JPH071745A

JPH071745A - プリントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法

Info

Publication number: JPH071745A
Application number: JP11226094A
Authority: JP
Inventors: A Booaketsu James; ジェイムス・エイ・ボーアケツ; Brian Canfield; ブライアン・カンフィールド; Janet E Mebane; ジャネット・イー・メベイン; William J Walsh; ウィリアム・ジェイ・ワルシュ; Fuu Inan; イナン・フゥー
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1995-01-06
Also published as: EP0622209B1; DE69420173D1; EP0622209A2; DE69420173T2; EP0622209A3

Abstract

(57)【要約】【目的】プリンタヘッド内の空気侵入を検出し、温度の
上昇を防ぎ、速やかにインクの充填あるいはカートリッ
ジの交換をおこなう。【構成】プリントヘッド基板内のインクチャンバに空気
が侵入することは、インクが消耗されたかプリントヘッ
ドの不完全充填が原因である。このような状態のカート
リッジでプリントを行うと、インク滴を噴射するエネル
ギを全てプリントヘッドが吸収しなければならない。本
発明では、このようなインクの消耗又は不完全充填をプ
リントヘッド基板の温度をモニタし、この温度としきい
値を比較することによって検出する。この温度がしきい
値より予め決められた時間間隔にわたって越える場合は
上述のカートリッジの修正をおこなう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、一般に、インクジェット
・プリンティングの分野に関し、さらに特定すれば、イ
ンクジェット・プリントヘッドのインクチャンバ内への
適切ｓなインクの流れに関するものである。

【０００２】

【発明の背景】インクジェット・プリンタは、広く受け
入れられている。これらプリンタは、Ｗ．Ｊ．ロイドと
Ｈ．Ｔ．タウブ著の、「インクジェット装置 (Ink Jet
Devices)」の第１３章の「出力ハードコピー装置(Outpu
t Hardcopy Devices)」（エド．Ｒ．Ｃ．ダーベック、
Ｓ．シェル編集、アカデミックプレス、サンディエゴ、
１９８８）および米国特許第４、４９０、７２８号等に
開示されている。インクジェット・プリンタは、高品質
のプリントを提供し、コンパクトで持ち運びが可能であ
り、インクのみを用紙へ衝突させるので、迅速である
が、静かにプリントをおこなうことができる。インクジ
ェット・プリンタ技術の主なカテゴリーは、連続インク
ジェット、間欠インクジェット及びドロップ・オン・デ
マンド・インクジェット (drop on demand ink jet)を
含んでいる。ドロップ・オン・デマンド・カテゴリー
は、ピエゾ電気インクジェット・プリンタ及びサーマル
・インクジェット・プリンタに分けることができる。ド
ロップ・オン・デマンド・インクジェット・プリンタ
は、強制的に単一の液滴をノズルに通す圧力波を伝達す
るため、小さいインクチャンバの容積を急速に減少させ
ることによって液滴を生成する。毛細管作用によりイン
クチャンバは再充填される。典型的なインクジェット・
プリントヘッドは、インク貯蔵容器から液体インク（す
なわち、溶媒に溶解又は分散した染料）を受けるインク
チャンバのアレイが組み込まれているインクジェット・
プリントヘッド基板に取り付けられた精密に形成された
ノズルのアレイを有する。サーマル・インクジェット・
プリントヘッドにおいて、各インクチャンバはノズルの
近く又はこれに対向して配置された「噴射抵抗器 (firi
ng resistor)」として知られている薄膜抵抗器を有し、
インクがこれとノズルの間に集まる。電気プリントパル
スによって、噴射抵抗器が加熱され、その近くにあるイ
ンクのわずかな部分が蒸発し、そして、プリントヘッド
からインク滴が噴出される。ピエゾ電気インクジェット
・プリントヘッドでは、各インクチャンバはノズルの近
く又はこれに対向して配置されたピエゾ電気変換器を有
しており、インクがこれとノズルの間に集まる。電気プ
リントパルスによって、ピエゾ電気変換器のダイヤフラ
ムがたわみ、インク滴がノズルから噴出する。適切に配
列されたノズルは、ドット・マトリクス・パターンを形
成する。各ノズルの動作を適切に順序づけすることによ
って、用紙を通過するようにプリントヘッドを動かし、
用紙上に文字又はイメージを形成させる。

【０００３】従来より存在しているインクジェット・プ
リンタは、そのインク源の不足を検出することができな
い。したがって、これらインクジェット・プリンタはイ
ンク源が欠乏しているにもかかわらず、プリントを行な
おうとする。インクジェット・プリンタが有するその他
の問題は、インクチャンバ内への空気バブルの侵入であ
る。空気バブルの侵入は、インクチャンバの充填を不完
全にし(deprime)（すなわち、空気がインクチャンバに
侵入し、インクに置き代わること）、そして、プリント
ヘッドのインクチャンバ全体ではないとしても多くの部
分が空になるまで空気バブルのサイズが成長する。イン
クチャンバは毛細管作用によって再充填されるので、一
旦、インクチャンバが空になると、プリントヘッドが再
び充填されるまで (reprime)、インクが途絶える。一
方、プリンタはプリントを試み、噴射抵抗器が液滴を噴
射するために必要なエネルギーを消費する。しかし、不
完全充填の(deprimed)プリントヘッド基板では、インク
滴を噴射することはできず、通常、噴射されたインク滴
をプリントヘッドから運び出すエネルギーを吸収しなけ
ればならない。このエネルギーを吸収することにより、
プリントヘッド基板の温度が著しく上昇する。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、上述の問題点を解消
し、インクの不完全充填またはインク源の減少を検出
し、プリントヘッドの温度を上昇させることなく、すみ
やかにインクの再充填や交換をおこなう方法を提供する
ことにある。

