JPH07251506A - 加熱素子制御システム - Google Patents

加熱素子制御システム

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JPH07251506A
JPH07251506A JP7022642A JP2264295A JPH07251506A JP H07251506 A JPH07251506 A JP H07251506A JP 7022642 A JP7022642 A JP 7022642A JP 2264295 A JP2264295 A JP 2264295A JP H07251506 A JPH07251506 A JP H07251506A
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voltage
heating element
lines
line
control system
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JP7022642A
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Gary A Kneezel
エイ．ニーゼル ゲーリー
Joseph F Stephany
エフ．ステファニー ジョセフ
Richard V Ladonna
ヴィー．ラドンナ リチャード
Thomas E Watrobski
イー．ワトロブスキ トーマス
Michael Poleshuk
ポールシャック マイケル
Joseph J Wysocki
ジェイ．ウィソッキ ジョセフ
James N Eaton
エヌ．イートン ジェームズ
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Xerox Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱要素への瞬時の電圧変化を可能にする。 【構成】 選択可能に作動可能な電圧ラインの第一のセ
ット１０２が、加熱要素の第一ターミナルと並列に機能
上接続されており、各ラインはそこで予め決定された電
圧出力と関連する。選択可能に作動可能な電圧ラインの
第二のセット１０４が、加熱要素の第二ターミナルと並
列に機能上接続されており、各ラインはそこで予め決定
された電圧出力と関連する。選択可能に作動可能な電圧
ラインの第一のセット１０２の一つと、選択可能に作動
可能な電圧ラインの第二のセット１０４の一つが、必要
に応じて作動される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サーマルインクジェッ
トプリントヘッドのための高速度、高効率及び高精度の
電圧制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】サーマルインクジェットプリントヘッド
の典型的な構成において、１インチにつき３００個配置
されるが一つの実施例では１２８個のエジェクタの直線
アレイが、画像が印刷されるシートを横切るように動か
される。アレイ自体がシートを横切って動く間に、エジ
ェクタは所望の画像に従い、必要に応じて、一度にアレ
イを横切る４個のエジェクタのグループで作動される。
従って、いくつかの状況においては一セットのエジェク
タは４マイクロ秒毎に作動されることが可能である。米
国特許第５，２２３，８５３号にあるようなスポットサ
イズ制御システムを実現するためには、電力とパルス幅
の最良の組み合わせを提供するシステムが、プリントヘ
ッド内の液体インクの温度の非常に速い変化に反応する
ことが可能でなくてはならない。特に、プリントヘッド
自体の動作が液体インクの温度変化に主に貢献するから
である。現実的で実用的な使用において、プリントヘッ
ド内の液体インクの温度は２００マイクロ秒以内で有意
に変化する。さらに、一つの温度に対する電圧及びパル
ス幅の必要な組み合わせは、 "近くの" 温度に対するそ
れとは全く異なる可能性があるため、制御システムは、
遷移のための最小時間で階段状に、電圧を非常に急に、
例えば３８ボルトから４１ボルトに変化しなくてはなら
ないであろう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】概して１ミリ秒あたり
１ボルトをこえて電圧を変えることができない従来のア
ナログ電源装置に関連する時間の遅れの問題に加えて、
より少ない電圧が突然必要とされるとき、そのような電
源装置が "電圧を浪費する”原理で作動する、という問
題がある。電圧がアナログ回路により減少されるとき、
電圧の形状で出力されない電力は、熱として少なくとも
一時的に浪費される。小さなインクジェットプリンタ内
にそのような電源を設けることは、予知できない外部熱
源を取り入れることであり、該外部熱源はさらにプリン
トヘッドの性能を歪める可能性がある。これらの理由の
ために、応答が非常に早く、過度の熱の生成なしに必要
に応じた正確な電圧レベルを提供する電源システムが、
インクジェットプリンタのために必要とされる。
【０００４】
【課題を解決するための手段と作用】本発明に従って、
加熱素子から液体インクへ熱が適用される印刷装置にお
いて、加熱素子と関連した電力を制御するシステムが提
