JPH07186404A - 熱インクジェット・プリンタ用のインク滴体積のテスト方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １つまたはそれ以上の熱インクジェット・ペ
ン内のノズルから印字媒体へ噴出した個々のインクの枯
渇の警告を事前に行なうテスト方法を提供する。 【構成】 インクの枯渇する直前になるとインクの体積
が変化することに着目したものであり、熱インクジェッ
ト・プリントから噴出するインクの体積を決定する方法
について、噴出する体積の量と交換により生出される冷
却の量とを決定する前段階において、ペンを暖める熱抵
抗器の抵抗を感知することにより検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、全般的に、紙、透明
紙、他の光沢のある媒体等の印字媒体上にテキストやグ
ラフィックを印字する装置と手順に関し、さらに詳細に
は、ひとつまたはそれ以上の熱インクジェット・ペン内
のノズルから印字媒体上へ噴出した個々のインクの点か
らテキストやイメージを構成する熱インクジェットの装
置と手順に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱インクジェット印字における重要な要
因のひとつは、ペンのプリントヘッドから発射して印字
媒体に印加するインクの体積である。このプリントヘッ
ドは、複数のインク・チャンバを有するペンの場合には
複数となる。

【０００３】それぞれのプリントヘッドは、多数、通常
１２個から１００個以上までの個々のモジュールを含
む。それぞれのモジュールは、発射して個々のインクの
滴つまり「ジェット」を噴出することができる。これら
のモジュールはそれぞれ、以下のものを含む。通常、平
面状の集積回路の一部として、個々の加熱素子つまり抵
抗器、即ち、通常平面状のオリフィス板内に形成される
個々のノズルまたはオリフィス、集積回路とオリフィス
板の間に配置され「バリヤー」と呼ばれる、通常平面状
のスペーサ内に形成されるインク通路の迷路状の構造の
一部としての個々のインクを収容するセル。

【０００４】本明細書においては、ひとつの抵抗器、ひ
とつのノズル、ひとつのセルよりなる、これらのモジュ
ールのそれぞれを、「ジェット・モジュール」と呼ぶも
のとする。

【０００５】ジェット・モジュールから１回発射するた
めには、電気エネルギーの１パルスが、そのモジュール
の一部を形成する加熱要素つまり抵抗器に向けられ、抵
抗器の温度を急激に上昇させる。高温になった抵抗器
は、加熱要素のすぐ隣に接するセル内の少量のインクを
気化させる。

【０００６】この気化したインクは急激に膨張して、ま
だ液体のままであるインク滴を、オリフィスのすぐ内側
の位置からオリフィスを通ってセル外へ放出する。

【０００７】印加されたエネルギーが、この過程を信頼
性のある状態で遂行するには過度であったり不十分であ
る場合には、様々な問題が発生しうる。これらの問題
は、以下の２つに分類することができる。 （１）加熱過多、加熱不足、およびこれらを原因とする
もの。これらを、「エネルギー管理に関する問題」と呼
ぶものとする。 （２）インキング過多、インキング不足、およびこれら
を原因とするもの。これらを、「インク体積に関する問
題」と呼ぶものとする。 エネルギー管理に関する問題については、所定の関連特
許において取り上げられている。これら特許において
は、それぞれのジェット・モジュールに印加するエネル
ギーが、このような問題全てを解決するような適当なも
のであると仮定している。

【０００８】又、上記特許文献においては、インク体積
に関する問題をも扱う。ある特定のまたは代表的なイメ
ージに対する、インクジェット・ペンのプリントヘッド
から噴出するインクの体積は、そのイメージの形成にお
いてそのプリントヘッドのすべてのジェット・モジュー
ルから噴出する体積の総計である。

【０００９】それぞれのジェット・モジュールから噴出
する体積は、加熱抵抗器の抵抗の製造における許容誤
差、抵抗器・バリヤー・ノズル間の位置決めの製造にお
ける許容誤差、セルとプリントヘッドのオリフィスの寸
法の製造における許容誤差、および、前述のものよりも
程度が低い、おそらく比較的により精密な、パルス幅や
電源電圧・インピーダンス等のその他の現象における許
容誤差に左右される。

【００１０】このような許容誤差は、総合して、それぞ
れの結果として生じる滴の体積における全体的な不確か
さを伴い、従って、ペンから噴出し印字媒体に堆積され
るインクの総体積における全体的な不確かさを伴う。こ
の、体積の不確かさを伴うということを考慮して、機器
の設計においては（１）許容誤差から生じる不確か等生
じる、正しくないインキング体積を印加することの欠点
と（２）より厳格な許容誤差を課することからくる、し
ばしば著しい費用の増大を注意深く釣合をとることが必
要である。

【００１１】別の方法としては、（３）それぞれのペン
またはそれぞれのプリントヘッドからの滴体積を、製造
ラインにおいて測定し、ペン内の不揮発性のファームウ
ェアのメモリを修正することによってそれぞれのペンま
たはプリントヘッドを記号化することがある。このよう
にして、それぞれのペンを受け入れることができる範囲
内の大きさまたは値の体積のインクを噴出するようにす
ることができる。

【００１２】インク体積の不確かさを処理するこれらの
アプローチのうち、２番目と３番目のものは、電子的お
よび機械的設計の当業者、特にインクジェット技術に関
連する技術に精通した人には、よく知られており理解さ
れている。このような人々であれば、これらのアプロー
チが、コストのために比較的望ましくない、ということ
がわかるであろう。そしてまた、これらのアプローチ
が、ペンが新品のときの性能しか補正できずペンが実際
に用いられる現場まで見守ったりペンの寿命の間に変化
していく特性を適応させることができないという点で、
インキングに関する問題にせいぜい限られた解決法を提
供するにすぎないということがわかるであろう。

【００１３】一方、１番目の可能性、すなわち、製造に
おける許容誤差のために、少なすぎる、または多すぎる
インクを供給することによって、いくつかの不利な結果
が免れない。これらもまたよく知られている。

【００１４】インキング不足による主要な問題として
は、受け入れられないほどの美的欠陥、特に、色の彩度
が不十分であることがある。インクが非常に過多に印加
されると、一般的に、以下のような結果となる。 ・乾燥時間がかかり過ぎる、 ・インクがこすれて不鮮明になる。これは、プラスティ
ックの印字媒体の場合、媒体に比較的吸収性がないの
で、最悪となる、 ・紙の繊維にしみこむ液体の量が多いため、印字した紙
にしわが寄る、 ・隣接する紙へインクが裏移りする、そして、 ・隣接する紙が接着されることすらある。 また、たとえばイメージが部分的にまだらになる等の異
なった種類のイメージの欠陥を生み出し、過大な大きさ
のインク滴、という形で、問題が生じることもありう
る。これらの結果のうちのいくつかまたは全部が組み合
わさったものが生じることもある。

【００１５】熱インクジェット・プリンタの動作におい
て他に考慮すべきこととして、それぞれのペン槽におけ
るインク供給の枯渇がある。現在のプリンタには、滴セ
ンサを有するものもある。これは、ペン、または個々の
ノズルが発射しないときを光電子的に判定するためのも
のであって、これにより、インクがなくなったら、プリ
ンタが運転を停止して警報装置または表示器が作動し
て、オペレータにペンまたは槽を交換するよう警告し、
時間と紙の浪費を避けることができる。

【００１６】このようなシステムは有用であるが、一般
的にインクがすでに枯渇したということを指摘するに過
ぎない。望ましい動作モードは、インクがまさになくな
ろうとしていることをオペレータに警告するようなもの
であるが、このような電子的早期警告システムは現在の
ところ利用されていない。

【００１７】熱インクジェット・プリンタの中には、正
確なインキングへの改良やインクがまもなくなくなると
いうことを警告することにこれまで追求した機能を含む
ものではなかった。こういった機能のひとつが、ペンに
組み込んだいわゆる「熱感知抵抗器」である。感知抵抗
器を読みとるための対応する回路やファームウェアは、
プリンタ自体に組み込まれている。

【００１８】この感知抵抗器システムからの温度が高す
ぎを検出するひとつの方法として、プリンタの運転を停
止したり印字を遅くする、ということがある。プリンタ
の中には、感知抵抗器を、ペンの温度を所望の値に保つ
フィードバック・システムの一部としているものもあ
る。

【００１９】ペンの温度は、印字速度を遅くすることに
より、所望のときに抑制することができる。また、所望
すれば、ペンの温度は、インクを噴出するのに用いられ
ていないときにペンを暖めることにより公称動作温度に
上昇させることができる。一段高い公称動作温度を用い
ることにより、温度の安定度が増大し、周囲温度の影響
を受けなくなる。

【００２０】この目的のために、システムは自動的に、
加熱抵抗器に電気的パルスを印加する。この電気的パル
スの幅は、それぞれのジェット・モジュールを発射する
には不十分な幅である。パルス周波数を、モジュールを
発射するのに従来用いられているものよりもさらに上積
みして、補償に用い、全体的な動力の印加をペンを所望
の公称値に保つのに十分にすることもできる。

【００２１】熱感知抵抗器、または加熱抵抗器によりパ
ルス幅が小さく周波数の高いパルスを印加することが、
インク体積の制御や、今にも起ころうとしているインク
の枯渇の警告に有用であるかもしれない、ということ
は、これまで指摘されていなかった。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】したがって、もう明ら
かになったように、この分野の現在普及している技術で
は、（１）インキング過多の問題もインキング不足の問
題もともに避けるために精密に規定された値の範囲内で
インキング体積を制御し、（２）インクの枯渇の警告を
事前に行うことに関して、全く経済的な方法をこれまで
提供されてこなかった。このように、本発明の分野で用
いられる技術の重要な態様は、有用な改良を行うことが
できる。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような改
良を導入するものである。本発明の比較的厳密な説明を
行う前に、ここで略式の方向づけを行う。

【００２４】なお、これら最初の解説は、必ずしも本発
明の記述として意図したものではない。これらは、上に
説明した関連技術の問題の土台をなす特質を認識する助
けとなる洞察、即ち、このような洞察は、本発明に関連
する発明的貢献の一部であると考えられる。つまり、本
発明の基礎となる土台の原理を理解する助けとなる洞察
という性質のものである。

【００２５】前述したように、現在のインクジェット・
ペンは、熱感知抵抗器システムを有している。しかし、
このシステムからの従来の情報の読み出しは、様々の異
なる動作条件に左右され、インキングの全体的な調整そ
の他のリアルタイムの管理に直接用いることはできな
い。また、感知抵抗器システムでインクの枯渇の早期警
告を行うことができるかもしれないということも、これ
まで指摘されていなかった。

