JP4785306B2 - インクジェット記録装置及び該装置におけるインクの温度制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録装置及び該装置におけるインクの温度制御方法に関し、特に、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドを、記録媒体上で走査させて記録を行うインクジェット記録装置におけるインクの温度制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ等に於ける情報出力装置として、所望される文字や画像等の情報を用紙やフィルム等シート状の記録媒体に記録を行うプリンタが広く使用されている。
【０００３】
プリンタの記録方式としては様々な方式が知られているが、用紙等の記録媒体に非接触記録が可能である、カラー化が容易である、静粛性に富む、等の理由でインクジェット方式が近年特に注目されており、又その構成としては所望される記録情報に応じてインクを吐出する記録ヘッドを装着すると共に用紙等の記録媒体の送り方向と交差する方向に往復走査しながら記録を行なうシリアル記録方式が安価で小型化が容易などの点から一般的に広く用いられている。
【０００４】
一般に、インクジェット記録装置に用いられるインクの粘度は、低温環境下で増加する。そのため低温環境下においては、記録ヘッドから吐出するインクの体積が減少したり（吐出量変動）、正常なインク吐出が行われない（吐出不良）現象が生じる。
【０００５】
この場合、記録した画像においては吐出量変動に伴う濃度ムラや吐出不良によるショボ（不完全なドット形状）等が視認され、記録品質が著しく低下する。
【０００６】
また、これら以外にも記録ヘッドの吐出口近傍のインク液路内において、揮発性のインク成分が蒸発してインクの粘度が高くなると、始めの数回の吐出で吐出不良が発生しやすくなる。
【０００７】
こうした吐出量変動や吐出不良を解消するために、従来のインクジェット記録装置では記録動作前あるいは記録動作中に、記録ヘッドの温度が所定の範囲内となるように加熱して制御することが行われている。
【０００８】
記録ヘッドを加熱する主な方法としては以下の２通りがある。すなわち、インク滴を吐出させるための吐出用ヒータを、吐出が行われない程度の短いパルスで駆動する短パルス加熱による方法と、吐出用ヒータとは別に保温用のサブヒータを設け、インクを直接的あるいは間接的に加熱するサブヒータ加熱による方法である。
【０００９】
いずれの方法においても、一般的な温調のシーケンスとしては、目標温度に達するまで短パルス加熱或いはサブヒータ加熱を行い、目標温度を越えると加熱を終了する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェット記録装置で行われている記録ヘッドの温度制御方法においては、以下のような問題が生じる。
【００１１】
記録装置が実際に記録動作を行う際には、温度制御のための加熱だけでなく、キャリッジの移動や記録媒体の給排紙動作に伴うＣＲモータやＬＦモータが駆動される。
【００１２】
従って、記録ヘッドを短時間で目標の温度まで加熱し、なおかつＣＲモータやＬＦモータとの駆動を同時に行うためには、一時的にかなり大きな電力が必要となるので、必要な電源容量が大きくなり装置のコストが上昇する。逆に、温度制御のための加熱の消費電力を少なくするためには、記録ヘッドの温度上昇プロファイルの傾きを小さくする必要があり、目標温度に達するまでの時間が長くなってスループットが低下してしまう。
【００１３】
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、電源容量を増大させずに迅速なインクの温度制御を可能とし、高品質な画像を記録することのできるインクジェット記録装置及び該装置におけるインクの温度制御方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【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のインクジェット記録装置は、記録媒体にインクを吐出して記録を行う記録ヘッドを搭載するためのキャリッジと、前記キャリッジを駆動するためのキャリッジモータと、記録媒体を搬送するための搬送手段と、前記搬送手段を駆動するための紙送りモータと、前記記録ヘッド内の温度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された温度が所定温度以下の場合に、前記記録ヘッド内のインクを加熱するためのヒータと、前記ヒータを制御する制御手段と、を備えるインクジェット記録装置であって、
前記制御手段は、
前記キャリッジモータ及び前記紙送りモータが駆動されていない場合には、第１の駆動周波数で前記ヒータを駆動し、
前記キャリッジモータ及び前記紙送りモータのいずれか一方が駆動されている場合には、前記第１の駆動周波数よりも小さい第２の駆動周波数で前記ヒータを駆動し、
前記キャリッジモータ及び前記紙送りモータが駆動されている場合には、前記第２の駆動周波数よりも小さい第３の駆動周波数で前記ヒータを駆動する、ことを特徴とする。
【００１７】
このようにすると、例えば、第１及び第２のモータのいずれもが動作していないときには加熱手段での消費電力が大きくなり、いずれかのモータが動作しているときには加熱手段での消費電力が小さくなるようにパラメータを変更することが可能となり、モータの動作状態に応じて、記録装置の電源容量の範囲内でインクの温度を迅速に制御することが可能となる。