【０００５】

【発明の概要】空気の侵入がプリントヘッドの不完全な
充填又はインク源の不足を表すかどうかに関係なく、プ
リントヘッド基板内への空気の侵入を自動的に検出しか
つ修正する装置を提供することは有利である。このよう
な装置はプリントヘッド基板が不完全な充填の場合にプ
リントすることを防止し、かつプリントヘッド基板の温
度が危険な程高いレベルに達することを防止する。高い
温度は、サーマル・インクジェット・プリンタにおける
噴射抵抗器に損傷を与えることがあり、かつ沸騰したイ
ンクは噴射抵抗器上に炭化残留物を蓄積させ、プリント
ヘッドが再び充填されるときにはインク滴容積を減少さ
せてしまう。加えて、このような高い温度はプリント媒
体を焦がし、プリンタからプリントヘッドカートリッジ
を取り外すとき、ユーザにやけどをおわせ、場合によっ
ては火災の危険が生じる。不足したインク源及び不完全
充填のプリントヘッドを検出しかつ修正する能力は、正
確にプリントアウトされないとデータが紛失することが
あるので、ファクシミリ機械に設置したプリントヘッド
の重要な特徴である。（受信者が、伝送が誰から行なわ
れたものかのプリントした記録を持っていないと、この
データは取り返しできない損失となる。）不足したイン
ク源及び不完全充填のプリントヘッドを検出しかつ修正
する能力は、プロットを創作する間にプリントヘッドが
空になると失われる多くのインクの出費及びプリント時
間を必要とする大きなカラー・プロットを創作するプリ
ンタの重要な特徴である。ユーザが常にそばにいない大
容量プリンタは、継続した時間にわたって不完全充填の
プリントヘッド基板によってプリントすることを避ける
ため、プリントヘッド基板内への空気の侵入を検出しか
つ修正することができなければならない。

【０００６】本発明は、「プリントヘッド基板温度セン
サ」（すなわち、プリントヘッド表面上の温度検出抵抗
トレース）によるプリントヘッド基板の温度をモニタ
し、プリントヘッド基板内への空気の侵入を知らせるし
きい値温度とこの温度を比較することによって、プリン
トヘッド基板内への空気の侵入を検出する。しきい値は
定数でよく、定数と平衡アイドル温度 (equilibrium id
le temperature)でもよく、または、プリント密度 (pri
nt density)及び／又は「プリントモード」（すなわ
ち、インクジェット・カートリッジがページ全体を移動
する速度及びこの速度でプリントできる最大密度に関す
るラベル）にしたがって変化させてもよい。プリントヘ
ッド基板の温度がしきい値温度を越えたとき、修正動作
が実施される。本発明の一実施例では、プリントヘッド
基板の温度は、所定の期間にわたってしきい値を越えな
ければならない。修正動作は、プリント作業を中断して
もよく、「プリンタ・カートリッジ」（すなわち、媒体
全体にわたって、１又は複数のインクジェット・カート
リッジを移動させる機構）を、インクジェット・カート
リッジ（すなわち、インクジェット・プリントヘッド、
インク源及び外部パッケージング）を再び充填するサー
ビス・ステーションへ移動させてもよい。複数のインク
ジェット・カートリッジが用いられる本発明の別の実施
例は、プリント作業を中断しないが、不完全充填のイン
クジェット・カートリッジへの電力を遮断し、プリント
作業が完了した際、インクジェット・カートリッジを再
充填する。ファクシミリ機械に見られるような単一のイ
ンクカートリッジを用いる本発明のさらに別の実施例で
は、プリンタはプリントを停止し、そして、ユーザにイ
ンクカートリッジが動作不良であることを警告する。

【０００７】

【発明の実施例】当業者には、添付の図面に関連した以
下の詳細な説明より、本願発明の利点及び特徴は容易に
明らかとなる。

【０００８】図１Ａは、比較的小さくかつどのインクチ
ャンバ２４が充填がまだ不完全になっていないインクジ
ェット・カートリッジ２０内の空気バブル２２を示して
いる。空気バブル２２は、インク２６の流れとともにイ
ンクチャンバ２４の方へ動く。そして、インクチャンバ
２４に達し、その充填を不完全化する(deprime)。フィ
ルム３０に対して押圧するばね２８は、図１Ａに示すイ
ンク源全体に背圧（すなわち負圧）を形成する。背圧は
インクがノズル３２からこぼれることを防止するが、不
完全充填のインクチャンバ２４にさらに多くの空気を取
り込ませ、それにより空気バブル２２が成長する。図１
Ｂは、きわめて大きく成長しかついくつかのインクチャ
ンバ２４を不完全充填にした後の空気バブル２２を示し
ている。

【０００９】図１Ｃは、プリンタ出力４０における空気
バブル及びこの空気バブルの成長が及ぼす影響を示して
いる。プリンタ出力４０は、「ブラックアウト・プリン
ティング (blackout print)」（すなわち、すべてのイ
ンクチャンバがインク滴をャ射するために必要な電力を
消耗している）である。プリント・サンプル４２は、す
べてのノズル３２がインク滴を噴射しているときのブラ
ックアウト・プリントの一例である。プリント・サンプ
ル４２の位置４４には、１つの空気バブルによって、１
つのノズル３２が空になっている。プリントヘッド２０
の背圧によってさらに多くの空気をここに引き込むの
で、空気バブル２２を成長させる。空気バブル２２が成
長すると、これはさらに多くのインクチャンバ２４を空
にし、そして、塗りつぶしの黒色インクであるはずのプ
リントに大きなブランク・スペース４６を形成する。場
合によっては、空気バブル２２は、すべてのプリントヘ
ッドを空にして、プリント・サンプル４８全体をブラン
クにするほど大きく成長する。

【００１０】インク源２６が枯渇すると、空気がインク
に置き代わり、そして、プリントヘッド基板のインクチ
ャンバ２４は、図１Ｂに示すもののようになり、プリン
タの出力は図１Ｃのプリント・サンプル４８と同様のも
のになる。この問題の部分的な救済は、インク源２６の
外側フィルム３０に取り付けた図１Ｂに示されるラベル
３１であり、これはインク源２６が使い果されるとき、
その色を黒から緑に徐々に変化させる。これらラベル
は、ユーザによって度々検査しないかぎり意味がない。
これらラベルのその他の欠点は、このようなラベルのイ
ンクレベルに対する感度がわるく、プリントヘッドが空
のインクカートリッジでプリントすることを防ぐため、
まだいくらかのインクがカートリッジ内にあるときに、
ユーザはインクカートリッジを取り換えなければならな
いことである。

