記録装置及びその吐出検査方法
【課題】雑音に対する耐性を向上させて変曲点を検知することで正常吐出であるか否かの判定の精度を高めるようにした技術を提供する。
【解決手段】記録装置は、吐出口からインクを吐出させるための第１の駆動電圧Ｐ１を発熱素子に印加させた後、インクの発泡又は吐出に至らない第２の駆動電圧Ｐ２を発熱素子に印加させる制御を行なう制御手段と、第１の駆動電圧Ｐ１及び第２の駆動電圧Ｐ２の印加が行なわれた発熱素子に対応して設けられた温度検知素子により検知される温度を示す信号に基づいて対応する吐出口からのインクの吐出が正常に行なわれたか否かを判定する判定手段とを具備する。制御手段は、第１の駆動電圧Ｐ１の印加後で且つ、第１の駆動電圧Ｐ１の印加に伴って吐出口からインクが正常に吐出されたときに温度検知素子により検知される降温過程の温度を示す信号の波形で変曲点が検出されるよりも前に第２の駆動電圧Ｐ２を印加させる。
【解決手段】記録装置は、吐出口からインクを吐出させるための第１の駆動電圧Ｐ１を発熱素子に印加させた後、インクの発泡又は吐出に至らない第２の駆動電圧Ｐ２を発熱素子に印加させる制御を行なう制御手段と、第１の駆動電圧Ｐ１及び第２の駆動電圧Ｐ２の印加が行なわれた発熱素子に対応して設けられた温度検知素子により検知される温度を示す信号に基づいて対応する吐出口からのインクの吐出が正常に行なわれたか否かを判定する判定手段とを具備する。制御手段は、第１の駆動電圧Ｐ１の印加後で且つ、第１の駆動電圧Ｐ１の印加に伴って吐出口からインクが正常に吐出されたときに温度検知素子により検知される降温過程の温度を示す信号の波形で変曲点が検出されるよりも前に第２の駆動電圧Ｐ２を印加させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録装置及びその吐出検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドでは、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、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。そこで、このような記録ヘッドにおいては、吐出不良の発生したノズルを特定して画像補完や記録ヘッドの回復作業に反映させることが重要な課題となっている。
【０００３】
この課題に鑑み、特許文献１では、記録素子基板内において、記録素子の各々に絶縁膜を介し薄膜抵抗体で形成される温度検知素子を設け、ノズル毎の温度情報を検知して温度変化の具合から吐出不良のノズルを検査する方法が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２及び特許文献３では、温度曲線の降温過程において、急激な降温変化（以下、変曲点と呼ぶ）があるか否かを検知し、変曲点が生じれば、正常吐出と判定する検査方法が提案されている。なお、この変曲点は、吐出した液滴の後端が記録素子上に接触して記録素子の温度を冷却することで生じると考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９０３６１号公報
【特許文献２】特開２００７−３３１１９３号公報
【特許文献３】特開２００８−０００９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２及び特許文献３では、微小変化の変曲点を検知し易くするために変化を強調させる２階微分の演算を行なって変曲点を検知し、その結果に基づいて正常吐出であるか否かの判定を行なっている。しかし、このとき、雑音も同時に強調されてしまうため雑音成分を変曲点の波形変化より十分に小さくしないと誤判定が生じてしまう。また、取得した温度情報の曲率変化で変曲点を求めることもできるが、この場合も上記同様に、雑音を曲率変化より十分に小さくしないと誤判定が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、従来の構成よりも、雑音に対する耐性を向上させて変曲点を検知することで正常吐出であるか否かの判定の精度を高めるようにした技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、吐出口からインクを吐出するための熱エネルギーを発生する発熱素子のそれぞれに対応して温度検知素子が配される記録ヘッドを有する記録装置であって、前記吐出口からインクを吐出させるための第１の駆動電圧を発熱素子に印加させた後、インクの発泡又は吐出に至らない第２の駆動電圧を該発熱素子に印加させる制御を行なう制御手段と、前記第１の駆動電圧及び前記第２の駆動電圧の印加が行なわれた発熱素子に対応して設けられた温度検知素子により検知される温度を示す信号に基づいて対応する吐出口からのインクの吐出が正常に行なわれたか否かを判定する判定手段とを具備し、前記制御手段は、前記第１の駆動電圧の印加後で且つ、前記第１の駆動電圧の印加に伴って吐出口からインクが正常に吐出されたときに温度検知素子により検知される降温過程の温度を示す信号の波形で変曲点が検出されるよりも前に前記第２の駆動電圧を印加させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来の構成よりも、雑音に対する耐性を向上させて変曲点を検知することで正常吐出であるか否かの判定の精度を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係わるインクジェット記録装置（以下、記録装置と呼ぶ）１の斜視図。
【図２】記録素子基板の構成の一例を示す図。
【図３】ヒータに駆動電圧を印加したときの温度検知素子の温度プロファイルの一例を示す図。
【図４】ヒータへの駆動信号（駆動電圧）の入力タイミングと温度検知素子の温度波形との関係を示す図。
【図５】温度波形を２階微分した波形の一例を示す図。
【図６】従来手法を説明するための図。
【図７】従来手法を説明するための図。
【図８】本実施形態と従来手法とにおける変曲点付近の温度波形の一例を示す図。
【図９】図１に示す記録装置１における機能的な構成の一例を示す図。
【図１０】図９に示す制御回路６１３からの各種信号の出力タイミングの一例を示す図。
【図１１】ヒータ及び温度検知素子の選択動作の一例を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。以下の説明においては、インクジェット記録方式を用いた記録装置を例に挙げて説明する。記録装置は、例えば、記録機能のみを有するシングルファンクションプリンタであっても良いし、また、例えば、記録機能、ＦＡＸ機能、スキャナ機能等の複数の機能を有するマルチファンクションプリンタであっても良い。また、例えば、カラーフィルタ、電子デバイス、光学デバイス、微小構造物等を所定の記録方式で製造するための製造装置であっても良い。
【００１２】
なお、以下の説明において、「記録」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。更に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も問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン、構造物等を形成する、又は媒体の加工を行なう場合も表す。
【００１３】
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、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、樹脂、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表す。
【００１４】
更に、「インク」とは、上記「記録」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、パターン等の形成又は記録媒体の加工、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。
【００１５】
