(57)【要約】【課題】選択中の温度センサが降温中に出力する温度と、次に選択する温度センサが対応するヒータの駆動前に出力する初期温度との間の温度差により、センサ切換時に温度出力信号にステップ状の段差が発生し、それが急速な降温状態と等価となって、ノズルの吐出状態を正確に判定する上での妨げとなっていた。【解決手段】複数のノズルに対応して設けられた複数のヒータおよび複数の温度センサを備える記録素子基板であって、前記複数の温度センサから１つを選択して温度信号を出力する選択手段と、前記選択手段により出力された温度信号に基づいて、ノズルの吐出の状態を判定する判定手段と、前記判定手段から出力される判定結果に基づいて、前記選択手段により選択された温度センサに対応するノズルの吐出状態を示す信号を外部へ出力する出力手段と、前記選択手段による温度センサの選択が切り替わることに応じて、当該切り替わるタイミングから所定時間の間、前記判定手段から前記出力手段へ出力される判定結果をマスクするマスク手段と、を備える。【選択図】  図３
2018094878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルに対応して設けられた複数のヒータおよび複数の温度センサを備える記録素子基板であって、
前記複数の温度センサから１つを選択して温度信号を出力する選択手段と、
前記選択手段により出力された温度信号に基づいて、ノズルの吐出の状態を判定する判定手段と、
前記判定手段から出力される判定結果に基づいて、前記選択手段により選択された温度センサに対応するノズルの吐出状態を示す信号を外部へ出力する出力手段と、
前記選択手段による温度センサの選択が切り替わることに応じて、当該切り替わるタイミングから所定時間の間、前記判定手段から前記出力手段へ出力される判定結果をマスクするマスク手段と、
を備えることを特徴とする記録素子基板。
【請求項２】
前記選択手段による温度センサの選択が切り替わることに応じて、当該切り換わるタイミングにおける前記温度信号の不連続な変化に起因して、前記判定手段から判定結果として出力されるパルス状信号が、前記所定時間の間に発生することを特徴とする請求項１に記載の記録素子基板。
【請求項３】
前記選択手段により選択された温度センサに対応するノズルの吐出状態が正常吐出である場合、前記判定手段からの判定結果に対応するパルス状信号が、前記所定時間の経過後に発生し、
前記選択手段により選択された温度センサに対応するノズルの吐出状態が不良である場合、前記パルス状信号が、前記所定時間の経過後に発生しないことを特徴とする請求項１または２に記載の記録素子基板。
【請求項４】
前記所定時間の終了のタイミングは、前記マスク手段に対して外部から付与することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の記録素子基板。
【請求項５】
前記所定時間の終了のタイミングは、前記記録素子基板に入力されるクロック信号を所定回数カウントして生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の記録素子基板。
【請求項６】
前記判定手段は、
前記選択手段により出力された温度信号に対する所定の通過域を有するフィルタと、
前記フィルタを介した信号と所定のしきい値とを比較し、当該比較の結果に基づいて判定結果信号を出力するコンパレータと
を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の記録素子基板。
【請求項７】
前記記録素子基板は更に、
外部から前記所定のしきい値とラッチ信号を受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された前記所定のしきい値を、前記ラッチ信号に基づいてラッチするラッチ手段と
を備え、
前記マスク手段は、前記ラッチ信号の受信に基づいて、前記判定手段から出力される前記判定結果信号のマスクを開始することを特徴とする請求項６に記載の記録素子基板。
【請求項８】
前記記録素子基板は、更にノズルから液体を吐出するための第１のパルスと、吐出に至らない第２のパルスを順にヒータに印加して、ヒータを駆動する駆動手段と
を備え、
前記第１のパルスを駆動するタイミングから所定時間の間、前記判定手段から出力される前記判定結果信号のマスクすることを特徴とする請求項７に記載の記録素子基板。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の記録素子基板を少なくとも１つ備える記録ヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載の記録ヘッドを少なくとも１つ備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録素子基板、記録ヘッド、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルからインクを吐出させて紙等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、ヒータで発生した熱エネルギーによりノズルからインクを吐出させるサーマル式インクジェット記録方式が知られている。
