JPH07314691A - インクジェット印字装置 - Google Patents

インクジェット印字装置

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JPH07314691A
JPH07314691A JP7112771A JP11277195A JPH07314691A JP H07314691 A JPH07314691 A JP H07314691A JP 7112771 A JP7112771 A JP 7112771A JP 11277195 A JP11277195 A JP 11277195A JP H07314691 A JPH07314691 A JP H07314691A
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heating element
voltage
pulse signal
drain voltage
ink
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Juan J Becerra
ジェイ ベッセラ ジュアン
Thomas E Watrobski
イー ワトロブスキー トーマス
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Xerox Corp
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット印字装置の印字品質を維持す
る装置を提供する。 【構成】 本装置は、少なくとも１個の発熱素子へ加え
る複数のパルス出力の１つを選択し、選択したパルス信
号で発熱素子を付勢する。次に発熱素子の両端間の実際
の電圧降下を測定する。次に測定した実際の電圧降下と
望ましい電圧降下とを比較する。比較結果に基づいて、
発熱素子に電圧を加える新しいパルス信号を選択する。
実際の電圧降下が望ましい電圧降下に実質上等しくなる
まで、この繰り返しプロセスを続ける。もう１つの実施
例では、発熱素子上に気泡が形成されたかどうかを判断
するため気泡センサを使用している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サーマルインクジェッ
トプリンタ、より詳細には発熱素子に繰り返して加える
パルス信号を選択し、印字品質を維持する方法および装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】サーマルインクジェットプリントヘッド
は、複数の滴噴射器からインク滴を選択的に噴射し、紙
などの受像部材の上に望ましい像を形成する。プリント
ヘッドは一般に受像部材へインク滴を噴射する滴噴射器
アレイで構成されている。キャリッジ型インクジェット
プリントヘッドの場合、プリントヘッドは受像部材に対
し左右に動いて一定幅で像を印字する。代わりに、滴噴
射器アレイを受像部材の全幅の端から端まで延長して、
全幅プリントヘッドを作ることができる。全幅プリント
ヘッドは、受像部材が滴噴射器アレイに直角な方向に動
くとき、静止したままである。
【０００３】インクジェットプリントヘッドは一般に毛
管チャンネルなどの複数のインク通路を有する。各チャ
ンネルは一端がノズルになっており、他端がインク供給
マニホルドに接続されている。マニホルドからのインク
は各チャンネル内に保持されており、各チャンネルの抵
抗発熱素子に適切な信号が加えられると、それに応じて
発熱素子に隣接するチャンネルの部分のインクが急速に
加熱されて蒸発する。チャンネル内の一部のインクの急
速蒸発によって、気泡が発生し、一定量のインク（イン
ク滴）がノズルを通って受像部材へ噴射される。典型的
なインクジェットプリントヘッドの全般的な構成が米国
特許第４，７７４，５３０号に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】発熱素子による気泡の
確実な発生は、発熱素子が発生する単位面積当たりのパ
ワーによって決まる。発熱素子の両端間の電圧を一定に
保ったとき、発熱素子の抵抗が増加するにつれて、発熱
素子が発生するパワーは減少する。また駆動トランジス
タの抵抗が増加するにつれて、発熱素子が発生するパワ
ーは減少する。さらに周囲温度が上昇するにつれて、発
熱素子が発生するパワーは減少する。
【０００５】もし発生したパワーが小さ過ぎれば、発熱
素子の温度がノズル内に気泡を形成するには不十分のこ
とがある。このため、ノズルによって滴が発生したり、
しなかったりするので、印字が散発的になることがあ
る。
【０００６】他方、発生したパワーが大き過ぎれば、発
熱素子は容易に気泡を形成できるが、発熱素子の温度が
高くなるため、発熱素子の寿命を短くなる。従って、発
生した大きなパワーは発熱素子の寿命を短くする。
【０００７】従って、少なくとも上に述べた理由によ
り、ある時間にわたって均一な動作を得るには、発熱素
子が発生するパワーが重要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】以上およびその他の問題
を解決するために、本発明は、所定の数の発熱素子のそ
