JP2014113692A - 吐出検査方法、吐出検査装置、及び液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出ヘッドから記録媒体に吐出された液体の着弾ドットから吐出量を精度よく評価することが可能な吐出検査方法、吐出検査装置、及び、それを備えた液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】吐出ノズルからインク吸収層を有する記録媒体に液体を吐出して形成された評価パターンを視認または撮像するパターン認識手段と、前記評価パターンが形成された領域に向けて光を照射する照射手段とを用いて、前記評価パターンの物理量を評価する前記吐出ノズルの吐出検査方法であって、前記照射手段は、前記記録媒体に対して互いに前記光の入射角度が異なる前記照射手段を複数有し、前記パターン認識手段により認識した複数の前記照射手段ごとのパターン認識結果に基づいて、当該認識した前記評価パターンの物理量を評価することを特徴とする吐出検査方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、吐出検査方法、吐出検査装置、及び、それを備えた液滴吐出装置に関する。

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、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）。

特開２０００−４３３８２号公報

ところで、近年の電子機器の高機能化や小型・薄型化の進展のなかで、液滴吐出ヘッドによる機能性液体の吐出には、より精密な吐出量の制御や、高い着弾位置精度の確保が求められている。このため、評価パターンを記録して行なう吐出検査では、ドット抜けの有無の検出にとどまらず、評価パターンの着弾位置や着弾面積などの物理量を正確に把握することが求められる。
また、最近、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなどといった色インクの他に、クリアインクと呼ばれる無色透明な液体をインクとして液滴吐出ヘッドから吐出し、画像の品質を調整することも考えられている。例えば、透明インクは画像の光沢を揃えるために用いられる。具体的には、顔料系の有色インクで普通紙（光沢処理をしていない用紙）に記録を行うと、有色インクで記録された部分と、普通紙の地色の部分とで光沢に差が生じてしまうことがある。この場合、非記録領域に顔料インクを着弾させると記録領域と非記録領域の光沢を揃えることができる。
しかしながら、上記したような透明液体は、評価パターンを記録しても視認が難しく、光学的に読み取ることや電気的に認識することが困難であるうえに、光透過性の高い透明な基材にインク吸収層が積層された透明基板に透明液体を塗布した場合には、基板に付いた微小なきずや異物などが光学的な読み取りや電気的な認識のノイズとなって、評価パターンの着弾位置や着弾面積などの物理量の検出精度を低下させる虞があるという問題があった。

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、吐出ノズルからインク吸収層を有する記録媒体に液体を吐出して形成された評価パターンを視認または撮像するパターン認識手段と、前記評価パターンが形成された領域に向けて光を照射する照射手段とを用いて、前記評価パターンの物理量を評価する前記吐出ノズルの吐出検査方法であって、前記記録媒体に対して互いに前記光の入射角度が異なる前記照射手段を複数有し、前記パターン認識手段により認識した複数の前記照射手段ごとのパターン認識結果に基づいて、当該認識した前記評価パターンの物理量を評価することを特徴とする。

本適用例では、記録媒体に対して光の入射角度が異なる複数の照射手段から記録媒体に光を照射し、記録媒体からの反射光または透過光をパターン認識手段により評価パターンを画像として認識する吐出検査方法において、各照射手段毎のパターン認識結果に基づいて評価パターンの物理量を評価する。これにより、光の入射角度の違いによって認識される画像の差異から、検査対象とする液体の評価パターンと、記録媒体に付いたキズや異物などとを判別して、ノイズが除去された評価パターンの画像データを得ることができる。
特に、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な記録媒体に液体としての透明インクを用いて評価パターンを形成した場合でも、異なる照射角度の光を用いたパターン認識結果を比較評価することにより評価パターンを視認または認識することが可能になり、しかも、透明インクの着弾位置や着弾面積（吐出量）などの物理量を検出できることを発明者は見出した。
したがって、液体として透明インクを用いた場合でも、記録媒体に着弾した評価パターン（液体）の物理量を求めて、吐出ノズルの高精度な吐出検査を行なうことが可能となり、吐出ノズルによる安定した描画（記録）品質の保持に寄与することができる。

