(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定マトリクスの液滴発生器を有するプリントヘッドのインクジェットプリントヘッドプリント方法において、
ａ）アドレス指定可能な液滴発生器のサブセットごとに所定の累積エネルギー収支値を設定する工程と、
ｂ）次の液滴発生器噴射シーケンスを決定する工程と、
ｃ）アドレス指定された液滴発生器のサブセットの噴射エネルギーを、現行の累積エネルギー収支の関数に基づいて設定する工程と、
ｄ）前記次の液滴発生器噴射シーケンスによりプリントする工程と、
ｅ）前記プリント工程において噴射されたノズルの数の関数として、前記アドレス指定された液滴発生器のサブセットの所定累積エネルギー収支値を、リセットされた累積エネルギー収支値としてリセットする工程と、
ｆ）前記ｂ）工程乃至ｅ）工程を、現行プリントジョブの噴射シーケンスごとに繰り返す工程と、
ｇ）前記リセットされた累積エネルギー収支値を、前記所定の累積エネルギー収支値として、次のプリントジョブのために保持する工程と
を含む、プリント方法。
【請求項２】
前記リセット工程は、前記アドレス指定されたサブセットの噴射エネルギーが以下の数式により求められる工程であることを特徴とする、請求項１に記載のプリント方法。
Ｅ*＝（ＰＷ）（ｉn／ｎ）2（Ｒ）
（式中、ＰＷ＝パルス幅、ｉ＝電流＝Ｖ／Ｒ、ただし、Ｖ＝噴射供給電圧、Ｒ＝前記サブセットにおける各液滴発生器の抵抗、ｎ＝次の噴射シーケンスにおいて使用される抵抗体の数）
【請求項３】
前記アドレス指定可能なサブセットのリセットされた累積エネルギー収支値をそれぞれモニタリングする工程と、
所定の累積エネルギー収支値において前記プリントヘッドを自動的に補給する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のプリント方法。
【請求項４】
前記アドレス指定可能なサブセットのリセットされた累積エネルギー収支値をそれぞれモニタリングする工程と、
所定のプリントヘッド条件を示す、少なくとも１つの所定の累積エネルギー収支値Ｅcheckを検出する工程と、
現行の累積エネルギー収支値Ｅｍが前記所定の累積エネルギー収支値を越える条件、すなわち、Ｅｍ＞Ｅcheckを示す信号を送信する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のプリント方法。
【請求項５】
現行の累積エネルギー収支値の関数に基づいて、アドレス指定された液滴発生器のサブセットの噴射エネルギーを設定する工程は、
Ｅ１＜Ｅｍ＜Ｅ２の場合を決定し、ＰＷ＝ａおよびＶ＝ｂを設定することをさらに含むことを特徴とする、ただし、Ｅ１およびＥ２は、Ｅｍの所定値と関連づけられる変数であり、ａおよびｂは、それぞれ、Ｅｍ１／Ｅ１からＥｍ２／Ｅ２の各範囲にあるＥ*の前記所定値それぞれと関連づけられる、所定のパルス幅および供給電圧値である、請求項２〜４のいずれかに記載のプリント方法。
【請求項６】
Ｅｍ＞Ｅeolの場合を決定する工程を含むことを特徴とする、ただし、Ｅeolは、プリントヘッドの寿命末期を表す所定値である、請求項５に記載のプリント方法。
【請求項７】
現行のプリントヘッドの寿命末期を表す信号を供給する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載のプリント方法。
【請求項８】
前記工程ｅ）は、
前記噴射シーケンス中に得られたエネルギーを反映するようＥｍがリセットされる、すなわち、（Ｅｍ）new＝（Ｅｍ）old＋（ｘ／ｎ）（Ｅｎ）
式中、Ｅｎは、“ｎ”本すべてのノズルが前記アドレスにおいて噴射された場合の各ノズルにより認識されるエネルギーであることを特徴とする、請求項２に記載のプリント方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット技術一般に関し、特にインクジェット性能の特徴付けに関し、さらに詳細には、インクジェットコンポーネント性能の予測調整方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット技術は、比較的進歩している。コンピュータプリンタ、グラフィックプロッタ、コピー装置、ファクシミリ機等の市販製品は、ハードコピーを作成するためにインクジェット技術を採用している。（便宜上、「プリンタ」という用語は、本明細書において、すべてのインクジェットハードコピー装置を包括して使用されているが、本発明の範囲の限定を本発明者が意図しているのではなく、また暗示しているとすべきでもない。）本技術の基本的事項については、たとえば、Hewlett-Packard Journal Vol. 36, No. 5（１９８５年５月）、Vol. 39, No. 4（１９８８年８月）、Vol. 39, No. 5（１９８８年１０月）、Vol. 43, No. 4（１９９２年８月）、Vol. 43, No. 6（１９９２年１２月）、Vol. 45, No. 1（１９９４年２月）における様々な論文に開示されている。また、インクジェット装置は、W.J. LloydとH.T. Taubによる「出力ハードコピー装置(Output Hardcopy [sic] Devices)」第１３章（Ed. R.C. Durbeck and S. Sherr, Academic Press, San Diego, 1988）にも記載されている。背景情報の提供として、言及をもって上記文書は本明細書中に組み込まれている。
