(57)【要約】【課題】ノズルから吐出させたインク液滴の飛翔状態の安定性を少ない飛翔回数で簡易に評価する。【解決手段】インク液滴５００（主滴５１０、液柱５２０、微小液滴５３０）の飛翔状態を撮影した複数の２値化画像の各画素毎に求めた相加平均画素値を、相加平均画像の各画素値とする。飛翔中のインク液滴５００の出現率が高い画素では、相加平均後の画素値が「０」か「１」に近づく。出現率が低い画素では、相加平均後の画素値が「０」や「１」から遠ざかる。そこで、相加平均画素値をその最大値（「１」）から減じた画素値の反転画像を求め、相加平均画像と反転画像の同じ画素の画素値どうしを乗じて変動指数画像の画素値とする。すると、飛翔中のインク液滴５００の出現率が高い画素は画素値が「０」に近く、出現率が低い画素は画素値が「０」から遠ざかる。そこで、変動指数画像の画素値の総和を求めてインク液滴５００の飛翔状態の安定性を定量的に評価する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから吐出されたインク液滴の飛翔状態の安定性を評価する装置であって、
同一吐出条件で前記ノズルから吐出された前記インク液滴の複数の飛翔状態を、それぞれ同一タイミングで撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された前記インク液滴の飛翔状態の複数の撮影画像に基づいて、各撮影画像内の同一位置での画素値のばらつきを反映した合成画素値を、前記撮影画像内のそれぞれの位置で算出する合成画素値算出手段と、
前記各撮影画像内のそれぞれの位置での前記合成画素値に基づいて、前記インク液滴の飛翔状態の安定性を評価する評価値を取得する評価値取得手段と、
を備えることを特徴とするインク液滴の飛翔状態安定性評価装置。
【請求項２】
前記合成画素値算出手段は、前記各撮影画像の前記インク液滴の部分をそれぞれ強調した複数の強調画像に基づいて、前記合成画素値の算出を行うことを特徴とする請求項１記載のインク液滴の飛翔状態安定性評価装置。
【請求項３】
前記評価値取得手段は、前記撮影画像内の全ての位置での前記合成画素値から求めた総合値を前記評価値として取得することを特徴とする請求項１又は２記載のインク液滴の飛翔状態安定性評価装置。
【請求項４】
前記評価値取得手段は、前記撮影画像内における前記飛翔中のインク液滴の主滴を含む領域と該主滴に続いて飛翔する後続飛翔体を含む領域とのうち少なくとも一方の領域に含まれる全ての位置での前記合成画素値から求めた総合値を、前記評価値として取得することを特徴とする請求項３記載のインク液滴の飛翔状態安定性評価装置。
【請求項５】
前記合成画素値算出手段は、前記複数の撮影画像内の同一位置での画素値に対して２値化処理、相加平均処理を施して得られる相加平均画素値と、前記相加平均画素値を該相加平均画素値の最大値から減じた反転画素値とを乗じた乗算画素値を、前記合成画素値として算出する、
ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のインク液滴の飛翔状態安定性評価装置。
【請求項６】
前記合成画素値算出手段は、前記撮影手段が複数の方向から撮影した複数回分の前記撮影画像から、それぞれの前記撮影方向において前記合成画素値を算出し、前記評価値取得手段は、前記各撮影方向における前記合成画素値に基づいて前記評価値を取得することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のインク液滴の飛翔状態安定性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから吐出されるインク液滴の飛翔状態の安定性を評価する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式により画像を形成する際には、ノズルから吐出したインク液滴の印刷用紙上における着弾位置の精度が、画像の印刷品質を大きく左右する。
【０００３】
詳説すると、ノズルから吐出されたインク液滴は、一般に、主滴とその後ろに伸びる液柱との一群で飛翔する。主滴は印刷用紙上で画像を形成する主たる液滴であり、液柱はインク液滴の飛翔中に主滴から分離する。分離後の液柱はやがて複数の微小液滴（サテライト）に分裂する。微小液滴の体積及び質量は、主滴の概ね１／１０乃至それ以下である。
【０００４】
主滴から分離した液柱が分裂して微小液滴となった直後は、微小液滴は主滴とほぼ等しい速度で飛翔する。しかし、空気中を飛翔する液滴はその大きさが小さいほど抗力による減速が顕著なので、飛翔を続けるうちに微小液滴は主滴から遅れて離れていく。特に、小さく軽い微小液滴は空気中を飛翔するうちに空気に対する飛翔速度がほとんどなくなって、ノズルを形成したインクジェットヘッドと印刷用紙との間の飛翔空間を漂うようになる。このような状態の微小液滴はミストとも呼ばれる。
【０００５】
一方、インク液滴によって画像を形成する印刷用紙はインクジェットヘッドに対して相対的に搬送移動されるので、インクジェットヘッドと印刷用紙との間には空気の流れが生じる。そして、インク液滴の飛翔空間の形状が一般的に複雑であることに加え、ノズルがオンデマンドで吐出するインク液滴が飛翔空間に気液混相流をもたらすので、飛翔空間内の空気の流れは、これらが混ざった非常に複雑な流れとなる。
【０００６】
上述した飛翔空間の複雑な流れを飛翔する際に、大きく重たい主滴には飛翔方向の曲がりが生じにくいが、小さく軽い微小液滴は飛翔方向の曲がりが大きく生じる。このため、印刷用紙に対する主滴と微小液滴との着弾位置は最終的に大きくずれる。そして、主滴の着弾位置に対して微小液滴の着弾位置がずれる方向は、印刷用紙の搬送方向だけには限られず、飛翔空間の複雑な流れのせいであらゆる方向となる。
【０００７】
このように、印刷する画像に応じて設計された主滴の着弾位置に対して、微小液滴の着弾位置はあらゆる方向にランダムにずれるので、画像の一部とは評価されず、むしろ、所謂画像の汚れとして評価される。
【０００８】
ところで、ノズルから吐出されて印刷用紙に向け飛翔するインク液滴の撮影画像から液滴の飛翔速度や飛翔方向を求め、これに基づいて着弾位置精度を評価することについては、従来から数多くの提案が存在する。
【０００９】
具体的には、例えば、インク液滴の飛翔状態を撮影した撮影画像に基づいて、インク液滴の体積を積分により求め、かつ、インク液滴の吐出指令から撮影タイミングまでの時間差と撮影画面上のインク液滴の飛翔位置とに基づいて、インク液滴の飛翔速度を求めることを提案したものがある（例えば、特許文献１）。
【００１０】
また、印刷前や印刷後に吐出したダミーのインク液滴の飛翔状態を撮影した撮影画像に基づいて、インク液滴の飛翔速度や飛翔方向を測定し、その結果から、インクジェットヘッドのクリーニング等の制御を行うことを提案したものがある（例えば、特許文献２）。さらに、インク液滴の飛翔状態を２つの方向から撮影した撮影画像に基づいて、液滴の飛翔速度、飛翔方向、体積を測定することを提案したものがある（例えば、特許文献３）。
【００１１】
また、自由落下するインク液滴の飛翔状態を撮影した撮影画像に基づいて、インク液滴の飛翔速度を測定し、その結果とインク液滴の密度、自由落下空間の気体粘度等から、インク液滴の体積を算出することを提案したものがある（例えば、特許文献４）。さらに、飛翔中のインク液滴に平行光を照射してできる陰影の撮影画像に基づいて、インク液滴の形状、大きさを求め、これを２つの時刻において行った結果に基づいて、インク液滴の飛翔速度や飛翔方向を測定することを提案したものがある（例えば、特許文献５）。
【００１２】
また、インク液滴の飛翔状態を撮影した撮影画像に基づいて、液滴の平面位置を測定すると共に、撮影画像におけるインク液滴の輝度分散に基づいて、撮影レンズの光軸方向におけるインク液滴の位置を算出することを提案したものがある（例えば、特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平５−１４９７６９号公報
【特許文献２】特開平１０−２０６６２４号公報
【特許文献３】特開平１１−１０５３０７号公報
【特許文献４】特開２００３−２８６９６号公報
【特許文献５】特開２００８−１５５４０３号公報
【特許文献６】特開２００９−２９８０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、インク液滴の着弾精度に影響するインク液滴の飛翔状態は、飛翔位置、体積、形状及び飛翔速度の各要素、及び、それぞれの要素を取得したタイミングや、それらの要素の安定性によって評価することができる。そして、安定性を除く他の要素については、上述した特許文献１〜６の提案でも既に数値として捉えることが開示されている。
