JP2012035619A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヘッドの熱伝導特性のばらつきが存在した場合においても、記録ヘッドの昇温に起因する吐出量変動を抑制し、画質劣化を効果的に抑制すること。
【解決手段】 本発明のインクジェット記録装置は、電気熱変換体に駆動パルスを与えたときに発生する熱エネルギーを利用してインクを吐出可能な記録ヘッド２を搭載し、記録ヘッド２から吐出されるインク滴を記録媒体に付与することによって画像を記録するものである。この記録装置は、さらに、記録ヘッドの温度を検知するための温度センサ９と、駆動パルスを成すパルス波形とパルス幅と電圧を制御する制御手段（１７、２０）と、を備える。特に制御手段は、記録ヘッド２の熱伝導特性に関する情報が記憶されており、該熱伝導特性に関する情報と、温度センサ９によって検知された記録ヘッド２の温度とに応じて駆動パルスを制御する。
【選択図】 図６

Description

本発明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関し、特に、インクの吐出量変化に起因する画質劣化を抑制する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関する。

近年、プリンタ、複写機、ファクシミリ等に用いられる記録装置に対する性能への要求はますます高まってきており、高速記録・フルカラー記録のみに留まらず銀塩写真並みの高精細な画像記録が求められている。このような要求に対して、インクジェット記録装置は微小なインク滴を高周波数で吐出することが可能なため、高速記録、高画質記録といった点で他の記録方法を採用した記録装置に比べて優れている。特に、インク滴を吐出する手段として発熱素子のような電気熱変換体（以下、ヒータと記す）により生成した気泡を用いる方法、いわゆる熱インクジェット記録方式（例えば特許文献１）は装置の小型化、画像の高密度化が容易であるなどの特徴を有している。

この熱インクジェット記録方式は、インクジェット記録ヘッド（以下、ヘッド、あるいは記録ヘッドと記すことがある。）において、電気信号（以下、パルスと記す）をヒータに印加することで熱エネルギーに変換し、この熱エネルギーを用いてインクに膜沸騰を生じさせ、その沸騰による気泡の発泡圧力を利用してインクを吐出させ、吐出されたインク滴が記録媒体へ付着し、ドット形成を経て、最終的に画像を出力する、というものである。

熱インクジェット記録方式では、インクの吐出量はインクの粘度に依存して変動することが知られている。インクの粘度は温度に依存して大きく変化する。インクの吐出量はヒータ近傍のインクの温度に依存して変動する。インクの粘度は低温度ほど高くなり、そのためインクの流動性が悪化することや、また、膜沸騰で生じる気泡の成長は低温度ほど促進されないことが、ヒータ近傍のインクの温度が変動することによってインクの吐出量が変動することの原因である。印字等によりヒータを発熱させることから生じるヘッド昇温によって、インクの吐出量はヘッド昇温以前に比べ増加することになる。

このため、印字等の記録中にヘッドの温度が変化すると、特に写真のような画像を記録する場合、出力画像の濃度に変化が発生する。その結果、記録される画像に濃度むらが発生し、記録品位の悪化を引き起こすことがある。これは近年求められている高速記録を実現するために、より高周波数でヒータを駆動させた場合や、印字幅を長くするために吐出口の数を増やした場合に、ヘッドの温度変化が激しくなるため、顕著に表れる。

このように、記録速度の高速化を達成する上で課題になるのは、記録ヘッドの昇温によるインクの吐出量変動に起因する画質劣化である。そこで、良好な画像を得るために、記録される画像における濃度むら等の発生を極力抑える目的で、記録ヘッドから吐出されるインクの吐出量を安定化するための制御が種々行なわれてきた（特許文献２、特許文献３参照）。

発熱抵抗体にパルスを印加し、インクを急速に加熱してインクを液相から気相に状態変化させることで発泡力を生起させるインクジェット記録方式では、インクが液相から気相に状態変化するまでのエネルギーの投入方法によって吐出量はほぼ決定される。このため、インクが気相に状態変化した後では、どのようなエネルギー投入を行ってもほとんど吐出量には影響がない。

インクジェット記録装置において、従来のヘッド昇温に起因した吐出量変動の対策の一つは、気相に状態変化するまでのエネルギーの投入方法を制御するものである。例えばその方法例として、記録ヘッドに印加するパルスのタイムチャートを図９に示す。この図に示すような分割パルス（ダブルパルス）を記録ヘッドへの印加パルスとして用い、プレパルス、メインパルス、及びこれらのパルス間の休止時間（インターバルタイム）を制御することにより吐出量を変調する方法がある。

記録ヘッドを駆動するためのパルスのパルス幅と駆動電圧Ｖｏｐは、ヒータが配置されているヒータボードの面積、ヒータ抵抗値、ヒータボードの膜構造や、記録ヘッドの吐出口、流路等から形成されるノズルの構造によって決まる。

