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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024069868
(43)【公開日】2024-05-22
(54)【発明の名称】液体特性推定方法および液体特性推定装置
(51)【国際特許分類】
B41J 2/195 20060101AFI20240515BHJP
B05C 11/10 20060101ALI20240515BHJP
B05C 5/00 20060101ALI20240515BHJP
【ＦＩ】
B41J2/195
B05C11/10
B05C5/00 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022180121
(22)【出願日】2022-11-10
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】片倉 孝浩
(72)【発明者】
【氏名】四十物 孝憲
【テーマコード（参考）】
2C056
4F041
4F042
【Ｆターム（参考）】
2C056EA14
2C056EB07
2C056EB32
2C056EB35
2C056EB52
2C056EC37
2C056EC41
4F041AA02
4F041AA12
4F041AB01
4F041BA01
4F041BA10
4F041BA13
4F041BA34
4F042AA02
4F042AA22
4F042AB00
4F042BA12
4F042BA15
4F042BA21
4F042DH09
(57)【要約】
【課題】液体のせん断速度と粘度との関係を推定する。
【解決手段】液体特性推定方法は、ノズル内の液体のメニスカスを初期位置に停止させた初期タイミングで駆動信号を圧電素子に供給した場合の吐出特性を初期吐出特性として測定し、初期タイミングから第１期間を経過した後の第１タイミングで、駆動信号を圧電素子に供給した場合の吐出特性を第１吐出特性として測定し、初期タイミングから第１期間とは長さの異なる第２期間を経過した後の第２タイミングで駆動信号を圧電素子に供給した場合の吐出特性を第２吐出特性として測定し、初期吐出特性と第１吐出特性と第２吐出特性とに基づいて、ノズルから吐出される液体のせん断速度と粘度との関係を推定する。
【選択図】図５
【解決手段】液体特性推定方法は、ノズル内の液体のメニスカスを初期位置に停止させた初期タイミングで駆動信号を圧電素子に供給した場合の吐出特性を初期吐出特性として測定し、初期タイミングから第１期間を経過した後の第１タイミングで、駆動信号を圧電素子に供給した場合の吐出特性を第１吐出特性として測定し、初期タイミングから第１期間とは長さの異なる第２期間を経過した後の第２タイミングで駆動信号を圧電素子に供給した場合の吐出特性を第２吐出特性として測定し、初期吐出特性と第１吐出特性と第２吐出特性とに基づいて、ノズルから吐出される液体のせん断速度と粘度との関係を推定する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、駆動信号により駆動されることにより前記圧力室内の液体に圧力変動を与える圧電素子と、を有するヘッドを用いた液体特性推定方法であって、
前記ノズル内の液体のメニスカスが初期位置に実質的に停止している初期タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性を初期吐出特性として測定し、
前記初期タイミングから第１期間を経過した後の第１タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性を第１吐出特性として測定し、
前記初期タイミングから前記第１期間とは長さの異なる第２期間を経過した後の第２タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性を第２吐出特性として測定し、
前記初期吐出特性と前記第１吐出特性と前記第２吐出特性とに基づいて、前記ノズルから吐出される液体のせん断速度と粘度との関係を推定する、
ことを特徴とする液体特性推定方法。
前記ノズル内の液体のメニスカスが初期位置に実質的に停止している初期タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性を初期吐出特性として測定し、
前記初期タイミングから第１期間を経過した後の第１タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性を第１吐出特性として測定し、
前記初期タイミングから前記第１期間とは長さの異なる第２期間を経過した後の第２タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性を第２吐出特性として測定し、
前記初期吐出特性と前記第１吐出特性と前記第２吐出特性とに基づいて、前記ノズルから吐出される液体のせん断速度と粘度との関係を推定する、
ことを特徴とする液体特性推定方法。
【請求項2】
前記初期タイミングから前記第１期間および前記第２期間とは長さの異なる第３期間を経過した第３タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性を第３吐出特性として測定し、
前記初期吐出特性と前記第１吐出特性と前記第２吐出特性と前記第３吐出特性とに基づいて、前記ノズルから吐出される液体のせん断速度と粘度との関係を推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体特性推定方法。
前記初期吐出特性と前記第１吐出特性と前記第２吐出特性と前記第３吐出特性とに基づいて、前記ノズルから吐出される液体のせん断速度と粘度との関係を推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体特性推定方法。
【請求項3】
前記初期吐出特性と前記第１吐出特性と前記第２吐出特性とのそれぞれは、前記ノズルから吐出される液体の質量および飛翔速度のうちの一方または両方である、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体特性推定方法。
ことを特徴とする請求項１に記載の液体特性推定方法。
【請求項4】
前記初期吐出特性と前記第１吐出特性と前記第２吐出特性とのそれぞれは、前記ノズルから吐出される液体の質量である、
ことを特徴とする請求項３に記載の液体特性推定方法。
ことを特徴とする請求項３に記載の液体特性推定方法。
【請求項5】
前記第２期間の長さは前記第１期間の長さよりも長く、
前記第１期間の長さは５０μ秒以上１００μ秒以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体特性推定方法。
前記第１期間の長さは５０μ秒以上１００μ秒以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体特性推定方法。
【請求項6】
前記初期吐出特性および前記第１吐出特性に基づいて、前記第２期間の長さを決定した後、前記第２吐出特性を測定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体特性推定方法。
ことを特徴とする請求項１に記載の液体特性推定方法。
【請求項7】
前記初期吐出特性の特性値と前記第１吐出特性の特性値との差が所定値未満である場合、前記第２期間の長さを前記第１期間の長さよりも短くし、前記初期吐出特性の特性値と前記第１吐出特性の特性値との差が前記所定値以上である場合、前記第２期間の長さを前記第１期間の長さよりも長くする、
ことを特徴とする請求項６に記載の液体特性推定方法。
ことを特徴とする請求項６に記載の液体特性推定方法。
【請求項8】
液体を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、駆動信号により駆動されることにより前記圧力室内の液体に圧力変動を与える圧電素子と、を有するヘッドに用いる液体の特性を推定する液体特性推定装置であって、
前記ノズルから吐出された液体の吐出特性の測定結果を取得する取得部と、
前記取得部で取得した測定結果に基づいて、前記ノズルから吐出される液体の特性を推定する推定部と、を備え、
前記取得部は、
前記ノズル内の液体のメニスカスが初期位置に実質的に停止している初期タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性の測定結果を初期吐出特性として取得し、
前記初期タイミングから第１期間を経過した後の第１タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性の測定結果を第１吐出特性として取得し、
前記初期タイミングから前記第１期間とは長さの異なる第２期間を経過した後の第２タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性の測定結果を第２吐出特性として取得し、
前記推定部は、前記初期吐出特性と前記第１吐出特性と前記第２吐出特性とに基づいて、前記ノズルから吐出される液体のせん断速度と粘度との関係を推定する、
ことを特徴とする液体特性推定装置。
前記ノズルから吐出された液体の吐出特性の測定結果を取得する取得部と、
前記取得部で取得した測定結果に基づいて、前記ノズルから吐出される液体の特性を推定する推定部と、を備え、
前記取得部は、
前記ノズル内の液体のメニスカスが初期位置に実質的に停止している初期タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性の測定結果を初期吐出特性として取得し、
前記初期タイミングから第１期間を経過した後の第１タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性の測定結果を第１吐出特性として取得し、
前記初期タイミングから前記第１期間とは長さの異なる第２期間を経過した後の第２タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性の測定結果を第２吐出特性として取得し、
前記推定部は、前記初期吐出特性と前記第１吐出特性と前記第２吐出特性とに基づいて、前記ノズルから吐出される液体のせん断速度と粘度との関係を推定する、
ことを特徴とする液体特性推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、液体特性推定方法および液体特性推定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ピエゾ方式のインクジェットプリンター等の液体吐出装置では、一般に、圧電素子が圧力室内のインク等の液体に圧力変動を与えることにより、圧力室に連通するノズルから液体が吐出される。
【0003】
