JP2009298012A - Apparatus and method for inspecting discharge of liquid droplet, and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液滴吐出検査装置、液滴吐出検査方法及び画像形成装置に関し、詳しくは、ノズルから吐出された液滴の飛翔状態を１台の撮像手段で１方向のみから撮像するだけで、３次元的な液滴位置を検出することのできる液滴吐出検査装置、液滴吐出検査方法及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a droplet discharge inspection apparatus, a droplet discharge inspection method, and an image forming apparatus. More specifically, the present invention relates to a droplet discharge inspection apparatus, a droplet discharge inspection method, and an image forming apparatus. The present invention relates to a droplet discharge inspection apparatus, a droplet discharge inspection method, and an image forming apparatus that can detect a dimensional droplet position.
インクジェットヘッドのノズルから吐出された液滴の飛翔状態を検査する手法として、飛翔状態にある液滴をＣＣＤカメラ等によって撮像し、その撮像画像を画像処理することにより、液滴位置、液滴速度、液滴の大きさ、不吐出の有無、サテライトの有無等を検出する方法が従来から実施されている。 As a method for inspecting the flying state of the droplets ejected from the nozzles of the inkjet head, the droplets in the flying state are imaged with a CCD camera or the like, and the captured image is image-processed. Conventionally, methods for detecting the size of droplets, the presence or absence of ejection failure, the presence or absence of satellites, and the like have been implemented.
例えば、特許文献１には、ノズルから吐出された液滴を１台のカメラによって撮像し、得られた画像データを画像処理して撮像レンズの光軸と垂直方向のＸＺ面に対する位置座標を検出し、飛翔方向を算出する技術が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a droplet ejected from a nozzle is imaged by a single camera, and the obtained image data is subjected to image processing to detect position coordinates relative to the XZ plane perpendicular to the optical axis of the imaging lens. A technique for calculating the flight direction is disclosed.
また、特許文献２には、２台のカメラによって液滴を異なる方向から撮像する方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a method of imaging a droplet from different directions by using two cameras.
更に、特許文献３には、撮像手段に対してヘッドのθ軸を回転させることで、１台の撮像手段だけで角度の異なる２方向からの液滴像を得る方法が開示されている。
ノズルから吐出された液滴の飛翔のばらつきは、撮像レンズの光軸と垂直方向のＸＺ面のみならず、撮像レンズの光軸方向（Ｙ方向）にも発生する。すなわち、液滴の飛翔状態は３次元的に発生する。 Variations in the flight of droplets ejected from the nozzles occur not only in the XZ plane perpendicular to the optical axis of the imaging lens, but also in the optical axis direction (Y direction) of the imaging lens. That is, the droplet flying state occurs three-dimensionally.
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、１台のカメラだけで液滴を撮像するため、液滴の２次元的な飛翔状態しか検出できない。従って、例えばノズル列方向と直交する方向から撮像を行う場合では、撮像方向と平行な方向（ノズル列方向と直交する方向）のみの液滴飛翔曲がりが生じた場合、液滴像は正常な軌道上に撮像されるために飛翔状態の異常を検出できず、飛翔曲がりが生じているにもかかわらず液滴の飛翔状態を正常であると誤って判断してしまう問題がある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since a droplet is imaged by only one camera, only a two-dimensional flight state of the droplet can be detected. Therefore, for example, in the case of imaging from a direction orthogonal to the nozzle row direction, if a droplet flying curve occurs only in a direction parallel to the imaging direction (direction orthogonal to the nozzle row direction), the droplet image has a normal trajectory. There is a problem in that an abnormality in the flying state cannot be detected because the image is picked up, and the flying state of the droplet is erroneously determined to be normal even though the flying curve is generated.
また、特許文献２に開示された技術では、液滴の飛翔状態を３次元的に検出するための２台のカメラによって液滴を異なる方向から撮像するために、撮像系と照明系とが２組必要となるため、コスト面及びスペース面で問題がある。 Further, in the technique disclosed in Patent Document 2, two imaging systems and two illumination systems are used to capture an image of a droplet from different directions by two cameras for three-dimensionally detecting the flying state of the droplet. Since a set is required, there are problems in terms of cost and space.
更に、特許文献３に開示された技術では、液滴を撮像するためだけにヘッドを回転させるための特別な機構を必要とする上に、ヘッドを回転させるための機械的な駆動時間のロスが懸念され、３次元的な液滴の飛翔状態を検出するのに多大な時間がかかる問題がある。 Furthermore, the technique disclosed in Patent Document 3 requires a special mechanism for rotating the head only for imaging a droplet, and also has a loss of mechanical driving time for rotating the head. There is a concern that there is a problem that it takes a long time to detect the flight state of a three-dimensional droplet.
また、検出処理時間を短縮するために、複数の液滴を撮像すると、液滴の面積、ずれ量が大きくなり、画像解析によって飛翔状態を判定するのが困難であった。 In addition, when a plurality of droplets are imaged in order to shorten the detection processing time, the area and the amount of deviation of the droplets increase, making it difficult to determine the flight state by image analysis.
そこで、本発明は、ノズルから吐出された液滴の飛翔状態を１台の撮像手段で１方向のみから撮像するだけで、３次元的な液滴位置を検出することのできる液滴吐出検査装置、液滴吐出検査方法及び画像形成装置を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention provides a droplet discharge inspection apparatus that can detect a three-dimensional droplet position by only imaging the flying state of a droplet discharged from a nozzle from only one direction with a single imaging unit. Another object is to provide a droplet discharge inspection method and an image forming apparatus.
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。 Other problems of the present invention will become apparent from the following description.
上記課題は、以下の各発明によって解決される。 The above problems are solved by the following inventions.
請求項１記載の発明は、液滴吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴の飛翔状態を撮像する撮像手段と、前記液滴吐出ヘッドを挟んで前記撮像手段と対向する位置から前記液滴を照らす照明手段と、前記撮像手段によって撮像された液滴像から前記液滴位置を解析する画像解析手段とを備え、前記画像解析手段は、前記撮像手段のレンズ光軸と垂直方向の前記液滴位置を前記液滴像の撮像座標により判定すると共に、前記撮像手段のレンズ光軸方向の前記液滴位置を前記液滴像の焦点の合い具合で判定することを特徴とする液滴吐出検査装置である。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an imaging unit that images a flying state of a droplet ejected from a nozzle of a droplet ejection head, and the droplet from a position facing the imaging unit across the droplet ejection head. Illuminating means for illuminating and image analyzing means for analyzing the position of the droplet from a droplet image picked up by the image pickup means, wherein the image analyzing means is the droplet in a direction perpendicular to the lens optical axis of the image pickup means. A droplet discharge inspection apparatus characterized in that the position is determined based on the imaging coordinates of the droplet image, and the droplet position in the lens optical axis direction of the imaging means is determined based on the degree of focus of the droplet image. It is.
請求項２記載の発明は、前記撮像手段は、焦点位置を移動させる焦点移動手段を有し、前記画像解析手段は、前記撮像手段のレンズ光軸方向の前記液滴位置を前記液滴像の焦点位置により判定することを特徴とする請求項１記載の液滴吐出検査装置である。 According to a second aspect of the present invention, the imaging unit includes a focal point moving unit that moves a focal position, and the image analysis unit determines the droplet position of the imaging unit in the lens optical axis direction of the droplet image. The droplet discharge inspection apparatus according to claim 1, wherein the determination is made based on a focal position.
