JP4253068B2 - インクジェットプリントカートリッジのエネルギー制御法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーマルインクジェットプリンタに関し、より詳しく、均一な出力を提供する為の小滴噴射エネルギーの制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、グラフィックプロッタ、ファックス機及び複写機のようなサーマルインクジェットハードコピー装置は、広く普及している。これらのハードコピー装置は、W.J.Lloyd及びH.T.Taubによる、「Output Hardcopy Device」（Ed.R.C.Durbeck and S. Sherr, San Diego:Academic Press,1988）の第１３章、「Ink Jet Devices」に記述されている。更にこの技術の基本が、参考として本明細書に組み込んだ、Hewlett-Packard Journalのいくつかの版〔Vol.36,No.5（1985年5月）,Vol.39,NO.4（1988年8月）,Vol.39,No.5（1988年10月）,Vol.43,No.4（1922年8月）,Vol.43,No.6（1992年12月）,及びVol.45,No.1（1994年2月）〕のそれぞれの論文に開示されている。インクジェットハードコピー装置は高品質のプリントを作り、小型で持ち運び可能であり、紙にあたるのはインクのみの為、迅速に静かにプリントする。
【０００３】
インクジェットプリンタは、プリント媒体に対して定義された配列の特定の領域における各々のドットよりなるパターンを印刷することによりプリント画像を形成する。都合のよいことには、この領域は、直線配列内の小さなドットとして見えるようになっている。この領域はしばしば「ドットロケーション」、「ドットポジション（ドット領域）」又は「ピクセル」と呼ばれる。従って、プリント処理は、インクのドットでドット領域のパターンを埋めて行く作業として見ることが出来る。
【０００４】
インクジェットハードコピー装置は、非常に小さなインク滴をプリント媒体上に噴射することによりプリントを行うもので、通常はそれぞれがインク噴射ノズルを有する１個以上のプリントヘッドを支持する可動式カートリッジを含む。カートリッジはプリント媒体の表面を横切り、ノズルはマイクロコンピュータ又はその他のコントローラの命令に従ってインク滴を適切なタイミングで噴射するように制御される。このインク滴の印加タイミングは、印刷される画像のピクセルのパターンに対応するように意図されている。
【０００５】
一般的的なインクジェットプリントヘッド（例えばシリコン基板、基板上に作られた構造、及び基板への接続）は、液体インク（例えば溶解着色剤、又は溶剤中に分散された色素）を用いる。プリントヘッドは、プリントヘッド基板に取り付けられた数多くの正確に形成されたオリフィス、すなわちノズルを有する。この基板は、インクリザーバから液体インクを受けとるたくさんのインク噴射チャンバを組み込んでいる。個々のチャンバはノズルの反対側に位置しており、そのため、インクがそれとノズルの間に集まるようになっている。さらに、チャンバ内には噴射抵抗器（firing resistor）が配置されている。インク滴の噴射は、一般的にはマイクロプロセッサ制御下で行われ、その信号は抵抗体素子に電気線により伝えられる。電気的なプリントパルスがインクジェット噴射チャンバ抵抗器を加熱すると、その近傍のインクの少量が蒸発して、プリントヘッドからインクの液滴が噴射される。適切に配列されたノズルがドットマトリクスパターンを形成する。プリントヘッドの紙上通過に伴って、適切なシーケンスで作動する個々のノズルにより、文字又は画像が紙の上に印刷（プリント）されることになる。
【０００６】
インクジェットプリントヘッド内では、インクは、プリントヘッドに一体化されたインクリザーバから供給されるか、またはプリントヘッドとリザーバを接続する管を介してプリントヘッドにインクを送る「off-axis」インクリザーバから供給される。その後インクは、基板の底部中央に形成された細長い穴を介する（センターフィード）か、もしくは基板の外縁を周回する（エッジフィード）かのいずれかにより、様々な揮発チャンバ(vaporization chamber)に送られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ノズルを有するインクカートリッジは、印刷される媒体の端から端までを繰り返し移動する。媒体上の両端間の移動の指定増分数毎に、個々の抵抗器は、制御マイクロプロセッサのプログラム出力に従って、インクを噴射するか、またはインクの噴射を中断する。媒体の端から端までを移動する毎に、ノズルの中心間の距離と、インクカートリッジの列内に並んだノズルの数との乗数にほぼ等しい幅を持つ一行を印刷することができる。このような移動、即ち一行の印刷が終了する毎に、媒体は一行の幅だけ前に進められ、インクカートリッジは次の一行を開始する。信号を適切に選択してタイミングをとることにより、所望の印刷が媒体上に得られる。
【０００８】
噴射抵抗器に印加されるエネルギーは、パフォーマンスや耐久性、及び効率に影響を与える。噴射エネルギーは揮発性の泡を凝集させるように、一定の噴射しきい値を上回るものでなければならないのは周知のことである。この噴射しきい値の上には、噴射エネルギーを増すと噴射されるインクの量が増す遷移範囲がある。この遷移範囲の上には、噴射エネルギーを増しても液滴の量が増えなくなる、より高い最適範囲がある。最適噴射しきい値の上のこの最適範囲では、噴射エネルギーが若干変化しても液滴の量は安定である。液滴の量の変化は印刷出力の不均一性の原因となる為、印刷が理想的に行われるのはこの最適範囲である。この最適範囲においてエネルギーレベルが増すと、均一性は損なわれないものの、エネルギーが浪費され、過熱と残留インクの堆積によりプリントヘッドが急速に消耗してしまう。
