JP2010137379A - インクジェット記録装置の記録ヘッド回復方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回復が十分に行われるだけ予備吐出動作が確実に行われるように予備吐出動作回数が確実に制御されるインクジェット記録装置及びその吐出状態検査方法を提供すること。
【解決手段】インクジェット記録装置が、発泡室内の温度を検出する温度センサーを有している。そして、吐出口がインクを吐出可能かどうかが判断される吐出状態判断手段と、インクの吐出量が十分であるかどうかが判断される吐出量判断手段とを有している。吐出量判断手段は、温度センサーによって検出される温度の最高到達温度が、不吐最高到達温度から温度低下閾値の分低下した第一温度推定値以下のときに、インクの吐出量が十分であると判断する。また、最高到達温度が、第一温度推定値を上回ったときには吐出口からの液体の吐出量が不十分であると判断する。
【選択図】図９

Description

本発明は、電気熱変換体の熱エネルギーを記録用インクに作用させて吐出口からインクを記録媒体に吐出させて付着させることにより記録を行うインクジェット記録装置の記録ヘッド回復方法に関する。

記録ヘッドの吐出口から記録用の液滴（インク）を吐出させて紙等の記録媒体に付着させるインクジェット記録方式による記録装置においては、熱エネルギーをインクに作用させて記録ヘッドの吐出口からインクを吐出させる方式が知られている。このような吐出方式は、吐出口の高密度マルチ化が容易である等の利点を有する。一方、この方式の記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置では、吐出口近傍のインク中の水等の蒸発等により吐出口近傍のインクが増粘し得る。そして、記録ヘッドの有する吐出口のうち、全体または一部の吐出口でインクが吐出されない不吐の状態（増粘不吐）や吐出量が所望の値に達しない状態が発生し得る。

記録ヘッドのノズルに吐出不良のものが発生した場合には、そのノズルに対して吐出状態を回復させる回復動作を実行させることが好ましい。回復動作には、インクを吐出させるのに十分な熱エネルギーを記録用のインクに連続して作用させ、インクを吐出することにより増粘による不吐出の状態や吐出量が所望の値に達しない状態を回復させることがある。このように、インクを吐出することで記録ヘッドの吐出状態を回復させる動作のことを、以下、予備吐出動作という。

記録ヘッドによる記録媒体の幅方向への往復走査と走査方向に交差する方向への記録媒体の搬送とを繰り返して記録を行う、いわゆるシリアルスキャン方式のインクジェット記録装置は、記録ヘッドを記録媒体の幅方向に移動させることが可能である。従って、シリアルスキャン方式のインクジェット記録装置は、記録媒体の幅方向の外側に記録ヘッドを移動させ、そこで記録を行う領域以外の部位にインクを吐出することで、回復手段としての予備吐出動作を実行することが可能である。しかし、必要以上の回数の予備吐出動作を行うことは、ランニングコストの増大、浮遊ミストの増加、画像記録のスループットの低下、ヒーターの劣化、消費電力の増大、ヘッドの温度上昇等の問題を招く。必要以上に予備吐出動作が行われることは好ましくない。

そのため、予備吐出動作回数を制御する方法としては、記録ヘッドに温度センサーを設け、一回の予備吐出動作ごとに温度センサーによってインクの吐出前と吐出後とで温度が測定されるものがある。そして、インクの吐出前後での温度変化が閾値を越えているかどうかを判断することによって記録ヘッドの吐出状態が回復されているかどうかを判断するという方法が従来知られている（特許文献１）。

特開平１１−１３８７８８号公報

しかしながら、特許文献１に開示される記録ヘッドの検査方法では、１回の予備吐出動作による記録ヘッドの温度変化への影響は微小なため、１回の予備吐出動作毎に吐出不良か否かを判定するのは困難である。従って、上述の検査方法によって吐出状態の判断を行い予備吐出動作回数を必要十分な回数のみ確実に行われるように制御することは難しいという課題がある。従って、予備吐出動作による回復が不十分なまま記録が行われることで、記録によって得られる画像の品質が低下する虞がある。また、必要以上に予備吐出動作が行われることで、液体としてのインクを浪費してしまい、ランニングコストの増大、浮遊ミストの増加、画像記録のスループットの低下、ヒーターの劣化、消費電力の増大、記録ヘッドの温度上昇等が生じる虞がある。

そこで、本発明は上記の事情に鑑み、回復が十分に行われるだけ予備吐出動作が確実に行われるように予備吐出動作回数が確実に制御されるインクジェット記録装置及びその吐出状態検査方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、吐出口からの液体の吐出量が十分になるまで回復させるのに必要十分な回数だけが確実に行われるように予備吐出動作回数が制御されるインクジェット記録装置の記録ヘッド回復方法を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の記録ヘッド回復方法の具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

