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JP2008260153A - Inkjet recording device - Google Patents

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JP2008260153A
JP2008260153A JP2007102891A JP2007102891A JP2008260153A JP 2008260153 A JP2008260153 A JP 2008260153A JP 2007102891 A JP2007102891 A JP 2007102891A JP 2007102891 A JP2007102891 A JP 2007102891A JP 2008260153 A JP2008260153 A JP 2008260153A
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JP
Japan
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ink
amount
heating
nozzle
heat
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007102891A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyasu Nomura
宏康 野村
Makoto Yomo
誠 四方
Masaji Kanemura
正司 兼村
Noriyuki Kayano
紀幸 茅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2007102891A priority Critical patent/JP2008260153A/en
Publication of JP2008260153A publication Critical patent/JP2008260153A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

【課題】 吐出ノズルと非吐出ノズルの温度差が抑えられて画像の濃度ムラが抑制されたインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 インクジェット記録装置において、ヒータから吐出インクがノズル内を通過する際に吸収する熱量を予測し、これに基づいて印字中の非吐出ノズルに対する短パルス加熱量を決定する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet recording apparatus in which a temperature difference between a discharge nozzle and a non-discharge nozzle is suppressed and uneven density of an image is suppressed.
In an ink jet recording apparatus, the amount of heat absorbed when ink ejected from a heater passes through the nozzle is predicted, and based on this, a short pulse heating amount for a non-ejection nozzle during printing is determined.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、プリンター、FAX、複写機などの画像形成装置に利用されるインクジェット記録装置に関し、より具体的には、記録媒体への印字中に非吐出ノズルの加熱手段に印加する、吐出に至らない加熱信号による加熱量の制御に関する。   The present invention relates to an ink jet recording apparatus used in an image forming apparatus such as a printer, a FAX, and a copying machine. More specifically, the present invention relates to ejection that is applied to a heating unit of a non-ejection nozzle during printing on a recording medium. It relates to the control of the heating amount by no heating signal.

インクジェット記録装置は、記録ヘッドからインクを吐出し記録媒体に付着させて印字等の画像記録を行うものであり、記録ヘッドのコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができ、ランニングコストが安く、ノンインパクト方式であるため騒音が少なく、しかも、多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。   The ink jet recording apparatus performs image recording such as printing by ejecting ink from a recording head and adhering it to a recording medium. The recording head can be easily made compact and can record high-definition images at high speed. In addition, the running cost is low, the non-impact method is low in noise, and it is easy to record a color image using multi-colored inks.

インクジェット記録ヘッドにおいてインクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生手段としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、あるいは発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によって液体を加熱させるものなどがある。   Examples of energy generating means for generating energy for ejecting ink in an ink jet recording head include those using an electromechanical transducer such as a piezo element, or those that heat a liquid by an electrothermal transducer having a heating resistor. There is.

その中でも熱エネルギーを利用(膜沸騰現象を利用)して液体を吐出させる方式(いわゆるバブルジェット(登録商標)方式)の記録ヘッドは、上記液体吐出口を高密度に配列することができるために高解像度の記録をすることが可能である。   Among them, a recording head of a method (so-called bubble jet (registered trademark) method) that discharges liquid by using thermal energy (using film boiling phenomenon) can arrange the liquid discharge ports at high density. High-resolution recording is possible.

このようにインクジェット記録装置は、優れた記録手段として幅広い産業分野で需要が高まっている。   Thus, the demand for inkjet recording apparatuses is increasing in a wide range of industrial fields as excellent recording means.

一方、インクジェット記録装置により記録媒体上に形成される画像は、温度変化に応じて画像濃度が変動しやすいという問題がある。その原因はインクの組成が温度変化に対して敏感である結果、画像形成の際に吐出量が温度条件で変化してしまうためである。すなわち、温度が上昇すると、インクの粘度低下を招き、吐出量が増大する。   On the other hand, an image formed on a recording medium by an ink jet recording apparatus has a problem that the image density is likely to fluctuate according to a temperature change. This is because the ink composition is sensitive to temperature changes, and as a result, the ejection amount changes depending on the temperature conditions during image formation. That is, when the temperature rises, the viscosity of the ink is lowered and the discharge amount increases.

特に、電気熱変換体を発熱させ、インクを沸騰させてその圧力でインク吐出を行うバブルジェット(登録商標)方式の記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置の場合、インクを急激に昇温させるため、画像の濃度変動が大きいという問題もある。   In particular, in the case of an ink jet recording apparatus that uses a bubble jet (registered trademark) type recording head that generates heat by causing an electrothermal transducer to boil and discharge ink at that pressure, the temperature of the ink is rapidly increased. There is also a problem that the concentration fluctuation of the water is large.

例えば、記録を開始するとヘッド温度が急激に上昇し、その記録を続けるうちに、記録開始の直後よりも徐々にインク吐出のための条件が変化してしまうことになり、画像に乱れが生じてくる。逆に、しばらく記録をしないでおくと、再びヘッド温度が低下し、インク粘度が上昇し吐出量が低下してしまうこともある。   For example, when recording is started, the head temperature suddenly rises, and while the recording is continued, the conditions for ink ejection gradually change from immediately after the start of recording, resulting in image distortion. come. On the other hand, if recording is not performed for a while, the head temperature decreases again, the ink viscosity increases, and the discharge amount may decrease.

