JP2006112841A - 液体吐出ヘッドの吐出特性測定方法および飛翔液滴速度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出方式の記録ヘッドから吐出される液滴の速度を高精度で測定する。
【解決手段】記録ヘッド１３から吐出される液滴１に、ストロボ光源１７からパルス光を照射してＣＣＤカメラ１５で撮像すると同時に、２つのレーザダイオード（ＬＤ₁ ２６、ＬＤ₂ ２７）からレーザ光束２ａ、２ｂを照射し、液滴１による反射光３をフォトセンサ１４に入射させ、液滴１が各レーザ光束２ａ、２ｂを通過するタイミングの差と、レーザ光束２ａ、２ｂ間の離間距離Ｌによって液滴１の速度を計測する。また、上流側のレーザ光束２ａを液滴１が通過したタイミングに合わせて、下流側のＬＤ₂ ２７のパルス発光タイミングを制御することで、液滴１の速度変化に対応する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェットプリンタ等の液体吐出記録装置に用いる液体吐出ヘッドの吐出性能を評価するために、吐出された飛翔液滴の速度を測定する液体吐出ヘッドの吐出特性測定方法および飛翔液滴速度測定装置に関するものである。

従来、液体吐出方式のインクジェットプリンタ等の液体吐出記録装置に用いる液体吐出ヘッドの液滴吐出速度や吐出方向などの吐出特性を測定する装置としては、特許文献１および特許文献２に開示されたものがある。両者とも液体吐出ヘッドから吐出された飛翔液滴を側面からストロボ光源でパルス照明し、その瞬間の画像を反対側に設けた対物レンズを通してＣＣＤカメラで撮像して液滴の画像を取得し、その液滴の中心位置から吐出速度あるいは吐出方向を求めるというもので、両者の違いは吐出速度および吐出方向の求め方にある。

特許文献１に開示されたものは、液滴位置を求める前に、予め液滴が吐出されるノズル位置を求めておき、その位置を基準としたときの液滴位置と吐出タイミングからストロボ光源を発光させるまでの時間により吐出速度および吐出方向を求めている。一方、特許文献２に開示されたものは、時間差を設けてストロボ光源を複数回発光させ、各々のタイミングで撮像した複数枚の液滴画像から液滴の中心位置を求め、複数の液滴中心間の相対位置とそれぞれのタイミングの時間差とから吐出速度および吐出方向を求めている。しかし、どちらの場合においても、ＣＣＤカメラで撮像した画像から速度を測定するため、液体吐出ヘッドから数１０ｋＨｚで連続的に吐出されるすべての液滴の吐出速度を測定することは不可能であった。
特開平１１−１０５３０７号公報 特開平１１−２２７１７２号公報

そこで、液滴の飛翔経路に所定の間隔を置いて光束を絞った２本のレーザビームを照射し、各レーザビームによる照明位置を液滴が通過したときの反射光をフォトセンサで受光して、各レーザビームによる反射光を検知した時間差から吐出速度を測定する方法が提案されている。この方法は、液体吐出ヘッドから吐出される液滴の速度が測定中にそれほど変化しない場合には問題なく測定することができるが、吐出速度が２０％以上変化するような場合には測定不能になることがあった。例えば、液体吐出ヘッドをしばらく吐出させないで放置して吐出させた場合、最初に吐出される液滴の速度は最終的に落ち着く速度に対して著しく低下することが一般的で、このような場合に測定することは不可能であった。また、液体吐出ヘッドから吐出された液滴の一部が霧状になって飛散するミストによる誤検知やセンサ信号のノイズによる誤検知が多く、場合によっては液体吐出ヘッドの吐出特性を正しく評価できないこともあった。

