(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドのノズル検査において、ヘッドと測定器の検知領域の位置関係を容易で、検査工数が少なく調整できると共に、同時にヘッドの組み立て精度も検査できるインクジェットヘッドの検査方法と検査装置を提供すること。【解決手段】検査を行うインクジェットヘッドをノズルの配列された方向に移動させる移動駆動部と、撮像素子に結像させた液滴の像を画像処理する画像処理部と、前記移動駆動部及び画像処理部を制御する制御部と、を有し、前記インクジェットヘッドの複数のノズルより出射された液滴を用いてインクジェットヘッドの検査を行い、かつ、液滴を出射するノズルは予め指定しておく。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を結像させる一つ又は複数のレンズから構成される光学系の光源と像との間に、インクジェットヘッドより出射された液滴を配置し、液滴の像を撮像素子に結像させてインクジェットヘッドを検査するインクジェットヘッドノズル検査装置において、
検査を行うインクジェットヘッドをノズルの配列された方向に移動させる移動駆動部と、
撮像素子に結像させた液滴の像を画像処理する画像処理部と、
前記移動駆動部及び画像処理部を制御する制御部と、を有し、
前記インクジェットヘッドの複数のノズルより出射された液滴を用いてインクジェットヘッドの検査を行い、かつ、液滴を出射するノズルは予め指定されたものであることを特徴とするインクジェットヘッドノズル検査装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記画像処理部から報知されたデータに基づいて、前記インクジェットヘッドを移動させるように前記移動駆動部を制御するもの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ノズル検査装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記画像処理部から報知されたデータに基づいて、前記インクジェットヘッドのノズルからのインクの出射が正常に作動しているかを判断するもの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ノズル検査装置。
【請求項４】
光源を結像させる一つ又は複数のレンズから構成される光学系の光源と像との間に、インクジェットヘッドより出射された液滴を配置し、液滴の像を撮像素子に結像させてインクジェットヘッドを検査するインクジェットヘッドノズル検査方法において、
検査を行うインクジェットヘッドをノズルの配列された方向に移動させる移動駆動部と、
撮像素子に結像させた液滴の像を画像処理する画像処理部と、
前記移動駆動部及び画像処理部を制御する制御部と、を有し、
前記インクジェットヘッドの複数のノズルより出射された液滴を用いてインクジェットヘッドの検査を行い、かつ、液滴を出射するノズルは予め指定されることを特徴とするインクジェットヘッドノズル検査方法。
【請求項５】
前記制御部は、前記画像処理部から報知されたデータに基づいて、前記インクジェットヘッドを移動させるように前記移動駆動部を制御す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ノズル検査方法。
【請求項６】
前記制御部は、前記画像処理部から報知されたデータに基づいて、前記インクジェットヘッドのノズルからのインクの出射が正常に作動しているかを判断することを特徴とする請求項４又は５に記載のインクジェットヘッドノズル検査方法。
【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ノズル検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタの市場要求として、解像度の向上、プリント速度の高速化、低価格の方向が求められている。このため、マルチノズルでチャネル数の増加、着弾精度の向上、液滴量の低下、射出速度の増加、製造コストの低減が挙げられている。
【０００３】
従来、インクジェット式プリンタ用ヘッドのインク出射検査は、紙等に印字された媒体を用いて検査していた。この方法の場合、検査作業が煩雑になるという問題があり、更に記録媒体が必要となるため、そのコストが発生し、ヘッド自体の製造コストが増加するという問題があった。
【０００４】
