(57)【要約】【課題】記録ヘッドにおける複数のノズルのインクの吐出特性を効率よく、かつ適確に検査する。【解決手段】インクジェット記録ヘッド１０７における複数のノズルから吐出される複数のインク滴を、ＣＣＤカメラ１１０によって撮影し、その撮影された画像から、複数のインク滴のそれぞれにおける主滴の画像部分を抽出する。その抽出した画像部分から、複数のノズルのそれぞれにおけるインク滴の吐出特性を検査する。【選択図】図２
2009148958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルのそれぞれからインク滴を吐出可能なインクジェット記録ヘッドの検査装置において、
前記複数のノズルのそれぞれから前記インク滴を吐出させるように、前記インクジェット記録ヘッドを駆動する駆動手段と、
前記複数のノズルから吐出された前記複数のインク滴の飛翔状態を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像から、複数のインク滴のそれぞれにおける副滴の画像部分を除いて、複数のインク滴のそれぞれにおける主滴の画像部分を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された前記複数の主滴の画像部分から、前記複数のノズルのそれぞれにおけるインク滴の吐出特性を検査する演算手段と、
を備えることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの検査装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記複数の主滴の重心点の位置に基づいて、前記複数のノズルのそれぞれにおけるインク滴の吐出特性を検査することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの検査装置。
【請求項３】
前記演算手段は、前記複数のノズルのそれぞれにおけるインク滴の吐出特性に基づいて、記録媒体に対する前記主滴の着弾位置を予測す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記録ヘッドの検査装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記複数の主滴の飛翔位置を前記複数の副滴の飛翔位置から離すように、前記インクジェット記録ヘッドを駆動す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記録ヘッドの検査装置。
【請求項５】
前記駆動手段による前記インクジェット記録ヘッドの駆動条件は、記録装置における前記インクジェット記録ヘッドの駆動条件と異なることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの検査装置。
【請求項６】
前記駆動手段による前記インクジェット記録ヘッドの駆動周波数は、前記記録装置における前記インクジェット記録ヘッドの駆動周波数よりも低いことを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの検査装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記複数のノズルを複数のブロックに分割し、前記複数のノズルから、前記ブロック毎に時間差をおいてインクを吐出させるように、前記インクジェット記録ヘッドをブロック駆動することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの検査装置。
【請求項８】
前記駆動手段は、先にインク滴を吐出するノズルと、次にインク滴を吐出するノズルと、が、前記複数のノズルの並び方向において２または３ノズルの間隔をおいて位置するように、前記インクジェット記録ヘッドをブロック駆動することを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録ヘッドの検査装置。
【請求項９】
前記撮影手段は、前記複数のインク滴のそれぞれの飛翔状態を連続的に複数回撮影することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの検査装置。
【請求項１０】
複数のノズルのそれぞれからインク滴を吐出可能なインクジェット記録ヘッドの検査方法において、
前記複数のノズルのそれぞれから前記インク滴を吐出させるように、前記インクジェット記録ヘッドを駆動する駆動工程と、
前記複数のノズルから吐出された前記複数のインク滴の飛翔状態を撮影する撮影工程と、
前記撮影工程によって撮影された画像から、複数のインク滴のそれぞれにおける主滴の画像部分を除いて、複数のインク滴のそれぞれにおける主滴の画像部分を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程によって抽出された前記複数の主滴の画像部分から、前記複数のノズルのそれぞれにおけるインク滴の吐出特性を検査する演算工程と、
を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノズルのそれぞれからインク滴を吐出可能なインクジェット記録ヘッドの検査装置、および検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置においては、近年、記録画像の高画質化、記録速度の高速化等の高機能化がますます要求されている。インクジェット記録ヘッドは、電気熱変換体（ヒータ）やピエゾ素子などの吐出エネルギ発生素子を用いて、ノズルからインクを吐出する構成となっている。
