JP2018043429A - Liquid ejection device, detection device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体吐出装置、検知装置及び方法に関する。 The present invention relates to a liquid ejection device, a detection device, and a method.
従来、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッド等の記録ヘッドを採用したインクジェット方式の記録装置が知られている。インクジェット方式の記録装置では、液体吐出ヘッドのノズルにインクの残存物やその他の異物が付着していると、インクが吐出される際に、吐出精度の低下や吐出不良等の吐出異常を招き、印刷物等の品質低下に繋がる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet recording apparatus that employs a recording head such as a liquid discharge head that discharges a liquid such as ink is known. Ink jet recording devices, if ink residue or other foreign matter adheres to the nozzles of the liquid ejection head, when ink is ejected, it causes ejection abnormalities such as a decrease in ejection accuracy and ejection failure, It leads to quality degradation of printed matter.
このような吐出異常を検出する技術として、特許文献1(特開2005−161838号公報)では、カメラユニットによりノズルの内部や周辺部を撮像し、ノズル内部のメニスカスの状態と、ノズル開口の形状と、ノズル内外に形成された表面膜の状態とのうち、少なくとも一つを認識可能な画像に変換し、該画像と予め記録された参照画像とを比較することにより、ノズルの吐出異常を判定する技術が開示されている。 As a technique for detecting such a discharge abnormality, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-161838) captures an image of the inside and the periphery of a nozzle with a camera unit, the state of the meniscus inside the nozzle, and the shape of the nozzle opening. And at least one of the surface film states formed inside and outside the nozzle is converted into a recognizable image, and the discharge abnormality of the nozzle is determined by comparing the image with a pre-recorded reference image. Techniques to do this are disclosed.
しかしながら、従来技術は、吐出機能の状態に関して、信頼性の高い情報を提供することが困難であるという問題がある。具体的には、従来技術は、カメラユニットによってノズルを撮像しているため、ノズル内部のメニスカスの状態は液面として観察できるだけであり、液面下にインクの残存物やその他の異物が付着している場合にこれらを撮像することは困難であり、吐出機能の状態に関して、信頼性の高い情報を提供できているとは言い難い。 However, the conventional technology has a problem that it is difficult to provide highly reliable information regarding the state of the ejection function. Specifically, in the prior art, since the nozzle is imaged by the camera unit, the state of the meniscus inside the nozzle can only be observed as a liquid level, and ink residue and other foreign matters adhere below the liquid level. In this case, it is difficult to capture these images, and it is difficult to say that reliable information regarding the state of the ejection function can be provided.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、吐出機能の状態に関して、信頼性の高い情報を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide highly reliable information regarding the state of the ejection function.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る液体吐出装置は、ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに、光源からの光を照射する照射光学部と、前記液体吐出ヘッドで反射した反射光と、前記液体吐出ヘッドで反射していない参照光とを干渉させる干渉光学部と、前記反射光と前記参照光との干渉によって発生した干渉縞を撮像する撮像部と、前記干渉縞の撮像によって取得された干渉縞画像を出力する出力部とを有する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a liquid ejection apparatus according to the present invention includes a liquid ejection head that ejects liquid from a nozzle, and an irradiation optical unit that irradiates the liquid ejection head with light from a light source. Imaging an interference fringe generated by interference between the reflected light and the reference light, and an interference optical unit that causes interference between the reflected light reflected by the liquid ejection head and the reference light not reflected by the liquid ejection head An imaging unit; and an output unit that outputs an interference fringe image acquired by imaging the interference fringes.
本発明の一つの様態によれば、吐出機能の状態に関して、信頼性の高い情報を提供することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide highly reliable information regarding the state of the ejection function.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る液体吐出装置、検知装置及び方法の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a liquid ejection apparatus, a detection apparatus, and a method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment.
(実施の形態1)
[液体吐出装置の概略構成]
図1を用いて、実施の形態1に係る液体吐出装置の概略構成を説明する。図1は、実施の形態1に係る液体吐出装置の概略構成例を示す図である。
(Embodiment 1)
[Schematic configuration of liquid ejection device]
A schematic configuration of the liquid ejection apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration example of the liquid ejection apparatus according to the first embodiment.
