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
【課題】複数のヘッド基板の温度を高精度且つリアルタイムに取得し、適切で安定したヘッド駆動を実行することが可能なインクジェット記録装置および記録方法を提供する。
【解決手段】温度変化が殆ど懸念されないヘッド基板に対しては、温度検出のために無駄な時間を消費しないようにする一方、大きな温度変化が懸念されるヘッド基板に対しては、限られた時間内に複数回のサンプリングを実行する。これにより、限られたサンプリング時間の間に、高精度で信頼性の高い温度検知を実現することが出来る。
【解決手段】温度変化が殆ど懸念されないヘッド基板に対しては、温度検出のために無駄な時間を消費しないようにする一方、大きな温度変化が懸念されるヘッド基板に対しては、限られた時間内に複数回のサンプリングを実行する。これにより、限られたサンプリング時間の間に、高精度で信頼性の高い温度検知を実現することが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出して画像を記録するインクジェット記録装置に関する。特に、記録中の記録ヘッドの温度に応じて記録制御を行なう構成において、複数のヘッド基板の温度をリアルタイム且つ高精度に検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数色のインクを吐出して記録媒体に画像を記録するカラーインクジェット記録装置が普及している。インクジェット記録装置では、画像データに従って、記録ヘッドに設けられた個々の記録素子に対し電圧パルスを印加し、インクを吐出する。このとき、記録素子から吐出されるインクの吐出量は、インクの種類や記録素子に備えられているヒータの抵抗値、あるいは記録素子が形成されているヘッド基板の温度に応じて変化する。よって多くのインクジェット記録装置では、インクの種類、ヒータの抵抗値、ヘッド基板の温度等に応じて記録素子に印加する駆動パルスを調整し、吐出量を安定させている。
【０００３】
ここで、インクの種類やヒータの抵抗値は記録中に変化することは無いが、ヘッド基板の温度は、記録ヘッドの記録量（吐出回数）や環境温度に応じて変化する。中でも記録量は、画像データに応じて各色の記録ヘッドで異なり、夫々のヘッド基板の温度ひいては吐出量に大きくに影響する。よって、各色でバランスを崩さず安定した吐出量を維持するためには、各色のヘッド基板の温度を高精度且つリアルタイムに取得し、駆動パルスによる調整を適切に実行することが求められる。
【０００４】
このような課題に対し、例えば特許文献１には、ヘッド基板の温度検出を所定の時間間隔で複数回行い、これら複数の検出温度の平均値に基づいてヘッド通電時間を制御する構成が開示されている。特許文献１のように温度検出を複数回行えば、より信頼性の高い基板温度を取得することが出来る。その結果、ヘッド温度が急激に変化するような状況においても、ヘッド通電時間を必要以上に増減させることなく、適切で安定したヘッド駆動を行うことが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３３８２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方法では、記録量が少なく基板温度が変化しない記録ヘッドでは、複数回の温度検出のために必要以上の時間が費やされてしまっていることになる。その一方で、記録量の変動が多く温度の変化が激しい記録ヘッドについては、定められたサンプリング回数では不十分な場合も懸念される。そして、このような温度検出のために必要な時間は、インク色の種類すなわち記録ヘッドやヘッド基板の個数に応じて増大する。ヘッド基板の数が増えても温度検出のための時間を増大させないためには、記録ヘッドの温度検出の周期や回数を減らすことが考えられるが、記録量の増減が激しい記録ヘッドの温度検出精度が低下してしまい、特許文献１本来の効果が得られなくなってしまう。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものである。よって、その目的とするところは、複数のヘッド基板の温度を高精度且つリアルタイムに取得し、適切で安定したヘッド駆動を実行することが可能なインクジェット記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのために本発明は、熱エネルギによってインクを吐出する記録素子が配列されたヘッド基板を複数用い、記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置において、前記複数のヘッド基板それぞれについて、所定時間当たりの吐出回数および該吐出回数の変化量を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された前記吐出回数および変化量に基づいて、前記所定時間に前記複数のヘッド基板それぞれの温度を検出する回数を設定する設定手段と、前記設定された回数に従って前記複数のヘッド基板それぞれの温度を前記所定時間内に検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて前記複数のヘッド基板それぞれに配列された前記記録素子に与える熱エネルギを調整するエネルギ調整手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、限られたサンプリング時間の間に、高精度で信頼性の高い温度検知を実現することが出来、適切で安定したヘッド駆動を実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明に適用可能な記録ヘッドの模式図である。
【図２】本発明で使用可能な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３】第１の実施形態における記録ヘッドの駆動制御の構成を示すブロック図である。
【図４】コントローラが実行する記録時のサンプリング工程を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態におけるサンプリング回数の設定例を具体的に説明する図である。
【図６】ヘッド基板の拡大図である。
【図７】第２の実施形態における記録ヘッドの駆動制御の構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態におけるサンプリング回数の設定例を具体的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の構成を具体的に説明する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明に適用可能な記録ヘッドの模式図である。図１（ａ）は、記録ヘッド９の斜視図である。本実施形態の記録ヘッド９は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｂｋ）の４色のインクを吐出するため、４つのヘッド基板１００が備えられている。ヘッド基板１００のそれぞれには、不図示のインクタンクから供給部２３を介して対応する色のインクが供給される。
【００１２】
図１（ｂ）は、１つのヘッド基板１００の拡大図である。ここでは、インクを吐出する複数の吐出口１０４と、３つの温度センサ１０１〜１０３が配備されている。１つのヘッド基板には、６４０個の吐出口１０４（記録素子）が６００ｄｐｉのピッチで配列してなるＯｄｄ列とＥｖｅｎ列とがあり、これら２列はｙ方向に半ピッチずれながらｘ方向に並列している。このような構成の記録ヘッド９をｘ方向に移動させながら個々の吐出口よりインクを吐出することにより、ｙ方向には１２００ｄｐｉでドットを記録することが出来る。
【００１３】
温度センサ１０１〜１０３は同型のダイオードセンサであり、定電流印加時のＶｆの変化によって、温度検知を行う構成になっている。これら３つの温度センサ１０１〜１０３は、ヘッド基板の両端および中央部に配置されており、本実施形態では、これらから得られる検出温度の平均値から、ヘッド基板全体の温度を取得する。なお、温度センサとしてダイオードセンサを用いることは、本発明や本実施形態を限定するものではない。温度を計測できる素子であれば他の構成の素子を温度センサとして用いることも出来る。
【００１４】
図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ’に沿った切断図である。本実施形態のヘッド基板１００は、トランジスタ等の駆動素子を備えたシリコンからなる基体１の上に、絶縁材料である熱酸化層２と蓄熱層４とが設けられている。蓄熱層４の上には、通電により発熱する材料からなる発熱抵抗層６が設けられ、発熱抵抗層６上に導電材料で一対の電極７が設けられている。具体的には、発熱抵抗層の材料としてはタンタルシリコンナイトライド（ＴａＳｉＮ）や、タングステンシリコンナイトライド（ＷＳｉＮ）等の高融点材料を用いることができる。また、一対の電極７の材料としては、アルミニウム、銅、銀等の発熱抵抗層の材料より低抵抗な、導電性を有する材料を用いることができる。この一対の電極７の間に通電することで、発熱抵抗層６の一対の電極７の間に位置する発熱抵抗層６の部分が発熱するため、この部分がエネルギ発生素子１２となる。発熱抵抗層６と一対の電極７は、絶縁性材料からなる絶縁層８で被覆され、さらにその上には耐キャビテーション層として用いられる保護層１０が設けている。