【０００９】
各々の噴射抵抗器に対して専用の接続を有する既存のプリントヘッドにおいては、プリンタまたはプリントカートリッジ外部の製造用回路（production circuitry）のいずれかによって、個々の接続を一度校正することにより、各抵抗器に繋がる固有の経路における寄生抵抗、すなわちインピーダンスを補償することもできる。これらの動作パラメータを設定するように、製造時にプリントヘッドを構成することができる。この場合は、プリンタは、その後これらの動作パラメータを利用する。
【００１０】
しかしながら、異なる抵抗器のセットを有する新しい、高度に複合化されたプリントヘッドにおいては、他の要因によるばらつきが起こり得る。抵抗器のセットの各々には、プリンタの電子回路と着脱可能のプリントカートリッジとの間の電気接触パッドを介して電力を受ける単一の電圧ラインより電源が供給される。このラインは、フレキシブル回路上を、噴射抵抗器及び他の電子回路を有するプリントヘッドダイへのタブボンディング接続まで続いている。プリントカートリッジの接触端子、タブボンディング接続及びその間の接続、抵抗器のインピーダンスは、プリントカートリッジ毎に異なる可能性がある。また、プリントカートリッジのインピーダンスは、プリンタから個々のカートリッジの接触端子に供給される電圧が適切に制御されていたとしても、時間の経過に伴って変化する可能性がある。結果的に、プリントされるデータの変化に伴い、ラインを流れる電流及びプリントカートリッジ端子で測定される電圧が望ましくない変化をすることがある。例えば、多くの又は全ての抵抗器に同時に噴射エネルギーを加えるときには、プリントカートリッジの電圧が寄生効果により抑えられ、その為に、唯一つの、又はわずかな数の抵抗器に噴射エネルギーを加えるときに比べて、より低い噴射エネルギーしか与えられない場合もある。
【００１１】
従って、上記の既存の方法の制約を克服する、複数のインク噴射抵抗器を持つ着脱可能のプリントヘッドを備えたサーマルインクジェットプリンタを動作させる方法が必要とされている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、製造時に着脱可能のプリントカートリッジを校正する方法と、着脱可能のプリントヘッドを備えるインクジェットプリンタを動作させる方法を提供するものである。この方法には、製造時にプリントカートリッジを校正することと、プリンタの動作中にプリンタを校正することが含まれる。この方法には、所望のパルス幅、最低オーバーエネルギー(minimum over-energy)、及び最大オーバーエネルギー(maximum over-energy)を選択するステップと、選択したパルス幅についてターンオン電圧を測定するステップと、最低オーバーエネルギーから動作電圧を計算するステップと、最大オーバーエネルギーから最大電圧を計算するステップと、動作電圧を最大電圧に等しく設定するステップと、最大動作電圧を見つける為に動作電圧を変化させるステップと、動作電圧を見いだされた最大動作電圧に等しく設定するステップと、動作電圧を記憶装置に書き込むステップが含まれる。インクジェットプリンタを動作させる方法には、プリンタに取り付けられたプリントカートリッジに適用する動作状況を決める為に、プリントカートリッジ上のメモリチップから校正情報を読み取るステップと、校正情報を利用するようにプリンタを設定するステップと、プリンタの動作条件を決める為に校正情報を使って試験を行うステップと、校正情報を利用してプリンタの動作条件を調節するステップと、動作条件をプリンタに記憶するステップが含まれる。
【００１３】
【発明の実施の態様】
図１にプリントカートリッジ（１２）が接続されたインクジェットプリンタ（１０）の略ブロック図を示す。プリンタ内のコントローラ（１４）は、プリントデータをコンピュータ又はマイクロプロセッサ（図示せず）から受信し、データを処理してプリンタ制御情報又は画像データをプリントヘッドドライバ回路（１６）に供給する。制御された電圧源（１７）は、制御された電圧を複数ラインの電力バス（１８）に供給する。プリンタ（１０）内のメモリ読み取り回路（１９）は、プリントカートリッジ（１２）からメモリライン（２０）を介して受け取った情報を伝送する為にコントローラ（１４）に接続されている。プリントヘッドドライバ回路（１６）は、コントローラ（１４）により制御されて、約２０本のラインを有する制御バス（２４）を介して、プリントカートリッジ（１２）上のプリントヘッドダイ（２２）に画像データを送る。
【００１４】
カートリッジは取り外して取り替え可能であり、制御バス（２４）、電力バス（１８）及びメモリライン（２０）によりプリンタに電気的に接続される。コネクタインターフェース（２６）は、カートリッジ（１２）のフレキシブル回路（３０）上の対応するパッドに接続する導電性のピンを、各ライン毎にプリンタ側に有している。カートリッジ上のメモリチップ（３１）は、カートリッジの製造過程でプログラムされたプリンタ制御情報、及び動作中のプリンタによってプログラムされたプリンタ制御情報を記憶する。フレキシブル回路（３０）は、タブボンディング（３２）を介してプリントヘッドダイ（２２）に接続される。プリンタ内のＡＤ変換器（３４）は、プリントヘッドに接続されて、プリントヘッドの温度を示すデータをプリントヘッドから受け取る。
【００１５】
