JP3800899B2 - インク・ジェット・プリント・ヘッドの熱ストレス低減方法 - Google Patents
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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・プリント・ヘッドの熱エージング（熱による物質特性の経時変化）、即ち、熱ストレスを低減する方法に関し、特に、多数のプリント・ヘッド待機温度を用いて、予熱時間を大幅に延ばすことなく、熱エージングの影響を低減する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的なカラー・インク・ジェット・プリント・ヘッドは、互いに近接した複数のインク・ジェットの配列を含んでいる。これらインク・ジェットを用いて、受け面に向かってインク滴を噴射する。典型的なプリント・ヘッドは、モノクロ（単色）及び減色法カラー・プリンタ（プリント装置）に用いるために、黒インク、シアン・インク、マゼンタ・インク及び黄色インクを受ける少なくとも４個の多岐管（マニホルド）も含んでいる。黒インク単独、グレー・スケール、又は非フル・レンジのカラーでプリントするようにプリンタを設計する場合は、多岐管の数を可変できる。
【０００３】
従来のインク・ジェット・プリント・ヘッドにおいては、各インク・ジェットは、圧電変換器（ＰＺＴ）の如き電気機械トランスジューサと対になっている。このトランスジューサは典型的には、金属フィルム層を有しており、この金属フィルム層に電気トランスジューサ・ドライバが電気的に接続されている。トランスジューサの金属フィルム層に電圧を供給すると、このトランスジューサは、その寸法を変化させようとする。トランスジューサは、可撓性隔壁（ダイアフラム）に強固に取り付けられているので、このトランスジューサが曲がり、隔壁を変形させる。よって、インク・ジェットを介して、インクが外側に流れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
相変化インク・ジェット・プリント・ヘッドの如きいくつかのインク・ジェット・プリント・ヘッドでは、融点が８０℃以上のインクを用いている。これら多くのインクにとって、１２０℃以上のかなり高い温度にて、適切な噴射が行われる。よって、プリント期間中、インク・ジェット及び他のプリント・ヘッド構成要素を、これら高い噴射温度以上に維持しなければならない。インク・ジェットに液体インクを供給するインク溜め（溜め）の温度は、必要な噴射温度又はその付近に維持されなければならない。
【０００５】
上昇した温度におけるインク・ジェット・プリント・ヘッドを長期間にわたって使用していると、プリント・ヘッドの性能が変化し、プリント・ヘッド構成要素の熱ストレス、即ち、熱エージングが加速される。この結果、特性が変化して、画像が劣化する。例えば、プリント・ヘッド構成要素が時間経過に伴って熱的条件が変わるに従って、噴射されたインク滴の量が変化する。また、熱的条件に応じて、受け面に噴射されたインク滴の位置も変化する。
【０００６】
プリント・ヘッドが被る熱的ストレスを軽減するために、また、エネルギーを節約するために、上昇した温度にプリント・ヘッドが置かれる時間を最少にするのが望ましい。従来、この必要性を満足するのに、単一の「待機」モードを用いていた。ここでは、プリンタが使用されないときに、プリント・ヘッド及びインク溜めの温度を、これらの動作温度よりも充分に低くしてた。例えば、テクトロニクス社製Ｐｈａｓｅｒ（登録商標）３６０型ソリッド・インク・カラー・プリンタにおいては、プリント期間中、及びプリント作業の間の「準備」状態におけるプリント・ヘッドの温度は、約１４０℃である。このプリンタは、約４時間にわたって準備状態にあり、この期間経過後に待機状態になる。この待機状態において、プリント・ヘッドの温度は、約１０２℃であり、インク溜めの温度は、約９８℃である。
【０００７】
プリント・ヘッド及びインク溜めが待機状態にあると、プリンタは、プリントを開始する前に、プリント・ヘッド及びインク溜めの温度を動作温度に戻さなければならない。これにより、望ましくない遅延がプリント処理に生じる。例えば、上述のＰｈａｓｅｒ（登録商標）３６０型プリンタは、プリント・ヘッド及びインク溜めの温度を待機状態から動作状態に上げるのに、ほぼ５分間が必要である。
【０００８】
本発明は、予熱時間を大幅に長くすることなく、インク・ジェット・プリント・ヘッドにおける熱的エージングを低減する方法を提供するものである。この方法は、多数のプリント・ヘッド待機温度を選択的に用いて、時間経過に伴う熱的エージングの影響を下げると共に、予熱による遅延を最少にする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インク・ジェット・プリント・ヘッドにおける熱的エージングを低減する方法を提供するものである。
【００１０】
請求項１に記載のインク・ジェット・プリント・ヘッドの熱ストレス低減方法は、インク溜めからインクを受け、オリフィスを介して上記インクを噴射するインク・ジェットを有するプリント装置のインク・ジェット・プリント・ヘッドにおける熱ストレスを下げる方法であって、上記インク溜めを溜め待機温度に維持し、上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持し、上記インク溜めを溜め待機温度に維持すると共に上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持している状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けると、上記インク溜めを上記溜め待機温度から溜め動作温度になるまで加熱すると共に、上記インク・ジェットを上記インク・ジェット待機温度からインク・ジェット動作温度になるまで加熱し、上記溜め動作温度になったインク溜めを上記溜め動作温度に維持すると共に、上記プリント要求を受けてからプリント終了後に達する第１所定期間だけ、上記インク・ジェット動作温度になった上記インク・ジェットを上記インク・ジェット動作温度に維持し、上記プリント要求を受けてから上記第１所定期間経過後、上記インク・ジェット動作温度よりも低く上記インク・ジェット待機温度よりも高いジェット・スタック待機温度に上記インク・ジェットを冷却し、上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けると、上記インク・ジェットをジェット・スタック待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱し、上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けずに第２所定期間が経過すると、上記インク溜めを溜め待機温度に冷却すると共に上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に冷却することを特徴とする。
また、請求項２に記載のインク・ジェット・プリント・ヘッドの熱ストレス低減方法は、 インク溜めからインクを受け、オリフィスを介して上記インクを噴射するインク・ジェットを有するプリント装置のインク・ジェット・プリント・ヘッドにおける熱ストレスを下げる方法であって、上記インク溜めを溜め待機温度に維持し、上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持し、上記プリント装置が、変調準備状態へ移行のコマンドを受けると、上記インク溜めを上記溜め待機温度から溜め動作温度になるまで加熱して維持すると共に、上記インク・ジェットを上記インク・ジェット待機温度からジェット・スタック待機温度になるまで加熱し、上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けた際に、上記インク・ジェットを上記ジェット・スタック待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱し、上記プリント要求を受けてからプリント終了後に達する第１所定期間だけ、上記インク・ジェット動作温度になった上記インク・ジェットをインク・ジェット動作温度に維持し、上記プリント要求を受けてから上記第１所定期間経過後、上記インク・ジェットをジェット・スタック待機温度に冷却し、上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けると、上記インク・ジェットをジェット・スタック待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱し、上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けずに第２所定期間が経過すると、上記インク溜めを溜め待機温度に冷却すると共に上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に冷却することを特徴とする。
