JP2005083769A - 液滴観測方法および液滴観測装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構成で、液滴吐出ヘッドから吐出されて飛行する液滴を容易かつ正確に観測することができる液滴観測方法および液滴観測装置を提供すること。
【解決手段】本発明の液滴観測方法は、液滴吐出ヘッド9のノズル孔91から吐出されて飛行する液滴100を観測する方法である。この液滴観測方法では、互いに平行な一対のレーザー光21a、21bと、互いに平行な一対のレーザー光22a、22bとを照射し、レーザー光21a、21bの間、および、レーザー光22a、22bの間を狙ってノズル孔91から液滴100を吐出する。そして、レーザー光21a、21b、22a、22bを受光素子31、32、33、34によってそれぞれ受光し、液滴100がレーザー光21a、21b、22a、22bを遮るか否かを受光素子31、32、33、34の出力信号に基づいてそれぞれ検出することにより、液滴100に関する情報を得る。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の液滴観測方法は、液滴吐出ヘッド9のノズル孔91から吐出されて飛行する液滴100を観測する方法である。この液滴観測方法では、互いに平行な一対のレーザー光21a、21bと、互いに平行な一対のレーザー光22a、22bとを照射し、レーザー光21a、21bの間、および、レーザー光22a、22bの間を狙ってノズル孔91から液滴100を吐出する。そして、レーザー光21a、21b、22a、22bを受光素子31、32、33、34によってそれぞれ受光し、液滴100がレーザー光21a、21b、22a、22bを遮るか否かを受光素子31、32、33、34の出力信号に基づいてそれぞれ検出することにより、液滴100に関する情報を得る。
【選択図】図1
Description
本発明は、液滴観測方法および液滴観測装置に関する。
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、液滴吐出ヘッドから吐出された液滴の飛行速度や体積等を観測し、安定した吐出が行えるように液滴吐出ヘッドの駆動条件等を決定する必要がある。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素子で受光し、液滴がレーザー光を横切るのを受光素子の出力信号の変化に基づいて検出することにより、液滴を観測している(例えば、特許文献1参照)。
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、液滴吐出ヘッドから吐出された液滴の飛行速度や体積等を観測し、安定した吐出が行えるように液滴吐出ヘッドの駆動条件等を決定する必要がある。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素子で受光し、液滴がレーザー光を横切るのを受光素子の出力信号の変化に基づいて検出することにより、液滴を観測している(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記の液滴観測方法には、次のような問題があった。第一の問題として、上記従来の方法では、レーザー光が液滴の弾道と交差するように正確に位置合わせされている必要があるが、その位置合わせをするのに多大な時間と手間を要しており、観測作業が煩雑であった。また、第二の問題として、液滴の飛行曲がりが生じた場合には、液滴がレーザー光に触れないので、観測が行えなかった。また、飛行曲がりが生じた場合、曲がった方向や曲がりの程度も把握することができなかった。
本発明の目的は、簡単な構成で、液滴吐出ヘッドから吐出されて飛行する液滴を容易かつ正確に観測することができる液滴観測方法および液滴観測装置を提供することにある。
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を観測する液滴観測方法であって、
互いに平行な一対のレーザー光を少なくとも一組照射し、前記一対のレーザー光の間を狙って前記ノズル孔から液滴を吐出し、
受光した光を光電変換する受光手段によって前記各レーザー光を受光し、
