(57)【要約】  【課題】孤立したノズルからの液滴吐出の場合及び隣接ノズルからの吐出によるクロストークの影響を受ける場合も含めたノズル吐出状態検査方法を提供する。  【解決手段】複数のノズルの液滴吐出条件を予め算出するステップと、複数のノズルの液滴吐出条件に対応するノズル駆動条件を算出するステップと、所定ノズルから液滴を吐出させる第１の吐出ステップと、所定ノズル及び隣接ノズルからそれぞれ液滴を吐出させる、複数の液滴吐出条件により構成される第２の吐出ステップと、第１及び第２の各吐出ステップにおける複数の液滴吐出条件を、複数のノズルの液滴吐出条件及びノズル駆動条件を予め算出するステップの結果に基づき適用するステップと、第１及び第２の各吐出ステップにおいて所定ノズルから吐出される液滴の状態が正常であるときに所定ノズルの吐出状態が正常であると判断する判断ステップとを含む液滴吐出状態検査方法。【選択図】図１１
2015061744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルから液滴を吐出してパターンの記録形成を行う液滴吐出装置の液滴吐出状態検査方法であって、
形成を意図するパターンに対応する前記複数のノズルの液滴吐出条件を予め算出するステップと、前記複数のノズルの液滴吐出条件に対応するノズル駆動条件を算出するステップと、前記複数のノズルのうちの１つである所定ノズルから液滴を吐出させる第１の吐出ステップと、前記所定ノズル及び前記所定ノズルに隣接する隣接ノズルからそれぞれ液滴を吐出させる、複数の液滴吐出条件により構成される第２の吐出ステップと、第１及び第２の各吐出ステップにおける複数の液滴吐出条件を、前記複数のノズルの液滴吐出条件及びノズル駆動条件を予め算出するステップの結果に基づき適用するステップと、第１及び第２の各吐出ステップにおいて前記所定ノズルから吐出される液滴の状態が正常であるときに前記所定ノズルの吐出状態が正常であると判断する判断ステップとを含むことを特徴とする液滴吐出状態検査方法。
【請求項２】
請求項１記載の液滴吐出状態検査方法において、
吐出が正常ではないと判断された吐出異常ノズルを特定する情報を検査の都度記憶する記憶手段を有し、所定回の液滴吐出状態検査を経る毎に前記記憶手段に記憶された情報に基づいて前記吐出異常ノズル数の増加を算出するステップと、前記吐出異常ノズル数の増加が予め定めた基準を超えるか否かを判断する判断ステップと、前記判断ステップにおいて前記吐出異常ノズル数の増加が基準を超えた場合に前記液滴吐出条件に対応する前記ノズル駆動条件を変更するステップと、再度液滴吐出状態検査を行うステップとを含むことを特徴とする液滴吐出状態検査方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の液滴吐出状態検査方法において、
第１の吐出ステップにおいて吐出された液滴を撮影手段によって撮影する第１の撮影ステップと、第２の吐出ステップにおいて吐出された液滴を前記撮影手段によって撮影する第２の撮影ステップとを含み、前記判断ステップは第１または第２の撮影ステップにおいて撮影された前記所定ノズルから吐出された液滴の画像に基づいて前記所定ノズルの液滴吐出状態を判断することを特徴とする液滴吐出状態検査方法。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一つに記載の液滴吐出状態検査方法に用いられ、複数のノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置であって、
前記液滴吐出ヘッドからの液滴の吐出を制御する吐出制御手段と、前記吐出制御手段による液滴の吐出条件を設定する吐出条件設定手段と、前記吐出ヘッドから吐出された液滴より前記液滴吐出ヘッドの吐出状態を判断する判断手段とを備え、前記吐出制御手段は前記複数のノズルのうち検査対象ノズルから液滴を吐出させる第１の吐出動作と前記検査対象ノズル及び前記検査対象ノズルに隣接する隣接ノズルから複数の吐出条件により液滴を吐出させる第２の吐出動作とを実行させ、前記判断手段は第１の吐出動作及び第２の吐出動作において前記検査対象ノズルから吐出される液滴の状態が正常であるときに前記検査対象ノズルの吐出状態が正常であると判断することを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴吐出装置に関し、詳しくは液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドにおける液滴吐出異常の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノズルから記録液を吐出して画像記録を行う液滴吐出装置の代表例としてインクジェット式記録装置が知られている。インクジェット式記録装置は、カートリッジ等からのインク供給を受けるインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）と、記録媒体（紙や布地、プラスチックフィルム、ガラス等）をインクジェットヘッドの走査方向（主走査方向）と直交する方向（副走査方向）に移動させる送り機構とを備えている。そして、インクジェットヘッドをキャリッジ上で記録媒体の幅方向（主走査方向）に移動させながらインクジェットヘッドに対して機械的圧力や熱エネルギを発生させることで、記録媒体に対してインク液滴を吐出させることにより記録を行っている。