［適用例２］上記適用例に記載の吐出検査方法において、前記パターン認識手段は、前記評価パターンを撮像する撮像装置であり、画像処理を用いて該撮像装置により撮像した前記評価パターンを検査することが好ましい。

本適用例によれば、記録媒体からの反射光または透過光を撮像装置により電気信号に変換して認識するので、認識した電気信号を画像処理装置を用いて画像処理を行なうことにより、評価パターンの物理量を効率的、且つ高精度に認識することが可能な吐出検査システムを構成することができる。

［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）が可能なので、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、視認可能な液体により形成された評価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の困難であった透明インクを用いた場合でも、評価パターンの視認または認識が可能になるうえに、液体の着弾位置や着弾面積（吐出量）などの物理量を検出して、ノズルの液体吐出特性の安定化に寄与することができる。

［適用例５］本適用例に係る吐出検査装置は、吐出ノズルからインク吸収層を有する記録媒体に液体を吐出して形成された評価パターンを視認または撮像するパターン認識手段と、前記評価パターンが形成された領域に向けて光を照射する照射手段とを用いて、前記評価パターンの一部の物理量を評価する前記吐出ノズルの吐出検査装置であって、前記記録媒体に対して互いに前記光の入射角度が異なる前記照射手段を複数有し、前記パターン認識手段により認識した複数の前記照射手段ごとのパターン認識結果に基づいて、当該認識した前記評価パターンの物理量を評価する物理量評価部を備えたことを特徴とする。

本適用例によれば、記録媒体に対して光の入射角度が異なる複数の照射手段から記録媒体に光を照射し、記録媒体からの反射光または透過光をパターン認識手段により評価パターンを画像として認識する吐出検査装置において、各照射手段毎のパターン認識結果に基づいて評価パターンの物理量を評価することができる。これにより、光の入射角度の違いによって認識される画像の差異から、検査対象とする液体の評価パターンと、記録媒体に付いたキズや異物などとを判別して、ノイズが除去された評価パターンの画像データを得ることができる。特に、透明な記録媒体に液体としての透明インクを用いて評価パターンを形成した場合でも、異なる照射角度の光を用いたパターン認識結果を比較評価することにより評価パターンを視認または認識することが可能になり、しかも、透明インクの着弾位置や着弾面積（吐出量）などの物理量を検出できることを発明者は見出した。
したがって、液体として透明インクを用いた場合でも、記録媒体に着弾した評価パターン（液体）の物理量を求めて、吐出ノズルの高精度な吐出検査を行なうことが可能な吐出検査装置を提供することができるので、吐出ノズルによる安定した描画（記録）品質の保持に寄与することが可能になる。

［適用例６］上記適用例に記載の吐出検査装置において、前記パターン認識手段は、前記評価パターンを撮像する撮像装置であり、該撮像装置により撮像した前記評価パターンを画像処理し、該画像処理により得た画像データを前記物理量評価部に送る画像処理部を備えることが好ましい。

本適用例によれば、記録媒体からの反射光または透過光を撮像装置（撮像素子）により電気信号に変換して認識し、その電気信号を画像処理装置を用いて画像処理することよって、評価パターンの物理量を効率的、且つ正確に画像として認識することができるとともに、認識した評価パターンの画像データを物理量評価部に送って画像処理することによって評価パターンの物理量を評価して、液体吐出制御にフィードバックすることができる。

［適用例７］本適用例に係る液滴吐出装置は、上記適用例のいずれかに記載の吐出検査装置を有することを特徴とする。

本適用例によれば、上記適用例にいずれかに記載の吐出検査装置を有しているので、評価パターンの物理量を効率的、且つ、ノイズを低減した画像として正確に認識することができるとともに、認識した評価パターンの画像データを物理量評価部に送って画像処理することにより評価パターンの物理量を評価して、液体吐出制御にフィードバックすることができる。
したがって、吐出ノズルの吐出特性を保持して、安定した記録（描画）を行なうことが可能な液滴吐出装置を提供することができる。

