JP2001071476A - Apparatus and method for evaluating discharged liquid drop - Google Patents

Apparatus and method for evaluating discharged liquid drop

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JP2001071476A
JP2001071476A JP25066799A JP25066799A JP2001071476A JP 2001071476 A JP2001071476 A JP 2001071476A JP 25066799 A JP25066799 A JP 25066799A JP 25066799 A JP25066799 A JP 25066799A JP 2001071476 A JP2001071476 A JP 2001071476A
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droplet
image
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receiving surface
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Mamoru Tsukada
護 塚田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for evaluating discharged liquid drops which can more correctly detect a size and a velocity of discharged liquid drops in a simple constitution. SOLUTION: The evaluating apparatus includes an optical sensor 221 with photodetect faces divided in matrix and photoelectric conversion elements set corresponding to the photodetect faces for outputting electric signals corresponding to a quantity of light received, an optical system for guiding light emitted from a light source to each photodetect face of the optical sensor, a signal- processing means 6 for obtaining physical data of liquid drops 11 from a change of output signals of the photoelectric conversion elements when the liquid drops discharged from an ink-jet head block the light guided by the optical system, and a data-processing means for storing and memorizing the physical data obtained by the signal-processing means and converting the data into a state whereby the data can be displayed in a predetermined form.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、吐出液滴評価装置
および吐出液滴評価方法に関し、特に、インクジェット
方式により吐出された液滴の安定性や再現性を評価する
ための装置および方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for evaluating a discharged droplet, and more particularly to an apparatus and a method for evaluating the stability and reproducibility of a droplet discharged by an ink jet method. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばワードプロセッサ、パーソナルコ
ンピュータ、ファクシミリ等に於ける情報出力装置とし
て、所望される文字や画像等の情報を用紙やフィルム等
シート状の記録媒体に記録を行うプリンタがある。
2. Description of the Related Art As an information output device in, for example, a word processor, a personal computer, a facsimile, etc., there is a printer for recording desired information such as characters and images on a sheet-like recording medium such as paper or film.

【0003】プリンタの記録方式としては様々な方式が
知られているが、用紙等の記録媒体に非接触記録が可能
である、カラー化が容易である、静粛性に富む、等の理
由でインクジェット方式が近年特に注目されており、又
その構成としては所望される記録情報に応じてインクを
吐出するインクジェットヘッドを装着すると共に用紙等
の記録媒体の送り方向と直角な方向に往復走査しながら
記録を行なうシリアル記録方式が安価で小型化が容易な
どの点から一般的に広く用いられている。
[0003] Various types of printing methods are known for printers. However, ink-jet printing is possible because non-contact printing is possible on printing media such as paper, colorization is easy, and quietness is high. In recent years, the method has attracted special attention, and its configuration is to mount an inkjet head that ejects ink according to the desired recording information and record while reciprocating scanning in the direction perpendicular to the feed direction of the recording medium such as paper. Are generally widely used because they are inexpensive and easy to miniaturize.

【0004】このようなインクジェットプリンタで使用
されるインクジェットヘッドを評価するために、インク
ジェットヘッドから吐出された液滴の吐出安定性を評価
することが行われている。具体的なパラメータとして
は、吐出される液滴の体積、主滴およびサテライト滴を
含めた記録媒体への着弾方向、および吐出速度といった
パラメータが計測され安定性や再現性が評価される。
[0004] In order to evaluate an ink jet head used in such an ink jet printer, the discharge stability of liquid droplets discharged from the ink jet head has been evaluated. As specific parameters, parameters such as the volume of a droplet to be ejected, the direction of impact on a recording medium including a main droplet and a satellite droplet, and the ejection speed are measured, and stability and reproducibility are evaluated.

【0005】従来このようなパラメータを計測する装置
としては、専用に考案された装置がないため、慣例的に
はキセノン管等のストロボ光源を一定のタイミングで発
光させ、吐出された液滴像をCCDカメラ等で撮影した
画像に基づいて上記のパラメータを評価することが行わ
れている。
Conventionally, as a device for measuring such a parameter, there is no device devised exclusively, so that a strobe light source such as a xenon tube is conventionally made to emit light at a certain timing, and a discharged droplet image is formed. The above parameters are evaluated based on images taken by a CCD camera or the like.

【0006】またこのような画像に基づいた方法以外の
方法としては、一般的な微粒子の計測に関して、クリー
ンルームや超純水製造装置、フローサイトメトリー等で
応用されているような方法、すなわち、所定方向におけ
るレーザ散乱光強度を測定することによって微粒子のサ
イズを求める方法や、レーザドップラー法による速度計
測方法などが知られている。
As a method other than such an image-based method, there is a method which is applied to the measurement of general fine particles in a clean room, an ultrapure water production apparatus, a flow cytometer, or the like. There are known a method of measuring the size of fine particles by measuring the intensity of laser scattered light in a direction, and a method of measuring the velocity by a laser Doppler method.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の吐出液滴評価方法では以下のような問題が
あった。
However, the above-described conventional method for evaluating a discharged droplet has the following problems.

【0008】キセノン管等のストロボ光源を用いる方法
の問題点としては、その発光周期と発光時間の長さが短
縮できない点があげられる。インクジェット方式による
液滴の吐出周期はますます短くなる傾向にあり、キセノ
ン管等のストロボ光源の発光周期では対応できない。従
って、各吐出周期に対応してストロボを発光させること
ができず、画像が間欠的にしか得られない。
A problem with the method using a strobe light source such as a xenon tube is that the light emission cycle and the light emission time cannot be shortened. The ejection cycle of droplets by the inkjet method tends to become shorter and shorter, and the emission cycle of a strobe light source such as a xenon tube cannot be used. Therefore, the strobe light cannot be emitted corresponding to each ejection cycle, and an image can be obtained only intermittently.

【0009】発光時間についても、インクジェット方式
で吐出された液滴の速度は、吐出された直後においては
20〜30μm/μsec程度になることもあり、撮影
した画像のぶれを防ぐためには、発光時間を数十nse
cとすることが必要であるが、一般的なストロボ光源で
は100nsec程度が限界である。
Regarding the light emission time, the speed of the droplet discharged by the ink jet method may be about 20 to 30 μm / μsec immediately after being discharged. Tens of nse
Although it is necessary to set it to c, the limit is about 100 nsec for a general strobe light source.

【0010】また、レーザ散乱光強度を測定することに
よって微粒子のサイズを求める方法では、微粒子形状が
球形である事を想定しているため、形状が時間と共に変
化するインクジェットの液滴に対してはサイズを正しく
求めるのが困難である。
In the method of determining the size of fine particles by measuring the intensity of laser scattered light, it is assumed that the shape of the fine particles is spherical. It is difficult to determine the size correctly.

【0011】さらに、ドップラーシフトを応用した速度
計測方法では、液滴が通過する空間に光の干渉縞を作る
必要があり、加えて、速度成分は入射光ベクトルとドッ
プラーシフトを受けた光のベクトルとの内積で表される
ため、角度方向のアライメントを行う必要があり、装置
が複雑化してしまう。
Further, in the velocity measurement method using the Doppler shift, it is necessary to form an interference fringe of light in a space through which the droplet passes, and in addition, the velocity component is the incident light vector and the vector of the Doppler shifted light. Therefore, it is necessary to perform alignment in the angular direction, and the apparatus becomes complicated.