プリントヘッド（２２）は、各ノズルに関連する噴射抵抗器を備えた多数のノズルを有する。プリントヘッドを、任意の数の複数の同様のサブセクションに配列して、個々のサブセクションが、特定数の抵抗器を含む特定数の基本要素を有するようにすることができる。プリントヘッドは、５２４個の関連する噴射抵抗器を備えた５２４個のノズルを有している。プリントヘッドは、４個の同様のサブセクション、即ち４分割セクション（quadrant）に分割され、個々の４分割セクションは、それぞれが１６個の抵抗器からなる８つの「基本要素」と、加えて３個の抵抗器からなる１つの基本要素を有する。プリンタとプリントヘッドの間に限られた数のラインしか必要としない複合プリントヘッドを提供する為に、抵抗器への電流は、その４分割セクション内の他の抵抗器と共用される電圧ライン、及び接地ラインを流れる。抵抗器は、プリントヘッドから送られるシリアルデータストリームにより個々にアドレス可能であり、無数のパターン順列を生じることができる。本明細書においては、本発明は、４つの４分割セクションと特定の基本要素、及び抵抗器のグループ化に関して説明されているが、本発明が、任意の数のサブセクションにも、また任意の基本要素／抵抗器配列にも適用可能であることは当業者には明らかであろう。インクジェットプリントヘッドに関する更なる詳細は、本明細書に参考として組み込まれた、「Ink Delivery System for High Speed Printing」と題する、1997年10月31日出願の米国特許出願第08/962,031号に記載されている。
【００１６】
図２はプリントヘッドダイの代表的な４分割セクションの噴射及びエネルギー制御回路（３６）を示す図であり、４分割セクションの多くの抵抗器の中の典型的な一部分（基本要素全体の１６個の中のｎ番目）を示している。回路（３６）はプリントヘッドダイ上にあり、望ましくは各々が２８ワットの薄膜噴射抵抗器（４４）のセット（４２）に共通に接続された電力バス（１８）からの単一のパッド間電圧入力（Ｖ_pp）（４０）を備える。電圧検知ネットワーク（４６）は、噴射抵抗器（４４）の約１０倍の抵抗値（２８０ワット）を有する高値抵抗器（５０）を含み、噴射抵抗器と同じノードで入力ライン（４０）に接続されている。検知ネットワークは更に、抵抗器（５０）に接続された入力と、噴射抵抗器に比べて低い抵抗値（１０ワット）の検知抵抗器（５４）に接続された出力と、プリンタからの噴射ライン（５６）に接続された制御ラインとを有するＬＤＭＯＳスイッチ（５２）を備える。検知抵抗器はアースに接続される。
【００１７】
電圧−電力変換回路（６０）はスイッチ（５２）と検知抵抗器（５４）の間に接続された第１の入力線（６２）を有する。噴射入力は、噴射線上のパルスにより変換器が起動するように噴射ライン（５６）に接続される。変換器は、バイアス電流発生器（６４）及び積分コンデンサ（integration capacitor）（６６）を含む。変換器に供給された電圧は、積分コンデンサ（６６）に与えるバイアス電流を発生する為に使用される電力信号に変換され、エネルギーに比例する出力電圧（６５）を生成する。４分割セクションスロープ調節（ＱＳＡ、quadrant slope adjuster）回路（６８）は、変換回路（６０）に接続された出力（６９）を有し、ＱＳＡレジスタに記憶された出力電圧（６５）の増加速度、すなわち、出力スロープを調節する。このＱＳＡレジスタに記憶されたデータは、このデータを、メモリ読み取り回路（１９）を介してメモリチップ（３１）より得たプリンタコントローラ（１４）からロードされたものである。各々の４分割セクションは独自のＱＳＡを有し、各々が若干の調節を受けることが出来る。本明細書に記載した実施例においては、個々のＱＳＡはスロープに対して±５％の調整をすることができ、４分割セクション間のパフォーマンスやエネルギー条件の小さな変動を補償し、制御することが可能である。所望であれば、任意の他の調整範囲を実施することも可能であることは言うまでもない。
【００１８】
パルス幅制御ブロック（７０）は、パルス幅トランケーション（パルス幅の丸め）のロジックと連続時間電圧コンパレータ（continuous-time voltage comparator）を備えており、（エネルギー信号を伝送する）変換回路（６０）の出力（６５）に接続された第一の入力と、セットポイント電圧参照装置（７２）により制御されるディジタル−アナログ（ＤＡ）変換器（ＤＡＣ）（８０）の出力（８６）に接続した第二の入力と、噴射ライン（５６）に接続された制御ライン（５８）とを有する。制御ブロック（７０）のコンパレータは、電圧パルスを伝送する出力ライン（７４）を有し、電圧パルスは、噴射ライン上のパルスにトリガされて発生し、以下の（１）、（２）のいずれかの発生により終了する。（１）変換回路（６０）の出力がＤＡＣ（８０）の出力と等しくなった場合、又は（２）噴射パルスが終了した場合。第二のコンパレータ出力ライン（７５）上のトランケーション検出信号は、ステータス情報を制御ロジック回路に提供し、回路が噴射パルスのトランケーションを実施したことを示す。このトランケーション検出信号は以下に述べる校正の目的で利用される。
【００１９】
セットポイント電圧参照装置（７２）は、プリンタ（１０）によってロードされる、装置（７２）内の内部レジスタ、及び７ビットＤＡＣ（８０）に接続された７ライン入力バス（７６）を備える。ＤＡＣ（８０）は、プリンタから受け取ったデジタル的に符号化された電圧値を基準電圧出力（８６）に変換する。ＤＡＣ（８０）は、１μＪから７μＪの伝達エネルギー範囲を可能にする出力電圧（８６）を有する。望ましい実施例では、ＤＡＣ（８０）はアナログスイッチマトリクスと組み合わされた精密な複抵抗器列（poly resistor string）である。
