(57)【要約】      （修正有）【課題】吐出口や流路の高密度化が可能なリフィル時間測定装置、リフィル時間測定方法およびそれを備えた液体吐出装置を提供する。【解決手段】隣接する吐出口から順次吐出する液滴の吐出速度を測定しＳ２０４、その吐出速度から吐出速度が極値となる吐出周波数を求め、その吐出周波数からリフィル周波数を求める。【選択図】図１３
2017170694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギ発生素子が駆動されることで、複数の吐出口から液滴を吐出する吐出手段を備え、前記吐出手段は、隣接する複数の前記吐出口から、複数の吐出間隔で液体を吐出可能な液体吐出装置において、
前記吐出口から吐出された液滴の速度を測定する速度測定手段を備え、
前記速度測定手段は、隣接する前記吐出口から、複数の吐出間隔で、順次吐出された液滴の速度を測定し、
前記速度測定手段が測定した結果に基づいて、前記吐出手段における吐出後の液体のリフィル時間を取得可能であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記リフィル時間を算出する算出手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記速度測定手段は、隣接する２つの前記吐出口から所定の間隔で吐出された液滴のうち、後に吐出された液滴の速度を測定することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記速度測定手段は、隣接する３つ以上の前記吐出口から所定の間隔で吐出された液滴を１つの液滴群として検出して速度を測定することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記算出手段は、前記速度測定手段が測定した複数の吐出速度から、吐出速度が極値となる吐出間隔を検出し、その吐出間隔の値に基づいてリフィル時間を算出することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記算出手段が算出したリフィル時間が、不良なく画像形成を行うことができるリフィル時間の範囲より小さい場合には、吐出量を多く、大きい場合には、吐出量を少なくなるように前記エネルギ発生素子の駆動条件を変更することを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記駆動条件は、駆動パルスの幅であることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記吐出手段の温度を調整可能な温調手段を備え、
前記算出手段が算出したリフィル時間が、不良なく画像形成を行うことができるリフィル時間の範囲より大きい場合には、前記温調手段は、前記吐出手段の温度を高くすることを特徴とする請求項２ないし請求項７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記吐出手段を搭載して移動可能な搭載手段を備え、
前記算出手段が算出したリフィル時間が、不良なく画像形成を行うことができるリフィル時間の範囲より小さい場合には、前記搭載手段は、移動速度を遅くすることを特徴とする請求項２ないし請求項７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
吐出口から液滴を吐出後の、液体のリフィル時間を測定するリフィル時間測定装置において、
前記吐出口から吐出された液滴の速度を測定する速度測定手段を備え、
前記速度測定手段は、隣接する前記吐出口から、複数の吐出間隔で、順次吐出された液滴の速度を測定し、
前記速度測定手段が測定した結果に基づいて、前記吐出口から液滴を吐出後の、液体のリフィル時間を算出することを特徴とするリフィル時間測定装置。
【請求項１１】
吐出口から液滴を吐出後の、液体のリフィル時間を測定するリフィル時間測定方法において、
前記吐出口から吐出された液滴の速度を測定する速度測定工程を有し、
前記速度測定工程は、隣接する前記吐出口から、複数の吐出間隔で、順次吐出された液滴の速度を測定し、
前記速度測定工程で測定した結果に基づいて、前記吐出口から液滴を吐出後の、液体のリフィル時間を算出することを特徴とするリフィル時間測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ発生素子を駆動して液体を吐出する液体吐出ヘッドの圧力室内での液体のリフィル時間を測定する液体吐出装置、リフィル時間測定装置およびリフィル時間測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドの圧力室に備えられた発熱素子を駆動することによって圧力室内の液体を発泡させ、その気泡の生成に伴って液体を吐出する液体吐出装置が知られている。圧力室内の液体が吐出され、新たに供給（リフィル）されるまでの時間（リフィル時間）は、圧力室や圧力室に繋がる流路の製造公差によってばらつきがある。
