(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024063656
(43)【公開日】2024-05-13
(54)【発明の名称】液体吐出検査装置
(51)【国際特許分類】
B41J 2/01 20060101AFI20240502BHJP
【ＦＩ】
B41J2/01 203
B41J2/01 451
B41J2/01 401
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022171782
(22)【出願日】2022-10-26
(71)【出願人】
【識別番号】000003562
【氏名又は名称】東芝テック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】ウォン メンフェイ
(72)【発明者】
【氏名】三浦 聡
(72)【発明者】
【氏名】横越 優子
【テーマコード（参考）】
2C056
【Ｆターム（参考）】
2C056EB26
2C056EB29
2C056EB30
2C056EB35
2C056EB36
2C056EC07
2C056EC38
2C056EC42
(57)【要約】
【課題】液体吐出ヘッドの印刷性能を確認できる液体吐出検査装置を提供する。
【解決手段】実施形態にかかる液体吐出検査装置は、吐出ヘッドと、画像検出部と、制御部と、を備える。吐出ヘッドは、複数の液滴を吐出し、複数の液滴を含む画像を印刷する。画像検出部は、印刷された印刷画像を検出する。制御部は、異なる印刷周波数における複数の印刷画像における複数の前記液滴の着弾位置から、印刷のばらつきを検出する。
【選択図】 図２
【解決手段】実施形態にかかる液体吐出検査装置は、吐出ヘッドと、画像検出部と、制御部と、を備える。吐出ヘッドは、複数の液滴を吐出し、複数の液滴を含む画像を印刷する。画像検出部は、印刷された印刷画像を検出する。制御部は、異なる印刷周波数における複数の印刷画像における複数の前記液滴の着弾位置から、印刷のばらつきを検出する。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の液滴を吐出し、複数の液滴を含む画像を印刷する吐出ヘッドと、
印刷された印刷画像を検出する画像検出部と、
異なる印刷周波数における複数の印刷画像における複数の前記液滴の着弾位置から、印刷のばらつきを検出する、制御部と、を備える、液体吐出検査装置。
印刷された印刷画像を検出する画像検出部と、
異なる印刷周波数における複数の印刷画像における複数の前記液滴の着弾位置から、印刷のばらつきを検出する、制御部と、を備える、液体吐出検査装置。
【請求項2】
前記吐出ヘッドまたは吐出する液体の温度を調整する温度調整部を備え、
前記制御部は、印刷周波数が異なる複数の前記印刷画像の複数の液滴の着弾位置に基づき、前記吐出ヘッドまたは吐出する液体の温度条件を取得する、請求項１に記載の液体吐出検査装置。
前記制御部は、印刷周波数が異なる複数の前記印刷画像の複数の液滴の着弾位置に基づき、前記吐出ヘッドまたは吐出する液体の温度条件を取得する、請求項１に記載の液体吐出検査装置。
【請求項3】
複数の液滴は、第１の液滴と、第１の液滴の後に吐出される第２の液滴と、を有し、
前記第２の液滴の液量は、前記第１の液滴の液量より少ない、請求項１に記載の液体吐出検査装置。
前記第２の液滴の液量は、前記第１の液滴の液量より少ない、請求項１に記載の液体吐出検査装置。
【請求項4】
前記制御部は、異なる印刷周波数における複数の印刷画像における複数の前記液滴の着弾位置から、液滴の平均吐出速度または着弾位置のばらつきを検出する、請求項１に記載の液体吐出検査装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記平均吐出速度または前記着弾位置のばらつきに基づき、印刷の品質を判定する、請求項４に記載の液体吐出検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、液体吐出検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、インクジェットプリンタなどの液体吐出装置において、高画質、高解像度、高生産性、液滴量増加等の様々な印字性能が求められている。
【0003】
例えばインク滴を連続的に吐出させ印刷速度の高速化を図る場合、吐出動作の安定性を確保するため、インク吐出動作の開始時に、ノズル内のインクのメニスカス位置の変動を少なくし、メニスカス位置をノズルの開口付近に安定させることが要求される。
【0004】