また更に、「記録素子」（「ノズル」という場合もある）とは、特に断らない限りインク吐出口乃至これに連通する液路及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いうものとする。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係わるインクジェット記録装置（以下、記録装置と呼ぶ）１の斜視図である。
【００１７】
記録装置１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インクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドと呼ぶ）３をキャリッジ２に搭載し、キャリッジ２を矢印Ａ方向（走査方向）に往復移動させて記録を行なう。記録装置１は、記録紙などの記録媒体Ｐを給紙機構５を介して給紙し、記録位置まで搬送する。そして、その記録位置において記録ヘッド３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。
【００１８】
記録装置１のキャリッジ２には、記録ヘッド３の他、例えば、インクカートリッジ６が搭載される。インクカートリッジ６は、記録ヘッド３に供給するインクを貯留する。なお、インクカートリッジ６は、キャリッジ２に対して着脱自在になっている。
【００１９】
図１に示す記録装置１は、カラー記録が可能である。そのため、キャリッジ２には、例えば、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクをそれぞれ収容する４つのインクカートリッジが搭載されている。これら４つのインクカートリッジは、それぞれ独立して着脱できる。
【００２０】
記録ヘッド３には、記録素子基板（以下、基板と略す場合もある）が設けられており、当該基板上には、複数のノズル列が配列される。記録ヘッド３は、例えば、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により構成される。そのため、記録ヘッド３には、発熱素子（以下、ヒータと呼ぶ）等から構成される記録素子や、ヒータの駆動制御を行なう制御回路が設けられる。ヒータは、各ノズル（吐出口）に対応して設けられ、記録信号に応じて対応するヒータにパルス電圧が印加される。
【００２１】
キャリッジ２の往復運動の範囲外（記録領域外）には、記録ヘッド３の吐出不良を回復する回復装置４が配設されている。回復装置４が設けられる位置は、いわゆるホームポジションなどと呼ばれ、記録動作が行なわれていない間、記録ヘッド３はこの位置で静止する。
【００２２】
ここで、図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて、上述した記録素子基板の概略構成について説明する。図２（ａ）は、記録素子基板の断面構成の一例を示し、図２（ｂ）は、記録素子基板の平面構成の一例を示す。なお、ここでは説明の便宜上、ノズルの図示については省略している。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、記録素子基板においては、シリコン基板９０１上に複数の層が形成される。具体的には、シリコン基板９０１上には、ＳｉＯ２等のフィールド酸化膜９０２を介して絶縁膜ＰＳＧ９０３が形成される。絶縁膜ＰＳＧ９０３上には、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ等の薄膜抵抗体で形成される温度検知素子９０５が設けられるとともに、温度検知素子９０５を接続配線するＡＬ１配線９０４が設けられる。
【００２４】
また、更に上層には、ＳｉＯ等の層間絶縁膜９０６が設けられ、層間絶縁膜９０６上には、ＴａＳｉＮ等の電気熱変換するヒータ９０７や、ヒータ９０７とシリコン基板に形成された駆動回路とを接続するＡＬ２配線９０８が設けられる。この他、ＳｉＯ２等のパシベーション膜９０９や、ヒータ９０７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９１０も設けられる。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、記録素子基板の平面上には、ヒータの領域９１１、駆動回路と接続するＡＬ２配線９１２を示す領域、温度検知素子の個別配線のＡＬ１配線９１４を示す領域、共通配線のＡＬ１配線９１５を示す領域がある。また、太線枠内は、温度検知素子９０５の領域９１３を示している。
【００２６】
このような記録素子基板の構成は、半導体プロセスで形成される。本実施形態に係わる記録素子基板は、温度検知素子９０５をＡＬ１層に置いて、成膜、パターニングすることで作製できるため、従来の記録素子基板の構造を変更せずに作製できる。
【００２７】
なお、図２（ｂ）では、温度検知素子９０５が矩形形状で示されているが、これに限られず、温度検知素子９０５は、例えば、ジグザグに蛇行した形状でも形成されていても良い。このような形状の場合、温度検知素子９０５の抵抗値が大きくなるほど、検知信号が大きくなるので、温度変化を精度良く検知できるという利点が得られる。
【００２８】
次に、図３を用いて、ヒータにインクを吐出させるための駆動電圧を印加したときの温度検知素子の温度プロファイルについて説明する。
【００２９】
符号１１〜１５は、種々の吐出状態に対応した温度プロファイルを示している。具体的には、符号１１は、正常吐出時の温度プロファイルを示しており、符号１２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している。また、符号１３は、流路に不純物が堆積しインク再充填が正常に行な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しており、符号１４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している。符号１５は、吐出口に異物が詰まったことによる吐出異常時の温度プロファイルを示している。
【００３０】
ここで、符号１１に示す正常吐出時の温度プロファイルでは、検知温度が最高温度に到達した時間から一定時間後に温度が降下する速度が急激に変化するポイント変曲点が出現している。本実施形態で用いているノズル形状においては、インクを吐出させるための駆動電圧（第１の駆動電圧）の印加後、約７ｕｓに変曲点が現れる。なお、この変曲点が現れる時間については、吐出口、インクの流路といったヘッドの構造や、ヒータの発熱等の条件によって異なってくる。従って、変曲点が生じているか否かを判定するタイミングについては、記録ヘッドに応じて適宜設定されることが好ましい。
【００３１】
一方、符号１２〜符号１５に示す吐出異常時の温度プロファイルは、正常吐出時の温度プロファイルに対してその特徴が異なっている。特に、変曲点が現れない点が共通した現象として挙げられる。そこで、所定の時間範囲内、例えば、変曲点前から変曲点後の期間に得られる温度を示す信号の波形（以下、温度波形と呼ぶ）を演算処理することにより、正常吐出が行なわれたか否かを判定することができる。
【００３２】
（実施形態１）
ここで、実施形態１について説明する。実施形態１においては、第１の駆動電圧の印加を印加した後、当該第１の駆動電圧の印加タイミングと変曲点が生じるタイミングとの間に第２の駆動電圧の印加として短パルスを印加する場合について説明する。なお、第１の駆動電圧は、吐出口からインクを吐出させるために印加され、それに対応した電圧値やパルス幅に設定する。また、第２の駆動電圧は、インクの発泡又は吐出に至らない程度の電圧値やパルス幅に設定する。
【００３３】
まず、本実施形態に係わる変曲点の検知方法について説明する。図４は、ヒータへの駆動信号（駆動電圧）の入力タイミングと温度検知素子の温度波形との関係を示す図である。なお、ここでいう駆動信号は、ヒータ（記録素子）の駆動を制御する信号であり、詳細については後述するが、ヒート信号ＨＥ、サブパルス信号ＳＰ、印加イネーブル信号に基づいて生成される。
【００３４】
ここでは、インク吐出に用いられる第１の駆動電圧Ｐ１のパルス幅を０．７５ｕｓとする。また、変曲点が生じる時刻ｔｐは、本実施形態で用いるノズルにおいてはＰ１の印加後、約７ｕｓであるとする。第２の駆動電圧Ｐ２は、第１の駆動電圧Ｐ１を印加した時刻ｔ１と時刻ｔｐとの間のタイミング、すなわち、時刻ｔ２（＝３ｕｓ）で行なわれる。なお、第２の駆動電圧Ｐ２は、発泡に至らない短いパルス幅（０．２ｕｓ）で行なわれる。