【００１８】
従って、瞬間的な最大消費電力を抑えることが可能となり、電源容量を増大させずに迅速なインクの温度制御を行うことができると共に、吐出量変動に伴う濃度ムラや吐出不良によるショボの発生を防止して高品質な画像を記録することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
なお、以下に説明する実施形態では、インクジェット記録方式を用いた記録装置としてプリンタを例に挙げ説明する。
【００２１】
本明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。
【００２２】
また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。
【００２３】
さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。
【００２４】
始めに、本発明に係るインクの温度制御方法を適用するのに好適な、カラーインクジェット記録装置について説明する。なお、以下の各実施形態においては、各吐出口からインク滴を吐出させる記録素子として、ヒータ（抵抗素子）を用いたものを例に挙げて説明するが、記録素子としてヒータ以外の素子を用いることもできる。
【００２５】
（１）全体構成
図１５は、本発明を適応可能なカラーインクジェット記録装置の全体構成を示す概略斜視図である。この図において、２０２はインクカートリッジであり、４色のカラーインク（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）がそれぞれ入れられたインクタンクと、記録ヘッド２０１から構成されている。１０３は紙送りローラであり、１０４の補助ローラとともに記録紙１０７を抑えながら図中の矢印方向に回転し、記録媒体としての記録紙１０７の給紙を行うとともに、１０３、１０４同様に記録紙１０７を抑える役割も果たしている。１０６はキャリッジであり、インクカートリッジを支持し、搭載するインクカートリッジ２０２および記録ヘッド２０１を記録に伴って移動させる。このキャリッジ１０６は、記録装置が記録を行っていないとき、あるいは記録ヘッドの回復動作を行うときには図の点線で示したホームポジション位置に待機するように制御される。
【００２６】
記録開始前、図の位置（ホームポジション）に位置するキャリッジ１０６は、記録開始命令がくると、ｘ方向に移動しながら記録ヘッド２０１に設けられた記録素子を駆動して紙面上に記録ヘッドの記録幅に対応した領域の記録を行う。キャリッジの走査方向に沿って、紙面端部まで記録が終了すると、キャリッジは元のホームポジションに戻り、再びｘ方向への記録を行う。前回の記録走査が終了してから、続く記録走査が始まる前に紙送りローラ１０３が図に示した矢印方向へ回転して必要な幅だけｙ方向への紙送りが行われる。このように記録のための主走査と紙送りとを交互に繰り返すことにより一紙面上への記録が完成する。記録ヘッドからインクを吐出する記録動作は、記録制御手段（不図示）からの制御に基づいて行われる。
【００２７】
また、記録速度を高めるため、一方向への主走査時のみ記録を行うのではなく、ｘ方向への主走査の記録が終わりキャリッジをホームポジション側へ戻す際の復路においても記録を行う構成であってもよい。
【００２８】
また、以上説明した例では記録用のインクを収容するインクタンクと記録紙１０７に向けてインクを吐出する記録ヘッド２０１とがインクジェットカートリッジ２０２として一体となったものであるが、インクタンクと記録ヘッド２０１とが分離可能にキャリッジ１０６に保持されるように構成されていてもよい。さらに、一つの記録ヘッドから複数色のインクを吐出可能な複数色一体型記録ヘッド（カラー記録ヘッド）を用いてもよい。
【００２９】
また、前述の回復動作を行う位置には、ヘッドの前面（吐出口面）をキャップするキャッピング手段（不図示）や、キャッピング手段によるキャップ状態で記録ヘッド内の増粘インクや気泡を除去する等のヘッド回復動作を行う回復ユニット（不図示）が設けられている。また、キャッピング手段の側方には、クリーニングブレード（不図示）等が設けられ記録ヘッド２０１に向けて突出可能に支持され、記録ヘッドの前面との当接が可能となっている。これにより、回復動作後に、クリーニングブレードを記録ヘッドの移動経路中に突出させ、記録ヘッドの移動にともなって記録ヘッド前面の不要なインク滴や汚れ等の払拭が行われる
（２）記録ヘッド
次に、上述した記録ヘッド２０１について図１６を参照して説明する。図１６は、図１５に示した記録ヘッド２０１の要部を示す部分分解斜視図である。
【００３０】
記録ヘッド２０１には、図１６に示すようにそれぞれが所定のピッチで複数の吐出口３００が形成されており、共通液室３０１と各吐出口３００とを連結する各液路３０２の壁面に沿ってインク吐出用のエネルギーを発生するための記録素子３０３が配設されている。記録素子３０３とその回路はシリコン基板上に半導体製造技術を利用して作られている。また、温度センサ（不図示）、サブヒータ（不図示）も同一シリコン基板上に半導体製造プロセスと同様のプロセスで一括形成される。
【００３１】
これらの電気配線が作られたシリコンプレート３０８を放熱用のアルミベースプレート３０７に接着している。また、シリコンプレート上の回路接続部３１１とプリント板３０９とは超極細ワイヤー３１０により接続され記録装置本体からの信号は信号回路３１２を通して受け取られる。液路３０２および共通液室３０１は射出成形により作られたプラスチックカバー３０６で形成されている。
