JP5381778B2 - Nozzle discharge state measuring apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、多数のノズルを有するインクジェットヘッドの各ノズルから吐出される液滴のサイズ、吐出曲がり、不吐出といった液滴吐出状態を測定するノズル吐出状態測定装置、該ノズル吐出状態測定装置を有するインクジェットプリンタ等の画像形成装置に関する。 The present invention includes a nozzle discharge state measuring device that measures the droplet discharge state such as the size, discharge bending, and non-discharge of droplets discharged from each nozzle of an inkjet head having a large number of nozzles, and the nozzle discharge state measuring device. The present invention relates to an image forming apparatus such as an ink jet printer.
微細なノズル口より液体を噴射する液体噴射装置、いわゆるインクジェットヘッドを用いた応用開発が盛んであり、画像形成装置への応用の他に微細な配線パターンを作製する加工装置や液晶ディスプレイのカラーフィルターをパターニングする加工装置などへの応用が広まっている。
特に近年、インクジェットヘッドを用いた画像形成装置は商業印刷などに用途を広げ、加工装置においてもより精密、微細な加工装置へ用いられるようになり、より正確にかつ安定的に液滴を吐出することが重要となっている。
Application development using a liquid ejecting device that ejects liquid from a fine nozzle port, a so-called ink jet head, is active, and in addition to application to image forming devices, processing devices that produce fine wiring patterns and color filters for liquid crystal displays Applications to patterning devices are becoming widespread.
In particular, in recent years, image forming apparatuses using inkjet heads have been used for commercial printing and the like, and have been used for more precise and fine processing devices in processing devices, and more accurately and stably eject droplets. It is important.
インクジェットヘッドにおいては、ノズル周辺部の汚れ、液付着などにより液の不吐出、吐出方向曲がりなどが簡単に発生することが良く知られている。また、環境温度や湿度によってノズル近傍における液の粘度、濃度は容易に変わるため液滴サイズが変動する問題も存在する。
よって、正確かつ安定的にパターンを形成するために、不吐出や吐出方向曲がりによる吐出位置の誤差、吐出液滴サイズ、といったノズル吐出状態を検知することが重要となっている。
このために、インクジェットヘッドよりテストパターンなどを吐出してその結果を撮像素子によって撮像し解析を行う方法や装置が多数提案されている。以下にその例を示す。
In an ink jet head, it is well known that liquid non-ejection, ejection direction bending, and the like easily occur due to contamination around the nozzle and liquid adhesion. There is also a problem that the droplet size fluctuates because the viscosity and concentration of the liquid in the vicinity of the nozzle easily change depending on the environmental temperature and humidity.
Therefore, in order to form a pattern accurately and stably, it is important to detect a nozzle discharge state such as a discharge position error due to non-discharge or bending in the discharge direction, and a discharge droplet size.
For this reason, many methods and apparatuses have been proposed in which a test pattern or the like is ejected from an inkjet head, and the result is imaged and analyzed by an image sensor. An example is shown below.
特許文献１には、インクジェットヘッドから透明基材上に透明液体を吐出し、表面に対して垂直方向から照明を行い、パターンを撮像することで、液滴の大きさまたは位置を測定するインクジェットヘッドの評価装置が開示されている。
特許文献２には、インクジェットヘッドから透明基材上にインクによるラインパターンを吐出し、ラインパターン部とラインパターンの無い部との透過光強度比よりインク濃度を算出し、インク吐出量を測定する測定方法が開示されている。
特許文献３には、基材上にラインパターンを形成してパターンの撮像を行い、空白部とライン部の位置関係から吐出位置誤差を測定する吐出検査方法が開示されている。
また照明方法として、撮像手段の対向側より照明を行い、透過光を検出する透過方式、基材から反射した照明光を撮像する反射方式、基材から散乱した照明光を撮像する暗視野方式が示されている。
Patent Document 1 discloses an inkjet head that measures the size or position of a droplet by ejecting a transparent liquid onto a transparent substrate from the inkjet head, illuminating the surface in a direction perpendicular to the surface, and imaging a pattern. An evaluation apparatus is disclosed.
In Patent Document 2, a line pattern made of ink is ejected from an inkjet head onto a transparent substrate, an ink density is calculated from a transmitted light intensity ratio between a line pattern portion and a portion without a line pattern, and an ink ejection amount is measured. A measurement method is disclosed.
Patent Document 3 discloses a discharge inspection method in which a line pattern is formed on a substrate, a pattern is imaged, and a discharge position error is measured from the positional relationship between a blank portion and a line portion.
Also, as illumination methods, there are a transmission method for illuminating from the opposite side of the imaging means and detecting transmitted light, a reflection method for imaging illumination light reflected from the substrate, and a dark field method for imaging illumination light scattered from the substrate. It is shown.
さらに、高速に画像形成を行う画像形成装置に用いるインクジェットヘッドとして、印刷領域の全幅に亘ってノズル列を有するフルライン型のインクジェットヘッドの開発が近年盛んになっている。
フルライン型インクジェットヘッドを有する画像形成装置においては、一つのノズルにおいて不吐出あるいは大きな吐出方向曲がりが存在するだけで白スジ、画像ムラの原因となってしまうため、上記のような吐出状態検査はさらに重要となっている。
フルライン型インクジェットヘッドを有する画像形成装置において、装置内に前述と同様のノズル吐出状態を検査する装置を設置しその結果を画像形成プロセスにフィードバックする方法や装置が提案されている。
特許文献４には、透明基材上にドーム状インク液滴を形成し、吐出パターンを撮像することで基材上でのインク液滴サイズを測定し、測定結果よりインク吐出量を算出する手法が開示されている。また、算出した吐出量に基づいてインク吐出量を所定の吐出量となるようにインクジェットヘッドの駆動波形を制御する方法がさらに示されている。
特許文献５には、フルライン型インクジェットヘッドを有する画像形成装置において、記録媒体上にテストパターンを印刷し、パターン像を透過的な読み取りにより不良ノズルを検出する装置が開示されている。また、検出した不良ノズルの駆動データを他の正常ノズルに割り当て補正する手法が記載されている。
特許文献６には、フルライン型インクジェットヘッドおよび中間転写体を用いた画像形成装置であり、中間転写体上に形成した画像に対して画像不良を検出する画像不良検出手段（ＣＣＤラインセンサ）が設けられており、検出結果を基に補正データを生成し画像の再形成を行う装置が開示されている。
Further, as an ink jet head used in an image forming apparatus that performs image formation at high speed, development of a full line type ink jet head having a nozzle array over the entire width of a printing area has been actively performed in recent years.
In an image forming apparatus having a full-line type ink jet head, non-ejection or large ejection direction bending at one nozzle may cause white streaks and image unevenness. It is even more important.
In an image forming apparatus having a full-line type ink jet head, a method and apparatus have been proposed in which an apparatus for inspecting the nozzle discharge state similar to the above is installed in the apparatus and the result is fed back to the image forming process.
In Patent Document 4, a dome-shaped ink droplet is formed on a transparent substrate, and an ink droplet size on the substrate is measured by imaging a discharge pattern, and an ink discharge amount is calculated from the measurement result. Is disclosed. Further, there is further shown a method of controlling the drive waveform of the inkjet head so that the ink discharge amount becomes a predetermined discharge amount based on the calculated discharge amount.
Patent Document 5 discloses an apparatus for printing a test pattern on a recording medium and detecting a defective nozzle by transparently reading the pattern image in an image forming apparatus having a full line type ink jet head. In addition, a method is described in which detected drive data of defective nozzles is assigned to other normal nozzles and corrected.
Patent Document 6 discloses an image forming apparatus using a full-line type ink jet head and an intermediate transfer body, and includes image defect detection means (CCD line sensor) for detecting an image defect with respect to an image formed on the intermediate transfer body. There is disclosed an apparatus that is provided and generates correction data based on a detection result to regenerate an image.
以上のように、インクジェットヘッドの吐出状態、特に吐出曲がりによる位置ずれや液滴サイズを検知することは、インクジェット方式による画像形成装置において非常に重要となっており、様々な検査方法が提案されている。 As described above, it is very important for an image forming apparatus using an ink jet method to detect a discharge state of an ink jet head, in particular, a positional deviation or a droplet size due to a discharge bend, and various inspection methods have been proposed. Yes.
しかしながら、前述のような既存の提案方式における検査方法または装置には以下のような問題点がある。
特許文献１に記載される装置では、液として透明な液体を用いる必要があり対象となる液体に制限がある。また、基板からの正反射光に対する液滴部における正反射光の減衰量として液滴を撮像するため、液滴サイズが小さいなど、基板からの正反射光に対して減衰量が十分で無い場合には信号強度を確保することが困難になる問題があった。
特許文献２〜５に記載の手法または装置では、液体の濃度によってコントラストが大きく変わるため、正確な外形および位置を特定することが容易では無い。特に、画像形成装置においては色再現性を高めるために着色剤の量が少ない薄いインクを用いることがあり、薄いインクに対してコントラストを高くとることができず、液滴サイズおよび位置を正確に決定することが困難となる問題があった。
特許文献３に記載の暗視野方式においては、正反射光や透過光が入射しないため、液滴の無い基材部は暗部となり液滴中に含まれる顔料などによる散乱光のみが検出され、通常高コントラストな像を得ることが可能である。
しかしながら、散乱光は等方的に光を発散させるためセンサに取り込むことが可能な光強度としては弱くなり、また、基材上に付着した塵埃や基材上の傷などからの散乱光も取り込まれるためノイズが多くなる欠点を有する。また、前述の薄いインクのように液体中に含まれる顔料など散乱体の成分が少ないときにはより少ない散乱光しか得ることができず、センサに取り込むことが可能な光強度が弱くなる問題があった。
また、特許文献６においては、検査対象画像の取得方法や照明方法に関して詳細が記載されておらず、上記他の特許文献と同様の問題を有すると考えられる。
However, the inspection method or apparatus in the existing proposed method as described above has the following problems.
