JP7133957B2 - 記録装置及び吐出状態の判定方法 - Google Patents

Description

本発明は記録装置及び吐出状態の判定方法に関し、特に、例えば、複数の記録素子を備えた素子基板を組み込んだ記録ヘッドをインクジェット方式に従って記録を行うために適用した記録装置及び吐出状態の判定方法に関する。

ノズルからインク液滴を吐出させ、紙，プラスチックフィルムその他の記録媒体に付着させるインクジェット記録方式の中で、インクを吐出するために熱エネルギーを発生する記録素子を有する記録ヘッドを用いるものがある。この方式に従う記録ヘッドは、例えば、通電に応じて発熱する電気熱変換素子およびその駆動回路などを半導体製造工程と同様の工程を用いて形成できる。従って、ノズルの高密度実装が容易であり記録の高精細化が達成できるなどの利点を有する。
この記録ヘッドでは、異物や粘度が増加したインクなどによるノズルの目詰まり、インク供給経路やノズル内に混入した気泡、あるいはノズル表面の濡れ性の変化などの原因により、記録ヘッドの全部または一部のノズルでインク吐出不良が発生することがある。そのような吐出不良が発生した場合に生じる画像品位の低下を避けるために、インク吐出状態を回復させる回復動作や、他のノズルなどによる補完動作を速やかに実行することが好ましい。しかし、これらの動作を速やかに行うためには、インク吐出状態の判定やその吐出不良発生の判定を正確にかつ適時に行うことが極めて重要な課題となっている。
このような背景から、従来より、種々のインク吐出状態判定方法や補完記録方法やこれらを適用した装置が提案されている。

特許文献１は記録ヘッドからのインク吐出不良を検出するために、正常吐出時に生じる温度低下を検出する方法を開示している。特許文献１によれば、正常吐出時は検出温度が最高温度に到達した時刻から一定時間後に温度の降下速度が変化するポイント（特徴点）が出現するが、吐出不良時は出現しない。従って、この特徴点の有無を検知することで、インクの吐出状態を判定するのである。また、特許文献１は、温度検知素子をインク吐出熱エネルギーを発生させる記録素子の直下に備えた構成や、上記特徴点の有無を検知する方法として、その特徴点を温度変化の微分処理によりピーク値として検知する方法も開示している。

特開２００８－０００９１４号公報

さて、特許文献１が開示する吐出状態判定方法は、１つの記録素子の吐出状態判定に時間を要するため、記録ヘッドが備える記録素子数が多くなると吐出状態判定に要する時間が長くなる。特に、フルライン記録ヘッドのように実装する記録素子数が、シリアルプリンタに用いられる記録ヘッドの記録素子数と比べて、非常に多いため吐出状態判定に要する時間が非常に長くなるという課題がある。また、その判定精度を向上させるために、１つの記録素子に対して複数回の吐出状態判定を実行する際にも同様の課題が発生する。

さらに、吐出状態判定のために必要な判定閾値が記録素子毎に異なる場合は、記録素子毎に判定閾値を設定しながら検査する必要があるため、さらに検査時間が増大する。このように、吐出状態判定に要する時間が長くなると、その間は記録動作が実行できないため、ユーザにとっては待ち時間が長くなり、記録装置の使い勝手が低下してしまう。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、高速にインク吐出状態を判定することが可能な記録装置及び吐出状態の判定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の記録装置は次のような構成からなる。

即ち、インクを吐出する複数のノズルと、該複数のノズルおのおのに設けられインクを加熱する複数のヒータと、該複数のヒータおのおのに対応して設けられた複数の温度検知素子とを備えた記録ヘッドを用いて記録媒体に記録を行う記録装置であって、前記複数のヒータを物理的に近接している複数のグループに分割し、該複数のグループそれぞれからインクの吐出状態を検査する対象となるノズルを１つ選択する選択手段と、前記温度検知素子から得られる温度の時間変化値と比較することにより前記選択手段によって選択されたノズルのインク吐出状態を判断するための閾値を設定する設定手段と、前記閾値の値を変化させながら、前記記録ヘッドのインクの吐出状態を検査する検査手段と、前記検査手段によって選択されたノズルについて前記閾値を用いてインクの吐出状態を検査して得られた判定結果を前記記録ヘッドから受信する受信手段と、前記受信手段により受信した判定結果の結果を記憶する記憶手段と、前記複数のヒータを複数のブロックに分割し、各ブロックを時分割駆動する時分割駆動手段と、を有し、前記選択手段で検査のために選択されるノズルは、前記時分割駆動においてブロック駆動順番が同じではないノズルであることを特徴とする。

