(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の片持ち梁を取り付け可能な取り付け面を有し、前記複数の片持ち梁の基端部を前記取り付け面上に固定して一軸方向に振動するアクチュエータと、前記アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させ、固有振動数の低い前記片持ち梁から順次共振状態にさせることにより、前記複数の片持ち梁を固有振動させる振動制御装置と、を有する片持ち梁駆動装置と、
前記複数の片持ち梁にインクを吐出する前後の前記複数の片持ち梁の各々の固有振動数を用いて、前記複数の片持ち梁の各々に吐出されたインクの吐出量を演算する演算装置と、を有することを特徴とするインク吐出量測定装置。
【請求項２】
前記片持ち梁に対して一方向から光を照射する光源と、
前記片持ち梁によって特定方向に反射した前記光を受光する受光装置と、を有し、
前記演算装置は、前記受光装置で受光した前記片持ち梁からの反射光の光量を検出し、その光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化しているときに前記片持ち梁が固有振動していると判定する共振判定部を有することを特徴とする請求項１に記載のインク吐出量測定装置。
【請求項３】
前記演算装置は、前記アクチュエータの振動数を記憶するメモリーと、前記共振判定部によって前記片持ち梁が固有振動していると判定されたときのアクチュエータの振動数を前記メモリーから読み出し、その振動数を片持ち梁の固有振動数として検出し、その固有振動数を用いて前記片持ち梁に吐出されたインクの吐出量を演算するインク吐出量演算部と、を有することを特徴とする請求項２に記載のインク吐出量測定装置。
【請求項４】
前記受光装置は、前記複数の片持ち梁を撮影するカメラであり、
前記共振判定部は、前記カメラによって撮影された撮影画像を画像処理することにより、前記受光装置で受光した各片持ち梁からの反射光の光量を検出することを特徴とする請求項３に記載のインク吐出量測定装置。
【請求項５】
前記演算装置は、前記受光装置で受光した光の光量を記憶するメモリーを有し、前記共振判定部は、前記メモリーに記憶された光量のデータを用いて前記光量の時間変化を検出し、その光量の時間変化に基づいて前記片持ち梁の固有振動数を検出することを特徴とする請求項２に記載のインク吐出量測定装置。
【請求項６】
前記受光装置は、フォトダイオードであり、
前記メモリーは、前記フォトダイオードによって前記片持ち梁の固有振動の振動周期よりも短い周期で検出した前記光の光量を記憶することを特徴とする請求項５に記載のインク吐出量測定装置。
【請求項７】
前記複数の片持ち梁の基端部を前記アクチュエータ上に押し付けて固定する押さえ板を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインク吐出量測定装置。
【請求項８】
複数の片持ち梁の各々にインクを吐出する第１ステップと、
インク吐出後の前記複数の片持ち梁の基端部をアクチュエータ上に固定して前記アクチュエータを一軸方向に振動させるとともに、前記アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させ、固有振動数の低い前記片持ち梁から順次共振状態にさせることにより、前記複数の片持ち梁を固有振動させ、インク吐出後の前記複数の片持ち梁の各々の固有振動数を検出する第２ステップと、
インク吐出後の前記複数の片持ち梁の各々の固有振動数とインク吐出前の前記複数の片持ち梁の各々の固有振動数とを用いて、前記複数の片持ち梁の各々に吐出されたインクの吐出量を演算する第３ステップと、を有することを特徴とするインク吐出量測定方法。
【請求項９】
前記第２ステップでは、前記片持ち梁に対して一方向から光を照射し、前記片持ち梁によって特定方向に反射した前記光の光量を検出し、その光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化しているときに前記片持ち梁が固有振動していると判定することを特徴とする請求項８に記載のインク吐出量測定方法。
【請求項１０】
前記第２ステップでは、前記アクチュエータの振動数をメモリーに記憶させ、前記片持ち梁が固有振動していると判定されたときの前記アクチュエータの振動数を前記メモリーから読み出し、その振動数を前記片持ち梁の固有振動数として検出することを特徴とする請求項９に記載のインク吐出量測定方法。
【請求項１１】
前記第２ステップでは、前記片持ち梁によって特定方向に反射された光を受光する受光装置としてカメラを用い、前記カメラによって前記複数の片持ち梁を撮影し、その撮影画像を画像処理することにより、各片持ち梁からの反射光の光量を検出することを特徴とする請求項１０に記載のインク吐出量測定方法。
【請求項１２】
前記第２ステップでは、前記片持ち梁によって特定方向に反射された光の光量をメモリーに記憶させ、前記メモリーに記憶された光量のデータを用いて前記光量の時間変化を検出し、その光量の時間変化に基づいて前記片持ち梁の固有振動数を検出することを特徴とする請求項９に記載のインク吐出量測定方法。
【請求項１３】
前記第２ステップでは、前記片持ち梁によって特定方向に反射された光を受光する受光装置としてフォトダイオードを用い、前記フォトダイオードによって前記片持ち梁の固有振動の振動周期よりも短い周期で検出した前記光の光量を前記メモリーに記憶させることを特徴とする請求項１２に記載のインク吐出量測定方法。
【請求項１４】
前記片持ち梁は、先端部にインク受容部を有することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載のインク吐出量測定方法。
【請求項１５】
前記インク受容部は、インクの着弾誤差を半径とする円形領域よりも広い面積で形成されており、前記片持ち梁は、前記固有振動数の演算誤差が所定の誤差範囲に収まるように、前記片持ち梁のばね定数が設計されていることを特徴とする請求項１４に記載のインク吐出量測定方法。
【請求項１６】
前記片持ち梁の基端部以外の部分の表面の少なくとも一部が光反射面となっていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のインク吐出量測定方法。
【請求項１７】
前記片持ち梁の表面に、インクに対する濡れ性が大きい親液面と、インクに対する濡れ性が小さい撥液面とが設けられ、前記親液面が前記インク受容部とされていることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のインク吐出量測定方法。
【請求項１８】
片持ち梁の表面に段差部が設けられ、前記段差部よりも先端側の部分が前記インク受容部とされていることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のインク吐出量測定方法。
【請求項１９】
前記インク受容部は、インクを吸収する吸液ポリマーの層、又は、繊維状の材質を固めた層からなることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のインク吐出量測定方法。
【請求項２０】
前記複数の片持ち梁は、基端部同士が互いに連結されており、
前記片持ち梁の基端部は、それ以外の部分よりも剛性が大きいことを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか１項に記載のインク吐出量測定方法。
