(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドから吐出されるインク液滴の質量を高精度で測定するための最適駆動波形測定方法及び、測定プログラム及び、測定装置を提供する。【解決手段】インクジェット方式のヘッドにおいて、吐出インク質量が極大インク質量となる駆動波形の最適パルス幅測定方法であって、パルス幅を３点以上変化させながら、吐出インク質量を測定する工程と、吐出インク質量から２次曲線近似式を求め、吐出インク質量の極大点ａを算出することにより、最適パルス幅を導出するプログラムを有する。その測定においては、秤量時に振動絶縁することにより、振動等が管理されていない環境下においても秤量計の測定精度が確保できる測定装置を具備する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット方式のヘッドにおいて、吐出インク質量が駆動電圧一定条件下で駆動波形のパルス幅によって変化し、且つあるパルス幅での吐出インク質量が極大インク質量となるパルス幅を最適パルス幅とする測定方法であって、前記ヘッドから駆動波形のパルス幅を３点以上変化させ、吐出インク質量を測定して、極大点を２次曲線近似式を用いて算出することを特徴とする最適駆動波形の測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の２次曲線近似式において、相関係数が０．９以上となる場合のみ、最適パルス幅とすることを特徴とする請求項１に記載の最適駆動波形の測定方法。
【請求項３】
インクジェット方式のヘッドにおいて、吐出インク質量が駆動電圧一定条件下で駆動波形のパルス幅によって変化し、且つあるパルス幅で吐出インク質量が極大インク質量となるパルス幅を最適パルス幅とする測定方法であって、前記ヘッドから駆動波形のパルス幅を３点以上変化させ、吐出インク質量を測定して、極大点を２次曲線近似式を用いて算出することを特徴とする請求項１の最適駆動波形の測定プログラム。
【請求項４】
請求項３記載の２次曲線近似式において、相関係数が０．９以上となる場合のみ、最適パルス幅とすることを特徴とする最適駆動波形の測定プログラム。
【請求項５】
請求項３、４記載の測定プログラムにおいて、極大点が測定範囲内に無いと判断する部分と極大点がパルス幅の長い側または短い側のどちらにあるか判断をする部分と測定点を極大点が出るまで追加することを特徴とする最適駆動波形の測定プログラム。
【請求項６】
請求項３、４記載の測定プログラムにおいて、極大点の両側に測定点が２点以上発生するまで測定点を自動的に増していくことを特徴とする最適駆動波形の測定プログラム。
【請求項７】
秤量計上に置いたインク貯蔵容器からインクジェットヘッドにインク供給チューブにてインク供給を行う構造であり、前記インク貯蔵容器へのインク出入部分のみ前記インク供給用チューブが金属製のチューブを使用しており、インクジェットヘッドの駆動により吐出させたインク質量を前記秤量計の指示値より算出する計算手段を備え、請求項３または６記載のプログラムを搭載したこと特徴とするインクジェットヘッドの最適駆動波形の測定装置。
【請求項８】
請求項７記載の測定装置において、インク供給用チューブをインク貯蔵容器から振動絶縁（チューブをフローティング）することを特徴とするインクジェットヘッドの最適駆動波形の測定装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の装置において、防風ケースを設け、前記防風ケース内にインク質量を計量する秤量計とインク貯蔵容器を配設し、前記インク貯蔵容器には前記防風ケース外の外部インク供給元からインク貯蔵容器へのインク供給部、インク貯蔵容器からヘッドユニットへインクを供給する外部インク供給元及びインクジェットヘッドにインクを供給させる供給チューブを配設し、このインク貯蔵容器への供給部と前記秤量計の出力信号を伝達するケーブルを前記防風ケースから導出させたことを特徴とするインクジェットヘッドの最適駆動波形の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク滴を吐出して記録を行うインクジェットヘッドにおいて、振動及び風等が管理されていない環境下においても秤量計の測定精度が確保でき、且つインクジェットヘッドの吐出インク質量が極大インク質量となる駆動波形のパルス幅を最適パルス幅とする測定方法及びこれをプログラム化することによって最適駆動波形を簡便に測定することが可能になる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットヘッドは、例えば、静電気力を利用してインク室の容積を変化させて、インク液滴の吐出を行う形式のものが知られており、この形式のインクジェットヘッドにおいて、商品として出荷するインクジェットヘッドの印刷画像の品位を一定に保持するためには、各インクジェットヘッドの吐出するインク液滴の吐出質量、吐出速度を安定させることが必要である。
