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JPH0839807A - インクジェットプリント方法および装置 - Google Patents

インクジェットプリント方法および装置

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Publication number
JPH0839807A
JPH0839807A JP6179135A JP17913594A JPH0839807A JP H0839807 A JPH0839807 A JP H0839807A JP 6179135 A JP6179135 A JP 6179135A JP 17913594 A JP17913594 A JP 17913594A JP H0839807 A JPH0839807 A JP H0839807A
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JP
Japan
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temperature
head
deviation
pulse
ink
Prior art date
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Pending
Application number
JP6179135A
Other languages
English (en)
Inventor
Junji Shimoda
準二 下田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP6179135A priority Critical patent/JPH0839807A/ja
Priority to DE69527007T priority patent/DE69527007T2/de
Priority to EP95305255A priority patent/EP0694392B1/en
Priority to US08/508,305 priority patent/US5838340A/en
Publication of JPH0839807A publication Critical patent/JPH0839807A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な画像品質が得られ、ヘッドの破損のお
それなく信頼性を高める。 【構成】 環境温度に基づき吐出が最も安定するヘッド
１０５の目標温度を設定し、該目標温度と実際のヘッド
温度との偏差を求める。そして、偏差の大きさに対応さ
せて吐出用熱エネルギーを付与する駆動信号の適正値を
求める。偏差が正のとき駆動信号はプレヒートパルスと
インターバルを介してメインヒートパルスとを有し、こ
れらのパルス幅またはインターバルが適正に設定され
る。偏差が負のとき駆動信号はメインヒートパルスのみ
であり、偏差の絶対値が大のときはそのパルス幅が小さ
くされる。このとき、駆動周波数が低減されたり、走査
方向両端位置での休止時間が延長される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギーを利用し
て被記録媒体に複数の吐出口から画像情報に応じて液滴
を吐出し、印字または画像を形成するインクジェットプ
リント方法およびインクジェットプリント装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、かかるインクジェットプリント方
法および装置においては、熱エネルギーを発生する複数
の発熱体を備えたインクジェットプリントヘッドを用い
て、被記録媒体に複数の吐出口から画像情報に応じて液
滴を吐出することで、画像を形成している。そして、プ
リントヘッドの温度を測定、または予測することにより
プリントヘッドの温度に応じ発熱体への駆動信号の最適
値を設定するようにしている。
【０００３】このインクジェットプリントヘッドの温度
を予測する手段としては、特開平５−６４８９０号に開
示されている。これはヘッド温度検出センサ等を備える
ことなく、ヘッドの環境温度センサおよび、印字履歴か
らヘッド温度を演算推定する方法である。また、この特
開平５−６４８９０号においては、駆動信号がプレヒー
トパルスとメインヒートパルスとを有し、温度による吐
出量の変動を抑制するために、プレヒートパルスのパル
ス幅を推定温度に基づいて変動するようにしている。
【０００４】また、特開平４−２５００５７号において
は、記録に使用する吐出口の位置、数に応じて駆動パル
ス幅を制御することで、吐出量の変動を抑制する技術が
開示されている。
【０００５】さらに、特開平３−２７７５５３号におい
ては、同時に駆動される一群の記録素子毎の駆動条件を
変更することで、一群の記録素子毎の吐出量を均一化す
る方法が開示されている。
【０００６】なお、本明細書で用いる印字および記録と
は用紙等への印字のみに限らず、布等への画像、模様等
のプリントを含む意味で用いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術においては、高密度画像の連続印字時等にプリ
