(57)【要約】【課題】所定の検査シートに記録したテストパターンに基づいて吐出状態を検査することで、インクジェット記録装置のノズルの目詰まりやインク飛び不良、インクドットの位置ずれなどの不具合を検知するインクジェットノズルの吐出不良検知方法を提供する。【解決手段】インクジェット記録ヘッドにより検査シートに記録したインクドットのテストパターンを読取ることによりインク吐出の正常または異常を検知する方法において、予めテストパターンが記録される位置の検査シートの画像データ（Ａ）を読取る工程と、読取った検査シートの位置にテストパターンをインクジェット記録する工程と、テストパターンが記録された検査シートの画像データ（Ｂ）を読取る工程と、読取った画像データ（Ｂ）より画像データ（Ａ）を差分をして画像データ（Ｃ）を得る工程と、得られた画像データ（Ｃ）を解析する工程と、を有するインクジェットノズルの吐出不良検知方法である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録ヘッドにより検査シートに記録したインクドットのテストパターンを読取ることによりインク吐出の正常または異常を検知する方法において、
予めテストパターンが記録される位置の検査シートの画像データ（Ａ）を読取る工程と、
読取った検査シートの位置にテストパターンをインクジェット記録する工程と、
テストパターンが記録された検査シートの画像データ（Ｂ）を読取る工程と、
読取った画像データ（Ｂ）より画像データ（Ａ）を差分をして画像データ（Ｃ）を得る工程と、
得られた画像データ（Ｃ）を解析する工程と、を有することを特徴とするインクジェットノズルの吐出不良検知方法。
【請求項２】
画像データ（Ｃ）を解析する工程において、インクドットの面積、Ｘ方向の長さ及びＹ方向の長さについて計測がされることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットノズルの吐出不良検知方法。
【請求項３】
画像データ（Ａ）及び画像データ（Ｂ）の読取がＣＣＤイメージセンサにておこなわれることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットノズルの吐出不良検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の検査シートに記録したテストパターンに基づいて吐出状態を検査することで、インクジェット記録装置のノズルの目詰まりやインク飛び不良、インクドットの位置ずれなどの不具合を検知するインクジェットノズルの吐出不良検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置では、記録ヘッドのノズルから微少なインク滴を紙等の記録媒体に向けて吐出し、インク滴を記録媒体に付着させることにより、画像を形成することが可能である。このようなインクジェット記録装置で画像を形成する際、記録ヘッドのノズル内におけるインクの目詰まりにより、良好な画像が出力されない場合がある。このため、定期的に記録ヘッドのノズルのインク吐出状態を確認し、不具合があるときにはインク吐出状態を回復する必要がある。
【０００３】
定期的に記録ヘッドのノズルのインク吐出状態を確認する方法については、例えば、特許文献１では、記録ヘッドによりモニター専用の記録材に所定のパターンを記録し、記録されたパターンをセンサにより読み取って記録ヘッドの不吐出等の異常を判定するようにした点が記載されている。また、特許文献２では、印字ヘッドによりテスト記録媒体にテストパターンを印写し、そのパターン中のインクドットの列からなるグループをセンサ手段で撮像し、画像処理によりインクドットの平均面積、端縁位置、中心間隔を求めてインク吐出の正常、異常を判定するようにした点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３０１４２６号公報