液体の粘度変化がノズルからの液体の吐出特性に影響を与えることから、例えば、特許文献１に開示されるように、液体の粘度を検出する場合がある。特許文献１には、圧電素子の駆動後に圧力室内に残留する振動に基づいて液体の粘度を検出する技術が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００４－２９９３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載の技術では、せん断速度に応じて粘度の変化する非ニュートン流体を用いる場合、ノズル内のせん断速度が比較的高い吐出時と同等程度の特定の状態における液体の粘度を検出することができるものの、せん断速度が低い状態、例えば吐出動作後に液体の圧力振動が減衰しノズルの毛管力によって液体が充填される時における液体の粘度を検出することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様に係る液体特性推定方法は、液体を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、駆動信号により駆動されることにより前記圧力室内の液体に圧力変動を与える圧電素子と、を有するヘッドを用いた液体特性推定方法であって、前記ノズル内の液体のメニスカスが初期位置に実質的に停止している初期タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性を初期吐出特性として測定し、前記初期タイミングから第１期間を経過した後の第１タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性を第１吐出特性として測定し、前記初期タイミングから前記第１期間とは長さの異なる第２期間を経過した後の第２タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性を第２吐出特性として測定し、前記初期吐出特性と前記第１吐出特性と前記第２吐出特性とに基づいて、前記ノズルから吐出される液体のせん断速度と粘度との関係を推定する。
【0007】
本開示の一態様に係る液体特性推定装置は、液体を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、駆動信号により駆動されることにより前記圧力室内の液体に圧力変動を与える圧電素子と、を有するヘッドに用いる液体の特性を推定する液体特性推定装置であって、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性の測定結果を取得する取得部と、前記取得部で取得した測定結果に基づいて、前記ノズルから吐出される液体の特性を推定する推定部と、を備え、前記取得部は、前記ノズル内の液体のメニスカスが初期位置に実質的に停止している初期タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性の測定結果を初期吐出特性として取得し、前記初期タイミングから第１期間を経過した後の第１タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性の測定結果を第１吐出特性として取得し、前記初期タイミングから前記第１期間とは長さの異なる第２期間を経過した後の第２タイミングで、前記駆動信号を前記圧電素子に供給した場合に、前記ノズルから吐出された液体の吐出特性の測定結果を第２吐出特性として取得し、前記推定部は、前記初期吐出特性と前記第１吐出特性と前記第２吐出特性とに基づいて、前記ノズルから吐出される液体のせん断速度と粘度との関係を推定する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態に係る液体特性推定装置を含むシステムの構成例を示す概略図である。
【図2】ヘッドの構成例を示す断面図である。
【図3】駆動パルスの波形の一例を示す図である。
【図4】吐出特性の測定を説明するための図である。
【図5】実施形態に係る液体特性推定装置を示す図である。
【図6】実施形態に係る液体特性推定方法を示す図である。
【図7】非ニュートン性流体の一種である擬塑性液体のせん断速度と粘度との関係の一例を示す図である。
【図8】吐出時および吐出直後のノズル内の液体のせん断速度の経時的変化を示す図である。
【図9】液体の粘度とノズルからの吐出量および吐出速度との関係を示す図である。
【図10】メニスカスが後退した状態からノズルに液体がリフィルされる場合のノズル内の液体のせん断速度の経時的変化を示す図である。
【図11】ノズルからの吐出直後にノズル内の液体のせん断速度の経時的変化を示す図である。
【図12】ノズルからの吐出後に残留振動の収束した状態におけるノズル内の液体のせん断速度の経時的変化を説明するための図である。
【図13】互いに擬塑性の異なる２種の液体について吐出後のノズル内の液体のメニスカスの位置の経時的変化を示す図である。
【図14】メニスカスの位置の相違によるノズルからの液体の吐出特性を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照しながら本開示に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
【0010】
１．実施形態
１－１．液体特性推定装置を含むシステム
図１は、実施形態に係る液体特性推定装置４００を含むシステム１００の構成例を示す概略図である。システム１００は、「液体」の一例であるインクを吐出する機能と、その吐出特性を測定する機能と、その測定結果に基づいてインクの特性を推定する機能と、を有する。
１－１．液体特性推定装置を含むシステム
図１は、実施形態に係る液体特性推定装置４００を含むシステム１００の構成例を示す概略図である。システム１００は、「液体」の一例であるインクを吐出する機能と、その吐出特性を測定する機能と、その測定結果に基づいてインクの特性を推定する機能と、を有する。
【0011】
インクとしては、特に限定されず、例えば、染料または顔料等の色材を水系溶媒に溶解させた水系インクでもよいし、色材を有機溶剤に溶解させた溶剤系インクでもよいし、紫外線硬化型インクでもよい。ここで、インクは、せん断応力とせん断速度とが比例関係にあるニュートン流体であってもよいし、せん断応力とせん断速度とが比例関係にない非ニュートン流体であってもよい。ただし、後述するように、システム１００がインクの特性としてせん断速度と粘度との関係を推定可能であることから、インクとして非ニュートン流体を用いる際にシステム１００により液体特性を推定することが好適である。インクとして用いる非ニュートン流体は、特に限定されず、例えば、擬塑性流体、ダイラタント流体、ビンガム流体、チキソトロピー流体等のいずれでもよい。以下では、インクとして擬塑性流体を用いる場合について代表的に説明する。
【0012】
図１に示すように、システム１００は、液体吐出装置２００と、測定装置３００と、液体特性推定装置４００と、を有する。
【0013】
システム１００では、液体特性推定装置４００が、測定装置３００による測定結果に基づいて、液体吐出装置２００に用いるインクの特性として、インクのせん断速度と粘度との関係を推定する。
【0014】
以下、図１に基づいて、液体吐出装置２００の構成を説明するとともにシステム１００の液体吐出装置２００以外の各部の概略を説明する。
【0015】
液体吐出装置２００は、インクジェット方式により記録媒体に印刷するプリンターである。当該記録媒体は、液体吐出装置２００が印刷可能な媒体であればよく、特に限定されず、例えば、各種紙、各種布または各種フィルム等である。なお、液体吐出装置２００は、シリアル型のプリンターでもよいし、ライン型のプリンターでもよい。
【0016】
図１に示すように、液体吐出装置２００は、ヘッド２１０と移動機構２２０と電源回路２３０と駆動信号生成回路２４０と駆動回路２５０と通信回路２６０と記憶回路２７０と処理回路２８０とを有する。
【0017】
【0018】
なお、図１に示す例では、液体吐出装置２００の有するヘッド２１０の数が１個であるが、当該数は、２個以上でもよい。この場合、例えば、２個以上のヘッド２１０がユニット化される。液体吐出装置２００がシリアル型である場合、記録媒体の幅方向の一部にわたり複数のノズルが分布するように、ヘッド２１０またはこれを２個以上含むユニットが用いられる。また、液体吐出装置２００がライン型である場合、記録媒体の幅方向での全域にわたり複数のノズルが分布するように、２個以上のヘッド２１０を含むユニットが用いられる。
【0019】
移動機構２２０は、ヘッド２１０と記録媒体との相対的な位置を変化させる。より具体的には、液体吐出装置２００がシリアル型である場合、移動機構２２０は、記録媒体を所定方向に搬送する搬送機構と、ヘッド２１０を当該記録媒体の搬送方向に直交する軸に沿って反復的に移動させる移動機構と、を有する。また、液体吐出装置２００がライン型である場合、移動機構２２０は、２個以上のヘッド２１０を含むユニットの長手方向に交差する方向に記録媒体を搬送する搬送機構を有する。
【0020】
電源回路２３０は、図示しない商用電源から電力の供給を受け、所定の各種電位を生成する。生成した各種電位は、液体吐出装置２００の各部に適宜に供給される。例えば、電源回路２３０は、電源電位ＶＨＶとオフセット電位ＶＢＳとを生成する。オフセット電位ＶＢＳは、ヘッド２１０等に供給される。また、電源電位ＶＨＶは、駆動信号生成回路２４０等に供給される。
【0021】
駆動信号生成回路２４０は、ヘッド２１０の有する各圧電素子２１６を駆動するための駆動信号Ｃｏｍを生成する回路である。具体的には、駆動信号生成回路２４０は、例えば、ＤＡ変換回路と増幅回路とを有する。駆動信号生成回路２４０では、当該ＤＡ変換回路が処理回路２８０からの後述の波形指定信号ｄＣｏｍをデジタル信号からアナログ信号に変換し、当該増幅回路が電源回路２３０からの電源電位ＶＨＶを用いて当該アナログ信号を増幅することにより駆動信号Ｃｏｍを生成する。ここで、駆動信号Ｃｏｍに含まれる波形のうち、圧電素子２１６に実際に供給される波形の信号が駆動パルスＰＤである。なお、駆動パルスＰＤの具体例については、後に図３に基づいて説明する。
【0022】
駆動回路２５０は、後述の制御信号ＳＩに基づいて、複数の圧電素子２１６のそれぞれについて、駆動信号Ｃｏｍに含まれる波形のうちの少なくとも一部を駆動パルスＰＤとして供給するか否かを切り替える。駆動回路２５０は、例えば、トランスミッションゲート等のスイッチング素子を含む回路である。
【0023】
通信回路２６０は、液体特性推定装置４００に通信可能に接続される通信装置である。通信回路２６０は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）およびＬＡＮ（Local Area Network）等のインターフェイスを含む。なお、通信回路２６０は、例えば、Ｗｉ－ＦｉまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等により液体特性推定装置４００に無線接続されてもよいし、ＬＡＮ（Local Area Network）またはインターネット等を介して液体特性推定装置４００に接続されてもよい。なお、Ｗｉ－ＦｉおよびＢｌｕｅｔｏｏｔｈは、それぞれ、登録商標である。