【０００３】
また、液体吐出ヘッドから液体を吐出して画像形成を行う場合、ある吐出周波数で画像形成を行うにあたり、画像品位に弊害なく画像形成を行うことができるリフィル時間の範囲が存在する。製造公差のばらつきによって生じるリフィル時間の範囲が、画像品位に弊害なく画像形成を行うことができるリフィル時間の範囲より広い場合、画像に弊害が生じる液体吐出ヘッドが製造される可能性がある。
【０００４】
画像に弊害が生じない液体吐出ヘッドであるかを確認するためには、リフィル時間を測定することが必要となる。
【０００５】
特許文献１には、電気熱変換素子と吐出口との間の液路に、メニスカスを検出するセンサを設け、そのセンサによってリフィル時間の測定を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２９３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の方法では、吐出口近傍の流路にセンサを設ける必要があり、センサを設けることで吐出口や流路の高密度化が困難になる。
【０００８】
よって本発明は、吐出口や流路の高密度化が可能な液体吐出装置、リフィル時間測定装置およびリフィル時間測定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】
そのため本発明の液体吐出装置は、エネルギ発生素子が駆動されることで、複数の吐出口から液滴を吐出する吐出手段を備え、前記吐出手段は、隣接する複数の前記吐出口から、複数の吐出間隔で液体を吐出可能な液体吐出装置において、前記吐出口から吐出された液滴の速度を測定する速度測定手段を備え、前記速度測定手段は、隣接する前記吐出口から、複数の吐出間隔で、順次吐出された液滴の速度を測定し、前記速度測定手段が測定した結果に基づいて、前記吐出手段における吐出後の液体のリフィル時間を取得可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、吐出口や流路の高密度化が可能な液体吐出装置、リフィル時間測定装置およびリフィル時間測定方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は液体吐出装置、（ｂ）、（ｃ）は液体吐出ヘッドを示した図である。
【図２】吐出速度測定手段を示した側面図である。
【図３】液体吐出装置の制御構成を示すブロック図である。
【図４】吐出口列が形成された吐出口形成基板を示した平面図である。
【図５】吐出口形成基板を示した断面図である。
【図６】発熱素子が駆動された際、発熱素子に流れる電流を示したグラフである。
【図７】液滴が吐出される様子と、時間−メニスカスの位置のグラフである。
【図８】画像不良なく画像形成が可能なリフィル周波数の範囲を示した図である。
【図９】メニスカス位置と、時間−メニスカスの関係を示したグラフである。
【図１０】メニスカス位置と、吐出間隔と吐出速度との関係を示したグラフである。
【図１１】吐出間隔と吐出された液滴の吐出速度の関係をプロットした図である。
【図１２】駆動信号と駆動パルス、受光素子の検出信号の時間的関係を示す図である。
【図１３】吐出速度測定手段で吐出速度を測定する処理のフローチャートである。
【図１４】リフィル時間測定における処理を示したフローチャートである。
【図１５】隣接する吐出口での吐出間隔とリフィル周波数との関係を示した図である。
【図１６】液体吐出装置が備える駆動パルスの一覧を示した図である。
【図１７】温度と駆動パルスとの関係とシフトさせたパルスＮｏ．を示した図である。
【図１８】吐出間隔とリフィル周波数とパルスＮｏ．のシフト量を示した図である。
【図１９】吐出間隔とリフィル周波数とパルスＮｏ．のシフト量に対応した温度を示した図である。
【図２０】吐出間隔とリフィル周波数に対応するキャリッジ速度を示した図である。
【図２１】隣接する５つの吐出口で連続して液滴を吐出した様子を示した図である。
【図２２】駆動信号と駆動パルスと検出信号の時間的な関係とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。  
図１（ａ）は、吐出速度測定手段１００を備えた液体吐出装置３００の構成を示した斜視図であり、図１（ｂ）、（ｃ）は、液体吐出装置３００のキャリッジ（搭載手段）１に搭載される液体吐出ヘッド５を示した図である。液体吐出装置３００では、液体吐出ヘッド５を搭載して移動可能なキャリッジ１は、ガイドシャフト３に支持されながら、不図示のキャリッジモータの駆動によって、矢印Ｓ方向（主走査方向）に往復移動（往復走査）する。ガイドシャフト３は、シート４の搬送方向（矢印Ｆ方法）と直交する方向に延在するように配置されている。キャリッジ１に搭載された液体吐出ヘッド５は、キャリッジ１の走査中に画像データに応じてシート４へ液滴を吐出し画像を形成する。液体吐出装置３００は、不図示の搬送モータを駆動することで矢印Ｆ方向（副走査方向）にシート４を搬送する。
