JP2010064444A - インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録ヘッドへの投入エネルギーが不足しても、インクの膜沸騰現象が安定し、インク滴の吐出速度や方向、さらには吐出量に変動を招くことがないインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【解決手段】インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで、不吐出ノズルを検出する不吐出ノズル検出手段と、上記インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで、不吐出ノズルを検出した場合、上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件を検出する駆動条件検出手段と、上記インクジェット記録ヘッドに格納されている駆動条件と異なることを検出した場合に、上記インクジェット記録ヘッドに格納されている駆動条件を書き換え、しかも、上記インクジェット記録ヘッド駆動時に供給する駆動エネルギーを変更する変更手段とを有するインクジェット記録装置である。
【選択図】図８

Description

本発明は、発熱抵抗素子によって、インク内に生ずるバブルを成長・収縮し、これによって、吐出口からインクを吐出させるインクジェット記録ヘッドを用い、画像形成を行うインクジェット記録装置に係る。より詳しくは、本発明は、インクジェット記録装置に用いるインクジェット記録ヘッドにおける不吐出ノズルを検出する処理方法に関する。

インクジェット記録ヘッドは、種々の方式によって、インクの吐出液滴を形成し、これを、記録紙等の被記録媒体に付着させて記録する。中でも、熱エネルギーを利用してインクに膜沸騰を発生させ、インクを吐出させる方式のインクジェット記録ヘッドは、高密度の液路配置（吐出口配置）を有するものを容易に製造することができる。

つまり、エッチング、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プロセスを経て、基板上に成膜された発熱抵抗素子、電極、液路壁、天板等を形成することによって、高密度の液路配置（吐出口配置）を容易に製造することができる。したがって、高密度のマルチノズル化が容易に具現化され、高解像度、高画質の画像を、高速に得ることができる等、優れた特徴を有する。

このような原理、構造をもつインクジェット方式の場合、たとえば、吐出口内インクの増粘固形化や、紙粉詰まり、発熱抵抗素子自体の故障等、いわゆるインク不吐出の状態が発生することがある。

これらに備えて、不吐出の状態を検出し、その原因を、ノズルの目詰まりであるのか、ヒータ故障であるのかを区別する。前者が原因である場合、回復処理を実行し、後者が原因である場合、マスクによる不使用処理を行う。これらによって、効率的に回復処理することができ、ヒータの連鎖的な故障を防止することができる（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００７−３２０２８８号公報

しかし、インク不吐出の原因がヒータ故障である場合、インクジェット記録ヘッドにおいて、インク吐出に必要な駆動エネルギーの閾値が増加することがある。

一般に、インクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドのインク吐出に必要な駆動エネルギーの閾値に、別途求めたマージン値ｋ（以降、「ｋ値」という）を掛けることによって、適した駆動条件を求め、設定する。これによって、インクを安定的に吐出することができる。

ところが、インクジェット記録ヘッドへの投入エネルギーが不足すると、インクの膜沸騰現象が不安定になり易く、インク滴の吐出速度、方向、吐出量が変動する。これによって、ヨレ、ショボ、カスレ等、記録画像の画質が劣化するという問題がある。

本発明は、インクジェット記録ヘッドへの投入エネルギーが不足しても、インクの膜沸騰現象が安定し、インク滴の吐出速度や方向、さらには吐出量に変動を招くことがないインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

本発明は、発熱抵抗素子を駆動することによって、インクジェット記録ヘッドから被記録媒体へ、インク滴を吐出して記録するインクジェット記録装置において、上記インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで、不吐出ノズルを検出する不吐出ノズル検出手段と、上記インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで、不吐出ノズルを検出した場合、上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件を検出する駆動条件検出手段と、上記インクジェット記録ヘッドに格納されている駆動条件と異なることを検出した場合に、上記インクジェット記録ヘッドに格納されている駆動条件を書き換え、しかも、上記インクジェット記録ヘッドの駆動時に供給する駆動エネルギーを変更する変更手段とを有するインクジェット記録装置である。

本発明によれば、ヒータ故障によるインク不吐出ノズルの検出処理後に、インクジェット記録ヘッドに適した駆動エネルギーを与え続けるので、インク液滴の吐出不良を防止することができ、常に、良好な画質を提供することができるという効果を奏する。

これによって、ヨレ、ショボ、カスレ等、記録画像の画質が劣化しないという効果を奏する。

発明を実施するための最良の形態は、次の実施例である。

［全体構成］
図１は、本発明の実施例１であるインクジェット記録装置１０００を示す概観図である。

リードスクリュー１００４は、キャリッジモータ１００１の正逆回転によって、駆動力伝達ギア１００２、１００３を介して、正逆転される。キャリッジＣＲは、リードスクリュー１００４の螺旋溝に係合するピン（不図示）を有し、リードスクリュー１００４の回転方向に応じて、図１中の矢印ａ、ｂの方向に往復移動される。キャリッジＣＲには、ヘッドカートリッジＨＣが搭載されている。ヘッドカートリッジＨＣは、インクジェット記録ヘッドＩＨとインクタンクＩＴとによって構成されている。

インクジェット記録装置１０００は、一般的にシリアルプリンタと言われる記録装置であり、キャリッジＣＲの矢印ａ、ｂの方向に沿った主走査と、記録媒体である記録シート１００５の副走査とを繰り返すことによって、記録シート１００５の全面に記録する。

キャリッジＣＲの移動可能な領域の左端側には、キャリッジＣＲ上の記録ヘッドＩＨの各インク吐出口と対向するように、吸引回復系ユニット１００６が設けられている。吸引回復系ユニット１００６は、キャップ部材１００７、ワイパーブレード１００８、上記キャップから、インク路を介して、各ノズルからインクを吸引するためのポンプ（不図示）等を有する。キャップ部材１００７は、記録ヘッドＩＨのフェース面をキャッピングする。ワイパーブレード１００８は、記録ヘッドＩＨのフェース面をワイピングする。

