(57)【要約】【課題】  インクジェットヘッドの吐出異常の検出【解決手段】  インクジェットヘッドのノズルから吐出されている液状材料を撮影した画像に基づいて、ノズルの吐出方向の少なくとも２箇所以上の位置で、液状材料の位置又は液幅の特徴量を算出する。ノズルに吐出異常がある場合にはこれらの特徴量に顕著な差が得られる。これにより、ノズルの吐出異常の検出が容易かつ確実に行える。また、ノズルから吐出されている液状材料に対してカメラの反対側でカメラに対向し、かつ、光源から投射された直接光がカメラのファインダに入射しないように光源を配設し、光源から投射され、ノズルから吐出されている液状材料で屈折した屈折光をカメラが捕えて、ノズルから吐出されている液状材料を撮影するとよい。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドのノズルから吐出されている液状材料を撮影した画像に基づいて、ノズルの吐出方向の少なくとも２箇所以上の位置で液状材料の位置又は液幅を算出して、ノズルの吐出異常を検出することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの吐出異常検出方法。
【請求項２】
液状材料を吐出するノズルを備えたインクジェットヘッドの液状材料の吐出異常を検出する吐出異常検出装置において、
前記インクジェットヘッドのノズルの吐出方向に対して直交した方向から、ノズルから吐出されている液状材料を撮影するように配設したカメラと、
前記カメラで撮影した画像に基づいて、ノズルの吐出方向の少なくとも２箇所以上の位置で液状材料の位置又は液幅を算出する算出部と、
前記算出部で算出された液状材料の位置又は液幅の算出値に基づいて、ノズルの吐出異常を検出する吐出異常検出部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの吐出異常検出装置。
【請求項３】
前記ノズルから吐出されている液状材料に対してカメラの反対側でカメラに対向し、かつ、投射された直接光がカメラのファインダに入射しないように配設した光源を備え、
前記光源から投射され、ノズルから吐出されている液状材料で屈折した屈折光を、前記カメラが捕えることにより、液状材料を撮影していることを特徴する請求項２に記載のインクジェットヘッドの吐出異常検出装置。
【請求項４】
インクジェットヘッドから吐出されている液状材料の画像に基づいて、吐出異常を検出する吐出異常検出装置において、
前記インクジェットヘッドのノズルの吐出方向に対して直交した方向から、ノズルから吐出されている液状材料を撮影するように配設したカメラと、
ノズルから吐出されている液状材料に対してカメラの反対側でカメラに対向し、かつ、投射された直接光がカメラのファインダに入射しないように配設した光源とを備え、
前記光源から投射された光が、ノズルから吐出されている液状材料で屈折した屈折光をカメラで捕えて、液状材料を撮影するようにしたことを特徴するインクジェットヘッドの吐出異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドの吐出異常を検出するインクジェットヘッドの吐出異常検出方法、及び、その装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、紙等のプリント媒体にインクによる印刷を行う場合、液晶表示器等の基板（透明基板）上に配向膜の形成やＵＶインクの塗布を行う場合、或いは有機ＥＬ表示器の基板上にカラーフィルタを塗布する場合には、インクジェットヘッドを用いた所謂インクジェット法が広く採用されるに至っている。
【０００３】
また、インクジェットヘッドの吐出異常を検出する装置として、例えば、特開平５−１４９７６９号公報には、インクジェットヘッドから吐出されて飛行する液滴の飛行画像を、当該飛行方向と直交する方向からとらえ、液滴が、飛行方向の中心軸に対して回転対称形であると仮定して、液滴の中心軸に対して飛行画像を積分し、液滴の体積を算出することが記載されている（特許文献１）。
【０００４】
また、特開平１１−２２７１７２号公報には、インクジェットヘッドから吐出させた液滴を時間差を設けて複数回撮像し、撮像された複数の液滴画像の位置差と時間差とから液滴の滴速を計測することが記載されている（特許文献２）。
【０００５】