図1に示すように、液体吐出装置100は、照射光学部110と、干渉光学部120と、記録ヘッド130と、コントローラ140と、ドライバ150と、記憶装置160と、演算器170とを有する。これらのうち、照射光学部110は、光源111と、レンズ112と、レンズ113と、ハーフミラー114と、ミラー115と、ミラー116と、結像レンズ117と、CCD(Charge Coupled Device)118とを有する。また、干渉光学部120は、レンズ121と、参照ミラー122と、ハーフミラー123とを有する。図1では、干渉光学部120としてミラウ型を使用する例を挙げる。また、CCD118は、「撮像部」に対応する。また、撮像部としてのCCD118を有する照射光学部110と、干渉光学部120と、演算器170とは、「検知装置」に対応する。
As illustrated in FIG. 1, the
例えば、光源111は、LED(Light Emitting Diode)光源等である。光源111は、LEDドライバ等から電流が注入されることにより発散光を照射する。レンズ112は、光源111によって照射された発散光を平行化する。レンズ113は、レンズ112によって平行化された光を集光する。レンズ113によって集光された光は、その後、発散光となる。ハーフミラー114は、発散光の一部を通過させ、発散光の残りを反射させる。ミラー115は、ハーフミラー114を通過した光を折り返して、干渉光学部120に入射させる。
For example, the
レンズ121は、干渉光学部120に入射された光を集光する。レンズ121によって集光された光は、その後、発散光となる。ハーフミラー123は、発散光の一部を通過させ、発散光の残り(略半分)を反射させる。参照ミラー122は、ハーフミラー123によって反射された光を反射させる。また、ハーフミラー123は、参照ミラー122によって反射された光を反射させる。このとき、ハーフミラー123によって反射された光は、干渉光学部120に光が入射されたときとは異なる方向(図1の例では逆向き)に、レンズ121を通過し、参照光となる。参照ミラー122は、参照光を発生させるための基準となる。参照光は、後述する反射光とは異なり、記録ヘッド130で反射していない光を指す。
The
一方、ハーフミラー123を通過した光は、被検物である記録ヘッド130に照射される。レンズ121は、被検物である記録ヘッド130に対する対物レンズとなる。記録ヘッド130は、ドライバ150を介して、コントローラ140からの駆動信号を受信する。これにより、記録ヘッド130に内蔵されたPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等に電圧が印加し、ヘッド液室に充填された液体(例えばインク等)が吐出される。かかる記録ヘッド130は、「液体吐出ヘッド」に対応する。
On the other hand, the light that has passed through the
図2は、実施の形態1に係る記録ヘッド130に光が照射される部分の概略構成例を示す図である。図2に示すように、記録ヘッド130には、ノズル板131と、ノズル132と、充填されたインク等の液体133(A−A’断面)と、液体の表面134(A−A’断面)と、ノズル132毎に液室を隔離するための隔壁135(A−A’断面)とが含まれる。液体133は、ノズル132を通じて外気に晒されている。液体の表面134は、ノズル132で外気に晒された液体133の表面を表している。一般に、気体である外気と液体であるインク等の境界面は、メニスカスと呼ばれる。インク等の液体133が充填された記録ヘッド130に、内蔵されたピエゾ素子等で圧力が加えられることにより、ノズル132からインク等の液体133を吐出させることができる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration example of a portion where light is irradiated to the
図1に戻り、干渉光学部120から照射された光は、記録ヘッド130に複数設けられたノズル132の一つに照射され、メニスカスの表面134や周辺のノズル板131の表面で反射される。反射された光は、ハーフミラー123、レンズ121を通過する。本実施の形態では、記録ヘッド130(メニスカスの表面134や周辺のノズル板131の表面)で反射した光を「反射光」と呼ぶ。ハーフミラー123は、反射光と参照光とが重なり合う(干渉する)箇所となる。反射光と参照光とが重なり合うことで干渉縞が発生する。レンズ121は、反射光と参照光とで干渉した光を取り込む。反射光と参照光とは、重なり合ったままミラー115で折り返され、ハーフミラー114で反射する。そして、ハーフミラー114によって反射された光は、ミラー116によって折り返された後に、結像レンズ117を介して、CCD118の撮像面上で結像する。CCD118は、反射光と参照光とが重なり合うことで発生する干渉縞を撮像する。本実施の形態では、撮像された干渉縞の画像を干渉縞画像と呼ぶ。
Returning to FIG. 1, the light emitted from the interference
本実施の形態では、例えば、CCD118は、以下の(数1)で表される強度分布で干渉縞を撮像する。
I(x,y)=A(x,y)+U(x,y)・cos{φ(x,y)} ・・・(数1)
x,y:干渉縞画像における座標
I(x,y):座標(x,y)における画素強度分布
A(x,y):座標(x,y)における干渉縞のバックグラウンド光の強度分布
U(x,y):座標(x,y)における干渉縞の振幅分布
φ(x,y):座標(x,y)における干渉縞の位相分布
In the present embodiment, for example, the
I (x, y) = A (x, y) + U (x, y) .cos {φ (x, y)} (Equation 1)
x, y: coordinates I (x, y) in interference fringe image: pixel intensity distribution A (x, y) at coordinates (x, y): intensity distribution U of background light of interference fringes at coordinates (x, y) (X, y): amplitude distribution of interference fringes at coordinates (x, y) φ (x, y): phase distribution of interference fringes at coordinates (x, y)