前記液滴が前記各レーザー光を遮るか否かを前記受光手段の出力信号に基づいてそれぞれ検出することにより、前記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て飛行する液滴を容易かつ正確に観測することができ、特に液滴の飛行曲がりの有無やその程度を観測するのに有利な液滴観測方法を提供することができる。この液滴観測方法によれば、液滴の弾道とレーザー光との位置合わせをするのに必要な精度が比較的低いので、容易かつ迅速に観測を行うことができる。
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を観測する液滴観測方法であって、
互いに平行な一対のレーザー光を少なくとも一組照射し、前記一対のレーザー光の間を狙って前記ノズル孔から液滴を吐出し、
受光した光を光電変換する受光手段によって前記各レーザー光を受光し、
前記液滴が前記各レーザー光を遮るか否かを前記受光手段の出力信号に基づいてそれぞれ検出することにより、前記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て飛行する液滴を容易かつ正確に観測することができ、特に液滴の飛行曲がりの有無やその程度を観測するのに有利な液滴観測方法を提供することができる。この液滴観測方法によれば、液滴の弾道とレーザー光との位置合わせをするのに必要な精度が比較的低いので、容易かつ迅速に観測を行うことができる。
本発明の液滴観測方法では、前記一対のレーザー光を井桁状に二組照射し、その井桁の内側を狙って前記ノズル孔から液滴を吐出することが好ましい。
これにより、液滴がいずれの方向に飛行曲がりした場合であっても、確実に飛行曲がりを検出することができる。
本発明の液滴観測方法では、前記一対のレーザー光が前記液滴の飛行方向に複数組重なるように各レーザー光を照射することが好ましい。
これにより、飛行する液滴をより正確に観測することができ、特に飛行曲がりの程度をより正確に観測することができる。
これにより、液滴がいずれの方向に飛行曲がりした場合であっても、確実に飛行曲がりを検出することができる。
本発明の液滴観測方法では、前記一対のレーザー光が前記液滴の飛行方向に複数組重なるように各レーザー光を照射することが好ましい。
これにより、飛行する液滴をより正確に観測することができ、特に飛行曲がりの程度をより正確に観測することができる。
本発明の液滴観測方法では、前記液滴が少なくとも一つの前記レーザー光を遮ったのを検出した場合、液滴の飛行曲がりが発生したものと判定することが好ましい。
これにより、液滴の飛行曲がりをより確実に観測することができる。
本発明の液滴観測方法では、前記一対のレーザー光の間に、これらと平行に中間レーザー光を照射し、該中間レーザー光を受光手段によって受光し、飛行する液滴が前記中間レーザー光を横切るように狙って前記ノズル孔から液滴を吐出することが好ましい。
これにより、飛行する液滴をより正確に観測することができる。また、液滴の飛行速度の検出にも利用することができる。
これにより、液滴の飛行曲がりをより確実に観測することができる。
本発明の液滴観測方法では、前記一対のレーザー光の間に、これらと平行に中間レーザー光を照射し、該中間レーザー光を受光手段によって受光し、飛行する液滴が前記中間レーザー光を横切るように狙って前記ノズル孔から液滴を吐出することが好ましい。
これにより、飛行する液滴をより正確に観測することができる。また、液滴の飛行速度の検出にも利用することができる。
本発明の液滴観測方法では、前記液滴が前記中間レーザー光を遮ったのを検出した場合、液滴の飛行方向が正常であるものと判定することが好ましい。
これにより、液滴が正常な方向に飛行した場合、これを確実に検出することができる。
本発明の液滴観測方法では、前記一対のレーザー光の間隙距離を調整しつつ前記ノズル孔から液滴を繰り返し吐出して前記受光手段の出力信号を検出することにより、前記液滴が前記両レーザー光を遮る状態と遮らない状態との境界の状態を検出し、その状態のときの前記両レーザー光の間隙距離が前記液滴の外径に等しいと判定することが好ましい。
これにより、液滴の外径を正確、迅速かつ簡単に測定することができる。
これにより、液滴が正常な方向に飛行した場合、これを確実に検出することができる。
本発明の液滴観測方法では、前記一対のレーザー光の間隙距離を調整しつつ前記ノズル孔から液滴を繰り返し吐出して前記受光手段の出力信号を検出することにより、前記液滴が前記両レーザー光を遮る状態と遮らない状態との境界の状態を検出し、その状態のときの前記両レーザー光の間隙距離が前記液滴の外径に等しいと判定することが好ましい。
