JP2007331353A - 記録ヘッド及び記録装置と、記録ヘッドの検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録ヘッドの電気的な特性や、複数の異なる熱的な特性に対応した検知精度に関して考慮されていない。
【解決手段】 記録ヘッドのヒータへの通電動作を伴わない状態で温度検出回路により、そのヒータに対応するセンサで検知した第１温度情報を取り出し、ヒータへの通電動作を伴う状態で、そのヒータに対応するセンサで検知した第２温度情報を取り出し、これら第１及び第２温度情報を基に、そのセンサで検知した温度情報を補正する補正情報ＴEoff，Ｋを取得し、これら補正情報に基づいて、そのセンサで検知した温度情報を補正する。
【選択図】 図２０

Description

本発明は、熱エネルギーを液体に作用させて吐出口から液体を吐出させる記録ヘッド及び当該記録ヘッドを用いた記録装置に関するものである。

インクジェット（液体噴射）記録装置（以下、インクジェットプリンタ）は、記録ヘッド（インクジェットヘッド）に設けた吐出口（ノズル）からインクを吐出させて紙等の被記録材に付着させることにより各種情報を記録するものである。このようなインクジェットプリンタは騒音の発生が少なく、かつ高速記録が可能で、被記録材の選択範囲が広い等の多くの利点を有している。このようなインクジェットヘッドの中で、熱エネルギーをインクに作用させて吐出口からインクを吐出させるタイプの記録ヘッドは、記録信号に対する応答性が良く、またノズルの高密度マルチ化が容易である等の利点を有している（特許文献１，２）。

一方、このような記録ヘッドを用いたインクジェットプリンタでは、異物によるノズルの目詰まりや、インク供給経路内に混入した気泡やノズル表面の濡れ性の変化等により、記録ヘッドの全体又は一部のノズルで吐出不良が発生することがある。特に被記録材の全幅に対応する多数のノズルを配するフルライン型の記録ヘッドを使用すると高速記録が可能となる。しかしその反面、これら多数のノズルの内、吐出不良が発生したノズルを特定して画像の補完や記録ヘッドの回復作業に反映させるのが重要な課題となっている。更に、このような記録ヘッドを用いたインクジェットプリンタでは、記録ヘッドの温度変化に伴って各ノズルから吐出されるインク量が変化し、記録された画像濃度が安定しない事態が発生する。特に上述のフルライン型の記録ヘッドでは、このようなインク吐出量の変化による画像の劣化を抑制することが重要となる。

かかる重要性に鑑み、従来から種々のインク不吐出の検知方法、不吐出の補完方法、制御方法と装置及び種々のインク吐出量の制御方法が提案されている。

種々の不吐出検知方法と装置が提案されており、特許文献３には、吐出源で吐出の有無を検出する方法が記載されている。これによれば電気熱エネルギー変換体から発生される熱により抵抗値が変化する位置に導体部を配列し、その導体部の温度に関連して変化する抵抗値の変化量を検知する検出回路を有している。そして、その温度変化に応じて、電気熱エネルギー変換体への吐出信号の印加を中止することが記載されている。

吐出源で吐出の有無を検出する別の方法として特許文献４がある。これによれば、電気熱変換体と温度検出素子をＳｉ基板等の同一の支持体上に設けるとともに、膜状に構成される温度検出素子を、電気熱変換体の配列領域と重なって設けた液体噴射記録ヘッドが開示されている。又この特許文献６には、吐出ヒータの配列範囲が温度センサの配列領域に完全に含まれ、温度センサをヒータの配列の上層部として重ねて配置し、温度検出及び温度制御の精度及び応答性を向上させることが記載されている。

又特許文献５には、記録ヘッドの温度特性を検知する手段として、記録ヘッドのヒータに所定のエネルギーを印加した時の温度変化に基づいてインク残量検知の閾値を決定するインクジェット記録ヘッドが記載されている。

また検知温度の精度を向上するために、各種の不吐出判定基準や条件に関する提案として、過昇温等から記録ヘッドを保護し、不吐検知を高精度に行うことが提案されている。これによれば、ダミー抵抗体の抵抗値によるヘッドのランク分けを行い、記録ヘッドの特性情報に応じて不吐出か否かの判定条件を変更している（特許文献６）。

また記録ヘッドのインク吐出状態を検知する記録ヘッドの検査方法として、インク吐出を生じさせない加熱に伴う温度上昇と温度下降とを測定し、更に記録動作とは異なるタイミングで、予備吐出における温度上昇と温度下降を測定する。そしてインク吐出が不良であった場合における温度上昇と温度下降とを測定するとともに、記録ヘッドの印字状態監視工程によって熱特性を暫時取得し、その比較結果に基づいて記録ヘッドから正常にインクが吐出されているかどうかを判定する検査方法がある（特許文献７）。
米国特許４７２３１２９号公報 米国特許４７４０７９６号公報 特公平０４−００６５４９号公報 特登録２８３１７７８号公報 特開２００２−１７８４９２号公報 特開平０７−０５２４０８号公報 特開平１１−１３８７８８号公報

ところで特許文献３及び特許文献４では、吐出不良の各ノズルの位置を特定することが開示されていない。更に、電気熱エネルギー変換体から発生される熱により抵抗値の変化量を検知する各検知回路が明示されていない。このため、吐出不良の発生した吐出ノズルを高速で特定することができない。

また、特許文献５〜７の従来例では、記録ヘッドごとのインク不吐検知に着目しているために、マルチノズルにおけるノズル毎の検知手段が開示されていない。よって記録ヘッド内の空間的な特定には言及しておらず、更には熱的な特性の検出値のみによって閾値を算出している。このため、電気的な特性や複数の異なる熱的な特性に対応した検知精度に関する記載が無い。なお特許文献６のインクジェット記録装置では、ダミー抵抗によるヒータの特性によるランク分けを採用している。しかし、これは熱的な特性の一部を電気的な特性で代用するものであり、熱的な特性の検出値による検知精度の向上を目的とするものではない。

本発明の目的は上記従来の問題点を解決することにある。

本発明の特徴は、各吐出口に対応した温度検出素子により検出された温度情報を補正して、各温度検出素子の電気的なバラツキと熱的なバラツキを補正する技術を提供することにある。

更に本発明の特徴は、記録ヘッドの各吐出口における異常の発生を検知するタイミングを適正に決定して、当該タイミングでヘッドの異常の有無を検知する技術を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る記録ヘッドは以下のような構成を備える。即ち、
電気熱エネルギー変換体の熱エネルギーをインクに作用させて吐出口からインクを吐出させる記録ヘッドであって、
それぞれが、前記電気熱エネルギー変換体のそれぞれに対応付けて配置された複数の温度検知素子と、
前記複数の温度検知素子のそれぞれを選択して、当該選択した温度検知素子で検知した温度情報を取り出す温度検出回路と、
前記複数の温度検知素子のそれぞれで検知した温度情報を補正する補正情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した前記補正情報に基づいて、前記複数の温度検知素子のそれぞれで検知した温度情報を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る記録装置は以下のような構成を備える。即ち、
電気熱エネルギー変換体の熱エネルギーをインクに作用させて吐出口からインクを吐出させる記録ヘッドを用いて画像を記録する記録装置であって、
前記記録ヘッドは、
それぞれが、前記電気熱エネルギー変換体のそれぞれに対応付けて配置された複数の温度検知素子と、
前記複数の温度検知素子のそれぞれを選択して、当該選択した温度検知素子で検知した温度情報を取り出す温度検出回路とを有し、
前記記録装置は、
電気熱エネルギー変換体への通電動作を伴わない状態で前記温度検出回路により、前記電気熱エネルギー変換体に対応する温度検知素子で検知した第１温度情報を取り出す第１温度検出手段と、
前記電気熱エネルギー変換体への通電動作を伴う状態で前記温度検出回路により、前記電気熱エネルギー変換体に対応する温度検知素子で検知した第２温度情報を取り出す第２温度検出手段と、
前記第１及び第２温度情報を基に、前記対応する温度検知素子で検知した温度情報を補正する補正情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得した前記補正情報に基づいて、前記対応する温度検知素子で検知した温度情報を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る記録ヘッドの検査方法は以下のような工程を備える。即ち、
電気熱エネルギー変換体の熱エネルギーをインクに作用させて吐出口からインクを吐出させる記録ヘッドの検査方法であって、
前記電気熱エネルギー変換体に通電駆動し、前記電気熱エネルギー変換体に対応して前記記録ヘッドに配置された温度検知素子により検出した温度情報を取得する測定工程と、
前記測定工程で測定した前記温度情報における最高温度に到達した第１タイミングを検出する第１検出工程と、
前記第１測定工程で測定した前記温度情報において、インクが再充填される現象に伴う温度変化が発生する第２タイミングを検出する第２検出工程と、
前記第１及び第２タイミングにおける異常有無の判定基準となる各閾値を設定する設定工程と、
前記電気熱エネルギー変換体に通電駆動し、前記電気熱エネルギー変換体に対応して前記記録ヘッドに配置された温度検知素子により前記第１及び第２タイミングで検出した温度情報と、前記設定工程で設定された前記各閾値とを基に、前記電気熱エネルギー変換体による通電駆動状況を判定する判定工程と、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る記録ヘッドの検査装置は以下のような構成を備える。即ち、
電気熱エネルギー変換体の熱エネルギーをインクに作用させて吐出口からインクを吐出させる記録ヘッドの検査装置であって、
前記電気熱エネルギー変換体に通電駆動し、前記電気熱エネルギー変換体に対応して前記記録ヘッドに配置された温度検知素子により検出した温度情報を取得する測定手段と、
前記測定手段で測定した前記温度情報における最高温度に到達した第１タイミングを検出する第１検出手段と、
前記第１測定手段で測定した前記温度情報において、インクが再充填される現象に伴う温度変化が発生する第２タイミングを検出する第２検出手段と、
前記第１及び第２タイミングにおける異常有無の判定基準となる各閾値を設定する設定手段と、
前記電気熱エネルギー変換体に通電駆動し、前記電気熱エネルギー変換体に対応して前記記録ヘッドに配置された温度検知素子により前記第１及び第２タイミングで検出した温度情報と、前記設定手段で設定された前記各閾値とを基に、前記電気熱エネルギー変換体による通電駆動状況を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする。