【０００３】
記録画像の高画質化に関しては、吐出エネルギ発生素子を含むノズルのサイズを小さくすることにより、１ドット当りのインクの吐出量を少なくし、記録媒体上に形成するインクのドットを小ドット化する方法がある。ドットを形成するインク滴のサイズに関しては、グレースケールのハーフトーン部、カラーフォト画像における中間調部やハイライト部における粒状性を軽減させるべく、インク滴のサイズが５ｐｌ程度から２ｐｌ、１ｐｌと年々、小液滴化する傾向にある。特に、カラーインクを吐出する記録ヘッドにおいては、その傾向が顕著である。また、特にデジタル入力機器の進化および普及に伴い、写真などの高精細画像を記録するために、高い記録品位の要求が高まり続け、更なるインク滴の小滴化の必要性が高まり続けている。記録速度の高速化に関しては、インク滴の小滴化による記録解像度の向上に伴い、従来と同様または従来以上のスループットを向上させるためには、記録ヘッドの駆動周波数を高めることが求められる。
【０００４】
従来、このような記録ヘッドにおけるインクの吐出特性を検査する方法としては、その記録ヘッドをインクジェット記録装置に搭載して所定の用紙に評価パターンを記録し、その記録結果を検査員の目視により官能的に評価する方法が一般的であった。また、記録ヘッドにより記録された評価パターンをカメラにより読み取り、その読み取り画像を画像処理することによって、インクの吐出特性の良否を判定する方法もある（特許文献１，２，３）。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３３６２７３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０５３０７号公報
【特許文献３】特開２００１−３８８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、検査員の目視による官能評価では、検査員の個人差、および定量的に評価できないことによる評価のばらつきが生じるおそれがある。また、今日のようにインク滴の小滴化、高解像度化に伴って、人による目視判定には限界があり、対応できないことがある。一方、特許文献１，２，３のようにカメラの読み取り画像に基づいて判定する方法は、いずれも判定作業を記録ヘッドにおけるノズルの１つ１つについて繰り返す必要がある。そのため判定装置のコストの増大と、タクトタイムの増加を招くおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、記録ヘッドにおける複数のノズルのインク滴の吐出特性を効率よく、かつ適確に検査することができるインクジェット記録ヘッドの検査装置および検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のインクジェット記録ヘッドの検査装置は、複数のノズルのそれぞれからインク滴を吐出可能なインクジェット記録ヘッドの検査装置において、前記複数のノズルのそれぞれから前記インク滴を吐出させるように、前記インクジェット記録ヘッドを駆動する駆動手段と、前記複数のノズルから吐出された前記複数のインク滴の飛翔状態を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によって撮影された画像から、複数のインク滴のそれぞれにおける主滴の画像部分を除いて、複数のインク滴のそれぞれにおける主滴の画像部分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された前記複数の主滴の画像部分から、前記複数のノズルのそれぞれにおけるインク滴の吐出特性を検査する演算手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明のインクジェット記録ヘッドの検査方法は、複数のノズルのそれぞれからインク滴を吐出可能なインクジェット記録ヘッドの検査方法において、前記複数のノズルのそれぞれから前記インク滴を吐出させるように、前記インクジェット記録ヘッドを駆動する駆動工程と、前記複数のノズルから吐出された前記複数のインク滴の飛翔状態を撮影する撮影工程と、前記撮影工程によって撮影された画像から、複数のインク滴のそれぞれにおける主滴の画像部分を除いて、複数のインク滴のそれぞれにおける主滴の画像部分を抽出する抽出工程と、前記抽出工程によって抽出された前記複数の主滴の画像部分から、前記複数のノズルのそれぞれにおけるインク滴の吐出特性を検査する演算工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、インクジェット記録ヘッドにおける複数のノズルから吐出された複数のインク滴を撮影し、その撮影画像から抽出したインク滴の主滴の画像部分に基づいて、複数のノズルのそれぞれにおけるインク滴の吐出特性を検査する。そのため、副滴を除去した主滴の画像部分に基づいて、複数のノズルの吐出特性を効率よく、かつ適確に検査することができる。
【００１１】
また、複数の主滴の飛翔位置と複数の副滴の飛翔位置とを離すように、インクジェット記録ヘッドを駆動することにより、主滴の画像部分を容易に抽出することができる。そのために、インクジェット記録ヘッドの駆動条件は、記録装置におけるインクジェット記録ヘッドの駆動条件と異ならせることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。  
（第１の実施形態）