【0012】本発明は以上のような状況を鑑みてなされ
たものであり、簡単な構成で吐出された液滴のサイズや
速度をより正確に検出することのできる、吐出液滴評価
装置および吐出液滴評価方法を提供することを第1の目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a discharge droplet evaluation apparatus and discharge apparatus capable of detecting the size and speed of a discharged droplet with a simple configuration. A first object is to provide a droplet evaluation method.

【0013】また、本発明は、発光周期および発光時間
を広範囲に変化させることができ、吐出された液滴の画
像を様々な形態で得ることができる、吐出液滴評価装置
および吐出液滴評価方法を提供することを第2の目的と
する。
Further, the present invention provides a discharge droplet evaluation apparatus and a discharge droplet evaluation apparatus which can change a light emission cycle and a light emission time in a wide range and can obtain an image of a discharged droplet in various forms. It is a second object to provide a method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的は、イン
クジェット方式により吐出された液滴の安定性や再現性
を評価するための吐出液滴評価装置であって、液滴を吐
出するインクジェットヘッドと、光源と、マトリクス状
に分割された受光面および受光光量に応じた電気信号を
出力する光電変換素子を各受光面に対応して有する光セ
ンサと、前記光源から照射された光を前記光センサの各
受光面に導く光学系と、前記インクジェットヘッドから
吐出された液滴が前記光学系によって導かれた光を遮る
際に、前記光電変換素子の出力信号の変化から前記液滴
の物理的データを求める信号処理手段と、前記信号処理
手段によって求められた前記物理的データを蓄積して記
憶すると共に所定の形式で表示可能な形態に変換するデ
ータ処理手段とを備えている、本発明の第1の態様によ
る吐出液滴評価装置によって達成される。
The first object of the present invention is to provide an apparatus for evaluating the stability and reproducibility of droplets ejected by an ink-jet method. A head, a light source, an optical sensor having a light receiving surface divided in a matrix and a photoelectric conversion element for outputting an electric signal corresponding to the amount of received light corresponding to each light receiving surface, and light emitted from the light source. An optical system for guiding each light receiving surface of the optical sensor, and when a droplet ejected from the inkjet head blocks light guided by the optical system, a change in an output signal of the photoelectric conversion element causes a physical change of the droplet. Signal processing means for obtaining physical data, and data processing means for accumulating and storing the physical data obtained by the signal processing means and converting the physical data into a form that can be displayed in a predetermined format. Eteiru is accomplished by discharging droplets evaluation apparatus according to the first aspect of the present invention.

【0015】また、上記第1の目的は、インクジェット
方式により吐出された液滴の安定性や再現性を評価する
ための吐出液滴評価方法であって、光源から照射された
光を、マトリクス状に分割された受光面および受光光量
に応じた電気信号を出力する光電変換素子を各受光面に
対応して有する光センサの各受光面に光学系によって導
く導光工程と、インクジェットヘッドから吐出された液
滴が前記導光工程によって導かれた光を遮る際に、前記
光電変換素子の出力信号の変化から前記液滴の物理的デ
ータを求める信号処理工程と、前記信号処理工程で求め
られた前記物理的データを蓄積して記憶すると共に所定
の形式で表示可能な形態に変換するデータ処理工程とを
備えている、本発明の第1の態様による吐出液滴評価方
法によっても達成される。
A first object of the present invention is a method for evaluating the stability and reproducibility of droplets ejected by an ink-jet method. The method comprises the steps of: A light-guiding step in which an optical system guides each light-receiving surface of an optical sensor having a corresponding light-receiving surface and a photoelectric conversion element that outputs an electric signal corresponding to the amount of received light to each light-receiving surface; When the dropped droplet blocks the light guided by the light guiding step, a signal processing step of obtaining physical data of the droplet from a change in an output signal of the photoelectric conversion element, and the signal processing step is performed in the signal processing step. A data processing step of accumulating and storing the physical data and converting the physical data into a form that can be displayed in a predetermined format. It is.

【0016】上記第2の目的は、インクジェット方式に
より吐出された液滴の安定性や再現性を評価するための
液滴評価装置であって、液滴を吐出するインクジェット
ヘッドと、パルス状の光を照射する光源と、前記インク
ジェットヘッドから吐出され前記パルス状の光で照射さ
れた液滴の画像を撮像する撮像手段と、前記パルス状の
光を前記撮像手段に導く光学系と、前記パルス状の光の
照射を前記インクジェットヘッドの駆動タイミングと同
期させる同期手段と、前記撮像手段によって撮像された
前記液滴の画像を蓄積して記憶すると共に所定の形式で
表示可能な形態に変換するデータ処理手段とを備えてい
る、本発明の第2の態様による吐出液滴評価装置によっ
て達成される。
A second object of the present invention is to provide a droplet evaluation apparatus for evaluating the stability and reproducibility of droplets ejected by an ink jet system, comprising: an ink jet head for ejecting droplets; A light source that emits light, an imaging unit that captures an image of a droplet that is ejected from the inkjet head and is irradiated with the pulsed light, an optical system that guides the pulsed light to the imaging unit, and the pulsed light. Synchronizing means for synchronizing the light irradiation with the driving timing of the ink jet head, and data processing for accumulating and storing an image of the droplet imaged by the imaging means and converting the image into a form which can be displayed in a predetermined format And a discharge droplet evaluation apparatus according to the second aspect of the present invention.

【0017】また、上記第2の目的は、インクジェット
方式により吐出された液滴の安定性や再現性を評価する
ための液滴評価方法であって、パルス状の光をインクジ
ェットヘッドから吐出された液滴の画像を撮像する撮像
手段に導く導光工程と、前記パルス状の光の照射を前記
インクジェットヘッドの駆動タイミングと同期させる同
期工程と、前記撮像手段によって撮像された前記液滴の
画像を蓄積して記憶すると共に所定の形式で表示可能な
形態に変換するデータ処理工程とを備えている、本発明
の第2の態様による吐出液滴評価方法によって達成され
る。
The second object is a droplet evaluation method for evaluating the stability and reproducibility of droplets ejected by an ink jet system, wherein pulsed light is ejected from an ink jet head. A light guiding step of leading to an imaging unit that captures an image of a droplet, a synchronization step of synchronizing the irradiation of the pulsed light with a drive timing of the inkjet head, and an image of the droplet captured by the imaging unit. And a data processing step of accumulating and storing the data and converting the data into a form that can be displayed in a predetermined format.