【００３２】
共通液室３０１は、インクタンクとジョイントパイプ３０４とインクフィルター３０５を介して連結されており、共通液室３０１にはインクタンクからインクが供給される構成となっている。インクタンクから共通液室３０１に供給されて一時的に貯えられたインクは、毛管現象により液路３０２に侵入し、吐出口３００でメニスカスを形成して液路３０２を満たした状態を保つ。
【００３３】
この状態で、電極（不図示）を介して記録素子３０３が通電されると、記録素子３０３周囲のインクが急激に加熱されて液路３０２内に気泡が発生し、この気泡の膨張により吐出口３００からインク滴３１３が吐出される。
【００３４】
また、図示していないが、記録ヘッド内部のインクの温度に関する情報を出力する温度検出素子が、共通液室３０１あるいは液路３０２に設けられている。
【００３５】
（３）制御構成の説明
次に、装置構成の各部の記録制御を実行するための制御構成について、図１７に示すブロック図を参照して説明する。
【００３６】
記録制御部５００において、４００は記録信号が入力されるインターフェ−ス、４０１はＭＰＵ、４０２はＭＰＵ４０１が実行する制御プログラムを格納するプログラムＲＯＭ、４０３は各種データ（上記記録信号やヘッドに供給される記録データ等）を保存しておくダイナミック型のＲＡＭ（ＤＲＡＭ）であり、記録ドット数や、インク記録ヘッドの交換回数等も記憶できる。４０４は記録ヘッドに対する記録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４００、ＭＰＵ４０１、ＤＲＡＭ４０３間のデータの転送制御も行う。
【００３７】
４０５は記録用紙搬送のための紙送りモータ（ＬＦモータ）、４０６は記録ヘッドを搬送するためのキャリッジモータ（ＣＲモータ）である。４０７、４０８は夫々紙送りモータ４０５、キャリッジモータ４０６を駆動するモータドライバである。これらモータドライバ４０７、４０８は、ＭＰＵ４０１からの命令に従って各モータを駆動する。
【００３８】
ヘッド部５０１において、４０９は記録ヘッド２０１を駆動するヘッドドライバであり、４１０は記録ヘッドの種別（カラー、モノクロ等）を判別する信号を発生するヘッド種別信号発生回路である。
【００３９】
また、図示されていないが、記録ヘッド２０１内部に設けられた温度検出素子からの信号がＭＰＵ４０１に入力される。
【００４０】
以下、上記のような構成のインクジェット記録装置におけるインクの温度制御方法の実施形態について説明する。
【００４１】
［実施形態１］
インクの温度制御方法の第１の実施形態は、ＣＲモータ或いはＬＦモータが駆動されている場合と駆動されていない場合とで、吐出用ヒータに印加する短パルスのパラメータを切り換えるものである。
【００４２】
（短パルス加熱）
本実施形態では吐出用ヒータによる温度調節（温調）として、通常吐出のために駆動されるヒータに発泡が生じない程度のパルス幅を印加し、その周囲のインクを直接加熱する（短パルス加熱）。
【００４３】
図１は、本実施形態において用いる短パルスを説明するための図である。（ａ）の内部生成パルス１は、設定された駆動周期（ＰＴＴ０１）および駆動デューティー（ＰＴＴ００）に従って発生される周期的なパルスである。また、（ｂ）の内部生成パルス２は、各ブロックに対する時間内の駆動期間（ＰＴＴ０２）の設定に従って発生される。そして、内部生成パルス１および内部生成パルス２の２つのパルスの論理積を取ることにより合成したパルス（ｃ）が、ヒートパルス（ＨＥＡＴ ＥＮＡＢＬＥ）として記録ヘッドに供給される。
【００４４】
なお、本実施形態における記録ヘッドは、全ヒータを２４のブロックに分割して各ブロックが時分割で駆動される。従って、駆動周波数を設定することにより各ヒータを駆動する周期が決定される。図２は、駆動周波数（Ｆｏｐ）と各ブロックに対する駆動時間であるブロック時間、および各ブロックに対して印加されるヒートパルス（ＨＥＡＴ ＥＮＡＢＬＥ）の関係を表している。
【００４５】
図１３は、本実施形態における短パルスのパラメータの例（短パルス加熱条件）を示した図である。（ａ）の短パルス加熱条件１はＣＲモータもＬＦモータも駆動していない場合の加熱条件であり、（ｂ）の短パルス加熱条件２はＣＲモータ或いはＬＦモータを駆動している場合の加熱条件である。このように、本実施形態においては、駆動周波数のみを変更することで加熱条件の変更が容易に行えるようにしている。
【００４６】
なお、吐出用ヒータに印加するパルスによって発泡が生じるか否かはヒータの抵抗値や駆動電圧等の条件で決定される。従って、短パルスを用いた加熱条件としては、ここで示した例に限定されず、記録ヘッドや記録装置の電源電圧条件等に合わせて発泡が生じない最適なパルス条件で駆動することが望ましい。
【００４７】
（サブヒータ加熱）
本実施形態では吐出用ヒータによる温調に加え、サブヒータによる温調（サブヒータ加熱）も行う。図３は、本実施形態でサブヒータの加熱に用いられる駆動パルスを表した図である。サブヒータ加熱は、ＰＷＭ周期（本実施形態では２７．１７μｓ）における、加熱期間に対応するパルス幅（ＰＴＳ００）を設定することで行う。本実施形態におけるサブヒータは、比較的消費電力が小さいものであるので、設定パルスを２７．０４５μｓとしている。
【００４８】
なお、ＰＷＭ周期およびパルス幅はここで示した値に限定されるものではなく、サブヒータの性能や記録ヘッドの形状等に応じた最適な値を用いることが望ましい。
