(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドから飛翔する液滴を撮像する装置であって、
飛翔する液滴に光を照射する光源と、
前記光源により光が照射された前記液滴を撮像する撮像部と、
前記光源から出射した光を反射する第１反射部と、
前記第１反射部からの光を前記撮像部に反射する第２反射部と、を備え、
前記インクジェットヘッドは、前記第１反射部と前記第２反射部との間で前記液滴が飛翔する位置に配置されており、
前記光源および前記撮像部における光軸の向きと、前記第２反射部が前記第１反射部から入射する光の向きと、は略垂直であり、
前記光源および前記撮像部は、前記第２反射部が前記第１反射部から入射する光を境にして同じ側に配置され、
前記撮像部は、前記光源から出射された光を前記第１反射部および前記第２反射部を介して前記インクジェットヘッドのノズルおよび前記液滴を撮像する、
液滴観察装置。
【請求項２】
前記第１反射部は第１ミラーと第２ミラーとを有し、前記第２反射部は第３ミラーと第４ミラーとを有し、
前記インクジェットヘッドは、前記第２ミラーと前記第４ミラーの間に配置される、
請求項１に記載の液滴観察装置。
【請求項３】
前記インクジェットヘッドを複数並列に配置し、
前記光源と前記撮像部の光軸は、前記複数のインクジェットヘッドの並列配置方向と垂直な方向である、
請求項２に記載の液滴観察装置。
【請求項４】
前記第１ミラーは、前記第２ミラーの略直下に配置され、前記光源からの光を前記第２ミラーに向かって反射し、
前記第３ミラーは、前記第４ミラーの略直下に配置され、前記第４ミラーからの光を前記撮像部に反射する、
請求項２または３に記載の液滴観察装置。
【請求項５】
前記光源および前記撮像部はそれぞれ、前記第１ミラーおよび前記第３ミラー方向に向かう光軸方向に移動可能な移動手段をさらに備える、
請求項２から４のいずれか１項に記載の液滴観察装置。
【請求項６】
前記第１ミラーおよび前記第３ミラーは、前記光源および前記撮像部と略同一の高さに配置される
請求項２から５のいずれか１項に記載の液滴観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、インクジェット液滴観察装置及に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、インクジェットヘッドから飛翔する液滴を撮影する液滴撮像装置を開示する。この液滴撮像装置は、液滴に光を照射する光源と、撮像レンズを有する撮像手段と、光源からの光を、インクジェットヘッドのノズル面から離間する方向に反射させる第１の反射手段と、第１の反射手段によって反射された光を、撮像レンズの光軸に沿って撮像手段に入射させる方向に反射させる第２の反射手段とを備える。これにより、インクジェットヘッドから離れた位置のカメラを配置しても飛翔する液滴を撮像することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６４７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、複数のインクジェットヘッドが並ぶ場合でも、良好にインクジェットの液滴を観察することができるインクジェット液滴観察装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示におけるインクジェット観察装置は、飛翔する液滴に光を照射する光源装置と、光を照射された飛翔する液滴を撮像する撮像装置と、光源装置から出射した光を飛翔する液滴に向かって反射する光源側ミラーユニットと、飛翔する液滴に照射した光を撮像装置に向かって反射する撮像側ミラーユニットと、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本開示におけるインクジェット観察装置は、複数のインクジェットヘッドが並ぶ場合でも、良好にインクジェットの飛翔液滴を観察するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１におけるインクジェット観察装置の外観を示す斜視図
【図２】実施の形態１におけるインクジェット観察装置の光路を説明するための概略図
