JP2023069169A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不吐出に至る前の吐出異常を検知することができる液滴吐出装置を提供する。【解決手段】液滴吐出装置は、被印刷媒体に液滴を吐出する金属製の吐出ヘッドと、吐出ヘッドと対向配置された電極と、吐出ヘッドと電極との間に電位差を生じさせる電圧源と、吐出ヘッドと電極との間を流れる電流を検知する電流検知部と、制御装置と、を備え、制御装置は、電圧源により吐出ヘッドと電極との間に電位差を生じさせている状態で、吐出ヘッドにより液滴を吐出させたときに、電流検知部により検知された電流値に基づき液滴の体積を算出する。【選択図】図６

Description

本発明は、例えばインクジェットプリンタ等の画像記録装置に用いられる液滴吐出装置に関する。

従来、吐出ヘッドに設けられたノズルによるインクの吐出の有無を検知する技術がある。例えば特許文献１には、吐出ヘッドと対向して配置された電極において検出される電流値に基づきインクの吐出の有無を判断する装置が開示されている。この構成によれば、複数のノズルからインク滴が吐出されたか否かについて、一度に判断することができるとのことである。

特開２０１５－０６６８１９号公報

しかしながら、ノズルが不吐出に至る前段階において圧電素子が駆動時間と共に劣化し、それに起因してインク滴の体積が変化してしまう場合がある。そのため、各ノズルの吐出精度が低下し、それゆえ所望の画質を得ることができない恐れがあった。

そこで、本発明は、不吐出に至る前の吐出異常を検知することができる液滴吐出装置を提供することを目的とする。

本発明の液滴吐出装置は、被印刷媒体に液滴を吐出する金属製の吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドと対向配置された電極と、前記吐出ヘッドと前記電極との間に電位差を生じさせる電圧源と、前記吐出ヘッドと前記電極との間を流れる電流を検知する電流検知部と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記電圧源により前記吐出ヘッドと前記電極との間に電位差を生じさせている状態で、前記吐出ヘッドにより液滴を吐出させたときに、前記電流検知部により検知された電流値に基づき前記液滴の体積を算出するものである。

本発明に従えば、制御装置により液滴の体積を算出することによって、当該液滴の体積に基づき、ノズルが不吐出に至る前段階において圧電素子が劣化したか否かを判別することができる。これにより、その判別結果を基に液滴の体積を調整する補正を実行することができる。これによって、各ノズルの吐出精度が低下することを抑制し、所望の画質を得ることができる。

本発明によれば、不吐出に至る前の吐出異常を検知することができる液滴吐出装置を提供することができる。

液滴吐出装置の概略構成を示す平面図である。 図１の液滴吐出装置における吐出ヘッドの構成を示す断面図である。 配列方向に並設された複数のノズルを示す平面図である。 図１の液滴吐出装置の構成を示すブロック図である。 パージユニット内の電極の形状を示す平面図である。 インク滴がノズル面から離間する際に当該インク滴の体積を算出する方法を説明するための図である。 補正前後の吐出波形を示す図である。 ノズル面から離間する際に吐出方向に伸びるインク滴の体積を算出する方法を説明するための図である。 針電極の電界強度の算出方法について説明するための図である。

以下、本発明の実施形態に係る液滴吐出装置について図面を参照しながら説明する。以下に説明する液滴吐出装置は本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除および変更が可能である。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の液滴吐出装置１０は、液滴の一例としてインク滴を吐出するものであって、貯留タンク１２、キャリッジ１６、金属製の吐出ヘッド２０、一対の搬送ローラ１５、一対のガイドレール１７、サブタンク１８、およびメンテナンスユニットに相当するパージユニット８３を備える。なお、液滴吐出装置１０において図略のプラテン上に被印刷媒体Ｗが配置される。