【００３５】
ここで、温度検知素子により検知される温度波形は、第１の駆動電圧Ｐ１の印加に伴って昇温していき、最高到達温度を経て降温に転じていく。降温過程にある時刻ｔ２において、第２の駆動電圧Ｐ２の印加が行なわれたことに伴って、当該温度波形は、再度、昇温した後、降温する。そして、時刻ｔｐにおいて、正常吐出時には変曲点が生じ、吐出異常時には変曲点が現れない。
【００３６】
ここで、図５は、上述した温度波形の変曲点付近の期間ｔｓ（時刻６ｕｓ〜１０ｕｓ）において、当該温度波形を２階微分した波形を示している。２階微分の結果、正常吐出時には正ピークが現れ、異常吐出時（不吐時）には正ピークが現れていない。ここでの正ピークの値は、約５Ｅ−２［ｄ２Ｔ／ｄｔ２］である。
【００３７】
続いて、本実施形態の構成との比較例として、従来手法による変曲点の検知方法について説明する。図６は、従来手法に係るヒータへの駆動信号（駆動電圧）の入力タイミングと温度検知素子の温度波形との関係を示す図である。上記同様に、インク吐出用の印加のパルス幅は０．７５ｕｓとする。また、変曲点が生じる時刻ｔｐは、Ｐ１の印加後、約７ｕｓであるとする。
【００３８】
図７は、図６に示す変曲点付近（変曲点が検出されるタイミングの前後の所定期間）の期間ｔｓ（時刻６ｕｓ〜１０ｕｓ）において、当該温度波形を２階微分した波形を示している。２階微分の結果、正常吐出時の正ピークの値は、約２．５Ｅ−２［ｄ２Ｔ／ｄｔ２］となる。
【００３９】
図８は、本実施形態と従来手法とにおける変曲点付近の温度波形を示している。温度波形Ｌ１は、本実施形態に係る変曲点付近の温度波形を示し、温度波形Ｌ２は、従来手法に係る変曲点付近の温度波形を示している。
【００４０】
ここで、本実施形態に係る温度波形Ｌ１と従来手法に係る温度波形Ｌ２とに対して、変曲点時刻ｔｐを境にしてその後半の波形変化に沿った略曲率の延長補助線（点線）と前半波形との角度をとる。ここで、波形変化の程度を示す角度θ１は、本実施形態に係るＬ１に対応し、波形変化の程度を示す角度θ２は、従来手法に係るＬ２に対応する。
【００４１】
この角度の大きさが２階微分した波形の正ピーク値の大きさに反映される。両者を比較すると、θ１は、θ２よりも少し大きくなっており、この角度の差が、正ピーク値の差となって現れる。波形の曲率の大きさは、温度変化の大きさに比例することから、本実施形態に係る方法は、従来手法に比べて、冷却温度差が大きくなっていると考えられる。これは、第２の駆動電圧Ｐ２の印加によりヒータを再加熱して温度を上げているためである。
【００４２】
なお、上述した温度波形の変曲点付近の期間ｔｓ（図４参照）は、波形推移が滑らかな自然降温状態であることが好ましく、また、第２の駆動電圧の印加の終了タイミングは、熱伝導の遅延時間を含めｔｓの開始時刻前であることが好ましい。
【００４３】
次に、図９を用いて、図１に示す記録装置１における機能的な構成の一例について説明する。ここでは、正常吐出であるか否かの判定に係る構成について重点的に説明する。
【００４４】
記録装置１の構成は、記録ヘッド側に配される記録素子基板６０１と、装置本体側に配される制御回路６１３及びデータ処理部６３０とに大きく分けられる。
【００４５】
制御回路６１３は、記録装置１における各構成の動作を制御する。制御回路６１３では、例えば、ヒータ（Ｈ１〜Ｈ４）６０５の駆動回路の制御や、当該駆動回路を介した温度検知動作を制御する。
【００４６】
データ処理部６３０は、ＡＤ変換器６１４と、ダブルバッファ６１５と、演算器６１６と、判定器６１７と、レジスタ６１８とを具備して構成される。データ処理部６３０においては、温度検知信号ＶＳに基づいて、上記各構成により各種データ処理を行なう。
【００４７】
具体的には、ＡＤ変換器６１４は、温度検知信号ＶＳをアナログデータからデジタルデータに変換する。ダブルバッファ６１５は、２つのレジスタから構成され、時分割駆動時間毎に当該２つのレジスタを交互に切り替えて、ＡＤ変換器６１４からのデジタルデータを一時的に格納する。演算器６１６は、デジタルフィルタと２階微分演算を行なう。判定器６１７は、演算器６１６の演算結果に基づいて正常吐出であるか否かを判定する。レジスタ６１８は、各ノズルの判定結果を格納する。
【００４８】
ここで、記録素子基板６０１の構成は大きく、ヒータを駆動させるための駆動回路と、ヒータの温度を検知するための温度検知回路とに分けられる。
【００４９】
まず、駆動回路について説明する。駆動回路としては、回路ブロック６０６と、ＡＮＤゲート６０２と、第１の駆動電圧印加回路６４１と、第２の駆動電圧印加回路６４２と、セレクタ６０３と、駆動スイッチ６０４と、ヒータ６０５と、ヒータ駆動用の電源６１９とが設けられる。
【００５０】
回路ブロック６０６は、２ラインデコーダや３ビットシフトレジスタの他、ラッチを具備して構成される。回路ブロック６０６は、制御回路６１３から各種信号（ＣＬＫ１（シリアルクロック）、ＤＡＴＡ１（記録データ及び時分割駆動データを含むシリアルデータ）、ＬＴ（ラッチ信号））を入力する。これにより、回路ブロック６０６は、時分割駆動信号（ブロック選択信号）ＢＬ０〜ＢＬ１や、記録信号Ｄ０〜Ｄ２を生成し、ＡＮＤゲート６０２に向けて出力する。
【００５１】
ＡＮＤゲート６０２は、時分割駆動信号ＢＬと記録信号Ｄとの論理積をとり、印加イネーブル信号Ａを発生する。
【００５２】
第１の駆動電圧印加回路６４１及び第２の駆動電圧印加回路６４２は、各ヒータに対応して設けられており、対応するヒータに対して駆動信号（第１の駆動電圧、第２の駆動電圧）を出力する。第１の駆動電圧印加回路６４１は、印加イネーブル信号Ａとヒート信号ＨＥとの論理積をとり、第１の駆動電圧Ｐ１の印加を行なうための第１の駆動電圧を出力する。第２の駆動電圧印加回路６４２は、印加イネーブル信号Ａとサブパルス信号ＳＰとの論理積をとり、第２の駆動電圧Ｐ２の印加を行なうための第２の駆動電圧を出力する。
【００５３】
セレクタ６０３は、第１の駆動電圧印加回路６４１及び第２の駆動電圧印加回路６４２のいずれかを選択し、当該選択した回路からの第１の駆動電圧及び第２の駆動電圧を駆動スイッチ６０４に向けて出力する。駆動スイッチ６０４は、ヒータ６０５をオン／オフするＭＯＳトランジスタである。このような構成により駆動回路は、複数設けられるヒータを時分割駆動させる。
【００５４】
続いて、温度検知回路について説明する。温度検知回路としては、シフトレジスタ６０７と、温度検知素子６０８と、選択スイッチ６０９と、読出スイッチ６１０及び６１１と、差動アンプ６１２と、温度検知素子バイアス用の定電流源６２０とが設けられる。温度検知素子６０８は、各ヒータ６０５に対応して設けられている。なお、温度検知素子６０８は、対応するヒータ６０５の近傍にそれぞれ配されている。
【００５５】
選択スイッチ６０９は、温度検知素子６０８を選択するためのＭＯＳトランジスタである。読出スイッチ６１０及び６１１は、温度検知素子６０８の端子電圧を読み出すＭＯＳトランジスタである。シフトレジスタ６０７は、シフトクロックＣＬＫ２及びシフトデータＤＡＴＡ２の入力を受けて、選択信号Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４）を順次出力する。差動アンプ６１２は、温度検知素子６０８の端子電圧を受けて差動増幅信号（すなわち、温度検知信号ＶＳ）を発生する。
【００５６】
ここで、図１０を用いて、図９に示す制御回路６１３からの各種信号（ＣＬＫ１、ＤＡＴＡ１、ＬＴ、ＨＥ、ＳＰ）の出力タイミングについて説明する。
【００５７】
制御回路６１３は、シリアルクロックＣＬＫ１に同期して、記録データと時分割駆動データとを含むシリアルデータＤＡＴＡ１を記録ヘッド側に転送する。記録ヘッド（記録素子基板）においては、ラッチ信号（ＬＴ信号）のタイミングに従って、当該入力された信号をラッチに保持する。また、その直後に、制御回路６１３は、第１の駆動電圧の印加パルスにあたるヒート信号ＨＥと、第２の駆動電圧の印加パルスにあたるサブパルス信号ＳＰとを記録ヘッド側に転送する。
【００５８】