【０００３】
上述のインクジェット式記録装置に用いられるインクジェットヘッドは、一般にインク液滴を吐出するための複数のノズルが形成されたノズル基板と、ノズル基板に接合されノズル基板との間でノズルに連通する圧力室等のインク流路が形成された流路基板とを備えている。そして、駆動部により圧力室に圧力を加え、圧力室の一部を構成する振動板を変位させることにより、選択されたノズルよりインク液滴を吐出するように構成されている。駆動手段としては、静電気力を利用する方式や圧電素子による方式、発熱素子を利用するバブルジェット（登録商標）方式等が挙げられる。
【０００４】
ところで、インクジェット記録装置に搭載されているインクジェットヘッドを工業的に活用して電気電子回路の配線パターンあるいはカラーフィルタ等の各種デバイスを製造するインクジェット法（液滴吐出法）が省資源、省エネルギ、オンデマンド等の観点より注目されている。インクジェットヘッドを工業的に用いる場合には、機能性材料を含む液状体（インク）を所定の領域に必要な量だけ安定的に吐出することが要求されている。しかし実際にインクジェットヘッドを用いて吐出を行うと、時間経過と共にインクが吐出されなかったりインクが異常な方向に吐出されて着弾位置がずれたりするという不具合が発生する場合がある。
【０００５】
インクジェットヘッドは複数のノズルを有し、これ等のノズルにおいてインクが吐出されない、曲がって吐出されて所望の位置に着弾しない、吐出量が安定しない等の異常が発生すると、インクジェットヘッドを用いて作製するパターンやデバイスの不良につながるため、インクジェットヘッドを使用する前に吐出状態を確認し、吐出異常ノズルの有無を把握する必要がある。吐出異常ノズルが発見された場合には、そのノズルをクリーニングする等により吐出状態を回復させたり、そのノズルを予め使用しないようにしたりする等の対策が取られる。
【０００６】
吐出異常ノズルを発見するためには、例えばノズルからの液滴吐出状態を光学的に観察及び検査するという方法がある。このような方法の一つして、例えば「特許文献１」には、インクジェット記録ヘッドの吐出口からインク液滴を吐出させ、それが飛翔して紙面上に着弾するタイミングにてその液滴をＣＣＤカメラによって撮影し、そのインク液滴の着弾位置のずれを測定する技術が開示されている。ＣＣＤカメラはインク液滴を横方向から撮影し、インク液滴の吐出とタイミングを同期してストロボを照射して撮影し、画像処理の結果に基づいてインク液滴の着弾位置を算出している。
【０００７】
また、例えば「特許文献２」には、複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドの吐出異常ノズルの検出方法であって、第１の液滴速度計測工程で全ノズルから同時に液滴を吐出させて吐出液滴の速度異常を検出判定し、速度異常と判定されたノズルに対してのみ、第２の液滴速度計測工程としてノズル間の電気的または機械的なクロストークの影響を受けないように隣接ノズルから液滴を吐出しない状態で再度液滴を吐出させて吐出液滴の速度異常を検出判定し、第２の液滴速度計測工程でも速度異常であったノズルを最終的な吐出異常ノズルとする技術が開示されている。ここで、隣接ノズルから液滴を吐出させないために、隣接ノズルは時分割駆動させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
「特許文献１」に開示された技術では、インク液滴の着弾位置の測定は単一ノズル毎の測定を基本とするものであり、複数ノズルを有するインクジェット記録ヘッドの全ノズルについては格段考慮されたものではない。複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドは構造が極めて高密度化されており、ノズルへのインク供給状態やノズルの電気的及び機械的動作自体が相互に干渉し合うため、単独のノズルを駆動するときのインク液滴吐出状態と複数のノズルを駆動するときのインク液滴吐出状態とが異なってしまうという、いわゆるクロストークの問題を抱えている。
【０００９】
また「特許文献２」に開示された技術では、全ノズルからの液滴吐出で吐出不良であったノズルに対し、隣接ノズルを液滴吐出させずに再度液滴吐出を行い、それでも吐出不良であればそのノズルを吐出異常ノズルと最終判定している。従ってこの方法では、全ノズルからの液滴吐出の場合では吐出正常であるものの、隣接ノズルで液滴が吐出されない場合には吐出不良となるようなノズルはチェック対象とならない。よって、隣接ノズルからの液滴吐出がない孤立したノズルの液滴吐出だけで発生する吐出異常は検出することができず、孤立したノズルの液滴吐出により作製されるパターンではパターン抜けが発生する虞がある。
【００１０】
そこで、個々のノズルに対して隣接ノズルの全ての吐出状態の組み合わせについて正常吐出か否かの判定を行うことにより、孤立したノズルの液滴吐出の場合及びクロストークの影響を受ける場合も含んだノズル吐出異常検査が提案されている。この技術では、複数のノズルを有する液滴吐出装置において、孤立したノズルからの液滴吐出の場合を含み、吐出不良ノズルの検査方法を提案している。
【００１１】
