(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のインクジェットノズルを備えたインクジェットプリントヘッドと、
前記インクジェットプリントヘッドにインクを運ぶために接続されたインク容器と、
前記複数のインクジェットノズルのうち１以上のインクジェットノズルからインクを吐出させるために前記インクジェットプリントヘッドが起動された回数を検出する噴射回数検出システムと、
前記噴射回数検出システムにより検出された前記噴射回数に基づき、前記インク容器内に残るインクの高さを算出するインク高さ計算システムと、
前回のインクジェットプリントヘッド起動時間から現在のインクジェットプリントヘッド起動時間までの経過時間を判定する経過時間検出システムと、
前記算出された高さと前記判定された経過時間とに基づき、前記インクの初期顔料濃度に対する前記インクジェットプリントヘッドにより吐出されたインクの相対顔料濃度を算出するインク濃度計算システムと、
ノズル起動信号を生成するよう構成された起動コントローラと、
前記インク高さ計算システム、前記経過時間検出システム、および前記インク濃度計算システムから情報を受信するために動作可能に接続され、前記情報に基づき前記インクジェットプリントヘッドの噴射パターンを決定するとともに、前記決定された噴射パターンに基づき、前記起動コントローラに前記ノズル起動信号を生成させるよう構成されたコントロールモジュールと、を備える
インクジェット印刷システム。
【請求項２】
前記起動コントローラおよび前記コントロールモジュールは、同一プリンタコントローラ内に収容されている
請求項１に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項３】
前記インク容器は蓋を備え、
前記インク高さ計算システムは、さらに前記インク容器内のインクの初期体積、ノズル噴射ごとのインク体積、および前記蓋の表面積に基づき、前記インクの高さを算出する
請求項１に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項４】
前記インク濃度計算システムは、メーソン・ウィーバーの方程式を用いて前記相対顔料濃度を算出する
請求項１に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項５】
前記コントロールモジュールは、前記相対顔料濃度が１．０であると判定した場合、印刷媒体面積におけるドット被覆率が第１パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する
請求項１に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項６】
前記第１パーセンテージは５０％である
請求項５に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項７】
前記コントロールモジュールは、前記相対顔料濃度が１．０を超える所定量を上回ると判定した場合、前記印刷媒体面積におけるドット被覆率が前記第１パーセンテージより低い第２パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する
請求項５に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項８】
前記第２パーセンテージは４５％以下である
請求項７に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項９】
前記コントロールモジュールは、前記相対顔料濃度が１．０未満の所定量を下回ると判定した場合、前記印刷媒体面積におけるドット被覆率が前記第１パーセンテージより高い第３パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する
請求項５に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項１０】
前記第３パーセンテージは５５％以上である
請求項９に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項１１】
複数のインクジェットノズルを有するインクジェットプリントヘッドと、前記インクジェットプリントヘッドにインクを運ぶために接続されたインク容器とを備えるインクジェット印刷システムを制御する方法であって、
前記複数のインクジェットノズルのうち１以上のインクジェットノズルからインクを吐出させるために前記インクジェットプリントヘッドが起動された回数を検出するステップと、
前記検出されたインクジェットプリントヘッドが起動された回数に基づき、前記インク容器内に残るインクの高さを計算するステップと、
前回のインクジェットプリントヘッド起動時間から現在のインクジェットプリントヘッド起動時間までの経過時間を判定するステップと、
前記算出された高さと前記判定された経過時間とに基づき、前記インクの初期顔料濃度に対する前記インクジェットプリントヘッドにより吐出されたインクの相対顔料濃度を計算するステップと、
前記算出された高さと、前記判定された経過時間と、前記計算された相対顔料濃度とに基づき、前記インクジェットプリントヘッドの噴射パターンを決定するステップと、
前記決定された噴射パターンに基づきノズル起動信号を生成するステップと、を含む
方法。
【請求項１２】
前記インク容器は蓋を備え、
さらに前記インク容器内のインクの初期体積、ノズル噴射ごとのインク体積、および前記蓋の表面積に基づき、前記インクの高さを計算する
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
