(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプリントヘッドダイの温度を制御する方法であって、
複数のプリントヘッドダイを設けるステップと、
前記複数のプリントヘッドダイの各々の温度を測定するステップと、
各々のプリントヘッドダイの備える電界効果トランジスタのソース電圧を、温度信号として他のプリントヘッドダイに設けられた制御論理回路に伝播するステップと、
前記制御論理回路が、前記伝播される温度信号によって表される温度と、当該プリントヘッドダイ自体の温度とを比較して、当該プリントヘッドダイの温度が前記伝播される温度信号によって表される温度より低い場合には、当該プリントヘッドダイを加熱する信号を発生するステップと、
前記制御論理回路で、しきい値温度範囲Δを設定し、当該プリントヘッドダイの温度から該しきい値温度範囲Δを減算し、得られる温度が前記伝播される温度信号によって表される温度より低い場合に、前記電界効果トランジスタから、ソース電圧を、温度信号として他のプリントヘッドダイに設けられた制御論理回路に伝播するステップとを含む、方法。
【請求項２】
プリントヘッドアレイを使用して印刷する方法であって、
前記プリントヘッドアレイを構成する複数のプリントヘッドダイの各々の温度を測定するステップと、
各々のプリントヘッドダイの備える電界効果トランジスタのソース電圧を、温度信号として他のプリントヘッドダイに設けられた制御論理回路に伝播するステップと、
前記制御論理回路が、前記伝播される温度信号によって表される温度と、当該プリントヘッドダイ自体の温度とを比較して、当該プリントヘッドダイの温度が前記伝播される温度信号によって表される温度より低い場合には、当該プリントヘッドダイを加熱する信号を発生するステップと、
前記制御論理回路で、しきい値温度範囲Δを設定し、当該プリントヘッドダイの温度から該しきい値温度範囲Δを減算し、得られる温度が前記伝播される温度信号によって表される温度より低い場合に、前記電界効果トランジスタから、ソース電圧を、温度信号として他のプリントヘッドダイに設けられた制御論理回路に伝播するステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリントヘッドダイを多数有するプリントヘッドに関し、より詳細には、印刷品質を向上するための、多数のプリントヘッドダイ間での温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
当分野で公知の印刷装置には、レーザ、ドットマトリクス、機械的作動インクジェット、および熱作動インクジェットプリンタ等のいくつかのタイプがある。本発明は、特にインクジェットプリンタに、より詳細には、熱作動インクジェットプリンタに適用することができる。しかしながら、インクおよび印刷品質に対する温度の影響は、（様々な理由のうちでとりわけ、インクその他材料の膨張係数のために）すべてのタイプのプリンタにおいて問題になる可能性があるので、本発明はすべてのプリンタに適用することができる、ということが理解されるべきである。
【０００３】
複数の発射チャンバが上に形成される半導体基板すなわち「ダイ」を含むインクジェットプリンタが、公知である。発射チャンバに、インクおよび制御信号が供給されて、インクの吐出が制御される。印刷速度をより高速にするために、本発明は、これらのダイを複数、並列等に配置して設ける（それによってインク吐出面積をより大きくする）ものであり、このような配置を、アレイまたはモジュール（以下「アレイ」と呼ぶ）と呼んでいる。
【０００４】
しかし、複数のダイを並列に配置してプリントヘッドのアレイを形成すると、印刷品質に関する問題が発生する可能性がある。主な問題は、異なる温度で動作している２つの隣り合うダイの性能に由来する。この問題は通常、ダイ同士間の界面における画像濃度の急激な変化として現れる。インク滴の体積がダイの温度と共に変化するために、異なる大きさのインク滴が隣り合うダイによって吐出されるので、画像の濃度が変化する。従って、プリントヘッドダイ等をより均一な温度に維持し、それによってより均一な体積のインク滴を作成するプリントヘッドアレイを提供することが、必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、体積が略均一なインク滴を作り出す、多数のプリントヘッドを配置したものについて実施される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】
