(57)【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、被測定対象である液滴を配置し、液滴の像を撮像素子へ結像させるインクジェット射出検査装置において、
前記光源として偏光方向の異なる２個の光源を用意し、これら光源を発光タイミングを異ならしめて発光させ、前記液滴の像を偏光光学系を介して撮像素子上に結像せしめ、同一フレーム内に少なくとも２個の液滴像を得るように構成したことを特徴とするインクジェット射出検査装置。
【請求項２】
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、液滴の像を撮像素子へ結像させるインクジェット射出検査装置において、
前記光源として１個の光源を用意し、少なくとも２回の発光において、その波長を異ならしめて発光させ、それぞれの波長通過フィルタを介して撮像素子上に結像せしめ、同一フレーム内に少なくとも２個の液滴像を得るように構成したことを特徴とするインクジェット射出検査装置。
【請求項３】
前記光源として、ストロボライトや、レーザのパルス発光を用いることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット射出検査装置。
【請求項４】
前記撮像素子として、シャッタ付きカメラを用いることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェット射出検査装置。
【請求項５】
前記２個の光源の間に遮光手段を設けることを特徴とする請求項１記載のインクジェット射出検査装置。
【請求項６】
液滴中央の明るい部分をマスクすることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のインクジェット射出検査装置。
【請求項７】
前記撮像素子から出力された、液滴外径部分の濃度値から、液滴外径を測定することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のインクジェット射出検査装置。
【請求項８】
前記インクの代わりに無色透明のダミーインクを使用することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のインクジェット射出検査装置。
【請求項９】
予め液滴のない状態で撮像した画像を記憶させておき、液滴がある状態で撮像した画像から前記液滴のない状態で撮像した画像を差し引くことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のインクジェット射出検査装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット射出検査装置に関し、更に詳しくは液滴を正確に検出することができるようにしたインクジェット射出検査装置に関する。
インクジェットプリンタの市場要求として、高解像度の向上、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。
【従来の技術】
【０００１】
従来、インクジェット式プリンタ用ヘッドのインク吐出検査は、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。
【０００２】
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（例えば特開平１１−２２７１７２号公報）。
図５は従来装置の構成例を示す図である。図において、１はストロボ光源、２は該ストロボ光源１を取り囲むように配置された反射鏡である。３はストロボ発光を受ける２次光源で、例えば白色散乱体又は拡散板等が用いられる。２次光源３からの光は、液滴Ａ、Ｂに入射し、その透過光はレンズ４を介してＣＣＤ６上に結像される。７は、ＣＣＤを移動させるカメラ移動機構である。
【０００３】
このように構成された装置において、ｄは液滴Ａ、Ｂ間の距離でその視野は２ｄで表される。θは光束の広がり角で、２次光源３からレンズ４までの距離をＬ、レンズ４の口径をＤとすると、θ＝Ｄ／Ｌで表される。また、光束の入射角φは、φ＝ｄ／Ｌで表される。そして、液滴像は、ＣＣＤ６上に結像することになる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液滴の位置、速度をストロボ等閃光光源でとらえることは周知の技術となってきている。例えば、特開平５−１４９７６９号公報記載の発明では、照明の記載がなく、特開平１１−２２７１７２号公報記載の発明では、ストロボ照明を複数回測定しており、照明方法の記載はなかった。