メーソン・ウィーバーの方程式を用いて前記相対顔料濃度を計算する
請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記相対顔料濃度が１．０である場合、印刷媒体面積におけるドット被覆率が第１パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する
請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１パーセンテージは５０％である
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記相対顔料濃度が１．０を超える所定量を上回る場合、前記印刷媒体面積におけるドット被覆率が前記第１パーセンテージより低い第２パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する
請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２パーセンテージは４５％以下である
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記相対顔料濃度が１．０未満の所定量を下回る場合、前記印刷媒体面積におけるドット被覆率が前記第１パーセンテージより高い第３パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する
請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記第３パーセンテージは５５％以上である
請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタに対応付けられたプリントヘッドから吐出されるインクの１以上の品質の一貫性を維持するためのシステムおよび方法に関し、特に、経時変化したインクの物理的特性に応じて吐出されるインクの量を調整するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、用紙などの記録媒体に対してプリントヘッドが相対的に移動して、および／または記録媒体のほうがプリントヘッドに対して相対的に移動して、プリントヘッドから記録媒体上に液体インク滴を吐出するものである。一般的に、プリントヘッドは１以上の流体吐出チップを備えており、各チップが備える半導体基板には、熱エネルギーを液体インクに伝達するために１以上の電気ヒーター素子などの流体アクチュエータ装置が配置されている。液体インクは、加熱されると液体から気体への転移により体積が急速に変化し、その結果、プリントヘッドからインク滴として記録媒体上へと強制的に吐出されることになる。
【０００３】
インクジェットプリントヘッドは繰り返し長期間にわたって使用されることが多いため、一般的にプリントヘッドは、液体インク保存用の、カートリッジ、タンク、ブラダー、その他容器など、交換可能および／または再充填可能なインク容器を備えている。時間とともに容器内に保存されたインク中の顔料が沈降して、プリントヘッドから吐出される液滴状のインクの濃度にばらつきが生じる可能性がある。その結果、インクジェット印刷システムの性能の一貫性が失われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、少なくともインク滴の濃度という点で一貫した印刷性能を発揮するインクジェット印刷システムおよび方法を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、インクジェットプリントヘッドの動作を制御することにより、時間経過に伴い発生しがちなインク容器内に保存されたインクの濃度変化に対処するインクジェット印刷システムおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一例示的実施形態によるインクジェット印刷システムは、複数のインクジェットノズルを備えたインクジェットプリントヘッドと、前記インクジェットプリントヘッドにインクを運ぶために接続されたインク容器と、前記複数のインクジェットノズルのうち１以上のインクジェットノズルからインクを吐出させるために前記インクジェットプリントヘッドが起動された回数を検出する噴射回数検出システムと、前記噴射回数検出システムにより検出された前記噴射回数に基づき、前記インク容器内に残るインクの高さを算出するインク高さ計算システムと、前回のインクジェットプリントヘッド起動時間から現在のインクジェットプリントヘッド起動時間までの経過時間を判定する経過時間検出システムと、前記算出された高さと前記判定された経過時間とに基づき、前記インクの初期顔料濃度に対する前記インクジェットプリントヘッドにより吐出されたインクの相対顔料濃度を算出するインク濃度計算システムと、ノズル起動信号を生成するよう構成された起動コントローラと、前記インク高さ計算システム、前記経過時間検出システム、および前記インク濃度計算システムから情報を受信するために動作可能に接続され、前記情報に基づき前記インクジェットプリントヘッドの噴射パターンを決定するとともに、前記決定された噴射パターンに基づき、前記起動コントローラに前記ノズル起動信号を生成させるよう構成されたコントロールモジュールと、を備える。
【０００７】
一例示的実施形態では、前記起動コントローラおよび前記コントロールモジュールは、同一プリンタコントローラ内に収容されている。
【０００８】
一例示的実施形態では、前記インク容器は蓋を備え、前記インク高さ計算システムは、さらに前記インク容器内のインクの初期体積、ノズル噴射ごとのインク体積、および前記蓋の表面積に基づき、前記インクの高さを算出する。