【０００３】
この方式を用いたインクジェット記録装置において、ヒータに対応して設けた温度センサから出力される温度信号の有効・無効を切り換えるにあたって、ヒータの駆動パルスを流用する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、温度センサから出力される温度信号の降温過程に現れる変曲点を捉える事で、インクのノズルからの吐出状態が正常か吐出不良かを判断する、吐出状態の判定方法が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２６５００７号号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、ヒータの駆動パルスのタイミングに同期して、現在有効となっている温度センサの出力信号を無効にすると同時に、次に選択する温度センサの出力信号を有効にするため、出力信号に不連続な段差が生じていた。そして、温度信号の降温過程に変曲点が生じたか否かを調べる処理において、段差が降温方向に発生すると、段差部を誤って急激な降温過程であると判断して、段差部を変曲点と誤認識してしまい、変曲点を正確に捉えることができない恐れがあった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するため、温度センサ切換時に降温方向に段差が発生したとしても、温度信号の降温過程を正確に調べてノズルの吐出状態の判定が可能な構成を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本願発明は以下の構成を有する。すなわち、複数のノズルに対応して設けられた複数のヒータおよび複数の温度センサを備える記録素子基板であって、前記複数の温度センサから１つを選択して温度信号を出力する選択手段と、前記選択手段により出力された温度信号に基づいて、ノズルの吐出の状態を判定する判定手段と、前記判定手段から出力される判定結果に基づいて、前記選択手段により選択された温度センサに対応するノズルの吐出状態を示す信号を外部へ出力する出力手段と、前記選択手段による温度センサの選択が切り替わることに応じて、当該切り替わるタイミングから所定時間の間、前記判定手段から前記出力手段へ出力される判定結果をマスクするマスク手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本願発明により、温度センサ切換時に降温方向に発生した段差部を変曲点と誤認識した結果を回避して、段差部に影響されることなく、温度信号の降温過程を正確に調べることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る記録素子基板の回路構成の例を示す図。
【図２】第１の実施形態に係るロジック回路部におけるタイミングチャート。
【図３】第１の実施形態に係るアナログ信号処理部におけるタイミングチャート。
【図４】第１の実施形態に係るフィルタ回路の構成例を示す図。
【図５】第２の実施形態に係る記録素子基板の回路構成の例を示す図。
【図６】シリアル方式のインクジェット記録装置の主要部の構成例を示す概略図。
【図７】記録素子基板のヒータ周辺部を拡大した模式的部分断面図及び平面図。
【図８】検査装置の制御構成の例を表す図。
【図９】第３の実施形態に係るアナログ信号処理部におけるタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
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。さら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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
またさらに、「記録要素」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とする。
【００１５】
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とする。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