最初に、以下に説明するいくつかの実施形態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に、本実施形態のインクジェット記録装置を示す。記録ヘッド１は、記録媒体に対向する面に複数のノズル列を有している。そして、記録媒体２に対して液体としてのインク滴を吐出することにより、記録媒体２上にドット形成による画像記録を行う。本実施形態の記録ヘッドは、吐出口から記録に関与しない部位へインクを吐出して回復処理としての予備吐出動作を行うことが可能である。

図２（ａ）には、本実施形態の記録ヘッドにおける素子基板の平面図が示されており、図２（ｂ）には、本実施形態の記録ヘッドの断面図が示されている。本実施形態の記録ヘッドは、発泡室に貯留されたインクを吐出口３から吐出して記録媒体に記録を行う。また、発泡室内の温度を検出する温度検出手段としての温度センサー５を具備している。

記録ヘッドに列状に設けられた複数個の吐出口３よりインク滴を吐出させるために、発熱素子としての電気熱エネルギー変換体（以下、ヒーター４）に電圧が印加される。駆動信号の印加によって、ヒーター４に電力が供給され、ヒーター４が加熱されて記録ヘッドの内部に気泡を発生させる。これにより、発泡圧によって記録ヘッド内部の圧力が高まりインク滴が吐出口３から吐出される。また、記録紙の外に記録ヘッドを移動させ、インクの吐出に十分な熱エネルギーをヒーター４に連続的に印加することにより、吐出口３の回復を行う手段を備えている。

図２（ａ）において、６は端子であり、ワイヤボンディングにより外部と接続される。５は温度検知素子（以下、温度センサー５）であり、ヒーター４等と同じように成膜プロセスにより基板上に形成してある。

図２（ｂ）には、図２（ａ）における線分Ｂ−Ｂに沿う断面図が示されている。基板８には、熱酸化膜ＳｉＯ₂等からなる蓄熱層９を介してＡｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、ＡｌＣｕ等により形成され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温度センサー５を備える。更に、基板８には、接続配線のためのＡｌ等の個別配線１０及びヒーター４と基板８に形成された制御回路を接続するＡｌ配線が形成される。更に層間絶縁膜１１を介してヒーター４、ＳｉＮ等のパシベーション膜１２、耐キャビテーション膜１３が半導体プロセスで高密度に積層されて形成される。

この耐キャビテーション膜１３は、ヒーター４上の耐キャビテーション性を高めるためにＴａ等が用いられる。

薄膜抵抗体として形成される温度センサー５はヒーター４の各々の直下に分離独立して配置される。各温度検知素子に接続される温度検知素子の個別配線１０は温度センサー５の情報を検出する検出回路の一部として構成される。

図２（ａ）に示されるように、本実施形態では、それぞれのノズルごとに基板上に温度センサーが配設されている。温度センサーを基板上に配設する際には、ヒーター４や耐キャビテーション膜１３と同様に、従来からの半導体プロセスによって形成される。本実施形態によれば、温度センサーを素子基板上に配設するのに配線やその他の膜と同様に半導体プロセスによって製造されるので、従来の記録ヘッドの製造方法から大幅な変更を加えることなく製造することができる。従って、本実施形態の製造方法では、温度センサーを配置するのに生産性を落とすことなく記録ヘッドの製造を行うことが可能である。

図２（ａ）に示されるように、本実施形態では温度センサー５をインクの吐出方向に見た形状は長方形状とされている。しかしながら、温度センサーは本実施形態のものに限定されず、図３に示されるように、温度センサー５がヒーター４に対応する部分を蛇行するように温度センサー５を配設して高抵抗化を図ったものを採用しても良い。このような温度センサーを採用することで、微小な温度変動でも高い電圧値として出力させ、温度変化を確実に検出することができる。

本実施形態の吐出状態検査方法を行う際には、まず、記録ヘッドの吐出口からのインクの吐出状態を判断する吐出状態判断工程が行われる。以下、吐出状態判断工程について説明する。

