JP3628085B2

JP3628085B2 - カートリッジのインク供給量指示方法

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Publication number: JP3628085B2
Application number: JP28203895A
Authority: JP
Inventors: ジョン・エム・ウェイド; クリストファー・エル・シュルツ; ベスティー・シー・ハンティントン
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JPH08207303A; EP0709208B1; US5682183A; DE69505221D1; EP0709208A1; DE69505221T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、インク・ジェット及び他のタイプのプリンタに関するものであり、とりわけ、インク・ジェット・プリンタのプリント・カートリッジに対するインク供給量を表示するカートリッジのインク供給量表示方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インク・ジェット・プリンタは、印刷媒体に関して規定されたアレイをなす特定の場所に、個々のドットから成るパターンを印刷することによって、印刷イメージを形成する。これらの場所は、便宜上、直線アレイにおける小さいドットとして視覚化される。この場所は、「ドット場所」、「ドット位置」、または、「ピクセル」と呼ばれる場合もある。従って、印刷工程は、パターンをなすドット場所に対するインク・ドットの充填とみなすことが可能である。
【０００３】
インク・ジェット・プリンタは、極めて小さい滴状インクを印刷媒体に噴射することによって、ドットを印刷するが、一般に、それぞれ、インク噴射ノズルを備えた、１つ以上のプリント・ヘッドを支持する可動キャリッジを含んでいる。キャリッジは、印刷媒体の表面を横断し、ノズルは、制御を受け、マイクロコンピュータまたは他のコントローラのコマンドに従って、適切な時点にインク小滴を噴射するが、インク小滴を吹き付けるタイミングは、印刷されるイメージのピクセル・パターンに対応するように意図されている。
【０００４】
サーマル・インク・ジェット・プリンタのプリント・ヘッドは、一般に、１つ以上のインク・リザーバを備える交換可能なプリント・ヘッド・カートリッジ、及び、インクを噴射するノズル・アレイを備えたノズル・プレート、それぞれのノズルに隣接した複数の噴射室、及び、インク噴射ノズルに向かい合った噴射室に隣接し、ノズルから噴射室によって隔てられた、複数の加熱抵抗器から成る集積回路プリント・ヘッドとして実施される。
【０００５】
単一ドットのインクを印刷するため、外部電源からの電流が、選択された薄膜抵抗器に通される。これによって、抵抗器が加熱され、さらに、気化室内の隣接するインクの薄層が過熱し、爆発性の気化が生じ、この結果、インク小滴が関連するノズルを介して用紙に噴射されることになる。
【０００６】
サーマル・インク・ジェット・プリンタの動作に関する重要な考慮事項は、各プリント・カートリッジ・リザーバにおける供給インクの枯渇である。プリンタの中には、プリント・カートリッジ（または、個々のインク室）が噴射していない場合、これを光電的に判定し、プリンタを停止して、アラームまたはインジケータを作動させ、オペレータにプリント・カートリッジを交換するように警告し、これによって、時間及び用紙の浪費を回避できるようにする、小滴センサを備えるものもある。こうした装置は、有効であるが、一般に、インクが既に枯渇したという表示しか得られない。望ましい装置は、オペレータに対して、インクが尽きそうになっていることを警告するものである。
【０００７】
既存のインク・ジェット・プリンタは、供給インクの枯渇を検出することができず、従って、供給インクが枯渇した状態で印刷を試みる場合もある。自動的にインク供給の枯渇を検出し、補正する装置を備えることが有利である。この装置は、空になると、プリント・ヘッド基板の印刷を阻止し、プリント回路基板の温度が、サーマル・インク・ジェット・プリンタの発熱抵抗器に損傷を加える可能性のある、危険なほどの高レベルに達しないようにする。
【０００８】
供給インクの枯渇を検出し、補正する能力は、正確にプリント・アウトされなければ、データが損なわれるので、ファクシミリ機に取り付けられるプリント・カートリッジにとって重要な要件でもある。受信器が、誰が伝送を行ったかに関する印刷記録を残していない場合、このデータ損失は、取り返しのつかないことになる。供給インクの枯渇を検出し、補正する能力は、また、プロットの作成中に、供給インクが枯渇すると、損失を被ることになるインクと印刷時間の大量投入を必要とする、大きいカラー・プロットを作成するプリンタの重要な特徴でもある。ユーザが付いていない場合が多い大形プリンタは、供給インクの枯渇を検出し、補正して、長時間にわたって、空のプリント・カートリッジで印刷しようとするのを阻止することができなければならない。補正措置では、印刷を停止し、ユーザに供給インクの枯渇が差し迫っていることを警告し、インク・ジェット・カートリッジを移動させて、インク・ジェット・カートリッジの交換が可能な位置につけることが可能になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、普及しているテクノロジでは、これまで、インク・ジェット・カートリッジがインク切れになりそうであるという警告を前もって与える完全に満足のゆく方法が得られなかった。
【００１０】
サーマル・インク・ジェット・プリント・カートリッジが、作動して、インクを噴射すると、３つのこと、すなわち、（１）加熱抵抗器による加熱と、これに伴うインク室のサーマル・マスへの熱流入、（２）リザーバ、プリント・カートリッジ本体、及び、周囲に対する放熱による冷却、及び、（３）インク小滴で熱を運び去り、リザーバからのより低温のインクを補充することによる冷却が、同時に発生する。小滴が大きくなると、それだけ、運び去る熱量が増し、その補充流によって生じる冷却量が増大する。
【００１１】
本発明の目的は、インク供給量の減少につれて、インク小滴の体積が、低周波数の噴射率に比べると、高周波数の噴射率において、より速く小さくなるという発見に基づいて、サーマル・インク・ジェット・プリント・カートリッジにおいてインクの枯渇が差し迫っていることを判定するカートリッジのインク供給量表示方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この方法は、プリント・カートリッジのプリント・ヘッド及びインクを所定の温度まで暖めるステップと、第１の噴射周波数で、プリント・カートリッジのプリント・ヘッドを作動させて、ある体積のインクを噴射させるステップと前記作動ステップには、インク及びプリント・ヘッドを加熱し、噴射された体積のインクによって熱を運び去り、プリント・ヘッドにある体積のより低温のインクを送り込み、噴射された体積のインクを補充するステップとが含まれる、所定の温度からの第１の温度変化をモニタするステップから構成される。さらに、同じプリント・カートリッジのプリント・ヘッド及びインクを所定の温度まで暖めるステップと、第１の噴射周波数とは異なる第２の噴射周波数で、プリント・カートリッジのプリント・ヘッドを作動させて、ある体積のインクを噴射させるステップと（前記作動ステップには、インク及びプリント・ヘッドを加熱することと、噴射された体積のインクによって熱を運び去ることと、プリント・ヘッドにある体積のより低温のインクを送り込み、噴射された体積のインクを補充することが含まれる）、所定の温度からの第２の温度変化をモニタするステップが含まれる。少インク供給量を表示するため、第１と第２の温度変化が比較される。
【００１３】
この方法は、印刷前、または、印刷間隔の間に、プリンタによって迅速かつ容易に実施される。少インク供給量の表示を利用して、プリンタの停止、または、予備プリント・カートリッジの利用、または、オペレータに対する警告、または、これらの方法の組み合わせを実施することが可能である。補正措置では、印刷を停止し、ユーザに対して、インク切れ状態が差し迫っていることを警告し、インク・ジェット・カートリッジを移動させて、インク・ジェット・カートリッジの交換が可能な位置につけることが可能である。ユーザに対する警告は、プリンタからの光信号または可聴信号によって、あるいは、プリンタの動作を制御するコンピュータからのスクリーン上のメッセージまたは可聴サウンド、あるいは、両方によって行うことが可能である。
【００１４】
