JP2005147895A

JP2005147895A - 記録装置及び記録ヘッドの温度検出回路

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Publication number: JP2005147895A
Application number: JP2003386940A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Takayanagi; 義章高柳
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2005-06-09
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Abstract

【課題】熱エネルギーを利用して記録を行う記録ヘッドの温度を、簡単かつ安価な構成で正確に検出する。
【解決手段】熱エネルギーを利用して記録を行う記録ヘッドの温度を検出するために、半導体のＰＮ接合部を有する機能素子４０を記録ヘッド内部に設け、機能素子のＰ側部分の第１の電圧値ＶＩ１及び機能素子のＮ側部分の第２の電圧値ＶＩ２をそれぞれデジタルデータに変換し、第１及び第２の電圧値に対応して出力されたデジタルデータの差分データを求め、差分データに基づいて、記録ヘッドの温度を求める。
【選択図】図４

Description

本発明は記録装置及び記録ヘッドの温度検出回路に関し、特に、熱エネルギーを利用して記録を行う記録ヘッドの温度を、半導体のＰＮ接合部における電圧降下の温度特性を利用して検出する温度検出回路、及び該温度検出回路を含む記録装置に関する。

例えばワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ等に於ける情報出力装置として、所望される文字や画像等の情報を用紙やフィルム等シート状の記録媒体に記録を行う記録装置が広く使用されている。

記録装置の記録方式としては様々な方式が知られているが、用紙等の記録媒体に非接触記録が可能である、カラー化が容易である、静粛性に富む、等の理由でインクジェット方式が近年特に注目されており、又その構成としては所望される記録情報に応じてインクを吐出する記録ヘッドを装着すると共に用紙等の記録媒体の送り方向と交差する方向に往復走査しながら記録を行なうシリアル記録方式が安価で小型化が容易などの点から一般的に広く用いられている。

インクジェット記録装置では、記録ヘッドに設けられた複数のノズル（吐出口）から、記録媒体に向けてインクを吐出して画像を形成する。こうして形成される画像の品質すなわち画質を良好に維持するためには、インク滴の大きさ、すなわち吐出量を一定に維持することが重要である。

熱エネルギーを利用してインク滴を吐出するインクジェット記録装置において、インク滴の大きさは一般に、インク滴を吐出するために供給されるエネルギーと、記録ヘッドの温度とに依存し、供給されるエネルギーの増加又は記録ヘッドの温度の上昇に伴ってインク滴は大きくなる。従って、インク滴の大きさを一定に維持するためには、記録ヘッドの温度を検出し、検出温度に応じて、供給するエネルギーを制御する必要がある。

このような記録ヘッドの温度の検出方法は、様々な文献に記載されており、例えば、下記の特許文献などに詳細に述べられている。

これらの特許文献に記載されているように、記録ヘッドの安価な温度検出方法としては、半導体のＰＮ接合部分の電圧降下（すなわちダイオードの順方向電圧降下）の温度特性を利用するものなどが知られている。

図７は、記録ヘッドの構成例を示す図であり、ここで１００はヒーターボードであり、シリコン基板上に電気熱変換体（吐出用ヒータ）１０５と、これに電力を供給するＡｌ等の配線１０６とが成膜技術により形成されている。そしてこのヒーターボード１００に対して、インク等の記録用液体の液路（ノズル）１２５を形成するための隔壁を設けた天板１３０を接着することにより、記録ヘッドが形成される。

インクは、天板１３０に設けた供給口１２４により共通液室１２３に供給され、ここより各ノズル１２５内に導かれる。そして、通電によってヒータ１０５が発熱すると、ノズル１２５内に満たされたインクに発泡が生じ、吐出口１２６からインク滴が吐出される。