【００２６】それにもかかわらず、この熱感知抵抗器
は、確かに、熱インクジェット・ペンを動作する世界へ
の窓を開くものである。適切に用いれば、この窓は、本
発明における特別重要なパラメータ、すなわち、ペンか
ら噴出するインクの体積を、明らかにすることができ
る。

【００２７】インク体積は、十分なインク供給がペン内
にあるときのインキング過多／インキング不足を避ける
ためだけに重要なのではない。本発明の発明者は、プリ
ントヘッドのインクがまさになくなろうとしていると
き、インク滴体積が減少し始めることに気がついた。し
たがって、定期的に体積を測定し、それより前の測定値
と比較することによって、今にも起ころうとしているか
もしれないインクの枯渇を指摘することができる。この
指摘を、プリンタの運転を停止したり、予備のペンを用
いたり、オペレータへの警告をしたり、これらの方法を
所望のとおりに組み合わせたものに用いることができ
る。

【００２８】より明確に言えば、インク滴体積は、以下
に説明する物理的な関係をベースに確定することができ
る。

【００２９】熱インクジェット・ペンが動作してインク
が噴出するときには、ジェット・モジュールに熱が加え
られなければならない。これは本明細書ですでに説明し
たとおりである。この熱がプリントヘッドの温度を上昇
させ、そして結局、上昇の度合いは小さくなるがジェッ
ト・モジュールにインクを供給するインク槽の温度も上
昇させる。

【００３０】この槽が今度は、ペン本体や、そこから結
局周囲に熱を漏れさせる。したがって、プリントヘッド
は、介在する部品を通して、槽、本体、周囲に至る連続
的な、この熱流によって冷却される。

【００３１】しかし、動作するときには、これとは別の
冷却要素が働き始める。すなわち、プリントヘッドを離
れていくそれぞれの吐出されたインク滴が暖かいのであ
る。それぞれの滴が加熱抵抗器に略近いというだけでな
く、それぞれの滴が、その前にオリフィスからすぐ内側
にあったため加熱抵抗器のすぐ隣に接していたインクよ
りなっていて、その一部はその前の滴を噴出する気泡を
形成するのに用いられたのである。

【００３２】したがって、プリントヘッド内のそれぞれ
のジェット・モジュールを離れていくインク自体が、プ
リントヘッドからいくらかの量の熱をそれぞれの滴に入
れて運び去っている。この、プリントヘッドから噴出す
るインクは、推進気泡が崩壊するときに、槽からヘッド
に、介在する部品を通して、流れ込む冷たいインクにと
って代わられる。それぞれの推進気泡自体は、崩壊／圧
縮の後、非常に小さな体積になる。全体的な結果として
は、プリントヘッドにおける温度を抑制することにな
る。

【００３３】しかし、あいにく、それぞれのジェット・
モジュールの通常の動作においては、以下の３つのこと
が同時に起こる。 （１）加熱抵抗器による加熱、特に、ジェット・モジュ
ールの熱質量、つまり熱キャパシタンスの中へ、または
それから送り込まれる熱のいくらかに関連する流れ。 （２）後述の、介在する部品を通した、槽、ペン本体、
周囲に向かった熱ドレインによる冷却。 （３）熱がインク滴に入って運び去られ、介在する部品
を通した、槽からの冷たいインクにとって代わられるこ
とによる冷却。 したがって、通常の動作においては、たとえば、それぞ
れの噴出する滴と槽からの補充に伴う熱流（ここでは要
素番号３）は、通常これに比べてはるかに大きい、熱ド
レインによる冷却（ここでは要素番号２）と分離するこ
とはできない。

【００３４】噴出する滴の熱流と交換による冷却、即
ち、要素番号３は、原則的に、所望のパラメータである
滴体積に直接関係する。滴が大きいほど、運び去られる
熱の量は大きくなり、その滴を補充する流れが行う冷却
の量も大きくなる。したがって、体積を決定するために
この熱流の要素を最も正確に用いるうえで、この番号３
の効果を分離することが望ましい。

【００３５】それぞれのプリンタのファームウェアに設
けられた特別の自動手順を用いて、自動的にデータをと
ることによって、他のふたつの要素番号１と番号２の効
果を代数的に除去することができ、したがって、噴出す
る滴と冷たい滴がそれらの滴にとって代わることによる
冷却の効果を分離することができるようになった。その
後、この情報に既知の校正関係を適用することによっ
て、滴体積を決定することができる。

【００３６】その後、今度は滴体積の大きさ、つまり値
を用いて、印字装置を制御して、イメージに過度なイン
キングを避けるようにすることができる。そしてまた、
供給されるインクがまさになくなろうとしているときに
警告をして、紙、時間、オペレータの忍耐の浪費を避け
ることができる。

【００３７】原則的に、滴体積の大きさの情報を用いて
インクを制御する方法として、インク滴を発射するジェ
ット・モジュールに印加するエネルギーを直接制御す
る。たとえば、全体的なインクの体積が大きすぎるとき
には、滴の大きさを小さくしようとしてエネルギーをわ
ずかに小さくするというものがある。この技術は、本発
明の範囲内にある。

【００３８】しかし、実際上の問題として、現在、いわ
ゆる「空乏アルゴリズム」技術、即ち、作り出されてい
るイメージのある特定の部分からインク滴を選択的に省
略することによってインクを全体的に制御することが望
ましいと考えられている。

【００３９】現在、温度を変化させることによって滴体
積を直接制御することには、リスクがあると考えられて
いる。このリスクは、ペンのエネルギー管理を逆に複雑
にするというものである。たとえば、滴体積をそのよう
に変化させると、所望していないインクの高温または低
温をもたらす可能性があり、このことが今度はインクの
粘度の変化をもたらす傾向にあるのである。一方、空乏
アルゴリズム技術によれば、このようなリスクがなく、
しかも同じ結果のインク体積の制御を行うことができ
る。

【００４０】上に提起した要素番号１と番号２の、それ
ぞれのジェット・モジュールの熱キャパシタンスへ、ま
たはそれからの熱流と、槽、ペン本体、周囲に向かった
熱ドレインによる冷却の、未知の効果を除去するため
に、ジェット・モジュールの熱特性と全体的なペンの構
成は、以下のふたつの測定の段階を用いて精査すること
ができる。 ・加熱抵抗器に一連の特別な、インクを噴出しないウォ
ーミングパルスを印加し、熱感知抵抗器を用いて、セッ
トした時間の間この暖めへの熱的な反応（上記の要素番
号１）を監視する。 ・すべての入ってくる熱を止めて、同様に熱感知抵抗器
を用いて、別にセットした時間の間、受動的機械的ドレ
インのみによるジェット・モジュールの冷却（上記の要
素番号２）速度を決定する。 すぐに詳細にわかるとおり、発明者は、これらふたつの
測定値の間に、本質的に通常のインク滴の噴出の間の熱
的挙動（要素番号３）の測定、これもまた特定の時間の
間をさしはさみたい。

【００４１】前の段落で言及した特別な「ウォーミン
グ」パルスは、たとえば、インクをペンから噴出するの
に用いるパルスと同じ振幅であるが、インクをペンから
噴出するのに用いるパルスよりも短い周期のものでもよ
い。言い換えれば、この特別の暖めは、パルス幅の狭い
パルスで行うことができる。プリントヘッドへの通常の
全体的な動力をシミュレーションするのに、これらのパ
ルスは、対応して高い周波数で、加熱抵抗器に望ましく
印加されるからである。

【００４２】要素番号１の効果、即ち、ジェット・モジ
ュールの熱質量つまり「熱キャパシタンス」へ、または
それから入ってくる熱流の流れの除去は、基本的に、そ
の熱キャパシタンスの大きさを決定することで達成され
る。もっと精密に言えば、決定されるのは、プリントヘ
ッド内のすべてのジェット・モジュールの熱キャパシタ
ンスである、というのも、本発明により観察する効果は
あまりにも小さいため、その総計を測定するのでなけれ
ば容易に測定できないからである。このキャパシタンス
の値は、槽に向かった熱ドレインによる冷却の効果（す
でに上で触れたとおり、別の測定によって求められる）
と代数的に分離され、後に噴出するインクと共に出てい
く熱流の代数的決定に組み入れられる。

【００４３】プリントヘッドの温度は分析の３つの相に
おいて略同じであると仮定することによって、様々な代
数的関係は、大きく簡略化される。これら簡略化された
関係を適度に正確にするために、本明細書で後に示すよ
うに、データを慎重に選択せねばならない。

【００４４】要素番号３、即ち、噴出する滴と共に出て
いく熱流は、その後、基準インク噴出電気パルスをこの
特別なウォーミングパルスに代入し、得られた冷却速度
を観察し、今は既知となっている熱キャパシタンス（番
号１）と静的機械的冷却（番号２）に合わせて補正する
ことにより求められる。補正された冷却速度は、基準イ
ンク噴出パルスによって噴出するインクの体積を表すも
のである。

【００４５】ペン本体、槽、介在する部品、ジェット・
モジュールの熱質量に関連した冷却および加熱のパター
ンが非線形であるため、上で説明した様々のパラメータ
間の関係は多少複雑である。しかし、熱流エンジニアリ
ングで用いる様々な基準方法により、分析は容易に行わ
れる。その結果、問題は減少して簡単な代数の問題にな
り、その代数の過程は、印字装置にプログラムされてい
るファームウェアに容易に含むことができる。

【００４６】すでに上に述べているとおり、よく行われ
るように熱流を電気の流れになぞらえることは、電気の
エンジニアには特に助けになるであろう。このようにな
ぞらえることにおいては、熱における「電圧」の同等物
は、実際には温度である。温度は、都合のよいことに、
摂氏度（℃）で表される。同様に、熱における「電流」
とは、熱伝達つまり熱流である。これは、好ましくはワ
ット（Ｗ）、すなわちジュール毎秒（Ｊ／ｓｅｃ）で、
時により必要なときには、カロリー毎秒（ｃａｌ／ｓｅ
ｃ）で表される。このような系統化において、熱質量は
いわゆる「容量的」要素になぞらえることができる。こ
のような熱キャパシタンスの単位は、ジュール毎摂氏度
（Ｊ／℃）である。次に、介在する部品を通した槽への
熱ドレインと噴出するインクによる熱伝達はそれぞれ、
いわゆる「抵抗的」要素と「電流ドレイン」要素になぞ
らえることができる。熱における「抵抗」の単位は、摂
氏度毎ワット（℃／Ｗ）である。