れぞれに加える複数の異なるパルス信号の１つを選択
し、対応する数のインク滴を発生させることにより印字
品質を維持する方法および装置を提供する。本装置は、
電圧印加手段、測定手段、比較手段、および収斂手段か
ら成っている。電圧印加手段は、種々の所定数の発熱素
子のそれぞれに、複数の異なるパルス信号の対応する種
々の信号で電圧を印加する。測定手段は、発熱素子に電
圧が印加されると所定数の発熱素子の１つの両端間の実
際の電圧降下を測定する。比較手段は、測定手段によっ
て測定された実際の電圧降下と望ましい電圧降下とを比
較して、実際の電圧降下と望ましい電圧降下の差に基づ
いて差信号を発生する。収斂手段は、比較手段から差信
号を受け取り、新しいパルス信号を選択する。そのあ
と、電圧印加手段は。その新しいパルス信号で所定数の
発熱素子のそれぞれに電圧を印加する。収斂手段は、実
際の電圧降下が望ましい電圧降下の事前に決めた範囲に
入るまで、差信号に基づいて複数の異なるパルス信号の
間で繰り返して選択する。
【０００９】別の実施例においては、パルス付与手段が
発熱素子にパルス信号を加える。パルス信号が発熱素子
に加えられると、検出手段が発熱素子の近傍の状態を検
出する。次に回路が、検出した状態に基づいて発熱素子
に加えるパルス信号を選択的に修正する。検出する状態
は発熱素子の両端間の実際の電圧降下または発熱素子上
の気泡の形成であってもよい。
【００１０】
【実施例】図１に典型的なキャリッジ型インクジェット
印字装置２を示す。往復キャリッジ装置５のプリントヘ
ッド４の中に、滴発生チャンネルの直線アレイが入って
いる。インク滴６は受像部材８に向けて噴射される。プ
リントヘッド４が受像部材８を横切って矢印１４の方向
に動くたびに、受像部材８はステップモータ１０によっ
て事前に選定した距離だけ矢印１２の方向にステップ状
に進められる。供給ロール１６上に収納された紙などの
受像部材８は、ステップモータ１０またはこの分野で周
知の他の手段によって巻取りロール１８にステップ状に
巻き取ることができる。
【００１１】プリントヘッド４は、任意の周知の手段例
えば２個の平行ガイドレール２２を用いて往復動するよ
うに構成された支持体２０に固定されている。プリント
ヘッド４は、索２４が掛け渡された一対の回転可能なプ
ーリ２６の１つを可逆モータ２８で駆動して往復動させ
ることができる。プリントヘッド４は一般にステップモ
ータ１０による受像部材８の移動方向に対し直角な方向
に受像部材８を横切って動かされる。もちろん、キャリ
ッジ装置５を往復動させる別の構造も考えられる。
【００１２】プリントヘッドを往復動させる代わりに、
この分野で周知のように、滴噴射器の直線アレイを受像
部材８の全幅の端から端まで延長することができる。こ
のような直線アレイは、一般に全幅アレイと呼ばれる。
例えば、米国特許第５，１６０，４０３号、同第４，４
６３，３５９号を参照されたい。
【００１３】図２に、典型的なインクジェットプリント
ヘッドのインク滴噴射器、すなわちインクジェットプリ
ントヘッド内の多数のインク滴噴射器の１つを示す。図
２に示した滴噴射器はサイドシューター型噴射器である
が、他の形式の噴射器、たとえばルーフシューター型噴
射器も同様に本発明に使用することができる。一般に、
このような噴射器が直線アレイの中に１インチ当たり３
００〜６００個形成されて並んでいる。インク滴噴射器
として複数のチャンネルが形成された部材は「ダイスモ
ジュール」と呼ばれる。例えば、ダイスモジュールはシ
リコンから作ることができる。各ダイスモジュールは一
般に１２８個の噴射器を有する。一般に、キャリッジ型
プリントヘッドは、ダイスモジュールを１個だけ有する
であろう。インクジェットプリントヘッドは、１個以上
のダイスモジュールが受像部材の全幅の端から端まで延
びた全幅アレイを形成している構造にすることができ
る。複数のダイスモジュールを有する構造の場合、各ダ
イスモジュールが自分自身のインク供給マニホルドを持
つこともできるし、あるいは複数のダイスモジュールが
共通インクマニホルドを共用することもできる。
【００１４】各噴射器３０はオリフィスすなわちノズル
３４で終わる毛管チャンネル３２を有する。毛管チャン
ネル３２はインク滴が噴射されるまで毛管チャンネル内
に一定量のインク３６を保持している。各毛管チャンネ
ルにインク供給マニホルド（図示せず）からインクが供
給される。図２に示した噴射器の場合、チャンネル３２
の大部分は結晶シリコンでできた上部基板３８に異方性
エッチングされた溝によって形成される。上部基板３８
は厚膜層４０と境を接し、厚膜層４０は下部基板４２と
境を接している。
【００１５】厚膜層４０と下部基板４２の間に、周知の
やり方で毛管チャンネル３２からインク滴を噴射させる
抵抗発熱素子４６が配置されている。発熱素子４６は厚
膜層４０の開口で形成された凹部４４の中にある。発熱
素子４６は、例えば厚さ約１ミクロンのタンタルから成
る保護層４８で保護されている。発熱素子４６はアドレ
ッシンク電極５０に電気的に接続されている。プリント
ヘッド４内の各噴射器３０は自分の発熱素子４６とアド
レス電極５０を持っている。アドレス電極５０はパッシ
ベーション層５２によって保護されている。各アドレス
