JP2003014442A - 液滴体積測定装置 - Google Patents
液滴体積測定装置Info
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- JP2003014442A JP2003014442A JP2001202351A JP2001202351A JP2003014442A JP 2003014442 A JP2003014442 A JP 2003014442A JP 2001202351 A JP2001202351 A JP 2001202351A JP 2001202351 A JP2001202351 A JP 2001202351A JP 2003014442 A JP2003014442 A JP 2003014442A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気中の液滴を採取し、その体積を精度よく
定量化する。 【解決手段】 減圧ポンプが一端に接続された細管と、
前記減圧ポンプを駆動する駆動手段と、前記駆動手段に
よって減圧ポンプが駆動されたときに前記細管の他端か
ら吸い込まれた液滴の細管長手方向の長さを計測する計
測手段と、前記計測手段の計測結果と前記細管の内径と
に基づいて液滴の体積を算出する算出手段とを備える。
定量化する。 【解決手段】 減圧ポンプが一端に接続された細管と、
前記減圧ポンプを駆動する駆動手段と、前記駆動手段に
よって減圧ポンプが駆動されたときに前記細管の他端か
ら吸い込まれた液滴の細管長手方向の長さを計測する計
測手段と、前記計測手段の計測結果と前記細管の内径と
に基づいて液滴の体積を算出する算出手段とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液滴体積測定装置
に関し、特に、インクジェットプリンタより吐出された
インク液滴の液滴体積計測装置に関する。
に関し、特に、インクジェットプリンタより吐出された
インク液滴の液滴体積計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、空気中をの霧などの体積は、気象
学や、植物学等の学術分野で、その水循環などを定量化
するため、頻繁に見積もられてきた。
学や、植物学等の学術分野で、その水循環などを定量化
するため、頻繁に見積もられてきた。
【０００３】これらの分野では、霧をガラスプレパラー
ト上に採集して、顕微鏡下で寸法計測などを行うこと
で、測定は行われてきたが、このような個別的で煩雑な
手法は産業用測定には向かない部分が多い。
ト上に採集して、顕微鏡下で寸法計測などを行うこと
で、測定は行われてきたが、このような個別的で煩雑な
手法は産業用測定には向かない部分が多い。
【０００４】産業用目的としては、空気中のゴミ成分と
しての霧の測定が行われることがあったが、最近特に注
目されているのは、インクジェットプリンタの吐出され
たインク液滴体積の測定である。
しての霧の測定が行われることがあったが、最近特に注
目されているのは、インクジェットプリンタの吐出され
たインク液滴体積の測定である。
【０００５】インクジェットプリンタ装置開発におい
て、その最も重要な課題は、微小な液滴を定量吐出する
ことであり、その定量性を高精度に評価することの重要
性が問題視されてきた。
て、その最も重要な課題は、微小な液滴を定量吐出する
ことであり、その定量性を高精度に評価することの重要
性が問題視されてきた。
【０００６】図３は、従来のインクジェットプリンタ装
置から吐出されたインク液滴体積の測定装置の概略構成
図である。図３において、１０１は吐出源であるところ
のインクジェットプリンタヘッド、１０２はインクカー
トリッジの重量変化を計る重量計、１０３はインクを受
けるシリンダー容器、１０４はシリンダー容器の重量変
化を計る重量計である。
置から吐出されたインク液滴体積の測定装置の概略構成
図である。図３において、１０１は吐出源であるところ
のインクジェットプリンタヘッド、１０２はインクカー
トリッジの重量変化を計る重量計、１０３はインクを受
けるシリンダー容器、１０４はシリンダー容器の重量変
