(57)【要約】【課題】インクジェットヘッド内部の汚染を防ぐことができ、常に安定した測定を行うことが可能なインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置の提供を目的とする。【解決手段】乾燥後に残渣を残さない液体をインクとして吐出するインクジェットヘッドを保持するヘッド保持手段と、インクと相互作用する物質で構成された被吐出面を備えた記録用基板を保持する基板保持手段と、吐出された液滴と被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察する観察装置と、観察された着弾痕跡の位置から着弾ずれ量を求める算出装置とで構成された、インクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置。【選択図】図１
2007160752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥後に残渣を残さない液体をインクとして吐出するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドを保持するヘッド保持手段と、
インクと相互作用する物質で構成された被吐出面を備えた記録用基板と、
前記記録用基板を保持する基板保持手段と、
インクジェットヘッドより吐出されたインク液滴と記録用基板の被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察する観察装置と、
観察された着弾痕跡の位置から着弾ずれ量を求める算出装置とを備えた、
インクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置。
【請求項２】
被吐出面を構成する物質がインクに溶解する物質であ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着弾ずれ量計測装置。
【請求項３】
前記インクが評価用インクであり、評価用インクはインクジェットヘッドの実使用のインクの溶媒又は溶媒の主要成分であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置。
【請求項４】
インクが単一成分であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置。
【請求項５】
インクが水であることを特徴とする、請求項４に記載のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置。
【請求項６】
着弾痕跡を観察する観察装置が、光学観察方式であることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置と、該計測装置で得られた着弾ずれ量に応じてインクジェットヘッドの合否を判定するインクジェットヘッド合否判定装置と、該合否判定装置の結果を元にインクジェットヘッドの良否を判断するインクジェットヘッド良否判断装置とを備えたことを特徴とする、インクジェットヘッド良否判定装置。
【請求項８】
乾燥後に残渣を残さない液体をインクとしてインクジェットヘッドより吐出を行うステップと、
インクと相互作用する物質で構成された被吐出面にて吐出されたインク液滴を受けるステップと、
吐出されたインク液滴と記録用基板の被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察するステップと、
着弾痕跡の観察結果より着弾ずれ量を求めるステップとを備えた、
インクジェットヘッド着弾ずれ量計測方法。
【請求項９】
乾燥後に残渣を残さない液体をインクとしてインクジェットヘッドより吐出を行うステップと、
インクと相互作用する物質で構成された被吐出面にて吐出されたインク液滴を受けるステップと、
吐出されたインク液滴と記録用基板の被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察するステップと、
着弾痕跡の観察結果より着弾ずれ量を求めるステップと、
求まった着弾ずれ量に応じてインクジェットヘッドの合否を判定するステップと、
インクジェットヘッドの合否判定結果を元にインクジェットヘッドの良否を判断するステップとを備えた、
インクジェットヘッドの良否判定方法。
【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液滴吐出特性の検査装置に関し、特に液滴の着弾ずれ量の計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置などの液滴吐出装置は、インクジェットヘッドの吐出口（ノズル孔）から吐出した液滴を、被吐出面（紙などの記録媒体）に着弾させることで画像を形成している。液滴吐出装置は、高精細化及び高画質化が求められているが、吐出された液滴の着弾位置にばらつきがあると、濃度むらやカラー画質における色調ずれ等が発生し、高精細化及び高画質化が妨げられる。こうした問題を解決するためには、インクジェットヘッドの製造後にインクジェットヘッドから吐出される液滴の吐出方向ばらつきの検査を行い、液滴吐出方向のばらつきが大きなヘッドを除外する必要がある。また、液滴吐出方向のばらつきを少なくする検討を行い、ヘッド製造プロセスにフィードバックする必要がある。このため、各インクジェットヘッドの各ノズルについて液滴吐出方向を測定することが求められる。
【０００３】
一方、近年の傾向として、一般の印刷用途においては印刷物の耐光性等の観点から顔料系インクが多く用いられるようになり、また、産業用途においては樹脂成分等を含む産業用インクが用いられるようになっている。ここで、ヘッド製造プロセスの最終工程である液滴吐出特性検査（液滴吐出方向ばらつき検査を含む）においては、本来使用するインクを用いての検査が最も適当である。しかしながら、インクジェットヘッドの検査から実使用までの間の保管期間は時には１年以上にも達することがあるため、本来使用するインクを用いて検査を行うと、顔料系インクの場合には保管期間の間に顔料成分が凝集してしまう問題が発生し、樹脂成分を含むインクの場合には保管期間の間に樹脂成分がノズル孔周辺で凝固してしまう問題が発生して、製造後実使用時までにヘッドの吐出性能が劣化する問題や使用不可能となる問題が発生していた。
【０００４】
このため、実使用インクではなく評価用インクでヘッドの吐出特性検査を行う方法がとられ、例えば以下の２つの方法が採用されてきた。
【０００５】
（従来技術１）
特許文献１記載のように、検査用インクに染料を溶解させて有色インクとし、吐出方向検査（画像品質検査）は印字サンプルを作成して行う方法が提案されている。
【０００６】
（従来技術２）
特許文献２記載のように、ヘッドのノズル面を正面から撮像できる検査装置とし、ノズル位置とノズル孔から吐出された吐出液滴そのものを記録媒体越しに観察し、吐出液滴着弾ばらつき（液滴吐出方向ばらつき）を検査する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−３４５２１３号公報
