(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性係数が既知の気体が既知の一定等速度で流れる定常気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出し、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の前記気流の流れ方向の移動速度成分を複数回計測し、その計測された速度値と計測時の時間間隔及び前記気流の速度値を用いて、前記速度計測した液滴の液滴量を算出することを特徴とする液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法。
【請求項２】
粘性係数が既知の気体が既知の一定等速度で流れる定常気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出し、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の位置を複数回計測し、その計測された位置座標値と計測時の時間間隔及び前記気流の速度値を用いて、前記位置計測した液滴の液滴量を算出することを特徴とする液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法。
【請求項３】
粘性係数が既知の気体が既知の一定等速度で流れる定常気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出し、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の位置と前記気流の流れ方向の移動速度成分を複数回計測し、その計測された位置座標値と速度と計測時の時間間隔及び前記気流の速度値を用いて、前記計測した液滴の液滴量を算出することを特徴とする液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法。
【請求項４】
粘性係数が既知の気体が一方向に既知の速度分布で流れる気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出し、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の前記気流の流れ方向の移動速度成分を複数回計測し、その計測された速度値と計測時の時間間隔及び前記気流の速度分布データを用いて、前記速度計測した液滴の液滴量を算出することを特徴とする液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法。
【請求項５】
粘性係数が既知の気体が一方向に既知の速度分布で流れる気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出し、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の位置を複数回計測し、その計測された位置座標値と計測時の時間間隔及び前記気流の速度分布データを用いて、前記位置計測した液滴の液滴量を算出することを特徴とする液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法。
【請求項６】
粘性係数が既知の気体が一方向に既知の速度分布で流れる気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出し、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の位置と前記気流の流れ方向の移動速度成分を複数回計測し、その計測された位置座標値と速度と計測時の時間間隔及び前記気流の速度分布データを用いて、前記計測した液滴の液滴量を算出することを特徴とする液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法。
【請求項７】
前記液滴の吐出方向を前記気流の流れ方向と直交させることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法。
【請求項８】
液滴飛翔エリアの空気の相対湿度が５０〜９０％であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法。
【請求項９】
前記気流の気体成分が不活性気体であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法。
【請求項１０】
粘性係数が既知の気体が既知の一定等速度で流れる定常気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出する吐出手段と、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の前記気流の流れ方向の移動速度成分を複数回計測する計測手段と、その計測された速度値と計測時の時間間隔及び前記気流の速度値を用いて、前記速度計測した液滴の液滴量を算出する算出手段とを具備したことを特徴とする液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定装置。
【請求項１１】
粘性係数が既知の気体が既知の一定等速度で流れる定常気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出する吐出手段と、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の位置を複数回計測する計測手段と、その計測された位置座標値と計測時の時間間隔及び前記気流の速度値を用いて、前記位置計測した液滴の液滴量を算出する算出手段とを具備したことを特徴とする液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定装置。
【請求項１２】
粘性係数が既知の気体が既知の一定等速度で流れる定常気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出する吐出手段と、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の位置と前記気流の流れ方向の移動速度成分を複数回計測する計測手段と、その計測された位置座標値と速度と計測時の時間間隔及び前記気流の速度値を用いて、前記計測した液滴の液滴量を算出する算出手段とを具備したことを特徴とする液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定装置。
【請求項１３】