【００１１】
本発明の特徴によれば、本発明の方法は、予熱時間を大幅に延ばすことなく、熱的エージングを低減する。
本発明の他の特徴によれば、本発明の方法は、プリント・ヘッド及びインク溜め内の多数の温度に対応する多数の待機状態を用いる。
【００１２】
本発明の利点によれば、本発明の方法は、プリント・ヘッドがその寿命にわたって受ける平均温度を下げることにより、プリント・ヘッドの寿命を延ばす。
【００１３】
本発明の他の概念は、以下の説明から当業者には明らかになろう。なお、以下の説明は、本発明を実施するのに最適な態様である好適実施例である。本発明は、その要旨を逸脱することなく、他の異なる実施例が可能であると共に、その細部を変更できる。よって、添付図及びその説明は、本発明を単に説明するためのものであり、本発明をかかる実施例に限定するものではない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図を参照して、本発明の好適実施例を説明する。図１は、本発明の方法を用いる相変化インク・ジェット・プリント装置１０の全体的な斜視図である。本発明は、水性インク・ジェット・プリンタなどのインク・ジェット・プリント・ヘッドを用いる種々の他の画像形成装置にも使用できることが理解できよう。よって、以下の説明は、本発明の実施例を単に説明するためのものである。
【００１５】
図２は、個別のインク・ジェット１１を示す。このインク・ジェット１１は、プリンタ１０に含まれるマルチ・オリフィス・インク・ジェット・プリント・ヘッドの一部である。インク・ジェット１１は、インク溜め１５から溶融インク、即ち、液体インクを受けるインク多岐管１２を含む。インクは、多岐管１２から、入口チャンネル１８を介してインク圧力室２２に流れる。また、インクは、インク圧力室２２から出口チャンネル２８を介してインク滴形成オリフィス１４に流れ、このオリフィス１４からインク滴１６が受け面２０に向かって噴射される。一実施例において、受け面２０は、ドラム上の液体層（sacrificial liquid layer）の如き中間転写面である。インクは、液体層上に噴射されて、インク画像を形成する。次に、このインク画像を、シート状紙などの最終受け面に転写する。
【００１６】
この形式のプリント装置の更に詳細な説明は、例えば、アメリカ合衆国特許第５３８９９５８号公報「画像形成処理」（日本特許第２７４３１５１号公報に対応：以下、’９５８特許という）や、アメリカ合衆国特許第５２７６４６８号公報「インク・ジェット・プリンタに相変化インクを供給する方法及び装置」などに記載されている。本発明の方法は、最終受け面にインクを直接噴射する直接プリント技法の如き他のプリント技法によっても実施できる。
【００１７】
インク圧力室２２は、その一側が可撓性隔壁３４に固定されている。圧電変換器（ＰＺＴ）の如き電気機械トランスジューサ３２は、適切な接着剤により隔壁３４に確実に取り付けられており、インク圧力室２２と重なる。トランスジューサ３２の機構は、隔壁３４のプレートにエポキシ樹脂で接着されたセラミック・トランスジューサで構成でき、このトランスジューサの中心がインク圧力室２２の上になる。トランスジューサの形状は、ほぼ矩形でもよいし、実施的な円形又はディスク形状でもよい。従来方法では、トランスジューサ３２は、金又はニッケルの層の如き金属フィルム層３６を有し、この金属フィルム層は、電気トランスジューサ・ドライバ４０に電気的に接続されている。
【００１８】
好適実施例で説明したトランスジューサ３２は、曲げモード・トランスジューサである。このトランスジューサ３２は、曲げモードで動作して、金属フィルム層３６に電圧が供給されると、トランスジューサ３２は、その寸法を変化しようとする。トランスジューサ３２は、隔壁３４に確実且つ強固に取り付けられているので、トランスジューサ３２は、隔壁３４を曲げて変形させる。よって、インク圧力室２２内のインクを排出し、出口チャンネル２８を介してノズル１４に向かうインクの外部方向への流れを作る。インク滴の噴射後、トランスジューサ３２が逆に曲がって、その結果によって隔壁３４が動くので、インク圧力室２２にインクを補充する。剪断モード、環状圧縮、電気歪み、電気磁気、又は磁気歪みトランスジューサの如き他の形式及び形態のトランスジューサを用いてもよいことが理解できよう。
【００１９】
インク・ジェット１１は、重ね合わせ関係に積み重ねたステンレス・スチールのシートの如く、多数の薄層のプレート又はシートから形成できる。マルチ・プレート・インク・ジェットの例は、アメリカ合衆国特許第５６８９２９１号公報「ドットの大きさを変調したインク・ジェット・プリントの作成方法及び装置」（特開平８−２３８７６８号公報に対応）にも記載された従来技術である。このように多数のプレート又はシートを重ね合わせた構造をジェット・スタックという。インク・ジェット１１を形成するために、また、その個別の構成要素及び機能を得るために、プレートの数及び組み合わせを変更できることが理解できよう。この形式のインク・ジェットに他の変更及び付加的な機能を加えて、性能及び／又は信頼性を所望のレベルにできることが当業者には理解できよう。例えば、音響フィルタをインク・ジェットに組み込んで、無関係で潜在的な有害圧力波を抑制できる。プリント・ヘッド内の多岐管、インク圧力室、入口チャンネル及び出口チャンネルの位置を変更して、インク・ジェットの性能を制御できる。
【００２０】
インク・ジェット１１は、好ましくは、相変化インクで動作するように設計されている。従来の相変化インクは、初め、室温にて固体であり、熱エネルギーを加えて約８５℃及び約１５０℃の間の温度にまで加熱すると、溶融状態に変化する。インク・ジェット・プリント・ヘッドにより適切な噴射を行うには、インクを約１２０℃及び約１５０℃の間の温度の噴射温度に維持する。
【００２１】
典型的な相変化インクは、相変化インク相溶性着色剤と混合した相変化インク・キャリアの化合物から構成される。相変化インク・キャリア化合物は、（１）少なくとも１つのウレタン樹脂と；（２）少なくとも１つの混合したウレタン／ウレア樹脂と；（３）少なくとも１つのモノアミドと；（４）少なくとも１つのポリエチレン・ワックスとの混合物であり、（２）は含まれても含まれなくてもよい。相変化インクの更に詳細な説明は、例えば、１９９８年１月２６日に出願されたアメリカ合衆国特許出願第０９／０１３４１０号「ウレタン樹脂、混合ウレタン／ウレア樹脂、モノアミド及びポリエチレン・ワックスの化合物を含む相変化インク調合物」（特開平１１−２６９４１３号公報に対応）に記載されている。
【００２２】
これらに限定されるものではないが、相変化インク及び水平インクを含む種々の組成物を有する多くの他の形式のインクを本発明に使用できることが理解できよう。他の適切な相変化インクの例は、アメリカ合衆国特許第４８８９５６０号公報（特公平４−７４１９３号公報に対応）（以下、’５６０特許という）や、アメリカ合衆国特許第５３７２８５２号公報（特開平６−２０６３６８号公報に対応）（以下、’８５２特許という）に記載されている。これら特許公報に記載されたインクは、相溶性着色剤と共に、１つ以上の脂肪酸アミド含有物質から、好ましくは、モノアミド・ワックス及びテトラ・アミド樹脂と、１つ以上の粘着付与剤と、１つ以上の柔軟剤と、１つ以上の酸化防止剤とから成る相変化インク・キャリア組成物から構成されている。