【特許文献２】特開２０００−６２１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、染料インクを使用する従来技術１では、顔料インクよりは検査後のヘッド洗浄性に優れるものの、洗浄後も微量の染料成分がヘッド内部に残存してヘッド内部を汚染する危険がある。特に、産業用途では微量の不純物がインクジェット成膜後の膜特性に大きな影響を与えるため、ヘッド内部の汚染によりインクジェット技術を用いたデバイス生産の歩留りや生産したデバイスの品質安定性が損なわれてしまうという問題があった。
【０００８】
他方、吐出液滴そのものを観察して着弾ばらつき検査を行う従来技術２は、ノズル位置と着弾液滴位置を比較する直接的で優れた検査方法である。しかし、ひとつのヘッド（複数のノズル）から複数の液滴を同時に吐出して、複数の着弾液滴の位置計測を順次行うと、最初の液滴の位置計測（検査）開始時から最後の液滴の位置計測（検査）終了時までの間に着弾液滴の乾燥が進んでしまう。着弾液滴の乾燥が進むと、液滴形状、液滴サイズ、及び液滴位置が変化する恐れがあり、その結果、着弾位置の測定精度が低下するという問題が生じていた。
【０００９】
また、ノズル毎に吐出と位置計測を繰り返すと、以下のような問題が生じていた。すなわち、ヘッドのインク吐出においては、ヘッドのノズルメニスカスの乾燥状態を一定に保ち、吐出特性を安定化するために、吐出の前に全ノズルから液滴の捨て吐出を実施している。捨て吐出から検査のための吐出までの時間が短く、一定であれば、ノズルメニスカスの乾燥も進まず、安定した吐出が可能である。ところが、ノズル毎に吐出と位置計測を繰り返すと、捨て吐出から検査のための吐出までの時間がノズルにより変化してしまい、検査開始直後のノズルと検査終了直前のノズルとでは、検査のための吐出の時にヘッドのノズルメニスカスの乾燥状態が全く異なることとなる。その結果、ヘッドのノズルメニスカスの乾燥が進んだ検査終了直前のノズルでは、液滴の吐出速度の著しい低速化、又は不吐出が発生し、所望の検査が行えないといった問題があった。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、インクジェットヘッド内部の汚染を防ぐことができ、常に安定した測定を行うことが可能なインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置、及びインクジェットヘッドの着弾ずれ量計測方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の問題を解決するために本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置は、乾燥後に残渣を残さない液体をインクとして吐出するインクジェットヘッドを保持するヘッド保持手段と、インクと相互作用する物質で構成された被吐出面を備えた記録用基板を保持する基板保持手段と、吐出された液滴と被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察する観察装置と、観察された着弾痕跡の位置から着弾ずれ量を求める算出装置とで構成されたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、インクが乾燥した後に残渣が残らないため、ヘッドを含むインク流路に染料や顔料、樹脂成分等の不純物が残留することがなく、着弾ずれ量の計測によるヘッド内部の汚染を防ぐことができる。また、計測時の観察対象は液滴そのものではなく反応痕跡であるため、液滴吐出からの時間経過による計測精度の低下や、捨て吐出から検査吐出までの時間経過による吐出状態の不安定は発生せず、常に安定した着弾ずれ量の計測を行うことができる。
【００１３】
また、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置は、被吐出面を構成する物質がインクに溶解する物質であることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、被吐出面を構成する物質がインクに溶解する物質であるため、被吐出面に着弾したインク液滴と被吐出面との相互作用が溶解反応となる。溶解反応であるため、液滴が着弾した箇所のみにおいて被吐出面は溶解し、また、それによって生じる着弾痕跡はインクが乾燥した後も明瞭に残り、明確に着弾ずれ量の計測を行うことができる。
【００１５】
また、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置は、用いるインクが評価用インクであり、評価用インクはインクジェットヘッドの実使用のインクの溶媒又は溶媒の主要成分であることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、計測後にヘッド内に評価用インクが乾燥せずに残存していても、後に実インクを充填したときに不純物として作用しないため、着弾ずれ量の計測によるヘッド内部の汚染を完全に防ぐことができる。
【００１７】
また、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置は、インクが単一成分であることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、計測時にヘッドのノズルメニスカスよりインクが蒸発しても、沸点や粘度などインクの特性は変化しないため、常に安定して着弾ずれ量の計測を行うことができる。
【００１９】
また、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置は、インクが水であることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、インクが安価で安全性の高い水であるため、安価で安全に着弾ずれ量の計測を行うことができる。
【００２１】
また、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置は、液滴と被吐出面との反応痕跡の位置測定方法が、光学観察によるものであることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、着弾痕跡の位置の測定を光学観察により行うため、着弾痕跡を汚損することなく、高速に着弾ずれ量の計測を行うことができる。
【００２３】
また、本発明のインクジェットヘッド良否判定装置は、インクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置と、該計測装置で得られた着弾ずれ量に応じてインクジェットヘッドの合否を判定するインクジェットヘッド合否判定装置と、該合否判定装置の結果を元にインクジェットヘッドの良否を判断するインクジェットヘッド良否判断装置とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、着弾ずれ量でインクジェットヘッドの合否を判断して、その結果を元にインクジェットヘッドの良否を判断するため、実際の使用においてインクが吐出されるか、着弾位置が正しいかなどをすべて含めて評価をすることができる。また、インクジェットヘッドの合否判断を元に良否の判断を行うために、不合格ヘッドの再検査を行うことが可能になるなど、厳密に不良ヘッドの判別を行うことが可能となる。