また、前記特開平１１−２２７１７２号公報記載の発明は液滴の２点の画像は、複数回の射出の結果、得られたものであり、同一液滴の像は得ることができなかった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、同一の液滴についてインクヘッドから吐出される液滴の状態を複数回測定して正確に検出することができるインクジェット射出検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）請求項１記載の発明は、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、液滴の像を撮像素子へ結像させるインクジェット射出検査装置において、前記光源として偏光方向の異なる２個の光源を用意し、これら光源を発光タイミングを異ならしめて発光させ、前記液滴の像を偏光光学系を介して撮像素子上に結像せしめ、同一フレーム内に少なくとも２個の液滴像を得るように構成したことを特徴とする。
【０００７】
このように構成すれば、２個の光源の発光タイミングを異ならせて発光させて、同一液滴について少なくとも２個の液滴像を得ることができる構成とすることで、速度、角度を測定する際、同じ液滴を被測定対象にすることができ、液滴系のバラツキ、或いはノズルからの射出タイミングのバラツキの影響を取り除くことができ、しかも同一フレーム内に同一液滴の複数の像が撮像されるので、液滴の速度、外径等のデータを測定することができる。
【０００８】
（２）請求項２記載の発明は、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、液滴の像を撮像素子へ結像させるインクジェット射出検査装置において、前記光源として１個の光源を用意し、少なくとも２回の発光において、その波長を異ならしめて発光させ、それぞれの波長通過フィルタを介して撮像素子上に結像せしめ、同一フレーム内に少なくとも２個の液滴像を得るように構成したことを特徴とする。
【０００９】
このように構成すれば、１個の光源を用いて、同一液滴の少なくとも２個の画像を正確に得ることができ、これら画像から液滴の速度、外径等のデータを測定することができる。
【００１０】
（３）請求項３記載の発明は、前記光源として、ストロボライトや、レーザのパルス発光を用いることを特徴とする。
このように構成すれば、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。
【００１１】
（４）請求項４記載の発明は、前記撮像素子として、シャッタ付きカメラを用いることを特徴とする。
このように構成すれば、カメラで同一液滴についての少なくとも２回のシャッタ動作を高速で行わせることにより、少なくとも２個の液滴像を撮像することができる。
【００１２】
（５）請求項５記載の発明は、前記２個の光源の間に遮光手段を設けることを特徴とする。
このように構成すれば、周囲の干渉光の影響を除去して同一の液滴像を更に正確に撮像することができる。
【００１３】
（６）請求項６記載の発明は、液滴中央の明るい部分をマスクすることを特徴とする。
このように構成すれば、液滴中央をマスクして好ましい液滴画像を得ることができ、液滴を正確に認識することができる。
【００１４】
（７）請求項７記載の発明は、前記撮像素子から出力された、液滴外径部分の濃度値から、液滴外径を測定することを特徴とする。
このように構成すれば、液滴外径部分のコントラストが向上するため、液滴外径部分の濃度値から最大の分解能で液滴外径を測定することができる。
【００１５】
（８）請求項８記載の発明は、前記インクの代わりに無色透明のダミーインクを使用することを特徴とする。
このように構成すれば、液滴としてダミーインクを用いることにより、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。
【００１６】
（９）請求項９記載の発明は、予め液滴のない状態で撮像した画像を記憶させておき、液滴がある状態で撮像した画像から前記液滴のない状態で撮像した画像を差し引くことを特徴とする。
【００１７】
このように構成すれば、得られた液滴画像のシェーディング補正を行なうことができる。
【発明の実施の形態】
【００１８】
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。
