(57)【要約】インクジェットプリンタと共に使用するプリントヘッドカートリッジを開示している。プリントヘッドカートリッジはカートリッジのジェットの特性を記憶する記憶素子を有する。これらの特性は、製造過程、プリンタへの取付工程、または、プリンタの稼動中において測定可能である。画像品質最適化を目的として、プリンタはプリントパラメータを調整して仕様の特性からのずれを補償する。補償は液滴噴射エネルギの調整、温度制御、または、機能不全のジェットをプリントヘッド内の代用ジェットと取り換えることで行われる。あるいは、プリンタは測定した特性にアクセスし、これらが仕様通りか判断する。プリントヘッドカートリッジが仕様に適っていなければ、使用者は、プリントヘッドを交換するように指示される。プリンタはカートリッジの寿命が尽きるまで、計測した特性にアクセスし、得られる画像の品質劣化がないことを確かめる。
2004526589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のジェットを備えたプリントヘッドを有するプリントヘッドカートリッジを備えたインクジェットプリンタにおける、前記プリントヘッドを試験する方法であって、
前記プリントヘッドカートリッジの記憶素子に、前記複数のジェットの性能を示唆する前記プリントヘッドのジェットの特性の第１組を記憶させるステップ、
前記プリントヘッドカートリッジを試験し、ジェットの特性の第２組を生成するステップ、および、
前記ジェットの特性の第２組を前記ジェットの特性の第１組と比較するステップを有する方法。
【請求項２】
さらに、プリンタパラメータを調整することで、前記の比較に基づいて前記カートリッジに対して前記プリンタを最適化するステップを有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記の特性の第１組および第２組が前記プリントヘッドのレジスタの抵抗値である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記特性の第１組が、少なくとも予想最大抵抗値および予想最小抵抗値を含んでいる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記特性の第２組が、複数のジェットのレジスタの抵抗値を含んでいる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記特性の第２組を前記特性の第１組と比較するステップが、ジェットのレジスタの抵抗値の、そのジェットのレジスタに対する予想最大抵抗値および予想最小抵抗値との比較を含んでいる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記特性の第１組が、前記プリントヘッドカートリッジの製造工程中に記憶される請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記プリントヘッドカートリッジが、前記プリンタへの取り付けの際に試験され、前記特性の第２組が生成される請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記の特性の第１組および第２組が、前記プリントヘッドの圧電性素子のキャパシタンスおよび／または共鳴振動数である請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記特性の第１組が、少なくとも予想最大キャパシタンス値および予想最小キャパシタンス値を含んでいる請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記特性の第２組が、複数のジェットの圧電性素子のキャパシタンス値を含んでいる請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記の特性の第１組および第２組が、ドットの品質、線の品質、液滴の品質、または、色対色の整合性を含んでいるグループから選択される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記プリントヘッドカートリッジが可動キャリッジ上にある請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記特性の第２組を前記特性の第１組と比較することで、前記プリンタが前記カートリッジに対して最適化されているかを判断する請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
筐体、
前記筐体に取り付けられ、複数のジェットを備えたプリントヘッド、および、
前記筐体に取り付けられ、少なくとも一組のジェットの特性を記憶する記憶素子を備えた集積回路を有するプリントヘッドカートリッジ。
【請求項１６】
前記少なくとも一組の特性が、前記プリントヘッドのレジスタの抵抗値を含んでいる請求項１５に記載のプリントヘッドカートリッジ。
【請求項１７】
前記少なくとも一組の特性が、前記プリントヘッドのレジスタの、予想最大抵抗値および予想最小抵抗値を含んでいる、特性の第１組を有する請求項１６に記載のプリントヘッドカートリッジ。
【請求項１８】
さらに、前記集積回路と、前記特性の第２組と前記特性の第１組を比較するプロセッサとを電気的に接続する目的で構成されている複数の電気的接点を有する請求項１７に記載のプリントヘッドカートリッジ。
【請求項１９】