２つのプリント・カートリッジを備えたプリンタにおいて、補正措置には、別のプリント・カートリッジが使用されるようにするオプションを含めることも可能である。この構成は、例えば、ファクシミリ機のように、不在時に利用される印刷装置の場合、一般に、オペレータがプリント・カートリッジの交換に応じられない、夜の間及び週末に作動するので、こうした装置においてとりわけ有益である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、サーマル・インク・ジェット・プリンタにおける典型的な各インク室６０は、入力デジタル・イメージ・データ４１を受信し、これに応答して、印刷媒体のシート４５に対するインク小滴４２、インク経路４３、マーキング４４を制御する、マイクロプロセッサ５０によって制御される電気的装置の一部である。マイクロプロセッサ５０は、また、本発明の測定及び計算も制御し、実施する。インク室６０は、プリンタが何を行っているかに応じて、さまざまなやり方で、熱をプリント・ヘッドに向け、その熱の一部を蓄え、その一部を放出する、サーマル装置の一部でもある。例えば、プリント・カートリッジ１０内のインク室６０は、サーマル装置の一部として、噴射されているインク小滴４２の量を確認する働きをする。図１に示すように、各インク室６０には、サーマル装置のために、熱源の働きをする加熱抵抗器６１が含まれている。しかし、加熱抵抗器６１は、それ自体も、サーマル・マスを備えている。加熱抵抗器６１にすぐ隣接して、やはり、サーマル・マスを有する、隔壁６２、インク室内にある時の推進バブル６３、インク室内の液体インク６４、及び、オリフィスまたはノズル６５を含むオリフィス部材関連部分６６といった、他のサーマル・コンポーネントが設けられている。上記サーマル・コンポーネント６１〜６６の全てが、分析のため、ひとまとめにして、インク室６０の単一サーマル・マスとみなされる。
【００１６】
インク室６０及びその中の液体インク６４には、プリント・カートリッジ本体８１内にあるプリント・カートリッジ・リザーバの供給用のインク８２からのインク７２をインク室６０に送り込むこの延長スタンド・パイプ７１が通じている。この延長スタンド・パイプ７１及びその中のインク７２は、やはり、サーマル・マスを有しているが、概して、リザーバ内におけるインク８２及びプリント・カートリッジ本体８１に比べて、インク室６０のサーマル・マスとの熱的関連性はかなり低いが、インク室６０との関連性はかなり高い。延長スタンド・パイプ７１及びインク７２は、分析のため、ひとまとめにして、中間合成サーマル・マス７０とみなされる。インク室のサーマル・マス６０から中間合成サーマル・マス７０への放熱が生じる。プリント・カートリッジ本体８１及びインク８２は、もう１つの、比較的遠隔の遠隔合成サーマル・マス８０を形成する。従って、中間サーマル・マス７０から遠隔サーマル・マス８０への放熱のための漏出経路が存在する。
【００１７】
サーマル装置内における２つの主要な操作パラメータは、（１）インク室６０の中間合成サーマル・マス７０と、（２）中間合成サーマル・マスへのその漏出経路である。しかし、サーマル装置には、さらに、遠隔合成サーマル・マス８０から周囲４６への放熱経路も含まれている。遠隔合成サーマル・マス８０のサーマル・マス、及び、遠隔サーマルマス８０との間の放熱経路は、インク室６０との関連性がかなり高い前述のサーマル素子に比べると、かなり緩慢に作用する。実際、あまりに緩慢なので、サーマル装置が、漠然とした表現ではあるが、高温になると、遠隔合成サーマル・マス８０、及び、リザーバ内のインク８２及びプリント・カートリッジ本体８１に関連した放熱経路は、遠隔合成サーマル・マス８０としてひとまとめにできるだけでなく、実際上、無視する、すなわち、周囲４６に関連するものとして取り扱うことも可能である。噴射されるインク体積に密接に関連した現象が、ほんの数秒のスケールで作用し、プリント・カートリッジ・リザーバのインク８２とプリント・カートリッジ本体８１の加熱または冷却よりもはるかに高速であるので、この簡略化によって、満足のゆく結果が得られる。
【００１８】
図１に示すように、プリント・カートリッジがインク小滴４２を噴射すると、噴射インク小滴によって熱が運び去られ、延長スタンド・パイプ７１を介して、リザーバ内のインク８２からインク流となるインク７２を補充することによって、対応するインク体積の置換が行われる。インク小滴４２の噴射によるこの熱除去と、補充されるインク７２を組み合わせて、インク室６０の冷却が行われる。
【００１９】
本発明の企図するところでは、インク室６０の加温（２１１、２１３）（図４）は、各インク室６０毎に、選択された時間間隔にわたって行われるが、加熱抵抗器６１の発熱によって、インク小滴の噴射を生じることはないようにする。この加温の目的は、総合インク室サーマル・マスに関連したデータ、または、同じく、このサーマル・マスへの熱の流入またはこのサーマル・マスからの熱の流出に関するデータの収集（２１０、２１４）及び記憶を可能にすることにある。
【００２０】
このため、加温電力パルス５５が、インク室６０を加熱して、インク小滴４２を放出させるために用いられるのと同じ実際の電気接続５３を介して、インク室６０の加熱抵抗器６１に送られる。これらの加温電力パルス５５は、インク小滴４２を発生する際に、プリンタが利用するのと同じ電圧及び電力とすることができるが、この手順のこの段階においては、インク室６０からインクが放出されるのを防ぐため、用いられるパルス５５は、一般に、インク室６０からインクを噴射するために用いられるパルス５４よりも狭い。
【００２１】
このパルスの狭さを補償するため、それに比例して、パルス周波数は高くなっている。「加温」という用語は、解説の手段として、全体としてほぼ同じ電力であるが、より広いパルス幅を利用して、インクを噴射させる、「加熱」または「発熱（ｆｉｒｉｎｇ）」と称する類似のステップと、この手順のこのステップの区別を容易にするために用いられているだけである。
【００２２】
加温時（２１３）、インク室から中間サーマル・マスへの放熱（２１２）が、当然、生じることになり、さらに、ある程度の熱が、このサーマル・マスに流入し、あるいは、該サーマル・マスから流出する（図２〜図５には不図示）。これらの現象が生じる間、マイクロ・プロセッサ５０は、できれば、内蔵熱検知抵抗器７９の抵抗を見守ることによって、プリント・ヘッドの温度を自動的にモニタし（２１４）、できれば、５０ミリ秒といった、時間的に密な間隔で、データを記憶する。この記憶されたデータは、インク室６０の総合サーマル・マスに関する情報を提供するが、明らかに、この情報と静的放熱（２１２）の効果を区別するためには、他のデータの収集も必要になる。
【００２３】
次に、この装置では、パルス幅が比例して増大し、パルス周波数が低下するので、再び、インク小滴を噴射するために用いられる通常の電力入力、すなわち、パルス５４が生じることになる（２３１、２３３）。装置が、プリントヘッドの温度を自動的にモニタしている（２３４）間に、この入力熱の一部は、中間合成サーマル・マス７０に流入し、一部は、放熱経路を流れて（２３２）中間合成サーマル・マス７０に（そこから、リザーバ内のインク８２及びプリント・カートリッジ本体８１に）達する。
【００２４】
一方、さらに、この時点で、インク小滴４２が噴射され、このインク小滴４２によって熱が運び去られる（２３５）。さらに、通常の供給経路からのインクの体積置換（２３６／７２）には、中間合成サーマル・マス７０からより低温のインク７２をインク室６０に送り込む効果がある。この結果、こうした現象によって生じる冷却に関連した情報が取得される。この情報と、インク室６０のサーマル・マスに関して収集済みの情報、さらには、上述の静的放熱を区別するためには、追加ステップが必要になる。
【００２５】
次に、装置は、中間合成サーマル・マス７０への放熱（２６２／２３２／２１２）経路の重要性を知るため、加熱抵抗器６１への熱入力を停止し（２４０）、温度低下率をモニタする（２６３）。熱入力が停止され（２４０）、プリント・ヘッドがインク小滴４２を放出しなくなると、サーマル装置において重要な働きをするコンポーネントは、インク室のサーマル・マス及び中間合成サーマル・マス７０への放熱経路だけである。
【００２６】
中間合成サーマル・マス７０の温度Ｔ_７０は、中間合成サーマル・マス７０に対するインク室６０の温度差△Ｔの値を明らかにするために必要である。サーマル・マス及び放熱経路８６、８７からプリント・カートリッジ・リザーバ及びプリント・カートリッジ本体まで、補外で受動減衰の開始点まで戻すことによって、Ｔ_７０の相対的により正確な値を得ることが可能になる。しかし、プリント・カートリッジ１０及び含まれているインク８２の前に測定した重量と後で測定した重量からＴ_７０を導き出すのが望ましい。
【００２７】
インク室６０から中間合成サーマル・マス７０への放熱経路は、異なるインク室６０間及び異なるプリント・カートリッジ間と同様、噴射されるインク小滴４２によって運び去られる熱に対応する経路に比べると、比較的一定している。従って、かなりの数のインク室６０及びプリント・カートリッジ１０について、放熱経路の平均値をあらかじめ測定し、全てのプリント・カートリッジ１０における全てのインク室６０に平均値が適用可能であると仮定することによって、妥当な結果を得ることが可能である。
【００２８】
