CN101092075B - 记录头和使用该记录头的记录设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种记录头，该记录头具有：驱动电路，通过将多个加热器分为多个块并基于记录数据逐块地提供电流来进行驱动；恒定电流，其向通过将对应于多个加热器中的每一个加热器设置的温度传感器分为多个块而获得的每一个温度传感器组施加共同的偏置电流；电压输出电路，具有开关元件，用于接通和关断至选定温度传感器组的温度传感器的电流供应，以及获取通过向温度传感器提供电流而在选定温度传感器的两端产生的电压；以及放大检测电压的放大器电路。

Description

记录头和使用该记录头的记录设备
技术领域
本发明涉及通过给液体提供热能来从排出孔排出液体的记录头，并涉及利用该记录头的记录设备。
背景技术
在喷墨头中，由于喷嘴被异物阻塞、或由于气泡进入墨供应通道或喷嘴表面的潮湿度的变化，在所有或某些喷嘴中有时会发生排出故障。特别地，在使用全线型的喷墨头的情况下(在该情况下，设置多个喷嘴以便跨越记录片材的全宽)，必须执行的重要任务包括识别很多喷嘴之中的遇到排出故障的喷嘴，以便补偿对应于有故障喷嘴的一部分图像，并在喷墨头恢复处理反映与有故障的喷嘴相关的信息。此外，在利用这种喷墨头的打印机中，从喷嘴排出的墨量可能随着喷墨头中的温度变化而变化，这使得打印图像的密度不稳定。抑制这样的由于排出的墨量的变化而导致的图像劣化在上文所描述的全线型的喷墨头中尤其重要。
鉴于该问题的重要性，过去已经有人提出了各种喷墨故障检测技术、排出故障补偿方法、控制方法和设备，以及各种用于控制喷墨量的方法。
根据日本已审专利出版物No.04-006549中公开的配置，导体部分(当通过给墨提供热能来从喷嘴排出墨时，其阻抗值在由加热器所产生的热量的作用下变化)设置于这样的位置，在该位置处允许检测由加热器所产生的热量，并且通过检测这些导体部分的阻抗值(即，温度)中的变化，控制向加热器施加排出信号。
此外，日本专利No.2831778公开了这样的喷墨头，在诸如硅基板等等的同一个支撑上提供电热换能器(加热器)和隔膜型温度检测元件，温度检测元件被设置成使得它们重叠在加热器阵列区域的顶部。这里的喷墨头包括用于形成加热器的耐热层、用于形成温度传感器的层(其作为加热器之上的层，并位于非加热器位置中的布线下方)、将耐热层与形成温度传感器的层绝缘的绝缘层。在日本专利No.2831778的另一个实施例中，加热器阵列区域完全包围在温度传感器阵列区域内，温度传感器被设置成使得它们作为上层重叠在加热器阵列的顶部。如此，改善了温度检测和温度控制的精确度和响应性。
在日本已审专利出版物No.04-006549的喷墨打印机中，导体位于这样的位置：它们的阻抗值在由加热器所产生的热的作用下变化，并且通过检测导体的阻抗值的变化量来检测温度。如该文献所描述的，取决于对应于它们的阻抗值变化量的温度变化，暂停向加热器施加排出信号。然而，并没有明确地描述检测导体阻抗值变化量的检测电路。此外，也没有说明能够快速识别遇到排出故障的喷嘴的结构或方法。
此外，在日本专利No.2831778的喷墨头中，在诸如硅基板等等的同一个支撑上提供加热器和温度检测元件，温度检测元件(其以隔膜的形状构成)被设置成使得它们重叠在加热器阵列区域的顶部。因此，可以快速地检测排出故障，但是，不能识别遇到排出故障的每一个喷嘴的位置。
发明内容
本发明的一个方面是消除上文所提及的常规问题。
此外，本发明的另一个方面是提供一种能够检测对应于每一个电热换能器的温度信息的记录头和利用该记录头的记录设备。
根据本发明的一个方面，提供一种用于通过从电热换能器向液体施加热能来从排出孔排出液体的记录头。该记录头包括：驱动单元，其被配置为通过将多个电热换能器分为多个块并基于记录数据逐块地提供电流来进行驱动；对应于该多个电热换能器中的每一个电热换能器设置的多个温度传感器；被配置为共同地向该多个温度传感器施加偏置电流的恒流源；以及电压输出电路，其具有第一开关元件，用于接通和断开从恒流源到每一个温度传感器的电流供应，以及具有第二开关元件，用于获取由通过第一开关元件调节的至温度传感器的电流供应在温度传感器的两端所产生的电压。
根据本发明的另一个方面，提供一种记录设备，该记录设备包括：如前所述的记录头(参见前一段落)；传输单元，其被配置为向记录头传输串行数据，该串行数据包括用于对多个电热换能器中的每一个转换器进行加热的图像数据、用于选择一组温度传感器所述所述多个电热换能器中的一个块的块选择数据、以及用于选择其电压是通过电压输出电路获取的温度传感器的传感器选择数据；驱动控制单元，其被配置为输出用于对记录头的电热换能器进行加热的信号；以及温度检测单元，其被配置为通过与由驱动控制单元执行的加热同步地接受放大器电路的输出作为输入，从而来检测温度。
通过下列参考附图对示范性实施例的描述，本发明的其他特征和方面将变得显而易见。
附图说明
本说明书收入的并构成本说明书的一部分的附图说明了本发明的实施例，与说明书一起用于说明本发明的原理。
图1是显示了一个示范性实施例的喷墨头示例的图形。
图2A是显示了记录元件基板的结构的图形，图2B是沿着图2A中的直线A-A截取的剖面图。
图3A是显示了本实施例的温度曲线的状态的图形，图3B是显示了由本申请的发明人进行的实验和温度模拟的结果的温度曲线的状态图。
图4描述了显示了本发明的实施例中使用的温度检测元件的示例形状的平面图。
图5是显示了在四个记录元件基板之间使用的信号布线的示例轮廓的电路图。
图6是概述了本发明的第一个实施例中使用的示例驱动电路的方框图。
图7是显示了本实施例中的加热器和开关元件的示范性控制信号定时图的定时图。
图8是利用本实施例的喷墨头的示例全线型喷墨打印机的示意图。
图9A，9B描述了其中省略了本实施例的喷墨头的排出喷嘴的记录头的剖面图和平面图。
图10是显示了当向具有360Ω阻抗值的加热器施加持续0.8μs的20V脉冲获得的、在正常排出和异常排出的情况下由温度检测元件检测到的温度曲线图的图形。
图11是显示了本发明的第一个示范性实施例中使用的不排出(non-discharge)检测电路的示例配置的电路图。
图12A，12B是显示了通过模拟温度测量操作而获得的示范性结果的图形。
图13是显示了加热器驱动和温度检测操作的定时的图表。
图14是显示了本发明的第二个示范性实施例中使用的不排出检测电路的示例配置的电路图。
图15是显示了本发明的第三个示范性实施例中使用的温度检测电路的示例配置的电路图。
图16是显示了本发明的第三个示范性实施例中使用的微分放大器的示例配置的电路图。
图17是显示了第三个示范性实施例中的加热器驱动和温度检测操作的定时的图表。
图18是显示了本发明的第四个实施例中的微分放大器的示例配置的方框图。
图19是显示了第四个示范性实施例中的加热器驱动和温度检测操作的定时的图表。
图20是显示了本发明的第五个示范性实施例中的微分放大器的示例配置的方框图。
图21是显示了本发明的第六个示范性实施例中的温度检测电路的示例配置的电路图。
图22是显示了基于图14中所显示的温度曲线，第六个实施例的配置中使用的温度检测电压Vcom的图形。
图23是显示了本发明的第七个示范性实施例中的温度检测电路的示例配置的电路图。
图24A、24B是显示了通过模拟第七个示范性实施例的操作而获得的示范性结果的图形。
图25是第七个示范性实施例中的与加热器驱动同步的温度检测操作的定时图。
图26是显示了本发明的第八个示范性实施例中使用的温度检测电路的示例电路图。
图27是显示了第八个示范性实施例中的温度采样示例的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图详细地描述本发明的多个实施例。下列的实施例不对本发明的权利要求作出限制。
图1到图2B是分别显示了本发明的实施例中使用的喷墨头、驱动电路、喷墨打印机，以及它们之间的关系的图形。下面，将参考这些图形对每一部分的结构进行说明。
图1是显示了本实施例的喷墨头的图。
喷墨头1000是这种喷墨头，其中，通过响应电信号产生热并将热传给墨来进行记录。喷墨头1000包括记录元件基板1100(参见图2A)和墨供应单元。此外，附图标记1800表示包含各种颜色的墨的墨容器。
图2A是显示了记录元件基板1100的结构的图形，图2B是沿着图2A中的直线A-A截取的剖面图。
记录元件基板1100在Si基板1108上由薄膜形成电热换能器(加热器)，厚度为例如0.5到1毫米。此外，形成了由凹槽状的通孔构成的墨供应通道1101(图2B)，以充当墨水通道，电热换能器1102位于墨水供应通道1101的两侧，按一列交错的形式安排。使用层沉积技术形成电热换能器1102和铝等等的电气布线。此外，提供电极1103(图2A)以向电气布线提供电能。
此外，如图2B所示，在Si基板1108的顶部设置喷嘴板1110，通过光刻技术形成发泡室1107、喷嘴1105，以及对应于电热换能器1102的墨通道1104。此外，在电热换能器1102的对面提供喷嘴1105。由电热换能器1102对通过墨水供应通道1101提供的墨进行加热，以便产生气泡，从而从喷嘴1105排出墨。