前記少なくとも一組の特性が、前記プリントヘッドの圧電性素子のキャパシタンスおよび／または共鳴振動数を含んでいる請求項１５に記載のプリントヘッドカートリッジ。
【請求項２０】
前記少なくとも一組の特性が、少なくとも前記プリントヘッドの圧電性素子の予想キャパシタンス値を含んでいる請求項１５に記載のプリントヘッドカートリッジ。
【請求項２１】
前記少なくとも一組の特性が、前記プリントヘッドの圧電性素子の共鳴振動数値を含んでいる請求項１５に記載のプリントヘッドカートリッジ。
【請求項２２】
前記少なくとも一組の特性が、ドットの品質、線の品質、液滴の品質、または、色対色の整合性を含んでいるグループから選択された特性を含んでいる請求項１５に記載のプリントヘッドカートリッジ。
【請求項２３】
筐体と、
前記筐体に取り付けられ、複数のジェットを備えたプリントヘッドと、
前記筐体に取り付けられ、プリントヘッドカートリッジのレジスタの予想最大抵抗値および予想最小抵抗値を含んだ、複数のジェットの特性の第１組を記憶する記憶素子を備えた集積回路とを備えたカートリッジ、
複数のジェットのレジスタの計測抵抗値を含んでいる、複数のジェットの特性の第２組を記憶するメモリ、および、
複数の電気的接点により集積回路と接続され、前記特性の第２組を前記特性の第１組と比較するプロセッサ、を有するプリンタ。
【請求項２４】
インクジェットプリントヘッドカートリッジの、機能不全のジェットを検出方法であって、
前記カートリッジのメモリに少なくとも１つのジェットの抵抗値を記憶させるステップ、および、
前記記憶されている値と計測した抵抗値とを比較するステップを有する方法。
【請求項２５】
筐体、
前記筐体に取り付けられ、複数のジェットを備えたプリントヘッド、および、
前記筐体に取り付けられ、少なくとも一組の前記プリントヘッドのレジスタの抵抗値を記憶する記憶素子を備えた集積回路を有するプリントヘッドカートリッジ。
【請求項２６】
前記少なくとも一組の抵抗値が前記プリントヘッドのレジスタの予想最大抵抗値および予想最小抵抗値を含んでいる特性の第１組を有する請求項２５に記載のプリントヘッドカートリッジ。
【請求項２７】
複数のジェットを備えたプリントヘッドを有するプリントヘッドカートリッジを備えたインクジェットプリンタにおける、前記プリントヘッドを試験する方法であって、
記憶素子に、前記複数のジェットの性能を示唆する、前記プリントヘッドの複数のレジスタの抵抗値を有するジェットの特性の第１組を記憶させるステップ、
前記プリントヘッドカートリッジを試験し、前記複数のレジスタの抵抗値を有する前記ジェットの特性の第２組を生成するステップ、
前記ジェットの特性の第２組を前記ジェットの特性の第１組と比較するステップ、および、
前記比較に基づき、プリンタパラメータを調整し、前記カートリッジに対して前記プリンタを最適化するステップを有する方法。
【請求項２８】
筐体と、
前記筐体に取り付けられ、各々が圧電性素子を有する複数のジェットを備えたプリントヘッドと、
前記筐体に取り付けられ、プリントヘッドの圧電性素子の予想キャパシタンス値を含んだ、複数のジェットの特性の第１組を記憶する記憶素子を備えた集積回路とを備えたカートリッジ、
前記プリントヘッドの圧電性素子の計測キャパシタンス値を含んでいる、複数のジェットの特性の第２組を記憶するメモリ、および、
複数の電気的接点により集積回路と接続され、前記特性の第２組を前記特性の第１組と比較するプロセッサ、を有するプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は一般にインクジェット印刷に関し、特に、印刷画像の品質の改善、および、維持のためのプリントカートリッジ特性の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術）
乾式インク、静電気、および、熱を用いてインクをメディアに配置、および、接着するレーザプリンタとは対照的に、インクジェットプリンタは湿式インクの非常に小さな液滴をメディアに噴射する。小さなインク液滴を噴射するのに用いられる２つの一般的な技術は、インク液滴を出すために熱的インクジェットにおいては熱を、圧電性インクジェットにおいては圧力波を頼みとしている。これらの小さな液滴はノズル列から噴射され、多くの場合、その直径は人の髪の毛よりも小さい。ノズルはジェットの一部分であり、ジェットとは基本的な液滴噴射素子であって、ジェットはノズル、ノズル下方の流体機構(fluid feature under the nozzle)、および、イジェクタを有し、イジェクタとは熱的インクジェットにおいてはレジスタであり、また、圧電性インクジェットにおいては圧電素子である。複数のジェットがプリントヘッド内に構成され、プリントヘッドには電子制御機器も含まれている。
【０００３】
インクを出すために熱を頼みとしているインクジェットプリンタは、時にはバブルジェットプリンタと称されている。バブルジェットという用語は、熱の適用に応答してインク内に泡が形成されることに由来している。小さなレジスタが前記の熱を生成し、これによりインクが局所的に気化し、泡が形成される。レジスタは基板上に厚膜、または、薄膜技術を利用して形成される。一般に、オリフィス、または、ノズル１つにつき、１つのレジスタが用いられる。加えて、プリントヘッドは、動的なプリントヘッド温度制御のために熱感知レジスタ（ＴＳＲ）、および、バルクヒータレジスタを有することが可能である。泡の膨張に従って幾分かのインクがノズルからメディアに向けて押し出される。
