JP3703416B2 - 液滴着弾位置測定装置及び液滴着弾位置測定方法 - Google Patents
液滴着弾位置測定装置及び液滴着弾位置測定方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴着弾位置測定装置及び液滴着弾位置測定方法に関し、特に、インクジェットヘッドのノズル口からインクを吐出して記録媒体上にインクを着弾し画像を印刷するインクジェットプリンタにおいて、インク液滴の着弾位置の評価を行う液滴着弾位置測定装置及び液滴着弾位置測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記インクジェットプリンタのインクジェットヘッドのノズル口から吐出されるインク液滴の着弾位置を測定する方法が各種提案されている。
【０００３】
特開２０００−６２１５８号公報に記載されている方法は、インクジェットヘッドの吐出口から少なくとも１個のインク液滴を吐出させ、吐出口面から離間して位置する紙などの記録媒体に着弾させ、吐出口及び記録媒体に着弾したインク液滴を、記録媒体下方に配置した画像処理用カメラにより撮像して画像処理することにより、それぞれの座標を測定し、着弾したインク液滴と吐出口の座標から着弾位置を測定する方法であった。
【０００４】
また、特開平７−３２９３０２号公報に記載されている方法は、インクジェットヘッドのノズルからインクを吐出し、実際の印刷用紙に画像を印刷する液滴着弾位置検査方法であって、記録媒体である印刷用紙にライン状の検査パターンを印刷し、前記検査パターン上にインクを吐出し、インク液滴の着弾位置ずれを目視により判定する検査方法であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の特開２０００−６２１５８号公報や特開平７−３２９３０２号公報においては次のような問題点があった。
【０００６】
記録媒体上にインク液滴を実際に着弾させることで、インク液滴の着弾位置を観察する或いは測定する方法では、着弾時におけるインクのはじきや広がり、そしてにじみにより、インク吐出口の位置に対して、実際にどの部分にインク液滴が着弾したのかを正確に測定できないという問題が生じる。更に、ノズル口の位置座標と記録媒体が載置されている位置との関係を、３次元方向に精度よく計測することは困難であり、ノズル口に対してのインク液滴の着弾位置を正確に測定できないという問題が生じる。更に、インク液滴の吐出に伴って吐出されるサテライトと呼ばれる小液滴の飛散により、主たるインク液滴とサテライト同士が重なり合って記録媒体に着弾し、着弾位置の正確な計測が困難である。
【０００７】
本発明の目的は、記録媒体上に対するインク液滴の着弾時におけるインクのはじき、広がり、にじみが無視され、インク液滴の着弾位置の確実な測定を実現した液滴着弾位置測定装置及び液滴着弾位置測定方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、インクジェットヘッドのノズル口からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定装置において、シート状の光を発光する発光手段と、前記発光手段から発したシート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出した際に、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光とノズル口とを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像した画像に基づき、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出し、算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較することで、前記インク液滴の着弾位置を測定する着弾位置測定手段とを具備することを特徴とする液滴着弾位置測定装置が提供される。
【００１０】
上記の液滴着弾位置測定装置において、前記発光手段は２本の直交するシート状の光を発し、これらのシート状の光の交点中心に向けて、前記インク液滴を前記シート状の光に対して垂直に吐出してもよい。
【００１１】
上記の液滴着弾位置測定装置において、前記撮像手段は、前記２本の直交する前記シート状の光を入射するユニットと、撮像対象の前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を所定倍率で拡大するユニットとを具備してもよい。
【００１２】
上記の液滴着弾位置測定装置は、前記撮像手段により撮像した画像に対し画像処理を施す画像処理手段を具備してもよい。
【００１３】
本発明の第２の観点によれば、インクジェットヘッドのノズル口からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定方法において、シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出し、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光とノズル口とを撮像し、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出し、算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較することで、前記インク液滴の着弾位置を測定することを特徴とする液滴着弾位置測定方法が提供される。
【００１５】
上記の液滴着弾位置測定方法において、前記シート状の光は、２本の直交するシート状の光から成り、これらのシート状の光の交点中心に向けて、前記インクジェットヘッドから前記インク液滴を前記シート状の光に対して垂直に吐出してもよい。
【００１６】
上記の液滴着弾位置測定方法において、前記２本の直交する前記シート状の光を入射するユニットと、撮像対象の前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を所定倍率で拡大するユニットとを具備した撮像手段により、前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、前記ノズル口を撮像してもよい。
【００１７】
上記の液滴着弾位置測定方法において、撮像した前記画像に対し画像処理を施し、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出してもよい。
【００１８】
上記の液滴着弾位置測定方法において、位置決め手段により前記インクジェットヘッドを位置決めすることで、前記インクジェットヘッドから前記シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出してもよい。
【００１９】
また、本発明の液滴着弾位置測定装置は、図１、図２を参照しつつ説明すれば、インクジェットヘッド（１）のノズル口（２）からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定装置において、光を発光する発光手段（４）と、前記発光手段により発光された光をシート状の光に変光する変光手段（９）と、前記変光手段により変光された前記シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出した際に、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、前記ノズル口を撮像する撮像手段（８）と、前記撮像手段により撮像した画像に基づき、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出する座標算出手段と、前記座標算出手段により算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較し、前記インク液滴の着弾位置を測定する着弾位置測定手段とを具備するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
（１）構成の説明
図１は本発明におけるインクジェットプリンタのインクジェットヘッドから吐出するインク液滴の着弾位置測定の原理を示す説明図である。図１において、１はノズルを有するインクジェットヘッド、２はインク液滴（以下液滴と略称）を吐出するノズル口、４はレーザ光を発光するレーザ発光部、７は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）に装備されている撮像入射光学ユニットである。