【００１３】
液体吐出ヘッド５には、６つの吐出口形成基板６が取り付けられている。それぞれの吐出口形成基板６には、主走査方向と直交する方向に延在するように、複数の吐出口からなる吐出口列６ａが形成されている。液体吐出ヘッド５にはジョイント部７が形成されており、ジョイント部７は、液体吐出ヘッド５から離れた位置に配置された不図示の液体タンクから延びた液体供給路２に接続される。液体タンクから液体供給路２及びジョイント部７を介して液体吐出ヘッド５の内部に液体が供給される。
【００１４】
本実施形態の液体吐出装置３００では、液体吐出ヘッド５が往路を移動する場合と、復路を移動する場合の両方で、液滴を吐出可能であり、往復移動しながらシート４に画像を形成する、いわゆる双方向画像形成方式が採用されている。液体吐出ヘッド５による画像形成を伴った１回の走査が行われると、シート４は不図示の搬送モータによって所定量搬送され、再度液体吐出ヘッド５によって画像形成が行われる。
【００１５】
図２は、本実施形態におけるリフィル時間測定で用いる、液滴の吐出速度を測定する吐出速度測定手段１００を示した側面図である。吐出速度測定手段１００は、液体吐出装置３００の画像形成領域外に配置されており、吐出後に液体が供給される時間であるリフィル時間の測定を行う際には、液体吐出ヘッド５が吐出速度測定手段１００の近傍の位置に移動することで測定を行う。吐出速度測定手段１００は、発光素子１０２、受光素子１０３、受光素子用のアパーチャ１０４、発光素子用のアパーチャ１０５及び液滴吸収体１０６を備えている。発光素子１０２と受光素子１０３とを結ぶ光軸は、液体吐出ヘッド５の吐出口列６ａの配列方向に延在するように設置されている。
【００１６】
アパーチャ１０４、１０５の開口は、直径１ｍｍの円形であり、発光素子１０２と受光素子１０３との間に直径１ｍｍの光束１０８を形成する。発光素子１０２には、例えば砲弾型で直径が５ｍｍのサイズで狭指向性の赤外ＬＥＤを用い、５Ｖの電圧を印加して発光させる。発光素子１０２から発光された光束１０８の光を受光素子１０３で受光する。そして、液体吐出ヘッド５の吐出口形成基板６から吐出された液滴１０９が光束１０８を横切る際に、受光素子１０３が受ける光が遮られて検出信号が変化するため、光束１０８を横切る液滴１０９を検出することができる。また、受光素子１０３には、例えば赤外領域で最も感度の高い分光感度特性を示すフォトダイオードを用いる。なお、発光素子１０２に半導体レーザーなど他の素子を用いてもよい。また、発光素子１０２の光量を多くすることで、吐出状態の検出信号を大きくしてＳ／Ｎ比を向上することができる。
【００１７】
図３は、図１に示した液体吐出装置３００の制御構成を示すブロック図である。液体吐出装置３００における制御部２４は、インタフェース２３、ＣＰＵ２００、ＲＯＭ２０１及びＲＡＭ２０２を備えている。インタフェース２３は、外部装置２２から画像データを入力するのに用いられる。ＲＯＭ２０１は、ＣＰＵ２００が実行するプログラムを格納するメモリとして機能している。またＲＡＭ２０２は、液体吐出装置３００の制御に用いられる各種データ（画像データや液体吐出ヘッドに供給される画像信号など）を保存している。また、ゲートアレイ２０３は、液体吐出ヘッド５に画像信号の供給を行うと共に、インタフェース２３、ＣＰＵ２００、ＲＡＭ２０２間のデータ転送も行う。
【００１８】
液体吐出ヘッド５を駆動するヘッドドライバ２５は、制御部２４から出力された画像信号に応じて液体吐出ヘッド５を駆動させて液滴の吐出を行う。またモータドライバ２６は、制御部２４から出力された信号に応じて、搬送モータ９を駆動させ、シート４の搬送動作を行う。モータドライバ２７は、制御部２４から出力された信号に応じて液体吐出ヘッド５を主走査方向の所定の画像形成位置に移動させるためにキャリッジモータ８を駆動させる。また液体吐出ヘッド５には、液体吐出ヘッド５の温度を検出するための温度検知センサ２０が取り付けられている。また、液体吐出ヘッド５の吐出量や、エネルギ発生素子（発熱素子）、配線の抵抗などの工場検査時に取得される液体吐出ヘッド５の初期の特性を記憶させるためのＥＥＰＲＯＭ２１が、液体吐出ヘッド５に備えられている。
【００１９】
吐出速度測定手段１００からは制御部２４に受光素子１０３による検出信号が送られる。また、この制御部２４のゲートアレイ２０３とＣＰＵ２００とは、インタフェース２３を介して外部装置２２から受信した画像データを画像形成データに変換してＲＡＭ２０２に格納する。さらに制御部２４は、モータドライバ２６、２７及びヘッドドライバ２５を同期させて駆動させることで、液体吐出ヘッド５の画像形成動作、シートの搬送動作、液体吐出ヘッド５の主走査方向への往復移動を行う。これにより、画像データに応じた画像がシート上に形成され、結果的にシート上に画像形成がなされる。
【００２０】