供される。選択可能に作動可能な電圧ラインの第一のセ
ットが、加熱素子の第一ターミナル（端子）と並列に機
能上接続されており、各ラインはそこで予め決定された
電圧出力と関連している。選択可能に作動可能な電圧ラ
インの第二のセットが、加熱素子の第二ターミナルと並
列に機能上接続されており、各ラインはそこで予め決定
された電圧出力と関連している。選択可能に作動可能な
電圧ラインの第一のセットのひとつと、選択可能に作動
可能な電圧ラインの第二のセットのひとつが、必要に応
じて作動される。
【０００５】本発明の請求項１の態様では、加熱素子に
より液体インクが加熱される印刷装置において、加熱素
子を制御するシステムであって、加熱素子の第一ターミ
ナルへ並列に接続された選択可能に作動可能な電圧ライ
ンの第一のセットを有し、各ラインが予め決定された電
圧出力と関連し、加熱素子の第二ターミナルへ並列に接
続された選択可能に作動可能な電圧ラインの第二のセッ
トを有し、各ラインが予め決定された電圧出力と関連
し、選択可能に作動可能な電圧ラインの第一のセットの
一つと、選択可能に作動可能な電圧ラインの第二のセッ
トの一つとを作動させる手段を含む。
【０００６】本発明の請求項２の態様は、請求項１の態
様において、前記システムがさらにデジタルワードを受
け取るための手段を含み、選択可能に作動可能な電圧ラ
インの第一のセット及び第二のセットが前記電圧ライン
の作動のためデジタルワードに応答する。
【０００７】本発明の請求項３の態様は、請求項１の態
様において、印刷装置が複数の加熱素子を含み、前記シ
ステムがさらに、選択可能に作動可能な電圧ラインの第
一のセットの一つ及び選択可能に作動可能な電圧ライン
の第二のセットの一つを複数の加熱素子のうちの選択さ
れた一つへ接続させるための手段を含む。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の電圧制御システムの概略図で
ある。各加熱素子２６（図１では抵抗器として図示され
ている）に機能上接続されているのが、スイッチバッテ
リー１００である。この実施例におけるスイッチバッテ
リー１００への入力は、１０２として示されている三つ
の主要電圧ラインと１０４として示されている三つの調
整ラインである。主要電圧ライン１０２及び調整ライン
１０４の各々は、加熱素子２６と並列に配置されてお
り、主要電圧ライン１０２は加熱素子２６を形成する抵
抗器の一方の側に機能上接続され、調整ラインは抵抗器
の他方の側に接続されている。以下に説明されるが、調
整が必要とされないときに使用される、アース（接地）
に接続される一つの調整ライン１０４を除いて、主要電
圧ライン１０２及び調整ライン１０４の各々は、正の電
圧を供給する外部の電圧源（図示せず）に接続される。
【０００９】主要電圧ライン１０２及び調整ライン１０
４の各々は、１０６ａから１０６ｆとして示されるトラ
ンジスタスイッチを含む。これらのトランジスタスイッ
チの各々は、制御バス１０８として集合的に示されてい
る個々の制御ラインにより制御され、概して１１０とし
て示される選択回路へ接続されている。図１からわかる
ように、加熱素子２６を介して外部の電圧源からの回路
を完成させるためには、スイッチを作動させ、主要電圧
ライン１０２のひとつと少なくともひとつの調整ライン
１０４の間の回路を閉じることが必要である。図１に構
成されるように、駆動トランジスタ５０が作動して全体
の回路を完成する際に、図示されるシステムは加熱素子
２６を介して３８から４４ボルトの整数のボルトを供給
するように設計されている。三つの主要電圧ラインはそ
れぞれ４４、４１及び３８ボルトを供給するように用い
られている。３８と４４ボルトの間の他の整数の電圧を
得るために、調整ライン１０４が使用されることが可能
である。調整ライン１０４は主要電圧ラインと同じ電圧
の符号（極性）を有するため、小さな正の電圧を主要電
圧ライン１０２として加熱素子２６の他方の側に印加す
る効果は、主要電圧ラインからある一定の小さな電圧量
を引くことである。例えば、加熱素子２６を介して４２
ボルトを得るためには、選択回路１０８はトランジスタ
１０６ａ及び１０６ｄを閉じて、（＋４４）−（＋２）
＝＋４２ボルトの電圧を生成する。しかし、４１ボルト
の電圧が必要とされる場合、選択回路１１０はトランジ
スタスイッチ１０６ｂ及び１０６ｆを閉じて、それによ
り、示されるように、１０６ｂと関連するラインからち
ょうど４１ボルトが加熱素子２６を通過して直接アース
へ達する。このようにして、大部分の電圧が主要電圧ラ
イン１０２を介して送られ、小さな調整をするために調
整ライン１０４が使用される。より高い電圧分解がシス
テムにおいて望まれる場合又は主要電圧ライン１０２の
間に３ボルトを越える差を有することが望まれる場合、
より多くの調整ライン１０４を設けて、０．５ボルトの
間隔により差違を生じることなどが望ましい。同様に、
より多くの主要電圧ラインを有してアクセス可能な電圧
の範囲を拡張することが可能である。
【００１０】図２は、本発明に従ったスイッチバッテリ
ー１００が高精度のサーマルインクジェット印刷システ
ムに組み込まれる態様を示すシステム図である。図２に
おいて、複数のエジェクタ１０を含むプリントヘッド５
が示されており、各エジェクタ１０は加熱素子（図１の
２６のような）と、該加熱素子を作動させるための駆動
