(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段を備え、複数の
駆動パルスを含んで構成された第１の駆動信号が前記圧力発生手段に供給されることでノ
ズル開口から液滴を吐出する液体噴射ヘッドの液滴重量測定方法であって、
前記圧力発生手段に、前記第１の駆動信号の電圧Ｖｈと同じ電圧であり、１つの駆動パ
ルスを含んで構成された第２の駆動信号を供給し、
前記第２の駆動信号により吐出された液滴の飛翔速度を測定し、
前記飛翔速度、及び液滴の重量と飛翔速度との相関に基づいて、前記第２の駆動信号に
より吐出された液滴の第１重量を求め、
前記第１重量、及び前記第１の駆動信号により吐出された複数の液滴の総重量と、前記
第２の駆動信号により吐出された一つの液滴の重量との相関に基づいて、前記第１の駆動
信号により吐出される複数の液滴の第２重量を求める
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの液滴重量測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドの液滴重量測定方法において、
前記第２の駆動信号により吐出された液滴の飛翔速度は、当該液滴を、少なくとも２つ
の異なる時刻で撮像して画像を形成し、当該画像を撮像した時刻の差と当該画像における
液滴の移動量とから求める
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの液滴重量測定方法。
【請求項３】
異なるｎ個（ｎは自然数）の電圧Ｖｈｎを定め、前記第１の駆動信号の電圧を各電圧Ｖ
ｈｎとしたときの第２重量を、請求項１〜請求項２の何れか一項に記載する液体噴射ヘッ
ドの液滴重量測定方法により求め、
各電圧Ｖｈｎと当該第２重量の相関に基づいて、第１の駆動信号により吐出させる液滴
の重量が目標重量となるための適性電圧を求める
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの適性電圧の算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの液滴重量測定方法及び液体噴射ヘッドの適性電圧の算出方
法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段によって液体に圧力を付与することで、ノ
ズルから液滴を吐出する液体噴射ヘッドが知られている。その代表例としては、ノズルか
らインク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このようなインクジェ
ット式記録ヘッドは、一般的に、インクが充填されたインクカートリッジ（液体貯留手段
）からインク流路（液体流路）を介してインクジェット式記録ヘッド本体の圧力発生室に
インクが供給されるように構成されている。そして、圧力発生手段によって圧力発生室内
に圧力を付与することで、圧力発生室に連通するノズルからインク滴が噴射されるように
なっている。
【０００３】
インクジェット式記録ヘッドは、高解像度、高画質の印刷が要求されるが、高品質の印
刷を得るには、吐出されるインク滴の重量がノズル毎にばらつかないようにする必要があ
る。そのため、インク滴の重量が目標の重量となるように、圧電素子に印加する電圧をヘ
ッド毎に算出している。具体的には、異なる複数の電圧を圧電素子に印加し、そのときの
インク滴の重量を測定し、この電圧とインク滴の重量との相関を求め、該相関に基づいて
、目標重量に対応する電圧を適性電圧としている。
【０００４】
インク滴の重量を得る方法としては、電子天秤や流量センサを用いて測定する方法があ
る。また、インク滴の吐出速度を測定し、速度と重量の相関からインク滴の重量を求める
方法がある（例えば、特許文献１参照）。なお、特許文献１では、インク滴の落下する経
路を遮るようにレーザー光を照射し、照射されたレーザー光の受光量をモニタし、この受
光量に基づいてインク滴の速度を測定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２１７５９号公報（請求項１、段落００３９〜００４４、００４９等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、インク滴を電子天秤や流量センサで測定する場合には、誤差やインク滴
以外の不純物等が混ざり、正確な重量を測定できない虞がある。また、吐出したインク滴
からは、小さなインク滴（ミストやサテライトなどと呼ばれる。）が発生することがある
ため、特許文献１に係る技術では、正確に速度を測定できない虞がある。すなわち、イン
ク滴だけがレーザー光を遮るのではなく、これから分離したミストやサテライトもレーザ
ー光を遮るので、レーザー光の受光量に基づいてインク滴の速度を正確に得ることが困難