【0024】
記憶回路２７０は、処理回路２８０が実行する各種プログラムと、処理回路２８０が処理する印刷データ等の各種データと、を記憶する。記憶回路２７０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリーとＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）またはＰＲＯＭ（Programmable ROM）等の不揮発性メモリーとの一方または両方の半導体メモリーを含む。印刷データは、例えば、液体特性推定装置４００から供給される。なお、記憶回路２７０は、処理回路２８０の一部として構成されてもよい。
【0025】
処理回路２８０は、液体吐出装置２００の各部の動作を制御する機能と、各種データを処理する機能と、を有する。処理回路２８０は、例えば、１個以上のＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを含む。なお、処理回路２８０は、ＣＰＵに代えて、または、ＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等のプログラマブルロジックデバイスを含んでもよい。
【0026】
処理回路２８０は、記憶回路２７０に記憶されるプログラムを実行することにより、液体吐出装置２００の各部の動作を制御する。ここで、処理回路２８０は、液体吐出装置２００の各部の動作を制御するための信号として、制御信号Ｓｋ、ＳＩおよび波形指定信号ｄＣｏｍ等の信号を生成する。
【0027】
制御信号Ｓｋは、移動機構２２０の駆動を制御するための信号である。制御信号ＳＩは、駆動回路２５０の駆動を制御するための信号である。具体的には、制御信号ＳＩは、駆動回路２５０が駆動信号生成回路２４０からの駆動信号Ｃｏｍを駆動パルスＰＤとしてヘッド２１０に対して供給するか否かを所定の単位期間ごとに指定する。この指定により、ヘッド２１０から吐出されるインク量等が指定される。波形指定信号ｄＣｏｍは、駆動信号生成回路２４０で生成される駆動信号Ｃｏｍの波形を規定するためのデジタル信号である。
【0028】
測定装置３００は、ヘッド２１０からのインクの吐出特性を測定するための装置である。当該吐出特性としては、例えば、吐出速度、吐出角度、吐出量、サテライトの数および安定性等が挙げられる。なお、以下では、ヘッド２１０からのインクの吐出特性を単に「吐出特性」という場合がある。
【0029】
本実施形態の測定装置３００は、ヘッド２１０から吐出された飛翔中のインクを撮像する撮像装置である。具体的には、測定装置３００は、例えば撮像光学系および撮像素子を有する。撮像光学系は、少なくとも１つの撮像レンズを含む光学系であり、プリズム等の各種の光学素子を含んでもよいし、ズームレンズまたはフォーカスレンズ等を含んでもよい。撮像素子は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーまたはＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサー等である。当該撮像素子の撮像結果は、液体特性推定装置４００に入力され、液体特性推定装置４００では、当該撮像結果を用いた演算処理により各吐出特性が算出される。なお、測定装置３００を用いた吐出特性の測定の詳細については、後に図４に基づいて説明する。
【0030】
なお、前述の吐出特性のうちインク量は、測定装置３００を用いずに、記録媒体等に着弾したインクを撮像する装置を用いたり、ヘッド２１０から吐出されたインクの質量を測定する電子天秤を用いたりすることによっても測定可能である。また、吐出特性は、ヘッド２１０からのインクの吐出状態に関する特性であればよく、前述の特性のほか、ヘッド２１０の駆動周波数または残留振動等も含む概念である。当該残留振動は、圧電素子２１６の駆動後にヘッド２１０におけるインクの流路に残留する振動であり、例えば、圧電素子２１６からの電圧信号として検出される。
【0031】
液体特性推定装置４００は、液体吐出装置２００および測定装置３００の動作を制御するコンピューターである。ここで、液体特性推定装置４００が液体吐出装置２００および測定装置３００のそれぞれに無線または有線により互いに通信可能に接続される。なお、この接続には、ＬＡＮまたはインターネットを含む通信網が介在してもよい。
【0032】
特に、液体特性推定装置４００は、液体吐出装置２００で用いるインクの特性を推定する機能を有する。液体特性推定装置４００の構成については、後に図５に基づいて説明する。
【0033】
１－２．ヘッド
図２は、ヘッド２１０の構成例を示す断面図である。以下、図２に基づいて、ヘッド２１０の構成を説明する。以下の説明は、位置または方向等を特定するための便宜上、互いに交差するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜に用いて行う。また、以下では、Ｘ軸に沿う一方向がＸ１方向であり、Ｘ１方向と反対の方向がＸ２方向である。同様に、Ｙ軸に沿って互いに反対の方向がＹ１方向およびＹ２方向である。また、Ｚ軸に沿って互いに反対の方向がＺ１方向およびＺ２方向である。ここで、典型的には、Ｚ軸が鉛直な軸であり、Ｚ２方向が鉛直方向での下方向に相当する。ただし、Ｚ軸は、鉛直な軸でなくともよい。また、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、例えば、８０°以上１００°以下の範囲内の角度で交差すればよい。
図２は、ヘッド２１０の構成例を示す断面図である。以下、図２に基づいて、ヘッド２１０の構成を説明する。以下の説明は、位置または方向等を特定するための便宜上、互いに交差するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜に用いて行う。また、以下では、Ｘ軸に沿う一方向がＸ１方向であり、Ｘ１方向と反対の方向がＸ２方向である。同様に、Ｙ軸に沿って互いに反対の方向がＹ１方向およびＹ２方向である。また、Ｚ軸に沿って互いに反対の方向がＺ１方向およびＺ２方向である。ここで、典型的には、Ｚ軸が鉛直な軸であり、Ｚ２方向が鉛直方向での下方向に相当する。ただし、Ｚ軸は、鉛直な軸でなくともよい。また、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、例えば、８０°以上１００°以下の範囲内の角度で交差すればよい。
【0034】
ヘッド２１０は、Ｙ軸に沿う方向に配列される複数のノズルＮを有する。当該複数のノズルＮは、Ｘ軸に沿う方向に互いに間隔をあけて並ぶ第１列Ｌ１と第２列Ｌ２とに区分される。第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれは、Ｙ軸に沿う方向に直線状に配列される複数のノズルＮの集合である。
【0035】
ヘッド２１０は、Ｘ軸に沿う方向で互いに略対称な構成である。ただし、第１列Ｌ１の複数のノズルＮと第２列Ｌ２の複数のノズルＮとのＹ軸に沿う方向での位置は、互いに一致してもよいし異なってもよい。図２では、第１列Ｌ１の複数のノズルＮと第２列Ｌ２の複数のノズルＮとのＹ軸に沿う方向での位置が互いに一致する構成が例示される。
【0036】
図２に示すように、ヘッド２１０は、流路基板２１１と、圧力室基板２１２と、ノズル基板２１３と、吸振体２１４と、振動板２１５と、複数の圧電素子２１６と、保護基板２１７と、ケース２１８と、配線基板２１９と、を有する。
【0037】
流路基板２１１および圧力室基板２１２は、この順でＺ１方向に積層されており、複数のノズルＮにインクを供給するための流路を形成する。流路基板２１１および圧力室基板２１２からなる積層体よりもＺ１方向に位置する領域には、振動板２１５と複数の圧電素子２１６と保護基板２１７とケース２１８と配線基板２１９と駆動回路２５０とが設置される。他方、当該積層体よりもＺ２方向に位置する領域には、ノズル基板２１３と吸振体２１４とが設置される。ヘッド２１０の各要素は、概略的にはＹ方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤により、互いに接合される。以下、ヘッド２１０の各要素を順に説明する。
【0038】
ノズル基板２１３は、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれの複数のノズルＮが設けられた板状部材である。複数のノズルＮのそれぞれは、インクを通過させる貫通孔である。ここで、ノズル基板２１３のＺ２方向を向く面がノズル面ＦＮである。ノズル基板２１３は、例えば、ドライエッチングまたはウェットエッチング等の加工技術を用いる半導体製造技術によりシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。ただし、ノズル基板２１３の製造には、他の公知の方法および材料が適宜に用いられてもよい。また、ノズルの断面形状は、典型的には円形状であるが、これに限定されず、例えば、多角形または楕円形等の非円形状であってもよい。
【0039】
流路基板２１１には、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、空間Ｒ１と複数の供給流路Ｒａと複数の連通流路Ｎａとが設けられる。空間Ｒ１は、Ｚ軸に沿う方向でみた平面視で、Ｙ軸に沿う方向に延びる長尺状の開口である。供給流路Ｒａおよび連通流路Ｎａのそれぞれは、ノズルＮごとに形成された貫通孔である。各供給流路Ｒａは、空間Ｒ１に連通する。
【0040】
圧力室基板２１２は、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、キャビティと称される複数の圧力室Ｃが設けられた板状部材である。複数の圧力室Ｃは、Ｙ軸に沿う方向に配列される。各圧力室Ｃは、ノズルＮごとに形成され、平面視でＸ軸に沿う方向に延びる長尺状の空間である。
【0041】
流路基板２１１および圧力室基板２１２それぞれは、前述のノズル基板２１３と同様に、例えば、半導体製造技術によりシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。ただし、流路基板２１１および圧力室基板２１２のそれぞれの製造には、他の公知の方法および材料が適宜に用いられてもよい。
【0042】
圧力室Ｃは、流路基板２１１と振動板２１５との間に位置する。第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、複数の圧力室ＣがＹ軸に沿う方向に配列される。また、圧力室Ｃは、連通流路Ｎａおよび供給流路Ｒａのそれぞれに連通する。したがって、圧力室Ｃは、連通流路Ｎａを介してノズルＮに連通し、かつ、供給流路Ｒａを介して空間Ｒ１に連通する。