これにより、液滴の外径を正確、迅速かつ簡単に測定することができる。
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、
互いに平行な一対のレーザー光を少なくとも一組照射するレーザー光照射手段と、
前記各レーザー光を受光して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前記液滴が前記各レーザー光を遮るか否かをそれぞれ検出することにより、前記ノズル孔から吐出された液滴に関する情報を得る液滴観測手段とを備え、
前記液滴吐出ヘッドは、前記一対のレーザー光の間を狙って前記ノズル孔から液滴を吐出す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て飛行する液滴を容易かつ正確に観測することができ、特に液滴の飛行曲がりの有無やその程度を観測するのに有利な液滴観測装置を提供することができる。この液滴観測装置によれば、液滴の弾道とレーザー光との位置合わせをするに必要な精度が比較的低いので、容易かつ迅速に観測を行うことができる。
本発明の液滴観測装置では、前記一対のレーザー光の間隙距離を調整する間隙距離調整手段をさらに備えることが好ましい。
これにより、飛行する液滴をより多面的に観測することができ、例えば液滴の外径を測定するのに利用することもできる。
互いに平行な一対のレーザー光を少なくとも一組照射するレーザー光照射手段と、
前記各レーザー光を受光して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前記液滴が前記各レーザー光を遮るか否かをそれぞれ検出することにより、前記ノズル孔から吐出された液滴に関する情報を得る液滴観測手段とを備え、
前記液滴吐出ヘッドは、前記一対のレーザー光の間を狙って前記ノズル孔から液滴を吐出す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て飛行する液滴を容易かつ正確に観測することができ、特に液滴の飛行曲がりの有無やその程度を観測するのに有利な液滴観測装置を提供することができる。この液滴観測装置によれば、液滴の弾道とレーザー光との位置合わせをするに必要な精度が比較的低いので、容易かつ迅速に観測を行うことができる。
本発明の液滴観測装置では、前記一対のレーザー光の間隙距離を調整する間隙距離調整手段をさらに備えることが好ましい。
これにより、飛行する液滴をより多面的に観測することができ、例えば液滴の外径を測定するのに利用することもできる。
以下、本発明の液滴観測方法および液滴観測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、本発明の第1実施形態の液滴観測装置を示す斜視図、図2は、図1に示す液滴観測装置においてレーザー光の間を液滴が通過する様子を示す図、図3は、図1に示す液滴観測装置の機能ブロック図である。
図1は、本発明の第1実施形態の液滴観測装置を示す斜視図、図2は、図1に示す液滴観測装置においてレーザー光の間を液滴が通過する様子を示す図、図3は、図1に示す液滴観測装置の機能ブロック図である。
図1に示す液滴観測装置1Aは、液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)9のノズル孔91から吐出されて飛行する液滴100を観測する装置である。まず、液滴吐出ヘッド9について説明する。
液滴吐出ヘッド9は、その下面側にノズル面を有しており、ノズル面には、複数のノズル孔91が並べて形成されている。各ノズル孔91に対しては、図示を省略するが、それぞれ、そのノズル孔に連通する圧力室(キャビティ)と、この圧力室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とが設けられている。
液滴吐出ヘッド9は、その下面側にノズル面を有しており、ノズル面には、複数のノズル孔91が並べて形成されている。各ノズル孔91に対しては、図示を省略するが、それぞれ、そのノズル孔に連通する圧力室(キャビティ)と、この圧力室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とが設けられている。
