JP2014113513A - 吐出検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】効率がよく高い精度を有する吐出ノズルの吐出検査方法を提供する。
【解決手段】インク吸収層を有する記録媒体に液滴吐出ヘッドから液体を吐出して、吐出ノズルに対応する液体の評価ドットが配置された評価パターンを形成する評価パターン形成工程と、液体がインク吸収層に充填された評価ドットの物理量を評価し、この評価結果に基づいて吐出ノズルの吐出特性を評価する吐出量評価工程と、を有し、評価パターン形成工程は、吐出検査対象とする前記吐出ノズルとは異なる吐出ノズルから、前記吐出検査対象とする前記吐出ノズルと対応する前記評価ドット81形成領域を含む領域に、前記液体の少なくとも一成分を吐出して予備吐出パターン71を形成する予備吐出ステップを含むことを特徴とする吐出検査方法。
【選択図】図7
【解決手段】インク吸収層を有する記録媒体に液滴吐出ヘッドから液体を吐出して、吐出ノズルに対応する液体の評価ドットが配置された評価パターンを形成する評価パターン形成工程と、液体がインク吸収層に充填された評価ドットの物理量を評価し、この評価結果に基づいて吐出ノズルの吐出特性を評価する吐出量評価工程と、を有し、評価パターン形成工程は、吐出検査対象とする前記吐出ノズルとは異なる吐出ノズルから、前記吐出検査対象とする前記吐出ノズルと対応する前記評価ドット81形成領域を含む領域に、前記液体の少なくとも一成分を吐出して予備吐出パターン71を形成する予備吐出ステップを含むことを特徴とする吐出検査方法。
【選択図】図7
Description
本発明は、吐出ノズルから記録媒体に液体を吐出する液滴吐出装置における吐出検査方法に関する。
液体を液滴の状態で吐出可能な吐出ノズルを備えた液滴吐出ヘッドとして、プリンター等の画像記録装置(液体吐出装置)に用いられるインクジェット式記録ヘッドが実用化されている。そして、最近では、極く少量の液体を精度良く吐出できる特徴を生かして種々の装置への応用が考えられている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材吐出ヘッドなどが提案されている。
この種の液滴吐出ヘッドは、一般に、等間隔に配置されたノズル開口を複数備えており、個々のノズル開口から液滴を吐出する構成である。このため、液体はノズル開口で大気に晒されており、メニスカス(ノズル開口で露出している液体の自由表面)を通じて液体の溶媒成分が蒸発する。この溶媒成分の蒸発は液体を構成する他の成分の濃度上昇を招き、液滴の飛行曲がり等を引き起こしたり、ノズル開口の目詰まりを生じさせたりする。そして、ノズル開口が目詰まり状態になってしまうと、そのノズル開口からは液滴が吐出されないので、種々の問題の要因となり得る。例えば、記録ヘッドにおいては、記録媒体上の適正着弾位置にドットが着弾されずに画質低下の原因になってしまったり、液体の吐出量が本来の量からずれてしまったりすることにより、所望の特性が得られない虞がある。
この種の液滴吐出ヘッドは、一般に、等間隔に配置されたノズル開口を複数備えており、個々のノズル開口から液滴を吐出する構成である。このため、液体はノズル開口で大気に晒されており、メニスカス(ノズル開口で露出している液体の自由表面)を通じて液体の溶媒成分が蒸発する。この溶媒成分の蒸発は液体を構成する他の成分の濃度上昇を招き、液滴の飛行曲がり等を引き起こしたり、ノズル開口の目詰まりを生じさせたりする。そして、ノズル開口が目詰まり状態になってしまうと、そのノズル開口からは液滴が吐出されないので、種々の問題の要因となり得る。例えば、記録ヘッドにおいては、記録媒体上の適正着弾位置にドットが着弾されずに画質低下の原因になってしまったり、液体の吐出量が本来の量からずれてしまったりすることにより、所望の特性が得られない虞がある。
所望の性能を得るためにドット抜けの有無を検出することが重要であるが、この検出は、視認可能な評価パターンを用いて行われていた。例えば、上記の画像記録装置では、記録紙に評価パターンを記録し、この評価パターンの濃度を光学的に読み取ることが行われていた(例えば、特許文献1)。
また、液滴吐出ヘッドの吐出ノズルの吐出検査方法の一つとして、吐出ノズルから液体を吐出して形成した評価パターンの各着弾ドット(評価ドット)の面積や着弾位置などの物理量を評価して、液滴吐出ヘッドの対応する吐出ノズルの所定の吐出面積(設計値)との差が閾値に対して許容範囲内であるか否かを評価する方法が知られている
また、液滴吐出ヘッドの吐出ノズルの吐出検査方法の一つとして、吐出ノズルから液体を吐出して形成した評価パターンの各着弾ドット(評価ドット)の面積や着弾位置などの物理量を評価して、液滴吐出ヘッドの対応する吐出ノズルの所定の吐出面積(設計値)との差が閾値に対して許容範囲内であるか否かを評価する方法が知られている
しかしながら、インク吸収層を有する記録媒体に液体を吐出して評価パターンを形成して吐出検査を行なう場合には、インク吸収層への液体の浸透を考慮して吐出量を多めに設定する必要があった。特に、固形分が非常に少ない、あるいは固形分のない液体(インク)を用いた場合には、インク吸収層への液体の浸透性が高くなるために吐出量をより多くする必要があるので、吐出量が不安定になって吐出検査の精度が低下したり、評価ドットの液体量を確保するために何度も吐出を繰り返すことにより、吐出検査の効率が低下したりする虞があった。
さらに、インク吸収層への浸透性が高い液体を用いた場合には、評価パターンの各評価ドットの輪郭が不明確にぼやけて視認あるいは認識されるために、正確な吐出量評価ができない虞があるという課題があった。