図４には、吐出口がインクを正常に吐出している場合と吐出不良が生じている場合において、温度センサー５が温度を検出する工程において検出する温度変化が示されている。

まず、ノズルが正常にインクを吐出している場合の記録ヘッド内部の温度変化について説明する。本発明においてヒーターに与えるパルスとは、吐出１周期内で印加するヒートパルスのことを意味する。１周期内で単パルスを印加する場合もあれば複数のパルスを印加する場合もある。ヒーターに対して１周期内でパルスを与えた場合、ヒーターへの印加エネルギーが充分であれば吐出口から液体を吐出することができ、エネルギーが不足していれば吐出口から液体を吐出することができない状態となる。ヒーター４にパルスが印加されるとヒーター４の温度が急激に上昇する。それに伴い、インク-耐キャビテーション膜界面の温度も上昇する。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、気泡が生成され成長していく。気泡が生成されると、インクと耐キャビテーション層との間に気泡が介在することにより、耐キャビテーション膜１３のヒーター４直上の辺りは、耐キャビテーション層１３とインクとが接していない状態になる。気泡の熱伝導率はインクの熱伝導率と比べ一桁ほど小さいので、ヒーター４直上に気泡が存在している状態では、ヒーター４からインク側へは熱があまり伝わらない。パルスの印加が停止されると、温度センサー５は最高到達温度を経た後、降温していく。最高到達温度とは、ヒーターが駆動する１周期内において、基板上の各ヒーター下部に設けられた温度センサーが検知する温度が最大となる温度のことを意味する。先に述べたように、ヒーターへの印加エネルギーが充分な場合、吐出口から液体が吐出する。この場合、温度センサーがヒーター駆動１吐出周期内で測定される最も高い温度が最高到達温度となる。同様に、ヒーターへの印加エネルギーが不十分な場合であっても、温度センサーがヒーター駆動１吐出周期内で測定される最も高い温度が、このときの最高到達温度になる。また、吐出口部において液体が増粘し吐出しにくくなっている場合であっても、温度センサーがヒーター駆動１吐出周期内で測定される最も高い温度がこのときの最高到達温度になる。各場合において、最高到達温度となった以降気泡は熱を失うに従い徐々に収縮していく。このとき、図５（ａ）に示されるように、吐出口内部のインクの液面が吐出されたインク滴の尾引き部分に引っ張られてヒーター４上のインクが矢印Ａの方向に力を受け、一旦吐出口形成面から外側に突出した形状になる。それから、一旦外側に突出した液面の反作用により、ヒーター４上のインクが図５（ｂ）に示される矢印Ｂの方向に力を受け、吐出口からヒーターに向かう方向へのインク流れが生じる。その結果、気泡が消泡する前に気泡中心上部のインクが耐キャビテーション膜１３と接触する。熱伝導率の高いインクと耐キャビテーション膜１３が接触することにより、ヒーターからインクに熱が伝達され、ヒーターが冷却されて温度が低下する。これにより、基板に配設されている温度センサー５の検出値は急速に低下する。よって、温度センサー５の検出する温度の降温過程において、急激な冷却速度の変化が生じる。

次に、ノズルに吐出不良が生じている場合の温度変化について説明する。吐出口にゴミが詰まったり、吐出口近傍のインクが増粘したりすることで吐出口が塞がれると、インクを吐出することができなくなることがある。この場合、インクが正常に吐出されている場合と同様に、ヒーター４にパルスが印加されると温度が上昇し、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発生し、成長していく。ここで、この場合の吐出口は増粘したインクによって塞がれているので、吐出口側に対しては流抵抗が高い。これにより気泡は各ヒーターに共通する液室側へと成長していく。時間の経過と共に消泡していくが、吐出によるインクの流れも生じないため、気泡中心上部のインクだけが耐キャビテーション膜１３と接触するという現象は起きない。よって、インク-耐キャビテーション膜界面は徐々に収縮していき、温度センサー５の検出する温度の降温過程において、急激な冷却速度の変化は生じない。よって、急激な冷却速度の変化の有無から、吐出口が吐出可能か否かを判断することができる。

図６は、図４の温度変化を時間に関して２回微分する演算を行なったものである。

正常吐出の場合には、降温過程において急激な冷却速度の変化があるため、温度変化のグラフにおける降温過程で温度推移が負の領域に一旦侵入し、その後負の領域でピークが現れる。一方、ノズルが吐出不良の状態の場合には、温度変化のグラフにおける降温過程で負の領域でのピークは現れない。よって、温度変化を時間に関して２回微分した結果に負のピークが存在するか否かにより、急激な冷却速度の変化が生じたか否かを検出することが可能である。

降温過程における急激な温度の降下の有無によって吐出が行われているからどうかを判断する吐出状態判断工程が行われた後には、ノズルからのインクの吐出量が正常かどうかを判断する吐出量判断工程が行われる。以下、吐出量判断工程について説明する。

図７は、吐出口がインクの吐出ができないような不吐の状態にあるときに、予備吐出動作を行うことで記録ヘッドを回復させていく際のインクの吐出量及び記録ヘッドの最高到達温度の関係について予備吐出動作の回数を基に示したグラフである。

増粘したインクが吐出口を塞いでいるために吐出口がインクを吐出できないような状態にある場合には、予備吐出動作開始後しばらくは吐出口近傍のインクの増粘により、吐出不良の状態が続く。この間、一回の予備吐出動作ごとのヒーター駆動１吐出周期あたりの最高到達温度はほとんど変化しない。予備吐出動作を複数回繰り返すと徐々にインクが吐出されるようになり、その後吐出量は徐々に増加していく。これは記録ヘッドによる予備吐出動作により吐出口近傍のインクの増粘が徐々に解消され、これに伴いノズルからインクが吐出されやすくなることによる。インクの吐出量が減少を始めたときの予備吐出動作回数をＮ１とする。増粘が解消されると、吐出量はそれ以上増えなくなり、図７のＮ２以降の予備吐出動作回数領域に示されるように、予備吐出動作によるインク吐出量が一定となる。インクの吐出量がこれ以上減少せずに一定となったときの予備吐出動作回数をＮ２とする。