ントヘッドが昇温した際、プリントヘッド温度が高いこ
とによる画像不良、すなわち、ミスト、サテライト等の
増加、またプリントヘッド内の泡溜りによる不吐出など
の欠点が発生し、さらに極端な場合ではプリントヘッド
の過剰な昇温に起因し、プリントヘッドが破壊するおそ
れがあった。
【０００８】これらの欠点は、従来技術では、高温時に
おけるプリントヘッドへの入力エネルギーを制限し、プ
リントヘッドの昇温をできるだけ避けるように駆動条件
の最適化が為されていなかったことに起因するものと思
われる。
【０００９】本発明の目的は、上記問題点を解決し、高
密度画像の連続印字時または環境温度が高い場合におい
ても、良好な画像品質が得られ、さらにプリントヘッド
の破損のおそれのない、信頼性の高いインクジェットプ
リント方法、および装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明方法の一形態は、吐出口を備えるインクジェ
ットプリントヘッドから熱エネルギーを利用して液滴を
吐出させ、被記録媒体にプリントを行うインクジェット
プリント方法において、前記インクジェットプリントヘ
ッドからの吐出が最も安定する目標温度を環境温度に基
づいて設定し、該設定された目標温度と前記ヘッドの実
際の温度との偏差を求め、該偏差の大きさに対応させて
前記ヘッドが前記目標温度に到達するよう少なくとも前
記熱エネルギーを付与する駆動信号の適正値を求め、こ
れによりエネルギー付与を制御するようにしたことを特
徴とする。
【００１１】また、本発明装置の一形態は、熱エネルギ
ーを利用して吐出口から液滴を吐出し被記録媒体にプリ
ントを行うインクジェットプリントヘッドを備えたイン
クジェットプリント装置において、前記インクジェット
プリントヘッドからの吐出が最も安定する目標温度を環
境温度に基づいて設定する目標温度設定手段と、前記イ
ンクジェットプリントヘッドの温度を検出するヘッド温
度検出手段と、前記目標温度設定手段による設定目標温
度と前記ヘッド温度検出手段による検出温度との偏差に
応じ前記ヘッドが前記目標温度に到達するよう前記熱エ
ネルギーを付与する駆動信号の適正値を設定する駆動信
号設定手段と、該駆動信号設定手段により設定された駆
動信号に基づき前記インクジェットプリントヘッドを駆
動制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】ここで、前記インクジェットプリントヘッ
ドは加熱用のヒータを備え、前記目標温度と前記ヘッド
の実際温度との偏差が正で所定値を越えるときには、前
記加熱用ヒータによって所定時間前記ヘッドを加熱する
ことを特徴とする。
【００１３】さらに、前記駆動信号は、前記インクに発
泡現象を生じさせない熱エネルギー量を付与するプレヒ
ートパルスと、該プレヒートパルスとの間に所定のイン
ターバルを有し前記インクに発泡現象を生じさせ吐出口
から液滴を吐出させる熱エネルギー量を付与するメイン
ヒートパルスとを有していることを特徴とする。
【００１４】なお、前記偏差が正のときには、前記プレ
ヒートパルスとメインヒートパルスとはそれぞれ一定幅
の所定値であり、前記インターバルが偏差の増大に対応
して拡大されていることを特徴とする。
【００１５】また、前記偏差が負のときには、前記駆動
信号はメインヒートパルスのみであり、前記メインヒー
トパルスの幅が偏差の絶対値の増大に対応して減少する
ことを特徴とする。
【００１６】さらに、前記偏差の絶対値がより大きいと
きには、さらに前記メインヒートパルスの駆動周波数を
低くすることを特徴とする。
【００１７】なお、前記偏差が負であり、その絶対値が
より大きいときには、ヘッドの走査方向両端部における
休止時間を延長することを特徴とする。
【００１８】
【作用】本発明によれば、インクジェットプリントヘッ
ドからの吐出が最も安定する目標温度が環境温度に基づ
いて設定される。そして、実際のヘッド温度がこの目標
温度に到達するように制御が行われる。
【００１９】本発明の一形態では、目標温度と実際のヘ
ッド温度との偏差に基づいて、ヘッドに熱エネルギーを
付与する駆動信号の適正値が求められ、これにより制御
される。
【００２０】また、他の形態では、偏差が正の所定値よ
りも大きい（実際のヘッド温度が目標温度よりかなり低
い）ときには、ヘッドに設けられた加熱用ヒータが用い
られ、速やかなヘッドの昇温が図られる。
【００２１】さらに、偏差が正の所定値よりも小さいと
きは、駆動信号のプレヒートパルスおよびメインヒート
パルスのパルス幅またはインターバルが適正に定めら
れ、ヘッドの自己昇温によるゆるやかな昇温が図られ
る。
【００２２】また、偏差が負のときには、駆動信号はメ
インヒートパルスのみとなり、偏差の絶対値の増大に対
応してパルス幅が減少されるので、ヘッドの過剰な昇温
が防止される。
【００２３】さらに、偏差が負の場合でより大きいとき
にはメインヒートパルスの駆動周波数が低下されること
により、および本発明のさらに他の形態では走査方向両
端部での休止時間が延長されることにより、平均してエ
ネルギー付与量が低下されるのでヘッドの昇温が防止さ