また本発明を別の側面から見れば、インクを吐出する複数のノズルと、該複数のノズルおのおのに設けられインクを加熱する複数のヒータと、該複数のヒータおのおのに対応して設けられた複数の温度検知素子とを備えた記録ヘッドを用いて記録媒体に記録を行う記録装置における吐出状態の判定方法であって、前記複数のヒータを物理的に近接している複数のグループに分割し、該複数のグループそれぞれからインクの吐出状態を検査する対象となるノズルを１つ選択する選択工程と、前記温度検知素子から得られる温度の時間変化値と比較することにより前記選択工程において選択されたノズルのインク吐出状態を判断するための閾値を設定する設定工程と、前記閾値の値を変化させながら、前記記録ヘッドのインクの吐出状態を検査する検査工程と、前記検査工程において選択されたノズルについて前記閾値を用いてインクの吐出状態を検査して得られた判定結果を前記記録ヘッドから受信する受信工程と、前記受信工程において受信した判定結果の結果をメモリに記憶する記憶工程と、前記複数のヒータを複数のブロックに分割し、各ブロックを時分割駆動する時分割駆動工程と、を有し、前記選択工程において検査のために選択されるノズルは、前記時分割駆動においてブロック駆動順番が同じではないノズルであることを特徴とする。

本発明によれば、高速にインク吐出状態を判定することができるという効果がある。

本発明の代表的な実施例であるフルライン記録ヘッドを備えた記録装置の構造を説明するための斜視図である。 図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。 シリコン基板に形成された記録素子近傍の多層配線構造を示す図である。 図３に示す素子基板を用いた温度検知の制御構成を表すブロック図である。 記録素子に駆動パルスを印加したときの、温度検知素子から出力される温度波形とその波形の温度変化信号を表した図である。 温度検知素子が検知した温度波形信号に基づく温度変化信号（ｄＴ／ｄｔ）の波形を示す図である。 吐出状態判定を実行する際の検査ノズル設定と吐出検査閾値電圧の設定の方法を説明する図である。 吐出状態判定を実行する際の検査ノズル設定及び吐出検査閾値電圧の設定の処理を示すフローチャートである。

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について、さらに具体的かつ詳細に説明する。

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、有意無意を問わない。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ある。従って、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であり、および「記録素子は」吐出口に対応して設けられ、インク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子をを指すものとして用いる。例えば、吐出口と対向する位置に記録素子が設けられることがある。

以下に用いる記録ヘッド用の素子基板（ヘッド基板）とは、シリコン半導体からな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構成を差し示すものである。

さらに、基板上とは、単に素子基板の上を指し示すだけでなく、素子基板の表面、表面近傍の素子基板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表面上に別体として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板上に一体的に形成、製造することを示すものである。

＜フルライン記録ヘッドを搭載した記録装置（図１）＞
図１は本発明の代表的な実施例であるインクを吐出して記録を行うフルライン記録ヘッドを用いた記録装置１０００の概略構成を示した図である。

図１に示されるように、記録装置１０００は、記録媒体２を搬送する搬送部１と、記録媒体２の搬送方向と略直交して配置されるフルライン記録ヘッド３とを備え、複数の記録媒体２を連続的又は間欠的に搬送しながら連続記録を行うライン型記録装置である。フルライン記録ヘッド３は記録媒体の搬送方向と交差する方向に並ぶインクの吐出口を備えている。フルライン記録ヘッド３には、インク経路内の圧力（負圧）を制御する負圧制御ユニット２３０と、負圧制御ユニット２３０と連通した液体供給ユニット２２０と、液体供給ユニット２２０へのインクの供給及び排出口となる液体接続部１１１とを設ける。

筺体８０には、負圧制御ユニット２３０と液体供給ユニット２２０と液体接続部１１１とが備えられる。

なお、記録媒体２は、カットシートに限らず、連続したロールシートであっても良い。

フルライン記録ヘッド（以下、記録ヘッド）３は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクによるフルカラー記録が可能である。記録ヘッド３に対しては、インクを記録ヘッド３へ供給する供給路である液体供給ユニット２２０と、メインタンクが接続される。また、記録ヘッド３には、記録ヘッド３へ電力および吐出制御信号を伝送する電気制御部（不図示）が電気的に接続される。

また、記録媒体２はその搬送方向に長さＦの距離だけ離して設けられた２つの搬送ローラ８１、８２を回転することにより搬送される。

この実施例の記録ヘッドは、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ている。このため、記録ヘッド３の各吐出口には電気熱変換素子（ヒータ）を備えている。この電気熱変換素子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素子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加熱して吐出する。なお、記録装置は、上述した記録媒体の幅に相当する記録幅をもつフルライン記録ヘッドを用いた記録装置に限定するものではない。例えば、記録媒体の搬送方向に吐出口を配列した記録ヘッドをキャリッジに搭載に、そのキャリッジを往復走査しながらインクを記録媒体に吐出して記録を行ういわゆるシリアルタイプの記録装置にも適用できる。

＜制御構成の説明（図２）＞
図２は記録装置１０００の制御回路の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、記録装置１０００は、主に記録部を統括するプリントエンジンユニット４１７と、スキャナ部を統括するスキャナエンジンユニット４１１と、記録装置１０００の全体を統括するコントローラユニット４１０によって構成されている。ＭＰＵや不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭなど）を内蔵したプリントコントローラ４１９は、コントローラユニット４１０のメインコントローラ４０１の指示に従ってプリントエンジンユニット４１７の各種機構を制御する。スキャナエンジンユニット４１１の各種機構は、コントローラユニット４１０のメインコントローラ４０１によって制御される。