In the apparatus described in Patent Document 1, it is necessary to use a transparent liquid as the liquid, and there is a limit to the target liquid. In addition, since the droplet is imaged as the amount of attenuation of the specular reflection light in the droplet portion with respect to the specular reflection light from the substrate, the attenuation amount is not sufficient for the specular reflection light from the substrate, such as a small droplet size. However, there is a problem that it is difficult to ensure the signal strength.
In the methods or apparatuses described in Patent Documents 2 to 5, since the contrast changes greatly depending on the concentration of the liquid, it is not easy to specify an accurate external shape and position. In particular, in an image forming apparatus, a thin ink with a small amount of colorant may be used to improve color reproducibility, and a high contrast cannot be obtained with respect to a thin ink, and the droplet size and position are accurately set. There was a problem that made it difficult to decide.
In the dark field method described in Patent Document 3, since regular reflection light or transmitted light is not incident, the base material portion without a droplet becomes a dark portion, and only scattered light due to pigments contained in the droplet is detected. It is possible to obtain a high-contrast image.
However, scattered light isotropically diverges light, so the intensity of light that can be captured by the sensor is weak, and scattered light from dust attached to the substrate or scratches on the substrate is also captured. Therefore, there is a disadvantage that noise increases. In addition, when the components of the scatterer such as pigment contained in the liquid are small like the above-mentioned thin ink, there is a problem that less scattered light can be obtained and the light intensity that can be taken into the sensor is weakened. .
Further, Patent Document 6 does not describe details regarding the method of obtaining the inspection target image and the illumination method, and is considered to have the same problem as the other patent documents.
また、別の問題として、特許文献１、２、３に示されるように、撮像素子として２次元マトリクス状に画素が配列されたエリアセンサーを用いるときの問題に関して説明する。
エリアセンサーを撮像素子として用いる方法においては、液滴サイズまたは位置を正確に測定するために液滴サイズよりも十分小さい範囲を１画素の範囲として撮像する必要がある。
このため、撮像素子の画素数に比べ非常に少ない数のノズルから吐出された液滴しか同時には計測することはできず、たとえばフルライン型のインクジェットヘッドのノズルを短時間で検査するようなことは困難であった。
As another problem, as shown in Patent Documents 1, 2, and 3, a problem when using an area sensor in which pixels are arranged in a two-dimensional matrix as an image sensor will be described.
In a method using an area sensor as an image sensor, it is necessary to image a range sufficiently smaller than the droplet size as a range of one pixel in order to accurately measure the droplet size or position.
For this reason, only droplets ejected from a very small number of nozzles compared to the number of pixels of the image sensor can be measured at the same time. For example, a nozzle of a full-line inkjet head is inspected in a short time. Was difficult.
本発明は以上のような問題に鑑みてなされたものであり、多数のノズルを有するインクジェットヘッドに対して、多数のノズルからの吐出状態を高速に検査することが可能であるとともに、多種のインクに対して対応可能であり、高感度に吐出曲がり、吐出液滴サイズを測定することができるノズル吐出状態測定装置の提供を、その主な目的とする。 The present invention has been made in view of the problems as described above. With respect to an inkjet head having a large number of nozzles, it is possible to inspect the discharge state from the large number of nozzles at a high speed, and various types of inks. The main object of the present invention is to provide a nozzle discharge state measuring apparatus that can respond to the above, can bend the discharge with high sensitivity, and can measure the discharge droplet size.
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、多数のノズルが配列されたインクジェットヘッドから吐出される液滴を受容し、平坦で撥液性の表面を有する媒体と、前記インクジェットヘッドに対して前記媒体の表面を相対的に移動せしめる駆動装置と、前記表面の移動方向に関して前記インクジェットヘッドより下流に配置され、前記媒体の表面に吐出された液滴を前記移動方向と直交し前記表面に平行な方向のライン状領域において撮像するラインセンサと、前記媒体の表面を前記ラインセンサ上に結像する結像光学系と、前記媒体の表面を照明する照明装置と、前記ラインセンサより取得した信号を処理して前記インクジェットヘッドのノズルから吐出される液体の吐出状態を算出する処理装置と、から成るノズル吐出状態測定装置であり、前記照明装置は、前記媒体の表面からの正反射光が前記ラインセンサへ入射せず、前記媒体の表面に吐出された液滴表面からの正反射光のうち一部が前記ラインセンサへ入射する角度において光照射する位置に配置されることを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 receives a liquid ejected from an ink jet head in which a large number of nozzles are arranged, and has a flat and liquid repellent surface, and the ink jet. A driving device that moves the surface of the medium relative to the head, and a liquid droplet disposed on the downstream side of the ink-jet head with respect to the moving direction of the surface, and the liquid droplets ejected on the surface of the medium are orthogonal to the moving direction. A line sensor that captures an image in a linear region in a direction parallel to the surface, an imaging optical system that forms an image of the surface of the medium on the line sensor, an illumination device that illuminates the surface of the medium, and the line sensor And a processing device that calculates a discharge state of the liquid discharged from the nozzles of the inkjet head by processing a signal acquired from the nozzle, and measuring a nozzle discharge state. The illumination device is configured such that the specularly reflected light from the surface of the medium does not enter the line sensor, and a part of the specularly reflected light from the surface of the droplet ejected on the surface of the medium is the line. It arrange | positions in the position irradiated with light in the angle which injects into a sensor, It is characterized by the above-mentioned.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のノズル吐出状態測定装置において、前記照明装置は、前記移動方向の発散角が、前記移動方向と直交し前記表面に平行な方向の発散角に対して小さい光を出射することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のノズル吐出状態測定装置において、前記照明装置は、前記媒体への光の入射角度を、吐出する液滴の種類に応じて変更する入射角変更手段を有していることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載のノズル吐出状態測定装置において、前記照明装置は、第一の照明装置と第二の照明装置から成り、第一の照明装置と第二の照明装置は前記ラインセンサが撮像するライン状領域に対して互いに逆側から照明するよう配置されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the nozzle discharge state measuring device according to the first aspect, the illuminating device has a divergence angle in a direction that is perpendicular to the movement direction and parallel to the surface. Is characterized by emitting small light.
According to a third aspect of the present invention, in the nozzle discharge state measuring device according to the first or second aspect, the illuminating device changes an incident angle of light to the medium according to a type of liquid droplet to be discharged. Incident angle changing means is provided.
According to a fourth aspect of the present invention, in the nozzle discharge state measuring device according to any one of the first to third aspects, the lighting device includes a first lighting device and a second lighting device, The illuminating device and the second illuminating device are arranged so as to illuminate from the opposite sides with respect to the line-shaped region captured by the line sensor.
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のノズル吐出状態測定装置において、前記処理装置は、前記ラインセンサの特定画素の出力、もしくは隣接する複数画素を１ユニットとして積算した出力の時間変化より、第一の照明装置から出射され前記媒体上の液滴を反射した光が前記ラインセンサへ入射する時間を特徴付ける第一の受光時間と、第二の照明装置から液滴を反射した光が前記ラインセンサへ入射する時間を特徴付ける第二の受光時間とを算出する処理と、第一の受光時間と第二の受光時間との差より前記媒体上の液滴サイズを算出する処理とを行う液滴サイズ算出手段を有していることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のノズル吐出状態測定装置において、前記処理装置は、予め前記媒体上の液滴サイズと液滴体積との相対的関係を表すテーブルまたは検量線を記憶しており、前記液滴サイズ算出手段の結果より、前記テーブルまたは前記検量線を用いて液滴体積を推定する液滴体積推定手段を有していることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the nozzle discharge state measuring device according to the fourth aspect, the processing device outputs an output of a specific pixel of the line sensor or an output obtained by integrating a plurality of adjacent pixels as one unit. Due to the change, the first light receiving time characterizing the time when the light emitted from the first illumination device and reflected from the droplet on the medium is incident on the line sensor, and the light reflected from the second illumination device. A process for calculating a second light receiving time characterizing the time when the light enters the line sensor, and a process for calculating a droplet size on the medium from a difference between the first light receiving time and the second light receiving time. It has the droplet size calculation means to perform.
According to a sixth aspect of the present invention, in the nozzle discharge state measuring apparatus according to the fifth aspect, the processing device preliminarily represents a relative relationship between a droplet size and a droplet volume on the medium, or a calibration curve. And a droplet volume estimating means for estimating a droplet volume using the table or the calibration curve from the result of the droplet size calculating means.
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１つに記載のノズル吐出状態測定装置において、前記処理装置は、前記ラインセンサの特定画素の出力、もしくは隣接する複数画素を１ユニットとして積算した出力から、前記照明装置から出射され前記媒体上の液滴を反射した光が前記ラインセンサへ入射し始める時間を特徴付ける受光時間を算出する処理と、前記受光時間を複数の画素もしくは複数のユニットに対して算出し平均時間を求める処理と、各画素もしくはユニットの受光時間と前記平均時間との差より、前記インクジェットヘッドの吐出位置ずれ量を推定する処理とを行う位置ずれ量算出手段を有していることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１つに記載のノズル吐出状態測定装置において、前記処理装置は、前記ラインセンサの隣接する複数の画素からの出力を１ユニットとし、ユニット内の各画素に入射する光量の差より前記媒体上の液滴の重心位置を算出する処理と、前記重心位置の算出を複数のユニットに対して行った結果よりノズル位置を推定する処理と、前記ノズル位置と前記重心位置との差より、前記インクジェットヘッドの吐出位置ずれ量を推定する処理とを行う位置ずれ量算出手段を有していることを特徴とする。
A seventh aspect of the present invention is the nozzle discharge state measuring device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the processing device outputs an output of a specific pixel of the line sensor or a plurality of adjacent pixels. A process for calculating a light receiving time characterizing a time at which light emitted from the illumination device and reflected from a droplet on the medium begins to enter the line sensor from an output integrated as a unit; and Misregistration calculation for performing calculation for a plurality of units and calculating an average time, and processing for estimating the ejection positional deviation amount of the inkjet head from the difference between the light reception time of each pixel or unit and the average time It has the means.