吸引回復系ユニット１００６が、記録ヘッドＩＨのインク吐出状態を良好に保つための吸引回復動作を実行する。

［記録ヘッド］
図２は、インクジェット記録ヘッドＩＨの構成例を示す図である。

インクジェット記録ヘッドＩＨは、発熱素子のヒータ面に対してインク吐出方向が垂直であるサイドシュータ型のヘッド構造を有する。なお、実施例１を、ヒータ面に対しインク吐出方向が平行であるエッジシュータ型のヘッドに適用するようにしてもよい。

サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドＩＨにおいて、インク供給口２００３を挟んで、両側に複数のインク吐出口２００１が千鳥状に配置されている。また、インクジェット記録ヘッドＩＨにおいて、各インク吐出口２００１から、それぞれインク滴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２００２が、インク流路２００４毎に、基板２００５上に設けられている。各電気熱変換体２００２は、記録素子の例であり、主に発熱抵抗素子と、これに電力を供給する電極配線と、これらをインクから保護する保護膜とによって構成されている（図示せず）。

インク供給口２００３は、ダイシング、サンドブラスト、異方性エッチング等によって形成することが一般的であり、図２には、加工精度の高い異方性エッチングによって形成したインク供給口２００３を示してある。インク供給口２００３の加工精度が低いと、各インク流路２００４で、インク供給口端から電気熱変換体２００２までの距離が異なり、電流抵抗にバラツキが生じ、各インク吐出口２００１から吐出されるインク滴の吐出量に変動を招き、記録画像の品位が劣化する。このために、インク供給口２００３の加工精度は重要なファクターである。

インク吐出口２００１を形成する方法として、ポリイミド等のフィルムに、予めレーザ加工等で処理形成したものを、基板２００５上に張り合わせ接合する方法がある。また他の方法として、樹脂材料等を基板２００５上にコーティングし、フォトリソグラフィー技術を用いで露光現像またはプラズマエッチングによって形成する方法等がある。昨今のフォトプリントに対する要求の高まりを鑑みると、今後更にインク滴の着弾精度に対する要求は厳しさを増すことが想定される。よって、インク吐出口２００１の加工精度と電気熱変換体２００２との位置精度等の観点から、フォトリソグラフィー技術を用いた基板２００５上への形成方法が有利である。

上記構成を有するサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドＩＨにおいて、インクは、複数のインク吐出口２００１の近傍で、メニスカスを形成して保持される。このときに、複数の電気熱変換体２００２を、画像の記録情報等に応じて、選択的に駆動させることによって、発熱抵抗素子の熱作用面上のインクを、急激に加熱沸騰させ、このときの激力によってインク滴を吐出させる。

［不吐検出部］
図３は、インクジェット記録ヘッドＩＨからインクが不吐出であるノズルの検出構成３０００を説明する模式図である。

光ビーム３００１は、発光部３００２から細く絞って出力された光ビームであり、この光ビーム３００１の光軸を遮るように、ヘッド３００３が主走査移動中に、吐出口からインク滴３００４、３００５〜３ｘｘｘを吐出する。光ビーム３００１は、受光部３００７で受光され、光強度が検出される。部材３００８は、当該処理に際して、インク滴検出のために吐出されたインクを受ける部材である。

［記録ヘッドパッド部］
図４は、インクジェット記録ヘッドのコンタクトパッド電極部４０００の構成を示す図である。

コンタクトパッド電極部４０００は、ＶＨ電極４００１と、ＧＮＤＨ電極４００２と、ＶＨＴ電極４００３と、ＶＤＤ電極４００４と、ＧＮＤＬ電極４００５と、複数個の信号線及びノンコンタクトのパッド４００６とを有する。

ここで、ＧＮＤＬ電極４００５のみが、シリコンからなる基板２００５に電気的に接続され、同電位である。また、従来は、動作の安定化を目的に、発熱抵抗素子の駆動用パワートランジスタ（ｎ−ＭＯＳ）のゲート電圧ＶＨＴは、発熱抵抗素子に駆動エネルギーを与えるための電力供給用パッド（＝ＶＨ電極）４００１から取り出していた。しかし、実施例１は、ＶＨ電極４００１とは個別に、ＶＨＴ電極４００３を設けている。

次に、ヒータ故障等によって、インクが電気熱変換体２００２と導通し、ＶＨ電極４００１に電圧が印加された場合に流れるリーク電流について説明する。

図５は、リーク電流の時間変化を示す図である。

保護膜を通過し侵入したインクによって、発熱抵抗素子と導通した状態で、ＶＨ電圧が印加されると、その直後は、数十ｍＡ〜数百ｍＡ程度の電流が流れるが、時間と共に次第に減少し、最後には、略０Ａ（μＡオーダー）となる。

実施例１は、このような電流の特徴を利用して、インクを介して、電流リークを検出する。つまり、保護膜を通過して侵入したインクは、電気熱変換体２００２と導通する。インクは、インク供給口２００３を介して、シリコンからなる基板２００５に接するので、ＧＮＤＬ電極４００５と導通する。よって、ＶＨ電極４００１とＧＮＤＬ電極４００５との２つの電極が、インクを介して、電流リーク検出電極として作用する。

［制御系］
図６、図７は、インクジェット記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置に用いられる制御系を示すブロック図である。

図６において、ホストコンピュータから記録すべき文字や画像のデータ（以下「画像データ」という）が、インクジェット記録装置１０００の受信バッファ６００１に入力される。また、正しくデータが転送されていること等を確認するデータや、インクジェット記録装置１０００の動作状態を知らせるデータが、インクジェット記録装置１０００からホストコンピュータに出力される。受信バッファ６００１のデータは、制御部（ＣＰＵ）６００２の管理のもとで、メモリ部６００３に転送され、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に一時的に記憶される。