電極５０と発熱素子４６は、以下に詳しく説明するよう
に、制御回路網によって選択的に制御される。
【００１６】周知のように、アドレス電極５０に信号が
加えられると、発熱素子４６に電圧が印加される。抵抗
発熱素子４６から発生した熱は、発熱素子４６に隣接す
る液体インクを蒸発させ、蒸発したインクの気泡５４を
生成する。膨張する気泡５４の力により、インク滴５６
がオリフィス３４から受像部材８の表面へ向けて噴射さ
れる。
【００１７】図３に、本発明に使用する修正回路を示
す。発熱素子４６は定電圧ＶB と駆動トランジスタ５８
のドレインの間に接続されている。駆動トランジスタ５
８のソースはアースに接続されている。電圧信号Ｖd を
測定するため、発熱素子４６と駆動トランジスタ５８間
の接続点にテストパッド６０が設置されている。テスト
パッド６０はテストプローブか、他の似た形式の電気接
続装置のどちらかを備えてることができる。
【００１８】テストパッド６０上の電圧信号（Ｖd ）は
比較器６２の端子に入力される。この電圧信号（Ｖd ）
は実際のドレイン電圧である。発熱素子４６の両端間の
実際の電圧降下は定電圧ＶB から実際のドレイン電圧Ｖ
d を差し引いて求める。従来の使用と望ましい印字品質
に基づいて、発熱素子４６の両端間の望ましい電圧降下
はわかっている。本発明はドレイン電圧Ｖd を調整する
ように作用することにより、発熱素子４６の両端間の電
圧降下を調整する。これを行なうために、望ましいドレ
イン電圧Ｖext が比較器６２の他方の端子に入力され
る。定電圧ＶB と発熱素子４６の両端間の電圧降下を知
ることにより、望ましいドレイン電圧が計算される。図
３に示した実施例の場合、電圧信号（Ｖd ）は比較器６
２の負の端子に入力され、望ましいドレイン電圧は比較
器６２の正の端子に入力される。
【００１９】比較器６２は実際のドレイン電圧Ｖd と望
ましいドレイン電圧Ｖext とを比較する。Ｖd とＶext
の電圧差に基づいて、差信号がライン６４に沿って収斂
回路７０へ出力される。比較器６２の使用と作用はこの
分野では周知である。
【００２０】収斂回路７０は複数のパルス信号
（Ｖref ）の１つをライン７２に沿って駆動トランジス
タ５８へ出力する。また収斂回路７０は比較器６２から
ライン６４に沿って差信号を受け取り、ライン７２に沿
って駆動トランジスタ５８のゲートへパルス信号（Ｖ
ref ）を送る。選択したパルス信号はライン７２に沿っ
て繰り返して出力され、発熱素子４６をオンおよびオフ
にし、噴射器３０からインク滴を噴射させる。このよう
に、図３に示した実施例は、実際のドレイン電圧Ｖd と
望ましいドレイン電圧Ｖext を連続的に比較するフィー
ドバックループを提供する。発熱素子４６の両端間の電
圧降下はドレイン電圧から決定されるので、比較器はさ
らに実際の電圧降下と望ましい電圧降下とを比較する。
【００２１】図４に、収斂回路７０の第１の実施例を示
す。収斂回路７０にはルックアップテーブルとして使用
される記憶装置（メモリ）７４が含まれている。記憶装
置７４はライン７２に沿って駆動トランジスタ５８へ加
える可能性のある各パルス信号ごとにディジタルコード
を記憶する。各パルス信号は、異なるｎビットのディジ
タル修正コードで代表された別個の記憶場所に記憶され
る。例えば、本発明の好ましい実施例は５ビット修正コ
ード（例えば、０００００〜１１１１１）を使用してい
るが、各修正コードとしてより大きな数または小さい数
のビットを使用することができる。各修正コードを表す
のに５ビットを使用しているので、全部で３２の異なる
パルス信号は３２の異なる記憶場所に記憶される。ｎビ
ット修正コードの場合には、全部で２n の異なるパルス
信号が使用される。従って、５ビット修正コードを使用
する上例では、発熱素子は３２の異なるパルス信号の１
つによって電圧が印加される。
【００２２】使用中、収斂回路７０は記憶装置７４から
異なるパルス信号の１つを選択し、選択したパルス信号
を出力する。記憶装置７４から修正コードを選択するた
びに、選択したディジタルパルス出力はディジタルアナ
ログ（Ｄ／Ａ）変換器７６によってアナログパルス信号
へ変換される。そのアナログパルス信号はライン７２に
沿って駆動トランジスタ５８へ加えられる。
【００２３】図４および図５に、記憶装置７４内の適切
なパルス信号を選択して、望ましい印字品質を生み出す
方法と装置を示す。図４に示すように、比較器６２から
ライン６４に沿って出力された差信号はデマルチプレク
サ７８へ入力される。前に説明したように、この差信号
は実際のドレイン電圧Ｖd と望ましいドレイン電圧Ｖ
ext の差を表わしている。この差信号は、そのほかに、
発熱素子４６の両端間の実際の電圧降下と望ましい電圧
降下の差も表している。差信号の極性に基づいて、デマ
ルチプレクサ７８は、チャンネル０（状態Ａを表す）ま
たはチャンネル１（状態Ｂを表す）のどちらかを通して
ｎビット信号を出力する。
【００２４】デマルチプレクサ７８のチャンネル０はＤ
フリップフロップ８２に接続され、そのフリップフロッ
プ８２のＱ出力は加算器８６の第１出力に接続されてい
る。同様に、チャンネル１はＤフリップフロップ８４に
接続され、そのＤフリップフロップ８４のＱ出力は加算