【００４７】このような考えを準備として頭に入れたう
えで、この説明を、おそらくはよりきちんとした形で、
まとめていく。本発明の好適な実施例においては、本発
明は、少なくとも３つの主要な態様を有する。この３つ
は、ある程度互いに独立して用いることができる。もっ
とも、本発明の利点を最大限享受しようとするならば、
好ましくはこの３つを共に実行することもできる。

【００４８】これらの主要な態様のうちの第一の好適な
実施例においては、本発明は、熱インクジェット・ペン
を有し、ペンのプリントヘッドから噴出するインクを用
いて印字媒体上に印をつける、熱インクジェット印字装
置の運転の方法である。この方法は、以下の段階を含む
体積を確定するシーケンスを行うことを含む。 ・ペンのプリントヘッドを動作してある体積のインクを
噴出する。 ・運び去る、および運び入れるという下位段階によって
生み出される、プリントヘッドの冷却の量を決定する。 ・既知の校正関係にしたがって、決定した冷却の量と噴
出するインクの体積とを互いに関連させ、噴出するイン
クの体積の大きさを確定する。 これら３つの段階のうちの最初のもの、つまり動作の段
階は、（１）インクとプリントヘッドを加熱する、
（２）プリントヘッドから、噴出するインクの体積に入
れて熱を運び去る、（３）ある体積の冷たいインクをイ
ンク供給部からプリントヘッドに運び入れて、噴出する
体積にとって代わるようにする、という下位段階を含
む。

【００４９】本発明は、その第１の態様において、上記
の、体積を確定するシーケンスを行うことに加えて、そ
の後、確定した大きさを適用してペンのプリントヘッド
の作動、即ち、インクを噴出して印字媒体上に印をつけ
ることを制御することも含む。

【００５０】上記が、本発明の第１の態様の最も広く最
も一般的な形での定義または説明になるであろう。しか
し、このような形であっても、本明細書の前の部分です
でに説明した関連技術の困難を本発明のこの態様が解決
することができることがわかる。

【００５１】特にこの方法は、自動印字装置において、
印字の前、または印字と印字の合間に、そして実際の印
字の間に起こる量に等しい。または密接に関係している
ペンの加熱の量を用いて、速く容易に行うことができ
る。いったん噴出するインクの体積の大きさが確定する
と、前に説明した、インク体積が不確かであること、ま
たはインクの枯渇が予期できないこと、またはその両方
の結果として起こることを避けるための、最終的な「適
用」の段階において、様々な技術のうち、いかなるもの
を用いてもよい。

【００５２】この方法の「適用」の部分は、確定した大
きさを表示して装置のオペレータが用いることができる
ようにすることを含んでもよい、つまり、オペレータが
この方法の一部を行ってもよい。そうではなく、この適
用の段階を自動的にしてもよい。

【００５３】広い形のこの方法は、このように、上記の
問題の解決法を提供する。そうではあるが、この方法
は、好ましくは、本発明の利点を最適化し増大する、あ
る他の特徴と共に実行される。

【００５４】たとえば、適用の段階が、確定された大き
さを用いて、噴出して印字媒体上に印をつけるインクの
体積を制御することを含むことが好ましい。このような
「用いる」という動作は、噴出するインクの体積を直接
制御することを含むこともできるが、前に述べたとお
り、その代わりに、確定された大きさを用いて空乏アル
ゴリズムを制御する。即ち、このことが今度は、噴出し
て印字媒体上に印をつけるインクの体積を制御するほう
が好ましいと思われる。

【００５５】他の例として、適用の段階が、確定された
大きさを用いて、もし、確定された大きさが今にも起こ
ろうとしているインクの枯渇に対応しているときにはイ
ンク少量供給動作モードを起動させることを含むことが
好ましい。インク少量供給動作モードは、好ましくは、
オペレータに、今にも起ころうとしているインクの枯渇
を警告することを含む。

【００５６】インク少量供給動作モードの他の特徴は、
好ましくは、プリントヘッドが作動して印字媒体上に印
をつけるのと同時に、印字媒体とペンの印づけの軸が相
対的に動くようになっている（通常こうなっている）プ
リンタに含まれる。このようなプリンタにおいては、イ
ンク少量供給動作モードがこの相対運動とマ−キングを
禁止することを含むことが好ましい。

【００５７】インク少量供給動作モードの他の特徴は、
好ましくは、少なくとも２つのペンを有する印字装置に
含まれる。この特徴は、今にもインクの枯渇が起ころう
としているペンの運転を停止し、別のペンを運転するこ
とを含む。

【００５８】このような構成は、オペレータのいない状
態で待機することをベースにして用いられる印字機器、
たとえばファクシミリ送受信器（「ファクス」）におい
て特に有益である。このような装置は、一般的に、一晩
中、そして週末に動作する。このようなときには、ペン
を取り替えるオペレータはオフイスにいない。

【００５９】また、好ましくは、本発明の第１の態様の
基本的な方法にもう一度戻って、決定の段階がプリント
ヘッドからペン本体への熱の漏れを見込むことを含む。
このように見込むことを容易にするために、決定の段階
が、プリントヘッドへの加熱がされておらずプリントヘ
ッドからインクの噴出がない状態でプリントヘッドの温
度の低下を監視することを含むことが好ましいと思われ
る。

【００６０】同様に、決定の段階がプリントヘッドの熱
質量、またはその熱質量の中へ、またはその熱質量から
出ていく熱流を見込むことを含むことが好ましい。これ
は関連する物理的関係を代数的に検討すればすぐにわか
るとおり、これらふたつの見込むことは本質的に同じこ
ととなり、同等物とみなすことができる。好ましくは、
この種の見込みつまり補正を容易にするために、決定の
段階は、同時にプリントヘッドの温度を監視をしなが
ら、インクを噴出することなしにプリントヘッドを暖め
る下位段階を含む。

【００６１】さらに、この好ましい特徴を含んだこの方
法全体を行うにおいて、以下のことが好ましいと思われ
る。 ・加熱の下位段階、即ち、実際のプリントヘッドを動作
してインク滴を噴出するときに用いられる下位段階が、
インクをペンから発射するのに十分広いパルス幅を有す
る電気エネルギーパルスを、射出抵抗器に向けることを
含む。 ・暖める下位段階、即ち、プリントヘッドの熱質量を補
正するときにのみ、インクを噴出することなしに用いら
れる下位段階が、インクをペンから発射するのに必要な
パルス幅よりも狭いパルス幅を有する電気エネルギーパ
ルスを、同じ射出抵抗器に向けることを含む。

【００６２】関連する（またはもうひとつの）好ましい
条件は、加熱の下位段階が、インクをペンの所望のジェ
ット・モジュールすべてから発射するのに十分低い周波
数を有する電気エネルギーパルスを、射出抵抗器に向け
ることを含む。この状態で、暖める下位段階は、対照的
に、好ましくはインクを同じグループのモジュールから
発射するのには高すぎる周波数を有する電気エネルギー
パルスを、同じ射出抵抗器に向けることを含む。

【００６３】これまでの記述のなかで導入されたパルス
幅・周波数の条件や技術は、組み合わせて用いてもよ
い。

【００６４】さらに、再び本発明のこの第１の態様の基
本的な方法についてであるが、体積を確定するシーケン
スを行う前に、校正関係を発見することを含むことが好
ましいと思われる。この校正発見の段階は、好ましく
は、ペンの重量を２回計って校正確定の段階の間に噴出
するインクの体積を決定することを含む。

【００６５】さらに、基本的な方法について、決定の段
階が、動作の段階の間に、ペンの温度が変化する速度の
尺度を獲得する、という下位段階を含むことが好ましい
と思われる。この尺度獲得の下位段階は、好ましくは、
プリントヘッドの連続した温度を表すデータに曲線を自
動的に合わせ、その曲線の傾きをかかる速度の尺度とし
て用いることを含む。データの取得が慎重に制御されて
いれば、このような曲線は直線となり、直線を用いると
いうことは、過程が簡単になるということである。

【００６６】またさらに、この尺度獲得の下位段階が、
ペンに関連する抵抗器の抵抗を感知することによってペ
ンの温度を監視することと、感知した抵抗における変化
を用いてペンの温度変化の速度の尺度を発見することを
含むことが好ましいと思われる。

【００６７】この説明全体にわたって触れているとお
り、発明者は、本発明を、個々のジェット・モジュール
の動作や観察の点からよりもむしろ、プリントヘッド全
体を動作しプリントヘッド全体の全体的な熱特性に関係
する観察を行うという点から、表したいのである。この
ように考えるのは、前に述べたとおり、個々のジェット
・モジュールのうち少数についての効果を有意味に監視
することは、はるかに困難で時間がかかるからである。

【００６８】本発明の主要な態様のうちの第２の好適な
実施例においては、本発明は、熱インクジェット・ペン
から噴出するインクの体積を決定する方法である。この
方法は、噴出する体積の噴出と交換によって生み出され
る冷却の量を決定する段階を含み、この決定の段階は、
以下の下位段階を含む。 ・インクをペンから発射するのに必要なパルス幅より狭
いパルス幅を有する電気エネルギーパルスを射出抵抗器
に向けることにより、ペンを暖める。 ・インクをペンから発射するのに十分広いパルス幅を有
する電気エネルギーパルスを同じ射出抵抗器に向けるこ
とにより、選択された動作モードにおいてペンを発射し
てインクを噴出する。 ・ペンに関連する抵抗器の抵抗を感知することによりペ
ンの温度を監視し、ペンの温度が変化する速度の尺度を
獲得する。

【００６９】本発明のこの第２の態様による方法はま
た、既知の校正関係にしたがって、決定した冷却の量と
インクの体積とを互いに関連させ、噴出するインクの体
積の大きさを確定することを含む。

【００７０】上記が、本発明の第２の態様の最も一般的
な広い形での定義または説明になるであろう。しかし、
このような形であっても、本発明のこの態様が関連技術
に有用であることがわかる。

【００７１】特に、この方法は、自動印字装置におい
て、印字の前、または印字と印字の合間に、通常の印字
動作で用いられるパルス幅を単に修正する一方で、その
通常の印字の間に起こる量に等しい、または密接に関係
しているペンの加熱の量を維持して、速く容易に行うこ
とができる。いったん噴出するインクの体積の大きさが
確定すると、その情報は、噴出するインクの体積、また
は今にも起ころうとしているインクの枯渇、またはその
両方がそれにとって重要であるようないかなる有益な目
的のために用いてもよい。