【００２２】
ノズル口２から吐出される液滴３の吐出方向は、レーザ発光部４から発光され且つ隔離した位置にレイアウトされたシート光（シート状のレーザ光）５に直交する方向である。液滴３がシート光５を通過した際に発生する反射光（または透過屈折光）６を、撮像入射光学ユニット７を有する撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）（図２参照）で撮像し、画像処理にて液滴３の座標を求める。更に、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）の撮像入射光学ユニット７（観察系）でノズル口２の位置も撮像し、画像処理にてノズル口２の座標を求める。
【００２３】
即ち、本発明におけるインク液滴の着弾位置測定の原理は、上記手順でインクジェットヘッド１のノズル口２の座標と液滴３の座標とを比較し、インク液滴の着弾位置を求めるというものである。
【００２４】
図２は本発明の第１実施形態の液滴着弾位置測定装置（試作機）の構成例を示す概念図である。図２において、８は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）、９はレンズユニット、１０はインクジェットヘッド１をＸ方向（水平方向）へ移動させるＸステージ、１１はインクジェットヘッド１をＹ方向（水平方向）へ移動させるＹステージ、１２はインクジェットヘッド１をＺ方向（鉛直方向）へ移動させるＺステージ、１３はＸステージ１０を鉛直方向へ移動させるあおり（チルト）用機構、１４はレーザ変位計、１５はＸステージ１０を水平面内で回転させるθステージ（回転用機構）、１８は観察系光軸である。
【００２５】
ノズルを有するインクジェットヘッド１は、図中鉛直方向に液滴を吐出することができる。インクジェットヘッド１は、Ｘステージ１０、Ｙステージ１１、Ｚステージ１２により３次元的に動作可能である。この場合、Ｘステージ１０、Ｙステージ１１、Ｚステージ１２の位置分解能は、例えば０．１μｍなっている。更に、インクジェットヘッド１は、θステージ（回転用機構）１５による回転動作と、あおり（チルト）用機構１３による上下動作によって、回転方向、高さの平行度を例えば０．１μｍの精度で位置決め可能である。
【００２６】
インクジェットヘッド１の位置決めの方法は、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８によりノズル口２を撮像し、前もって決めた任意のモニタ上の原点の位置へ、各軸マニアル動作にて動作させ、最後は画像処理による原点アライメント機構により、前記モニタ上の原点とノズル口２の中心点を０．１μｍ以下の精度でアライメントする。高さ方向の平行度は、精度０．１μｍ以下のレーザ変位計１４により、ノズル口２の下面とレーザ変位計１４までの３点の距離を測長し、モニタ上に前記３点の距離を表示し、マニアル動作により平行度を出す。前記操作により、ノズル口２の位置は、Ｘ−Ｙ−Ｚ−θ−高さ方向において０．１μｍ以下で位置決めされる。
【００２７】
ノズル口２の位置決めができた状態で、ノズル口２に斜め下方からハロゲン光を照射し、ノズル口２から点状の反射光が撮像デバイス８に入射する状態で、撮像デバイス８によりノズル口２を撮影する。その後、ノズル口２をＺ方向上方に移動してから、インクの吐出をする。
【００２８】
インクジェットヘッド１の鉛直方向には、直交する２本の、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光５がレイアウトされ、前記シート光５の交点中心と前記モニタ上の原点の位置が一致するように、組立時に位置調整されている。レーザ発光部４から発光させるレーザ光は、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８との相性が良く、短波長であるため、精度的にも良い波長５３２ｎｍのＹＡＧ２倍高調波のグリーンレーザを用いた。前記レーザ光は、ファイバーケーブルにより２方向に分光され、レンズユニット９により２本のシート光５に分光され、前記分光された２本のシート光５が直交するように、シート光５の行路を変えている。
【００２９】
液滴がシート光５の交点中心に向けて吐出され、シート光５を通過する際に発生する反射光を、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８で撮像する。撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８においては、４つのミラーと２つの２０倍率顕微鏡を有する撮像入射光学ユニット７により、直交する２つの光線を入射させることが可能である。この場合、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８は、反射光（または透過屈折光）に対し、例えば斜め下４５度の位置に配置されている。
【００３０】
即ち、液滴着弾位置測定装置は、レーザ光を発光するレーザ発光部４と、レーザ光を２方向に分光するファイバケーブル（分光手段）と、レーザ光を２本の直交するシート光５に変光する１対のレンズユニット９と、２本の直交するシート光５に対し交差する方向に液滴を吐出した際に、シート光５に対する液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、ノズル口２を撮像する撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）と、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）により撮像した画像に基づき、ノズル口２の座標と液滴３の座標を算出する座標算出手段と、座標算出手段により算出したノズル口２の座標と液滴３の座標を比較し、液滴３の着弾位置を測定する着弾位置測定手段とを具備するものである。
【００３１】
（２）動作の説明
次に、本発明の第１実施形態の動作について図２〜図７を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図３は図２に示した着弾位置測定装置の撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像した画像を示す図である。左上の白点は、左側から撮像したノズル口の像であり、右上の白点は、右側から撮像したノズル口の像であり、左下の白点は、左側から撮像した液滴の像であり、右下の白点は、右側から撮像した液滴の像である。なお、ノズル口の像は、液滴の像を撮る前に撮っておき、これらの像を画像処理により同一の写真に含ませている。すなわち、ノズル口に斜め下方からハロゲン光を照射してノズルの像を撮像した後に、ノズル口をＺ方向上方に移動する。そして、ノズル口から液滴を吐出して、吐出された液滴を撮像している。この場合、ノズル口の画像と液滴の画像は略同一の高さに形成されるが、画像合成時に高さを異ならせている。座標算出手段は、左上の白点と左下の白点の横軸方向の座標の差と、右上の白点と右下の横軸方向の座標の差を算出する。この２つの差によりノズル口を鉛直方向（Ｚ軸方向）から見たときのノズル口の座標に対する液滴の座標の二次元的なずれ（ＸＹ平面上のずれ）を算出することができる。なお、図３の例は、ノズルの座標と液滴の座標が良く揃っている場合の例である。
【００３３】
また、図４は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像された画像の原点を画像処理ソフトで求める様子を示す図、即ち、液滴３に対して直交する２本の観察用光軸２１により液滴原点２２が求まることを示す図である。図４では、ノズル口２の画像と液滴の画像が、直交する方向に２つの画像として捕らえられていることを示している。捕らえられた画像は、画像処理ソフトにより原点２２が求められる。
【００３４】
第１実施形態の液滴着弾位置測定実験において、インクジェットヘッド１のノズル口２の中心を原点（０、０）とし、任意の吐出回数（１、５０、１００、５００、１０００、５０００）の液滴着弾位置座標（μｍ）を求めた結果を図６に示す。インクはブラックを用い、レーザは波長５３２ｎｍのＹＡＧ２倍高調波の５００ｍＷ出力のグリーンレーザを用いて、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により液滴の反射光を撮像し、計測用の画像処理ソフトにより座標を求めた。
