JP2005069900A - Focusing-point position detecting method, focusing-point position detector, droplet observing method, droplet observing device, and droplet discharging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、集光点位置検出方法、集光点位置検出装置、液滴観測方法、液滴観測装置および液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a condensing point position detection method, a condensing point position detection device, a droplet observation method, a droplet observation device, and a droplet discharge device.
インクジェットプリンターのインクジェットヘッドと同様の方式の液滴吐出ヘッドを用いて基板に液滴を吐出することにより、例えば液晶表示装置におけるカラーフィルタ、有機EL表示装置等を製造したり、基板上に金属配線を形成したりするのに使用することができる工業用の液滴吐出装置が知られている。
このような液滴吐出装置を用いて製造を行うに当たっては、液滴吐出ヘッドの駆動条件等を決定するために、液滴吐出ヘッドから吐出された液滴の飛行速度や体積等を観測する必要がある。従来、この液滴の観測は、液滴の弾道と交差するようにレーザー光を照射し、このレーザー光を受光した受光素子の出力信号に基づいて観測を行っている(例えば、特許文献1参照)。この方法では、レーザー光の集光点位置や、受光素子間の距離などを正確に把握し、これらを正しい位置に位置合わせする必要がある。
For example, a liquid crystal display device such as a color filter or an organic EL display device is manufactured by ejecting droplets onto a substrate using a droplet ejection head of the same type as an inkjet head of an inkjet printer, or a metal wiring is formed on the substrate. Industrial droplet discharge devices that can be used to form the
When manufacturing using such a droplet discharge device, it is necessary to observe the flight speed, volume, etc. of the droplet discharged from the droplet discharge head in order to determine the driving conditions of the droplet discharge head, etc. There is. Conventionally, the droplet is observed by irradiating a laser beam so as to intersect the trajectory of the droplet, and based on an output signal of a light receiving element that receives the laser beam (for example, see Patent Document 1). ). In this method, it is necessary to accurately grasp the condensing point position of the laser light, the distance between the light receiving elements, etc., and to align them at the correct position.
しかしながら、従来、この位置合わせ法が確立されておらず、一般には、手作業によって大まかな位置に合わせ、理論値に基づいて計算していたため、誤差が大きいという問題があった。その結果、観測を精度良く行うことが困難であった。また、ノズル列が複数列ある液滴吐出ヘッドの場合には、観測を行う列が変わると、各種のパラメータを変更する必要があり、観測手順が煩雑であった。 However, conventionally, this alignment method has not been established, and generally, since it has been adjusted to a rough position manually and calculated based on a theoretical value, there has been a problem that an error is large. As a result, it was difficult to perform observation with high accuracy. Further, in the case of a droplet discharge head having a plurality of nozzle rows, if the row to be observed changes, it is necessary to change various parameters, and the observation procedure is complicated.
本発明の目的は、簡単な構成で、レーザー光の集光点位置を正確、迅速かつ容易に検出することができる集光点位置検出方法、集光点位置検出装置を提供することにある。さらに、本発明の目的は、液滴吐出ヘッドから吐出された液滴を正確かつ容易に観測することができる液滴観測方法、液滴観測装置および液滴吐出装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the condensing point position detection method and condensing point position detection apparatus which can detect the condensing point position of a laser beam correctly, rapidly and easily by simple structure. Furthermore, an object of the present invention is to provide a droplet observation method, a droplet observation device, and a droplet discharge device capable of accurately and easily observing a droplet discharged from a droplet discharge head.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の集光点位置検出方法は、集光レンズを透過したレーザー光の集光点位置を検出する集光点位置検出方法であって、
前記集光レンズの光軸上にピンホールまたはスリットを有する遮光板を前記集光レンズの光軸方向に沿って移動させつつ、前記レーザー光の光路上であって前記遮光板の先に配置した受光手段の出力信号を検出し、該出力信号と前記遮光板の位置とに基づいて前記集光点位置を検出することを特徴とする。
これにより、簡単な構成で、レーザー光の集光点位置を正確、迅速かつ容易に検出することができる集光点位置検出方法を提供することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The condensing point position detecting method of the present invention is a condensing point position detecting method for detecting the condensing point position of the laser light transmitted through the condensing lens,
A light shielding plate having a pinhole or a slit on the optical axis of the condenser lens is moved along the optical axis direction of the condenser lens, and is disposed on the optical path of the laser light and at the tip of the light shielding plate. An output signal of the light receiving means is detected, and the condensing point position is detected based on the output signal and the position of the light shielding plate.
Thereby, the condensing point position detection method which can detect the condensing point position of a laser beam correctly, quickly and easily with a simple structure can be provided.