【0043】
圧力室基板２１２のＺ１方向を向く面には、振動板２１５が配置される。振動板２１５は、弾性的に振動可能な板状部材である。振動板２１５は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成される弾性膜と、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）で構成される絶縁膜と、を有し、これらがこの順でＺ１方向に積層される。当該弾性膜は、例えば、シリコン単結晶基板の一方の面を熱酸化することにより形成される。当該絶縁膜は、例えば、スパッタ法によりジルコニウムの層を形成し、当該層を熱酸化することにより形成される。なお、振動板２１５は、前述の弾性膜および絶縁膜の積層による構成に限定されず、例えば、単層で構成されてもよいし、３層以上で構成されてもよい。
【0044】
振動板２１５のＺ１方向を向く面には、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、互いにノズルＮに対応する複数の圧電素子２１６が配置される。各圧電素子２１６は、駆動信号Ｃｏｍの供給により変形する受動素子であり、圧力室Ｃ内のインクに圧力変動を生じさせる。各圧電素子２１６は、平面視でＸ軸に沿う方向に延びる長尺状をなす。複数の圧電素子２１６は、複数の圧力室Ｃに対応するようにＹ軸に沿う方向に配列される。圧電素子２１６は、平面視で圧力室Ｃに重なる。
【0045】
各圧電素子２１６は、図示しないが、第１電極と圧電体層と第２電極とを有し、この順でこれらがＺ１方向に積層される。第１電極および第２電極のうちの一方の電極は、圧電素子２１６ごとに互いに離間して配置される個別電極であり、当該一方の電極には、駆動信号Ｃｏｍが供給される。第１電極および第２電極のうちの他方の電極は、複数の圧電素子２１６にわたり連続するようにＹ軸に沿う方向に延びる帯状の共通電極であり、当該他方の電極には、例えば、オフセット電位ＶＢＳまたはこれに基づく定電位が供給される。これらの電極の金属材料としては、例えば、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の金属材料が挙げられ、これらのうち、１種を単独でまたは２種以上を合金または積層等の態様で組み合わせて用いることができる。圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）等の圧電材料で構成されており、例えば、複数の圧電素子２１６にわたり連続するようにＹ軸に沿う方向に延びる帯状をなす。ここで、圧電体層には、互いに隣り合う各圧力室Ｃの間隙に平面視で対応する領域に、当該圧電体層を貫通する貫通孔がＸ軸に沿う方向に延びて設けられる。以上の圧電素子２１６の変形に連動して振動板２１５が振動すると、圧力室Ｃ内の圧力が変動することで、インクがノズルＮから吐出される。なお、圧電体層が圧電素子２１６ごとに個別に設けられてもよい。
【0046】
保護基板２１７は、振動板２１５のＺ１方向を向く面に設置される板状部材であり、複数の圧電素子２１６を保護するとともに振動板２１５の機械的な強度を補強する。ここで、保護基板２１７と振動板２１５との間の空間Ｓには、複数の圧電素子２１６が収容される。保護基板２１７は、例えば、樹脂材料で構成される。
【0047】
ケース２１８は、複数の圧力室Ｃに供給されるインクを貯留するための空間Ｒ２を形成する部材である。ケース２１８は、例えば、樹脂材料で構成される。ケース２１８には、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２のそれぞれについて、空間Ｒ２が設けられる。空間Ｒ２は、前述の空間Ｒ１に連通する空間であり、空間Ｒ１とともに、複数の圧力室Ｃに供給されるインクを貯留するリザーバーＲとして機能する。ケース２１８には、各リザーバーＲにインクを供給するための導入口ＩＯが設けられる。各リザーバーＲ内のインクは、各供給流路Ｒａを介して圧力室Ｃに供給される。
【0048】
吸振体２１４は、コンプライアンス基板とも称され、リザーバーＲの壁面を構成する可撓性の樹脂フィルムであり、リザーバーＲ内のインクの圧力変動を吸収する。なお、吸振体２１４は、金属製の可撓性を有する薄板であってもよい。吸振体２１４のＺ１方向を向く面は、流路基板２１１に接着剤等により接合される。
【0049】
配線基板２１９は、振動板２１５のＺ１方向を向く面に接合されており、制御モジュール１２０とヘッド２１０とを電気的に接続するための部品である。配線基板２１９は、例えば、ＣＯＦ（Chip On Film）、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）またはＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等の可撓性の配線基板である。本実施形態の配線基板２１９には、前述の駆動回路２５０が実装される。なお、配線基板２１９は、リジッド基板でもよい。この場合、当該リジッド基板上または当該リジッド基板に接続されるフレキシブル基板上に駆動回路２５０が実装される。
【0050】
１－３．駆動パルス
図３は、駆動パルスＰＤの波形の一例を示す図である。図３中、横軸は時間ｔであり、縦軸は電位Ｖである。図３では、駆動信号Ｃｏｍの電位の経時的変化が示される。図３に示すように、駆動信号Ｃｏｍは、所定周期の単位期間Ｔｕごとに、駆動パルスＰＤとして駆動パルスＰＤａおよび駆動パルスＰＤｂを含む。なお、駆動パルスＰＤの波形は、図３に示す例に限定されない。
図３は、駆動パルスＰＤの波形の一例を示す図である。図３中、横軸は時間ｔであり、縦軸は電位Ｖである。図３では、駆動信号Ｃｏｍの電位の経時的変化が示される。図３に示すように、駆動信号Ｃｏｍは、所定周期の単位期間Ｔｕごとに、駆動パルスＰＤとして駆動パルスＰＤａおよび駆動パルスＰＤｂを含む。なお、駆動パルスＰＤの波形は、図３に示す例に限定されない。
【0051】
駆動パルスＰＤａおよび駆動パルスＰＤｂのそれぞれは、ヘッド２１０のノズルからインクを吐出させる強さの圧力変動をヘッド２１０の圧力室Ｃに生じさせるように圧電素子２１６を駆動させる。ここで、単位期間Ｔｕは、駆動パルスＰＤａを含む期間Ｔｕ１と、駆動パルスＰＤｂを含む期間Ｔｕ２と、に区分される。なお、以下では、駆動パルスＰＤａおよび駆動パルスＰＤｂのそれぞれを駆動パルスＰＤという場合がある。
【0052】
図３に示す例では、駆動パルスＰＤａの波形は、期間Ｔｕ１において、中間電位Ｖｃａから、第１電位ＶＬａ、第２電位ＶＨａの順に、これらの電位を経由した後に中間電位Ｖｃａに戻る波形である。第１電位ＶＬａは、中間電位Ｖｃａよりも低い電位である。これに対し、第２電位ＶＨａは、中間電位Ｖｃａよりも高い電位である。なお、中間電位Ｖｃａは、前述のオフセット電位ＶＢＡまたはこれに所定バイアスを印加した基準電位である。
【0053】
以上の駆動パルスＰＤａは、中間電位Ｖｃａから第１電位ＶＬａに変化させることによりヘッド２１０の圧力室Ｃの容積を増大させ、第１電位ＶＬａから第２電位ＶＨａに変化させることにより圧力室Ｃの容積を急激に減少させる。このような圧力室Ｃの容積の変化により、圧力室Ｃ内のインクの一部がノズルＮから液滴として吐出される。
【0054】
一方、駆動パルスＰＤｂの波形は、期間Ｔｕ２において、中間電位Ｖｃｂから、第１電位ＶＬｂ、第２電位ＶＨｂの順に、これらの電位を経由した後に中間電位Ｖｃｂに戻る波形である。第１電位ＶＬｂは、中間電位Ｖｃｂよりも低い電位である。これに対し、第２電位ＶＨｂは、中間電位Ｖｃｂよりも高い電位である。ただし、第１電位ＶＬｂと第２電位ＶＨｂとの電位差は、第１電位ＶＬａと第２電位ＶＨａとの電位差よりも大きい。図３に示す例では、第１電位ＶＬｂが第１電位ＶＬａに等しい電位であるが、第２電位ＶＨｂが第２電位ＶＨａよりも高い電位である。中間電位Ｖｃｂは、中間電位Ｖｃａに等しい電位である。なお、駆動パルスＰＤｂの各部の電位は、図３に示す例に限定されない。例えば、第１電位ＶＬｂが第１電位ＶＬａと異なってもよいし、中間電位Ｖｃｂが中間電位Ｖｃａと異なってもよい。
【0055】
以上の駆動パルスＰＤｂは、中間電位Ｖｃｂから第１電位ＶＬｂに変化させることによりヘッド２１０の圧力室Ｃの容積を増大させ、第１電位ＶＬｂから第２電位ＶＨｂに変化させることにより圧力室Ｃの容積を急激に減少させる。このような圧力室Ｃの容積の変化により、圧力室Ｃ内のインクの一部がノズルＮから液滴として吐出される。
【0056】
ここで、前述のように、第１電位ＶＬｂと第２電位ＶＨｂとの電位差が第１電位ＶＬａと第２電位ＶＨａとの電位差よりも大きいので、駆動パルスＰＤｂを用いる場合、駆動パルスＰＤａを用いる場合に比べて、ノズルから吐出される液体の量が多い。
【0057】
以上のような駆動パルスＰＤａおよび駆動パルスＰＤｂのそれぞれでは、前述の各電位または各期間を変更することにより、ヘッド２１０からのインクの吐出特性を調整することができる。なお、駆動信号Ｃｏｍは、駆動パルスＰＤａおよび駆動パルスＰＤｂのうちの一方を含んでいなくてもよいし、駆動パルスＰＤａおよび駆動パルスＰＤｂ以外の他の駆動パルスを含んでもよい。当該他の駆動パルスは、ノズルＮからインクを吐出させずに圧力室Ｃ内のインクに圧力変動を生じさせてもよい。
【0058】
１－４．吐出特性の測定
図４は、吐出特性の測定を説明するための図である。図４に示すように、測定装置３００は、ヘッド２１０のノズルＮから吐出されたインクの液滴ＤＲの飛翔中の状態を吐出方向に対して直交または交差する方向から撮像する。
図４は、吐出特性の測定を説明するための図である。図４に示すように、測定装置３００は、ヘッド２１０のノズルＮから吐出されたインクの液滴ＤＲの飛翔中の状態を吐出方向に対して直交または交差する方向から撮像する。
【0059】
図４に示す例では、ヘッド２１０には、ノズルＮが開口するノズル面ＦＮが設けられる。ノズル面ＦＮは、通常、記録媒体Ｍの印刷面に平行となるように設置される。
【0060】
液滴ＤＲは、ノズルＮから吐出されるメインの液滴である。図４に示す例では、液滴ＤＲのほか、液滴ＤＲの発生に伴って副次的に液滴ＤＲに後続して発生するサテライトと呼ばれる複数の液滴ＤＲａがノズルＮから吐出される。液滴ＤＲａは、液滴ＤＲよりも小径であり、液滴ＤＲａの発生の有無、数または大きさ等は、インクの種類、または、駆動パルスＰＤの波形等に応じて異なる。
【0061】
測定装置３００は、飛翔中の液滴ＤＲを連続的または微小な時間間隔で間欠的に撮像を行う。この撮像の結果に基づいて、記録媒体Ｍに対する液滴ＤＲの到達タイミングを測定することができる。また、測定装置３００の測定結果に基づいて、所定のタイミングごとの液滴ＤＲの位置を測定したり、複数のタイミングでの当該位置に基づいて液滴ＤＲの吐出方向、吐出速度または着弾位置を測定したりすることもできる。さらに、ノズルＮから複数の液滴ＤＲを連続して吐出させる場合、測定装置３００の測定結果に基づいて、複数の液滴ＤＲが合体するか否かを測定したり、その合体順を測定したりすることもできる。