れる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明が適用されるインクジェットプ
リント装置の一実施例について、図面を参照して詳細に
説明する。
【００２５】図１は、本発明が適用されるインクジェッ
ト記録装置ＩＪＲＡの一例を示す外観図である。図にお
いて、駆動モータ１３の正逆回転に連動して駆動力伝達
ギア１１，９を介して回転するリードスクリュウ５の螺
旋溝４に対して係合するキャリッジＨＣは、ピン（不図
示）を有し、矢印ａ，ｂの走査方向にガイド軸３に沿っ
て往復移動される。このキャリッジＨＣには、プリント
ヘッドＰＨを含むインクジェットカートリッジＩＪＣが
搭載されている。２は紙押え板であり、キャリッジ移動
方向にわたって紙をプラテン１に対して押圧する。７，
８はフォトカプラで、キャリッジＨＣのレバー６のこの
域での存在を確認して、主走査モータ１３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である。１
６は記録ヘッドＰＨの全面をキャップするキャップ部材
２２の支持部材、１５はこのキャップ内を吸引する吸引
手段でキャップ内開口２３を介して記録ヘッドの吸引回
復を行う。１７はワイピング用のクリーニングブレード
で、１９はこのブレードを前後方向に移動可能にする移
動部材であり、本体支持板１８にこれらは支持されてい
る。ブレードは、この形態でなく周知のクリーニングブ
レードが本例に適用できることはいうまでもない。
【００２６】また、２１は、吸引回復の吸引を開始する
ためのレバーで、キャリッジＨＣと係合するカム２０の
移動に伴って移動し、駆動モータ１３からの駆動力がク
ラッチ１０の切換等の公知の伝達手段を介して制御され
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ウ５の作用によってそそれら
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プリントヘッド
ＰＨ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、インクジェット記録装置本体
ＩＪＲＡに載置されているキャリッジＨＣの位置決め手
段、およ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。なお、２５は必要に応じて設けられる装置内温度検
出用の機内温度センサである。
【００２９】図２は、本発明によるインクジェット記録
装置の電気的な制御回路を説明するためのブロック図で
ある。図において１０１はＣＰＵ、１０２はＣＰＵ１０
１が実行する制御プログラムを収納するプログラムＲＯ
Ｍ、１０３は各種データを保存しておくＥＥＰＲＯＭで
ある。その他、前述のプリントヘッド搬送のための主走
査モーター１３、ワイピングの動作のためのソレノイ
ド、紙幅検知のためのセンサ、記録紙搬送のための副走
査モーター等が図中に表記したようにＣＰＵに接続され
動作する。
【００３０】１０５はプリントヘッドＰＨであり、プリ
ントヘッド１０５内には、記録液滴を形成するためのエ
ネルギー発生体である吐出用ヒーター１０６、プリント
ヘッド１０５ひいてはその内のインクを加熱するための
加熱用ヒーターであるサブヒーター１０７、プリントヘ
ッド１０５内のインク温度を検出するためのヘッド内温
度センサ１０８が形成され、プリントヘッドとして一体
に構成されている（この詳細については後述する）。１
０９はプリントヘッド１０５に対する記録データの供給
制御を行うゲートアレイ、１１０はヘッドを駆動するヘ
ッドドライバーである。
【００３１】次に、本発明が適用可能なプリントヘッド
１０５の一構成例を図３および図４に基づき説明する。
図において、１０６は前述の発熱体としての吐出用ヒー
ターであり駆動パルスの印加により発熱する。３２は、
吐出用ヒーター１０６、さらに吐出用ヒーター１０６へ
の駆動パルスを形成するためのドライバー、シフトレジ
スタ、ラッチ、およびプリントヘッドの温度検出用のダ
イオードセンサー等が半導体製造技術により同一シリコ
ン基板上に構成されているヒーターボードである。３３
はアルミ板の打ち抜きで形成されるベースプレートであ
り、ヒーターボード３２は接着剤３４によりベースプレ
ート３３上に固定されている。３５は内部に複数の液路
を画成する溝３５Ａと吐出口３５Ｂと前記複数の溝３５
Ａと共通に連通する共通液室３５Ｃとが一体的に形成さ
れている天板である。図において、吐出用ヒーター１０
６のサイズは１１５×４０μｍ、液路長３００μｍ、吐
出用ヒーター１０６の先端からヒーターボード３２の端
面までの距離は１０５μｍ、吐出口３５Ｂが形成されて
いる壁の厚みは５７μｍ、吐出口３５Ｂの開口部の断面
積は８８０μｍ2 に設計されている。
【００３２】図４は本実施例で使用しているプリントヘ
ッド１０５のヒータボード３２の模式図を示している。
ヘッドの温度を制御するための温調用（サブ）ヒータ１
０７、インクを吐出させるための吐出用（メイン）ヒー
タ１０６が配された吐出部列１０６Ａ、駆動素子１０６
Ｂおよびヘッド温度検出用のダイオードセンサ１０８が
同図で示されるような位置関係で同一基板上に形成され