請求項３記載の発明は、前記画像解析手段は、液滴無しの画像データと液滴有りの画像データとの差分画像をとり、該差分画像により前記液滴吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴の有無及び前記液滴位置を判定することを特徴とする請求項２記載の液滴吐出検査装置である。 According to a third aspect of the present invention, the image analyzing means takes a difference image between the image data without a droplet and the image data with a droplet, and the liquid ejected from the nozzle of the droplet ejection head by the difference image. 3. The droplet discharge inspection apparatus according to claim 2, wherein the presence / absence of a droplet and the position of the droplet are determined.
請求項４記載の発明は、前記撮像手段及び前記照明手段を一体として前記液滴吐出ヘッドに対して移動させる移動手段を有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の液滴吐出検査装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a droplet discharge test according to the first, second, or third aspect, further comprising a moving unit that moves the imaging unit and the illumination unit integrally with respect to the droplet discharge head. Device.
請求項５記載の発明は、液滴吐出ヘッドを挟んで撮像手段と照明手段とを対向配置させ、前記液滴吐出手段のノズルから吐出された液滴を前記照明手段によって照らすと共に前記撮像手段によって撮像し、撮像された液滴像に基づいて、前記撮像手段のレンズ光軸と垂直方向の液滴位置を前記液滴像の撮像座標により判定すると共に、前記撮像手段のレンズ光軸方向の前記液滴位置を前記液滴像の焦点の合い具合で判定することを特徴とする液滴吐出検査方法である。 According to the fifth aspect of the present invention, the image pickup means and the illumination means are arranged opposite to each other with the liquid droplet discharge head interposed therebetween, and the liquid droplets ejected from the nozzles of the liquid drop discharge means are illuminated by the illumination means and by the image pickup means. Based on the imaged droplet image, the droplet position in the direction perpendicular to the lens optical axis of the imaging unit is determined based on the imaging coordinates of the droplet image, and the lens optical axis direction of the imaging unit is A droplet discharge inspection method characterized in that a droplet position is determined based on a degree of focus of the droplet image.
請求項６記載の発明は、前記撮像手段は、焦点位置を移動させる焦点移動手段を有し、前記撮像手段のレンズ光軸方向の前記液滴位置を前記撮像手段により撮像される前記液滴像の焦点位置により判定することを特徴とする請求項５記載の液滴吐出検査方法である。 According to a sixth aspect of the invention, the imaging unit includes a focal point moving unit that moves a focal position, and the droplet image in which the droplet position in the lens optical axis direction of the imaging unit is imaged by the imaging unit. 6. The droplet discharge inspection method according to claim 5, wherein the determination is made based on the focal position of the droplet.
請求項７記載の発明は、液滴無しの画像データと液滴有りの画像データとの差分画像をとり、該差分画像により前記液滴吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴の有無及び前記液滴位置を判定することを特徴とする請求項６記載の液滴吐出検査方法である。 According to the seventh aspect of the present invention, a difference image between the image data without droplets and the image data with droplets is taken, and the presence / absence of droplets ejected from the nozzles of the droplet ejection head and the liquids by the difference image. The droplet discharge inspection method according to claim 6, wherein the droplet position is determined.
請求項８記載の発明は、前記液滴吐出ヘッドは複数のノズル列を有し、前記液滴吐出ヘッドを移動することにより、前記撮像手段によって撮像される液滴を吐出する各ノズル間の移動を行い、ノズル列間の移動は、前記撮像手段及び前記照明手段を一体として前記液滴吐出ヘッドに対して移動させることにより行うことを特徴とする請求項５、６又は７記載の液滴吐出検査方法である。 According to an eighth aspect of the present invention, the droplet discharge head has a plurality of nozzle rows, and moves between the nozzles that discharge the droplet imaged by the imaging means by moving the droplet discharge head. 8. The droplet discharge according to claim 5, wherein the movement between the nozzle rows is performed by moving the imaging unit and the illumination unit together with respect to the droplet discharge head. Inspection method.
請求項９記載の発明は、液滴を吐出する多数のノズルが配列された液滴吐出ヘッドと、請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出検査装置とを有することを特徴とする画像形成装置である。 The invention described in claim 9 includes a droplet discharge head in which a large number of nozzles for discharging droplets are arranged, and the droplet discharge inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4. An image forming apparatus.
本発明によれば、ノズルから吐出された液滴の飛翔状態を１台の撮像手段で１方向のみから撮像するだけで、３次元的な液滴位置を検出することのできる液滴吐出検査装置、液滴吐出検査方法及び画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, a droplet discharge inspection apparatus capable of detecting a three-dimensional droplet position only by imaging a flying state of a droplet discharged from a nozzle from only one direction with a single imaging unit. A droplet discharge inspection method and an image forming apparatus can be provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、液滴吐出ヘッドに本発明に係る液滴吐出検査装置の撮像ユニットを配置した状態を、液滴吐出ヘッドのノズル面側から見た図、図２は、液滴吐出ヘッドに本発明に係る液滴吐出検査装置の撮像ユニットを配置した状態を、液滴吐出ヘッドのノズル列に沿う方向から見た図、図３は、液滴吐出ヘッドに本発明に係る液滴吐出検査装置の撮像ユニットを配置した状態を、液滴吐出ヘッドのノズル列方向と直交する方向から見た図である。 FIG. 1 is a view of a state in which an imaging unit of a droplet discharge inspection apparatus according to the present invention is disposed in a droplet discharge head, as viewed from the nozzle surface side of the droplet discharge head, and FIG. The figure which looked at the state which has arranged the image pick-up unit of the droplet discharge inspection device concerning an invention from the direction which meets the nozzle row of a droplet discharge head, and Drawing 3 shows the droplet discharge inspection device concerning the present invention in a droplet discharge head It is the figure which looked at the state which has arrange | positioned this imaging unit from the direction orthogonal to the nozzle row direction of a droplet discharge head.
図中、１は液滴吐出ヘッドであり、ノズル面に多数配列されたノズル１ａ・・・、１ｂ・・・から液滴ｄを吐出することにより所定の画像を記録形成する。この液滴吐出ヘッド１は、多数のノズル１ａが１列に配列されたノズル列と多数のノズル１ｂが１列に配列されたノズル列との２列のノズル列を平行に有しているものを示しているが１列のノズル列だけを有するものであってもよく、また、３列以上のノズル列を有するものであってもよい。更に、液滴吐出ヘッド１は単一ヘッドに限らず、例えばラインヘッド等のように、同一構造の多数の液滴吐出ヘッドが配列されたものであってもよい。 In the figure, reference numeral 1 denotes a droplet discharge head, which records and forms a predetermined image by discharging droplets d from a plurality of nozzles 1a... 1b. This droplet discharge head 1 has two nozzle rows in parallel, that is, a nozzle row in which a large number of nozzles 1a are arranged in a row and a nozzle row in which a large number of nozzles 1b are arranged in a row. However, it may have only one nozzle row, or may have three or more nozzle rows. Furthermore, the droplet discharge head 1 is not limited to a single head, and may be a configuration in which a large number of droplet discharge heads having the same structure are arranged, such as a line head.
