(57)【要約】      （修正有）【課題】温度差による吐出速度の変化量を基準として、インクジェットヘッドの経時的変化を評価することができるインクジェットヘッドの吐出特性評価方法を提供する。【解決手段】第一水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する第一工程と、第二水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する第二工程と、一定期間経過後に前記第一工程および前記第二工程を再度実施し、一定期間経過前後に測定されたインク吐出速度からインク吐出速度変化量を算出し、前記インク吐出速度変化量にもとづいて、温度変化によるインクジェットヘッドの経時変化を評価する第三工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの吐出特性評価方法。【選択図】図６
2016168733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する第一工程と、
第二水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する第二工程と、
一定期間経過後に前記第一工程および前記第二工程を再度実施し、
一定期間経過前後に測定されたインク吐出速度からインク吐出速度変化量を算出し、前記インク吐出速度変化量にもとづいて、温度変化によるインクジェットヘッドの経時変化を評価する第三工程と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの吐出特性評価方法。
【請求項２】
第一水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する第一工程と、
第二水準温度及び第三水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する第二工程と、
一定期間経過後に前記第一工程および前記第二工程を再度実施し、
一定期間経過前後に測定されたインク吐出速度からインク吐出速度変化量を算出し、前記インク吐出速度変化量にもとづいて、温度変化によるインクジェットヘッドの経時変化を評価する第三工程と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの吐出特性評価方法。
【請求項３】
第一水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する手段と、
第二水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する手段と、
一定期間経過後に前記第一工程および前記第二工程を再度実施し、
一定期間経過前後に測定されたインク吐出速度からインク吐出速度変化量を算出し、前記インク吐出速度変化量にもとづいて、温度変化によるインクジェットヘッドの経時変化を評価する手段と、
を備えてなることを特徴とするインクジェットヘッドの吐出特性評価装置。
【請求項４】
第一水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する手段と、
第二水準温度及び第三水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する手段と、
一定期間経過後に前記第一工程および前記第二工程を再度実施し、
一定期間経過前後に測定されたインク吐出速度からインク吐出速度変化量を算出し、前記インク吐出速度変化量にもとづいて、温度変化によるインクジェットヘッドの経時変化を評価する手段と、
を備えてなることを特徴とするインクジェットヘッドの吐出特性評価装置。
【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特性評価方法およびその方法を行うための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは経時変化によって吐出特性が変化し、ノズルの不吐出、インク曲がり、吐出速度の変化が発生することがある。吐出特性は描画品質に対し大きな影響を与える要因であり、吐出特性の変化は描画品質の低下へと繋がる。そのため、経時的に安定した吐出特性を有するインクジェットヘッドが求められている。経時的な安定性を確認する方法としては、インクジェットヘッドをテスト駆動するエージング技術、吐出ノズルの有無または着弾位置のズレ量から評価する技術、吐出量の変化量で評価する技術が既に知られている。
【０００３】
しかし、上記のような評価方法は、温度差による吐出速度の変化が吐出特性に与える影響を評価していないため、インクジェットヘッドの温度要因による経時的変化を正確に評価できないという問題があった。
【０００４】
