JP2011000734A - インク滴の着弾精度の測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドの移動速度が高くなった場合にも、インク滴の理想的な着弾位置と、そのインク滴の実際の着弾位置と、を正しく対応付けて、インク滴の着弾精度を正確に検出することができる測定方法および測定装置を提供すること。
【解決手段】インク滴の理想的な基準着弾位置Ｐ２を含む探索領域２０，２１，２２を記録ヘッドの移動方向に長く設定し、インク滴の実際の着弾位置ｄ２と、そのインク滴に対応する基準着弾位置Ｐ２と、を対応付けて、それらの位置の間のずれに基づいて、そのインク滴の着弾精度を測定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、記録媒体上に着弾してドットを形成するインク滴の着弾精度を測定するための測定方法および測定装置に関するものである。

インクジェット記録装置は、記録ヘッドにおける複数のノズルのそれぞれから微量のインク滴を吐出し、そのインク滴を記録媒体上に着弾させてドットを形成することによって、記録媒体上に画像を記録する。このような記録ヘッドにおいて、ノズルから吐出されるインク滴の吐出方向や吐出速度にばらつきが生じた場合には、インクの着弾位置がずれて記録画像の劣化を招くおそれがある。

特許文献１には、記録ヘッドを走査方向に移動させつつ、複数のノズルからインク滴を吐出することによって、所定の評価パターンを記録し、その評価パターンの撮影画像から、インク滴の着弾精度を測定する方法が記載されている。具体的には、評価パターンの撮影画像から、インク滴が実際に着弾することによって形成されるドットの位置を検出し、その検出位置と、そのインク滴が正規な位置に着弾したときに形成されるドットの理想的な位置と、を比較する。そして、それらの比較結果に基づいて、それぞれのノズルから吐出されるインク滴の着弾位置のずれを測定する。

このような着弾位置のずれは、複数のノズルのそれぞれから吐出されるインク滴について測定する。そのため、ある１つのインク滴の理想的な着弾位置（ドットの理想的な形成位置）と、そのインク滴の実際の着弾位置（ドットの実際の形成位置）と、を比較する必要がある。

特開平０４−３３８５７７号公報

記録ヘッドの走査方向における移動速度が高い場合には、評価パターンの記録画像において、インク滴の理想的な着弾位置と、そのインク滴の実際の着弾位置と、の間のずれ量が走査方向に大きくなる。そのため、ある１つのインク滴の理想的な着弾位置に対して、そのインク滴の実際の着弾位置よりも他のインク滴の実際の着弾位置の方が近くなる場合がある。この場合には、インク滴の理想的な着弾位置と、そのインク滴とは別のインク滴の実際の着弾位置と、が誤って比較されて、そのインク滴の着弾位置のずれが正しく測定できなくなるおそれがある。

本発明の目的は、記録ヘッドの移動速度が高くなった場合にも、インク滴の理想的な着弾位置と、そのインク滴の実際の着弾位置と、を正しく対応付けて、インク滴の着弾精度を正確に検出することができる測定方法および測定装置を提供することにある。

本発明のインク滴の着弾精度の測定方法は、複数のノズルが備わる記録ヘッドを第１の方向に移動させつつ前記複数のノズルからインク滴を吐出させることにより記録媒体上に記録された評価パターンの撮影画像に基づいて、前記記録媒体上における前記インク滴の着弾精度を測定するインク滴の着弾精度の測定方法において、前記評価パターンは、前記インク滴の着弾によって形成されるドットが互いに接しないように記録されたパターンであり、前記撮影画像上に、前記複数のノズルから吐出される前記インク滴毎に対応する複数の基準着弾位置を設定する第１の設定工程と、前記撮影画像上に、前記基準着弾位置毎に対応する複数の探索領域を設定する第２の設定工程と、前記探索領域内における前記ドットの形成位置と、当該探索領域に対応する前記基準着弾位置と、の間のずれに基づいて、当該基準着弾位置に対応する前記ノズルから吐出される前記インク滴の着弾精度を測定する測定工程と、を含み、前記探索領域は、当該探索領域に対応する前記基準着弾位置を含み、かつ前記第１の方向に長さが当該第１の方向と直交する第２の方向の長さよりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、インク滴の理想的な基準着弾位置を含む探索領域を記録ヘッドの移動方向に長く設定することにより、インク滴の実際の着弾位置と、そのインク滴に対応する基準着弾位置と、を正しく対応付けることができる。すなわち、記録ヘッドの移動速度が高くなるにしたがって、インク滴の着弾位置のずれが記録ヘッドの移動方向に大きくなった場合にも、そのインク滴に対応する探索領域内に、そのインク滴によって形成されるドットを位置させることができる。したがって、インク滴の実際の着弾位置と、そのインク滴に対応する基準着弾位置と、を正しく対応付けて、それらの位置の間のずれを検出することにより、そのインク滴の着弾精度を正確に測定することができる。