このような温度変化に対して、インクの吐出状態を安定させる方法としては、インクを吐出しない範囲のパルス幅または電圧により電気熱変換体を予備的に発熱させておくことにより、ヘッド温度を上昇させる方法がある(例えば、特許文献1参照)。このような加熱を記録前に行うことにより、記録直前のヘッド温度を上昇させておくことができ、記録開始直後の画像濃度が上昇し、記録を続けた場合の温度との差を小さくすることができるため、形成画像にムラを生じさせにくくすることができる。   As a method of stabilizing the ink ejection state against such temperature changes, the head temperature is increased by preheating the electrothermal transducer with a pulse width or voltage within a range where ink is not ejected. There is a method (for example, refer to Patent Document 1). By performing such heating before recording, the head temperature immediately before recording can be raised, the image density immediately after starting recording increases, and the difference from the temperature when recording continues is reduced. Therefore, unevenness in the formed image can be made difficult to occur.

しかしながら、インクジェット記録装置の高速化、また高精細化が進むに連れて、ヘッドのノズル数が増大していく傾向がある昨今、記録前にヘッドを単に加温しているのみでは、吐出を頻繁に行ったノズルとほとんど吐出を行わなかったノズルとがある場合、各ノズルの間に生じる温度差によりそれぞれのノズルから吐出されるインク滴の体積に差が生じてしまい、画像にムラが生じることがある。   However, the number of nozzles of the head tends to increase as the speed and resolution of the ink jet recording apparatus increase. In recent years, if the head is simply heated before recording, frequent ejection is required. If there is a nozzle that was performed in a short time and a nozzle that was hardly ejected, the temperature difference between the nozzles caused a difference in the volume of ink droplets ejected from each nozzle, resulting in unevenness in the image There is.

このような温度差を制御する方法として印字中に記録に係わるヒータ以外のヒータにはインクを吐出しない範囲のパルス幅(いわゆる短パルス)の信号を印加することにより温度の安定を図ることがなされている。(例えば、特許文献2参照)
特公平5−30627号公報 特開2001−239655号公報
As a method for controlling such a temperature difference, temperature stability is achieved by applying a signal having a pulse width (so-called short pulse) in a range in which ink is not ejected to heaters other than those involved in recording during printing. ing. (For example, see Patent Document 2)
Japanese Patent Publication No. 5-30627 JP 2001-239655 A

しかしながら、インクの吐出を伴う印字パルス信号が連続して印加される吐出ノズルと、インクが吐出しない短パルス信号が連続して印加される非吐出ノズルとでは、吐出インクが持ち出す熱量の変化によって昇温カーブに差が生じ、印字中に吐出ノズルと非吐出ノズルの温度差が拡大する恐れがある。以下、このことに関して図9の昇温カーブに基いて詳細に説明する。   However, the discharge nozzle to which the print pulse signal accompanying ink discharge is continuously applied and the non-discharge nozzle to which the short pulse signal to which ink is not discharged are continuously applied increase due to a change in the amount of heat carried out by the discharge ink. A difference occurs in the temperature curve, and the temperature difference between the discharge nozzle and the non-discharge nozzle may increase during printing. Hereinafter, this will be described in detail based on the temperature rise curve of FIG.

記録媒体への記録開始後は、前述した記録前の予備加熱を行ったとしてもノズル温度は上昇していき、これに伴って吐出インクがノズルから吸熱してヘッド外へ持ち出す熱量も増大していく。インクが吐出するノズルのヒータに印加する印字パルス幅は通常固定されており、吐出ノズルのヒータへの投入電力は一定であるため、吐出インクがヘッド外部に持ち出す熱量が増大すると、その分ヘッド内部に追加で蓄積していく熱量が減っていき、記録が進むにつれて吐出ノズルの昇温カーブの傾きは緩くなる傾向にある(時定数が短い)。   After the start of recording on the recording medium, the nozzle temperature rises even if the above-mentioned preheating before recording is performed, and accordingly, the amount of heat that the ejected ink absorbs from the nozzle and is taken out of the head also increases. Go. The width of the print pulse applied to the heater of the nozzle that ejects ink is usually fixed, and the input power to the heater of the ejection nozzle is constant, so if the amount of heat that the ejected ink takes out of the head increases, In addition, the amount of heat accumulated additionally decreases, and as the recording proceeds, the slope of the temperature rise curve of the discharge nozzle tends to become gentle (the time constant is short).

一方、非吐出ノズルに印加される短パルスの幅は印字パルスよりも短いため、ヒータへの投入電力も吐出ノズルに比べて小さく、記録開始直後は吐出ノズルに対して昇温が低めになる傾向にあるが、印字中でも吐出を伴わないためヘッド内部に追加で蓄積していく熱量はあまり変化せず(時定数が長い)、記録が進むにつれて昇温が減速していく吐出ノズルと温度が逆転し、その後も記録終了まで温度差が拡大してしまう。   On the other hand, since the width of the short pulse applied to the non-ejection nozzle is shorter than that of the printing pulse, the input power to the heater is smaller than that of the ejection nozzle, and the temperature rise tends to be lower than that of the ejection nozzle immediately after the start of recording. However, since there is no discharge even during printing, the amount of additional heat accumulated inside the head does not change much (the time constant is long), and the temperature reverses with the discharge nozzle, where the temperature rises decelerate as recording progresses. Even after that, the temperature difference increases until the end of recording.

