＞

【００４５】

【数２】 ａ｛１−ｅｘｐ［−ｍ＊ｎ＊ｔ］｝ ＜１＞ ＝ａ｛ｅｘｐ［−ｍ＊ｔ］−ｅｘｐ［−ｍ＊ｔ］＋ｅｘｐ［−２＊ｍ＊ｔ］ −ｅｘｐ［−２＊ｍ＊ｔ］＋ ‥‥ ＋ｅｘｐ［−（ｎ−１）＊ｍ＊ｔ］ −ｅｘｐ［−（ｎ−１）＊ｍ＊ｔ］＋１−ｅｘｐ［−ｎ＊ｍ＊ｔ］｝ ＝ａ｛１−ｅｘｐ［−ｍ＊ｔ］｝ ＋ａ｛ｅｘｐ［−ｍ＊ｔ］−ｅｘｐ［−２＊ｍ＊ｔ］｝ ＋ａ｛ｅｘｐ［−２＊ｍ＊ｔ］−ｅｘｐ［−３＊ｍ＊ｔ］｝ ‥‥‥ ＋ａ｛ｅｘｐ［−（ｎ−１）＊ｍ＊ｔ］−ｅｘｐ［−ｎ＊ｍ＊ｔ］｝ ＝ａ｛１−ｅｘｐ［−ｍｔ］｝ ＜２−１＞ ＋ａ｛ｅｘｐ［−ｍ＊（２ｔ−ｔ）］−ｅｘｐ［−ｍ＊２ｔ］｝ ＜２−２＞ ＋ａ｛ｅｘｐ［−ｍ＊（３ｔ−ｔ）］−ｅｘｐ［−ｍ＊３ｔ］｝ ＜２−３＞ ‥‥‥ ＋ａ｛ｅｘｐ［−ｍ＊（ｎｔ−ｔ）］−ｅｘｐ［−ｍ＊ｎｔ］｝ ＜２−ｎ＞ 以上のように展開したことにより、＜１＞式が＜２−１
＞＋＜２−２＞＋＜２−３＞＋ ‥‥ ＋＜２−ｎ＞と
一致する。ここで、＜２−ｎ＞式は時刻０からｔまで加
熱し、時刻ｔからｎｔまで加熱をオフした場合の、時刻
ｎｔにおける対象物の温度を表わす。

【００４６】＜２−３＞式は時刻（ｎ−３）から（ｎ−
２）まで加熱し、時刻（ｎ−２）からｎｔまで加熱をオ
フした場合の、時刻ｎｔにおける対象物の温度を表わ
す。

【００４７】＜２−２＞式は時刻（ｎ−２）から（ｎ−
１）まで加熱し、時刻（ｎ−１）からｎｔまで加熱をオ
フした場合の、時刻ｎｔにおける対象物の温度を表わ
す。

【００４８】＜２−１＞式は時刻（ｎ−１）からｎまで
加熱した場合の時刻ｎｔにおける対象物の温度を表わ
す。

【００４９】上記各式の合計が＜１＞式に等しいという
ことは、対象物の温度の挙動（昇温または降温）を、単
位時間のエネルギー投入により昇温した対象物の温度
が、単位時間経過後毎に何度に降温していくかを求め
（各々の＜２−１＞式、各々の＜２−２＞式、‥‥＜２
−ｎ＞式に相当）、現在の対象物の温度は過去の各単位
時間あたりに昇温した温度が現時点において何度に降温
しているのかの総和を求める（＜２−１＞＜２−２＞＋
‥‥ ＋＜２−ｎ＞）ことにより演算推定することが
可能であることを示す。

【００５０】すなわち、上記演算を行うには、上記単位
時間あたりに昇温した温度△ｔが零になる（△ｔ＝０と
なる）までの［データの保存時間］と、連続的に推移す
る温度の昇降温を離散的に推定することによる誤差が許
容される［許容演算間隔］の設定が必要となる。