化を計る重量計である。
【０００７】インクジェットプリンタヘッド１０１より
吐出されたインクは、シリンダー容器１０３によって受
容される。
吐出されたインクは、シリンダー容器１０３によって受
容される。
【０００８】減少したインクタンクの重量Ｉｔ（ｋ
ｇ）、増加したシリンダー受容部の重量Ｉｓ（ｋｇ）、
インクの比重ｃ（ｋｇ／立方ｍ）、インクを吐出した回
数をＮ（回）とすれば、吐出したインクの１吐出あたり
の量Ｍｔ、及び受容したインクの１吐出あたりの量Ｍｓ
は、それぞれ Ｍｔ＝Ｉｔ／ｃ／Ｎ Ｍｓ＝Ｉｓ／ｃ／Ｎ となり、液滴の平均値を求めることができる。
ｇ）、増加したシリンダー受容部の重量Ｉｓ（ｋｇ）、
インクの比重ｃ（ｋｇ／立方ｍ）、インクを吐出した回
数をＮ（回）とすれば、吐出したインクの１吐出あたり
の量Ｍｔ、及び受容したインクの１吐出あたりの量Ｍｓ
は、それぞれ Ｍｔ＝Ｉｔ／ｃ／Ｎ Ｍｓ＝Ｉｓ／ｃ／Ｎ となり、液滴の平均値を求めることができる。
【０００９】原理的には、
Ｍｔ＝Ｍｓ
であるが、蒸発、ミスト化による浮遊、ヘッドからの非
遊離成分などの存在により、 Ｍｔ＞Ｍｓ となる傾向にある。
遊離成分などの存在により、 Ｍｔ＞Ｍｓ となる傾向にある。
【００１０】そして、計測結果に基づいて、インクジェ
ットプリンタから吐出されるインク液滴の体積を調整し
て、定量吐出可能に制御している。
ットプリンタから吐出されるインク液滴の体積を調整し
て、定量吐出可能に制御している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術
は、吐出総量が求まるだけなので、吐出平均量を算出す
ることが可能であっても、吐出現象のバラツキや経時変
化を求めることができなかった。
は、吐出総量が求まるだけなので、吐出平均量を算出す
ることが可能であっても、吐出現象のバラツキや経時変
化を求めることができなかった。
【００１２】また、吐出したインクの蒸発を防げないた
め、計測結果の吐出総量が実際の吐出総量よりも少なく
なり、精度の向上が求められていた。
め、計測結果の吐出総量が実際の吐出総量よりも少なく
なり、精度の向上が求められていた。
【００１３】さらに、印刷濃度に寄与する大きな液滴
と、ミスト状になり印刷に寄与しない成分とを、明確に
は分離できない。
と、ミスト状になり印刷に寄与しない成分とを、明確に
は分離できない。
【００１４】そこで、本発明は、空気中の液滴を採取
し、その体積を精度よく定量化することを課題とする。
し、その体積を精度よく定量化することを課題とする。
【００１５】また、本発明は、インクジェットプリンタ
のインク吐出量の変動や、インク吐出ノズル間のバラツ
キを高精度に定量評価することを課題とする。
のインク吐出量の変動や、インク吐出ノズル間のバラツ
キを高精度に定量評価することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の液滴体積測定装置は、減圧ポンプが一端に
接続された細管と、前記減圧ポンプを駆動する駆動手段
と、前記駆動手段によって減圧ポンプが駆動されたとき
に前記細管の他端から吸い込まれた液滴の細管長手方向
の長さを計測する計測手段と、前記計測手段の計測結果
と前記細管の内径とに基づいて液滴の体積を算出する算
出手段とを備える。
に、本発明の液滴体積測定装置は、減圧ポンプが一端に
接続された細管と、前記減圧ポンプを駆動する駆動手段
と、前記駆動手段によって減圧ポンプが駆動されたとき
に前記細管の他端から吸い込まれた液滴の細管長手方向
の長さを計測する計測手段と、前記計測手段の計測結果
と前記細管の内径とに基づいて液滴の体積を算出する算
出手段とを備える。
【００１７】
【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は、本発明の
実施形態１の液滴体積測定装置の概略構成図である。図
１において、１は測定対象である空気中の液滴、２は先
端部がテーパ状で液滴１を採取しやすいようにしてある
ガラス管、３はガラス管２の細管部を進行中の液滴、４
はトリガー光源用のＬＥＤ光源、５はＬＥＤ光源４から