【００１１】本発明は、図２に示す「プリントヘッド基
板温度センサ」５２によってプリントヘッド基板の温度
をモニタし、この温度をしきい値と比較することによっ
て、欠乏したインク源及び不完全充填のプリントヘッド
を検出する。（図５及び図６にはその詳細を示す。）し
きい値は一定値に設定することができ、周囲温度を越え
た一定の値に設定してもよい。または、プリントの密度
及び／又はプリントモードにしたがって変化させてもよ
い。このような列挙は例示するためだけで、これらに限
定されるものではない。本発明はあらゆるしきい値を含
むものである。プリントヘッド基板の温度が所定の期間
（ある一実施例では、０秒で、また他の実施例では１０
秒が採用されている）以上の期間にわたってしきい値を
超えた場合、修正動作が行なわれる。修正動作は、プリ
ント作業を中断することもでき、図９Ａに示すようにサ
ービス・ステーション１０７へプリンタキャリッジ１０
８を移動させる。ここで、インクカートリッジは自動又
は手動で再充填される (reprime)。図８Ａ、図８Ｂ、図
９Ａ、図９Ｂに示す複数の(multiple)インクジェット・
カートリッジを有する本発明の他の実施例では、プリン
ト作業が中断されないが、このインクジェット・カート
リッジによるプリントが停止される。プリント作業が完
了した後、キャリッジ１０８は、再充填のためにプリン
トカートリッジ１１６をサービス・ステーション１０７
へ移動する。単一のインクカートリッジが設けられたフ
ァクシミリ機械に見られるようなある実施例では、修正
動作はプリントを停止させ、ユーザに通知する。

【００１２】自動的な再充填、ワイピング、インク滴検
出のための機構を備えるサービス・ステーションが提供
される。これ以上の検査として、プリントヘッドが単に
不完全充填になっただけかどうか又はインク源が欠乏し
ているかどうかを決定することもできる（図５及び図６
参照）。

【００１３】図２には、プリントヘッド基板温度センサ
５２をそこに設けられたプリントヘッド基板５０の一部
を示している。プリントヘッド基板温度センサ５２は、
薄膜アルミニウムから構成され、８μｍの幅を有し、約
１mmインクチャンバ５４から離れて配置される。プリン
トヘッド基板温度センサ５２は、温度によって抵抗値が
変化する抵抗トレースである。プリントヘッド基板温度
センサ５２は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、インク
チャンバ５３及びインクスロット５６の周りを囲み、そ
して、シリコンが極めて熱伝導性が高く、１つのインク
チャンバ内の熱がプリントヘッド基板５０全体に伝わる
ので、バルク・プリントヘッド基板温度センサである。

【００１４】プリントヘッド基板温度センサ５２は、す
でにサーマル・インクジェット・プリントヘッドの製造
手順の一部ではない処理ステップ又は材料も必要としな
いので、安価に製造することができる。また、プリント
ヘッド基板温度センサ５２は、複数の機能も有してい
る。空状態又は欠乏したインク源を検出するために、プ
リントヘッド基板５０の温度を検出することに加えて、
この温度センサはその正常動作の間のプリントヘッドの
ための温度制御系の一部をなしている。

【００１５】プリントヘッド基板温度センサ５２の抵抗
値は、次式によって定義される。

【００１６】

【数１】

【００１７】ここで、Ｔ₀は、プリンタが使われていな
い（アイドリング (idling))（すなわち、プリンタの電
源がオンであるが、プリントが開始されていない）時の
プリントヘッド基板５０の温度、Ｒ_TS｜T0は、温度がＴ
₀のときの基板５０の抵抗値、αは、プリントヘッド基
板５０の温度の変化による温度センサ５２の抵抗値の変
化、Ｔは、プリントヘッド基板５０の現在の温度、Ｒ_TS
は、その温度がＴに等しいときのプリントヘッド基板温
度センサ５２の現在の抵抗値である。この式をＴに関し
て解けば、プリントヘッド基板５０の温度が得られる。

【００１８】

【数２】

【００１９】αの値は、製造プロセスによって正確に制
御されるが、Ｒ_TS｜Ｔ0の値を制御することができる
が、各プリントヘッド基板温度センサ５２をカートリッ
ジ上のサーミスタによって相互に校正しなければならな
い。プリントヘッドは、電源がオンとなるとき又は連続
的に校正がおこなわれる。これは、プリントヘッド基板
温度センサ５２を校正する多くの方法のうちの１つであ
る。本発明は、この温度センサを校正するあらゆる方法
を含んでいる。

【００２０】図３Ａ及び図３Ｂは、プリントヘッド基板
温度センサ５２と温度センサを校正し、その抵抗値を測
定し、インク源が欠乏しているときを決定し、さらに、
プリントヘッドの充填が不完全になっているときを決定
する回路を示している。図３Ａに示した本発明の一実施
例では、しきい値は一定のしきい値デルタに「平衡アイ
ドル温度」（すなわち、電源はオンではあるが、プリン
トヘッド基板が休止しているもっとも最近の定常状態の
温度）に加えることによって計算される。プリントヘッ
ド基板温度センサ５２を、プリント作業ごとに一回のよ
うに、頻繁に校正をおこなえば、Ｔ₀ は平衡基板温度と
等しくなる。図３Ｂに示す本発明の他の実施例では、し
きい値は、平衡アイドル温度をプリント密度及びプリン
トモードによって変化するしきい値デルタに加えること
によって計算される。