しかし、中間合成サーマル・マス７０への放熱経路は、噴射されるインク小滴４２によって運び去られる熱に対応する熱損失も左右する。このため、インク室６０の各集合体毎に、すなわち、換言すれば、各プリント・カートリッジ１０毎に、この測定を実際に実施する（２１０）ことが望ましい。
【００２９】
加温２１０及び加熱／噴射２３０（ただし、放熱判定２６０はない）が数回繰り返されると、結果生じる温度対時間の作用は、図６の略概念グラフにほぼ示すとおりになると思われる。各サイクルにおけるグラフ下方部分の勾配２３１〜２３６（図２〜図５の同様の番号の部分に対応する）は、インク小滴の体積に関連している。換言すれば、大きい体積のインク小滴の噴射、または、小さい体積のインク小滴の噴射によって、それぞれ、急峻な勾配２３１ａ〜２３６ａ、２３１ｂ〜２３６ｂ、または、緩やかな勾配２３１ｃ〜２３６ｃ、２３１ｄ〜２３６ｄが生じることになる。
【００３０】
しかし、以下で明らかになるように、上記は、プリンタにおける噴射されるインクの体積を知るのに十分な手順を示すものであるが、望ましい手順には、図２〜図５に関連して解説の放熱測定が組み込まれる。冷却率を求める自動化テストのため、温度があらかじめ選択された時間間隔△ｔに降下する示差△Ｔを測定するか、あるいは、温度があらかじめ選択された示差△Ｔだけ降下するのに必要な時間△ｔを測定することが可能である。どちらの方法にせよ、測定示差は、絶対温度を通じて、噴射される体積と関連づけられる。
【００３１】
しかし、最良の結果を得るためには、これらの方法は両方とも利用せず、はるかに多数の時点に関するデータを収集する、すなわち、処理を繰り返すことによって（２６８）（図４）、データ全体が信頼できるようにし、さらに、少なくとも２回の繰り返しに関する合成データを作成し（２７０）、線形回帰によって合成データのいくつかのセグメントに直線を当てはめる（２８０）ことが望ましい。これらの当てはめられた直線の勾配２９０は、さらに、サーマル・マス及び静的放熱の効果から分離された、インク噴射による正味冷却率の測定値を計算する際に、問題となる勾配の典型的なものとして用いられる。最後に、結果得られた測定値は、インク体積の値によって表現することが可能であり（２９５）、この総合結果は、差し迫ったインク枯渇の警告といった、有益な目的に用いられる（３００）。
【００３２】
分離してインク小滴の冷却の測定値を求めるプロセス（２９０、２９５）に関して、各インク小滴は、その体積及び絶対温度に比例した、または、中間合成サーマル・マス７０に伝達される正味エネルギだけしか考慮しなければ、中間合成サーマル・マス７０を超えるその温度差に比例したエネルギ量を運び去る。従って、冷却率、温度、及び、較正関係が分かれば、噴射されたインク小滴の体積を導き出すことが可能になる（２９０、２９５）。
【００３３】
すなわち、プリント・カートリッジ本体８１による既知の放熱、及び、既知の熱入力９１に関して観測された冷却率を調整し、調整された冷却率を中間合成サーマル・マス７０の温度を超える温度で割り、インク小滴４２の数値噴射率で割ることによって、各インク小滴４２の体積が得られる（２６０）。
【００３４】
インク小滴の体積に関するこの値には、インク特性、加熱抵抗、インク室寸法（サイズ、及び、抵抗器、セル壁、及び、オリフィスの相対配置）、及び、延長スタンド・パイプ７１における背圧に関する公差の影響が含まれる。インク小滴の体積に関するこの値は、前述の理由から、各インク室毎に、別個に測定するのは容易ではなく、各プリンタ毎に、各プリント・カートリッジについて、全インク室の平均を測定するのが望ましい。
【００３５】
しかし、そうする準備として、できれば、多くのプリント・カートリッジについて、あらかじめ、全部で３段階の測定（１００）を実施し（図２）、さらに、信頼できる較正関係を明らかにするためには、実際に噴射されるインク量の測定１２０、１５０を組み込まなければならない。それは、観測された正味冷却率からインク体積噴射率を求める分野において利用可能な（２９０、２９５）関係である。
【００３６】
このため、較正シーケンス（１００）のこの第３段階（１３０）において実際に噴射されるインク量が、その冷却効果が観測された既知の数のインク小滴を噴射する前（１２０）及び噴射した後（１５０）の、プリント・カートリッジの重量を測定することによって、簡単に求められる。最善の結果のために、この測定は冷却効果を判定するのに使用される同一インク小滴噴射シーケンスの前と後に実行されるべきである。求めるべき重量差は、かなりわずかなものであるため、これは重要である。
【００３７】
優れた精度を得るためには、温度対時間シーケンスの各段階、すなわち、入力電力がない場合の温度降下（１６０、２６０）、入力電力による温度上昇（１１０、２１０）、及び、プリント・カートリッジの噴射に起因する低率の温度降下（１３０、２３０）のそれぞれにおいて、温度変化率の平均を求めるのも有効である。
【００３８】
図７には、モニタされる２０のサーマル・サイクルの最後の１８を合成したものを表す実際のデータが示されている。ドットは、５０ミリ秒間隔で、横軸に対して間隔をあけて配置され、特定の重みを有するドットには、番号が付けられている。縦軸に沿った値は、温度（゜Ｃ）を表している。１８〜２０の番号がついたドット、及び、５１〜５７のドットにおける不連続部は、電子回路におけるスイッチング等に起因する、人為的（ａｒｔｉｆａｃｔ）なものである。
【００３９】
合成グラフのドット１０２〜１０７のセグメントは、放熱による冷却だけの間に、換言すれば、インク室のヒータに電力が供給されておらず、インクが噴射されていない状態における装置をモニタする間に、収集されたデータを表している。明確にするため、この状態を「ケースＡ」と呼ぶことにするが、図９、図１０に表示のように、約１２゜Ｃ／秒の下向き（負）勾配を示す。図７のこの部分は、図２と図３の放熱データ収集（１６０、２６０）に直接対応する。
【００４０】
次に、ドット２０〜５１のセグメント「ケースＢ」は、通常の加熱をシミュレートするため（ただし、インク噴射が生じないようにして）、通常より高い動作周波数の、狭い電力パルスで、インク室を暖める間のデータを表している。電力が入力され、インク噴射が生じないことに関して表現された、ケース「Ｂ」としてのこのパルス加温は、図２と図４におけるサーマル・マス・データの収集（１１０、２１０）に対応し、ケースＡの放熱冷却に重ねると、表示のように、ほぼ２．５゜Ｃ／秒の正味の上向き勾配が得られる。
【００４１】
ドット５７〜１０１のセグメントは、「ケースＣ」であり、それは同じ図２、図４のインクに基づく冷却データの収集（１３０，２３０）に対応する。これらのデータは、ほぼ通常の動作中に、換言すれば、通常のパルス周波数及びパルス幅で加熱して、通常の動作範囲内のある率でインクを噴射する間に、収集された。従って、この動作モードにおいて、インク噴射は、ケースＡの放熱冷却だけでなく、ケースＢの加熱効果にも重ねられる。
【００４２】
この場合、勾配は、下向きであるが、わずかであり、０．７゜Ｃ／秒をほんの少し下回る値である。図に示された値を利用すると、三つの勾配は、ほぼ、ｓ_ａ＝−１１．９、ｓ_ｂ＝＋２．４、ｓ_ｃ＝−０．６８であり、これらの値は、現在生産されているプリント・ヘッドにとって典型的なものとみなすことが可能である。
【００４３】
表示のケースＣの場合、セグメント全体（ドット５７〜１０１）に関する平均温度は、７１゜Ｃをほんの少し超えるが、これは、典型的な周囲温度を約５０゜Ｃ超える、または、中間合成サーマル・マスをほぼ４０゜Ｃ超えるとみなすことが可能である。他の２つのセグメント（ケースＡ及びＢ）の平均温度は、両方とも、この値にほぼ等しい。
【００４４】
明らかに、ケースＡに関する温度（右のより急峻な下り勾配）は、約２度低い。この差は、急峻な下り勾配の最初のわずかなデータ・ポイントだけを利用して、こうした小さい値に保持される。実際、ケースＢから開始して、ケースＣに進み、最後に、ケースＡというのが自然である。
【００４５】
２０回繰り返す測定サイクルを利用した目的は、主として、測定プロセスの正確度を立証するためである。ケースＢである加温セグメントの間、各加熱パルスは、０．８μｓｅｃの長さが望ましく、これらのパルスは、周波数が各インク室に対して６ｋＨｚである。インク室に送り込まれる平均電力は、２．１Ｗであり、この加温は、３．２秒間にわたって継続される。該サイクルのインク噴射（あるいは、よりくだけた言い方をすると「吹き出し」）部分であるケースＣの間、各加熱パルスの持続時間は、２．４μｓｅｃであり、パルス周波数は、各インク室に対して２ｋＨｚである。電力は、２．１Ｗが２．４秒間にわたって継続する。サイクルの受動放熱部分であるケースＡは、加熱パルスは関連しておらず、１秒間続く。
【００４６】
次に述べるのは、これらの測定結果を利用して、各インク小滴の平均体積を求める方法である。この体積（立方センチメートル／滴で表示）は、まず、ｖ＝Ｆ／νで得られるが、ここで、Ｆは、インクの体積流量（立方センチメートル／秒）を表し、ギリシャ文字νは、噴射周波数、すなわち、小滴数／秒を表している。
【００４７】
次に、Ｆは、下記の（１）式によって時間△ｔに伝達される熱量Ｑと関連づけられる：
【００４８】
【数１】