【特許文献２】特開２０００−９４６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２の方法においては、テストパターンの記録毎に紙等の検査シートが必要であり、その検査シートにゴミ等が付着している場合には、センサがそのゴミも読み取ってしまうことがあり、正確な検査が出来なくなるというおそれがあった。この問題は、ゴミや不純物が少ない高価な検査シートを用いることである程度は解消されるものの、開封後にゴミが検査シートに付着することもあるため根本的な解決には至らず、また、検査は定期的に、比較的頻繁におこなわれるため、多量の検査シートが消費されるので、高価な検査シートの使用はコストがかかってしまい、他の何らかの解決方法が求められていた。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、所定の検査シートに記録したテストパターンに基づいて吐出状態を検査することで、インクジェット記録装置のノズルの目詰まりやインク飛び不良、インクドットの位置ずれなどの不具合を検知するインクジェットノズルの吐出不良検知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】
【０００７】
すなわち、本発明のインクジェットノズルの吐出不良検知方法は、インクジェット記録ヘッドにより検査シートに記録したインクドットのテストパターンを読取ることによりインク吐出の正常または異常を検知する方法において、予めテストパターンが記録される位置の検査シートの画像データ（Ａ）を読取る工程と、読取った検査シートの位置にテストパターンをインクジェット記録する工程と、テストパターンが記録された検査シートの画像データ（Ｂ）を読取る工程と、読取った画像データ（Ｂ）より画像データ（Ａ）を差分をして画像データ（Ｃ）を得る工程と、得られた画像データ（Ｃ）を解析する工程と、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
また、画像データ（Ｃ）を解析する工程において、インクドットの面積、Ｘ方向の長さ及びＹ方向の長さについて計測がされることが好ましい。
さらには、画像データ（Ａ）及び画像データ（Ｂ）の読取がＣＣＤイメージセンサにておこなわれることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
上記のような構成を有することで、インクジェット記録装置のノズルの目詰まりやインク飛び不良、インクドットの位置ずれなどの不具合を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のインクジェット記録装置の概略構成図である。
【図２】記録ヘッドの記録状態を検査するための処理フローである。
【図３】読取った検査シートの一例を示す図である。
【図４】読取った検査シートの一例を示す図である。
【図５】差分をして得られた画像データを示す図である。
【図６】インクドットの形状の検出方法を示す図である。
【図７】インクドットの面積の算出方法を示す図である。
【図８】インクドットのＸ方向の位置ずれの判定方法を示す図である。
【図９】インクドットのＹ方向の位置ずれの判定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１２】
図１は、インクジェット記録装置の概略構成図である。インクジェット記録ヘッド１はキャリッジ２に載置固定されており、キャリッジ２は、無端状の駆動ベルト３に固定されている。駆動ベルト３は、駆動プーリ４及び従動プーリ５の間に張設されており、駆動プーリ４の回転駆動により搬送ベルト３が移動し、キャリッジ２は主走査方向Ｘに往復動するようになる。また、記録ヘッドのノズルのインク吐出状態を検査する検査機構２０が、主走査方向の記録範囲外に配設されている。なお、図１においてはシリアル型のインクジェット記録装置を例に説明をおこなっているが、本発明は特段シリアル型に限定されるものではなく、ライン型のインクジェット記録装置であっても構わない。
【００１３】
シート状の記録媒体６は、送り出しロール７から繰出されて記録された後巻取りロール８に巻き取られるように搬送され、搬送ロール９によりインクジェット記録ヘッド１に対向するように記録媒体６の搬送路が設定されて副走査方向Ｙに搬送されるようになっている。
【００１４】
インクジェット記録ヘッド１の記録媒体６に対向する面は、インクを吐出する複数のノズルが形成されたノズル面となっており、図示せぬインク供給装置からインクがヘッド内に供給されてノズルに接続するインク流路に導入され、インク流路に配設された圧電素子等の圧力変動手段によりインクに圧力変動が加えられてノズルからインクが吐出されるようになる。こうしたインクジェット記録ヘッドは公知のものを用いることができる。