【００４９】
（温調シーケンス）
次に、本実施形態によるインクの温度制御を各動作に応じてＭＰＵによって実行される温調シーケンスによって説明する。なお、以下の説明においては、記録ヘッド内部のインクの目標温度を３８℃としている。
【００５０】
図４は、記録開始命令を受信した時の処理を表すフローチャートである。まず、記録開始命令を受信すると記録開始命令割込み処理が起動され（ステップＳ１００）、短パルス加熱条件１の各種パラメータをレジスタに設定する（ステップＳ１０１）。続いて、サブヒータの加熱条件をレジスタに設定し（ステップＳ１０２）、割込み処理を終了する（ステップＳ１０３）。これにより、以降の処理で温調が必要な場合（３８℃以下の場合）は、レジスタに設定された条件によって行われることになる。
【００５１】
図５は、温調が必要か否かを判定するための４８ｍｓ毎のタイマ割り込み処理を表すフローチャートである。この処理は、記録開始命令を受信してから記録終了後一定時間を経過するまで周期的に行われる。
【００５２】
ＭＰＵ内部のタイマによって割込み処理が起動されると（ステップＳ２００）、まず、温度検出素子からの信号により記録ヘッド内部のインクの温度が求められ、目標温度（３８℃）を越えているか否かが判定される（ステップＳ２０１）。ここで、３８℃を越えていなければ、短パルス加熱をオンにし（ステップＳ２０２）、サブヒータ加熱をオンにして（ステップＳＳ２０３）、割込み処理を終了する（ステップＳ２０４）。
【００５３】
一方、ステップＳ２０１でインクの温度が３８℃を越えていると判定されたら、短パルス加熱をオフにし（ステップＳ２０５）、サブヒータ加熱をオフにして（ステップＳ２０６）、割込み処理を終了する（ステップＳ２０４）。
【００５４】
図６は、キャリッジ（ＣＲ）モータ或いは紙送り（ＬＦ）モータに対する動作命令に応じて起動される割り込み処理を表したフローチャートである。
【００５５】
ＣＲ動作或いはＬＦ動作命令に応じて割り込み処理が起動されると（ステップＳ３００）、まず短パルス加熱条件２をレジスタに設定する（ステップＳ３０１）。続いて、所定量のＣＲ動作或いはＬＦ動作を行う（ステップＳ３０２）。このＣＲ動作或いはＬＦ動作中で温調が必要な場合（３８℃以下）は、短パルス加熱条件２によって短パルス加熱されることになる。最後に、ＣＲ動作或いはＬＦ動作が終了した段階で短パルス条件１をレジスタに設定し（ステップＳ３０３）、割込み処理を終了する（ステップＳ３０４）。
【００５６】
図７は、予備吐或いは記録動作に応じて起動される割り込み処理を表すフローチャートである。
【００５７】
予備吐動作或いは記録動作の命令に応じて割込み処理が起動されると（ステップＳ４００）、短パルス加熱をオフにする（ステップＳ４０１）。これは、短パルス加熱が吐出用ヒータを用いて行う加熱であるため、インクの吐出と加熱とを同時に行うことが困難だからである。命令に応じて所定量の予備吐或いは記録を行い（ステップＳ４０２）、予備吐或いは記録が終了したら短パルス加熱をオンにし（ステップＳ４０３）、割込み処理を終了する（ステップＳ４０４）。
【００５８】
図８は、記録開始命令の待機時に行われる処理を表したフローチャートである。本実施形態では、所定の記録データを記録した後に、連続して、次の記録開始命令が発生した場合を想定し、１分間はキャリッジを待機状態として、記録開始命令が発生した際にすぐに記録が開始できるようにしている。
【００５９】
記録動作が終了して待機状態となると処理が開始され（ステップＳ５００）、記録終了後１分経過するまで待機する（ステップＳ５０１）。１分経過しても次の記録開始命令が無ければ、短パルス加熱をオフにし（ステップＳ５０２）、サブヒータ加熱をオフにして（ステップＳ５０３）、キャリッジをホームポジションに戻し、保護キャップをクローズして処理を終了する（ステップＳ５０４）。
【００６０】
図１１は、本実施形態において、短パルス加熱条件が切り換わる様子を模式的に表した図である。図示されたように、ＬＦ動作とＣＲ動作がいずれも行われない場合には、消費電力の高い短パルス条件１で駆動される。ＣＲ動作或いはＬＦ動作のいずれかが行われる場合には、ＣＲ動作或いはＬＦ動作と同期して消費電力が約半分になる短パルス加熱条件２で駆動される。
【００６１】
一般に、温調を必要とするのは記録装置がおかれている環境の温度が低く、長時間記録を行わなかった場合である。従って、記録開始命令を受信してから記録開始の準備を行う間には、記録ヘッド内部のインクの温度を上昇させるために多くの熱エネルギーが必要とされる。記録開始後は、記録ヘッド内部のインクは一旦目標温度に到達しているため、記録データのデューティーが低くてもそれほど多くの熱エネルギーは必要とされない。
【００６２】
また、記録開始の準備段階でＣＲモータやＬＦモータが動作する時間はそれほど長くはない。従って、ＣＲモータ或いはＬＦモータのいずれかが動作している期間のみ吐出用ヒータに通電する時間を半分程度に抑えても、インクの温度プロファイルにはそれほど影響せず、極めて短時間で目標温度に到達させることが可能となる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、吐出用ヒータとサブヒータとの両方を用いて記録ヘッド内部のインクを加熱し、ＣＲ動作およびＬＦ動作のいずれかが行われている場合とそうでない場合とで吐出用ヒータに印加する短パルスのパラメータ（周期）を切り換える。これによって、瞬間的な消費電力の増加を抑えつつ迅速なインクの温度制御が可能となり、電源の大きさ及び価格を抑制することができる。そして、記録ヘッド内部のインクを短時間で目標温度に到達させることが可能となり、記録開始の準備に必要な時間を短縮しつつ濃度ムラやショボのない高品位な画像を記録することが可能となる。