粘性係数が既知の気体が一方向に既知の速度分布で流れる気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出する吐出手段と、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の前記気流の流れ方向の移動速度成分を複数回計測する計測手段と、その計測された速度値と計測時の時間間隔及び前記気流の速度分布データを用いて、前記速度計測した液滴の液滴量を算出する算出手段とを具備したことを特徴とする液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定装置。
【請求項１４】
粘性係数が既知の気体が一方向に既知の速度分布で流れる気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出する吐出手段と、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の位置を複数回計測する計測手段と、その計測された位置座標値と計測時の時間間隔及び前記気流の速度分布データを用いて、前記位置計測した液滴の液滴量を算出する算出手段とを具備したことを特徴とする液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定装置。
【請求項１５】
粘性係数が既知の気体が一方向に既知の速度分布で流れる気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出する吐出手段と、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の位置と前記気流の流れ方向の移動速度成分を複数回計測する計測手段と、その計測された位置座標値と速度と計測時の時間間隔及び前記気流の速度分布データを用いて、前記計測した液滴の液滴量を算出する算出手段とを具備したことを特徴とする液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定装置。
【請求項１６】
前記液滴の吐出方向を前記気流の流れ方向と直交させることを特徴とする請求項１０〜１５の何れかに記載の液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定装置。
【請求項１７】
液滴飛翔エリアの空気の相対湿度が５０〜９０％であることを特徴とする請求項１０〜１５の何れかに記載の液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所望の液体を吐出して記録媒体に記録を行う方式による液体吐出記録装置の液体吐出記録ヘッドからの飛翔液滴の量を測定する液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法、液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定装置、液体吐出記録ヘッドの検査システム、液体吐出記録装置、液体吐出記録ヘッドの製造システム、及び液体吐出記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液体吐出記録ヘッド（以下ヘッドと略称）の吐出口からインク液滴（以下液滴と略称）を吐出し、紙やＯＨＰシート等の記録媒体に着弾させることで、画像を形成する液体吐出記録装置が知られている。液体吐出記録装置においては、高精細かつ高画質化が求められている。吐出された液滴量にばらつきがあると、濃度むらやカラー画像における色調ずれ等の影響を及ぼし、高精細かつ高画質化の妨げとなる。こうした問題を解決するためには、ヘッドの液滴吐出特性の解析を行う必要があり、液滴量に関しては吐出液滴１滴１滴の量のばらつきを測定することが求められてきた。またより高品質のヘッドを出荷するために、製造されたヘッドの液滴吐出特性の検査項目の１つとして、吐出液滴１滴１滴の量を測定することが求められてきた。
【０００３】
しかし、ヘッドの代表的なものであると、液滴径が２０μｍ、体積で４ｐｌと、液滴サイズが微小であることから、液滴１滴の量を測定するのは困難を極める。従来から、ヘッドの液滴吐出量を測定する各種の方法が提案されている。
【０００４】
従来の第一の方法は、予め液体吐出記録装置のインクタンクの質量を測定しておき、その後、規定のヘッド駆動を行わせ、その後、更にそのインクタンクの質量を測定することにより、ヘッドの駆動動作前後の液滴質量差から平均的な液滴吐出量を算出するものである。
【０００５】
従来の第二の方法は、染料が含まれる液滴をガラス基板上に形成した透明受容層上に着弾させ、その着弾液滴部分に光を照射し、透過した光量の計測値から着弾液滴内に含まれる染料の量を見積もる。そして、液適量とそれに含まれる染料の量との比が既知であるとすることにより液滴吐出量を算出するものである。
【０００６】
従来の第三の方法は、例えば特開平５−１４９７６９号公報に記載されているように、液滴の飛翔像をカメラ等で撮影し、撮影画像を画像処理し、その画像の大きさから液滴体積を算出するものである。
【０００７】
従来の第四の方法は、例えば特開２０００−１５３６０３号公報に記載されているように、所定の深さと幅とを持つシャーレ形態の媒体に吐出液滴を受け、天板で覆う。天板に押しつぶされ変形した液滴のサイズを測定し、その測定値に基づいて、液滴の体積を算出するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例においては次のような問題点があった。
【０００９】
従来例の第一の方法では、算出するのは多数液滴の平均値であり、１滴１滴の液滴量ではないため、液滴間のばらつきや過渡的な液滴量の変化を測定することはできない。そのため、十分な情報が得られない問題点がある。
【００１０】
また、従来例の第二の方法は、液滴を受ける受容層のばらつきが、液滴の受容層内での広がり方に影響を与え、ひいては透過光量にも影響する。現状では、特に、受容層の表面エネルギむら等のばらつきが液滴量測定の精度を落としている。また、この方法では、光を吸収しない透明液滴や光の透過量が極端に落ちる顔料インク等には適用できない。また、高速で連続的に吐出される液滴量を測定しようとすると、図１５に示すように基板に着弾した液と液とが分離されず、つながってしまうため、１滴ごとの液滴量を測定することができない。
【００１１】
また、従来例の第三の方法では、照明の方法、つまり照明光の強さや向き等により撮像される液滴の大きさが変ってしまう。また、この方法では、液滴径から液滴量と液滴体積を算出するが、液滴体積は液滴径の３乗に比例するので、体積の絶対誤差も径の測定絶対誤差のおよそ３乗に比例することになり、液滴径の測定誤差を小さく抑えないと、液滴体積の絶対誤差が大きくなる欠点がある。
【００１２】
更に、従来例の第四の方法では、基板のたわみや表面むらのため、液滴を挟む受容基板と天板面との間隔をばらつきなく一定にするのは難しい。更に、受容基板と天板面の両面のぬれの状態もばらつきなく一定にすることは難しいため、測定に誤差が生じてしまう。更に、高速で連続的に吐出される液滴量を測定しようとすると、第二の方法と同様に、基板に着弾した液と液とが分離されずつながってしまうため、１滴ごとの液滴量を測定することができない。