の光を集める集光用レンズ、６はトリガー信号受光用の
フォトダイオード（ＰＤ）、７はトリガー信号発生回
路、８は測定光源用閃光手段、９は細管部を進行してい
る液滴、１０は空気圧を一定化するボンベ、１１は圧力
ゲージ、１２は液滴１を採取するために減圧する真空ポ
ンプ、１３〜１５は圧力調整バルブ、１６は液滴９を観
測するための顕微鏡レンズ、１７は液滴９の画像を撮像
するＣＣＤカメラ、１８はＣＣＤカメラ１７の撮像結果
を表示する計測用モニタである。
実施形態１の液滴体積測定装置の概略構成図である。図
１において、１は測定対象である空気中の液滴、２は先
端部がテーパ状で液滴１を採取しやすいようにしてある
ガラス管、３はガラス管２の細管部を進行中の液滴、４
はトリガー光源用のＬＥＤ光源、５はＬＥＤ光源４から
の光を集める集光用レンズ、６はトリガー信号受光用の
フォトダイオード（ＰＤ）、７はトリガー信号発生回
路、８は測定光源用閃光手段、９は細管部を進行してい
る液滴、１０は空気圧を一定化するボンベ、１１は圧力
ゲージ、１２は液滴１を採取するために減圧する真空ポ
ンプ、１３〜１５は圧力調整バルブ、１６は液滴９を観
測するための顕微鏡レンズ、１７は液滴９の画像を撮像
するＣＣＤカメラ、１８はＣＣＤカメラ１７の撮像結果
を表示する計測用モニタである。
【００１８】真空ポンプ１２と、バルブ１３〜１５によ
り、あらかじめ所定の気圧に減圧されたガラス管２内の
細管部先端を、液滴１の吐出口付近に近づけると、液滴
１はガラス管２に吸いこまれる。
り、あらかじめ所定の気圧に減圧されたガラス管２内の
細管部先端を、液滴１の吐出口付近に近づけると、液滴
１はガラス管２に吸いこまれる。
【００１９】吸いこまれた液滴１が液滴３の位置まで進
行したとき、集光用レンズ５により、ＬＥＤ光源４を集
光した光束を過り、トリガー信号受光用フォトダイオー
ド６の信号強度が減少し、トリガー信号が発生する。
行したとき、集光用レンズ５により、ＬＥＤ光源４を集
光した光束を過り、トリガー信号受光用フォトダイオー
ド６の信号強度が減少し、トリガー信号が発生する。
【００２０】トリガー信号発生回路７は、フォトダイオ
ード６の光量信号を成形し、所定時間の後、測定光源用
閃光手段８を発光させる制御信号を出力する。その遅延
時間は、測定すべき液滴が、液滴９の位置を通過する時
が発光時刻となるように設定する。
ード６の光量信号を成形し、所定時間の後、測定光源用
閃光手段８を発光させる制御信号を出力する。その遅延
時間は、測定すべき液滴が、液滴９の位置を通過する時
が発光時刻となるように設定する。
【００２１】測定光源用閃光手段８により照明された液
滴９は、顕微鏡レンズ１６により、ＣＣＤカメラ１７に
投影され、計測用モニタ１８に表示される。
滴９は、顕微鏡レンズ１６により、ＣＣＤカメラ１７に
投影され、計測用モニタ１８に表示される。
【００２２】この時、ガラス管２の内径の断面積をＳ、
液滴９のガラス管２の長手方向の長さをＬ、液滴９の体
積をＭとすると、以下の数式が成り立つ。
液滴９のガラス管２の長手方向の長さをＬ、液滴９の体
積をＭとすると、以下の数式が成り立つ。
【００２３】Ｍ＝ＳＬ
典型的な値として、Ｓ＝１００（平方μｍ）＝１０-10
（平方ｍ）、Ｍ＝１０（ｐｌ）＝１０-14（立方ｍ） を代入すると、 Ｌ＝１０-4（ｍ）＝１００（μｍ） という、計測しやすい値となり好ましい。
（平方ｍ）、Ｍ＝１０（ｐｌ）＝１０-14（立方ｍ） を代入すると、 Ｌ＝１０-4（ｍ）＝１００（μｍ） という、計測しやすい値となり好ましい。
【００２４】なお、実際には液滴９の表面張力で、ガラ
ス管２の内壁付近と断面中心付近とでは液滴９の表面の
位置が異なるので、計測用モニタ１８に表示される画像
の濃淡で実際の液滴の表面の位置を特定して、精度よ
く、長さＬを測定している。
ス管２の内壁付近と断面中心付近とでは液滴９の表面の
位置が異なるので、計測用モニタ１８に表示される画像
の濃淡で実際の液滴の表面の位置を特定して、精度よ
く、長さＬを測定している。
【００２５】また、トリガー信号受光用フォトダイオー
ド６に代えて、ドップラー速度計などを用いてもよい。
ド６に代えて、ドップラー速度計などを用いてもよい。