【００２５】
また、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測方法は、乾燥後に残渣を残さない液体をインクとしてインクジェットヘッドより吐出を行うステップと、インクと相互作用する物質で構成された被吐出面にて吐出されたインク液滴を受けるステップと、吐出されたインク液滴と記録用基板の被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察するステップと、着弾痕跡の観察結果より着弾ずれ量を求めるステップとで構成されたことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明のインクジェットヘッド良否判定方法は、乾燥後に残渣を残さない液体をインクとしてインクジェットヘッドより吐出を行うステップと、インクと相互作用する物質で構成された被吐出面にて吐出されたインク液滴を受けるステップと、吐出されたインク液滴と記録用基板の被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察するステップと、着弾痕跡の観察結果より着弾ずれ量を求めるステップと、求まった着弾ずれ量に応じてインクジェットヘッドの合否を判定するステップと、インクジェットヘッドの合否判定結果を元にインクジェットヘッドの良否を判断するステップとで構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置によれば、インクが乾燥した後に残渣が残らないため、ヘッドを含むインク流路に染料や顔料、樹脂成分等の不純物が残留することがなく、着弾ずれ量の計測によるヘッド内部の汚染を防ぐことができる。また、計測時の観察対象は液滴そのものではなく液滴着弾痕跡であるため、液滴吐出から計測までの時間経過による計測精度の低下などは発生せず、常に安定した着弾ずれ量の計測を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置の概略構成図である。以下、図１に基づいて説明する。
【００２９】
インク液滴を吐出するインクジェットヘッド１（以下、インクジェットヘッドをヘッドと略する）はヘッド保持手段１１によってステージ７の上方に固定されており、ヘッド１に接続されたヘッドコントローラ５からの信号により駆動され、インク液滴をステージ７の上に固定された記録用基板６の被吐出面上に吐出する。ヘッド保持手段１１は図示しない高さ調整器に設置されており、ヘッド１のノズル面と被吐出面との距離を任意の値に固定する。なお、本発明においてインクとは、ヘッドより吐出されうる液体のことを指しており、有色であるか、無色であるか、あるいは一成分の液体か、多成分の混合液体かを問わない。
【００３０】
ステージ７は図示しないＸＹステージに設置されており、図示しない全体制御装置からの信号により任意の位置へ任意の速度で移動する。全体制御装置はヘッドコントローラ５とも接続されており、ステージ７の動きと同期して液滴の吐出を行うことが可能である。
【００３１】
カメラ１０はステージ７の上側のヘッドと干渉しない位置に、略垂直方向で記録用基板６を観察するように設置されている。カメラ１０と同心にリング照明１１が設置されており、また、カメラ１０とステージ７を挟んで反対側（下側）には透過光照明１２が設置されており、これらにより記録用基板６の撮影領域が照射される。記録用基板６の被吐出面上のインク着弾痕跡は、ＸＹステージの動作によってヘッド１の下側の位置（インク液滴吐出位置）からカメラ１０による撮影が可能な位置へ移動が可能である。
【００３２】
カメラ１０は、イメージインテンシファイアを内蔵したカメラを用い、それに光学倍率４０倍の拡大レンズ９を装着している。これにより、例えば、視野サイズは約０．１５ｍｍ×０．１５ｍｍで、空間分解能は約０．１５μｍ／画素の撮像が可能である。カメラ１０は座標分解能０．１μｍのＸＹＺ移動軸を持つＸＹＺロボットに搭載されており、高精度に位置決めが可能である。カメラ１０で撮影された画像はカメラ１０と接続されている画像処理装置１３に送られ、同時にＸＹＺロボットの位置情報（以下、カメラ位置座標と記す）も画像処理装置１３に送られる。画像処理装置１３は送られてきた着弾痕跡の画像よりインク液滴着弾位置を求め、ＸＹＺロボットの位置情報と合わせて計算することで着弾ずれ量を求める。
【００３３】
ヘッド１は、インク加圧素子と、インク室と、ノズル孔を備えたノズルプレートで構成されており、信号線を介してヘッド１を駆動するヘッドコントローラ５と接続され、インク供給チューブ４を介してインク２を供給するインクタンク３と接続されている。
【００３４】
インク加圧素子は、例えばＰＺＴ材料で構成された圧電素子であり、ヘッドコントローラ５からの信号により駆動され、インク室内のインクに圧力を加える。インク室内のインクの圧力が高まることにより、ノズルプレートに開いたノズル孔からインク液滴が吐出する。ノズルプレートの外側表面（ノズル面）は撥インク処理がなされており、例えばフッ素系の材料のコーティング処理がなされている。ノズルプレート本体の材料は、ステンレスやポリイミドなどが用いられる。ノズルプレートには一列に並んだ複数のノズル孔が開いており、ヘッドコントローラ５からの信号により任意のノズル孔よりインク液滴の吐出が可能である。ヘッド１の複数のノズル孔は図１で左右方向に一列に並んでおり、ステージ７はヘッド１とステージ７が対向した状態で、ヘッド１のノズル列方向と直交方向に等速移動が可能である。
【００３５】
次に、本実施の形態における着弾ずれ量の計測方法を示す。
【００３６】
ここで、着弾ずれ量とは、設計上の液滴の着弾位置と実際の液滴の着弾位置との違い（ずれ）を数値化したものであり、ずれの距離のみならず、ずれの方向についても含むことが可能である。例えば、ずれ量としてＸ方向及びＹ方向の各々の数値として表すことが可能である。あるいは、ベクトルとして示すことも可能である。
【００３７】
また、ずれ量と、ヘッドのノズル面と被吐出面との距離とより、ヘッドのノズル面における設計上の液滴の吐出される方向と実際の液滴の吐出される方向との違いを、角度として求めることもできる。
【００３８】
評価用インク２は、乾燥後に残渣を残さない液体を用い、例えば、純水、アルコール水溶液、混合有機溶剤など、液体の中に固形分が溶け込んでいない、又は固形分が分散していない液体を用いることができる。通常、ヘッドは複雑なインク流路構造を持つため、染料や顔料、樹脂成分などが残渣として残っていた場合、それらを完全に洗浄除去することは実質不可能である。評価用インク２が乾燥後に残渣を残さない液体であるために、着弾ずれ量計測を行っても、乾燥を行うことのみでヘッドを含むインク流路に染料や顔料、樹脂成分等の不純物が残留することがない。そのために、残渣に起因して発生するノズル詰まりや、極微量の不純物混入による産業用途での製品品質の劣化を防止することができる。