【０００３】
図１（従来技術）は、インクジェットハードコピー装置１０の模式図である。筆記具１２は、上記装置のプリントゾーン３４において、隣接配置されるプリント媒体、たとえば、用紙１６にインク液滴を吐出する「液滴発生器」を有するプリントヘッド１４を備えている。（便宜上、「用紙」という用語は、本明細書においてすべてのプリント媒体を包括して使用されるが、図示の実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲の限定を本発明者が意図しているのでなければ、暗示しているとすべきでもない。）無限ループベルト３２は、周知のプリントゾーン３４の入出力給紙における１つのタイプである。駆動軸３０を有するモータ３３は、固定軸３９に設けられたベルトプーリ３８に結合されるギヤ列３５を駆動するために用いられている。偏倚したアイドラホイール４０は、ベルト３２の適度な引っ張り力を提供している。ベルト３２は、プリントゾーン３４のプラテン３６上に載置されている。用紙シート１６は、入力給紙（図示せず）から抜き取られて、その先端５４がガイド５０，５２に送られ、次いでベルト３２と接触しているピンチホイール４２が引き受け、プリントゾーン３４を通って用紙シート１６を送り出す（用紙経路は、矢印３１で表される）。プリントゾーン３４の下流側では、ベルト３２と接触している出力ローラ４４が、用紙シート１６の先端５４を受け取り、プリント済みページの後端５５が解除されるまで用紙送りを続ける。
【０００４】
また、オンボードコントローラ６２をモータ、プーリに設けたセンサ４１、筆記具１２、およびハードコピー装置１０の他の電気機械システムに電気的に接続（６０，６４）させることも知られている。動作は、電子コントローラ６２により管理され、該コントローラは、必要に応じてコンピュータ（図示せず）に適宜ケーブル接続することによって接続される特定のハードコピー装置用マイクロプロセッサまたは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）により通常制御されるプリント回路基板である。従来または汎用マイクロプロセッサもしくはＡＳＩＣ用のファームウェアまたはソフトウェア指令により、作像、プリント、プリント媒体処理、制御関数およびロジックをプログラムして実行することは周知である。プリントゾーン３４の範囲内において、グラフィカルイメージまたは英数字テキストは、ドットマトリクスマニピュレーション技術による現状のカラー撮像およびテキストレンダリングを用いて、用紙シート１６に堆積されたインク液滴により作成される。
【０００５】
スウォース走査式インクジェットペン１２を単純化した模式図は、図２（従来技術）に示されている。一般に、ペン１２の本体には、インクアキュムレータ・レギュレータ機構２００が含まれている。内蔵したアキュムレータ・レギュレータは、現状でいずれか知られているやり方で芯ずれのインクリザーバ（図示せず）に流体接続されている（２００′）。プリントヘッド１４素子は、プリントヘッドに対して信号を伝送する適切な電気コネクタ２０１（自動接合フレックステープ等）を含んでいる。ノズル２０３の列は、アドレス可能な噴射アレイ２０５を形成している。典型的な現状の走査ペンプリントヘッドは、１列が１００本以上のノズルを有する２つ以上の列を有することが可能である。ノズルアレイ２０５は、通常、特定色材の噴射液滴専用の「プリミティブ」として知られる離散サブセットに分割される。サーマルインクジェットペンにおいて、液滴発生器は、各ノズルの下に発熱抵抗体(heater resistor)を設け、これにより、インクをキャビテーション点まで過熱して、インクバブルの膨張と破裂(collapse)により関連ノズル２０３から液滴を吐出するようにしている。市販化製品では、インク液滴を噴射するために圧電および波生成素子技術も使用されている。他のインクジェット筆記具も当業界において知られており、中には、たとえば、ページ幅アレイとして構成されているものがある。液滴発生器素子の劣化または完全故障により、総称して「アーチファクト」といわれる液滴量のばらつきが生じたり、軌道誤差またはミスプリントが生じるため、プリント品質に悪影響を及ぼす。
【０００６】