【００１５】
一方、特許文献１〜６の提案では数値として捉えて評価することが開示されていない飛翔状態の安定性については、現在、安定性が顕著に劣る状態をインク液滴の吐出不良や不吐出として評価している。例えばインクジェットプリンタの製品を出荷する際の検査で、インク液滴の着弾位置ずれが許容値を超える等の吐出不良が発生すると、たとえ突発的に発生した場合でも出荷を控えることになる。そして、吐出不良を解消するために、吐出不良に関与する可能性があるインク液滴の各種吐出条件を調整する等しつつ、インク液滴が良好な特性で安定して吐出されるように整備することになる。
【００１６】
この場合には、吐出不良が発生せず良好な特性で安定してインクが吐出されることを、相当回印刷処理を実行させて統計的に確認する必要があり、そのために膨大な時間と手間を要する。
【００１７】
また、画像の汚れとして評価される微小液滴については、飛翔状態の再現性が非常に低く着弾位置ずれ方向やずれ量が不規則であるため、印刷用紙上の画像の汚れを、微小液滴に比べて相当大きい直径数ｍｍのレンズ口径（アパーチャ）の光学濃度で測定する必要がある。即ち、微小液滴による印刷用紙上の画像の汚れは、非常に大きな領域における統計量として扱わなければならない。
【００１８】
その上、印刷用紙上の画像は印刷プロセスの最終結果であり、途中経過を表すものではないので、微小液滴による汚れの発生原因を特定するものとしては適切でない。しかも、印刷用紙上の画像を評価するには、印刷を行い、印刷後の印刷用紙を高解像度で撮影し、撮影画像を詳細に解析する必要があるので、実行に時間を要する。そのため、評価結果を制御に即反映させるフィードバック制御を行うことができない。
【００１９】
このように、インク液滴の飛翔状態の不安定さが招くインク液滴の吐出不良や不吐出、微小液滴による画像の汚れの発生原因を特定し最適化するには、微小液滴の発生と飛翔中に生じた現象についての情報が必要である。そのために、インク液滴の飛翔状態の安定性を評価することが望ましい。
【００２０】
しかし、上述したように、特許文献１〜６に例示する従来の提案は、微小液滴の発生と飛翔中に生じた現象を考慮して飛翔状態の安定性を評価しておらず、飛翔位置、体積、形状及び飛翔速度のいずれかの数値からそれが許容範囲内かどうかを判断するものばかりであった。
【００２１】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ノズルから吐出されたインク液滴の飛翔状態の安定性を、少ない飛翔回数で簡易に評価することができる安定性評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために本発明は、
ノズル（例えば、図３（ｋ）のノズル５ａ）から吐出されたインク液滴（例えば、図３（ａ）のインク液滴５００）の飛翔状態の安定性を評価する装置であって、
同一吐出条件で前記ノズルから吐出された前記インク液滴の複数の飛翔状態（例えば、図３（ａ）〜（ｋ）のインク液滴５００）を、それぞれ同一タイミング（例えば、図３（ｉ）のタイミング）で撮影する撮影手段（例えば、図５のデジタルマイクロスコープ３００）と、
前記撮影手段により撮影された前記インク液滴の飛翔状態の複数の撮影画像（例えば、図４（ａ）〜（ｊ）の画像）に基づいて、各撮影画像内の同一位置での画素値のばらつきを反映した合成画素値（例えば、図８（ｂ）の標準偏差画像の画素値や図９（ｂ）の変動指数画像の画素値）を、前記撮影画像内のそれぞれの位置で算出する合成画素値算出手段（例えば、図５の形状解析部４３０）と、
前記各撮影画像内のそれぞれの位置での前記合成画素値に基づいて、前記インク液滴の飛翔状態の安定性を評価する評価値を取得する評価値取得手段（例えば、図５の演算処理部４４０）と、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
上記発明によれば、飛翔中のインク液滴の撮影画像内のそれぞれの位置の画素値は、インク液滴の飛翔状態が安定していれば同じ値となる。一方、インク液滴の飛翔状態が安定していなければ、特にインク液滴の輪郭に近い位置において、複数の撮影画像内の同一位置での画素値が画像によって異なる値となってばらつくことになる。
【００２４】
そこで、各撮影画像内の同一位置で画素値が同じ値に集中するか、あるいは、異なる値に離散する度合いを表す値を合成画素値として、各撮影画像内のそれぞれの位置で算出する。この合成画素値は、インク液滴の飛翔状態が安定し各撮影画像内の同一位置での画素値が同じ値に集中するほど特定の値（例えば、「０」）に近づき、インク液滴の飛翔状態が安定せず各撮影画像内の同一位置での画素値が異なる値にばらつくほど、特にインク液滴の輪郭に近い画素において、特定の値から遠ざかるものであればよい。例えば、撮影画像内の各画素について、各撮影画像内の画素値を加算した値、乗算した値、差分を取った値、最小値、最大値、相加平均値、相乗平均値、分散値、標準偏差値等を、合成画素値とすることができる。
【００２５】
そこで、インク液滴の飛翔状態が安定している画素の特定の値に近い合成画素値よりも、インク液滴の飛翔状態が安定していない画素の特定の値から遠い合成画素値が、数値的に強調される演算処理を行って評価値を取得することで、その値によりインク液滴の飛翔状態の安定性を定量的に評価することができる。
【００２６】
なお、前記評価値に応じて前記ノズルからの前記インク液滴の吐出条件を変更するようにし、その際に、前記ノズルの駆動パターンと該ノズルから吐出するインクの種類とのうち少なくとも一方の変更により前記吐出条件を変更するようにしてもよい。
【００２７】
インク液滴の飛翔状態の不安定さを強調した数値である評価値は、特にインク液滴の輪郭に近い画素において、インク液滴の存在（又は不存在）の再現性を定量的に示すものとなる。したがって、インク液滴の飛翔状態の安定性を回復させるためにインク液滴の吐出条件を変更する際にも、評価値を目安に変更内容を決定することができる。よって、インク液滴の飛翔状態の安定性を回復するための対策に評価値を迅速にフィードバックし反映させることができる。
【００２８】
また、上記発明において、前記合成画素値算出手段は、前記各撮影画像の前記インク液滴の部分をそれぞれ強調した複数の強調画像に基づいて、前記合成画素値の算出を行うようにしてもよい。
【００２９】
上記発明によれば、撮影画像内のインク液滴の背景部分にインク液滴を画像上で正しく認識する妨げとなる画素値の部分が存在する場合に、その部分がインク液滴の一部と誤って認識されるのを防ぐことができる。したがって、インク液滴を精度よく特定できる強調画像により、各画素の画素値のばらつきを精度よく反映した合成画素値を得ることができる。
【００３０】
さらに、上記発明において、前記評価値取得手段は、前記撮影画像内の全ての位置での前記合成画素値から求めた総合値（例えば、図８（ｂ）の標準偏差画像の全画素の画素値の総和）を前記評価値として取得することを特徴とする。この場合、評価値の演算に先立って、合成画素値に対して、例えば、インク液滴の飛翔状態が安定している位置では合成画素値が特定の値（例えば、「０」又はそれに近い値）となり、インク液滴の飛翔状態が安定していない位置では合成画素値が特定の値（例えば、「０」から遠い値）となる演算処理が行われていることが望ましい。
【００３１】
上記発明によれば、インク液滴の飛翔状態の安定度が合成画素値から求めた、全画素分の合成画素値の総和等の総合値の値によって数値的に表されるので、飛翔状態の安定性の定量的な評価を容易に実現することができる。また、評価値とするのに適した値を簡単な演算処理で得ることができる。
【００３２】
なお、上記発明において、前記評価値取得手段は、前記撮影画像内における前記飛翔中のインク液滴の主滴を含む領域（例えば、図８（ｂ）の標準偏差画像中の主滴５１０に対応する画素を含む領域）と該主滴に続いて飛翔する後続飛翔体を含む領域（例えば、図８（ｂ）の標準偏差画像中の液柱５２０や微小液滴５３０に対応する画素を含む領域）とのうち少なくとも一方の領域に含まれる全ての位置での前記合成画素値から求めた総合値を、前記評価値として取得する構成としてもよい。
【００３３】
上記発明によれば、インク液滴のうち主滴を含む領域の合成画素値から、全画素分の合成画素値の総和等の総合値を求めれば、インク液滴の主滴部分について飛翔状態の安定性を評価する評価値が得られる。同様に、インク液滴のうち主滴に続いて飛翔する後続飛翔体を含む領域や、主滴及び後続飛翔体を合わせたインク液滴全体を含む領域について、その領域に含まれる全ての位置での合成画素値の総和をそれぞれ求めると、インク液滴の後続飛翔体部分やインク液滴の全体について、飛翔状態の安定性を評価する評価値がそれぞれ得られる。
