(57)【要約】【課題】液滴の吐出周期が短い場合でも、精度よく液滴の飛翔特性を計測する検査装置を提供する。【解決手段】検査装置は、液滴を吐出させる吐出命令を表わす駆動信号を生成する信号生成部と、前記駆動信号に基づいて吐出された前記液滴が飛翔する飛翔状態の情報を取得する撮像部と、前記撮像部によって取得された前記飛翔状態の情報を処理する情報処理装置と、を備え、前記情報処理装置は、前記飛翔状態の情報に基づいて前記液滴の吐出速度を算出する吐出速度算出部と、前記吐出速度に基づいて、複数の前記液滴の中から複数の前記吐出命令のうち１つの吐出命令に基づいて吐出された１つの液滴を特定する液滴特定部と、特定された前記１つの液滴の飛翔特性を算出する飛翔特性算出部と、を有する。【選択図】図４
2019144139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出させる吐出命令を表わす駆動信号を生成する信号生成部と、
前記駆動信号に基づいて吐出された前記液滴が飛翔する飛翔状態の情報を取得する撮像部と、
前記撮像部によって取得された前記飛翔状態の情報を処理する情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記飛翔状態の情報に基づいて、前記液滴の吐出速度を算出する吐出速度算出部と、
前記吐出速度に基づいて、複数の前記液滴の中から、複数の前記吐出命令のうち１つの吐出命令に基づいて吐出された１つの液滴を特定する液滴特定部と、
特定された前記１つの液滴の飛翔特性を算出する飛翔特性算出部と、
を有することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記液滴特定部は、さらに、前記信号生成部が前記駆動信号を生成してから前記液滴が吐出されるまでの遅れ時間に基づいて、複数の前記液滴の中から、前記１つの液滴を特定することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記飛翔特性算出部は、前記吐出速度に基づいて、特定された前記１つの液滴が所定の距離を飛翔する飛翔時間を算出する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記撮像部は、前記飛翔状態の情報を２つの異なる時点で取得し、
前記吐出速度算出部は、前記２つの異なる時点での前記飛翔状態の情報に基づいて、前記吐出速度を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記撮像部は、前記飛翔状態の情報を１つの時点で取得し、
前記吐出速度算出部は、前記１つの時点で取得された前記飛翔状態の情報に含まれる複数の前記液滴の間隔と、既知の吐出周期とに基づいて、前記吐出速度を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記信号生成部は、前記駆動信号を所定の周期で生成し、
前記撮像部は、前記信号生成部が前記駆動信号を生成する１周期の中で、異なる２つの時点での複数の前記液滴の前記飛翔状態の情報を取得する、
ことを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
【請求項７】
前記吐出速度算出部は、前記撮像部が取得した前記２つの時点での前記飛翔状態の情報から前記液滴の吐出速度を算出し、
前記液滴特定部は、前記飛翔状態の情報と前記吐出速度に基づいて前記遅れ時間を算出し、前記吐出速度と前記遅れ時間に基づいて、複数の前記液滴の中から、前記１つの液滴を特定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の検査装置。
【請求項８】
前記飛翔特性算出部は、前記遅れ時間と、前記２つの時点のうち、少なくとも１つの時点で取得された複数の前記液滴の前記飛翔状態の情報に基づいて、特定された前記１つの液滴が所定の距離を飛翔する飛翔時間を算出する、
ことを特徴とする請求項７に記載の検査装置。
【請求項９】
前記撮像部は、前記飛翔時間に基づいて、新たに複数の液滴の飛翔状態を取得し、
前記飛翔特性算出部は、前記飛翔時間に基づいて新たに取得された前記飛翔状態から、前記１つの液滴の位置が前記所定の距離から所定量を超えて離れていた場合、前記飛翔時間を補正する、
ことを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記撮像部は、光源と、光源の光を受光する受光器の組を少なくとも２組有し、
前記組は、吐出された前記液滴がそれぞれの前記組の前記光源の光が前記受光器へ到達するまでの光路を通過するように配置される
ことを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
【請求項１１】
前記吐出速度算出部は、少なくとも２つの前記受光器が出力した信号と、少なくとも２つの前記組の位置または距離に基づいて、前記吐出速度を算出し、
前記液滴特定部は、前記吐出速度と、前記駆動信号が生成されてから少なくとも２つの前記受光器のうち１つが前記信号を出力するまでの検出時間、及び前記受光器の位置に基づいて、前記遅れ時間を算出し、前記遅れ時間に基づいて、前記複数の液滴の中から、前記１つの液滴を特定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の検査装置。
【請求項１２】
前記飛翔特性算出部は、前記検出時間と、前記遅れ時間に基づいて、特定された前記１つの液滴が所定の距離を飛翔する飛翔時間を算出する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の検査装置。
【請求項１３】
複数の吐出命令に基づいて吐出された複数の液滴が飛翔する飛翔状態の情報を外部から取得する取得部と、
前記飛翔状態の情報に基づいて、前記液滴の吐出速度を算出する吐出速度算出部と、
前記吐出速度に基づいて、複数の前記液滴の中から、複数の前記吐出命令のうちの１つの吐出命令に基づいて吐出された１つの液滴を特定する液滴特定部と、
特定された前記１つの液滴の飛翔特性を算出する飛翔特性算出部と、
を備える情報処理装置。
【請求項１４】
情報処理装置に、
複数の吐出命令に基づいて吐出された複数の液滴が飛翔する飛翔状態の情報を取得する手順と、
前記飛翔状態の情報に基づいて、吐出速度を算出する手順と、
前記吐出速度に基づいて、複数の前記液滴の中から、複数の前記吐出命令のうちの１つの吐出命令に基づいて吐出された１つの液滴を特定する手順と、
特定した前記１つの液滴の飛翔特性を算出する手順と、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の液滴の検査装置と、情報処理装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置、立体造形装置、処理液塗布装置、噴射造粒装置等、液体を吐出する液体吐出装置が知られている。
【０００３】
液体吐出装置は、液滴を吐出するノズルと、液滴をノズルから吐出するために液体に圧力を加える加圧装置と、液体を加圧する圧力室などによって構成される液体吐出ヘッドを主構成とした液体吐出ユニットを有する。
【０００４】