図８は、図７に示したヒーターボード１００の平面図である。図８において、５は吐出用ヒータ部であり、４はワイヤボンディングによって外部と接続される端子である。２は温度検出用のセンサであり、後述する機能素子としてのダイオードセルと同一のサイズで形成されるダイオードセルよりなる（図中ｌ₁＝ｌ₂）。８は温度センサ２と同一サイズセルのダイオード機能素子からなる駆動用ダイオードセル群であり、これにより画像データに応じて吐出用ヒータ部５を選択的に駆動することが可能になる。

温度センサ２は、他の部分と同様に、半導体の成膜プロセスによってダイオード等の機能素子として形成されているため、きわめて高精度とすることができる。更に、このようにヒーターボードの両端に温度センサ２を設けると、温度センサの出力からノズルの配列方向における基板温度の分布状態を把握できる。

図９（Ａ）は、ＰＮ接合からなるダイオード２０をヒーターボード１００に形成し、そのダイオード特性を利用して温度センサ２とする構成を示す図である。図から分かるようにダイオード２０のＰ領域及びＮ領域からそれぞれＡｌ電極配線１８が引き出され、基板表面との間にはＳｉＯ₂の絶縁層１９が形成される。

図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示したダイオードの等価回路を示す。図においてＡからＢ方向に電流が流れると、ダイオードの順方向電圧降下ＶＦが生ずる。一般に、順方向降下電圧ＶＦは、温度変化に応じて変化し、この変化量を利用して温度の検出を行う。

図１は、ダイオードセンサを利用した温度検出回路の例であり、前段の回路は、ダイオードセンサに一定電流を流すための定電流回路である。具体的には、ダイオードセンサ１４には、そのときの温度に関係なく、抵抗１０と１１とで分圧された電圧Ｖrefと、抵抗１２の抵抗値Ｒ１とで決定される一定電流、すなわちＶref／Ｒ１が流れ、この電流値は例えば２００μＡ程度である。

ダイオードセンサ１４の電圧降下ＶＦは、図２の直線２２で示すように、温度の上昇に伴い低下する。このときの温度勾配は、例えば−２．１ｍＶ／℃である。従って、記録ヘッドの温度が、例えば常温である２５℃から、ヘッドの過昇温検出温度である８０℃まで５５度上昇したと仮定すると、電圧降下ＶＦは１１５ｍＶ低下する（すなわちΔＶＦ＝−１１５ｍＶ）。

一方、図１の後段の回路は電圧増幅回路であり、温度変化に伴い、前段の定電流回路で検出されるダイオードセンサ１４の電圧降下ＶＦの変化量ΔＶＦを、抵抗１５の抵抗値Ｒ２と抵抗１６の抵抗値Ｒ３の比で決まる増幅率、すなわちＲ３／Ｒ２に従い増幅する。このようにして、ΔＶＦをアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）のダイナミックレンジに適合するように、図２の直線２４のように増幅する。

特許第２６３３９３９号明細書特許第２６４４０１９号明細書特許第２６９３１９３号明細書特許第２７５２４６７号明細書特許第２７５２６７６号明細書特許第２９６０５８１号明細書特開平０５−０５０５９０号公報

ここで、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジが２．５Ｖで、分解能が８ビットすなわち２５６ステップであると仮定すると、１ステップは９．７７ｍＶに対応する。従って、ＶＦの変化量ΔＶＦ（＝１１５ｍＶ）は１２ステップに対応することとなり、この場合、ダイナミックレンジ２．５Ｖの約５％に相当する範囲だけを利用することとなる。このように、従来の温度検出回路はＡ／Ｄ変換機のダイナミックレンジを有効に利用するのが困難であり、コモンモード・ノイズなどのノイズの影響を受けやすく、過昇温を誤検知してしまう可能性がある。

更に、周知のように、Ａ／Ｄ変換器は一般に、図３に示すように、ダイナミックレンジの中央付近では線形性が保たれるものの、電源電圧すなわち０ＶとＶccに近い領域では、線形性が悪化する傾向がある。