図１から図１１は、本発明の第１の実施形態を説明するための図である。以下においては、本実施形態を（記録ヘッドの検査装置の構成）、（インクジェット記録ヘッドの構成）、（比較例）、および（検査装置におる検査方法）に分けて説明する。
【００１３】
（記録ヘッドの検査装置の構成）
図１（ａ）および（ｂ）は、本例におけるインクジェット記録ヘッドの検査装置の概略平面図および側面図である。本例の検査装置において、上下方向の軸線Ｏを中心として回転可能なロータリーインデックス１０５上には、４つのヘッド固定部１０１が周方向に等間隔に設けられている。検査対象のインクジェット記録ヘッド１０７は、ベルトコンベア１０６によって前工程から矢印方向に搬送され、不図示の移送機構によって位置Ｐ１のヘッド固定部１０１に挿入されてから、クランプ部材１０８によって固定される。そして、ロータリーインデックス１０５が右回りに４５°回転し、その記録ヘッド１０７に対し、位置Ｐ２にて吸引回復処理が施される。その吸引回復処理は、記録ヘッド１０７の吐出口から、画像の記録に寄与しないインクを吐出させて、インクの吐出状態を良好に維持するための処理である。
【００１４】
その後、ロータリーインデックス１０５が右回りに４５°回転し、その吸引回復処理後の記録ヘッド１０７は、位置Ｐ３にてインクを吐出する。そのインクの飛翔状態をＣＣＤカメラ１１０によって撮像し、それを画像処理して、記録ヘッド１０７のインクの吐出特性を判定する。その判定の際には、後述するように、記録ヘッド１０７からインク滴を下向きに吐出させ、その吐出開始から所定タイミングでストロボ１０９を発光させ、レンズ鏡筒ユニット１１１を通して、そのインク滴の飛翔状態をＣＣＤカメラ１１０に取り込む。そして、その取り込んだ画像を処理することにより、インク滴の主滴の重心から、記録媒体上におけるインク滴の着弾点位置を予測して、インクの吐出特性の良否を判定する。
【００１５】
その後、ロータリーインデックス１０５が右回りに４５°回転し、インクの吐出特性の判定後の記録ヘッド１０７は、位置Ｐ４において秤量される。その後、ロータリーインデックス１０５が右回りに４５°回転し、秤量後の記録ヘッド１０７はベルトコンベア１０６上に戻されて、次工程へ搬送される。
【００１６】
本例の場合は、ロータリーインデックス１０５上に４つのヘッド固定部１０１が設けられているため、ロータリーインデックス１０５が右回りに４５°回転する毎に、記録ヘッド１０７の吐出特性を順次判定することができる。図１（ｂ）においては、ヘッド固定部１０１と記録ヘッド１０７として、ロータリーインデックス１０５の位置Ｐ３にあるもののみが現されている。ロータリーインデックス１０５上におけるヘッド固定部１０１の設置数は、１つ以上であればよい。
【００１７】
図２は、検査装置の制御系のブロック構成図である。クランプ部材１０８によってロータリーインデックス１０５に固定された記録ヘッド１０７は、ロータリーインデックス１０５側の信号変換基板２１２と電気的に接続される。記録ヘッド１０７からインク滴を吐出させるための吐出駆動信号は、パソコン（ＰＣ）２０１内のヘッドドライバ２０３にて生成（パルスジェネレート）されて、信号変換基板２１２から記録ヘッド１０７に送信される。したがって、パソコン２０１内のヘッドドライバ２０３は、複数のノズルのそれぞれからインク滴を吐出させるように、検査対象の記録ヘッド１０７を駆動する駆動手段として機能する。インクの吐出タイミングに同期した信号は、カメラ電源２０９内の同期基板２０８を通してストロボ電源２１１に送られ、その信号により、光源ユニット２１６に接続されたストロボ２１４が発光する。記録ヘッド１０７から吐出されたインク滴の飛翔状態は、レンズ鏡筒ユニット１１１を通してＣＣＤカメラ１１０に取り込まれる。したがってＣＣＤカメラ１１０は、記複数のノズルから吐出された複数のインク滴の飛翔状態を撮影する撮影手段として機能する。
【００１８】
その取り込まれた画像は、ＰＣ２０１内の画像処理ボード２０４によって背景ノイズが除去され、そしてインク滴の主滴が抽出されてから２値化処理が行われることによって、その主滴の重心点の位置が算出される。そして後述するように、その重心点の位置と、仮想格子と、の関係から、記録媒体上における主滴の着弾点を予測し、その予測結果に基づいて、記録ヘッド１０７のインクの吐出特性を判定する。画像処理ボード２０４は、ＣＣＤカメラ１１０によって撮影された画像から、複数のインク滴のそれぞれにおける副滴の画像部分を除いて、複数のインク滴のそれぞれにおける主滴の画像部分を抽出する抽出手段として機能する。さらに、演算処理ボード２０６は、抽出された複数の主滴の画像部分から、複数のノズルのそれぞれにおけるインク滴の吐出特性を検査する演算手段として機能する。このようなＰＣ２０１にて行われる処理の詳細については、後述する。
【００１９】
処理中の画像は、逐次、ＶＧＡ（Video Graphics Array）ボード２０２を通してモニタ２０７に出力される。記録ヘッド１０７とＣＣＤカメラ１１０との絶対位置の調整は、モータコントローラボード２０５によりステージコントローラ２１０を介してＸＹＺステージを動作させることにより、予め調整する。
【００２０】
（インクジェット記録ヘッドの構成）
図３（ａ），（ｂ）は、記録ヘッド１０７の構成例を説明するための斜視図であり、本例の記録ヘッド１０７は、外部との電気接続のために、フライングリード（空中配線）を有する電気配線部材３０５が備えられている。図３（ａ）は、記録ヘッド１０７を吐出エネルギ発生素子を有する基板３０３側から見た斜視図、図３（ｂ）は、記録ヘッド１０７をインクタンク３０６側から見た斜視図である。
【００２１】
