液滴測定装置および液滴測定方法
【課題】レーザ光のビーム断面の光強度分布を調整して液滴に照射させることにより、液滴の体積や速度や位置を正確に測定すること。
【解決手段】液滴測定装置において、第１レーザ光源と、吐出される液滴に対し前記第１レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向のビーム幅に対して前記液滴の吐出方向に垂直な方向のビーム幅が大きくなるようにするものであって、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収める第１光学手段と、前記第１光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第１受光手段と、前記第１受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の体積や速度を演算する第１液滴特性演算手段と、を有する。
【解決手段】液滴測定装置において、第１レーザ光源と、吐出される液滴に対し前記第１レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向のビーム幅に対して前記液滴の吐出方向に垂直な方向のビーム幅が大きくなるようにするものであって、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収める第１光学手段と、前記第１光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第１受光手段と、前記第１受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の体積や速度を演算する第１液滴特性演算手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴測定装置および液滴測定方法に係り、特にインクジェットプリンタ等の記録装置の印字ヘッドから吐出される液滴の体積や速度や位置を測定するための液滴測定装置および液滴測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印字ヘッドから吐出される液滴の体積や速度や位置について測定する方法および装置として、以下の発明が特許文献に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、液滴にレーザ光を照射して液滴通過後のレーザ光についてスリットを介して検出手段に入射させ、当該検出手段からの出力信号の変化をもとに液滴の体積や速度や位置の測定を行う方法および装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、液滴の吐出方向と垂直な方向に複数のレーザ光を照射させて、これら複数のレーザ光の間に液滴を吐出させたり、これら複数のレーザ光を横切るように液滴を吐出させることで、液滴の体積や速度や位置の測定を行う方法および装置が開示されている。
【０００５】
具体的には、１対のレーザ光の間に液滴を吐出させて、いずれかのビームに液滴が検出されたら曲がって吐出されたと検出する。そして、レーザ光の間隔を少しずつ変えることで、曲がり量と滴体積（外形）を求める方法が開示されている。また、レーザ光の間隔を変えない例として、レーザ受光量変化が大きいかどうかで曲がり量が大きいかどうかを判定する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２８１７１４号公報
【特許文献２】特開２００５−８３７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、レーザ光のビーム断面においては光の強度は一様ではなく、断面の中心から外側に向かうにつれて光の強度が低下する光強度分布が存在する。
【０００７】
そのため、特許文献１，２では、このような光強度分布が顕著に存在する場合には、検出手段における測定結果にばらつきが生じ、液滴の体積や速度や位置などの特性を正確に測定することができない。また、特許文献２では、体積を測定するためには光ビーム位置を微調整する必要があり時間と手間を要する。
【０００８】
特許文献２では、レーザ光の間隔を変えずにレーザ光の受光量の変化が大きい場合には曲がり量が大きいと判定する旨が開示されているが、その判定方法について詳しい記載はない。
【０００９】
また、特許文献１では、光路中にスリットを用い、液滴の通過信号を得る構成なので、スリットに入る光の光量分布を均一にする必要がある。もし、光量分布があると、スリットを通過したタイミング検出に誤差となって現れる。また、インクジェットヘッドで、液滴の測定（特に液滴の通過位置測定）を行うためには、実際に用紙が置かれる距離で測る必要があり、概ね、０．５〜２ｍｍであるが、このような接近した位置で、光量を均一な分布にする方法については開示されていない。さらに、スリットで光がけられる分、センサーに入射する光が少なくなりセンサー出力が小さくなるので、信号のＳ／Ｎ比を高めることが難しい。一方、スリットの幅を広げると、入射光量が増えて信号のＳ／Ｎ比は向上するが、特許文献１の方式では、液滴通過を検出する精度が落ちる。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、レーザ光のビーム断面の光強度分布を調整して液滴に照射させることにより、液滴の特性を正確に測定することができる液滴測定装置および液滴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】
【００１１】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、液滴測定装置において、第１レーザ光源と、吐出される液滴に対し前記第１レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向のビーム幅に対して前記液滴の吐出方向に垂直な方向のビーム幅が大きくなるようにするものであって、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収める第１光学手段と、前記第１光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第１受光手段と、前記第１受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の体積や速度を演算する第１液滴特性演算手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、第１光学手段により液滴の吐出方向に垂直な方向について液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内でレーザ光の光強度を所定の範囲に収めるので、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【００１３】
前記目的を達成するために請求項２に係る発明は、請求項１の液滴測定装置において、前記第１光学手段は、シリンドリカルレンズを備えること、を特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、シリンドリカルレンズにより液滴の吐出方向に垂直な方向について液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内でレーザ光の光強度を所定の範囲に収めるので、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【００１５】
前記目的を達成するために請求項３に係る発明は、請求項１の液滴測定装置において、前記第１光学手段は、前記レーザ光を拡散する拡散板を備えること、を特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、拡散板によりレーザ光を拡散して液滴に照射されるレーザ光のビーム断面の光強度を一様にすることができ、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【００１７】
前記目的を達成するために請求項４に係る発明は、請求項１の液滴測定装置において、前記第１光学手段は、前記レーザ光を拡散するフライアイレンズを備えること、を特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、フライアイレンズによりレーザ光を拡散して液滴に照射されるレーザ光のビーム断面の光強度を一様にすることができ、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【００１９】
前記目的を達成するために請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１つの液滴測定装置において、第２レーザ光源と、吐出される液滴に対し前記第２レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で、前記レーザ光の光強度を不均一にする第２光学手段と、前記第２光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第２受光手段と、前記第２受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の位置を演算する第２液滴特性演算手段と、を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、第２光学手段により液滴の吐出方向に垂直な方向について液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内でレーザ光の光強度を不均一にするので、液滴の位置を正確に測定することができる。そして、液滴の体積と速度と位置を同時に測定できる。
【００２１】
前記目的を達成するために請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１つの液滴測定装置において、前記第１受光手段または前記第２受光手段が受光する前記レーザ光を制限する光制限手段を有すること、を特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、液滴の体積や速度や位置を高精度に測定できる。
【００２３】
前記目的を達成するために請求項７に係る発明は、請求項１乃至６のいずれか１つの液滴測定装置において、前記第１レーザ光源から照射されるレーザ光の色または前記第２レーザ光源から照射されるレーザ光の色は、前記液滴の色に対する補色であること、を特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、液滴の体積や速度を高精度に測定することができる。
【００２５】
前記目的を達成するために請求項８に係る発明は、請求項５の液滴測定装置において、前記第１レーザ光源から照射されるレーザ光と前記第２レーザ光源から照射されるレーザ光は、波長が異なること、を特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、より確実に液滴の体積と速度と位置を同時に測定できる。
【００２７】
前記目的を達成するために請求項９に係る発明は、請求項５の液滴測定装置において、前記第１レーザ光源から照射されるレーザ光と前記第２レーザ光源から照射されるレーザ光のうち少なくともいずれか一方を異なる方向に偏光させる偏光手段を有すること、を特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、より確実に液滴の体積と速度と位置を同時に測定できる。
【００２９】
前記目的を達成するために請求項１０に係る発明は、液滴測定方法において、吐出される液滴に対し第１レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収め、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して前記液滴の体積や速度を演算すること、を特徴とする。
【００３０】
本発明によれば、液滴の吐出方向に垂直な方向について液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内でレーザ光の光強度を所定の範囲に収めるので、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【００３１】
前記目的を達成するために請求項１１に係る発明は、請求項１０の液滴測定方法において、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して生成した検出信号の値の時間変化を測定し、前記液滴の吐出駆動を行った時から前記検出信号の値が所定量変化した時までの時間間隔を測定する時間間隔測定工程と、前記時間間隔と前記液滴の速度の相関関係から前記液滴の速度を演算する速度演算工程と、を有すること、を特徴とする。
【００３２】
前記目的を達成するために請求項１２に係る発明は、請求項１０の液滴測定方法において、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して生成した検出信号の値の時間変化を測定し、前記検出信号の値の最大変化量を測定する最大変化量測定工程と、前記最大変化量と前記液滴の体積の相関関係から前記液滴の体積を演算する体積演算工程と、を有すること、を特徴とする。
【００３３】
前記目的を達成するために請求項１３に係る発明は、液滴測定装置において、レーザ光源と、吐出される液滴に対し前記レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で、前記レーザ光の光強度を不均一にする光学手段と、前記光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する受光手段と、前記受光手段と前記液滴の相対的な位置を変更する液滴吐出位置変更手段と、前記液滴吐出位置変更手段により変更された前記受光手段と前記液滴の相対的な位置にて生成された複数の前記検出信号から前記液滴の位置を演算する液滴位置演算手段と、を有することを特徴とする。
【００３４】
本発明によれば、複数の検出信号から精度よく液滴の位置を演算することができる。
【００３５】
前記目的を達成するために請求項１４に係る発明は、請求項１３の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、前記相対的な位置の座標値と前記検出信号の座標値の関係を示す座標系にて、複数の前記検出信号の座標値から最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて前記液滴の位置を演算すること、を特徴とする。
【００３６】
本発明によれば、液滴の位置の測定時間を短縮することができる。
【００３７】
前記目的を達成するために請求項１５に係る発明は、請求項１４の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、複数の前記検出信号の座標値に応じて前記補間関数として２次関数および３次関数のいずれか一方を選択すること、を特徴とする。
【００３８】
本発明によれば、液滴の位置の測定精度を高めることができる。
【００３９】
前記目的を達成するために請求項１６に係る発明は、請求項１５の液滴測定装置において、複数の前記検出信号の座標値を絶対値の大きい順からＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３とし、複数の前記検出信号の座標値ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３が検出された時の前記相対的な位置の座標値をＸＳ１，ＸＳ２，ＸＳ３とするときに、前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜＞（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として３次関数を選択し、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として２次関数を選択すること、を特徴とする。
【００４０】
本発明によれば、液滴の位置の測定精度をより確実に高めることができる。
【００４１】
前記目的を達成するために請求項１７に係る発明は、請求項１６の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立し前記補間関数として２次関数を選択するときであって、複数の前記検出信号の座標値が５つ存在するときには、複数の前記検出信号の座標値のうち絶対値の大きい上位４つの座標値から最小二乗法により前記補間関数の係数を求めること、を特徴とする。
【００４２】
本発明によれば、液滴の位置の測定精度をより確実に高めることができる。
【００４３】
前記目的を達成するために請求項１８に係る発明は、液滴測定方法において、吐出される液滴に対しレーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を不均一にし、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光する受光手段と前記液滴の相対的な位置を変更し、前記受光手段により生成された複数の検出信号から前記液滴の位置を演算すること、を特徴とする。
【００４４】
前記目的を達成するために請求項１９に係る発明は、液滴測定装置において、吐出される液滴を検出して検出信号を生成する検出手段と、前記検出手段と前記液滴の相対的な位置を変更する液滴吐出位置変更手段と、前記液滴吐出位置変更手段により変更された前記検出手段と前記液滴の相対的な位置にて生成された複数の前記検出信号から前記液滴の位置を演算する液滴位置演算手段と、を有することを特徴とする。
【００４５】
本発明によれば、複数の検出信号から精度よく液滴の位置を演算することができる。
【００４６】
前記目的を達成するために請求項２０に係る発明は、請求項１９の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、前記相対的な位置の座標値と前記検出信号の座標値の関係を示す座標系にて、複数の前記検出信号の座標値から最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて前記液滴の位置を演算すること、を特徴とする。
【００４７】
本発明によれば、液滴の位置の測定時間を短縮することができる。
【００４８】
前記目的を達成するために請求項２１に係る発明は、請求項２０の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、複数の前記検出信号の値に応じて前記補間関数として２次関数および３次関数のいずれか一方を選択して演算すること、を特徴とする。
【００４９】
本発明によれば、液滴の位置の測定精度を高めることができる。
【００５０】
前記目的を達成するために請求項２２に係る発明は、請求項２１の液滴測定装置において、複数の前記検出信号の座標値を絶対値の大きい順からＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３とし、複数の前記検出信号の座標値ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３が検出された時の前記相対的な位置の座標値をＸＳ１，ＸＳ２，ＸＳ３とするときに、前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜＞（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として３次間数を選択し、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として２次間数を選択すること、を特徴とする。
【００５１】
本発明によれば、液滴の位置の測定精度をより確実に高めることができる。
【００５２】
前記目的を達成するために請求項２３に係る発明は、請求項２２の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立し前記補間関数として２次関数を選択するときであって、複数の前記検出信号の座標値が５つ存在するときには、複数の前記検出信号の座標値のうち絶対値の大きい上位４つの座標値から最小二乗法により前記補間関数の係数を求めること、を特徴とする。
【００５３】
本発明によれば、液滴の位置の測定精度をより確実に高めることができる。
【００５４】
前記目的を達成するために請求項２４に係る発明は、液滴測定方法において、吐出される液滴を検出する検出手段と前記液滴の位置の相対的な位置を変更し、前記検出手段により生成された複数の検出信号から前記液滴の位置を演算すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、レーザ光のビーム断面の光強度分布を調整して液滴に照射させることにより、液滴の体積や速度や位置を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００５７】
〔液滴測定装置の説明〕
＜実施例１＞
図１は、実施例１の液滴測定装置１の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。図１に示すように、本発明の液滴測定装置１は、レーザ光源１０（第１レーザ光源）と第１光学手段と第１受光手段と液滴特性演算手段２２などから構成される。
【００５８】
レーザ光源１０は、半導体レーザ光源（ＬＤ光源）の他、固体レーザ光源、液体レーザ光源、気体（ガス）レーザ光源などが考えられるが、本実施形態では半導体レーザ光源（ＬＤ光源）を使用する。その理由として、装置構成を小さくすることができ、また、コストダウンも図れるからである。
【００５９】
レーザ光源１０は、その接合面に水平な方向が図１（ａ）に示す液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）と一致するように配置している。これにより、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）においてはレーザ光の広がり角が小さくなり、ケラレが生じないガウスビームとすることができる。
【００６０】
一方、図１（ｂ）に示す液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）においては、レーザ光の広がり角が大きくなり、ケラレによるサイドローブが生じる。しかし、本実施例における液滴の体積や速度や位置の測定においては、レーザ光のビーム断面のうちサイドローブが生じる部分は使用しないため問題がない。そのため、サイドローブの影響を受けずに液滴の体積や速度や位置を正確に測定できる。
【００６１】
第１光学手段は、レーザ光源１０側からコリメータレンズ１２、シリンドリカルレンズ１４、球面レンズ１６の順に構成される。第１受光手段は、フォトダイオード２０が構成される。なお、図１では第１光学手段と第１受光手段の間にスリット１８（光制限手段）を設けているが、スリット１８を設けない仕様も考えられる。
【００６２】
図１（ａ）に示す平面内においてシリンドリカルレンズ１４は、その平面状の側面１４ａを液滴の吐出位置側に向ける一方で、曲面状の側面１４ｂをレーザ光源１０側に向け、母線が図の紙面に垂直となるように配置されている。そしてシリンドリカルレンズ１４は、レーザ光源１０からコリメータレンズ１２を介して入射したレーザ光を、液滴が吐出する位置で集光させて照射させるように配置されている。
【００６３】
図１（ａ）に示す平面内において球面レンズ１６は、液滴を照射する位置を通過してきたレーザ光の光束１５をスリット１８の位置に集光させて、液滴の像を結像させるように配置されている。
【００６４】
一方、図１（ｂ）に示す平面内において、シリンドリカルレンズ１４の母線は図の紙面に平行であり、図１（ｂ）に示す平面内においてシリンドリカルレンズ１４の屈折力は０である。そのため、図１（ｂ）に示す平面内において、レーザ光源１０からコリメータレンズ１２を介して入射したレーザ光は、シリンドリカルレンズ１４から出た後もコリメータレンズ１２から出た時の広がりのまま進む。
【００６５】
液滴特性演算手段２２は、レーザ光を受光することにより生成されるフォトダイオード２０の出力信号（検出信号）をもとに、液滴の体積と速度と位置を演算することができる手段である。
【００６６】
また、図１では、シリンドリカルレンズ１４と球面レンズ１６の間に、印字ヘッド１６０から液滴を吐出している状態を示している。この印字ヘッド１６０は、インクジェットプリンタなどの画像形成装置に搭載されるものが想定される。そして、この場合、液滴測定装置１は、当該画像形成装置の印字ヘッド１６０のユニット部分（後述する印字ヘッドユニット１５０）に設置することが考えられる。また、液滴測定装置１は、当該画像形成装置とは別個の装置として画像形成システムの一つの構成装置とすることも考えられる。なお、図１（ｂ）においては、液滴は印字ヘッド１６０のノズルから図の紙面に垂直な方向で、図の紙面の手前側に吐出される。
【００６７】
以上のように構成される液滴測定装置１は、以下のように作用する。レーザ光源１０から照射されるレーザ光は、コリメータレンズ１２を介してシリンドリカルレンズ１４に入射される。このとき、シリンドリカルレンズ１４は、印字ヘッド１６０から吐出される液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）には曲率を持つが、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）には曲率を持たない特徴を有している。
【００６８】
そして、シリンドリカルレンズ１４に入射後のレーザ光は、曲率を持つ液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）について集光される。シリンドリカルレンズ１４の曲率やシリンドリカルレンズ１４と印字ヘッド１６０との距離などを調整することにより、図１（ａ）に示すように、集光したレーザ光を、印字ヘッド１６０から吐出される液滴に照射させる。
【００６９】
液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ１６によりスリット１８の位置で液滴の像を結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード２０にて受光される。
【００７０】
そして、受光したフォトダイオード２０は、液滴特性演算手段２２に出力信号を供給する。液滴特性演算手段２２では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。
【００７１】
ここで、液滴特性演算手段２２における液滴の体積と速度の演算手法について説明する。今、液滴を一滴吐出して当該液滴にレーザ光を照射させた場合に、レーザ光を受光して生成した出力電圧（検出信号）の値の時間変化の様子を示すフォトダイオード２０における出力電圧波形を図２（ａ）に、印字ヘッド１６０における液滴の吐出の駆動波形を図２（ｂ）に示す。
【００７２】
液滴の速度の演算では、まず、図２に示すように、液滴の吐出の駆動波形の駆動部分（液滴の吐出駆動を行った時）とフォトダイオード２０における出力電圧波形の落ち込み部分（出力電圧の値が所定量変化した時）との時間間隔ΔＴｖを測定する。図１３では、スレッシュレベルを落ち込み量の５０％となる時の出力電圧値とし、出力電圧値が落ち込み量の５０％となる時の時間間隔ΔＴｖを測定している。次に、予め作成した時間間隔ΔＴｖと液滴の速度Ｖとの相関関係を示すルックアップテーブルや補正式に基づいて、測定した時間間隔ΔＴｖから液滴の速度Ｖを求める。
【００７３】
なお、時間間隔ΔＴｖと液滴の速度Ｖとの関係は以下のように求めることができる。まず、１つのノズルから液滴を連続吐出して、レーザ光を液滴の速度の測定における基準の位置から液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）の位置に移動させた位置における時間間隔ΔＴｖを測定する。ここで、レーザ光を移動させた量ΔＺｖは、レーザ光源を搭載させた精密ステージの送り量やレーザ変位計などによる測定で求めることができる。そして、レーザ光を移動させた量ΔＺｖと時間間隔ΔＴｖの関係（図３（ａ））から、最小二乗法などを用いて液滴の速度Ｖを算出する。その後、時間間隔ΔＴｖを変えながら液滴の速度Ｖを算出することで、時間間隔ΔＴｖと液滴の速度Ｖの関係（図３（ｂ））を求める。
【００７４】
次に、液滴の体積の演算では、まず、図２に示すように、フォトダイオード２０における出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐ（出力電圧の値の最大変化量）を測定する。次に、予め作成した出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の体積Ｖｏｌとの相関関係を示すルックアップテーブルや補正式に基づいて、測定した出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐから液滴の体積Ｖｏｌを求める。
【００７５】
なお、出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の体積Ｖｏｌとの関係は以下のように求めることができる。まず、非揮発性のインクを用いて液滴の吐出量として、例えば１０６滴程度の多量の液滴の吐出量を吐出し、その液滴溜まりの質量を測定する。なお、質量の測定は、液滴溜まりの質量を直接測定する以外に、液滴を吐出するヘッドへの供給用のインクタンク内のインクの減少量から測定することができる。また、この多量の液滴を吐出する時の各液滴ごとの出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐの平均値を測定する。その後、液滴の吐出量を変えながら最大落ち込み量Ｉｐの平均値を測定することで、出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の体積Ｖｏｌとの関係を求める。
【００７６】