【請求項２１】
前記片持ち梁の基端部は、それ以外の部分と同一の部材で構成されており、前記基端部の厚みは、それ以外の部分の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項２０に記載のインク吐出量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク吐出量測定装置、インク吐出量測定方法、片持ち梁アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
紙への印刷技術の一つとして開発されたインクジェット技術は、技術の進歩と共にその応用範囲を広げ、近年では液晶テレビ用カラーフィルタの製造方法などの工業的用途にも使用されるようになってきている。インクジェット技術を用いてカラーフィルタを形成する方法としては、特許文献１〜３などに開示された方法が知られている。この方法は、ガラス基板上にインク受容部を形成し、インクジェット技術でインク受容部を染色することにより、カラーフィルタを形成するものである。
【０００３】
この方法では、インクジェットヘッドの全てのノズルでインク吐出量が揃っていないと、画素間で着色濃度にばらつきが発生する。したがって、全てのノズルでインク吐出量が揃っていることが重要となる。各ノズルの吐出量のばらつきは、ノズルの形成精度や圧電素子の特性ばらつきなどに起因するものである。このような吐出量のばらつきは、圧電素子の印加電圧波形によって調整可能である。問題は、調整の目安となる各ノズルの吐出量を短時間で正確に計測することにある。
【０００４】
各ノズルの吐出量を測定する方法の一つとして、基板上に着弾したインクの吸光度をカメラで読み取り、画像処理を行うなどしてインクの質量若しくは体積を測定する方法がある。この方法は、特許文献４〜６などに開示されている。別の方法として、ガラス基板上にインクを着弾させ、その３次元形状を走査型白色干渉法などを用いた立体顕微鏡により測定することにより、各ノズルの吐出量（インクを乾燥して得られた薄膜の体積）を見積もる方法が特許文献７に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−２１７３０２号公報
【特許文献２】特開平７−７２３２５号公報
【特許文献３】特開平７−１４６４０６号公報
【特許文献４】特開平９−４８１１１号公報
【特許文献５】特開２０００−１９３８１４号公報
【特許文献６】特開２００１−１４７３１７号公報
【特許文献７】特開２００８−３０５６６８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４〜７の方法の問題点としては、１．測定に時間がかかる、２．測定装置が大きい、ことが挙げられる。特に測定時間の問題は非常に深刻である。なぜならカラーフィルタ製造装置に備え付けられるインクジェットヘッドは数十個あり、ノズルの総数は数万個に及ぶためである。ノズル毎のインク吐出量の測定は、インクジェットヘッドの交換時や定期的な点検時に必ず行う必要がある。その際、全ノズルの吐出量の測定を終え、印加電圧の補正が終了するまで製造が再開できない。このことは生産性を高める大きな阻害要因となる。
【０００７】
本発明の第１の目的は、インクの吐出量を短時間で容易に測定することができるインク吐出量測定装置、インク吐出量測定方法を提供することにある。本発明の第２の目的は、このようなインク吐出量測定装置及びインク吐出量測定方法に好適な片持ち梁アレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のインク吐出量測定装置は、複数の片持ち梁を取り付け可能な取り付け面を有し、前記複数の片持ち梁の基端部を前記取り付け面上に固定して一軸方向に振動するアクチュエータと、前記アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させ、固有振動数の低い前記片持ち梁から順次共振状態にさせることにより、前記複数の片持ち梁を固有振動させる振動制御装置と、を有する片持ち梁駆動装置と、前記複数の片持ち梁にインクを吐出する前後の前記複数の片持ち梁の各々の固有振動数を用いて、前記複数の片持ち梁の各々に吐出されたインクの吐出量を演算する演算装置と、を有することを特徴とする。
【０００９】
片持ち梁は、一端部（基端部）が固定され、他端部（先端部）が自由に動くことが可能な帯状の部材である。片持ち梁をその主面に垂直な方向に振動させると、片持ち梁はそのばね定数や片持ち梁の先端荷重によって決まる固有振動数で固有振動する。固有振動数は、片持ち梁に吐出されたインク吐出量（より正確には、インクを乾燥して得られた固形分の質量）によって変化する。よって、インクの吐出前後の固有振動数の変化を検出することにより、片持ち梁に吐出されたインクの吐出量を検出することができる。
【００１０】
この方法では、インクの吐出量の測定に必要な機器は、片持ち梁と、それを振動させる振動機構のみである。インクの吐出量は、インク吐出前後の片持ち梁の固有振動数の変化によって簡便に検出することができる。そのため、従来のように大掛かりな装置を必要とせず、短時間で容易にインクの吐出量を検出することができる。
【００１１】
前記片持ち梁駆動装置は、前記片持ち梁の一端部を固定して一軸方向に振動するアクチュエータと、前記アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させる振動制御装置と、を有することが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、アクチュエータの振動数を片持ち梁の固有振動数を含む所定の振動数の範囲で変化（掃引）させることにより、確実に片持ち梁を固有振動させることができる。片持ち梁の固有振動には、複数次の固有振動モードが存在するが、片持ち梁の先端荷重を演算するためには、どの固有振動モードで振動しているのかを検出する必要がある。その場合、振動制御装置によって、アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させれば、最初に共振状態になる固有振動モードを最も低次の固有振動モードとして検出することができる。よって、どの固有振動モードで振動しているのかを確実に検出することができ、演算のミスを抑制することができる。
【００１３】
前記片持ち梁に対して一方向から光を照射する光源と、前記片持ち梁によって特定方向に反射した前記光を受光する受光装置と、を有し、前記演算装置は、前記受光装置で受光した前記片持ち梁からの反射光の光量を検出し、その光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化しているときに前記片持ち梁が固有振動していると判定する共振判定部を有することが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、以下のメカニズムによって片持ち梁の共振状態（固有振動している状態）が検出される。まず、片持ち梁を固有振動数よりも小さい振動数で振動させると、片持ち梁は先端部が大きく撓むことなく、アクチュエータと同期して略一体に動く。そのため、片持ち梁で反射した光の光量は、大きく変化しない。一方、片持ち梁を固有振動数で振動させると、片持ち梁の先端部が大きく撓むため、反射光の一部が受光装置で受光されなくなり、受光装置で受光される光の光量に大きな変化が生じる。よって、この光量の変化を計測すれば、片持ち梁が共振状態であるか否かを容易に検出することができる。