【0018】上記第1および第2の目的は、インクジェ
ット方式により吐出された液滴の安定性や再現性を評価
するための液滴評価装置であって、液滴を吐出するイン
クジェットヘッドと、第1の波長の第1の光を照射する
第1の光源と、第2の波長でパルス状の第2の光を照射
する第2の光源と、前記第2の光の照射を前記インクジ
ェットヘッドの駆動タイミングと同期させる同期手段
と、前記第1および第2の光を合成して前記インクジェ
ットヘッドから吐出された液滴に導く第1光学手段と、
マトリクス状に分割された受光面および受光光量に応じ
た電気信号を出力する光電変換素子を各受光面に対応し
て有する光センサと、前記液滴の画像を撮像する撮像手
段と、前記液滴に照射された光を前記第1および第2の
光に分離して、前記第1の光を前記光センサに導き、前
記第2の光を前記撮像手段に導く第2光学手段と、前記
第2光学手段によって導かれた前記第1の光に対応した
前記光電変換素子の出力信号の変化から前記液滴の物理
的データを求める信号処理手段と、前記信号処理手段に
よって求められた前記物理的データおよび前記第2光学
手段によって導かれた前記第2の光に対応して撮像され
た前記液滴の画像を蓄積して記憶すると共に所定の形式
で表示可能な形態に変換するデータ処理手段とを備えて
いる、本発明の第3の態様による吐出液滴評価装置によ
って達成される。
The first and second objects are a droplet evaluation apparatus for evaluating the stability and reproducibility of droplets ejected by an ink-jet method, comprising: an ink-jet head for ejecting droplets; A first light source for irradiating a first light of one wavelength, a second light source for irradiating a pulsed second light at a second wavelength, and a light source for irradiating the second light with the inkjet head. Synchronizing means for synchronizing with drive timing, first optical means for synthesizing the first and second lights and guiding the light to droplets ejected from the inkjet head,
An optical sensor having a light receiving surface divided in a matrix and a photoelectric conversion element for outputting an electric signal corresponding to the amount of received light corresponding to each light receiving surface, an imaging unit for imaging an image of the droplet, and the droplet Second optical means for separating the light irradiated to the first light and the second light, guiding the first light to the light sensor, and guiding the second light to the imaging means, (2) a signal processing means for obtaining physical data of the droplet from a change in an output signal of the photoelectric conversion element corresponding to the first light guided by the optical means, and the physical data obtained by the signal processing means. Data processing means for accumulating and storing data and an image of the droplet imaged corresponding to the second light guided by the second optical means, and converting the image into a form displayable in a predetermined format; The second aspect of the present invention, It is accomplished by jetting liquid droplets evaluation apparatus according to an aspect of the.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の吐出液滴評価装置
の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the apparatus for evaluating a discharged droplet according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0020】図4は、本発明の吐出液滴評価装置の実施
形態の全体構成を示すブロック図である。本実施形態
は、液滴吐出に関する部分と、センサおよびCCDを用
いて吐出液滴の検出および撮像を行う部分と、全体の制
御を行う部分とに大別される。
FIG. 4 is a block diagram showing an overall configuration of an embodiment of a discharged droplet evaluation apparatus according to the present invention. The present embodiment is roughly divided into a part related to droplet discharge, a part that detects and captures a discharged droplet using a sensor and a CCD, and a part that performs overall control.

【0021】液滴吐出に関する部分としては、インクジ
ェット方式に従ってインク等の液滴11を吐出するイン
クジェットヘッド10と、吐出液滴11が検出および撮
像可能な位置を通過するようにインクジェットヘッド1
0の位置を調整するXYZステージ12とがある。
The portions related to droplet ejection include an inkjet head 10 for ejecting droplets 11 of ink or the like in accordance with an inkjet system, and an inkjet head 1 for ejecting droplets 11 at positions where detection and imaging are possible.
There is an XYZ stage 12 for adjusting the position of 0.

【0022】センサおよびCCDを用いて吐出液滴の検
出および撮像を行う部分としては、波長680nmの連
続波(CW)を発振するレーザダイオード(LD)等の
センサ光源16と、波長808nmでパルス発光を行う
LD等のCCD光源17と、それぞれの光源の前面に設
けられたコリメータレンズ14および15と、2つの光
源の光軸を合わせるダイクロイックミラー13と、照射
された液滴11を所定の倍率で結像するレンズユニット
18と、レンズユニット18からの光を波長分離するダ
イクロイックミラー19と、CCD撮像ユニット21
と、CCD撮像ユニットの撮像位置を変化させる2次元
ガルバノミラーユニット20と、受光面が4分割された
2次元光センサユニット22とがある。
A portion for detecting and imaging a discharged droplet using the sensor and the CCD includes a sensor light source 16 such as a laser diode (LD) that oscillates a continuous wave (CW) having a wavelength of 680 nm, and a pulse light emission at a wavelength of 808 nm. Light source 17 such as an LD, collimator lenses 14 and 15 provided in front of each light source, a dichroic mirror 13 for aligning the optical axes of the two light sources, and an irradiated droplet 11 at a predetermined magnification. A lens unit 18 for forming an image, a dichroic mirror 19 for wavelength-separating light from the lens unit 18, and a CCD imaging unit 21
And a two-dimensional galvanometer mirror unit 20 for changing the imaging position of the CCD imaging unit, and a two-dimensional optical sensor unit 22 having a light-receiving surface divided into four parts.

【0023】光センサユニット22の光源16は、セン
サの感度に対して十分な光量であれば、レーザダイオー
ド(LD)以外のハロゲンランプやLEDが使用でき
る。本実施形態では、光源16からの光は、CCD撮像
ユニット21の光源であるLD17からの光と、それぞ
れコリメータレンズ14および15を介してダイクロイ
ックミラー13で光軸を合わせられた後、液滴11に照
射される。そしてレンズユニット18で所定の倍率で結
像された後、ダイクロイックミラー19で波長分離さ
れ、CCDによる液滴画像の評価と光センサによる吐出
安定性の評価とが同時にできるように構成されている。
更に、CCD撮像ユニット21の前段に設けられた2次
元ガルバノミラーユニット20を、光源17のパルス発
光に同期させて駆動することにより、同一液滴の時間と
共に変化する形状を1枚のCCD画像として撮影するこ
とができるように構成されている。
As the light source 16 of the optical sensor unit 22, a halogen lamp or LED other than a laser diode (LD) can be used as long as the light amount is sufficient for the sensitivity of the sensor. In the present embodiment, the light from the light source 16 is aligned with the light from the LD 17 as the light source of the CCD imaging unit 21 by the dichroic mirror 13 via the collimator lenses 14 and 15, respectively. Is irradiated. After being imaged at a predetermined magnification by the lens unit 18, the wavelength is separated by the dichroic mirror 19, so that the evaluation of the droplet image by the CCD and the evaluation of the ejection stability by the optical sensor can be performed simultaneously.
Further, by driving the two-dimensional galvanometer mirror unit 20 provided in front of the CCD imaging unit 21 in synchronization with the pulse emission of the light source 17, the shape of the same liquid droplet that changes with time is formed as one CCD image. It is configured to be able to take pictures.

【0024】全体の制御を行う部分としては、パーソナ
ルコンピュータ(PC)2と、PCに接続されたディス
プレイ1と、PCのPCIインタフェースユニット3と
があり、このPCIインタフェースユニット3内には、
ガルバノミラーユニット20の角度を変化させるミラー
駆動回路4と、CCD撮像ユニット21で撮影した画像
を受け取るビデオキャプチャーボード5と、センサ22
からの信号を処理するセンサ信号処理回路6と、インク
ジェットヘッド10を駆動して液滴を吐出させるヘッド
ドライブ回路7と、XYZステージ12を駆動して吐出
される液滴の通過位置を変化させるヘッドアライメント
回路8と、光源16および17の発光タイミングを制御
するレーザドライブ回路7とが設けられている。
As a part for performing overall control, there are a personal computer (PC) 2, a display 1 connected to the PC, and a PCI interface unit 3 of the PC.
A mirror driving circuit 4 for changing the angle of the galvanometer mirror unit 20; a video capture board 5 for receiving an image captured by the CCD imaging unit 21;
Sensor signal processing circuit 6 for processing signals from the printer, a head drive circuit 7 for driving the inkjet head 10 to discharge droplets, and a head for driving the XYZ stage 12 to change the passage position of the discharged droplets An alignment circuit 8 and a laser drive circuit 7 for controlling light emission timings of the light sources 16 and 17 are provided.