メカコントロール部６００４は、制御部６００２からの指令によって、キャリッジモータ１００１やラインフィードモータ等の機構部（メカ部）６００５を駆動する。

センサ／ＳＷコントロール部６００６は、各種センサやＳＷ（スイッチ）からなるセンサ／ＳＷ部６００７からの信号を、制御部６００２に送る。表示素子コントロール部６００８は、制御部６００２からの指令によって、表示パネル群のＬＥＤや液晶表示素子等からなる表示素子部６００９を制御する。

記録ヘッドコントロール部６０１０は、制御部６００２からの指令によって、記録ヘッドＩＨを駆動制御するとともに、記録ヘッドＩＨの状態を示す温度情報等を検出し、これらを制御部６００２に伝える。

インクジェット記録ヘッドＩＨの内部には、上記のように、インク液滴を吐出するための電気熱変換体２００２、それを制御するための電気回路と駆動素子とが集積されているＳｉ基板であるヒータボード（素子基板）が配されている。このヒータボード上には、記録ヘッドＩＨの温度を検出するヘッド温度検出センサ７００１が配置されている。実施例１は、ヘッド温度検出センサ７００１が、ダイオードの出力電圧の温度特性を利用して、温度検出を行うが、電気的な抵抗体の抵抗値の温度特性を用いた素子や、さらに他の方式のものを用いるようにしてもよい。

また、記録ヘッドＩＨ側には、記録装置本体が、ヘッドＩＨの各電気熱変換体２００２を駆動する際に投入する駆動エネルギーを決定するために使用する情報を格納するメモリ部６００３が設けられている。なお、各電気熱変換体２００２を駆動する際に投入する駆動エネルギーを決定するために使用する情報は、初期的な適した駆動条件データ（駆動エネルギー、駆動電圧、駆動パルス幅等）、各種補正データ、またはヘッドの使用履歴データである。

メモリ部６００３としては、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ ＲＯＭ）の他に、ヒューズＲＯＭや、電気熱変換体２００２と同一工程で形成されたランク抵抗等を用いるようにしてもよい。ただし、ヒューズＲＯＭやランク抵抗等を用いた場合、メモリ部６００３の情報を書き換えることは不可能であるので、そのような場合に、適した駆動条件が変化して、それに関する情報を記憶する際には、記録装置本体側のメモリを利用する。

ヘッド温度検出センサ７００１の検出温度データは、信号線（フレキシブル配線）を介して、記録装置本体側のヘッド温度検出回路７００５に入力される。

記録装置本体側において、ヘッド温度検出回路７００５は、検出回路、Ａ／Ｄ変換回路、Ａ／Ｄ変換データを制御に運用できる形式に変換／補正する回路等で構成されている。なお、上記検出回路は、ヘッド温度検出センサ７００１からの出力信号を受ける。上記Ａ／Ｄ変換回路は、上記検出回路の出力信号をデジタルデータに変換する。ここでの出力を、ヘッド温度として扱い、ヘッド駆動パルスのＰＷＭ制御（ヘッド温度に対するパルス幅変調制御）等の各種制御に用いる。

環境温度検出センサ７００６は、記録ヘッドＩＨの周囲温度を検出するものであり、たとえばヘッドＩＨが搭載されているキャリッジＨＣに配された基板上等に設けられているサーミスタ等を用いている。環境温度検出回路７００７は、ヘッド温度検出回路７００５と同様に、サーミスタの出力を検出する回路、Ａ／Ｄ変換回路、補正／変換回路等で構成されている。ここでの出力を、環境温度として扱い、環境温度の変化に応じて、保温制御を行う等のために用いる。

ヘッド駆動制御部７００８は、ヘッド温度検出回路７００５からのヘッド温度検出値、環境温度検出回路７００７からの環境温度検出値、印字制御部７００９からの情報等に基づいて、記録ヘッドＩＨ内の電気熱変換体２００２の駆動条件を決定する。そして、駆動信号を発生し、上記ヘッド保温制御等を行っている。

印字制御部７００９は，ホストコンピュータからのプリントデータやパネル等でユーザに設定された印字モード等の条件によって、実際にどのタイミングで、いずれのノズルを駆動させてインク滴を吐出するかを決定する。そして、これに合わせて、キャリッジＣＲを駆動するキャリッジモータ１００１や、紙送りモータの駆動タイミング及び駆動量を決定する等の制御を実行する。

不吐ノズル検出シーケンス判定部７０１３は、記録ヘッドＩＨのメモリ部が有するヘッドの使用履歴や、印字制御部からの駆動パルス数の情報に基づいて、不吐ノズル検出シーケンスを行うか否かを判定する。ここで、不吐ノズル検出シーケンスを行う選択がされると、その旨が印字制御部７００９に伝達され、ここからの信号によって、各種シーケンス動作が開始される。

不吐ノズル検出部７００３は、上記シーケンス動作が開始されると、発光部３００２から細く絞って出力された光ビームの光軸を遮るように、吐出口からインク滴を吐出する。光ビームは、受光部３００７で受光され、光強度が検出される。

ヒータ故障検出シーケンス判定部７００４は、不吐ノズル検出シーケンス判定部７０１３の結果に応じて、ヒータ故障検出シーケンスを行う選択がされると、その旨が、印字制御部７００９に伝達され、ここからの信号によって、各種シーケンス動作が開始される。ヒータ故障検出部７０１４は、コンタクトパッド電極部４０００に電圧を印加し、電気熱変換体２００２からインクへの電流リークを検出する。

駆動エネルギー閾値検出シーケンス判定部７０１０は、ヒータ故障検出シーケンス判定部７００４の結果に応じて、駆動エネルギー閾値検出シーケンスを行う選択がされると、その旨が印字制御部７００９に伝達される。そして、ここからの信号によって各種シーケンス動作が開始される。