器８６のもう１つの出力に接続されている。Ｄフリップ
フロップ８２，８４の作用はこの分野では周知である。
クロックパルスＣＬＫの各立ち上がり（または立ち下が
り）縁の間に、各フリップフロップ８２，８４はそのＤ
入力に現れた値を入力する。次に、Ｄフリップフロップ
８２，８４に記憶された現在の状態がそれらのＱ出力か
ら加算器８６へ出力される。従って、クロック信号ＣＬ
Ｋの立ち上がり（または立ち下がり）縁の前にデマルチ
プレクサ７８によってＤフリップフロップの入力が変更
された場合だけ、Ｄフリップフロップの出力は変化する
であろう。
【００２５】加算器８６はフリップフロップ８２と８４
からの２つのｎビット入力を加算し、ｎ＋１ビットコー
ドを生成する。除算器８８はｎ＋１ビットコードを２で
割り、得られたｎビットコードをＤフリップフロップ９
０へ出力し、かつ得られたｎビットコードの最上位のｎ
−１ビットをＥＯＲ（エクスクルーシブＯＲ）ゲート９
２へ出力する。除算器８８から出力されたｎビットコー
ドは現在の平均修正コードである。ＥＯＲゲート９２は
停止信号ライン９４に接続されており、実際のドレイン
電圧が望ましいドレイン電圧に実質上等しいとき収斂回
路７０を停止させるため使用される。フリップフロップ
９０のＱ出力は、得られたｎビット駆動修正コードを記
憶する記憶装置７４に接続されている。この実施例の場
合、ｎビット駆動修正コードはＤフリップフロップ９０
からライン８０に沿ってデマルチプレクサ７８の入力へ
フィードバックされる。
【００２６】図５のフローチャートに、収斂回路７０の
作用を示す。発熱素子４６に繰り返して加えるべき適切
なパルス信号を選択し、望ましい印字品質を生成するこ
とができるように、インクジェット印字装置を最初にオ
ンにするとき、本発明を使用することが好ましい。しか
し、整備期間の間に、インクジェット印字装置の通常の
動作に、本発明を使用することもできる。ステップ１０
０において、最初にインクジェット印字装置を初期化す
る。そのあとステップ１０２において、事前設定された
パルス信号を使用して駆動トランジスタ５８を作動さ
せ、発熱素子４６を付勢する。そのほかに、各フリップ
フロップ８２，８４は初期上限と初期下限に事前設定さ
れてる。
【００２７】ステップ１０４において、テストパッド６
０の所で実際のドレイン電圧を測定する。この実際のド
レイン電圧は発熱素子４６に電圧を加えたときの発熱素
子４６の両端間の電圧降下に対応している。次に、ステ
ップ１０６において、比較器６２を使用して実際のドレ
イン電圧Ｖd と望ましいドレイン電圧Ｖext とを比較す
る。上に述べたように、デマルチプレクサ７８は、比較
器６２が発生した差信号に基づいて、Ｄフリップフロッ
プ８２と８４の１つに記憶された修正コードを変更す
る。実例として、図４に示したノードＡは望ましい修正
コードの上限に対応し、ノードＢは望ましい修正コード
の下限に対応している。従って、ライン６４に沿って入
力された差信号が正の値（実際のドレイン電圧が望まし
いドレイン電圧より大きいことを示す）のとき、ライン
８０に沿ってＤフリップフロップ９０からデマルチプレ
クサ７８に入力された駆動修正コードと一致するよう
に、フリップフロップ８４に記憶された下限を変更す
る。
【００２８】デマルチプレクサ７８に入力された駆動修
正コードは、前のサイクルにおいて発熱素子４６に電圧
を加えるためライン７２に沿って出力されたパルス信号
を生成するのに使用した修正コードに対応する。従っ
て、駆動修正コードは前の修正コードと呼れることがあ
る。各繰り返しサイクルの間に、フリップフロップ８
２，８４の一方のみが状態を変更する。従って、各クロ
ックパルスの間に、上限と下限の一方のみが変化する。
上例では、フリップフロップ８４と下限が変化するが、
フリップフロップ８２と上限は同じ状態のままである。
新しい下限は、クロックパルスＣＬＫの立ち上がり（立
ち下がり）縁の間にフリップフロップ８４に記憶され
る。クロックパルスＣＬＫの残りの部分の間に、フリッ
プフロップ８２，８４に記憶された上限と下限が加算器
８６に入力され、２つのｎビット限界が修正コードに加
算される。次に、除算器８８は加算された修正コードを
２で割って現在の平均修正コードを求める。この現在の
平均修正コードはクロックパルスＣＬＫの直前の立ち上
がり（または立ち下がり）縁での現在の上限と現在の下
限の平均値である。
【００２９】現在の平均修正コードはＥＯＲゲート９２
の第１入力へ入力される。前に説明したように、駆動修
正コードはＤフリップフロップ９０からのＤ出力であ
る。駆動修正コードの最上位のｎ−１ビットはさらにＥ
ＯＲゲート９２の第２入力へ出力される。ステップ１０
６において、ＥＯＲゲート９２は排他的論理和機能を使
用して現在の平均修正コードと駆動修正コードとを比較
する。好ましい実施例の場合、ＥＯＲゲート９２におい
ては、各コードの最上位のｎ−１ビットだけが比較され
る。ＥＯＲゲート９２はそれぞれの現在の平均修正コー
ドのｎ−１ビットが駆動修正コードの対応するビットと
一致していると判断すると、現在のドレイン電圧が望ま
しいドレイン電圧に実質上等しいことを指示する停止信
号を出力する。実際の状態が望ましい状態に実質上等し