【０００４】
プリントヘッドのジェットから液滴を噴射するために、プリンタの電子機器がプリントヘッド上のジェット内にあるレジスタに電気パルスを供給する。前記パルスのエネルギは、パルス形状、パルス電圧、パルス幅、および、レジスタのレジスタンスにより決定される。液滴噴射エネルギのレベルが直接的に液滴噴射品質に寄与する。良い液滴噴射品質を期待できるのは、噴射エネルギが臨界エネルギよりも高い場合である。液滴噴射エネルギが僅かに前記臨界エネルギよりも低い場合、少量かつ低速の有害な液滴の噴射が行われる。過度にエネルギが低い場合には液滴は噴射されない。よって、プリンタは、良い液滴噴射品質を実現するために十分に高いエネルギを供給する必要がある。
【０００５】
圧力波を頼みにするプリンタは、圧電性インクジェットプリンタとして知られている。圧電性インクジェット技術は、液滴の噴射に圧電性素子を用いている。電位差を印加することで、圧電性素子は変形する。圧電性素子における、電圧印加状態と休息状態の間の寸法の変化を制御して圧力波を生成しており、この圧力波が液滴の噴射を起こす。これは、「共有壁」、「剪断モード」、「ベンダー」、および、「ピストン」型といった、異なる実施形態をデザイン可能である。電気的に、圧電性素子は物理パラメータとして静電キャパシタンスを有する。前記キャパシタンスは圧電性素子の品質を示す良い指標である。
【０００６】
インクジェットプリントヘッド内の圧電性素子の他の重要なパラメータは共鳴周波数である。圧電性素子は機械的にジェットと連結されているため、電気的に計測される共鳴周波数が圧電性素子、および、ジェットの流体チャンバの指標となる。例えば、空のチャンバと詰まったチャンバは異なる共鳴周波数を有するだろう。液滴噴射パルスが圧電性インクジェットの液滴噴射品質にとって鍵となる。液滴噴射パルスはパルス形状、電圧、および、パルス幅を有している。圧電性プリントヘッドにおいては、液滴噴射による発熱は無いが、環境温度による液滴の重量は変化可能である。液滴重量の制御、または、メディア上でのドットのサイズの制御のため、プリントヘッド温度制御を、熱的インクジェットプリントヘッドと類似して実施可能である。圧電性素子を評価する方法は米国特許出願０９／１８４，４６６号にて、インクジェットプリンタにおける障害のあるインクイジェクタの検出と題して開示されている。
【０００７】
インクジェット技術では、像はメディア上に異なる原色インクの液滴により構成される。液滴の品質が大いに画像の品質に寄与する。インクとメディアの適合性も、他の重要な要因である。インクジェットプリンタの画像品質およびスループットが改善されるにつれて、在来のグラフィック美術製作工程と競合するようになってきている。そのような改善が進むことにより、インクジェットプリンタは広くグラフィック美術産業において使用可能となってきている。このような使用者を満足させ、また、画像品質を最適化するために、製造業者は新たに製造されたインクジェットプリンタの厳正な品質制御を維持している。しかし経時的な疲労および、プリントヘッド、または、カートリッジのような可処分構成要素の交換が画像品質の劣化を起すかもしれない。グラフィック美術産業からの厳しい要求が、インクジェットプリンタ製造業者に、プリンタの使用可能寿命全体を通じたプリント画像の品質の改良に関心を集めさせている。
【０００８】
当然のことながら、多くの別のパラメータも、インクジェットプリンタによる印刷において実現可能なプリント品質に影響を及ぼしている。選択されているインクおよびメディアの種類と共に、周囲環境条件がプリント工程の結果に影響を及ぼし、プリントヘッドの性能は、良い画像品質を得る上で決定的な役割を果たしている。もし、プリントヘッドのうちの１つまたはそれ以上が、適正な時刻に正しいインク量を噴射しなければ、画像品質は著しく損なわれる。
【０００９】
プリントヘッドに関し、様々な監視技術が開発され、インクジェットノズルの不調を検知し、そして、操作者に警告、または、何らかの方法で不調なジェットを補償している。これら監視技術の大部分においては、全くインクを排出しないか、または、「開いた」ジェットのみが検知可能である。場合によっては、光学的モニタにより排出されるインク液滴を検知することで実現されている。この検知技術は複雑であって、さらに一般には不正確な量のインクを排出をしているジェットの検知は不可能である。従って、これら監視技術が、プリンタへ不十分な動作をしているジェットを適切に補償することが可能となるほどに十分な情報を提供することは不可能である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（発明の概要）
本発明は、プリントヘッドカートリッジの記憶素子に記憶されている特性にアクセスし、それを利用する方法を有する。本方法は、前記プリントヘッドカートリッジのジェットの特性に関する第１集合をプリントヘッドカートリッジの記憶素子に記憶するステップを有し、ここで、特性の第１集合とは前記の複数のジェットの性能を示している。本方法はまた、プリントヘッドカートリッジを試験して外部装置からアクセス可能なジェットの特性に関する第２集合を生成するステップ、前記特性第１集合を前記記憶素子から外部装置へ送る(routing)ステップ、および、前記特性第２集合を前記特性第１集合と比較するステップを有している。ある実施形態においては、本方法はさらに、カートリッジが最適化されていなければ、補償するためにプリントパラメータを調整するステップを有する。ある実施形態においては、これらの計測はプリントヘッド上で不充分な動作をしているジェットを識別するために利用される。ひとたび識別されれば、プリンタがその不充分な動作をしているジェットに対する補償を行う。プリンタが、前記の不充分な動作をしているジェットの補償をすることが不可能であれば、プリントヘッドの記憶素子に障害メッセージが記憶される。