図3は、実施の形態1に係るCCD118によって撮像された干渉縞の例を示す図である。図3に示すように、ノズル板131と、ノズル132のメニスカスの表面134との部分に異なる色で示されたパターンは、反射光と参照光との干渉によって発生した干渉縞を表している。図3に示す例では、ノズル板131は略平面であるため、平面である参照ミラー122からの反射光との干渉で、略平行の干渉縞が発生している。また、メニスカスは凹面形状であるため、平面である参照ミラー122からの反射光との干渉で、同心円状の干渉縞が発生している。図3に示した干渉縞は一例であり、ノズル板131やメニスカスの形状に応じて、様々な干渉縞のパターンが得られる。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of interference fringes imaged by the
図1に戻り、記憶装置160は、RAM(Random Access Memory)等の記憶装置である。例えば、記憶装置160には、CCD118の撮像によって得られた干渉縞画像や、該干渉縞画像に対応付けて、撮像の対象となったノズル132を識別する識別情報(例えば、ノズル132のノズル番号等)が格納される。演算器170は、各種の演算処理を実行する。例えば、演算器170は、記憶装置160に記憶された干渉縞画像を取得し、取得した干渉縞画像を出力したり、干渉縞画像の性状に基づいて、記録ヘッド130による吐出機能の状態(例えば、正常であるか、異常であるか)を検知したりする。なお、演算器170による処理の詳細については後述する。
Returning to FIG. 1, the
図4Aは、実施の形態1に係る記録ヘッド130による吐出機能が正常であるときの干渉縞の例を示す図である。図4B及び図4Cは、実施の形態1に係る記録ヘッド130による吐出機能が異常であるときの干渉縞の例を示す図である。図4Aに示すように、ノズル132の内側のメニスカスが正常に形成されていれば、干渉縞は、略軸対称のパターンとなる。また、図4Bに示すように、圧力が不均一等の理由で、ノズル132の内側のメニスカスが正常に形成されていなければ、干渉縞は、対称性が崩れたパターンとなる。また、図4Cに示すように、ノズル132の端部やメニスカスの内側に異物が存在することで、ノズル132の内側のメニスカスが正常に形成されていなければ、干渉縞は、異物の影響により非対称のパターンとなる。図4Bや図4Cに示した場合のノズル132では、インク等に均一な圧力を加えることが困難となり、インク等が吐出されなかったり、吐出されたとしても吐出速度や吐出量、吐出方向が所望のものにならなかったりして、吐出異常になる。
FIG. 4A is a diagram illustrating an example of interference fringes when the ejection function of the
[液体吐出装置の全体構成]
次に、図5を用いて、実施の形態1に係る液体吐出装置100の全体構成を説明する。図5は、実施の形態1に係る液体吐出装置100の全体構成例を示す図である。
[Overall configuration of liquid ejection device]
Next, the overall configuration of the
図5に示すように、液体吐出装置100は、例えばシリアル型インクジェット記録装置等の画像形成装置であり、後述する各部を支持する本体フレーム70を備える。液体吐出装置100の内部には、ガイドロッド1及び副ガイド2が掛け渡され、これらのガイドロッド1及び副ガイド2に、キャリッジ5が矢印A方向(主走査方向)に動作可能なように保持される。キャリッジ5は、タイミングベルト9と接続しており、主走査モータ8と駆動プーリ7とによってタイミングベルト9を駆動させることで、主走査方向Aを往復移動する。タイミングベルト9には、加圧コロ12によって張力が掛けられており、たるむことなくキャリッジ5を駆動させることができる。
As shown in FIG. 5, the
記録紙等の被搬送物である印字媒体15は、キャリッジ5が往復移動する下部を矢印B方向(副走査方向)へ間欠的に搬送される。キャリッジ5に搭載された記録ヘッド130からインク等の液体が吐出されることにより、所定の画像が形成される。記録ヘッド130には、複数のノズル132が矢印C方向に配列されている。カラー印刷が可能である場合には、色毎に記録ヘッド130が用意される。色毎の記録ヘッド130は、ノズル132の配列方向と直交する方向に並べられている。また、液体吐出装置100は、インク等の液体を供給するカートリッジ60と記録ヘッド130をクリーニングするための維持機構26とを備える。例えば、キャリッジ5に搭載された記録ヘッド130に、カートリッジ60から供給チューブを介してインク等の液体が供給される。キャリッジ5内には、エンコーダセンサが配置されている。エンコーダセンサは、主走査方向に掛け渡されたエンコーダシートを連続的に読み取ることで、主走査方向位置を検知しながら駆動される。
A
印刷動作では、キャリッジ5をA方向(主走査方向)に移動させながら印刷が行なわれ、次に、印字媒体15を副走査モータでB方向(副走査方向)に所定距離移動させ、A方向(主走査方向)の印刷が再び行なわれる。このような動作が繰り返されることにより、印字媒体15全体に印刷を施すことができる。
In the printing operation, printing is performed while moving the
上述したように、キャリッジ5は、A方向に移動させることができる。また、液体吐出装置100には、キャリッジ5の移動により、インク等の液体の吐出位置から離間して記録ヘッド130を停止させたときのノズル132に、干渉光学部120が対向するように、キャリッジ5よりも下部の位置に、照射光学部110が設置されている。つまり、キャリッジ5をA方向に移動させることによって、干渉光学部120の上部に、ノズル132を位置させることができる。
As described above, the
ステージ180は、モータ等によりC方向に移動する移動部である。ステージ180がC方向に移動することにより、該ステージ180に設置された照射光学部110のC方向における位置を変更することができる。これにより、干渉光学部120をノズル132に対向させ、吐出機能の状態を検知する対象となるノズル132を変更することができる。ステージ180には、CCD118を備えた照射光学部110と干渉光学部120とを少なくとも有する装置(筐体)が設置されれば良い。