予備吐出動作回数におけるＮ１とＮ２との間の領域では、吐出量が増加している。この区間では、インク吐出量が増加すると共に記録ヘッド内部の最高到達温度は徐々に下降している。これは、吐出されるインクの量が多い方が、ヒーターから液体への電気熱変換エネルギーが多くなり、吐出に使用されるためである。予備吐出動作による回復が完了して吐出量が一定となると最高到達温度も同様に変化しなくなる。吐出量と、ヒーター駆動１吐出周期あたりの最高到達温度には強い相関があるので、最高到達温度から吐出量を判定することが可能である。図７においては、一回の予備吐出動作が行なわれて次の予備吐出動作が行なわれるまでの間を、ヒーター駆動１吐出周期とし、この間に温度センサー５が検知する最も高い温度のことを最高到達温度としている。

予備吐出動作回数がＮ２を超えて、予備吐出動作による吐出量が安定した状態になると、そのノズルからのインク吐出量は記録に十分な量であると考えることができる。このとき、最高到達温度もほぼ安定な状態に落ち着いている。このときの温度をＭａｘ_ｐｒｉｎｔ（第二の最高到達温度）とする。本実施形態においては、吐出を行うことができない状態であると判断されたときの最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏ（不吐最高到達温度すなわち第一の最高到達温度）とＭａｘ_ｐｒｉｎｔとの温度差ΔＴを予め設定しておくこととする。なお、最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏ（不吐最高到達温度）については、吐出量判断工程の前に行われた吐出状態判断工程で検出された温度が用いられても良い。

この値を、正常なインク吐出量によってインクが吐出されているかどうかを判定するための閾値である温度差ΔＴ（温度低下閾値）として記憶しておく。そして、吐出が正常に行われないと判断されたときの不吐最高到達温度よりも閾値ΔＴを超えて最高到達温度が低下したときに、つまり、不吐最高到達温度から温度低下閾値ΔＴの分低下したときに、インク吐出量が正常であると判断される。実際にインクの吐出量が正常であるかを判断する際には、Ｍａｘ_ｈｕｔｏからΔＴを引くことにより、インクの吐出量が正常である場合の記録ヘッドの最高到達温度Ｍａｘ_ｐｒｉｎｔの推定値（第一温度推定値）を算出する。そして、推定値のＭａｘ_ｐｒｉｎｔと予備吐出動作が行われた後の記録ヘッドの最高到達温度とを比較する。そして、予備吐出動作が行われた後の記録ヘッドの最高到達温度が推定値のＭａｘ_ｐｒｉｎｔ以下の温度（第一温度推定値以下の温度）であれば、吐出口からのインクの吐出量が十分であると判断されインク吐出量が正常であると判断される。そして、予備吐出動作が行われた後の記録ヘッドの最高到達温度が推定値のＭａｘ_ｐｒｉｎｔを上回ったときには吐出口からの液体の吐出量が不十分であると判断されて予備吐出動作が繰り返される。

このように、不吐の状態が確認されたときの最高到達温度と、予備吐出動作を行った後の最高到達温度との差が閾値ΔＴ以上になったときに、吐出量が所望の値以上になったと判定する。つまり、予備吐出動作を行った後の最高到達温度が、Ｍａｘ_ｈｕｔｏからΔＴを減算した値以下になったときに、最高到達温度が温度低下閾値の分低下したと判断し、吐出量が所望の値以上になったと判定する。

このように、記録ヘッドにおける最高到達温度の温度差によってインク吐出量が正常であるかどうかを判断するので、絶対値の変動に左右されずに、変動に対応してインク吐出量が正常であるかどうかを確実に判断できる。従って、吐出デューティの高低等によって記録ヘッド自体の温度の変動が生じ、それに伴いＭａｘ_ｈｕｔｏ及びＭａｘ_ｐｒｉｎｔの絶対値が経時的に変動したとしても、それに対応することができる。

また、予備吐出動作により、吐出できない状態から吐出できる状態へ回復してから、吐出口３からのインク吐出量が正常な吐出量に達するまでに更に必要な予備吐出動作回数をＮ_Ｍａｘと定義してその値を予め設定しておく。そして、記録ヘッドが、吐出はできるけれども正常な吐出量ではなく吐出量が所望の値に達していない状態である場合には、Ｎ_Ｍａｘ回予備吐出動作を行えば吐出量は記録に十分な量を行うことが可能であると考えられる。

正常吐出かつ吐出量が所望の値に達していない状態のときに、その状態から吐出量が所望の値に達するのに過不足ない予備吐出動作の回数をＮと定義する。

図８に、本実施形態のインクジェット記録装置が記録ヘッドの回復動作を行う際のデータの流れを示すブロック図を示す。図７を用いて、吐出状態検査方法を行う際のデータの流れについて説明する。

まず、回復手段としての予備吐出動作が実行されると、ヒーターが加熱されて記録ヘッドにおけるヒーター周辺の温度が上昇する。そして、温度検知素子によって温度が検知され、その温度が温度検出手段に伝達されて予備吐出動作による温度変化が検出される。