图9A，9B显示了其中省略了本实施例的喷墨头的排出喷嘴的记录头的剖面图和平面图。
在硅基板100上形成由薄膜电阻形成的温度检测元件102、用于互连布线的分离的线路131、以及公共线路133，其中场效氧化膜302(其由SiO2等等热氧化膜构成)插入在它们和基板之间。此外，还形成线路304，307，它们将由AlCu薄膜电阻构成的加热器104连接到在硅树脂基板100上形成的驱动电路901(下面将说明(图6))。此外，还通过使用半导体制造过程的高密度层叠，形成由TaSiN等等构成的加热器104、由SiO2等等构成的钝化膜105、以及由Ta等等构成的防气蚀膜106，用于增大加热器104顶部的抗气蚀性，在它们之间插入层间绝缘膜103。防气蚀膜106是利用半导体工艺以高密度层叠而形成的保护膜106，以便减小气蚀的影响。由薄膜电阻构成的温度检测元件102分开且单独地位于每一个加热器104的正下面。连接到每一个温度检测元件102的温度检测元件的分离的线路131和公共线路133构成了从温度检测元件102检测信息的温度检测电路911(图6)的一部分。
根据本实施例，在硅树脂基板100上形成线路304，它连接加热器104和在硅基板100上形成的稍后所描述的控制电路，在它们之间插入由SiO2等等的热氧化膜构成的场效氧化膜302。此外，在场效氧化膜302上形成了由TaSiN等等构成的加热器104、由SiO2等等构成的钝化薄膜105、以及由Ta等等构成的防气蚀膜106，在它们之间插入层间绝缘膜103。然后，通过在场效氧化膜302上沉积，形成由薄膜电阻构成的温度检测元件102、用于互连布线的分离的线路131、以及公共线路133，并对其进行图案化。
接下来，说明本实施例中的加热器104的加热操作和显示了由温度检测元件102所获得的温度检测结果的温度曲线图。
图10显示了当向具有360Ω阻抗值的加热器104施加持续0.8μs(脉冲宽度)的20V脉冲时获得的、在正常排出和异常排出的情况下由温度检测元件102检测到的温度曲线图。应该注意，这些温度曲线图是为单次排出操作而获得的。
附图标记401(粗实线)表示在正常排出期间获得的温度曲线图。附图标记402(长划线)表示在由于喷嘴中有残余气泡而导致异常排出过程中获得的曲线，而附图标记403(短划线)表示当在通道中累积了杂质并且不能正常进行墨再充填(refill)时发生的异常排出过程中获得的曲线。附图标记404(点划线)表示在由于墨粘附到喷嘴的表面而发生的异常排出过程中获得的温度曲线图。附图标记405(双点划线)表示在由于异物所导致的喷嘴被阻塞所造成的异常排出过程中获得的温度曲线图。这是到目前为止所了解的这样的温度曲线图的相对形状。
例如，在正常排出(401)的情况下，在时间t1，初始温度是T1(25℃)，在时间t2(0)，开始向加热器104施加信号。这里，在持续0.8μs内施加信号，在时间t3(大约2μs后)，达到最高温度T3＝170℃。然后，大约5μs后，在时间t4，温度改变为预先再充填温度T4(大约80℃)。此外，大约9μs后，在时间t5，在再充填操作过程中，温度改变为温度T5(大约45℃)。相比之下，在图10的曲线402到405所显示的异常排出过程中，温度波形表现出相对于正常排出的特征差异。即，由于检测到的温度波形不同，因此，可以通过在合适的定时检测温度来检测异常排出。例如，时间点t1、t3、t4以及t5适用于图10的温度曲线图。
图3A和图3B是显示了本实施例的温度曲线图的状态的图形。这里，图3A和3B显示了在正常排出过程中墨界面(防气蚀膜106)的温度曲线图601，以及在不能正常喷墨的情况下墨界面(防气蚀膜106)的温度曲线图602。
当正常排出时，当首先向加热器104施加信号时，加热器104的温度从时间t0开始上升，与此同时，防气蚀膜106的界面的温度也上升(状态I)。此外，随着加热器104的温度上升以及防气蚀膜106的界面的温度上升，墨界面的温度达到某一温度，在该温度下，气泡产生加速，并达到其中没有墨将它们与防气蚀膜106分开的状态。因此，防气蚀膜106和加热器104的温度开始更加快速地升高(状态II)。在检测到此迅速的温度升高之后的某一时间段消逝之后，在时间te(这是施加结束的定时)停止向加热器104施加信号。结果，加热器104的温度停止上升，防气蚀膜106的温度也开始下降。如此，墨中的气泡消失，记录头返回到初始的墨充填状态，加热器104的温度也降低。
另一方面，为了提供墨排出故障(602)的示例，将说明(例如)防气蚀膜106的界面中不存在墨的情况(由泡沫产生的墨排出故障)。在此情况下，防气蚀膜106的界面的温度在时间t0(这是开始向加热器104施加信号的时间)开始快速地上升。随后，当在时间te(这是施加结束时间)停止向加热器104施加信号时，加热器104的温度下降，防气蚀膜106的界面的温度也下降。
顺便说到，在本实施例中，可以快速且准确地检测加热器104和防气蚀膜106的温度，因为如图9B所示，在加热器104的正下面形成温度检测元件102，在它们之间插入层间绝缘膜103。
图4描述了显示对本实施例的修改方案中的温度检测元件的形状的平面图。
在前面所描述的示例中，在加热器104的正下面设置了方形温度检测元件102。相比而言，在图4中，在加热器104的正下面设置蛇形的温度检测元件102a。在前面所描述的方形温度检测元件102的情况下，可以使加热器104的平面形状是平坦的，在它们之间插入层间绝缘膜103。因此，这样的布局的优点是使得每一个的墨排出更加稳定。相比之下，在图4的蛇形的温度检测元件102a中，温度检测元件102的阻抗值可以设置为高，这具有允许非常准确地检测微小温度变化的优点。
接下来，说明本实施例的不排出检测电路和头驱动电路。
如图1所示，本实施例的喷墨头1000具有精确地在芯片板上布置的四个记录元件基板1100a-1100d。此外，四个记录元件基板1100a-1100d在电气布线板上连接起来。
图5是代表了这四个记录元件基板1100a-1100d之间的信号布线的轮廓的电路图。在图5中，附图标记1100a-1100d对应于图1所示的四个记录元件基板，每一个记录元件基板都配备有两个(奇数和偶数)喷嘴列，以及它们的驱动电路。例如，记录元件基板1100a包括奇数喷嘴列E1000-1和偶数喷嘴列E1100-1，以及它们的驱动电路。在每一个元件基板单独地为奇数和偶数列提供的HE(加热使能)和IDATA，使用取决于记录元件基板的信号名称HE1-HE8和IDATA1-IDATA8来表示。此外，锁存信号LT、时钟信号CLK以及电源线在记录元件基板之间共同地连接起来。在奇数喷嘴列和偶数喷嘴列中，以600dpi的间距放置了640个喷嘴，奇数喷嘴列和偶数喷嘴列偏移半个间距。因此，每一个记录元件基板都以1200dpi提供1280个喷嘴。应该注意，在图5中，E1000-1-E1000-4代表驱动记录元件基板的奇数编号的喷嘴的驱动电路，E1100-1-E1100-4代表驱动记录元件基板的偶数编号的喷嘴的驱动电路。
第一个示范性实施例
图6是概述了本发明的第一个实施例中的喷墨头的加热器的温度检测电路和驱动电路的方框图。
驱动电路901显示了图5的记录元件基板中的用于奇数喷嘴列的驱动电路E1000-1(或用于偶数喷嘴列的驱动电路E1100-1)的配置。应该注意，其他喷嘴列驱动电路E1000-2到E1000-4(或偶数喷嘴列驱动电路E1100-2到E1100-4)具有相同的配置。
这里，单个段包括加热器104、驱动加热器104的开关元件903以及AND门904(其计算选择信号和ON/OFF信号的逻辑积)。这里，总共有640个段，各段被分成20个组(组0-19)，每一个组都由32个段组成。然后，显示了示范性配置，该配置是使用32个时分(time division)×20个时分驱动的。共同地连接到所有组的BLE(块使能)线路组905包括32条信号线BLE0到BLE31，即，选择每一个组内的单个段的32比特块选择信号(同时选择20个段)。从BLE0到BLE31的32条信号线中的每一条信号线连接到每一个组中的AND门904中的相应的一个AND门。驱动数据线路组906包括20条信号线ID0到ID19(即，对应于打印数据的20比特ON/OFF信号)，并单独地连接到每一个组。解码器(DEC)907作为输入接受来自锁存电路909的5比特块编号，并产生块选择信号BLE0到BLE31。AND门908确定脉冲宽度和向每一个加热器104施加的脉冲的施加定时。AND门908计算施加的脉冲HE(加热使能)信号和打印数据的逻辑积，产生数据信号ID0-ID19。锁存电路909和移位寄存器910接受并存储串行数据IDATA。换句话说，与CLK同步地提供的IDATA被串行地传输并存储在移位寄存器910中。如此，存储在移位寄存器910中的数据响应于在下一个驱动块开始时输出的锁存信号LT而被存储在锁存电路909中。因此，最初传输的数据所对应的块的加热器104实际被驱动的定时是执行下一个块中打印的数据的传输的定时。