本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、液体吐出ヘッドの吐出速度がどのように変化しても、吐出された液滴の速度を常時正確に測定することのできる液体吐出ヘッドの吐出特性測定方法および飛翔液滴速度測定装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッドの吐出特性測定方法は、液体吐出ヘッドから吐出される液滴の飛翔経路上の異なる複数の照明位置を、それぞれパルス発光する複数の照明手段によって照明する照明工程と、前記複数の照明位置をそれぞれ液滴が通過したタイミングを検出する検出工程と、前記複数の照明位置における液滴通過のタイミングの時間差および前記複数の照明位置の離間距離から液滴の速度を算出する算出工程と、を有する液体吐出ヘッドの吐出特性測定方法であって、前記照明工程では、前記複数の照明位置のうちで前記飛翔経路の上流側の照明位置を液滴が通過したタイミングに同期して、下流側の照明位置を照明することを特徴とする。

本発明の飛翔液滴速度測定装置は、液体吐出ヘッドから吐出される液滴の飛翔経路上の異なる位置をそれぞれ照明する複数の照明手段と、前記複数の照明手段をそれぞれパルス発光させるための照明制御手段と、前記複数の照明手段による前記飛翔経路上の複数の照明位置をそれぞれ液滴が通過したタイミングを検出する検出手段と、を有し、前記検出手段の出力に基づいて、前記複数の照明位置における液滴通過のタイミングの時間差および前記複数の照明位置の離間距離から液滴の速度を算出する飛翔液滴速度測定装置であって、前記照明制御手段が、前記複数の照明位置のうちで前記飛翔経路の上流側の照明位置を液滴が通過したタイミングに同期して、下流側の照明位置を照明する照明手段をパルス発光させることを特徴とする。

２本のレーザビーム等のパルス光を液滴の飛翔経路に照射し、各照明位置を液滴が通過するタイミングを、液滴による反射光を用いて検出する構成であるため、液体吐出ヘッドから連続的に吐出されるすべての液滴について、その飛翔中の速度を高精度で測定することができる。

そして、上流側の照明手段による照明位置を液滴が通過したタイミングに合わせて、下流側の照明手段の発光タイミングを制御する照明制御手段を設けることで、液体吐出ヘッドの吐出開始直後のように液滴の速度が低い場合や、吐出中に液滴の速度が大きく変化した場合に測定不能となるのを回避する。

このようにして、いかなる速度変化にも対応できる高精度で信頼性の高い飛翔液滴速度測定装置を実現することができる。

図１は、一実施の形態による飛翔液滴速度測定装置に用いられる光学系を示すもので、液体吐出ヘッドである記録ヘッド１３から吐出される液滴１の飛翔状態を観察するための液滴観察系と、飛翔中の液滴１の速度を計測するための速度測定系を含んでいる。以下に、液滴観察系と速度測定系に分けて説明する。

（液滴観察系）
図１の（ａ）に示すように、記録ヘッド１３から吐出された液滴１は、記録ヘッド１３の吐出口近傍において吐出方向に対して概ね直交する方向からストロボ照明手段であるストロボ光源１７により照明される。ストロボ光源１７と対向する側には対物レンズ２５、２分割鏡筒２３および観察手段であるＣＣＤカメラ１５が設けられている。したがって、ＣＣＤカメラ１５にはストロボ光源１７が発光した瞬間の液滴１の飛翔画像がシルエット像としてＣＣＤカメラ１５に撮像される。ストロボ光源１７の発光タイミングは、記録ヘッド１３から液滴１を吐出するために記録ヘッド１３が駆動されるタイミングから任意の時間を設定できるようになっている。図６は、このときの撮像画像の一例を示すもので、駆動タイミングから所定の時間後の飛翔位置にある液滴を液滴像４のように静止状態で観察することができる。なお、画面の左端に見えるのは記録ヘッド１３のヘッドフェイス面５である。

（速度測定系）
速度測定系では記録ヘッド１３から吐出される液滴１の飛翔速度を計測するため、光源としてレーザ光源２１を採用している。このレーザ光源２１はストロボ光源１７の光軸に対して８°〜１０°の角度を持って配置され、そのレーザ光は飛翔している液滴１に照射されるように位置調整がなされている。レーザ光源２１には２つの照明手段であるレーザダイオード１（ＬＤ₁ ）２６およびレーザダイオード２（ＬＤ₂ ）２７が液滴１の吐出方向に対して所定の間隔を置いて配置されている。