【００１５】
エネルギ発生素子１２に対向する位置には、流路形成部材１４で形成された液路１３が吐出口１０４まで延在している。このように、図１（ｂ）における個々の吐出口には、液路１３およびエネルギ発生素子１２が１対１で配備されており、これら１組の吐出口１４、流路１３およびエネルギ発生素子１２によって、１つの記録素子が構成されている。
【００１６】
流路形成部材１４は、全記録素子に共通してインクを供給する共通流路４６の壁面１４ａも画成している。供給部２３から供給されたインクは、基体１を貫通する供給口４７を介して共通流路４６に供給され、その後、エネルギ発生素子１２の発生する熱エネルギによって吐出口から吐出される。
【００１７】
このように熱エネルギを利用してインクを吐出する本実施形態の記録ヘッドでは、記録素子の吐出回数に応じてヘッド基板１００の温度が上昇する。そして、個々の記録素子が吐出するインクの吐出量は、ヘッド基板の温度に応じて変動することが知られている。よって、本実施形態では、検出されたヘッド基板の温度に基づいて、当該ヘッド基板がインクを吐出する際にエネルギ発生素子１２に印加する電圧パルスを異ならせ、熱エネルギ調整を行う。
【００１８】
図２は、本実施形態で使用可能なインクジェット記録装置の制御の構成を示すブロック図である。コントローラ６００は主制御部であり、例えばマイクロコンピュータ形態のＡＳＩＣ６０１、ＲＯＭ６０３、ＲＡＭ６０５を有する。ＲＯＭ６０３は、各種シーケンスのためのプログラムのほか、記録ヘッドを駆動するための駆動パルスや、これを設定するためのテーブル等、様々な固定データを格納している。ＲＡＭ６０５は、画像データを展開する領域や作業用の領域等を設けている。
【００１９】
ホスト装置６１０は、記録装置が記録する画像のデータ供給源である。画像データ、その他のコマンド、ステータス信号等は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１２を介してコントローラ６００と送受信される。ホスト装置６１０から受信した画像データは、コントローラ６００によって記録ヘッドが記録可能な２値のドットデータに変換される。
【００２０】
ヘッドドライバ６４０は、コントローラ６００によって処理されたドットデータに従って、記録ヘッド９を駆動する。このとき、コントローラ６００の制御のもと、記録ヘッド９から受信するヘッド基板の温度情報に応じて、記録ヘッド９への駆動パルスを調整する。ヘッドドライバ６４０における詳細な構成については後述する。
【００２１】
モータドライバ６５０は、キャリッジモータ６１を駆動することにより、記録ヘッド９を搭載したキャリッジを記録媒体に対して走査させる。モータドライバ６３は、搬送モータ１３を駆動することにより、キャリッジの走査方向と交差する方向に記録媒体を搬送させる。キャリッジに搭載された記録ヘッド９がドットデータに従ってインクを吐出しながら移動する記録走査と、記録ヘッド９の記録幅に応じた分だけ記録媒体を搬送する搬送動作を交互に繰り返すことにより、記録媒体に段階的に画象が記録される。
【００２２】
図３は、コントローラ６００の制御の下、本実施形態のヘッドドライバ６４０における記録ヘッドの駆動制御の構成を説明するためのブロック図である。各色のヘッド基板１００には、それぞれ３つのダイオードセンサ１０１〜１０３が配備されており、これらが検出した温度は、それぞれ別々にパラレルデータ２１５として制御基板２００上の制御ＩＣ２０１に入力される。制御ＩＣ２０１は、このようなパラレルデータ２１５を、上部ダイオードシリアルデータ２１６ａ、中部ダイオードシリアルデータ２１６ｂ、下部ダイオードシリアルデータ２１６ｃに変換し、制御基板２０２のヘッド温度制御手段２０３に発信する。
【００２３】
ヘッド温度制御手段２０３にはＡ／Ｄ変換器２０４が搭載されており、アナログ値であるシリアルデータ２１６ａ〜２１６ｃをデジタル信号２１７に変換する。変換後のデジタル信号２１７は、吐出回数比較部５０１およびサンプリング回数設定部５０２を経て、平均化処理部２０５に送信される。吐出回数比較部５０１には個々のヘッド基板ごとのドットデータ５０３も入力されており、吐出回数比較部５０１は、これらドットデータから各色の吐出回数をカウントしこれを比較する。そして、サンプリング回数設定部５０２は、吐出回数比較部５０１による比較結果に基づいて、個々のヘッド基板の温度のサンプリング回数の設定を行う。吐出回数比較部５０１およびサンプリング回数設定部５０２の具体的な作用については後述する。
【００２４】
平均化処理部２０５では、インク色毎にサンプリング回路２１８Ｃ、２１８Ｍ，２１８Ｙ、２１８Ｂｋが備えられている。個々のサンプリング回路は、該当するインク色について、サンプリング回数設定部５０２によって設定された回数だけ入力信号値をサンプリングし、これらの平均値をとって、駆動パルス制御部２０６Ｃ、２０６Ｍ，２０６Ｙ、２０６Ｂｋへ送信する。駆動パルス制御部２０６は、受信したデジタル値に応じて、記録ヘッドに印加する電圧パルスのパルス形状を調整する。具体的には、受信したデジタル値すなわちヘッド基板の温度が高いほど、記録ヘッドに印加する電圧パルスのパルス幅を短くする。このような制御により、ヘッド基板の温度変化やインク色によらず、記録ヘッドの吐出量を安定させることが出来る。
【００２５】
従来のヘッド温度制御手段では、吐出回数比較部５０１やサンプリング回数設定部５０２を備えておらず、サンプリング回路２１８Ｃ、２１８Ｍ、２１８Ｙ、２１８Ｂｋはそれぞれ同数ずつのサンプリングを行い、夫々の平均値を算出していた。例えば、温度検出の結果を４ｍｓおきに１回発信可能であるとすると、４色分を１回ずつ発信するのに１６ｍｓかかる。また、各インク色についてｎ回ずつサンプリングして平均する場合は、サンプリングのためにｎ×１６ｍｓだけかかることになる。
【００２６】
このように、各色についてサンプリング数を統一した場合、既に課題の項でも説明したように、サンプリングのために必要な時間は、インク色の種類すなわち記録ヘッドの個数に応じて増大する。また、記録量が少なく基板温度が殆ど変化しない記録ヘッドについては、複数回の温度検出のために必要以上の時間が費やされてしまっていることになる。その一方で、記録量の変動が多く基板温度の変化が激しい記録ヘッドについては、上記サンプリング回数が不十分である場合も懸念される。
【００２７】
よって本実施形態では、全インク色のサンプリングのために要する時間は所定時間（１６ｍｓ）に固定しておきながら、インク色間でサンプリングの回数を調整可能な構成とする。すなわち、所定時間内で実行可能な４回のサンプリングを４つのインク色に不均等に振り分けることが出来るようにする。このとき、記録量の変動が大きくヘッド基板の温度変化も大きいと予想されるインク色ではサンプリング回数を多く設定し、記録量の変動が小さくヘッド基板の温度変化も小さいと予想されるインク色ではサンプリング数を少なく設定する。
【００２８】
図４は、コントローラ６００が実行する記録時のサンプリング工程を説明するためのフローチャートである。記録処理が開始されると、コントローラ６００は、ステップＳ３０２において、記録ヘッドが吐出動作を行う領域にあるか否かを判断する。そして、吐出動作を行う領域に達するまでは、ステップＳ３０３にてヘッド基板の保温制御を繰り返す。具体的には、温度センサ１０１〜１０３を用いて各色のヘッド基板１００の温度を検出し、ヘッド基板が吐出動作に適した温度を維持するように、吐出に至らない程度の電圧パルスを記録素子に印加し、これを保温する。
【００２９】
ステップＳ３０２で記録ヘッドが吐出動作を行う領域にあると判断すると、コントローラ６００はステップＳ３０４に進み、各インク色について１回の記録走査分のドットデータを保存する。
【００３０】
続くステップＳ３０５では、次のサンプリングが記録走査開始時に行われるのか記録走査の途中で行われるのかを判断する。記録走査開始時である場合はステップＳ３０６に進み、記録走査の途中である場合はステップＳ３０９へ進む。
【００３１】
ステップＳ３０６において、コントローラ６００は、ステップＳ３０４で記憶したドットデータのうち、１６ｍｓの間に吐出されるドットデータを吐出回数比較部５０１に送り、吐出回数をインク色ごと（ヘッド基板ごと）にカウントする。そして、ステップＳ３０７では、カウントした値をインク色毎に比較し、比較結果をサンプリング回数設定部５０２に送り、４回のサンプリング回数を４つのヘッド基板に分配する。このとき、吐出回数が０のインク色に対してはサンプリング回数を０回に設定する。また、吐出回数の高いインク色に対してより多くのサンプリング回数を設定し、吐出回数の低いインク色に対しては少ないサンプリング回数を設定する。その後、ステップＳ３０８において、コントローラ６００は、ステップＳ３０７で設定したサンプリング回数に従って、サンプリング回路２１８に各ヘッド基板のサンプリングを実行させ、サンプリング結果に基づいて平均温度を算出し記録ヘッドを駆動する。以上のような、１６ｍｓ分のサンプリングおよび記録動作が実行されると、次の１６ｍｓ分の制御のためにステップＳ３０９へ進む。