このため記録媒体を用いない液滴検査装置が開発されてきている。点光源を結像させる一つ又は複数のレンズから構成される光学系の光源と像との間に、被測定対象である液滴を配置し、光源の結像位置に周辺の光を遮断する機構を設け、かつ被測定対象である液滴の像を結像させる光学系を新たに設け、この液滴の結像位置に撮像素子を配置することにより、インクヘッドから出射される液滴の状態を正確に検出することができる方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００１−１５０６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェットヘッドの全ノズルから出射される液滴の状態を測定するには、ヘッドを測定器の検知領域まで移動する必要がある。従来、ヘッドと測定器の検知領域の位置関係を調節するのに手動で行っていた。そのため、検査工数と手間がかかっていた。
【０００６】
インクジェットヘッドのノズル検査において、ヘッドと測定器の検知領域の位置関係を容易で、検査工数が少なく調整できると共に、同時にヘッドの組み立て精度も検査できるインクジェットヘッドの検査方法と検査装置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】
【０００７】
本発明の目的は、以下のような構成により達成される。
（１）
光源を結像させる一つ又は複数のレンズから構成される光学系の光源と像との間に、インクジェットヘッドより出射された液滴を配置し、液滴の像を撮像素子に結像させてインクジェットヘッドを検査するインクジェットヘッドノズル検査装置において、
検査を行うインクジェットヘッドをノズルの配列された方向に移動させる移動駆動部と、
撮像素子に結像させた液滴の像を画像処理する画像処理部と、
前記移動駆動部及び画像処理部を制御する制御部と、を有し、
前記インクジェットヘッドの複数のノズルより出射された液滴を用いてインクジェットヘッドの検査を行い、かつ、液滴を出射するノズルは予め指定されたものであることを特徴とするインクジェットヘッドノズル検査装置。
（２）
前記制御部は、前記画像処理部から報知されたデータに基づいて、前記インクジェットヘッドを移動させるように前記移動駆動部を制御するものであることを特徴とする（１）に記載のインクジェットヘッドノズル検査装置。
（３）
前記制御部は、前記画像処理部から報知されたデータに基づいて、前記インクジェットヘッドのノズルからのインクの出射が正常に作動しているかを判断するものであることを特徴とする（１）又は（２）に記載のインクジェットヘッドノズル検査装置。
（４）
光源を結像させる一つ又は複数のレンズから構成される光学系の光源と像との間に、インクジェットヘッドより出射された液滴を配置し、液滴の像を撮像素子に結像させてインクジェットヘッドを検査するインクジェットヘッドノズル検査方法において、
検査を行うインクジェットヘッドをノズルの配列された方向に移動させる移動駆動部と、
撮像素子に結像させた液滴の像を画像処理する画像処理部と、
前記移動駆動部及び画像処理部を制御する制御部と、を有し、
前記インクジェットヘッドの複数のノズルより出射された液滴を用いてインクジェットヘッドの検査を行い、かつ、液滴を出射するノズルは予め指定されることを特徴とするインクジェットヘッドノズル検査方法。
（５）
前記制御部は、前記画像処理部から報知されたデータに基づいて、前記インクジェットヘッドを移動させるように前記移動駆動部を制御することを特徴とする（４）に記載のインクジェットヘッドノズル検査方法。
（６）
前記制御部は、前記画像処理部から報知されたデータに基づいて、前記インクジェットヘッドのノズルからのインクの出射が正常に作動しているかを判断することを特徴とする（４）又は（５）に記載のインクジェットヘッドノズル検査方法。
【発明の効果】
【０００８】
予め指定されたノズルから液滴を出射させ、液滴の像を撮像素子に結像させることで、ノズルのヘッド筐体に対する位置ずれが判明する。位置ずれ量に基づいて移動駆動部にヘッドを移動させることにより、ヘッドと測定器の検知領域の位置関係を容易に調整できて、ノズル検査工程の短縮ができる。その結果、インクジェットヘッドの生産性を大幅に向上させることを可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
【００１０】
図１はインクジェットヘッドノズル検査装置の一例を示す模式図である。
【００１１】