記録素子基板においては、このような制御回路６１３からの信号に基づいて、ヒータを順次選択するとともに、それに同期して温度検知素子を順次選択する。ここで、図１１を用いて、ヒータ及び温度検知素子の選択動作について説明する。時分割駆動時間ｔｂは、例えば、４ｕｓとし、変曲点が生じうる期間ｔｓ（時刻６ｕｓ〜１０ｕｓ）よりも短いものとする。すなわち、第１の駆動電圧を印加したタイミングから変曲点が検出されるタイミングまでの期間よりも短い周期での時分割駆動により各吐出口からのインクの吐出を制御する場合について説明する。
【００５９】
ここで、期間ｔｂ１において、ヒータＨ１に対応するセレクタ６０３は、第１の駆動電圧印加回路６４２を選択する。このとき、対応するＡＮＤゲート６０２においては、ヒート信号ＨＥ及び印加イネーブル信号Ａ１が入力され、ヒータＨ１に対して第１の駆動電圧の印加パルスが印加される。
【００６０】
（期間ｔｂ１に続く）期間ｔｂ２において、ヒータＨ１に対応するセレクタ６０３は、第２の駆動電圧印加回路６４２を選択し、ヒータＨ２に対応するセレクタ６０３は、第１の駆動電圧印加回路６４２を選択する。このとき、対応するＡＮＤゲート６０２においては、ヒート信号ＨＥ、サブパルス信号ＳＰ及び印加イネーブル信号Ａ２が入力され、ヒータＨ１に対して第２の駆動電圧の印加パルスが印加され、ヒータＨ２に対して第１の駆動電圧の印加パルスが印加される。
これにより、ヒータＨ１に対して、駆動信号（駆動電圧）Ｂ１に示す印加パルスが入力される。すなわち、期間ｔｂ１時に第１の駆動電圧の印加パルスが印加され、期間ｔｂ２時に第２の駆動電圧の印加パルスが印加される。以降、ヒータＨ２、Ｈ３、Ｈ４に対しても上記同様の処理が順次行なわれる。
【００６１】
また、ヒータへの電圧の印加に際して、対応する温度検知素子を選択するため、制御回路６１３は、ｔｂ１期間において、ヒータＨ１の選択に同期してＣＬＫ２及びＤＡＴＡ２をヒータＨ１に対応するシフトレジスタ６０７に出力する。すると、シフトレジスタ６０７は、ｔｂ２期間において、選択信号Ｃ１を出力し、温度検知素子Ｓ１を選択する。これにより、データ処理部６３０は、差動アンプ６１２を介してヒータＨ１に対応する温度検知信号ＶＳを取得する。以降同様にして、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に対しても上記同様の処理が順次行なわれる。
【００６２】
ここで、Ｓ１の変曲点タイミングは、期間ｔｂ２（ｔｅ）で生じている。データ処理部６３０は、ＡＤ変換器６１４において、期間ｔｅの温度検知信号ＶＳをＡＤ変換してデジタルデータを取得し、ダブルバッファ６１５において、一方のレジスタに当該デジタルデータを取り込む。
【００６３】
ダブルバッファ６１５に取り込まれたこのデジタル化された温度情報は、ロジックやヒータの駆動などの動作に起因する雑音や、外部の伝送路での雑音が重畳されている。そこで、データ処理部６３０は、演算器６１６において、温度検知精度を妨げる雑音を低減するためにデジタルフィルタ処理するとともに、雑音軽減された温度情報を用いて２階微分演算を行なう。そして、判定器６１７において、この２階微分波形における正ピークの有無を検知し、当該検知結果に基づいて正常吐出であるか否かを判定する。その後、データ処理部６３０は、レジスタ６１８において、その結果を保持する。
【００６４】
記録装置１においては、このようにしてヒータと当該ヒータに対応する温度検知素子とを１つずつ順次選択し、全てのヒータに対応する温度を検知し、各吐出口からの吐出状態が正常であるか否かを検査（吐出検査）する。
【００６５】
以上説明したように本実施形態によれば、記録素子に対して第１の駆動電圧の印加を行なった後、当該記録素子から検知される降温過程の温度波形上において変曲点が生じるよりも前のタイミングで第２の駆動電圧の印加を行なう。
【００６６】
そのため、記録素子の温度低下を抑えた状態で液滴後端が記録素子に接触するため、記録素子の冷却温度が大きくなり、急激な降温変化がより大きく生じる。これにより、上記温度波形における変曲点が検知し易くなり、雑音に対する耐性が向上するため、正常吐出であるか否かの判定の精度を高めることができる。
【００６７】
以上が本発明の代表的な実施形態の一例であるが、本発明は、上記及び図面に示す実施形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。
【００６８】
例えば、第２の駆動電圧の印加は、インクの発泡又は吐出に至らない加熱を引き起こすことができれば良く、必ずしも短パルスである必要はない。例えば、低電圧で長いパルスや、その他の形状のパルス波形であっても良い。
【００６９】
また、例えば、図１１の説明では、時分割駆動時間ｔｂが４ｕｓである場合、すなわち、変曲点が生じうる期間ｔｓ（時刻６ｕｓ〜１０ｕｓ）よりも短い場合について説明したが、これに限られない。例えば、１時分割駆動時間内に第１の駆動電圧の印加と第２の駆動電圧の印加とを行なうようにし、時分割駆動時間ｔｂを、第１の駆動電圧の印加が行なわれてから変曲点時刻ｔｐを迎える時間よりも長い周期に設定しても良い。この場合、セレクタ６０３が不要となり、記録素子基板の回路構成が簡素化できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録装置及びその吐出検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドでは、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、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。そこで、このような記録ヘッドにおいては、吐出不良の発生したノズルを特定して画像補完や記録ヘッドの回復作業に反映させることが重要な課題となっている。
【０００３】
この課題に鑑み、特許文献１では、記録素子基板内において、記録素子の各々に絶縁膜を介し薄膜抵抗体で形成される温度検知素子を設け、ノズル毎の温度情報を検知して温度変化の具合から吐出不良のノズルを検査する方法が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２及び特許文献３では、温度曲線の降温過程において、急激な降温変化（以下、変曲点と呼ぶ）があるか否かを検知し、変曲点が生じれば、正常吐出と判定する検査方法が提案されている。なお、この変曲点は、吐出した液滴の後端が記録素子上に接触して記録素子の温度を冷却することで生じると考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９０３６１号公報
【特許文献２】特開２００７−３３１１９３号公報
【特許文献３】特開２００８−０００９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２及び特許文献３では、微小変化の変曲点を検知し易くするために変化を強調させる２階微分の演算を行なって変曲点を検知し、その結果に基づいて正常吐出であるか否かの判定を行なっている。しかし、このとき、雑音も同時に強調されてしまうため雑音成分を変曲点の波形変化より十分に小さくしないと誤判定が生じてしまう。また、取得した温度情報の曲率変化で変曲点を求めることもできるが、この場合も上記同様に、雑音を曲率変化より十分に小さくしないと誤判定が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、従来の構成よりも、雑音に対する耐性を向上させて変曲点を検知することで正常吐出であるか否かの判定の精度を高めるようにした技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、吐出口からインクを吐出するための熱エネルギーを発生する発熱素子のそれぞれに対応して温度検知素子が配される記録ヘッドを有する記録装置であって、前記吐出口からインクを吐出させるための第１の駆動電圧を発熱素子に印加させた後、インクの発泡又は吐出に至らない第２の駆動電圧を該発熱素子に印加させる制御を行なう制御手段と、前記第１の駆動電圧及び前記第２の駆動電圧の印加が行なわれた発熱素子に対応して設けられた温度検知素子により検知される温度を示す信号に基づいて対応する吐出口からのインクの吐出が正常に行なわれたか否かを判定する判定手段とを具備し、前記制御手段は、前記第１の駆動電圧の印加後で且つ、前記第１の駆動電圧の印加に伴って吐出口からインクが正常に吐出されたときに温度検知素子により検知される降温過程の温度を示す信号の波形で変曲点が検出されるよりも前に前記第２の駆動電圧を印加させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来の構成よりも、雑音に対する耐性を向上させて変曲点を検知することで正常吐出であるか否かの判定の精度を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係わるインクジェット記録装置（以下、記録装置と呼ぶ）１の斜視図。