インクの粘度が低い場合は、流体内のインクの粘性抵抗が低くなるため、吐出後に後退したメニスカスの復帰に伴うインクの流れの慣性によって、メニスカスがノズルの開口よりオーバーシュートすることがある。メニスカスがオーバーシュートの状態で吐出動作が開始されると、インク滴の平均吐出速度が低下する。一方、インクの粘度が高い場合は、流体内のインクの粘性抵抗が高くなるため、インクのリフィル速度が低下し、メニスカスがノズルの開口よりアンダーシュートすることがある。メニスカスがアンダーシュートの状態で吐出動作が開始されると、インク滴の吐出速度が上昇する。すなわち、連続的なインク吐出において、インクの粘度によって、インク滴の吐出速度が不安定となり、ドット間の隙間、印字抜け、着弾乱れなどの印字不良が発生する要因となり得る。
【0005】
そこで、液体吐出ヘッドの印刷性能を確認できる液体吐出検査装置が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１７－４７６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、液体吐出ヘッドの印刷性能を確認できる液体吐出検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
実施形態にかかる液体吐出検査装置は、吐出ヘッドと、画像検出部と、制御部と、を備える。吐出ヘッドは、複数の液滴を吐出し、複数の液滴を含む画像を印刷する。画像検出部は、印刷された印刷画像を検出する。制御部は、異なる印刷周波数における複数の印刷画像における複数の前記液滴の着弾位置から、印刷のばらつきを検出する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１の実施形態に係る液体吐出装置の構成を示す説明図。
【図2】同液体吐出装置の検査処理のフローチャート。
【図3】同液体吐出装置の印刷画像の一例を示す説明図。
【図4】同液体吐出装置における液体温度と第１インク滴の平均速度との相関関係を示すグラフ。
【図5】同液体吐出装置の複数の異なる印刷周波数において、吐出時間差と第２インク滴の平均吐出速度との相関を示すグラフ。
【図6】第２実施形態にかかる液体吐出装置の検査処理のフローチャート。
【図7】同液体吐出装置の異なる温度でのドット間着弾距離と吐出時間差との関係を示すグラフ。
【図8】同液体吐出装置における、第２インク滴の吐出速度と許容ドット間距離との関係を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、第１の実施形態に係る液体吐出検査装置としての液体吐出装置１００について、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１０の構成を示すブロック図である。図２は、液体吐出装置１００の検査処理のフローチャートであり、図３は液体吐出装置１００の検出画像と着弾距離の説明図である。図４は、液体吐出装置１００における液体温度と第１インク滴の平均速度との相関関係を示すグラフである。図５は、複数の異なる印刷周波数において、吐出時間差と第２インク滴の平均吐出速度との相関を示すグラフである。
【0011】
液体吐出装置１００は、液体吐出ヘッド１０と、液体供給部２１と、搬送部２２と、温度調整部２３と、画像検出部（読取部）２４と、操作部２５と、表示部２６と、制御部３０と、を備える。また、液体吐出装置１００は各種センサを適宜備える。
【0012】
液体吐出装置１００は、液体吐出ヘッド１０に対向する印刷位置を通る所定の搬送路に沿って、吐出対象物である用紙等の媒体を搬送しながら、液体吐出ヘッド１０からインク等の液体を吐出することで、用紙に画像形成処理を行うインクジェットプリンタである。
【0013】
液体吐出ヘッド１０は、例えばシェアモードシェアードウォール式のインクジェットヘッドである。液体吐出ヘッド１０は、インクを循環させない非循環式のヘッドであってもよく、また、インクを循環させる循環式のヘッドであってもよい。本実施形態において、液体吐出ヘッド１０は、非循環式のヘッドの例を用いて説明する。
【0014】
例えば液体吐出ヘッド１０は、複数の圧電素子を有するアクチュエータ１１と、アクチュエータ１１を駆動する駆動回路１２と、を備える。例えば液体吐出ヘッド１０は、液体を吐出する複数のノズルと、ノズルに連通する複数の圧力室と、複数の圧力室に連通する共通室と、を有する流路を有する。液体吐出ヘッド１０の流路は液体供給部２１に接続され、液体供給部から液体吐出ヘッド１０の流路にインクが供給される。
【0015】
アクチュエータ１１は、複数の圧電素子と、圧電素子に形成される電極と、を有し、制御部３０による制御によって駆動制御可能に構成される。アクチュエータ１１は、各圧力室に対応して設けられる圧電素子の電極に電圧が印加されて圧電素子が変形することで、圧力室の容積を増減させてインクをノズルから噴射させる。
【0016】
