JP2009125983A - インクジェット記録装置および予備吐出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録装置において、共通のインク供給口からそれぞれの吐出口までの距離が複数存在する記録ヘッドの予備吐出を最適化する。
【解決手段】共通のインク供給口から吐出口までの距離が異なる第１および第２のノズル列について、上記距離がより長い第２のノズル列について駆動パルス幅Ｐ２とその下限パルス幅Ｐｔｈとの比を、上記距離が短い第１のノズル列の比（Ｐ１／Ｐｔｈ１）より大きくする。これにより、装置全体の予備吐出時間を短くすることができる。また、上記距離が短い方のノズル列の場合、上記パルス幅の比を必要以上に大きくすると、投入エネルギーが増加する場合があり、装置におけるエネギー削減の観点で好ましくない。以上の点から、インク供給口の端部から吐出口までの距離が長いノズル列ほどパルス幅の比をより大きくし、それに基づいてそれぞれのノズル列の予備吐出発数などを設定する。
【選択図】図８

Description

本発明は、インクジェット記録装置および予備吐出方法に関し、詳しくは、吐出口に連絡するインク流路の長さが異なる吐出口を備えた記録ヘッドの予備吐出制御に関するものである。

インクジェット記録装置では、回復処理を行うことが知られている。回復処理は、記録ヘッド内の増粘したインクや微細気泡等を排出したり、吐出口が形成された面に付着した異物やインクミスト等を除去したりするものであり、これによって記録ヘッドのインク吐出特性を良好に維持することができる。この回復処理としては、吸引回復、予備吐出、ワイピング等が知られている。吸引回復は、ポンプ等で発生させた負圧を利用して、記録ヘッドの吐出口からインクや気泡を吸い出す動作である。また、予備吐出は、記録紙以外の所定の場所あるいは記録紙上に画像形成に関与しないインク吐出を行うものであり、これにより記録ヘッドの吐出口を介してインクや気泡を排出する動作である。さらに、ワイピングは、記録ヘッドの吐出口が形成された面をブレードで拭い、吐出口形成面に付着した異物やインクミスト等を除去する動作である。

上述した記録ヘッド内の増粘したインクは、特に、インクの吐出量の減少、吐出方向の偏向さらには不吐出等の吐出不良の原因となり得るものであり、吐出が長時間なされない場合等に生じやすくなる。従来行われている回復処理の一例では、先ず吸引回復により記録ヘッドの吐出口から増粘したインクを吸引した後、予備吐出を行う。これにより、吸引回復時に生じたインクの混色を除去することができる。このような吸引回復を用いた回復処理は、吸引回復による比較的多量の廃棄インクを発生させる点で改善すべき余地がある。これに対し、予備吐出は、回復の強度は吸引回復に較べて小さいものの、廃棄インク量が比較的少ない処理であり、従って、例えば吸引回復を予備吐出に置き換えることによって廃棄されるインク量を少なくすることができる。また、吸引回復に較べて処理に要する時間が少ないことから記録のスループットに与える影響が少ない。

以上のように、予備吐出は吐出回復処理の中でも廃棄インク量や記録のスループットの点で比較的有効な処理である。しかし、予備吐出を効果的に実施するには、その駆動条件を最適化することが望ましい。すなわち、増粘したインクがインク吐出に及ぼす影響は、インクの色ないし種類やインク吐出量などによって異なる。このため、これらのインク色や吐出量などに応じて吐出発数、吐出周波数、吐出間隔等の駆動条件を最適化し、上述した予備吐出の利点を有効に発揮するようにすることが望ましい。

特許文献１には、インクの種類に応じて、予備吐出時における吐出発数を設定する構成が開示されている。すなわち、予備吐出時に、先ずインクの種類を判別し、それぞれの種類に応じた吐出発数をメモリから読出して設定し、予備吐出を実行することにより、過不足のない予備吐出を実施することが記載されている。

また、特許文献２には、インク吐出量に応じて、予備吐出時の駆動条件、具体的には、吐出発数、吐出周波数、吐出間隔を設定する構成が開示されている。具体的には、サイズの異なる吐出口毎に適切な駆動条件を設定することにより、回復処理に要する時間、排インク量を最小限にすることが記載されている。

特開平０６−２４６９３１号公報 特開２００４−０９０２９２号公報

ところで、近年高画質のカラーフォト画像を提供するために、吐出口（以下、ノズルとも言う）を高密度に配列したノズル列を設けた記録ヘッドが提供されている。このような記録ヘッドでは、１つのノズル列あたりの解像度を高くすることは、記録ヘッドのチップサイズを小型化ことに有効である。しかし、１つのノズル列あたりの解像度が１２００ｄｐｉ程度の高解像度になると、記録ヘッドの製造上、吐出エネルギーを発生するための例えば電気熱変換素子を直線状に配置することが困難になる。このため、ノズル列の各吐出口を例えば千鳥状の配置とすることによって、千鳥状配置の全体で上記の高解像度を実現している。そして、このような直線状でない吐出口配置では、吐出口に連通するインク流路の長さなど、各吐出口に共通のインク供給口からそれぞれの吐出口までの距離がそれぞれのノズルの配置に応じて異なり、上記距離が異なる複数種類の吐出口が混在した形態となる。

予備吐出は、このような各吐出口に共通のインク供給口からそれぞれの吐出口までの距離が複数存在する記録ヘッドにおいても最適化されることが望ましいことはもちろんである。すなわち、増粘したインクがインク吐出に及ぼす影響は、インク流路等の形状、具体的には、インク供給口から吐出口までの距離に応じて異なることが推察されることから、予備吐出時の駆動条件をこの影響の度合いに応じて最適化することが望ましい。

