JP2009172979A - インクジェット記録装置及びヒータに堆積した堆積物の除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 性能劣化が生じたノズルを迅速に精度よく検出し、記録ヘッドの寿命を短くすること無く性能劣化ノズルを回復させる。
【解決手段】 複数の温度センサのそれぞれにより検出されたそれぞれの温度に基づいて吐出特性が劣化した性能劣化ノズルを前記記録装置に備えられた判断手段により判断する。そして、性能劣化ノズルと判断されたノズルに対応するヒータに記録時に供給するよりも大きなエネルギーを供給して該ノズルからインクを吐出させる。そして、該ノズルが正常にインクを吐出するノズルに回復したと前記判断手段が判断すると前記大きなエネルギーの供給を中止する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、ヒータにより熱エネルギーを発生させてインクをノズルから吐出して記録を行うインクジェット記録装置及びヒータに堆積した堆積物の除去方法に関する。

インクジェット記録装置は、記録ヘッドに設けられたノズルからインクを記録媒体に吐出させて画像を形成する。インクジェット記録装置は、騒音が少なく、高速記録が可能であり、記録媒体の選択範囲が広い等の多くの利点を有している。インクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドの中で、熱エネルギーをインクに作用させてノズルからインクを吐出させるタイプの記録ヘッドは、記録信号に対する応答性が良く、またノズルを高密度に配置することが容易である等の利点を有している。このような記録ヘッドとして、様々な記録ヘッドが開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

一方、このような記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置では、異物によるノズルの目詰まりや、インク供給経路内に混入した気泡やノズル表面の濡れ性の変化等により、記録ヘッドの全体又は一部のノズルで性能劣化が生じることがある。

また、ノズル内に備えられた熱エネルギーの発生源であるヒータは、インクとの接触面においてインクの吐出に伴って堆積物を蓄積することがある。特に色材として顔料を用いたインクを吐出させる場合、特にこのような堆積物を蓄積することが多い。ヒータの表面に堆積物が蓄積されると、熱エネルギーが十分にインクに作用しないため、インク吐出量の低下、インク吐出速度の低下等の性能劣化が生じる。

記録媒体の全幅に対応して多数のノズルが配置されたフルライン型の記録ヘッドを使用すると高速記録が可能となる。しかし、このような記録ヘッドにおいて性能劣化が生じた場合、多数のノズルの内、性能劣化が生じたノズルを特定し、補完して記録すること及び回復動作を行うことが重要な課題となっている。熱エネルギーをインクに作用させてノズルからインクを吐出させるタイプの記録ヘッドでは、記録ヘッドの温度変化に伴って各ノズルから吐出されるインクの吐出量が変化する場合がある。特に、フルライン型の記録ヘッドでは、インクの吐出量が変化すると画像の劣化が目立つ。このようなインクの吐出量の変化による画像の劣化を抑制することが重要である。

かかる重要性に鑑み、従来から種々の不吐出ノズルの検知方法、不吐出ノズルの補完記録方法、及び種々のインク吐出量の制御方法が提案されている。例えば、特許文献３には、吐出源で吐出の有無を検出する技術が開示されている。特許文献３の装置は、電気熱エネルギー変換体から発生される熱により抵抗値が変化する位置に導体部を配列し、その導体部の温度に関連して変化する抵抗値の変化量を検知する検出回路を有している。そして、その温度変化に応じて、電気熱エネルギー変換体への吐出信号の印加を中止することが記載されている。

吐出源で吐出の有無を検出する別の技術が特許文献４に開示されている。これによれば、電気熱変換体と温度検出素子をＳｉ基板等の同一の支持体上に設けるとともに、膜状に構成される温度検出素子を、電気熱変換体の配列領域と重ねて設けた液体噴射記録ヘッドが開示されている。また、この特許文献４には、ヒータの配列範囲が温度センサの配列領域に含まれ、温度センサをヒータの配列の上層部として重ねて配置し、温度検出及び温度制御の精度及び応答性を向上させることが記載されている。