特許文献１（特開２０１０−１４２７４４号公報）には、インクジェットヘッドの吐出特性に関する経時的変化を評価する目的で、運用前の吐出ノズルからの吐出量と運用後あるいは時間経過後の吐出量を測定し、その測定値の変化量を求め、また変化量の偏差からインクジェットヘッドの経時的変化を評価する方法、及びその方法を実現する評価装置の構成が開示されている。
【０００５】
しかし、温度差による吐出速度の変化が吐出特性に与える影響を評価していないため、インクジェットヘッドの温度要因による経時的変化を正確に評価することができないという問題は解消されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって本発明は、温度差による吐出速度の変化量を基準として、インクジェットヘッドの経時的変化を評価することができるインクジェットヘッドの吐出特性評価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】
本発明のインクジェットヘッドの吐出特性評価方法は、第一水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する第一工程と、
第二水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する第二工程と、
一定期間経過後に前記第一工程および前記第二工程を再度実施し、
一定期間経過前後に測定されたインク吐出速度からインク吐出速度変化量を算出し、前記インク吐出速度変化量にもとづいて、温度変化によるインクジェットヘッドの経時変化を評価する第三工程と
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、温度差による吐出速度の変化量を基準として、インクジェットヘッドの経時的変化を評価することができるインクジェットヘッドの吐出特性評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの吐出特性評価装置の一例の外観形状図である。
【図２】本発明のインクジェットヘッドの吐出特性評価装置の一例のブロック図である。
【図３】本発明のインクジェットヘッドの吐出特性評価装置の一例の吐出特性検査機構部を模式的に表した平面図である。
【図４】ヒーターを備えたインクジェットヘッドを説明するための主要部の分解斜視図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】吐出特性評価装置が実行する処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図７】吐出特性評価装置が実行する処理の別の手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を図面を参照しながらさらに説明する。
図１は、本発明のインクジェットヘッドの吐出特性評価装置の外観形状図であり、図２は、該吐出特性評価装置のブロック図であり、図３は、該吐出特性評価装置の吐出特性検査機構部を模式的に表した平面図である。
【００１１】
図１に示すように、本発明のインクジェットヘッドの吐出特性評価装置２１は、吐出特性検査機構部２２、制御装置２３、測定状況、機器ステータス及び測定値を表示するモニタ２４から構成され、これらは機台２５に設置されている。
【００１２】
また図２に示すように、吐出特性評価装置２１は、第一水準温度および第二水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する吐出特性検査機構部２２、装置全体を統括的に制御する制御装置２３から主に構成され、そのほかにインクジェットヘッド２７に機能液を充填する充填装置２９およびこれに接続された圧送ポンプ２８、機能液を吸引する吸引装置３１およびこれに接続された真空ポンプ３０等を備える。なおここで言う機能液とは、インク吐出速度を測定するために用いられる任意の液体であり、通常はインクジェット用インクが用いられる。なお図示していないが、温度変化によるインクジェットヘッドの経時変化を自動的に評価する評価部を吐出特性評価装置２１に設けてもよい。
【００１３】
吐出特性検査機構部２２は、図３に示すように、インクジェットヘッド取付部２６にセットしたインクジェットヘッド２７の吐出特性を検査するものであり、取付位置において、インクジェットヘッド２７をインクジェットヘッド取付部２６にセットし、圧送ポンプ２８と接続した充填装置２９とインクジェットヘッド２７とをチューブ（図示省略）にて接続し、機能液をインクジェットヘッド２７に充填する。真空ポンプ３０に接続した吸引装置３１は吸引チューブ（図示省略）と接続し、吸引チューブの先端をインクジェットヘッド２７のオリフィスプレートに近接し、オリフィスプレートのノズルから機能液を吸引する。吸引によってインクジェットヘッド２７内部の目詰まりによる吐出不良を低減する。