予備吐出における吐出発数（吐出するインク滴の数）は回復処理に要する時間や排インク量に対応し、最適化の指標となる。予備吐出発数は、増粘したインクの粘度を下げることによって少なくすることができる。例えば、電気熱変換素子にインク吐出に至らない短パルスを印加したり、吐出するための電気熱変換素子とは異なる、直接インク吐出に関わらないサブヒータを駆動したりすることによって、インク温度を上昇させインクの粘度を低下させることが行われている。しかし、新たな駆動回路やサブヒータの追加は、チップサイズの大型化につながり、記録ヘッドのサイズやコストが増大するという問題点がある。

これに対し、電気熱変換素子に供給する、吐出に必要な下限エネルギーＥｔｈと、実際の吐出の際に供給するエネルギーＥとの比（Ｅ／Ｅｔｈ）をパラメータとして制御することによりインク粘度を低下させることができる。すなわち、上記比Ｅ／Ｅｔｈをある値以上大きくなるように設定すると、インクの温度が上昇し、増粘したインクの粘度低下に効果的であることが分っている。

本発明は、上記エネルギーの比をパラメータとして、各吐出口に共通のインク供給口からそれぞれの吐出口までの距離が複数存在する記録ヘッドの予備吐出を最適化することが可能なインクジェット記録装置および予備吐出方法を提供することを目的とする。

そのために本発明では、インクを吐出するための第１の吐出口と、共通のインク供給口から吐出口までの距離が前記第１の吐出口より長い第２の吐出口が設けられ、前記第１の吐出口および第２の吐出口に対応するそれぞれの電気熱変換素子にパルスのエネルギーを付与してそれぞれ前記第１の吐出口および第２の吐出口からインクを吐出する記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置において、前記第１の吐出口および第２の吐出口における、前記電気熱変換素子に付与する吐出に必要な下限エネルギーＥｔｈ１およびＥｔｈ２と、前記第１の吐出口および第２の吐出口における、記録に関与しない吐出である予備吐出を行う際に前記電気熱変換素子に付与するエネルギーＥ１およびＥ２とが、（Ｅ２／Ｅｔｈ２）＞（Ｅ１／Ｅｔｈ１）の関係を満たすことを特徴とする。

また、インクを吐出するための第１の吐出口と、共通のインク供給口から吐出口までの距離が前記第１の吐出口より長い第２の吐出口が設けられ、前記第１の吐出口および第２の吐出口に対応するそれぞれの電気熱変換素子にパルスのエネルギーを付与してそれぞれ前記第１の吐出口および第２の吐出口からインクを吐出する記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置における予備吐出方法おいて、前記第１の吐出口および第２の吐出口における、前記電気熱変換素子に付与する吐出に必要な下限エネルギーＥｔｈ１およびＥｔｈ２と、前記第１の吐出口および第２の吐出口における、記録に関与しない吐出である予備吐出を行う際に前記電気熱変換素子に付与するエネルギーＥ１およびＥ２とが、（Ｅ２／Ｅｔｈ２）＞（Ｅ１／Ｅｔｈ１）の関係を満たすことを特徴とする。

以上の構成によれば、インク供給口から吐出口までの距離が異なる第１および第２の吐出口について、距離がより長い第２の吐出口に対するパルス幅Ｐ２とその下限パルス幅Ｐｔｈとの比が、上記距離が短い第１の吐出口の比Ｐ１／Ｐｔｈ１より大きく設定される。これにより、装置全体の予備吐出時間を短くすることができる。また、上記距離が短い方のノズル列の上記パルス幅の比を必要以上に大きくしないので、投入エネルギーが増加することを防止でき、装置におけるエネギー削減に寄与することができる。このようにインク供給口の端部から吐出口までの距離が長い吐出口ほどパルス幅の比をより大きくし、それに基づいてそれぞれの吐出口の予備吐出発数などを設定することができる。

その結果、インク供給口からそれぞれの吐出口までの距離が複数存在する記録ヘッドの予備吐出を最適化することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１から図３は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを説明する説明図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素について説明する。

インクジェット記録ヘッド
本実施形態のインクジェット記録ヘッドＨ１００１は、電気信号の印加に応じてインクに膜沸騰を生じさせるための熱エネルギーを生成する電気熱変換素子を用いたバブルジェット（登録商標）方式の記録ヘッドである。そして、この記録ヘッドは、電気熱変換素子とインク滴が吐出される吐出口とが対向するように配置された、いわゆるサイドシュータ型の記録ヘッドである。

図に示すインクジェット記録ヘッドＨ１００１はイエロー、シアン、マゼンタのカラーインクを吐出させるためのそれぞれのノズル列を備えている。図２（ａ）および（ｂ）に示すように、記録ヘッドＨ１００１は、記録素子基板Ｈ１１０１、電気配線テープＨ１３０１、インク供給保持部材Ｈ１５０１、フィルタＨ１７０１、Ｈ１７０２、Ｈ１７０３、インク吸収体Ｈ１６０１、Ｈ１６０２、Ｈ１６０３、蓋部材Ｈ１９０１、およびシール部材Ｈ１８０１から構成されている。

インクジェット記録ヘッドのインクジェット記録装置への装着
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、インクジェット記録ヘッドＨ１００１には、インクジェット記録装置本体のキャリッジの装着位置に案内するための装着ガイドＨ１５６０、ヘッドセットレバーによりキャリッジに装着固定するための係合部Ｈ１９３０が設けられている。また、キャリッジの所定の装着位置に位置決めするためのＸ方向（キャリッジスキャン方向）の突き当て部Ｈ１５７０、Ｙ方向（被記録体搬送方向）の突き当て部Ｈ１５８０、Ｚ方向（インク吐出方向）の突き当て部Ｈ１５９０が設けられている。上述した突き当て部により位置決めされることで、電気配線テープＨ１３０１上の外部信号入力端子Ｈ１３０２がキャリッジ内に設けられた電気接続部のコンタクトピンと正確に電気的接触を行う。