【0062】
ヘッド２１０からの液滴ＤＲの飛翔距離が所定距離に到達するタイミングは、実際に液滴ＤＲの飛翔距離が当該所定距離に達した時刻に基づいて算出してもよいし、液滴ＤＲの吐出速度および当該所定距離に基づいて算出してもよい。ここで、当該所定距離がノズル面ＦＮと記録媒体Ｍとの間の距離ＰＧである場合、液滴ＤＲが記録媒体Ｍに到達するタイミングが測定される。
【0063】
ヘッド２１０からの液滴ＤＲの量である吐出量は、例えば、測定装置３００の撮像画像を用いて、液滴ＤＲの直径ＬＢに基づいて液滴ＤＲの体積として算出される。また、ヘッド２１０からの液滴ＤＲの吐出速度は、例えば、飛翔中の液滴ＤＲの任意の２つの位置間の距離ＬＣと時間とに基づいて算出される。図４では、当該所定時間後の液滴ＤＲが二点鎖線で示される。また、ヘッド２１０からのインクのアスペクト比（ＬＡ／ＬＢ）をインクの吐出特性として算出することもできる。当該所定時間前後の液滴ＤＲの位置関係により、ヘッド２１０からのインクの吐出角度を求めることもできる。なお、ヘッド２１０からの液滴ＤＲの量は、液滴ＤＲの直径ＬＢと液滴ＤＲの密度とに基づいて液滴ＤＲの質量として算出されてもよい。
【0064】
１－５．液体特性推定装置
図５は、実施形態に係る液体特性推定装置４００を示す図である。図５に示すように、液体特性推定装置４００は、表示装置４１０と、入力装置４２０と、通信回路４３０と、記憶回路４４０と、処理回路４５０と、を有する。これらは、互いに通信可能に接続される。
図５は、実施形態に係る液体特性推定装置４００を示す図である。図５に示すように、液体特性推定装置４００は、表示装置４１０と、入力装置４２０と、通信回路４３０と、記憶回路４４０と、処理回路４５０と、を有する。これらは、互いに通信可能に接続される。
【0065】
表示装置４１０は、処理回路４５０による制御のもとで各種の画像を表示する。ここで、表示装置４１０は、例えば、液晶表示パネルまたは有機ＥＬ（electro-luminescence）表示パネル等の各種の表示パネルを有する。なお、表示装置４１０は、液体特性推定装置４００の外部に設けられてもよい。また、表示装置４１０は、液体吐出装置２００の構成要素であってもよい。
【0066】
入力装置４２０は、ユーザーからの操作を受け付ける機器である。例えば、入力装置４２０は、タッチパッド、タッチパネルまたはマウス等のポインティングデバイスを有する。ここで、入力装置４２０は、タッチパネルを有する場合、表示装置４１０を兼ねてもよい。なお、入力装置４２０は、液体特性推定装置４００の外部に設けられてもよい。また、入力装置４２０は、液体吐出装置２００の構成要素であってもよい。
【0067】
通信回路４３０は、液体吐出装置２００および測定装置３００のそれぞれに通信可能に接続される通信装置である。通信回路４３０は、例えば、ＵＳＢおよびＬＡＮ等のインターフェイスを含む。なお、通信回路４３０は、例えば、Ｗｉ－ＦｉまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等により液体吐出装置２００または測定装置３００に無線接続されてもよいし、ＬＡＮ（Local Area Network）またはインターネット等を介して液体吐出装置２００または測定装置３００に接続されてもよい。
【0068】
記憶回路４４０は、処理回路４５０が実行する各種プログラム、および処理回路４５０が処理する各種データを記憶する装置である。記憶回路４４０は、例えば、ハードディスクドライブまたは半導体メモリーを有する。なお、記憶回路４４０の一部または全部は、液体特性推定装置４００の外部の記憶装置またはサーバー等に設けてもよい。
【0069】
本実施形態の記憶回路４４０には、プログラムＰＲと、測定情報ＤＭと、液体特性情報ＤＬと、波形情報ＤＰと、が記憶される。なお、記憶回路４４０には、これらの情報およびプログラム以外の情報、例えば、測定装置３００による測定に用いた波形、温度等の測定条件に関する情報等が適宜に含まれてもよい。
【0070】
測定情報ＤＭは、測定装置３００の測定結果に基づく吐出特性に関する情報であり、例えば、吐出速度または吐出量等の特性値を示す。なお、測定情報ＤＭには、測定装置３００の測定結果に関する情報のほか、測定装置３００の測定条件に関する情報、例えば、測定に用いた駆動パルスＰＤの波形に関する情報等の情報が含まれてもよい。
【0071】
測定情報ＤＭは、初期吐出特性情報ＤＭ０と第１吐出特性情報ＤＭ１と第２吐出特性情報ＤＭ２と第３吐出特性情報ＤＭ３とを含む。初期吐出特性情報ＤＭ０と第１吐出特性情報ＤＭ１と第２吐出特性情報ＤＭ２と第３吐出特性情報ＤＭ３とは、互いに測定タイミングの異なる吐出特性に関する情報である。
【0072】
初期吐出特性情報ＤＭ０は、ノズルＮ内のインクのメニスカスが初期位置に実質的に停止している初期タイミングで、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合に、ノズルＮから吐出されたインクの吐出特性である初期吐出特性を示す情報である。ノズルＮ内のインクのメニスカスが初期位置に実質的に停止しているとは、ノズルＮ内のインクの圧力と大気圧力とが均衡している状態である。第１吐出特性情報ＤＭ１は、初期タイミングから第１期間を経過した後の第１タイミングで、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合に、ノズルＮから吐出されたインクの吐出特性である第１吐出特性を示す情報である。第２吐出特性情報ＤＭ２は、初期タイミングから第１期間とは異なる第２期間を経過した後の第２タイミングで、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合に、ノズルＮから吐出されたインクの吐出特性である第２吐出特性を示す情報である。第３吐出特性情報ＤＭ３は、初期タイミングから第１期間および第２期間とは異なる第３期間を経過した後の第３タイミングで、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合に、ノズルＮから吐出されたインクの吐出特性である第３吐出特性を示す情報である。
【0073】
このように、初期タイミング、第１タイミング、第２タイミング、第３タイミングは、互いに異なるタイミングである。すなわち、第１期間、第２期間および第３期間の長さは、互いに異なる。なお、測定情報ＤＭは、第３吐出特性情報ＤＭ３を含まなくてもよいし、第４吐出特性情報等の他の１以上の吐出特性情報をさらに含んでもよい。
【0074】
液体特性情報ＤＬは、ヘッド２１０に用いるインクの特性、より具体的にはインクのせん断速度と粘度との関係を示す情報である。
【0075】
波形情報ＤＰは、駆動パルスＰＤの波形を規定する電圧、電位、電位変化の傾き等のパラメーターに関する情報である。
【0076】
プログラムＰＲは、インク特性の推定のための各種機能を処理回路４５０に提供する。
【0077】
処理回路４５０は、液体特性推定装置４００の各部、液体吐出装置２００および測定装置３００を制御する機能、および各種データを処理する機能を有する装置である。処理回路４５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを有する。なお、処理回路４５０は、単一のプロセッサーで構成されてもよいし、複数のプロセッサーで構成されてもよい。また、処理回路４５０の機能の一部または全部を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで実現してもよい。
【0078】
処理回路４５０は、記憶回路４４０からプログラムＰＲを読み込んで実行することにより、取得部４５１および推定部４５２として機能する。
【0079】
取得部４５１は、測定装置３００の測定結果を測定情報ＤＭとして取得する。本実施形態では、取得部４５１は、初期タイミングで駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合に初期吐出特性を初期吐出特性情報ＤＭ０として取得し、第１タイミングで駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合に第１吐出特性を第１吐出特性情報ＤＭ１として取得し、第２タイミングで駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合に第２吐出特性を第２吐出特性情報ＤＭ２として取得し、第３タイミングで駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合に第３吐出特性を第３吐出特性情報ＤＭ３として取得する。また、取得部４５１は、取得した初期吐出特性情報ＤＭ０、第１吐出特性情報ＤＭ１、第２吐出特性情報ＤＭ２および第３吐出特性情報ＤＭ３を記憶回路４４０に記憶させる。
【0080】
推定部４５２は、測定情報ＤＭに基づいて、インクの特性として、インクのせん断速度と粘度との関係を推定する。そして、推定部４５２は、その推定結果を示す液体特性情報ＤＬを生成する。本実施形態では、推定部４５２は、初期吐出特性情報ＤＭ０の示す初期吐出特性と第１吐出特性情報ＤＭ１の示す第１吐出特性と第２吐出特性情報ＤＭ２の示す第２吐出特性と第３吐出特性情報ＤＭ３の示す第３吐出特性とに基づいて、ノズルＮから吐出されるインクのせん断速度と粘度との関係を推定する。
【0081】
推定部４５２の推定結果を示す液体特性情報ＤＬは、例えば、駆動パルスＰＤの波形の補正、ヘッド２１０内の圧力（背圧）の調整、ヘッドの駆動周波数の調整等に用いられる。このような補正または調整は、自動で行われてもよいし、手動で行われてもよい。また、液体特性情報ＤＬは、表示装置４１０等に表示されたり、外部装置に出力されたりしてもよい。
【0082】
１－６．液体特性推定方法
図６は、実施形態に係る液体特性推定方法を示す図である。当該液体特性推定方法は、前述のシステム１００を用いて実行される。まず、ステップＳ１において、測定装置３００が初期吐出特性を測定する。この測定は、取得部４５１が液体吐出装置２００および測定装置３００の動作を制御することにより行われる。ここで、ノズルＮ内のインクのメニスカスが初期位置に実質的に停止している状態の初期タイミングで、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給することにより、ノズルＮからインクが吐出される。そして、その吐出特性が初期吐出特性として測定装置３００により測定される。この測定結果は、初期吐出特性情報ＤＭ０として取得部４５１により取得された後、記憶回路４４０に記憶される。