記録ヘッドに設けられた温度検出素子（以下、温度センサと記す）の温度情報に基づいて、プレパルスＰ１、インターバルタイムＰ２、メインパルスＰ３の内少なくとも１つ以上のパルスの波形は変調される。また図９において、時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は印加パルスの立ち上がり時刻、または立下り時刻であり、夫々は、プレパルスＰ１、インターバルタイムＰ２、及びメインパルスＰ３のパルス幅を決めるための時刻を示している。

プレパルスＰ１は主にノズル内のインク温度を制御するためのパルスであり、記録ヘッドの温度センサを利用して検知された温度にしたがって、そのパルス幅が制御される。このとき、インクに熱エネルギーを加えすぎて、プレパルスでインクが発泡しないようにそのパルス幅は制御される。

インターバルタイムＰ２は、プレパルスＰ１とメインパルスＰ３との相互干渉を防止する目的と、プレパルスＰ１で与えた熱エネルギーをヒータからインク中へ拡散させ、ノズル内インクの温度を均一化する目的のために設けられる。

メインパルスＰ３は、インクを発泡させ、吐出口からインク滴を吐出するためのエネルギーをインクに与える。

プレパルスＰ１のパルス幅、メインパルスＰ３のパルス幅、および、それらのパルスの間隔であるインターバルタイムＰ２を調整することによって、インクの吐出量を安定化させることができる。例えば、記録ヘッドの温度が低くて、インクの吐出量が少なくなってしまう場合には、プレパルスＰ１のパルス幅を比較的長く調整する。逆に、記録ヘッドの温度が高くて、インクの吐出量が多くなってしまう場合には、プレパルスＰ１のパルス幅を比較的短く調整する。

このように、温度センサ等により検出されたヘッド温度に基づいてパルスの波形を変更する手法により、吐出量の変動を抑制することが可能である。

吐出量の変動の抑制を、より精度良く行うために、以下に示すようなさまざまな工夫がなされている。

上記したように、記録ヘッドの温度は、記録ヘッドに設けられた温度センサ等により検出される。したがって、この検出素子の温度検出性能にばらつきがあると正確な温度が検出できず、適切な吐出量補正ができない。

特許文献４では、記録ヘッドに設けられた温度センサの温度検出精度のばらつきに起因する、検出されたヘッド温度のばらつきを補正する方法が示されている。特許文献４では、記録ヘッドに設けられた温度センサとは別に、記録装置内のヘッド近傍に高精度のサーミスタセンサを備える。高精度サーミスタはほぼ正確な温度を判断できるので、印字前にこれら２つのセンサで検出された温度を比較することで、記録ヘッドに設けられた温度センサの温度測定誤差を調べている。

上記したように、ヘッド温度変化に伴う吐出量の補正は、パルスを変化させることにより、行われている。発熱素子の抵抗がばらつくと、同一のパルスを印加してもヒータからの発熱量はばらつき、その結果吐出量がばらつく懸念が生じる。

特許文献５では、ヘッド毎にヒータの抵抗値によりランク付けを行い、そのランクに基づき、ヘッド毎にパルスを変化させることによりこの課題に対処している。

上記したように、インクの吐出量に影響を与えるのはヒータ近傍の温度である。一方記録ヘッドの温度は、記録ヘッドに設けられた温度センサで検出される。一般的な記録ヘッドでは、温度センサはヒータボードに設けられたダイオードセンサや、サーミスタから構成される。各ヒータ近傍の温度を直接測定するには、各ヒータ近傍に温度センサを配置すれば良いが、一般的なインクジェットヘッドではヒータが密に配置されているため、温度センサはヒータが配置された領域からやや離れた場所に、1ないし数個配置されている構造であるので、各ヒータ近傍の温度を直接測定することは不可能である。

特許文献６では、温度センサで検出された温度から、ヒータが配置されたヒータ列内の温度分布を予測し、ヒータ毎に適切なパルスを印加することで、ヒータ列内の吐出量変化を抑制する方法が示されている。また特許文献６では、ヒータボードとヒータボードが接着されている部材の接着剤の厚さむらにより、ヒータ列内の温度分布に変化が生じる現象が起こることを開示されている。

特許文献７では、ヒータボードとヒータボードが接着されている部材の接続状態により同一信号をヒータに印加した際に温度検知ダイオードで検出される温度が変化する現象が開示されている。特許文献７では、この現象を利用し、ヘッドの接続状態のばらつきを考慮した不吐検知（吐出されていないことの検知）を行っている。

特公昭６１−５９９１１号公報 特公昭６１−５９９１３号公報 特公昭６１−５９９１４号公報 特開平１１−２４０１４８号公報 特開２００７−６９５７５号公報 特開２００８−１６８６２６号公報 特登録０３５３０８４３号公報

しかしながら、いずれの引用文献においても、ヒータボードと、ヒータボードが接続されている部材との間に位置する接着剤などの部材の影響により、温度センサからで検出される温度が変化したときに、吐出量変動の抑制を行う手法については開示されていない。

本発明の目的の一つは、上記した背景技術に鑑み、ヘッドの熱伝導特性のばらつきが存在した場合においても、記録ヘッドの昇温に起因する吐出量変動を抑制し、画質劣化を効果的に抑制することにある。