液体吐出装置のひとつに、インクジェット方式の画像形成装置（以下、「インクジェット記録装置」と称する）がある。インクジェット記録装置では、インクの吐出速度が一定であることが求められる。吐出速度は、インク液滴の吐出信号に基づいて吐出されたインクが吐出方向へ飛翔する速度であり、一般的には、加圧装置に吐出信号が印加されてから液滴が一定距離に到達するまでの時間で距離を除算した値である。
【０００５】
インク吐出速度には、好適な範囲が存在する。インク吐出速度が好適な吐出速度の下限よりも遅い場合、インクをノズルから吐出してから記録媒体に到達するまでに気流の影響を受けやすくなってしまい、最終的な画像品質が低下してしまう。また、極端に遅い速度では画像形成に悪影響を及ぼす。インク吐出速度が好適な吐出速度の上限よりも極端に速い場合、ノズルから吐出されたインクが、後述するように主滴とサテライト滴に分離してしまうという問題が生じる。これは、液滴には径が小さいほど吐出速度を速くするのが難しいという性質があるためである。
【０００６】
このように、吐出速度には一定の好適範囲があり、設計上その範囲に含まれる特定の速度をインクジェット記録装置の仕様として定めるために、インクの吐出速度を計測する必要がある。特に、サテライト滴が発生している場合は、主滴の吐出速度を計測する必要がある。そのため、液滴の吐出速度を計測又は検査する検査装置が用いられている。
【０００７】
吐出された液滴のうち特定の液滴の吐出速度を計測するために、ヘッドから吐出された液滴が通過する細管を用意し、細管の両端から液滴の落下方向に直交するように局所電界を発生させる技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。この文献では、局所電界を発生させるタイミングを液滴の吐出開始タイミングと同期させることにより、高周波あるいは短周期の吐出周期でも、特定の液滴のみを細管から取り出している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しがしながら、上記の手法では、液滴の吐出開始タイミングと液滴を検出した信号の相関を決定することが困難であるため、液滴の吐出速度の計測の精度に問題がある。
【０００９】
また、液体を吐出する装置においてヘッド内に放置されたインクは乾燥・凝集効果によってインク吐出速度が遅くなることが知られており、吐出速度の計測の前にはインクを空撃ちして捨てる必要がある。インクがヘッド内に１秒程度放置されると、吐出速度に影響を及ぼすので、空撃ちは計測に必須である。
【００１０】
この空撃ちを行うために、計測の最初は計測を行わず吐出を繰り返し、そのまま吐出を止めずに計測を行う。その結果、吐出開始タイミングの前にも液滴が存在し、それらを吐出開始タイミングで吐出開始した液滴とその他のタイミングで吐出した液滴とを分離判別する技術を必要とする。繰り返し吐出の周期が短いほど液滴間の間隔も狭くなるので、分離判別が難しい。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液滴の吐出周期が短い場合でも精度よく液滴の飛翔特性を計測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の検査装置は、
液滴を吐出させる吐出命令を表わす駆動信号を生成する信号生成部と、
前記駆動信号に基づいて吐出された前記液滴が飛翔する飛翔状態の情報を取得する撮像部と、
前記撮像部によって取得された前記飛翔状態の情報を処理する情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記飛翔状態の情報に基づいて、前記液滴の吐出速度を算出する吐出速度算出部と、
前記吐出速度に基づいて、複数の前記液滴の中から、複数の前記吐出命令のうち１つの吐出命令に基づいて吐出された１つの液滴を特定する液滴特定部と、
特定された前記１つの液滴の飛翔特性を算出する飛翔特性算出部と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液滴の吐出周期が短い場合でも精度よく液滴の飛翔特性を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の検査システムの一例を示す概略図である。
【図２】情報処理装置の制御部のハードウェア構成を示す図である。
【図３】情報処理装置の制御部が実行する情報処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態の情報処理装置と、カメラ方式の検査装置を含む検査システムの模式図である。
【図５】情報処理装置の制御部が実現する機能を示す機能ブロック図である。
【図６】カメラ方式の撮像部で撮影した画像の一例を示す図である。
【図７】第１の実施形態の情報処理装置の制御部が実行する処理の流れを示すフローである。
【図８】第２の実施形態の情報処理装置と、フォトディテクタ方式の検査装置を含む検査システムの模式図である。
【図９】２組の光源と受光器を使用したフォトディテクタ方式の撮像部の一例示す模式図である。
【図１０】第２の実施形態の情報処理装置の制御部が実現する機能を示す機能ブロック図である。
【図１１】２つの受光器から出力される受光信号の一例を示す図である。
【図１２】第２の実施形態の情報処理装置の制御部が実行する処理の流れを示すフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照し、本発明の実施形態の検査装置と構成と手法を説明する。
【００１６】
図１は、実施形態の検査システム１の概略図である。検査システム１は、検査装置１０２と情報処理装置１００を含む。検査装置１０２は、検査対象である液体吐出ユニット１０５から吐出される液滴の飛翔情報を取得するする。情報処理装置１００は、制御部１０１を有し、検査装置１０２の制御と、検査装置１０２で取得される情報の処理を行う。制御部１０１を含む情報処理装置１００の少なくとも一部は、検査装置１０２に組み込まれていてもよい。
【００１７】
検査装置１０２は、信号生成部１０３と撮像部１０４を有する。信号生成部１０３は、制御部１０１の吐出命令に応じて吐出駆動信号を生成し、生成した吐出駆動信号を液体吐出ユニット１０５に出力する。吐出駆動信号は、撮像部１０４にも入力され、吐出駆動のタイミングに合わせて、撮像部１０４で液滴の飛翔状態に関する情報が取得される。撮像部１０４は、カメラ方式、光検出方式など、任意の撮像方式を採用し得る。
【００１８】
液体吐出ユニット１０５は、検査装置１０２の信号生成部１０３から受け取った吐出駆動信号に基づいて、液滴を吐出する。液体吐出ユニット１０５から吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
【００１９】
情報処理装置１００は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やスマートフォン等の汎用の情報処理装置であってもよいし、検査装置１０２から送られてくる情報を処理する専用の情報処理装置でもよい。また、情報処理装置１００の制御部１０１は、検査装置１０２から送られてくる情報の処理と、検査装置１０２の制御を行う。上述したように、制御部１０１は検査装置１０２に組み込まれていてもよい。