インクジェット記録装置
図３は、上述したようなカートリッジタイプの記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。図３に示す記録装置において、図２に示したインクジェット記録ヘッドＨ１００１がキャリッジ１０２に位置決めして交換可能に搭載されている。キャリッジ１０２には、インクジェット記録ヘッドＨ１００１上の外部信号入力端子を介して各吐出部に駆動信号等を伝達するための電気接続部が設けられている。

キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッジ１０２は主走査モータ１０４によりモータプーリ１０５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置および移動が制御される。また、ホームポジションセンサ１３０がキャリッジ１０２に設けられている。これにより、遮蔽板１３６の位置をキャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が通過した際に位置を知ることが可能となる。

記録用紙やプラスチック薄板等の記録媒体１０８は給紙モータ１３５からギアを介してピックアップローラ１３１を回転させることによりオートシートフィーダ（ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。更に搬送ローラ１０９の回転により、インクジェット記録ヘッドＨ１００１の吐出口面と対向する位置（プリント部）を通って搬送（副走査）される。搬送ローラ１０９はＬＦモータ１３４の回転によりギアを介して行われる。その際、給紙されたかどうかの判定と給紙時の頭出し位置の確定は、ペーパエンドセンサ１３３を記録媒体１０８が通過した時点で行われる。さらに、記録媒体１０８の後端が実際にどこに有り、実際の後端から現在の記録位置を最終的に割り出すためにもペーパエンドセンサ１３３は使用されている。

記録媒体１０８は、プリント部において平坦なプリント面を形成するように、その裏面をプラテン（不図示）により支持されている。この場合、キャリッジ１０２に搭載されたインクジェット記録ヘッドＨ１００１は、それらの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出して前記２組の搬送ローラ対の間で記録媒体１０８と平行になるように保持されている。

インクジェット記録ヘッドＨ１００１は、吐出口の並び方向がキャリッジ１０２の走査方向に対して交差するようにキャリッジ１０２に搭載され、これらの吐出口からインクを吐出して記録を行なう。

図４は、上述したインクジェット記録装置におけるデータ処理および各要素制御の構成を示すブロック図である。ホストコンピュータ１４０から、記録すべき文字や画像のデータが記録ヘッドで用いる形態のデータとして転送され、受信バッファ１４１に格納される。また、正しくデータが転送されているかを確認するデータや、インクジェット記録装置１４２の動作状態を知らせるデータ等が、インクジェット記録装置１４２からホストコンピュータ１４０に送信される。受信バッファ１４１に格納されたデータは、ＣＰＵ１４３の管理下においてメモリ部１４４に転送され、メモリ部１４４のＲＡＭに一次的に記憶される。そして、ＣＰＵ１４３は、このデータを所定のタイミングで記録ヘッドコントロール部１４５へ送る制御を行い、記録ヘッドコントロール部１４５は、このデータに従い記録ヘッドＨ１００１を駆動し、インク滴を吐出させる。ＣＰＵ１４３は、図８にて後述される予備吐出等の回復処理に関わる制御等の処理を実行し、また、メモリ部１４４は、その際に、ワークエリアとして用いられる。機械コントロール部１４６は、ＣＰＵ１４３からの指令に基づき、ＬＦモータ等の機械部１４７を駆動制御する。センサ／ＳＷコントロール部１４８は、各種センサやＳＷ（スイッチ）からなるセンサ／ＳＷ部１４９からの信号をＣＰＵ１４３に送る。また、表示素子コントロール部１５０は、ＣＰＵ１４３からの指令により、表示パネル群のＬＥＤや液晶表示素子等からなる表示部１５１を制御するように構成されている。記録ヘッドコントロール部１４５は、上述のとおり、ＣＰＵ１４３の指令に基づき記録ヘッドＨ１００１のインク滴の吐出動作を制御する。また、記録ヘッドコントロール部１４５は、記録ヘッドＨ１００１の状態を示す温度情報等を検出して、それらをＣＰＵ１４３に送る。

（実施形態１）
本発明の第一の実施形態は、各吐出口に共通のインク供給口から吐出口までの距離が２種類存在する記録ヘッドを用いる場合の予備吐出を最適化する制御に関するものである。そして、上述したエネルギー比のパラメータとしてパルス幅の比を用いる。具体的には、電気熱変換素子に印加するパルスの電圧は一定とし、吐出に必要な下限パルス幅Ｐｔｈと駆動パルス幅Ｐとの比（Ｐ／Ｐｔｈ）の値をパラメータとして用いる。

なお、吐出に必要な下限パルス幅Ｐｔｈの測定方法は、以下に示すとおりである。駆動パルス幅を、０．３００μｓｅｃから１．０００μｓｅｃまで０．０２０μｓｅｃ刻みで変化させてインク吐出駆動を行い測定用パターンを記録する。そして、このパターンにおいて、ノズル列を構成する全ての吐出口からインクの吐出が確認されたパルス幅を下限パルス幅Ｐｔｈとする。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すインクジェット記録ヘッドＨ１００１を構成する記録素子基板Ｈ１１０１を矢印の方向から観察したときの吐出口の配置を示す図である。