キャリッジ１６には吐出ヘッド２０が搭載されている。キャリッジ１６は、被印刷媒体Ｗの搬送方向に直交する主走査方向に延在する一対のガイドレール１７に支持され、当該ガイドレール１７に沿って主走査方向に往復動する。これにより、吐出ヘッド２０は主走査方向に往復動する。また、キャリッジ１６には、例えば４つのサブタンク１８が搭載されている。各サブタンク１８はチューブを介して対応する貯留タンク１２にそれぞれ接続されている。

一対の搬送ローラ１５は主走査方向に沿って互いに平行に配置されている。搬送ローラ１５は図略の搬送モータが駆動されると回転し、これによりプラテン上の被印刷媒体Ｗが搬送方向に搬送される。

貯留タンク１２にはインクが貯留されている。貯留タンク１２は、吐出ヘッド２０にインクを供給すべくインク流路を介して吐出ヘッド２０に接続されている。また、貯留タンク１２は、インクの種類ごとに設けられている。貯留タンク１２は、例えば４つ設けられ、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクがそれぞれ貯留されている。

パージユニット８３では後記のノズル２１から強制的にインクを排出させるパージ処理が行われる。また、パージユニット８３内には電極８４（図５等）が設けられる。なお、電極８４の詳細については後述する。

吐出ヘッド２０は搬送方向に直交する主走査方向に移動する。図２に示すように、吐出ヘッド２０はインクを吐出する複数のノズル２１を有する。吐出ヘッド２０は流路形成体と容積変更部の積層体を有している。流路形成体には、その内部に液体流路が形成され、その下面であるノズル面４０ａに複数のノズル孔２１ａが開口して設けられている。また、上記の容積変更部は、駆動されて液体流路の容積を変更する。このとき、ノズル孔２１ａではメニスカスが振動してインク滴が吐出される。

図２に示すように、吐出ヘッド２０の上述の流路形成体は複数のプレートの積層体であり、容積変更部は振動板５５およびアクチュエータ（圧電素子）６０を含む。振動板５５の上には絶縁膜５６が接続されており、当該絶縁膜５６の上には後述の共通電極６１が接続されている。

複数のプレートは、下から順に、ノズルプレート４６、スペーサプレート４７、第１流路プレート４８、第２流路プレート４９、第３流路プレート５０、第４流路プレート５１、第５流路プレート５２、第６流路プレート５３、および第７流路プレート５４を含んで積層されている。上記の第１流路プレート４８、第２流路プレート４９、第３流路プレート５０、第４流路プレート５１、および第５流路プレート５２がマニホールド用プレート４４を構成する。

各プレートには、大小種々の孔および溝が形成されている。各プレートが積層された流路形成体の内部では孔および溝が組み合わされて、複数のノズル２１、複数の個別流路６４およびマニホールド２２が液体流路として形成されている。

ノズル２１はノズルプレート４６を積層方向に貫通し形成されている。ノズルプレート４６のノズル面４０ａには、図３に示すようにノズル２１の先端である複数のノズル孔２１ａが配列方向に複数並んでノズル列を形成している。前記配列方向は積層方向および幅方向に直交する方向である。

マニホールド２２は、インクの吐出圧力が付与される後述の圧力室２８に対してインクを供給する。マニホールド２２は、配列方向に延在しており、複数の個別流路６４の各一端にそれぞれ接続されている。すなわち、マニホールド２２はインクの共通流路として機能する。マニホールド２２は、第１流路プレート４８～第４流路プレート５１を積層方向に貫通した貫通孔および第５流路プレート５２の下面から窪んだ窪みが積層方向に重なって形成されている。

ノズルプレート４６はスペーサプレート４７の下方に配置されている。そのスペーサプレート４７は例えばステンレス鋼材で形成される。スペーサプレート４７は、例えばハーフエッチングによりノズルプレート４６側の面からスペーサプレート４７の厚み方向に凹むことで、ダンパ部４７ａを成す薄肉部分とダンパ空間４７ｂとが形成される凹部４５を有している。このような構成により、マニホールド２２とノズルプレート４６との間には、バッファー空間としてのダンパ空間４７ｂが形成される。