【００２１】図３Ａ及び図３Ｂにおいて、この回路は２
つの整合抵抗器５８、６０を含む分圧回路網と、正確に
校正されたサーミスタ６２と、電圧源と、プリントヘッ
ド基板温度センサ５２から構成されている。Ａ／Ｄ変換
器６４は、サーミスタ６２とプリントヘッド基板温度セ
ンサ５２間の降下電圧を読み取るようにこの回路網に接
続されている。周知の回路網解析技術を使用することに
よって、Ｒ_TSを求めることができる。プリントヘッド基
板温度センサ５２を除いて、この回路は図９Ａ及び図９
Ｂに示すキャリッジ１０８に取り付けられたキャリッジ
ボード上に配置される。このキャリッジは、それぞれ、
プリントヘッド基板を収容するプリントヘッド・キャリ
ッジ１１６を滑動棒(slider rod)１１０に沿って、そし
て、サービス・ステーション１０７へ移動させる。加え
て、回路はバス６５を介してＡ／Ｄ変換器６４と接続し
ているマイクロプロセッサ６６およびソフトウエア、サ
ーミスタ６２及び基板温度センサ５２の温度、抵抗値が
格納されているメモリ６７を有する。

【００２２】本発明の好適な実施例では、キャリッジボ
ードとプリントヘッド基板５０（図２参照）との間の温
度差が予測可能なので、校正をおこなうことができる。
プリンタの電源をオンにすると、温度差はゼロで、そし
て、これは約１５分後に平均化し (levels-off)、約５
°Ｃにまで指数関数の速度で上昇する。プリントヘッド
基板５２の温度Ｔ₀ は、サーミスタ６２の温度からこの
温度差を引算することによって得られる。Ｒ_TS｜Ｔ0
は、Ｔ₀に等しい温度の時のプリントヘッド基板５０抵
抗値である。Ｔ₀とＲ_TS｜Ｔ0の値は、マイクロプロセッ
サ６６のメモリ６７に記憶され、マイクロプロセッサ６
６がプリントヘッド基板５０の温度を計算するときに使
用される。

【００２３】不完全充填検出(deprime detection)及び
欠乏インク源検出のためのしきい値は、誤った検出を行
なうことなく、すべての不完全充填及び欠乏インク源を
検出するように、注意深く選定しなければならない。プ
リントヘッド基板の温度は、図１Ａ及び図１Ｂに示した
インクチャンバ内にインクがあるかまたはないかに加え
て、多くの要因に依存する。このような要因には、環境
温度、プリンタボックス温度の上昇、プリントヘッド基
板にエネルギーを供給した割合(rate)と期間が含まれて
いる。

【００２４】プリントヘッドにエネルギーが供給される
割合は、プリント密度とプリントモードの関数である。
プリント密度は、特定のイメージがプリントされる場
合、ドットによって覆われるページの割合（％)を与え
る、プリントすべきイメージに関連した１平方インチあ
たりのドットの数の尺度である。好適な実施例では、プ
リント密度を濃度計(densitometer)によって測定するこ
とができる。

【００２５】「高速プリントモード」では、プリンタは
８ＫＨｚの最大インク滴噴射速度を有しており、１イン
チあたり３００×３００のドットを備えるマトリクスを
プリントすることができる。「高品質プリントモード」
では、プリンタは依然として８ｋＨｚの最大インク滴噴
射速度を有するが、水平方向の運動の速度を減少させ
て、１インチあたり３００×６００のドットのマトリク
スをプリントするものである。高速モードの場合、ある
プリンタは非プリンティング・パルスによってプリント
ヘッド基板が加熱され、プリントされたドットの寸法が
大きくなる。このような加熱は、プリントヘッド基板の
温度に別の影響を及ぼす。

【００２６】図４Ａから図４Ｃは、２つの異なったタイ
プのプリント密度及び２つの異なったタイプのプリント
モードに対する正常に機能するプリントヘッド及び充填
が不完全なプリントヘッド(deprimed printhead)の温度
上昇を示している。図４Ａは、プリンタがブラックアウ
ト・プリンティングとして知られている（すなわち、す
べてのノズルがすべての機会にインク滴を噴射させ、そ
して、プリント結果は塗りつぶされた黒色のバンドであ
る）最大密度でプリントする際、正常に機能するプリン
トヘッドと空のプリントヘッドに温度を時間に対してプ
ロットしたものである。温度対時間プロット８０は、正
常に機能するプリントヘッドのものである。温度対時間
プロット８２は、図１Ｃのプリント結果を出すプリント
ヘッドのものである。点８５はプリントヘッドの電源が
オンになっているが、休止位置にいる（すなわち、プリ
ントしていない）場合のプリントヘッド基板の平衡アイ
ドル温度である。これは、休止しているプリントヘッド
の周りの空気中において周囲の環境温度及びプリンタ・
ボックス温度の上昇の影響を受けている。平衡アイドル
温度を越える不完全充填のプリントヘッドの温度上昇
は、９０°Ｃ台である。平衡アイドル温度を越える正常
に機能するプリントヘッドの温度上昇は３５°Ｃより小
さい。図４Ａにおいて、不完全充填検出器のしきい値８
４は、８５°Ｃに設定されている。この設定において、
不完全充填検出器は空となる不完全充填状態１１秒を信
号通知する。

【００２７】図４Ｂは、高速プリントモードで標準密度
のテキストをプリントするときの正常プリントヘッドと
不完全充填のプリントヘッドに関する温度対時間のプロ
ットを示している。プロット８６は、正常に機能するプ
リントヘッド基板の温度上昇対時間を示している。最高
温度上昇は、平衡アイドル温度９１をほぼ３０°Ｃ越え
ている。プロット８８は、不完全充填のプリントヘッド
基板の温度上昇対時間を示している。不完全充填のプリ
ントヘッド基板の最高温度上昇は平衡アイドル温度９１
を約４０°Ｃ上回っている。平衡アイドル温度９１の４
０°Ｃに設定されたしきい値９０は誤った警報を防ぎ、
充填が不完全になると数秒間で不完全充填検出器にトリ
ガをかけることができる。

【００２８】図４Ｃは、高品質プリントモードで標準密
度のテキストをプリントするときの正常のプリントヘッ
ドと不完全充填のプリントヘッドの温度対時間プロット
を示している。下側曲線、プロット９２は、正常に機能
するプリントヘッド基板の温度上昇対時間を示してい
る。最高温度上昇は平衡アイドル温度９３より約１５°
Ｃ上回っている。上側曲線、プロット９４は、不完全充
填のプリントヘッド基板の温度上昇対時間を示してい
る。最高温度上昇は平衡アイドル温度９３より約４０°
Ｃ上回っている。平衡アイドル温度を約３０°Ｃ越えた
ところに設定されたしきい値９６は、誤った警報を防
ぎ、充填が不完全になると数秒間で不完全充填検出器に
トリガをかけることができる。