吐出検査機構部２２はＸステージ３２を備えており、Ｘステージ３２にはインクジェットヘッド２７をセットしたインクジェットヘッド取付部２６が取り付けられ、Ｘステージ３２の移動動作によってインクジェットヘッド２７がＸ方向（図３における矢印方向）に移動することができる。機能液を充填したインクジェットヘッド２７は、Ｘステージ３２の移動動作によって測定位置に移動する。測定位置にはノズルから吐出した機能液を撮影するための撮影カメラＡ３３と照明Ａ３４、撮影カメラＢ３５と照明Ｂ３６、及び吐出した機能液を受ける機能液受け部３７が設けられている。吐出速度、飛行曲がりを検査する場合、吐出した機能液はノズルと機能液受け部３７との間で飛行し、飛行した状態の液滴を撮影カメラＡ３３と撮影カメラＢ３５で高速度撮影する。撮影画像データは、画像処理装置３８に取り込まれ、制御部３９で演算し、吐出速度、飛行曲がりを算出及び不吐出の有無を検査する。この例では機能液吐出時の飛行状態は、２方向からの撮影を行っており、ＸＹ方向の飛行曲がりを計測できる構成となっているが、２方向の飛行曲がりを測定しない場合は、撮影カメラを１方向のみとしてよい。インクジェットヘッド２７から機能液を吐出する場合は下記で説明するように、ヘッドドライバ４０からのヒーターの制御によって、インクジェットヘッド２７及び機能液を温度制御し、圧電アクチュエータを駆動する。
【００１４】
図４は、ヒーターを備えたインクジェットヘッドを説明するための主要部の分解斜視図であり、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。
インクジェットヘッド２７及び機能液を温度制御は、例えばインクジェットヘッド内部にヒーターを組み込む形態が挙げられる。なお、インクジェットヘッド外部で機能液を温度制御する場合は、公知の温度制御装置を適宜作用すればよい。
【００１５】
図４および図５において、符号２は複数のノズル１を列状に形成したオリフィスプレートである。
【００１６】
符号５は圧力室３と、その圧力室３と共通供給流路８を連結して圧力室３へのインク流入を制御する個別供給流路４を形成したリストリクタプレートである。前記圧力室３および前記個別供給流路４が前記ノズル１に対応するように配置されている。
【００１７】
符号１０は圧電アクチュエータ１７の変位を効率よく圧力室３に伝えるための振動板６と、共通供給流路８から個別供給流路４に流入するインク中のゴミ等を取り除くフィルタ７とを形成したダイアフラムプレートである。フィルタ７はダイアフラムプレート１０の厚さ方向のほぼ中間位置にあって、格子部９を形成する上流側格子部９ａと下流側格子部９ｂの間に設けられている。なお、本明細書において「上流側」、「下流側」は、インクジェットヘッド２７内において、インクがフレーム側共通供給流路１１から共通供給流路８、個別供給流路４ならびに圧力室３を通ってノズル１から吐出する流れに対して、フレーム側共通供給流路１１側を「上流側」、個別供給流路４（圧力室３）側を「下流側」としている。下流側格子部９ｂは圧力室３を区画形成する隔壁部４ａに対向しており、隔壁部４ａと格子部９ｂの接触面は接着剤で一体に接着される。
【００１８】
符号１４はフレーム側共通供給流路１１とアクチュエータ挿入開口部１２が形成され、前述の各プレート２、５、１０を保持固定するハウジングである。ハウジング１４はステンレス材の切削加工等で形成され、図示しない機能液供給タンクから機能液をフレーム側共通供給流路１１に導く機能液導入通路１３が形成されている。
【００１９】
図５に示すように、ハウジング１４のフレーム側共通供給流路１１を区画形成する壁部の一方の側面にはヒーター２０が取付けられている。またこのヒーター２０は図４に示すように、ノズル１の配列方向に沿って、かつフレーム側共通供給流路１１のほぼ全長にわたって延びている。符号１７は圧電振動子１５と固定部材１６からなる圧電アクチュエータである。圧電振動子１５の一端は固定部材１６の一端面に接着剤を用いて固着され、圧電振動子１５の他端（自由端）は振動版６に接合される。圧電アクチュエータ１７の個別電極パターンと共通電極パターンには図示しないＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）を介して電気信号が入力され、圧電振動子１５の自由端に変位を生じさせる。この変位は振動板６を介して圧力室３に伝えられ、それに伴って圧力室３の容積が膨張、収縮することにより、圧力室３の中で圧力の変動が生じ、ノズル１からインク液滴を吐出させ、図示しない記録媒体上に着弾して画像を形成する。このような構造によれば、インクジェットヘッドおよび機能液の温度制御並びにインク液滴の吐出を可能にする。
【００２０】
次に本発明のインクジェットヘッドの吐出特性評価方法について説明する。