となり、正確な重量を得ることも困難となる。
【０００７】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドユニットだけではなく、インク以
外の液体を噴射する液体噴射ヘッドユニットにおいても同様に存在する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、液体噴射ヘッドから吐出された液滴の重量を正確に測
定することができる液体噴射ヘッドの液滴重量測定方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、前記液滴重量測定方法に基づいて得られた正確な液滴の重量を用いて、目
標重量の液滴を吐出するための適性電圧を算出することができる液体噴射ヘッドの適性電
圧の算出方法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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明は、ノズル開口に連通する圧力発生室に圧力変化を生じさせ
る圧力発生手段を備え、複数の駆動パルスを含んで構成された第１の駆動信号が前記圧力
発生手段に供給されることでノズル開口から液滴を吐出する液体噴射ヘッドの液滴重量測
定方法であって、前記圧力発生手段に、前記第１の駆動信号の電圧Ｖｈと同じ電圧であり
、１つの駆動パルスを含んで構成された第２の駆動信号を供給し、前記第２の駆動信号に
より吐出された液滴の飛翔速度を測定し、前記飛翔速度、及び液滴の重量と飛翔速度との
相関に基づいて、前記第２の駆動信号により吐出された液滴の第１重量を求め、前記第１
重量、及び前記第１の駆動信号により吐出された複数の液滴の総重量と、前記第２の駆動
信号により吐出された一つの液滴の重量との相関に基づいて、前記第１の駆動信号により
吐出される複数の液滴の第２重量を求めることを特徴とする液体噴射ヘッドの液滴重量測
定方法にある。
かかる態様では、第１重量から、第１重量及び第２重量の相関に基づいて第２重量を得
るので、第１重量を単純に複数倍して第２重量に相当するものを求めるよりも正確である
。
【００１０】
ここで、前記第２の駆動信号により吐出された液滴の飛翔速度は、当該液滴を、少なく
とも２つの異なる時刻で撮像して画像を形成し、当該画像を撮像した時刻の差と当該画像
における液滴の移動量とから求めることが好ましい。これにより、駆動パルスを１つ含む
第２の駆動信号で液滴を吐出することで、液滴が重ならない画像を得ることができ、当該
画像から正確な速度を求めるので、重量との相関から正確な第１重量を得ることができる
。そして、この正確な第１重量に基づいて第２重量を求めるので、より正確な第２重量を
求めることができる。
【００１１】
さらに、本発明の他の態様は、異なるｎ個（ｎは自然数）の電圧Ｖｈｎを定め、前記第
１の駆動信号の電圧を各電圧Ｖｈｎとしたときの第２重量を、前記液体噴射ヘッドの液滴
重量測定方法により求め、各電圧Ｖｈｎと当該第２重量の相関に基づいて、第１の駆動信
号により吐出させる液滴の重量が目標重量となるための適性電圧を求めることを特徴とす
る液体噴射ヘッドの適性電圧の算出方法にある。
かかる態様では、目標重量を吐出できる適性電圧を容易に得ることができる。この適性
電圧の第１の駆動信号を用いることで、印刷時において、目標重量の液滴が吐出され、高
品質な印刷を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【図３】インクジェット式記録装置及び液体噴射ヘッドの機能ブロック図である。
【図４】本実施形態に係る第１の駆動信号の波形である。
【図５】本実施形態に係る第２の駆動信号の波形である。
【図６】インク滴の速度を測定する撮像手段と画像処理装置の概略構成図である。
【図７】図６の要部拡大図である。
【図８】画像に基づいてインク滴の速度を求める方法を示す概念図である。
【図９】インク滴の第１重量と、インク滴の飛翔速度との相関を示すグラフである。
【図１０】インク滴の第１重量と第２重量との相関を示すグラフである。
【図１１】インク滴の重量と電圧の相関を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
速度の測定対象となる液滴を吐出する液体噴射ヘッド及びこれを備える液体噴射装置に
ついて説明する。
図１は、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略斜視図であり、図
２は、液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドを示す断面図であり、図
３は、インクジェット式記録装置及び液体噴射ヘッドの機能ブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置Ｉは、インク
