(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが供給される圧力室と、
前記圧力室を加圧してインクを噴射させる加圧手段と、
該加圧手段への入力波形を生成する波形生成手段とを備え、
前記波形生成手段は、評価関数として、インクの粒速についての項、インクの粒量についての項、サテライト粒子の数についての項、前記加圧手段の振動状態についての項の一部又は全部の線形和を用い、インクの飛翔特性に関する前記評価関数の値を最適化することによって前記入力波形を作成することを特徴としたインクジェット装置。
【請求項２】
インクの粒速、インクの粒量、サテライト粒子の数のインクの飛翔特性を計測する粒子特性計測手段を備え、
前記インクの飛翔特性の計測結果を前記評価関数の値の最適化に用いることを特徴とした請求項１に記載のインクジェット装置。
【請求項３】
前記評価関数において、
前記計測して得られたインクの粒速が所定の範囲にない場合はその項の重みを大きくし、前記計測して得られたインクの粒量が所定の範囲にない場合はその項の重みを大きくし、前記計測して得られたサテライト粒子の数が所定の範囲にない場合はその項の重みを大きくし、前記計測して得られた周波数特性が設定条件を満たさない場合は前記加圧手段の振動状態についての項の重みを大きくすることを特徴とする請求項２記載のインクジェット装置。
【請求項４】
前記加圧手段を複数の周波数で駆動したときの計測結果を用いて、前記波形生成手段で入力波形を生成することを特徴とした請求項２または３に記載のインクジェット装置。
【請求項５】
前記粒子特性計測手段は、インク噴射時のインク粒子を一つ以上の方向から計測することを特徴とした請求項２〜４のいずれかに記載のインクジェット装置。
【請求項６】
インクを噴射する複数のノズルを備えたインクジェットヘッドと、
該インクジェットヘッドの位置を移動するヘッド移動手段を備え、
該ヘッド移動手段は、一つの前記ノズル位置をインク飛翔特性の計測のため位置決めし、他の前記ノズルの位置は前記位置決めした一つの前記ノズルとの位置ずれに基づいて移動させることを特徴とした請求項２〜５のいずれかに記載のインクジェット装置。
【請求項７】
前記ヘッド移動手段は、インクを噴射した状態で、前記粒子特性計測手段によって得られるインク粒子の体積が最大になるようにインクジェットヘッドを微小移動し、前記微小移動可能な範囲内で最大体積が得られない場合又は所定の体積を満足しない場合はその旨を通知することを特徴とした請求項６記載のインクジェット装置。
【請求項８】
前記波形生成手段で得られた前記加圧手段への入力波形を保存する記憶手段を備え、
前記加圧手段へ前記記憶手段に保存された入力波形を入力することを特徴とした請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェット装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタやファクシミリ等の文字や画像等の記録装置に適用されるインクジェット方式のプリンタヘッドに関する。
近年のオフィスオートメーション環境においては、プリンタの存在は不可欠であり、パーソナルユース向けのプリンタも普及している。ワイヤを磁気駆動し、インクリボン及び用紙を介してプラテンに押圧することで印字を行うワイヤ駆動型のプリンタヘッドがある。しかし、インクジェット方式のプリンタヘッドは、ワイヤ駆動型のプリンタヘッドに比べ、騒音が発生せず、比較的高速に印字ができ、１枚当たりの印字コストも低いために注目を浴びている。
【０００２】
このうち、インクジェット方式のプリンタヘッドの加圧手段の駆動方法はインクの粒子特性に影響を与え、その方法によって印字品位が決定することになる。したがって、適切な駆動波形を生成し、その駆動波形によって加圧手段を駆動する必要がある。
【０００３】
【従来の技術】
従来のインクジェット方式のプリンタヘッドは、ノズル、圧力室、インク供給系、インクタンク、加圧手段を備え、その加圧手段で発生させる圧力室内の体積変化と圧力変化を圧力室内のインクに伝達することによってノズルからインク粒子を噴射させ、紙等の記録媒体上に文字や画像を記録していた。
【０００４】
この時、加圧手段である圧電素子の駆動方法によって噴射されるインクの飛翔特性が決定されるので、その方法は適切に選ばなければならない。インクの飛翔特性として、インクの粒速や、粒量や、サテライト粒子の数や、インク噴射時の周波数特性等がある。このうち、インク噴射時の周波数特性については、例えば、特公昭６１−３７５３号公報がある
図７は従来例の説明図であり、図７（ａ）はインクジェットヘッドの説明、図７（ｂ）は振動波形電圧の説明、図７（ｃ）は振動ユニットの振動波形の説明である。以下、従来例を図面に基づいて説明する。
【０００５】
１）：インクジェットヘッドの説明