【００１５】
記録媒体６に対して記録動作をおこなう場合には、主走査方向にインクジェット記録ヘッドを移動させながら記録信号に基づいてインクジェット記録ヘッドを駆動制御して走査ラインに沿ってインクを吐出しライン記録を行い、走査ラインの記録が終了すると記録媒体を副走査方向に搬送して次の走査ラインがインクジェット記録ヘッドに対向するように搬送制御する。こうして、主走査方向の記録制御及び副走査方向の搬送制御を交互に繰り返すことで記録媒体６の表面に画像記録が行われる。
【００１６】
駆動ベルト３を張設する駆動プーリ４及び従動プーリ５は、図示せぬフレームに取り付けられてフレームを介して基台１０の上面に載置固定されており、基台１０の両端部は一対の支持フレーム１１により支持されている。そして、基台１０と支持フレーム１１との接合面には、支持フレーム１１の上面に図示せぬレール部が記録媒体６に向かって形成されており、基台１０の下面にはレール部に嵌合する切欠き部が形成されている。そのため、基台１０は、記録媒体６に対して進退動作するように移動可能に取り付けられている。支持フレーム１１の上部にはそれぞれ間隔調整ネジ１２が取付部１３に螺合して貫通しており、間隔調整ネジ１２の先端部が基台１０の取付穴に回転可能に止着されている。そのため、間隔調整ネジ１２を回動することにより基台１０が記録媒体６に対して進退動作し、記録媒体６とインクジェット記録ヘッド１のノズル面との間の間隔を調整することができる。なお、基台１０を移動して間隔調整をおこなう場合には、モータ等の電気的に移動制御する手段を用いてもよい。
【００１７】
検査機構２０は図示せぬ装置フレームに取付固定されており、記録動作中や記録開始時にインクジェット記録ヘッド１を検査機構２０に対向する位置へ移動させてインクの吐出状態を検査する。そして、検査機構２０においてインクの吐出異常が判別された場合には、図示せぬ吐出回復機構へ移動させてノズル面にキャッピングして吸引回復動作をおこなう。
【００１８】
検査機構２０は、インクジェット記録ヘッドのノズルから吐出したインクを受ける帯状の検査シート２１を備えており、検査シート２１は、送り出しロール２２から繰出されて検査用の所定のパターンを記録された後巻取りロール２３に巻き取られるように搬送され、搬送ロール２４によりインクジェット記録ヘッド１に対向するように検査シート２１の搬送路が設定されて副走査方向Ｙに搬送されるようになっている。なお検査シート２１の材質について、本具体例では紙を例に説明をおこなっているが、紙以外にも、布帛、プラスチックフィルム等でもよく、また、記録媒体６と同じ材質であってもよく、特に限定されるものではない。さらに検査シート２１の形状についても、ロール状のみならず、板状等でもよく、特に限定されない。
【００１９】
そして検査シート２１に記録された所定のパターンは、画像センサ２５に対向する位置に搬送される。画像センサ２５は原点出しを行った後、Ｘ方向およびＺ方向に走査して記録された所定のパターンの中のインクドットの列からなるグループ単位で画像を取り込む。画像センサ２５としてはＣＣＤイメージセンサ等が用いられ、また画像センサ２５の走査手段は図示していないが、通常用いられているパルスモータ、ボールネジからなる駆動機構である。そして、取り込んだ画像からインクの吐出異常の有無が判別される。
【００２０】
検査シート２１のインクジェット記録ヘッド１に対向する位置には、インクジェット記録ヘッド１とは反対側に位置決め手段として押動部材２６が配設されており、押動部材２６の検査シート２１との接触面は平面状に形成されてインクジェット記録ヘッド１のノズル面とほぼ平行となるように設定されている。
【００２１】
押動部材２６はアーム部材２７の上端部に取付固定されており、アーム部材２７の下端部には駆動手段としてエアシリンダが取り付けられている。そして、エアシリンダは基台１０に取付固定されており、押動部材２６はインクジェット記録ヘッド１と連動して移動するようになっている。エアシリンダを駆動制御することでアーム部材２７を移動させて押動部材２６をインクジェット記録ヘッド１に対して進退動作させるようになっている。