吐出ノズルと非吐出ノズルの温度差が拡大すると、非吐出ノズルに印字パルス信号が印加されたときにノズル間の温度差によってインク吐出量に差が生じてしまう。   When the temperature difference between the ejection nozzle and the non-ejection nozzle increases, a difference occurs in the ink ejection amount due to the temperature difference between the nozzles when a print pulse signal is applied to the non-ejection nozzle.

すなわち、濃度ムラを抑えるために非吐出ノズルに短パルス信号を印加しても、印字が長引くほど画像の濃度ムラを発生させてしまうという問題があった。   That is, even if a short pulse signal is applied to the non-ejection nozzles in order to suppress the density unevenness, there is a problem that the density unevenness of the image is generated as the printing is prolonged.

そこで本発明の目的は、インクを吐出しない範囲の短パルス信号を印加する非吐出ノズルの過剰な昇温を抑えて吐出ノズルとの温度差を最小限に抑えることができ、ノズル間の温度差に起因する画像の濃度ムラを抑制するインクジェット記録装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to suppress an excessive temperature rise of a non-ejection nozzle that applies a short pulse signal in a range where ink is not ejected, and to minimize a temperature difference with the ejection nozzle. Another object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus that suppresses image density unevenness caused by the above.

本発明は、上述の目的を達成するために想起されたものであり、本発明のインクジェット記録ヘッドは、加熱手段の発熱によりインク滴を吐出するノズルを列状に配置したノズル列を少なくとも1列有する記録ヘッドを備え、前記ノズル列方向に対して略垂直方向に前記記録ヘッドまたは記録媒体を移動させて記録を行うインクジェット記録装置において、
印字を行うためのインク滴の吐出を伴う第1の加熱信号の発生手段と、インク滴の吐出に至らない第2の加熱信号の発生手段と、印字データに基いてラスタ毎に前記ノズルの加熱手段に前記第1の加熱信号あるいは前記第2の加熱信号のどちらを印加するかを選択して前記ノズルの加熱手段に印加する加熱信号生成印加手段と、を備え、前記第2の加熱信号の発生手段は、前記ノズルの加熱手段に前記第1の加熱信号が印加された場合の、前記ノズルの加熱手段の近傍を吐出インクが通過する際に吸収する熱量を予測する吐出インク吸熱量予測手段を備え、前記吐出インク吸熱量予測手段によって予測された吸熱量に基いて、前記第2の加熱信号による加熱量を決定することを特徴とする。
The present invention has been conceived in order to achieve the above-described object, and the ink jet recording head of the present invention has at least one nozzle array in which nozzles for ejecting ink droplets are arranged in a line by the heat generated by the heating means. In an inkjet recording apparatus that performs recording by moving the recording head or a recording medium in a direction substantially perpendicular to the nozzle row direction.
First heating signal generating means accompanied by ejection of ink droplets for printing, second heating signal generating means not leading to ink droplet ejection, and heating of the nozzles for each raster based on print data Heating signal generation and application means for selecting whether to apply the first heating signal or the second heating signal to the means and applying the selected heating signal to the nozzle heating means. The generating means predicts the amount of heat absorbed by the ejected ink when the first heating signal is applied to the means for heating the nozzle, and the amount of heat absorbed when the ejected ink passes through the vicinity of the means for heating the nozzle. And determining the amount of heating by the second heating signal based on the endothermic amount predicted by the ejected ink endothermic amount predicting means.

また、前記第2の加熱信号の発生手段は、前記第1の加熱信号による加熱量から、前記吐出インク吸熱量予測手段によって予測された吸熱量を差し引いた熱量を、前記第2の加熱信号による加熱量とすることを特徴とする。   Further, the second heating signal generating means generates a heat amount obtained by subtracting the heat absorption amount predicted by the ejected ink heat absorption amount prediction means from the heat amount by the first heating signal, according to the second heating signal. It is characterized by the heating amount.

もしくは、前記第2の加熱信号の発生手段は、前記第1の加熱信号による加熱量から、前記吐出インク吸熱量予測手段によって予測された吸熱量を差し引いた熱量と、吐出に至らない最大の加熱量とで、小さい方を前記第2の加熱信号による加熱量とすることを特徴とする。   Alternatively, the second heating signal generating means may include a heat amount obtained by subtracting the heat absorption amount predicted by the ejected ink heat absorption amount prediction means from the amount of heat generated by the first heating signal, and the maximum heating that does not lead to discharge. It is characterized in that the smaller one is the amount of heating by the second heating signal.

また、前記第2の加熱信号は矩形状のパルス信号であり、前記第2の加熱信号による加熱量は、前記パルス信号のパルス幅を変更することにより調整されることを特徴とする。   The second heating signal is a rectangular pulse signal, and the amount of heating by the second heating signal is adjusted by changing the pulse width of the pulse signal.