【００２０】
図２に、制御部１０１のハードウェア構成の一例を示す。制御部１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒｏｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２００、ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２、Ｉ／Ｆ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）２０３、バス２０４、入力部２０５、出力部２０６を備えている。
【００２１】
ＣＰＵ２００、ＲＡＭ２０１、ＲＯＭ２０２、Ｉ／Ｆ２０３は、バス２０４を介して通信可能に接続されている。
【００２２】
ＣＰＵ２００は、ＲＡＭ２０１を作業領域として利用し、ＲＯＭ２０２に記憶されているプログラムを読み出して実行し、Ｉ／Ｆ２０３を介して接続される検査装置１０２を制御する。
【００２３】
Ｉ／Ｆ２０３には、検査装置１０２の他、キーボードやマウス等の入力部２０５と、ディスプレイ等の出力部２０６が接続され、ユーザによる入出力、パラメータの設定等が可能である。
【００２４】
次に、本発明に係る情報処理装置１００の制御部１０１が実行する処理について説明する。図３は、制御部１０１が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【００２５】
Ｓ３０１では、撮像部１０４が取得した液滴の飛翔に関する情報を受け取り、受け取った情報に基づいて吐出速度を算出する。
【００２６】
具体的には、撮像部１０４は、液体吐出ユニット１０５から吐出される液滴が吐出方向へ飛翔する飛翔状態に関する情報を、２つの異なる時点で取得し、制御部１０１へ出力する。制御部１０１は、撮像部１０４から受け取った情報に含まれる液滴の位置情報と、２つの時点の時間差とから、液滴の吐出速度Ｖを算出する。この吐出速度Ｖは、吐出速度の平均値であってもよい。
【００２７】
Ｓ３０２では、撮像部１０４から受け取った情報に基づいて、ある時点で信号生成部１０３で生成された吐出駆動信号（以下、「駆動信号」と称する）に対応して、どの液滴が液体吐出ユニット１０５から吐出されたかを特定する。撮像部１０４は、液体吐出ユニット１０５から順次吐出される液滴の存在情報をキャプチャするが、撮像部１０４が取得した情報のみでは、どの液滴がどの吐出命令に対応するかが不明だからである。
【００２８】
具体的には、制御部１０１は、信号生成部１０３が時刻ｔ＝０で駆動信号を出力した後に、撮像部１０４が時刻ｔ＝Ｔで取得した複数の液滴ＩＤｎ（ｎ＝０、１、２、３・・・）の飛翔状態の情報から、複数の液滴のそれぞれの位置Ｌｎ（ｎ＝０、１、２、３・・・）を算出する。
【００２９】
そして、液滴の位置Ｌと、撮像部１０４が液滴の飛翔状態を取得した時刻Ｔと、Ｓ３０１で算出した吐出速度Ｖに基づいて、飛翔状態の情報に含まれる複数の液滴ＩＤｎのうち、以下の条件を満たす液滴を、ｔ＝０で生成された駆動信号に基づく液滴であると特定する。
【００３０】
条件１：０＜Ｌｎ≦Ｖ×Ｔ、かつ
条件２：Ｌｎの値が最大である。
【００３１】
条件１により、複数の液滴ＩＤｎのうち、信号生成部１０３がｔ＝０の時点で生成した駆動信号よりも前の駆動信号に基づいて吐出された液滴ＩＤｎ（Ｌｎ＞Ｖ×Ｔ）を、特定したい液滴の候補から除いている。
【００３２】
条件２により、ｔ＝Ｔの時点で最も液体吐出ユニット１０５から離れている（飛翔した）液滴を特定している。
【００３３】
条件１と条件２の充足を判断することにより、ｔ＝０以降に吐出された液滴の中から、ｔ＝０で生成された駆動信号に基づいて吐出された液滴を特定することができる。
【００３４】
Ｓ３０２において、制御部１０１は、信号生成部１０３がｔ＝０の時点で駆動信号を生成してから、液滴が液体吐出ユニット１０５から吐出されるまでの遅れ時間Ｔｄを算出してもよい。
【００３５】
具体的には、制御部１０１は、遅れ時間Ｔｄを以下の式（１）から求める。
Ｔｄ＝Ｔ−Ｌ／Ｖ            （１）
ここで、Ｔは駆動信号の生成（ｔ＝０）から、撮像部１０４で液滴飛翔状態の情報が取得（ｔ＝Ｔ）されるまでにかかった時間、Ｌは液滴の位置（Ｔ秒間の移動距離）、ＶはＳ３０１で求めた吐出速度（飛翔速度）Ｖである。
【００３６】
このＴｄの値が正であり、かつ最小の値になる液滴が、ｔ＝０の時に信号生成部１０３によって生成された駆動信号に基づいて吐出された液滴として特定される。
【００３７】
Ｓ３０３では、ある駆動信号に対応する特定の液滴（Ｓ３０２の決定結果）が、その駆動信号の生成によって所定の距離ｌを移動するまでにかかる飛翔時間を算出する。
【００３８】
具体的には、吐出速度Ｖ、所定の距離ｌ、遅れ時間Ｔｄから飛翔時間Ｔflyを式（２）を用いて算出する。
飛翔時間Ｔfly＝ｌ／Ｖ＋Ｔｄ        （２）
図３の処理により、信号生成部３がある駆動信号を生成してから、その駆動信号に応答して吐出された液滴が所定距離を移動するまでの飛翔時間を計測することができる。
（第１の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態に係る情報処理装置１００と検査装置１０２Ａについて説明する。
【００３９】
図４は、情報処理装置１００と検査装置１０２Ａを含む検査システム１Ａと、液体吐出ユニット１０５の模式図である。情報処理装置１００は、図２を参照して説明したのと同じハードウェア構成を有するので、重複する説明を省略する。
【００４０】
検査システム１Ａで検査対象となる液体吐出ユニット１０５は、液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」と称する）４０６、インク供給チューブ４０７、アンプ４０８、ノズル４０９を備えている。ヘッド４０６は、インク供給チューブ４０７を通じてインクの供給を受ける。ヘッド４０６には、アンプ４０８が電気的に接続されており、情報処理装置１００からの駆動信号を受けて、ノズル４０９から図の鉛直方向にインクを滴下する。滴下方向の下方に受け皿４０５が配置され周囲の汚れを防ぐ。
【００４１】
ヘッド４０６には、一般的に複数のノズル４０９が設けられており、すべて同じ平面上に存在する。この平面を「ノズル面７」と呼び、図の下向きの矢印で示される吐出方向を正（プラス）方向として、ノズル面７からの距離を計測する。
【００４２】
検査装置１０２Ａは、液体吐出ユニット１０５のノズル４０９から吐出方向８に吐出され飛翔する液滴が、ノズル面７から検出面９の間を飛翔する時間を計測する装置である。
【００４３】
ノズル４０９から吐出されたインクは、ノズル近傍では柱状の形状の液柱３０となり、ノズルから離れるにつれて、液柱のうち吐出方向において先頭の液滴である主滴３１と、１つ以上の後続の液滴であるサテライト滴３２に分離する。一般的に、主滴３１はサテライト滴３２よりも大きな径であるが、それに限られない。
【００４４】
検査装置１０２Ａは、信号生成器４０１、光源４０２、カメラ４０３、グラバーボード４０４、受け皿４０５を備えている。グラバーボード４０４は画像入力機能を備えたボードであり、カメラ４０３と情報処理装置１００の間に接続されている。
【００４５】