図１は本発明の第１の実施の形態例を示す図である。図において、１１は第１の光源、１２は第２の光源である。これら光源１１、１２は偏光角が異なるものとする。光源１１を光源ａ、光源１２を光源ｂとする。光源ａ、ｂとしては、ストロボ等の閃光光源が用いられる。光源ａの偏光角をｐ、光源ｂの偏光角をｓとする。１３は光源ａとｂとの間に配置された遮光板である。
【００１９】
１４は光源ａからの光を透過するｐ偏光板、１５は光源ｂからの光を透過するｓ偏光板である。１６は、光源ａ、ｂからの光を集光するレンズである。Ａ、Ｂは、偏光板１４、１５とレンズ１６間に配置される液滴である。これら液滴は同一液滴であるものとする。即ち、時間の経過により、図に示すような位置に存在することになる。１７はそれぞれの光源からの光のみを通す穴があいているスリットである。該スリット１７は、光源ａ、ｂの結像点付近に配置されている。このように結像点付近にスリットを配置することにより、周囲の散乱光を排除し、直進する光のみを透過する。
【００２０】
１８はスリット１７を介して入ってきた光源ｂからの光を透過するｓ偏光板、１９は同じくスリット１７を介して入ってきた光源ａからの光を透過するｐ偏光板である。２０は、液滴像を結像させる光電変換素子で、例えばＣＣＤが用いられる。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００２１】
先ず、光源ａが発光する。この発光光は、ｐ偏光板１４を透過して吐出された液滴Ａを照射する。この場合において、光源ａからの光に対して、ｐ偏光板１４は、偏光角ｐの光しか透過させないので、その他のノイズ光はｐ偏光板１４で遮断される。
【００２２】
液滴Ａの画像情報を含む光は、続くレンズ１６により、集光される。該レンズ１６により集光された光は、スリット１７の下の穴を通過する。光源の結像点付近に穴を設けておくことにより、他の散乱光を排除し、直進する光のみを通過させることができる。この穴を通過した光は、ｐ偏光板１９を透過してＣＣＤ２０に液滴Ａの像を結像させる。ｐ偏光板１９を透過する間に、その後発生したノイズ光を遮断するので、ｐ偏光板１９を透過した光はノイズの少ないものとなる。ＣＣＤ２０には、ノイズの少ない正確な液滴像が結像する。
【００２３】
次に、所定時間経過後、光源ｂが発光する。この発光光は、ｓ偏光板１５を透過して吐出された液滴Ｂを照射する。この液滴Ｂは液滴Ａが所定時間経過後の位置に存在する。この場合において、光源ｂからの光に対して、ｓ偏光板１５は、偏光角ｓの光しか透過させないので、その他のノイズ光はｓ偏光板１５で遮断される。
【００２４】
液滴Ｂの画像情報を含む光は、続くレンズ１６により、集光される。該レンズ１６により集光された光は、スリット１７の上の穴を通過する。光源の結像点付近に穴を設けておくことにより、他の散乱光を排除し、直進する光のみを通過させることができる。この穴を通過した光は、ｓ偏光板１８を透過してＣＣＤ２０に液滴Ｂの像を結像させる。ｓ偏光板１８を透過する間に、その後発生したノイズ光を遮断するので、ｓ偏光板１８を透過した光はノイズの少ないものとなる。
【００２５】
このようにして、本実施の形態例によれば、速度、角度を測定する際、同じ液滴を被測定対象にすることができるので、液滴系のバラツキ、或いはノズルからの射出タイミングのバラツキの影響を取り除くことができ、しかも同一フレーム内に同一液滴の複数の像が撮像されるので、液滴の速度、外径等のデータを測定することができる。
【００２６】
上述の実施の形態例では、同一液滴像２個を撮像する場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、３個以上の同一液滴像を撮像するようにしてもよい。
また、本実施の形態例によれば、上述したように、光源として偏光方向の異なる２個の光源を用意し、これら光源を時間を異ならしめて発光させ、同一液滴について少なくとも２個の液滴像を得ることができる。
【００２７】
また、前記光源１１、１２としては、ストロボライトやレーザのパルス発光を用いるようにすることで、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。
上述の実施の形態例では、撮像素子に液滴像を結像させる場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、例えばシャッタ付きカメラを用いて、ストロボ発光と同期して或いは非同期で液滴像を撮像することができる。即ち、同一液滴についての少なくとも２回のシャッタ動作を高速で行わせることにより、少なくとも２個の液滴像を撮像することができる。
【００２８】
また、この実施の形態例では、光源ａと光源ｂとの間に遮光板１３を設けている。このようにすることにより、周囲の干渉光の影響を除去して同一の液滴像を更に正確に撮像することができる。