【００３９】
本実施の形態において評価用インク２は、実際に使用するインク（実使用インク）に合わせて粘度を１６．７ｃＰに調整したジエチレングリコール水溶液であり、蒸留水２０体積％とジエチレングリコール８０体積％で混合した液を用いる。評価用インク２の粘度は実使用インクに合わせることが重要であり、水−ジエチレングリコール系溶液で１ｃＰ〜３６ｃＰ程度の評価用インクを作成することができるため、ヘッドのアプリケーション別に使い分けることが望ましい。
【００４０】
また、ヘッドの内部に気泡が残留していると、着弾ずれ量計測時に吐出方向ばらつきの増大や不吐出の原因になり、本来のヘッド特性の検査を行うことができない場合がある。そのため、評価用インクは残留した気泡が溶け込みやすくなるように、溶存空気が５ｐｐｍ以下になるように脱気を行う。さらに、インク充填の後はヘッドの内部に残留した気泡がインク中に溶け込んだ後に吐出を行うことが適当であるため、ヘッド内部にインクを充填した後３０分以上経過してから着弾ずれ量の計測を行うのが適当である。
【００４１】
記録用基板６は、表面の被吐出面が評価用インク２との相互作用により痕跡を残す物質で構成された基板を用いる。ここで相互作用とは、化学反応のみならず物理反応なども含めた、評価用インク２と被吐出面を構成する物質との反応を指している。例えば、溶解反応、発色反応、衝突の衝撃による粉体の四散などである。
【００４２】
本実施の形態において記録用基板６は、１００ｍｍ角のガラス基板上にポリビニルアルコール層が設けられた基板を用いる。これは、ガラス基板にポリビニルアルコール１０重量％水溶液をスピンコートにて塗布した後に、５０℃のオーブンにて１０分間の乾燥を行って作製される。作製されたポリビニルアルコール層の厚さは約２μｍであり、ポリビニルアルコール層の表面が被吐出面となる。ポリビニルアルコールは水に易溶である。
【００４３】
ヘッド１は、複数個のノズルが図１で左右方向に一列となるように設置される。また、ヘッド１のノズル面から記録用基板６の被吐出面までの距離は０．５ｍｍとする。これは、実際にヘッド１を産業用途又は民生用途で使用する場合のヘッドのノズル面から基板までの距離とほぼ同じに設定するためである。また、計測時は液滴吐出速度を９．０ｍ／ｓ（液滴がヘッド１のノズル面から吐出されて０．５ｍｍの距離を飛翔する間の平均速度）に設定する。これは、実際にヘッド１を産業用途又は民生用途で使用する場合の代表的な液滴吐出速度と同じに設定するためである。
【００４４】
ステージ７はヘッド１のノズル列方向と直交方向に等速移動が可能である。そこで、ヘッド１の液滴吐出周波数を１Ｈｚ、ステージ７のノズル列方向と直交方向の移動速度を０．３ｍｍ／ｓに設定し、ステージ７をノズル列方向と直交方向に移動させながら、記録用基板６の被吐出面に各ノズル３００滴の液滴を吐出して計測用サンプルを作成する。液滴が被吐出面に着弾して、液滴と被吐出面を構成する物質とが相互作用することで、被吐出面の着弾位置に着弾痕跡を形成する。これにより、記録用基板６の被吐出面には各ノズルについてステージ送り方向０．３ｍｍピッチで３００滴の液滴の着弾痕跡ができる。
【００４５】
液滴の着弾痕跡は、吐出体積が１〜１０ｐＬのときにφ約２０〜５０μｍ程度である。また、吐出体積が１０ｐＬ程度の一般的なインクジェットヘッドでは、最大１５μｍ程度の着弾ずれを生じる。ここで、カメラ１０は、視野サイズが約０．１５ｍｍ×０．１５ｍｍであり、設計上の液滴の着弾位置が視野の中心となるように移動する。液滴の着弾痕跡の大きさと、着弾ずれ量の合計がカメラの視野サイズより小さいため、カメラ視野内に液滴の着弾痕跡を発見することができる。カメラ１０は１ノズル当り３００滴の着弾痕跡を順次撮像し、撮影された画像とカメラ位置座標が情報処理装置１３に送られる。
【００４６】
次に、ジエチレングリコール水溶液のインクをポリビニルアルコール層の被吐出面に吐出して生じる着弾痕跡について説明する。図２は液滴が被吐出面に着弾してから乾燥するまでの様子を示す断面図である。以下、図に基づいて説明する。
【００４７】
図２（ａ）は、記録用基板６の被吐出面に着弾した直後の液滴２３の様子を示す図である。被吐出面に着弾した液滴２３は、接触角がインクと被吐出面との関係で定まるある一定の角度となるまで、等方的に均一に被吐出面上を濡れ広がる。濡れ広がると同時に、図２（ｂ）に示すように、塗布されているポリビニルアルコール層２１が液滴２３であるジエチレングリコール水溶液に溶解して行く。ポリビニルアルコールは水への溶解度が高いため、比較的高速に溶解は進む。次いで、図２（ｃ）に示すように、被吐出面で濡れ拡がった液滴２３は、着弾液滴の濡れ拡がり領域が変化することなく（液体乾燥のピン止め効果）、乾燥を始め、溶媒成分である水及びジエチレングリコールが蒸発して着弾液滴の体積が減少し始める。さらに乾燥が進むと、図２（ｄ）に示すように、液滴最外周領域２４に溶質であるポリビニルアルコール２２が集まり、他の領域よりも約４μｍ程度高い輪染み（いわゆるコーヒーリング）を形成して、吐出液滴の着弾痕跡を恒久的に残す。
【００４８】
輪染みが生じる原因は、液滴の乾燥において、液滴の単位表面積当りに割り当てられる開放空間の違いのために、液滴２３の最外周領域２４での溶媒の乾燥がその他の領域よりも著しく速い上に、液滴２３内部での液体の対流の速度が溶質の拡散速度より速いためである。液滴の最外周領域２４の溶媒の乾燥が速いため、それを補うように液滴２３内部で液体の対流が発生して、溶媒２２は液滴の中心領域から最外周領域２４へと流れる。その流れと共に溶質２２は液滴の最外周領域２４へと移動するが、液滴の最外周領域２４では溶媒の蒸発が速いため、溶質濃度が上昇する。最外周領域２４で溶質濃度が上がれば、中心領域と濃度差が発生するため、溶質は濃度の低い中心領域へと拡散して行く。しかし、液体の対流の速度は溶質の拡散速度より速いため、液滴の中心領域と最外周領域２４とでの溶質の濃度差が解消されず、結果として多量の溶質が最外周領域２４に残存して、輪染みが形成される。例えば、本実施例では液滴内の対流に乗って移動する溶質の移動度はおよそ数ｍｍ／秒〜分であるのに対して、溶質の濃度勾配による拡散にかかる移動度は数ｍｍ／時間である。
【００４９】
次に、輪染みの検出による着弾位置算出方法について説明する。輪染みの箇所では他の領域よりも約４μｍ程度高くなっているため、リング照明１１で照射することで輪染みの箇所がリング状の反射光を発する。これをカメラ１０で観測することで、図３に示すようなリング状の明るい箇所（以下、リング状像と呼ぶ）のある画像が得られる。画像は情報処理装置１３に送られ、情報処理装置１３は得られた画像より中心位置の算出を行い、カメラ位置座標情報と勘案して着弾位置座標を算出する。
【００５０】
リング状像のある画像より中心位置の算出を行う方法としては、２値化処理にて明るい箇所の形状を求めた後に、その形状の重心位置を算出する方法がある。ある形状の画像について重心位置を求める方法は一般的であるため省略する。
【００５１】
