JPH05208490A - 熱式インク・ジェット・プリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱式インク・ジェットおよび熱式プリント・ヘ
ッドの温度を制御して、黒白印刷、グレイ・スケール印
刷、およびカラー印刷の品質を改善する装置および方法
を提供する。 【構成】本発明の一実施例によれば、抵抗器列の平均残
留電力を制御してアドレス指定される列の平均残留電力
が、アドレス指定されない列の平均残留電力と規定の関
係を有するようにする装置および方法が提供される。こ
れは、プリント・ヘッド・マトリックスのアドレス指定
されない抵抗器を駆動する駆動電圧の大きさを変えるこ
とにより、あるいは、非印刷パルスを使うことにより達
成される。プリント・ヘッドの効率を測定する方法も提
供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、抵抗器マトリックスを
備えた熱式インク・ジェット及び熱式プリント・ヘッド
の温度制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱式インク・ジェット・プリンタは、当
該技術において周知のところであり、Ｏｕｔｐｕｔ Ｈ
ａｒｄｃｏｐｙ Ｄｅｖｉｃｅｓ（Ｅｄ．Ｒ．Ｃ．Ｄｕ
ｒｂｅｃｋ ａｎｄ Ｓ．Ｓｈｅｒｒ，Ｓａｎ Ｄｉｅ
ｇｏ：Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，１９８８）の１
３章、Ｗ．Ｊ．Ｌｌｏｙｄ及びＨ．Ｔ．Ｔａｕｂによる
「Ｉｎｋ Ｊｅｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ」、及び、米国特許
第４，４９０，７２８号及び第４，３１３，６８４号に
記載がある。熱式インク・ジェット・プリンタは、イン
ク溜めからインクを受けるチャンバ（室）がそれぞれ設
けられた、精密に形成されたノズルから成るアレイを備
えている。各室は、ノズルの反対側に配置された、熱式
インク・ジェット抵抗器として知られる薄膜フィルタを
備えており、インクは、ノズルと熱式インク・ジェット
抵抗器の間に集めることができる。電気的印刷パルスに
よって、熱式インク・ジェット抵抗器が加熱されると、
熱式インク・ジェット抵抗器に接しているインクの小部
分が蒸発し、プリント・ヘッドからインクの小滴が噴射
される。噴射された小滴は、印刷媒体に集まり、印刷さ
れた文字及びイメージを形成する。

【０００３】プリント・ヘッドにおける制御の施されて
いない温度の揺動によって、熱式インク・ジェット・プ
リント・ヘッドの潜在能力の充分な実現が阻止された。
こうした揺動によって、噴射される小滴のサイズが変動
し、この結果、印刷の質が低下することになる。小滴の
サイズを制御する２つの特性（すなわち、インクの粘
度、及び、アドレス指定された抵抗器によって蒸発する
インク量）が、プリント・ヘッドの温度によって変動す
るため、噴射される小滴のサイズは、プリント・ヘッド
の温度に応じて変動する。プリント・ヘッドの温度の揺
動は、一般に、プリンタの起動時、周囲温度の変化時、
及び、プリンタ出力の変動時に生じる。例えば、プリン
タ出力が、通常の印刷から「ブラック・アウト」印刷
（すなわち、プリンタが、頁をインク・ドットで塗りつ
ぶす）に変化する際に、温度の揺動が生じる。

【０００４】黒と白でテキストを印刷する場合、暗さは
噴射されるインク小滴のサイズによって決まるので、印
刷の暗さは、プリント・ヘッドの温度によって変動する
ことになる。グレイ・スケールのイメージを印刷する場
合、印刷されるグレイのシェードは、超ピクセルにおけ
るドット数及び該ドットのサイズによって決まる。超ピ
クセルは、ゼロから、例えば、１６といった最大ドット
数までの任意の数のドットを保持することが可能であ
る。超ピクセル内にドットが１つの場合には、グレイの
最も明るいシェードを生じ、ドットが超ピクセルを塗り
つぶすと、グレイの最も暗いシェードが生じる。（熱式
インク・ジェット・プリンタによる超ピクセルに関する
これ以上の情報については、１９８８年にＳａｎ Ｄｉ
ｅｇｏのＡｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓから刊行され
た、Ｒ．Ｃ．Ｄｕｒｂｅｃｋ及びＳ．Ｓｈｅｒｒ編集に
よるＯｕｔｐｕｔ Ｈａｒｄｃｏｐｙ Ｄｅｖｉｃｅ
ｓ、３５０〜３５２頁参照のこと）。超ピクセルは、最
大数のドットを含んでいる場合に限って、インクで塗り
つぶされるのが理想である。制御の施されていないプリ
ント・ヘッドの温度が高くなりすぎると、過度に大きい
ドットが生じ、グレイ・スケールの色調範囲が圧縮され
ることになる。大きいドットによって、超ピクセルを塗
りつぶすのに用いられるドットが最大数未満になるた
め、グレイ・スケール範囲の暗い方の端部が圧縮され
る。インクによって超ピクセルが塗りつぶされると、イ
ンク小滴を追加しても、色調がそれ以上暗くならない。
大きいドットは、超ピクセルの大部分を塗りつぶし、塗
布領域が少ないことによって生じるグレイ・スケールの
色調を排除するので、グレイ・スケール範囲の明るい色
調が得られなくなる。さらに、温度の制御が施されてい
ないために生じる大きいドットは、光の反射が最大にな
るブランク・ページの色調が、グレイの最も明るいシェ
ードよりはるかに明るくなるので、不連続なグレイ・ス
ケール範囲を生じることになる。従って、プリント・ヘ
ッドの温度は、広い、連続したグレイ・スケールの色調
範囲が得られるように制御しなければならない。