図７（ａ）は従来例のインクジェットヘッドの説明である。図７（ａ）において、インクジェットヘッドには、ノズル２１、インク加圧液室（圧力室）２２、圧電（電歪）振動ユニット２３、ヘッドベース２４、インク供給接続パイプ２５が設けてあり、圧電振動ユニット２３は、ヘッド駆動回路２６に電気的に接続されている。
【０００６】
インクジェットヘッドの動作は、ヘッド駆動回路２６から圧電振動ユニット２３にパルス状の電圧を加え、圧電振動ユニット２３をたわませ、このたわみによって生じた変位・圧力をインク加圧液室２２に伝達する。そして、インク加圧液室２２と連通したノズル２１からインク粒子を噴射するものである。
【０００７】
２）：インクジェットヘッド駆動波形の説明
図７（ｂ）において、ヘッド駆動回路２６から圧電振動ユニット２３に印加する電圧の波形を示しており、パルス状の波形Ａと残留振動を打ち消すための波形Ｂを印加するものである。図７（ｃ）において、ヘッド駆動回路２６から圧電振動ユニット２３にパルス状の電圧を印加した場合の圧電振動ユニット２３の振動波形を示しており、前記図７（ｂ）のような残留振動を打ち消すための波形Ｂを印加しない場合は、破線曲線のように大きな残留振動が発生する。しかし、残留振動を打ち消すための波形Ｂを印加することにより実線のように残留振動を少なくすることができるものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような従来のものにおいては、次のような課題があった。
（１）：圧電振動ユニット２３の残留振動しか考慮していないので、インクの粒速や粒量を変えて記録を行う場合、圧電振動ユニット２３への駆動波形をまず変え、それに応じて残留振動を抑える波形を生成することになり手間がかかっていた。
【０００９】
（２）：圧電振動ユニット２３とインクは、インク加圧液室２２を介して力の伝達が行われるので、圧電振動ユニット２３の振動だけでは必ずしもインクジェットのインクの加圧手段の動特性を見ることができず、構造によっては、圧電振動ユニット２３の振動状態を計測するのが困難な場合もあった。
【００１０】
（３）：インクの粒速や粒量を同時に、所望の粒速、粒量に指定する場合は、圧電振動ユニット２３への入力波形は試行錯誤やこれまでの知見から経験的に求める必要があり、その波形が求まって初めて周波数特性を改善するための波形が得られることになる。この際、圧電振動ユニット２３への入力波形の決定には、粒速や粒量等が仕様を満たす波形を求めて、周波数特性を改善する必要があったため人を介した上でかなりの時間を要していた。また、複数個のヘッドについての検討をする場合も同様に多くの時間を要していた。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決し、インクの飛翔特性を考慮した加圧手段への入力波形を自動的に作成できるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理説明図である。図１中、１はノズル、２は圧力室、４ａは加圧手段、５はインク粒子、１０はインクジェットヘッド、１２ａは波形生成手段、１５ａは粒子特性計測手段、１６ａはヘッド移動手段、１７は全体の制御装置である。
【００１３】
本発明は前記従来の課題を解決するため次のように構成した。
（１）：インクが供給される圧力室２と、前記圧力室２を加圧してインクを噴射させる加圧手段４ａと、該加圧手段４ａへの入力波形を生成する波形生成手段１２ａとを備え、前記波形生成手段１２ａは、評価関数として、インクの粒速についての項、インクの粒量についての項、サテライト粒子の数についての項、前記加圧手段４ａの振動状態についての項の一部又は全部の線形和を用い、インクの飛翔特性に関する前記評価関数の値を最適化することにより前記入力波形を作成する。
【００１４】
（２）：前記（１）のインクジェット装置において、インクの粒速、インクの粒量、サテライト粒子の数のインクの飛翔特性を計測する粒子特性計測手段１５ａを備え、前記インクの飛翔特性の計測結果を前記評価関数の値の最適化に用いる。
【００１５】
（３）：前記（２）のインクジェット装置において、前記評価関数において、前記計測して得られたインクの粒速が所定の範囲にない場合はその項の重みを大きくし、前記計測して得られたインクの粒量が所定の範囲にない場合はその項の重みを大きくし、前記計測して得られたサテライト粒子の数が所定の範囲にない場合はその項の重みを大きくし、前記計測して得られた周波数特性が設定条件を満たさない場合は前記加圧手段４ａの振動状態についての項の重みを大きくする
【００１６】
（４）：前記（２）、（３）のインクジェット装置において、前記加圧手段４ａを複数の周波数で駆動したときの計測結果を用いて、前記波形生成手段１２ａで入力波形を生成する。
【００１７】