本発明の一態様は、インクを吐出するための熱エネルギーを発生する電気熱変換体を有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドの温度を検知するための温度検知手段と、
予め検知しておいた前記記録ヘッドの熱伝導特性に関するランクと、前記温度検知手段によって検知された前記記録ヘッドの温度とに応じた、前記電気熱変換体を駆動する駆動条件を前記記録ヘッドに出力する制御手段と、
を有するインクジェット記録装置を提供することにある。

また、本発明の別の態様は、インクを吐出するために用いられる電気熱変換体を備える記録ヘッドと、該記録ヘッドの温度を測定する温度検知手段と、を備えるインクジェット記録装置のインクジェット記録方法であって、
前記記録ヘッドの熱伝導特性を測定して前記記録ヘッドのランクを決定する工程と、
前記記録ヘッドの、記録動作時の温度を前記温度検知手段で測定する工程と、
前記ランクと前記温度検知手段で測定された前記記録ヘッドの温度とから、記録動作時の前記電気熱変換体の駆動条件を決定する工程と、
を有するインクジェット記録方法を提供することにある。

本発明によれば、記録ヘッドの昇温に起因する、吐出量変動を抑制し、画質劣化を効果的に抑制するインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法を提供することが可能となる。

インクジェット記録装置の構成を示す斜視図。 インクジェット記録ヘッドの構成を模式的に示す平面図。 ヒータボードの構成を模式的に示す平面図。 図２（ｂ）中のＡ−Ａ’線での断面を模式的に示した図。 インクジェット記録ヘッドを駆動する各種のパルスに応じた、ヘッドの吐出量とヘッド温度との関係を示したグラフ。 インクジェット記録ヘッドの温度範囲毎のパルスの選択例を示すパルステーブルの図。 図２（ｂ）に示したパルステーブルにおける各種パルスＮｏ．の波形を示す図。 ヒータボードとベースプレートとを接着している接着剤の厚みが異なる場合の、温度センサでの検出温度とヒータ列中心部の温度との関係を示すグラフ。 ヒータボードとベースプレート間の接着剤の厚みに応じた、ヘッド温度毎のパルステーブルを示す図。 インクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図。 吐出量変動抑制方法を含む印字方法を実施するためのフローチャート。 インクジェット記録ヘッドの熱伝導特性測定方法を説明するための図。 記録ヘッドに印加するパルスのタイムチャートを示す図。 温度センサとヒータ列中心の温度を示す図である。 インクジェット記録ヘッドの他の構成を模式的に示す平面図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の具体例の一つに過ぎず、本発明の思想に沿うものであれば限定されるものではない。

図１は、本実施例のインクジェット記録装置の構成を示す斜視図である。本実施例のインクジェット記録装置は、インクタンク１とヘッド２が一体化されて搭載されるキャリッジ３を備える。キャリッジ３はガイドレール４に沿って矢印Ａ方向に移動可能である。また、環境温度を検知する温度センサ（不図示）がキャリッジ３等に備え付けられている。記録媒体（不図示）は給紙トレイ５から給紙ローラ（不図示）によって、ヘッド２の吐出口が形成された面（以下、吐出口面と称す。）と対峙する記録開始位置まで給紙される。記録媒体が給紙されると、キャリッジ３が記録媒体上を走査し、走査の際にヘッド２の各吐出口から記録媒体に対してインク滴が吐出される。キャリッジ３が記録媒体の一方端から他方端まで移動すると、記録媒体は搬送ローラ（不図示）によって、キャリッジの走査方向に垂直な方向に所定量だけ搬送される。このように、記録動作と紙送り動作とを交互に繰り返すことによって、記録媒体全体に画像が形成される。

本実施例で用いたヘッド２の構成を図２（ａ）に模式的に平面図で示す。ヘッド２には吐出口及びヒータが複数作り込まれているシリコンからなる基板６（以下、ヒータボードと記す）が１つ乃至複数備え付けられている。図２（ａ）ではブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、の４色のインクを吐出するヒータボードが配置されている場合について示している。

以下、便宜的に１つのヒータボードが記録ヘッド２に設けられている例を用いて説明する。

図２（ｂ）はヒータボードの構成を模式的に示す平面図である。一般的な半導体プロセスで製造されたＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体素子が設けられたシリコン基板（ヒータボード）６上の大部分には複数の吐出口７及び各吐出口に対応する電気熱変換体であるヒータ（不図示）が配設され、ヒータボード６の長手方向両端の各々の近傍には、ヒータボード６上の温度を検知するための温度検知手段である温度センサ９が配置されている。本実施例では温度センサはダイオードとし、ヒータボード内に２つの温度センサを備える例を示している。上記したように、一般的な熱インクジェット記録方式の場合、高密度に吐出口及びヒータをヒータボード上に作り込んでいるため、温度センサとして使用されるダイオードをヒータ列中に、それぞれのヒータに対応するように配置することが困難である。よって、一般的な記録ヘッドでは、図２（ｂ）に示したように、温度センサ９はヒータボードの長手方向両端の各々の近傍に配置されている。