【００３５】
図５はノズル口２２とノズル口原点２０と、液滴の反射光を撮像した画像から求めた液滴像２１と液滴原点２３を示す図である。前記互いの原点のずれが着弾位置のばらつきになる。
【００３６】
以上説明したように、インクジェットプリンタのインクジェットヘッド１から吐出させる液滴の着弾位置測定において、０．１μｍ以下の高精度でインクジェットヘッド１のノズル口２を位置決めし、着弾時におけるインクのはじきや広がり、そしてにじみにより、吐出口位置に対して実際にどの部分に着弾したのかを正確に測定できないという従来の問題を解決しうることを示した。
【００３７】
即ち、本発明により、従来技術での課題であった、インクジェットヘッド１からの記録媒体に対する液滴の着弾時における、インクのはじきや広がり、そしてにじみの問題が生じず、液滴の着弾位置を高精度で測定することができる。更に、液滴の吐出に伴って吐出されるサテライトと呼ばれる小液滴の飛散により、主たる液滴とサテライト同士が重なり合って記録媒体に着弾し、着弾位置の正確な計測が困難であるという問題も解消することができる。液滴の着弾位置が明確になれば、インクジェットプリンタにおける最適な吐出口（吐出口ユニット部）の開発を、迅速かつ確実に行うことができ、最適な吐出口（吐出口ユニット部）の開発によってもたらされる効果は、印刷位置精度の向上、描画高精細化に寄与することが可能となる。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３９】
（１）構成の説明
本発明の第２実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００４０】
（２）動作の説明
次に、本発明の第２実施形態の動作について図２、図７を参照して詳細に説明する。
【００４１】
図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５００ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザに変えて実験を行った。Ｈｅ−Ｎｅレーザは、安定した出力波形をもち、輝度の安定化を図ることができ、確実な実験を行うことができる。また、コスト的にも安価で最も流通しているレーザであるため、利点が大きい。当然入手性も良く、レーザの入手で問題になることはない。Ｈｅ−Ｎｅレーザは、レンズユニット９により幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光になる。本実験では、シート光を液滴が通過する際の反射光を捕らえた。インクはブラックを用いた（ブラックインクは特性上光の吸収が多く透過しづらい。よって、反射光を捕らえることになる）。
【００４２】
図７は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００４３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４４】
（１）構成の説明
本発明の第３実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００４５】
（２）動作の説明
次に、本発明の第３実施形態の動作について図２、図８を参照して詳細に説明する。
【００４６】
図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５００ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザとし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。インクにはカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００４７】
図８は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００４８】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４９】
（１）構成の説明
本発明の第４実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００５０】
（２）動作の説明
次に、本発明の第４実施形態の動作について図２、図９を参照して詳細に説明する。
【００５１】
上記図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５００ｍＷのＡｒレーザ（アルゴンレーザ）とし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。Ａｒレーザは高出力で明るいのが特徴である。インクには、第３実施形態と同様にカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００５２】
図９は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００５３】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５４】
（１）構成の説明
本発明の第５実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００５５】
（２）動作の説明
次に、本発明の第５実施形態の動作について図２、図１０を参照して詳細に説明する。
【００５６】
上記図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５ｍＷの半導体レーザとし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。半導体レーザは、小型で省スペース化が達成され、ハンドリングが容易であるという特徴がある。インクには、第３実施形態と同様にカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００５７】
図１０は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００５８】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５９】
（１）構成の説明
本発明の第６実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００６０】
（２）動作の説明
次に、本発明の第６実施形態の動作について図２、図１１を参照して詳細に説明する。
【００６１】
上記図２の今回試作した着弾位置測定装置において、光源を１００Ｗのハロゲンランプとし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。ハロゲンランプは、レーザのスペクトル干渉がなく、広範囲な光線となる。また、ハロゲンランプは、取り扱い上も安全な光源である。インクには、第３実施形態と同様に、カラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００６２】
図１１は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００６３】
［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００６４】
（１）構成の説明
本発明の第７実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００６５】
（２）動作の説明
次に、本発明の第７実施形態の動作について図２、図１２を参照して詳細に説明する。
【００６６】
上記図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５００ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザとし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。インクには、第３実施形態と同様に、カラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００６７】
図１２は銀塩カメラにより撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００６８】