（５）：前記（２）〜（４）のインクジェット装置において、前記粒子特性計測手段１５ａは、インク噴射時のインク粒子を一つ以上の方向から計測する。
【００１８】
（６）：前記（２）〜（５）のインクジェット装置において、インクを噴射する複数のノズル１を備えたインクジェットヘッド１０と、該インクジェットヘッド１０の位置を移動するヘッド移動手段１６ａを備え、該ヘッド移動手段１６ａは、一つの前記ノズル位置をインク飛翔特性の計測のため位置決めし、他の前記ノズルの位置は前記位置決めした一つの前記ノズルとの位置ずれに基づいて移動させる。
（７）：前記（６）のインクジェット装置において、前記ヘッド移動手段１６ａは、インクを噴射した状態で、前記粒子特性計測手段１５ａによって得られるインク粒子５の体積が最大になるようにインクジェットヘッド１０を微小移動し、前記微小移動可能な範囲内で最大体積が得られない場合又は所定の体積を満足しない場合はその旨を通知する。
【００１９】
（８）：前記（１）〜（７）のインクジェット装置において、前記波形生成手段１２ａで得られた前記加圧手段４ａへの入力波形を保存する記憶手段を備え、前記加圧手段４ａへ前記記憶手段に保存された入力波形を入力する。
【００２１】
（作用）
前記構成に基づく作用を説明する。
加圧手段４ａへの入力波形を生成する波形生成手段１２ａは、インクの飛翔特性に関する評価関数を最適化する入力波形を作成し、前記加圧手段４ａでインクが供給される圧力室２を加圧してインクを噴射させる。このため、インクの飛翔特性を考慮した加圧手段４ａへの最適化した入力波形を自動的に作成することができる。
【００２２】
また、粒子特性計測手段１５ａで、インクの粒速、インクの粒量、サテライト粒子の数のインクの飛翔特性を計測し、前記インクの飛翔特性の計測結果を前記評価関数の最適化に用いる。このため、インクの粒速、粒量、サテライト粒子の数のインクの飛翔特性を考慮した加圧手段４ａへの最適化した入力波形を自動的に作成することができる。
【００２３】
さらに、前記評価関数として、インクの粒速についての項、インクの粒量についての項、サテライト粒子の数についての項、前記加圧手段４ａの振動状態についての項の一部又は全部の線形和を用いる。このため、インクの粒速、インクの粒量、サテライト粒子の数、周波数特性についての評価関数を容易に作成することができる。
【００２４】
また、前記評価関数において、前記計測して得られたインクの粒速が所定の範囲にない場合はその項の重みを大きくし、前記計測して得られたインクの粒量が所定の範囲にない場合はその項の重みを大きくし、前記計測して得られたサテライト粒子の数が所定の範囲にない場合はその項の重みを大きくし、前記計測して得られた周波数特性が設定条件を満たさない場合は前記加圧手段４ａの振動状態についての項の重みを大きくする。このため、評価関数を最適化した加圧手段４ａへの入力波形を容易に作成することができる。
【００２５】
さらに、前記加圧手段４ａを複数の周波数で駆動したときの計測結果を用いて、前記波形生成手段１２ａで入力波形を生成する。このため、広い周波数範囲で使用できる加圧手段４ａへの入力波形を作成することができる。
【００２６】
また、前記粒子特性計測手段１５ａは、インク噴射時のインク粒子５を一つ以上の方向から計測する。このため、インク粒子５の体積をより正確に計測することができる。
【００２７】
さらに、インクジェットヘッド１０の位置を移動するヘッド移動手段１６ａは、一つの前記ノズル位置を位置決めし、他の前記ノズルの位置は前記位置決めした一つの前記ノズルとの位置ずれに基づいて移動させる。このため、一つのノズルの位置決めを行えば、予め記憶された位置ずれに基づいて他のノズルの位置決めを容易に行うことができる。
【００２８】
また、前記ヘッド移動手段１６ａは、インクを噴射した状態で、前記粒子特性計測手段１５ａによって得られるインク粒子５の体積が最大になるようにインクジェットヘッド１０を微小移動し、前記微小移動可能な範囲内で最大体積が得られない場合又は所定の体積を満足しない場合はその旨を通知する。このため、ノズルの位置決めを正確に行うと共に、位置決めエラーを利用者に通知することができる。
【００２９】
さらに、記憶手段に、前記波形生成手段１２ａで得られた前記加圧手段４ａへの入力波形を保存し、前記加圧手段４ａへ前記記憶手段に保存された入力波形を入力する。このため、使用するたびに入力波形を生成する必要がなくなる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図２〜図６は本発明の実施の形態を示した図であり、以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
１）：インクジェット装置の説明