【００１５】
この構成によれば、片持ち梁の共振状態を片持ち梁からの反射光の光量の変化によって容易に検出することができる。必要となる機器は、光源と受光装置のみであり、片持ち梁やアクチュエータに特殊な構成を付加する必要はない。また、目視で共振状態を検出する場合に比べて、正確に固有振動数を検出でき、測定の自動化も可能となる。
【００１６】
前記演算装置は、前記アクチュエータの振動数を記憶するメモリーと、前記共振判定部によって前記片持ち梁が固有振動していると判定されたときのアクチュエータの振動数を前記メモリーから読み出し、その振動数を片持ち梁の固有振動数として検出し、その固有振動数を用いて前記片持ち梁に吐出されたインクの吐出量を演算するインク吐出量演算部と、を有することが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、片持ち梁の固有振動数を正確に検出することができる。
【００１８】
前記受光装置は、前記複数の片持ち梁を撮影するカメラであり、前記共振判定部は、前記カメラによって撮影された撮影画像を画像処理することにより、前記受光装置で受光した各片持ち梁からの反射光の光量を検出することが望ましい。
【００１９】
この構成によれば、複数の片持ち梁からの反射光の光量の変化を一度に検出することができる。そのため、作業効率が向上する。
【００２０】
前記演算装置は、前記受光装置で受光した光の光量を記憶するメモリーを有し、前記共振判定部は、前記メモリーに記憶された光量のデータを用いて前記光量の時間変化を検出し、その光量の時間変化に基づいて前記片持ち梁の固有振動数を検出することが望ましい。
【００２１】
この構成によれば、片持ち梁の固有振動数を正確に検出することができる。
【００２２】
前記受光装置は、フォトダイオードであり、前記メモリーは、前記フォトダイオードによって前記片持ち梁の固有振動の振動周期よりも短い周期で検出した前記光の光量を記憶することが望ましい。
【００２３】
この構成によれば、片持ち梁からの反射光の光量の時間変化を詳細に検出することができる。そのため、共振状態の判定を迅速且つ正確に行うことができる。フォトダイオードのような高速応答素子を用いると、振動１周期毎の情報も得ることができ、片持ち梁の固有振動数をフォトダイオードの出力から得ることも可能となる。その場合、片持ち梁の固有振動数を検出する装置を新たに設ける必要がなくなり、装置構成が簡単になる。
【００２４】
前記アクチュエータは、複数の片持ち梁を取り付け可能な取り付け面を有することが望ましい。
【００２５】
アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させると、アクチュエータに取り付けられた複数の片持ち梁のうち固有振動数の低い片持ち梁から順次共振状態になる。そのため、少なくとも一度のアクチュエータの振動数の掃引を行うだけで、全ての片持ち梁の固有振動数をそれぞれ求めることができる。よって、１つ１つの片持ち梁を別々に測定する場合に比べて、作業効率が大幅に向上する。
【００２６】
前記複数の片持ち梁の基端部を前記アクチュエータ上に押し付けて固定する押さえ板を有することが望ましい。
【００２７】
この構成によれば、片持ち梁同士の機械的干渉を抑制でき、共振状態の検出を正確に行うことができる。
【００２８】
本発明のインク吐出量測定方法は、複数の片持ち梁の各々にインクを吐出する第１ステップと、インク吐出後の前記複数の片持ち梁の基端部をアクチュエータ上に固定して前記アクチュエータを一軸方向に振動させるとともに、前記アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させ、固有振動数の低い前記片持ち梁から順次共振状態にさせることにより、前記複数の片持ち梁を固有振動させ、インク吐出後の前記複数の片持ち梁の各々の固有振動数を検出する第２ステップと、インク吐出後の前記複数の片持ち梁の各々の固有振動数とインク吐出前の前記複数の片持ち梁の各々の固有振動数とを用いて、前記複数の片持ち梁の各々に吐出されたインクの吐出量を演算する第３ステップと、を有することを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、インクの吐出量の測定を、片持ち梁と、それを振動させる振動機構のみで行うことができる。インクの吐出量は、インク吐出前後の片持ち梁の固有振動数の変化によって簡便に検出することができる。そのため、従来のように大掛かりな装置を必要とせず、短時間で容易にインクの吐出量を測定することができる。
【００３０】
前記第２ステップでは、インク吐出後の前記片持ち梁の一端部をアクチュエータに固定し、前記アクチュエータを一軸方向に振動させつつ、その振動数を低振動数側から高振動数側に変化させることが望ましい。
【００３１】
この構成によれば、アクチュエータの振動数を片持ち梁の固有振動数を含む所定の振動数の範囲で変化（掃引）させることにより、確実に片持ち梁を固有振動させることができる。片持ち梁の固有振動には、複数次の固有振動モードが存在するが、片持ち梁の先端荷重を演算するためには、どの固有振動モードで振動しているのかを検出する必要がある。その場合、振動制御装置によって、アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させれば、最初に共振状態になる固有振動モードを最も低次の固有振動モードとして検出することができる。よって、どの固有振動モードで振動しているのかを確実に検出することができ、演算のミスを抑制することができる。
【００３２】
前記第２ステップでは、前記片持ち梁に対して一方向から光を照射し、前記片持ち梁によって特定方向に反射した前記光の光量を検出し、その光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化しているときに前記片持ち梁が固有振動していると判定することが望ましい。
【００３３】
この構成によれば、以下のメカニズムによって片持ち梁の共振状態（固有振動している状態）が検出される。まず、片持ち梁を固有振動数よりも小さい振動数で振動させると、片持ち梁は先端部が大きく撓むことなく、アクチュエータと同期して略一体に動く。そのため、片持ち梁で反射した光の光量は、大きく変化しない。一方、片持ち梁を固有振動数で振動させると、片持ち梁の先端部が大きく撓むため、反射光の一部が受光装置で受光されなくなり、受光装置で受光される光の光量に大きな変化が生じる。よって、この光量の変化を計測すれば、片持ち梁が共振状態であるか否かを容易に検出することができる。
【００３４】
この構成によれば、片持ち梁の共振状態を片持ち梁からの反射光の光量の変化によって容易に検出することができる。必要となる機器は、光源と受光装置のみであり、片持ち梁やアクチュエータに特殊な構成を付加する必要はない。また、目視で共振状態を検出する場合に比べて、正確に固有振動数を検出でき、測定の自動化も可能となる。
【００３５】
前記第２ステップでは、前記アクチュエータの振動数をメモリーに記憶させ、前記片持ち梁が固有振動していると判定されたときの前記アクチュエータの振動数を前記メモリーから読み出し、その振動数を前記片持ち梁の固有振動数として検出することが望ましい。
【００３６】