【００３２】
ステップＳ３０９〜Ｓ３１１では、記録走査の途中でのサンプリングおよび記録動作を実行する。ステップＳ３０９では、ステップＳ３０６と同様、ステップＳ３０４で記憶したドットデータのうち、１６ｍｓの間に吐出されるドットデータ５０３を吐出回数比較部５０１に送り、吐出回数をインク色ごと（ヘッド基板ごと）にカウントする。続くステップＳ３１０では、ステップＳ３０９でカウントした吐出回数と前回の１６ｍｓでの吐出回数の差を算出し、その結果およびステップＳ３０９でカウントした吐出回数を各インク色で比較する。更に、比較した結果をサンプリング回数設定部５０２に送り、４回のサンプリング回数を４つのヘッド基板に分配する。すなわち、記録走査の途中でのサンプリング回数を決定する場合は、次の１６ｍｓでの吐出回数だけでなく、前回の１６ｍｓからの吐出回数の変化量も考慮に入れて、４つのヘッド基板に対するサンプリング回数を振り分ける。このとき、サンプリング回数の大小関係が、
吐出回数大で変化量大＞吐出回数小で変化量大＞吐出回数大で変化量小＞吐出回数小で変化量小
となるように、各ヘッド基板のサンプリング回数を振り分ける。その後、ステップＳ３１１において、コントローラ６００は、サンプリング回路２１８に各ヘッド基板のサンプリングを実行させ、サンプリング結果に基づいて平均温度を算出し記録ヘッドを駆動する。以上のような、１６ｍｓ分のサンプリングおよび記録動作が実行されると、ステップＳ３１２へ進み、今回のサンプリングで１回分の記録走査が終了したか否かを判断する。
【００３３】
１回分の記録走査が終了したと判断した場合、次の記録走査の制御に移行するため、ステップＳ３０２へ戻る。一方、まだ記録走査の途中であると判断した場合は、次の１６ｍｓのサンプリングおよび駆動制御のためにステップＳ３０９へ戻る。
【００３４】
図５は、本実施形態におけるサンプリング回数の設定例を具体的に説明する図である。横軸は、キャリッジの進行方向を示し、左から右に向けて記録が進行するものとする。縦軸は各記録ヘッドの記録デューティ（記録率）を示し、値が高いほど吐出回数が多いことを意味する。ここでは、説明を簡単にするため、記録デューティを４段階で表している。
【００３５】
最初の１６ｍｓに相当する区間１は、記録走査開始時に相当するので、ステップＳ３０７では、各色の吐出回数のみを比較して、サンプリング回数を振り分ける。図５によれば、区間１における各色の吐出回数は、Ｂｋ（ブラック）＞Ｙ（イエロー）＞Ｃ（シアン）＞Ｍ（マゼンタ）＝０となる。よって、ステップＳ３０７では、サンプリングの順番を、Ｂｋ→Ｂｋ→Ｙ→Ｃに設定する。その結果ステップＳ３０８では、１６ｍｓのうち、まず、最初の４ｍｓでブラックのヘッド基板に搭載された２つの温度センサ１０１〜１０３による検出結果を取得し、ブラックインクのヘッド基板の平均温度Ｔｂｋを算出する。
ＴＢｋ＝（Ｂｋ１０１＋Ｂｋ１０２＋Ｂｋ１０３）／３
そして、次の４ｍｓでもブラックのヘッド基板に搭載された２つの温度センサ１０１〜１０３による検出結果を取得し、ブラックインクのヘッド基板の平均温度ＴＢｋを再度算出する。更に、これら２回分のサンプリング結果の平均値を用いて、ブラックヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００３６】
続く４ｍｓでは、イエローのヘッド基板に搭載された２つの温度センサ１０１〜１０３による検出結果を取得し、イエローインクのヘッド基板の平均温度
ＴＹ＝（Ｙ１０１＋Ｙ１０２＋Ｙ１０３）／３を算出する。そして、この値ＴＹを用いてイエローヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００３７】
最後の４ｍｓではシアンのヘッド基板に搭載された２つの温度センサ１０１〜１０３による検出結果を取得し、シアンインクのヘッド基板の平均温度
ＴＣ＝（Ｃ１０１＋Ｃ１０２＋Ｃ１０３）／３を算出する。そして、この値ＴＹを用いてイエローヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００３８】
一方、マゼンタヘッドについては、ステップＳ３０３で最後に検出したヘッド基板の温度に基づいて、マゼンタヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００３９】
このように、区間１では、最も記録量が多くヘッド基板の温度変化が大きいことが予想されるブラックのために２回のサンプリングを行う。その一方で、記録量が０でヘッド基板の温度が殆ど変化しないことが予想されるマゼンタのためにはサンプリングを行わない。
【００４０】
区間２は、記録走査途中時に相当するので、ステップＳ３１０では、各色の吐出回数の他、吐出回数の変化量についても考慮し、サンプリング回数を設定する。図５によれば、区間２における各色の吐出回数の大小関係はＢｋ＝Ｙ＞Ｃ＝Ｍであり、吐出回数の変化量の大小関係はＣ＞Ｙ＞Ｂｋ＝Ｍである。本実施形態では、これら両方を考慮し、サンプリングの優先順位を、Ｃ＞Ｙ＞Ｂｋ＞Ｍとする。よって、ステップＳ３１０では、サンプリングの順番を、Ｃ→Ｃ→Ｙ→Ｂｋに設定する。その結果、ステップＳ３１１では、最初の４ｍｓおよび次の４ｍｓにおいてシアンインクのヘッド基板の平均温度ＴＣを算出する。
ＴＣ＝（Ｃ１０１＋Ｃ１０２＋Ｃ１０３）／３
そして、これら２回分のサンプリング結果の平均値を用いて、シアンヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００４１】
続く４ｍｓでは、イエローのヘッド基板に搭載された２つの温度センサ１０１〜１０３による検出結果を取得し、イエローインクのヘッド基板の平均温度
ＴＹ＝（Ｙ１０１＋Ｙ１０２＋Ｙ１０３）／３を算出する。そして、この値ＴＹを用いてイエローヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００４２】
最後の４ｍｓではブラックのヘッド基板に搭載された２つの温度センサ１０１〜１０３による検出結果を取得し、ブラックインクのヘッド基板の平均温度
ＴＢｋ＝（Ｂｋ１０１＋ Ｂｋ１０２＋Ｂｋ１０３）／３を算出する。そして、この値ＴＢｋを用いてブラックヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００４３】
一方、マゼンタヘッドについては、区間２においてもサンプリングを行なわず、ステップＳ３０３で検出したヘッド基板の温度に基づいて、マゼンタヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００４４】
このように、区間２では、記録量は少ないが温度変化が大きいことが予想されるシアンのために２回のサンプリングを行う。その一方、記録量が０でヘッド基板の温度が殆ど変化しないことが予想されるマゼンタのためにはサンプリングを行わない。
【００４５】
区間３および区間４についても図５に従って区間２と同様の制御を行うと、区間３ではＭ→Ｍ→Ｙ→Ｂｋの順にサンプリングを行い、区間４ではＭ→Ｍ→Ｂｋ→Ｃの順にサンプリングを行うことになる。
【００４６】
このように本実施形態によれば、温度変化が殆ど懸念されないヘッド基板に対しては、温度検出のために無駄な時間を消費しないようにする一方、大きな温度変化が懸念されるヘッド基板に対しては、複数回のサンプリングを実行する。これにより、限られたサンプリング時間の間に、高精度で信頼性の高い温度検知を実現することが出来、適切で安定したヘッド駆動を実行することが可能となる。
なお、吐出回数やその変化量に各インク色で差異が確認されない場合は、ヘッド基板の温度変化によって画像弊害が現れやすいインク色を優先してサンプリングするようにすればよい。また、このような差異が確認されない状態が続くような場合には、何回かに１回はその優先順位を逆転してサンプリングを行うようにしてもよい。
【００４７】
（第２の実施形態）
本実施形態も第１の実施形態と同様、図１および図２に示したインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を用いる。但し、本実施形態では、ヘッド基板に配列する１２８０個の記録素子を４つのブロックに分割し、ブロックごとに所定時間当たりの吐出回数をカウントしヘッド基板のサンプリング回数を決定する。
【００４８】
図６は、本実施形態における１つのヘッド基板１００の拡大図である。第１の実施形態と同様、インクを吐出する複数の吐出口１０４と、３つの温度センサ１０１〜１０３が配備されている。本実施形態では、１２８０個の記録素子１０４を、図のように３２０個ずつの４つのブロック（領域Ａ〜領域Ｄ）に分割し、ブロックごとに吐出回数をカウントする。
【００４９】