マニホールド２２には供給ポート２２ａが連通している。供給ポート２２ａは例えば筒状に形成され、配列方向（マニホールド２２の長手方向）の一方端に設けられている。なお、マニホールド２２と供給ポート２２ａとは、第５流路プレート５２の上側部分、第６流路プレート５３、および第７流路プレート５４をそれぞれ貫通して設けられた図略の流路により繋がっている。

複数の個別流路６４はマニホールド２２にそれぞれ接続されている。個別流路６４は、その上流端がマニホールド２２に接続され、その下流端がノズル２１の基端に接続されている。個別流路６４は、第１連通孔２５、個別絞り路である供給絞り路２６、第２連通孔２７、圧力室２８、およびディセンダ２９で構成されており、これらの構成要素はこの順で配置される。

第１連通孔２５は、その下端がマニホールド２２の上端に接続し、マニホールド２２から積層方向の上方に延び、第５流路プレート５２における上側部分を積層方向に貫通している。

供給絞り路２６の上流端は第１連通孔２５の上端に接続されている。供給絞り路２６は、例えばハーフエッチングにより形成され、第６流路プレート５３の下面から窪んだ溝により構成されている。また、第２連通孔２７は、その上流端が供給絞り路２６の下流端に接続され、供給絞り路２６から積層方向の上方に延び、第６流路プレート５３を積層方向に貫通して形成されている。

圧力室２８は、その上流端が第２連通孔２７の下流端に接続されている。圧力室２８は、第７流路プレート５４を積層方向に貫通して形成されている。

ディセンダ２９は、スペーサプレート４７、第１流路プレート４８、第２流路プレート４９、第３流路プレート５０、第４流路プレート５１、第５流路プレート５２、および第６流路プレート５３を積層方向に貫通して形成され、幅方向においてマニホールド２２よりも図２において左側に配置されている。ディセンダ２９は、その上流端が圧力室２８の下流端に接続され、下流端がノズル２１の基端に接続されている。ノズル２１は、例えば積層方向においてディセンダ２９に重なり、当該積層方向に直交する方向（幅方向）においてディセンダ２９の中央に配置されている。

振動板５５は、第７流路プレート５４の上に積層されており、圧力室２８の上端開口を覆っている。

アクチュエータ６０は、共通電極６１、圧電層６２および個別電極６３を含み、これらはこの順で配置されている。共通電極６１は、絶縁膜５６を介して振動板５５の全面を覆っている。圧電層６２は、共通電極６１の全面を覆っている。個別電極６３は、圧力室２８ごとに設けられ、圧電層６２上に配置されている。１つの個別電極６３、共通電極６１および両電極で挟まれた部分の圧電層６２により１つのアクチュエータ６０が構成される。

個別電極６３はドライバＩＣに電気的に接続されている。このドライバＩＣは、後述の制御装置７１から制御信号を受けて、駆動信号を生成し個別電極６３に印加する。これに対し、共通電極６１は常にグランド電位に保持されている。このような構成において、駆動信号に応じて、圧電層６２の活性部が、２つの電極６１，６３と共に面方向に伸縮する。これに応じて、振動板５５が協働して変形し、圧力室２８の容積を増減する方向に変化する。これにより、インク滴をノズル２１から吐出させる吐出圧力が圧力室２８に付与される。

以上のような吐出ヘッド２０において、供給ポート２２ａは配管を介してサブタンク１８に接続されている。配管に設けられた加圧ポンプが駆動すると、インクはサブタンク１８から配管を通り、供給ポート２２ａを介してマニホールド２２に流入する。そして、インクはマニホールド２２から第１連通孔２５を介して供給絞り路２６に流入し、供給絞り路２６から第２連通孔２７を介して圧力室２８に流入する。そして、インクはディセンダ２９を流れ、ノズル２１に流入する。ここで、アクチュエータ６０により圧力室２８に吐出圧力が付与されると、インク滴がノズル孔２１ａから吐出される。