本発明の集光点位置検出装置は、集光レンズを透過したレーザー光の集光点位置を検出する集光点位置検出装置であって、
前記集光レンズの光軸上にピンホールまたはスリットを有する遮光板と、
前記遮光板を前記集光レンズの光軸方向に沿って移動させる移動手段と、
前記遮光板の前記光軸方向の位置を検出する位置検出手段と、
前記レーザー光の光路上であって前記遮光板の先に配置され、受光した光を光電変換する受光手段と、
前記移動手段を作動して前記遮光板を前記光軸方向に移動させた状態で、前記受光手段の出力信号と前記位置検出手段により検出された前記遮光板の位置情報とに基づいて前記集光点位置を検出する集光点位置検出手段とを備えることを特徴とする。
これにより、簡単な構成で、レーザー光の集光点位置を正確、迅速かつ容易に検出することができる集光点位置検出装置を提供することができる。
本発明の集光点位置検出装置では、前記集光点位置検出手段は、前記受光手段の受光量が最大となるときの前記遮光板の位置を前記集光点位置と決定することが好ましい。
これにより、集光点の位置をより正確に検出することができる。
The condensing point position detecting device of the present invention is a condensing point position detecting device for detecting the condensing point position of the laser light transmitted through the condensing lens,
A light shielding plate having a pinhole or slit on the optical axis of the condenser lens;
Moving means for moving the light shielding plate along the optical axis direction of the condenser lens;
Position detecting means for detecting the position of the light shielding plate in the optical axis direction;
A light receiving means arranged on the tip of the light shielding plate on the optical path of the laser light and photoelectrically converting the received light;
The light condensing is performed based on the output signal of the light receiving means and the position information of the light shielding plate detected by the position detecting means in a state where the moving means is operated to move the light shielding plate in the optical axis direction. And a condensing point position detecting means for detecting a point position.
Thereby, the condensing point position detection apparatus which can detect the condensing point position of a laser beam correctly, quickly and easily with a simple structure can be provided.
In the condensing point position detecting apparatus according to the present invention, it is preferable that the condensing point position detecting unit determines the position of the light shielding plate when the amount of light received by the light receiving unit is maximized as the condensing point position.
Thereby, the position of a condensing point can be detected more correctly.
本発明の液滴観測方法は、液滴吐出ヘッドのノズル孔から吐出されて飛行する液滴の弾道に対し、集光レンズを透過した少なくとも1本のレーザー光を前記弾道と交差するように照射し、前記レーザー光を受光した受光手段の出力信号に基づいて、飛行する液滴を観測する液滴観測方法であって、
本発明の集光点位置検出方法を用いて検出した前記レーザー光の集光点位置の情報を加味して、飛行する液滴に関する情報を得ることを特徴とする。
これにより、液滴吐出ヘッドから吐出された液滴を正確かつ容易に観測することができる液滴観測方法を提供することができる。
The droplet observation method of the present invention irradiates at least one laser beam that has passed through a condenser lens so as to intersect the trajectory with respect to the trajectory of a droplet ejected from a nozzle hole of a droplet ejection head and flying. A droplet observation method for observing flying droplets based on an output signal of a light receiving means that receives the laser beam,
The present invention is characterized in that information on flying droplets is obtained in consideration of the information on the condensing point position of the laser beam detected using the condensing point position detecting method of the present invention.
Thereby, it is possible to provide a droplet observation method capable of accurately and easily observing droplets ejected from the droplet ejection head.
本発明の液滴観測方法は、液滴吐出ヘッドのノズル孔から吐出されて飛行する液滴の飛行速度を計測する液滴観測方法であって、
集光レンズを透過した2本のレーザー光が前記集光レンズの光軸上で互いに交差した後さらに前記液滴の弾道とそれぞれ交差するように該2本のレーザー光を照射するとともに、前記2本のレーザー光を受光手段で受光し、
本発明の集光点位置検出方法を用いて検出された前記2本のレーザー光の交点位置に基づいて前記交点と前記弾道との距離を求め、
前記距離に基づいて前記2本のレーザー光と前記弾道との2つの交点間の距離を算出し、
前記交点間の距離と、液滴が前記2本のレーザー光を順に遮ったときの前記受光手段の出力信号変化の時間差とに基づいて、前記液滴の飛行速度に関する情報を得ることを特徴とする。
これにより、液滴の飛行速度を正確かつ容易に観測することができる。
The droplet observation method of the present invention is a droplet observation method for measuring the flight speed of a droplet ejected from a nozzle hole of a droplet ejection head and flying.