この構成によれば、片持ち梁の固有振動数を正確に検出することができる。
【００３７】
前記第２ステップでは、前記片持ち梁によって特定方向に反射された光を受光する受光装置としてカメラを用い、前記カメラによって前記複数の片持ち梁を撮影し、その撮影画像を画像処理することにより、各片持ち梁からの反射光の光量を検出することが望ましい。
【００３８】
この構成によれば、複数の片持ち梁からの反射光の光量の変化を一度に検出することができる。そのため、作業効率が向上する。
【００３９】
前記第２ステップでは、前記片持ち梁によって特定方向に反射された光の光量をメモリーに記憶させ、前記メモリーに記憶された光量のデータを用いて前記光量の時間変化を検出し、その光量の時間変化に基づいて前記片持ち梁の固有振動数を検出することが望ましい。
【００４０】
この構成によれば、片持ち梁の固有振動数を正確に検出することができる。
【００４１】
前記第２ステップでは、前記片持ち梁によって特定方向に反射された光を受光する受光装置としてフォトダイオードを用い、前記フォトダイオードによって前記片持ち梁の固有振動の振動周期よりも短い周期で検出した前記光の光量を前記メモリーに記憶させることが望ましい。
【００４２】
この構成によれば、片持ち梁からの反射光の光量の時間変化を詳細に検出することができる。そのため、共振状態の判定を迅速且つ正確に行うことができる。フォトダイオードのような高速応答素子を用いると、振動１周期毎の情報も得ることができ、片持ち梁の固有振動数をフォトダイオードの出力から得ることも可能となる。その場合、片持ち梁の固有振動数を検出する装置を新たに設ける必要がなくなり、装置構成が簡単になる。
【００４３】
前記第１ステップでは、複数の片持ち梁にそれぞれ異なるノズルからインクを吐出し、前記第２ステップでは、前記複数の片持ち梁を一つのアクチュエータに取り付けて同時に振動させ、その振動数を低振動数側から高振動数側に変化させつつ、前記片持ち梁毎に、前記片持ち梁の固有振動数を検出することが望ましい。
【００４４】
アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させると、アクチュエータに取り付けられた複数の片持ち梁のうち固有振動数の低い片持ち梁から順次共振状態になる。そのため、少なくとも一度のアクチュエータの振動数の掃引を行うだけで、全ての片持ち梁の固有振動数をそれぞれ求めることができる。よって、１つ１つの片持ち梁を別々に測定する場合に比べて、作業効率が大幅に向上する。
【００４５】
前記片持ち梁は、先端部にインク受容部を有することが望ましい。
【００４６】
この構成によれば、片持ち梁に着弾したインクをインク受容部の配置領域内に留めることができる。そのため、インクの着弾位置のばらつきにより生じる固有振動数の演算誤差が小さくなり、正確なインク吐出量の測定が可能となる。
【００４７】
前記インク受容部は、インクの着弾誤差を半径とする円形領域よりも広い面積で形成されており、前記片持ち梁は、前記固有振動数の演算誤差が所定の誤差範囲に収まるように、前記片持ち梁のばね定数が設計されていることが望ましい。
【００４８】
片持ち梁の固有振動数は、片持ち梁のばね定数と先端荷重とに依存する。インクの付着位置のばらつきは片持ち梁の先端荷重の大きさに影響する。よって、固有振動数の演算誤差を小さくするためには、インクの付着位置のばらつきを小さくすることが望ましい。インクの付着位置のばらつきはインク受容部の大きさによって決まるが、インク受容部は、インクの着弾誤差を考慮して、ある程度大きく形成する必要がある。例えば、インクの着弾誤差を半径とする円形領域よりも広い面積で形成することで、インク受容部の外側にインクが着弾することが抑制される。よって、固有振動数の演算誤差を小さくするためには、片持ち梁のばね定数の大きさを調節するのが良い。ばね定数は、片持ち梁の長さや剛性によって決まるため、これらの大きさを適切に設計することで、正確なインク吐出量の測定が可能となる。
【００４９】
本発明の片持ち梁アレイは、複数の片持ち梁を一定の間隔で配列し、それぞれの基端部同士を連結すると共に、各片持ち梁の先端部にインク受容部を設けたことを特徴とする。
【００５０】
この構成によれば、上述したインク吐出量測定装置及びインク吐出量測定方法に好適な片持ち梁アレイが提供できる。この片持ち梁アレイは、複数の片持ち梁を備えている。そのため、複数の片持ち梁にそれぞれ異なるノズルからインクを吐出するものとすれば、一度に複数のノズルから吐出されるインクの吐出量を測定することが可能となる。また、片持ち梁の先端部にはインク受容部が設けられているため、片持ち梁に着弾したインクを確実にインク受容部に留めることができる。そのため、インクの付着位置のばらつきに起因するインク吐出量の演算誤差を抑制でき、正確なインク吐出量の測定が可能となる。
【００５１】
前記片持ち梁の基端部以外の部分の表面の少なくとも一部が光反射面となっていることが望ましい。
【００５２】
この構成によれば、片持ち梁からの反射光の光量を大きくすることができる。そのため、ノイズの少ない測定が可能となる。
【００５３】
前記インク受容部は、以下の構成をとるものとすることができる。
（Ａ）前記片持ち梁の表面に、インクに対する濡れ性が大きい親液面と、インクに対する濡れ性が小さい撥液面とを設け、前記親液面をインク受容部とする構成。
（Ｂ）片持ち梁の表面に段差部を設け、前記段差部よりも先端側の部分をインク受容部とする構成。
（Ｃ）インクを吸収する吸液ポリマーの層、又は、繊維状の材質を固めた層を前記インク受容部とする構成。
【００５４】
（Ａ）と（Ｂ）は適宜組み合わせることができる。これによりインクを保持する効果が高くなる。（Ｃ）は、インクを含浸して保持するので、（Ａ）や（Ｂ）に比べて、インクの保持力が高く、保持できるインクの量も多い。同一のノズルでもインク吐出量にばらつきが存在する場合があり、ノズル間の平均吐出量を比較する場合には、インク着弾数を増やすほどインク吐出量の計測精度を高めることができる。そのため、インク着弾数を増やして平均吐出量の計測制度を高める場合には、（Ｃ）の構成は適している。
【００５５】
前記片持ち梁の基端部は、それ以外の部分よりも剛性が大きいことが望ましい。前記片持ち梁の基端部をそれ以外の部分と同一の部材で構成した場合、前記基端部の厚みは、それ以外の部分の厚みよりも大きくすることが望ましい。
【００５６】
この構成によれば、片持ち梁同士の機械的干渉を抑制でき、共振状態の検出を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態のインク吐出量測定装置の概略図である。
【図２】インク吐出量測定装置に適用される片持ち梁アレイの平面図である。
【図３】片持ち梁アレイを構成する１つの片持ち梁の平面図及び断面図である。
【図４】片持ち梁の他の構成例を示す図である。
【図５】インク吐出量測定方法を説明するフローチャートである。
【図６】第２実施形態のインク吐出量測定装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
［第１実施形態］
図１は第１実施形態のインク吐出量測定装置１の概略図である。
【００５９】
インク吐出量測定装置１は、片持ち梁２２を振動させる片持ち梁駆動装置２と、片持ち梁２２に光Ｌ１を照射し、特定方向に反射した光Ｌ２を計測する計測装置３と、計測装置３で計測された反射光の光量に基づいて片持ち梁２２の固有振動数を検出し、インク吐出前後の片持ち梁２２の固有振動数を用いて、片持ち梁２２に吐出されたインク５０の吐出量を演算する演算装置４と、を有する。