図２（ｃ）に記録ヘッドの概略断面図を示す。図２（ｃ）は、図２（ｂ）中Ａ−Ａ’線で示された部分の断面図である。ヒータボード２上に各ヒータ８が、各吐出口７のほぼ直下に配置され、インク１０を各吐出口７から吐出する構成となっている。インク１０の吐出の原理は、ヒータ８に所定の熱エネルギー量を与えてインク１０を膜沸騰させることで気泡１２を発生させ、その発泡圧力を利用してインク１０をインク滴１１として吐出させるというものである。また、本実施例で用いたヘッドのヒータボード及びその土台となるアルミナ等からなる支持部材（以下、ベースプレートとも称する）１３は、接着剤１４で接合されている。ヒータボード６で生じた熱をベースプレート１３に逃がすことで、ヒータボード６の温度が極端に高くなることを防止している。接着剤１４としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性を有する樹脂材料を用いることができる。

以下に、本発明の特徴に関する吐出量変動抑制方法に関して詳しく説明する。上記したように、ヒータ抵抗がばらつくとインクの吐出量がばらつくが、以下本発明の論点を明確にするために、ヒータ抵抗値は、ほぼ設計値通りで作製されている場合について説明する。

まず、吐出量変動の抑制方法に関して説明する。

上記したように、インクの吐出量に影響を与えるのはヒータ近傍の温度であるが、一般的な記録ヘッドでは、温度センサはヒータボード中の特定の部分にしか配置されていないため、各ヒータ部近傍の温度分布を直接測定することはできない。しかしながら、ヘッド構造および印字条件が決定すれば、温度センサで検出した温度からヒータ列内での温度分布を予測することができる。したがって、温度センサで温度を検出し、この温度を基にパルス（ヒータの駆動パルス）を切り替えることにより吐出量の変動を抑えることができる。

印字条件により、温度センサで計測された温度と、ヒータ列内での温度とは異なるが、所望の印字方法で決定された印字において濃度むらが目立たなくなるように、温度センサで検出されたヘッド温度とパルスとの関係（パルステーブル）は決定される。なおこのとき、１つの温度センサで測定される温度のみならず、ヒータボード内に存在する複数の温度センサで測定される温度を平均した値をもとに、パルステーブルを決定しても良い。

図３（ａ）に、記録ヘッドの吐出量とヘッド温度との関係を示す。図３（ｂ）に、図３（ａ）中のヘッド温度範囲とパルスＮｏ．との対応関係を示す。図３（ｃ）に、各パルスＮｏ．と、それに対応するパルスの様子を示す。該パルスは、パルス波形、パルス幅、及び電圧という条件を基に形成される。図３（ａ）中、パルスＮｏ．で示した番号は、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に示した番号に対応する。

図３（ａ）に示したように、パルス毎に吐出量とヘッド温度の関係が異なるが、いずれのパルスにおいてもヘッド温度が上昇すると吐出量が増加する。また同一ヘッド温度で比較した場合、パルスＮｏ．が大きくなるほど吐出量が小さくなる。

したがって、ヘッド昇温に伴う吐出量変化を抑制するために、たとえば図３（ｂ）に示したようなパルステーブルにしたがって、温度が変化する毎にパルスを切り替えれば良い。

このようにすることにより、図３（ａ）に示したように、記録ヘッドの温度に応じて、吐出量の振れ幅が、画像上問題とならないΔＶｄ以内となるように吐出量をコントロールすることが可能になる。

図３（ｃ）は、パルスＮｏ．に対応するパルスを図示したものである。プレパルスＰ１の幅を変え、それに合わせてメインパルスＰ３の幅も変えることによって、吐出量をコントロールすることができる。

このように、ヒータボード中に設けられた温度センサの温度に基づいて、吐出量補正が行えるのは、温度センサの検出温度から、ヒータ列中の温度が予測可能であるからである。

しかしながら、ヒータボードとベースプレートの接続状態が異なると、温度センサで検出した温度がほぼ同一であるにもかかわらず、ヒータ列内での温度分布が異なり、したがって良好に吐出量変動を抑制できない場合がある。

図４に本実施例での記録ヘッドで、接着剤の厚さが設計のセンター値である１０μｍの場合と、５μｍ、および１５μｍと変化した場合の、温度センサでの検出温度と、ヒータ列中心部での温度との相関関係を示す。ヒータ列中心部の温度は、赤外線サーモグラフィにより測定した温度である。

本実施例では、吐出量は５ｐｌ、１つの吐出口列での吐出口数は６４０、吐出口列は２列、駆動周波数は３０ｋＨｚ、ヒータに印加する電圧は２４Ｖ、パルス幅（プレパルスとメインパルスの合計）は１μｓとした。

図４に示したように、接着剤の厚さが異なる、すなわち記録ヘッドの熱伝導特性が異なると、温度センサでの検出温度と、ヒータ列中心部での温度との相関関係が異なることがわかる。たとえば、ヒータ列中心部温度が５２℃の時、温度センサで検出される温度は、接着剤厚さが５μｓ、１０μｓ、１５μｓの場合、順に約３２℃、約３３℃、約３７℃となる。