本発明において、この液滴吐出ヘッド１のノズル列に沿う方向をＸ軸方向とする。 In the present invention, the direction along the nozzle row of the droplet discharge head 1 is defined as the X-axis direction.
本発明に係る液滴吐出検査装置１００は、撮像手段であるＣＣＤカメラ等からなる撮像カメラ２と、この撮像カメラ２のシャッター動作に同期して発光する照明手段であるストロボ３とを有している。撮像カメラ２とストロボ３は、間に液滴吐出ヘッド１を挟んで対向し得るように共通の基台４上に所定の間隔をおいて固定され、撮像ユニット１０を構成している。 A droplet discharge inspection apparatus 100 according to the present invention includes an imaging camera 2 composed of a CCD camera or the like as imaging means, and a strobe 3 as illumination means that emits light in synchronization with the shutter operation of the imaging camera 2. Yes. The imaging camera 2 and the strobe 3 are fixed at a predetermined interval on the common base 4 so as to be opposed to each other with the droplet discharge head 1 interposed therebetween, and constitute an imaging unit 10.
本発明において、この撮像カメラ２のレンズ光軸に沿う方向をＹ軸方向とする。このＹ軸方向はＸ軸方向と直交する方向である。 In the present invention, the direction along the lens optical axis of the imaging camera 2 is defined as the Y-axis direction. This Y-axis direction is a direction orthogonal to the X-axis direction.
また、本発明において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方と直交する方向をＺ軸方向とする。 In the present invention, a direction orthogonal to both the X-axis direction and the Y-axis direction is taken as a Z-axis direction.
撮像カメラ２のレンズ光軸とストロボ３の光軸とは一致するように対向しており、間に液滴吐出ヘッド１を挟むことができるように、該液滴吐出ヘッド１のノズル列方向と直交する方向となるように配置されている。従って、撮像カメラ２によって液滴吐出ヘッド１から吐出された液滴ｄを撮像すると、シャッター動作に同期してストロボ３が発光することによって、液滴ｄの背面側から光が照射された液滴像が撮像される。 The lens optical axis of the imaging camera 2 and the optical axis of the strobe 3 face each other so as to coincide with each other, so that the liquid droplet ejection head 1 can be sandwiched between them. It arrange | positions so that it may become a perpendicular direction. Therefore, when the image of the droplet d ejected from the droplet ejection head 1 by the imaging camera 2 is taken, the strobe 3 emits light in synchronization with the shutter operation, so that the droplet irradiated with light from the back side of the droplet d An image is taken.
この撮像ユニット１０は、図示しない移動手段によって基台４全体をＹ軸方向に沿って移動させることで、撮像カメラ２とストロボ３とが一体となってＹ軸方向に沿って移動可能に構成されている。撮像カメラ２とストロボ３との間の下方には、液滴吐出ヘッド１から吐出された液滴ｄを受け入れる受け皿５が配置されている。 The imaging unit 10 is configured so that the imaging camera 2 and the strobe 3 are integrally moved along the Y-axis direction by moving the entire base 4 along the Y-axis direction by a moving means (not shown). ing. Below the imaging camera 2 and the strobe 3, a tray 5 that receives the droplet d ejected from the droplet ejection head 1 is disposed.
この液滴吐出検査装置１００において、撮像ユニット１０の撮像カメラ２の焦点位置は、ストロボ３との間に配置された液滴吐出ヘッド１における検査対象となるいずれかのノズル列の位置に設定される。撮像カメラ２は、液滴吐出ヘッド１に対する吐出開始信号から所定の遅延時間後にシャッター動作することで、液滴吐出ヘッド１の検査対象となるノズル列のいずれかのノズルからの飛翔状態にある液滴ｄを撮像する。このとき、当該ノズル列中の検査対象となるノズルから液滴ｄが真っ直ぐ鉛直方向（Ｚ軸方向）に理想的な飛翔軌跡を描くように吐出されたと仮定した場合、撮像カメラ２によって撮像されるその液滴ｄの液滴像は、焦点が合致した正常な液滴像となる。 In this droplet discharge inspection apparatus 100, the focal position of the imaging camera 2 of the imaging unit 10 is set to the position of any nozzle row to be inspected in the droplet discharge head 1 disposed between the imaging unit 10 and the strobe 3. The The imaging camera 2 performs a shutter operation after a predetermined delay time from the discharge start signal for the droplet discharge head 1, so that the liquid in a flying state from any nozzle in the nozzle row to be inspected by the droplet discharge head 1 The droplet d is imaged. At this time, when it is assumed that the droplet d is ejected from the nozzle to be inspected in the nozzle row so as to draw an ideal flight trajectory in a straight vertical direction (Z-axis direction), the image is captured by the imaging camera 2. The droplet image of the droplet d is a normal droplet image in focus.
そこで、図４及び図５を用いて、かかる液滴吐出検査装置１００における検査方法の一形態について説明する。以下における液滴位置の判定作業は、液滴吐出検査装置１００が有する不図示の画像解析手段によって行われる。 Therefore, an embodiment of an inspection method in the droplet discharge inspection apparatus 100 will be described with reference to FIGS. The operation of determining the droplet position below is performed by an image analysis unit (not shown) included in the droplet discharge inspection apparatus 100.
図４（ａ）〜（ｅ）は、Ｘ軸及びＺ軸方向平面の撮像画像の概念図である。 4A to 4E are conceptual diagrams of captured images in the X-axis and Z-axis direction planes.
このＸ軸、Ｚ軸については、従来同様、撮像された液滴像ｄ１の重心座標によってズレ量を算出する。液滴像ｄ１の位置の判定は、対象物（液滴像）に合わせて、基準点（理想的な液滴位置）から任意の範囲（例えば矩形状、円形状等の範囲）を設定できるものとする。ここでは基準点を中心とする正方形状の範囲ｅを示している。この範囲ｅは、例えば液滴ｄの直径φ１０μｍに対し、重心座標がＸ軸、Ｚ軸方向に目標値±５０μｍと設定することができ、撮像された液滴像ｄ１の撮像座標がこの範囲ｅ内に入っているか否かで、そのノズルからのＸ−Ｚ軸における液滴飛翔状態がＯＫ（正常）又はＮＧ（異常）であることを判定する。 For the X-axis and Z-axis, the amount of deviation is calculated based on the barycentric coordinates of the captured droplet image d1 as in the prior art. Determination of the position of the droplet image d1 can set an arbitrary range (for example, a rectangular shape, a circular shape, etc.) from the reference point (ideal droplet position) according to the object (droplet image). And Here, a square range e centering on the reference point is shown. In this range e, for example, the center of gravity coordinates can be set to a target value ± 50 μm in the X-axis and Z-axis directions with respect to the diameter φ10 μm of the droplet d, and the imaging coordinates of the captured droplet image d1 are within this range e. It is determined whether the droplet flight state on the XZ axis from the nozzle is OK (normal) or NG (abnormal) depending on whether or not it is inside.
図４（ａ）の場合、液滴像ｄ１はノズルからＸ軸方向のズレなく飛翔したが、範囲ｅに差し掛かっておらず、ＮＧとされる。これは例えば液滴ｄの飛翔速度が所定速度よりも遅くなった場合である。 In the case of FIG. 4A, the droplet image d1 flew from the nozzle without deviation in the X-axis direction, but has not reached the range e and is NG. This is the case, for example, when the flying speed of the droplet d is slower than a predetermined speed.