図４は図１の液滴吐出装置１０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、液滴吐出装置１０は、上記構成要素の他に、ＣＰＵ等で構成される制御装置７１、記憶部に相当するＲＡＭ７２とＲＯＭ７３、ヘッドドライバＩＣ７４、波形生成回路７６、電圧源８０、電流検知部８１、モータドライバＩＣ３０，３２、搬送モータ３１、およびキャリッジモータ３３を備える。

電圧源８０は制御装置７１の指示に基づき吐出ヘッド２０と電極８４との間に電位差を生じさせる。電流検知部８１は電圧源８０により吐出ヘッド２０と電極８４との間に電位差が生じた際に吐出ヘッド２０と電極８４との間を流れる電流を検知する。

制御装置７１は電流検知部８１による検知結果を受信する。制御装置７１は、電圧源８０により吐出ヘッド２０と電極８４との間に電位差を生じさせている状態で吐出ヘッド２０によりインク滴Ｉｄ（図６）を吐出させたときに、電流検知部８１により検知された電流値に基づきインク滴Ｉｄの体積を算出する。インク滴Ｉｄの体積の算出方法の詳細については後述する。

ＲＡＭ７２は、吐出データ等を記憶すると共にインク滴Ｉｄの体積が正常な場合に電流検知部８１により検知されるべき電流の値と当該電流が流れる時間との積を基準値として予め記憶する。ＲＯＭ７３は液滴吐出プログラムや各種データ処理を行うための制御プログラム等を記憶する。

ヘッドドライバＩＣ７４は制御装置７１からの指示を受けて吐出ヘッド２０にインク滴Ｉｄを吐出させる。モータドライバＩＣ３０は制御装置７１からの指示を受けて搬送モータ３１の駆動制御を行う。搬送モータ３１は、搬送ローラ１５を動作させることで被印刷媒体Ｗを搬送方向に搬送する。また、モータドライバＩＣ３２は制御装置７１からの指示を受けてキャリッジモータ３３の駆動制御を行う。キャリッジモータ３３は、キャリッジ１６を動作させることで吐出ヘッド２０を主走査方向に移動させる。

図５はパージユニット８３内の電極８４の形状を示す平面図である。図５に示すように、電極８４は例えばパージユニット８３内の四隅にそれぞれ設けられる。電極８４は吐出ヘッド２０がパージユニット８３内に移動されたときに当該吐出ヘッド２０と対向配置される。電圧源８０により吐出ヘッド２０と電極８４との間に電位差を生じさせることができればよいため、電極８４の形状は上記例に限られるものではない。電極８４の他の例としては、平面視で例えば＋字状に形成されたものが挙げられる。

次に、制御装置７１によるインク滴Ｉｄの体積の算出方法について図面を参照しながら説明する。図６はインク滴Ｉｄがノズル面４０ａから離間する際に当該インク滴Ｉｄの体積を算出する方法を説明するための図である。

電圧源８０により吐出ヘッド２０と電極８４との間に電位差を生じさせている状態で、吐出ヘッド２０によりインク滴Ｉｄを吐出させる際には、当該インク滴Ｉｄがもつ電荷量に応じた電荷が吐出ヘッド２０と電極８４にそれぞれ誘起される。そのため、吐出ヘッド２０に誘起された電荷量と電極８４に誘起された電荷量との差に応じた電流が吐出ヘッド２０と電極８４との間に流れる。このとき、電流検知部８１は吐出ヘッド２０と電極８４との間を流れる電流を検知する。ここで、インク滴Ｉｄの電荷量は当該インク滴Ｉｄの体積に応じた電荷量になる。また、電流検知部８１により検知される電流値はインク滴Ｉｄの電荷量に比例する。このことから、インク滴Ｉｄの体積が大きくなると上記電流値は大きくなる。電流検知部８１により電流値を検知することでインク滴Ｉｄの体積を求めることができる。