そして、温度検出手段としての温度センサーによって検出された温度に基づいて、吐出状態判断工程及び吐出量判断工程が行われる。吐出状態判断工程では、検出された温度変化に降温の急激な変化があるか否かを検出する。その結果に基づいて図６で説明した内容に基づき、インクの吐出が正常吐出であるのか不吐状態であるのか判定する。また、吐出量判断工程では、温度センサーによって検出された温度変化に基づいて記録ヘッドの１吐出周期あたりの最高到達温度が検出され、その最高到達温度の検出値からインク吐出量が正常であるかどうかを判定する。上記二つの判定結果に基づいて、本実施形態のインクジェット記録装置の記録ヘッド回復方法では、回復判定工程において予備吐出動作の継続、あるいは終了を判定する。

図９に、本実施形態における予備吐出動作における回復シーケンスのフローチャートを示す。以下、図９を参照して予備吐出動作における回復シーケンスについて説明する。

まずステップＳ１で、予備吐出動作を一回実行する。

次にステップＳ２では、そのときのヒーター４付近の基板の温度を温度センサー５により検出する。

そして、ステップＳ３では、ステップＳ２で検出した温度の冷却速度に急激な変化が生じたか否かを検出し、吐出状態判断工程が行われている。冷却速度に急激な変化が生じていない場合には、吐出不良と判定されステップＳ４へ進む。冷却速度に急激な変化が生じている場合には、吐出できていると判定されステップＳ６へ進む。

ステップ４で吐出状態が不吐状態であると判断された際の最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏを第一の最高到達温度とする。

ステップＳ４では、増粘による吐出できない状態のノズル３を、吐出できるような状態に回復するために必要な予備吐出動作をさらに行なう。予め定めたｋ回この再予備吐出動作を実行してもインクの吐出ができない場合には、回復シーケンスを終了する。この場合、その吐出口については、増粘不吐ではない理由により吐出できない状態であると判断される。ここで、予め定める予備吐回数ｋは、増粘によって吐出できない状態Ｎ１から吐出できるような状態Ｎ２になる予備吐出動作回数Ｎの最大値として予め設定されて記憶されている。つまり図７に記載するように、１つの吐出口（ヒーター）に対して、良好な画像を得るために予め分かっている所望の吐出量の値がある。この吐出量が得られるときの最高到達温度は安定した温度であり、第２の最高到達温度Ｍａｘ_ｐｒｉｎｔである。予備吐出動作回数がｋ回に満たない場合には、予備吐出動作を継続する。

ステップＳ５以降では、吐出量判断工程が行われる。ステップＳ５では、ステップＳ３において一回以上吐出不良と判定されたあとに、吐出できるような状態になった場合にはステップＳ６へと進み、一回目の予備吐出動作から吐出できる状態になった場合にはステップＳ１１へと進む。

ステップＳ６では、吐出状態判断工程でインクを吐出できない状態であると判断されたときの温度変化の最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏを、最高到達温度Ｍａｘ（ｉ−１）に設定する。

ステップＳ７では、吐出量が予め定められた量より多いと判定するための最高到達温度の閾値をＭａｘ_ｈｕｔｏ-ΔＴとして設定する。ここで、Ｍａｘ_ｈｕｔｏ-ΔＴとは、第一の最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏと、第二の最高到達温度Ｍａｘ_ｐｒｉｎｔとの温度差であり、出荷時に予め設定しておく。後述するステップＳ８での予備吐出動作が行われた後の最高到達温度がＭａｘ_ｈｕｔｏ-ΔＴよりも下回れば、正常なインク量の吐出が行われたと判断される。

ステップＳ８では、予備吐出動作が一回実行される。

ステップＳ９では、そのときのヒーター４付近の温度変化を温度センサー５により検出する。

ステップＳ１０では、ステップＳ９で検出した温度の最高到達温度（Ｍａｘ（ｉ））と、最高到達温度の閾値Ｍａｘ_ｈｕｔｏ-ΔＴとを比較し、閾値よりもＭａｘ（ｉ）が低いときには吐出量が予め定められた量より多いと判定される。つまり、正常なインクの吐出量で吐出が行われていると判定される。その後、回復シーケンスを終了する。閾値Ｍａｘ_ｈｕｔｏ-ΔＴよりもＭａｘ（ｉ）が高いときには、吐出量が少ないと判定し、予備吐出動作を継続する。

吐出状態判断工程で一回目の予備吐出動作から吐出できる状態にある場合、ステップＳ１１では、予備吐出動作により予め設定されている予備吐出動作回数Ｎ_Ｍａｘ回予備吐出動作を実行し、吐出口３の回復処理を完了する。

このように、本実施形態のインクジェット記録装置の吐出状態の検査方法によれば、最高到達温度の変化が検出されて、最高到達温度が閾値よりも低下したかどうかが判断されるので、インクの吐出量が十分であるかどうかが確実に判断される。従って、予備吐出動作が必要十分な回数だけ行われるように制御される。また、一回の予備吐出動作が行われるごとに最高到達温度の検出を行うことが可能なので、回復された吐出口に対して無駄な予備吐出動作を行うことが抑えられる。