【００１３】
本発明の目的は、液体吐出記録ヘッドの更なる高画質化を実現するため、吐出液滴の１滴１滴の量を精度良く計測することができる液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法、液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定装置、液体吐出記録ヘッドの検査システム、液体吐出記録装置、液体吐出記録ヘッドの製造システム、及び液体吐出記録ヘッドを提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、粘性係数が既知の気体が既知の一定等速度で流れる定常気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出し、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の前記気流の流れ方向の移動速度成分を複数回計測し、その計測された速度値と計測時の時間間隔及び前記気流の速度値を用いて、前記速度計測した液滴の液滴量を算出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、移動する液滴の速度ではなく液滴の位置を複数回計測し、その計測された位置座標値と計測時の時間間隔及び前記気流の速度値を用いて、前記位置計測した液滴の液滴量を算出することを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明は、移動する液滴の速度か位置どちらかだけではなく、液滴の位置と気流の流れ方向の移動速度成分を各々複数回計測し、その計測された位置座標値と速度と計測時の時間間隔及び前記気流の速度値を用いて、前記計測した液滴の液滴量を算出することを特徴とする。
【００１７】
ここで、一定気流中の球状の液滴に働く抗力Ｆは、レイノルズ数が小さいとき、Ｓｔｏｋｅｓの式に従い、液滴の質量をｍ、液滴の半径をａ、液滴に働く相対速度をｖ、雰囲気気体の粘性係数をηとすると、
Ｆ＝６πηａｖ
と表される。これにより、液滴に働く運動方程式が決定される。気流を一定等速速度の定常気流とし、それを解くと、液滴のｙ方向の速度ｖと位置ｙは以下の式で表される。
【００１８】
ｖ＝（ｖe−ｖo）（１−ｅｘｐ（−ｔ／τ））＋ｖo      ・・（１）
ｙ＝（ｖe−ｖo）（ｔ−τ＋τ・ｅｘｐ（−ｔ／τ））＋ｖoｔ＋ｙo・・・（２）
ここで、気流の流れ方向ｙを、気流の流速ｖeを、時刻ｔ＝０での液滴のｙ方向の位置をｙ0、速度をｖ0、時定数τ＝ｍ／６πηａとしている。
【００１９】
Δｔを既知とし、時刻ｔ＝０、Δｔにおける液滴の方向速度ｖを測定すれば、気流の流速式ｖeは既知であるので、式（１）より未知数と共にτが算出できる。或いは、Δｔを既知とし、ｔ＝０、Δｔ、２Δｔにおける液滴のｙ方向位置ｙを測定すれば、気流の流速式ｖeは既知であるので、式（２）より未知数ｖ0、ｙ0と共にτが算出できる。液滴の密度をρとすると、
τ＝ｍ／６πηａ＝２ａ2ρ／９η
であるので、液滴の密度ρと雰囲気気体の粘性係数ηが既知であれば、液滴の半径ａが求められ、液滴の量を算出できることになる。
【００２０】
ここでｔ＝０とは、液滴の位置あるいは速度の計測を開始する時点である。本発明は計測をおこなう領域での気流が既知の層流になっていることが計測の必要条件である。つまり、計測開始前あるいは後の領域の気流が未知であったり、乱流であっても計測は可能である。
【００２１】
また、速度と位置の計測を組み合わせることで測定系をより容易に構成できる可能性がでる。速度計測で１データをとれば、その分、位置計測で取得しなければならないデータ数を１つ減らすことができる。この測定では、時刻ｔが充分大きいと、式（１）と式（２）でτの成分がなくなることから自明なように、量に関わるτ成分を算出するには、液滴の気流流れ方向の速度が気流の速度と一致する前に、液滴の位置や速度の測定をしなければならない。しかも、液滴が微小で時定数τが小さいため、気流速度と一致するまでの時間は短い。よって、位置か速度どちらか一方のみの計測よりは、液滴位置と速度を別々の計測系で測定し、両者のデータとも利用するほうが、計測を行う上での困難が低くなる可能性がある。
【００２２】
液滴が移動すると液滴周りの気流の状態を乱すことになるので、ヘッドの吐出周波数が大きく、飛翔する液滴と液滴との間隔が狭いと、液滴が移動することで生じた雰囲気内の気体による乱れが、次に吐出された液滴の移動に影響を与える可能性がある。そうすると、雰囲気気体の粘性係数ηは雰囲気気体固有の値と考えることができなくなる。
【００２３】
しかし、本発明では、一定気流の流れ方向と非平行に液滴を吐出し、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の前記気流の流れ方向の移動速度成分を複数回計測する。そのため、計測領域では、図２に示すように、液滴が移動することによる気流の乱れは気流の流れ方向に飛散し、液滴の軌道上には残らないため、液滴が移動することで生じた雰囲気内の気体乱れが、次に吐出される液滴の移動に影響を与えることはないと考えられる。よって、雰囲気気体の粘性係数ηは、その気体固有の一定値と考えることができる。
【００２４】
更に、本発明は、粘性係数が既知の気体が一方向に既知の速度分布で流れる気流域に、前記気流の流れ方向と非平行に密度が既知の液滴を吐出し、前記液滴の移動方向が前記気流の流れ方向と一致する前に、前記液滴の前記気流の流れ方向の移動速度成分を複数回計測し、その計測された速度値と計測時の時間間隔及び前記気流の速度分布データを用いて、前記速度計測した液滴の液滴量を算出することを特徴とする。
【００２５】
更に、本発明は、移動する液滴の速度ではなく液滴の位置を複数回計測し、その計測された位置座標値と計測時の時間間隔及び前記気流の速度分布データを用いて、前記位置計測した液滴の液滴量を算出することを特徴とする。
【００２６】
更に、本発明は、移動する液滴の速度か位置どちらかだけではなく、液滴の位置と気流の流れ方向の移動速度成分を各々複数回計測し、その計測された位置座標値と速度と計測時の時間間隔及び前記気流の速度分布データを用いて、前記計測した液滴の液滴量を算出することを特徴とする。
【００２７】
これにより、一方向で等速速度の層流気流場を作るよりも、より容易に、またより安定した雰囲気気流場を作りだせる可能性がある。もちろん、一定等速気流場の場合より液滴軌道を示す式は複雑になるが、気流の安定度が高ければ測定精度をより向上させることができる。更に、雰囲気気流場を容易に作り出すことができれば、液滴量測定装置のコストの低減や液滴量測定装置のサイズの縮小が可能になる。
【００２８】
更に、本発明は、液滴の吐出方向を気流流れ方向と直交することを特徴とする。
【００２９】