【０００５】カラー・イメージを印刷する場合、印刷さ
れるカラーは、印刷されるカラーをつくり出す全原色の
インク小滴のサイズによって決まるので、印刷されるカ
ラーは、プリント・ヘッドの温度によって変動すること
になる。プリント・ヘッドの温度が、原色ノズル毎に異
なる場合、１つの原色ノズルから噴射されるインク小滴
のサイズと、もう１つの原色ノズルから噴射されるイン
ク小滴のサイズが異なることになる。従って、結果生じ
る印刷されたカラーは、意図したカラーと異なることに
なる。プリント・ヘッドの全てのノズルが同じ温度であ
るが、ページを印刷するにつれて、プリント・ヘッドの
温度が増減する場合、ページの上部におけるカラーとペ
ージの下部におけるカラーが異なることになる。最高の
質を備えたテキスト、グラフィック、または、イメージ
を印刷するためには、プリント・ヘッドの温度が一定に
保たれなければならない。

【０００６】熱式プリンタは、当該技術において周知の
ところである。熱式プリンタの場合、熱は、噴射される
インク小滴によって運び去られるのではなく、直接、リ
ボンまたは感熱紙に移動する。プリント・ヘッドは、感
熱紙を加熱して、感熱紙にドットを形成する、あるい
は、リボン（黒インクだけでなく原色インクのバンドを
備えることも可能な）を加熱して、ドットをページに転
写する発熱体のアレイを有している。いずれにせよ、プ
リント・ヘッドの温度の揺動によって、印刷されるドッ
トのサイズに揺動が生じ、黒と白による印刷の場合に
は、印刷の暗さに影響し、グレイ・スケールによる印刷
の場合には、グレイの色調に影響し、カラー印刷の場合
には、結果として印刷されるカラーに影響することにな
る。熱式インク・ジェット・プリンタに関連した以下の
説明は、熱式プリンタに当てはまるものである。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、熱式インク・ジェット・プリ
ント・ヘッドの温度を制御する方法及び装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【発明の概要】本発明は、熱式インク・ジェット・プリ
ント・ヘッドの温度を実時間で（すなわち、プリンタの
印刷サイクル時に）制御するための方法及び装置であ
る。平均残留電力の変動（すなわち、（１印刷間隔にお
いてプリント・ヘッドに送られる平均電力）−（１印刷
間隔においてプリント・ヘッドから噴射されるインク小
滴に伝達される平均電力））によって、プリント・ヘッ
ドの温度に強い影響が及ぶことになる。平均残留電力
が、一定のレベルに留まる場合、プリント・ヘッドの温
度も、ほぼ一定のままである。本発明には、補償ドライ
バを備えたマトリックス・システム及び非印刷パルス・
サイクルを備えたマトリックス・システムが含まれる。
両方のシステムとも、平均残留電力の変動を補償するこ
とによって、プリント・ヘッドを一定の温度に保つもの
である。

【０００９】補償ドライバを備えたマトリックス・シス
テムは、プリント・ヘッドから噴射されるインク小滴に
伝達される電力に従って、アドレス指定されていない行
及び列の駆動電圧を調整し、プリント・ヘッドの平均残
留電力を一定にしたり、あるいは、規定のやり方で変化
させる。一般に、本発明では、アドレス指定された列の
平均残留電力とアドレス指定されていない列の平均残留
電力を比較し、アドレス指定された列の平均残留電力と
アドレス指定されていない列の平均残留電力が、等しく
なるまで、マトリックス・ドライバによって生じる電圧
を調整する。本発明には、既知の効率（すなわち、噴射
されるインク小滴に伝達される、アドレス指定された抵
抗器に加えられたエネルギのパーセンテージ）を有する
プリント・ヘッドの構成要素と；１つ以上のアドレス指
定された抵抗器（すなわち、まわりのインクを蒸発さ
せ、プリント・ヘッドからインク小滴を噴射するのに十
分な電力で駆動される抵抗器）を備えることのできるア
ドレス指定行、アドレス指定された抵抗器のない非アド
レス指定行、アドレス指定された抵抗器を備えるアドレ
ス指定列、およびアドレス指定された抵抗器のない非ア
ドレス指定列を含む、プリント・ヘッドにおけるｎ行、
ｍ列の抵抗器からなるマトリックスと；アドレス指定行
をＶ_D＋Ｖ_Refで駆動するアドレス指定行ドライバと；ア
ドレス指定列を基準電圧Ｖ_Refで駆動するアドレス指定
列ドライバと；アドレス指定列と非アドレス指定列に同
じ量の平均残留電力を消費させることにより、プリント
・ヘッドの温度を一定にする大きさの、あるいは、規定
の方法で、アドレス指定された抵抗器の数の変化に応じ
て変化させる大きさの電圧で、非アドレス指定行及び非
アドレス指定列を駆動する手段が含まれている。

【００１０】非印刷パルス・サイクルを備えたマトリッ
クス・システムは、アドレス指定された抵抗器から、噴
射されるインク小滴に伝達される平均電力P'_trans、及
び、アドレス指定されていない列に送られる電力を超え
るアドレス指定された列に送られる超過電力の平均P'
_extraに従って、プリント・ヘッドに送られる電力非印
刷パルスを調整し、プリント・ヘッドの平均残留電力を
一定にするか、あるいは、規定の方法で、アドレス指定
された抵抗器の数に応じて変化させる。一般に、本発明
は、アドレス指定された列の平均残留電力とアドレス指
定されていない列の平均残留電力を比較し、これらの列
の平均残留電力が等しくなるまで、アドレス指定された
列とアドレス指定されていない列に対して、非印刷パル
スによって送られる電力に調整を加える。本発明には、
既知の効率（すなわち、噴射されるインク小滴に伝達さ
れる、アドレス指定された抵抗器に加えられるエネルギ
のパーセンテージ）を有するプリント・ヘッドの構成要
素と；１つ以上のアドレス指定された抵抗器（すなわ
ち、まわりのインクを蒸発させ、プリント・ヘッドから
インク小滴を噴射するのに十分な電力で駆動される抵抗
器）を備えることのできるアドレス指定行、アドレス指
定された抵抗器のない非アドレス指定行、アドレス指定
された抵抗器を備えるアドレス指定列、およびアドレス
指定された抵抗器のない非アドレス指定列を含む、プリ
ント・ヘッドにおけるｎ行、ｍ列の抵抗器からなるマト
リックスと；アドレス指定行をＶ_D＋Ｖ_Refで駆動するア
ドレス指定行ドライバと；アドレス指定列を基準電圧Ｖ
_Refで駆動するアドレス指定列ドライバと；ＡＶ_D＋Ｖ
_Ref（Ａには割り当てられた値がある）で非アドレス指
定行を駆動する非アドレス指定行ドライバと；ＢＶ_D＋
Ｖ_Ref（Ｂには割り当てられた値がある）で非アドレス
指定列を駆動する非アドレス指定列ドライバと（アドレ
ス指定列と非アドレス指定列には、強制的な平均残留電
力が割り当てられている）；アドレス指定列と非アドレ
ス指定列に強制的な平均残留電力を消費させることによ
り、プリント・ヘッドの平均残留電力及び温度を一定に
維持するのに十分な、あるいは、規定の方法で、アドレ
ス指定された抵抗器の数の変化に応じて変化させるのに
十分なエネルギを備えた複数の非印刷パルスで、アドレ
ス指定列及び非アドレス指定列の抵抗器を駆動する手段
が含まれている。