吐出速度測定手段１００を用いる際には、液体吐出ヘッド５は吐出速度測定手段１００の位置に停止した状態でヘッドドライバ２５から駆動信号が送られ、液滴の吐出が行われる。本発明で用いられる液体吐出ヘッド５では、最大２１ｋＨｚの周波数で液滴を吐出することが可能である。その場合、一つの吐出口から液滴を吐出してキャリッジ１の走査方向に６００ｄｐｉ（ドット／インチ）のドットを形成する場合３５ｉｐｓでキャリッジ走査が行われる。
【００２１】
図４は、液体吐出ヘッド５における、吐出口列６ａが形成された吐出口形成基板６を示した平面図である。液体吐出ヘッド５の一つの吐出口形成基板６には、２列の吐出口列が形成されている。これらの２列の吐出口列が、それぞれ向かい合う吐出口列に対して１２００ｄｐｉ（ドット／インチ）ずれた状態で、副走査方向に６４０個ずつ、計１２８０個の吐出口３０が配列されて形成されている。また吐出口形成基板６には、液体を吐出するための発熱素子のほかに、吐出口形成基板６を保温するためのヒータ２１が形成されている。ヒータ２１は、金属で形成される線状の抵抗体で本発明ではアルミニウム薄膜で形成されており、温度検知センサ２０の検出値に応じて制御され、本発明に関わる液体吐出ヘッド５の吐出口形成基板６は４０℃に保温されるように制御される。
【００２２】
図５は、吐出口形成基板６を示した断面図である。吐出口形成基板６は、発熱素子基板３１と上板部材３５とが積層されることにより形成されている。発熱素子基板３１と上板部材３５との間には共通液室３３が形成されており、共通液室３３には液体供給口３２が連通している。共通液室３３からは液体流路３６が延びており、液体流路３６は、上板部材３５に形成された吐出口３０と連通する。液体流路３６における吐出口３０側の端部には、圧力室３８が形成されており、圧力室３８には、吐出口３０と対向する位置に発熱素子３４が配置されている。すなわち、この上板部材３５と発熱素子基板３１との間には、それぞれの吐出口３０と共通液室３３との両方に連通する液体流路３６が形成され、隣接する流路３６同士の間には仕切り壁３７が形成されている。
【００２３】
画像形成動作では、命令信号に従ってヘッドドライバ２５が発熱素子３４を駆動させることで、発熱素子３４から熱が発生し、発生した熱により液体が局所的に加熱される。これによって圧力室３８内部の液体内で膜沸騰を生じさせ、その際に生じる圧力によって液滴が吐出口３０から吐出される。このように、本実施形態の液体吐出ヘッド５は、吐出口３０と、吐出口３０に連通する流路に設けられた発熱素子３４とを備えている。
【００２４】
図６は、ＣＰＵ２００から送信される駆動信号に従って発熱素子３４が駆動されたときに、発熱素子３４に流れる電流の大きさを示したグラフである。本発明に用いられる液体吐出ヘッド５では、図６（ａ）に示されるように、まず液滴の吐出を伴わない熱エネルギを発熱素子３４で発生させるために、時間Ｐｗ１の幅を有するパルスＰ１によって発熱素子３４を駆動させる。ここで、時間Ｐｗ１の幅を有するパルスＰ１は、発熱素子３４の駆動によって液滴の吐出は行われないが、発熱素子３４の周辺の液体の加熱のみを行うのに適した幅のパルスである。パルスＰ１の後には、時間Ｐｗ２の幅を有する休止期間Ｐ２が設定される。休止期間Ｐ２の後には、液滴を吐出するために、時間Ｐｗ３の幅を有するパルスＰ３によって発熱素子３４の駆動が行われる。このように液体吐出装置３００では、一回の液滴の吐出につき、液滴吐出を伴わないパルスＰ１と、液滴吐出を行わせるパルスＰ３との二つのパルスによって発熱素子３４の駆動が行われる、いわゆるダブルパルスによって液滴の吐出が行われる。
【００２５】
図７（ａ）〜（ｅ）は、液滴１０９が吐出口３０から吐出される様子を時系列で示した図であり、図７（ｆ）は、横軸を時間、縦軸をメニスカスの位置としたグラフである。ここで、発熱素子３４が駆動され圧力室３８における液体の発泡が起こってから、メニスカス位置が吐出口形成面の位置に戻ってくるまでの時間をリフィル時間と定義し、その逆数をリフィル周波数と定義する。
【００２６】
以下、時系列で、吐出におけるメニスカス位置とリフィル時間、吐出速度の関係について説明する。吐出口３０から液滴を吐出した時点ではメニスカスは圧力室まで引き込まれている（図７（ａ）参照）。その後、気泡の消泡に伴って液体流路３６から液体が供給されメニスカス位置が吐出口形成面の位置まで戻る（図７（ｂ）参照）。さらに、吐出後のメニスカスの位置は、吐出口形成面の位置より突出した状態（図７（ｃ）参照）や引いた位置（図７（ｅ）参照）の間で振動した後、吐出口形成面の位置に収束する。このような吐出の際のリフィル時間は、図７（ｆ）に示したようになり、図７（ａ）から（ｅ）の各メニスカスの位置を矢印で示している。リフィル時間は、圧力室や圧力室に繋がる流路の製造公差によってばらつきがあるため、図７（ｆ）に示した時間プロファイルは圧力室や流路によって異なる。
【００２７】