駆動エネルギー閾値検出部７０１１は、上記シーケンス動作が開始されると、ヘッド駆動制御部７００８からの逐次減少する駆動エネルギー情報と、それに対応したヘッド温度検出回路７００５からのヘッド温度情報とを逐次受け入れる。そして、これらの情報に基づいて駆動エネルギーの閾値を判定する。

最適駆動エネルギー検出部７０１２は、駆動エネルギー閾値検出部７０１１で判定された閾値データを用いて適した駆動条件を求め、この適した駆動条件を用いてヘッド駆動制御部７００８と記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３とにフィードバックをかける。すなわち、メモリ部６００３に記録されている前回の駆動条件データとが、今回新たに求められた駆動条件データとを比較し、両者が異なる場合、今回のデータによって、前回のデータを更新する。

制御部６００２は、インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで、不吐出ノズルを検出する不吐出ノズル検出手段の例である。また、制御部６００２は、上記インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで、不吐出ノズルを検出した場合、上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件を検出する駆動条件検出手段の例である。そして、制御部６００２は、インクジェット記録ヘッドに格納されている駆動条件と異なることを検出した場合に、上記インクジェット記録ヘッドに格納されている駆動条件を書き換える手段の例である。しかも、制御部６００２は、上記インクジェット記録ヘッドの駆動時に供給する駆動エネルギーを変更する変更手段の例である。

上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件は、上記インクジェット記録ヘッドに、複数の異なる駆動エネルギーを供給し、上記駆動エネルギーのそれぞれに対応する上記インクジェット記録ヘッドの温度をモニタすることによって求める条件である。

制御部６００２は、上記インクジェット記録ヘッドに設けられているインクを介して、ｍＡオーダーの電流リークを検出する電流リーク検出手段の例である。また、制御部６００２は、上記電流リークを検出すると、上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件を検出する駆動条件検出手段の例である。そして、制御部６００２は、上記電流リークを検出すると、上記インクジェット記録ヘッドに格納されている駆動条件を書き換え、しかも、上記インクジェット記録ヘッドの駆動時に供給する駆動エネルギーを変更する手段の例である。

さらに、発熱抵抗素子が形成されるシリコン基板と同電位である電極パッドと、上記発熱抵抗素子を駆動するためのエネルギーを印加する電極パッドとの間に、電位を印加して流れる電流を測定する。これによって、上記インクジェット記録ヘッドに設けられているインクを介した電流リークを求める。

上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件は、上記インクジェット記録ヘッドに、複数の異なる駆動エネルギーを供給し、上記駆動エネルギーのそれぞれに対応する上記インクジェット記録ヘッドの温度をモニタすることによって求める条件である。

上記インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで不吐出ノズルを検出し、しかも、上記インクジェット記録ヘッドに設けられているインクを介して、ｍＡオーダーの電流リークを検出した場合、上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件を検出する。しかも、上記インクジェット記録ヘッドの駆動時に供給する駆動エネルギーを変更する。

そして、発熱抵抗素子が形成されるシリコン基板と同電位である電極パッドと、上記発熱抵抗素子を駆動するためのエネルギーを印加する電極パッドとの間に電位を印加し、流れる電流を測定する。これによって、上記インクジェット記録ヘッドに設けられているインクを介した電流リークを求める。

上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件は、上記インクジェット記録ヘッドに複数の異なる駆動エネルギーを供給し、上記駆動エネルギーのそれぞれに対応する上記インクジェット記録ヘッドの温度をモニタすることによって求める条件である。

次に、実施例１の動作について説明する。

図８は、実施例１における動作手順を示すフローチャートである。

まず、本体から不吐検出命令を受信すると、Ｓ１１で、過去にヒータ故障の履歴が無いかどうかを調べる。過去にヒータ故障の履歴がなければ、Ｓ１２で、光学センサが、不吐ノズルを検出する。この結果、不吐出ノズルが検出されたら、Ｓ１３で、当該ノズルをマスク処理等によって不使用化し、登録する。その後、Ｓ１４で、全てのノズルの検査が終了したかどうかを判定する。

全てのノズル検査終了後に、Ｓ１５で、不吐ノズルが検出されていれば、吐出閾値を測定する。

記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３には、上記のように、予め測定したインク吐出の閾値電圧Ｖｔｈに、所定のマージン値Ｋを掛けた電圧（Ｋ・Ｖｔｈ）を、適したヘッド駆動電圧Ｖｏｐとして記憶している。したがって、ヘッド駆動制御部７００８は、記録ヘッドＩＨの各電気熱変換体２００２を駆動する際、メモリ部６００３から適したヘッド駆動電圧Ｖｏｐを読み出し、電圧値Ｖｏｐに基づいて、実際の駆動電圧を決定する。

実施例１は、記録ヘッドＩＨの各電気熱変換体２００２に逐次減少する駆動エネルギーを供給し、各駆動エネルギーに対応するヘッド温度を測定する。この際、実施例１では、ヘッド駆動電圧Ｖを固定し、電気熱変換体２００２に印加する駆動パルス信号のパルス幅Ｐｗを変化する（徐々に短くする）。記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３に記憶されているマージン値ｋが掛けられたヘッド駆動電圧Ｖｏｐを、そのまま固定のヘッド駆動電圧Ｖとして採用する。この場合は、電圧固定で、パルス幅を変化させるので、駆動エネルギーはパルス幅に依存して変化する。

駆動エネルギー閾値検出シーケンスが開始されると、ヘッド駆動電圧Ｖが（Ｖｏｐ）に固定設定される（Ｓ１８）。

次に、記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３の記憶情報に基づいて、パルス幅Ｐｗの測定開始値を決定する。この測定開始値として、インク滴の吐出が確実に行われる高めの値を採用する。