【００３４】
このため、飛翔状態を評価する対象に応じて合成画素値の総和を求める対象の領域を定めることで、インク液滴の飛翔状態の安定性を全体的にあるいは部分的（主滴又は後続飛翔体）に評価することができる。
【００３５】
また、上記発明において、前記合成画素値算出手段は、前記複数の撮影画像内の同一位置での画素値に対して２値化処理、相加平均処理を施して得られる相加平均画素値（例えば、図９（ａ）の相加平均画像の画素値）と、前記相加平均画素値を該相加平均画素値の最大値から減じた反転画素値（例えば、図９（ａ）の相加平均画像の白黒反転画像の画素値）とを乗じた乗算画素値を、前記合成画素値として算出することを特徴とする。
【００３６】
上記発明によれば、相加平均画素値を最大値から減じた反転画素値は、インク液滴の飛翔状態が安定していれば「０」又は最大値に近づき、インク液滴の飛翔状態が安定していなければ、特にインク液滴の輪郭に近い位置において「０」や最大値から遠ざかる。
【００３７】
このため、インク液滴の飛翔状態が安定していれば、合成画素値と反転画素値のどちらかが「０」に近い値となり、合成画素値と反転画素値とを乗じた乗算画素値も「０」に近い値となる。一方、インク液滴の飛翔状態が安定していなければ、特にインク液滴の輪郭に近い位置において、合成画素値と反転画素値のどちらも「０」から遠い値となり、乗算画素値も、特にインク液滴の輪郭に近い位置において「０」から遠い値となる。
【００３８】
そこで、特にインク液滴の輪郭に近い位置において、インク液滴の飛翔状態が安定しているほど「０」に近く安定していないほど「０」から遠い乗算画素値を、撮影画像のそれぞれの位置で合成画素値として算出することで、その値に基づいて取得される評価値によりインク液滴の飛翔状態の安定性を定量的に評価することができる。
【００３９】
即ち、相加平均画素値と反転画素値とを乗じて乗算画素値とすることで、インク液滴の飛翔状態の不安定さを強調した数値が合成画素値として得られる。そして、この数値から評価値を取得することができる。このため、評価値を用いてインク液滴の飛翔状態を評価することで、インク液滴を多数回飛翔させてその回数分だけ飛翔状態を統計的に測定、評価しなくても、限られた飛翔回数で、統計的に測定、評価する場合と同様の精度でインク液滴の飛翔状態を評価することができる。
【００４０】
ここで、上記発明において、前記合成画素値算出手段は、前記複数の撮影画像の同一位置での画素値を相加平均して２値化した相加平均画素値と、前記相加平均画素値を該相加平均画素値の最大値から減じた反転画素値とを乗じた乗算画素値を、前記撮影画像のそれぞれの位置で前記合成画素値として算出してもよい。
【００４１】
上記発明によれば、複数の撮影画像を２値化してから相加平均画素値を求めるよりも、２値化する画像の数を減らすことができるので、２値化処理の負担を軽減することができる。その上で、相加平均画素値と反転画素値とを乗じた乗算画素値を合成画素値として得て、この合成画素値から取得した評価値を用いて、限られた飛翔回数で、統計的に測定、評価する場合と同様の精度でインク液滴の飛翔状態を評価することができる。
【００４２】
なお、乗算画素値から取得する評価値は、各画素毎の乗算画素値の相加平均値（例えば、図９（ｂ）の変動指数関数画像の画素値の相加平均値）であってもよく、各画素毎の乗算画素値から求めた総合値（例えば、図９（ｂ）の変動指数関数画像の全画素の画素値の総和）でもよい。
【００４３】
さらに、上記発明において、前記合成画素値算出手段は、前記撮影手段が複数の方向から撮影した複数回分の前記撮影画像から、それぞれの前記撮影方向において前記合成画素値を算出し、前記評価値取得手段は、それぞれの前記撮影方向における前記合成画素値に基づいて前記評価値を取得することを特徴とする。
【００４４】
上記発明によれば、飛翔中のインク液滴の撮影画像を用いた評価値の算出を複数方向からの撮影画像を用いて各方向毎に行うので、二次元の撮影画像を用いてインク液滴の飛翔状態の安定性を三次元的に評価することができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、ノズルから吐出されたインク液滴の飛翔状態の安定性を、少ない飛翔回数で簡易に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の評価方法で飛翔状態の安定性を評価するインク液滴を吐出するインクジェットプリンタの概略構成を示す説明図である。
【図２】図１の制御ユニットがプリンタ部のインクジェットヘッドに出力する駆動信号の波形とインク室内のインク圧力の変化との関係を示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｋ）は図１のインクジェットヘッドのノズルから吐出されたインク液滴の飛翔状態を吐出からの経過時間別に示す説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｊ）は図３（ｉ）のタイミングでノズルから吐出したインク液滴の飛翔状態を１０回分比較して示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る飛翔状態安定性評価装置の概略構成を示す説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は図５のカメラレコーダがデジタルマイクロスコープの撮影画像を動的２値化する際の画像処理内容を示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｊ）は図４（ａ）〜（ｊ）の飛翔状態を撮影した画像中のインク液滴の部分を強調処理した強調画像を示す説明図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は図５のカメラレコーダが飛翔中のインク液滴の２値化画像から生成する相加平均画像と標準偏差画像を示す説明図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は図５のカメラレコーダが飛翔中のインク液滴の２値化画像から生成する相加平均画像と変動指数画像を示す説明図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、相加平均画像、反転画像、変動指数画像の各画素値とその元となる２値化画像における各画素値の出現頻度との関係を示す説明図である。
【図１１】変動指数画像の各画素値とその元となる２値化画像における各画素値の出現頻度との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明では、まず、本発明の評価方法によって飛翔状態の安定性を評価するインク液滴を吐出するインクジェットプリンタの構造とインク液滴の飛翔状態の傾向を、下記の
１．インクジェットプリンタ
１．１．インクジェットプリンタの構成
１．２．インク液滴の飛翔状態
１．３．飛翔状態の安定性
の項目順で説明する。
【００４８】
また、これに続いて、本発明の実施形態に係るインク液滴の飛翔状態安定性評価装置の構成と、評価処理において用いる飛翔状態の前提とする、インク液滴の累積体積関数や飛翔状態の評価値の一般的な求め方と、評価値を用いて飛翔状態を評価する際に用いる評価データの内容、そして、それらを用いた飛翔状態の評価処理の内容を、下記の
２．インク液滴の飛翔状態安定性評価装置
２．１．飛翔状態安定性評価装置の構成
２．２．動的しきい値を用いた画像の２値化処理
２．３．２値化画像を用いた合成画素値の算出
２．３．１．合成画素値の算出方法例：その１
２．３．２．合成画素値の算出方法例：その２
２．４．評価データの内容
２．５．インク液滴の飛翔状態安定性の評価処理
２．６．変形例
の項目順で説明する。
【００４９】
（１．インクジェットプリンタ）
（１．１．インクジェットプリンタの構成）
まず、本発明の評価方法によって飛翔状態の安定性を評価するインク液滴を吐出するインクジェットプリンタの概略構成を、図１の説明図を参照して説明する。図１に示す本実施形態のインクジェットプリンタ１は、給紙部Ａと、プリンタ部Ｂと、搬送部Ｃと、排紙部Ｄと、反転部Ｅと、これらの動作を制御する制御ユニット２９とを備えている。
【００５０】
給紙部Ａは、記録紙ＰＡ（印刷用紙）を給紙するものである。給紙部Ａは、記録紙ＰＡの搬送経路の最も上流側に配置されている。給紙部Ａは、給紙台Ａ１から記録紙ＰＡをプリンタ部Ｂへと給紙する。