这里，传输到移位寄存器910的数据包括由数据驱动的块的编号(0到31)、块中的被驱动加热器104的驱动数据(打印数据)、模拟开关916的选择数据、以及温度检测元件102的开关数据。开关数据是选择下面所描述的温度检测电路911中的温度检测元件102的数据。在接收到驱动块指定编号数据时，DEC 907对BLE0到BLE31进行解码，并同时选择组中包含的32个加热器104之中的一个加热器(换句话说，总共20个加热器)。与此同时，具有HE的脉冲宽度的相应的20比特打印数据ID0到ID19被提供到对应的加热器104以对它们进行驱动。
通过以上文所描述的方式进行，首先驱动第0块、接下来是第1、第2、第3块，以及当最后结束块31(BLE31)的驱动时，根据打印数据，墨已从所有记录元件基板1100a-1100d的所有喷嘴排出，并执行打印操作。
下面将说明温度检测电路911。在温度检测元件102的一侧提供开关元件913，其连接到线路131并实现温度检测元件102的ON/OFF(接通/关断)控制。此外，由所有组共享的公共线路133连接到温度检测元件102的另一侧的端子。多个温度控制元件102连接到公共线路133。单个段于是包括AND门914(其计算块选择信号BLE和ON/OFF信号PTEN的逻辑积)、开关元件913以及温度检测元件102，从而形成温度检测元件组。这里，对应于加热器104的数量，有640个温度检测元件。然后，以与驱动电路901相同的方式将其细分为20个组，每一个组都有32个元件，使用32×20矩阵选择传感器输出。传感器BLE线路组918包括32条信号线“传感器BLE0到BLE31”(即，选择每一个组内的单个温度检测元件102的32比特块选择信号)，该传感器BLE线路组918被共同地连接到所有组。每一条信号线BLE0到BLE31连接到每一个组中的AND门914中相应的一个AND门。传感器DATA线路组919包括20条信号线“传感器DATA0到DATA19”，即，用于选择20个组之中的单个组的20比特组选择信号，并且该传感器DATA线路组919单独地连接到每一个组。
与每一个组相连接的有：向温度检测元件102提供恒定电流的恒流源915，以及切换温度检测元件组的输出的模拟开关916。参考电流源921对恒流源915的电流值进行控制。控制开关元件913和模拟开关916的控制电路包括解码器(DEC)920，其接收传感器块附图标记并产生传感器块选择信号(传感器BLE0到BLE31)，以及包括解码器(DEC)917，其接收温度检测元件组编号，并产生组选择信号(传感器DATA0到DATA19)。
接收IDATA，即，传输到串行寄存器910并被锁存器909锁存的传感器块编号，并选择属于基于传感器块选择信号(传感器BLE0到BLE31)选择的块的所有32个开关元件913。
另一方面，接收以同样的方式传输的温度检测元件组编号，并接通基于从DEC 917输出的组选择信号(传感器DATA0到DATA19)选择的模拟开关916。结果，只选择所选定的块中的一个温度检测元件，该温度检测元件属于所选择的组。然后，与信号PTEN同步地，作为电压信号从输出端子SEN输出来自选定温度检测元件102的温度信息。
如此，通过控制选择一组20个温度检测元件的开关元件913和AND门914，以及选择一个组(组0到组19)的模拟开关916，选择每一个温度检测元件102的输出。通过提供模拟开关916，使得没有必要使用布线来直接从温度检测元件组的每一个元件102获取检测信号。因此，可以减小线路和端子的数量。
图7是显示了用于驱动加热器104并从温度检测元件102获取温度信息的示范性控制信号定时图的定时图。
在加热器104驱动的结束时间(例如，块0中的te)之后大约1.2μs，由温度检测元件102检测到的温度达到峰值。现在，如果向加热器104施加的脉冲宽度(HE脉冲宽度)被设置为0.8μs，在开始施加的时间(例如，在块0中的t0)之后2μs达到加热器104的温度峰值。虽然当驱动多个喷嘴时正常使用时分驱动，但取决于各种条件，可能有这样的情况：时分的持续时间大致为2μs或稍小。在这样的情况下，如图7所示，当选择一个块时不能获取此块中驱动的加热器104的温度的峰值，因此，在选择随后被驱动的块时，必须确定在前一块中驱动的加热器104的温度峰值。图7的示例显示了块0中驱动的加热器104的温度检测的示例，其中，当选择随后的块1的加热器104时，通过将传感器BLE信号设置为“0”，检测加热器104的温度。
如此，在第一个实施例中，由驱动电路901对加热器的驱动在操作上不与由温度检测元件102执行的温度检测操作相关联。为此，考虑要被检测的温度检测元件102，在一个块之后另一个块的选择时间期间检测该块的加热器104的温度，基于传感器BLE和传感器DATA的控制信号的选择(选择模拟开关916)，加热器104被驱动。在图7中，如上所述，指示了这情况下的温度峰值：在该情况中，从启动加热开始大约有2μs(tp)，加热器驱动的时分持续时间td被设置为2μs。
图7显示了传感器DATA是0的定时，即，检测组0的加热器104的温度的定时。例如，当检测对应于组0的加热器104的块0(BLE0)中选定的加热器104的温度检测元件102的输出时，在四个时间点，即，在驱动加热器104之前、在峰值温度时、在再充填之前、在再充填过程中，使用温度检测元件102测量加热器104的温度。其理由如前面所描述的图10中解释的那样。
当使用上文所描述的电路时，可以使用传感器BLE，在对加热器104进行加热之前和之后的时间点测量加热器104的温度。这里，通过使用在加热之前的时间点检测到的温度作为默认值，可以将环境温度、连续打印等等的影响考虑在内。在这样的时间，当加热器BLE是“0”时，传感器BLE选择“1”并检测输出电压。由于以此方式在独立于驱动电路901的温度检测电路911中控制开关元件913，因此，即使定时不一定与加热定时相同，也可以获得来自温度检测元件组的信息。这允许提供检测不是根据加热器104的驱动来断定的定时的灵活的方法。
为将上文所描述的温度检测电路911的信息转换为数字值，可以提供A/D转换器，并可以作为数字数据来处理温度检测的结果。这具有改善噪声电阻的优点。此外，这样的布局也是可以的：在输出端子SEN提供比较器，并将每一个温度检测元件102的电压与对应于Tref的参考电压Vref进行比较，以检测异常的喷嘴。虽然可以在Si基板100的顶部形成这些电路(图9B)，但是，也可以作为单独的外部电路来形成。
图8是利用本实施例的喷墨头的全线型喷墨打印机的示意图。
附图标记2210表示给纸盒，附图标记2209表示人工给纸托盘。用于馈送记录纸P的给纸系统(其配备有给纸盒2201或人工给纸托盘2209)包括以下的系统：其使用输送辊2211和分隔垫(Duplo系统)、分离爪系统、纸张减速器系统等等来逐张分离记录纸。使用给纸盒2210或人工给纸托盘2209提供的记录片材的前沿邻接一对对齐辊2204、2205(不旋转)之间的辊隙(rip)，输送辊2211在此状态下稍微旋转。结果，记录片材在对齐辊2204和输送辊2211之间下垂，从而补偿记录片材的倾斜的传输。此外，当由光传感器(未显示)检测记录片材相对对齐辊对2204、2205的辊隙的邻接时，旋转对齐辊2204、2205。可以通过使用对齐辊2204、2205的旋转的开始作为触发来调整喷墨头驱动(加热器驱动)的定时，在记录片材上的预定位置打印图像。
通过对齐辊2204、2205的旋转传递的记录片材夹在输送带2206和一对压紧辊2207、2208之间。此外，因为向压紧辊的下辊2208施加高电压，此外，上辊2207接地，所以通过压紧辊对2207、2208的记录片材在静电引力的作用下粘附到输送带2206，并在其上传递。在静电引力的作用下粘附到输送带2206的记录片材被输送带2206(其通过被未示出的动力源(其为脉冲电动机)旋转驱动的驱动辊2201的旋转来驱动)传送到位于喷墨头2221到2224的正下面的打印开始位置。输送带2206被延伸并安装在驱动辊2201、从动辊2202以及压力辊2203上。压力辊2203可旋转地附着到臂(未显示)的一端，该臂的另一端轴枢地附着到框架(未显示)，该臂被弹簧推动，以使得向输送带2206施加张力。
附图标记2221到2224表示全线型喷墨头，其分别具有被设置成跨越记录片材P的可打印区的整个宽度的多个记录元件(喷嘴)。它们从记录片材P的传输方向的上游侧按下列顺序以预定间隔排列：喷墨头2224(黑色)、喷墨头2223(黄色)、喷墨头2222(品红色)，以及喷墨头2221(青色)。这些喷墨头2221到2224附着到喷墨头容器。
在上面的配置中，记录片材在静电引力的作用下粘附到输送带2206的上表面，并被输送带2206传递，同时被上文所描述的喷墨头打印。
附图标记2212、2213表示一对排纸辊，其被传输装置(未显示)提供的辊2212的旋转力驱动，以传送纸张。已打印的记录片材夹在排纸辊2212和齿轮(spur)2213之间，被排出到排纸托盘2214，并保持在那里。因为齿轮2213接触记录片材的新打印的上表面，通过给末梢提供尖锐的形状，降低了其与记录片材的接触表面，从而避免转移打印图像的墨。
接下来，基于类似于图3A和图3B中所显示的温度曲线图，说明检测不排墨的不排出检测电路。
图11是显示了本发明的第一个实施例的不排出检测电路的配置的电路图，与前面所描述的图6中的共同的部分通过相同的附图标记来表示。此电路由电源电压VDD进行驱动。