本発明のこれらのおよび関係する目的は、本明細書において説明する、温度制御を行うプリントヘッドを多数有する装置および方法を用いることによって、達成される。
本発明の前述のおよび関係する利点および特徴の達成は、図面と共に本発明の以下のより詳細な説明を検討すれば、当業者にはより容易に明白となるはずである。
【０００７】
上記課題を達成するため、本発明によれば、複数のプリントヘッドダイの温度を制御する方法であって、
複数のプリントヘッドダイを設けるステップと、
前記複数のプリントヘッドダイの各々の温度を測定するステップと、
各々のプリントヘッドダイの備える電界効果トランジスタのソース電圧を、温度信号として他のプリントヘッドダイに設けられた制御論理回路に伝播するステップと、
前記制御論理回路が、前記伝播される温度信号によって表される温度と、当該プリントヘッドダイ自体の温度とを比較して、当該プリントヘッドダイの温度が前記伝播される温度信号によって表される温度より低い場合には、当該プリントヘッドダイを加熱する信号を発生するステップと、
前記制御論理回路で、しきい値温度範囲Δを設定し、当該プリントヘッドダイの温度から該しきい値温度範囲Δを減算し、得られる温度が前記伝播される温度信号によって表される温度より低い場合に、前記電界効果トランジスタから、ソース電圧を、温度信号として他のプリントヘッドダイに設けられた制御論理回路に伝播するステップとを含む、方法が提供される。
【０００８】
さらに、本発明によれば、プリントヘッドアレイを使用して印刷する方法であって、
前記プリントヘッドアレイを構成する複数のプリントヘッドダイの各々の温度を測定するステップと、
各々のプリントヘッドダイの備える電界効果トランジスタのソース電圧を、温度信号として他のプリントヘッドダイに設けられた制御論理回路に伝播するステップと、
前記制御論理回路が、前記伝播される温度信号によって表される温度と、当該プリントヘッドダイ自体の温度とを比較して、当該プリントヘッドダイの温度が前記伝播される温度信号によって表される温度より低い場合には、当該プリントヘッドダイを加熱する信号を発生するステップと、
前記制御論理回路で、しきい値温度範囲Δを設定し、当該プリントヘッドダイの温度から該しきい値温度範囲Δを減算し、得られる温度が前記伝播される温度信号によって表される温度より低い場合に、前記電界効果トランジスタから、ソース電圧を、温度信号として他のプリントヘッドダイに設けられた制御論理回路に伝播するステップとを含む、方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明を用いることにより、印刷品質を向上することができる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照して、本発明に係る方法が実施される、アレイ１０に配置した複数のプリントヘッドダイ１１−１３の側面図を示す。図１においてはプリントヘッドを３つ示しているが、本発明は１よりも大きいいかなる数のプリントヘッドにも適用することができる、ということが理解されるべきである。それぞれのプリントヘッドは、抵抗器（熱作動の場合）または圧電アクチュエータ（機械的作動の場合）等のインク吐出機構４２を有する、少なくとも１つの発射チャンバ４１を含む。好ましくは、抵抗加熱要素等の加熱要素（抵抗器またはトランジスタとして実施してもよい）４３もまた、設けられる。適当な加熱要素は当業者には公知であり、例えば、加熱するには十分であるがインクを吐出するには長さが不十分であるパルスを送ることによって、または弱めた電流信号を送ることによって、抵抗インク吐出機構を利用する実施形態が含まれる。
【００１１】
それぞれのプリントヘッドは、共用温度信号導線３０につながれている。アナログの実施形態（最初に説明する）においては、温度信号導線を、温度レベルを表す電圧を伝播する単一の導線にすることが可能である。デジタルの実施形態（アナログの後に説明する）においては、温度信号導線は、好ましくは、トライステートバッファドライバによって駆動されるバスである。