図５（ｂ）に示すように、２ｐｌのインク滴を吐出可能な吐出口からなる第１のノズル列３０１と、同様に、２ｐｌのインク滴を吐出可能な第２の吐出口からなる第２のノズル列３０２が、インク供給口３０５に対して同じ側に配置されている。第１のノズル列３０１および第２のノズル列３０２の吐出口配列密度はそれぞれ６００ｄｐｉであり、それぞれの列で吐出口が約２５．４ｍｍ／６００≒０．０４２３ｍｍの間隔で配されている。第２のノズル列３０２は、第１のノズル列３０１よりも０．０２１２ｍｍ（配列ピッチの半分）列方向にずれた状態で配されている。また、２ｐｌのインク滴を吐出可能な第３のノズル列３０３と、同様に、２ｐｌのインク滴を吐出可能な第４のノズル列３０４が、インク供給口３０５に対して、上記第１、第２ノズル列とは反対側に配置されている。第３のノズル列３０３および第４のノズル列３０４の吐出口配列密度は、同様にそれぞれ６００ｄｐｉで、吐出口が約２５．４ｍｍ／６００≒０．０４２３ｍｍの間隔で配されている。そして、第４のノズル列３０４は、第３のノズル列３０３よりも０．０２１２ｍｍ列方向にずれた状態で配されている。加えて、第３のノズル列３０３は、第１のノズル列３０１よりも０．０１０６ｍｍ列方向にずれた状態で配されている。すなわち、インク供給口３０５を挟んで配置された４つのノズル列は、全体の配置において列方向に２４００ｄｐｉの密度で配列されている。

図５（ｂ）では、以上の第１〜第４ノズル列が３組設けられた構成を示している。図５（ｂ）では、この３組のノズル列群を、シアン、マゼンタ、イエローのインクごとに使用する例として説明する。つまり、３つのインク供給口からそれぞれ異なる種類のインクが供給される。そして、それぞれの色のインクについて、第１のノズル列３０１および第３のノズル列３０３は、インク供給口３０５の端部から７５μｍの位置に吐出口が設けられている。また、第２のノズル列３０２および第４のノズル列３０４は、インク供給口３０５の端部から１２３μｍの位置に吐出口が設けられている。すなわち、本実施形態の記録ヘッドは、それぞれの色のインクについて、各吐出口に共通のインク供給口から吐出口までの距離が２種類存在することになる。

それぞれの色の４つのノズル列を構成する吐出口は、２ｐｌのインク滴を吐出可能な面積に形成され、各吐出口に連通するインク流路や電気熱変換素子の寸法も、それに合わせて調整されている。第１のノズル列３０１および第３のノズル列３０３を構成するインク流路の幅と、第２のノズル列３０２および第４のノズル列３０４を構成するインク流路の幅は、ほぼ同じである。また、各ノズル列は総て平行である。

以上の記録ヘッドにおいて、回復処理に要する予備吐出発数（吐出数）を確認した。記録ヘッドは、吐出口が形成された面を覆わない、すなわち吐出口が大気に晒された状態で、４０℃に保たれた環境下に１週間放置したものを使用した。これは、ユーザーが何らかの理由でインクジェット記録装置から記録ヘッドを取り外し、取り外した記録ヘッドを大気中に長期間放置した後、再使用する状況を想定している。この記録ヘッドを使用して、予備吐出の駆動条件、具体的には駆動パルス幅を変えて予備吐出を行い、各駆動パルス幅において、ヨレや不吐の発生しない正常吐出状態を得るのに必要な吐出発数やその吐出に要する時間を確認した。

インクの増粘等が発生していない状態における、第１のノズル列３０１のノズルからインクを吐出するのに必要な下限パルス幅（以下、Ｐｔｈ１）および第２のノズル列３０２の同じく下限パルス幅（以下、Ｐｔｈ２）は、ともに０．４６９μｓｅｃである。予備吐出時に、第１のノズル列３０１および第２のノズル列３０２のノズルからインクを吐出させる際の駆動パルス幅（以下、Ｐ１およびＰ２）は、０．５０８μｓｅｃ、０．６９８μｓｅｃ、０．９９４μｓｅｃの３通りである。このとき、下限パルス幅と駆動パルス幅との比（Ｐ１／Ｐｔｈ１）および（Ｐ２／Ｐｔｈ２）の値は、１．０８、１．４９、２．１２である。

図６は、シアンインクの場合の上記駆動条件による予備吐出発数と予備吐出時間の確認の結果を示す図である。図６において、予備吐出発数は、１つの吐出口あたりの吐出発数を表している。また、予備吐出時間は、予備吐出のみに要する時間である。

図６から分るように、インク供給口の端部から吐出口までの距離が７５μｍである第１のノズル列３０１では、（Ｐ１／Ｐｔｈ１）の値が大きくなると、正常な吐出状態を得るのに必要な予備吐出発数は減少する。これは、（Ｐ１／Ｐｔｈ１）の値が大きくなるにつれて、インクの温度が上昇し、増粘したインクの粘度低下が生じていることによるものと推察される。同じく、インク供給口の端部から吐出口までの距離が１２３μｍである第２のノズル列３０２においても、（Ｐ２／Ｐｔｈ２）の値が大きくなると、正常吐出状態を得るのに必要な予備吐出発数は減少する。これも同様の理由によるものと推察される。