ここで、液滴に照射させるため集光したレーザ光について、図４に液滴に対し照射させる位置におけるビーム断面の光強度分布を示す。図４（ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ１４の作用により、レーザ光のビーム断面について液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）のビーム幅に対して前記液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のビーム幅が大きくなるように形成され、光強度分布が液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に対して、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）が狭まるように形成されている。これを液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）についての光強度としてグラフに示すと、図４（ｂ）のように示される。図４（ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向のビーム幅Ｘ１の範囲でシリンドリカルレンズ１４の作用により、Ｘ軸方向の位置の変化に対する光強度の変化量が非常に小さくなっている。そのため、Ｘ軸方向のビーム幅Ｘ１の範囲で光強度の値は小さな範囲内に収まっている。
【００７７】
そこで、図４(ａ）に示すように、それぞれの吐出タイミングをずらして、第１の液滴ｄ１と第２の液滴ｄ２を吐出した場合について説明する。第１の液滴ｄ１と第２の液滴ｄ２は、体積が等しく、かつ速度も等しいとする。そして、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、第１の液滴ｄ１は理想の吐出位置にて吐出され、第２の液滴ｄ２は第１の液滴ｄ１の吐出位置に対し距離δ外れた位置に吐出されたとする。第２の液滴ｄ２は、例えば印字ヘッド１６０のノズル部分の汚れなどが原因で飛翔曲がりが生じた状態で吐出された場合が想定される。
【００７８】
このとき、第１の液滴ｄ１を吐出させた場合と第２の液滴ｄ２を吐出された場合のフォトダイオード２０における出力信号の電圧値の時間軸波形について、それぞれの波形の時間軸を合わせて示すと図５（ａ）のように示される。なお、図５（ｂ）は、第１の液滴ｄ１を吐出させた場合と第２の液滴ｄ２を吐出させた場合の印字ヘッド１６０における液滴の吐出駆動波形を示している。
【００７９】
図５（ａ）に示すように、第１の液滴ｄ１を吐出させた場合と第２の液滴ｄ２を吐出された場合において、フォトダイオード２０における出力電圧波形の落ち込み量がほぼ等しく、かつ、出力電圧波形の落ち込みの時間的なタイミングがほぼ一致している。このことは、体積が等しく、かつ速度も等しい液滴同士が距離δ外れた位置に吐出された場合であっても、吐出位置のばらつきに関らず正確に体積や速度を測定できることを意味している。
【００８０】
以上のように吐出位置のばらつきに関らず正確に体積や速度を測定できる理由は、以下のとおりである。図４（ａ）に示すように、本実施形態での液滴測定装置１では、シリンドリカルレンズ１４の作用により、液滴に照射されるレーザ光のビーム断面における光強度分布を液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）に狭めて形成している。その結果、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）における第１の液滴ｄ１の吐出位置と飛翔曲がりが生じた第２の液滴ｄ２の吐出位置において、レーザ光の光強度が液滴の体積や速度の測定に影響を与えない所定の範囲内に収まっているからである。
【００８１】
以上のように、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきが生じる領域内で、レーザ光の光強度が液滴の体積や速度の測定に影響を与えない所定の範囲内に収めることにより、液滴の飛翔曲がりが生じた場合であっても液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【００８２】
ここで、レーザ光の光強度を所定の範囲内に収めるにあたり、当該所定の範囲として望ましい範囲は、液滴の体積について理想の体積の１％単位の測定を可能とし、液滴の速度について１％単位の測定を可能とするような範囲である。なお、液滴の理想の体積とは、直径がφ１０μｍ〜φ３０μｍであり液滴量が０．５ｐｌ〜１５ｐｌとなるような体積である。
【００８３】
ここで、液滴の体積について理想の体積の１％単位の測定を可能とするための具体的な条件を考える。そこで、出願人は、以下の方法によりシミュレーションによる検証を行った。
【００８４】
図６は、シミュレーションで使用したガウスビームプロファイル（ガウスビームの光量分布）を示す。図６（ａ）はガウスビームが液滴により蹴られていない状態を示し、図６（ｂ）はガウスビームが２ｐｌの液滴により蹴られた状態を示す。なお、図６ではガウスビームのビーム幅の一例として、Ｘ軸方向に１００μｍ、Ｚ軸方向に４０μｍとした場合を示している。
【００８５】
図７は、横軸にＸ軸方向の液滴の吐出位置（μｍ）を、縦軸に光量分布における光量を積算した積算光量（ａ．ｕ．）を取り、図６に示すガウスビームプロファイルを使用したシミュレーション結果を示す。図７では、シミュレーション結果の一例として、液滴量を２ｐｌと２．５ｐｌとして２種類の液滴の体積についての結果を示している。このとき、図７において、体積２ｐｌにおける液滴のＸ軸方向の吐出位置のばらつきが２０μｍのとき（Ｘ軸方向の液滴の吐出位置が０μｍと−２０μｍで比較したとき）の光量差はδＬ、液滴の体積のばらつき（２種類の液滴の体積）による光量差はδＶと表される。
【００８６】
そして、図８〜図１１は、横軸にＸ軸方向のビーム幅（μｍ）を、縦軸に光量差（％）を取り、液滴の体積と液滴の吐出位置に様々なばらつきを与えたときの上記シミュレーションの結果を示す。図８〜図１１では、それぞれ基準となる理想の液滴の体積を実現するための液滴量として２０ｐｌ、２ｐｌとした場合に、液滴の体積のばらつきが生じたとして、その液滴の体積を理想の液滴の体積に対して±１％、±２％としたときの結果を示す。例えば、高画質のインクジェットプリンタを考えたときに、液滴の体積のばらつきが理想の体積の１％以下であることが要求される。そのため検証の条件として、液滴の体積のばらつきは、液滴の体積を理想の液滴の体積に対して±１％、±２％とした。
【００８７】
また、同時に、図８〜図１１では、それぞれ液滴の吐出位置のばらつきとして、基準となる理想の液滴の吐出位置に対し、２０μｍ、３０μｍずらしたときの結果を示す。例えば、６００ｐｄｉや１２００ｐｄｉのインクジェットプリンタを考えたときに、一般に印字ヘッドの特性として、飛翔曲がりによる吐出位置のばらつきは２０μｍ以下であることが要求される。そのため検証の条件として、液滴の吐出位置のばらつきは、理想の吐出位置から２０μｍ、３０μｍずらした位置とした。
【００８８】
そして、図８、図１０はＺ軸方向のビーム幅が４０μｍのときの結果を示し、図９、図１１はＺ軸方向のビーム幅が６０μｍのときの結果を示す。
【００８９】
図８、図９では、Ｘ軸方向のビーム幅が１０００μｍのときに、液滴の体積のばらつきが±１％の場合の光量差と液滴の吐出位置のばらつきが３０μｍの場合の光量差がほぼ等しくなっている。そして、Ｘ軸方向のビーム幅が１０００μｍ以下では、液滴の体積のばらつきが±１％の場合の光量差よりも、液滴の吐出位置のばらつきが３０μｍの場合の光量差が大きくなっている。
【００９０】
そのため、Ｘ軸方向のビーム幅が１０００μｍ以下では、液滴の吐出位置のばらつきが３０μｍの場合には、液滴の体積のばらつきとして±１％が生じた場合であっても、光量差として表れず、液滴の体積のばらつきを測定できない。
【００９１】
したがって、Ｘ軸方向のビーム幅が１０００μｍ以下では、液滴の吐出位置のばらつきの影響により光量差から液滴の体積のばらつきを測定できず、液滴の体積を正確に測定できない場合があるといえる。
【００９２】
同様に、図１０、図１１では、Ｘ軸方向のビーム幅が６００μｍ以下では、液滴の吐出位置のばらつきの影響により光量差から液滴の体積のばらつきを測定できず、液滴の体積を正確に測定できない場合があるといえる。
【００９３】
このように図８〜図１１に示すように、Ｚ軸方向のビーム幅が４０μｍのときも６０μｍのときも、液滴量が２０ｐｌのときはＸ軸方向のビーム幅が１０００μｍ以下、液滴量が２ｐｌのときはＸ軸方向のビーム幅が６００μｍ以下で、液滴の吐出位置のばらつき（３０μｍ）による光量差が液滴の体積のばらつき（±１％）による光量差より大きくなることがわかる。
【００９４】
そのため、液滴の吐出位置のばらつき（３０μｍ）による光量差が液滴の体積のばらつき（±１％）による光量差より小さくするためには、Ｚ軸方向のビーム幅が４０μｍのときも６０μｍのときも、液滴量が２０ｐｌのときはＸ軸方向のビーム幅が１０００μｍ以上、液滴量が２ｐｌのときはＸ軸方向のビーム幅が６００μｍ以上であることが要求される。
【００９５】
ここで、液滴の吐出位置のばらつきによる影響を受けず、液滴の体積を正確に測定するためには、液滴の吐出位置のばらつきによる光量差が液滴の体積のばらつきによる光量差の１０％以下である小さな値にすることが望ましい。そこで、これを実現するためには、図８〜図１１より、Ｘ軸方向のビーム幅は２０００μｍ以上が望ましいことが分かる。
【００９６】
以上のシミュレーション結果より、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきに関わらず液滴の体積を正確に測定するために液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）においてのレーザ光の光強度分布を所定の範囲内に収めるにあたり、当該所定の範囲内として望ましい範囲は、液滴の吐出位置のばらつきによる光量差が液滴の体積のばらつきによる光量差が１０％以下になる範囲である。そして、この範囲を実現するための条件として、Ｘ軸方向のビーム幅は２０００μｍ以上が望ましいことが分かる。なお、Ｚ軸方向のビーム幅は３０μｍ〜１００μｍが望ましい。
【００９７】
図１２は、スリット１８を表した図である。球面レンズ１６とフォトダイオード２０の間にスリット１８を設けることにより、フォトダイオード２０に入射するレーザ光を制限しつつ、球面レンズ１６により液滴ｄの像をスリット１８の部分に結像させる。このようにすることで、液滴ｄの像が結像されている時と結像されていない時のフォトダイオード２０における受光の強度の差（消光比）が大きくなり、液滴ｄの体積や速度を高精度に測定することができる。なお、液滴測定装置１においてスリット１８を設けない場合には、球面レンズ１６により液滴ｄの像をフォトダイオード２０の受光面の部分に結像させる。
【００９８】
また、レーザ光源１０からのレーザ光について、測定する液滴の色に対する補色であるので、液滴に照射されたレーザ光を反射あるいは吸収することができ、液滴の体積や速度
を高精度に測定することができる。レーザ光と液滴の補色の関係を図１３に示す。
【００９９】
＜実施例２＞
また、図１４に示すような液滴測定装置２も考えられる。実施例２の液滴測定装置２では、光学手段は、レーザ光源１０側からコリメータレンズ１２、シリンドリカルレンズ２４、シリンドリカルレンズ２６，球面レンズ１６の順に構成される。
【０１００】
図１４（ａ）に示す平面内において、シリンドリカルレンズ（２４，２６）の母線は図の紙面に平行であり、シリンドリカルレンズ（２４，２６）の屈折力は０である。そのため、図１４（ａ）に示す平面内において、レーザ光源１０からコリメータレンズ１２を介して入射したレーザ光は、シリンドリカルレンズ（２４，２６）から出た後もコリメータレンズ１２から出た時の広がりのまま進む。
【０１０１】
一方、図１４（ｂ）に示す平面内においてシリンドリカルレンズ２４は、その平面状の側面２４ａをレーザ光源１０側に向ける一方で、その曲面状の側面２４ｂをシリンドリカルレンズ２６側に向け、母線が図の紙面に垂直となるように配置されている。そしてシリンドリカルレンズ２４は、レーザ光源１０からコリメータレンズ１２を介して入射したレーザ光を、シリンドリカルレンズ２６との間で集光するように配置されている。
【０１０２】
また、図１４（ｂ）に示す平面内においてシリンドリカルレンズ２６は、その平面状の側面２６ａを液滴の吐出位置側に向ける一方で、曲面状の側面２６ｂをシリンドリカルレンズ２４側に向け、母線が図の紙面に垂直となるように配置されている。そしてシリンドリカルレンズ２６は、シリンドリカルレンズ２４により一旦集光され再び広がったレーザ光を平面状の側面２６ａにて入射し、曲面状の側面２６ｂから出射する。
【０１０３】
なお、曲率半径は、シリンドリカルレンズ２４よりもシリンドリカルレンズ２６のほうが大きい。これにより、図１４（ｂ）に示すように、シリンドリカルレンズ２６を出た後のレーザ光は、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について大きく広がる。
【０１０４】
その他の構成は、実施例１の液滴測定装置１と共通する。
【０１０５】
以上のように構成される液滴測定装置２は、以下のように作用する。レーザ光源１０から照射されるレーザ光は、コリメータレンズ１２を介してシリンドリカルレンズ２４に入射される。このとき、シリンドリカルレンズ２４は、印字ヘッド１６０から吐出される液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）には曲率を持つが、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）には曲率を持たない特徴を有している。
【０１０６】
そして、シリンドリカルレンズ２４に入射後のレーザ光は、曲率を持つ液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について一旦集光される。
【０１０７】
一旦集光されたレーザ光は再び広がってシリンドリカルレンズ２６に入射される。このとき、シリンドリカルレンズ２６は、印字ヘッド１６０から吐出される液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）には曲率を持つが、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）には曲率を持たない特徴を有している。そのため、シリンドリカルレンズ２６を出た後のレーザ光は、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について大きく広がってその広がりのまま進み、印字ヘッド１６０から吐出される液滴に照射される。
【０１０８】
液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ１６によりスリット１８の位置で液滴の像を結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード２０にて受光される。
【０１０９】
そして、受光したフォトダイオード２０は、液滴特性演算手段２２に出力信号を供給する。液滴特性演算手段２２では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。
【０１１０】
以上のような実施例２の液滴測定装置２によっても、図４（ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ（２４，２６）の作用により、光強度分布は液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に対して、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）が狭まるように形成される。
【０１１１】
そのため、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきが生じる領域内で、レーザ光の光強度が液滴の体積や速度の測定に影響を与えない所定の範囲内に収めることにより、飛翔曲がりが生じた場合であっても液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【０１１２】
また、スリット１８の効果、レーザ光源１０からのレーザ光を測定する液滴の補色を有する波長とすることの効果は、実施例１の液滴測定装置１と同様である。
【０１１３】
＜実施例３＞
また、図１５に示すような液滴測定装置３も考えられる。実施例３の液滴測定装置３では、光学手段は、レーザ光源１０側からコリメータレンズ１２、拡散板２８、球面レンズ３２、球面レンズ３４、球面レンズ３８、球面レンズ１６の順に構成される。
【０１１４】
このように、拡散板２８と液滴の吐出経路の間に球面レンズ３２と球面レンズ３４を配置して、球面レンズ３２と液滴、拡散板２８と球面レンズ３４が各々光学的に共役の関係となるように配置する。
【０１１５】
拡散板２８は、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のみレーザ光を拡散させるものとすることにより、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）においてはレーザ光は拡散されずガウスビームとなる一方で、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）においては均一な光強度の部分を形成することができる。なお、拡散板２８は液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のみだけではなく、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）にもレーザ光を拡散させる特性を有するものとしてもよい。
【０１１６】
その他の構成は、実施例１の液滴測定装置１と共通する。
【０１１７】
以上のように構成される液滴測定装置３は、以下のように作用する。レーザ光源１０から照射されるレーザ光は、コリメータレンズ１２を介して拡散板２８に入射される。そして、拡散板２８に入射後のレーザ光は、拡散される。このとき、上述したように拡散板２８が液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のみレーザ光を拡散させるものとすることにより、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）においてはレーザ光は拡散されずガウスビームとなる一方で、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）においては均一な光強度の部分を形成することができる。
【０１１８】
拡散されたレーザ光は、球面レンズ３２、球面レンズ３４を介して、球面レンズ３８にて液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）および液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について集光された後に、印字ヘッド１６０から吐出される液滴に照射される。
【０１１９】
液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ１６によりスリット１８の位置で液滴の像を結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード２０にて受光される。
【０１２０】
そして、受光したフォトダイオード２０は、液滴特性演算手段２２に出力信号を供給する。液滴特性演算手段２２では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。
【０１２１】
以上のような実施例３の液滴測定装置３によれば、液滴に照射される時のレーザ光の光強度分布は、図１６（ａ）に示すように、拡散板２８の作用により液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）についてほぼ一様な強さの状態になっている。液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）についての光強度をグラフに示すと図１６（ｂ）のように示され、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）についての光強度をグラフに示すと図１６（ｃ）のように示される。
【０１２２】
そのため、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきが生じる領域内で、レーザ光の光強度分布をほぼ一様な強さの状態とすることにより、飛翔曲がりが生じた場合であっても液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【０１２３】
また、スリット１８の効果、レーザ光源１０からのレーザ光を測定する液滴の補色を有する波長とすることの効果は、実施例１の液滴測定装置１と同様である。
【０１２４】
＜実施例４＞
また、図１７に示すような液滴測定装置４も考えられる。実施例４の液滴測定装置４では、図１７（ａ）に示すように、光学手段は、レーザ光源１０側からフライアイレンズ４０、フライアイレンズ４２、球面レンズ４６、球面レンズ１６の順に構成される。
【０１２５】
このように、レーザ光源１０と球面レンズ４６との間にフライアイレンズ４０、フライアイレンズ４２を配置して、レーザ光源１０とフライアイレンズ４２、フライアイレンズ４０と球面レンズ４６の物点が各々光学的に共役の関係となるように配置する。
【０１２６】
フライアイレンズ（４０，４２）は、図１７（ｂ）のように片方向のみ曲率を有するものを使用して、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のみに曲率を持たせることにより、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）においてはレーザ光は拡散されずガウスビームとなる一方で、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）においては均一な光強度の部分を形成することができる。なお、フライアイレンズ（４０，４２）は、図１７（ｃ）のように両方向に曲率を有するものを使用して、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のみだけではなく、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）にも曲率を持たしてもよい。
【０１２７】
その他の構成は、実施例１の液滴測定装置１と共通する。
【０１２８】
以上のように構成される液滴測定装置４は、以下のように作用する。レーザ光源１０から照射されるレーザ光は、フライアイレンズ（４０，４２）に入射される。そして、フライアイレンズ（４０，４２）に入射後のレーザ光は、拡散される。このとき、上述したようにフライアイレンズ（４０，４２）が液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のみレーザ光を拡散させるものとすることにより、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）においてはレーザ光は拡散されずガウスビームとなる一方で、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）においては均一な光強度の部分を形成することができる。
【０１２９】
拡散されたレーザ光は、球面レンズ４６にて液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）および液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について集光された後に、印字ヘッド１６０から吐出される液滴に照射される。
【０１３０】
液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ１６によりスリット１８の位置で液滴の像を
結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード２０にて受光される。
【０１３１】
そして、受光したフォトダイオード２０は、液滴特性演算手段２２に出力信号を供給する。液滴特性演算手段２２では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。
【０１３２】
以上のような実施例４の液滴測定装置４によれば、液滴に照射される時のレーザ光の光強度分布は、実施例３の液滴測定装置３と同様に、図１６（ａ）に示すように、フライアイレンズ（４０，４２）の作用により液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）についてほぼ一様な強さの状態になっている。液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）についての光強度をグラフに示すと図１６（ｂ）のように示され、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）についての光強度をグラフに示すと図１６（ｃ）のように示される。
【０１３３】
そのため、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきが生じる領域内で、レーザ光の光強度分布をほぼ一様な強さの状態とすることにより、飛翔曲がりが生じた場合であっても液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【０１３４】
また、スリット１８の効果、レーザ光源１０からのレーザ光を測定する液滴の補色を有する波長とすることの効果は、実施例１の液滴測定装置１と同様である。
【０１３５】
＜実施例５＞
また、図１８に示すような液滴測定装置５も考えられる。実施例５の液滴測定装置５では、光学手段は、レーザ光源５０側からコリメータレンズ５２、球面レンズ４８、球面レンズ５６の順に構成される。受光手段は、フォトダイオード６０が構成される。なお、図１８では光学手段と受光手段の間にスリット５８を設けているが、スリット５８を設けない仕様も考えられる。
【０１３６】
レーザ光源５０、コリメータレンズ５２、球面レンズ５６、スリット５８、フォトダイオード６０は、実施例１の液滴測定装置１のレーザ光源１０、コリメータレンズ１２、球面レンズ１６、スリット１８、フォトダイオード２０と同様な構成と作用を有する。
【０１３７】
その他の構成は、実施例１の液滴測定装置１と共通する。
【０１３８】
以上のように構成される液滴測定装置５は、以下のように作用する。レーザ光源１０から照射されるレーザ光は、コリメータレンズ１２を介して球面レンズ４８に入射される。
【０１３９】
そして、球面レンズ４８に入射後のレーザ光は、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）および液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について集光される。球面レンズ４８の曲率や球面レンズ４８と印字ヘッド１６０との距離などを調整することにより、図１８に示すように、集光したレーザ光を印字ヘッド１６０から吐出される液滴に照射させる。
【０１４０】
液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ１６によりスリット１８の位置で液滴の像を結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード２０にて受光される。
【０１４１】
そして、受光したフォトダイオード２０は、液滴特性演算手段２２に出力信号を供給する。液滴特性演算手段２２では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。
【０１４２】
以上のような実施例５の液滴測定装置５によれば、球面レンズ４８により液滴に照射させるレーザ光の光強度がガウスビームの分布になる。そのため、図１９に示すように、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）および液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、液滴の飛翔曲がりが生じる領域内でレーザ光の光強度が不均一になる。液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）と液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）についての光強度をグラフに示すと、それぞれ図１９（ｂ），（ｃ）のように示される。
【０１４３】
そこで、図１９（ａ）に示すように、それぞれの吐出タイミングをずらして、第１の液滴ｄ１と第２の液滴ｄ２を吐出した場合について説明する。第１の液滴ｄ１と第２の液滴ｄ２は、体積が等しく、かつ速度も等しいとする。そして、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、第１の液滴ｄ１は理想の吐出位置にて吐出され、第２の液滴ｄ２は第１の液滴ｄ１の吐出位置に対し距離δ外れた位置に吐出されたとする。第２の液滴ｄ２は、例えば印字ヘッド１６０のノズル部分の汚れなどが原因で飛翔曲がりが生じた状態で吐出された場合が想定される。
【０１４４】
このとき、第１の液滴ｄ１を吐出させた場合と第２の液滴ｄ２を吐出された場合のフォトダイオード２０における出力信号の電圧値の時間軸波形について、それぞれの波形の時間軸を合わせて示すと図１９（ｄ）のように示される。
【０１４５】
図１９（ｄ）に示すように、フォトダイオード２０における出力電圧波形の最大落ち込み量は、第２の液滴ｄ２を吐出させた場合よりも第１の液滴ｄ１を吐出させた場合のほうが大きい。また、出力電圧波形の落ち込み開始の時間的なタイミングは、第１の液滴ｄ１を吐出させた場合と第２の液滴ｄ２を吐出させた場合で異なり、第２の液滴ｄ２を吐出させた場合よりも第１の液滴ｄ１を吐出させた場合のほうが早い。
【０１４６】
このことは、体積が等しく、かつ速度も等しい液滴同士が距離δ外れた位置に吐出された場合に、吐出位置のばらつきを測定できることを意味している。
【０１４７】
以上のように吐出位置のばらつきを測定できる理由は、以下のとおりである。図１９（ａ）に示すように、本実施形態での液滴測定装置５では、球面レンズ４８の作用により、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）および液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、レーザ光の光強度を不均一にしている。その結果、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）における第１の液滴ｄ１の吐出位置と飛翔曲がりが生じた第２の液滴ｄ２の吐出位置において、レーザ光の光強度が変化しているからである。
【０１４８】
以上のように、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、レーザ光の光強度を不均一にすることにより、液滴の位置を正確に測定することができる。
【０１４９】