ヘッドの吐出周波数が大きく飛翔する液滴と液滴との間隔が狭い場合でも、前述したように、本発明では、液滴が移動することによる気流の乱れは気流の流れ方向に飛散し、液滴の軌道上には残らないため、液滴が移動することで生じた雰囲気内の気体乱れが、次に吐出される液滴の移動に影響を与えることはない。特に液滴の吐出方向を気流の流れ方向と直交させれば、気流域突入時の液滴の初期軌道と気流の流れ方向とが直交するので、上記の効果が大きいと考えられる。従って、本手法により、より高精度な計測が可能である。また、液滴吐出の周波数が上がるほど飛翔液滴間の距離が短くなるため、精度の良い測定は困難になっていくが、本手法を用いれば、より高い吐出周波数まで測定可能である。
【００３０】
更に、本発明は、液滴飛翔エリアの空気の相対湿度が５０〜９０％になるように制御している。
【００３１】
このように環境を比較的高めの湿度に保つことで、液滴が飛翔中に蒸発することにより、その量が減少することを防ぐことができる。
【００３２】
更に、本発明は、前記記載の気流の気体成分が不活性気体であることを特徴とする。
【００３３】
不活性気体の粘性係数は温度２５度で、アルゴン２２．４８×１０-5Ｐ、ヘリウム１９．６８×１０-5Ｐ、ネオン３１．４２×１０-5Ｐであり、空気１８．２×１０-5Ｐより大きいため、レイノルズ数は空気よりも小さくなり、雰囲気気体の気流を層流の状態にしやすい。本発明では、雰囲気気流は層流を仮定したものであるで、レイノルズ数の低下により測定精度の向上を図ることができる。
【００３４】
更に、本発明は、液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法を用いて、液体吐出記録ヘッドの各ノズルの特性を測定し、その測定値に基づいて、各ノズルで常に所定の液滴量での吐出が行われるようにヘッドの駆動制御を行う。
【００３５】
これにより、液滴量が常に一定で、高品質な描画を可能とする液体吐出装置ができる。
【００３６】
更に、本発明は、液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量測定方法を用いて、製造済みの液体吐出記録ヘッドの各ノズルの諸特性を測定し、そのデータを製造装置にフィードバックし、目標性能を得るべく製造パラメータの調整を行う。
【００３７】
これにより、液滴量が一定で高品質な液体吐出記録ヘッドを効率良く生産することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３９】
（１）構成の説明
図１は本発明の第１実施形態の液体吐出記録ヘッド１の液滴量測定装置の一例を示す概略構成図である。液滴量測定装置は、平行に配置された２枚の平面ガラス板２、平面ガラス板２を搭載したステージ３、イメージ・インテンシファイア４、ＣＣＤカメラ５、観察系拡大レンズ６、照明装置７を備えている。
【００４０】
本第１実施形態で用いた液体吐出記録ヘッド１（以下ヘッドと略称）は、電気熱変換体により液滴に熱を加え、インクの一部を発泡させ、その発泡の作用力により、オリフィスプレートに開いたノズルからインクを吐出させるタイプのものである。ヘッド１のノズルの数は６４個から１４０８個まで様々なタイプが生産されているが、本第１実施形態では１２８個のものを用いた。
【００４１】
水平に並べた２枚の平面ガラス板２を水平方向に規定の一定速度で移動させることで、速度が既知である一定の定速気流をつくる。本第１実施形態では、２枚の平面強化ガラスを水平面度の良い角型ブロックを挟み込むように組付け、それを一軸の高速ロングストロークのステージ３に水平に据える。平面ガラス板２は一辺１００ｍｍの正方形の形状とし、２枚の平面ガラス板２の間のガラス面間距離は５ｍｍとした。ステージ３は、移動ストロークが２．５ｍ、加減速度２ｍ／ｓ2で最高速度が２ｍ／ｓの性能を持つ。
【００４２】
なお、ステージ３が２ｍ/ｓで移動しているときの２枚の平面ガラス板２の中間域の気流速度は、熱線流速計や粒子像速度法（ＰＩＶ法）により計測されており、１．８８ｍ/ｓであった。また熱線流速計により観察領域の乱流強度の評価もおこなわれ、観察領域に関しては十分層流になっていることが確かめられた。
【００４３】
ステージ３の稼動範囲の中間付近にヘッド１と観察系拡大レンズ６が設置される。ヘッド１は、液滴が吐出されるオリフィスプレート面が垂直で、液滴が吐出されるノズル部の高さが、２枚の平面ガラス板２間の中央付近になるように設置される。ヘッド１の位置出しは、ヘッド１を固定しているステージ類（不図示）によりなされる。撮像部としては、１ＭＨｚのゲート周波数を持つ高精細のイメージ・インテンシファイア４（以下Ｉ．Ｉ．と略称）に１／２倍のリレーレンズを装着し、それに１０２４×１０２４画素を持つＣＣＤカメラ５を接続して使用する。Ｉ．Ｉ．４に接続される観察系拡大レンズ６としては、倍率１０倍、視写界深度が５０μｍ以上あるレンズを使用した。照明装置７としては、発光半値幅が最長３５０μｓ、１パルスあたりのフラッシュ光量が２００Ｊのストロボフラッシュ照明源に、リング型のファイバーライトガイドを接続し、照射リングを観察系拡大レンズ６の先端に設置した。これにより、液滴の反射光を観察系で捉える構成になっている。
【００４４】
図１に示す実験系全体は、気流の乱れ等の外乱を防ぐため、アクリル板で覆った。また、アクリル板内に湿度計測機能が付属している加湿器を設置し、アクリル板内の雰囲気を常時相対湿度７０％に制御した。
【００４５】
なお相対湿度が５０％より低いと、吐出された液滴の一部が飛翔中に蒸発することが観察されている。また相対湿度が９０％より高いと、ヘッド２の吐出口に水蒸気が凝結し、吐出する液滴量に誤差を及ぼしたり、吐出方向を変動させる悪影響を及ぼす。
【００４６】
また、アクリル板内には温度計を設置し、温度が例えば２５℃になるように制御する。
【００４７】
図２は本発明の第１実施形態の液滴の飛翔と雰囲気気体の乱れを示す説明図である。ヘッド１の吐出液滴の測定領域では、図２のように、液滴が移動することによる気流の乱れは、気流の流れ方向に飛散し、液滴の軌道上には残らないため、液滴が移動することで生じた雰囲気内の気体乱れが、次にヘッド１から吐出される液滴の移動に影響を与えることはないと考えられる。よって、雰囲気気体の粘性係数ηは、その気体固有の一定値と考えることができる。
【００４８】
ヘッド１の吐出液滴の測定では、カメラ露光、ストロボ点灯、Ｉ．Ｉ．４のゲートのタイミングを図３に示すように制御した。ヘッド１は周波数１ｋＨｚで吐出駆動した。１回のカメラ露光時間を１ｍｓにし、カメラ露光時間内に１回のストロボ点灯を行った。ストロボ発光時間は３００μｓに設定した。このストロボ発光時間内にＩ．Ｉ．４のゲートを４回駆動する。ゲート幅５０ｎｓ、周波数１ＭＨｚで２ゲート分の駆動を１組として２組分の駆動を、各組の２ゲート駆動する時間の中間の時刻と次の組の２ゲート間の中間時刻との差が１００μｓになるように、４回のゲート駆動を行った。尚、ゲートを開いたときには必ず液滴画像が撮像されるように、この時間差は、測定エリアと液滴のスピードに応じて適宜調整されねばならない。
【００４９】