ところで、一般的に複数のノズルから構成される液滴吐出ヘッドでは、駆動条件によって各ノズルの液滴吐出状態を任意に決定可能である。実際のパターン作製においては、駆動条件は単一でなく複数から望ましい条件を選択して適用している。そのため実際のノズルへのクロストーク寄与度は、隣接ノズルの液滴吐出状態、すなわち駆動条件によって異なってくる。また、自身の液滴吐出状態によっても隣接ノズルからのクロストーク影響度は違ってくる。しかし上述の技術では、第２の吐出ステップにおけるノズル吐出条件については考慮されておらず、検査時のノズル駆動条件が実際の液滴吐出とマッチしない場合には吐出不良を見過ごす虞があり、検出の正確さにおいて問題点を有している。
【００１２】
また、一般的に吐出動作を繰り返すことで不吐出が発生し易くなり、画像形成のための吐出動作回数の増加、もしくは吐出動作を始めてから経過時間が増加するに連れて後天的な不吐出ノズル数は増加していく。具体的には同じ液滴吐出量を得るためにはより大きな吐出圧力が必要であり、例えば圧電素子の駆動電圧をより大きくすること等が必要となる。別の見方をすれば、吐出を重ねたノズルでは同じ条件の液滴を吐出するためのノズル駆動条件が初期状態とは違ってくる。そのため、ノズル吐出を重ねるに連れ、固定的なノズル駆動条件は吐出不良検査の条件からずれていくという問題点がある。また、後天的な不吐出ノズル数の増加に伴い、不吐出ノズル回復のために要求されるクリーニング動作も増加するが、クリーニング動作には比較的長い時間が必要であり、その間がダウンタイムとなって装置使用効率が低下するという問題点もある。
【００１３】
本発明は上述の問題点を解決し、孤立したノズルからの液滴吐出の場合及び隣接ノズルからの吐出によるクロストークの影響を受ける場合も含めたノズル吐出状態検査方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１記載の発明は、複数のノズルから液滴を吐出してパターンの記録形成を行う液滴吐出装置の液滴吐出状態検査方法であって、形成を意図するパターンに対応する前記複数のノズルの液滴吐出条件を予め算出するステップと、前記複数のノズルの液滴吐出条件に対応するノズル駆動条件を算出するステップと、前記複数のノズルのうちの１つである所定ノズルから液滴を吐出させる第１の吐出ステップと、前記所定ノズル及び前記所定ノズルに隣接する隣接ノズルからそれぞれ液滴を吐出させる、複数の液滴吐出条件により構成される第２の吐出ステップと、第１及び第２の各吐出ステップにおける複数の液滴吐出条件を、前記複数のノズルの液滴吐出条件及びノズル駆動条件を予め算出するステップの結果に基づき適用するステップと、第１及び第２の各吐出ステップにおいて前記所定ノズルから吐出される液滴の状態が正常であるときに前記所定ノズルの吐出状態が正常であると判断する判断ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、孤立したノズル液滴吐出の場合及び隣接ノズルから吐出されることでクロストークの影響を受ける場合も含め、実際のパターン記録形成における各ノズル吐出条件に基づき検査時における各ノズルの吐出条件を設定しているので、検査時の液滴吐出条件を実際のパターン記録形成時の液滴吐出条件にマッチさせることにより、より精度の高いノズル吐出状態検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を適用可能なインクジェット記録装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態を適用可能なインクジェット記録装置の液滴吐出状態を検知する場合のインクジェットヘッドの位置を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いられるインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に用いられるインクジェットヘッドのノズルと圧力室と圧電素子との関係を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に用いられる圧電アクチュエータの概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に用いられる圧電素子と個別電極と共通電極との関係を示す模式図である。
【図７】本発明の一実施形態に用いられるノズルプレートの概略図である。
【図８】本発明の一実施形態に用いられる圧電素子を駆動する駆動信号を示す概略図である。
【図９】本発明の一実施形態に用いられる液滴の軌跡を光学的に観察する検査装置の概略図である。
【図１０】本発明の一実施形態に用いられる制御装置のブロック図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態における吐出異常ノズル検査方法の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態における吐出異常ノズル検出装置によって観察される吐出液滴の吐出軌跡を模式的に示した図である。
【図１３】本発明の一実施形態における吐出異常ノズル検査方法での異なる液滴吐出条件を説明する概略図である。
【図１４】本発明の一実施形態における吐出異常ノズル検査方法でのノズルの液滴吐出条件変更を説明する概略図である。
【図１５】本発明の一実施形態におけるＶｐｐ振幅と液滴吐出量との対応例を示すグラフである。
【図１６】本発明の一実施形態におけるＶｐｐ振幅と液滴吐出量との対応例を示すグラフである。
