JP2000153603A

JP2000153603A - 吐出インク測定装置

Info

Publication number: JP2000153603A
Application number: JP32844298A
Authority: JP
Inventors: Kimiyuki Hayashizaki; 公之林崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2000-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェット記録ヘッドの更なる高画質化
を達成するために、その記録ヘッドから吐出されるイン
ク滴各々の吐出量のばらつきを測定することができる吐
出インク測定装置を提供することである。【解決手段】インクジェット記録ヘッドから吐出され
るインク液滴を所定の深さと所定の幅とをもつシャーレ
形態の記録媒体において受けた後、その記録媒体を天板
で覆う。これによって、インク液滴が円筒状に変形する
ので、その円筒状に変形したインク液滴の上底或は下底
の直径を測定し、その測定されたサイズに基づいて、イ
ンク液滴の体積を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吐出インク測定装置
に関し、例えば、プリンタ、複写機、通信システムを有
するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッ
サ等において、紙、繊維、皮革、金属、プラスチック、
ガラス、木材、セラミックス等の記録媒体に対して記録
を行うために用いられるインクジェット記録ヘッドから
吐出されるインク液滴を測定する吐出インク測定装置に
関する。

【０００２】なお、本発明における「記録」には、文字
や図形等の意味を持つ画像を記録媒体に対して記録する
ことだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を記
録することも含むものである。

【０００３】

【従来の技術】記録装置、或いは、複写機やファクシミ
リ等に備えられたプリンタ部は、画像情報に基づいて、
紙、プラスティック薄板、布等の記録媒体上にドットパ
ターンからなる画像を記録していくように構成されてい
る。

【０００４】このようなプリント装置の中でも、基板上
に記録ドットに対応する複数の記録素子を配列させて構
成するインクジェット方式、サーマル方式、ＬＥＤ方式
等の記録ヘッドを搭載した記録装置は、ローコストな装
置として注目されている。

【０００５】これらの記録素子を記録幅に対応させて配
列した記録ヘッドは、半導体製造工程と同様のプロセス
を用いて記録素子を製造できるため、それまで駆動用集
積回路を別体としていた形態から、近年においては記録
素子が配列されている同一基板内部に駆動用回路を構造
的に作り込む形態に変化しつつある。この結果、記録ヘ
ッドの駆動に関わる回路構成が複雑化することが防止さ
れ、記録装置の小型化、ローコスト化が達成されるので
ある。

【０００６】なかでも、インクジェット記録方式は、例
えば、熱エネルギーによりインクを加熱して膜沸騰を生
じさせ、そのときに発生する気泡による圧力を利用して
インクを吐出させることができるので、記録信号に対す
る応答性が良く、インク吐出口の高密度化が容易である
こと等の利点を有している点で、他の記録方式に比較し
て優れた点が多く、注目を集めている記録方式であると
言える。

【０００７】さらに、このようなインクジェット記録ヘ
ッドを用いた記録装置では画像の高解像度で記録した
り、種々の機能を付加するために、これまでにも吐出さ
れるインク滴のサイズを制御したり、そのサイズを小さ
くする技術が提案されている。例えば、インクを吐出す
るノズル内に２種類の記録素子を配列し、これら素子の
組み合わせて駆動させることにより、サイズの異なるイ
ンク滴を吐出を制御したり、ノズルアクチュエータの変
形を制御することで、インク滴の量を制御することが可
能になってきている。

【０００８】従って、このような技術を用いることによ
り、高画質なカラー画像をローコストで出力することが
できるのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、インクジェット記録装置に搭載する記録ヘッド
の記録素子の高密度化により、吐出されるインク滴のば
らつきが画質そのものを左右してしまうようになってき
ている。例えば、複数の記録素子が高密度に配置された
インクジェット記録ヘッドには、インク吐出ノズル全て
から吐出されるインク滴の量が均一であるばかりか、同
一ノズルから吐出されるインク滴のサイズが安定してい
ることなどが要求されてくるのである。

【００１０】つまり、吐出インク滴のばらつきやゆらぎ
は、濃度むらやカラー画像における色調ずれ等の影響を
及ぼし、ローコストで高品位の画像記録を行うことがで
きるインクジェット記録装置の提供を妨げる要因となっ
ている。

【００１１】さて、こうした問題を解決するためにはま
ず、インクジェット記録ヘッドのインク吐出特性の解析
を行なうことが必要であり、従来からも様々な要因を想
定した記録を試験的に行ったり吐出インクの観察等を行
なったりしてきたが、その記録ヘッドから吐出されるイ
ンク液滴によって記録媒体上に形成される記録ドット１
つずつのばらつきそのものを確認することは難しいのが
現状であった。