【００２２】
図２は、インクジェット記録ヘッドの記録状態を検査するための処理フローである。まず、記録動作中または記録開始時において検査記録信号が入力されたかチェックし（Ｓ１００）、検査記録信号が入力された場合には画像センサ２５にて検査シート２１の読取（画像データＡ）がおこなわれる（Ｓ１０１）。図３（ａ）は読取った検査シート２１にゴミ１００が１ヶ所付着している場合を示したもので、図３（ｂ）はその取得した画像データを示しており、ゴミ１００が付着している位置に反応が出ている。
【００２３】
そして次に、テストパターンデータの読出し（Ｓ１０２）がおこなわれ、記録ヘッド１を検査機構２０と対向する検査位置（図１の破線の記録ヘッド位置）に移動（Ｓ１０３）し位置決めされ、また、先のＳ１０１にて読取がおこなわれた部分の検査シートが検査位置まで紙送り（Ｓ１０４）され位置決めされ、テストパターンの記録がおこなわれる（Ｓ１０５）。
【００２４】
次に、テストパターンの記録が終了すると、記録ヘッド１を退避位置に移動（Ｓ１０６）し、検査シート２１を搬送して、テストパターン記録部分を画像センサ２５に対向する位置に移動（Ｓ１０７）して位置決めし、画像センサ２５により記録されたテストパターンの読取（画像データＢ）がおこなわれる（Ｓ１０８）。図４（ａ）は読取ったテストパターンを示したもので、この例では、１つのゴミ１００と1つの異常なインクドット２１０と４つの正常なインクドット２００が図示されている。また、図４（ｂ）はその取得した画像データを示しており、５つのピーク中の２つが他に比べて大きくなっている。
【００２５】
次に、Ｓ１０８にて読取った画像データＢからＳ１０１にて読取った画像データＡを差分をして画像データＣを作成（Ｓ１０９）する。そして作成した画像データＣについて解析（Ｓ１１０）をおこなう。つまり、２値化処理をおこなう前の画像データＢから２値化処理をおこなう前の画像データＡを差分をして画像データＣを得、その画像データＣについて２値化処理をおこなってデータの解析をおこなう。図５（ａ）は画像データＢから画像データＡを差分をして得られた画像データＣであり、ゴミ１００は除去されている。また、図５（ｂ）はその画像データを示しており、インクドットの異常が認められる位置のピークが他のピークに比べて大きくなっている。なお、差分をしているのでグラフの凹凸が反転している。このＳ１０９の処理をおこなうことでゴミ等が付着していることによる異常が排除されるので、真にインクドットに異常がある場合を抽出することが出来る。また、画像データを解析する場合、画像処理して画素毎のＲＧＢ値を算出し、算出されたＲＧＢ値に基づいて撮影画像の２値化処理のための閾値を決定する。そして、閾値に基づいて撮影画像を２値化処理し、２値化処理された各ノズルの記録パターンの面積Ｓ、Ｘ方向の長さＬｘ及びＹ方向の長さＬｙといった項目について計測をおこなう。
【００２６】
次に、各項目の計測値と予め設定された基準値とを比較して吐出異常の有無について判定をおこなう（Ｓ１１１）。例えば、計測値が基準値の許容範囲から外れている場合にはノズルの吐出異常が発生していると判定する。許容範囲内であればそのまま記録動作を継続し（Ｓ１１２）、異常と判定された場合にはインクジェット記録ヘッドを吐出回復機構に対向する位置に移動して位置決めし（Ｓ１１３）、インクジェット記録ヘッドのノズル面を覆うようにキャッピングしてノズル面のクリーニングやノズルの吸引といった回復動作をおこなう（Ｓ１１４）。回復動作終了後ステップＳ１０１に戻り、再度記録状態の検査をおこなう。
【００２７】
検査シート２１に記録されたテストパターンの正／誤の判定については、特許文献２に記載されている以下の方法にて実施することができる。
【００２８】
［インクドットの形状の把握］
図６に示すように画像センサ２５をδμｍ間隔でＸ方向に走査しながら読取を実施し、各インクドット２００の形状を画像の２値化処理によって把握する。画像処理手段は図示していないが、公知の装置が画像センサ２５とケーブルで接続され、出力信号に基づいて処理するようになっている。このような方法にて各インクドット２００の形状を把握することができる。
【００２９】
［インクドットの面積と平均面積の算出］