【００６４】
［実施形態２］
以下、本発明に係るインクジェット記録装置のインクの温度制御方法の第２の実施形態について説明する。以下の説明では上記第１の実施形態と同様な部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
【００６５】
本実施形態は、インクジェット記録装置のブラックとカラーの記録ヘッドでヒータサイズやノズル数が異なる場合において、それぞれの記録ヘッドに対して最適なパラメータ（加熱条件）を設定して迅速なインクの温度制御を可能とするものである。
【００６６】
（インクとパルス幅）
一般にインクジェット記録装置では、ブラックとカラーで異なる種類のインクを用いることが多い。例えば、ブラックインクとして、上乗せ系の顔料などのインクを使用し、カラーインクとして染料などの浸透系のインクを使用することが行われている。このようにすると、ブラックの文字品位を向上すると共に、カラー同士のインクのにじみを防止することができる。
【００６７】
このようなインクシステムを用いた記録装置においては、ブラックインクとカラーインクではドットの記録に必要な吐出量が異なる。そのため、ヒータサイズやノズル数等の記録ヘッドの構成も異なってくる。一般的には、ブラックインクの吐出量がカラーインクよりも大きいため、ヒータサイズが大きくなり、発泡に必要なエネルギーも大きくなる。従って、供給される電源電圧が同じであれば、温調のための発泡しない程度の加熱のパルス幅が異なり、ブラックの記録ヘッドに印加するパルス幅は、カラーの記録ヘッドに印加するパルス幅よりも長くする必要がある。
【００６８】
（加熱条件）
図１４は、本実施形態におけるブラックの記録ヘッドとカラーの記録ヘッドそれぞれに対する短パルスの加熱条件のパラメータを図１３と同様に示した図である。（ａ）及び（ｂ）の短パルス加熱条件１はＣＲモータもＬＦモータも駆動していない場合の加熱条件であり、（ｃ）及び（ｄ）の短パルス加熱条件２はＣＲモータ或いはＬＦモータを駆動している場合の加熱条件である。このように、本実施形態でも第１の実施形態と同様に、駆動周波数のみを変更することで加熱条件の変更が容易に行えるようにしている。
【００６９】
また、図示されたように、カラーの記録ヘッドの加熱条件（ｂ）及び（ｄ）は図１３に示した第１の実施形態の加熱条件（ａ）及び（ｂ）とそれぞれ同じであり、ブラックの記録ヘッドに対する加熱条件のパラメータは、駆動デューティー（ＰＴＴ００）及び駆動期間（ＰＴＴ０２）がカラーの記録ヘッドの加熱条件よりも長く設定されている。
【００７０】
なお、サブヒータでの加熱条件は上記第１の実施形態と同様であり、ＣＲモータ及びＬＦモータの駆動状態に係らず一定である。
【００７１】
（温調シーケンス）
温調シーケンスとしては、第１の実施形態と同様の処理で行うものとし、短パルス加熱条件の設定をブラックとカラーとで個別に行えばよい。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態によれば、ブラックの記録ヘッドとカラーの記録ヘッドそれぞれに対して最適な加熱条件を設定することで、ブラックとカラーで記録ヘッドの構成が異なるインクジェット記録装置においても、迅速なインクの温度制御が可能となる。
【００７３】
［実施形態３］
以下、本発明に係るインクジェット記録装置のインクの温度制御方法の第３の実施形態について説明する。以下の説明では上記第１及び第２の実施形態と同様な部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
【００７４】
本実施形態では、加熱条件をより細かく分類し、ＬＦ動作もＣＲ動作も行わない場合、ＬＦ動作のみ行う場合、ＣＲ動作のみ行う場合、ＬＦ動作とＣＲ動作との両方を行う場合、の４つの場合に応じて短パルス加熱条件を変更する。
【００７５】
このようにすると、ＣＲモータとＬＦモータの消費電力に応じて短パルスの加熱条件を設定して、電源容量に応じた最適な温度制御とすることができる。これにより、ＣＲ動作とＬＦ動作を同時に行うようなインクジェット記録装置においても、迅速なインクの温度制御を行うことが可能となる。
【００７６】
（加熱条件）
本実施形態における４つの短パルス加熱条件は、駆動周波数を切り換えるものとし、その他の条件は、上記第１の実施形態と同様である。各加熱条件の駆動周波数は、
短パルス加熱条件１（ＣＲ動作無し、ＬＦ動作無し）：３０ＫＨｚ
短パルス加熱条件２（ＣＲ動作有り、ＬＦ動作無し）：２２．５ＫＨｚ
短パルス加熱条件３（ＣＲ動作有り、ＬＦ動作有り）：７．５ＫＨｚ
短パルス加熱条件４（ＣＲ動作無し、ＬＦ動作有り）：１５ＫＨｚ
である。
【００７７】
なお、サブヒータでの加熱条件は上記第１の実施形態と同様であり、ＣＲモータ及びＬＦモータの駆動状態に係らず一定である。
【００７８】
（温調シーケンス）
本実施形態においては、ＣＲモータの駆動およびＬＦモータの駆動それぞれの動作開始時と終了時に互いの動作が行われているか否かを判別し、短パルス加熱条件を切り替えるものとする。
【００７９】
図９は、ＣＲモータの動作命令割り込み処理を表すフローチャートである。ＣＲモータの動作命令に応じて割込み処理が起動されると（ステップＳ６００）、まず、ＬＦモータが動作中であるか否かを判定する（ステップＳ６０１）。もし、動作中であれば、短パルス加熱条件３をレジスタに設定する（ステップＳ６０２）。動作中でなければ、短パルス加熱条件２をレジスタに設定する（ステップＳ６０７）。