基板３０３に備わる吐出エネルギ発生素子は、インクタンク３０６から供給されたインクをインク吐出口から吐出するためのエネルギを発生させるための素子であり、電気熱変換体（ヒータ）やピエゾ素子などを用いることができる。本例の記録ヘッド１０７は、吐出エネルギ発生素子として電気熱変換体を用いるものであり、その発熱によりインクを発泡させ、その発泡エネルギを利用して吐出口からインクを吐出することができる。また、本例の記録ヘッド１０は、いわゆるサイドシュータ型の記録ヘッドであり、電気熱変換体と吐出口とが対向するように配置されている。インクジェット記録ヘッド１０７には、インクタンク３０６内のインク吸収体、蓋部材３０９、および不図示のフィルタやシール部材などが備えられている。本発明は、種々の記録ヘッドに対して適用することができ、その型式等は本例のみに特定されない。例えば、本例のようにインクタンクと一体のインクジェットヘッドを構成するタイプの他、インクタンクと別体に構成されるタイプであってもよい。
【００２２】
図４は、エネルギ発生素子を有する基板３０３の一部破断した斜視図である。  
基板３０３は、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのＳｉ基板であり、Ｓｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法によって、インク流路である長溝状のインク供給口４１０が貫通形成されている。基板３０３上には、インク供給口４１０を挟む両側の位置に、電気熱変換素子４０８が１列ずつ並べて配置されている。さらに基板３０３上には、電気熱変換素子４０８に電力を供給するためのＡｌなどからなる電気配線が形成されている。これら電気熱変換素子４０８と電気配線は、既存の成膜技術を利用して形成することができる。各列の電気熱変換素子４０８は、互いに千鳥状になるように配列されている。すなわち、各列の電気熱変換素子４０８は、それらの列の方向と直交する方向に並ばないように、それらの列の方向にずれて配置されている。インク流路４１０から供給されたインクは、各電気熱変換素子４０８の発熱により発生した気泡の圧力によって、各電気熱変換素子４０８に対向する吐出口４０６から吐出される。吐出口４０６は、２つのノズル列４０２を形成する。以下においては、吐出口４０６および電気熱変換素子４０８を含む部分を「ノズル」ともいう。
【００２３】
電気配線部材３０５（図３（ａ）参照）は、インクを吐出させるための電気信号を基板３０３に印加する電気信号経路を形成するものであり、ポリイミドのベース基材上に、銅箔の配線パターンを形成することにより構成されている。また電気配線部材３０５には、基板３０３を組み込むための開口部が形成されており、この開口部の縁付近には、基板３０３の電気接続端子部４０３に接続されるフライングリード部が形成されている。さらに電気配線部材３０５には、記録装置本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子３０１が形成されており、この外部信号入力端子３０１とフライングリード部は、連続した銅箔の配線パターンによってつながれている。
【００２４】
インクタンク３０６は、例えば、樹脂成形により形成されている。樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用することが望ましい。インクタンク３０６の内部には、インクを保持して負圧を発生するための吸収体が備えられており、負圧を付与したインクをインク流路を通して供給する。インク吸収体としては、ＰＰ繊維やウレタン繊維を圧縮したものなどを用いることができる。インク吸収体からのインクが供給されるインク流路の上流部には、ゴミの進入を防ぐためのフィルタが溶着により接合されている。そのフィルタとしては、ＳＵＳ金属メッシュタイプやＳＵＳ金属繊維焼結タイプのものなどを用いることができる。
【００２５】
インク流路の下流部と基板３０３のインク供給口４１０とが連通するように、インクタンク３０７に対して基板３０３が接着固定されている。基板３０３の平面には、電気配線部材３０５の一部の裏面が接着固定され、また基板３０３と電気配線部材３０５との接続部分は、封止剤によって封止されている。これにより、それらの接続部分は、インクによる腐食や外的衝撃から保護される。
【００２６】
蓋部材３０９（図３（ｂ）参照）は、インクタンク３０６の上部開口部に溶着されることにより、インクタンク３０６を密閉する。蓋部材３０９には、インクタンク３０６の内部の圧力変動を逃がすための細口と、それに連通する微細溝が設けられている。それらの細口と微細溝のほとんどをシール部材によって覆い、微細溝の一端部を開口することにより大気連通口を形成している。また蓋部材３０９には、記録ヘッド１０７をインクジェット記録装置に固定するための係合部３０２が形成されている。
【００２７】
図５は、本例の記録ヘッド１０７の回路構成の説明図である。  
５０１は記録ヘッド１０７の基体、５０２は、記録データをラッチするためのラッチ回路である。５０３はシフトレジスタであり、シフトクロックに同期して、記録データをシリアルに入力して保持する。５０４は入力端子であり、記録データをラッチするためのラッチ信号をインクジェット記録装置の制御部より入力する。５０５は、ヒートパルス信号の入力端子である。
【００２８】
ＡＮＤ回路５０６は、ヒートパルス信号と、記録データと、ブロック信号と、の論理和をとる。ＡＮＤ回路５０６の出力がハイレベルになると、それに対応するトランジスタアレー５０７中の駆動トランジスタがオンとなって、そのトランジスタに接続されている電気熱変換素子４０８としての発熱抵抗体（ヒータ）に電流が流されて駆動される。
【００２９】