ジェット式記録ヘッド１０を有する記録ヘッドユニット１を具備する。記録ヘッドユニッ
ト１は、インク供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられ、この記録ヘッ
ドユニット１を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に
軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１は、例えば、ブラックイン
ク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００１５】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を
介してキャリッジ３に伝達されることで、インクジェット式記録ヘッド１０を搭載したキ
ャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５
に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙
等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになって
いる。
【００１６】
図２に示すインクジェット式記録ヘッド１０は、縦振動型の圧電素子を有するタイプで
あり、流路基板１１には、複数の圧力発生室１２が並設され、流路基板１１の両側は、各
圧力発生室１２に対応してノズル開口１３を有するノズルプレート１４と、振動板１５と
により封止されている。また、流路基板１１には、圧力発生室１２毎にそれぞれインク供
給口１６を介して連通されて複数の圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド
１７が形成されており、マニホールド１７には、カートリッジ２が接続される。
【００１７】
一方、振動板１５の圧力発生室１２とは反対側には、各圧力発生室１２に対応する領域
にそれぞれ圧電素子１８の先端が当接されて設けられている。これらの圧電素子１８は、
圧電材料１９と、電極形成材料２０及び２１とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層
され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板２２に固着されている。なお、固定基板２
２と、振動板１５、流路基板１１及びノズルプレート１４とは、基台２３を介して一体的
に固定されている。
【００１８】
このように構成されたインクジェット式記録ヘッド１０では、カートリッジ２に連通さ
れるインク流路を介してマニホールド１７にインクが供給され、インク供給口１６を介し
て各圧力発生室１２に分配される。実際には、圧電素子１８に電圧を印加することにより
圧電素子１８を収縮させる。これにより、振動板１５が圧電素子１８と共に変形されて（
図中上方向に引き上げられて）圧力発生室１２の容積が広げられ、圧力発生室１２内にイ
ンクが引き込まれる。そして、ノズル開口１３に至るまで内部をインクで満たした後、駆
動回路からの第１の駆動信号（詳細は後述する。）に従い、圧電素子１８の電極形成材料
２０及び２１に印加していた電圧を解除すると、圧電素子１８が伸長されて元の状態に戻
る。これにより、振動板１５も変位して元の状態に戻るため圧力発生室１２が収縮され、
内部圧力が高まりノズル開口１３からインク滴（液滴）が吐出される。すなわち、本実施
形態では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として縦振動型の圧電素
子１８が設けられている。
【００１９】
図３に示すように、本実施形態のインクジェット式記録装置Ｉは、プリンターコントロ
ーラー１１１とプリントエンジン１１２とから概略構成されている。プリンターコントロ
ーラー１１１は、外部インターフェース１１３（以下、外部Ｉ／Ｆ１１３という）と、各
種データを一時的に記憶するＲＡＭ１１４と、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ１１５
と、ＣＰＵ等を含んで構成した制御部１１６と、クロック信号を発生する発振回路１１７
と、インクジェット式記録ヘッド１０に供給される第１の駆動信号を発生する駆動信号発
生回路１１９と、第１の駆動信号や印刷データに基づいて展開されたドットパターンデー
タ（ビットマップデータ）等をプリントエンジン１１２に送信する内部インターフェース
１２０（以下、内部Ｉ／Ｆ１２０という）とを備えている。
【００２０】
外部Ｉ／Ｆ１１３は、例えば、キャラクターコード、グラフィック関数、イメージデー
タ等によって構成される印刷データを、図示しないホストコンピューター等から受信する