ここで、液滴特性演算手段２２における液滴の位置の演算方法について説明する。
【０１５０】
液滴の位置の演算では、まず、上述した図２（ａ）に示すように、フォトダイオード２０における出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐを測定する。次に、予め作成した出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の位置Ｘｐとの関係を示すルックアップテーブルや補正式に基づいて、測定した出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐから液滴の位置Ｘｐを求める。
【０１５１】
なお、出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の位置Ｘｐとの関係は以下のように求めることができる。まず、１つのノズルから液滴を連続吐出して、レーザ光を液滴の速度の測定における基準位置からノズルの並び方向（Ｘ軸方向）の位置に移動させた時の出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐを測定する。ここで、レーザ光を移動させた量ΔＸｐは、レーザ光源を搭載させた精密ステージの送り量やレーザ変位計などによる測定で求めることができる。このようにして、図２０に示すように、出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の位置Ｘｐとの関係を求める。
【０１５２】
＜実施例６＞
また、図２１に示すような液滴測定装置６も考えられる。実施例６の液滴測定装置６では、図２１に示すように、特定の波長や偏光面だけを透過させてその他の波長や偏光面を反射させる特定要素透過手段（６２，６４）として、ダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッターを配置することにより、同一平面上に、実施例１の液滴測定装置１の構成と実施例５の液滴測定装置５の構成を組み合わせた構成としている。
【０１５３】
特定要素透過手段（６２，６４）として、ダイクロイックミラーを使用する場合には、第１レーザ光源であるレーザ光源１０から照射されるレーザ光と第２レーザ光源であるレーザ光源５０から照射されるレーザ光は、波長が異なるものとする。これにより、例えば、図２１に示すように、ダイクロイックミラーはレーザ光源１０から照射されるレーザ光のみを透過して、レーザ光源５０から照射されるレーザ光を反射させることができる。
【０１５４】
特定要素透過手段（６２，６４）として、偏光ビームスプリッターを使用する場合には、第１レーザ光源であるレーザ光源１０から照射されるレーザ光と第２レーザ光源であるレーザ光源５０から照射されるレーザ光は、例えば、それぞれＰ偏光とＳ偏光として偏光面が異なるものとする。これにより、例えば、図２１に示すように、偏光ビームスプリッターはレーザ光源１０から照射されるレーザ光のみを透過して、レーザ光源５０から照射されるレーザ光を反射させることができる。
【０１５５】
なお、第１レーザ光源であるレーザ光源１０から照射されるレーザ光により液滴の体積や速度を演算する第１液滴特性演算手段と、第２レーザ光源であるレーザ光源５０から照射されるレーザ光により液滴の位置を演算する第２液滴特性演算手段は、ともに液滴特性演算手段２２内に備わるが、別個の液滴特性演算手段として設けてもよい。
【０１５６】
また、その他、実施例２の液滴測定装置２の構成と実施例５の液滴測定装置５の構成、実施例３の液滴測定装置３の構成と実施例５の液滴測定装置５の構成、実施例４の液滴測定装置４の構成と実施例５の液滴測定装置５の構成をそれぞれ組み合わせた構成としてもよい。
【０１５７】
以上のような実施例６の液滴測定装置６によれば、液滴の体積と速度と位置を同時に測定することができる。
【０１５８】
なお、その他、レーザ光源１０から照射されるレーザ光とレーザ光源５０から照射されるレーザ光を異なる波長にして、同一平面上に、実施例１の液滴測定装置１の構成と実施例５の液滴測定装置５の構成を組み合わせた構成、その他の上記組み合わせ構成としてもよい。
【０１５９】
＜実施例７＞
また、図２２に示すような液滴測定装置７も考えられる。実施例７の液滴測定装置７では、光学手段は、レーザ光源５０側からコリメータレンズ５２、球面レンズ４８、球面レンズ５６の順に構成される。受光手段は、フォトダイオード６０が構成される。なお、図２２では光学手段と受光手段の間にスリット５８を設けているが、スリット５８を設けない仕様も考えられる。
【０１６０】
レーザ光源５０、コリメータレンズ５２、球面レンズ５６、スリット５８、フォトダイオード６０は、実施例１の液滴測定装置１のレーザ光源１０、コリメータレンズ１２、球面レンズ１６、スリット１８、フォトダイオード２０と同様な構成と作用を有する。
【０１６１】
実施例７の液滴測定装置７では、印字ヘッド１６０の位置決めを行なうヘッド精密位置決め移動機構７０、フォトダイオード６０と液滴特性演算手段２２の間に配置された信号サンプリング手段７２を有する。その他の構成は、実施例１の液滴測定装置１と共通する。
【０１６２】
アクチュエータを備えたヘッド精密位置決め移動機構７０により、印字ヘッド１６０は前記の光学手段および受光手段（以下、実施例７において「光学系」と表現する）に対し相対的に移動し、順次位置を変えて位置決めされる。これにより、印字ヘッド１６０のノズルとフォトダイオード６０の相対的な位置を変更させることができる。移動方向は、図２２に図示したレーザ光の進行方向にほぼ垂直な方向（Ｘ軸方向）である。印字ヘッド１６０の移動量は、測定対象となる印字ヘッド１６０のノズルの吐出する液滴の吐出方向精度によるが、所定の間隔で、かつ等間隔に移動させる。なお、印字ヘッド１６０の移動量は、等間隔に移動させることに限定されない。
【０１６３】
また、測定対象のノズルの位置は、印字ヘッド１６０の取り付け時に、ヘッド取り付け突き当て基準からの距離で、ある誤差の範囲で特定される。そのため、図２２に点線で示した測定すべき液滴のおおよその通過位置もこのノズルの位置から特定される。したがって、例えば、突き当て基準からＸｍｍの位置、±５０μmの範囲を液滴は通過する、と特定することができる。
【０１６４】
そこで、本実施例では、測定対象のノズルに対し、突き当て基準からＸｍｍ−５０μｍの位置を測定開始位置とし、所定の間隔でＸｍｍ＋５０μmの位置を測定終了位置とし、印字ヘッド１６０をヘッド精密位置決め移動機構７０により、順次位置を変えて位置決めし、各位置決めポイントで光学系により液滴の検出を行う。
【０１６５】
ここで、第１の集光レンズである球面レンズ４８で集光されたレーザ光の強度分布は、前記の図１９の（ｂ）、（ｃ）のようにガウス分布になっている。
【０１６６】
印字ヘッド１６０から吐出した液滴は、Ｙ軸方向には球面レンズ４８の集光位置に吐出され、印字ヘッド１６０と光学系が、レーザ光中を通過する位置に相対的に位置決めされている状態では、図１９（ａ）の様に、レーザ光の一部を遮蔽するので、フォトダイオード６０の検出する光量は、図１９の（ｄ）のように液滴がレーザ光中を通過する際に低い光量として検出される。
【０１６７】
つまり、印字ヘッド１６０と光学系の相対的な位置を変えて液滴を吐出すると、図１９（ａ）の液滴ｄ１とｄ２の様に、吐出された液滴の飛翔位置とレーザ光の集光位置とが変わるので、前述したように、レーザ光の強度分布は、図１９の（ｂ）、（ｃ）のようにガウス分布になっていることから、レーザ光に対し液滴が通過した位置に応じて、フォトダイオード６０の検出する光量が変わる。そのため、フォトダイオード６０の検出する光量に比例した電気信号をサンプリングする信号サンプリング手段７２から、図１９（ｄ）に示すように、レーザ光に対し液滴が通過した位置に応じた電圧変化の波形が得られる。
【０１６８】
本実施例では、測定装置全体、さらにレーザ光源５０を図示しない温調手段にて温調してほぼ一定温度を保っているので、図１９に示すレーザ光の光量分布は、位置としてほぼ不動の状態になっており、また、光量も一定になるように、図示しない光量フィードバック手段によりほぼ一定に保たれている。
【０１６９】
また、前記のように、印字ヘッド１６０はヘッド精密位置決め移動機構７０により位置決めされており、本実施例では５０ｎｍの分解能で印字ヘッド１６０の位置を特定できる。
【０１７０】
そこで、まず、測定対象のノズルから吐出される液滴の設計上（理想上）の通過位置に、前記図１９（ｂ）（ｃ）のガウス分布の頂点部分がくるように、印字ヘッド１６０と光学系の相対的な位置を調整する。そして、前記のように印字ヘッド１６０と光学系の相対的な位置を変えていき、測定対象のノズルから吐出される液滴がレーザ光を遮蔽して最も多く光量を減少させる時の印字ヘッド１６０と光学系の相対的な位置を測定する。そして、測定された印字ヘッド１６０と光学系の相対的な位置から、測定対象のノズルから吐出される液滴について、印字ヘッド１６０の位置決め基準からの実際の飛翔位置を求めることができる。
【０１７１】
例えば、図１９（ｄ）に示すような場合では、液滴ｄ１がレーザ光の最も光量の多い位置を通過しているので、この液滴ｄ１が吐出された時のヘッド１６０と光学系の相対的な位置をもとに、測定対象のノズルから吐出される液滴の実際の飛翔位置について、印字ヘッド１６０の位置決め基準からの位置を求めることができる。
【０１７２】
そして、求めた印字ヘッド１６０の位置決め基準からの実際の飛翔位置と、設計上（理想上）の印字ヘッド１６０の位置決め基準からの飛翔位置を比較することで、液滴の飛翔位置のばらつきを求めることが出来る。
【０１７３】
このように、印字ヘッド１６０の位置決め基準からの実際の飛翔位置を各ノズルの液滴について求め、各々の飛翔位置を設計値（理想値）と比較することで、各ノズルについて液滴の飛翔位置のばらつきを求めることが出来る。
【０１７４】
しかし、特定のノズルから吐出される液滴がレーザ光を遮蔽するとき、最も多く光量を減少させる印字ヘッド１６０と光学系の位置関係を求めるには、印字ヘッド１６０と光学系の位置を細かく変えて数多く測定する必要があるので効率が悪い。なお、本実施例では、吐出位置ばらつきは、印字ヘッド１６０のノズル面から０．７ｍｍの位置で測定しており、この位置で、印字ヘッド１６０の位置ばらつき誤差は、σ＝０．７μｍであるので、この誤差を検出するためには、これより小さい間隔、実際には０．１μｍ間隔で上記測定を繰り返し、最も多く光量を減少させる印字ヘッド１６０と光学系の位置関係を求める必要がある。
【０１７５】
つまり、設計位置に対し±５０μｍの範囲に存在すると思われる液滴の位置を０．１μｍ間隔で測定すると、最大１００１回の測定が必要である。
【０１７６】
近年のインクジェットヘッドはノズル数が増える傾向にあるが、本願の印字ヘッド１６０も同様で、装置に組み込む状態の印字ヘッド１６０には、１色あたり約３５０００個のノズルがあり、４色で１４００００個のノズルがある。よって、装置１台分のノズルについて一通り測定すると、１億４千万回以上の測定が必要である。この測定回数は、の各ノズルの誤差が小さいという前提を置けば測定範囲を絞り、多少少なくすることは出来るが、根本的な解決にはならない。
【０１７７】
本実施例では、前述の測定時の印字ヘッド１６０と光学系の位置関係を、前述の、誤差を求めるために必要な０．１μｍ間隔よりもはるかに大きく取り、一例として、２μｍまたは５μｍ間隔で等間隔に移動して、少ない測定位置で、液滴がレーザ光を遮蔽するときの光量減少を測定し、その測定値に対し、図２２の液滴特性演算手段２２によって後述のデータ処理方法による処理を行って、各ノズルから吐出される液滴について、液滴が最も多く光量を減少させる時の位置、すなわち、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する時の位置を求め、この時の印字ヘッド１６０と光学系の位置関係をもとに、各ノズルから吐出される液滴の飛翔位置を求める。
【０１７８】
そこで、測定値から液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する時の位置を求めるデータ処理方法について、以下に説明する。
【０１７９】
図２３は、測定対象のノズルから吐出される液滴がレーザ光を遮蔽するときの光量減少量を測定した結果を示す図である。図２３（ａ）は印字ヘッド１６０を５μｍ間隔で移動させて測定したときの結果であり、図２３（ｂ）は印字ヘッド１６０を２μｍ間隔で移動させて測定したときの結果である。
【０１８０】
図２３は、横軸が、印字ヘッド１６０と光学系の相対位置を示しており、座標値として印字ヘッド１６０の位置決め基準位置からの距離をμｍ単位で示している。縦軸が、測定値として、フォトダイオード６０が検出した光量減少量の出力を信号サンプリング手段７２によりサンプリングした結果から電圧値（単位Ｖ）で示している。図２３中、各測定点における測定値を三角形や菱形のプロットで示しているが、このうち後述するデータ処理方法において演算対象とする測定値を三角形のプロットとして示している。そして、三角形のプロットには各々、Ｓ１〜Ｓ５の記号を付している。なお、測定値の絶対値の大きい順に、Ｓ１〜Ｓ５の記号を付している。
【０１８１】
図２３（ａ）では、Ｓ１が付された測定点（以下、測定点Ｓ１のように表現する。Ｓ２、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５が付された測定点についても同様に表現する。）で最も光量減少量が多く、次いで測定点Ｓ２で光量減少量が多いことを示している。すなわち、光量減少量が多い順にＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を付している。
【０１８２】
そのため、測定点Ｓ１と測定点Ｓ２の間に、最も光量減少量が多くなる位置、すなわち液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置（図中、円形のプロットが付された位置）があるものと推定される。なお、図２３（ａ）では、光量減少量の測定範囲を２０μｍとしており、測定点Ｓ５は当該測定範囲外となり、光量減少量の測定値を得ることができなかった。
【０１８３】
同様に、図２３（ｂ）でも、測定点Ｓ１と測定点Ｓ２の間に、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置があるものと推定されるが、図中示すように、測定点Ｓ１の付近と推定される。
【０１８４】
＜データ処理方法の第１例＞
まず、前記の図２３に示される測定値から、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する時の位置、を求めるデータ処理方法の第１例を説明する。
【０１８５】
データ処理方法の第１例では、まず、各測定点のうち、最も光量減少量が大きい測定点を求める。次に、求めた最も光量減少量が大きい測定点の前後にある各２点の測定点を演算対象とする。その際、一部の測定点が測定範囲外となって測定できない場合には、測定値を得ることができた測定点についてのみ演算対象とする。
【０１８６】
例えば、図２３（ｂ）においては、最も光量減少量が大きい測定点は測定点Ｓ１であり、前後にある各２点の測定点である測定点Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５について演算対象とする。また、図２３（ａ）においては、測定点Ｓ５は測定範囲外となって測定値を得ることができなかったので、測定値を得ることができた測定点Ｓ２〜Ｓ４について演算対象とする。
【０１８７】
以下、図２３に示す座標系において、測定点Ｓ１〜Ｓ５における測定値（電圧値ＩＳの座標値）をＩＳ１〜ＩＳ５で表し、測定点Ｓ１〜Ｓ５の位置（印字ヘッド１６０と光学系の相対位置ＸＳの座標値）をＸＳ１〜ＸＳ５で表す。
【０１８８】
まず、５つの測定点Ｓ１〜Ｓ５について全ての測定値ＩＳ１〜ＩＳ５を得ることができた場合においては、下記の数１の式で示される補間関数を用いる。この補間関数の各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄは、測定点Ｓ１〜Ｓ５の位置ＸＳ１〜ＸＳ５および測定値ＩＳ１〜ＩＳ５から最小二乗法により求める。
【０１８９】
【数１】
【０１９０】
次に、求めた数１の式を微分し、以下の数２の式を求める。
【０１９１】
【数２】
【０１９２】
そこで、数２の式において、ＩＳ´＝０となるＸＳの解を２つ求め、実数であってＸＳ１の値に近いほうの値のＸＳを、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。
【０１９３】
仮に、求めたＸＳの解が２つとも虚数であった場合や、ＸＳ１の値がＸＳ２からＸＳ３の間にない場合は、測定点の選択が不適切であるか、ノズルからの吐出が極端に不安定である可能性が高いので、液滴測定装置の表示手段（不図示）に「ＸＳの解が虚数になった」旨、あるいは「ＸＳ１の値がＸＳ２からＸＳ３の間にない」旨を表示し、ＸＳ１を液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。
【０１９４】
また、測定点Ｓ１〜Ｓ４について測定値ＩＳ１〜ＩＳ４を得ることができた場合、あるいは測定点Ｓ１〜Ｓ３について測定値ＩＳ１〜ＩＳ３を得ることができた場合については、下記の数３の式で示される補間関数を用いる。この補間関数の各係数ｂ，ｃ，ｄは、測定点Ｓ１〜Ｓ４の位置ＸＳ１〜ＸＳ４および測定値ＩＳ１〜ＩＳ４、あるいは測定点Ｓ１〜Ｓ３の位置ＸＳ１〜ＸＳ３および測定値ＩＳ１〜ＩＳ３から最小二乗法により求める。
【０１９５】
【数３】
【０１９６】
次に、求めた数３の式を微分し、以下の数４の式を求める。
【０１９７】
【数４】
【０１９８】
そこで、数４の式において、ＩＳ´＝０となるＸＳの解を求め、このＸＳの値を、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。
【０１９９】
仮に、ｂ＝０であった場合や、ＸＳ１の値がＸＳ２からＸＳ３の間にない場合は、測定点の選択が不適切であるか、ノズルからの吐出が極端に不安定である可能性が高いので、液滴測定装置の表示手段（不図示）に「ｂ＝０になった」旨、あるいは「ＸＳ１の値がＸＳ２からＸＳ３の間にない」旨を表示し、ＸＳ１を液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。
【０２００】
また、測定点Ｓ１，Ｓ２についてのみ測定値を得ることができた場合には、ＸＳ１を液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。
【０２０１】
＜データ処理方法の第２例＞
次に、前記のデータ処理方法の第１例を改良したデータ処理方法の第２例を説明する。
【０２０２】
データ処理方法の第２例では、図２３に示される測定値のうち演算対象とする測定点を最適化することにより、データ処理方法の第１例よりも、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値を精度よく求める。
【０２０３】
具体的には、まず、図２３に示されるような測定点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の測定値ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３および位置ＸＳ１，ＸＳ２，ＸＳ３について、以下の関係式のいずれを満たすかを判断する。ここで、|ＸＳ１−ＸＳ２|はＸＳ１とＸＳ２の差の絶対値を、|ＸＳ２−ＸＳ３|はＸＳ２とＸＳ３の差の絶対値を示す。
【０２０４】
【数５】
【０２０５】
【数６】
【０２０６】
そこで、数５の式を満たす場合において、測定点Ｓ１〜Ｓ５について測定値を得ることができたとき（図２３（ｂ））は、前記の数１の式と前記の数２の式を用いて第１例で説明した方法で、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を求める。
【０２０７】
ここで、数５の式は、図２３（ｂ）にて示されるように、測定点Ｓ１と測定点Ｓ２を繋いだ直線（図中、点線で示す）の傾きが、測定点Ｓ２と測定点Ｓ３を繋いだ直線の（図中、点線で示す）傾きよりも大きい条件を示している。この条件下では、図２３（ｂ）に示すように、測定点Ｓ１を中心に、測定点Ｓ２と測定点Ｓ３、および測定点Ｓ４と測定点Ｓ５がそれぞれほぼ対称な位置に配置されている。そのため、測定点Ｓ１〜Ｓ５について全ての測定値ＩＳ１〜ＩＳ５との位置ＸＳ１〜ＸＳ５を用いて演算することで、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を精度良く求めることができる。
【０２０８】
一方、数６の式を満たす場合において測定点Ｓ１〜Ｓ４について測定値を得ることができたとき（図２３（ａ））、または数６の式を満たす場合において測定点Ｓ１〜Ｓ５について測定値を得ることができたときは、前記の数３の式と前記の数４の式を用いて第１例で説明した演算方法で、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を求める。
【０２０９】
ここで、数６の式は、図２３（ａ）において示すように測定点Ｓ１と測定点Ｓ２を繋いだ直線の傾きが測定点Ｓ２と測定点Ｓ３を繋いだ直線の傾きよりも小さい条件、あるいは等しい条件を示している。この条件下では、図２３（ａ）に示すように、測定点Ｓ１〜Ｓ４について測定値を得ることができたときに、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値を中心に、測定点Ｓ１と測定点Ｓ２、および測定点Ｓ３と測定点Ｓ４がそれぞれほぼ対称な位置に配置されている。
【０２１０】
そのため、測定点Ｓ１〜Ｓ４についての測定値ＩＳ１〜ＩＳ４と位置ＸＳ１〜ＸＳ４を用いて演算することで、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を精度良く求めることができる。
【０２１１】
また、数６の式を満たす条件下では、図２４に示すように、測定点Ｓ１〜Ｓ５について測定値を得ることができたときに、同様に、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値を中心に、測定点Ｓ１と測定点Ｓ２、および測定点Ｓ３と測定点Ｓ４がそれぞれほぼ対称な位置に配置されている。
【０２１２】
そのため、この場合には、測定点Ｓ１〜Ｓ５のうち測定点Ｓ５を演算対象から外して、測定点Ｓ１〜Ｓ４についての測定値ＩＳ１〜ＩＳ４と位置ＸＳ１〜ＸＳ４を用いて演算することで、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を精度良く求めることができる。
【０２１３】
なお、数５の式を満たす場合において測定点Ｓ１〜Ｓ４について測定値を得ることができたときは、測定点Ｓ４も演算対象に入れて、測定点Ｓ１〜Ｓ４における測定値ＩＳ１〜ＩＳ４と位置ＸＳ１〜ＸＳ４より、前記の数３の式と前記の数４の式を用いて第１例で説明した演算方法で、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を求める。
【０２１４】
また、測定点Ｓ１〜Ｓ３について測定値を得ることができたときは、数５の式を満たすか数６の式を満たすかに関わらず、測定点Ｓ３も演算対象に入れて、測定点Ｓ１〜Ｓ３における測定値ＩＳ１〜ＩＳ３と位置ＸＳ１〜ＸＳ３より、前記の数３の式と前記の数４の式を用いて第１例で説明した演算方法で、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を求める。
【０２１５】
また、測定点Ｓ１，Ｓ２についてのみ測定値を得ることができた場合には、ＸＳ１を液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。
【０２１６】
このように、複数の測定点のうち演算対象とする測定点を適宜選択することにより、補間関数の演算に使用される測定点を出来るだけ対称に配置された測定点に最適化することにより、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値を求める演算において精度を向上させることができる。
【０２１７】
以上のように、データ処理方法の第２例では、測定値の大きい上位の複数の測定点について、その測定値の大きさと位置の関係から、演算対象とする測定点の最適化と、演算に使用する補間関数の次数を選択することにより、演算の精度を向上させる事が出来る。
【０２１８】
なお、実施例７の液滴測定装置７の構成と実施例１〜４の液滴測定装置１〜４の構成を組み合わせた構成も考えられる。
【０２１９】
また、実施例７においては、液滴の位置の測定方法に関して具体的なデータ処理方法を説明するにあたり、レーザ光を用いた光学手段を用いて光センサにより液滴を検出して液滴の特性を測定する装置を例示したが、実施例７で説明したデータ処理方法は、装置としてこれに限定されることなく、例えば、電極間に液滴が付着したときの両電極間の静電容量を検出して液滴を検出する検出手段を用いて液滴を検出し液滴の特性を測定する装置などにおいても適用可能である。
【０２２０】
実施例７によれば、印字ヘッド１６０と光学系の相対的な位置を変更しながら、各位置においてフォトダイオード６０により液滴の通過による光量減少量を検出し、各位置において検出された光量減少量から液滴の位置を演算することができる。
【０２２１】
また、測定対象のノズルに対し、少ない測定点数で測定し、最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて液滴の位置を求めるので、測定時間を大幅に短縮ができる。
【０２２２】
また、補間関数を求める際に、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値（解があると推定される位置）を中心に、対称に配置された測定点を演算対象にするので、補間による液滴の位置の演算精度を向上させることができる。
【０２２３】
〔インクジェット記録装置の構成〕
次に、上述した液滴測定装置（１〜７）の具体的な適用例としてのインクジェット記録装置について説明する。本適用例の場合、上述した液滴測定装置（１〜７）は後述する印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに設置されるものとする。なお、上述した液滴測定装置（１〜７）は本適用例以外にも、インクジェット記録装置とは別個の独立した装置として、インクジェット記録システムの一つの構成装置としての適用例も考えられる。
【０２２４】
図２５は、インクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１１０は、ブラック（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数の印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを有する印字部１１２と、各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、前記印字部１１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送するベルト搬送部１２２と、印字部１１２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６とを備えている。
【０２２５】
インク貯蔵／装填部１１４は、各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介して印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙと連通されている。
【０２２６】
また、インク貯蔵／装填部１１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【０２２７】
図２５では、給紙部１１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【０２２８】
給紙部１１８から送り出される記録紙１１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部１２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム１３０で記録紙１１６に熱を与える。
【０２２９】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図２５のように、裁断用のカッター（第１のカッター）１２８が設けられており、該カッター１２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。なお、カット紙を使用する場合には、カッター１２８は不要である。
【０２３０】
デカール処理後、カットされた記録紙１１６は、ベルト搬送部１２２へと送られる。ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
【０２３１】
ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図２５に示したとおり、ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１１６がベルト１３３上に吸着保持される。なお、吸引吸着方式に代えて、静電吸着方式を採用してもよい。
【０２３２】
ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（図３０中符号１８８）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図２５上の時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は図２５の左から右へと搬送される。
【０２３３】
縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。
【０２３４】
ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において印字部１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【０２３５】
印字部１１２の各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１１０が対象とする記録紙１１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの被記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図２６参照）。上述したように、各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙには、インク（液滴）の体積や速度や位置を検出するための検出手段や、検出のためにレーザ光を所定の形状に形成するための光学手段などを備えた、液滴測定装置（１〜６）が設置されている。