【００８０】
続いて、所定量のＣＲモータの駆動を行う（ステップＳ６０３）。このＣＲモータの駆動とＬＦモータの駆動が重なると、最も消費電力の低い短パルス加熱条件３で加熱が行われることになる。ＣＲモータの駆動の終了後、ＬＦモータが動作中であるか否かを判定する（ステップＳ６０４）。もし、動作中であれば、短パルス加熱条件４をレジスタに設定する（ステップＳ６０５）。動作中でなければ、短パルス加熱条件１をレジスタに設定する（ステップＳ６０８）。ＬＦ動作が行われていなければ、最も消費電力の高い短パルス加熱条件１で加熱が行われることになる。
【００８１】
図１０は、ＬＦモータの動作命令割り込み処理を表すフローチャートである。ＬＦモータの動作命令に応じて割込み処理が起動されると（ステップＳ７００）、まず、ＣＲモータが動作中であるか否かを判定する（ステップＳ７０１）。もし、動作中であれば、短パルス加熱条件３をレジスタに設定する（ステップＳ７０２）。動作中でなければ、短パルス加熱条件４をレジスタに設定する（ステップＳ７０７）。
【００８２】
続いて、所定量のＬＦモータの駆動を行う（ステップＳ７０３）。このＬＦモータの駆動とＣＲモータの駆動が重なると、最も消費電力の低い短パルス加熱条件３で加熱が行われることになる。ＬＦモータの駆動の終了後、ＣＲモータが動作中であるか否かを判定する（ステップＳ７０４）。もし、動作中であれば、短パルス加熱条件２をレジスタに設定する（ステップＳ７０５）。動作中でなければ、短パルス加熱条件１をレジスタに設定する（ステップＳ７０８）。ＣＲ動作が行われていなければ、最も消費電力の高い短パルス加熱条件１で加熱が行われることになる。
【００８３】
図１２は、本実施形態での短パルス加熱条件の切り換えの様子を模式的に表した図である。ＬＦ動作とＣＲ動作がいずれも行われない場合には、最も消費電力の高い短パルス条件１で駆動される。ＣＲ動作のみが行われる場合には、ＣＲ動作に同期して短パルス加熱条件２で駆動され、ＬＦ動作のみが行われる場合には、ＬＦ動作に同期して短パルス加熱条件４で駆動される。ＬＦ動作とＣＲ動作がいずれも行われる場合は、両方が動作するタイミングに同期して最も消費電力の低い短パルス加熱条件３で駆動されることになる。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＣＲ動作とＬＦ動作との組み合わせに合わせて短パルス加熱条件を変更することで、ＣＲ動作とＬＦ動作を同時に行うような高スループットのインクジェット記録装置においても、電源容量を増やすことなく、インクの温度制御を迅速に行うことができ、濃度ムラやショボのない高品質な画像を記録できる。
【００８５】
[その他の実施形態］
上記第１から第３の実施形態においては、ＣＲ動作とＬＦ動作に応じて、短パルス加熱条件のみを変更したが、消費電力の大きいサブヒータを搭載した記録ヘッドを用いる場合には、サブヒータの駆動条件を変更しても良い。
【００８６】
一般に、記録ヘッドの製造工程におけるばらつきによって吐出用ヒータやサブヒータの抵抗値にはばらつきが生じる。従って、温調に必要な時間もばらつきが生じることになる。そこで、記録ヘッドのヒータ抵抗のばらつきをランク分けするなどして、装着された記録ヘッドのヒータのランク値に応じて最適な加熱条件（パラメータ）を設定するようにしても良い。
【００８７】
また、上記の各実施形態においては、各吐出口からインク滴を吐出させる記録素子として、ヒータ（抵抗素子）を用いたものを例に挙げて説明したが、記録素子としてヒータ以外の素子を用い、インクを加熱するためのヒータが別に設けられている構成にも本発明は適用することができる。この場合は、ＣＲモータやＬＦモータの動作状態に応じて、インク加熱用ヒータの駆動パラメータを切り換えることとなる。
【００８８】
以上の実施形態は、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ーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いることにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。
【００８９】
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４７４０７９６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。この方式はいわゆるオンデマンド型、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ーを発生せしめ、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１対１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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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、電気熱変換体の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用面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４４５９６００号明細書に記載され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、共通するスロ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ーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成としても良い。