図７は、コントローラ６００の制御の下、本実施形態のヘッドドライバ６４０における記録ヘッドの駆動制御の構成を説明するためのブロック図である。ここでは、第１の実施形態で説明した図３と異なる点について説明する。
【００５０】
本実施形態のヘッド温度制御手段２０３には、ドットデータをブロック単位でカウントするためのブロックカウント部７０１が用意されている。ブロックカウント部７０１は、個々のヘッド基板のドットデータをブロックごとに分類し、そのカウントした結果を吐出回数比較部５０１に送信する。吐出回数比較部５０１は、各ブロックのカウント結果を比較し、サンプリング回数設定部５０２は、吐出回数比較部５０１の比較結果に基づいて、個々のヘッド基板の温度のサンプリング回数を設定する。
【００５１】
本実施形態においても、図４のフローチャートに従って、記録時のサンプリング工程を実行することが出来る。すなわち、記録走査開始時であればステップＳ３０６〜Ｓ３０８の工程に進み、１６ｍｓの間に吐出される各ヘッド基板間の吐出回数の比較結果に応じて個々のヘッド基板のサンプリング回数を決定する。一方、記録走査の途中であればステップＳ３０９〜Ｓ３１１の工程に進み、１６ｍｓでの吐出回数および前回の１６ｍｓの吐出回数からの変化量の比較結果に応じて個々のヘッド基板のサンプリング回数を決定する。
【００５２】
図８は、本実施形態におけるサンプリング回数の設定例を具体的に説明する図である。横軸は、キャリッジの進行方向を示し、左から右に向けて記録が進行するものとする。縦軸は各記録ヘッドの記録デューティ（記録率）を示し、値が高いほど吐出回数が多いことを意味する。ここでは、説明を簡単にするため高デューティと低デューティの２値で示している。また、図中、黒く示した領域はそのブロックの記録が高デューティであることを示し、括弧内の数値は各区間の高デューティブロックの数を示している。
【００５３】
最初の１６ｍｓに相当する区間１は、記録走査開始時に相当するので、ステップＳ３０７では、各色の吐出回数のみを比較して、サンプリング回数を振り分ける。図８によれば、区間１における各色の吐出回数は、Ｂｋ＝Ｙ＞Ｃ＞Ｍ＝０となる。ここで、ブラックとイエローの吐出回数は同等であるが、一般に、同じ吐出量変化でもブラックの方がイエローよりも画像に与える影響は大きい事が知られている。よって、本実施形態では、ブラックのサンプリングをイエローよりも優先し、ステップＳ３０８では、Ｂｋ→Ｂｋ→Ｙ→Ｃの順にサンプリングを行い、得られた平均温度に基づいて電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００５４】
区間２は、記録走査途中時に相当するので、ステップＳ３１０では、各色の吐出回数の他、吐出回数の変化量についても考慮し、サンプリング回数を振り分ける。本実施形態では、ヘッド基板自体の吐出回数に変化がなくても、吐出するブロックが変化していればヘッド基板の温度変化が誘発されることに着目している。このため、本実施形態では、記録デューティが大きく変化するブロックの数が多いヘッド基板ほど、サンプリング回数が多くなるような設定が行われている。図８によれば、区間２における各色の吐出回数は、Ｂｋ＝Ｙ＞Ｃ＝Ｍである。また、区間１に対する吐出回数の変化量については、Ｃ＞Ｂｋ＝Ｙ＝Ｍである。ここで、ブラックとイエローの吐出回数および変化量は同等である。しかし、区間１に対して記録デューティが大きく変化するブロックの数を比較すると、Ｂｋ（４ブロック）＞Ｃ（２ブロック）＞Ｙ（０ブロック）＝Ｍ（０ブロック）となる。よって、本実施形態では、Ｂｋ→Ｂｋ→Ｃ→Ｙの順にサンプリングを行い、得られた平均温度に基づいて電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。この際、シアンのヘッド基板の温度変化がイエローよりもさらに懸念される場合は、イエローのサンプリングを実行せず、Ｂｋ→Ｂｋ→Ｃ→Ｃの順に４回のサンプリングを行ってもよい。
【００５５】
区間３および区間４についても図８に従って区間２と同様の制御を行うと、区間３ではＭ→Ｍ→Ｂｋ→Ｙの順にサンプリングを行い、区間４ではＭ→Ｍ→Ｙ→Ｂｋの順にサンプリングを行うことになる。
【００５６】
このように、本実施形態の区間２以降では、記録デューティが大きく変化するブロックを多数有するヘッド基板ほど、サンプリング回数を多く設定する。これにより、ヘッド基板の温度検出をより高精度に行うことが可能となる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態によれば、温度変化が殆ど懸念されないヘッド基板に対しては、温度検出のために無駄な時間を消費しないようにする一方、大きな温度変化が懸念されるヘッド基板に対しては、複数回のサンプリングを実行する。これにより、限られたサンプリング時間の間に、高精度で信頼性の高い温度検知を実現することが出来、適切で安定したヘッド駆動を実行することが可能となる。
【００５８】
なお、以上説明した２つの実施形態では、１つの記録ヘッドに複数のヘッド基板が配備された構成で説明したが、１つのヘッド基板が配備された記録ヘッドを複数用いる構成であっても本発明は有効である。また、以上では、４つのヘッド基板に対し４回分のサンプリングを行う場合を例に説明したが、無論このような値は本発明を限定するものではない。例えば４つのヘッド基板に対し更に多くのサンプリング回数を用意し、全てのヘッド基板について少なくとも１回ずつサンプリングを行うようにすることも出来る。また、例えばライトシアンやライトマゼンタなど、更に多く種類のインクを吐出するために、更に多くのヘッド基板を有する記録ヘッドを用意し、これら複数のヘッド基板に対し複数のサンプリングを振り分けることも可能である。いずれにせよ、限られたサンプリング回数によって複数のヘッド基板の温度を検出する構成において、サンプリング回数が、個々のヘッド基板の吐出回数に基づいて夫々のヘッド基板に振り分けられれば、本発明の効果を得ることが出来る。
【符号の説明】
【００５９】
９ 記録ヘッド
１００ ヘッド基板
１０１〜１０３ 温度センサ
１０４ 吐出口
２０１ 制御ＩＣ
２０４ Ａ／Ｄ変換器
２０５ 平均化処理部
２０６ 駆動パルス制御部
２１６ａ〜ｃ シリアルデータ
２１７ デジタル信号
２１８ サンプリング回路
５０１ 吐出回数比較部
５０２ サンプリング回数設定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出して画像を記録するインクジェット記録装置に関する。特に、記録中の記録ヘッドの温度に応じて記録制御を行なう構成において、複数のヘッド基板の温度をリアルタイム且つ高精度に検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数色のインクを吐出して記録媒体に画像を記録するカラーインクジェット記録装置が普及している。インクジェット記録装置では、画像データに従って、記録ヘッドに設けられた個々の記録素子に対し電圧パルスを印加し、インクを吐出する。このとき、記録素子から吐出されるインクの吐出量は、インクの種類や記録素子に備えられているヒータの抵抗値、あるいは記録素子が形成されているヘッド基板の温度に応じて変化する。よって多くのインクジェット記録装置では、インクの種類、ヒータの抵抗値、ヘッド基板の温度等に応じて記録素子に印加する駆動パルスを調整し、吐出量を安定させている。
【０００３】
ここで、インクの種類やヒータの抵抗値は記録中に変化することは無いが、ヘッド基板の温度は、記録ヘッドの記録量（吐出回数）や環境温度に応じて変化する。中でも記録量は、画像データに応じて各色の記録ヘッドで異なり、夫々のヘッド基板の温度ひいては吐出量に大きくに影響する。よって、各色でバランスを崩さず安定した吐出量を維持するためには、各色のヘッド基板の温度を高精度且つリアルタイムに取得し、駆動パルスによる調整を適切に実行することが求められる。
【０００４】