【００１２】なぜなら、インクジェット記録ヘッドのイ
ンク吐出周期は数百μＳ以下と高速であり、記録ヘッド
の同一インク吐出ノズルからの連続したインク吐出の事
象を個別にサンプリングするのは困難であるからであ
る。更に、インク吐出ノズル個別のインク吐出量の測定
については、予めインクタンクの質量を測定しておき、
その後規定量記録動作を行わせ、その後さらにそのイン
クタンクの質量を測定することにより、記録動作前後の
インク質量差から平均的なインク吐出量として算出する
しか方法がないのが現状である。

【００１３】つまり、従来の技術では、吐出されるイン
ク液滴１つ１つを個別に直接測定することはできなかっ
た。

【００１４】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
であり、インクジェット記録ヘッドの更なる高画質化を
達成するために、その記録ヘッドから吐出されるインク
滴各々の吐出量のばらつきを測定することができる吐出
インク測定装置を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の吐出インク測定装置は、以下のような構成か
らなる。

【００１６】即ち、複数の記録要素を有したインクジェ
ット記録ヘッドから吐出されるインク量を測定する吐出
インク測定装置であって、前記インクジェット記録ヘッ
ドから吐出されるインク液滴の形状を変化させて保持す
る記録媒体と、前記インクジェット記録ヘッドを駆動し
て前記記録媒体に試験的にインク吐出して記録を行う記
録手段と、前記記録媒体に保持された形状の変化したイ
ンク液滴のサイズを測定する測定手段と、前記測定手段
によって測定されたサイズに基づいて、前記インク液滴
の体積を算出する算出手段とを有することを特徴とする
吐出インク測定装置を備える。

【００１７】ここで、前記測定手段は、形状の変化した
インク液滴のサイズを精査する顕微鏡と、その顕微鏡に
よる精査によって得られた情報を画像処理する画像処理
手段と、顕微鏡を三次元的に移動する移動手段とを有す
ることが望ましい。

【００１８】また、前記記録媒体は、インク液滴を受容
する受容部と、その受容部にインク液滴を受けた後に、
受容部を覆う天板とを有することが望ましい。

【００１９】このような記録媒体は、以下のような実施
態様が考えられる。

【００２０】（１）受容部はインク液滴１滴１滴を受容
する部分が所定の深さと所定の幅とをもつシャーレの形
態とし、そのシャーレの体積をインク液滴の体積よりも
大きくする。この場合、シャーレの形態の受容部に吐出
されたインク液滴は、その受容部が天板によって覆われ
ることによって円筒状に変形する。そして、この場合に
は、測定手段が円筒状に変形したインク液滴の上底或は
下底の直径を測定すると良い。

【００２１】（２）受容部はインク液滴１滴１滴を受容
する部分が所定の深さと所定の幅とをもつ直方体の形態
とする。この場合、直方体の形態の受容部に吐出された
インク液滴は、直方体を構成する側壁に沿って広がり変
形する。そして、この場合には、測定手段が直方体を構
成する側壁に沿って広がり変形したインク液滴の広がり
の幅を測定すると良い。

【００２２】（３）受容部は上記のようなシャーレ形態
とし、そのシャーレの形態の受容部にはインク液滴の組
成とは混合しない液体を満たす。この場合、その液体で
満たされたシャーレの形態の受容部に吐出されたインク
液滴はその液体内で球形に変形する。そして、この場合
には、測定手段が球形に変形したインク液滴の直径を測
定すると良い。

【００２３】さて、記録媒体が上記いづれの形態であっ
ても、受容体或は天板のいづれかは光透過性の物質でで
きていることが望ましい。

【００２４】また、その記録媒体の受容部は、基板上を
パターニングすることによって、記録媒体上に複数個形
成されるようにすることが望ましい。

【００２５】なお、上記インクジェット記録ヘッドは、
熱エネルギーを利用してインクを吐出するため、インク
に与える熱エネルギを発生するための電気熱変換体を備
えていると良い。

【００２６】さらに、上記構成の装置に、前記算出手段
によって算出されたインク液滴の体積に関するデータを
格納する記憶手段を設け、さらに、その記憶手段に格納
された情報を外部に転送する通信手段を備えるようにす
ることは、得られた情報を記録ヘッドの吐出特性を補正
するための補正データの生成や、その補正データによっ
て補正可能な記録ヘッドを製造することにも影響するの
で、好ましい。

【００２７】またさらに、記録媒体の大きさを、インク
ジェット記録ヘッドを搭載する記録装置が記録に用いる
記録媒体の大きさと同等の大きさにしたり、その記録装
置が通常の記録動作において記録媒体を搬送させるのと
同様な動作を行って記録媒体を搬送する搬送手段と、そ
の記録装置が通常の記録動作においてインクジェット記
録ヘッドを移動させるのを同様な動作を行ってインクジ
ェット記録ヘッドを移動させる走査手段とをさらに備え
ることは望ましい。