図４（ｂ）の場合、液滴ｄは正常な飛翔速度で飛翔したが、液滴像ｄ１はノズルからＸ軸の図中左方向にズレて範囲ｅから外れているため、ＮＧとされる。これは例えば液滴ｄにＸ軸方向の飛翔曲がりが発生した場合である。 In the case of FIG. 4B, the droplet d flew at a normal flying speed, but the droplet image d1 is shifted from the nozzle in the left direction of the X axis in the drawing and deviated from the range e. . This is the case, for example, when a flying bend in the X-axis direction occurs in the droplet d.
図４（ｃ）の場合、液滴像ｄ１は適正に範囲ｅ内に位置しているためＯＫとされる。 In the case of FIG. 4C, since the droplet image d1 is properly positioned within the range e, it is OK.
図４（ｄ）の場合、液滴ｄは正常な飛翔速度で飛翔したが、液滴像ｄ１はノズルからＸ軸の図中右方向にズレて範囲ｅから外れているため、ＮＧとされる。これは例えば液滴ｄにＸ軸方向の飛翔曲がりが発生した場合である。 In the case of FIG. 4D, the droplet d flew at a normal flying speed, but the droplet image d1 is shifted from the nozzle to the right in the X-axis diagram and deviated from the range e. . This is the case, for example, when a flying bend in the X-axis direction occurs in the droplet d.
図４（ｅ）の場合、液滴像ｄ１はノズルからＸ軸方向のズレなく飛翔したが、範囲ｅを通り越しており、ＮＧとされる。これは例えば液滴ｄの飛翔速度が所定速度よりも速くなった場合である。 In the case of FIG. 4 (e), the droplet image d1 flew from the nozzle without deviation in the X-axis direction, but has passed the range e and is NG. This is the case, for example, when the flying speed of the droplet d is faster than a predetermined speed.
図５（ａ）〜（ｃ）は、Ｙ軸方向の撮像画像の概念図である。撮像カメラ２のレンズ光軸に沿う方向であるＹ軸方向については、液滴像ｄ１のコントラストの強弱によってズレの有無を判定する。 5A to 5C are conceptual diagrams of captured images in the Y-axis direction. In the Y-axis direction, which is the direction along the lens optical axis of the imaging camera 2, the presence or absence of deviation is determined based on the contrast strength of the droplet image d1.
すなわち、この撮像カメラ２の焦点位置は、液滴吐出ヘッド１における検査対象となるいずれかのノズル列の位置に設定されているため、検査対象となるノズルから液滴ｄが真っ直ぐ飛翔していれば、撮像される液滴像ｄ１は正常に焦点が合った画像となるためコントラストが強い画像となる。一方、ノズルから飛翔された液滴ｄがＹ軸方向にずれ、撮像カメラ２側又はストロボ３側にずれると、いずれも液滴像ｄ１は焦点が合わない画像となるためコントラストが弱い画像となる。従って、液滴ｄのＹ軸方向のズレは、撮像された液滴像ｄ１の焦点の合い具合によって判定することができる。 That is, since the focus position of the imaging camera 2 is set to the position of any nozzle row to be inspected in the droplet discharge head 1, the droplet d can fly straight from the nozzle to be inspected. For example, the captured droplet image d1 is an image that is normally focused, and thus has a high contrast. On the other hand, when the droplet d flying from the nozzle is displaced in the Y-axis direction and is displaced toward the imaging camera 2 side or the strobe 3 side, the droplet image d1 becomes an image that is out of focus, so that the contrast is weak. . Accordingly, the deviation of the droplet d in the Y-axis direction can be determined by the degree of focus of the captured droplet image d1.
図５（ａ）の場合、液滴像ｄ１は焦点が合っておらず、コントラストが弱い画像となっている。従って、このときの液滴ｄはＹ軸方向にズレが生じていると判定でき、ＮＧとされる。 In the case of FIG. 5A, the droplet image d1 is not focused and is an image with low contrast. Accordingly, it can be determined that the liquid droplet d at this time is displaced in the Y-axis direction, and is determined to be NG.
図５（ｂ）の場合、液滴像ｄ１は焦点が合っており、コントラストが強い画像となっている。従って、このときの液滴ｄはＹ軸方向にズレが生じていないと判定でき、ＯＫとされる。 In the case of FIG. 5B, the droplet image d1 is in focus and has a strong contrast. Accordingly, it can be determined that the liquid droplet d at this time is not displaced in the Y-axis direction, and is OK.
図５（ｃ）の場合も（ａ）の場合と同様、液滴像ｄ１は焦点が合っておらず、コントラストが弱い画像となっている。従って、このときの液滴ｄはＹ軸方向にズレが生じていると判定でき、ＮＧとされる。 In the case of FIG. 5C, as in the case of FIG. 5A, the droplet image d1 is not focused and is an image with low contrast. Accordingly, it can be determined that the liquid droplet d at this time is displaced in the Y-axis direction, and is determined to be NG.
実際の焦点の合い具合の画像処理上の判断は、液滴画像の輝度分散値から判定することができる。図６（ａ）〜（ｃ）は、液滴位置がＹ軸方向にずれた液滴像ｄ１を有する３枚の液滴画像とその輝度ヒストグラムを示している。 Judgment on the actual focus condition in the image processing can be made from the luminance dispersion value of the droplet image. FIGS. 6A to 6C show three droplet images having a droplet image d1 in which the droplet positions are shifted in the Y-axis direction, and luminance histograms thereof.
すなわち、撮像された液滴画像中の検査エリアの画素毎の輝度値をヒストグラム化し、その分散値を算出する。液滴像ｄ１の焦点距離が合っている場合、液滴像ｄ１のコントラストが強く、得られる輝度ヒストグラムは、図６（ｂ）のように輝度が大きいところと小さいところの二つの山の分布ができ、分散値が大きくなる。逆に液滴像ｄ１の焦点距離が合っていない場合、液滴像ｄ１は全体的にぼやけた画像となってコントラストが弱くなり、得られる輝度ヒストグラムは、図６（ａ）、（ｃ）のようになだらかな山のような分布になるため、分散値が小さくなる。 That is, the luminance value for each pixel in the inspection area in the captured droplet image is histogrammed, and the variance value is calculated. When the focal length of the droplet image d1 is in agreement, the contrast of the droplet image d1 is strong, and the obtained luminance histogram has a distribution of two peaks where the luminance is large and small as shown in FIG. 6B. And the variance value increases. On the contrary, when the focal length of the droplet image d1 does not match, the droplet image d1 becomes a blurred image as a whole and the contrast becomes weak, and the luminance histograms obtained are shown in FIGS. 6 (a) and 6 (c). Since the distribution is like a gentle mountain, the variance value becomes small.
従って、液滴画像の輝度分散値の大小によって液滴像ｄ１の焦点の合い具合を画像処理によって判定することができる。実際の判定に当っては、例えば輝度分散値の基準閾値範囲を設定しておき、得られた輝度分散値が基準閾値範囲内である場合はＯＫ、基準閾値範囲外である場合はＮＧと判定することができる。 Therefore, the degree of focus of the droplet image d1 can be determined by image processing based on the magnitude of the luminance dispersion value of the droplet image. In actual determination, for example, a reference threshold range of the luminance dispersion value is set, and when the obtained luminance dispersion value is within the reference threshold range, OK is determined, and when it is outside the reference threshold range, NG is determined. can do.