以下、制御構成の詳細について説明する。

コントローラユニット４１０において、ＣＰＵにより構成されるメインコントローラ４０１は、ＲＯＭ４０７に格納されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ４０６を作業領域としながら記録装置１０００の全体を制御する。例えば、ホストＩ／Ｆ４０２またはワイヤレスＩ／Ｆ４０３を介してホスト装置４００から印刷ジョブが入力されると、メインコントローラ４０１の指示に従って、画像処理部４０８は受信した画像データに対して所定の画像処理を施す。そして、メインコントローラ４０１はプリントエンジンＩ／Ｆ４０５を介して、画像処理を施した画像データをプリントエンジンユニット４１７へ送信する。

なお、記録装置１０００は無線通信や有線通信を介してホスト装置４００から画像データを取得しても良いし、記録装置１０００に接続された外部記憶装置（ＵＳＢメモリ等）から画像データを取得しても良い。無線通信や有線通信に利用される通信方式は限定されない。例えば、無線通信に利用される通信方式として、Ｗｉ－Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）が適用可能である。また、有線通信に利用される通信方式としては、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等が適用可能である。また、例えば、ホスト装置４００から読取命令が入力されると、メインコントローラ４０１は、スキャナエンジンＩ／Ｆ４０９を介してこの命令をスキャナエンジンユニット４１１に送信する。

操作パネル４０４は、ユーザが記録装置１０００に対して入出力を行うためのユニットである。ユーザは、操作パネル４０４を介してコピーやスキャン等の動作を指示したり、記録モードを設定したり、記録装置１０００の情報を認識したりすることができる。

プリントエンジンユニット４１７では、ＣＰＵにより構成されるプリントコントローラ４１９は、ＲＯＭ４２０に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ４２１を作業領域とし、プリントエンジンユニット４１７の各種機構を制御する。

コントローラＩ／Ｆ４１８を介して各種コマンドや画像データが受信されると、プリントコントローラ４１９は、これを一旦ＲＡＭ４２１に保存する。記録ヘッド３が記録動作に利用できるように、プリントコントローラ４１９は画像処理コントローラ４２２に、保存した画像データは記録データへ変換される。記録データが生成されると、プリントコントローラ４１９は、ヘッドＩ／Ｆ４２７を介して記録ヘッド３に記録データに基づく記録動作を実行させる。この際、プリントコントローラ４１９は、搬送制御部４２６を介して搬送ローラ８１、８２を駆動して、記録媒体２を搬送する。プリントコントローラ４１９の指示に従って、記録媒体２の搬送動作に連動して記録ヘッド３による記録動作が実行され、記録処理が行われる。

ヘッドキャリッジ制御部４２５は、記録装置１０００のメンテナンス状態や記録状態といった動作状態に応じて記録ヘッド３の向きや位置を変更する。インク供給制御部４２４は、記録ヘッド３へ供給されるインクの圧力が適切な範囲に収まるように、液体供給ユニット２２０を制御する。メンテナンス制御部４２３は、記録ヘッド３に対するメンテナンス動作を行う際に、メンテナンスユニット（不図示）におけるキャップユニットやワイピングユニットの動作を制御する。

スキャナエンジンユニット４１１においては、メインコントローラ４０１が、ＲＯＭ４０７に記憶されているプログラムや各種パラメータに従って、ＲＡＭ４０６を作業領域としながら、スキャナコントローラ４１５のハードウェア資源を制御する。これにより、スキャナエンジンユニット４１１が備える各種機構は制御される。例えば、コントローラＩ／Ｆ４１４を介してメインコントローラ４０１がスキャナコントローラ４１５内のハードウェア資源を制御して、ユーザによってＡＤＦ（不図示）に積載された原稿を搬送制御部４１３を介して搬送し、センサ４１６によって読取る。そして、スキャナコントローラ４１５は読取った画像データをＲＡＭ４１２に保存する。

なお、プリントコントローラ４１９は、上述のように取得された画像データを記録データに変換することで、記録ヘッド３にスキャナコントローラ４１５で読取った画像データに基づく記録動作を実行させることが可能である。

＜温度検知素子の構成の説明（図３）＞
図３はシリコン基板に形成された記録素子近傍の多層配線構造を示す図である。

図３（ａ）は温度検知素子３０６を記録素子３０９の下層に層間絶縁膜３０７を介してシート状に配置した上面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）に示した上面図における破線ｘ－ｘ’に沿った断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）に示した破線ｙ－ｙ’に沿った断面図である。