さらに、インク吸収層への浸透性が高い液体を用いた場合には、評価パターンの各評価ドットの輪郭が不明確にぼやけて視認あるいは認識されるために、正確な吐出量評価ができない虞があるという課題があった。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係る吐出検査方法は、所定の間隔で複数並んだ吐出ノズルを有した液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置において、インク吸収層を有する記録媒体に前記液滴吐出ヘッドから液体を吐出して、前記吐出ノズルに対応する前記液体の評価ドットが配置された評価パターンを形成する評価パターン形成工程と、前記液体が前記インク吸収層に充填された前記評価ドットの物理量を評価し、この評価結果に基づいて前記吐出ノズルの吐出特性を評価する吐出量評価工程と、を有する吐出検査方法であって、前記評価パターン形成工程は、吐出検査対象とする前記吐出ノズルとは異なる吐出ノズルから、前記吐出検査対象とする前記吐出ノズルと対応する前記評価ドット形成領域を含む領域に、前記液体の少なくとも一成分を吐出する予備吐出ステップと、前記吐出検査対象とする前記吐出ノズルから、前記評価ドット形成領域に前記液体を吐出して前記吐出特性を評価するのに必要な前記液体量が確保された前記評価ドットを形成する評価ドット形成ステップと、を含むことを特徴とする。
本適用例によれば、予備吐出ステップで吐出した液体の少なくとも一成分がインク吸収層に浸透していることにより、評価ドット形成ステップで吐出する液体のインク吸収層への浸透(広がり)が抑えられる。これにより、インク吸収層への浸透を見越して吐出検査に必要な液体量よりも多めに液体を吐出する従来の吐出検査方法のように、一度に吐出する液体量を多くするために吐出量が不安定になって吐出検査の精度が低下したり、何度も吐出して液体量を確保することにより評価パターン形成の効率が低下したりする不具合を回避することができる。
したがって、効率よく高精度な液滴吐出ヘッドの吐出ノズルの吐出検査方法を提供することが可能となる。
したがって、効率よく高精度な液滴吐出ヘッドの吐出ノズルの吐出検査方法を提供することが可能となる。
[適用例2]上記適用例に記載の吐出検査方法において、前記予備吐出ステップでは、前記評価ドット形成領域の大部分を含む領域に前記液体の少なくとも一成分を吐出することが好ましい。
本適用例によれば、インク吸収層の評価ドット形成領域の大部分を含む領域に液体の少なくとも一成分が充填されているので、評価ドット形成ステップで吐出する液体の定着時間が短縮されることによって、より効率がよく、また、精度の高い吐出検査をすることが可能となる。
[適用例3]上記適用例に記載の吐出検査方法において、前記予備吐出ステップでは、前記液体の溶媒成分を吐出することを特徴とする。
本適用例によれば、評価ドットの外形とその周辺とのコントラストがより明確となり易くなり、吐出検査の精度を高めることができると共に、評価ドット形成用の液体、即ち、実際の描画(画像形成)に用いる液体の使用量を抑え、吐出検査コストの低減を図ることができる。
[適用例4]上記適用例に記載の吐出検査方法において、前記液体は、光透過性の高い透明な液体であることを特徴とする。
本適用例によれば、カラーインクなどの視認が容易な液体により形成されたテストパターンを光学的に認識する従来の吐出検査方法では視認または認識が困難であった透明インクを用いた場合でも、予備吐出によりインク吸収層に液体が予備充填されていることにより、評価ドット形成用の液体のインク吸収層への広がりが抑えられるので、評価ドットの外形とその周辺部とのコントラスト差が出やすくなる。したがって、評価ドットの視認または認識が容易となることにより、評価ドットの着弾面積や着弾位置などの物理量を精度よく検出することが可能なノズルの吐出検査方法を提供することができる。
[適用例5]上記適用例に記載の吐出検査方法において、前記吐出ノズルは、インクジェット法により前記液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドに備わるノズルであることを特徴とする。
インクジェット法を用いた吐出ノズルを備えた液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)は、吐出量や吐出位置等の吐出特性を精度よく制御して高精細な描画(記録)ができるので、上記適用例のように高精度な吐出検査が可能な吐出検査方法を適用することにより、ノズルの吐出特性を保持して安定した品質の画像記録(液体吐出)を実現することが可能になる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせて示している。
(液滴吐出装置)
まず、記録媒体に液体を吐出して記録物(印刷物)を形成する液滴吐出装置IJの一実施形態について図1に従って説明する。液滴吐出装置に関しては様々な種類の装置があるが、インクジェット法を用いた装置が好ましい。インクジェット法は微小な液滴の吐出が可能であるため、微細加工に適しているため、本発明の高精度な吐出検査が可能な吐出検査方法を適用することにより、ノズルの吐出特性を保持して安定した品質の画像記録(液体吐出)を実現することができる。
まず、記録媒体に液体を吐出して記録物(印刷物)を形成する液滴吐出装置IJの一実施形態について図1に従って説明する。液滴吐出装置に関しては様々な種類の装置があるが、インクジェット法を用いた装置が好ましい。インクジェット法は微小な液滴の吐出が可能であるため、微細加工に適しているため、本発明の高精度な吐出検査が可能な吐出検査方法を適用することにより、ノズルの吐出特性を保持して安定した品質の画像記録(液体吐出)を実現することができる。