温度检测元件组151包括用作温度检测元件102的薄膜电阻seg11和seg12、串联地连接到这些温度检测元件102的并且接通和关断温度检测元件102的MOS晶体管M1、M7(913)。此外，它还包括向这些温度检测元件102提供恒定电流的恒流源M5(915)、用作连接到温度检测元件seg11、seg12的一个端子的模拟开关的MOS晶体管M3(916)、以及用作在温度检测元件seg11、seg12的另一个端子处单独地提供的模拟开关的MOS晶体管M2、M6(916)。此外，它还包括连接到模拟开关M2、M6(916)的输出的公共线路133，以及连接到公共线路133的模拟开关M4(916)。为了使说明更加容易理解，在这里所显示的情况下，有两个属于温度检测元件组151的温度检测元件102。此外，温度检测元件组152也具有相同的配置。
参考电流源921使用电源电压VDD产生恒定电流，并包括恒流源Iref，以及在驱动恒流源Iref的同时与温度检测元件组151，152的恒流源M5一起形成电流反射镜的MOS晶体管M8。控制电路150产生用于接通和关断开关元件M1和模拟开关M2的信号S11、用于接通和关断开关元件M7和模拟开关M6的信号S12、用于接通和关断模拟开关M3、M4的信号C1。以同样的方式产生用于温度检测元件组152的控制信号S21、S22以及C2。缓冲放大器156和157分别连接到线路154和155，并接收具有高输入阻抗的选定温度检测元件的输出，以便输出到微分放大器153。微分放大器153连接到缓冲放大器156、157的输出，并具有增益设置电阻器R1、R2、R3、R4，以及参考电压Vref。
首先，信号C1用来接通模拟开关M3和M4。随后，信号S11用来接通开关元件M1，并通过恒流源M5，将由参考电流源921设置的恒定电流作为偏置电流(恒定电流)提供到温度检测元件seg11。响应对应于此时的温度的温度检测元件seg11的阻抗值以及预置的偏置电流的电流值，在温度检测元件seg11的两端产生电压。如此，在温度检测元件seg11中产生的电压被通过模拟开关M3、M2以及M4传送到线路154，155。因此，微分放大器153通过缓冲放大器156和157接受线路154的电压Vcom和线路155的电压Vseg作为输入。这里，基于增益设置电阻器R1、R2、R3、R4和参考电压Vref输出微分电压Vdif。微分电压Vdif由下列公式给出。
Vdif＝-A(Vcom-Vseg)+Vref
应该注意，这里，A＝R3/R1，R1＝R2，以及R3＝R4。
如此，读出对应于由温度检测元件seg11检测到的温度的电压Vdif。接下来，当读取由温度检测元件seg12检测到的温度时，信号C1接通模拟开关M3和M4，信号S12接通开关元件M7和模拟开关M6，并读出温度检测元件seg12的检测电压Vdif。在温度检测元件组152的温度检测元件seg21和温度检测元件seg22的情况下，以同样的方式读出这些温度检测元件的检测电压。通过如此进行矩阵驱动(这里，矩阵为2列×2行)，可以使用时分方式选择由温度检测元件产生的电压(温度)并将其读出。
图12A和图12B是显示了通过模拟此温度测量操作系列而获得的示范性结果的图形。
图12A显示了线路154的电压Vcom和线路155的电压Vseg的示例。图12A所示的符号ΔV表示具有对应于温度的阻抗值的温度检测元件102的输出电压(检测电压)。在这里所显示的情况下，偏置电流是3mA，温度检测元件seg11、seg12、seg21和seg22的阻抗值分别是31Ω、27.9Ω、24.8Ω以及21.7Ω。图12B显示了参考电压Vref和乘以增益A的微分电压Vdif之间的关系。
这里，增益A是20，参考电压Vref被设置为2.2V。可以看出，当相应的温度检测元件seg11、seg12、seg21以及seg22的偏置电流施加时间被设置为400μs时获得的温度检测电压Vdif与相应的期望值一致，即，1800mV、1670mV、1490mV和1300mV。
图13是借助于本实施例的温度检测电路执行的加热器驱动和温度检测操作的定时的示例的图形。如图11所示，这里提供了四个加热器，使用2列×2行的矩阵进行驱动。BLE表示用于选择列的列信号，CLE表示用于选择行的行信号，HE是施加于选定加热器的信号。通过使用时间间隔t和排出频率f控制这些信号BLE、CLE以及HE，进行时分驱动。然后，由对应于加热器的四个温度检测元件seg11到seg22获得的检测信号显示了伴随着对加热器的电压施加的温度波形(检测电压波形)。
作为具体示例，将说明这样的情况：使用时间间隔t(2μs)和排出频率f(12kHz)，在4个点进行检测，HE的施加的脉冲宽度设置为0.8μs，与图10中的方式相同。这里，将说明使用温度检测元件seg11进行温度检测的情况。
首先，在时间t1(比时间t2早1μs)信号C1被接通，信号S11被接通，读出初始温度点(a)的温度检测电压Vdif(A)。接下来，信号HE在时间t2接通，信号S11在2μs之后于时间t3被接通，读出最高温度点(b)时的温度检测电压Vdif(B)。接下来，在5μs之后的时间t4，信号S11被接通，读出预先再充填点(c)时的温度检测电压Vdif(C)。此外，在9μs之后的时间t5稍后，信号S11被接通，读出再充填点(d)时的温度检测电压Vdif(D)。对于在这四个点的温度检测，总共需要六个时分周期。接下来，至于由温度检测元件seg12进行的温度检测，在83.3μs的放电周期之后，选择温度检测元件seg12，如上文所描述的，在相同的四个时间点读出温度，通过控制信号S12来控制此时间。此外，在温度检测元件组152的温度检测元件seg21、seg22的情况下，也可以以同样的方式进行测量。如此，通过与向每一个加热器施加电压同步地、有选择地读出由温度检测元件产生的电压，可以检测伴随着由于电压施加而导致的加热器的驱动的温度变化。
在以1200dpi的分辨率利用具有A4的纵向长度的线喷墨头进行打印的打印机中，使用图13所显示的定时，当每页的线条数量大约是10,000并且时分周期的数量被设置为24时，可以通过四个温度检测元件按每线条地来执行温度检测。这样，便可以每页进行40,000次测量。在每个芯片的喷嘴数量是800的情况下，每个喷嘴可以有50个温度检测的实例。现在，假定每页平均来说打印负载循环是20％，则每喷嘴可以进行10次不排出检测。
通过如此使用第一个实施例的电路，可以有选择地读出通过向温度检测元件施加恒定的电流偏置、将温度检测元件的一个端子连接到公共线路、并在每一个温度检测元件的另一个端子处提供模拟开关，从而由每一个温度检测元件所产生的随温度而变的电压(温度)。此外，通过在温度检测元件组和微分放大器153之间提供缓冲放大器并放大弱电压，以进行微分放大，从而可以准确地检测给定加热器的温度条件。
第二个示范性实施例
图14是显示了本发明的第二个实施例的不排出检测电路的配置的电路图，与前面所描述的图6和图11中的共同的部分通过相同附图标记来表示。
温度检测元件组151a包括用作温度检测元件102的薄膜电阻seg11和seg12、用于接通和关断温度检测元件的MOS晶体管M1、M7。此外，它还包括用作单独地连接到温度检测元件seg11、seg12的一个端子的模拟开关的MOS晶体管M10，M11、用作在温度检测元件seg11、seg12的另一个端子处单独地提供的模拟开关的MOS晶体管M2、M6。此外，它包括连接到模拟开关M2、M6的输出的公共线路133，以及连接到公共线路133的模拟开关M4。与图11中的方式相同，在这里所显示的示例中，温度检测元件组分别具有两个温度检测元件。应该注意，温度检测元件组152a也具有相同的配置。
参考电流源921a包括恒流源Iref和用于驱动恒流源Iref的MOS晶体管M9，和与此晶体管M9一起构成电流反射镜的MOS晶体管M8，并向温度检测元件组提供恒定电流。控制电路150产生用于接通和关断开关元件M1、M2的信号S11、接通和关断M6和M7的信号S12、以及接通和关断M10、M11以及M4的信号C1。以同样的方式产生用于温度检测元件组152a的控制信号S21、S22以及C2。缓冲放大器156和157分别连接到线路154和155，并接收具有高输入阻抗的选定温度检测元件的输出，以便输出到微分放大器153。微分放大器153连接到缓冲放大器156、157的输出，并具有增益设置电阻器R1、R2、R3、R4，以及参考电压Vref。
首先，信号C1接通晶体管M10、M11以及M4。随后，信号S11被用来接通晶体管M1，并通过经由晶体管M8传递由参考电流源921a设置的恒定电流，向温度检测元件seg11提供偏置电流。对应于此时的温度的温度检测元件seg11的阻抗值，以及预置的偏置电流的电流值，在温度检测元件seg11的两端产生随温度而变的电压。此电压通过模拟开关M10、M2以及M4传输到线路154、155。然后，微分放大器153接受缓冲放大器156输出的电压Vcom和缓冲放大器157输出的电压Vseg作为输入，并使用增益设置电阻器R1、R2、R3、R4和参考电压Vref来输出微分电压Vdif。微分电压Vdif由下列公式给出。