図３（ｂ）に示すｘ－ｘ’断面図と図３（ｃ）に示すｙ－ｙ’断面図において、シリコン基板上に積層した絶縁膜３０２の上にアルミニウム等からなる配線３０３が形成され、さらに配線３０３の上に層間絶縁膜３０４が形成される。配線３０３と、チタン及び窒化チタン積層膜等からなる薄膜抵抗体の温度検知素子３０６とが層間絶縁膜３０４に埋め込まれたタングステン等からなる導電プラグ３０５を介して電気的に接続される。

次に、温度検知素子３０６の下側に層間絶縁膜３０７が形成される。そして、配線３０３と、タンタル窒化珪素膜等からなる発熱抵抗体の記録素子３０９とが、層間絶縁膜３０４及び層間絶縁膜３０７を貫通するタングステン等からなる導電プラグ３０８を介して電気的に接続される。

なお、下層の導電プラグと上層の導電プラグを接続する際は、中間の配線層からなるスペーサを挟んで接続されるのが一般的である。この実施例に適用する場合、中間の配線層となる温度検知素子の膜厚が数１０ｎｍ程度の薄膜のため、ビアホール工程の際、スペーサとなる温度検知素子膜に対するオーバエッチ制御の精度が求められる。また、温度検知素子層のパターンの微細化に不利にもなる。このような事情を鑑み、この実施例では層間絶縁膜３０４及び層間絶縁膜３０７を貫通させた導電プラグを採用している。

また、プラグの深さに応じて導通の信頼性を確保するために、この実施例では層間絶縁膜が一層の導電プラグ３０５は口径０．４μｍとし、層間絶縁膜が二層を貫通する導電プラグ３０８ではより大きい口径０．６μｍにしている。

次に、シリコン窒化膜などの保護膜３１０、そして保護膜３１０の上にタンタルなどの耐キャビテーション膜３１１を形成してヘッド基板（素子基板）となる。さらに、感光樹脂等からなるノズル形成材３１２で吐出口３１３が形成される。

このように、配線３０３の層と記録素子３０９の層の中間に独立した温度検知素子３０６の中間層を設けた多層配線構造としている。

以上の構成から、この実施例で用いる素子基板では記録素子ごとに各記録素子に対応して設けられた温度検知素子により温度情報を得ることが可能になる。

そして、その温度検知素子により検知された温度情報とその温度変化とから、素子基板の内部に設けられた論理回路（検査部）により対応する記録素子からのインク吐出状態を示す判定結果信号ＲＳＬＴを得ることができる。判定結果信号ＲＳＬＴは１ビットの信号であり、“１”が吐出正常を示し、“０”が吐出不良を示す。

＜温度検知構成の説明（図４）＞
図４は図３に示す素子基板を用いた温度検知の制御構成を表すブロック図である。

図４に示すように、プリントエンジンユニット４１７は、素子基板５に実装された記録素子の温度を検知するために、ＭＰＵを内蔵したプリントコントローラ４１９と、記録ヘッド３と接続するヘッドＩ／Ｆ４２７と、ＲＡＭ４２１とを備える。また、ヘッドＩ／Ｆ４２７は素子基板５に送信するための種々の信号を生成する信号生成部７と、温度検知素子３０６が検出した温度情報に基いて素子基板５から出力される判定結果信号ＲＳＬＴを入力する判定結果抽出部９とを含む。

温度検知のため、プリントコントローラ４１９が信号生成部７に指示を発行すると、信号生成部７は素子基板５に対して、クロック信号ＣＬＫ、ラッチ信号ＬＴ、ブロック信号ＢＬＥ、記録データ信号ＤＡＴＡ、ヒートイネーブル信号ＨＥを出力する。信号生成部７は更に、センサ選択信号ＳＤＡＴＡ、定電流信号Ｄｉｒｅｆ、吐出検査閾値信号Ｄｄｔｈを出力する。

吐出検査閾値信号Ｄｄｔｈは、記録ヘッド３に実装される複数の記録素子を、互いに近傍に位置する複数の記録素子からなる複数のグループに分割した記録素子群に対して閾値を設定可能であり、１カラム周期で設定値を変更可能な構成となっている。この実施例では、このグループを吐出検査閾値設定グループと呼ぶ。ここでは、説明を簡単にするために記録ヘッド３に実装される記録素子数を２５６個とし、互いに近傍に位置する記録素子１６個ずつの１６グループ毎に吐出検査閾値電圧（ＴＨ）を設定可能な構成として説明する。

なお、全ての記録素子に対して固有の吐出検査閾値電圧を設定可能な構成や、１ラッチ毎に設定値を変更可能な構成も考えられるが、このような構成では、ヘッドＩ／Ｆ４２７の回路規模が増大し、大幅なコストアップは避けられない。このため、この実施例では、各グループごとに吐出検査閾値電圧（ＴＨ）を設定可能な構成を採用している。