駆動回路１２は、駆動電圧を圧電体の電極に印加することでアクチュエータ１１を駆動する。駆動回路１２は、圧電素子を動作させるための制御信号及び駆動信号を生成する。駆動回路１２は、液体吐出装置１００の制御部３０から入力された画像信号に従い、液体を吐出させるタイミング及び液体を吐出させる圧電素子を選択するなどの制御のための制御信号を生成する。また、駆動回路１２は、制御信号に従って圧電素子に印加する電圧、すなわち駆動信号（電気信号）を生成する。駆動回路１２が圧電素子に駆動信号を印加すると、圧電素子は圧力室の容積を変化させるように駆動する。
【0017】
例えば、駆動回路１２は、データバッファ１３、デコーダ１４、ドライバ１５を備える。データバッファ１３は、印字データをアクチュエータ１１の圧電素子毎に時系列に保存する。デコーダ１４は、圧電素子毎に、データバッファ１３に保存された印字データに基づいて、ドライバ１５を制御する。ドライバ１５は、デコーダ１４の制御に基づき、各圧電素子を動作させる駆動信号を出力する。駆動信号は、各圧電素子に印加する電圧である。
【0018】
液体供給部２１は、液体吐出ヘッド１０の流路の一次側に接続され、液体吐出ヘッド１０の流路に液体を供給する。例えば液体供給部２１は、液体を貯留するタンクと、タンクと液体吐出ヘッド１０流路とを接続する接続流路と、タンクの液体を液体吐出ヘッド１０に送る送液ポンプと、を備える。
【0019】
搬送部２２は、所定の搬送路に沿って、用紙などの媒体を搬送し、印刷位置に供給する。搬送部２２は、例えば搬送経路に沿って配置される複数の搬送ローラや搬送ガイドを備える。搬送部２２は、媒体を液体吐出ヘッド１０に相対移動可能に支持する。
【0020】
温度調整部２３は、液体吐出ヘッド１０に供給される液体や液体吐出ヘッド１０の流路を加熱する加熱装置、または、液体吐出ヘッド１０に供給される液体や液体吐出ヘッド１０の流路を冷却する冷却装置を備える。
【0021】
画像検出部（読取部）２４は、読取対象の画像を取得する光学部として、撮像素子等の画像センサやレンズなどの光学部品を備える。画像検出部２４は検査用の印刷処理によって画像が印刷された媒体の画像を取得し、制御部へ送る。
【0022】
操作部２５は、例えば電源キー、用紙フィードキー、エラー解除キー等のファンクションキーを備える。
【0023】
表示部２６は、画像印刷装置の種々の状態を表示可能なディスプレイを有する。
【0024】
制御部３０は、例えば、制御基板であり、プロセッサ３１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３、画像メモリ３４、及び入出力ポートであるＩ／Ｏポート３５、を備える。
【0025】
プロセッサ３１は、コントローラであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の処理回路である。プロセッサ３１は、コンピュータの中枢部分に相当する。プロセッサ３１は、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムに従って、プリンタとしての各種の機能を実現するべく各部を制御する。例えばプロセッサ３１は、液体吐出装置１００に設けられる液体吐出ヘッド１０、液体供給部２１、搬送部２２、温度調整部２３、画像検出部２４の動作を制御する。また、プロセッサ３１は、印刷時に、画像メモリ３４に保存された印字データを描画順に駆動回路１２に送信する。
【0026】
一例としてプロセッサ３１は搬送部２２及び液体吐出ヘッド１０を駆動することで検査用の印刷処理を行う。またプロセッサ３１は画像検出部２４を駆動することで印刷後の媒体の画像を取得する。プロセッサ３１は、検出した画像データに基づき、インク滴間の距離やインク滴の吐出速度を算出する。また、プロセッサ３１は、算出した吐出速度に基づき、印刷周波数を変化させた時の吐出速度のばらつきを算出する。さらにプロセッサ３１は複数の温度条件における吐出速度のばらつきが許容範囲内であるか否かを検出し、印刷に適した温度条件を取得する。
【0027】
ＲＯＭ３２は、上記コンピュータの読み出し専用の主記憶部分に相当する。ＲＯＭ３２は、上記のオペレーティングシステムやアプリケーションプログラムを記憶する。ＲＯＭ３２は、プロセッサ３１が各部を制御するための処理を実行する上で必要なデータを記憶する場合もある。
【0028】
ＲＡＭ３３は、上記コンピュータの書換え自在な主記憶部分に相当する。ＲＡＭ３３は、プロセッサ３１が処理を実行する上で必要なデータを記憶する。またＲＡＭ３３は、プロセッサ３１によって情報が適宜書き換えられるワークエリアとしても利用される。ワークエリアは、印刷データが展開される画像メモリを含んでいてもよい。
【0029】
画像メモリ３４は、例えば外部接続機器２００からの印字データを記憶する。
【0030】