【００５１】
プリンタ部Ｂは、給紙部Ａの下流側に配置されている。プリンタ部Ｂは、レジストローラＢ１やベルト搬送部Ｂ２等を用いて記録紙ＰＡを搬送部Ｃに搬送しつつ、記録紙ＰＡに画像を印刷する。
【００５２】
レジストローラＢ１は、給紙部Ａまたは反転部Ｅから搬送される記録紙ＰＡをベルト搬送部Ｂ２へと搬送する。ベルト搬送部Ｂ２は、レジストローラＢ１から搬送された記録紙ＰＡを吸引しつつ、搬送部Ｃへと搬送する。
【００５３】
搬送部Ｃは、記録紙ＰＡの搬送経路のうち、排紙部Ｄと反転部Ｅの分岐部分に記録紙ＰＡを搬送する経路を構成しており、印刷済みの記録紙ＰＡを搬送する。搬送部Ｃは、プリンタ部Ｂの下流側に配置されている。排紙部Ｄには、印刷済みの記録紙ＰＡが排紙されて積層される。排紙部Ｄは、搬送部Ｃの下流側に配置されている。
【００５４】
反転部Ｅには、排紙部Ｄと切り替えて、両面印刷の片面印刷済の記録紙ＰＡが送り込まれる。反転部Ｅは、片面が印刷された記録紙ＰＡを反転させてプリンタ部Ｂへと搬送する。
【００５５】
上述したプリンタ部Ｂでは、記録紙ＰＡに対する画像の印刷が行われる。そのためにプリンタ部Ｂは、ベルト搬送部Ｂ２の上方に配置されたヘッドユニットＢ３を有している。ヘッドユニットＢ３は、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の各色のインクに対応する４列のインクジェットヘッド５を備えている。
【００５６】
各インクジェットヘッド５は、図１中での図示を省略するが、インクを吐出するノズルと、このノズルに連通するインク室とを有しており、インク室は、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ３  −ＰｂＴｉＯ３  ）等の公知の圧電材料からなる隔壁を有している。
【００５７】
インク室は、制御ユニット２９からの駆動信号により隔壁の電極に印加される電圧を変化させて隔壁をせん断変形させることで、容積を増減変化させることができる。この容積変化を適切なパターンで行わせることにより、インク室のインクをノズルから液滴として吐出させることができる。
【００５８】
なお、図１のインクジェットプリンタ１は、所謂マルチドロップ機能を有している。したがって、１つの画素に対してノズルが吐出するインク液滴は、その画素の階調に応じて１ドロップ〜複数ドロップ（例えば７ドロップ）の範囲で変えることができる。
【００５９】
制御ユニット２９は、マイクロコンピュータなどによって構成されており、いずれも図示を省略するＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭの作業領域を使用しながら実行することで、不図示のドライバ回路を通じて各インクジェットヘッド５に、上述した駆動信号を出力する。この制御ユニット２９は、ノズルからインク液滴を１ドロップ吐出させる毎に、駆動信号をインクジェットヘッド５に出力する。
【００６０】
制御ユニット２９が出力する駆動信号は、例えば、図２の実線で示すような、駆動パルスＰ１，Ｐ２を含む波形とすることができる。この駆動信号によりインクジェットヘッド５の不図示のインク室の隔壁を駆動すると、まず、最初の駆動パルスＰ１の開始（ｔ１のタイミング）によりインク室の容積が拡大される。これにより、図２の破線で示すように、インク室内のインク圧力が減少し、インク室にインクが流れ込む。
【００６１】
その後、インクの流入によりインク圧力が増加し、ｔ２のタイミングにおける駆動パルスＰ１の終了により、インク室の容積が元の大きさに縮小される。これにより、インク室内のインク圧力がさらに増加し、インク室のインクが不図示のノズルから液滴として吐出される。
【００６２】
以後、インク室内のインク圧力は減少に転じ、インク液滴の吐出が終了する。そして、２つ目の駆動パルスＰ２の開始（ｔ３のタイミング）により、インク室の容積が縮小される。これにより、インク室内のインク圧力の減少がインク室容積の縮小に伴うインク圧力の増加でキャンセルされる。そのため、駆動パルスＰ２が終了（ｔ４のタイミング）した後、インク室のインク圧力が通常圧力に戻るまでの所要時間が短縮され、次にノズルからインクを吐出する準備が早く整うようになる。
【００６３】
（１．２．インク液滴の飛翔状態）
次に、インクジェットヘッド５から吐出されたインク液滴の飛翔状態について説明する。図３（ａ）〜（ｋ）はインク液滴の飛翔状態を吐出からの経過時間別に示す説明図であり、各図中下方にあるインクジェットヘッド５のノズル５ａから上方に向けてインク液滴が吐出された場合を示している。なお、図３（ａ）〜（ｆ）では、ノズル５ａがインク液滴により隠れている。
【００６４】
図３（ａ）は吐出動作開始からの経過時間ｔ＝５０μｓのタイミングにおける飛翔状態を示し、図３（ｂ）以降は経過時間ｔが５μｓずつ後のタイミングにおける飛翔状態をそれぞれ示している。よって、最後の図３（ｋ）では、経過時間ｔ＝１００μｓのタイミングにおける飛翔状態を示している。なお、図３（ａ）〜（ｋ）では、１つの画素に５ドロップ連続でインク液滴を吐出した場合を示している。
【００６５】
図３（ａ）に示すように、ノズル５ａから吐出方向Ｚに吐出されたインク液滴５００は当初、ドロップに対応する主滴５１０の後に、細い尾を引いて飛翔する。そのため、各主滴５１０の後には細径の液柱５２０が尾を引いてそれぞれ繋がっている。なお、図３（ａ）のタイミングでは既に、先頭のドロップに対応する主滴が２つ目のドロップに対応する主滴５１０に吸収されて１つになっている。
【００６６】
インク液滴５００の飛翔中に液柱５２０は主滴５１０から分離し、分離後に主滴５１０の後方を飛翔する液柱５２０は、図３（ｅ）〜（ｋ）に示すように、やがて吐出方向Ｚにおいて複数に分裂し、微小液滴（サテライト）５３０となる。微小液滴の体積及び質量は、主滴の概ね１／１０乃至それ以下である。
【００６７】
空気中を飛翔する液滴はその大きさが小さいほど抗力による減速が顕著なので、飛翔を続けるうちに微小液滴５３０は前方の主滴５１０から遅れて離れていく。そして、吐出方向Ｚの前後２つの主滴５１０間を飛翔する微小液滴５３０は、飛翔中に後方の主滴５１０に追いつかれて吸収される。しかし、図３（ｋ）に示すように、ノズル５ａが最後に吐出した主滴５１０の後を飛翔する微小液滴５３０は飛翔速度が低下していき、その一部は、主滴５１０に吸収されることなく記録紙ＰＡに着弾する。
【００６８】
（１．３．飛翔状態の安定性）
ところで、ノズル５ａから吐出されるインク液滴５００の形状や大きさ、飛翔位置は、同じ吐出条件で吐出した場合であってもばらつくことがある。図４（ａ）〜（ｊ）は、ノズル５ａからの吐出動作開始から９０μｓが経過したタイミング（経過時間ｔ＝９０μｓ）におけるインク液滴５００の飛翔状態を、同じ吐出条件で１０回分比較した説明図である。
【００６９】
図４（ａ）〜（ｊ）のインク液滴５００を比較すると分かるように、主滴５１０や後続飛翔体（液柱５２０、微小液滴５３０）の形状や大きさ、飛翔位置は、各回毎にばらついている。そこで、吐出する毎にこのようなばらつきが生じるインク液滴５００の飛翔状態の安定性を評価するための評価値を、インク液滴５００の飛翔状態を写した画像を用いて取得する。
【００７０】
（２．インク液滴の飛翔状態安定性評価装置）
（２．１．飛翔状態安定性評価装置の構成）
次に、本発明の一実施形態に係るインク液滴の飛翔状態安定性評価装置について、図５を参照して説明する。図５の飛翔状態安定性評価装置は、例えば上述したようにしてインクジェットヘッド５のノズル５ａから吐出されたインク液滴５００の飛翔状態の安定性を、本発明の評価方法を適用して評価するのに用いることができる。
【００７１】
図５に示す本実施形態の飛翔状態安定性評価装置は、図１の制御ユニット２９に代わって駆動信号を出力しインクジェットヘッド５を駆動するために、コントローラとしての制御用パーソナルコンピュータ（制御用ＰＣ）１００と、ドライバとしてのＩＪヘッド駆動装置１５０を用いる。ＩＪヘッド駆動装置１５０は、制御用ＰＣ１００からインク吐出の指示信号を受信すると、駆動信号をインクジェットヘッド５に出力する。
【００７２】
また、本実施形態の飛翔状態安定性評価装置は、インクジェットヘッド５が下方に吐出したインク液滴５００の飛翔経路を照明するパルス光を発光するパルス光源２００と、インク液滴５００を撮影するデジタルマイクロスコープ３００と、デジタルマイクロスコープ３００から撮影信号を取り込み処理するパーソナルコンピュータ４００とを有している。
【００７３】