ている。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、制御が効率よく行え、さらにヘッド
のコンパクト化、製造工程の簡略化を図ることができ
る。また同図には、ヒータボードがインクが満たされる
領域と、そうでない領域とに分離する天板３５の外周壁
断面３５Ｄの位置関係を示す。この天板の外周壁断面３
５Ａの吐出用ヒータ１０６側が、共通液室３５Ｃとして
機能する。なお、天板の外周壁断面３５Ｄの吐出部列１
０６Ａ上に形成された溝部３５Ａによって、液路が形成
される。
【００３３】プリントヘッド１０５から記録液滴を吐出
して画像を形成する際には、機内温度センサ２５の出力
値と、サブヒーター１０７、吐出用ヒーター１０６の過
去の駆動履歴とからＣＰＵ１０１内に設けられた演算手
段によりプリントヘッド１０５の温度を予測するか、プ
リントヘッド１０５内に設けられたヘッド内温度センサ
１０８の出力値から、プリントヘッド１０５の温度を検
出できる。
【００３４】その検出温度に基づいて、プリントヘッド
１０５を昇温させるサブヒーター１０７、および吐出用
ヒーター１０６の駆動条件が制御される。この駆動方法
の一つとしては、プリントヘッド１０５の温度制御目標
値を定め、プリントヘッド１０５の温度の検出値が前記
温度制御目標値より低く、さらにその偏差の大きい場合
にサブヒーター１０７を用いて目標値近傍まで昇温さ
せ、残りの温度偏差分を吐出用ヒーター１０６への駆動
パルスの制御、すなわち、それぞれのパルス幅および／
またはプレヒートパルスとメインヒートパルスとの間の
インターバルを制御することで吐出量を均一化すること
ができる。これにより、１ライン内、また１ページ内の
吐出量変化を防止することで濃度ムラを低減することが
可能となる。
【００３５】図５は本発明の実施例における吐出用ヒー
ター１０６に印加される駆動信号としての駆動パルスを
示している。
【００３６】図において、Ｖopは駆動電圧、Ｐ１はプレ
ヒートパルスのパルス幅、Ｐ２はインターバルタイム、
Ｐ３はメインヒートパルスのパルス幅である。Ｔ１，Ｔ
２，Ｔ３はＰ１，Ｐ２，Ｐ３を設定するための時点であ
る。駆動電圧Ｖopは吐出用ヒーター１０６の抵抗値、吐
出用ヒーター１０６上に形成された保護膜の膜厚、材
質、インクの溶媒組成を考慮して決定される値である
が、吐出液滴のユラギの一因となる吐出用ヒーター１０
６上のバブル形成直前の発泡核の形成を防止するため
に、通常は駆動制御系の定格電流値に近い高い値が設定
される。駆動パルス幅の変調方法は、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３
の幅で順次パルスを与えるものであり、プレヒートパル
スは吐出用ヒーター１０６近傍の流路３５Ａ内のインク
温度を制御するためのパルスであり、このプレヒートパ
ルスの印加によってインク中に発泡現象が生じないよう
な値に設定されている。
【００３７】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、およびインク流路内のインクの温
度分布を均一化するために設けられる。メインヒートパ
ルスは吐出用ヒーター１０６上にバブルを形成し吐出口
より記録液滴を吐出させるためのものである。
【００３８】一例として、図３に示すように構成されて
いるプリントヘッドでは、駆動電圧Ｖop＝２４ｖ、プレ
ヒートパルス幅Ｐ１＝０．９０５μｓ、インターバルタ
イムＰ２＝１．４８８ｕｓ、メインヒートパルス幅Ｐ３
＝３．０７７μｓを標準的な駆動条件として、１回当り
の吐出量は平均的に８３ｎｇに設計されている。
【００３９】図６はこの標準的な駆動条件を基準とし
て、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の各時間を変更した際の、吐出量
との対応を示している。前述のように、プレヒートパル
スは吐出用ヒーター１０６近傍の流路３５Ａ内のインク
温度を制御するためのパルスであり、パルス幅Ｐ１の増
加にともない吐出量も増大するが、Ｐ１≧２．４μｓの
領域ではプレヒートパルスによる発泡現象が発生するの
で、パルス幅Ｐ１はＰ１＜２．４μｓの範囲内に設定さ
れている。インターバルタイムＰ２はインク流路内のイ
ンクの温度分布を均一化するために設けられるものであ
り、Ｐ２の増加にともない吐出量も増大し、Ｐ２≒５μ
ｓ近傍で飽和点に至る。メインヒートパルスのパルス幅
Ｐ３も同様に、Ｐ３の増加にともない吐出量も増大し、
Ｐ３≒４μｓ近傍で飽和点に至る。
【００４０】一方、プリントヘッド１０５の吐出量を決
定する他の要因としてプリントヘッド１０５内のインク
の温度がある。図７に図３で説明したような構成を持つ
プリントヘッドでの、吐出量の温度依存性を示す。ヘッ
ド温度Ｔｈの増加に対応して吐出量は直線的に増加し、
０．３（ｎｇ／℃）の変化率を示している。
【００４１】以上に説明してきた、吐出量の駆動パルス
依存性、またヘッド温度依存性により、吐出量の制御
と、高温時におけるプリントヘッドへの入力エネルギー
の制限、すなわち、プリントヘッド１０５の昇温の防止
とを行うことができる。上記の構成よりなる記録装置を
用いて記録を行う場合の動作について、図８のフローチ
ャートを参照して説明する。