【００１１】補償ドライバを備えたマトリックス及び非
印刷パルス・サイクルを備えたマトリックスは、両方と
も、計算にプリント・ヘッドの効率（すなわち、噴射さ
れるインク小滴に伝達される、アドレス指定された抵抗
器に加えられたエネルギのパーセンテージ）を利用して
いる。本発明には、この効率ηを求める方法が含まれて
いる。

【００１２】

【実施例】当該技術の熟練者であれば、図面、部品番号
リスト、及び、記号表と併せて、下記の詳細な説明を読
むことにより、本発明の利点及び特徴がすぐに理解でき
るであろう。図１には、非アドレス指定行及び非アドレ
ス指定列に関する補償ドライバを備えたマトリックス・
システムの望ましい実施例を具現化した装置が示されて
いる。アドレス指定行ドライバ２４及び非アドレス指定
行ドライバ２６は、抵抗器の行２２、４０（各抵抗器は
抵抗Ｒを有している）を駆動する。アドレス指定行ドラ
イバ２４に駆動される行は、アドレス指定行２２であ
り、電圧Ｖ_D＋Ｖ_Refが印加される。非アドレス指定行ド
ライバ２６に駆動される行は、非アドレス指定行４０で
あり、電圧ＡＶ_D＋Ｖ_Refが印加される。数学的に簡略化
をはかって、行ドライバ２４、２６、２７の発生する電
圧は、Ｖ_Refの成分を備えているものとする。列ドライ
バ（アドレス指定されているか否かはともかく）によっ
て印加される全ての電圧は、行ドライバ２４、２６、２
７によって生じるＶ_Refの成分を相殺するＶ_Refの成分を
備えている。（基準電圧Ｖ_Refの成分は、任意の値をと
ることができる。）

【００１３】同様に、アドレス指定列ドライバ３０及び
非アドレス指定列ドライバ３８は、抵抗器の列３２、４
２を駆動する。アドレス指定列ドライバ３０に駆動され
る列には、アドレス指定された抵抗器（すなわち、まわ
りのインクを蒸発させ、プリント・ヘッドからインク小
滴を噴射するのに十分な電力で駆動される抵抗器）が含
まれている。この列は、アドレス指定列３２であり、電
圧Ｖ_Refが印加される。非アドレス指定列ドライバ３８
に駆動される列は、非アドレス指定列４２であり、電圧
ＢＶ_D＋Ｖ_Refが印加される。

【００１４】図５には、図１に示すスイッチ４４を制御
するマトリックス制御システム１４３が示されている。
これらのスイッチは、行ドライバ２４、２６、２７及び
列ドライバ３０、３８をマトリックス３６に接続してい
る。プリンタ・コントローラ１５０が、印刷指令をデー
タ・インタープリタ１４８に送ると、データ・インター
プリタは、これに応答して、パルス発生器１４６に指令
を送り、１組の信号をスイッチ４４に送らせる。該スイ
ッチは、これに応答して、特定のドライバ２４、２６、
２７、３０、３８を特定の行及び列に接続し、この結
果、マトリックス制御システム１４３は、アドレス指定
された抵抗器２８及びアドレス指定されていない抵抗器
３４を適正な電圧で駆動することになる。

【００１５】本発明の望ましい実施例の場合、マトリッ
クス制御システム１４３は、各行を行ドライバ２４に順
次接続する（スイッチ４４を介して）。このアドレス指
定行２２が、アドレス指定された抵抗器２８を有してい
る場合、マトリックス制御システム１４３は、（スイッ
チ４４を介して）アドレス指定列ドライバ３０に、アド
レス指定された抵抗器２８を含む列を駆動させる。一
方、マトリックス制御システム１４３は、残りのスイッ
チに指令して、行及び列を、それぞれ、非アドレス指定
行ドライバ２６及び非アドレス指定列ドライバ３８に接
続させる。アドレス指定行ドライバ２４及びアドレス指
定列ドライバ３０は、一般に、３μｓｅｃに等しいイン
ク小滴噴射サイクルｔ_decの間、Ｖ_Dの大きさを備えた印
刷パルスでアドレス指定された抵抗器２８を駆動する。
非印刷パルスは、インク小滴噴射サイクルｔ_decの間、
電圧の大きさが小さく、アドレス指定されていない抵抗
器３４を駆動する。インク小滴噴射サイクル（ｔ_dec）
が過ぎると、マトリックス制御システム１４３は、スイ
ッチ４４に命令して、全ての行を基準電圧ドライバ２７
に接続させ、全ての列をアドレス指定列ドライバ３０に
接続させて、マトリックス内の各抵抗器の両端間におけ
る電圧がゼロ・ボルトに等しくなるようにする。次に、
マトリックス制御システム１４３は、一般に、持続時間
が約２００μｓｅｃの印刷間隔ｔ_zの間、マトリックス
３６の全ての行についてこのプロセスを繰り返す。