尚、この課題を解決するための手段は、本願発明の特徴の全てを列挙しているものではなく、特許請求の範囲に記載された他の請求項及びそれら特徴群の組み合わせも発明になり得る。

本発明によれば、各吐出口に対応した温度検出素子により検出された温度情報を補正して、各温度検出素子の電気的なバラツキと熱的なバラツキを補正して、正確な温度情報を得ることができるという効果がある。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

図１乃至図４は、本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッド、駆動回路、インクジェット記録装置のそれぞれ及びそれぞれの関係を説明するための図である。以下、これらの図面を参照して各部構成の説明しながら全体を説明する。

図１は、本実施の形態に係るインクジェットヘッドを説明する図である。

このインクジェットヘッド１０００は、電気信号に応じて熱を発生し、その熱をインクに与えて膜沸騰を生じ指せて記録を行う方式インクジェットヘッドである。このインクジェットヘッド１０００は、図２の分解斜視図に示すように、記録素子ユニット１００１とインク供給ユニット１００２のインク供給部材１５００とで構成されている。尚、１８００は、各種色のインクを収容しているインクタンクである。

図２は、図１のインクジェットヘッドの分解斜視図である。

更に図３は、図２の記録素子ユニット１００１の分解斜視図である。

図３に示すように、記録素子ユニット１００１は、記録素子基板１１００、第１プレート１２００、電気配線基板１３００、第２プレート１４００、フィルタ部材１６００で構成されている。

図４（Ａ）は、記録素子基板１１００の構成を説明する図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

記録素子基板１１００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板１１０８で、薄膜により電気熱変換素子（ヒータ）が形成されている。またインク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口１１０１（図４（Ｂ）が形成され、インク供給口１１０１の両側に電気熱変換素子１１０２がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列されている。これら電気熱変換素子１１０２及びアルミニウム等の電気配線が成膜技術により形成されている。またこの電気配線に電力を供給するために電極１１０３（図４（Ａ））が設けられている。インク供給口１１０１は、Ｓｉ基板１１０８の結晶方位を利用して異方性エッチングを行って形成される。いまウエハ面に［１００］、厚さ方向に［１１１］の結晶方位を持つ場合、アルカリ系（ＫＯＨ、ＴＭＡＨ、ヒトラジン等）の異方性エッチングにより、約５４．７度の角度でエッチングが進行する。この方法を用いて、所望の深さにエッチングしてインク供給口１１０１が形成される。

また図４（Ｂ）に示すように、このＳｉ基板１１０８上には、ノズルプレート１１１０が配置され、電気熱変換素子１１０２に対応したインク流路１１０４、ノズル１１０５、発泡室１１０７がフォトリソ技術により形成されている。またノズル１１０５は、電気熱変換素子１１０２に対向するように設けられている。インク供給口１１０１から供給されたインクを電気熱変換素子１１０２により加熱し気泡を発生させて、各ノズル１１０５からインクが吐出される。

第１プレート１２００は、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）で形成されている。尚、この第１プレート１２００の素材は、アルミナに限るものではない。記録素子基板１１００の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板１１００の材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。第１プレート１２００の素材は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化珪素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）のうちいずれであってもよい。この第１プレート１２００には、記録素子基板１１００にインクを供給するためのインク供給口１２０１が形成されている。記録素子基板１１００のインク供給口１１０１が第１プレート１２００のインク供給口１２０１に対応し、かつ、記録素子基板１１００は第１プレート１２００に対して位置精度良く接着して固定される。その接着剤は、例えば、粘度が低く、接触面に形成される接着層が薄く、かつ、硬化後、比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤、もしくは紫外線硬化併用型の熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。また第１プレート１２００は、位置決め基準となるＸ方向基準１２０４、Ｙ方向基準１２０５、Ｚ方向基準１２０６を有している。

記録素子基板１１００は、図１に示すように第１プレート１２００上に千鳥状に配置され、同一色による幅広の記録を可能としている。例えば、ノズル群の長さが（１インチ＋α）の４つの記録素子基板１１００ａ，１１００ｂ，１１００ｃ，１１００ｄを千鳥状に配置し、４インチ幅の記録を可能にしている。またこれら記録素子基板のそれぞれの吐出口群の端部は、千鳥状に隣接する記録素子基板のノズル群の端部と、記録方向に対して、重複する領域（Ｌ）を設けている。これにより、各記録素子基板による記録領域の間に隙間が生じるのを防止している。例えば、ノズル群１１０６ａとノズル群１１０６ｂに重複領域１１０９ａ，１１０９ｂを設けている。

図３の電気配線基板１３００は、記録素子基板１１００に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものである。この電気配線基板１３００は、記録素子基板１１００を組み込むための４つの開口部を有しており、裏面には第２プレート１４００が接着固定される。また電気配線基板１３００は、記録素子基板１１００の電極１１０３（図４（Ａ））に対応する電極端子１３０２と、この配線端部に位置し記録装置本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子１３０１を有している。電気配線基板１３００と記録素子基板１１００とは電気的に接続されている。この接続方法は、例えば、記録素子基板１１００の電極１１０３と電気配線基板１３００の電極端子１３０２とを金ワイヤ（不図示）を用いたワイヤーボンディング技術により接続したものである。電気配線基板１３００の素材としては、例えば、配線が二層構造のフレキシブル配線基板が使用され、表層はポリイミドフィルムで覆われている。

第２プレート１４００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍのＳＵＳ板で形成されている。尚、この第２プレート１４００の素材は、ＳＵＳに限られることなく、耐インク性を有し、良好な平面性を有する材料で作られてもよい。そして、第２プレート１４００は、第１プレート１２００に接着固定された記録素子基板１１００及び、記録素子基板１１００を取り込む開口部を有し、第１プレート１２００に接着固定される。この第２プレート１４００の開口部１４０２と記録素子基板１１００の側面によって形成される溝部には、第１封止剤１３０４（図１）が充填され、電気配線基板１３００の電気実装部を封止している。また記録素子基板の電極１１０３（図４（Ａ））は、第２封止剤１３０５（図１）で封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。また第１プレート１２００の裏面側インク供給口１２０１には、インク中に混入された異物を取り除くためのフィルタ部材１６００（図３）が接着して固定される。

図２のインク供給部材１５００は、例えば、樹脂成形により形成され、共通液室１５０１と、Ｚ方向基準面１５０２とを具備している。そしてＺ基準面１５０２は、記録素子ユニット１００１を位置決めして固定するとともに，このインクジェットヘッド１０００のＺ基準となっている。

図２に示した通り、このインクジェットヘッド１０００は、記録素子ユニット１００１をインク供給部材１５００と結合することにより形成されている。この結合は以下のように行われる。

インク供給部材１５００の開口部と記録素子ユニット１００１を第３封止剤１５０３により封止して共通液室１５０１を密閉する。そして、インク供給部材１５００のＺ基準１５０２に記録素子ユニット１００１のＺ基準１２０６を、例えば、ビス１９００等により位置決め固定する。第３封止剤１５０３は、耐インク性があり、かつ、常温で硬化し、かつ、異種材料間の線膨張差に耐えられる柔軟性のある封止剤が望ましい。また記録素子ユニット１００１の外部信号入力端子１３０１は、例えば、インク供給部材１５００の裏面に位置決めして固定される。

図５（Ａ）（Ｂ）は、本実施の形態に係るインクジェットヘッドの記録素子ユニット１００１において、吐出ノズルを省略した記録素子ユニットの断面図（Ａ）と平面図（Ｂ）を示している。