液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図。 液滴吐出ヘッドの概略構成をノズル面からみて示す平面図、吹出し部は、液滴吐出ヘッドのノズルの吐出機構を模式的に示す正断面図。 吐出検査部の概略構成を示す模式図。 吐出検査方法の実施形態において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。 液滴吐出装置が吐出検査装置として機能するときの機能ブロック図。 吐出検査方法の一実施形態を示すフローチャート。 吐出検査方法において、記録媒体に形成した評価パターンの物理量評価の態様を模式的に示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を断面で示す側方からみた模式図。 吐出検査部の変形例を示す模式図。

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。

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が吐出検査装置として機能するときの要部を構成する吐出検査部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。

〔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、パターン認識制御回路１４、物理量評価部としての物理量評価回路１６、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に対して互い光の入射角度が異なる複数の照明部からなる。本実施形態では、第１照明部１７３Ａ、第２照明部１７３Ｂ、及び第３照明部１７３Ｃの三つの照明部を有している。例えば、第１照明部１７３Ａ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、第２照明部１７３Ｂ、及び第３照明部１７３Ｃは、互いに異なる垂直以外の角度で記録媒体Ｐの評価パターン形成面にそれぞれ光を入射させるように配置されている。

パターン認識制御回路１４は、照明部１７３の第１照明部１７３Ａ、第２照明部１７３Ｂ、及び第３照明部１７３Ｃのオンオフと、それに同期させた撮像部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。
物理量評価回路１６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、物理量評価回路１６は、記録媒体Ｐの評価パターン形成面に対して光の入射角度が互いに異なる複数の照明部１７３、即ち、第１照明部１７３Ａ、第２照明部１７３Ｂ、及び第３照明部１７３Ｃのそれぞれ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、物理量評価回路１６は、記憶部１７５に記憶された画像データを読み出して、各照明部１７３（第１照明部１７３Ａ、第２照明部１７３Ｂ、及び第３照明部１７３Ｃ）から照射された光ごとの画像データを解析して（詳細は後述する）、その解析結果を記憶部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。

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。

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、物理量評価回路１６、及び、パターン認識制御回路１４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、照明部１７３の第１照明部１７３Ａ、第２照明部１７３Ｂ、及び第３照明部１７３Ｃのそれぞれから光が照射された時ごとに撮像部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物理量評価回路１６が受け取り、この電気信号を記憶部１７５に出力する。
ＣＰＵ１１は、物理量評価回路１６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て、各照明部１７３（第１照明部１７３Ａ、第２照明部１７３Ｂ、及び第３照明部１７３Ｃ）から照射された光ごと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。

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、記録媒体に形成した評価パターンの物理量評価の態様を模式的に示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を断面で示す側方からみた模式図である。
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。

次に、ステップＳ２において、液滴吐出ヘッド２０から記録媒体Ｐのインク吸収層４３上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、例えば、光透過性の高い透明インクを用いることができる。