【００１２】
温度制御論理回路５０は、好ましくは、それぞれのプリントヘッドに設けられ、温度信号導線につながれている。それぞれの制御論理回路は、様々な機能を有しているが、とりわけ、導線３０の信号を感知し、この信号を自らのプリントヘッドの温度と比較することができる。この比較の結果によって、制御論理回路は、プリントヘッドの温度を上げ、他のプリントヘッドに温度を上げるよう信号を送る、または、このどちらも行わない。次に、アナログおよびデジタルでの実施を示す。
【００１３】
アナログでの実施形態において、導線３０は、好ましくはアナログ信号線であり、それぞれの制御論理回路は、導線３０上の温度を表す電圧を感知するように構成されている。所与のプリントヘッドがバスの温度よりも低温である場合には、そのプリントヘッドに関連する加熱要素が作動される。プリントヘッドが、所定の温度Δだけバスの温度よりも高温である場合には、この高い温度（マイナスΔ）を表す電圧信号がバス上に提供される。プリントヘッドの温度が、Δ度よりも少ない温度だけ導線３０の温度よりも高い場合には、何れの処置も取らない。 
【００１４】
図２を参照して、本発明が実施される温度制御論理回路５０の概略図を示す。回路５０は、好ましくは、補助ヒータ５２につながれて温度センサ５３および導線３０からの入力を受け取る、第１の比較器５１を含む。回路５０はまた、温度センサ（レベルシフタ６３を経由したマイナス△）および導線３０からの入力を受け取る、第２の比較器６１も含む。比較器６１の出力は、電界効果トランジスタ６４（好ましくはＰＦＥＴ）等を制御する。
【００１５】
比較器５１、６１（および本明細書における他の構成要素）は、好ましくは、プリントヘッドダイの半導体基板内に形成されている。これらの比較器は、好ましくは、市販されているＬＭ３０８のデバイス等と同様の機能を果たす。補助ヒータは、様々な方法で実施してもよい。この様々な方法には、加熱要素４３としてまたは加熱要素４３に追加して、そうでない場合にはその他当業者に公知の方法で、形成された熱インク吐出機構（上述）を組み込むことが含まれるが、これに限定されるものではない。
【００１６】
温度センサ５３は、好ましくは、温度と共に変化する抵抗を有する材料を用いて、または、バンドギャップおよび接合技術によって、そうでない場合にはその他当業者に公知の方法で実施される。レベルシフタ６３は、好ましくは、抵抗器および定電流源で実施される。Ｖｔｎ等の電圧降下および抵抗分割回路もまた、考えられる。
【００１７】
動作において、比較器５１は、プリントヘッドの温度信号を、導線３０の温度信号と比較する。プリントヘッドの温度信号が温度制御線信号よりも低い場合には、比較器５１によって補助ヒータ５２が作動する。比較器５１の主な機能は、プリントヘッドの加熱を制御することであるが、比較器６１の主な機能は、導線３０への高いまたは新しい最高温度信号の駆動を制御することである。プリントヘッドの温度信号が導線の温度信号よりもΔだけ大きい場合には、ゲート６４が切り替えられて、比較器６１が駆動力をオフにする、すなわち開回路にするレベルに導線３０（直接のフィードバックループによって検出）が達するまで、導線３０がＶDD等によって駆動されるようにする。 
【００１８】
導線３０へと提供される電圧信号は、その他のプリントヘッドの制御論理回路において受け取られる。すぐ上で説明したのと同様の比較が、多数のプリントヘッドのそれぞれの制御論理回路によって行われ、適当である場合には、それらのプリントヘッドの補助加熱要素が作動して各プリントヘッドの温度を上げ、導線３０で表された温度と略等しくなるようにする。このようにして、隣接するプリントヘッドが、そしてさらに重要なことには、それらのプリントヘッド内のインクが、略同じ温度になる環境を作り出すことが可能である。その結果、多数のプリントヘッドダイ同士の間での画像の濃度変化が、かなり少なくなる。
【００１９】
高いまたは新しい温度信号が導線３０に提供される前に、Δというしきい値温度範囲を用いることによって、プリントヘッドが継続して加熱されてついに適切な動作ができなくなるほど高温に達してしまう、正のフィードバックのシナリオが防止される。従来技術のプリントヘッドの温度保護技術が存在し、プリントヘッドのしきい値温度が達成されると、それらのプリントヘッドは単に起動停止される（温度が下がるまで発射信号が送られない）、ということが理解されるべきである。例示的な電圧および温度のパラメータとしては、２０から１００℃の温度に対応する１−４Ｖの電圧範囲が含まれる。Δは、約１５０ｍＶであってもよく、シャットオフ温度は約１００℃である。 