これらＣＣＤカメラ５、照明装置７によるストロボ照明、Ｉ．Ｉ．４のゲートの駆動は、平面ガラス板２を移動するステージ３の制御とタイミングがとられる。平面ガラス板２を搭載したステージ３は、ストロークの中央付近では最高速２ｍ／ｓで等速に移動し、軸上を往復移動するように制御される。ステージ３のストロークが充分長いため、最高速度で等速移動する距離も充分得ることができる。
【００５０】
平面ガラス板２の中央が観察領域内に入っている間に、以上説明してきたＣＣＤカメラ５等の駆動がなされる。ヘッド１は連続１ｋＨｚで駆動させても、ＣＣＤカメラ５のシャッタに同期させて撮影時前後のみ駆動を行っても、どちらでも構わない。
【００５１】
本測定前に、これら機器の同期がとれるようタイミングの調整を行った。また、ヘッド１の吐出液滴が測定領域を横切り液滴画像が取得できるように、観察光学系、照明系、ヘッド１の位置調整を行った。尚、液滴の大きさが異なれば、時定数τが異なるため、液滴の通る飛翔軌道も変る。よって、事前の調整で極力すべての液滴を画像に捉えられるように、これら機器の位置調整がなされなければならない。
【００５２】
図４は本発明の第１実施形態の液滴量測定装置の制御系を示すブロック図である。液滴量測定装置の制御系は、パーソナルコンピュータ（以下パソコン）１００、制御部１０１、ヘッドコントローラ１０２、Ｉ．Ｉ．ドライバ１０３、ガラス板ステージコントローラ１０４を備えている。
【００５３】
即ち、ヘッド１、ＣＣＤカメラ５、照明装置７（ストロボ照明光源）、Ｉ．Ｉ．４のゲート、ステージ３の制御は、図４に示すように、パソコン１００と接続された制御部１０１により一括して制御する。タイミング信号等の制御データは実験前にパソコンから制御部に送信した。ヘッドコントローラ１０２は、ヘッド１を駆動制御する。Ｉ．Ｉ．ドライバ１０３は、Ｉ．Ｉ．４を駆動制御する。ガラス板ステージコントローラ１０４は、ステージ３を駆動制御する。
【００５４】
ＣＣＤカメラ５で撮像された画像データは、パソコン１００に送られ、パソコン１００内部のメモリに記憶される。画像データは、実験後、メモリから読み出され、画像処理ソフトにより液滴の重心位置座標が算出される。尚、実験前に、規定の間隔の格子パターンを描いたガラス基板を測定領域に設置し、上記構成でＣＣＤカメラ５により撮像され画像が取得される。その画像上の画素単位での格子間隔と、ガラス基板上での実格子間隔とから、画像データの１画素が実空間でどれだけの長さに相当するかというキャリブレーションが行われる。このキャリブレーションデータは、パソコン１００のメモリに記憶され、画像処理により液滴重心位置が算出される際に用いられる。
【００５５】
（２）動作の説明
次に、本発明の第１実施形態の動作について図１〜図５を参照して詳細に説明する。
【００５６】
本第１実施形態では、Ｉ．Ｉ．４のゲートを開くごとに液滴を反射した光が観察系拡大レンズ６に入射するので、図５に示すように１画像データには同一液滴が、ゲートが開く回数と同じ４点表示される。液滴重心位置を算出し、近接した２液滴間の気流流れ方向の距離を、撮影された時刻の差である１μｓで割ることで、気流流れ方向の速度を求める。これを別の近接液滴間でも行う。
【００５７】
時刻ｔ＝０、Δｔでのそれぞれ速度値を式（１）に代入し、
ｖ＝（ｖe−ｖo）（１−ｅｘｐ（−ｔ／τ））＋ｖo      ・・・（１）
２つの方程式（ｔ＝０の場合の式（１）、ｔ＝Δｔの場合の式（１））を解くと、時定数τが他の未知数Ｖoと共に求まる。ここでは、Ｉ．Ｉ．４の４回のゲート駆動のうち、最初の２回の駆動により速度値を計測する時刻をｔ＝０としている。また、本第１実施形態においては、Δｔ＝１００μｓで、気流の流速ｖe＝１．８８ｍ／ｓである。時定数τより算出された液滴径は約φ２０μｍになり、従来法によるインクタンクの液滴の減り量と吐出回数から求めた平均液滴体積とほぼ等しい値になった。
【００５８】
尚、本第１実施形態では、定速気流の雰囲気環境を、平行に配置した２枚の平板ガラス板２を移動させることで作り出したが、例えば風洞装置を使用するなど別方法も考えられる。更に、液滴の位置や速度を計測するにも、本第１実施形態の方法のみならす、ハイスピードカメラの使用等、多種多様な手段を採用することができる。
【００５９】
本第１実施形態では、更に、本発明の液滴量測定方法及び液滴量測定装置を利用することで、高精度なヘッドをより効率良く生産する方法を説明する。
【００６０】
工場で生産されたヘッドは、上記説明してきた液滴量測定方法及び液滴量測定装置により全ノズルの液滴量測定がなされる。そのデータはＬＡＮ等によりリアルタイムで工場の各製造工程部に送信される。
【００６１】
規格外の液滴量が計測された場合は、各工程内の検査結果と併せて解析され、不良原因の早期探索がなされる。例えば、あるヘッドの一部のノズルで液滴吐出量が規格以上に大きいという計測結果が得られると、そのヘッドノズルの径や、そのヘッドノズルに対応する熱変換素子の抵抗値が調べられる。そこで、例えば、液滴吐出量が規格以上に大きいノズルに対応するノズル径が、設計値よりも大きかった場合は、ノズル形成工程において製造パラメータの再チェックがなされ、設計値のノズル径が製造できるようにノズル形成工程の調整がなされる。こうした最終製品から各製造工程へ計測データのフィードバックをかけることで、高精度なヘッドがより効率良く生産される。また、製品立ち上げ時の歩留まり向上を早めることができる。
【００６２】
（３）ヘッドの位置合わせ方法
（３―１）構成の説明
図６はヘッド位置合わせをする際の液滴量測定装置の構成を示す側面図である。液滴量測定装置は、平行に配置した２枚の平面ガラス板２、ステージ３、拡大レンズ付きのヘッド位置調整時観察用カメラ１１、５軸可変ステージ１２、高精度ｚステージ１５を備えている。
【００６３】
（３−２）動作の説明
次に、ヘッドの位置合わせの方法について図６〜図７を参照して詳細に説明する。
【００６４】
液滴の吐出方向と計測領域の気流の流れ方向とを直交させる。測定時の構成は、上述のものと同じである。測定前に、液滴の吐出方向と気流の流れ方向とが直交するようにヘッド１の位置合わせを行う。その手順を次に説明する。
【００６５】
平面ガラス板２をヘッド吐出部に面するように移動し静止させる。拡大レンズ付きのヘッド位置調整時観察用カメラ１１を、ヘッド１から吐出された液滴が２枚の平面ガラス板２の間に入るのが観察できるように、平面ガラス板２の上部に設置する。ヘッド１は、５軸可変ステージ１２の上面に設置されており、ヘッド１から吐出された液滴が平面ガラス板２間の中央に水平に飛翔するように、Ｚ方向、煽り角の調整がなされる。
【００６６】
カメラ１１で撮像された液滴の軌道が、図７に示すように平面ガラス板２の端面と直交するように、ヘッド１を固定してある５軸可変ステージ１２のθ方向を調節する。尚、ヘッドの位置合わせで用いるレンズの倍率は５倍で、視写界深度が０．１ｍｍもないため、液滴軌道と平面ガラス板２の端面とは同時に観察することはできない。そこで、観察系を固定している高精度ｚステージ１５を上下させ、まず、平面ガラス板２の端面を観察し、その撮像画像をメモリに記憶させる。そして、その撮像画像から平面ガラス板２の端面線を抽出し、その抽出された線を画像画面上に重ね合わせた状態で、飛翔する液滴軌道面に焦点をあわせる。この手法により、平面ガラス板２の端面と共に液滴飛翔軌道も画面に表示させることができる。