このような課題に対し、例えば特許文献１には、ヘッド基板の温度検出を所定の時間間隔で複数回行い、これら複数の検出温度の平均値に基づいてヘッド通電時間を制御する構成が開示されている。特許文献１のように温度検出を複数回行えば、より信頼性の高い基板温度を取得することが出来る。その結果、ヘッド温度が急激に変化するような状況においても、ヘッド通電時間を必要以上に増減させることなく、適切で安定したヘッド駆動を行うことが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３３８２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方法では、記録量が少なく基板温度が変化しない記録ヘッドでは、複数回の温度検出のために必要以上の時間が費やされてしまっていることになる。その一方で、記録量の変動が多く温度の変化が激しい記録ヘッドについては、定められたサンプリング回数では不十分な場合も懸念される。そして、このような温度検出のために必要な時間は、インク色の種類すなわち記録ヘッドやヘッド基板の個数に応じて増大する。ヘッド基板の数が増えても温度検出のための時間を増大させないためには、記録ヘッドの温度検出の周期や回数を減らすことが考えられるが、記録量の増減が激しい記録ヘッドの温度検出精度が低下してしまい、特許文献１本来の効果が得られなくなってしまう。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものである。よって、その目的とするところは、複数のヘッド基板の温度を高精度且つリアルタイムに取得し、適切で安定したヘッド駆動を実行することが可能なインクジェット記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのために本発明は、熱エネルギによってインクを吐出する記録素子が配列されたヘッド基板を複数用い、記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置において、前記複数のヘッド基板それぞれについて、所定時間当たりの吐出回数および該吐出回数の変化量を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された前記吐出回数および変化量に基づいて、前記所定時間に前記複数のヘッド基板それぞれの温度を検出する回数を設定する設定手段と、前記設定された回数に従って前記複数のヘッド基板それぞれの温度を前記所定時間内に検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて前記複数のヘッド基板それぞれに配列された前記記録素子に与える熱エネルギを調整するエネルギ調整手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、限られたサンプリング時間の間に、高精度で信頼性の高い温度検知を実現することが出来、適切で安定したヘッド駆動を実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明に適用可能な記録ヘッドの模式図である。
【図２】本発明で使用可能な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３】第１の実施形態における記録ヘッドの駆動制御の構成を示すブロック図である。
【図４】コントローラが実行する記録時のサンプリング工程を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態におけるサンプリング回数の設定例を具体的に説明する図である。
【図６】ヘッド基板の拡大図である。
【図７】第２の実施形態における記録ヘッドの駆動制御の構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態におけるサンプリング回数の設定例を具体的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の構成を具体的に説明する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明に適用可能な記録ヘッドの模式図である。図１（ａ）は、記録ヘッド９の斜視図である。本実施形態の記録ヘッド９は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｂｋ）の４色のインクを吐出するため、４つのヘッド基板１００が備えられている。ヘッド基板１００のそれぞれには、不図示のインクタンクから供給部２３を介して対応する色のインクが供給される。
【００１２】
図１（ｂ）は、１つのヘッド基板１００の拡大図である。ここでは、インクを吐出する複数の吐出口１０４と、３つの温度センサ１０１〜１０３が配備されている。１つのヘッド基板には、６４０個の吐出口１０４（記録素子）が６００ｄｐｉのピッチで配列してなるＯｄｄ列とＥｖｅｎ列とがあり、これら２列はｙ方向に半ピッチずれながらｘ方向に並列している。このような構成の記録ヘッド９をｘ方向に移動させながら個々の吐出口よりインクを吐出することにより、ｙ方向には１２００ｄｐｉでドットを記録することが出来る。
【００１３】
温度センサ１０１〜１０３は同型のダイオードセンサであり、定電流印加時のＶｆの変化によって、温度検知を行う構成になっている。これら３つの温度センサ１０１〜１０３は、ヘッド基板の両端および中央部に配置されており、本実施形態では、これらから得られる検出温度の平均値から、ヘッド基板全体の温度を取得する。なお、温度センサとしてダイオードセンサを用いることは、本発明や本実施形態を限定するものではない。温度を計測できる素子であれば他の構成の素子を温度センサとして用いることも出来る。
【００１４】
図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ’に沿った切断図である。本実施形態のヘッド基板１００は、トランジスタ等の駆動素子を備えたシリコンからなる基体１の上に、絶縁材料である熱酸化層２と蓄熱層４とが設けられている。蓄熱層４の上には、通電により発熱する材料からなる発熱抵抗層６が設けられ、発熱抵抗層６上に導電材料で一対の電極７が設けられている。具体的には、発熱抵抗層の材料としてはタンタルシリコンナイトライド（ＴａＳｉＮ）や、タングステンシリコンナイトライド（ＷＳｉＮ）等の高融点材料を用いることができる。また、一対の電極７の材料としては、アルミニウム、銅、銀等の発熱抵抗層の材料より低抵抗な、導電性を有する材料を用いることができる。この一対の電極７の間に通電することで、発熱抵抗層６の一対の電極７の間に位置する発熱抵抗層６の部分が発熱するため、この部分がエネルギ発生素子１２となる。発熱抵抗層６と一対の電極７は、絶縁性材料からなる絶縁層８で被覆され、さらにその上には耐キャビテーション層として用いられる保護層１０が設けている。
【００１５】
エネルギ発生素子１２に対向する位置には、流路形成部材１４で形成された液路１３が吐出口１０４まで延在している。このように、図１（ｂ）における個々の吐出口には、液路１３およびエネルギ発生素子１２が１対１で配備されており、これら１組の吐出口１４、流路１３およびエネルギ発生素子１２によって、１つの記録素子が構成されている。
【００１６】
流路形成部材１４は、全記録素子に共通してインクを供給する共通流路４６の壁面１４ａも画成している。供給部２３から供給されたインクは、基体１を貫通する供給口４７を介して共通流路４６に供給され、その後、エネルギ発生素子１２の発生する熱エネルギによって吐出口から吐出される。
【００１７】
このように熱エネルギを利用してインクを吐出する本実施形態の記録ヘッドでは、記録素子の吐出回数に応じてヘッド基板１００の温度が上昇する。そして、個々の記録素子が吐出するインクの吐出量は、ヘッド基板の温度に応じて変動することが知られている。よって、本実施形態では、検出されたヘッド基板の温度に基づいて、当該ヘッド基板がインクを吐出する際にエネルギ発生素子１２に印加する電圧パルスを異ならせ、熱エネルギ調整を行う。
【００１８】
図２は、本実施形態で使用可能なインクジェット記録装置の制御の構成を示すブロック図である。コントローラ６００は主制御部であり、例えばマイクロコンピュータ形態のＡＳＩＣ６０１、ＲＯＭ６０３、ＲＡＭ６０５を有する。ＲＯＭ６０３は、各種シーケンスのためのプログラムのほか、記録ヘッドを駆動するための駆動パルスや、これを設定するためのテーブル等、様々な固定データを格納している。ＲＡＭ６０５は、画像データを展開する領域や作業用の領域等を設けている。
【００１９】
ホスト装置６１０は、記録装置が記録する画像のデータ供給源である。画像データ、その他のコマンド、ステータス信号等は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１２を介してコントローラ６００と送受信される。ホスト装置６１０から受信した画像データは、コントローラ６００によって記録ヘッドが記録可能な２値のドットデータに変換される。
【００２０】
ヘッドドライバ６４０は、コントローラ６００によって処理されたドットデータに従って、記録ヘッド９を駆動する。このとき、コントローラ６００の制御のもと、記録ヘッド９から受信するヘッド基板の温度情報に応じて、記録ヘッド９への駆動パルスを調整する。ヘッドドライバ６４０における詳細な構成については後述する。
【００２１】
モータドライバ６５０は、キャリッジモータ６１を駆動することにより、記録ヘッド９を搭載したキャリッジを記録媒体に対して走査させる。モータドライバ６３は、搬送モータ１３を駆動することにより、キャリッジの走査方向と交差する方向に記録媒体を搬送させる。キャリッジに搭載された記録ヘッド９がドットデータに従ってインクを吐出しながら移動する記録走査と、記録ヘッド９の記録幅に応じた分だけ記録媒体を搬送する搬送動作を交互に繰り返すことにより、記録媒体に段階的に画象が記録される。
【００２２】
図３は、コントローラ６００の制御の下、本実施形態のヘッドドライバ６４０における記録ヘッドの駆動制御の構成を説明するためのブロック図である。各色のヘッド基板１００には、それぞれ３つのダイオードセンサ１０１〜１０３が配備されており、これらが検出した温度は、それぞれ別々にパラレルデータ２１５として制御基板２００上の制御ＩＣ２０１に入力される。制御ＩＣ２０１は、このようなパラレルデータ２１５を、上部ダイオードシリアルデータ２１６ａ、中部ダイオードシリアルデータ２１６ｂ、下部ダイオードシリアルデータ２１６ｃに変換し、制御基板２０２のヘッド温度制御手段２０３に発信する。