According to an eighth aspect of the present invention, in the nozzle discharge state measuring device according to any one of the first to sixth aspects, the processing device sets outputs from a plurality of adjacent pixels of the line sensor as one unit. The process of calculating the gravity center position of the droplet on the medium from the difference in the amount of light incident on each pixel in the unit, and the process of estimating the nozzle position from the result of calculating the gravity center position for a plurality of units And a misregistration amount calculation means for performing a process of estimating the ejection position deviation amount of the inkjet head based on the difference between the nozzle position and the gravity center position.
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１つに記載のノズル吐出状態測定装置において、前記媒体はドラムもしくはベルト状に設けられており、前記移動方向における前記ラインセンサおよび前記照明装置よりも下流側であって前記インクジェットヘッドよりも上流側に前記媒体の表面状態を初期化する初期化手段を有していることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、画像形成装置において、請求項１〜９のいずれか１つに記載のノズル吐出状態測定装置と、多数のノズルを有するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドへインクを供給するインク供給手段と、前記インクジェットヘッドからの出力を記録する記録媒体を搬送する搬送手段とを有することを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の画像形成装置において、前記インクジェットヘッドから吐出される液体を受ける中間転写体と、中間転写体上に記録された像を記録媒体へと転写する転写手段とを有し、前記ノズル吐出状態測定装置の前記媒体として前記中間転写体を用いることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の画像形成装置において、前記転写手段と前記中間転写体とを接離させる手段を有していることを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the nozzle discharge state measuring device according to any one of claims 1 to 8, wherein the medium is provided in a drum or belt shape, and the line sensor in the moving direction and An initialization unit that initializes the surface state of the medium is provided downstream of the illumination device and upstream of the inkjet head.
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus, the nozzle discharge state measuring device according to any one of the first to ninth aspects, an inkjet head having a large number of nozzles, and supplying ink to the inkjet head And an ink supply unit for conveying the recording medium for recording the output from the inkjet head.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the tenth aspect, an intermediate transfer member that receives the liquid ejected from the ink jet head, and an image recorded on the intermediate transfer member are transferred to a recording medium. And the intermediate transfer member is used as the medium of the nozzle discharge state measuring apparatus.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eleventh aspect of the present invention, the image forming apparatus further includes a means for bringing the transfer means and the intermediate transfer body into contact with each other.
本発明によれば、インクの種類に拘わらず、高感度に吐出曲がり、吐出液滴サイズを測定することができ、ノズルの吐出状態（ひいては画像形成状態）を良好な状態に回復・維持するのに貢献できる。
また、多数ノズルからの吐出状態を高速に検査することができる。
また、媒体表面との接触角が大きく異なる複数の液体に対しても、照明装置の入射角度を変えることによって、略同様の反射光パターンをラインセンサにて受光することができ、より多様な液体種類に対して対応可能なノズル状態測定装置を実現できる。
ノズル状態に不具合があるときにはノズルのクリーニングを行う、インクジェットヘッドの交換を促すなどの処置を取ることが可能となり、より信頼性の高い画像形成装置を実現できる。
ノズル吐出状態測定装置のメディア（媒体）と中間転写体とを共用することによって部品点数が少なく省スペースな画像形成装置を実現できる。
また、ノズル吐出状態測定装置の測定結果が所定の状態を満たしていないときには紙面への転写を行わず再度画像形成を行う、テストパターン印刷時には紙面への転写を行わない、などの処置を取ることが可能となり、より信頼性が高く、テスト印刷時に不要な紙使用の無い画像形成装置を実現できる。
According to the present invention, regardless of the type of ink, the discharge bend can be measured with high sensitivity, the size of the discharged droplet can be measured, and the discharge state (and thus the image formation state) of the nozzle can be recovered and maintained in a good state. Can contribute.
Moreover, the discharge state from many nozzles can be inspected at high speed.
In addition, by changing the incident angle of the illuminating device for a plurality of liquids having greatly different contact angles with the medium surface, substantially the same reflected light pattern can be received by the line sensor. It is possible to realize a nozzle state measuring apparatus that can cope with types.
When there is a defect in the nozzle state, it is possible to take measures such as cleaning the nozzle or prompting replacement of the ink jet head, thereby realizing a more reliable image forming apparatus.
By sharing the medium (medium) of the nozzle discharge state measuring device and the intermediate transfer member, it is possible to realize a space-saving image forming apparatus with a small number of parts.
In addition, when the measurement result of the nozzle discharge state measuring device does not satisfy the predetermined state, the image is formed again without transferring to the paper surface, and the test is not performed when the test pattern is printed. Therefore, it is possible to realize an image forming apparatus with higher reliability and unnecessary use of paper during test printing.
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。図１乃至図１５に基づいて第１の実施形態を説明する。
図１に本実施形態に係るノズル吐出状態測定装置１００Ａの概要構成を示す。図１中にはｘ、ｙ、ｚ座標軸が示されており、以後の説明において、ｘ、ｙ、ｚ方向は図中の座標軸方向として用いる。
多数のノズルを有するインクジェットヘッド１０１から吐出された液滴１０２は媒体１０３に着弾する。インクジェットヘッドとしては、圧電素子による圧力印加によって液体を吐出する方法、加熱手段による液の沸騰によって液体を吐出する方法、電圧印加手段による静電引力によって液体を吐出する方法、などあらゆる方法を適用したインクジェットヘッドを用いることができる。
また、図２に示すように、多数のノズルが複数列配列した構成を有するインクジェットヘッドを用いることが可能である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a nozzle discharge
The
In addition, as shown in FIG. 2, it is possible to use an ink jet head having a configuration in which a large number of nozzles are arranged in a plurality of rows.
図１中において、インクジェットヘッド１０１はｘ方向にノズルが配列するよう配置されている。ノズル吐出状態測定装置１００Ａを用いる際には、インクジェットヘッド１０１はｘ方向に配列したノズル列のうち複数の所定ノズルより液滴を同時に吐出する。このとき、隣り合う液滴同士が合一するビーディングが生じない範囲において液滴が吐出されるように、インクジェットヘッドの吐出パターンが調整されていることが望ましい。
図３に示すように、図２で示したような多数のノズルが配列した長さの短いノズルプレート１１０を格子状に並列した構成を取ることも可能である。このような構成とすれば、単一の長いノズルプレートを用いる場合に比べ、低コストなノズルプレートを複数枚使用することによって、フルライン型のインクジェットヘッドを安価に構成することが可能である。また、一部のノズルが故障した場合でもそのノズルを含むノズルプレートを交換するだけでよく、メンテナンスコストの低減に寄与できる。
In FIG. 1, an
As shown in FIG. 3, it is also possible to adopt a configuration in which a
媒体１０３の表面は平坦であり、撥液性を有している。よって、インクジェットヘッド１０１より吐出された液滴１０２は、媒体１０３上でドーム状の形状を形成する。
ここで「平坦」とは、光学的に平坦であることを意味し、おおよそ幅１μｍ程度以上の凹凸を多数持たない状態のことである。例えば数ｍｍ程度の大きなうねりなどが存在していても良く、また液滴を受ける媒体表面以外の部分は平坦で無くても良い。
また、「平坦」とは、平板上の平面に限定されず、曲率を有する面の接線部分の局所的な平面も含むことを意味する。
「撥液性を有する」とは、吐出される液滴の接触角が１０度以上確保できるような表面エネルギーの小さい状態を意味する。
上述のような平坦でありかつ撥液性を有する媒体としては、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、フェニルシリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム材料、あるいはガラスなどの媒体上にシリコン樹脂膜やフッ素樹脂膜といった撥水性コーティングを施したもの、などを用いることが可能である。
The surface of the medium 103 is flat and has liquid repellency. Therefore, the
Here, “flat” means optically flat and means a state where there are not many irregularities having a width of about 1 μm or more. For example, a large swell of about several millimeters may exist, and a portion other than the surface of the medium that receives the droplet may not be flat.
The term “flat” is not limited to a flat surface on a flat plate, but also includes a local flat surface of a tangential portion of a surface having a curvature.
“Having liquid repellency” means a state in which the surface energy is low so that the contact angle of the ejected liquid droplets can be ensured to be 10 degrees or more.
Examples of the flat and liquid-repellent medium as described above include rubber materials such as silicone rubber, fluorosilicone rubber, phenyl silicone rubber, fluorine rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, nitrile butadiene rubber, and isoprene rubber, or glass. It is possible to use a medium having a water-repellent coating such as a silicon resin film or a fluororesin film on a medium.
液滴１０２を受容した媒体１０３は、駆動装置１１１により矢印方向に搬送される。駆動装置１１１は、搬送ローラ対１０４、１１２と、バックアップローラ１１３と、搬送ローラ対１０４、１１２に回転駆動力を付与する図示しないモータ等の駆動源等から構成されている。
媒体１０３の移動方向はｙ方向に相当し、本実施形態では媒体１０３が平板状であるため、媒体１０３の移動方向とその表面の移動方向とは一致する。媒体１０３の「表面に平行な方向」は、図中ではｘ方向に相当する。
ここで、「直交」は略直交を含み、「平行」は略平行を含むものとする。
搬送装置（駆動装置）としては図に示されるように複数のローラおよびモータから成る搬送装置などごく一般的に用いられる搬送装置を使用する。
The medium 103 that has received the
The moving direction of the medium 103 corresponds to the y direction. In the present embodiment, since the medium 103 has a flat plate shape, the moving direction of the medium 103 coincides with the moving direction of the surface thereof. The “direction parallel to the surface” of the medium 103 corresponds to the x direction in the drawing.
Here, “orthogonal” includes substantially orthogonal, and “parallel” includes approximately parallel.
As the transport device (drive device), as shown in the figure, a transport device that is generally used such as a transport device composed of a plurality of rollers and a motor is used.