。また、この外部Ｉ／Ｆ１１３を通じてビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（Ａ
ＣＫ）が、ホストコンピューター等に対して出力される。ＲＡＭ１１４は、受信バッファ
ー１２１、中間バッファー１２２、出力バッファー１２３、及び、図示しないワークメモ
リーとして機能する。そして、受信バッファー１２１は外部Ｉ／Ｆ１１３によって受信さ
れた印刷データを一時的に記憶し、中間バッファー１２２は制御部１１６が変換した中間
コードデータを記憶し、出力バッファー１２３はドットパターンデータを記憶する。なお
、このドットパターンデータは、階調データをデコード（翻訳）することにより得られる
印字データによって構成してある。
【００２１】
ＲＯＭ１１５には、各種データ処理を行わせるための制御プログラム（制御ルーチン）
の他に、フォントデータ、グラフィック関数等を記憶させてある。制御部１１６は、受信
バッファー１２１内の印刷データを読み出すと共に、この印刷データを変換して得た中間
コードデータを中間バッファー１２２に記憶させる。また、中間バッファー１２２から読
み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ１１５に記憶させているフォントデータ及び
グラフィック関数等を参照して、中間コードデータをドットパターンデータに展開する。
そして、制御部１１６は、必要な装飾処理を施した後に、この展開したドットパターンデ
ータを出力バッファー１２３に記憶させる。
【００２２】
そして、インクジェット式記録ヘッド１０の１行分に相当するドットパターンデータが
得られたならば、この１行分のドットパターンデータは、内部Ｉ／Ｆ１２０を通じてイン
クジェット式記録ヘッド１０に出力される。また、出力バッファー１２３から１行分のド
ットパターンデータが出力されると、展開済みの中間コードデータは中間バッファー１２
２から消去され、次の中間コードデータについての展開処理が行われる。
【００２３】
プリントエンジン１１２は、インクジェット式記録ヘッド１０と、紙送り機構１２４と
、キャリッジ機構１２５とを含んで構成してある。紙送り機構１２４は、給紙ローラー及
び給紙ローラーを回転させる紙送りモーターとプラテン８等から構成してあり、記録紙等
の印刷記憶媒体をインクジェット式記録ヘッド１０の記録動作に連動させて順次送り出す
。即ち、この紙送り機構１２４は、印刷記憶媒体を副走査方向に相対移動させる。
【００２４】
キャリッジ機構１２５は、インクジェット式記録ヘッド１０を搭載可能なキャリッジ３
と、このキャリッジ３を主走査方向に沿って走行させるキャリッジ駆動部とから構成して
あり、キャリッジ３を走行させることによりインクジェット式記録ヘッド１０を主走査方
向に移動させる。なお、キャリッジ駆動部は、上述したように駆動モーター６及びタイミ
ングベルト７等で構成されている。
【００２５】
インクジェット式記録ヘッド１０は、副走査方向に沿って多数のノズル開口１３を有し
、ドットパターンデータ等によって規定されるタイミングで各ノズル開口１３からインク
滴を吐出する。そして、このようなインクジェット式記録ヘッド１０の圧電素子１８には
、図示しない外部配線を介して電気信号、例えば、後述する第１の駆動信号や印字データ
（ＳＩ）等が供給される。なお、このように構成されるプリンターコントローラー１１１
及びプリントエンジン１１２では、プリンターコントローラー１１１と、駆動信号発生回
路１１９から出力された所定の波形を有する第１の駆動信号を選択的に圧電素子１８に入
力するラッチ１３２、レベルシフター１３３、スイッチ１３４及びシフトレジスター（Ｓ
Ｒ）１３１等を有する駆動回路（図示なし）とが圧電素子１８に所定の第１の駆動信号を
印加する制御手段となる。
【００２６】
なお、これらのシフトレジスター（ＳＲ）１３１、ラッチ１３２、レベルシフター１３
３、スイッチ１３４及び圧電素子１８は、それぞれ、インクジェット式記録ヘッド１０の
ノズル開口１３毎に設けられており、これらのシフトレジスター１３１、ラッチ１３２、
レベルシフター１３３及びスイッチ１３４は、駆動信号発生回路１１９が発生した第１の
駆動信号から駆動パルスを生成する。ここで、駆動パルスとは実際に圧電素子１８に印加
される印加パルスのことである。
【００２７】
このようなインクジェット式記録ヘッド１０では、最初に発振回路１１７からのクロッ
ク信号（ＣＫ）に同期して、ドットパターンデータを構成する印字データ（ＳＩ）が出力
バッファー１２３からシフトレジスター１３１へシリアル伝送され、順次セットされる。
この場合、まず、全ノズル開口１３の印字データにおける最上位ビットのデータがシリア
ル伝送され、この最上位ビットのデータシリアル伝送が終了したならば、上位から２番目
のビットのデータがシリアル伝送される。以下同様に、下位ビットのデータが順次シリア
ル伝送される。
【００２８】