信号生成器４０１は、情報処理装置１００の制御部１０１（図１参照）の制御に基づいて駆動信号を生成し、駆動信号を液体吐出ユニット１０５のアンプ４０８へ出力する。信号生成器４０１はまた、情報処理装置１００の制御部１０１の制御に基づいて、光源４０２へ光源４０２の点灯を制御する点灯制御信号を出力する。なお、点灯制御信号は、信号生成器４０１とは異なる第２の信号生成器を用いて生成してもよい。光源４０２の発光時間は、カメラ４０３の受光感度と光源４０２の強度に応じて適宜設定される。
【００４６】
より具体的には、信号生成器４０１は、情報処理装置１００から、ヘッド駆動データ、吐出同期信号、吐出タイミング信号を受け取って駆動信号を生成し、アンプ４０８へ出力する。アンプ４０８は、信号生成器４０１から受け取った駆動信号を増幅し、増幅した信号を、液体吐出ユニット１０５が有する図示しないヘッドドライバへ出力する。ヘッドドライバは、受け取った駆動信号に基づいて、駆動信号の大きさに応じた吐出速度でインクをノズル４０９から吐出させる。
【００４７】
信号生成器４０１は、光源４０２及びグラバーボード４０４と通信可能になっており、信号周期始点を表す信号を出力する。信号周期始点とは、信号生成器４０１が生成した駆動信号の周期の開始点を示す信号である。これにより、光源４０２の発光遅延時間とカメラ４０３の撮像開始時間の基準を統一し、ストロボ手法の撮影を行う。ストロボ撮影のための光源４０２の点灯は、上述のように、制御部１０１の制御下で信号生成器４０１が生成した点灯制御信号に基づいて行われる。
【００４８】
ストロボ手法では、Ｔｓ秒間隔（Ｔｓは、例えば５０マイクロ秒から１ミリ秒である）で繰り返し吐出される液滴があるとき、カメラ４０３の露光時間をＴｓ秒よりも十分に大きな値（例えば１００×Ｔｓ秒）に設定して、Ｔｓ秒の整数倍の間隔で短く光源４０２を発光させる。発光は、吐出開始タイミングから遅れ時間Ｔｄ秒を基準として、Ｔｓ秒の整数倍の間隔で短く光源を発光させる。遅れ時間Ｔｄは、Ｔｄ＜Ｔｓを満たす。
【００４９】
光源４０２は、信号生成器４０１から受け取った点灯制御信号に基づいて、発光する。光源４０２は、例えば、ＬＥＤダイオードであるが、これに限られず、白熱電球、レーザダイオード等の光源を用いて実現してもよい。
【００５０】
カメラ４０３は、光源４０２の光を用いて撮影した画像をグラバーボード４０４へ出力する。カメラ４０３は、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子とレンズを有する装置で実現される。しかし、これに限られず、ある範囲内を撮影し、グラバーボード４０４又は情報処理装置１００へ画像データを出力することができるものであればよい。図中、カメラ４０３の撮影範囲は、斜めの点線で示されている。カメラ４０３が撮影し取得する画像データは２次元画像に限られず、３次元の立体画像データでもよい。
【００５１】
グラバーボード４０４は、カメラ４０３から受け取った画像データを情報処理装置１００へ出力する。グラバーボード４０４は、カメラ４０３と情報処理装置１００を繋ぐインターフェースの役割を持つとともに、カメラ４０３の撮影制御や画像の遅延転送を実現する。遅延転送とは、グラバーボード４０４内のバッファを介して画像を転送することにより、情報処理装置１００との通信速度が低速であってもカメラ４０３の高速な撮影速度を実現する技術である。なお、グラバーボード４０４は、情報処理装置１００とカメラ４０３との通信が高速である場合は省略することができる。この場合、信号生成器４０１は情報処理装置１００へ信号周期始点を示す信号を送る。
【００５２】
次に、情報処理装置１００の制御部１０１のＣＰＵ２０１が、ＲＡＭ２０２を作業領域として利用し、ＲＯＭ２０２に記憶されているプログラムを読み出して実行することで実現する機能について説明する。
【００５３】
図５は、制御部１０１が実現する機能を示す機能ブロック図である。制御部１０１は、ヘッド駆動制御部５０１、液滴検出部５０２、吐出速度算出部５０３、液滴特定部５０４、及び液滴飛翔時間算出部５０５をその機能として有する。
【００５４】
ヘッド駆動制御部５０１は、液体吐出ユニット１０５のノズル４０９から液滴が吐出される周期が吐出周期Ｔｆになるように、信号生成器４０１を制御する。吐出周期Ｔｆの情報は、液滴検出部５０２、吐出速度算出部５０３、液滴特定部５０４、液滴飛翔時間算出部５０５へも供給される。
【００５５】
液滴検出部５０２は、グラバーボード４０４から送られてくる画像データから、検出面９の位置Ｌｔを算出し、液滴を検出する。検出面９は、ノズル４０９から吐出された液滴の着地点に相当する位置にあり、液滴の飛翔時間を計測する位置である。検出面９の位置は、設定・変更が可能である。例えば、情報処理装置１００のユーザがキーボード等の入力部２０５やディスプレイ等の出力部２０６と一体になったタッチ入力部を使用して検出面９の位置を設定してもよい。
【００５６】
画像データ中の検出面９の位置Ｌｔは、様々な方法で決定できる。例えば、カメラ４０３の撮像素子とレンズ倍率の関係から、撮影した画像のピクセル間隔に応じた距離（画像倍率）を算出する方法、ヘッド４０６のノズル４０９の既知の間隔を撮影して画像倍率を算出する方法、カメラ４０３の対物レンズにミクロメータを取り付ける方法、液滴が飛翔している領域の近傍に目盛を配置する方法などである。もちろん、これらの方法に限られず、カメラ方式の撮像で、画像データ中で検出面に相当する位置Ｌｔを算出することができる任意の手法を用いることができる。
【００５７】
液滴検出部５０２による液滴の検出は、例えば、画像データ中の円形領域の認識によって行われる。円形領域の認識は、ハフ変換やクラスタリングなどの手法を用いることで実現することができるが、これらの手法に限られない。
【００５８】
吐出速度算出部５０３は、グラバーボード４０４から送られてくる２つの異なる時点Ｔｄ１、Ｔｄ２における画像データから、液滴の吐出速度Ｖａｂを算出する。
【００５９】
具体的には、信号生成器４０１がＴｓ秒に１度、吐出駆動信号を生成している場合（周波数ｆ）、カメラの露光時間をＴｓ秒よりも十分に大きな値（たとえば１００×Ｔｓ秒、または１秒）に設定する。吐出開始タイミングより後に、光源４０２を周波数ｆの整数倍の周波数ｆ'で発光させる。このときの吐出開始タイミングを基準とする各発光の発光時刻をＴｄｎとする。吐出速度算出部５０３は、発光時刻Ｔｄ１に得られた画像１と、Ｔｄ２に得られた画像２から、液滴の吐出速度Ｖａｂを求める。
【００６０】
図６は、吐出速度の算出を含む飛翔時間の計測を説明する図である。最も左側のｔ＝０が、ある液滴の吐出開始タイミングであり、制御部１０１の吐出命令に基づいて信号生成器４０１で駆動信号が生成された時間である。ｔ＝０の時点では、すでに空撃ちのために液滴が吐出されているが、今回の駆動命令に基づく液滴は、未だ吐出されていないが、光源４０２は周波数ｆ'で繰り返し発光している。ｔ＝０で得られる画像を画像Ｐとする。
【００６１】
ｔ＝Ｔｄ１は、ｔ＝０より後の第１の発光時刻であり、画像１が得られる。ｔ＝Ｔｄ２は、ｔ＝０より後の第２の発光時刻であり、画像２が得られる。Ｔｄ１とＴｄ２は、
Ｔｄ１＜Ｔｓ、
Ｔｄ２＜Ｔｓ、及び
Ｔｄ１＜Ｔｄ２
の関係を満たす。
【００６２】