また、記録ヘッドの温度変化により記録ヘッドの不吐出を判定する別の技術が開示されている（特許文献５）。

一方、吐出特性が劣化した性能劣化ノズルの回復方法の一例として、特許文献６に記載されている技術がある。これは、ノズル内の電気熱変換素子におけるインクとの接触面に堆積する堆積物を除去する技術である。特許文献６には、ノズルから吐出されるインクの吐出発数をカウントし、所定のカウント数に達すれば、エージングパルスとして、通常のインク吐出時に与える熱エネルギーより大きい熱エネルギーを与え、堆積物をインク共に排出する技術が記載されている。
米国特許４７２３１２９号公報 米国特許４７４０７９６号公報 特公平０４−００６５４９号公報 特登録２８３１７７８号公報 特開平０７−０５２４０８号公報 特開２００４−３１４４４０号公報

上記特許文献３及び特許文献４では、性能劣化が生じた各ノズルの位置を特定することが開示されていない。更に、電気熱エネルギー変換体から発生される熱により抵抗値の変化量を検知する各検知回路が明示されていない。このため、性能劣化が生じたノズルを迅速に特定することができない。

また、特許文献５では、記録ヘッドごとのインクの不吐出を検知しており、マルチノズルにおけるノズルごとのインクの不吐出を検知する検知手段が開示されていない。このため、記録ヘッド内における性能劣化ノズルの特定はできない。また、インクの不吐出の検知を記録ヘッドの熱特性により判断しているが、検知精度を向上させる等のために複数の異なる熱特性を用いる記載はない。また、記録ヘッドをダミー抵抗を用いてランク分けし、熱特性を電気特性を用いて判断する記載はあるが、検知精度を向上させるものではない。

特許文献６では、ノズル内の電気熱変換素子上に蓄積された堆積物を除去する方法が記載されている。堆積物を除去するためには、通常のインク吐出を行う際に与えるエネルギーより高いエネルギーを与える。しかし、高いエネルギーを与えると、電気熱変換素子上の堆積物と一緒に電気熱変換素子表面の保護膜を削り、結果的に記録ヘッドの寿命が短くなってしまう。これを回避するために、ノズルから吐出されるインクの発数をカウントし、このカウント値に基づいて高いエネルギーを与えるタイミングを制御する方法が述べられている。しかし、電気熱変換素子の表面に蓄積される堆積物が吐出に与える影響を直接計測しているわけではないため、電気熱変換素子へ必要以上に高いエネルギーを与えてしまう可能性がある。

そこで、本発明は、性能劣化が生じたノズルを迅速に精度よく検出し、記録ヘッドの寿命を短くすること無く性能劣化ノズルを回復させることが可能なインクジェット記録装置及びヒータに堆積した堆積物の除去方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた複数のヒータと、前記複数のヒータに対応して前記複数のヒータの近傍に設けられた複数の温度センサとを備え、前記複数のヒータにより熱エネルギーをインクに付与させることによりノズルからインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを備える記録装置であって、
前記複数の温度センサのそれぞれにより検出されたそれぞれの温度に基づいて吐出特性が劣化した性能劣化ノズルを判断する判断手段と、
前記判断手段により性能劣化ノズルと判断されたノズルに対応するヒータに記録時に供給するよりも大きなエネルギーを供給して該ノズルからインクを吐出させ、該ノズルが正常にインクを吐出するノズルに回復したと前記判断手段が判断すると前記大きなエネルギーの供給を中止する供給手段と、
を備えることを特徴とする。

また、上記課題を解決するための別の本発明は、複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた複数のヒータと、前記複数のヒータに対応して前記複数のヒータの近傍に設けられた複数の温度センサとを備え、前記複数のヒータにより熱エネルギーをインクに付与させることによりノズルからインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを備える記録装置のヒータに堆積した堆積物の除去方法であって、
前記複数の温度センサのそれぞれにより検出されたそれぞれの温度に基づいて吐出特性が劣化した性能劣化ノズルを前記記録装置に備えられた判断手段により判断する工程と、
前記判断手段により性能劣化ノズルと判断されたノズルに対応するヒータに記録時に供給するよりも大きなエネルギーを供給して該ノズルからインクを吐出させる工程と、
該ノズルが正常にインクを吐出するノズルに回復したと前記判断手段が判断すると前記大きなエネルギーの供給を中止する工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、性能劣化が生じたノズルを迅速に精度よく検出し、記録ヘッドの寿命を短くすること無く性能劣化ノズルを回復させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