Ｉ／Ｏポート３５は、外部接続機器２００からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部である。外部接続機器２００からの印字データは、Ｉ／Ｏポート３５を通じて制御部３０へ送信され、画像メモリ３４に保存される。
【0031】
このように構成された液体吐出装置１００において、制御部３０は液体吐出ヘッド１０に信号を入力することで、駆動回路１２に駆動電圧を印加し、複数の圧電素子に電位差を生じさせて、圧電素子を選択的にシェアモード変形させ、圧力室の容積を増減することでノズルから液体を吐出させる。
【0032】
【0033】
まずＡｃｔ１として、プロセッサ３１は、印刷周波数を複数の所定値に設定する。印刷周波数の所定値は、例えば、２ｋＨｚ刻みで６～５０ｋＨｚに設定される。印刷周波数は第１インク滴ＤＡ（第１の液滴）と第２インク滴ＤＢ（第２の液滴）の吐出時間差と対応しており、印刷周波数を設定することで、吐出時間差の条件が設定される（１/印刷周波数＝第１インク滴を吐出する第１波形の長さ＋第１インク滴ＤＡと第２インク滴ＤＢの吐出時間差）。
続いて、Ａｃｔ２として、プロセッサ３１は、温度を設定する。すなわち、プロセッサは温度調整装置の条件を所定値に設定する。温度の所定値は、例えば、ＵＶインクを使う場合は３０～６０℃の範囲内に設定される。温度条件はインクの粘度に対応するため、温度条件の設定により、対応するインクの粘度が設定される。
続いて、Ａｃｔ２として、プロセッサ３１は、温度を設定する。すなわち、プロセッサは温度調整装置の条件を所定値に設定する。温度の所定値は、例えば、ＵＶインクを使う場合は３０～６０℃の範囲内に設定される。温度条件はインクの粘度に対応するため、温度条件の設定により、対応するインクの粘度が設定される。
【0034】
Ａｃｔ３として、プロセッサ３１は、設定された温度及び周波数条件下で、搬送部２２を駆動して媒体を搬送しながら、検査用の印刷処理を行い、媒体に画像を印刷する。印刷データは、第１インク滴と第２インク滴を含み、第１インク滴の吐出の直後に第２インク滴を吐出する吐出波形を有する。例えば第１インク滴は、第１階調に対応する第１波形によって吐出され、第２インク滴は第２階調に対応する第２波形によって吐出される。メニスカス復帰への影響をより明確に検査するために、多量インク滴の吐出直後に少量インク滴を吐出するのが望ましい。このため、検査印刷用の印刷データは、第１インク滴が第２インク滴よりも液量が多い設定が好ましい。一例として、第１インク滴は３ドロップの量を有するインク滴、第２インク滴は１ドロップの量を有するインク滴とする。
【0035】
検査用の印刷処理の後、プロセッサ３１は、画像検出部２４を駆動し、検査用の画像が形成された媒体の画像を撮像し、検出画像を取得する（Ａｃｔ４）。図３は、第１インク滴吐出後に第２インク滴を吐出する印刷画像の例である。図３に示す例では、各ノズルにおいて、第１インク滴ＤＡと第２インク滴ＤＢはそれぞれ１回ずつ吐出される。なお、複数回の第１インク滴ＤＡと複数回の第２インク滴ＤＢを吐出してもよい。
【0036】
プロセッサ３１は、取得した検出画像から、着弾位置情報として、各ノズルからそれぞれ吐出される２つのインク滴ＤＡ，ＤＢの距離の平均値である平均ドット間着弾距離Ｄを検出する（Ａｃｔ５）。例えばプロセッサ３１は、検出画像における各部の画素値に基づき、コントラストを検出し、着弾位置情報として、２つのインク滴ＤＡ、ＤＢの位置情報を検出し、複数のノズルにおけるインク滴間の距離の平均値である平均ドット間着弾距離Ｄを求める。平均ドット間着弾距離Ｄは、画像メモリ３４、あるいはＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、その他のデータメモリに、保存される。
【0037】
吐出時間差は印刷周波数に応じて決まるため、プロセッサ３１は次の印刷周波数（吐出時間差）の設定値を変更して（Ａｃｔ６）、Ａｃｔ５にて検出が完了するまで、印刷及び画像検出を繰り返し、複数の異なる印刷周波数における複数の印刷画像から、平均ドット間着弾距離Ｄを取得する（Ａｃｔ３～Ａｃｔ６）。そして、２つのインク滴ＤＡ，ＤＢの位置情報に基づき、複数の異なる印刷周波数における複数の印刷画像における第２インク滴ＤＢの吐出速度を算出する（Ａｃｔ７，Ａｃｔ８）。
【0038】
ここで、第１インク滴ＤＡと第２インク滴ＤＢを吐出した際の媒体への着弾時間差は、式１に表される。
Ｄ：平均ドット間着弾距離 ［ｍ］
ｖｍ：媒体搬送速度 ［ｍ／ｓ］
ｈ：液体吐出ヘッドと媒体間のギャップ ［ｍ］
ｔ：第１インク滴と第２インク滴の吐出時間差 ［ｓ］
ｖａ：第１インク滴の平均吐出速度 ［ｍ／ｓ］
ｖｂ：第２インク滴の平均吐出速度 ［ｍ／ｓ］
なお、第１インク滴ＤＡの平均吐出速度ｖａは、事前に取得したデータより設定する。図４は、温度と第１インク滴ＤＡの平均速度との相対関係を示すグラフである。プロセッサ３１は、図４に示すような、温度と第１インク滴ＤＡの平均吐出速度との相対関係から、第１インク滴ＤＡの平均吐出速度ｖａを取得する。