よって、図１の（ｂ）に示すように、液滴１は、その飛翔過程において、ＬＤ₁ ２６によるレーザ光束２ａを通過したあと、しばらく飛翔してからＬＤ₂ ２７のレーザ光束２ｂを通過することになる。これら２つのレーザ光束２ａ、２ｂを液滴１が通過したときに生じる反射光３は、対物レンズ２５を通して２分割鏡筒２３で直角に折り曲げられ一方は検出手段であるフォトセンサ１４に受光され、もう一方はＣＣＤカメラ１５に撮像される。図７は、ＬＤ₁ ２６およびＬＤ₂ ２７を連続発光させた場合の撮像画像の一例で、ＬＤ₁ ２６、ＬＤ₂ ２７の照射域（照明位置）６、７において液滴１の反射光３が液滴軌跡像８、９として観察できることが示されている。なお、このときストロボ光源１７を同時発光させれば図６の液滴画像上に液滴反射光の軌跡が重畳して図８のように表示される。

（速度測定方法）
図１の（ｂ）は記録ヘッド１３から吐出された液滴１の速度測定方法を説明するために、（ａ）の速度測定系をさらに簡略化した図である。前述のように、液滴１の飛翔経路を照射するように２本のレーザ光束２ａ、２ｂが吐出方向に対して間隔（離間距離）Ｌで出射される。記録ヘッド１３から吐出された液滴１は最初にＬＤ₁ ２６のレーザ光束２ａを通過して、その反射光３がフォトセンサ１４に到達して検知され、しばらく飛翔した後、今度はＬＤ₂ ２７のレーザ光束２ｂを通過して同様にしてフォトセンサ１４でその反射光３が検知される。したがって、フォトセンサ１４の出力信号から液滴１が２つのレーザ光束２ａ、２ｂを通過した時間差Ｔを求めれば、液滴１の速度Ｖは以下の式
Ｖ＝Ｌ／Ｔ （１）
から求めることができる。

すなわち、記録ヘッド１３から吐出される液滴１の飛翔経路の異なる位置をＬＤ₁ ２６、ＬＤ₂ ２７でパルス照明し、飛翔経路上の各照明位置を液滴１が通過したときの反射光３を検知して、液滴１の通過タイミングをそれぞれ検出する。そして、隣接する２つの照明位置を液滴１が通過したタイミングの時間差と２つの照明位置間の距離から液滴速度を算出する。

このような飛翔液滴速度測定装置において、隣接する２つの照明位置のうちで、液滴１が最初に通過するほうの上流側のＬＤ₁ ２６の照明位置を液滴１が通過したタイミングに同期して、もう一方の下流側のＬＤ₂ ２７をパルス発光させる照明制御手段を設けて、測定中に液滴１の速度が著しく変化した場合でも２つのレーザダイオード、ＬＤ₁ ２６、ＬＤ₂ ２７の発光タイミングは液滴１の吐出速度に追従して自動的に設定されるように構成する。これによって、液滴１の吐出速度がどのように変化しても常に吐出速度を正確に測定することができる。

さらにノイズによる誤動作を低減するため、液滴が通過したときの反射光による信号のしきい値や反射光による信号を積分した積分値をもとに液滴の重心位置が通過したタイミングを求めることにより、ミストなどによる誤検知の防止と測定精度の向上を図ることができる。

その結果、ミストやノイズによる誤検知が極めて少なく、どのような吐出特性の記録ヘッドに対しても吐出速度を正しく測定することが可能となる。また、重心検知による液滴速度測定により、測定精度が向上し、しかも、測定対象によって変更する必要のある設定パラメータがほとんど無く、速度測定の自動化が可能となる。