【００２８】以上の構成により本発明は、記録媒体に吐
出されたインク液滴のサイズを測定することによって、
そのインク液滴の体積を算出するよう動作する。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して、本発明
の好適な実施形態について詳細に説明する。＜ヘッド検査装置本体の槻略説明＞図１は本発明の代表
的な実施形態であるインクジェット記録ヘッドのインク
吐出特性を検査するヘッド検査装置の主要部構成を示す
外観斜視図である。

【００３０】この装置によって検査されるインクジェッ
ト記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）を採用したプ
リンタは、その記録ヘッドを搭載するキャリッジを記録
用紙などの記録媒体の搬送方向と直交する方向に往復走
査しながらその記録ヘッドのインク吐出面から所定距離
だけ離して保持された記録媒体にインクを吐出し、その
記録媒体上に画像を形成する。従って、この実施形態の
ヘッド検査装置（以下、検査装置）では、プリンタでの
通常の記録動作状態に限りなく近い形態で記録ヘッドか
ら吐出されるインク液滴の量を計測するために、記録ヘ
ッドのインク吐出ノズル（以下、ノズルという）の位置
から所定の距離を維持し、吐出されたインク液滴の計測
用記録媒体を配置させることが重要である。

【００３１】このため、この実施形態における検査装置
は、上記のように記録ヘッドとインク液滴の計測用記録
媒体との距離を一定に保持する構成と、任意の測定ポイ
ント３次元的に移動可能な高精度な画像処理部と、特殊
な構成の記録媒体のインク液滴の計測用記録媒体を具備
する。

【００３２】図１に示すように、検査対象となる記録ヘ
ッド１１は通常のプリンタ装置と同様なキャリッジ１０
に装着された後、その記録ヘッドから吐出されるインク
液滴のばらつき等を確認しやすいパターンを記録媒体１
上に記録する。なお、その検査装置は、装置全体や各構
成要素の動作を制御するＣＰＵ（後述）を備えている。

【００３３】さて、画像処理部１４は３次元的に移動可
能なために３つのステージ１５、１６、１７の上に設け
られている。これらのステージはパルスモータ（不図
示）の駆動力によって、図１に示すように、ステージ１
５はｘ方向に、ステージ１６はｙ方向に、ステージ１７
はｚ方向に夫々移動可能となっている。これらステージ
は、測定精度の向上のために、夫々のピッチングとヨー
イングを極力押さえた構成となっている。従って、これ
らステージの上にある画像処理部１４はこれらステージ
の移動を組み合わせることによって３次元的な移動が可
能となるのである。画像処理部１４はその上部にリボル
バー付き顕微鏡１３を装着している。顕微鏡１３はその
リボルバに装填された拡大倍率の異なる複数の対物レン
ズから１つを選択して使用することができる。

【００３４】記録媒体１は上述のように通常の記録装置
における記録用紙と同じように記録ヘッド１１との紙間
距離をおいて配置される。そして、記録媒体１をキャリ
ッジ１０の移動方向（矢印ＣＲ）とは垂直方向（矢印
Ｐ）に移動制御する搬送機構１２により、この実施形態
の測定装置は通常の記録を行うのと同様の記録が達成さ
れる。このようにして記録媒体１に記録されたパターン
を構成するインク液滴の物理的な形状がリボルバー付き
顕微鏡１３によって精査され、その結果得られた画像デ
ータが画像処理部１４で処理されて検査結果が得られる
のである。

【００３５】なお、図１には示していないが、この測定
装置には記録ヘッド１１によって記録がなされた記録媒
体１の表面からのインク蒸発などを防止するために、記
録完了直後にその表面をガラスなどで覆う記録媒体封止
機構が備えられている。

【００３６】＜測定装置の制御構成＞図２は測定装置の
制御構成を示すブロック図である。

【００３７】図２に示すように、装置全体はＣＰＵ１０
１によって制御され、画像処理部１４からの出力もまた
ＣＰＵ１０１に転送され、ＣＰＵ１０１によって記録ヘ
ッド１１についての最終的な測定結果を算出している。
その測定結果は半導体メモリ、磁気ディスク、光磁気デ
ィスクなどのメモリ（ＭＥＭ）１０２に格納される。そ
して、そのメモリに格納された測定結果は、ディスプレ
イ（ＤＰＹ）１０３やプリンタ（ＰＲＴ）１０４などの
出力装置に出力しても良いし、ヘッド吐出特性補正装置
１０００などの他の装置にその測定結果を転送して、記
録ヘッドのインク吐出特性を補正するために用いるよう
にしてもよい。