図において、１０は光源、１１は該光源１０からの光を集束させるレンズ、Ａ、Ｂは液滴である。１２は光源１０の像が結像される位置に配置されたスリットである。該スリット１２を通過した光は、ＣＣＤ６上に液滴の像を結ぶ。このように、光源１０と像との間に液滴Ａ、Ｂを配置しており、光源の像を結ばせる光学系レンズ１１と、液滴の像を結ばせる光学系を兼用させている。ここで、光源１０としては、ストロボライト又はレーザのパルス発光を使用するようにする。これにより、移動中の液滴に対しても、正確な状態で検出することができる。
【００１２】
このような光学系を用いることにより、液滴Ａ、ＢはＣＣＤ６上に結像する。この結果、液滴Ａ、Ｂの画像を得ることができる。ここで、光源１０の結像点にスリット１２を配置しているのは、曲げられた光を遮断し、直線光のみを通過させて、液滴の像を正確に検出するためである。ここで、このスリットを変化させるようにすることができる。これによれば、液滴の状態に応じて最適な絞りを用いることができ、正確な液滴画像を得ることができる。
【００１３】
図１に示すような構成を用いると、光源と像との間に液滴を配置することにより、インクジェットヘッドから出射される液滴の状態を正確に検出することができる。即ち、高精度で複数の液滴の形状や位置が計測できる。また、広視野（１回当たり測定できる液滴数を増加できる）で計測が可能になる。これにより、射出速度、射出角度（着弾位置精度）、液滴量等が高精度で高速に測定できるようになる。
【００１４】
この場合において、被測定対象となる液滴として着色していない粘度等同等なダミーインクを用いることができ、検査後コンタミネーションを防止するため、洗浄或いはインクの再充填の必要がないようにすることができる。
【００１５】
図２は、本発明に係るインクジェットヘッドノズル検査装置を俯瞰した模式図である。図１、図２と同一のものは、同一の符号を付して示す。
【００１６】
ヘッド１３は、ヘッド駆動部１５からのデータや制御信号によって液滴を出射する。また、ヘッド１３は、その基準面を不図示のキャリアの突き当て部材に押し当てて搭載される。キャリアは移動駆動部１４からの制御信号によって矢印Ｘの方向に移動する。
【００１７】
ヘッド駆動部１５は、制御部８からの画像データ信号や出射タイミング信号によりヘッドの画像データ信号で指定されたノズルから液滴を出射させる。
【００１８】
ストロボ駆動部１６は、制御部８からの指示に基づいて光源１０をＯＮしたり、ＯＦＦしたりする。
【００１９】
画像処理部７は、ＣＣＤ６に結像された液滴の像を高速で画像処理し、処理された画像を制御部８に送信する。制御部では、送信された画像をディスプレィ画面に表示する。
【００２０】
制御部８は、例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等からなり、前記ヘッド駆動部１５，移動駆動部１４，ストロボ駆動部１６や画像処理部７を総括的に制御する。
【００２１】
図３は、ＣＣＤ６に結像した液滴の像が画像処理部７で処理された後、制御部８に送信されてディスプレィ（不図示）に表示された模式図である。
【００２２】
不図示のキャリアの突き当て部材２１に基準面を押し当てられたヘッド１３は、移動駆動部１４によって初期位置に移動する。初期位置は指定のノズルがＣＣＤ６の中央に結像される位置である。
【００２３】
次に制御部８から指定されたノズルと左側に隣接するノズルのみを出射させる画像データ信号と出射タイミング信号が駆動基板１５に送信される。ヘッド駆動部１５は出射タイミング信号に基づいて指定されたノズルから液滴を出射させ、ストロボ駆動部１６が動作してＣＣＤ６が液滴の像を結像し、結像された像は画像処理部７で処理された後、制御部８へ転送される。
【００２４】
図３の左側は、ヘッド筐体１３１とノズルプレート１３２の位置関係を示す図である。右側はＣＣＤ６に結像された液滴の像が画像処理された後、転送されて制御部８のディスプレィ（不図示）に表示された図である。Ａ′、Ｂ′はディスプレィ上に表示された液滴の像であり、例えば、Ｂ′は、ノズルプレート１３２のノズル１３２１によって出射された液滴の像である。また、Ａ′はノズル１３２２によって出射された液滴の像である。
【００２５】
図２と３の模式図を用いて本発明に係るインクジェット射出検査装置の動作について説明する。
【００２６】
図３（ａ）は、ヘッド筐体１３１とノズルプレート１３２が精度良く組み立てられた状態を示す。Ｂ′はディスプレィの中央線上に載っている。また、Ａ′とＢ′間の距離はノズル１３２２と１３２１間の距離と光学系及びディスプレィに表示される拡大倍率の積に一致している。
【００２７】