また、第１のノズル列３０１においては、（Ｐ１／Ｐｔｈ１）の値が１．０８から２．１２まで変化したときの予備吐出時間の変化は約２ｓｅｃである。これに対して、インク供給口から吐出口までの距離が長い第２のノズル列３０２においては、（Ｐ２／Ｐｔｈ２）の値が１．０８では、予備吐出発数が１０００００発でも正常吐出状態を得ることはできず、予備吐出時間が長大になる。これは、インク供給口から吐出口までの距離が、インクの増粘具合や、増粘したインクの回復性に大きく影響することが推察される。しかし、（Ｐ２／Ｐｔｈ２）の値が２．１２では、正常吐出状態になるのに要する予備吐出時間は１．７５ｓｅｃである。すなわち、（Ｐ／Ｐｔｈ）がパルス幅が大きくすることの効果は、インク供給口から吐出口までの距離が長いノズル列ほど顕著になる。

図７は、シアンインクの第１および第２のノズル列について、図６に示す駆動条件でインク吐出を行ったときのパルス比（Ｐ／Ｐｔｈ）と１つの吐出口あたりの投入エネルギーの関係を示す図である。投入エネルギーは、予備吐出時の駆動パルス幅Ｐ１またはＰ２と、駆動電圧と、駆動電流と、予備吐出発数の積で算出したものである。本実施形態では、駆動電圧は２４Ｖであり、また、駆動電流は０．０３１Ａである。

図７に示すように、インク供給口の端部から吐出口までの距離が１２３μｍである第２のノズル列３０２では、（Ｐ２／Ｐｔｈ２）の値が大きくなるにつれ、予備吐出発数が少なくなるとともに、投入エネルギーも減少する。

これに対して、インク供給口の端部から吐出口までの距離が７５μｍである第１のノズル列３０１では、（Ｐ１／Ｐｔｈ１）の値が１．４９までは、予備吐出発数が少なくなる。これとともに、投入エネルギーも減少するが、（Ｐ１／Ｐｔｈ１）の値が２．１２では、投入エネルギーが増加する。

以上の図６および図７に示す、パラメータ（Ｐ／Ｐｔｈ）と、予備吐出発数、予備吐出時間および投入エネルギーとの関係から次のことが言える。

第１および第２のノズル列について、（Ｐ／Ｐｔｈ）の値が同一の場合、予備吐出に要する時間は、第２のノズル列の方が長い。すなわち、このような２種類のノズル列を備えた記録ヘッドを用いた装置では、インク供給口の端部から吐出口までの距離が長いほうのノズル列の予備吐出に要する、より長い時間がその装置の予備吐出時間となる。この点から、（Ｐ１／Ｐｔｈ１）と（Ｐ２／Ｐｔｈ２）の値を異ならせ、その場合に、図６から明らかなように、（Ｐ２／Ｐｔｈ２）の値を（Ｐ１／Ｐｔｈ１）の値より大きくした方がその装置の予備吐出時間を短くすることができる。すなわち、（Ｐ１／Ｐｔｈ１）と（Ｐ２／Ｐｔｈ２）が同じ値の場合、上述したように予備吐出時間は（Ｐ１／Ｐｔｈ１）に対応する時間の方が短く、また、（Ｐ２／Ｐｔｈ２）の値をより大きく設定することにより予備吐出時間をより短くできる。その結果、予備吐出時間は全体として短くなる。

また、図７に示したように、インク供給口の端部から吐出口までの距離が短い方のノズル列の場合、（Ｐ１／Ｐｔｈ１）の値を必要以上に大きくすると、投入エネルギーが増加する場合がある。このことは、（Ｐ／Ｐｔｈ）がある値以上に大きくした場合、回復動作に必要な吐出数を効果的に減らすことができないことを示している。つまり、（Ｐ／Ｐｔｈ）と回復動作に必要な吐出数との関係から、装置で消費されるエネルギーを削減する点をも考慮して駆動のためのパルスを設定することが好ましい。

以上の点から、インク供給口の端部から吐出口までの距離が長いノズル列ほど（Ｐ／Ｐｔｈ）の値をより大きな設定とすることが、スループット向上および省エネギーの点で好ましいと言える。

なお、以上の図６および図７を用いた説明は、シアンインクを使用した場合に関するものであるが、マゼンタインク、イエローインクにおいても、程度の差はあれ同様の傾向がある。

図８は、上述のように設定される、インク流路の長さが異なるノズル列ごとのパラメータ（Ｐ／Ｐｔｈ）を用いた予備吐出制御を示すフローチャートである。

本制御が開始されると、ステップＳ１００で予備吐出を行う記録ヘッドにおける各ノズル列のインク供給口から吐出口までの距離を判別する。すなわち、上述した記録ヘッドでは、７５μｍと１２３μｍの２つが距離として判別される。次に、ステップＳ２１０、Ｓ２２０で、これら判別した距離毎に、その距離に応じてメモリから予備吐出時の駆動パルス幅を読み出す。このパルス幅は、距離７５μｍに対応する下限パルス幅Ｐｔｈ１および駆動パルス幅Ｐ１と、距離１２３μｍに対応する下限パルス幅Ｐｔｈ２および駆動パルス幅Ｐ２が、上述したように、（Ｐ２／Ｐｔｈ２）＞（Ｐ１／Ｐｔｈ１）を満たすパルス幅である。

さらに、ステップＳ３１０、Ｓ３２０で、上記判別した距離毎に、メモリから予備吐出に必要な吐出パルス数を読み出す。さらに、ステップＳ４００で、読み出した駆動パルス幅および吐出パルス数をメモリに設定する。そして、ステップＳ５００で、ステップＳ４００で設定した条件に基づいて予備吐出を行い、本予備吐出制御ルーチンを終了する。

以上のとおり、インク供給口から吐出口までの距離が複数種類、具体的には２種類存在する記録ヘッドを用いた場合に、距離ごとの下限パルス幅と予備吐出時の駆動パルス幅の比が、距離が長いほうが大きくなるような駆動条件の設定をする。これにより、スループット向上および省エネギーを実現することができる。