図1は、本実施形態に係る液滴吐出装置IJの概略構成を示す斜視図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。以下の説明においては、図1中に示されたXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸がワークステージ102に対して平行となるよう設定され、Z軸がワークステージ102に対して直交する方向に設定されている。図1中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。以下の説明においては、図1中に示されたXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸がワークステージ102に対して平行となるよう設定され、Z軸がワークステージ102に対して直交する方向に設定されている。図1中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。
図1において、液滴吐出装置IJは、例えばインクジェット方式により記録媒体上に機能性の液体を液滴として吐出することにより所望の記録(印刷)パターンを形成する装置であり、本実施形態の吐出検査方法を行うものでもある。
液滴吐出装置IJは、装置架台101、ワークステージ102、ステージ移動装置103、キャリッジ104、液滴吐出ヘッド20、キャリッジ移動装置106、チューブ107、第1タンク108、第2タンク109、第3タンク110、コントロール装置10、及び、液滴吐出装置IJにおいて、液滴吐出ヘッドの吐出検査を行なう吐出検査部50と、を備えている。
装置架台101は、ワークステージ102及びステージ移動装置103の支持台である。ワークステージ102は、装置架台101上においてステージ移動装置103によってX軸方向に移動可能に設置されており、上流側の搬送装置(図示せず)から搬送される記録媒体Pを、真空吸着機構によりXY平面上に保持する。ステージ移動装置103は、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備え、コントロール装置10から入力される、ワークステージ102のX座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ワークステージ102をX軸方向に移動させる。
キャリッジ104は、液滴吐出ヘッド20を保持するものであり、キャリッジ移動装置106によってY軸方向及びZ軸方向に移動可能に設けられている。液滴吐出ヘッド20は、図示略の複数のノズルを備えており、コントロール装置10から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、所定の機能性の液体を液滴として吐出する。この液滴吐出ヘッド20は、キャリッジ104を介してチューブ107と連結されている。
これより、液滴吐出装置IJにより、カラーフィルター基板を製造するために、液滴吐出ヘッド20から液体としてのカラーフィルター材料を液滴として吐出する構成例について説明する。即ち、液滴吐出ヘッド20は、R(赤)に対応するノズルにチューブ107を介して第1タンク108からR(赤)用のカラーフィルター材料が供給され、G(緑)に対応するノズルにチューブ107を介して第2タンク109からG(緑)用のカラーフィルター材料が供給され、B(青)に対応するノズルにチューブ107を介して第3タンク110からB(青)用のカラーフィルター材料が供給されるようになっている。
これより、液滴吐出装置IJにより、カラーフィルター基板を製造するために、液滴吐出ヘッド20から液体としてのカラーフィルター材料を液滴として吐出する構成例について説明する。即ち、液滴吐出ヘッド20は、R(赤)に対応するノズルにチューブ107を介して第1タンク108からR(赤)用のカラーフィルター材料が供給され、G(緑)に対応するノズルにチューブ107を介して第2タンク109からG(緑)用のカラーフィルター材料が供給され、B(青)に対応するノズルにチューブ107を介して第3タンク110からB(青)用のカラーフィルター材料が供給されるようになっている。
ここで、本実施形態における液滴吐出ヘッド20に形成されたノズルについて、図2を用いて説明する。図2は、液滴吐出ヘッド20に穿設されたノズルの配列具合を示す模式図であり、図1においてキャリッジ104の下方向から見た状態を示したものである。なお、ここでは図面上下方向をY軸方向として図示している。
本実施形態では、図示するように、液滴吐出ヘッド20はR、G、Bに対応したカラーフィルター材料を吐出するノズルブロック20R,20G,20Bを備えている。具体的には、ノズルブロック20Rには第1タンク108からチューブ107を介してR用のカラーフィルター材料が供給されている。また、ノズルブロック20Gには第2タンク109からチューブ107を介してG用のカラーフィルター材料が供給されている。また、ノズルブロック20Bには第3タンク110からチューブ107を介してB用のカラーフィルター材料が供給されている。そして、各ノズルブロック20R,20G,20Bは、それぞれ12個の吐出ノズル21〜32が略一直線に配列され、その配列方向はX軸方向と一致している。
穿設された各ノズルには、液滴吐出ヘッド20内において、前述したようにノズル毎に吐出機構がそれぞれ形成され、液滴吐出ヘッド20内の各色液体に圧力を発生させて、所定量の各色液体をノズルから吐出するように構成されている。もとより、吐出機構は、総てのノズルについて同様な構造を有している。