本発明に係る記録ヘッドは、後述するシリアルタイプの記録装置のみならず、その記録幅が記録媒体の幅に相当するようなフルラインタイプの記録ヘッドを備えた記録装置に用いられる。また、その記録ヘッドはシリアルタイプの記録装置の中でも、Ａ０やＢ０などの大きなサイズの記録媒体を用いる大判プリンタなどに用いられる。
【００１９】
［装置構成］
図６は、本発明を適用可能なシリアル方式のインクジェット記録装置（以下、単に記録装置）の主要部の構成を示す概略図である。図６（ａ）は、記録装置の全体構成を示す全体図である。ここでは、シリアルタイプの記録ヘッドの例を示している。図６（ｂ）は、記録装置の構成要素である記録ヘッド１を示す斜視図である。
【００２０】
記録ヘッド１は、ノズルに対応した吐出口からインク適を吐出することにより、記録媒体２上に画像を記録する。記録ヘッド１は、複数のノズルが配列されたノズル列を複数有する記録素子基板３を備える。
【００２１】
図７は、記録素子基板３におけるヒータ７の周辺部を拡大して模式的に示した図である。図７（ａ）は、ヒータ７の周辺部を拡大して示した断面図であり、図７（ｂ）は、温度センサ１０側からヒータ７方向に向かってヒータ７の周辺部を拡大して示した平面図である。
【００２２】
図７（ａ）において、Ｓｉ基板１１には、熱酸化膜１２（ＳｉＯ２）とＢＰＳＧ膜１３（ボロンとリンをドープしたシリコン酸化膜）から成る蓄熱層が形成される。この蓄熱層を介して、Ｓｉ基板１１上に、温度センサ１０、温度センサ１０の配線であるＡｌなどからなる個別配線１４、ヒータ７とその駆動制御回路（不図示）とを接続するＡｌ配線１６などが形成されている。温度センサ１０は、温度に応じて抵抗値が変化する薄膜抵抗体で形成される。Ｓｉ基板１１には、さらに、層間絶縁膜１５を介して、ヒータ７、ＳｉＮなどからなるパシベーション膜１７、耐キャビテーション膜１８が積層されて形成される。パシベーション膜１７は、半導体回路層をインクから保護するための膜であり、例えば、Ｐ−ＳｉＮで全面に形成される。耐キャビテーション膜１８は、ヒータ７上に形成されるキャビテーションに対する耐性を高めるための膜であり、例えば、Ｔａでヒータ７の周辺に限定して形成される。温度センサ１０は、ヒータ７の各々の直下に、ヒータ７ごとに独立して配置される。温度センサ１０それぞれに接続される個別配線１４は、温度情報を検出するための検出回路の一部として構成される。
【００２３】
ヒータ７の直上には、吐出口５が設けられる。また吐出口５から吐出されるインクは、供給口８を介して供給される。
【００２４】
図７（ｂ）において、温度センサ１０の平面形状は、微少な温度変動でも高い電圧値として出力するために、ヒータ７と重なる領域において高い抵抗値となる蛇行形状となっている。ただし、ＴＣＲ（温度抵抗係数）の高い材料であれば、温度センサ１０の形状は、例えば、ヒータ７よりも一回り小さい四角形であっても構わない。
【００２５】
図８は、検査装置２１の制御構成の例を表すブロック図である。検査装置２１は、信号生成部２２、操作部２３、判定結果抽出部２４、及びメモリ２５を備える。検査装置２１は、例えば、画像形成装置本体側におけるＣＰＵなどを含む制御部が該当する。操作部２３からの指示を受けて、信号生成部２２は、記録素子基板３に対して各種入力信号を出力する。ここでは、信号生成部２２は、クロック信号（ＣＬＫ）、ラッチ信号（ＬＴ）、２ｂｉｔシリアルデータであるブロック信号（ＢＬＥ）、ヒータ選択信号（ＤＡＴＡ）、ヒートイネーブル信号（ＨＥ）を、記録素子基板３への入力信号として出力する。更に、信号生成部２２は、温度センサの選択や出力信号の処理に関わる、センサ選択信号（ＳＤＡＴＡ）、マスク終了信号（ＭＫＥ）、８ｂｉｔシリアルデータであるしきい値信号（ＶＴＨ）を、記録素子基板３への入力信号として出力する。
【００２６】
一方、判定結果抽出部２４は、温度センサ１０が検出した温度情報に基づいて記録素子基板３から出力される判定結果信号（ＲＳＬＴ）を受信し、ラッチ信号（ＬＴ）と同期してブロック毎に判定結果を抽出する。そして、判定結果が不吐出だった場合に、判定結果抽出部２４は、ブロック信号（ＢＬＥ）、センサ選択信号（ＳＤＡＴＡ）をメモリ２５に記録させる。つまり、判定結果抽出部２４は、記録素子基板３からの判定結果信号（ＲＳＬＴ）、および、信号生成部２２からのラッチ信号（ＬＴ）、ブロック信号（ＢＬＥ）、センサ選択信号（ＳＤＡＴＡ）を入力信号とする。
【００２７】
操作部２３は、メモリ２５に記録された不吐出ノズルのブロック信号（ＢＬＥ）、センサ選択信号（ＳＤＡＴＡ）を受けて、駆動対象のヒータに不吐出ノズルが含まれる場合、該当ブロックのヒータ選択信号（ＤＡＴＡ）から不吐出ノズルを消去する。そして、操作部２３は、代わりに不吐補完用のノズルを該当ブロックのヒータ選択信号（ＤＡＴＡ）に追加して、信号生成部２２に出力する。
【００２８】