（実施形態２）
本発明の第二の実施形態は、インク供給口から吐出口までの距離が３種類存在し、かつ、３種類のサイズのインク滴を吐出する記録ヘッドを用いる場合において、スループット向上を達成し得る予備吐出時の駆動条件の設定に関する。本実施形態においても、駆動電圧は一定とし、吐出に必要な下限パルス幅Ｐｔｈと駆動パルス幅Ｐとの比（Ｐ／Ｐｔｈ）をパラメータとして用い上記駆動条件を検討する。

図９（ｂ）は、本実施形態の記録ヘッドＨ１００２を構成する記録素子基板Ｈ１１０２を、図９（ａ）に示す矢印の方向から観察したときの吐出口の配置を示す図である。５ｐｌのインク滴を吐出する第１のノズル列４０１と、２ｐｌのインク滴を吐出する第２のノズル列４０２と、１ｐｌのインク滴を吐出する第３のノズル列４０３が、インク供給口４０４を介して設けられている。第１のノズル列４０１、第２のノズル列４０２および第３のノズル列４０３の吐出口の配列密度は１列あたり６００ｄｐｉで、吐出口が約２５．４ｍｍ／６００≒０．０４２３ｍｍの間隔で配されている。第１のノズル列４０１と第２のノズル列４０２は、インク供給口４０４を介して対称となる位置に配されている。第３のノズル列４０３は、第２のノズル列４０２よりも０．０２１２ｍｍ列方向にずれた状態で配されている。また、第１のノズル列４０１は、各ノズル列に共通のインク供給口４０４の端部から７１μｍの位置に吐出口が設けられている。また、第２のノズル列４０２は、インク供給口４０４の端部から１２３μｍの位置に吐出口が設けられている。さらに、第３のノズル列４０３は、インク供給口４０４の端部から７５μｍの位置に吐出口が設けられている。

第１のノズル列４０１を構成する吐出口は、５ｐｌのインク滴を吐出可能な面積に形成され、各吐出口に連通するインク流路や電気熱変換素子の寸法も、それに合わせて調整されている。第２のノズル列４０２を構成する吐出口は、２ｐｌのインク滴を吐出可能な面積に形成され、各吐出口に連通するインク流路や電気熱変換素子の寸法も、それに合わせて調整されている。第３のノズル列４０３を構成する吐出口は、１ｐｌのインク滴を吐出可能な面積に形成され、各吐出口に連通するインク流路や電気熱変換素子の寸法も、それに合わせて調整されている。第２のノズル列４０２を構成するインク流路の幅と、第３のノズル列４０３を構成するインク流路の幅は、ほぼ同じである。

加えて、インクジェット記録ヘッドＨ１００２を構成する記録素子基板Ｈ１１０２には、インクの増粘を軽減する手段の１つとして、Ａｌ配線で形成されるサブヒータを設けており、インク滴の吐出時に所定の温度で加熱する駆動を実施する。このとき、サブヒータを駆動しての加熱のみにより、前述した不吐出等のインク吐出不良の原因となり得る増粘したインクの粘度を低下させるには、かなりの高温を必要とするため、省エネの観点から好ましくない。このため、吐出口近傍における増粘したインクの粘度低下には、第一の実施形態で示したような、（Ｐ／Ｐｔｈ）の値が大きくなるような予備吐出を行って、インクの温度上昇を図る。すなわち、本実施形態におけるサブヒータ加熱は、増粘したインクの粘度低下を単独で図るためのものではなく、インクジェット記録ヘッドを構成するインク供給保持部材内も含め、全体的にインクの粘度を若干低下させる目的で実施する。本実施形態では、予備吐出の実施直前に、記録素子基板Ｈ１１０２に設けたセンサの読取温度が４０℃となるように、サブヒータを駆動する。各ノズル列は全て平行であり、４つのインク供給口からそれぞれ異なる種類のインクを供給可能である。吐出するインクは、図９に示すインク供給口配置において、左からブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４種である。すなわち、上述した第１、第２および第３ノズル列はシアン、マゼンタについて設けられる。

このような記録ヘッドにおいて、回復処理に要する予備吐出時間などを確認する。記録ヘッドは、第一実施形態と同様のものを使用し、予備吐出の駆動条件、具体的には駆動パルス幅を変えて予備吐出を行い、各駆動パルス幅において、正常な吐出状態を得るのに必要な吐出時間などを検討する。

具体的には、インクの増粘等が発生していない状態における、第１のノズル列４０１の下限パルス幅（以下、Ｐｔｈ１と記載）は、０．４８３μｓｅｃである。また、第２のノズル列４０２および第３のノズル列４０３の下限パルス幅（以下、Ｐｔｈ２およびＰｔｈ３と記載）は、ともに、０．４６９μｓｅｃである。また、予備吐出時に、第１のノズル列４０１からインク滴を吐出させる際の駆動パルス幅（以下、Ｐ１と記載）は、０．５２９μｓｅｃ、０．７１９μｓｅｃ、０．９９４μｓｅｃの３種類である。このとき、下限パルス幅と駆動パルス幅との比（Ｐ１／Ｐｔｈ１）の値は、１．１０、１．４９、２．０６となる。また、第２のノズル列４０２および第３のノズル列４０３からインク滴を吐出させる際の駆動パルス幅（以下、Ｐ２およびＰ３と記載）は、０．５０８μｓｅｃ、０．６９８μｓｅｃ、０．９９４μｓｅｃの３種類である。このとき、下限パルス幅と駆動パルス幅との比（Ｐ２／Ｐｔｈ２）および（Ｐ３／Ｐｔｈ３）の値は、１．０８、１．４９、２．１２である。