［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００６９】
（１）構成の説明
本発明の第８実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００７０】
（２）動作の説明
次に、本発明の第８実施形態の動作について図２、図１３を参照して詳細に説明する。
【００７１】
上記図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５００ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザとし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。インクには、第３実施形態と同様にカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００７２】
図１３はＣ−ＭＯＳセンサ内臓の電子カメラで撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像の画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００７３】
［第９実施形態］
次に、本発明の第９実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００７４】
（１）構成の説明
本発明の第９実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００７５】
（２）動作の説明
次に、本発明の第９実施形態の動作について図２、図１４を参照して詳細に説明する。
【００７６】
上記図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５００ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザとし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。インクには、第３実施形態と同様にカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００７７】
図１４は１次元ラインセンサにより撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像の画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シート状の光に対し交差する方向にインク液滴を吐出し、シート状の光に対するインク液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、インクジェットヘッドのノズル口を撮像し、撮像した画像を画像処理することにより、ノズル口の座標とインク液滴の座標を算出し、ノズル口の座標とインク液滴の座標を比較し、インク液滴の着弾位置を測定するので、従来のような、高精度で且つ記録媒体上にインク液滴を実際に着弾させることで、着弾位置を観察、測定する方法で問題となっている、着弾時におけるインクのはじきや広がり、そしてにじみが無視され、確実に液滴の着弾位置を測定することができる。更に、波及効果として、ノズル開発の問題点と対策が明確化され、タイムリーに高品質なインクジェットプリンタの実現を期待することができる。
【００７９】
即ち、本発明により、従来技術での課題であった、インクジェットヘッドからの記録媒体に対する液滴の着弾時における、インクのはじきや広がり、そしてにじみの問題が生じず、液滴の着弾位置を高精度で測定することができる。更に、液滴の吐出に伴って吐出されるサテライトと呼ばれる小液滴の飛散により、主たる液滴とサテライト同士が重なり合って記録媒体に着弾し、着弾位置の正確な計測が困難であるという問題も解消することができる。液滴の着弾位置が明確になれば、インクジェットプリンタにおける最適な吐出口（吐出口ユニット部）の開発を、迅速かつ確実に行うことができ、最適な吐出口（吐出口ユニット部）の開発によってもたらされる効果は、印刷位置精度の向上、描画高精細化に寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１〜第９実施形態のインク液滴の着弾位置測定の原理を示す説明図である。
【図２】本発明の第１〜第９実施形態のインク液滴着弾位置測定装置の試作機を示す概念図である。
【図３】本発明の第１実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態の撮像した画像の原点を画像処理ソフトで求める様子を示す説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態の液滴のばらつきを示す説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態の任意の吐出打数目の液滴着弾位置座標を求めた結果を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図９】本発明の第４実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図１０】本発明の第５実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図１１】本発明の第６実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図１２】本発明の第７実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図１３】本発明の第８実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図１４】本発明の第９実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
２ ノズル口
３ 液滴
４ レーザ発光部
５ シート光
６ 反射光または透過屈折光
７ 撮像入射光学ユニット
８ 撮像デバイス
９ レンズユニット
１０ Ｘステージ
１１ Ｙステージ
１２ Ｚステージ
１３ チルト機構部
１４ レーザ変位計
１５ θステージ
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴着弾位置測定装置及び液滴着弾位置測定方法に関し、特に、インクジェットヘッドのノズル口からインクを吐出して記録媒体上にインクを着弾し画像を印刷するインクジェットプリンタにおいて、インク液滴の着弾位置の評価を行う液滴着弾位置測定装置及び液滴着弾位置測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記インクジェットプリンタのインクジェットヘッドのノズル口から吐出されるインク液滴の着弾位置を測定する方法が各種提案されている。
【０００３】
特開２０００−６２１５８号公報に記載されている方法は、インクジェットヘッドの吐出口から少なくとも１個のインク液滴を吐出させ、吐出口面から離間して位置する紙などの記録媒体に着弾させ、吐出口及び記録媒体に着弾したインク液滴を、記録媒体下方に配置した画像処理用カメラにより撮像して画像処理することにより、それぞれの座標を測定し、着弾したインク液滴と吐出口の座標から着弾位置を測定する方法であった。
【０００４】
また、特開平７−３２９３０２号公報に記載されている方法は、インクジェットヘッドのノズルからインクを吐出し、実際の印刷用紙に画像を印刷する液滴着弾位置検査方法であって、記録媒体である印刷用紙にライン状の検査パターンを印刷し、前記検査パターン上にインクを吐出し、インク液滴の着弾位置ずれを目視により判定する検査方法であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の特開２０００−６２１５８号公報や特開平７−３２９３０２号公報においては次のような問題点があった。
【０００６】
記録媒体上にインク液滴を実際に着弾させることで、インク液滴の着弾位置を観察する或いは測定する方法では、着弾時におけるインクのはじきや広がり、そしてにじみにより、インク吐出口の位置に対して、実際にどの部分にインク液滴が着弾したのかを正確に測定できないという問題が生じる。更に、ノズル口の位置座標と記録媒体が載置されている位置との関係を、３次元方向に精度よく計測することは困難であり、ノズル口に対してのインク液滴の着弾位置を正確に測定できないという問題が生じる。更に、インク液滴の吐出に伴って吐出されるサテライトと呼ばれる小液滴の飛散により、主たるインク液滴とサテライト同士が重なり合って記録媒体に着弾し、着弾位置の正確な計測が困難である。