図６に示すように、電圧源８０により吐出ヘッド２０と電極８４との間に電位差が生じている状態で吐出ヘッド２０からのインク滴Ｉｄがノズル面４０ａから離間する際には、当該ノズル面４０ａからインク滴Ｉｄにおける吐出方向Ｄｔの先端位置Ｐｓまでの距離ｄ１は閾値未満となる。この閾値はインクの種類に応じて予め定められる。このとき、インク滴Ｉｄによりノズル面４０ａに誘起される電荷量Ｑは、Ｑ＝ｋ’×ε×（Ｓ／ｄ）×Ｖ１により表される。よって、制御装置７１は、Ｑ＝ｋ’×ε×（Ｓ／ｄ）×Ｖ１により電荷量Ｑを算出する。上記算出式において、ｋ’は所定の係数であり、εは空気の誘電率であり、Ｓはインク滴Ｉｄの断面積であり、ｄはノズル面４０ａと電極８４との距離であり、Ｖ１は電圧源８０の印加電圧である。

ここで、ｋを所定の係数とすれば、上記算出式から、Ｓ＝ｋ×Ｑとすることができる。インク滴Ｉｄの断面積は、Ｓ＝π×ｒ^２であるため、ｒ＝（ｋ×Ｑ／π）^０．５となる。

インク滴Ｉｄの体積をＶとするとき、Ｖ＝（４／３）×π×ｒ^３であることから、上記ｒの算出式に基づき、Ｖ＝（４／３）×π×（ｋ×Ｑ／π）^３／２となり、さらに、Ｖ＝（４／３）×π^１／３×（ｋ×Ｑ）^３／２となる。

したがって、インク滴Ｉｄの体積の算出式として、Ｖ＝ｋ１×Ｑ^３／２を得ることができる。制御装置７１は、Ｖ＝ｋ１×Ｑ^３／２によりインク滴Ｉｄの体積Ｖを算出する。これにより、インク滴Ｉｄの体積は、Ｑ^３／２に比例する。なお、ｋ１＝（４／３）×π^１／３×ｋ^３／２である。ここで、制御装置７１は電流検知部８１により検知される電流の値を基に当該電流が流れている時間を得ることができる。この場合、電流値をｉとし、電流が流れている時間をｔとするとき、Ｑ＝ｉ×ｔであることから、制御装置７１は、Ｖ＝ｋ１×（ｉ×ｔ）^３／２によりインク滴Ｉｄの体積Ｖを算出することができる。このように、制御装置７１は、電流検知部８１により検知された電流値ｉと時間ｔとの積に基づき１のインク滴Ｉｄに帯電する電荷量Ｑを算出してインク滴Ｉｄの体積を算出することができる。

以上のように制御装置７１はインク滴Ｉｄの体積を算出し、算出したインク滴Ｉｄの体積に応じてノズル２１の吐出異常があるか否かを定期的且つ印字前に判別する。この場合、制御装置７１は、吐出ヘッド２０のノズル列ごとに且つノズル２１ごとにインク滴Ｉｄを吐出させたときの当該インク滴Ｉｄの体積をそれぞれ算出する。ノイズの影響を低減する観点から、１のノズル２１につきインク滴Ｉｄを例えば１０回吐出させてインク滴Ｉｄの体積の平均値を算出し、当該平均値と閾値との比較により吐出異常の有無を判別してもよい。

本実施形態において、制御装置７１は、算出したインク滴Ｉｄの体積に応じてノズル２１の吐出異常があるか否かを判別し、吐出異常がある場合には、補正処理において吐出波形を変化させる。この場合、制御装置７１は、電流検知部８１により検知された電流値ｉと電流が流れる時間ｔとの積（つまり電荷量Ｑ）と、ＲＡＭ７２に記憶される基準値との比較に基づきインク滴Ｉｄの体積を補正するか否かを決定する。