また、特開２００１−３２２２９５には、撮影時の光の当て方が記載されており、光源と撮像手段とを散乱板に対向させて配置し、光源及び撮像手段と散乱板との間に、被測定対象である液滴を位置させ、光源から照射される光を散乱板で散乱させ、撮像手段により液滴を撮像することが記載されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平５−１４９７６９号公報
【特許文献２】特開平１１−２２７１７２号公報
【特許文献３】特開２００１−３２２２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、液滴を撮影した画像から液滴の位置、速度を算出し、吐出異常を検出するものは知られているが、本発明は、液滴を撮影した画像を利用して、インクジェットヘッドの吐出異常を検出する新しい方法を提案するものである。
【０００７】
また、従来、インクジェットヘッドのノズルから液状材料が吐出されている状態を撮影する場合には、液状材料を挟んでカメラと光源（ストロボ光源）を対向配置させたり、光源の光が液滴に反射した反射光をカメラのファインダに入射させたりしていた。しかし、この場合、カメラのファインダに入射する光が強すぎて、ハレーションが生じる場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このインクジェットヘッドの吐出異常検出方法は、インクジェットヘッドのノズルから吐出されている液状材料を撮影した画像に基づいて、ノズルの吐出方向の少なくとも２箇所以上の位置で液状材料の位置又は液幅を算出して、ノズルの吐出異常を検出するものである。
【０００９】
ノズルから吐出されている液状材料を撮影する際には、ノズルから吐出されている液状材料に対してカメラの反対側でカメラに対向し、かつ、光源から投射された直接光がカメラのファインダに入射しないように光源を配設し、光源から投射された直接光が、ノズルから吐出されている液状材料で屈折した屈折光をカメラで捕えて液状材料を撮影するとよい。
【００１０】
なお、吐出異常検出装置の異常検出処理やカメラや光源の制御等は、吐出異常検出装置の各種機能をコンピュータに実現させるプログラム、斯かるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及び、斯かるプログラムや記録媒体が組み込まれたコンピュータなどを用いて実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
このインクジェットヘッドの吐出異常検出方法によれば、インクジェットヘッドのノズルから吐出されている液状材料を撮影した画像に基づいて、ノズルの吐出方向の少なくとも２箇所以上の位置で、液状材料の位置又は液幅を算出してノズルの吐出異常を検出する。ノズルに吐出異常がある場合には液状材料の位置又は液幅の特徴量に顕著な差が得られる。これにより、ノズルの吐出異常の検出が容易かつ確実に行える。
【００１２】
また、ノズルから吐出されている液状材料に対してカメラの反対側でカメラに対向し、かつ、光源から投射された直接光がカメラのファインダに入射しないように光源を配設し、光源から投射した直接光がノズルから吐出されている液状材料で屈折した屈折光をカメラで捕えることにより、ノズルから吐出されている液状材料を撮影する際に、ハレーションなどの不具合を抑制することができ、より鮮明に液状材料を撮影することができる。従って、このように光源を配置した吐出異常検出装置は、上述した吐出異常検出方法に使用するのに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るインクジェットヘッドの吐出異常検出装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
インクジェットヘッドの吐出異常検出装置１は、図１及び図２（ａ）に示すように、インクジェットヘッド２のノズル３から吐出されている液状材料４を撮影するカメラ５と、撮影に要する光を照射する光源６と、カメラ５で撮影された画像を処理して吐出異常を検出する吐出異常検出部７で構成している。なお、この実施形態では、インクジェットヘッド２は、図１に示すように、直列にノズル３が配設された単一のインクジェットヘッド２ａを、長手方向に千鳥足状に互い違いに位置をずらして配設した構造になっている。
【００１５】