（第２の実施形態）
次に、本発明を実施するための第二実施形態について説明する。上記の第一実施形態と同様の構成の部分については説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。

図１０は本発明の第２の実施形態における回復シーケンスのフローチャートである。

第２の実施形態では、第一温度推定値としての閾値Ｔｈ１を設定するために用いる温度差ΔＴが経時的な変化により変わってしまったときに、それを補正する工程を有している。

図１１を用いて、ΔＴの補正方法について説明する。

ΔＴの初期値については予め設定されている。このため、不吐の状態にあるときの不吐最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏが温度センサーによって検出されると、Ｍａｘ_ｈｕｔｏから設定されているΔＴを減算することでＭａｘ_ｐｒｉｎｔの推定値を算出することができる。このときのＭａｘ_ｐｒｉｎｔの推定値を第一温度推定値Ｔｈ１とする。

また、予備吐出動作を繰り返すと最高到達温度はやがてある値に収束する。このときの最高到達温度の値をＴｈ２とする。そして、予備吐出動作が予め設定されている回数を超えて行われても、最高到達温度が、不吐最高到達温度から温度低下閾値の分低下した温度以下にならない場合には、ΔＴが再設定される。つまり、一定となった最高到達温度Ｔｈ２と、Ｍａｘ_ｈｕｔｏから設定されているΔＴを減算したＭａｘ_ｐｒｉｎｔの推定値としての第一温度推定値Ｔｈ１との間に差が生じていれば、これらの間の差Ｔｈ１−Ｔｈ２をΔＴ'と定義する。そして、Ｍａｘ_ｈｕｔｏから予備吐出動作を十分繰り返して最高到達温度が収束した値Ｔｈ２を引き、そこから更にＴｈ１−Ｔｈ２としてのΔＴ'を引いた値にΔＴを再設定する。

図１０を用いて、第２の実施形態における回復シーケンスのフローについて説明する。

ステップＴ１〜ステップＴ４については、第１の実施形態の吐出可否判断工程と同様である。吐出可否判断工程が完了すると、吐出量判断工程が行われる。

ステップＴ５において、一回目の予備吐出動作からインクを吐出できるような状態にある場合には、Ｍａｘ_ｈｕｔｏと閾値の再設定は行われず、出荷時に予め定められた値、または最後にステップＴ６、Ｔ７が実行されたときに更新された値が用いられる。二回目以降の予備吐出動作でインクを吐出できるような状態になった場合には、ステップＴ６に進み、一回前の予備吐出動作時の最高到達温度をＭａｘ_ｈｕｔｏに設定し、ステップＴ７でそのＭａｘ_ｈｕｔｏと予め設定されているΔＴから式
閾値Ｔｈ１＝Ｍａｘ_ｈｕｔｏ−ΔＴ
によって閾値Ｔｈ１を算出する。

ステップＴ１０では、ステップＴ９で検出した温度変化の最高到達温度（Ｍａｘ（ｉ＋ｊ））と閾値Ｔｈ１とを比較し、閾値Ｔｈ１よりもＭａｘ（ｉ＋ｊ）が低いときには吐出量が予め定められた量より多いと判定され、回復シーケンスを終了する。閾値Ｔｈ１よりもＭａｘ（ｉ＋ｊ）が高いときには、予備吐出動作による回復が十分ではなく吐出量が少ないと判定し、ステップＴ１１へ進む。

ここで、予備吐出動作により、記録ヘッドがインクを吐出できない状態から吐出できる状態へ回復してから、吐出口３からのインク吐出量が正常な吐出量に達するまでに更に必要な予備吐出動作回数をＮ_Ｍａｘと定義してその値を予め設定しておく。

ステップＴ１１では、予備吐出動作回数ｊがＮ_Ｍａｘ以上になっているのにＭａｘ（ｉ＋ｊ）が閾値Ｔｈ１よりも高い場合には、ΔＴが経時変化したと判断する。また、予備吐出動作回数ｊがＮ_Ｍａｘよりも少ない時には、予備吐出動作を継続する。ここで、Ｎ_Ｍａｘとは、予備吐出動作回数について、吐出口が吐出不可の状態から吐出できる状態となった後にインク吐出量が正常な吐出量に達するまでに更に必要とされる回数として予め設定されている回数である。

ステップＴ１２では、Ｔ１１で予備吐出動作回数ｊがＮ_Ｍａｘ以上になっているのにＭａｘ（ｉ＋ｊ）が閾値Ｔｈ１よりも高い場合にΔＴの経時変化を式
ΔＴ＝Ｍａｘ_ｈｕｔｏ-Ｍａｘ（ｉ＋ｊ）-ΔＴ'
によって補正する。このように、温度低下閾値ΔＴは、不吐最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏから、予備吐出動作が予め設定されている回数を超えて行われたときの最高到達温度Ｍａｘ（ｉ＋ｊ）が引かれる。そして、そこから第一温度推定値と予備吐出動作が予め設定されている回数を超えて行われたときの最高到達温度との差ΔＴ'をさらに引いた値に再設定される。そして、回復シーケンスを終了する。ここで補正されたΔＴは、次回の予備吐出動作が行われる際に、予め設定されている値として用いられる。