【００２３】
ヘッド温度制御手段２０３にはＡ／Ｄ変換器２０４が搭載されており、アナログ値であるシリアルデータ２１６ａ〜２１６ｃをデジタル信号２１７に変換する。変換後のデジタル信号２１７は、吐出回数比較部５０１およびサンプリング回数設定部５０２を経て、平均化処理部２０５に送信される。吐出回数比較部５０１には個々のヘッド基板ごとのドットデータ５０３も入力されており、吐出回数比較部５０１は、これらドットデータから各色の吐出回数をカウントしこれを比較する。そして、サンプリング回数設定部５０２は、吐出回数比較部５０１による比較結果に基づいて、個々のヘッド基板の温度のサンプリング回数の設定を行う。吐出回数比較部５０１およびサンプリング回数設定部５０２の具体的な作用については後述する。
【００２４】
平均化処理部２０５では、インク色毎にサンプリング回路２１８Ｃ、２１８Ｍ，２１８Ｙ、２１８Ｂｋが備えられている。個々のサンプリング回路は、該当するインク色について、サンプリング回数設定部５０２によって設定された回数だけ入力信号値をサンプリングし、これらの平均値をとって、駆動パルス制御部２０６Ｃ、２０６Ｍ，２０６Ｙ、２０６Ｂｋへ送信する。駆動パルス制御部２０６は、受信したデジタル値に応じて、記録ヘッドに印加する電圧パルスのパルス形状を調整する。具体的には、受信したデジタル値すなわちヘッド基板の温度が高いほど、記録ヘッドに印加する電圧パルスのパルス幅を短くする。このような制御により、ヘッド基板の温度変化やインク色によらず、記録ヘッドの吐出量を安定させることが出来る。
【００２５】
従来のヘッド温度制御手段では、吐出回数比較部５０１やサンプリング回数設定部５０２を備えておらず、サンプリング回路２１８Ｃ、２１８Ｍ、２１８Ｙ、２１８Ｂｋはそれぞれ同数ずつのサンプリングを行い、夫々の平均値を算出していた。例えば、温度検出の結果を４ｍｓおきに１回発信可能であるとすると、４色分を１回ずつ発信するのに１６ｍｓかかる。また、各インク色についてｎ回ずつサンプリングして平均する場合は、サンプリングのためにｎ×１６ｍｓだけかかることになる。
【００２６】
このように、各色についてサンプリング数を統一した場合、既に課題の項でも説明したように、サンプリングのために必要な時間は、インク色の種類すなわち記録ヘッドの個数に応じて増大する。また、記録量が少なく基板温度が殆ど変化しない記録ヘッドについては、複数回の温度検出のために必要以上の時間が費やされてしまっていることになる。その一方で、記録量の変動が多く基板温度の変化が激しい記録ヘッドについては、上記サンプリング回数が不十分である場合も懸念される。
【００２７】
よって本実施形態では、全インク色のサンプリングのために要する時間は所定時間（１６ｍｓ）に固定しておきながら、インク色間でサンプリングの回数を調整可能な構成とする。すなわち、所定時間内で実行可能な４回のサンプリングを４つのインク色に不均等に振り分けることが出来るようにする。このとき、記録量の変動が大きくヘッド基板の温度変化も大きいと予想されるインク色ではサンプリング回数を多く設定し、記録量の変動が小さくヘッド基板の温度変化も小さいと予想されるインク色ではサンプリング数を少なく設定する。
【００２８】
図４は、コントローラ６００が実行する記録時のサンプリング工程を説明するためのフローチャートである。記録処理が開始されると、コントローラ６００は、ステップＳ３０２において、記録ヘッドが吐出動作を行う領域にあるか否かを判断する。そして、吐出動作を行う領域に達するまでは、ステップＳ３０３にてヘッド基板の保温制御を繰り返す。具体的には、温度センサ１０１〜１０３を用いて各色のヘッド基板１００の温度を検出し、ヘッド基板が吐出動作に適した温度を維持するように、吐出に至らない程度の電圧パルスを記録素子に印加し、これを保温する。
【００２９】
ステップＳ３０２で記録ヘッドが吐出動作を行う領域にあると判断すると、コントローラ６００はステップＳ３０４に進み、各インク色について１回の記録走査分のドットデータを保存する。
【００３０】
続くステップＳ３０５では、次のサンプリングが記録走査開始時に行われるのか記録走査の途中で行われるのかを判断する。記録走査開始時である場合はステップＳ３０６に進み、記録走査の途中である場合はステップＳ３０９へ進む。
【００３１】
ステップＳ３０６において、コントローラ６００は、ステップＳ３０４で記憶したドットデータのうち、１６ｍｓの間に吐出されるドットデータを吐出回数比較部５０１に送り、吐出回数をインク色ごと（ヘッド基板ごと）にカウントする。そして、ステップＳ３０７では、カウントした値をインク色毎に比較し、比較結果をサンプリング回数設定部５０２に送り、４回のサンプリング回数を４つのヘッド基板に分配する。このとき、吐出回数が０のインク色に対してはサンプリング回数を０回に設定する。また、吐出回数の高いインク色に対してより多くのサンプリング回数を設定し、吐出回数の低いインク色に対しては少ないサンプリング回数を設定する。その後、ステップＳ３０８において、コントローラ６００は、ステップＳ３０７で設定したサンプリング回数に従って、サンプリング回路２１８に各ヘッド基板のサンプリングを実行させ、サンプリング結果に基づいて平均温度を算出し記録ヘッドを駆動する。以上のような、１６ｍｓ分のサンプリングおよび記録動作が実行されると、次の１６ｍｓ分の制御のためにステップＳ３０９へ進む。
【００３２】
ステップＳ３０９〜Ｓ３１１では、記録走査の途中でのサンプリングおよび記録動作を実行する。ステップＳ３０９では、ステップＳ３０６と同様、ステップＳ３０４で記憶したドットデータのうち、１６ｍｓの間に吐出されるドットデータ５０３を吐出回数比較部５０１に送り、吐出回数をインク色ごと（ヘッド基板ごと）にカウントする。続くステップＳ３１０では、ステップＳ３０９でカウントした吐出回数と前回の１６ｍｓでの吐出回数の差を算出し、その結果およびステップＳ３０９でカウントした吐出回数を各インク色で比較する。更に、比較した結果をサンプリング回数設定部５０２に送り、４回のサンプリング回数を４つのヘッド基板に分配する。すなわち、記録走査の途中でのサンプリング回数を決定する場合は、次の１６ｍｓでの吐出回数だけでなく、前回の１６ｍｓからの吐出回数の変化量も考慮に入れて、４つのヘッド基板に対するサンプリング回数を振り分ける。このとき、サンプリング回数の大小関係が、
吐出回数大で変化量大＞吐出回数小で変化量大＞吐出回数大で変化量小＞吐出回数小で変化量小
となるように、各ヘッド基板のサンプリング回数を振り分ける。その後、ステップＳ３１１において、コントローラ６００は、サンプリング回路２１８に各ヘッド基板のサンプリングを実行させ、サンプリング結果に基づいて平均温度を算出し記録ヘッドを駆動する。以上のような、１６ｍｓ分のサンプリングおよび記録動作が実行されると、ステップＳ３１２へ進み、今回のサンプリングで１回分の記録走査が終了したか否かを判断する。
【００３３】
１回分の記録走査が終了したと判断した場合、次の記録走査の制御に移行するため、ステップＳ３０２へ戻る。一方、まだ記録走査の途中であると判断した場合は、次の１６ｍｓのサンプリングおよび駆動制御のためにステップＳ３０９へ戻る。
【００３４】
図５は、本実施形態におけるサンプリング回数の設定例を具体的に説明する図である。横軸は、キャリッジの進行方向を示し、左から右に向けて記録が進行するものとする。縦軸は各記録ヘッドの記録デューティ（記録率）を示し、値が高いほど吐出回数が多いことを意味する。ここでは、説明を簡単にするため、記録デューティを４段階で表している。
【００３５】
最初の１６ｍｓに相当する区間１は、記録走査開始時に相当するので、ステップＳ３０７では、各色の吐出回数のみを比較して、サンプリング回数を振り分ける。図５によれば、区間１における各色の吐出回数は、Ｂｋ（ブラック）＞Ｙ（イエロー）＞Ｃ（シアン）＞Ｍ（マゼンタ）＝０となる。よって、ステップＳ３０７では、サンプリングの順番を、Ｂｋ→Ｂｋ→Ｙ→Ｃに設定する。その結果ステップＳ３０８では、１６ｍｓのうち、まず、最初の４ｍｓでブラックのヘッド基板に搭載された２つの温度センサ１０１〜１０３による検出結果を取得し、ブラックインクのヘッド基板の平均温度Ｔｂｋを算出する。
ＴＢｋ＝（Ｂｋ１０１＋Ｂｋ１０２＋Ｂｋ１０３）／３
そして、次の４ｍｓでもブラックのヘッド基板に搭載された２つの温度センサ１０１〜１０３による検出結果を取得し、ブラックインクのヘッド基板の平均温度ＴＢｋを再度算出する。更に、これら２回分のサンプリング結果の平均値を用いて、ブラックヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００３６】
続く４ｍｓでは、イエローのヘッド基板に搭載された２つの温度センサ１０１〜１０３による検出結果を取得し、イエローインクのヘッド基板の平均温度