図１は、本実施形態に係る記録素子基板３に実装したヒータの駆動回路、および温度センサの出力信号の処理回路の構成例を示すブロック図である。ここでは説明を簡単にするために、記録素子基板３はそれぞれ８個のヒータ１１２ａ〜１１２ｈと温度センサ１１９ａ〜１１９ｈを備えており、図１に示すような順序で配列しているものとする。
【００２９】
記録素子基板３は、ヒータ１１２ａ〜１１２ｈを駆動するための定電圧源１０２と温度センサ１１９ａ〜１１９ｈのための定電流源１０３、外部から、または外部へ信号や情報を入出力する入出力部（パッドあるいは端子）を備える。
【００３０】
スイッチ素子（ＭＯＳトランジスタ）１１１ａは、ヒータ１１２ａおよびゲート回路１０９ａ、１１０ａと共に、１つの駆動回路１１３ａを構成し、ヒータ１１２ａに対する定電圧源１０２の電圧の印加を制御する。
スイッチ素子１１７ａは、スイッチ素子１１８ａおよび温度センサ１１９ａと共に、１つの温度取得回路１２０ａを構成し、温度センサ１１９ａに対する定電流源１０３の電流の印加を制御する。また、スイッチ素子１１８ａは、温度センサ１１９ａに発生する電圧の差動アンプ１２１に対する出力を制御する。温度センサ１１９ａは、ヒータ１１２ａに対応する温度を測定する。
【００３１】
他の７個のヒータと温度センサも、同様にスイッチ素子によって制御される。従って、図１の回路構成では、８つの駆動回路１１３ａ〜１１３ｈと８つの温度取得回路１２０ａ〜１２０ｈを備えている。また、８つの駆動回路１１３ａ〜１１３ｈと８つの温度取得回路１２０ａ〜１２０ｈはそれぞれ、２つのグループＧ１、Ｇ２に分けられている。各グループは、４つの駆動回路と４つの温度取得回路で構成されている。
【００３２】
［ロジック回路］
図２は、記録素子基板３のロジック回路部における制御のタイミングを表したタイミングチャートである。以下、図１および図２に基づいて、本実施形態の記録素子基板３のロジック回路部の動作について説明する。
【００３３】
記録素子基板３は、検査装置２１から転送されるクロック信号（ＣＬＫ）、ラッチ信号（ＬＴ）、２ｂｉｔシリアルデータであるブロック信号（ＢＬＥ）、２ｂｉｔシリアルデータであるヒータ選択信号（ＤＡＴＡ）、ヒートイネーブル信号（ＨＥ）を受信する。更に、記録素子基板３は、２ｂｉｔシリアルデータであるセンサ選択信号（ＳＤＡＴＡ）も受信する。クロック信号（ＣＬＫ）以外は、ブロック周期ｔｂの間隔で受信する。すなわち、８つの駆動回路１１３ａ〜１１３ｈと８つの温度取得回路１２０ａ〜１２０ｈの制御を、４回のブロックに時分割して行う。
【００３４】
ブロック信号ＢＬ１〜ＢＬ４は、クロック信号（ＣＬＫ）に同期してシフトレジスタ１０４に転送され、それぞれタイミングｔ０〜ｔ３で、ラッチ信号（ＬＴ）に基づいてラッチ回路１０５にラッチされる。更に、ラッチ回路１０５にてラッチされたブロック信号ＢＬ１〜ＢＬ４は、デコーダ１０６でデコードされて、配線Ｂ１〜Ｂ４に出力される。配線Ｂ１〜Ｂ４の信号は、次のラッチタイミングまでのｔｂの間保持され、その間に次のブロック信号がシフトレジスタ１０４に転送される。
【００３５】
配線Ｂ１〜Ｂ４の信号は、４つのうち１つのみ有効となる信号で、同時に駆動するヒータを選択するために使用される。図１では、配線Ｂ１はゲート回路１０９ａ、１０９ｅと接続している。従って、配線Ｂ１の信号が有効（Ｈｉｇｈアクティブ）になれば、ヒータ１１２ａ、１１２ｅを同時に駆動することができる。同様に、配線Ｂ２〜Ｂ４の信号が有効になればヒータ１１２ｂ、１１２ｆを、配線Ｂ３の信号が有効になればヒータ１１２ｃ、１１２ｇを、配線Ｂ４の信号が有効になればヒータ１１２ｄ、１１２ｈを、同時に駆動することができる。
【００３６】
図２に示すように、本実施形態では、隣接したヒータの駆動が連続しないように、ｔ０〜ｔ１間ではＢ２を、ｔ１〜ｔ２間ではＢ４を、ｔ２〜ｔ３間ではＢ１を、ｔ３〜ｔ４間ではＢ３を、それぞれ有効とするような駆動を時分割で行う場合を扱うことにする。
【００３７】
ヒータ選択信号ＤＴ１〜ＤＴ４は、クロック信号（ＣＬＫ）に同期してシフトレジスタ１０７ａ、１０７ｂに転送され、それぞれタイミングｔ０〜ｔ３で、ラッチ信号（ＬＴ）に基づいてラッチ回路１０８ａ、１０８ｂにラッチされる。更に、ラッチ回路１０８ａ、１０８ｂにラッチされたヒータ選択信号ＤＴ１〜ＤＴ４は、配線Ｄ１、Ｄ２に出力される。配線Ｄ１、Ｄ２の信号は、次のラッチタイミングまでのｔｂの間保持され、その間に次のヒータ選択信号がシフトレジスタ１０７ａ、１０７ｂに転送される。
【００３８】
配線Ｄ１、Ｄ２の信号は、ヒータのグループＧ１、Ｇ２を選択するために使用される。図１では、配線Ｄ１はゲート回路１０９ａ〜１０９ｄと接続している。従って、配線Ｄ１の信号が有効（Ｈｉｇｈアクティブ）になれば、グループＧ１のヒータ１１２ａ〜１１２ｄを選択することができる。同様に、配線Ｄ２の信号が有効になれば、Ｇ２のヒータ１１２ａ〜１１２ｄを選択することができる。
【００３９】
本実施形態では、４回のブロック共に、全グループのヒータを選択する場合（Ｄ１、Ｄ２共に有効）を扱うことにする。すなわち、４回のブロックで８つのヒータ全ての駆動が完了する。