【００２０】
各々の噴射抵抗器（４４）は、接地ライン（８３）に接続され、及び、噴射パルス変調器（FPM）（８４）の出力（８５）に接続された制御入力を有する、対応する噴射スイッチ（８２）に接続される。噴射パルス変調器は９ビットバス上でプリントデータを受信し、選択された噴射スイッチ（８２）のそれぞれに対して、噴射信号を出力線（８５）上に出力する。
【００２１】
選択した抵抗器セット（４２）のグループに噴射エネルギーを与える為に、プリンタは入力電圧（Ｖ_PP）をライン（４０）で送り、全継続時間噴射パルス(full-duration firing pulse)をライン（５６）で伝送する。噴射パルスに応答して、コンパレータは、噴射パルスを抵抗器噴射スイッチ（８２）へと伝送し、これによって、選択されたスイッチが閉じ、抵抗器がアースに接続して、流れる電流が噴射エネルギーを発生する。また、ライン（５６）上における噴射パルスの発生に応答して、スイッチ（５２）が閉じ、これによって、少量の電流が抵抗器（５０）及び（５４）を流れる。この時のライン（６２）上の抵抗器間の電圧は、活性化した抵抗器から引き出される電流にも影響されるが、ライン（４０）上の入力電圧（Ｖ_PP）に比例する。
【００２２】
噴射パルスはまた、変換回路（６０）をトリガして、コンデンサをゼロにリセットし、出力電圧をゼロにする。入力電圧は従来型のアナログ回路により電力信号に変換される。その後電力信号は、積分コンデンサ（６６）に与えるバイアス電流を発生させる為に利用され、パルスの間に失われる電力に比例するスロープを持つ出力電圧ランプ（voltage ramp）を生成する。電圧の上昇速度は、ＱＳＡ回路（６８）に記憶されたデータに従って更に変更されるが、それは、以下に述べる製造ラインにおけるプリントカートリッジの初期校正に基づくものである。
【００２３】
図３は、異なる３つの４分割セクションスロープ調節（＋５％、０、−５％）についての電圧の二乗対時間又はパルス幅のグラフであり、さらに、ＤＡＣ設定電圧に達した時に起こるトランケーションがいつ発生するかを示している。＋５％の４分割セクションスロープ調節では、電圧の二乗がＤＡＣ設定値に等しくなった時、パルストランケーションがｔ_truncで発生する。０及び−５％の４分割セクションスロープ調節では、トランケーションは起こらず、パルスは事前に設定された２マイクロセカンドのパルス幅で終了している。
【００２４】
図４は動作電圧、トランケーション電圧、最低オーバーエネルギー、最大オーバーエネルギー、ターンオンエネルギー及びパルス幅トランケーションの関係を示すものである。
【００２５】
出荷及び使用に先だって、プリントカートリッジ抵抗器や内部配線抵抗等における、プリントカートリッジ内の４分割セクション間のばらつきを補償するために、出荷前校正処理が一度プリントカートリッジに実施される。プリンタ内の抵抗及びプリンタキャリッジとプリントカートリッジ間の電源接続は、プリンタ毎にばらつく傾向があり、同じプリンタ内に同じプリントカートリッジを個別に取り付ける場合もそうであるが、所定のプリントカートリッジ内部のばらつきは、製造工程で最も良く識別して補償することができる。内部プリントカートリッジの変動要素には、プリントカートリッジのフレキシブル回路の電力及び接地ラインの抵抗、フレキシブル回路−ダイタブボンディング間の抵抗、各々の４分割セクションを電源及びアースに接続するダイ配線、半導体工程と抵抗器のばらつきが含まれる。製造過程でこれらのばらつきを補償することにより、プリンタの診断回路要件が最小限にされ、ユーザーによるプリントカートリッジの取り付け時の校正遅延が改善される。
【００２６】
製造時校正（出荷前校正）では、プリントヘッドダイの４つの４分割セクション間の動作上の違い、特に、個々の異なる４分割セクションに対する配線及び接続における異なる抵抗を識別することができる。また、抵抗器の寸法も許容範囲内でばらつく可能性があり、これらのばらつきは個々の４分割セクション内では一定で、４分割セクション間では異なるといった傾向がある。更に、半導体製造工程では、個々の４分割セクション内ではばらつきを最小限に抑えることができるが、個々のダイの中では４分割セクション間にばらつきが生じてしまう場合がある。
【００２７】
プリンタには、十分に高速なスループットとキャリッジ走査速度を持たせなければならない為、カートリッジは、実際の望ましい最大パルス幅よりもいくらか小さい噴射パルス幅で校正される。噴射パルス間の時間は、〔走査速度（インチ／秒）／dpi(dot per inch）〕＋マージンに等しい。図５〜７は製造過程におけるプリントカートリッジの校正手順の概要を示すフローチャートである。ステップ（１０２）では、（トランケーションが起こらないように）エネルギー補償回路がオフにされ、パルス幅が、例えば２．０マイクロセカンドの実際の最大パルス幅よりも小さい、事前に決められた公称最大パルス幅に設定された状態で、一回につき１つの４分割セクションのターンオン電圧（Ｖ_turn-on,q）が測定される。ステップ（１０４）では、どの４分割セクションが最大ターンオン電圧（Ｖ_turn-on,high）でオンし、どの４分割セクションが最低ターンオン電圧（Ｖ_turn-on,low）でオンになるかを判定する。ステップ（１０６）では、最大ターンオン電圧及び最低ターンオン電圧間の差が決定される。この差が特定の最大値を越えていた場合、そのプリントカートリッジは不合格となり、そうでなければステップ（１０８）へと進む。
【００２８】
ステップ（１０８）では、エネルギー回路が活性化され、個々の４分割セクション（ｑ）について、４分割セクションスロープ調節が−５％に設定され、Ｖ_pp,qが以下の通り計算される。