【００１１】
本発明の他の実施形態では、プリントヘッドカートリッジは筐体を有し、プリントヘッドは筐体に取り付けられ、プリントヘッド上に複数のジェットが備えられている。前記プリントヘッドカートリッジはさらに、筐体上に取り付けられた集積回路を備え、前記集積回路は記憶素子を有する。前記集積回路は少なくとも、一組のジェット特性を記憶する。
【００１２】
本発明の他の実施形態では、プリントヘッドカートリッジは筐体を有し、プリントヘッドは筐体に取り付けられ、プリントヘッド上に複数のジェットが備えられている。前記プリントヘッドカートリッジはさらに、筐体上に取り付けられた集積回路を備え、前記集積回路は記憶素子を有する。前記集積回路は少なくとも、プリントヘッドのレジスタの一組の抵抗値を記憶する。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、カートリッジを有するプリンタである。前記カートリッジは、筐体、前記筐体に取り付けられており、また、ジェットを備えているプリントヘッド、ならびに、筐体に取り付けられた集積回路を有する。前記集積回路は記憶素子を備えており、前記記憶素子は複数のジェットに関する特性の第１組を記憶し、前記特性の第１組は、プリントヘッドカートリッジ上のレジスタに関し、予想される最大、および、最小の抵抗値を有する。前記プリンタは、メモリも備え、前記メモリは複数のジェットに関する特性の第２組を記憶する。前記プリンタは、複数の電気的接点を介して前記集積回路と接続されたプロセッサも備えており、前記プロセッサは前記特性の第１組と、前記特性の第２組を比較する。
【００１４】
本発明の他の実施形態は、インクジェットプリントヘッドカートリッジのジェットの機能不全を検出する方法である。前記方法は、カートリッジ上のメモリに、少なくとも１つのジェットの抵抗値を記憶するステップ、および、計測された抵抗値と、前記の記憶された抵抗値を比較するステップを有する。
【００１５】
本発明の他の実施形態は、筐体を有するカートリッジ、および、前記筐体に取り付けられたプリントヘッドを備えたプリンタである。前記プリントヘッドは複数のジェットを備え、前記ジェットはそれぞれ圧電性素子を有する。前記カートリッジはまた、前記筐体に取り付けられた集積回路を有し、前記集積回路は記憶素子を有する。前記記憶素子は複数のジェットに関する特性の第１組を記憶し、前記の特性第１組は、前記プリントヘッド上の圧電性素子に関する予想されるキャパシタンス値を有する。前記カートリッジはメモリをも備えており、前記メモリは複数のジェットに関する特性の第２組を記憶し、前記の特性第２組は前記プリントヘッド上の圧電性素子に関する計測されたキャパシタンス値を有する。前記プリンタは複数の電気的接点により集積回路に接続されたプロセッサをも有し、前記プロセッサは前記の特性第１組と、前記の特性第２組を比較する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（発明の詳細な説明）
本発明の実施形態を、添付の図面を参照し、以下に説明する。全図面を通して、同じ数字は同じ素子を示す。本願記載に用いた用語は、当業界における通常の使用、および、後文における明白な定義に基づき、妥当な最も広い解釈がなされることを意図して使用されている。
【００１７】
図１を参照すれば、ホストコンピュータ５０が接続されている、標準的なインクジェットプリンタ５４の、様々な構成要素が示されている。これらの様々な構成要素には、インクジェットプリンタ５４の制御の電子技術が含まれている。これを用いてプリントヘッドキャリッジ４２上のプリントヘッドカートリッジ４４のジェットからのインク液滴の噴射を制御している。ホストコンピュータ５０は、インクジェットプリンタ５４と一体のプロセッサ５２と通信する。ホストコンピュータ５０は、プリントコマンドを発行し、データをインクジェットプリンタ５４に送信する、ドライバソフトウェアを実行する。従来のインクジェットプリンタにおけるように、プロセッサ５２は、ディスプレイ、キーパッド５６、メモリ５８、ならびに、プリントヘッドキャリッジモータ６２、および、ペーパーモータ６３を制御する駆動回路６０と通信する。加えて、プロセッサ５２はプリントロジック７０に信号を送る。これによって各プリントヘッドカートリッジ４４のプリントヘッド７２のジェットを動作させる。本発明に係る多くの実施形態において、プリンタは少なくとも４つのインクジェットカートリッジを有し、そのうちの１つを図１に示している。
【００１８】
上記の事項に加え、プロセッサ５２は好都合にも、各カートリッジ４４上の記憶素子７８と通信を行う。記憶素子７８の情報は、様々な形態を有する通信リンク８２を介してプロセッサ５２に伝えられる。後文にて図３および図４を参照してより詳細に説明されるように、記憶素子７８は、いくつかの実施形態において、２つのワイヤの電気的接点を解してプロセッサ５２とインターフェースで接続された集積回路メモリを有してよい。前記の２つのワイヤの接点によって、プロセッサ５２による記憶素子７８の読み出し、および、書き込みの両方が可能である。ある実施形態においては、記憶素子７８は、不揮発性であり、また、後文にて説明されるように図１におけるカートリッジ４４に付けられている。