パルス光源２００は、制御用ＰＣ１００の制御によりパルス光源制御装置２５０が出力するパルス信号に応じてパルス光を発光する。デジタルマイクロスコープ３００は、例えば、ＲＧＢ２４ビットで縦１６００×横１２００画素の無圧縮画像信号を、１５フレーム／秒の高レートで転送出力する。したがって、パーソナルコンピュータ４００には、デジタルマイクロスコープ３００の信号転送レートに応じたサンプリングレートで画像信号の取り込み及び記録（録画）が可能な画像記録部４１０として機能する装置を使用する。
【００７４】
前記制御用ＰＣ１００は、ＩＪヘッド駆動装置１５０によりインクジェットヘッド５のノズル５ａから下方にインク液滴５００を吐出させるための駆動信号を出力した後、一定時間遅れてパルス光源２００を発光させる。パルス光源２００が発光している間にデジタルマイクロスコープ３００が撮影した画像には、インクジェットヘッド５が吐出動作を開始してから一定時間が経過した飛翔中のインク液滴５００が撮影される。
【００７５】
したがって、例えば図３（ｉ）のタイミング（経過時間ｔ＝９０μｓ）でインク液滴５００を撮影する場合は、インク液滴５００の吐出動作開始後９０μｓ経過した時点でパルス光源２００を点灯させる。これを１０回繰り返すと、図４（ａ）〜（ｊ）に示す１０パターンの画像を撮影することができる。なお、図４（ａ）〜（ｊ）の画面の縦横比（アスペクト比）と、デジタルマイクロスコープ３００の無圧縮画像信号の画面の縦横比とは異なっている。
【００７６】
ここで、パーソナルコンピュータ４００は、上述した画像記録部４１０に録画した飛翔中のインク液滴５００の画像を２値化する画像処理部４２０として機能する。また、パーソナルコンピュータ４００は、２値化したインク液滴５００の飛翔状態の撮影画像から、２値化画像の同一位置での画素値のばらつきを反映した合成画素値を算出する形状解析部４３０として機能する。
【００７７】
また、パーソナルコンピュータ４００は、形状解析部４３０が算出した合成画素値から、インク液滴５００の飛翔状態の安定性を評価するための評価値を取得し、取得した評価値を用いてインク液滴５００の飛翔状態の安定性を評価する演算処理部４４０として機能する。なお、パーソナルコンピュータ４００には、評価値に対応する評価内容を定義する評価データを記憶するハードディスク等の評価データ記憶部４５０が設けられている。
【００７８】
なお、パルス光源２００やデジタルマイクロスコープ３００を用いた飛翔中のインク液滴５００の撮影は、所謂同期法によって行う。具体的には、一定周期でインク液滴５００をノズル５ａが吐出する吐出動作において、そのトリガ信号を基準に任意の時間遅らせたタイミングでパルス光源２００を発光させると、任意のタイミングにおけるインク液滴５００の飛翔状態をデジタルマイクロスコープ３００で観察することができる。
【００７９】
本実施形態では、パルス光源２００の発光強度の時間変化が、最大強度の半値幅で１８０ｎｓ（ナノ秒）と非常に短いので、インク液滴５００の飛翔速度が例えば６ｍ／ｓであると、最大強度の半値幅の発光時間中のインク液滴５００の飛翔距離は１．０μｍとなる。この飛翔距離が、インク液滴５００の撮影画像上でブレとなって現れる。しかし、サイズが小さい微小液滴５３０でも直径が５．８μｍ（液滴量０．１ｐｌの場合）あるので、上述した撮影画像上のブレは、インク液滴５００の飛翔状態を評価する上で問題とはならない。
【００８０】
ここで、デジタルマイクロスコープ３００で撮影してパーソナルコンピュータ４００の画像記録部４１０に録画するインク液滴５００の飛翔状態とは、飛翔中のインク液滴５００の全体とする。即ち、ノズル５ａが吐出した主滴５１０とその後を飛翔する液柱５２０や微小液滴５３０とを全て含んでいるものとする。
【００８１】
パーソナルコンピュータ４００の画像処理部４２０は、画像記録部４１０に記録したインク液滴５００の飛翔状態の撮影画像から、インク液滴５００の部分と背景部分とを判別するための画像処理を行う。この画像処理は、例えば、適切なしきい値を用いた撮影画像の２値化によって行うことができる。
【００８２】
ここで、例えば図４（ａ）〜（ｊ）に示すように、インク液滴５００とその背景とで輝度（明るさ）が明らかに異なる場合は、画像を単一のしきい値で２値化することで、飛翔中のインク液滴５００（主滴５１０、液柱５２０、微小液滴５３０）と背景部分とを精度よく判別することができる。
【００８３】
しかし、例えば図３（ａ）に示すように、インク液滴５００の背景にノズル５ａやインクジェットヘッド５等が写っている場合は、インク液滴５００との間に輝度差がないので、単一のしきい値で２値化することでは、飛翔中のインク液滴５００と背景部分とを精度よく判別するのは難しい。
【００８４】
そこで、このような場合は、動的しきい値を用いて画像を動的２値化する。以下、パーソナルコンピュータ４００の画像処理部４２０が動的しきい値を用いてデジタルマイクロスコープ３００の撮影画像を動的２値化する際の画像処理内容を、その前処理の内容を含めて、図６（ａ）〜（ｆ）の説明図を参照して説明する。
【００８５】
なお、図６では、図５に示す飛翔状態安定性評価装置のレイアウトに合わせて、図３や図４とは逆に、インク液滴５００の飛翔方向を上下反転させている。したがって、図６では、ノズル５ａが図中の上方に位置し、インク液滴５００の吐出方向Ｚが図中の上方から下方となる向きで示している。
【００８６】
（２．２．動的しきい値を用いた画像の２値化処理）
まず、図６（ａ）に示す、デジタルマイクロスコープ３００で撮影したインク液滴５００の吐出動作開始前の画像の各画素値を、図６（ｂ）に示す、同じアングルでデジタルマイクロスコープ３００が撮影した飛翔中のインク液滴５００の画像の対応する各画素値から減算する。これにより、図６（ｃ）の差分画像を生成する。
【００８７】
ここで、図６（ｂ）の画像に写ったインク液滴５００には、背景部分とのコントラスト比が大きい部分（吐出方向Ｚにおける先頭から４番目の主滴５１０の下端部分よりも上側）と小さい部分（残りの下側部分）とがある。このため、図６（ｃ）の差分画像を単一のしきい値で２値化すると、図６（ｅ）に示すように、４，５番目の主滴５１０の部分等においてインク液滴５００を精度よく特定できない可能性がある。
【００８８】
そこで、図６（ｃ）の画像のうち背景部分とのコントラスト比が小さい部分（吐出方向Ｚにおける先頭から４番目の主滴５１０の下端部分から下側部分）にコントラスト強調処理（線形濃度変換やヒストグラム平坦化）を行って図６（ｄ）の画像を生成する。そして、これを、コントラスト比に応じてしきい値を動的に変える動的しきい値を用いて２値化する。動的しきい値のしきい値マップは、例えば、コントラスト強調処理した図６（ｄ）の画像に「ガウスぼかし」を施し、さらに、「ガウスぼかし」後の画素値を一定値オフセット（加算）させて得ることができる。
【００８９】
上述したしきい値マップで定義される動的しきい値を用いて、コントラスト強調処理後の図６（ｄ）の画像を２値化することで、図６（ｆ）に示すように、４，５番目の主滴５１０の部分等も含めて、インク液滴５００の画像部分を精度よく特定することができる。
【００９０】
インク液滴５００の画像部分を特定した２値化画像は、インク液滴５００の飛翔状態の安定性を評価するための評価値を演算処理部４４０で算出するのに利用される。
【００９１】
そして、２値化画像には、図６（ｆ）に示す画像を用いることができる。また、図６（ｆ）に示す画像のインク液滴５００の画像部分で図６（ｂ）や図６（ｄ）の画像をマスクし、マスク外の背景画像を除去した画像を、図６（ｆ）に示す画像の代わりに評価値の算出に利用してもよい。
【００９２】
（２．３．２値化画像を用いた合成画素値の算出）
飛翔中のインク液滴５００の２値化画像では、各画素の画素値が「０」又は「１」の２種類となる。したがって、例えば図４（ａ）〜（ｊ）に示す同一タイミングで撮影した画像から２値化画像をそれぞれ生成した場合、インク液滴５００の飛翔状態が安定していれば、各２値化画像の同じ画素（それぞれの２値化画像の同一位置）の画素値は全て「０」又は「１」となる。また、インク液滴５００の飛翔状態が安定していなければ、特にインク液滴５００の輪郭に近い画素において、各２値化画像の同じ画素（それぞれの２値化画像の同一位置）の画素値が「０」となったり「１」となったりしてばらつく。
【００９３】
そこで、形状解析部４３０は、各２値化画像の同一画素位置の画素値が「０」又は「１」に集中又は離散する度合いを表す値を、合成画素値として算出する。この合成画素値は、インク液滴５００の飛翔状態が安定し２値化画像の画素値が「０」又は「１」に集中するほど「０」又は最大値に近づき、インク液滴の飛翔状態が安定せず２値化画像の画素値が「０」となったり「１」となったりしてばらつくほど、特にインク液滴５００の輪郭に近い画素において、「０」や最大値から遠ざかるものであればよい。