【図１７】本発明の第２の実施形態における吐出異常ノズル検査方法の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態を適用可能な液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置３を示している。同図においてインクジェット記録装置３は、図示しない例えばサーボマウンタ等の除振台または重量を有する架台等に載置されたベースＢの上部に、例えばエアバキューム等の吸着機構を備え記録媒体６が載置される吸着テーブル５を有している。またインクジェット記録装置３は、例えば円筒ローラ等によって移動方向に案内されリニアモータ等の駆動源により図示の副走査方向であるＹ軸方向に移動可能なＹ軸ステージ４を有している。Ｙ軸ステージ４の可動部にはその移動位置を検出する、Ｙ軸方向における移動位置検出手段としての例えば光学式や磁気式のリニアエンコーダ４ａが設けられている。
【００１８】
またベースＢ上には、例えば円筒ローラ等によりＹ軸方向と直交する主走査方向であるＸ軸方向に案内されリニアモータ等の駆動源により移動可能なＸ軸ステージ２が設けられている。Ｘ軸ステージ２の可動部にはその移動位置を検出する、Ｘ軸方向における走査位置検出手段としての例えば光学式や磁気式のリニアエンコーダ２ａが設けられている。
【００１９】
さらにＸ軸ステージ２の可動部には、記録媒体６に対して後述する複数のノズル４１（図３参照）よりなる複数のノズル列がＸ軸方向に対して平行に配設されている。また、Ｚ軸方向（鉛直方向）に吐出可能な液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド１を搭載した移動台９が設けられている。Ｚ軸ステージである移動台９は、例えば円筒ローラ等によりＺ軸方向に移動可能に案内され、その端部にはボールねじ等を設けたサーボモータを鉛直方向に配した昇降手段７が配設されている。昇降手段７の可動部にはその移動位置を検出する、インクジェットヘッド１の昇降位置検出手段としての例えば光学式や磁気式のリニアエンコーダ７ａが設けられている。
【００２０】
さらにベースＢ上であってインクジェットヘッド１の走査経路の一端には、インクジェットヘッド１の複数のノズル４１からのインク吐出状態（吐出異常）を検出する吐出異常ノズル検出装置２００が配設されている。以上の構成の下、インクジェット記録装置３は外部から入力される画像情報に基づいて画像記録制御を行う制御装置１００からの指令に基づき、記録媒体６上の任意の位置へ液滴を塗布して自在に記録を行う。制御装置１００は、例えばＣＰＵ、ＣＰＵが実行する制御プログラムや制御パラメータを格納したＲＯＭ、ＣＰＵが制御プログラムを実行するために制御プログラムや一時データ等を展開する作業領域としてのＲＡＭ等を備えている。また制御装置１００は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等によってハードウェアに構成されていてもよい。なお本発明が適用可能な画像形成装置は図１に示すものに限られず、一般的なインクジェットプリンタのように紙送りローラ等によって記録媒体を副走査方向に搬送しつつ、インクジェットヘッド１によって画像形成を行う画像形成装置にも適用可能である。
【００２１】
図２は、液滴吐出状態を検出する場合におけるインクジェットヘッド１の位置を示している。吐出異常ノズル検出装置２００は、インクジェットヘッド１から吐出される液滴を光学的に観察するための後述する光源及びカメラを備えている。図２に示すインクジェットヘッド１の位置は、吐出異常ノズル検出装置２００において吐出する液滴が光源とカメラとの間の位置を通過する位置に設定されている。
【００２２】
図３は本発明の一実施形態を適用可能なインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図を、図４は同インクジェットヘッドにおけるノズル、圧力室、圧電素子の関係を示す断面図である。インクジェットヘッドは、圧電素子等の圧力発生手段により圧力室の容積を変化させ、ノズルからインクを吐出させることにより用紙等の記録媒体に画像を記録する。
【００２３】
図１に示すインクジェットヘッド１は、主に圧電アクチュエータ１０、圧電アクチュエータ１０を収容するハウジング２０、流路形成基板３０を備えている。流路形成基板３０は少なくとも１枚の薄板を位置決め接合して形成され、液滴を吐出する複数のノズル４１を有するノズルプレート４０と、ノズル４１とそれぞれ連通した圧力室５１を有するチャンバプレート５０とを有している。また流路形成基板３０は、圧力室５１とそれぞれ連通した流路抵抗としてのリストリクタ６１を有するリストリクタプレート６０を有している。また流路形成基板３０は、圧電素子の変形に伴って振動して圧力室５１の容積を変化させる振動板７１及びフィルタ部７２を有するダイアフラムプレート７０と、振動板７１の振動領域を規定するサポート穴部８１を有するサポートプレート８０とを備えている。各薄板４０，５０，６０，７０，８０を位置決めして貼り合わせることにより流路形成基板３０を形成し、共通インク通路２１を有するハウジング２０を同様に位置決めして接合する。
【００２４】
ハウジング２０はインク導入パイプ２２を有しており、図示しないインクタンクよりインク導入パイプ２２にインクが供給される。ハウジング２０を含む各薄板４０，５０，６０，７０，８０は、ステンレスやニッケル等の金属材料、またはシリコンやポリイミド等の樹脂材料から作製される。そして、複数の圧電素子１１及びこれを固定する支持基板１２を備える圧電アクチュエータ１０が、ハウジング２０内の空所２３内に位置決めされて接合される。