【００５１】本実施例では、この［データの保持時間］
と［許容演算間隔］を以下の表１のように設定し、記録
ヘッドの時定数群毎の温度推移の演算を行うものとす
る。

【００５２】

【表１】

【００５３】＜時定数群毎の温度推移の検出＞前述のよ
うに、温度演算単位である記録ヘッドの時定数分割と、
各時定数群毎の演算間隔および演算時間（データ保持時
間）の設定がなされると、前述の演算式に従って演算を
行うことで記録ヘッドの温度を推定できるが、一般にＭ
ＰＵでは直接指数演算は行えない。従って、上記演算を
行うには近似計算を行うか換算表から指数演算値を求め
るなどを行うが、これらの演算はその処理時間が膨大に
なるという問題がある。

【００５４】この対策として本実施例ではとりうる値の
全ての場合の計算を予め実行してテーブルとしてメモリ
ー上に格納しておく方式をとる。単位時間あたりに投入
できる投入エネルギー（０％から１００％まで）を２.
５％刻みで分割し、如何なる投入エネルギーもこの４０
分割のどれかに近似させる。例えば投入エネルギーが０
以上２. ５％未満であった場合には第１番目の分割で近
似し、２. ５％以上５％未満の投入エネルギーであった
場合には第２分割で近似し、以下同様にして０から１０
０％までの投入エネルギーを４０分割のうちの１つの分
割単位に近似する。

【００５５】一方、投入エネルギーの各分割単位毎に温
度の昇降温特性を予め計算しておく。ショートレンジ時
定数群であれば、前記のように演算間隔が０. ０５秒単
位で演算時間が０. ８秒であるので、エネルギー投入
後、０. ０５秒間隔で経過時間計０. ８秒までの温度の
降温推移の仕方の１６データ（＝０. ８／０. ０５）
を、各分割単位毎に総計６４０データ（＝４０分割＊１
６通り）を温度推移データとしてテーブルに格納してお
くことによりショートレンジ時定数群の温度推移をテー
ブル参照で検出することが可能となる。

【００５６】同様に、ロングレンジ時定数群は投入エネ
ルギーの２. ５％刻みの各分割単位毎に５１２データ
（５１２／１）、総計２０４８０データ（＝４０分割＊
５１２通り）の演算を温度推移データとしてテーブルに
格納しておくことにより、ロングレンジ時定数群の温度
推移をテーブル参照で検出することが可能となる。

【００５７】ただし、ロングレンジ時定数群の温度変化
は極めて緩やかであるうえに、エネルギー投入後時間が
経過していくに従って１秒の時間経過過程では温度変化
が誤差として扱えるほど小さくなっていくので、本実施
例では演算結果の格納を１秒毎に５１２分割するのでは
なく、１秒まで、３秒まで、５秒まで、７秒まで、９秒
まで、１１秒まで、２１秒まで、４１秒まで、６１秒ま
で、８１秒まで、１０１秒まで、１５１秒まで、３０１
秒まで、５１２秒までの１４分割でテーブル格納するこ
とにより、総計５６０データ（＝４０分割＊１４通り）
のテーブルとしてデータの格納を行いメモリー消費の低
減を図ることができる。

【００５８】＜記録ヘッド温度の検出＞上記のように、
時定数群毎の昇温または降温の検出は、単位時間あたり
の昇温した温度の温度推定時点での降温程度を検出し、
この検出温度を積み重ねていくことにより検出可能とな
る。すなわち、ショートレンジ時定数群毎の昇温または
降温であれば、各単位時間毎に昇温した温度が推定時点
で何度に降温しているかを検出し、それらの検出温度の
総和を０. ０５秒刻みで積み重ね演算していくことによ
り吐出ヒータの駆動での昇温を演算検出することが可能
となる。同様に、ロングレンジ時定数群の昇温または降
温であれば、各単位時間毎に昇温した温度の演算時点で
の降温程度を検出し、それらの検出温度の総和を１秒刻
みで積み重ね演算していくことにより吐出ヒータの駆動
での昇温を演算検出することが可能となる。

【００５９】以上のように、記録ヘッド温度の検出は、
記録ヘッドをモデル化した時定数群毎に昇温温度を検出
してそれらの時定数群毎の昇温の演算値の総和を求める
ことにより検出可能となる。