Vdif＝-A(Vcom-Vseg)+Vref
应该注意，这里，A＝R3/R1，R1＝R2，以及R3＝R4。
以这样的方式读出由温度检测元件seg11产生的电压(温度)。接下来，在温度检测元件seg12中，按类似的方式，信号C1被用来接通M10、M11以及M4，信号S12被用来接通M7和M6，并读出由温度检测元件seg12产生的电压。如此，可以使用相同的步骤读出温度检测元件组152a的温度检测元件seg21、seg22。通过如此进行矩阵驱动(这里，矩阵为2列×2行)，可以使用时分方式来选择由温度检测元件产生的电压(检测温度)并读出该电压。
在第二个实施例中，以与前面所描述的第一个实施例相同的方式获取温度检测元件的温度检测结果。这样便可以使用与前面所描述的第一个实施例的图12A到图13相同的温度检测操作定时来执行操作。
如此，通过向每一个温度检测元件施加恒定电流偏置并在每一个温度检测元件的两端处提供模拟开关，可以有选择地读出每一个温度检测元件产生的随温度而变的检测电压。此外，通过放大弱检测电压以进行微分放大，可以准确地检测加热器的温度条件。
如上所述，第二个实施例通过有选择地读出每一个温度检测元件产生的电压，可以准确地检测与加热器驱动相关的喷嘴温度。结果，可以基于温度变化检测无意的异常排出，此外，可在打印过程中检测这样的异常状况。此外，也可以检测温度变化的特征，并可以提供信息，以允许确定异常墨排出的类型。通过提供这样的温度信息，可以进行用于补偿不排墨情况的合适的墨排出恢复处理和图像数据处理。从而可以提供更加可靠的打印图像。
此外，通过提供对应于墨排出量控制的驱动功能和使用每一个加热器(喷嘴)的温度信息，允许控制每一个喷嘴的随温度而变的排出量，从而可以提供较高质量的打印图像。
第三个示范性实施例
接下来将说明本发明的第三个实施例。图15是显示了本发明的第三个实施例中使用的温度检测电路的配置的电路图。
在图15中，与前面所描述的图14共同的部分通过相同的附图标记来表示，将不再对它们进行描述。由于图15的电路的操作类似于前面所描述的图14的电路的操作，将不再对它们进行描述。
图16是显示了第三个实施例中使用的微分放大器的配置的电路图。
缓冲放大器156和157分别连接到线路154和155，并接收具有高输入阻抗的选定温度检测元件的输出，以便输出到微分放大器200。微分放大器200连接到缓冲放大器156、157的输出，并具有增益设置电阻器R1、R2、R3、R4和参考电压Vref。保持电路201包括MOS晶体管M20(其用作连接到微分放大器200的输出的模拟开关)，以及缓冲放大器U1和连接到晶体管M20的漏极端子的充电电容器Ch。此外，连接到微分放大器200的输出、缓冲放大器U1的输出、以及参考电压Vref的后级微分放大器202，具有增益设置电阻器R5、R6、R7、R8和缓冲放大器。
在图10中的时间t1，控制电路150使用信号C1来接通模拟开关M10、M11和M4。随后，信号S11被用来接通开关元件M1，并通过恒流源M8将由参考电流源921a设置的恒定电流(偏置电流)提供到温度检测元件seg11。响应对应于此时的温度的温度检测元件seg11的阻抗值以及预置的偏置电流的电流值，在温度检测元件seg11的两端产生电压。如此，在温度检测元件seg11中产生的电压被经由模拟开关M10、M2以及M4传输到线路154，155。因此，微分放大器200接受缓冲放大器156的电压Vcom和缓冲放大器157的电压Vseg作为输入。相应地，微分放大器200基于增益设置电阻器R1、R2、R3、R4和参考电压Vref输出微分电压V1。微分电压V1由下列公式给出。
V1(t1)＝-A(Vcom-VSeg)+Vref
应该注意，这里，A＝R3/R1，R1＝R2，以及R3＝R4。
另一方面，使用相同的定时作为信号S11，S/H信号(图16)被设置为采样模式，且模拟开关M20被接通。结果，电容器Ch被电压V1(t1)充电。接下来，在关断信号S11之前，S/H信号被切换到保持模式，模拟开关M20被关断。在电压V1(t1)下处于保持状态的电容器Ch的电压，通过缓冲放大器U1被作为基础电压(basevoltage)Vb输出到微分放大器202。
随后，在图10中的时间t3，如上文所描述的选择温度检测元件seg11，施加偏置电流，并产生微分电压V1(t3)＝-A(Vcom-Vseg)+Vref。
微分放大器202接收电压V1(t3)以及采样和保持电压V1(t1)，即，电压Vb，并基于增益设置电阻器R5、R6、R7和R8以及参考电压Vref输出微分电压V2。
这里V2＝-B(Vb-V1(t3))+Vref
应该注意，这里B＝R7/R5，R5＝R6，以及R7＝R8。
如此，从微分放大器202输出对应于温度检测元件seg11中的时间t3相对于时间t1的相对变化的温度检测电压V2(t3)。同样地，在时间点t4和t5接通信号S11允许微分放大器202输出温度检测电压V2(t4)和V2(t5)，它们对应于时间t4和时间t5相对于时间t1的相对变化。
接下来，在温度检测元件seg12中，信号C1被用来接通M10、M11以及M4，信号S12被用来接通晶体管M7和M6，电压V1(t1)(此情况下温度检测元件seg12的输出电压是Vb)被保持在保持电路中。然后，可以从微分放大器202输出温度检测电压V2(t3)、V2(t4)以及V2(t5)，它们对应于时间t3，t4以及t5相对于时间t1的相对变化。还可以按类似的方式输出温度检测元件组152a的温度检测元件seg2l、seg22的检测温度。
通过如此进行矩阵驱动(这里，矩阵为2列×2行)，由单个温度检测元件检测到的温度信号可以使用时分方式选择，并在多个时间被读出。
图17是显示了第三个实施例中的加热器驱动和温度检测操作的定时的图形。如图15所示，这里提供了四个加热器，使用2列×2行的矩阵进行驱动。BLE表示用于选择列的列信号，CLE表示用于选择行的行信号，HE是施加于选定加热器的信号。通过使用时间间隔t和排出频率f控制这些信号BLE、CLE以及HE，进行时分驱动。然后，对应于各加热器而提供的四个温度检测元件seg11、seg12、seg21以及seg22输出伴随至加热器的电压施加的温度波形(检测电压波形)。
作为具体示例，将说明这样的情况：使用时分周期t(2μs)和排出频率f(12kHz)，在4个点进行检测，施加的HE的脉冲宽度设置为0.8μs，与图10中的方式相同。应该注意，这里，温度检测元件seg11的电压Vb被保持为初始电压Vb。
这里，将说明使用温度检测元件seg11进行温度检测的情况。这里，信号C1被接通，信号S11在时间t1(其比时间t2早1μs)被接通，初始温度点(a)处的温度检测电压V1(t1)a(＝Vb)被采样并保持。接下来，信号HE在时间t2被接通，信号S11在时间t3(其在2μs后)被接通，接收最高温度点(b)处的温度检测电压V1(t3)b，读出温度检测电压V2(t3)b＝-B(V1(t3)b-Vb)，其是从微分放大器202输出的，并代表温度的相对变化。
接下来，信号S11在5μs后的时间t4被接通，接收预先再充填点(c)处的温度检测电压V1(t4)c，读出温度检测电压V2(t4)c＝-B(V1(t4)c-Vb)，其是从微分放大器202输出的，并代表温度的相对变化。此外，信号S11在9μs后的时间t5被接通，接收再充填点(d)时的温度检测电压V1(t5)d，并读出温度检测电压V2(t5)d＝-B(V1(t5)d-Vb)，其是从微分放大器202输出的，并代表温度的相对变化。对于这四个点的温度检测，总共需要六个时分周期。接下来，至于由温度检测元件seg12进行的温度检测，在83.3μs的放电周期之后，选择温度检测元件seg12，并在相同的四个点读出温度，与前面所描述的温度检测元件seg11的情况相同。此外，在温度检测元件组152a的温度检测元件seg21、seg22的情况下，也可以以同样的方式进行测量。如此，通过与向加热器施加电压同步地有选择地读出由温度检测元件产生的电压，可以检测伴随着由于电压施加而导致的加热器的驱动的温度变化。
在例如以1200dpi的分辨率利用具有A4的纵向长度的线喷墨头进行打印的打印机中，使用图17所显示的定时，当每页的线条数量大约是10,000并且时分周期的数量被设置为24时，可以通过每条线四个温度检测元件来执行温度检测。这允许每页进行40,000次测量。当每个芯片的喷嘴数量是800时，每个喷嘴可以有50个温度检测实例。现在，假定每页按平均来说打印负载循环是20％，则每个喷嘴可以进行不排出检测的10个实例。
如此，当通过向温度检测元件施加恒定电流偏置而有选择地读出随温度而变的检测电压时，为微分放大器200中的温度检测元件产生端到端电压V1，并且温度变化波形的基础电压Vb被采样并保持在保持电路201中。如此，使用随时间而变化的电压V1(t)以及代表初始温度的电压Vb来产生对应于微分放大器220中的相对变化的检测电压V2，允许放大弱检测电压，并非常准确地检测温度条件。
第四个示范性实施例
图18是显示了本发明的第四个实施例中的微分放大器的配置的方框图。