【００３８】また、ＣＰＵ１０１はヘッド駆動制御部１
１１とドライバ１１２とを介しては記録ヘッド１１が所
定のパターンを記録する際に必要な駆動信号や制御信号
を出力し、記録ヘッドの記録動作を制御する。さらに、
上述した３つのステージ１５〜１７は画像処理部１４に
よる画像処理の際に、ＣＰＵ１０１によって制御される
ステージ制御部１２１によってその移動が制御される。

【００３９】さらに、キャリッジ１０の往復移動はキャ
リッジ制御部１３１、搬送機構１２の制御は搬送制御部
１４１によって制御される。さらにまた、記録ヘッド１
１のインク吐出面と記録媒体１との距離は記録媒体保持
機構１５１によって一定に保持される。

【００４０】またさらに、所定のパターンが記録された
記録媒体１の表面は、記録媒体封止機構１６１によりイ
ンクの蒸発などを防止するためにガラスなどによって封
止される。

【００４１】＜記録媒体の構造＞次に、この測定装置お
いて用いられる記録媒体１の特徴について説明する。

【００４２】図３は記録媒体１の構造を示す側断面図で
ある。

【００４３】記録ヘッド１１から吐出されたインク液滴
を保持する記録媒体は、図３（ａ）に示されているよう
に、微視的にはシャーレのような形態をしている。この
記録媒体は、平面度の高いガラス基板、またはシリコン
ウエハ基板等でできており、インク液滴１滴を受容する
領域の回りには高さｃ（数〜数１０μｍ程度）のセパレ
ータが設けられている。このようなセパレータは、この
基板上にＤＦ（ドライフィルム）等をパターニングする
ことによって形成される。現在ＤＦは、そのメーカから
数十μｍ程度の規定サイズにて販売されており、厚さ管
理精度は±０．５μｍ程度である。

【００４４】さて、このような記録媒体にインク液滴３
が吐出されると、測定装置は上述したようにこの記録媒
体の表面を記録媒体封止機構１６１を用いてガラスやシ
リコンウェハなどで形成された天板２によって封止す
る。このような封止によって、インク液滴３は記録媒体
１と天板２とによって挟み込まれて変形し、図３（ａ）
に示すように、高さｃにまで押し潰される。なお、この
ようにインク液滴３が押し潰された後、顕微鏡１３によ
って光学的に精査されるので、記録媒体１或は天板２の
どちらか一方が透明のガラスであることが望ましい。ま
た、このような変形によって、インク液滴３が記録媒体
１や天板２に浸透していくことのないように、記録媒体
１と天板２の表面にはある程度の撥水性をもたせるよう
に、撥水膜が塗布されている。この塗布は、この装置の
測定信頼性を損うことのないように、その表面にわたり
撥水膜厚中心値に対し、±３％以内となるように精度よ
くなされている。

【００４５】従って、この押し潰されたインク液滴の形
状は円柱と近似することができ、これによって顕微鏡１
３による精査により、インク液滴３の直径（２ｒ）が得
られると、インク液滴の体積を求めることができる。

【００４６】なお、インク液滴を受容する領域は記録媒
体１上に１つだけではなく、図３（ｂ）に示すように、
予め記録媒体の表面にＤＦ等のパターニングにより複数
のセパレータ４、５を形成することにより、複数個のイ
ンク液滴の受容領域をもてるようにしている。図３
（ｂ）に示す構成では、シャーレ形態の記録媒体１の隣
り合うセパレータ４、５の間隔（ｗ）が、インク液滴３
を押し潰した円柱の直径より大きくなる様になっている
（ｗ＞２ｒ）。

【００４７】さて、顕微鏡１３による精査によって得ら
れた円柱の直径（２ｒ）からその円柱の上底或は下底の
面積（ｓ）が画像処理によって得られる。ここで、セパ
レータの高さｃは精度よく成形されるので、インク液滴
の体積、即ち、インク吐出量（ｖ）は以下のように算出
される。

【００４８】ｖ＝ｓ×ｃここで、記録媒体１を小さいサイズのインク液滴に対応
させる場合は、セパレータ４、５の高さ（ｃ）を更に小
さくすれば良い。この時、このセパレータは、金属のス
パッタリングによって形成可能である。

【００４９】また、このようなシャーレ形態の記録媒体
は大判ガラスによって構成し、プリンタによって通常の
記録に用いられるのと同様なサイズにすることが可能で
ある。このような大判ガラスからできた記録媒体を用い
るならば、実際に記録用紙に対するのと同じ記録動作の
全イベントにおいて吐出されたインク基づいたインク吐
出量測定が実現できる。これにより、今まで不可能だっ
た記録媒体１頁の記録動作期間におけるインク吐出量の
変化をモニタすることが可能になる。