【図３】実施の形態１におけるインクジェット観察装置の光源側ミラーユニットからノズル面を反射し、撮像側ミラーに入射する光路の一部を説明するための図
【図４】実施の形態１におけるインクジェット観察装置を上面から見た概略構成図
【図５】実施の形態１におけるインクジェット観察装置の動作を説明するためのフローチャート
【図６】実施の形態１におけるインクジェット観察装置によって撮像された画像を説明する図
【図７】実施の形態２におけるインクジェット観察装置の光路を説明するための概略図
【図８】実施の形態１におけるインクジェット観察装置の変形例を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１０】
（実施の形態１）
以下、図１〜６を用いて、実施の形態１を説明する。
【００１１】
［１−１．構成］
図１は、実施の形態１にかかるインクジェット観察装置１００の全体構成を示す模式図である。図２は、実施の形態１にかかるインクジェット観察装置１００の光路を示す図である。
【００１２】
インクジェット観察装置１００は、制御装置１０１と、プリンタヘッド１１０と、光源装置１２０と、撮像装置１３０と、光源側ミラーユニット１４０と、撮像側ミラーユニット１５０と、搬送路１７０を有する。
【００１３】
制御装置１０１は、例えばＣＰＵ（中央集積回路）である。制御装置１０１は、プリンタヘッド１１０を制御し、インク１６０を射出させるタイミングを制御する。また、光源装置１２０に対して、発光のタイミングに関する信号を送る。
【００１４】
プリンタヘッド１１０は、内部にインクの吐出動作を行う圧電素子（図示せず）を備える。また、プリンタヘッド１１０の下面にはノズル面１１１を備えている。ノズル面１１１の長手方向には所定の間隔でノズル孔１１２が設けられている。また、このノズル孔１１２は、長手方向に１列に限らず、複数列に千鳥状に配列することも可能である。プリンタヘッドの圧電素子は、制御装置１０１の信号に基づいて駆動し、インク１６０の射出を行う。
【００１５】
光源装置１２０は、発光ダイオード（図示せず）と照明光学系１２１を有する。発光ダイオードをストロボ発光させ、ノズル面１１１とインク１６０を照射する。照射するタイミングは、制御装置１０１から送られてきた射出タイミングに関する信号を基にする。
【００１６】
照明光学系１２１は、複数のテレセントリックレンズを有しており、光源装置１２０が発光する光を平行光に変換する。
【００１７】
撮像装置１３０は、撮像素子（図示せず）と撮像光学系１３１を備える。撮像装置１３０は、光源装置１２０によって光を照射された被写体を撮像する。
【００１８】
撮像光学系１３１は、複数のテレセントリックレンズで構成され、被写体を撮像装置１３０内の撮像素子へ結像させる。
【００１９】
光源側ミラーユニット１４０は、第１光源側ミラー１４１と、第２光源側ミラー１４２を有する。光源装置１２０から照射された光の光路を曲げ、インク１６０を照射する。
【００２０】
撮像側ミラーユニット１５０は、第１撮像側ミラー１５１と、第２撮像側ミラー１５２を有する。液滴に照射された光の光路を曲げ、インク１６０の像を撮像装置１３０内の撮像素子へ結像させる。
【００２１】
搬送路１７０は、メディア（印刷媒体）を搬送するものである。プリンタヘッド１１０の下部を走査させることによって、印刷を行うことができる。
【００２２】
図３は、実施の形態１にかかるインクジェット観察装置１００の光路の一部を拡大した図である。図４は、実施の形態１にかかるインクジェット観察装置１００のプリンタヘッド１１０と、光源装置１２０と、撮像装置１３０と、光源側ミラーユニット１４０と、撮像側ミラーユニット１５０の位置関係を示す図である。
【００２３】
図２に示すように、光源装置１２０から出射された光は、第１光源側ミラー１４１によって、第２光源側ミラー１４２へ反射される。また、第２光源側ミラー１４２に入射した光は、ノズル面１１１とインク１６０に向かって反射される。ノズル面１１１とインク１６０を照射した光は、第２撮像側ミラー１５２に入射する。第２撮像側ミラー１５２は入射した光を第１撮像側ミラー１５１に反射させ、第１撮像側ミラー１５１から撮像装置１３０へ入射し、撮像される。
【００２４】