図２は実施の形態における装置構成図である。図２において、インクジェット装置には、インクジェットヘッド１０、圧電素子駆動回路１１、波形生成装置１２、ＣＣＤカメラ１３、画像処理装置１４、粒子特性計測装置１５、インクジェットヘッド駆動回路１６、全体の制御装置１７、メモリ１８が設けてある。そして、インクジェットヘッド１０には、複数のノズル１と圧力室２が設けてある。図２のノズル１は、ノズルｎ０〜ノズルｎ３の４個が示されている。なお、ノズルｎ１には、噴射したインク粒子５があり、２つの小さいインク粒子はサテライト粒子である。
【００３１】
インクジェットヘッド１０は、圧力室２の一壁に取り付けられた圧電振動ユニットの圧電素子（図示省略）に圧電素子駆動回路１１から駆動電圧を印加することによりノズル１からインク粒子５を噴射するものである。圧電素子駆動回路１１は、圧電素子に印加する電圧を発生するものである。波形生成装置１２は、圧電素子に印加する電圧の波形を生成するものである。ＣＣＤカメラ１３は、インク噴射時のインク粒子５に光を入射し、インク粒子５によって生じた影とそうでない部分との境界の画像を捉えるものである。
【００３２】
画像処理装置１４は、インク粒子５の直径を求めるためＣＣＤカメラ１３が捉えたインク粒子５の境界を調べるものである。粒子特性計測装置１５は、画像処理装置１４からのデータによりインクの粒速、インクの粒量、サテライト粒子の数の粒子特性を計測するものである。インクジェットヘッド駆動回路１６は、ヘッド移動装置（図示省略）をメモリ１８上のデータを用いて駆動し、ノズル１をＣＣＤカメラ１３の焦点位置に移動させるものである。
【００３３】
全体の制御装置１７は、インクジェット装置全体の制御を行うものであり、利用者が対象とするノズル、初期の駆動波形、所望のインクの飛翔特性、波形生成の繰り返し回数Ｎ等を指定するものである。メモリ１８は、ノズルｎ０とノズルｎ１、ノズルｎ２・・・に対しての相対位置関係のデータ（ノズル軸中心の距離ｔ）等を記憶するものである。なお、ここでは紙面上横方向のノズルｎ０、ノズルｎ１・・・のみを考えているが、紙面に垂直な方向のノズルも同じように相対位置関係を予め与えておくことにより扱うことができる。
【００３４】
２）：圧電素子の駆動波形の説明
図３は駆動波形の説明図であり、図３（ａ）は駆動波形全体の説明、図３（ｂ）は立ち下がり波形を拡大した説明である。
【００３５】
図３（ａ）において、この例では圧電素子を負極性駆動する場合を示している。即ち、波形の立ち上がり（電圧「０」ボルト〜「Ｖ０  」ボルト）でインクを吸引し、波形の立ち下がりでインクを噴射している。立ち上がり時間間隔〔Ｔ０  ，Ｔ１  〕は、８０μ秒程度であり、立ち下がり時間間隔〔Ｔ１  ，Ｔ２  〕は、１０μ秒程度である。この時の駆動波形のうち、インクの飛翔特性に関与するのは立ち上がりよりも立ち下がり波形なので、立ち下がり時間間隔〔Ｔ１  ，Ｔ２  〕に着目することにし、その波形の最適化を行う。
【００３６】
図３（ｂ）において、図３（ａ）の立ち下がり時間間隔〔Ｔ１  ，Ｔ２  〕を拡大して示してある。ここでは、初期の時間間隔は〔Ｔ１  ，Ｔ１１〕、〔Ｔ１１，Ｔ１２〕、〔Ｔ１２，Ｔ１３〕、〔Ｔ１３，Ｔ１４〕、〔Ｔ１４，Ｔ１５〕、〔Ｔ１５，Ｔ２  〕の６間隔で６本の折れ線で表現されている。この６本の折れ線の傾きをθｎ（ｎ＝１、２・・・６）として、この６変数を評価関数（後述する）が最適になるように選定する。最適化の方法としては、多変数の最適化方法である例えば、共役勾配法や、準ニュートン法を用いて変数である傾きを最適化して、波形の再生成を行うことができる。なお、初期の時間間隔の数は変更することができ、また、複数の折れ線の時間間隔は等間隔でも不等間隔でもよい。
【００３７】
３）：粒子特性の計測の説明
図２において、粒子特性の計測は次のようにして行われる。
（１）まず、利用者は、全体の制御装置１７に対して、対象とするノズル、初期の駆動波形、所望のインクの飛翔特性、及び、波形生成の繰り返し回数Ｎを指定し、繰り返し回数Ｉを１とする。なお、初期の駆動波形は、図３（ｂ）のように複数の折れ線で表すものとし、その複数の折れ線の時間間隔と傾きを指定して与える。この例では、インクの飛翔特性として以下の４項目を指定するものとする。
【００３８】
▲１▼インクの粒速：ＶＥＬ０以上、ＶＥＬ０＋δ（ＶＥＬ０）以下
▲２▼インクの粒量：ＶＯＬ０以上、ＶＯＬ０＋δ（ＶＯＬ０）以下
▲３▼サテライト粒子の数：ｎ０  以下
▲４▼周波数特性：使用する最大の駆動周波数ＦＲＥ０までの周波数において上記▲１▼〜▲３▼の条件を満たすこと
ここでは、波形生成を行うためのノズルとして、インクジェットヘッド１０のノズルｎ１を指定したとする。
【００３９】
（２）全体の制御装置１７は、ＣＣＤカメラ１３の焦点位置にノズルｎ１の軸中心線が来るように、インクジェットヘッド駆動回路１６に指令を出す。インクジェットヘッド駆動回路１６は、ヘッド移動装置をメモリ１８上のデータを用いて駆動して、ノズルｎ１をＣＣＤカメラ１３の焦点位置ｘへ移動させる。その後は、ヘッド移動方向の両方向に微小量δｔ（δｔはノズル間隔ｔの半分以下）の範囲で移動させる。