【０００７】
本発明の目的は、記録媒体上に対するインク液滴の着弾時におけるインクのはじき、広がり、にじみが無視され、インク液滴の着弾位置の確実な測定を実現した液滴着弾位置測定装置及び液滴着弾位置測定方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、インクジェットヘッドのノズル口からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定装置において、シート状の光を発光する発光手段と、前記発光手段から発したシート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出した際に、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光とノズル口とを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像した画像に基づき、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出し、算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較することで、前記インク液滴の着弾位置を測定する着弾位置測定手段とを具備することを特徴とする液滴着弾位置測定装置が提供される。
【００１０】
上記の液滴着弾位置測定装置において、前記発光手段は２本の直交するシート状の光を発し、これらのシート状の光の交点中心に向けて、前記インク液滴を前記シート状の光に対して垂直に吐出してもよい。
【００１１】
上記の液滴着弾位置測定装置において、前記撮像手段は、前記２本の直交する前記シート状の光を入射するユニットと、撮像対象の前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を所定倍率で拡大するユニットとを具備してもよい。
【００１２】
上記の液滴着弾位置測定装置は、前記撮像手段により撮像した画像に対し画像処理を施す画像処理手段を具備してもよい。
【００１３】
本発明の第２の観点によれば、インクジェットヘッドのノズル口からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定方法において、シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出し、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光とノズル口とを撮像し、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出し、算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較することで、前記インク液滴の着弾位置を測定することを特徴とする液滴着弾位置測定方法が提供される。
【００１５】
上記の液滴着弾位置測定方法において、前記シート状の光は、２本の直交するシート状の光から成り、これらのシート状の光の交点中心に向けて、前記インクジェットヘッドから前記インク液滴を前記シート状の光に対して垂直に吐出してもよい。
【００１６】
上記の液滴着弾位置測定方法において、前記２本の直交する前記シート状の光を入射するユニットと、撮像対象の前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を所定倍率で拡大するユニットとを具備した撮像手段により、前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、前記ノズル口を撮像してもよい。
【００１７】
上記の液滴着弾位置測定方法において、撮像した前記画像に対し画像処理を施し、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出してもよい。
【００１８】
上記の液滴着弾位置測定方法において、位置決め手段により前記インクジェットヘッドを位置決めすることで、前記インクジェットヘッドから前記シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出してもよい。
【００１９】
また、本発明の液滴着弾位置測定装置は、図１、図２を参照しつつ説明すれば、インクジェットヘッド（１）のノズル口（２）からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定装置において、光を発光する発光手段（４）と、前記発光手段により発光された光をシート状の光に変光する変光手段（９）と、前記変光手段により変光された前記シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出した際に、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、前記ノズル口を撮像する撮像手段（８）と、前記撮像手段により撮像した画像に基づき、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出する座標算出手段と、前記座標算出手段により算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較し、前記インク液滴の着弾位置を測定する着弾位置測定手段とを具備するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
（１）構成の説明
図１は本発明におけるインクジェットプリンタのインクジェットヘッドから吐出するインク液滴の着弾位置測定の原理を示す説明図である。図１において、１はノズルを有するインクジェットヘッド、２はインク液滴（以下液滴と略称）を吐出するノズル口、４はレーザ光を発光するレーザ発光部、７は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）に装備されている撮像入射光学ユニットである。
【００２２】
ノズル口２から吐出される液滴３の吐出方向は、レーザ発光部４から発光され且つ隔離した位置にレイアウトされたシート光（シート状のレーザ光）５に直交する方向である。液滴３がシート光５を通過した際に発生する反射光（または透過屈折光）６を、撮像入射光学ユニット７を有する撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）（図２参照）で撮像し、画像処理にて液滴３の座標を求める。更に、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）の撮像入射光学ユニット７（観察系）でノズル口２の位置も撮像し、画像処理にてノズル口２の座標を求める。
【００２３】
即ち、本発明におけるインク液滴の着弾位置測定の原理は、上記手順でインクジェットヘッド１のノズル口２の座標と液滴３の座標とを比較し、インク液滴の着弾位置を求めるというものである。
【００２４】
図２は本発明の第１実施形態の液滴着弾位置測定装置（試作機）の構成例を示す概念図である。図２において、８は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）、９はレンズユニット、１０はインクジェットヘッド１をＸ方向（水平方向）へ移動させるＸステージ、１１はインクジェットヘッド１をＹ方向（水平方向）へ移動させるＹステージ、１２はインクジェットヘッド１をＺ方向（鉛直方向）へ移動させるＺステージ、１３はＸステージ１０を鉛直方向へ移動させるあおり（チルト）用機構、１４はレーザ変位計、１５はＸステージ１０を水平面内で回転させるθステージ（回転用機構）、１８は観察系光軸である。
【００２５】
ノズルを有するインクジェットヘッド１は、図中鉛直方向に液滴を吐出することができる。インクジェットヘッド１は、Ｘステージ１０、Ｙステージ１１、Ｚステージ１２により３次元的に動作可能である。この場合、Ｘステージ１０、Ｙステージ１１、Ｚステージ１２の位置分解能は、例えば０．１μｍなっている。更に、インクジェットヘッド１は、θステージ（回転用機構）１５による回転動作と、あおり（チルト）用機構１３による上下動作によって、回転方向、高さの平行度を例えば０．１μｍの精度で位置決め可能である。