【００１６】プリント・ヘッドの平均残留電力（すなわ
ち、（１印刷間隔においてプリント・ヘッドに送られる
平均電力）−（１印刷間隔においてプリント・ヘッドか
ら噴射されるインク小滴に伝達される平均電力））の変
動が、プリント・ヘッドの温度に強く影響する。平均残
留電力が一定のレベルに留まる場合、（初期起動遷移
後）プリント・ヘッドの温度も、ほぼ一定のままであ
る。本発明は、プリント・ヘッドの平均残留電力を一定
のレベルに維持することによって、プリント・ヘッドの
温度を一定に保つものである。

【００１７】図１に示すシステムは、平均残留電力に関
するいくつかの誘因を備えている。そのうちの１つが、
アドレス指定された抵抗器２８とアドレス指定されてい
ない抵抗器３４（すなわち、マトリックスが不十分なエ
ネルギで駆動するため、インク小滴を噴射しない抵抗
器）の数である。全行がアドレス指定された抵抗器２８
からなる場合もあれば、アドレス指定された抵抗器２８
がゼロといった場合もある。アドレス指定された各抵抗
器２８に送られる電力は、（Ｖ_D＋Ｖ_Ref−Ｖ_{Re f}）²／Ｒ
＝Ｖ_D ²／Ｒに等しい。この電力の一部が噴射されるイ
ンク小滴に与えられ、残りは、プリント・ヘッドの平均
残留電力の一部になる。プリント・ヘッドに残るエネル
ギ量は、プリント・ヘッドの効率η（すなわち、噴射さ
れるインク小滴に伝達される、アドレス指定された抵抗
器２８に加えられたエネルギのパーセンテージ）によっ
て決まる。通常、ηは、１００％未満である。例えば、
プリント・ヘッドの効率ηが、６０％の場合、Ｖ_D ² ／
Ｒの６０％がインク小滴に与えられ、残りの電力は、プ
リント・ヘッドの残留電力の一部になる。

【００１８】残留電力に関するもう１つの可変誘因は、
アドレス指定されていない抵抗器３４によって消費され
る電力の量である。これは、マトリックス内における位
置によって決まる。アドレス指定行ドライバ２４及び非
アドレス指定列ドライバ３８によって駆動されるアドレ
ス指定されていない抵抗器は、（Ｖ_D−ＢＶ_D）²／Ｒに
等しい電力を消費する。非アドレス指定行ドライバ２６
及びアドレス指定列ドライバ３０によって駆動されるア
ドレス指定されていない抵抗器は、（ＡＶ_D）²／Ｒに等
しい電力を消費する。非アドレス指定行ドライバ２６及
び非アドレス指定列ドライバ３８によって駆動されるア
ドレス指定されていない抵抗器は、（ＢＶ_D−ＡＶ_D）²
／Ｒに等しい電力を消費する。望ましい実施例の場合、
ＡとＢの値を導き出す際、平均残留電力に対するこれら
の可変誘因を見積もる。

【００１９】一般に、本発明の望ましい実施例は、アド
レス指定列の平均残留電力と非アドレス指定列の平均残
留電力を比較し、これらの列の平均残留電力が同じにな
るまで、ＡとＢを調整する。すなわち、望ましい実施例
は、１印刷間隔におけるあるアドレス指定列をなす抵抗
器に送られる電力の平均量P'_acと、１印刷間隔における
ある非アドレス指定列をなす抵抗器に送られる電力の平
均量P'_ucの差である、P'_extraを計算する。次に、望ま
しい実施例は、P'_extraを、１印刷間隔においてアドレ
ス指定された抵抗器から噴射されるインク小滴に伝達さ
れる電力の平均量P'_transに等しくなるようにセットす
る。次に、望ましい実施例は、Ａ（またはＢ）の値を選
択し、さらに、反復技法を利用して、式P'_extra＝P'
_transから値Ｂ（またはＡ）を導き出す。本発明は、ア
ドレス指定されていない抵抗器に結果生じる寄生電圧で
は、アドレス指定されていない抵抗器がインク小滴を噴
射するのに十分なエネルギを消費しない場合、非アドレ
ス指定行ドライバ２６及び非アドレス指定列ドライバ３
８にＡとＢの前記値を利用する。

【００２０】アドレス指定行ドライバ２４、非アドレス
指定行ドライバ２６、アドレス指定列ドライバ３０、及
び、非アドレス指定列ドライバ３８は、一般には、３μ
ｓｅｃのパルスでそれぞれの行２２、４０及び列３２、
４２を駆動するが、プリント・ヘッドは、熱時定数が長
く、多くの印刷間隔（一般に、２００μｓｅｃの長さ）
を経過してからでなければ、その熱平衡温度に達しな
い。本発明の望ましい実施例は、１印刷間隔のウインド
ウにわたるさまざまな電力を平均し、本発明の代替実施
例には、２印刷間隔以上におけるさまざまな電力の平均
化が含まれる。

【００２１】前述のように、マトリックス制御システム
１４３は、単一印刷間隔ｔ_zにおいて、全ての行に順次
アドレス指定を行い、後続の印刷間隔においてこのプロ
セスを繰り返す。数学的に簡略化するため、以下の説明
では、マトリックス・システム・コントローラ１４３
は、各印刷間隔毎に１行だけしかアドレス指定しないも
のと仮定する。抵抗器マトリックスの全ての行が、同じ
パターンをなすアドレス指定された抵抗器とアドレス指
定されていない抵抗器を備えている場合、下記の式にお
けるさまざまな平均電力に行数をかけることによって、
それらのマトリックスにあてはまる式を生成することが
できる。