【００２３】
インク・ジェット・プリンタ１０がプリント状態（動作状態）又は準備状態のとき、プリント・ヘッド及びインク・ジェット１１は、使用する相変化インク用の適切な噴射温度に維持される。例えば、プリンタ１０が上述の’５６０特許や、’８５２特許に記載の相変化インクを用いるとき、インク・ジェット１１は、約１２０℃及び約１５０℃の間、好ましくは約１４０℃のインク・ジェット動作温度に維持される。プリント・ヘッドに液体インクを供給するインク溜め１５は、約１２３℃及び約１４３℃の間、好ましくは約１３３℃の溜め動作温度に維持される。
【００２４】
プリンタ１０は、プリント・ヘッドがインク・ジェット動作温度よりも低い温度に維持される他の状態にもなれる。例えば、プリント・コマンド又は他の動作がなくて、所定時間が経過した後、プリンタ１０は、プリンタ待機状態に入れる。上述の’５６０特許や’８５２特許に記載の相変化インクを用いる場合のプリンタ待機状態の一実施例において、プリント・ヘッドは、約９４℃及び約１１０℃の間、好ましくは約１０４℃のインク・ジェット待機温度に維持される。インク溜めは、約９２℃及び約１１２℃の間、好ましくは約１０２℃の溜め待機温度に維持される。
【００２５】
本発明の重要な概念では、プリンタ１０は、必要な噴射温度に近いが、この噴射温度よりも低い温度にプリント・ヘッドを維持する他の待機状態を使用してもよい。例えば、初めに、インク溜めを溜め待機温度に維持し、インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持してもよい。プリント要求又は他のコマンドを受けると、インク溜めは、溜め動作温度に加熱され、インク・ジェットは、インク・ジェット動作温度に加熱されて、プリンタは、プリントの準備が整う。プリント要求又は他のコマンドを受けない期間である少なくとも１５分の如き第１期間にわたって、インク溜め及びインク・ジェットがこれら夫々の動作温度に維持された後、プリンタは、初めにジェット・スタック待機状態に入る。ジェット・スタック待機状態の第１実施例において、インク・ジェットは、約１０４℃及び約１２４℃の間、好ましくは約１１４℃のジェット・スタック待機温度に冷却される一方、インク溜めは、溜め動作温度に維持される。
【００２６】
好都合にも、インク・ジェット動作温度よりも低いジェット・スタック待機温度を用いることは、プリント・ヘッド内の熱ストレスを低減させる。熱ストレスを低減させることにより、プリント・ヘッドの有効寿命が延びる。さらに、ジェット・スタック待機温度が、インク・ジェット待機温度よりもインク・ジェット動作温度に近いため、インク・ジェットをジェット・スタック待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱するのに要する時間は、インク・ジェットをインク・ジェット待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱するのに要する時間よりも短い。約１１４℃のジェット・スタック待機温度を用いる一実施例において、プリント・ヘッドをジェット・スタック待機温度から約１４０℃のインク・ジェット動作温度に加熱するのに要する時間は、約１１０秒である。さらに、インク溜めを溜め動作温度に維持するので、インク溜めをその動作温度に加熱するのに要する遅延がない。
【００２７】
プリンタは、約３０分から約２４０分の間の如き第２期間の間、ジェット・スタック待機状態に維持してもよい。この第２期間後、インク溜めをその溜め待機温度に冷却してもよい。プリント・ヘッドの熱ストレスを更に低減するために、第２期間経過後に、インク・ジェット１１をそのインク・ジェット待機温度に冷却してもよい。
【００２８】
本発明の他の実施例おいては、インク溜めを初めに溜め待機温度に維持し、インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持する。プリンタに対するコマンドを受け、変調準備状態に入ると、インク溜めは、溜め動作温度に加熱され、インク・ジェットは、ジェット・スタック待機温度に加熱される。プリント・コマンドを受けるまで、プリンタは、この変調準備状態を維持する。プリント・コマンドを受けると、次に、ジェット・スタックの温度は、インク・ジェット動作温度にまで上がり、プリントが行われるようにイネーブルする。好都合にも、この実施例においては、プリント・コマンドを受けるまで、変調準備状態が、インク・ジェットをインク・ジェット動作温度ではなく、ジェット・スタック待機温度に維持する。これは、プリント・ヘッドの熱ストレスを更に低減して、プリント・ヘッドの寿命を延ばす。
【００２９】
ジェット・スタック待機状態の他の実施例において、インク溜め温度は、約１０４℃及び約１２４℃の間の溜め待機範囲内に維持する一方、インク・ジェット１１の温度は、１０４℃の好ましいインク・ジェット待機温度よりも低い。１時間の如きこのジェット・スタック状態の好適な時間の後、インク溜め１５及びインク・ジェット１１の温度は、必要ならば、それらの夫々の待機温度に下がる。
【００３０】
図３に示す如く、プリンタ１０の制御器４２は、トランスジューサ・ドライバ４０の動作を制御する。この制御器４２は、プリント・ヘッドの種々の動作状態及び待機状態をモニタして、プリント・ヘッドが複数の温度となる総合時間を追跡する。上述の如く、上昇した温度におけるＰＺＴ駆動インク・ジェット・プリント・ヘッドの長時間の使用は、トランスジューサ及び／又は他のインク・ジェット構成要素の性能を変化させることになる。例えば、時間経過に伴う熱状態は、噴射されたインク滴の体積に変動をもたらす。受け媒体に噴射されたインク滴の位置は、熱エージングにより変化する。
【００３１】
熱状態に応じたインク滴の体積の変動や、インク滴の位置エラーを減らすには、制御器４２は、プリント・ヘッドの熱エージング期間をモニタし、計算する。熱エージング期間が、第１所定値に達すると、制御器４２は、トランスジューサ・ドライバ４０によって、トランスジューサ３２に供給すべき電圧を変化させて、熱状態によるインク滴の体積変動を補償する。
【００３２】
一実施例において、熱エージング期間は、プリント・ヘッドが少なくとも選択された温度であった期間となる。この実施例において、制御器４２は、プリント・ヘッドが動作モード、即ち、プリント・モードにある時間をモニタする。なお、このプリント・モードは、約１２０℃及び約１５０℃の間、好適には約１４０℃の温度に選択されている。次に、Ｙ軸がトランスジューサに供給する電圧を表し、Ｘ軸が選択した温度におけるプリント・ヘッドの熱的エージング期間を時間（日数）で表す電圧補償曲線のグラフである図４を参照する。ここでは、プリント・ヘッドが少なくとも選択された温度になる累積時間に対して電圧補正曲線５０を決定する。水平軸に沿った時間、即ち、熱エージング期間は、プリント・ヘッドが少なくとも選択された温度にある期間を暦日／２４時間周期（日数）で測定する。図４の垂直軸は、トランスジューサ３２に供給された電圧を表す。時点Ｔ0で、トランスジューサ３２は、先ず、Ｖ0に対応するピーク電圧の電圧波形を受ける。選択された温度における時間（熱エージング期間）が第１値Ｔ1に等しい間、ピーク電圧は、Ｖ0に維持される。好ましくは、Ｔ1は、約１４０日である。特定のプリント・ヘッドの性能特性に適するように、又は、所望のインク滴体積密度になるように、Ｔ1の値を変化させてもよいことが理解できよう。
【００３３】
熱エージング期間がＴ1に達すると、熱エージング期間が伸びるに従って、制御器４２は、トランスジューサ３２に供給する電圧を増やし始める。好適な実施例において、曲線５０の傾斜部分５４が示す線形比率で、電圧が増加する。好ましくは、電圧は、約０．００１ボルト／日及び約０．０１５ボルト／日の間、好ましくは、約０．００８ボルト／日の比率、即ち、傾斜で電圧が上昇する。なお、日数＝ＤPT'及びＤPTは、プリント・ヘッドが少なくとも選択された温度になった日数として定義される。最大差電圧ＶDIFFが初期電圧Ｖ0に加算されるまで、熱エージング期間が伸びるに従って、電圧は、初期値Ｖ0から線形増加を持続する。好適実施例において、最大差電圧ＶDIFFは、約２．０ボルト及び約４．０ボルトの間である。時点Ｔ2で、最大差電圧ＶDIFFが加算されて、曲線５０の水平位置５６になると、熱エージング期間が伸びても、電圧は、値ＶMAXで一定に維持される。