【００２５】
圧電アクチュエータ１０は複数の圧電素子１１を有し、各圧電素子１１は圧力室５１にそれぞれ１対１で対応するように設けられている。各圧電素子１１は、個別電極１３及び図５に示すように個別電極１３とは反対側の面に設けられた共通電極１４に接続されており、個別電極１３に選択的な電気信号を加えることにより圧電素子１１を変形させることができる。
【００２６】
図６は、圧電アクチュエータ１０において、圧電素子１１、個別電極１３、共通電極１４の関係を示す模式図である。圧電アクチュエータ１０を駆動する駆動ＩＣ１５は、共通電極１４に基準電圧Ｖｂを個別電極１３に駆動電圧Ｖａをそれぞれ印加する。圧電素子１１は、｜Ｖａ−Ｖｂ｜で表される電位差に基づいて変形する。この圧電素子１１の変形が図４に示す振動板７１を介して圧力室５１に伝わり、これによるポンプ作用によってインクはノズル４１からインク液滴として吐出される。
【００２７】
なお、インクジェットヘッドにおける駆動手段は圧電素子に限られず、アクチュエータとしての振動板を静電吸着により変位させる電気機械変換素子、インクを加熱してノズルから液滴として吐出させる電気熱変換素子（サーマル方式）等を採用してもよい。電気熱変換素子の場合は、駆動信号の通電時間やパルス幅を変化させることにより吐出量を調整することができる。
【００２８】
ところで、上述のように駆動手段の種類によらず、複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドはノズルへのインク供給状態やノズルの電気的及び機械的動作自体が相互に干渉し合う。このため、単独のノズルを駆動するときのインク液滴吐出状態と複数のノズルを駆動するときのインク液滴吐出状態とが異なってしまうという、いわゆるクロストークの問題が存在する。
【００２９】
図７は、本実施形態に用いられるインクジェットヘッド１のノズルプレート４０の一例を示している。このノズルプレート４０には、複数（本形態では１９２）個のノズル４１が約１７０μｍのピッチでＸ方向（主走査方向）に等間隔で並べて配置されている。各ノズル４１の番号は左から順に付されていて右端のノズル４１の番号が１９２であり、各ノズル４１の直径は約４０μｍである。
【００３０】
図８は、圧電素子１１を用いたインクジェットヘッド１において、圧電素子１１を駆動する駆動信号の一例を示している。圧電素子１１を駆動（変形）して圧力室５１の容積を変化させる場合、図８に示すように一定の電位を基準として振動する矩形波を周期的に印加する態様が一例として挙げられる。この矩形波は、各圧電素子１１において基準電圧となる個別電極１３に印加される電圧Ｖａと、共通電極１４に印加される電圧Ｖｂとの差（電位差）である。
【００３１】
制御装置１００は、駆動ＩＣ１５を制御して個別電極１３に印加する電圧Ｖａを変化させることにより、共通電極１４との電位差｜Ｖａ−Ｖｂ｜を変化させて圧電素子１１の駆動量を変化させる。矩形波の最大電位Ｖｐｐを変更することにより液滴の吐出量（すなわち圧電素子１１の駆動量）を調整することができる。また、矩形波端部Ｔｆ、Ｔｒの傾きやパルス幅Ｔｗ、矩形波周期Ｔｐを変化させることによっても吐出量を調整することができる。図８においてＶｐｐは１５Ｖ、Ｔｐは１ｍｓであり、矩形波毎にインク液滴を吐出させる。
【００３２】
ところで、インクジェットヘッド１を工業的に用いる場合に、機能性材料を含む液状体（インク）を所定の領域に必要な量だけ安定的に吐出することが要求される。各ノズル４１において、インクが吐出されない、吐出されても正しい位置に着弾しない、吐出量が安定しない等の異常（吐出異常）が発生すると、インクジェットヘッド１を用いて作製・製造するパターンやデバイスの不良につながる。このため、インクジェットヘッド１を使用する前（及び使用途中）に吐出状態を確認し、吐出状態に不具合を有する吐出異常ノズルを確認する必要がある。本実施形態における吐出異常ノズルの検出は、複数のノズル４１から吐出された液滴の軌跡を光学的に観察して行う。
【００３３】
図９は、ノズル４１から吐出されたインク液滴の軌跡を光学的に観察する検査装置である吐出異常ノズル検出装置２００を示している。吐出異常ノズル検出装置２００は、吐出された液滴に対して横から光を照射する光源２０１と、光源２０１に対向して配置された撮影手段である撮像部２０２とを有している。光照射及び撮影の方向はＹ方向であるが、原理的にはＸ方向であってもよい。
【００３４】
光源２０１は周期的に発光するストロボであり、例えばＬＥＤやＬＤを採用可能である。撮像部２０２はＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子とフォーカス調整可能な光学レンズとを備えたカメラである。撮像部２０２は適切な複数個の吐出液滴を同時に撮像できるように撮像倍率が設定されており、本実施形態では１０個の液滴がカメラ視野に含まれる。
【００３５】
吐出異常ノズル検出装置２００は図示しないステージ機構に搭載されており、ノズル４１のＸ方向（主走査方向）に移動可能に構成されている。光源２０１はノズル４１の液滴吐出のための駆動信号に同期して発光し、光源２０１の発光周期に同期して液滴の吐出軌跡が撮像部２０２によって撮像されるように構成されている。さらに、撮像された画像は図示しない表示部に表示される。
【００３６】