ＴＹ＝（Ｙ１０１＋Ｙ１０２＋Ｙ１０３）／３を算出する。そして、この値ＴＹを用いてイエローヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００３７】
最後の４ｍｓではシアンのヘッド基板に搭載された２つの温度センサ１０１〜１０３による検出結果を取得し、シアンインクのヘッド基板の平均温度
ＴＣ＝（Ｃ１０１＋Ｃ１０２＋Ｃ１０３）／３を算出する。そして、この値ＴＹを用いてイエローヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００３８】
一方、マゼンタヘッドについては、ステップＳ３０３で最後に検出したヘッド基板の温度に基づいて、マゼンタヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００３９】
このように、区間１では、最も記録量が多くヘッド基板の温度変化が大きいことが予想されるブラックのために２回のサンプリングを行う。その一方で、記録量が０でヘッド基板の温度が殆ど変化しないことが予想されるマゼンタのためにはサンプリングを行わない。
【００４０】
区間２は、記録走査途中時に相当するので、ステップＳ３１０では、各色の吐出回数の他、吐出回数の変化量についても考慮し、サンプリング回数を設定する。図５によれば、区間２における各色の吐出回数の大小関係はＢｋ＝Ｙ＞Ｃ＝Ｍであり、吐出回数の変化量の大小関係はＣ＞Ｙ＞Ｂｋ＝Ｍである。本実施形態では、これら両方を考慮し、サンプリングの優先順位を、Ｃ＞Ｙ＞Ｂｋ＞Ｍとする。よって、ステップＳ３１０では、サンプリングの順番を、Ｃ→Ｃ→Ｙ→Ｂｋに設定する。その結果、ステップＳ３１１では、最初の４ｍｓおよび次の４ｍｓにおいてシアンインクのヘッド基板の平均温度ＴＣを算出する。
ＴＣ＝（Ｃ１０１＋Ｃ１０２＋Ｃ１０３）／３
そして、これら２回分のサンプリング結果の平均値を用いて、シアンヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００４１】
続く４ｍｓでは、イエローのヘッド基板に搭載された２つの温度センサ１０１〜１０３による検出結果を取得し、イエローインクのヘッド基板の平均温度
ＴＹ＝（Ｙ１０１＋Ｙ１０２＋Ｙ１０３）／３を算出する。そして、この値ＴＹを用いてイエローヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００４２】
最後の４ｍｓではブラックのヘッド基板に搭載された２つの温度センサ１０１〜１０３による検出結果を取得し、ブラックインクのヘッド基板の平均温度
ＴＢｋ＝（Ｂｋ１０１＋ Ｂｋ１０２＋Ｂｋ１０３）／３を算出する。そして、この値ＴＢｋを用いてブラックヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００４３】
一方、マゼンタヘッドについては、区間２においてもサンプリングを行なわず、ステップＳ３０３で検出したヘッド基板の温度に基づいて、マゼンタヘッドを駆動するための電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００４４】
このように、区間２では、記録量は少ないが温度変化が大きいことが予想されるシアンのために２回のサンプリングを行う。その一方、記録量が０でヘッド基板の温度が殆ど変化しないことが予想されるマゼンタのためにはサンプリングを行わない。
【００４５】
区間３および区間４についても図５に従って区間２と同様の制御を行うと、区間３ではＭ→Ｍ→Ｙ→Ｂｋの順にサンプリングを行い、区間４ではＭ→Ｍ→Ｂｋ→Ｃの順にサンプリングを行うことになる。
【００４６】
このように本実施形態によれば、温度変化が殆ど懸念されないヘッド基板に対しては、温度検出のために無駄な時間を消費しないようにする一方、大きな温度変化が懸念されるヘッド基板に対しては、複数回のサンプリングを実行する。これにより、限られたサンプリング時間の間に、高精度で信頼性の高い温度検知を実現することが出来、適切で安定したヘッド駆動を実行することが可能となる。
なお、吐出回数やその変化量に各インク色で差異が確認されない場合は、ヘッド基板の温度変化によって画像弊害が現れやすいインク色を優先してサンプリングするようにすればよい。また、このような差異が確認されない状態が続くような場合には、何回かに１回はその優先順位を逆転してサンプリングを行うようにしてもよい。
【００４７】
（第２の実施形態）
本実施形態も第１の実施形態と同様、図１および図２に示したインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を用いる。但し、本実施形態では、ヘッド基板に配列する１２８０個の記録素子を４つのブロックに分割し、ブロックごとに所定時間当たりの吐出回数をカウントしヘッド基板のサンプリング回数を決定する。
【００４８】
図６は、本実施形態における１つのヘッド基板１００の拡大図である。第１の実施形態と同様、インクを吐出する複数の吐出口１０４と、３つの温度センサ１０１〜１０３が配備されている。本実施形態では、１２８０個の記録素子１０４を、図のように３２０個ずつの４つのブロック（領域Ａ〜領域Ｄ）に分割し、ブロックごとに吐出回数をカウントする。
【００４９】
図７は、コントローラ６００の制御の下、本実施形態のヘッドドライバ６４０における記録ヘッドの駆動制御の構成を説明するためのブロック図である。ここでは、第１の実施形態で説明した図３と異なる点について説明する。
【００５０】
本実施形態のヘッド温度制御手段２０３には、ドットデータをブロック単位でカウントするためのブロックカウント部７０１が用意されている。ブロックカウント部７０１は、個々のヘッド基板のドットデータをブロックごとに分類し、そのカウントした結果を吐出回数比較部５０１に送信する。吐出回数比較部５０１は、各ブロックのカウント結果を比較し、サンプリング回数設定部５０２は、吐出回数比較部５０１の比較結果に基づいて、個々のヘッド基板の温度のサンプリング回数を設定する。
【００５１】
本実施形態においても、図４のフローチャートに従って、記録時のサンプリング工程を実行することが出来る。すなわち、記録走査開始時であればステップＳ３０６〜Ｓ３０８の工程に進み、１６ｍｓの間に吐出される各ヘッド基板間の吐出回数の比較結果に応じて個々のヘッド基板のサンプリング回数を決定する。一方、記録走査の途中であればステップＳ３０９〜Ｓ３１１の工程に進み、１６ｍｓでの吐出回数および前回の１６ｍｓの吐出回数からの変化量の比較結果に応じて個々のヘッド基板のサンプリング回数を決定する。
【００５２】
図８は、本実施形態におけるサンプリング回数の設定例を具体的に説明する図である。横軸は、キャリッジの進行方向を示し、左から右に向けて記録が進行するものとする。縦軸は各記録ヘッドの記録デューティ（記録率）を示し、値が高いほど吐出回数が多いことを意味する。ここでは、説明を簡単にするため高デューティと低デューティの２値で示している。また、図中、黒く示した領域はそのブロックの記録が高デューティであることを示し、括弧内の数値は各区間の高デューティブロックの数を示している。
【００５３】
最初の１６ｍｓに相当する区間１は、記録走査開始時に相当するので、ステップＳ３０７では、各色の吐出回数のみを比較して、サンプリング回数を振り分ける。図８によれば、区間１における各色の吐出回数は、Ｂｋ＝Ｙ＞Ｃ＞Ｍ＝０となる。ここで、ブラックとイエローの吐出回数は同等であるが、一般に、同じ吐出量変化でもブラックの方がイエローよりも画像に与える影響は大きい事が知られている。よって、本実施形態では、ブラックのサンプリングをイエローよりも優先し、ステップＳ３０８では、Ｂｋ→Ｂｋ→Ｙ→Ｃの順にサンプリングを行い、得られた平均温度に基づいて電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。
【００５４】
区間２は、記録走査途中時に相当するので、ステップＳ３１０では、各色の吐出回数の他、吐出回数の変化量についても考慮し、サンプリング回数を振り分ける。本実施形態では、ヘッド基板自体の吐出回数に変化がなくても、吐出するブロックが変化していればヘッド基板の温度変化が誘発されることに着目している。このため、本実施形態では、記録デューティが大きく変化するブロックの数が多いヘッド基板ほど、サンプリング回数が多くなるような設定が行われている。図８によれば、区間２における各色の吐出回数は、Ｂｋ＝Ｙ＞Ｃ＝Ｍである。また、区間１に対する吐出回数の変化量については、Ｃ＞Ｂｋ＝Ｙ＝Ｍである。ここで、ブラックとイエローの吐出回数および変化量は同等である。しかし、区間１に対して記録デューティが大きく変化するブロックの数を比較すると、Ｂｋ（４ブロック）＞Ｃ（２ブロック）＞Ｙ（０ブロック）＝Ｍ（０ブロック）となる。よって、本実施形態では、Ｂｋ→Ｂｋ→Ｃ→Ｙの順にサンプリングを行い、得られた平均温度に基づいて電圧パルスを設定し、吐出動作を実行する。この際、シアンのヘッド基板の温度変化がイエローよりもさらに懸念される場合は、イエローのサンプリングを実行せず、Ｂｋ→Ｂｋ→Ｃ→Ｃの順に４回のサンプリングを行ってもよい。