図６の画像１、画像２から、ΔＴｄ（＝Ｔｄ２−Ｔｄ１）の間における、ある液滴ＩＤ２の主滴３１の移動距離ΔＬを求めることができる。求めた移動距離ΔＬと時間差ΔＴｄから、式（３）により、液滴の吐出速度Ｖａｂを求めることができる。
Ｖａｂ＝ΔＬ／ΔＴ            （３）
この時点で、選択した液滴ＩＤ２が、着目している駆動命令によって吐出された液滴であるか否かはわからない。液滴の吐出速度Ｖを求める際に用いる液滴は、液滴ＩＤ２の主滴３１に限定されず、画像データ内に存在するその他の液滴の主滴について、吐出速度Ｖを求めてもよい。
【００６３】
２つの時点の時間差ΔＴｄが十分小さい場合は、求めた吐出速度Ｖａｂを、ノズル４０９から吐出された液滴の全体の平均吐出速度Ｖａｂとして用いてもよい。もしくは、Ｔｄ１とＴｄ２の２つの時点で画像データ中に共通して存在する各液滴ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３の主滴３１の吐出速度を求め、求めた速度を平均したものを平均吐出速度Ｖａｂとしてもよい。
【００６４】
画像データ中の主滴３１の特定は、液滴特定部５０４によって行われる。液滴特定部５０４は、画像データ中の少なくとも１以上の円形領域から吐出速度の計測対象である主滴３１を判別する。
【００６５】
ヘッド４０６にエネルギーを加えたタイミングと、ノズル４０９からインクが吐出されるタイミングには時間遅れがあるため、ノズル６の外側で液柱３０が観測できるのは、時間ｔ＞０の時点となる。それぞれの液柱３０の先端が、駆動信号生成後に初めてノズル６の外側で観測される時間を遅れ時間Ｔｄとおくと、任意の時間Ｔにおける液滴先端のノズル６からの飛翔距離Ｌは平均吐出速度Ｖａｂを用いて式（４）で表せる。
Ｌ＝（Ｔ−Ｔｄ）×Ｖａｂ            (４)
時刻Ｔｄ１で計測した画像中の液滴（たとえばＩＤ２）の位置をＬ１とすると、その液滴の遅れ時間Ｔｄは式（５）で推定できる。
Ｔｄ＝Ｔｄ１−Ｌ１／Ｖａｂ            (５)
各液滴について、Ｔｄの値が０より小さい場合（Ｔｄ＜０）、その液滴は、液柱３０の吐出開始タイミングよりも前に吐出されたことを示す。Ｔｄの値が０よりも大きい場合は（Ｔｄ＞０）、吐出開始タイミングの後で吐出されたことを示す。したがって、Ｔｄの値が正、かつ最も小さい値となる液滴を、吐出速度計測対象の主滴３１とし、主滴３１以外でＴｄが正の液滴を、サテライト滴３２の候補群とする。サテライト滴３２の候補群には、選択した主滴３１を含む液柱３０よりも後に吐出された他の液柱３０から生成された液滴も含まれる。
【００６６】
図６の画像Ｐ、画像１、画像２において、ＩＤ０およびＩＤ１の液滴は、時刻Ｔｄ１におけるノズルからの距離Ｌ１が予測される飛翔量よりも大きく、ＩＤ２は予測される飛翔量よりも小さい。したがって、ＩＤ２がｔ＝０を吐出周期開始点とする吐出駆動信号によって吐出された主滴３１であることが分かる。ここで、予想される飛翔量とは、ｔ＝Ｔｄ１の時点で吐出される液滴が飛翔することができる最大距離ＬＭであり、式（６）で求めることができる。
ＬＭ＝Ｖａｂ×Ｔｄ１                （６）
ヘッド４０６の駆動周期がＴｆであるならば、図６の画像１からもわかるようにヘッドの吐出方向には、距離で数えてＴｆ×Ｖａｂごとに周期的に円形領域が現れる。
【００６７】
このことから、主滴３１の吐出方向の位置Ｌからノズルに近づく方向へ、距離（Ｔｆ×Ｖａｂ）の範囲に存在する円形領域をサテライト滴３２として扱い、主滴３１とそのサテライト滴３２、およびそれ以外の液滴を分離することができる。
【００６８】
ある液滴がＬｓの位置に存在する時、Ｌｓが式（７）を満たすときに当該液滴をサテライト滴３２のひとつとみなし、式（７）を満たさないときに、他の液柱３０由来の液滴群として分離判別する。
Ｌ−Ｔｆ×Ｖａｂ ＜ Ｌｓ ＜Ｌ            (７)
Ｔｆ×Ｖａｂ（周期×吐出平均速度）から、−Ｔｄ１×Ｖａｂ（Ｔｄ１秒前の液滴の位置）を推定することも可能である。また、吐出周期Ｔｆは既知なので、１つの画像中の連続する２つの主滴３１間の間隔Ｄを求めることで、吐出平均速度をＶａｂ＝Ｄ／Ｔｆで推定でき、２つの時点の画像を用いた上記の手法と同じ結果を得ることも可能である。この場合、Ｔｄ２の画像２は不要であり、画像数を１枚削減することができる。
【００６９】
液滴飛翔時間算出部５０５は、平均吐出速度Ｖａｂ、検出面（液滴の着地点）の位置Ｌｔ、及びｔ＝Ｔｄ１での液滴ＩＤ２の位置Ｌ１から、信号生成器４０１が吐出信号を生成してから、その吐出信号により液滴ＩＤ２が位置Ｌｔに到達するまでの時間Ｔ_ｍａｉｎを算出する。時間Ｔ_ｍａｉｎは、式（８）により算出される。
Ｔ_ｍａｉｎ＝Ｔｄ１＋（Ｌｔ−Ｌ１）／Ｖａｂ    (８)
液滴の位置Ｌ１に替えて、ｔ＝Ｔｄ２における液滴ＩＤ２の位置Ｌ２から時間Ｔ_ｍａｉｎを求めてもよい。あるいは、ｔ＝Ｔｄ１、ｔ＝Ｔｄ２における液滴ＩＤ２の位置Ｌ１、Ｌ２のそれぞれからＴ_ｍａｉｎ１、Ｔ_ｍａｉｎ２を求め、その平均値をＴ_ｍａｉｎとしてもよい。
【００７０】
算出された時間Ｔ_ｍａｉｎは信号生成器４０１にも供給される。信号生成器４０１は、液滴飛翔時間算出部５０５から受け取った時間Ｔ_ｍａｉｎに基づいて、点灯制御信号を光源４０２へ出力する。
【００７１】
具体的には、信号生成器４０１がｔ＝０で生成した吐出駆動信号に基づいて吐出された主滴３１が、時間Ｔ_ｍａｉｎで位置Ｌｔに到達する状態が撮影されるように、光源４０２を発光させる。この発光タイミングの画像データをカメラ４０３によって取得し、取得した画像データを、出力部２０６（たとえば表示ディスプレイ）に出力する。この画像が図６の画像３である。
【００７２】
検査装置１０２Ａのユーザは、画像３により、飛翔時間の測定結果を確認することができる。なお、飛翔時間Ｔを求めた後、飛翔時間Ｔを求めたときとは異なる駆動信号を信号生成器４０１が生成した時をｔ＝０とし、ｔ＝Ｔ_ｍａｉｎの時点の画像データを取得するようにしてもよい。
【００７３】
図５に戻って、液滴検出部５０２は、ｔ＝Ｔ_ｍａｉｎの時点で取得した画像データ（図６の画像３）に含まれる液滴の位置を上述した手法で検出し、検出した位置を液滴飛翔時間算出部５０５へ出力する。液滴飛翔時間算出部５０５は、液滴検出部５０２から受け取ったｔ＝Ｔ_ｍａｉｎの時点での着目液滴の位置が、Ｌｔの近傍（所定の許容範囲内）にある場合は、ｔ_Ｔｍａｉｎを計測結果として出力する。
＜ｔ_Ｔｍａｉｎの補正＞
液滴検出部５０２から受け取ったｔ＝Ｔ_ｍａｉｎの時点での着目液滴の位置が、Ｌｔから所定の範囲を超えて大きくずれている場合、液滴飛翔時間算出部５０５は上記で算出したＴ_ｍａｉｎの値を補正し、補正後のＴ_ｍａｉｎの時点の画像データを取得する。Ｔ_ｍａｉｎの値の補正と画像データの取得を繰り返すことで、主滴の飛翔時間を精度よく計測することができる。
【００７４】
Ｔ_ｍａｉｎの値を補正する際は、ｔ＝Ｔ_ｍａｉｎの時点での着目液滴の検出位置と、検出面の位置Ｌｔとのずれが小さくなるようにＴ_ｍａｉｎの値を変更する。
【００７５】
例えば、ｔ＝Ｔ_ｍａｉｎの時点で検出された着目液滴の中心位置をＬｐとおき、ｔ＝Ｔｄ１のときの対応する液滴の位置をＬ１とすると、補正後のＴ_ｍａｉｎ'は一次近似を用いて式（９）で与えられる。
Ｔ_ｍａｉｎ'＝Ｔ_ｍａｉｎ