図１０は、本実施形態に用いられる制御装置１００のブロック図を示している。制御装置１００は、記録形成する画像情報データの供給手段４００、吐出異常ノズル記憶手段５００、図６に示す圧電素子１１の駆動ＩＣ１５を制御することによる液滴吐出制御（画像記録制御）、光源２０１の発光制御を行う。また制御装置１００は、撮像部２０２による撮像制御、撮像した画像の図示しない表示部への表示制御、吐出異常ノズル検出装置２００を主走査方向に移動させる検出装置駆動手段３００の制御を行う。また制御装置１００は、インクジェットヘッド１をＸ軸方向に駆動するＸステージドライバ３０１の制御、記録媒体６を載置したＹ軸ステージ４をＹ軸方向に駆動するＹステージドライバ３０２の制御等を行い、吐出制御手段として機能する。
【００３７】
図１１は、本発明の第１の実施形態における吐出異常ノズル検査方法のフローチャートである。先ず制御装置１００は、画像情報データの供給手段４００を通じて、液滴吐出により記録形成する画像情報データを取得する（ステップＳ０７）。続いて制御装置１００は、取得した画像情報データから各ノズルの液滴吐出条件を算出（ステップＳ０８）した後、後述するステップＳ１０及びステップＳ１３において上記液滴吐出条件を実現するためのノズル駆動条件を算出する（ステップＳ０９）。ここで液滴吐出条件とは、各ノズルの吐出有無、及び吐出有りの場合の液滴量や液滴速度等のことである。次に制御装置１００は、駆動ＩＣ１５を制御して検査対象であるＮ番目のノズルから液滴を吐出させる（ステップＳ１０）。このとき、Ｎ番目のノズルのみを液滴吐出させ、（Ｎ−１）番目及び（Ｎ＋１）番目のノズルすなわち隣接ノズルからは液滴吐出を行わない。そして、吐出した液滴の外観を撮像部２０２によって撮影し（ステップＳ１１）、撮影した画像を用いてＮ番目のノズルのインク液滴吐出異常の有無を後述する方法で判定する（ステップＳ１２）。
【００３８】
Ｎ番目のノズルの吐出異常判定は、１回若しくは複数回の液滴吐出回数のうちのどちらでもよいが、その液滴吐出条件はステップＳ０８で算出され、少なくとも記録形成する画像情報に応じたＮ番目のノズルにおける最小液滴吐出量若しくは最小液滴吐出速度が含まれていることが望ましい。これは、自身の液滴吐出量が少ないほどあるいは液滴速度が小さいほど、吐出異常が顕著に現れるからである。
【００３９】
ステップＳ０８で求めたノズル液滴吐出条件に対応するノズル駆動条件はステップＳ０９で算出され、具体的には圧電素子の駆動信号によって設定する。一例として、図１４に示すように圧電素子駆動信号の振幅Ｖｐｐ若しくはパルス幅Ｔｗや波形端部（Ｔｆ，Ｔｒ）傾き、あるいはそれらの組み合わせで形成される波形を、所望の液滴吐出量若しくは液滴吐出速度が得られるように設定する。各ノズル圧電素子の駆動信号（ノズル駆動条件）と対応する液滴の吐出量や吐出速度（液滴吐出条件）は、理論的及び実験的に事前に対応付けておき、ステップＳ０９ではその結果を用いて圧電素子駆動信号を算出する。図１５は、Ｖｐｐ振幅と液滴吐出量との対応例を示すグラフである。このグラフを元に関数近似やテーブル化等を行っておき、必要な液滴吐出量（ステップＳ０８）に対応する圧電素子駆動信号振幅Ｖｐｐを算出する（ステップＳ０９）。以降、ノズル駆動条件と液滴吐出条件との対応関係を駆動条件変換テーブルと呼ぶ。
【００４０】
ステップＳ１０ではＮ番目のノズルだけを液滴吐出して、（Ｎ−１）番目及び（Ｎ＋１）番目のノズルは液滴吐出せず、ステップＳ１２でＮ番目のノズルの液滴吐出異常を判定する。ステップＳ１２で吐出異常であると判断されると、異常ノズルとして異常ノズル記憶手段５００に記憶される（ステップＳ１７）。吐出異常ノズル記憶手段５００へは、異常ノズル位置番号等のデータが吐出異常検査の都度、順次記憶されるように構成されている。
【００４１】
次に、検査対象であるＮ番目のノズルとその隣接ノズルから液滴を吐出し（ステップＳ１３）、液滴の画像を撮影する（ステップＳ１４）。なお検査対象ノズルが１番目あるいは本実施形態において１９２番目の場合には、片方にしか隣接ノズルがないため隣接ノズル（２番目、１９１番目）から同時に液滴を吐出する。
【００４２】
ステップＳ１３は、内部で複数の異なる液滴吐出条件（本実施形態ではＭ個）で液滴吐出させるステップＳ１３１，Ｓ１３２，・・・，Ｓ１３Ｍ（図１３参照）により構成される。ステップＳ１３１での吐出条件は、ノズルＮ−１がＡ１、ノズルＮがＢ１、ノズルＮ＋１がＣ１である。ステップＳ１３２ではノズルＮ−１がＡ２、ノズルＮがＢ２、ノズルＮ＋１がＣ２である。ステップＳ１３ＭではノズルＮ−１がＡＭ、ノズルＮがＢＭ、ノズルＮ＋１がＣＭである。ステップＳ１３ではＭ個の吐出条件で順次液滴を吐出させ、ステップＳ１４でＮ番目のノズルに対するそれらの液滴画像を撮影する。
【００４３】
実際に使用するノズル吐出条件がＬ個あるとき、Ｎ番目のノズルとその隣接ノズルとの吐出条件の組み合わせはＬ×Ｌ×Ｌ＝Ｌ３組あるが、本実施形態ではその中から適宜Ｍ組を選択してステップＳ１３内部の吐出条件として適用する。Ｎ番目のノズルの液滴吐出条件はステップＳ０８で算出され、少なくとも記録形成する画像情報に応じたＮ番目ノズルにおける最小液滴吐出量、若しくは最小液滴吐出速度が含まれていることが望ましい。これは、自身の液滴吐出量が少ないほどあるいは液滴吐出速度が小さいほど、（Ｎ−１）番目及び（Ｎ＋１）番目のノズルからクロストークの影響を受け易いためである。
【００４４】