以上のように構成された記録ヘッド１０７は、インクジェット記録装置および本例の検査装置（図１および図２）に装着されることにより駆動制御される。
【００３０】
図６は、電気熱変換素子４０８の駆動タイミングの説明図である。  
シフトレジスタ５０３は、その入力端子から供給されるクロック信号（ＣＬＫ）にしたがって、その入力端子から記録データ（ＤＡＴＡ）をシリアルに入力し、ラッチ回路５０２に記録データ（ＤＡＴＡ）をパラレルに出力する。ラッチ回路５０２は、記録データ（ＤＡＴＡ）を一時的に保持する。複数の電気熱変換素子４０８は複数のグループに分割され、ブロックイネーブル信号にしたがって特定のグループの電気熱変換素子４０８が選択的に駆動される。
【００３１】
（比較例）
次に、本実施形態の比較例として、本例の検査装置（図１および図２参照）において、検査対象の記録ヘッド１０７を記録装置おける駆動条件で駆動した場合について説明図である。図７は、その駆動条件において記録ヘッド１０７が吐出するインク滴の飛翔状態の撮影画像である。ストロボ１０９の発光タイミングは、第１番目のインク滴の吐出が開始されてから１２０μｓ後であり、そのときのインク滴の飛翔状態をＣＣＤカメラ１１０により撮影した。７０１は、吐出口が形成される記録ヘッド１０７の吐出口形成面である。
【００３２】
記録装置において、記録ヘッド１０７は、複数のノズルが１６ブロックに分割され、それぞれのブロックに属するノズルは、３．８μｓの時間差（ブロック間隔）をつけて時分割駆動される。つまり、複数のノズルから、それぞれのブロック毎に時間差をおいてインクを吐出させるように、記録ヘッド１０７がブロック駆動される。記録装置において、その１６ブロックは、１，１２，７，２，１３，８，３，１４，９，４，１５，１０，５，１６，１１，６ブロックの順番で分散的に駆動される。図７において、Ｎ１からＮ１６は、１から１６のブロックのそれぞれに属するノズルである。また記録装置において、記録ヘッド１０７の駆動電圧は２４Ｖ、駆動パルス幅は０．８μｓ、駆動周波数は１５ＫＨｚである。それぞれのノズルからはインク滴の主滴７０２が吐出され、その後続いて、インク滴の副滴（サテライト）７０３が飛翔する。
【００３３】
この比較例においては、このような記録装置における駆動条件で記録ヘッド１０７を駆動し、複数のノズルから吐出される複数のインク滴の飛翔状態をＣＣＤカメラ１１０により同時に撮影した。そして、複数の主滴７０２を含む領域７０４内の画像を取り込んで画像処理した。しかし、その領域７０４内には複数の主滴７０２と共に、多数の副滴７０３が混在するため、それらを画像処理によって分離することが困難であった。
【００３４】
（検査装置におる検査方法）
図８から図１１は、本実施形態の検査装置（図１および図２参照）における検査方法の説明図である。
【００３５】
検査装置における記録ヘッド１０７の駆動条件は、前述したような記録装置おける記録ヘッド１０７の駆動条件とは異なる。本例において、記録ヘッド１０７のノズルの１６ブロックは、１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６ブロックの順番、つまりブロックの並び順に順次駆動される。それぞれのブロックに属するノズルは、１４μｓの時間差（ブロック間隔）をつけて時分割駆動される。このブロック間隔の１４μｓは、記録装置における記録ヘッド１０７の駆動条件としてのブロック間隔３．８μｓよりも大きい。このブロック間隔１４μｓは、隣接するブロックのノズル同士の流体的影響（クロストーク）が生じない間隔である。また、記録ヘッド１０７の駆動電圧は２４Ｖ、駆動パルス幅は０．８μｓ、駆動周波数は５ＫＨｚである。それぞれのノズルからはインク滴の主滴７０２が吐出され、その後続いて、インク滴の副滴（サテライト）７０３が飛翔する。
【００３６】
このように本例の場合、検査装置における記録ヘッド１０７の駆動条件は、ブロック間隔、ブロック駆動の順序、および駆動周波数が記録装置における記録ヘッド１０７の駆動条件とは異なる。本例のような記録ヘッド１０７の駆動条件は、検査装置において有効であり、仮に記録装置において用いた場合には、記録ヘッド１０７の駆動周波数の低下、および記録画像の劣化（特に、縦罫線等の記録画像上に現れるギザギザ）を招くおそれがある。
【００３７】
記録ヘッド１０７における複数のノズルから吐出される複数のインク滴の飛翔状態は、ＣＣＤカメラ１１０により、図８のように同時に撮影される。本例の場合は、複数のノズルがブロックの並び順に駆動されるため、複数の主滴７０２の画像はまとまった画像群となり、副滴７０３の画像から分離される。そのため、複数の主滴７０２を含む領域７０４には副滴７０３が存在しない。このように、複数の副滴７０３の飛翔位置と、複数の主滴７０２の飛翔位置と、が離れるように、記録ヘッド１０７がブロック駆動される。したがって、領域７０４を抽出することにより、副滴７０３を分離した複数の主滴７０４のみの画像を取り込むことができる。その領域７０４の画像は、後述するように画像処理される。
【００３８】
また本例のように、記録ヘッド１０７の駆動周波数を記録装置における駆動周波数よりも低くすることにより、ＣＣＤカメラ１１０による１つの撮像画面内に、全てのノズルから１回ずつ吐出される複数のインク滴の画像を大きく収めることができる。記録ヘッド１０７の駆動周波数が記録装置における駆動周波数と同じであった場合には、複数のインク滴の画像が１つの撮像画面内に小さく収まってしまう。また、それぞれのノズルからインク滴を複数回吐出させときには、２回目以降に吐出されたインク滴の画像までもが１つの撮像画面内に入ってしまう。このような場合には、画像の分析精度の低下、および画像処理の複雑化を招くおそれがある。本例の場合は、記録ヘッド１０７の駆動周波数は、記録装置における駆動周波数の１５ＫＨｚよりも低い５ＫＨｚとした。これにより、記録ヘッド１０７における１６ブロックのノズルの駆動が一巡する間の画像、つまり全てのノズルから１回ずつ吐出されるインク滴の画像を１画面内に大きく取り込むことができる。このような観点から、検査装置における記録ヘッド１０７の駆動周波数は、１５ＫＨｚ以下であることが好ましい。