【００６０】
片持ち梁駆動装置２は、一軸方向に振動するアクチュエータ１０と、片持ち梁２２の基端部２３をアクチュエータ１０との間に挟みこんで固定する押さえ板１１と、アクチュエータ１０の振動数を制御する振動制御装置１２と、アクチュエータ１０の振動数を検出する周波数計測器１３と、を有する。
【００６１】
アクチュエータ１０は、片持ち梁２２の光反射面２２ａの法線方向（鉛直方向）に振動して、片持ち梁２２を励振する。アクチュエータ１０としては、ピエゾアクチュエータなどが好適である。ピエゾアクチュエータは、ピエゾ素子が印加電圧に比例して変形する特性を利用して、印加電圧に応じた１軸方向の機械的変位を生み出すことができる。制御された振動電圧を印加することにより、所望の振動数や振動波形の振動を作り出すことができる。振動方法としては、正弦波で振動させることが望ましい。アクチュエータ１０の他の方式として、より簡便なボイスコイル式などの電磁式アクチュエータを用いることもできる。
【００６２】
片持ち梁２２は、アクチュエータ１０の取り付け面１０ａ上に複数固定される。詳細は図２を用いて後述するが、片持ち梁２２は、複数の片持ち梁２２を基端部２３で連結した片持ち梁アレイ２１として用いられる。アクチュエータ１０は、複数の片持ち梁２２を取り付け可能な取り付け面１０ａを有し、取り付け面１０ａに固定された複数の片持ち梁２２を同時に励振する。
【００６３】
アクチュエータ１０の振動数は、振動制御装置１２によって制御される。振動制御装置１２は、アクチュエータ１０の振動数を低振動数側から高振動数側に向けて連続的若しくは段階的に変化（掃引）させる。
【００６４】
周波数計測器１３は、アクチュエータ１０の振動数を計測し、その計測結果を振動制御装置１２にフィードバックする。また、計測結果を第２メモリー１９に順次記憶させる。振動制御装置１２によってアクチュエータ１０の振動を高精度に制御できる場合には、周波数計測器１３は不要である。その場合、振動制御装置１２で設定した振動数を直接第２メモリー１９に記憶させる。
【００６５】
計測装置３は、片持ち梁２２の光反射面２ａに向けて光Ｌ１を射出する光源１４と、片持ち梁２２の光反射面２２ａで特定方向に反射された光Ｌ２を受光する受光装置１５と、を有する。
【００６６】
光源１としては、ＬＥＤなどの公知の光源を用いることができる。光源１と片持ち梁２２との間には、光Ｌ１を平行化して片持ち梁２２の光反射面２２ａに入射させるコリメート光学系（図示略）などを設けることができる。
【００６７】
受光装置１５は、反射光Ｌ２を受光し、その光量変化を検出可能なものであれば、特に限定されない。本実施形態の場合、受光装置１５としてカメラを用いる。カメラ１５は、アクチュエータ１０に取り付けられた複数の片持ち梁２２が一つの撮影画像内に収まるように撮影を行う。カメラ１５は、アクチュエータ１０の振動開始から振動終了まで、一定の時間間隔で片持ち梁２２を撮影する。カメラ１５は、アクチュエータ１０を振動させない状態で片持ち梁２２を撮影したときに片持ち梁２２が最も明るく表示されるように（すなわち片持ち梁２２で反射された光Ｌ２の受光光量が最も大きくなるように）、その位置が固定されている。カメラ１５で撮影された撮影画像の画像データは第１メモリー１７に順次記憶される。
【００６８】
演算装置４は、カメラ１５から出力された画像データを記憶する第１メモリー１７と、周波数計測器１３若しくは振動制御装置１２で検出された片持ち梁２２の振動数を記憶する第２メモリー１９と、第１メモリー１７に記憶された画像データを解析（画像処理）し、片持ち梁２２で反射された光Ｌ２の光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化しているときの片持ち梁２２の振動状態を共振状態と判定する共振判定部１８と、第２メモリー１９に記憶された片持ち梁２２の振動数のうち、共振判定部１８で共振状態と判定されたときの片持ち梁２２の振動数を固有振動数として検出し、片持ち梁２２にインク５０を吐出する前後の片持ち梁２２の固有振動数を用いて、片持ち梁２２に吐出されたインク５０の吐出量を演算するインク吐出量演算部２０と、を有する。
【００６９】
演算装置４は、コンピュータシステムによって実現される。コンピュータシステムには、プロセッサとしての各種の演算を行うＣＰＵと、各種情報を記憶するメモリーと、が設けられる。共振判定部１８やインク吐出量演算部２０は、ＣＰＵの一部の機能を具現化したものである。ＣＰＵの動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。
【００７０】
コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリー等がある。また、コンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００７１】
図２は、アクチュエータに取り付けられる片持ち梁アレイ２１の平面図である。
【００７２】
片持ち梁アレイ２１は、複数の片持ち梁２２を一定の間隔Ｗで配列し、それぞれの基端部２３同士を連結したものである。各片持ち梁２２の先端部には、インクの付着位置を制御するためのインク受容部２４が設けられている。片持ち梁２２は、帯状に形成された薄い可撓性の部材である。片持ち梁２２は、一端部（基端部２３）がアクチュエータと押さえ板によって固定され、他端部（先端部）が自由に動くようになっている。
【００７３】
片持ち梁アレイ２１は、例えば、金属板、樹脂板、シリコン板、ガラス板のいずれかの材質からなる。片持ち梁２１は、金属板の打ち抜き加工や樹脂材の射出成形などの公知の手法によって安価に形成される。
【００７４】
片持ち梁アレイ２１は、全体が同一の部材によって形成されても良いし、一部が別の部材で形成されても良い。片持ち梁２２の撓み変形を阻害しない範囲で、片持ち梁アレイ２１の表面に他の部材をコーティングすることも可能である。片持ち梁２２は、光Ｌ１（図１参照）が入射する側の主面が光反射面２２ａとなっているが、片持ち梁アレイ２１が光Ｌ１を吸収若しくは透過する材質によって形成されている場合には、片持ち梁アレイ２１の表面の一部若しくは全部にアルミニウム等の光反射膜を形成し、片持ち梁アレイ２１の表面を光反射面とすることができる。
【００７５】
片持ち梁アレイ２１の厚みは、全体が同じ厚みでも良いし、一部（例えば基端部２３）が異なる厚みであっても良い。例えば、基端部２３の厚みを他の部分よりも厚く形成し、基端部２３の剛性を他の部分よりも大きくすることで、隣り合う片持ち梁２２同士の振動の干渉を抑制することができる。基端部２３の剛性が非常に高い場合には、押さえ板１１（図１参照）によって基端部２３を上から押さえる構造は必ずしも必要とされない。
【００７６】
片持ち梁２２の間隔Ｗは、インク５０（図１参照）を吐出するインクジェットヘッドのノズルの間隔と一致する。例えば、インクジェットヘッドのノズルピッチが３６０ｄｐｉであれば、片持ち梁２２のピッチも３６０ｄｐｉである。片持ち梁２２の数は、該インクジェットヘッドのノズルの数と一致するが、使用されないノズルがある場合には、使用するノズルの数だけ片持ち梁２２があれば良い。各片持ち梁２２は、それぞれ異なるノズルに対応している。各片持ち梁２２には、それぞれ対応するノズルからインク受容部２４に向けてインクが吐出される。