【0025】以下、本実施形態の動作を順に説明する。
まず、PC2からヘッドドライブ回路7に対して、使用
するインクジェットヘッド10に応じて、ノズル、吐出
周期、駆動電圧とその波形、順序性があればそのシーケ
ンス等の吐出条件が与えられ、与えられた条件に従って
インクジェットヘッド10が駆動されて液滴の吐出が開
始される。次に、レーザードライブ回路9により、光源
16をAPC制御で発光させ、ヘッドアライメント回路
8によってXYZステージを移動させて、光センサユニ
ット22が検出できる位置を液滴が通過するようにす
る。
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described in order.
First, the PC 2 gives the head drive circuit 7 ejection conditions such as nozzles, ejection cycles, drive voltages and their waveforms, and if there is an order, their sequences, etc., according to the inkjet head 10 to be used. The inkjet head 10 is driven in accordance with the conditions, and the ejection of the droplet is started. Next, the laser drive circuit 9 causes the light source 16 to emit light under APC control, and the head alignment circuit 8 moves the XYZ stage so that the droplet passes through a position where the optical sensor unit 22 can detect.

【0026】このとき、センサ出力信号処理回路6は常
に待機状態となっており、光センサユニット22による
最初の液滴の検出、もしくはヘッドドライブ回路7によ
って決定される吐出周期をトリガとして動作を開始す
る。動作モードとしては、液滴の速度および吐出方向の
情報をそれぞれ出力する二つのモードが用意されてい
る。そしてこれらの信号はPCIバスを介してPC2に
送信され、ディスプレイ1上に全ての液滴の情報がグラ
フ化されて表示される。
At this time, the sensor output signal processing circuit 6 is always in a standby state, and starts operation with the detection of the first droplet by the optical sensor unit 22 or the ejection cycle determined by the head drive circuit 7 as a trigger. I do. As the operation mode, two modes for outputting information on the speed and the ejection direction of the droplet are prepared. Then, these signals are transmitted to the PC 2 via the PCI bus, and the information of all the droplets is graphed and displayed on the display 1.

【0027】また、液滴とインクジェットヘッドとの距
離を変化させて情報を得る場合には、ヘッドアライメン
ト回路8によりXYZステージ12を移動させて、イン
クジェットヘッド10を吐出軸方向に少しずつ移動させ
ると共に、光センサユニット22の検出位置の吐出軸方
向におけるインクジェットヘッド10の吐出ノズル先端
からの距離をミクロン単位で記録しておく。なお、光セ
ンサユニット22の吐出方向の分割軸と液滴の吐出方向
がずれている場合には、光センサの取り付け角度を調整
してアライメントしておく。
When information is obtained by changing the distance between the droplet and the ink jet head, the XYZ stage 12 is moved by the head alignment circuit 8 to move the ink jet head 10 little by little in the ejection axis direction. The distance from the tip of the ejection nozzle of the inkjet head 10 in the ejection axis direction at the detection position of the optical sensor unit 22 is recorded in units of microns. If the division axis of the optical sensor unit 22 in the ejection direction is different from the ejection direction of the droplet, the mounting angle of the optical sensor is adjusted to perform alignment.

【0028】次に、CCD撮像ユニットに関する動作に
ついて説明する。本実施形態では光源17がパルス発光
され、この発光タイミングに同期してCCD撮像ユニッ
ト21に液滴の画像が蓄積されるが、この光源17の発
光タイミングとして3つのモードが用意されている。す
なわち、吐出周期をトリガとする第1のモードと、CC
Dのフレーム周期を規定する同期信号が分離されてい
て、これをトリガとする第2のモードと、センサ出力信
号処理回路6の信号の状態が予め定められた条件を満た
したときをトリガとする第3のモードである。
Next, the operation of the CCD image pickup unit will be described. In the present embodiment, the light source 17 emits pulse light, and the image of the droplet is stored in the CCD imaging unit 21 in synchronization with the light emission timing. Three modes are prepared as the light emission timing of the light source 17. That is, the first mode triggered by the ejection cycle and the CC
A second mode in which the synchronization signal that defines the frame period of D is separated and triggered by this signal, and a case where the state of the signal of the sensor output signal processing circuit 6 satisfies a predetermined condition is used as a trigger. This is the third mode.

【0029】いずれのモードでも、トリガされてから光
源17が発光するまでのディレイ時間をPC2側から任
意に設定することができ、光源17の発光期間における
液滴の画像がCCDに蓄積される。ただし、ガルバノミ
ラー20を動作させて液滴画像を並べて蓄積したい場合
や、指定回数の液滴画像を重ね書きしたい場合には、P
C2からレーザドライブ回路9へこれらの条件も与えて
おく。なお光源17の発光期間(パルス幅)は100n
sec以下が望ましく、レンズユニット18によるCC
Dへの結像倍率は5倍から40倍程度の間から目的に応
じて適宜選択することができる。
In any of the modes, the delay time from the trigger to the light emission of the light source 17 can be arbitrarily set from the PC 2 side, and the image of the droplet during the light emission period of the light source 17 is stored in the CCD. However, when it is desired to operate the galvanomirror 20 to accumulate the droplet images side by side or to overwrite the droplet images of a specified number of times, the P
These conditions are also given from C2 to the laser drive circuit 9. The light emission period (pulse width) of the light source 17 is 100 n.
sec or less, and CC by the lens unit 18
The imaging magnification for D can be appropriately selected from about 5 to 40 times according to the purpose.

【0030】CCD撮像ユニット21に蓄積された画像
は、ビデオキャプチャボード5を介してPC2によって
処理されてディスプレイ1上に表示される。このときの
画像は、パルス発光のタイミングに同期して、シングル
グラブまたは連続グラブのいずれかを選択できる。連続
グラブが選択された場合は、光センサユニット22から
の情報と共に、ユーザの設定や選択により、PC2に内
蔵/接続されたドライブ装置等によってDVD−RA
M、CD−RやMO等の書き込み可能な大容量メディア
あるいはハードディスク上に記憶・保持される。
The image stored in the CCD imaging unit 21 is processed by the PC 2 via the video capture board 5 and displayed on the display 1. The image at this time can select either a single grab or a continuous grab in synchronization with the timing of the pulse emission. When the continuous grab is selected, the information from the optical sensor unit 22 is used together with the DVD-RA by a drive device built in / connected to the PC 2 by setting or selection by the user.
It is stored and held on a writable large-capacity medium such as M, CD-R or MO or a hard disk.

【0031】以下、上記で説明した本実施形態で使用さ
れる光センサユニット22についてより詳細に説明す
る。
Hereinafter, the optical sensor unit 22 used in the above-described embodiment will be described in more detail.

【0032】図1は、本実施形態の光センサユニット2
2と関連する部分の概略を示した回路図である。図示さ
れたように、光センサユニット22は、受光面がマトリ
ックス状に4つの領域に等分割され、分割された受光面
毎に等しい特性を持つフォトダイオード等の光検出素子
を有する光センサ221と、上側および下側それぞれ2
つの光検出素子の出力に接続された差動式の電流電圧変
換回路222とを備えている。
FIG. 1 shows an optical sensor unit 2 according to this embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing a portion related to FIG. As illustrated, the light sensor unit 22 includes a light sensor 221 having a light detection surface such as a photodiode or the like having a light receiving surface that is equally divided into four regions in a matrix and having equal characteristics for each of the divided light receiving surfaces. , Upper and lower 2 each
And a differential current-to-voltage conversion circuit 222 connected to the outputs of the two photodetectors.