図８は、流路等の製造公差から想定されるリフィル周波数の範囲と、本発明で用いられる液体吐出ヘッド５の最大吐出周波数２１ｋＨｚで液滴を吐出し画像不良なく画像形成が可能なリフィル周波数の範囲を示した図である。本発明で用いられる液体吐出ヘッド５では、流路等の製造公差によりリフィル周波数が１９ｋＨｚ〜２９ｋＨｚの範囲となる可能性がある。これに対して、リフィル周波数２７ｋＨｚ以上の液体吐出ヘッドでは、メニスカスの振動が激しいため、図７（ｃ）に示したメニスカスの突出が大きく、液体が吐出口まわりに溢れて画像不良を起こす可能性がある。またリフィル周波数２１ｋＨｚ以下では、メニスカスが吐出口形成面の位置に戻る前に次の吐出を行うため、液体の戻りが不足して画像不良を発生する可能性がある。そのため、リフィル周波数２１ｋＨｚ〜２７ｋＨｚの範囲である液体吐出ヘッドを選別する必要がある。そのため、液体吐出ヘッドごとにリフィル時間を測定し、画像不良を起こす可能性がある液体吐出ヘッドを選別する。
【００２８】
ここで、本発明の第１の実施形態におけるリフィル時間測定装置において、リフィル時間を測定する方法について説明する。
【００２９】
図９（ａ）〜（ｃ）は、吐出口Ａから液滴１０９が吐出されたときに、吐出口Ａに隣接する吐出口Ｂのメニスカス位置の変化を時系列で示した図であり、図９（ｄ）は、横軸を時間、縦軸を吐出口Ｂのメニスカスの位置としたグラフである。以下、吐出口Ａから液滴の吐出が行われたときに、隣接する吐出口Ｂのメニスカスに与える影響について説明する。
【００３０】
吐出口Ａに対応する発熱素子３４が駆動され発泡が起こると、隣接する吐出口Ｂのメニスカス位置が押し上げられて吐出口形成面より突出する（図９（ａ）参照）。その後、発泡した気泡が収縮して吐出口Ａに対応する圧力室に液体がリフィルされるにつれて、吐出口Ｂのメニスカス位置は戻って行き、そのまま吐出口形成面より下がった状態になる（図７（ｃ）参照）。その後は吐出口Ａに液体がリフィルされ、吐出口Ｂにおけるメニスカス位置が振動を繰り返し、吐出口形成面の位置に収束する。
【００３１】
このように、吐出において、隣接する吐出口のメニスカスに影響を与える現象をクロストークと呼ぶ。吐出時の発泡の大きさは、圧力室や流路の製造公差によってばらつきが生じるため、クロストークの量も異なり、図９（ｄ）に示した時間プロファイルは、圧力室や流路ごとに異なる。
【００３２】
図１０（ａ）から（ｃ）は、隣接する吐出口で連続して液滴の吐出を行ったときのそれぞれの吐出口におけるメニスカスと液滴とを示した図である。以下、隣接する吐出口Ａと吐出口Ｂとで連続して液滴の吐出を行ったときに、吐出口Ｂから吐出された液滴の吐出速度が吐出間隔によってどのように変化するかについて説明する。
【００３３】
図１０（ａ）は、吐出口Ｂのメニスカス位置が突出した状態で吐出し場合、図１０（ｂ）は、吐出口Ｂのメニスカス位置が静止位置にある状態で吐出した場合、図１０（ｃ）は、吐出口Ｃのメニスカス位置が引いた状態で吐出した場合を示している。図１０（ａ）のように、メニスカスが突出した状態で吐出が行われると、吐出する液滴の体積が大きくなるので、相対的に吐出速度が低下する。また、図１０（ｃ）のように、逆にメニスカスが引いた状態で吐出が行われると、吐出する液滴の体積が小さくなるので、相対的に吐出速度が増加する。
【００３４】
ここで、吐出口Ａと吐出口Ｂとの吐出間隔を横軸、吐出速度を縦軸にとってプロットを行うと、図１０（ｄ）のようになり、図９（ｄ）の縦軸をひっくり返したようなプロットとなる。このように、隣接する吐出口における吐出間隔を変えながら、吐出口Ｂから吐出される液滴の吐出速度を測定することで、クロストーク特性を把握することができる。そこで本実施形態のリフィル時間測定装置では、リフィル時間の異なる吐出口ではクロストーク特性が異なることを利用し、リフィル時間を測定する。具体的には、隣接する２つの吐出口から連続して液滴を吐出させ、２番目に吐出された液滴の吐出速度を測定することで、１番目に吐出した吐出口におけるリフィル時間を測定することができる。
【００３５】
図１１は、隣接する吐出口における吐出間隔と、２番目に吐出された液滴の吐出速度の関係をプロットした図であり、リフィル速度が異なる２つの吐出口のデータを示している。リフィル速度が速い吐出口は、メニスカス変異が大きくなり、最も突出した状態に達するまでに時間がかかるので、リフィル速度が遅い吐出口と比較して、吐出速度が極小値・極大値となる時間が遅れる。つまり、吐出速度Ｖが極小となる吐出間隔Ｔが長くなるほど、リフィル周波数は高い周波数となる。このことを用いて、以下に、本実施形態のリフィル測定装置におけるリフィル時間測定の詳細について説明する。
【００３６】
図１２は、発熱素子を駆動する駆動信号と、駆動信号をトリガにして発熱素子を駆動する駆動パルス、液滴１０９が光束１０８を通過した際の受光素子１０３の検出信号の時間的な関係を示す図である。まず、本発明におけるリフィル時間測定に必要となる吐出速度測定手段１００について説明する。吐出口から吐出される液滴の吐出速度の測定は、図２に示した吐出速度測定手段１００を用いて行う。
【００３７】
