JP2012101499A

JP2012101499A - 液体噴射ヘッドの液滴速度測定方法

Info

Publication number: JP2012101499A
Application number: JP2010253538A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Miwa; 浩之三輪
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2012-05-31

Abstract

【課題】液体噴射ヘッドから吐出された液滴の速度を正確に測定することができる液体噴
射ヘッドの液滴速度測定方法を提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッド１０は、ノズル開口１３に連通する圧力発生室に圧力変化を
生じさせる圧電素子を備え、複数の駆動パルスを含んで構成されて第１の駆動周波数で発
生された駆動信号が前記圧電素子に供給されるように構成されている。プリンターコント
ローラー１１１を介して、前記圧電素子に、第１の駆動周波数よりも低い第２の駆動周波
数で駆動信号を供給し、第２の駆動周波数の駆動信号に基づいて吐出されたインク滴５０
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インク滴５０の速度を求める。
【選択図】図５

Description

本発明は、液体噴射ヘッドの液滴速度測定方法に関する。

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。

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、吐出されるインクの液滴の容量や吐出速度を高度に制御する必要があり、
そのために、吐出液滴の吐出速度を測定する必要がある。

インク滴の吐出速度を測定する技術として、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するものがある（例えば、特許
文献１参照）。かかる技術によれば、吐出されたインク滴によりレーザー光が遮られ、受
光量が変化するので、この受光量に基づいてインク滴の速度を得ることができる。

特開２００８−２２１７５９号公報（請求項１、段落００３９〜００４４等）

しかしながら、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る。

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。

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速度を正確に測
定することができる液体噴射ヘッドの液滴速度測定方法を提供することを目的とする。

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て第１の駆動周波数で発生さ
れた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
噴射ヘッドの液滴速度測定方法であって、前記圧力発生手段に、前記第１の駆動周波数よ
りも低い第２の駆動周波数で駆動信号を供給し、前記第２の駆動周波数の駆動信号に基づ
いて吐出された液滴を、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液滴の速度を求めることを特
徴とする液体噴射ヘッドの液滴速度測定方法にある。
かかる態様では、第１の駆動周波数よりも低い第２の駆動周波数を用いた駆動信号で液
滴を吐出させることで、液滴が他の液滴や液滴から分離した小液滴等に重ならないように
することができる。これにより、小液滴等を、速度測定対象の液滴と誤認識することがな
いので、速度測定対象の液滴を確実に把握して正確な速度を得ることができる。正確な速
度は、例えば、液滴の正確な重量を得るためや、液滴の吐出精度を向上させるための重要
な情報となる。

ここで、前記第１の駆動周波数は、前記駆動信号に基づいて吐出されて着弾した液滴が
所定形状のドットを形成するように設定された周波数であることが好ましい。これにより
、駆動信号に基づいて複数の液滴が吐出され、一つのドットが形成される液体噴射ヘッド
において正確な速度を得ることができる。

また、前記駆動信号の各駆動パルスに基づいて吐出された液滴から小液滴が分離しない
ように第２の駆動周波数を設定することが好ましい。これにより、他の小液滴等が重なっ
ていない液滴が撮像された画像を得ることができ、より正確な液滴の速度を得ることがで
きる。

また、前記第２の駆動周波数を、前記第１の駆動周波数の１／１０以下とすることが好
ましい。これにより、他の小液滴等が重なっていない液滴が撮像された画像を得ることが
でき、より正確な液滴の速度を得ることができる。

本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。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。本実施形態に係る駆動信号の波形である。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５の要部拡大図である。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。

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。

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。

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。

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（図１参照）が接続され
る。

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。

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
動回路からの駆動信号に従い、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。

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に供給される駆動信号を発生する駆動信号発生回路
１１９と、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１１
９から出力された所定の波形を有する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（ＳＲ）１３１等
を有する駆動回路（図示なし）とが圧電素子１８に所定の駆動信号を印加する制御手段と
なる。

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。

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。

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
。

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に選択的に駆動信号が印加される。

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、駆動信号（
ＣＯＭ）が圧電素子１８に供給され、この駆動信号（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。

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。

このようなインクジェット式記録ヘッド１０に供給される駆動信号について説明する。
図４は、本実施形態に係る駆動信号の波形である。

同図には、縦軸を電圧とし、横軸を時刻とした駆動信号の波形が示されている。駆動信
号は、複数の駆動パルスから構成されている。一つの駆動信号は、所定の周期Ｔ（第１の
駆動周波数ｆ_Ａ）で駆動信号発生回路１１９により発生され、このような駆動信号が周期
Ｔ毎に駆動信号発生回路１１９により連続的に発生される。

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ＣＯＭ_１〜ＣＯＭ_３が駆動信号を構成している。各駆動パ
ルスＣＯＭ_１〜ＣＯＭ_３はそれぞれ同じ周期（Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３）で次に説明するような
同一の波形としたが、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。

各駆動パルスＣＯＭ_１〜ＣＯＭ_３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Ｖｈで表している。

そして、このような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、
本実施形態の駆動信号は、プル−プッシュ方式のものである。

このように、本実施形態の駆動信号は、３つの駆動パルスから構成されるので、この駆
動信号が供給された圧電素子１８からは、各駆動パルスＣＯＭ_１〜ＣＯＭ_３に対応して３
つのインク滴が吐出されることになる。

ここで、第１の駆動周波数は、駆動信号に基づいて吐出されて着弾したインク滴が所定
形状のドットを形成するように設定された周波数である。すなわち、１つの駆動信号によ
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
成する周波数が第１の駆動周波数である。したがって、一つ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。