なお、この明細書において、「記録」（以下、「プリント」とも称する）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、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、又は媒体の加工を行う場合も表すものとする。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ない。

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。

また、「インク」とは、上記「記録」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、パターン等の形成又は記録媒体の加工、或いはインクの処理に供され得る液体を表すものとする。インクの処理としては、例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固又は不溶化させることが挙げられる。

またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口乃至これに連通する液路及びインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。

次に、以下の実施例において共通に用いられるインクジェット記録装置の構成について説明する。

図１は、本発明を適用可能なシリアル方式のインクジェット記録装置の主要部の構成を示す概略図である。記録ヘッド１は、複数のノズルが配列されたノズル列を複数有しており、ノズルに対応した吐出口（不図示）からインク滴を吐出することにより、記録媒体１２上に画像を記録するデバイスである。

図２は、記録ヘッドに設けられた温度検知素子の構成を説明する図である。図２（ａ）は記録ヘッドの素子基板の一部を模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）は記録ヘッドの素子基板を模式的に示す断面図である。

図２（ｂ）において、列状に設けられた複数のノズルからインクを吐出させるために、電圧が印加され熱エネルギーを発生するヒータ３が素子基板（ヒータボード）上に設けられている。そして、ノズルごとに設けられたヒータ３に駆動信号を印加することにより、ノズル内のインクを加熱してノズルからインクを吐出させる。

図２（ａ）において、４はワイヤーボンディングにより外部と接続するための端子である。５は温度センサであり、ヒータ３と同じ成膜プロセスによりヒータボードに形成される。

図２（ｂ）は、図２（ａ）における温度センサ５を含む部分の素子基板の断面を模式的に示した図である。Ｓｉ基板２１には、ＳｉＯ_２などからなる蓄熱層２２を介して、温度センサ５、温度センサ５の配線であるＡｌなどからなる個別配線２３、ヒータ３とその駆動制御回路とを接続するＡｌ配線などが形成されている。温度センサ５は、温度に応じて抵抗値が変化する薄膜抵抗体で形成される。薄膜抵抗体の材料としては、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、ＴａＣｒ、Ｃｒ、ＣｒＳｉ、ＣｒＳｉＮ、Ｗ、ＷＳｉ_２、ＷＮ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、α−Ｓｉ、Ｍｏ、ＭｏＳｉ、Ｎｂ、Ｒｕ等が挙げられる。Ｓｉ基板２１には、さらに、層間絶縁膜２４を介して、ヒータ３、ＳｉＮなどからなるパシベーション膜２５、耐キャビテーション膜２６が半導体プロセスにより高密度に積層されて形成される。耐キャビテーション膜２６は、ヒータ３上に形成されるキャビテーションに対する耐性を高めるための膜であり、例えばＴａからなる膜である。温度センサ５は、ヒータ３の各々の直下に、ヒータ３ごとに独立して配置される。各温度センサ５に接続される個別配線２３は温度情報を検出するための検出回路の一部として構成される。本実施例で説明する記録ヘッドの構成によれば、従来のインクジェット記録ヘッドの製造工程を利用して各構成要素をパターンニングすることができるため、従来の記録ヘッドと生産方法大きくを変えることなく生産できるという大きな利点を有する。なお、本実施例では、温度センサ５の形状を四角形としているが、微少な温度変動でも高い電圧値として出力するために、高い抵抗値となる蛇行形状としてもよい。

図３は、上記インクジェット記録装置の制御回路のブロック図である。図３に示すように、制御回路は、画像入力部４０３、画像信号処理部４０４、ＣＰＵ４００のそれぞれが、メインバス４０５に対してそれぞれアクセスするよう構成されている。

ＣＰＵ４００は、ＲＯＭ４０１とＲＡＭ４０２を有し、入力情報に対して適切な記録条件を与えて記録ヘッド１を駆動して記録を行うための制御をする。また、ＲＡＭ４０２内には、予め記録ヘッド１の回復手順を実行するプログラムが格納されており、必要に応じて予備吐出条件等の回復条件を回復処理制御回路４０７及び記録ヘッド１等に与える。また、ＣＰＵ４００は、記録ヘッド１のヒータ３に対応して設けられた温度センサ５が検出した温度に基づいて後述する各演算処理を行う。