そして、当該ビットの印字データが全ノズル分の各シフトレジスター１３１にセットさ
れたならば、制御部１１６は、所定のタイミングでラッチ１３２へラッチ信号（ＬＡＴ）
を出力させる。このラッチ信号により、ラッチ１３２は、シフトレジスター１３１にセッ
トされた印字データをラッチする。このラッチ１３２がラッチした印字データ（ＬＡＴｏ
ｕｔ）は、電圧増幅器であるレベルシフター１３３に印加される。このレベルシフター１
３３は、印字データが例えば「１」の場合に、スイッチ１３４が駆動可能な電圧値、例え
ば、数十ボルトまでこの印字データを昇圧する。そして、この昇圧された印字データは各
スイッチ１３４に印加され、各スイッチ１３４は、当該印字データにより接続状態になる
。
【００２９】
そして、各スイッチ１３４には、駆動信号発生回路１１９が発生した第１の駆動信号（
ＣＯＭ）も印加されており、スイッチ１３４が選択的に接続状態になると、このスイッチ
１３４に接続された圧電素子１８に選択的に第１の駆動信号が印加される。
【００３０】
このように例示したインクジェット式記録ヘッド１０では、印字データによって圧電素
子１８に第１の駆動信号を印加するか否かが制御される。例えば、印字データが「１」の
期間においてはラッチ信号（ＬＡＴ）によりスイッチ１３４が接続状態となるので、第１
の駆動信号（ＣＯＭ）が圧電素子１８に供給され、この第１の駆動信号（ＣＯＭ）により
圧電素子１８が変位（変形）する。また、印字データが「０」の期間においてはスイッチ
１３４が非接続状態となるので、圧電素子１８への第１の駆動信号の供給は遮断される。
なお、この印字データが「０」の期間において、各圧電素子１８は直前の電位を保持する
ので、直前の変位状態が維持される。
【００３１】
縦振動型の圧電素子１８では、充電により圧電素子１８が縦方向に縮んで圧力発生室１
２を膨張させ、放電により圧電素子１８が縦方向に伸長して圧力発生室１２を収縮させる
。このようなインクジェット式記録ヘッド１０では、圧電素子１８に対する充放電に伴っ
て対応する圧力発生室１２の容積が変化するので、圧力発生室１２の圧力変動を利用して
ノズル開口１３からインク滴が吐出される。
【００３２】
このようなインクジェット式記録ヘッド１０に供給される第１の駆動信号について説明
する。図４は、本実施形態に係る第１の駆動信号の波形である。
【００３３】
同図には、縦軸を電圧とし、横軸を時刻とした第１の駆動信号の波形が示されている。
第１の駆動信号は、複数の駆動パルスから構成されている。一つの第１の駆動信号は、所
定の周期Ｔで駆動信号発生回路１１９により発生され、このような第１の駆動信号が周期
Ｔ毎に駆動信号発生回路１１９により連続的に発生される。
【００３４】
駆動パルスは、インク滴を吐出させるように圧電素子１８を駆動するものである。本実
施形態では、３つの駆動パルスＣＯＭ１〜ＣＯＭ３が駆動信号を構成している。各駆動パ
ルスＣＯＭ１〜ＣＯＭ３はそれぞれ同じ周期（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）で次に説明するような
同一の波形としたが、第１の駆動信号は、それぞれ異なる波形の複数の駆動パルスから構
成されていてもよい。
【００３５】
各駆動パルスＣＯＭ１〜ＣＯＭ３は、中間電位Ｖｍを維持した状態から第１膨張電位Ｖ
１まで時間ｔ１で上昇させて圧力発生室１２を膨張させる第１膨張要素Ｐ１と、第１膨張
電位Ｖ１を時間ｔ２の間維持する第１ホールド要素Ｐ２と、第１膨張電位Ｖ１から第１収
縮電位Ｖ２まで時間ｔ３で急勾配で降下させて圧力発生室１２を収縮させる第１収縮要素
Ｐ３と、第１収縮電位Ｖ２を時間ｔ４の間維持する第２ホールド要素Ｐ４と、第１収縮電
位Ｖ２から中間電位Ｖｍまでインク滴を吐出させない程度の一定勾配（時間ｔ５）で電位
を復帰させる第１制振要素Ｐ５とで構成されている。ちなみに、第１膨張電位Ｖ１から第
１収縮電位Ｖ２までの電位差を電圧Ｖｈで表している。
【００３６】
そして、このような第１の駆動信号が圧電素子１８に供給されると、第１膨張要素Ｐ１
によって圧電素子１８が圧力発生室１２の容積を膨張させる方向に変形して、ノズル開口
１３内のメニスカスが圧力発生室１２側に引き込まれると共に、圧力発生室１２にはマニ
ホールド１７側からインクが供給される。そして、圧力発生室１２の膨張状態は、第１ホ
ールド要素Ｐ２で維持される。その後、第１収縮要素Ｐ３が供給されて圧電素子１８が伸
長する。これにより、圧力発生室１２は膨張容積から第１収縮電位Ｖ２に対応する収縮容
積まで急激に収縮され、圧力発生室１２内のインクが加圧されてノズル開口１３からイン
ク滴が吐出される。圧力発生室１２の収縮状態は、第２ホールド要素Ｐ４で維持され、こ
の間にインク滴の吐出によって減少した圧力発生室１２内のインク圧力は、その固有振動
によって再び上昇する。この上昇タイミングに合わせて第１制振要素Ｐ５が供給されて、