搬送方向（媒体表面の移動方向）に関して、インクジェットヘッド１０１より下流側には、ラインセンサ１０５、結像レンズ１０６、照明装置１０７が設置されており、媒体１０３の表面をｘ方向にライン状で撮像することが可能となっている。
ラインセンサ１０５は、結像レンズ１０６によって、媒体表面からｙｚ平面内で略垂直方向に出射される光を取得可能となっている。ラインセンサ１０５は１列に画素が配列した構成を有する受光素子アレイであり、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの受光素子アレイを用いることができる。
ラインセンサ１０５は、２次元的に画素が配列したエリア型センサに比べ高速にデータ読み出しを行うことが可能である。現在市販のラインセンサでは、例えば５０ｋＨｚ程度でデータ読み出しが可能である。ラインセンサの読み出しスピードに対して媒体１０３の搬送速度を遅くすれば、ｙ方向に高解像な像を得ることができる。
A
The
The
照明装置１０７は、ラインセンサ１０５の撮像エリアを照明することが可能であり、ｙｚ平面内において媒体表面の法線方向と為す角度（以後、「入射角」と呼ぶ）として角度θだけ傾いた光を主で媒体表面を照明するようになっている。
図１中において照明装置１０７は駆動方向（媒体表面の移動方向）に関してラインセンサ１０５よりも下流側で照明するようになっているが、これに限られず上流側より入射角θで照明するようになっていても良い。
照明装置１０７は、ｙｚ平面内の発散角（以後「ｙ方向発散角」と呼ぶ）が小さく略コリメート状態であり、ｘｚ平面内の発散角（以後「ｘ方向発散角」と呼ぶ）が大きくなっている光を出射する装置となっていることが最も好ましい。これに関しては詳細を後述する。
The illuminating
In FIG. 1, the illuminating
The illuminating
また、本実施形態に係るノズル吐出状態測定装置１００Ａにおいては、媒体１０３の表面からの正反射光はラインセンサ１０５へ入射せず、液滴１０２表面からの正反射光のうち一部がラインセンサ上へ入射する角度で媒体表面を照明するように、照明装置１０７およびラインセンサ１０５が配置されている。以後の説明においてはこの配置を満たす条件を「照明条件」と呼ぶ。
照明条件に関して、照明装置によって照明される液滴１０２の拡大図である図４を用いて説明する。照明条件が満たされた状態においては、媒体に対してｙｚ平面内において入射角θで入射する光は、図中点線で光路を示すように、媒体表面で正反射される光、液滴の大部分の表面で正反射する光は、結像レンズ１０６によって取り込まれることができない。
液滴のごく一部の表面で正反射した光のみが結像レンズ１０６に取り込まれ、ラインセンサ１０５まで到達することとなる。よってｚ方向より液滴を見ると、図５に斜線部で示すように、液滴端部の三日月状部分１０２ａから反射した光のみがラインセンサに取り込まれ信号となる。
Further, in the nozzle discharge
The illumination condition will be described with reference to FIG. 4 which is an enlarged view of the
Only the light regularly reflected by a very small part of the surface of the droplet is taken into the
液滴表面からの反射光強度は液滴の屈折率に依存しており、例えば色の異なるインクであっても屈折率の差は大きくないため反射光強度は略一定となる。
また、基板（媒体）に付着したゴミあるいは傷からの散乱光や、液滴内部の顔料などで散乱した光が結像レンズに取り込まれラインセンサまで到達することもあるが、これらは散乱した光であるため指向性を持ってラインセンサへ入射する液滴表面からの反射光強度に比べれば微弱である。
結像レンズ１０６が媒体の表面に対して略法線方向に出射する光を取り込むよう配置されているとき、図４中に示すように液滴と媒体表面との接触角をα、結像レンズによって取り込み可能な角度をβとして、照明装置から媒体へ入射する角度θが式１を満たすことが照明条件となる。
β＜θ＜２α （式１）
式１よりαが大きいほど照明装置を設置する条件としては緩くなるため、媒体としては撥液性が高いことがより望まれる。また、結像レンズ１０６は絞りを有しており、絞りを変えることによって取り込み可能な角度βを調整することが可能となっていることがより好ましい。
The intensity of the reflected light from the surface of the droplet depends on the refractive index of the droplet. For example, even for inks of different colors, the difference in the refractive index is not large, so the reflected light intensity is substantially constant.
In addition, scattered light from dust or scratches attached to the substrate (medium) and light scattered by pigments inside the droplets may be taken into the imaging lens and reach the line sensor. Therefore, it is weak compared to the intensity of reflected light from the surface of the droplet incident on the line sensor with directivity.
When the
β <θ <2α (Formula 1)
As α is larger from Equation 1, the condition for installing the lighting device becomes looser. Therefore, it is more desirable that the medium has high liquid repellency. Further, it is more preferable that the
βを小さくすると取り込み光量も小さくなるため、βは十分な信号が得られ、照明条件を満足する範囲で適宜決定すれば良い。
媒体の表面に対する略法線方向と結像レンズ１０６との位置関係を維持するため、換言すれば、ラインセンサ１０５の読み取り領域における媒体１０３の表面の平坦性を確保するために、図１に示すように、従動回転するバックアップローラ１１３が設けられている。バックアップローラ１１３に代えて搬送ガイドを設けてもよい。
If β is reduced, the amount of light taken in is also reduced, so that a sufficient signal can be obtained and β can be appropriately determined within a range that satisfies the illumination conditions.
In order to maintain the positional relationship between the substantially normal direction with respect to the surface of the medium and the
式１で示した条件は、結像レンズが媒体の表面に対して略法線方向に出射する光を取り込むよう配置されているときの照明条件であり、照明装置、結像レンズ、ラインセンサの配置はこれに限られるものでは無い。
図６では、媒体１０３上に同時に吐出された第一の液滴１０２−１、第二の液滴１０２−２、第三の液滴１０２−３が、ラインセンサの撮像領域１１４に突入する様子を模式的に表している。
図は本発明の測定装置におけるごく一部に関わる部分のみが記載されており、図中のラインセンサの撮像領域１１４は画素ごとの撮像領域を示している。図示されていない処理装置においてはラインセンサの各画素からの出力のうち、それぞれの液滴を撮像する領域ごとに複数画素をひとまとまりのユニットとして処理を行う。
すなわち、第一の液滴１０２−１に対応する撮像領域は第一のユニット、第二の液滴１０２−２に対応する撮像領域は第二のユニット、といった具合に分けて処理を行う。
The condition shown in Equation 1 is an illumination condition when the imaging lens is arranged to capture light emitted in a substantially normal direction with respect to the surface of the medium. The arrangement is not limited to this.
In FIG. 6, a state in which the first droplet 102-1, the second droplet 102-2, and the third droplet 102-3 discharged simultaneously on the medium 103 enter the
The figure shows only a part related to a part of the measuring apparatus of the present invention, and the
In other words, the imaging region corresponding to the first droplet 102-1 is divided into the first unit, the imaging region corresponding to the second droplet 102-2 is divided into the second unit, and so on.
ｘ軸方向において、ラインセンサの撮像領域のピッチは媒体上に吐出された液滴のピッチとの整数倍となるように、結像レンズの縮小倍率およびインクジェットヘッドの吐出パターンが調整されていることが好ましい。
このような構成においては、前述のラインセンサの各ユニットを全て同一画素数で構成することが可能となり、処理が容易となる。
図６（ａ）に示した例では４画素を一つのユニットとしている。ユニット内の画素数が多いほど、ノズル吐出状態測定装置としてはより高精度なものとなるが、同時に測定することが可能なノズル数が減少するため、精度と測定するノズル数との兼ね合いより１ユニットに最低な画素数を決定すれば良い。
例えば、ラインセンサとしては８１９２画素の受光素子が配列したもの（例えばＤＡＬＳＡ社Ｐｉｒａｎｈａ３など）を用い、４画素を一つのユニットとして構成すれば、２０００個以上のノズルから吐出された液滴を１度に検査することが可能である。
In the x-axis direction, the reduction magnification of the imaging lens and the ejection pattern of the inkjet head are adjusted so that the pitch of the imaging area of the line sensor is an integral multiple of the pitch of the droplets ejected on the medium. Is preferred.
In such a configuration, all the units of the above-described line sensor can be configured with the same number of pixels, and the processing becomes easy.
In the example shown in FIG. 6A, four pixels are used as one unit. The more the number of pixels in the unit, the higher the accuracy of the nozzle discharge state measuring device. However, since the number of nozzles that can be measured simultaneously decreases, the balance between accuracy and the number of nozzles to be measured is one. What is necessary is just to determine the minimum pixel number for a unit.
For example, as a line sensor, an array of 8192 pixel light receiving elements (for example, DALSA Piranha 3) is used, and if four pixels are configured as one unit, droplets ejected from 2000 or more nozzles once. It is possible to inspect.
ユニットの構成はインクジェットヘッドの吐出パターンに応じて適宜再構成することが可能となっていることがより望ましい。例えば、図６（ｂ）に示すように、１回目の吐出では、複数のノズルから図中第一の液滴１０２−１、第二の液滴１０２−２、第三の液滴１０２−３などを吐出し、２回目の吐出においては前回吐出した複数のノズルの間に存在するノズルより、第四の液滴１０２−４、第五の液滴１０２−５、第六の液滴１０２−６などを吐出する。
第一の液滴１０２−１、第二の液滴１０２−２、第三の液滴１０２−３を測定する際には図６（ａ）に示すようなユニットにラインセンサを分割したが、第四の液滴１０２−４、第五の液滴１０２−５、第六の液滴１０２−６を測定する際には図６（ｂ）に示すようなユニットにラインセンサを分割する。
このように、複数回に分けて多数の液滴をラインセンサで撮像することによって、高密度でより多数のノズルを有するインクジェットヘッド、特にフルライン型のインクジェットヘッドに対しても全てのノズルを検査（測定）することが可能となる。
It is more desirable that the unit configuration can be appropriately reconfigured according to the ejection pattern of the inkjet head. For example, as shown in FIG. 6B, in the first discharge, the first droplet 102-1, the second droplet 102-2, and the third droplet 102-3 in the drawing from a plurality of nozzles. In the second discharge, the fourth droplet 102-4, the fifth droplet 102-5, and the sixth droplet 102- are discharged from the nozzles existing between the plurality of previously discharged nozzles. 6 etc. are discharged.