吐出波形を変化させる補正処理では、算出されたインク滴Ｉｄの体積に応じた、吐出波形における吐出パルスの電圧とタイミング（時間ごとにＨｉｇｈ又はＬｏｗさせる位置）を規定する補正関数が用いられる。制御装置７１は算出したインク滴Ｉｄの体積に基づき、上記補正関数を用いて吐出波形を算出する。そして、制御装置７１は算出結果に基づき補正された吐出波形を波形生成回路７６に生成させる。なお、上記補正関数はＲＡＭ７２又はＲＯＭ７３に予め記憶される。

例えば次のような吐出波形の補正を行ってもよい。図７に示すように、補正処理前では、吐出パルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３においては、電圧が同じで、パルス幅および吐出タイミング（Ｈｉｇｈとなる時間）がそれぞれ異なる。吐出異常が認められると、吐出パルスＰ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａを含む吐出波形が生成される。吐出パルスＰ１ａは、吐出パルスＰ１に対して電圧が低く且つパルス幅が小さく、吐出タイミングが異なる。吐出パルスＰ２ａは、吐出パルスＰ２に対して電圧が高く且つパルス幅が大きく、吐出タイミングが異なる。吐出パルスＰ３ａは、吐出パルスＰ３に対して電圧が高く且つパルス幅が大きく、吐出タイミングが異なる。

以上のように、本実施形態の液滴吐出装置１０によれば、電極８４と吐出ヘッド２０との間を流れる電流を検知して制御装置７１によりインク滴Ｉｄの体積を算出することによって、当該インク滴Ｉｄの体積に基づきノズル２１が不吐出に至る前段階において圧電素子であるアクチュエータ６０が劣化したか否かを判別することができる。これにより、その判別結果を基にインク滴Ｉｄの体積を調整する補正を実行することができる。これによって、各ノズル２１の吐出精度が低下することを抑制し、所望の画質を得ることができる。

また、本実施形態では、制御装置７１は電流検知部８１により検知された電流の値と電流が流れる時間との積に基づきインク滴Ｉｄの体積を算出する。この場合、インク滴Ｉｄの体積を容易に算出することができる。

また、本実施形態では、制御装置７１は、電流検知部８１により検知された電流値から１のインク滴Ｉｄに帯電する電荷量を算出し、算出した電荷量に基づきインク滴Ｉｄの体積を算出する。この場合、インク滴Ｉｄの体積をほぼ正確に算出することができる。

また、本実施形態では、吐出ヘッド２０から吐出されたインク滴Ｉｄがノズル面４０ａから離間するときの、当該ノズル面４０ａからインク滴Ｉｄの吐出方向Ｄｔの先端位置Ｐｓまでの距離ｄ１が閾値未満である場合には、Ｖ＝ｋ１×Ｑ^３／２によりインク滴Ｉｄの体積を算出する。この場合、吐出時のインク滴Ｉｄの状態に応じて当該インク滴Ｉｄの体積を適確に算出することができる。

また、本実施形態では、電極８４はパージユニット８３内に設けられる。この場合、パージユニット８３外に新たなスペースを設ける必要がないため、省スペース化を図ることができる。

また、本実施形態では、制御装置７１は、電流検知部８１により検知された電流の値と電流が流れる時間との積と、基準値との比較に基づきインク滴Ｉｄの体積を補正するか否かを決定する。この場合、対比基準を設けることで補正を実行するか否かについての決定が行い易くなる。

さらに、本実施形態では、制御装置７１は上記補正を実行する際に吐出波形を変化させる。この場合、簡易な方法でインク滴Ｉｄの体積を補正することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。図８はノズル面４０ａから離間する際に吐出方向Ｄｔに伸びるインク滴Ｉｄの体積を算出する方法を説明するための図である。