The
例えば、液体吐出装置100では、該液体吐出装置100を起動させたときに、以下の検査工程を実施することができる。まず、CCD118を備えた照射光学部110と干渉光学部120とを少なくとも有する装置(筐体)の位置までキャリッジ5を移動させる。そして、装置(筐体)が設置されたステージ180を移動させることにより、記録ヘッド130を構成する全てのノズル132について、吐出機能の状態を検知する。吐出機能の状態の検知は、各ノズル132に対する反射光と参照光との干渉によって発生した干渉縞の撮像によって得られた干渉縞画像を使用して行なわれるため、インク等の液体を吐出させることなく実現できる。吐出機能の状態が異常であるノズル132が存在する場合は、後述する回復処理が行なわれる。一方、全てのノズル132の吐出機能の状態が正常である場合は、印刷工程に移行することができる。
For example, in the
ところで、上述した装置(筐体)は、ステージ180から着脱可能としても良い。具体的には、液体吐出装置100のメンテナンス時等、必要に応じて、装置(筐体)を設置することができるように、装置(筐体)をステージ180から着脱可能とする。例えば、装置(筐体)とステージ180とは、ねじ等の別個の部材を締結するための固着具で接続され、ねじを外すことにより、装置(筐体)とステージ180とを離すことができる(着脱部)。装置(筐体)をステージ180に設置する場合は、位置決めが容易なように、ステージ180には2以上の位置決めピンが設けられており、装置(筐体)に設けられた2以上の嵌合穴と、位置決めピンとをそれぞれ嵌合させる(位置決め部)。これにより、ステージ180に対する装置(筐体)の位置や角度を適正にしながら固定し、双方を接続することができる。つまり、装置(筐体)は、持ち運んだり、任意の場所に設置したりすることが可能な小型の干渉センサとして取り扱うことができる。例えば、液体吐出装置100を起動する際に、装置(筐体)をステージ180に設置して吐出機能の状態を検査し、検査が終了すれば、装置(筐体)をステージ180から取り外すこともできる。
By the way, the above-described apparatus (housing) may be detachable from the
また、上述したように、吐出機能の状態が異常であるノズル132が存在する場合は、回復処理が行なわれる。以下に、ノズル132の回復処理について説明する。ノズル132の回復処理を行なうために、キャリッジ5を移動させて、記録ヘッド130を維持機構26の位置に移動させる。維持機構26の位置では、ノズル132の内部等に存在する異物を吐き出すための空吐出が行なわれることにより、ノズル132の回復処理を実施することができる。又は、維持機構26の位置には、吸引、ワイピング、空吐出等を含むいわゆるヘッドクリーニング処理を行なうための機構が設けられており、ノズル132の回復処理を実施することができる。これらの回復処理は、後述するように、演算器170の制御に従って実施される。
Further, as described above, when there is a
また、液体吐出装置100は、CCD118の撮像によって得られた干渉縞画像を、液体吐出装置100が備える操作パネル等に表示させたり、液体吐出装置100に接続された外部装置に表示させるために出力したりする。上述したように、ノズル132の内側のメニスカスが正常に形成されていれば、略軸対称のパターンとなる干渉縞を観察することができる。これにより、ユーザは、干渉縞画像からノズル132の吐出機能の状態を判断することができる。
Further, the
上述した装置(筐体)を着脱可能としない場合、装置(筐体)には、照射光学部110と、干渉光学部120と、記憶装置160と、演算器170とを含めるように構成しても良い。また、装置(筐体)を着脱可能としない場合、装置(筐体)には、照射光学部110と、干渉光学部120とを含めるように構成し、記憶装置160と演算器170とを液体吐出装置100側のRAMやCPUで実現するように構成しても良い。また、装置(筐体)を着脱可能としない場合、インク等の液体が装置(筐体)に飛散することを考慮し、少なくとも干渉光学部120を覆うためのカバー等を備えていても良い。
When the above-described device (housing) is not removable, the device (housing) is configured to include the irradiation
一方、装置(筐体)を着脱可能とする場合、装置(筐体)には、照射光学部110と、干渉光学部120と、記憶装置160と、演算器170とを含めるように構成しても良い。かかる場合には、装置(筐体)をステージ180に設置する際に、ケーブル等により液体吐出装置100と接続し、状態検知処理の処理結果を示す信号や、回復処理の制御信号等を液体吐出装置100に対して出力させれば良い。
On the other hand, when the device (housing) is detachable, the device (housing) is configured to include the irradiation
また、装置(筐体)を着脱可能とする場合、装置(筐体)には、照射光学部110と、干渉光学部120とを含めるように構成し、記憶装置160と演算器170とを液体吐出装置100側のRAMやCPUで実現するように構成しても良い。かかる場合には、装置(筐体)をステージ180に設置する際に、ケーブル等により液体吐出装置100と接続し、干渉縞画像やノズル番号等を液体吐出装置100に対して出力させれば良い。
In addition, when the device (housing) is detachable, the device (housing) is configured to include the irradiation
また、状態検知処理や状態検知処理の処理結果の出力、回復処理を実行させるための制御は、液体吐出装置100に接続される外部装置(例えば、PC等)に実行させるように構成することも可能である。
In addition, it is also possible to configure so that an external device (for example, a PC or the like) connected to the