【０００９】
一例示的実施形態では、前記インク濃度計算システムは、メーソン・ウィーバーの方程式（Ｍａｓｏｎ−Ｗｅａｖｅｒ  Ｅｑｕａｔｉｏｎ）を用いて前記相対顔料濃度を算出する。
【００１０】
一例示的実施形態では、前記コントロールモジュールは、前記相対顔料濃度が１．０であると判定した場合、印刷媒体面積におけるドット被覆率が第１パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する。
【００１１】
一例示的実施形態では、前記第１パーセンテージは５０％である。
【００１２】
一例示的実施形態では、前記コントロールモジュールは、前記相対顔料濃度が１．０を超える所定量を上回ると判定した場合、前記印刷媒体面積におけるドット被覆率が前記第１パーセンテージより低い第２パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する。
【００１３】
一例示的実施形態では、前記第２パーセンテージは４５％以下である。
【００１４】
一例示的実施形態では、前記コントロールモジュールは、前記相対顔料濃度が１．０未満の所定量を下回ると判定した場合、前記印刷媒体面積におけるドット被覆率が前記第１パーセンテージより高い第３パーセンテージとなるような噴射パターンを決定する。
【００１５】
一例示的実施形態では、前記第３パーセンテージは５５％以上である。
【００１６】
本発明の一例示的実施形態によると、複数のインクジェットノズルを有するインクジェットプリントヘッドと、前記インクジェットプリントヘッドにインクを運ぶために接続されたインク容器とを備えるインクジェット印刷システムを制御する方法は、前記複数のインクジェットノズルのうち１以上のインクジェットノズルからインクを吐出させるために前記インクジェットプリントヘッドが起動された回数を検出するステップと、前記検出されたインクジェットプリントヘッドが起動された回数に基づき、前記インク容器内に残るインクの高さを計算するステップと、前回のインクジェットプリントヘッド起動時間から現在のインクジェットプリントヘッド起動時間までの経過時間を判定するステップと、前記算出された高さと前記判定された経過時間とに基づき、前記インクの初期顔料濃度に対する前記インクジェットプリントヘッドにより吐出されたインクの相対顔料濃度を計算するステップと、前記算出された高さと、前記判定された経過時間と、前記計算された相対顔料濃度とに基づき、前記インクジェットプリントヘッドの噴射パターンを決定するステップと、前記決定された噴射パターンに基づきノズル起動信号を生成するステップと、を含む。
【００１７】
本発明の実施形態のその他特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付の図面、および別記の請求項から容易に明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるインクジェット印刷システムは、少なくともインク滴の濃度という点で一貫した印刷性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明の特徴および利点は、添付図面と照らし合わせながら以下の本発明の例示的実施形態の詳細な説明を参照することで、より完全に理解されるであろう。
【図１】図１は、本発明の一例示的実施形態によるインクジェットプリントヘッドの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一例示的実施形態によるインクジェットプリンタの斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、インクジェットプリントヘッドの第１の順次概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａのインクジェットプリントヘッドの第２の順次概略図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ａのインクジェットプリントヘッドの第３の順次概略図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３Ａのインクジェットプリントヘッドの第４の順次概略図である。
【図４】図４は、本発明の一例示的実施形態によるインクジェット印刷システムを示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の一例示的実施形態によるインクジェットプリントヘッドの動作を制御する方法を示すフローチャートである。
【図６】図６は、インクジェットプリントヘッド内のインク液面の高さと時間に対するインクジェットプリントヘッドに保存されたインクの相対顔料濃度をグラフに表した図である。
【図７】図７は、本発明の一例示的実施形態によるインクジェットプリントヘッドと共に使用する流体吐出チップの概略図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の一例示的実施形態による図７の流体吐出チップから吐出されたインク滴のパターンの概略図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の別の実施形態による図７の流体吐出チップから吐出されたインク滴のパターンの概略図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明のさらに別の実施形態による図７の流体吐出チップから吐出されたインク滴のパターンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書で使用する見出し項目は、構成上の目的でのみ使用し、明細書または請求項の範囲を限定するために使用するものではない。本出願全体で使用する「してもよい」および「できる」という言葉は、強制（つまり「ねばならぬ」）の意味ではなく、許容（つまり「可能性がある」）の意味で使用している。同様に、「含む」および「含んでいる」という言葉は、何かを含むが限定的ではないことを意味する。理解しやすいように、可能な場合は、諸図に共通する類似の要素を表すのに類似の参照番号を付与している。