【００９３】
さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の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としては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わ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。
【００９４】
加えて、上記の実施形態で説明した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のみならず、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を用いてもよい。
【００９５】
また、以上説明した記録装置の構成に、記録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加することは記録動作を一層安定に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、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などがある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを備えることも安定した記録を行うために有効である。
【００９６】
さらに、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ってでも良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもできる。
【００９７】
以上説明した実施の形態においては、インクが液体であることを前提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も、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ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であればよい。
【００９８】
加えて、積極的に熱エネルギー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ー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良い。いずれにしても熱エネルギー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既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギー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。
【００９９】
このような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０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また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。
【０１００】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ，インターフェース機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【０１０１】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１０２】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【０１０３】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１０４】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１０５】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した（図４から図１０に示す）フローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、例えば、第１及び第２のモータのいずれもが動作していないときには加熱手段での消費電力が大きくなり、いずれかのモータが動作しているときには加熱手段での消費電力が小さくなるようにパラメータを変更することが可能となり、モータの動作状態に応じて、記録装置の電源容量の範囲内でインクの温度を迅速に制御することが可能となる。
【０１０７】
従って、瞬間的な最大消費電力を抑えることが可能となり、電源容量を増大させずに迅速なインクの温度制御を行うことができると共に、吐出量変動に伴う濃度ムラや吐出不良によるショボの発生を防止して高品質な画像を記録することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態において用いる短パルスを説明するための図である。
【図２】第１の実施形態における駆動周波数と各ブロックに対する駆動時間、およびヒートパルスの関係を表す図である。
【図３】第１の実施形態でサブヒータの加熱に用いられる駆動パルスを表す図である。
【図４】第１の実施形態における記録開始命令を受信した時の処理を表すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態におけるタイマ割り込み処理を表すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態におけるＣＲモータ或いはＬＦモータに対する動作命令に応じて起動される割り込み処理を表したフローチャートである。
【図７】第１の実施形態における予備吐或いは記録動作に応じて起動される割り込み処理を表すフローチャートである。
【図８】第１の実施形態における記録開始命令の待機時に行われる処理を表したフローチャートである。
【図９】第３の実施形態におけるＣＲモータの動作命令割り込み処理を表すフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態におけるＬＦモータの動作命令割り込み処理を表すフローチャートである。
【図１１】第１の実施形態において短パルス加熱条件が切り替わる様子を模式的に表した図である。
【図１２】第３の実施形態において短パルス加熱条件が切り替わる様子を模式的に表した図である。
【図１３】第１の実施形態における短パルス加熱条件を表した図である。
【図１４】第２のの実施形態におけるブラックとカラーの短パルス加熱条件を表した図である。
【図１５】本発明を適応可能なカラーインクジェット記録装置の一実施形態の概略構成を示す概略斜視図である。
【図１６】本発明を適応可能な記録ヘッドの要部を示す部分断面斜視図である。
【図１７】図１５のインクジェット記録装置の制御ブロック図である。

Claims (5)

1. 記録媒体にインクを吐出して記録を行う記録ヘッドを搭載するためのキャリッジと、前記キャリッジを駆動するためのキャリッジモータと、記録媒体を搬送するための搬送手段と、前記搬送手段を駆動するための紙送りモータと、前記記録ヘッド内の温度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された温度が所定温度以下の場合に、前記記録ヘッド内のインクを加熱するためのヒータと、前記ヒータを制御する制御手段と、を備えるインクジェット記録装置であって、
   前記制御手段は、
   前記キャリッジモータ及び前記紙送りモータが駆動されていない場合には、第１の駆動周波数で前記ヒータを駆動し、
   前記キャリッジモータ及び前記紙送りモータのいずれか一方が駆動されている場合には、前記第１の駆動周波数よりも小さい第２の駆動周波数で前記ヒータを駆動し、
   前記キャリッジモータ及び前記紙送りモータが駆動されている場合には、前記第２の駆動周波数よりも小さい第３の駆動周波数で前記ヒータを駆動する、
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記紙送りモータが駆動され且つ前記キャリッジモータが駆動されない場合に前記ヒータを駆動する駆動周波数は、前記キャリッジモータが駆動され且つ前記紙送りモータが駆動されない場合における前記ヒータを駆動する駆動周波数に対して小さい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. 前記ヒータはインクを吐出するための吐出用ヒータであり、
   前記記録ヘッド内のインクを加熱する場合に、前記制御手段は、発泡が生じない程度のパルス幅を前記ヒータに印加することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記ヒータは、前記吐出用ヒータとは異なるヒータを更に有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記録装置。
5. 記録媒体にインクを吐出して記録を行う記録ヘッドを搭載するためのキャリッジと、前記キャリッジを駆動するためのキャリッジモータと、記録媒体を搬送するための搬送手段と、前記搬送手段を駆動するための紙送りモータと、前記記録ヘッド内の温度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された温度が所定温度以下の場合に、前記記録ヘッド内のインクを加熱するためのヒータと、前記ヒータを制御する制御手段と、を備えるインクジェット記録装置におけるインクの温度制御方法であって、
   前記制御手段が、
   前記キャリッジモータ及び前記紙送りモータが駆動されていない場合には、第１の駆動周波数で前記ヒータを駆動する工程と、
   前記キャリッジモータ及び前記紙送りモータのいずれか一方が駆動されている場合には、前記第１の駆動周波数よりも小さい第２の駆動周波数で前記ヒータを駆動する工程と、
   前記キャリッジモータ及び前記紙送りモータが駆動されている場合には、前記第２の駆動周波数よりも小さい第３の駆動周波数で前記ヒータを駆動する工程と
   を有することを特徴とするインクの温度制御方法。

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