供給開始パルス幅Ｐｗが決定されると（Ｓ１８ａ）、この決定されたパルス幅Ｐｗと上記ヘッド駆動電圧Ｖとを用い、予め設定した所定の駆動パターンによって、一定期間、記録ヘッドが駆動する（Ｓ１９）。なお、通常は、全ての発熱抵抗素子を駆動するが、ヘッド温度変化を確実に検出することができるものであれば、選択した一部の発熱抵抗素子を駆動するようにしてもよい。ここで、使用するノズル、駆動周波数、駆動パルス数等によって、所定の駆動パターンと一定期間とを決定する。

この一定期間のヘッド駆動の終了直後に、ヘッド温度検出センサ７００１が検出したヘッド温度Ｔが取得される（Ｓ２０）。この取得されたヘッド温度Ｔは、このときのパルス幅Ｐｗと対応付けられた形式で、駆動エネルギー閾値検出部７０１１に格納される。

次に、パルスＰｗを所定値（ヘッド駆動回路がもっているパルス幅可変の分解能分）だけ減じ、前回と同じ駆動パターンによって、一定期間、記録ヘッドを再度駆動し、上記と同様にして、ヘッド温度Ｔを取得する（Ｓ２２〜Ｓ２０）。そして、この取得されたヘッド温度Ｔも、このときのパルス幅Ｐｗに対応付けられた形式で、駆動エネルギー閾値検出部７０１１に格納される。

これらの一連処理を繰り返し実行し、インク吐出の有無を決定する閾値パルス幅Ｐｔｈを求める（Ｓ２３）。

上記記憶されたパルス幅Ｐｗとヘッド温度Ｔとの対応関係を示すデータから、変極点または最小温度値等を検出すること等によって、閾値パルス幅Ｐｔｈを求めることができる。

図１１は、駆動エネルギー閾値検出部７０１１に格納されているヘッド温度Ｔとパルス幅Ｐｗ（駆動エネルギーＥ）との対応関係を示す図である。

図１１中、Ｂ領域とＣ領域との境界が、パルス幅Ｐｗの閾値Ｐｔｈである。この場合、Ｂ領域では、パルス幅Ｐｗが小さくなるに伴い、ヘッド温度Ｔが上昇しているが、これは複数あるノズルのバラツキによって、吐出／未吐出が混在しているためであると考えられる。

また、Ｃ領域では、パルス幅Ｐｗが高くなるに従い、インク滴の吐出に必要なエネルギー以外に、余剰分のエネルギーが記録ヘッドに供給されるので、ヘッド温度が急激に上昇する。

一方，図１１中、Ａ領域では、エネルギー不足によって、インク滴が未吐出であるので、インク滴によるヘッドからの放熱が行われず、供給されたエネルギーがもっぱらヘッド温度の上昇に寄与し、ヘッド温度が規則的に上昇する。

図１１に示すように、インク液滴が吐出している場合と、吐出していない場合とでは、ヘッドの温度上昇パターンが顕著に異なる。したがって、駆動エネルギー閾値検出部７０１１は、記憶されたパルス幅Ｐｗとヘッド温度Ｔとの対応関係を示すデータパターンを解析することによって、駆動パルスの閾値Ｐｔｈを求めることができる。

実施例１の場合、測定時には、適した駆動電圧Ｖｏｐをそのまま用いるので、上記演算されたパルス幅閾値ＰｔｈをＫ２倍した値（パルス幅は電圧に対して平方根の関係にあるため）を、適した値Ｐｏｐとして使用する。勿論、この場合もＶｏｐが適した駆動電圧である。

最適駆動エネルギー検出部７０１２は、上記のようにして、適した駆動パルス幅Ｐｏｐを求め（Ｓ２４）、この求めた、適した駆動パルス幅Ｐｏｐを、記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３に記憶された駆動条件データ中の駆動パルス幅と比較する（Ｓ２５）。そして、これらが互いに異なれば、記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３とヘッド駆動制御部７００８とにフィードバックをかけ、メモリ部６００３の記憶情報を、新データＰｏｐで更新するとともに、ヘッド駆動制御部７００８の駆動条件を設定変更する（Ｓ２６）。

ただし、先に述べたように、メモリ部６００３として、ヒューズＲＯＭ、上記ランク抵抗等の書き換え不可能なメモリ素子を用いた場合、メモリ部６００３の書き換えは行われず、ヘッド駆動制御部７００８の駆動条件の設定変更のみが行なわれる。

図９は、本発明の実施例２であるインクジェット記録装置の動作を示すフローチャートである。

なお、実施例２の構成は、実施例１であるインクジェット記録装置１０００の構成と同様である。

まず、本体から故障ヒータ検出命令を受信すると、Ｓ１６で、ＶＨ電極４００１に電圧を印加する。そして、ＶＤＤを５Ｖ、ＶＨを１１Ｖとして電圧を印加した（Ｓ１６ａ）直後に、記録ヘッド内部にインクリークが生じていれば、リーク電流が流れているので、このリーク電流を測定する。Ｓ１７で、リーク電流を検出できたか否かを判定する。つまり、通常電流値は、ほぼゼロＡ（μＡオーダー）であるが、インク漏れが生じていれば、ｍＡオーダーの電流が流れ、このリーク電流を検出すれば、Ｓ１８で、吐出閾値の測定ステップへ進む。また、リーク電流を検出できなければ、不吐検出処理を終了する。

記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３は、上記のように、予め測定したインク吐出の閾値電圧Ｖｔｈに、所定のマージン値Ｋを掛けた電圧（Ｋ・Ｖｔｈ）を、適したヘッド駆動電圧Ｖｏｐとして記憶している。したがって、ヘッド駆動制御部７００８は、記録ヘッドＩＨの各電気熱変換体２００２を駆動する際、メモリ部６００３からこの適したヘッド駆動電圧Ｖｏｐを読み出し、この電圧値Ｖｏｐに基づいて、実際の駆動電圧を決定する。