【００２９】図４Ｂのプロット８８、８６のために図４
Ａのしきい値８４（８５°Ｃ）が採用されると、プロッ
ト８８によって表される不完全充填のプリントヘッドは
検出されず、かつ充填が不完全のままプリントを行な
う。同様に、図４Ｃの不完全充填検出器がしきい値９６
（６５°Ｃ）を使用すると、正常に機能するプリントヘ
ッドを誤って不完全充填と表示する。したがって、ある
タイプのプリント密度及びプリントモードにとって望ま
しいしきい値は、プリントを破壊する不完全充填のプリ
ントヘッドによるプリントおよび誤警報が生じる結果と
なる。

【００３０】図５及び図６は、本発明の２つの異なる実
施例のフローチャートである。これら２つの実施例にお
ける相違点は、しきい値を計算する方法のみで、これ以
外は同じである。

【００３１】図５及び図６には、図面の上右側に、プリ
ンタの電源をオンした後、図２、図３Ａ、図３Ｂに示す
プリントヘッド基板温度センサ５２の校正をおこなうこ
とが示されている。この校正手順は、図３Ａ、図３Ｂに
基づいて説明している。校正の後、プリント作業が開始
される。平均的なシート用紙の幅にほぼ等しい走査を行
なうプリンタにおいて、プリントヘッド基板５０の温度
は、走査ごとに一回測定される。数フィートの幅を有す
るプロット等の、それより広いプリント媒体について
は、プリントヘッド基板５０の温度は、プリントヘッド
基板５０が媒体にわたって走査するごとに複数回測定を
おこなってもよい。温度はしきい値と比較される。

【００３２】図５において、ページ上にプリントされた
ドットの密度を与える濃度計又はその他の装置からの入
力とプリントモードに関する入力は、ルック・アップ・
テーブル(look-up table)からの適切なしきい値デルタ
をアクセスするために使用される。このしきい値デルタ
は平衡アイドル温度（例えば、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ
における項目８５、９１、９３）に加算され、その結果
をしきい値とする。プリント密度やプリントモードとと
もに変化するしきい値デルタは、しきい値により誤った
検出がされることなく、各プリント密度とプリントモー
ドの組合せに対してもっとも低い値に設定することがで
きるという利点を有する。本実施例は、プリントヘッド
はプリント密度の低いプリントをおこなうと同時に、不
完全充填の状態を検出することができるという利点を有
する。

【００３３】図６では、しきい値デルタは一定で、約８
０°Ｃである。そして、しきい値は、それに平衡アイド
ル温度を加算することによって生成することができる。
このしきい値デルタは、誤った検出を防ぐために大きい
値でなければならない。一定のしきい値デルタは単純で
あるという利点を有する。

【００３４】図５及び図６において、プリントヘッド基
板５０の温度がしきい値より低い場合、プリントを継続
する。温度がしきい値より高くなると、検出器は、温度
が割り当てられた時間より長い時間にわたってしきい値
を越えているかという他の検査をおこなってもよい。割
り当てられた時間はミリ秒でまたは温度がしきい値を超
えた回数でまたはしきい値を超える温度の持続性を別の
パラメータで測定することができる。割り当てられた時
間より長い時間にわたって温度がしきい値を超えなかっ
た場合、プリンタはプリントを継続する。しきい値を超
える場合、プリントヘッドは図９Ａ及び図９Ｂに示すサ
ービス・ステーション１０７等のサービス・ステーショ
ンへ送られる。

【００３５】図９Ａ、図９Ｂに示すサービス・ステーシ
ョン１０７は、デスクトップ・プリンタ１００に配置さ
れたサービス・ステーションの一例である。本発明で
は、全自動カートリッジ・セレクタやプライマ(primer)
を備えるサービス・ステーションを含む、あらゆるイン
クジェット・プリント装置におけるあらゆる型式のサー
ビス・ステーションの利用を含む。保護前蓋 (protecti
ve front lid)１０２の下に、キャリッジ１０８のため
の滑動棒１１０が設けられている。不完全充填の状態が
検出されると、キャリッジ１０８はサービス・ステーシ
ョン１０７へ移動し、個々のインクカートリッジ１１６
はカートリッジ・セレクタ１１４を用いて、再び充填す
るために手動で選択される。再充填のために一旦カート
リッジ１１６が選択されれば、手動充填アクチュエータ
１１２をカートリッジ１１６の充填のために用いる。カ
ートリッジ１１６を再び充填した後、サービス・ステー
ションはノズルプレート３３のワイピングをおこなう。

【００３６】他の実施例は、図１Ａや図１Ｂに示すイン
クチャンバ２４にパルスを与え、それらがインク滴を噴
射するかどうかをチェックする。インク滴の噴射に失敗
した場合、インク源２６が欠乏していると警告し、そし
て、インクジェット・カートリッジ２０の交換を警告す
る。インクジェット・カートリッジ２０がこの検査に合
格した場合、この検査をさらに合格するたびに数回多く
おこなわれ、プリントヘッド２０はプリントを継続する
ことができる。そうでなければ、インク源２６が欠乏し
ていることが警告され、そして、プリント・カートリッ
ジ２０の交換を警告される。

【００３７】図７は、本発明の一実施例のフローチャー
トを示し、不完全充填のプリントヘッド又は欠乏したイ
ンク源によって密度の高いプリントがおこなわれれると
きに到達する可能性のある高い温度を回避している。本
実施例では、プリント作業のあいだ再充填がおこなわれ
ない。代わりに、不完全充填のプリントヘッドの噴射抵
抗器への電流を遮断し、冷却しておく。