いことを検出するもう１つの方法は繰り返しを使用する
ことである。ｎビットコードの場合、必要な繰り返しは
最高ｎ回だけである。例えば、５ビットコードの場合、
必要な繰り返しは５回だけである。従って、５回の繰り
返しの後、結果に関係なく、サイクルは停止される。
【００３０】クロックパルスＣＬＫの各立ち上がり（ま
たは立ち下がり）縁の後、除算器８８から出力された現
在の平均修正コードは、新しい駆動修正コードを表すた
めＤフリップフロップ９０へ入力される。この新しい駆
動修正コードは、ライン８０に沿ってデマルチプレクサ
７８へ送り戻され、そして新しいパルス信号を選択する
ため記憶装置７４へ入力され、そして現在の平均修正コ
ードと比較するためＥＯＲゲート９２へ入力される。こ
の新しい駆動修正コードは、ステップ１０８において、
前に述べたように、記憶装置７４内の適切な記憶場所を
捜し出し、新しいパルス信号を選択するために使用され
る。もしＥＯＲゲート９２が停止信号を発生しなけれ
ば、ステップ１０２において、新しいパルス信号によっ
て発熱素子４６に電圧を加えることを続ける。従って、
一致しているとＥＯＲゲート９２が判断するまで、装置
はステップ１０２，１０４，１０６，１０８のループを
続行する。
【００３１】一致したとＥＯＲゲート９２が判断したら
直ちに、停止信号がライン９４に沿って出力され、ステ
ップ１０２，１０４，１０６，１０８を含む繰り返しサ
イクルが停止される。そしてステップ１１０において、
通常の印字動作が開始される。この時点で、望ましいド
レイン電圧を生じさせた選択したパルス信号が記憶装置
７４に記憶される。これは、記憶装置７４内の駆動修正
コードに対応する記憶場所に記憶されたパルス信号であ
る。従って、通常の印字動作中に、それぞれの発熱素子
４６に電圧を加えためときは、記憶装置７４に記憶され
た一致した駆動修正コードに対応するパルス信号を使用
して発熱素子４６に電圧が加えられる。従って、選択し
たパルス信号が望ましい一定の電圧降下を生じさせるの
で、発熱素子４６の印字品質は一定である。またインク
ジェット印字装置は、決められた時間間隔の後、例えば
月ごとに、整備期間に入り、上述のやり方に似たやり方
でパルス信号を調整することによって印字品質を維持す
ることができる。
【００３２】次に、図６を参照して収斂回路７０の第２
の実施例を説明する。この実施例に対応する方法は、図
５に示した方法に似ている。しかし、ステップ１０８の
工程は、収斂回路７０が前の修正コードに１ビットを加
えることにより各修正コードを順次やり通すように変更
されている。最初に、５ビット修正コードの場合、修正
コードカウンタが０００００に設定される。図６に示す
ように、比較器６２からライン６４に沿って出力された
差信号は判断回路１１２へ入力される。判断回路１１２
は差信号の大きさに基づいて実際のドレイン電圧が望ま
しいドレイン電圧に実質上等しいかどうか判断する。判
断回路１１２は、１ビット（すなわち、００００１）を
前の修正コードに加える加算器回路１１４に接続されて
いる。
【００３３】加算器回路１１４は記憶装置７４に接続さ
れており、前に述べたやり方で使用される。第１の実施
例と同様に、入力されたｎビット修正コードに対応する
記憶装置７４内のパルス信号が、ディジタルアナログ変
換器７６によって変換され、パルス信号としてライン７
２に沿って駆動トランジスタ５８へ出力される。このサ
イクルは、判断回路１１２が差信号に基づいて、実際の
ドレイン電圧が望ましいドレイン電圧に実質上等しいと
判断するまで続く。前の修正コードは、発熱素子４６を
作動させて均一な印字品質を維持するのに必要な望まし
い修正コードである。しかし、もし実際のドレイン電圧
が望ましいドレイン電圧と実質上等しくないと判断回路
１１２が判断すれば、加算器回路１１４は前の修正コー
ドに１ビットを加える。従って、望ましい印字品質を示
す望ましいレベルの電圧が発熱素子４６に加えられたと
判断回路１１２が判断するまで、図６に示した回路網は
前の修正コードに１ビットを連続して加えるように動作
する。
【００３４】第１の実施例の場合は、駆動トランジスタ
５８へ出力する望ましいパルス信号をより迅速に得るこ
とができるように、上限と下限が連続的に更新される。
しかし、第２の実施例の場合は、ある修正コードが望ま
しいドレイン電圧に実質上等しい実際のドレイン電圧を
生じさせると判断されるまで、回路網は各修正コードを
順次やり通す。
【００３５】前に述べたように、インクジェットプリン
トヘッドは一般に複数の噴射器すなわちチャンネルを有
する。全幅プリントヘッドては、これらの噴射器すなわ
ちチャンネルが多数のダイスモジュールに分割されてい
る。ダイスモジュールは通例は１２８個の噴射器を有す
る。各ダイスモジュールはさらに発熱素子の列に細分化
することができる。本発明のインクジェット印字装置で
は、各ダイスモジュールが４個の発熱素子から成る３２
の列に細分化されている。説明の便宜上、ダイスモジュ
ール上の発熱素子の列の数をｂで表す。各列の発熱素子
の数について他の組合せを同様に使用できることがわか
る。印字動作中、プリントヘッド４の各ダイスモジュー
ルは各列の１個、２個、３個、または４個の発熱素子に
