JP4999749B2

JP4999749B2 - 吐出特性測定方法、吐出特性測定装置、吐出特性測定装置を備えた画像形成装置

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Publication number: JP4999749B2
Application number: JP2008086350A
Authority: JP
Inventors: 完司永島
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009234193A

Description

本発明は、吐出特性測定方法、吐出特性測定装置、吐出特性測定装置を備えた画像形成装置に関し、特に、液滴の吐出特性を測定する吐出特性測定方法、吐出特性測定装置、吐出特性測定装置を備えた画像形成装置に関する。

インクジェット方式の画像形成装置におけるヘッドから吐出される液滴の位置等に関する技術として、特許文献１には、被検査物のドットを撮像カメラで読み取って、隣接するドットの距離を求め、正規値との比較で位置ずれを求める技術が開示されている。

また、特許文献２には、読み取った各ドットのX,Y座標から最小二乗法により基準軸を求め、各ドットの基準軸からのずれを位置ずれとする技術が開示されている。
特開２００５−１４２１６号公報特開２００６−１３０３８３号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示されたいずれの技術も、各ドットの位置ずれを求める際に、各ノズルが吐出したドットのずれを測るのではなく、各ドットの誤差が最小になる状態をドットの位置ずれ量としている。

このように従来の技術では、ノズルの実際のずれを測るものではないため、ノズルからの吐出方向誤差を測定することができないという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑み、液滴を吐出するノズルからの吐出方向誤差を測定することを可能とする吐出特性測定方法、吐出特性測定装置、該吐出特性測定装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液滴を吐出する液滴吐出手段からの距離が予め定められた第１の距離となる記録媒体に対して、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第１の吐出段階と、前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行に第３の所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させる第１の移動段階と、前記第１の移動段階により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第２の吐出段階と、前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第１の吐出段階で液滴を吐出した位置の方向に前記第３の所定の距離の半分だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させ、更に前記液滴吐出手段を前記記録媒体と前記液滴吐出手段との距離が、前記第１の距離と異なる第２の距離となるように前記記録媒体の面に対して垂直に前記記録媒体に対して相対的に移動させる第２の移動段階と、前記第２の移動段階により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第３の吐出段階と、前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第１の吐出段階で液滴を吐出した位置と前記第２の吐出段階で液滴を吐出した位置とを結ぶ線分に垂直に第４の所定の距離の半分だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させ、更に前記液滴吐出手段を前記記録媒体と前記液滴吐出手段との距離が、前記第１の距離と同じ距離となるように前記記録媒体の面に対して垂直に前記記録媒体に対して相対的に移動させる第３の移動段階と、前記第３の移動段階により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第４の吐出段階と、前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第３の吐出段階で液滴を吐出した位置の方向に前記第４の所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させる第４の移動段階と、前記第４の移動段階により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第５の吐出段階と、前記第１の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第１の着弾位置、前記第２の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第２の着弾位置、前記第３の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第３の着弾位置、前記第４の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第４の着弾位置、及び前記第５の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第５の着弾位置を取得する取得段階と、前記第１の距離、前記第２の距離、前記第１の着弾位置、前記第２の着弾位置、前記第３の着弾位置、前記第４の着弾位置、及び前記第５の着弾位置に基づき、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する測定段階と、を有する。

ここで、請求項１の発明では、液滴を吐出する液滴吐出手段からの距離が予め定められた第１の距離となる記録媒体に対して、第１の吐出段階で前記液滴吐出手段が液滴を吐出し、第１の移動段階で前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行に第３の所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動し、第２の吐出段階で前記第１の移動段階により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出し、第２の移動段階で前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第１の吐出段階で液滴を吐出した位置の方向に前記第３の所定の距離の半分だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させ、更に前記液滴吐出手段を前記記録媒体と前記液滴吐出手段との距離が、前記第１の距離と異なる第２の距離となるように前記記録媒体の面に対して垂直に前記記録媒体に対して相対的に移動し、第３の吐出段階で前記第２の移動段階により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出し、第３の移動段階で前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第１の吐出段階で液滴を吐出した位置と前記第２の吐出段階で液滴を吐出した位置とを結ぶ線分に垂直に第４の所定の距離の半分だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させ、更に前記液滴吐出手段を前記記録媒体と前記液滴吐出手段との距離が、前記第１の距離と同じ距離となるように前記記録媒体の面に対して垂直に前記記録媒体に対して相対的に移動し、第４の吐出段階で前記第３の移動段階により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出し、第４の移動段階で前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第３の吐出段階で液滴を吐出した位置の方向に前記第４の所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動し、第５の吐出段階で前記第４の移動段階により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出し、取得段階で前記第１の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第１の着弾位置、前記第２の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第２の着弾位置、前記第３の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第３の着弾位置、前記第４の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第４の着弾位置、及び前記第５の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第５の着弾位置を取得し、測定段階で、前記第１の距離、前記第２の距離、前記第１の着弾位置、前記第２の着弾位置、前記第３の着弾位置、前記第４の着弾位置、及び前記第５の着弾位置に基づき、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する。