さらに、液滴を観察しながらパラメータの設定と実測定ができるので、オペレーションミスによる誤測定を解消することができる。

図２は、一実施例による液滴速度測定装置の全体構成を示すもので、以下に液滴観察系と速度測定系に分けて説明する。ここで、図２に示された液滴速度測定装置の液滴観察系を例えばホームポジションに備え、記録ヘッドの走査系や記録がなされる記録媒体の搬送系等を具備する液体吐出記録装置を構成することもできる。

（液滴観察系）
パソコン１０はヘッドコントローラ１２に対して記録ヘッド１３に所望の吐出をさせるための吐出条件を送信する。ヘッドコントローラ１２はその吐出条件にしたがって記録ヘッド１３に配設された吐出ヒータ（不図示）を駆動する信号を作成して記録ヘッド１３を駆動する。吐出ヒータの駆動により記録ヘッド１３から吐出された液滴は記録ヘッド１３の吐出口近傍において吐出方向に対して概ね直交する方向からストロボ光源１７により照明される。ストロボ光源１７と対向する側には対物レンズ２５、２分割鏡筒２３およびＣＣＤカメラ１５が設けられており、ストロボ光源１７により透過照明された液滴のシルエット像がＣＣＤカメラ１５に撮像される。

ＣＣＤカメラ１５のビデオ出力はパソコン１０の拡張スロットに実装された画像グラバー２９を経由してモニタ１６に送られる。したがって、ストロボ光源１７がパルス発光した瞬間の飛翔液滴画像をモニタ１６上で観察することができる。ストロボ光源１７および後述するＬＤ₁ ２６およびＬＤ₂ ２７のパルス発光タイミングは照明制御手段である同期回路１１により制御される。同期回路１１はヘッドコントローラ１２からの駆動タイミングと、パソコン１０から指定される発光遅延時間とにより駆動タイミングから発光遅延時間経過したトリガー信号をストロボ電源１８に出力する。よって、ストロボ光源１７は駆動タイミングから発光遅延時間経過した瞬間にパルス発光することになる。

なお、ストロボ光源１７の発光時間は約１００ｎｓであるため、通常の記録ヘッドから吐出される液滴速度（＝数１０ｍ／ｓ程度）では、液滴像にブレが生じることはほとんどない。また、ＣＣＤカメラの１フレーム内で複数回ストロボ発光すると複数の液滴の多重画像となって見にくくなるため、本実施例では図４のタイミングチャートに示すように、駆動タイミングから発光遅延時間経過したトリガー信号すなわちストロボ発光タイミング信号をＣＣＤカメラ１５のカメラ同期信号に対して１回だけ出力するように間引いている。この間引き回路は同期回路１１に設けられており、この機能によりストロボ光源１７は１フレーム内で１回しかパルス発光しない。

（速度測定系）
記録ヘッド１３から吐出される液滴を照明する手段として前項で説明したストロボ光源１７とは別に、速度測定系ではＬＤドライバ１９、２０を備えたレーザ光源２１が用意されている。レーザ光源２１はストロボ光源１７と同様に液滴の吐出方向に対して概ね直交する方向から液滴を照明する。レーザ光源２１にはＬＤドライバ１９、２０によってそれぞれ駆動される２つのレーザダイオード、ＬＤ₁ ２６およびＬＤ₂ ２７が液滴の吐出方向に対して所定の間隔を置いて配置されている。よって、１液滴の飛翔過程において、液滴はＬＤ₁ ２６によるレーザ光束２ａを通過したあと、しばらく飛翔してからＬＤ₂ ２７のレーザ光束２ｂを通過することになる。これら２つのレーザ光束２ａ、２ｂを液滴が通過したときに生じる反射光は対物レンズ２５を通して２分割鏡筒２３で直角に折り曲げられフォトセンサ１４に到達する。よって、フォトセンサ１４の出力信号には液滴によって生じた反射光に比例した信号が得られる。