【００４０】
配線Ｂ１〜Ｂ４の信号は、配線Ｄ１の信号と共に、それぞれゲート回路１０９ａ〜１０９ｄに入力される。ゲート回路１０９ａ〜１０９ｄの出力信号は、ヒートイネーブル信号（ＨＥ）と共に、それぞれ更にゲート回路１１０ａ〜１１０ｄに入力される。ゲート回路１１０ａ〜１１０ｄは、それぞれ配線Ｈ１〜Ｈ４にパルス信号２０１〜２０４を出力する。配線Ｈ１〜Ｈ４は、それぞれスイッチ素子１１１ａ〜１１１ｄと接続しており、パルス信号２０１〜２０４により、それぞれヒータ１１２ａ〜１１２ｄが駆動される。
【００４１】
同様に、ゲート回路１１０ｅ〜１１０ｈによって、それぞれ配線Ｈ５〜Ｈ８にもパルス信号２０１〜２０４が出力される。配線Ｈ５〜Ｈ８は、それぞれスイッチ素子１１１ｅ〜１１１ｈと接続しており、パルス信号２０１〜２０４により、それぞれヒータ１１２ｅ〜１１２ｈが駆動される。
【００４２】
センサ選択信号ＳＤＴ１〜ＳＤＴ４は、クロック信号（ＣＬＫ）に同期してシフトレジスタ１１４ａ、１１４ｂに転送されて、それぞれタイミングｔ０〜ｔ３で、ラッチ信号（ＬＴ）に基づいてラッチ回路１１５ａ、１１５ｂにラッチされる。更に、ラッチ回路１１５ａ、１１５ｂにラッチされたセンサ選択信号ＳＤＴ１〜ＳＤＴ４は、配線ＳＤ１、ＳＤ２に出力される。配線ＳＤ１、ＳＤ２の信号は、次のラッチタイミングまでのｔｂの間保持され、その間に次のセンサ選択信号がシフトレジスタ１１４ａ、１１４ｂに転送される。
【００４３】
配線ＳＤ１、ＳＤ２の信号は、有効となるヒータ選択信号の中から１つのみを有効とする信号で、駆動するヒータに対応した温度センサが含まれるグループをＧ１、Ｇ２から１つ選択するために使用される。図１では、配線ＳＤ１はゲート回路１１６ａ〜１１６ｄと接続している。従って、配線ＳＤ１の信号が有効（Ｈｉｇｈアクティブ）になれば、グループＧ１の温度センサ１１９ａ〜１１９ｄを選択することができる。同様に、配線ＳＤ２の信号が有効になれば、Ｇ２の温度センサ１１９ｅ〜１１９ｈを選択することができる。
【００４４】
図２に示すように、本実施形態では、４回のブロックのうち第１、第２ブロックでは配線ＳＤ１の信号を有効にしてグループＧ１の温度センサを選択する場合を扱うことにする。また、第３、第４ブロックでは配線ＳＤ１の信号を有効にしてグループＧ２の温度センサを選択する場合を扱うことにする。
【００４５】
温度センサを選択するためのブロック信号は、配線Ｂ１〜Ｂ４の信号を流用する。すなわち、配線ＳＤ１の信号と共に、配線Ｂ１〜Ｂ４の信号が、それぞれゲート回路１１６ａ〜１１６ｄに入力される。同様に、配線Ｂ１〜Ｂ４の信号が、配線ＳＤ２の信号と共に、それぞれゲート回路１１６ｅ〜１１６ｈに入力される。
【００４６】
以上により、第１ブロックでは、ゲート回路１１６ｂによりｔ０〜ｔ１間で有効となるパルス信号２０５が配線Ｓ２に出力される。配線Ｓ２はスイッチ素子１１７ｂ、１１８ｂと接続しており、パルス信号２０５により、ｔ０〜ｔ１の間、温度センサ１１９ｂに定電流が印加されると共に、温度センサ１１９ｂに発生する電圧を差動アンプ１２１に出力する。
【００４７】
第２ブロックでは、ゲート回路１１６ｄによりｔ１〜ｔ２間で有効となるパルス信号２０６が配線Ｓ４に出力される。配線Ｓ４はスイッチ素子１１７ｄ、１１８ｄと接続しており、パルス信号２０６により、ｔ１〜ｔ２の間、温度センサ１１９ｄに定電流が印加されると共に、温度センサ１１９ｄに発生する電圧を差動アンプ１２１に出力する。
【００４８】
第３ブロックでは、ゲート回路１１６ｅによりｔ２〜ｔ３間で有効となるパルス信号２０７が配線Ｓ５に出力される。配線Ｓ５はスイッチ素子１１７ｅ、１１８ｅと接続しており、パルス信号２０７により、ｔ２〜ｔ３の間、温度センサ１１９ｅに定電流が印加されると共に、温度センサ１１９ｅに発生する電圧を差動アンプ１２１に出力する。
【００４９】
第４ブロックでは、ゲート回路１１６ｇによりｔ３〜ｔ４間で有効となるパルス信号２０８が配線Ｓ７に出力される。配線Ｓ７はスイッチ素子１１７ｇ、１１８ｇと接続しており、パルス信号２０８により、ｔ３〜ｔ５の間、温度センサ１１９ｇに定電流が印加されると共に、温度センサ１１９ｇに発生する電圧を差動アンプ１２１に出力する。
【００５０】
［アナログ信号処理］
図３は、記録素子基板のアナログ信号処理部および判定回路部における制御のタイミングを表したタイミングチャートである。以下、図１および図３に基づいて、本実施形態に係る記録素子基板のアナログ信号処理部および判定回路部の動作について説明する。
【００５１】
差動アンプ１２１は、選択された温度センサ１１９ｂ、１１９ｄ、１１９ｅ、１１９ｇのＶＳＳ端子側の電圧Ｖ１からＩＳ端子側の電圧Ｖ２を差し引いた信号ＶＳ（温度情報）を連続して出力する（３０１、３０２、３０３、３０４）。差動アンプ１２１から出力された信号ＶＳはフィルタ回路１２２に入力される。差動アンプ１２１の出力である信号ＶＳを図３の上段に示す。