本発明の第１の実施形態における測定装置の制御系のブロック構成図である。 本発明の第１の実施形態におけるドットの測定処理を説明するためのフローチャートである。 図２におけるドット検出処理を説明するためのフローチャートである。 図３のドット検出処理における探索領域の説明図である。 本発明の第２の実施形態におけるインクの吐出動作の説明図である。 本発明の第２の実施形態における主滴とサテライトの着弾位置関係の説明図である。 本発明の第２の実施形態における評価パターンの記録例の説明図である。 本発明の第２の実施形態における測定装置の制御系のブロック構成図である。 本発明の第２の実施形態におけるドット検出処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における主滴用の探索領域の説明図である。 本発明の第２の実施形態におけるサテライト用の探索領域の説明図である。 記録ヘッドから吐出されたインク滴の着弾位置の説明図である。 測定装置の基本構成を説明するためのブロック図である。 評価パターンの基本構成の説明図である。 図１４の評価パターンの記録例の説明図である。 インク滴の着弾精度の基本的な検出方法の説明図である。 図１６の検出方法における探索領域の説明図である。 記録ヘッドの移動速度とインク滴の着弾位置との関係の説明図である。 記録ヘッドの高速移動を伴う図１４の評価パターンの記録例の説明図である。 円形状の探索領域の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明の前提となる（記録ヘッドの基本構成）、（測定装置の基本構成）、（評価パターンの基本構成）、（基本的な検出方法）、および（記録ヘッドの走査速度とインク滴の着弾位置との関係）について説明する。

（記録ヘッドの基本構成）
図１２は、インクジェット記録ヘッド１００のノズル１０１から吐出されたインク滴１０２が記録媒体１０３上に着弾する様子を説明するための模式図である。図１２（ａ）は、記録ヘッド１００が静止した状態において、ノズル１０１からインク滴１０２を記録媒体１０３へ向けて鉛直下向きに吐出する様子を示している。ノズル１０１は、後述する走査方向と交差（本例の場合は、直交）する方向に沿って複数配列されており、通常は、どのノズルから吐出されたインク滴も所定の速度で鉛直下向きに吐出するように設計および製造されている。ノズル１０１は、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子を用いて、インク滴を吐出する構成となっている。電気熱変換素子を用いた場合には、その電気熱変換素子の発熱によりインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用してインクを吐出することができる。

実際の記録動作においては、図１２（ｂ）に示すように、記録ヘッド１００が矢印Ｘの走査方向（第１の方向）に移動しながらインクを吐出するため、吐出されたインク滴１０２は、斜め方向へ飛翔して、記録媒体１０３上のポイント１０４に着弾する。図１２（ｂ）においては、記録ヘッド１００が右方向へ移動しているため、インク滴１０２は斜め右下方向へ飛翔する。このとき、何らかの事情により、記録ヘッドまたはノズルに不具合があって、インク滴１０２の吐出方向が鉛直下向きからずれたり、インク滴１０２の吐出速度にばらつきが生じた場合には、インク滴１０２の着弾位置がずれて、記録画像の劣化を招くおそれがある。そのため、インクジェット記録ヘッドの製造過程において、インク滴の着弾精度を測定して、それが正規の位置に着弾するか否かを確認する必要がある。

（測定装置の基本構成）
図１３は、インク滴の着弾精度を測定するための測定装置の基本構成を説明するための図である。１０５は記録媒体であり、インクジェット記録装置において、後述するように記録ヘッド１００を用いて評価パターンが記録されたものである。１１０は、その記録媒体１０５上の評価パターンを光学的に拡大するための顕微鏡である。１１１は、顕微鏡１１０で拡大された評価パターンの光学像を電気的な映像信号に変換するためのＣＣＤカメラ、１１２は、記録媒体１０５を照明するための光源、１１３は、光源１１２からの光を記録媒体１０５まで導くためのライトガイドである。１１４は画像撮影部であり、ＣＣＤカメラ１１１からの映像信号を取り込んから、それを撮影画像として後述するホストコンピュータへ転送する。１１５は、ＣＣＤカメラ１１１で撮像した記録媒体１０５の画像を表示するためのモニタＴＶ、１１６は、記録媒体１０５を移動させるためのＸＹステージ、１１７は、画像撮影部１１４やＸＹステージ１１６を制御するためのホストコンピュータ（制御部）である。

インク滴の着弾精度を測定する場合、作業者は、まず、ＸＹステージ１１６に測定対象物である記録媒体１０５を搭載する。それから、モニタＴＶ１１５を見ながらコンピュータ１１７を操作し、記録媒体１０５に記録された評価パターンにおける所定の測定領域が顕微鏡１１１の視野に入るように、ＸＹステージ１１６を移動させる。その移動が完了してから、コンピュータ１１７から画像撮影部１１４に撮影開始信号を送出する。その撮影開始信号を受けた画像撮影部１１４は、ＣＣＤカメラ１１１の映像信号をデジタル画像として取り込む。その後、評価パターンにおける次の測定領域が顕微鏡１１１の視野に入るように、ＸＹステージ１１６を移動させて、同様にデジタル画像を取り込む。このような処理を繰り返すことにより、評価パターンにおける全ての測定領域の画像を取り込む。このようにして取り込んだ画像データから、評価パターンを形成するドットの位置データや形状データを抽出し、それらの抽出データに基づいて、評価パターンの記録状態を表すパターン評価値を算出する。ドットの位置データとして、ドットの正規な形成位置と、ドットの実際の形成位置と、の差であるずれ量を用いるいことによって、インクの着弾精度を測定する。