【００１９】
ドット品質、線品質、または、液滴、についての計測に基づいて、プリンタ５４は最適な画像品質のために、印刷を最適化可能である。前記のドット品質は、ドットサイズ、ドット配置、および、ドット形状を含む。一般に、ドットサイズは画像の粒状性、および、プリンタの「ＤＰＩ」と関係し、ドット配置およびドット形状は「バンディング(banding)」性能と関係する。前記ドット品質は、製造される各プリントヘッドに対し、製造途中に光学的に計測が可能である。ドット品質はプリントヘッドの寿命の続く間でも、プリンタ内にて計測することができる。前記の作業は、印刷、および、視覚による判断が必要な手動による作業、または、プリンタ内の光学的センサを用いた自動化された作業である。プリントヘッドに関連した、基本的なメディア上のインクの品質の特性を示す別の方法は、線の品質を計測することである。線の品質に影響を与えるパラメータには、線幅、線配置、および、エッジの粗さを含んでいる。前記ドット品質は、実際のところ飛散している液滴の品質により決定される。液滴の品質は、液滴速度、および、液滴の方向性を含んでいる。液滴速度、および、液滴の方向性は、工場内にて各プリントヘッドに対して計測可能である。インクの液滴の分析については、米国特許出願０９／４０４,５５８号にて、インク液滴分析装置なるタイトルで開示されている。プリンタ５４の画像の品質の最適化は、数多くの方法によって可能である。例えば、ドットサイズ、または、線幅が小さければ、プリントヘッド７２に熱を与えることができる。加えて、プリントヘッド内のレジスタに供給する液滴噴射エネルギを調整し、飛散中の液滴の品質、および、メディア上のドットの品質を調整することが可能である。前記の液滴噴射エネルギ調整は、液滴噴射パルスの形状、電圧、および、幅、ならびに、熱的インクジェットの場合はヒータの抵抗、もしくは、圧電性インクジェットの場合は圧電性素子のキャパシタンス、といった電気的特性を調整することで可能である。画像品質を最適化する、別の方法についても当業者であれば知るところのものである。
【００２０】
また、色対色の整合性(color-to-color alignment)を計測してプリントヘッドの性能を評価する。整合性が悪いと、粒状性、または、バンディングを引き起こす。一般に、前記の色対色整合性は、インクの色をプリントヘッドによって区別する場合、プリントヘッド対プリントヘッドの位置合わせによって制御されている。なぜなら、プリントヘッドにおけるジェット対ジェットの位置決めは、プリントヘッド対プリントヘッドの位置決めよりもはるかに正確になされているからで、プリントヘッドが交換可能である場合はなおさらである。ヘッド対ヘッドの整合には、横断的、および、回転的位置決め成分を含んでいる。色対色、または、ヘッド対ヘッドの整合性は、プリントヘッドが取り付けられた後に、プリンタ内で計測することができる。その作業は手動的に、または、自動的に可能であるが、両方で印刷工程を要する。ヘッド対ヘッドの整合性は、プリンタ５４内において、画像品質を最適化する目的で補償することが可能である。
【００２１】
従って、インクジェットプリンタ５４内のプリントヘッド７２の性能をモニタするシステム、および、方法が必要である。そのようなシステムが簡便に実施され、プリントヘッド７２の性能に関するリアルタイム情報がプリンタ５４に与えられれば、有利である。そのような情報により、インクジェットプリンタ５４は、得られる画像の品質を微調整することが可能になる。さらには、前記システムが、プリントヘッド７２の初期特性を利用する。その特性は製造中に計測される。これらの特性は、インクジェットプリンタ５４が、僅かなユーザとの対話、または、ユーザと対話なしに、アクセスする目的で、カートリッジ４４上の記憶素子７８内に記憶される。
【００２２】
例えば、プリントヘッド上のジェット内に配されているイジェクタに、あまりに大きな液滴噴射エネルギの電気パルスを与えることは望ましいことではない。前記液滴噴射エネルギが臨界エネルギよりも大きければ、その増大する液滴噴射エネルギが液滴の品質を線形的に向上させることはない。熱的インクジェットの場合、「超過エネルギ」は液滴の重量を増加させずに、その代わりに噴射される液滴、および、プリントヘッドの温度を上昇させる。プリントヘッドが高温になることで、プリントヘッドの信頼性は低下する。圧電性インクジェットの場合、前記「超過エネルギ」は、液滴速度、および、液滴重量の両方を増大させる。液滴重量があまりに大きければ、あまりに大きなドットサイズをもたらす。これは高品質画像印刷にとっては望ましくないことである。
【００２３】
従って、プリンタの電子技術が、パルス形状、パルス電圧、および、パルス幅を含んでいる液滴噴射エネルギを、プリントヘッド上のジェットの電気的特性に基づいて最適化することは好都合である。また、前記のプリンタが、プリントヘッドカートリッジの寿命に渡り、ジェットに関する電気的特性が変化するにつれて、液滴の噴射エネルギを最適化することも好都合である。熱的インクジェットプリントヘッドを有する実施形態においては、前記の電気的特性は前記液滴噴射レジスタの抵抗値を有する。圧電性インクジェットプリントヘッドを有する別の実施形態においては、前記電気的特性は、圧電性素子のキャパシタンスを有する。