【００３８】図７に示した他の実施例の個々の操作は、
図６の実施例のものにきわめて類似しており、主なこれ
ら実施例間の相違点は動作の順序にある。どちらのフロ
ーチャートも、一定のしきい値デルタを取り込み（約８
０°Ｃ）、そして、それを平衡アイドル温度に加算し、
しきい値を生成することによって開始される。加えて、
どちらのフローチャートもプリント作業を開始する前
に、図２、図３Ａ、図３Ｂに示すプリントヘッド基板温
度センサ５２の校正をおこなう。

【００３９】作業がプリントされると、どちらのシステ
ムも（図６、図７に表されている）、すべてのプリント
ヘッド基板５０の温度をモニタする。図７のシステムで
は、１つのカートリッジのプリントヘッド基板５０（典
型的には、それぞれが図８に示すような分離されたカー
トリッジ２０中に４つのプリントヘッド基板がある）の
温度がしきい値を越えると、プリンタはそのカートリッ
ジによるプリントを停止する。これは多くの方法で実施
することができる。例えば、そのカートリッジのインク
チャンバ２４への噴射パルスの送信を停止し、または、
その電圧又は期間を減少させることにより「噴射バル
ス」のエネルギーを排除する。したがって、サーマル・
インクジェット・プリントヘッドの噴射抵抗器を通る電
流は流れず、これは安全なレベルにプリントヘッドの温
度を維持する。電流はプリント作業が終了した後も遮断
されたままである。

【００４０】次のプリント作業を開始する前に、各カー
トリッジはインク滴検出システムによって検査される。
これは、生じる可能性のあるその他の問題とともに、以
前のプリント作業のあいだに不完全充填になったカート
リッジを検出する。図７に基づいて説明した実施例で
は、機能しないカートリッジの交換を説明したが、複数
のカートリッジの回復方法もまた実施することができ
る。（例えば、再充填、ノズル・スピッティング (nozz
le spitting)、ノズル・ワイピング等）プロット間の時
間間隔までにペンのサービス及び回復を延期することに
より、プリント作業を取り扱う代替のさらに簡単なアル
ゴリズムを使用することができる。

【００４１】図７の実施例の利点のひとつとして、低密
度及び高密度のプリント作業におけるプリントカートリ
ッジの故障を同様に取り扱うことにある。図６の実施例
では、低密度のプリント作業の間に起きる故障はしきい
値を越えないことがあり、プリント作業はカートリッジ
がプリントしていないときも継続しておこなわれる。

【００４２】図７に示す本発明の一実施例は、ファクシ
ミリ機械のプリンタのように単一のインクジェット・カ
ートリッジを備えるプリンタにおいて実施されかつプリ
ントヘッド基板温度がしきい値を超える場合、プリンタ
はプリントを停止し、ユーザに知らせる。

【００４３】図８Ａ、図８Ｂは、本発明を実施するため
に使われる回路のブロック図を示している。４個のイン
クカートリッジが設けられており、各カートリッジは、
ばねバッグ (spring bag)によって負の背圧に保持され
ているインク源、基板、基板上の温度センサ、温度セン
サの出力をフレキシブル回路に伝達するタブ回路を備え
ている。温度センサの出力は、直接ラインを介してＡ／
Ｄ変換器に供給される。マルチプレクサは、種々のプリ
ント・カートリッジの各温度センサを、正確に校正され
たサーミスタを含む分圧器回路網に接続させる。サーミ
スタの出力はＡ／Ｄ変換器にも供給される。Ａ／Ｄ変換
器の出力はマイクロプロセッサに供給される。

【００４４】メモリからの入力、しきい値テーブル、濃
度計及びプリントモードは、しきい値を計算するために
使用される。（一定のしきい値デルタを有する代替実施
例では、メモリからの入力のみ必要である。）マイクロ
プロセッサは、しきい値を計算し、温度センサからのデ
ータを処理して、不完全充填の状態があるかどうかを決
定する。

【００４５】前述の本発明の好適な実施例は、本願発明
の例示および説明のために提供するものである。これは
本、発明を開示した正確なものだけに限定するものでは
内。よって、多くの変更及び変形が可能であることは明
らかである。これら実施例は、本発明のベスト・モード
の説明にもっともよいものであるために選択されたもの
である。したがって、本願発明は特許請求の範囲により
定義される。