あるいは、リング状像は円形状に非常に良くフィットしており、リング状像の真円度は１μｍ以下であるため、リング状像を円近似してその円形状の中心を中心位置とすることも可能である。
【００５２】
このように、光学的な検出を行うことで、着弾痕跡を汚損することなく、高速に着弾ずれ量の計測を行うことができる。
【００５３】
着弾位置座標と設計上の液滴の着弾位置との違いが着弾ずれ量である。各ノズル３００滴の着弾痕跡について着弾ずれ量を求めることにより、各ノズル毎の着弾ずれ量の分布やノズルの違いによる着弾ずれ量の違いなどが求まる。
【００５４】
なお、本装置による着弾ずれ量計測においては、被吐出面の溶質の乾燥後の形状変化再現性の点から、着弾液滴の乾燥過程は常に同じ条件であることが好ましく、例えば温湿度制御されたクリーンルーム環境（恒温恒湿環境）温度２３℃±１℃及び相対湿度６０％±５％環境で一定時間（例えば、３０分放置）の自然乾燥を行う方法がとられる。さらに好ましくは、輪染み（コーヒーリング）は着弾液滴を速く乾燥させることでより顕著に発現すること、及び、工程の高効率化の観点から、減圧下（例えば、１０ｋＰａ環境）で溶媒乾燥を行うことや高温（例えば、８０℃）で溶媒乾燥を行うことが望ましい。
【００５５】
以上で着弾ずれ量の計測方法の説明を終える。
【００５６】
本実施の形態においては、記録用基板の利用効率を高める設定条件で計測を行っているが、より実使用に近い環境で計測することも可能である。例えば、ヘッド１のノズル面から記録用基板６の被吐出面までの距離を１．０ｍｍ以上に設定し、ステージ移動速度を実使用時と同等又はそれ以上の高速、例えば３００ｍｍ／ｓに設定し、ヘッド１の吐出周波数を実使用時に準じたもの、例えば３ｋＨｚに設定すれば、ヘッドと基板との間での気流の影響をも含めた、実使用に近い条件でインクジェットヘッドの着弾ずれ量の計測を行うこともできる。
【００５７】
また、より厳しい条件での計測として、着弾ずれ量計測時に吐出速度を例えば４．０ｍ／ｓ程度の低速に設定して計測することも可能である。吐出速度を実使用時よりも低速に設定して計測することで、ノズル周辺にキズ等があり吐出方向がばらつく場合に、吐出速度が速い場合よりもずれ量が大きく現れるため、より厳しい条件で各ノズルからの吐出液滴の着弾位置ずれ量を計測することが可能である。特に産業用途においては、経時変化によって実使用インクの粘度が上がってしまい、それによって吐出速度が遅くなって行くこともあるため、吐出速度が低速化したときの着弾ずれ量の確認は重要となる。
【００５８】
本発明においては、乾燥後に残渣を残さない液体を着弾ずれ量計測用の評価用インクとして利用しているが、評価用インクと実使用インクとの検査データ換算テーブルを予め持っておき、評価用インクを用いて吐出特性などの測定を行うことで、着弾ずれ量計測用の評価用インクを利用して実使用時のインク吐出特性を求めることも可能である。これにより、インク吐出特性の検査後についてもヘッド内部に残渣が残る恐れがなく、また、インク吐出特性の検査と着弾ずれ量の計測を連続して行うことも可能となる。
【００５９】
さらには、評価用インクには、実使用インクの主溶媒又は混合溶媒を用いることが望ましい。これは、評価用インクが実使用インクの主溶媒又は混合溶媒であれば、仮にヘッド乾燥が不十分であっても、後に実使用インクを充填したときに実使用インクの変質等を起こすことがなくなるためである。これにより、測定工程から実使用まで安全にヘッドを保守することができるようになり、インクジェット技術を利用した生産工程において工程歩留り低下やヘッドの短寿命化をより一層防ぐことが可能となる。
【００６０】
また、評価用インクとして一成分の液体を用いれば、インクが大気に開放されている箇所であるノズルメニスカスにてインクの乾燥が生じても、評価用インクの物性は全く変化しないため、常に安定した状態で検査を行うことが可能となる。例えば、二成分の液体で構成されたインクの場合、それぞれの成分の蒸発速度の違いによって、インクが大気に開放されている箇所であるノズルメニスカスでは蒸発速度の速い成分がより多く蒸発してしまい、その結果、ノズルメニスカスでインクの成分の比率が変化してしまう恐れがある。インクの成分の比率がノズルメニスカスで変化すると、液の表面張力や粘度が変化してしまうため、液滴速度や吐出される液滴量が変化して、着弾ずれ量が本来の値と変化する可能性がある。評価用インクとして一成分の液体を用いれば、このような危険性を防ぐことが可能となる。
【００６１】
さらに、評価用インクとして水を用いることが可能である。評価用インクとして水を用いることにより、その他の液体を用いる場合よりも安価で、かつ安全に評価を行えることができるようになる。また、水は一成分の液体であるため、ノズルメニスカスでインクの乾燥が起きることによる誤差の発生を防ぐことが可能となる。その上、雰囲気の水分量（湿度）についても容易に高精度で測定して制御することが可能であるため、液滴の乾燥を任意に制御することが可能となり、非常に安定した計測を行うことが可能となる。
【００６２】
本実施の形態において、被吐出面には、ポリビニルアルコールのほかに有色の水溶性染料を用いることも可能である。有色の水溶性染料を用いた場合も液滴最外周領域に溶質が集まるため、ポリビニルアルコールを用いた場合と同様のリング状の着弾痕跡が残る。記録用基板６上に一様に染色されているバックグラウンドに対して、インク着弾箇所の液滴最外周領域は染料成分が濃化して光の吸収が大きい領域となり、液滴着弾箇所の中心領域は染料成分がほとんどなくなって光の吸収が小さい領域となるため、光学的に明瞭な差異が発生する。
【００６３】
さらに、染料のみを記録用基板に塗布することが困難な場合は、染料をポリビニルアルコール等の水溶性物質に混合して塗布することが好ましい。この場合、染料の濃化による光学特性変化と形状変化による光学特性変化が同時に発現するため、光学的検出をより容易に安定的に行える。
【００６４】
なお、本実施の形態による着弾ずれ量の計測においては、実際の液滴の着弾位置と設計上の液滴の着弾位置との違いを求めているが、ノズル間の相対的な着弾位置のずれを求めることも可能である。例えば、１番目のノズルを基準とし、２番目以降のノズルと１番目のノズルとの位置関係について、設計上の値と着弾痕跡から得られる値との違いをずれ量とすることができる。あるいは、一列に並んだ全ノズルの着弾痕跡を直線近似して、近似直線上にノズル間隔と同じ間隔でノズルの数と同じだけの点を考え、その各点と各着弾痕跡との間の距離をずれ量とすることができる。
【００６５】
次に、ヘッド洗浄乾燥装置について説明する。図４はヘッド洗浄乾燥装置を示した図である。ヘッド１はヘッド保持手段１１に固定されており、ヘッド１のノズル面は流入口を備えた着脱可能なキャップ３５により覆われている。ヘッド１のインク供給口及びキャップ３５の流入口は、チューブを介して洗浄液３２を溜めた洗浄液タンク３３、及び乾燥用気体の供給源３４がつながっており、洗浄液３２又は乾燥用気体をヘッド１及び／又はキャップ３５に供給することができる。ヘッド１のインク排出口はチューブを介して廃液タンク３６へとつながっている。廃液タンク３６はパイプを通じてさらに、廃液タンク３６内部の気体を外部に排出する排気ポンプ３７につながっている。排気ポンプ３７を動作させることで、廃液タンク３６内部を負圧にすることができ、それにより、ヘッド１のインク排出口から液及び／又は気体を排出することができる。ヘッド１より排出された液は廃液タンク３６に溜められ、ヘッド１より排出された気体は排気ポンプ３７より外部に排出される。なお、ヘッド洗浄乾燥装置は、ヘッド着弾ずれ量計測装置に組み入れることも可能である。