【００４０】
（３）ヘッドを微小量δｔの範囲で移動を行うときには、ノズルｎ１からインクを噴射させた状態であるとする。この範囲の移動で、画像処理装置１４によって得られるインク粒子５の境界を調べ、その境界におけるインク飛翔方向に平行な線に垂直な線の高さをその部分におけるインク粒子の直径とする。この直径とインクの飛翔方向との距離から、インクは軸対象であるとして、粒子特性計測装置１５はインク粒子の体積を求める。
【００４１】
なお、インク粒子の体積を正確に求めるために、画像処理装置１４がインク粒子を捉えるのとは別の方向からインク粒子を捉える第２の画像処理装置（図示せず）や更に別の画像処理装置（図示せず）を用いて前記画像処理装置１４で測定した位置と同じ位置のインク粒子の直径を求め、その平均をその位置におけるインク粒子の直径としてもよい。
【００４２】
インク粒子の体積が最大となる位置を見つけ出せば、その位置にノズルｎ１を移動させることにより、ノズルｎ１のＣＣＤカメラ１３の焦点位置への移動が完了することになる。もし、そのような位置がない場合や、噴射したインクがミスト状の噴射状態で体積が指定した値より小さい場合は、インクジェットヘッド１０の移動を停止して、全体の制御装置１７にその旨を伝達して利用者に通知する。
【００４３】
（４）ノズルｎ１のインク粒子がＣＣＤカメラ１３で捉えられれば、次は、周波数ＦＲＥ０までの間での複数個の駆動周波数（ここでは、以下の表１の５個の周波数ＦＲＥ１、ＦＲＥ２、ＦＲＥ３、ＦＲＥ４、ＦＲＥ５（＝ＦＲＥ０）を考える）によって、圧電素子を圧電素子駆動回路１１によって駆動する。なお、圧電素子を駆動するための入力波形は初期の入力波形を用いて、各周波数毎に▲１▼、▲２▼、▲３▼についてのインクの飛翔特性を得ることができる。
【００４４】
具体的には、インク噴射時のインク粒子５をＣＣＤカメラ１３で捉え、それを画像処理装置１４に送り、そこからのデータを粒子特性計測装置１５によって加工して▲１▼、▲２▼、▲３▼について、下記の表１の結果を得ることができる。
【００４５】
0003627078.tif 000002
【００４６】
（５）波形生成装置１２は、上記表１の結果と所望の飛翔特性を比較して、条件を満足するものと、満足しないものを選別する。例えば、今、粒速が小さい時は粒速を小さくする必要があるので、波形生成装置１２は、次にその情報を元に波形の生成を行う。この波形の生成を行うに当たっては、所望の条件を満足しているかを事前に評価する必要がある。ここではこの評価を波形生成装置１２で行うものとする。なお、▲１▼インクの粒速、▲２▼インクの粒量、▲３▼サテライト粒子の数、▲４▼周波数特性の４つの項目について指定されているので、それを考慮して評価関数を作成しておく。
【００４７】
４）：評価関数の説明
圧電素子の残留振動だけでなく、他の粒速や粒量等の飛翔特性も定量的に取り扱うために、各種の特性を定量的に扱える評価関数を用いる。飛翔特性としては、インクの粒速、粒量、サテライト粒子の数、周波数特性の４項目がある。各項目について関数を設定して、各項目の定量化を行う。
【００４８】
（イ）インクの粒速について
インクの粒速と指定した速度との差の自乗又は絶対値をある時間間隔で積分した量Ｊ１  を考え、それによって定量化する。この量Ｊ１  が大きい程、インクの粒速は指定した速度と掛け離れていると考えられる。
【００４９】
（ロ）インクの粒量について
インクの粒量と指定した粒量との差の自乗又は絶対値をある時間間隔で積分した量Ｊ２  を考え、それによって定量化する。この量Ｊ２  が大きい程、インクの粒量は指定した粒量と掛け離れていると考えられる。
【００５０】
（ハ）サテライト粒子の数について
サテライト粒子は、噴射時のインク粒子の速度分布の不均一さによってできる。従って、インクの粒速加速度の変化を抑えたほうがよいと考えられるので、インクの粒速加速度の自乗又は絶対値をある時間間隔で積分した量Ｊ３  を考え、それによって定量化する。この量Ｊ３  が大きい程、粒速の不均一が大きく、サテライト粒子が生じやすいと考えられる。
【００５１】
（ニ）周波数特性について
周波数特性は上記（イ）〜（ハ）のインクの粒速、粒量、サテライト粒子の数が関与するが、ここではインクを噴射させる加圧手段（圧電素子）の振動状態について着目する。つまり、加圧手段の振動が持続する場合は、周波数を高める（インク粒子を噴射する周期を短くする）とその影響が出てくると考えられるので、加圧手段の指定位置との差の自乗又は絶対値をある時間間隔で積分した量Ｊ４  を考え、それによって定量化する。この量Ｊ４  は大きい程、加圧手段の残留振動が残っており、周波数特性が劣化すると考えられる。
【００５２】
評価関数Ｊは、次の式（１）のように上記（イ）〜（ニ）項の量の線形和とする。