【０００３】
このインクジェットヘッドのインク液滴の吐出質量を測定するための方法として、インクを受容部材上に吐出させて、受容部材に形成されたインクドットの濃度を測定している方法がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−４８１１１号広報（９−１０、１３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記インク液滴の吐出質量を測定するための方法にあっては、ヘッドの特性ではなく、受容部材に吐出インクを付着させているため、受容部材表面の状態およびインクの蒸発に左右され、ヘッドの特性を直接測定できていないという課題を有していた。また、数十〜数百本の微細なノズルから構成されたインク吐出ヘッドを持ったインクジェットヘッドの場合、このような測定には膨大な時間を要するという課題を有していた。
【０００６】
そこで、本発明は、インクジェットヘッドの吐出するインク液滴の吐出量を安定的に測定するための最適駆動波形の測定方法および測定装置において、振動及び風等が管理されていない環境下においても秤量計の測定精度が確保でき、且つインクジェットヘッドの吐出インク質量が極大インク質量となる駆動波形のパルス幅を最適パルス幅とする測定方法及びこれをプログラム化した最適パルス幅測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、インクジェットヘッドの吐出するインク液滴の吐出質量を安定的に測定し、極大インク質量となる駆動波形パルス幅を最適パルス幅として算出する計算手段を備えたプログラムにおいて、インク質量の測定バラツキによる最適パルス幅の変動を確実に補償できる手段を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、インクジェット方式のヘッドにおいて、吐出インク質量が駆動電圧一定条件下で駆動波形のパルス幅によって変化し、且つあるパルス幅で吐出インク質量が極大インク質量となるパルス幅を最適パルス幅とする最適パルス幅測定方法であって、前記ヘッドから駆動波形のパルス幅を３点以上変化させ、吐出インク質量を測定して、吐出インク質量極大点を２次曲線近似式を用いて算出することを特徴とする最適駆動波形の測定方法である。
【０００９】
また、前記２次曲線近似式において、相関係数が０．９以上となる場合のみ、最適パルス幅とすることを特徴とする請求項１に記載の最適駆動波形の測定方法である。
【００１０】
更に本発明は、吐出インク質量が駆動電圧一定条件下で駆動波形のパルス幅によって変化し、且つあるパルス幅で吐出インク質量が極大インク質量となるパルス幅を最適パルス幅とする測定方法であって、前記ヘッドから駆動波形のパルス幅を３点以上変化させ、吐出インク質量を測定して、極大点を２次曲線近似式を用いて算出することを特徴とする請求項１の最適駆動波形の測定プログラムである。
【００１１】
更にまた本発明は２次曲線近似式において、相関係数が０．９以上となる場合のみ、最適パルス幅とすることを特徴とする最適駆動波形の測定プログラムである。
【００１２】
更にまた本発明は、極大点が測定範囲内に無いと判断する部分と極大点がパルス幅の長い側または短い側のどちらにあるかを判断する部分と測定点を極大点が出るまで追加することを特徴とする最適駆動波形の測定プログラムである。
【００１３】
更にまた本発明は、極大点の両側に測定点が２点以上発生するまで測定点を自動的に増していくことを特徴とする最適駆動波形の測定プログラムである。
【００１４】
更にまた本発明は、秤量計上に置いたインク貯蔵容器からインクジェットヘッドにインク供給チューブにてインク供給を行う構造であり、前記インク貯蔵容器へのインク出入部分のみ前記インク供給用チューブが金属製のチューブを使用しており、インクジェットヘッドの駆動により吐出させたインク質量を前記秤量計の指示値より算出する計算手段を備え、請求項３または６記載のプログラムを搭載したこと特徴とするインクジェットヘッドの最適駆動波形の測定装置である。
【００１５】
更にまた本発明は、インク供給用チューブをインク貯蔵容器から振動絶縁（チューブをフローティング）することを特徴とするインクジェットヘッドの最適駆動波形の測定装置である。
【００１６】
更にまた本発明は、防風ケースを設け、前記防風ケース内にインク質量を計量する秤量計とインク貯蔵容器を配設し、前記インク貯蔵容器には前記防風ケース外の外部インク供給元からインク貯蔵容器へのインク供給部、インク貯蔵容器からインクジェットヘッドにインクを供給する外部インク供給元及びインクジェットヘッドにインクを供給させる供給チューブを配設し、このインク貯蔵容器への供給部と前記秤量計の出力信号を伝達するケーブルを前記防風ケースから導出させたことを特徴とするインクジェットヘッドの最適駆動波形の測定装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を適用したインクジェットヘッドの実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１は、本発明に係わる最適駆動波形の測定方法の実施例を示した図である。縦軸に吐出インク質量を、横軸に駆動パルス幅をとっている。本実施形態では、駆動電圧を一定とし、ある基準となるパルス幅を設定し、その基準となる設定パルス幅に対して長い側に２点と短い側に２点を用い、吐出インク質量の測定を５回行う。