以上の構成が特徴の本発明によれば、加熱手段であるところのヒータから吐出インクがノズル内を通過する際に吸収する熱量を予測し、これに基いて第2の加熱信号であるところの短パルス信号による加熱量を決定するようにしたので、ノズルが昇温して吐出インクの吸熱量が増えても、その分短パルス信号による加熱量を減らしてヘッド内部に過剰に蓄熱することが無いようにでき、その結果、吐出ノズルと非吐出ノズルの温度差が抑えられて画像の濃度ムラが抑制されたインクジェット記録装置を提供することができる。   According to the present invention having the above-described configuration, the amount of heat absorbed when the ejected ink passes through the nozzle from the heater serving as the heating means is predicted, and based on this, the second heating signal is obtained. Since the amount of heating by the short pulse signal is determined, even if the temperature of the nozzle rises and the heat absorption amount of the ejected ink increases, the amount of heating by the short pulse signal can be reduced by that amount and the head can store excessive heat. As a result, it is possible to provide an ink jet recording apparatus in which the temperature difference between the ejection nozzles and the non-ejection nozzles is suppressed and the uneven density of the image is suppressed.

(第1実施例)
図1は本発明の第1実施例のインクジェット記録装置におけるヘッド駆動部の概略構成を表すブロック図である。本実施例のインクジェット記録装置におけるヘッド駆動部は主に、記録ヘッド1と、画像生成回路2と、ヘッド駆動信号生成回路3と、印字パルス発生回路4と、短パルス発生回路5と、ヘッドコントローラ6とにより構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a head driving unit in the ink jet recording apparatus according to the first embodiment of the present invention. The head driving unit in the ink jet recording apparatus of the present embodiment mainly includes a recording head 1, an image generation circuit 2, a head drive signal generation circuit 3, a print pulse generation circuit 4, a short pulse generation circuit 5, and a head controller. 6.

同図において、画像生成回路2は、元となる画像データや文書データ等に基いてラスタライズを行い、結果を図2に示すようにラスタデータとしてヘッド駆動信号生成回路3に出力する。また、印字パルス発生回路4は、高さVh(V),幅pw1(秒)と定められた印字パルスを図2に示すように吐出クロックに同期させて連続的に発生させ、ヘッド駆動信号生成回路3に出力する。また、短パルス発生回路5は、ヘッドチップに内蔵された温度センサによって検出された温度データを元に、吐出ノズルと非吐出ノズルの温度差が最小となるように、各ラスタ毎に短パルスの最適幅pw2を求め、図2に示すように吐出クロックに同期させて連続的に発生させ、ヘッド駆動信号生成回路3に出力する。pw2を求める、より詳細な方法は後述する。   In FIG. 2, an image generation circuit 2 performs rasterization based on original image data, document data, and the like, and outputs the result to the head drive signal generation circuit 3 as raster data as shown in FIG. The print pulse generation circuit 4 continuously generates a print pulse having a height Vh (V) and a width pw1 (second) in synchronization with the ejection clock as shown in FIG. 2 to generate a head drive signal. Output to circuit 3. The short pulse generation circuit 5 generates a short pulse for each raster so that the temperature difference between the discharge nozzle and the non-discharge nozzle is minimized based on the temperature data detected by the temperature sensor built in the head chip. The optimum width pw2 is obtained, continuously generated in synchronization with the ejection clock as shown in FIG. 2, and output to the head drive signal generation circuit 3. A more detailed method for obtaining pw2 will be described later.

ヘッド駆動信号生成回路3は、ラスタデータが「1」であれば印字パルスを取り出し、ラスタデータが「0」であれば短パルスを取り出して吐出クロックに同期させて連結し、駆動信号としてノズルアドレス信号と合わせてヘッドコントローラ6に出力する。   The head drive signal generation circuit 3 extracts a print pulse if the raster data is “1”, extracts a short pulse if the raster data is “0”, and connects them in synchronization with the ejection clock, and uses the nozzle address as a drive signal. Together with the signal, it is output to the head controller 6.

ヘッドコントローラ6は記録ヘッド1の各ノズルをアドレス信号に基きブロック単位でまとめて、ブロック毎に一括して駆動信号をブロックの各ノズルのヒータに印加する。   The head controller 6 collects the nozzles of the recording head 1 in units of blocks based on the address signal, and applies a drive signal to the heaters of the nozzles of the blocks collectively for each block.

なお、記録ヘッド1は複数のヘッドチップを直列方向に並べて搭載したフルライン型のヘッドとして表しているが、ヘッドチップが1枚または複数枚を並列方向に並べて搭載したシリアル型のヘッドでも構わない。   The recording head 1 is shown as a full-line head in which a plurality of head chips are arranged in series, but may be a serial head in which one or a plurality of head chips are arranged in parallel. .

図3は本実施例のインクジェット記録装置におけるヘッドチップ周りの構造を表す平面図および断面図である。   FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view showing the structure around the head chip in the ink jet recording apparatus of this embodiment.