【００７２】なお、本発明のこの態様の「暖め」の下位
段階は、そして実際本明細書全体にわたって述べられて
いる「暖め」の動作は、２つのはっきりした目的を有し
ている。ひとつの目的は、すでに触れたとおり、ジェッ
ト・モジュール構造の熱質量つまり熱「キャパシタン
ス」についての情報を収集することができるようにする
ことである。もうひとつの目的は、「発射」の下位段階
に備えてプリントヘッドの温度を上げることである。

【００７３】したがって、いま説明した手順のあとに
は、実際に熱質量についての情報を収集することが続い
ても続かなくてもよい。しかし、この情報収集の機能を
含めることが好ましいと思われる。

【００７４】本発明の第３の主要な態様の好適な実施例
においては、本発明は、熱インクジェット・ペンから噴
出するインクの体積を制御する方法である。この方法
は、熱インクジェット・ペンから噴出するインクの体積
を確立する段階を含み、この確立の段階は、以下の下位
段階を含む。 ・噴出する体積の噴出と交換によって生み出される冷却
の量を決定する。 ・既知の校正関係にしたがって、決定した冷却の量とイ
ンクの体積とを互いに関連させ、噴出するインクの体積
の大きさを確定する。

【００７５】この第３の態様による方法はまた、この確
定した大きさを適用して次に噴出するインクの体積を異
なった値にセットする段階を含む。本発明のこの第３の
態様は、上に導入した態様のある好適な形と関係してお
り、それらと関係する利点を有する。

【００７６】上述の動作の原理と利点は、添付の図を参
照した以下の詳細な説明を考察することでより十分に理
解されるであろう。

【００７７】

【実施例】図１に示すように、熱インクジェット・プリ
ンタ内のそれぞれの代表するジェット・モジュール６０
は、入力デジタルイメージデータ４１を受け取り印字媒
体のシート４５上への印づけ（マ−キング）４２〜４４
をすることで応答する電気機械的システム５０〜８２の
一部である。しかし、ジェット・モジュール６０はま
た、プリンタがどんな動作をしているかによって変化す
る様々な方法で熱をプリントヘッドへ向け、その熱のい
くらかを蓄え、そのいくらかを排出する熱システム９１
〜９９、８５〜８８の一部でもある。

【００７８】電気機械的システムの部品５１、５２は、
入力データを送って、所望のイメージの仕様４１とプリ
ンタ機構の働きを実施する詳細な言語５３の間の必要な
翻訳を行う。このような機能やそれらの一部５２は、
「翻訳」と呼ばれることもある。

【００７９】翻訳５２に、印字媒体４５の全体的なイン
キング４２〜４４を制御するいくぶん派生的な手順を組
み込むこと、即ち、通常過度のインキングを避ける目的
が当該技術において知られている。このような手順、つ
まり前に述べた「空乏アルゴリズム」５２’は、印字媒
体４５上に作り出される画素配列パターン４４からイン
クの点を編集して削除するよう設計されているが、これ
をイメージ４４の所望の外観４１をできるだけ損なわな
い目立たない方法で行うよう設計されている。

【００８０】本発明の方法、これは大部分がインキング
の制御に向けられているのだが、空乏アルゴリズム５
２’の段階と緊密につなぎ合わせて、プリンタのインキ
ングの管理を助けるような方法でその段階を制御するこ
とができる。この過程において、本発明の方法はまた、
ジェット・モジュール６０がその一部をなしている熱シ
ステムの管理を助ける。

【００８１】前に述べたとおり、この、本発明をインキ
ング過多を制御することに用いるという方法が、今好適
であるが、本発明を通して引き出されたインキングの体
積の情報は、空乏アルゴリズム５２’を通してではない
別の方法で適用し用いることができる。

【００８２】本発明は、熱システムの一部としてのペン
１０内のジェット・モジュール６０の動作を利用して、
どれだけの量のインク４２が噴出しているかを確定す
る。図１に示すように、それぞれのインクジェット・モ
ジュール６０は、熱システムの熱源としてはたらく加熱
要素６１を含む。

【００８３】したがって、分析上、加熱要素６１は、電
気システムにおける電源からの入力接続になぞらえるこ
とができる。このようになぞらえることができること
は、図において破線で描かれた電源９１の表示によりほ
のめかされている。

【００８４】この電源からの接続は、これもまた破線で
描かれたスイッチ９２を通るものとして描かれている。
このスイッチ９２は、システムに与えられたいかなる瞬
間においても、ジェット・モジュール６０に熱を選択的
に供給する、または供給しないことができるということ
を電気的になぞらえている。

【００８５】しかし、加熱要素６１はまた、それ自体熱
質量を有している。加熱器６１のすぐ隣には、これもま
た熱質量を有する他の熱部品、つまりバリヤーセル壁６
２、セル６２内にあるときの推進気泡、セル内の液体の
インク６４、オリフィス板の関連する部分６６内のオリ
フィスまたはノズルが接している。

【００８６】これらすべての熱部品６１〜６６は、本明
細書においては、本発明の分析上、ジェット・モジュー
ル６０の単一の熱質量として、ひとまとめにして考え
る。このようにすることである。ここでもまた、電気シ
ステムにおけるキャパシタンスに有用になぞらえること
ができる。このようになぞらえることができることは、
図において、特に全てのジェット・モジュール６０の集
合に対応する、これもまた破線で描かれたコンデンサ９
３の表示によりほのめかされている。

【００８７】ジェット・モジュール６０の構造とインク
に連絡しているのは、延長されているスタンドパイプ７
１である。この延長されているスタンドパイプ７１は、
インク７２を、ペン本体８１内のペンの槽のインク供給
８２からバリヤーセル６２内に向けるものである。延長
スタンドパイプ７１とその内部のインク７２もまた、熱
質量、これは、平均して、ジェット・モジュール６０の
材料６１〜６６が互いに熱的に密接に関連していること
と比べて、ジェット・モジュール６０の質量と熱的には
るかに関連していないが、槽内のインク８２や槽を囲み
規定するペン本体８１と比べれば、モジュール６０とは
るかに密接に関連している。

【００８８】したがって、分析上、スタンドパイプ７１
とインク７２を一緒にして、中間複合質量７０として考
える。この中間複合質量７０もまた、電気システムにお
けるキャパシタンスになぞらえる。このようになぞらえ
ることができることもまた、図において、これもまた破
線で描かれた他のコンデンサ９５の表示によりほのめか
されている。

【００８９】同様に、ジェット・モジュール質量６０か
ら中間スタンドパイプ／インク質量７０への熱ドレイン
の漏れの道筋は、図において破線で描かれた抵抗９４の
表示によりほのめかされているとおり、電気システムに
おける抵抗になぞらえることができる。

【００９０】さらに、ペン本体８１とペン本体８１が含
むインク８２は、別の、相対的に離れた複合質量８０を
形成する。複合質量８０の熱質量としての機能は、図１
において破線で描かれた第２のコンデンサ８５に電気的
になぞらえることで、象徴されている。中間質量７０か
らペン本体８１とペンの槽のインク８２よりなる遠隔質
量８０への熱ドレインの漏れの道筋は、図１において第
２および第３のコンデンサ９５、８５を相互接続する破
線で描かれた抵抗８６の表示によりほのめかされている
とおり、電気システムにおける抵抗になぞらえることが
できる。

【００９１】熱システム９１〜９９、８５〜８８の中
で、熱キャパシタンスおよび抵抗９３、９４の２つの値
が、本発明の方法を実施する好適なモードにおいて用い
られ、インクの噴出による冷却を分離する助けとなる動
作パラメータである。これら２つの動作パラメータは、
（１）ジェット・モジュールの熱質量６０／９３と、
（２）中間質量７０／９５、即ち、スタンドパイプと途
中のインクの複合質量へのその漏れの通路９４である。

【００９２】しかしさらに、システムは、さらに別の熱
抵抗８７によりほのめかされているとおり、遠隔質量８
０から周囲への熱ドレインの通路つまり熱「接地」４６
を含む。この熱抵抗もまた、破線で描かれている。この
熱接地４６への漏れの道筋を、最後に示された熱抵抗８
７の一番下の熱「電池」８８を通過して周囲の温度を維
持すること（図８）に概念化することが好ましいと思わ
れる。

【００９３】ペンの槽とペン本体の熱質量８５と、ペン
の槽とペン本体への、およびそれらからのドレインの通
路８６、８７は、前に説明した、ジェット・モジュール
６０とより密接に関連している熱要素９３、９４、に比
べて、はるかに遅くはたらく。実際、これらがはるかに
遅いため、いったんシステムが非常に一般的な点から温
度が上げられると、分の、または少なくとも１分の何分
の１かの規模で槽のインク８２と本体８１に関連する熱
質量８５とドレインの通路８６、８７は、ひとまとめに
することができるだけでなく、事実上無視することがで
きる、つまり、周囲８８／４６に関連して扱うことがで
きる。このように言うことでただひとつ注意せねばなら
ないのは、前に述べた通り、これらの遅くはたらく要素
が中間構造７０の温度を決定するうえで有用または重要
であるかもしれないということである。

【００９４】このように簡単にすることによって、噴出
するインクの体積と密接に関連しており測定上有用な現
象が、たとえば、ほんの数秒の規模で動作するため、満
足できる結果がもたらされる。このように、これらがは
るかに速いので、ペンの槽のインク８２と本体８１の加
熱または冷却は測定の背景における非常に遅いドリフト
にすぎない。

【００９５】このように簡単にすることによって、満足
できる結果がもたらされることには、他の理由もある。
そのひとつは、本方法は受動的機械的熱ドレインに最初
の許容誤差しか要求しないというものである。さらに、
温度の均一性についての仮定に関し本明細書で後に述べ
るように、この分野において測定された値と研究室の校
正の成果において測定された値の間のいくらかのシステ
ム的誤差を近似的に削除してもよい。

【００９６】ここでふたたび図１において、ペンが実際
に滴４２を発射しているときの最終的に噴出するインク
滴４２が熱を運び去り、スタンドパイプ７１と推進気泡
６４を経由して槽８２から補充インクの流れ７２が対応
するインクの体積にとって代わることはまた、抵抗損
失、より正確には「電流ドレイン」になぞらえることが
できる。このように、図はまた、受動的機械的ドレイン
抵抗９４と並列の破線で描いた電流ドレイン９６、そし
て電流ドレイン９６と直列の破線で描いたスイッチ９７
をも含み、これが、本発明の教える、インク滴４２を発
射することのない残りの熱システムを動作させる別の方
法を表している。