回復処理モータ４０８は、記録ヘッド１に対向して設けられる記録ヘッド１をクリーニングするためのブレード４０９、キャップ４１０、吸引ポンプ４１１を駆動する。

記録ヘッド駆動制御回路４１４は、ＣＰＵ４００から与えられた駆動条件にしたがって、記録ヘッド１のヒータ３を駆動し、記録ヘッド１に予備吐出や記録時におけるインク吐出を行わせる。なお、記録ヘッド温度制御回路４１３は、温度センサ５が検出した温度に基づいて記録ヘッド１の温度を制御するための回路である。

図４は、正常にインクが吐出されたときのインク−耐キャビテーション膜界面での温度プロファイル（図４（ａ））、ヒータに印加されるパルス（図４（ｂ））を示している。また、図５は、正常にインクが吐出されたときの温度センサ５での温度プロファイルを示している。

図４（ａ）において、正常吐出の場合、ヒータ３にパルスが印加されることによりヒータ３の温度が急激に上昇する。それに伴って少し時間があいた後に、インク−耐キャビテーション膜界面の温度も上昇する（状態Ｉ）。インク−耐キャビテーション膜界面の温度がインクの発泡温度に達すると気泡が生成し、成長する。この際、気泡の発生により、耐キャビテーション膜２６はインクと接しない状態になる。気泡の熱伝導率（λｇａｓ）はインクの熱伝導率（λｌｉｑｕｄ）に比べ一桁小さいので、インク−耐キャビテーション膜の間に気泡が介在している状態では、ヒータ３で発生している熱のほとんどがヒータボードに蓄熱される。従って、気体−耐キャビテーション膜界面の温度は急上昇し、その後、パルスの印加停止にともないヒータ３の温度上昇は停止し、それに伴い気体−耐キャビテーション膜界面の温度上昇も停止する（状態ＩＩ）。その後、ヒータ３、気体−耐キャビテーション膜界面共に温度は下降していく（状態ＩＩＩ）。さらに、一定時間経過すると気泡収縮に伴って、耐キャビテーション膜２６とインクが再び接触するのでより一層早い速度で冷却され、初期状態に戻っていく（状態ＩＶ）。

ヒータ３と温度センサ５との間には層間絶縁膜２４が成膜されているため、ヒータ３からの熱が温度センサ５に伝わるのに数μｓｅｃの遅延時間がある。したがって図４（ａ）に示している状態Ｉ〜ＩＶの各状態と図５に示している状態Ｉ〜ＩＶの各状態とは異なる。このように、本発明においてノズル内の温度を迅速（短時間）にかつ精度良く検出できるのは、温度検知素子をヒータ部の直下に層間絶縁膜２４を介し形成されていることによることが本発明者らのシミュレーションと実験とにより明らかになった。

（実施例１）
次に本発明における実施例１について説明する。

図６は、温度センサ５で計測したインク吐出時の温度プロファイルである。図中には、正常吐出したときの温度プロファイルとノズルにゴミが詰まり不吐となったときの温度プロファイルとがプロットされている。正常吐出のときとゴミが詰まり不吐となったときとの温度変化は、降温過程において違いがあり、正常吐出では降温過程において急激に温度変化が生じる変曲点が存在する。

図７は、インクを吐出することによりヒータ表面に堆積物が蓄積されるインク種を用いて、異なる４つの吐出回数における温度波形をプロットした図である。なお、図７の温度波形は、図６に示される温度波形の変曲点前後の温度変化を示した図である。

堆積物が蓄積されるインク種を用いて吐出を行うと、最初は正常にインクが吐出され、図７中の太い実線の温度波形を示す。その後、吐出回数が増加するにしたがって点線の不吐波形に近い温度波形に近づいていく。また、不吐波形に近い温度波形になった時、ヒータへ与えるエネルギーを増加させたインクの吐出を実行すると、温度波形は最初に正常にインク吐出が行われていた時の温度波形に戻っていくことが確認されている。ヒータへ与えるエネルギーを増加させる方法としては、例えば、図４（ｂ）で示されるパルスにおいてパルス幅を広くすることや電圧を高くすることが挙げられる。このようなヒータへ与えるエネルギーを増加させてインクを吐出させる動作をフラッシング動作という。