【００４２】ステップＳ１００で電源がオンされると、
プリントヘッド１０５内のインク温度検出用のダイオー
ドセンサー１０８を用いてヘッド温度Ｔｈを読み取る
（ステップＳ１１０）。このヘッド温度Ｔｈは、電源オ
ン時の初期の機内温度分布が均一であると仮定して、プ
リントヘッドの環境温度Ｔｅとして、装置内のＣＰＵ１
０１に入力される。この際、電源オフから電源オンまで
の時間が短い場合には、過去の印字履歴により、プリン
トヘッド１０５の温度が環境温度より高い状態が起こり
得る。このような状態を防止する為には、前述のように
別途機内温度検出用の温度センサ２５を持つことが望ま
しいが、ここでは便宜上機内温度センサの無い系での実
施例を説明する。機内温度センサ２５を有する場合に
は、このステップＳ１１０において、機内温度センサ２
５の出力値から直接環境温度Ｔｅを設定すればよい。
【００４３】次に、ステップＳ１２０で印字信号が入力
された場合、ステップＳ１３０において表１に示す目標
（駆動）温度テーブルを参照し、現状の環境温度Ｔｅで
最適な駆動が行えるプリントヘッドの印字目標温度
（α）を求める。
【００４４】
【表１】
【００４５】表１において、環境温度により目標温度が
異なる理由は、プリントヘッド１０５のシリコンヒータ
ーボード３２上の温度をある一定値に制御しても、そこ
に流入してくるインクの温度が低く、熱時定数が大きい
ために、結果的にヘッドチップ廻りの系としての平均温
度が低くなってしまうことによる。このため、環境温度
Ｔｅが低くなるほど、ヘッドのシリコンヒーターボード
３２の目標温度を上昇させる必要があるのである。
【００４６】次に、ステップＳ１４０で印字目標温度
（α）と現在の実際のヘッド温度（Ｔｈ）との偏差γ
（＝α−Ｔｈ）を算出する。そして、ステップＳ１５０
でサブヒーターコントロールテーブル（表２）を参照
し、上記偏差（ｒ）を減少させる目的の印字前サブヒー
ター１０７のオン時間（ｔ）を求め、その時間（ｔ）に
従いサブヒーターを通電する（ステップＳ１６０）。な
お、この通電は偏差が正のとき（目標温度（α）が実際
のヘッド温度Ｔｈよりも高いとき）に行われ、その偏差
が大きくなるのに対応して通電時間が長くされている。
これは、印字開始前にヘッドの実際の温度と目標温度と
に偏差がある場合に、まず、サブヒーター１０７でプリ
ントヘッド１０５全体の温度を上げるためである。これ
によりプリントヘッド１０５全体の温度を目標温度にで
きるだけ近づけることができる。
【００４７】
【表２】
【００４８】上記設定時間でサブヒーター１０７をオン
した後、サブヒーターがオフされ、その後、ステップＳ
１７０においてプリントヘッド１０５内のダイオードセ
ンサー１０８にてヘッド温度Ｔｈを読み込み、プリント
ヘッド内温度（インク温度）Ｔｈを測定する。次に、ス
テップＳ１８０で印字目標温度（α）と現状のヘッド温
度（Ｔｈ）との偏差γ（＝α−Ｔｈ）を、再度算出し、
該偏差（γ）に応じた駆動パルス対応表（表３）から印
字開始時の駆動パルス条件を求める（ステップＳ１９
０）。現実の問題として、上述のサブヒーター１０７を
用いても正確に目標温度に近づけることは困難であり、
さらにプリント中における１ラインの中の温度補正をサ
ブヒーター単独で行うことはほぼ困難である。そこで、
この実施例では、目標値と残りの偏差により吐出量を駆
動パルスを変調することで補正している。
【００４９】特に本発明では、電源オン直後の印字開始
時のように、ヘッド温度が低く、印字目標温度（α）と
ヘッド温度（Ｔｈ）との偏差γ（＝α−Ｔｈ）が正の値
の場合には、表３に示すように、プレヒートパルスとメ
インヒートパルスとを有し、Ｐ１またはＰ２の値を増加
させることによって吐出量を上げる手法を用いている
（本実施例ではＰ２の値を増加）。さらに、高密度画像
の連続印字後のような場合で、ヘッド温度が高く、印字
目標温度（α）とヘッド温度（Ｔｈ）との偏差γ（＝α
−Ｔｈ）が負の値の場合には、表３に示す様に、メイン
ヒートパルスのみを有し、このメインヒートパルスのみ
の状態では、メインヒートパルスのパルス幅Ｐ３をヘッ
ドのより高温時（偏差の絶対値がより大きいとき）に小
さくすることでプリントヘッドの温度上昇を抑えるよう
に構成されている。
【００５０】
【表３】
【００５１】本実施例では、１ライン内の印字におい
て、ある一定時間を印字する毎に、駆動パルスを変調
し、最適化していく。
【００５２】例えば、１ラインを５０ｍｓｅｃ毎のエリ
アに分割し、各エリアに最適な駆動パルスを、以下に示
すように設定していく。すなわち、ステップＳ２００で
印字が開始された後、５０ｍｓｅｃ後に、プリントヘッ
ド１０５内のダイオードセンサー１０８にてヘッド温度
を読み込み（ステップＳ２１０およびＳ２２０）、プリ
ントヘッド内温度（インク温度）Ｔｈを測定する。次
に、ステップＳ２３０で印字目標温度（α）と現状のヘ
ッド温度（Ｔｈ）との偏差γ（＝α−Ｔｈ）を、再度算
出し（ステップＳ２３０）、ステップＳ２４０において
該偏差（γ）に応じた駆動パルス対応表（表３）から、
新たに印字再開時の駆動パルス条件を求め、その後、印
字を再開する（ステップＳ２００）。
【００５３】以上のように制御することでヘッド温度は
印字目標温度（α）に次第に近づき、電源オン初期時の