【００４６】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施態様毎に列挙する。 (1)次の（ａ）から（ｅ）のステップを含むプリントヘ
ッドの空気侵入を検出し、修正する方法である。（ａ）プリント作業のあいだにプリントヘッドの温度を
測定し、（ｂ）プリントヘッドの空気の侵入を表わすし
きい値温度を生成し、（ｃ）しきい値温度とプリントヘ
ッドの温度を比較し、（ｄ）プリントヘッドの温度がし
きい値温度より低い場合、プリント作業を継続させ、
（ｅ）プリントヘッドの温度がしきい値温度より高い場
合、プリントヘッドの空気侵入に対する修正をおこな
う。 (2)しきい値生成のステップ（ｂ）はさらにしきい値温
度を平衡アイドル温度の変化によって変更するステップ
を含むことを特徴とする前項(1)記載のプリントヘッド
の空気侵入を検出し、修正する方法である。 (3)しきい値より高い温度を有するプリントヘッドに供
給される電力を遮断し、プリント作業を完了させ、プリ
ント作業が完了すると、プリントヘッドの調整をおこな
うステップをさらに含むことを特徴とする前項(2)記載
のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法で
ある。 (4)プリントヘッドの再充填をおこない、プリントを継
続しておこなうステップをさらに含むことを特徴とする
前項(2)記載のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修
正する方法である。 (5)しきい値温度をプリントの密度変化によって変更す
るステップを含むことを特徴とする前項(1)記載のプリ
ントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法である。 (6)しきい値より高い温度を有するプリントヘッドに供
給される電力を遮断し、プリント作業を完了させ、プリ
ント作業が完了すると、プリントヘッドの調整をおこな
うステップをさらに含むことを特徴とする前項(5)記載
のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法で
ある。 (7)プリントヘッドの再充填をおこない、プリントを継
続させるステップを含むことを特徴とする前項(5)５項
記載のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方
法である。 (8)プリントモードによってしきい値温度を変更させる
ステップを含むことを特徴とする前項(1)項記載のプリ
ントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法である。 (9)プリント密度とプリントモードの変化によってしき
い値温度を変更させるステップを含むことを特徴とする
前項(1)記載のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修
正する方法である。 (10)修正するステップ（ｅ）は、しきい値より高い温度
を有する前記プリントヘッドへ供給する電力を遮断し、
プリント作業を完了させ、プリント作業が完了すると、
プリントヘッドの調整をおこなうステップをさらに含む
ことを特徴とする前項(1)記載のプリントヘッドの空気
侵入を検出し、修正する方法である。 (11)修正するステップ（ｅ）は、プリント作業を終了さ
せ、ユーザに知らせるステップを含むことを特徴とする
前項(1)記載のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修
正する方法である。 (12)修正するステップ（ｅ）は、プリントヘッドを再充
填し、再充填されたプリントヘッドによってプリント作
業を完了させるステップを含むことを特徴とする前項
(1)記載のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修正す
る方法である。 (13)修正するステップ（ｅ）は、プリントヘッドを再充
填し、他のプリント作業を開始するステップを含むこと
を特徴とする前項(1)記載のプリントヘッドの空気侵入
を検出し、修正する方法である。 (14)次の（ｆ）から（ｍ）のステップを含むプリントヘ
ッドの空気侵入を検出し、修正する方法である。（ｆ）プリントヘッドに設けられた抵抗温度センサの校
正をおこない、（ｇ）プリントヘッドの平衡アイドル温
度を測定し、（ｈ）プリント作業を開始し、（ｉ）プリ
ントヘッドの温度を測定するために、プリントヘッド上
に設けられた抵抗温度センサを使用し、（ｊ）プリント
ヘッドの空気の侵入を知らせるしきい値温度を生成し、
（ｋ）しきい値温度とプリントヘッドの温度を比較し、
（ｌ）プリントヘッドがしきい値温度よりも低い場合、
プリント作業を継続させ、（ｍ）プリントヘッドの温度
が、しきい値温度よりも高い場合、プリントヘッドの空
気侵入に対する修正をおこなう。 (15)しきい値温度を平衡アイドル温度の変化によって変
更するステップをさらに含むことを特徴とする前項(14)
記載のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方
法である。 (16)しきい値より高い温度を有するプリントヘッドに供
給される電力を遮断し、プリント作業を完了させ、プリ
ント作業が完了すると、プリントヘッドの調整をおこな
うステップをさらに含むことを特徴とする前項(14)記載
のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法で
ある。 (17)プリントヘッドを再充填し、プリントを継続させる
ステップを含むことを特徴とする前項(14)記載のプリン
トヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法である。 (18)濃度計の出力を読み取り、濃度計の出力変化によっ
てしきい値温度を変更するステップを含むことを特徴と
する前項(14)記載のプリントヘッドの空気侵入を検出
し、修正する方法である。 (19)しきい値値より高い温度を有するプリントヘッドに
供給される電力を遮断し、プリント作業を完了させ、プ
リント作業が完了すると、プリントヘッドの調整をおこ
なうステップをさらに含むことを特徴とする前項(17)記
載のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法
である。 (20)プリントヘッドを再充填し、プリントを継続させる
ステップを含むことを特徴とする前項(17)記載のプリン
トヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により単一
または複数のインクカートリッジを備えるどちらのプリ
ンタシステムにおいても装備が可能で、カートリッジが
不完全充填（空気バブルの成長またはインクの消耗によ
って生じる）であることを容易に検出することができ、
プリント作業を中断させ、または、完了した後に、イン
クの補充またはカートリッジの交換をおこなうことがで
きるようにプリント操作およびカートリッジの動きを制
御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】空気バブルを備えているインクジェット・カ
ートリッジの概略図。

【図１Ｂ】複数のインクチャンバを空にする大きな空気
バブルを備えているインクジェット・カートリッジの概
略図。

【図１Ｃ】不完全充填のインクジェット・カートリッジ
によるプリント出力を示す図。

【図２】本発明に用いられるプリントヘッド基板上に設
けられたプリントヘッド基板温度センサのブロック図。

【図３Ａ】本発明の一実施例に用いるプリントヘッド基
板温度センサ回路の回路図。

【図３Ｂ】本発明の他の実施例に用いるプリントヘッド
基板温度センサ回路の回路図。

【図４Ａ】インクジェット・カートリッジの不完全充填
の影響を比較するためのプリントヘッドの温度変化を示
す図。

【図４Ｂ】インクジェット・カートリッジの不完全充填
の影響を比較するためのプリントヘッドの温度変化を示
す図。

【図４Ｃ】インクジェット・カートリッジの不完全充填
の影響を比較するためのプリントヘッドの温度変化を示
す図。

【図５】本発明の一実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャート。

【図６】本発明の他の実施例の動作を説明するためのフ
ローチャート。

【図７】本発明の他の実施例の動作を説明する貯めのフ
ローチャート。

【図８Ａ】本発明の一実施例に用いられる回路のブロッ
ク図。

【図８Ｂ】本発明の一実施例に用いられる回路のブロッ
ク図。

【図９Ａ】サービス・ステーションを具備するデスクト
ップ・プリンタの概略図。

【図９Ｂ】図９Ａの部分詳細図。

【符号の説明】

２０：インクジェット・カートリッジ２２：空気バブル３２：ノズル３３：ノズルプレート２４、５４：インクチャンバ５０：プリントヘッド基板５２：プリントヘッド基板温度センサ６６：マイクロプロセッサ６７：メモリ６８：しきい値デルタ７０：濃度計１００：デスクトップ・プリンタ１０７：サービス・ステーション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジャネット・イー・メベインアメリカ合衆国カリフォルニア州サンディエゴビスタ・ラ・クエスタ・コート 10020 (72)発明者ウィリアム・ジェイ・ワルシュアメリカ合衆国カリフォルニア州サンディエゴホウク・ストリート 4234 (72)発明者イナン・フゥーアメリカ合衆国カリフォルニア州ポーウエイセイジウッド・ドライブ 13856