Ｊ＝α１  ×Ｊ１  ＋α２  ×Ｊ２  ＋α３  ×Ｊ３  ＋α４  ×Ｊ４  ・・・式（１）
ただし、α１  、α２  、α３  、α４  は各項についての重みである（α１  ＝α２  ＝α３  ＝α４  ＝０ではないとする）。この評価関数Ｊを最適化（最小化）することにより波形の生成を行う。
【００５３】
５）：評価関数Ｊの最適化の説明
インクの粒速、粒量、サテライト粒子の数、周波数特性における各評価関数Ｊ１  、Ｊ２  、Ｊ３  、Ｊ４  に重みα１  、α２  、α３  、α４  を掛けた値α１  ×Ｊ１  、α２  ×Ｊ２  、α３  ×Ｊ３  、α４  ×Ｊ４  の次数が、最初の段階ではおおよそ等しくなるように、重みα１  、α２  、α３  、α４  を設定しておく。
【００５４】
評価関数Ｊを最適化するに当たっては、インクジェットヘッド１０の流動を示す運動方程式を求めておく（図４参照）。すると、その運動方程式によって駆動波形を変化した時の流動状態を予め見積もることができる。
【００５５】
評価方法は、まず、前記表１中の▲１▼インクの粒速、▲２▼インクの粒量、▲３▼サテライト粒子の数の平均が所定の範囲に入っているかを調べ、その時の平均値の大小で、評価関数Ｊの重みα１  、α２  、α３  を変える。例えば、粒速が所定の範囲を満たさないときは、粒速に関する項の重みα１  を大きくする。その時、重みα１  を１より大きな値を掛けて大きくしてもよいし、正の数をその重みα１  に足してもよい。
【００５６】
粒量やその他の項目についても同様である。ただし、評価関数の全てを大きくしても、評価関数の値が大きくなるだけで、各評価関数の重みは変わったことにならない。その場合は、評価関数の値が特に大きい項の重みのみを変更する。この評価関数Ｊを最適化することにより、波形生成装置１２で波形を生成する。
【００５７】
ここでは、波形生成の最初の段階での評価は、初期の駆動波形を用いる（図３参照）。また、生成すべき入力波形の折れ線の時間間隔は初期の駆動波形と同じとし、その折れ線の傾きθｎ（ｎ＝１、２・・・）を変数として、評価関数Ｊを最適化する。図３（ｂ）の折れ線の傾きθｎの６変数を評価関数Ｊが最適になるように選定する。最適化の方法としては、多変数の最適化方法である例えば、共役勾配法や、準ニュートン法を用いて変数である傾きを最適化して、波形の再生成を行うことができる。
【００５８】
このようにして得られた波形を用いて、インクの飛翔特性を調査し、その結果を評価して、条件が満足されない場合は、所定の回数Ｎまで繰り返す。なお、条件が満足された場合は、最適波形が入力されたことになるので、その段階で最適化の操作を終了し、その時の波形と収束したことを全体の制御装置１７に伝達する。もし、所定の回数Ｎ以内で収束しない場合は、そのことを全体の制御装置１７に伝達する。そして、全体の制御装置１７は、いずれの場合も最終的にどちらの場合になったかを利用者に伝達する。収束しない場合、利用者はその条件では最適な波形は得られないので、所望の飛翔特性で変更できる部分を調べ、再度、波形の生成を行うことになる。
【００５９】
上記の例では、ノズル１個のみ扱ったが、これに限定されるものではなく、複数個の場合は各ノズルについてのデータを取得し、その平均を評価の基準に使えばよい。また、複数のインクジェットヘッドを対象とする場合は、各ヘッドについて計量し、各ヘッドにおいて飛翔特性を調査し、その結果を用いて所定値との差を調べ、圧電素子に入力する波形を生成してもよい。
【００６０】
６）：運動方程式の説明
図４は運動方程式の説明図である。図４において、評価関数の最適化で用いるインクジェットヘッド１０の流動解析を行うための運動方程式を等価回路で表してある。インクジェットヘッド１０の各部分を次のように表す。
【００６１】
ノズル１をインダクタンスＬｎｎ、抵抗Ｒｎｍ、容量Ｃｎｎ、圧力室２を容量Ｃｃｎ、供給口３をインダクタンスＬｓｎ、抵抗Ｒｓｎ、圧電素子４を抵抗Ｒｐｎ、インダクタンスＬｐｎ、容量Ｃｐｎ、圧電素子駆動回路１１の圧電素子駆動波形の電圧源をｅｎ  、他の供給口をインダクタンスＬｓｍ、抵抗Ｒｓｍ、他のヘッドの圧力室等を容量Ｃｃｍ＋Ｃｐｍ、他のヘッドのノズルをインダクタンスＬｎｍ、抵抗Ｒｎｍ、容量Ｃｎｍ、ダンパを容量Ｃｄ  、共通路をインダクタンスＬｔ  、抵抗Ｒｔ  、圧力室等にかける負圧をｅｔ  とする。
【００６２】
図４の回路において、電圧は圧力、電流は流量に相当する。このため、電圧源ｅｎ  を圧電素子４に印加すると、圧電素子４からの電流ｉ１  はインクを噴射するノズル１（ｉ２  ）、クッション等がある圧力室２（ｉ１  −（ｉ２  ＋ｉ３  ））、噴射するノズルのインクの供給口３（ｉ３  ）に分流する。
【００６３】