このように、堆積物が蓄積しやすいインク種を用いた場合において吐出回数が増加することにより変化した温度波形は、高いエネルギーを与えてインクを吐出させることで、正常な吐出が行われた場合の温度波形に回復する。このことから、吐出回数の増加によりヒータ上に堆積物が蓄積され、ヒータ上で発生した熱エネルギーがインクに十分に伝わらなくなることでノズルの性能劣化が生じることが確認できる。

図８は、図７で示される吐出回数の増加に伴い変化するポイントＡとポイントＢの温度差を示した図である。ヒータにエネルギーを供給してから予め定められた時間経過後の２つのポイントであるポイントＡとポイントＢの温度差は、吐出回数の増加に伴って温度波形が変わることにより小さくなる。また、図８は、同時に吐出回数の増加に伴い変化する吐出速度の計測値もあわせて示している。図８で示されるように、吐出速度も吐出回数の増加の伴い低下していくことが分かる。

次に、フラッシング動作が必要なノズルの判別方法について説明する。図８で示されるように、吐出回数の増加に伴って図７のポイントＡとポイントＢの温度差が減少し、同時に吐出速度も低下する。吐出速度が低下するとインクが記録媒体上に正確に着弾しなくなる。このため、所定の吐出速度以下になった場合、良好な記録が行えない。良好な記録を行うことができる最低の吐出速度となる吐出回数におけるポイントＡとポイントＢの温度差をＴｂとする。吐出回数の増加によって減少するポイントＡとポイントＢの温度差がＴｂになった時、フラッシング動作が必要と判断する。別の表現をすると、２つのポイントの温度差が予め定められた第１の温度差以下となったノズルを吐出特性が劣化した性能劣化ノズルと判断する。

次に、フラッシング動作の制御方法について説明する。ノズルの温度を計測し温度波形を求め、図７に示すポイントＡとポイントＢの温度差が図８に示すＴｂになった時、画像を形成する領域と異なる領域においてフラッシング動作を実行する。

フラッシング動作は、ヒータに対し通常のインク吐出時より高いエネルギーを与えるため、温度センサ５で検出される温度が通常のインク吐出時より高くなる。よって、図８で示されるように、フラッシング動作中の温度差は、一点鎖線で表した温度プロファイルになる。

フラッシング動作中においてもノズルの温度を計測し、図７に示すポイントＡとポイントＢの温度差が図８に示すＴａになった時、ヒータ上に蓄積された堆積物は十分に除去され、良好な吐出が可能になったと判断し、フラッシング動作を中止する。別の表現をすると、２つのポイントの温度差が予め定められた第２の温度差以上となったときに正常吐出ノズルに回復したと判断する。本実施例においては、図４（ｂ）で示されるパルスにおいてパルス幅を変更してフラッシング動作を実行した。具体的には、通常のインク吐出時のパルス幅を１．１μｓに設定し、フラッシング動作時はパルス幅を１．３μｓに設定した。こうして、通常のインク吐出時より高いエネルギーをヒータに供給し、ヒータ上に蓄積された堆積物を除去した。

（実施例２）
次に本発明における実施例２について説明する。

実施例１では、図７に示すポイントＡとポイントＢの温度差によりフラッシングの必要性を判断していたが、本実施例では、変曲点後の温度、すなわち図７に示すポイントＢの温度の値のみを用いてフラッシングの必要性を判断する。

図９は、図７で示されるポイントＢ近傍を拡大して表した図である。ポイントＢの温度は、吐出回数の増加に伴い上昇する。

次に、フラッシング動作が必要なノズルの判別方法について説明する。図９に示すように、吐出回数の増加に伴いヒータにエネルギーを供給してから予め定められた時間経過後のポイントであるポイントＢの温度が上昇していく。一方、吐出回数の増加に伴い吐出速度は低下する。良好な記録を行うために必要な吐出速度を得られるポイントＢにおける温度をＣ２とすると、吐出回数の増加により上昇するポイントＢの温度がＣ２になった時、フラッシング動作が必要と判断する。別の表現をすると、ポイントＢの温度が予め定められた第１の温度以下となったノズルを性能劣化ノズルと判断する。