【００２９】
図２は本発明の第２の実施の形態例を示す構成図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図１の実施の形態例と比較して、光学系の配置が異なっている。図において、１１は光源ａ、１２は光源ｂ、１３は光源ａと光源ｂの間に配置された遮光板である。１４はｐ偏光光のみを透過させるｐ偏光板、１５はｓ偏光光のみを透過させるｓ偏光板である。
【００３０】
２１は各光源１１、１２からの光を集光するレンズ、２２は該レンズ２１の後段に設けられたインク吐出用のノズル、２３はノズル２２から吐出された液滴である。ここに示されている液滴は、同一の液滴であり、時間の経過に伴い移動したものである。
【００３１】
１７は、光源１１、１２の結像近辺に設けられたスリットである。スリットの上の穴は、ｓ偏光光を通過させ、下の穴はｐ偏光光を通過させる。１８はｓ偏光光を透過させるｓ偏光板、１９はｐ偏光光を透過させるｐ偏光板である。２４はこれら偏光板１８、１９の後段に配置された液滴結像用のレンズ、２０は液滴像が結像されるＣＣＤである。このように構成された装置の動作を、図３のタイムチャートを参照しつつ説明すれば、以下の通りである。
【００３２】
図３において、（ａ）は垂直同期信号、（ｂ）はヘッド駆動信号、（ｃ）はａ発光信号、（ｄ）はａ発光、（ｅ）はｂ発光信号、（ｆ）はｂ発光である。
画像表示手段（図示せず）の垂直同期信号（ａ）が“Ｈ”になると、所定時間経過後、ヘッド駆動信号（ｂ）が“Ｈ”になる。ヘッド駆動信号（ｂ）が“Ｈ”になってから所定時間ｔ１経過後に、ａ発光信号（ｃ）が“Ｈ”になる。ａ発光信号（ｃ）が“Ｈ”になってからわずかな時間差をおいて、光源ａが発光する。
【００３３】
光源ａが発光すると、この発光光は、ｐ偏光板１４を透過し、透過した光はレンズ２１により集光される。レンズ２１により集光された光は、液滴２３を照射する。液滴２３の画像情報が含まれる光は、スリット１７に入ってｐ偏光板１９に到達する。ｐ偏光板１９を透過した光は、レンズ２４によりＣＣＤ２０上に液滴の像を結ぶ。
【００３４】
ヘッド駆動信号（ｂ）が“Ｈ”になってから所定時間ｔ２経過後に、ｂ発光信号（ｅ）が“Ｈ”になる。ｂ発光信号（ｃ）が“Ｈ”になってからわずかな時間差をおいて、光源ｂが発光する。
【００３５】
光源ｂが発光すると、この発光光は、ｓ偏光板１５を透過し、透過した光はレンズ２１により集光される。レンズ２１により集光された光は、液滴２３を照射する。液滴２３の画像情報が含まれる光は、スリット１７に入ってｐ偏光板１９に到達する。ｐ偏光板１９を透過した光は、レンズ２４によりＣＣＤ２０上に液滴の像を結ぶ。
【００３６】
以上のシーケンスで、ＣＣＤ２０には、同一液滴の少なくとも２個の像が結像されることになる。この画像を画像表示手段（図示せず）に表示すると、液滴についての各種の情報を得ることができる。
【００３７】
図４はこのようにして得られた液滴像の一例を示す図である。図では、３個の液滴の像が時間をおいて表示されている。この図から同一液滴の２点間の時間が分かり、距離も分かる。これから、液滴の速度を算出することができる。更に、これらの像の液滴の形状から液滴の径を算出することも可能である。
【００３８】
このように構成すれば、速度、角度を測定する際、同じ液滴を被測定対象にすることができるので、液滴系のバラツキ、或いはノズルからの射出タイミングのバラツキの影響を取り除くことができ、しかも同一フレーム内に同一液滴の複数の像が撮像されるので、液滴の速度、外径等のデータを測定することができる。
【００３９】
上述の実施の形態例では、２個の同一液滴像を得るために２個の閃光光源を用いた場合を例にとった。しかしながら、本発明は必ずしも２個の光源を用いる必要はない。１個の光源を用いて、同一液滴の複数個の画像を得ることができる。例えば、閃光光源としてレーザビームを用い、１回目の測定時と２回目の測定時でレーザの波長を変えて測定する。
【００４０】
同一の波長を用いて、連続して２個以上の液滴を撮像すると、正確に画像を撮像することができない。同一の波長では、本来暗いところが明るくなったり、本来明るいところが暗くなったりして、正常な撮影ができないのである。つまり、光の干渉が生じる。
【００４１】
そこで、波長を変えて発光させ、レーザにより照射された液滴像を帯域通過フィルタを通してから撮像素子に結像させるようにする。このようにすれば、１回の発光と２回目の発光との間の干渉がなくなるので、同一液滴について２個の像を得ることができる。なお、発光は２個に限るものではなく、波長を変えて複数回発光させることにより３個以上の液滴像を得ることも可能である。このようにすれば、１個の光源を用いて同一液滴の少なくとも２個以上の画像を正確に得ることができる。