【００２０】
図３を参照して、本発明が実施される温度制御論理回路１５０のデジタルでの実施の概略図を示す。図３の回路は、参照番号１５０で参照し、これは図１および図２の回路５０の代替物として意図されている。
【００２１】
回路１５０は、比較器１５１、補助ヒータ１５２、温度センサ１５３、およびレベルシフタ１６３を含む。これらの機能は図２の対応する構成要素と同様である。回路１５０はまた、制御論理回路１７０、バッファドライバ１７２、レジスタ回路１７３、および感知温度レジスタ１５５も含む。動作において、温度は、センサ１５３によって感知され、Ａ／Ｄ変換器１５４によってデジタル表現に変換され、レジスタ１５５内に記憶される。バス温度が、バス３０（好ましくは８ビットのバス、プラス制御）からレジスタ回路１７３内にロードされ、レジスタ回路１７３から、レベルシフタ１６３を通して比較器１５１に伝播する。デジタルでの実施におけるバス３０は、共用バス、例えば、システムバス（時間領域を多重化した）の一部であってもよく、専用バスであってもよい。レベルシフタ１６３は、適当なΔで減算し、レジスタ１５５が保持する感知温度がバス温度マイナスΔよりも低い場合には、補助ヒータ１５２が作動される。 
【００２２】
制御論理回路１７０は、好ましくは、一意的識別を行うＩＤレジスタ１７９を含む。制御論理回路は、好ましくは、点線１８１で表す、バス３０に関連する制御線その他制御信号線によって、他のプリントヘッドダイの制御論理回路につながれている。制御論理回路の制御線によって、時間領域多重化その他バスのアービトレーション／利用のシナリオを実施することができる。時間領域多重化のシナリオにおいて、他のプリントヘッドダイの温度が連続してレジスタ回路１７３内に導かれ、制御論理回路１７０によって調べられる。導かれて入ってきたそれぞれの新しい温度は、前の値と比較され、好ましくは、最も高い温度が保持される。図３のプリントヘッドについてのバス制御間隔の間、制御論理回路１７０によってドライバ１７２が作動され、ドライブ１７２はレジスタ１５５からの温度信号をバスに提供する。制御論理回路１７０はまた、比較器１５１の出力が有効な場合にアクティブであるイネーブル信号を、比較器１５１に出力する。図３においては、制御論理回路１７０を、ある特定のプリントヘッドダイ内に形成されているものとして表しているが、制御論理回路および関係する論理回路は、ダイから離れたプロセッサまたはどこか他に設けてもよい、ということが理解されるべきである。
【００２３】
本発明を、その具体的な実施形態に関して説明したが、更なる変形を行うことができる、ということが理解されよう。本出願は、一般的に本発明の原理に従い、本開示からは逸脱するが本発明が関連する当業者に公知のまたは慣習の実施内であり、上述した本質的な特徴に適用することができ、本発明の範囲および添付する特許請求の範囲の限定内であるものを含む、本発明のいかなる変化、使用、または適合も包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明が実施されるアレイに配置した複数のプリントヘッドダイの側面図である。
【図２】本発明が実施される温度制御論理回路のアナログでの実施の概略図である。
【図３】本発明が実施される温度制御論理回路のデジタルでの実施の概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１    第１のプリントヘッドダイ
１２    第２のプリントヘッドダイ
１３    プリントヘッドダイ
３０    伝播機構
５０    制御論理回路
５１    比較回路
５３    温度機構
６１    比較回路
６３    しきい値確立機構
１５０  制御論理回路
１５１  比較回路
１５３  温度機構
１６３  しきい値確立機構 
【図１】
0004391533.tif 000002
【図２】
0004391533.tif 000003
【図３】
0004391533.tif 000004