選択的にインク滴を噴射させる。１〜４個の発熱素子を
作動させる決定は、制御回路網（図示せず）によってこ
の分野で周知のやり方で実行される。各列は独立に動作
し、所定の数のインク滴を噴射する。
【００３６】従来の技術に共通する問題点は、作動する
発熱素子の数が増すと、各発熱素子が前の印字動作と同
じ単位面積当たりのパワーに維持されないので、印字品
質が低下する。従って、各列内の作動した発熱素子の数
に応じて、発熱素子の間で単位面積当たりのパワーを維
持することが望ましい。前に指摘したように、各列内の
同時にアドレスされた発熱素子の数が増すと、印字品質
を低下させずに印字するのに必要な供給電圧が増大す
る。従って、各印字動作ごとにその列内で作動するであ
ろう発熱素子４６の数に応じて、各列ごとに異なるパル
ス信号（Ｖref ）を得ることが望ましい。
【００３７】本発明は、第３の実施例として、列内の作
動した発熱素子の数に応じてパルス信号を選択し、望ま
しいドレイン電圧を得る装置および方法を提供する。第
３の実施例は１つの列について説明するが、第４の実施
例は複数の列について説明する。代案として、第３の実
施例から１つの列のデータを使用して、ダイスモジュー
ルの各列ごとのデータを記憶することもできる。第３の
実施例の方法と装置は、第４の実施例において同様に使
用することができる。図７は第３の実施例に使用した装
置を示し、図８は装置を使用する方法を示す。この実施
例のその他の修正が本発明の範囲に含まれることは理解
されるであろう。
【００３８】図７に、ｋ個の発熱素子の列１２０を示
す。図７には、作動した発熱素子の数に応じて列１２０
内の発熱素子４６を作動させるのに使用するパルス信号
を決定するため、図４の回路網以外の回路網が追加され
ている。詳しく述べると、有限状態マシンブロック１２
２は第３の実施例の修正回路網の校正および制御の順序
を制御する。記憶装置１２４は、作動した発熱素子の数
に応じて、望ましいドレイン電圧に実質上等しい実際の
ドレイン電圧を生じさせるパルス信号を記憶する。列１
２０内にｋ個の発熱素子があり、各修正コードがｎビッ
トであるから、記憶装置１２４はｋ×ｎのサイズでなけ
ればならない。デコーダ１２６は記憶装置１２４からデ
ータを受け取り、ディジタルコードをアナログパルス信
号へ変換する。有限状態マシン１２２の状態に基づい
て、デコーダ１２６はその列の何個の発熱素子に電圧を
加えるべきかを決定し、次にデコーダ１２６はそれらの
発熱素子へ適切なパルス信号を加える。従って、加える
パルス信号は、列１２０内の何個の発熱素子を作動させ
るかに従って変わるであろう。
【００３９】次に、図７の装置に関連して図８の方法を
説明する。最初に、ステップ１２８において、適切なパ
ルス信号を決定するためテストすべき数（ｋ）の発熱素
子４６を１に設定する。次に、ステップ１３０におい
て、図５について説明した方法と同様の方法で１個の発
熱素子４６を作動させる。ステップ１３２において、そ
の発熱素子４６の両端間の実際のドレイン電圧を測定す
る。第３の実施例の場合、望ましい初期ドレイン電圧は
最初にＶext に設定される（図４の実施例のように）。
ステップ１３４において、実際のドレイン電圧と望まし
いドレイン電圧とを比較する。ステップ１４０におい
て、第１および第２の実施例について説明したやり方に
似たやり方で、新しいパルス信号を選択する。実際のド
レイン電圧が望ましいドレイン電圧に実質上等しくなる
まで、ステップ１３０，１３２，および１３４を繰り返
す。適切なパルス信号を決定したら、ステップ１３６に
おいて、望ましいドレイン電圧を生じさせたパルス信号
を記憶装置１２４内の１個の発熱素子の作動に対応する
場所に記憶する。
【００４０】次にステップ１３８において、２個の発熱
素子の作動を表すために、カウンタ（ｋ）を１だけ増分
する。上例に続き、ステップ１３０において、２個の発
熱素子を作動させる。次にステップ１３２において、２
個の発熱素子の一方の両端間の実際のドレイン電圧と、
１個の発熱素子を作動させたときのドレイン電圧とを比
較する。この１個の発熱素子を作動させたときのドレイ
ン電圧は前にステップ１２８，１３０，１３２，１３４
において記憶装置１２４に記憶してある。２個以上の発
熱素子を同時に作動させたとき、各発熱素子は似通った
ドレイン電圧降下を有するので、一方のドレイン電圧を
測定するだけでよい。
【００４１】ステップ１３２において実際のドレイン電
圧を測定し、ステップ１３４において実際のドレイン電
圧と望ましいドレイン電圧とを比較し、そしてステップ
１４０において新しいパルス信号を選択する繰り返しサ
イクルは、図４のやり方に似たやり方で続く。適切なパ
ルス信号が駆動トランジスタ５８に加えられたとＥＯＲ
ゲート９２が決定すると、それぞれのパルス信号を記憶
装置１２４内の２個の発熱素子の作動に対応する場所に
記憶する。パルス信号を連続して決定するこの処理は、
列１２０内の全部でｋ個の発熱素子の作動について、望
ましいパルス信号が決定されるまで続く。この結果、記
憶装置１２４はｋ個のパルス信号を保有する。
【００４２】印字動作中、制御回路網（図示せず）は、
各印字ごとに列内の何個の発熱素子を作動させるかを決