【0033】センサ信号処理回路6は、二値化回路、A
/D変換器、および画像処理や各種計算を行うFPGA
等を含んでおり、PCIインタフェース3と各種データ
の送受信を行う。
The sensor signal processing circuit 6 includes a binarizing circuit, A
/ D converter and FPGA for image processing and various calculations
For transmitting and receiving various data to and from the PCI interface 3.

【0034】ここで、液滴を検出する際の光センサユニ
ット22の動作について、図5を参照して説明する。
Here, the operation of the optical sensor unit 22 when detecting a droplet will be described with reference to FIG.

【0035】まず、液滴が通過しないときには、2つの
電流電圧変換回路222はそれぞれ0Vを出力するよう
に調節される。このようにすると、液滴が透明でありD
Cオフセットを多量に含んでいる場合にも、液滴が通過
する際の透過光の変化を正確に検出することができる。
これにより、コントラストに左右されない良好な出力を
得ることができると供に、分割された各領域の受光光量
が等しいかどうかの確認も取れる。
First, when a droplet does not pass, the two current-to-voltage conversion circuits 222 are adjusted to output 0 V, respectively. In this way, the droplet is transparent and D
Even when a large amount of C offset is included, it is possible to accurately detect a change in transmitted light when a droplet passes.
As a result, it is possible to obtain a good output that is not influenced by contrast, and it is also possible to confirm whether or not the amount of received light in each of the divided areas is equal.

【0036】ここで図1に示されるように、領域を分割
する水平線をX軸、垂直線をY軸としたときに、液滴1
1がX軸の中心(0)より少しだけ外れた位置、ここで
はマイナス側を通過すると、2つの電流電圧変換回路2
22からは、図5(a)に示されるように高さの等しい
出力が得られる。図5(a)において最初に検出される
のは上側の2つの分割領域に対応した差動出力であり、
次に検出されるのが下側2つの分割領域に対応した差動
出力である。
As shown in FIG. 1, when the horizontal line dividing the region is set to the X axis and the vertical line is set to the Y axis, the droplet 1
When 1 passes through a position slightly deviated from the center (0) of the X-axis, here on the minus side, two current-voltage conversion circuits 2
From 22, outputs having the same height are obtained as shown in FIG. In FIG. 5A, the first output is the differential output corresponding to the upper two divided areas.
What is detected next is the differential output corresponding to the lower two divided regions.

【0037】このとき液滴11が分割領域のY軸に平行
に通過すると、2つの電流電圧変換回路222からは液
滴のサイズに比例した高さの等しい出力が得られる。従
って、図4に示したレンズユニット18による光学的結
像倍率を考慮すれば、センサ出力を所定の閾値と比較す
る事によって液滴のサイズが求められる。一方、上側領
域に対応するセンサ出力がピークとなってから下側領域
に対応するセンサ出力がピークとなるまでの時間を所定
の閾値と比較することによって液滴の速度を求める事が
出来る。
At this time, when the droplet 11 passes in parallel with the Y axis of the divided area, the two current-to-voltage conversion circuits 222 obtain an output having an equal height proportional to the size of the droplet. Therefore, in consideration of the optical imaging magnification by the lens unit 18 shown in FIG. 4, the size of the droplet can be obtained by comparing the sensor output with a predetermined threshold. On the other hand, the speed of the droplet can be determined by comparing the time from when the sensor output corresponding to the upper region reaches a peak to when the sensor output corresponding to the lower region reaches a peak with a predetermined threshold value.

【0038】一方、液滴11が分割領域のY軸に対して
斜めに通過すれば、2つの電流電圧変換回路222から
は異なる高さの出力が得られ、左右どちらの方向にふら
ついているのかわかる。また、Z軸(奥行き)方向に関
しては、レンズユニット18の光軸に対しデフォーカス
方向に偏位して通過すれば、出力波形の形状はブロード
となり、逆にフォーカス方向に偏位して通過すれば、出
力波形の形状はナローとなる。
On the other hand, if the droplet 11 passes obliquely with respect to the Y-axis of the divided area, outputs of different heights are obtained from the two current-voltage conversion circuits 222, and which of the left and right directions is fluctuated. Understand. In the Z-axis (depth) direction, if the light passes through the optical axis of the lens unit 18 while being deviated in the defocus direction, the shape of the output waveform becomes broad. For example, the shape of the output waveform is narrow.

【0039】従って、センサ出力信号処理回路6では、
単純な二値化処理を行って幅を求めても良いし、高速A
/DコンバータとFPGAでリアルタイムに一次元画像
処理を行い、ピーク値や面積値を情報として取り出すこ
とも可能であり、本実施形態ではこれらを併用してい
る。
Therefore, in the sensor output signal processing circuit 6,
The width may be obtained by performing a simple binarization process, or a high-speed A
It is also possible to perform one-dimensional image processing in real time with the / D converter and the FPGA, and to extract the peak value and the area value as information. In the present embodiment, these are used together.

【0040】図5(b)は上側領域に対応するセンサ出
力波形を2値化した信号波形を示し、図5(c)は下側
領域に対応するセンサ出力波形を2値化した信号波形を
示している。また、図5(d)は、(b)および(c)
2つの波形から求めた速度情報を示す波形の例である。
FIG. 5B shows a signal waveform obtained by binarizing the sensor output waveform corresponding to the upper region, and FIG. 5C shows a signal waveform obtained by binarizing the sensor output waveform corresponding to the lower region. Is shown. FIG. 5 (d) shows (b) and (c)
It is an example of the waveform which shows the speed information calculated | required from two waveforms.

【0041】図2は、光センサユニットの変形例を示し
ており、本変形例の光センサユニット22’は、受光面
がマトリックス状に8つの領域に等分割され、分割され
た受光面毎に等しい特性を持つフォトダイオード等の光
検出素子を有する光センサ223と、上側の左右および
下側の左右それぞれ2つの光検出素子の出力に接続され
た4個の差動式の電流電圧変換回路222とを備えてい
る。
FIG. 2 shows a modification of the optical sensor unit. The optical sensor unit 22 'of this modification is such that the light receiving surface is equally divided into eight regions in a matrix, and for each divided light receiving surface. An optical sensor 223 having photodetectors such as photodiodes having equal characteristics, and four differential current-voltage conversion circuits 222 connected to the outputs of two upper and lower left and right photodetectors, respectively. And

【0042】本変形例では、液滴11は分割領域のX軸
およびY軸の中心を通過するように設定すれば良い。ピ
ーク値や面積値は単に上側または下側の領域に対応する
2つの出力をFPGA内部で合計すれば良いし、左右ど
ちらにふらついたのかも2つの出力の差分を比較して検
出することができる。
In this modification, the droplet 11 may be set so as to pass through the center of the X-axis and Y-axis of the divided area. The peak value and the area value may be obtained by simply summing the two outputs corresponding to the upper or lower region inside the FPGA, and detecting whether the output fluctuates to the left or right by comparing the difference between the two outputs. .

【0043】従って、本変形例によれば、図1に示した
光センサユニットと同等の機能を実現しつつ、液滴の通
過位置の設定がより簡単となる。
Therefore, according to the present modification, the setting of the passage position of the droplet becomes easier while achieving the same function as that of the optical sensor unit shown in FIG.