【００３４】
他の実施例において、制御器４２は、プリント・ヘッドが他の温度になる時間もモニタする。これら他の温度とは、プリント・ヘッドが、プリンタ待機状態又はジェット・スタック待機状態のときの温度である。この実施例において、熱エージング期間は、プリント・ヘッドが選択された温度、プリンタ待機温度、又はジェット・スタック待機温度になる期間で定義される。
【００３５】
プリンタ待機状態及びジェット・スタック待機状態の期間中、プリント・ヘッドが受ける熱状態を考慮して、制御器４２は、これら低い待機温度の時間を、選択された温度、即ち、動作温度の時間に変換する。この変換を行うためには、制御器は、各待機モードにおける時間を換算係数と乗算する。好適実施例においては、プリンタ待機モードの時間ＤPSは、プリント・ヘッドがプリンタ待機温度になる日数で表される。この時間は、プリンタ待機換算係数ＦPSと乗算されて、選択された温度における日数ＤPTに変換される。同様に、ジェット・スタック待機モードにおける時間ＤJSは、プリント・ヘッドがジェット・スタック待機温度である日数で表される。この値は、ＤJSを換算係数ＦJSと乗算して、選択された温度における日数ＤPTに変換される。好ましくは、これら換算係数ＦPS及びＦJSの値は、約０．１４５である。再び図４を参照すると共に、これら変換係数を用いると、水平軸に沿った座標の日数の値は、日数＝ＤPT＋［（ＤPS）＊（ＦPS）］＋［（ＤJS）＊（ＦJS）］で表せる。
【００３６】
再び図３を参照する。不揮発性メモリ・ソース（ＮＶＲＡＭ）４４を用いて、プリント・ヘッドが動作及び待機の種々のモードにある時間に対応する熱エージング期間情報を蓄積する。プリント・コマンドを受けたときや、プリンタが待機モードの１つに入ったときのように、プリンタが状態を変えたとき、熱エージング期間情報が更新される。この好適実施例において、プリンタの状態が変化しないときには、ＮＶＲＡＭ４４内の熱エージング期間情報は、少なくとも５分ごとに更新される。
【００３７】
他の実施例において、多数の動作モード、即ち、プリント・モードを用いて、異なる体積のインク滴を噴射してもよい。各モードに対して電圧補償を最適化するために、電圧補償曲線５０は、各モードに対して調整してもよい。例えば、プリンタ１０は、３つの異なる容積のインク滴を噴射する第１、第２及び第３プリント・モードを用いてもよい。これら３つのプリント・モードの各々に対して、選択された温度は、約１４０℃を維持し、時点Ｔ1は、約１４０日である。第１プリント・モードにとって、最大差電圧ＶDIFFは、約３．０ボルトであり、電圧補償曲線５０の傾斜部分５４の傾きは、約０．００８ボルト／日である。第２及び第３プリント・モードに対して、最大差電圧ＶDIFFは、約２．５ボルトであり、曲線５０の傾斜部分５４の傾きは、約０．００７ボルト／日である。
【００３８】
本発明によるインク・ジェット・プリンタは、上述如き多数のインク・ジェット１１を有するプリント・ヘッドを具えている。インク・ジェット・プリント・ヘッド及びインク・ジェット・プリンタ・アーキテクチャの例は、例えば、アメリカ合衆国特許第２６５７３４９号「改良されたパージ性能のドロップ・オン・デマンド・インク・ジェット・プリント・ヘッド」（日本特許第２６５７３４９号に対応）や、上述の’９５８特許に記載されている従来技術である。本発明を実施するに際し、他のインク・ジェット・プリント・ヘッド構成や、インク・ジェット・プリンタ・アーキテクチャを用いてもよいことが理解できよう。また、本発明の方法を実施して、種々の色の水性インク又は相変化インクに限るものではないが、これらインクを含む種々の流体形式を噴射することもできる。
【００３９】
本発明の好適実施例に関する上述は、単に本発明を説明するためのものであり、本発明をこれら上述の実施例に限定するものではない。上述の説明で用いた用語及び表現は、単に説明のためであり、本発明をそのもの自体に限定するものではない。かかる用語及び表現は、その機能は、その一部の均等物を除外するものではない。本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形変更が可能である。また、本発明は、固形インク・オフセット・プリンタ以外の種々の異なるプリント装置に使用できる。
【００４０】
上述の好適実施例は、本発明の原理及び実施を説明するためのものであり、特定の用途に適するように、当業者には種々の実施及び種々の変更が可能であろう。
【００４１】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、予熱時間を大幅に長くすることなく、インク・ジェット・プリント・ヘッドにおける熱的エージングを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を用いるインク・ジェット・プリンタの全体的な斜視図である。
【図２】本発明を用いるのに適する好適なＰＺＴ駆動インク・ジェットの拡大図である。
【図３】インク・ジェットのＰＺＴに電圧を供給するトランスジューサ・ドライバを制御し、ＮＶＲＡＭメモリ・ソースと通信をするプリンタ制御器のブロック図である。
【図４】Ｙ軸がトランスジューサに供給する電圧を表し、Ｘ軸が選択した温度におけるプリント・ヘッドの熱的エージング期間を時間（日数）で表す電圧補償曲線のグラフである。
【符号の説明】
１０ プリンタ（プリント装置）
１１ インク・ジェット
１２ 多岐管
１４ ノズル
１５ インク溜め（溜め）
１６ インク滴
１８ 入り口チャンネル
２０ 受け面
２２ インク圧力室
２８ 出口チャンネル
３２ トランスジューサ
３４ 隔壁
３６ 金属フィルム層
４０ トランスジューサ・ドライバ
４２ 制御器
４４ 不揮発性メモリ・ソース
５０ 電圧補償曲線
５４ 傾斜部分
５６ 水平位置
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、インク・ジェット・プリント・ヘッドの熱エージング（熱による物質特性の経時変化）、即ち、熱ストレスを低減する方法に関し、特に、多数のプリント・ヘッド待機温度を用いて、予熱時間を大幅に延ばすことなく、熱エージングの影響を低減する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的なカラー・インク・ジェット・プリント・ヘッドは、互いに近接した複数のインク・ジェットの配列を含んでいる。これらインク・ジェットを用いて、受け面に向かってインク滴を噴射する。典型的なプリント・ヘッドは、モノクロ（単色）及び減色法カラー・プリンタ（プリント装置）に用いるために、黒インク、シアン・インク、マゼンタ・インク及び黄色インクを受ける少なくとも４個の多岐管（マニホルド）も含んでいる。黒インク単独、グレー・スケール、又は非フル・レンジのカラーでプリントするようにプリンタを設計する場合は、多岐管の数を可変できる。
【０００３】
従来のインク・ジェット・プリント・ヘッドにおいては、各インク・ジェットは、圧電変換器（ＰＺＴ）の如き電気機械トランスジューサと対になっている。このトランスジューサは典型的には、金属フィルム層を有しており、この金属フィルム層に電気トランスジューサ・ドライバが電気的に接続されている。トランスジューサの金属フィルム層に電圧を供給すると、このトランスジューサは、その寸法を変化させようとする。トランスジューサは、可撓性隔壁（ダイアフラム）に強固に取り付けられているので、このトランスジューサが曲がり、隔壁を変形させる。よって、インク・ジェットを介して、インクが外側に流れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