圧力発生室１２が基準容積まで復帰し、圧力発生室１２内の圧力変動が吸収される。すな
わち、本実施形態の第１の駆動信号は、プル−プッシュ方式のものである。
【００３７】
このように、本実施形態の第１の駆動信号は、３つの駆動パルスから構成されるので、
この第１の駆動信号が供給された圧電素子１８からは、各駆動パルスＣＯＭ１〜ＣＯＭ３
に対応して３つのインク滴が吐出されることになる。
【００３８】
第１の駆動信号の周期Ｔは、各駆動パルスＣＯＭ１〜ＣＯＭ３により吐出されて着弾し
た複数のインク滴が所定形状のドットを形成するように設定されている。すなわち、第１
の駆動信号により吐出された３つのインク滴が記録シートＳのほぼ同じ領域に着弾して一
つのドットを形成するように周期Ｔが設定されている。したがって、一つの第１の駆動信
号に基づいて吐出された３つのインク滴からは、一つのドットが形成される。なお、第１
の駆動信号中の任意の駆動パルスを選択的に圧電素子１８に印加することで、３つのイン
ク滴からなる大きなドットを形成するのみならず、１つ又は２つのインク滴からなる小さ
な、又は中程度のドットを形成することができる。
【００３９】
このように、記録シートＳに印刷する際には、第１の駆動信号に基づいて圧電素子１８
を駆動し、インク滴を吐出させる。
【００４０】
また、インク滴の重量は、駆動パルスの電圧Ｖｈ（請求項の第１の駆動信号の電圧）と
相関がある。したがって、所望の重量のインク滴を吐出するためには、適切な電圧Ｖｈを
設定する必要がある。この電圧Ｖｈを設定する方法は後述する。
【００４１】
ここで、インク滴の重量の測定方法について説明する。上述したように、インクジェッ
ト式記録ヘッド１０で印字データに基づいた画像を記録シートＳに印刷する際には、第１
の駆動信号を用いる。一方、インク滴の重量を測定する際には、第２の駆動信号を用いる
。本実施形態では、第１の駆動信号に設定する電圧Ｖｈを二つ選択し、２つの電圧Ｖｈで
それぞれ吐出した場合のインク滴の重量をそれぞれ求めることとする。以下、この二つの
電圧をＶｈ１，Ｖｈ２とする。
【００４２】
図５には、縦軸を電圧とし、横軸を時刻とした第２の駆動信号の波形が示されている。
第２の駆動信号の周期Ｔは、第１の駆動信号のものと同じであり、第１の駆動信号の駆動
パルスＣＯＭ１と同じものが一つ含まれて構成されている。
【００４３】
このような第２の駆動信号は、一つの駆動パルスから構成されているので、第２の駆動
信号により一滴のインク滴が吐出される。
【００４４】
この第２の駆動信号の電圧Ｖｈは、第１の駆動信号の電圧Ｖｈと同じである。本実施形
態では、第１の駆動信号に設定する電圧を２つ選択したので、第２の駆動信号の電圧もそ
れぞれＶｈ１、Ｖｈ２となる。
【００４５】
まず、第２の駆動信号に基づいて吐出された一滴のインク滴の速度を求める。
図６〜図８を用いて、第２の駆動信号で吐出されたインク滴の速度を測定する方法につ
いて詳細に説明する。図６は、インク滴の速度を測定する撮像手段と画像処理装置の概略
構成図であり、図７は、図６の要部拡大図であり、図８は、撮像手段により得られた画像
に基づいてインク滴の速度を求める方法を示す概念図である。
【００４６】
図６に示すように、撮像手段であるカメラ３０の撮像範囲にノズル開口１３の近傍が収
まるようにし、インクジェット式記録ヘッド１０のノズル開口１３から吐出されたインク
滴５０を側方から撮像できるように固定する。カメラ３０は、インク滴５０が落下する間
に複数枚の画像を得られるものや、連続した画像（動画）を得られるものであればよい。
【００４７】
カメラ３０には、画像処理装置４０が接続されている。画像処理装置４０は、カメラ３
０で得られた画像が送信され、この画像に基づいてインク滴の速度を計算する装置である
。また、画像処理装置４０は、プリンターコントローラー１１１に接続されており、プリ
ンターコントローラー１１１に所定の信号を送信してインクジェット式記録ヘッド１０か
らインク滴を吐出させ、また、第１の駆動信号又は第２の駆動信号の切り替えを行うなど
、インクジェット式記録装置Ｉの動作を制御できるようになっている。
【００４８】
これらのカメラ３０及び画像処理装置４０を用いて、インク滴の速度を次のように測定
する。
【００４９】
まず、画像処理装置４０は、プリンターコントローラー１１１に、第２の駆動信号を圧
電素子１８に供給するように制御信号を送信する。第２の駆動信号の周波数に特に限定は
ない。
【００５０】
次に、画像処理装置４０に、プリンターコントローラー１１１に対してインク滴５０を
吐出させる信号を送信させ、図７に示すように、吐出された一滴のインク滴５０が含まれ
た画像を複数枚撮像させる。また、各画像について撮像した時刻も記録しておく。
【００５１】
本実施形態では、２枚の画像を撮像させた。すなわち、時刻ｔ１における最初のインク
滴５０ｕと、時刻ｔ１から微小時間進んだ時刻ｔ２における最初のインク滴５０ｄの画像