【００６７】
調整終了後、調整に用いた観察系は待避され、代わりに本測定用の観察系が設置される。その後は、上述の方法で液適量測定が行われ、時定数τ、ついで液滴径が算出される。
【００６８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００６９】
（１）構成の説明
本発明の第２実施形態の液滴量測定装置の構成（図１）は第１実施形態と同様である。詳細は上述したので省略する。
【００７０】
（２）動作の説明
次に、本発明の第２実施形態の動作について図８を参照して詳細に説明する。
【００７１】
本第２実施形態では、雰囲気気体は空気のかわりにアルゴンガスを充填して用いた。Ｉ．Ｉ．４のゲートタイミングを図８に示すように、ＣＣＤカメラ５の１露光時間内に２０ｋＨｚで３回駆動する。尚、Ｉ．Ｉ．４のゲートを開いたときには必ず液滴画像が撮像されるように、この時間差は、測定エリアと液滴のスピードに応じて適宜調整されねばならない。
【００７２】
本第２実施形態では、同一液滴がＩ．Ｉ．４のゲートの開く回数と同じ３点表示される。液滴重心位置を画像データから画像処理により算出する。時刻ｔ＝０、Δｔ、２Δｔでのそれぞれの位置座標値を式（２）に代入し、
ｙ＝（ｖe−ｖo）（ｔ−τ＋τ・ｅｘｐ（−ｔ／τ））＋ｖoｔ＋ｙo・・・（２）
３つの方程式（ｔ＝０の場合の式（２）、ｔ＝Δｔの場合の式（２）、ｔ＝２Δｔの場合の式（２））を解くと、時定数τが他の未知数と共に求まる。
【００７３】
尚、本第２実施形態においては、Δｔ＝５０μｓで、気流の流速ｖe＝１．８８ｍ／ｓである。更に、時定数τより液滴半径ａが算出される。また、本第２実施形態では、第１実施形態と異なり雰囲気気体としてアルゴンを用いているので、気体の粘性定数を２２．３×１０-6Ｐａ・ｓと置いて液滴半径を算出した。
【００７４】
（３）ヘッドの位置合わせ方法
第１実施形態と同様にヘッドの位置合わせを行う。
【００７５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００７６】
（１）構成の説明
図９は本発明の第３実施形態の液体吐出記録ヘッド１の液滴量測定装置の一例を示す概略構成図である。液滴量測定装置は、平行に配置された２枚の平面ガラス板２、平面ガラス板２を搭載したステージ３、イメージ・インテンシファイア４、ＣＣＤカメラ５、観察系拡大レンズ６、照明装置７、フォトセンサ系拡大レンズ８、フォトセンサ９、側視鏡筒部１０を備えている。
【００７７】
本第３実施形態は、第１実施形態の場合と異なり、観察光軸上に２枚の平面ガラス板２に対して、カメラ観察光学系（イメージ・インテンシファイア４、ＣＣＤカメラ５、観察系拡大レンズ６）とは反対側に、２０倍の観察系拡大レンズ８と２分割型のフォトセンサ９を設置している。本第３実施形態で使用したフォトセンサ９は、受光面サイズが１０×１０ｍｍ、素子間ギャップが０．１ｍｍのものである。フォトセンサ系拡大レンズ８とフォトセンサ９は、側視鏡筒部１０の両端に設置される。側視鏡筒部１０からの観察により、その系の光軸と対向する側に位置するカメラ観察光学系の光軸とが一致するように系の位置調整を行った。また、フォトセンサ９の位置は、ヘッド１からの飛翔液滴が２分割型のフォトセンサ９のギャップに直交して飛翔するように位置合わせを行った。
【００７８】
（２）動作の説明
次に、本発明の第３実施形態の動作について図９〜図１０を参照して詳細に説明する。
【００７９】
図９に示す系により液滴の飛翔速度を計測する方法を、図１０を参照しながら説明する。照明装置７のストロボ照明光が点灯し、フォトセンサ９のセンサ部全面に光が照射されると、フォトセンサ９からの出力が一定量得られる。その状態で液滴像がフォトセンサ９を横切ると、液滴が陰になりフォトセンサ９の受光量が落ち出力も落ちる。２分割型のフォトセンサ９の２素子のうち、初めに液滴が横切る素子を素子Ａ、後に横切る素子を素子Ｂとすると、素子Ａの出力が上昇を始める時点と、素子Ｂの出力が低下を始める時点の時間間隔は、液滴が素子間のギャップを通過する時間に対応する。そこで、ギャップ通過時間を測定すれば、既知であるギャップ間距離とからギャップ通過時の液滴速度を算出することができる。
【００８０】
カメラ観察光学系（イメージ・インテンシファイア４、ＣＣＤカメラ５、観察系拡大レンズ６）側では、第２実施形態の場合と同様に液滴画像を得る。但し、本第３実施形態では、３時刻分の液滴位置を計測する必要はなく、２時刻分の位置データが得られればいいので、第２実施形態とは異なりＩ．Ｉ．４のゲートを２回駆動すればいい。また、２回のうち最初のゲート駆動時刻をトリガにし、前述の速度測定システムの出力データ保存を開始することで、液滴がフォトセンサ９のギャップを通過する時刻をカメラ観察系側と同時刻系列で計測する。
【００８１】
ＣＣＤカメラ５で撮像された画像から、第２実施形態と同様に、液滴重心位置を画像処理により算出する。時刻ｔ＝０、Δｔでのそれぞれの位置座標値を、第２実施形態で示した式（２）に代入し、２つの式が得られる。また、フォトセンサ９側から得られたｔ＝Δｔ′時点での液滴速度を、第１実施形態で示した式（１）に代入し、１つの式が得られる。尚、ｔ＝Δｔ′は液滴像がフォトセンサ９のギャップを通過する中心時刻である。これら３式を解いて、時定数τを他の未知数と共に求める。更に、第１実施形態、第２実施形態と同様に、時定数τから液滴半径或いは液滴質量を算出する。
【００８２】
（３）ヘッドの位置合わせ方法
第１実施形態と同様にヘッドの位置合わせを行う。
【００８３】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００８４】
（１）構成の説明
本発明の第４実施形態の液滴量測定装置の構成（図９）は、ステージ３に格子ピッチ２０μｍのリニアエンコーダを取付けた以外は第３実施形態と同様である。詳細は上述したので省略する。
【００８５】
（２）動作の説明
次に、本発明の第４実施形態の動作について図９、図１１を参照して詳細に説明する。
【００８６】
本第４実施形態では、雰囲気の気流が等速状態ではなく、一方向の速度分布が既知である気流である場合を説明する。特に、本第４実施形態では、雰囲気気流の速度が等加速度に変化する場合を説明する。
【００８７】
雰囲気気流の速度ｖeが一定ではなく、ｖe＝Ｃ1ｔ＋Ｃ2と表されるとすると、液滴のｙ方向の速度ｖと位置ｙは、上記式（１）、（２）に代わって以下の式で表される。
【００８８】
0003774649.tif 000002