ここで、ＬＤ₁ ２６およびＬＤ₂ ２７からの２つのレーザ光束２ａ、２ｂを１つのフォトセンサ１４で検知しているため、ＬＤ₁ ２６とＬＤ₂ ２７が同時に発光していると、レーザ光束２ａ、２ｂのうちのどちらを液滴が通過したのか判断がつかない。そこで、液滴が各レーザ光束２ａ、２ｂを通過するタイミングに合わせてＬＤ₁ ２６とＬＤ₂ ２７が順次パルス発光するようにＬＤドライバ１９、２０によるパルス発光タイミングを制御する。

図３は、フォトセンサ１４の出力信号を受けて液滴を検出するための液滴検出回路２２の内部構成を示すもので、図５は速度測定系のタイミングチャートを示すものである。フォトセンサ１４の出力信号はアンプ２４で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ２８で８ビットのデジタル信号に変換された後、立ち上がり検知回路３１、４１、立ち下がり検知回路３２、４２、そして積分器３３、４３のそれぞれの入力に接続される。立ち上がり検知回路３１および立ち下がり検知回路３２はともにゲート手段である検出ゲート１がＨｉｇｈの区間（アクティブ区間）で検知動作が行われる。

図５に示すように検出ゲート１のアクティブ区間は発光ゲート１の区間内に設定されているため、立ち上がり検知回路３１および立ち下がり検知回路３２はＬＤ₁ ２６のレーザ光束２ａが検知した信号についてのみ検知処理がなされることになる。よって、検出ゲート１の区間において、立ち上がり検知回路３１はしきい値（検知しきい値）１を最初に越えたタイミングｔｒ１を検知し、立ち上がり検知回路３２はしきい値１を最初に下回ったタイミングｔｆ１を検知する。積分器３３はｔｒ１からｔｆ１までの区間でセンサ出力をデジタル積算し、ｔｆ１のタイミングで積算値の最終データをレジスタ３７に記憶する。一方、この積算値はコンパレータ３４でパソコン１０から指定された積分しきい値１と常時比較され、積分しきい値１をオーバーしたタイミングｔｓ１をカウンタ３５に出力する。カウンタ３５は駆動タイミングからタイミングｔｓ１までを５０ＭＨｚのクロックでカウントし、その経過時間ｔｓ１をカウント値としてメモリ３６に記憶する。

同様にして、ＬＤ₂ ２７のレーザ光束２ｂが検知した信号についても立ち上がり検知回路４１および立ち下がり検知回路４２がｔｒ２およびｔｆ２を検知し、積分器３４はｔｒ２からｔｆ２までの区間でセンサ出力をデジタル積算して、最終値をレジスタ４７に記憶する。また、コンパレータ４４も同様にして、積分しきい値２をオーバーしたタイミングまでの経過時間ｔｓ２をメモリ４６に記憶する。前述のように経過時間は５０ＭＨｚのクロックでカウントされるため、分解能が２０ｎｓとなり、通常の場合の経過時間が数１０μｓであるのに対して充分な分解能を持っている。

なお、経過時間ｔｓ１、ｔｓ２は連続的に吐出している液滴毎に検出される。そのため、メモリ３６および４６のアドレスバスには駆動タイミング信号をカウンタ３０によりカウントしたカウント値が接続されており、吐出液滴の順番にしたがってアドレスがインクリメントされるようになっている。したがって、最初に吐出した液滴のデータがアドレス＝０に書き込まれ、次々と吐出される液滴の経過時間データがアドレス順に記憶されることになる。このようにしてメモリ３６および４６に書き込まれた内容はパソコン１０から自由に読み出すことができるようになっている。なお、レジスタ３７および４７に記憶された積分値は測定中でも随時パソコンから読み出すことができるようになっているが、メモリ３６および４６の経過時間は一連の計測が終了まで読み出すことはできない。