抵抗器（図１の５０のような）を含む。プリントヘッド
５への入力は概して１２０として示される画像制御シス
テムを含み、該システム１２０は所望の画像を用紙上に
生成するために、プリントヘッド５がプリント用紙に相
対して動きながらプリントヘッド５内のエジェクタ１０
のいくつかを必要に応じて作動させる。画像制御システ
ム１２０への入力は、概して１２２として示される、印
刷が望まれるものの画像データと、各加熱素子が作動さ
れるための所望のパルス幅に関する情報を含む。言い換
えると、そして図１を参照すると、パルス幅は、特定の
時間に特定のエジェクタを作動させることが望まれると
き駆動トランジスタ５０が作動される時間の量である。
【００１１】高精度システムにおいて、プリントヘッド
５からのいくつかのリアルタイムフィードバック出力は
有用である。これらの出力の中にはプリントヘッドの温
度があり、この温度から該プリントヘッド内の液体イン
クの温度が推定でき、また与えられた瞬間に直線アレイ
に沿ったエジェクタ１０のどれが作動しているか、とい
う特定のアイデンティティー（識別）がある。温度を測
定するために、プリントヘッド５上には少なくとも一つ
のサーミスタ１２４（又は他の温度測定装置）が備えら
れており、該サーミスタ１２４はプリントヘッドの温度
をリアルタイムでモニタすることが可能である。プリン
トヘッド５からの他の重要なリアルタイム出力は、与え
られた瞬間にどのエジェクタ１０が作動しているか、と
いうことである。直線アレイの中央近くのエジェクタ
は、直線アレイの端近くのエジェクタよりも有意に異な
る損失特性を有し、従っていくつかのタイプの補償が必
要とされる。従って、プリントヘッド５からの二つのラ
イン、即ち、サーミスタ１２４からのライン１２５及び
エジェクタ位置モニタライン１２６（どのエジェクタの
セットが作動しているか、というデータは、画像制御シ
ステム１２０からも来てもよいが）が図２に示されてい
る。これらの入力は次に１３０として示されているセレ
クタ（選択装置）へ送られる。セレクタ１３０の目的
は、瞬時の温度及びエジェクタの位置に関する入力を受
け取り、ソフトウェアにおいて実施されるルックアップ
表に概して基づき、個々の加熱素子２６を起動させるた
めの電圧及びパルス幅の最適な組み合わせを選択する。
【００１２】電圧及びパルス幅の最適な組み合わせがセ
レクタ１３０により決定されると、最適なパルス幅を表
すデータが画像制御システム１２０に送られ、該画像制
御システム１２０はプリントヘッド５内の駆動トランジ
スタ５０を必要に応じて作動させる。最適な電圧のデー
タは選択回路１１０へ送られ、該選択回路１１０の機能
は上記に述べられている。制御バス１０８を介する選択
回路１１０の出力は概してデジタルワードの形状であ
り、１及び０が、スイッチバッテリー１００の所与のス
イッチが作動されるか否かを示す。例えば、４２ボルト
の値が必要とされる場合、トランジスタスイッチ１０６
ａ及び１０６ｄ（図１に戻る）を作動させることが必要
である。デジタルワードが図１のトランジスタスイッチ
から読み取られ、１が閉じられたスイッチを示す場合、
トランジスタスイッチ１０６ａ及び１０６ｄの作動は１
００１００として現れる。他の例をみると、４１ボルト
の値が必要とされる場合、トランジスタスイッチ１０６
ｂ及び１０６ｆが０１０００１のデジタルワードで作動
する。直列データを利用するために、選択回路１１０は
直並列コンバーター（変換器）１１１を含んでもよく、
該コンバーター１１１のデザインは、当業者に知られて
おり、セレクタ１３０から直列ワードを受け取り、マル
チライン制御バス１０８を介する出力のために並列形式
に変換する。
【００１３】スイッチバッテリー１００、選択回路１１
０、そしておそらくセレクタ１３０と画像制御システム
１２０の部分すらも、単一のシリコンチップ上に形成さ
れることが意図されている。実に、これらの要素の一つ
又はより多くは、図２の点線により示されているように
プリントヘッド自体を形成するチップ上に形成されるこ
とが可能である。７として示されている領域は、プリン
トヘッドエジェクタ１０及びそれらの関連する加熱素子
２６を含むいくつかの要素が、単一のチップ上に配置さ
れ、当該技術における公知の手段によってその上で相互
接続されることが可能である。
【００１４】スイッチバッテリー１００の作用は、定電
圧が主要電圧ライン１０２及び調整ライン１０４に供給
されることに依存する。これらの電圧は、１４０のよう
な外部装置により供給されることが好ましく、該装置１
４０は印刷機全体（図示せず）のための一般電源に接続
されることが可能である。
【００１５】
【発明の効果】本発明のスイッチングバッテリーの実用
的な利点は有意義なものである。まず、公知のトランジ
スタ技術を使用して、電圧の変化の始発点又は終始点に
かかわらず毎２００マイクロ秒以内の実質的に瞬時にプ
リントヘッドへの電圧を変えることができるスイッチン
グバッテリーが提供されることが可能である。対照的
に、アナログの電圧源は一般的にミリ秒あたり１ボルト
をこえて変えることができない。電力浪費がないので、
プリンタ又はプリントヘッド内の余分の熱源の存在が回
避される。スイッチングバッテリー１００のデザインの
簡素さは、該バッテリーをシリコンチップ上で又は直接
プリントヘッド自体を形成するチップ上にさえ実施され
ることを可能にする。簡潔に言うと、本発明のスイッチ