The two laser beams transmitted through the condenser lens intersect with each other on the optical axis of the condenser lens, and then irradiate the two laser lights so as to intersect with the droplet trajectory, respectively. The laser beam of the book is received by the light receiving means,
Finding the distance between the intersection and the trajectory based on the intersection position of the two laser beams detected using the condensing point position detection method of the present invention,
Based on the distance, calculate the distance between two intersections of the two laser beams and the ballistic path,
Obtaining information on the flight speed of the droplet based on the distance between the intersections and the time difference of the output signal change of the light receiving means when the droplet intercepts the two laser beams in order. To do.
Thereby, the flight speed of the droplet can be observed accurately and easily.
本発明の液滴観測装置は、液滴吐出ヘッドのノズル孔から吐出されて飛行する液滴を観測する液滴観測装置であって、
集光レンズを透過させた少なくとも1本のレーザー光を前記液滴の弾道と交差するように照射するレーザー光照射手段と、
前記レーザー光の集光点位置を検出する本発明の集光点位置検出装置と、
前記レーザー光を受光し、光電変換する受光手段と、
前記受光手段の出力信号に基づいて、飛行する液滴に関する情報を得る液滴観測手段とを備え、
前記液滴観測手段は、前記集光点位置検出装置を用いて検出された前記レーザー光の集光点位置の情報を加味して、飛行する液滴に関する情報を得ることを特徴とする。
これにより、液滴吐出ヘッドから吐出された液滴を正確かつ容易に観測することができる液滴観測装置を提供することができる。
The droplet observation device of the present invention is a droplet observation device for observing a droplet ejected from a nozzle hole of a droplet ejection head and flying,
Laser light irradiation means for irradiating at least one laser light transmitted through the condenser lens so as to intersect the trajectory of the droplet;
A condensing point position detecting device of the present invention for detecting the condensing point position of the laser beam;
A light receiving means for receiving the laser beam and performing photoelectric conversion;
Droplet observation means for obtaining information on flying droplets based on the output signal of the light receiving means,
The droplet observing means obtains information on flying droplets by taking into account information on the condensing point position of the laser beam detected using the condensing point position detecting device.
Accordingly, it is possible to provide a droplet observation device that can accurately and easily observe the droplets ejected from the droplet ejection head.
本発明の液滴吐出装置は、ワークに向けて液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドのノズル孔から吐出されて飛行する液滴を観測する本発明の液滴観測装置とを備えることを特徴とする。
これにより、液滴吐出ヘッドから吐出された液滴を正確かつ容易に観測することができる機能を有する液滴吐出装置を提供することができる。
A droplet discharge device of the present invention includes a droplet discharge head that discharges a droplet toward a workpiece,
It is provided with the droplet observation device of the present invention which observes the droplet discharged from the nozzle hole of the droplet discharge head and flying.
Accordingly, it is possible to provide a droplet discharge device having a function capable of accurately and easily observing droplets discharged from the droplet discharge head.
以下、本発明の集光点位置検出方法、集光点位置検出装置、液滴観測方法、液滴観測装置および液滴吐出装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の集光点位置検出装置の実施形態を示す側面図、図2は、レーザー光照射手段を示す側面図、図3は、図2中のA−A線断面図、B−B線断面図およびC−C線断面図、図4は、図1に示す集光点位置検出装置において集光点位置が検出された状態を示す側面図、図5および図6は、それぞれ、図1に示す集光点位置検出装置における遮光板を示す正面図、図7は、本発明の集光点位置検出装置(液滴吐出装置)の機能ブロック図である。なお、図5および図6中のハッチング部分は、レーザー光が照射されている領域を表す。
Hereinafter, a condensing point position detection method, a condensing point position detection device, a droplet observation method, a droplet observation device, and a droplet discharge device according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
1 is a side view showing an embodiment of a condensing point position detecting device of the present invention, FIG. 2 is a side view showing a laser beam irradiation means, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. -B line sectional view and CC line sectional view, FIG. 4 is a side view showing a state where the focal point position is detected in the focal point position detecting device shown in FIG. 1, and FIG. 5 and FIG. FIG. 7 is a front view showing a light shielding plate in the condensing point position detecting device shown in FIG. 1, and FIG. 7 is a functional block diagram of the condensing point position detecting device (droplet discharge device) of the present invention. Note that hatched portions in FIGS. 5 and 6 represent regions irradiated with laser light.