駆動信号は制御部２４から送られる信号に応じてヘッドドライバ２５から液体吐出ヘッドに送られる。発熱素子１の駆動パルスの先頭と、発熱素子２の駆動パルスの先頭との差分が、隣接する吐出口における吐出間隔Ｔに相当する。本実施形態では信号の立ち上がりを検出タイミングとし、発熱素子２の駆動パルスの立ち上がりと吐出された液滴の検出信号の立ち上がりの時間差を遅延時間Ｄとする。液体吐出ヘッド５の吐出口形成基板６の吐出口形成面から光束１０８までの距離が距離Ｌで表されるので、液滴１０９の吐出速度Ｖは、Ｖ＝Ｌ／Ｄで算出することができる。
【００３８】
図１３は、吐出速度測定手段１００で吐出速度を測定する際の処理を示したフローチャートである。以下、このフローチャートを用いて吐出速度を測定する際の処理を説明する。吐出速度測定処理が開始されると、ステップＳ２０１で、隣接する吐出口における吐出間隔Ｔを２．０μｓに設定する。その後、ステップＳ２０２で、吐出間隔Ｔが５．０μｓ以上であるかを確認し、吐出間隔Ｔが５．０μｓ以上であれば処理を終了し、吐出間隔Ｔが５．０μｓ以上でなければ、ステップＳ２０３に移行する。ステップＳ２０３では、吐出間隔Ｔで、隣接する２つの吐出口からの吐出を行う。その後、ステップＳ２０４で、発熱素子２の駆動パルスの立ち上がりと２番目に吐出された液滴の検出信号の立ち上がりの時間差を遅延時間Ｄから吐出速度Ｖを算出する。
【００３９】
そして、ステップＳ２０５で、ステップＳ２０４で算出した吐出速度ＶをＲＡＭ２０２に記憶し、ステップＳ２０６で、吐出間隔Ｔに０．１μｓを加えてステップＳ２０２に戻る。以降、吐出間隔Ｔが５．０μｓになるまでステップＳ２０２からステップＳ２０６の処理を繰り返し、吐出間隔Ｔが５．０μｓになると処理が終了となる。
【００４０】
図１４は、本実施形態のリフィル時間測定における処理を示したフローチャートであり、図１５は、リフィル時間測定処理で用いるテーブルで、隣接する吐出口における吐出間隔とリフィル周波数との関係を示している。以下、図１４のフローチャートを用いて本実施形態のリフィル時間測定処理を説明する。リフィル時間測定処理が開始されると、ステップＳ１０１で、図１３で説明した吐出速度測定処理を行う。その後、ステップＳ１０２で、ＲＡＭ２０２に記憶された各吐出周波数の吐出速度Ｖから吐出速度が極小となる隣接する吐出口における吐出間隔を算出する。そして、ステップＳ１０３で、算出した吐出間隔から図１５のテーブルを用いてリフィル周波数を決定して処理が終了となる。なお、図１５のテーブルはＲＯＭ２０１に格納されている。
【００４１】
例えば、ステップＳ１０２において極小値をとる隣接する吐出口における吐出間隔４．９μｓが算出されると、ステップＳ１０３で図１５のテーブルから、リフィル周波数２９ｋＨｚであることが導かれる。したがって、吐出周波数２１ｋＨｚで画像形成を行う際に、適正な画像形成を行うことができる周波数の範囲から外れていることを判定することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、吐出速度Ｖが極小となる、隣接する吐出口における吐出間隔を用いたが、吐出速度Ｖが極大となる、隣接する吐出口における吐出間隔を用いてリフィル周波数を導くことも可能である。
【００４３】
また、リフィル時間測定処理については、液体吐出装置に接続されたコンピュータ等が実行し、液体吐出装置が処理の結果を取得可能に構成されていてもよい。
【００４４】
このように、隣接する吐出口から順次吐出する液滴の吐出速度を測定し、その吐出速度から吐出速度が極値となる吐出周波数をもとめ、その吐出周波数からリフィル周波数を求める。これによって、吐出口や流路の高密度化が可能な液体吐出装置、リフィル時間測定装置およびリフィル時間測定方法を実現することができた。
【００４５】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
【００４６】
本実施形態では、リフィル時間測定装置１００を備えた液体吐出装置３００において、リフィル時間を測定し、リフィル時間が適正範囲から外れていた場合に、液体吐出ヘッドの駆動条件を変更することでリフィル時間を調整する方法について述べる。具体的には、液体吐出ヘッドからの吐出量を変更することで、リフィル時間を適正範囲内に調整する。なお、リフィル時間の測定は、第１の実施形態と同様に図１１に示したフローチャートによって行い、液体吐出ヘッドの交換により新たな液体吐出ヘッドが装着されたタイミングで実行される。
【００４７】
リフィル時間測定装置１００を備えた液体吐出装置３００の構成は、第１の実施形態と同様である。既に述べたように本発明の液体吐出装置３００は、液滴を吐出するにあたり、発熱素子を駆動するパルスにダブルパルスを用いる。このように、ダブルパルスによって液滴を吐出する場合、パルスを変調させることで吐出量を変化させることが可能である。具体的には、パルスＰ１の駆動時間Ｐｗ１、休止期間Ｐｗ２を長く設定することで、吐出する液滴の量を多くすることができる。逆に、パルスＰ１の駆動時間Ｐｗ１、休止期間Ｐｗ２を短く設定することで、吐出する液滴の量を少なくすることができる。
【００４８】