Ｓｉ基板１００には、熱酸化膜ＳｉＯ2等からなる蓄熱層１０１を介してＡｌ，Ｐｔ，Ｔｉ，ＴｉＮ，ＴｉＳｉ，Ｔａ，ＴａＮ，ＴａＳｉＮ，ＴａＣｒ，Ｃｒ，ＣｒＳｉＮ，Ｗ等の薄膜抵抗体で形成される温度検知素子（センサ）１０２が設けられている。１３１は、各温度検知素子１０２と接続するためのＡｌ等の個別配線である。１３３は温度検知素子１０２を共通に接続する共通配線である。更に、層間絶縁膜１０３を介して、ＴａＳｉＮ等の電気熱変換素子（ヒータ）１０４、ＳｉＯ2等のパシベーション膜１０５が形成されている。更にその上に、ヒータ１０４上の耐キャビテーション性を高めるための、Ｔａ等の耐キャビテーション膜１０６が半導体プロセスで高密度に積層されて形成される。

薄膜抵抗体で形成される温度検知素子１０２は、図５（Ｂ）に示すように、各ヒータ１０４の各々の直下に分離独立して配置される。各温度検知素子１０２に接続される個別配線１３１、共通配線１３３は、各温度検知素子１０２で検知された温度情報を取得する検出回路の一部として構成される。

本実施の形態では、Ｓｉ基板１００には、熱酸化膜ＳｉＯ2等からなる蓄熱層１０１を介してヒータ１０４とＳｉ基板１００に形成された制御回路を接続するＡｌ配線が形成されている。更に、層間絶縁膜１０３を介してＴａＳｉＮ等の電気熱変換素子（ヒータ）１０４、ＳｉＯ2等のパシベーション膜１０５、ヒータ１０４上の耐キャビテーション性を高める、Ｔａ等の耐キャビテーション膜１０６が形成されている。これにより、蓄熱層１０１上に、上述した薄膜抵抗体で形成される温度検知素子１０２と、接続配線のためのＡｌ等の個別配線１３１、共通配線１３３とを成膜、パターンニングできるので、従来の製造工程を大きく変更することなく製造できる。このため工業生産上も大きな利点を有する。

図６は、本発明の他の実施の形態に係る温度検知素子の形状を示す平面図で、前述の図５と共通する部分は同じ記号で示している。

図５（Ｂ）の例では、正方形の温度検知素子１０２をヒータ１０４の直下に配置した。これに対して図６では、スネーク形の温度検知素子１０２ａをヒータ１０４の直下に配置している。図５（Ｂ）の正方形の温度検知素子１０２では、層間絶縁膜１０３を介したヒータ１０４の平面形状を平坦に形成できる。このため、各ノズルからのインクの吐出がより安定するという利点が有る。これに対して図６のスネーク形の温度検知素子１０２ａでは、温度検知素子１０２の抵抗値を大きく設定できるため、微小の温度変化を精度良く検出できるという利点がある。

［実施の形態１］
図７は、本発明の実施の形態１に係る記録ヘッドのヒータの駆動回路及び温度検知回路の概要を説明するブロック図である。

ヒータ１０４と、ヒータ１０４を駆動するスイッチング素子９０３と、選択信号とオン／オフ信号の論路積をとるＡＮＤゲート９０４とで一つのセグメントを構成する。ここでは奇数又は偶数ノズル列分の６４０セグメントとしており、各グループはそれぞれ３２セグメントからなり、合計２０グループに分割され、３２時分割×２０の時分割駆動する構成例で示している。ＢＬＥ配線群９０５は、各グループの３２セグメントの一つを選択するブロック選択信号で、ＢＬＥ０〜ＢＬＥ３１の３２本の信号で構成され、各グループに共通に配線されている。よってブロックの数は合計３２ブロックとなり、各ブロックは、２０個（各グループの１つずつ）のヒータで構成される。駆動データ配線群９０６は印刷データに応じたオン／オフ信号で、ＩＤ０〜ＩＤ１９からなる２０本の信号で構成して各グループに個別に配線している。ＤＥＣ９０７は、ラッチ９０９から駆動ブロック番号を入力してブロック選択信号ＢＬＥ０〜３１を発生する。ＡＮＤゲート９０８は、各ヒータ１０４に印加するパルス幅とタイミングを決定している。このＡＮＤゲート９０８は、印加パルスＨＥ（Heat Enable）信号と駆動データの論理積をとって、信号ＩＤ０〜ＩＤ１９を生成する。ラッチ９０９とシフトレジスタ９１０は、シリアルデータＩＤＡＴＡを取り込んで記憶する。即ち、ＣＬＫに同期してＩＤＡＴＡが供給され、シフトレジスタ９０１にシリアルで転送され格納される。こうしてシフトレジスタ９１０に格納されたデータは、次の駆動ブロックの最初に出力される信号ＬＴでラッチ回路９０９に記憶される。そのため、最初の転送データに従って、実際に、その対応するブロックが駆動されるのは、その次のブロックの転送が行われるタイミングである。

ここで転送データには、そのデータで駆動されるブロックの番号（０〜３１）、そのブロックで駆動されるヒータ１０４の駆動データ、アナログスイッチ９１６の選択データ、温度検知素子１０２の切替えデータが含まれる。この切替えデータは、後述する温度検知回路９１１において温度検知素子１０２を選択するデータである。駆動ブロックの番号データを受けて、ＤＥＣ９０７はＢＬＥ０〜３１にデコードし、各グループ内の３２個のヒータ１０４の内の１個（即ち、２０個のヒータ）を同時に選択する。これと共に、２０ビットの駆動データを受けて指定したヒータ１０４に対して、ＨＥのパルス幅を有するオン／オフ信号ＩＤ０〜１９を供給してヒータ１０４を駆動する。

以上のようにして、最初に０ブロック目（ＢＬＥ＝０）が駆動され、順次１，２，３，…と駆動され、最後にブロック３１（ＢＬＥ＝３１）の駆動が完了すると、全ての記録素子基板（記録ヘッドが複数の素子基板で構成されている場合）の全てのノズルから、記録データに応じてインクが吐出されたことになる。

次に温度検知回路９１１について説明する。

温度検知素子１０２の一方の端子には、個別配線１３１に接続されてオン／オフ制御するスイッチング素子９１３が設けられている。また温度検知素子１０２の他方の端子にはＡｌ共通配線１３３が接続され、この共通配線１３３には複数の温度制御素子１０２が接続されている。そして選択信号ＢＬＥとオン／オフ信号ＰＴＥＮとの論路積をとるＡＮＤゲート９１４とで一つのセグメントを構成して温度検知素子群を形成している。ここではヒータ１０４の数に対応して、６４０個の温度検知素子を有している。そして駆動回路９０１と同様に、それぞれ３２素子から成る２０個のグループに分割して、３２×２０のマトリクスで選択している。センサＢＬＥ配線群９１８は、各グループの中の１つ温度検知素子１０２を選択するブロック選択信号で、センサＢＬＥ０〜３１の３２本の信号で構成して各グループに共通に配線されている。センサＤＡＴＡ配線群９１９は、２０グループの内の一つを選択するグループ選択信号で、センサＤＡＴＡ０〜１９の２０本の信号で構成して各グループに個別に配線されている。

各グループには一定電流を流す定電流源９１５、各温度検知素子の出力を切り替えるアナログスイッチ９１６が接続されている。またスイッチング素子９１３とアナログスイッチ９１６を制御する制御回路が構成されている。基準電流源９２１は、定電流源９１５の電流値を制御している。この制御回路は、センサブロック番号を受けてセンサブロック選択信号であるセンサＢＬＥ０〜３１を発生するＤＥＣ９２０と、温度検知素子のグループ番号を受けてグループの選択信号であるセンサＤＡＴＡ０〜１９を発生するＤＥＣ９１７で構成されている。

ＩＤＡＴＡで転送されたセンサブロック番号を受けて、センサブロック選択信号（センサＢＬＥ０〜３１）により選択されたブロックに所属する３２個のスイッチング素子９１３がオンする。一方、同様に転送された温度検知素子のグループ番号を受けて、グループの選択信号により選択されたアナログスイッチ９１６をオンすることにより、その選択されたブロックの、その選択されたグループに属する温度検知素子１０２が選択される。そして、その選択された１つの温度検知素子１０２からの温度情報を出力端子ＳＥＮより電圧信号として出力する。

このように、各温度検知素子１０２の出力は、温度検知素子群を選択するスイッチング素子９１３と各グループを選択するアナログスイッチ９１６を制御する制御回路により選択される。このようにアナログスイッチ９１６を設けることにより、各温度検知素子群の各素子から直接個々に検知信号を取り出す配線が不要になるため端子数を削減することができる
図８は、ヒータ１０４の駆動と温度検出素子から温度情報を得るための制御信号のタイミングチャートの一例を示すタイミング図である。

温度検知素子１０２の出力は印加停止タイミングｔeから約１．２μsec後にピークとなる。いま印加パルス幅を０．８μsecとした場合、印加開始タイミングｔ0より２μsec後である。複数のノズルを駆動する場合、一般的に時分割駆動をするが、条件によっては時分割時間が２μsec程度か、それ以下しか取れない場合も生じてくる。この場合、図８に示したように、ブロック選択時間内にピーク値が得られないため、他のブロックの選択時間内でピークを検出する必要がある。