（検知しきい値と積分しきい値の設定方法）
図５により検知しきい値と積分しきい値の設定方法について説明する。検知しきい値は記録ヘッド１３から吐出されたときに液滴の一部が霧状になって飛散する一般にミストと呼ばれる微小液滴による誤検知と、センサ信号のノイズによる誤検知を防止するのが目的である。そこで、図５に示されたミストによる信号やノイズレベルより高いレベルに多少のマージンをとって設定する。一方、積分しきい値は液滴の重心位置を検知するためのしきい値である。そこで、実際の測定前に事前に液滴を吐出させ、積分値ｓ１およびｓ２を複数回それぞれレジスタ３７、４７から読み込みんでその平均値を求め、平均値のほぼ１／２の値を設定するようにしている。なお、検知しきい値および積分しきい値ともＬＤ₁ ２６とＬＤ₂ ２７の光量差や光学系の調整ばらつきがあるため、それぞれ別個に設定できるようにしている。

（吐出速度の算出方法）
２つのレーザ光束２ａ、２ｂを液滴が通過する時間差が求まれば、両レーザ光束２ａ、２ｂの離間距離Ｌが既知なので吐出速度を算出することはできる。また、立ち上がり検知タイミングｔｒ１およびｔｒ２の時間差、または立ち下がり検知タイミングｔｆ１およびｔｆ２の時間差から求めることも可能である。しかし、立ち上がり検知や立ち下がり検知はミストやノイズによる誤検知の可能性が高く、今までも吐出速度の測定値に異常値を検出することがしばしばあった。そこで、誤検知を低減するためセンサ出力の積分値をもとに、液滴の重心位置がＬＤ₁ ２６およびＬＤ₂ ２７のレーザ光束２ａ、２ｂを通過するまでの経過時間ｔｓ１およびｔｓ２を求めている。よって、液滴速度Ｖは以下の式
Ｖ＝Ｌ／（ｔｓ２−ｔｓ１） （２）
から算出することができる。

（発光ゲートおよび検出ゲートの設定方法）
発光ゲート１および検出ゲート１は、図５で示すように駆動タイミングから遅延時間ｆ１およびｍ１だけ経過したタイミングでアクティブになる。遅延時間ｆ１は記録ヘッド１３の駆動タイミングからＬＤ₁ ２６が発光を開始するまでの時間である。よって、記録ヘッド１３が駆動されてから液滴が最大速度で吐出した時に液滴がＬＤ₁ ２６のレーザ光束２ａに到達するまでの時間より小さい値を設定すれば良い。

前述したように、一般的にインクジェット方式等の記録ヘッドではしばらく吐出させないで放置した後、吐出を開始すると最初に吐出される数発〜数１０発の液滴の速度は最終的に落ち着く速度に対して遅いが、数１０発以上連続的に吐出させていると吐出速度はほぼ安定して、そのあと速度が大幅に変動することはない。そこで、遅延時間ｆ１を設定する方法として本実施例では、まず測定する液滴を連続吐出して吐出速度を安定させておき、ＬＤ₁ ２６およびＬＤ₂ ２７を連続発光した状態で、図９に示すようなストロボ照明１７による液滴像４とＬＤ₁ ２６およびＬＤ₂ ２７による液滴軌跡像８、９の重畳画面を見ながらストロボ光源１７の発光遅延時間をパソコン１０から変更していく。そして、ＬＤ₁ ２６による液滴軌跡像８のすぐ左にストロボ光源１７による液滴像４が来るように調整して、そのときのストロボ光源１７の発光遅延時間を遅延時間ｆ１としてパソコン１０から設定すれば良い。

一方、遅延時間ｍ１はＬＤ₁ ２６が発光したときに発生するノイズによる誤検知を防止するのと、ＬＤ₁ ２６の発光が安定するまで計測動作状態にならないようにするのが目的であるため、遅延時間ｆ１にレーザダイオードの発光安定化時間（約１μｓ程度）をプラスした値を設定する。以上のような設定により、ＬＤ₁ ２６の発光によるレーザ光束２ａを液滴が通過して、センサ出力の立ち下がりタイミングｔｆ１を検知すると、直ちに発光ゲート１と検出ゲート１が終了する。