センサ選択信号ＳＤＡＴＡは、温度情報を検出する温度検知素子を選択する選択情報と選択された温度検知素子への通電量指定情報、判定結果信号ＲＳＬＴの出力指示に関わる情報を含む。例えば、素子基板５が複数の記録素子からなる記録素子列を５列、実装する構成である場合、センサ選択信号ＳＤＡＴＡに含まれる選択情報は列を指定する列選択情報とその列の記録素子を指定する記録素子選択情報とを含む。一方、素子基板５からはセンサ選択信号ＳＤＡＴＡにより指定された列の１つの記録素子に対応する温度検知素子により検知された温度情報に基づく１ビットの判定結果信号ＲＳＬＴが出力される。

なお、この実施例では５列分の記録素子あたり、１ビットの判定結果信号ＲＳＬＴが出力される構成を採用している。従って、素子基板５が記録素子列を１０列分、実装する構成では判定結果信号ＲＳＬＴは２ビットとなり、この２ビット信号が１本の信号線を介してシリアルに判定結果抽出部９へと出力される。

図４から分かるように、ラッチ信号ＬＴ、ブロック信号ＢＬＥ、センサ選択信号ＳＤＡＴＡは判定結果抽出部９にフィードバックされる。一方、判定結果抽出部９は、温度検知素子が検出した温度情報に基いて素子基板５から出力される判定結果信号ＲＳＬＴを受信し、ラッチ信号ＬＴの立下りと同期して各ラッチ期間に判定結果を抽出する。そして、その判定結果が吐出不良だった場合に、判定結果に対応するブロック信号ＢＬＥ、センサ選択信号ＳＤＡＴＡをＲＡＭ４２１に格納する。

そして、プリントコントローラ４１９は、ＲＡＭ４２１に格納された吐出不良ノズルを駆動するために用いたブロック信号ＢＬＥ、センサ選択信号ＳＤＡＴＡに基づいて、該当ブロックの記録データ信号ＤＡＴＡから吐出不良ノズルに対する信号を消去する。そして、代わりに不吐補完用のノズルを該当ブロックの記録データ信号ＤＡＴＡに追加して、信号生成部７に出力する。

＜吐出状態の判定方法の説明（図５）＞
図５は記録素子に駆動パルスを印加したときの、温度検知素子から出力される温度波形（センサ温度：Ｔ）とその波形の温度変化信号（ｄＴ／ｄｔ）を表した図である。

なお、図５では温度波形（センサ温度：Ｔ）は温度（℃）で示されているが、実際には温度検知素子に定電流が供給され、温度検知素子の端子間電圧（Ｖ）が検出される。この検出電圧は温度依存性があるので、図５には検出電圧を温度に変換して温度として表記されている。また、温度変化信号（ｄＴ／ｄｔ）は検出電圧の時間変化（ｍＶ／ｓｅｃ）として表記されている。

図５に示すように、記録素子３０９に駆動パルス２１１を印加するとインクが正常に吐出される場合（正常吐出）、温度検知素子３０６の出力波形は波形２０１のようになる。波形２０１が示す温度検知素子３０６により検知される温度の降温過程において、正常吐出時に記録素子３０９の界面に吐出されたインク液滴の尾引（サテライト）が落下して界面が冷却されることにより特徴点２０９が出現する。そして、特徴点２０９以降で波形２０１は降温速度が急激に増大する。これに対して、吐出不良の場合、温度検知素子３０６の出力波形は波形２０２のようになり、正常吐出時の波形２０１のように特徴点２０９は現れず、降温過程において降温速度は徐々に低下していく。

図５の一番下は、温度変化信号（ｄＴ／ｄｔ）を示しており、温度検知素子の出力波形２０１、２０２を温度変化信号（ｄＴ／ｄｔ）に処理した後の波形を波形２０３、２０４とする。この時の温度変化信号への変換方法はシステムに応じて適切に選択される。この実施例における温度変化信号（ｄＴ／ｄｔ）は、温度波形をフィルタ回路（この構成では１回微分)と反転アンプを通した後に出力される波形である。

さて、波形２０３には、波形２０１の特徴点２０９以降の最大降温速度に起因するピーク２１０が出現する。波形（ｄＴ／ｄｔ）２０３は、素子基板５に実装されたコンパレータに予め設定された吐出検査閾値電圧（ＴＨ）と比較され、吐出検査閾値電圧（ＴＨ）を上回る区間（ｄＴ／ｄｔ≧ＴＨ）で正常吐出であることを示すパルスが判定信号（ＣＭＰ）２１３に現れる。

一方、波形２０２には特徴点２０９が現れないため降温速度も低く、波形２０４に現れるピークは吐出検査閾値電圧（ＴＨ）よりも低くなる。波形（ｄＴ／ｄｔ）２０２も、素子基板５に実装されたコンパレータに予め設定している吐出検査閾値電圧（ＴＨ）と比較される。そして、吐出検査閾値電圧（ＴＨ）を下回る区間（ｄＴ／ｄｔ＜ＴＨ）では、パルスが判定信号２１３には現れない。