【００９７】この熱の除去とインク滴の発射の関連をほ
のめかすために、ドレイン９６とスイッチ９７は、図の
上でインク滴４２とジェット４３の表示の近くに位置し
ている。しかし、補充インク７２がジェット・モジュー
ル６０の実際の冷却に直接的役割を果たしていることも
ほのめかすために、電流ドレイン９６は中間質量７０の
熱「キャパシタンス」９５の先頭に帰るように描いてあ
る。この回帰点は、本発明による、分析上重要な温度基
準点を示す。

【００９８】本発明は、２１１、２１３（図３）におい
てジェット・モジュール６０（図１）を選択された時間
間隔の間暖めること、つまり、それぞれのモジュール６
０に対して、「スイッチ」９２を通してその熱的「熱
源」９１を動作して、モジュール６０を発射することな
しに（すなわち「スイッチ」９７が開の状態で）その熱
「コンデンサ」９３を変化させることを意図している。
この暖めの目的は、ジェット・モジュールの熱質量の総
計に関係するデータ、つまり同等物としてはその熱キャ
パシタンス、およびそれからの熱流に関するデータの２
１０、２１４における取得と記憶ができるようにするこ
とである。

【００９９】この目的のために、ジェット・モジュール
６０を発射してインク滴４２を噴出するために用いるの
と同じ実際の電気接続５３を通して、ジェット・モジュ
ール６０の加熱要素６１にウォーミング動力パルス５５
が向けられる。これらのパルス列５５は、インク滴４２
を生み出すときに印字装置が用いるものと同じ電圧・電
力であってもよい。しかし、ジェット・モジュール６０
が手順のこの段階においてインクを噴出することを防ぐ
ために用いるパルス５５の幅は、通常、ジェット・モジ
ュール６０からインクを噴出するのに用いるパルス５４
の幅より狭い０．８マイクロ秒にすぎない。

【０１００】このパルス幅の狭さを補償するために、パ
ルス周波数は、それに応じて高くされている。（説明の
ために、ここで用いる「暖め」という用語は、「暖め」
と本質的に同じ全体的な動力を用いているがインクの噴
出を生み出す「加熱」と呼ぶ類似した段階と、手順のこ
の段階を区別する助けとするためのみに用いるものであ
る。）

【０１０１】２１３における暖めの間、ジェット・モジ
ュール６０からの中間質量への静的機械的熱ドレイン２
１２／９４もまた当然起こる。そして、加えて、熱質量
つまりキャパシタンスへの、またはそれからのいくらか
の熱流（図２及び図３には図示せず）も起こる。これら
の現象が起こる一方で、装置は自動的にプリントヘッド
の温度（電圧）の２１４における監視を、好ましくは、
内蔵感知抵抗器７９を９９において見守り、好ましくは
５０ミリ秒等の時間的に細かく区切られた間隔をおいて
データを記憶することにより行う。このようにして記憶
されたデータは、ジェット・モジュールの熱質量の総数
６０／９３に関する情報を提供する。しかし、理解され
るように、静的機械的熱ドレイン２１２／９４からこの
情報を分離するためには、他のデータも取得しなければ
ならない。

【０１０２】次にシステムは、多少、パルス幅を増加さ
せ、パルス周波数を減少させて、２３１、２３３におい
てペンを発射してインク滴を噴出する。つまり、パルス
幅とパルス周波数は変化するが動力を本質的に不変に保
つのに用いられる標準動力入力５４を提供する。前記の
ように、この入力熱のいくらかは熱質量つまりキャパシ
タンス９３へ流れ入り、またはそれから流れ出る。ま
た、２３２において、この入力熱のいくらかはドレイン
通路９４を通して中間熱質量７０へ、そしてそこから槽
のインク８５、ペン本体８１等へ流れる。そして、９９
／２３４において、システムは自動的にプリントヘッド
の温度を監視する。

【０１０３】しかし加えて、電気的にスイッチ９７を閉
じることになぞらえられるが、インク４２が噴出し、２
３５／９６において、このインク４２がいくらか熱を運
び去る。さらに、２３６／７２においてそのインクの体
積が通常の供給通路からのインクにとって代わられるこ
とにより、冷たいインク７２を中間質量７０からジェッ
ト・モジュール６０、つまり、全体として、プリントヘ
ッドの中に運ぶという直接的な冷却効果がある。

【０１０４】その結果、２３４において、これらふたつ
の新しく導入された現象２３５／９６、２３６／７２に
より生み出される冷却に関係する情報が得られる。すで
に得られたヘッドの熱質量９３についての情報から、ま
た上記の静的機械的ドレイン９４からこの情報を分離す
るには、さらに段階が必要となるであろう。

【０１０５】次に、システムは２４０において、熱入力
を停止し、９２において熱「電源」９１の接続を絶っ
て、２６３において、温度低下、即ち、熱「抵抗」９４
等を通した放電の速度を監視して、２６２／２３２／２
１２における中間質量７０／９５への熱ドレインの通路
の大きさ、即ち、ドレイン「抵抗器」の大きさ９４を知
る。熱入力が２４０において中止されてプリントヘッド
がインク滴４２を噴出しないと、熱回路において重要に
はたらく唯一の「部品」は、ジェット・モジュールの熱
キャパシタンス９３と、中間質量７０／９５へのドレイ
ン−抵抗の通路９４である。

【０１０６】ここで、「重要にはたらく」と言うのは、
前に触れたように、ペン本体と槽のインク８１、８２／
８５への、およびそれらの熱的部品から周囲８８／４６
への、ドレイン通路８６、８７と、本体８１とインク８
２の熱質量８５は、依然存在していてはたらいているか
らである。計算上は、これらを無視することができる。
というのも、これらの反応は、ジェット・モジュール６
０により密接に関係している効果９３、９４、９６と比
較して非常に遅いからである。

【０１０７】本発明の最も好適な実施例以外のシステム
においては、本体８１とインク８２のこの熱質量８５、
そして関連するドレイン通路８６、８７を用いて中間質
量７０の温度Ｔ９８を求めることができる。電気的にな
ぞらえることのできるものを示した図の破線の部分にお
いて、これは、中間質量の熱「キャパシタンス」９５の
先頭の熱「回路」の接続点９８の温度である。

【０１０８】この温度は中間熱質量７０に関係するジェ
ット・モジュール６０の温度差動△Ｔの値を明らかにす
るのに必要であることがわかるであろう。熱質量および
ドレイン通路８５、８７から、受動的減衰の開始点に戻
った補外法によって、Ｔ９８の比較的より正確な値が得
られるかもしれない。本システムに対しては、ペン１０
と中のインク８２の前後の重量の測定値からＴ９８を演
繹的に推論することが好ましいと思われる。

【０１０９】噴出するインクに運び去られる熱に対応す
る通路９６、９７と比べて、モジュール６０から中間質
量６０へのドレイン通路９４は、異なるジェット・モジ
ュール６０の間で、および異なるペン１０の間で比較的
より一定である。したがって、最も純粋な理論において
は、前もってかなり多数のジェット・モジュール６０と
ペン１０についてドレイン通路９４の平均値を測定し、
その後その平均値をすべてのペン１０内のすべてのジェ
ット・モジュール６０に適用できると仮定することによ
って、合理的な結果が得られる。

【０１１０】しかし、中間質量７０へのドレイン通路９
４はまた、噴出するインク滴４２が運び去る熱に対応す
る熱損失通路９６、９７を支配する。このために、ジェ
ット・モジュール６０のそれぞれの総計に対して、言い
換えればそれぞれのペン１０に対して、２１０において
この測定を実際に行うことが好ましい。

【０１１１】２１０における暖めと２３０における加熱
／発射（しかし２６０におけるドレインの決定は除く）
が数回繰り返されるときには、結果として得られる温度
対時間の挙動は、一般的に図４の簡略化した概念的なグ
ラフのように示すことができる。グラフのそれぞれのサ
イクルの下向きの部分の傾き２３１、２３６（図２及び
図３の同様に番号のついた部分に対応する）は、滴体積
に関係している。言い換えれば、他の急な傾き２３１ａ
〜２３６ａ、２３１ｂ〜２３６ｂ、またはなだらかな傾
き２３１ｃ〜２３６ｃ、２３１ｄ〜２３６ｄはそれぞ
れ、より大きい、またはより小さい滴体積の結果であ
る。

【０１１２】本発明について発明者が仕事の初期に作成
した実際の温度対時間のデータの２つのグラフを比較す
ることで、一般的な効果が劇的に示される。ひとつのグ
ラフ、図５は、通常に動作するペンを用いて作成され
た。もうひとつのグラフ、図６は、図５と同じペンを１
／３のジェット・モジュールをテープでおおってインク
を噴出できなくしたものを用いて作成された。（グラフ
が階段状になっているのは、データを自動的にデジタル
化しているためである。）

【０１１３】しかし、すぐにわかるとおり、図４ないし
図６が本発明の要点を伝えていていくつかのプリンタに
おけるインク噴出体積を求めるのに適当な手順を表して
いるが、本発明を実施する好適な方法は、図２及び図３
に関連して説明した熱ドレイン測定を組み込むというこ
とである。

【０１１４】自動化したテストをするためには、原則と
して、冷却速度を決定するために、あらかじめ選択され
た時間間隔△ｔの間の温度差動△Ｔ、またはあらかじめ
選択された温度差動△Ｔになるのに必要な時間△ｔのど
ちらを測定してもよい。どちらにしても、実際の温度を
通して、測定された差動は噴出する体積に関係する。

【０１１５】これらふたつのアプローチのうち、第１の
ものは、単純な自動化をするのがいくぶんより容易であ
る。しかし、最良の結果を得るためには、これらの方法
はともに用いずに、かなり多数の時間点についてデータ
を取得し、実際全体的なデータを信頼できるものになる
よう２６８（図２及び図３）においてこのような取得を
繰り返し、その後２７０において繰り返しの少なくとも
２つ（最適には多く）の複合を形成し、２８０において
線形回帰によって複合データのあるセグメントに直線を
合わせることが好ましいと思われる。後述するように、
繰り返しは省くことができる。

【０１１６】その後、２９０において、インクの噴出に
よる正味の冷却速度、即ち、熱質量と静的ドレインの効
果を代数的に分離した速度の計算において、関係する傾
きの代表としてのこれら合わせた線の傾きを用いる。最
後に、２９５において、結果として得られた測定値がイ
ンク体積の大きさとなり、この全体的な結果が３００に
おいて有益な目的、たとえばジェット・モジュールの制
御（直接的に、または空乏アルゴリズムその他の手順を
用いて）や今にも起ころうとしているインクの枯渇の警
告等に適用される。