図３（ｂ）は、ノズルプレート１３２がヘッド筐体１３１に対して右側に偏って組み立てられた状態を示す。Ｂ′はディスプレィの中央線より右側にずれている。Ａ′とＢ′間の距離はノズル１３２２、１３２１間の距離と前記拡大倍率の積に一致している。
【００２８】
図３（ｃ）は、ノズルプレート１３２がヘッド筐体１３１に対して左側に偏って組み立てられた状態を示す。Ｂ′はディスプレィの中央線より左側にずれている。Ａ′とＢ′間の距離はノズル１３２２、１３２１間の距離と前記拡大倍率の積に一致している。
【００２９】
図３（ｄ）は、ノズルプレート１３２がヘッド筐体１３１に対して傾いて組み立てられた状態を示す。Ｂ′はディスプレィの中央線より僅かに左側にずれている。Ａ′とＢ′間の距離はノズル１３２２、１３２１間の距離と前述した積より短くなっている。
【００３０】
これらから、中央線とＢ′間の距離ＤとＡ′、Ｂ′間の距離Ｆの情報によってヘッド筐体１３１とノズルプレート１３２の組み立て精度を測定することが可能となる。
【００３１】
図４、５は、図２の構成にて、ヘッド１３の組み立て精度及びノズルからの液滴出射の検査の流れを示すフローチャートである。フローチャートに従って検査の手順を説明する。
【００３２】
被検査ヘッド１３をキャリアの突き当て部材２１に当接させて検査を開始する。
【００３３】
ステップＳ１では、制御部８は、移動駆動部１４に初期化指示を出してキャリアを移動して初期位置に停止する。
【００３４】
ステップＳ２では、制御部８は、ヘッド駆動部１５に画像データ信号と出射タイミング信号を送信する。ヘッド駆動部１５では、受信した画像データ信号で指定されたノズル（例えば図３の右端のノズル）とその隣のノズルからのみ出射する。制御部８は、画像データ信号と出射タイミング信号を繰り返し、ヘッド駆動部１５に出力する。ヘッドでは、出射を繰り返す。
【００３５】
ステップＳ３では、制御部８は、ストロボ駆動部１６に出射タイミング信号より所定時間遅らせたストロボＯＮを出力する。ストロボ駆動部では、ストロボＯＮ信号を受けてストロボ発光を行う。制御部８は、ストロボＯＮ信号を繰り返しストロボ駆動部１６に出力する。
【００３６】
ステップＳ４では、ＣＣＤ６は、出射された液滴の像を取り込み、画像処理部７に出力する。
【００３７】
ステップＳ５では、画像処理部７は、取り込んだ画像データを輝度、コントラスト、シェーディング補正、サイズ調整や鏡像処理などの画像処理を高速で行う。
【００３８】
ステップＳ６では、画像処理部７は、画像処理を行った画像データを制御部へ送る。
【００３９】
ステップＳ７では、図２の右側の液滴とＣＣＤセンサの中央線との距離Ｄを算出する。
【００４０】
ステップＳ８では、２つの液滴間の距離を計算する。計算結果をＦとする。
【００４１】
ステップＳ９では、予め設定してある所定値１とＤ値を比較する。Ｄ値が所定値１より小さい場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）は、ステップＳ１０へ、Ｄ値が所定値１より大きい又は等しい場合（ステップＳ９：ＮＯ）は、ステップＳ２６へ進む。所定値１とは、ヘッド筐体１３１とノズルプレート１３２がずれて組み立てられたとき、Ｄ値は０より大きくなる。Ｄ値の許容値である。すなわち、所定値１以上にずれて組み立てられた場合不良とする値である。
【００４２】
ステップＳ１０では、予め設定してある所定値２とＦ値を比較する。Ｆ値が所定値２より大きい場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）は、ステップＳ１１へ、Ｆ値が所定値２より小さい又は等しい場合（ステップＳ１０：ＮＯ）は、ステップＳ２６へ進む。所定値２とは、ヘッド筐体１３１とノズルプレート１３２が傾いて組み立てられたとき、Ｆ値が小さくなる。Ｆ値の許容値である。すなわち、所定値２以上にずれて組み立てられた場合不良とする値である。
【００４３】
ステップＳ１１では、制御部８において、Ｄ値をヘッドの移動量に換算する。
【００４４】
ステップＳ１２では、制御部８は、換算値を移動駆動部１４へ送る。
【００４５】
ステップＳ１３では、移動駆動部１４は、受け取った換算値に基づいてヘッドを移動する。移動後、Ｂ′はディスプレィの中央線上に表示される。
【００４６】
ステップＳ１４では、制御部８は、ステップＳ２で送信した画像データ信号を全ノズル出射に変更してヘッド駆動部１５へ送信する。
【００４７】
ステップＳ１５〜１７は前述したステップＳ４〜６と同様の動作を行うので説明を省略する。
【００４８】