【図２】記録素子基板の構成の一例を示す図。
【図３】ヒータに駆動電圧を印加したときの温度検知素子の温度プロファイルの一例を示す図。
【図４】ヒータへの駆動信号（駆動電圧）の入力タイミングと温度検知素子の温度波形との関係を示す図。
【図５】温度波形を２階微分した波形の一例を示す図。
【図６】従来手法を説明するための図。
【図７】従来手法を説明するための図。
【図８】本実施形態と従来手法とにおける変曲点付近の温度波形の一例を示す図。
【図９】図１に示す記録装置１における機能的な構成の一例を示す図。
【図１０】図９に示す制御回路６１３からの各種信号の出力タイミングの一例を示す図。
【図１１】ヒータ及び温度検知素子の選択動作の一例を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。以下の説明においては、インクジェット記録方式を用いた記録装置を例に挙げて説明する。記録装置は、例えば、記録機能のみを有するシングルファンクションプリンタであっても良いし、また、例えば、記録機能、ＦＡＸ機能、スキャナ機能等の複数の機能を有するマルチファンクションプリンタであっても良い。また、例えば、カラーフィルタ、電子デバイス、光学デバイス、微小構造物等を所定の記録方式で製造するための製造装置であっても良い。
【００１２】
なお、以下の説明において、「記録」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。更に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も問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン、構造物等を形成する、又は媒体の加工を行なう場合も表す。
【００１３】
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、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、樹脂、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表す。
【００１４】
更に、「インク」とは、上記「記録」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、パターン等の形成又は記録媒体の加工、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。
【００１５】
また更に、「記録素子」（「ノズル」という場合もある）とは、特に断らない限りインク吐出口乃至これに連通する液路及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いうものとする。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係わるインクジェット記録装置（以下、記録装置と呼ぶ）１の斜視図である。
【００１７】
記録装置１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インクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドと呼ぶ）３をキャリッジ２に搭載し、キャリッジ２を矢印Ａ方向（走査方向）に往復移動させて記録を行なう。記録装置１は、記録紙などの記録媒体Ｐを給紙機構５を介して給紙し、記録位置まで搬送する。そして、その記録位置において記録ヘッド３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。
【００１８】
記録装置１のキャリッジ２には、記録ヘッド３の他、例えば、インクカートリッジ６が搭載される。インクカートリッジ６は、記録ヘッド３に供給するインクを貯留する。なお、インクカートリッジ６は、キャリッジ２に対して着脱自在になっている。
【００１９】
図１に示す記録装置１は、カラー記録が可能である。そのため、キャリッジ２には、例えば、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクをそれぞれ収容する４つのインクカートリッジが搭載されている。これら４つのインクカートリッジは、それぞれ独立して着脱できる。
【００２０】
記録ヘッド３には、記録素子基板（以下、基板と略す場合もある）が設けられており、当該基板上には、複数のノズル列が配列される。記録ヘッド３は、例えば、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により構成される。そのため、記録ヘッド３には、発熱素子（以下、ヒータと呼ぶ）等から構成される記録素子や、ヒータの駆動制御を行なう制御回路が設けられる。ヒータは、各ノズル（吐出口）に対応して設けられ、記録信号に応じて対応するヒータにパルス電圧が印加される。
【００２１】
キャリッジ２の往復運動の範囲外（記録領域外）には、記録ヘッド３の吐出不良を回復する回復装置４が配設されている。回復装置４が設けられる位置は、いわゆるホームポジションなどと呼ばれ、記録動作が行なわれていない間、記録ヘッド３はこの位置で静止する。
【００２２】
ここで、図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて、上述した記録素子基板の概略構成について説明する。図２（ａ）は、記録素子基板の断面構成の一例を示し、図２（ｂ）は、記録素子基板の平面構成の一例を示す。なお、ここでは説明の便宜上、ノズルの図示については省略している。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、記録素子基板においては、シリコン基板９０１上に複数の層が形成される。具体的には、シリコン基板９０１上には、ＳｉＯ２等のフィールド酸化膜９０２を介して絶縁膜ＰＳＧ９０３が形成される。絶縁膜ＰＳＧ９０３上には、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ等の薄膜抵抗体で形成される温度検知素子９０５が設けられるとともに、温度検知素子９０５を接続配線するＡＬ１配線９０４が設けられる。
【００２４】
また、更に上層には、ＳｉＯ等の層間絶縁膜９０６が設けられ、層間絶縁膜９０６上には、ＴａＳｉＮ等の電気熱変換するヒータ９０７や、ヒータ９０７とシリコン基板に形成された駆動回路とを接続するＡＬ２配線９０８が設けられる。この他、ＳｉＯ２等のパシベーション膜９０９や、ヒータ９０７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９１０も設けられる。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、記録素子基板の平面上には、ヒータの領域９１１、駆動回路と接続するＡＬ２配線９１２を示す領域、温度検知素子の個別配線のＡＬ１配線９１４を示す領域、共通配線のＡＬ１配線９１５を示す領域がある。また、太線枠内は、温度検知素子９０５の領域９１３を示している。
【００２６】
このような記録素子基板の構成は、半導体プロセスで形成される。本実施形態に係わる記録素子基板は、温度検知素子９０５をＡＬ１層に置いて、成膜、パターニングすることで作製できるため、従来の記録素子基板の構造を変更せずに作製できる。
【００２７】