【０１１７】インク滴の冷却の測定値を分離して決定す
る過程２９０、２９５において、それぞれのインク滴
は、その体積と絶対温度に比例した、または、中間質量
７０、即ち、スタンドパイプ７１とその中のインク７２
に運ばれる正味のエネルギーのみを考えれば、中間質量
７０との温度差動に比例したある量のエネルギーを運び
去る。このように、冷却、速度、温度、校正関係を知る
ことで、噴出する滴の体積を演繹的に推論することがで
きる。

【０１１８】より詳細には、ペン本体８１を通した既知
の熱ドレイン９６と既知の熱入力９１の観察された冷却
速度を調整し、調整した冷却速度を中間質量上との温度
差動、および滴４２の速度の数値で割ることにより、２
６０において、それぞれの滴４２の体積がもたらされ
る。

【０１１９】この値は、インクの特性、加熱抵抗、ジェ
ット・モジュールの寸法（抵抗器、セル壁、オリフィス
の大きさと相対位置）、スタンドパイプ７１における背
圧における許容誤差の効果を含んでいる。したがって、
この値は、３つのうちでもっとも価値があり、直接的に
真に重要である。この値は、すでに述べた理由により、
それぞれのジェット・モジュールに関して個々に測定す
ることは容易ではない。しかし、すべてのモジュールの
平均値は、それぞれの印字装置によってそれぞれのペン
に関して好適に測定される。

【０１２０】しかし、このようにする準備として、１０
０（図３）において、前もってすべての３段階の測定
が、好ましくは多くのペンについて、しかし信頼できる
校正関係を引き出すために、１２０、１５０における実
際に発射するインクの量の決定も組み入れて実行されな
ければならない。その後２９０、２９５において現場で
観察した正味の冷却速度からインクの体積の噴出の速度
を求めるのに用いられるのは、その関係である。

【０１２１】この目的のため、校正のシーケンス１００
のこの３番目の段階１３０において実際に発射するイン
クの量は、その冷却効果が観察されている既知の数の滴
を噴出する前後１２０、１５０においてペンの重量を量
ることにより、容易に決定される。強調したいのは、最
良の結果を得るために、この重量の測定は冷却効果を求
めるのに用いるのと同一の滴の噴出のシーケンス１３０
の前後でなされなければならないということである。

【０１２２】この、同時にまたは本質的に同時に起こる
校正の両方の部分の実行を容易にするために、冷却のシ
ーケンスに用いるテスト装置の幾何学的形状４７、８１
は、理想的には、つまり最も純粋な理論においては、ペ
ン１０がはかり４７の上に載せられたままであるのを示
す図１がほのめかしているように、２つの重量測定１２
０、１５０がペンをその動作位置から動かすことなしに
行われることができるようになっている。しかし、発明
者は、校正を引き出すことに資する仕事の中で、ペンの
動作位置とは違った別の位置でペンの重量を量っても十
分であることを発見した。

【０１２３】発明者は、本発明を改良する努力の中で、
別々のインク噴出の手順の前後で、言い換えれば、冷却
のシーケンスの測定とは異なった条件の下で、重量を測
定すると、定まらずやっかいな、つまり「ノイズの多
い」結果となることを発見した。

【０１２４】このことは重要である、というのも、決定
される重量差はかなり小さいものであるからである。し
かし同時に、校正の間の熱的関係がプリンタの生産の現
場の動作の間の熱的関係を適切に表すよう、校正の幾何
学的形状は通常ペンが用いられる環境に合理的に近いも
のでなければならない。

【０１２５】理論上は、実際に噴出するインクの量はま
た、ペンではなくそれに向かってインクが噴出する目標
物の重量を量ることによっても確定することができる。
このようなアプローチは、目標物の全体的な重量がペン
の全体的な重量よりもはるかに小さくできるという点
で、好ましいと考えられる。しかし、目標物に到達する
前と後との両方で蒸発するインクの量が相当あり、また
変化することから、ペンの重量を量るほうが好ましいと
考えられる。

【０１２６】測定を確実に十分精密なものにするため
に、１６８において、暖め／発射／ドレインのサイクル
１１０〜１６０が、連続して約２０回繰り返される（図
４においてもほのめかされている）。これらの測定を重
量を量る手順と同時に行うことでノイズの大きい原因を
除去すると、発明者は、個々の滴の測定した大きさにお
ける標準偏差を約１／２ピコリットルに減少することに
成功した。

【０１２７】発明者は、このように非常な精密さを得る
ためには、それぞれの温度対時間のシーケンスのそれぞ
れの段階内の温度変化−−すなわち、１６０、２６０に
おける入力動力のない温度下降、１１０、２１０におけ
る入力動力のある温度上昇、１３０、２３０におけるペ
ンの発射により速度が遅い温度下降−−の速度を平均す
ることが有用であることも発見した。

【０１２８】図７は、本発明により監視された２０個の
熱サイクルのうちの最後の１８個のサイクルの複合を表
す実際のデータである。点は横軸の５０ミリ秒の間隔に
関係して間隔を置いており、特に重要な点には番号をつ
けている。

【０１２９】縦軸に沿った値は、摂氏度で表された温度
である。点１８から点２０において、および点５１から
点５７においてグラフが不連続であるのは、エレクトロ
ニクスにおけるスイッチング等によるアーティファクト
のためである。（ここでドットにつける番号は、装置の
要素とそれらを電気的になぞらえたものを識別するため
に添付の他の図面につけた参照番号と混同されないよう
にしている。）

【０１３０】複合グラフの点１０２から点１０７までの
部分は、熱ドレインの冷却のみの間、言い換えれば、ジ
ェット・モジュールの加熱器に動力が印加されずインク
の噴出がない状態でシステムを監視している間に取得さ
れたデータを表している。明確にするために、この状態
を「Ａの場合」と呼ぶことにする。Ａの場合には、図に
書き込んであるとおり、グラフは約１２℃／ｓｅｃの下
向きの（負の）傾きを示す。図７のこの部分は、図８の
左側に示す「Ａの場合」の動作モードと、図２及び図３
の１６０、２６０における熱ドレインのデータの取得
に、直接対応している。

【０１３１】次に、点２０から点５１までの部分、「Ｂ
の場合」は、ジェット・モジュールを、通常の加熱をシ
ュミレーションするがインクの噴出はないように、通常
の動作周波数よりも高い周波数の、周期の短い動力パル
スで暖めている間のデータを表している。この暖め、図
８の中央で「Ｂの場合」として動力入力がありインク出
力がないことに関して表され、図２及び図３の１１０、
２１０における熱質量のデータの取得は、Ａの場合の熱
ドレインの冷却に重ねられ、その結果、図に示すよう
に、ほとんど２・１／２℃／ｓｅｃの正味の上向きの角
度となる。

【０１３２】点５７から点１０１までの部分は、「Ｃの
場合」である。Ｃの場合は、同様に書き込んだ図８の右
側の部分と、図２及び図３の１３０、２３０におけるイ
ンクをベースにした冷却データの取得に対応する。これ
らのデータは、本質的に通常の動作の間に、言い換えれ
ば、通常のパルス周波数とパルス幅で加熱して、通常の
動作範囲内の速度でインクを噴出する間に取得される。
この動作モードにおいて、それに応じたインクの噴出
は、Ａの場合の熱ドレインの冷却とＢの場合の加熱効果
に重ねられる。

【０１３３】ここでは、傾きは下向きであるがわずかな
ものであり、その大きさは０．７゜Ｃ／ｓｅｃを少し下
回る。図に示した値を用いると、これら３つの傾きは、
おおまかには、Ｓａ＝−１１．９、Ｓｂ＝＋２．４、Ｓ
ｃ＝−０．６８となる。これらの値は、ヒューレット・
パッカード社の製品で現在製造されているプリントヘッ
ドについての典型的な値と考えることができる。また、
一般的に、現在の従来からの代表的な熱インクジェット
・プリントヘッドの典型的な値と考えることもできるか
もしれない。

【０１３４】書き込んだＣの場合について、その部分全
体（点５７から点１０１まで）の平均温度は、７１゜Ｃ
を少し上回る。これは、周囲の典型的な温度から約５０
度、そして、中間質量の温度から約４０度、高いと考え
ることができる。他の２つの部分（ＡとＢの場合）の平
均温度も、ともに、おおまかにはこの値と等しい。

【０１３５】明かなように、Ａの場合の温度（右側のよ
り急な下降）は、約２度低い。この差がこのように小さ
な値に抑えられているのは、急な角度の下降の最初の数
個のデータ点のみを用いているからである。また、同様
のシステム的な誤差が校正のためのデータ取得において
も発生し、これら２つの誤差がたぶん相互に少なくとも
一次において打ち消し合うということも頭に入れておい
てよい。

【０１３６】実際上、本発明を最良に実施するために、
発明者は、Ｂの場合から始めて、それからＣの場合へ進
み、最後にＡの場合へ進む、というのがいちばん自然で
あることを発見した。しかしこのサイクルは、２０回繰
り返し、それから、最初の２サイクルにおいてはシステ
ムがまだよく平衡していないので、これら最初の２サイ
クルからデータを廃棄し、図７に示す非常に安定した代
表的な複合物を得るのが好ましいと思われる。したがっ
て、全体的な２０サイクルの観察が実際にＢの場合から
始まるかＣの場合から始まるかは、多少理論的になる。

【０１３７】測定サイクルを２０回繰り返す目的は、主
として測定の過程の正確さを確実なものとするためであ
る。２０回繰り返すためには、ほとんど２分間を要する
が、これはこの分野においてはプリンタを非稼働にして
おく時間としては長すぎるものである。

【０１３８】現場の状況の下では、測定の過程は、始動
時、または動作の長引いた時間の間の時々において、ま
たはその両方においてなされなければならない。理解さ
れるように、オペレータは、このように長い時間遅延す
ることには異議を唱えるであろう。

【０１３９】したがって、本発明は前述の形式において
用いることに適しているのではあるが、本発明は、分析
の過程を改良して、たとえば１または２サイクルだけか
ら十分な体積の指示が抜き出されることを意図してい
る。最初の数サイクルにおける測定値と、本明細書にお
いて説明し現在まで用いたより十分に平衡した測定値と
の関係を得るために、さらにモデリングを行ったりデー
タを集めたりすることが必要になるかもしれない。