【０２３６】
印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、記録紙１１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれの印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙが記録紙１１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。
【０２３７】
ベルト搬送部１２２により記録紙１１６を搬送しつつ各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１１６上にカラー画像を形成し得る。
【０２３８】
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型の印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（副走査方向）について記録紙１１６と印字部１１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（すなわち１回の副走査で）、記録紙１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【０２３９】
本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。
【０２４０】
図２５に示した印字検出部１２４は、印字部１１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ又はエリアセンサ）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりや着弾位置誤差などの吐出特性をチェックする手段として機能する。
【０２４１】
本例の印字検出部１２４には、受光面に複数の受光素子（光電変換素子）が２次元配列されてなるＣＣＤエリアセンサを好適に用いることができる。エリアセンサは、少なくとも各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）の全域を撮像できる撮像範囲を有しているものとする。
【０２４２】
また、エリアセンサに代えてラインセンサを用いることも可能である。この場合、ラインセンサは、少なくとも各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙ
によるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列（光電変換素子列）を有する構成が好ましい。各色の印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙにより印字されたテストパターン又は実技画像が印字検出部１２４により読み取られ、各ヘッドの吐出判定が行われる。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。
【０２４３】
印字検出部１２４の後段には後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。
【０２４４】
後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【０２４５】
こうして生成されたプリント物は排紙部１２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）１４８によってテスト印字の部分を切り離す。
【０２４６】
〔印字ヘッドユニットの構造〕
次に、印字ヘッドユニットの構造について説明する。色別の各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙの構造は共通しているので、これらを代表して符号１５０によって印字ヘッドユニットを示すものとする。
【０２４７】
印字ヘッドユニット１５０は、インクを吐出する吐出手段として印字ヘッド１６０を有している。図２７（ａ）は印字ヘッド１６０の構造例を示す平面透視図であり、図２７（ｂ）はその一部の拡大図である。また、図２７（ｃ）は印字ヘッドユニット１５０の他の構造例を示す平面透視図、図２８は１つの液滴吐出素子（１つのノズル１５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図２７（ａ）中の２８−２８線に沿う断面図）である。
【０２４８】
記録紙１１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド１６０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド１６０は、図２７（ａ）,（ｂ）に示したように、インク吐出口であるノズル１５１と、各ノズル１５１に対
応する圧力室１５２等からなる複数のインク室ユニット１５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【０２４９】
記録紙１１６の送り方向と略直交する方向に記録紙１１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図２７（ａ）の構成に代えて、図２７（ｃ）に示すように、複数のノズル１５１が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール１５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
【０２５０】
各ノズル１５１に対応して設けられている圧力室１５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図２７（ａ）,（ｂ）参照）、対角線上の両隅部の一方にノズル１５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口である供給口１５４が設けられている。なお、圧力室１５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。
【０２５１】
インク室ユニット１５３は、供給口１５４、圧力室１５２、ノズル１５１、加圧板１５６、個別電極１５７、アクチュエータ１５８などから構成される。そして、複数のインク室ユニット１５３の各圧力室１５２は共通流路１５５に連通する。図２８に示したように、各圧力室１５２は供給口１５４を介して共通流路１５５と連通されている。共通流路１５５はインク供給源たるインクタンクと連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路１５５を介して各圧力室１５２に分配供給される。
【０２５２】
圧力室１５２の一部の面（図２８において天面）を構成している加圧板（共通電極と兼用される振動板）１５６には個別電極１５７を備えたアクチュエータ１５８が接合されている。個別電極１５７と共通電極間に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ１５８が変形して圧力室１５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル１５１からインクが吐出される。なお、アクチュエータ１５８には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電体を用いた圧電素子が好適に用いられる。インク吐出後、アクチュエータ１５８の変位が元に戻る際に、共通流路１５５から供給口１５４を通って新しいインクが圧力室１５２に再充填される。
【０２５３】
上述した構造を有するインク室ユニット１５３を図２９に示す如く主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
【０２５４】
すなわち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット１５３を一定のピッチＤで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはＤ× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル１５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【０２５５】
なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。
【０２５６】
特に、図２９に示すようなマトリクス状に配置されたノズル１５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル１５１-11 、１５１-12 、１５１-13 、１５１-14 、１５１-15 、１５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル１５１-21 、…、１５１-26 を１つのブロック、ノズル１５１-31 、…、１５１-36 を１つのブロック、…として）、記録紙１１６の搬送速度に応じてノズル１５１-11 、１５１-12 、…、１５１-16 を順次駆動することで記録紙１１６の幅方向に１ラインを印字する。
【０２５７】
一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。
【０２５８】
そして、上述の主走査によって記録される１ライン（或いは帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。すなわち、本実施形態では、記録紙１１６の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
【０２５９】
本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータ１５８の変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。
【０２６０】
〔制御系の説明〕
図３０は、インクジェット記録装置１１０のシステム構成を示すブロック図である。同図に示したように、インクジェット記録装置１１０は、通信インターフェース１７０、システムコントローラ１７２、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、ヘッドドライバ１８４等を備えている。
【０２６１】
通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６から送られてくる画像データを受信する画像入力手段として機能するインターフェース部（画像入力部）である。通信インターフェース１７０にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。
【０２６２】
ホストコンピュータ１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０を介してインクジェット記録装置１１０に取り込まれ、一旦画像メモリ１７４に記憶される。画像メモリ１７４は、通信インターフェース１７０を介して入力された画像を格納する記憶手段であり、システムコントローラ１７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ１７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
【０２６３】
システムコントローラ１７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。すなわち、システムコントローラ１７２は、通信インターフェース１７０、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、画像メモリ１７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒータ１８９を制御する制御信号を生成する。
【０２６４】
画像メモリ１７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。
【０２６５】
モータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示に従って搬送系のモータ１８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示に従って後乾燥部１４２等のヒータ１８９を駆動するドライバである。
【０２６６】
プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、画像メモリ１７４内の画像データ（多値の入力画像のデータ） から打滴制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理手段として機能するとともに、生成したインク吐出データをヘッドドライバ１８４に供給して印字ヘッドユニット１５０の吐出駆動を制御する駆動制御手段として機能する。
【０２６７】
プリント制御部１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ１８２に一時的に格納される。なお、図３０において画像バッファメモリ１８２はプリント制御部１８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ１７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１８０とシステムコントローラ１７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【０２６８】
画像入力から印字出力までの処理の流れを概説すると、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース１７０を介して外部から入力され、画像メモリ１７４に蓄えられる。この段階では、例えば、ＲＧＢの多値の画像データが画像メモリ１７４に記憶される。
【０２６９】
プリント制御部１８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部１８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ１８２に蓄えられる。この色別ドットデータは、印字ヘッドユニット１５０のノズルからインクを吐出するためのＣＭＹＫ打滴データに変換され、印字されるインク吐出データが確定する。
【０２７０】
ヘッドドライバ１８４は、プリント制御部１８０から与えられるインク吐出データ及び駆動波形の信号に基づき、印字内容に応じて印字ヘッドユニット１５０の各ノズル１５１に対応するアクチュエータ１５８を駆動するための駆動信号を出力する。ヘッドドライバ１８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【０２７１】
こうして、ヘッドドライバ１８４から出力された駆動信号が印字ヘッドユニット１５０に加えられることによって、該当するノズル１５１からインクが吐出される。記録紙１１６の搬送速度に同期して印字ヘッドユニット１５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１１６上に画像が形成される。
【０２７２】
上記のように、プリント制御部１８０における所要の信号処理を経て生成されたインク吐出データ及び駆動信号波形に基づき、ヘッドドライバ１８４を介して各ノズルからのインク液滴の記録量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【０２７３】
印字検出部１２４は、図２５で説明したように、イメージセンサを含むブロックであり、記録紙１１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつき、光学濃度など）を検出し、その検出結果をプリント制御部１８０及びシステムコントローラ１７２に提供する。
【０２７４】
プリント制御部１８０は、必要に応じて印字検出部１２４から得られる情報に基づいて印字ヘッドユニット１５０に対する各種補正を行うとともに、必要に応じて予備吐出や吸引、ワイピング等のクリーニング動作（ノズル回復動作）を実施する制御を行う。
【０２７５】
以上、本発明の液滴測定装置および液滴測定方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０２７６】
【図１】実施例１の液滴測定装置の概略を示す構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。
【図２】（ａ）はフォトダイオードにおける出力電圧波形図であり、（ｂ）は印字ヘッドにおける液滴の吐出の駆動波形図である。
【図３】（ａ）はレーザ光を移動させた量ΔＺｖと時間間隔ΔＴｖの関係図であり、（ｂ）は時間間隔ΔＴｖと液滴の速度Ｖの関係図である。
【図４】受光手段にて受光されたレーザ光の光強度分布を示している。
【図５】第１の液滴と第２の液滴を吐出させたときの受光センサの出力信号の波形と、吐出駆動波形を表した図である。
【図６】シミュレーションで使用したガウスビームプロファイル（ガウスビームの光量分布）を示す図である。
【図７】Ｘ軸方向の液滴位置と光量のシミュレーションの結果図である。
【図８】液滴量が２０ｐｌでＺ軸方向のビーム幅を４０μｍとするときのシミュレーションによる検証結果を示す図である。
【図９】液滴量が２０ｐｌでＺ軸方向のビーム幅を６０μｍとするときのシミュレーションによる検証結果を示す図である。
【図１０】液滴量が２ｐｌでＺ軸方向のビーム幅を４０μｍとするときのシミュレーションによる検証結果を示す図である。
【図１１】液滴量が２ｐｌでＺ軸方向のビーム幅を６０μｍとするときのシミュレーションによる検証結果を示す図である。
【図１２】スリットを表した図である。
【図１３】液滴の色とレーザ光の色の関係を示す図である。
【図１４】実施例２の液滴測定装置の概略を示す構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。
【図１５】実施例３の液滴測定装置の概略を示す構成図である。
【図１６】受光手段にて受光されたレーザ光の光強度分布を示している。
【図１７】（ａ）は実施例４の液滴測定装置の概略を示す構成図であり、（ｂ）（ｃ）はフライアイレンズの外観図である。
【図１８】実施例５の液滴測定装置の概略を示す構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。
【図１９】（ａ）〜（ｃ）は受光手段にて受光されたレーザ光の光強度分布図であり、（ｄ）はフォトダイオードにおける出力電圧波形図である。
【図２０】出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の位置Ｘｐとの関係図である。
【図２１】実施例６の液滴測定装置の概略を示す構成図である。
【図２２】実施例７の液滴測定装置の概略を示す構成図である。
【図２３】測定対象のノズルから吐出される液滴がレーザ光を遮蔽するときの光量減少量を測定した結果を示す図である。
【図２４】数６の式を満たす場合において測定点Ｓ１〜Ｓ５について測定値を得ることができたときの光量減少量を測定した結果を示す図である。
【図２５】インクジェット記録装置の全体構成図である。
【図２６】図２５に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。
【図２７】ヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図２８】図２７(a) 中の２８−２８線に沿う断面図である。
【図２９】ヘッドのノズル配列を示す拡大図である。
【図３０】インクジェット記録装置のシステム構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２７７】
１〜７…液滴測定装置、１０…レーザ光源、１２…コリメータレンズ、１４…シリンドリカルレンズ、１６…球面レンズ、１８…スリット、２０…フォトダイオード、２２…液滴特性演算手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴測定装置および液滴測定方法に係り、特にインクジェットプリンタ等の記録装置の印字ヘッドから吐出される液滴の体積や速度や位置を測定するための液滴測定装置および液滴測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印字ヘッドから吐出される液滴の体積や速度や位置について測定する方法および装置として、以下の発明が特許文献に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、液滴にレーザ光を照射して液滴通過後のレーザ光についてスリットを介して検出手段に入射させ、当該検出手段からの出力信号の変化をもとに液滴の体積や速度や位置の測定を行う方法および装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、液滴の吐出方向と垂直な方向に複数のレーザ光を照射させて、これら複数のレーザ光の間に液滴を吐出させたり、これら複数のレーザ光を横切るように液滴を吐出させることで、液滴の体積や速度や位置の測定を行う方法および装置が開示されている。
【０００５】
具体的には、１対のレーザ光の間に液滴を吐出させて、いずれかのビームに液滴が検出されたら曲がって吐出されたと検出する。そして、レーザ光の間隔を少しずつ変えることで、曲がり量と滴体積（外形）を求める方法が開示されている。また、レーザ光の間隔を変えない例として、レーザ受光量変化が大きいかどうかで曲がり量が大きいかどうかを判定する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２８１７１４号公報
【特許文献２】特開２００５−８３７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、レーザ光のビーム断面においては光の強度は一様ではなく、断面の中心から外側に向かうにつれて光の強度が低下する光強度分布が存在する。
【０００７】
そのため、特許文献１，２では、このような光強度分布が顕著に存在する場合には、検出手段における測定結果にばらつきが生じ、液滴の体積や速度や位置などの特性を正確に測定することができない。また、特許文献２では、体積を測定するためには光ビーム位置を微調整する必要があり時間と手間を要する。
【０００８】
特許文献２では、レーザ光の間隔を変えずにレーザ光の受光量の変化が大きい場合には曲がり量が大きいと判定する旨が開示されているが、その判定方法について詳しい記載はない。
【０００９】
また、特許文献１では、光路中にスリットを用い、液滴の通過信号を得る構成なので、スリットに入る光の光量分布を均一にする必要がある。もし、光量分布があると、スリットを通過したタイミング検出に誤差となって現れる。また、インクジェットヘッドで、液滴の測定（特に液滴の通過位置測定）を行うためには、実際に用紙が置かれる距離で測る必要があり、概ね、０．５〜２ｍｍであるが、このような接近した位置で、光量を均一な分布にする方法については開示されていない。さらに、スリットで光がけられる分、センサーに入射する光が少なくなりセンサー出力が小さくなるので、信号のＳ／Ｎ比を高めることが難しい。一方、スリットの幅を広げると、入射光量が増えて信号のＳ／Ｎ比は向上するが、特許文献１の方式では、液滴通過を検出する精度が落ちる。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、レーザ光のビーム断面の光強度分布を調整して液滴に照射させることにより、液滴の特性を正確に測定することができる液滴測定装置および液滴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】
【００１１】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、液滴測定装置において、第１レーザ光源と、吐出される液滴に対し前記第１レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向のビーム幅に対して前記液滴の吐出方向に垂直な方向のビーム幅が大きくなるようにするものであって、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収める第１光学手段と、前記第１光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第１受光手段と、前記第１受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の体積や速度を演算する第１液滴特性演算手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、第１光学手段により液滴の吐出方向に垂直な方向について液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内でレーザ光の光強度を所定の範囲に収めるので、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【００１３】
前記目的を達成するために請求項２に係る発明は、請求項１の液滴測定装置において、前記第１光学手段は、シリンドリカルレンズを備えること、を特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、シリンドリカルレンズにより液滴の吐出方向に垂直な方向について液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内でレーザ光の光強度を所定の範囲に収めるので、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【００１５】
前記目的を達成するために請求項３に係る発明は、請求項１の液滴測定装置において、前記第１光学手段は、前記レーザ光を拡散する拡散板を備えること、を特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、拡散板によりレーザ光を拡散して液滴に照射されるレーザ光のビーム断面の光強度を一様にすることができ、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【００１７】
前記目的を達成するために請求項４に係る発明は、請求項１の液滴測定装置において、前記第１光学手段は、前記レーザ光を拡散するフライアイレンズを備えること、を特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、フライアイレンズによりレーザ光を拡散して液滴に照射されるレーザ光のビーム断面の光強度を一様にすることができ、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【００１９】
前記目的を達成するために請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１つの液滴測定装置において、第２レーザ光源と、吐出される液滴に対し前記第２レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で、前記レーザ光の光強度を不均一にする第２光学手段と、前記第２光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第２受光手段と、前記第２受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の位置を演算する第２液滴特性演算手段と、を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、第２光学手段により液滴の吐出方向に垂直な方向について液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内でレーザ光の光強度を不均一にするので、液滴の位置を正確に測定することができる。そして、液滴の体積と速度と位置を同時に測定できる。
【００２１】
前記目的を達成するために請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１つの液滴測定装置において、前記第１受光手段または前記第２受光手段が受光する前記レーザ光を制限する光制限手段を有すること、を特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、液滴の体積や速度や位置を高精度に測定できる。
【００２３】
前記目的を達成するために請求項７に係る発明は、請求項１乃至６のいずれか１つの液滴測定装置において、前記第１レーザ光源から照射されるレーザ光の色または前記第２レーザ光源から照射されるレーザ光の色は、前記液滴の色に対する補色であること、を特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、液滴の体積や速度を高精度に測定することができる。
【００２５】
前記目的を達成するために請求項８に係る発明は、請求項５の液滴測定装置において、前記第１レーザ光源から照射されるレーザ光と前記第２レーザ光源から照射されるレーザ光は、波長が異なること、を特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、より確実に液滴の体積と速度と位置を同時に測定できる。
【００２７】
前記目的を達成するために請求項９に係る発明は、請求項５の液滴測定装置において、前記第１レーザ光源から照射されるレーザ光と前記第２レーザ光源から照射されるレーザ光のうち少なくともいずれか一方を異なる方向に偏光させる偏光手段を有すること、を特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、より確実に液滴の体積と速度と位置を同時に測定できる。
【００２９】
前記目的を達成するために請求項１０に係る発明は、液滴測定方法において、吐出される液滴に対し第１レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収め、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して前記液滴の体積や速度を演算すること、を特徴とする。
【００３０】
本発明によれば、液滴の吐出方向に垂直な方向について液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内でレーザ光の光強度を所定の範囲に収めるので、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【００３１】