なお、図２（ｂ）では、温度検知素子９０５が矩形形状で示されているが、これに限られず、温度検知素子９０５は、例えば、ジグザグに蛇行した形状でも形成されていても良い。このような形状の場合、温度検知素子９０５の抵抗値が大きくなるほど、検知信号が大きくなるので、温度変化を精度良く検知できるという利点が得られる。
【００２８】
次に、図３を用いて、ヒータにインクを吐出させるための駆動電圧を印加したときの温度検知素子の温度プロファイルについて説明する。
【００２９】
符号１１〜１５は、種々の吐出状態に対応した温度プロファイルを示している。具体的には、符号１１は、正常吐出時の温度プロファイルを示しており、符号１２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している。また、符号１３は、流路に不純物が堆積しインク再充填が正常に行な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しており、符号１４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している。符号１５は、吐出口に異物が詰まったことによる吐出異常時の温度プロファイルを示している。
【００３０】
ここで、符号１１に示す正常吐出時の温度プロファイルでは、検知温度が最高温度に到達した時間から一定時間後に温度が降下する速度が急激に変化するポイント変曲点が出現している。本実施形態で用いているノズル形状においては、インクを吐出させるための駆動電圧（第１の駆動電圧）の印加後、約７ｕｓに変曲点が現れる。なお、この変曲点が現れる時間については、吐出口、インクの流路といったヘッドの構造や、ヒータの発熱等の条件によって異なってくる。従って、変曲点が生じているか否かを判定するタイミングについては、記録ヘッドに応じて適宜設定されることが好ましい。
【００３１】
一方、符号１２〜符号１５に示す吐出異常時の温度プロファイルは、正常吐出時の温度プロファイルに対してその特徴が異なっている。特に、変曲点が現れない点が共通した現象として挙げられる。そこで、所定の時間範囲内、例えば、変曲点前から変曲点後の期間に得られる温度を示す信号の波形（以下、温度波形と呼ぶ）を演算処理することにより、正常吐出が行なわれたか否かを判定することができる。
【００３２】
（実施形態１）
ここで、実施形態１について説明する。実施形態１においては、第１の駆動電圧の印加を印加した後、当該第１の駆動電圧の印加タイミングと変曲点が生じるタイミングとの間に第２の駆動電圧の印加として短パルスを印加する場合について説明する。なお、第１の駆動電圧は、吐出口からインクを吐出させるために印加され、それに対応した電圧値やパルス幅に設定する。また、第２の駆動電圧は、インクの発泡又は吐出に至らない程度の電圧値やパルス幅に設定する。
【００３３】
まず、本実施形態に係わる変曲点の検知方法について説明する。図４は、ヒータへの駆動信号（駆動電圧）の入力タイミングと温度検知素子の温度波形との関係を示す図である。なお、ここでいう駆動信号は、ヒータ（記録素子）の駆動を制御する信号であり、詳細については後述するが、ヒート信号ＨＥ、サブパルス信号ＳＰ、印加イネーブル信号に基づいて生成される。
【００３４】
ここでは、インク吐出に用いられる第１の駆動電圧Ｐ１のパルス幅を０．７５ｕｓとする。また、変曲点が生じる時刻ｔｐは、本実施形態で用いるノズルにおいてはＰ１の印加後、約７ｕｓであるとする。第２の駆動電圧Ｐ２は、第１の駆動電圧Ｐ１を印加した時刻ｔ１と時刻ｔｐとの間のタイミング、すなわち、時刻ｔ２（＝３ｕｓ）で行なわれる。なお、第２の駆動電圧Ｐ２は、発泡に至らない短いパルス幅（０．２ｕｓ）で行なわれる。
【００３５】
ここで、温度検知素子により検知される温度波形は、第１の駆動電圧Ｐ１の印加に伴って昇温していき、最高到達温度を経て降温に転じていく。降温過程にある時刻ｔ２において、第２の駆動電圧Ｐ２の印加が行なわれたことに伴って、当該温度波形は、再度、昇温した後、降温する。そして、時刻ｔｐにおいて、正常吐出時には変曲点が生じ、吐出異常時には変曲点が現れない。
【００３６】
ここで、図５は、上述した温度波形の変曲点付近の期間ｔｓ（時刻６ｕｓ〜１０ｕｓ）において、当該温度波形を２階微分した波形を示している。２階微分の結果、正常吐出時には正ピークが現れ、異常吐出時（不吐時）には正ピークが現れていない。ここでの正ピークの値は、約５Ｅ−２［ｄ２Ｔ／ｄｔ２］である。
【００３７】
続いて、本実施形態の構成との比較例として、従来手法による変曲点の検知方法について説明する。図６は、従来手法に係るヒータへの駆動信号（駆動電圧）の入力タイミングと温度検知素子の温度波形との関係を示す図である。上記同様に、インク吐出用の印加のパルス幅は０．７５ｕｓとする。また、変曲点が生じる時刻ｔｐは、Ｐ１の印加後、約７ｕｓであるとする。
【００３８】
図７は、図６に示す変曲点付近（変曲点が検出されるタイミングの前後の所定期間）の期間ｔｓ（時刻６ｕｓ〜１０ｕｓ）において、当該温度波形を２階微分した波形を示している。２階微分の結果、正常吐出時の正ピークの値は、約２．５Ｅ−２［ｄ２Ｔ／ｄｔ２］となる。
【００３９】
図８は、本実施形態と従来手法とにおける変曲点付近の温度波形を示している。温度波形Ｌ１は、本実施形態に係る変曲点付近の温度波形を示し、温度波形Ｌ２は、従来手法に係る変曲点付近の温度波形を示している。
【００４０】
ここで、本実施形態に係る温度波形Ｌ１と従来手法に係る温度波形Ｌ２とに対して、変曲点時刻ｔｐを境にしてその後半の波形変化に沿った略曲率の延長補助線（点線）と前半波形との角度をとる。ここで、波形変化の程度を示す角度θ１は、本実施形態に係るＬ１に対応し、波形変化の程度を示す角度θ２は、従来手法に係るＬ２に対応する。
【００４１】
この角度の大きさが２階微分した波形の正ピーク値の大きさに反映される。両者を比較すると、θ１は、θ２よりも少し大きくなっており、この角度の差が、正ピーク値の差となって現れる。波形の曲率の大きさは、温度変化の大きさに比例することから、本実施形態に係る方法は、従来手法に比べて、冷却温度差が大きくなっていると考えられる。これは、第２の駆動電圧Ｐ２の印加によりヒータを再加熱して温度を上げているためである。
【００４２】
なお、上述した温度波形の変曲点付近の期間ｔｓ（図４参照）は、波形推移が滑らかな自然降温状態であることが好ましく、また、第２の駆動電圧の印加の終了タイミングは、熱伝導の遅延時間を含めｔｓの開始時刻前であることが好ましい。
【００４３】
次に、図９を用いて、図１に示す記録装置１における機能的な構成の一例について説明する。ここでは、正常吐出であるか否かの判定に係る構成について重点的に説明する。
【００４４】
記録装置１の構成は、記録ヘッド側に配される記録素子基板６０１と、装置本体側に配される制御回路６１３及びデータ処理部６３０とに大きく分けられる。
【００４５】
制御回路６１３は、記録装置１における各構成の動作を制御する。制御回路６１３では、例えば、ヒータ（Ｈ１〜Ｈ４）６０５の駆動回路の制御や、当該駆動回路を介した温度検知動作を制御する。
【００４６】
データ処理部６３０は、ＡＤ変換器６１４と、ダブルバッファ６１５と、演算器６１６と、判定器６１７と、レジスタ６１８とを具備して構成される。データ処理部６３０においては、温度検知信号ＶＳに基づいて、上記各構成により各種データ処理を行なう。
【００４７】
具体的には、ＡＤ変換器６１４は、温度検知信号ＶＳをアナログデータからデジタルデータに変換する。ダブルバッファ６１５は、２つのレジスタから構成され、時分割駆動時間毎に当該２つのレジスタを交互に切り替えて、ＡＤ変換器６１４からのデジタルデータを一時的に格納する。演算器６１６は、デジタルフィルタと２階微分演算を行なう。判定器６１７は、演算器６１６の演算結果に基づいて正常吐出であるか否かを判定する。レジスタ６１８は、各ノズルの判定結果を格納する。
【００４８】
ここで、記録素子基板６０１の構成は大きく、ヒータを駆動させるための駆動回路と、ヒータの温度を検知するための温度検知回路とに分けられる。
【００４９】
まず、駆動回路について説明する。駆動回路としては、回路ブロック６０６と、ＡＮＤゲート６０２と、第１の駆動電圧印加回路６４１と、第２の駆動電圧印加回路６４２と、セレクタ６０３と、駆動スイッチ６０４と、ヒータ６０５と、ヒータ駆動用の電源６１９とが設けられる。