【００５０】さて、記録媒体１は図３に示すようなシャ
ーレ形態のものでなくても良い。

【００５１】図４は記録媒体１の別の実施形態の構造を
示す図である。

【００５２】図４において、（ａ）は記録媒体１の構造
を示す側断面図であり、（ｂ）と（ｃ）とは記録媒体１
の構造を示す上面図である。

【００５３】このような構造は、図３に示すシャーレ形
態のものと同じように平面度の高いガラス、またはシリ
コンウエハ等を基板とし、その基板上にセパレータをＤ
Ｆ等でパターニングすることにより形成される。

【００５４】図４（ａ）から分かるようにセパレータの
高さは“ｃ”であるが、図４（ｂ）から分かるようにイ
ンクを受容する領域の形は矩形状をしている。この矩形
の長辺と短辺の比は少なくとも２倍以上で、その短辺の
長さが“ａ”であり、記録ヘッドから吐出されるインク
滴の吐出量に対し、充分広い収容体積とする。この矩形
領域にインク液滴が吐出されると、図４（ｂ）或は図４
（ｃ）に示すように、その液滴はセパレータを枠として
広がり変形する。そして、長辺の途中でその変形が収束
する。この矩形領域内には液滴の広がりをスムーズに行
わせるためにある程度の親水効果を持たせたり、場合に
よっては受容層を設けることも可能である。

【００５５】そして、顕微鏡１３によって、この長辺の
長さを測定することによってインク吐出量が算出され
る。

【００５６】ここで、その短辺と長辺の比が大きい場
合、吐出量（ｖ）の算出式は、短辺を“ａ”、長辺を
“ｂ”、セパレータの高さを“ｃ”とすると、ｖ＝ａ×ｂ×ｃである。この式に従えば、図１（ｂ）に示すように、異
なるサイズのインク滴滴が矩形領域に吐出された場合、
短辺の長さは“ａ”で共通であるので、長辺の長さ
（ｂ）にｂ１、ｂ２のような違いを生じる。従って、こ
れら２つのインク液滴が隣接する２つのノズルからのも
のであるようにすれば、隣接ノズルからのインク吐出量
の違いを正確に測定できるのである。

【００５７】更に、短辺と長辺の比が小さい場合等、図
４（ｃ）に示すように、セパレータに確実に接している
部分をｓ１、そうでない部分の面積をｓ２として、ｖ＝（ｓ１＋ｓ２）×ｃという算出式に従って、吐出量（ｖ）を計算してもよ
い。

【００５８】もちろん、これとは異なる他の算出式に従
って一括的に面積を測定するようにしても良い。そし
て、このような形態の記録媒体を図３を参照して説明し
たように大判ガラスからできた記録媒体として形成する
なら、記録媒体１頁に対する記録期間におけるインク吐
出量の変化をモニタすることができる。

【００５９】なお、このような形態の記録媒体を用いる
ためには、記録ヘッドからインク液滴をその矩形領域に
ある程度の精度で吐出することが要求される他、インク
を受容する矩形領域のサイズと記録ヘッドの記録解像度
との間には一定の関係があることが要求されるので、こ
の記録媒体はノズル密度（ノズルピッチ）の比較的低い
（数１０〜３００ｄｐｉ程度の記録解像度）の記録ヘッ
ドの測定に適している。

【００６０】さて、図３を用いて説明したシャーレ形態
の記録媒体１の変形例として、図５に示すような記録媒
体を用いても良い。

【００６１】即ち、図５に示すように、シャーレ内に予
めインク滴の組成に対し混合しない物質（分離液体）６
をいれ、その記録媒体１を記録ヘッド１１のインク吐出
面から一定距離となるように保持する。ここで、記録に
用いられるインクが水容性の染料インクであれば、分離
液体６を例えばオクタン系有機溶剤とするならば、図５
に示すように分離液体６内でインク液滴３はほぼ球形で
存在する。

【００６２】球体の場合には、その写像である円の直径
を顕微鏡１３によって測定し、その測定値を画像処理す
ることで、インク吐出量（ｖ）を求めることができる。
画像処理した際の写像円の半径をｒとすると、吐出量
（ｖ）は、ｖ＝４／３・πｒ³ である。ｎ−オクタンの場合、比重０．７０２５とイン
クより軽いため、インク液滴３はシャーレ形状の記録媒
体１の底面にほぼ球形で接触する。

【００６３】なお、この変形例では分離液体６にインク
液滴３を落下させることになるので、分離液体内をイン
ク液滴が沈降中にその落下点がずれる可能性がある。こ
の影響を少なくするため、分離液体の深さは小さい方が
測定の安定性からも望ましい。