図1に示す集光点位置検出装置3は、集光レンズ27を透過したレーザー光233、234の集光点(交点)Cの位置を検出するものである。まず、レーザー光233、234を照射するレーザー光照射手段2について説明する。
図1および図2に示すように、レーザー光照射手段2は、1本のレーザー光23を照射するレーザー光照射部21と、レーザー光23をレーザー光231とレーザー光232とに分岐させるビームスプリッター(プリズム)25と、レーザー光231および232のそれぞれの一部を遮光するレーザーブレード26と、集光レンズ27とを有している。
レーザー光照射部21の種類としては、特に限定されず、例えばNe−Heレーザー、Arレーザー、CO2レーザー等の気体レーザー、ルビーレーザー、YAGレーザー、ガラスレーザー等の固体レーザー、半導体レーザー等を用いることができる。
The condensing point
As shown in FIGS. 1 and 2, the laser beam irradiation means 2 includes a laser
The type of the laser
図3(A)に示すように、レーザー光照射部21から照射されたレーザー光23は、その断面がほぼ円形である。このレーザー光23がビームスプリッター25を通過すると、互いに平行な一対のレーザー光231、232に分岐する。図3(B)に示すように、レーザー光231、232の断面は、それぞれ、ほぼ半円形となる。レーザー光231、232がレーザーブレード26を通過すると、レーザー光231は、その上部が遮光され、レーザー光232は、その下部が遮光される。これにより、図3(C)に示すように、細長い横断面のレーザー光233および234が得られる。換言すれば、レーザー光233および234は、帯状の光束になっている。
As shown in FIG. 3A, the
図1に示すように、互いに平行な状態のレーザー光233、234は、集光レンズ27に入射し、屈折して、集光点Cで交差する。集光点位置検出装置3は、このような集光点Cの位置を検出するものである。
なお、図示の構成では、集光レンズ27に入射する前のレーザー光233、234が互いに平行であるので、集光点Cの位置は、集光レンズ27の焦点位置に一致している。集光レンズ27に入射する前のレーザー光233、234が互いに平行でない場合には、集光点Cの位置は、集光レンズ27の焦点位置よりも集光レンズ27側またはその反対側にずれた位置になる。
As shown in FIG. 1, the
In the illustrated configuration, since the
集光点位置検出装置3は、集光レンズ27の光軸Ax上にピンホール(小孔)41を有する遮光板4と、遮光板4を光軸Ax方向に沿って移動させるリニアモータ(移動手段)11と、遮光板4の光軸Ax方向の位置を検出するリニアエンコーダ(位置検出手段)12と、レーザー光233、234を受光して光電変換する受光素子(受光手段)71、72とを備えている。
The condensing point
遮光板4は、平板状の部材である。この遮光板4は、ピンホール41の位置が光軸Axに一致するように、設置高さが予め調整されている。また、遮光板4のレーザー光233、234が照射される側の面には、光を散乱させる散乱処理が施されているのが好ましい。これにより、レーザー光233、234の反射光が特定の方向に向かうことが防止され、オペレーターの安全を確保することができる。
The light shielding plate 4 is a flat member. The light shielding plate 4 has an installation height adjusted in advance so that the position of the
遮光板4は、リニアモータ11の駆動により、光軸Ax方向に移動可能になっている。なお、遮光板4を移動させる移動手段としては、リニアモータ11に限らず、いかなるものでも良く、例えば、ボールねじとこれを回転させるサーボモータなどで構成してもよい。
リニアモータ11は、制御手段6の制御に基づいて作動する(図7参照)。制御手段6は、CPU(Central Processing Unit)61と、記憶部62とを有している。記憶部62は、CPU61に読み取り可能な記憶媒体(記録媒体)を有しており、この記憶媒体は、磁気的、光学的記録媒体、もしくは半導体メモリ等で構成されている。
The light shielding plate 4 is movable in the direction of the optical axis Ax by driving the
The
遮光板4の光軸Ax方向の位置は、リニアエンコーダ12によって検出される。リニアエンコーダ12の検出信号は、制御手段6に入力される。なお、遮光板4の位置検出手段としては、リニアエンコーダ12に限らず、いかなるものでも良く、例えば、レーザー測長器などで構成してもよい。
図1に示すように、受光素子71は、レーザー光233の光路上であって遮光板4の先に配置されている。受光素子72は、レーザー光234の光路上であって遮光板4の先に配置されている。受光素子71、72が出力した信号は、制御手段6に入力される。
The position of the light shielding plate 4 in the optical axis Ax direction is detected by the
As shown in FIG. 1, the