このように、請求項１の発明は、測定段階で用いられる要素に誤差を含む可能性がある各移動段階での移動距離を含まないものとなっており、更に異なる箇所に異なる距離から液滴を吐出することにより、液滴を吐出するノズルからの吐出方向誤差をより正確に測定することを可能とする吐出特性測定方法が得られる。

また、請求項２の発明は、前記測定段階では、前記第１の移動段階及び前記第４の移動段階において、前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行に所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させた際に生じた前記記録媒体の面に平行で移動方向に垂直な方向へのぶれを示すぶれ量に基づき、前記第１の着弾位置、前記第２の着弾位置、前記第３の着弾位置、前記第４の着弾位置、及び前記第５の着弾位置を補正して、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する。
また、請求項３の発明は、前記測定段階では、前記第１の距離をｈ１、前記第２の距離をｈ２、前記第１の着弾位置をＸ１，Ｙ１、前記第２の着弾位置をＸ２，Ｙ２、前記第３の着弾位置をＸ３，Ｙ３、前記第４の着弾位置をＸ４，Ｙ４、及び前記第５の着弾位置をＸ５，Ｙ５として、下記の式に基づき、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する。
Ｘ方向の吐出方向＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ３−（Ｘ４＋Ｘ５）／２）／（ｈ２−ｈ１））
Ｙ方向の吐出方向＝ａｒｃｔａｎ（（Ｙ３−（Ｙ１＋Ｙ２）／２）／（ｈ２−ｈ１））

請求項２、及び請求項３によれば、各移動段階におけるぶれ量を補正することができるため、液滴を吐出するノズルからの吐出方向誤差をより正確に測定することを可能とする吐出特性測定方法が得られる。

また、請求項４の発明は、液滴を吐出する液滴吐出手段からの距離が予め定められた第１の距離となる記録媒体に対して、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第１の吐出手段と、前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行に第３の所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させる第１の移動手段と、前記第１の移動手段により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第２の吐出手段と、前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第１の吐出手段で液滴を吐出した位置の方向に前記第３の所定の距離の半分だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させ、更に前記液滴吐出手段を前記記録媒体と前記液滴吐出手段との距離が、前記第１の距離と異なる第２の距離となるように前記記録媒体の面に対して垂直に前記記録媒体に対して相対的に移動させる第２の移動手段と、前記第２の移動手段により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第３の吐出手段と、前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第１の吐出手段で液滴を吐出した位置と前記第２の吐出手段で液滴を吐出した位置とを結ぶ線分に垂直に第４の所定の距離の半分だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させ、更に前記液滴吐出手段を前記記録媒体と前記液滴吐出手段との距離が、前記第１の距離と同じ距離となるように前記記録媒体の面に対して垂直に前記記録媒体に対して相対的に移動させる第３の移動手段と、前記第３の移動手段により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第４の吐出手段と、前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第３の吐出手段で液滴を吐出した位置の方向に前記第４の所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させる第４の移動手段と、前記第４の移動手段により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第５の吐出手段と、前記第１の吐出手段により吐出された液滴が着弾した第１の着弾位置、前記第２の吐出手段により吐出された液滴が着弾した第２の着弾位置、前記第３の吐出手段により吐出された液滴が着弾した第３の着弾位置、前記第４の吐出手段により吐出された液滴が着弾した第４の着弾位置、及び前記第５の吐出手段により吐出された液滴が着弾した第５の着弾位置を取得する取得手段と、前記第１の距離、前記第２の距離、前記第１の着弾位置、前記第２の着弾位置、前記第３の着弾位置、前記第４の着弾位置、及び前記第５の着弾位置に基づき、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する測定手段と、を有する。