液滴吐出ヘッド9は、ヘッド駆動部11によって駆動される。ヘッド駆動部11は、後述する制御手段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内の液体の圧力を変化させ、その結果、圧力室内の液体がノズル孔91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。
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。
液滴観測装置1Aは、レーザー光照射手段2を有している。レーザー光照射手段2は、例えばレーザーダイオード等のレーザー光源を備えており、互いに平行な一対のレーザー光21a、21bと、互いに平行な一対のレーザー光22a、22bとを照射する。
本実施形態では、レーザー光21a、21bの方向と、レーザー光22a、22bの方向とは、同じになっている。また、レーザー光21a、21bと、レーザー光22a、22bとは、液滴100の飛行方向に所定距離離間して重なるように配置されている。
本実施形態では、レーザー光21a、21bの方向と、レーザー光22a、22bの方向とは、同じになっている。また、レーザー光21a、21bと、レーザー光22a、22bとは、液滴100の飛行方向に所定距離離間して重なるように配置されている。
図3に示すように、液滴観測装置1Aは、レーザー光照射手段2の作動を制御する制御手段6を有している。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。
液滴吐出ヘッド9は、レーザー光21a、21bの間およびレーザー光22a、22bの間を狙ってノズル孔91から液滴100を吐出する。すなわち、図2に示すように、ノズル孔91から吐出された液滴100が正常な方向(ノズル面に対し垂直な方向)に飛行した場合には、液滴100は、レーザー光21a、21bの間およびレーザー光22a、22bの間を通過する。
なお、図1の状態では、液滴吐出ヘッド9のうちの最も端にあるノズル孔91を観測対象としているが、図示しない移動機構の作動によって液滴吐出ヘッド9を位置合わせすることにより、他のノズル孔91についても液滴100を観測することができる。
本発明では、吐出した液滴100がレーザー光を横切るように狙いをつける必要がないことから、観測対象とするノズル孔91とレーザー光21a、21b、22a、22bとの位置合わせにそれほど高い精度が要求されないので、観測のための準備作業に要する時間と手間を節減でき、液滴100の観測を容易かつ迅速に行うことができる。
本発明では、吐出した液滴100がレーザー光を横切るように狙いをつける必要がないことから、観測対象とするノズル孔91とレーザー光21a、21b、22a、22bとの位置合わせにそれほど高い精度が要求されないので、観測のための準備作業に要する時間と手間を節減でき、液滴100の観測を容易かつ迅速に行うことができる。
液滴観測装置1Aは、さらに、レーザー光21aを受光する受光素子31と、レーザー光21bを受光する受光素子32と、レーザー光22aを受光する受光素子33と、レーザー光22bを受光する受光素子34とを有している。
受光素子31〜34は、それぞれ、受光した光を光電変換して受光量に応じた信号を出力し、それらの信号は、制御手段6に入力される。
受光素子31〜34は、それぞれ、受光した光を光電変換して受光量に応じた信号を出力し、それらの信号は、制御手段6に入力される。
このような液滴観測装置1Aでは、制御手段6は、受光素子31〜34の出力信号に基づいて、液滴100がレーザー光21a、21b、22a、22bを遮るか否かをそれぞれ検出することにより、ノズル孔91から吐出された液滴100に関する情報を得る液滴観測手段として機能する。
本実施形態の液滴観測装置1Aでは、制御手段6は、液滴100の飛行曲がり(吐出された液滴100が正常な方向に対し傾斜した方向に飛行すること)を検出することができる。例えば、液滴100が図2中の左側へ飛行曲がりして、液滴100がレーザー光21aまたは22aを一部でも遮ると、液滴100の通過に際して受光素子31または33の出力信号が一瞬低下するので、制御手段6は、液滴100が図2中の左側へ飛行曲がりしたと判定することができる。
本実施形態の液滴観測装置1Aでは、制御手段6は、液滴100の飛行曲がり(吐出された液滴100が正常な方向に対し傾斜した方向に飛行すること)を検出することができる。例えば、液滴100が図2中の左側へ飛行曲がりして、液滴100がレーザー光21aまたは22aを一部でも遮ると、液滴100の通過に際して受光素子31または33の出力信号が一瞬低下するので、制御手段6は、液滴100が図2中の左側へ飛行曲がりしたと判定することができる。