【００２１】
図１は、本発明の例示的な実施形態による、全体的に参照番号１０で表されるインクジェットプリントヘッドを示す。プリントヘッド１０は、インクを保持するのに適した任意の材料でできたハウジング１２を有する。その形状は様々であり得、プリントヘッドを担持または収容する外部デバイスに依るところが大きい。ハウジングは、初回または補充のインクを収容する内部コンパートメント１６を少なくとも１つ有している。ある実施形態では、コンパートメントは単一のチャンバを有し、ブラックインク、フォトインク、シアンインク、マゼンタインクまたはイエローインクのうちの１種類を収容している。他の実施形態では、コンパートメント１６は複数のチャンバを有し、複数種のインクを収容している。コンパートメント１６にはシアン、マゼンタおよびイエローのインクが含まれることが好ましい。さらに別の実施形態では、コンパートメントは、ブラック、フォト、シアン、マゼンタまたはイエローのインクのうちの複数種を収容している。しかし、コンパートメント１６はプリントヘッドのハウジング１２内に局所的に一体化して示されているが、その代わりに遠隔のインク源に接続して、例えばチューブからインクの供給を受ける場合もあることが理解されよう。
【００２２】
ハウジング１２の１つの表面１８に接着されているのは、フレキシブル回路の、特にテープ自動接合（ＴＡＢ）回路２０の部分１９である。ＴＡＢ回路２０のもうひとつの部分２１は、ハウジングの別の表面２２に接着されている。この実施形態において、２つの表面１８、２２は、ハウジング１２のエッジ２３のところで互いに対して直角に配置されている。
【００２３】
ＴＡＢ回路２０は、使用中にヒーターチップ２５をプリンタ、ファックス機、コピー機、写真複写機、プロッター、複合機などの外部デバイスに電気的に接続するための複数の入力／出力（Ｉ／Ｏ）コネクタ２４を支持している。ＴＡＢ回路２０には複数の導電体２６が存在して、Ｉ／Ｏコネクタ２４をヒーターチップ２５の入力端子（接合パッド２８）に電気的に接続したり短絡したりする。当業者であれば、そのような接続を容易に行う種々の技法を心得ている。図１は８つのＩ／Ｏコネクタ２４、８つの導電体２６、８つの接着パッド２８を示しているが、接続の数および／または構成は任意に備えられ得ることが理解されるだろう。
【００２４】
ヒーターチップ２５は、使用中にコンパートメント１６からインクを吐出する役割を果たす複数の流体噴射素子の列３４を収容している。流体噴射素子は、薄膜層としてシリコン基板に形成される抵抗ヒーター素子を具現化したものであり得る。実施形態において、圧電性素子を有するものなど、他のタイプの構成も使用され得る。列３４の複数の流体噴射素子は、インクビア３２に隣接して一列に並んだ５つのドットとして示されているが、実用では数百個または数千個の流体噴射素子が含まれる場合もある。以下に説明するように、垂直方向に隣接する流体噴射素子は、間に水平方向の間隙があってもなくてもよいし、互い違いになっていてもいなくてもよい。一般に、流体噴射素子は、付属のプリンタの解像度（１インチ当たりのドット数）に合わせて、垂直方向に間隔がとってある。間隔のいくつかの例としては、ビアの長手方向に沿って、１インチの１／３００、１／６００、１／１２００、１／２４００などが挙げられる。ビアを形成するには、ヒーターチップを厚さ方向に貫通して切断またはエッチングしてビア３２を形成する多くの方法が知られている。いくつかのさらに好ましい方法としては、グリットブラスティングやエッチング、たとえばウエット、ドライ、反応性イオンエッチング、深堀り反応性イオンエッチングなどが挙げられる。ノズルプレート（図示せず）には各ヒーターの位置に合わせた複数の孔があり、使用中にインクを発射する。ノズルプレートは、接着剤またはエポキシで接着しても、薄膜層として製造してもよい。
【００２５】
図２は、本発明の例示的な実施形態による、全体的に参照番号４０で表される、プリントヘッド１０を収容するインクジェットプリンタとしての外部デバイスを示す。プリンタ４０には、１つ以上のプリントヘッド１０を収容する複数のスロット４４を有するキャリッジ４２が含まれる。キャリッジ４２は、ドライブベルト５０に供給される推進力によって、シャフト４８に沿って（コントローラ５７の出力５９に従い）印刷ゾーン４６の上方で往復動する。キャリッジ４２の往復動は、プリンタ４０内で給紙トレイ５４から用紙搬送路に沿って印刷ゾーン４６を通過し排紙トレイ５６へと送られる用紙５２などの印刷媒体に対して相対的に生じる。
【００２６】
印刷ゾーンでは、キャリッジ４２は、矢印で示すように、用紙送り方向に送られている用紙５２に対して概ね垂直の往復動方向に往復動する。そのようなときに、コンパートメント１６（図１）からのインク滴は、プリンタのマイクロプロセッサまたは他のコントローラ５７の指令に応じてヒーターチップ２５から吐出されることになる。インク滴放出のタイミングは、印刷中の画像のピクセルパターンに対応する。多くの場合、そのようなパターンは、プリンタ外部の、コントローラ５７に（外部入力により）電気的に接続されたデバイス、たとえばコンピュータ、スキャナ、カメラ、視覚的表示装置および／または携帯情報端末などで生成される。
【００２７】