次に、評価パターンを解析して記録媒体Ｐに着弾した着弾ドットの物理量評価を行なう。
物理量評価では、パターン認識制御回路１４により照明部１７３の三つの照明部や撮像部１７１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、各照明部からの照射光による評価パターンの物理量測定を行なう。即ち、ステップＳ３に示す第１照明部１７３Ａの光の照射による物理量測定、ステップＳ４に示す第２照明部１７３Ｂの光の照射による物理量測定、及び、ステップＳ５に示す第３照明部１７３Ｃの光の照射による物理量測定を行なう。
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、物理量評価回路１６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Ｓ６において、物理量評価回路１６は、記憶部１７５に記憶された画像データを読出して解析し、ノズルの吐出特性値を算出する。
詳述すると、ステップＳ３〜Ｓ５において撮像部１７１により撮像された各照明部１７３ごとの画像データを分析して、求めたい液体の着弾ドット（評価パターン）の物理量と、その他の異物やキズなどのノイズ要因とを判別して、液体の着弾ドット（評価パターン）の物理量を求める。図７は、吐出ノズルから吐出して記録媒体Ｐに着弾させた液体の着弾ドット８２と、その着弾ドット８２近傍に付着した異物９５とを、異なる照明部１７３から照射した光により測定した状態を模式的に示している。即ち、紙面左側の着弾ドット８２及び異物９５は、第１照明部１７３Ａから光を照射して撮像部１７１により撮像した例を示し、紙面右側の着弾ドット８２´及び異物９５´は、同じ着弾ドット８２及び異物９５を第３照明部１７３Ｃから光を照射して撮像部１７１により撮像した例を示したものである。第１照明部１７３Ａから光を照射して撮像したときには異物９５が高いコントラストで撮像されて着弾ドット８２の一部として認識される虞があるのに対して、第３照明部１７３Ｃから光を照射して撮像したときには、異物９５のコントラストが低下して、着弾ドット８２´と異物９５´とのコントラスト差が大きくなって識別することが可能になる。また、図示はしないが、第１照明部１７３Ａや第３照明部１７３Ｃと記録媒体Ｐに対する入射のされ方が異なる第２照明部１７３Ｂから光を照射したときにも、着弾ドットと異物とのコントラスト差が明確に出るように撮像されると予想できる。これにより、更に確度を高めて、着弾ドット８２（８２´）の画像データから、異物９５（９５´）というノイズを除去して、吐出ノズルから吐出した液体の吐出量を精度よく算出することができる。
算出された吐出量のデータは、物理量評価回路１６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、光の入射角度の違いによって撮像部１７１により認識される画像の差異から、検査対象とする液体の評価パターン（着弾ドット８２，８２´）と、記録媒体に付いたキズや異物９５，９５´などとを判別して、ノイズが除去された評価パターンの吐出特性（着弾ドット８２，８２´の物理量）を得ることができる。
特に、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な記録媒体Ｐに、液体としての透明インクを用いて評価パターンを形成した場合に、異なる照射角度の光を用いたパターン認識結果を比較評価する本実施形態の吐出検査方法によれば、評価パターンをノイズを除去して認識することが可能になり、透明インクの着弾位置や着弾面積（吐出量）などの物理量を精度よく検出できることを発明者は見出した。
したがって、吐出ノズルの高精度な吐出検査を行なうことが可能となることにより、液滴吐出装置ＩＪによる安定した描画（記録）品質の保持に寄与することができる。

上記実施形態で説明した液滴吐出装置ＩＪに備わる吐出検査部５０、及びそれを用いた吐出検査方法は、以下の変形例として実施することも可能である。

（変形例１）
図８は、吐出検査部の変形例を示す模式図である。なお、本変形例の吐出検査部の構成のうち、上記実施形態の吐出検査部５０（図３）と同じ構成については、同一符号を付して説明を省略する。

まず、本変形例の吐出検査部１５０による吐出検査方法で用いる記録媒体Ｐ´は、基材４２´と、その基材４２´上に積層されたインク吸収層４３とからなるが、基材４２´が、光透過性を有する材料により構成されている。つまり、上記実施形態の記録媒体Ｐと同様に、透明なバインダーに多数の空隙セルが分散されたインク吸収層４３と、光透過性を有する基材４２´とが積層された光透過性を有する、例えば透明な記録媒体Ｐ´を用いた場合に有効な変形例である。

本変形例の吐出検査部１５０の基本構成は、上記実施形態と同様に、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、パターン認識制御回路１４、物理量評価回路１６、及び記憶部１７５を有してなる。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。上記実施形態と異なるのは、照明部１７３として、上記実施形態と同じ構成の第１照明部１７３Ａ、第２照明部１７３Ｂ、及び第３照明部１７３Ｃの他に、それらと記録媒体に対して異なる入射のされかたをする第４照明部１７３Ｄ及び第５照明部１７３Ｅを有していることである。