[機能構成]
次に、図6を用いて、実施の形態1に係る演算器170の機能構成を説明する。図6は、実施の形態1に係る演算器170の機能構成例を示すブロック図である。
[Function configuration]
Next, the functional configuration of the
図6に示すように、演算器170は、取得部171と、出力部172と、状態検知部173と、回復処理制御部174と、回復処理変更部175とを有する。上記各部は、これらの一部又は全てを、ソフトウェア(プログラム)で実現しても良いし、ハードウェアで実現しても良い。
As illustrated in FIG. 6, the
取得部171は、記憶装置160に記憶された干渉縞画像や、該干渉縞画像に対応するノズル132のノズル番号を取得する。出力部172は、干渉縞画像を出力する。より具体的には、出力部172は、取得部171によって取得された干渉縞画像を、液体吐出装置100が備える操作パネル等に表示させるためや、液体吐出装置100に接続されたPC等の外部装置に表示させるために出力する。なお、出力部172は、ノズル番号についても干渉縞画像とともに出力しても良い。これにより、ユーザは、干渉縞画像(例えば、図4A〜図4C参照)を確認し、ノズル番号に対するノズル132の吐出機能の状態を判断することができる。また、ユーザは、吐出機能が異常であると判断したときに、ノズル番号に対するノズル132の回復処理を実行させるための操作を行なっても良い。これにより、液体吐出装置100は、回復処理制御部174や回復処理変更部175による処理に従い、ノズル番号に対応するノズル132の回復処理を実施することができる。
The acquisition unit 171 acquires the interference fringe image stored in the
状態検知部173は、干渉縞画像の性状に基づいて、ノズル番号に対応するノズル132による吐出機能の状態を検知する。より具体的には、状態検知部173は、取得部171によって取得された干渉縞画像の対称性に基づいて、記録ヘッド130の各ノズル132による吐出機能の状態を検知する。干渉縞画像の対称性に基づいた吐出機能の状態の検知処理は、一つの様態として、以下のように実施される。
The state detection unit 173 detects the state of the ejection function by the
図7A〜図7Dを用いて、実施の形態1に係るノズル132による吐出機能の状態の検知について説明する。図7Aは、実施の形態1に係る干渉縞画像の例を示す図である。図7Bは、実施の形態1に係る実線A断面の画素の輝度分布の例を示す図である。図7Cは、実施の形態1に係る吐出機能が正常である場合の破線B断面の画素の輝度分布の例を示す図である。図7Dは、実施の形態1に係る吐出機能が異常である場合の破線B断面の画素の輝度分布の例を示す図である。
The detection of the state of the discharge function by the
図7Aに示すように、状態検知部173は、取得部171によって取得された干渉縞画像において、2以上の異なる方向の断面の画素の輝度分布(断面輝度分布)を取得する。図7Aでは、実線Aの方向と、破線Bの方向との2方向(直交2方向)における断面輝度分布を取得する例を示している。但し、断面については、図示した方向や数に限られるものではない。 As illustrated in FIG. 7A, the state detection unit 173 acquires the luminance distribution (cross-sectional luminance distribution) of pixels in two or more different directions in the interference fringe image acquired by the acquisition unit 171. FIG. 7A shows an example in which the cross-sectional luminance distribution in two directions (two directions orthogonal) of the direction of the solid line A and the direction of the broken line B is acquired. However, the cross section is not limited to the illustrated direction and number.
例えば、図7Aで示す干渉縞画像の干渉縞のパターンの対称性が確保されていれば、図7B及び図7Cに示すように、実線A断面の画素の輝度分布と、破線B断面の画素の輝度分布とは、略同様の輝度分布となる。また、例えば、図7Aで示す干渉縞画像の干渉縞のパターンの対称性が確保されていなければ、図7B及び図7Dに示すように、実線A断面の画素の輝度分布と、破線B断面の画素の輝度分布とは、異なる輝度分布となる。 For example, if the symmetry of the interference fringe pattern of the interference fringe image shown in FIG. 7A is ensured, as shown in FIG. 7B and FIG. The luminance distribution is substantially the same luminance distribution. Further, for example, if the symmetry of the interference fringe pattern of the interference fringe image shown in FIG. 7A is not ensured, as shown in FIGS. 7B and 7D, the luminance distribution of the pixels on the solid line A cross section and the broken line B cross section The luminance distribution is different from the luminance distribution of the pixels.