インクの供給口３に流れる電流ｉ３  は、他の供給口（ｉ４  ）、ダンパ（（ｉ３  −ｉ４  ）−ｉ６  ）、共通路（ｉ６  ）に分流する。他の供給口に流れる電流ｉ４  は、他のヘッドのノズル（ｉ５  ）、他のヘッドの圧力室等（ｉ４  −ｉ５  ）に分流する。
【００６４】
このような図４の回路定数を予め測定等で決めて流動を示す運動方程式を求めておくことにより、電圧源ｅｎ  （圧電素子の入力波形）を変化した時のインクの噴射量ｉ２  を求め、インクの流動状態（▲１▼インクの粒速、▲２▼インクの粒量、▲３▼サテライト粒子の数、▲４▼周波数特性）を見積もることができる。このため、この運動方程式を前記評価関数Ｊを最適化する波形（電圧源ｅｎ  ）を生成するのに用いる。
【００６５】
７）：フローチャートによる入力波形生成の説明
図５は波形生成処理フローチャートである。以下、圧電素子への入力波形を作成する処理を図５の処理Ｓ１〜処理Ｓ９に従って説明する。なお、括弧内の数字は図２の符号に対応している。
【００６６】
Ｓ１：まず、利用者は、全体の制御装置１７に対して、所望のインクの飛翔特性、対象とするヘッドｍ個、初期の圧電素子駆動波形、及び、波形生成の繰り返し回数Ｎを指定し、繰り返し回数Ｉを１として処理Ｓ２に移る。なお、初期の駆動波形は、図３（ｂ）のように複数の折れ線で表すものとし、その複数の折れ線の時間間隔と傾きθｎを指定して与える。この例では、インクの飛翔特性として▲１▼インクの粒速、▲２▼インクの粒量、▲３▼サテライト粒子の数、▲４▼周波数特性の４項目を指定するものとする。
【００６７】
Ｓ２：全体の制御装置１７は、指定されたインクジェットヘッド１０を位置決めし、波形生成装置１２は、圧電素子を駆動（最初は初期波形で駆動）し、ノズルからインク粒子を噴射させる。粒子特性計測装置１５は、ＣＣＤカメラ１３と画像処理装置１４を用いてヘッドの飛翔特性を調査する。この調査で指定されたｍ個のヘッドの調査が完了した場合は処理Ｓ４に移り、もし、ｍ個のヘッドの調査が未完了の場合は処理Ｓ３に移る。
【００６８】
Ｓ３：インクジェットヘッド駆動回路１６は、次のインクジェットヘッドの飛翔特性を調査するため、ヘッドの移動を行い処理Ｓ２に戻る。
Ｓ４：波形生成装置１２は、前記処理Ｓ２で調査したヘッドの飛翔特性の結果と所望の飛翔特性を比較して、条件を満足する場合は処理Ｓ８に移り、もし、満足しない場合は繰り返し回数Ｉに１を加算して処理Ｓ５に移る。
【００６９】
Ｓ５：波形生成装置１２は、所望の飛翔特性を満足しない係数（重み）を大きくする等の評価関数の各係数（重み）α１  、α２  、α３  、α４  を変更して処理Ｓ６に移る。
【００７０】
Ｓ６：波形生成装置１２は、波形生成の最初の段階では、初期の駆動波形を用いる。また、生成すべき入力波形の折れ線の時間間隔は初期の駆動波形と同じとし、その折れ線の傾きθｎを変数として、運動方程式（図４参照）を用いて評価関数Ｊを最適化する波形の再生成を行い処理Ｓ７に移る。
【００７１】
Ｓ７：波形生成装置１２は、波形生成の繰り返し回数ＩがＮ回を越えても（Ｉ＞Ｎ）波形生成が未完成かどうか判断する。この判断で波形の再生成の繰り返し回数ＩがＮ回を越えた場合は全体の処理装置１７にこれを伝達し処理Ｓ９に移り、もし、Ｎ回を越えていない場合（Ｉ≦Ｎ）は処理Ｓ２に戻る。
【００７２】
Ｓ８：前記処理Ｓ４で調査したヘッドの飛翔特性の結果と所望の飛翔特性を比較して、条件を満足する場合は、最適波形が完成したことになるので、波形生成装置１２は全体の処理装置１７にこれを伝達し処理Ｓ９に移る。
【００７３】
Ｓ９：全体の処理装置１７は、最適波形が完成したことを、または、所定の回数Ｎ以内で最適波形が完成しなかったことを利用者に通知し、この処理を終了する。
【００７４】
８）：圧電素子を駆動する入力波形をメモリに記憶させる場合の説明
図６は入力波形をメモリに記憶させる場合の説明図である。図６において、この実施の形態のインクジェット装置には、印字媒体６、メモリ７、インクジェットヘッド１０、圧電素子駆動回路１１、インクジェットヘッド駆動回路１６、全体の制御装置１７、印字媒体搬送用駆動回路１９が設けてある。そして、インクジェットヘッド１０には、ノズル１、圧力室２、インクの供給口３、圧電素子４が設けてある。なお、ノズル１から噴射したインク粒子５が示してある。
【００７５】
印字媒体６は、紙等の印刷媒体である。メモリ７は、圧電素子４を駆動する入力波形を記憶するものである。インクジェットヘッド１０は、圧力室２の一壁に取り付けられた圧電素子４に圧電素子駆動回路１１から駆動電圧を印加することによりノズル１からインク粒子５を噴射するものである。圧電素子駆動回路１１は、圧電素子に印加する電圧を発生するものである。インクジェットヘッド駆動回路１６は、インクジェットヘッド移動装置（図示省略）を駆動し、ノズル１を印字媒体６の所定の位置に移動させるものである。全体の制御装置１７は、インクジェット装置全体の制御を行うものである。印字媒体搬送用駆動回路１９は、印字を行う印字媒体６を印字媒体搬送装置（図示省略）を駆動して搬送するものである。