を作成させた。
【００５２】
吐出されたインク滴５０が含まれた画像を得る方法は、特に限定されない。例えば、イ
ンク滴５０を吐出させる信号をプリンターコントローラー１１１に送信してから、一定時
間、動画を撮像し、その動画の中から最初のインク滴５０が写っている画像を２枚選択し
てもよい。
【００５３】
ここで、上述したように第２の駆動信号でインク滴５０を吐出させた。第２の駆動信号
は、一つの駆動パルスを含んでいる。
【００５４】
圧電素子１８に、第２の駆動信号が与えられると、ノズル開口１３からはインク滴５０
が一滴吐出され、このインク滴５０からミストやサテライトが生じることが抑制される。
このように、インク滴５０は、その周囲にミストやサテライトがなく、さらには次のイン
ク滴５０と重なることがないので、時刻ｔ１におけるインク滴５０ｕ、時刻ｔ２における
インク滴５０ｄがミストや他のインク滴５０に重ならずに撮像された画像を得ることがで
きる。
【００５５】
次に、得られた画像に基づいてインク滴の速度を計算する。図８には、時刻ｔ１におけ
る画像Ｉ１と時刻ｔ２における画像Ｉ２とが示されている。
【００５６】
各画像Ｉ１、Ｉ２には、インク滴５０ｕ、５０ｄがそれぞれ撮像されている。これらの
画像について画像処理を施し、インク滴５０ｕ、５０ｄを認識する。この画像処理はエッ
ジ検出など公知のものを用いることができる。
【００５７】
次に、認識したインク滴５０ｕと５０ｄとの距離Ｄ（移動量）を測る。ここでは、鉛直
方向の距離を測定した。画像Ｉ１における１ピクセルに対応する実際の長さを予め得てお
くことで、インク滴５０ｕ、５０ｄの実際の距離Ｄを得ることができる。
【００５８】
そして、得られた距離Ｄを時間ｔ（ｔ２−ｔ１）で割り、インク滴５０の速度を得るこ
とができる。
【００５９】
以上のインク滴の速度測定を、電圧Ｖｈ１、Ｖｈ２のそれぞれで行う。電圧Ｖｈ１、Ｖ
ｈ２で得られたインク滴５０の速度をＶｍ（Ｖｈ１）、Ｖｍ（Ｖｈ２）とする。
【００６０】
第２の駆動信号によるインク滴（一滴分）の飛翔速度は、そのインク滴の重量に相関が
ある。
【００６１】
図９には、縦軸をインク滴（一滴分）の第１重量とし、横軸をインク滴の飛翔速度とし
た相関が例示されている。
【００６２】
予め、図２に示した構造のインクジェット式記録ヘッド１０を３つ作製し（Ｘ、Ｙ、Ｚ
）、各ヘッド１０について、第２の駆動信号で吐出したインク滴の速度を上述したように
求めると共に、そのときの重量を実測で求めたものである。
【００６３】
このように、異なるヘッド１０であっても、インク滴の飛翔速度と第１重量には相関が
あることが分かる。
【００６４】
このような相関と、上述したように得られたインク滴の速度Ｖｍ（Ｖｈ１）、Ｖｍ（Ｖ
ｈ２）に対応する第１重量Ｉｗ１（Ｌ１、Ｖｈ１）、Ｉｗ２（Ｌ１、Ｖｈ２）を求める（
Ｌ１は一滴のインク滴を意味する。）。本実施形態の場合、速度と重量には、ｙ＝０．８
５１４ｘ＋３．４０９４（ｙは重量、ｘは速度）という関係があるから、この式に基づい
て、各電圧Ｖｈ１、Ｖｈ２の第２駆動信号で吐出された一滴のインク滴の第１重量を求め
る。
【００６５】
第２の駆動信号によるインク滴（一滴分）の重量は、第１の駆動信号で吐出されるイン
ク滴の総重量に相関がある。
【００６６】
図１０には、縦軸を第２重量（三滴分のインク滴の重量）とし、横軸を第１重量とした
相関が例示されている。
【００６７】
予め、図２に示した構造のインクジェット式記録ヘッド１０を３つ作製し（Ｘ、Ｙ、Ｚ
）、各ヘッド１０について、第１の駆動信号で吐出したインク滴の総重量と、第２の駆動
信号で吐出したインク滴の重量とを実測して求めたものである（各ヘッド１０Ｘ、１０Ｙ
、１０Ｚについて２回分（Ａ，Ｂ）試行した。）。
【００６８】
このように、異なるヘッド１０Ｘ〜１０Ｚであっても、第１重量と第２重量には相関が
あることが分かる。また、第１重量を単純に３倍しても第２の重量とはならないことが分
かる。
【００６９】
このような相関と、上述したように得られたインク滴の第１重量Ｉｗ１（Ｌ１、Ｖｈ１
）、Ｉｗ２（Ｌ１、Ｖｈ２）に対応する第２重量Ｉｗ１（Ｌ３、Ｖｈ１）、Ｉｗ２（Ｌ３
、Ｖｈ２）を求める（Ｌ３は三滴のインク滴を意味する。）。本実施形態の場合、第１重
量と第２重量には、ｙ＝３．３４５４ｘ＋１．１９８（ｙは第２重量、ｘは第１重量）と
いう関係があるから、この式に基づいて、第２重量を求める。
【００７０】
このようにして、電圧Ｖｈ１、Ｖｈ２について、第２重量Ｉｗ１（Ｌ３、Ｖｈ１）、Ｉ
ｗ２（Ｌ３、Ｖｈ２）が得られる。つまり、電圧Ｖｈ１の第２の駆動信号で吐出した一滴
分のインク滴の第１重量の速度を測定し、所定の計算を行うことで、電圧Ｖｈ１の第１の
駆動信号で吐出する際のインク滴の総重量（第２重量）が得られる。電圧Ｖｈ２について
も同様である。
【００７１】