【００２９】
Ｖ_pp,q＝Ｖ_turn-on,q〔１＋（ＯＥ_min,%−β）／１００〕^1/2
ここでＶ_ppは４分割セクションのパッド間電圧、Ｖ_turn-on,qはステップ（１０２）で判明したターンオン電圧、ＯＥ_min,%は所望の最低パーセントのオーバーエネルギー、そしてβは所望の最低パーセントのオーバーエネルギーよりも低い値の定数であり、後述の繰り返し処理の開始位置を定義するものである。ステップ（１１０）では、個々の４分割セクションがまさにトランケーションを行うパルス幅まで、ＤＡＣ設定を高低に調節することにより、個々の４分割セクションがトランケーションを実施することになる最大ＤＡＣ設定（ＤＡＣ_high,q）を、個々の４分割セクションについて見つける。
【００３０】
ステップ（１１２）では、ステップ（１１０）で判明した最大設定（ＤＡＣ_high,q）に、ＤＡＣを設定することにより、４分割セクションスロープ調節を決定する。ステップ（１１４）では、３つのスロープ設定（−５％、０、＋５％）のそれぞれにおいて、パッド間電圧（Ｖ_pp,q）を高い値から低い値まで、個々の４分割セクションについて変化させて、個々のスロープ設定に対する個々の４分割セクションのトランケーション電圧（Ｖ_trunc,q）を求める。
【００３１】
ステップ（１１６）では、全ての４分割セクションについて、初期動作電圧（Ｖ_oper,initial）が、ステップ（１１４）で求められた全ての電圧（Ｖ_trunc,q）の平均に等しく設定される。ステップ（１１８）では、全ての４分割セクションについてステップ（１１４）で計算された、又はステップ（１２３）からのＶ_operを利用して、個々の４分割セクションについて、どのスロープ設定でトランケーションが発生しないかを判定する。そして、それぞれの４分割セクションについて、そのスロープ設定をトランケーションを発生させない最大スロープ設定（＋＝最大、−＝最低）に設定する。
【００３２】
ステップ（１２０）では、ステップ（１１８）で設定されたスロープ設定について、対応するトランケーション電圧を比較し、最低トランケーション電圧を求める。ステップ（１２２）では、ステップ（１２０）からのこの最低トランケーション電圧が現在の動作電圧と比較される。もし最低トランケーション電圧が現在の動作電圧とほぼ等しく、スロープ設定が変わっていなければ、ステップ（１２４）に進み、これらが変わっていた場合には、ステップ（１２３）に進んで動作電圧を最低トランケーション電圧に等しく設定する。この電圧を新たな動作電圧値として使用し、動作電圧（Ｖ_oper）とスロープ調節値が、前回の繰り返し処理から変わらないようになるまで、ステップ（１１８）から（１２２）までを繰り返す。
【００３３】
ステップ（１２４）では、ステップ（１１６）及び（１１８）で求められた安定した動作電圧（Ｖ_oper）を使って、個々の４分割セクションに対するオーバーエネルギー（ＯＥ_@Voper,q）を計算する。次に、最低オーバーエネルギー（ＯＥ_@Voper,min）を４つの４分割セクションについて決定する。ステップ（１２６）では、ステップ（１２４）からのこの最低オーバーエネルギーを、最初に選択された最低オーバーエネルギー（ＯＥ_min）と比較する。もしそれが（ＯＥ_min）よりも小さかった場合には、βを小さくして、ステップ（１０８）から（１２６）までを行い、これらのステップをβを漸減させながら繰り返す。βは、最低オーバーエネルギーの目標値に一致するまで、連続する各繰り返し毎に０．２ずつ変化させられる。ステップ（１２８）では、各４分割セクションの最終ＤＡＣ及びスロープ設定、対応するトランケーション電圧値について、トランケーション時のオーバーエネルギーの百分率を計算する。ステップ（１３０）では、オーバーエネルギーの最大値（ＯＥ_max@trunc）が４つの４分割セクションのＯＥ_@trunc,qから決定される。ステップ（１３２）では、４分割セクションスロープ調節、ＤＡＣ設定及び動作電圧の最終設定をメモリチップ（３１）に書き込む。
【００３４】
ステップ（１３４）では、オーバーエネルギーの最終値、ステップ（１２２）からの（ＯＥ_min@Voper）及びステップ（１３０）からの（ＯＥ_max@trunc）を使って、以下のように最大オーバーエネルギー（ＯＥ_max）を計算する。
【００３５】
ＯＥ_max＝ＯＥ_min@Voper＋ＯＥ_min、又は
ＯＥ_max＝〔ＯＥ_max@trunc＋ＯＥ_min@Voper−ＯＥ_max@trunc＋ＯＥ_min〕／４
のうち、小さい方を使う。
【００３６】
ＯＥ_maxの最大値はマゼンタについては３０％、ブラック、シアン、イエローについては３５％である。プリントカートリッジがこれらの値を越えた場合は、不合格となる。
【００３７】
図８及び９は、製造過程におけるプリントカートリッジ校正手順の代替例を示す概略フローチャートである。ステップ（３００）では、所望のパルス幅、最低オーバーエネルギー（ＯＥ_min,%）及び最大オーバーエネルギー（ＯＥ_max,%）を選択する。ステップ（３０２）では、選択されたパルス幅について、個々の４分割セクションのターンオン電圧を測定する。
【００３８】
ステップ（３０６）では、動作電圧（Ｖ_oper）を最低オーバーエネルギー（ＯＥ_min,%）から、
Ｖ_oper＝Ｖ_turn-on,max〔１＋（ＯＥ_min,%）／１００〕^1/2
を使って計算するが、ここでＶ_turn-on,maxは全ての４分割セクションの最大ターンオン電圧である。
【００３９】