そして、立ち下がりタイミングｔｆ１から遅延時間ｆ２およびｍ２を経過した時点で発光ゲート２および検出ゲート２がアクティブとなる。ここで、遅延時間ｆ２はＬＤ₁ ２６とＬＤ₂ ２７の同時発光を防止するためのパラメータであるため、発光安定化時間（約１μｓ程度）を設定すれば良い。また、遅延時間ｍ２はそのタイミングからさらに発光安定時間分待たなければならないため、発光安定化時間の２倍の値を設定する必要がある。

このような設定によりＬＤ₂ ２７が発光を開始して立ち下がり検出タイミングｔｆ２を検知すると、そのタイミングで発光ゲート２および検出ゲート２が終了して、１回の検出動作が終了する。なお、遅延時間ｆ１、ｆ２、ｍ１、ｍ２はすべて上記のようにしてパソコン１０から設定されるパラメータである。

以上説明したように立ち下がり検知タイミングｔｆ１に同期して次の発光ゲートと検出ゲートが自動的に開始し、立ち下がり検知タイミングｔｆ１およびｔｆ２で自らの発光ゲートと検出ゲートを終了させることにより、測定中に液滴の吐出速度が著しく変化した場合でも自動的にそれぞれのゲートが吐出速度に追従して自動設定されるため、吐出速度がどのように変化しても常に正確な速度測定を行うことが可能となる。

なお、本実施例では立ち下がりタイミングｔｆ１に追従して次のゲート設定をしているが、ｔｆ１の代わりに重心検知までの経過時間ｔｓ１や立ち上がりタイミングｔｒ１に追従させても特に問題ない。

また、本実施例では２つのレーザダイオード（ＬＤ₁ ２６およびＬＤ₂ ２７）を液滴の吐出方向に対して所定の間隔を置いて配置しているが、２つに限定する必要はなく、複数のレーザダイオードを配置して、飛翔経路の区間毎に液滴速度を測定することも可能である。この場合でも隣接するレーザダイオード間で１つ前の液滴検知タイミング信号に追従させて次のゲート制御を行うことが可能で、本実施例と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施例では２つレーザダイオードに対してフォトセンサが１個であるが、複数のレーザダイオードのそれぞれに対してそれぞれフォトセンサを設け、フォトセンサを複数個配置した場合でも、同様の効果を得ることができる。

一実施の形態を説明するもので、（ａ）は飛翔液滴速度測定装置の光学系全体を説明する模式斜視図、（ｂ）は（ａ）の速度測定系を簡略化して示す模式立面図である。 一実施例による液滴速度測定装置の全体を示すブロック図である。 液滴検出回路を示すブロック図である。 同期回路のタイミングチャートを示す図である。 速度測定系のタイミングチャートを示す図である。 ストロボ照明による液滴の観察画像を示す図である。 レーザ照明による液滴の軌跡画像を示す図である。 ストロボ照明とレーザ照明による重畳画像を示す図である。 発光ゲート設定に用いられる画面を示す図である。

符号の説明

１ 液滴
２ａ、２ｂ レーザ光束
３ 反射光
１０ パソコン
１１ 同期回路
１２ ヘッドコントローラ
１３ 記録ヘッド
１４ フォトセンサ
１５ ＣＣＤカメラ
１６ モニタ
１７ ストロボ光源
１８ ストロボ電源
１９、２０ ＬＤドライバ
２１ レーザ光源
２２ 液滴検出回路
２３ ２分割鏡筒
２４ アンプ
２５ 対物レンズ
２６ レーザダイオード１（ＬＤ₁ ）
２７ レーザダイオード２（ＬＤ₂ ）
２８ Ａ／Ｄコンバータ
２９ 画像グラバー
３０、３５、４５ カウンタ
３１、４１ 立ち上がり検知回路
３２、４２ 立ち下がり検知回路
３３、４３ 積分器
３４、４４ コンパレータ
３６、４６ メモリ
３７、４７ レジスタ