【００７６】
この実施の形態では、まず、前記図２で説明したインクジェット装置に、所定のインクジェットヘッド１０を搭載して圧電素子４への入力波形を生成する。そして、その得られた入力波形を、インクジェットヘッド１０の圧電素子４を駆動する圧電素子駆動回路１１上のメモリ７に記憶させる。
【００７７】
これにより、そのインクジェットヘッド１０を用いて印字媒体６上に印字する際に、メモリ７に記憶させた入力波形を圧電素子４に印加することによって印字する。このようにメモリ７に記憶させた入力波形を用いるため使用する度に入力波形を生成する必要がなくなる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）：波形生成手段は、インクの飛翔特性に関する評価関数を最適化する入力波形を作成し、加圧手段でインクが供給される圧力室を加圧してインクを噴射させるため、インクの飛翔特性を考慮した加圧手段への最適化した入力波形を自動的に作成することができる。
【００７９】
（２）：粒子特性計測手段で、インクの粒速、インクの粒量、サテライト粒子の数のインクの飛翔特性を計測し、前記インクの飛翔特性の計測結果を前記評価関数の最適化に用いるため、インクの粒速、粒量、サテライト粒子の数のインクの飛翔特性を考慮した加圧手段への最適化した入力波形を自動的に作成することができる。
【００８０】
（３）：評価関数として、インクの粒速についての項、インクの粒量についての項、サテライト粒子の数についての項、加圧手段の振動状態についての項の一部又は全部の線形和を用いるため、インクの粒速、インクの粒量、サテライト粒子の数、周波数特性についての評価関数を容易に作成することができる。
【００８１】
（４）：評価関数において、計測して得られたインクの粒速が所定の範囲にない場合はその項の重みを大きくし、計測して得られたインクの粒量が所定の範囲にない場合はその項の重みを大きくし、計測して得られたサテライト粒子の数が所定の範囲にない場合はその項の重みを大きくし、計測して得られた周波数特性が設定条件を満たさない場合は加圧手段の振動状態についての項の重みを大きくするため、評価関数を最適化した加圧手段への入力波形を容易に作成することができる。
【００８２】
（５）：加圧手段を複数の周波数で駆動したときの計測結果を用いて、波形生成手段で入力波形を生成するため、広い周波数範囲で使用できる加圧手段への入力波形を作成することができる。
【００８３】
（６）：粒子特性計測手段は、インク噴射時のインク粒子を一つ以上の方向から計測するため、インク粒子の体積をより正確に計測することができる。
（７）：インクジェットヘッドの位置を移動するヘッド移動手段は、一つのノズル位置を位置決めし、他のノズルの位置は、前記位置決めした一つのノズルとの位置ずれに基づいて移動させるため、一つのノズルの位置決めを行えば、予め記憶された位置ずれに基づいて他のノズルの位置決めを容易に行うことができる。
【００８４】
（８）：ヘッド移動手段は、インクを噴射した状態で、粒子特性計測手段によって得られるインク粒子の体積が最大になるようにインクジェットヘッドを微小移動し、前記微小移動可能な範囲内で最大体積が得られない場合又は所定の体積を満足しない場合はその旨を通知するため、ノズルの位置決めを正確に行うと共に、位置決めエラーを利用者に通知することができる。
【００８５】
（９）：記憶手段に、波形生成手段で得られた加圧手段への入力波形を保存し、加圧手段へ前記記憶手段に保存された入力波形を入力するため、使用するたびに入力波形を生成する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】実施の形態における装置構成図である。
【図３】実施の形態における駆動波形の説明図である。
【図４】実施の形態における運動方程式の説明図である。
【図５】実施の形態における波形生成処理フローチャートである。
【図６】実施の形態における入力波形をメモリに記憶させる場合の説明図である。
【図７】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１  ノズル
２  圧力室
４ａ  加圧手段
５  インク粒子
１０  インクジェットヘッド
１２ａ  波形生成手段
１５ａ  粒子特性計測手段
１６ａ  ヘッド移動手段
１７  全体の制御装置
【図１】
0003627078.tif 000003
【図２】
0003627078.tif 000004
【図３】
0003627078.tif 000005
【図４】
0003627078.tif 000006
【図５】
0003627078.tif 000007
【図６】
0003627078.tif 000008
【図７】
0003627078.tif 000009