図６は、実施形態に係る液体特性推定方法を示す図である。当該液体特性推定方法は、前述のシステム１００を用いて実行される。まず、ステップＳ１において、測定装置３００が初期吐出特性を測定する。この測定は、取得部４５１が液体吐出装置２００および測定装置３００の動作を制御することにより行われる。ここで、ノズルＮ内のインクのメニスカスが初期位置に実質的に停止している状態の初期タイミングで、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給することにより、ノズルＮからインクが吐出される。そして、その吐出特性が初期吐出特性として測定装置３００により測定される。この測定結果は、初期吐出特性情報ＤＭ０として取得部４５１により取得された後、記憶回路４４０に記憶される。
【0083】
次に、ステップＳ２において、測定装置３００が第１吐出特性を測定する。この測定は、取得部４５１が液体吐出装置２００および測定装置３００の動作を制御することにより行われる。ここで、初期タイミングから第１期間を経過した後の第１タイミングで、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給することにより、ノズルＮからインクが吐出される。そして、その吐出特性が第１吐出特性として測定装置３００により測定される。この測定結果は、第１吐出特性情報ＤＭ１として取得部４５１により取得された後、記憶回路４４０に記憶される。
【0084】
次に、ステップＳ３において、取得部４５１が初期吐出特性および第１吐出特性に基づいて第２期間の長さを決定する。具体的には、ステップＳ３において、初期吐出特性の特性値と第１吐出特性の特性値との差が所定値未満である場合、取得部４５１は、第２期間の長さを第１期間の長さよりも短くする。一方、初期吐出特性の特性値と第１吐出特性の特性値との差が当該所定値以上である場合、取得部４５１は、第２期間の長さを第１期間の長さよりも長くする。
【0085】
次に、ステップＳ４において、測定装置３００が第２吐出特性を測定する。この測定は、取得部４５１が液体吐出装置２００および測定装置３００の動作を制御することにより行われる。再び、ノズルＮ内のインクのメニスカスが初期位置に実質的に停止している状態の初期タイミングで、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給することにより、ノズルＮからインクを吐出させ、初期タイミングから第２期間を経過した後の第２タイミングで、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給することにより、ノズルＮからインクが吐出される。そして、その吐出特性が第２吐出特性として測定装置３００により測定される。この測定結果は、第２吐出特性情報ＤＭ２として取得部４５１により取得された後、記憶回路４４０に記憶される。
【0086】
次に、ステップＳ５において、取得部４５１が初期吐出特性および第２吐出特性に基づいて第３期間の長さを決定する。具体的には、ステップＳ５において、初期吐出特性の特性値と第２吐出特性の特性値との差が所定値未満である場合、取得部４５１は、第３期間の長さを第２期間の長さよりも短くする。一方、初期吐出特性の特性値と第２吐出特性の特性値との差が当該所定値以上である場合、取得部４５１は、第３期間の長さを第２期間の長さよりも長くする。なお、ステップＳ５は、必要に応じて実行され、省略されてもよい。
【0087】
次に、ステップＳ６において、測定装置３００が第３吐出特性を測定する。この測定は、取得部４５１が液体吐出装置２００および測定装置３００の動作を制御することにより行われる。再び、ノズルＮ内のインクのメニスカスが初期位置に実質的に停止している状態の初期タイミングで、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給することにより、ノズルＮからインクを吐出させ、初期タイミングから第３期間を経過した後の第３タイミングで、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給することにより、ノズルＮからインクが吐出される。そして、その吐出特性が第３吐出特性として測定装置３００により測定される。この測定結果は、第３吐出特性情報ＤＭ３として取得部４５１により取得された後、記憶回路４４０に記憶される。なお、ステップＳ６は、必要に応じて実行され、省略されてもよい。
【0088】
次に、ステップＳ７において、推定部４５２が、初期吐出特性と第１吐出特性と第２吐出特性と第３吐出特性とに基づいて、ノズルＮから吐出されるインクのせん断速度と粘度との関係を推定する。この推定の詳細については、後に図７から図１４に基づいて説明する。
【0089】
次に、ステップＳ８において、補正処理が行われる。この補正処理は、例えば、駆動パルスＰＤの波形の補正、ヘッド２１０内の圧力（背圧）の調整、ヘッドの駆動周波数の調整等を実行する処理である。なお、ステップＳ８は、必要に応じて実行され、省略されてもよい。
【0090】
１－７．液体の特性の推定原理
図７は、非ニュートン性流体の一種である擬塑性液体のせん断速度と粘度との関係の一例を示す図である。図７中、横軸はせん断速度［１／ｓ］であり、縦軸は粘度［Ｐａｓ］である。図７に示すように、擬塑性液体の粘度は、せん断速度が速くなるほど低くなる。
図７は、非ニュートン性流体の一種である擬塑性液体のせん断速度と粘度との関係の一例を示す図である。図７中、横軸はせん断速度［１／ｓ］であり、縦軸は粘度［Ｐａｓ］である。図７に示すように、擬塑性液体の粘度は、せん断速度が速くなるほど低くなる。
【0091】
図７に示す例では、せん断速度がゼロに近い状態である静止状態の擬塑性液体の粘度が１Ｐａｓすなわち１０００ｍＰａｓ程度である。これに対し、一般にインクジェットに適用される液体の粘度は、１ｍＰａｓ以上２０ｍＰａｓ以下程度である。このように、静止状態の擬塑性液体の粘度は、一般にインクジェットに適用される液体の粘度に対して、１００倍程度である。ただし、インクジェットによる吐出時のせん断速度域である１×１０５／ｓ以上における擬塑性液体の粘度は、２０ｍＰａｓ程度である。このため、一般にインクジェットに適用される液体と同様、擬塑性液体をインクジェットにより吐出することができる。
【0092】
図８は、吐出時および吐出直後のノズルＮ内のインクのせん断速度の経時的変化を示す図である。図８では、前述の図３に示す駆動パルスＰＤａまたは駆動パルスＰＤｂを用いてインクを吐出した場合の当該経時的変化をシミュレーションにより求めた結果が示される。
【0093】
図８に示す例では、ノズルＮからのインクが吐出されるタイミングでは、ノズルＮでのインクのせん断速度が吐出方向（前進方向）に６×１０５／ｓに達する。その後、ノズルＮ内のインクのメニスカスが後退するのに伴って、ノズルＮでのインクのせん断速度が後退方向に４×１０５／ｓとなる。次いで、ノズルＮ内にインクがリフィルされるのに伴って、ノズルＮでのインクのせん断速度が再び吐出方向に２×１０５／ｓとなる。そして、ノズルＮ内のインクのメニスカスの残留振動が減衰しながら、ノズルＮでのインクのせん断速度が徐々に遅くなる。このとき、ノズルＮでのインクの粘度が前述の図７に示すようにせん断速度の低下に伴って高くなるので、当該残留振動が急速に減衰する。
【0094】
このように、インクが擬塑性流体である場合、ノズルＮにインクがリフィルされる過程では、インクのせん断速度の低下に伴う粘度の上昇が生じるため、ノズルＮ内のインクのメニスカスが初期位置に戻るまでに要する時間が極めて長時間となる。また、ノズルＮ内のインクのメニスカスが初期位置に戻る前に、ノズルＮからインクを吐出しようとしても、ノズルＮ内に気泡を巻き込んでしまうことにより不吐出となるリスクが高まる。
【0095】
上述のように、ノズルＮからインクを吐出させてかノズルＮ内にインクがリフィルされるまでの間、ノズルＮ内のインクのせん断速度は変化するため、インクのせん断速度と粘度との関係が不明である場合、ヘッド２１０の駆動を適切に設定することが難しい。具体的には、せん断速度が低下して粘度が上昇したインクの粘度を低下させるためにノズルから吐出しない程度にメニスカスを微振動させるための条件、吐出間隔に関する駆動周波数、および駆動パルスＰＤの波形等を適切に設定することが難しく、この結果、所望の吐出特性が得られないことがある。
【0096】
そこで、システム１００では、液体特性推定装置４００がインクのせん断速度と粘度との関係を推定する。この推定結果を用いることにより、ヘッド２１０の駆動周波数、駆動パルスＰＤの波形、および、ノズルＮ内のインクのメニスカスを微振動させるための条件等を適切に設定することができる。以下、この推定の原理を説明する。
【0097】
図９は、インクの粘度とノズルＮからの吐出量および吐出速度との関係を示す図である。図９では、前回の吐出タイミングから十分な期間をあけてノズルＮ内にインクがリフィルされメニスカスの位置が初期位置まで戻った後に圧電素子２１６に駆動信号Ｃｏｍを供給した場合の当該関係が示される。
【0098】
図９に示すように、インクの粘度に応じてノズルＮからの吐出量および吐出速度が変化する。このため、このような粘度と吐出量または吐出速度との関係を用いることにより、吐出量または吐出速度の測定結果から、初期タイミングで吐出した際の高せん断速度でのインクの粘度を推定することができる。当該関係は、実験またはシミュレーション等により取得した結果を予め液体特性推定装置４００に記憶させておいてもよいし、液体特性推定装置４００にインストールされたプログラムを用いたシミュレーションにより求めてもよい。ニュートン流体であれば、せん断速度に関わらずインクの粘度は一定であるため、初期タイミングで吐出した際の吐出量または吐出速度から推定される粘度を用いて、ノズルＮ内のインクのメニスカスを微振動させる微振動パルスや駆動パルスＰＤを含む駆動波形、駆動周波数、およびヘッド２１０内の圧力（背圧）の設定を適切に行うことができる。しかし非ニュートン流体の場合、せん断速度に応じてインクの粘度が変化するため、初期タイミングで吐出した際の吐出量または吐出速度から推定される粘度のみで、ノズルＮ内のインクのメニスカスを微振動させる微振動パルスや駆動パルスＰＤを含む駆動波形、駆動周波数、およびヘッド２１０内の圧力（背圧）の設定を適切に行うことができない。
【0099】
なお、図９に示す例では、ノズルＮの直径が４０μｍであり、ノズルＮ内でのインクの移動速度が１０ｍ／ｓ以上１３ｍ／ｓ以下であることから、このインクでの吐出動作時のせん断速度は５×１０５／ｓ以上７×１０５／ｓ以下である。
【0100】
ノズルＮからインクが吐出されたことによりノズルＮ内のメニスカスがノズルＮ内に後退した後、ノズルＮ内のインクがメニスカスの毛管力によりリフィルされる。このリフィルの速度ｖ（ｔ）は、インク粘度一定のもとで次の式（１）で表される。
【数1】
【0101】
式（１）中、ｒは、ノズルＮの半径であり、σは、インクの表面張力であり、θは、ノズルＮの内壁におけるインクの接触角であり、Ｒ（ｔ）は、１つのノズルＮに対応する流路におけるインクの粘性抵抗であり、ノズルＮにインクが充填されるのに従い大きくなる変数である。ただし、Ｒ（ｔ）は、厳密には、Ｒ（ｔ）＝Ｒｎ（ｔ）＋Ｒｓで表される。ここで、Ｒｎ（ｔ）は、ノズルＮにおけるインクの粘性抵抗であり、時間ｔの変化に伴ってノズルＮ内にインクが充填されるのに伴って増加する。Ｒｓは、１つのノズルＮに対応する流路のノズルＮ以外の部分におけるインクの粘性抵抗であり、時間ｔによらず一定である。