【００６６】
洗浄液は乾燥後に残渣を残さない液であり、かつ、インクを溶解する液であり、また、インクジェットヘッド内部の乾燥時の温度において、洗浄液の蒸気圧がインクの蒸気圧よりも高い液体を用いる。例えば、インクとして水溶液を用いた際には、アルコールや、水を可溶する有機溶剤などを用いることができる。
【００６７】
洗浄液が乾燥後に残渣を残さない液体であるために、ヘッド内部の洗浄を行っても、乾燥を行うことのみでヘッドを含むインク流路に染料や顔料、樹脂成分等の不純物が残留することがない。そのために、残渣に起因して発生するノズル詰まりや、極微量の不純物混入による産業用途での製品品質の劣化を防止することができる。
【００６８】
また、洗浄液がインクを溶解するため、洗浄によりヘッド内部に残存するインクは洗浄液に溶けて行き、ヘッド内部にインクは残存しなくなる。
【００６９】
さらに、ヘッド内部の乾燥時の温度において、洗浄液はインクよりも蒸気圧が高いために、洗浄液の方がインクよりも蒸発速度が速くなり、洗浄液で洗浄したヘッドは洗浄液で洗浄していないヘッドよりも短時間で内部の乾燥が終わる。
【００７０】
また、洗浄液に純水を用いる。洗浄液として純水を用いることにより、その他の液体を用いる場合よりも洗浄工程を安価かつ安全に行うことができるようになる。すなわち、洗浄液として有機溶剤を用いる際には有機ドラフトなどの対策が必要となるが、洗浄液が純水であれば特別な装置を必要としない。また、ヘッドを加熱して乾燥する場合には、洗浄液として有機溶剤を用いる際には装置に防爆対策を施す必要がある。さらに、純水は容易かつ安価に高純度品を入手可能であるため、容易かつ安価にヘッド内部を高清浄に洗浄することができる。さらに、洗浄液として純水を用いると、洗浄液のリサイクル性が良いため、廃棄物の環境負荷を小さくすることができるという効果がある。
【００７１】
なお、評価用インクの種類によっては、着弾ずれ量計測後に洗浄工程を省略することも可能である。洗浄工程を省略することで、着弾ずれ量計測からヘッド洗浄乾燥が完了するまでの工程が少なくでき、着弾ずれ量計測から乾燥完了までに要する時間を短くすることができる。
【００７２】
乾燥用気体は洗浄液が蒸発可能な気体であり、例えばドライ窒素やドライ空気を用いることが可能である。
【００７３】
次にヘッドの洗浄乾燥工程について説明する。ヘッドの洗浄工程では、まずヘッド１をキャップ３５で覆い、次いでヘッド１のインク供給口及びキャップ３５の流入口よりヘッド１の内部に洗浄液を導入する。キャップ３５よりヘッド１には導入される洗浄液は、ヘッド１のノズル孔よりヘッド１の内部に導入される。洗浄液は、ヘッド１内部に存在するインクを押し出し、気泡などと共にヘッド１のインク排出口より排出され、廃液タンクに溜められる。続いてのヘッド乾燥工程では、ヘッド１のインク供給口及びキャップ３５の流入口よりヘッド内部に乾燥用気体を導入する。これにより、ヘッド内部に残る液は押し出されヘッド１のインク排出口より排出される。さらに乾燥用気体を導入することで、ヘッド１の内部に残る液は乾燥用気体中に蒸発して行き、ヘッド１の内部の乾燥が行われる。
【００７４】
本実施の形態では、評価用インク２として水とジエチレングリコールの混合溶液を用いているため、洗浄液はジエチレングリコール水溶液と任意の割合で混合できる洗浄液が望ましい。そこで、本実施の形態では純水を用いる。ヘッド及びインク流路の体積のおよそ１０００倍の体積量の洗浄液を用いて洗浄を行う。本実施の形態ではヘッドとインク流路の合計の容量は約３ｍＬであるため、１ヘッドにつき約３Ｌの蒸留水を約１時間かけてヘッド内部及びインク流路に流す（ヘッド洗浄工程）。このとき、ヘッド内部の評価用インクの洗浄液への置換性については、洗浄液の量だけではなく、洗浄液がヘッド内部にとどまって評価用インクと混ざり合う（溶解拡散する）時間も考慮する必要がある。十分な溶解拡散には１０分以上の洗浄時間が必要で、望ましくは３０分以上、さらに望ましくは１時間以上かけて洗浄するのが良い。洗浄時間が１時間以上であれば、複雑な内部構造のヘッドであっても、評価用インクが洗浄液中に十分に溶解拡散するため、良好な洗浄を行うことができる。
【００７５】
ヘッド内部を純水で洗浄した後に乾燥用気体としてドライ窒素をヘッド１のインク流入口より導入して、ヘッド１のインク排出口及びノズル孔よりヘッド内部に残る純水を排出する。その上でさらにドライ窒素を導入することにより、ヘッド１の内部に残る純水をドライ窒素中に蒸発させて、ヘッド乾燥工程は終了する。
【００７６】
本実施例では、安価なドライ窒素を導入して、洗浄液である水の揮発を促す方法をとったが、より安価なドライ空気を用いても良く、ヘッドの生産性が向上する。このとき、水の２３℃での蒸気圧は２．７８ｋＰａであり、十分に揮発性が高く、２３℃のドライ窒素を０．５Ｌ／分の流量で導入することにより、およそ２４時間でヘッドの乾燥工程が完了する。
【００７７】
また、２３℃での蒸気圧が０．０１ｋＰａ以上の洗浄液であれば、乾燥用気体を用いたヘッド乾燥工程が可能であるが、洗浄液として蒸気圧が評価用インクよりも高い液を用いることで、ヘッド乾燥時間を短くすることができる。本実施の形態においては、例えば洗浄液としてエチルアルコール（蒸気圧７．０ｋＰａ）やジエチルエーテル（蒸気圧６５ｋＰａ）を用いることが可能である。
【００７８】
さらに、ヘッド乾燥工程で導入する乾燥用気体の温度を加熱することで、ヘッド乾燥時間を短縮することが可能である。例えば、５０℃に加熱したドライ窒素を用いると、５０℃における純水の蒸気圧は２３℃における蒸気圧の約５倍であるため、ヘッド内部に残る純水がドライ窒素に蒸発していく速度が非常に速くなり、複雑な構造を持つヘッドであっても乾燥時間は２３℃での乾燥に比べて半分以下となる。
【００７９】
有色インク又は固形分含有インクを用いて着弾ずれを計測する、従来の装置及び計測方法では、計測後にインクをそのまま残して実使用まで保管すると、インクに含まれる固形成分や分散樹脂成分が凝集してコンタミとなって、ヘッドのノズル詰まりを起こす恐れがあった。特に、産業用インクは非常に不安定で（早期の粘度変化、固形成分の凝集によるインク物性変化）、インクの寿命自体が非常に短いため、インクをヘッド内に残して保管するのは困難である。
【００８０】
そのため、計測後にヘッドを洗浄して乾燥させて保管する必要があるが、通常、ヘッドは複雑なインク流路構造を持つため、染料や顔料、樹脂成分を完全に洗浄除去することは実質不可能である。その結果、ヘッド内には着弾ずれの計測で用いたインクの残渣（いわゆる非揮発成分、固形成分）が残り、それが原因でノズル詰まりが発生するだけでなく、極微量の不純物混入により性能が大きく影響される産業用途では製品品質への影響が顕著となる。