【００５２】
フィルタ回路１２２は、図４（ａ）に示すように、２次のローパスフィルタ４０１と１次のハイパスフィルタ４０２をカスケード接続したバンドパスフィルタで構成される。
【００５３】
ローパスフィルタ４０１は、オペアンプ４０３、抵抗Ｒ１Ｌ４０４およびＲ２Ｌ４０５、コンデンサＣ１Ｌ４０６およびＣ２Ｌ４０７から構成される。ローパスフィルタ４０１は、所定の通過域を有し、カットオフ周波数ｆｃＬよりも高域側の高周波ノイズを減衰させる。ここでのカットオフ周波数ｆｃＬは以下の式（１）で求められる。
ｆｃＬ＝１／［２π・√（Ｒ１Ｌ・Ｒ２Ｌ・Ｃ１Ｌ・Ｃ２Ｌ）］・・・（１）
【００５４】
ハイパスフィルタ４０２は、オペアンプ４１１、抵抗Ｒ１Ｈ４１２およびＲ２Ｈ４１３、コンデンサＣＨ４１４、定電圧源４１５から構成される。ハイパスフィルタ４０２は、所定の通過域を有し、カットオフ周波数ｆｃＨよりも低域側を１階微分して降温速度を抽出し、直流成分を除去する。ここでのカットオフ周波数ｆｃＨは以下の式（２）で求められる。
ｆｃＨ＝１／（２π・Ｒ１Ｈ・ＣＨ）・・・（２）
【００５５】
上述したフィルタ回路１２２による信号処理により、フィルタ回路１２２は、正常吐出と吐出不良のどちらかを判定する元となる信号ＶＦを出力する。フィルタ回路１２２の出力である信号ＶＦを図３の中段に示す。
【００５６】
なお、オペアンプ４１１の＋端子を直接接地すると、信号ＶＦは接地電位ＧＮＤ以下の負電圧となる場合があり、そのとき実際はＶＦ＝０Ｖとなってオペアンプ４１１の−端子にフィードバックされるため、最終的に予期しない信号ＶＦが出力されてしまう。これを回避するため、本実施形態では、信号ＶＦが接地電位ＧＮＤ以上となるのに十分なオフセット電圧を、定電圧源４１５により＋端子に印加する。
【００５７】
また、ローパスフィルタ４０１で信号ＶＳに含まれる高周波ノイズが十分減衰できない場合は、ローパスフィルタ４０１をカスケードに２段接続する構成にしても構わない。逆に、信号ＶＳに含まれる高周波ノイズが、そのままハイパスフィルタ４０２を通っても問題ないレベルであれば、図４（ｂ）に示すように、ローパスフィルタ４０１を省略してハイパスフィルタ４０２のみでフィルタ回路１２２を構成しても構わない。
【００５８】
記録素子基板３は、検査装置２１から転送されるマスク終了信号（ＭＫＥ）、８ｂｉｔシリアルデータであるしきい値信号（ＶＴＨ）をブロック周期ｔｂの間隔で受信する。マスク終了信号（ＭＫＥ）は、ラッチ信号（ＬＴ）を、所定の遅延量ｔｄだけ遅らせた信号である。
【００５９】
記録素子基板３に入力されたしきい値信号ＶＴＨ２、ＶＴＨ４、ＶＴＨ５、ＶＴＨ７は、クロック信号（ＣＬＫ）に同期してシフトレジスタ１２３に転送される。そして、しきい値信号ＶＴＨ２、ＶＴＨ４、ＶＴＨ５、ＶＴＨ７は、それぞれタイミングｔ０〜ｔ３で、ラッチ信号（ＬＴ）に基づいてラッチ回路１２４にラッチされ、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）１２５に出力される。ラッチ回路１２４の出力信号は、次のラッチタイミングまでのｔｂの間保持され、その間に次のしきい値信号がシフトレジスタ１２３に転送される。
【００６０】
デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）１２５の出力信号は、しきい値電圧ＶＴとしてコンパレータ１２６の負端子に入力される。一方、コンパレータ１２６の正端子には、フィルタ回路１２２の出力信号ＶＦが入力される。コンパレータ１２６は、信号ＶＦとしきい値電圧ＶＴの比較を行い、ＶＦ＞ＶＴであれば有効（正常吐出）となる信号（ＣＭＰ）を出力する。
図３において、信号３０９、３１０、３１２には正常吐出に由来するしきい値電圧ＶＴを超えるピーク３１３、３１４、３１５がそれぞれ発生し、これに依る判定パルス信号３２０、３２１、３２２が信号（ＣＭＰ）にそれぞれ発生する。一方、信号３１１は吐出不良の温度信号３０２に基づいた信号なので、正常吐出に由来するピークが発生せず、信号（ＣＭＰ）にも判定パルス信号が発生しない。
【００６１】
しかしながら、更に、信号３０９〜３１２には温度信号間の段差３０５〜３０８に由来するしきい値電圧ＶＴを超えるピーク３１６〜３１９がそれぞれ発生し、これに依る不要判定パルス信号３２３〜３２６が信号（ＣＭＰ）にそれぞれ発生する。つまり、温度センサの切り替えに応じ、その切り替わるタイミングにおいて、温度信号の段差３０５〜３０８のような不連続な変化に起因して、ピーク３１６〜３１９が生じることとなる。この不要判定パルス信号は、しきい値信号ＶＴＨ５を設定した、吐出不良の温度信号３０２の吐出状態を判定するｔ２〜ｔ３間においても発生するため（パルス信号３２４）、吐出不良のノズルを正常吐出と誤判定する結果を招いてしまう。