ヘッドチップ20は、インク供給口21をベースプレート10に形成されたインク供給路11と合わせるようにしてベースプレート10に接着固定されている。ヘッドチップ20には2列のノズル列22,23がインク供給側と反対の面に形成されている。ノズル列22,23はインク供給口21を共有し、インク供給路11を通じてインクが供給される。ノズル列22は600dpiのピッチで設けられ、このノズル列22のノズル間を補完する形でノズル列23がノズル列22と同一ピッチで設けられており、2列で1200dpiの印字が可能となっている。   The head chip 20 is bonded and fixed to the base plate 10 so that the ink supply port 21 is aligned with the ink supply path 11 formed in the base plate 10. The head chip 20 has two nozzle rows 22 and 23 formed on the surface opposite to the ink supply side. The nozzle rows 22 and 23 share the ink supply port 21 and are supplied with ink through the ink supply path 11. The nozzle row 22 is provided at a pitch of 600 dpi, and the nozzle row 23 is provided at the same pitch as the nozzle row 22 so as to complement the nozzles of the nozzle row 22, and printing of 1200 dpi can be performed in two rows. Yes.

ノズル列22,23に供給されたインクは各ノズルのヒータに印加される印字パルス信号によって相変化による気泡が発生し、インク滴が吐出口から押し出される。このとき、インク滴はノズル内部でヒータから熱を奪ってヘッド外部に持ち出す。ヒータに短パルス信号が印加されるノズルとの放熱経路の違いは主にこの吐出インクが持ち出す熱の有無であり、これを正確に見積もって短パルスの幅に反映させることによって非吐出ノズルの昇温カーブを吐出ノズルの昇温カーブとほぼ等価なものにすることができる。   The ink supplied to the nozzle rows 22 and 23 generates bubbles due to a phase change by a print pulse signal applied to the heater of each nozzle, and ink droplets are pushed out from the ejection openings. At this time, the ink droplet takes heat from the heater inside the nozzle and takes it out of the head. The difference in the heat dissipation path from the nozzle to which a short pulse signal is applied to the heater is mainly the presence or absence of heat that the ejected ink brings out, and this is accurately estimated and reflected in the width of the short pulse to increase the non-ejection nozzle. The temperature curve can be made substantially equivalent to the temperature rise curve of the discharge nozzle.

吐出インクがヒータから奪う熱は、ヒータ・インク間の熱流束をヒータ全面および1吐出周期に渡って積分したものであるが、ヒータ・インク間の熱流束を検出することは困難であるため、ノズル内のインクの熱収支、すなわちノズルから流出するインクとノズルに流入するインクの熱量の差分を見積もることで代用する。本実施例では、ヘッドチップ20に内蔵されたノズル列に隣接する4箇所の温度センサ31の検出結果からノズル温度(=吐出インクの温度)を推測し、インク供給口に隣接する4箇所の温度センサ32の検出結果からノズルに流入するインクの温度)を推測して、その差分ΔTnzに吐出インクの熱容量(=インク滴の容積Ui×インクの比熱Ci)を乗じたものを吐出インクがヒータから奪う熱Qioutとする。   The heat taken by the ejected ink from the heater is obtained by integrating the heat flux between the heater and the ink over the entire heater surface and one ejection cycle, but it is difficult to detect the heat flux between the heater and the ink. It substitutes by estimating the heat balance of the ink in the nozzle, that is, the difference in heat quantity between the ink flowing out from the nozzle and the ink flowing into the nozzle. In this embodiment, the nozzle temperature (= temperature of the ejected ink) is estimated from the detection results of the four temperature sensors 31 adjacent to the nozzle row incorporated in the head chip 20, and the temperatures of the four locations adjacent to the ink supply port are estimated. The temperature of the ink flowing into the nozzle is estimated from the detection result of the sensor 32, and the difference ΔTnz is multiplied by the thermal capacity of the ejected ink (= ink droplet volume Ui × ink specific heat Ci). The heat Qiout to take.

Qiout=Ui・Ci・ΔTnz (式1)
温度センサ31,32の検出結果からノズル温度と流入インク温度を推測する方法としては、例えば温度センサから温度推測部までを分布定数モデルとしてモデル化して推定するといった手法が考えられる。
Qiout = Ui · Ci · ΔTnz (Formula 1)
As a method of estimating the nozzle temperature and the inflow ink temperature from the detection results of the temperature sensors 31 and 32, for example, a method of estimating and modeling the temperature sensor to the temperature estimation unit as a distributed constant model is conceivable.

印字パルスの加熱量Qhから吐出インクがヒータから奪う熱Qioutを差し引いたものを短パルスの加熱量Qspとすることで、Qspがインクの吐出によってヘッドチップ内部に蓄積する熱量にほぼ一致し、吐出ノズルと非吐出ノズルの温度差を最小限に抑えることができる。   By subtracting the heat Qiout taken by the ejected ink from the heater from the heating amount Qh of the printing pulse as the short pulse heating amount Qsp, the Qsp substantially coincides with the amount of heat accumulated in the head chip due to ink ejection. The temperature difference between the nozzle and the non-ejection nozzle can be minimized.