ステップ（３０８）では、ＤＡＣ及びスロープ設定を循環させて、各４分割セクションにおいて、トランケーションを発生しないスロープ設定が少なくとも一つあるものを見つける。ステップ（３１０）では、各４分割セクション内のスロープの少なくとも一つのスロープがトランケーションを生じるかどうかを判定する。トランケーションが生じなければ、プリントカートリッジは不合格となる。トランケーションが生じれば、ステップ（３１６）に進む。
【００４０】
ステップ（３１６）では、最大オーバーエネルギー（ＯＥ_max）から最大電圧（Ｖ_max）を、
Ｖ_max＝Ｖ_turn-on,min〔１＋（ＯＥ_min,%）／１００〕^1/2
を使って計算するが、ここでＶ_turn-on,minは、全ての４分割セクションの最低ターンオン電圧である。
【００４１】
ステップ（３１８）では、動作電圧（Ｖ_oper）を最大電圧（Ｖ_max）に等しく設定し、ステップ（３１０）からのＤＡＣ設定及び４分割セクションスロープ調節設定を利用して、トランケーションが生じるかどうかを検査する。ステップ（３２２）では、全ての４分割セクションがトランケーションが起こすかどうかを判定する。もし発生すればステップ（３２４）に進み、そうでなければプリントカートリッジを不合格とする。ステップ（３２６）では、動作電圧（Ｖ_oper）を変化させて、選択したＤＡＣ設定及び４分割セクションスロープ調節設定でトランケーションを行う４分割セクションが無いところの最大動作電圧を求める。ステップ（３２８）では、動作電圧をステップ（３２６）で求めた最大動作電圧に等しく設定する。ステップ（３３０）では、個々の４分割セクションについて、動作電圧、ＤＡＣ設定及び４分割セクションスロープ調節が選択されて、メモリチップに書き込まれる。
【００４２】
製造過程で、４分割セクションスロープ調節、ＤＡＣ設定及び動作電圧の最終設定値がメモリチップに書き込まれると、カートリッジをプリンタと共に、あるいは交換用のカートリッジとしてのいずれかの形でユーザーに向けて出荷することができるが、これによりプリントカートリッジが最終的に取り付けられたプリンタは、製造過程でのプリントカートリッジ単体の校正では検出できなかった、許容範囲を越える高い寄生抵抗が存在するか否かを判定することができるようになる。このような抵抗はプリンタの配線ミスや、プリントカートリッジとプリンタとの接点における導通不良により起こる場合もある。もし高い抵抗値を示した場合は、システム回路はより高い入力電圧（Ｖ_pp）を使って補償する。これはあるレベルまでは許容されるが、全ての抵抗器に噴射エネルギーを加えるときに、この抵抗に打ち勝つ為に過剰な電圧が必要となった場合、一つの噴射抵抗器に対し非常に高い電圧がかかることになる。もちろん、これは、パルス幅を十分にトランケーションして、制御されたエネルギーを実現することにより補償することができるが、一定レベルを越えると、前述したように、抵抗器は伝送される電力に対して信頼性をもって持ちこたえることができなくなる。
【００４３】
動作時、（Ｖ_ps）は、例えば、全ての抵抗器に同時に噴射エネルギーを加えたときのような「ブラックアウト条件」下において、十分な液滴量を噴射するのに十分な噴射エネルギーレベルを確保するために、適切なレベルに設定される。噴射エネルギーは電圧の二乗と継続時間の積に比例するので、Ｖ_psは、所望のプリンタ走査速度で次のドットをプリントする前の、個々のドットの印刷の為に与えられた制約された時間内で、適切なエネルギーを供給するに十分な大きさでなければならない。同時に噴射される抵抗器の数に関係なく、全ての噴射条件において、制限された噴射エネルギーしきい値を提供するための電圧を確立することが、この校正プロセスの一部として含まれる。
【００４４】
プリントカートリッジがプリンタに取り付けられると、プリンタは取り付けられたプリントカートリッジのテストを行い、プリントカートリッジに印加する適切な電源電圧（Ｖ_ps）を決定する。図１０を参照すると、プリンタはステップ（４０２）で、４つの４分割セクションスロープ調節（＋５％、０、−５％）を４分割セクション毎に一つと、さらにＤＡＣ設定及び動作電圧値をメモリチップから読み出して、プリンタのＤＡＣ及び４分割セクションスロープ調節レジスタをこれらの記録された値に設定し、プリンタの電源電圧（Ｖ_ps）をメモリチップに格納された動作電圧（Ｖ_oper）の値に設定する。
【００４５】
ステップ（４０４）で、プリンタは、トランケーションが発生した時に設定されるパルス幅トランケーションフラグを、個々の４分割セクションについて観察すると同時に、「ブラックアウト」パターンで全ての抵抗器に噴射エネルギーを加える。ステップ（４０６）では、プリンタはプリンタ電源電圧（Ｖ_ps）を少しの増分ステップで増加させ、４つの４分割セクションのトランケーションフラグのうちのどれかが最初にトランケーションを示すまで、各ステップで抵抗器に噴射エネルギーを与える。最初のトランケーションが発生したときの電圧（Ｖ_ps,trunc）がプリンタに記憶される。
【００４６】
ステップ（４０８）では、プリンタは、比Ｖ² _ps,trunc／Ｖ² _operを計算することにより、供給電圧の増加による効果を判定する。もしこの比率が最大限界値よりも大きいかもしくは等しい場合には、プリントカートリッジを挿入しなおしてテストを繰り返す。比率が最大限界値を越えない場合には、Ｖ_psはトランケーション電圧（Ｖ_ps,trunc）より一ステップ分だけ下げられ、この値がプリンタにより動作電圧（Ｖ_oper）として使用される。もし比率が最大限界値よりも大きいかもしくは等しいままの場合は、プリンタを点検、修理することが必要である。
【００４７】