When measuring the first droplet 102-1, the second droplet 102-2, and the third droplet 102-3, the line sensor was divided into units as shown in FIG. When measuring the fourth droplet 102-4, the fifth droplet 102-5, and the sixth droplet 102-6, the line sensor is divided into units as shown in FIG. 6B.
In this way, by imaging a large number of droplets with a line sensor in multiple times, all nozzles are inspected even for inkjet heads with a higher number of nozzles at high density, especially full-line type inkjet heads. (Measurement) can be performed.
次に、ラインセンサからの出力を処理する処理装置に関して説明を行う。図７に、ラインセンサの信号からｘ方向の吐出曲がりによる液滴位置ずれ量を検出するときの、処理装置の処理フローを示す。
まず、処理装置において、ラインセンサの出力信号を、図６（ａ）を用いて説明した通り各液滴に対応したユニットに分ける。その後、ユニット内の画素ごとに、液滴が通過する時間に亘って信号強度を積分する。その結果、ユニット内の各画素における信号光強度は例えば図８に示すようになる。ユニット内の各画素における強度比より液滴のｘ方向重心位置を求めることができる。
このようにして、全てのユニットにおいて液滴のｘ方向重心位置を求める。また、インクジェットヘッドに形成されているノズルピッチの情報や、吐出パターンの情報から、各ユニットにおけるｘ方向のノズル位置を推定し、各ユニットにおける液滴重心位置とノズル推定位置との差よりｘ方向の吐出曲がりによる位置ずれ量を算出する。
Next, a processing apparatus that processes output from the line sensor will be described. FIG. 7 shows a processing flow of the processing apparatus when detecting the amount of liquid droplet positional deviation due to the discharge bending in the x direction from the signal of the line sensor.
First, in the processing apparatus, the output signal of the line sensor is divided into units corresponding to the respective droplets as described with reference to FIG. Then, for each pixel in the unit, the signal intensity is integrated over the time that the droplet passes. As a result, the signal light intensity at each pixel in the unit is as shown in FIG. The gravity center position of the droplet in the x direction can be obtained from the intensity ratio of each pixel in the unit.
In this way, the position of the center of gravity of the droplet in the x direction is obtained in all units. Also, the nozzle position in the x direction in each unit is estimated from the information on the nozzle pitch formed on the inkjet head and the information on the ejection pattern, and the x direction is determined from the difference between the droplet center of gravity position and the nozzle estimated position in each unit. The amount of misalignment due to the discharge bend is calculated.
図９に、ラインセンサの信号からｙ方向の吐出位置ずれ量を検出するときの、処理装置における処理フローを示す。
まず、ラインセンサの出力信号を前述と同様にユニットごとに分ける。ユニット内の画素からの信号は積算され、図１０に示すようにユニット内に入る信号の時間変化が算出される。ここで、ユニット内の画素信号を必ずしも積算する必要は無く、ある特性の画素に注目して時間変化を算出しても良い。
図１０に示したような時間変化より、予め設定されたある閾値を超える時間である、受光時間Ｔ１を決定する。Ｔ１は図５で示した液滴端部の斜線部１０２ａがラインセンサの撮像領域へ入り始めた時間を示している。よって、ユニットごとすなわち液滴ごとのＴ１のばらつきは、液滴位置のばらつきを示している。
処理装置では、全てのユニットに対してＴ１を求めた後に、その平均値であるＴ１ａｖｇを算出する。各ユニットにおいて、Ｔ１とＴ１ａｖｇとの時間差を算出し、さらにその差から媒体搬送速度情報を基に各ユニットにおける液滴のｙ方向位置ずれ量を算出する。
媒体搬送速度情報は、搬送手段（駆動装置１１１）に送られる駆動信号を基に決定しても良いし、搬送手段に設けられたエンコーダーからの信号を基に算出することも可能である。
FIG. 9 shows a processing flow in the processing apparatus when the amount of ejection position deviation in the y direction is detected from the signal of the line sensor.
First, the output signal of the line sensor is divided into units as described above. The signals from the pixels in the unit are integrated, and the time change of the signal entering the unit is calculated as shown in FIG. Here, it is not always necessary to integrate the pixel signals in the unit, and the temporal change may be calculated by paying attention to a pixel having a certain characteristic.
From the time change as shown in FIG. 10, a light reception time T1 that is a time exceeding a predetermined threshold value is determined. T1 indicates the time when the hatched
In the processing apparatus, after obtaining T1 for all units, T1avg, which is an average value thereof, is calculated. In each unit, the time difference between T1 and T1avg is calculated, and the y-direction positional deviation amount of each droplet in each unit is calculated from the difference based on the medium conveyance speed information.
The medium transport speed information may be determined based on a drive signal sent to the transport unit (drive device 111), or may be calculated based on a signal from an encoder provided in the transport unit.
Ｔ１ａｖｇは単純にＴ１の平均値を求める方法のほかに、Ｔ１のユニット間の傾き成分を除去してから平均値を求めることも可能である。図１１に示すように、Ｔ１の値をユニットに対してプロットすると、１次関数に近似可能である場合がある。
この１次の傾きはノズル配列方向とラインセンサ撮像領域における画素配列方向とが非平行であることに起因する傾きであり、吐出位置ずれ量とは関係ない。よって、処理装置においては、１次の傾き成分を除去した後に平均受光時間Ｔ１ａｖｇを求めることによって、インクジェットヘッドからの吐出曲がりによる位置ずれをより正確に測定することができるようになり、より好ましい。
この傾き成分の除去は、ノズルの配列方向とラインセンサ撮像領域とが略平行であることが保証されているときは不要である。複数のノズルプレートを配列したフルライン型インクジェットヘッドなどでは、そのノズルプレートごとに傾き成分の除去を行っても良い。
In addition to the method of simply obtaining the average value of T1, T1avg can obtain the average value after removing the slope component between the T1 units. As shown in FIG. 11, when the value of T1 is plotted against the unit, it may be approximated to a linear function.
This primary inclination is an inclination caused by the non-parallel arrangement of the nozzle arrangement direction and the pixel arrangement direction in the line sensor imaging region, and is not related to the ejection position deviation amount. Therefore, in the processing apparatus, it is more preferable to obtain the average light receiving time T1avg after removing the first-order inclination component, thereby more accurately measuring the positional deviation due to the discharge bend from the inkjet head.
This removal of the tilt component is unnecessary when it is guaranteed that the nozzle arrangement direction and the line sensor imaging region are substantially parallel. In a full line type ink jet head or the like in which a plurality of nozzle plates are arranged, the tilt component may be removed for each nozzle plate.
次に、照明装置１０７の詳細に関して述べる。照明装置として、ハロゲンランプ、冷陰極管、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）などを用いることが可能である。また、ＬＥＤ、ＬＥＤ、ＳＬＤなどは発光面積が小さいため後述する発散角の最適化が行い易く適している。
これらの素子はアレイ状に並べる、もしくは円筒形状の導光体などによってライン光源化することによって、ラインセンサの撮像範囲全体を照明することが可能な照明装置とすることができる。特に、ＬＥＤ光源は小型、安価で高強度の光を得ることができることから本発明の照明装置として適している。
Next, details of the
These elements are arranged in an array, or a line light source is formed by a cylindrical light guide or the like, whereby an illuminating device capable of illuminating the entire imaging range of the line sensor can be obtained. In particular, an LED light source is suitable as the lighting device of the present invention because it is small, inexpensive, and can obtain high-intensity light.
前述したように本発明の照明装置においては、ｙ方向発散角が小さく略コリメート状態であり、ｘ方向発散角が大きい状態の光を出射する装置となっていることが望ましい。図１２に示すように、最適な発散角においては図１２（ａ）に示すように液滴端部の三日月状領域からの正反射光がラインセンセンサに取り込まれる。しかしながら、ｘ方向の発散角が小さいときには、図１２（ｂ）に示すようにｘ方向に狭い領域からの正反射のみがラインセンサに取り込まれることとなり、図７に示した処理フローにおいて重心位置を決定することが困難となる。
よってｘ方向の発散角は、図７で示した処理フローにおいて重心位置が決定可能である程度に、十分大きい必要がある。
ｙ方向の発散角が大きいときには、図１２（ｃ）に示すようにｙ方向に広い領域からの正反射がラインセンサに取り込まれる。このとき、図１０で示したグラフにおいて信号強度の立ち上がりがなだらかとなってしまい、受光時間を決定するときに誤差が生じやすくなる。
さらにｙ方向の発散角が大きいときは、基板からの正反射光もラインセンサに取り込まれる信号光のコントラストが低下することとなる。よって、ｙ方向発散角は小さく、略コリメート状態となっていることが望まれる。
As described above, the illumination device of the present invention is preferably a device that emits light in a substantially collimated state with a small y-direction divergence angle and a large x-direction divergence angle. As shown in FIG. 12, at an optimal divergence angle, as shown in FIG. 12 (a), specularly reflected light from the crescent-shaped region at the edge of the droplet is taken into the line sensor. However, when the divergence angle in the x direction is small, only regular reflection from a region narrow in the x direction is taken into the line sensor as shown in FIG. 12B, and the position of the center of gravity is determined in the processing flow shown in FIG. It becomes difficult to decide.
Therefore, the divergence angle in the x direction needs to be sufficiently large to the extent that the position of the center of gravity can be determined in the processing flow shown in FIG.
When the divergence angle in the y direction is large, regular reflection from a wide area in the y direction is taken into the line sensor as shown in FIG. At this time, in the graph shown in FIG. 10, the rise of the signal intensity becomes gentle, and an error is likely to occur when the light reception time is determined.