ヒータ数が少なくヒータボードのサイズ（基板外形寸法）が小さいヘッドでは、ヒータボードとベースプレートとを接着している接着剤の厚みを比較的均一にしやすいが、特にヒータ数が多くヒータボードサイズが大きいヘッドでは、ヒータボードとベースプレート間の接着剤厚みの、広範囲の制御が難しいので、接着剤厚みの均一性を実現することが困難となる。

以下、この理由を具体的に説明する。

図１０は、ヒータボードと、ヒータボードが接続されている部材との接続状態が変化したときの温度センサで検出される温度と、ヒータ列中心部の温度を示している。ヒータボードと、ヒータボードが接続される部材とが接着剤で接続されている場合、接着剤の厚さが変化すると、記録ヘッドのこれら部材間の熱伝導特性が変化する。

具体的には接着剤の厚さが厚くなるとこれら部材間の熱抵抗は大きくなり、接着剤の厚さが薄くなると熱抵抗は小さくなる。図１０には接着剤の厚さが５μｍ、１０μｍ、１５μｍの場合について、温度センサとヒータ列中心部での温度を示している。図１０では、吐出量５ｐｌのヘッドで、吐出口数１２８０、駆動周波数３０ｋＨｚ、ヒータに印加する電圧（駆動電圧）は２４Ｖ、パルス幅１μｓで全吐出口から１秒間連続で吐出を行った場合の温度変化を示している。ヒータ列中心部の温度は、赤外線サーモグラフィにより測定した温度である。接着剤の厚さが厚いほど、図１０に示したように、温度センサで検出された温度も、ヒータ列中心部での温度も、接着剤の厚さが薄い場合と比較して高くなる。

印字に伴う記録ヘッド昇温による吐出量の変化を予測するため、温度センサで検出された温度を元に、パルスを変化させている。また、上記したように、吐出量に影響する温度はヒータ近傍の温度である。ヘッド構造および印字条件が決定していれば、所望の印字条件での温度センサで検出した温度から、ヒータ近傍の温度を予測できる。

ところが、同一の条件で製造したヘッドにおいても、上記したように接着剤の厚さがばらつき、記録ヘッド毎に熱伝導特性が変化した場合、温度センサで検出した温度と、ヒータ列中心部での温度との相関関係が変化する。そのため、同一条件で製造した記録ヘッドの熱伝導特性がばらついた場合、良好な吐出量補正ができない。図１０に示したように、例えば温度センサで検出された温度が３６℃であった場合、接着剤の厚さが５μｍ、１０μｍ、１５μｍであるそれぞれのヘッドで、ヒータ列中心部の温度は順に約５７℃、約５４℃、約５１℃と異なる。すなわち製造時に接着剤の厚さがばらつくと、温度センサに基づいた吐出量補正を行ってもヒータ列中央部の温度が異なるため、吐出量も異なることになる。つまり温度センサの情報だけでは十分な吐出量変動の抑制ができないことになる。

つまり、接着剤の厚さが１０μｍであると仮定してヒータ列中心部の温度が約５４℃として決定した、記録ヘッドの温度とパルスの関係（パルステーブル）を用いて記録動作を行った場合、接着剤の厚さが１０μｍ以上となっているヘッドでは予想温度より高く、接着剤の１０μｍ以下となっているヘッドでは予想温度よりも低くなる。したがって、接着剤の厚さが比較的厚いヘッドでは、当初目的とした吐出量より吐出量が多くなり、接着剤の厚さが比較的薄いヘッドでは当初目的とした吐出量より吐出量が少なくなる。このようにヘッドの製造ばらつきにより、当初目的とした吐出量変動補正が良好に行えなくなる。

これは、ヒータボードに用いられるシリコン基板やベースプレートに用いられるアルミナの支持部材に比べ、接着剤の熱伝導率が低いため起きる現象である。接着剤の厚みが厚くなるにつれシリコン基板の電気熱変換素子で発生する熱を効率的にベースプレートに逃がすことができないため、このように温度センサで検出される温度に違いがでることになる。具体的な熱伝導率の値としては、シリコン基板は約１５０W/（ｍ・K）、アルミナは約２５Ｗ/（ｍ・Ｋ）、エポキシ系樹脂は約０．３W/（ｍ・K）となっている。ここからも接着剤の熱伝導率がシリコン基板やアルミナに比べると著しく低いため熱を伝えにくいことが分かる。

そこで本発明では記録ヘッドの状態毎に対応した駆動条件(パルス)を決定するためのパルステーブルを有している。そのためヘッドの製造ばらつきが生じていたとしても、記録ヘッドの熱伝導特性によって、駆動条件に対応した温度区分を切り替えることで吐出量変動補正を良好に行うことができる。具体的には図４で示したように、上記した接着剤の厚さが異なる、すなわち記録ヘッドの熱伝導特性が異なると、温度センサでの検出温度と、ヒータ列中心部での温度との相関関係が異なるが、これら相関関係がわかっているので、ヒータ列中心部の温度がほぼ同一になるように、記録ヘッドの熱伝導特性毎に、パルスの切り替えのための温度区分を変更する。