【００３９】
ここで、ノズルからインク滴を吐出するためのインクの発泡開始後から、吐出したインク滴の分のインクがノズル内にリフィルされて、ノズル内のインクのメニスカスが復帰するまでに要する時間をＴａとする。また、ブロック間隔をＴｂとする。記録ヘッド１０７における１６ブロックのノズルの駆動が一巡する間の画像を１画面内に大きく取り込む上においては、それらのＴａ，Ｔｂを下式の関係に設定することが好ましい。  
Ｔｂ＞０．４×Ｔａ
【００４０】
本例におけるブロック間隔Ｔｂの１４μｓは、このような条件を満足する値である。
【００４１】
図９は、検査装置における記録ヘッド１０７の駆動から、ノズルのインク吐出状態の良否判定までの流れを説明するためのフローチャートである。
【００４２】
前述したように、記録ヘッド１０７はクランプ部材１０８によってロータリーインデックス１０５に位置決め固定され、その信号入力端子３０１（図３（ａ）参照）が信号変換基板２１２に電気的に接続される（ステップＳ１）。これにより検査装置は、記録ヘッド１０７の駆動制御が可能となる。その記録ヘッド１０７は、位置Ｐ２において吸引回復処理が施された後、位置Ｐ３において、前述した駆動条件で駆動されてインク滴を吐出する（ステップＳ２）。
【００４３】
そのインク滴の吐出状態は、所定のタイミングにおいて、ストロボ１０９の発光を伴ってＣＣＤカメラ１１０により撮影され、そして、その画像が取り込まれる（ステップＳ３）。その取り込まれた画像に対しては、背景のムラを除去するための前処理（バックグラウンド処理）をする（ステップＳ４）。次に、その前処理後の画像を２値化処理してから（ステップＳ５）、主滴の画像部分を抽出して、その主滴の位置から、その重心点の位置を算出（重心位置の数値化）する（ステップＳ６）。主滴の画像部分は、インク滴の吐出速度のバラツキや吐出方向のバラツキを考慮した特定の範囲（例えば、図８中の範囲７０４）の画像である。そして後述するように、主滴の重心点の位置と、仮想格子上における主滴の理想的な重心点の位置と、を比較して、主滴の吐出速度、吐出角度、および仮想の記録媒体上における主滴の着弾位置を予測する（ステップＳ７）。そして、その予想結果に基づいて、検査対象の記録ヘッド１０７の特性、つまり、それぞれのノズルにおけるインクの吐出特性の良否を判定する（ステップＳ８）。
【００４４】
図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図９中のステップＳ３からＳ７における処理内容の具体的な説明図である。
【００４５】
図１０（ａ）は、ステップＳ３において取り込まれる画像、つまりインク滴の飛翔状態の撮影画像である。この画像は図８の画像の相当し、１から１６ブロックのそれぞれのノズルから吐出されるインク滴は、主滴７０２と数滴の副滴（サテライト）７０３を含む。この画像の背景は、均一でなくムラがある。
【００４６】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の画像に対して前処理（ステップＳ４）と２値化処理（ステップＳ５）を施した画像である。本例においては、主滴７０２や副滴７０３の特異な濃度変化のある箇所を除去した画像と、元画像と、の減法比較により、ムラのある背景を除去した。
【００４７】
図１０（ｃ）は、図８中の領域７０４のように、複数の主滴７０２を含む特定の領域を抽出した画像であり、この画像のデータに基づいて、主滴７０２の重心点の位置を算出する（ステップＳ６）。
【００４８】
図１１は、主滴７０２の重心点の位置と、仮想格子と、から、仮想の記録媒体上における主滴７０２の着弾位置を予測するための方法の説明図である。
【００４９】
記録ヘッド１０２の吐出口形成面７０１と、カメラ１１０と、の位置関係は、予め補正（絶対位置補正）されており、これにより、カメラ１１０の撮影画像中における複数のノズルの位置（インク吐出の開始位置）を認識することができる。したがって、それぞれのノズルの位置から、吐出口形成面７０１に直交するように延在する仮想線に基づいて、図１１のように仮想格子１１０２を求めることができる。
【００５０】
図１１において、複数のノズルの内の１つのノズル（以下、「特定ノズル」という）の位置座標は、Ａ（Ｘ0，Ｙ0）である。７０２は、その特定ノズルから吐出された主滴であり、７０２′は、その特定ノズルから直進するように仮想格子１１０２に沿って吐出される理想的な仮想主滴である。仮想主滴７０２′の位置は、仮想格子１１０２と、主滴７０２の吐出速度ｖと、に基づいて求めることができる。その吐出速度ｖは、ストロボ１０９の発光タイミング（ＣＣＤカメラ１１０の撮影タイミング）と、吐出口形成面７０１と主滴７０２の重心との間の距離と、より計算することができる。例えば、電気熱変換素子４０８の発熱によるインクの発泡開始から３０μｓ経過後がストロボ１０９の発光タイミングであり、吐出口形成面７０１と主滴７０２の重心との間の距離が４５０μｍである場合を想定する。この場合、吐出速度ｖは、１５ｍ／ｓ（＝４５０μｍ／３０μｓ）となる。
【００５１】