【０１４０】暖めの部分、これはＢの場合だが、好まし
くは、それぞれの加熱パルスの周期は０．８μｓｅｃで
ある。これらのパルスの周波数は６ｋＨｚでそれぞれの
ジェット・モジュールに与えられる。ジェット・モジュ
ールへの平均動力は２．１Ｗであり、この暖めは３．２
秒間継続する。

【０１４１】サイクルの中のインクを噴出する（より身
近な言い方をすれば「吐出する」）部分、つまりＣの場
合、の間には、それぞれの加熱パルスの継続時間は２．
４μｓｅｃであり、周波数は２ｋＨｚでそれぞれのジェ
ット・モジュールに与えられる。動力は２．１Ｗで２．
４秒間継続する。

【０１４２】サイクルの中の受動的熱ドレインの部分、
つまりＡの場合は、関連する加熱パルスはなく１秒間継
続する。

【０１４３】ここで、これらの測定の結果をどのように
用いてそれぞれのインク滴の平均体積を求めることがで
きるかを、よりはっきり述べる。その体積は、１滴あた
りの立方センチメートルで表すのだが、まず、ｖ＝Ｆ／
νによって与えられる。ただし、Ｆはインクの体積流量
で立方センチメートル毎秒、ギリシャ文字のνは発射の
頻度ですなわち１秒あたりの滴数を表す。

【０１４４】次に、Ｆは、次式によって、時間△ｔ内に
移動する熱の量Ｏに関係させることができる。

【０１４５】

【数１】

【０１４６】したがって、それぞれの滴の体積ｖはＦ／
ν＝Ｏ／（νρｃ△Ｔ・△ｔ）である。システム内に送
り込まれたワットに換算した熱の量は既知であるから、
カロリーに換算した熱伝達の速度Ｏ／△ｔを、ワットで
表したインク滴の流れとともにシステムから流れ出す動
力Ｐと、次式によって関係させるのが便利である。

【０１４７】

【数２】

【０１４８】よって、平均滴体積は、

【０１４９】

【数３】

【０１５０】となる。インクに関するｃ、ρ、発射速度
ν同様、中間質量との温度差△Ｔも（おおまかにではあ
るが）既知である。

【０１５１】したがって、上に持ち出したような、制御
された条件の下で温度の変化の簡単な監視を通して、イ
ンクの流れの中に入って運び出される動力Ｐｏｕｔの値
をいかにして自動的に概算することができるかを示すこ
とを残すのみとなる。この目的のために、前に導入した
電気的になぞらえることに立ち戻ることとする。

【０１５２】図８において、そして特に図の左に示され
たＡの場合において、ここで示した状況の下では、動力
はシステム内に送り込まれておらず、インクの流れ出し
もない。したがって、熱流ｉは、システムの熱キャパシ
タンスＣから複合熱抵抗Ｒを通して周囲または中間質量
の温度へという流れ出しのみである。

【０１５３】その熱流ｉＲは、従来の関係、本質的にキ
ャパシタンスＣの定義に従う。つまり、

【０１５４】

【数４】

【０１５５】ただし、下つき文字の「ａ」は、この関係
が図８のＡの場合に適用されていることを示す。簡素化
するために、このＡの場合の傾き（△Ｖ／△ｔ）ａは、
以後ｓａと呼ぶことにする。このようにすると、熱抵抗
Ｒを通し流れ出る熱流ｉＲ（ａ）は、次のように表すこ
とができる。

【０１５６】

【数５】

【０１５７】次に図８の中央に示したＢの場合、インク
は依然として流れていないが、プリントヘッドを起動す
る電気的加熱器に動力を印加することによって、システ
ムに熱ｉｉｎがポンプ式に送り込まれている。発明者の
仕事に関係する実際のシステムでは、ｉｉｎ＝２．１Ｗ
を用いた。この値は、プリントヘッドの通常の動作にお
いて用いる平均動力レベルに通常等しいものである。

【０１５８】図に示すように、熱流ｉｃ（ｂ）は、Ａの
場合熱キャパシタンスＣから出ていくのに対し、この場
合は熱キャパシタンスＣへと入っていく。しかし、現在
の平均温度はおおまかにはＡの場合と等しいので、熱抵
抗を通した周囲への外向きの熱流ｉＲをＡの場合に起こ
る熱流と等しいものとする。このように仮定することに
より、熱流の関係は次式のようにまとめることができ
る。

【０１５９】

【数６】

【０１６０】ただし、上のＡの場合の表記同様、後の式
を簡素化するために、このＢの場合には、傾きＳｂ＝
（△Ｖ／△ｔ）ｂという簡略表記を導入している。

【０１６１】Ａの場合とＢの場合から求められる、熱抵
抗を通した熱流ｉＲと熱キャパシタンスＣを含む２つの
式を結合して、ｉＲの値を除去し、熱キャパシタンスを
次のようにして求めることができる。

【０１６２】

【数７】

【０１６３】ここで熱抵抗を通した熱流の式を再び導入
して、

【０１６４】

【数８】

【０１６５】上式において、右辺に現れるすべてのパラ
メータは、自動監視過程を通して求めることができる。

【０１６６】しかし、実際に求めようとしているのは、
思い出されるように、図８の右側のＣの場合のインクの
外向きの流れ、すなわちインクとともに流れ出す熱によ
り密接に関係している値である。この３番目のＣの場合
でもまた、出発点は、基本式、熱キャパシタンスからの
熱流と、システムの他の３つの脚における熱流の間の平
衡の関係である。すなわち、

【０１６７】

【数９】

【０１６８】そして、ここでもまた、平均温度がＡの場
合やＢの場合とおおまかには等しいので、熱抵抗を通し
た熱量ｉＲも、おおまかにはＡの場合やＢの場合と等し
いものとする。これで、前の誘導より熱キャパシタンス
が既知となった。この場合においても、最初の２つの場
合と同様、傾きｓｃが監視を通して観察されている。こ
の結果、この場合におけるインクに伴う熱の流れ出し
は、次のように表すことができる。

【０１６９】

【数１０】

【０１７０】ここで項をまとめ、簡単にし、結果を最初
の滴体積の式に代入すると、次のようになる。

【０１７１】

【数１１】

【０１７２】中間質量に関係して図７に示した値、傾き
ｓａ＝−１１．９、ｓｂ＝２．４、ｓｃ＝−０．６８、
温度△Ｔ＝７１−５６＝１５℃（おおまかに）を用い、
ν＝３００ｋＨｚ（ジェット・モジュールが１５０個と
仮定した場合、それぞれのジェット・モジュールあたり
２ｋＨｚであることを表す）で入力動力ｉｉｎ＝２．１
Ｗとセットし、さらに、代表的なインクの値ρ＝１．０
３ｇ／ｃｃ、ｃ＝１ｃａｌ／ｇ゜Ｃを用いると、典型的
なインクジェットの滴の大きさとして２４ｐＬという値
がもたらされる。

【０１７３】もちろん、実際的な方法として、インク滴
体積ｖの値は必ずしも立方センチメートルで表す必要は
なく、決定した値が互換的なインキング過剰や前述のイ
ンク枯渇の早期警告に対するしきい値、とにかく、校正
として得られた互換的な値と比較することができるなら
ば、他のいかなる従来の単位で表してもよい。したがっ
て、望むならば、いくつかのパラメータを定数とみなし
て標準化体積ｖ’の決定とひとまとめにし、たとえば、
次式のようにすることができる。

【０１７４】

【数１２】

【０１７５】上に記載したものと同じ値を周囲に関係し
た傾きと温度の値として用いると、ｖ’＝０．０１２と
いう値がもたらされる（ここでの単位は、結果的に相互
補完的゜Ｃとなる範囲で任意である）。

【０１７６】前に述べたように、生産中に測定した結果
は、３００（図２及び図３）において、装置のファーム
ウェアの空乏アルゴリズム５２’（図１）の部分に適用
して、全体的なインキングを制御することができる。こ
のシステムを最適に用いるために、ペンとペンの付勢
は、すべての許容誤差の点から見て、最小の滴が噴出す
る場合がいつも不十分なインキングによるイメージの欠
陥を避けるために適当であるようにし、そして、本発明
によって導入されたテストが３００において適用されて
空乏アルゴリズム５２’を制御して過度のインキングに
よるイメージの欠陥を避けるように設計されている。

【０１７７】上記の目的のための信頼性のあるデータを
得る上で、様々な動作要因が妨げとなる傾向があり、こ
れらの動作要因を制御するか、または考慮しなければな
らない。これらの要因のひとつは、ペン１０の中間質量
７０の温度である。

【０１７８】この温度は、望むならば、まず最初に動力
の印加を中止し、１／４分から１／２分の後に、プリン
トヘッドの温度が周囲の温度に向かって下降する速度が
比較的に非常に遅くなっているとき、熱感知抵抗器７９
の読み出し９９をチェックすることによって、推定し、
その重要性を判断することができる。このように温度の
下降する速度が遅くなるということは、槽とその中のイ
ンクを結合した通常プリントヘッドよりもはるかに大き
い熱質量と、プリントヘッドが、ほとんど平衡している
ことを示している。

【０１７９】これらの要因のうちの別のものとして、開
始温度がある。開始温度は、慎重に制御しなければなら
ない。また別のものとして、感知抵抗器７９とインク８
２の間の熱「抵抗」（単位印加動力あたりの温度差動）
がある。これは、製造における均一性によって左右され
るが、通常本質的に全体的なインク滴体積よりも一定で
ある。

【０１８０】さらに別のものとして、熱感知抵抗器７９
自体も製造における許容誤差の影響を受ける。この許容
誤差は、冷却速度の測定の開始温度に影響を与える可能
性があり、それによってすべての速度の値に間接的に影
響を与える可能性がある。

【０１８１】これまでに認識していない他の要因も作用
する可能性がある。したがって、本発明の技術における
当業者は、本発明をそれぞれの新しいペン−プリンタの
システムに適用するためにはそのシステムの詳細を知的
に十分情報を得た状態で評価することが必要であるとい
うことを容易に認識するであろう。

【０１８２】上記の開示の意図は単なる例示であり本発
明の範囲を制限するものではない、ということが理解さ
れるであろう本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を
参照して決定されるものである。