【００７７】
インク受容部２４の大きさＤは、ノズルから吐出されるインク液滴の大きさやインクの着弾誤差などに基づいて設計される。例えば、ノズルから吐出されるインク液滴の大きさが２０μｍ〜４０μｍであり、着弾誤差が２０μｍであれば、インク受容部の大きさＤは、インク受容部２４の中心に向けて吐出されたインク液滴が最大の着弾誤差で着弾した場合であってもインク受容部２４の外部に着弾されない大きさ、例えば１００μｍに設計される。
【００７８】
図３（ａ）は、片持ち梁２２の構成の一例を示す平面図であり、図３（ｂ）はその断面図である。
【００７９】
片持ち梁２２の先端部には、インクの付着位置を制御するためのインク受容部２４が設けられている。図３の片持ち梁２２では、インクに対する濡れ性の違いを利用して、片持ち梁２２の先端部にインクの付着しやすいインク受容部２４を形成している。具体的には、片持ち梁２２の先端部にインクに対する親和性の高い親液面２６を形成し、それ以外の部分にインクに対する親和性の低い撥液面２５を形成する。親液面２６の表面では前進接触角は小さく、撥液面２５の表面では前進接触角は大きくなるので、インクが撥液面２５側に濡れ広がることが抑制される。
【００８０】
親液面２６は、片持ち梁２２の表面にＵＶオゾンやＯ２プラズマ処理を施すことで形成することができる。撥液面２５は、片持ち梁２２の表面にフッ素プラズマ処理を施すことで形成することができる。酸化シリコン膜のような親液膜と、フッ素樹脂膜や窒化珪素膜のような撥液膜を片持ち梁２２の表面に形成することで、親液面２６及び撥液面２５を形成しても良い。
【００８１】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、片持ち梁２２の他の構成例を示す断面図である。
【００８２】
図４（ａ）の片持ち梁２２では、片持ち梁２２の先端部に段差部２７を形成し、段差部２７の先端側の領域をインク受容部２４としている。段差部２７は、片持ち梁２２の先端部に形成した厚みの大きい部分のエッジによって形成される。厚みの大きい部分は、片持ち梁２２と同一の部材をエッチング等することにより形成しても良いし、片持ち梁２２とは異なる部材を貼り付けることにより形成しても良い。段差部２７の先端側の面３０（厚みの厚い部分の上面）は、基端側の面３１よりも高い位置に形成されている。そのため、面３０上に着弾したインクが面３０を伝わって段差部２７に到達すると、段差部２７で急激に片持ち梁２２との接触角が小さくなり、それ以上の進行が抑制される。
【００８３】
図４（ｂ）の片持ち梁２２では、片持ち梁２２の先端部に段差部２８を形成し、段差部２８の先端側の領域をインク受容部２４としている。段差部２８は、片持ち梁２２の先端部をＬ字状に折り曲げた折り曲げ部によって形成される。段差部２８の先端側の面３２（Ｌ字状に折り曲げられた部分の上面）は、基端側の面３３よりも高い位置に形成されている。そのため、面３２上に着弾したインクが面３２を伝わって段差部２８に到達すると、段差部２８で急激に片持ち梁２２との接触角が小さくなり、それ以上の進行が抑制される。
【００８４】
図４（ｃ）の片持ち梁２２では、片持ち梁２２の先端部に段差部２９を形成し、段差部２９の先端側の領域をインク受容部２４としている。段差部２９は、片持ち梁２２の先端部を山形に屈曲させた凸条部の稜線部によって形成される。段差部２９の先端側の面３４（凸条部を挟んで先端側に配置された面）上に着弾したインクが面３４を伝わって段差部２９（凸条部の稜線部）に到達すると、段差部２９で急激に片持ち梁２２との接触角が小さくなり、それ以上の進行が抑制される。
【００８５】
図４（ｄ）の片持ち梁２２では、片持ち梁２２の先端部に吸液ポリマーの層３６を形成し、この層３６をインク受容部２４としている。例えば、フォトプリント用の紙に用いられるような、顔料をバインダーで結着させた多孔質の層をインク受容部２４として用いることができる。また、繊維状の材質を固めた層３６を片持ち梁２２の表面に形成し、この層３６をインク受容部２４としてもよい。これらの構造は、インクを含浸して保持するので、保持力が高く、保持できるインクの量も多い。同一のノズルでもインク吐出量にばらつきが存在する場合があり、ノズル間の平均吐出量を比較する場合には、インク着弾数を増やすほどインク吐出量の計測精度を高めることができる。そのため、インク着弾数を増やして平均吐出量の計測制度を高める場合には、図４（ｄ）の構成は適している。
【００８６】
なお、図３及び図４に示した構成は一例であって、これらの構成は適宜組み合わせて実施することができる。
【００８７】
ここで、片持ち梁２２の先端部にインク受容部２４を設けることの意義を説明する。
【００８８】
片持ち梁２２に着弾したインクの吐出量を正確に求めるには、片持ち梁２２上のインク着弾位置を正確に制御しなければならない。着弾位置がずれると、同じ吐出量のインクが着弾しても片持ち梁２２の固有振動数が異なってしまうからである。しかし、ノズルからインクを吐出すると、様々な要因によってノズル間は勿論、同一ノズルであっても数十μｍ程度の着弾位置のばらつきが発生してしまう。したがって、正確なインク吐出量を測定するためには、片持ち梁２２の決まった位置にインク受容部２４を形成し、この中にインク液滴を決められた分布で留め置く必要がある。
【００８９】
インク受容部２４を狙ってインクを吐出したときにインク受容部２４の外側にインクが着弾しないように、インク受容部２４はインクの着弾誤差を考慮して、大きな面積で形成する必要がある。具体的には、インクの着弾誤差を半径とする円形領域よりも広い面積でインク受容部２４を形成する。また、インク受容部２４内に着弾したインク液滴がインク受容部２４の外側に流れ出さないようにしなければならない。着弾したインク液滴がインク受容部２４の外側に流れ出さないようにする原理は、液体と固体表面との接触角と表面張力を利用するものである。固体表面に付着したインク液滴にさらにインク液滴を着弾させ体積を増すと、インク液滴は表面張力で球形になろうとする。そのため、固体表面とインク液滴との接触角が増す。
【００９０】
しかし、液体と固体表面との間には超えることのできない前進接触角が存在するため、液滴は体積一定のもとで球形面を維持しながら接触面積を増すことで接触角を前進接触角に一致させようとして液体端を前進させる。前進接触角は液体と固体表面によって一義的に決まるものである。したがって、インク受容部２４の外側で前進接触角が増大するような構造を設けると、境界部に達した液滴端は、体積増加により接触角がインク受容部２４の外側の前進接触角に達するまで前進を停止する。つまり、適当な液滴の体積（インクの着弾数）の範囲において、液滴端をインク受容部２４の境界部に留めることができ、これによりインク液滴の位置を制御することが可能となる。
【００９１】
なお、固有振動数の演算誤差を小さくするためには、インク受容部２４の大きさを小さくすることが望ましいが、インク受容部２４の大きさはインクの着弾誤差を考慮して決められるため、ある程度の大きさが必要である。よって、固有振動数の演算誤差を小さくするためには、片持ち梁２２のばね定数の大きさを調節するのが良い。ばね定数は、片持ち梁２２の長さや剛性によって決まるため、これらの大きさを適切に設計することで、正確なインク吐出量の測定が可能となる。
【００９２】
図５は、インク吐出量装置１の動作を説明するためのフローチャートである。
【００９３】