本実施形態の集光点位置検出装置3では、制御手段6が集光点位置検出手段として機能する。制御手段6は、次のようにして集光点Cの位置を検出する。
集光点位置検出装置3は、図1に示す状態から、集光点Cの位置の検出動作を開始する。図1の状態では、遮光板4は、集光レンズ27から比較的遠い位置にある。これにより、図1の状態では、レーザー光233、234が遮光板4で遮られているので、受光素子71、72では、レーザー光233、234が受光されない。
In the condensing point
The condensing point
図1の状態から、制御手段6は、リニアモータ11を作動させて遮光板4を集光レンズ27に近づく方向に移動させていく。図4に示す位置まで遮光板4が移動すると、レーザー光233、234がピンホール41を通過し、受光素子71、72によって受光される。この状態では、遮光板4(ピンホール41)の位置が集光点Cの位置に一致している。よって、制御手段6は、レーザー光233、234が受光素子71、72で受光されたのをその出力信号に基づいて検知し、その時点においてリニアエンコーダ12によって検出された遮光板4の光軸Ax方向の位置を集光点Cの位置であると判断する。このようにして、制御手段6は、集光点Cの位置を検出することができる。
From the state of FIG. 1, the control means 6 operates the
また、制御手段6は、レーザー光233、234が受光素子71、72で受光された後、遮光板4の位置を図中の左右に少しずつ移動させて、受光素子71、72の受光量が最大となる位置を検出し、その位置を集光点Cの位置と決定することとしてもよい。これにより、より正確な集光点Cの位置を検出することができる。
また、集光点Cの位置の検出動作を開始するときは、上記と逆に、遮光板4が集光レンズ27に近い位置から、遠ざかる方向に向かって遮光板4を移動させるようにしてもよい。
In addition, after the
In addition, when the detection operation of the position of the condensing point C is started, the light shielding plate 4 may be moved in the direction away from the position where the light shielding plate 4 is close to the condensing
以上説明したような本発明の集光点位置検出装置3によれば、レーザー光233、234の集光点Cの位置を正確、容易かつ迅速に検出することができる。また、本発明では、簡単な構造の集光点位置検出装置3によって上記効果を達成することができる。
なお、本実施形態では、受光手段として2つの受光素子71、72を設置しているが、このうちのいずれか一方のみを設置することとしてもよい。また、受光手段としては、受光素子に限らず、例えばCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子を用いてもよい。
According to the condensing point
In the present embodiment, the two
また、本実施形態では、比較的細い光束の2本のレーザー光233、234の交点である集光点Cの位置を検出しているが、本発明では、比較的太い光束のレーザー光の集光点(焦点)の位置を検出することもできる。
また、図示の構成では、受光素子71、72は、光軸Axからずれた位置に配置されているが、光軸Ax上に配置してもよい。
また、遮光板4には、ピンホール41に代えて、光軸Axを通って図1の紙面に垂直な方向に沿って延びるスリットを形成してもよく、この場合にも、上記と同様にして集光点Cの位置を検出することができる。
In this embodiment, the position of the condensing point C, which is the intersection of the two
In the illustrated configuration, the
In addition, instead of the
図8は、本発明の液滴観測装置および液滴吐出装置の実施形態を示す側面図である。
図8に示す液滴吐出装置1は、液滴吐出ヘッド9と、液滴吐出ヘッド9のノズル孔92から吐出されて飛行する液滴100を観測する液滴観測装置5とを有している。まず、液滴吐出ヘッド9について説明する。
図1および図2に示すように、液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)9は、その下面側にノズル面91を有しており、ノズル面91には、複数のノズル孔92が3列に並べて形成されている。すなわち、図8中では、3個のノズル孔92が現れているが、ノズル孔92は、さらに、図8の紙面に垂直な方向に多数並んで形成されている。なお、このノズル孔列の数は、3列に限らず、2列以下でも、4列以上でもよい。
各ノズル孔92に対しては、それぞれ、そのノズル孔92に連通する圧力室(キャビティ)93と、この圧力室93内に充填された液体の圧力を変化させるアクチュエータ(図示せず)とが設けられている。
FIG. 8 is a side view showing an embodiment of the droplet observation device and the droplet discharge device of the present invention.