定する。この決定はこの分野では周知である。望ましい
ドレイン電圧に実質上等しい出力ドレイン電圧を生じさ
せるパルス信号でそれぞれの望ましい発熱素子を作動さ
せることができるように、制御回路網は、作動させるこ
とが望ましい列内の発熱素子の数に基づいて、記憶装置
１２４にディジタルで記憶されたパルス信号をデコーダ
１２６内のディジタルアナログ変換器へ出力する。この
結果、列内の作動させる発熱素子の数に関係なく、イン
クジェット印字装置の印字品質は均一に維持される。
【００４３】前に述べたように、各列はｋ個の発熱素子
から成っている。第３の実施例においては、１つの列内
の作動した発熱素子の数に応じて、望ましいパルス信号
が選択される。次に図９および図１０を参照して説明す
る第４の実施例においては、ダイスモジュールの各列
（ｂ）ごとに第３の実施例の動作を実行する方法および
装置を提供する。例えば、ダイスモジュールは、１列が
４個の発熱素子から成る３２の列で構成することができ
る。しかし、ダイスモジュールの各列は、ダイスモジュ
ールの中心に対する列の場所に従って、別個の単位面積
当たりのパワーをもつことができる。ダイスモジュール
の中心の列は外側にある列より低い単位面積当たりのパ
ワーをもつから、これは“smile ”効果を生み出すこと
ができる。従って、第４の実施例は各列を個別に校正す
る場合に重要である。
【００４４】図９は、複数の列ｂが設けられていること
を除き、図７に類似している。この実施例では、各列ｂ
は別個に校正され、各列内の作動した発熱素子の数に応
じて選択したパルス信号が決定される。この結果、記憶
装置１２４は、ｋ×ｂの選択した基準電圧を表すｋ×ｎ
×ｂのデータビットを記憶する。有限状態マシン１２２
とデコーダ１２６は、校正中のそれぞれの列ｂと、列ｂ
の作動した発熱素子ｋのそれぞれの数を制御する。
【００４５】図１０に示すように、最初に、ステップ１
５０において、最初の列とその列の１個だけの発熱素子
を示すため、変数ｂとｋを１に設定する。次にステップ
１５２において、列ｂ内のｋ個の発熱素子を作動させ
る。ステップ１５４，１５６，１５８は、図８に示した
ステップ１３２，１３４，１３６に似ている。判断ステ
ップ１６０において、前のステップ１５２でそれぞれの
列ｂ内のすべての発熱素子が作動したかどうかを判断す
るため、変数ｋを調べる。もしすべての発熱素子が作動
していなかったならば、ステップ１６２は次のサイクル
において次に作動させるべき発熱素子の数を増分する。
すべての発熱素子が作動されるまで、ステップ１５２，
１５４，１５６，１５８，１６０を繰り返す。この時点
で、それぞれの列は第３の実施例に似たやり方で校正さ
れた。
【００４６】ステップ１６０においてそれぞれの列につ
いてすべてのｋ個の発熱素子が作動されたと判断された
ら、ステップ１６６はすべての列が校正されたかどうか
判断する。もしステップ１６６においてすべての列が校
正されていなかったと判断されれば、その列のｋ個のす
べての発熱素子が校正のため作動されるまで、ｂを１だ
け増分し、ステップ１５２，１５４，１５６，１５８，
１６０を続けることによって、サイクルが続行する。ｂ
個のすべての列についてｋ個のすべての発熱素子を校正
した後、ステップ１６８において、校正サイクルは終了
する。
【００４７】次に図１１を参照して第５の実施例を説明
する。図１１の噴射器チャンネルは図２の噴射器チャン
ネルに対応している。しかし、第５の実施例では、発熱
素子４６の上方のチャンネル３２の中に気泡センサが設
置されている。以下に述べるやり方で使用する気泡セン
サは、発熱素子からインクへの熱伝導、発熱素子上の膜
の厚さ、発熱素子の面積の偏差や位置などの非電気的要
因に対する調整を行なう。気泡センサは、一般に、検出
装置１７２に接続された２個の電極１７０から成ってい
る。検出装置７２は発熱素子上に気泡５４が発生したか
どうか判断するように構成されている。詳しく述べる
と、気泡５４が存在しないとき、凹部４４は完全にイン
ク３６で満たされている。従って、電極１７０間のイン
ク３６の抵抗による電圧降下を求めることができる。し
かし、発熱素子を作動させることによって気泡５４が発
生すると、２つの電極１７０の間にインクはほとんど存
在しない。この結果、２つの電極１７０間に非常に大き
な電圧差が生じる。すなわち、発熱素子の上にインクが
ある（気泡がない）ときと、発熱素子上に空気または蒸
気（気泡）があるときの電極１７０間の電圧降下の差は
容易に検出することができる。従って、２つの電極１７
０間の電圧降下に基づいて、検出装置１７２は気泡５４
が存在するかどうか判断する。
【００４８】ある代案においては、検出装置１７２が図
４に示したような収斂回路７０に接続されている。しか
し、マルチプレクサ７３への入力６４は、気泡５４が成
形されたかどうかを指示する検出装置１７２からの信号
であろう。上に述べたやり方に似たやり方で、収斂回路
７０は駆動トランジスタ５８へ加えるべき望ましい基準
パルス信号を繰り返して決定するであろう。収斂回路７
０が気泡５４を発生する最も小さい修正コードを選択す
ることは理解されるであろう。
【００４９】別の代案においては、検出装置１７２は図
６に示したような収斂回路に接続されている。この代案