【0044】また、図3は、図1および図2で使用する
差動式電流電圧変換回路222の変形例を示しており、
各電流電圧変換回路で使用する抵抗の数を1本ずつ減ら
すことができる。このような構成の電流電圧変換回路2
22’でも同様の機能を実現することができる。
FIG. 3 shows a modification of the differential current-to-voltage converter 222 used in FIGS. 1 and 2.
The number of resistors used in each current-voltage conversion circuit can be reduced by one. Current-voltage conversion circuit 2 having such a configuration
The same function can be realized in 22 '.

【0045】以上説明したように本実施形態によれば以
下のような効果が得られる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

【0046】撮像するCCDのフレーム周期毎に光源を
パルス発光させる事が可能なので、吐出された全ての液
滴の画像をCCDで撮影する事が出来る。光源に半導体
レーザ等を使用すれば、発光パルス幅を100nsec
以下にすることができ、液滴が高速である場合にも、撮
影画像のブレを少なくして鮮明な画像が得られる。ま
た、2次元のガルバノミラーを使用して、1枚のCCD
に同一液滴の画像複数を経時的に並べて撮影し、比較評
価する事も可能である。
Since the light source can emit a pulse light at every frame period of the CCD to be imaged, images of all the discharged droplets can be photographed by the CCD. If a semiconductor laser or the like is used as the light source, the emission pulse width is 100 nsec.
It is possible to reduce the blur of the shot image and obtain a clear image even when the droplet speed is high. One CCD using a two-dimensional galvanometer mirror
It is also possible to take a plurality of images of the same droplet side by side and photograph them over time, and to compare and evaluate them.

【0047】受光面をマトリクス状に分割したセンサを
使用することにより、センサの出力をモニタすることに
よってアライメントが容易に行え、かつ液滴の吐出方向
の検出も同時に行える。
By using a sensor in which the light receiving surface is divided into a matrix, the alignment can be easily performed by monitoring the output of the sensor, and the discharge direction of the droplet can be detected at the same time.

【0048】さらに、吐出周期に対してリアルタイムな
計測情報とCCDによる液滴画像情報を併用することに
よって、例えば、光センサユニットの出力信号を分析し
て、吐出が不安定となった駆動条件を特定し、そのとき
の液滴の画像をCCD撮像ユニットで保持したり、その
吐出不安定となる駆動条件で吐出させた液滴像を重ねて
記録したり、ガルバノミラーを動作させて同一液滴の経
時的変化を並べて撮影して比較評価するなど、従来の装
置では行えない詳細な評価分析を可能とする。以上説明
した実施形態は、領域分割した光センサユニットによる
液滴のサイズ、速度、吐出方向などの物理的データの測
定機能と、パルス光を利用したCCDによる液滴の画像
の撮像機能とを兼ね備えた装置であるが、領域分割した
光センサユニットによる物理的データの測定機能のみを
有する装置、またはパルス光を利用したCCDによる液
滴の画像の撮像機能のみを有する装置もそれぞれ、本発
明による吐出液滴評価装置の実施形態とみなし得る。
Further, by using the real-time measurement information and the droplet image information by the CCD in combination with the ejection cycle, for example, the output signal of the optical sensor unit is analyzed, and the driving condition in which the ejection becomes unstable is determined. Identify and hold the image of the droplet at that time with the CCD image pickup unit, superimpose and record the droplet image ejected under the driving conditions that make the ejection unstable, or operate the galvanomirror to operate the same droplet This makes it possible to perform detailed evaluation analysis that cannot be performed by a conventional device, such as arranging changes over time and photographing them for comparison and evaluation. The embodiment described above has both a function of measuring physical data such as a droplet size, a speed, and a discharge direction by a region-divided optical sensor unit, and a function of imaging a droplet image by a CCD using pulsed light. The apparatus according to the present invention includes a device having only a function of measuring physical data by an optical sensor unit divided into regions, and a device having only a function of imaging a droplet image by a CCD using pulsed light. It can be considered as an embodiment of a droplet evaluation device.

【0049】[他の実施形態]なお、以上の実施形態に
おいて、インクジェットヘッドから吐出される液滴はイ
ンクであるとして説明したが、吐出される液滴はインク
に限定されるものではなく、前述した装置において検出
できる液体であればよい。
[Other Embodiments] In the above embodiments, the droplets ejected from the ink jet head have been described as ink. However, the droplets ejected are not limited to ink. Any liquid can be used as long as it can be detected by the device.

【0050】以上の実施形態は、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
とにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。
The above-described embodiment is particularly provided with a means (for example, an electrothermal converter or a laser beam) for generating thermal energy as energy used for causing ink to be ejected even in an ink jet recording system. By using a method in which a change in the state of the ink is caused by energy, it is possible to achieve higher density and higher definition of recording.

【0051】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核沸騰を越
える急激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、インクジェット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。
The typical configuration and principle are described in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740.
It is preferable to use the basic principle disclosed in the specification of Japanese Patent No. 796. This method can be applied to both the so-called on-demand type and continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, liquid (ink)
By applying at least one drive signal corresponding to the recorded information and providing a sharp temperature rise exceeding nucleate boiling to an electrothermal transducer arranged corresponding to the sheet or liquid path in which Since heat energy is generated in the electrothermal transducer, film boiling occurs on the heat-acting surface of the ink-jet head, and as a result, air bubbles in the liquid (ink) corresponding to this drive signal on a one-to-one basis can be formed. It is valid.

【0052】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とすると、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。
By discharging the liquid (ink) through the discharge opening by the growth and contraction of the bubble, at least one droplet is formed. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubble are performed immediately and appropriately, so that the ejection of a liquid (ink) having particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable.

【0053】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。
As the pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further, if the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 relating to the temperature rise rate of the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.

【0054】インクジェット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号明細書に記載された構成も
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。
The structure of the ink jet head may be a combination of a discharge port, a liquid path, and an electrothermal converter (a linear liquid flow path or a right-angled liquid flow path) as disclosed in the above specification. U.S. Pat. No. 4,558,333, which discloses an arrangement in which the heat acting surface is arranged in a bending area;
The configuration described in U.S. Pat. No. 4,459,600 is also included in the present invention. In addition, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 59-123670 discloses a configuration in which a common slot is used as a discharge section of an electrothermal transducer for a plurality of electrothermal transducers, and an opening for absorbing pressure waves of thermal energy is discharged. A configuration based on JP-A-59-138461, which discloses a configuration corresponding to each unit, may be adopted.

【0055】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるい
は装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュ
ータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログ
ラムコードを読み出し実行することによっても、達成さ
れることは言うまでもない。
Another object of the present invention is to supply a storage medium (or a recording medium) in which a program code of software for realizing the functions of the above-described embodiments is recorded to a system or an apparatus, and a computer (a computer) of the system or the apparatus. It is needless to say that the present invention can also be achieved by a CPU or an MPU) reading and executing the program code stored in the storage medium.

【0056】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク,ハードディス
ク,光ディスク,光磁気ディスク,CD−ROM,CD
−R,DVD−ROM,磁気テープ,不揮発性のメモリ
カード,ROMなどを用いることができる。
As a storage medium for supplying the program code, for example, a floppy disk, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-ROM, CD
-R, DVD-ROM, magnetic tape, non-volatile memory card, ROM, etc. can be used.