【００８１】
上記のように、本発明のヘッド着弾ずれ量計測装置、及び、ヘッド洗浄乾燥装置を用いると、製造されたヘッドについて、評価用インクを用いた着弾ずれ量計測を行い、気体導入によるヘッド乾燥工程を行うことで、実使用において安定した品質が実現可能な着弾ずれ量計測を行うことができる。
【００８２】
なお、ステージ７はＸＹの２軸のステージであったが、これに限定されるものではなく、１軸のステージや多軸のステージが利用可能である。
【００８３】
次に、本発明のヘッド良否判定装置について説明する。本実施の形態の装置構成は、第１の実施の形態におけるヘッド着弾ずれ量計測装置とヘッド洗浄乾燥装置とが一体となったものであり、ほぼ同じ装置構成であるため、同一箇所については説明を省略する。本実施の形態において、第１の実施の形態におけるヘッド着弾ずれ量計測装置の全体制御装置は、画像処理装置１３と接続されており、全体制御装置は画像処理装置１３より計測ヘッドの全ノズルの着弾ずれ量を得る。全体制御装置は着弾ずれ量よりヘッドの合否を判断して、その結果を元にヘッドの良否を判断する。また、ヘッド洗浄乾燥装置は、キャップ３５の流入口より洗浄液以外にインクをも流入可能な構成となっている。
【００８４】
次に、本装置のヘッドの良否判定方法について述べる。手順を図５に示す。
【００８５】
ヘッドの良否を判定するために、まずヘッド着弾ずれ量計測装置を用いて着弾ずれ量を計測する。この結果に基づいて、ヘッドの合否判定を行う。ヘッドの合否判定は、例えば着弾ずれ量を各ノズルについて３００回繰り返して計測し、すべてのノズルについて着弾ずれ量の絶対値が最大で５μｍ以下（吐出角度で表現すれば、０．５７３°以下）であればそのヘッドは合格であるとし、それを越えるノズルが１つでも存在するヘッドは不合格であるとして行う。あるいは、着弾ずれ量を各ノズルについて３００回繰り返して計測し、着弾ずれ量の絶対値が２０μｍ以下であり、各ノズル間の相対的なずれ量が５μｍ以下であればそのヘッドは合格であるとし、それ以外であれば不合格であるとして行う。
【００８６】
ところが、前記のヘッド合否判定ではヘッド内に気泡が入り込んでいるときなど、一時的な原因による不良であっても不合格と判断されてしまう。しかし、本実施の形態のヘッド着弾ずれ量計測装置を用いたヘッドの検査（合否判定）にて、不合格と判断されたヘッドのうち、不良原因がノズル孔の形状異常又はノズル孔周辺の傷といった致命的な不良であるヘッドは約２０％にすぎず、残りの約８０％のヘッドはヘッド内部に存在する塵埃や気泡といった一時的な要因で生じたヘッド異常吐出により不合格と判断されたヘッドである。
【００８７】
これは、ヘッドの製造工程の一部であるノズルプレートの検査工程において、厳密な基準を設けた形状検査及び傷検査を行い、合格したノズルプレートのみを使用してヘッド製造及びヘッド製造工程管理を行っているため、ノズルに起因する不良が少ないためである。したがって、本発明のヘッド着弾ずれ量計測装置を用いた１回のヘッド合否判定のみで良好ヘッドと不良ヘッドとに分けてしまうと、本来のノズルに起因する着弾ずれ以外に多くの改善可能なヘッドを不良ヘッドとしてしまう危険性がある。
【００８８】
そこで、不合格と判定されたヘッドについて、ヘッド内部の洗浄を行い、再度ヘッドを検査する手法を行う。すなわち、ヘッドの合否判定工程で不合格と判断されたヘッドについては、不合格回数を数え、不合格回数が規定の回数以上であれば、最終的に不良ヘッドと判定する。一方、不合格回数が規定回数未満のヘッドについては、ヘッド内部の再洗浄を行った後に、再度ヘッドの合否判定を行う。ヘッドの合否判定にて合格となったヘッドは最終的に良好ヘッドであると判定する。以上で、本装置のヘッドの良否判定方法の説明を終える。
【００８９】
ヘッドの再洗浄については以下の手順にて行う。まずヘッド１をキャップ３５で覆い、次いでヘッド１のインク供給口及びキャップ３５の流入口よりヘッド１の内部にインクを導入する。キャップ３５よりヘッド１には導入されるインクは、ヘッド１のノズル孔よりヘッド１の内部に導入される。導入されたインクは、ヘッド１の内部に存在するインクを押し出し、ヘッド１のインク排出口より排出される。このとき、ヘッド１の内部に存在した塵埃や気泡もインクと共にインク排出口から排出されて行く。これにより、ヘッド１の再洗浄が行われる。再洗浄が終了した後は、ヘッド１の内部にインクが充填された状態となるため、そのまま再度ヘッドの検査を行うことができる。
【００９０】
１０００個のヘッドについて、実施の形態１に示す条件にて着弾ずれ量の計測を行い、ヘッドの検査を各ヘッドに付き１回行ったところ、約２０％が不合格と判定された。それら不合格ヘッドについて、ヘッド内部の再洗浄を行った後に再度ヘッドの検査を行うと、１回目のヘッドの検査にて不合格と判定されたヘッド（全体の約８０％）のうち、約９５％が復活して合格となった。必要に応じて不合格判定の規定の回数をさらに大きく設定すれば、一時的な原因によるヘッドの良否判定の誤判定をさらに減らすことが可能である。
【００９１】
このように、本発明のヘッド良否判定装置によれば、一時的な原因によるヘッドの良否判定の誤判定を減らすことができ、ヘッドの生産歩留りが向上する。
【００９２】
（実施の形態２）
本発明のヘッド着弾ずれ量計測装置を用いた、別のアプリケーション用ヘッドの着弾ずれ量計測について説明する。本実施の形態の装置構成は、第１の実施の形態と同じであるため説明を省略する。
【００９３】
本実施の形態にて計測するヘッドは、産業用途で用いられるものであり、デバイスの作成を行うのに用いる。デバイスの作成において、用いるインクの溶媒には有機溶剤が用いられている。
【００９４】
そのため、評価用インク２は実使用インクの溶媒であって、粘度及び表面張力は実インクとほぼ等しく、エーテル系有機溶剤が７０体積％とケトン系有機溶剤が２０体積％と芳香族系有機溶剤が１０体積％の混合比で作成した混合有機溶剤を用いる。この評価用インク２が蒸発乾燥した後には、残渣が残らない。また、記録用基板６は、ポリカーボネイト樹脂基板を用いており、被吐出面はポリカーボネイト樹脂基板表面となる。ポリカーボネイト樹脂は有機溶剤により侵されやすく、相互作用によりポリカーボネイト樹脂表面に白濁やひび割れを生じる。
【００９５】
ヘッド１のノズル面と被吐出面との間隙は０．３ｍｍであり、これは、実際にヘッド１を産業用途で使用する場合のヘッド１のノズル面と被吐出面との間隙である。また、計測時は液滴吐出速度を１２．０ｍ／ｓ（液滴がヘッド１のノズル面から吐出されて０．５ｍｍの距離を飛翔する間の平均速度）に設定する。これは、実際にヘッド１を産業用途で使用する場合の代表的な液滴吐出速度と同じに設定するためである。
【００９６】
実施の形態１と同様に、ヘッド１の液滴吐出周波数を１Ｈｚ、ステージ７のノズル列方向と直交方向の移動速度を０．３ｍｍ／ｓに設定し、ステージ７をノズル列方向と直交方向に移動させながら、記録用基板６の被吐出面に各ノズル３００滴の液滴を吐出して計測用サンプルを作成する。液滴が被吐出面に着弾して、液滴と被吐出面を構成する物質とが相互作用することで、被吐出面の着弾位置に着弾痕跡を形成する。これにより記録用基板６の被吐出面には、各ノズルについてステージ送り方向０．３ｍｍピッチで３００滴の液滴痕跡ができる。