従って、この判定信号（ＣＭＰ）を取得することで各ノズルの吐出状態を把握することが可能となる。この判定信号（ＣＭＰ）が上述した判定結果信号ＲＳＬＴになる。

＜ブロック駆動順番の説明（図６）＞
記録装置１０００が用いる記録ヘッド３は記録素子数を増やして、記録ヘッド３の駆動周期を短くして、記録速度の高速化を図っている。このような記録ヘッドにおいて、全ての記録素子３０９を同時駆動すると消費電力が一時的に増大するので、これに対応するためには電源容量を大きくすることが必要になる。しかしながら、電源容量を大きくすることは、記録装置のコスト上昇につながるため、その対応策として、記録素子の駆動を時分割駆動として、同時駆動する記録素子数を削減して、瞬間的な電力消費が増大するのを抑制している。時分割駆動では、複数の記録素子を複数のブロックに分割し、あるタイミングでは各ブロックに含まれる記録素子の同時駆動数を最大で１として、分割されたブロック毎の記録素子を一定の順序に従って駆動する。このようにして、その駆動順序が一巡したときに全ての記録素子が駆動されるのである。

図６は素子基板に組み込まれた時分割駆動の制御構成を示すブロック図である。図６に示す駆動回路では、記録ヘッド３が２５５個の記録素子（Ｓｅｇ０～Ｓｅｇ２５５）を備え、これらを１６個ずつの１６個のブロックに分割して時分割駆動する構成を採用している。

この構成によれば、各ブロック毎に１６個の記録素子が駆動される。例えば、ブロック駆動順番を０、１、２、……、１３、１４、１５のように設定した場合は、４ビットのブロックイネーブル信号ＢＥによって、ブロック０から１５まで１６個のブロックを順番に指定して駆動する。このブロック駆動順番は任意の順番に設定することが可能であり、システムに応じて適切に設定される。

記録データ信号ＤＡＴＡはクロック信号ＣＬＫに同期して、記録ヘッド３の素子基板５にシリアル転送される。記録データ信号ＤＡＴＡは１６ビットシフトレジスタ３２１で受信された後、ラッチ信号ＬＴの立ち上がりでラッチ回路３２２にラッチされる。駆動対象のブロックは、４本線のブロックイネーブル信号ＢＥによって指定され、その指定信号はデコーダ３２４にて展開され、駆動対象としての指定ブロックの記録素子３０９を選択する。記録素子（Ｓｅｇ０～Ｓｅｇ２５５）は、２５６個のノズルのそれぞれにおける記録素子３０９に相当する。

図６の構成から分かるように、ブロックイネーブル信号ＢＥと記録データ信号ＤＡＴＡの両方によって指定された記録素子のみがヒートイネーブル信号ＨＥによって駆動され、対応するノズルからインク滴が吐出される。具体的には、各記録素子に対応して備えられたＡＮＤ回路３２３に、記録データ信号ＤＡＴＡとデコードされたブロックイネーブル信号ＢＥと、ラッチ信号ＬＴが入力されたタイミングでヒートイネーブル信号ＨＥが入力される。そして、これらの論理積がＡＮＤ回路で演算され、その演算結果が記録素子３０９に出力される。より詳細には、ヒートイネーブル信号ＨＥはインバータ回路３２５のその値が反転され、その反転されたヒートイネーブル信号ＨＥとラッチ信号ＬＴがＡＮＤ回路３２６で論理積が演算され、その演算結果がＡＮＤ回路３２３に入力される。

なお、図６では、記録素子３０９毎の駆動トランジスタの図示は省略している。

次に、以上の構成の記録装置において、記録ヘッドの吐出状態判定をより高速に実行できる実施例について説明する。

図７は、吐出状態判定を実行する際の検査ノズル設定と吐出検査閾値電圧の設定の方法を説明する図である。

図７において、（ａ）は検査対象ノズルの設定方法を模式的に示している。各カラム番号のノズルセットに設定されているノズル番号は、互いに同じではないブロック駆動順番が指定されているノズル、かつ、互いに同じではない吐出検査閾値設定グループに属するノズルである必要がある。また、ここでいうカラムとは次のように定義される。

この実施例における記録ヘッドは、複数の記録素子を複数のブロックに分割し、各ブロックを時分割駆動して記録を行う。また、複数の記録素子において、互いに物理的に近接する複数の記録素子をグループといい複数の記録素子は複数のブロックにも分割される。一つのグループは記録素子の配列方向に連続して配置される所定数の記録素子で構成され、図７に示す例では１グループ当りの記録素子の数は１６個である。時分割駆動では、時分割の各ブロックでは全てのグループおのおので最大１つの記録素子が選択されて駆動される。そして、ブロック全ての駆動が完了すると全ての記録素子に対して１つの駆動機会が与えられることになる。時分割駆動では全ての記録素子に対して１つの駆動機会が与えられる期間が駆動周期であり、その１駆動周期での記録が１カラムである。

図７（ａ）によれば、第１カラムの検査ノズルはＳｅｇ０、Ｓｅｇ１７、……、Ｓｅｇ２５５となり、同時に各ノズルに対応した吐出検査閾値電圧を吐出検査閾値グループ毎に設定する。以降のカラムも同様に検査ノズルセットを設定し、設定されたノズルに対応した吐出検査閾値電圧を吐出検査閾値グループ毎に設定する。