【0057】この場合、記憶媒体から読み出されたプロ
グラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現する
ことになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体
は本発明を構成することになる。また、コンピュータが
読み出したプログラムコードを実行することにより、前
述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプ
ログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働
しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処
理の一部または全部を行い、その処理によって前述した
実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言う
までもない。
In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the function of the above-described embodiment, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention. By executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an operating system (OS) running on the computer based on the instruction of the program code. It goes without saying that a case where some or all of the actual processing is performed and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing is also included.

【0058】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。
Further, after the program code read from the storage medium is written into the memory provided in the function expansion card inserted into the computer or the function expansion unit connected to the computer, the program code is read based on the instruction of the program code. Needless to say, the CPU included in the function expansion card or the function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the processing realizes the functions of the above-described embodiments.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように、マトリックス状に
領域分割された光センサを有する本発明の第1の態様に
よれば、光センサにより吐出された液滴のサイズ、速
度、吐出方向等の物理的データがリアルタイムで正確に
得られる。
As described above, according to the first aspect of the present invention having the optical sensor divided into a matrix, the size, speed, discharge direction, etc. of the droplet ejected by the optical sensor are determined. Physical data is accurately obtained in real time.

【0060】また、パルス光源と撮像手段とを備え、液
滴の吐出とパルス光源の照射とを同期させて液滴の画像
を撮像する本発明の第2の態様によれば、吐出に同期し
て液滴の画像を撮像すると共に各画像を比較して評価す
ることができる。
According to the second aspect of the present invention, in which a pulse light source and an image pickup means are provided and an image of a droplet is picked up by synchronizing ejection of the droplet and irradiation of the pulse light source, the ejection is synchronized with the ejection. In this way, an image of the droplet can be taken and the images can be compared and evaluated.

【0061】更に、上記第1および第2の態様を併設す
る本発明の第3の態様によれば、吐出された液滴の物理
的データと、液滴の画像とを関連付けてデータ処理する
ことができるので、様々な形態での比較評価が可能とな
る。
Further, according to the third aspect of the present invention in which the first and second aspects are combined, data processing is performed by associating physical data of a discharged droplet with an image of the droplet. Therefore, comparative evaluation in various forms is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】光センサユニットと関連する部分を示す回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a portion related to an optical sensor unit.

【図2】光センサユニットの変形例を示す回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a modification of the optical sensor unit.

【図3】差動式電流電圧変換回路の変形例を示す回路図
である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a modified example of the differential current / voltage conversion circuit.

【図4】本発明の吐出液滴評価装置の全体構成を表すブ
ロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an overall configuration of a discharged droplet evaluation apparatus according to the present invention.

【図5】液滴の通過に伴う信号波形の例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a signal waveform accompanying the passage of a droplet.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディスプレイ 2 パソコン本体 3 PCIインターフェースユニット 4 ミラー駆動回路 5 ビデオキャプチャボード 6 センサ出力信号処理回路 7 ヘッドドライブ回路 8 ヘッドアライメント回路 9 レーザドライブ回路 10 インクジェットヘッド 11 液滴 12 XYZステージ 13,19 ダイクロイックミラー 14,15 コリメータレンズ 16,17 半導体レーザ 18 結像レンズユニット 20 二次元ガルバノミラーユニット 21 CCD撮像ユニット 22、22’ 光センサユニット 221、223 領域分割受光素子 222、222’ 差動式電流電圧変換回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display 2 Personal computer main body 3 PCI interface unit 4 Mirror drive circuit 5 Video capture board 6 Sensor output signal processing circuit 7 Head drive circuit 8 Head alignment circuit 9 Laser drive circuit 10 Inkjet head 11 Droplet 12 XYZ stage 13, 19 Dichroic mirror 14 , 15 Collimator lens 16, 17 Semiconductor laser 18 Imaging lens unit 20 Two-dimensional galvanometer mirror unit 21 CCD imaging unit 22, 22 'Optical sensor unit 221, 223 Area-divided light receiving element 222, 222' Differential current-voltage conversion circuit