これらのことから、状態検知部173は、取得した断面輝度分布をフーリエ変換し、パワースペクトルがピークとなる周波数(ピーク周波数)の差が所定範囲内であるか否かを判定することにより、干渉縞のパターンの対称性が確保されているのか否かを判定する。このとき、状態検知部173は、ピーク周波数の差が所定範囲内である場合(干渉縞のパターンの対称性が確保されている場合)に、干渉縞画像に対応するノズル132の吐出機能が正常であることを検知する。一方、状態検知部173は、ピーク周波数の差が所定範囲内でない場合(干渉縞のパターンの対称性が確保されていない場合)に、干渉縞画像に対応するノズル132の吐出機能が異常であることを検知する。
From these, the state detection unit 173 performs Fourier transform on the acquired cross-sectional luminance distribution, and determines whether or not the difference in frequency (peak frequency) at which the power spectrum reaches a peak is within a predetermined range. It is determined whether or not the symmetry of the fringe pattern is ensured. At this time, the state detection unit 173 has a normal ejection function of the
回復処理制御部174は、検知された吐出機能の状態に応じて、ノズル132の異常を回復させる回復処理の実行を制御する。より具体的には、回復処理制御部174は、状態検知部173によってノズル132が異常であると検知された場合に、該ノズル132のノズル番号と、回復処理の実行要求とを出力する。これにより、液体吐出装置100では、ノズル番号に対応するノズル132に対して回復処理が実施される。上述したように、回復処理には、空吐出のみと、吸引、ワイピンク、空吐出等を含むヘッドクリーニング処理とがある。回復処理制御部174は、回復処理変更部175からの指示に従って、何れの回復処理を実行させるかを決定する。
The recovery process control unit 174 controls the execution of the recovery process for recovering the abnormality of the
回復処理変更部175は、1のノズル132に対する回復処理の実行回数に応じて、回復処理の方法を変更する。より具体的には、回復処理変更部175は、回復処理制御部174によって回復処理の実行が制御される場合に、ノズル番号に対応するノズル132に対して行なわれた回復処理の実行回数に応じて、回復処理の方法を変更する。例えば、回復処理変更部175は、ノズル番号に対応するノズル132に対して、1回目の回復処理が実行される場合に、空吐出のみを行なうように、回復処理制御部174に指示する。また、例えば、回復処理変更部175は、ノズル番号に対応するノズル132に対して、2回目以降の回復処理が実行される場合に、ヘッドクリーニング処理を行なうように、回復処理制御部174に指示する。
The recovery process changing unit 175 changes the method of the recovery process according to the number of executions of the recovery process for one
メニスカスの内側に異物が浮遊している等の軽微な原因によって吐出機能に異常が生じているのであれば、空吐出を実施することで解決できる。また、空吐出は、ヘッドクリーニング処理と比較して、ノズル132に対する負荷が少ない。このため、第一段階の回復処理を簡易な空吐出として、それで解決できない場合に、第二段階以降の回復処理を大がかりなヘッドクリーニング処理等の回復効果がより高いものとしている。
If there is an abnormality in the discharge function due to a minor cause such as foreign matter floating inside the meniscus, it can be solved by performing idle discharge. Further, the idle ejection has a smaller load on the
また、出力部172は、吐出機能の状態が異常であると検知されたノズル132を識別する識別情報を出力する。より具体的には、出力部172は、状態検知部173によって吐出機能の状態が異常であると検知されたノズル132のノズル番号を、液体吐出装置100が備える操作パネル等に表示させるために出力する。これにより、ユーザは、吐出機能が異常であるとされたノズル132のノズル番号を確認することができる。また、吐出機能が異常であるとされたノズル132の回復処理を実行させるか否かについて、ユーザに判断させ、回復処理の実行指示を促すようにしても良い。かかる場合には、回復処理制御部174や回復処理変更部175による処理は、ユーザ操作に応じた実行指示を受け付けた場合に実行される。
Further, the output unit 172 outputs identification information for identifying the
[全体処理フロー]
次に、図8を用いて、実施の形態1に係る液体吐出装置100による全体処理の流れを説明する。図8は、実施の形態1に係る液体吐出装置100による全体処理の流れの例を示すフローチャートである。
[Overall process flow]
Next, the flow of overall processing by the
図8に示すように、液体吐出装置100は、キャリッジ5を移動させて、該キャリッジ5に搭載された記録ヘッド130を検知位置に移動させる(ステップS101)。そして、液体吐出装置100は、ステージ180を移動させて、該ステージ180に設置された干渉光学部120を被検物となるノズル132に対向する位置に移動させる(ステップS102)。続いて、液体吐出装置100は、記録ヘッド130で反射した反射光と、記録ヘッド130で反射していない参照光との干渉によって発生した干渉縞の撮像によって取得された干渉縞画像の性状に基づいて、吐出機能の状態を検知する状態検知処理を実行する(ステップS103)。
As shown in FIG. 8, the
このとき、液体吐出装置100は、状態検知処理の結果、ノズル132の状態が正常である場合に(ステップS104:Yes)、ステップS106の処理を実行する。一方、液体吐出装置100は、状態検知処理の結果、ノズル132の状態が異常である場合に(ステップS104:No)、該ノズル132のノズル番号を記憶する(ステップS105)。液体吐出装置100は、記録ヘッド130の全てのノズル132について状態検知処理を実行していない場合に(ステップS106:No)、ステップS102に戻り、次のノズル132に対向する位置に干渉光学部120を移動させる。また、液体吐出装置100は、記録ヘッド130の全てのノズル132について状態検知処理を実行した場合に(ステップS106:Yes)、記憶されたノズル番号をもとに、異常となったノズル132が存在するか否かを判定する(ステップS107)。
At this time, when the state of the
このとき、液体吐出装置100は、異常となったノズル132が存在しない場合に(ステップS107:No)、印刷工程に移行する(ステップS108)。一方、液体吐出装置100は、異常となったノズル132が存在する場合に(ステップS107:Yes)、キャリッジ5を移動させて、記録ヘッド130を維持機構26の位置に移動させる(ステップS109)。液体吐出装置100は、ノズル132に対して、1回目の回復処理である場合に(ステップS110:Yes)、空吐出を実行するように制御し、空吐出を実施する(ステップS111)。また、液体吐出装置100は、ノズル132に対して、2回目以降の回復処理である場合に(ステップS110:No)、ヘッドクリーニングを実行するように制御し、ヘッドクリーニングを実施する(ステップS112)。回復処理の実施後は、ステップS101の処理が再度実行され、全てのノズル132の吐出機能が正常になるまで、上記処理が繰り返し実行される。もちろん、一度、回復処理を実行した後は、異常と検知されたノズル132に対して状態を検知すれば良い。
At this time, when there is no abnormal nozzle 132 (step S107: No), the
[状態検知処理フロー]
次に、図9を用いて、実施の形態1に係る状態検知処理の流れを説明する。図9は、実施の形態1に係る状態検知処理の流れの例を示すフローチャートである。なお、状態検知処理とは、図8に示したステップS103の処理を指す。
[Status detection processing flow]
Next, the flow of the state detection process according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a flow of state detection processing according to the first embodiment. Note that the state detection process refers to the process of step S103 illustrated in FIG.