最大限界値が必要なのは、過剰な寄生抵抗があった場合、全てのノズルから噴射する時と、一つのノズルのみから噴射する時とでは、プリントカートリッジに印加される電圧量の違いがあまりにも大きくなるからである。比率は付加された寄生抵抗を表わし、これはエネルギー補償回路が、エネルギーの点では、パルス幅のトランケーションによる補償をしなかった場合に、抵抗器が個別に噴射されると、ヒーター抵抗器内の電力が増大し、及び抵抗器内のエネルギーが増大してしまう。抵抗器内のエネルギーに伴う電力の増大は、抵抗器の寿命に関わる問題である。従って、上記の手順で行われたようにして付加された寄生抵抗を制限することにより電力の増大を抑えることが必要となるのである。
【００４８】
本発明を特定の及び代替の実施態様に関して述べてきたが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００４９】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
【００５０】
１．セクションによって画定されたプリントヘッドダイを有するインクジェットプリントカートリッジを校正する方法であって、各セクションが、関連する電気特性を有する電気部品を備えており、該方法が、
前記インクジェットプリントカートリッジのテスト範囲を選択するステップ（３００）と、
前記テスト範囲において、前記電気部品の電気特性を測定するステップ（３０２）と、
各セクションの電気特性についての最適な校正値を計算するステップ（３２６）と、
前記最適な校正値を記憶するステップ（３３０）
とからなること。
【００５１】
２．前記インクジェットプリントカートリッジが、更に、前記電気部品に噴射パルスを送る為の噴射及びエネルギー制御回路を備えており、前記噴射パルスが、関連するパルス幅、最低オーバーエネルギー、及び最大オーバーエネルギーを有することからなる上項１の方法。
【００５２】
３．校正情報を記憶した集積記憶装置を有するインクジェットプリントヘッドと、前記記憶装置にアクセスし（４０２）、前記校正情報を利用して、テストを実施し（４０４）、プリント装置の最適動作条件を決定して、その最適動作条件を記憶し（４１４）、利用する（４０６）為のコントローラとを有するプリント装置。
【００５３】
４．前記校正情報が、（ａ）動作電圧、（ｂ）ＤＡ変換器設定、（ｃ）各セクションのインクジェットプリンタ調整によって使用される動作電圧、の少なくとも１つである、上項３の装置。
【００５４】
５．複数のインク噴射抵抗器のグループを有するインクジェットカートリッジを校正する方法であって、各グループが、少なくとも一つの抵抗器と記憶装置を有しており、該方法が、
所望のパルス幅、最低オーバーエネルギー及び最大オーバーエネルギーを選択するステップ（３００）と、
選択したパルス幅についてターンオン電圧を測定するステップ（３０２）と、
最低オーバーエネルギーから動作電圧を計算するステップ（３０６）と、
最大オーバーエネルギーから最大電圧を計算するステップ（３１６）と、
動作電圧を最大電圧に等しく設定するステップ（３１８）と、
動作電圧を変化させて最大動作電圧を求めるステップ（３２６）と、
動作電圧を求められた最大動作電圧に等しく設定するステップ（３２８）と、
動作電圧を記憶装置に書き込むステップ（３３０）
を含むこと。
【００５５】
６．前記動作電圧を、グループ毎に測定したターンオン電圧（３０２）から計算される最大ターンオン電圧を利用して計算する（３０６）、上項５の方法。
【００５６】
７．各グループが、ＤＡ変換器設定とグループスロープ調節設定とを有し、更に、ＤＡ変換器設定とグループスロープ調節設定とを使用してトランケーションを検査する（３０８）ことを含む上項５の方法。
【００５７】
８．プリンタにインストールされたプリントカートリッジに適用する動作設定を決定する為に、インクジェットプリンタを動作させる方法であって、
プリントカートリッジ上のメモリチップから校正情報を読み取るステップ（４０２）と、
校正情報を利用する為にプリンタを設定するステップ（４０２）と、
プリンタの動作条件を決定するために、校正情報を利用してテストを実施するステップ（４０４）と、
校正情報を利用してプリンタの動作条件を調整するステップ（４０６）と、
プリンタに動作条件を記憶するステップ（４１４）
を含む方法。
【００５８】
９．プリントカートリッジが少なくとも２つのセクションを有し、校正情報が、（ａ）各グループに対するグループスロープ調節設定、（ｂ）ＤＡ設定、（ｃ）動作電圧、の少なくとも１つを有する上項８の方法。
【００５９】
１０．プリントカートリッジが少なくとも２つのセクションを有し、このセクションの各々が複数の抵抗器を備えており、動作条件の調整（４０６）が、プリンタ電源電圧を細かい増分ステップで増加させることと、セクションのフラグがトランケーションを示すまで、各ステップで抵抗器に噴射エネルギーを加えることを更に含む上項８の方法。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のインク噴射抵抗器をもつ着脱可能のプリンタヘッドを有するインクジェットプリンタが、液滴噴射エネルギーを最適に制御することができ、それによって、均一な印刷出力を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施態様に基づく、サーマルインクジェットプリント装置の略ブロック図である。
【図２】図１の実施態様のプリントヘッド回路の詳細な回路図である。
【図３】３つの４分割セクションスロープ調節に対する、電圧の二乗対時間又はパルス幅との関係を示し、さらに、いつトランケーションが発生するかを示すグラフである。
【図４】動作電圧、トランケーション電圧、最低オーバーエネルギー、最大オーバーエネルギー、ターンオンエネルギー及びパルス幅トランケーション間の関係を示すグラフである。