の場合、検出装置１７２が気泡が存在することを決定す
るまで、加算器１１４は各修正コードを順次やり通すで
あろう。気泡が存在すると決定されると、各修正コード
は選択したパルス信号として記憶装置７４に記憶され
る。
【００５０】気泡センサを備えた他の実施例も同様に使
用することができる。例えば、２つの電極７０は発熱素
子４６の真上に配置しなければならないことはない。逆
に、２つの電極を噴射器チャンネルの全体にわたって設
置し、インクの導電性を測定することによって気泡が存
在するかどうかを決定することができる。
【００５１】さらに別の実施例においては、プリントヘ
ッドからインク滴が噴射されたかどうかを判断する滴噴
射器検出装置が設置されている。この分野で知られてい
るように、それぞれの気泡が急膨張すると、噴射器チャ
ンネルからインク滴が噴射される。従って、どんな周知
の滴噴射器検出装置も滴が噴射されたかどうかを適切に
判断し、従って第５の実施例に似た仕方で動作すること
ができる。
【００５２】さらに、第５の実施例は第３の実施例に組
み入れて、１つの列内の作動した発熱素子の数に応じて
パルス信号を選択することができる。また、第５の実施
例は第４の実施例に組み入れて、それぞれの列について
使用することもできる。
【００５３】第５の実施例においては、第１〜第４の実
施例と同様に、発熱素子へ送るパルスを調整すべきかど
うかを判断するため発熱素子の近傍の状態を検出する。
第１〜第４の実施例においては、状態は発熱素子の両端
間の電圧降下であるのに対し、第５の実施例において
は、状態は発熱素子上の気泡の存在である。この気泡の
存在は発熱素子の上に設置した２つの電極間の電圧降下
を測定することによって検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のインクジェット印字装置
【図２】インクジェットプリントヘッドのある噴射器チ
ャンネルの断面図である。
【図３】本発明に使用する修正回路の略図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る図３の収斂ブロッ
クの略図である。
【図５】本発明の方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施例に係る図３の収斂ブロッ
クの略図である。
【図７】本発明の第３の実施例を示す略図である。
【図８】本発明の第３の実施例に使用する方法を示すフ
ローチャートである。
【図９】本発明の第４の実施例を示す略図である。
【図１０】本発明の第４の実施例に使用する方法を示す
フローチャートである。
【図１１】本発明の第５の実施例に係るある噴射器チャ
ンネルの断面図である。
【符号の説明】
２ 典型的なキャリッジ型インクジェット印字装置 ４ プリントヘッド ５ 往復キャリッジ装置 ６ インク滴 ８ 受像部材 １０ モータ １２ 受像部材の進行方向 １４ キャリッジ装置の進行方向 １６ 供給ロール １８ 巻取りロール ２０ 支持体 ２２ ガイドレール ２４ 索 ２６ プーリ ２８ 可逆モータ ３０ 噴射器 ３２ 毛管チャンネル ３４ ノズル ３６ 一定量のインク ３８ 上部基板 ４０ 厚膜層 ４２ 下部基板 ４４ 凹部 ４６ 発熱素子 ４８ 保護層 ５０ アドレス電極 ５２ パッシベーション層 ５４ 気泡 ５６ インク滴 ５８ 駆動トランジスタ ６０ テストパッド ６２ 比較器 ６４ ライン ７０ 収斂回路 ７２ ライン ７４ 記憶装置 ７６ Ｄ／Ａ変換器 ７８ デマルチプレクサ ８０ ライン ８２，８４ Ｄフリップフロップ ８６ 加算器回路 ８８ 除算器 ９０ Ｄフリップフロップ ９２ ＥＯＲゲート ９４ 停止信号ライン １１２ 判断回路 １１４ 加算器回路 １２０ ｋ個の発熱素子の列 １２２ 有限状態マシン １２４ 記憶装置 １２６ デコーダ １７０ 電極 １７２ 検出装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス イー ワトロブスキー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14526 −1807 ペンフィールド アトランティッ ク アベニュー 3531

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発熱素子に繰り返し加え該発熱素子を付
    勢してインク滴を生成させるパルス信号を、選択的に修
    正することによって印字品質を維持するインクジェット
    印字装置において、 発熱素子へパルス信号を加えるパルス発生手段と、前記
    パルス信号が発熱素子へ加えられるとき、該発熱素子の
    近傍の状態を検出する検出手段と、検出した状態に基づ
    いて、発熱素子へ加えるパルス信号を選択的に修正する
    回路とを備えていることを特徴とするインクジェット印
    字装置。
JP7112771A 1994-05-20 1995-05-11 インクジェット印字装置 Pending JPH07314691A (ja)

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