吐出機構は、本実施形態では図2の吹出し部に示した構造を有し、駆動素子としての圧電素子2を駆動体(アクチュエーター)とするものである。すなわち、圧電素子2は、その両端の電極2cとグランドライン(GND)との間に電圧波形が印加されると、電歪性によって収縮あるいは伸長変形し、振動板3を矢印方向に撓ませて液体流路途中に形成された加圧室4に存在する各色液体を加圧する。この結果、加圧された各色液体は、液滴吐出ヘッド20の底面部材8に穿設された吐出ノズル32(21〜31)から、液滴Lとして吐出されるのである。なお、吐出機構は、例えば、駆動体として加熱素子を用いた所謂サーマル方式などであってもよい。
ところで、本実施形態では、説明を簡略化するため各ノズルブロックには12個のノズルが形成されているものとしているが、実際はそれぞれ所定のピッチで数十個〜数百個のノズルが形成されている。また、各ノズルブロックも2列など複数のノズル列数を有する場合もあり、例えば2列の場合は、ノズルの穿設位置が、ノズル列間で互いに半ピッチずれた千鳥配列をなす関係となる場合もある。
再び図1に戻り、キャリッジ移動装置106は、装置架台101を跨ぐ橋梁構造をしており、Y軸方向及びZ軸方向に対してボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備え、コントロール装置10から入力される、キャリッジ104のY座標及びZ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ104をY軸方向及びZ軸方向に移動させる。
コントロール装置(制御部)10は、ステージ移動装置103にステージ位置制御信号を出力し、キャリッジ移動装置106にキャリッジ位置制御信号を出力すると共に、液滴吐出ヘッド20に描画データ及び駆動制御信号を出力して、液滴吐出ヘッド20による液滴吐出動作、ワークステージ102の移動による記録媒体Pの位置決め動作、キャリッジ104の移動による液滴吐出ヘッド20の位置決め動作の同期制御を行うことにより、記録媒体P上の所定の位置にカラーフィルター材料(液体)の液滴を吐出する。
ところで、一般に、液滴吐出ヘッド20には、各吐出ノズル間において液滴Lの吐出量のバラツキが生じている。この理由としては、例えばヘッド内部の流路の構造等が挙げられる。そこで、本実施形態の液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド20による記録媒体Pへの吐出動作に先立ち、液滴吐出ヘッド20の各吐出ノズルにおける液滴Lの吐出状況を検出するノズル検査(吐出検査)を実施し、そのノズル検査結果に基づいて吐出ノズル間のバラツキを調整するようにしている。
また、液滴吐出ヘッド20は両隣のノズルから液滴が吐出することによって各ノズルの吐出量が影響を受ける場合がある。そこで、複数の吐出パターンに基づく吐出を行うことでノズル相互間における吐出特性への影響を防止した状態でノズルの吐出特性を取得するようにしている。また、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド20において、1回の吐出動作に基づく液滴Lの量が微小である場合には、各々のノズルから吐出した複数の液滴により一つのドット(液溜り)を構成するようにしてもよい。これにより、十分な大きさのドットを形成することができ、後述のように各ドットの面積に基づいてノズル間の吐出量のバラツキ補正を精度良く行うことが可能となる。
このようなノズル検査(吐出検査)を実施するために、液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド20の各ノズルにおける液滴Lの吐出量を、記録媒体Pに着弾した液体の着弾面積などの物理量を評価することによって求める吐出検査部50を備えている。吐出検査部50の構成について、次に図面を参照しながら述べる。
このようなノズル検査(吐出検査)を実施するために、液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド20の各ノズルにおける液滴Lの吐出量を、記録媒体Pに着弾した液体の着弾面積などの物理量を評価することによって求める吐出検査部50を備えている。吐出検査部50の構成について、次に図面を参照しながら述べる。
〔吐出検査部〕
図3は液滴吐出装置IJの吐出検査部50の概略構成を示す模式図である。
図3に示すように、本実施形態では、テスト用の記録媒体P及び吐出検査部50を用いて液体吐出ヘッド(20)の吐出ノズルの吐出量を評価する吐出検査を行なう。吐出検査部50は、図1に示す液滴吐出装置IJにおいて、例えばキャリッジ104に取り付けることができる。
吐出検査部50は、パターン認識手段としての撮像部171、光学系172、照射手段としての照明部173、吐出量評価回路174、及び記憶部175を備えている。照明部173から射出された照明光の一部は、記録媒体Pに形成された評価パターン(後述する)の表面で反射して、光学系172を経て撮像部171に入射するようになっている。
図3は液滴吐出装置IJの吐出検査部50の概略構成を示す模式図である。
図3に示すように、本実施形態では、テスト用の記録媒体P及び吐出検査部50を用いて液体吐出ヘッド(20)の吐出ノズルの吐出量を評価する吐出検査を行なう。吐出検査部50は、図1に示す液滴吐出装置IJにおいて、例えばキャリッジ104に取り付けることができる。
吐出検査部50は、パターン認識手段としての撮像部171、光学系172、照射手段としての照明部173、吐出量評価回路174、及び記憶部175を備えている。照明部173から射出された照明光の一部は、記録媒体Pに形成された評価パターン(後述する)の表面で反射して、光学系172を経て撮像部171に入射するようになっている。