また、図７において、（ｂ）は１６カラム分（カラム番号０～１５）の検査対象ノズルのノズルセットの例を示している。この例では、１カラムに１６個のノズルを指定しており、この検査対象ノズルセットに従い、１６カラム分検査することで全ノズルを検査することができる。この検査ノズルセットは、この実施例を説明するための一例であり、総ノズル数やブロック分割数、吐出検査閾値設定グループ数に応じて適切に設定すべきものである。

図７に示した方法から分かるように、吐出検査閾値電圧は各グループの記録素子に対して共通に設定される。各グループの記録素子は素子基板上では互いに近接しているので、半導体製造工程を用いて製造される素子基板上で、近接している記録素子や温度検知素子の特性も類似していると考えられる。従って、各グループの記録素子に対して共通に吐出検査閾値電圧が設定されても十分に高い信頼性を確保できる。

なお、図７では第１カラムから第１６カラムまでの検査を行う構成を図示しているが、この検査は連続するタイミングで実行しなくとも良く、各カラムの検査を離散的な別のタイミングで実行しても良い。この実施例によれば、少なくとも１カラム分の検査を終了すれば、記録ヘッドの全てのノズルに対する吐出状態判定を適切な閾値を用いて実行することができる。そして、記録動作の進行に伴って、離散的に１６カラム分の検査を実行し、全てのノズルに対する吐出状態の判定を行えば良い。

図８は吐出状態判定を実行する際の検査ノズル設定及び吐出検査閾値電圧の設定の処理を示すフローチャートである。

まずステップＳ１１０では、検査対象カラムとしてカラム順番０（ｃｏｌｕｍｎ＝０）のノズルセットを設定する。次にステップＳ１２０では、設定された検査対象ノズルセットに対応する吐出判定閾値を、各吐出検査閾値設定グループに設定する。なお、各グループの吐出検査閾値電圧はＥＥＰＲＯＭに格納されている。

さらにステップＳ１３０では、予め設定されたブロック駆動順番に従って各記録素子を駆動する。なお、最初に駆動されるのはブロック駆動順番０（ｂｌｋ＝０）が設定されたノズルである。そして、ステップＳ１４０では、素子基板内で吐出状態の判定処理がなされ、判定結果信号ＲＳＬＴを受信し、これをＲＡＭ４２１に、最終的にはＥＥＰＲＯＭに格納する。

ステップＳ１５０では、全てのブロックに対する検査を終了したかどうかを調べ、未終了であれば、処理はステップＳ１６０に進み、次のブロック駆動順番（ｂｌｋ＝ｂｌｋ＋１）を設定する。そして、処理はステップＳ１３０に戻る。これに対して、全てのブロック駆動が終了（ｂｌｋ＝１５）したと判断されれば、処理はステップＳ１７０に進む。

なお、この時点で各グループに共通の吐出検査閾値電圧が設定されるので、別のカラムの検査は連続して実行する必要はなく、別のタイミングで行っても良い。

ステップＳ１７０では、全てのカラムに対する検査が終了したかどうかを調べ、未終了であれば、処理はステップＳ１８０に進み、次の処理対象のカラムを設定する（ｃｏｌｕｍｎ＝ｃｏｌｕｍｎ＋１）。その後、処理はステップＳ１１０に戻る。これに対して、すべてのカラム順番（ｃｏｌｕｍｎ＝０～１５）の検査ノズルセットに対する検査が終われば処理終了となる。

従って以上説明した実施例に従えば、検査対象ノズルが多い場合や複数回繰返し吐出状態判定を実行する必要がある場合にも効率的に吐出検査を実行でき、吐出状態判定に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。

１ 搬送部、２ 記録媒体、３ 記録ヘッド、５ 素子基板、７ 信号生成部、
９ 判定結果抽出部、１０００ インクジェット記録装置

Claims (20)