本実施の形態１の場合、駆動回路９０１の駆動と、温度検知素子１０２のオン／オフとを連動させていない。このため、検知対象の温度検出素子１０２に着目すると、センサＢＬＥとセンサＤＡＴＡの制御信号の選択（アナログスイッチ９１６の選択）により、ヒートした後の他のブロックの選択時間で、その温度を検知できる。本実施の形態１では、前記のように温度ピーク値は、ヒート開始から約２μsec（ｔp）、時分割時間ｔdを２μsecとした場合について示してある。

例えば、ヒータ１０４のあるブロック１（ＢＬＥ１）で選択されるヒータ１０４に対応する温度検知素子１０２の出力を検知する場合、加熱駆動されたヒータ１０４の温度は、次のブロックであるブロック２（ＢＬＥ２）のタイミングでピークとなる。よって、ブロック２の選択時間に、センサＢＬＥが「１」となる様にデータを送る。ＰＴＥＮは、予め設定されたヒート信号からピーク値の時間により、読み取り時間を考慮して設定される。このようにヒータ１０４のＢＬＥ（ブロック選択）に対して、センサＢＬＥのデータを設定することにより、任意の駆動ブロックにおけるヒータ１０４の温度を検出することができる。

本実施の形態１では、製造時のバラツキや経年変化により、センサ１０２の温度検出特性が変化しても、精度良く吐出異常が判定ができるように判定タイミングをチューニングしている。

図９は、初期温度が２５℃で、層間絶縁膜１０３の膜厚が０.９５μｍで、抵抗値が３６０Ωのヒータ１０４に２０Ｖのパルスを０.８０μｓ印加した際、正常にインクが吐出した場合と、各吐出異常状態のときの温度センサの出力値の変化を示す図である。尚、図９は吐出動作を一回行った際の温度変化を示している。

図において、９９０は、正常吐出時の温度プロファイルを示す。９９１は、ノズル内に気泡が残留したことにより引き起こされた吐出異常時の温度プロファイルを示す。９９２は、インク流路に不純物が堆積しインク再充填が正常に行われなかったために起こった吐出異常時の温度プロファイルを示す。９９３は、ノズル表面に付着したインクによって起こった吐出異常時の温度プロファイルを示す。９９４は、インク流路内の不純物が吐出口に詰り正常に吐出できなかった時の温度プロファイルを示す。

９９１では、諸々の原因によって微小な気泡が凝集して大きな気泡となり、耐キャビテーション膜１０６が上方に介在したことにより吐出異常（以下、泡不吐）になっている。このような状態では、ヒータ基板側から気体へ熱が伝わり難いので熱は基板に蓄熱される。従って、センサ１０２で検出される温度は、どの時間においても正常吐出の時に比べて高くなっている。

９９２では、インク流路内に不純物が堆積し、次のヒート信号（ＨＥ）が印加されるまでにインク再充填が間に合わないため吐出異常（ゴミ流路詰り）になっている。この場合は、多少でもインクが耐キャビテーション膜１０５上に存在しているため、泡不吐状態のときに比べ熱はインクに伝導される。よって、センサ１０２で検出される温度は、どの時間においても正常吐出の時に比べ高い温度となるが、泡不吐状態と比べると低い温度となっている。

次に９９３では、インクジェット記録の液滴吐出時においては、液滴吐出時の尾部がインク自身の表面張力によって滴となり、本来の印刷に必要な液滴とは別に、副次的なインク滴（サテライト）や霧状のインク滴（ミスト）が発生する。このサテライトやミストが記録ヘッドの吐出口の周りに付着すると、インクの飛翔が妨げられて着弾位置がずれるなどの吐出異常（ヌレ異常）が発生する。この場合には、ノズル表面に付着したインクがメニスカスの後退に伴ってノズル内へ捲き込まれるため、正常吐出状態でインク再充填がされる時間よりも早く耐キャビテーション膜１０５にインクが接触することになる。その結果、センサ１０２で検出される温度は、ノズル表面に付着したインクが耐キャビテーション膜１０５に触れる前までは正常吐出と同じ温度プロファイルになる。しかし、ノズル表面に付着したインクが耐キャビテーション膜１０５に接すると、その温度は正常吐出のときよりも早いタイミング（リフィル前）で降下している。

更に９９４では、インク流路内の不純物がノズルに詰まり、気泡の生成、成長に伴うインクの吐出が正常に行えない状態（ゴミ吐出口詰り）にある。この場合は、残留気泡やインク再充填不足による不吐状態とは異なり、気泡が成長、収縮している。しかしノズルの一部分或は全てが塞がっているため、気泡は共通液室側へ膨張していく。このため、インクの再充填によって耐キャビテーション膜１０５上にインクが接触するタイミングが正常吐出の時に比べ遅くなる。これにより、共通液室から再充填されるインクによって冷却されるタイミングが正常吐出と異なる（このタイミングを「リフィル中」と定義する）。

従って、駆動パルスが印加される前、最高温度に到達時、最高温度到達時からインク再充填に伴う温度変化がおきるタイミングまでの間、インク再充填に伴う温度変化が起きてから約２μｓ後の各タイミングにおいて、センサ１０２で温度を測定する。これにより、正常吐出と吐出異常の場合とを容易に判別することが可能になる。

図１０は、初期温度が２５℃でインクが正常に吐出したとき、センサ１０２が測定する温度は層間絶縁膜１０３の膜厚が０.８５μｍのとき（実線１０ａ）と１.３５μｍのとき（点線１０ｂ）で異なることを説明する図である。

図からも明らかなように、タイミングｔ1で駆動パルスを印加してから最高温度に到達するまでと、インク再充填に伴う温度変化が起こるまでの時間は、層間絶縁膜１０３の膜厚が０.８５μｍのとき（１０ａ）よりも１.３５μｍの方（１０ｂ）が長くなっている。従って、正常吐出と吐出異常を判別するのに適したタイミングがずれてしまうので、吐出異常判定タイミングを固定した場合には、正常吐出か、吐出異常かを精度良く判別するのが難しくなる。

図１１は、本実施の形態に係るインクジェットヘッドを用いたフルマルチインクジェットプリンタの概略図である。

Ａ１０は給紙カセット、Ａ９は手差し給紙である。給紙方式としては、給送ローラＡ１０ａと分離パッドにより記録紙を一枚ずつ分離する方式（デュプロ方式）や、ツメ分離方式、リタード方式などが考えられる。給紙カセットＡ１０や手差し給紙Ａ９により給紙された記録紙Ｐは、回転が停止しているレジストローラ対Ａ４ａ，Ａ４ｂのニップへ、その先端が突き当てられ、更に、少し給送ローラを回転させる。これにより、レジストローラＡ４と給送ローラとの間で記録紙Ｐにたるみを形成して記録紙Ｐの斜送を補正する。更に、記録紙Ｐがレジストローラ対Ａ４ａ，Ａ４ｂのニップへ突き当たったことをフォトセンサ（不図示）で検知すると、レジストローラＡ４ａ，Ａ４ｂを回転させる。このレジストローラＡ４ａ，Ａ４ｂの回転開始をトリガとして、インクジェットヘッドによる記録タイミングを合わせることにより記録紙Ｐ上の所定位置に画像を形成することができる。

レジストローラＡ４ａ，Ａ４ｂの回転により搬送された記録紙Ｐは、搬送ベルトＡ５ｄとピンチローラ対Ａ１２ａ，Ａ１２ｂとで挟持される。更に、ピンチローラＡ１２の下ローラＡ１２ｂには高電圧がかけられており、また上ローラＡ１２ａは接地されているため、ピンチローラ対Ａ１２ａ，Ａ１２ｂを通過した記録紙Ｐは搬送ベルトＡ５ｄに静電吸着されて搬送される。そして搬送ベルトＡ５ｄ上に静電吸着された記録紙Ｐは、不図示のパルスモータである駆動源によって駆動される駆動ローラＡ５ｂの回転で搬送されるベルトＡ５ｄによって記録ヘッドＡ１Ｋ〜Ａ１Ｃの直下の印刷開始位置まで搬送される。

搬送ベルトＡ５ｄは、駆動ローラＡ５ｂと従動ローラＡ５ａ及び圧力ローラＡ５ｃとに張架されている。圧力ローラＡ５ｃは、一端が図示しない搬送ベルト筐体に揺動可能に付けられたアーム（不図示）の他端に回動可能に付けられ、そのアームがバネによって押圧されることで搬送ベルトＡ５ｄに張力を加えている。

Ａ１Ｋ，Ａ１Ｙ，Ａ１Ｍ，Ａ１Ｃはそれぞれ、記録シートＰの記録領域の全幅に亘って複数の記録素子（ノズル）が配列されたフルラインタイプの記録ヘッド（インクジェットヘッド）である。記録紙Ｐの搬送方向の上流側から、Ａ１Ｋ（黒）、Ａ１Ｙ（イエロー）、Ａ１Ｍ（マゼンタ）、Ａ１Ｃ（シアン）の順に所定間隔で配置されている。この記録ヘッドＡ１は、ヘッドホルダに取り付けられている。