【００２２】下記の式は、各印刷間隔毎に１行だけしか
アドレス指定しないマトリックス・システムのために導
き出されたものであるが、アドレス指定列と非アドレス
指定列における平均残留電力を等しくするために求めら
れたＡ及びＢの値は、複数の行が、異なるパターンをな
すアドレス指定された抵抗器とアドレス指定されていな
い抵抗器を備えている場合でさえ、各印刷間隔毎に複数
行にアドレス指定するマトリックスにあてはまる。マト
リックスが、ｎ行とｍ列から成り、マトリックス制御シ
ステム１４３は、各印刷間隔ｔ_z毎に、１行だけしかア
ドレス指定しないものと仮定する。１印刷間隔ｔ_zにお
いてアドレス指定列に送られる平均電力は、１印刷間隔
ｔ_zに該列に送られる全エネルギを該間隔ｔ_zの長さで割
った値に等しい。数式は、

【００２３】

【数１】

【００２４】ここで、Ｐ_acは、アドレス指定列に送られ
る瞬時電力に等しく、ｔ_oは、行及び列ドライバによっ
て生じるパルスの開始を表し、ｔ_decは、行及び列ドラ
イバによって生じるパルスの持続時間に等しい。Ｐ
_acは、１つのアドレス指定された抵抗器に送られる瞬時
電力に（ｎ−１）のアドレス指定されていない抵抗器に
送られる瞬時電力を加えた値に等しい。数式は、Ｐ_ac＝
Ｖ_D ² ／Ｒ＋（ｎ−１）Ａ²Ｖ_D ² ／Ｒになる。従っ
て、アドレス指定列に送られる平均電力は、下記に等し
くなる。

【００２５】

【数２】

【００２６】同様に、１印刷間隔ｔ_zに非アドレス指定
列に送られる平均電力は、１印刷間隔ｔ_zに該列に送ら
れる全エネルギを該間隔ｔ_zの長さで割った値に等し
い。数式は、

【００２７】

【数３】

【００２８】ここで、Ｐ_ucは、非アドレス指定列に送ら
れる瞬時電力に等しい。Ｐ_ucは、アドレス指定行２２に
おける１つのアドレス指定されていない抵抗器３４に送
られる瞬時電力に、非アドレス指定行４０に配置された
（ｎ−１）のアドレス指定されていない抵抗器３４に送
られる瞬時電力を加えた値に等しい。数式は、Ｐ_uc＝
（１−Ｂ）²Ｖ_D ² ／Ｒ＋（ｎ−１）（Ｂ−Ａ）²Ｖ_D ²
／Ｒになる。従って、１つの非アドレス指定列４２に送
られる平均電力は、下記に等しくなる。

【００２９】

【数４】

【００３０】P'_extraは、P'_ac−P'_ucに等しく、数式
は、下記の通りである。

【００３１】

【数５】

【００３２】１印刷間隔にアドレス指定された抵抗器か
ら噴射されるインク小滴に伝達される平均電力P'_trans
は、

【００３３】

【数６】

【００３４】に等しく、ここで、ηは、プリント・ヘッ
ドの効率、ｔ_zは、１印刷間隔の長さである。効率は、
後述するいくつかの方法の１つによって求めることがで
きる。Ｖ_Dが一定で、インク小滴噴射サイクルｔ_decの長
さも一定、さらに、印刷間隔ｔ_zも一定という場合、瞬
時電力は、平均電力に比例する。プリンタの出力の変動
時に、プリント・ヘッドの温度を一定に保つためには、
アドレス指定されているか否かはともかく、各列の平均
残留電力を一定に保たなければならない。これは、アド
レス指定列に送られる全ての超過電力がインク小滴と共
に放出される電力に等しい、すなわち、P'_extraがP'
_transに等しい場合に行われる。数学的には、

【００３５】

【数７】

【００３６】これは、さらに、次のように簡略化するこ
とができる。 η＝［１＋（ｎ−１）Ａ²］−［（１ーＢ）²＋（ｎ−１）（Ｂ−Ａ）²］ η＝Ｂ［２−Ｂ_n＋２Ａ（ｎ−１）］ ｎ及びηの値は、既知のため、この式は、Ａ（または
Ｂ）に関する値を選択し、反復技法を利用して、Ｂ（ま
たはＡ）について式を解くことによって解かれる。本発
明は、アドレス指定されていない抵抗器に結果生じる寄
生電圧では、アドレス指定されていない抵抗器がインク
小滴を噴射するのに十分なエネルギを消費しない場合、
非アドレス指定行ドライバ２６及び非アドレス指定列ド
ライバ３８にＡとＢの前記値を利用する。望ましい実施
例の場合、アドレス指定されていない抵抗器の両端間に
おける電圧は、（１／２）Ｖ_Dを超えないので、アドレ
ス指定されていない各抵抗器３４が消費する電力は、
（１／４）Ｖ_D ² ／Ｒを超えない。（他の実施例の場
合、アドレス指定されていない抵抗器の電圧とアドレス
指定された抵抗器の電圧との比の上限は、１／２以外に
なる可能性がある。）前述のように、アドレス指定され
ていない抵抗器が消費する電力量は、マトリックス内の
位置によって決まり、（１ーＢ）²Ｖ_D ² ／Ｒ、Ａ²Ｖ_D
² ／Ｒ、または、（Ｂ−Ａ）²Ｖ_D ² ／Ｒとすることが
可能である。従って、望ましい実施例の場合、（１ー
Ｂ）、Ａ、及び、（Ｂ−Ａ）の値は、１／２以下でなけ
ればならない。プリント・ヘッドの温度が、アドレス指
定された抵抗器数の増加につれて、上昇または低下する
場合、P'_extraがP'_trans±Ｐ_kに等しいが、ここで、Ｐ_k
は、ＫＶ_D ² ／Ｒに等しく、Ｋは、定数に等しい。効率
を表した式は、η±Ｋ＝Ｂ［２−Ｂ_n＋２Ａ（ｎ−
１）］になる。Ａ及びＢは、プリント・ヘッドの温度が
一定のままの場合におけるＡ及びＢと同様に計算され
る。