以上から、本実施形態では、予備吐出動作が予め設定されている回数を超えて行われても、最高到達温度が、不吐最高到達温度から温度低下閾値の分低下した温度以下にならないときには、温度低下閾値ΔＴが再設定される。

（第３の実施形態）
次に、本発明を実施するための第三実施形態について説明する。上記の第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の構成の部分については説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。

本実施形態では、吐出可否判断工程で、直前最高到達温度Ｍａｘ（ｉ−１）と不吐最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏとの差が、予め設定されている温度差閾値Δよりも小さければ、第一温度推定値Ｔｈ１が再設定される。ここで、直前最高到達温度Ｍａｘ（ｉ−１）とは、吐出口がインクを吐出可能と判断されたときの一回前の予備吐出動作のときの最高到達温度である。そして、吐出量判断工程で、再設定された第一温度推定値Ｔｈ１に基づいてインクの吐出量が十分であるかどうかを判断する。

図１２は本発明の第３の実施形態における回復シーケンスのフローチャートである。

第１及び第２の実施形態では、吐出量判断工程で用いられる閾値は、Ｍａｘ_ｈｕｔｏからΔＴを減算した第一温度推定値が用いられる。そして、第２の実施形態では、これに加えて、ΔＴの変動に対してこれを補正することで次回の予備吐出動作の際に変動が加味されたΔＴが用いられ、補正されたΔＴに基づいてインク吐出量が正常かどうか判断されることとされている。そして、第３の実施形態では、閾値としての第一温度推定値Ｔｈ１がその変動に応じて補正され、補正された閾値Ｔｈ１に基づいてインク吐出量が正常かどうか判断される。初期値としての最高到達温度の閾値Ｔｈ１には、予め定められている値であるΔＴを基に、Ｍａｘ_ｈｕｔｏ−ΔＴによって得られるＴｈ１が用いられる。そして、二回目以降の予備吐出動作によって吐出口がインクを吐出できる状態になった場合には、閾値Ｔｈ１が補正されることがある。予備吐出動作での吐出できない状態での直前最高到達温度Ｍａｘ（ｉ−１）が、吐出できない状態での最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏからΔ以上変化したときには、その変化分だけ閾値Ｔｈ１が補正される。このような、最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏの変化は、周囲環境の変化等、経時的な温度変動により生じることがある。つまり、直前最高到達温度Ｍａｘ（ｉ−１）と不吐最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏとの差が、予め設定されている温度差閾値Δよりも大きければ、第一温度推定値Ｔｈ１が補正され再設定される。

ステップＥ５では、ステップＥ３において一回以上吐出不良と判定された後に正常吐出した場合にはステップＥ６へと進み、一回目の予備吐出動作から正常吐出していた場合にはステップＥ８へと進む。

ステップＥ６では、直前最高到達温度Ｍａｘ（ｉ−１）が予め設定されたインク吐出ができない場合の最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏからΔ以上変化している場合にはステップＥ７へ進み、変化していない場合にはステップＥ８へと進む。

ステップＥ７では、次式
閾値Ｔｈ１（ｉ）＝閾値Ｔｈ１（ｉ−１）＋Ｍａｘ（ｉ−１）−Ｍａｘ_ｈｕｔｏ
によって、吐出不良時の最高到達温度が変動した分だけ閾値Ｔｈ１（ｉ）が補正されている。このように、第一温度推定値に直前最高到達温度と前記不吐最高到達温度との差が加えられて第一温度推定値が再設定される。

そして、ステップＥ８で一回の予備吐出動作が行われ、ステップＥ９で温度センサーによってヒーター４周辺の最高到達温度Ｍａｘ（ｉ）が検出される。

ステップＥ１０では、検出された最高到達温度Ｍａｘ（ｉ）と閾値Ｔｈ１とが比較されて、最高到達温度Ｍａｘ（ｉ）が閾値Ｔｈ１よりも下回っていればインクの吐出量は十分であると判断されて回復シーケンスが終了する。最高到達温度Ｍａｘ（ｉ）が閾値Ｔｈ１以上であれば、ステップＥ８に戻って予備吐出動作が繰り返される。

ここで、ステップＥ１０での比較が行われる際には、ステップＥ７で補正が行われている場合には、最高到達温度の温度変動に対応して補正された閾値Ｔｈ１が用いられる。従って、温度変動に対応した閾値Ｔｈ１が用いられるので、吐出量が十分であるかどうかの判断がより確実に行われる。

