(57)【要約】      （修正有）【課題】記録したパターンを誤認識することなく正常な評価、検査を行うことができる着弾位置測定装置および着弾位置測定方法を提供する。【解決手段】ヘッドの吐出口から媒体に吐出された複数の液滴でパターンを形成する工程と、パターンを含む限定エリア１０７を設定する工程と、限定エリア１０７の重心位置を求める工程と、複数の限定エリア１０７の重心位置からパターンの理想位置を算出する工程と、限定エリア１０７の重心位置に基づいて、吐出された液滴の着弾位置を測定する工程を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出ヘッドの吐出口から媒体に吐出された液滴が、着弾した位置を測定する着弾位置測定方法において、
同一の前記吐出口から吐出された複数の液滴でパターンを形成する工程と、
前記パターンを含む限定エリアを設定する工程と、
前記限定エリアの重心位置を求める工程と、
複数の前記限定エリアの重心位置から前記パターンの理想位置を算出する工程と、
前記限定エリアの重心位置に基づいて、前記吐出口から吐出された液滴の着弾した位置を測定する工程と、
を有することを特徴とする着弾位置測定方法。
【請求項２】
前記限定エリアは、前記パターンを形成する複数の液滴の着弾位置に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の着弾位置測定方法。
【請求項３】
吐出された液滴は、液滴同士が所定量重なり合うように、所定方向に着弾位置をずらして吐出され、
液滴が吐出された媒体にＸＹ座標を適用した際に、
前記着弾位置は、前記所定方向と交差する方向であるＹ座標における、複数の液滴が着弾した位置における最大のＹ座標値と、複数の液滴が着弾した位置における最小のＹ座標値と、の情報を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の着弾位置測定方法。
【請求項４】
前記媒体に吐出された液滴で形成された前記パターンの面積が、所定の面積よりも小さい場合には、測定の対象外と判断することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の着弾位置測定方法。
【請求項５】
前記所定の面積は、前記媒体に吐出された１つの液滴で形成された前記パターンの面積であることを特徴とする請求項４に記載の着弾位置測定方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方法を実行する手段を備えたことを特徴とする着弾位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録ヘッドから吐出されたインクの着弾位置を測定する着弾位置測定装置および着弾位置測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドの製造工程では、製造されたインクジェット記録ヘッドの吐出口から吐出されたインクが、記録媒体の正確な位置に着弾されるかを評価する検査工程を有している。この検査工程の方法として、たとえば特許文献１に記載された方法が知られている。この方法によれば、複数の吐出口から吐出された液滴が互いに重ならないように検査パターンを記録させ、各ドットの重心位置を測定する。そして、この重心位置をドットの着弾位置として、その着弾位置の均一性から記録ヘッドの品質を評価するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３３６２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１で開示されているインク液滴着弾計測パターンは、単一ドットによる評価である。しかし、吐出する液滴の体積が小さい場合、吐出するメインの液滴である主滴と、主滴の吐出に遅れて連なって吐出される微量の液滴であるサテライトと、の着弾した際のドットの面積差が少なくなる。そのため、単一ドットによるインク液滴着弾計測パターンでは、カメラで取り込み時に認識することが困難な場合がある。
【０００５】
そこで、記録ヘッドをスキャン方向に指定した量移動させながら、吐出口から複数のインク滴を吐出させて１つのパターンを形成する方法が考えられる。吐出の初期は、インクの増粘等により偶発的に着弾がずれた場合があり、これに対応するために同一の吐出口による着弾を複数回重ねてパターンを形成し着弾位置ズレを補う必要がある。
【０００６】
しかし、同一吐出口による着弾を複数回重ねて１つのパターンを形成する際に、パターン中間部分で偶発的な不吐出や紙面傷、汚れによりパターンが分裂してしまうことがある。このように分裂したパターンをそのまま検査すると、パターンを誤認識してしまい正常な評価、検査を行えなくなるという課題がある。