以上のような構成において、記録紙Ｐは静電吸着力よって搬送ベルトＡ５ｄの上面に吸着され、上述の記録ヘッドで印刷されながら搬送ベルトＡ５ｄにより搬送される。

Ａ７ａ，Ａ７ｂは排紙ローラ対で、不図示の伝達手段による従動ローラＡ７ｂの回転力によって搬送駆動される。印刷後の記録紙Ｐは、排紙ローラＡ７ｂと拍車Ａ７ａとによって挟持されて、排紙トレイＡ１３へ排紙されて収容される。拍車Ａ７ｂは、印刷後の記録紙Ｐの印刷面上に接触するため、印刷画像のインクがなるべく転移しないように、記録紙Ｐとの接触面は先端を尖らせた形状としている。

図１２は、本実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略構成を説明するブロック図である。

制御部１２２０は、ＣＰＵ１２３０、ＲＯＭ１２３１、ＲＡＭ１２３２を有し、このプリンタ全体の動作を制御している。インクジェットヘッド（記録ヘッド）１０００は、図１１に示すように、黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクに対応して設けられている。ここで各記録ヘッドの構成は同じである機構部１２２１は、記録紙の搬送機構や用紙センサ等の各種センサを含んでいる。Ａ／Ｄ変換器１２２２は、記録ヘッドからの温度情報（ＳＥＮ信号）を入力してデジタル値に変換している。ＣＰＵ１２３０は、ＲＯＭ１２３１に記憶されている制御プログラムに従って、このプリンタ全体の動作を制御している。ＲＡＭ１２３２は、ＣＰＵ１２３０による制御処理時にワークエリアとして使用され、各種データを一時的に保存するのに使用される。

次に記録へどの製造時のバラツキや経年変化が生じても、精度良く吐出異常を検出できるようにするために、図１３に示す吐出異常判定タイミング変更チャートに従って判定タイミングをチューニングする。

図１３は、本実施の形態１に係る処理を説明するフローチャートである。尚、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ１２３１に記憶されており、ＣＰＵ１２３０の制御の下に実行される。

まずステップＳ１０１で、判定動作を行う前に、１つのノズルに対応するヒータ１０４に通電して駆動し、そのときの温度変化を、そのヒータ１０４に対応するセンサ１０２により測定する。この場合に加熱駆動するヒータ１０４の選択、及び温度検出素子（センサ）１０２の選択は、図７を参照して説明した通りである。尚、この場合の温度情報は、ＳＥＮ信号をＡ／Ｄ変換器１２２２でＡ／Ｄ変換したデジタル値としてＣＰＵ１２３０に入力される。これは以下に説明する温度測定時においても同様である。

図１４（Ａ）は、このときの温度特性を示す図で、これは前述の図１０を参照して説明したような特性を有している。

次にステップＳ１０２に進み、ステップＳ１０１で測定した温度変化を時間で一階微分しその結果を出力する。このときの結果を図１４（Ｂ）に示す。

次にステップＳ１０３に進み、ステップＳ１０２で求めた一階微分の結果を更に、もう一度微分することにより、温度変化を時間で二階微分した結果を出力する。この結果を図１４（Ｃ）に示す。尚、この実施の形態１では、これら微分計算をソフトウェアで行っているが、微分器のようなハードウェアを用いて行っても良い。

次にステップＳ１０４に進み、ステップＳ１０２で求めた一階微分値が「０」であった時間を、またステップＳ１０２で求めた一階微分値が負の値で、かつ、ステップＳ１０３で二階微分で負のピークが出現する時間を出力する。ここで、温度変化を時間で一階微分した結果が「０」であるタイミングは、センサ１０２が最高温度に到達したタイミングである。また、温度変化を時間で一階微分した値が負で、かつ温度変化を時間で二階微分した曲線において負のピークが出現するタイミングは、インクの再充填（リフィル）に伴う温度変化が起こったタイミングである。

次にステップＳ１０５に進み、
（１）ヒータの駆動パルスが印加される前
（２）ステップＳ１０４で検出した最高温度到達タイミング
（３）最高温度到達タイミングとインク再充填に伴う温度変化が起こったタイミング間
（４）インク再充填に伴う温度変化が起こったタイミングから約２μｓ後
を、センサ１０２の温度情報を取得するタイミングとして決定する。こうして決定した各タイミングに関する情報をＲＡＭ１２３２に保存する。

次にステップＳ１０６に進み、ステップＳ１０５で保存されたタイミング情報に基づいて、各タイミングでの温度情報を取得する。即ち、ここではあるヒータ１０４の温度情報を特定する場合、まずそのヒータ１０４に駆動パルスを印加する前に、それに対応するセンサ１０２により温度を測定する。次にそのヒータ１０４を加熱駆動した後、最高温度到達タイミングで温度を測定し、最高温度到達タイミングとインク再充填に伴う温度変化が起こったタイミング間、そしてインク再充填に伴う温度変化が起こったタイミングから約２μｓ後に、その温度情報を取得する。

次にステップＳ１０７に進み、ステップＳ１０１で測定した温度情報から、各吐出異常判定ポイント（１）〜（４）での判定閾値を、現状に適した閾値になるように再設定する。即ち、ステップＳ１０１で測定した温度情報の中から、ステップＳ１０５で求めた測定タイミングにおける温度情報を読み取り、その時の温度情報を基に、正常か否かを判定するための閾値を決定する。ここでは、その時の測定値に上下いくらかの差を持たせた温度値に設定する。

そしてステップＳ１０８に進み、ステップＳ１０６で得られた各吐出異常判定タイミングで測定した温度情報と、ステップＳ１０７で得られた、各タイミングに対応する閾値とを比較して、そのノズルの状態を判定する。

本実施の形態１では、吐出異常かどうかを判定するための温度情報を取得するタイミングを、それぞれ上述の（１）〜（４）としているため、各時点で、最も正確な吐出異常の有無を判定することが可能である。

本実施の形態１に係るインク吐出の有無を判定するための測定タイミングの変更を、印刷中に行う場合で記述しているが、前の行或は列の印刷が終了して次の印刷が開始されるまでの間に行っても良い。又或は印刷に備えて、インクをリフレッシュするための予備吐出処理を行っている際に行っても構わない。

また本実施の形態に係る吐出の有無を判定するための測定タイミングは、工場から出荷する前に測定し、その記録ヘッドに適したタイミングとしてＲＯＭ１２３１等の不揮発記録領域に記録しても良い。またユーザが任意に測定タイミングを変更しても良い。

また測定タイミングを決定してから、ある一定期間経つと自動的に、その測定タイミングを更新するようにしても良い。

［実施の形態２］
次に本発明の実施の形態２について説明する。この実施の形態２では、記録ヘッドの製造時のバラツキや、経年変化が生じても精度良く吐出異常が起きた際に検出できるようにする。尚、この実施の形態２に係る記録ヘッドの構成及びインクジェットプリンタの構成等は前述の実施の形態１の場合と同様であるため、その説明を省略する。

図１５は、本実施の形態２に係る処理を説明するフローチャートである。尚、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ１２３１に記憶されており、ＣＰＵ１２３０の制御の下に実行される。尚、図１５のステップＳ２０１〜ステップＳ２０５は、前述の図１３のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の処理と同じである。

まずステップＳ２０１で、判定動作を行う前に、１つのノズルに対応するヒータ１０４に通電して駆動し、そのときの温度変化を、そのヒータ１０４に対応するセンサ１０２により測定する。この場合に加熱駆動するヒータ１０４の選択、及び温度検出素子（センサ）１０２の選択は、図７を参照して説明した通りである。尚、この場合の温度情報は、ＳＥＮ信号をＡ／Ｄ変換器１２２２でＡ／Ｄ変換したデジタル値としてＣＰＵ１２３０に入力される。これは以下に説明する温度測定時においても同様である。

次にステップＳ２０２に進み、ステップＳ２０１で測定した温度変化を時間で一階微分しその結果を出力する。次にステップＳ２０３に進み、ステップＳ１０２で求めた一階微分の結果を更に、もう一度微分することにより、温度変化を時間で二階微分した結果を出力する。尚、この実施の形態２では、これら微分計算をソフトウェアで行っているが、微分器のようなハードウェアを用いて行っても良い。

次にステップＳ２０４に進み、ステップＳ２０２で求めた一階微分値が「０」であった時間を、またステップＳ１０２で求めた一階微分値が負の値で、かつ、ステップＳ２０３で二階微分で負のピークが出現する時間を出力する。ここで、温度変化を時間で一階微分した結果が「０」であるタイミングは、センサ１０２が最高温度に到達したタイミングである。また、温度変化を時間で一階微分した値が負で、かつ温度変化を時間で二階微分した曲線において負のピークが出現するタイミングは、インクの再充填（リフィル）に伴う温度変化が起こったタイミングである。

次にステップＳ２０５に進み、
（１）ヒータの駆動パルスが印加される前
（２）ステップＳ１０４で検出した最高温度到達タイミング
（３）最高温度到達タイミングとインク再充填に伴う温度変化が起こったタイミング間
（４）インク再充填に伴う温度変化が起こったタイミングから約２μｓ後
を、センサ１０２の温度情報を取得する測定タイミングとして決定する。こうして決定したタイミングに関する情報をＲＡＭ１２３２に保存する。