【０１８３】上記説明したように本発明に係る熱インク
ジェット・プリンタ用の熱流効果を利用したインク滴体
積のテストは下記のようにすることにより具現化でき
る。 ［１］ 熱インクジェット・ペンを有し前記ペンのプリ
ントヘッドから噴出するインクを用いて印字媒体上に印
をつける熱インクジェット印字装置の運転方法であっ
て、（１）前記インクとプリントヘッドを加熱し、
（２）前記プリントヘッドから、前記噴出するインクの
体積に入れて、熱を運び去り、（３）ある体積の冷たい
インクをインク供給部から前記プリントヘッドに運び入
れて、前記噴出する体積にとって代わるようにする、と
いう下位段階を含む、前記ペンのプリントヘッドを動作
してある体積のインクを噴出する段階と、前記運び去
る、および運び入れるという下位段階によって生み出さ
れる、前記プリントヘッドの冷却の量を決定する段階
と、前記噴出するインクの体積の大きさを確定するため
に、既知の校正関係にしたがって前記決定した冷却の量
と噴出するインクの体積とを互いに関連させる段階とを
含む体積を確定するシーケンスを行い、その後インクを
噴出して印字媒体上に印をつけるために前記ペンのプリ
ントヘッドの作動を制御するために、前記確定した大き
さを適用することを含む、前記方法である。

【０１８４】［２］ 前記に適用することが、前記印字
媒体上に印をつけるために噴出する前記インク体積を制
御するために、前記確定した大きさを用いることを含む
上記［１］に記載の方法である。

【０１８５】［３］ 前記大きさを用いることが、前記
印字媒体上に印をつけるために噴出する前記インク体積
を制御する空乏アルゴリズムを制御するために、前記確
定した大きさを用いることを含む上記［２］に記載の方
法である。

【０１８６】［４］ 前記適用することが、前記確定し
た大きさが今にも起ころうとしているインク供給の枯渇
に対応しているときにはインク少量供給動作モードを起
動させるために、前記確定した大きさを用いることを含
む上記［１］に記載の方法である。

【０１８７】［５］ 前記インク少量供給動作モード
が、オペレータに今にも起ころうとしているインク供給
の枯渇を警告することを含む上記［４］に記載の方法で
ある。

【０１８８】［６］ 印字媒体上に印をつけるための前
記プリントヘッドの作動と同時に、前記印字媒体と前記
ペンの印づけの軸が相対的に動くようになっていること
をさらに含み、前記インク少量供給動作モードが、前記
相対運動と前記印づけを禁止することを含むことを特徴
とする上記［４］に記載の方法である。

【０１８９】［７］ 特に少なくとも２つのかかるペン
を有する印字装置において用いられ、前記インク少量供
給動作モードが、今にもインク供給の枯渇が起ころうと
しているペンの運転を停止して別のペンを運転すること
を含む上記［４］に記載の方法である。

【０１９０】［８］ 前記決定の段階が前記プリントヘ
ッドから前記ペンの本体への熱の漏れを見込むことを含
む上記［１］に記載の方法である。

【０１９１】［９］ 前記決定の段階が、前記プリント
ヘッドへの加熱がされておらず前記プリントヘッドから
インクの噴出がない状態でプリントヘッドの温度の低下
を監視することを含む上記［８］に記載の方法である。

【０１９２】［１０］ 前記決定の段階が、前記プリン
トヘッドの熱質量、もしくはその熱質量の中へ、または
その熱質量から出ていく熱流、を見込むことを含む上記
［１］に記載の方法である。

【０１９３】［１１］ 前記決定の段階が、インクを噴
出することなしに前記プリントヘッドを暖める下位段階
と、同時に前記プリントヘッドの温度を監視する下位段
階を含む、上記［１０］に記載の方法である。

【０１９４】［１２］ 前記加熱の下位段階が、インク
を前記ペンから発射するのに十分広いパルス幅を有する
電気エネルギーパルスを、射出抵抗器に向けることを含
み、前記暖める下位段階が、インクを前記ペンから発射
するのに必要なパルス幅よりも狭いパルス幅を有する電
気エネルギーパルスを、同じ射出抵抗器に向けることを
含む上記［１１］に記載の方法である。

【０１９５】［１３］ 前記加熱の下位段階が、インク
を前記ペンから発射するのに十分低い周波数を有する電
気エネルギーパルスを、射出抵抗器に向けることを含
み、前記暖める下位段階が、インクを前記ペンから発射
するのには高すぎる周波数を有する電気エネルギーパル
スを、同じ射出抵抗器に向けることを含む上記［１１］
に記載の方法である。

【０１９６】［１４］ 前記体積を確定するシーケンス
を行う前に前記校正関係を発見することを含む上記
［１］に記載の方法である。

【０１９７】［１５］ 前記校正発見の段階が、前記校
正確定の段階の間に噴出するインクの体積を決定するた
めに前記ペンの重量を２回量ることを含む上記［１４］
に記載の方法である。

【０１９８】［１６］ 前記決定の段階が、前記動作の
段階の間に前記ペンの温度が変化する速度の尺度を獲得
する、という下位段階を含む上記［１］に記載の方法で
ある。

【０１９９】［１７］ 前記尺度獲得の下位段階が、前
記プリントヘッドの連続した温度を表すデータに曲線を
自動的に合わせ、前記曲線の傾きを前記速度の前記尺度
として用いることを含む上記［１６］に記載の方法であ
る。

【０２００】［１８］ 前記尺度獲得の下位段階が、前
記ペンに関連する抵抗器の抵抗を感知することによって
前記ペンの温度を監視し、前記ペンの温度変化の速度の
尺度を発見するために前記感知した抵抗における変化を
用いることを含む上記［１６］に記載の方法である。

【０２０１】［１９］ 熱インクジェット・ペンから噴
出するインクの体積を決定する方法であって、インクを
前記ペンから発射するのに必要なパルス幅より狭いパル
ス幅を有する電気エネルギーパルスを射出抵抗器に向け
ることにより、前記ペンをあらかじめ暖め、インクを前
記ペンから発射するのに十分広いパルス幅を有する電気
エネルギーパルスを同じ射出抵抗器に向けることによ
り、選択された動作モードにおいてインクを噴出するた
めにペンを発射し、前記ペンの温度が変化する速度の尺
度を獲得するために、前記ペンに関連する抵抗器の抵抗
を感知することによりペンの温度を監視するという下位
段階を含む、前記噴出する体積の噴出と交換によって生
み出される冷却の量を決定する段階と、前記噴出するイ
ンクの体積の大きさを確定するために、既知の校正関係
にしたがって、前記決定した冷却の量とインクの体積と
を互いに関連させる段階を含む前記方法である。

【０２０２】［２０］ 熱インクジェット・ペンから噴
出するインクの体積を制御する方法であって、前記噴出
する体積の噴出と交換によって生み出される冷却の量を
決定し、前記噴出するインクの体積の大きさを確定する
ために、既知の校正関係にしたがって、前記決定した冷
却の量とインクの体積とを互いに関連させるという下位
段階を含む、熱インクジェット・ペンから噴出するイン
クの体積を確立する段階と、次に噴出するインク体積を
異なる値にセットするために、前記確定した大きさを適
用する段階を含む前記方法である。

【０２０３】

【発明の効果】上記説明したように本発明に係る熱イン
クジェット・プリンタ用の熱流効果を利用したインク滴
体積のテストは、インクとプリントヘッドを加熱し、プ
リントヘッドから噴出するインクの体積に入れて、熱を
運び去り、ある体積の冷たいインクをインク供給部から
プリントヘッドに運び入れて、噴出する体積にとって代
わるようにし、運び去る、および運び入れることによっ
て生み出されるプリントヘッドの冷却の量を決定し、噴
出するインクの体積の大きさを確定するために、既知の
校正関係にしたがって決定した冷却の量と噴出するイン
クの体積とを互いに関連させるようにしたことにより、
インクがなくなるのを事前に検出することができるよう
になり、プリンタの停止及び警報からインク槽を交換す
る時間的浪費、無人で動作する、例えばフアックス等の
インク切れを事前に検出することができると云う極めて
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例を組み込んだ熱インクジ
ェット印字装置の概略化した説明図である。

【図２】同手順を示した、論理フロー図である。

【図３】同手順を示した、論理フロー図である。

【図４】同簡略化した一連の前暖め／インク噴出のサイ
クルにおける温度対時間の概念的なグラフである。

【図５】従来のモードで熱インクジェット・ペンを動作
することを通して求められた実際の温度変化のデータ
の、自動的に生み出されるグラフである。

【図６】一般的な方法で同じペンを動作することを通し
て求められた実際の温度変化のデータのグラフである。

【図７】本発明にしたがい、暖め／インク噴出／冷却の
サイクルを用いて取得された、実際の温度対時間のデー
タの合成グラフである。

【図８】電気の流れになぞらえる点からの、そしてここ
では特に本発明の一部として用いられる３つの動作モー
ドの熱入力および出力通路を含む、簡略化した熱モデル
を示したものである。

【符号の説明】

１０ ペン ４５ 印字媒体 ５２ 翻訳 ５２’空乏アルゴリズム ６０ ジェット・モジュール ６１ 加熱要素 ７０ 中間質量 ７１ スタンドパイプ ７２ インク ８０ 遠隔質量 ８１ ペン本体 ８２ インク ８５、９３、９５ コンデンサ ８６、８７、９４ 抵抗 ９１ 電源 ９２、９７ スイッチ ９６ ドレイン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０４ Ｋ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱インクジェット・ペンを有し前記ペン
   のプリントヘッドから噴出するインクを用いて印字媒体
   上に印をつける熱インクジェット印字装置の運転方法で
   あって、（１）前記インクとプリントヘッドを加熱し、
   （２）前記プリントヘッドから、前記噴出するインクの
   体積に入れて、熱を運び去り、（３）ある体積の冷たい
   インクをインク供給部から前記プリントヘッドに運び入
   れて、前記噴出する体積にとって代わるようにする、と
   いう下位段階を含む、前記ペンのプリントヘッドを動作
   してある体積のインクを噴出するステップと、 前記運び去る、および運び入れるという下位段階によっ
   て生み出される、前記プリントヘッドの冷却の量を決定
   するステップと、 前記噴出するインクの体積の大きさを確定するために、
   既知の校正関係にしたがって前記決定した冷却の量と噴
   出するインクの体積とを互いに関連させるステップと、
   を含む体積を確定するシーケンスを行い、その後インク
   を噴出して印字媒体上に印をつけるために前記ペンのプ
   リントヘッドの作動を制御するために、前記確定した大
   きさを適用することを含む熱インクジェット・プリンタ
   用のインク滴体積のテスト方法。