ングバッテリーは、プリンタの使用過程での状況及び直
線アレイをわたって作用するエジェクタの単一 "サイク
ル”の過程内でさえ状況における変化に対し、容易で十
分に速い応答を有する電子スポットサイズ制御システム
の利用を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従ったスイッチングシステムを示す略
図である。
【図２】高精度インクジェットプリンタの情況において
本発明のシステムを示すシステム図である。
【符号の説明】
５ プリントヘッド ７ （単一のチップ上に配置され、相互接続されるこ
とが可能な）領域 １０ エジェクタ ２６ 加熱素子 ５０ 駆動トランジスタ １００ スイッチバッテリー １０２ 電圧ライン １０４ 調整ライン １０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ、
１０６ｆトランジスタスイッチ １０８ 制御バス １１０ 選択回路 １１１ コンバーター １２０ 画像制御システム １２２ 画像データ １２４ サーミスタ １２６ エジェクタ位置モニタライン １３０ セレクタ １４０ 電圧源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ エフ．ステファニー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14589 ウィリアムソン レイク ロード 3369 (72)発明者 リチャード ヴィー．ラドンナ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14450 フェアポート グランドビュー ドライ ヴ 67 (72)発明者 トーマス イー．ワトロブスキ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14526 ペンフィールド アトランティック ア ヴェニュー 3531 (72)発明者 マイケル ポールシャック アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター ワイルドフラワー ドラ イヴ 1216 (72)発明者 ジョセフ ジェイ．ウィソッキ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター クレスト サークル 544 (72)発明者 ジェームズ エヌ．イートン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14568 ワルウォース オンタリオ センター ロード 3041

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加熱素子により液体インクが加熱される
    印刷装置において、加熱素子を制御するシステムであっ
    て、 加熱素子の第一ターミナルへ並列に接続された選択可能
    に作動可能な電圧ラインの第一のセットを有し、各ライ
    ンが予め決定された電圧出力と関連し、 加熱素子の第二ターミナルへ並列に接続された選択可能
    に作動可能な電圧ラインの第二のセットを有し、各ライ
    ンが予め決定された電圧出力と関連し、 選択可能に作動可能な電圧ラインの第一のセットの一つ
    と、選択可能に作動可能な電圧ラインの第二のセットの
    一つとを作動させる手段を含む、 加熱素子制御システム。
  2. 【請求項２】 前記システムがさらにデジタルワードを
    受け取るための手段を含み、選択可能に作動可能な電圧
    ラインの第一のセット及び第二のセットが前記電圧ライ
    ンの作動のためデジタルワードに応答する、請求項１に
    記載の加熱素子制御システム。
  3. 【請求項３】 印刷装置が複数の加熱素子を含み、前記
    システムがさらに、選択可能に作動可能な電圧ラインの
    第一のセットの一つ及び選択可能に作動可能な電圧ライ
    ンの第二のセットの一つを複数の加熱素子のうちの選択
    された一つへ接続させるための手段を含む、請求項１に
    記載の加熱素子制御システム。
JP7022642A 1994-02-18 1995-02-10 加熱素子制御システム Pending JPH07251506A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US19871494A 1994-02-18 1994-02-18
US198714 1994-02-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07251506A true JPH07251506A (ja) 1995-10-03

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ID=22734493

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JP7022642A Pending JPH07251506A (ja) 1994-02-18 1995-02-10 加熱素子制御システム

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