（評価パターンの基本構成）
図１４は、インクジェット記録装置によって記録する評価パターンの模式図である。評価パターンの記録は、記録ヘッド１００を矢印Ｘの走査方向に移動させながら、記録ヘッド１００に備えられる複数（ｎ個）のノズル１０１（ｉ）（ｉ＝１，２，３，・・・ｎ）から、所定のタイミングでインクを吐出する。ドットＤ（ｉ）は、ノズル１０１（ｉ）から吐出されるインク滴によって形成されるドットであり、第１列のＬ１、第２列のＬ２、または第３列の列Ｌ３上に形成される。同一列上に位置するドットは、それらに対応するノズルから、ほぼ同時刻に吐出されたインク滴によって形成される。それぞれのドットの間隔は、隣接するドット同士が接触しないように設定されており、それぞれの列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３も同じように間隔があけられている。それぞれの列Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３内におけるドットは、２ノズルおきに位置するノズルから同時に吐出されるインク滴によって形成される。例えば、列Ｌ１上のドットは、２つおきに位置するノズル１０１（１），１０１（４），１０１（７）・・・によって記録される。

図１４は、インク滴が理想的な位置（基準着弾位置）に着弾したときに形成されるドットを表している。隣接するノズルによって形成されるドットは、ノズルの配列方向において等しい間隔ＰＹで形成され、また走査方向（矢印Ｘ方向）においても等しい間隔ＰＸで形成されている。ノズルの配列方向は、走査方向と交差（本例の場合は、直交）する方向である。図１４のように、インク滴が理想的な位置に着弾した場合、ドットＤ２〜Ｄｎの位置は、ドットＤ１との相対位置として簡単に表すことができる。例えば、ドットＤ１を基準としたときのドットＤ３の位置は、ドットＤ１の位置から、走査方向に（２×ＰＸ）の距離だけずれ、かつノズルの配列方向に（２×ＰＹ）の距離だけずれた位置となる。同様に、ドットＤｎの位置は、ドットＤ１の位置から、走査方向に（２×ＰＸ）の距離だけずれ、かつノズルの配列方向に{（ｎ−１）×ＰＹ}の距離だけずれた位置となる。

図１５は、このよう評価パターンを実際に記録した状態を説明するための模式図である。各ノズルから吐出されるインク滴の吐出方向や吐出速度などの若干のばらつきにより、実際に形成されるドットｄ（１〜ｎ）の位置は、図１４のような理想的な位置からずれることがある。この場合に、記録した評価パターンを撮影画像を処理し、その撮影画像上の各ドットの位置を検出することにより、インク滴の着弾精度を測定することができる。

（基本的な測定方法）
次に、インク滴の着弾精度の基本的な測定方法の一例について説明する。

まず、オペレータは、評価パターンの撮影画像を見ながら、１番目のノズル１０１（１）によって形成されるドットｄ１の位置を指定する。その指定されたドットｄ１の重心を基準として、２番目以降のノズル１０１（２），１０１（３）・・・によって形成されるドットｄ２，ｄ３・・・の理想的な位置を画像上の座標として設定する。ここで設定される理想的な位置とは、図１４のようなドットＤ１，Ｄ２，Ｄ３・・・の理想的な相対位置関係と同様に、ドットｄ１に対してドットｄ２，ｄ３・・・が理想的な相対位置関係となるようにドットｄ２，ｄ３・・・の位置を仮想したときの位置である。図１６においては、ドットｄ２，ｄ３・・・の理想的な位置を仮想ポイント（基準着弾位置）Ｐ２，Ｐ３・・・として設定する（第１の設定工程）。それらの仮想ポイントはインク滴毎に対応する。

その後、各仮想ポイントを基点として、各ドットを探索する。図１７は、図１６の一部（仮想ポイントＰ２近傍）を拡大した図である。図１７（ａ）においては、２番目のノズル１０１（２）から吐出されたインク滴は、仮想ポイントＰ２付近に着弾してドットｄ２を形成している。

ドットｄ２を探索する場合には、まず、仮想ポイントＰ２を基点とした探索領域を設定（第２の設定工程）する。その探索領域は、仮想ポイント毎（基準着弾位置毎）に設定する。図１７においては、本発明の比較例として、探索領域を所定半径の円領域１０８とし、その領域内にドットが存在するか否かを探索する。その結果、円領域１０８内にドットが見つからない場合には、その円領域の半径を所定の長さ分大きくしてから、再度、探索する（図１７（ｃ））。そして、円領域１０８内においてドットが検出されるまで、その円領域１０８の半径を徐々に大きくし、図１７（ｄ）に示すようにドットが検出されたときに、探索処理を終了して、その探索したドットｄ２の重心位置を記憶する。このような処理を全てのドットに対して行なうことにより、全ドットの位置を測定する。

（記録ヘッドの走査速度とインク滴の着弾位置との関係）
インクジェット記録装置は、以前より、記録画像の高画質化と共に、記録速度の高速化の取り組みがなされており、その一手段として、記録ヘッドの走査速度の高速化が検討されている。記録ヘッドの走査速度を高速化した場合には、ドットの形成位置は、通常の走査速度の場合に比べて、走査方向のずれ量が大きくなることがある。以下、図を参照して、この現象について説明する。