【００９７】
液滴の着弾痕跡は、吐出体積が１〜２０ｐＬのときにφ約２０〜７０μｍ程度であり、最大１５μｍ程度の着弾ずれを生じる。カメラ１０は、視野サイズが約０．１５ｍｍ×０．１５ｍｍであり、設計上の液滴の着弾位置が視野の中心となるように移動する。そのため、カメラ視野内に液滴の着弾痕跡を発見することができる。
【００９８】
次に、混合有機溶剤のインクをポリカーボネイト樹脂基板の被吐出面に吐出して生じる着弾痕跡について、液滴が被吐出面に着弾してから乾燥するまでの様子を示して説明する。
【００９９】
ポリカーボネイト樹脂基板の表面上に着弾した液滴は、接触角がインクと被吐出面との関係で定まるある一定の角度となるまで、等方的に均一に被吐出面上を濡れ広がる。濡れ広がると同時に、着弾液滴の有機溶剤が被吐出面のポリカーボネイト成分を溶解及び化学分解して行く。ポリカーボネイト樹脂は有機溶剤によって著しく侵されやすいため、着弾液滴で濡れている領域のポリカーボネイト樹脂表面は、急速に変質してひび割れが生じ、透明のポリカーボネイト樹脂基板の液滴が存在する箇所のみが白濁する。その後、着弾液滴が乾燥した後も、吐出液滴の着弾痕跡はポリカーボネイト樹脂基板の表面に白濁痕として恒久的な記録を残す。
【０１００】
次に、白濁痕の検出による着弾位置算出方法について説明する。樹脂基板の表面が侵されることで生じた白濁痕は、カメラ１０と同軸のリング照明１１で照らすと、ポリカーボネイト樹脂基板の本来の表面状態とは光の反射率が全く異なって観察される。すなわち、
図６に示すように、着弾液滴が基板表面を侵した白濁痕４１の部分は粗面化されているため、落射照明の反射率が小さくなる。一方、着弾液滴が触れていない基板部分は鏡面であるため落射光をよく反射する。このため、カメラ１０で撮影した画像の中で、着弾痕跡である白濁痕４１とそれ以外の箇所ではコントラスト差が大きく現れる。得られた画像を画像処理装置１３で処理することにより、容易に液滴着弾箇所を知ることができる。すなわち、画像より白濁痕４１の中心位置の算出を行い、カメラ位置座標情報と勘案して着弾位置座標を算出する。
【０１０１】
白濁痕４１を観察して得られた画像より、着弾位置座標を求める方法としては、２値化処理にて暗い箇所の形状を求めた後に、その形状の重心位置を算出する方法がある。ある形状画像の重心位置を求める方法は一般的であるため省略する。
【０１０２】
あるいは、白濁痕４１は円形状に良くフィットしており、白濁痕４１の真円度は１μｍ以下であるため、白濁痕４１を円近似してその円の中心を中心位置とすることも可能である。
【０１０３】
着弾位置座標と設計上の液滴の着弾位置との違いが着弾ずれ量である。各ノズル複数滴の着弾痕跡について着弾ずれ量を求めることにより、各ノズルの着弾ずれ量の分布やノズルの違いによる着弾ずれ量の違いなどが求まる。あるいは、実施の形態１にて開示しているように、ノズル間の相対的な着弾位置のずれを求めることも可能である。
【０１０４】
以上で着弾ずれ量の計測方法の説明を終える。
【０１０５】
本実施の形態の着弾痕跡は、樹脂基板の表面に形成された白濁痕であるため、実施の形態１における輪染みよりも長期保存性に優れている。また、痕跡箇所とそれ以外の箇所で光の反射率が大きく異なるため、落射照明のみで十分な検出が可能である。そのため、本実施の形態に示した計測のみを行う場合には、ヘッド着弾ずれ量計測装置において透過光照明１２を省略することも可能である。
【０１０６】
以上で実施の形態２の説明を終える。
【０１０７】
本発明のヘッド着弾ずれ量計測装置は本実施の形態によって限定されるものではなく、本装置に搭載する評価用インク及び記録用基板の組合せは様々に適用することができる。例えば、実際に使用するインクの主溶媒、混合溶媒、あるいは洗浄乾燥性を考慮したその他の液体を評価用インクとして使用することも可能であり、それら適用する評価用インクと相互作用（化学反応を含む）を起こして光学的変化（形状変化を含む）を起こすような物質を適切に選び、記録用基板の被吐出面を作成すれば、どのような組合せであってもよい。
【０１０８】
例えば、酢酸や蟻酸、酢酸エステル系、酢酸エーテル系の有機酸を評価用インクとして用いて、基板表面に形成された銅等の金属薄膜を被吐出面として用いると、有機酸が金属薄膜を腐食又は溶解して着弾痕跡を発現させることができるため、明瞭に着弾ずれ量を測定することが可能となる。あるいは、水系の評価用インクを用いて、硫酸銅薄膜結晶を記録用基板表面に形成して被吐出面として用いると、着弾液滴の水と被吐出面の硫酸銅が着弾領域で硫酸銅の水和物を安定に作って白色から青色へと変色し、光学特性が異なる部分を着弾痕跡として残すことができる。このように着弾痕跡として色が変化する場合、色情報により高いコントラストが得やすくなるため、色情報を含めて画像処理を行うことにより、明瞭に着弾ずれ量を測定することが可能となる。あるいは、水系の評価用インクを用いて、吸水性ポリマーをガラス基板に積層して被吐出面として用いると、着弾位置で吸水性ポリマーが膨張して、形状で着弾痕跡を残すことができる。このように着弾痕跡が形状の変化で現れる場合、光学的に検出可能となるばかりでなく、物理的な接触でも検出が可能となるため、例えば遮光環境で測定が必要な場合においても明瞭に着弾ずれ量を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の一実施の形態のヘッド着弾ずれ量計測装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態の着弾液滴の乾燥過程を説明する断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の液滴着弾痕跡を光学的に検出した画像イメージである。
【図４】本発明の一実施の形態のヘッド洗浄装置の概略図である。
【図５】本発明の一実施の形態のヘッド良否判定工程のフローチャートである。
【図６】本発明の別の実施の形態の液滴着弾痕跡を光学的に検出した画像イメージである。
【符号の説明】
【０１１０】
１  インクジェットヘッド
２  評価用インク
３  インクタンク
４  インク供給チューブ
５  ヘッドコントローラ
６  記録用基板
７  ステージ
８  着弾痕跡
９  レンズ
１０  カメラ
１１  インクジェットヘッド保持治具
２１  ポリビニルアルコール塗布層
２２  液中に溶解したポリビニルアルコール
２３  着弾した液滴
２４  着弾液滴最外周領域
３２  洗浄液
３３  洗浄液タンク
３４  乾燥用気体供給源
３５  キャップ
４１  着弾液滴が侵した部分
【図１】
2007160752.tif 000003
【図２】
2007160752.tif 000004
【図３】
2007160752.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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