【００９４】
例えば、各画素について、２値化画像の各画素値を加算した値、乗算した値、各画素値の差分を取った値、最小値、最大値、相加平均値、相乗平均値、分散を示す値、標準偏差を示す値等を、合成画素値としたり、合成画素値を求めるのに用いることができる。
【００９５】
なお、２値化画像の元となる飛翔中のインク液滴５００を撮影した画像では、インク液滴５００が存在する部分の明るさにばらつきに生じることがある。例えば、図４（ａ）〜（ｊ）に示すインク液滴５００では、主滴５１０の中心付近の部分に、インクが存在するにも拘わらず周辺よりも明るい部分が存在する。このような明るい部分は、例えば、撮影時の照明光や周辺の光がインク液滴５００の表面で反射して写り込んで発生するものと考えられる。
【００９６】
そして、インク液滴５００中の明るい部分は、必ずしも毎回同じ明るさであるとは限らない。このため、２値化画像のインク液滴５００の部分に、同一位置の画素値が「０」であったり「１」であったりする画素が発生する可能性がある。そのような位置では、必ずインク液滴５００が存在しているのに、インク液滴５００が存在したり存在しなかったりする位置のように、画素値の標準偏差が大きくなってしまう。
【００９７】
このため、飛翔中のインク液滴５００の撮影画像を２値化する際には、背景との比較でインク液滴５００の部分を強調するための画像処理を行うことが好ましい。これにより、インク液滴５００とその背景に写るインク液滴５００以外のものとを明確に区別することができる。
【００９８】
図７（ａ）〜（ｊ）は、図４（ａ）〜（ｊ）の飛翔状態をデジタルマイクロスコープ３００で撮影した画像中の、インク液滴５００の部分を強調処理した強調画像を示す説明図である。この強調処理は、図６（ｆ）の２値化画像を得る前の、図６（ｂ）〜（ｄ）のいずれかの画像に対して行う。
【００９９】
（２．３．１．合成画素値の算出方法例：その１）
次に、形状解析部４３０がインク液滴５００の飛翔状態の安定性に関する合成画素値を算出する具体的な方法について説明する。まず、インク液滴５００の飛翔状態の安定度に応じて画素値が「０」又は「１」に集中する２値化画像として、図７（ａ）〜（ｊ）の２値化画像の画素値を相加平均した図８（ａ）の相加平均画像を生成し、その画素値が「０」又は「１」に集中又は離散する度合いを示す合成画素値を有する画像として、図８（ｂ）の標準偏差画像を生成する例について説明する。
【０１００】
ここでは、図６（ｆ）に示す画像のインク液滴５００の画像部分で図６（ｄ）の画像をマスクし、マスク外の背景画像を除去して強調処理する手順で加工した、図４（ａ）〜（ｊ）の各多値画像を、さらに２値化して得た図７（ａ）〜（ｊ）の１０枚の画像を用いて、図８（ａ）の相加平均画像を生成した場合について示している。
【０１０１】
この相加平均画像では、飛翔中のインク液滴５００（主滴５１０、液柱５２０、微小液滴５３０）が繰り返し高確率で現れている画素では、相加平均後の画素値が本来のインク液滴５００の画素値に近づいている。一方、インク液滴５００の出現率が低い画素では、相加平均後の画素値が本来のインク液滴５００の画素値から遠ざかっている。
【０１０２】
このため、インク液滴５００の飛翔状態が安定せずインク液滴５００の出現率が低い画素を、相加平均画像の画素値を利用して定量的に評価することができる。その詳細例については、図９及び図１０を参照して後述する。
【０１０３】
なお、相加平均画像上では、インク液滴５００の出現率が低い画素ほど黒に近づくので、ユーザであってもコントラストを参考に、相加平均画像上におけるインク液滴５００の飛翔状態が安定していない部分を視覚的に特定することができる。このため、相加平均画像上におけるインク液滴５００の飛翔状態が安定していない部分は、画像処理によって容易に特定することができる。
【０１０４】
ちなみに、相加平均画素値の代わりに、各画素値の加算値や乗算値、各画素値の差分値、最小又は最大画素値、相乗平均画素値を用いてもよい。ここで、各画素値の差分値というのは、複数（Ｎ個）ある２値化画像のうち任意の２つの画素値の差分値（  ＮＣ２  通り）を集団として評価した値であり、例えば、各画素値の平均値に対する差分値を、各画素値の差分値として用いることができる。
【０１０５】
次に、図８（ｂ）に示す標準偏差画像は、図８（ａ）の相加平均画像に対する図７（ａ）〜（ｊ）の各２値化画像の各画素値の偏差から求めた標準偏差（二乗平方根）を示す画像である。なお、図面の見やすさのため、図８（ｂ）では各画素値を１０倍して標準偏差画像の輝度を上げている。
【０１０６】
この標準偏差画像では、飛翔中のインク液滴５００（主滴５１０、液柱５２０、微小液滴５３０）が繰り返し高確率で現れている画素では、各画素値の平均値に対する偏差が小さく標準偏差画像の画素値が小さいので、画像の色が黒くなっている。一方、インク液滴５００の出現率が低い画素では、各画素値の平均値に対する偏差が大きく標準偏差画像の画素値が大きいので、画像の色が白くなっている。
【０１０７】
このため、標準偏差画像の画素値を合成画素値とし、この合成画素値から求めた総合値を評価値として評価に用いることで、定量的にインク液滴５００の飛翔状態の安定度を評価することができる。総合値は、本実施形態では、標準偏差画像の全画素についての画素値の総和としている。この総和は、インク液滴５００の飛翔状態が安定しているほど値が小さくなり、飛翔状態が安定していないほど値が大きくなる。そこで、この総和の大小によって、インク液滴５００の飛翔状態の安定性を定量的に評価することができる。
【０１０８】
なお、合成画素値としては、図８（ａ）の相加平均画像に対する図７（ａ）〜（ｊ）の各２値化画像の各画素値の標準偏差を示す画素値の代わりに、図８（ａ）の相加平均画像に対する図７（ａ）〜（ｊ）の各２値化画像の各画素値の偏差の二乗和である分散を示す分散画像（図示せず）の画素値を用いることもできる。標準偏差画像や分散画像の画素値を合成画素値に用いる場合、標準偏差画像や分散画像の全画素の画素値を総和した総合値が、インク液滴５００の飛翔状態の安定性を、安定又は不安定の度合いという側面から定量的に評価できる評価値となる。
【０１０９】
そして、標準偏差画像の画素値に基づいて取得した評価値を用いてインク液滴５００の飛翔状態を評価することで、インク液滴５００を多数回飛翔させてその回数分だけ飛翔状態を統計的に測定、評価しなくても、少ない飛翔回数で簡易にインク液滴５００の飛翔状態を評価することができる。
【０１１０】
なお、図８（ｂ）の標準偏差画像中の主滴５１０に対応する画素の画素値のみを合成画素値とし、各合成画素値から総合値を求めれば、インク液滴５００のうち主滴５１０の飛翔状態の定量的な評価値を、総合値として取得したことになる。したがって、この評価値を用いることで、インク液滴５００のうち主滴５１０の部分の飛翔状態を評価することができる。
【０１１１】
また、図８（ｂ）の標準偏差画像中の液柱５２０や微小液滴５３０（一方でも両方でもよい）に対応する画素の画素値のみを合成画素値とし、各合成画素値から総合値を求めれば、インク液滴５００のうち液柱５２０や微小液滴５３０（一方又は両方）の飛翔状態の定量的な評価値を、総合値として取得したことになる。したがって、この評価値を用いることで、インク液滴５００のうち液柱５２０や微小液滴５３０（一方又は両方）の部分の飛翔状態を評価することができる。
【０１１２】
さらに、図８（ａ）の相加平均画像の元となる図７（ａ）〜（ｊ）の２値化画像を生成する際に、図４（ａ）〜（ｊ）の撮影画像におけるインク液滴５００の部分を強調処理した強調画像を用いる代わりに、インク液滴５００の部分を強調処理する前の図４（ａ）〜（ｊ）の撮影画像をそのまま用いてもよい。
【０１１３】
（２．３．２．合成画素値の算出方法例：その２）
次に、インク液滴５００の飛翔状態の安定度に応じて画素値が「０」又は「１」に集中する２値化画像として、図７（ａ）〜（ｊ）の２値化画像の画素値を相加平均した図９（ａ）の相加平均画像を生成し、その画素値が「０」又は「１」に集中又は離散する度合いを示す合成画素値を有する画像として、図９（ｂ）の変動指数画像を生成する例について説明する。
【０１１４】
なお、図９（ａ）に示す相加平均画像も、図８（ａ）に示す相加平均画像と同様に、複数の２値化画像の各画素毎に画素値を相加平均した画像である。図９（ａ）では、図６（ｆ）に示す画像を強調処理する手順で加工した図４（ａ）〜（ｊ）の各多値画像を２値化して得た図７（ａ）〜（ｊ）の１０枚の画像を用いて、相加平均画像を生成した場合について示している。生成手順については重複するので説明を省略する。