式１を整理すると、検出した印刷画像から、第２インク滴ＤＢの平均吐出速度が、式２によって算出できる。
すなわち、第１インク滴ＤＡと第２インク滴ＤＢ間の印刷周波数を振り、例えば印刷周波数が１～５０ｋＨｚに相当する吐出時間差によって、第１インク滴ＤＡ吐出直後の第２インク滴ＤＢの吐出速度をそれぞれ算出する。そして、プロセッサはＡｃｔ９として、印刷周波数を変化させた場合の、第２インク滴の平均吐出速度の最大ばらつきを算出する。印刷周波数を変化させた場合のばらつきは式３によって算出する。
ここで、ｖｂＨは、高周波数域（ｔ＜５０μｓ）における第２インク滴の最小平均吐出速度 ［ｍ／ｓ］である。すなわち、ｔ＜５０μｓで印刷周波数を変化させたうちの、平均吐出速度が最小となった時の平均速度である。
ｖｂＬは、低周波数域（ｔ＞１００μｓ）における第２インク滴の平均吐出速度 ［ｍ／ｓ］である。
図５は、複数の異なる印刷周波数において、第１インク滴と第２インク滴の吐出時間差と第２インク滴の平均吐出速度との相関を示すグラフである。電圧を可変としてＴa＞Ｔｂ＞Ｔｃとして異なる温度Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおいてそれぞれ、印刷周波数を変化させることで吐出時間差を変化させ、第２インク滴の平均吐出速度検出したとき、Ｔａではメニスカス復帰がオーバーシュートとなり、Ｔ３ではメニスカス復帰がアンダーシュートとなることがわかる。一方、Ｔｂでは第２インク滴の平均吐出速度の変化が一定の範囲内に収まることが判る。印刷処理においては、印刷周波数を変化させても、平均吐出速度の変化を抑えることが望ましいことから、プロセッサ３１は、印刷周波数を変化させたときの平均吐出速度の変化に基づき、平均吐出速度の変化が小さくなるような温度条件を、適正温度条件として取得する。
具体例として、プロセッサ３１は、第２インク滴の平均吐出速度のばらつきの大きさが所定の基準範囲内であるか否かを判定する（Ａｃｔ１０）。例えば第２インク滴の平均吐出速度のばらつきの基準範囲を２ｍ／ｓとし、第１インク滴吐出後の第２インク滴の平均吐出速度の最大ばらつき［Ｍａｘ（Δｖｂ）］が２ｍ／ｓ以下になる場合の温度（粘度）条件について「合格」と判定する。そして、第１インク滴吐出後の第２インク滴の平均吐出速度の最大ばらつき［Ｍａｘ（Δｖｂ）］が２ｍ／ｓ以上の場合の温度条件については「不合格」と判定する。
【数1】
Ｄ：平均ドット間着弾距離 ［ｍ］
ｖｍ：媒体搬送速度 ［ｍ／ｓ］
ｈ：液体吐出ヘッドと媒体間のギャップ ［ｍ］
ｔ：第１インク滴と第２インク滴の吐出時間差 ［ｓ］
ｖａ：第１インク滴の平均吐出速度 ［ｍ／ｓ］
ｖｂ：第２インク滴の平均吐出速度 ［ｍ／ｓ］
なお、第１インク滴ＤＡの平均吐出速度ｖａは、事前に取得したデータより設定する。図４は、温度と第１インク滴ＤＡの平均速度との相対関係を示すグラフである。プロセッサ３１は、図４に示すような、温度と第１インク滴ＤＡの平均吐出速度との相対関係から、第１インク滴ＤＡの平均吐出速度ｖａを取得する。
式１を整理すると、検出した印刷画像から、第２インク滴ＤＢの平均吐出速度が、式２によって算出できる。
【数2】
【数3】
ｖｂＬは、低周波数域（ｔ＞１００μｓ）における第２インク滴の平均吐出速度 ［ｍ／ｓ］である。
図５は、複数の異なる印刷周波数において、第１インク滴と第２インク滴の吐出時間差と第２インク滴の平均吐出速度との相関を示すグラフである。電圧を可変としてＴa＞Ｔｂ＞Ｔｃとして異なる温度Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおいてそれぞれ、印刷周波数を変化させることで吐出時間差を変化させ、第２インク滴の平均吐出速度検出したとき、Ｔａではメニスカス復帰がオーバーシュートとなり、Ｔ３ではメニスカス復帰がアンダーシュートとなることがわかる。一方、Ｔｂでは第２インク滴の平均吐出速度の変化が一定の範囲内に収まることが判る。印刷処理においては、印刷周波数を変化させても、平均吐出速度の変化を抑えることが望ましいことから、プロセッサ３１は、印刷周波数を変化させたときの平均吐出速度の変化に基づき、平均吐出速度の変化が小さくなるような温度条件を、適正温度条件として取得する。
具体例として、プロセッサ３１は、第２インク滴の平均吐出速度のばらつきの大きさが所定の基準範囲内であるか否かを判定する（Ａｃｔ１０）。例えば第２インク滴の平均吐出速度のばらつきの基準範囲を２ｍ／ｓとし、第１インク滴吐出後の第２インク滴の平均吐出速度の最大ばらつき［Ｍａｘ（Δｖｂ）］が２ｍ／ｓ以下になる場合の温度（粘度）条件について「合格」と判定する。そして、第１インク滴吐出後の第２インク滴の平均吐出速度の最大ばらつき［Ｍａｘ（Δｖｂ）］が２ｍ／ｓ以上の場合の温度条件については「不合格」と判定する。