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】次の（ａ）から（ｅ）のステップを含むプ
リントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法。（ａ）プリント作業のあいだに前記プリントヘッドの温
度を測定し、（ｂ）前記プリントヘッドの空気の侵入を
表わすしきい値温度を生成し、（ｃ）前記しきい値温度
と前記プリントヘッドの温度を比較し、（ｄ）前記プリ
ントヘッドの温度が前記しきい値温度より低い場合、前
記プリント作業を継続させ、（ｅ）前記プリントヘッド
の温度が前記しきい値温度より高い場合、前記プリント
ヘッドの空気侵入に対する修正をおこなう。
【請求項２】しきい値生成のステップ（ｂ）はさらに前
記しきい値温度を平衡アイドル温度の変化によって変更
するステップを含むことを特徴とする請求項第１項記載
のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法。
【請求項３】前記しきい値より高い温度を有するプリン
トヘッドに供給される電力を遮断し、前記プリント作業
を完了させ、前記プリント作業が完了すると、前記プリ
ントヘッドの調整をおこなうステップをさらに含むこと
を特徴とする請求項第２項記載のプリントヘッドの空気
侵入を検出し、修正する方法。
【請求項４】前記プリントヘッドの再充填をおこない、
前記プリントを継続しておこなうステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項第２記載のプリントヘッドの空
気侵入を検出し、修正する方法。
【請求項５】前記しきい値温度をプリントの密度変化に
よって変更するステップを含むことを特徴とする請求項
第１記載のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修正す
る方法。
【請求項６】前記しきい値より高い温度を有する前記プ
リントヘッドに供給される電力を遮断し、前記プリント
作業を完了させ、前記プリント作業が完了すると、前記
プリントヘッドの調整をおこなうステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項第５項記載のプリントヘッドの
空気侵入を検出し、修正する方法。
【請求項７】前記プリントヘッドの再充填をおこない、
前記プリントを継続させるステップを含むことを特徴と
する請求項第５項記載のプリントヘッドの空気侵入を検
出し、修正する方法。
【請求項８】前記プリントモードによってしきい値温度
を変更させるステップを含むことを特徴とする請求項第
１項記載のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修正す
る方法。
【請求項９】前記プリント密度と前記プリントモードの
変化によって前記しきい値温度を変更させるステップを
含むことを特徴とする請求項第１項記載のプリントヘッ
ドの空気侵入を検出し、修正する方法。
【請求項１０】前記修正するステップ（ｅ）は、前記し
きい値より高い温度を有する前記プリントヘッドへ供給
する電力を遮断し、前記プリント作業を完了させ、前記
プリント作業が完了すると、前記プリントヘッドの調整
をおこなうステップをさらに含むことを特徴とする請求
項第１項記載のプリントヘッドの空気侵入を検出し、修
正する方法。
【請求項１１】前記修正するステップ（ｅ）は、前記プ
リント作業を終了させ、ユーザに知らせるステップを含
むことを特徴とする請求項第１項記載のプリントヘッド
の空気侵入を検出し、修正する方法。
【請求項１２】前記修正するステップ（ｅ）は、前記プ
リントヘッドを再充填し、再充填された前記プリントヘ
ッドによって前記プリント作業を完了させるステップを
含むことを特徴とする請求項第１項記載のプリントヘッ
ドの空気侵入を検出し、修正する方法。
【請求項１３】前記修正するステップ（ｅ）は、前記プ
リントヘッドを再充填し、他のプリント作業を開始する
ステップを含むことを特徴とする請求項第１項記載のプ
リントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法。
【請求項１４】次の（ｆ）から（ｍ）のステップを含む
プリントヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法。（ｆ）プリントヘッドに設けられた抵抗温度センサの校
正をおこない、（ｇ）前記プリントヘッドの平衡アイド
ル温度を測定し、（ｈ）プリント作業を開始し、（ｉ）
前記プリントヘッドの温度を測定するために、前記プリ
ントヘッド上に設けられた抵抗温度センサを使用し、
（ｊ）前記プリントヘッドの空気の侵入を知らせるしき
い値温度を生成し、（ｋ）前記しきい値温度と前記プリ
ントヘッドの温度を比較し、（ｌ）前記プリントヘッド
が前記しきい値温度よりも低い場合、前記プリント作業
を継続させ、（ｍ）前記プリントヘッドの温度が、前記
しきい値温度よりも高い場合、前記プリントヘッドの空
気侵入に対する修正をおこなう。
【請求項１５】前記しきい値温度を前記平衡アイドル温
度の変化によって変更するステップをさらに含むことを
特徴とする請求項第１４記載のプリントヘッドの空気侵
入を検出し、修正する方法。
【請求項１６】前記しきい値より高い温度を有する前記
プリントヘッドに供給される電力を遮断し、前記プリン
ト作業を完了させ、前記プリント作業が完了すると、前
記プリントヘッドの調整をおこなうステップをさらに含
むことを特徴とする請求項題１４項記載のプリントヘッ
ドの空気侵入を検出し、修正する方法。
【請求項１７】前記プリントヘッドを再充填し、前記プ
リントを継続させるステップを含むことを特徴とする請
求項第１４項記載のプリントヘッドの空気侵入を検出
し、修正する方法。
【請求項１８】濃度計の出力を読み取り、前記濃度計の
出力変化によって前記しきい値温度を変更するステップ
を含むことを特徴とする請求項第１４項記載のプリント
ヘッドの空気侵入を検出し、修正する方法。
【請求項１９】前記しきい値値より高い温度を有する前
記プリントヘッドに供給される電力を遮断し、前記プリ
ント作業を完了させ、前記プリント作業が完了すると、
前記プリントヘッドの調整をおこなうステップをさらに
含むことを特徴とする請求項第１７項記載のプリントヘ
ッドの空気侵入を検出し、修正する方法。
【請求項２０】前記プリントヘッドを再充填し、前記プ
リントを継続させるステップを含むことを特徴とする請
求項第１７項記載のプリントヘッドの空気侵入を検出
し、修正する方法。