Claims (11)

1. 液体吐出ヘッドから吐出される液滴の飛翔経路上の異なる複数の照明位置を、それぞれパルス発光する複数の照明手段によって照明する照明工程と、
   前記複数の照明位置をそれぞれ液滴が通過したタイミングを検出する検出工程と、
   前記複数の照明位置における液滴通過のタイミングの時間差および前記複数の照明位置の離間距離から液滴の速度を算出する算出工程と、
   を有する液体吐出ヘッドの吐出特性測定方法であって、
   前記照明工程では、前記複数の照明位置のうちで前記飛翔経路の上流側の照明位置を液滴が通過したタイミングに同期して、下流側の照明位置を照明することを特徴とする液体吐出ヘッドの吐出特性測定方法。
2. 液体吐出ヘッドから吐出される液滴の飛翔経路上の異なる位置をそれぞれ照明する複数の照明手段と、前記複数の照明手段をそれぞれパルス発光させるための照明制御手段と、前記複数の照明手段による前記飛翔経路上の複数の照明位置をそれぞれ液滴が通過したタイミングを検出する検出手段と、を有し、前記検出手段の出力に基づいて、前記複数の照明位置における液滴通過のタイミングの時間差および前記複数の照明位置の離間距離から液滴の速度を算出する飛翔液滴速度測定装置であって、
   前記照明制御手段が、前記複数の照明位置のうちで前記飛翔経路の上流側の照明位置を液滴が通過したタイミングに同期して、下流側の照明位置を照明する照明手段をパルス発光させることを特徴とする飛翔液滴速度測定装置。
3. 前記検出手段は、検出動作をＯＮ／ＯＦＦ制御するゲート手段を有し、前記複数の照明位置のうちで上流側の照明位置を液滴が通過したタイミングに同期して、下流側の照明位置を液滴が通過したタイミングを検出するための検出ゲートを設定することを特徴とする請求項２記載の飛翔液滴速度測定装置。
4. 前記検出手段は、各照明位置を液滴が通過したときに生じる反射光を検知し、その検知信号から液滴通過のタイミングを検出することを特徴とする請求項２または３記載の飛翔液滴速度測定装置。
5. 前記検知信号が前記検出ゲートの区間において、所定のしきい値以上になったタイミングを液滴通過のタイミングとすることを特徴とする請求項４記載の飛翔液滴速度測定装置。
6. 前記検知信号が前記検出ゲートの区間において、所定のしきい値以下になったタイミングを液滴通過のタイミングとすることを特徴とする請求項４記載の飛翔液滴速度測定装置。
7. 前記検知信号を前記検出ゲートの区間において積分し、その積分信号が所定のしきい値を越えたタイミングを液滴通過のタイミングとすることを特徴とする請求項４記載の飛翔液滴速度測定装置。
8. 前記所定のしきい値が、前記検知信号を前記検出ゲートの区間において積分した最終値の約１／２の値であることを特徴とする請求項７記載の飛翔液滴速度測定装置。
9. 前記照明位置を液滴が通過したときに生じる反射光を受光して液滴の軌跡像を観察するための観察手段を具備していることを特徴とする請求項４ないし８いずれか１項記載の飛翔液滴速度測定装置。
10. 前記観察手段が、飛翔する液滴をパルス照明するためのストロボ照明手段を有し、前記ストロボ照明手段がパルス発光した瞬間の液滴像を前記液滴の軌跡像とともに観察自在であることを特徴とする請求項９記載の飛翔液滴速度測定装置。
11. 請求項２記載の飛翔液滴速度測定装置と、液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドによって記録がなされる記録媒体の搬送系と、を具備することを特徴とする液体吐出記録装置。

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