【００３７】図２には、低効率のプリント・ヘッドのた
めの補償ドライバを備えるマトリックス・システムの特
定の実施例である。低効率のプリント・ヘッドは、噴射
されるインク小滴にほとんどエネルギを伝達しないの
で、アドレス指定された発熱体が消費するエネルギのほ
とんどは、プリント・ヘッドの平均残留電力の一部にな
り、プリント・ヘッドの温度に影響を及ぼす。図２の場
合、アドレス指定列７０は、非アドレス指定列７２と同
じ量の電力を消費する。アドレス指定行ドライバ６８及
びアドレス指定列ドライバ７４は、アドレス指定された
抵抗器６２を駆動し、それぞれに、Ｖ_D ² ／Ｒの電力を
消費させる。非アドレス指定行ドライバ７６及びアドレ
ス指定列ドライバ７４は、アドレス指定列７０に配置さ
れたアドレス指定されていない抵抗器６１を駆動し、こ
れらの抵抗器は、電力を消費しない。従って、アドレス
指定列７０は、Ｖ_D ² ／Ｒの電力を消費する。

【００３８】非アドレス指定列ドライバ７８、及び、ア
ドレス指定行ドライバ６８または非アドレス指定行ドラ
イバ７６は、アドレス指定されていない抵抗器６３を駆
動する。いずれにせよ、アドレス指定されていない各抵
抗器は、（１／４）Ｖ_D ² ／Ｒの電力を消費し、各非ア
ドレス指定列７２は、アドレス指定列が消費する電力に
等しいＶ_D ² ／Ｒの電力を消費する。プリント・ヘッド
の効率が極めて低い場合、アドレス指定された抵抗器６
２が消費するほぼ全ての電力が、プリント・ヘッドの残
留電力の一部になる。従って、アドレス指定列及び非ア
ドレス指定列は、平均残留電力が同じになるので、プリ
ント・ヘッドの温度は、アドレス指定された抵抗器の数
に関係なく、一定である。

【００３９】図３には、高効率のプリント・ヘッドのた
めの補償ドライバを備えたマトリックス・システムに関
する特定の実施例が示されている。アドレス指定されて
いない全ての抵抗器８２が消費する全電力が、アドレス
指定された抵抗器８０の数に関係なく、一定のままであ
る。アドレス指定行ドライバ８８及び非アドレス指定列
ドライバ９８は、アドレス指定行８４に配置されたアド
レス指定されていない抵抗器８２を駆動する。これらの
抵抗器は、電力を全く消費しない。非アドレス指定行８
６には、残りのアドレス指定されていない抵抗器８２が
含まれており、それぞれ、（１／４）Ｖ_D ² ／Ｒの大き
さの電力を消費する。プリント・ヘッドの効率が極めて
高い場合、アドレス指定された抵抗器が消費するほぼ全
ての電力が、噴射されるインク小滴に伝達され、アドレ
ス指定された抵抗器が消費する電力には、プリント・ヘ
ッドの残留電力の一部になるものはほとんどない。従っ
て、アドレス指定されていない抵抗器が消費する全電力
が、アドレス指定された抵抗器の数に関係なく、一定で
あり、プリント・ヘッドの全残留電力に等しく、プリン
ト・ヘッドを一定の温度に維持する。

【００４０】前述のように、本発明には、プリント・ヘ
ッドの効率ηを測定する方法が含まれている。この方法
は、アドレス指定列の数に関係なく、結果として、プリ
ント・ヘッドの熱平衡温度が一定になるＢの値が見つか
るまで、Ａの値を変えずに、Ｂの値を変えて、あるい
は、この逆にして、少なくとも１つのアドレス指定列を
備えるマトリックスを駆動する。

【００４１】すなわち、該方法は、Ａ及びＢに関する値
を選択し、電圧Ｖ_D＋Ｖ_Refを生じるアドレス指定行ドラ
イバ２４で図１のアドレス指定行２２を駆動し、電圧Ａ
Ｖ_D＋Ｖ_Refを生じる非アドレス指定行ドライバ２６で非
アドレス指定行４０を駆動し、電圧Ｖ_Refを生じるアド
レス指定列ドライバ３０で１つ以上のアドレス指定列３
２を駆動し、ＢＶ_D＋Ｖ_Refを生じる非アドレス指定列ド
ライバ３８で非アドレス指定列４２を駆動する。プリン
ト・ヘッドが熱平衡に達すると、該方法は、マトリック
スの抵抗器と同じ基板に配置された温度センサで第１の
平衡温度を測定する。次に、該方法は、１つ以上のアド
レス指定列３２を非アドレス指定列４２に変換し、電圧
ＢＶ_D＋Ｖ_Refを生じる非アドレス指定列ドライバ３８で
それらを駆動する。該方法は、第２の熱平衡に達するま
で、この構成のマトリックスを駆動する。次に、該方法
は、第２の平衡温度を測定し、第１の平衡温度と比較す
る。２つの温度が異なれば、該方法は、ＡまたはＢにつ
いて新しい値を選択し、第１の平衡温度と第２の平衡温
度が等しくなるまで、前述のステップを繰り返す。これ
が生じる場合、１つのアドレス指定列３２に送られる超
電力の平均量P'_extraは、P'_transに等しいので、アドレ
ス指定列３２に送られる超電力は、噴射されるインク小
滴に伝達される。アドレス指定された抵抗器２８から噴
射されるインク小滴に伝達されるエネルギを表した式P'
_transは、P'_extraに等しい。結果生じる式は、効率ηに
ついて解かれ、該式にＡ及びＢの値を代入して、プリン
ト・ヘッドの効率が計算される。本発明は、アドレス指
定されていない抵抗器に結果生じる寄生電圧では、アド
レス指定されていない抵抗器がインク小滴を噴射するの
に十分なエネルギを消費しない場合、非アドレス指定行
ドライバ２６及び非アドレス指定列ドライバ３８にＡと
Ｂの前記値を利用する。数学的には、