図１８（ａ）は、記録ヘッド１００の走査速度が通常の速度Ｖ０の場合に、インク滴が異なる速度Ｖａ，Ｖｂで吐出されたときのインク滴の着弾位置（ドットの形成位置）を示している。インク滴の吐出速度がＶａの場合、インク滴は、速度Ｖ０とＶａの合成ベクトルの延長線上を飛翔して記録媒体１０３上に着弾し、ドット１２０ａを形成する。吐出速度がＶａよりも遅いＶｂになった場合、インク滴は、速度Ｖ０とＶｂの合成ベクトルの延長線上を飛翔して記録媒体１０３上に着弾し、ドット１２０ｂを形成する。このようなインク滴の吐出速度の差によって、記録ヘッドの走査方向におけるインク滴の着弾位置の差はＬ０となる。実際には、記録ヘッド１００から吐出されるインク滴は、それが飛翔するにつれて飛翔速度が減速することが知られており、その減速の影響で着弾位置が微妙に変化する。しかし、説明を簡単にするために、ここでは一定の速度で飛翔するものとした。

一方、記録ヘッド１００をＶ０よりも速いＶ１で走査させた場合に、図１８（ｂ）に示すように、インク滴の吐出速度がＶａのときにはドット１２１ａが形成され、インク滴の吐出速度がＶｂのときにはドット１２１ｂが形成される。この場合、インク滴の着弾位置の差（ドットの形成位置の差）はＬ１となる。

このように、インク滴の吐出速度がＶａ，Ｖｂのように異なった場合、記録ヘッド１００の走査速度が遅いＶ０のときの着弾位置の差Ｌ０よりも、記録ヘッド１００の走査速度が速いＶ１のときの着弾位置の差Ｌ１の方が大きくなる。

通常の走査速度で評価パターンを記録したときに図１５のようにドットｄ１，ｄ２，ｄ３・・・を形成する記録ヘッドの場合、その走査速度を高くして評価パターンを記録したときには、図１９（ａ）のようにドットｄ１，ｄ２，ｄ３・・・が形成される。図１９（ａ）におけるドットｄ１，ｄ２，ｄ３・・・と仮想ポイントＰ（２〜ｎ）との間の距離（図１９（ｂ）参照）は、図１５のドットｄ１，ｄ２，ｄ３・・・と仮想ポイントＰ（２〜ｎ）との間の距離（図１６参照）よりも走査方向（矢印Ｘ方向）に大きくなる。

図１９（ｂ）のようにドットｄ１，ｄ２，ｄ３・・・と仮想ポイントＰ（２〜ｎ）との間の距離が走査方向に大きくなった場合に、上述した測定方法によって、各ドットの位置を検出するときの処理を図２０を用いて説明する。

図２０は、図１９（ｂ）の一部（仮想ポイントＰ２およびＰ５付近）を拡大した図である。ドットｄ２を探索する際には、前述した図１７の場合と同様に、仮想ポイントＰ２を基点とする円領域１０８内にドットが存在するまで、その円領域１０８の半径を所定の長さずつ拡大する。図２０の場合には、仮想ポイントＰ２に対応するドットｄ２よりも先にドットｄ５が誤って検出されてしまう。そのため、ドットの位置の正しい測定ができなくなる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態であるインク滴の着弾位置の測定装置の制御系のブロック構成図である。その測定装置の機械的な構成は、図１３と同様であるため、ＣＣＤカメラ，顕微鏡，画像撮影部，ＸＹステージなどの構成についての説明は省略する。

図１において、１０は、ＸＹステージ１１６の駆動を制御するステージ制御部であり、１１は、画像撮影部１１４にて撮影された画像を入力して記憶する撮影画像の記憶部である。１２は、記憶部１１に格納された画像から白または黒の２値画像に変換された画像を記憶するための２値画像の記憶部であり、１３は、評価パターンを設定するためのパターン情報の設定部である。１４は、各ドットを探索するときの基点位置となる仮想の着弾位置（仮想ポイント；基準着弾位置）の設定部（第１の設定手段）である。１５は、仮想の着弾位置（仮想ポイント）を基点とするドットの探索領域の設定部（第２の設定部）であり、１６は、検出されたドットの位置を記憶するためのドット位置の記憶部である。１７は、画像の２値化、およびドット探索などの画像処理を含め、測定装置全体を制御するためのＣＰＵである。

図２は、インク滴の着弾精度の測定処理を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１において、ステージ制御部１０を通してＸＹステージ１１６を制御し、記録媒体１０５上に記録された評価パターンを撮影することが可能な位置へ移動させる。１回の撮影で評価パターンの全体が撮影できない場合は、１番目のノズル１０１（１）から吐出されたインク滴によって形成されたドットの領域が撮影できる位置まで、ＸＹステージ１１６を移動させる。次に、ステップＳ１０２にて、その領域を撮影し、その撮影画像を記憶部１１に格納する。ステップＳ１０３にて、評価パターン全体の撮影が完了したか否かを判定し、まだ完了していない場合にはステップＳ１０１へ戻り、撮影されていない評価パターンの領域の内、撮影済みの領域に隣接する領域を撮影する。このように複数回の撮影を行う場合には、ＸＹステージ１１６の移動量を厳密に管理する必要があり、本装置では、サブミクロン分解能の高精度ステージを採用している。さらに、そのステージの高精度駆動を達成するために、本装置は、温度および湿度が一定になるように管理された環境に設置されている。