インク一滴を印刷または放出するために、流体噴射素子（図１の列３４のドット）に少量の電流が個別に流されて、少量のインクを急速に加熱する。それによってインクは局所のインクチャンバ内でヒーターとノズルプレートの間で蒸発し、ノズルプレートから印刷媒体に向けて吐出されて発射される。そのようなインク滴を放出するのに必要な噴射パルスは、単一またはスプリット噴射パルスを具現化してもよく、接合パッド２８、導電体２６、Ｉ／Ｏコネクタ２４およびコントローラ５７間の接続から入力端子（たとえば接合パッド２８）のヒーターチップで受信される。入力端子からの噴射パルスは、内部ヒーターチップ配線により、１個または多数の流体噴射素子へと搬送される。
【００２８】
コントローラ５７への入力６２として、ユーザー選択インターフェース６０を有するコントロールパネル５８も多くのプリンタに付属して、プリンタの追加の機能や堅牢性を提供している。
【００２９】
なお、上述したインクジェットプリントヘッド１０およびインクジェットプリンタ４０は例示的なものであり、その他のインクジェットプリントヘッドおよび／またはインクジェットプリンタ構成も本発明の様々な実施形態で使用できることが理解されるであろう。
【００３０】
次に図３Ａを見ると、体積Ｖ０の液体インクなどの流体が充填された容器７２を備えた従来のプリントヘッド７０の概略図が示されている。明確かつ容易な理解を目的として、動作中にプリントヘッド７０から吐出される１回分の量のインクの出口の代表例としてノズル７４が示されている。実施形態において、図に示されたノズル７４から吐出されているインクの量は、プリントヘッドに対応付けられたノズルの数に関わらず、ノズル全体に均一に分配されてもよいし、均一でなくてもよい。
【００３１】
プリントヘッド７０の容器７２に収容されたある体積のインク中の顔料濃度は以下の通りである。
【００３２】
Ｃｎ＝Ｍｎ／Ｖｎ
【００３３】
ここで、Ｃｎは時間間隔ｎにおける顔料の濃度、Ｍｎは時間間隔ｎにおける顔料の質量、Ｖｎは時間間隔ｎにおけるインクの体積である。
【００３４】
図示されるように、時間間隔Ｔ０におけるインクの濃度Ｃ０は実質的に均一であるため、時間間隔Ｔ０にプリントヘッド７０から吐出された複数のインク滴Ｄ０は、用紙などの記録媒体上に吐出されたときに各滴Ｄ０の見た目が同様になるよう実質的に同様の質量Ｍ０の顔料を担持している。したがって、時間間隔Ｔ０は、例えば容器７２の装着または充填の直後など、プリントヘッド７０の初期状態と関連付けてもよい。
【００３５】
図３Ｂを見ると、その後の時間間隔Ｔ１における時間推移したプリントヘッド７０の概略図が示されている。このとき、容器７２内のインクは重力の影響を受けて体積Ｖ１のインク部分が形成され、層Ｓ１、層Ｓ２といった１つ以上の沈殿物の層が容器７２の底に沈降している。沈殿物層Ｓ１、Ｓ２は、例えば水および／またはその他溶液などを含むインクの水性成分Ｌと比べて、染料および／または顔料などの比較的質量の大きなインク成分を１つ以上含み得る。図示されるように、沈殿物層Ｓ１は、沈殿物層Ｓ２に含まれるインク成分より質量の大きなインク成分を含んでいる。実施形態において、インクに起因する沈殿物層の沈降は何層でもよく、これら沈殿物層は固体および／または液体成分を任意の組み合わせまたは任意の分離状態で含んでいてもよいことが理解されよう。
【００３６】
したがって、時間間隔Ｔ１において、容器７２は、ある体積のインクのうち、水性部分Ｌの顔料濃度がＣ３（Ｍ３／Ｖ３で計算）、第２沈殿物層Ｓ２の顔料濃度がＣ３より高いＣ２（Ｍ２／Ｖ２で計算）、沈殿物層Ｓ１の顔料濃度がＣ２より高いＣ１（Ｍ１／Ｖ１で計算）となる不均一な密度インクを収容している。
【００３７】
この点に関して、ノズル７４、例えばノズル孔は沈殿物層Ｓ１の近傍にあるため、第１時間間隔Ｔ１に吐出されたインク滴Ｄ１は沈殿物層Ｓ１の成分を相当量含むため、その顔料濃度がＣ１に相当するような量の顔料を担持していることになる。したがって、インク滴Ｄ１は、用紙などの記録媒体上に吐出されると、滴Ｄ０と比べて比較的濃く、飽和したような見た目になるかもしれない。
【００３８】
図３Ｃを見ると、沈殿物層Ｓ１の大半もしくは全部がインク滴Ｄ１（図３Ｂ）としてプリントヘッド７０から吐出されてしまった、時間間隔Ｔ１より大きい時間間隔Ｔ２におけるプリントヘッド７０の容器７２が示されている。したがって、ノズル７４は沈殿物層Ｓ２の近傍にあるため、時間間隔Ｔ２以降のプリントヘッド７０の動作は、沈殿物層Ｓ２からの成分を主成分とするインク滴Ｄ２の吐出ということになる。この点に関して、時間間隔Ｔ２に吐出されるインク滴Ｄ２は、その顔料濃度が沈殿物層Ｓ２の顔料濃度Ｃ２に相当するような量の顔料を担持していることになる。このようなインク滴Ｄ２は、インク滴Ｄ１よりは薄い色に見えるものの、記録媒体上へ吐出されると、比較的濃く見えるかもしれない。
【００３９】
図３Ｄを見ると、沈殿物層Ｓ２の大半もしくは全部がインク滴Ｄ２としてプリントヘッド７０から吐出されてしまった、時間間隔Ｔ２より大きい時間間隔Ｔ３におけるプリントヘッド７０の容器７２が示されている。したがって、時間間隔Ｔ３以降のプリントヘッド７０の動作は、沈殿物層Ｓ１、Ｓ２からの成分を実質的に含まないインク滴Ｄ３の吐出ということになる。この点に関して、インク滴Ｄ３の主成分はインクの水性成分Ｌである。したがって、インク滴Ｄ３は、用紙などの記録媒体上へ吐出されると、インク滴Ｄ１、Ｄ２より実質的に薄い色に見える。
【００４０】
以上より、一般的に、プリントヘッドから吐出されるインク滴中の顔料の濃度は、ある体積のインクがインク容器内に存在した時間の長さに依存することが理解されるであろう。しかしながら、例えば、使用頻度、流体吐出速度、および／または時々行われるインクジェット印刷システムのメンテナンス作業といったその他の要因が、インクジェットプリントヘッドのインク滴中の顔料濃度に影響を及ぼす可能性がある。