【００４２】

【数８】

【００４３】効率ηは、アドレス指定された抵抗器の数
に関係なく、プリント・ヘッドの温度を一定に保つＡ及
びＢの値を利用して、計算することができる。プリント
・ヘッドがその動作温度まで温まると、P'_transは、η
に１つのアドレス指定された抵抗器に送られる平均電力
をかけることによって計算することができる。図４に示
すものと同様の装置によって、プリント・ヘッドの効率
ηを測定することができる。この測定は、下記のステッ
プからなる。まず、この測定に関与するアドレス指定さ
れた各抵抗器１２８毎に（２つ以上の任意の数のアドレ
ス指定された抵抗器１２８を利用することができる）図
５に示すプリンタ・コントローラ１５０が、印刷間隔毎
に、図４に示すアドレス指定された抵抗器１２８毎に１
つの印刷指令を含む印刷データをデータ・インタープリ
タ１４８に送る。データ・インタープリタ１４８は、こ
れに応答して、パルス発生器１４６に指令し、１組の信
号をスイッチ１４１に送らせて、該スイッチによって、
特定のドライバ１２４、１２６、１２７、１３０、１３
８を特定の行及び特定の列に接続し、既知のエネルギを
備えた印刷パルスでアドレス指定された抵抗器１２８が
駆動され、別の既知のエネルギを備えた非印刷パルス
（すなわち、十分なエネルギを備えていないので、印刷
することができない低電圧パルス）でアドレス指定され
ていない抵抗器が駆動されるようにする。プリント・ヘ
ッドが平衡状態に達すると（すなわち、プリント・ヘッ
ドの温度が安定すると）、抵抗器と同じ基板に配置され
た温度センサが、熱平衡温度を測定する。１印刷間隔の
間に、アドレス指定された抵抗器とアドレス指定されて
いない抵抗器に送られるエネルギの総量が、印刷モード
・エネルギになる。

【００４４】図５の第２のプリンタ・コントローラ１５
０は、印刷間隔における印刷指令を含まない印刷データ
をデータ・インタープリタ１４８に送る。データ・イン
タープリタ１４８は、パルス発生器１４６に命令して、
スイッチに信号を送り、特定の長さにわたって、特定の
ドライバ１２４、１２６、１２７、１３０、１３８を特
定の行及び特定の列に接続し、ドライバに、非印刷パル
スで、図４に示すアドレス指定された抵抗器１２８とア
ドレス指定されていない抵抗器１３４を駆動させる。非
印刷パルスは、低電圧と幅の狭いパルスの両方または一
方とすることができる。マトリックス制御システムは、
プリント・ヘッドの温度が、前述のステップで測定され
たのと同じ熱平衡温度で安定化するまで、１印刷間隔に
おいて、非印刷パルスによって運ばれるエネルギを調整
する。これらの非印刷パルスによって、１印刷間隔に伝
達される量のエネルギが、非印刷モード・エネルギであ
る。第３に、印刷モード・エネルギから非印刷モード・
エネルギを差し引くことによって、噴射されるインク小
滴によって運ばれるエネルギ量が求められる。第４に、
効率ηは、噴射されるインク小滴の１つによって運ばれ
るエネルギと、１印刷パルスのエネルギの比である。

【００４５】図４には、非印刷パルス・サイクル１２０
を備えたマトリックス・システムの望ましい実施例が示
されている。これは、アドレス指定列と非アドレス指定
列の平均残留電力を計算し、平均残留電力の差を補償す
るという点で、図１に示す補償ドライバ２０を備えたマ
トリックス・システムに似ている。このマトリックス・
システムは、非アドレス指定行及び非アドレス指定列を
駆動する電圧の大きさを調整することによってこれらの
差を補償するものではないという点で、補償ドライバ２
０を備えたマトリックス・システムとは異なっている。
代わりに、印刷間隔ｔ_zには、一般に、インク小滴の噴
射サイクル後、数μｓｅｃ経過して生じる非印刷パルス
・サイクルが含まれている。前述のように、図５のマト
リックス制御システム１４３によって、図４のアドレス
指定された抵抗器１２８が電圧Ｖ_Dで駆動され、アドレ
ス指定されていない抵抗器１３４がより低い電圧で駆動
される時は、インク小滴噴射サイクルである。非印刷パ
ルス・サイクルの間、非印刷パルスは、選択された抵抗
器に既知量のエネルギを伝達し、アドレス指定列の平均
残留電力が非アドレス指定列の平均残留電力と等しくな
るか、あるいは、それと規定の関係になるようにする。

【００４６】非印刷パルス・サイクル１２０を備えたマ
トリックス・システムには、Ａ及びＢに割り当てられた
値を調整せずに、アドレス指定列と非アドレス指定列の
平均残留電力の差が補償されるという利点がある。非印
刷パルス・サイクル１２０を備えたマトリックス・シス
テムは、インク小滴の噴射サイクル後に生じる非印刷パ
ルス・サイクル時に、アドレス指定列１３２及び非アド
レス指定列１４２の平均残留電力を調整する。アドレス
指定列及び非アドレス指定列の平均残留電力差は、P'_ac
−P'_transからアドレス指定列の平均残留電力を計算
し、P'_ucから非アドレス指定列の平均残留電力を計算
し、P'_ac−P'_trans−P'_uc＝P'_extra−P'_transからアド
レス指定列の残留電力と非アドレス指定列の残留電力の
差を計算することによって、求められる。非印刷パルス
・サイクル１２０を備えたマトリックス・システムは、
アドレス指定列の平均残留電力と非アドレス指定列の平
均残留電力が等しくなるようにするか、あるいは、既定
の関係になるようにするのに十分な電力を備えた非印刷
パルスで、マトリックスの抵抗器を駆動することによっ
て、平均残留電力の差を補償する。

【００４７】図４に示す非印刷パルス・サイクル１２０
を備えたマトリックス・システムの部分及び働きは、図
１に示す補償ドライバ２０を備えたマトリックス・シス
テムと同様である。図４の場合、行ドライバ１２４は、
アドレス指定行１２２を駆動し、非アドレス指定行ドラ
イバ１２６は、非アドレス指定行１４０を駆動する。ア
ドレス指定行１２２は、アドレス指定指定された抵抗器
１２８を備えていても、いなくてもかまわない。該抵抗
器がアドレス指定された抵抗器を備えている場合、アド
レス指定列ドライバ１３０は、アドレス指定された抵抗
器１２８を含む列を駆動するので、それは、アドレス指
定列１３２である。非アドレス指定列抵抗器ドライバ１
３８は、残りの列を駆動するが、それらは、非アドレス
指定列１４２である。