ステップＳ１８では、ＣＣＤ６のサイズによって取り込まれる液滴の像の数には制限がある。一度にＣＣＤ６に取り込まれる像の数は決まっている。制御部８は、画像処理部７から送られた画像データの中で、ディスプレィに表示されていない液滴があるかをチェックする。液滴抜けがない場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）はステップＳ１９へ、液滴が抜けている場合（ステップＳ１８：ＮＯ）はステップＳ２７へ進む。
【００４９】
ステップＳ１９では、全ノズルのチェックが終わったかを確認する。終わった場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）は、ステップＳ２２へ、終わっていない場合（ステップＳ１９：ＮＯ）は、ステップＳ２０へ進む。
【００５０】
ステップＳ２０では、移動設定値を移動駆動部１４へ送る。
【００５１】
ここで、移動設定値について図６を用いて説明する。移動設定値とは図６（ａ）に示すディスプレィに表示された複数の液滴から次の複数の液滴が表示するまでヘッドを移動する距離を意味する。すなわち、図６（ａ）に示すように１１液滴が表示された場合、ヘッド１３を移動設定値に基づく距離を移動すると、次の１１ノズルから出射された液滴の像がＣＣＤ６に結像し、ディスプレィに表示される。
【００５２】
もし、図６（ｂ）に示すように右から３番目の液滴が抜けていたら、それは初期位置からのヘッド移動の移動回数と右から３番目の液滴という情報からノズル列の右端から何番目のノズルから出射が行われなかったかが判明する。
【００５３】
図５に戻って、
ステップＳ２１では、移動駆動部１４は、制御部８から送られた移動設定値に基づく量のヘッド１３を移動を行う。すなわち、１１ノズル分の距離のヘッド移動を行う。
【００５４】
ステップＳ２２では、制御部８は、液滴の抜けがあったノズルがノズル列の右端から何番目であったかを記憶部（不図示）に記憶する。
【００５５】
ステップＳ２３では、制御部８は、画像データ信号の転送を停止し、ヘッド駆動部１５へ送信を停止する。これらの指示でヘッド１３は、出射を停止する。
【００５６】
ステップＳ２４では、制御部８は、ストロボ駆動部１６にストロボＯＦＦを出力する。ストロボ駆動部１６は、ストロボ発光を停止する。
【００５７】
ステップＳ２５では、制御部８は、ステップＳ２２で記憶部（不図示）に記憶した液滴抜け情報をチェックする。液滴抜けが皆無であった場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）は、ステップＳ２６へ、液滴抜けがあった場合（ステップＳ２５：ＮＯ）は、ステップＳ２７へ進む。
【００５８】
ステップＳ２６では、ヘッド１３は良品であるので、良品処理を行う。
【００５９】
ステップＳ２７では、ヘッド１３はノズル不良品であるので、例えば、不良ノズル番号のタグ等をヘッドに添付して不良品処理を行う。
【００６０】
ステップＳ２８、２９は、ステップＳ２３、２４と同様の動作を行うので、説明を省略する。
【００６１】
ステップＳ３０では、ヘッド精度不良であるので、例えば、ヘッド精度不良のタグなどをヘッドに添付して不良品処理を行う。
【００６２】
その他、インクジェットノズル検査装置を構成する各構成の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】インクジェットヘッド検査装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明に係るインクジェットヘッド検査装置を俯瞰した模式図である。
【図３】ＣＣＤに結像した液滴像をディスプレイに表示させる構成を示す模式図である。
【図４】図２の構成にて、ヘッド１３の組み立て精度とノズルチェックの検査の流れを示すフローチャート１である。
【図５】図２の構成にて、ヘッド１３の組み立て精度とノズルチェックの検査の流れを示すフローチャート２である。
【図６】移動設定値を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
６  ＣＣＤ
７  画像処理部
８  制御部
１０  光源（ストロボ）
１１  レンズ
１２  スリット
１３  ヘッド
１４  移動駆動部
１５  ヘッド駆動部
１６  ストロボ駆動部
１３１  ヘッド筐体
１３２  ノズルプレート
【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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