図３は、理想的なＡ／Ｄ変換器の特性と、安価なＡ／Ｄ変換器の特性の例を示すグラフである。図中３０は理想的なＡ／Ｄ変換器の入出力特性を示し、３２は安価なＡ／Ｄ変換器の特性の例を示している。図示されたように、安価なＡ／Ｄ変換器では、Ｃで示すダイナミックレンジの中央付近の領域では線形性を有するが、電源電圧（０Ｖ及びＶcc）に近い両端付近のＡ及びＢの領域では線形性が悪化する。このような傾向を改善したＡ／Ｄ変換器も入手可能であるが、一般に高価である。

本発明は以上のような状況を鑑みてなされたものであり、熱エネルギーを利用して記録を行う記録ヘッドの温度を、簡単かつ安価な構成で正確に検出することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の一態様による記録装置は、熱エネルギーを利用して記録を行う記録ヘッドによって記録を行う記録装置であって、
半導体のＰＮ接合部を有し、前記記録ヘッド内部に設けられた機能素子と、
前記機能素子のＰ側部分の第１の電圧値及び前記機能素子のＮ側部分の第２の電圧値をそれぞれデジタルデータに変換するアナログ・デジタル変換器と、
前記アナログ・デジタル変換器から、前記第１及び第２の電圧値に対応して出力されたデジタルデータの差分データを求める差分手段と、
前記差分データに基づいて、前記記録ヘッドの温度を求める温度決定手段と、を備えている。

また、上記目的を達成する本発明の別の態様による記録ヘッドの温度検出回路は、熱エネルギーを利用して記録を行う記録ヘッドの温度を検出する温度検出回路であって、
半導体のＰＮ接合部を有し、前記記録ヘッド内部に設けられた機能素子と、
前記機能素子のＰ側部分の第１の電圧値及び前記機能素子のＮ側部分の第２の電圧値をそれぞれデジタルデータに変換するアナログ・デジタル変換器と、
前記アナログ・デジタル変換器から、前記第１及び第２の電圧値に対応して出力されたデジタルデータの差分データを求める差分手段と、
前記差分データに基づいて、前記記録ヘッドの温度を求める温度決定手段と、を備えている。

すなわち、本発明によれば、熱エネルギーを利用して記録を行う記録ヘッドの温度を検出するために、半導体のＰＮ接合部を有する機能素子を記録ヘッド内部に設け、機能素子のＰ側部分の第１の電圧値及び機能素子のＮ側部分の第２の電圧値をそれぞれデジタルデータに変換し、第１及び第２の電圧値に対応して出力されたデジタルデータの差分データを求め、差分データに基づいて、記録ヘッドの温度を求める。

このようにすると、簡単且つ安価な構成で、記録ヘッド内部の温度をＰＮ接合部における電圧降下の温度特性を利用して正確に求めることができる。

更に、Ｐ側及びＮ側両方の電圧値をそれぞれデジタルデータに変換した後に両者の差分データを求めるので、コモンモード・ノイズの影響を受けにくくなる。

なお、Ｐ側部分と電源電圧との間に挿入された第１の抵抗素子と、Ｎ側部分と接地電圧との間に挿入された第２の抵抗素子と、を更に備え、アナログ・デジタル変換器は少なくとも２チャンネルを有するもので、Ｐ側部分と第１の抵抗器との間の第１のノードを、アナログ・デジタル変換器の第１のチャネルの入力端子に接続する手段と、Ｎ側部分と第２の抵抗器との間の第２のノードを、アナログ・デジタル変換器の第２のチャネルの入力端子に接続する手段と、を有していてもよい。

この場合、第１及び第２の電圧がアナログ・デジタル変換器のダイナミックレンジの中央付近となるように、第１及び第２の抵抗素子の抵抗値が設定されているのが望ましく、更には、第１の抵抗素子の抵抗値と第２の抵抗素子の抵抗値が、実質的に等しいのが好適である。