【００４８】図１に示す補償ドライバ２０を備えたマト
リックス・システムと同様、非印刷パルス・サイクル１
２０を備えたマトリックス・システムは、各行を（スイ
ッチ１４１を介して）アドレス指定行ドライバ１２４に
順次接続する、図５に示すマトリックス制御システム１
４３を備えている。このアドレス指定行１２２が、アド
レス指定された抵抗器１２８を備えている場合、マトリ
ックス制御システム１４３は、（スイッチ１４１を介し
て）アドレス指定列ドライバ１３０にアドレス指定され
た抵抗器１２８を含む列を駆動させる。一方では、マト
リックス制御システム１４３は、残りのスイッチ１４１
に、行及び列を、それぞれ、非アドレス指定行ドライバ
１２６及び非アドレス指定列ドライバ１３６に接続させ
る。アドレス指定行ドライバ１２４及びアドレス指定列
ドライバ１３０は、一般には、３μｓｅｃに等しいイン
ク小滴噴射サイクルｔ_decの間、Ｖ_Dでアドレス指定抵抗
器１２８を駆動する。各種行及び列ドライバは、インク
小滴噴射サイクルｔ_decの間、インク小滴を噴射させる
ことのないより低い電圧で、アドレス指定されていない
抵抗器１３４を駆動する。インク小滴噴射サイクルが、
経過すると、マトリックス制御システム１４３は、スイ
ッチ１４１に命令し、全ての行を基準電圧ドライバ１２
７及び全ての列をアドレス指定列ドライバ１３０に接続
し、マトリックスの各抵抗器における電圧が、ゼロに等
しくなるようにする。一般に、数μｓｅｃ後、非印刷パ
ルス・サイクルが、開始し、マトリックス制御システム
１４３は、非印刷パルスを生じる非アドレス指定列ドラ
イバ１３８によって選択された列の抵抗器を駆動させ、
アドレス指定列及び非アドレス指定列の平均残留電力が
等しくなるようにする。

【００４９】非印刷パルス・サイクル１２０を備えたマ
トリックス・システムの望ましい実施例の場合、各列
は、強制的な平均残留電力を有しており、該マトリック
ス・システムは、平均残留電力が強制的な平均残留電力
に等しくなるまで、非印刷サイクルにおいて、非印刷パ
ルスで列を駆動する。強制的な平均残留電力が、P'_ucよ
りも大きいP'_ac−P'_transに等しい場合、この強制的な
平均残留電力は、アドレス指定列の平均残留電力である
ため、マトリックス・システム１２０は、非印刷サイク
ルにおいて、非印刷パルスで非アドレス指定列１４２を
駆動するだけである。強制的な平均残留電力が、P'_ac−
P'_transよりも大きいP'_ucに等しい場合、マトリックス
・システム１２０は、非印刷サイクルにおいて、非印刷
パルスでアドレス指定列１３２を駆動する。強制的な平
均残留電力が、P'_uc及びP'_ac−P'_{tr ans}よりも大きい場
合、マトリックス・システム１２０は、非印刷サイクル
において、非印刷パルスでアドレス指定列１３２及び非
アドレス指定列１４２の抵抗器を駆動し、それらの平均
残留電力が強制的な平均残留電力に等しくなるようにす
る。

【００５０】プリント・ヘッドの温度が、アドレス指定
された抵抗器の数が増すにつれて、上昇したり、低下し
たりする場合、アドレス指定列１３２の強制的な電力
は、非アドレス指定列１４２の強制的な電力を超えた
り、それ未満になったりする。非印刷パルス・サイクル
１２０を備えたマトリックス・システムは、これに応じ
て、非印刷パルスでアドレス指定列１３２または非アド
レス指定列１４２を駆動する。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、熱式インク・ジェット・プリント・ヘッドの
温度を制御することができる。また、この制御は実時間
で（すなわち、プリンタの印刷サイクル時に）行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリント・ヘッドの温度を制御する補償ドライ
バを備えたマトリックス・システムを示す図である。

【図２】低効率プリント・ヘッドとともに使用する補償
ドライバを備えたマトリックス・システムの実施例を示
す図である。

【図３】高効率プリント・ヘッドとともに使用する補償
ドライバを備えたマトリックス・システムの実施例を示
す図である。

【図４】プリント・ヘッドの温度を制御する非印刷パル
ス・サイクルを備えたマトリックス・システムを示す図
である。

【図５】マトリックス・システムの制御システムを示す
図である。

【符号の説明】

２４：アドレス指定行ドライバ ２６：非アドレス指定行ドライバ ２７：基準電圧ドライバ ３０：アドレス指定列ドライバ ３８：非アドレス指定列ドライバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】既知の効率を有するプリント・ヘッドと、 ｎ行、ｍ列のアドレス指定される抵抗器あるいは非アド
   レス指定される抵抗器と、１つ以上のアドレス指定され
   る抵抗器を有することのできるアドレス指定行と、アド
   レス指定される抵抗器の無い非アドレス指定行と、アド
   レス指定される抵抗器を有するアドレス指定列と、アド
   レス指定される抵抗器の無い非アドレス指定列とを有
   し、前記プリント・ヘッドに配置されたマトリックス
   と、 前記アドレス指定行をＶ_D ＋Ｖ_Ref で駆動するアドレス
   指定行ドライバと、 前記アドレス指定列を基準電圧Ｖ_Ref で駆動するアドレ
   ス指定列ドライバと、 前記アドレス指定列および前記非アドレス指定列が同量
   の平均残留電力を消費して、前記プリント・ヘッドの温
   度が、アドレス指定される抵抗器の数によらず一定とな
   るような大きさの電圧で前記非アドレス指定行および前
   記非アドレス指定列を駆動する手段と、 を備えて成る装置。