【００２６】
インクジェットヘッド１の位置決めの方法は、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８によりノズル口２を撮像し、前もって決めた任意のモニタ上の原点の位置へ、各軸マニアル動作にて動作させ、最後は画像処理による原点アライメント機構により、前記モニタ上の原点とノズル口２の中心点を０．１μｍ以下の精度でアライメントする。高さ方向の平行度は、精度０．１μｍ以下のレーザ変位計１４により、ノズル口２の下面とレーザ変位計１４までの３点の距離を測長し、モニタ上に前記３点の距離を表示し、マニアル動作により平行度を出す。前記操作により、ノズル口２の位置は、Ｘ−Ｙ−Ｚ−θ−高さ方向において０．１μｍ以下で位置決めされる。
【００２７】
ノズル口２の位置決めができた状態で、ノズル口２に斜め下方からハロゲン光を照射し、ノズル口２から点状の反射光が撮像デバイス８に入射する状態で、撮像デバイス８によりノズル口２を撮影する。その後、ノズル口２をＺ方向上方に移動してから、インクの吐出をする。
【００２８】
インクジェットヘッド１の鉛直方向には、直交する２本の、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光５がレイアウトされ、前記シート光５の交点中心と前記モニタ上の原点の位置が一致するように、組立時に位置調整されている。レーザ発光部４から発光させるレーザ光は、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８との相性が良く、短波長であるため、精度的にも良い波長５３２ｎｍのＹＡＧ２倍高調波のグリーンレーザを用いた。前記レーザ光は、ファイバーケーブルにより２方向に分光され、レンズユニット９により２本のシート光５に分光され、前記分光された２本のシート光５が直交するように、シート光５の行路を変えている。
【００２９】
液滴がシート光５の交点中心に向けて吐出され、シート光５を通過する際に発生する反射光を、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８で撮像する。撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８においては、４つのミラーと２つの２０倍率顕微鏡を有する撮像入射光学ユニット７により、直交する２つの光線を入射させることが可能である。この場合、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８は、反射光（または透過屈折光）に対し、例えば斜め下４５度の位置に配置されている。
【００３０】
即ち、液滴着弾位置測定装置は、レーザ光を発光するレーザ発光部４と、レーザ光を２方向に分光するファイバケーブル（分光手段）と、レーザ光を２本の直交するシート光５に変光する１対のレンズユニット９と、２本の直交するシート光５に対し交差する方向に液滴を吐出した際に、シート光５に対する液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、ノズル口２を撮像する撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）と、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）により撮像した画像に基づき、ノズル口２の座標と液滴３の座標を算出する座標算出手段と、座標算出手段により算出したノズル口２の座標と液滴３の座標を比較し、液滴３の着弾位置を測定する着弾位置測定手段とを具備するものである。
【００３１】
（２）動作の説明
次に、本発明の第１実施形態の動作について図２〜図７を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図３は図２に示した着弾位置測定装置の撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像した画像を示す図である。左上の白点は、左側から撮像したノズル口の像であり、右上の白点は、右側から撮像したノズル口の像であり、左下の白点は、左側から撮像した液滴の像であり、右下の白点は、右側から撮像した液滴の像である。なお、ノズル口の像は、液滴の像を撮る前に撮っておき、これらの像を画像処理により同一の写真に含ませている。すなわち、ノズル口に斜め下方からハロゲン光を照射してノズルの像を撮像した後に、ノズル口をＺ方向上方に移動する。そして、ノズル口から液滴を吐出して、吐出された液滴を撮像している。この場合、ノズル口の画像と液滴の画像は略同一の高さに形成されるが、画像合成時に高さを異ならせている。座標算出手段は、左上の白点と左下の白点の横軸方向の座標の差と、右上の白点と右下の横軸方向の座標の差を算出する。この２つの差によりノズル口を鉛直方向（Ｚ軸方向）から見たときのノズル口の座標に対する液滴の座標の二次元的なずれ（ＸＹ平面上のずれ）を算出することができる。なお、図３の例は、ノズルの座標と液滴の座標が良く揃っている場合の例である。
【００３３】
また、図４は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像された画像の原点を画像処理ソフトで求める様子を示す図、即ち、液滴３に対して直交する２本の観察用光軸２１により液滴原点２２が求まることを示す図である。図４では、ノズル口２の画像と液滴の画像が、直交する方向に２つの画像として捕らえられていることを示している。捕らえられた画像は、画像処理ソフトにより原点２２が求められる。
【００３４】
第１実施形態の液滴着弾位置測定実験において、インクジェットヘッド１のノズル口２の中心を原点（０、０）とし、任意の吐出回数（１、５０、１００、５００、１０００、５０００）の液滴着弾位置座標（μｍ）を求めた結果を図６に示す。インクはブラックを用い、レーザは波長５３２ｎｍのＹＡＧ２倍高調波の５００ｍＷ出力のグリーンレーザを用いて、撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により液滴の反射光を撮像し、計測用の画像処理ソフトにより座標を求めた。
【００３５】
図５はノズル口２２とノズル口原点２０と、液滴の反射光を撮像した画像から求めた液滴像２１と液滴原点２３を示す図である。前記互いの原点のずれが着弾位置のばらつきになる。
【００３６】
以上説明したように、インクジェットプリンタのインクジェットヘッド１から吐出させる液滴の着弾位置測定において、０．１μｍ以下の高精度でインクジェットヘッド１のノズル口２を位置決めし、着弾時におけるインクのはじきや広がり、そしてにじみにより、吐出口位置に対して実際にどの部分に着弾したのかを正確に測定できないという従来の問題を解決しうることを示した。
【００３７】
即ち、本発明により、従来技術での課題であった、インクジェットヘッド１からの記録媒体に対する液滴の着弾時における、インクのはじきや広がり、そしてにじみの問題が生じず、液滴の着弾位置を高精度で測定することができる。更に、液滴の吐出に伴って吐出されるサテライトと呼ばれる小液滴の飛散により、主たる液滴とサテライト同士が重なり合って記録媒体に着弾し、着弾位置の正確な計測が困難であるという問題も解消することができる。液滴の着弾位置が明確になれば、インクジェットプリンタにおける最適な吐出口（吐出口ユニット部）の開発を、迅速かつ確実に行うことができ、最適な吐出口（吐出口ユニット部）の開発によってもたらされる効果は、印刷位置精度の向上、描画高精細化に寄与することが可能となる。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３９】
（１）構成の説明
本発明の第２実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００４０】
（２）動作の説明
次に、本発明の第２実施形態の動作について図２、図７を参照して詳細に説明する。
【００４１】