【００４９】
ここで、
ρは、インクの濃度（ｇ／ｃｃ）であり、
ｃは、インクの比熱（ｃａｌ／ｇ゜Ｃ）であり、
△Ｔは、中間合成サーマル・マスの温度を超える温度差（゜Ｃ）である。
この場合、各インク小滴の体積ｖは、Ｆ／ν＝Ｑ／（νρｃ△Ｔ△ｔ）になる。ワットで表示の装置に送り込まれる熱量は、既知のものであるので、カロリで表示の熱伝達率Ｑ／△ｔと、インク小滴流で装置から流出するワットで表示の電力Ｐを、下記の（２）式によって関連づけるのが好都合である：
【００５０】
【数２】

【００５１】
従って、インク小滴の平均体積は、次の（３）式のようになる。
【００５２】
【数３】

【００５３】
中間サーマル・マスの温度を超える温度△Ｔ（゜Ｃ）は、インクに関するｃ及びρ、及び、噴射率と同様、既知のところである。
【００５４】
従って、残りは、上で示唆した、制御条件下における温度変化の簡単なモニタを通じて、インク流によって運び去られる電力Ｐｏｕｔの値を自動的に概算する方法を明らかにすることだけである。
【００５５】
ケースＡを参照すると、そこに提示されている状況では、装置に電力が送り込まれることはなく、インクの流出はない。この場合、熱流ｉは、熱容量Ｃから合成熱抵抗Ｒを経て周囲または中間合成サーマル・マス温度に至る、装置から流出する熱流にすぎない。
【００５６】
熱流ｉ_Ｒは、次の（４）式に示す従来の関係式に従う：
【００５７】
【数４】

【００５８】
ここで、下付き文字「ａ」は、この関係式がケースＡに適用されていることを示す。簡略化のため、このケースＡの勾配（（△Ｖ／△ｔ）_ａをｓ_ａで表すことにすると、熱抵抗Ｒを介して流出する熱流ｉ_Ｒ（ａ）は、次の（５）式のように書くことができる：
【００５９】
【数５】

【００６０】
次に、ケースＢに進むと、まだインクは流れていないが、熱ｉ_ｉｎは、プリント・ヘッドを作動させる加熱抵抗器に電力を供給することによって、装置に送り込まれている。問題となる実際の装置の場合、ｉ_ｉｎ＝２．１Ｗであり、これは、公称では、インク室の通常動作に用いられる電力レベルに等しい。
【００６１】
図に示すように、この場合、熱流ｉ_ｃ（ｂ）は、ケースＡのように熱容量Ｃから出るのではなく、熱容量Ｃに入る。しかし、平均温度は、この場合、ケースＡとほぼ同じなので、熱抵抗を介して周囲へと、外へ向かう熱流ｉ_Ｒは、ケースＡにおいて生じるものに等しい。この仮定によって、熱流関係を下記の（６）式のように要約することが可能になる：
【００６２】
【数６】

【００６３】
ここで、このケースＢの場合、勾配に関する略記された概念ｓ_ｂ≡（ΔＶ／Δｔ）_ｂを導入することによって、ケースＡに関して上に示した概念の場合と同様、後続する式が簡略化される。
【００６４】
次に、熱抵抗を通る熱流ｉ_Ｒを含む、また、ケースＡ及びＢから求められた熱容量Ｃを含む、２つの式を組み合わせることによって、値ｉ_Ｒを除去し、熱容量を次の（７）式〜（１０）式により求めることが可能になる：
【００６５】
【数７】

【００６６】
【数８】

【００６７】
【数９】

【００６８】
【数１０】

【００６９】
次に、熱抵抗を通る熱流に関する式を再導入すると、次の（１１）式のようになる。
【００７０】
【数１１】

【００７１】
ここで、右側に生じる全てのパラメータは、自動モニタ・プロセスを通じて求めることができる。
【００７２】
しかし、実際に得ようとしているのは、インクの外へ向かう流れ、すなわち、ケースＣのように、インクによって流出する熱により密接に関連した値である。もう１度、ケースＣに言及すると、開始点は、熱容量から流出する熱に関する関係、及び、装置の他の３つの脚における熱流間のバランスという次の（１２）式、（１３）式で示す基本式である：
【００７３】
【数１２】

【００７４】
【数１３】

【００７５】
熱抵抗を通る熱流ｉ_Ｒは、平均温度がほぼ同じであるため、やはり、ほぼケースＡ及びＢにおける熱流に等しいとみなされる。この時点において、熱容量Ｃは、前に導き出した結果から既知のところであるが、最初の２つと同様、このケースの勾配ｓ_ｃは、モニタによって観測される。従って、このケースのインクによって流出する熱は、次の（１４）式〜（１６）式のように表すことができる：
【００７６】
【数１４】

【００７７】
【数１５】

【００７８】
【数１６】

【００７９】
次に、項をまとめて、単純化し、結果をインク小滴の体積に関する最初の式に挿入すると、次の（１７）式〜（２０）式のようになる：
【００８０】
【数１７】

