JP2014200982A - 記録装置及びインク吐出状態判定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、以下に説明するいくつかの実施例に共通に適用可能なインクジェット記録装置(以下、記録装置)の構成について説明する。
図2は温度検知素子を備える記録ヘッドの基板(ヒータボード)の一部を示す模式的平面図とa−a’線に沿った模式的断面図である。
図4は図1に示す記録装置を含む記録システムの制御構成を示すブロック図である。
本発明が適用される記録ヘッドは、基本的に、インクを吐出するため熱エネルギーを発生する発熱素子(ヒータ)と、その駆動に伴う温度変化を検出する温度検出素子(温度センサ)とを有する。
ここで、正常にインク吐出が行われている場合と吐出不良が発生した場合におけるノズル内の状態変化と温度センサが検出する温度変化との関係を説明する。まず、本発明の比較例として第2印加電圧を印加しないときのノズル内のインクの状態と温度センサが検出する温度変化とについて説明する。
ヒータ104にパルス状の電圧が印加されると、ヒータ104の温度が急激に上昇する(図5の状態iの(a))。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(沸騰)温度に達すると、気泡が生成され成長する。このとき、気泡の発生により耐キャビテーション膜113のヒータ104の直上の付近はインクと接していない状態になる(図5の状態iの(b))。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104直上に気泡が存在している状態では、インク側へは熱があまり伝わらない。電圧パルスの印加が停止されると、温度センサ105は最高到達温度を経た後、降温していく。
温度センサ105での検出温度が最高到達温度に達した後の降温過程とノズル内部のインクの状態は正常吐出時と吐出不良時で異なる。このため、以下に正常吐出時と吐出不良時に分けて説明する。
気泡は熱を失うに従い徐々に収縮していくが、気泡内圧力と大気圧とに差が生じることにより、吐出口側から気泡とヒータボード側へとインクの流れが生じる。その結果、完全に消泡する前に気泡中心上部のインクまたは気泡が大気と連通する際に生じた微小なインク滴(尾引き)が耐キャビテーション膜113と接触する(図5の状態iiの(c))。熱伝導率の高いインクと耐キャビテーション膜113とが接触したことにより、ヒータボードからインクへと熱が流れ、ヒータボード側にある温度センサ105は急速に冷却される(図5の状態iiの(d))。よって、温度センサ105による検出温度の下降過程において、冷却速度に変化が生じる。冷却速度の変化が生じた後の耐キャビテーション膜の上には常にインクが覆っている(図5の状態iiの(e))。そして、やがてインク供給口からインクが流れてきて、ノズル内部をインクが満たし(図5の状態iiの(f))、温度センサ105が検出する温度は下降していく。
ノズルに塵埃が詰まったり、ノズル近傍のインクの粘度が増加すると、インクを吐出することができなくなることがある(図5の状態iiの(c))。成長した気泡は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113と接触するという現象は起きない。よって、温度センサ105の検出する温度の降温過程において、正常吐出時のような冷却速度の変化は生じない。やがて、成長した気泡は時間と共に消泡していき、インク−耐キャビテーション膜界面は徐々に収縮する(図5の状態iiの(d)〜(e))。そして、消泡が完全に行われたときに、耐キャビテーション膜113にインクが覆われる(図5の状態iiの(f))。この時、熱伝導率の高いインクと耐キャビテーション膜113とが接触したことにより、ヒータボードからインクへと熱が流れ、ヒータボード側にある温度センサ105は急速に冷却される。よって、温度センサ105の検出する温度の下降過程において、冷却速度に変化が生じる。冷却速度が生じた後は、耐キャビテーション膜の上には常にインクが覆っており、温度センサ105の検出する温度は下降していく。
温度は第1印加電圧を加える直前の温度まで降温し一定になる(図5の状態iiiの(g))。