次に、ステップＳ１０４にて、記憶部１１に格納されている撮影画像を２値画像に変換し、それを記憶部１２に格納する。撮影画像の２値化処理は、所定のしきい値を用いて２値化する手法や、判別分析法などの各種の画像処理手法の中から、最適な手法を選択して用いることができる。次に、ステップＳ１０５にて各ドットを検出する。このドットの検出処理の詳細については、後述する。その後、ステップＳ１０６にて、評価パターン全体におけるドットの着弾精度の検出結果を出力してから、一連の測定処理を終了する。

図３は、ステップＳ１０５のドット検出処理を説明するためのフローチャートである。なお、本例において記録する評価パターンは前述した図１４と同じパターンであり、記録ヘッドの走査速度を通常よりも速くした。そのため、図１９（ａ）のようにインク滴が着弾してドットが形成され、図１９（ｂ）のように仮想ポイントとドットの形成位置と間のずれが走査方向に大きくなる。このように、本例において記録する評価パターンは、記録ヘッドの走査速度を速めたときに、仮想ポイント（基準着弾位置）と、ドットの実際の形成位置（着弾位置）と、の間のずれが走査方向（第１の方向）に大きくなることが予め分かっているパターンである。また、ドットの検出に先立ち、図１４の評価パターンの形状情報として、ドット間の相対的な位置に関する情報がパターン情報設定部１３に設定されている。その情報は、１番目のノズル１０１（１）によって形成されるドットＤ１を基準とし、そのドットＤ１と他のドットＤ１，Ｄ２，・・・との相対的な位置に関する情報である。

図４は、図１９（ｂ）の評価パターンの一部（仮想ポイントＰ２およびＰ５の近辺）の拡大図であり、ドットの検出過程を説明するための図である。

まず、図３のステップＳ２０１にて、ドットを探索するための領域（探索領域）の形状を設定する。その探索領域の形状は、横方向が縦方向よりも長くなる形状である。本例の探索領域は、横方向（矢印Ｘの走査方向；第１の方向）の長さと、縦方向（走査方向と直交する方向；第２の方向）の長さと、が異なる楕円形状の領域であり、横方向を長径としている。その探索領域は、前述した図２０の領域１０８と同様に、１回の探索処理毎に所定量ずつ拡大される。そのため、ステップＳ２０１においては、１回の探索当たりに拡大する横方向の単位長（横方向の単位領域長）Ｍと、１回の探索当たりに拡大する縦方向の単位長（縦方向の単位領域長）Ｎと、が個別に設定される。

次のステップＳ２０２にて、オペレータは、撮影された評価パターンの画像から、１番目のドットｄ１の位置を指定する。その後、ステップＳ２０３にて、設定部１３内のパターン情報に基づき、ドットｄ１の位置を基準として、他のドットｄ２〜ｄｎに対応する仮想ポイントＰ２〜Ｐｎを算出し、その結果を設定部１４に格納する。

次に、ステップＳ２０４にて、探索するドットの番号を初期値の２に設定する。次に、ステップＳ２０５にて、ドットを探索する際の探索回数ｋを初期値の１に設定してから、ステップＳ２０６にて、設定部１４に格納されている仮想ポイントを基点として、探索領域を設定する。このときに設定される探索領域の横方向の長さは、探索回数ｋ（今回は、１）×単位領域長Ｍであり、その縦方向の長さは、ｋ×単位領域長Ｎとなる。図４（ａ）は、この１回目の探索時に設定されるドットｄ１用の探索領域２０を示す。

次に、ステップＳ２０７にて、ステップＳ２０６で設定された探索領域２０内においてドットを探索し、ステップＳ２０８にてドットの有無を判定する。ここで、探索領域２０内にドットが検出されない場合には、ステップＳ２０９にて探索回数ｋを１つ増やして２（＝１＋１）とし、再度、ステップＳ２０６からの処理を繰り返す。図４（ｂ）に、２回目の探索時に設定される探索領域２１を示す。この２回目の探索時における領域２１の大きさは、１回目の探索時における領域２０に比べて、横方向および縦方向ともに２倍（２Ｍ，２Ｎ）となる。以降、同様に、探索領域内にドットが検出されるまで、探索領域の拡大およびドットの探索処理を繰り返す。

図４（ｃ）は、３回目の探索時の領域２２内にドットが検出された状態を示しており、検出されたドットは、その領域２２内の基点となる仮想ポイントＰ２に対応するドットｄ２である。仮想ポイントＰ２とドットｄ２との間の直線距離は、仮想ポイントＰ２とドットｄ５との間の直線距離よりも長い。しかし、このようにドットｄ２よりもドットｄ５の方が仮想ポイントＰ２に近い位置に形成されたとしても、領域２２内においては、それに対応しないドットｄ５が検出されず、それに対応するドットｄ２が検出される。これは、前述したように、記録ヘッドの走査速度の高速化に伴うドットの形成位置のずれの傾向に対応して、領域２２の横方向の長さを縦方向の長さよりも長く設定しているからである。このように、評価パターン、および記録条件に合わせた探索領域を設定とすることにより、ドットの検出精度を向上させることができる。