ここで、撮像装置１３０がインク１６０だけでなく、ノズル面１１１の両方を撮像するために、各第２ミラーを以下のように配置している。すなわち、図３に示すように、第２光源側ミラー１４２と、第２撮像側ミラー１５２は、プリンタヘッド１１０を挟み込むように配置する。さらに、ノズル面１１１よりも上部にミラーの一部が位置することが望ましい。ただし、ノズル面１１１を撮像するためには、少なくとも、ノズル面１１１に光路の一部が入射していればよいので、必ずしもミラーの一部がノズル面１１１よりも上部に位置する必要はない。また、第２光源側ミラー１４２が反射する光がノズル面１１１を照射させるために、第２光源側ミラーを少し傾斜させ、光の一部がノズル面１１１に当たるようにしている。
【００２５】
図４に示すように、プリンタヘッド１１０が複数並置されている多ヘッドのインクジェット装置の場合、光源装置１２０から出射されて第１光源側ミラー１４１に入射する光の光軸と第１撮像側ミラー１５１から撮像装置１３０に入射する光の光軸は、プリンタヘッド１１０の並置方向（主走査方向）に対して垂直である。これは、体積の大きい光源装置１２０と撮像装置１３０を一般にスペースの小さい搬送路１７０の上方に設ける必要がなくなるためである。
【００２６】
［１−２．動作］
以上のように構成されたインクジェット観察装置１００について、その動作を以下説明する。
【００２７】
図５は、実施の形態１にかかるインクジェット観察装置１００の観察動作を説明するためのフローチャートである。
【００２８】
制御装置１０１は、プリンタヘッド１１０に対して、射出タイミングに関する駆動電圧波形を送る。制御装置１０１から波形を受け取ったプリンタヘッド１１０内の圧電素子（図示せず）が駆動し、インク１６０の吐出を行う（Ｓ１）。
【００２９】
次に、制御装置１０１は、光源装置１２０に対して、発光タイミングに関する信号を送る。この発光タイミングは、プリンタヘッド１１０の射出のタイミングに同期する。光源装置１２０は受け取った発光タイミングに関する信号を基に、発光ダイオードをストロボ発光させる。光源側ミラーユニット１４０は、光源装置１２０から出射された光を反射させ、ノズル面１１１とインク１６０へ照射する（Ｓ２）。
【００３０】
ノズル面１１１とインク１６０を照射した光は、撮像側ミラーユニット１５０に入射する。撮像側ミラーユニット１５０は、入射した光を撮像装置１３０へ反射させ、撮像装置１３０で撮像される（Ｓ３）。
【００３１】
撮像された被写体画像は図示しないモニタの画面上に表示される（Ｓ４）。その間に、インク１６０の体積、射出速度、射出角度を計測することが可能である。
【００３２】
これらＳ１からＳ４までの動作を１秒間に２７回の速さで繰り返す。プリンタヘッド１１０は、正常な場合、再現良くインク１６０を射出することができる。インク１６０の吐出のタイミングに対して、光源装置１２０から光を照射させるタイミングを一定にすることで、インク１６０が常に同じ飛翔場所で撮像されるため、表示された画面上では、インク１６０が静止しているように見える（図６）。発光タイミングをインクの吐出のタイミングに対して変更することで、飛翔場所を変えて撮像することも可能である。
【００３３】
撮影された被写体画像は、図６に示すように撮影される。撮影画面１７０には、ノズル面１１１と、吐出されたインク１６０が表示される。
【００３４】
［１−３．効果等］
以上のように、実施の形態１において、第２光源側ミラー１４２と、第２撮像側ミラー１５２は、プリンタヘッド１１０を挟み込むように配置する。また、第２光源側ミラー１４２が反射する光がノズル面１１１を照射させるために、第２光源側ミラーを少し傾斜させ、光の一部がノズル面１１１に当たるようにしている。また、光源装置１２０から出射されて第１光源側ミラー１４１に入射する光の光軸と第１撮像側ミラー１５１から撮像装置１３０に入射する光の光軸は、プリンタヘッド１１０の並置方向（主走査方向）に対して垂直である。
【００３５】
そのため、プリンタヘッド１１０が複数並置されている多ヘッドのインクジェット装置の場合であっても、ワーキングディスタンスを長くすることなく、かつ、光源装置１２０と撮像装置１３０がヘッドに干渉することなく観察が可能である。そのため、一般にプリンタヘッドと搬送路の間の小さいスペース内であっても観察が可能となる。
【００３６】