以上に説明したように、本実施形態に係るインク滴重量測定方法によれば、駆動パルス
を１つ含む第２の駆動信号でインク滴を吐出することで、インク滴が重ならない画像を得
ることができ、当該画像から正確な速度を求めるので、重量との相関から正確な第１重量
を得ることができる。そして、この第１重量から、第１重量及び第２重量の相関に基づい
て第２重量を得るので、第１重量を単純に３倍して第２重量に相当するものを求めるより
も正確である。
【００７２】
また、上述したように、インク滴の重量を電子天秤や流量センサなどで直接的に測定し
ないので、不純物の混入による誤差の虞がなく、より正確な第２重量を得ることができる
。さらに、画像処理を用いて速度を測定するので、レーザー光による速度測定よりも簡易
な構成でインク滴の速度を測定することができる。
【００７３】
また、このようにして得られた複数の第２重量に基づいて、第１の駆動信号により吐出
させる液滴の重量が目標重量となるための適正電圧を求めることができる。
【００７４】
図１１には、縦軸をインク滴の重量とし、横軸を電圧Ｖｈとした相関が示されている。
図示するように、上述のように得られた第２重量Ｉｗ１（Ｌ３、Ｖｈ１）、Ｉｗ２（Ｌ３
、Ｖｈ２）（図にはＩｗ１、Ｉｗ２と略記してある。）と、電圧Ｖｈ１、Ｖｈ２との２点
Ａ、Ｂがプロットされている。
【００７５】
２点Ａ、Ｂからは、各点を結ぶ直線、すなわち、電圧−重量特性Ｌが得られる。この特
性Ｌの傾きａは、（Ｉｗ２−Ｉｗ１）／（Ｖｈ２−Ｖｈ１）であり、切片ｂは、Ｉｗ１−
ａＶｈ１である。
【００７６】
ここで、第１の駆動信号により吐出させたいインク滴の総重量（目標重量）をＩｗ（Ｌ
３）とすると、同特性Ｌから、適性電圧ＶｈＬが得られる。
【００７７】
本実施形態に係る適性電圧の算出方法によれば、目標重量を吐出できる適性電圧ＶｈＬ
を容易に得ることができる。この適性電圧ＶｈＬの第１の駆動信号を用いることで、印刷
時において、目標重量のインク滴が吐出され、高品質な印刷を行うことができる。
【００７８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したもの
に限定されるものではない。
【００７９】
上述した実施形態では、第１の駆動信号に含まれる駆動パルスは３つに限定されず、複
数であればよい。また、駆動パルスの波形は上述のものに限定されない。また、インク滴
の適性電圧の測定に際しては、二つの電圧Ｖｈ１、Ｖｈ２に基づく２つの第２重量を用い
たが、２以上であってもよい。
【００８０】
また、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、
本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射す
る液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例
えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等
のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ
（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉ
ｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられ、かかる液体噴射ヘッドを備えた
液体噴射装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００８１】
Ｉ  インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、  １  記録ヘッドユニット、  １０  
インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  １３  ノズル開口、  １８  圧電素
子、  ３０  カメラ、  ４０  画像処理装置、  ５０、５０ｕ、５０ｄ  インク滴、  １
１９  駆動信号発生回路
【図１】
0005516339.tif 000002
【図２】
0005516339.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005516339.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005516339.tif 000007
【図７】
0005516339.tif 000008
【図８】
0005516339.tif 000009
【図９】
0005516339.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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