このように、記録シートＳに印刷する際には、第１の駆動周波数で発生させた駆動信号
に基づいて圧電素子１８を駆動し、インク滴を吐出させる。

なお、一つ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。

ここで、インク滴の速度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
の駆動周波数の駆動信号を用いる。一方、インク滴の速度を測定する際には、第１の駆動
周波数よりも低い第２の駆動周波数の駆動信号を用いてインク滴を吐出させ、画像処理に
より、インク滴の速度を求める。

図５〜図７を用いて、インク滴の速度測定方法について詳細に説明する。図５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６は、図５の要部
拡大図であり、図７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。

図５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。

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、駆動信号の周波数を変えるなど、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。

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。

まず、画像処理装置４０は、プリンターコントローラー１１１に、駆動信号の駆動周波
数を、第１の駆動周波数よりも低い第２の駆動周波数（ｆ_Ｂ）に設定する制御信号を送信
する。第２の駆動周波数は、第１の駆動周波数よりも低ければよいが、第１の駆動周波数
の１／１０以下にすることが好ましい。

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６に示すように、３滴吐出されるインク滴のうち、最初に
吐出されたインク滴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。

本実施形態では、２枚の画像を撮像させた。すなわち、時刻ｔ_１における最初のインク
滴５０ｕと、時刻ｔ_１から微小時間進んだ時刻ｔ_２における最初のインク滴５０ｄの画像
を作成させた。

最初に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。もちろん、最初のインク滴に限らず、任意のインク滴が写っている画像
でもよい。

ここで、上述したように第２の駆動周波数ｆ_Ｂの駆動信号でインク滴５０を吐出させた
。第２の駆動周波数ｆ_Ｂは、第１の駆動周波数ｆ_Ａよりも低い。すなわち、インク滴の速
度測定の際に用いられる駆動信号の一周期Ｔ_Ｂは、図４に示した駆動信号の一周期Ｔ_Ａよ
りも長い。

圧電素子１８に、このように長い周期Ｔ_Ｂで駆動信号が与えられ、インク滴５０が吐出
されると、各インク滴５０からミストやサテライトが生じることが抑制される。また、各
駆動パルスＣＯＭ_１〜ＣＯＭ_３により吐出されるインク滴５０の間隔も長くなる。このよ
うに、各インク滴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ｔ_１における最初のインク滴５０ｕ、時刻ｔ_２におけ
る最初のインク滴５０ｄが他のインク滴５０等に重ならずに撮像された画像を得ることが
できる。

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７には、時刻ｔ_１におけ
る画像Ｉ_１と時刻ｔ_２における画像Ｉ_２とが示されている。

各画像Ｉ_１、Ｉ_２には、最初のインク滴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。

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Ｉ_１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。

そして、得られた距離Ｄを時間ｔ（ｔ_２−ｔ_１）で割り、インク滴５０の速度を得るこ
とができる。

以上に説明したように、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１０のインク滴
速度測定方法によれば、インク滴５０の速度測定時には、第１の駆動周波数（印刷時に用
いる周波数）よりも低い第２の駆動周波数を用いた駆動信号でインク滴５０を吐出させる
ことで、インク滴５０が他のインク滴等に重ならないようにすることができる。このよう
に、重なりがないインク滴５０が撮像された画像を用いてインク滴５０が一定時間内に飛
翔した距離Ｄを測定するので、正確な距離Ｄを得ることができる。すなわち、最初のイン
ク滴５０ｕから分離したミストやサテライト、又は次のインク滴５０を最初のインク滴５
０ｕと誤認識することがないので、正確な距離Ｄを得ることができる。そして、正確な距
離Ｄを用いて速度を計算するので、インク滴５０の正確な速度を得ることができる。正確
な速度は、例えば、インク滴の正確な重量を得るためや、印刷品質を向上させるための重
要な情報となる。

また、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。

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。

上述した実施形態１では、第２の駆動周波数は、第１の駆動周波数の１／１０としたが
、これに限らない。第２の駆動周波数は、第１の駆動周波数よりも低ければよく、好まし
くは、各インク滴からミストやサテライトが分離しないような周波数であればよい。この
ように第２の駆動周波数を設定することで、第１の駆動周波数の駆動信号を用いるよりも
ミストやサテライトが発生しにくくなり、また他のインク滴と重なりにくくなるので、他
のインク滴等が重なっていないインク滴５０が撮像された画像を得ることができ、より正
確なインク滴の速度を得ることができる。

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。

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

Claims

ノズル開口に連通する圧力発生室１２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て第１の駆動周波数で発生された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速度測定
方法であって、
前記圧力発生手段に、前記第１の駆動周波数よりも低い第２の駆動周波数で駆動信号を
供給し、
前記第２の駆動周波数の駆動信号に基づいて吐出された液滴を、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
移動量とから液滴の速度を求める
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの液滴速度測定方法。
請求項１に記載する液体噴射ヘッドの液滴速度測定方法において、
前記第１の駆動周波数は、前記駆動信号に基づいて吐出されて着弾した液滴が所定形状
のドットを形成するように設定された周波数である
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの液滴速度測定方法。
請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドの液滴速度測定方法において、
前記駆動信号の各駆動パルスに基づいて吐出された液滴から小液滴が分離しないように
第２の駆動周波数を設定する
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの液滴速度測定方法。
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドの液滴速度測定方法におい
て、
前記第２の駆動周波数を、前記第１の駆動周波数の１／１０以下とする
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの液滴速度測定方法。