【００２４】
熱的インクジェット技術の性質上、プリントヘッドの全般的な温度が、液滴噴射品質に関するもう一つの重要な要因である。液滴噴射サイクルにおいて、ジェット内のレジスタの発する熱が、蒸気泡を作りだして、液滴をノズルから噴射する。液滴噴射エネルギの一部は、運動エネルギ、および、熱エネルギとして、噴射された液滴が持ち去る。前記エネルギの残った部分はプリントヘッド内に保持され、インク、および、構造体の大部分の温度上昇を引き起こす。高温になることで、インクの粘性が低下し、液滴の重量および速度が増加する。プリントヘッドの温度があまりにも高ければ、ジェットのデプライム(deprime)が起こり得る。
【００２５】
液滴重量の変化をより小さくするため、動的加熱(active heating)を適用して作動温度を下方限界よりも高温に引き上げることができる。熱感知レジスタ（ＴＳＲ）をシリコンダイ内に、温度検出を目的として組み込んでいる。ある実施形態において、プリントヘッドはプリントヘッドの加熱を目的として、シリコンダイ内に組み込まれたバルクヒータを有する。バルクヒータを作動させ、計測されたＴＳＲの抵抗値を用いて、プリントヘッドを所望の温度まで加熱する。ある実施形態においては、ＴＳＲは２９０−４４０［Ω］の範囲を有し、その係数は０．０００３−０．０００４［Ω／Ω／Ｃ］である。別の実施形態においては、温度センサはサーミスタが可能である。その他のプリントヘッドを加熱する方法は当業者にとっては周知である。
【００２６】
圧電性インクジェットプリントヘッドを用いる、ある実施形態においては、液滴噴射パルスが液滴噴射品質の決定に寄与する。前記液滴噴射パルスにはパルス形状、電圧、および、パルス幅が含まれる。圧電性プリントヘッドにおける液滴の噴射による熱の発生は無いが、液滴の重量は、環境温度により変化しうる。プリントヘッドの温度制御は、熱的インクジェットプリントヘッドと同様にして、液滴重量、または、メディア上でのドットサイズの制御を目的として実施可能である。
【００２７】
カートリッジ４４がインクジェットプリンタ内に取り付けられれば、記憶素子７８とプロセッサ５２との間の通信リンク８２が確立され、プロセッサ５２は、記憶素子７８内に記憶されている特性の組を取得、および、取得可能である。記憶素子の様々な特性、および、プリンタ／カートリッジの様々なデザインのインターフェースは、「インクジェットプリンタ・ハビング・インクユースインフォメーション・ストアード・イン・ア・メモリー・マウンテッド・オン・ア・リプレーサブル・プリンタインク・カートリッジ(Ink Jet Printer Having Ink Use Information Stored in a Memory Mounted on a Replaceable Printer Ink Cartridge)」と題された、マーレィら(Murray et al.)の米国特許第６,０００,７７３号、および、「インテリジェント・プリンタ・コンポーネンツ・アンド・プリンティングシステム(Intelligent Printer Components and Printing System)」と題された、パーセルら(Purcell et at.)の米国特許第６,２２７,６４３号に開示されている。
【００２８】
図２は、様々なジェットの特性をファイル２００に記憶する、記憶素子７８を示している。熱的インクジェットプリンタを有する、ある実施形態における使用においては、特性の第１組がファイル２００に記憶される。それには、例えば最大計測ヒータ抵抗値（「Ｒｍａｘ」）、最小計測ヒータ抵抗値（「Ｒｍｉｎ」）、ＲｍａｘおよびＲｍｉｎに対するジェットの数(jet numbers for Rmax and Rmin)、平均ヒータ抵抗値（「Ｒｍｅａｎ」）、熱感知レジスタ（ＴＳＲ）の値、および、バルクヒータの抵抗値、が含まれる。ある実施形態においては、ヒータの抵抗値は一般に、２５−４３［Ω］の範囲にある。ファイル２００に記憶されている特性の第１組は、カートリッジ４４製造中に測定され、記憶素子７８に記憶されることが好ましい。
【００２９】
圧電性インクジェットプリンタと共に用いている実施形態においては、特性の第１組は、例えば、圧電性素子の最大および最小キャパシタンス、ならびに、圧電性素子の最大および最小共鳴振動数を含んでいる。熱的インクジェットプリントヘッドと同様に、プリントヘッドの温度制御は可能であって、サーミスタの値、および、バルクヒータの抵抗値を含めることが可能である。
【００３０】
加えて、ドットの品質、もしくは、線の品質、液滴の品質、または、色対色の整合性のデータは、熱的、または、圧電性のインクジェットプリンタのどちらを用いる実施形態においても、ファイル２００に記憶させることが可能である。ドット品質には、ドットサイズ、ドット位置、および、ドット形状が含まれる。線の品質には、線幅、線の位置、および、エッジの粗さが含まれる。液滴の品質には、液滴速度、および、液滴の方向性が含まれる。ドットの品質、線の品質、または、液滴の品質に関する特性は、生産されるプリントヘッドの製造工程において光学的に計測可能である。これら品質特性の決定は、プリンタ５４内の光学的センサにより自動化可能な検査、または、操作により実施可能である。
【００３１】