【００６２】
そこで、誤判定の元となるパルス状信号である不要判定パルス信号３２３〜３２６が発生する区間をマスキングするマスク信号（ＭＳＫ）を以下に示す手順により生成する。そして、マスク信号（ＭＳＫ）を用いて、信号（ＣＭＰ）から不要判定パルス信号３２３〜３２６を除去する。
【００６３】
不要判定パルス信号３２３〜３２６は、温度信号間の段差３０５〜３０８が発生する温度センサ１１９の切換えタイミングであるラッチ信号（ＬＴ）の立ち上がりから、フィルタ回路１２２の時定数に起因する遅延時間を包含する遅延量ｔｄの間に発生する。一方、図３に示すように、ピーク３１３、３１４、３１５は、遅延量ｔｄの経過後に発生する。
【００６４】
そこで、ＲＳラッチ回路１２７のセット入力端子にラッチ信号（ＬＴ）を入力し、リセット入力端子に所定時間としてマスク終了信号（ＭＫＥ）を入力することで、上記区間でＬｏｗとなるマスク信号（ＭＳＫ）をＲＳラッチ回路１２７の反転出力端子から出力する。更に、信号（ＣＭＰ）とマスク信号（ＭＳＫ）をゲート回路１２８に入力することで、不要判定パルス信号３２３〜３２６が除去された信号（ＭＣＭＰ）が、ゲート回路１２８の出力として得られる。
【００６５】
信号（ＭＣＭＰ）をＲＳラッチ回路１２９のセット入力端子に入力することで、判定パルス信号が保持される（ＨＣＭＰ）。この信号（ＨＣＭＰ）を、ラッチ信号（ＬＴ）をトリガーにしてフリップフロップ回路１３０でラッチすることにより、正常吐出のときに次のブロック期間で有効（Ｈｉｇｈ）となる判定結果信号（ＲＳＬＴ）が得られる。
【００６６】
判定パルス信号を保持した信号（ＨＣＭＰ）は、ラッチ信号（ＬＴ）の反転信号をＲＳラッチ回路１２９のリセット入力端子に入力することで、ラッチ信号（ＬＴ）の立ち下りでリセットされる。
【００６７】
判定結果信号（ＲＳＬＴ）は、図８に示した判定結果抽出部２４で、ラッチ信号（ＬＴ）の立ち下りに同期して、ブロック周期分遅延させたブロック信号（ＢＬＥ）とセンサ選択信号（ＳＤＡＴＡ）と共に抽出される。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態では、信号（ＣＭＰ）に発生する不要判定パルス信号３２３〜３２６をマスク信号（ＭＳＫ）でマスキングして除去する。この構成により、しきい値電圧ＶＴを超えるピーク３１６〜３１９そのものを発生させない仕組みのアナログ回路よりも簡便なロジック回路で構成でき、安価で信頼性の高いノズルの吐出状態判定が実現できる。
【００６９】
＜第２の実施形態＞
図５は、本願発明の第２の実施形態に係る、記録素子基板３に実装したヒータの駆動回路、および温度センサの出力信号の処理回路の構成例を示すブロック図である。図５において、カウンタ回路で構成されたマスク信号生成部を除く、ロジック回路部および判定回路部は第１の実施形態と同じであるため、説明は省略する。
【００７０】
以下、図５に基づいて、本実施形態の記録素子基板のマスク信号生成部の動作について説明する。本実施形態では、第１の実施形態にて説明した図１のＲＳラッチ回路１２７の代わりに、カウンタ回路５０１を備える。
【００７１】
カウンタ回路５０１は、クロック信号（ＣＬＫ）のパルスをカウントしながら減算していくダウンカウンタである。カウンタ回路５０１は、ラッチ信号（ＬＴ）の立ち上がりで、初期値がセットされると共に出力信号が立ち上がる（Ｈｉｇｈ）。ここで用いられる初期値は、クロック周期を掛けた値が遅延量ｔｄとなるように設定される。その後、カウンタ回路５０１は、クロック信号（ＣＬＫ）のパルスをカウント開始し、所定回数カウントした結果、０となったタイミングで出力信号が立ち下がる（Ｌｏｗ）。
【００７２】
その出力信号の反転信号をマスク信号（ＭＳＫ）とすることで、第１の実施形態と同様に、不要判定パルス信号のマスキングが可能となる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態に係るマスク信号生成部では、第１の実施形態のように検査装置２１の信号生成部２２からマスク終了信号（ＭＫＥ）の供給を受けずに、ラッチ信号（ＬＴ）に基づいて記録素子基板３内部でマスク終了タイミングを生成する。そのため、第１の実施形態の効果に加え、記録素子基板３の信号入力端子を削減することが可能となる。
【００７４】
＜第３の実施形態＞
図９は、本願発明の第３の実施形態に係る、記録素子基板のアナログ信号処理部および判定回路部における制御のタイミングを表したタイミングチャートである。記録素子基板の回路構成は図１と同じであるため、説明は省略する。
【００７５】
以下、図１および図９に基づいて、本実施形態に係る記録素子基板のアナログ信号処理部および判定回路部の動作について説明する。
【００７６】