The droplet discharge device 1 shown in FIG. 8 includes a droplet discharge head 9 and a droplet observation device 5 that observes a
As shown in FIGS. 1 and 2, the droplet discharge head (inkjet head) 9 has a
Each
液滴吐出ヘッド9は、ヘッド駆動部13によって駆動される。ヘッド駆動部13は、制御手段6の制御に基づき、液滴吐出ヘッド9のアクチュエータに駆動信号を通電する。アクチュエータに駆動信号が通電されると、このアクチュエータが作動して圧力室93内の液体の圧力を変化させ、その結果、圧力室93内の液体がノズル孔92から下方向に向けて液滴100として吐出される。なお、液滴吐出ヘッド9のアクチュエータとしては、特に限定されず、例えばピエゾアクチュエータ、静電アクチュエータ等を用いることができる。また、液滴吐出ヘッド9は、液体を加熱して気泡を生じさせるヒータをアクチュエータとして用いた膜沸騰式のインクジェットヘッドでもよい。
The droplet discharge head 9 is driven by the
液滴吐出ヘッド9が吐出する液体(分散液を含む)としては、特に限定されるものではなく、例えば、インク、カラーフィルタのフィルタ材料、有機EL装置におけるEL発光層を形成するための蛍光材料、PDP装置における蛍光体を形成するための蛍光材料、電気泳動表示装置における泳動体を形成する泳動体材料、基板の表面にバンクを形成するためのバンク材料、各種コーティング材料、電極を形成するための液状電極材料、2枚の基板間に微小なセルギャップを構成するためのスペーサを構成する粒子材料、金属配線を形成するための液状金属材料、マイクロレンズを形成するためのレンズ材料、レジスト材料、光拡散体を形成するための光拡散材料等、いかなる液体でもよい。 The liquid (including the dispersion liquid) discharged by the droplet discharge head 9 is not particularly limited. For example, ink, a filter material for a color filter, and a fluorescent material for forming an EL light emitting layer in an organic EL device. In order to form a fluorescent material for forming a phosphor in a PDP apparatus, an electrophoretic material for forming an electrophoretic body in an electrophoretic display device, a bank material for forming a bank on the surface of a substrate, various coating materials, and an electrode Liquid electrode material, particle material constituting spacer for forming a minute cell gap between two substrates, liquid metal material for forming metal wiring, lens material for forming microlens, resist material Any liquid such as a light diffusing material for forming a light diffuser may be used.
液滴吐出装置1は、例えばガラス基板、シリコン基板、フレキシブル基板等の各種基板やレンズ等の光学部材などのワークを保持するワークテーブル(図示せず)と、このワークテーブルと液滴吐出ヘッド9とを直交する2方向に相対的に移動させる移動機構(図示せず)とを備えている。そして、液滴吐出装置1は、制御手段6の制御に基づいて、この移動機構を作動し、前記2方向の一方を主走査方向、他方を副走査方向として、液滴吐出ヘッド9とワークテーブルとを相対的に移動しつつ各ノズル孔92から液滴100をワークテーブル上のワークに向けて吐出することにより、ワーク上に所定のパターンを描画することができる。
The droplet discharge device 1 includes, for example, a work table (not shown) that holds a work such as various substrates such as a glass substrate, a silicon substrate, a flexible substrate, and an optical member such as a lens, and the work table and the droplet discharge head 9. And a moving mechanism (not shown) that relatively moves in two directions orthogonal to each other. Then, the droplet discharge device 1 operates this moving mechanism based on the control of the control means 6, and the droplet discharge head 9 and the work table with one of the two directions as the main scanning direction and the other as the sub-scanning direction. A predetermined pattern can be drawn on the work by ejecting the
液滴観測装置5は、液滴吐出ヘッド9のノズル孔92から吐出された液滴100の飛行速度を観測する装置である。この液滴観測装置5は、前述したレーザー光照射手段2および集光点位置検出装置3と、受光素子71、72の出力信号に基づいて液滴100の飛行速度に関する情報を得る液滴観測手段とを備えている。なお、図8中では、遮光板4、リニアモータ11およびリニアエンコーダ12の図示を省略している。
レーザー光照射手段2は、集光レンズ27を透過したレーザー光233、234が交点(集光点)Cで互いに交差した後、観測対象とするノズル孔92から吐出された液滴100の弾道とさらに交差するように、レーザー光233、234を照射する。また、前記液滴観測手段は、本実施形態では、前述した制御手段6によって構成されている。
The droplet observation device 5 is a device that observes the flight speed of the
The laser beam irradiating means 2 includes the trajectory of the
以下、この液滴観測装置5によって液滴100の飛行速度を測定する方法について説明する。なお、以下の説明では、液滴吐出ヘッド9の3列のノズル孔92のうち、中央の列について測定する場合を説明する。
まず、制御手段6は、集光点位置検出装置3を作動させて、レーザー光233、234の交点Cの位置を検出し、その位置データを記憶部62に記憶する。交点Cの位置の検出を終えたら、遮光板4を撤去する。
Hereinafter, a method for measuring the flight speed of the
First, the control means 6 operates the condensing point