ステップＳ２０８にてドットが検出された場合は、ステップＳ２１０にて、検出されたドットの位置を記憶部１６に格納する。そして、ステップＳ２１１にて、全てのドットｄ２〜ｄｎの検出が完了したか否かを判定し、まだ完了していない場合は、ステップＳ２１２にて次に検出するドットの番号を設定して、ステップＳ２０５からの処理を繰り返す。全ドットの検出が完了したら、ドットの検出処理を終了する。

以上の処理により、ドットの形成位置（インク滴の着弾位置）が記録ヘッドの走査方向側に大きくずれた場合であっても、探索領域と、それに対応するドットの形成位置と、を正確に関係付けることができる。この結果、探索領域に含まれる仮想ポイント（基準着弾位置）と、ドットの実際の形成位置（着弾位置）と、の位置関係に基づいて、インク滴の着弾精度を正確に測定することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、インク滴の１回の吐出動作によって１つのドットが形成されるものとして説明した。実際には、インク滴の１回の吐出動作によって、複数のドットが形成される場合がある。以下に、そのような現象について説明する。

図５は、インクジェット記録ヘッドからインク滴を吐出する過程を示す断面図であり、図５（ａ）に示すように、インクＩは、液室２０１からインク路２０２を経て吐出口２０３まで充填されている。２０４は、吐出エネルギー発生素子としての電気熱変換素子（ヒータ）であり、シリコン基板２０５上に形成されている。吐出口２０３などによって、前述したノズル１０１が形成される。液室２０１に存在するインクは、毛管力によりインク路２０２に進入する。その液室２０１内のインクには、インクタンクなどのインク供給部が発生する負圧力によって、インク路２０２内のインクを引き戻そうとする力も作用する。非記録時には、それら両者の力がつりあって、インクが静止状態にある。そのとき、吐出口２０３におけるインクは、液室２０１に方向の負圧力により、図５（ａ）のように凹状のメニスカス２０６を形成している。

図５（ａ）のようなインクの静止状態に対し、図５（ｂ）〜（ｆ）は、インク滴を吐出する際の発泡、吐出、およびメニスカスの様子を示す。

ヒータ２０４に電圧が印加されると、そのヒータ２０４が熱エネルギーを発生し、インク路２０２内のインクが加熱されて気泡２０７が発生する。この気泡２０７は、ヒータ２０４が発熱している間、膨張を続け、そのときの膨張力によってインク路２０２内のインクが動き出す。すなわち、図５（ｂ）のように、吐出口２０３付近のインクは、メニスカス２０６を破って吐出口２０３から飛び出し、液室２０１に近いインクは液室２０１に戻る方向に動く。

インクが吐出口２０３から大きく飛び出ている状態において、ヒータ２０４への電圧の印加を停止すると、気泡２０７は収縮し、吐出口２０３付近のインクはインク路２０２内に大きく引き込まれる。このとき、吐出口２０３から飛び出ていたインクは、インク路２０２内に引き込まれるインクと分離し、図５（ｃ）中の矢印方向に飛翔する。その飛翔するインクは、主滴２０８と、これに続く小さなインク滴（副滴）の集団であるサテライト２０９と、なり、これらが記録媒体上に着弾する。

気泡２０７が消泡した後、図５（ｄ）のようにインクの毛管力によってインク路２０２内に引き込まれたメニスカス２０６は、図５（ｅ）のように、再び吐出口２０３方向に移動して、インク路２０２内にインクが再充填される。インクのメニスカス２０６は、図５（ａ）のような初期状態、つまり吐出口２０３の付近まで移動しても、慣性のために直ぐには停止せず、図５（ｅ）のように吐出口２０３よりも少し外側へ張り出す。メニスカス２０６は、ある程度まで張り出したときに、インクの表面張力と、インク路２０２から液室２０１に向かう負圧力と、によって、再び吐出口２０３内へ引っ張られるように振動する。その振動は除所に減衰していき、メニスカス２０６は、最終的に、図５（ｆ）のような静止状態に戻る。

インク滴の１回の吐出動作では、主滴２０８は１つだけ吐出され、サテライト２０９は１つもしくは複数吐出される。サテライト２０９の大きさや、サテライト２０９と主滴２０８との間隔は、吐出口２０３毎（ノズル毎）に異なり、さらに、同じ吐出口２０３においても吐出動作毎に差が生じることが知られている。

次に、１回の吐出動作によって吐出される主滴２０８とサテライト２０９の着弾位置の関係について説明する。図６（ａ）および（ｂ）は、記録ヘッド１００を走査しながらインク滴を吐出して評価パターンを記録する過程を説明するための模式図であり、図６（ｃ）は、１回の吐出動作によって記録媒体上に形成されたドットを示す。

記録ヘッド１００は、走査方向に移動しつつ、ノズル１０１からインク滴を吐出する。本例の場合、記録ヘッド１００は図６中の右方向へ移動するため、主滴２０８は、右下方向へ飛翔する。そして、図６（ｂ）に示すように、主滴２０８に続いて１つまたは複数のサテライト２０９が吐出され、それは、主滴２０８と同じく右下方向へ飛翔する。サテライト２０９は、主滴２０８よりも遅れて吐出されるため、記録媒体１０３への着弾位置は、サテライト２０９の方が主滴２０８よりも若干右側（走査方向側）へずれる。つまり、図６（ｃ）に示すように、サテライト２０９によって形成されるドット１４１は、主滴２０８によって形成されるドット１４０よりも若干右側（走査方向側）へずれる。逆に、記録ヘッド１００の走査方向を左向きにした場合には、ドット１４１はドット１４０よりも左側に形成される。また、サテライト２０９は主滴２０８よりも小さいため、ドット１４１はドット１４０よりも小さくなる。また、ドット１４０とドット１４１との間の距離Ｚは、記録ヘッドの走査速度、インク滴（主滴およびサテライト）の吐出速度、インク滴の体積、インクの成分、ノズル１０１から記録媒体１０３までの距離などによって変化する。