インクドット２００の形状を把握した後、それぞれの面積Ｓｉ（ｉ＝１、２、・・・ｎ）とその平均面積Ｓave を求める。まず、インクドット２００の面積Ｓｉは次のようにして求める。インクドット２００の大きさは約８０〜１００μｍであり、図７に示すようにδ間隔でサンプリングをおこない、そのときのドット幅Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、・・・ Ｗｎを加算することにより求められる。すなわち、Ｓｉ＝Ｗ０＋Ｗ１＋Ｗ２＋・・・ ＋Ｗｎにより算出する。サンプリング間隔δは微小なので、上式は積分していることになる。次に、インクドット２００の平均面積Ｓave は、１グループ内に存在するインクドット２００の個数で上記Ｓｉの総和を除算することにより求められる。すなわち、
Ｓave ＝ΣＳｉ／Ｎ
但し、Ｎはインクドット２００の個数である。
【００３０】
［判定値の設定、判定］
判定の際の許容範囲を設定するため、上記で求めた平均面積Ｓave のα％を判定値ＳA とする。したがって、判定値ＳA は、
ＳA ＝Ｓave ×α／１００  である。αは８０％程度である。
この判定値ＳA に対し、上記で求めた個々のインクドット２００の面積Ｓｉを比較する。その結果、判定値ＳA 以上のインクドット２００が設定個数存在すればＯＫ（インク吐出の正常）、１個でも判定値ＳA に満たないものがあればＮＧ（インク吐出の異常）と判定する。これによって、グループ内に存在するインクドット２００の不吐出、もしくはそれに近い状態、すなわちノズルの目詰まりを相対比較で検知することができる。また、これによって目詰まりを起こしたノズルを特定することができ、作業中のオペレータにどのノズルで不具合が起こっているのかを知らせることができる。
【００３１】
［インクドットのＸ方向の位置ずれの有無］
インクドット２００のＸ方向の位置ずれの有無について図８にて説明する。
上記で求めた各インクドット２００の形状から一方の端縁の位置（例えば、開始端位置）がわかる。すなわち、上記のようにインクドット２００の形状を把握する際、最初にλμｍ以上のドット幅が出現した位置を記憶しておくことでそのインクドット２００の開始端位置が判断できる。なお、λの値についてはインクドット２００のドット幅を考慮して適宜設定すればよい。次に、各インクドット２００についてそれぞれ開始端位置を検索し、その中で最大値と最小値の差ΔＸを求める。
そして、差ΔＸを設定された判定値βと比較し、ΔＸがβ未満ならＯＫ（位置ずれ無し）、以上ならＮＧ（位置ずれ有り）と判定する。これによって、グループ内に存在するインクドット２００のＸ方向の位置ずれの有無を相対比較で検知することができる。
【００３２】
［インクドットのＹ方向の位置ずれの有無］
インクドット２００のＹ方向の位置ずれの有無について図９にて説明する。
上記で求めた各インクドット２００の形状からＹ方向の端縁の位置が分かる。すなわち、上記のようにインクドット２００の形状を把握する際、最初にλμｍ以上のドット幅が出現した位置を記憶しておくことで、そのインクドット２００の上下端位置が判断できる。そして各インクドット２００についてそれぞれ上下端位置を検索し、上下端のＹ座標値の和の半分を求めることでその重心（中心）位置を算出することができる。これより、隣接する２つのインクドット間の中心間隔ｄが求められる。その中で最大値ｄmax と最小値ｄmin の差ΔＹを求める。
そして、差ΔＹを設定された判定値γと比較し、ΔＹがγ未満ならＯＫ（位置ずれ無し）、以上ならＮＧ（位置ずれ有り）と判定する。これによって、グループ内に存在するインクドット２００のＹ方向の位置ずれ、つまり中心間隔の広狭を相対比較で検知することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１      インクジェット記録ヘッド
２      キャリッジ
６      記録媒体
２０    検査機構
２１    検査シート
２２    送り出しロール
２３    巻取りロール
２５    画像センサ
１００  ゴミ
２００  インクドット
２１０  異常なインクドット
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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