【００６４】上記のように、記録媒体の特性は多種多様
であるが、最終的に画像処理部１４によって画像処理さ
れるまでに収束するインク液滴の形状変化の条件として
は、インク液滴の体積を計測する際に必要な測定パラメ
ータまたは形状のうち、少なくともひとつが固定され、
かつその固定要素が既知であるようにすることが必要と
なる。

【００６５】次に以上のような構成の測定装置と記録媒
体とを用いて実行するインク吐出量測定処理について、
図６に示すフローチャートを参照して説明する。ここで
は、通常の記録動作において用いられる例えばＡ４サイ
ズの記録用紙と同じサイズの記録媒体を用い、通常の記
録動作とほぼ同様の記録を行うとする。

【００６６】まず、ステップＳ１０では、搬送機構１２
によって記録媒体１を記録ヘッド１１を搭載したキャリ
ッジの移動経路の下にまで搬送し、ステップＳ１５では
通常の記録動作と同じように所定のパターンを記録媒体
１に記録する。さらに、この記録直後に、ステップＳ２
０では天板２によって記録媒体１の表面を覆う。

【００６７】この記録動作により、上述したような記録
媒体１のシャーレ形態或は矩形状の領域にインクが吐出
されると、記録媒体１の各領域ではその特徴的な構造に
より、インク液滴の形状が変化する。この変化は、記録
媒体１の構成によって様々で、インク液滴の吐出と同時
に記録媒体の構造に規制されて物理的に変化したり、化
学的に分離する性質の物質（分離液体６）中で球状など
の特定形状に変化したりするなどして、各々独自の形状
になる。このようにして、インク液滴がたとえ微小な液
滴であっても、記録媒体１上でその形状が変化すること
により、画像処理部１４での最小分解能で計測値誤差を
生じさせないレベルまで識別形状が拡大できるのであ
る。

【００６８】次に、これらの変化が収束した段階で、処
理はステップＳ２５に進み、ステージ制御部１２１はス
テージ１５〜１７を三次元的に移動させて、画像処理部
１４を特定の測定ポイントに位置させる。さらに、ステ
ップＳ３０では顕微鏡１３によって記録媒体１を精査
し、続くステップＳ３５ではその精査によって得られた
インク滴の変化状態を示すデータを画像処理する。

【００６９】その結果、ステップＳ４０では各インク液
滴毎の体積を計算し、各液滴毎のインク吐出量を得る。
その吐出量データはメモリ１０２に格納される。

【００７０】このようにして、得られた吐出量データ
は、ディスプレイ１０３やプリンタ１０４から出力する
ことができる他に、記録ヘッド１１の同一ノズルの事象
変化（ゆらぎ等）や隣接ノズルおよびノズル列ブロック
の事象変化（濃度むら等）にあわせて記録ヘッドの吐出
特性を補正するための補正データの生成処理を行うため
等に用いることができる。

【００７１】また、これら測定データを記録ヘッドの種
々の特性に合わせて演算処理し、総合的な測定結果や判
定結果としてディスプレイ１０３にモニタ表示或はプリ
ンタ１０４にプリント出力したり、メモリ１０２にファ
イルとして出力できる。

【００７２】更に、得られた測定データをＬＡＮなどの
通信手段を用いて記録ヘッド製造工程に転送し、その製
造工程における最終検査情報を迅速に製造プロセスに反
映できるようにしても良い。

【００７３】例えば、この実施形態において測定された
インク吐出量データに基づいて、図２に示すヘッド吐出
特性補正装置１０００において記録ヘッドの吐出特性を
補正する補正データが生成されると、その記録ヘッドが
ＥＥＰＲＯＭなどのメモリを有している構成であれば、
そのＥＥＰＲＯＭに補正データを書き込むようにするこ
とで、吐出特性が補正されより高品位な記録ができる記
録ヘッドが製造できることになる。

【００７４】従って以上説明した実施形態によれば、特
別な構造をした記録媒体に対して記録ヘッドからインク
を吐出し、その記録がなされた記録媒体を顕微鏡で精査
して得られたデータを画像処理することによりインク液
滴ごとの体積を求めることができる。

【００７５】また、このようにして得られたデータを用
いることにより、記録ヘッドの同一ノズルの事象変化
（ゆらぎ等）や隣接ノズルおよびノズル列ブロックの事
象変化（濃度むら等）を抑えてより高品位な記録を行う
ための補正データを生成したり、その補正データを内蔵
した記録ヘッドを製造することが可能になる。

【００７６】さらに以上説明した実施形態に従えば、イ
ンク液滴１つ１つのばらつきを精度よく測定できるの
で、今後インクジェット記録ヘッドの更なる高画質を達
成するための有効な解析を行うことができるようにな
る。従って、このような測定装置を発展させ、更なる高
画質化へ向けたインクジェット記録ヘッドの品質を検査
する検査装置が実現できるようになる。