温度決定手段は、差分データと記録ヘッドの温度との対応を定義した、ルックアップ・テーブルを参照して、あるいは、差分データを所定の１次式に代入して温度を演算により求める構成とすることができる。

機能素子は、記録ヘッドの記録素子と同一の基板上に形成されていてもよい。

記録ヘッドが、熱エネルギーによりインクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドであってもよい。

本発明によれば、簡単且つ安価な構成で、記録ヘッド内部の温度をＰＮ接合部における電圧降下の温度特性を利用して正確に求めることができる。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

なお、この明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。

さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。

またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものであり「記録素子」に対応する。

さらに、以下に用いる「素子基体」とは、シリコン半導体で構成される単なる基体を指し示すものではなく、各素子や配線等が設けられた基体を示すものである。

さらに、「素子基体上」とは、単に素子基体の上を指し示すだけでなく、素子基体の表面、表面近傍の素子基体内部側をも示すものである。また、本発明でいう「作り込み（built-in）」とは、別体の各素子を単に基体上に配置することを指し示している言葉ではなく、各素子を半導体回路の製造工程等によって素子基体上に一体的に形成、製造することを示すものである。

＜インクジェット記録装置の説明＞
図１０は本発明に係る記録ヘッドの温度検出回路を適用するのに好適なインクジェット記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。

図１０に示すように、インクジェット記録装置（以下、記録装置という）は、インクジェット方式に従ってインクを吐出して記録を行なう記録ヘッド２０３を搭載したキャリッジ２０２にキャリッジモータＭ１によって発生する駆動力を伝達機構２０４より伝え、キャリッジ２０２を矢印Ａ方向に往復移動させるとともに、例えば、記録紙などの記録媒体Ｐを給紙機構２０５を介して給紙し、記録位置まで搬送し、その記録位置において記録ヘッド２０３から記録媒体Ｐにインクを吐出することで記録を行なう。

また、記録ヘッド２０３の状態を良好に維持するためにキャリッジ２０２を回復装置２１０の位置まで移動させ、間欠的に記録ヘッド２０３の吐出回復処理を行う。

記録装置のキャリッジ２０２には記録ヘッド２０３を搭載するのみならず、記録ヘッド２０３に供給するインクを貯留するインクカートリッジ２０６を装着する。インクカートリッジ２０６はキャリッジ２０２に対して着脱自在になっている。

図１０に示した記録装置はカラー記録が可能でり、そのためにキャリッジ２０２にはマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクを夫々、収容した４つのインクカートリッジを搭載している。これら４つのインクカートリッジは夫々独立に着脱可能である。

さて、キャリッジ２０２と記録ヘッド２０３とは、両部材の接合面が適正に接触されて所要の電気的接続を達成維持できるようになっている。記録ヘッド２０３は、記録信号に応じてエネルギーを印加することにより、複数の吐出口からインクを選択的に吐出して記録する。特に、この実施形態の記録ヘッド２０３は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット方式を採用し、熱エネルギーを発生するために電気熱変換体を備え、その電気熱変換体に印加される電気エネルギーが熱エネルギーへと変換され、その熱エネルギーをインクに与えることにより生じる膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口よりインクを吐出させる。この電気熱変換体は各吐出口のそれぞれに対応して設けられ、記録信号に応じて対応する電気熱変換体にパルス電圧を印加することによって対応する吐出口からインクを吐出する。

図１０に示されているように、キャリッジ２０２はキャリッジモータＭ１の駆動力を伝達する伝達機構２０４の駆動ベルト２０７の一部に連結されており、ガイドシャフト２１３に沿って矢印Ａ方向に摺動自在に案内支持されるようになっている。従って、キャリッジ２０２は、キャリッジモータＭ１の正転及び逆転によってガイドシャフト２１３に沿って往復移動する。また、キャリッジ２０２の移動方向（矢印Ａ方向）に沿ってキャリッジ２０２の絶対位置を示すためのスケール２０８が備えられている。この実施形態では、スケール２０８は透明なＰＥＴフィルムに必要なピッチで黒色のバーを印刷したものを用いており、その一方はシャーシ２０９に固着され、他方は板バネ（不図示）で支持されている。