Qsp=Qh−Qiout (式2)
このときの短パルス幅pw2は、印字パルス幅pw1から次式のように算出される。
Qsp = Qh−Qiout (Formula 2)
The short pulse width pw2 at this time is calculated from the print pulse width pw1 as shown in the following equation.

pw2=pw1(1−Qiout/Qh) (式3)
ただし、吐出に至らない限界の最大短パルス幅pw2maxを超えないように、短パルス幅pw2は最終的に次式のように算出される。
pw2 = pw1 (1-Qiout / Qh) (Formula 3)
However, the short pulse width pw2 is finally calculated as follows so that the maximum short pulse width pw2max that does not lead to ejection is not exceeded.

pw2=MIN((pw2max,pw1(1−Qiout/Qh)) (式4)
(式1)と(式4)から短パルス幅pw2が各ラスタ毎に求まり、短パルス発生回路5によって短パルス信号としてヘッド駆動信号生成回路3に出力される。
pw2 = MIN ((pw2max, pw1 (1-Qiout / Qh)) (Formula 4)
The short pulse width pw2 is obtained for each raster from (Expression 1) and (Expression 4), and is output to the head drive signal generation circuit 3 as a short pulse signal by the short pulse generation circuit 5.

以上のようにして求めた短パルス幅の例を図4および図5に示す。   Examples of the short pulse width obtained as described above are shown in FIGS.

図4は本実施例のインクジェット記録装置によって5枚の記録紙に連続して全ベタ(全ノズルに印字パルス信号を連続して印加)の印刷を基準温度から開始したときの、代表的なノズルの温度プロファイルとノズルへのインク流入温度とを示した図である。なお、供給されるインク温度は基準温度のものであり、1枚の記録紙への印字は例えば9600ラスタから成る。   FIG. 4 shows typical nozzles when printing of all solids (print pulse signals are continuously applied to all nozzles) is started from a reference temperature on five recording sheets by the ink jet recording apparatus of this embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the temperature profile of the ink and the ink inflow temperature to the nozzle. The supplied ink temperature is a reference temperature, and printing on one sheet of recording paper is composed of, for example, 9600 rasters.

同図において、各印字区間では吐出ノズル温度は急速に昇温するのに対して、インクは熱容量が大きくて熱伝導率が低いため昇温しにくく、また低温のインクが次々にリフィルされるため、徐々に昇温していき印字区間内での温度変化は小さい。   In the figure, the discharge nozzle temperature rises rapidly in each printing section, whereas the ink has a large heat capacity and low thermal conductivity, so it is difficult to raise the temperature, and low-temperature ink is refilled one after another. The temperature gradually increases and the temperature change in the printing section is small.

この温度プロファイルが温度センサ31,3231,32の検出結果から推定されたものであるとすると、グラフから吐出ノズル温度とノズルに流入するインク温度の差分ΔTnzが各ラスタ毎に求まる。求められたΔTnzと(式1)と(式3)から短パルス幅pw2を各印字区間の各ラスタ毎に求めてpw1,pw2maxの位置とともにグラフに表したのが図5である。   If this temperature profile is estimated from the detection results of the temperature sensors 31, 3231, 32, a difference ΔTnz between the discharge nozzle temperature and the ink temperature flowing into the nozzle is obtained for each raster from the graph. FIG. 5 is a graph showing the short pulse width pw2 for each raster in each printing section from the obtained ΔTnz and (Expression 1) and (Expression 3), together with the positions of pw1 and pw2max.

同図において、各印字区間での印字開始直後は短パルス幅pw2はpw2maxに制限されるが、その後吐出ノズルの昇温に伴って急激に短くなっているのが分かる。   In the figure, it can be seen that the short pulse width pw2 is limited to pw2max immediately after the start of printing in each printing section, but then suddenly decreases as the discharge nozzle rises in temperature.

以上、本実施例で示したような構成にすることで、インクを吐出しない範囲の短パルス信号の印加による非吐出ノズルの過剰な昇温を抑えることができ、吐出ノズルとの温度差を最小限に抑えて、ノズル間の温度差に起因する画像の濃度ムラを抑制することができる。   As described above, with the configuration shown in this embodiment, it is possible to suppress an excessive temperature rise of the non-ejection nozzle due to the application of a short pulse signal in a range where ink is not ejected, and to minimize the temperature difference from the ejection nozzle. The density unevenness of the image due to the temperature difference between the nozzles can be suppressed.

(第2実施例)
前記第1実施例のインクジェット記録装置における短パルス幅の変化の例を表した図5に示したように、連続印刷においては印刷枚数が進むと各印字区間で短パルス幅の減少カーブはほとんど同じになってくる。ノズルへの予備加熱による温調を行って基準温度を熱平衡状態の温度まで昇温させておけば、各印字区間における短パルス幅の減少カーブはそれだけ早く一定形状に落ち着く。そこで本発明の第2実施例では、吐出インクがヒータから奪う熱を各頁毎各ラスタ毎に見積もって短パルス幅を求めるのではなく、印字区間の各ラスタ毎に予め定めておく。
(Second embodiment)
As shown in FIG. 5 showing an example of the change in the short pulse width in the ink jet recording apparatus of the first embodiment, in continuous printing, the decrease curve of the short pulse width is almost the same in each printing section as the number of printed sheets advances. It becomes. If the temperature is adjusted by preheating the nozzles and the reference temperature is raised to a temperature in a thermal equilibrium state, the short pulse width decrease curve in each printing section settles into a certain shape earlier. Therefore, in the second embodiment of the present invention, instead of estimating the heat taken by the ejected ink from the heater for each raster for each page and determining the short pulse width, it is determined in advance for each raster in the printing section.