次にステップＳ２０６に進み、ラッチ信号ＬＴから所定の時間後に、ステップＳ２０５で算出した判定対象ノズルの吐出異常判定をするのに最適なポイントが合致するように、ＬＴ信号からヒータ１０４に電流が印加されるまでの時間を変更する。

図１６は、このタイミングの変更例を説明する図である。

いま測定タイミングがＬＴ信号から７．００μｓ後に設定されていたとする。この状況下で、判定対象ノズルの最高到達温度と閾値とを比較する。しかし対象ノズルの最高温度到達時間は、製造時のばらつきにより、ＬＴ信号から８．００μｓ後であると算出されたとする。この場合には、現測定タイミングとの間に１．００μｓの差があると判断される。よって、この場合は、ＬＴ信号からヒータ１０４に電流を印加するまでの時間（ＨＥ信号を出力するまでの時間）を１．００μｓ早める。これにより、ＬＴ信号から７．００μｓ後に、最高温度が測定できるようになる。

こうしてステップＳ２０７に進み、ステップＳ２０６で変更したタイミングでヒートパルス信号をヒータ１０４に印加し、ＬＴ信号からの既定の時間後のタイミングで温度情報を取得する。続いてステップＳ２０８に進み、ステップＳ２０１で測定した温度情報から、各吐出の有無を検出するための測定タイミングでの判定閾値を、現状に適した閾値になるように再設定する。これは前述した図１３のステップＳ１０７の処理と同様にして行われる。そしてステップＳ２０９に進み、ステップＳ２０７で得られた吐出異常判定ポイントでの温度情報と、ステップＳ２０８で求めた、各タイミングでの判定用閾値とを比較して、現時点でのノズルの状態を判定する。

本実施の形態１，２では、既定の測定時間が一点の場合についてのみ説明しているが、これは複数の測定タイミングの場合でも構わない。

図１７（Ａ）（Ｂ）は、１回のヒータ駆動に対して複数回の測定タイミングが設定されている場合を示している。

図１７（Ａ）は、全ての測定タイミングに対して、共通の補正値を与えて吐出異常の有無を判定する例を示している。また図１７（Ｂ）は、全ての測定タイミングに対して共通に補正値を設定できない場合を示し、それぞれ異なる補正値で補正された測定タイミングで温度情報を取得してインクの吐出異常の有無判定を行っている。

このように本実施の形態１，２によれば、印刷に備えてインクをリフレッシュするための予備吐出処理を行っている際だけでなく、前の行或は列の印刷が終わり、次の印刷が開始されるまでの間、或は印刷中にも、各ノズルにおけるインク吐出の有無を判定することができる。

また本実施の形態１，２に係る測定タイミングの変更処理は、工場から出荷する前に温度を測定し、その記録ヘッドに適した吐出異常の測定タイミングをＲＯＭ１２３１などの不揮発記録領域に記録しておいても良い。

またユーザが任意に測定タイミングの変更しても良い。また、測定タイミングを変更してから、ある一定期間が経過すると自動的に再設定するようにしても良い。

尚、この実施の形態１，２では、インクジェット記録装置が図１３及び図１５に示す検査方法を実行する場合で説明した。しかし本発明はこれに限らず、専用の記録ヘッドの検査装置で実行されても良い。その場合の装置構成は、少なくとも記録ヘッドの駆動系は記録装置と共通であり、記録紙などの搬送系は省略すればよい。よって、その検査装置の構成に関する説明を省略する。

［実施の形態３］
図１８は、本発明の実施の形態３に係る記録ヘッドの回路図である。この回路図も、基本的には図７に示す回路と同様な働きをする。

温度検知素子（センサ）１０２は、電気熱エネルギー変換体（ヒータ）１０４の近傍に配置され、薄膜抵抗体で形成されている。スイッチング素子（ＳＷ素子）７０３は、各温度検知素子１０２の一方の端子に接続されて、各温度検知素子１０２をオン／オフ制御している。各温度検知素子１０２の他方の端子には、これら温度検知素子１０２を共通に接続する共通配線７０１が接続されており、この共通配線７０１には定電流源７０５から一定の電流が供給される。複数の検出回路７０６のそれぞれは各温度検知素子１０２に発生した電圧を出力する。スイッチ回路（ＳＷ回路）７０７は、検出回路７０６の出力を選択してセンサ出力端子７１２に出力する。センサ制御回路７０８は、ＳＷ素子７０３及びＳＷ回路７０７による切替えを制御しており、所望の温度検知素子１０２により検出された温度情報を出力するように制御している。尚、これらこの検出回路７０６、ＳＷ回路７０７及びセンサ制御回路７０８は、図７の例では、アナログスイッチ９１６、ＤＥＣ９１７，９２０で構成される。

アナログスイッチ等のセンサ制御回路７０８により選択された温度検知素子１０２の温度出力端子であるセンサ出力端子７１２の値は、補正回路７１１で補正されて温度情報出力端子（ＳＥＮ）から出力される。またヒータ制御回路７０９は、画像情報やヒート（ＨＥ）信号などに同期して、各ヒータ１０４に接続されたＳＷ素子７１０のスイッチングを制御して、画像の記録を行う制御回路である。このヒータ制御回路７０９は、図７の駆動回路９０１に該当している。

図１９（Ａ）は、本実施の形態３に係る記録ヘッドの構成を示す平面図で、ここではアルミナ等の支持体の上に複数のヘッド基板（チップ１〜チップ４）が配置されている。尚、これらチップの個数や配列等は、この実施の形態３に限るものではない。尚、これら各チップの回路構成は、例えば図７或は図１８に示すような回路構成である。

図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）に示す記録ヘッドにおける、各センサ出力端子７１２における出力とそのバラツキを説明する図である。

ここで各センサ出力は、ＳＷ素子７０３のオン抵抗と温度検知素子１０２の抵抗値との和と、定電流源７０５から供給される電流値との積で求めることができる。そして、このセンサ抵抗値Ｒsの温度係数によって温度検知素子１０２で検出された温度を求めることができる。ここで各部のセンサ出力のバラツキの要因は、電気的要因と熱的要因に分類することができる。即ち、電気的なバラツキの要因として、以下のものが挙げられる。
（１）定電流源７０５における電流値のバラツキ
（２）センサ１０２のサイズ、膜厚及び膜質によるセンサ抵抗値Ｒsのバラツキ
（３）ＳＷ素子７０３のオン抵抗及び配線抵抗による定電流源７０５のからの電流値のバラツキ。

更に、熱的バラツキ要因としては以下のものが考えられる。
（１）層間絶縁膜１０３の厚さ、膜質によるバラツキ
（２）ヒータ１０４のサイズや形状による抵抗値に起因する温度バラツキ
更に、これらの電気的ばらつきと熱的バラツキには、
（１）チップ内の位置によるばらつき
（２）記録ヘッド内のヘッド基板の位置によるチップ間のバラツキ
（３）ヘッド基板間のバラツキが加わった総合的な電気的、熱的バラツキ
等が考えられる。

尚、これらの電気的バラツキや熱的バラツキを当初から抑制することは当然に重要であり、設計、製造の各プロセスで、種々の努力がなされている。しかしながら、生産上どうしてもこれらのバラツキが発生してしまう。この様なバラツキがあると、正確な温度情報を検知することは不可能となってしまう。

図２０は、本実施の形態３に係るインクジェット記録ヘッドの校正処理（キャリブレーション）を説明するフローチャートである。個の処理を実行するプログラムは、制御部１２２０のＲＯＭ１２３１に記憶されており、ＣＰＵ１２３０の制御の下に実行される。

ステップＳ９０１（第１工程）では、ヒータ１０４をオフにした状態で、各温度検知素子１０２の出力を読込む。ステップＳ９０２（第２工程）では、ヒータ１０４をオンした状態で、各対応する温度検知素子１０２の出力を読込む。そしてステップＳ９０３の補正処理では、ステップＳ９０１での読込み値と、ステップＳ９０２での読込み値とを入力して、電気的、熱的バラツキを求める。このステップＳ９０３の補正処理は、図１８の補正部７１１における処理に対応している。そしてこれら電気的、熱的バラツキに基づいて、温度検知素子１０２から出力される温度情報を補正する。こうして補正した温度検知素子１０２の温度情報が、温度検知素子１０２により検出された温度情報として出力される（ステップＳ９０４）。尚、この補正部７１１は、本実施の形態では、記録ヘッドの構成に含まれている場合で示しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、図１２の制御部１２２０に設けられていてもよいことはもちろんである。

図２１は、電気的バラツキＴEoff及び熱的バラツキＫを含む温度プロファイルを説明する図である。ここでは、各ノズルからのインク吐出状態が正常である場合の温度プロファイルを示している。

図２１（Ａ）は、電気的バラツキＴEoffを含むノズルの昇温プロファイルを示している。このようにノズルのヒータ１０４に通電されて加熱駆動される場合、その温度情報には潜在的に電気的バラツキＴEoffが重畳されている。従って、目標温度（昇温基準値ＴG）に対して、このＴEoffが加算された測定値Ｔtが得られている。