＋（Ｌｔ−Ｌ１）×（Ｔ_ｍａｉｎ−Ｔｄ１）／（Ｌｐ−Ｌ１）
（９）
補正後のＴ_ｍａｉｎ'もＴ_ｍａｉｎと同じく推定値であるので誤差を含む。実用上は上記のように追加で１枚の画像を撮影するのみで十分な精度を得られるが、必要に応じてＴ_ｍａｉｎを反復計算によって求めることで、より正確な飛翔時間に収束させることができる。
＜サテライト滴の計測＞
なお、インクジェット機に使用されるヘッド４０６から吐出される液滴の飛翔時間を計測する場合、主滴３１だけではなくサテライト滴３２の飛翔時間も計測することが好ましい。これは、ノズル４０９から吐出された液滴が記録媒体に到達する際に、主滴３１だけではなく、サテライト滴３２も記録媒体に到達するためである。サテライト滴３２の飛翔時間も合わせて計測することで、インクジェット機に使用するヘッド４０６の性能の検査をより高い精度で行うことができる。
【００７６】
サテライト滴３２の飛翔時間を計測する場合、液滴特定部５０４は、式（５）で計算されるＴｄの値が正、かつ２番目に小さい値となる液滴を、計測対象の液滴のサテライト滴３２に決定し、それ以外でＴｄが正となる液滴をサテライト滴３２の候補群とする。
＜第１の実施形態の処理フロー＞
図７は、第１の実施形態で実行される処理の流れを示すフローの一例である。
【００７７】
Ｓ７０１では、情報処理装置１００の制御部１０１は、ｔ＝Ｔｄ１の時点での画像を取得する。制御部１０１の駆動命令に応じて信号生成器４０１が駆動信号を生成してからＴｄ１秒後に光源４０２が発光して、ノズル４０９から吐出された液滴のｔ＝Ｔｄ１の時点の飛翔状態を示す画像データが、グラバーボード４０４を介して取得される。制御部１０１の液滴検出部５０２は、この画像データ中の液滴を検出し、液滴の検出結果を吐出速度算出部５０３へ出力する。
【００７８】
Ｓ７０２では、液滴検出部５０２は、ｔ＝Ｔｄ２の時点での画像を取得する。信号生成器４０１が駆動信号を生成してからＴｄ２秒後に光源４０２が発光し、ノズル４０９から吐出された液滴のｔ＝Ｔｄ２の時点の飛翔状態を示す画像データが、グラバーボード４０４を介して取得される。液滴検出部５０２は、この画像データ中の液滴を検出し、液滴の検出結果を吐出速度算出部５０３へ出力する。
【００７９】
Ｓ７０１とＳ７０２の少なくとも一方で、液滴検出部５０２は、検出面の位置Ｌｔを算出し、算出結果を液滴飛翔時間算出部５０５へ出力してもよい。
【００８０】
Ｓ７０３では、吐出速度算出部５０３は、ｔ＝Ｔｄ１で得られた画像データと、ｔ＝Ｔｄ２で得られた画像データから検出された液滴から、平均吐出速度Ｖａｂを算出する。算出された平均吐出速度Ｖａｂは、液滴特定部５０４と、液滴飛翔時間算出部５０５へ出力される。
【００８１】
平均吐出速度Ｖａｂの算出の観点からは、Ｓ７０２の工程は必須ではない。あらかじめ情報処理装置１００に既知の吐出周期Ｔｆが入力されている場合は、上述したように、Ｓ７０１で得られた画像データに含まれる液滴間隔Ｄと、吐出周期Ｔｆとに基づいて平均吐出速度Ｖａｂを算出することができる。
する。
【００８２】
Ｓ７０４では、液滴特定部５０４は、信号生成器４０１が駆動信号を生成してからノズル４０９が液滴を吐出するまでの遅れ時間Ｔｄを算出する。
【００８３】
Ｓ７０５では、液滴特定部５０４は、Ｓ７０４で算出した遅延時間Ｔｄから、信号生成器４０１がｔ＝０の時点で生成した駆動信号に基づいてノズル４０９から吐出された液滴を特定する。
【００８４】
Ｓ７０６では、液滴特定部５０４は、Ｓ７０５で特定した液滴の後続の液滴をサテライト滴群として判定する。
【００８５】
Ｓ７０７では、式（８）に基づいて、信号生成器４０１による駆動信号の生成から、この駆動信号により吐出された液滴が検出面の位置Ｌｔに到達するまでの時間Ｔ_ｍａｉｎを算出する。時間Ｔ_ｍａｉｎが求めたい飛翔時間である。
【００８６】
Ｓ７０８では、液滴検出部５０２は、ｔ＝Ｔ_ｍａｉｎの時点で撮影した画像データを取得する。
【００８７】
Ｓ７０９では、液滴検出部５０２は、Ｓ７０８で取得した画像データから液滴を検出して、液滴位置を算出し、算出結果を液滴飛翔時間算出部５０５へ出力する。
【００８８】
Ｓ７１０では、液滴飛翔時間算出部５０５は、ｔ＝Ｔ_ｍａｉｎの値の補正が必要か否かを判断する（Ｓ７１０）。一例として、Ｓ７０９で液滴検出部５０２から受け取ったｔ＝Ｔ_ｍａｉｎでの液滴の位置が、検出面の位置Ｌｔから所定範囲を超えてずれているかどうかを判断する。Ｓ７０９で得られた液滴の位置が、検出面の位置Ｌｔから所定の範囲内にあるときは、補正不要と判断し（Ｓ７１０でＮＯ）、Ｓ７１１へ進む。ｔ＝Ｔ_ｍａｉｎでの液滴の位置が、検出面の位置Ｌｔから所定範囲を超えてずれている場合は、補正が必要と判断して（Ｓ７１０でＹＥＳ）、Ｓ７１２へ進む。
【００８９】
Ｓ７１１では、ｔ＝Ｔ_ｍａｉｎの値とｔ＝Ｔ_ｍａｉｎの時点の画像を撮影し、計測結果として出力部２０６へ出力する。
【００９０】
Ｓ７１２では、液滴飛翔時間算出部５０５は、Ｔ_ｍａｉｎの値を補正し、補正後の値を用いて、補正が不要になるまでＳ７０８からＳ７１０を繰り返す。
【００９１】
このように、本第１の実施形態によれば、ノズル４０９から連続して吐出される複数の液滴の中から、特定の駆動信号に基づいて吐出された液滴を特定することができ、特定した液滴の飛翔時間を算出することができる。
（第１の実施形態の変形例）
補正値Ｔ_ｍａｉｎ'の算出には、ｔ＝Ｔｄ１における液滴の位置だけではなく、ｔ＝Ｔｄ２における液滴の位置も利用して、二次関数近似を行う方法も考えられる。二次関数近似を行うと、液滴の落下に伴って吐出速度の時間変化に非線形成分が含まれていた場合の近似精度が向上することができる。
【００９２】
例えば、吐出された液滴が空気抵抗を受ける場合、吐出速度の変化を微分方程式を用いて式（１０）のように表すことができる。
ｄｖ／ｄｔ＝ｍｇ−ｋｖ                （１０）
ここで、ｍは液滴の質量、ｇは重力加速度、ｋは比例定数である。この式を解き、吐出速度ｖを求めると、式（１１）のようになる。
ｖ＝ｍｇ／ｋ＋Ｃｅｘｐ（−ｋｔ／ｍ）        （１１）
ここで、Ｃは積分定数である。式（１１）の右辺の第１項は定常項、右辺の第２項は時間的変化を表わす非定常項である。吐出速度ｖは、時間が経つにつれて終端速度ｍｇ／ｋに収束し、収束はｍが大きいほど遅くなる。なお、一般に液滴をノズルから打ち出す速度は終端速度よりも高速なので、液滴の速度は徐々に遅くなる。液滴が大きいほどｍが大きくなるため、速度低下が緩やかであり収束するのは遅くなる。同様に、位置も液滴が大きいほど非線形な時間変化をする。
【００９３】
そこで、ｔ＝Ｔｄｎにおける液滴の位置Ｌｎを撮影し、式（１１）で吐出速度ｖを算出し、曲線に当てはめてｔ＝Ｔｔにおける液滴の位置ＬＴｔを近似する。もっとも簡単な曲線は２次曲線であり、２次曲線を決定するのに必要なデータ数は３である。よって、液滴を撮影する時間を３回変えて位置を測定し、式（９）と同様に近似を行う。
【００９４】
近似を行う関数は一次関数や二次関数の他に対数関数なども考えられる。その他、最小二乗による近似を行うこともできる。
【００９５】
第１の実施形態の変形例によれば、液滴の吐出速度が時間変化することも考慮することができるので、飛翔時間の計測の精度をより向上させることができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、検査装置にフォトディテクタ方式の撮像部を用いる。