【０１１５】
一方、図９（ｂ）に示す変動指数画像は、図９（ａ）の相加平均画像とその反転画像とを用いて生成される。相加平均画像の反転画像とは、相加平均画像の各画素値を、その最大値である「１」から減じた反転画素値を、各画素の画素値とする画像である。そして、変動指数画像は、相加平均画像と反転画像の同じ画素（それぞれの画像の同一位置）の画素値どうしを乗じた画素値を有する画像である。
【０１１６】
ここで、１０枚の２値化画像（図７（ａ）〜（ｊ）の画像）において、インク液滴５００の飛翔状態が安定していれば（同じ形状で飛翔していれば）、各２値化画像の同じ画素どうしの画素値（それぞれの画像の同一位置の画素値）は、「０」（背景部分）か「１」（インク液滴５００の部分）で一致する。一方、インク液滴５００の飛翔状態が安定していなければ、同じ画素の画素値（それぞれの画像の同一位置の画素値）が２値化画像毎に「０」になったり「１」になったりする。
【０１１７】
このため、図９（ａ）の相加平均画像における各画素値（相加平均画素値）は、インク液滴５００の飛翔状態が安定していれば「０」又は「１」となり、安定していなければ、特にインク液滴５００の輪郭に近い画素において、各画素値が「０」より大きく「１」より小さい値となる。
【０１１８】
また、相加平均画素値を「１」から減じた反転画素値も、インク液滴５００の飛翔状態が安定していれば「０」（インク液滴５００の部分）」又は「１」（背景部分）となり、安定していなければ、特にインク液滴５００の輪郭に近い画素において、画素値が「０」より大きく「１」より小さい値となる。そして、インク液滴５００の飛翔状態が不安定であるほど相加平均画素値や反転画素値が、「０」と「１」の中間の「０．５」に近づく。
【０１１９】
このように、インク液滴５００の飛翔状態が安定していれば、相加平均画素値と反転画素値のどちらかが「０」となり、相加平均画素値と反転画素値とを乗じた変動指数画像の画素値（請求項中の乗算画素値に相当）も「０」となる。一方、インク液滴５００の飛翔状態が安定していなければ、特にインク液滴５００の輪郭に近い画素において、相加平均画素値と反転画素値のどちらも「０」から遠い値（本実施形態の場合は最大０．５）となり、変動指数画像の画素値も、特にインク液滴５００の輪郭に近い画素において「０」から遠い値（本実施形態の場合は最大０．５×０．５＝０．２５）となる。
【０１２０】
そこで、後述する演算処理部４４０は、特にインク液滴５００の輪郭に近い画素において、インク液滴５００の飛翔状態が安定しているほど「０」に近く安定していないほど「０」から遠い（本実施形態では最大０．２５）、変動指数画像の各画素値を合成画素値とし、この合成画素値から求めた総合値を、インク液滴５００の飛翔状態の安定度を評価する評価値として取得する。総合値は、本実施形態では、合成画素値とした変動指数画像の各画素の画素値の総和としている。この総和は、インク液滴５００の飛翔状態が安定しているほど値が小さくなり、飛翔状態が安定していないほど値が大きくなる。そこで、この総和の大小によって、インク液滴５００の飛翔状態の安定性を定量的に評価することができる。
【０１２１】
上述したように、相加平均画素値と反転画素値とを乗じて乗算画素値とし、これを合成画素値として用いると、インク液滴５００の飛翔状態の不安定さを強調した数値が評価値として得られる。図１０（ａ）〜（ｃ）は、相加平均画像、反転画像、変動指数画像の各画素値と、その元となる２値化画像における各画素値との関係を示す説明図である。
【０１２２】
まず、相加平均画像の画素値と２値化画像の画素値との関係を示す図１０（ａ）において、縦軸は、相加平均画素値を得る元となる１０枚の２値化画像（図７（ａ）〜（ｊ）の画像）の同一の対象画素における画素値が「１」である確率である。画素値が「１」である２値化画像が０枚ならば、確率は「０／１０」で「０」となるため、図１０（ａ）の横軸に示す相加平均画素値は「０」となる。画素値が「１」である２値化画像が１０枚ならば、確率は「１０／１０」で「１」となるため、相加平均画素値は「１」となる。また、例えば、画素値が「１」である２値化画像が５枚ならば、確率は「５／１０」で「０．５」となるため、相加平均画素値は「０．５」となる。したがって、相加平均画像の画素値は、１０枚の２値化画像のうち対象画素の画素値が「１」である確率に対して、図１０（ａ）に示す直線による正の相関（ｙ＝ｘ）を有している。
【０１２３】
一方、反転画像の画素値と２値化画像の画素値との関係を示す図１０（ｂ）において、縦軸は図１０（ａ）と同じく、１０枚の２値化画像（図７（ａ）〜（ｊ）の画像）の同一の対象画素における画素値が「１」である確率である。画素値が「１」である２値化画像が０枚ならば、確率は「０／１０」で「０」となるため、図１０（ｂ）の横軸に示す反転画素値は、確率「０」の反転値（１−０）で「１」となる画素値が「１」である２値化画像が１０枚ならば、確率は「１０／１０」で「１」となるため、反転画素値は、確率「１」の反転値（１−１）で「０」となる。また、例えば、画素値が「１」である２値化画像が５枚ならば、確率は「５／１０」で「０．５」となるため、反転画素値は、確率「０．５」の反転値（１−０．５）で「０．５」となる。したがって、反転画像の画素値は、１０枚の２値化画像のうち対象画素の画素値が「１」である確率に対して、図１０（ｂ）に示す直線による負の相関（ｙ＝１−ｘ）を有している。
【０１２４】
そして、インク液滴５００の飛翔状態が安定していれば、インク液滴５００の輪郭付近の画素の画素値が、相加平均画像において「１」となり、反転画像において「０」となるので、変動指数画像では、画素値が、「１」と「０」を乗じて「０」となる。一方、インク液滴５００の飛翔状態が不安定であると、インク液滴５００の輪郭付近の画素の画素値が、相加平均画像において「０」と「１」の間の値となり、反転画像においても同様の値となるので、双方を乗じた変動指数画像の画素値も「０」と「１」の間の値となる。したがって、変動指数画像の画素値は、相加平均画素値や反転画素値に対して、図１０（ｃ）に示すように、上に凸の二次関数に近似される相関を有することになる。
【０１２５】
つまり、変動指数関数は、１０枚の２値化画像について、対象画素の画素値の分散を表す関数ということになる。図１０（ｃ）に示す相関を有する本実施形態の変動指数関数では、変動指数画像の画素値が「０」に近いほど、対象画素の画素値の分散が小さくインク液滴５００の飛翔状態が安定していることを示すことになる。一方、変動指数画像の画素値が「０．２５」に近いほど、対象画素の画素値の分散が大きくインク液滴５００の飛翔状態が安定していないことを示すことになる。
【０１２６】
そして、図８（ｂ）と図９（ｂ）とを比較しても分かるように、変動指数画像も標準偏差画像と同じように、インク液滴５００の飛翔状態の安定度を画素値（コントラスト）によって表している。したがって、変動指数画像の画素値を合成画素値とし、変動指数画像の全画素の画素値を足し合わせた総和を、インク液滴５００の飛翔状態の不安定さを強調した数値を評価値とする総合値として得ることができる。
【０１２７】
このため、変動指数画像の画素値に基づいて取得した評価値を用いてインク液滴５００の飛翔状態を評価することで、インク液滴５００を多数回飛翔させてその回数分だけ飛翔状態を統計的に測定、評価しなくても、少ない飛翔回数で簡易にインク液滴５００の飛翔状態を評価することができる。
【０１２８】
なお、変動指数画像の画素値と、１０枚の２値化画像のうち対象画素の画素値が「１」である確率（に対応した相加平均画素値や反転画素値）との関係は、図１０（ｃ）に示すような二次関数的な相関でなくてもよい。要は、２値化画像の対象画素の画素値が「０」（背景部分）と「１」（インク液滴５００の部分）のどちらかに集中している場合に、変数指数画像の画素値が相対的に低く、２値化画像の対象画素の画素値が「０」と「１」のどちらにも集中していない場合に、変数指数画像の画素値が相対的に高い相関であればよい。例えば、図１１の説明図に示すような、上に凸の台形状の相関であってもよい。
【０１２９】
そして、図９（ｂ）の変動指数画像中の主滴５１０に対応する画素の画素値のみを合成画素値とし、各合成画素値から総合値を求めれば、インク液滴５００のうち主滴５１０の飛翔状態の定量的な評価値を、総合値として取得したことになる。したがって、この評価値を用いることで、インク液滴５００のうち主滴５１０の部分の飛翔状態を評価することができる。
【０１３０】