カメラ５は、図１に示すように、インクジェットヘッド２の吐出方向に直交する方向から、インクジェットヘッド２から吐出されている液状材料４（図２（ａ）参照）を撮影することができるように配設されている。なお、カメラ５のピントは、インクジェットヘッド２から液状材料４が正常に吐出されているときに、液状材料４に合うように設定されている。
【００１６】
光源６は、液状材料４を挟んでカメラ５の反対側に配設されており、光源６から照射される光（直接光）が直接カメラ５のファインダ５ａに入射されないように、カメラ５に正対させず、カメラ５に正対する位置から少し位置を横、斜め又は上下にずらし、カメラ５の撮影方向に対して斜めから光を照射している。これにより、光源６から照射された光（直接光１１）は、図３に示すように、液状材料４で屈折した光（屈折光１２）がカメラ５のファインダ５ａに入射されるようになっている。
【００１７】
上記構成により、光源６から光を照射して、カメラ５で撮影すると、液状材料４の液滴が吐出されるスピードが速いため、図４に示すように、液状材料４は液柱状に見える。なお、光源６から瞬間的な光を照射して、カメラ５で撮影すると、図５に示すように、液状材料４を液滴の状態で撮影することができる。
【００１８】
また、この実施形態では、図１に示すように、インクジェットヘッド２に対して、カメラ５と光源６を相対的に移動する制御部８を備えている。
【００１９】
カメラ５のピントは、カメラ５と光源６の相対移動に応じて、常に、ノズル３から正常に吐出されている場合を仮定して液状材料４にカメラ５のピントが合うように制御されている。
【００２０】
この実施形態では、図２（ｂ）に示すように、制御部８が、カメラ５と光源６の相対移動に対して、カメラ５のピントが、常に、ノズル３から正常に吐出されている場合を仮定して液状材料４に合うように、ノズル３に対してカメラ５と光源６との位置関係を制御している。すなわち、この実施形態では、図中右側に配設された単一のインクジェットヘッド２ａ２から吐出された液状材料４を撮影するときは、図中左側に配設されたインクジェットヘッド２ａ１から吐出された液状材料４を撮影するときに比べて、カメラ５と光源６が右に移動し、図中左側に配設された単一のインクジェットヘッド２ａ２から吐出された液状材料４を撮影するときは、逆に、カメラ５と光源６が左に移動するようになっている。
【００２１】
なお、図２（ａ）は、インクジェットヘッド２に対して図中左側に配設された単一のインクジェットヘッド２ａ１から吐出された液状材料４１を撮影するときの、カメラ５と光源６の位置を示している。また、図２（ｂ）はインクジェットヘッド２に対して図中右側に配設された単一のインクジェットヘッド２ａ２から吐出された液状材料４２を撮影するときのカメラ５と光源６の位置を示している。
【００２２】
吐出異常検出部７は、図１に示すように、カメラ５で撮影した液状材料４の画像に基づいて、ノズル３の吐出方向の少なくとも２箇所以上の位置で液状材料４の位置又は液幅を算出し、液状材料４の位置又は液幅を算出したそれぞれの位置で、ノズル３から液状材料４が正常に吐出されたときの液状材料４の位置又は液幅と比較して、ノズル３の吐出異常を検出する。
【００２３】
この実施形態では、吐出異常検出部７は、カメラ５で撮影した画像を記憶する画像記憶部１６と、ノズル３の吐出方向の少なくとも２箇所以上の位置で液状材料４の位置又は液幅を算出する算出部１７と、ノズル３から液状材料４が正常に吐出されたときの液状材料４の位置又は液幅の正常値を記憶した正常値記憶部１８と、ノズルの吐出異常を判定する判定部１９とを備えている。
【００２４】
算出部１７は、画像記憶部１６に記憶された画像に基づいて、液状材料４を抽出する２値化処理を行い、液状材料４の位置又は液幅を算出する位置を特定し、液状材料４の位置又は液幅を算出する。
【００２５】
２値化処理は、画像記憶部１６に記憶された画像の各画素を、輝度や色彩など、画像上の特徴に着目して、しきい値を設け、画像記憶部１６に記憶された画像の中から液状材料４をコンピュータが認識できる状態に抽出する処理である。これにより、カメラ５により液柱状に撮影された液状材料４を抽出することができる。液状材料４を抽出した２値化画像では、例えば、液状材料４又は液状材料４以外の部分の一方を白、他方を黒として表示させることができる。
【００２６】