【００８１】
【数１８】

【００８２】
【数１９】

【００８３】
【数２０】

【００８４】
図７に示す勾配に関する値ｓ_ａ＝−１１９，ｓ_ｂ＝２．４５，ｓ_ｃ＝−０．６８、中間合成サーマル・マスに対する温度△Ｔ＝７１−５６＝１５゜Ｃを利用し、入力電力ｉ_ｉｎ＝２．１Ｗν＝３００ｋＨｚにおいて（想定された１５０のインク室のそれぞれに対し２ｋＨｚを表す）と置き、さらに、典型的なインク値ρ＝１．０３ｇ／ｃｃ、ｃ＝１ｃａｌ／ｇ゜Ｃを用いると、典型的なインク・ジェット小滴サイズ：２４ｐＬが得られる。
【００８５】
上述のように、インク切れの検知は、プリント・カートリッジの寿命が終わるまでインク小滴をモニタすることよって可能になった。寿命の終わりに向かって、インク・リザーバの背圧が増大するため、インク小滴の体積は減少し始める。本発明は、背圧が増大するにつれて、高周波数の噴射率におけるインク小滴の体積が、低周波数の噴射率におけるインク小滴の体積よりも速く減少するという発見を利用した、改良式「インク切れ」センサである。これは、インク室の補充率が、部分的に、低周波数の動作よりも高周波数の動作に大きく影響する背圧によって調節されるためである。
【００８６】
図８には、３．７及び１２ｋＨｚにおけるプリント・カートリッジの寿命が終わるまでのインク小滴の体積が示され、インクが減少し、インク・リザーバ内の背圧が増大するにつれて減少する、１２ｋＨｚにおけるインク小滴の体積が示されている。図８のデータは、印刷して、噴射されたインク小滴数をカウントし、次に、プリント・カートリッジすなわち「ペン」の重量を計測して、カートリッジの寿命の個々の間隔において減少するインク量を求めることによって得られた。インク小滴の体積は、従って、重量計測によって求められた、減少するインクの体積を、カウントすることによって求められた、噴射インク小滴数で割ることによって求められた。プリント・カートリッジの重量は、満杯で約１１５グラム、空で約７１．５グラムである。プリント・カートリッジの寿命の初期において、３．７ｋＨｚより高い１２ｋＨｚの場合のインク小滴体積である理由は、高周波数の補充時における、インク室の「オーバシュート」として知られる現象によるものである。高周波数のインク充填に関係する要素の説明については、１９９４年１０月６日に提出された、弁理士によるドケット番号が、０９４６０９−１の、「ＩｎｋｊｅｔＰｒｉｎｔｈｅａｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｆｏｒＨｉｇｈＳｐｅｅｄＩｎｋＦｉｒｉｎｇＣｈａｍｂｅｒＲｅｆｉｌｌ（高速インク噴射室再充填用インクジェット・プリントヘッド・アーキテクチュア）」と題する、同時係属の米国特許出願を参照されたい。
【００８７】
インク小滴の体積を測定するには、平均電力をほぼ一定に保持する必要がある。プリント・ヘッドに送られる電力は、パルス幅、噴射周波数、及び、噴射の生じるインク室数（すなわち、抵抗器／ノズル）の積である。１つの噴射周波数だけしか関係していない場合、これは、同じ数のインク室の噴射中に、パルス幅及び周波数制御を利用して、実施された。加温パルス期間には、狭いパルス幅及び高周波数が利用された。同じ平均電力によるインク噴射用の噴射パルスの期間には、比例して広いパルス幅と低い周波数が利用された。２つの噴射周波数において同じ平均電力を維持しなければならないので、他の電力制御手段を利用しなければならない。これは、高周波数においては、低周波数の場合より、比例して少ない数のインク室の噴射を行うことにより、もう１度、プリント・ヘッドに送られる一定した平均電力を得ることによって実現する。従って、上述の、図２〜図５及び図９、図１０に示す、手順を利用すれば、高周波数と低周波数の両方におけるインク小滴の体積を求めることが可能である。噴射すなわち吹き出し動作だけが、高周波数と低周波数で実施される。次に、上述のようにして、インク小滴の体積を計算することが可能であり、高周波数による結果と低周波数における結果を比較することができる。
【００８８】
上述のインク小滴の体積に影響を及ぼす要素の多くは、高周波数と低周波数の両方にほぼ等しく影響する。従って、低周波数動作と高周波数動作の両方において実施するインク小滴の体積測定、及び、プリント・カートリッジの寿命の個々の時間における比率の計算を利用して、上述のインク小滴の体積測定における不確かさを軽減することが可能である。これは、インク小滴の絶対体積に不確かさを生じさせる要素が、高周波数と低周波数の両方におけるインク小滴の体積に影響し、従って、２つのインク小滴の体積比を確かめると、相殺されるからである。従って、インク小滴の体積比を利用すれば、インク小滴の体積測定の比較だけしか利用しない場合よりも、インク量の少なさがはるかに正確に示される。一方、本発明、及び、結果得られる、インク小滴の体積比による不確かさの軽減を十分に活用するためには、簡略化手順を利用することが可能である。例えば、インク小滴の体積を直接計算するため、下記の（２１）式に示すインク小滴の体積に関する公式を利用して、定電力における、低周波数の場合のインク小滴の体積対高周波数の場合のインク小滴の体積比が計算される。
【００８９】
【数２１】

【００９０】
項をまとめ、単純化すると、下記の（２２）式が得られる：
【００９１】
【数２２】

【００９２】
冷却勾配及びパルス加温勾配ｓ_ａ及びｓ_ｂは、それぞれ、プリント・ヘッドの高周波数動作及び低周波数動作の両方についてほぼ同じであるため、一定とすることが可能である。従って、上述の式は、次の（２３）式のように簡略化することができる：
【００９３】
【数２３】