前記目的を達成するために請求項１１に係る発明は、請求項１０の液滴測定方法において、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して生成した検出信号の値の時間変化を測定し、前記液滴の吐出駆動を行った時から前記検出信号の値が所定量変化した時までの時間間隔を測定する時間間隔測定工程と、前記時間間隔と前記液滴の速度の相関関係から前記液滴の速度を演算する速度演算工程と、を有すること、を特徴とする。
【００３２】
前記目的を達成するために請求項１２に係る発明は、請求項１０の液滴測定方法において、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して生成した検出信号の値の時間変化を測定し、前記検出信号の値の最大変化量を測定する最大変化量測定工程と、前記最大変化量と前記液滴の体積の相関関係から前記液滴の体積を演算する体積演算工程と、を有すること、を特徴とする。
【００３３】
前記目的を達成するために請求項１３に係る発明は、液滴測定装置において、レーザ光源と、吐出される液滴に対し前記レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で、前記レーザ光の光強度を不均一にする光学手段と、前記光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する受光手段と、前記受光手段と前記液滴の相対的な位置を変更する液滴吐出位置変更手段と、前記液滴吐出位置変更手段により変更された前記受光手段と前記液滴の相対的な位置にて生成された複数の前記検出信号から前記液滴の位置を演算する液滴位置演算手段と、を有することを特徴とする。
【００３４】
本発明によれば、複数の検出信号から精度よく液滴の位置を演算することができる。
【００３５】
前記目的を達成するために請求項１４に係る発明は、請求項１３の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、前記相対的な位置の座標値と前記検出信号の座標値の関係を示す座標系にて、複数の前記検出信号の座標値から最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて前記液滴の位置を演算すること、を特徴とする。
【００３６】
本発明によれば、液滴の位置の測定時間を短縮することができる。
【００３７】
前記目的を達成するために請求項１５に係る発明は、請求項１４の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、複数の前記検出信号の座標値に応じて前記補間関数として２次関数および３次関数のいずれか一方を選択すること、を特徴とする。
【００３８】
本発明によれば、液滴の位置の測定精度を高めることができる。
【００３９】
前記目的を達成するために請求項１６に係る発明は、請求項１５の液滴測定装置において、複数の前記検出信号の座標値を絶対値の大きい順からＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３とし、複数の前記検出信号の座標値ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３が検出された時の前記相対的な位置の座標値をＸＳ１，ＸＳ２，ＸＳ３とするときに、前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜＞（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として３次関数を選択し、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として２次関数を選択すること、を特徴とする。
【００４０】
本発明によれば、液滴の位置の測定精度をより確実に高めることができる。
【００４１】
前記目的を達成するために請求項１７に係る発明は、請求項１６の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立し前記補間関数として２次関数を選択するときであって、複数の前記検出信号の座標値が５つ存在するときには、複数の前記検出信号の座標値のうち絶対値の大きい上位４つの座標値から最小二乗法により前記補間関数の係数を求めること、を特徴とする。
【００４２】
本発明によれば、液滴の位置の測定精度をより確実に高めることができる。
【００４３】
前記目的を達成するために請求項１８に係る発明は、液滴測定方法において、吐出される液滴に対しレーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を不均一にし、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光する受光手段と前記液滴の相対的な位置を変更し、前記受光手段により生成された複数の検出信号から前記液滴の位置を演算すること、を特徴とする。
【００４４】
前記目的を達成するために請求項１９に係る発明は、液滴測定装置において、吐出される液滴を検出して検出信号を生成する検出手段と、前記検出手段と前記液滴の相対的な位置を変更する液滴吐出位置変更手段と、前記液滴吐出位置変更手段により変更された前記検出手段と前記液滴の相対的な位置にて生成された複数の前記検出信号から前記液滴の位置を演算する液滴位置演算手段と、を有することを特徴とする。
【００４５】
本発明によれば、複数の検出信号から精度よく液滴の位置を演算することができる。
【００４６】
前記目的を達成するために請求項２０に係る発明は、請求項１９の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、前記相対的な位置の座標値と前記検出信号の座標値の関係を示す座標系にて、複数の前記検出信号の座標値から最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて前記液滴の位置を演算すること、を特徴とする。
【００４７】
本発明によれば、液滴の位置の測定時間を短縮することができる。
【００４８】
前記目的を達成するために請求項２１に係る発明は、請求項２０の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、複数の前記検出信号の値に応じて前記補間関数として２次関数および３次関数のいずれか一方を選択して演算すること、を特徴とする。
【００４９】
本発明によれば、液滴の位置の測定精度を高めることができる。
【００５０】
前記目的を達成するために請求項２２に係る発明は、請求項２１の液滴測定装置において、複数の前記検出信号の座標値を絶対値の大きい順からＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３とし、複数の前記検出信号の座標値ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３が検出された時の前記相対的な位置の座標値をＸＳ１，ＸＳ２，ＸＳ３とするときに、前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜＞（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として３次間数を選択し、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として２次間数を選択すること、を特徴とする。
【００５１】
本発明によれば、液滴の位置の測定精度をより確実に高めることができる。
【００５２】
前記目的を達成するために請求項２３に係る発明は、請求項２２の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立し前記補間関数として２次関数を選択するときであって、複数の前記検出信号の座標値が５つ存在するときには、複数の前記検出信号の座標値のうち絶対値の大きい上位４つの座標値から最小二乗法により前記補間関数の係数を求めること、を特徴とする。
【００５３】
本発明によれば、液滴の位置の測定精度をより確実に高めることができる。
【００５４】
前記目的を達成するために請求項２４に係る発明は、液滴測定方法において、吐出される液滴を検出する検出手段と前記液滴の位置の相対的な位置を変更し、前記検出手段により生成された複数の検出信号から前記液滴の位置を演算すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、レーザ光のビーム断面の光強度分布を調整して液滴に照射させることにより、液滴の体積や速度や位置を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００５７】
〔液滴測定装置の説明〕
＜実施例１＞
図１は、実施例１の液滴測定装置１の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。図１に示すように、本発明の液滴測定装置１は、レーザ光源１０（第１レーザ光源）と第１光学手段と第１受光手段と液滴特性演算手段２２などから構成される。
【００５８】
レーザ光源１０は、半導体レーザ光源（ＬＤ光源）の他、固体レーザ光源、液体レーザ光源、気体（ガス）レーザ光源などが考えられるが、本実施形態では半導体レーザ光源（ＬＤ光源）を使用する。その理由として、装置構成を小さくすることができ、また、コストダウンも図れるからである。
【００５９】
レーザ光源１０は、その接合面に水平な方向が図１（ａ）に示す液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）と一致するように配置している。これにより、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）においてはレーザ光の広がり角が小さくなり、ケラレが生じないガウスビームとすることができる。
【００６０】
一方、図１（ｂ）に示す液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）においては、レーザ光の広がり角が大きくなり、ケラレによるサイドローブが生じる。しかし、本実施例における液滴の体積や速度や位置の測定においては、レーザ光のビーム断面のうちサイドローブが生じる部分は使用しないため問題がない。そのため、サイドローブの影響を受けずに液滴の体積や速度や位置を正確に測定できる。
【００６１】
第１光学手段は、レーザ光源１０側からコリメータレンズ１２、シリンドリカルレンズ１４、球面レンズ１６の順に構成される。第１受光手段は、フォトダイオード２０が構成される。なお、図１では第１光学手段と第１受光手段の間にスリット１８（光制限手段）を設けているが、スリット１８を設けない仕様も考えられる。
【００６２】
図１（ａ）に示す平面内においてシリンドリカルレンズ１４は、その平面状の側面１４ａを液滴の吐出位置側に向ける一方で、曲面状の側面１４ｂをレーザ光源１０側に向け、母線が図の紙面に垂直となるように配置されている。そしてシリンドリカルレンズ１４は、レーザ光源１０からコリメータレンズ１２を介して入射したレーザ光を、液滴が吐出する位置で集光させて照射させるように配置されている。
【００６３】
図１（ａ）に示す平面内において球面レンズ１６は、液滴を照射する位置を通過してきたレーザ光の光束１５をスリット１８の位置に集光させて、液滴の像を結像させるように配置されている。
【００６４】
一方、図１（ｂ）に示す平面内において、シリンドリカルレンズ１４の母線は図の紙面に平行であり、図１（ｂ）に示す平面内においてシリンドリカルレンズ１４の屈折力は０である。そのため、図１（ｂ）に示す平面内において、レーザ光源１０からコリメータレンズ１２を介して入射したレーザ光は、シリンドリカルレンズ１４から出た後もコリメータレンズ１２から出た時の広がりのまま進む。
【００６５】
液滴特性演算手段２２は、レーザ光を受光することにより生成されるフォトダイオード２０の出力信号（検出信号）をもとに、液滴の体積と速度と位置を演算することができる手段である。
【００６６】
また、図１では、シリンドリカルレンズ１４と球面レンズ１６の間に、印字ヘッド１６０から液滴を吐出している状態を示している。この印字ヘッド１６０は、インクジェットプリンタなどの画像形成装置に搭載されるものが想定される。そして、この場合、液滴測定装置１は、当該画像形成装置の印字ヘッド１６０のユニット部分（後述する印字ヘッドユニット１５０）に設置することが考えられる。また、液滴測定装置１は、当該画像形成装置とは別個の装置として画像形成システムの一つの構成装置とすることも考えられる。なお、図１（ｂ）においては、液滴は印字ヘッド１６０のノズルから図の紙面に垂直な方向で、図の紙面の手前側に吐出される。
【００６７】
以上のように構成される液滴測定装置１は、以下のように作用する。レーザ光源１０から照射されるレーザ光は、コリメータレンズ１２を介してシリンドリカルレンズ１４に入射される。このとき、シリンドリカルレンズ１４は、印字ヘッド１６０から吐出される液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）には曲率を持つが、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）には曲率を持たない特徴を有している。
【００６８】
そして、シリンドリカルレンズ１４に入射後のレーザ光は、曲率を持つ液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）について集光される。シリンドリカルレンズ１４の曲率やシリンドリカルレンズ１４と印字ヘッド１６０との距離などを調整することにより、図１（ａ）に示すように、集光したレーザ光を、印字ヘッド１６０から吐出される液滴に照射させる。
【００６９】
液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ１６によりスリット１８の位置で液滴の像を結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード２０にて受光される。
【００７０】
そして、受光したフォトダイオード２０は、液滴特性演算手段２２に出力信号を供給する。液滴特性演算手段２２では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。
【００７１】
ここで、液滴特性演算手段２２における液滴の体積と速度の演算手法について説明する。今、液滴を一滴吐出して当該液滴にレーザ光を照射させた場合に、レーザ光を受光して生成した出力電圧（検出信号）の値の時間変化の様子を示すフォトダイオード２０における出力電圧波形を図２（ａ）に、印字ヘッド１６０における液滴の吐出の駆動波形を図２（ｂ）に示す。
【００７２】
液滴の速度の演算では、まず、図２に示すように、液滴の吐出の駆動波形の駆動部分（液滴の吐出駆動を行った時）とフォトダイオード２０における出力電圧波形の落ち込み部分（出力電圧の値が所定量変化した時）との時間間隔ΔＴｖを測定する。図１３では、スレッシュレベルを落ち込み量の５０％となる時の出力電圧値とし、出力電圧値が落ち込み量の５０％となる時の時間間隔ΔＴｖを測定している。次に、予め作成した時間間隔ΔＴｖと液滴の速度Ｖとの相関関係を示すルックアップテーブルや補正式に基づいて、測定した時間間隔ΔＴｖから液滴の速度Ｖを求める。
【００７３】
なお、時間間隔ΔＴｖと液滴の速度Ｖとの関係は以下のように求めることができる。まず、１つのノズルから液滴を連続吐出して、レーザ光を液滴の速度の測定における基準の位置から液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）の位置に移動させた位置における時間間隔ΔＴｖを測定する。ここで、レーザ光を移動させた量ΔＺｖは、レーザ光源を搭載させた精密ステージの送り量やレーザ変位計などによる測定で求めることができる。そして、レーザ光を移動させた量ΔＺｖと時間間隔ΔＴｖの関係（図３（ａ））から、最小二乗法などを用いて液滴の速度Ｖを算出する。その後、時間間隔ΔＴｖを変えながら液滴の速度Ｖを算出することで、時間間隔ΔＴｖと液滴の速度Ｖの関係（図３（ｂ））を求める。
【００７４】
次に、液滴の体積の演算では、まず、図２に示すように、フォトダイオード２０における出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐ（出力電圧の値の最大変化量）を測定する。次に、予め作成した出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の体積Ｖｏｌとの相関関係を示すルックアップテーブルや補正式に基づいて、測定した出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐから液滴の体積Ｖｏｌを求める。
【００７５】
なお、出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の体積Ｖｏｌとの関係は以下のように求めることができる。まず、非揮発性のインクを用いて液滴の吐出量として、例えば１０６滴程度の多量の液滴の吐出量を吐出し、その液滴溜まりの質量を測定する。なお、質量の測定は、液滴溜まりの質量を直接測定する以外に、液滴を吐出するヘッドへの供給用のインクタンク内のインクの減少量から測定することができる。また、この多量の液滴を吐出する時の各液滴ごとの出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐの平均値を測定する。その後、液滴の吐出量を変えながら最大落ち込み量Ｉｐの平均値を測定することで、出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の体積Ｖｏｌとの関係を求める。
【００７６】
ここで、液滴に照射させるため集光したレーザ光について、図４に液滴に対し照射させる位置におけるビーム断面の光強度分布を示す。図４（ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ１４の作用により、レーザ光のビーム断面について液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）のビーム幅に対して前記液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のビーム幅が大きくなるように形成され、光強度分布が液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に対して、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）が狭まるように形成されている。これを液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）についての光強度としてグラフに示すと、図４（ｂ）のように示される。図４（ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向のビーム幅Ｘ１の範囲でシリンドリカルレンズ１４の作用により、Ｘ軸方向の位置の変化に対する光強度の変化量が非常に小さくなっている。そのため、Ｘ軸方向のビーム幅Ｘ１の範囲で光強度の値は小さな範囲内に収まっている。
【００７７】
そこで、図４(ａ）に示すように、それぞれの吐出タイミングをずらして、第１の液滴ｄ１と第２の液滴ｄ２を吐出した場合について説明する。第１の液滴ｄ１と第２の液滴ｄ２は、体積が等しく、かつ速度も等しいとする。そして、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、第１の液滴ｄ１は理想の吐出位置にて吐出され、第２の液滴ｄ２は第１の液滴ｄ１の吐出位置に対し距離δ外れた位置に吐出されたとする。第２の液滴ｄ２は、例えば印字ヘッド１６０のノズル部分の汚れなどが原因で飛翔曲がりが生じた状態で吐出された場合が想定される。
【００７８】
このとき、第１の液滴ｄ１を吐出させた場合と第２の液滴ｄ２を吐出された場合のフォトダイオード２０における出力信号の電圧値の時間軸波形について、それぞれの波形の時間軸を合わせて示すと図５（ａ）のように示される。なお、図５（ｂ）は、第１の液滴ｄ１を吐出させた場合と第２の液滴ｄ２を吐出させた場合の印字ヘッド１６０における液滴の吐出駆動波形を示している。
【００７９】
図５（ａ）に示すように、第１の液滴ｄ１を吐出させた場合と第２の液滴ｄ２を吐出された場合において、フォトダイオード２０における出力電圧波形の落ち込み量がほぼ等しく、かつ、出力電圧波形の落ち込みの時間的なタイミングがほぼ一致している。このことは、体積が等しく、かつ速度も等しい液滴同士が距離δ外れた位置に吐出された場合であっても、吐出位置のばらつきに関らず正確に体積や速度を測定できることを意味している。
【００８０】
以上のように吐出位置のばらつきに関らず正確に体積や速度を測定できる理由は、以下のとおりである。図４（ａ）に示すように、本実施形態での液滴測定装置１では、シリンドリカルレンズ１４の作用により、液滴に照射されるレーザ光のビーム断面における光強度分布を液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）に狭めて形成している。その結果、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）における第１の液滴ｄ１の吐出位置と飛翔曲がりが生じた第２の液滴ｄ２の吐出位置において、レーザ光の光強度が液滴の体積や速度の測定に影響を与えない所定の範囲内に収まっているからである。
【００８１】
以上のように、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきが生じる領域内で、レーザ光の光強度が液滴の体積や速度の測定に影響を与えない所定の範囲内に収めることにより、液滴の飛翔曲がりが生じた場合であっても液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【００８２】
ここで、レーザ光の光強度を所定の範囲内に収めるにあたり、当該所定の範囲として望ましい範囲は、液滴の体積について理想の体積の１％単位の測定を可能とし、液滴の速度について１％単位の測定を可能とするような範囲である。なお、液滴の理想の体積とは、直径がφ１０μｍ〜φ３０μｍであり液滴量が０．５ｐｌ〜１５ｐｌとなるような体積である。
【００８３】
ここで、液滴の体積について理想の体積の１％単位の測定を可能とするための具体的な条件を考える。そこで、出願人は、以下の方法によりシミュレーションによる検証を行った。
【００８４】
図６は、シミュレーションで使用したガウスビームプロファイル（ガウスビームの光量分布）を示す。図６（ａ）はガウスビームが液滴により蹴られていない状態を示し、図６（ｂ）はガウスビームが２ｐｌの液滴により蹴られた状態を示す。なお、図６ではガウスビームのビーム幅の一例として、Ｘ軸方向に１００μｍ、Ｚ軸方向に４０μｍとした場合を示している。
【００８５】
図７は、横軸にＸ軸方向の液滴の吐出位置（μｍ）を、縦軸に光量分布における光量を積算した積算光量（ａ．ｕ．）を取り、図６に示すガウスビームプロファイルを使用したシミュレーション結果を示す。図７では、シミュレーション結果の一例として、液滴量を２ｐｌと２．５ｐｌとして２種類の液滴の体積についての結果を示している。このとき、図７において、体積２ｐｌにおける液滴のＸ軸方向の吐出位置のばらつきが２０μｍのとき（Ｘ軸方向の液滴の吐出位置が０μｍと−２０μｍで比較したとき）の光量差はδＬ、液滴の体積のばらつき（２種類の液滴の体積）による光量差はδＶと表される。
【００８６】
そして、図８〜図１１は、横軸にＸ軸方向のビーム幅（μｍ）を、縦軸に光量差（％）を取り、液滴の体積と液滴の吐出位置に様々なばらつきを与えたときの上記シミュレーションの結果を示す。図８〜図１１では、それぞれ基準となる理想の液滴の体積を実現するための液滴量として２０ｐｌ、２ｐｌとした場合に、液滴の体積のばらつきが生じたとして、その液滴の体積を理想の液滴の体積に対して±１％、±２％としたときの結果を示す。例えば、高画質のインクジェットプリンタを考えたときに、液滴の体積のばらつきが理想の体積の１％以下であることが要求される。そのため検証の条件として、液滴の体積のばらつきは、液滴の体積を理想の液滴の体積に対して±１％、±２％とした。
【００８７】
また、同時に、図８〜図１１では、それぞれ液滴の吐出位置のばらつきとして、基準となる理想の液滴の吐出位置に対し、２０μｍ、３０μｍずらしたときの結果を示す。例えば、６００ｐｄｉや１２００ｐｄｉのインクジェットプリンタを考えたときに、一般に印字ヘッドの特性として、飛翔曲がりによる吐出位置のばらつきは２０μｍ以下であることが要求される。そのため検証の条件として、液滴の吐出位置のばらつきは、理想の吐出位置から２０μｍ、３０μｍずらした位置とした。
【００８８】
そして、図８、図１０はＺ軸方向のビーム幅が４０μｍのときの結果を示し、図９、図１１はＺ軸方向のビーム幅が６０μｍのときの結果を示す。
【００８９】
図８、図９では、Ｘ軸方向のビーム幅が１０００μｍのときに、液滴の体積のばらつきが±１％の場合の光量差と液滴の吐出位置のばらつきが３０μｍの場合の光量差がほぼ等しくなっている。そして、Ｘ軸方向のビーム幅が１０００μｍ以下では、液滴の体積のばらつきが±１％の場合の光量差よりも、液滴の吐出位置のばらつきが３０μｍの場合の光量差が大きくなっている。
【００９０】
そのため、Ｘ軸方向のビーム幅が１０００μｍ以下では、液滴の吐出位置のばらつきが３０μｍの場合には、液滴の体積のばらつきとして±１％が生じた場合であっても、光量差として表れず、液滴の体積のばらつきを測定できない。
【００９１】
したがって、Ｘ軸方向のビーム幅が１０００μｍ以下では、液滴の吐出位置のばらつきの影響により光量差から液滴の体積のばらつきを測定できず、液滴の体積を正確に測定できない場合があるといえる。
【００９２】
同様に、図１０、図１１では、Ｘ軸方向のビーム幅が６００μｍ以下では、液滴の吐出位置のばらつきの影響により光量差から液滴の体積のばらつきを測定できず、液滴の体積を正確に測定できない場合があるといえる。
【００９３】
このように図８〜図１１に示すように、Ｚ軸方向のビーム幅が４０μｍのときも６０μｍのときも、液滴量が２０ｐｌのときはＸ軸方向のビーム幅が１０００μｍ以下、液滴量が２ｐｌのときはＸ軸方向のビーム幅が６００μｍ以下で、液滴の吐出位置のばらつき（３０μｍ）による光量差が液滴の体積のばらつき（±１％）による光量差より大きくなることがわかる。
【００９４】
そのため、液滴の吐出位置のばらつき（３０μｍ）による光量差が液滴の体積のばらつき（±１％）による光量差より小さくするためには、Ｚ軸方向のビーム幅が４０μｍのときも６０μｍのときも、液滴量が２０ｐｌのときはＸ軸方向のビーム幅が１０００μｍ以上、液滴量が２ｐｌのときはＸ軸方向のビーム幅が６００μｍ以上であることが要求される。
【００９５】
ここで、液滴の吐出位置のばらつきによる影響を受けず、液滴の体積を正確に測定するためには、液滴の吐出位置のばらつきによる光量差が液滴の体積のばらつきによる光量差の１０％以下である小さな値にすることが望ましい。そこで、これを実現するためには、図８〜図１１より、Ｘ軸方向のビーム幅は２０００μｍ以上が望ましいことが分かる。
【００９６】
以上のシミュレーション結果より、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきに関わらず液滴の体積を正確に測定するために液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）においてのレーザ光の光強度分布を所定の範囲内に収めるにあたり、当該所定の範囲内として望ましい範囲は、液滴の吐出位置のばらつきによる光量差が液滴の体積のばらつきによる光量差が１０％以下になる範囲である。そして、この範囲を実現するための条件として、Ｘ軸方向のビーム幅は２０００μｍ以上が望ましいことが分かる。なお、Ｚ軸方向のビーム幅は３０μｍ〜１００μｍが望ましい。
【００９７】
図１２は、スリット１８を表した図である。球面レンズ１６とフォトダイオード２０の間にスリット１８を設けることにより、フォトダイオード２０に入射するレーザ光を制限しつつ、球面レンズ１６により液滴ｄの像をスリット１８の部分に結像させる。このようにすることで、液滴ｄの像が結像されている時と結像されていない時のフォトダイオード２０における受光の強度の差（消光比）が大きくなり、液滴ｄの体積や速度を高精度に測定することができる。なお、液滴測定装置１においてスリット１８を設けない場合には、球面レンズ１６により液滴ｄの像をフォトダイオード２０の受光面の部分に結像させる。
【００９８】
また、レーザ光源１０からのレーザ光について、測定する液滴の色に対する補色であるので、液滴に照射されたレーザ光を反射あるいは吸収することができ、液滴の体積や速度
を高精度に測定することができる。レーザ光と液滴の補色の関係を図１３に示す。
【００９９】
＜実施例２＞
また、図１４に示すような液滴測定装置２も考えられる。実施例２の液滴測定装置２では、光学手段は、レーザ光源１０側からコリメータレンズ１２、シリンドリカルレンズ２４、シリンドリカルレンズ２６，球面レンズ１６の順に構成される。
【０１００】
図１４（ａ）に示す平面内において、シリンドリカルレンズ（２４，２６）の母線は図の紙面に平行であり、シリンドリカルレンズ（２４，２６）の屈折力は０である。そのため、図１４（ａ）に示す平面内において、レーザ光源１０からコリメータレンズ１２を介して入射したレーザ光は、シリンドリカルレンズ（２４，２６）から出た後もコリメータレンズ１２から出た時の広がりのまま進む。
【０１０１】
一方、図１４（ｂ）に示す平面内においてシリンドリカルレンズ２４は、その平面状の側面２４ａをレーザ光源１０側に向ける一方で、その曲面状の側面２４ｂをシリンドリカルレンズ２６側に向け、母線が図の紙面に垂直となるように配置されている。そしてシリンドリカルレンズ２４は、レーザ光源１０からコリメータレンズ１２を介して入射したレーザ光を、シリンドリカルレンズ２６との間で集光するように配置されている。
【０１０２】
また、図１４（ｂ）に示す平面内においてシリンドリカルレンズ２６は、その平面状の側面２６ａを液滴の吐出位置側に向ける一方で、曲面状の側面２６ｂをシリンドリカルレンズ２４側に向け、母線が図の紙面に垂直となるように配置されている。そしてシリンドリカルレンズ２６は、シリンドリカルレンズ２４により一旦集光され再び広がったレーザ光を平面状の側面２６ａにて入射し、曲面状の側面２６ｂから出射する。
【０１０３】
なお、曲率半径は、シリンドリカルレンズ２４よりもシリンドリカルレンズ２６のほうが大きい。これにより、図１４（ｂ）に示すように、シリンドリカルレンズ２６を出た後のレーザ光は、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について大きく広がる。