次に、液状材料４の位置又は液幅を算出する位置は、ノズル３の吐出方向に対して離れた少なくとも２箇所以上の位置を選ぶ。この実施形態では、図４に示すように、ノズル３の吐出方向Ｓに対し、ノズル３に近い位置と、ノズル３から離れた位置に、ノズル３の吐出方向Ｓに所定の幅を持ち、インクジェットヘッド２の下面に対して平行に延在した２つの仮想のブロックＡ、Ｂを２値化画像に当てはめる。そして、この各ブロックＡ、Ｂ毎に、ブロックＡ、Ｂと液状材料４が交差する４つの交差座標ａ〜ｄを算出する。そして、この４つの交差座標ａ〜ｄからノズル３に近い位置と、ノズル３から離れた位置における液状材料４の位置と液幅を算出する。
【００２７】
液状材料４の位置は、例えば、各ブロックＡ、Ｂ毎に、ブロックＡ、Ｂと液状材料４が交差する４つの交差座標ａ〜ｄの中心（ブロックＡ、Ｂと液状材料４が交差して描かれる四角形ａｂｃｄの重心）として算出するとよい。また、液状材料４の液幅は、例えば、ブロックＡ、Ｂと液状材料４が交差して描かれる四角形ａｂｃｄの上辺と下辺の平均値として算出するとよい。
【００２８】
次に、判定部１９は、算出部１７で算出された液状材料４の位置と液幅の算出値に基づいて、インクジェットヘッド２の吐出異常を判定する。
【００２９】
正常値記憶部１８には、算出部１７で液状材料４の位置と液幅を算出したノズル３の吐出方向Ｓの位置に対して、それぞれインクジェットヘッド２の各ノズル３から液状材料４が正常に吐出されていると判断できる液状材料４の位置と液幅の適切な正常値の範囲を規定するしきい値が記憶されている。なお、しきい値はノズル３から液状材料４が正常に吐出されていると判断できるのに適した値を、任意に設定することができる。この実施形態では、正常値記憶部１８には、仮想のブロックＡとＢで特定されるノズル３に近い位置とノズル３から離れた位置で、液状材料４の位置と液幅に対して、それぞれインクジェットヘッド２の各ノズル３から液状材料４が正常に吐出されていると判断するためのしきい値が設定されている。
【００３０】
また、判定部１９は、算出部１７より算出された算出値が、正常値記憶部１８に記憶されたしきい値で規定される正常値の範囲内にあるか否かを判定する。この実施形態では、吐出異常の判定は、ブロックＡとＢで特定されるノズル３に近い位置とノズル３から離れた位置でそれぞれ算出値が、正常値記憶部１８に記憶されたしきい値の範囲内にあるか否かを判定する。
【００３１】
これにより、インクジェットヘッド２の各ノズル３から液状材料４が正常に吐出されているか否か判定は、各ノズル３において、ノズル３に近い位置Ａとノズル３から離れた位置Ｂの両方で、液状材料４の位置と液幅の算出値が正常値の範囲内にある場合にはノズル３の吐出が正常に行われていると判定する。それ以外は液状材料の吐出が異常であると判定する。
【００３２】
例えば、図４に示すノズルＮ１，Ｎ２、Ｎ４、Ｎ７、Ｎ９のように、インクジェットヘッド２のノズル３から正常に液状材料４が吐出されている場合には、ノズル３に近い位置Ａとノズル３から離れた位置Ｂの両方で、液状材料４の位置と液幅が吐出が正常な場合の範囲内に収まるので、ノズル３からの吐出が正常と判断できる。
【００３３】
ノズルＮ３のように、液状材料４が吐出されていない場合は、ノズル３に近い位置Ａとノズル３から離れた位置Ｂの両方で、液状材料４の位置と液幅が測定されないので、吐出不良と判断できる。また、ノズルＮ５やＮ６のように、液滴が飛行曲がりしている場合には、ノズル３から離れた位置Ｂで、液状材料４の位置が、正常な場合に得られる範囲からずれるので、液状材料４の位置から吐出不良と判断できる。また、図６に示すように、カメラ５の撮影方向Ｔに飛行曲がりが生じている場合には、ノズル３から離れた位置Ｂで、カメラ５のピントがずれるので、点線ｆで示すように液状材料４が太く撮影される。このため、カメラ５の撮影方向に飛行曲がりが生じている場合でも、液状材料４の幅から吐出不良を判断できる。
【００３４】
また、ノズルＮ８のように、液状材料４が異常に広がって吐出されている場合には、ノズル３に近い位置Ａ及びノズル３から離れた位置Ｂの両方で、液状材料４が太く撮影されるので、液状材料４の液幅により吐出不良と判断される。また、ノズルＮ１０のように、液状材料４の吐出量が少ない場合（液滴が小さい場合）には、液状材料４の液幅が細く撮影されるので、液状材料４の液幅により吐出不良と判断される。
【００３５】
上述した吐出不良の各判定は、インクジェットヘッド２の各ノズル３から液状材料４が正常に吐出されたと判断できる適切な範囲にしきい値を設定し、算出された液状材料４の位置と液幅が、このしきい値内にあるか否かを判定するとよい。