【００９４】
従って、インク小滴の体積値の変動は、主として、この手順のインク放出段階における勾配ｓｃの変化によって発生する。上記の関係は、温度勾配によって表現されるが、当業者には明らかなように、この勾配の代わりに、初期温度と指定の時間遅延後の温度との間の温度変化を利用する場合にも、上記の関係が当てはまる。
【００９５】
３．７ｋＨｚと１２ｋＨｚにおいて、上述の、図１１、図１２に示す手順及び計算を実施すると、図１３に示す結果が得られる。図９、図１０〜図１２に示す手順を実施する場合には、該サイクルを数回にわたって順次実施して、平衡状態を確保し、次に、第１のサイクルを廃棄し、選択されたサイクル数の平均をとるのが、有利である。図１３に示す結果は、４サイクル実施し、最初の２サイクルを廃棄して、残り２サイクルの平均を出すことによって得られた。
【００９６】
従って、インク小滴の絶対値とは関係なく、「インク小滴の体積」比が、上述の働きをし、プリント・カートリッジのインク供給量が枯渇状態に近づくと、「インク小滴の体積」比が急上昇する。この「インク小滴の体積」比の上昇によって、プリンタに対して、プリント・カートリッジがインク切れになりそうであることが表示される。
【００９７】
この表示を利用することによって、プリンタの停止、または、予備プリント・カートリッジの使用、または、ユーザに機能不良のインク・カートリッジに対する注意を喚起するオペレータ警告、あるいは、これらの措置の所望の組み合わせを実施させることが可能である。ユーザにプリント・カートリッジの交換を促す警告は、プリンタからの光信号または可聴信号によって、あるいは、印刷工程を制御するコンピュータのスクリーン上におけるメッセージまたはこのコンピュータからの可聴サウンドによって、あるいは、その両方によって与えることが可能である。補正措置には、インク・ジェット・カートリッジを移動させて、インク・ジェット・カートリッジの交換が可能な位置につけることを含むことも可能である。
【００９８】
少なくとも２つのプリント・カートリッジを備えたプリンタの場合、インクの枯渇が差し迫ったプリント・カートリッジを用いないようにするこの表示には、別のプリント・カートリッジを用いるようにするオプションを含むことも可能である。この構成は、例えば、ファクシミリ機のように、不在時に利用される印刷装置の場合、一般に、オペレータがプリント・カートリッジの交換に応じられない、夜の間及び週末に作動するので、こうした装置においてとりわけ有益である。
【００９９】
この方法は、印刷前、または、印刷間隔の間に、プリンタによって迅速かつ容易に実施される。
【０１００】
この方法は、極めて信頼性の高いインク切れレベル・センサであるが、その実施には、ある程度の量のインクが用いられるので、本発明のもう１つのオプションである実施例は、インク・カートリッジの寿命について、テストの実施要求が必要となると、これを表示する他の信頼性の劣る方法を用いることである。こうした信頼性の劣る望ましい方法は、カートリッジから噴射されるインク小滴数をカウントし、予測されるインク小滴の平均体積を利用して、噴射されるインクの総体積を計算することである。インクの初期体積は、分かっているので、プリント・カートリッジが空に近づき、本発明の方法を実施し始めると、それを求めることが可能になる。
【０１０１】
以上の開示は、単に例示を意図したものであり、本発明の範囲を制限する意図がないのは明らかであり、該範囲は、付属の請求項に基づいて判断すべきである。
【０１０２】
以上本発明の各実施例について詳述したが、ここで各実施例の理解を容易にするために、各実施例ごとに要約して以下に列挙する。
【０１０３】
１．サーマル・インク・ジェット・プリンタを操作して、サーマル・インク・ジェット・プリント・カートリッジの少インク供給量を表示させる方法であって、
最初に、インク・ジェット・プリント・カートリッジのプリント・ヘッドを第１の開始温度まで加温するステップと、
最初に、第１の噴射周波数で、プリント・ヘッドのインク室に電気パルスを加えることによって、プリント・ヘッドを作動させ、インク室から第１の体積のインクを噴射させ、同時に、プリント・ヘッド温度をモニタして、第１の開始温度と比較した第１の温度変化を求めるステップと、
引き続き、インク・ジェット・プリント・カートリッジのプリント・ヘッドを第２の開始温度まで加温するステップと、
引き続き、第１の噴射周波数とは異なる第２の噴射周波数で、プリント・ヘッドのインク室に電気パルスを加えることによって、プリント・ヘッドを作動させ、インク室から第２の体積のインクを噴射させ、同時に、プリント・ヘッド温度をモニタして、第２の開始温度と比較した第２の温度変化を求めるステップと、
プリント・カートリッジにおける少インク供給量を表示する基準として、第１の温度変化と第２の温度変化を比較するステップから構成される、
カートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１０４】
２．前記最初の加温ステップ及び前記２回目の加温ステップに、インクが噴射しないようにして、プリント・ヘッドのインク室に電気パルスを加えるステップが含まれることを特徴とする上記１に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１０５】
３．さらに、前記最初の加温ステップと、後続の加温ステップステップの実施中に、プリント・ヘッドの温度をモニタするステップが含まれることを特徴とする上記２に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１０６】
４．前記最初の作動ステップ及び後続の作動ステップには、ペンからインクを噴射させるのに十分な広さのパルス幅で、プリント・ヘッドの所定の数のインク室に電気エネルギ・パルスを加えるステップが含まれていることを特徴とする上記１に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１０７】
５．前記最初の作動ステップ及び後続の作動ステップに、ペンからインクを噴射させるのに十分な低周波数で、所定の数のインク室に電気エネルギ・パルスを加えるステップが含まれ、かつ、前記最初の加温ステップ及び後続の加温ステップに、ペンからインクを噴射させることができないほど高すぎる周波数で、インク室に電気エネルギ・パルスを加えるステップが含まれることを特徴とする上記１に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１０８】
６．前記最初の作動ステップ及び後続の作動ステップに、プリント・ヘッドに関連した抵抗器の抵抗を検知し、検知した抵抗の変化を利用して、温度変化を判定することにより、プリント・ヘッドの温度をモニタするステップが含まれることを特徴とする上記１に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１０９】
７．前記最初の作動ステップ及び後続の作動ステップが、第１の温度変化と第２の温度変化の測定精度を高めるため、２回以上繰り返されることを特徴とする上記１に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１１０】
８．前記最初の作動ステップにおいて、最初の噴射周波数が、プリント・ヘッドからインクを噴射するための最高噴射周波数に近いことを特徴とする上記１に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１１１】
９．前記最初の作動ステップにおいて、第１の噴射周波数で噴射が生じるインク室数が、前記後続の作動ステップにおいて、前記第２の噴射周波数で噴射が生じるインク室数と比例するので、第１と第２の噴射周波数に対して、同じ電力がプリント・ヘッドに加えられることを特徴とする上記１に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１１２】
１０．前記比較ステップに、さらに、第１の温度変化と第２の温度変化の変化率を求めるステップが含まれることを特徴とする上記１に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１１３】