Further, when the divergence angle in the y direction is large, the contrast of the signal light taken into the line sensor by the regular reflection light from the substrate also decreases. Therefore, it is desirable that the y-direction divergence angle is small and the substantially collimated state.
上述の発散角を満たす照明装置の一例を図１３に示す。図１３においては、複数のＬＥＤ２０１が円筒状の導光体２０２の端部に配置されている。導光体２０２は円筒状のガラスや透明ポリマーの側面がアルミや銀、合金などの反射膜が形成されたものであり、反射膜の一部に図１３（ｂ）に示されるようにｘ方向に伸びたスリット状の開口部２０３を有している。
照明装置には、さらに開口部２０３より出射した光をｙ方向に関してのみコリメートするシリンドリカルレンズ２０４が備えられている。これによって、ｙ方向には略コリメート状態で、ｘ方向には発散角が大きい状態において媒体１０３表面を照明することが可能となる。
照明装置の異なる形態を図１４に示す。図１４に示す例ではＬＥＤ３０１およびＬＥＤからの発光を略コリメートするコリメートレンズ３０２が多数配列したアレイ光源３０３を用いる。
An example of an illuminating device that satisfies the above divergence angle is shown in FIG. In FIG. 13, a plurality of
The illumination device further includes a
A different form of the lighting device is shown in FIG. In the example shown in FIG. 14, an array
アレイ光源３０３と媒体１０３表面との間には、ｘ方向とｙ方向で拡散角度が異なる拡散板３０４が設置されている。これによって、アレイ光源からの出射光はｙ方向には略コリメート状態で、ｘ方向には発散角が大きい状態とされ、媒体表面を照明する。
拡散板３０４はガラスや透明ポリマーなどの表面にｘ方向とｙ方向で異方性を有する微細構造が形成されたものを用いることが可能である。
照明装置としては、結像光学系への取り込み光量を増やすために、図１５に示すようにｘ方向の位置に対して光源の主光線出射角度が異なっていても良い。また、照明装置は図示しない入射角変更手段を有しており、吐出する液体の種類に応じて入射角度が可変となるようになっていても良い。
インク液滴の種類によっては、媒体表面における接触角が大きく変わる可能性があるため、このときにおいても式１などで示される照明条件を満足させるためには、吐出する液体の種類に応じて照明光の入射角度が可変となっていることがより好ましい。
上記入射角変更手段は図示しない制御手段（上記処理装置が兼ねてもよい）により駆動される。制御手段のメモリには、インク等の液体の種類と入射角との関係テーブルが予め記憶されており、操作パネル等により入力された液体の種類の情報に基づいて、例えばステッピングモータを駆動源とする角度調整機構（入射角変更手段）を制御するようにする。
照明装置としては以上の例に限られるものでは無く、照明条件を満足するものであればどのようなものでも用いることができる。
Between the array
As the
As the illumination device, in order to increase the amount of light taken into the imaging optical system, the chief ray emission angle of the light source may be different from the position in the x direction as shown in FIG. Further, the illumination device may include incident angle changing means (not shown), and the incident angle may be variable according to the type of liquid to be ejected.
Depending on the type of ink droplet, there is a possibility that the contact angle on the surface of the medium may change greatly. In this case as well, in order to satisfy the illumination condition shown by Equation 1 or the like, illumination is performed according to the type of liquid to be ejected. More preferably, the incident angle of light is variable.
The incident angle changing means is driven by control means (not shown) (the processing apparatus may also serve). In the memory of the control means, a relationship table between the type of liquid such as ink and the incident angle is stored in advance. Based on the information on the type of liquid input from the operation panel or the like, for example, a stepping motor is used as a drive source. The angle adjusting mechanism (incident angle changing means) is controlled.
The illumination device is not limited to the above example, and any device that satisfies the illumination conditions can be used.
引用文献６のように単にＣＣＤラインセンサで液滴を撮像する方式では液滴ごとのばらつきを高精細に把握することは困難であるが、本発明のように、所定の照明条件を満たした斜め入射照明により液滴の端部からの反射光のみをラインセンサで受ける方式とすることにより、液滴の端部（エッジ）を光学的に高精度に把握することができ、これを基準にして液滴のサイズを算出することで液滴計測の感度を上げることができ、液滴ごとのばらつきを高精細に測定することができる。
本実施形態のノズル吐出状態測定装置１００Ａの画像形成装置への適用については、駆動装置１１１を記録媒体（用紙）の搬送手段の一部とし、適宜媒体１０３を搬送してノズル吐出状態を測定し、測定データに基づいて補正が必要な場合にはインクジェットヘッドの吐出条件等を変更するようにする。
Although it is difficult to grasp the variation of each droplet with high precision by the method of simply imaging the droplet with the CCD line sensor as in the cited document 6, as in the present invention, the oblique condition satisfying the predetermined illumination condition is satisfied. By adopting a system in which only the reflected light from the edge of the droplet is received by the incident illumination by the line sensor, the edge (edge) of the droplet can be grasped optically with high accuracy. By calculating the size of the droplet, it is possible to increase the sensitivity of droplet measurement and to measure the variation of each droplet with high definition.
For application of the nozzle discharge
図１６乃至図２１に基づいて第２の実施形態を説明する。なお上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
図１６に本実施形態に係るノズル吐出状態測定装置１００Ｂを模式的に示す。本実施形態では、図１で示した装置に加え、照明装置１０７（以後においては「第一の照明装置１０７Ａ」と呼ぶ）が媒体１０３表面を照射する方向とはｙｚ平面内において対称な方向から液滴に光を照射する第二の照明装置１０７Ｂが設置されている。
この測定装置においては、第一の照明装置１０７Ａおよび第二の照明装置１０７Ｂによって照明された光のうち、図１７に示すように、液滴表面の径方向両端部の斜線部で示した箇所からの反射光のみがラインセンサに取り込まれる。
左側の斜線部１０２ａは第一の照明装置１０７Ａからの反射光であり、右側の斜線部１０２ｂは第二の照明装置１０７Ｂからの反射光となっている。第一の照明装置と第二の照明装置は全く同様の照明装置を用いることも可能であるし、波長分布の異なる光を照射する装置を用いても良い。
A second embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, the same part as the said embodiment is shown with the same code | symbol, The description on the structure and function which were already demonstrated is abbreviate | omitted as long as there is no special need, and only the principal part is demonstrated (same in other following embodiment).
FIG. 16 schematically shows a nozzle discharge
In this measuring device, from the light illuminated by the first illuminating
The left hatched
図１８に、図１６に示したノズル状態測定装置１００Ｂにおける処理装置の、液滴サイズおよび液滴体積を算出する処理フローを示す。ここで、液滴サイズとは媒体上における液滴の面積もしくは、液滴の幅を示している。
まず、ラインセンサの出力信号を前述と同様にユニットごとに分け、ユニット内画素の信号を積算する。この結果、図１９に示すような信号の時間変化が算出される。図１９に示した時間変化の波形より、予め設定されたある閾値を超える第一の時間である第一の受光時間Ｔ１および、第二の時間である第二の受光時間Ｔ２を決定する。
FIG. 18 shows a processing flow for calculating the droplet size and the droplet volume of the processing apparatus in the nozzle
First, the output signal of the line sensor is divided for each unit as described above, and the signals of the pixels in the unit are integrated. As a result, the time change of the signal as shown in FIG. 19 is calculated. A first light reception time T1 that is a first time exceeding a predetermined threshold value and a second light reception time T2 that is a second time are determined from the waveform of the time change shown in FIG.
図１９では、Ｔ１およびＴ２を算出するための閾値として同一の値を用いているが、異なる値を用いても良い。Ｔ１は図１７で示した液滴の左側斜線部１０２ａ、すなわち第一の照明装置１０７Ａからの反射光がラインセンサの撮像領域へ入り始めた時間を示しており、Ｔ２は液滴の右側斜線部１０２ｂ、すなわち第二の照明装置１０７Ｂからの反射光がラインセンサの撮像領域へ入り始めた時間を示している。
処理装置は、その後（Ｔ２−Ｔ１）を求め、媒体の速度情報から（Ｔ２−Ｔ１）を距離情報に変換する。前述の距離情報は液滴の幅と相関しており、予め測定した補正係数を乗じることによって液滴の幅を算出することが可能である。さらに、液滴が円形に形成されていることを仮定して、液滴の面積を算出する。
また、必要であれば媒体上の液滴面積から、所定の関係式もしくは変換テーブルに従ってノズルからの液滴吐出量を算出することも可能である。
特許文献４に記載されるように、媒体上の液滴面積と吐出量の間には略線形の関係があり、予め関係を測定することによって、関係式もしくは変換テーブルを作成しておくことができる。処理装置にこれらの関係式もしくは変換テーブルを記憶させておくことによって、最終的に液滴吐出量を算出できる。
In FIG. 19, the same value is used as the threshold value for calculating T1 and T2, but different values may be used. T1 indicates the left hatched
The processing device then obtains (T2-T1) and converts (T2-T1) into distance information from the velocity information of the medium. The above-mentioned distance information correlates with the droplet width, and the droplet width can be calculated by multiplying the correction coefficient measured in advance. Furthermore, assuming that the droplet is formed in a circular shape, the area of the droplet is calculated.
If necessary, the droplet discharge amount from the nozzle can be calculated from the droplet area on the medium according to a predetermined relational expression or a conversion table.
As described in Patent Document 4, there is a substantially linear relationship between the droplet area on the medium and the discharge amount, and a relational expression or a conversion table can be created by measuring the relationship in advance. it can. By storing these relational expressions or conversion tables in the processing apparatus, the droplet discharge amount can be finally calculated.