【００３６】
このように、この吐出異常検出装置１は、インクジェットヘッド２のノズル３から吐出されている液状材料４を撮影した画像に基づいて、ノズル３の吐出方向の少なくとも２つ以上の位置で、液状材料４の位置と液幅を算出して、ノズル３の吐出異常を検出する。ノズルに吐出異常がある場合には液状材料の位置又は液幅の特徴量に顕著な差が得られる。これにより、ノズルの吐出異常の検出が容易かつ確実に行える。
【００３７】
また、この吐出異常検出装置１は、光源６を、ノズル３から吐出されている液状材料４に対してカメラ５の反対側でカメラ５に対向し、かつ、光源６から投射された直接光１１がカメラ５のファインダ５ａに入射しないように配設し、ノズル３から吐出されている液状材料４で屈折した屈折光１２をカメラ５のファインダ５ａに入射させて撮影している。これにより、ハレーションなどの不具合を抑制することができ、より鮮明に液状材料４を撮影することができ、液状材料４の位置や液幅をより正確に算出することができ、吐出異常検出装置１の吐出異常の検出精度を向上させることができる。
【００３８】
なお、この吐出異常検出装置１は、光源６から瞬間的な光を照射して、カメラ５で撮影すると、図５に示すように、ノズル３から吐出されている液状材料４を液滴の状態で撮影することができる。そして、液滴の状態で撮影した画像に基づいて、液滴の間隔Ｄを測定すれば、ノズル３の吐出速度を測定することができる。従って、この吐出異常検出装置１は、ノズル３から正常な吐出速度で液状材料４が吐出するかを判定することものできる。
【００３９】
以上、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの吐出異常検出装置を説明したが、本発明に係るインクジェットヘッドの吐出異常検出装置は上記の実施形態に限定されるものではない。
【００４０】
例えば、上述した実施形態では、撮影された液状材料の画像に対して、ノズルの吐出方向の少なくとも２箇所以上の位置を特定する方法は、上述した実施形態に限定されず、種々の方法を採用することができる。液状材料の位置や液幅を産出するノズルの吐出方向の位置は、飛行曲がりなどの不具合が判定できる程度に、ノズルの吐出方向に離れた位置を適切に選定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る吐出異常検出装置の構成を示す平面図。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施形態に係る吐出異常検出装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る吐出異常検出装置のカメラと光源の位置関係を示す平面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る吐出異常検出装置の吐出異常判定方法を示す側面図。
【図５】本発明の一実施形態に係る吐出異常検出装置において、液滴を撮影した状態を示す側面図。
【図６】液状材料のカメラの撮影方向の飛行曲がりを示す平面図。
【符号の説明】
【００４２】
１   吐出異常検出装置
２   インクジェットヘッド
３   ノズル
４   液状材料
５   カメラ
５ａ ファインダ
６   光源
７   吐出異常検出部
８   制御部
１１ 直接光
１２ 屈折光
１６ 画像記憶部
１７ 算出部
１８ 正常値記憶部
１９ 判定部
Ｓ   吐出方向
Ｔ   撮影方向
【図１】
2005246911.tif 000003
【図２】
2005246911.tif 000004
【図３】
2005246911.tif 000005
【図４】
2005246911.tif 000006
【図５】
2005246911.tif 000007
【図６】
2005246911.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月18日(2004.3.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
インクジェットヘッドのノズルから吐出されている液状材料を撮影した画像に基づいて、ノズルの吐出方向の少なくとも２箇所以上の位置で液状材料の位置又は液幅を算出して、ノズルの吐出異常を検出することを特徴とするインクジェットヘッドの吐出異常検出方法。