【０１０４】
その他の構成は、実施例１の液滴測定装置１と共通する。
【０１０５】
以上のように構成される液滴測定装置２は、以下のように作用する。レーザ光源１０から照射されるレーザ光は、コリメータレンズ１２を介してシリンドリカルレンズ２４に入射される。このとき、シリンドリカルレンズ２４は、印字ヘッド１６０から吐出される液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）には曲率を持つが、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）には曲率を持たない特徴を有している。
【０１０６】
そして、シリンドリカルレンズ２４に入射後のレーザ光は、曲率を持つ液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について一旦集光される。
【０１０７】
一旦集光されたレーザ光は再び広がってシリンドリカルレンズ２６に入射される。このとき、シリンドリカルレンズ２６は、印字ヘッド１６０から吐出される液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）には曲率を持つが、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）には曲率を持たない特徴を有している。そのため、シリンドリカルレンズ２６を出た後のレーザ光は、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について大きく広がってその広がりのまま進み、印字ヘッド１６０から吐出される液滴に照射される。
【０１０８】
液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ１６によりスリット１８の位置で液滴の像を結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード２０にて受光される。
【０１０９】
そして、受光したフォトダイオード２０は、液滴特性演算手段２２に出力信号を供給する。液滴特性演算手段２２では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。
【０１１０】
以上のような実施例２の液滴測定装置２によっても、図４（ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ（２４，２６）の作用により、光強度分布は液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に対して、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）が狭まるように形成される。
【０１１１】
そのため、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきが生じる領域内で、レーザ光の光強度が液滴の体積や速度の測定に影響を与えない所定の範囲内に収めることにより、飛翔曲がりが生じた場合であっても液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【０１１２】
また、スリット１８の効果、レーザ光源１０からのレーザ光を測定する液滴の補色を有する波長とすることの効果は、実施例１の液滴測定装置１と同様である。
【０１１３】
＜実施例３＞
また、図１５に示すような液滴測定装置３も考えられる。実施例３の液滴測定装置３では、光学手段は、レーザ光源１０側からコリメータレンズ１２、拡散板２８、球面レンズ３２、球面レンズ３４、球面レンズ３８、球面レンズ１６の順に構成される。
【０１１４】
このように、拡散板２８と液滴の吐出経路の間に球面レンズ３２と球面レンズ３４を配置して、球面レンズ３２と液滴、拡散板２８と球面レンズ３４が各々光学的に共役の関係となるように配置する。
【０１１５】
拡散板２８は、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のみレーザ光を拡散させるものとすることにより、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）においてはレーザ光は拡散されずガウスビームとなる一方で、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）においては均一な光強度の部分を形成することができる。なお、拡散板２８は液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のみだけではなく、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）にもレーザ光を拡散させる特性を有するものとしてもよい。
【０１１６】
その他の構成は、実施例１の液滴測定装置１と共通する。
【０１１７】
以上のように構成される液滴測定装置３は、以下のように作用する。レーザ光源１０から照射されるレーザ光は、コリメータレンズ１２を介して拡散板２８に入射される。そして、拡散板２８に入射後のレーザ光は、拡散される。このとき、上述したように拡散板２８が液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のみレーザ光を拡散させるものとすることにより、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）においてはレーザ光は拡散されずガウスビームとなる一方で、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）においては均一な光強度の部分を形成することができる。
【０１１８】
拡散されたレーザ光は、球面レンズ３２、球面レンズ３４を介して、球面レンズ３８にて液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）および液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について集光された後に、印字ヘッド１６０から吐出される液滴に照射される。
【０１１９】
液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ１６によりスリット１８の位置で液滴の像を結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード２０にて受光される。
【０１２０】
そして、受光したフォトダイオード２０は、液滴特性演算手段２２に出力信号を供給する。液滴特性演算手段２２では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。
【０１２１】
以上のような実施例３の液滴測定装置３によれば、液滴に照射される時のレーザ光の光強度分布は、図１６（ａ）に示すように、拡散板２８の作用により液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）についてほぼ一様な強さの状態になっている。液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）についての光強度をグラフに示すと図１６（ｂ）のように示され、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）についての光強度をグラフに示すと図１６（ｃ）のように示される。
【０１２２】
そのため、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきが生じる領域内で、レーザ光の光強度分布をほぼ一様な強さの状態とすることにより、飛翔曲がりが生じた場合であっても液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【０１２３】
また、スリット１８の効果、レーザ光源１０からのレーザ光を測定する液滴の補色を有する波長とすることの効果は、実施例１の液滴測定装置１と同様である。
【０１２４】
＜実施例４＞
また、図１７に示すような液滴測定装置４も考えられる。実施例４の液滴測定装置４では、図１７（ａ）に示すように、光学手段は、レーザ光源１０側からフライアイレンズ４０、フライアイレンズ４２、球面レンズ４６、球面レンズ１６の順に構成される。
【０１２５】
このように、レーザ光源１０と球面レンズ４６との間にフライアイレンズ４０、フライアイレンズ４２を配置して、レーザ光源１０とフライアイレンズ４２、フライアイレンズ４０と球面レンズ４６の物点が各々光学的に共役の関係となるように配置する。
【０１２６】
フライアイレンズ（４０，４２）は、図１７（ｂ）のように片方向のみ曲率を有するものを使用して、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のみに曲率を持たせることにより、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）においてはレーザ光は拡散されずガウスビームとなる一方で、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）においては均一な光強度の部分を形成することができる。なお、フライアイレンズ（４０，４２）は、図１７（ｃ）のように両方向に曲率を有するものを使用して、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のみだけではなく、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）にも曲率を持たしてもよい。
【０１２７】
その他の構成は、実施例１の液滴測定装置１と共通する。
【０１２８】
以上のように構成される液滴測定装置４は、以下のように作用する。レーザ光源１０から照射されるレーザ光は、フライアイレンズ（４０，４２）に入射される。そして、フライアイレンズ（４０，４２）に入射後のレーザ光は、拡散される。このとき、上述したようにフライアイレンズ（４０，４２）が液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）のみレーザ光を拡散させるものとすることにより、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）においてはレーザ光は拡散されずガウスビームとなる一方で、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）においては均一な光強度の部分を形成することができる。
【０１２９】
拡散されたレーザ光は、球面レンズ４６にて液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）および液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について集光された後に、印字ヘッド１６０から吐出される液滴に照射される。
【０１３０】
液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ１６によりスリット１８の位置で液滴の像を
結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード２０にて受光される。
【０１３１】
そして、受光したフォトダイオード２０は、液滴特性演算手段２２に出力信号を供給する。液滴特性演算手段２２では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。
【０１３２】
以上のような実施例４の液滴測定装置４によれば、液滴に照射される時のレーザ光の光強度分布は、実施例３の液滴測定装置３と同様に、図１６（ａ）に示すように、フライアイレンズ（４０，４２）の作用により液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）についてほぼ一様な強さの状態になっている。液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）についての光強度をグラフに示すと図１６（ｂ）のように示され、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）についての光強度をグラフに示すと図１６（ｃ）のように示される。
【０１３３】
そのため、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきが生じる領域内で、レーザ光の光強度分布をほぼ一様な強さの状態とすることにより、飛翔曲がりが生じた場合であっても液滴の体積や速度を正確に測定することができる。
【０１３４】
また、スリット１８の効果、レーザ光源１０からのレーザ光を測定する液滴の補色を有する波長とすることの効果は、実施例１の液滴測定装置１と同様である。
【０１３５】
＜実施例５＞
また、図１８に示すような液滴測定装置５も考えられる。実施例５の液滴測定装置５では、光学手段は、レーザ光源５０側からコリメータレンズ５２、球面レンズ４８、球面レンズ５６の順に構成される。受光手段は、フォトダイオード６０が構成される。なお、図１８では光学手段と受光手段の間にスリット５８を設けているが、スリット５８を設けない仕様も考えられる。
【０１３６】
レーザ光源５０、コリメータレンズ５２、球面レンズ５６、スリット５８、フォトダイオード６０は、実施例１の液滴測定装置１のレーザ光源１０、コリメータレンズ１２、球面レンズ１６、スリット１８、フォトダイオード２０と同様な構成と作用を有する。
【０１３７】
その他の構成は、実施例１の液滴測定装置１と共通する。
【０１３８】
以上のように構成される液滴測定装置５は、以下のように作用する。レーザ光源１０から照射されるレーザ光は、コリメータレンズ１２を介して球面レンズ４８に入射される。
【０１３９】
そして、球面レンズ４８に入射後のレーザ光は、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）および液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について集光される。球面レンズ４８の曲率や球面レンズ４８と印字ヘッド１６０との距離などを調整することにより、図１８に示すように、集光したレーザ光を印字ヘッド１６０から吐出される液滴に照射させる。
【０１４０】
液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ１６によりスリット１８の位置で液滴の像を結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード２０にて受光される。
【０１４１】
そして、受光したフォトダイオード２０は、液滴特性演算手段２２に出力信号を供給する。液滴特性演算手段２２では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。
【０１４２】
以上のような実施例５の液滴測定装置５によれば、球面レンズ４８により液滴に照射させるレーザ光の光強度がガウスビームの分布になる。そのため、図１９に示すように、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）および液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、液滴の飛翔曲がりが生じる領域内でレーザ光の光強度が不均一になる。液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）と液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）についての光強度をグラフに示すと、それぞれ図１９（ｂ），（ｃ）のように示される。
【０１４３】
そこで、図１９（ａ）に示すように、それぞれの吐出タイミングをずらして、第１の液滴ｄ１と第２の液滴ｄ２を吐出した場合について説明する。第１の液滴ｄ１と第２の液滴ｄ２は、体積が等しく、かつ速度も等しいとする。そして、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、第１の液滴ｄ１は理想の吐出位置にて吐出され、第２の液滴ｄ２は第１の液滴ｄ１の吐出位置に対し距離δ外れた位置に吐出されたとする。第２の液滴ｄ２は、例えば印字ヘッド１６０のノズル部分の汚れなどが原因で飛翔曲がりが生じた状態で吐出された場合が想定される。
【０１４４】
このとき、第１の液滴ｄ１を吐出させた場合と第２の液滴ｄ２を吐出された場合のフォトダイオード２０における出力信号の電圧値の時間軸波形について、それぞれの波形の時間軸を合わせて示すと図１９（ｄ）のように示される。
【０１４５】
図１９（ｄ）に示すように、フォトダイオード２０における出力電圧波形の最大落ち込み量は、第２の液滴ｄ２を吐出させた場合よりも第１の液滴ｄ１を吐出させた場合のほうが大きい。また、出力電圧波形の落ち込み開始の時間的なタイミングは、第１の液滴ｄ１を吐出させた場合と第２の液滴ｄ２を吐出させた場合で異なり、第２の液滴ｄ２を吐出させた場合よりも第１の液滴ｄ１を吐出させた場合のほうが早い。
【０１４６】
このことは、体積が等しく、かつ速度も等しい液滴同士が距離δ外れた位置に吐出された場合に、吐出位置のばらつきを測定できることを意味している。
【０１４７】
以上のように吐出位置のばらつきを測定できる理由は、以下のとおりである。図１９（ａ）に示すように、本実施形態での液滴測定装置５では、球面レンズ４８の作用により、液滴の吐出方向（Ｚ軸方向）および液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、レーザ光の光強度を不均一にしている。その結果、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）における第１の液滴ｄ１の吐出位置と飛翔曲がりが生じた第２の液滴ｄ２の吐出位置において、レーザ光の光強度が変化しているからである。
【０１４８】
以上のように、液滴の吐出方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）について、レーザ光の光強度を不均一にすることにより、液滴の位置を正確に測定することができる。
【０１４９】
ここで、液滴特性演算手段２２における液滴の位置の演算方法について説明する。
【０１５０】
液滴の位置の演算では、まず、上述した図２（ａ）に示すように、フォトダイオード２０における出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐを測定する。次に、予め作成した出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の位置Ｘｐとの関係を示すルックアップテーブルや補正式に基づいて、測定した出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐから液滴の位置Ｘｐを求める。
【０１５１】
なお、出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の位置Ｘｐとの関係は以下のように求めることができる。まず、１つのノズルから液滴を連続吐出して、レーザ光を液滴の速度の測定における基準位置からノズルの並び方向（Ｘ軸方向）の位置に移動させた時の出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐを測定する。ここで、レーザ光を移動させた量ΔＸｐは、レーザ光源を搭載させた精密ステージの送り量やレーザ変位計などによる測定で求めることができる。このようにして、図２０に示すように、出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の位置Ｘｐとの関係を求める。
【０１５２】
＜実施例６＞
また、図２１に示すような液滴測定装置６も考えられる。実施例６の液滴測定装置６では、図２１に示すように、特定の波長や偏光面だけを透過させてその他の波長や偏光面を反射させる特定要素透過手段（６２，６４）として、ダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッターを配置することにより、同一平面上に、実施例１の液滴測定装置１の構成と実施例５の液滴測定装置５の構成を組み合わせた構成としている。
【０１５３】
特定要素透過手段（６２，６４）として、ダイクロイックミラーを使用する場合には、第１レーザ光源であるレーザ光源１０から照射されるレーザ光と第２レーザ光源であるレーザ光源５０から照射されるレーザ光は、波長が異なるものとする。これにより、例えば、図２１に示すように、ダイクロイックミラーはレーザ光源１０から照射されるレーザ光のみを透過して、レーザ光源５０から照射されるレーザ光を反射させることができる。
【０１５４】
特定要素透過手段（６２，６４）として、偏光ビームスプリッターを使用する場合には、第１レーザ光源であるレーザ光源１０から照射されるレーザ光と第２レーザ光源であるレーザ光源５０から照射されるレーザ光は、例えば、それぞれＰ偏光とＳ偏光として偏光面が異なるものとする。これにより、例えば、図２１に示すように、偏光ビームスプリッターはレーザ光源１０から照射されるレーザ光のみを透過して、レーザ光源５０から照射されるレーザ光を反射させることができる。
【０１５５】
なお、第１レーザ光源であるレーザ光源１０から照射されるレーザ光により液滴の体積や速度を演算する第１液滴特性演算手段と、第２レーザ光源であるレーザ光源５０から照射されるレーザ光により液滴の位置を演算する第２液滴特性演算手段は、ともに液滴特性演算手段２２内に備わるが、別個の液滴特性演算手段として設けてもよい。
【０１５６】
また、その他、実施例２の液滴測定装置２の構成と実施例５の液滴測定装置５の構成、実施例３の液滴測定装置３の構成と実施例５の液滴測定装置５の構成、実施例４の液滴測定装置４の構成と実施例５の液滴測定装置５の構成をそれぞれ組み合わせた構成としてもよい。
【０１５７】
以上のような実施例６の液滴測定装置６によれば、液滴の体積と速度と位置を同時に測定することができる。
【０１５８】
なお、その他、レーザ光源１０から照射されるレーザ光とレーザ光源５０から照射されるレーザ光を異なる波長にして、同一平面上に、実施例１の液滴測定装置１の構成と実施例５の液滴測定装置５の構成を組み合わせた構成、その他の上記組み合わせ構成としてもよい。
【０１５９】
＜実施例７＞
また、図２２に示すような液滴測定装置７も考えられる。実施例７の液滴測定装置７では、光学手段は、レーザ光源５０側からコリメータレンズ５２、球面レンズ４８、球面レンズ５６の順に構成される。受光手段は、フォトダイオード６０が構成される。なお、図２２では光学手段と受光手段の間にスリット５８を設けているが、スリット５８を設けない仕様も考えられる。
【０１６０】
レーザ光源５０、コリメータレンズ５２、球面レンズ５６、スリット５８、フォトダイオード６０は、実施例１の液滴測定装置１のレーザ光源１０、コリメータレンズ１２、球面レンズ１６、スリット１８、フォトダイオード２０と同様な構成と作用を有する。
【０１６１】
実施例７の液滴測定装置７では、印字ヘッド１６０の位置決めを行なうヘッド精密位置決め移動機構７０、フォトダイオード６０と液滴特性演算手段２２の間に配置された信号サンプリング手段７２を有する。その他の構成は、実施例１の液滴測定装置１と共通する。
【０１６２】
アクチュエータを備えたヘッド精密位置決め移動機構７０により、印字ヘッド１６０は前記の光学手段および受光手段（以下、実施例７において「光学系」と表現する）に対し相対的に移動し、順次位置を変えて位置決めされる。これにより、印字ヘッド１６０のノズルとフォトダイオード６０の相対的な位置を変更させることができる。移動方向は、図２２に図示したレーザ光の進行方向にほぼ垂直な方向（Ｘ軸方向）である。印字ヘッド１６０の移動量は、測定対象となる印字ヘッド１６０のノズルの吐出する液滴の吐出方向精度によるが、所定の間隔で、かつ等間隔に移動させる。なお、印字ヘッド１６０の移動量は、等間隔に移動させることに限定されない。
【０１６３】
また、測定対象のノズルの位置は、印字ヘッド１６０の取り付け時に、ヘッド取り付け突き当て基準からの距離で、ある誤差の範囲で特定される。そのため、図２２に点線で示した測定すべき液滴のおおよその通過位置もこのノズルの位置から特定される。したがって、例えば、突き当て基準からＸｍｍの位置、±５０μmの範囲を液滴は通過する、と特定することができる。
【０１６４】
そこで、本実施例では、測定対象のノズルに対し、突き当て基準からＸｍｍ−５０μｍの位置を測定開始位置とし、所定の間隔でＸｍｍ＋５０μmの位置を測定終了位置とし、印字ヘッド１６０をヘッド精密位置決め移動機構７０により、順次位置を変えて位置決めし、各位置決めポイントで光学系により液滴の検出を行う。
【０１６５】
ここで、第１の集光レンズである球面レンズ４８で集光されたレーザ光の強度分布は、前記の図１９の（ｂ）、（ｃ）のようにガウス分布になっている。
【０１６６】
印字ヘッド１６０から吐出した液滴は、Ｙ軸方向には球面レンズ４８の集光位置に吐出され、印字ヘッド１６０と光学系が、レーザ光中を通過する位置に相対的に位置決めされている状態では、図１９（ａ）の様に、レーザ光の一部を遮蔽するので、フォトダイオード６０の検出する光量は、図１９の（ｄ）のように液滴がレーザ光中を通過する際に低い光量として検出される。
【０１６７】
つまり、印字ヘッド１６０と光学系の相対的な位置を変えて液滴を吐出すると、図１９（ａ）の液滴ｄ１とｄ２の様に、吐出された液滴の飛翔位置とレーザ光の集光位置とが変わるので、前述したように、レーザ光の強度分布は、図１９の（ｂ）、（ｃ）のようにガウス分布になっていることから、レーザ光に対し液滴が通過した位置に応じて、フォトダイオード６０の検出する光量が変わる。そのため、フォトダイオード６０の検出する光量に比例した電気信号をサンプリングする信号サンプリング手段７２から、図１９（ｄ）に示すように、レーザ光に対し液滴が通過した位置に応じた電圧変化の波形が得られる。
【０１６８】
本実施例では、測定装置全体、さらにレーザ光源５０を図示しない温調手段にて温調してほぼ一定温度を保っているので、図１９に示すレーザ光の光量分布は、位置としてほぼ不動の状態になっており、また、光量も一定になるように、図示しない光量フィードバック手段によりほぼ一定に保たれている。
【０１６９】
また、前記のように、印字ヘッド１６０はヘッド精密位置決め移動機構７０により位置決めされており、本実施例では５０ｎｍの分解能で印字ヘッド１６０の位置を特定できる。
【０１７０】
そこで、まず、測定対象のノズルから吐出される液滴の設計上（理想上）の通過位置に、前記図１９（ｂ）（ｃ）のガウス分布の頂点部分がくるように、印字ヘッド１６０と光学系の相対的な位置を調整する。そして、前記のように印字ヘッド１６０と光学系の相対的な位置を変えていき、測定対象のノズルから吐出される液滴がレーザ光を遮蔽して最も多く光量を減少させる時の印字ヘッド１６０と光学系の相対的な位置を測定する。そして、測定された印字ヘッド１６０と光学系の相対的な位置から、測定対象のノズルから吐出される液滴について、印字ヘッド１６０の位置決め基準からの実際の飛翔位置を求めることができる。
【０１７１】
例えば、図１９（ｄ）に示すような場合では、液滴ｄ１がレーザ光の最も光量の多い位置を通過しているので、この液滴ｄ１が吐出された時のヘッド１６０と光学系の相対的な位置をもとに、測定対象のノズルから吐出される液滴の実際の飛翔位置について、印字ヘッド１６０の位置決め基準からの位置を求めることができる。
【０１７２】
そして、求めた印字ヘッド１６０の位置決め基準からの実際の飛翔位置と、設計上（理想上）の印字ヘッド１６０の位置決め基準からの飛翔位置を比較することで、液滴の飛翔位置のばらつきを求めることが出来る。
【０１７３】
このように、印字ヘッド１６０の位置決め基準からの実際の飛翔位置を各ノズルの液滴について求め、各々の飛翔位置を設計値（理想値）と比較することで、各ノズルについて液滴の飛翔位置のばらつきを求めることが出来る。
【０１７４】
しかし、特定のノズルから吐出される液滴がレーザ光を遮蔽するとき、最も多く光量を減少させる印字ヘッド１６０と光学系の位置関係を求めるには、印字ヘッド１６０と光学系の位置を細かく変えて数多く測定する必要があるので効率が悪い。なお、本実施例では、吐出位置ばらつきは、印字ヘッド１６０のノズル面から０．７ｍｍの位置で測定しており、この位置で、印字ヘッド１６０の位置ばらつき誤差は、σ＝０．７μｍであるので、この誤差を検出するためには、これより小さい間隔、実際には０．１μｍ間隔で上記測定を繰り返し、最も多く光量を減少させる印字ヘッド１６０と光学系の位置関係を求める必要がある。
【０１７５】
つまり、設計位置に対し±５０μｍの範囲に存在すると思われる液滴の位置を０．１μｍ間隔で測定すると、最大１００１回の測定が必要である。
【０１７６】
近年のインクジェットヘッドはノズル数が増える傾向にあるが、本願の印字ヘッド１６０も同様で、装置に組み込む状態の印字ヘッド１６０には、１色あたり約３５０００個のノズルがあり、４色で１４００００個のノズルがある。よって、装置１台分のノズルについて一通り測定すると、１億４千万回以上の測定が必要である。この測定回数は、の各ノズルの誤差が小さいという前提を置けば測定範囲を絞り、多少少なくすることは出来るが、根本的な解決にはならない。
【０１７７】
本実施例では、前述の測定時の印字ヘッド１６０と光学系の位置関係を、前述の、誤差を求めるために必要な０．１μｍ間隔よりもはるかに大きく取り、一例として、２μｍまたは５μｍ間隔で等間隔に移動して、少ない測定位置で、液滴がレーザ光を遮蔽するときの光量減少を測定し、その測定値に対し、図２２の液滴特性演算手段２２によって後述のデータ処理方法による処理を行って、各ノズルから吐出される液滴について、液滴が最も多く光量を減少させる時の位置、すなわち、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する時の位置を求め、この時の印字ヘッド１６０と光学系の位置関係をもとに、各ノズルから吐出される液滴の飛翔位置を求める。
【０１７８】
そこで、測定値から液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する時の位置を求めるデータ処理方法について、以下に説明する。
【０１７９】
図２３は、測定対象のノズルから吐出される液滴がレーザ光を遮蔽するときの光量減少量を測定した結果を示す図である。図２３（ａ）は印字ヘッド１６０を５μｍ間隔で移動させて測定したときの結果であり、図２３（ｂ）は印字ヘッド１６０を２μｍ間隔で移動させて測定したときの結果である。
【０１８０】