このように、液滴吐出検査装置１００及びこれによる液滴吐出検査方法によれば、ノズルから吐出された液滴ｄの飛翔状態を１台の撮像カメラ２で１方向のみから撮像するだけで、Ｘ−Ｚ軸方向の２次元的な液滴位置だけでなく、Ｙ軸方向の奥行き方向の液滴ｄの飛翔曲がりをも確認することができ、３次元的な液滴位置を検出することができる。 As described above, according to the droplet discharge inspection device 100 and the droplet discharge inspection method using the droplet discharge inspection device 100, the flying state of the droplet d discharged from the nozzle can be imaged from only one direction by the single imaging camera 2. In addition to the two-dimensional droplet position in the X-Z axis direction, the flight bending of the droplet d in the depth direction in the Y-axis direction can be confirmed, and a three-dimensional droplet position can be detected. it can.
また、撮像カメラ２とストロボ３の組は１組だけで済み、しかも、それらを回転移動させて異なる方向から撮像を繰り返す必要もないため、装置の簡略化及びコストの低減化が可能である。 Further, only one set of the imaging camera 2 and the strobe 3 is required, and since it is not necessary to repeat the imaging from different directions by rotating them, the apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
更に、液滴ｄを被記録材に着弾させて印字を行う必要もないため、被記録材を無駄に消費することもない。 Furthermore, since it is not necessary to perform printing by causing the droplet d to land on the recording material, the recording material is not wasted.
液滴ｄの実際の検査時は、液滴吐出検査装置１００の撮像カメラ２とストロボ３との間に液滴吐出ヘッド１を配置させ、検査対象となるノズル列に対する焦点位置合わせを、撮像ユニット１０をＹ軸方向に沿って移動させることによって行う。撮像カメラ２とストロボ３との間に配置された液滴吐出ヘッド１のＹ軸方向の位置を一定としておくことにより、撮像ユニット１０のＹ軸方向の位置をエンコーダ等の適宜の位置検出手段を用いて検出することで、撮像カメラ２の焦点位置とノズル列との位置合わせを行うことができる。 At the time of actual inspection of the droplet d, the droplet discharge head 1 is disposed between the imaging camera 2 and the strobe 3 of the droplet discharge inspection apparatus 100, and the focal position alignment with respect to the nozzle row to be inspected is performed. 10 is moved along the Y-axis direction. By setting the position of the droplet discharge head 1 disposed between the imaging camera 2 and the strobe 3 in the Y-axis direction to be constant, the position of the imaging unit 10 in the Y-axis direction can be determined by an appropriate position detection means such as an encoder. By using and detecting, the focus position of the imaging camera 2 and the nozzle row can be aligned.
液滴ｄの検査はノズル毎に行い、ノズル間の移動は、撮像ユニット１０を停止させた状態で、液滴吐出ヘッド１をノズル列方向に沿うＸ軸方向にノズルピッチずつ移動させることによって行う。また、撮像ユニット１０をＸ軸方向にも移動可能に設けることで、ノズル間の移動の際、撮像ユニット１０をノズルピッチずつ移動させる構成とすることもできる。 The inspection of the droplet d is performed for each nozzle, and the movement between the nozzles is performed by moving the droplet discharge head 1 by the nozzle pitch in the X-axis direction along the nozzle row direction with the imaging unit 10 stopped. . Further, by providing the imaging unit 10 so as to be movable also in the X-axis direction, the imaging unit 10 can be moved by the nozzle pitch when moving between the nozzles.
一つのノズル列の検査が終了したら、撮像ユニット１０をＹ軸方向に移動させ、撮像カメラ２の焦点位置を隣接するノズル列に合致させて当該ノズル列の各ノズルについて同様の処理を行う。 When the inspection of one nozzle row is completed, the imaging unit 10 is moved in the Y-axis direction, the focal position of the imaging camera 2 is matched with the adjacent nozzle row, and the same processing is performed for each nozzle in the nozzle row.
液滴吐出検査装置１００は、例えば液晶表示パネル等からなる不図示の表示手段を備えることができ、全てのノズルの検査が終了したら、その検査結果を表示手段に表示することで、作業者に確認させるようにすることができる。作業者は、その表示結果から、飛翔状態が異常なノズル又はヘッドを特定することができ、その特定のノズル又はヘッドに対してのみ、異常飛翔状態を回復させるためのメンテナンス処理を実行させることができる。従って、正常な飛翔状態を保っているノズル又はヘッドに対してメンテナンス処理を行う時間的ロス、インクの無駄な消費を抑えることができる。 The droplet discharge inspection apparatus 100 can include a display unit (not shown) composed of, for example, a liquid crystal display panel. When all the nozzles have been inspected, the inspection result is displayed on the display unit, so that the operator can be displayed. It can be made to confirm. The operator can specify the nozzle or head in which the flying state is abnormal from the display result, and can perform maintenance processing for recovering the abnormal flying state only for the specific nozzle or head. it can. Therefore, it is possible to suppress time loss for performing maintenance processing on the nozzles or heads maintaining a normal flying state and wasteful consumption of ink.
メンテナンス処理としては、例えば特定のノズルから強制的にインクを吸引するインク吸引処理、特定ヘッドのノズル面を弾性材料からなるブレード等によって摺擦するワイピング処理、特定のノズルから強制的にインクを射出する強制射出処理、特定のヘッドのノズル面に洗浄液を吹き付ける洗浄処理等の適宜公知の処理のいずれか１種又は２種以上を組合せて行えばよい。 The maintenance process includes, for example, an ink suction process for forcibly sucking ink from a specific nozzle, a wiping process for rubbing the nozzle surface of a specific head with a blade made of an elastic material, forcibly ejecting ink from a specific nozzle. Any one or a combination of two or more known processes may be performed as appropriate, such as a forced injection process to be performed and a cleaning process in which a cleaning liquid is sprayed onto the nozzle surface of a specific head.
以上説明した液滴吐出検査装置１００及び液滴吐出検査方法では、液滴ｄのＹ軸方向の液滴位置について、液滴像ｄ１の焦点の合い具合でＯＫかＮＧかを判定するだけで、具体的な液滴座標位置を求めることまではしていない。そこで、以下に、液滴ｄのＹ軸方向の具体的な液滴位置を求めることのできる液滴吐出検査装置及び液滴吐出検査方法について説明する。 In the droplet discharge inspection apparatus 100 and the droplet discharge inspection method described above, it is only necessary to determine whether the droplet position of the droplet d in the Y-axis direction is OK or NG depending on the focus of the droplet image d1. The specific droplet coordinate position has not been obtained. Therefore, a droplet discharge inspection apparatus and a droplet discharge inspection method capable of obtaining a specific droplet position of the droplet d in the Y-axis direction will be described below.