また、記録装置には、記録ヘッド２０３の吐出口（不図示）が形成された吐出口面に対向してプラテン（不図示）が設けられており、キャリッジモータＭ１の駆動力によって記録ヘッド２０３を搭載したキャリッジ２０２が往復移動されると同時に、記録ヘッド２０３に記録信号を与えてインクを吐出することによって、プラテン上に搬送された記録媒体Ｐの全幅にわたって記録が行われる。

さらに、図１０において、２１４は記録媒体Ｐを搬送するために搬送モータＭ２によって駆動される搬送ローラ、２１５はバネ（不図示）により記録媒体Ｐを搬送ローラ２１４に当接するピンチローラ、２１６はピンチローラ２１５を回転自在に支持するピンチローラホルダ、２１７は搬送ローラ２１４の一端に固着された搬送ローラギアである。そして、搬送ローラギア２１７に中間ギア（不図示）を介して伝達された搬送モータＭ２の回転により、搬送ローラ２１４が駆動される。

またさらに、２２０は記録ヘッド２０３によって画像が形成された記録媒体Ｐを記録装置外ヘ排出するための排出ローラであり、搬送モータＭ２の回転が伝達されることで駆動されるようになっている。なお、排出ローラ２２０は記録媒体Ｐをバネ（不図示）により圧接する拍車ローラ（不図示）により当接する。２２２は拍車ローラを回転自在に支持する拍車ホルダである。

またさらに、記録装置には、図１０に示されているように、記録ヘッド２０３を搭載するキャリッジ２０２の記録動作のための往復運動の範囲外（記録領域外）の所望位置（例えば、ホームポジションに対応する位置）に、記録ヘッド２０３の吐出不良を回復するための回復装置２１０が配設されている。

回復装置２１０は、記録ヘッド２０３の吐出口面をキャッピングするキャッピング機構２１１と記録ヘッド２０３の吐出口面をクリーニングするワイピング機構２１２を備えており、キャッピング機構２１１による吐出口面のキャッピングに連動して回復装置内の吸引手段（吸引ポンプ等）により吐出口からインクを強制的に排出させ、それによって、記録ヘッド２０３のインク流路内の粘度の増したインクや気泡等を除去するなどの吐出回復処理を行う。

また、非記録動作時等には、記録ヘッド２０３の吐出口面をキャッピング機構２１１によるキャッピングすることによって、記録ヘッド２０３を保護するとともにインクの蒸発や乾燥を防止することができる。一方、ワイピング機構２１２はキャッピング機構２１１の近傍に配され、記録ヘッド２０３の吐出口面に付着したインク液滴を拭き取るようになっている。

これらキャッピング機構２１１及びワイピング機構２１２により、記録ヘッド２０３のインク吐出状態を正常に保つことが可能となっている。

＜インクジェット記録装置の制御構成＞
図１１は、図１０に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。

図１１に示すように、コントローラ６００は、ＭＰＵ６０１、後述する制御シーケンスに対応したプログラム、所要のテーブル、その他の固定データを格納したＲＯＭ６０２、キャリッジモータＭ１の制御、搬送モータＭ２の制御、及び、記録ヘッド２０３の制御のための制御信号を生成する特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、画像データの展開領域やプログラム実行のための作業用領域等を設けたＲＡＭ６０４、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３、ＲＡＭ６０４を相互に接続してデータの授受を行うシステムバス６０５、以下に説明するセンサ群からのアナログ信号を入力してＡ／Ｄ変換し、デジタル信号をＭＰＵ６０１に供給するＡ／Ｄ変換器６０６などで構成される。