【0102】
図１０は、ノズルＮからインクが吐出されたことによりメニスカスが後退した状態からのノズルＮのインクのリフィルに着目したノズル内のインクのせん断速度の経時的変化を示す図である。図１０では、前述の式（１）に基づく毛管力でノズルＮにインクがリフィルされる場合のせん断速度（≒平均速度／ノズル半径）の計算例が示される。
【0103】
図１０に示すように、ノズルＮへのインクのリフィルが進行するに従い、ノズルＮにおけるインクの粘性抵抗が増加するので、せん断速度が低下する。図１０に示す例では、ノズルＮからインクが吐出された時点でのリフィルによるせん断速度が約６０００／ｓであり、せん断速度が約３０００／ｓに達した後に速度変化は直線的となる。
【0104】
図１１は、駆動信号ＣＯＭを圧電素子２１６に供給した際に生じた圧力振動とその残留振動に着目したノズルＮ内のインクのせん断速度の経時的変化を示す図である。実際にノズルＮからインクを吐出した場合、図１１に示すように、ノズルＮ内のインクのせん断速度が圧電素子２１６の駆動後の残留振動に伴って増減しながら減衰する。図１１に示す例では、ノズルＮからインクが吐出する際のせん断速度が１×１０５／ｓ程度であり、その後のせん断速度は、インクの粘性抵抗により減衰していく。
【0105】
実際には、ノズルＮ内からインクが吐出された直後からの一定期間は、残留振動によるせん断速度とリフィルによるせん断速度が合成されたせん断速度によりノズルＮ内のメニスカスは移動し、残留振動が消失した後はリフィルによるせん断速度でノズルＮ内のメニスカスは移動する。図１２は、ノズルＮからインクが吐出した後の残留振動によるせん断速度とリフィルによるせん断速度を重畳させた状態におけるノズルＮ内のインクのせん断速度の経時的変化を説明するための図である。図１２に示すように、残留振動によるせん断速度の変動は、概ね９０μ秒程度で収束する。その後、ほぼ直線的に変化するせん断速度の状態で、ノズルＮへのインクのリフィルが進行する。ここで、インクが擬塑性流体である場合、残留振動が生じている間は、せん断速度の変動に応じて粘度も変動し、残留振動が収束した後は、ほぼ直線的に変化するせん断速度に応じた粘度の状態で、ノズルＮへのインクのリフィルが進行する。
【0106】
図１３は、互いに擬塑性の異なる２種の液体ＬＱ１、ＬＱ２について吐出後のノズルＮ内のインクのメニスカスの位置の経時的変化を示す図である。図１３中、横軸は時間［秒］であり、縦軸はメニスカスの位置［ｐＬ］である。メニスカスの位置［ｐＬ］とは、メニスカスの位置をノズルＮ内のインク体積を用いて示している。具体的には、メニスカスの初期位置Ｐ０［ｐＬ］は、メニスカスの初期位置を示し、メニスカスの位置Ｐ２２［ｐＬ］からメニスカスの位置Ｐ１１に向かうにつれ、ノズルＮ内のインクの体積が減少しメニスカスの位置が初期位置から圧力室側に後退した位置であることを示す。図１３では、液体ＬＱ１のメニスカスの位置の経時的変化が実線で示され、液体ＬＱ２のメニスカスの位置の経時的変化が破線で示される。ここで、液体ＬＱ１の擬塑性は、液体ＬＱ２の擬塑性よりも大きい、すなわち、せん断速度が遅い時の粘度が高い。
【0107】
液体ＬＱ１、ＬＱ２の擬塑性が互いに異なるが、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合の吐出時のノズルＮ内の１×１０５／ｓ以上のせん断速での粘度はともに２０ｍＰａｓ程度である。したがって、メニスカスの位置が初期位置に実質的に停止している状態で駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合の液体ＬＱ１、ＬＱ２の吐出特性は互いに同程度となる。しかし、吐出後のせん断速度の低下に対する粘度増加の程度が異なるため、図１３に示すように、液体ＬＱ１、ＬＱ２のメニスカスの位置の経時的変化が互いに異なる。ここで、初期タイミングｔ０で駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した後第１期間Ｔ１が経過した第１タイミングｔ１で駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合、液体ＬＱ２のメニスカスの位置Ｐ２１は、液体ＬＱ１のメニスカスの位置Ｐ１１よりも初期位置Ｐ０に近い。また、初期タイミングｔ０で駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した後第１期間より長い第２期間が経過した第２タイミングｔ２で駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合、液体ＬＱ２のメニスカスの位置Ｐ２２は、液体ＬＱ１のメニスカスの位置Ｐ１２よりも初期位置Ｐ０に近い。
【0108】
このように、初期タイミングｔ０での液体ＬＱ１、ＬＱ２の吐出特性が互いに同一であっても、液体ＬＱ１、ＬＱ２の擬塑性の相違に起因して、吐出後のノズルＮのインクのせん断速度の低下に伴う粘度変化が異なるため、第１タイミングｔ１および第２タイミングｔ２のそれぞれでの液体ＬＱ１、ＬＱ２のノズルＮへのリフィル状態が互いに異なる。このため、第１タイミングｔ１および第２タイミングｔ２のそれぞれでの液体ＬＱ１、ＬＱ２の吐出特性が互いに異なる。
【0109】
図１４は、メニスカスＭＮ＿Ｐ０、ＭＮ＿Ｐ１の位置の相違によるノズルＮからのインクの吐出特性を説明するための図である。図１４では、メニスカスＭＮ＿Ｐ０とメニスカスＭＮ＿Ｐ０の状態でノズルＮから吐出された液滴ＤＲ＿Ｐ０とのそれぞれが実線で示され、メニスカスＭＮ＿Ｐ１とメニスカスＭＮ＿Ｐ１の状態でノズルＮから吐出された液滴ＤＲ＿Ｐ１とのそれぞれが二点鎖線で示される。メニスカスＭＮ＿Ｐ０は、初期位置Ｐ０に位置するメニスカスである。メニスカスＭＮ＿Ｐ１は、初期位置Ｐ０よりも後退した位置Ｐ１に位置するメニスカスである。
【0110】
液滴ＤＲ＿Ｐ１の幅ＬＢ＿Ｐ１は、液滴ＤＲ＿Ｐ０の幅ＬＢ＿Ｐ０よりも小さい。このように、メニスカスＭＮ＿Ｐ１の状態でノズルＮからインクを吐出した場合の吐出量は、メニスカスＭＮ＿Ｐ０の状態でノズルＮからインクを吐出した場合の吐出量よりも小さい。これは、メニスカスＭＮ＿Ｐ１の状態は、メニスカスＭＮ＿Ｐ０の状態と比較してノズルＮ内へのインクの充填量が少ないためである。このように、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給する時点でのメニスカスＭＮの位置が後退しているほど、吐出量が小さくなる。
【0111】
したがって、前述の第１タイミングｔ１での液体ＬＱ１の吐出量は、第２タイミングｔ２での液体ＬＱ１の吐出量よりも小さい。第１タイミングｔ１での液体ＬＱ２の吐出量は、第１タイミングｔ１での液体ＬＱ１の吐出量よりも大きく、かつ、第２タイミングｔ２での液体ＬＱ２の吐出量よりも小さい。
【0112】
このような関係において、吐出量からメニスカスの位置を推測することができる。例えば、予め実験等で、吐出量とメニスカス位置の相対関係を解析し、相関関係テーブルを作成し、記憶回路４４０に記憶することもできるし、吐出量からメニスカスの位置を算出する計算式を記憶回路４４０に記憶することもできる。
【0113】
例えば、液体ＬＱ１のせん断速度と粘度との関係を推定する場合を説明する。ステップＳ１において、初期タイミングｔ０での吐出量を測定し、測定値を初期吐出特性情報ＤＭ０として記憶回路４４０に記憶する。ステップＳ２において、初期タイミングｔ０から第１期間経過後の第１タイミングｔ１での吐出量を測定し、測定値を第１吐出特性情報ＤＭ１として記憶回路４４０に記憶する。ステップＳ３において、第２期間Ｔ２を第１期間Ｔ１より長く設定する。ステップＳ４において、再び、ノズルＮ内のインクのメニスカスが初期位置に実質的に停止している状態の初期タイミングで、駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給することにより、ノズルＮからインクを吐出させた後、第２期間経過後の第２タイミングｔ２での吐出量を測定し、測定値を第２吐出特性情報ＤＭ２として記憶回路４４０に記憶する。ステップＳ５およびＳ６は省略することとする。ステップＳ７において、推定部４５２は、初期吐出特性情報ＤＭ０と第１吐出特性情報ＤＭ１との差に基づいて、第１タイミングｔ１でのメニスカスの位置Ｐ１１を特定し、初期吐出特性情報ＤＭ０と第２吐出特性情報ＤＭ２との差に基づいて、第２タイミングｔ２でのメニスカスの位置Ｐ１２を特定する。第１タイミングｔ１でのメニスカスの位置Ｐ１１と第２タイミングでのメニスカスの位置Ｐ１２との差分の距離と、第１タイミングｔ１と第２タイミングｔ２との差分の期間とから、リフィルの速度ｖ（ｔ）を算出し、前述の式（１）の関係からインクの粘性抵抗を算出する。これらの値からせん断速度と粘度の関係が求められる。第１タイミングｔ１と第２タイミングｔ２とが、せん断速度がほぼ直線的に速度変化しリフィルが進行する状態であれば、第２タイミングｔ２後のメニスカスの位置および粘度を推測することもできる。
【0114】
液体ＬＱ２は、第１タイミングｔ１での吐出量から特定されるメニスカスの位置は、液体ＬＱ１の場合のＰ１１より初期位置に近いＰ２１であり、第２タイミングｔ２での吐出量から特定されるメニスカスの位置は、液体ＬＱ１の場合のＰ１２より初期位置に近いＰ２２である。また、液体ＬＱ２の第１タイミングｔ１でのメニスカスの位置Ｐ２１と第２タイミングｔ２でのメニスカスの位置Ｐ２２との差分は、液体ＬＱ１の第１タイミングｔ１でのメニスカスの位置Ｐ１１と第２タイミングｔ２でのメニスカスの位置Ｐ１２との差分より長い。よって、せん断速度と粘度の関係は、液体ＬＱ１の方がせん断速度の低下に対する粘度の上昇量が、液体ＬＱ２より大きいことを推定することができる。
なお、初期タイミングｔ０の後の測定タイミングを多くするほど、図７に示すような擬塑性液体のせん断速度と粘度との関係のグラフに近似した結果を得ることができる。また、初期タイミングｔ０の後の測定タイミングを多くするほど、図１３に示すような初期タイミングｔ０からの経過時間に対するメニスカスの位置の関係のグラフに近似した結果を得ることができる。
なお、初期タイミングｔ０の後の測定タイミングを多くするほど、図７に示すような擬塑性液体のせん断速度と粘度との関係のグラフに近似した結果を得ることができる。また、初期タイミングｔ０の後の測定タイミングを多くするほど、図１３に示すような初期タイミングｔ０からの経過時間に対するメニスカスの位置の関係のグラフに近似した結果を得ることができる。
【0115】
また、図１４に示すように、液滴ＤＲ＿Ｐ１の位置は、同一タイミングでみて、液滴ＤＲ＿Ｐ０の位置よりもノズルＮに近い。このため、メニスカスＭＮ＿Ｐ１の状態でノズルＮからインクを吐出した場合の吐出速度は、メニスカスＭＮ＿Ｐ０の状態でノズルＮからインクを吐出した場合の吐出速度よりも小さい。このように、メニスカスＭＮの位置が後退するほど、吐出速度が小さくなる。