現状のインクジェットプリンタでは、インクリザーバの交換が可能であることから、同一の単一筆記具のプリントヘッド１４を繰り返して使用するため、オンボードインクリザーバを内蔵する一回使用の使い捨てを目的としたインクジェットカートリッジに比べて長寿命であることが必要とされる。したがって、設計者にとって重大な動作特性の１つは、プリントヘッド１４の寿命である。従来技術において使用されてきた１つのゲージ、すなわち「ルーラ」は、液滴カウントである。Gastらによる米国特許第５，５８３，５４７号「液滴カウントベースのインクジェットペン補給方法(DROP COUNT-BASED INK-JET PEN SERVING METHOD)」米国特許出願第０７／９５１，２５５号には、代表的な方法および装置が記載されている。概して、液滴カウントおよびインク液滴飛翔経路のモニタリングは、プリンタ動作を制御する際に有用な情報を提供する。液滴カウントをルーラとして使用することで、プリントヘッドのいくつかの特徴を予想できるとともに、これに応じて将来のプリンタアクティビティを調整できるという利点がある。液滴カウントは論理ルーラであるが、必ずしも最良のプリントヘッド寿命表示手段ではないことがわかってきた。ペンの液滴カウントの合計に基づく、またはさらに１列のカウントに基づくプリントヘッド寿命では、アレイにおける噴射ノズルへのエネルギーが、噴射パターンにかかわらず常に同一であると推定している。しかしながら、実際には、プリントヘッドに入る総エネルギーは、プリントパターンごとに変化し（低周波数テキストプリントエネルギーは、写真画質カラーグラフィックスプリントに比べて実質的に小さい）、さらにプリミティブごとに変化する（すなわち、特定の噴射シーケンスが、プリミティブにおいてゼロ乃至すべてのノズル、および全ノズルアレイの１乃至すべてのプリミティブを噴射するようにしてもよい）。このため、プリントヘッド性能および予想寿命の特性を決定することに関して、液滴カウントは、実際には単なる平均化手法のタイプにすぎない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
プリントヘッド噴射素子寿命および性能のより正確な予測器(predictor)が必要である。このツールは、実施が容易であり、かつオンザフライで有用なリアルタイムデータを提供してプリンタアクティビティを調整し、または有用な情報をエンドユーザに提供すべきである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
一の基本態様において、本発明は、所定マトリクスの液滴発生器を有するプリントヘッドのインクジェットプリントヘッドプリント方法において、アドレス指定可能な液滴発生器のサブセットごとに所定の累積エネルギー収支値を設定する工程と、次の液滴発生器噴射シーケンスを決定する工程と、アドレス指定された液滴発生器のサブセットの噴射エネルギーを現行の累積エネルギー収支の関数に基づいて設定する工程と、前記次の液滴発生器噴射シーケンスによりプリントする工程と、前記プリント工程において噴射されたノズルの数の関数として、前記アドレス指定された液滴発生器のサブセットの所定累積エネルギー収支値を、リセットされた累積エネルギー収支値としてリセットする工程と、前記次の液滴発生器噴射シーケンスを決定する工程以降の工程を、現行プリントジョブの噴射シーケンスごとに繰り返す工程と、前記リセットされた累積エネルギー収支値を、前記所定の累積エネルギー収支値として、次のプリントジョブのために保持する工程とを含む、プリント方法を提供する。
【０００９】
別の基本態様において、本発明は、別々にアドレス指定可能な液滴発生器のセットごとにエネルギー累積値をモニタリングする工程と、アドレス指定された液滴発生器に対する噴射エネルギーを、次の噴射シーケンスのために、このエネルギー累積値に基づいて調整する工程とを含む、サーマルインクジェットプリントヘッド液滴発生器噴射エネルギーをダイナミックに調整する方法を提供する。
【００１０】
さらに別の基本態様において、本発明は、別々にアドレス指定可能な液滴発生器のセットごとにエネルギー累積値をモニタリングする工程と、このエネルギー累積値に基づいて所定のプリントヘッド補給（service）ルーチンを調整する工程とを含む、サーマルインクジェットプリントヘッド補給のスケジュール方法を提供する。
【００１１】
さらに別の基本態様において、本発明は、別々にアドレス指定可能な液滴発生器のセットごとにエネルギー累積値をモニタリングするコンピュータ化されたルーチンと、このエネルギー累積値に基づいてプリントヘッド性能特性を表示するコンピュータ化されたルーチンとを備える、サーマルインクジェット性能を測定するツールを有するコンピュータメモリを提供する。
【００１２】
さらに別の基本態様において、本発明は、第１のプリントヘッドのエネルギー累積データをモニタリングする工程と、前記モニタリング工程から求められたデータと前記第１のプリントヘッドにほぼ匹敵するプリントヘッドタイプの少なくとも１つのプリントヘッドについて経験的に求められた所定のエネルギー累積データとを比較する工程と、前記比較工程から求められたデータから残りのプリントヘッドの寿命を予測する工程とを含む、プリントヘッド寿命を決定する方法を提供する。
【００１３】