【0039】
例えば、図５に示す温度条件Ｔｂに近似する「メニスカスが弱オーバーシュート」状態では、幅広い印刷周波数で良い印字品質が得られるため、「合格」となる。一方、図５に示す温度条件Ｔｃに近似する「メニスカスがアンダーシュート」状態は「不合格」となる。
【0040】
そして、プロセッサ３１は、「不合格」と判定した場合に、液体吐出ヘッド１０の温度条件を再び設定し（Ａｃｔ２）、所定数のデータが得られるまで（Ａｃｔ５）、印刷、画像検出、吐出速度算出、ばらつき取得、判定、の各処理を、繰り返す。すなわち、異なる複数の温度条件における吐出速度のばらつきを検出して判定を行うことで、ばらつきが少ない温度条件を適正温度条件として取得する。プロセッサ３１は、一例として、第２インク滴の平均吐出速度の最大ばらつきが２ｍ／ｓ以下になる温度条件を、適正温度条件として取得する（Ａｃｔ２～Ａｃｔ１０）。
【0041】
本実施形態にかかる液体吐出検査装置としての液体吐出装置１００によれば、液体吐出ヘッド１０の印刷性能を確認できる。また、液体吐出装置１００は、複数のインク滴を含む印刷データの印刷画像を検出し、異なる印刷周波数における複数の印刷画像における平均吐出速度を算出して印字品質を判定し、適正温度条件を調査することができる。このため、印刷時に当該適正温度条件にすることにより、インクの粘度を適正に保つことができ、印字品質を向上できる。また、最低限で２ラインのみの印刷画像を使用するため、検査用のインクの消費を抑えることができる。
【0042】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかる検査処理について、図６乃至図８を参照して説明する。図６は、第２実施形態にかかる検査処理のフローチャートである。図７は、第１インク滴と第２インク滴吐出によるドット間着弾距離と、第１インク滴と第２インク滴の吐出時間差との、相関関係を示すグラフである。図８は、第２インク滴の平均吐出速度と許容ドット間距離との関係を示す説明図である。
次に、第２実施形態にかかる検査処理について、図６乃至図８を参照して説明する。図６は、第２実施形態にかかる検査処理のフローチャートである。図７は、第１インク滴と第２インク滴吐出によるドット間着弾距離と、第１インク滴と第２インク滴の吐出時間差との、相関関係を示すグラフである。図８は、第２インク滴の平均吐出速度と許容ドット間距離との関係を示す説明図である。
【0043】
本実施形態において、プロセッサ３１は、第１インク滴と第２インク滴の間の距離であるドット間着弾距離を検出し、着弾位置のばらつきとしてのドット間着弾距離のばらつきに基づいて、温度条件を判定する。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【0044】
まずＡｃｔ１１として、プロセッサ３１は、印刷周波数を複数設定する。
続いて、Ａｃｔ１２として、プロセッサ３１は、温度を設定する。すなわち、プロセッサは温度調整装置の条件を設定する。
続いて、Ａｃｔ１２として、プロセッサ３１は、温度を設定する。すなわち、プロセッサは温度調整装置の条件を設定する。
【0045】
Ａｃｔ１３として、プロセッサ３１は、設定された温度及び周波数条件下で、搬送部２２を駆動して媒体を搬送しながら、検査用の印刷処理を行い、媒体に画像を印刷する。印刷データは、第１インク滴と第２インク滴を含み、第１インク滴の吐出後に第２インク滴を吐出する吐出波形を有する。例えば第１インク滴は、第１階調に対応する第１波形によって吐出され、第２インク滴は第２階調に対応する第２波形によって吐出される。メニスカス復帰への影響をより明確に検査するために、多量インク滴の吐出直後に少量インク滴を吐出するのが望ましい。このため、検査印刷用の印刷データは、第１インク滴が第２インク滴よりも液量が多い設定が好ましい。一例として、第１インク滴は３ドロップの量を有するインク滴、第２インク滴は１ドロップの量を有するインク滴とする。
【0046】
検査用の印刷処理の後、プロセッサ３１は、画像検出部２４を駆動し、検査用の画像が形成された媒体の画像を撮像し、検出画像を取得する（Ａｃｔ１４）。図３は、第１インク滴吐出後に第２インク滴を吐出する印刷画像の例である。
【0047】
プロセッサ３１は、取得した検出画像から、複数のノズルにおける２つのインク滴ＤＡ，ＤＢの距離の平均である平均ドット間着弾距離Ｄを検出する（Ａｃｔ１５）。例えばプロセッサ３１は、印刷画像における各部の画素値に基づき、コントラストを検出し、２つのインク滴ＤＡ、ＤＢの位置情報を検出し、インク滴間の平均ドット間着弾距離Ｄを求める。平均ドット間着弾距離Ｄは、画像メモリ３４、あるいはＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、その他のデータメモリに、保存される。