実施例２は、記録ヘッドＩＨの各電気熱変換体２００２に、逐次減少する駆動エネルギーを供給し、各駆動エネルギーに対応するヘッド温度を測定する。この際、実施例２では、ヘッド駆動電圧Ｖを固定し、電気熱変換体２００２に印加する駆動パルス信号のパルス幅Ｐｗを変化する（徐々に短くする）。

上記固定のヘッド駆動電圧Ｖとして、記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３に記憶されているマージン値ｋが掛けられているヘッド駆動電圧Ｖｏｐを、そのまま固定電圧として採用する。この場合、電圧固定で、パルス幅を変化させるので、駆動エネルギーは、パルス幅に依存して変化する。

駆動エネルギー閾値検出シーケンスが開始されると、ヘッド駆動電圧Ｖが（Ｖｏｐ）に固定設定される（Ｓ１８）。

次に、記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３の記憶情報に基づいて、パルス幅Ｐｗの測定開始値が決定される。この測定開始値として、インク滴の吐出が確実に行われる高めの値を採用する。

供給開始パルス幅Ｐｗが決定されると（Ｓ１８ａ）、この決定されたパルス幅Ｐｗと上記ヘッド駆動電圧Ｖとを用い、予め設定した所定の駆動パターンによって、一定期間、記録ヘッドを駆動する（Ｓ１９）。なお、通常は、全ての発熱抵抗素子を駆動するが、ヘッド温度変化を確実に検出することができるものであれば、選択した一部の発熱抵抗素子を駆動するようにしてもよい。ここで、使用するノズル、駆動周波数、駆動パルス数等によって、所定の駆動パターンと一定期間とを決定する。

この一定期間のヘッド駆動の終了直後に、ヘッド温度検出センサ７００１が検出したヘッド温度Ｔが取得される（Ｓ２０）。このときのパルス幅Ｐｗと対応付けられた形式で、駆動エネルギー閾値検出部７０１１に、上記取得されたヘッド温度Ｔを格納する。

次に、パルスＰｗを所定値（ヘッド駆動回路が持っているパルス幅可変の分解能分）だけ減じ、前回と同じ駆動パターンによって、一定期間、記録ヘッドを再度駆動し、上記と同様に、ヘッド温度Ｔを取得する（Ｓ２２〜Ｓ２０）。そして、この取得されたヘッド温度Ｔも、このときのパルス幅Ｐｗと対応付けられた形式で、駆動エネルギー閾値検出部７０１１に格納される。これら一連の処理を繰り返し実行し、インク吐出の有無を決定する閾値パルス幅Ｐｔｈを求める（Ｓ２３）。

上記記憶されたパルス幅Ｐｗとヘッド温度Ｔとの対応関係を示すデータに基づいて、変極点または最小温度値等を検出すること等によって、閾値パルス幅Ｐｔｈを求めることができる。

実施例２の場合、測定時には、適した駆動電圧Ｖｏｐをそのまま用いるので、上記演算されたパルス幅閾値ＰｔｈをＫ２倍した値（パルス幅は電圧に対して平方根の関係にあるため）を、適した値Ｐｏｐとして使用する。この場合も、Ｖｏｐが適した駆動電圧である。

最適駆動エネルギー検出部７０１２は、上記のように、適した駆動パルス幅Ｐｏｐを求め（Ｓ２４）、記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３とヘッド駆動制御部７００８とにフィードバックをかけ、メモリ部６００３の記憶情報を、新データＰｏｐで更新する。これとともに、ヘッド駆動制御部７００８の駆動条件を設定変更する（Ｓ２６）。

ただし、上記のように、メモリ部６００３として、ヒューズＲＯＭ、上記ランク抵抗等の書き換え不可能なメモリ素子を用いた場合、メモリ部６００３を書き換えず、ヘッド駆動制御部７００８の駆動条件の設定変更のみを行う。

図１０は、本発明の実施例３であるインクジェット記録装置における動作を示すフローチャートである。

まず、本体から不吐検出命令を受信すると、Ｓ１１で、過去にヒータ故障の履歴が無いかどうかを調べる。過去にヒータ故障の履歴がなければ、Ｓ１２で、光学センサが不吐ノズルを検出する。この結果、不吐出ノズルが検出されると、Ｓ１３で、当該ノズルをマスク処理等で不使用化し、登録する。その後、Ｓ１４で、全てのノズルの検査が終了したかどうかを判定する。

全てのノズルについて検査を終了した後に、Ｓ１５で、不吐ノズルが検出されていた場合、電流リークを測定する。

Ｓ１６で、ＶＨ電極４００１に電圧を印加する。そして、電圧を印加した（Ｓ１６ａ）直後に、記録ヘッド内部にインクリークが生じていれば、リーク電流が流れるので、そのリーク電流を測定する。そして、Ｓ１７で、リーク電流を検出できたか否かを判定する。つまり、通常電流値は、ほぼゼロＡ（μＡオーダー）であるが、インク漏れが生じていれば、ｍＡオーダーの電流が流れ、このリーク電流を検出したら、Ｓ１８で、吐出閾値の測定ステップへ進む。また、リーク電流を検出できなければ、不吐検出処理を終了する。

記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３には、上記のように、予め測定したインク吐出の閾値電圧Ｖｔｈに所定のマージン値Ｋを掛けた電圧（Ｋ・Ｖｔｈ）を、適したヘッド駆動電圧Ｖｏｐとして記憶している。したがって、ヘッド駆動制御部７００８は、記録ヘッドＩＨの各電気熱変換体２００２を駆動する際、メモリ部６００３から、適したヘッド駆動電圧Ｖｏｐを読み出し、この電圧値Ｖｏｐに基づいて、実際の駆動電圧を決定する。