さらに別の基本態様において、本発明は、アドレス指定可能な液滴発生器のサブセットごとに所定の累積エネルギー収支値を設定するコンピュータが読み取り可能なルーチンと、次の液滴発生器噴射シーケンスを決定するコンピュータが読み取り可能なルーチンと、現行の累積エネルギー収支の関数に基づいて、アドレス指定された液滴発生器のサブセットの噴射エネルギーを設定するコンピュータが読み取り可能なルーチンと、前記次の液滴発生器噴射シーケンスによりプリントするコンピュータが読み取り可能なルーチンと、リセットされた累積エネルギー収支値としてプリントする前記工程において、噴射されたノズルの数の関数として、アドレス指定された液滴発生器のサブセットの前記所定の累積エネルギー収支値をリセットするコンピュータが読み取り可能なルーチンと、このプロセスを、現行プリントジョブの噴射シーケンスごとに繰り返すコンピュータが読み取り可能なルーチンと、前記リセットされた累積エネルギー収支値を、前記所定の累積エネルギー収支値として、次のプリントジョブのために保持するコンピュータが読み取り可能なルーチンとを備える、インクジェットプリントおよび補給のためのコンピュータメモリを提供する。
【００１４】
本発明の利点として以下がある。
インクジェット液滴発生器により受ける実際の影響に基づく測定ツールを提供する。
インクジェットプリントヘッドアクティビティを改め、プリントヘッド寿命を精度よく延長するのに使用される測定ツールを提供する。
インクジェット筆記具の設計マージンを低減させ、関連する製造コストを削減する手段を提供する。
個別のノズルエネルギー用途を斟酌して、先の用途に基づいて噴射エネルギーをリアルタイムで調整可能な測定ゲージを提供する。
エラー因子が蓄積する傾向があることにより、プリントヘッド交換等の早まったプリンタアクティビティをもたらしてしまう現状の測定ツールに比べてより精度のよい方法を提供する。
液滴発生器噴射素子性能および寿命を最適にすることによってプリントヘッド寿命を予測し、延長する方法を提供する。
エネルギーの無駄を最小にしてインクバブルキャビテーションを最適にする方法を提供する。
インクバブルキャビテーションを最適にした結果、プリントヘッド作動温度を低下できる。
また、より良好なインク液滴量制御をもたらせ得る。
【００１５】
上記の概要および列挙した利点は、本発明者が、本発明の態様、目的、利点および特徴のすべての列挙であるとするものではなく、ここから本発明の範囲の限定を暗示しているとすべきでもない。本項は、将来の調査において特許を理解しやすくする助けとなるべく、一般、特に、本発明が関連する、本発明の性質の特定技術に関心のある人に対する開示にすぎない。本発明の他の目的、特徴および利点については、以下の詳細な説明および添付図面を検討することで明らかとなろう。なお、図中、同様の参照符号は、同様の特徴を表すものとする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
また、本明細書において参照される図面は、別途記載がない限り等寸法で描かれたものではない。
【００１７】
本発明を実施する際に本発明者らにより現在考えられる最良の形態を表す本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明する。代替の実施形態についても、適用可能として簡単に説明する。サーマルインクジェットプリントヘッド、すなわち、関連ノズルから噴射されるインクの液滴を発生する発熱抵抗体のアレイを使用するプリントヘッドの例示的な実施形態により、本発明を説明する。なお、本方法は、圧電素子等、現状のインクジェットハードコピー装置に通常使用される他の周知の形態のインク液滴発生器に拡大可能であることが、当業者には理解されよう。
【００１８】
本発明を説明するために、本発明者らは、プリントヘッド特徴づけツールまたは「ルーラ」を「累積エネルギー（Accumulated Energy）」と定義する。インク液滴噴射ごとに、サーマルインクジェット液滴発生器の個別抵抗体のそれぞれを通過させたエネルギー（単位ジュール）は、
【数１】
Ｅdg＝（パルス幅“ＰＷ”）*（電圧2／抵抗）
すなわち
Ｅdg＝［（ＰＷ）（Ｖ2÷Ｒ）］
である。
【００１９】
したがって、個別液滴発生器は、パルス幅と電圧が、その抵抗体を通して各噴射サイクル中に循環(cycle)される関数として定義される特徴的なエネルギー収支を有するようにしてもよいことがわかる。一般に、液滴発生器の寿命および性能は、必ずしも噴射パルスのサイクル数のみによって決定されないが、これは、パルス幅または電圧もしくは両方が変動可能であることによる。すなわち、実際には、即時ノズル噴射中のＰＷおよびＶの値によって、プリントヘッド寿命は、総エネルギー収支に対して短縮または延長されるのであって、プリントヘッドを通過させる噴射パルスのサイクル、すなわち、液滴カウントにのみ左右されるのではない。実際のところ、パルス幅および電圧は制御可能である、すなわち、ストロボされる(strobed)液滴発生器が全部より少ない場合の各噴射サイクルにおいて、Ｅdg＝（ＰＷ）*（Ｖ2／Ｒ）の値を「加算し直し(add back)」て、プリントヘッドの製造中に予め定義される総累積エネルギー収支となるようにすることができる（周知のディジタルデータ記憶技術を採用してもよいが、これについての更なる詳細な説明は、本発明の理解には必要ない）。さらに、ある特定の液滴発生器または液滴発生器セットの累積エネルギーの現行値に基づいて、コントローラプログラムを使用してＰＷまたはＶもしくは両方を調整し、抵抗体の寿命を延長することが可能である。換言すれば、累積エネルギーをルーラとして使用することで、プリントヘッド性能のいくつかの特性を予想することが可能であり、これにしたがってプリンタアクティビティを調整することが可能である。