図７は、液滴ｄのＹ軸方向の具体的な液滴位置を求めることのできる液滴吐出検査装置１０１の一例を示す構成ブロック図である。図１と同一符号の部位は同一構成の部位を示している。また、撮像ユニット１０の構成は液滴吐出検査装置１００と同一である。ここでは、撮像カメラ２及びストロボ３がＰＣ（パーソナルコンピュータ）６によって制御されるものを示しているが特に限定されない。 FIG. 7 is a configuration block diagram showing an example of a droplet discharge inspection apparatus 101 that can determine a specific droplet position of the droplet d in the Y-axis direction. Parts having the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate parts having the same configuration. The configuration of the imaging unit 10 is the same as that of the droplet discharge inspection apparatus 100. Here, the imaging camera 2 and the strobe 3 are controlled by a PC (personal computer) 6, but are not particularly limited.
ＰＣ６は、画像取込ボード６１、ソフトウェア制御ボード６２、モーションコントローラー６３及びカウンタボード６４を有している。 The PC 6 includes an image capture board 61, a software control board 62, a motion controller 63, and a counter board 64.
画像取込ボード６１は、シャッター動作により撮像カメラ２から液滴像の画像データを取り込む画像データ取込部６１１を有している。画像取込ボード６１は、このシャッター動作に同期してカウンターボード６４にシャッター同期信号を出力する。 The image capturing board 61 includes an image data capturing unit 611 that captures image data of a droplet image from the imaging camera 2 by a shutter operation. The image capture board 61 outputs a shutter synchronization signal to the counter board 64 in synchronization with the shutter operation.
ソフトウェア制御ボード６２は、画像処理演算部６２１、データ収集分析部６２２、移動距離算出部６２３を有している。 The software control board 62 includes an image processing calculation unit 621, a data collection analysis unit 622, and a movement distance calculation unit 623.
画像処理演算部６２１は、画像取込ボード６１に取り込まれた液滴像の画像データ（液滴有り画像データ）と予め記憶されている液滴無し画像データ６２４との差分画像を得て、画像データ中の液滴以外の背景の影響を取り除き、液滴付近の像を抽出する処理を行う。 The image processing calculation unit 621 obtains a difference image between the image data of the droplet image captured by the image capturing board 61 (image data with droplets) and the image data 624 without droplets stored in advance. A process of removing the influence of the background other than the droplet in the data and extracting an image near the droplet is performed.
データ収集分析部６２２は、画像処理演算部６２１で生成されたノズル毎の液滴像の画像データ（差分画像データ）を収集し、それら各画像データから輝度分散値を算出する。 The data collection and analysis unit 622 collects image data (difference image data) of droplet images for each nozzle generated by the image processing calculation unit 621, and calculates a luminance dispersion value from each image data.
移動距離算出部６２３は、データ収集分析部６２２によって算出された輝度分散値からノズル毎の距離−輝度分散値データを作成し、液滴像の焦点距離（焦点位置）を算出する。この焦点位置がＹ軸方向の液滴位置となる。 The moving distance calculation unit 623 creates distance-luminance dispersion value data for each nozzle from the luminance dispersion value calculated by the data collection analysis unit 622, and calculates the focal length (focal position) of the droplet image. This focal position becomes the droplet position in the Y-axis direction.
モーションコントローラー６３は、モーター制御部６３１を有している。 The motion controller 63 has a motor control unit 631.
モーター制御部６３１は、撮像カメラ２の焦点用レンズを移動させる焦点合わせ用モーター２１に対して制御信号を出力する。この制御信号は焦点用レンズの位置信号であり、同時に移動距離算出部６２３に対しても出力する。 The motor control unit 631 outputs a control signal to the focusing motor 21 that moves the focusing lens of the imaging camera 2. This control signal is a focus lens position signal and is also output to the movement distance calculation unit 623 at the same time.
カウンタボード６４は、ストロボ信号作成部６４１を有している。 The counter board 64 has a strobe signal creation unit 641.
ストロボ信号作成部６４１は、画像取込ボード６１から送られるシャッター同期信号によってストロボ３に対して発光信号を出力する。 The strobe signal creation unit 641 outputs a light emission signal to the strobe 3 in response to a shutter synchronization signal sent from the image capture board 61.
次に、かかる液滴吐出検査装置１０１による液滴像ｄ１のＹ軸方向の液滴位置の算出方法について図８のフローチャートを用いて説明する。なお、Ｘ−Ｚ軸方向の液滴位置の算出方法については上述した液滴吐出検査装置１００と同一であるため省略する。 Next, a method for calculating the droplet position in the Y-axis direction of the droplet image d1 by the droplet discharge inspection apparatus 101 will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the method for calculating the droplet position in the X-Z axis direction is the same as that of the droplet discharge inspection apparatus 100 described above, and is therefore omitted.
いま、撮像カメラ２の焦点位置は、液滴吐出ヘッド１の検査対象となるノズル列の位置に合致しているものとする。画像取込ボード６１は、液滴吐出ヘッド１に対する吐出開始信号から所定の遅延時間後に撮像カメラ２をシャッター動作させると共に、カウンタボード６４にシャッター同期信号を出力してストロボ３を発光させることにより、検査対象のノズルから吐出された液滴ｄを撮像し、その画像データを取り込む（Ｓ１）。 Now, it is assumed that the focal position of the imaging camera 2 matches the position of the nozzle row to be inspected by the droplet discharge head 1. The image capture board 61 causes the imaging camera 2 to perform a shutter operation after a predetermined delay time from the ejection start signal to the droplet ejection head 1 and outputs a shutter synchronization signal to the counter board 64 to cause the strobe 3 to emit light. The droplet d ejected from the nozzle to be inspected is imaged and the image data is captured (S1).
取り込まれた画像データには、液滴無し画像データとの差分画像処理が行われ、画像データ中の液滴以外の背景の影響を取り除いて液滴付近の像を抽出する（Ｓ２）。 The captured image data is subjected to differential image processing from the image data without droplets, and the influence of the background other than the droplets in the image data is removed to extract an image near the droplets (S2).
得られた液滴像の画像データから輝度分散値を算出する（Ｓ３）。算出された輝度分散値データは、距離−輝度分散値のグラフを作成するためのデータとして収集（記憶）される（Ｓ４）。 A luminance dispersion value is calculated from the image data of the obtained droplet image (S3). The calculated luminance dispersion value data is collected (stored) as data for creating a distance-luminance dispersion value graph (S4).
ここで、撮像カメラ２の焦点が液滴ｄに合っているか否かの判定は、距離−輝度分散値のグラフから輝度分散値の傾きを求め、その輝度分散値のピーク位置を探索することによって行われる。図９は、一つのノズルから吐出される液滴ｄを、撮像カメラ２の焦点距離をＳＰ１〜ＳＰ８の異なる位置でそれぞれ撮像して得られた距離−輝度分散値のグラフを示しており、これに示されるように、輝度分散値は、焦点距離が近いところ（ＳＰ１）から遠いところ（ＳＰ８）の間でひとつの山（ピーク）ができる分布となる。すなわち、この距離−輝度分散値のグラフのピーク位置が、撮像カメラ２の焦点が液滴ｄに合っている位置であると判定することができる。 Here, whether or not the imaging camera 2 is focused on the droplet d is determined by obtaining the slope of the luminance dispersion value from the distance-luminance dispersion value graph and searching for the peak position of the luminance dispersion value. Done. FIG. 9 shows a graph of distance-luminance dispersion values obtained by imaging the droplet d ejected from one nozzle at the focal positions of the imaging camera 2 at different positions SP1 to SP8. As shown in FIG. 4, the luminance dispersion value has a distribution in which one peak (peak) is formed between the place where the focal distance is short (SP1) and the place where the distance is far (SP8). That is, it can be determined that the peak position of the graph of the distance-luminance dispersion value is a position where the imaging camera 2 is focused on the droplet d.