【0048】
本実施形態において、プロセッサ３１は、着弾距離のばらつきを、算出する。プロセッサ３１は、吐出時間差（印刷周波数）を変更して（Ａｃｔ１６）、Ａｃｔ１５にて検出が完了するまで、印刷及び画像検出を繰り返し、複数の異なる印刷周波数における印刷画像を取得し、（Ａｃｔ１３～Ａｃｔ１６）、複数の異なる印刷周波数における平均ドット間着弾距離Ｄを取得する（Ａｃｔ１７）。
すなわち、第１インク滴ＤＡと第２インク滴ＤＢ間の吐出時間差（印刷周波数）を振り、例えば印刷周波数が１～５０ｋＨｚに相当する時間差によって、第１インク滴ＤＡと第２インク滴ＤＢの平均ドット間着弾距離をそれぞれ算出する。そして、プロセッサはＡｃｔ１９として、印刷周波数を変化させた場合の、着弾距離の最大ばらつきを算出する。印刷周波数を変化させた場合の、第１インク滴と第２インク滴のドット間着弾距離の最大ばらつき［Ｍａｘ（ΔＤ）］は、式４に表される。
ＤＨは、高周波数域（ｔ＜５０μｓ）における最大平均ドット間着弾距離 ［ｍ］である。
ＤＬは、低周波数域（ｔ＞１００μｓ）における平均ドット間着弾距離 ［ｍ］である。
ｖｂＨは、高周波数域（ｔ＜５０μｓ）における第２インク滴の最小平均吐出速度 ［ｍ／ｓ］である。
ｖｂＬは、低周波数域（ｔ＞１００μｓ）における第２インク滴の平均吐出速度 ［ｍ／ｓ］である。
図７は、複数の異なる印刷周波数において、第１インク滴と第２インク滴の吐出時間差とドット間着弾距離との相関を示すグラフである。電圧を可変としてＴａ＞Ｔｂ＞Ｔｃとして複数の温度条件Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおいて、印刷周波数を変化させることで第１インク滴と第２インク滴の吐出時間差を変化させて、平均ドット間着弾距離を検出したところ、Ｔａではメニスカス復帰がオーバーシュートとなり、Ｔｃではメニスカス復帰がアンダーシュートとなることがわかる。一方、Ｔｂでは第２インク滴の着弾距離の変化が一定の範囲内に収まることが判る。印刷処理においては、印刷周波数を変化させても、平均ドット間着弾距離の変化を抑えることが望ましいことから、プロセッサ３１は、吐出速度の変化に基づき、平均ドット間着弾距離の変化が小さくなるような温度条件を、適正温度条件として取得する。
ここで、図８に示すように、第２インク滴の平均吐出速度の最大ばらつき［Ｍａｘ（Δｖｂ）］が２ｍ／ｓとする場合、ドット間着弾距離の許容範囲は、式５によって算出できる。
具体例として、プロセッサ３１は、平均ドット間着弾距離の最大ばらつき［Ｍａｘ（ΔＤ）］が「許容ΔＤ」以下であるか否かを判定する（Ａｃｔ２０）。例えば平均ドット間着弾距離の最大ばらつき［Ｍａｘ（ΔＤ）］が「許容ΔＤ」以下になる場合の温度（粘度）条件について「合格」と判定する。そして、平均ドット間着弾距離の最大ばらつき［Ｍａｘ（ΔＤ）］が「許容ΔＤ」以上の場合の温度条件については「不合格」と判定する。一例として許容ΔＤは、ｖｂＬが６～１０ｍ/ｓとなる値に設定される。
すなわち、第１インク滴ＤＡと第２インク滴ＤＢ間の吐出時間差（印刷周波数）を振り、例えば印刷周波数が１～５０ｋＨｚに相当する時間差によって、第１インク滴ＤＡと第２インク滴ＤＢの平均ドット間着弾距離をそれぞれ算出する。そして、プロセッサはＡｃｔ１９として、印刷周波数を変化させた場合の、着弾距離の最大ばらつきを算出する。印刷周波数を変化させた場合の、第１インク滴と第２インク滴のドット間着弾距離の最大ばらつき［Ｍａｘ（ΔＤ）］は、式４に表される。
【数4】
ＤＬは、低周波数域（ｔ＞１００μｓ）における平均ドット間着弾距離 ［ｍ］である。
ｖｂＨは、高周波数域（ｔ＜５０μｓ）における第２インク滴の最小平均吐出速度 ［ｍ／ｓ］である。
ｖｂＬは、低周波数域（ｔ＞１００μｓ）における第２インク滴の平均吐出速度 ［ｍ／ｓ］である。
図７は、複数の異なる印刷周波数において、第１インク滴と第２インク滴の吐出時間差とドット間着弾距離との相関を示すグラフである。電圧を可変としてＴａ＞Ｔｂ＞Ｔｃとして複数の温度条件Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおいて、印刷周波数を変化させることで第１インク滴と第２インク滴の吐出時間差を変化させて、平均ドット間着弾距離を検出したところ、Ｔａではメニスカス復帰がオーバーシュートとなり、Ｔｃではメニスカス復帰がアンダーシュートとなることがわかる。一方、Ｔｂでは第２インク滴の着弾距離の変化が一定の範囲内に収まることが判る。印刷処理においては、印刷周波数を変化させても、平均ドット間着弾距離の変化を抑えることが望ましいことから、プロセッサ３１は、吐出速度の変化に基づき、平均ドット間着弾距離の変化が小さくなるような温度条件を、適正温度条件として取得する。