図６は、吐出特性評価装置が実行する処理の手順を説明するためのフローチャートである。図６に示す形態は、第一水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する第一工程と、第二水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する第二工程とを備え、一定期間経過後に前記第一工程および前記第二工程を再度実施し、一定期間経過前後に測定されたインク吐出速度からインク吐出速度変化量を算出し、前記インク吐出速度変化量にもとづいて、温度変化によるインクジェットヘッドの経時変化を評価する手段とを有する。
【００２１】
第一工程において、まず、インクジェットヘッド２７を吐出検査機構部２２にセットする（Ｓ１）。インクジェットヘッド２７は図４および図５に示すようなヒーターを備えたものとする。
次に、充填装置２９によって機能液をインクジェットヘッド２７内に供給するとともに、吸引装置３１によってインクジェットヘッド２７の吐出側から機能液を吸引し、インクジェットヘッド内部及び供給経路に機能液を充填する。その後、ノズル１表面に付着した機能液を拭き取って機能液充填を終了する（Ｓ２）。
続いて、機能液及びインクジェットヘッドが第一水準温度となるようにヒーターの温度を設定する（Ｓ３）。なお、ヒーターが組み込まれていないインクジェットヘッドを使用する場合は、充填装置もしくは供給経路内に温度調節機構を備えていれば、それらを用いて温度設定をしてもよい。
次に、インクジェットヘッド２７をＸステージ３２の移動動作によって測定位置に移動させる。各ノズルに対し吐出速度測定用駆動パターンでノズルを駆動し、吐出した液滴を高速度撮影し、画像データを制御装置２３の画像処理装置３８によって解析し、吐出速度を算出する（Ｓ４）。
【００２２】
続いて、第二工程において、まず機能液及びインクジェットヘッドが第二水準温度となるようにヒーターの温度を設定する（Ｓ５）。温度が設定値に到達した後、前記第一工程と同様にして各ノズルに対し吐出速度測定用駆動パターンでノズルを駆動し、吐出した液滴を高速度撮影し、画像データを制御装置２３の画像処理装置３８によって解析し、吐出速度を算出する（Ｓ６）。
【００２３】
一定期間経過後に前記第一工程および前記第二工程を再度実施し、第一水準温度及び第二水準温度のインク吐出速度を前記と同様に算出する。
【００２４】
第三工程は、一定期間経過前後に測定されたインク吐出速度からインク吐出速度変化量を算出する（Ｓ７）。
インク吐出速度変化量は、次のようにして求めることができる。
初期の第一水準温度（Ｔ１）とその時のインク吐出速度（Ｖ１）、初期の第二水準温度（Ｔ２）とその時のインク吐出速度（Ｖ２）を測定したのち（一定期間経過前＝初期）、温度差に対するインク吐出速度差Ｓ１＝（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｔ２−Ｔ１）を算出する。次に、一定期間経過後の第一水準温度（Ｔ１）とその時の吐出速度（Ｖ１’）、第二水準温度（Ｔ２）とその時の吐出速度（Ｖ２’）を測定したのち、温度差に対する速度差Ｓ２＝（Ｖ２’−Ｖ１’）／（Ｔ２−Ｔ１）を算出する。
次に初期のインク吐出速度差Ｓ１と一定期間経過後のインク吐出速度差Ｓ２を各ノズルについて比較し、インクジェットヘッドの経時的変化を評価する（Ｓ８）。良否判定の基準となるインク吐出速度変化量は、機能液やインクジェットヘッドの仕様等によって適宜決定することができる。なお、第一水準温度と第二水準温度の差異は、２〜５℃であることが好ましく、一定期間とは１日〜１４日であることが好ましい。また一般的に、Ｓ１に対しＳ２が５％以上変動した場合に、インクジェットヘッドの劣化が確認される。以上の方法によって、温度要因に対するインクジェットヘッドの経時変化評価が数値化でき、該数値に応じて、インクジェットヘッドの修理、交換等の時期を決定できる。
【００２５】
図７は、吐出特性評価装置が実行する処理の別の手順を説明するためのフローチャートである。図７に示す形態は、第一水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する第一工程と、第二水準温度及び第三水準温度でインクジェットヘッドからのインク吐出速度を測定する第二工程とを備え、一定期間経過後に前記第一工程および前記第二工程を再度実施し、一定期間経過前後に測定されたインク吐出速度からインク吐出速度変化量を算出し、前記インク吐出速度変化量にもとづいて、温度変化によるインクジェットヘッドの経時変化を評価する手段とを有する。
【００２６】
第一工程において、まず、インクジェットヘッド２７を吐出検査機構部２２にセットする（Ｕ１）。インクジェットヘッド２７は図４および図５に示すようなヒーターを備えたものとする。
次に、充填装置２９によって機能液をインクジェットヘッド２７内に供給するとともに、吸引装置３１によってインクジェットヘッド２７の吐出側から機能液を吸引し、インクジェットヘッド内部及び供給経路に機能液を充填する。その後、ノズル１表面に付着した機能液を拭き取って機能液充填を終了する（Ｕ２）。