本実施例のパルステーブルを図５に示す。図５に示したように、テーブルにはヘッドの熱伝導特性毎すなわち接着剤の厚さ毎に、駆動条件を決定するための温度区分が定められている。このパルステーブルは、インクジェット記録装置の記憶装置（ROM）２２に記憶されている。図５には接着剤の厚さを３種類の段階（ランク）に分類した場合について示した。接着剤の厚さが７．５μｍ未満の場合は、図５中温度Ａで示された温度で、ヘッドの接着剤の厚さが７．５μｍ以上１２．５μｍ未満の場合は、図５中温度Ｂで示された温度で、接着剤の厚さが１２．５μｍ以上の場合は、図５中温度Ｃ示された温度で、吐出駆動のパルスを切り替える。

このように、パルスの切り替えのための温度区分を、Ａ、Ｂ、Ｃの３段階にすることで、接着剤の厚さが変化し、温度センサで検出した温度とヒータ列中の温度との関係が変化した場合においても、各パルスＮｏ．でのヒータ列中の温度をほぼ同一にすることができ、良好にヘッド昇温に伴う吐出量変動を抑制することができる。

図６は、本実施例の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。

記録ヘッド２は、該記録ヘッドの温度を検出する為の温度センサ９を搭載している。このような記録ヘッド２を駆動するインクジェット記録装置は、記録ヘッド２を搭載するキャリッジ３を動かすためのＣＲモータ１５、記録媒体の搬送を行うためのＬＦモータ１６、記録媒体に記録する記録データ等に応じて記録ヘッド２の所望のヒータを駆動するためのヘッドドライバ１７、ＣＲモータ１５を動かすためのドライバ１８、ＬＦモータ１６を動かすためのドライバ１９などを備える。さらに、これらのドライバを制御する制御部２０も備えられており、制御部２０は、ＣＰＵ２１と、プログラムや、制御に必要なデータを格納するＲＯＭ２２と、制御に必要なデータを保存するＲＡＭ２３とを含んでいる。ＲＯＭ２２は、書き込み可能な機能を備えている。

図７に本発明に係る吐出量変動抑制方法を実施するためのフローチャートを示す。ここではヘッドの製造ばらつきにより、熱伝導特性のランクを３段階に分類する場合について述べる。

図７を参照すると、まず、記録ヘッドの熱伝導特性のランクを測定するか判断する（ステップＳ１）。ランクの測定を行う場合はステップＳ２へ、行わない場合はステップＳ７へ進む。本インクジェット記録装置の記憶装置（ＲＯＭ）に、記録ヘッドのランクデータが無い場合、記録ヘッドを交換した場合、およびユーザが指定した場合、等に、熱伝導特性のランクを測定する。

本例のインクジェット記録装置に搭載した記録ヘッド２の、インク充填状態が正常状態になっている記録開始時点において、ヒータ８に所定の電気エネルギーのパルスを所定時間印加（ステップＳ２）してヒータ８を発熱させ、温度センサ９の初期温度、および温度変化（ｄＴ）を測定する（ステップＳ３）。このｄＴの値が第一の閾値ｄＴＡ未満の場合は、記録ヘッドのランクはＡとなる（ステップＳ４）。ｄＴの値が第一の閾値ｄＴＡ以上である場合は、このｄＴの値を第二の閾値ｄＴＢと比較し、ｄＴＢの値未満であるときは、記録ヘッドのランクはＢとなり、ｄＴの値がｄＴＢの値以上である場合は、記録ヘッドのランクはＣとなる（ステップＳ５）。こうして得られたランク情報は、記録ヘッド中の記憶装置（ＲＯＭ）に保持される（ステップＳ６）。

なお、接着剤の厚さが既知であるヘッド（接着剤厚さが７．５μｍ、および１２．５μｍ）を用い、予めこれらのヘッドについて、ランクを決定する際にヒータに印加する、所定の電気エネルギーのパルスを所定時間印加してヘッド温度変化を測定し、このときの各測定値を上記の閾値ｄＴＡおよびｄＴＢとする。

ここで、図８を用いて、上記した温度変化（ｄＴ）を求める際の具体的な方法を説明する。つまり、記録ヘッド個体毎の熱伝導特性に関する情報を検知する方法を述べる。

図８では、１つの吐出口列での吐出口数は６４０、吐出口列は２列、駆動周波数は３０ｋＨｚ、ヒータに印加する電圧は２４Ｖ、パルス幅（プレパルスとメインパルスの合計）は０．３μｓで、全ヒータを０．５秒間駆動したときの、ヘッドの温度変化を示している。ここでは、パルスを０．５秒間印加したときの、ヘッドの温度変化をｄＴと定義する。