Ｔt＝ＴG＋ＴEoff …式（１）
また図２１（Ｂ）は、熱的バラツキＫを含むノズルの昇温プロファイルを示している。この場合、常温基準値Ｔaに対して、目標温度（昇温基準値ＴG）と常温基準値Ｔaとの差分値にバラツキＫが乗算された測定値Ｔtが得られている。

Ｔt＝Ｋ×（ＴG−Ｔa）＋Ｔa …式（２）
更に図２１（Ｃ）は、電気的バラツキＴEoffと熱的バラツキＫとを含むノズルの総合バラツキでの昇温プロファイルを示している。ここでは上記式（１），（２）より、
Ｔt＝Ｋ×（ＴG＋ＴEoff−Ｔa）＋Ｔa …式（３）
となる。

ここでノズル（記録素子）はそれぞれ１つのヒータ１０４と１つの温度検出素子（センサ）１０２とを備え、ヒータ１０４に通電されてノズル内のインクが加熱されることによりそのノズルからインクが吐出される。

本実施の形態３に係るステップＳ９０１では、上述した電気的バラツキＴEoff（チップ内の位置によるバラツキと、チップ間の電気的バラツキに起因する、ヘッド内の位置によるバラツキ）が検出される。このバラツキは、基準値（ヒータ１０４がオフ状態でセンサ１０２によリ検出された温度、以下、常温基準値）Ｔaを中心として電気的バラツキＴEoffの範囲で検出される。こうして検出された各ノズルの電気的バラツキＴEoffは、補正部７１１に入力されて記憶される。

ステップＳ９０２では、熱的バラツキＫの（チップ内の位置によるばらつき、ヘッド内の位置によるバラツキ）ヘッド間のバラツキが、目標の基準値（ヒータ１０４のオンを伴ってセンサ１０２により検出された温度、以下、昇温基準値）ＴGを中心として検出される。ここで熱的バラツキをＫ（基準値Ｋ＝１）とした時、測定値Ｔtは、
Ｔt＝Ｋ×（（ＴG−Ｔa）＋ＴEoff）＋Ｔa …式（４）
これより熱的バラツキＫは、
Ｋ＝（Ｔt−Ｔa）／（ＴG−Ｔa＋ＴEoff） …式（５）
で求められる。

これら各ノズルの電気的バラツキＴEoffと熱的バラツキＫに基づく総合バラツキが、補正部７１１に入力して記憶される。このとき記憶される値は、測定値Ｔtそのものでも良い。また或は、上記式から求められる各ノズルの熱的バラツキＫ、又は各ノズルの昇温基準値ＴG＝（Ｔt−Ｔa）／Ｋ＋Ｔa−ＴEoffを総合バラツキとして補正部７１１に入力して記憶しても良い。即ち、各ノズルのヘッドの吐出状態が、例えば、正常吐出の場合は、温度出力は、各ノズルの昇温基準値ＴG＝（Ｔt−Ｔa）／Ｋ＋Ｔa−ＴEoffに補正して計算する。

これにより電気的バラツキＴEoffと熱的バラツキＫを補正した、ヘッドの状態を判定する基準値として有効なものとなる。

尚、電気的バラツキ、熱的バラツキの補正値を読み込むことにより、工場出荷時の製造者側で、キャリブレーションを簡単に行うことができる。又一方、使用者側でも、使用中に、例えば装置の立上時や印刷中の紙と紙の間の期間で自動的に補正値を取得してキャリブレーションを行うことができる。これにより、記録ヘッドの特性の電気的なバラツキ、熱的なバラツキの変化が生じても、記録ヘッドの各ノズルにおける温度を精度良く検知できるようになる。

図２２は、本実施の形態３に係る補正部７１１に記憶された電気的バラツキと総合バラツキを説明する図である。

インク吐出直前の常温基準値Ｔaと、インク吐出後の一定時間後に到達するであろう目標の昇温基準値ＴGとを用いる場合の例を説明する。

尚、ここで常温基準値Ｔaは、１０℃，２５℃，４０℃としているが、更に細かく設定しても良い。昇温基準値ＴGは、吐出駆動から所定時間後の時点での目標温度値で説明している。しかし、更により多くの時点での昇温基準値を設定しても良い。尚、この昇温基準値ＴGは、ヒータ１０４に印加する電圧値とパルス幅で決定される。

ステップＳ９０１で、一定温度の状態、例えば常温基準値Ｔa＝２５℃で、各ノズルに対応する温度検出素子１０２により検出した温度情報を読み込む。この温度情報と常温基準値Ｔaとの差分が、電気的バラツキＴEoffとなる。

次にステップＳ９０２において、図５（Ａ）に示すように、ヒータ１０４の直下に層間絶縁膜１０３を介して温度検知素子１０２が配置されている記録ヘッドで、ヒータ１０４に１８Ｖ，０．８μsec幅のパルスを印加する。そしてヒータ１０４がオンしてから２μsec後に、記録ヘッドが一定の条件（例えば、正常吐出状態）での温度測定値Ｔtを入力して記憶する。

既に明らかなように、この測定値Ｔtは、前述した電気的バラツキＴEoffと、ヒータ１０４に通電して温度検知素子１０２で検知することによる熱的バラツキＫを含む総合バラツキである。ここで、この総合バラツキは、測定値Ｔt＝Ｋ×（（ＴG−Ｔa）＋ＴEoff）＋Ｔaで表わすことができる。尚、この時の熱的バラツキＫは、Ｋ＝（Ｔt−Ｔa）／（ＴG−Ｔa＋ＴEoff）で与えられる。従って，この測定値Ｔtの式に、記憶している熱的バラツキＫ及び電気的バラツキＴEoff、及び常温基準値Ｔaを代入することにより、実際の温度情報ＴGが得られる。この温度情報ＴGを用いることにより、例えば、そのノズルからのインク吐出の有無等を検知することができる。

尚、これら測定して求めた熱的バラツキＫ及び電気的バラツキＴEoffは、ＲＡＭ１２３２ではなく、不揮発のＥＥＰＲＯＭ（不図示）などに記憶するのが望ましい。

以上詳細に説明したように各ノズルの電気的バラツキＴEoff値と熱的バラツキＫをデータテーブルに記録して、実測温度の情報を書き換える際の補正値として用いる。これにより、記録ヘッドの各ノズルの温度情報を高精度に得ることが可能となる。

ノズル毎の不吐検知の判定を行う際の温度情報の出力や閾値情報、並びにノズル毎に変化する吐出量を制御するための温度情報出力に用いることで高精度の不吐検知、並びに吐出量制御が可能となる。

以上説明したように本実施の形態によれば、例えば精細度１２００ｄｐｉの１インチサイズのチップを測定する時、２μsec間隔で各２ポイントの測定に要する時間は２μsec×１２００ドット×２（時点）＝４．８ｍsecである。このように、多数のノズルを含む場合でも、極めて短時間で、各ノズルの温度を測定し記憶し、これをもとに各ノズルの温度情報をキャリブレーションできる。

なお温度条件を変えた時のキャリブレーションにおいて、ステップＳ９０１（第１工程）で求める電気的バラツキＴEoffは、配線抵抗や回路特性などに起因する電気的バラツキに拠るものである。我々の検討では、電気的バラツキＴEoffは、例えば２５℃での測定値を流用することが可能である。しかし、電気的バラツキＴEoffの温度特性を考慮して、前述した方法で再度測定し記録してキャリブレーションしても良い。

本実施の形態に係る第１工程による読み込みと第２工程による読み込みタイミングの設定は、種々の組合せが可能である。例えば第１工程は工場出荷時の製造者側で実施し、第２工程は使用者側で使用中に、例えば装置の立上時や印刷中の紙と紙の間の期間で自動的に実施しても良い。又或は、第１工程と第２工程を、工場出荷時の製造者側と使用者側が使用中とで、双方で実施するようにしても良い。

なお電気的バラツキと熱的バラツキの説明において、基準値に対してプラス側／マイナス側一方のバラツキしか表現していない。しかし当然に、プラス側とマイナス側双方のバラツキに対しても同様に対処できるし、これにより同様の効果も得られる。

以上説明したように本実施の形態によれば、記録ヘッドの熱エネルギー変換体（ヒータ）をオフ状態で温度検知素子１０２の出力を読込む。またヒータのオン動作を伴う状態で温度検知素子の出力を読込む。これら読込んだ値により、温度検知素子の出力を補正することができる。

これにより、各ノズル毎のヒータ近傍の温度を検知してヘッドの吐出状態の判定や吐出量制御に利用するに際して、それぞれの電気的なバラツキと熱的なバラツキを補正した、高精度の温度情報を得ることができる。

特にライン型記録ヘッドでは、高画質、高品質、ローコスト、高信頼性、小型に提供できる記録ヘッド及び、その記録ヘッドを用いた液体噴射（インクジェット）装置を提供できる。そのため、その工業生産的な効果は極めて大きなものである。