実際のピーク位置の探索は、例えば焦点距離が近いところから遠いところへ向けて順に輝度分散値の今回値−前回値を算出して傾きを算出し、その算出値により傾きが上昇しているか、下降しているか、ゼロ付近（上昇から下降に変化する位置）かを判断することにより行うことができる。例えば図９では、撮像カメラ２の焦点距離がＳＰ５のときに前後の傾きがゼロ付近となっており、このＳＰ５の位置がピーク位置（焦点が合っている位置）と判断でき、そのときの距離（焦点用レンズの位置）ＳＰ５により液滴ｄのＹ軸方向の位置を検出することができる。 For the search for the actual peak position, for example, the current value of the luminance dispersion value-the previous value is calculated in order from the place where the focal distance is short to the place where the inclination is calculated, and the inclination is increased by the calculated value. This can be done by determining whether the vehicle is descending or near zero (a position where it changes from ascending to descending). For example, in FIG. 9, when the focal length of the imaging camera 2 is SP5, the forward / backward inclination is near zero, and the position of SP5 can be determined as the peak position (the position where the focus is achieved), and the distance at that time (Position lens position) The position of the droplet d in the Y-axis direction can be detected by SP5.
このように輝度分散値の傾きを算出するためには、撮像カメラ２の２以上の異なる焦点距離における輝度分散値のデータが必要であるため、データが２以上であるか否かを判断する（Ｓ５）。 Thus, in order to calculate the slope of the luminance dispersion value, data of the luminance dispersion value at two or more different focal lengths of the imaging camera 2 is necessary, so it is determined whether or not the data is two or more ( S5).
ここでは未だデータ数が１であるため（Ｓ５においてNO）、初期のレンズ位置に対して、例えば焦点用レンズの位置を＋（正）側に所定距離移動させる（Ｓ６）。その後、ステップＳ１からの処理を繰り返し、１つのノズルからの液滴像を異なる焦点用レンズの位置で取得し、複数の異なる焦点距離の輝度分散値データを取得する。 Here, since the number of data is still 1 (NO in S5), for example, the position of the focusing lens is moved to the + (positive) side by a predetermined distance from the initial lens position (S6). Thereafter, the processing from step S1 is repeated, and droplet images from one nozzle are acquired at different focal lens positions, and luminance dispersion value data of a plurality of different focal lengths are acquired.
再び輝度分散値データが取得されたら（Ｓ５においてYESの場合）、輝度分散値の今回値−前回値を算出して傾きを算出し、その算出結果がゼロ付近か否かを判断する（Ｓ７）。 When the luminance dispersion value data is acquired again (in the case of YES in S5), the current value-previous value of the luminance dispersion value is calculated to calculate the slope, and it is determined whether the calculation result is near zero (S7). .
その結果、ゼロ付近でない、すなわち、算出結果が傾きを示している場合（Ｓ７においてNOの場合）、その傾きが正（上昇）か否か、すなわち負（下降）かを判断する（Ｓ８）。 As a result, when it is not near zero, that is, when the calculation result indicates a slope (NO in S7), it is determined whether or not the slope is positive (upward), that is, negative (downward) (S8).
ここで、傾きが正（上昇）である場合（Ｓ８においてYESの場合）、ピーク位置は更に焦点距離が＋（プラス）側にあると判断できるため、撮像カメラ２の焦点用レンズ位置を＋（プラス）側に予め設定された所定距離移動させる（Ｓ９）。その後、ステップＳ１からの処理を繰り返し、ステップＳ７において再び輝度分散値の今回値−前回値を算出して傾きを算出し、その算出結果がゼロ付近か否かを判断する。 Here, if the inclination is positive (increase) (YES in S8), the peak position can be further determined to be on the + (plus) side, so the focus lens position of the imaging camera 2 is + ( A predetermined distance set in advance on the plus side is moved (S9). Thereafter, the processing from step S1 is repeated, and in step S7, the current value-previous value of the luminance dispersion value is calculated again to calculate the inclination, and it is determined whether or not the calculation result is near zero.
また、傾きが正（上昇）でない、すなわち傾きが負（下降）である場合（Ｓ８においてNOの場合）、ピーク位置は焦点距離が−（マイナス）側にあると判断できるため、撮像カメラ２の焦点用レンズ位置を−（マイナス）側に予め設定された所定距離移動させる（Ｓ１０）。その後、ステップＳ１からの処理を繰り返し、ステップＳ７において再び輝度分散値の今回値−前回値を算出して傾きを算出し、その算出結果がゼロ付近か否かを判断する。 Further, when the inclination is not positive (up), that is, when the inclination is negative (down) (NO in S8), the peak position can be determined to be on the minus (minus) side of the imaging camera 2. The focus lens position is moved to a negative (−) side by a predetermined distance (S10). Thereafter, the processing from step S1 is repeated, and in step S7, the current value-previous value of the luminance dispersion value is calculated again to calculate the inclination, and it is determined whether or not the calculation result is near zero.
ステップＳ７において、算出結果がゼロ付近であると判断されると、輝度分散値のピーク位置であると判断される。従って、移動距離算出部６２３において、そのときの撮像カメラ２の焦点距離から液滴ｄのＹ軸方向の位置（ずれ量）を算出し（Ｓ１１）、Ｙ軸方向の液滴位置の検出を終了する。 In step S7, if it is determined that the calculation result is near zero, it is determined that the peak position of the luminance dispersion value. Accordingly, the movement distance calculation unit 623 calculates the position (deviation amount) of the droplet d in the Y-axis direction from the focal length of the imaging camera 2 at that time (S11), and ends the detection of the droplet position in the Y-axis direction. To do.
このように、液滴吐出検査装置１０１及びこれによる液滴吐出検査方法によれば、ノズルから吐出された液滴ｄの飛翔状態を１台の撮像カメラ２で１方向のみから撮像するだけで、Ｘ−Ｚ軸方向の２次元的な液滴位置だけでなく、Ｙ軸方向の液滴位置を含めた３次元的な液滴位置を検出することができる。 As described above, according to the droplet discharge inspection apparatus 101 and the droplet discharge inspection method using the droplet discharge inspection apparatus 101, the flying state of the droplet d discharged from the nozzle can be imaged only from one direction with one imaging camera 2. It is possible to detect not only a two-dimensional droplet position in the X-Z axis direction but also a three-dimensional droplet position including a droplet position in the Y-axis direction.
かかる液滴吐出検査装置１００、１０１は、画像形成装置とは別体にそれ単独で構成されるものであってもよいが、画像形成装置に組み込まれたものであってもよい。 Such droplet discharge inspection apparatuses 100 and 101 may be configured separately from the image forming apparatus, or may be incorporated in the image forming apparatus.
図１０は、このような液滴吐出検査装置１００又は１０１を備えた画像形成装置の一例を示す斜視図を示している。 FIG. 10 is a perspective view showing an example of an image forming apparatus provided with such a droplet discharge inspection apparatus 100 or 101.