また、隣接ノズルの液滴吐出条件はステップＳ０８で算出され、少なくとも記録形成する画像情報に応じた（Ｎ−１）番目及び（Ｎ＋１）番目ノズルの最大液滴吐出量若しくは最大液滴吐出速度が含まれていることが望ましい。これは、隣接ノズルの液滴吐出量が多いほどあるいは液滴吐出速度が大きいほどＮ番目のノズルへのクロストーク寄与が高いためである。
【００４５】
ここで、ステップＳ０８で求めたノズル液滴吐出条件に対応するノズル駆動条件はステップＳ０９で算出され、具体的には圧電素子の駆動信号を変えることにより変更する。一例として、図１４に示すように圧電素子駆動信号の振幅ＶｐｐをステップＳ１３１，Ｓ１３２，・・・，Ｓ１３Ｍの間で変更し、所望の液滴吐出量若しくは液滴吐出速度が得られるようにする。また、パルス幅Ｔｗや波形端部Ｔｆ，Ｔｒの傾き、またはＶｐｐ，Ｔｗ，Ｔｆ，Ｔｒの組み合わせで形成される波形をステップＳ１３１，Ｓ１３２，・・・，Ｓ１３Ｍの間で変更して、所望の液滴吐出量若しくは液滴吐出速度が得られるようにしてもよい。各ノズル圧電素子の駆動信号（ノズル駆動条件）は、所望の液滴吐出条件となるように駆動信号変換テーブルに基づきステップＳ０９で算出する。
【００４６】
次に、ステップＳ１３で吐出させたＮ番目のノズルのインク液滴吐出異常を判定する（ステップＳ１５）。判定は、ステップＳ１３を構成するステップＳ１３１，Ｓ１３２，・・・，Ｓ１３Ｍの吐出条件に対応させて行われ、異常と判定された場合には異常ノズルとして吐出異常ノズル記憶手段５００に記憶する（ステップＳ１７）。そして、Ｎ番目のノズルと共に（Ｎ−１）番目及び（Ｎ＋１）番目のノズルからも液滴を吐出させ、これに対応してＮ番目のノズルの液滴吐出異常を判定する。すなわち制御装置１００は、ステップＳ１２とステップＳ１５との双方で正常と判断される液滴を吐出しているノズルのみを、正常に液滴を吐出しているノズルとして判断する。このとき、制御装置１００は判断手段として機能する。そして、以上の動作を全ノズルに対して、すなわちステップＳ１６においてＹｅｓとなるまで繰り返し行う。
【００４７】
図１２は、本実施形態において吐出異常ノズル検出装置２００によって観察される、吐出液滴の吐出軌跡を模式的に示したものである。図１２において、符号ａは吐出状態が正常の場合を示しており、符号ｂ，ｃ，ｄは吐出状態が異常の場合をそれぞれ示している。符号ｂの状態はノズルが詰まって液滴が全く出ない状態、符号ｃは液滴が曲がって吐出されている状態、符号ｄはいわゆるサテライトの状態である。
【００４８】
本実施形態では約１０個分のノズル液滴が視野にあるので、１０ノズルの吐出及び判定毎にステージ機構を用いて吐出異常ノズル検出装置２００を主走査方向に１０ノズル分（１７００μｍ）移動させる。吐出状態が正常であるか異常であるかの判定は、撮影された画像を目視して作業者が行ってもよいが、制御装置１００が画像処理等により自動処理することが望ましい。
【００４９】
吐出異常と判定されたノズルについては、ノズル番号を異常ノズル記憶手段５００に記憶しておき、実際の画像形成時の液滴吐出に使用しないように構成する。吐出異常ノズル番号は、インクジェット記録装置３のシステム内に不使用ノズルとして扱われ、実際の液滴吐出工程においてスキップされるように動作制御される。また、吐出異常と判定されたノズルに対してクリーニング等による回復処理を行い、再び吐出異常の検査を行ってもよい。上記手順により吐出異常ノズルの検査を行った後、液滴吐出により所望の画像情報の記録形成を行う。
【００５０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。吐出異常ノズル検査は必ずしも単発（例えば画像情報の記録形成１回毎）に行う必要はなく、所定回数の画像情報記録形成ごと、あるいは所定時間経過ごと、若しくは任意のタイミングで行ってもよい。ここでは、複数回にわたって吐出異常ノズル検査を行う場合について説明する。
【００５１】
複数回にわたって吐出異常ノズル検査を行う場合も、最初に行う１回目の吐出異常ノズル検査の手順は図１１に示した手順と同じである。そして、２回目以降の吐出異常ノズル検査を行う場合、Ｎ回目（Ｎ＞１）の検査における動作を図１７に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５２】
先ず、吐出異常ノズル検査を図１１と同じ手順で実行する（ステップＳ２０１）。上述したように、吐出異常ノズル記憶手段５００には、検査の都度異常ノズルデータが順次記憶されるように構成されており、例えば所定の複数回検査に対応する異常ノズル番号が順次記憶されている。吐出異常ノズル記憶手段５００には、吐出異常検査毎に異常ノズル番号が蓄積されるため、制御手段１００は吐出異常検査毎の吐出異常ノズル記憶手段５００のデータを比較することにより、吐出異常ノズルの経時的な変化を知ることができる。そこで、所定回の吐出異常検査毎に、吐出異常ノズルの経時的な変化の確認を行う（ステップＳ２０２）。
【００５３】
吐出異常ノズルの経時的変化確認では、制御手段１００は吐出異常ノズル記憶手段５００のデータを比較し、吐出異常ノズルが新たに発生したあるいは所定の割合を超える吐出異常ノズル数の増加がある等の予め定めた基準を超えるか否かを判断し（ステップＳ２０３）、超える場合には駆動条件変換テーブルを（Ｎ−１）回目の吐出異常検査で使用したものから変更する（ステップＳ２０４）。
【００５４】