請求項４の発明は、請求項１の発明と同様に作用するため、請求項１の発明と同様の効果が得られる。

請求項５の発明は、前記測定手段では、前記第１の移動手段及び前記第４の移動手段において、前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行に所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させた際に生じた前記記録媒体の面に平行で移動方向に垂直な方向へのぶれを示すぶれ量に基づき、前記取得手段により取得された第１の着弾位置、前記第２の着弾位置、前記第３の着弾位置、前記第４の着弾位置、及び前記第５の着弾位置を補正して、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する。
また、請求項６の発明は、前記測定手段では、前記第１の距離をｈ１、前記第２の距離をｈ２、前記第１の着弾位置をＸ１，Ｙ１、前記第２の着弾位置をＸ２，Ｙ２、前記第３の着弾位置をＸ３，Ｙ３、前記第４の着弾位置をＸ４，Ｙ４、及び前記第５の着弾位置をＸ５，Ｙ５として、下記の式に基づき、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する。
Ｘ方向の吐出方向＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ３−（Ｘ４＋Ｘ５）／２）／（ｈ２−ｈ１））
Ｙ方向の吐出方向＝ａｒｃｔａｎ（（Ｙ３−（Ｙ１＋Ｙ２）／２）／（ｈ２−ｈ１））

請求項５、及び請求項６の発明は、各々請求項２、及び請求項３の発明と同様に作用するため、請求項２、及び請求項３の発明と同様の効果が得られる。

請求項７の発明は、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の吐出特性測定装置を備えた画像形成装置である。

請求項７の発明は、請求項４から請求項６のいずれか１項の発明と同様に作用するため、請求項４から請求項６のいずれか１項の発明と同様の効果が得られる。

本発明によれば、液滴を吐出するノズルからの吐出方向誤差を測定することを可能とする吐出特性測定方法、吐出特性測定装置、該吐出特性測定装置を提供することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る吐出特性測定装置１０の斜視図である。同図に示されるように、吐出特性測定装置１０は、画像データ解析装置１２、ヘッド１４、カメラ１６、顕微鏡１７、スキャンテーブル１８、Ｚテーブル１９、ＸＹテーブル２０、用紙２１、制御装置２２、インク供給装置２４、及びヘッド駆動装置２６を含んで構成される。

このうち、ヘッド１４は、アクチュエータが設けられ、そのアクチュエータが変形することでノズルから液滴としてインクを吐出するものである。このアクチュエータには、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電体を用いた圧電素子が好適に用いられる。

インク供給装置２４は、ヘッド１４にインクを供給するものである。ヘッド駆動装置２６は、ヘッド１４に設けられた圧電素子に所定の波形の電圧を印加することで、当該圧電素子を駆動するものである。インク吐出後、アクチュエータの変位が元に戻る際に、インク供給装置２４から新しいインクがヘッド１４に再充填される。

顕微鏡１７は、ヘッド１４により用紙に吐出された液滴によるドットをカメラ１６により撮影するためのレンズの役割をする。カメラ１６は、ドット位置測定のため、ドットを撮影するものである。顕微鏡１７を使う場合、１回の測定視野が狭いため複数回の撮影が必要である。従って、各撮影間の撮影位置誤差は、例えば異なる撮影視野に同一ドットが入るようにして各撮影視野を繋いでいき誤差を打ち消す方法が考えられる。

なお、ドットの撮影は、上述した顕微鏡１７を付けたカメラ１６の他に、平板状の印刷物を読み取るスキャナでも良い。また、顕微鏡１７及びカメラ１６は、ヘッド１４に一体になって固定されている。

画像データ解析装置１２は、カメラ１６により撮影されたドットの位置からヘッド１４が液滴を吐出する吐出方向を測定するものである。この測定方法に関しては後に詳細に説明する。

スキャンテーブル１８は、記録媒体としての用紙２１を搭載するものである。ＸＹテーブル２０は、スキャンテーブル１８を２次元方向、すなわち用紙２１の面と平行な方向に精密に移動させるものである。すなわち、ＸＹテーブル２０は、ヘッド１４を用紙２１の面と平行に用紙２１に対して相対的に移動させるものである。

本実施の形態において、ヘッド１４（のノズル面）と用紙２１が平行であることが重要である。この平行度は、ノズル面と用紙２１の間隔を直接測定しても良いし、ヘッド１４の取り付け基準の精度で平行度を出しても良い。いずれにしても、通常、ノズル面はヘッド１４の中で大きい面であるため、平行度は比較的出しやすい。