【００１９】
図２に駆動パルス形態を示す。縦軸に電圧、横軸に時間としたときに、図２ｂを駆動パルス幅とする。ここで、基準となるパルス幅は組立後のインクジェットヘッドが最も吐出インク質量が多くなるとあらかじめ推定される値に設定されている。例えば、基準となるパルス幅が１２μｓ（マイクロ秒）の場合には、基準となるパルス幅１２μｓに対して長い側＋１μｓ、＋２μｓと短い側−１μｓ、−２μｓに測定ポイントを設定する。
【００２０】
図３に、測定形態の略図を示す。１はインク供給元、２はインク搬送チューブで、インク供給元１からインク貯蔵容器５にインクを搬送する。３はインク供給チューブでインク貯蔵容器５からインクジェットヘッド６にインクを供給する。８はパーソナルコンピュータ（以下ＰＣ）、１１は秤量計である。吐出インク質量測定段階では、上記の定められた測定パルス幅をＰＣ８を介して、前記パルス幅を１μｓずつ変化させ、都度あらかじめ規定した駆動回数分のインクを吐出するようにプログラミングしてある。この時、吐出されたインク滴の質量は、インク貯蔵容器５に貯えられたインク質量の増減を秤量することによって求められる。
【００２１】
吐出インク質量が極大インク質量となるパルス幅を決定するためには、前記インク質量の増減による変化分を用いて、２次曲線近似式を求め、これを数学的に計算し、インク質量極大点を決定する。なお、本実施例においては、吐出インク質量の測定は、精度や自動化への対応が容易であることから、図３に示すように秤量計１１は電子秤量計を用いている。しかし、吐出インク質量が測定できるものであれば測定手段は電子秤量計に限定されるものではない。尚、その場合、秤量された値は目測により数値を読み取った後にＰＣ８に手入力すれば良い。
【００２２】
図４では、極大点の測定方法について説明する。駆動電圧一定条件下で駆動波形のパルス幅によって変化する吐出インク質量を３点以上測定し、そのとき極大点が測定した範囲内に無い場合（図４−Ａ）は吐出インク質量が極大インク質量となるパルス幅が測定範囲内に無いと判断する。
【００２３】
また、組立後のインクジェットヘッドが最も吐出インク質量が多くなるとあらかじめ推定したパルス幅に対して極大点が異なることにより、測定するパルスの長い側（図４−Ｂ）または短い側（図４−Ｃ）のどちらかに２次曲線が傾いている場合があり、前記同様、吐出インク質量が極大インク質量となるパルス幅が無いと判断する。このような場合、２次曲線近似値精度が低下する事が想定されるため、極大点を算出するために極大点の長い側または短い側に２点以上測定点を増やして測定を行うことにより、より精度よく測定することができる。図５に以上述べた測定アルゴリズム例を示す。
【００２４】
また、本実施例の測定プログラムではパルス幅と吐出インク質量の関係を最小二乗法により相関係数を求めている。例えば２次近似式  ｙ＝ａＸ２＋ｂＸ＋Ｃで求められた場合、この近似式における相関係数がある値以上であることを判定した場合にのみ、極大インク質量となるパルス幅値を最適パルス幅として決定すれば、測定精度の信頼性が向上する。
【００２５】
また、相関係数によりインク質量最大となる最適パルス幅値を判断すれば、判定が簡便であり測定の自動化への対応も容易である。なお、求められた相関係数値は０．９〜１．０の範囲が好ましく、これ以下になると測定精度が低く、測定値の信頼性も低くなることを意味している。逆に相関係数値が大きければ大きいほど、測定精度が高く、信頼性も高い最適パルス幅が測定されていることを意味している。
【００２６】
（実施例２）
図６は、本発明を適用したインクジェットヘッドの最適駆動波形の測定装置を示した図である。その構成を説明すると、防風ケース１２外に置かれた外部インク供給元１からインク搬送チューブ２を介してインク貯蔵容器５にインクを搬送する。さらにインク供給チューブ３からインクジェットヘッド６へインク供給を行う構造となっている。秤量計１１の指示値より吐出インク質量を算出する計算手段としてＰＣ８を接続している。さらに、秤量計１１、インク貯蔵容器５は防風ケース１２により覆われる構造となっている。ここで、秤量計１１を防風ケース１２で覆うことにより、風等が管理されていない環境下においても安定的に測定することができる。
【００２７】
インク搬送チューブ２及びインク供給チューブ３は、インクによって材料の性質が変化しない材料を用いている。また、このインク搬送チューブ２及びインク供給チューブ３はインク貯蔵容器５に出入する部分に金属製の部材を使用しているがソフトチューブに金属製の部材を被せたものを用いてもよい。