【００７７】さらに単なる検査装置にとどまらず、得ら
れた解析結果を記録ヘッドの吐出量補正に反映させるこ
とを目的とした補正データ生成装置にも発展しえる。ま
たさらには、このような解析結果を製造上の問題分析に
もフィードバックすることで、低コストで高画質なイン
クジェット記録ヘッドを提供することが可能な記録ヘッ
ド製造装置或はその製造プロセスの改良にも貢献する。

【００７８】またさらに、以上説明した記録媒体は、イ
ンク滴そのものの形状を若干変位させることで、画像処
理の分解能を有効に活用できるようにインク滴形状の最
適化を図ることができる効果を呈するものであれば、本
発明は以上説明した実施形態での構成に限定されるもの
ではない。

【００７９】またさらに、以上説明した記録媒体の利点
がインクジェット記録ヘッドの種類や解像度に左右され
るものではないことは言うまでもない。

【００８０】以上の実施形態で用いられた記録ヘッドに
は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出
を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネル
ギーを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光
等）を備え、前記熱エネルギーによりインクの状態変化
を生起させる方式を用いることが記録の高密度化、高精
細化を達成する点からは望ましいと言える。

【００８１】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて膜沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
を発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさ
せて、結果的にこの駆動信号に１対１で対応した液体
（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この
気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（イン
ク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。こ
の駆動信号をパルス形状をすると、即時適切に気泡の成
長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（イン
ク）の吐出が達成でき、より好ましい。

【００８２】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。

【００８３】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の
他に熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開
示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第
４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれ
るものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、
共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構成を
開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構
成としても良い。

【００８４】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよい。

【００８５】加えて、上記の実施形態で説明した記録ヘ
ッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリ
ッジタイプの記録ヘッドのみならず、記録装置本体に装
着されることで、その装置本体との電気的な接続や装置
本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップ
タイプの記録ヘッドを構成してもよい。

【００８６】また、以上説明した記録ヘッドを搭載して
記録を行う記録装置の構成に、その記録ヘッドに対する
回復手段、予備的な手段等を付加すると記録動作を一層
安定にできるので好ましい。これらの手段を具体的に挙
げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリ
ーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あ
るいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わ
せによる予備加熱手段などがある。また、記録とは別の
吐出を行う予備吐出モードを備えることも安定した記録
を行うために有効である。

【００８７】さらに、このような記録装置には黒色イン
クを吐出して記録を行う記録モードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによっ
てでも良いが、異なる色の複色カラー、または混色によ
るフルカラー記録を行う記録モードを備えることもでき
る。

【００８８】以上説明した実施の形態においては、イン
クが液体であることを前提として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化も
しくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジ
ェット方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下
の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範
囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、
使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであれば
よい。

【００８９】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、
またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し
加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒
体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質の
インクを使用する場合も本発明は適用可能である。この
ような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あ
るいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるよう
な、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物
として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向す
るような形態としてもよい。本発明においては、上述し
た各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰
方式を実行するものである。

【００９０】さらに加えて、記録ヘッドを搭載して記録
を行う記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
れるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さら
には送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を取る
ものであっても良い。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、記
録媒体に吐出されたインク液滴のサイズを測定すること
によって、そのインク液滴の体積を算出するので、吐出
されるインク液滴１滴１滴の量を正確に測定検査できる
という効果がある。

【００９２】そして、この測定により得られたデータを
用いることで、記録ヘッドの吐出特性を補正する補正デ
ータを生成することやその補正データによって補正され
る記録ヘッドを製造することが可能になるので、より高
品位なインクジェット記録ヘッドを提供することが可能
である。

【００９３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施形態であるインクジェッ
ト記録ヘッドのインク吐出特性を検査するヘッド検査装
置の主要部構成を示す外観斜視図である。