同様にして、制御手段6は、液滴100の通過に際して受光素子32または34の出力信号が一瞬低下した場合には、液滴100が図2中の右側へ飛行曲がりしたと判定することができる。
また、液滴観測装置1Aでは、次のようにして、飛行曲がりの程度(曲がり角度)をも検出することができる。図2中の左側への飛行曲がりの場合について説明すると、受光素子33の出力信号が僅かに変化した場合には、液滴100がレーザー光22aを僅かに遮ったことになるので、飛行曲がりの程度が比較的小さいと判定され、受光素子33の出力信号が大きく変化した場合には、液滴100がレーザー光22aの大部分を遮ったことになるので、飛行曲がりの程度がより大きいと判定される。また、受光素子31の出力信号が変化した場合には、液滴100がレーザー光21aを遮ったことになるので、液滴100の飛行曲がりがさらに大きいと判定することができる。
また、液滴観測装置1Aでは、次のようにして、飛行曲がりの程度(曲がり角度)をも検出することができる。図2中の左側への飛行曲がりの場合について説明すると、受光素子33の出力信号が僅かに変化した場合には、液滴100がレーザー光22aを僅かに遮ったことになるので、飛行曲がりの程度が比較的小さいと判定され、受光素子33の出力信号が大きく変化した場合には、液滴100がレーザー光22aの大部分を遮ったことになるので、飛行曲がりの程度がより大きいと判定される。また、受光素子31の出力信号が変化した場合には、液滴100がレーザー光21aを遮ったことになるので、液滴100の飛行曲がりがさらに大きいと判定することができる。
また、制御手段6は、液滴100の通過に際し、受光素子31〜34のいずれにも出力信号の変化がなかった場合には、液滴100の飛行方向が正常であるものと判定する。
なお、図示の構成では、レーザー光の受光手段として各レーザー光に個別の受光素子を設置しているが、このような構成に限らず、レーザー光21a、21b、22aおよび22bを一括して受光するCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子を用いてもよい。
なお、図示の構成では、レーザー光の受光手段として各レーザー光に個別の受光素子を設置しているが、このような構成に限らず、レーザー光21a、21b、22aおよび22bを一括して受光するCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子を用いてもよい。
また、本実施形態では、レーザー光21a、21bと、レーザー光22a、22bとの二組の平行レーザー光を照射しているが、本発明では、少なくとも一組の平行レーザー光を照射すればよい。すなわち、レーザー光21a、21bと、レーザー光22a、22bとのいずれか一組を照射して観測してもよい。
図4は、本発明の第2実施形態においてレーザー光の間を液滴が通過する様子を示す図である。以下、この図に基づいて本発明の第2実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図4は、本発明の第2実施形態においてレーザー光の間を液滴が通過する様子を示す図である。以下、この図に基づいて本発明の第2実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
本実施形態では、レーザー光照射手段2により、レーザー光21a、21bの間にこれらと平行に中間レーザー光23が照射されており、また、レーザー光22a、22bの間にこれらと平行に中間レーザー光24が照射されている。中間レーザー光23、24は、それぞれ、図示しない受光素子により受光され、それらの受光素子の出力信号は、制御手段6に入力される。
液滴吐出ヘッド9のノズル孔91からは、液滴100が中間レーザー光23、24を横切るように狙って吐出される。すなわち、吐出された液滴100が正常な方向101に飛行した場合には、この液滴100は、中間レーザー光23、24を順次横切る。
よって、制御手段6は、液滴100が中間レーザー光23、24を遮ったのを受光素子の出力信号に基づいて検出した場合、液滴100の飛行方向が正常であるものと判定する。
よって、制御手段6は、液滴100が中間レーザー光23、24を遮ったのを受光素子の出力信号に基づいて検出した場合、液滴100の飛行方向が正常であるものと判定する。