１１．第１の温度変化と第２の温度変化の変化率を求めるステップに、プリント・ヘッドの順次温度を表すデータに曲線の当てはめを行い、曲線の勾配を温度変化率として利用するステップが含まれることを特徴とする上記１０に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１１４】
１２．前記比較ステップに、第１の温度変化と第２の温度変化の比を調べるステップが含まれることを特徴とする上記１に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１１５】
１３．さらに、比較ステップの少インク供給量表示を利用して、電気パルスを加え、少インク供給量動作モードをトリガするステップが含まれることを特徴とする上記１に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１１６】
１４．前記少インク供給量動作モードに、オペレータに対して、供給インクの枯渇が切迫していることを警告するステップが含まれることを特徴とする上記１３に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１１７】
１５．前記最初の警告ステップ及び後続の警告ステップにおいて、第１の開始温度と第２の開始温度が、プリント・ヘッドの動作温度を超えることを特徴とする上記１に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１１８】
１６．サーマル・インク・ジェット・プリンタを操作して、サーマル・インク・ジェット・プリント・カートリッジの少インク供給量を表示させる方法であって、
最初に、インク・ジェット・プリント・カートリッジのプリント・ヘッドを所定の時間にわたって加温するステップと、
最初に、第１の噴射周波数で、プリント・ヘッドのインク室に電気パルスを加えることによって、プリント・ヘッドを作動させ、インク室から第１の体積のインクを噴射させ、同時に、プリント・ヘッド温度をモニタして、第１の開始温度と比較した第１の温度変化を求めるステップと、
引き続き、インク・ジェット・プリント・カートリッジのプリント・ヘッドを所定の時間にわたって加温するステップと、
引き続き、第１の噴射周波数とは異なる第２の噴射周波数で、プリント・ヘッドのインク室に電気パルスを加えることによって、プリント・ヘッドを作動させ、インク室から第２の体積のインクを噴射させ、同時に、プリント・ヘッド温度をモニタして、第２の開始温度と比較した第２の温度変化を求めるステップと、
プリント・カートリッジにおける少インク供給量を表示する基準として、第１の温度変化と第２の温度変化を比較するステップから構成される、
カートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１１９】
１７．前記最初の加温するステップと前記後続の加温するステップにおいて、プリント・ヘッドが、プリント・ヘッドの動作温度を超えるまで加温されることを特徴とする上記１６に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１２０】
１８．サーマル・インク・ジェット・プリンタを操作して、サーマル・インク・ジェット・プリント・カートリッジの少インク供給量を表示させる方法であって、
最初に、インク・ジェット・プリント・カートリッジのプリント・ヘッドを所定の時間にわたって加温するステップと、
最初に、第１の噴射周波数で、プリント・ヘッドのインク室に電気パルスを加えることによって、プリント・ヘッドを作動させ、インク室から第１の体積のインクを噴射させ、同時に、プリント・ヘッド温度をモニタして、第１の開始温度と比較した第１の温度変化を求めるステップと、
引き続き、インク・ジェット・プリント・カートリッジのプリント・ヘッドを所定の時間にわたって加温するステップと、
引き続き、第１の噴射周波数とは異なる第２の噴射周波数で、プリント・ヘッドのインク室に電気パルスを加えることによって、プリント・ヘッドを作動させ、インク室から第２の体積のインクを噴射させ、同時に、プリント・ヘッド温度をモニタして、第２の開始温度と比較した第２の温度変化を求めるステップと、
第１の温度変化と第２の温度変化の冷却速度を求めるステップと、
既知の較正関係に基づいて、得られた冷却速度とインク体積を相関させ、第１の噴射周波数及び第２の噴射周波数で噴射されるインク体積の値を確かめるステップと、
前記第１の噴射周波数及び前記第２の噴射周波数で噴射されるインク体積の値を比較するステップから構成される、
カートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１２１】
１９．さらに、相関ステップの実施前に、較正関係を判定するステップが含まれることを特徴とする上記１８に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１２２】
２０．較正関係判定ステップが、較正関係確認ステップ時に噴射されるインクの体積を求めるため、ペンの重量を２回測定するステップから成ることを特徴とする上記１９に記載のカートリッジのインク供給量表示方法である。
【０１２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、プリントヘッドを第１の開始温度まで加温するとともに、インク室に第１の噴射周波数のパルスを加えてインク室から第１の体積のインクを噴射させると同時に、プリントヘッドの第１の開始温度に対する第１の温度変化を求め、プリントヘッドを第２の開始温度まで加温して第１の噴射周波数とは異なる第２の噴射周波数のパルスをインク室に加えてインク室から第２の体積のインクを噴射させ、第２の開始温度に対する第２の温度変化を求め、第１、第２の温度変化からプリント・カートリッジのインクの供給量を表示する基準とするようにしたので、サーマル・インクジェット・プリント・カートリッジにおけるインクの枯渇がさし迫っていることを判定するとができ、インクの枯渇をプリンタのユーザやオペレータに警告することができる。
これに伴い、用紙の浪費を回避することができ、プリント・ミスやプリンと前およびプリントとプリント間でのカートリッジの交換作業とインクの補給措置の迅速化とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的なインク室を備えたサーマル・インク・ジェット・プリント・カートリッジを含む、サーマル・インク・ジェット・プリンタをかなり略した構成説明図である。
【図２】インク小滴の体積を求める手順を示す論理流れ図である。
【図３】インク小滴の体積を求める手順を示す論理流れ図である。
【図４】インク小滴の体積を求める手順を示す論理流れ図である。
【図５】インク小滴の体積を求める手順を示す論理流れ図である。
【図６】簡略化された一連の事前可温及びインク噴射サイクルにおける温度対時間の概念グラフである。
【図７】より複雑な可温／インク噴射／冷却サイクルを利用して収集される実際の温度対時間データの合成グラフである。
【図８】１２ｋＨｚ及び３．７ｋＨｚの噴射周波数に関するインク小滴の体積対ペンの重量のグラフである。
【図９】インク・レベルを求めるための本発明の第１の実施例の手順を示す論理流れ図である。
【図１０】インク・レベルを求めるための本発明の第１の実施例の手順を示す論理流れ図である。
【図１１】インク・レベルを求めるための本発明の第２の実施例の手順を示す論理流れ図である。
【図１２】インク・レベルを求めるための本発明の第２の実施例の手順を示す論理流れ図である。
【図１３】３．７ｋＨｚにおけるインク小滴の体積と１２ｋＨｚにおけるインク小滴の体積の比対ペン重量のグラフである。
【符号の説明】
１０プリント・カートリッジ
４２インク小滴
４５印刷媒体のシート
５０マイクロプロセッサ
６０インク室
６１加熱抵抗器
６２隔壁
６３バブル
６４液体インク
６５オリフィスまたはノズル
６６オリフィス部材関連部分
７０中間合成サーマル・マス
７１延長スタンド・パイプ
７２，８２インク
８０遠隔合成サーマル・マス
８１プリント・カートリッジ本体