図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５００ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザに変えて実験を行った。Ｈｅ−Ｎｅレーザは、安定した出力波形をもち、輝度の安定化を図ることができ、確実な実験を行うことができる。また、コスト的にも安価で最も流通しているレーザであるため、利点が大きい。当然入手性も良く、レーザの入手で問題になることはない。Ｈｅ−Ｎｅレーザは、レンズユニット９により幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光になる。本実験では、シート光を液滴が通過する際の反射光を捕らえた。インクはブラックを用いた（ブラックインクは特性上光の吸収が多く透過しづらい。よって、反射光を捕らえることになる）。
【００４２】
図７は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００４３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４４】
（１）構成の説明
本発明の第３実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００４５】
（２）動作の説明
次に、本発明の第３実施形態の動作について図２、図８を参照して詳細に説明する。
【００４６】
図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５００ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザとし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。インクにはカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００４７】
図８は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００４８】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４９】
（１）構成の説明
本発明の第４実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００５０】
（２）動作の説明
次に、本発明の第４実施形態の動作について図２、図９を参照して詳細に説明する。
【００５１】
上記図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５００ｍＷのＡｒレーザ（アルゴンレーザ）とし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。Ａｒレーザは高出力で明るいのが特徴である。インクには、第３実施形態と同様にカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００５２】
図９は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００５３】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５４】
（１）構成の説明
本発明の第５実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００５５】
（２）動作の説明
次に、本発明の第５実施形態の動作について図２、図１０を参照して詳細に説明する。
【００５６】
上記図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５ｍＷの半導体レーザとし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。半導体レーザは、小型で省スペース化が達成され、ハンドリングが容易であるという特徴がある。インクには、第３実施形態と同様にカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００５７】
図１０は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００５８】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５９】
（１）構成の説明
本発明の第６実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００６０】
（２）動作の説明
次に、本発明の第６実施形態の動作について図２、図１１を参照して詳細に説明する。
【００６１】
上記図２の今回試作した着弾位置測定装置において、光源を１００Ｗのハロゲンランプとし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。ハロゲンランプは、レーザのスペクトル干渉がなく、広範囲な光線となる。また、ハロゲンランプは、取り扱い上も安全な光源である。インクには、第３実施形態と同様に、カラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００６２】
図１１は撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８により撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００６３】
［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００６４】
（１）構成の説明
本発明の第７実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００６５】
（２）動作の説明
次に、本発明の第７実施形態の動作について図２、図１２を参照して詳細に説明する。
【００６６】
上記図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５００ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザとし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。インクには、第３実施形態と同様に、カラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００６７】
図１２は銀塩カメラにより撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像に画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００６８】
［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００６９】
（１）構成の説明
本発明の第８実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００７０】
（２）動作の説明
次に、本発明の第８実施形態の動作について図２、図１３を参照して詳細に説明する。
【００７１】
上記図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５００ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザとし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。インクには、第３実施形態と同様にカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００７２】
図１３はＣ−ＭＯＳセンサ内臓の電子カメラで撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像の画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００７３】
［第９実施形態］
次に、本発明の第９実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００７４】
（１）構成の説明
本発明の第９実施形態の液滴着弾位置測定の原理（図１）、液滴着弾位置測定装置の構成（図２）は、第１実施形態と同様である。
【００７５】
（２）動作の説明
次に、本発明の第９実施形態の動作について図２、図１４を参照して詳細に説明する。
【００７６】