【０００７】
よって本発明は、記録したパターンを誤認識することなく正常な評価、検査を行うことができる着弾位置測定装置および着弾位置測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのため本発明の着弾位置測定方法は、液体吐出ヘッドの吐出口から媒体に吐出された液滴が、着弾した位置を測定する着弾位置測定方法において、同一の前記吐出口から吐出された複数の液滴でパターンを形成する工程と、前記パターンを含む限定エリアを設定する工程と、前記限定エリアの重心位置を求める工程と、複数の前記限定エリアの重心位置から前記パターンの理想位置を算出する工程と、前記限定エリアの重心位置に基づいて、前記吐出口から吐出された液滴の着弾した位置を測定する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の着弾位置測定方法では、限定エリア内の黒画素を同一の吐出口から吐出されたインクと認識し処理を行う。これによって、記録したパターンを誤認識することなく正常な評価、検査を行うことができる着弾位置測定装置および着弾位置測定方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の着弾位置測定方法を適用する記録検査装置の構成を示す図である。
【図２】検査パターンを模式的に表した図である。
【図３】インクジェット記録ヘッドの記録素子基板を示す模式図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は吐出されたインク滴を計測するパターンを示した図である。
【図５】同一吐出口パターン認識方法を模式した図である。
【図６】インク滴着弾後の検査フローを表したフローチャートである。
【図７】着弾位置検査方法を模式した図である。
【図８】記録媒体に着弾したインク滴を模式した図である。
【図９】同一吐出口パターン認識方法を模式した図である。
【図１０】インク滴着弾後の検査フローを表したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。  
【００１２】
（全体構成）
図１は、本発明に係る着弾位置測定方法を適用する記録検査装置の構成を示す図である。インクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）３０１が備えている吐出口からインク滴３０２が吐出される。インクジェット記録ヘッド３０１は、キャリッジ３０３に取り付けられており、コンタクトプローブユニット（不図示）によりインクジェット記録ヘッド３０１とコンタクトを行っている。更にキャリッジ３０３には、ヘッドドライバ３１６から送られてきた記録信号をインクジェット記録ヘッド３０１に合わせた信号に変換する記録信号変換基板３０４が接続されている。
【００１３】
本実施形態では、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）それぞれの波長を出力でき、耐久性や光量安定性も確保できるＬＥＤ照明を採用した照明３０６を用いている。更に照明３０６は、照明電源３０７に接続されている。照明電源３０７は、外部コントロール端子を有し、画像処理コントロール基板３１２からの制御によりＲＧＢそれぞれの光９量をコントロールすることが可能である。
【００１４】
ペーパーステージ３０９には、ステージ位置情報を取得する為のエンコーダ（不図示）が備えられている。そして、ペーパーステージ３０９は、インクジェット記録ヘッド３０１から吐出され記録媒体３０８上に着弾したインク滴のパターンがＣＣＤカメラ３０５の画角内に入るように、ステージコントローラ３１１により制御される。そして、ペーパーステージ３０９上には、記録媒体３０８が載置され、バキューム等により記録媒体３０８がペーパーステージ３０９に吸引されることでペーパーステージ３０９と記録媒体３０８とは密着している。本実施形態では、記録媒体３０８は、インク滴３０２が着弾した際に記録媒体３０８がインク滴を均一に吸収することが可能に表面をコーティングされた記録媒体を使用している。
【００１５】
ＣＣＤカメラ３０５は、インクジェット記録ヘッド３０１から吐出されたインク滴３０２により形成されたパターンを読み込むために用いられる。本実施形態では、ラインセンサ型ＣＣＤカメラを使用している。ラインセンサ型ＣＣＤカメラを使用するメリットとしては、比較的安価ながら高い解像度を持ち、更に記録パターンの必要な部分のみを画像として取り込むことが可能な点である。これにより高解像度の画像でありながら容量の少ない画像データを得ることができ処理速度の向上が可能になる。そして、ＣＣＤカメラ３０５よって得られた画像データは、画像処理コントロール基板３１２を介して画像処理ボード３１７に送られる。尚、ＣＣＤカメラ３０５は、画像処理ボード３１７の処理能力が十分に有り、高速に処理が行えるのであれば、エリアセンサ型ＣＣＤカメラを使用することも可能である。