幾つかの有利な実施形態においては、カートリッジ４４のプリンタ５４への取り付けに際して、試験的手続を実行して、ジェットの特性を再計測して特性の第２組を取得してもよい。プロセッサ５２は、特性の第２組を、フィル２００に記憶されている特性の第１組と比較する。ジェットの特性を計測する方法は、例えば米国特許第６,３０２,５１１号、「オープンジェット・コンペンセーション・デュアリング・マルチプルパスプリンティング(Open jet compensation during multiple-pass printing)」、米国特許第６,１９９,９６９号、「メソッド・アンド・システム・フォー・ディテクティング・ノンファンクショナルエレメンツ・イン・アン・インクジェットプリンタ(Method and System for Detecting Nonfunctional Elements in an Ink Jet Printer)」、および、米国特許出願第０９／４０４,５０８号、１９９９年９月２３日出願、「インク・ドロプレット・アナリシス・アパレイタス(Ink Droplet Analysis Apparatus)」に開示されているように実施されている。ジェットの特性に関して計測された値は、特性の第２組としてメモリ５８に記憶されてよい。特性の第２組は、プロセッサ５２によって、ファイル２００に記憶されている、カートリッジ４４の製造工程において計測された特性の第１組と比較される。
【００３２】
プロセッサ５２は上述のように、周期的にカートリッジ４４の特性を再計測し、レジスタのデータに関する付加的な組を生成する。これらの付加的な組は、その後記憶素子７８におけるファイル２００に記憶されている特性の第１組と比較可能である。この比較に基づき、液滴噴射エネルギ、および、熱制御パラメータのような、印刷パラメータが周期的に調整され、カートリッジ４４のもたらすプリント品質が再度、現行のカートリッジの状況において最適化される。もし、最近の特性の組が許容限度から外れており、かつ／または、印刷パラメータを変更することで現在の状況を効果的に補償することが不可能であれば、カートリッジ４４は受容不可である、と、フラグをたてる。そして、ユーザはカートリッジ４４を交換するように指示される。ある実施形態においては、プロセッサ５２は記憶素子７８に記憶されている最近の特性の組を用いて自動的に、プリンタ５４が最適な動作をするようにプリンタ５４を構成する。従い、製造工程において最初に決定された、最適な印刷パラメータは、カートリッジ４４を交換して取り付ける際に調整可能であり、また、カートリッジ４４の寿命が尽きるまで調整が可能である。プリンタ５４は、このようにして画像の品質を最適にするように、再度プログラムされる。
【００３３】
熱的インクジェットを有する実施形態に関し、プリントヘッドの寿命のある範囲内におけるヒータの抵抗の計測が、ファイル２００に記憶されている特性の第１組と、所望の許容範囲内で一致するならば、プロセッサ５２は計測されたヒータの抵抗を用いて、例えば熱制御、および、発火エネルギ制御のパラメータのような、適切な印刷パラメータを算出する。前記試験中に計測されたヒータの抵抗が特性の第１組から、規定の許容値だけ逸脱していると、プロセッサ５２はジェットが不備であるとマークし、ジェット交換手順を利用して後の印刷を補償する。ある実施形態においては、このような補償は、米国特許第６,３０２,５１１号に基づいている。例えば、開いているジェット、または、ノズル(open jet or nozzle)を検出すると、予備ジェットと交換するか、または、そうでなければその開いているジェットを補正する、補償アルゴリズムが開始される。
【００３４】
予備のジェットと交換することが不可能な、または、受容しがたいプリント品質の劣化を起すであろう程に、あまりに多くのヒータ抵抗計測値が規定の許容量だけ逸脱していると、「カートリッジ不調」なるメッセージが図１のディスプレイ５６に表示されてよい。このメッセージはカートリッジ４４の品質が製造時に較べて劣化しており、交換すべきであることを示している。カートリッジ４４は交換されるまで、カートリッジ４４のその寿命に渡って、プロセッサ５２が様々な調整を行うような、特性計測値の許容範囲内における進展があってもよい。
【００３５】
図３を参照すれば、ある実施形態に係る熱的インクジェットプリントヘッドカートリッジ４４の部分斜視図が示されている。プリントヘッドカートリッジ４４は、プリントヘッド７２の取り付け面を供する、底面９４を備えた筐体９２を有する。プリントヘッド７２は、カートリッジ４４の底面９４から隅部をまわってカートリッジの背面９６まで延びた、１つの柔軟性回路(flex circuit)に接続されている。回路のトレース（図示せず）は、プリントヘッド７２と、プリントキャリッジ上の接点と接する接点９７とを接続し、プリンタの電子機器とプリントヘッド７２とを接続している。
【００３６】
プリントヘッドカートリッジ４４は、さらに、メモリ集積回路を備えた（図２にも示されている）記憶素子７８を有する。この実施形態においては、第２柔軟性回路１０２が記憶素子７８のためのマウントを与える。記憶素子７８との２つのワイヤインターフェースを形成する導電性トレース１０３が、第２柔軟性回路１０２に形成されている。いくつかの有利な実施形態においては、記憶素子７８は、ただ２つの電気的にアクティブなターミナルのみを有し、一つは信号ターミナルであり、もう一つはグラウンドターミナルである。本発明のいくつかの実施形態における、使用に適した記憶素子は、例えばテキサス、ダラスのダラスセミコンダクタ(Dallas Semiconductor)の、部品番号ＤＳ２４３０Ａのように、市販されている。これら装置は、２５６ビットのＥＥＰＲＯＭメモリを有し、このメモリは、配されている単一の信号ターミナルを介して、連続的に書き込み、および、読み出しがなされる。これら装置は、４８ビットのシリアルナンバーも付され、個々の記憶素子を単一の信号線に並列に接続して、外部装置によって個別的にアドレス指定が可能である。従い、一つの２ワイヤバスを用いて、インクジェットプリンタ上に配された複数のカートリッジのそれぞれと並列的に通信可能である。