実施例３は、記録ヘッドＩＨの各電気熱変換体２００２に逐次減少する駆動エネルギーを供給し、各駆動エネルギーに対応するヘッド温度を測定する。ただ、この際、実施例３は、ヘッド駆動電圧Ｖを固定し、電気熱変換体２００２に印加する駆動パルス信号のパルス幅Ｐｗを変化する（徐々に短くする）。

上記固定のヘッド駆動電圧Ｖとして、記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３に記憶されたマージン値ｋが掛けられたヘッド駆動電圧Ｖｏｐを、そのまま固定電圧として採用する。この場合、電圧固定で、パルス幅を変化させているので、駆動エネルギーは、パルス幅に依存して変化する。

駆動エネルギー閾値検出シーケンスが開始されると、ヘッド駆動電圧Ｖが（Ｖｏｐ）に固定設定される（Ｓ１８）。

次に、記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３の記憶情報に基づいて、パルス幅Ｐｗの測定開始値が決定される。この測定開始値として、インク滴の吐出が確実に行われる高めの値を採用する。

供給開始パルス幅Ｐｗが決定されると（Ｓ１８ａ）、この決定されたパルス幅Ｐｗと上記ヘッド駆動電圧Ｖとを用い、予め設定した所定の駆動パターンによって、一定期間、記録ヘッドを駆する（Ｓ１９）。なお、通常は、全ての発熱抵抗素子を駆動するが、ヘッド温度変化を確実に検出することができるのであれば、選択した一部の発熱抵抗素子を駆動するようにしてもよい。ここで、使用するノズル、駆動周波数、駆動パルス数等によって、所定の駆動パターンと一定期間とを決定する。

この一定期間のヘッド駆動の終了直後に、ヘッド温度検出センサ７００１が検出したヘッド温度Ｔが取得される（Ｓ２０）。この取得されたヘッド温度Ｔは、このときのパルス幅Ｐｗと、対応付けられた形式で、駆動エネルギー閾値検出部７０１１とに格納される。

次に、パルスＰｗを所定値（ヘッド駆動回路がもっているパルス幅可変の分解能分）だけ減じて、前回と同じ駆動パターンにおいて、一定期間、記録ヘッドを再度駆動し、上記と同様にして、ヘッド温度Ｔを取得する（Ｓ２２〜Ｓ２０）。そして、この取得されたヘッド温度Ｔも、このときのパルス幅Ｐｗと対応付けられた形式で、駆動エネルギー閾値検出部７０１１に格納される。

これらの一連処理を繰り返し、実行し、インク吐出の有無を決定する閾値パルス幅Ｐｔｈを求める（Ｓ２３）。

上記記憶されたパルス幅Ｐｗと、ヘッド温度Ｔとの対応関係を示すデータに基づいて、変極点または最小温度値等を検出すること等によって、閾値パルス幅Ｐｔｈを求める。

実施例３の場合、測定時には、適した駆動電圧Ｖｏｐをそのまま用いるので、上記演算されたパルス幅閾値ＰｔｈをＫ２倍した値（パルス幅は電圧に対して平方根の関係にあるため）を、適した値Ｐｏｐとして使用する。この場合も、Ｖｏｐが適した駆動電圧である。

最適駆動エネルギー検出部７０１２は、上記のように、適した駆動パルス幅Ｐｏｐを求め（Ｓ２４）、記録ヘッドＩＨのメモリ部６００３とヘッド駆動制御部７００８とにフィードバックをかけ、メモリ部６００３の記憶情報を、新データＰｏｐで更新する。また、ヘッド駆動制御部７００８の駆動条件を設定変更する（Ｓ２６）。

ただし、上記のように、メモリ部６００３として、ヒューズＲＯＭ、上記ランク抵抗等の書き換え不可能なメモリ素子を用いた場合、メモリ部６００３を書き換えずに、ヘッド駆動制御部７００８の駆動条件のみを設定変更する。

実施例１〜実施例３において、インク滴の吐出による記録装置の汚染を防ぐために、吸引回復系ユニット１００６が配される回復ポジションまたは予備吐出用の予備吐ポジション（図示せず）に、記録ヘッド１Ｈを配置することが好ましい。

また、パルス幅Ｐｗに対応するヘッド温度Ｔを繰り返し取得するので、ヘッド温度取得後に、回復処理を毎回追加すれば、放置による場合に比して、ヘッド温度Ｔが素早く初期状態に復帰し、シーケンスのタクトアップが図られる。

なお、上記実施例３において、駆動電圧を固定し、駆動パルス信号のパルス幅を変化させ、記録ヘッドに供給する駆動エネルギーを変化させるが、このようにする代わりに、パルス幅を固定し、駆動電圧を変化させるようにしてもよい。

また、上記実施例３において、駆動パルス幅を徐々に小さくするが、逆に駆動パルス幅を徐々に増加させるようにしてもよい。

その他の実施例

以上、実施例について説明したが、記録装置の形態は、記録ヘッドを走査させて記録を行う記録装置に限定するものではなく、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を用いて記録を行う記録装置に適用しても構わない。

本発明の実施例１であるインクジェット記録装置１０００を示す概観図である。 インクジェット記録ヘッドＩＨの構成例を示す図である。 インクジェット記録ヘッドＩＨからインクが不吐出であるノズルの検出構成３０００を説明する模式図である。 インクジェット記録ヘッドのコンタクトパッド電極部４０００の構成を示す図である。 リーク電流の時間変化を示す図である。 インクジェット記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置に用いられる制御系を示すブロック図である。 インクジェット記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置に用いられる制御系を示すブロック図である。 実施例１における動作手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例２であるインクジェット記録装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３であるインクジェット記録装置における動作を示すフローチャートである。 駆動エネルギー閾値検出部７０１１に格納されているヘッド温度Ｔとパルス幅Ｐｗ（駆動エネルギーＥ）との対応関係を示す図である。