したがって、図１４の評価パターンを記録した場合には、図７に示すように、主滴２０８によって形成されるドットｄ１，ｄ２・・・の走査方向側の近傍位置に、サテライト２０９によってドットｓ１、ｓ２・・・が形成される。なお、サテライト２０９は複数形成されることもあるが、説明を簡単にするために１つのみとした。

サテライトの着弾位置も画像品位に影響を与えるため、インク滴の着弾精度を測定する際は、主滴のみならずサテライトの着弾精度も併せて測定する必要がある。以下、サテライトの着弾精度の測定も可能な測定装置および測定方法について説明する。なお、装置の概略構成は図１３と同様のため、その説明は省略する。

図８は、本実施形態における着弾精度の測定装置の制御系のブロック構成図である。図８において、図１と同様の機能をもつ部分については、同一番号を付して説明を省略する。

１８は、主滴判別用のドットの最小面積の設定部であり、記録媒体上に着弾したインク滴によって形成されるドットの中から、主滴によって形成され大ドット（以下、「主滴ドット」ともいう）を認識するために、その主滴ドットの最小面積を設定する。先述したように、主滴はサテライトよりも大きいため、この最小面積以上のドットを形成するインク滴が主滴として認識される。逆に、その最小面積に達しないドットは、サテライトによって形成された小ドット（以下、「サテライトドット（副滴ドット）」ともいう）ものとして扱う。１９は、主滴用の探索領域の設定部であり、仮想ポイント（主滴用の基準着弾位置）を基点として主滴を探索するときに、その主滴毎の探索領域を設定する。２３はサテライト用の探索領域（副滴用の探索領域）の設定部であり、後述するように、検出された主滴ドットの位置を基点としてサテライトドットを探索するときに、そのサテライト毎（副滴毎）の探索領域を設定する。

次に、図９に基づいて、ドットの検出方法について説明する。本例における図９のドット検出処理は、前述した図３のドット検出処理と同様に、図２のメインフローのステップＳ１０５において実行されるため、そのメインフローの説明は省略する。本例のドット検出処理においては、主滴ドットとサテライトドットを検出する。主滴ドットの検出については、前述した図３の場合と同様であるため、図３との相違点のみを説明する。図９中のステップＳ３０１から３１０、Ｓ３１２、およびＳ３１３は、図３中のステップＳ２０１から２１０、Ｓ２１２、およびＳ２１１に対応する。

図９のステップＳ３０７にて主滴ドットを探索する場合には、仮想ポイント（主滴用の基準着弾位置）を基点とした楕円領域（主滴用の探索領域）内において主滴ドットを探索する。図１０は、評価パターンの撮影画像の一部を拡大した図であり、仮想ポイントＰｒを基点として楕円形状の探索領域１４０を設定し、その探索領域１４０内において主滴ドットｄｒを探索する。図１０の場合には、その探索領域１４０内に、隣接するノズルから吐出されたサテライトによるサテライトドットｓｑが入っている。主滴ドットを探索する際には、最小面積設定部１８に設定された面積以上のドットを主滴ドットとして認識するため、サテライトドットが探索領域１４０内に存在していても、そのサテライトドットを主滴ドットを誤って検出することはない。したがって、主滴ドットｄｒのみを検出することができる。

次に、サテライトドットの検出方法について説明する。ステップＳ３１１にて、ステップＳ３１０で記憶部１６に格納した主滴ドットの位置を基点（副滴用の基準着弾位置）として、サテライトドットの探索領域（副滴用の探索領域）１５０を設定する。この探索領域１５０は、図１１に示すように、主滴ドットｄの重心位置を基点として、横方向（記録ヘッドの走査方向；第１の方向）の長さをＳＸ、縦方向（走査方向と直交する方向；第２の方向）の長さをＳＹとして設定する。そして、ステップＳ３１２にて、その探索領域１５０内に位置するサテライトドットｓを探索し、サテライトドットが存在していた場合には、主滴ドットの場合と同様に、記憶部１６にサテライトドットの位置を格納する。

以上の処理を行うことにより、主滴ドットとサテライトドットを含む全てのドットの位置を測定することができ、その測定結果を用いて、より正確に、記録ヘッドから吐出されるインク滴の着弾位置を評価することができる。

（他の実施形態）
主滴ドットおよびサテライトドットを含むドットの探索領域は、それらのドットを形成するインク滴の基準着弾位置を含み、かつ記録ヘッドの移動方向（走査方向）の長さが、その移動方向と直交する方向の長さよりも大きければよい。したがって、その探索領域の形状は、上述したような楕円形状や矩形形状のみに特定されない。