次いで、制御手段6は、検出された交点Cの位置データと、記憶部62に予め記憶されたノズル孔92の位置データとに基づいて、交点Cと液滴100の弾道との距離L1を求める。さらに、制御手段6は、求められた距離L1と、記憶部62に予め記憶されたレーザー光233、234の光軸Axに対する傾斜角度データとに基づいて、レーザー光233、234と液滴100の弾道との2つの交点間の距離L2を算出する。なお、レーザー光233、234の光軸Axに対する傾斜角度は、集光レンズ27の特性(焦点距離)によって定まる。
Next, the control means 6 determines the distance L 1 between the intersection C and the trajectory of the
ノズル孔92から吐出された液滴100は、レーザー光234、233の順に遮る。液滴100がレーザー光234を遮った瞬間には、受光素子72の出力信号が変化し、液滴100がレーザー光233を遮った瞬間には、受光素子71の出力信号が変化する。受光素子72の出力信号が変化した瞬間から受光素子71の出力信号が変化した瞬間までの時間差の間に液滴100が飛行した距離は、L2である。よって、制御手段6は、距離L2をこの時間差で除算することにより、液滴100の飛行速度を算出することができる。
The
同様にして、液滴観測装置5は、交点Cの位置から図8中の距離L3およびL4を算出することによって図8中の左側の列のノズル孔92について液滴100の飛行速度を測定することができ、図8中の距離L5およびL6を算出することによって図8中の右側の列のノズル孔92について液滴100の飛行速度を測定することができる。
さらに、液滴観測装置5は、前記移動機構を作動して液滴吐出ヘッド9を図8の紙面に垂直な方向に移動させることにより、各ノズル孔列のうちの他のノズル孔92について、同様に液滴100の飛行速度を測定することができる。
Similarly, the droplet observation device 5 calculates the flight speed of the
Further, the droplet observation device 5 operates the moving mechanism to move the droplet discharge head 9 in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. Similarly, the flight speed of the
このような液滴観測装置5によれば、集光点位置検出装置3によって交点Cの位置を正確かつ容易に検出することができるので、飛行する液滴100を正確かつ容易に観測することができる。また、観測対象とするノズル孔列を変更する場合にも、上記のようにして容易に対応することができる。
なお、本実施形態の液滴観測装置5は、液滴100の飛行速度を測定するものであるが、本発明では、これに限らず、例えば、液滴100の体積、吐出抜け、飛行曲がり等の他の情報を観測することとしてもよい。
According to such a droplet observation device 5, the position of the intersection C can be accurately and easily detected by the condensing point
The droplet observation device 5 of the present embodiment measures the flight speed of the
以上、本発明の集光点位置検出方法、集光点位置検出装置、液滴観測方法、液滴観測装置および液滴吐出装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明の集光点位置検出装置、液滴観測装置および液滴吐出装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。 As mentioned above, although the condensing point position detecting method, the condensing point position detecting device, the droplet observing method, the droplet observing device, and the droplet discharging device of the present invention have been described with respect to the illustrated embodiments, the present invention is not limited thereto. Is not to be done. Each part which comprises the condensing point position detection apparatus of this invention, a droplet observation apparatus, and a droplet discharge apparatus can be substituted with the thing of the arbitrary structures which can exhibit the same function. Moreover, arbitrary components may be added.
1……液滴吐出装置 2……レーザー光照射手段 21……レーザー光照射部 23、231、232、233、234……レーザー光 25……ビームスプリッター 26……レーザーブレード 27……集光レンズ 3……集光点位置検出装置 4……遮光板 41……ピンホール 5……液滴観測装置 6……制御手段 61……CPU 62……記憶部 71、72……受光素子 9……液滴吐出ヘッド 91……ノズル面 92……ノズル孔 93……圧力室 11……リニアモータ 12……リニアエンコーダ 13……ヘッド駆動部 100……液滴 Ax……光軸 C……集光点(交点)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Droplet discharge device 2 ... Laser beam irradiation means 21 ... Laser
Claims (7)
前記集光レンズの光軸上にピンホールまたはスリットを有する遮光板を前記集光レンズの光軸方向に沿って移動させつつ、前記レーザー光の光路上であって前記遮光板の先に配置した受光手段の出力信号を検出し、該出力信号と前記遮光板の位置とに基づいて前記集光点位置を検出することを特徴とする集光点位置検出方法。 A condensing point position detecting method for detecting a condensing point position of laser light transmitted through a condensing lens,
A light shielding plate having a pinhole or a slit on the optical axis of the condenser lens is moved along the optical axis direction of the condenser lens, and is disposed on the optical path of the laser light and at the tip of the light shielding plate. A condensing point position detecting method, comprising: detecting an output signal of a light receiving means; and detecting the condensing point position based on the output signal and the position of the light shielding plate.