Ｚテーブル１９は、一体型とされているカメラ１６、顕微鏡１７、ヘッド１４を、用紙からの距離を変更可能なように高さを調整するものである。すなわち、Ｚテーブル１９は、ヘッド１４を用紙２１の面に対して垂直に用紙２１に対して相対的に移動させるものである。

制御装置２２は、吐出特性測定装置１０全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、後述するプログラムが記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）、プログラムやデータ等が展開されるＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成される。この制御装置２２は、吐出特性測定装置１０専用に作成されたものでも良いし、ＰＣなど汎用的な計算機を用いるようにしても良い。制御装置２２による制御に関しては後に詳細に説明する。

以下、上述した吐出特性測定装置１０で実行される２種類の吐出特性測定方法について説明する。なお、以下の説明において、既に説明した符号についての説明は省略する。

まず、本実施の形態に係る吐出特性測定方法では、図２に示されるように、ヘッド１４と用紙２１との距離を変えて吐出することが重要である。同図（Ａ）は、液滴を吐出するヘッド１４からの距離が予め定められた第１の距離ｈ１となる用紙２１を示しており、同図（Ｂ）は、ヘッド１４からの距離が予め定められた第１の距離ｈ２となる用紙２１を示している。

以下に説明する２種類の吐出特性測定方法のいずれもが、このように距離が異なる位置からヘッド１４が液滴を吐出するようになっている。

まず、吐出特性測定方法（その１）について説明する。図３は、吐出特性測定方法（その１）により液滴が吐出された用紙２１を示すものであり、この図３に示されるように吐出特性測定方法（その１）は距離ｈ１、距離ｈ２でそれぞれ１回ずつヘッド１４が液滴を吐出するものである。同図では、一回の吐出により、１５個のドットが形成される場合を示しているため、距離ｈ１、距離ｈ２のそれぞれで吐出された１５個ずつのドットが示されている。

この吐出特性測定方法（その１）の処理の流れを示すフローチャートを、図４を用いて説明する。この処理は、上記制御装置２２に搭載されたＣＰＵにより実行されるものである。なお、この説明では、同一のノズルから吐出され着弾した位置を示す図３に示される第１の着弾位置（Ｘ１、Ｙ１）、第２の着弾位置（Ｘ２、Ｙ２）に着目して説明する。

まず、ステップ１０１で、液滴を吐出するヘッド１４からの距離が予め定められた第１の距離ｈ１となる用紙２１に対して、ヘッド１４が液滴を吐出する（第１の吐出段階）。ここで吐出された位置である着弾位置を（Ｘ１、Ｙ１）とする。次のステップ１０２で、ヘッド１４を用紙２１の面と平行に所定の距離Ｘｓだけ用紙２１に対して相対的に移動する。ここでは、図３に示したＸ軸方向に移動するものとする。

更にステップ１０３で、ヘッド１４を用紙２１とヘッド１４との距離が、ｈ２となるように用紙２１の面に対して垂直に用紙２１に対して相対的に移動する。

次のステップ１０４で、移動された位置から用紙２１に対してヘッド１４が液滴を吐出する（第２の吐出段階）。ここで吐出された位置である着弾位置を（Ｘ２、Ｙ２）とする。

そして、ステップ１０５で、第１の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第１の着弾位置（Ｘ１、Ｙ１）、及び第２の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第２の着弾位置（Ｘ２、Ｙ２）を画像データ解析装置１２が取得する。

次のステップ１０６で、ｈ１、ｈ２、Ｘｓ、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２に基づき、ヘッド１４が液滴を吐出する吐出方向を測定（演算）して処理を終了する。

この吐出方向の測定について、図５を用いて詳細に説明する。図５（Ａ）は、Ｘ軸方向の吐出方向を説明するための図であり、図５（Ｂ）はＹ軸方向の吐出方向を説明するための図である。そして、ヘッド１４のノズルが吐出する方向は、Ｘ軸方向にθｘ、Ｙ軸方向θｙの角度で示される方向にずれた方向とする。

まず、第１の吐出段階で、図５（Ａ）に示されるように、液滴は、ずれていない場合に吐出される本来の着弾位置と異なるＸ１に着弾する。次にステップ１０２、１０３によって移動され、第２の吐出段階で、液滴は、ずれていない場合に吐出される本来の着弾位置と異なるＸ２に着弾する。

このとき、同図に示されるように、tanθｘ＝δｘ／（ｈ２−ｈ１）が成り立つ。従って、θｘ＝arctan(δｘ／（ｈ２−ｈ１）)であり、δｘ＝（Ｘ２−Ｘ１−Ｘｓ）であることからθｘが求まる。