上記図２の今回試作した着弾位置測定装置において、レーザを５００ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザとし、幅４ｍｍ、厚さ１０μｍのシート光にして実験を行った。インクには、第３実施形態と同様にカラーインクのマゼンタを用いた。マゼンタは、透過率上、レーザ光をほぼ反射せずに透過する特性がある。つまり、本実験においての撮像対象とする像は、反射光による像ではなく、透過屈折光による像である。
【００７７】
図１４は１次元ラインセンサにより撮像したインクジェットヘッド１のノズル口２の画像と液滴の画像を示す図である。第１実施形態と同様に、画像処理ソフトにより撮像画像の画像処理を行うことにより、着弾位置が測定可能であることを示した。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シート状の光に対し交差する方向にインク液滴を吐出し、シート状の光に対するインク液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、インクジェットヘッドのノズル口を撮像し、撮像した画像を画像処理することにより、ノズル口の座標とインク液滴の座標を算出し、ノズル口の座標とインク液滴の座標を比較し、インク液滴の着弾位置を測定するので、従来のような、高精度で且つ記録媒体上にインク液滴を実際に着弾させることで、着弾位置を観察、測定する方法で問題となっている、着弾時におけるインクのはじきや広がり、そしてにじみが無視され、確実に液滴の着弾位置を測定することができる。更に、波及効果として、ノズル開発の問題点と対策が明確化され、タイムリーに高品質なインクジェットプリンタの実現を期待することができる。
【００７９】
即ち、本発明により、従来技術での課題であった、インクジェットヘッドからの記録媒体に対する液滴の着弾時における、インクのはじきや広がり、そしてにじみの問題が生じず、液滴の着弾位置を高精度で測定することができる。更に、液滴の吐出に伴って吐出されるサテライトと呼ばれる小液滴の飛散により、主たる液滴とサテライト同士が重なり合って記録媒体に着弾し、着弾位置の正確な計測が困難であるという問題も解消することができる。液滴の着弾位置が明確になれば、インクジェットプリンタにおける最適な吐出口（吐出口ユニット部）の開発を、迅速かつ確実に行うことができ、最適な吐出口（吐出口ユニット部）の開発によってもたらされる効果は、印刷位置精度の向上、描画高精細化に寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１〜第９実施形態のインク液滴の着弾位置測定の原理を示す説明図である。
【図２】本発明の第１〜第９実施形態のインク液滴着弾位置測定装置の試作機を示す概念図である。
【図３】本発明の第１実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態の撮像した画像の原点を画像処理ソフトで求める様子を示す説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態の液滴のばらつきを示す説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態の任意の吐出打数目の液滴着弾位置座標を求めた結果を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図９】本発明の第４実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図１０】本発明の第５実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図１１】本発明の第６実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図１２】本発明の第７実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図１３】本発明の第８実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【図１４】本発明の第９実施形態の撮像したノズル口画像と液滴画像を示す説明図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
２ ノズル口
３ 液滴
４ レーザ発光部
５ シート光
６ 反射光または透過屈折光
７ 撮像入射光学ユニット
８ 撮像デバイス
９ レンズユニット
１０ Ｘステージ
１１ Ｙステージ
１２ Ｚステージ
１３ チルト機構部
１４ レーザ変位計
１５ θステージ
Claims (9)
- インクジェットヘッドのノズル口からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定装置において、
シート状の光を発光する発光手段と、前記発光手段から発したシート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出した際に、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光とノズル口とを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像した画像に基づき、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出し、算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較することで、前記インク液滴の着弾位置を測定する着弾位置測定手段とを具備することを特徴とする液滴着弾位置測定装置。 - 前記発光手段は２本の直交するシート状の光を発し、これらのシート状の光の交点中心に向けて、前記インク液滴を前記シート状の光に対して垂直に吐出することを特徴とする請求項１記載の液滴着弾位置測定装置。
- 前記撮像手段は、前記２本の直交する前記シート状の光を入射するユニットと、撮像対象の前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を所定倍率で拡大するユニットとを具備することを特徴とする請求項２記載の液滴着弾位置測定装置。
- 前記撮像手段により撮像した画像に対し画像処理を施す画像処理手段を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液滴着弾位置測定装置。
- インクジェットヘッドのノズル口からインク液滴を吐出して記録媒体上に着弾させることで画像を印刷するインクジェットプリンタにおける前記インク液滴の着弾位置評価を行う液滴着弾位置測定方法において、
シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出し、前記シート状の光に対する前記インク液滴の反射光又は透過屈折光とノズル口とを撮像し、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出し、算出した前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を比較することで、前記インク液滴の着弾位置を測定することを特徴とする液滴着弾位置測定方法。 - 前記シート状の光は、２本の直交するシート状の光から成り、これらのシート状の光の交点中心に向けて、前記インクジェットヘッドから前記インク液滴を前記シート状の光に対して垂直に吐出することを特徴とする請求項５記載の液滴着弾位置測定方法。
- 前記２本の直交する前記シート状の光を入射するユニットと、撮像対象の前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を所定倍率で拡大するユニットとを具備した撮像手段により、前記インク液滴の反射光又は透過屈折光を撮像すると共に、前記ノズル口を撮像することを特徴とする請求項６記載の液滴着弾位置測定方法。
- 撮像した前記画像に対し画像処理を施し、前記ノズル口の座標と前記インク液滴の座標を算出することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の液滴着弾位置測定方法。
- 位置決め手段により前記インクジェットヘッドを位置決めすることで、前記インクジェットヘッドから前記シート状の光に対し交差する方向に前記インク液滴を吐出することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の液滴着弾位置測定方法。
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