並列配置している他のプリンタヘッド１１０を観察する場合、プリンタヘッドや搬送路などを取り外すことなく、印刷可能状態を保ったまま、他のプリンタヘッド１１０を観察することが可能である。すなわち、光源装置１２０と撮像装置１３０と光源側ミラーユニット１４０と撮像側ミラーユニット１５０を、観察しているプリンタヘッド１１０から他のプリンタヘッド１１０へと差し替えることで変更することができる。
【００３７】
また、上記構成により、プリンタヘッド１１０に設けられているノズル面１１１とインク１６０が同時に観察することができる。
【００３８】
（実施の形態２）
以下、図７を用いて、実施の形態２を説明する。なお、実施の形態１と同様の構成については、説明を省略することがある。
【００３９】
［２−１．構成］
図７は、実施の形態２にかかる、インクジェット観察装置１００を示す構成図である。
【００４０】
基本的な構成については、実施の形態１と同じであるが、光源装置１２０と撮像装置１３０が光軸方向に移動可能な点において実施の形態１と異なる。
【００４１】
すなわち、光源装置１２０および撮像装置１３０はそれぞれ、第１光源側ミラー１４１および第１撮像側ミラーの方向の光軸方向に移動可能な可動手段（図示せず）をさらに備える。
【００４２】
［２−２．動作］
プリンタヘッド１１０のノズル面１１１には長手及び短手方向に複数ノズル孔１１２が配列されている。観察対象とするノズル孔１１２を例えば隣の列に変更する場合について、以下説明する。
【００４３】
観察対象とするノズル孔１１２を隣の列に変更する場合、撮像装置１３０からノズル孔までの距離が変更されることとなる。この場合、撮像装置１３０のレンズ系の焦点距離は一定であるため、ピント位置がずれてしまう。そのため、観察対象の変更前後でのギャップ（距離）と同じ距離だけ、撮像装置１３０光軸方向にワーキングディスタンスが一定となるように移動させる。これにより、被写体距離の変更を防ぐことができ、撮影画像のボケを防止している。
【００４４】
さらに、撮像装置１３０の移動方向と逆方向に光源装置１２０を光軸方向に同じ距離だけ移動させる。これにより、画面上で表示されている、撮影画像の輝度の変化を抑制することができる。
【００４５】
［２−３．効果等］
以上のように、実施の形態２において、観察対象の位置が変更された場合であっても、高品位な撮影が可能となる。
【００４６】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１〜２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００４７】
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【００４８】
実施の形態１〜２では、光源装置１２０と撮像装置１３０の配置位置を、プリンタヘッド１１０の位置に対して、同一方向に配置した例を示した。しかし、光源装置１２０と撮像装置１３０の配置位置はこれに限定されるものでなく、図８に示すように、光源装置１２０と撮像装置１３０をそれぞれ、プリンタヘッド１１０に対して逆方向に配置しても良い。すなわち、光源装置１２０と撮像装置１３０がそれぞれ、搬送路１７０と複数の並置したプリンタヘッド１１０の間でなければよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本開示は、飛翔する液滴を観察および撮像する装置に適用可能である。具体的には、インクジェット装置から飛翔する液滴を観察する装置などに、本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１００  インクジェット観察装置
１０１  制御装置
１１０  プリンタヘッド
１１１  ノズル面
１１２  ノズル孔
１２０  光源装置
１２１  照明光学系
１３０  撮像装置
１３１  撮像光学系
１４０  光源側ミラーユニット
１４１  第１光源側ミラー（第１ミラーの一例）
１４２  第２光源側ミラー（第２ミラーの一例）
１５０  撮像側ミラーユニット
１５１  第１撮像側ミラー（第３ミラーの一例）
１５２  第２撮像側ミラー（第４ミラーの一例）
１６０  インク
１７０  搬送路
Ｘ      光路
【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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