なお、液滴100が傾斜した方向102に飛行曲がりした場合には、前記第1実施形態と同様にこれを検出することができる。
前記第1実施形態では、前述したように、制御手段6は、受光素子31〜34のいずれにも出力信号の変化がなかった場合に液滴100の飛行方向が正常であるものと判定するが、この場合、ノズル孔91の目詰まり等の原因によって吐出抜けが生じた場合にも、同様に判定されてしまう可能性がある。これに対し、本実施形態では、液滴100が実際に吐出され、かつ正常な方向101に飛行したのを直接的に検出することができる。
前記第1実施形態では、前述したように、制御手段6は、受光素子31〜34のいずれにも出力信号の変化がなかった場合に液滴100の飛行方向が正常であるものと判定するが、この場合、ノズル孔91の目詰まり等の原因によって吐出抜けが生じた場合にも、同様に判定されてしまう可能性がある。これに対し、本実施形態では、液滴100が実際に吐出され、かつ正常な方向101に飛行したのを直接的に検出することができる。
また、本実施形態では、次に説明するようにして、液滴100の飛行速度を測定することができる。制御手段6の記憶部62には、レーザー光23とレーザー光24との距離のデータが予め記憶されている。ノズル孔91から正常な方向101に吐出された液滴100は、レーザー光23、24をこの順に遮る。制御手段6は、液滴100がレーザー光23を遮ったのを検出したときからレーザー光24を遮ったのを検出したときまでの時間を計時し、レーザー光23、24の距離をこの時間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。
図5は、本発明の第3実施形態の液滴観測装置を示す斜視図である。以下、この図に基づいて本発明の第3実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
本実施形態の液滴観測装置1Bでは、レーザー光21a、21bと、レーザー光22a、22bとは、照射方向がほぼ90°異なっている。これにより、レーザー光21a、21b、22aおよび22bは、液滴100の飛行方向に平行な方向から見たとき、井桁状をなすように照射されている。そして、液滴吐出ヘッド9のノズル孔91からは、この井桁の内側を狙って液滴100が吐出される。
本実施形態の液滴観測装置1Bでは、レーザー光21a、21bと、レーザー光22a、22bとは、照射方向がほぼ90°異なっている。これにより、レーザー光21a、21b、22aおよび22bは、液滴100の飛行方向に平行な方向から見たとき、井桁状をなすように照射されている。そして、液滴吐出ヘッド9のノズル孔91からは、この井桁の内側を狙って液滴100が吐出される。
レーザー光21a、21bと、レーザー光22a、22bとは、液滴100の飛行方向の位置(高さ)が一致していてもよく、ずれていてもよい。
制御手段6は、液滴100の通過に際し、受光素子31の出力信号が一瞬低下した場合には、液滴100が図5中のX1方向へ飛行曲がりしたものと判定し、受光素子32の出力信号が一瞬低下した場合には、液滴100が図5中のX2方向へ飛行曲がりしたものと判定し、受光素子33の出力信号が一瞬低下した場合には、液滴100が図5中のY1方向へ飛行曲がりしたものと判定し、受光素子33の出力信号が一瞬低下した場合には、液滴100が図5中のY2方向へ飛行曲がりしたものと判定する。
制御手段6は、液滴100の通過に際し、受光素子31の出力信号が一瞬低下した場合には、液滴100が図5中のX1方向へ飛行曲がりしたものと判定し、受光素子32の出力信号が一瞬低下した場合には、液滴100が図5中のX2方向へ飛行曲がりしたものと判定し、受光素子33の出力信号が一瞬低下した場合には、液滴100が図5中のY1方向へ飛行曲がりしたものと判定し、受光素子33の出力信号が一瞬低下した場合には、液滴100が図5中のY2方向へ飛行曲がりしたものと判定する。
前記第1実施形態では、液滴100の飛行曲がりの方向が図2の紙面に垂直な方向だった場合には飛行曲がりを検出できないが、本実施形態では、上記のようにして、液滴100がいずれの方向に飛行曲がりした場合であっても、それを確実に検出することができる。