前記集光レンズの光軸上にピンホールまたはスリットを有する遮光板と、
前記遮光板を前記集光レンズの光軸方向に沿って移動させる移動手段と、
前記遮光板の前記光軸方向の位置を検出する位置検出手段と、
前記レーザー光の光路上であって前記遮光板の先に配置され、受光した光を光電変換する受光手段と、
前記移動手段を作動して前記遮光板を前記光軸方向に移動させた状態で、前記受光手段の出力信号と前記位置検出手段により検出された前記遮光板の位置情報とに基づいて前記集光点位置を検出する集光点位置検出手段とを備えることを特徴とする集光点位置検出装置。 A condensing point position detecting device for detecting a condensing point position of laser light transmitted through a condensing lens,
A light shielding plate having a pinhole or slit on the optical axis of the condenser lens;
Moving means for moving the light shielding plate along the optical axis direction of the condenser lens;
Position detecting means for detecting the position of the light shielding plate in the optical axis direction;
A light receiving means arranged on the tip of the light shielding plate on the optical path of the laser light and photoelectrically converting the received light;
The light condensing is performed based on the output signal of the light receiving means and the position information of the light shielding plate detected by the position detecting means in a state where the moving means is operated to move the light shielding plate in the optical axis direction. A condensing point position detecting device comprising condensing point position detecting means for detecting a point position.
請求項1に記載の集光点位置検出方法を用いて検出した前記レーザー光の集光点位置の情報を加味して、飛行する液滴に関する情報を得ることを特徴とする液滴観測方法。 The ballistic trajectory of the liquid droplet ejected from the nozzle hole of the liquid droplet ejection head is irradiated with at least one laser beam that has passed through a condenser lens so as to intersect the trajectory, and the laser beam is received. A droplet observation method for observing a flying droplet based on an output signal of the means,
A droplet observing method characterized in that information on a flying droplet is obtained in consideration of information on a condensing point position of the laser beam detected by using the condensing point position detecting method according to claim 1.
集光レンズを透過した2本のレーザー光が前記集光レンズの光軸上で互いに交差した後さらに前記液滴の弾道とそれぞれ交差するように該2本のレーザー光を照射するとともに、前記2本のレーザー光を受光手段で受光し、
請求項1に記載の集光点位置検出方法を用いて検出された前記2本のレーザー光の交点位置に基づいて前記交点と前記弾道との距離を求め、
前記距離に基づいて前記2本のレーザー光と前記弾道との2つの交点間の距離を算出し、
前記交点間の距離と、液滴が前記2本のレーザー光を順に遮ったときの前記受光手段の出力信号変化の時間差とに基づいて、前記液滴の飛行速度に関する情報を得ることを特徴とする液滴観測方法。 A droplet observation method for measuring a flight speed of a droplet ejected from a nozzle hole of a droplet ejection head,
The two laser beams transmitted through the condenser lens intersect with each other on the optical axis of the condenser lens, and then irradiate the two laser lights so as to intersect with the droplet trajectory, respectively. The laser beam of the book is received by the light receiving means,
Obtaining the distance between the intersection and the trajectory based on the intersection position of the two laser beams detected using the condensing point position detection method according to claim 1;
Based on the distance, calculate the distance between two intersections of the two laser beams and the ballistic path,
Obtaining information on the flight speed of the droplet based on the distance between the intersections and the time difference of the output signal change of the light receiving means when the droplet intercepts the two laser beams in order. Droplet observation method.
集光レンズを透過させた少なくとも1本のレーザー光を前記液滴の弾道と交差するように照射するレーザー光照射手段と、
前記レーザー光の集光点位置を検出する請求項2または3に記載の集光点位置検出装置と、
前記レーザー光を受光し、光電変換する受光手段と、
前記受光手段の出力信号に基づいて、飛行する液滴に関する情報を得る液滴観測手段とを備え、
前記液滴観測手段は、前記集光点位置検出装置を用いて検出された前記レーザー光の集光点位置の情報を加味して、飛行する液滴に関する情報を得ることを特徴とする液滴観測装置。 A droplet observation apparatus for observing a droplet ejected from a nozzle hole of a droplet ejection head and flying,
Laser light irradiation means for irradiating at least one laser light transmitted through the condenser lens so as to intersect the trajectory of the droplet;
The condensing point position detection device according to claim 2 or 3, wherein the condensing point position of the laser beam is detected.
A light receiving means for receiving the laser beam and performing photoelectric conversion;
Droplet observation means for obtaining information on flying droplets based on the output signal of the light receiving means,
The droplet observation means obtains information on a flying droplet by taking into account information on the condensing point position of the laser beam detected using the condensing point position detecting device. Observation device.
前記液滴吐出ヘッドのノズル孔から吐出されて飛行する液滴を観測する請求項6に記載の液滴観測装置とを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
A liquid droplet ejection head for ejecting liquid droplets toward the workpiece;
A droplet discharge device comprising: the droplet observation device according to claim 6, which observes a droplet discharged from a nozzle hole of the droplet discharge head and flying.
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