また、図１１において、６１０は画像データの供給源となるコンピュータ（或いは、画像読取り用のリーダやデジタルカメラなど）でありホスト装置と総称される。ホスト装置６１０と記録装置１との間ではインタフェース（Ｉ／Ｆ）６１１を介して画像データ、コマンド、ステータス信号等を送受信する。

さらに、６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１、プリント開始を指令するためのプリントスイッチ６２２、及び記録ヘッド３のインク吐出性能を良好な状態に維持するための処理（回復処理）の起動を指示するための回復スイッチ６２３など、操作者による指令入力を受けるためのスイッチから構成される。６３０はホームポジションｈを検出するためのフォトカプラなどの位置センサ６３１、環境温度を検出するために記録装置の適宜の箇所に設けられた温度センサ６３２等から構成される装置状態を検出するためのセンサ群である。

さらに、６４０はキャリッジ２を矢印Ａ方向に往復走査させるためのキャリッジモータＭ１を駆動させるキャリッジモータドライバ、６４２は記録媒体Ｐを搬送するための搬送モータＭ２を駆動させる搬送モータドライバである。

ＡＳＩＣ６０３は、記録ヘッド２０３による記録走査の際に、ＲＡＭ６０２の記憶領域に直接アクセスしながら記録ヘッドに対して記録素子（吐出ヒータ）の駆動データ（ＤＡＴＡ）を転送する。

＜温度検出回路＞
図４は、上記のようなインクジェット記録装置の記録ヘッドの温度を検出するのに好適な、本発明に係る温度検出回路の一実施形態の主要部分を示す図である。なお、記録ヘッドの構成及び温度検出回路が形成されるヒーターボード（素子基体）やダイオードセンサの構成は、上記で図７から図９に関して説明したものと同様である。

本実施形態では、ダイオードセンサ４０のアノード側及びカソード側に、それぞれ抵抗４２及び抵抗４４が接続されている。従って、ダイオードセンサに流れる電流ＩＦは、
ＩＦ＝（Ｖcc−ＶＦ）／（Ｒ４２＋Ｒ４４）
により決定される。

ここで、ＶＦはダイオードセンサ４０の順方向電圧降下、Ｒ４２は抵抗４２の抵抗値、Ｒ４４は抵抗４４の抵抗値である。例えばＶccが２．５Ｖであり、ＩＦを２００μＡに設定した場合、２５℃の環境下でＶＦの値が個々で約０．６２〜０．６５Ｖ程度ばらつくと仮定すると、Ｒ４２及びＲ４４は、
Ｒ４２＋Ｒ４４＝（２．５−（０．６２〜０．６５））／２００μＡ
＝９．２５〜９．４［ＫΩ］
となり、従って、Ｒ４２＝Ｒ４４であると想定すると、Ｒ４２＝Ｒ４４＝４．６２５〜４．７［ＫΩ］に設定すればよいことになる。

ここで重要な点は、ダイオードセンサのＶＦの特性は、所定温度、例えば室温２５℃において、固体毎にある程度のばらつきを有するものの、温度変化率すなわち１℃あたりのＶＦの変化率は、電流の値が一定であれば一定となることである。例えば、ＩＦ＝２００μＡであれば、ＶＦの温度変化率は−２．１ｍＶ／℃などとなる。これに関する詳細については、上記特許文献などにおいて詳細に述べられているので、ここでは説明を省略する。

以上から、ダイオードセンサ４０のアノードの電圧値とカソードの電圧値との間の電圧差を検出し、その変化分をモニタすれば、このダイオードセンサの周囲の温度を正確に知ることができる。このため、本実施形態では、ダイオードセンサ４０のアノードとカソードとの間の電圧差を検出するように回路を構成している。具体的には、図４に示すように、ダイオードセンサ４０のアノード側の電圧値（電位）ＶＩ１と、ダイオードセンサ４０のカソード側の電圧値（電位）ＶＩ２の両方を、Ａ／Ｄ変換器の２つのチャネルにそれぞれ入力し、２つのＡ／Ｄ変換値の差分を計算して、温度を算出するように構成している。