図6は、本発明の第4実施形態の液滴観測装置を示す斜視図、図7は、図6に示す液滴観測装置の機能ブロック図である。以下、これらの図に基づいて本発明の第4実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図6は、本発明の第4実施形態の液滴観測装置を示す斜視図、図7は、図6に示す液滴観測装置の機能ブロック図である。以下、これらの図に基づいて本発明の第4実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
図6に示す液滴観測装置1Cでは、レーザー光照射手段2は、レーザー光21aを照射するレーザー光照射部25と、レーザー光21bを照射するレーザー光照射部26とで構成されている。レーザー光照射部25、26は、それぞれ、レーザーダイオードとカバー部分とを有している。
液滴観測装置1Cは、レーザー光21a、21bの間隙距離Dを調整する間隙距離調整手段として、リニアモータ4を有している。リニアモータ4は、二つの可動部41および42を有しており、これらの可動部41、42をそれぞれ独立して移動可能になっている。このリニアモータ4は、制御手段6の制御に基づいて作動する。
液滴観測装置1Cは、レーザー光21a、21bの間隙距離Dを調整する間隙距離調整手段として、リニアモータ4を有している。リニアモータ4は、二つの可動部41および42を有しており、これらの可動部41、42をそれぞれ独立して移動可能になっている。このリニアモータ4は、制御手段6の制御に基づいて作動する。
レーザー光照射部25、26は、可動部41、42にそれぞれ設置されている。これにより、可動部41、42が移動するのに伴って、レーザー光21a、21bの間隙距離Dが変化する。
また、リニアモータ4には、可動部41、42の位置を検出する位置検出手段としてのリニアエンコーダ5が設置されている。リニアエンコーダ5の検出信号は、制御手段6に入力される。これにより、制御手段6は、可動部41、42の位置を把握することができ、さらには、レーザー光21a、21bの間隙距離Dを把握することができる。
また、リニアモータ4には、可動部41、42の位置を検出する位置検出手段としてのリニアエンコーダ5が設置されている。リニアエンコーダ5の検出信号は、制御手段6に入力される。これにより、制御手段6は、可動部41、42の位置を把握することができ、さらには、レーザー光21a、21bの間隙距離Dを把握することができる。
液滴観測装置1Cは、レーザー光21a、21bを受光する受光素子31、32をそれぞれ移動させる受光素子移動機構7を有している。制御手段6は、可動部41、42の移動に追従して受光素子31、32が移動するように、受光素子移動機構7の作動を制御する。これにより、レーザー光21a、21bが移動しても、受光素子31、32は、レーザー光21a、21bを確実に受光することができる。
このような液滴観測装置1Cは、次に説明するような方法により、液滴100の外径を測定することができる。
このような液滴観測装置1Cは、次に説明するような方法により、液滴100の外径を測定することができる。
液滴100の外径を測定するに当たり、制御手段6は、ヘッド駆動部11を介して液滴吐出ヘッド9に周期的に駆動信号を入力して、ノズル孔91から液滴100を繰り返し吐出させる。その間、制御手段6は、リニアモータ4を作動させてレーザー光21a、21bの間隙距離Dを調整しながら、受光素子31、32の出力信号を検出する。例えば、制御手段6は、レーザー光21a、21bの間隙距離Dが液滴100の外径よりも大きい状態から徐々に狭めていきながら受光素子31、32の出力信号を検出し、それら出力信号が液滴100の通過に際して変化し始める位置を検出する。すなわち、受光素子31の出力信号に変化が現れる位置は、液滴100がレーザー光21aを遮る状態と遮らない状態との境界の状態となり、受光素子32の出力信号に変化が現れる位置は、液滴100がレーザー光21bを遮る状態と遮らない状態との境界の状態となる。これらの境界の状態は、レーザー光21a、21bの間隙を液滴100がギリギリで通過する状態であり、よって、この状態におけるレーザー光21a、21bの間隙距離Dは、液滴100の外径に等しい。このようにして、制御手段6は、液滴100がレーザー光21a、21bを遮る状態と遮らない状態との境界の状態におけるレーザー光21a、21bの間隙距離Dをリニアエンコーダ5の出力信号に基づいて算出し、これを液滴100の外径と判定する。
このようにして得られた液滴100の外径の情報は、例えば、液滴100の体積を算出するのに用いることができる。