【００２０】
現状のサーマルインクジェットプリンタ１０において、プリントヘッド１４は、インク（当業界において周知のように、シアン、マゼンタ、イエローの減法三原色染料、黒インク、定着液等）の液滴を噴射するために、数百本のノズル２０３の液滴発生器マトリクスをサブセットプリミティブに多重化(multiplex)させることが可能である。たとえば、Yeungによる米国特許第５，１３４，４２５号「オーム加熱マトリクス(OHMIC HEATING MATRIX)」（本発明の同一譲受人に譲渡されており、言及をもって本明細書に組み込む）に記載のもの等、ディジタルアドレッシング技術が使用される。Yeungは、サーマルインクジェットプリントヘッドにおける各発熱体が専らこれ専用の相互接続および駆動回路を有しており、またはこの素子は、発熱体がこの相互接続および駆動回路を共有しているマトリクスの中に構成されるという具体的な実施例を開示している。各マトリクス行における発熱抵抗体は駆動回路を共有しており、各マトリクス列における発熱抵抗体は電気接地を共有している。個々の抵抗体が「アドレス指定」される、すなわち、噴射のために選択される場合、駆動電圧はその行コネクタに印加され、その列コネクタが接地されることでこれに跨って電圧降下が発生し、電力が熱として周りのインクに放出され、関連のプリントヘッドノズルから液滴を噴射する。
【００２１】
本発明の１つの要点は、累積エネルギーが所定時にプリントヘッドにより噴射された液滴総数と等しくないという認識である。現状のプリントヘッドアレイ２０５のアドレッシングおよびドットマトリクスプリンティングの技術に基づくと、他のものに比べ頻繁に使用される液滴発生器、そして個別ノズルではなくノズルのグループとしてより頻繁に噴射されるノズルが存在することになる。時間的にいずれか１つの事象において(at any one instance in time)、アドレスがストロボされると異なるセットのノズルが噴射される。好ましい実施形態において、噴射データの追跡は、アドレスモニタリングに基づくため、上記セットにおける数はゼロ乃至プリントヘッドのプリミティブ数の範囲である。（プリミティブモニタリングでなく、ノズルごとの(nozzle-by-nozzle)モニタリングも現状では可能であることが当業者に知られているが、市場のコスト要求に鑑みて商業的に実用化されない可能性がある。）
【００２２】
エネルギー変数ＰＷおよびＶの調整は、いずれの場合においてもプリミティブにおいて噴射されているノズルの本数に基づくものではなく、たとえば、当業界において知られるように、トレース抵抗(trace resistance)、相互接続抵抗、フレックス回路コネクタ抵抗、所定の噴射サイクルで噴射されないプリミティブの発熱体からの抵抗等の寄生抵抗「ＲＴ」と、時間的にその事象において噴射されている液滴発生器の数に基づいて変化する噴射ノズルの実際の液滴発生器抵抗「Ｒｐｐ」とを含む、総抵抗に基づいている。
【００２３】
たとえば、アレイのプリミティブにおいてプリントヘッド液滴発生器番号３０中１０を通過したエネルギーは、そのプリミティブにおいて５本の他のノズルが同時に噴射されていれば、あるいは同時に噴射されているノズルが他になければ、低下する。
【００２４】
類推により、プリミティブセットは、図３Ａ〜図３Ｄに示すように電流分割器として考えられ、オームの法則では、電流ｉ(1〜n)が、各アドレス指定された液滴発生器発熱体Ｒ(1〜n)を通過するとしている。液滴カウント方式では、図３Ｂ〜図３Ｄのいずれの噴射シーケンスの場合においても、カウント１が追加される。しかし、実際には、累積エネルギーは、それぞれの事例における各抵抗発熱体(resistor heater)により認識される電流が異なるため、上記の事例それぞれにおいて異なる。
【００２５】
Ｅが、図３Ｂにおいて、この液滴発生器噴射抵抗Ｒ１により認識される１回のノズル噴射のエネルギーであるとすると、Ｅ*は、図３Ｃにおける抵抗体Ｒ１およびＲ２の２回の液滴発生器噴射それぞれのエネルギーである（ただし、Ｒ１＝Ｒ２）。
【００２６】
【数２】
Ｅ＝（ＰＷ）（Ｖ12／Ｒ）＝（ＰＷ）（ｉ12）（Ｒ１）
【００２７】
【数３】
Ｅ*＝（ＰＷ）（Ｉ2／２）2（Ｒ１）
【００２８】
その比を見ると、
【数４】
0003786574.tif 000002
【００２９】
したがって、
【数５】