図9に示すように、液体吐出装置100は、CCD118の撮像によって得られた干渉縞画像を記憶装置160から取得する(ステップS201)。そして、液体吐出装置100は、取得した干渉縞画像の2以上の異なる方向における断面輝度分布を取得する(ステップS202)。続いて、液体吐出装置100は、断面輝度分布それぞれをフーリエ変換する(ステップS203)。その後、液体吐出装置100は、パワースペクトルがピークとなる周波数(ピーク周波数)を取得する(ステップS204)。
As illustrated in FIG. 9, the
液体吐出装置100は、パワースペクトルがピークとなる周波数(ピーク周波数)の差が所定範囲内であるか否かを判定する(ステップS205)。このとき、液体吐出装置100は、ピーク周波数の差が所定範囲内である場合に(ステップS205:Yes)、対象となるノズル132の吐出機能が正常であることを検知する(ステップS206)。一方、液体吐出装置100は、ピーク周波数の差が所定範囲内でない場合に(ステップS205:No)、対象となるノズル132の吐出機能が異常であることを検知する(ステップS207)。
The
[実施の形態1による効果]
液体吐出装置100は、記録ヘッド130のノズル132に、光源111からの光を照射し、ノズル132で反射した反射光と、ノズル132で反射していない参照光とを干渉させ、反射光と参照光との干渉によって発生した干渉縞を撮像する。そして、液体吐出装置100は、干渉縞の撮像によって取得された干渉縞画像の性状に基づいて、記録ヘッド130のノズル132それぞれの吐出機能の状態を検知する。この結果、液体吐出装置100は、吐出機能の状態に関して、信頼性の高い情報を提供することができるとともに、高精度に吐出機能の状態を検知することができる。換言すると、液体吐出装置100は、ノズル132のメニスカスの液面下等に異物等が存在する場合に、干渉縞の性状が変化するため、かかる変化に応じてノズル132の状態を検知することで、吐出機能の状態に関して、信頼性の高い情報を提供することができるとともに、高精度に吐出機能の状態を検知することができる。
[Effects of Embodiment 1]
The
また、液体吐出装置100は、干渉縞画像を、液体吐出装置100が備える操作パネルや、液体吐出装置100に接続された外部装置に表示させるために出力するので、吐出機能の状態に関して、信頼性の高い情報を提供することができる。
In addition, since the
また、液体吐出装置100は、ノズル132それぞれに干渉光学部120が対向するように、CCD118を備えた照射光学部110と干渉光学部120とを少なくとも有する装置(筐体)を移動させるためのステージ180を有するので、記録ヘッド130の全てのノズル132に対して、吐出機能の状態に関する信頼性の高い情報を提供することができるとともに、吐出機能の状態を検知することができる。
The
また、液体吐出装置100は、ノズル132の吐出機能が異常であると検知した場合に、異常を回復するための空吐出やヘッドクリーニング処理等の回復処理の実行を制御するので、吐出機能の異常を抑制した信頼性の高い液体吐出装置100を提供することができる。また、液体吐出装置100は、ノズル132に対する回復処理の回数に応じて、回復処理の内容を変更するので、回復処理によるノズル132に対する負荷を軽減しつつ、吐出機能の異常からの回復を実現することができる。
In addition, when the
また、液体吐出装置100は、少なくとも照射光学部110と干渉光学部120とを有する装置(筐体)をステージ180に着脱可能とするので、キャリッジ5との衝突やキャリッジ5が移動することで発生する振動による装置(筐体)の位置ずれを防止するとともに、インク等の液体が装置(筐体)に飛散して状態検知処理の性能を低下させることを抑制することができる。
In addition, since the
(実施の形態2)
さて、これまで本発明に係る液体吐出装置100の実施の形態について説明したが、上述した実施の形態以外にも種々の異なる形態にて実施されて良いものである。そこで、(1)干渉光学部、(2)構成、について異なる実施の形態を説明する。
(Embodiment 2)
The embodiments of the
(1)干渉光学部
上記実施の形態では、干渉光学部120としてミラウ型を使用する場合を説明した。干渉光学部120は、ミラウ型に限られるものではない。図10は、干渉光学部120の他の例を示す図である。例えば、図10に示すように、干渉光学部120としてマイケルソン型を使用しても良い。マイケルソン型を使用する場合も、ミラウ型と同様に、ハーフミラー123で反射光と参照光とが干渉することに変わりはない。すなわち、干渉光学部120は、上述した反射光と参照光とを干渉させる構成であれば、どのようなものであっても良い。なお、上記実施の形態では、ノズル132のサイズが比較的小さい場合を想定して、拡大して観察できるようにするために、レンズ121を使用する例を説明したが、ノズル132のサイズが比較的大きい場合には、レンズ121を使用せずに干渉光学部120を構成しても良い。
(1) Interference optical unit In the above embodiment, the case where a Mirau type is used as the interference
(2)構成
上記文書中や図面中等で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータ等を含む情報は、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、図示した装置の各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、装置の分散又は統合の具体的形態は、図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負担や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に、分散又は統合することができる。
(2) Configuration Information including processing procedures, control procedures, specific names, various data, parameters, and the like shown in the above documents and drawings can be arbitrarily changed unless otherwise specified. Each component of the illustrated apparatus is functionally conceptual and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. That is, the specific form of the distribution or integration of the devices is not limited to the illustrated one, and all or a part of the distribution or integration is functionally or physically distributed or arbitrarily in any unit according to various burdens or usage conditions. Can be integrated.