【００１６】
制御用コンピュータ３１３内には、ディスプレイ出力用のＶＧＡボード３１５が内蔵されておりモニタ３１４に出力することが可能になっている。また制御用コンピュータ３１３内には、ヘッドドライバ３１６、画像処理ボード３１７、モーターコントロールボード３１８も内蔵され、各制御を一括で行うことが可能である。更に、制御用コンピュータ３１３は、演算処理部３１９を持ち、画像処理ボード３１７から取り込まれた画像データを高速に演算処理することができる。
【００１７】
（検査パターン）
図２は、本実施形態における検査パターンを模式的に表した図である。インクジェット記録ヘッド３０１の同配列内の吐出口から吐出され、記録媒体３０８に着弾したインク滴３０２で形成されるパターン４０１は、１つの吐出口から複数回の吐出を行うことで形成されている。また、パターン４０１同士は、それぞれが隣り合う吐出口から吐出されたインク滴と重なり合わず、１つの吐出口ずつが分離できるスペースを設けた配置となっている。
【００１８】
（インクジェット記録ヘッドの構成）
図３は、本実施形態で用いたインクジェット記録ヘッド３０１の記録素子基板を示す模式図である。記録素子基板５０１上に吐出口５０２が配列され、その下に電気熱変換素子（不図示）が備えられインクを吐出する機能を有している。本実施形態の記録素子基板５０１は、シアン用インク吐出口配列５０３、マゼンタ用インク吐出口配列５０４、イエロー用吐出口配列５０５が配置されている。
【００１９】
上述した記録素子基板５０１を備えたインクジェット記録ヘッド３０１を検査する工程を以下に説明する。
【００２０】
（検査パターンの詳細）
図４（ａ）から（ｃ）は、本実施形態におけるインクジェット記録ヘッド３０１から吐出されたインク滴を計測するパターン４０１の詳細を示した図である。（ａ）は、同一の吐出口からインク滴を５発吐出し、記録媒体３０８にインク滴を正常に着弾させた状態を表している。本実施形態では、吐出周期を１５ｋＨｚ、ペーパーステージ３０９の移動スピードを１２．５ｉｎｃｈ／ｓｅｃで移動させている。このような条件により、同一の吐出口から吐出されたインク滴は、液滴同士が所定量重なり合うように、所定方向に着弾位置をずらして着弾し、１つのパターン４０１を形成する。インク滴６０１は、吐出されたインク滴が変動せずに着弾した状態を示している。また、吐出状態の様々な変化により（ｂ）に示すように同一の吐出口から吐出されたインク滴でありながら着弾位置が変化したインク滴６０２によってパターン４０１が形成されることがある。１ドットでパターン形成をした場合、このような偶発的な着弾位置変化を全て計測値に反映してしまうこととなる。
【００２１】
そこで、このような状態を回避するため本実施形態では同一吐出口からの５ドット重ね吐出でパターン４０１を形成している。しかしながら同一の吐出口から吐出された５ドット重ね吐出でパターン形成を行った場合に、（ｃ）に示すように、吐出状態の様々な変化により偶発的な不吐出によりインク滴の抜け６０３が発生する場合がある。同一吐出口からの連続吐出中に不吐出が発生してしまうと、パターン４０１が分離してしまい計測誤判定を誘発させる原因となる。
【００２２】
（パターン取り込み）
同一の吐出口から吐出されたインク滴で着弾位置が変化したインク滴によってパターンが形成された場合（図４（ｂ））や、連続吐出中に不吐出が発生してパターンが分離した場合（図４（ｃ））でも正確に着弾位置計測を行えるパターン取り込み方法を説明する。
【００２３】
なおここでは、連続吐出中に不吐出が発生してパターンが分離した場合を例に説明するが、着弾位置が変化したインク滴によってパターンが形成された場合でも同様である。
【００２４】
図５は、同一吐出口パターン認識方法を模式した図である。図５のＸＹ座標は、ＣＣＤカメラ３０５のＣＣＤの画素配列を表している。パターンを取り込む際には、まずＸ座標におけるＸ０列をＹ０〜Ｙｅｎｄ（本実施形態ではＹ６００）まで座標アドレス昇順でスキャンする。そして、画素が白から黒に変化する位置Ｙｍｉｎ１０１と、その黒が途切れず続き今度は黒から白に変わる位置Ｙｍａｘ１０２と、を記憶する。同様の処理をＸ０からＸｅｎｄ（本実施形態ではＸ４００）の領域で実行する。この処理によって、着弾位置をずらした所定方向と交差する方向におけるインク滴が着弾したエリアを認識することができる。
【００２５】