撮像部171は、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラなどが用いられ、受光した光を電荷に変換する受光素子や、この電荷を読み出す電荷結合素子等を有している。
光学系172は、単数または複数のレンズ群により構成されている。撮像部171により撮像される画像は、光学系172により撮像対象物に対して例えば6〜10倍程度に拡大される。
照明部173は、記録媒体Pの評価パターン形成面に対して光が略直交して入射するように配置されており、撮像対象物となる記録媒体Pの評価パターン形成面と撮像部171との間の光軸を環状に囲んだリング照明などにより構成されている。
光学系172は、単数または複数のレンズ群により構成されている。撮像部171により撮像される画像は、光学系172により撮像対象物に対して例えば6〜10倍程度に拡大される。
照明部173は、記録媒体Pの評価パターン形成面に対して光が略直交して入射するように配置されており、撮像対象物となる記録媒体Pの評価パターン形成面と撮像部171との間の光軸を環状に囲んだリング照明などにより構成されている。
吐出量評価回路174は、照明部173及び撮像部171のオンオフを制御するとともに、光学系172の焦点距離や絞りの制御を行う。
また、吐出量評価回路174は、撮像部171の撮像結果を解析する機能を有している。詳述すると、吐出量評価回路174は、記録媒体Pの評価パターン形成面に対して照明部173から光を照射したときに、撮像部171の電荷結合素子により読み出された電荷を電気信号として受け取り、この電気信号を記憶部175に画像データとして記憶させる。
また、吐出量評価回路174は、記憶部175に記憶された画像データを読み出し、その画像データを解析して(詳細は後述する)解析結果を記憶部175に記憶させる。
また、吐出量評価回路174は、撮像部171の撮像結果を解析する機能を有している。詳述すると、吐出量評価回路174は、記録媒体Pの評価パターン形成面に対して照明部173から光を照射したときに、撮像部171の電荷結合素子により読み出された電荷を電気信号として受け取り、この電気信号を記憶部175に画像データとして記憶させる。
また、吐出量評価回路174は、記憶部175に記憶された画像データを読み出し、その画像データを解析して(詳細は後述する)解析結果を記憶部175に記憶させる。
次に、本実施形態の吐出検査方法に用いる記録媒体Pについて図面に沿って詳細に説明する。図4は、本実施形態の吐出検査方法で用いる記録媒体の一例を模式的に説明するものであり、(a)は部分正断面図、(b)は、(a)をさらに拡大してインク吸収層を模式的に説明する部分断面図である。
図4において、記録媒体Pは、基材42と、基材42上に積層させたインク吸収層43とを有している。
図4において、記録媒体Pは、基材42と、基材42上に積層させたインク吸収層43とを有している。
インク吸収層43は、例えばPVAなどの透明な接合剤(バインダー:binder)44に、シリカやアルミナなどの粒子を分散させることにより多数の空隙セル45が形成されている。このインク吸収層43の接合剤44の表面は極めて平滑であるが、分散させたシリカやアルミナの粒子により数μmオーダー若しくはそれよりも小さい多数の空隙セル45が形成されていることにより、液体などの水分を透過し得る。インク吸収層43は略均一な厚みになっており、インク吸収層43の厚みは、液体の吐出量に応じて適宜設定される。例えば、吐出量が微量であるほど、インク吸収層43の厚みを薄くすることにより吐出量評価の評価精度を高くすることができる。例えば、吐出量が数ピコリットル程度であれば、インク吸収層43の厚みは10μm程度であればよい。
基材42は、吐出される液体のうちのインク吸収層43に吸収される吸収成分を吸収しない材質のものである。例えば、基材42には、PET(Polyethylene terephthalate)などを用いることができる。
続いて、本実施形態の液滴吐出装置IJが行う液滴吐出ヘッド20の吐出ノズルの吐出検査方法について、図面を参照して説明する。図5は液滴吐出装置IJが吐出検査装置として機能するときの機能ブロック図である。
続いて、本実施形態の液滴吐出装置IJが行う液滴吐出ヘッド20の吐出ノズルの吐出検査方法について、図面を参照して説明する。図5は液滴吐出装置IJが吐出検査装置として機能するときの機能ブロック図である。
コントロール装置10には、図5に示すように、バスラインで相互に接続されたCPU11とメモリー12、駆動制御信号生成回路13、及び、吐出量評価回路174が備えられている。
また、コントロール装置10には、図示しないが、これ以外に、ステージ移動装置103の移動を制御する制御回路や、キャリッジ移動装置106の移動を制御する制御回路が備えられている。そしてCPU11は、記録媒体Pに対して液滴を吐出する際、吐出開始位置や主走査及び副走査に関する演算を行い、制御回路を介してステージ移動装置103の駆動用リニアモーターおよびキャリッジ移動装置106の駆動用リニアモーターに、それぞれ所定の制御信号を出力して移動するように構成されている。この結果、ノズルと記録媒体Pとを相対移動し、記録媒体Pに所定の図柄や画像などを描画する液滴吐出装置IJとして機能するようになっている。
コントロール装置10では、CPU11は、メモリー12に格納された吐出特性取得の処理プログラムにしたがってノズル区分演算と吐出制御演算とを行う。そして、演算した吐出制御データに基づいて駆動制御信号生成回路13を制御して所定の駆動制御信号を生成し、液滴吐出ヘッド20に出力する。液滴吐出ヘッド20では、出力された駆動制御信号にしたがって生成された駆動信号が各吐出ノズルの圧電素子2に印加され、液体供給装置15から供給される所定の機能性を有する液体を各吐出ノズルから記録媒体(P)のインク吸収層(43)に向けて吐出する。