【００２６】（実施形態２）図２は、本発明の実施形態
２のインクジェットプリンタのインク液滴体積測定装置
の概略構成図である。図２において、２１は複数のイン
ク吐出口が一列に並んだインクジェットプリンタカート
リッジ、２２は細管にインク液滴を導くロート部、２３
は測定用の細管、２４は測定用光源であるレーザダイオ
ード、２５は集光用レンズ、２６は細管を通過中の液
滴、２７は受光用フォトダイオード、２８は真空ポン
プ、２９は光量信号をデジタル化するコンパレータ、３
０は測定系全体をコントロールするパーソナルコンピュ
ータなどの情報処理装置、３１はカートリッジ２１を移
動する電動ステージ、３２はインク吐出を制御する、プ
リンタドライブ回路、３３は加湿器、３４は湿温計であ
る。
２のインクジェットプリンタのインク液滴体積測定装置
の概略構成図である。図２において、２１は複数のイン
ク吐出口が一列に並んだインクジェットプリンタカート
リッジ、２２は細管にインク液滴を導くロート部、２３
は測定用の細管、２４は測定用光源であるレーザダイオ
ード、２５は集光用レンズ、２６は細管を通過中の液
滴、２７は受光用フォトダイオード、２８は真空ポン
プ、２９は光量信号をデジタル化するコンパレータ、３
０は測定系全体をコントロールするパーソナルコンピュ
ータなどの情報処理装置、３１はカートリッジ２１を移
動する電動ステージ、３２はインク吐出を制御する、プ
リンタドライブ回路、３３は加湿器、３４は湿温計であ
る。
【００２７】インクカートリッジ２１のあるノズルから
吐出したインク液滴は、実施形態１と同様な原理により
ロート部２２を経由して、細管２３をほぼ等速で進む。
吐出したインク液滴は、実施形態１と同様な原理により
ロート部２２を経由して、細管２３をほぼ等速で進む。
【００２８】測定用光源であるレーザダイオード２４よ
り発光したレーザ光は、集光用レンズ２５により細管部
に集光され、通常は、受光用フォトダイオード２７によ
り光量信号に変換されている。
り発光したレーザ光は、集光用レンズ２５により細管部
に集光され、通常は、受光用フォトダイオード２７によ
り光量信号に変換されている。
【００２９】ところが、細管中を進行する液滴２６が、
集光部付近を通過すると、液滴２６がレーザ光を遮断す
るために、受光用ダイオード２７に到達する光量が減衰
し、受光用フォトダイオードの出力が減少する。
集光部付近を通過すると、液滴２６がレーザ光を遮断す
るために、受光用ダイオード２７に到達する光量が減衰
し、受光用フォトダイオードの出力が減少する。
【００３０】受光用フォトダイオードの信号は、コンパ
レータ２９によりデジタル変換され、インク液滴２６
が、集光部を横切った時間が、情報処理装置３０により
計測される。この横切った時間が長いほど、インク液滴
２７の量は多かったことになる。
レータ２９によりデジタル変換され、インク液滴２６
が、集光部を横切った時間が、情報処理装置３０により
計測される。この横切った時間が長いほど、インク液滴
２７の量は多かったことになる。
【００３１】インク液滴２６の量の相対的変化を求める
だけならば、この横切った時間のみを記録すればよい。
インク液滴２６の量の絶対値が所望の場合は、あらかじ
め、測定対象であるインクノズルの平均吐出量を計測し
て、平均値が一致するように計測値を補正する。
だけならば、この横切った時間のみを記録すればよい。
インク液滴２６の量の絶対値が所望の場合は、あらかじ
め、測定対象であるインクノズルの平均吐出量を計測し
て、平均値が一致するように計測値を補正する。
【００３２】また、図１に示すように、トリガー信号受
光用フォトダイオード６やドップラー速度計を備えても
よい。
光用フォトダイオード６やドップラー速度計を備えても
よい。
【００３３】この測定には、インクの蒸発等の誤差要因
があるため、湿度管理が重要であり、温湿計３４を用い
てインクカートリッジ２１近傍の温度及び湿度を計測
し、情報処理装置３０でその計測結果に基づいてインク
が蒸発しないように、加湿器３３を駆動して、湿度管理
を行う。
があるため、湿度管理が重要であり、温湿計３４を用い
てインクカートリッジ２１近傍の温度及び湿度を計測