インクの粘性等に起因して、図８に示すようにインク柱Ｉｄｅがノズル面４０ａから突出して吐出方向Ｄｔに伸びた後、その先端部分がインク滴Ｉｄとしてノズル面４０ａから離間する場合がある。この場合、インク滴Ｉｄがノズル面４０ａから離間するときの、インク柱Ｉｄｅにおけるノズル面４０ａから吐出方向Ｄｔの先端位置Ｐｓまでの距離ｄ３が閾値以上となる。この場合におけるインク滴Ｉｄの体積の算出は以下のように行うことができる。なお、図８においてインク柱Ｉｄｅの先端位置Ｐｓと電極８４との距離をｄ２とし、ノズル面４０ａから電極８４までの距離ｄに対して上記距離ｄ２を減算した値を上記距離ｄ３とする。

図９に示すように、曲率半径Ｒの針先端１１０ａを有する針電極１１０と、当該針電極１１０に対するギャップ長がｔである平板電極１１１との間に電圧を印加させたときの電界強度を得る算出式を用いることができる。針電極１１０と平板電極１１１との間に電圧Ｖ２を印加させたときの針先端１１０ａ電界強度Ｅは、一般的に、Ｅ＝２×Ｖ２／[２．３Ｒ×ｌｏｇ(１＋４ｔ／Ｒ)]で表される算出式（以下、近似式と呼ぶ）により算出することができる。この近似式を用いて、図８の場合におけるインク滴Ｉｄの体積を以下のように求める。なお、ｌｏｇ（ｘ）は１０を底とするｘの対数であり、後記のＬＮ（ｘ）はｅを底とするｘの対数である。

インク滴Ｉｄの断面積をＳとし、上記近似式において、２．３ｌｏｇ（ｘ）＝ＬＮ（ｘ）とし、ギャップ長ｔを距離ｄ２と読み替え、曲率半径Ｒをインク滴Ｉｄの半径ｒと読み替える。電荷量Ｑ∝Ｅ×Ｓであることから、Ｑ＝ｋ４×２×Ｖ２／［ｒ×ＬＮ（１＋４×ｄ２／ｒ）］となる。ｋ４は所定の係数である。ここで、Ｓ＝π×ｒ^２であることから、Ｑ＝ｋ４×２×Ｖ２×π×ｒ／ＬＮ（１＋４×ｄ２／ｒ）となる。ただし、インク滴Ｉｄの半径ｒが変化してもＬＮ（ｘ）は大きくは変わらないため、Ｑ∝ｒとなる。よって、インク滴Ｉｄの体積は、上記Ｑの算出式と、Ｖ＝（４／３）×π×ｒ^３の算出式から、Ｖ＝ｋ２×Ｑ^３とみなせる。したがって、距離ｄ３が閾値以上である場合には、制御装置７１は、Ｖ＝ｋ２×Ｑ^３によりインク滴Ｉｄの体積を算出する。

本実施形態によれば、制御装置７１は上記距離ｄ３が閾値以上である場合には、Ｖ＝ｋ２×Ｑ^３によりインク滴Ｉｄの体積を算出する。この場合、第１実施形態と同様に吐出時のインク滴Ｉｄの状態に応じて当該インク滴Ｉｄの体積を適確に算出することができる。

（変形例）
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば以下の通りである。

上記第１実施形態ではインク滴Ｉｄの体積をＶ＝ｋ１×Ｑ^３／２により算出し、上記第２実施形態ではインク滴Ｉｄの体積をＶ＝ｋ２×Ｑ^３により算出するようにした。この点、第１および第２実施形態において異なる電荷量Ｑに対するインク滴Ｉｄの体積Ｖの変化の程度は約０．５～２．０倍であることに鑑みれば、インク滴Ｉｄの体積と電荷量Ｑとの関係は直線的であるとみなせる。よって、所定の係数をｋ３とすれば、インク滴Ｉｄの体積は、Ｖ＝ｋ３×Ｑとすることができる。したがって、制御装置７１は、Ｖ＝ｋ３×Ｑによりインク滴Ｉｄの体積を算出することができる。この場合、インク滴Ｉｄの体積と電荷量とが比例関係にあるため、当該体積の計算が容易となる。なお、電流検知部８１の代わりにチャージアンプを用いて、当該チャージアンプにより電荷量を直接求めることができる回路を構成してもよい。