図８では、熱伝導特性を測定する対象のヘッド（検査ヘッド）と、接着剤厚さが既知であるヘッドとの温度変化を示してある。上記したように、接着剤厚さが厚いほど、同一電気エネルギーのパルスを印加した際温度センサで検出された温度は上昇する。接着剤の厚さが７．５μｍのヘッドでの０．５秒後の温度変化をｄＴＡ、接着剤の厚さが１２．５μｍのヘッドでの０．５秒後の温度変化をｄＴＢとした場合、検知したｄＴと、閾値ｄＴＡおよびｄＴＢを比較すれば、検査ヘッドの接着剤厚さが、７．５μｍ未満か、７．５μｍ以上１２．５μｍ未満か、１２．５μｍ以上か判断することができる。図８では、検査ヘッドの接着剤厚さが７．５μｍ以上１２．５μｍ未満の場合について示した。

吐出口径のばらつき等での吐出量ばらつきの影響をｄＴの測定値が受けないようにするために、ヒータに印加する所定の電気エネルギーはインクの吐出が起こらない大きさが好ましい。上記した、図８で示した温度変化を生じさせるために設定したパルス幅０．３μｓは、インクの吐出が起こらないパルス条件である。また、ｄＴを測定開始するときのヘッド温度、すなわち温度センサ９の初期温度によってもｄＴの値は異なるので、閾値ｄＴＡ、ｄＴＢについては、複数の初期温度に対する値があらかじめ、記憶装置（ＲＯＭ）等に保持されている。

このように、上記ステップＳ１ないしステップＳ５が、本発明で検知すべき記録ヘッドの熱伝導特性が、どのランクであるか調べる方法である。

次に、印字のステップに移る。図７に示すように、まず、ヘッド温度を検出するタイミングかどうか調べる（ステップＳ７）。ヘッド温度を検出するタイミングは、たとえばキャリッジ３が記録媒体上を走査し印字を行う前や、キャリッジが記録媒体の一方端から他方端まで移動した後に設定される。温度検出タイミングであれば温度センサ９の検出温度を測定する（ステップＳ８）。制御部９のＣＰＵ２１は、温度センサ９で測定された温度と、ステップＳ６で保持した記録ヘッドのランクとをもとに、熱伝導特性毎に、駆動条件を決定するための温度区分が決められたパルステーブルを参照して、ヒータの駆動条件を選択し決定する。さらにＣＰＵ２１は、決定された駆動条件をヘッドドライバ１７に出力する（ステップＳ９）。次に、決定したパルスを用いて記録ヘッド２が印字を行う（ステップＳ１０）。次に、印字終了かどうか判断する（ステップＳ１１）。

以上説明したように、本発明では、記録ヘッド個体毎に熱伝導特性が異なっている場合においても、あらかじめ記憶装置（ＲＯＭ２２）に記憶されているパルステーブルをもとに良好にヘッド昇温に伴う吐出量変動を抑制することができる。なお、本実施例では、記録ヘッドのランクを３段階（図５中のＡ、Ｂ、Ｃの温度区分）に分けた場合について説明したが、区分するランクの数はこれに限られるわけではなく、複数であればランクの数はいくつでも良い。また、本実施例では、記録ヘッド個体毎の熱伝導特性が異なる場合、熱伝導特性に関するランク毎に、パルスの切り替えのための温度区分を変更する場合について説明したが、パルスの切り替えのための温度区分は一つで、一の温度区分の各温度範囲に対応する、パルスを記録ヘッドの熱伝導特性毎に変更しても良い。

なお１つのベースプレート１３上に、記録ヘッドに複数の種類の独立したヒータボードのそれぞれが接着剤で接続されている記録ヘッド２の場合には、それぞれのヒータボードにおいて駆動制御を行うことで、それぞれの吐出量制御を行うことができる。

ここまで、インクジェット記録装置が、ヘッド毎の熱伝導特性を検知する機能を持つ場合について説明した。しかし、上記した、記録ヘッドのランクの選定は、インクジェット記録装置に装着される前に、ランクを決定するための専用装置でランク決定し、その結果を記録ヘッドに設けられているＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置に記録しても良い。この場合、ランクを決定するための専用装置においても、上述のようなで手法と同様な作業を行うことで、記録ヘッドのランクを決定することができる。

この場合、インクジェット記録装置は、印字開始前に、記録ヘッドに設けられている記憶装置に記憶した該ヘッドの熱伝導特性に関する情報を読み取り、この情報と、温度センサ９で検出されたヘッド温度とをもとに、熱伝導特性毎に駆動条件を決定するための温度区分が決められたパルステーブルを参照して、駆動条件が決定される。

また本発明は、複数のヒータボードを１つのベースプレート上に配置して、同じ種類のインクを複数のヒータボードを用いて記録するような記録動作を行うインクジェット記録ヘッドにも適用可能である。

この構成について例を用いて説明する。

図１１はこのような構成のインクジェット記録ヘッドを示す模式図である。1種類のインクを４つのヒータボードを用いて記録する例を示している。

図１１に示す記録ヘッドは、ヒータが配列された配列方向に沿って、４つのヒータボード６が連続するように配置することにより、広い印字幅で記録動作を行うことができる。具体的には、１つのベースプレート１３の上に、それぞれのヒータボード６が、それぞれ接着剤１４で接着されて設けられている。さらにこのようなベースプレート１３を配列方向と直交する方向に列をなすように４列（１３ａ,１３ｂ,１３ｃ,１３ｄ）設けることで、４種類のインク（例えばＢｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）を吐出することができる記録ヘッド２が形成されている。