【００５５】
区間３および区間４についても図８に従って区間２と同様の制御を行うと、区間３ではＭ→Ｍ→Ｂｋ→Ｙの順にサンプリングを行い、区間４ではＭ→Ｍ→Ｙ→Ｂｋの順にサンプリングを行うことになる。
【００５６】
このように、本実施形態の区間２以降では、記録デューティが大きく変化するブロックを多数有するヘッド基板ほど、サンプリング回数を多く設定する。これにより、ヘッド基板の温度検出をより高精度に行うことが可能となる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態によれば、温度変化が殆ど懸念されないヘッド基板に対しては、温度検出のために無駄な時間を消費しないようにする一方、大きな温度変化が懸念されるヘッド基板に対しては、複数回のサンプリングを実行する。これにより、限られたサンプリング時間の間に、高精度で信頼性の高い温度検知を実現することが出来、適切で安定したヘッド駆動を実行することが可能となる。
【００５８】
なお、以上説明した２つの実施形態では、１つの記録ヘッドに複数のヘッド基板が配備された構成で説明したが、１つのヘッド基板が配備された記録ヘッドを複数用いる構成であっても本発明は有効である。また、以上では、４つのヘッド基板に対し４回分のサンプリングを行う場合を例に説明したが、無論このような値は本発明を限定するものではない。例えば４つのヘッド基板に対し更に多くのサンプリング回数を用意し、全てのヘッド基板について少なくとも１回ずつサンプリングを行うようにすることも出来る。また、例えばライトシアンやライトマゼンタなど、更に多く種類のインクを吐出するために、更に多くのヘッド基板を有する記録ヘッドを用意し、これら複数のヘッド基板に対し複数のサンプリングを振り分けることも可能である。いずれにせよ、限られたサンプリング回数によって複数のヘッド基板の温度を検出する構成において、サンプリング回数が、個々のヘッド基板の吐出回数に基づいて夫々のヘッド基板に振り分けられれば、本発明の効果を得ることが出来る。
【符号の説明】
【００５９】
９ 記録ヘッド
１００ ヘッド基板
１０１〜１０３ 温度センサ
１０４ 吐出口
２０１ 制御ＩＣ
２０４ Ａ／Ｄ変換器
２０５ 平均化処理部
２０６ 駆動パルス制御部
２１６ａ〜ｃ シリアルデータ
２１７ デジタル信号
２１８ サンプリング回路
５０１ 吐出回数比較部
５０２ サンプリング回数設定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱エネルギによってインクを吐出する記録素子が配列されたヘッド基板を複数用い、記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置において、
前記複数のヘッド基板それぞれについて、所定時間当たりの吐出回数および該吐出回数の変化量を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記吐出回数および変化量に基づいて、前記所定時間に前記複数のヘッド基板それぞれの温度を検出する回数を設定する設定手段と、
前記設定された回数に従って前記複数のヘッド基板それぞれの温度を前記所定時間内に検出する検出手段と、
該検出手段の検出結果に基づいて前記複数のヘッド基板それぞれに配列された前記記録素子に与える熱エネルギを調整するエネルギ調整手段と
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記取得手段は、前記複数のヘッド基板それぞれについて、前記所定時間当たりの吐出回数およびその変化量を、前記記録素子の配列された領域に対応する複数のブロックごとに取得し、
前記設定手段は前記変化量が大きいブロックの数が多いヘッド基板ほど、前記所定時間に温度を検出する回数を多く設定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。
【請求項３】
前記エネルギ調整手段は、前記記録素子に印加する電圧パルスのパルス形状を異ならせることにより、前記記録素子に与える熱エネルギを調整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。
【請求項４】
前記取得手段は、前記複数のヘッド基板それぞれに対応するドットデータに基づいて、前記吐出回数およびその変化量を取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記複数のヘッド基板は、異なる色のインクを吐出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
熱エネルギによってインクを吐出する記録素子が配列されたヘッド基板を複数用い、記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方法において、
前記複数のヘッド基板それぞれについて、所定時間当たりの吐出回数および該吐出回数の変化量を取得する取得工程と、
前記取得工程によって取得された前記吐出回数および変化量に基づいて、前記所定時間に前記複数のヘッド基板それぞれの温度を検出する回数を設定する設定工程と、
前記設定された回数に従って前記複数のヘッド基板それぞれの温度を前記所定時間内に検出する検出工程と、
該検出工程の検出結果に基づいて前記複数のヘッド基板それぞれに配列された前記記録素子に与える熱エネルギを調整するエネルギ調整工程と
を有することを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項１】
熱エネルギによってインクを吐出する記録素子が配列されたヘッド基板を複数用い、記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置において、
前記複数のヘッド基板それぞれについて、所定時間当たりの吐出回数および該吐出回数の変化量を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記吐出回数および変化量に基づいて、前記所定時間に前記複数のヘッド基板それぞれの温度を検出する回数を設定する設定手段と、
前記設定された回数に従って前記複数のヘッド基板それぞれの温度を前記所定時間内に検出する検出手段と、
該検出手段の検出結果に基づいて前記複数のヘッド基板それぞれに配列された前記記録素子に与える熱エネルギを調整するエネルギ調整手段と
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記取得手段は、前記複数のヘッド基板それぞれについて、前記所定時間当たりの吐出回数およびその変化量を、前記記録素子の配列された領域に対応する複数のブロックごとに取得し、
前記設定手段は前記変化量が大きいブロックの数が多いヘッド基板ほど、前記所定時間に温度を検出する回数を多く設定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。
【請求項３】
前記エネルギ調整手段は、前記記録素子に印加する電圧パルスのパルス形状を異ならせることにより、前記記録素子に与える熱エネルギを調整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。
【請求項４】
前記取得手段は、前記複数のヘッド基板それぞれに対応するドットデータに基づいて、前記吐出回数およびその変化量を取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記複数のヘッド基板は、異なる色のインクを吐出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
熱エネルギによってインクを吐出する記録素子が配列されたヘッド基板を複数用い、記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方法において、
前記複数のヘッド基板それぞれについて、所定時間当たりの吐出回数および該吐出回数の変化量を取得する取得工程と、
前記取得工程によって取得された前記吐出回数および変化量に基づいて、前記所定時間に前記複数のヘッド基板それぞれの温度を検出する回数を設定する設定工程と、
前記設定された回数に従って前記複数のヘッド基板それぞれの温度を前記所定時間内に検出する検出工程と、
該検出工程の検出結果に基づいて前記複数のヘッド基板それぞれに配列された前記記録素子に与える熱エネルギを調整するエネルギ調整工程と
を有することを特徴とするインクジェット記録方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−９１２０６（Ｐ２０１３−９１２０６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３８３５（Ｐ２０１１−２３３８３５）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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