更に本実施の形態１では、工場出荷時の製造者側でのキャリブレーションを簡単に行うことが可能となる。また使用者側では使用中に、例えば装置の立上時や印刷中の紙と紙の間の期間で、自動的に補正値を取得できる。これにより、記録ヘッドの特性に電気的、熱的な変化が起こっても、精度の高い温度情報を検知できる。これにより、高精度のインク不吐出検知やインク吐出量の制御を行うことが可能となる。

本実施の形態に係るインクジェットヘッドを説明する図である。 図１のインクジェットヘッドの分解斜視図である。 図２の記録素子ユニットの分解斜視図である。 記録素子基板の構成を説明する図（Ａ）、図４（Ａ）のＡ−Ａ断面図（Ｂ）である。 本実施の形態に係るインクジェットヘッドの記録素子ユニットにおいて、吐出ノズルを省略した記録素子ユニットの断面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。 本発明の他の実施の形態に係る温度検知素子の形状を示す平面図である。 本発明の実施の形態１に係る記録ヘッドのヒータの駆動回路及び温度検知回路の概要を説明するブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る記録ヘッドのヒータの駆動と温度検出素子から温度情報を得るための制御信号のタイミングチャート例を示すタイミング図である。 本実施の形態の記録ヘッドにおける、正常にインクが吐出した場合と、各吐出異常状態のときの温度センサの出力値の変化を示す図である。 本実施の形態の記録ヘッドにおいて温度検出素子が検出する温度が、層間絶縁膜膜厚に応じて異なることを説明する図である。 本実施の形態に係るインクジェットヘッドを用いたフルマルチインクジェットプリンタの概略図である。 本実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略構成を説明するブロック図である。 本実施の形態１に係る処理を説明するフローチャートである。 本実施の形態に係る記録ヘッドの温度特性の計測を説明する図である。 本実施の形態２に係る処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係るヒートタイミングの変更例を説明する図である。 実施の形態２において、１回のヒータ駆動に対して複数回の測定タイミングが設定されている場合を説明する図である。 本発明の実施の形態３に係る記録ヘッドの回路図である。 本実施の形態３に係る記録ヘッドの構成を示す平面図（Ａ）と、図１９（Ａ）に示す記録ヘッドにおける、各センサ出力端子における出力とそのバラツキを説明する図である。 本実施の形態３に係るインクジェット記録ヘッドの校正処理（キャリブレーション）を説明するフローチャートである。 電気的バラツキＴEoff及び熱的バラツキＫを含む温度プロファイルを説明する図である。 本実施の形態３に係る補正部に記憶された電気的バラツキと総合バラツキを説明する図である。

Claims (16)

1. 電気熱エネルギー変換体の熱エネルギーをインクに作用させて吐出口からインクを吐出させる記録ヘッドを用いて画像を記録する記録装置であって、
   前記記録ヘッドは、
   それぞれが、前記電気熱エネルギー変換体のそれぞれに対応付けて配置された複数の温度検知素子と、
   前記複数の温度検知素子のそれぞれを選択して、当該選択した温度検知素子で検知した温度情報を取り出す温度検出回路とを有し、
   前記記録装置は、
   電気熱エネルギー変換体への通電動作を伴わない状態で前記温度検出回路により、前記電気熱エネルギー変換体に対応する温度検知素子で検知した第１温度情報を取り出す第１温度検出手段と、
   前記電気熱エネルギー変換体への通電動作を伴う状態で前記温度検出回路により、前記電気熱エネルギー変換体に対応する温度検知素子で検知した第２温度情報を取り出す第２温度検出手段と、
   前記第１及び第２温度情報を基に、前記対応する温度検知素子で検知した温度情報を補正する補正情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得した前記補正情報に基づいて、前記対応する温度検知素子で検知した温度情報を補正する補正手段と、
   を有することを特徴とする記録装置。
2. 前記電気熱エネルギー変換体に対応する温度検知素子は、当該電気熱エネルギー変換体の略直下に層間絶縁膜を介し薄膜抵抗体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記温度検出回路は、前記温度検知素子の一方の端子に接続され、当該温度検知素子への通電をオン／オフ制御するスイッチング素子と、前記温度検知素子の他方の端子を共通に接続した共通配線を介して定電流を供給する定電流源と、前記定電流により各温度検出素子に生じる電圧を取り出す電圧取り出し手段とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の記録装置。
4. 前記記録ヘッドは更に、前記補正情報を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の記録装置。
5. 電気熱エネルギー変換体の熱エネルギーをインクに作用させて吐出口からインクを吐出させる記録ヘッドであって、
   それぞれが、前記電気熱エネルギー変換体のそれぞれに対応付けて配置された複数の温度検知素子と、
   前記複数の温度検知素子のそれぞれを選択して、当該選択した温度検知素子で検知した温度情報を取り出す温度検出回路と、
   前記複数の温度検知素子のそれぞれで検知した温度情報を補正する補正情報を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶した前記補正情報に基づいて、前記複数の温度検知素子のそれぞれで検知した温度情報を補正する補正手段と、
   を有することを特徴とする記録ヘッド。
6. 前記記録ヘッドは、それぞれが複数の吐出口を有する複数の記録チップを、前記吐出口の列と平行に支持体に搭載したインクジェット記録ヘッドであることを特徴とする請求項５に記載の記録ヘッド。
7. 電気熱エネルギー変換体の熱エネルギーをインクに作用させて吐出口からインクを吐出させる記録ヘッドの検査方法であって、
   前記電気熱エネルギー変換体に通電駆動し、前記電気熱エネルギー変換体に対応して前記記録ヘッドに配置された温度検知素子により検出した温度情報を取得する測定工程と、
   前記測定工程で測定した前記温度情報における最高温度に到達した第１タイミングを検出する第１検出工程と、
   前記第１測定工程で測定した前記温度情報において、インクが再充填される現象に伴う温度変化が発生する第２タイミングを検出する第２検出工程と、
   前記第１及び第２タイミングにおける異常有無の判定基準となる各閾値を設定する設定工程と、
   前記電気熱エネルギー変換体に通電駆動し、前記電気熱エネルギー変換体に対応して前記記録ヘッドに配置された温度検知素子により前記第１及び第２タイミングで検出した温度情報と、前記設定工程で設定された前記各閾値とを基に、前記電気熱エネルギー変換体による通電駆動状況を判定する判定工程と、
   を有することを特徴とする記録ヘッドの検査方法。
8. 前記第１タイミングが既定タイミングと異なる場合、前記第１タイミングと前記既定タイミングとの差分に応じて、前記電気熱エネルギー変換体への通電開始タイミングを異ならせる工程を更に有することを特徴とする請求項７に記載の記録ヘッドの検査方法。
9. 前記判定工程では、前記電気熱エネルギー変換体に対応する吐出口から正常にインクが吐出されているかどうかを判定することを特徴とする請求項７又は８に記載の記録ヘッドの検査方法。
10. 前記第１検出工程は、前記測定工程で取得した前記温度情報を時間で一階微分した温度変化曲線に基づいて前記第１タイミングを検出することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の記録ヘッドの検査方法。
11. 前記第２検出工程は、前記測定工程で取得した前記温度情報を時間で二階微分した温度変化曲線に基づいて前記第２タイミングを検出することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の記録ヘッドの検査方法。
12. 電気熱エネルギー変換体の熱エネルギーをインクに作用させて吐出口からインクを吐出させる記録ヘッドの検査装置であって、
    前記電気熱エネルギー変換体に通電駆動し、前記電気熱エネルギー変換体に対応して前記記録ヘッドに配置された温度検知素子により検出した温度情報を取得する測定手段と、
    前記測定手段で測定した前記温度情報における最高温度に到達した第１タイミングを検出する第１検出手段と、
    前記第１測定手段で測定した前記温度情報において、インクが再充填される現象に伴う温度変化が発生する第２タイミングを検出する第２検出手段と、
    前記第１及び第２タイミングにおける異常有無の判定基準となる各閾値を設定する設定手段と、
    前記電気熱エネルギー変換体に通電駆動し、前記電気熱エネルギー変換体に対応して前記記録ヘッドに配置された温度検知素子により前記第１及び第２タイミングで検出した温度情報と、前記設定手段で設定された前記各閾値とを基に、前記電気熱エネルギー変換体による通電駆動状況を判定する判定手段と、
    を有することを特徴とする記録ヘッドの検査装置。
13. 前記第１タイミングが既定タイミングと異なる場合、前記第１タイミングと前記既定タイミングとの差分に応じて、前記電気熱エネルギー変換体への通電開始タイミングを異ならせる手段を更に有することを特徴とする請求項１２に記載の記録ヘッドの検査装置。
14. 前記判定手段では、前記電気熱エネルギー変換体に対応する吐出口から正常にインクが吐出されているかどうかを判定することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の記録ヘッドの検査装置。
15. 前記第１検出手段は、前記測定手段で取得した前記温度情報を時間で一階微分した温度変化曲線に基づいて前記第１タイミングを検出することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の記録ヘッドの検査装置。
16. 前記第２検出手段は、前記測定手段で取得した前記温度情報を時間で二階微分した温度変化曲線に基づいて前記第２タイミングを検出することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の記録ヘッドの検査装置。

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