次に、θｙを求める。第１の吐出段階で、図５（Ｂ）に示されるように、液滴は、ずれていない場合に吐出される本来の着弾位置と異なるＹ１に着弾する。次にステップ１０２、１０３によって移動され、第２の吐出段階で、液滴は、ずれていない場合に吐出される本来の着弾位置と異なるＹ２に着弾する。ここでＸ軸との違いは、Ｙ軸方向には移動していないため、Ｘ軸のように移動距離Ｘｓが含まれないことである。

このとき、同図に示されるように、tanθｙ＝δｙ／（ｈ２−ｈ１）が成り立つ。従って、θｙ＝arctan(δｙ／（ｈ２−ｈ１）)であり、δｙ＝（Ｙ２−Ｙ１）であることからθｙが求まる。

以上が吐出特性測定方法（その１）である。次に、吐出特性測定方法（その２）について説明する。吐出特性測定方法（その１）ではδｘを求める式にＸｓが入っているがこれはＸＹテーブル２０による移動量である。この移動量にはＸＹテーブル２０による誤差が発生する可能性があるため、この誤差を小さくしたものが吐出特性測定方法（その２）である。

図６は、吐出特性測定方法（その２）により液滴が吐出された用紙２１を示すものであり、この吐出特性測定方法（その２）は、図６に示されるように距離ｈ１で十字型に４回、距離ｈ２で１回ずつヘッド１４が液滴を吐出するものである。同図では、一回の吐出により、９個のドットが形成される場合を示しているため、距離ｈ１、距離ｈ２のそれぞれで吐出された９個ずつのドットが示されている。

この吐出特性測定方法（その２）の処理の流れを示すフローチャートを、図７を用いて説明する。この処理は、上記制御装置２２に搭載されたＣＰＵにより実行されるものである。なお、この説明では、同一のノズルから吐出され着弾した位置を示す図６で示した第１の着弾位置（Ｘ１、Ｙ１）、第２の着弾位置（Ｘ２、Ｙ２）、第３の着弾位置（Ｘ３、Ｙ３）、第４の着弾位置（Ｘ４、Ｙ４）、第５の着弾位置（Ｘ５、Ｙ５）に着目して説明する。

まず、ステップ２０１で、液滴を吐出するヘッド１４からの距離が予め定められた第１の距離ｈ１となる用紙２１に対して、ヘッド１４が液滴を吐出する（第１の吐出段階）。ここで吐出された位置である着弾位置を（Ｘ１、Ｙ１）とする。次のステップ２０２で、ヘッド１４を用紙２１の面と平行に所定の距離Ｘｓ（第３の所定の距離）だけ用紙２１に対して相対的に移動する。ここでは、図６に示したＸ軸方向に移動するものとする。

次のステップ２０３で、移動された位置から、ヘッド１４が液滴を吐出する（第２の吐出段階）。ここで吐出された位置である着弾位置を（Ｘ２、Ｙ２）とする。

次のステップ２０４で、ヘッド１４を用紙２１の面と平行、かつステップ２０１で液滴を吐出した位置の方向に所定の距離Ｘｓの半分だけ用紙２１に対して相対的に移動し、ステップ２０５で、ヘッド１４を用紙２１とヘッド１４との距離が、ｈ２となるように用紙２１の面に対して垂直に用紙２１に対して相対的に移動する。

次のステップ２０６で、移動された位置から、ヘッド１４が液滴を吐出する（第３の吐出段階）。ここで吐出された位置である着弾位置を（Ｘ３、Ｙ３）とする。

次のステップ２０７で、ヘッド１４を用紙２１の面と平行、かつ前記第１の吐出段階で液滴を吐出した位置と前記第２の吐出段階で液滴を吐出した位置とを結ぶ線分（すなわちＸ軸）に垂直（すなわちＹ軸方向）に所定の距離Ｙｓ（第４の所定の距離）の半分だけ用紙２１に対して相対的に移動する。ステップ２０８で、ヘッド１４を用紙２１とヘッド１４との距離が、ｈ１となるように用紙２１の面に対して垂直に用紙２１に対して相対的に移動する。

次のステップ２０９で、移動された位置から、ヘッド１４が液滴を吐出する（第４の吐出段階）。ここで吐出された位置である着弾位置を（Ｘ４、Ｙ４）とする。次のステップ２１０で、ヘッド１４を用紙２１の面と平行、かつステップ２０６で液滴を吐出した位置の方向に所定の距離Ｙｓだけ用紙２１に対して相対的に移動する。