続いて、機能液及びインクジェットヘッドが第一水準温度となるようにヒーターの温度を設定する（Ｕ３）。なお、ヒーターが組み込まれていないインクジェットヘッドを使用する場合は、充填装置もしくは供給経路内に温度調節機構を備えていれば、それらを用いて温度設定をしてもよい。
次に、インクジェットヘッド２７をＸステージ３２の移動動作によって測定位置に移動させる。各ノズルに対し吐出速度測定用駆動パターンでノズルを駆動し、吐出した液滴を高速度撮影し、画像データを制御装置２３の画像処理装置３８によって解析し、吐出速度を算出する（Ｕ４）。
【００２７】
続いて、第二工程において、まず機能液及びインクジェットヘッドが第二水準温度となるようにヒーターの温度を設定する（Ｕ５）。温度が設定値に到達した後、前記第一工程と同様にして各ノズルに対し吐出速度測定用駆動パターンでノズルを駆動し、吐出した液滴を高速度撮影し、画像データを制御装置２３の画像処理装置３８によって解析し、吐出速度を算出する（Ｕ６）。
さらに続いて第二工程において、機能液及びインクジェットヘッドが第三水準温度となるようにヒーターの温度を設定する（Ｕ７）。温度が設定値に到達した後、前記第一工程と同様にして各ノズルに対し吐出速度測定用駆動パターンでノズルを駆動し、吐出した液滴を高速度撮影し、画像データを制御装置２３の画像処理装置３８によって解析し、吐出速度を算出する（Ｕ８）。
【００２８】
一定期間経過後に前記第一工程および前記第二工程を再度実施し、第一水準温度、第二水準温度及び第三水準温度のインク吐出速度を前記と同様に算出する。
【００２９】
第三工程は、初期に測定された第一水準温度および第二水準温度のインク吐出速度と、初期に測定された第二水準温度および第三水準温度のインク吐出速度からインク吐出速度変化量を算出する（Ｕ９）。
インク吐出速度変化量は、次のようにして求めることができる。
初期の第一水準温度（Ｔ１）とその時のインク吐出速度（Ｖ１）、初期の第二水準温度（Ｔ２）とその時のインク吐出速度（Ｖ２）、初期の第三水準温度（Ｔ３）とその時のインク吐出速度（Ｖ３）を測定したのち、温度差に対するインク吐出速度差Ｓ１１＝（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｔ２−Ｔ１）と、インク吐出速度差Ｓ１２＝（Ｖ３−Ｖ２）／（Ｔ３−Ｔ２）とを算出する。
次に、一定期間経過後の第一水準温度（Ｔ１）とその時の吐出速度（Ｖ１’）、第二水準温度（Ｔ２）とその時の吐出速度（Ｖ２’）、第三水準温度（Ｔ３）とその時の吐出速度（Ｖ３’）を測定したのち、温度差に対するインク吐出速度差Ｓ２１＝（Ｖ２’−Ｖ１’）／（Ｔ２−Ｔ１）と、インク吐出速度差Ｓ２２＝（Ｖ３’−Ｖ２’）／（Ｔ３−Ｔ２）とを算出する（Ｕ１０）。
次に初期のインク吐出速度差Ｓ１１、Ｓ１２と一定期間経過後のインク吐出速度差Ｓ２１、Ｓ２２を各ノズルについてそれぞれ比較し、インクジェットヘッドの経時的変化を評価する（Ｕ１１）。良否判定の基準となるインク吐出速度変化量は、機能液やインクジェットヘッドの仕様等によって適宜決定することができる。なお、第一水準温度と第二水準温度の差異は、２〜５℃であることが好ましく、第二水準温度と第三水準温度の差異は、２〜５℃であることが好ましく、一定期間とは１日〜１４日であることが好ましい。また一般的に、Ｓ１１に対しＳ２１が５％以上変動し、および／または、Ｓ１２に対しＳ２２が５％以上変動した場合に、インクジェットヘッドの劣化が確認される。この形態では、図６に示したインクジェットヘッドの吐出特性評価方法に比べ、第三水準温度をさらに採用してインク吐出速度変化量を求めているため、さらに正確なインクジェットヘッドの吐出特性評価を行うことができる。以上の方法によって、温度要因に対するインクジェットヘッドの経時変化評価が数値化でき、該数値に応じて、インクジェットヘッドの修理、交換等の時期を決定できる。
【符号の説明】
【００３０】
１  ノズル
２  オリフィスプレート
５  リストリクタプレート
６  振動板
１０  ダイアフラムプレート
１４  ハウジング
１７  圧電アクチュエータ
２０  ヒーター
２１  吐出特性評価装置
２２  吐出特性検査機構部
２３  制御装置
２４  モニタ
２５  機台
２６  インクジェットヘッド取付部
２７  インクジェットヘッド
２９  充填装置
３１  吸引装置
３８  画像処理装置
３９  制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特開２０１０−１４２７４４号公報
【図１】
2016168733.tif 000003
【図２】
2016168733.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016168733.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016168733.tif 000009