相変化インク・ジェット・プリント・ヘッドの如きいくつかのインク・ジェット・プリント・ヘッドでは、融点が８０℃以上のインクを用いている。これら多くのインクにとって、１２０℃以上のかなり高い温度にて、適切な噴射が行われる。よって、プリント期間中、インク・ジェット及び他のプリント・ヘッド構成要素を、これら高い噴射温度以上に維持しなければならない。インク・ジェットに液体インクを供給するインク溜め（溜め）の温度は、必要な噴射温度又はその付近に維持されなければならない。
【０００５】
上昇した温度におけるインク・ジェット・プリント・ヘッドを長期間にわたって使用していると、プリント・ヘッドの性能が変化し、プリント・ヘッド構成要素の熱ストレス、即ち、熱エージングが加速される。この結果、特性が変化して、画像が劣化する。例えば、プリント・ヘッド構成要素が時間経過に伴って熱的条件が変わるに従って、噴射されたインク滴の量が変化する。また、熱的条件に応じて、受け面に噴射されたインク滴の位置も変化する。
【０００６】
プリント・ヘッドが被る熱的ストレスを軽減するために、また、エネルギーを節約するために、上昇した温度にプリント・ヘッドが置かれる時間を最少にするのが望ましい。従来、この必要性を満足するのに、単一の「待機」モードを用いていた。ここでは、プリンタが使用されないときに、プリント・ヘッド及びインク溜めの温度を、これらの動作温度よりも充分に低くしてた。例えば、テクトロニクス社製Ｐｈａｓｅｒ（登録商標）３６０型ソリッド・インク・カラー・プリンタにおいては、プリント期間中、及びプリント作業の間の「準備」状態におけるプリント・ヘッドの温度は、約１４０℃である。このプリンタは、約４時間にわたって準備状態にあり、この期間経過後に待機状態になる。この待機状態において、プリント・ヘッドの温度は、約１０２℃であり、インク溜めの温度は、約９８℃である。
【０００７】
プリント・ヘッド及びインク溜めが待機状態にあると、プリンタは、プリントを開始する前に、プリント・ヘッド及びインク溜めの温度を動作温度に戻さなければならない。これにより、望ましくない遅延がプリント処理に生じる。例えば、上述のＰｈａｓｅｒ（登録商標）３６０型プリンタは、プリント・ヘッド及びインク溜めの温度を待機状態から動作状態に上げるのに、ほぼ５分間が必要である。
【０００８】
本発明は、予熱時間を大幅に長くすることなく、インク・ジェット・プリント・ヘッドにおける熱的エージングを低減する方法を提供するものである。この方法は、多数のプリント・ヘッド待機温度を選択的に用いて、時間経過に伴う熱的エージングの影響を下げると共に、予熱による遅延を最少にする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インク・ジェット・プリント・ヘッドにおける熱的エージングを低減する方法を提供するものである。
【００１０】
請求項１に記載のインク・ジェット・プリント・ヘッドの熱ストレス低減方法は、インク溜めからインクを受け、オリフィスを介して上記インクを噴射するインク・ジェットを有するプリント装置のインク・ジェット・プリント・ヘッドにおける熱ストレスを下げる方法であって、上記インク溜めを溜め待機温度に維持し、上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持し、上記インク溜めを溜め待機温度に維持すると共に上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持している状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けると、上記インク溜めを上記溜め待機温度から溜め動作温度になるまで加熱すると共に、上記インク・ジェットを上記インク・ジェット待機温度からインク・ジェット動作温度になるまで加熱し、上記溜め動作温度になったインク溜めを上記溜め動作温度に維持すると共に、上記プリント要求を受けてからプリント終了後に達する第１所定期間だけ、上記インク・ジェット動作温度になった上記インク・ジェットを上記インク・ジェット動作温度に維持し、上記プリント要求を受けてから上記第１所定期間経過後、上記インク・ジェット動作温度よりも低く上記インク・ジェット待機温度よりも高いジェット・スタック待機温度に上記インク・ジェットを冷却し、上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けると、上記インク・ジェットをジェット・スタック待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱し、上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けずに第２所定期間が経過すると、上記インク溜めを溜め待機温度に冷却すると共に上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に冷却することを特徴とする。
また、請求項２に記載のインク・ジェット・プリント・ヘッドの熱ストレス低減方法は、 インク溜めからインクを受け、オリフィスを介して上記インクを噴射するインク・ジェットを有するプリント装置のインク・ジェット・プリント・ヘッドにおける熱ストレスを下げる方法であって、上記インク溜めを溜め待機温度に維持し、上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持し、上記プリント装置が、変調準備状態へ移行のコマンドを受けると、上記インク溜めを上記溜め待機温度から溜め動作温度になるまで加熱して維持すると共に、上記インク・ジェットを上記インク・ジェット待機温度からジェット・スタック待機温度になるまで加熱し、上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けた際に、上記インク・ジェットを上記ジェット・スタック待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱し、上記プリント要求を受けてからプリント終了後に達する第１所定期間だけ、上記インク・ジェット動作温度になった上記インク・ジェットをインク・ジェット動作温度に維持し、上記プリント要求を受けてから上記第１所定期間経過後、上記インク・ジェットをジェット・スタック待機温度に冷却し、上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けると、上記インク・ジェットをジェット・スタック待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱し、上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けずに第２所定期間が経過すると、上記インク溜めを溜め待機温度に冷却すると共に上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に冷却することを特徴とする。
【００１１】
本発明の特徴によれば、本発明の方法は、予熱時間を大幅に延ばすことなく、熱的エージングを低減する。
本発明の他の特徴によれば、本発明の方法は、プリント・ヘッド及びインク溜め内の多数の温度に対応する多数の待機状態を用いる。
【００１２】
本発明の利点によれば、本発明の方法は、プリント・ヘッドがその寿命にわたって受ける平均温度を下げることにより、プリント・ヘッドの寿命を延ばす。
【００１３】
本発明の他の概念は、以下の説明から当業者には明らかになろう。なお、以下の説明は、本発明を実施するのに最適な態様である好適実施例である。本発明は、その要旨を逸脱することなく、他の異なる実施例が可能であると共に、その細部を変更できる。よって、添付図及びその説明は、本発明を単に説明するためのものであり、本発明をかかる実施例に限定するものではない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図を参照して、本発明の好適実施例を説明する。図１は、本発明の方法を用いる相変化インク・ジェット・プリント装置１０の全体的な斜視図である。本発明は、水性インク・ジェット・プリンタなどのインク・ジェット・プリント・ヘッドを用いる種々の他の画像形成装置にも使用できることが理解できよう。よって、以下の説明は、本発明の実施例を単に説明するためのものである。