この画像形成装置２００は、基台２０１上に立設されたＸ軸アーム２０２に、Ｙ軸アーム２０３がＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動可能に設けられており、このＹ軸アーム２０３に液滴吐出ヘッド１が、ノズル面を下に向けて設けられている。基台２０１上にはワーク台２０４が設けられ、このワーク台２０４上に、液滴吐出ヘッド１によって画像が形成される被記録材３００が載置されている。 In this image forming apparatus 200, a Y-axis arm 203 is provided on an X-axis arm 202 erected on a base 201 so as to be movable along the X-axis direction and the Y-axis direction. The droplet discharge head 1 is provided with the nozzle surface facing downward. A work table 204 is provided on the base 201, and a recording material 300 on which an image is formed by the droplet discharge head 1 is placed on the work table 204.
液滴吐出検査装置１００又は１０１は、基台２０１上においてワーク台２０４に並置されている。 The droplet discharge inspection apparatus 100 or 101 is juxtaposed with the work table 204 on the base 201.
例えば予め決められた所定のタイミングが来ると、液滴吐出ヘッド１は、液滴吐出検査装置１００又は１０１の撮像カメラ２とストロボ３との間の所定位置まで移動して停止し、上述したように、ノズル毎の液滴ｄの撮像を行って吐出状態を検査する。検査結果は、不図示の表示手段に表示される。 For example, when a predetermined timing comes in advance, the droplet discharge head 1 moves to a predetermined position between the imaging camera 2 and the strobe 3 of the droplet discharge inspection apparatus 100 or 101 and stops, as described above. In addition, the droplet d is imaged for each nozzle, and the ejection state is inspected. The inspection result is displayed on a display means (not shown).
この画像形成装置２００は基台２０１上にメンテナンス手段２０５を備えており、表示手段に表示された検出結果から、作業者はメンテナンス処理が必要なヘッド又はノズルを特定し、そのヘッド又はノズルに対してメンテナンス手段２０５によってピンポイントにメンテナンス処理を実行する。 The image forming apparatus 200 includes a maintenance unit 205 on a base 201. From the detection result displayed on the display unit, an operator identifies a head or nozzle that requires maintenance processing, and the head or nozzle is identified. Then, maintenance processing is executed on the pinpoint by the maintenance means 205.
このメンテナンス処理は、画像形成装置２００内のＣＰＵ等の不図示の制御手段が、液滴吐出検査装置１００又は１０１の検出結果に基づいて、自動的にメンテナンス処理が必要なヘッド又はノズルを特定することにより、そのヘッド又はノズルに対して自動的に実行するようにしてもよい。 In this maintenance process, a control unit (not shown) such as a CPU in the image forming apparatus 200 automatically identifies a head or nozzle that requires a maintenance process based on the detection result of the droplet discharge inspection apparatus 100 or 101. Thus, it may be automatically executed for the head or nozzle.
１：液滴吐出ヘッド
１ａ、１ｂ：ノズル
２：撮像カメラ
２１：焦点合わせ用モーター
３：ストロボ
４：基台
５：受け皿
６：ＰＣ
６１：画像取込ボード
６１１：画像データ取込部
６２：ソフトウェア制御ボード
６２１：画像処理演算部
６２２：データ収集分析部
６２３：移動距離算出部
６２４：液滴無し画像データ
６３：モーションコントローラー
６３１：モーター制御部
６４：カウンタボード
６４１：ストロボ信号作成部
１０：撮像ユニット
１００、１０１：液滴吐出検査装置
ｄ：液滴
ｄ１：液滴像
ｅ：範囲
２００：画像形成装置
２０１：基台
２０２：Ｘ軸アーム
２０３：Ｙ軸アーム
２０４：ワーク台
２０５：メンテナンス手段
３００：被記録材
1: droplet discharge head 1a, 1b: nozzle 2: imaging camera 21: focusing motor 3: strobe 4: base 5: saucer 6: PC
61: Image acquisition board 611: Image data acquisition unit 62: Software control board 621: Image processing calculation unit 622: Data collection analysis unit 623: Movement distance calculation unit 624: Image data without droplets 63: Motion controller 631: Motor Control unit 64: Counter board 641: Strobe signal creation unit 10: Imaging unit 100, 101: Droplet ejection inspection device d: Droplet d1: Droplet image e: Range 200: Image forming device 201: Base 202: X axis Arm 203: Y-axis arm 204: Work table 205: Maintenance means 300: Recording material
Claims (9)
前記液滴吐出ヘッドを挟んで前記撮像手段と対向する位置から前記液滴を照らす照明手段と、
前記撮像手段によって撮像された液滴像から前記液滴位置を解析する画像解析手段とを備え、
前記画像解析手段は、前記撮像手段のレンズ光軸と垂直方向の前記液滴位置を前記液滴像の撮像座標により判定すると共に、前記撮像手段のレンズ光軸方向の前記液滴位置を前記液滴像の焦点の合い具合で判定することを特徴とする液滴吐出検査装置。 Imaging means for imaging the flying state of the droplets ejected from the nozzles of the droplet ejection head;
Illuminating means for illuminating the droplet from a position facing the imaging means across the droplet discharge head;
Image analysis means for analyzing the droplet position from the droplet image imaged by the imaging means,
The image analysis means determines the droplet position in the direction perpendicular to the lens optical axis of the imaging means based on the imaging coordinates of the droplet image, and determines the droplet position in the lens optical axis direction of the imaging means in the liquid A droplet discharge inspecting apparatus, characterized in that the determination is based on the degree of focus of a droplet image.
前記画像解析手段は、前記撮像手段のレンズ光軸方向の前記液滴位置を前記液滴像の焦点位置により判定することを特徴とする請求項１記載の液滴吐出検査装置。 The imaging means has a focus moving means for moving a focal position,
The liquid droplet ejection inspection apparatus according to claim 1, wherein the image analysis unit determines the droplet position in the lens optical axis direction of the imaging unit based on a focal position of the droplet image.
前記撮像手段のレンズ光軸方向の前記液滴位置を前記撮像手段により撮像される前記液滴像の焦点位置により判定することを特徴とする請求項５記載の液滴吐出検査方法。 The imaging means has a focus moving means for moving a focal position,
6. The droplet discharge inspection method according to claim 5, wherein the droplet position in the lens optical axis direction of the imaging unit is determined based on a focal position of the droplet image captured by the imaging unit.
前記液滴吐出ヘッドを移動することにより、前記撮像手段によって撮像される液滴を吐出する各ノズル間の移動を行い、ノズル列間の移動は、前記撮像手段及び前記照明手段を一体として前記液滴吐出ヘッドに対して移動させることにより行うことを特徴とする請求項５、６又は７記載の液滴吐出検査方法。 The droplet discharge head has a plurality of nozzle rows,
By moving the liquid droplet ejection head, movement between nozzles that eject liquid droplets imaged by the imaging means is performed, and movement between nozzle rows is performed by integrating the imaging means and the illumination means as the liquid. 8. The droplet discharge inspection method according to claim 5, wherein the droplet discharge inspection method is performed by moving the droplet discharge head.
請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出検査装置とを有することを特徴とする画像形成装置。 A droplet discharge head in which a large number of nozzles for discharging droplets are arranged;
An image forming apparatus comprising: the droplet discharge inspection apparatus according to claim 1.
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