し、情報処理装置３０でその計測結果に基づいてインク
が蒸発しないように、加湿器３３を駆動して、湿度管理
を行う。
【００３４】具体的には、最も測定安定性を得る場合に
は、湿度をできるだけ高くした方がよいため、あらかじ
めインク液滴体積測定装置の周辺に、囲いを設けて、気
流を安定化したうえ、室温で、湿度９０％程度に上昇さ
せる。一方、通常の開発計測のとき、温度は 使用環境
に比較的近い、２４度±１度、湿度は４５％±５％に制
御している。
は、湿度をできるだけ高くした方がよいため、あらかじ
めインク液滴体積測定装置の周辺に、囲いを設けて、気
流を安定化したうえ、室温で、湿度９０％程度に上昇さ
せる。一方、通常の開発計測のとき、温度は 使用環境
に比較的近い、２４度±１度、湿度は４５％±５％に制
御している。
【００３５】また、情報処理装置３０は、電動スレージ
３１により、カートリッジ２１を移動し、測定対象であ
るノズルと細管２３との相対的な位置を順次変化させる
ことができる。
３１により、カートリッジ２１を移動し、測定対象であ
るノズルと細管２３との相対的な位置を順次変化させる
ことができる。
【００３６】さらに、情報処理装置３０は、プリンタド
ライブ回路３２により、カートリッジ２１に吐出させる
穴番号、吐出タイミング、吐出周波数、印加エネルギ
ー、印加エネルギーの時間変化などを任意に変更するこ
とができる。
ライブ回路３２により、カートリッジ２１に吐出させる
穴番号、吐出タイミング、吐出周波数、印加エネルギ
ー、印加エネルギーの時間変化などを任意に変更するこ
とができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
空気中の液滴を採取し、その体積を精度よく定量化する
ことができる。
空気中の液滴を採取し、その体積を精度よく定量化する
ことができる。
【００３８】また、本発明によると、インクジェットプ
リンタのインク吐出量の変動や、インク吐出ノズル間の
バラツキを高精度に定量評価可能となり、印刷品位の高
いインクジェットプリンタを具現化することができる。
リンタのインク吐出量の変動や、インク吐出ノズル間の
バラツキを高精度に定量評価可能となり、印刷品位の高
いインクジェットプリンタを具現化することができる。
【図１】本発明の実施形態１の液滴体積測定装置の概略
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明の実施形態２のインクジェットプリンタ
のインク液滴体積測定装置の概略構成図である。
のインク液滴体積測定装置の概略構成図である。
【図３】従来のインクジェットプリンタ装置から吐出さ
れたインク液滴体積の測定装置の概略構成図である。
れたインク液滴体積の測定装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１，３，９ 液滴
２ ガラス管
４ ＬＥＤ光源
５ 集光用レンズ
６ フォトダイオード
７ トリガー信号発生回路
８ 測定光源用閃光手段
１０ ボンベ
１１ 圧力ゲージ
１２ 真空ポンプ
１３〜１５ 圧力調整バルブ
１６ 顕微鏡レンズ
１７ ＣＣＤカメラ
１８ 計測用モニタ
２１ インクジェットプリンタカートリッジ
２２ ロート部
２３ 細管
２４ レーザダイオード
２５ 集光用レンズ
２６ 液滴
２７ 受光用フォトダイオード
２８ 真空ポンプ
２９ デジタルコンパレータ
３０ 情報処理装置
３１ 電動ステージ
３２ プリンタドライブ回路
３３ 加湿器
３４ 湿温計
１０１ インクジェットプリンタヘッド
１０２ 重量計
１０３ シリンダー容器
１０４ 重量計
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2C056 EB07 EB29 EB30 EB31 EB48
EC29 EC30
2F065 AA22 AA59 CC00 FF02 FF04
GG06 GG08 HH15 JJ03 JJ18
JJ26 QQ03
2F069 AA31 AA96 BB40 GG04 GG07
Claims (8)
- 【請求項１】 減圧ポンプが一端に接続された細管と、
前記減圧ポンプを駆動する駆動手段と、前記駆動手段に