なお、ここではＡ／Ｄ変換器が２つのチャネルを有し、アノード側の電圧ＶＩ１とカソード側の電圧ＶＩ２とがそれぞれのチャネルに入力される構成としたが、Ａ／Ｄ変換器のチャネル（入力）が１つである場合には、Ａ／Ｄ変換器への入力を切り替えるスイッチを別途設ける構成としても良い。いずれにしても、２つの入力ＶＩ１及びＶＩ２を同じＡ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換する構成が望ましい。

次に、上述の説明において、Ｒ４２＝Ｒ４４と想定した理由について説明する。上記で図３に関して説明したように、安価なＡ／Ｄ変換器の変換特性、すなわちアナログ入力電圧に対するデジタル変換値の関係は、ダイナミックレンジの中央付近では線形性が保たれるものの、電源電圧に近い領域、すなわちＶcc及び０Ｖ付近では、線形性が悪化する傾向がある。本実施形態ではこれを回避すべく、Ａ／Ｄ変換器の線形性の良好なダイナミックレンジの中央付近の領域を使用するようにして、安価な構成でダイオードセンサの電圧降下ＶＦの検出精度を向上させるようにしている。この場合、Ｒ４２とＲ４４の２つの抵抗値を実質的に同じ値とした方が、２つの入力電圧をダイナミックレンジの中央付近に設定するのが容易となる。

図５は、図４の回路から出力される信号を示すグラフである。図５において、直線５２はＡ／Ｄ変換器のチャネル１（ＣＨ１）への入力電圧ＶＩ１を示し、直線５４はアナログ・デジタル変換器のチャネル２（ＣＨ２）への入力電圧ＶＩ２を示す。図示されたように、これら２つの入力電圧は、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ５６の中央付近に来るように設計されている。

図６は、図５に示した検出された差分電圧（変化量）ΔＶＦを、最終的に温度値［℃］に変換するためのルックアップテーブルの例を示す図である。このようなルックアップテーブルは、当業者には周知のように、ハードウェア又はソフトウェアにより、容易に実現することができる。

あるいは、図６のルックアップテーブルを使用する代わりに、差分電圧ΔＶＦを変数とする１次式から温度値［℃］を求めるべく、ソフトウェアにより演算を行うように構成してもよい。

更に、図４に示す回路は、結果的にコモンモード・ノイズの影響を受けにくいという利点も有している。図４を再度参照して説明すると、ダイオードセンサ４０のアノード側及びカソード側の信号線４５及び４６は、通常隣接して記録ヘッドからＡ／Ｄ変換器の入力端子まで導かれる。従って、両方の信号線４５及び４６には、同様な波形のコモンモードの信号ノイズ４７及び４８が誘起される傾向がある。この時、Ａ／Ｄ変換器のチャネル１及びチャネル２には、それぞれ信号ノイズ４７及び４８が重畳された電圧ＶＩ１及びＶＩ２がそれぞれ入力される。しかしながら、本実施形態の構成によれば、同様な波形のコモンモード成分が重畳された２つの入力電圧ＶＩ１とＶＩ２の差分電圧からダイオードセンサの電圧降下ＶＦを求めるので、結果的にコモンモード・ノイズ成分が相殺されることになる。

以上から、当業者であれば、図４に示す回路がコモンモード・ノイズの影響を受けにくいことが理解されよう。

＜他の実施形態＞
以上の説明では温度センサとしてダイオードを用いるものを例に挙げて説明したが、温度センサとしては、ＰＮ接合部を有するものであればダイオードに限定されず、トランジスタ等を用いても良い。また、上述のようにヒータボード上で吐出用ヒータと同時に形成されるものとする他、別に形成されるものであっても良い。あるいは、必ずしもヒータボード上に形成されていなくてもよく、記録ヘッドの適宜の部位に適宜の個数を配設することができる。