【００６０】以上示した温度演算のための構成は、本出
願人による先の出願等において記載されている。

【００６１】図６は本発明の一実施例に係る記録ヘッド
の温度管理に関する処理手順を示すフローチャートであ
り、装置電源オフがあったときの処理を示している。

【００６２】図に示すように、操作者によって装置電源
をオフする旨の入力があると本処理手順が起動され、こ
のとき、ＭＰＵを含む内部回路に対する電力供給は維持
される。これにより、まず、ステップＳ１で記録ヘッド
の最後の吐出、すなわち最終ヒートからの時間を所定の
タイマーにより検出し、次いでステップＳ２で装置がお
かれている環境温度を検出する。

【００６３】次に、ステップＳ３では、上記説明した記
録ヘッドの温度検知構成を用いて、記録ヘッドの温度が
平衡状態となる温度収束までの時間を算出する。その
後、装置の電源が再び投入されたか否かの判断（ステッ
プＳ４）および上記収束時間に基づいて、記録ヘッドの
温度が収束状態に至っているか否かの判断（ステップＳ
５）をそれぞれ行う。

【００６４】ここで、電源が投入された場合には（ステ
ップＳ４の肯定判断）、記録ヘッドの温調ヒータを用い
図７に示すようにその時点の温度として上記ヘッド温度
検知の構成により知ることができる温度から、記録ヘッ
ドの駆動に十分な温度まで上昇させる。

【００６５】また、ヘッド温度が収束状態に達したと判
断したときは（ステップＳ５の肯定判断）、ＭＰＵを含
む内部回路への電力供給についても停止する。

【００６６】（その他）なお、本発明は、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として熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００６７】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４７４０
７９６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。この方式は所謂オンデマンド型，
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一対一で対応した液体（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
号をパルス形状とすると、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。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。

【００６８】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
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部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４４
５９６００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
するスリ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の圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００６９】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
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。

【００７０】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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、あるいは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
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００７１】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、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、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００７２】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば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るか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００７３】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体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、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃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を用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、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よい。いずれにしても熱エネルギの
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
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
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。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０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又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。

【００７４】さらに加えて、本発明インクジェット記録
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用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置電源がオフとされた後でも記録ヘッドの温度が平衡
状態に至るまで、ＣＰＵ等の制御回路を停止させずに稼
働状態にして記録ヘッドの温度管理を行い平衡状態に至
ると消費電力を抑えるために、制御回路を停止させるこ
とができる。

【００７６】その結果、電源オフ後のヘッド温度管理
を、不要な電力消費をせずに適切に行うことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る記録ヘッドカートリッ
ジを示す分解斜視図である。

【図２】上記記録ヘッドカートリッジを用いることがで
きるインクジェット記録装置の概略斜視図である。

【図３】上記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。

【図４】本発明の一実施例で用いられる記録ヘッドの昇
温モデルの挙動を示す線図である。

【図５】上記記録ヘッドのモデルにおける熱伝導の等価
回路を示す回路図である。

【図６】本発明の一実施例に係る記録ヘッドの温度管理
の処理手順を示すフローチャートである。

【図７】上記処理における記録ヘッドの温度経過を示す
線図である。

【符号の説明】

１１１ ＣＰＵ １１２ ＲＯＭ １１８ ＩＪＨ記録ヘッド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録ヘッドを用い、該記録ヘッドから被
   記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット
   記録装置において、 該装置の電源をオンまたはオフとする旨の入力を検知す
   る検知手段と、 該検知手段が前記オフとする旨の入力を検知したとき、
   当該インクジェット記録装置の制御回路への電力供給の
   みを継続して維持する電源維持手段と、 前記検知手段が前記入力を検知すると、前記電源維持手
   段によって電力供給が行われる前記制御回路を用い、前
   記記録ヘッドの温度平衡状態までの時間を算出し、少な
   くとも当該算出された時間経過するまで前記記録ヘッド
   の温度管理を行うヘッド温度管理手段と、 を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記ヘッド温度管理手段は、前記時間が
   経過したとき、前記電源維持手段による当該制御回路へ
   の電力供給を停止することを特徴とする請求項１に記載
   のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記ヘッド温度管理手段は、前記時間が
   経過する以前に前記検知手段が電源をオンとする旨の入
   力を検知したときは、前記記録ヘッドの温度を当該イン
   ク吐出が適切になされる温度に制御することを特徴とす
   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. 【請求項４】 前記記録ヘッドは熱エネルギーを利用し
   てインクを吐出するものであることを特徴とする請求項
   １ないし３のいずれかに記載のインクジェット記録装
   置。