【００１５】
図２は、個別のインク・ジェット１１を示す。このインク・ジェット１１は、プリンタ１０に含まれるマルチ・オリフィス・インク・ジェット・プリント・ヘッドの一部である。インク・ジェット１１は、インク溜め１５から溶融インク、即ち、液体インクを受けるインク多岐管１２を含む。インクは、多岐管１２から、入口チャンネル１８を介してインク圧力室２２に流れる。また、インクは、インク圧力室２２から出口チャンネル２８を介してインク滴形成オリフィス１４に流れ、このオリフィス１４からインク滴１６が受け面２０に向かって噴射される。一実施例において、受け面２０は、ドラム上の液体層（sacrificial liquid layer）の如き中間転写面である。インクは、液体層上に噴射されて、インク画像を形成する。次に、このインク画像を、シート状紙などの最終受け面に転写する。
【００１６】
この形式のプリント装置の更に詳細な説明は、例えば、アメリカ合衆国特許第５３８９９５８号公報「画像形成処理」（日本特許第２７４３１５１号公報に対応：以下、’９５８特許という）や、アメリカ合衆国特許第５２７６４６８号公報「インク・ジェット・プリンタに相変化インクを供給する方法及び装置」などに記載されている。本発明の方法は、最終受け面にインクを直接噴射する直接プリント技法の如き他のプリント技法によっても実施できる。
【００１７】
インク圧力室２２は、その一側が可撓性隔壁３４に固定されている。圧電変換器（ＰＺＴ）の如き電気機械トランスジューサ３２は、適切な接着剤により隔壁３４に確実に取り付けられており、インク圧力室２２と重なる。トランスジューサ３２の機構は、隔壁３４のプレートにエポキシ樹脂で接着されたセラミック・トランスジューサで構成でき、このトランスジューサの中心がインク圧力室２２の上になる。トランスジューサの形状は、ほぼ矩形でもよいし、実施的な円形又はディスク形状でもよい。従来方法では、トランスジューサ３２は、金又はニッケルの層の如き金属フィルム層３６を有し、この金属フィルム層は、電気トランスジューサ・ドライバ４０に電気的に接続されている。
【００１８】
好適実施例で説明したトランスジューサ３２は、曲げモード・トランスジューサである。このトランスジューサ３２は、曲げモードで動作して、金属フィルム層３６に電圧が供給されると、トランスジューサ３２は、その寸法を変化しようとする。トランスジューサ３２は、隔壁３４に確実且つ強固に取り付けられているので、トランスジューサ３２は、隔壁３４を曲げて変形させる。よって、インク圧力室２２内のインクを排出し、出口チャンネル２８を介してノズル１４に向かうインクの外部方向への流れを作る。インク滴の噴射後、トランスジューサ３２が逆に曲がって、その結果によって隔壁３４が動くので、インク圧力室２２にインクを補充する。剪断モード、環状圧縮、電気歪み、電気磁気、又は磁気歪みトランスジューサの如き他の形式及び形態のトランスジューサを用いてもよいことが理解できよう。
【００１９】
インク・ジェット１１は、重ね合わせ関係に積み重ねたステンレス・スチールのシートの如く、多数の薄層のプレート又はシートから形成できる。マルチ・プレート・インク・ジェットの例は、アメリカ合衆国特許第５６８９２９１号公報「ドットの大きさを変調したインク・ジェット・プリントの作成方法及び装置」（特開平８−２３８７６８号公報に対応）にも記載された従来技術である。このように多数のプレート又はシートを重ね合わせた構造をジェット・スタックという。インク・ジェット１１を形成するために、また、その個別の構成要素及び機能を得るために、プレートの数及び組み合わせを変更できることが理解できよう。この形式のインク・ジェットに他の変更及び付加的な機能を加えて、性能及び／又は信頼性を所望のレベルにできることが当業者には理解できよう。例えば、音響フィルタをインク・ジェットに組み込んで、無関係で潜在的な有害圧力波を抑制できる。プリント・ヘッド内の多岐管、インク圧力室、入口チャンネル及び出口チャンネルの位置を変更して、インク・ジェットの性能を制御できる。
【００２０】
インク・ジェット１１は、好ましくは、相変化インクで動作するように設計されている。従来の相変化インクは、初め、室温にて固体であり、熱エネルギーを加えて約８５℃及び約１５０℃の間の温度にまで加熱すると、溶融状態に変化する。インク・ジェット・プリント・ヘッドにより適切な噴射を行うには、インクを約１２０℃及び約１５０℃の間の温度の噴射温度に維持する。
【００２１】
典型的な相変化インクは、相変化インク相溶性着色剤と混合した相変化インク・キャリアの化合物から構成される。相変化インク・キャリア化合物は、（１）少なくとも１つのウレタン樹脂と；（２）少なくとも１つの混合したウレタン／ウレア樹脂と；（３）少なくとも１つのモノアミドと；（４）少なくとも１つのポリエチレン・ワックスとの混合物であり、（２）は含まれても含まれなくてもよい。相変化インクの更に詳細な説明は、例えば、１９９８年１月２６日に出願されたアメリカ合衆国特許出願第０９／０１３４１０号「ウレタン樹脂、混合ウレタン／ウレア樹脂、モノアミド及びポリエチレン・ワックスの化合物を含む相変化インク調合物」（特開平１１−２６９４１３号公報に対応）に記載されている。
【００２２】
これらに限定されるものではないが、相変化インク及び水平インクを含む種々の組成物を有する多くの他の形式のインクを本発明に使用できることが理解できよう。他の適切な相変化インクの例は、アメリカ合衆国特許第４８８９５６０号公報（特公平４−７４１９３号公報に対応）（以下、’５６０特許という）や、アメリカ合衆国特許第５３７２８５２号公報（特開平６−２０６３６８号公報に対応）（以下、’８５２特許という）に記載されている。これら特許公報に記載されたインクは、相溶性着色剤と共に、１つ以上の脂肪酸アミド含有物質から、好ましくは、モノアミド・ワックス及びテトラ・アミド樹脂と、１つ以上の粘着付与剤と、１つ以上の柔軟剤と、１つ以上の酸化防止剤とから成る相変化インク・キャリア組成物から構成されている。
【００２３】
インク・ジェット・プリンタ１０がプリント状態（動作状態）又は準備状態のとき、プリント・ヘッド及びインク・ジェット１１は、使用する相変化インク用の適切な噴射温度に維持される。例えば、プリンタ１０が上述の’５６０特許や、’８５２特許に記載の相変化インクを用いるとき、インク・ジェット１１は、約１２０℃及び約１５０℃の間、好ましくは約１４０℃のインク・ジェット動作温度に維持される。プリント・ヘッドに液体インクを供給するインク溜め１５は、約１２３℃及び約１４３℃の間、好ましくは約１３３℃の溜め動作温度に維持される。
【００２４】
プリンタ１０は、プリント・ヘッドがインク・ジェット動作温度よりも低い温度に維持される他の状態にもなれる。例えば、プリント・コマンド又は他の動作がなくて、所定時間が経過した後、プリンタ１０は、プリンタ待機状態に入れる。上述の’５６０特許や’８５２特許に記載の相変化インクを用いる場合のプリンタ待機状態の一実施例において、プリント・ヘッドは、約９４℃及び約１１０℃の間、好ましくは約１０４℃のインク・ジェット待機温度に維持される。インク溜めは、約９２℃及び約１１２℃の間、好ましくは約１０２℃の溜め待機温度に維持される。
【００２５】
本発明の重要な概念では、プリンタ１０は、必要な噴射温度に近いが、この噴射温度よりも低い温度にプリント・ヘッドを維持する他の待機状態を使用してもよい。例えば、初めに、インク溜めを溜め待機温度に維持し、インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持してもよい。プリント要求又は他のコマンドを受けると、インク溜めは、溜め動作温度に加熱され、インク・ジェットは、インク・ジェット動作温度に加熱されて、プリンタは、プリントの準備が整う。プリント要求又は他のコマンドを受けない期間である少なくとも１５分の如き第１期間にわたって、インク溜め及びインク・ジェットがこれら夫々の動作温度に維持された後、プリンタは、初めにジェット・スタック待機状態に入る。ジェット・スタック待機状態の第１実施例において、インク・ジェットは、約１０４℃及び約１２４℃の間、好ましくは約１１４℃のジェット・スタック待機温度に冷却される一方、インク溜めは、溜め動作温度に維持される。