【００４１】
したがって、本発明の目的は、容器に保存されたインク中の顔料の沈降の影響を軽減および／または防止できるようにインクジェットプリントヘッドの動作を制御することである。この点に関して、本発明は、時間経過による顔料の沈降を考慮に入れたうえで、プリントヘッドの動作寿命が続く限り吐出インクの視覚的品質が一貫して変わらないようにするにはどのヒーターを噴射させるべきか選択的に制御するインクジェットプリントヘッドとその使用方法を対象としている。
【００４２】
図５は、本発明の一例示的実施形態によるインクジェットプリントヘッドの動作を制御する方法を示すフローチャートである。この方法の様々なステップが、インクジェット印刷システムの様々な構成要素により自動的に実行される。この点に関して、図４は、本発明の一例示的実施形態による、全体的に参照番号５００で表されるインクジェット印刷システムを示すブロック図である。インクジェット印刷システム５００は、複数のインクジェットノズルを備えたインクジェットプリントヘッド５１０と、インクジェットプリントヘッドにインクを運ぶために接続されたインク容器５２０と、複数のインクジェットノズルのうち１以上のインクジェットノズルからインクを吐出させるためにインクジェットプリントヘッドが起動された回数を検出する噴射回数検出システム５３０と、噴射回数検出システムにより検出された噴射回数に基づき、インク容器内に残るインクの高さを算出するインク高さ計算システム５４０と、前回のインクジェットプリントヘッド起動時間から現在のインクジェットプリントヘッド起動時間までの経過時間を判定する経過時間検出システム５５０と、算出された高さと判定された経過時間とに基づき、インクの初期顔料濃度に対するインクジェットプリントヘッドにより吐出されたインクの相対顔料濃度を算出するインク濃度計算システム５６０と、ノズル起動信号を生成するよう構成された起動コントローラ５７０と、インク高さ計算システム、経過時間検出システム、およびインク濃度計算システムから情報を受信するために動作可能に接続され、その情報に基づきインクジェットプリントヘッドの噴射パターンを決定するとともに、決定された噴射パターンに基づき、起動コントローラにノズル起動信号を生成させるよう構成されたコントロールモジュール５８０とを備える。
【００４３】
ステップＳ０２において動作がスタートし、ステップＳ０４に進んで、現時点の噴射回数を検出する。このような検出は、プリントヘッドのヒーターチップ２５上で局所的に噴射回数を追跡記録し保存することにより達成してもよい。本発明の目的において、「噴射回数」という語は、プリントヘッドが噴射することにより印刷媒体上にインク滴を吐出した回数を指す。
【００４４】
次に動作はステップＳ０６へと進み、そこで噴射回数に基づきカートリッジ内のインクの体積を計算する。一噴射あたりのインクの体積を１２．５ｃｍ３／ｄｏｔとして、インクの体積は以下の式により計算してもよい。
【００４５】
【数１】
0006547834.tif 000002
【００４６】
ここで、
Ｈはインクの高さ（ｃｍ）、
Ｖは最初のインク体積（ｃｍ３）、
１２．５は１噴射あたりのインク体積（ｃｍ３／ｄｏｔ）、
ｘは噴射回数（ｄｏｔ）、
Ｓはカートリッジの蓋の面積（ｃｍ２）である。
【００４７】
新たに算出したインク高さにカートリッジの蓋の面積を乗じることによりインク体積を求めてもよい。
【００４８】
ステップＳ０８では、現在の日付と前回の噴出日付とを比較することにより、プリントヘッドが最後に噴出してからの時間を判定する。時間計測は週単位が好ましいが、その他の時間単位で記録、計測してもよい。
【００４９】
次に動作はステップＳ１０へと続き、ステップＳ０６で計算したインク体積とＳ０８で判定した時間とに基づき、プリントヘッドから吐出された滴内のインク濃度を求める。インク濃度は、以下の通りメーソン・ウィーバーの方程式を用いて計算してもよい。
【００５０】
【数２】
0006547834.tif 000003
………………………………………………………………（２）
【００５１】
ここで、
【数３】
0006547834.tif 000004
【数４】
0006547834.tif 000005
【数５】
0006547834.tif 000006
【００５２】
次に動作はステップＳ１２へと進み、印刷品質を維持するためにはどのヒーターを噴射させるべきか決定する。このステップでは、インク濃度の経験データを用いて噴射パターンを決定する。特に、図６は、（ｃｍで計測した）プリントヘッド内のある体積のインクの液面の高さと（週単位で計測した）時間に対する、吐出されたインク滴中の相対的な顔料濃度（初期時間ｔ０における実質的に均一な初期濃度に対して相対的に計測された顔料濃度）を含むインク濃度の経験データをグラフに表したものである。図示の通り、吐出されたインク滴中の相対顔料濃度は、プリントヘッドの容器内のインク量と非線形関係にあってもよい、すなわち、吐出されたインク滴中の相対顔料濃度は、プリントヘッドの容器からインクがなくなるにつれ一定でない割合で増加してもよい。さらに、図６に表された経験データは、プリントヘッドから吐出されたインク滴の相対顔料濃度を実用下限値および／または実用上限値により制限してもよいことを示している。実施形態において、実用下限値は、吐出されたインクの相対顔料濃度が低すぎて、吐出されたインクが記録媒体上で視認できないくらいの濃度、例えば、図示されるように、初期インク濃度の３分の１程度のレベルの相対顔料濃度に相当してもよい。実施形態において、実用上限値は、吐出されたインクの相対顔料濃度が高すぎて、吐出されたインクがプリントヘッドからきちんと吐出できないくらいの濃度、例えば、インクの粘度が高すぎてプリントヘッド内および／またはプリントヘッドからインクがうまく流れない状態の相対顔料濃度に相当してもよい。