次のステップ２１１で、移動された位置から、ヘッド１４が液滴を吐出する（第５の吐出段階）。ここで吐出された位置である着弾位置を（Ｘ５、Ｙ５）とする。

そして、ステップ２１２で、第１の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第１の着弾位置（Ｘ１、Ｙ１）、第２の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第２の着弾位置（Ｘ２、Ｙ２）、第３の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第３の着弾位置（Ｘ３、Ｙ３）、第４の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第４の着弾位置（Ｘ４、Ｙ４）、及び第５の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第５の着弾位置（Ｘ５、Ｙ５）を画像データ解析装置１２が取得する。

次のステップ２１３で、ｈ１、ｈ２、Ｘ１〜Ｘ５、Ｙ１〜Ｙ５に基づき、ヘッド１４が液滴を吐出する吐出方向を測定（演算）して処理を終了する。なお、上記ＸｓとＹｓは等しくても良い。

このように、吐出特性測定方法（その２）は、用紙２１と平行に移動した（Ｘ３、Ｙ３）を除く４箇所のうち、２箇所はＸ軸のみ移動であり、残り２箇所はＹ軸のみの移動であり、その移動はＸ軸方向の移動量の半分の位置で移動するものである。

また、ヘッド１４と用紙２１の距離ｈ２で、Ｘ軸方向の移動量の半分の位置と同じＸ座標で、Ｙ軸方向に移動せずに液滴を吐出するので、（Ｘ３、Ｙ３）のドットが形成される前後で、どちらか一方の軸のみの移動となり、移動しない方の軸のＸＹテーブル２０の移動量誤差が含まれなくなる。

この処理によって形成されたドットの着弾位置の例を、図８に示す。この図８から、以下の関係式が導かれる。
δｘ＝Ｘ３-（Ｘ４＋Ｘ５）／２・・・（１）
δｙ＝Ｙ３-（Ｙ１＋Ｙ２）／２・・・（２）
また、図５で説明したように、以下の式が成り立ち、θｘ、θｙが求まる。
θｘ＝arctan(δｘ／（ｈ２−ｈ１）)
θｙ＝arctan(δｙ／（ｈ２−ｈ１）)
上記式（１）、（２）では、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ４、Ｙ５を計算に用いない。このように、吐出特性測定方法（その２）では、ＸＹテーブル２０の移動量（Ｘｓ＝Ｘ２−Ｘ１、Ｙｓ＝Ｙ４−Ｙ５）が入らない式となって、移動量誤差の影響を受けない。

なお、ＸＹテーブルのＸ軸とＹ軸の直角度誤差がなければ、Ｘ４＝Ｘ５、Ｙ１＝Ｙ２である。しかし、ＸＹテーブルのＸ軸とＹ軸の直角度誤差があっても、式（１）、（２）では（Ｙ１＋Ｙ２）／２により平均化しているので、直角度誤差の影響は打ち消される。

以上が吐出特性測定方法（その２）である。この吐出特性測定方法（その２）では、移動において、ヘッド１４を用紙２１の面と平行に所定の距離だけ用紙２１に対して相対的に移動させた際に生じた用紙２１の面に平行で移動方向に垂直な方向へのぶれを示すぶれ量に基づき、取得された各着弾位置を補正して、ヘッド１４が液滴を吐出する吐出方向を測定するようにしても良い。

具体的には、図９のフローチャートに示されるように、ステップ３０１で、中央の（Ｘ３、Ｙ３）と十字の端となる（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）、（Ｘ４、Ｙ４）、（Ｘ５、Ｙ５）とのぶれ量ｄ１〜ｄ４を取得する。これは、例えば上記制御装置２２のＲＡＭに記憶されているものから取得する。

またｄ１〜ｄ４は、２次元ベクトルであり、ｄ１が（Ｘ３、Ｙ３）と（Ｘ１、Ｙ１）のぶれ量、ｄ２が（Ｘ３、Ｙ３）と（Ｘ２、Ｙ２）のぶれ量、ｄ３が（Ｘ３、Ｙ３）と（Ｘ４、Ｙ４）のぶれ量、ｄ４が（Ｘ３、Ｙ３）と（Ｘ５、Ｙ５）のぶれ量を示している。

次のステップ３０２で、取得された（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）、（Ｘ４、Ｙ４）、（Ｘ５、Ｙ５）をぶれ量ｄ１〜ｄ４を用いて補正して処理を終了する。