【００２６】
好都合にも、インク・ジェット動作温度よりも低いジェット・スタック待機温度を用いることは、プリント・ヘッド内の熱ストレスを低減させる。熱ストレスを低減させることにより、プリント・ヘッドの有効寿命が延びる。さらに、ジェット・スタック待機温度が、インク・ジェット待機温度よりもインク・ジェット動作温度に近いため、インク・ジェットをジェット・スタック待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱するのに要する時間は、インク・ジェットをインク・ジェット待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱するのに要する時間よりも短い。約１１４℃のジェット・スタック待機温度を用いる一実施例において、プリント・ヘッドをジェット・スタック待機温度から約１４０℃のインク・ジェット動作温度に加熱するのに要する時間は、約１１０秒である。さらに、インク溜めを溜め動作温度に維持するので、インク溜めをその動作温度に加熱するのに要する遅延がない。
【００２７】
プリンタは、約３０分から約２４０分の間の如き第２期間の間、ジェット・スタック待機状態に維持してもよい。この第２期間後、インク溜めをその溜め待機温度に冷却してもよい。プリント・ヘッドの熱ストレスを更に低減するために、第２期間経過後に、インク・ジェット１１をそのインク・ジェット待機温度に冷却してもよい。
【００２８】
本発明の他の実施例おいては、インク溜めを初めに溜め待機温度に維持し、インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持する。プリンタに対するコマンドを受け、変調準備状態に入ると、インク溜めは、溜め動作温度に加熱され、インク・ジェットは、ジェット・スタック待機温度に加熱される。プリント・コマンドを受けるまで、プリンタは、この変調準備状態を維持する。プリント・コマンドを受けると、次に、ジェット・スタックの温度は、インク・ジェット動作温度にまで上がり、プリントが行われるようにイネーブルする。好都合にも、この実施例においては、プリント・コマンドを受けるまで、変調準備状態が、インク・ジェットをインク・ジェット動作温度ではなく、ジェット・スタック待機温度に維持する。これは、プリント・ヘッドの熱ストレスを更に低減して、プリント・ヘッドの寿命を延ばす。
【００２９】
ジェット・スタック待機状態の他の実施例において、インク溜め温度は、約１０４℃及び約１２４℃の間の溜め待機範囲内に維持する一方、インク・ジェット１１の温度は、１０４℃の好ましいインク・ジェット待機温度よりも低い。１時間の如きこのジェット・スタック状態の好適な時間の後、インク溜め１５及びインク・ジェット１１の温度は、必要ならば、それらの夫々の待機温度に下がる。
【００３０】
図３に示す如く、プリンタ１０の制御器４２は、トランスジューサ・ドライバ４０の動作を制御する。この制御器４２は、プリント・ヘッドの種々の動作状態及び待機状態をモニタして、プリント・ヘッドが複数の温度となる総合時間を追跡する。上述の如く、上昇した温度におけるＰＺＴ駆動インク・ジェット・プリント・ヘッドの長時間の使用は、トランスジューサ及び／又は他のインク・ジェット構成要素の性能を変化させることになる。例えば、時間経過に伴う熱状態は、噴射されたインク滴の体積に変動をもたらす。受け媒体に噴射されたインク滴の位置は、熱エージングにより変化する。
【００３１】
熱状態に応じたインク滴の体積の変動や、インク滴の位置エラーを減らすには、制御器４２は、プリント・ヘッドの熱エージング期間をモニタし、計算する。熱エージング期間が、第１所定値に達すると、制御器４２は、トランスジューサ・ドライバ４０によって、トランスジューサ３２に供給すべき電圧を変化させて、熱状態によるインク滴の体積変動を補償する。
【００３２】
一実施例において、熱エージング期間は、プリント・ヘッドが少なくとも選択された温度であった期間となる。この実施例において、制御器４２は、プリント・ヘッドが動作モード、即ち、プリント・モードにある時間をモニタする。なお、このプリント・モードは、約１２０℃及び約１５０℃の間、好適には約１４０℃の温度に選択されている。次に、Ｙ軸がトランスジューサに供給する電圧を表し、Ｘ軸が選択した温度におけるプリント・ヘッドの熱的エージング期間を時間（日数）で表す電圧補償曲線のグラフである図４を参照する。ここでは、プリント・ヘッドが少なくとも選択された温度になる累積時間に対して電圧補正曲線５０を決定する。水平軸に沿った時間、即ち、熱エージング期間は、プリント・ヘッドが少なくとも選択された温度にある期間を暦日／２４時間周期（日数）で測定する。図４の垂直軸は、トランスジューサ３２に供給された電圧を表す。時点Ｔ0で、トランスジューサ３２は、先ず、Ｖ0に対応するピーク電圧の電圧波形を受ける。選択された温度における時間（熱エージング期間）が第１値Ｔ1に等しい間、ピーク電圧は、Ｖ0に維持される。好ましくは、Ｔ1は、約１４０日である。特定のプリント・ヘッドの性能特性に適するように、又は、所望のインク滴体積密度になるように、Ｔ1の値を変化させてもよいことが理解できよう。
【００３３】
熱エージング期間がＴ1に達すると、熱エージング期間が伸びるに従って、制御器４２は、トランスジューサ３２に供給する電圧を増やし始める。好適な実施例において、曲線５０の傾斜部分５４が示す線形比率で、電圧が増加する。好ましくは、電圧は、約０．００１ボルト／日及び約０．０１５ボルト／日の間、好ましくは、約０．００８ボルト／日の比率、即ち、傾斜で電圧が上昇する。なお、日数＝ＤPT'及びＤPTは、プリント・ヘッドが少なくとも選択された温度になった日数として定義される。最大差電圧ＶDIFFが初期電圧Ｖ0に加算されるまで、熱エージング期間が伸びるに従って、電圧は、初期値Ｖ0から線形増加を持続する。好適実施例において、最大差電圧ＶDIFFは、約２．０ボルト及び約４．０ボルトの間である。時点Ｔ2で、最大差電圧ＶDIFFが加算されて、曲線５０の水平位置５６になると、熱エージング期間が伸びても、電圧は、値ＶMAXで一定に維持される。
【００３４】
他の実施例において、制御器４２は、プリント・ヘッドが他の温度になる時間もモニタする。これら他の温度とは、プリント・ヘッドが、プリンタ待機状態又はジェット・スタック待機状態のときの温度である。この実施例において、熱エージング期間は、プリント・ヘッドが選択された温度、プリンタ待機温度、又はジェット・スタック待機温度になる期間で定義される。
【００３５】
プリンタ待機状態及びジェット・スタック待機状態の期間中、プリント・ヘッドが受ける熱状態を考慮して、制御器４２は、これら低い待機温度の時間を、選択された温度、即ち、動作温度の時間に変換する。この変換を行うためには、制御器は、各待機モードにおける時間を換算係数と乗算する。好適実施例においては、プリンタ待機モードの時間ＤPSは、プリント・ヘッドがプリンタ待機温度になる日数で表される。この時間は、プリンタ待機換算係数ＦPSと乗算されて、選択された温度における日数ＤPTに変換される。同様に、ジェット・スタック待機モードにおける時間ＤJSは、プリント・ヘッドがジェット・スタック待機温度である日数で表される。この値は、ＤJSを換算係数ＦJSと乗算して、選択された温度における日数ＤPTに変換される。好ましくは、これら換算係数ＦPS及びＦJSの値は、約０．１４５である。再び図４を参照すると共に、これら変換係数を用いると、水平軸に沿った座標の日数の値は、日数＝ＤPT＋［（ＤPS）＊（ＦPS）］＋［（ＤJS）＊（ＦJS）］で表せる。
【００３６】
再び図３を参照する。不揮発性メモリ・ソース（ＮＶＲＡＭ）４４を用いて、プリント・ヘッドが動作及び待機の種々のモードにある時間に対応する熱エージング期間情報を蓄積する。プリント・コマンドを受けたときや、プリンタが待機モードの１つに入ったときのように、プリンタが状態を変えたとき、熱エージング期間情報が更新される。この好適実施例において、プリンタの状態が変化しないときには、ＮＶＲＡＭ４４内の熱エージング期間情報は、少なくとも５分ごとに更新される。