Ｘ３列を例に具体的に説明すると、座標（Ｘ３、Ｙ４）で、画素濃度レベルが白から黒に変化している。その後、座標（Ｘ３、Ｙ４）から座標（Ｘ３、Ｙ１０）までは画素の濃度レベルは黒が続き、座標（Ｘ３、Ｙ１１）で黒から白に変化している。前述した２点の変化点座標である座標（Ｘ３、Ｙ４）と座標（Ｘ３、Ｙ１１）とを記憶しておく。
【００２６】
（同一吐出口からの吐出パターン認識）
前述した画素配列の変化点を記憶したデータから、最大のＹ座標値Ｙｍａｘ１０２とＹ最小のＹ座標値Ｙｍｉｎ１０１を算出し、パターン幅Ｄ１０３を以下の式で演算する。
Ｄ＝Ｙｍａｘ−Ｙｍｉｎ
また、パターン中心ＤＣ１０４を以下の式で演算する。
ＤＣ＝（Ｙｍａｘ＋Ｙｍｉｎ）／２
また、パターンの長さＤＬは、任意の１ドットの直径ｄ１０９を求め、その直径ｄ１０９に吐出させたインク滴の数ｎ（本実施形態ではｎ＝５）を乗じることで求める。
ＤＬ＝ｄ×ｎ
このようにしてパターンを識別する。
【００２７】
本実施形態における識別方法は、規定したエリア内に存在する黒画素を全て同一吐出口から吐出されたインク滴として認識する方法である。まず、Ｙ座標のエリアを限定するためにパターン中心ＤＣ１０４を用い、この値にインクジェット記録ヘッド３０１の着弾位置ズレ規格を当てはめてＹ座標エリア幅１０８を設定する。尚、本実施形態では着弾位置ズレ規格を±３４μｍとし、Ｙ座標エリア幅１０８を６８μｍとした。次に、Ｘ座標のエリアの限定は、前述したＹ座標エリア内の黒画素で、Ｘ座標最小値Ｘｍｉｎ１０５を検出する。その位置から吐出駆動をさせた発数ｎ（本実施形態ではｎ＝５）分を、下記式を用いて標最大値Ｘｍａｘ１０６を演算する。
Ｘｍａｘ＝Ｘｍｉｎ＋（ｄ×ｎ）
以上の演算によりＹ座標最小値Ｙｍｉｎ１０１、Ｙ座標最大値Ｙｍａｘ）１０２、Ｘ座標最小値Ｘｍｉｎ１０５、Ｘ座標最大値Ｘｍａｘ１０６を設定する。これにより、同一吐出口からの吐出パターンを認識し、限定エリア１０７内にある黒画素の全ての座標データから同一吐出口からの吐出されたパターンの重心を計算する。
【００２８】
（測定フロー）
図６は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド３０１の着弾点位置測定における着弾後の検査フローを表したフローチャートである。以下、前述した装置構成図（図１）と共にフローチャートに沿って検査フローを説明する。
【００２９】
検査フローが開始されると、ステップＳ２０１で、ＣＣＤカメラ３０５により既定サイズの画像を撮像及び画像読込を行う。次に、ステップＳ２０２で、撮像された画像内の固定濃度ムラを取り除く作業（シェーディング）を行う。固定濃度ムラとしては、ＣＣＤ配列特性や、照明３０６の特性等が挙げられる。次にステップＳ２０３で画像フィルタにて膨張・収縮フィルタを用いたノイズ除去を行う。ノイズ原因としては、ＣＣＤ、レンズおよび紙面上に付着した埃等のゴミやインク液滴を吐出した際に発生したミストの付着などが考えられる。その後、ステップＳ２０４で、画像フィルタで除去しきれなかったノイズに対し、規定面積（本実施形態では１ドットの面積の１／２から１／３）以下を除去する面積フィルタを行う。このようなノイズ処理を行い最良の画像に対して着弾点位置測定を行う。
【００３０】
ここで図７は、着弾位置検査方法を模式した図である。ステップＳ２０５のラベリングでは、同一吐出口からの吐出パターン認識処理を行い、各限定エリアを設定する。その後ステップＳ２０６で、図７のように、設定された限定エリアと、その限定エリア内のパターン形成に用いられた吐出口とを一致させる。次にステップＳ２０７で、ラベリングされた限定エリア内のパターンの重心位置から理想格子演算を行い、理想の着弾位置（位置ズレが無い状態）の格子座標７０１を最小自乗法により求める。次にステップＳ２０８の着弾位置検査にて、ステップＳ２０７で求めた格子座標７０１（パターンの理想位置）と実際のパターンの重心位置とのズレ量を演算する。この演算によって、不吐出不良、位置ズレ不良、着弾面積不良等を検査し、不良であればステップＳ２０９で、装置外に排出する作業を行う。また良品であれば、記録したパターンを次工程へ送り出す。
【００３１】
以上述べてきたように、インクジェット記録ヘッドから吐出されたインク滴の着弾位置を測定する際に、同一吐出口からインクを複数回吐出させ、限定エリア内の黒画素を同一の吐出口から吐出されたインクと認識し処理を行う。
【００３２】
なお、本実施形態ではインク吐出することを例に説明を行ったが、これに限定するものではなく、ＣＣＤカメラで認識できる液体であればよい。
【００３３】
このようにして複数の吐出口から吐出されたインク液滴の着弾位置測定を行う際に、偶発的な不吐出や偶発的な着弾ズレが発生した場合でも、誤判定をしない高精度のインク液滴の着弾位置測定方法及びインク液滴の着弾位置測定装置を実現することができた。