在图18中，缓冲放大器156和157分别连接到线路154和155，并接收如图15所示的具有高输入阻抗的温度检测电路的输出，以便输出到微分放大器220。微分放大器220连接到缓冲放大器156、157的输出，并具有增益设置电阻器R1、R2、R3、R4，参考电压Vref以及缓冲放大器。在与温度检测元件组形成在相同基板上的参考电路221，具有与图15中的用于提供恒定电流的恒流源相同恒流源Ir，以及微分放大器202(如图16所示的那样)。微分放大器202连接到微分放大器220的输出V1以及由参考电路221产生的参考微分电压Vr(其等于基础电压Vb)。
ON/OFF控制信号EN被用来接通MOS晶体管M21。向加热器施加电压之前的检测电压被视为几乎与基板的温度相同，以便，例如，如果基板的温度是25℃，则输出与在这样的时间的微分电压V1(25℃)相同的参考微分电压Vr(＝Vb)。在此状态下，在图10中的时间t1，电压微分放大器220接收缓冲放大器156的输出电压Vcom以及缓冲放大器157的输出电压Vseg，并使用增益设置电阻器R1、R2、R3、R4和参考电压Vref来输出微分电压V1(t1)。
V1(t1)＝-A(Vcom-Vgeg)+Vref
应该注意，这里，A＝R3/R1，R1＝R2，以及R3＝R4。
微分放大器202从参考电路221接收微分电压V1(t1)和基础电压Vb，并使用增益设置电阻器R5、R6、R7、R8和参考电压Vref来输出如下所示的微分电压V2。
V2＝-B(Vb-V1(t1))+Vref
应该注意，这里B＝R7/R5，R5＝R6，以及R7＝R8。
如此，读出对应于时间t1时的相对于温度检测元件seg11的电压Vb的相对变化的温度检测电压V2(t1)。按类似的方式，通过在时间t3、t4以及t5接通信号S11，读出检测电压V2(t3)、V2(t4)以及V2(t5)，它们对应于在时间t3，t4以及t5时相对于电压Vb的相对变化。
图19是显示了第四个实施例中的加热器驱动和温度检测操作的定时的图形。如图15所示，这里提供了四个加热器，并使用2列×2行的矩阵进行矩阵驱动。BLE表示用于选择列的列信号，CLE表示用于选择行的行信号，HE是施加于选定加热器的信号。通过使用时间间隔t和排出频率f控制这些信号BLE、CLE以及HE，进行时分驱动。然后，对应于加热器而提供的四个温度检测元件seg11、seg12、seg21以及seg22输出伴随着至加热器的电压施加的温度波形(电压波形)。
作为具体示例，将说明这样的情况：使用时分周期t(2μs)和排出频率f(12kHz)在4个点进行检测，施加的HE的脉冲宽度设置为0.8μs，与图10中的方式相同。
这里，将说明使用温度检测元件seg11进行温度检测的情况。首先，信号C1被接通，信号S11在时间t1(其比时间t2早1μs)被接通，读出初始温度点(a)的温度检测电压V2(t1)a。接下来，信号HE在时间t2被接通，信号S11在2μs之后的时间t3被接通，读出最高温度(b)点时的温度检测电压V2(t3)b。接下来，在5μs之后的时间t4，信号S11被接通，读出预先再充填点(c)时的温度检测电压V2(t4)c。此外，在9μs之后的时间t5，信号S11被接通，读出再充填点(d)时的温度检测电压V2(t5)d。对于这四个点的温度检测，总共需要六个时分周期。接下来，至于由温度检测元件seg12进行的温度检测，在83.3μs的放电时周期之后，选择温度检测元件seg12，并在相同的四个点读出温度。此外，在温度检测元件组152a的温度检测元件seg21、seg22的情况下，也可以以同样的方式进行测量。如此，通过与向加热器施加电压同步地、有选择地读出由温度检测元件产生的电压，可以检测伴随着由于电压施加而导致的加热器的驱动的温度变化。
如此，通过向温度检测元件施加恒定电流偏置，并且把在参考电路221中产生的参考电压Vr视为向加热器施加电压之前的时段的温度检测电压，有选择地读出随温度而变的温度检测电压。如此，参考电压Vr被用作基础电压Vb，并且通过接收随时间而变化的电压值V1(t)，以及基础电压Vb，在微分放大器202中产生对应于相对变化的检测电压V2。通过这样做，可以放大弱温度检测电压，并非常准确地检测温度条件。
第五个示范性实施例
图20是显示了本发明的第五个实施例中的微分放大器的配置的方框图。
在图20中，缓冲放大器156和157分别连接到线路154和155，并接收如图15所示的具有高输入阻抗的温度检测电路的输出，以便输出到微分放大器240。微分放大器240具有增益设置电阻器R1、R2、R3、R4，参考电压Vref，以及缓冲放大器。偏移电压发生器电路241具有电压源Vofs，其基于电压设置信号adj产生充当基础电压Vb的偏移电压。连接到微分放大器240的输出、电压源Vofs以及参考电压Vref的微分放大器242，包括增益设置电阻器R5、R6、R7、R8和缓冲放大器。
通过电压设置信号adj来设置对应于向加热器施加电压之前的时间段的检测电压的基础电压Vb。这里，在向加热器施加电压之前的时间段的基板温度，例如在25℃，微分电压V1是V1(25℃)＝Vb。在这些设置下，在图10中的时间t1，电压微分放大器240接收缓冲放大器156的输出电压Vcom以及缓冲放大器157的输出的电压Vseg，并使用增益设置电阻器R1、R2、R3、R4和参考电压Vref来产生微分电压V1(t1)。
V1(t1)＝-A(Vcom-Vseg)+Vref
应该注意，这里，A＝R3/R1，R1＝R2，以及R3＝R4。
微分放大器242接收微分电压V1(t1)和基础电压Vb(V1(25℃))，并基于增益设置电阻器R5、R6、R7和R8以及参考电压Vref输出微分电压V2。
V2＝-B(Vb-V1(t1))+Vref
应该注意，这里B＝R7/R5，R5＝R6，以及R7＝R8。
如此，读出对应于时间t1时的相对于温度检测元件seg11的基础电压Vb的相对变化的温度检测电压V2(t1)。按类似的方式，通过在时间t3、t4以及t5接通信号S11，读出温度检测电压V2(t3)、V2(t4)以及V2(t5)，它们对应于在时间t3，t4以及t5时相对于基础电压Vb的相对变化。其具体示例与前面所描述的第四个实施例的说明中提供的具体示例相同。
如此，通过向温度检测元件施加恒定电流偏置，有选择地读出随温度而变的检测电压。在这样的时间，在向加热器施加电压之前的时间段的基板温度时获得的微分电压V1被用作Vb，为微分放大器240中的温度检测元件产生端到端电压V1，并且基于电压V1和基础电压Vb，在微分放大器242中产生对应于温度的相对变化的温度检测电压V2。结果，可以放大弱检测电压，并可以非常准确地检测温度条件。
第六个示范性实施例
图21是显示了本发明的第六个实施例的温度检测电路的配置的电路图，与前面所描述的图11中共同的部分通过相同的附图标记来表示。
温度检测元件组151b包括用作温度检测元件102的薄膜电阻seg11和seg12、接通和关断温度检测元件的MOS晶体管M1，M7、以及向温度检测元件提供恒定电流的晶体管M5。此外，还有连接到这些温度检测元件seg11和seg12的一个端子的模拟开关晶体管M3。为简化这里的说明，在单个温度检测元件组中放置两个温度检测元件。温度检测元件组152b具有相同的配置。
模拟开关M3的输出连接到公共线路154和下一级放大器电路250。参考电流源921具有恒流源Iref，以及在驱动恒流源的同时与温度检测元件组151b，152b的晶体管M5一起形成电流反射镜的MOS晶体管M8。控制电路150a产生用于接通和关断开关元件M1的信号S11、接通和关断开关元件M7的信号S12、接通和关断模拟开关M3的信号C1。控制信号S21、S22以及C2以同样的方式被提供到温度检测元件组152b。放大器电路250具有四个放大器U1、U3、U4以及U5(它们分别具有相应的放大系数A1、A3、A4以及A5)，以及对应于相应的放大器U1、U3、U4以及U5的偏移电压源Vofs1、Vofs3、Vofs4以及Vofs5。响应来自控制电路150a的控制信号B1、B3、B4以及B5，选择电路251(其是4到1模拟多路复用器)接通对应的晶体管M31、M33、M34以及M35，从而选择放大器U1、U3、U4以及U5的输出，并作为Vout输出电压。应该注意，这里所使用的相应的下标数字1、3、4以及5与在前面所描述的图10中的时间点t1、t3、t4以及t5的下标数字相匹配。
首先，信号C1被用来接通模拟开关M3。随后，信号S11被用来接通晶体管M1，以便通过经由晶体管M5传递由参考电流源921设置的恒定电流，从而向温度检测元件seg11提供恒定电流。对应于此时的温度的(温度检测元件seg11的阻抗值+元件M1的通导电阻)以及预置的偏置电流，在温度检测元件seg11的一个端子和GND之间产生电压。此电压通过模拟开关M3作为检测电压Vcom提供到线路154。然后，放大器电路250接受线路154的电压Vcom作为输入，并将增益A和偏移电压Vofs馈送到四个放大器U1、U3、U4以及U5中的每一个。这里，每一个放大器U1、U3、U4以及U5的输出Vo将是：
Vo＝A(Vcom-Vofs)+Vofs.