図6は本実施例のインクジェット記録装置におけるヘッド駆動部の概略構成を表すブロック図である。本実施例では第1実施例と異なり、短パルス幅を求めるのに温度センサによる検出結果をフィードバックしない。従って、記録ヘッド1から短パルス発生回路5への温度センサにより検出された温度データの出力は行わない。それ以外の構成は第1実施例に準じるため、説明は割愛する。   FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a head driving unit in the ink jet recording apparatus of the present embodiment. In this embodiment, unlike the first embodiment, the detection result by the temperature sensor is not fed back to obtain the short pulse width. Accordingly, the temperature data detected by the temperature sensor from the recording head 1 to the short pulse generation circuit 5 is not output. Since the other configuration conforms to the first embodiment, the description is omitted.

図7は短パルス発生回路5が発生する短パルスの幅を、印字区間において示したグラフである。この短パルス幅のカーブに基いて、毎頁同じ短パルスが各非吐出ノズルのヒータに印加される。   FIG. 7 is a graph showing the width of the short pulse generated by the short pulse generating circuit 5 in the printing section. Based on this short pulse width curve, the same short pulse is applied to each non-ejection nozzle heater.

なお図8に示すように、印字区間を例えば3つの小区間に分けて、各小区間の各ラスタでは同じ短パルス幅を各非吐出ノズルのヒータに印加するようにしてもよい。   As shown in FIG. 8, the printing section may be divided into, for example, three small sections, and the same short pulse width may be applied to the heaters of the non-ejection nozzles in each raster of each small section.

以上、本実施例で示したような構成にすることでヘッド駆動部の構成を簡略化することができ、単純な構成で、吐出ノズルと非吐出ノズルとの温度差を最小限に抑えて、ノズル間の温度差に起因する画像の濃度ムラを抑制することができる。   As described above, the configuration of the head drive unit can be simplified by using the configuration shown in the present embodiment, and the temperature difference between the discharge nozzle and the non-discharge nozzle is minimized with a simple configuration. It is possible to suppress the density unevenness of the image due to the temperature difference between the nozzles.

第1実施例のインクジェット記録装置におけるヘッド駆動部の概略構成を表すブロック図1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a head driving unit in an ink jet recording apparatus according to a first embodiment. 第1実施例の吐出周期に同期した各種信号のタイミングチャートTiming chart of various signals synchronized with the ejection cycle of the first embodiment 第1実施例のインクジェット記録装置におけるヘッドチップ周りの構造を表す平面図および断面図The top view and sectional drawing showing the structure around the head chip in the ink jet recording apparatus of the first embodiment 第1実施例のインクジェット記録装置によって5枚の記録紙に連続して全ベタの印刷を基準温度から開始したときの、代表的なノズルの温度プロファイルとノズルへのインク流入温度とを示した図The figure which showed the temperature profile of a typical nozzle, and the ink inflow temperature to a nozzle when printing of all the solids was started from the reference temperature continuously with five recording paper with the inkjet recording device of 1st Example. 第1実施例における短パルス幅を各印字区間の各ラスタ毎に求めてグラフ化した図FIG. 5 is a graph obtained by calculating the short pulse width for each raster in each printing section in the first embodiment. 第2実施例のインクジェット記録装置におけるヘッド駆動部の概略構成を表すブロック図The block diagram showing the schematic structure of the head drive part in the inkjet recording device of 2nd Example. 第2実施例における短パルス幅を印字区間においてグラフ化した図The graph which made the short pulse width in 2nd Example a graph in a printing area. 第2実施例における短パルス幅の別の例を印字区間においてグラフ化した図The figure which plotted another example of the short pulse width in 2nd Example in the printing area 従来例の吐出ノズルと非吐出ノズルの昇温カーブをグラフ化した図A graph showing the temperature rise curves of the discharge nozzle and non-discharge nozzle of the conventional example

符号の説明Explanation of symbols

1 記録ヘッド
2 画像生成回路
3 ヘッド駆動信号生成回路
4 印字パルス発生回路
5 短パルス発生回路
6 ヘッドコントローラ
10 ベースプレート
11 インク供給路
20 ヘッドチップ
21 インク供給口
22,23 ノズル列
24,25 ヒータ
31,32 温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Recording head 2 Image generation circuit 3 Head drive signal generation circuit 4 Print pulse generation circuit 5 Short pulse generation circuit 6 Head controller 10 Base plate 11 Ink supply path 20 Head chip 21 Ink supply port 22, 23 Nozzle row 24, 25 Heater 31, 32 Temperature sensor

Claims (7)