ように例えヘッド温度（Ｔｈ）と印字目標温度（α）と
の間に、大きな温度差があっても、１ライン内で駆動波
形の変調を行うことにより、吐出量を正確に制御できる
様になる。
【００５４】さらに、高密度画像の連続印字後のような
場合で、ヘッド温度が高く、印字目標温度（α）とヘッ
ド温度（Ｔｈ）との偏差γ（＝α−Ｔｈ）が負の値の場
合においては、メインヒートパルスのみとし、このパル
ス幅をより高温時に小さくすることでプリントヘッドの
温度上昇を抑え、過昇温による画像品質の低下を防止す
ることができるようになる。
【００５５】この駆動パルスをメインヒートパルスのみ
とし、このパルス幅Ｐ３をヘッドのより高温時に小さく
し入力エネルギーを低下ることのできる技術的な背景を
つけ加えて述べておく。図９は、図３で説明したような
構造を持つプリントヘッドにおいて、比較的高温の状態
での、プリントヘッド内のダイオードセンサー温度、す
なわち、インク温度と、駆動パルスのパルス幅を一定値
とした際の吐出下限電圧Ｖｔｈとの対応を示す。この吐
出下限電圧Ｖｔｈは吐出用ヒーターの発泡の臨界値であ
り、このＶｔｈに一定値の係数をかけて、最適な駆動電
圧が設定される。従って、プリントヘッドが高温で有る
場合には徐々に駆動電圧（駆動パルスの入力エネルギ
ー）を低下させることで、ヘッド温度に応じて安定な記
録液滴を形成することが可能となることがわかる。
【００５６】以上に説明した本実施例の吐出量制御、ヘ
ッド温度制御について要約すると以下のようになる。
【００５７】・最も吐出が安定するヘッドの目標温度を
定め、その温度にヘッド温度が到達する様に制御を行
う。
【００５８】・目標温度は「目標温度テーブル」から求
める。この目標温度は周囲の環境温度に依存している。
【００５９】・ヘッド温度が目標温度より低い場合の大
きい偏差でのヘッド温度制御はサブヒーターによる加熱
を用いる。
【００６０】・ヘッド温度が目標温度より低い場合の小
さい偏差でのヘッド温度制御は駆動パルスによる自己昇
温を用いる。
【００６１】・ヘッド温度が目標温度より高い場合に
は、メインヒートパルスのみで駆動パルス幅を偏差の絶
対値に応じて狭くし、自己昇温を防止する。
【００６２】［他の実施例］以上に述べてきた、本発明
の実施例に加えて、本発明の他の実施例を説明する。
【００６３】装置の環境温度が高く、さらに高密度画像
が連続して続くような場合には、プリントヘッドの温度
上昇が激しく、上記の実施例のように、駆動パルスのパ
ルス幅変調のみでは、自己昇温を充分防止することが不
可能な場合が有る。このような場合には、以下に述べる
ような制御とするのが好ましい。
【００６４】ヘッド温度が低く、印字目標温度（α）
とヘッド温度（Ｔｈ）との偏差γ（＝α−Ｔｈ）が正の
値の場合は、以上に説明してきた本発明の前実施例と同
様に、「目標温度」を定め、サブヒーター１０７を駆動
した後、（偏差γが＋２以下の場合はサブヒーターは駆
動されない。）ヘッド温度を再度測定し、表４により偏
差γに応じた最適なＰ２（インターバルタイム）を設定
し、プレヒートパルスとメインヒートパルスとのダブル
ヒートパルスにて吐出用ヒーター１０６を駆動する。
【００６５】ヘッド温度が高く、印字目標温度（α）
とヘッド温度（Ｔｈ）との偏差γ（＝α−Ｔｈ）が負の
値の場合は、表４に示すように、駆動パルスはメインヒ
ートパルスのみとなり、偏差γに応じてメインヒートパ
ルスのパルス幅をヘッドのより高温時に小さくすること
でプリントヘッドの温度上昇を抑えると共に、さらによ
り高温時には（表４の偏差γが−１６℃以下の領域）プ
リントヘッドの印字周波数を低くすることで、単位時間
当りのプリントヘッド１０５への入力エネルギーを低く
し、プリントヘッドの温度上昇をさらに抑えることがで
きる。表４では通常温度領域での駆動周波数を１０．０
ｋＨｚとし、高温時での（偏差γが−１６℃以下。すな
わち、ヘッド温度が目標温度より＋１６℃以上高い場
合）駆動周波数は６．２５ｋＨｚに低下させている。
【００６６】これにより、ヘッド温度が目標温度より高
い場合に、駆動パルス幅および駆動周波数両者の制御に
より、自己昇温をより効率よく防止することができる。
【００６７】
【表４】
【００６８】さらに本発明の他の実施例を説明する。
【００６９】上述の他の実施例と同様に、装置の環境温
度が高く、さらに高密度画像が連続して続くような場合
において、以下に述べるような制御とすることも好まし
い。
【００７０】ヘッド温度が低く、印字目標温度（α）
とヘッド温度（Ｔｈ）との偏差γ（＝α−Ｔｈ）が正の
値の場合は、以上に説明してきた本発明の実施例と同様
に、「目標温度」を定め、サブヒーター１０７を駆動し
た後、（偏差γが＋２以下の場合はサブヒーターは駆動
されない。）ヘッド温度を再度測定し、表５により偏差
γに応じた最適なＰ２（インターバルタイム）を設定
し、ダブルヒートパルスにて吐出用ヒーター１０６を駆
動する。
【００７１】ヘッド温度が高く、印字目標温度（α）
とヘッド温度（Ｔｈ）との偏差γ（＝α−Ｔｈ）が負の
値の場合は、表５に示す様に、駆動パルスはメインヒー
トパルスのみとなり、偏差γに応じてメインヒートパル
スのパルス幅をより高温時に小さくすることでプリント
ヘッドの温度上昇を抑えると共に、さらにより高温時に