また、図９（ｂ）の変動指数画像中の液柱５２０や微小液滴５３０（一方でも両方でもよい）に対応する画素の画素値のみを合成画素値とし、各合成画素値から総合値を求めれば、インク液滴５００のうち液柱５２０や微小液滴５３０（一方又は両方）の飛翔状態の定量的な評価値を、総合値として取得したことになる。したがって、この評価値を用いることで、インク液滴５００のうち液柱５２０や微小液滴５３０（一方又は両方）の部分の飛翔状態を評価することができる。
【０１３１】
さらに、図９（ａ）の相加平均画像の元となる図７（ａ）〜（ｊ）の２値化画像を生成する際に、図４（ａ）〜（ｊ）の撮影画像におけるインク液滴５００の部分を強調処理した強調画像を用いる代わりに、インク液滴５００の部分を強調処理する前の図４（ａ）〜（ｊ）の撮影画像をそのまま用いてもよい。
【０１３２】
以上に説明した２通りの合成画素値を算出する方法の例では、図４（ａ）〜（ｊ）に示す１０枚の多値画像やその強調画像をそれぞれ２値化して、標準偏差画像や変動指数画像を求めている。このような多数枚の多値画像をそれぞれ２値化するには処理に相応の負担がかかる。そこで、変動指数画像の画素値を合成画素値とする場合には、図４（ａ）〜（ｊ）の各多値画像の相加平均画像を求め、それを２値化した図９（ａ）の相加平均画像から図９（ｂ）の変動指数画像を求めるようにしてもよい。このようにすれば、２値化する画像が相加平均画像の１つだけで済むので、２値化にかかる処理の負担を大幅に軽減することができる。
【０１３３】
そこで、本実施形態の評価装置では、画像処理部４２０が、図４（ａ）〜（ｊ）の各多値画像の相加平均画像を求め、これを２値化して図９（ａ）の相加平均画像を生成する。そして、形状解析部４３０が、２値化した図９（ａ）の相加平均画像から図９（ｂ）の変動指数画像を求めてその画素値を合成画素値とする。勿論、処理の負荷が問題にならなければ、上述した２通りのどちらかの方法で画像処理部４２０や形状解析部４３０が合成画素値を算出するようにしてもよい。
【０１３４】
（２．４．評価データの内容）
演算処理部４４０は、形状解析部４３０が算出した合成画素値を全画素分総和した総合値を評価値として取得する。そして、評価データ記憶部４５０の評価データを参照して、インク液滴５００の飛翔状態の安定性を評価する。データ記憶部４５０の評価データは、評価値とそれに対応する評価内容とを定義するもので、両者の関係を示す一般式や、両者を対応付けたテーブル等によって構成される。評価データの内容は、次のようにして決定されている。
【０１３５】
例えば、インク液滴５００の飛翔状態やその安定性はインクの種類によって異なる。また、デジタルマイクロスコープ３００によるインク液滴５００の撮影タイミングが異なっても、インク液滴５００の飛翔状態やその安定性が異なる場合がある。
【０１３６】
そこで、インク液滴５００の撮影タイミングと使用するインクの種類とをそれぞれ異ならせた組み合わせについて、各撮影タイミングの撮影画像に基づいて評価値とそれに対応する評価内容との関係を、評価データとして評価データ記憶部４５０に記憶しておく。そして、上記組み合わせに応じて、例えば、安定性が低いか高いかの所定のしきい値を実験的に予め求めておき、評価データとして評価データ記憶部４５０に記憶させるようにしてもよい。
【０１３７】
（２．５．インク液滴の飛翔状態安定性の評価処理）
続いて、飛翔状態安定性評価装置によるインク液滴５００の飛翔状態安定性の評価処理について説明する。まず、制御用ＰＣ１００が、ハードディスク等に記憶された撮影タイミングに合わせてパルス光源２００を発光させ、そのタイミングでデジタルマイクロスコープ３００が撮影したインク液滴５００の飛翔状態の画像を、パーソナルコンピュータ４００の画像記録部４１０に録画する。
【０１３８】
そして、パーソナルコンピュータ４００の画像処理部４２０が、記録したインク液滴５００の飛翔状態の撮影画像（図４（ａ）〜（ｊ））の相加平均画像を２値化処理する。また、形状解析部４３０が、画像処理部４２０が処理した２値化画像から、上述した合成画素値（図８（ｂ）の標準偏差画像や図９（ｂ）の変動指数画像の画素値）を算出する。
【０１３９】
さらに、演算処理部４４０が、形状解析部４３０の算出した合成画素値に基づいて、インク液滴５００の飛翔状態の安定性の評価値を算出し、算出した合成画素値に基づいて、インク液滴５００の飛翔状態の安定性を評価する。このとき、演算処理部４４０は、評価データ記憶部４５０に記憶された評価データに基づいて、上記撮影タイミングに対応する上記所定のしきい値から、飛翔状態の安定性を評価する。例えば、評価値が所定のしきい値以上であるときは、インク液滴５００の飛翔状態のばらつきが少ないものとして、飛翔状態の安定性が高いと評価し、評価値が所定のしきい値未満であるときは、インク液滴５００の飛翔状態のばらつきが多いものとして、インク液滴５００の飛翔状態の安定性が低いと評価することができる。
【０１４０】
このように本実施形態では、デジタルマイクロスコープ３００による撮影画像中のインク液滴５００の部分や背景部分に同じ画素値が出現する度合いを数値化した合成画素値から、インク液滴５００の飛翔状態の安定性を評価するための総合値を評価値として得る。このため、評価値の高低によって、インク液滴５００の飛翔状態の安定性を定量的に評価することができる。
【０１４１】
（２．６．変形例）
なお、合成画素値とする図８（ｂ）の標準偏差画像や不図示の分散画像、変動指数画像の各画素の画素値は、それぞれの位置におけるインク液滴５００の飛翔状態の安定性を定量的に表している。したがって、これらの画像の各画素の画素値を用いて、画像中の飛翔状態が安定又は不安定な位置や、飛翔状態が安定又は不安定な度合いを、インク液滴５００の飛翔状態の安定性として定量的に表すことができる可能性がある。
【０１４２】
そこで、評価値として用いる総合値を、画像中の全画素の画素値（全合成画素値）の総和とする代わりに、全画素の画素値から計算によって求められる例えば全画素の相加平均画素値や加重平均画素値、全画素の合成画素値の乗算値等にしてもよい。これらを総合値としても、インク液滴５００の飛翔状態の安定性を定量的に評価することができる。
【０１４３】
また、言うまでもなくインク液滴５００は、吐出方向Ｚに平行な軸を回転中心とする円形の断面を有する立体である。したがって、インク液滴５００の飛翔状態の安定性は、インク液滴５００の中心軸の周りの３６０°全方向から評価することができる。そこで、上述した各手順による評価値の取得を、２つ以上の方向からデジタルマイクロスコープ３００が撮影した画像を用いて撮影方向毎に行い、各方向の評価値を用いて三次元的にインク液滴５００の飛翔状態の安定性を評価するようにしてもよい。
【０１４４】
この場合、三次元的評価を効率的に行うには、互いに直交する２方向からの撮影画像を用いて評価値の取得及び飛翔状態の評価を行うのが好ましい。
【０１４５】
さらに、本実施形態では、デジタルマイクロスコープ３００の撮影画像の２値化から、インク液滴５００の飛翔状態の安定性の評価までを、全てパーソナルコンピュータ４００が行うものとした。しかし、それらの一部又は全部を例えば制御用ＰＣ１００によって行うようにしてもよい。
【０１４６】
また、インク液滴５００の飛翔状態の安定性の評価値について、良好と評価する数値範囲から外れる評価値を取得した場合に、その数値範囲からどのくらい外れているかに応じた内容で、安定性のよくない飛翔状態を安定性のよい状態に戻すために、インクの材料や駆動信号の波形、電圧等、インク液滴５００の吐出条件を変更するフィードバックを行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１４７】
１  インクジェットプリンタ
５  インクジェットヘッド
５ａ  ノズル
２９  制御ユニット
１００  制御用パーソナルコンピュータ（制御用ＰＣ）
１５０  ＩＪヘッド駆動装置
２００  パルス光源
２５０  パルス光源制御装置
３００  デジタルマイクロスコープ（撮影手段）
４００  パーソナルコンピュータ
４１０  画像記録部
４２０  画像処理部
４３０  形状解析部（合成画素値算出手段）
４４０  演算処理部（評価値取得手段）
５００  インク液滴
５１０  主滴
５２０  液柱（後続飛翔体）
５３０  微小液滴（後続飛翔体）
Ａ  給紙部
Ａ１  給紙台
Ｂ  プリンタ部
Ｂ１  レジストローラ
Ｂ２  ベルト搬送部
Ｂ３  ヘッドユニット
Ｃ  搬送部
Ｄ  排紙部
Ｅ  反転部
ＰＡ  記録紙
Ｚ  吐出方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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