Claims

サーマル・インク・ジェット・プリンタを操作して、サーマル・インク・ジェット・プリント・カートリッジの少インク供給量を知らせる方法であって、
前記インク・ジェット・プリント・カートリッジのプリント・ヘッドを第１の開始温度まで加温する第１の加温ステップと、
第１の噴射周波数で前記プリント・ヘッドのインク室に電気パルスを加えることによって該プリント・ヘッドを作動させ、該インク室から第１の体積のインクを噴射させ、同時に、プリント・ヘッド温度をモニタして、前記第１の開始温度と比較した第１の温度変化を求める第１の作動ステップと、
インク・ジェット・プリント・カートリッジのプリント・ヘッドを第２の開始温度まで加温する第２の加温ステップと、
前記第１の噴射周波数とは異なる第２の噴射周波数で前記プリント・ヘッドのインク室に電気パルスを加えることによって該プリント・ヘッドを作動させ、該インク室から第２の体積のインクを噴射させ、同時に、プリント・ヘッド温度をモニタして、前記第２の開始温度と比較した第２の温度変化を求める第２の作動ステップと、
前記プリント・カートリッジにおける少インク供給量を知らせる基準として、前記第１の温度変化および前記第２の温度変化を比較するステップとから構成される、カートリッジのインク供給量指示方法。
前記第１の加温ステップ及び前記第２の加温ステップに、
インクが噴射しないようにして、前記プリント・ヘッドのインク室に電気パルスを加えるステップが含まれることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジのインク供給量指示方法。
前記第１の作動ステップ及び前記第２の作動ステップには、
前記ペンからインクを噴射させるのに十分な広さのパルス幅で、前記プリント・ヘッドの所定の数のインク室に電気エネルギ・パルスを加えるステップが含まれていることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジのインク供給量指示方法。
前記第１の作動ステップ及び前記第２の作動ステップに、
前記ペンからインクを噴射させるのに十分な低周波数で、所定の数のインク室に電気エネルギ・パルスを加えるステップが含まれ、
前記第１の加温ステップ及び前記第２の加温ステップに、
前記ペンからインクを噴射させることができないほど高すぎる周波数で、前記インク室に電気エネルギ・パルスを加えるステップが含まれることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジのインク供給量指示方法。
前記第１の作動ステップ及び前記第２の作動ステップに、
前記プリント・ヘッドに関連した抵抗器の抵抗を検知し、検知した抵抗の変化を利用して温度変化を判定することにより、該プリント・ヘッドの温度をモニタするステップが含まれることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジのインク供給量指示方法。
前記第１の作動ステップ及び第２の作動ステップが、前記第１の温度変化および前記第２の温度変化の測定精度を高めるために２回以上繰り返されることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジのインク供給量指示方法。
前記比較ステップに、さらに、前記第１の温度変化および前記第２の温度変化の変化率を求めるステップが含まれることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジのインク供給量指示方法。
前記比較ステップに、前記第１の温度変化および前記第２の温度変化の比を調べるステップが含まれることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジのインク供給量指示方法。
さらに、前記比較ステップの少インク供給量指示を利用して少インク供給量動作モードをトリガするステップが含まれることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジのインク供給量指示方法。