図１６は、液体吐出装置３００が備える駆動パルスの一覧を示した図である。図１６のように液体吐出装置３００は、液滴を吐出するためのパルスを駆動パルスＮｏ．０〜Ｎｏ．２０まで保持している。Ｎｏ．０はシングルパルスであり、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０はダブルパルスである。同一温度において各パルスを使用して吐出を行った場合には、Ｎｏ．０の吐出量が最も少なく、Ｎｏ．が大きいほど吐出量が多くなる。
【００４９】
図１７は、液体吐出ヘッドの温度と駆動パルスとの関係を示した図と、シフトさせたパルスＮｏ．を示した図であり、液体吐出ヘッドの温度は、温度センサ２０で検出した温度が用いられる。液体吐出装置３００では、液滴を吐出するにあたり、温度センサ２０で検出したヘッド温度に応じて、駆動パルスＮｏ．を制御することにより、各パルスの吐出量の違いを利用し、ヘッド温度が変化することによる吐出量変動を抑え、画像の均一性を向上させている。
【００５０】
液滴の吐出量とリフィル時間とには関係があり、吐出量が多いほどリフィル時間が長くなり、吐出量が少ないほどリフィル時間は短くなる。これは、発泡が大きいほど吐出量が多くなること、また、発泡が大きいほど、発泡で生じた空間に液体が戻るのに時間を要することからも定性的に理解できる。この関係を利用し、吐出量を変えることでリフィル時間を調整することが可能である。
【００５１】
そこで本実施形態では、リフィル時間測定装置の測定結果に基づいて、各温度領域で使用する駆動パルスＮｏ．をシフトさせて、リフィル時間を調整する。図１７では、一例として駆動パルスＮｏ．を＋２だけシフトした場合の駆動パルスＮｏ．を示している。
【００５２】
図１８は、吐出間隔とリフィル周波数に対応した駆動パルスＮｏ．のシフト量を示した図である。測定の結果、リフィル周波数が適正範囲（リフィル周波数で２１ｋＨｚ〜２７ｋＨｚ）から外れた場合、その外れた量に応じて駆動パルスＮｏ．をシフトさせてリフィル時間を調整する。例えば、リフィル周波数が２９ｋＨｚであった場合には、図１７に示したように駆動パルスＮｏ．を＋２だけシフすることでリフィル周波数を適正範囲内に調整することができる。
【００５３】
このように、求めたリフィル周波数が適正範囲から外れた場合、駆動パルスＮｏ．をシフトして吐出を行う。これによって画像形成における弊害を抑制しつつ、出口や流路の高密度化が可能な液体吐出装置、リフィル時間測定装置およびリフィル時間測定方法を実現することができた。
【００５４】
（第３の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
【００５５】
本実施形態では、リフィル時間測定装置１００を備えた液体吐出装置３００において、リフィル時間を測定し、リフィル時間が適正範囲から外れていた場合に、液体吐出ヘッドの駆動条件または保温温度を変更することでリフィル時間を調整する。以下、その方法を説明する。
【００５６】
第２の実施形態では、液滴を吐出するためのパルスを制御することでリフィル時間を調整した。本実施形態では、リフィル時間が適正範囲から外れた場合に、リフィル時間が短い（リフィル周波数が大きい）側に外れた液体吐出ヘッドに関しては、第２の実施形態と同様に液滴を吐出するパルスを制御してリフィル時間を調整する。また、リフィル時間が長い（リフィル周波数が小さい）側に外れた液体吐出ヘッドに対しては、液体吐出ヘッドの保温温度を変更することでリフィル時間を調整する。
【００５７】
液体吐出ヘッド５には、液体吐出ヘッド５の温度を調整可能な温調手段が設けられており、液体吐出ヘッド５が所定の温度になるように制御されている。リフィル時間は、液体の粘度に依存し、液体の粘度が低いほどリフィル時間は小さくなる。液体の粘度は温度が高くなるほど低下することから、リフィル時間は温度が高くなるほど小さくなる。そこで、リフィル時間が長い側に適正範囲を外れる液体吐出ヘッドに対しては、液地吐出ヘッドの保温温度を上げ、液体の粘度を下げることでリフィル時間を短くする。
【００５８】
図１９は、吐出間隔とリフィル周波数と駆動パルスＮｏ．のシフト量に対応した液体吐出ヘッドの温度を示した図である。図１９のように、リフィル時間が長い側に適正範囲を外れる液体吐出ヘッドに対しては、液体吐出ヘッドの温度を高くすることで、リフィル時間を短くする。
【００５９】
このように、リフィル時間が長い側に適正範囲を外れる液体吐出ヘッドに対して液体吐出ヘッドの温度を高くすることでリフィル時間を短くする。これによって、画像形成における弊害を抑制しつつ、出口や流路の高密度化が可能な液体吐出装置、リフィル時間測定装置およびリフィル時間測定方法を実現することができた。
【００６０】
（第４の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第４の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
【００６１】