次に、フラッシング動作の制御方法について説明する。ノズルの温度を計測し温度波形を求め、図９に示すポイントＢの温度がＣ２になった時、画像を形成する領域と異なる領域においてフラッシング動作を実行する。

フラッシング動作は、ヒータに対し通常のインク吐出時より高いエネルギーを与えるため、温度センサ５で検出される温度が高くなる。図９で示される一点鎖線で表した温度プロファイルは、太い実線で表される最初に正常にインクが吐出された時の温度プロファイルに対し、フラッシング動作において高いエネルギーをヒータに与えた場合の温度プロファイルである。Ｃ１は、フラッシング動作時に高いエネルギーをヒータに与えた場合、フラッシング動作によりヒータ上に蓄積された堆積物は十分に除去され、良好な吐出ができる温度である。

フラッシング動作中においてもノズルの温度を計測し、図９に示すポイントＢの温度がＣ１になった時、ヒータ上に蓄積された堆積物は十分に除去され、良好な吐出が可能になったと判断し、フラッシング動作を中止する。別の表現をすると、ポイントＢの温度が予め定められた第２の温度以上となったときに正常吐出ノズルに回復したと判断する。

（実施例３）
次に本発明における実施例３について説明する。

上記実施例１及び実施例２においては、堆積物の蓄積を検出するために温度センサ５で計測したインク吐出時の温度波形を用いて所定の２つのポイントの温度差及び所定のポイントの温度により判別を行っていた。本実施例では、温度波形を時間で１階微分した値を用いて堆積物の蓄積を検出する。図１０は図７に示す温度波形を１階微分したグラフである。図１０に示されるように、１階微分の温度波形は吐出回数により異なっており、ヒータにエネルギーを供給してから予め定められた時間経過後ポイントであるポイントＣの１階微分値も異なっている。

図１１は、吐出回数と図１０のポイントＣでの１階微分値の関係と、吐出回数と吐出速度の関係を表したグラフである。吐出回数が増加するに伴い１階微分値の値は大きくなる。また、吐出回数が増加するに伴い吐出速度は遅くなる。

次に、フラッシング動作が必要なノズルの判別方法について説明する。図１１に示すように吐出回数の増加に伴いポイントＣの１階微分値が増加していく。一方、吐出回数の増加に伴い吐出速度は低下する。良好な記録を行うために必要な吐出速度を得られるポイントＣの１階微分値をＤ１ｂとすると、吐出回数の増加により減少するポイントＣの１階微分値がＤ１ｂになった時、フラッシング動作が必要と判断する。別の表現をすると、ポイントＣの１階微分値が予め定められた第１の１階微分値以上となったノズルを性能劣化ノズルと判断する。

次に、フラッシング動作の制御方法について説明する。ノズルの温度を計測し温度波形を求め、図１０に示すポイントＣの１階微分値がＤ１ｂになった時、画像を形成する領域と異なる領域においてフラッシング動作を実行する。

フラッシング動作は、ヒータに対し通常のインク吐出時より高いエネルギーを与えるため、温度センサ５で検出される温度が高くなる。フラッシング動作中の１階微分値は、図１１の一点鎖線で表した温度プロファイルになる。

フラッシング動作中においてもノズルの温度を計測し、図１０に示すポイントＣの１階微分値がＤ１ａになった時、ヒータ上に蓄積された堆積物は十分に除去され、良好な吐出が可能になったと判断し、フラッシング動作を中止する。別の表現をすると、ポイントＣの１階微分値が予め定められた第２の１階微分値以下となったときに正常吐出ノズルに回復したと判断する。

（実施例４）
次に本発明における実施例４について説明する。

上記実施例１及び実施例２においては、堆積物の蓄積を検出するために温度センサ５で計測したインク吐出時の温度波形を用いて所定の２つのポイントの温度差及び所定のポイントの温度により判別を行っていた。実施例３では、温度波形を時間で１階微分した値を用いて堆積物の蓄積を検出していた。本実施例では、温度波形を時間で２階微分した値を用いて堆積物の蓄積を検出する。図１２は図７に示す温度波形を２階微分したグラフである。図１２に示されるように、２階微分の温度波形は吐出回数により異なっており、ヒータにエネルギーを供給してから予め定められた時間経過後ポイントであるポイントＤの２階微分値も異なっている。