ノズル駆動条件としては、吐出圧力を増やすために、例としてＶｐｐをより大きくするあるいはＴｐをより長くする等を行う。例えば図１６に示されるＶｐｐ振幅と液滴吐出量との対応曲線のように、前の駆動条件変換テーブルが実線の対応曲線だった場合、新たに破線で示される対応曲線を採用する。破線で示される対応曲線は、同じ液滴吐出量に必要なＶｐｐをより大きくするため、実線をシフトさせたものである。このように駆動条件変換テーブルを変更した後（ステップＳ２０４）、再度図１１と同じ吐出異常ノズル検査を行う（ステップＳ２０５）。ノズル駆動条件の変更により、異常ノズル経時増加の基準超えが解消されれば、そのまま画像情報の記録形成に進む。この場合、画像情報の記録形成時においても、ステップＳ２０４で用いた駆動条件変換テーブルを採用する。
【００５５】
経験的には、多くの場合Ｖｐｐの値を１０％程度増加させることにより、クリーニング等の回復動作を行うことなく、後天的に発生したノズル吐出不良を解消させることができた。また、１０％程度のＶｐｐ値増加であれば、吐出不良ではない正常ノズルの液滴吐出状態（吐出速度、吐出量）の変化はほとんど発生しなかった。
【００５６】
ノズル駆動条件の変更によっても異常ノズル経時増加を解消できない場合は、それらも異常ノズルとして扱い、実際の液滴吐出工程では使われないようにするか、クリーニング等による回復処理にかける。あるいは、ここではステップＳ２０３〜Ｓ２０５を１度だけ実施するように説明したが、複数回行ってもよい。その場合、駆動条件変更テーブルの内容は吐出圧力が段階的に増加するように、例えばＶｐｐ振幅を段階的に増大するように設定する。
【００５７】
吐出異常ノズルの検出は上述した方法の他、ガラス板等に着弾した吐出液滴位置を着弾面の反対側から光学的に観察してもよい。また、ガラス板等に着弾した吐出液滴が形成するパターンそのものを光学的に観察してもよい。この場合、例えば吐出異常ノズル検出装置２００の底面をガラス板等によって構成し、ガラス板上の液滴吐出位置や液滴吐出のパターンを観察可能となるように、光源２０１及び撮像部２０２を配置する構成とする。例えば、図９に示す光源２０１の出射方向及び撮像部２０２の受光面をガラス板側に傾けて配置することにより、ガラス板上に着弾した液滴を適切に撮影可能である。また、ガラス板で構成した吐出異常ノズル検出装置の底面を挟んでインクジェットヘッド１とは反対側に撮像部２０２を設け、ガラス板の裏面から液滴を撮影及び観察するように構成してもよい。
【００５８】
本発明によれば、個々のノズルに対して隣接ノズルの全ての吐出状態の組み合わせについて吐出状態が正常であるか否かの判定を行っている。これにより、孤立したノズルからの液滴吐出の場合及び隣接ノズルから液滴が吐出されることでクロストークの影響を受ける場合も含め、実際の画像形成時のノズル動作に即した液滴吐出状態検査方法を提供することができる。特に、自身及び隣接ノズルの吐出条件の組み合わせを複数持つことができるので、検査時における液滴吐出条件を実際の画像形成時における液滴吐出条件と適合させることにより、より精度の高い液滴吐出状態検査方法を提供することができる。
【００５９】
また本発明によれば、ノズル吐出異常検査毎に吐出異常ノズルの位置情報を記憶し、所定のタイミングで後天的な吐出異常ノズル数が所定の基準を超えるか否かをチェックし、基準を超えた場合には異なるノズル駆動条件を設定して再度吐出異常ノズル検査を行っている。このため、ノズル駆動条件が経時的に変化した場合でも適切なノズル駆動条件を与えることができ、後天的な不吐出ノズルの発生を減らすことができる。
【００６０】
上述した実施形態は、画像を記録形成するためのインクジェット式記録装置について説明したが、インクジェット記録装置に搭載されているインクジェットヘッドを工業的に活用して、導電性、絶縁性の各種材料を用いて電気電子回路の配線あるいはカラーフィルタ等を形成記録するインクジェット（液滴吐出）式パターン記録形成装置に対しても、本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１  液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）
３  液滴吐出装置（インクジェット記録装置）
４１  ノズル
１００  吐出制御手段、吐出条件設定手段、判断手段（制御装置）
２０２  撮影手段（撮像部）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６２】
【特許文献１】特開平１１−１０５３０７号公報
【特許文献２】特開２００９−２２６７４１号公報
【図１】
2015061744.tif 000003
【図２】
2015061744.tif 000004
【図３】
2015061744.tif 000005
【図４】
2015061744.tif 000006
【図５】
2015061744.tif 000007
【図６】
2015061744.tif 000008
【図７】
2015061744.tif 000009
【図８】
2015061744.tif 000010
【図９】
2015061744.tif 000011
【図１０】
2015061744.tif 000012
【図１１】
2015061744.tif 000013
【図１２】
2015061744.tif 000014
【図１３】
2015061744.tif 000015
【図１４】
2015061744.tif 000016
【図１５】
2015061744.tif 000017
【図１６】
2015061744.tif 000018
【図１７】
2015061744.tif 000019