よって減圧ポンプが駆動されたときに前記細管の他端か
ら吸い込まれた液滴の細管長手方向の長さを計測する計
測手段と、前記計測手段の計測結果と前記細管の内径と
に基づいて液滴の体積を算出する算出手段とを備えるこ
とを特徴とする液滴体積測定装置。 - 【請求項２】 前記液滴は、インクジェットプリンタよ
り吐出されたインク液滴であることを特徴とする請求項
１記載の液滴体積測定装置。 - 【請求項３】 前記細管の他端はロート状であることを
特徴とする請求項１又は２記載の液滴体積測定装置。 - 【請求項４】 さらに、前記細管内に液滴が吸い込まれ
たことを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果
と前記減圧ポンプの減圧度とに基づいて前記計測手段を
駆動する駆動信号を生成する生成手段とを備えることを
特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の液滴体
積測定装置。 - 【請求項５】 前記検出手段は、発光素子と当該発光素
子からの光を受光する受光素子とを備えることを特徴と
する請求項１から４のいずれか１項記載の液滴体積測定
装置。 - 【請求項６】 前記計測手段は、閃光手段と当該閃光手
段からの光を受光する受光素子とを備えることを特徴と
する請求項１から５のいずれか１項記載の液滴体積測定
装置。 - 【請求項７】 前記液滴の吐出位置と前記細管の他端位
置とを相対的に変える変更手段を備えることを特徴とす
る請求項１から６のいずれか１項記載の液滴体積測定装
置。 - 【請求項８】 さらに、前記液滴の吐出位置の近傍に湿
温計を備えるとともに、前記湿温計の測定結果に基づい
て湿温を調整する調整手段を備えることを特徴とする請
求項１から７のいずれか１項記載の液滴体積測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202351A JP2003014442A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 液滴体積測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202351A JP2003014442A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 液滴体積測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003014442A true JP2003014442A (ja) | 2003-01-15 |
Family
ID=19039169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001202351A Pending JP2003014442A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 液滴体積測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003014442A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010091307A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 微量液滴の体積測定方法及び装置 |
| JP2018120874A (ja) * | 2013-04-26 | 2018-08-02 | カティーバ， インコーポレイテッド | 印刷インク液滴測定および精密な公差内で流体を堆積する制御のための技法 |
| US10522425B2 (en) | 2013-12-12 | 2019-12-31 | Kateeva, Inc. | Fabrication of thin-film encapsulation layer for light emitting device |
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