【００４２】
なお、上述の実施の形態例において、前記光学系をインクジェットプリンタの主走査方向の光学系と組み合わせて使用することができる。このように構成すれば、構成が簡単になる。
【００４３】
また、本実施の形態例によれば、液滴中央の明るい部分をマスクすることにより、液滴中央をマスクして好ましい液滴画像を得ることができる。
また、本実施の形態例によれば、液滴外径部分の濃度値から液滴外径を測定することができる。このように構成すれば、液滴外径部分のコントラストが向上するため、液滴外径部分の濃度値から最大の分解能で液滴外径を測定することができる。
【００４４】
また、本実施の形態例によれば、前記インクの代わりに無色透明のダミーインクを使用することにより、ダミーインクを使用することで、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。
【００４５】
また、本実施の形態例によれば、予め液滴のない状態で撮像した画像を記憶させておき、液滴がある状態で撮像した画像から前記液滴のない状態で撮像した画像を差し引いて、得られた液滴画像のシェーディング補正を行なうことができる。これは、被測定対象である液滴を除き、照明光学系と受光光学系の関係がかわらないことを利用したものである。
【発明の効果】
【００４６】
以上、説明したように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
（１）請求項１記載の発明によれば、１フレーム内に同一液滴像が少なくとも２個入るように、光源の発光タイミングを調整することにより、速度、角度を測定する際、同じ液滴を被測定対象にすることができるので、液滴系のバラツキ、或いはノズルからの射出タイミングのバラツキの影響を取り除くことができ、しかも同一フレーム内に同一液滴の複数の像が撮像されるので、液滴の速度、外径等のデータを測定することができる。
【００４７】
（２）請求項２記載の発明によれば、１個の光源を用いて、同一液滴の少なくとも２個の画像を正確に得ることができ、これら画像から液滴の速度、外径等のデータを測定することができる。
【００４８】
（３）請求項３記載の発明によれば、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。
（４）請求項４記載の発明によれば、カメラで同一液滴についての少なくとも２回のシャッタ動作を高速で行わせることにより、少なくとも２個の液滴像を撮像することができる。
【００４９】
（５）請求項５記載の発明によれば、周囲の干渉光の影響を除去して同一の液滴像を更に正確に撮像することができる。
（６）請求項６記載の発明によれば、液滴中央をマスクして好ましい液滴画像を得ることができ、液滴を正確に認識することができる。
【００５０】
（７）請求項７記載の発明によれば、液滴外径部分のコントラストが向上するため、液滴外径部分の濃度値から最大の分解能で液滴外径を測定することができる。
（８）請求項８記載の発明によれば、液滴としてダミーインクを用いることにより、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。
【００５１】
（９）請求項９記載の発明によれば、得られた液滴画像のシェーディング補正を行なうことができる。
このように、本発明によれば、同一の液滴についてインクヘッドから吐出される液滴の状態を複数回測定して正確に検出することができるインクジェット射出検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】  本発明の第１の実施の形態例を示す構成図である。
【図２】  本発明の第２の実施の形態例を示す構成図である。
【図３】  第２の実施の形態例の動作を示すタイムチャートである。
【図４】  得られた液滴像の一例を示す図である。
【図５】  従来装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１、１２  光源
１３  遮光板
１４  ｐ偏光板
１５  ｓ偏光板
１６  レンズ
１７  スリット
１８  ｓ偏光板
１９  ｐ偏光板
２０  受光素子
【図１】
0004032585.tif 000002
【図２】
0004032585.tif 000003
【図３】
0004032585.tif 000004
【図４】
0004032585.tif 000005
【図５】
0004032585.tif 000006