は（表５の偏差γが−１６℃以下の領域）プリントヘッ
ド１０５走査方向の両端部にて一定時間休止する時間を
長くすることで、平均的にプリントヘッド１０５への入
力エネルギーを低くし、プリントヘッドの温度上昇をさ
らに抑えることができる。表５では通常温度領域での、
走査方向両端部の休止時間を５０ｍｓｅｃとし、高温時
での（偏差γが−１６℃以下。すなわち、ヘッド温度が
目標温度より＋１６℃以上高い場合）休止時間は２００
ｍｓｅｃに低下させている。これにより、ヘッド温度が
目標温度より高い場合に、駆動パルス幅、および走査方
向両端部での休止時間両者の制御により、自己昇温をよ
り効率よく防止することができる。
【００７２】
【表５】
【００７３】（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。
【００７４】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。
【００７５】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。
【００７６】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。
【００７７】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。
【００７８】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。
【００７９】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。
【００８０】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。
【００８１】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。
【００８２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、 各温度範囲で均一の吐出量を持つことにより、ムラの
ない良好な画像品質を実現できる。
【００８３】高密度画像の連続印字時または高環境温
度での、プリントヘッドの温度が高い場合において、ヘ
ッド内の泡溜り等による不吐出、また、ヘッド温度の上
昇によるヘッドの破壊などの無い、信頼性の高いインク
ジェットプリント方法、および装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるインクジェットプリント装
置の一実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明一実施例装置の制御回路を説明するため
のブロック図である。
【図３】プリントヘッドの一構成例を示す部分拡大断面
図である。
【図４】プリントヘッドにおけるヒータボードの構成を
示す平面図である。
【図５】本発明の実施例を説明するための、吐出用ヒー
ターに印加される駆動パルスを示すグラフである。
【図６】駆動条件と吐出量との対応を示すグラフであ
る。
【図７】ヘッド温度と吐出量との対応を示すグラフであ
る。
【図８】本発明の実施例の制御手順の一例を示すフロー
チャートである。
【図９】ヘッド温度とＶｔｈ（吐出電圧の下限値）との
対応を示すグラフである。
【符号の説明】
２５ 機内温度センサー ３２ ヒーターボード ３３ ベースプレート ３４ 接着剤 ３５ 天板 １０１ ＣＰＵ １０２ プログラムＲＯＭ １０３ ＥＥＰＲＯＭ １０５ プリントヘッド １０６ 吐出用ヒーター １０７ ヘッド温度制御のためのサブヒーター １０８ ヘッド内温度センサ １０９ ゲートアレイ １１０ ヘッドドライバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 2/12 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０４ Ｋ １０４ Ｆ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吐出口を備えるインクジェットプリント
    ヘッドから熱エネルギーを利用して液滴を吐出させ、被
    記録媒体にプリントを行うインクジェットプリント方法
    において、 前記インクジェットプリントヘッドからの吐出が最も安
    定する目標温度を環境温度に基づいて設定し、 該設定された目標温度と前記ヘッドの実際の温度との偏
    差を求め、 該偏差の大きさに対応させて前記ヘッドが前記目標温度
    に到達するよう少なくとも前記熱エネルギーを付与する
    駆動信号の適正値を求め、これによりエネルギー付与を
    制御するようにしたことを特徴とするインクジェットプ
    リント方法。
  2. 【請求項２】 前記インクジェットプリントヘッドは加
    熱用のヒータを備え、前記目標温度と前記ヘッドの実際
    温度との偏差が正で所定値を越えるときには、前記加熱
    用ヒータによって所定時間前記ヘッドを加熱することを
    特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリント方