【図２】測定装置の制御構成を示すブロック図である。

【図３】記録媒体１の構造を示す側断面図である。

【図４】他の実施形態に従う記録媒体１の構造を示す側
断面図である。

【図５】図３に示す記録媒体１の変形例のの構造を示す
側断面図である。

【図６】インク吐出量測定処理を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１シャーレ２天板３インク液滴４、５セパレータ６分離液体１０キャリッジ１１記録ヘッド１２搬送機構１３顕微鏡１４画像処理部１５〜１７ステージ１０１ＣＰＵ１０２メモリ１０３ディスプレイ１０４プリンタ１１１ヘッド駆動制御部１１２ドライバ１２１ステージ制御部１３１キャリッジ制御部１５１記録媒体保持機構１６１記録媒体封止機構１０００ヘッド吐出特性補正装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の記録要素を有したインクジェット
記録ヘッドから吐出されるインク量を測定する吐出イン
ク測定装置であって、前記インクジェット記録ヘッドから吐出されるインク液
滴の形状を変化させて保持する記録媒体と、前記インクジェット記録ヘッドを駆動して前記記録媒体
に試験的にインク吐出して記録を行う記録手段と、前記記録媒体に保持された形状の変化したインク液滴の
サイズを測定する測定手段と、前記測定手段によって測定されたサイズに基づいて、前
記インク液滴の体積を算出する算出手段とを有すること
を特徴とする吐出インク測定装置。
【請求項２】前記測定手段は、前記形状の変化したインク液滴のサイズを精査する顕微
鏡と、前記顕微鏡による精査によって得られた情報を画像処理
する画像処理手段と、前記顕微鏡を三次元的に移動する移動手段とを有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の吐出インク測定装置。
【請求項３】前記記録媒体は、前記インク液滴を受容する受容部を有することを特徴と
する請求項１に記載の吐出インク測定装置。
【請求項４】前記記録媒体はさらに、前記受容部にインク液滴を受けた後に、前記受容部を覆
う天板とを有することを特徴とする請求項３に記載の吐
出インク測定装置。
【請求項５】前記受容部は、前記インク液滴１滴１滴
を受容する部分が所定の深さと所定の幅とをもつシャー
レの形態をしており、前記シャーレの体積は前記インク液滴の体積よりも大き
いことを特徴とする請求項４に記載の吐出インク測定装
置。
【請求項６】前記シャーレの形態の受容部に吐出され
たインク液滴は、前記受容部が前記天板によって覆われ
ることによって円筒状に変形することを特徴とする請求
項５に記載の吐出インク測定装置。
【請求項７】前記測定手段は、前記円筒状に変形した
インク液滴の上底或は下底の直径を測定することを特徴
とする請求項６に記載の吐出インク測定装置。
【請求項８】前記受容部は、前記インク液滴１滴１滴
を受容する部分が所定の深さと所定の幅とをもつ直方体
の形態をしていることを特徴とする請求項３に記載の吐
出インク測定装置。
【請求項９】前記直方体の形態の受容部に吐出された
インク液滴は、前記直方体を構成する側壁に沿って広が
り変形することを特徴とする請求項８に記載の吐出イン
ク測定装置。
【請求項１０】前記測定手段は、前記直方体を構成す
る側壁に沿って広がり変形したインク液滴の広がりの幅
を測定することを特徴とする請求項９に記載の吐出イン
ク測定装置。
【請求項１１】前記受容部は、前記インク液滴１滴１
滴を受容する部分が所定の深さと所定の幅とをもつシャ
ーレの形態をしており、前記シャーレの体積は前記インク液滴の体積よりも大き
いことを特徴とする請求項３に記載の吐出インク測定装
置。
【請求項１２】前記シャーレの形態の受容部にはイン
ク液滴の組成とは混合しない液体が満たされ、前記液体
で満たされたシャーレの形態の受容部に吐出されたイン
ク液滴は前記液体内で球形に変形することを特徴とする
請求項１１に記載の吐出インク測定装置。
【請求項１３】前記測定手段は、前記球形に変形した
インク液滴の直径を測定することを特徴とする請求項１
２に記載の吐出インク測定装置。
【請求項１４】前記受容体或は前記天板のいづれかは
光透過性の物質でできていることを特徴とする請求項４
に記載の吐出インク測定装置。
【請求項１５】前記インクジェット記録ヘッドは、熱
エネルギーを利用してインクを吐出するため、インクに
与える熱エネルギを発生するための電気熱変換体を備え
ていることを特徴とする請求項１に記載の吐出インク測
定装置。
【請求項１６】前記算出手段によって算出されたイン
ク液滴の体積に関するデータを格納する記憶手段をさら
に有することを特徴とする請求項１に記載の吐出インク
測定装置。
【請求項１７】前記記憶手段に格納された情報を外部
に転送する通信手段をさらに有することを特徴とする請
求項１６に記載の吐出インク測定装置。
【請求項１８】前記記録媒体の大きさは、前記インク
ジェット記録ヘッドを搭載する記録装置が記録に用いる
記録媒体の大きさと同等の大きさであることを特徴とす
る請求項１に記載の吐出インク測定装置。
【請求項１９】前記記録装置が通常の記録動作におい
て記録媒体を搬送させるのと同様な動作を行って記録媒
体を搬送する搬送手段と、前記記録装置が通常の記録動作においてインクジェット
記録ヘッドを移動させるのを同様な動作を行ってインク
ジェット記録ヘッドを移動させる走査手段とをさらに有
することを特徴とする請求項１に記載の吐出インク測定
装置。
【請求項２０】前記記録媒体の受容部は、基板上をパ
ターニングすることによって前記記録媒体上に複数個形
成されることを特徴とする請求項４に記載の吐出インク
測定装置。