この補正は、例えば（Ｘ１、Ｙ１）−ｄ１、（Ｘ２、Ｙ２）−ｄ２、（Ｘ４、Ｙ４）−ｄ３、（Ｘ５、Ｙ５）−ｄ５というように、ぶれた分を引くことにより補正する。

上述した２種類の吐出特性測定方法におけるｈ１、ｈ２は、吐出液滴が小さい場合、空気抵抗の影響を受けるので、大きくとも、1mm程度にすることが望ましい。

また、上述した吐出特性測定装置１０は、それ自体画像を形成可能であるため、画像形成装置であるが、ヘッドを用いて画像を形成する画像形成装置に、ヘッドを主走査及び副走査方向に移動可能とする機能を設けるか、或いは、記録媒体を主走査及び副走査方向に移動可能とする機能を設け、更に形成したドットの位置を検出できるようにすれば、本実施の形態を適用可能となる結果、上記ヘッドを用いて画像を形成する画像形成装置は、吐出特性測定装置を備えた画像形成装置となる。

更に、上述した処理では、一つのノズルの吐出方向を測定するものであったが、上述した吐出特性測定方法を各ノズルに適用することで、全てのノズルの吐出方向を測定することが可能である。

なお、以上説明したフローチャートの処理の流れは一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で処理順序を入れ替えたり、新たなステップを追加したり、不要なステップを削除したりすることができることは言うまでもない。

実施の形態に係る吐出特性測定装置の斜視図である。ヘッドと用紙との距離を変えて吐出することを示す図である。吐出特性測定方法（その１）により液滴が吐出された用紙を示す図である。吐出特性測定方法（その１）の処理の流れを示すフローチャートである。測定方法を説明するための図である。吐出特性測定方法（その２）により液滴が吐出された用紙を示す図である。吐出特性測定方法（その２）の処理の流れを示すフローチャートである。各着弾位置とずれ量δを示す図である。ぶれ量補正処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０吐出特性測定装置
１２画像データ解析装置
１４ヘッド
１６カメラ
１７顕微鏡
１８スキャンテーブル
１９Ｚテーブル
２０ＸＹテーブル
２１用紙
２２制御装置
２４インク供給装置
２６ヘッド駆動装置