【００５０】
回路ブロック６０６は、２ラインデコーダや３ビットシフトレジスタの他、ラッチを具備して構成される。回路ブロック６０６は、制御回路６１３から各種信号（ＣＬＫ１（シリアルクロック）、ＤＡＴＡ１（記録データ及び時分割駆動データを含むシリアルデータ）、ＬＴ（ラッチ信号））を入力する。これにより、回路ブロック６０６は、時分割駆動信号（ブロック選択信号）ＢＬ０〜ＢＬ１や、記録信号Ｄ０〜Ｄ２を生成し、ＡＮＤゲート６０２に向けて出力する。
【００５１】
ＡＮＤゲート６０２は、時分割駆動信号ＢＬと記録信号Ｄとの論理積をとり、印加イネーブル信号Ａを発生する。
【００５２】
第１の駆動電圧印加回路６４１及び第２の駆動電圧印加回路６４２は、各ヒータに対応して設けられており、対応するヒータに対して駆動信号（第１の駆動電圧、第２の駆動電圧）を出力する。第１の駆動電圧印加回路６４１は、印加イネーブル信号Ａとヒート信号ＨＥとの論理積をとり、第１の駆動電圧Ｐ１の印加を行なうための第１の駆動電圧を出力する。第２の駆動電圧印加回路６４２は、印加イネーブル信号Ａとサブパルス信号ＳＰとの論理積をとり、第２の駆動電圧Ｐ２の印加を行なうための第２の駆動電圧を出力する。
【００５３】
セレクタ６０３は、第１の駆動電圧印加回路６４１及び第２の駆動電圧印加回路６４２のいずれかを選択し、当該選択した回路からの第１の駆動電圧及び第２の駆動電圧を駆動スイッチ６０４に向けて出力する。駆動スイッチ６０４は、ヒータ６０５をオン／オフするＭＯＳトランジスタである。このような構成により駆動回路は、複数設けられるヒータを時分割駆動させる。
【００５４】
続いて、温度検知回路について説明する。温度検知回路としては、シフトレジスタ６０７と、温度検知素子６０８と、選択スイッチ６０９と、読出スイッチ６１０及び６１１と、差動アンプ６１２と、温度検知素子バイアス用の定電流源６２０とが設けられる。温度検知素子６０８は、各ヒータ６０５に対応して設けられている。なお、温度検知素子６０８は、対応するヒータ６０５の近傍にそれぞれ配されている。
【００５５】
選択スイッチ６０９は、温度検知素子６０８を選択するためのＭＯＳトランジスタである。読出スイッチ６１０及び６１１は、温度検知素子６０８の端子電圧を読み出すＭＯＳトランジスタである。シフトレジスタ６０７は、シフトクロックＣＬＫ２及びシフトデータＤＡＴＡ２の入力を受けて、選択信号Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４）を順次出力する。差動アンプ６１２は、温度検知素子６０８の端子電圧を受けて差動増幅信号（すなわち、温度検知信号ＶＳ）を発生する。
【００５６】
ここで、図１０を用いて、図９に示す制御回路６１３からの各種信号（ＣＬＫ１、ＤＡＴＡ１、ＬＴ、ＨＥ、ＳＰ）の出力タイミングについて説明する。
【００５７】
制御回路６１３は、シリアルクロックＣＬＫ１に同期して、記録データと時分割駆動データとを含むシリアルデータＤＡＴＡ１を記録ヘッド側に転送する。記録ヘッド（記録素子基板）においては、ラッチ信号（ＬＴ信号）のタイミングに従って、当該入力された信号をラッチに保持する。また、その直後に、制御回路６１３は、第１の駆動電圧の印加パルスにあたるヒート信号ＨＥと、第２の駆動電圧の印加パルスにあたるサブパルス信号ＳＰとを記録ヘッド側に転送する。
【００５８】
記録素子基板においては、このような制御回路６１３からの信号に基づいて、ヒータを順次選択するとともに、それに同期して温度検知素子を順次選択する。ここで、図１１を用いて、ヒータ及び温度検知素子の選択動作について説明する。時分割駆動時間ｔｂは、例えば、４ｕｓとし、変曲点が生じうる期間ｔｓ（時刻６ｕｓ〜１０ｕｓ）よりも短いものとする。すなわち、第１の駆動電圧を印加したタイミングから変曲点が検出されるタイミングまでの期間よりも短い周期での時分割駆動により各吐出口からのインクの吐出を制御する場合について説明する。
【００５９】
ここで、期間ｔｂ１において、ヒータＨ１に対応するセレクタ６０３は、第１の駆動電圧印加回路６４２を選択する。このとき、対応するＡＮＤゲート６０２においては、ヒート信号ＨＥ及び印加イネーブル信号Ａ１が入力され、ヒータＨ１に対して第１の駆動電圧の印加パルスが印加される。
【００６０】
（期間ｔｂ１に続く）期間ｔｂ２において、ヒータＨ１に対応するセレクタ６０３は、第２の駆動電圧印加回路６４２を選択し、ヒータＨ２に対応するセレクタ６０３は、第１の駆動電圧印加回路６４２を選択する。このとき、対応するＡＮＤゲート６０２においては、ヒート信号ＨＥ、サブパルス信号ＳＰ及び印加イネーブル信号Ａ２が入力され、ヒータＨ１に対して第２の駆動電圧の印加パルスが印加され、ヒータＨ２に対して第１の駆動電圧の印加パルスが印加される。
これにより、ヒータＨ１に対して、駆動信号（駆動電圧）Ｂ１に示す印加パルスが入力される。すなわち、期間ｔｂ１時に第１の駆動電圧の印加パルスが印加され、期間ｔｂ２時に第２の駆動電圧の印加パルスが印加される。以降、ヒータＨ２、Ｈ３、Ｈ４に対しても上記同様の処理が順次行なわれる。
【００６１】
また、ヒータへの電圧の印加に際して、対応する温度検知素子を選択するため、制御回路６１３は、ｔｂ１期間において、ヒータＨ１の選択に同期してＣＬＫ２及びＤＡＴＡ２をヒータＨ１に対応するシフトレジスタ６０７に出力する。すると、シフトレジスタ６０７は、ｔｂ２期間において、選択信号Ｃ１を出力し、温度検知素子Ｓ１を選択する。これにより、データ処理部６３０は、差動アンプ６１２を介してヒータＨ１に対応する温度検知信号ＶＳを取得する。以降同様にして、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に対しても上記同様の処理が順次行なわれる。
【００６２】
ここで、Ｓ１の変曲点タイミングは、期間ｔｂ２（ｔｅ）で生じている。データ処理部６３０は、ＡＤ変換器６１４において、期間ｔｅの温度検知信号ＶＳをＡＤ変換してデジタルデータを取得し、ダブルバッファ６１５において、一方のレジスタに当該デジタルデータを取り込む。
【００６３】
ダブルバッファ６１５に取り込まれたこのデジタル化された温度情報は、ロジックやヒータの駆動などの動作に起因する雑音や、外部の伝送路での雑音が重畳されている。そこで、データ処理部６３０は、演算器６１６において、温度検知精度を妨げる雑音を低減するためにデジタルフィルタ処理するとともに、雑音軽減された温度情報を用いて２階微分演算を行なう。そして、判定器６１７において、この２階微分波形における正ピークの有無を検知し、当該検知結果に基づいて正常吐出であるか否かを判定する。その後、データ処理部６３０は、レジスタ６１８において、その結果を保持する。
【００６４】
記録装置１においては、このようにしてヒータと当該ヒータに対応する温度検知素子とを１つずつ順次選択し、全てのヒータに対応する温度を検知し、各吐出口からの吐出状態が正常であるか否かを検査（吐出検査）する。
【００６５】
以上説明したように本実施形態によれば、記録素子に対して第１の駆動電圧の印加を行なった後、当該記録素子から検知される降温過程の温度波形上において変曲点が生じるよりも前のタイミングで第２の駆動電圧の印加を行なう。
【００６６】
そのため、記録素子の温度低下を抑えた状態で液滴後端が記録素子に接触するため、記録素子の冷却温度が大きくなり、急激な降温変化がより大きく生じる。これにより、上記温度波形における変曲点が検知し易くなり、雑音に対する耐性が向上するため、正常吐出であるか否かの判定の精度を高めることができる。
【００６７】
以上が本発明の代表的な実施形態の一例であるが、本発明は、上記及び図面に示す実施形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。
【００６８】
例えば、第２の駆動電圧の印加は、インクの発泡又は吐出に至らない加熱を引き起こすことができれば良く、必ずしも短パルスである必要はない。例えば、低電圧で長いパルスや、その他の形状のパルス波形であっても良い。
【００６９】