1. インクを吐出する複数のノズルと、該複数のノズルおのおのに設けられインクを加熱する複数のヒータと、該複数のヒータおのおのに対応して設けられた複数の温度検知素子とを備えた記録ヘッドを用いて記録媒体に記録を行う記録装置であって、
   前記複数のヒータを物理的に近接している複数のグループに分割し、該複数のグループそれぞれからインクの吐出状態を検査する対象となるノズルを１つ選択する選択手段と、
   前記温度検知素子から得られる温度の時間変化値と比較することにより前記選択手段によって選択されたノズルのインク吐出状態を判断するための閾値を設定する設定手段と、
   前記閾値の値を変化させながら、前記記録ヘッドのインクの吐出状態を検査する検査手段と、
   前記検査手段によって選択されたノズルについて前記閾値を用いてインクの吐出状態を検査して得られた判定結果を前記記録ヘッドから受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信した判定結果の結果を記憶する記憶手段と、
   前記複数のヒータを複数のブロックに分割し、各ブロックを時分割駆動する時分割駆動手段と、を有し、
   前記選択手段で検査のために選択されるノズルは、前記時分割駆動においてブロック駆動順番が同じではないノズルであることを特徴とする記録装置。
2. 前記検査手段では、少なくとも前記時分割駆動における全てのブロックに対して検査を行うことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記検査手段では、記録動作の進行に伴って、全てのノズルに対するインクの吐出状態の検査を行うことを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記選択手段は、前記複数のヒータのうち、物理的に近接している複数のヒータを１つのグループとして複数のグループに分割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. 前記選択手段が選択したインクの吐出状態を検査する対象となるノズルを示す選択信号と、前記選択手段が選択したノズルについて前記設定手段が設定した前記閾値を示す検査閾値信号とを生成する信号生成手段を含む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。
6. 前記検査手段による１回の検査で前記選択された１つのノズルからのインクの吐出状態が検査されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の記録装置。
7. 前記記録ヘッドは、前記複数の温度検知素子を用いて前記複数のノズルのインク吐出状態を検査する検査部を備え、
   前記検査部は、前記複数のノズルから前記選択信号により選択されたノズルに設けられるヒータに対応する温度検知素子から得られるノズルの吐出状態を示す温度情報と、前記検査閾値信号が示す閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記選択されたノズルの吐出状態を判定することを特徴とする請求項５に記載の記録装置。
8. 前記検査手段は、前記記録ヘッドに設けられた回路であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の記録装置。
9. 前記ヒータは、前記ヒータに加えられた電力を熱エネルギーに変換する電気熱変換素子であることを特徴とする請求項７に記載の記録装置。
10. 前記記録ヘッドは前記記録媒体の幅に相当する記録幅をもつフルライン記録ヘッドであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の記録装置。
11. インクを吐出する複数のノズルと、該複数のノズルおのおのに設けられインクを加熱する複数のヒータと、該複数のヒータおのおのに対応して設けられた複数の温度検知素子とを備えた記録ヘッドを用いて記録媒体に記録を行う記録装置における吐出状態の判定方法であって、
    前記複数のヒータを物理的に近接している複数のグループに分割し、該複数のグループそれぞれからインクの吐出状態を検査する対象となるノズルを１つ選択する選択工程と、
    前記温度検知素子から得られる温度の時間変化値と比較することにより前記選択工程において選択されたノズルのインク吐出状態を判断するための閾値を設定する設定工程と、
    前記閾値の値を変化させながら、前記記録ヘッドのインクの吐出状態を検査する検査工程と、
    前記検査工程において選択されたノズルについて前記閾値を用いてインクの吐出状態を検査して得られた判定結果を前記記録ヘッドから受信する受信工程と、
    前記受信工程において受信した判定結果の結果をメモリに記憶する記憶工程と、
    前記複数のヒータを複数のブロックに分割し、各ブロックを時分割駆動する時分割駆動工程と、を有し、
    前記選択工程において検査のために選択されるノズルは、前記時分割駆動においてブロック駆動順番が同じではないノズルであることを特徴とする吐出状態の判定方法。
12. 前記検査工程において、少なくとも前記時分割駆動における全てのブロックに対して検査を行うことを特徴とする請求項１１に記載の吐出状態の判定方法。
13. 前記検査工程において、記録動作の進行に伴って、全てのノズルに対するインクの吐出状態の検査を行うことを特徴とする請求項１２に記載の吐出状態の判定方法。
14. 前記選択工程において、前記複数のヒータのうち、物理的に近接している複数のヒータを１つのグループとして複数のグループに分割することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の吐出状態の判定方法。
15. 前記選択工程において選択したインクの吐出状態を検査する対象となるノズルを示す選択信号と、前記選択工程において選択したノズルについて前記設定工程において設定した前記閾値を示す検査閾値信号とを生成する信号生成工程を含むことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の吐出状態の判定方法。
16. 前記検査工程における１回の検査で前記選択された１つのノズルからのインクの吐出状態が検査されることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の吐出状態の判定方法。
17. 前記記録ヘッドは、前記複数の温度検知素子を用いて前記複数のノズルのインク吐出状態を検査する検査部を備え、
    前記検査部は、前記複数のノズルから前記選択信号により選択されたノズルに設けられるヒータに対応する温度検知素子から得られるノズルの吐出状態を示す温度情報と、前記検査閾値信号が示す閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記選択されたノズルの吐出状態を判定することを特徴とする請求項１５に記載の吐出状態の判定方法。
18. 前記検査部は、前記記録ヘッドに設けられた回路であることを特徴とする請求項１７に記載の吐出状態の判定方法。
19. 前記ヒータは、前記ヒータに加えられた電力を熱エネルギーに変換する電気熱変換素子であることを特徴とする請求項１８に記載の吐出状態の判定方法。
20. 前記記録ヘッドは前記記録媒体の幅に相当する記録幅をもつフルライン記録ヘッドであることを特徴とする請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の吐出状態の判定方法。

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