【００２８】
図７はインク貯蔵容器５とインク搬送チューブ２及びインク供給チューブ３を固定するチューブ固定治具４部の拡大図である。
秤量計１１上には、チューブ固定治具４が配設され、このチューブ固定治具４の脚部は秤量計１１のひょう量皿部分に接触しないようにＵ型となっている。チューブ固定治具４にはインク搬送チューブ２及びインク供給チューブ３が固定でき、さらにインク貯蔵容器５に合わせてネジ１３により高さ調整ができる構造となっている。インク搬送チューブ２及びインク供給チューブ３を固定する部分には振動吸収用ゴム１４が貼り付けられている。このようにすることにより、さらに振動を吸収する効果を与える事も可能である。
【００２９】
防風ケース外の外部インク供給元１からのインク搬送チューブ２に関しては、インク供給チューブ３先端より短く、且つインク供給チューブ３先端をインク貯蔵容器５の底部に接しない範囲で設置することにより、インクジェットヘッド６へ供給するインクに気泡を混入する事がなくなる。
【００３０】
さらにインク搬送チューブ２の先端を曲げ、インク貯蔵容器５の内壁に接しない範囲で設置することにより、インク貯蔵容器５へインク供給後にインク搬送チューブ２先端に溜まったインクが、秤量時に垂れ、インク液面を振動させることにより測定誤差となってしまうことを防止する効果を持つ。
【００３１】
また、インク搬送チューブ２及びインク供給チューブ３は、チューブ固定治具４により、インク貯蔵容器５の上部開口部の周辺に接触しないように固定されている。このようにチューブ固定治具４を用いて、振動絶縁（フローティング）することにより、正確で安定した秤量結果を得ることができる。
【００３２】
さらに、秤量計１１の出力信号を伝達するケーブル７を防風ケース１２から導出したことにより、防風効果が高くなる。
【００３３】
以上述べた構造によれば、振動及び風等が管理されていない環境下においてもインク吐出中の測定誤差を極小とすることができ、安定した吐出インク質量の測定が可能となり、最適パルス幅の測定精度が向上する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェットヘッドの最適駆動波形測定方法および測定プログラムにおいては、駆動波形のパルス幅を３点以上変化させながら、吐出インク質量を測定して、吐出インク質量の極大点を２次曲線近似式を用いて求めることにより、容易に最適パルス幅を導出することができる。
【００３５】
前記吐出インク質量の極大点を、２次曲線近似式によって求める際に算出される相関係数が０．９以上となる場合にのみ、最適パルス幅として決定することによって、測定精度を向上することができる。
【００３６】
また、測定プログラムにおいては、前記相関係数による判定を導入することにより、最適パルス幅測定の自動化が容易にできる。
【００３７】
さらに、測定プログラムにおいて、極大点が測定範囲内に無いと判断する部分と極大点がパルス幅の長い側または短い側のどちらにあるか判断をする部分とにより、測定点を極大点が出るまで自動的に追加することにより、最適パルス幅の精度が向上する。ここで、極大点の両側に測定点が２点以上発生するまで測定点を自動的に増すことを追加すれば、最適パルス幅の算出精度がさらに向上する。
【００３８】
測定装置においては、インク搬送チューブとインク供給チューブがインク貯蔵容器に出入する部分のみ金属製または、ソフトチューブに金属製チューブを被せたものを使用し、さらに前記金属製部分をチューブ固定治具に固定することで、振動絶縁ができ、秤量精度が向上する。
【００３９】
また、防風ケースを設け、秤量計の出力信号を伝達するケーブルを防風ケースから導出させることにより、防風効果が高くなり、秤量精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動パルス幅と吐出インク質量より、極大点を求める際の説明図。
【図２】駆動波形の説明図。
【図３】測定装置の略図。
【図４】極大点の測定例を示す図。
【図５】最適駆動パルス幅測定アルゴリズム例を示す図。
【図６】本発明第２の実施例を適用した最適駆動波形の測定装置の略図。
【図７】図６の最適駆動波形の測定装置におけるチューブ固定治具とインク貯蔵容器の要部を拡大して示した図。
【符号の説明】
１．外部インク供給元
２．インク搬送チューブ
３．インク供給チューブ
４．チューブ固定治具
５．インク貯蔵容器
６．インクジェットヘッド
７．接続ケーブル
８．パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１１．秤量計
１２．防風ケース
１３．チューブ固定治具固定用ネジ
１４．振動吸収用ゴム
【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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