【００３７】
他の実施例において、多数の動作モード、即ち、プリント・モードを用いて、異なる体積のインク滴を噴射してもよい。各モードに対して電圧補償を最適化するために、電圧補償曲線５０は、各モードに対して調整してもよい。例えば、プリンタ１０は、３つの異なる容積のインク滴を噴射する第１、第２及び第３プリント・モードを用いてもよい。これら３つのプリント・モードの各々に対して、選択された温度は、約１４０℃を維持し、時点Ｔ1は、約１４０日である。第１プリント・モードにとって、最大差電圧ＶDIFFは、約３．０ボルトであり、電圧補償曲線５０の傾斜部分５４の傾きは、約０．００８ボルト／日である。第２及び第３プリント・モードに対して、最大差電圧ＶDIFFは、約２．５ボルトであり、曲線５０の傾斜部分５４の傾きは、約０．００７ボルト／日である。
【００３８】
本発明によるインク・ジェット・プリンタは、上述如き多数のインク・ジェット１１を有するプリント・ヘッドを具えている。インク・ジェット・プリント・ヘッド及びインク・ジェット・プリンタ・アーキテクチャの例は、例えば、アメリカ合衆国特許第２６５７３４９号「改良されたパージ性能のドロップ・オン・デマンド・インク・ジェット・プリント・ヘッド」（日本特許第２６５７３４９号に対応）や、上述の’９５８特許に記載されている従来技術である。本発明を実施するに際し、他のインク・ジェット・プリント・ヘッド構成や、インク・ジェット・プリンタ・アーキテクチャを用いてもよいことが理解できよう。また、本発明の方法を実施して、種々の色の水性インク又は相変化インクに限るものではないが、これらインクを含む種々の流体形式を噴射することもできる。
【００３９】
本発明の好適実施例に関する上述は、単に本発明を説明するためのものであり、本発明をこれら上述の実施例に限定するものではない。上述の説明で用いた用語及び表現は、単に説明のためであり、本発明をそのもの自体に限定するものではない。かかる用語及び表現は、その機能は、その一部の均等物を除外するものではない。本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形変更が可能である。また、本発明は、固形インク・オフセット・プリンタ以外の種々の異なるプリント装置に使用できる。
【００４０】
上述の好適実施例は、本発明の原理及び実施を説明するためのものであり、特定の用途に適するように、当業者には種々の実施及び種々の変更が可能であろう。
【００４１】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、予熱時間を大幅に長くすることなく、インク・ジェット・プリント・ヘッドにおける熱的エージングを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を用いるインク・ジェット・プリンタの全体的な斜視図である。
【図２】本発明を用いるのに適する好適なＰＺＴ駆動インク・ジェットの拡大図である。
【図３】インク・ジェットのＰＺＴに電圧を供給するトランスジューサ・ドライバを制御し、ＮＶＲＡＭメモリ・ソースと通信をするプリンタ制御器のブロック図である。
【図４】Ｙ軸がトランスジューサに供給する電圧を表し、Ｘ軸が選択した温度におけるプリント・ヘッドの熱的エージング期間を時間（日数）で表す電圧補償曲線のグラフである。
【符号の説明】
１０ プリンタ（プリント装置）
１１ インク・ジェット
１２ 多岐管
１４ ノズル
１５ インク溜め（溜め）
１６ インク滴
１８ 入り口チャンネル
２０ 受け面
２２ インク圧力室
２８ 出口チャンネル
３２ トランスジューサ
３４ 隔壁
３６ 金属フィルム層
４０ トランスジューサ・ドライバ
４２ 制御器
４４ 不揮発性メモリ・ソース
５０ 電圧補償曲線
５４ 傾斜部分
５６ 水平位置
Claims (2)
- インク溜めからインクを受け、オリフィスを介して上記インクを噴射するインク・ジェットを有するプリント装置のインク・ジェット・プリント・ヘッドにおける熱ストレスを下げる方法であって、
上記インク溜めを溜め待機温度に維持し、
上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持し、
上記インク溜めを溜め待機温度に維持すると共に上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持している状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けると、上記インク溜めを上記溜め待機温度から溜め動作温度になるまで加熱すると共に、上記インク・ジェットを上記インク・ジェット待機温度からインク・ジェット動作温度になるまで加熱し、
上記溜め動作温度になったインク溜めを上記溜め動作温度に維持すると共に、上記プリント要求を受けてからプリント終了後に達する第１所定期間だけ、上記インク・ジェット動作温度になった上記インク・ジェットを上記インク・ジェット動作温度に維持し、
上記プリント要求を受けてから上記第１所定期間経過後、上記インク・ジェット動作温度よりも低く上記インク・ジェット待機温度よりも高いジェット・スタック待機温度に上記インク・ジェットを冷却し、
上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けると、上記インク・ジェットをジェット・スタック待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱し、
上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けずに第２所定期間が経過すると、上記インク溜めを溜め待機温度に冷却すると共に上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に冷却することを特徴とするインク・ジェット・プリント・ヘッドの熱ストレス低減方法。 - インク溜めからインクを受け、オリフィスを介して上記インクを噴射するインク・ジェットを有するプリント装置のインク・ジェット・プリント・ヘッドにおける熱ストレスを下げる方法であって、
上記インク溜めを溜め待機温度に維持し、
上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に維持し、
上記プリント装置が、変調準備状態へ移行のコマンドを受けると、
上記インク溜めを上記溜め待機温度から溜め動作温度になるまで加熱して維持すると共に、上記インク・ジェットを上記インク・ジェット待機温度からジェット・スタック待機温度になるまで加熱し、
上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けた際に、上記インク・ジェットを上記ジェット・スタック待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱し、
上記プリント要求を受けてからプリント終了後に達する第１所定期間だけ、上記インク・ジェット動作温度になった上記インク・ジェットをインク・ジェット動作温度に維持し、
上記プリント要求を受けてから上記第１所定期間経過後、上記インク・ジェットをジェット・スタック待機温度に冷却し、
上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けると、上記インク・ジェットをジェット・スタック待機温度からインク・ジェット動作温度に加熱し、
上記インク溜めを溜め動作温度に維持すると共に上記インク・ジェットがジェット・スタック待機温度になっている状態において、上記プリント装置がプリント要求を受けずに第２所定期間が経過すると、上記インク溜めを溜め待機温度に冷却すると共に上記インク・ジェットをインク・ジェット待機温度に冷却することを特徴とするインク・ジェット・プリント・ヘッドの熱ストレス低減方法。
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