应该注意，当输出是Voi(i＝1，3，4，5)时，Vofs代表对应于每一个放大器的偏移电压值。
这是通过基于Vofs放大微分电压而获得的电压。然后，由选择电路251作为输入接收这四个Vo值，并响应控制信号B1、B3、B4以及B5来选择单个电压值Vo，并将该单个电压值作为温度检测电压Vout输出。
这里，将说明由放大器电路250使用的偏移电压设置方法和增益设置方法。
图22显示了基于图10中所显示的温度曲线，在第六个实施例的配置中使用的温度检测电压Vcom。在图22中，Vm表示开关元件M1的通导电阻分量的电压降，温度检测元件102的电压分量位于温度检测波形和Vm直线之间。当这样的温度检测电压波形被用来检测四个点t1、t3、t4和t5的温度时，正常排出情况下的和不排出情况下的电压差的大小是不同的。根据每一个检测时间点的电压差的大小设置增益，以便在电压差小的那些位置增大电压差。同时，还根据每一个检测时间点的电压差的大小设置充当放大操作的参考电势的偏移电压。应该注意，该图中使用的附图标记401到405分别对应于前面所描述的图10的附图标记401到405。
例如，当时间t1时的Vcom1是960mV，时间t3时的Vcom3是990mV，t4时的Vcom4是980mV，时间t5时的Vcom5是970mV，对应于时间t1(其比时间t2早1μs)的放大器U1具有A1＝5和Vofs1＝905mV。此外，对应于时间t3(其比时间t2晚2μs)的放大器U3具有A3＝10和Vofs3＝980mV。此外，对应于时间t4(其比时间t2晚5μs)的放大器U4具有A4＝20和Vofs4＝970mV。此外，对应于时间t5(其比时间t2晚9μs)的放大器U5具有A5＝20和设置为960mV的Vofs5。如此，放大器U1的输出电压Vo是：
Vo1＝Al(Vcom1-Vofs1)+Vofs1＝1000mV.
以类似的方式获取其他放大器U3、U4和U5的输出，以便Vo3＝1080mV，Vo4＝1170mV，以及Vo5＝1160mV。
对应于温度的如此产生的电压通过选择电路251根据它们的检测定时来选择，并作为温度检测电压读出。应该注意，尽管在图中没有显示，但是，判断功能单元(其接收温度检测电压并确定是否是不排出的状况)接收温度检测电压Vout和Vofs，并作出有关变化的确定。
以这样的方式读出由温度检测元件seg11产生的电压。使用相同的过程，读出由温度检测元件seg12、seg21以及seg22产生的检测电压。通过以这样的方式进行矩阵驱动(这里，矩阵为2列×2行)，可以由选择电路251根据其检测定时，作为温度检测电压Vout读出由单个温度检测元件产生的电压值。
如此，温度检测元件的一个端子连接到公共线路，并且可以使用模拟开关，有选择地读出利用恒定电流进行偏置的温度检测元件的输出电压。
此外，通过选择放大器(已经根据检测的定时设置了其增益和偏移电压)的输出并获取温度检测结果，可以非常准确地检测弱温度检测电压。
如上所述，本实施例允许有选择地读出随温度而变的电压，并非常准确地检测给定加热器的温度条件。这样，便可以基于温度变化检测非故意的异常排出情况。此外，这样的温度检测还可以在打印过程中进行。
此外，温度变化的特性可以提供用来确定异常排出的类型的信息。通过提供这样的温度信息，允许进行更加合适的头恢复处理和图像处理，从而可提供更加可靠的打印图像。
此外，通过提供驱动功能(该功能允许使用每一个加热器的温度信息来进行墨排出量控制)来控制每一个加热器的随温度而变的墨排出量，可以提供较高质量的图像。
第七个示范性实施例
图23是显示了本发明的第七个实施例中使用的温度检测电路的配置的电路图。
恒流源274包括恒流源Iref和电流Is反射镜电路，并将恒定电流提供到温度检测元件组270。温度检测元件组270包括段Seg1到SegN。每一个段都具有由薄膜电阻制成的温度检测元件Rs(102)、接通和关断温度检测元件102的MOS晶体管M1、以及读出温度检测元件102两端的电压的MOS晶体管M2、M3。每一个段的晶体管M2、M3的输出连接到公共线路L1和L2。输出到公共线路L1和L2的温度检测元件102的两个端子的电压V1和V2被具有高输入阻抗的缓冲放大器271接收并缓冲。与前面所描述的微分放大器153类似，微分放大器272包括增益设置电阻器R1、R2、R3、R4，参考电压Vref以及缓冲放大器。微分放大器272接收缓冲放大器271的输出，并放大温度检测元件Rs的端到端电压。控制电路273为所有段产生选择信号S1到Sn。
选择信号S1被用来接通晶体管M1，并向段Seg1的温度检测元件Rs提供恒定电流Is。在温度检测元件Rs中产生随温度而变的端子电压V1、V2，端子电压V1、V2通过并行地被接通的读出晶体管M2、M3被读出。端子电压V1、V2通过缓冲放大器271被微分放大器272接收为输入，通过提供参考电压Vref和增益G而获取温度检测电压V。温度检测电压V由下列公式给出。
V＝-G(V1-V2)+Vref
应该注意，这里，G＝R3/R1，R1＝R2，以及R3＝R4。
如此读出段Seg1的温度检测电压。同样地，在段SegN中，通过使用选择信号Sn来选择段SegN，读出其温度检测电压。
图24A和图24B是显示了通过模拟第七个实施例的操作而获得的示范性结果的图形。
图24A显示了端子电压V1和V2。这里，V1-V2是温度检测元件中的随温度而变的端到端电压。在这里所描述的条件下，恒定电流Is＝3mA，段Seg1的温度检测元件的阻抗值被设置为31.6Ω，而段SegN的温度检测元件的阻抗值被设置为45Ω。图24B显示了参考电压Vref和乘以增益G的温度检测电压Vs。在这里所描述的条件下，G＝15，Vref＝2.4V，段Seg1和SegN的选择周期被设置为1μs。根据期望值，温度检测电压Vs分别是1422mV和2025mV。
图25是第七个实施例中的与加热器驱动同步的温度检测操作的定时图。在图25中，LT是当接收和保持与温度检测元件的选择有关的数据时使用的锁存信号，其是与加热器的时分驱动同步的信号。HE是施加于加热器的脉冲。信号S1和Sn是从控制电路273输出的、用于图23中所显示的温度检测元件的选择信号。这里，V1-V2是选定温度检测元件的端到端电压。Vs是通过基于参考电压Vref反相温度检测元件的端到端电压，经过微分放大而获取的温度检测电压。
在周期(1)中，选择对应于段Seg1的加热器，并向其施加HE脉冲。选择与对应于此加热器的温度检测元件关联的段Seg1，使用HE脉冲紧前面的定时来施加信号S1，以选择段Seg1，选定段中产生的电压被测量并作为温度检测电压Vs输出。这里的温度检测电压提供了有关图10中所显示的时间t1时的温度的信息。随后，在周期(2)中，通过信号S1连续地选择段Seg1，并输出其温度检测电压Vs。这里的温度检测电压构成了有关图10中所显示的时间t3时的温度的信息。同样，在周期(3)和周期(5)中，选择段Seg1，并输出其温度检测电压Vs。以这样的方式输出对应于图10的时间t4和时间t5的温度信息。应该注意，在图25中，(V1-V2)中的虚线显示了假设向段Seg1的温度检测元件连续地施加电压时获得的波形。然后，在周期(6)中，选择对应于随后的段SegN的加热器，并向其施加HE脉冲。为了选择与对应于此加热器的温度检测元件关联的段SegN，使用HE脉冲紧前面的定时来施加信号Sn，选择并读出该段中产生的电压，以获得温度检测电压Vs。然后，以与段Seg1相同的方式处理随后的段，并通过在所希望的定时产生信号Sn来输出温度检测电压。
在图25中，从周期(1)到周期(4)连续地选择段Seg1的温度检测元件。然而，也可以选择并读出每一个时分周期中不同温度检测元件的温度信息。例如，可以随机选择周期(1)中的温度检测元件m，周期(2)中的温度检测元件n，周期(3)中的温度检测元件o，周期(4)中的温度检测元件p，等等，并输出它们的电压。
如此，可以随机选择温度检测元件并读出对应于由该温度检测元件检测到的温度的温度检测电压。此外，还可以通过向微分放大施加弱温度检测电压，准确地检测给定加热器的温度条件。
应该注意，从检测精确度的观点来看，希望上文所描述的第一和第二开关设置于温度检测元件的附近，同时按温度检测元件的间隔隔开。
第八个示范性实施例
图26是显示了本发明的第八个实施例中的温度检测电路的电路图。
如上文所描述的，它显示了对应于设置在加热器104的附近的温度检测元件102的段seg11，seg12。应该注意，尽管为了简化说明图26只显示了两个传感器，但是，传感器的实际数量对应于加热器。