上記実施の形態では、シリアル型のインクジェット記録装置(図5参照)としての液体吐出装置100を例に挙げた。このほか、ライン型のインクジェット記録装置としての液体吐出装置100であっても実現可能である。また、上記実施の形態では、印字媒体15上に2次元的な画像を形成する装置を想定して説明したが、液体吐出装置100は、空間に紫外線硬化型樹脂組成物を含む液体等を吐出して所定の3次元造形物を製造する3Dプリンタ等であっても良い。
In the above embodiment, the
100 液体吐出装置
110 照射光学部
111 光源
112 レンズ
113 レンズ
114 ハーフミラー
115 ミラー
116 ミラー
117 結像レンズ
118 CCD
120 干渉光学部
121 レンズ
122 参照ミラー
123 ハーフミラー
130 記録ヘッド
140 コントローラ
150 ドライバ
160 記憶装置
170 演算器
171 取得部
172 出力部
173 状態検知部
174 回復処理制御部
175 回復処理変更部
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記液体吐出ヘッドに、光源からの光を照射する照射光学部と、
前記液体吐出ヘッドで反射した反射光と、前記液体吐出ヘッドで反射していない参照光とを干渉させる干渉光学部と、
前記反射光と前記参照光との干渉によって発生した干渉縞を撮像する撮像部と、
前記干渉縞の撮像によって取得された干渉縞画像を出力する出力部と
を有することを特徴とする液体吐出装置。 A liquid discharge head for discharging liquid from a nozzle;
An irradiation optical unit for irradiating the liquid discharge head with light from a light source;
An interference optical unit that causes interference between reflected light reflected by the liquid ejection head and reference light not reflected by the liquid ejection head;
An imaging unit that images interference fringes generated by interference between the reflected light and the reference light;
An output unit that outputs an interference fringe image acquired by imaging the interference fringe.
前記移動部に対する前記装置の位置及び角度を固定するための位置決め部とを有することを特徴とする請求項9に記載の液体吐出装置。 An attaching / detaching unit for attaching / detaching the device from the moving unit;
The liquid ejecting apparatus according to claim 9, further comprising a positioning unit configured to fix a position and an angle of the device with respect to the moving unit.
前記液体吐出ヘッドで反射した反射光と、前記液体吐出ヘッドで反射していない参照光とを干渉させる干渉光学部と、
前記反射光と前記参照光との干渉によって発生した干渉縞を撮像する撮像部と、
前記干渉縞の撮像によって取得された干渉縞画像の性状に基づいて、前記液体吐出ヘッドによる吐出機能の状態を検知する状態検知部と
を有することを特徴とする検知装置。 An irradiation optical unit that emits light from a light source to a liquid discharge head that discharges liquid from a nozzle;
An interference optical unit that causes interference between reflected light reflected by the liquid ejection head and reference light not reflected by the liquid ejection head;
An imaging unit that images interference fringes generated by interference between the reflected light and the reference light;
A detection device comprising: a state detection unit that detects a state of an ejection function of the liquid ejection head based on a property of an interference fringe image acquired by imaging the interference fringe.
前記液体吐出装置は、
ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドを有し、
前記液体吐出ヘッドに、光源からの光を照射するステップと、
前記液体吐出ヘッドで反射した反射光と、前記液体吐出ヘッドで反射していない参照光とを干渉させるステップと、
前記反射光と前記参照光との干渉によって発生した干渉縞を撮像するステップと、
前記干渉縞の撮像によって取得された干渉縞画像を出力するステップと
を含むことを特徴とする方法。 A method performed in a liquid ejection device,
The liquid ejection device includes:
A liquid discharge head for discharging liquid from the nozzle;
Irradiating the liquid ejection head with light from a light source;
Interfering reflected light reflected by the liquid ejection head with reference light not reflected by the liquid ejection head;
Imaging interference fringes generated by interference between the reflected light and the reference light;
Outputting an interference fringe image obtained by imaging the interference fringes.
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