Claims

液滴を吐出する液滴吐出手段からの距離が予め定められた第１の距離となる記録媒体に対して、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第１の吐出段階と、
前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行に第３の所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させる第１の移動段階と、
前記第１の移動段階により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第２の吐出段階と、
前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第１の吐出段階で液滴を吐出した位置の方向に前記第３の所定の距離の半分だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させ、更に前記液滴吐出手段を前記記録媒体と前記液滴吐出手段との距離が、前記第１の距離と異なる第２の距離となるように前記記録媒体の面に対して垂直に前記記録媒体に対して相対的に移動させる第２の移動段階と、
前記第２の移動段階により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第３の吐出段階と、
前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第１の吐出段階で液滴を吐出した位置と前記第２の吐出段階で液滴を吐出した位置とを結ぶ線分に垂直に第４の所定の距離の半分だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させ、更に前記液滴吐出手段を前記記録媒体と前記液滴吐出手段との距離が、前記第１の距離と同じ距離となるように前記記録媒体の面に対して垂直に前記記録媒体に対して相対的に移動させる第３の移動段階と、
前記第３の移動段階により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第４の吐出段階と、
前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第３の吐出段階で液滴を吐出した位置の方向に前記第４の所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させる第４の移動段階と、
前記第４の移動段階により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第５の吐出段階と、
前記第１の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第１の着弾位置、前記第２の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第２の着弾位置、前記第３の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第３の着弾位置、前記第４の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第４の着弾位置、及び前記第５の吐出段階により吐出された液滴が着弾した第５の着弾位置を取得する取得段階と、
前記第１の距離、前記第２の距離、前記第１の着弾位置、前記第２の着弾位置、前記第３の着弾位置、前記第４の着弾位置、及び前記第５の着弾位置に基づき、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する測定段階と、
を有する吐出特性測定方法。
前記測定段階では、前記第１の移動段階及び前記第４の移動段階において、前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行に所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させた際に生じた前記記録媒体の面に平行で移動方向に垂直な方向へのぶれを示すぶれ量に基づき、前記第１の着弾位置、前記第２の着弾位置、前記第３の着弾位置、前記第４の着弾位置、及び前記第５の着弾位置を補正して、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する請求項１に記載の吐出特性測定方法。
前記測定段階では、前記第１の距離をｈ１、前記第２の距離をｈ２、前記第１の着弾位置をＸ１，Ｙ１、前記第２の着弾位置をＸ２，Ｙ２、前記第３の着弾位置をＸ３，Ｙ３、前記第４の着弾位置をＸ４，Ｙ４、及び前記第５の着弾位置をＸ５，Ｙ５として、下記の式に基づき、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する請求項２に記載の吐出特性測定方法。
Ｘ方向の吐出方向＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ３−（Ｘ４＋Ｘ５）／２）／（ｈ２−ｈ１））
Ｙ方向の吐出方向＝ａｒｃｔａｎ（（Ｙ３−（Ｙ１＋Ｙ２）／２）／（ｈ２−ｈ１））
液滴を吐出する液滴吐出手段からの距離が予め定められた第１の距離となる記録媒体に対して、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第１の吐出手段と、
前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行に第３の所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させる第１の移動手段と、
前記第１の移動手段により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第２の吐出手段と、
前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第１の吐出手段で液滴を吐出した位置の方向に前記第３の所定の距離の半分だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させ、更に前記液滴吐出手段を前記記録媒体と前記液滴吐出手段との距離が、前記第１の距離と異なる第２の距離となるように前記記録媒体の面に対して垂直に前記記録媒体に対して相対的に移動させる第２の移動手段と、
前記第２の移動手段により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第３の吐出手段と、
前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第１の吐出手段で液滴を吐出した位置と前記第２の吐出手段で液滴を吐出した位置とを結ぶ線分に垂直に前記第４の所定の距離の半分だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させ、更に前記液滴吐出手段を前記記録媒体と前記液滴吐出手段との距離が、前記第１の距離と同じ距離となるように前記記録媒体の面に対して垂直に前記記録媒体に対して相対的に移動させる第３の移動手段と、
前記第３の移動手段により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第４の吐出手段と、
前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行、かつ前記第３の吐出手段で液滴を吐出した位置の方向に前記第４の所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させる第４の移動手段と、
前記第４の移動手段により移動された位置から、前記記録媒体に対して前記液滴吐出手段が液滴を吐出する第５の吐出手段と、
前記第１の吐出手段により吐出された液滴が着弾した第１の着弾位置、前記第２の吐出手段により吐出された液滴が着弾した第２の着弾位置、前記第３の吐出手段により吐出された液滴が着弾した第３の着弾位置、前記第４の吐出手段により吐出された液滴が着弾した第４の着弾位置、及び前記第５の吐出手段により吐出された液滴が着弾した第５の着弾位置を取得する取得手段と、
前記第１の距離、前記第２の距離、前記第１の着弾位置、前記第２の着弾位置、前記第３の着弾位置、前記第４の着弾位置、及び前記第５の着弾位置に基づき、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する測定手段と、
を有する吐出特性測定装置。
前記測定手段では、前記第１の移動手段及び前記第４の移動手段において、前記液滴吐出手段を前記記録媒体の面と平行に所定の距離だけ前記記録媒体に対して相対的に移動させた際に生じた前記記録媒体の面に平行で移動方向に垂直な方向へのぶれを示すぶれ量に基づき、前記取得手段により取得された第１の着弾位置、前記第２の着弾位置、前記第３の着弾位置、前記第４の着弾位置、及び前記第５の着弾位置を補正して、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する請求項４に記載の吐出特性測定装置。
前記測定手段では、前記第１の距離をｈ１、前記第２の距離をｈ２、前記第１の着弾位置をＸ１，Ｙ１、前記第２の着弾位置をＸ２，Ｙ２、前記第３の着弾位置をＸ３，Ｙ３、前記第４の着弾位置をＸ４，Ｙ４、及び前記第５の着弾位置をＸ５，Ｙ５として、下記の式に基づき、前記液滴吐出手段が液滴を吐出する吐出方向を測定する請求項５に記載の吐出特性測定装置。
Ｘ方向の吐出方向＝ａｒｃｔａｎ（（Ｘ３−（Ｘ４＋Ｘ５）／２）／（ｈ２−ｈ１））
Ｙ方向の吐出方向＝ａｒｃｔａｎ（（Ｙ３−（Ｙ１＋Ｙ２）／２）／（ｈ２−ｈ１））
請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の吐出特性測定装置を備えた画像形成装置。