本実施形態では、リフィル時間測定装置１００で液体吐出ヘッドのリフィル時間を測定し、適正な画像形成が可能な範囲から外れていた場合に、キャリッジの走査速度を変更し、画像不良の発生を抑制する方法を説明する。本実施形態では、リフィル時間が適正範囲から外れた場合に、リフィル時間が長い（リフィル周波数が小さい）側に外れた液体吐出ヘッドに関しては、第２の実施形態と同様に液滴を吐出するパルスを制御してリフィル時間を調整する。また、リフィル時間が短い（リフィル周波数が大きい）側に外れた液体吐出ヘッドに対しては、キャリッジの走査速度（移動速度）を変更することでリフィル時間を調整する。
【００６２】
図２０は、吐出間隔とリフィル周波数に対応するキャリッジの走査速度を示した図である。液体吐出装置３００では、解像度が６００ｄｐｉ、キャリッジ速度が３５ｉｐｓ（インチ／秒）で画像形成が行われる。その場合の最大吐出周波数は２１ｋＨｚである。本実施形態では、図２０に示したように周波数２１ｋＨｚで吐出を行う場合、リフィル時間が短い（リフィル周波数が大きい）側に適正範囲から外れた液体吐出ヘッドの場合は、キャリッジの走査速度を遅くする。キャリッジの走査速度を遅くすれば吐出周波数が下がるので、適正な画像形成が可能となるリフィル時間の範囲が広がり、画像不良を抑制することができる。
【００６３】
このように、液体吐出ヘッドのリフィル時間を測定し、適正な画像形成が可能な範囲から外れていた場合に、キャリッジの走査速度を変更する。これによって、画像形成における弊害を抑制しつつ、吐出口や流路の高密度化が可能な液体吐出装置、リフィル時間測定装置およびリフィル時間測定方法を実現することができた。
【００６４】
（第５の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第５の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
【００６５】
本実施形態は、吐出速度測定方法が他の実施形態と異なる。本実施形態では、吐出速度の測定に際しては、隣接する３つ以上の吐出口から連続して液滴を吐出させ、吐出された全ての液滴群の吐出速度を測定する。このような測定方法は、吐出速度測定手段１００が個々の液滴の吐出速度を検出するだけの解像度が無い場合に有効な測定方法である。本実施形態では、隣接する５つの吐出口から液滴を吐出させて吐出速度を測定する場合について説明する。
【００６６】
図２１（ａ）、（ｂ）は、隣接する５つの吐出口で連続して液滴を吐出した様子を示した図である。以下、隣接する５つの吐出口で連続して液滴を吐出したときに、２〜５番目に吐出された液滴の吐出速度が吐出間隔によってどのように変化するかについて説明する。図２１（ａ）は、２番目以降の液滴が、メニスカス位置が突出した状態で吐出された場合、図２１（ｂ）は、２番目以降の液滴が、メニスカス位置が引いた状態で吐出された場合、を示している。メニスカスが突出した状態で吐出が行われると、相対的に吐出速度が低下するので、液滴群としても吐出速度が低下したものになる。逆にメニスカスが引いた状態で吐出が行われると相対的に吐出速度が増加するので、液滴群としても吐出速度が増加する。このような連続して吐出した液滴群の異なる吐出速度を本実施形態では吐出速度測定手段１００で測定する。
【００６７】
図２２は、発熱素子を駆動する駆動信号と、発熱素子を駆動する駆動パルスと、受光素子１０３の検出信号の時間的な関係とを示す図である。駆動信号は、制御部２４から送られる信号に応じてヘッドドライバ２５から液体吐出ヘッドに送られる。本実施形態では、吐出速度測定手段１００が個々の液滴の吐出速度を検出するだけの解像度が無いため、５個の液滴が液滴群として集団で検出され、受光素子検出信号は図２２にあるような形状となる。ここで、その検出信号のピーク位置を検出タイミングとし、駆動信号の立ち上がりと検出信号ピーク位置の時間差を遅延時間Ｄとする。
【００６８】
液体吐出ヘッド５の吐出口形成基板６の吐出口形成面から光束１０８までの距離が距離Ｌで表されるので、５個の液滴１０９の吐出速度Ｖは、Ｖ＝Ｌ／Ｄで算出できる。尚、隣接する吐出口における吐出間隔が遅延時間Ｄに対して十分小さくなるよう、吐出速度Ｖが最初に極小となる吐出間隔に対して図１５の吐出間隔とリフィル周波数との関係を設計するのが好ましい。
【００６９】
このように、隣接する３つ以上の吐出口から順次吐出する液滴の吐出速度を測定し、その吐出速度から吐出速度が極小となる吐出周波数を求め、その吐出周波数からリフィル周波数を求める。これによって、吐出口や流路の高密度化が可能な液体吐出装置、リフィル時間測定装置およびリフィル時間測定方法を実現することができた。
【符号の説明】
【００７０】
１  キャリッジ
４  シート
５  液体吐出ヘッド
６  吐出口形成基板
１００  吐出速度測定手段
３００  液体吐出装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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