θは、主滴７０２，７０２′の吐出角度の差であり、Ｂ点およびＣ点は、仮想の記録媒体１１０３上における仮想主滴７０２′および主滴７０２の着弾位置である。吐出口形成面７０１から仮想の記録媒体１１０３までの距離Ｌは、Ａ点とＢ点との間の距離（Ｘ1−Ｘ0）に相当する。主滴７０２のヨレ量（吐出方向のズレ量）ｄは、Ｂ点とＣ点との間の距離（Ｙ2−Ｙ1）に相当する。したがって、ヨレ量ｄは、下式によって求めることができる。  
ｄ＝Ｌ・ｔａｎθ＝（Ｘ1−Ｘ0）・ｔａｎθ
【００５２】
このようなヨレ量ｄは、図１０（ｃ）のような１つの取り込み画像に基づいて、複数のノズルのそれぞれについて求めることができる。
【００５３】
このように本実施形態においては、撮像手段により、複数のノズルから吐出された飛翔中のインク滴の画像を取り込み、その画像から主滴の画像を抽出してから、主滴の重心点位置を数値化し、その重心点位置から記録媒体上における主滴の着弾点を予測する。そして、その予測した主滴の着弾位置と、仮想格子を基準とする仮想の主滴の着弾位置と、の間のズレ量に応じて、ノズルにおけるインクの吐出状態の良否を判定する。つまり、そのズレ量が所定量よりも小さいノズルに関しては良好と判定し、そのズレ量が所定量を越えるノズルに関しては不良と判定する。さらに、その不良ノズルが所定数以上存在する記録ヘッドに関しては、それを不良と判定してもよい。
【００５４】
（第２の実施形態）
図１２および図１３は、本発明の第２の実施形態の説明図である。  
図１２は、検査装置における記録ヘッド１０７の駆動から、インク滴の飛翔状態の撮影画像の取り込み、ノズルのインク吐出状態の良否判定までの流れを説明するためのフローチャートである。図１２におけるステップＳ１，Ｓ２，およびＳ４からＳ８は、前述した実施形態における図９中のステップと同様である。
【００５５】
本実施形態においては、前述した実施形態と同様の駆動条件で記録ヘッドを駆動してから（ステップＳ２）、複数のノズルからのインク滴の吐出状態をＣＣＤカメラ１１０によって連続的に複数回撮影する（ステップＳ１１）。本例の場合は、連続的に２回撮影する。すなわち、ストロボ１０９を２回発光させ、その発光タイミングにおいて、ＣＣＤカメラ１１０により複数のノズルからのインク滴の吐出状態を撮影する。そして、それら２つの画像を前処理（ステップＳ４）および２値化処理（ステップＳ５）してから、それらの画像を合成する（ステップＳ１２）。そして、その合成画像から主滴の画像部分を抽出し、その主滴の位置から、その重心点の位置を算出（重心位置の数値化）する（ステップＳ６）。そして後述するように、主滴の重心点の移動軌跡に基づいて、主滴の吐出速度、吐出角度、および仮想の記録媒体上における主滴の着弾位置を予測する（ステップＳ１３）。そして、その予想結果に基づいて、検査対象の記録ヘッド１０７の特性、つまり、それぞれのノズルにおけるインクの吐出特性の良否を判定する（ステップＳ８）。
【００５６】
図１３は、主滴の重心点の移動軌跡から、仮想の記録媒体上における主滴の着弾位置を予測する方法の説明図である。
【００５７】
記録ヘッド１０２の吐出口形成面７０１と、カメラ１１０と、の位置関係は、予め補正（絶対位置補正）されており、これにより、カメラ１１０の撮影画像中における複数のノズルの位置（インク吐出の開始位置）を認識することができる。したがって、図１３中の点線のように、それぞれのノズルの位置から、吐出口形成面７０１に直交するように延在する基準線を求めることができる。その基準線は、仮想の記録媒体１１０３に対しても直交する。
【００５８】
図１３において、複数のノズルの内の１つのノズル（以下、「特定ノズル」という）の位置座標は、Ａ（Ｘ0，Ｙ0）である。７０２−１および７０２−２は、その特定ノズルから吐出された主滴であり、７０２−１は、１回目に取り込まれた画像中の主滴、７０２−２は、２回目に取り込まれた画像中の主滴である。θは、基準線に対する主滴の吐出角度、Ｃは、仮想の記録媒体１１０３上における主滴の着弾位置、Ｂは、特定ノズルから基準線に沿って吐出される仮想の主滴の着弾位置である。吐出口形成面７０１から仮想の記録媒体１１０３までの距離Ｌは、基準線の長さ、つまりＡ点とＢ点との間の最短距離（Ｘ1−Ｘ0）に相当する。主滴のヨレ量（吐出方向のズレ量）ｄは、Ｂ点とＣ点との間の距離（Ｙ2−Ｙ1）に相当する。したがって、ヨレ量ｄは、下式によって求めることができる。
ｄ＝Ｌ・ｔａｎθ＝（Ｘ1−Ｘ0）・ｔａｎθ
【００５９】
主滴の吐出速度ｖは、１回目と２回目のストロボ１０９の発光タイミング（ＣＣＤカメラ１１０の撮影タイミング）と、主滴７０２−１，主滴７０２−２の間の距離と、より計算することができる。例えば、電気熱変換素子４０８の発熱によるインクの発泡開始から２０μｓおよび５０μｓ経過後が１回目および２回目のストロボ１０９の発光タイミングであって、主滴７０２−１，７０２−２の間の距離が４５０μｍであった場合を想定する。この場合、吐出速度ｖは、１５ｍ／ｓ（＝４５０μｍ／（５０−２０）μｓ）となる。
【００６０】
このように本実施形態においても、撮像手段により、複数のノズルから吐出された飛翔中のインク滴の画像を取り込み、その画像から主滴の画像を抽出してから、主滴の重心点位置を数値化し、その重心点位置から記録媒体上における主滴の着弾点を予測する。その際、取り込みタイミングをずらした２つの画像に基づいて、主滴の重心点位置の軌跡から主滴の着弾位置のズレ量を算出し、そのズレ量に応じて、ノズルにおけるインクの吐出状態の良否を判定する。
【００６１】
（第３の実施形態）
図１４は、本発明の第３の実施形態を説明するための図である。  