0003786574.tif 000003
【００３０】
【数６】
0003786574.tif 000004
【００３１】
換言すれば、この測定手法における分母と分子の比較では、以下になる。
【数８】
Ｅ*／Ｅ＜１
または、１回のノズル噴射の場合におけるＥは、複数回のノズル噴射の場合におけるＥ*よりも大きいことが証明される。したがって、累積エネルギーをルーラとすることで、２つの事例が２つの異なる値で増大され、正確なプリントヘッド寿命の測定をはるかに精度よく行うことができる。
【００３２】
次に、Ｅ*がｎ回の液滴発生器噴射を表すとき、その比は、総称として以下のように表される。
【００３３】
【数９】
0003786574.tif 000005
式中、Ｒｔはプリントヘッド寄生抵抗、Ｒ１は噴射抵抗体の抵抗、ｎはプリミティブセットにおけるドロップ噴射抵抗体の数である。すなわち、換言すれば、実際の設計実施例では、Ｅ*とＥの差は、“ｎ”と、Ｒ１とＲｔの相対差とによって異なる。
【００３４】
したがって、２本の異なるノズルから噴射された１０００滴が、２つの異なる累積エネルギー値を有するこれらの液滴発生器から排出可能であることがわかる。このため、ドロップカウントによる液滴発生器抵抗体の予想寿命には、図３Ｂ〜図３Ｄに示す事例のいずれかにおいて同一値が与えられるが、リアルタイムの「累積エネルギー」測定に基づいて、より精度のよいプリントヘッド寿命特性のピクチャが存在する。そのため、ドライバソフトウェア制御は、より改良された将来のプリントヘッドアクティビティを促進するようダイナミックに調整を行うことができる。
【００３５】
本発明によれば、累積エネルギーデータに対する最も一般的な反応は、ＰＷおよびＶの調整についてである。所望の最適噴射エネルギーを達成するように変数の限度が
ＰＷｍｉｎ＜ＰＷ＜ＰＷｍａｘおよび
Ｖｍｉｎ＜Ｖ＜Ｖｍａｘ
となる特性があり、デバイスドライバソフトウェアは、所望の変数およびどの程度これを調整するかを選択する。ＰＷまたはＶもしくはその両方に対してどのような変更およびどの程度の変更を加えるかによって、調整された液滴発生器の累積エネルギーは、異なるレートで成長して不一致を調和する。したがって、一般に、測定ツールについて累積エネルギーを使用することで、ペン噴射パラメータに対する調整は、所定の収支におけるリアルタイム累積エネルギーに基づくため、プリントヘッドプリンティングおよびアクティビティの供給を向上させることが可能である。
【００３６】
図４のフローチャートにより、累積エネルギーに基づく現行の噴射条件を作成する方法の演算を説明する。説明を目的とするため、新たなペン１２のシステムは、ステップ４０１において、初めてブート（boot）されると想定する。それぞれモニタリングされた素子、すなわち、具体的な実施形態の液滴発生器、プリミティブ等の累積エネルギーは、“Ｅｍ”に初期化され、ここで“ｍ”は、ノズル１乃至ｎを有する具体的なプリントヘッドアレイプリミティブアドレス１乃至ｍである。ステップ４０３において、十分な累積エネルギー収支―単位未満整数(unit-less integer)―または特定プリントヘッド構成の設計パラメータに関する他の所定の初期指名子(designator)、すなわち、Ｅｍ値が設定される。
【００３７】
プリントヘッド噴射は、噴射アルゴリズムにより制御される。本例では、累積エネルギーは、噴射アドレスを介してモニタリングされる。ステップ４０５において、次の噴射シーケンスは、どのアドレスがストロボされているかを判定するためにプレビュー（preview）される。ステップ４０７において、コントローラは、アドレッシング方式を使用して各Ｅｍの現行値を検索し、これらの値を“Ｅｍold”と再指定する。アドレスｍにおける次の噴射のために、ステップ４０９において、適切なパルス幅および電圧が、現行のＥｍの所定関数、すなわち、ｆ（Ｅｍold）を適用することによって設定される。
【００３８】
図５は、現行の累積エネルギー値に反応する１つの上記所定関数ｆ（Ｅ）における関係のグラフ図である。初期の指定された決定噴射素子容量、たとえば経験則上の抵抗体劣化データとすると、新たなプリントヘッドにおける曲線２０２の動作電圧は上昇して、最適性能で燃焼し、同時に、曲線２０１のパルス幅は減少して、特殊設計の液滴発生器ターンオンエネルギー要件を満たすことができる。上記曲線は、数学的関数として実施可能である。寿命末期(end-of-life)に向かって、電圧入力が減少していくことから早まった焼損を防止できるが、パルス幅は上昇していく際にターンオンおよび噴射を確保することが必要になる。
【００３９】
当業者であれば理解されるように、種々の特徴付けが使用可能である。別の簡単な例では、ルックアップテーブルが、噴射レベル、たとえば、
０＜Ｅｍ＜Ｅ１であれば、ＰＷ＝ａ，Ｖ＝ｂを設定し、
Ｅ１≦Ｅｍ＜Ｅ２であれば、ＰＷ＝ｃ，Ｖ＝ｅを設定し、
（以下参照。）