図１９で示した時間変化のグラフは、撮像領域の画素サイズが十分小さくないときに、図２０に示すように第一の照明装置１０７Ａからの反射光と、第二の照明装置１０７Ｂからの反射光を分離できないことがある。このような際には、Ｔ２を図２０で示すように信号光強度がある閾値以下となる時間とすることが可能である。
この場合、処理装置は、（Ｔ２−Ｔ１）と媒体の速度情報から距離情報に変換した後で撮像領域の画素サイズを減算する。
また、処理装置としては、図１８で示した液滴サイズ、液滴体積を算出する処理の他に、図７および図９で示した吐出位置ずれ量を算出する処理を同時に行うことが可能となっていることがより望ましい。
このとき、処理フローは例えば図２１に示すような内容とすることが可能である。各処理の内容は既に説明した内容と同じである。
The time change graph shown in FIG. 19 shows that the reflected light from the
In this case, the processing device subtracts the pixel size of the imaging region after converting the distance information from (T2-T1) and the speed information of the medium.
In addition to the processing for calculating the droplet size and droplet volume shown in FIG. 18, the processing apparatus can simultaneously perform the processing for calculating the ejection position deviation amount shown in FIGS. 7 and 9. It is more desirable.
At this time, the processing flow can have contents as shown in FIG. 21, for example. The contents of each process are the same as those already described.
以上のようにして、インクジェットヘッドからの吐出液滴のサイズ、吐出位置誤差を測定することを可能とする、ノズル吐出状態測定装置を実現することができる。 As described above, it is possible to realize a nozzle discharge state measuring apparatus that can measure the size and discharge position error of the discharged droplets from the inkjet head.
図２２に基づいて第３の実施形態を説明する。
本実施形態に係るノズル吐出状態測定装置１００Ｃでは、インクジェットヘッド１０１より吐出される液滴１０２を受容する媒体として、円筒状のドラム媒体１１５を用いることを特徴としている。
ドラム媒体１１５は図示しない駆動手段によって図中矢印方向に回転する。ドラム媒体１１５の表面の移動方向に関してインクジェットヘッドより下流側には、図１３で示した照明装置の構成を持つ第一の照明装置１０７Ａおよび第二の照明装置１０７Ｂ、液滴１０２表面からの反射光を取得するラインセンサ１０５、ドラム媒体１１５の表面からの反射光をラインセンサ上へ結像させる等倍結像素子１１６が設置されている。
等倍結像素子１１６はドラム媒体１１５表面の正立像を等倍でラインセンサ上に結像させる素子であり、セルフォックレンズアレイ（日本板硝子、商標登録）やマイクロレンズアレイなどを用いることが可能である。
また、ラインセンサからの出力は図示していない処理装置によって処理され、吐出液滴サイズおよび吐出位置誤差が求められる。
A third embodiment will be described with reference to FIG.
The nozzle discharge
The
The equal magnification imaging element 116 is an element that forms an erect image of the surface of the
Further, the output from the line sensor is processed by a processing device (not shown), and the discharge droplet size and the discharge position error are obtained.
ドラム媒体１１５の表面の移動方向に関して、さらに下流側であってインクジェットヘッドの上流側にはゴムブレードから成るクリーニング手段１１７が設けられている。
クリーニング手段１１７ではドラム媒体１１５の表面上に形成された液滴１０２を除去することが可能となっている。この装置においてはクリーニング手段１１７によってドラム媒体１１５の表面状態が初期化され、再びインクジェットヘッドに対向させることができるため、連続的にインクジェットヘッドのノズル状態を測定することが可能である。
With respect to the moving direction of the surface of the
The
上述のノズル吐出状態測定装置１００Ｃを内部に有する画像形成装置を構成することも可能である。その実施形態（第４の実施形態）を図２３に示す。
図２３に示した画像形成装置では、非フルライン型のインクジェットヘッド１０１をキャリッジ１１８に沿って用紙幅方向に往復駆動させながら液滴を吐出し、それと同時に記録媒体としての用紙１１９を図示しない搬送装置によって図２３の手前方向に搬送することで用紙１１９上に画像を形成する。
インクジェットヘッドは、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４種類のインクを吐出することが可能となっていることがより好ましい。また、必要に応じてさらに多種類のインクを吐出するインクジェットヘッドとしても良い。
また、インクジェットヘッドへは図示されていないインクタンクより必要に応じてインクを供給することが可能となっている。
インクジェットヘッド１０１は駆動しないとき、あるいは必要に応じて画像形成装置の端部（図２３に示す位置）に移動し、ノズル吐出状態測定装置１００Ｃに液滴を吐出し、ノズル状態をチェックすることが可能となっている。図２３では、ノズル吐出状態測定装置１００Ｃのクリーニング手段１１７は省略している。
It is also possible to configure an image forming apparatus having the above-described nozzle discharge
In the image forming apparatus shown in FIG. 23, droplets are ejected while the non-full line type
More preferably, the inkjet head can eject four types of ink, cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K). Moreover, it is good also as an inkjet head which discharges more types of ink as needed.
Further, ink can be supplied to the inkjet head as needed from an ink tank (not shown).
When the
画像形成装置端部にはインクジェットヘッド１０１のノズル部をクリーニングするクリーニング部材や、キャッピングするキャッピング部材が設けられえていることが好ましい。
さらに、ノズル吐出状態測定装置１００Ｃのドラム媒体１１５がインクジェットヘッドの方向に駆動可能となっており、インクジェットヘッド１０１のノズル部をキャッピングもしくはクリーニングすることができるようになっていても良い。
例えば、インクジェットヘッド１０１のノズル面側外周を弾性部材で囲み、ドラム媒体１１５が上昇してインクジェットヘッド１０１に近接したときに、弾性部材でノズル領域が密閉されるようにすることができる。さらにドラム媒体１１５の一部に開口部を設け、ドラム媒体１１５の内部から洗浄液を吐出するようにすることもできる。
図２３で示した画像形成装置においては、インクジェットヘッドのノズル吐出状態、特に吐出液滴サイズ、液滴位置ずれ量などを必要に応じて随意に測定することが可能となっている。
It is preferable that a cleaning member for cleaning the nozzle portion of the
Further, the
For example, the nozzle surface side outer periphery of the
In the image forming apparatus shown in FIG. 23, it is possible to arbitrarily measure the nozzle discharge state of the inkjet head, in particular, the discharge droplet size, the droplet position deviation amount, and the like as necessary.
図２４に基づいて第５の実施形態を説明する。
本実施形態に係る画像形成装置では、インクジェットヘッド４０１、撥液性の表面を有する媒体としての中間転写ドラム４０２、中間転写ドラム４０２上に吐出された液滴を観察しその結果からインクジェットヘッドのノズル吐出状態を測定するノズル吐出状態測定装置１００Ｄ、記録用紙１１９を加圧搬送するための加圧ローラ４０３並びに中間転写ドラム４０２の表面を初期化する初期化手段４０５を備えている。
インクジェットヘッド４０１は、ＹＭＣＫ各色のインクを吐出可能な４つのヘッドから構成されており、各ヘッドは画像全幅に亘ってノズル列を有するフルライン型のインクジェットヘッドとなっている。
加圧ローラ４０３は金属製の芯金に対して紙搬送力確保のために表層に５ｍｍ厚のゴム層を設けている。
A fifth embodiment will be described with reference to FIG.
In the image forming apparatus according to the present embodiment, the inkjet head 401, the
The ink jet head 401 is composed of four heads that can eject inks of YMCK colors, and each head is a full line type ink jet head having a nozzle row over the entire width of the image.
The
初期化手段４０５においては中間転写ドラム４０２の表面に付着したインク成分等を除去するために、フッ素ゴム製の図示しないクリーニングブレードが中間転写ドラム４０２に当接する構成となっている。
本実施形態におけるノズル吐出状態測定装置１００Ｄは、ノズル吐出状態測定装置１００Ｃのドラム媒体１１５を中間転写ドラム４０２が兼ねる構成となっている。
中間転写体としてはドラム形態に限らず、無端ベルト状のものやシート状のものなどでも構わない。中間転写体の表面材料としては、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、フェニルシリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム材料を用いることが可能である。本実施形態では、アルミニウム基材の上にシリコーンゴム層を０．２ｍｍの厚みで形成したものを使用した。
The
The nozzle discharge state measuring device 100D in the present embodiment is configured such that the
The intermediate transfer member is not limited to a drum shape, and may be an endless belt or sheet. As the surface material of the intermediate transfer member, rubber materials such as silicone rubber, fluorosilicone rubber, phenyl silicone rubber, fluorine rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, nitrile butadiene rubber, and isoprene rubber can be used. In this embodiment, what formed the silicone rubber layer by the thickness of 0.2 mm on the aluminum base material was used.
インクジェットヘッド４０１によって中間転写ドラム４０２上に形成された画像はノズル吐出状態測定装置１００Ｄを通過した後に、加圧ローラ４０３によって最終的に用紙１１９へ転写される。
ノズル吐出状態測定装置１００Ｄは全ての画像形成結果に対して吐出状態測定を行っても良いし、所定のテストパターン印刷時にのみ吐出状態測定を行っても良い。
転写されなかった転写残のインクは初期化手段４０５によって取り除かれ、中間転写ドラム４０２の表面は初期化される。
加圧ローラ４０３は図示しない手段により中間転写ドラム４０２に対して接離可能となっていることがより好ましい。離間可能となっていることによって、ノズル吐出状態測定装置１００Ｄの測定結果が所定の状態を満たしていないときには紙面への転写を行わず、再度画像形成を行うことが可能となる。
また、離間可能であれば、テストパターンの印刷時に加圧ローラ４０３を離間しておくことで、紙を消耗せずに中間転写ドラム４０２上で画像形成を行うことが可能となる。
The image formed on the
The nozzle discharge state measuring apparatus 100D may perform the discharge state measurement on all image formation results, or may perform the discharge state measurement only when printing a predetermined test pattern.