【００３７】
図４に示される実施形態においては、柔軟性回路１０２は粘着して水平に固定され、カートリッジ４４の背面９６に延びている。そして記憶素子７８はパッケージされていないダイを有し、これが柔軟性回路１０２に取り付けられ、２ワイヤインターフェースと接続されている。柔軟性回路１０２は、２つの接点１０４を備え、これによりプリントヘッドキャリッジ４２へと経路付けられた記憶素子のインターフェース回路との電気的接続を確立している。
【００３８】
次に、図３に加えて図４を参照すれば、インクジェットカートリッジの背面９６は、キャリッジインターフェース部９８を備えており、これは図３にてカートリッジ４４の背面９６上の破線として示されている。この柔軟性回路１００のキャリッジインターフェース部９８が、プリントヘッドキャリッジ４２に取り付けられている、別の柔軟性回路１１０との接点となる。キャリッジに取り付けられた柔軟性回路１１０は、従ってその一端においてプリンタＩ／Ｏ部１１２を備え、また、他端においてキャリッジインターフェース部１１４を備えており、これは図４にて破線でその境界を示している。本発明のいくつかの実施形態においては、柔軟性回路１１０はさらに、アパーチャ、または、キャビティ１１６を備え、これが、カートリッジ４４がプリントヘッドキャリッジ４２に取り付けられた際の、記憶素子７８のための空間となる。柔軟性回路１１０はまた、トレースを備え、これが２ワイヤインターフェース８２の部分を形成し、かつ、前記回路１１０は接点１１８を備え、これが記憶素子７８を備える、カートリッジの柔軟性回路１０２上の接点と接続している。
【００３９】
さらに、図４を参照すれば、カートリッジ受容器の背面の鉛直面上にカートリッジインターフェース部があるように、柔軟性回路１１０がキャリッジに取り付けられている。柔軟性回路１１０の残りの部分は、キャリッジ内で水平に延びたスロット１２０に通され、柔軟性回路１１０のプリンタＩ／Ｏ端１１２はキャリッジの後方に延び、プリンタの電子機器と接続される。図４を精査すれば、当然のことだが、カートリッジ４４がキャリッジに取り付けられれば、カートリッジ上の柔軟性回路１００のキャリッジインターフェース部９８は、キャリッジ上の柔軟性回路１１０のカートリッジインターフェース部１１２と接する。この作業によってプリントヘッド７２がプリンタの電子機器と接続され、また、キャリッジ上の２ワイヤインターフェースの接点１１８と、カートリッジ４４上の２ワイヤインターフェースの接点１０４とが接続される。
【００４０】
従い、インテリジェント・カートリッジ・クオリティ・マネージメント・システムを有するプリンタを用い、インクジェットプリンタの寿命を通じて、常に高品質なプリントを出力することが可能である。本システム、および、本方法により、キーとなるプリントヘッドの特性の計測に基づいて周期的なプリントヘッドの品質の最適化が可能である。あらゆるプリントヘッドの品質の狂いを検出し、かつ、補償することが可能である。加えて、機能不全のカートリッジが、正当に交換されるのに相応しいか否かを、この問いに対するユーザの判断に一切委ねずにプリンタが判断可能である。この情報は、（ホストのソフトウェア、または、一体化されているプリンタのＬＣＤディスプレイによって）操作者が利用可能としてもよい。
【００４１】
上記記述は本発明のある実施形態について詳述し、また、熟慮されたベストモードについて記述している。しかし、当然のことながら、本明細書における上記記述がどんなに詳細に記述していようとも、本発明は様々な多くの方法で実施可能である。本発明の特定の特徴、または、態様を記述する際の術語の使用が、その術語に関して最も広義な理に適った意味を意図していないと、または、その術語が関連する本発明の特徴、もしくは、態様の、あらゆる特定の特性を含むように限定し、本明細書中で、その術語を再定義していると、解釈されるべきではないことに、注意すべきである。従って、本発明の範囲は添付のクレーム、および、その均等物によって構成される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一態様による、あるインクジェットプリンタの実施形態の概略／ブロック図である。
【図２】プリントヘッドカートリッジに関する特性の組を示している、図１の記憶素子の図である。
【図３】記憶素子を備えたカートリッジの部分斜視図である。
【図４】図３のカートリッジを受承するようにデザインされた「ドロップ＆クリック」カートリッジ容器を示している、プリントカートリッジの斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
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【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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