図１３は、吐出回数と図１２のポイントＤでの２階微分値の関係と、吐出回数と吐出速度の関係を表したグラフである。吐出回数が増加するに伴い２階微分値の値は大きくなる。また、吐出回数が増加するに伴い吐出速度は遅くなる。

次に、フラッシング動作が必要なノズルの判別方法について説明する。図１３に示すように吐出回数の増加に伴いポイントＤの２階微分値が増加していく。一方、吐出回数の増加に伴い吐出速度は低下する。良好な記録を行うために必要な吐出速度を得られるポイントＤの２階微分値をＤ２ｂとすると、吐出回数の増加により減少するポイントＤの２階微分値がＤ２ｂになった時、フラッシング動作が必要と判断する。別の表現をすると、ポイントＤの２階微分値が予め定められた第１の２階微分値以上となったノズルを性能劣化ノズルと判断する。

次に、フラッシング動作の制御方法について説明する。ノズルの温度を計測し温度波形を求め、図１２に示すポイントＤの２階微分値がＤ２ｂになった時、画像を形成する領域と異なる領域においてフラッシング動作を実行する。

フラッシング動作は、ヒータに対し通常のインク吐出時より高いエネルギーを与えるため、温度センサ５で検出される温度が高くなる。フラッシング動作中の２階微分値は、図１３の一点鎖線で表した温度プロファイルになる。

フラッシング動作中においてもノズルの温度を計測し、図１２に示すポイントＤの２階微分値がＤ２ａになった時、ヒータ上に蓄積された堆積物は十分に除去され、良好な吐出が可能になったと判断し、フラッシング動作を中止する。別の表現をすると、ポイントＤの２階微分値が予め定められた第２の２階微分値以下となったときに正常吐出ノズルに回復したと判断する。

（その他の実施例）
次に本発明におけるその他の実施例について説明する。

上記各実施例においては、ヒータ上の堆積物の蓄積を検出した後、フラッシング動作を開始し、フラッシング動作中も堆積物の蓄積を計測し、堆積物が除去されたことを確認した後、フラッシング動作を終了していた。しかし、堆積物の蓄積を検知した後、フラッシングを予め決められた発数または期間だけ実行するように制御してもよい。

以下に本発明のヒータに堆積した堆積物の除去方法の一例について図１４のフローチャートを用いて説明する。

最初に、ステップＳ１１０で、複数のヒータに対応して設けられた複数の温度センサのそれぞれにより検出された温度に基づいて性能劣化ノズルの判断をする。具体的には、上記実施例１から実施例４に示された、特定のポイントにおける、温度差、温度、１階微分値、２階微分値などから性能劣化ノズルを判断する。性能劣化ノズルが無ければ処理を終了し、性能劣化ノズルがあればステップＳ１３０に進む（ステップＳ１２０）。

ステップＳ１３０では、性能劣化ノズルと判断されたノズルに対応するヒータに記録時に供給するよりも大きなエネルギーを供給して性能劣化ノズルと判断されたノズルからインクを吐出させる。そして、ステップＳ１４０により、性能劣化ノズルと判断されたノズルに対応する温度センサにより検出された温度に基づいて、性能劣化ノズルが回復したと判断されるまでこの大きなエネルギーは供給される。性能劣化ノズルが回復したと判断されると、ステップＳ１５０により、この大きなエネルギーの供給は中止される。

本発明を適用可能なシリアル方式のインクジェット記録装置の主要部の構成を示す概略図である。 本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッドの模式的部分平面図及び断面図である。 インクジェット記録装置の制御回路のブロック図である。 正常にインクが吐出されたときのインク−耐キャビテーション膜界面での温度プロファイル及びヒータに印加されるパルスを示す図である。 正常にインクが吐出されたときの温度センサでの温度プロファイルを示す図である。 温度センサで計測したインク吐出時の温度プロファイルである。 変曲点前後の温度波形をプロットした図である。 吐出回数と吐出速度及び温度差との関係を示す図である。 図７で示されるポイントＢ近傍を拡大して表した図である。 図７に示す温度波形を１階微分したグラフである。 吐出回数と吐出速度及び１階微分値との関係を示す図である。 図７に示す温度波形を２階微分したグラフである。 吐出回数と吐出速度及び２階微分値との関係を示す図である。 ヒータに堆積した堆積物の除去方法の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