本第４実施形態では、第１〜第３実施形態の平面ガラス板２を搭載した一軸のステージ３に、格子ピッチ２０μｍのリニアエンコーダを取付け、測定時に同時に平面ガラス板２を搭載したステージ３の位置の測定ができるようになっている。また、第１〜第３実施形態では、測定域をステージストロークのほぼ中央に設定したが、本第４実施形態では、測定域をステージストロークの端から０．８ｍ付近に設定する。平面ガラス板２を搭載したステージ３は、ストローク２．５ｍ、加減速度２ｍ／ｓ2で、最高速度が２ｍ／ｓの性能で、図１１に示すような加減速をする。ストロークの端から０．８ｍ付近では、まだ等速度にはなっておらず等加速度状態である。ステージ基準が計測領域に達する時刻に、液滴の速度や位置の計測を行うように制御器よりタイミング制御がなされる。
【００８９】
また、ステージ３の各位置における２枚の平面ガラス板２の中間域の気流速度を、熱線流速計や粒子像速度法（ＰＩＶ法）により事前に計測しておく。ステージ３が等加速度で移動する時は、平面ガラス板２の中央域の気流速度もほぼ等加速的に変化することがわかっている。また熱線流速計により観察領域の乱流強度の評価もおこなわれ、観察領域に関しては十分層流になっていることが確かめられている。
【００９０】
第１実施形態と同様に、２時刻ｔ＝０、Δｔでの液滴速度を求める場合は、ｔ＝０からｔ＝Δｔまでのステージ位置を計測し、その計測位置座標から、計測域の気流が等加速度で変化していると仮定して、最小二乗法により雰囲気気流Ｖeの係数Ｃ1、Ｃ2を算出する。定数Ｃ1、Ｃ2、時刻ｔ＝０、Δｔでのそれぞれの気流流れ方向の速度値を式（３）に代入し、２つの方程式を解き、時定数τを他の未知数Ｖoと共に求める。時定数τより液滴量が算出される。
【００９１】
また、第２実施形態と同様に、３時刻ｔ＝０、Δｔ、２Δｔでの液滴位置を求める場合は、ｔ＝０からｔ＝２Δｔまでのステージ位置を計測し、その計測位置座標から、計測域の気流が等加速度で変化していると仮定して、最小二乗法により雰囲気気流Ｖeの係数Ｃ1、Ｃ2を算出する。定数Ｃ1、Ｃ2、時刻ｔ＝０、Δｔ、２Δｔでのそれぞれの液滴位置座標値を式（４）に代入し、３つの方程式を解き、時定数τを他の未知数Ｖo、ｙoと共に求める。時定数τより液滴量が算出される。
【００９２】
また、第３実施形態のように液滴位置と液滴の速度を計測し時定数τを求める場合は、２時刻ｔ＝０、Δｔでの液滴位置を求めると共に、液滴像がフォトセンサ９のギャップを通過する時刻ｔ＝Δｔ′での液滴速度を求める。更に、ｔ＝０からｔ＝Δｔまでのステージ位置を計測し、その計測位置座標から、計測域の気流が等加速度で変化していると仮定して、最小二乗法により雰囲気気流Ｖeの係数Ｃ1、Ｃ2を算出する。定数Ｃ1、Ｃ2、時刻ｔ＝０、Δｔでのそれぞれの液滴位置座標を式（３）に代入し、ｔ＝Δｔ′での液滴速度を式（４）に代入し、３つの方程式を解き、時定数τを他の未知数Ｖo、ｙoと共に求める。時定数τより液滴量が算出される。
【００９３】
（３）ヘッドの位置合わせ方法
第１実施形態と同様にヘッドの位置合わせを行う。
【００９４】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００９５】
（１）構成の説明
図１２は本発明の第５実施形態の液滴量測定装置の構成を示す概略図である。液滴量測定装置は、平行に配置した２枚の円形状の平面ガラス板２、ステージ、Ｉ．Ｉ．４、ＣＣＤカメラ５、観察系拡大レンズ６を備えている。２枚の円形状の平面ガラス板２の中心軸は同一で、水平に設置されている。この中心軸がモーターにより回転することで、同回転速度で２枚の平面ガラス板２は回転する。円形状の平面ガラス板２の外径は５インチ、平面ガラス板２の間隔は５ｍｍである。観察系（Ｉ．Ｉ．４、ＣＣＤカメラ５、観察系拡大レンズ６）は、その視野中心が回転軸から３０ｍｍの地点に、観察系光軸が鉛直になるように設置される。またヘッド１から吐出された液滴が観察視野を通過するように、観察系の回転方向位置が決定される。
【００９６】
（２）動作の説明
次に、本発明の第５実施形態の動作について図１２を参照して詳細に説明する。
【００９７】
本第５実施形態では、２枚の平面ガラス板２を同速度で回転させ、平面ガラス板２の間にヘッド１より水平に液滴を吐出させる。回転速度は６００ｒｐｍである。
【００９８】
気流の回転角速度をωとすると、液滴に動きを示す方程式は、
τｘ''＝ωｙ−ｘ'      ・・・（１）
τｙ''＝−ωｘ−ｙ'     ・・・（２）
である。τは時定数である。
【００９９】
上記方程式（１）（２）を解くと
ｘ＝ｆ（Ａ１〜Ａ４、Ｘo、τ、ｔ）    ・・・（３）
ｙ＝ｆ（Ａ１〜Ａ４、Ｙo、τ、ｔ）    ・・・（４）
未知数が７つなので、ｔ＝０、Δｔ、２Δｔ、３Δｔでの液滴位置（ｘ、ｙ）を計測し、時定数τを算出する。
【０１００】
液滴位置の計測法は第２実施例と同様におこなうが、本実施例では４時刻での位置を計測するため、Ｉ．Ｉ.４のゲートをＣＣＤカメラの１露光内に４回駆動する。
【０１０１】
また、平面ガラス板２を定常的に回転させている時の、２枚の平面ガラス板２の中間域の気流速度を、熱線流速計や粒子像速度法（ＰＩＶ法）により事前に計測しておく。気流速度Ｖは回転軸からの距離をＲとするとＶ＝Ｒωで表されると仮定し、ωを平均的に算出する。平面ガラス板２の回転速度が６００ｒｐｍのときの気流の角速度は６１．１  /ｓであった。
【０１０２】
また熱線流速計により観察領域の乱流強度の評価もおこなわれ、観察領域に関しては十分層流になっていることが確かめられた。
【０１０３】
本実施例は、測定装置をコンパクトにすることができ、また非常に安定した気流域を作製できる非常に有効な手法である。また一軸ステージの場合はステージ移動と計測とを同期をとって制御する必要があるが、本測定装置は定常的に等速で回転させられるのでその必要もない。
【０１０４】
（３）ヘッドの位置合わせ方法
第１実施形態と同様にヘッドの位置合わせを行う。但し、平面ガラス板２の端面線の代わりに、円形状の平面ガラス２の円形端面に対する接線を用いる。
【０１０５】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０１０６】
（１）構成の説明
図１３は本発明の第６実施形態の液滴量測定機能を備えた液体吐出記録装置の構成を示す概略斜視図である。液体吐出記録装置は、液滴量測定機能を備えたヘッド計測領域部１６、材料搬入口１７、搬送機構１８、パソコン１９、シャッタ２０を備えている。
【０１０７】
（２）動作の説明
次に、本発明の第６実施形態の動作について図１３、図１４を参照して詳細に説明する。
【０１０８】
本第６実施形態では、液滴量測定機能を備えた液体吐出記録装置について説明する。
【０１０９】
液体吐出記録装置の記録媒体には、紙やＯＨＰシートなどの民生用品、例えばカラーフィルタ基板などの産業用品など多数種の媒体があげられるが、本第６実施形態ではカラーフィルタ向けガラス基板を対象とする。液体吐出記録装置には、印字領域部１５とヘッド計測領域部１６が別々に存在する。記録媒体であるガラス基板は、材料搬入口１７より出し入れされる。
【０１１０】