なお、上述したような一対のレーザー光の間隙距離を調整する間隙距離調整手段は、前記第1〜第3実施形態にも設けられていてもよい。これにより、状況に応じて一対のレーザー光の間隙距離を調整してより正確な観測を行うことができる。
なお、上述したような一対のレーザー光の間隙距離を調整する間隙距離調整手段は、前記第1〜第3実施形態にも設けられていてもよい。これにより、状況に応じて一対のレーザー光の間隙距離を調整してより正確な観測を行うことができる。
以上、本発明の液滴観測方法および液滴観測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。本発明の液滴観測方法および液滴観測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。
また、本発明では、液滴の飛行曲がり、飛行速度、外径等を観測することに限らず、例えば、液滴の体積、吐出抜けの有無等の他の情報を観測することとしてもよい。
また、本発明では、液滴の飛行曲がり、飛行速度、外径等を観測することに限らず、例えば、液滴の体積、吐出抜けの有無等の他の情報を観測することとしてもよい。
1A、1B、1C……液滴観測装置 2……レーザー光照射手段 21a、21b、22a、22b……レーザー光 23、24……中間レーザー光 25、26……レーザー光照射部 31、32、33、34……受光素子 4……リニアモータ 41、42……可動部 5……リニアエンコーダ 6……制御手段 61……CPU 62……記憶部 7……受光素子移動機構 9……液滴吐出装置 91……ノズル孔 11……ヘッド駆動部 100……液滴 101……正常な方向 102……傾斜した方向
Claims (9)
- 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方法であって、
互いに平行な一対のレーザー光を少なくとも一組照射し、前記一対のレーザー光の間を狙って前記ノズル孔から液滴を吐出し、
受光した光を光電変換する受光手段によって前記各レーザー光を受光し、
前記液滴が前記各レーザー光を遮るか否かを前記受光手段の出力信号に基づいてそれぞれ検出することにより、前記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。 - 前記一対のレーザー光を井桁状に二組照射し、その井桁の内側を狙って前記ノズル孔から液滴を吐出する請求項1に記載の液滴観測方法。
- 前記一対のレーザー光が前記液滴の飛行方向に複数組重なるように各レーザー光を照射する請求項1または2に記載の液滴観測方法。
- 前記液滴が少なくとも一つの前記レーザー光を遮ったのを検出した場合、液滴の飛行曲がりが発生したものと判定する請求項1ないし3のいずれかに記載の液滴観測方法。
- 前記一対のレーザー光の間に、これらと平行に中間レーザー光を照射し、該中間レーザー光を受光手段によって受光し、飛行する液滴が前記中間レーザー光を横切るように狙って前記ノズル孔から液滴を吐出する請求項1ないし4のいずれかに記載の液滴観測方法。
- 前記液滴が前記中間レーザー光を遮ったのを検出した場合、液滴の飛行方向が正常であるものと判定する請求項5に記載の液滴観測方法。
- 前記一対のレーザー光の間隙距離を調整しつつ前記ノズル孔から液滴を繰り返し吐出して前記受光手段の出力信号を検出することにより、前記液滴が前記両レーザー光を遮る状態と遮らない状態との境界の状態を検出し、その状態のときの前記両レーザー光の間隙距離が前記液滴の外径に等しいと判定する請求項1ないし6のいずれかに記載の液滴観測方法。
- 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、
互いに平行な一対のレーザー光を少なくとも一組照射するレーザー光照射手段と、
前記各レーザー光を受光して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前記液滴が前記各レーザー光を遮るか否かをそれぞれ検出することにより、前記ノズル孔から吐出された液滴に関する情報を得る液滴観測手段とを備え、
前記液滴吐出ヘッドは、前記一対のレーザー光の間を狙って前記ノズル孔から液滴を吐出することを特徴とする液滴観測装置。 - 前記一対のレーザー光の間隙距離を調整する間隙距離調整手段をさらに備える請求項8に記載の液滴観測装置。
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