３ ヒータ
５ 温度センサ
４００ ＣＰＵ
４１２ 記録ヘッド

Claims (10)

1. 複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた複数のヒータと、前記複数のヒータに対応して前記複数のヒータの近傍に設けられた複数の温度センサとを備え、前記複数のヒータにより熱エネルギーをインクに付与させることによりノズルからインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを備える記録装置であって、
   前記複数の温度センサのそれぞれにより検出されたそれぞれの温度に基づいて吐出特性が劣化した性能劣化ノズルを判断する判断手段と、
   前記判断手段により性能劣化ノズルと判断されたノズルに対応するヒータに記録時に供給するよりも大きなエネルギーを供給して該ノズルからインクを吐出させ、該ノズルが正常にインクを吐出するノズルに回復したと前記判断手段が判断すると前記大きなエネルギーの供給を中止する供給手段と、
   を備えることを特徴とする記録装置。
2. 前記判断手段は、ヒータにエネルギーを供給してから予め定められた時間経過後の２つのポイントにおける温度差が第１の温度差以下となったノズルを性能劣化ノズルと判断することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記判断手段は、前記２つのポイントにおける温度差が前記第１の温度差よりも大きな第２の温度差以上となったときに正常にインクを吐出するノズルに回復したと判断することを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記判断手段は、ヒータにエネルギーを供給してから予め定められた時間経過後のポイントにおける温度が第１の温度以下となったノズルを性能劣化ノズルと判断することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
5. 前記判断手段は、前記ポイントにおける温度が前記第１の温度よりも大きな第２の温度以上となったときに正常にインクを吐出するノズルに回復したと判断することを特徴とする請求項４に記載の記録装置。
6. 前記複数のヒータにエネルギーを供給してから予め定められた時間までの前記複数の温度センサのそれぞれにより検出された温度をそれぞれ時間で１階微分する１階微分手段をさらに有し、
   前記判断手段は、ヒータにエネルギーを供給してから予め定められた時間経過後のポイントにおける１階微分値が第１の１階微分値以上となったノズルを性能劣化ノズルと判断することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
7. 前記判断手段は、前記ポイントにおける１階微分値が前記第１の１階微分値よりも小さな第２の１階微分値以下となったときに正常にインクを吐出するノズルに回復したと判断することを特徴とする請求項６に記載の記録装置。
8. 前記複数のヒータにエネルギーを供給してから予め定められた時間までの前記複数の温度センサのそれぞれにより検出された温度をそれぞれ時間で２階微分する２階微分手段をさらに有し、
   前記判断手段は、ヒータにエネルギーを供給してから予め定められた時間経過後のポイントにおける２階微分値が第１の２階微分値以上となったノズルを性能劣化ノズルと判断することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
9. 前記判断手段は、前記ポイントにおける２階微分値が前記第１の２階微分値よりも小さな第２の２階微分値以下となったときに正常にインクを吐出するノズルに回復したと判断することを特徴とする請求項８に記載の記録装置。
10. 複数のノズルと、前記複数のノズルに対応して設けられた複数のヒータと、前記複数のヒータに対応して前記複数のヒータの近傍に設けられた複数の温度センサとを備え、前記複数のヒータにより熱エネルギーをインクに付与させることによりノズルからインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを備える記録装置のヒータに堆積した堆積物の除去方法であって、
    前記複数の温度センサのそれぞれにより検出されたそれぞれの温度に基づいて吐出特性が劣化した性能劣化ノズルを前記記録装置に備えられた判断手段により判断する工程と、
    前記判断手段により性能劣化ノズルと判断されたノズルに対応するヒータに記録時に供給するよりも大きなエネルギーを供給して該ノズルからインクを吐出させる工程と、
    該ノズルが正常にインクを吐出するノズルに回復したと前記判断手段が判断すると前記大きなエネルギーの供給を中止する工程と、
    を有することを特徴とするヒータに堆積した堆積物の除去方法。

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