【００５３】
インク濃度経験データに基づき、噴射パルスをプリントヘッドに送信してもよい。例えば、相対顔料濃度が１．０またはその付近（すなわち、顔料濃度が初期顔料濃度またはその付近）の場合、プリントヘッドを制御して通常の動作をさせてもよい。相対顔料濃度が１．０未満の特定のレベルまで低下した場合、インク滴の色が薄くなることを考慮して、濃度が下がるにつれ吐出される滴の数が通常より増えるようにプリントヘッドを制御してもよい。相対顔料濃度が１．０を超える特定のレベルまで上昇した場合、インク滴の色が濃くなることを考慮して、濃度が上がるにつれ吐出される滴の数が通常より減るようにプリントヘッドを制御してもよい。
【００５４】
図７を見ると、例えば、プリントヘッド１０（図１）、プリントヘッド７０（図３Ａ）、またはプリントヘッド５１０（図４）といったプリントヘッドと共に用いる流体吐出チップ１００の概略図が示されている。流体吐出チップ１００には、局所的にインクを保存しておくためのインクビア１０２が中央部分に配置されている。したがって、インクビア１０２は、プリントヘッド内の容器のようなインク源や、インクタンクのような遠隔のインク源と流体連結していてもよい。
【００５５】
図示されるように、ノズルは、インクビア１０２を挟んで両側のＬ列とＲ列に配列されている。ノズルは、ノズルプレート（図示せず）の真下に位置する流体吐出アクチュエータに対応する位置にノズルプレートを貫通して形成されてもよい。流体吐出アクチュエータは、インク滴を用紙などの記録媒体上にノズルを通じて吐出することができるようにビア１０２からのインクと流体連結してもよい。図示されるように、流体吐出チップ１００は、各Ｌ列とＲ列（それぞれＬ１〜Ｌ８、Ｒ１〜Ｒ８と表示）に８つずつノズルを備えている。実施形態において、流体吐出チップは、より多数のノズル、例えば数百、数千のノズルを任意の望ましい配列で備えてもよいことは理解されるであろう。垂直方向に隣接する各ノズルは、均一な距離、例えば１／６００インチ、互いに離間していてもよく、Ｌ列のノズルとＲ列のノズルは、上記の均一な距離の約半分の距離、例えば１／１２００インチだけ、互いに垂直方向にオフセットしている。このようにノズル間隔を相対的に定めることにより、流体吐出チップ１００から吐出されたインク滴が記録媒体上に落ちてできるパターンが少なくとも部分的に制御され、印刷解像度、すなわち記録媒体上の単位面積あたりの吐出インクの量が規定されることが理解されるであろう。
【００５６】
さらに図８Ａを参照すると、流体吐出チップ１００から吐出されたインク滴の配置の概略図が１／１２００インチのグリッドで示されている。図８Ａは、往復動方向に流体吐出チップ１００を搬送するプリントヘッドのシングルパスの一部を表している。往復動方向の動きは、用紙など記録媒体上への１行ごとの印刷が可能になるよう、用紙送り方向に沿った記録媒体の動きと連動している。実施形態において、プリントヘッドは１行あたり２回以上パスしてもよい、すなわち、記録媒体が用紙送り方向に沿って動く前に、プリントヘッドが往復動方向に２回以上パスしてもよいことが理解されるであろう。
【００５７】
図示されるように、プリントヘッドの１回のパスで、ノズルＬ１〜Ｌ８およびＲ１〜Ｒ８のすべてもしくは一部が記録媒体上にインク滴１１４Ｌ、１１４Ｒを吐出してもよい。実施形態において、このようにプリントヘッドからインク滴を選択的に吐出することは、例えば噴射パルスなど１つ以上の電気信号を流体吐出チップの流体吐出アクチュエータに送信することで達成することができる。インクジェット印刷システムのコントローラは、自動制御および／または手動制御、例えば、標準印刷設定または手動選択印刷設定により、アドレッシングと呼ばれるプロセスにおいて、選択した流体吐出アクチュエータ群へ噴射パルスの組み合わせを送信してもよい。実施形態において、プリントヘッドのシングルパスで、選択した流体吐出アクチュエータ群に複数の連続噴射パルスを送信してもよい。このような噴射パルスにより、プリントヘッドのシングルパスで流体吐出アクチュエータを２回以上噴射させてもよい。実施形態において、本明細書でさらに説明するように、インクジェット印刷システムのコントローラは、プリントヘッドの複数のパスまたはパスとパスの間に、連続噴射パルスを変化させてもよい。
【００５８】
引き続き図７および図８Ａを参照して、第１連続噴射パルスにおいてノズルＬ１およびＬ３からインク滴１１４Ｌが吐出されるのに続き、第２連続噴射パルスにおいてノズルＬ２およびＬ４からインク滴１１４Ｌが吐出される。図示されるように、インクジェット印刷のコントローラは、１／１２００インチずつ往復動方向にプリントヘッドが進む度に、第１連続噴射パルスと第２連続噴射パルスとを交互に送信する。
【００５９】
同様に、第１連続噴射パルスにおいてノズルＲ１およびＲ３からインク滴１１４Ｒが吐出されるのに続き、第２連続噴射パルスにおいてノズルＲ２およびＲ４からインク滴１１４Ｒが吐出される。再び、インクジェット印刷のコントローラは、１／１２００インチずつ往復動方向にプリントヘッドが進む度に、第１連続噴射パルスと第２連続噴射パルスとを交互に送信する。
【００６０】
このようなインク滴の吐出パターンを、プリントヘッドが実質的に均一な顔料濃度を有するインクの容器を備える状態と合致させることで、吐出されたインク滴の顔料濃度が時間Ｔ０におけるインク中の顔料濃度と実質的に同等になるようにしてもよい。このような場合、プリントヘッドを制御して、流体吐出アクチュエータのうち全数より少なく最小数より多い数のアクチュエータを噴射させるようにすることが望ましいかもしれない。本明細書でさらに説明するように、そのような構成により、プリントヘッドの内外の状態変化に応じてインク滴吐出パターンを柔軟に変更することができる。