    法。
  3. 【請求項３】 前記駆動信号は、前記インクに発泡現象
    を生じさせない熱エネルギー量を付与するプレヒートパ
    ルスと、該プレヒートパルスとの間に所定のインターバ
    ルを有し前記インクに発泡現象を生じさせ吐出口から液
    滴を吐出させる熱エネルギー量を付与するメインヒート
    パルスとを有してい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プリント方法。
  4. 【請求項４】 前記偏差が正のときには、前記プレヒー
    トパルスとメインヒートパルスとはそれぞれ一定幅の所
    定値であり、前記インターバルが偏差の増大に対応して
    拡大されていることを特徴とする請求項３に記載のイン
    クジェットプリント方法。
  5. 【請求項５】 前記偏差が負のときには、前記駆動信号
    はメインヒートパルスのみであり、前記メインヒートパ
    ルスの幅が偏差の絶対値の増大に対応して減少すること
    を特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリント
    方法。
  6. 【請求項６】 前記偏差の絶対値がより大きいときに
    は、さらに前記メインヒートパルスの駆動周波数を低く
    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
    プリント方法。
  7. 【請求項７】 前記インクジェットプリント方法は前記
    ヘッドを走査しつつ行い走査方向両端部で所定時間休止
    する方法であって、 前記偏差が負であり、その絶対値がより大きいときに
    は、前記休止時間を延長することを特徴とする請求項１
    ないし６のいずれかに記載のインクジェットプリント方
    法。
  8. 【請求項８】 熱エネルギーを利用して吐出口から液滴
    を吐出し被記録媒体にプリントを行うインクジェットプ
    リントヘッドを備えたインクジェットプリント装置にお
    いて、 前記インクジェットプリントヘッドからの吐出が最も安
    定する目標温度を環境温度に基づいて設定する目標温度
    設定手段と、 前記インクジェットプリントヘッドの温度を検出するヘ
    ッド温度検出手段と、 前記目標温度設定手段による設定目標温度と前記ヘッド
    温度検出手段による検出温度との偏差に応じ前記ヘッド
    が前記目標温度に到達するよう前記熱エネルギーを付与
    する駆動信号の適正値を設定する駆動信号設定手段と、 該駆動信号設定手段により設定された駆動信号に基づき
    前記インクジェットプリントヘッドを駆動制御する駆動
    制御手段とを備えたことを特徴とするインクジェットプ
    リント装置。
  9. 【請求項９】 前記インクジェットプリントヘッドには
    さらに加熱用ヒータが設けられ、前記目標温度と前記ヘ
    ッドの実際温度との偏差が正で所定値を越えるときに該
    ヒータに所定時間通電する通電制御手段を備えているこ
    とを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリン
    ト装置。
  10. 【請求項１０】 前記駆動信号は、前記インクに発泡現
    象を生じさせない熱エネルギー量を付与するプレヒート
    パルスと、該プレヒートパルスとの間に所定のインター
    バルを有し前記インクに発泡現象を生じさせ吐出口から
    液滴を吐出させる熱エネルギー量を付与するメインヒー
    トパルスとを有していることを特徴とする請求項８に記
    載のインクジェットプリント装置。
  11. 【請求項１１】 前記偏差が正のときには、前記プレヒ
    ートパルスとメインヒートパルスとはそれぞれ一定幅の
    所定値であり、前記インターバルが偏差の増大に対応し
    て拡大されていることを特徴とする請求項１０に記載の
    インクジェットプリント装置。
  12. 【請求項１２】 前記偏差が負のときには、前記駆動信
    号はメインヒートパルスのみであり、前記メインヒート
    パルスの幅が偏差の絶対値の増大に対応して減少するこ
    とを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットプリ
    ント装置。
  13. 【請求項１３】 前記偏差の絶対値がより大きいときに
    は、さらに前記メインヒートパルスの駆動周波数を低く
    することを特徴とする請求項１２に記載のインクジェッ
    トプリント装置。
  14. 【請求項１４】 前記インクジェットプリント装置は前
    記ヘッドを走査方向に往復移動させその走査方向両端部
    で所定時間休止させる移動制御手段を有し、該移動制御
    手段は前記偏差が負でありその絶対値がより大きいとき
    には、さらに前記休止時間を延長することを特徴とする
    請求項８ないし１３のいずれかに記載のインクジェット
    プリント装置。
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