図２３は、横軸が、印字ヘッド１６０と光学系の相対位置を示しており、座標値として印字ヘッド１６０の位置決め基準位置からの距離をμｍ単位で示している。縦軸が、測定値として、フォトダイオード６０が検出した光量減少量の出力を信号サンプリング手段７２によりサンプリングした結果から電圧値（単位Ｖ）で示している。図２３中、各測定点における測定値を三角形や菱形のプロットで示しているが、このうち後述するデータ処理方法において演算対象とする測定値を三角形のプロットとして示している。そして、三角形のプロットには各々、Ｓ１〜Ｓ５の記号を付している。なお、測定値の絶対値の大きい順に、Ｓ１〜Ｓ５の記号を付している。
【０１８１】
図２３（ａ）では、Ｓ１が付された測定点（以下、測定点Ｓ１のように表現する。Ｓ２、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５が付された測定点についても同様に表現する。）で最も光量減少量が多く、次いで測定点Ｓ２で光量減少量が多いことを示している。すなわち、光量減少量が多い順にＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を付している。
【０１８２】
そのため、測定点Ｓ１と測定点Ｓ２の間に、最も光量減少量が多くなる位置、すなわち液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置（図中、円形のプロットが付された位置）があるものと推定される。なお、図２３（ａ）では、光量減少量の測定範囲を２０μｍとしており、測定点Ｓ５は当該測定範囲外となり、光量減少量の測定値を得ることができなかった。
【０１８３】
同様に、図２３（ｂ）でも、測定点Ｓ１と測定点Ｓ２の間に、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置があるものと推定されるが、図中示すように、測定点Ｓ１の付近と推定される。
【０１８４】
＜データ処理方法の第１例＞
まず、前記の図２３に示される測定値から、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する時の位置、を求めるデータ処理方法の第１例を説明する。
【０１８５】
データ処理方法の第１例では、まず、各測定点のうち、最も光量減少量が大きい測定点を求める。次に、求めた最も光量減少量が大きい測定点の前後にある各２点の測定点を演算対象とする。その際、一部の測定点が測定範囲外となって測定できない場合には、測定値を得ることができた測定点についてのみ演算対象とする。
【０１８６】
例えば、図２３（ｂ）においては、最も光量減少量が大きい測定点は測定点Ｓ１であり、前後にある各２点の測定点である測定点Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５について演算対象とする。また、図２３（ａ）においては、測定点Ｓ５は測定範囲外となって測定値を得ることができなかったので、測定値を得ることができた測定点Ｓ２〜Ｓ４について演算対象とする。
【０１８７】
以下、図２３に示す座標系において、測定点Ｓ１〜Ｓ５における測定値（電圧値ＩＳの座標値）をＩＳ１〜ＩＳ５で表し、測定点Ｓ１〜Ｓ５の位置（印字ヘッド１６０と光学系の相対位置ＸＳの座標値）をＸＳ１〜ＸＳ５で表す。
【０１８８】
まず、５つの測定点Ｓ１〜Ｓ５について全ての測定値ＩＳ１〜ＩＳ５を得ることができた場合においては、下記の数１の式で示される補間関数を用いる。この補間関数の各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄは、測定点Ｓ１〜Ｓ５の位置ＸＳ１〜ＸＳ５および測定値ＩＳ１〜ＩＳ５から最小二乗法により求める。
【０１８９】
【数１】
【０１９０】
次に、求めた数１の式を微分し、以下の数２の式を求める。
【０１９１】
【数２】
【０１９２】
そこで、数２の式において、ＩＳ´＝０となるＸＳの解を２つ求め、実数であってＸＳ１の値に近いほうの値のＸＳを、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。
【０１９３】
仮に、求めたＸＳの解が２つとも虚数であった場合や、ＸＳ１の値がＸＳ２からＸＳ３の間にない場合は、測定点の選択が不適切であるか、ノズルからの吐出が極端に不安定である可能性が高いので、液滴測定装置の表示手段（不図示）に「ＸＳの解が虚数になった」旨、あるいは「ＸＳ１の値がＸＳ２からＸＳ３の間にない」旨を表示し、ＸＳ１を液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。
【０１９４】
また、測定点Ｓ１〜Ｓ４について測定値ＩＳ１〜ＩＳ４を得ることができた場合、あるいは測定点Ｓ１〜Ｓ３について測定値ＩＳ１〜ＩＳ３を得ることができた場合については、下記の数３の式で示される補間関数を用いる。この補間関数の各係数ｂ，ｃ，ｄは、測定点Ｓ１〜Ｓ４の位置ＸＳ１〜ＸＳ４および測定値ＩＳ１〜ＩＳ４、あるいは測定点Ｓ１〜Ｓ３の位置ＸＳ１〜ＸＳ３および測定値ＩＳ１〜ＩＳ３から最小二乗法により求める。
【０１９５】
【数３】
【０１９６】
次に、求めた数３の式を微分し、以下の数４の式を求める。
【０１９７】
【数４】
【０１９８】
そこで、数４の式において、ＩＳ´＝０となるＸＳの解を求め、このＸＳの値を、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。
【０１９９】
仮に、ｂ＝０であった場合や、ＸＳ１の値がＸＳ２からＸＳ３の間にない場合は、測定点の選択が不適切であるか、ノズルからの吐出が極端に不安定である可能性が高いので、液滴測定装置の表示手段（不図示）に「ｂ＝０になった」旨、あるいは「ＸＳ１の値がＸＳ２からＸＳ３の間にない」旨を表示し、ＸＳ１を液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。
【０２００】
また、測定点Ｓ１，Ｓ２についてのみ測定値を得ることができた場合には、ＸＳ１を液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。
【０２０１】
＜データ処理方法の第２例＞
次に、前記のデータ処理方法の第１例を改良したデータ処理方法の第２例を説明する。
【０２０２】
データ処理方法の第２例では、図２３に示される測定値のうち演算対象とする測定点を最適化することにより、データ処理方法の第１例よりも、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値を精度よく求める。
【０２０３】
具体的には、まず、図２３に示されるような測定点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の測定値ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３および位置ＸＳ１，ＸＳ２，ＸＳ３について、以下の関係式のいずれを満たすかを判断する。ここで、|ＸＳ１−ＸＳ２|はＸＳ１とＸＳ２の差の絶対値を、|ＸＳ２−ＸＳ３|はＸＳ２とＸＳ３の差の絶対値を示す。
【０２０４】
【数５】
【０２０５】
【数６】
【０２０６】
そこで、数５の式を満たす場合において、測定点Ｓ１〜Ｓ５について測定値を得ることができたとき（図２３（ｂ））は、前記の数１の式と前記の数２の式を用いて第１例で説明した方法で、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を求める。
【０２０７】
ここで、数５の式は、図２３（ｂ）にて示されるように、測定点Ｓ１と測定点Ｓ２を繋いだ直線（図中、点線で示す）の傾きが、測定点Ｓ２と測定点Ｓ３を繋いだ直線の（図中、点線で示す）傾きよりも大きい条件を示している。この条件下では、図２３（ｂ）に示すように、測定点Ｓ１を中心に、測定点Ｓ２と測定点Ｓ３、および測定点Ｓ４と測定点Ｓ５がそれぞれほぼ対称な位置に配置されている。そのため、測定点Ｓ１〜Ｓ５について全ての測定値ＩＳ１〜ＩＳ５との位置ＸＳ１〜ＸＳ５を用いて演算することで、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を精度良く求めることができる。
【０２０８】
一方、数６の式を満たす場合において測定点Ｓ１〜Ｓ４について測定値を得ることができたとき（図２３（ａ））、または数６の式を満たす場合において測定点Ｓ１〜Ｓ５について測定値を得ることができたときは、前記の数３の式と前記の数４の式を用いて第１例で説明した演算方法で、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を求める。
【０２０９】
ここで、数６の式は、図２３（ａ）において示すように測定点Ｓ１と測定点Ｓ２を繋いだ直線の傾きが測定点Ｓ２と測定点Ｓ３を繋いだ直線の傾きよりも小さい条件、あるいは等しい条件を示している。この条件下では、図２３（ａ）に示すように、測定点Ｓ１〜Ｓ４について測定値を得ることができたときに、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値を中心に、測定点Ｓ１と測定点Ｓ２、および測定点Ｓ３と測定点Ｓ４がそれぞれほぼ対称な位置に配置されている。
【０２１０】
そのため、測定点Ｓ１〜Ｓ４についての測定値ＩＳ１〜ＩＳ４と位置ＸＳ１〜ＸＳ４を用いて演算することで、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を精度良く求めることができる。
【０２１１】
また、数６の式を満たす条件下では、図２４に示すように、測定点Ｓ１〜Ｓ５について測定値を得ることができたときに、同様に、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値を中心に、測定点Ｓ１と測定点Ｓ２、および測定点Ｓ３と測定点Ｓ４がそれぞれほぼ対称な位置に配置されている。
【０２１２】
そのため、この場合には、測定点Ｓ１〜Ｓ５のうち測定点Ｓ５を演算対象から外して、測定点Ｓ１〜Ｓ４についての測定値ＩＳ１〜ＩＳ４と位置ＸＳ１〜ＸＳ４を用いて演算することで、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を精度良く求めることができる。
【０２１３】
なお、数５の式を満たす場合において測定点Ｓ１〜Ｓ４について測定値を得ることができたときは、測定点Ｓ４も演算対象に入れて、測定点Ｓ１〜Ｓ４における測定値ＩＳ１〜ＩＳ４と位置ＸＳ１〜ＸＳ４より、前記の数３の式と前記の数４の式を用いて第１例で説明した演算方法で、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を求める。
【０２１４】
また、測定点Ｓ１〜Ｓ３について測定値を得ることができたときは、数５の式を満たすか数６の式を満たすかに関わらず、測定点Ｓ３も演算対象に入れて、測定点Ｓ１〜Ｓ３における測定値ＩＳ１〜ＩＳ３と位置ＸＳ１〜ＸＳ３より、前記の数３の式と前記の数４の式を用いて第１例で説明した演算方法で、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を求める。
【０２１５】
また、測定点Ｓ１，Ｓ２についてのみ測定値を得ることができた場合には、ＸＳ１を液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。
【０２１６】
このように、複数の測定点のうち演算対象とする測定点を適宜選択することにより、補間関数の演算に使用される測定点を出来るだけ対称に配置された測定点に最適化することにより、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値を求める演算において精度を向上させることができる。
【０２１７】
以上のように、データ処理方法の第２例では、測定値の大きい上位の複数の測定点について、その測定値の大きさと位置の関係から、演算対象とする測定点の最適化と、演算に使用する補間関数の次数を選択することにより、演算の精度を向上させる事が出来る。
【０２１８】
なお、実施例７の液滴測定装置７の構成と実施例１〜４の液滴測定装置１〜４の構成を組み合わせた構成も考えられる。
【０２１９】
また、実施例７においては、液滴の位置の測定方法に関して具体的なデータ処理方法を説明するにあたり、レーザ光を用いた光学手段を用いて光センサにより液滴を検出して液滴の特性を測定する装置を例示したが、実施例７で説明したデータ処理方法は、装置としてこれに限定されることなく、例えば、電極間に液滴が付着したときの両電極間の静電容量を検出して液滴を検出する検出手段を用いて液滴を検出し液滴の特性を測定する装置などにおいても適用可能である。
【０２２０】
実施例７によれば、印字ヘッド１６０と光学系の相対的な位置を変更しながら、各位置においてフォトダイオード６０により液滴の通過による光量減少量を検出し、各位置において検出された光量減少量から液滴の位置を演算することができる。
【０２２１】
また、測定対象のノズルに対し、少ない測定点数で測定し、最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて液滴の位置を求めるので、測定時間を大幅に短縮ができる。
【０２２２】
また、補間関数を求める際に、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値（解があると推定される位置）を中心に、対称に配置された測定点を演算対象にするので、補間による液滴の位置の演算精度を向上させることができる。
【０２２３】
〔インクジェット記録装置の構成〕
次に、上述した液滴測定装置（１〜７）の具体的な適用例としてのインクジェット記録装置について説明する。本適用例の場合、上述した液滴測定装置（１〜７）は後述する印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに設置されるものとする。なお、上述した液滴測定装置（１〜７）は本適用例以外にも、インクジェット記録装置とは別個の独立した装置として、インクジェット記録システムの一つの構成装置としての適用例も考えられる。
【０２２４】
図２５は、インクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１１０は、ブラック（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数の印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを有する印字部１１２と、各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、前記印字部１１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送するベルト搬送部１２２と、印字部１１２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６とを備えている。
【０２２５】
インク貯蔵／装填部１１４は、各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介して印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙと連通されている。
【０２２６】
また、インク貯蔵／装填部１１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【０２２７】
図２５では、給紙部１１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【０２２８】
給紙部１１８から送り出される記録紙１１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部１２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム１３０で記録紙１１６に熱を与える。
【０２２９】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図２５のように、裁断用のカッター（第１のカッター）１２８が設けられており、該カッター１２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。なお、カット紙を使用する場合には、カッター１２８は不要である。
【０２３０】
デカール処理後、カットされた記録紙１１６は、ベルト搬送部１２２へと送られる。ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
【０２３１】
ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図２５に示したとおり、ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１１６がベルト１３３上に吸着保持される。なお、吸引吸着方式に代えて、静電吸着方式を採用してもよい。
【０２３２】
ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（図３０中符号１８８）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図２５上の時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は図２５の左から右へと搬送される。
【０２３３】
縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。
【０２３４】
ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において印字部１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【０２３５】
印字部１１２の各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１１０が対象とする記録紙１１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの被記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図２６参照）。上述したように、各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙには、インク（液滴）の体積や速度や位置を検出するための検出手段や、検出のためにレーザ光を所定の形状に形成するための光学手段などを備えた、液滴測定装置（１〜６）が設置されている。
【０２３６】
印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、記録紙１１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれの印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙが記録紙１１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。
【０２３７】
ベルト搬送部１２２により記録紙１１６を搬送しつつ各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１１６上にカラー画像を形成し得る。
【０２３８】
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型の印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（副走査方向）について記録紙１１６と印字部１１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（すなわち１回の副走査で）、記録紙１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【０２３９】
本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。
【０２４０】
図２５に示した印字検出部１２４は、印字部１１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ又はエリアセンサ）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりや着弾位置誤差などの吐出特性をチェックする手段として機能する。
【０２４１】
本例の印字検出部１２４には、受光面に複数の受光素子（光電変換素子）が２次元配列されてなるＣＣＤエリアセンサを好適に用いることができる。エリアセンサは、少なくとも各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）の全域を撮像できる撮像範囲を有しているものとする。
【０２４２】
また、エリアセンサに代えてラインセンサを用いることも可能である。この場合、ラインセンサは、少なくとも各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙ
によるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列（光電変換素子列）を有する構成が好ましい。各色の印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙにより印字されたテストパターン又は実技画像が印字検出部１２４により読み取られ、各ヘッドの吐出判定が行われる。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。
【０２４３】
印字検出部１２４の後段には後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。
【０２４４】
後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【０２４５】
こうして生成されたプリント物は排紙部１２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）１４８によってテスト印字の部分を切り離す。
【０２４６】
〔印字ヘッドユニットの構造〕
次に、印字ヘッドユニットの構造について説明する。色別の各印字ヘッドユニット１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙの構造は共通しているので、これらを代表して符号１５０によって印字ヘッドユニットを示すものとする。
【０２４７】
印字ヘッドユニット１５０は、インクを吐出する吐出手段として印字ヘッド１６０を有している。図２７（ａ）は印字ヘッド１６０の構造例を示す平面透視図であり、図２７（ｂ）はその一部の拡大図である。また、図２７（ｃ）は印字ヘッドユニット１５０の他の構造例を示す平面透視図、図２８は１つの液滴吐出素子（１つのノズル１５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図２７（ａ）中の２８−２８線に沿う断面図）である。
【０２４８】
記録紙１１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド１６０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド１６０は、図２７（ａ）,（ｂ）に示したように、インク吐出口であるノズル１５１と、各ノズル１５１に対
応する圧力室１５２等からなる複数のインク室ユニット１５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【０２４９】
記録紙１１６の送り方向と略直交する方向に記録紙１１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図２７（ａ）の構成に代えて、図２７（ｃ）に示すように、複数のノズル１５１が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール１５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
【０２５０】
各ノズル１５１に対応して設けられている圧力室１５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図２７（ａ）,（ｂ）参照）、対角線上の両隅部の一方にノズル１５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口である供給口１５４が設けられている。なお、圧力室１５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。
【０２５１】
インク室ユニット１５３は、供給口１５４、圧力室１５２、ノズル１５１、加圧板１５６、個別電極１５７、アクチュエータ１５８などから構成される。そして、複数のインク室ユニット１５３の各圧力室１５２は共通流路１５５に連通する。図２８に示したように、各圧力室１５２は供給口１５４を介して共通流路１５５と連通されている。共通流路１５５はインク供給源たるインクタンクと連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路１５５を介して各圧力室１５２に分配供給される。
【０２５２】
圧力室１５２の一部の面（図２８において天面）を構成している加圧板（共通電極と兼用される振動板）１５６には個別電極１５７を備えたアクチュエータ１５８が接合されている。個別電極１５７と共通電極間に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ１５８が変形して圧力室１５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル１５１からインクが吐出される。なお、アクチュエータ１５８には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電体を用いた圧電素子が好適に用いられる。インク吐出後、アクチュエータ１５８の変位が元に戻る際に、共通流路１５５から供給口１５４を通って新しいインクが圧力室１５２に再充填される。
【０２５３】
上述した構造を有するインク室ユニット１５３を図２９に示す如く主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
【０２５４】
すなわち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット１５３を一定のピッチＤで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはＤ× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル１５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【０２５５】
なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。
【０２５６】
特に、図２９に示すようなマトリクス状に配置されたノズル１５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル１５１-11 、１５１-12 、１５１-13 、１５１-14 、１５１-15 、１５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル１５１-21 、…、１５１-26 を１つのブロック、ノズル１５１-31 、…、１５１-36 を１つのブロック、…として）、記録紙１１６の搬送速度に応じてノズル１５１-11 、１５１-12 、…、１５１-16 を順次駆動することで記録紙１１６の幅方向に１ラインを印字する。
【０２５７】
一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。
【０２５８】
そして、上述の主走査によって記録される１ライン（或いは帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。すなわち、本実施形態では、記録紙１１６の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
【０２５９】
本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータ１５８の変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。
【０２６０】
〔制御系の説明〕
図３０は、インクジェット記録装置１１０のシステム構成を示すブロック図である。同図に示したように、インクジェット記録装置１１０は、通信インターフェース１７０、システムコントローラ１７２、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、ヘッドドライバ１８４等を備えている。
【０２６１】
通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６から送られてくる画像データを受信する画像入力手段として機能するインターフェース部（画像入力部）である。通信インターフェース１７０にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。
【０２６２】
ホストコンピュータ１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０を介してインクジェット記録装置１１０に取り込まれ、一旦画像メモリ１７４に記憶される。画像メモリ１７４は、通信インターフェース１７０を介して入力された画像を格納する記憶手段であり、システムコントローラ１７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ１７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
【０２６３】
システムコントローラ１７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。すなわち、システムコントローラ１７２は、通信インターフェース１７０、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、画像メモリ１７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒータ１８９を制御する制御信号を生成する。
【０２６４】
画像メモリ１７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。
【０２６５】
モータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示に従って搬送系のモータ１８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示に従って後乾燥部１４２等のヒータ１８９を駆動するドライバである。