図１０は、シアンインクの場合の予備吐出時間の検討結果を示す図である。図１０に示すように、５ｐｌのインク滴を吐出し、インク供給口の端部から吐出口までの距離が７１μｍである第１のノズル列４０１は、（Ｐ１／Ｐｔｈ１）の値が大きくなっても、正常吐出状態を得るのに必要な予備吐出時間は大きく変化しない。これは、５ｐｌのサイズのインク滴を吐出させる吐出口の大きさが比較的大きく、増粘したインクの影響を受けにくいことによるものと推察される。一方、２ｐｌのインク滴を吐出し、インク供給口の端部から吐出口までの距離が１２３μｍである第２のノズル列４０２では、（Ｐ２／Ｐｔｈ２）の値が大きくなると、正常吐出状態を得るのに必要な予備吐出時間は減少する。これは、（Ｐ２／Ｐｔｈ２）の値が大きくなるにつれて、インクの温度が上昇し、増粘したインクの粘度低下が生じていることによるものと推察される。さらに、１ｐｌのインク滴を吐出し、インク供給口の端部から吐出口までの距離が７５μｍである第３のノズル列４０３では、（Ｐ３／Ｐｔｈ３）の値が大きくなると、正常吐出状態を得るのに必要な予備吐出時間は減少する。同様に、（Ｐ３／Ｐｔｈ３）の値が大きくなるにつれて、インクの温度が上昇し、増粘したインクの粘度低下が生じていることによるものと考えられる。一般に、インク滴のサイズが小さくなるほど、増粘したインクの影響を受けやすいが、インク供給口から吐出口までの距離が長くなると、それ以上の影響を受ける。

また、図１０は、第１、第２および第３のノズル列における、シアンインクを使用した場合の、（Ｐ／Ｐｔｈ）と１吐出口あたりの投入エネルギーの検討結果も示している。投入エネルギーは、予備吐出時の駆動パルス幅と、駆動電圧と、駆動電流と、予備吐出発数の積で算出する。本実施形態では、駆動電圧は２４Ｖである。また、第１、第２および第３のノズル列における駆動電流は、０．０４２Ａ、０．０３０Ａおよび０．０２６Ａである。第１のノズル列では、（Ｐ１／Ｐｔｈ１）の値が大きくなっても、予備吐出時間は大きく変化しないが、投入エネルギーは増加する。第２のノズル列では、（Ｐ２／Ｐｔｈ２）の値が大きくなるにつれ、予備吐出時間が短くなるとともに、投入エネルギーも減少する。第３のノズル列では、（Ｐ３／Ｐｔｈ３）の値が１．４９までは、予備吐出時間が短くなるとともに、投入エネルギーも減少するが、（Ｐ３／Ｐｔｈ３）の値が２．１２では、投入エネルギーが増加する。

以上の図１０に示す、パラメータ（Ｐ／Ｐｔｈ）と、予備吐出時間および投入エネルギーとの関係から次のことが言える。

第１、第２および第３のノズル列にについて、（Ｐ／Ｐｔｈ）の値が同一の場合、予備吐出に要する時間は、第２のノズル列の方がもっとも長い。すなわち、このような３種類のノズル列を備えた記録ヘッドを用いた装置では、インク供給口の端部から吐出口までの距離が長いほうのノズル列の予備吐出に要する、より長い時間がその装置の予備吐出時間となる。この点から、それぞれのノズル列の（Ｐ／Ｐｔｈ）の値を異ならせ、その場合に、図１０から明らかなように、（Ｐ２／Ｐｔｈ２）の値を（Ｐ１／Ｐｔｈ１）や（Ｐ３／Ｐｔｈ３）の値より大きくした方がその装置の予備吐出時間を短くすることができる。

また、図１０に示したように、インク供給口の端部から吐出口までの距離が短い方のノズル列の場合、（Ｐ／Ｐｔｈ）の値を必要以上に大きく
すると、投入エネルギーが増加する場合がある。この点については、先に図６、図７を参照して説明したように、必要以上に（Ｐ／Ｐｔｈ）を大きくしたとしても、回復動作に必要な吐出数を効果的に減らすことができないことを示している。つまり、（Ｐ／Ｐｔｈ）と回復動作に必要な吐出数との関係から、装置で消費されるエネルギーを削減する点をも考慮して駆動のためのパルスを設定することが好ましい。

以上の点から、相対的に小さなインク滴、本実施形態では３ｐｌ以下のサイズのインク滴を吐出させるノズル列においては、インク供給口から吐出口までの距離が長いノズル列がより（Ｐ／Ｐｔｈ）の値が大きい設定とする。これにより、スループット向上および省エネルギーを図ることができる。