吐出して記録媒体(P)に着弾した液体は、吐出検査部50を用いた後述する吐出検査方法により、各ノズルから吐出された吐出量や吐出位置などの物理量が、撮像部171により画像データとして把握され、物理量を表すその画像データは電気信号として吐出量評価回路174が受け取り、この電気信号を記憶部175に出力する。
CPU11は、吐出量評価回路174を制御して記憶部175に記憶された画像データを読み出し、その画像データを解析して、各ノズルについての実際の吐出量を算出する。そして、出力された駆動制御信号にしたがって生成された駆動信号と実際の吐出量とを用いて吐出特性の取得演算を行い、演算データをメモリー12の記憶部175に格納することによって各ノズルについての吐出特性を取得する。
CPU11は、吐出量評価回路174を制御して記憶部175に記憶された画像データを読み出し、その画像データを解析して、各ノズルについての実際の吐出量を算出する。そして、出力された駆動制御信号にしたがって生成された駆動信号と実際の吐出量とを用いて吐出特性の取得演算を行い、演算データをメモリー12の記憶部175に格納することによって各ノズルについての吐出特性を取得する。
(吐出検査方法)
続いて、吐出検査部50が行う吐出検査方法の具体的な処理について説明する。この処理は、メモリー12に格納された処理プログラム(図5参照)にその手順が規定され、CPU11は、この処理プログラムを読み出し、メモリー12をワーキングメモリーとして適宜使用して処理を実行する。
続いて、吐出検査部50が行う吐出検査方法の具体的な処理について説明する。この処理は、メモリー12に格納された処理プログラム(図5参照)にその手順が規定され、CPU11は、この処理プログラムを読み出し、メモリー12をワーキングメモリーとして適宜使用して処理を実行する。
図6は、本実施形態の吐出検査方法を示すフローチャートである。また、図7は、本実施形態の吐出検査方法において、記録媒体に形成する評価パターンの形成過程を模式的に示すものであり、(a)は、予備吐出ステップの状態を示す平面図、(b)は、評価ドット形成ステップの状態を示す平面図である。また、図8(a)は、評価パターンの評価ドットを拡大して模式的に示す平面図であり、(b)は(a)の摸式正断面図である。
本実施形態の吐出検査方法において、液滴吐出装置IJは、まず、図6のステップS1に示すように、キャリッジ移動装置106によりキャリッジ104を移動させて、液滴吐出ヘッド20と記録媒体Pとを対向させる。
本実施形態の吐出検査方法において、液滴吐出装置IJは、まず、図6のステップS1に示すように、キャリッジ移動装置106によりキャリッジ104を移動させて、液滴吐出ヘッド20と記録媒体Pとを対向させる。
次に、液滴吐出ヘッド20の吐出ノズルの吐出検査を行なうために、記録媒体Pに液体を吐出して評価パターンを形成する。液体としては、光透過性の高い例えば透明な液体を用いることができる。本実施形態の吐出検査方法によれば、従来の吐出検査システムでは視認または認識が困難な透明な液体を用いた場合でも、評価パターンを正確に視認または認識して高精度な吐出検査を行なうことが可能である。本実施形態の評価パターン形成では、まず、ステップS2に示すように、液滴吐出ヘッド20から記録媒体Pのインク吸収層43上の評価ドット形成領域の大部分を含む領域に、吐出検査対象とする吐出ノズルとは異なる吐出ノズルから液体を吐出する予備吐出を行なって予備吐出パターン71を形成する。本実施形態では、図7に示すように、予備吐出用の液体として、固形分(溶質)と溶媒とからなり吐出検査に用いる液体の溶媒分を用いて予備吐出パターン71を形成する。図中、実線で示す予備吐出パターン71は、着弾した直後の状態を示している。着弾した予備吐出パターン71は、インク吸収層43に浸透し、やがて破線で示す予備吐出パターン71´の位置まで広がって定着する。
次に、ステップS3において、吐出検査対象とする吐出ノズルから、予備吐出パターン71が形成された評価ドット形成領域に吐出検査に用いる液体を吐出して評価パターン70を構成する評価ドット81を形成する。本実施形態の評価パターン70は、略等間隔で複数の評価ドット81が縦横にマトリクス状に並んだパターンである。
評価ドット81は、図8に示すように、インク吸収層43に予め浸透されている予備吐出パターン71の液体により、インク吸収層43への評価ドット81用の液体の浸透が抑えられるので、使用量を低減できると共に、インク吸収層43に過度に濡れ広がることによる外形のぼやけを抑えることができる。
評価ドット81は、図8に示すように、インク吸収層43に予め浸透されている予備吐出パターン71の液体により、インク吸収層43への評価ドット81用の液体の浸透が抑えられるので、使用量を低減できると共に、インク吸収層43に過度に濡れ広がることによる外形のぼやけを抑えることができる。
次に、評価パターンを解析して記録媒体Pに着弾した評価ドット81の吐出量評価を行なう。
吐出量評価では、まず、ステップS4において、評価ドット81の着弾面積や着弾位置などの物理量評価を行なう。評価ドット81の物理量測定では、吐出量評価回路174により照明部173のオンオフ、及び、光学系172の焦点距離や絞りなどを制御して、照明部173から記録媒体Pに照射した照射光により、評価ドット81を撮像部171にて撮像する。撮像部171によって撮像された評価パターンの画像の電気信号は、吐出量評価回路174を介して記憶部175へ送られ、画像データとして記憶される。