符号の説明

１０００…インクジェット記録装置、
ＩＨ…記録ヘッド、
ＩＴ…インクタンク、
ＨＣ…ヘッドカートリッジ、
ＣＲ…キャリッジ、
１００５…記録シート、
１００６…吸引回復系ユニット、
２００１…インク吐出口、
２００２…電気熱変換体、
２００３…インク供給口、
２００４…インク流路、
２００５…基板、
３００４…インク滴、
４０００…コンタクトパッド電極部、
４００１…ＶＨ電極、
４００２…ＧＮＤＨ電極、
４００３…ＶＨＴ電極、
４００４…ＶＤＤ電極、
４００５…ＧＮＤＬ電極、
４００６…複数個の信号線及びノンコンタクトパッド、
６００２…制御部、
６００３…メモリ部、
６００４…メカコントロール部、
６００８…表示素子コントロール部、
６００９…表示素子部、
６０１０…記録ヘッドコントロール部、
７００１…ヘッド温度検出センサ、
７００３…不吐ノズル検出部、
７００４…ヒータ故障検出シーケンス判定部、
７００５…ヘッド温度検出回路、
７００６…環境温度検出センサ、
７００７…環境温度検出回路、
７００８…ヘッド駆動制御部、
７００９…印字制御部、
７０１０…駆動エネルギー閾値検出シーケンス判定部、
７０１１…駆動エネルギー閾値検出部、
７０１２…最適駆動エネルギー検出部、
７０１３…不吐ノズル検出シーケンス判定部、
７０１４…ヒータ故障検出部。

Claims (9)

1. 発熱抵抗素子を駆動することによって、インクジェット記録ヘッドから被記録媒体へ、インク滴を吐出して記録するインクジェット記録装置において、
   上記インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで、不吐出ノズルを検出する不吐出ノズル検出手段と；
   上記インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで、不吐出ノズルを検出した場合、上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件を検出する駆動条件検出手段と；
   上記インクジェット記録ヘッドに格納されている駆動条件と異なることを検出した場合に、上記インクジェット記録ヘッドに格納されている駆動条件を書き換え、しかも、上記インクジェット記録ヘッドの駆動時に供給する駆動エネルギーを変更する変更手段と；
   を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１において、
   上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件は、上記インクジェット記録ヘッドに、複数の異なる駆動エネルギーを供給し、上記駆動エネルギーのそれぞれに対応する上記インクジェット記録ヘッドの温度をモニタすることによって求める条件であることを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 発熱抵抗素子を駆動することによって、インクジェット記録ヘッドから被記録媒体へ、インク滴を吐出して記録するインクジェット記録装置において、
   上記インクジェット記録ヘッドに設けられているインクを介して、ｍＡオーダーの電流リークを検出する電流リーク検出手段と；
   上記電流リークを検出すると、上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件を検出する駆動条件検出手段と；
   上記電流リークを検出すると、上記インクジェット記録ヘッドに格納されている駆動条件を書き換え、しかも、上記インクジェット記録ヘッドの駆動時に供給する駆動エネルギーを変更する手段と；
   を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項３において、
   上記発熱抵抗素子が形成されるシリコン基板と同電位である電極パッドと、上記発熱抵抗素子を駆動するためのエネルギーを印加する電極パッドとの間に、電位を印加して流れる電流を測定することによって、上記インクジェット記録ヘッドに設けられているインクを介した電流リークを求めることを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項３または請求項４において、
   上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件は、上記インクジェット記録ヘッドに、複数の異なる駆動エネルギーを供給し、上記駆動エネルギーのそれぞれに対応する上記インクジェット記録ヘッドの温度をモニタすることによって求める条件であることを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 発熱抵抗素子を駆動することによって、インクジェット記録ヘッドから被記録媒体へ、インク滴を吐出して記録するインクジェット記録装置において、
   上記インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで、不吐出ノズルを検出する不吐出ノズル検出手段と；
   上記インクジェット記録ヘッドに設けられているインクを介して、ｍＡオーダーの電流リークを検出する電流リーク検出手段と；
   上記インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで、不吐出ノズルを検出し、しかも、上記インクジェット記録ヘッドに設けられているインクを介して、ｍＡオーダーの電流リークを検出した場合、上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件を検出し、しかも、上記インクジェット記録ヘッドの駆動時に供給する駆動エネルギーを変更する変更手段と；
   を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
7. 請求項６において、
   上記発熱抵抗素子が形成されるシリコン基板と同電位である電極パッドと、上記発熱抵抗素子を駆動するためのエネルギーを印加する電極パッドとの間に電位を印加し、流れる電流を測定することによって、上記インクジェット記録ヘッドに設けられているインクを介した電流リークを求めることを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 請求項６または請求項７において、
   上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件は、上記インクジェット記録ヘッドに複数の異なる駆動エネルギーを供給し、上記駆動エネルギーのそれぞれに対応する上記インクジェット記録ヘッドの温度をモニタすることによって求める条件であることを特徴とするインクジェット記録装置。
9. 発熱抵抗素子を駆動することによって、インクジェット記録ヘッドから被記録媒体へ、インク滴を吐出して記録するインクジェット記録装置の制御方法において、
   上記インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで、不吐出ノズルを検出する不吐出ノズル検出工程と；
   上記インクジェット記録ヘッドを構成する吐出ノズルのうちで、不吐出ノズルを検出した場合、上記インクジェット記録ヘッドの駆動条件を検出する駆動条件検出工程と；
   上記インクジェット記録ヘッドに格納されている駆動条件と異なることを検出した場合に、上記インクジェット記録ヘッドに格納されている駆動条件を書き換え、しかも、上記インクジェット記録ヘッドの駆動時に供給する駆動エネルギーを変更する変更工程と；
   を有することを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。

Images