加熱手段の発熱によりインク滴を吐出するノズルを列状に配置したノズル列を少なくとも1列有する記録ヘッドを備え、前記ノズル列方向に対して略垂直方向に前記記録ヘッドまたは記録媒体を移動させて記録を行うインクジェット記録装置において、
印字を行うためのインク滴の吐出を伴う第1の加熱信号の発生手段と、インク滴の吐出に至らない第2の加熱信号の発生手段と、印字データに基いてラスタ毎に前記ノズルの加熱手段に前記第1の加熱信号あるいは前記第2の加熱信号のどちらを印加するかを選択して前記ノズルの加熱手段に印加する加熱信号生成印加手段と、を備え、前記第2の加熱信号の発生手段は、前記ノズルの加熱手段に前記第1の加熱信号が印加された場合の、前記ノズルの加熱手段の近傍を吐出インクが通過する際に吸収する熱量を予測する吐出インク吸熱量予測手段を備え、前記吐出インク吸熱量予測手段によって予測された吸熱量に基いて、前記第2の加熱信号による加熱量を決定することを特徴とするインクジェット記録装置。
A recording head having at least one nozzle row in which nozzles for ejecting ink droplets by heat generated by the heating means are arranged in a row, and the recording head or the recording medium is moved in a direction substantially perpendicular to the nozzle row direction; In an inkjet recording apparatus that performs recording,
First heating signal generating means accompanied by ejection of ink droplets for printing, second heating signal generating means not leading to ink droplet ejection, and heating of the nozzles for each raster based on print data Heating signal generation and application means for selecting whether to apply the first heating signal or the second heating signal to the means and applying the selected heating signal to the nozzle heating means. The generating means predicts the amount of heat absorbed by the ejected ink when the first heating signal is applied to the means for heating the nozzle, and the amount of heat absorbed when the ejected ink passes through the vicinity of the means for heating the nozzle. An ink jet recording apparatus, wherein the heating amount by the second heating signal is determined based on the endothermic amount predicted by the ejected ink endothermic amount prediction means.
前記第2の加熱信号の発生手段は、前記第1の加熱信号による加熱量から、前記吐出インク吸熱量予測手段によって予測された吸熱量を差し引いた熱量を、前記第2の加熱信号による加熱量と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。   The second heating signal generating means generates a heat amount obtained by subtracting the heat absorption amount predicted by the ejected ink heat absorption amount prediction means from the heat amount obtained by the first heating signal, and the heating amount by the second heating signal. The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein: 前記第2の加熱信号の発生手段は、前記第1の加熱信号による加熱量から、前記吐出インク吸熱量予測手段によって予測された吸熱量を差し引いた熱量と、吐出に至らない最大の加熱量とで、小さい方を前記第2の加熱信号による加熱量と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。   The second heating signal generating means includes a heat amount obtained by subtracting an endothermic amount predicted by the ejected ink endothermic amount predicting means from a heating amount by the first heating signal, and a maximum heating amount that does not lead to ejection. 2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the smaller one is set as a heating amount by the second heating signal. 前記第2の加熱信号は矩形状のパルス信号であり、前記第2の加熱信号による加熱量は、前記パルス信号のパルス幅を変更することにより調整され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。   The said 2nd heating signal is a rectangular-shaped pulse signal, The heating amount by the said 2nd heating signal is adjusted by changing the pulse width of the said pulse signal, It is characterized by the above-mentioned. Inkjet recording apparatus. 前記吐出インク吸熱量予測手段は、前記ノズルの加熱手段への前記第1の加熱信号の印加によって前記ノズルから吐出インクが持ち出す流出熱量と、前記ノズルに流入するインクが持ち込む流入熱量と、を予測し、前記流出熱量から前記流入熱量を差し引いた熱量を前記吐出インクの吸熱量とすることを特徴とする請求項1,2,3に記載のインクジェット記録装置。   The ejected ink heat absorption amount predicting means predicts an outflow heat amount taken out from the nozzle by application of the first heating signal to the heating means of the nozzle and an inflow heat amount brought in by the ink flowing into the nozzle. 4. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a heat amount obtained by subtracting the inflow heat amount from the outflow heat amount is set as a heat absorption amount of the ejected ink. 前記吐出インク吸熱量予測手段は、前記ノズルの加熱手段から直接的に吐出インクが吸収する熱量を吸熱量データとして予めラスタ毎に備えておいて、各ラスタにおいて前期吸熱量データを参照して吐出インク吸熱量の予測値とすることを特徴とする請求項1,2,3に記載のインクジェット記録装置。   The discharge ink heat absorption amount prediction means prepares for each raster the heat amount directly absorbed by the discharge ink from the nozzle heating means as heat absorption amount data, and discharges each raster with reference to the previous heat absorption amount data. 4. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the ink heat absorption amount is a predicted value. 前記吐出インク吸熱量予測手段は、ノズル温度とノズルに流入するインク温度とを予測または検知し、前記ノズル温度と吐出インク容量とインクの比熱とから前記流出熱量を求め、前記ノズルに流入するインク温度と吐出インク容量とインクの比熱とから前記流入熱量を求めることを特徴とする請求項5に記載のインクジェット記録装置。   The discharge ink heat absorption amount prediction means predicts or detects the nozzle temperature and the ink temperature flowing into the nozzle, obtains the outflow heat amount from the nozzle temperature, the discharge ink capacity, and the specific heat of the ink, and calculates the ink flowing into the nozzle. 6. The ink jet recording apparatus according to claim 5, wherein the inflow heat amount is obtained from a temperature, a discharge ink capacity, and a specific heat of the ink.
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