【００３４】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
【００３５】
本実施形態と第１の実施形態とは、パターンを識別する方法が異なる。  
（パターン詳細）
図８は、記録媒体に着弾したインク滴を模式した図である。本実施形態におけるパターンの不具合を、図８を用いて説明する。図８は、インクジェット記録ヘッドの特性として、吐出初発の状態が比較的不安定になり、偶発的に第一ドット８０４が多大な着弾位置ズレを起こし、さらに偶発的な不吐出によりインク滴の抜け８０３が発生したパターンを示した図である。
【００３６】
（同一吐出口からの吐出パターン認識）
図９は、本実施形態における同一吐出口パターン認識方法を模式した図である。第１の実施形態で述べた方法で、図８のパターンを計測しようとした場合、図９に示すように、限定エリア９０７と限定エリア９１７との２つが設定されることになる。これは、第一ドット８０４が多大に着弾位置ズレを起こした事により、１つの限定エリア内に全てのドットが納まらなくなったからである。
【００３７】
そこで本実施形態では、図８のような状態においても正確に計測を行うため、面積によるフィルタリングを行う。しかし、第１の実施形態のように、図６のステップＳ２０３の段階で、第一ドット８０４を除去する条件の面積フィルタを用いると、第二ドット８０２も除去してしまう可能性が高い。そこでこれを回避するために、先ずラベリングを行って、限定エリア９０７と限定エリア９１７とを設定する。そして、第二ドット８０２については限定エリア９１７内の黒画素（ドット８０５、ドット８０６）を同一の吐出口から吐出されたインク滴と認識させて、限定エリア内の黒画素数総和Ｓを算出する。その後、第一ドット８０４を除去する条件で改めて面積フィルタを用いる。ここでは以下の式により判断する。
黒画素数総和Ｓ＞（Ｄ／２）２×ＰＩ×ａ
この判断によって、第一ドット８０４のような１ドット分の面積しかないパターンは検査の対象外となる。
【００３８】
尚、定数ａは、サテライトや紙面のにじみ状況により決定する。本実施形態では定数ａ＝１．２とした。この判断式が真の場合に、計測ドットとしてパターン認識を行う。
【００３９】
（測定フロー）
図１０は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの着弾点位置測定における着弾後の検査フローを表したフローチャートである。以下、前このフローチャートに沿って本実施形態における検査フローを説明する。
【００４０】
ステップＳ１００１からステップＳ１００５までは第１の実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００４１】
ステップＳ１００６で、上記判断式
黒画素数総和Ｓ＞（Ｄ／２）２×ＰＩ×ａ
を条件とする面積フィルタを用いてノイズの除去を行う。この条件では１ドットの面積以下のノイズが除去されるため、第一ドット８０４もここで除去されることになる。その後ステップＳ１００７で改めてラベリングを行い、限定エリア９０７は無くなり、限定エリア９１７が改めて設定される。そして、ステップＳ１００８で設定された限定エリアと、その限定エリア内のパターン形成に用いられた吐出口とを一致させる。
【００４２】
その後のステップＳ１００９からステップＳ１０１１までは、第１の実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００４３】
以上述べてきたように、インクジェット記録ヘッドから吐出されたインク滴の着弾位置を測定する際に、同一吐出口からインクを複数回吐出させ、限定エリア内の黒画素を同一の吐出口から吐出されたインクと認識し処理を行う。
【００４４】
このようにして、複数の吐出口から吐出されたインク液滴の着弾位置測定を行う際に、偶発的な不吐出や偶発的な着弾ズレが発生した場合でも、誤判定をしない高精度のインク液滴の着弾位置測定方法及びインク液滴の着弾位置測定装置を実現することができた。
【符号の説明】
【００４５】
３０１  記録ヘッド
３０３  キャリッジ
３０５  ＣＣＤカメラ
３０８  記録媒体
４０１  パターン
５０２  吐出口
７０１  格子座標
８０２  第二ドット
８０４  第一ドット
９０７  限定エリア
９１７  限定エリア
Ｓ  黒画素数総和
【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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