The untransferred ink that has not been transferred is removed by the
More preferably, the
If the separation is possible, the
以上のように、ノズル吐出状態測定装置を有する画像形成装置を構成することが可能である。このような画像形成装置においてはノズル状態を随意に測定することが可能であり、ノズル状態が画像形成を行うのに十分良くないときにはノズル部の清掃、インクジェットヘッドの交換などの処置を行うよう促すことが可能となる。
また、ノズルからの吐出液滴サイズや位置ずれ量が測定できれば、特許文献５や特許文献６に記載されるように、インクジェットヘッドが吐出する液滴のパターンに補正を加えることによって、よりよい画像形成を行うことも可能となる。
As described above, an image forming apparatus having a nozzle discharge state measuring apparatus can be configured. In such an image forming apparatus, it is possible to arbitrarily measure the nozzle state, and when the nozzle state is not good enough for image formation, it is urged to take measures such as cleaning the nozzle portion and replacing the ink jet head. It becomes possible.
Further, if the size and displacement amount of the ejected droplets from the nozzle can be measured, as described in Patent Document 5 and Patent Document 6, a better image can be obtained by correcting the pattern of the droplets ejected by the inkjet head. It is also possible to form.
１０１ インクジェットヘッド
１０２ 液滴
１０３ 媒体
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ ノズル吐出状態測定装置
１１１ 駆動装置
１０５ ラインセンサ
１０６ 結像光学系
１０７ 照明装置と
１０７Ａ 第一の照明装置
１０７Ｂ 第二の照明装置
１１５ 媒体としてのドラム媒体
１１９ 記録媒体としての用紙
２０２ 媒体としての中間転写ドラム
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記インクジェットヘッドに対して前記媒体の表面を相対的に移動せしめる駆動装置と、
前記表面の移動方向に関して前記インクジェットヘッドより下流に配置され、前記媒体の表面に吐出された液滴を前記移動方向と直交し前記表面に平行な方向のライン状領域において撮像するラインセンサと、
前記媒体の表面を前記ラインセンサ上に結像する結像光学系と、
前記媒体の表面を照明する照明装置と、
前記ラインセンサより取得した信号を処理して前記インクジェットヘッドのノズルから吐出される液体の吐出状態を算出する処理装置と、
から成る吐出状態測定装置であり、
前記照明装置は、前記媒体の表面からの正反射光が前記ラインセンサへ入射せず、前記媒体の表面に吐出された液滴表面からの正反射光のうち一部が前記ラインセンサへ入射する角度において光照射する位置に配置されることを特徴とするノズル吐出状態測定装置。 A medium that receives liquid droplets discharged from an inkjet head in which a large number of nozzles are arranged and has a flat and liquid-repellent surface;
A drive device for moving the surface of the medium relative to the inkjet head;
A line sensor that is arranged downstream of the inkjet head with respect to the movement direction of the surface and picks up an image of a droplet discharged onto the surface of the medium in a line-shaped region in a direction orthogonal to the movement direction and parallel to the surface;
An imaging optical system for imaging the surface of the medium on the line sensor;
An illumination device for illuminating the surface of the medium;
A processing device for processing a signal acquired from the line sensor and calculating a discharge state of a liquid discharged from a nozzle of the inkjet head;
A discharge state measuring device comprising:
In the illumination device, the specularly reflected light from the surface of the medium does not enter the line sensor, and a part of the specularly reflected light from the surface of the droplet ejected on the surface of the medium enters the line sensor. A nozzle discharge state measuring device, which is disposed at a position where light is irradiated at an angle.
前記照明装置は、前記移動方向の発散角が、前記移動方向と直交し前記表面に平行な方向の発散角に対して小さい光を出射することを特徴とするノズル吐出状態測定装置。 In the nozzle discharge state measuring device according to claim 1,
The illumination device emits light having a divergence angle in the moving direction that is smaller than a divergence angle in a direction perpendicular to the moving direction and parallel to the surface.
前記照明装置は、前記媒体への光の入射角度を、吐出する液滴の種類に応じて変更する入射角変更手段を有していることを特徴とするノズル吐出状態測定装置。 In the nozzle discharge state measuring device according to claim 1 or 2,
The illumination device includes an incident angle changing unit that changes an incident angle of light on the medium according to a type of a droplet to be ejected.
前記照明装置は、第一の照明装置と第二の照明装置から成り、第一の照明装置と第二の照明装置は前記ラインセンサが撮像するライン状領域に対して互いに逆側から照明するよう配置されていることを特徴とするノズル吐出状態測定装置。 In the nozzle discharge state measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The illumination device includes a first illumination device and a second illumination device, and the first illumination device and the second illumination device illuminate the line-shaped regions imaged by the line sensor from opposite sides. A nozzle discharge state measuring device characterized by being arranged.
前記処理装置は、前記ラインセンサの特定画素の出力、もしくは隣接する複数画素を１ユニットとして積算した出力の時間変化より、第一の照明装置から出射され前記媒体上の液滴を反射した光が前記ラインセンサへ入射する時間を特徴付ける第一の受光時間と、第二の照明装置から液滴を反射した光が前記ラインセンサへ入射する時間を特徴付ける第二の受光時間とを算出する処理と、第一の受光時間と第二の受光時間との差より前記媒体上の液滴サイズを算出する処理とを行う液滴サイズ算出手段を有していることを特徴とするノズル吐出状態測定装置。 In the nozzle discharge state measuring device according to claim 4,
The processing device emits light that has been emitted from the first illumination device and reflected from the droplets on the medium based on a change in time of an output of the specific pixel of the line sensor or an output obtained by integrating a plurality of adjacent pixels as one unit. A process of calculating a first light receiving time characterizing the time incident on the line sensor and a second light receiving time characterizing the time the light reflected from the second illumination device is incident on the line sensor; A nozzle discharge state measuring apparatus comprising: a droplet size calculating unit that performs a process of calculating a droplet size on the medium from a difference between a first light receiving time and a second light receiving time.
前記処理装置は、予め前記媒体上の液滴サイズと液滴体積との相対的関係を表すテーブルまたは検量線を記憶しており、前記液滴サイズ算出手段の結果より、前記テーブルまたは前記検量線を用いて液滴体積を推定する液滴体積推定手段を有していることを特徴とするノズル吐出状態測定装置。 In the nozzle discharge state measuring device according to claim 5,
The processing apparatus stores in advance a table or a calibration curve representing a relative relationship between the droplet size and the droplet volume on the medium, and the table or the calibration curve is obtained from the result of the droplet size calculation means. A nozzle discharge state measuring device comprising: a droplet volume estimating means for estimating a droplet volume using a nozzle.
前記処理装置は、前記ラインセンサの特定画素の出力、もしくは隣接する複数画素を１ユニットとして積算した出力から、前記照明装置から出射され前記媒体上の液滴を反射した光が前記ラインセンサへ入射し始める時間を特徴付ける受光時間を算出する処理と、前記受光時間を複数の画素もしくは複数のユニットに対して算出し平均時間を求める処理と、各画素もしくはユニットの受光時間と前記平均時間との差より、前記インクジェットヘッドの吐出位置ずれ量を推定する処理とを行う位置ずれ量算出手段を有していることを特徴とするノズル吐出状態測定装置。 In the nozzle discharge state measuring device according to any one of claims 1 to 6,
From the output of a specific pixel of the line sensor or an output obtained by integrating a plurality of adjacent pixels as one unit, the processing device is incident on the line sensor with light emitted from the illumination device and reflecting a droplet on the medium. A process for calculating a light reception time that characterizes the start time, a process for calculating the light reception time for a plurality of pixels or units and obtaining an average time, and a difference between the light reception time of each pixel or unit and the average time Thus, a nozzle displacement state measuring device comprising a displacement amount calculation means for performing a process of estimating an ejection position displacement amount of the inkjet head.
前記処理装置は、前記ラインセンサの隣接する複数の画素からの出力を１ユニットとし、ユニット内の各画素に入射する光量の差より前記媒体上の液滴の重心位置を算出する処理と、前記重心位置の算出を複数のユニットに対して行った結果よりノズル位置を推定する処理と、前記ノズル位置と前記重心位置との差より、前記インクジェットヘッドの吐出位置ずれ量を推定する処理とを行う位置ずれ量算出手段を有していることを特徴とするノズル吐出状態測定装置。 In the nozzle discharge state measuring device according to any one of claims 1 to 6,
The processing device uses the output from a plurality of adjacent pixels of the line sensor as one unit, and calculates the gravity center position of the droplet on the medium from the difference in the amount of light incident on each pixel in the unit; A process of estimating the nozzle position from the result of the calculation of the center of gravity position for a plurality of units, and a process of estimating the ejection position deviation amount of the inkjet head from the difference between the nozzle position and the center of gravity position are performed. A nozzle discharge state measuring apparatus having a positional deviation amount calculating means.
前記媒体はドラムもしくはベルト状に設けられており、前記移動方向における前記ラインセンサおよび前記照明装置よりも下流側であって前記インクジェットヘッドよりも上流側に前記媒体の表面状態を初期化する初期化手段を有していることを特徴とする請求ノズル吐出状態測定装置。 In the nozzle discharge state measuring device according to any one of claims 1 to 8,
The medium is provided in the form of a drum or a belt, and initialization is performed to initialize the surface state of the medium on the downstream side of the line sensor and the illumination device in the moving direction and on the upstream side of the inkjet head. Claiming nozzle discharge state measuring device, characterized in that it has means.
前記インクジェットヘッドから吐出される液体を受ける中間転写体と、中間転写体上に記録された像を記録媒体へと転写する転写手段とを有し、前記ノズル吐出状態測定装置の前記媒体として前記中間転写体を用いることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 10.
An intermediate transfer member that receives liquid discharged from the inkjet head; and a transfer unit that transfers an image recorded on the intermediate transfer member to a recording medium, and the intermediate as the medium of the nozzle discharge state measuring device An image forming apparatus using a transfer member.
前記転写手段と前記中間転写体とを接離させる手段を有していることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 11.
An image forming apparatus comprising: means for contacting and separating the transfer means and the intermediate transfer member.
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