晶体管M81是将从恒流电路I提供到段seg11的电流接通和关断的晶体管。此外，晶体管M82是将从恒流电路I提供到段seg12的电流接通和关断的晶体管。晶体管M80是用于测量与传感器共同连接的公共端子的电压的晶体管，而晶体管M82、M86是用于测量各段中产生的相应的电压的晶体管。以与前面所描述的实施例中相同的方式，由来自控制电路(未显示)的信号来控制这些晶体管的接通和关断的切换。
微分放大器800放大段中所产生的电压，并将它们作为电压VG1输出。采样和保持(S/H)电路801、802使用分别不同的定时来采样和保持微分放大器800的输出。微分放大器803接受从这两个采样和保持电路801、802输出的电压值作为输入，放大差值，并将它作为电压VG2输出。
图27是显示了第八个实施例中的温度采样的示例的示意图。应该注意，图27显示了最高温度检测定时，此外，另外还显示了图26中未示出的段seg13和seg14。在图27中，附图标记2700表示当向对应于段seg11的加热器104提供电流时由段seg11检测到的温度波形。同样，附图标记2701表示当向对应于段seg12的加热器104提供电流时由段seg12检测到的温度波形。其他波形也显示了当向对应于段seg13和seg14的加热器104提供电流时由段seg13和seg14检测到的相应的温度波形。
现在，在时间t1，在采样和保持(S/H)电路801中采样并保持段seg11中产生的并由微分放大器800放大的电压值V11，在时间t2，在采样和保持(S/H)电路802中采样并保持段seg12中产生的并由微分放大器800放大的电压值V12。结果，微分放大器803放大由段seg11和段seg12产生的电压值(温度)之间的差值(V11-V12)，并将它作为VG2输出。同样，在时间t3，在采样和保持(S/H)电路801中采样并保持段seg13中产生的并由微分放大器800放大的电压值V13，微分放大器803放大由段seg12和段seg13产生的电压值(温度)之间的差值(V13-V12)，并将它作为VG2输出。同样，在时间t4，在采样和保持(S/H)电路802中采样并保持段seg14中产生的并由微分放大器800放大的电压值V14，微分放大器803放大由段seg13和段seg14产生的电压值(温度)之间的差值(V13-V14)，并将它作为VG2输出。
如此，通过采样并保持对应于检测到的温度的电压值，并在每次向加热器104提供电流时获取它们的差值，从而检测每一个喷嘴中的不排墨故障。
此外，如果微分放大器800的增益被表示为G1，微分放大器803的增益被表示为G2，那么，输出电压VG2可以被表示为函数G1×G2。结果，可以增大综合放大系数，因此，可以提高检测的精确度。此外，由于获取了由温度检测元件在所有时间点检测到的温度之间的差，因此，可以减小在所有时间点依赖于加热器的初始温度的温度差的影响。因此，也可以简化在确定排出状态时使用的温度表等等。
这里的表1列出了对于记录头的各种条件，在下列情况下的最高温度、预先再充填温度以及再充填过程中的温度，其中，增益G1×G2＝10×10＝100，在25℃时温度检测元件102的电阻值是R25＝30Ω，温度检测元件102的温度系数TCR＝3000ppm/℃，恒定电流I的值＝3mA。
[表1]
Figure G071B0061320070628D000351
值得注意的是，为温度分辨率是27mV/℃的情况提供了检测电压。“头状况”表示导致不能正常地排出墨的状况。“泡沫导致的不排出”表示由于气泡而导致不排出墨的情况。“通道阻塞”表示喷嘴被干墨阻塞的状况，而“杂质导致的不排出”表示由于喷嘴被杂质阻塞而导致的不排出墨的状况。“异常潮湿度”表示墨填满了喷嘴因而不能正常排出的状况。
虽然是参考示范性实施例描述本发明的，但是应该理解，本发明不仅限于所说明的示范性实施例。下列权利要求的范围应该有最广泛的解释，以便包含所有这样的修改以及等同结构和功能。

Claims (14)

1.一种用于通过从电热换能器(104)向液体施加热能来从排出孔排出液体的记录头，该记录头包括：
驱动单元(901)，其被配置为通过将多个电热换能器(104)分为多个块并基于记录数据逐块地提供电流来进行驱动；
多个温度传感器(102)，其对应于多个电热换能器中的每一个电热换能器设置，其中，所述多个温度传感器形成包括多个传感器的单元的组；
为每个组设置的恒流源(915)，其被配置为对于每个组共同地向多个温度传感器施加偏置电流；以及
电压输出电路(911)，其具有第一开关元件(913)，该第一开关元件用于逐块地接通和关断从恒流源到每一个温度传感器的电流供应，以及具有第二开关元件(916)，该第二开关元件用于获取由通过第一开关元件(913)调节的至温度传感器(102)的电流供应而在该温度传感器的两端产生的电压，对应于每一个组设置所述第二开关元件。
2.根据权利要求1所述的记录头，进一步包括放大器电路，其被配置为放大通过电压输出电路所获得的电压。
3.根据权利要求1所述的记录头，其中，所述多个电热换能器的每一个块和所述多个温度传感器的每一个块分别具有相同数量的电热换能器和温度传感器。
4.根据权利要求1所述的记录头，其中，对应于每一个温度传感器设置第二开关元件。
5.根据权利要求1所述的记录头，进一步包括：
串行寄存器，其被配置为作为输入接受串行数据并保持该串行数据，该串行数据包括用于对所述多个电热换能器中的每一个电热换能器进行加热的记录数据、用于选择一组温度传感器和所述多个电热换能器中的块的块选择数据、以及用于选择其电压是通过电压输出电路获取的温度传感器的传感器选择数据；以及
解码器单元，其被配置为对块选择数据和传感器选择数据进行解码，并产生用于选择块、温度传感器组以及温度传感器的信号。
6.根据权利要求1所述的记录头，其中，温度传感器基本上位于相应的电热换能器的下面，在它们之间插入绝缘层。
7.根据权利要求2所述的记录头，进一步包括：
保持电路，其被配置为保持由放大器电路放大的检测电压；以及
差分放大器电路，其被配置为放大并输出保持电路中所保持的电压和由放大器电路放大的随后的检测定时数据的检测电压之间的差。
8.根据权利要求2所述的记录头，进一步包括：
电压发生器电路，其被配置为产生对应于预定温度的电压；以及
差分放大器电路，其被配置为放大并输出由电压产生电路产生的电压和由放大器电路放大的电压之间的差。
9.根据权利要求1所述的记录头，进一步包括：
多个放大器，其被配置为利用相应的偏移电压放大由电压输出电路所获得的温度传感器的检测电压；以及
选择电路，其被配置为选择多个放大器的输出。
10.根据权利要求1所述的记录头，其中，使用输入到移位寄存器的数据来进行第一和第二开关元件的切换。
11.根据权利要求1所述的记录头，其中，所述温度传感器分别位于电热换能器的正下面，第一和第二开关元件设置于温度传感器的附近，同时按温度传感器的间隔被隔开。
12.根据权利要求2所述的记录头，进一步包括：
电压发生器电路，其被配置为产生对应于参考温度的参考电压；以及
差分放大器电路，其被配置为放大参考电压和检测电压之间的差。
13.一种记录设备，包括：
记录头(1000)，其用于通过从电热换能器向液体施加热能来从排出孔排出液体，该记录头包括：
驱动单元(901)，其被配置为通过将多个电热换能器(104)分为多个块并基于记录数据逐块地提供电流来进行驱动；
多个温度传感器(102)，其对应于多个电热换能器中的每一个电热换能器设置，其中，所述多个温度传感器形成包括多个传感器的单元的组；
为每个组设置的恒流源(915)，其被配置为对于每个组共同地向多个温度传感器施加偏置电流；以及
电压输出电路(911)，其具有第一开关元件(913)，该第一开关元件用于逐块地接通和关断从恒流源至每一个温度传感器的电流供应，以及具有第二开关元件(916)，该第二开关元件用于获取由通过第一开关元件(913)调节的至温度传感器(102)的电流供应而在该温度传感器的两端所产生的电压，对应于每一个组设置所述第二开关元件；以及
传输单元，其被配置为向记录头传输串行数据，该串行数据包括用于对所述多个电热换能器中的每一个电热换能器进行加热的图像数据、用于选择一组温度传感器和多个电热换能器中的一个块的块选择数据、以及用于选择其电压是通过电压输出电路获取的温度传感器的传感器选择数据；
驱动控制单元，其被配置为输出用于对记录头的电热换能器进行加热的信号；以及
温度检测单元，其被配置为通过与由驱动控制单元执行的加热同步地、作为输入接受放大器电路的输出，从而来检测温度。
14.根据权利要求13所述的记录设备，其中，温度传感器选择数据是在不同于由驱动控制单元驱动的电热换能器的第一块的电热换能器的第二块的驱动过程中，与和在该第一块中被激励和驱动的电热换能器的加热相随的温度检测相关的数据。
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