【００９６】
図８は、情報処理装置１００と検査装置１０２Ｂを含む検査システム１Ｂと、液体吐出ユニット１０５の模式図である。図４と共通する構成要素は、同じ符号を用いて示し、重複する説明を省略する。情報処理装置１００のハードウェア構成自体は図２を参照して説明したのと同一であるが、フォトディテクタ方式の検査装置１０２Ｂを用いることで、情報処理装置１００の制御部１０１の動作が異なる。
【００９７】
検査装置１０２Ｂは、複数の光源８０１ａ、８０１ｂ、８０１ｃと、複数の受光器８０２ａ、８０２ｂ、８０２ｃと、信号解析器８０３、位置設定部８０４を備えている。光源８０１と受光器８０２の組が複数個、液滴の吐出方向８に沿って配置され、吐出方向８の下方に、受皿３０５が配置されて周囲の汚れを防ぐ。
【００９８】
複数の光源８０１ａ、８０１ｂ、８０１ｃ（適宜、「光源８０１」と総称する）は、レーザ光源であるレーザダイオードによって実現される。しかし、この例に限られず、ＬＥＤ等、その他の発光素子を光源として用いてもよい。ＬＥＤを光源として使用する場合は、光量の確保と迷光の抑制を行えばよい。
【００９９】
受光器８０２ａ、８０２ｂ、８０２ｃ（適宜、「受光器８０２」と総称する）は、フォトダイオードによって実現される。しかし、この例に限られず、光源からの受光量の変化を信号として出力することができる任意の光検出器を用いることができる。
【０１００】
光源８０１と受光器８０２の組は、少なくとも２組必要であり、光源８０１と受光器８０２の各組の距離は近いことが好ましい。例えば、ノズル４０９から吐出された液滴が光源８０１の光を遮る位置に到達したことを検出する最初の検出位置までの距離が、ノズル面７から検出面９までの距離の１０分の１よりも短いことが好ましい。なお、３組以上の光源８０１と受光器８０２を用いると、飛翔時間の計測精度を向上させることができる。
【０１０１】
また、光源８０１と受光器８０２の組のうちの１組の検出位置は、検出面９と一致している。検出面９は液滴の着地点に相当し、ノズル４０９から吐出される液滴の飛翔時間を計測する位置である。図８の例では、位置設定部８０４によって光源８０１ｂの位置が検出面９に合わせられている。対応する受光器８０２ｂにも位置設定部が設けられていてもよい。
【０１０２】
受光器８０２ａ〜８０２ｃの出力は、それぞれ信号解析器８０３の入力に接続され、信号波形が取得される。
【０１０３】
図９は、光源８０１と受光器８０２の組を２組使用したフォトディテクタ方式の一例を模式的に説明する図である。図９では、光源８０１ｂと受光器８０２ｂは、検出面９の位置Ｌｔに配置されているが、この配置例に限定されない。第２の実施形態では、光源８０１と受光器８０２の複数の組のうちの１組が検出面９の位置Ｌｔに配置されていればよいので、８０１ａと８０２ａが検出面９の位置Ｌｔに配置されていてもよい。
【０１０４】
Ｌａは、ノズル面７から光源８０１ａと受光器８０２ａで形成される検出位置までの距離である。Ｌｔは、上述のように液滴の飛翔時間を計測する検出面９の位置である。ＬａとＬｔの間の距離は、Ｌａｂで表される。
【０１０５】
図８に戻って、信号解析器８０３は、受光器８０２からの信号を受け取り、情報処理装置１００へ出力する。受光器８０２から受け取った信号を情報処理装置１００へ出力する際に、受光器８０２の出力信号をそのまま情報処理装置１００へ出力してもよいし、ＡＤ（アナログ−デジタル）変換を行ってから出力してもよい。ＡＤ変換に加えて、フィルタリングを行ってから出力してもよい。
【０１０６】
信号解析器８０３は、信号生成器４０１から、駆動信号を生成する信号周期始点を表す周期始点信号を受け取る。周期始点信号を受け取ることで、ヘッド４０６が駆動するタイミングと信号解析器８０３のサンプリングのタイミングの基準を統一することができる。
【０１０７】
位置設定部８０４は、光源８０１ｂ及び受光器８０２ｂが配置される位置を変更する手段であり、例えば、高さが調整可能な支持台で実現される。しかし、これに限られず、光源８０１ｂと受光器８０２ｂの高さを変更できる任意の構成を採用できる。また、位置設定部８０４は、光源８０１ｂ及び受光器８０２ｂの高さの変更と独立して、他の光源８０１と受光器８０２の組の高さを変更可能であってもよい。
【０１０８】
図１０は、制御部１０１が実現する機能を示す機能ブロック図である。図１０に示される各機能は、情報処理装置１００の制御部１０１のＣＰＵ２０１が、ＲＡＭ２０２を作業領域として利用し、ＲＯＭ２０２に記憶されているプログラムを読み出して実行することで実現される。
【０１０９】
制御部１０１は、ヘッド駆動制御部１００１、液滴検出部１００２、吐出速度算出部１００３、液滴特定部１００４、及び液滴飛翔時間算出部１００５を有する。
【０１１０】
ヘッド駆動制御部１００１は、ノズル４０９から液滴が吐出される周期が吐出周期Ｔｆになるように制御情報を信号生成器４０１に出力する。吐出周期Ｔｆの情報は、液滴検出部１００２、吐出速度算出部１００３、液滴特定部１００４、及び液滴飛翔時間算出部１００５へも出力される。
【０１１１】
液滴検出部１００２は、信号解析器８０３から受け取った信号から、液滴が受光器８０２の位置に到達したことを検出する。
【０１１２】
具体的には、液滴が光源８０１と受光器８０２を結ぶ光路中に存在すると、光源８０１から発せられた光は遮蔽され、または散乱されて受光器８０２に到達しないか、又は、受光器８０２が受光する光量が少なくなる。これを利用して、ある閾値を下回った信号を受け取ったときに、その信号を出力した受光器８０２の位置に液滴が存在すると検出することができる。
【０１１３】
吐出速度算出部１００３は、受光器８０２ａと受光器８０２ｂから受け取った受光量を示す信号から、液滴の吐出速度を算出する。液滴の吐出方向に隣接する受光器８０２ａと受光器８０２ｂが互いに接触しないが、十分に近づいていると、２つの受光器８０２が出力する信号は高い類似性を示す。受光器８０２の数が３以上の場合も同様である。また、受光器８０２ｂからの信号は、受光器８０２ａからの信号に対して、ほぼ一定の遅延を示す。この遅延を時間差Ｔａｂとする。受光器８０２間の時間差Ｔａｂは、これらの受光器８０２から得られる信号同士の相互相関を計算することで求めることができる。
【０１１４】
吐出速度算出部１００３は、時間差Ｔａｂと、隣接する受光器８０２間の距離Ｌａｂ（図９参照）から、液滴の平均速度Ｖａｂを式（１３）により算出する。
Ｖａｂ＝Ｌａｂ／Ｔａｂ            (１３)
液滴特定部１００４は、受光器８０２ａと受光器８０２ｂが出力した信号から、特定の吐出駆動信号に応じて吐出された液滴を特定する。
【０１１５】
ある液滴に対応する吐出駆動信号の生成時間をｔ＝０とおくと、時刻ｔ＝Ｔにおけるインク先端の飛翔距離Ｌは、吐出駆動信号の生成から実際に液柱３０が吐出されるまでの遅れ時間Ｔｄと、平均速度Ｖａｂを用いて、式（１４）で計算できる。
Ｌ＝（Ｔ−Ｔｄ）×Ｖａｂ            (１４)
距離Ｌａの受光器８０２ａで液滴が検出された時間をＴａとすると、その液滴の遅れ時間Ｔｄａは、式（１５）で推定される。
Ｔｄａ＝Ｔａ−Ｌ／Ｖａｂ            (１５)