（第４の実施形態）
本実施形態では、最高到達温度Ｍａｘ_ｈｕｔｏ、Ｍａｘ_ｐｒｉｎｔ、Ｍａｘ（ｉ）等の最高到達温度が用いられて、閾値との比較が行われている。しかしながら、本発明の吐出状態検査方法は、これに限定されず、最高到達温度の代わりに、最高到達温度とヒーター４を駆動させるためのパルス信号が印加される直前の温度との差を用いることもできる。

本実施形態では、ヒーター４が駆動される前に温度検出手段によって検出される駆動前温度Ｔｈ３が検出される。そして、吐出量判断工程では、予備吐出動作が行われてから温度検出手段によって検出される温度の最高到達温度から駆動前温度Ｔｈ３が減算された温度差Ｔｄが検出される。そして、その温度差Ｔｄが第一温度推定値から駆動前温度Ｔｈ３が減算されたＴｈ４としての第二温度推定値以下のときに、吐出口からのインクの吐出量が十分であると判断される。また、温度差Ｔｄが第二温度推定値Ｔｈ４を上回ったときには、吐出口からのインクの吐出量が不十分であると判断される。このように、インクの吐出量が十分であるかどうかが判断される。

このとき、吐出量が正常であるかどうかを判断するためにＭａｘ_ｈｕｔｏからΔＴを減算することにより得られる推定値のＭａｘ_ｐｒｉｎｔに相当する第二温度推定値としての閾値Ｔｈ４は、次式
Ｔｈ４＝（Ｍａｘ_ｈｕｔｏ−Ｔｈ３）−ΔＴ
によって得られる。

そして、最高到達温度Ｔｈ５からヒーター４にパルス信号が印加される直前の温度である駆動前温度Ｔｈ３が減算された（Ｔｈ５−Ｔｈ３）としてのＴｈ６が、閾値としての第二温度推定値Ｔｈ４と比較される。比較した結果、Ｔｈ６がＴｈ４を下回っていれば、インク吐出量が十分であると判断される。このように、最高到達温度の代わりに、最高到達温度とパルス信号が印加される直前の温度との差を用いても良い。

本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置の要部について拡大して示した斜視図である。 （ａ）は、図１のインクジェット記録装置における記録ヘッドの要部について拡大した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図２の記録ヘッドに配設される温度センサーとヒーターとの位置関係を示した平面図である。 予備吐出動作が行われたときの温度センサーによって検出される温度変化を示したグラフである。 （ａ）は、ヒーターに電気信号が印加されて気泡が発生したときのノズルについて示した断面図であり、（ｂ）は、インクが吐出された後に液面がヒーターに向かう方向に移動しているときのノズルについて示した断面図である。 図４の温度変化において、時間について二階微分されたものグラフである。 第１の実施形態における予備吐出動作回数と、インク吐出量及び最高到達温度との関係を示すグラフである。 第１の実施形態のインクジェット記録装置が記録ヘッドの予備吐出動作による回復動作を行う際のデータの流れを示すブロック図である。 第１の実施形態の予備吐出動作による回復シーケンスのフローを示すフローチャートである。 第２の実施形態の予備吐出動作による回復シーケンスのフローを示すフローチャートである。 第２の実施形態における予備吐出動作回数と、インク吐出量及び最高到達温度との関係を示すグラフである。 第３の実施形態の予備吐出動作による回復シーケンスのフローを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 記録ヘッド
３ 吐出口
４ ヒーター
５ 温度センサー

Claims (4)

1. 基板上に設けられた複数の発熱素子を駆動させることにより液体を吐出口から吐出して記録を行う記録ヘッドを有し、
   前記記録ヘッドが予備吐出動作を行うことが可能なインクジェット記録装置のヘッド回復方法であって、
   前記発熱素子それぞれに対応して設けられた温度検出手段で温度を検出する工程と、
   前記温度検出手段が検出する温度に基づき前記吐出口からの前記液体の吐出状態を判断する吐出状態判断工程と、
   予備吐出動作が行なわれた後、前記温度検出手段により前記発熱素子に対応する最高到達温度を検出する工程とを有し、
   前記吐出状態判断工程により前記吐出口からの前記液体の吐出状態が不吐状態であると判断された場合、前記温度検出手段によって測定される第一の最高到達温度と、予め定められている吐出量の液体が吐出される状態で、前記温度検出手段により測定される第二の最高到達温度との温度差に基づいて、前記発熱素子により実際に吐出される液体の吐出量を判断する吐出量判断工程とを有し、
   前記吐出量判断工程による判断の結果に基づいて、前記記録ヘッドの回復動作の継続または終了を判定する回復判定工程を有することを特徴とするインクジェット記録装置の記録ヘッド回復方法。
2. 前記吐出状態判断工程は、前記温度検出手段によって検出された前記基板の温度変化を演算し、液体の吐出状態を判断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の記録ヘッド回復方法。
3. 前記演算は、前記温度変化を２回微分することによって前記吐出状態を判断することを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置の記録ヘッド回復方法。
4. 前記第二の最高到達温度との温度差を、補正する工程をさらに有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の記録ヘッド回復方法。

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