ここで、図８に示すように、第２インク滴の平均吐出速度の最大ばらつき［Ｍａｘ（Δｖｂ）］が２ｍ／ｓとする場合、ドット間着弾距離の許容範囲は、式５によって算出できる。
【数5】
【0049】
例えば、図７に示す温度条件Ｔｂに近似する「メニスカスが弱オーバーシュート」状態では、幅広い印刷周波数で良い印字品質が得られるため、「合格」となる。一方、図７に示す温度条件Ｔｃに近似する「メニスカスがアンダーシュート」状態は「不合格」となる。
「不合格」と判断された場合は、液体吐出ヘッド１０の温度を変化させ、前記ドット間着弾距離の最大ばらつきが「許容ΔＤ」以下になるように温度を調査する。すなわち、プロセッサ３１は、「不合格」と判定した場合に、液体吐出ヘッド１０の温度条件を再び設定し（Ａｃｔ１２）、所定のデータが得られるまで（Ａｃｔ１５）、印刷、画像検出、ばらつき取得、判定、の各処理を、繰り返す。異なる複数の温度条件における平均ドット間着弾距離のばらつきを検出して判定を行うことで、適正温度条件を取得する。
「不合格」と判断された場合は、液体吐出ヘッド１０の温度を変化させ、前記ドット間着弾距離の最大ばらつきが「許容ΔＤ」以下になるように温度を調査する。すなわち、プロセッサ３１は、「不合格」と判定した場合に、液体吐出ヘッド１０の温度条件を再び設定し（Ａｃｔ１２）、所定のデータが得られるまで（Ａｃｔ１５）、印刷、画像検出、ばらつき取得、判定、の各処理を、繰り返す。異なる複数の温度条件における平均ドット間着弾距離のばらつきを検出して判定を行うことで、適正温度条件を取得する。
【0050】
本実施形態にかかる液体吐出検査装置としての液体吐出装置１００によれば、複数のインク滴（液滴）を含む印刷データの印刷画像を検出し、画像から平均ドット間着弾距離のばらつきを検出して印字品質を判定し、適正温度条件を調査することができる。
【0051】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【0052】
例えば、上記実施形態において、検査条件として、多量のインクの直後に少量のインクを吐出する印字データを検証したが、これに限られるものではなく、第１インク滴及び第２インク滴のドロップ数や液量、タイミング等、検査条件を適宜変更してもよい。
【0053】
例えば液体吐出検査装置として、印刷用の液体吐出装置の構成を利用して液体吐出検査装置を構成した例を示したが、これに限られるものではなく、印刷用の液体吐出装置とは別に液体吐出検査装置が構成されてもよい。
【0054】
また、駆動波形の各電位は適宜変更可能であり、各圧電柱に印加する電圧値は各種条件に応じて適宜調整可能である。例えば隣接する圧電柱の一方を接地して他方に電圧を印加することで電位差を発生してもよく、あるいは両方に電圧をそれぞれ印加して電位差を発生させてもよい。
【0055】
例えば、液体吐出ヘッド１０の構成は上記の例に限られるものではなく、他のタイプのヘッドに用いてもよい。例えば静電気で振動板を変形させてインクを吐出する構造、あるいはヒーターなどの熱エネルギーを利用してノズルからインクを吐出する発熱素子型の構造などであってもよい。これらの場合、当該振動板又はヒーターなどが圧力室の内部に圧力振動を与えるためのアクチュエータとなる。
【0056】
液体吐出装置１００は、画像形成媒体に、インクによる二次元の画像を形成するインクジェットプリンタを例示したがこれに限られるものではなく、例えば、３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、又は医療用機械などであっても良い。液体吐出装置が３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、又は医療用機械などであってもよく、例えば、素材となる物質又は素材を固めるためのバインダーなどをインクジェットヘッドから吐出させることで、立体物を形成するものであってもよい。
【0057】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、印刷画像から印字品質を判定し、適正温度条件を調査することができる。
【0058】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0059】
１０…液体吐出ヘッド、１１…アクチュエータ、１２…駆動回路、１３…データバッファ、１４…デコーダ、１５…ドライバ、２１…液体供給部、２２…搬送部、２３…温度調整部、２４…画像検出部、２５…操作部、２６…表示部、３０…制御部、３１…プロセッサ、３２…ＲＯＭ、３３…ＲＡＭ、３４…画像メモリ、３５…Ｉ／Ｏポート、１００…液体吐出装置、２００…外部接続機器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