ここでは、本発明の実施例1に従って、第2印加電圧を印加して記録ヘッドを駆動する時のインクの吐出現象と温度センサによって検出される温度の変化について説明する。
ここでは、実施例2に従った検出タイミング、閾値設定、インク吐出状態判定方法について説明する。
Claims (9)
- インクを吐出するための熱エネルギーを発生するヒータと温度を検出する温度センサとを有する記録ヘッドと、
前記ヒータを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段によりインクを吐出させるための第1印加電圧を印加して前記ヒータを駆動した後に、インクの吐出を生じない程度の第2印加電圧を印加して前記ヒータを駆動するよう制御する制御手段と、
前記第2印加電圧の印加の前後の時刻で前記温度センサにより検出された2つの温度の差、或いは、前記第2印加電圧の印加後の2つの時刻の間に前記温度センサにより検出された温度の変化に基づいて、インクが正常吐出であるか、吐出不良であるかを判定する判定手段とを有することを特徴とする記録装置。 - 前記第2印加電圧の印加の前の第1の時刻に前記温度センサにより検出された第1の温度と前記第2印加電圧の印加の後の第2の時刻に前記温度センサにより検出された第2の温度との差、或いは、比の値を予め定められた第1の閾値と比較する比較手段をさらに有し、
前記判定手段は、前記第2の温度と前記第1の温度との差、或いは、比の値が前記予め定められた第1の閾値より大きい場合には、吐出不良と判定し、前記第2の温度と前記第1の温度との差、或いは、比の値が前記予め定められた第1の閾値以下の場合には、正常吐出と判定することを特徴とする請求項1に記載の記録装置。 - 前記第2印加電圧の印加後の第1の時刻より、前記温度センサにより検出される温度の変化の特徴点が判断できる第2の時刻まで、前記温度センサにより検出された温度を記録する記録手段と、
前記記録手段により記録された前記温度センサにより検出された温度の時間に関する一階微分値、或いは、二階微分値を演算する演算手段と
前記演算手段により演算された前記一階微分値、或いは、前記二階微分値と予め定められた第2の閾値とを比較する比較手段をさらに有し、
前記判定手段は、前記一階微分値、或いは、前記二階微分値が前記予め定められた第2の閾値より大きい場合には、正常吐出と判定し、前記一階微分値、或いは、前記二階微分値が前記予め定められた第2の閾値以下の場合には、吐出不良と判定することを特徴とする請求項1に記載の記録装置。 - 前記特徴点は、インクの正常吐出と吐出不良の違いが前記温度センサにより検出された温度の変化に現れる点であることを特徴とする請求項3に記載の記録装置。
- 前記記録ヘッドにはインクを吐出するための複数のノズルに対応して複数の前記ヒータが設けられており、
前記複数のヒータそれぞれに対応して、前記温度センサが設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の記録装置。 - 前記制御手段による前記第2印加電圧の印加と、前記判定手段による判定とは、前記複数のノズルぞれぞれに対して行われることを特徴とする請求項5に記載の記録装置。
- 前記記録ヘッドはフルライン記録ヘッドであることを特徴とする請求項6に記載の記録装置。
- 前記記録ヘッドを搭載するキャリッジを往復走査する走査手段をさらに有することを特徴とする請求項6に記載の記録装置。
- インクを吐出するための熱エネルギーを発生するヒータと温度を検出する温度センサとを有する記録ヘッドと前記ヒータを駆動する駆動手段とを備えた記録装置のインク吐出状態判定方法であって、
前記駆動手段によりインクを吐出させるための第1印加電圧を印加して前記ヒータを駆動した後に、インクの吐出を生じない程度の第2印加電圧を印加して前記ヒータを駆動するよう制御する制御工程と、
前記第2印加電圧の印加の前後の時刻で前記温度センサにより検出された2つの温度の差、或いは、前記第2印加電圧の印加後の2つの時刻の間に前記温度センサにより検出された温度の変化に基づいて、インクが正常吐出であるか、吐出不良であるかを判定する判定工程とを有することを特徴とするインク吐出状態判定方法。
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