第４照明部１７３Ｄは、撮像部１７１に対して記録媒体Ｐ´を挟んだ反対側に配置され、記録媒体Ｐ´の基材４２´側の面に向けて光を照射する。即ち、第４照明部１７３Ｄから照射された光の記録媒体Ｐ´からの透過光を撮像部１７１により撮像して評価パターンを認識する。
また、第５照明部１７３Ｅは、記録媒体Ｐ´の両主面の延長方向（側方向）から光を照射するように配置されている。したがって、第５照明部１７３Ｅから記録媒体Ｐ´に入射された光は、記録媒体Ｐ´の透明な基材４２´及びインク吸収層４３内の空隙セル４５（図４を参照）、異物、キズ、あるいはインク吸収層４３に定着した液体などによって乱反射し、その一部の光が撮像部１７１により認識される。

本変形例の吐出検査部１５０によれば、上記実施形態の吐出検査部５０の照明部１７３よりも多くの異なる入射方向から記録媒体Ｐ´に光を照射する第４照明部１７３Ｄ及び第５照明部１７３Ｅを有しているので、吐出した液体の実際の着弾ドットの画像データとは異なる異物やきずなどのノイズを特定する確度を向上することができる。
したがって、記録媒体に着弾した評価パターン（液体）の物理量をより精度よく求めて、吐出ノズルの高精度な吐出検査を行なうことが可能な吐出検査装置を含む液滴吐出装置を提供することができるので、その液滴吐出装置を用いて、安定した描画（記録）品質の保持を実現することができる。

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５０，１５０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、主として吐出量評価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、１４…パターン認識制御回路、１５…液体供給装置、１６…物理量評価部としての物理量評価回路、２０…液滴吐出ヘッド、２０Ｂ…ノズルブロック、２０Ｇ…ノズルブロック、２０Ｒ…ノズルブロック、２１〜３２…吐出ノズル、４２，４２´…基材、４３…インク吸収層、４４…接合剤、４５…空隙セル、５０，１５０…吐出検査部、８２，８２´…着弾ドット、９５，９５´…異物、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…パターン認識手段としての撮像部、１７２…光学系、１７３…照射手段としての照明部、１７３Ａ…第１照明部、１７３Ｂ…第２照明部、１７３Ｃ…第３照明部、１７３Ｄ…第４照明部、１７３Ｅ…第５照明部、１７５…記憶部。

Claims (7)

1. 吐出ノズルからインク吸収層を有する記録媒体に液体を吐出して形成された評価パターンを視認または撮像するパターン認識手段と、前記評価パターンが形成された領域に向けて光を照射する照射手段とを用いて、前記評価パターンの物理量を評価する前記吐出ノズルの吐出検査方法であって、
   前記記録媒体に対して互いに前記光の入射角度が異なる前記照射手段を複数有し、
   前記パターン認識手段により認識した複数の前記照射手段ごとのパターン認識結果に基づいて、当該認識した前記評価パターンの物理量を評価することを特徴とする吐出検査方法。
2. 請求項１に記載の吐出検査方法において、
   前記パターン認識手段は、前記評価パターンを撮像する撮像装置であり、画像処理を用いて該撮像装置により撮像した前記評価パターンを検査することを特徴とする吐出検査方法。
3. 請求項１または２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。
4. 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。
5. 吐出ノズルからインク吸収層を有する記録媒体に液体を吐出して形成された評価パターンを視認または撮像するパターン認識手段と、前記評価パターンが形成された領域に向けて光を照射する照射手段とを用いて、前記評価パターンの一部の物理量を評価する前記吐出ノズルの吐出検査装置であって、
   前記記録媒体に対して互いに前記光の入射角度が異なる前記照射手段を複数有し、
   前記パターン認識手段により認識した複数の前記照射手段ごとのパターン認識結果に基づいて、当該認識した前記評価パターンの物理量を評価する物理量評価部を備えたことを特徴とする吐出検査装置。
6. 請求項５に記載の吐出検査装置において、
   前記パターン認識手段は、前記評価パターンを撮像する撮像装置であり、該撮像装置により撮像した前記評価パターンを画像処理し、該画像処理により得た画像データを前記物理量評価部に送る画像処理部を備えたことを特徴とする吐出検査装置。
7. 請求項５または６に記載の吐出検査装置を有することを特徴とする液滴吐出装置。

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