を提示することが可能である。換言すれば、関数は、特殊なプリントヘッド設計に誂えることができる。さらに、特殊なプリントヘッド設計の経験上導出された工場特徴付けを、その寿命中に製品性能をモニタリングし、かつ実際の性能データに合うように噴射出力パラメータを調整することによって、リアルタイムで改めることが可能である。たとえば、リアルタイム使用温度の経時的振幅(excursion)が製造時に経験されたものよりはるかに少ない場合、現行の累積エネルギー値を引き上げ、そのプリントヘッドのバックアップおよび予想寿命を延長させてもよい。さらに、ハードコピー装置にオンボードで記憶されたかかる経験則データのリアルタイム比較を累積エネルギーのモニタリングから得られた現行データとともに使用して、残りのプリントヘッド寿命を予測することができる。
【００４０】
再び図４に戻って、特徴付け関数から導出されるパルス幅をＰＷ、電圧をＶとすると、ストロボされたアドレスは、ステップ４１１において、選択されたシーケンスにおいて噴射される。噴射アルゴリズムから、アドレス“ｍ”において“ｎ”本のノズルのうち何本が噴射されたか、さらにその数をアドレスごとに“ｘ”として登録されることがわかる（ステップ４１３）。
【００４１】
次に、ステップ４１５において、Ｅｍをリセットして、噴射シーケンス中に得られたエネルギーを反映させる。
【数１０】
（Ｅｍ）new＝（Ｅｍ）old＋（ｘ／ｎ）（Ｅｎ）
式中、Ｅｎは、“ｎ”本すべてのノズルがそのアドレスで噴射された場合の各ノズルにより認識されるエネルギーである。
【００４２】
ステップ４１７でプリントジョブが終了する、すなわちＹＥＳの場合、動作は、ステップ４１９において、次のプリントジョブを待機する。ステップ４１７においてプリントジョブが継続中である、すなわちＮＯの場合、ステップ４０５において次の噴射シーケンスがプレビューされ、これにより、本ルーチンは続行する。
【００４３】
したがって、各アドレスの累積エネルギー値は、アドレスにおいて噴射されたノズルの数と最大噴射ノズル数の比に基づくレートで増大される。プリミティブアドレスごとに（または、上述したように、より高性能かつ高価な実施形態では、液滴発生器ごとに）リアルタイム累積エネルギーを追跡することで、設計および製造時において経験的に作り上げられた所定の累積エネルギー収支（ＥＡＢ：Energy Accumulation Budget）との比較の要因(factor)を提供する。１組のノズルに使用されていた累積エネルギー収支のリアルタイム減損を知ることで、所定のプリンタアクティビティまたは保守を適宜実行することが可能である。
【００４４】
一例として、ステップ４１９は、Ｅｍが所定の保守を実行すべきことを表す場合の開始点またはエンドユーザに対するトリガインジケータとしてもよい。
【００４５】
たとえば、累積エネルギーデータの１つの用途は、プリントヘッドの温度をモニタリングし、現行のプリントヘッド動作温度に基づいてパルス幅を調整する、パルス幅調整等のプリントヘッド制御の厳密な開始点を提供する場合である。概して、温度の上昇とともにインク粘性は低下する。パルス幅アルゴリズムは、ペンに供給された総エネルギーを変更して、温度のばらつきを補償する。
【００４６】
別の用途として、所定の累積エネルギーレベル検出、たとえば、ＥＡ＝全ＥＡＢ＝新規、ＥＡ＝５０％ＥＡＢ＝１／２の寿命（以下参照）をノズル衛生(health)の状態として設定してもよい。
【００４７】
所定の累積エネルギーレベル検出、たとえば、ＥＡ＝９０％＝第１の標準保守ルーチンを実行する、ＥＡ＝８０％＝第２の標準保守ルーチンを実行する、ＥＡ＝７５％＝第１の拡大保守ルーチンを実行する（以下参照）のは、異なるプリントヘッドサービスステーションルーチンを自動化するためのトリガとして設定してもよい。
【００４８】
所定の累積エネルギーレベル検出は、プリントヘッド寿命を予測してエンドユーザに通知する他の測定(measurement)と比較して使用してもよい。たとえば、定期的にチェックされるプリントヘッド性能の周知の特性は、「ターンオンエネルギー（ＴＯＥ）」であり、（たとえば、ウォーミングパルスに対して）実際に液滴を噴射するために必要とされるパルスである。（ＴＯＥについては、たとえば、米国特許第５，４１８，５５８号のHockらの「オンボードサーマル感熱抵抗体を用いたサーマルインクジェットプリントヘッドの動作エネルギーを決定する(DETERMINING THE OPERATING ENERGY OF A THERMAL INK JET PRINTHEAD USING AN ONBOARD THERMAL SENSE RESISTOR)」（本発明の同一譲受人に譲渡されており、言及をもって本明細書に組み込む）にさらに詳細が記載されている。しかしながら、本明細書における更なる説明は、本発明の理解に不可欠ではない。）ＴＯＥに対する変化と累積エネルギー変化との比較により、特定のハードコピー装置による平均用途のピクチャが得られ、これにより、残りのプリントヘッドの寿命が予測できるとともに、適度なプリント品質を保証するために必要なダイナミック調整の必要性および量が予測できる。
【００４９】