吐出量評価では、まず、ステップS4において、評価ドット81の着弾面積や着弾位置などの物理量評価を行なう。評価ドット81の物理量測定では、吐出量評価回路174により照明部173のオンオフ、及び、光学系172の焦点距離や絞りなどを制御して、照明部173から記録媒体Pに照射した照射光により、評価ドット81を撮像部171にて撮像する。撮像部171によって撮像された評価パターンの画像の電気信号は、吐出量評価回路174を介して記憶部175へ送られ、画像データとして記憶される。
次に、ステップS5において、吐出量評価回路174は、記憶部175に記憶された画像データを読出して解析し、その画像データに対応する吐出ノズルの吐出特性値を算出する。
算出された吐出量のデータは、吐出量評価回路174から再び記憶部175に記憶される。そして、必要に応じてオペレーターに吐出特性の異常を発報したり、液滴吐出ヘッド20のノズル面のクリーニングなどのメンテナンスを要求する。
算出された吐出量のデータは、吐出量評価回路174から再び記憶部175に記憶される。そして、必要に応じてオペレーターに吐出特性の異常を発報したり、液滴吐出ヘッド20のノズル面のクリーニングなどのメンテナンスを要求する。
以上、説明した一連の吐出検査方法によれば、予備吐出ステップで吐出した液体の溶媒分がインク吸収層43に浸透していることにより、評価ドット形成ステップで吐出する液体のインク吸収層43への過度な浸透による広がりが抑えられる。これにより、インク吸収層43への浸透を見越して吐出検査に必要な液体量よりも多めに液体を吐出する従来の吐出検査方法のように、一度に吐出する液体量を多くすることにより吐出量が不安定になって吐出検査の精度が低下したり、または、何度も吐出して液体量を確保することにより評価パターン70形成の効率が低下したりする不具合を回避することができる。
また、上記実施形態では、予備吐出ステップにおいて、評価ドット形成領域の大部分を含む領域に液体(溶媒)を吐出して予備吐出パターン71を形成してから、評価ドット81形成用の液体を吐出する構成としている。
これにより、インク吸収層43の評価ドット形成領域の大部分を含む領域に予備吐出パターン71形成用の液体(溶媒)が充填されているので、評価ドット形成ステップで吐出する評価ドット81形成用の液体の定着時間が短縮されるとともに、インク吸収層43への浸透による評価ドット81形成用の液体の過度な濡れ広がりが抑制されるので、より効率がよく、また、精度の高い吐出検査をすることが可能となる。
これにより、インク吸収層43の評価ドット形成領域の大部分を含む領域に予備吐出パターン71形成用の液体(溶媒)が充填されているので、評価ドット形成ステップで吐出する評価ドット81形成用の液体の定着時間が短縮されるとともに、インク吸収層43への浸透による評価ドット81形成用の液体の過度な濡れ広がりが抑制されるので、より効率がよく、また、精度の高い吐出検査をすることが可能となる。
また、上記実施形態では、予備吐出ステップにおいて、評価ドット81形成用の液体の溶媒成分を吐出する構成とした。
これにより、評価ドット81の外形とその周辺とのコントラストがより明確となり易くなり、吐出検査の精度を高めることができると共に、評価ドット形成用の液体、即ち、実際の描画(画像形成)に用いる液体の使用量を抑え、吐出検査コストの低減を図ることができる。
これにより、評価ドット81の外形とその周辺とのコントラストがより明確となり易くなり、吐出検査の精度を高めることができると共に、評価ドット形成用の液体、即ち、実際の描画(画像形成)に用いる液体の使用量を抑え、吐出検査コストの低減を図ることができる。
上記実施形態の吐出検査方法では、各評価ドット81を形成する領域の大部分を含む領域に予備吐出パターン71を予め形成した評価パターン70を説明した。これに限らず、評価パターンは、以下の変形例として実施することも可能である。
(変形例)
図9(a)は、評価パターンの変形例を拡大して模式的に示す平面図であり、(b)は(a)の模式正断面図である。
図9において、本変形例の評価パターン70´は、評価ドット形成領域の一部を含む領域に予備吐出パターン71´を形成した後に、その予備吐出パターン71´の僅かに含む領域に評価ドット81´を形成して構成されている。具体的には、同一ドット列に、予備吐出パターン71´と、評価ドット81´とが交互に形成されている。
図9(a)は、評価パターンの変形例を拡大して模式的に示す平面図であり、(b)は(a)の模式正断面図である。
図9において、本変形例の評価パターン70´は、評価ドット形成領域の一部を含む領域に予備吐出パターン71´を形成した後に、その予備吐出パターン71´の僅かに含む領域に評価ドット81´を形成して構成されている。具体的には、同一ドット列に、予備吐出パターン71´と、評価ドット81´とが交互に形成されている。
このような構成の評価パターン70´において、記録媒体Pのインク吸収層43に先に着弾させた予備吐出パターン71´により、評価ドット81´の少なくとも予備吐出パターン71´と近接する部分の液体の浸透による濡れ広がりが抑えられ、輪郭がはっきりとした評価ドット81´を得ることができる。したがって、評価ドット81´の物理量測定を良好な状態で行なうことが可能となり、精度の高い吐出検査を行なうことができる。
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本発明の液滴(液体)吐出装置、及び、それを用いた吐出検査方法は、インクジェット法による液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドに備わる吐出ノズルにおいて格別な効果を奏するが、インクジェットに限らず、例えば、ディスペンサーやマイクロピペットなどの、他の吐出ノズル、及び、それを備えた液体吐出装置における吐出検査にも適用することができる。