本実施形態のインク吐出量測定方法は、片持ち梁２２にインク５０を吐出し、片持ち梁２２の固有振動数ｆ１を検出するステップ（ステップＳ２、ステップＳ３）と、インク吐出後の片持ち梁２２の固有振動数ｆ１とインク吐出前の片持ち梁２２の固有振動数ｆ０とを用いて、片持ち梁２２に吐出されたインク５０の吐出量を演算するステップ（ステップＳ１、ステップＳ４）と、を有する。
【００９４】
インク吐出量の測定原理は次の通りである。片持ち梁２２をその主面（板面）に垂直な方向に振動させると、片持ち梁２２はそのばね定数Ｋや片持ち梁２２の先端荷重Ｍによって決まる固有振動数ｆで共振する（式（１）参照）。
【００９５】
【数１】
0005434648.tif 000002
【００９６】
固有振動数ｆは、片持ち梁２２に吐出されたインク吐出量（より正確にはインク５０を乾燥して得られた固形分の質量）によって変化する。よって、インク５０の吐出前後の固有振動数の変化量を検出することにより、片持ち梁２２に吐出されたインク５０の吐出量を演算することができる。
【００９７】
インク吐出前の片持ち梁２２の固有振動数は、製品出荷時の試験で計測されたもの（片持ち梁の製品仕様書に記載された値）を用いても良いし、インク吐出前にインク吐出量測定装置１で測定したものを用いても良い。
【００９８】
片持ち梁２２は、複数のインクジェットヘッドの吐出量の測定に使いまわすことができる。例えば、第１のインクジェットヘッドの吐出量の測定に使用した後、第２のインクジェットヘッドの吐出量の測定に使用することができる。
【００９９】
この場合、第２のインクジェットの吐出量の測定では、第１のインクジェットヘッドの吐出量の測定において吐出されたインクの質量（より正確にはインクを乾燥して得られた固形分の質量）のぶんだけ片持ち梁２２の先端荷重Ｍが大きくなっている。そのため、第２のインクジェットヘッドの吐出量の測定では、インク吐出前の片持ち梁２２の固有振動数の情報を何らかの方法で取得する必要がある。
【０１００】
具体的には、第１のインクジェットヘッドの吐出量の測定時に図示略のメモリーに記憶したインク吐出後の片持ち梁２２の固有振動数を、第２のインクジェットヘッドの吐出量の測定時におけるインク吐出前の片持ち梁の固有振動数としてメモリーから読み出す方法がある。また、第２のインクジェットヘッドの吐出量の測定時に、改めてインク吐出量測定装置１を用いてインク吐出前の片持ち梁２２の固有振動数を測定しても良い。
【０１０１】
以下、インク吐出量測定方法の一例を図５、図１、図２を参照しながら説明する。
【０１０２】
まず、ステップＳ１において、インク吐出前の片持ち梁２２の固有振動数ｆ０を検出する。ステップＳ１では、まず、インク吐出前の片持ち梁２２の基端部２３をアクチュエータ１０の取り付け面１０ａに固定し、片持ち梁２２をその主面に垂直な方向に所定の振動数で振動させる。そして、振動制御装置１２で片持ち梁２２の振動数を低振動数側から高振動数側に連続的又は段階的に変化（掃引）させ、共振状態となる片持ち梁２２の振動数を固有振動数ｆ０として検出する。
【０１０３】
共振状態であるか否かは計測装置３を用いて判定する。片持ち梁２２は、アクチュエータ１０を振動させると同じ振動数で励振されるが、その振動数が固有振動数よりも小さい場合には、アクチュエータ１０と同期して略一体に動く。このとき片持ち梁２２の撓みは僅かであり、片持ち梁２２の光反射面２２ａで反射した光Ｌ２は大部分がカメラ１５に入射する。そのため、カメラ１５で撮影した撮影画像には片持ち梁２２の光反射面２２ａが明るく観察されることになる。
【０１０４】
アクチュエータ１０の振動数を大きくしていくと、固有振動数に一致したところで片持ち梁２２が共振状態になる。このとき片持ち梁２２の先端部の振幅はアクチュエータ１０の励振振幅を上回るように大きく撓みながら振動した状態となる。片持ち梁２２が撓むことにより光反射面２２ａの水平面からの角度が振れるため、反射光Ｌ２はカメラ１５の開口数（ＮＡ）を超える方向へも反射されるようになる。これを振動周期よりも十分にシャッタースピードの遅いカメラ１５で観察すると、片持ち梁２２の光反射面２２ａの光量低下として観察される。
【０１０５】
カメラ１５で撮影された撮影画像の画像データは、第１メモリー１７に記憶される。共振判定部１８は、第１メモリー１７に記憶された撮影画像の画像データを画像処理し、片持ち梁２２の光反射面２２ａからの反射光量の変化を検出する。そして、反射光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化していることが検出された場合には、共振判定部１８は、片持ち梁２２が共振状態にある（すなわち固有振動している）と判定する。
【０１０６】
一方、アクチュエータ１０の振動数は周波数計測器１３で計測され、第２メモリー１９に記憶される。インク吐出量演算部２０は、共振判定部１８によって片持ち梁２２が共振状態にあると判定されたときのアクチュエータ１０の振動数を第２メモリー１９から読み出し、その振動数を片持ち梁２２の固有振動数として検出する。
【０１０７】
厳密には片持ち梁２２が共振状態になる振動数はある程度の幅を持っており、この幅は一般的にＱ値として表現される。固有振動数は片持ち梁２２の振幅すなわち撓みが最大になる振動数と考えてよい。撓みが大きくなると光反射面２２ａの水平面に対する角度変化が大きくなるので、有限の開口数（ＮＡ）のカメラ１５で観測される反射光Ｌ２の光量が低下する。したがって、反射光量が最低になる振動数を固有振動数とすればよい。
【０１０８】
多数の片持ち梁２２が連なる櫛歯状の片持ち梁アレイ２１において、片持ち梁同士の機械的干渉を抑制しておけば、各片持ち梁２２の固有振動数は各々独立に決まる。したがって、片持ち梁アレイ２１全体を観察すれば、アクチュエータ１０の振動数の上昇とともに固有振動数の低い片持ち梁２２から順次共振状態になることが観察できる。すなわち、少なくとも一度のアクチュエータ１０の振動数の掃引を行うだけで、全ての片持ち梁２２の固有振動数をそれぞれ求めることができる。
【０１０９】
次に、ステップＳ２において、インクジェットヘッドのノズルから片持ち梁２２のインク受容部２４に対してインク５０を吐出する。インクジェットヘッドの各ノズルは、それぞれ対応する片持ち梁アレイ２１の片持ち梁２２に対して対向配置される。そして、インクジェットヘッドの各ノズルから、それぞれ対応する片持ち梁２２のインク受容部２４に対してインクが吐出される。インクは少なくとも１発以上着弾させればよいが、同一ノズルでも吐出毎にばらつきが存在するため、ノズル間の平均吐出量を比較するには、インク着弾数を増やすほど測定精度を高めることができる。インクは乾燥して固形分の膜となり、その膜の質量分だけ片持ち梁２２の先端荷重をＭ０（インク吐出前）からＭ１（インク吐出後）に増加させる。
【０１１０】
次に、ステップＳ３において、インク吐出後の片持ち梁２２の固有振動数ｆ１を測定する。固有振動数ｆ１の測定方法は、インク吐出前の片持ち梁２２の固有振動数ｆ０の測定方法と同じである。ステップＳ２において、片持ち梁２２の先端荷重がＭ０からＭ１に増加したため、インク吐出後の固有振動数ｆ１は、インク吐出前の固有振動数ｆ０に比べて小さくなっている。
【０１１１】
次に、ステップＳ４において、インク５０を吐出する前後の固有振動数ｆ０、ｆ１を用いてインク５０の吐出量を演算する。片持ち梁２２の固有振動数ｆと片持ち梁２２の先端荷重Ｍとの関係は式（１）に示したとおりである。よって、式（１）にインク吐出前の固有振動数ｆ０とインク吐出後の固有振動数ｆ１を代入し、インク吐出前の先端荷重Ｍ０とインク吐出後の先端荷重Ｍ１を算出する。そして、その差（Ｍ１−Ｍ０）を算出して、インク５０に含まれる固形分の質量を算出する。インク中の固形分の濃度は既知であるため、算出された固形分の質量に基づいて、インク５０の吐出量が算出できる。