第３の実施形態では、正常吐出に由来する信号を高めて判定精度を向上させるために、ヒートイネーブル信号（ＨＥ）において、ヒータにノズルから液体を吐出するためのメインパルス９１０を印加後に、吐出に至らないポストパルス９１１を印加している。このときの差動アンプ１２１の出力である信号ＶＳを図９の上段に示し、フィルタ回路１２２の出力である信号ＶＦを図９の中段に示す。図９の上段のグラフにおける曲線は、温度上昇すると下がり、温度下降すると上がることを示している。例えば、図９の上段において、下に凸のピーク９０１、９０２、９０４、９０５は、昇温のピークを示している。
【００７７】
正常吐出の場合には、しきい値電圧ＶＴを超えるピーク９０７が信号ＶＦに発生し、これに依る判定パルス信号９１３が信号（ＣＭＰ）に発生する。これは、吐出した液滴の尾引がヒータ界面に墜落するため、急速に降温することに起因する。
【００７８】
一方、吐出不良の場合には、しきい値電圧ＶＴを超えるピークが信号ＶＦに発生しない。このため、信号（ＣＭＰ）にも判定パルス信号が発生しない。これは、吐出不良により降温は緩やかとなるからである。
【００７９】
信号ＶＳは、ｔ０〜ｔ１では、ポストパルス９１１を印加した後に信号ＶＦにピーク９０７が生じる。このピーク９０７はしきい値電圧ＶＴ２を超えており、正常吐出を表している。これは、正常吐出の場合には、ピーク９０７の後に急激に降温するために、信号ＶＦの値が大きくなる。
【００８０】
一方、ｔ１〜ｔ２では、ポストパルス９１１を印加した後に信号ＶＦにピークが生じるものの、しきい値電圧ＶＴ４を超えておらず、吐出不良を表している。これは、吐出不良の場合には、ピーク９０５の後に緩やかに降温するために、信号ＶＦの値が小さくなる。しかしながら、ヒータへのメインパルス９１０の印加した後、ｔ０〜ｔ１においては、信号ＶＳは、下に凸のピーク９０１が発生し、その後、比較的急速に降温する。このため、ｔ０〜ｔ１の信号ＶＦに、ピーク９０６が生じる。同様のことが、ｔ１〜ｔ２の信号ＶＦに、ピーク９０９が生じる。このピーク９０６、９０９の発生によって不要な判定パルス信号９１２、９１５が信号（ＣＭＰ）に発生する。このような不要な判定パルス信号９１２、９１５は、誤検知の原因となる。
【００８１】
そこで、不要な判定パルス信号９１４だけでなく判定パルス信号９１２、９１５が発生する区間もカバーするマスク信号（ＭＳＫ）を第１の実施形態に示した手順と同様の手順により生成する。そして、マスク信号（ＭＳＫ）を用いて、信号（ＣＭＰ）から不要判定パルス信号９１２、９１４、９１５を除去する。
【００８２】
なお、マスク信号（ＭＳＫ）の生成は、第１の実施形態に限定するものではない。例えば、メインパルスの生成タイミングを基準に生成しても構わない。また、マスク信号（ＭＳＫ）の終了タイミングは、ポストパルスの生成タイミングでも構わない。
【００８３】
＜その他の実施形態＞
本発明は上述した実施形態にて示した値や形態に限定するものではない。例えば、記録素子基板３が備えるヒータや温度センサの数は、８に限定するものではなく、６４、１２８、２５６等の値でも構わない。また、本実施形態に係る回路構成としては、判定回路部の内部にアナログ信号処理部を設ける形態でも構わないし、アナログ信号処理部内に判定回路部を設ける形態でも構わない。
【００８４】
また、温度センサの選択期間は１ブロック周期ｔｂだけでなく、複数のブロック周期に延長しても構わない。この場合、複数ブロックに１回の判定となるが、全ブロックをブロック数分のグループに分割して、グループ毎にアナログ信号処理部と判定回路部を設ければ、１ブロックに１回の判定が可能となる。
【００８５】
また、図８に示した温度測定装置である検査装置２１と、記録素子基板３が、１対１の関係で示されているが、複数の記録素子基板に対して１の検査装置２１の構成であってもよい。また、検査装置２１は、画像形成処理を行う制御部（ＣＰＵ等）と一体であってもよい。
【００８６】
また、第１の実施形態において、図１の１２１〜１３０の構成要素が記録素子基板３内に構成される例について説明した。しかし、この構成に限定されるものではなく、これらの構成要素は、記録素子基板３の外部に設けてもよい。同様に、第２の実施形態において、図５の１２１〜１２６、１２８〜１３０、５０１の構成要素が記録素子基板３内に構成される例について説明した。これらの構成要素は、記録素子基板３の外部に設けてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１…記録ヘッド、３…記録素子基板、７…ヒータ、１０…温度センサ、２１…検査装置、１１３ａ〜１１３ｈ…駆動回路、１２０ａ〜１２０ｈ…温度取得回路、１２１…差動アンプ、１２２…フィルタ回路、１２６…コンパレータ、５０１…カウンタ回路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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