【００６１】
図８Ｂを見るとともに引き続き図７を参照すると、プリントヘッドの容器に保存されたインクが沈降の影響を受けた状態、例えば、インク中の質量の大きい成分が重力の影響下で分離、沈降して、プリントヘッドのノズル付近で顔料濃度が高い領域を形成するような状態において、流体吐出チップ１００に提供されるもう一つ別の連続噴射パルスによるインク滴吐出パターンの概略図が示されている。このような状態は、時間間隔Ｔ１またはＴ２（上記図３Ｂおよび３Ｃ）におけるプリントヘッド７０に似ているかもしれない。吐出インクの顔料濃度の変化に応じて、プリントヘッドから吐出されるインクの量を調節することが望ましいであろう。
【００６２】
したがって、インクジェット印刷システムのコントローラは、プリントヘッドに連続噴射パルスを送信してより少ない数の流体吐出アクチュエータを噴射させてもよい。図示されるように、プリントヘッドのパスの一部において、第１連続噴射パルスにおいてインク滴１１４ＬがノズルＬ１およびＬ３から吐出されるのに続き、第２連続噴射パルスにおいてノズルＬ２およびＬ４からインク滴１１４Ｌが吐出される。同様に、第１連続噴射パルスにおいてノズルＲ１およびＲ３からインク滴１１４Ｒが吐出されるのに続き、第２連続噴射パルスにおいてノズルＲ２およびＲ４からインク滴１１４Ｒが吐出される。
【００６３】
しかしながら、上記の場合、プリントヘッドが往復動方向に１／１２００インチ進むと、ノズル（図７）のＬ列とＲ列それぞれについて第１連続噴射パルスの後に第２連続噴射が続くものの、第１連続噴射パルスはそれぞれ、プリントヘッドが往復動方向に１／３４００インチ進むまで繰り返されない。したがって、上記図８に示された実施形態においてプリントヘッドから吐出されるインク滴の数と比較すると、この構成におけるプリントヘッドから吐出されるインク滴の数は約半数になる。このような構成は、例えば無駄な顔料の使用を避け、吐出されたインクの均一な視覚的品質を維持し、所定のインク容器の動作寿命を延ばすために、比較的顔料濃度の高いインクにとって望ましい。
【００６４】
図８Ｃを見るとともに引き続き図７を参照すると、プリントヘッドの容器内のインクの濃度が初期状態に比べて低下している状態において、流体吐出チップ１００に提供されるもう一つ別の連続噴射パルスによるインク滴吐出パターンの概略図が示されている。このような状態は、時間間隔Ｔ３（上記図３Ｄ）におけるプリントヘッド７０に似ているかもしれない。図示されるように、プリントヘッドのパスの一部において、プリントヘッドが往復動方向に１／１２００インチ進んだときに繰り返される単一連続噴射パルスにおいてインク滴１１４ＬがノズルＬ１、Ｌ２，Ｌ３、Ｌ４から吐出される。同様に、プリントヘッドが往復動方向に１／１２００インチ進んだときに繰り返される単一連続噴射パルスにおいてインク滴１１４ＲがノズルＲ１、Ｒ２，Ｒ３、Ｒ４から吐出される。
【００６５】
したがって、上記図８Ａに示された実施形態においてプリントヘッドから吐出されるインク滴の数と比較すると、この構成におけるプリントヘッドから吐出されるインク滴の数は約２倍になる。このような構成は、例えば、十分な量の顔料が記録媒体上に吐出されることを確実にし、および／または吐出されたインクの均一な視覚的品質を維持するために、比較的顔料濃度の低いインクにとって望ましい。
【００６６】
プリントヘッドに保存されたインク中における顔料沈降の影響を打ち消すのに適したインク吐出パターンを達成するために、任意の数の噴射パルスおよび／または任意の組み合わせの噴射パルスを提供してもよいことが理解されるであろう。例えば、印刷媒体上を２回以上パスすることでインクが吐出されるようプリントヘッドを制御することにより、インク沈降の影響を打ち消すのに適切なドット被覆率を達成してもよい。具体例として、第１パスで図８Ａのドット被覆率を達成した後、続く複数のパスで必要に応じてノズルを噴射させることにより、初期の被覆率からドット被覆率を上げていってもよい。
【００６７】
本発明を上述の実施形態と併せて説明してきたが、当業者にとって多くの代替、修正および変形は当然明白である。したがって、上述した本発明の例示的実施形態は、説明を目的とするもので、限定的なものではない。本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  プリントヘッド
１２  ハウジング
１６  コンパートメント
１８、２２  表面
１９、２１  部分
２０  ＴＡＢ回路
２３  エッジ
２４  Ｉ／Ｏコネクタ
２５  ヒーターチップ
２６  導電体
２８  接合パッド
３２  インクビア
３４  列
４０  プリンタ
４２  キャリッジ
４４  スロット
４６  印刷ゾーン
４８  シャフト
５０  ドライブベルト
５２  用紙
５４  給紙トレイ
５６  排紙トレイ
５７  コントローラ
５８  コントロールパネル
５９  出力
６０  ユーザー選択インターフェース
６２  入力
７０  プリントヘッド
７２  容器
７４  ノズル
５００  インクジェット印刷システム
５１０  インクジェットプリントヘッド
５２０  インク容器
５３０  噴射回数検出システム
５４０  インク高さ計算システム
５５０  経過時間検出システム
５６０  インク濃度計算システム
５７０  起動コントローラ
５８０  コントロールモジュール
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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