【０１１２】
なお、片持ち梁２２の負荷としてのインク受容部２４と着弾インク５０の大きさが０でないことや、空気との摩擦の影響などによって、式（１）の計算結果に誤差が生じる場合がある。その場合には、別のインク吐出量測定方法を併用して、予め誤差を補正することが望ましい。
【０１１３】
上述したインク吐出量測定装置１及びインク吐出量測定方法においては、インク５０の吐出量は、インク吐出前後の片持ち梁２２の固有振動数を用いて簡便に検出することができる。そのため、従来のように大掛かりな装置を必要とせず、短時間で容易にインク５０の吐出量を検出することができる。また、アクチュエータ１０に多数の片持ち梁２２を取り付けて、一度のアクチュエータの振動数の掃引を行うことで、全ての片持ち梁２２の固有振動数をそれぞれ求めている。そのため、１つ１つのノズルに対して吐出量の測定を行う場合に比べて、作業効率が大幅に向上する。
【０１１４】
［第２実施形態］
図６は第２実施形態のインク吐出量測定装置５の概略図である。
【０１１５】
インク吐出量測定装置５において、第１実施形態のインク吐出量測定装置１と異なる点は、計測装置６としてレーザー光源からなる光源４０とフォトダイオードからなる受光装置４１とを用いている点、第１メモリー４３にフォトダイオード４１で受光した反射光Ｌ４の光量のデータが記憶される点、第１メモリー４３で記憶した光量のデータが読み出されて共振判定部４４で片持ち梁２２の共振状態が判定される点、である。よって、第１実施形態のインク吐出量測定装置１と共通の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１１６】
レーザー光源４０とフォトダイオード４１は、片持ち梁アレイ２１に設けられた片持ち梁２２の数と同じ数だけ用意される。レーザー光源４０とフォトダイオード４１は、それぞれ片持ち梁２２に対して１：１に対応して設けられる。
【０１１７】
レーザー光源４０は、アクチュエータ１０の振動開始から振動終了まで、一定の時間間隔で、片持ち梁２２に対して光Ｌ３を照射する。光Ｌ３は、フォトダイオード４１の受光面４１ａで所定の光スポットサイズになるように照射される。例えば、レーザー光源４０からコリメート光を照射しても良いし、片持ち梁２２の光反射面２２ａとの間にレンズなどの光学素子を配置しても良い。
【０１１８】
フォトダイオード４１は、アクチュエータ１０を振動させない状態で片持ち梁２２に光Ｌ３を照射したときに片持ち梁２２で反射された光Ｌ４の受光光量が最も大きくなるように、その位置が固定されている。フォトダイオード４１で受光した受光光量のデータは第１メモリー４３に順次記憶される。
【０１１９】
演算装置７は、フォトダイオード４１から出力された受光光量のデータを記憶する第１メモリー４３と、周波数計測器１３若しくは振動制御装置１２で検出された片持ち梁２２の振動数を記憶する第２メモリー１９と、第１メモリー４３に記憶された受光光量のデータを解析し、片持ち梁２２で反射された光Ｌ４の光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化しているときの片持ち梁２２の振動状態を共振状態と判定する共振判定部４４と、第２メモリー１９に記憶された片持ち梁２２の振動数のうち、共振判定部４４で共振状態と判定されたときの片持ち梁２２の振動数を固有振動数として検出し、片持ち梁２２にインク５０を吐出する前後の片持ち梁２２の固有振動数を用いて、片持ち梁２２に吐出されたインク５０の吐出量を演算するインク吐出量演算部４５と、を有する。
【０１２０】
フォトダイオード４１のような高速応答素子を用いると、振動１周期毎の情報を得ることができる。片持ち梁２２の振動の状態は、光スポットがフォトダイオード４１の受光面４１ａを横切る１周期あたりの時間で判定することができる。共振状態になり反射光Ｌ４の振動角が大きくなると、光スポットの移動距離が大きくなる一方で、光スポットとフォトダイオード４１の受光面のサイズは有限で一定であるから、１周期の間に両者が重なる時間、すなわちフォトダイオード４１からの信号が観測される時間が短くなる。共振判定部４４は、その時間が最小になる振動状態を共振状態として検出する。
【０１２１】
インク吐出量の測定方法は、第１実施形態で説明した方法と同じである。異なるのは、共振状態の判定を第１メモリー４３に記憶したフォトダイオード４１の受光光量のデータを用いて行う点である。
【０１２２】
本実施形態のインク吐出量測定装置５及びインク吐出量測定方法によれば、フォトダイオード４１のような高速応答素子を用いているため、振動１周期毎の情報も得ることができる。そのため、共振状態の判定が迅速且つ正確に行うことができる。
【０１２３】
フォトダイオード４１の高速応答性を利用すれば、固有振動数の計測をフォトダイオード４１の出力のみを用いて行うこともできる。例えば、レーザー光源４０から片持ち梁２２の固有振動の振動周期よりも十分に短い周期で光Ｌ３を照射し、フォトダイオード４１による光量検出を片持ち梁２２の固有振動の振動周期よりも十分に短い周期で行うものとする。そうすると、光量の変化が片持ち梁２２の固有振動の１周期よりも短い周期で検出できるため、その光量変化のカーブを用いることで、片持ち梁２２の固有振動数を検出することができる。
【０１２４】
この構成においては、共振判定部４４は、共振状態の判定を行うと同時に、片持ち梁２２の固有振動数の検出も行う。インク吐出量演算部４５は、共振判定部４４で検出された片持ち梁２２の固有振動数を用いてインク５０の吐出量を演算する。この場合、周波数計測器１３や第２メモリー１９を用いて固有振動数を検出する必要がない。そのため、これらの機器を省略若しくは簡略化することができる。よって、片持ち梁駆動装置２の構成を簡略化することができ、インク吐出量測定装置５の更なる小型化が可能となる。
【０１２５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
１…インク吐出量測定装置、２…片持ち梁駆動装置、３…計測装置、４…演算装置、５…インク吐出量測定装置、６…計測装置、７…演算装置、１０…アクチュエータ、１０ａ…取り付け面、１１…押さえ板、１２…振動制御装置、１３…周波数計測器、１４…光源、１５…受光装置（カメラ）、１７…第１メモリー、１８…共振判定部、１９…第２メモリー、２０…インク吐出量演算部、２１…片持ち梁アレイ、２２…片持ち梁、２２ａ…光反射面、２３…基端部、２４…インク受容部、２５…撥液面、２６…親液面、２７…段差、２８…段差、２９…段差、３０…段差部の先端側の面、３１…段差部よりも基端側の面、３２…段差部の先端側の面、３３…段差部よりも基端側の面、３４…段差部の先端側の面、３５…段差部よりも基端側の面、３６…吸液ポリマーの層又は繊維状の材質を固めた層、４０…光源、４１…受光装置（フォトダイオード）、４１ａ…受光面、４３…第１メモリー、４４…共振判定部、４５…インク吐出量演算部、５０…インク
【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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