【０２６６】
プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、画像メモリ１７４内の画像データ（多値の入力画像のデータ） から打滴制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理手段として機能するとともに、生成したインク吐出データをヘッドドライバ１８４に供給して印字ヘッドユニット１５０の吐出駆動を制御する駆動制御手段として機能する。
【０２６７】
プリント制御部１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ１８２に一時的に格納される。なお、図３０において画像バッファメモリ１８２はプリント制御部１８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ１７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１８０とシステムコントローラ１７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【０２６８】
画像入力から印字出力までの処理の流れを概説すると、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース１７０を介して外部から入力され、画像メモリ１７４に蓄えられる。この段階では、例えば、ＲＧＢの多値の画像データが画像メモリ１７４に記憶される。
【０２６９】
プリント制御部１８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部１８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ１８２に蓄えられる。この色別ドットデータは、印字ヘッドユニット１５０のノズルからインクを吐出するためのＣＭＹＫ打滴データに変換され、印字されるインク吐出データが確定する。
【０２７０】
ヘッドドライバ１８４は、プリント制御部１８０から与えられるインク吐出データ及び駆動波形の信号に基づき、印字内容に応じて印字ヘッドユニット１５０の各ノズル１５１に対応するアクチュエータ１５８を駆動するための駆動信号を出力する。ヘッドドライバ１８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
【０２７１】
こうして、ヘッドドライバ１８４から出力された駆動信号が印字ヘッドユニット１５０に加えられることによって、該当するノズル１５１からインクが吐出される。記録紙１１６の搬送速度に同期して印字ヘッドユニット１５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１１６上に画像が形成される。
【０２７２】
上記のように、プリント制御部１８０における所要の信号処理を経て生成されたインク吐出データ及び駆動信号波形に基づき、ヘッドドライバ１８４を介して各ノズルからのインク液滴の記録量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
【０２７３】
印字検出部１２４は、図２５で説明したように、イメージセンサを含むブロックであり、記録紙１１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつき、光学濃度など）を検出し、その検出結果をプリント制御部１８０及びシステムコントローラ１７２に提供する。
【０２７４】
プリント制御部１８０は、必要に応じて印字検出部１２４から得られる情報に基づいて印字ヘッドユニット１５０に対する各種補正を行うとともに、必要に応じて予備吐出や吸引、ワイピング等のクリーニング動作（ノズル回復動作）を実施する制御を行う。
【０２７５】
以上、本発明の液滴測定装置および液滴測定方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０２７６】
【図１】実施例１の液滴測定装置の概略を示す構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。
【図２】（ａ）はフォトダイオードにおける出力電圧波形図であり、（ｂ）は印字ヘッドにおける液滴の吐出の駆動波形図である。
【図３】（ａ）はレーザ光を移動させた量ΔＺｖと時間間隔ΔＴｖの関係図であり、（ｂ）は時間間隔ΔＴｖと液滴の速度Ｖの関係図である。
【図４】受光手段にて受光されたレーザ光の光強度分布を示している。
【図５】第１の液滴と第２の液滴を吐出させたときの受光センサの出力信号の波形と、吐出駆動波形を表した図である。
【図６】シミュレーションで使用したガウスビームプロファイル（ガウスビームの光量分布）を示す図である。
【図７】Ｘ軸方向の液滴位置と光量のシミュレーションの結果図である。
【図８】液滴量が２０ｐｌでＺ軸方向のビーム幅を４０μｍとするときのシミュレーションによる検証結果を示す図である。
【図９】液滴量が２０ｐｌでＺ軸方向のビーム幅を６０μｍとするときのシミュレーションによる検証結果を示す図である。
【図１０】液滴量が２ｐｌでＺ軸方向のビーム幅を４０μｍとするときのシミュレーションによる検証結果を示す図である。
【図１１】液滴量が２ｐｌでＺ軸方向のビーム幅を６０μｍとするときのシミュレーションによる検証結果を示す図である。
【図１２】スリットを表した図である。
【図１３】液滴の色とレーザ光の色の関係を示す図である。
【図１４】実施例２の液滴測定装置の概略を示す構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。
【図１５】実施例３の液滴測定装置の概略を示す構成図である。
【図１６】受光手段にて受光されたレーザ光の光強度分布を示している。
【図１７】（ａ）は実施例４の液滴測定装置の概略を示す構成図であり、（ｂ）（ｃ）はフライアイレンズの外観図である。
【図１８】実施例５の液滴測定装置の概略を示す構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。
【図１９】（ａ）〜（ｃ）は受光手段にて受光されたレーザ光の光強度分布図であり、（ｄ）はフォトダイオードにおける出力電圧波形図である。
【図２０】出力電圧波形の最大落ち込み量Ｉｐと液滴の位置Ｘｐとの関係図である。
【図２１】実施例６の液滴測定装置の概略を示す構成図である。
【図２２】実施例７の液滴測定装置の概略を示す構成図である。
【図２３】測定対象のノズルから吐出される液滴がレーザ光を遮蔽するときの光量減少量を測定した結果を示す図である。
【図２４】数６の式を満たす場合において測定点Ｓ１〜Ｓ５について測定値を得ることができたときの光量減少量を測定した結果を示す図である。
【図２５】インクジェット記録装置の全体構成図である。
【図２６】図２５に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。
【図２７】ヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図２８】図２７(a) 中の２８−２８線に沿う断面図である。
【図２９】ヘッドのノズル配列を示す拡大図である。
【図３０】インクジェット記録装置のシステム構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２７７】
１〜７…液滴測定装置、１０…レーザ光源、１２…コリメータレンズ、１４…シリンドリカルレンズ、１６…球面レンズ、１８…スリット、２０…フォトダイオード、２２…液滴特性演算手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レーザ光源と、
吐出される液滴に対し前記第１レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向のビーム幅に対して前記液滴の吐出方向に垂直な方向のビーム幅が大きくなるようにするものであって、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収める第１光学手段と、
前記第１光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第１受光手段と、
前記第１受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の体積や速度を演算する第１液滴特性演算手段と、
を有することを特徴とする液滴測定装置。
【請求項２】
請求項１の液滴測定装置において、
前記第１光学手段は、シリンドリカルレンズを備えること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項３】
請求項１の液滴測定装置において、
前記第１光学手段は、前記レーザ光を拡散する拡散板を備えること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項４】
請求項１の液滴測定装置において、
前記第１光学手段は、前記レーザ光を拡散するフライアイレンズを備えること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つの液滴測定装置において、
第２レーザ光源と、
吐出される液滴に対し前記第２レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で、前記レーザ光の光強度を不均一にする第２光学手段と、
前記第２光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第２受光手段と、
前記第２受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の位置を演算する第２液滴特性演算手段と、
を有することを特徴とする液滴測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つの液滴測定装置において、
前記第１受光手段または前記第２受光手段が受光する前記レーザ光を制限する光制限手段を有すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つの液滴測定装置において、
前記第１レーザ光源から照射されるレーザ光の色または前記第２レーザ光源から照射されるレーザ光の色は、前記液滴の色に対する補色であること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項８】
請求項５の液滴測定装置において、
前記第１レーザ光源から照射されるレーザ光と前記第２レーザ光源から照射されるレーザ光は、波長が異なること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項９】
請求項５の液滴測定装置において、
前記第１レーザ光源から照射されるレーザ光と前記第２レーザ光源から照射されるレーザ光は、偏光面が異なること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項１０】
吐出される液滴に対し第１レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収め、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して前記液滴の体積や速度を演算すること、
を特徴とする液滴測定方法。
【請求項１１】
請求項１０の液滴測定方法において、
前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して生成した検出信号の値の時間変化を測定し、前記液滴の吐出駆動を行った時から前記検出信号の値が所定量変化した時までの時間間隔を測定する時間間隔測定工程と、
前記時間間隔と前記液滴の速度の相関関係から前記液滴の速度を演算する速度演算工程と、を有すること、
を特徴とする液滴測定方法。
【請求項１２】
請求項１０の液滴測定方法において、
前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して生成した検出信号の値の時間変化を測定し、前記検出信号の値の最大変化量を測定する最大変化量測定工程と、
前記最大変化量と前記液滴の体積の相関関係から前記液滴の体積を演算する体積演算工程と、を有すること、
を特徴とする液滴測定方法。
【請求項１３】
レーザ光源と、
吐出される液滴に対し前記レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で、前記レーザ光の光強度を不均一にする光学手段と、
前記光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する受光手段と、
前記受光手段と前記液滴の相対的な位置を変更する液滴吐出位置変更手段と、
前記液滴吐出位置変更手段により変更された前記受光手段と前記液滴の相対的な位置にて生成された複数の前記検出信号から前記液滴の位置を演算する液滴位置演算手段と、
を有することを特徴とする液滴測定装置。
【請求項１４】
請求項１３の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、前記相対的な位置の座標値と前記検出信号の座標値の関係を示す座標系にて、複数の前記検出信号の座標値から最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて前記液滴の位置を演算すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項１５】
請求項１４の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、複数の前記検出信号の座標値に応じて前記補間関数として２次関数および３次関数のいずれか一方を選択すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項１６】
請求項１５の液滴測定装置において、
複数の前記検出信号の座標値を絶対値の大きい順からＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３とし、複数の前記検出信号の座標値ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３が検出された時の前記相対的な位置の座標値をＸＳ１，ＸＳ２，ＸＳ３とするときに、
前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜＞（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として３次関数を選択し、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として２次関数を選択すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項１７】
請求項１６の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立し前記補間関数として２次関数を選択するときであって、複数の前記検出信号の座標値が５つ存在するときには、複数の前記検出信号の座標値のうち絶対値の大きい上位４つの座標値から最小二乗法により前記補間関数の係数を求めること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項１８】
吐出される液滴に対しレーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を不均一にし、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光する受光手段と前記液滴の相対的な位置を変更し、前記受光手段により生成された複数の検出信号から前記液滴の位置を演算すること、
を特徴とする液滴測定方法。
【請求項１９】
吐出される液滴を検出して検出信号を生成する検出手段と、
前記検出手段と前記液滴の相対的な位置を変更する液滴吐出位置変更手段と、
前記液滴吐出位置変更手段により変更された前記検出手段と前記液滴の相対的な位置にて生成された複数の前記検出信号から前記液滴の位置を演算する液滴位置演算手段と、
を有することを特徴とする液滴測定装置。
【請求項２０】
請求項１９の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、前記相対的な位置の座標値と前記検出信号の座標値の関係を示す座標系にて、複数の前記検出信号の座標値から最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて前記液滴の位置を演算すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項２１】
請求項２０の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、複数の前記検出信号の値に応じて前記補間関数として２次関数および３次関数のいずれか一方を選択して演算すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項２２】
請求項２１の液滴測定装置において、
複数の前記検出信号の座標値を絶対値の大きい順からＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３とし、複数の前記検出信号の座標値ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３が検出された時の前記相対的な位置の座標値をＸＳ１，ＸＳ２，ＸＳ３とするときに、
前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜＞（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として３次間数を選択し、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として２次間数を選択すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項２３】
請求項２２の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立し前記補間関数として２次関数を選択するときであって、複数の前記検出信号の座標値が５つ存在するときには、複数の前記検出信号の座標値のうち絶対値の大きい上位４つの座標値から最小二乗法により前記補間関数の係数を求めること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項２４】
吐出される液滴を検出する検出手段と前記液滴の位置の相対的な位置を変更し、前記検出手段により生成された複数の検出信号から前記液滴の位置を演算すること、
を特徴とする液滴測定方法。
【請求項１】
第１レーザ光源と、
吐出される液滴に対し前記第１レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向のビーム幅に対して前記液滴の吐出方向に垂直な方向のビーム幅が大きくなるようにするものであって、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収める第１光学手段と、
前記第１光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第１受光手段と、
前記第１受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の体積や速度を演算する第１液滴特性演算手段と、
を有することを特徴とする液滴測定装置。
【請求項２】
請求項１の液滴測定装置において、
前記第１光学手段は、シリンドリカルレンズを備えること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項３】
請求項１の液滴測定装置において、
前記第１光学手段は、前記レーザ光を拡散する拡散板を備えること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項４】
請求項１の液滴測定装置において、
前記第１光学手段は、前記レーザ光を拡散するフライアイレンズを備えること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つの液滴測定装置において、
第２レーザ光源と、
吐出される液滴に対し前記第２レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で、前記レーザ光の光強度を不均一にする第２光学手段と、
前記第２光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第２受光手段と、
前記第２受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の位置を演算する第２液滴特性演算手段と、
を有することを特徴とする液滴測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つの液滴測定装置において、
前記第１受光手段または前記第２受光手段が受光する前記レーザ光を制限する光制限手段を有すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つの液滴測定装置において、
前記第１レーザ光源から照射されるレーザ光の色または前記第２レーザ光源から照射されるレーザ光の色は、前記液滴の色に対する補色であること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項８】
請求項５の液滴測定装置において、
前記第１レーザ光源から照射されるレーザ光と前記第２レーザ光源から照射されるレーザ光は、波長が異なること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項９】
請求項５の液滴測定装置において、
前記第１レーザ光源から照射されるレーザ光と前記第２レーザ光源から照射されるレーザ光は、偏光面が異なること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項１０】
吐出される液滴に対し第１レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収め、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して前記液滴の体積や速度を演算すること、
を特徴とする液滴測定方法。
【請求項１１】
請求項１０の液滴測定方法において、
前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して生成した検出信号の値の時間変化を測定し、前記液滴の吐出駆動を行った時から前記検出信号の値が所定量変化した時までの時間間隔を測定する時間間隔測定工程と、
前記時間間隔と前記液滴の速度の相関関係から前記液滴の速度を演算する速度演算工程と、を有すること、
を特徴とする液滴測定方法。
【請求項１２】
請求項１０の液滴測定方法において、
前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して生成した検出信号の値の時間変化を測定し、前記検出信号の値の最大変化量を測定する最大変化量測定工程と、
前記最大変化量と前記液滴の体積の相関関係から前記液滴の体積を演算する体積演算工程と、を有すること、
を特徴とする液滴測定方法。
【請求項１３】
レーザ光源と、
吐出される液滴に対し前記レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で、前記レーザ光の光強度を不均一にする光学手段と、
前記光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する受光手段と、
前記受光手段と前記液滴の相対的な位置を変更する液滴吐出位置変更手段と、
前記液滴吐出位置変更手段により変更された前記受光手段と前記液滴の相対的な位置にて生成された複数の前記検出信号から前記液滴の位置を演算する液滴位置演算手段と、
を有することを特徴とする液滴測定装置。
【請求項１４】
請求項１３の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、前記相対的な位置の座標値と前記検出信号の座標値の関係を示す座標系にて、複数の前記検出信号の座標値から最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて前記液滴の位置を演算すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項１５】
請求項１４の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、複数の前記検出信号の座標値に応じて前記補間関数として２次関数および３次関数のいずれか一方を選択すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項１６】
請求項１５の液滴測定装置において、
複数の前記検出信号の座標値を絶対値の大きい順からＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３とし、複数の前記検出信号の座標値ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３が検出された時の前記相対的な位置の座標値をＸＳ１，ＸＳ２，ＸＳ３とするときに、
前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜＞（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として３次関数を選択し、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として２次関数を選択すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項１７】
請求項１６の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立し前記補間関数として２次関数を選択するときであって、複数の前記検出信号の座標値が５つ存在するときには、複数の前記検出信号の座標値のうち絶対値の大きい上位４つの座標値から最小二乗法により前記補間関数の係数を求めること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項１８】
吐出される液滴に対しレーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を不均一にし、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光する受光手段と前記液滴の相対的な位置を変更し、前記受光手段により生成された複数の検出信号から前記液滴の位置を演算すること、
を特徴とする液滴測定方法。
【請求項１９】
吐出される液滴を検出して検出信号を生成する検出手段と、
前記検出手段と前記液滴の相対的な位置を変更する液滴吐出位置変更手段と、
前記液滴吐出位置変更手段により変更された前記検出手段と前記液滴の相対的な位置にて生成された複数の前記検出信号から前記液滴の位置を演算する液滴位置演算手段と、
を有することを特徴とする液滴測定装置。
【請求項２０】
請求項１９の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、前記相対的な位置の座標値と前記検出信号の座標値の関係を示す座標系にて、複数の前記検出信号の座標値から最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて前記液滴の位置を演算すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項２１】
請求項２０の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、複数の前記検出信号の値に応じて前記補間関数として２次関数および３次関数のいずれか一方を選択して演算すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項２２】
請求項２１の液滴測定装置において、
複数の前記検出信号の座標値を絶対値の大きい順からＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３とし、複数の前記検出信号の座標値ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３が検出された時の前記相対的な位置の座標値をＸＳ１，ＸＳ２，ＸＳ３とするときに、
前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜＞（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として３次間数を選択し、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立するときには前記補間関数として２次間数を選択すること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項２３】
請求項２２の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、｛（ＩＳ１−ＩＳ２）／｜ＸＳ１−ＸＳ２｜≦（ＩＳ２−ＩＳ３）／｜ＸＳ２−ＸＳ３｜｝の関係式が成立し前記補間関数として２次関数を選択するときであって、複数の前記検出信号の座標値が５つ存在するときには、複数の前記検出信号の座標値のうち絶対値の大きい上位４つの座標値から最小二乗法により前記補間関数の係数を求めること、
を特徴とする液滴測定装置。
【請求項２４】
吐出される液滴を検出する検出手段と前記液滴の位置の相対的な位置を変更し、前記検出手段により生成された複数の検出信号から前記液滴の位置を演算すること、
を特徴とする液滴測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００９−９８１１７（Ｐ２００９−９８１１７Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９２０７４（Ｐ２００８−９２０７４）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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