１１ 撮影画像の記憶部
１４ 基準着弾位置の設定部（第１の設定手段）
１５ 探索領域の設定部（第２の設定手段）
１７ ＣＰＵ
１００ 記録ヘッド
１０２ インク滴
１０３ 記録媒体
２０８ 主滴
２０９ サテライト（副滴）

Claims (8)

1. 複数のノズルが備わる記録ヘッドを第１の方向に移動させつつ前記複数のノズルからインク滴を吐出させることにより記録媒体上に記録された評価パターンの撮影画像に基づいて、前記記録媒体上における前記インク滴の着弾精度を測定するインク滴の着弾精度の測定方法において、
   前記評価パターンは、前記インク滴の着弾によって形成されるドットが互いに接しないように記録されたパターンであり、
   前記撮影画像上に、前記複数のノズルから吐出される前記インク滴毎に対応する複数の基準着弾位置を設定する第１の設定工程と、
   前記撮影画像上に、前記基準着弾位置毎に対応する複数の探索領域を設定する第２の設定工程と、
   前記探索領域内における前記ドットの形成位置と、当該探索領域に対応する前記基準着弾位置と、の間のずれに基づいて、当該基準着弾位置に対応する前記ノズルから吐出される前記インク滴の着弾精度を測定する測定工程と、
   を含み、
   前記探索領域は、当該探索領域に対応する前記基準着弾位置を含み、かつ前記第１の方向に長さが当該第１の方向と直交する第２の方向の長さよりも大きい
   ことを特徴とするインク滴の着弾精度の測定方法。
2. 前記探索領域は、前記第１の方向の長さと前記第２の方向の長さとの比を一定として拡大されることを特徴とする請求項１に記載のインク滴の着弾精度の測定方法。
3. 前記探索領域は、前記第１の方向を長径とする楕円形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のインク滴の着弾精度の測定方法。
4. 前記探索領域は、前記第１の方向に長い矩形形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のインク滴の着弾精度の測定方法。
5. 前記インク滴は、主滴と、該主滴よりも小さい副滴と、を含み、
   前記評価パターンを記録するドットは、前記主滴の着弾によって形成される主滴ドットと、前記副滴の着弾によって形成される副滴ドットと、を含み、
   前記基準着弾位置は、前記複数のノズルから吐出される前記主滴毎に対応する主滴用の基準着弾位置であり、
   前記探索領域は、前記主滴用の基準着弾位置毎に対応する主滴用の探索領域であり、
   前記測定工程は、前記主滴用の探索領域内における前記主滴ドットの形成位置と、当該主滴用の探索領域に対応する前記主滴用の基準着弾位置と、の間のずれに基づいて、当該主滴用の着弾位置に対応する前記ノズルから吐出される前記主滴の着弾位置を測定し、
   前記主滴用の探索領域は、当該主滴用の探索領域に対応する前記主滴用の基準着弾位置を含み、かつ前記第１の方向に長さが前記第２の方向の長さよりも大きい
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインク滴の着弾精度の測定方法。
6. 前記インク滴は、主滴と、該主滴よりも小さい副滴と、を含み、
   前記評価パターンを記録するドットは、前記主滴の着弾によって形成される主滴ドットと、前記副滴の着弾によって形成される副滴ドットと、を含み、
   前記基準着弾位置は、前記複数のノズルから吐出される前記副滴毎に対応する副滴用の基準着弾位置であり、
   前記探索領域は、前記副滴用の基準着弾位置毎に対応する副滴用の探索領域であり、
   前記測定工程は、前記副滴用の探索領域内における前記副滴ドットの形成位置と、当該副滴用の探索領域に対応する前記副滴用の基準着弾位置と、の間のずれに基づいて、当該副滴用の着弾位置に対応する前記ノズルから吐出される前記副滴の着弾位置を測定し、
   前記副滴用の探索領域は、当該副滴用の探索領域に対応する前記副滴用の基準着弾位置を含み、かつ前記第１の方向に長さが前記第２の方向の長さよりも大きい
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインク滴の着弾精度の測定方法。
7. 前記副滴用の基準着弾位置は、前記主滴ドットの形成位置であることを特徴とする請求項６に記載のインク滴の着弾精度の測定方法。
8. 複数のノズルが備わる記録ヘッドを第１の方向に移動させつつ前記複数のノズルからインク滴を吐出させることにより記録媒体上に記録された評価パターンの撮影画像に基づいて、前記記録媒体上における前記インク滴の着弾精度を測定するインク滴の着弾精度の測定装置において、
   前記評価パターンは、前記インク滴の着弾によって形成されるドットが互いに接しないように記録されたパターンであり、
   前記撮影画像上に、前記複数のノズルから吐出される前記インク滴毎に対応する複数の基準着弾位置を設定する第１の設定手段と、
   前記撮影画像上に、前記基準着弾位置毎に対応する複数の探索領域を設定する第２の設定手段と、
   前記探索領域内における前記ドットの形成位置と、当該探索領域に対応する前記基準着弾位置と、の間のずれに基づいて、当該基準着弾位置に対応する前記ノズルから吐出される前記インク滴の着弾精度を測定する測定手段と、
   を含み、
   前記探索領域は、当該探索領域に対応する前記基準着弾位置を含み、かつ前記第１の方向に長さが当該第１の方向と直交する第２の方向の長さよりも大きい
   ことを特徴とするインク滴の着弾精度の測定装置。

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