図１１は、上述のように設定される、インク流路の長さが異なるノズル列ごとのパラメータ（Ｐ／Ｐｔｈ）を用いた予備吐出制御を示すフローチャートである。

本制御が開始されると、ステップＳ０１０で予備吐出を行う記録ヘッドの吐出量を判別する。すなわち、本実施形態では５ｐｌ、２ｐｌ、１ｐｌと判別される。さらに、判別した吐出量を、３ｐｌより大、および、３ｐｌ以下、の２種類に分類する。３ｐｌより大に分類されたノズル列、具体的には、第１のノズル列については、ステップＳ２３０でメモリから予備吐出時の駆動パルス幅を読み出す。続いて、ステップＳ３３０でメモリから予備吐出に必要な吐出パルス数を読み出す。一方、３ｐｌ以下、に分類されたノズル列、すなわち、第２および第３のノズル列については、ステップＳ１１０で予備吐出を行う記録ヘッドを構成するノズル列におけるインク供給口から吐出口までの距離を判別する。本実施形態では、７５μｍ、１２３μｍと判別される。次に、ステップＳ２４０およびＳ２５０で、これら判別した距離毎に、メモリから予備吐出時の駆動パルス幅を読み出す。このとき、第２のノズル列について、下限パルス幅Ｐｔｈ２および駆動パルス幅Ｐ２、第３のノズル列について、下限パルス幅Ｐｔｈ３および駆動パルス幅Ｐ３が、（Ｐ２／Ｐｔｈ２）＞（Ｐ３／Ｐｔｈ３）を満たす。さらに、ステップＳ３４０およびＳ３５０で、上記判別した距離毎に、メモリから予備吐出に必要な吐出パルス数を読み出す。続いて、ステップＳ４１０で、これら読み出した駆動パルス幅および吐出パルス数をメモリに設定する。そして、ステップＳ５１０において、ステップＳ４１０で設定した条件に基づいて予備吐出を行い、予備吐出ルーチンを終了する。

（他の実施形態）
上述した各実施形態では、電気熱変換素子に供給する吐出のためのエネルギーのパラメータがパルス幅の例について説明したが、これに限定されないことはもちろんである。例えば、パラメータを印加するパルスの電圧値やパルス波形とすることができる。要は、第１の吐出口および第２の吐出口における、電気熱変換素子に付与する吐出に必要な下限エネルギーＥｔｈ１およびＥｔｈ２と、予備吐出の付与エネルギーＥ１およびＥ２とが、（Ｅ２／Ｅｔｈ２）＞（Ｅ１／Ｅｔｈ１）の関係を満たすようにすればよい。

本発明の一実施形態に係る記録ヘッドを説明する説明図である。 同じく本発明の一実施形態に係る記録ヘッドを説明する説明図である。 上記記録ヘッドを搭載可能なインクジェット記録装置の一例を示す説明図である。 上記インクジェット記録装置におけるデータ処理および各要素制御の構成を示すブロック図である。 本発明の第一の実施形態に係る記録ヘッドのノズル列の配置を示す図である。 第一の実施形態に係る予備吐出発数の検討結果を説明する図である。 第一の実施形態に係る予備吐出における投入エネルギーの検討結果を説明する図である。 本発明の第一の実施形態の予備吐出制御を示すフローチャートである。 本発明の第二の実施形態に係るノズル列の配置を示す図である。 本発明の第二の実施形態に係る予備吐出時間などの検討結果を説明する図である。 本発明の第二の実施形態の予備吐出制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１０２ キャリッジ
１４２ インクジェット記録装置
１４３ ＣＰＵ
１４４ メモリ部
１４５ 記録ヘッドコントロール部
Ｈ１００１、Ｈ１００２ インクジェット記録ヘッド
Ｈ１１０１、Ｈ１１０２ 記録素子基板
３０１ 第１のノズル列
３０２ 第２のノズル列
３０３ 第３のノズル列
３０４ 第４のノズル列
３０５ インク供給口
４０１ 第１のノズル列
４０２ 第２のノズル列
４０３ 第３のノズル列
４０４ インク供給口

Claims (5)

1. インクを吐出するための第１の吐出口と、共通のインク供給口から吐出口までの距離が前記第１の吐出口より長い第２の吐出口が設けられ、前記第１の吐出口および第２の吐出口に対応するそれぞれの電気熱変換素子にパルスのエネルギーを付与してそれぞれ前記第１の吐出口および第２の吐出口からインクを吐出する記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置において、
   前記第１の吐出口および第２の吐出口における、前記電気熱変換素子に付与する吐出に必要な下限エネルギーＥｔｈ１およびＥｔｈ２と、前記第１の吐出口および第２の吐出口における、記録に関与しない吐出である予備吐出を行う際に前記電気熱変換素子に付与するエネルギーＥ１およびＥ２とが、（Ｅ２／Ｅｔｈ２）＞（Ｅ１／Ｅｔｈ１）の関係を満たすことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記予備吐出では、前記第１の吐出口および第２の吐出口から吐出する吐出数を、前記（Ｅ２／Ｅｔｈ２）および（Ｅ１／Ｅｔｈ１）に基づいて定め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（Ｅ２／Ｅｔｈ２）および（Ｅ１／Ｅｔｈ１）は、前記第１の吐出口および第２の吐出口における、吐出に必要な下限パルス幅Ｐｔｈ１およびＰｔｈ２と、前記予備吐出を行う際の駆動パルス幅Ｐ１およびＰ２とのそれぞれの比（Ｐ２／Ｐｔｈ２）および（Ｐ１／Ｐｔｈ１）として表され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。
4. 前記第１の吐出口および第２の吐出口からのインク吐出量がそれぞれ３ｐｌ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
5. インクを吐出するための第１の吐出口と、共通のインク供給口から吐出口までの距離が前記第１の吐出口より長い第２の吐出口が設けられ、前記第１の吐出口および第２の吐出口に対応するそれぞれの電気熱変換素子にパルスのエネルギーを付与してそれぞれ前記第１の吐出口および第２の吐出口からインクを吐出する記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置における予備吐出方法おいて、
   前記第１の吐出口および第２の吐出口における、前記電気熱変換素子に付与する吐出に必要な下限エネルギーＥｔｈ１およびＥｔｈ２と、前記第１の吐出口および第２の吐出口における、記録に関与しない吐出である予備吐出を行う際に前記電気熱変換素子に付与するエネルギーＥ１およびＥ２とが、（Ｅ２／Ｅｔｈ２）＞（Ｅ１／Ｅｔｈ１）の関係を満たすことを特徴とする予備吐出方法。

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