【図５】製造過程におけるプリントカートリッジ校正手順の概略を示すフローチャートである。
【図６】製造過程におけるプリントカートリッジ校正手順の概略を示すフローチャートである。
【図７】製造過程におけるプリントカートリッジ校正手順の概略を示すフローチャートである。
【図８】製造過程におけるプリントカートリッジ校正手順の代替例の概略を示すフローチャートである。
【図９】製造過程におけるプリントカートリッジ校正手順の代替例の概略を示すフローチャートである。
【図１０】プリンタにプリントカートリッジを取り付ける際のプリンタ用の校正手順の概略を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１２ プリントカートリッジ
１４ プリントコントローラ
１７ 電源
１９ メモリ読み出し回路
３１ メモリチップ
３６ エネルギー制御回路
８０ ＤＡコンバータ
８４ 噴射パルス変調器

Claims (8)

1. 複数のインク噴射抵抗器のグループ及び記憶装置を有するインクジェットカートリッジを校正する方法であって、各グループが、少なくとも一つの抵抗器を有し、
   ａ．所望のパルス幅、最低オーバーエネルギー及び最大オーバーエネルギーを選択するステップ（３００）と、
   ｂ．選択したパルス幅について、全グループ中の最大及び最低ターンオン電圧を測定するステップ（３０２）と、
   ｃ．前記最大ターンオン電圧及び前記最低オーバーエネルギーから動作電圧を計算するステップ（３０６）と、
   ｄ．前記最低ターンオン電圧及び前記最大オーバーエネルギーから最大電圧を計算するステップ（３１６）と、
   ｅ．前記動作電圧を前記最大電圧に等しく設定するステップ（３１８）と、
   ｆ．前記最大電圧に等しく設定された前記動作電圧を変化させて、いずれのグループでも前記選択されたパルス幅のトランケーションを生じない最大動作電圧を求めるステップ（３２６）と、
   ｇ．前記動作電圧を前記最大動作電圧に等しく設定するステップ（３２８）と、
   ｈ．前記最大動作電圧に等しく設定された前記動作電圧を前記記憶装置に書き込むステップ（３３０）
   を含む、方法。
2. 前記最大ターンオン電圧が、グループ毎に測定したターンオン電圧（３０２）から計算される、請求項１の方法。
3. 各グループが、ＤＡ変換器設定とグループスロープ調節設定とを有しており、ＤＡ変換器設定とグループスロープ調節設定とを使用してトランケーションを検査するステップ（３０８）をさらに含む、請求項１の方法。
4. プリンタにインストールされたプリントカートリッジに適用する動作設定を決定する為に、インクジェットプリンタを動作させる方法であって、前記プリントカートリッジが、複数のインク噴射抵抗器のグループ及び記憶装置を有し、前記噴射抵抗器の各グループが、少なくとも一つの抵抗器を有しており、
   前記記憶装置から校正情報を読み取るステップ（４０２）であって、前記校正情報は、噴射パルス幅トランケーション制御情報と動作電圧を含み、該動作電圧は、請求項１のステップａ．乃至ｈ．を実施することによって前記記憶装置に書き込まれた動作電圧である、ステップと、
   前記噴射パルス幅トランケーション制御情報及び前記動作電圧を前記記憶装置から読み出して、それぞれを、噴射パルス幅トランケーション制御情報、及びプリンタの電源電圧として設定するステップ（４０２）と、
   前記電源電圧を所定の電圧だけ増分させながら全てのインク噴射抵抗器に印加して、噴射抵抗器のグループのうちのいずれかにおいて最初にパルス幅トランケーションが生じたときの電源電圧を決定するステップ（４０４、４０６）と、
   前記決定された電源電圧より前記所定の電圧だけ低い電圧を、プリンタを動作させるための動作電圧として記憶するステップ（４１４）
   を含む、方法。
5. プリントカートリッジが少なくとも２つのセクションに分割されており、前記トランケーション制御情報が、各セクションに対するセクションスロープ調節設定値とＤＡＣ設定値の少なくとも一方を含む、請求項４の方法。
6. プリントカートリッジが少なくとも２つのセクションに分割され、このセクションの各々が複数の抵抗器を備える、請求項４の方法。
7. 校正情報が記憶された集積記憶装置を有するインクジェットカートリッジであって、前記校正情報は、噴射パルス幅トランケーション制御情報と動作電圧を含み、該動作電圧は、請求項１のステップａ．乃至ｈ．を実施することによって前記集積記憶装置に書き込まれた動作電圧である、インクジェットカートリッジと、
   前記インクジェットカートリッジに支持されて、複数のインク噴射抵抗器のグループを有するインクジェットプリントヘッドであって、前記噴射抵抗器の各グループが、少なくとも一つの抵抗器を有する、インクジェットプリントヘッドと、
   前記集積記憶装置から前記噴射パルス幅トランケーション制御情報及び前記動作電圧を読み出して、それぞれを、噴射パルス幅トランケーション制御情報、及びプリンタの電源電圧として設定し（４０２）、前記電源電圧を所定の電圧だけ増分させながら全てのインク噴射抵抗器に印加して、噴射抵抗器のグループのうちのいずれかにおいて最初にパルス幅トランケーションが生じたときの電源電圧を決定（４０４、４０６）し、前記決定された電源電圧より前記所定の電圧だけ低い電圧を、プリンタを動作させるための動作電圧として記憶する（４１４）為のコントローラ
   とを備える、プリント装置。
8. 前記トランケーション制御情報が、各グループに対するグループスロープ調節設定値とＤＡＣ設定値の少なくとも一方を含む、請求項７のプリント装置。

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