液体吐出記録装置の電源投入直後や一定時間ヘッド駆動がなされた後、或いはユーザがヘッド計測の指示を液体吐出記録装置に入力した場合、ヘッドが搬送機構１８によりヘッド計測領域部１６に運ばれる。尚、すべての制御はパソコン１９と接続している制御部（図示略）で行われる。ヘッドが移動する際には、シャッタ２０が開閉される。
【０１１１】
図１４のフローチャートにおいて、液滴量の計測処理が開始され（ステップＳ１）、ヘッドをヘッド計測領域部１６の液滴量測定位置に移動した後（ステップＳ２）、ヘッドの駆動対象となるノズルを選択し（ステップＳ３）、その選択されたノズルから吐出される液滴量を計測する（ステップＳ４）。そして、液滴量が規格値内か規格値外を判定する（ステップＳ５）。液滴量が規格値外の場合は、駆動パラメータの調節を行った後（ステップＳ６）、再度、液滴量を計測する（ステップＳ４）。この場合、駆動パラメータの調整とは、例えば、計測された液滴量が規格値より小さければ駆動電圧をより大きくし、逆に計測された液滴量が規格値より大きければ駆動電圧を大きくする、というものである。駆動パラメータの調整と液滴量計測は、液滴量が規格値内になるまで繰り返し行われる。
【０１１２】
こうして決定された駆動パラメータは、制御器内のメモリに書き込まれる（ステップＳ７）。この動作をすべてのノズルに対して行った後（ステップＳ８）、ヘッドを印字位置に移動させる（ステップＳ９）。ヘッドによる印字を行う時には、上記方法で決定された駆動パラメータによりヘッド駆動がなされる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下のような効果が得られる。
【０１１４】
素性が既知の雰囲気気流に流される液滴の速度や位置を計測し、液滴量を算出することで、液滴１滴１滴の液滴量測定が可能となる。
【０１１５】
また、液滴が移動することによって生じる気体の乱れが、雰囲気の強制気流により気流の下流方向に拡散されるので、次に続く液滴に影響を与えることはない。従って、液体吐出記録ヘッドの液滴吐出周波数が高周波数の液滴吐出時でも、液体吐出記録ヘッドの液滴吐出周波数が低周波数の液滴吐出時と同様に液滴量測定を行うことができる。
【０１１６】
そして、本発明の液滴量測定方法により得られるデータをヘッドの開発過程で利用することで、より高品位な液体吐出記録ヘッドの開発を迅速に行うことが可能となる。
【０１１７】
また、本発明の液滴量測定方法により得られたデータから、吐出特性を補正するよう駆動パラメータを調整し、吐出を行うことで、より高品位な液体吐出記録装置（インクジェットプリンタ）を提供することができる。それにより、従来の民生向けのインクジェットプリンタとしての用途だけではなく、より高精度、高信頼性を必要とするカラーフィルタ製造など産業用途向けとしての製造装置を提供することができる。
【０１１８】
更に、製造した液体吐出記録ヘッドを本発明の液滴量測定方法で測定し、そのデータを製造装置にフィードバックすることで、液体吐出記録ヘッドの生産時における良品率を効率良く上げることができ、製造コストを低減することもできる。
【０１１９】
更に、本発明の液滴量測定方法を使えば、液体吐出記録ヘッドの吐出液滴に限らず、微小液体、微小固体の大きさを計測することが可能である。例えば球状粉体や噴霧滴の量測定が可能と考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量を計測するための液滴量測定装置の構成例を示す概略構成図である。
【図２】液滴の飛翔と雰囲気気体の乱れを示す説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態のヘッド駆動、照明点灯、カメラ露光、Ｉ．Ｉ．ゲートのＯＮ／ＯＦＦタイミングを示すタイミング図である。
【図４】本発明の第１〜第４実施形態の液滴量測定装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態の撮像した液滴画像の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態のヘッド設置調整時の液滴量測定装置のカメラ観察光学系の概略構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態の液滴軌道が平面ガラス板の端面と直交している状態の撮像例を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態のヘッド駆動、照明点灯、カメラ露光、Ｉ．Ｉ．ゲートのＯＮ／ＯＦＦタイミングを示すタイミング図である。
【図９】本発明の第３実施形態の液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量を計測するための液滴量測定装置の構成例を示す概略構成図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の液滴速度の測定原理を説明するための、フォトセンサと液滴の位置関係とフォトセンサの出力例を示す説明図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の平面ガラス板を搭載したステージの移動速度制御の一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の第５実施形態の液体吐出記録ヘッドの吐出液滴量を計測するための液滴量測定装置の構成例を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の第６実施形態の液滴量計測機能を備えた液体吐出記録装置の構成例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第６実施形態の液滴量測定時の動作手順を示すフローチャートである。
【図１５】従来例の液滴の着弾状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ヘッド
２  平面ガラス板
３  ステージ
４  イメージ・インテンシファイア
５  ＣＣＤカメラ
１００  パソコン
【図１】
0003774649.tif 000003
【図２】
0003774649.tif 000004
【図３】
0003774649.tif 000005
【図４】
0003774649.tif 000006
【図５】
0003774649.tif 000007
【図６】
0003774649.tif 000008
【図７】
0003774649.tif 000009
【図８】
0003774649.tif 000010
【図９】
0003774649.tif 000011
【図１０】
0003774649.tif 000012
【図１１】
0003774649.tif 000013
【図１２】
0003774649.tif 000014
【図１３】
0003774649.tif 000015
【図１４】
0003774649.tif 000016
【図１５】
0003774649.tif 000017