本例の場合、検査装置における記録ヘッド１０７の駆動条件は、ブロック駆動の順序が記録装置における記録ヘッド１０７の駆動条件とは異なる。すなわち、本例におけるブロック駆動の順序は、図１４のように、１，４，７，１０，１３，１６，２，５，８，１１，１４，３，６，９，１２，１５ブロックの順序である。そのため、１，４，７，１０，１３，１６ブロック（第１グループ）においては、２つおきに位置するノズルが順次駆動される。同様に、２，５，８，１１，１４ブロック（第２グループ）において、２つおきに位置するノズルが順次駆動され、３，６，９，１２，１５ブロック（第３グループ）において、２つおきに位置するノズルが順次駆動される。このように１６ブロックのノズルが３つのグループに分けられて駆動されることになる。
【００６２】
その他の駆動条件は、記録装置における記録ヘッド１０７の駆動条件と同様であり、それぞれのブロックに属するノズルは、３．８μｓの時間差（ブロック間隔）をつけて時分割駆動される。その１６ブロックは、記録ヘッド１０７の駆動電圧は２４Ｖ、駆動パルス幅は０．８μｓ、駆動周波数は１５ＫＨｚである。ストロボの発光タイミング（ＣＣＤカメラ１１０の撮像タイミング）は、第１番目の吐出が開始されてから１２０μｓ後である。
【００６３】
このような駆動条件下においても、隣接するノズルのクロストークの影響を受けることなくインクを吐出することができる。本例の場合は、２つおきに位置するノズルが順次駆動されるため、図１４のように、複数の主滴７０２の画像はまとまった画像群となり、副滴７０３の画像から分離される。つまり、複数の主滴７０２の画像部分と、複数の副滴７０３の画像部分と、が離れるようにブロック駆動される。そのため、複数の主滴７０２を含む領域７０４には副滴７０３が存在しない。その領域７０４を抽出することにより、副滴７０３の画像部分を分離した複数の主滴７０４の画像部分のみを取り込むことができる。その領域７０４の画像は、前述した第１の実施形態と同様に画像処理することができる。複数の主滴７０４の画像部分を抽出しやすくするためには、先にインク滴を吐出するノズルと、次にインク滴を吐出するノズルと、が、ノズルの並び方向において２または３ノズルの間隔をおいて位置するように、記録ヘッドをブロック駆動することが好ましい。
【００６４】
また、本例の場合は、ブロック間隔および駆動周波数が記録装置における記録ヘッドの駆動条件と同じであって、ブロック間隔が前述した実施形態よりも短く、駆動周波数が前述した実施形態よりも高い。そのため、ＣＣＤカメラ１１０の撮影画面および領域７０４を小さくすることができる。これにより、検査装置のコストやタクトタイムの短縮が可能となる。
【００６５】
（他の実施形態）
本発明は、種々のインクジェット記録ヘッドを検査対象とすることができる。例えば、いわゆるシリアルスキャンタイプまたはフルラインタイプのインクジェット記録装置に用いられる種々の記録ヘッド、あるいは電気熱変換素子やピエゾ素子を含む種々の吐出エネルギ発生素子を用いる種々の記録ヘッドを検査対象とすることができる。
【００６６】
また、インク滴の飛翔状態を撮影するためのカメラとしては、ＣＣＤカメラ１１０の他、種々の撮影機器を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】（ａ）は、本発明における検査装置の概略平面図、（ｂ）は、その検査装置の概略側面図である。
【図２】図１の検査装置における制御系のブロック構成図である。
【図３】（ａ）は、検査対象の記録ヘッドの一例を上方から視た斜視図、（ｂ）は、その記録ヘッドを下方から視た斜視図である。
【図４】図３の記録ヘッドにおけるノズル部分の一部切欠き斜視図である。
【図５】図３の記録ヘッドにおける回路構成の説明図である。
【図６】図３の記録ヘッドの駆動タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の比較例におけるインク滴の撮影画面の説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態におけるインク滴の撮影画面の説明図である。
【図９】本発明の第１の実施形態における検査方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の第１の実施形態における画像の処理段階の説明図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態におけるインク滴の着弾位置の予測方法の説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態における検査方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態におけるインク滴の着弾位置の予測方法の説明図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態におけるインク滴の撮影画面の説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０５    ロータリーインデックス
１０７    インクジェット記録ヘッド
１０９    ストロボ
１１０    ＣＣＤカメラ
２０１    パソコン
２０３    ヘッドドライバ
２０４    画像処理ボード
２０６    演算処理ボード
７０１    吐出口形成面
７０２    主滴
７０３    副滴（サテライト）
７０４    領域
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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