複数のヒータボード６をベースプレート１３の上に配置した場合、ヒータボード６毎に接着剤の厚みが異なり熱伝導特性に違いが生じる可能性がある。同じヒータボードであっても、ヒータボード６毎に吐出されるインクの吐出量が変化してしまう場合がある。その結果、それぞれのヒータボードのノズル列の幅に相当する幅で、印字物の濃度が変化して画像のムラが発生してしまう可能性がある。

そのため、夫々のヒータボード６に設けられた温度センサ９で検出されたヘッド温度と、夫々のヒータボード６とベースプレート１３との接着剤の厚み等による熱伝導特性のランクと、をもとにパルステーブルを参照して夫々のヒータボード６において駆動条件を決定することで、ヒータボード間のインク吐出量のばらつきを低減することができる。これにより、図１１のような構成であっても画像のムラを低減できる制御を行うことができる。この構成においても接着剤の厚みによる熱伝導特性のランクは、温度センサ９を用いて決定することもできるし、あらかじめ他の装置で決定しておくこともできる。また図１１では、１つのベースプレートに１種類のインクに用いるヒータボード６を複数配置した構成を示したが、１つのベースプレート１３に、それぞれが異なる種類のインクを吐出する複数のヒータボード６を配置して同様に制御しても良い。

２ 記録ヘッド
６ 基板（ヒータボード）
８ ヒータ
９ 温度センサ
１０ インク
１１ インク滴
１３ ベースプレート
１４ 接着剤
１７ ヘッドドライバ
２０ 制御部
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ

Claims (11)

1. インクを吐出することによって記録動作を行うインクジェット記録装置であって、
   インクを吐出するための熱エネルギーを発生する電気熱変換体を有する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドの温度を検知するための温度検知手段と、
   予め検知しておいた前記記録ヘッドの熱伝導特性に関するランクと、前記温度検知手段によって検知された前記記録ヘッドの温度とに応じた、前記電気熱変換体を駆動する駆動条件を前記記録ヘッドに出力する制御手段と、
   を有するインクジェット記録装置。
2. 複数のランク毎の、前記記録ヘッドの温度に対応した前記電気熱変換体の駆動条件を記憶している記憶手段をさらに有し、
   前記制御手段は、予め検知しておいた前記ランク、かつ、前記温度検知手段で測定された前記記録ヘッドの温度をもとに、前記記憶手段から前記電気熱変換体の駆動条件を読み出し、読み出された前記駆動条件を前記記録ヘッドに出力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. 前記駆動条件は、前記電気熱変換体に印加される電圧の駆動パルスを成すパルス波形とパルス幅とで決定され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。
4. 前記ランクは、記録動作とは別のタイミングで、前記電気熱変換体に所定の熱エネルギー量を発生させ、これに伴う前記記録ヘッドの温度変化を前記温度検知手段で測定した結果に基づいて決定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記記録ヘッドは、
   前記電気熱変換体を備えた基板と、
   前記基板を支持する支持部材と、
   前記基板と前記支持部材とを接合する接着剤と、を有して設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記接着剤の厚さは、製造時に記録ヘッド毎に変動することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記接着剤の熱伝導率は、前記基板および前記支持部材よりも低いことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. インクを吐出するために用いられる電気熱変換体を備える記録ヘッドと、該記録ヘッドの温度を測定する温度検知手段と、を備えるインクジェット記録装置のインクジェット記録方法であって、
   前記記録ヘッドの熱伝導特性を測定して前記記録ヘッドのランクを決定する工程と、
   前記記録ヘッドの、記録動作時の温度を前記温度検知手段で測定する工程と、
   前記ランクと前記温度検知手段で測定された前記記録ヘッドの温度とから、記録動作時の前記電気熱変換体の駆動条件を決定する工程と、
   を有するインクジェット記録方法。
9. 前記駆動条件を決定する工程は、
   複数のランク毎の、前記記録ヘッドの温度によって選択される、前記電気熱変換体の駆動条件を記憶している記憶手段から、前記記録ヘッドのランク、かつ、前記温度検知手段で測定された前記記録ヘッドの温度とから、前記電気熱変換体の駆動条件を読み出す工程と、
   読み出された前記駆動条件を前記記録ヘッドに出力する出力工程と、を有す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方法。
10. 前記記録ヘッドのランクを決定する工程は、
    前記電気熱変換体で所定の熱エネルギー量を発生させる発熱工程と、
    前記発熱ステップの際の前記記録ヘッドの温度を前記温度検知手段で測定する測定工程と、
    前記所定の熱エネルギー量と、前記測定ステップで測定された前記記録ヘッドの温度とから、前記記録ヘッドのランクを決定する決定工程と、
    からなることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のインクジェット記録方法。
11. 前記記録ヘッドのランクを決定する工程は、前記記録動作を行うタイミングとは異なるタイミングで行うことを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。

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