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクジェット方式により吐出された液
滴の安定性や再現性を評価するための吐出液滴評価装置
であって、 液滴を吐出するインクジェットヘッドと、 光源と、 マトリクス状に分割された受光面および受光光量に応じ
た電気信号を出力する光電変換素子を各受光面に対応し
て有する光センサと、 前記光源から照射された光を前記光センサの各受光面に
導く光学系と、 前記インクジェットヘッドから吐出された液滴が前記光
学系によって導かれた光を遮る際に、前記光電変換素子
の出力信号の変化から前記液滴の物理的データを求める
信号処理手段と、 前記信号処理手段によって求められた前記物理的データ
を蓄積して記憶すると共に所定の形式で表示可能な形態
に変換するデータ処理手段とを備えることを特徴とする
吐出液滴評価装置。
1. A discharge droplet evaluation apparatus for evaluating the stability and reproducibility of droplets discharged by an ink jet method, comprising: an ink jet head for discharging droplets; a light source; An optical sensor having a light receiving surface and a photoelectric conversion element for outputting an electrical signal corresponding to the amount of received light corresponding to each light receiving surface; and an optical system for guiding light emitted from the light source to each light receiving surface of the optical sensor. A signal processing unit that obtains physical data of the droplet from a change in an output signal of the photoelectric conversion element when the droplet ejected from the inkjet head blocks light guided by the optical system; and Data processing means for accumulating and storing the physical data obtained by the processing means and converting the physical data into a form which can be displayed in a predetermined format. Evaluation device.
【請求項2】 前記光センサの受光面の縦方向および横
方向の分割数がいずれも偶数であることを特徴とする請
求項1に記載の吐出液滴評価装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the number of divisions of the light receiving surface of the optical sensor in the vertical and horizontal directions is an even number.
【請求項3】 前記光学系は、前記液滴を所定の倍率で
前記受光面に結像するレンズを含むことを特徴とする請
求項1または2に記載の吐出液滴評価装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein the optical system includes a lens that forms an image of the droplet on the light receiving surface at a predetermined magnification.
【請求項4】 前記物理的データは、前記液滴のサイ
ズ、速度、および吐出方向の少なくとも1つを含むこと
を特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の吐出液
滴評価装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the physical data includes at least one of a size, a speed, and an ejection direction of the droplet.
【請求項5】 前記信号処理手段は、2つの前記光電変
換素子の出力信号の差分を検出する検出手段と、前記差
分をデジタルデータに変換する変換手段とを含むことを
特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の吐出液滴
評価装置。
5. The signal processing unit according to claim 1, wherein the signal processing unit includes a detection unit that detects a difference between output signals of the two photoelectric conversion elements, and a conversion unit that converts the difference into digital data. 5. The discharged droplet evaluation device according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】 前記インクジェットヘッドの位置を3次
元で調整可能な位置アライメント手段を更に備えること
を特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の吐出液
滴評価装置。
6. The apparatus according to claim 1, further comprising a position alignment unit that can adjust the position of the inkjet head in three dimensions.
【請求項7】 インクジェット方式により吐出された液
滴の安定性や再現性を評価するための液滴評価装置であ
って、 液滴を吐出するインクジェットヘッドと、 パルス状の光を照射する光源と、 前記インクジェットヘッドから吐出され前記パルス状の
光で照射された液滴の画像を撮像する撮像手段と、 前記パルス状の光を前記撮像手段に導く光学系と、 前記パルス状の光の照射を前記インクジェットヘッドの
駆動タイミングと同期させる同期手段と、 前記撮像手段によって撮像された前記液滴の画像を蓄積
して記憶すると共に所定の形式で表示可能な形態に変換
するデータ処理手段とを備えることを特徴とする吐出液
滴評価装置。
7. A droplet evaluation apparatus for evaluating the stability and reproducibility of droplets ejected by an inkjet method, comprising: an inkjet head for ejecting droplets; a light source for irradiating pulsed light; An imaging unit configured to capture an image of a droplet ejected from the inkjet head and irradiated with the pulsed light; an optical system that guides the pulsed light to the imaging unit; Synchronizing means for synchronizing with the drive timing of the inkjet head, and data processing means for accumulating and storing an image of the droplet imaged by the imaging means and converting the image into a form that can be displayed in a predetermined format. A discharge droplet evaluation apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項8】 前記光学系は、前記液滴を所定の倍率で
前記撮像手段上に結像するレンズを含むことを特徴とす
る請求項7に記載の吐出液滴評価装置。
8. The apparatus according to claim 7, wherein the optical system includes a lens that forms an image of the droplet on the imaging unit at a predetermined magnification.
【請求項9】 前記光学系は、前記レンズによって前記
撮像手段上に結像された前記液滴の画像の位置を所定方
向に変位させるためのミラーを含んでおり、前記データ
処理手段は、前記撮像手段の異なった位置に結像された
複数の液滴の画像を同時に表示可能であることを特徴と
する請求項8に記載の吐出液滴評価装置。
9. The optical system includes a mirror for displacing a position of an image of the droplet formed on the imaging unit by the lens in a predetermined direction, and the data processing unit includes: 9. The apparatus according to claim 8, wherein images of a plurality of droplets formed at different positions of the imaging unit can be displayed simultaneously.
【請求項10】 前記撮像手段は、CCDを利用して画
像を撮像することを特徴とする請求項7から9のいずれ
かに記載の吐出液滴評価装置。
10. The apparatus according to claim 7, wherein the imaging unit captures an image using a CCD.
【請求項11】 前記インクジェットヘッドの位置を3
次元で調整可能な位置アライメント手段を更に備えるこ
とを特徴とする請求項7から10のいずれかに記載の吐
出液滴評価装置。
11. The position of the ink jet head is set at 3
The apparatus according to claim 7, further comprising a position alignment unit that can be adjusted in a dimension.
【請求項12】 前記パルス状の光の発光期間が、10
0nsec以下であることを特徴とする請求項7から1
1のいずれかに記載の吐出液滴評価装置。
12. The light emitting period of said pulsed light is 10
0 to 0 nsec or less.
2. The discharged droplet evaluation device according to claim 1.
【請求項13】 前記光源が、半導体レーザであること
を特徴とする請求項12に記載の吐出液滴評価装置。
13. The apparatus according to claim 12, wherein the light source is a semiconductor laser.
【請求項14】 インクジェット方式により吐出された
液滴の安定性や再現性を評価するための液滴評価装置で
あって、 液滴を吐出するインクジェットヘッドと、 第1の波長の第1の光を照射する第1の光源と、 第2の波長でパルス状の第2の光を照射する第2の光源
と、 前記第2の光の照射を前記インクジェットヘッドの駆動
タイミングと同期させる同期手段と、 前記第1および第2の光を合成して前記インクジェット
ヘッドから吐出された液滴に導く第1光学手段と、 マトリクス状に分割された受光面および受光光量に応じ
た電気信号を出力する光電変換素子を各受光面に対応し
て有する光センサと、 前記液滴の画像を撮像する撮像手段と、 前記液滴に照射された光を前記第1および第2の光に分
離して、前記第1の光を前記光センサに導き、前記第2
の光を前記撮像手段に導く第2光学手段と、 前記第2光学手段によって導かれた前記第1の光に対応
した前記光電変換素子の出力信号の変化から前記液滴の
物理的データを求める信号処理手段と、 前記信号処理手段によって求められた前記物理的データ
および前記第2光学手段によって導かれた前記第2の光
に対応して撮像された前記液滴の画像を蓄積して記憶す
ると共に所定の形式で表示可能な形態に変換するデータ
処理手段とを備えることを特徴とする吐出液滴評価装
置。
14. A droplet evaluation apparatus for evaluating the stability and reproducibility of droplets ejected by an inkjet method, comprising: an inkjet head for ejecting droplets; and a first light having a first wavelength. A first light source for irradiating the second light, a second light source for irradiating a pulsed second light with a second wavelength, and a synchronization unit for synchronizing the irradiation of the second light with a drive timing of the inkjet head. A first optical unit that combines the first and second lights to guide droplets ejected from the inkjet head; a photodetector that outputs an electric signal according to a light receiving surface divided in a matrix and a light receiving amount; An optical sensor having a conversion element corresponding to each light receiving surface; an imaging unit for capturing an image of the droplet; separating light irradiated to the droplet into the first and second lights; The first light is It led to the second
Second optical means for guiding the light to the image pickup means, and physical data of the droplet is obtained from a change in an output signal of the photoelectric conversion element corresponding to the first light guided by the second optical means. A signal processing unit; storing and storing the physical data obtained by the signal processing unit and an image of the droplet imaged corresponding to the second light guided by the second optical unit; And a data processing means for converting the data into a form that can be displayed in a predetermined format.
【請求項15】 インクジェット方式により吐出された
液滴の安定性や再現性を評価するための吐出液滴評価方
法であって、 光源から照射された光を、マトリクス状に分割された受
光面および受光光量に応じた電気信号を出力する光電変
換素子を各受光面に対応して有する光センサの各受光面
に光学系によって導く導光工程と、 インクジェットヘッドから吐出された液滴が前記導光工
程によって導かれた光を遮る際に、前記光電変換素子の
出力信号の変化から前記液滴の物理的データを求める信
号処理工程と、 前記信号処理工程で求められた前記物理的データを蓄積
して記憶すると共に所定の形式で表示可能な形態に変換
するデータ処理工程とを備えることを特徴とする吐出液
滴評価方法。
15. A method for evaluating the stability and reproducibility of droplets ejected by an ink jet method, comprising: a light receiving surface that divides light emitted from a light source into a matrix; A light guiding step of guiding an optical sensor to each light receiving surface of the optical sensor having a photoelectric conversion element corresponding to each light receiving surface to output an electric signal corresponding to the amount of received light, When blocking the light guided by the step, a signal processing step of obtaining physical data of the droplet from a change in an output signal of the photoelectric conversion element, and storing the physical data obtained in the signal processing step And a data processing step of converting the data into a form that can be displayed in a predetermined format.
【請求項16】 インクジェット方式により吐出された
液滴の安定性や再現性を評価するための液滴評価方法で
あって、 パルス状の光をインクジェットヘッドから吐出された液
滴の画像を撮像する撮像手段に導く導光工程と、 前記パルス状の光の照射を前記インクジェットヘッドの
駆動タイミングと同期させる同期工程と、 前記撮像手段によって撮像された前記液滴の画像を蓄積
して記憶すると共に所定の形式で表示可能な形態に変換
するデータ処理工程とを備えることを特徴とする吐出液
滴評価方法。
16. A droplet evaluation method for evaluating the stability and reproducibility of droplets ejected by an ink-jet method, wherein an image of a droplet ejected from an ink-jet head is imaged with pulsed light. A light guiding step for leading to an imaging unit; a synchronization step for synchronizing the irradiation of the pulsed light with a driving timing of the inkjet head; and storing and storing an image of the droplet imaged by the imaging unit, and And a data processing step of converting the data into a form that can be displayed in the format described in (1).
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