また、例えば、図１１の説明では、時分割駆動時間ｔｂが４ｕｓである場合、すなわち、変曲点が生じうる期間ｔｓ（時刻６ｕｓ〜１０ｕｓ）よりも短い場合について説明したが、これに限られない。例えば、１時分割駆動時間内に第１の駆動電圧の印加と第２の駆動電圧の印加とを行なうようにし、時分割駆動時間ｔｂを、第１の駆動電圧の印加が行なわれてから変曲点時刻ｔｐを迎える時間よりも長い周期に設定しても良い。この場合、セレクタ６０３が不要となり、記録素子基板の回路構成が簡素化できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口からインクを吐出するための熱エネルギーを発生する発熱素子のそれぞれに対応して温度検知素子が配される記録ヘッドを有する記録装置であって、
前記吐出口からインクを吐出させるための第１の駆動電圧を発熱素子に印加させた後、インクの発泡又は吐出に至らない第２の駆動電圧を該発熱素子に印加させる制御を行なう制御手段と、
前記第１の駆動電圧及び前記第２の駆動電圧の印加が行なわれた発熱素子に対応して設けられた温度検知素子により検知される温度を示す信号に基づいて対応する吐出口からのインクの吐出が正常に行なわれたか否かを判定する判定手段と
を具備し、
前記制御手段は、
前記第１の駆動電圧の印加後で且つ、前記第１の駆動電圧の印加に伴って吐出口からインクが正常に吐出されたときに温度検知素子により検知される降温過程の温度を示す信号の波形で変曲点が検出されるよりも前に前記第２の駆動電圧を印加させる
ことを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記判定手段は、
前記温度を示す信号の波形で前記変曲点が検出された場合に、前記対応する吐出口からのインクの吐出状態が正常であると判定し、そうでない場合にインクの吐出状態が異常であると判定する
ことを特徴とする請求項１記載の記録装置。
【請求項３】
前記判定手段は、
前記温度を示す信号の波形で前記変曲点の検出される前後の所定期間における前記温度を示す信号を２階微分演算することにより前記判定を行なう
ことを特徴とする請求項１又は２記載の記録装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第１の駆動電圧の印加後から前記変曲点が検出されるまでの期間よりも短い周期での時分割駆動により各吐出口からのインクの吐出を制御し、各時分割駆動に合わせて対応する発熱素子に対して前記第１の駆動電圧を印加させ、当該第１の駆動電圧の印加に続く時分割駆動のタイミングで該発熱素子に対して前記第２の駆動電圧を印加させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の記録装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記第１の駆動電圧の印加後から前記変曲点が検出されるまでの期間よりも長い周期での時分割駆動により各吐出口からのインクの吐出を制御し、１つの時分割駆動のタイミングで前記第１の駆動電圧及び前記第２の駆動電圧を印加させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の記録装置。
【請求項６】
吐出口からインクを吐出するための熱エネルギーを発生する発熱素子のそれぞれに対応して温度検知素子が配される記録ヘッドを有する記録装置の吐出検査方法であって、
制御手段が、前記吐出口からインクを吐出させるための第１の駆動電圧を発熱素子に印加させた後、インクの発泡又は吐出に至らない第２の駆動電圧を該発熱素子に印加させる制御を行なう工程と、
判定手段が、前記第１の駆動電圧及び前記第２の駆動電圧の印加が行なわれた発熱素子に対応して設けられた温度検知素子により検知される温度を示す信号に基づいて対応する吐出口からのインクの吐出が正常に行なわれたか否かを判定する工程と
を含み、
前記制御手段は、
前記第１の駆動電圧の印加後で且つ、前記第１の駆動電圧の印加に伴って吐出口からインクが正常に吐出されたときに温度検知素子により検知される降温過程の温度を示す信号の波形で変曲点が検出されるよりも前に前記第２の駆動電圧を印加させる
ことを特徴とする吐出検査方法。
【請求項１】
吐出口からインクを吐出するための熱エネルギーを発生する発熱素子のそれぞれに対応して温度検知素子が配される記録ヘッドを有する記録装置であって、
前記吐出口からインクを吐出させるための第１の駆動電圧を発熱素子に印加させた後、インクの発泡又は吐出に至らない第２の駆動電圧を該発熱素子に印加させる制御を行なう制御手段と、
前記第１の駆動電圧及び前記第２の駆動電圧の印加が行なわれた発熱素子に対応して設けられた温度検知素子により検知される温度を示す信号に基づいて対応する吐出口からのインクの吐出が正常に行なわれたか否かを判定する判定手段と
を具備し、
前記制御手段は、
前記第１の駆動電圧の印加後で且つ、前記第１の駆動電圧の印加に伴って吐出口からインクが正常に吐出されたときに温度検知素子により検知される降温過程の温度を示す信号の波形で変曲点が検出されるよりも前に前記第２の駆動電圧を印加させる
ことを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記判定手段は、
前記温度を示す信号の波形で前記変曲点が検出された場合に、前記対応する吐出口からのインクの吐出状態が正常であると判定し、そうでない場合にインクの吐出状態が異常であると判定する
ことを特徴とする請求項１記載の記録装置。
【請求項３】
前記判定手段は、
前記温度を示す信号の波形で前記変曲点の検出される前後の所定期間における前記温度を示す信号を２階微分演算することにより前記判定を行なう
ことを特徴とする請求項１又は２記載の記録装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第１の駆動電圧の印加後から前記変曲点が検出されるまでの期間よりも短い周期での時分割駆動により各吐出口からのインクの吐出を制御し、各時分割駆動に合わせて対応する発熱素子に対して前記第１の駆動電圧を印加させ、当該第１の駆動電圧の印加に続く時分割駆動のタイミングで該発熱素子に対して前記第２の駆動電圧を印加させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の記録装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記第１の駆動電圧の印加後から前記変曲点が検出されるまでの期間よりも長い周期での時分割駆動により各吐出口からのインクの吐出を制御し、１つの時分割駆動のタイミングで前記第１の駆動電圧及び前記第２の駆動電圧を印加させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の記録装置。
【請求項６】
吐出口からインクを吐出するための熱エネルギーを発生する発熱素子のそれぞれに対応して温度検知素子が配される記録ヘッドを有する記録装置の吐出検査方法であって、
制御手段が、前記吐出口からインクを吐出させるための第１の駆動電圧を発熱素子に印加させた後、インクの発泡又は吐出に至らない第２の駆動電圧を該発熱素子に印加させる制御を行なう工程と、
判定手段が、前記第１の駆動電圧及び前記第２の駆動電圧の印加が行なわれた発熱素子に対応して設けられた温度検知素子により検知される温度を示す信号に基づいて対応する吐出口からのインクの吐出が正常に行なわれたか否かを判定する工程と
を含み、
前記制御手段は、
前記第１の駆動電圧の印加後で且つ、前記第１の駆動電圧の印加に伴って吐出口からインクが正常に吐出されたときに温度検知素子により検知される降温過程の温度を示す信号の波形で変曲点が検出されるよりも前に前記第２の駆動電圧を印加させる
ことを特徴とする吐出検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５０５１１（Ｐ２０１２−２５０５１１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６７００（Ｐ２０１１−１２６７００）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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