Ｔｄａが０より小さい場合、目的とする液柱３０の吐出開始タイミングよりも先に吐出されたことを示し、Ｔｄａが０よりも大きい場合は、着目する吐出開始タイミングよりも遅く吐出されたことを示す。したがって、Ｔｄａが正、かつ最も小さい液滴を主滴３１とし、それ以外でＴｄａが正の液滴をサテライト滴３２の候補群とする。図９の例では、ＩＤ２の液滴が、遅れ時間Ｔｄａが正、かつ最も小さい液滴である。
【０１１６】
ヘッド４０６の駆動周期（吐出周期）がＴｆであるならば、受光器８０２の出力に、Ｔｆごとに周期的な信号が現れる。この吐出周期Ｔｆは、ヘッド駆動制御部１００１に設定されていてもよい。あるいは、受光器８０２ａまたは受光器８０２ｂの信号の自己相関やフーリエ変換によって求めることもできる。
【０１１７】
図１１は、液滴検出部１００２が受け取る受光信号の一例を示す図である。ここでは、受光器８０２ａと受光器８０２ｂから出力された信号の例を示す。実線が受光器８０２ａ（図中「ＰＤａ」と表記）の出力信号を示し、破線が受光器８０２ｂ（図中「ＰＤｂ」と表記）の出力信号を示す。
【０１１８】
主滴３１と判定されたある液滴が受光器８０２ｂを通過する時刻をＴａとすると、一つ前の主滴は、受光器８０２ｂによって時刻Ｔａ−Ｔｆに検出され、一つ後の主滴は時刻Ｔａ＋Ｔｆに検出される。この例で、時刻Ｔａに検出された液滴はＩＤ１、時刻Ｔａ＋Ｔｆに検出される液滴がＩＤ２である。
【０１１９】
時刻Ｔａの後に出現する次の液滴の通過時刻がＴｓであるならば、Ｔｓが式（１６）を満たすときに、この液滴を主滴３１のサテライト滴３２のひとつとし、式（１６）を満たさないときに、他の液柱３０由来の液滴群として分離判別する。
Ｔａ＜Ｔｓ＜Ｔａ＋Ｔｆ        (１６)
図１０に戻って、液滴飛翔時間算出部１００５は、液滴特定部１００４が算出した遅れ時間Ｔｄａと、受光器８０２ｂが液滴を検出した時間とに基づいて、特定された液滴の飛翔時間を算出する。
【０１２０】
フォトディテクタ方式の場合、受光器８０２ｂが検出面９の位置に配置されており、信号生成器４０１がｔ＝０秒で生成した駆動信号に基づいてノズル４０９から吐出された液滴が受光器８０２ｂで検出されたときの時間が、飛翔時間となる。したがって、飛翔時間算出部１００５は、液滴特定部１００４が特定した液滴ＩＤ２が、受光器８０２ｂの配置位置（すなわち検出面９）に到達するまでの時間を飛翔時間として算出する。
【０１２１】
なお、光源８０１と受光器８０２の組のうち、検出面９の位置Ｌｔに配置された組が存在しない場合、液滴飛翔時間算出部１００５は、基準となる光源８０１と受光器８０２の組を設定し、基準となる組が配置されている位置と検出面９の位置Ｌｔとの差を考慮して飛翔時間を算出してもよい。
＜第２の実施形態の処理フロー＞
図１２は、第２の実施形態で制御部１０１によって実行される処理の流れを示すフローである。このフローは、光源８０１と受光器８０２の組を２組用いる例に基づいている。
【０１２２】
Ｓ１２０１では、液滴検出部１００２は、信号解析器８０３から受光器８０２ａと受光器８０２ｂが出力した信号を受け取り、吐出速度算出部１００３へ出力する。
【０１２３】
Ｓ１２０２では、吐出速度算出部１００３は、液滴検出部１００２が受け取った受光器８０２ａの出力信号と受光器８０２ｂの出力信号の相互相関を算出する。
【０１２４】
Ｓ１２０３では、吐出速度算出部１００３は、Ｓ１２０２で算出した相互相関から、受光器８０２ａと受光器８０２ｂが同一の液滴を検出するときの時間差Ｔａｂを算出し、算出した時間差Ｔａｂと、受光器８０２ａと受光器８０２ｂ間の距離Ｌａｂを用いて、吐出速度Ｖａｂを算出し（式（１３）参照）、液滴特定部１００４へ出力する。
【０１２５】
Ｓ１２０４では、液滴特定部１００４は、信号に含まれる各液滴について、信号生成器４０１がｔ＝０で生成した駆動信号に基づいてノズル４０９から液滴が吐出されるまでの遅れ時間Ｔｄａを算出する。
【０１２６】
Ｓ１２０５では、液滴特定部１００４は、算出した遅れ時間Ｔｄａを用いて、信号生成器４０１がｔ＝０で生成した駆動信号に基づいてノズル４０９から吐出された主滴を特定する。すなわち、遅れ時間Ｔｄａが正、かつ最も値が小さい液滴を、目的の主滴として特定し、特定結果を液滴飛翔時間算出部１００５へ出力する。
【０１２７】
Ｓ１２０６では、液滴特定部１００４は、Ｓ１２０５で特定した主滴と同一の液柱から発生したサテライト滴を特定する。
【０１２８】
Ｓ１２０７では、液滴飛翔時間算出部１００５は、Ｓ１２０５で特定された主滴が、ｔ＝０で生成された駆動信号に基づいてノズル４０９から吐出されて検出面９の位置Ｌｔに到達するまでの時間を算出し、算出結果を表示装置等の出力部２０６へ出力する。
【０１２９】
第２の実施形態によれば、フォトディテクタ方式を用いて、ある駆動信号に基づいて吐出された液滴を特定し、特定された液滴の飛翔時間を算出することができる。
【０１３０】
図１２に示すフローチャートの説明では、液滴特定部１００４で特定された主滴について、液滴飛翔時間算出部１００５が飛翔時間を算出することを説明したが、液滴飛翔時間算出部１００５は、液滴特定部１００４で特定されたサテライト滴についても飛翔時間を算出し、算出結果を表示装置等の出力部２０６へ出力してもよい。
【０１３１】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態のままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変更して具体化できる。また、上述の実施の形態に開示されている複数の構成要素の適当な組み合わせにより、種々の発明を実現できる。例えば、実施の形態に示される構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。
【０１３２】
本発明の液滴の特定は、一定距離の液滴の飛翔時間だけではなく、それ以外の飛翔特性の算出にも有用に適用できる。たとえば、特定の駆動命令に対応した吐出された液滴の形状や着滴過程の算出にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１３３】
１、１Ａ、１Ｂ  検査システム
１００  情報処理装置
１０１  制御部
５０１、１００１  ヘッド駆動制御部
５０２、１００２  液滴検出部（取得部）
５０３、１００３  吐出速度算出部
５０４、１００４  液滴特定部
５０５  １００５  液滴飛翔時間算出部（飛翔特性算出部）
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ  検査装置
１０４  撮像部
４０２、８０１、８０１ａ〜８０１ｃ  光源
４０３  カメラ
８０２、８０２ａ〜８０２ｃ  受光器
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３４】
【特許文献１】特開２０１０−１５１９５８号公報
【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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【図１２】
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