また、上記実施形態では、吐出波形の補正処理において電圧とパルス幅と吐出タイミングを変化させたが、これに限定されるものではない。上記補正処理の内容はあくまでも例であって、補正処理前後で変化させるべき電圧とパルス幅と吐出タイミングとの組み合わせは適宜設定することができる。

さらに、上記実施形態において使用するインクとしては、インク滴Ｉｄが帯電し得るものであれば特に限定されるものではなく、例えば染料インクおよび顔料インク等の各種インクを使用することができる。

１０ 液滴吐出装置
２０ 吐出ヘッド
２１ ノズル
２１ａ ノズル孔
４０ａ ノズル面
６０ アクチュエータ
７１ 制御装置
７２ ＲＡＭ
７３ ＲＯＭ
８０ 電圧源
８１ 電流検知部
８３ パージユニット
８４ 電極
Ｄｔ 吐出方向
ｄ１，ｄ３ ノズル面からのインク滴の吐出方向の先端位置までの距離
Ｉｄ インク滴
Ｐｓ インク滴における吐出方向の先端位置
Ｗ 被印刷媒体

Claims (8)

1. 被印刷媒体に液滴を吐出する金属製の吐出ヘッドと、
   前記吐出ヘッドと対向配置された電極と、
   前記吐出ヘッドと前記電極との間に電位差を生じさせる電圧源と、
   前記吐出ヘッドと前記電極との間を流れる電流を検知する電流検知部と、
   制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記電圧源により前記吐出ヘッドと前記電極との間に電位差を生じさせている状態で、前記吐出ヘッドにより液滴を吐出させたときに、前記電流検知部により検知された電流値に基づき前記液滴の体積を算出する、液滴吐出装置。
2. 前記制御装置は、前記電流検知部により検知された電流の値と前記電流が流れる時間との積に基づき前記液滴の体積を算出する、請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記制御装置は、前記電流検知部により検知された電流値から１の前記液滴に帯電する電荷量を算出し、算出した前記電荷量に基づき前記液滴の体積を算出する、請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記吐出ヘッドはノズル孔が開口するノズル面を有し、
   前記制御装置は、
   前記液滴の体積をＶとし、前記電荷量をＱとし、所定の係数をｋ１およびｋ２とするとき、
   前記吐出ヘッドから吐出された前記液滴が前記ノズル面から離間するときの、前記ノズル面から前記液滴の吐出方向の先端位置までの距離が閾値未満である場合には、Ｖ＝ｋ１×Ｑ^３／２により前記液滴の体積を算出し、
   前記距離が閾値以上である場合には、Ｖ＝ｋ２×Ｑ^３により前記液滴の体積を算出する、請求項３に記載の液滴吐出装置。
5. 前記制御装置は、
   前記液滴の体積をＶとし、前記電荷量をＱとし、所定の係数をｋ３とするとき、Ｖ＝ｋ３×Ｑにより前記液滴の体積を算出する、請求項３に記載の液滴吐出装置。
6. 前記吐出ヘッドのメンテナンスを行うメンテナンスユニットをさらに備え、
   前記電極は前記メンテナンスユニット内に設けられる、請求項１乃至５の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
7. 前記電流の値と前記電流が流れる時間との積を基準値として予め記憶する記憶部をさらに備え、
   前記制御装置は、前記電流検知部により検知された前記電流の値と前記電流が流れる時間との積と、前記基準値との比較に基づき前記液滴の体積を補正するか否かを決定する、請求項２乃至６の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
8. 前記制御装置は前記補正を実行する際に吐出波形を変化させる、請求項７に記載の液滴吐出装置。
   

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