また、上記実施形態では、液滴吐出ヘッド20において、加圧室(キャビティー)4を加圧する加圧手段に圧電素子2を用いたが、他の方法でも良い。例えば、コイルと磁石とを用いて振動板3を変形させて加圧しても良い。他に、加圧室4内にヒーター配線を配置して、ヒーター配線を加熱することにより、液体を気化させたり、液体に含む気体を膨張させたりして加圧しても良い。他にも、静電気の引力及び斥力を用いて振動板3を変形させて加圧しても良い。
また、上記実施形態では、吐出検査部50の認識手段としてCCDなどの撮像部171により評価パターンの画像を認識して吐出検査を行なう例を説明したが、吐出検査用の評価パターンは肉眼でも認識(視認)することが可能である。肉眼の認識によっても、液滴吐出ヘッド20のノズル目詰まりなどによるドット抜けの有無の判定などの吐出検査は十分に可能である。
また、上記の実施形態は、主として吐出検査部を備えた液体吐出装置と、それを用いた液体吐出方法における吐出検査方法について記載されているが、その中には、印刷装置、記録装置、液体の吐出装置、印刷方法、記録方法、液体の吐出方法、印刷システム、記録システム、コンピューターシステム、プログラム、プログラムを記憶した記憶媒体等の開示が含まれていることは言うまでもない。
また、一実施形態としてのプリンター等について上記のとおり説明したが、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
また、上記実施の形態においては、液滴吐出装置IJ(インクジェットプリンター)の一例として、吐出ノズルを備えた液滴吐出ヘッド20が記録媒体Pに対して所定方向に移動して吐出ノズルから液体を吐出する所謂シリアルプリンターを挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば、吐出ノズルを備えた移動しないラインヘッドに対して、所定方向に移動する記録媒体に吐出ノズルから液体を吐出するラインプリンターであってもよい。
P…記録媒体、IJ…液滴吐出装置、2…圧電素子、3…振動板、4…加圧室、8…底面部材、10…コントロール装置、11…CPU、12…メモリー、13…駆動制御信号生成回路、15…液体供給装置、20…液滴吐出ヘッド、20B,20G,20R…ノズルブロック、21〜32…吐出ノズル、42…基材、43…インク吸収層、44…接合剤、45…空隙セル、50…吐出検査部、70,70´…評価パターン、81,81´…評価ドット、101…装置架台、102…ワークステージ、103…ステージ移動装置、104…キャリッジ、106…キャリッジ移動装置、107…チューブ、108…第1タンク、109…第2タンク、110…第3タンク、171…撮像部、172…光学系、173…照明部、174…吐出量評価回路、175…記憶部。
Claims (5)
- 所定の間隔で複数並んだ吐出ノズルを有した液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置において、
インク吸収層を有する記録媒体に前記液滴吐出ヘッドから液体を吐出して、前記吐出ノズルに対応する前記液体の評価ドットが配置された評価パターンを形成する評価パターン形成工程と、
前記液体が前記インク吸収層に充填された前記評価ドットの物理量を評価し、この評価結果に基づいて前記吐出ノズルの吐出特性を評価する吐出量評価工程と、を有する吐出検査方法であって、
前記評価パターン形成工程は、吐出検査対象とする前記吐出ノズルとは異なる吐出ノズルから、前記吐出検査対象とする前記吐出ノズルと対応する前記評価ドット形成領域を含む領域に、前記液体の少なくとも一成分を吐出する予備吐出ステップと、
前記吐出検査対象とする前記吐出ノズルから、前記評価ドット形成領域に前記液体を吐出して前記吐出特性を評価するのに必要な前記液体量が確保された前記評価ドットを形成する評価ドット形成ステップと、を含むことを特徴とする吐出検査方法。 - 請求項1に記載の吐出検査方法において、
前記予備吐出ステップでは、前記評価ドット形成領域の大部分を含む領域に前記液体の少なくとも一成分を吐出することを特徴とする吐出検査方法。 - 請求項1または2に記載の吐出検査方法において、
前記予備吐出ステップでは、前記液体の溶媒成分を吐出することを特徴とする吐出検査方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の吐出検査方法において、
前記液体は、光透過性の高い透明な液体であることを特徴とする吐出検査方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の吐出検査方法において、
前記吐出ノズルは、インクジェット法により前記液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドに備わるノズルであることを特徴とする吐出検査方法。
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CN104964658A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-10-07 | 首钢总公司 | 一种测量电阻点焊飞溅大小的装置及使用方法 |
-
2012
- 2012-12-06 JP JP2012266935A patent/JP2014113513A/ja active Pending
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