更に、上記の説明では、本発明を電気熱変換体（吐出用ヒータ）によってインクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドの温度検出に適用する場合を例に挙げて説明したが、例えばサーマル記録ヘッドのように熱エネルギーを利用して記録を行うものであれば、他の方式の記録ヘッドや記録装置にも本発明は適用できる。

さらに加えて、本発明に係る記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けられるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を取るものであっても良い。

ダイオードセンサを利用した従来の温度検出回路を示す図である。図１の回路の温度特性、及びダイオードセンサ単体の温度特性を示すグラフである。理想的なＡ／Ｄ変換器の特性と、安価なＡ／Ｄ変換器の特性の例を示すグラフである。本発明に係る温度検出回路の一実施形態の主要部分を示す図である。図４の回路から出力される信号を示すグラフである。差分電圧ΔＶＦから温度を求めるためのルックアップテーブルの例を示す図である。記録ヘッドの構成例を示す図である。図７に示したヒーターボードの平面図である。温度センサの構成と等価回路を示す図である。図４の温度検出回路を適用するのに好適なインクジェット記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。図１０に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０、１１、１２、１５、１６、４２、４４抵抗器
１４、４０ダイオードセンサ
１３、１７演算増幅器
４７、４８コモンモード・ノイズ

Claims

熱エネルギーを利用して記録を行う記録ヘッドによって記録を行う記録装置であって、
半導体のＰＮ接合部を有し、前記記録ヘッド内部に設けられた機能素子と、
前記機能素子のＰ側部分の第１の電圧値及び前記機能素子のＮ側部分の第２の電圧値をそれぞれデジタルデータに変換するアナログ・デジタル変換器と、
前記アナログ・デジタル変換器から、前記第１及び第２の電圧値に対応して出力されたデジタルデータの差分データを求める差分手段と、
前記差分データに基づいて、前記記録ヘッドの温度を求める温度決定手段と、を備えることを特徴とする記録装置。
前記Ｐ側部分と電源電圧との間に挿入された第１の抵抗素子と、
前記Ｎ側部分と接地電圧との間に挿入された第２の抵抗素子と、を更に備え、
前記アナログ・デジタル変換器は少なくとも２チャンネルを有するもので、
前記Ｐ側部分と前記第１の抵抗器との間の第１のノードを、前記アナログ・デジタル変換器の第１のチャネルの入力端子に接続する手段と、
前記Ｎ側部分と前記第２の抵抗器との間の第２のノードを、前記アナログ・デジタル変換器の第２のチャネルの入力端子に接続する手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記第１及び第２の電圧値が前記アナログ・デジタル変換器のダイナミックレンジの中央付近となるように、前記第１及び第２の抵抗素子の抵抗値が設定されていることを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
前記第１の抵抗素子の抵抗値と前記第２の抵抗素子の抵抗値が、実質的に等しいことを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
前記温度決定手段が、前記差分データと前記記録ヘッドの温度との対応を定義した、ルックアップ・テーブルを参照して前記記録ヘッドの温度を求めることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記温度決定手段が、前記差分データを所定の１次式に代入して前記温度を演算により求めることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記機能素子が、前記記録ヘッドの記録素子と同一の基板上に形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の記録装置。
前記記録ヘッドが、熱エネルギーによりインクを吐出して記録を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の記録装置。
熱エネルギーを利用して記録を行う記録ヘッドの温度を検出する温度検出回路であって、
半導体のＰＮ接合部を有し、前記記録ヘッド内部に設けられた機能素子と、
前記機能素子のＰ側部分の第１の電圧値及び前記機能素子のＮ側部分の第２の電圧値をそれぞれデジタルデータに変換するアナログ・デジタル変換器と、
前記アナログ・デジタル変換器から、前記第１及び第２の電圧値に対応して出力されたデジタルデータの差分データを求める差分手段と、
前記差分データに基づいて、前記記録ヘッドの温度を求める温度決定手段と、を備えることを特徴とする記録ヘッドの温度検出回路。