その結果、各ノズルの累積エネルギーがわかるので、その液滴発生器をその他に比べて拡大使用することで早まったプリントヘッド故障をもたらすことが表示されるドライバソフトウェアにより、入力パワーまたはパルス幅を変更することによって抵抗体寿命を延長することが可能である。
【００５０】
また、累積エネルギーの知識に基づき、ドライバは、（たとえば、ウォーミングパルス分配を再変調して）より良好なプリントヘッド温度管理を行い、インクレベル予測の精度を高め、より良好なプリンティングモード制御を行う等が可能であることは、当業界において知られている。
【００５１】
累積エネルギーデータに基づく別の反応性プリントアクティビティは、スウォースマルチパスプリントモードを切り換えて、予想されるプリント欠陥を補うものである。
【００５２】
累積エネルギーデータに基づく別の反応性プリントアクティビティは、代替のノズルを代用または冗長ノズルを活性化して、予想される欠陥を補い、ペン寿命を延長するものである。
【００５３】
換言すれば、累積エネルギーの知識を使用することで、リアルタイムプリンタアクティビティを、他の測定ツールに比べてより精度よく実施することが可能である。本発明によれば、より精度のよい測定ツールである累積エネルギーが利用可能となるのは、その判定が、温度、実際の抵抗と寄生抵抗の関係、異なる数のノズルの同時噴射間のエネルギー差を包含することで、ドライバソフトウェアが実際のプリントヘッド条件により精度よく反応できることによる。プリントヘッドの寿命における任意の時点での累積エネルギーデータは、この意味で、プリントヘッドの統合エネルギー経験であり、将来のプリントヘッドアクティビティをどのように構成するかのゲージである。
【００５４】
上記記載において、図４に示す上記測定ツール動作は、累積エネルギーを追跡する噴射アドレス方式―すなわち、各アドレスが、当業者には所定の商業的な値ごろ感(affordability)により制限されることが理解される、その独自の累積エネルギーゲージを維持する―を使用したが、いずれのモニタリング構成、全ページアレイ筆記具上のノズルごとのエネルギーデータ追跡およびノズルごとのパワー調整でさえ、本発明に従って実施可能である。
【００５５】
本発明は、当業界において知られるいずれの従来のソフトウェアまたはファームウェアでコンピュータが読み取り可能なプログラムコードとして実施され得る。オンボードに、またはＨｅｗｌｅｔｔ−ＰａｃｋａｒｄTM製のファクシミリ機等のスタンドアロン型デバイスのコントローラメモリにダウンロード可能なものに実施してもよく、またはＨＰTMＤｅｓｋＪｅｔTMプリンタシリーズ等のコンピュータ周辺ハードコピー装置に、ソフトウェアまたはいずれか特定の実施例に適合するメモリデバイス組み合わせ形式で実施可能としてもよい。
【００５６】
例示および説明の目的のために、本発明の好ましい実施形態の上記記載を提示してきた。これをもってすべてとするものでもなければ、本発明を開示された具体的な形態に限定するものでもない。自明のこととして、多数の変形および変更が当業者にとって明らかである。同様に、同一の結果を達成するために、記載したいずれのプロセスステップを他のステップと相互に交換可能としてもよい。本実施形態は、本発明の原理およびその最良の実施の適用を最もよく説明するために選択され、説明されており、これにより、本発明を、各種実施形態についておよび想到される特定用途に適する各種変形とともに当業者が理解することが可能となる。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその等価物により定義されるものとする。各素子を単数形で言及したが、明示の記載がない限り「一および唯一」を意味しているものではなく、「一または複数」を意味している。さらに、該素子、コンポーネントまたは方法ステップが特許請求の範囲に明示的に記載されているかにかかわらず、本開示における、素子、コンポーネントまたは方法ステップも専ら一般を対象としていないものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のインクジェットハードコピー装置の略立面図である。
【図２】図１に示す従来装置の典型的なインクジェットペンおよびプリントヘッドの略斜視図である。
【図３】図１および図２に示すペンを有するインクジェット液滴発生器噴射パターンの電気等価図であり、Ａは単一液滴発生器、Ｂは噴射する単一液滴発生器、Ｃは噴射する２つの液滴発生器、Ｄは噴射するｎ数の液滴発生器を示している。
【図４】図１に示すインクジェットハードコピー装置に採用可能である、本発明に係る方法を説明するフローチャートである。
【図５】インクジェットプリントヘッド噴射エネルギーパラメータ変数のグラフ図である。
【符号の説明】
１０  インクジェットハードコピー装置
１２  インクジェットペン
１４  プリントヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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