【0116】
したがって、前述の第１タイミングｔ１での液体ＬＱ１の吐出速度は、第２タイミングｔ２での液体ＬＱ１の吐出速度よりも小さい。第１タイミングｔ１での液体ＬＱ２の吐出速度は、第１タイミングｔ１での液体ＬＱ１の吐出速度よりも大きく、かつ、第２タイミングｔ２での液体ＬＱ２の吐出速度よりも小さい。
【0117】
このような関係において、吐出速度からメニスカスの位置を推測することができる。図１３において、縦軸をメニスカスの位置［ｍ／μｓ］として図１３と同様のグラフとして示すことができる。例えば、予め実験等で、吐出速度とメニスカス位置の相対関係を解析し、相関関係テーブルを作成し、記憶回路４４０に記憶することもできるし、吐出速度からメニスカスの位置を算出する計算式を記憶回路４４０に記憶することもできる。なお、測定値からせん断速度と粘度との関係を推定するステップは、上述の吐出量の場合と同様のため詳細な説明は省略する。
【0118】
以上のようなノズルＮ内のメニスカスの位置と初期タイミングｔ０からの経過時間との関係を用いることにより、初期タイミングｔ０からの経過時間から、第１タイミングｔ１、第２タイミングｔ２および第３タイミングｔ３のそれぞれの間のせん断速度を推定することができる。この推定結果と前述のインクの粘度の推定結果とを対応付けることにより、第１タイミングｔ１、第２タイミングｔ２および第３タイミングｔ３のそれぞれのインクのせん断速度と粘度との関係を得ることができる。そして、必要に応じて、二次関数等によりフィッティングを行うことにより、前述の図７に示すようにインクのせん断速度と粘度との関係を連続的に示す情報を得ることもできる。
【0119】
以上のように、液体特性推定装置４００は、ヘッド２１０に用いる液体の特性を推定する。ヘッド２１０は、「液体」の一例であるインクを吐出するノズルＮと、ノズルＮに連通する圧力室Ｃと、駆動信号Ｃｏｍにより駆動されることにより圧力室Ｃ内のインクに圧力変動を与える圧電素子２１６と、を有する。
【0120】
ここで、液体特性推定装置４００は、ノズルＮから吐出されたインクの吐出特性の測定結果を取得する取得部４５１と、取得部４５１で取得した測定結果に基づいて、ノズルＮから吐出されるインクの特性を推定する推定部４５２と、を備える。
【0121】
取得部４５１は、初期タイミングｔ０で駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合にノズルＮから吐出されたインクの吐出特性の測定結果を初期吐出特性として取得する。また、取得部４５１は、第１タイミングｔ１で駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合にノズルＮから吐出されたインクの吐出特性の測定結果を第１吐出特性として取得する。さらに、取得部４５１は、第２タイミングｔ２で駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合にノズルＮから吐出されたインクの吐出特性の測定結果を第２吐出特性として取得する。
【0122】
ここで、初期タイミングｔ０は、ノズルＮ内のインクのメニスカスＭＮが初期位置Ｐ０に実質的に停止しているタイミングである。第１タイミングｔ１は、初期タイミングｔ０から第１期間Ｔ１を経過した後のタイミングである。第２タイミングｔ２は、初期タイミングｔ０から第１期間Ｔ１とは長さの異なる第２期間Ｔ２を経過した後のタイミングである。
【0123】
推定部４５２は、初期吐出特性と第１吐出特性と第２吐出特性とに基づいて、ノズルＮから吐出されるインクのせん断速度と粘度との関係を推定する。
【0124】
以上の液体特性推定装置４００では、ヘッド２１０に用いるインクの特性として、インクのせん断速度と粘度との関係を推定可能な液体特性推定方法を実現することができる。
【0125】
当該液体特性推定方法は、前述のように、ヘッド２１０を用いており、初期タイミングｔ０で駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合にノズルＮから吐出されたインクの吐出特性を初期吐出特性として測定し、第１タイミングｔ１で駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合にノズルＮから吐出されたインクの吐出特性を第１吐出特性として測定し、第２タイミングｔ２で駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合にノズルＮから吐出されたインクの吐出特性を第２吐出特性として測定し、初期吐出特性と第１吐出特性と第２吐出特性とに基づいて、ノズルＮから吐出されるインクのせん断速度と粘度との関係を推定する。
【0126】
以上の液体特性推定方法では、初期吐出特性と第１吐出特性と第２吐出特性とに基づいて、ノズルＮから吐出されるインクのせん断速度と粘度との関係が推定される。このため、インクが非ニュートン性流体であっても、この推定結果を用いて、所望の吐出特性が得られるように、吐出条件を適切に設定することができる。
【0127】
本実施形態の液体特性推定方法は、前述のように、第３タイミングｔ３で駆動信号Ｃｏｍを圧電素子２１６に供給した場合にノズルＮから吐出された液体の吐出特性を第３吐出特性として測定し、初期吐出特性と第１吐出特性と第２吐出特性と第３吐出特性とに基づいて、ノズルＮから吐出されるインクのせん断速度と粘度との関係を推定する。ここで、第３タイミングｔ３は、初期タイミングｔ０から第１期間Ｔ１および第２期間Ｔ２とは長さの異なる第３期間Ｔ３を経過したタイミングである。このように、初期吐出特性と第１吐出特性と第２吐出特性と第３吐出特性とを用いることにより、第３吐出特性を用いない場合に比べて、インクのせん断速度と粘度との関係を高精度に推定することができる。
【0128】
また、前述のように、初期吐出特性と第１吐出特性と第２吐出特性とのそれぞれは、ノズルＮから吐出されるインクの質量および飛翔速度のうちの一方または両方である。このため、他の吐出特性を用いる場合に比べて、インクのせん断速度と粘度との関係を簡単に推定することができる。ここで、初期吐出特性と第１吐出特性と第２吐出特性とのそれぞれは、ノズルＮから吐出されるインクの質量であることが好ましい。この場合、インクのせん断速度と粘度との関係をより簡単に推定することができる。
【0129】
さらに、前述のように、第２期間Ｔ２の長さは第１期間Ｔ１の長さよりも長い。そして、第１期間Ｔ１の長さは５０μ秒以上１００μ秒以下であることが好ましい。この場合、インクが擬塑性液体である場合、第１タイミングｔ１および第２タイミングｔ２を適切に設定することができる。この結果、擬塑性液体のせん断速度と粘度との関係を効率的に推定することができる。
【0130】
また、前述のように、本実施形態の液体特性推定方法は、初期吐出特性および第１吐出特性に基づいて、第２期間Ｔ２の長さを決定した後、第２吐出特性を測定する。このため、インクの種類に応じて第２期間Ｔ２を適切に設定することができる。この結果、擬塑性液体のせん断速度と粘度との関係を効率的に推定することができる。
【0131】
さらに、前述のように、初期吐出特性の特性値と前記第１吐出特性の特性値との差が所定値未満である場合、本実施形態の液体特性推定方法は、第２期間Ｔ２の長さを第１期間Ｔ１の長さよりも短くする。一方、初期吐出特性の特性値と第１吐出特性の特性値との差が当該所定値以上である場合、本実施形態の液体特性推定方法は、第２期間Ｔ２の長さを第１期間Ｔ１の長さよりも長くする。このように第２期間Ｔ２の長さを決定することにより、インクの種類に応じて第２期間Ｔ２を適切に設定することができる。
【0132】
２．変形例
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
【0133】
２－１．変形例１
前述の実施形態では、プログラムＰＲは、インストールされる記憶回路と同一の装置に設けられる処理回路により実行される構成が例示されるが、当該構成に限定されず、インストールされる記憶回路と異なる装置に設けられる処理回路により実行されてもよい。例えば、液体特性推定装置４００の記憶回路４４０に記憶されるプログラムＰＲを液体吐出装置２００の処理回路２８０により実行してもよい。
前述の実施形態では、プログラムＰＲは、インストールされる記憶回路と同一の装置に設けられる処理回路により実行される構成が例示されるが、当該構成に限定されず、インストールされる記憶回路と異なる装置に設けられる処理回路により実行されてもよい。例えば、液体特性推定装置４００の記憶回路４４０に記憶されるプログラムＰＲを液体吐出装置２００の処理回路２８０により実行してもよい。
【符号の説明】
【0134】
１００…システム、１２０…制御モジュール、２００…液体吐出装置、２１０…ヘッド、２１１…流路基板、２１２…圧力室基板、２１３…ノズル基板、２１４…吸振体、２１５…振動板、２１６…圧電素子、２１７…保護基板、２１８…ケース、２１９…配線基板、２２０…移動機構、２３０…電源回路、２４０…駆動信号生成回路、２５０…駆動回路、２６０…通信回路、２７０…記憶回路、２８０…処理回路、３００…測定装置、４００…液体特性推定装置、４１０…表示装置、４２０…入力装置、４３０…通信回路、４４０…記憶回路、４５０…処理回路、４５１…取得部、４５２…推定部、Ｃ…圧力室、Ｃｏｍ…駆動信号、ＤＬ…液体特性情報、ＤＭ…測定情報、ＤＭ０…初期吐出特性情報、ＤＭ１…第１吐出特性情報、ＤＭ２…第２吐出特性情報、ＤＭ３…第３吐出特性情報、ＤＰ…波形情報、ＤＲ…液滴、ＤＲ＿Ｐ０…液滴、ＤＲ＿Ｐ１…液滴、ＤＲａ…液滴、ＦＮ…ノズル面、ＩＯ…導入口、Ｌ１…第１列、Ｌ２…第２列、ＬＢ…直径、ＬＢ＿Ｐ０…幅、ＬＢ＿Ｐ１…幅、ＬＣ…距離、ＬＱ１…液体、ＬＱ２…液体、Ｍ…記録媒体、ＭＮ…メニスカス、ＭＮ＿Ｐ０…メニスカス、ＭＮ＿Ｐ１…メニスカス、Ｎ…ノズル、Ｎａ…連通流路、Ｐ０…初期位置、Ｐ１…位置、Ｐ１１…位置、Ｐ１２…位置、Ｐ２１…位置、Ｐ２２…位置、ＰＤ…駆動パルス、ＰＤａ…駆動パルス、ＰＤｂ…駆動パルス、ＰＧ…距離、ＰＲ…プログラム、Ｒ…リザーバー、Ｒ１…空間、Ｒ２…空間、Ｒａ…供給流路、Ｓ…空間、Ｓ１…ステップ、Ｓ２…ステップ、Ｓ３…ステップ、Ｓ４…ステップ、Ｓ５…ステップ、Ｓ６…ステップ、Ｓ７…ステップ、Ｓ８…ステップ、ＳＩ…制御信号、Ｓｋ…制御信号、Ｔ１…第１期間、Ｔ２…第２期間、Ｔ３…第３期間、Ｔｕ…単位期間、Ｔｕ１…期間、Ｔｕ２…期間、Ｖ…電位、ＶＢＡ…オフセット電位、ＶＢＳ…オフセット電位、ＶＨＶ…電源電位、ＶＨａ…第２電位、ＶＨｂ…第２電位、ＶＬａ…第１電位、ＶＬｂ…第１電位、Ｖｃａ…中間電位、Ｖｃｂ…中間電位、ｄＣｏｍ…波形指定信号、ｔ…時間、ｔ０…初期タイミング、ｔ１…第１タイミング、ｔ２…第２タイミング、ｔ３…第３タイミング、ｖ…速度。
【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】