JP2007045068A - 液滴吐出装置およびそのノズル位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノズル位置を簡単に検出することができるようにした液滴吐出装置を提供すること。
【解決手段】 液滴吐出装置は、液滴を吐出するノズル１と、該ノズル１から吐出された液滴を検出する液滴検出部２とを備え、該液滴検出部２は、液滴吐出方向と直交する方向の光軸６を有する光学ビームを発光する発光部７と該光学ビームを受光する受光部８とを有する光センサ部５と、該光センサ部５と前記ノズル１とを液滴吐出方向と前記光軸６とに直交する方向に相対移動させる第一移動部９と、前記光センサ部５の光学ビームを前記液滴が遮光するとき前記受光部８の受光量が低下することで液滴の有無を判断する制御部１０とを備え、前記液滴検出部２が、前記ノズル１の位置を検出するノズル位置検出部１１とされており、前記制御部１０は、前記ノズル１と光センサ部５とを前記第一移動部９により相対移動させて前記受光部８における受光量の変化を検出し、該検出結果に基づき当該ノズル１の位置を求めるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液滴吐出装置およびそのノズル位置検出方法に関する技術である。

液滴吐出装置のインクジェットヘッドから液滴を吐出して所定のプロセスを行なうためには、インクジェットヘッドから液滴が確実に吐出されていること、液滴が所定の位置に正確に吐出することを確認する必要がある。

そのため、従来からこれを光学的に検出する方法が提案されてきた。
しかし、近年インクジェットヘッドから吐出される液滴の体積は、高解像度、高密度記録に伴いどんどんと小さくなってきており、従来からの方法では、光を遮光する量が少なくなってきており、その検出が難しいものとなってきている。

そこで、微小な信号を検出する方法として、特許文献１（特開平９−９４９５９号公報）に記載のものが提案されている。

この従来法は、吐出されたインク滴による微小な信号の変化を検出して、その変化量を増幅することによりインクの有無を検出するもので、インクジェットヘッドの移動領域内の所定位置に設けられ、インクジェットヘッドより吐出されるインクを検出するための発光素子と受光素子とを有し、インクジェットヘッドより吐出されるインク滴により受光素子に到達する光量が減少すると、その減少した電流の変化分を変化量増幅部により増幅し、その増幅した信号と所定の電圧とを比較したパルス信号により、インクジェットヘッドよりのインク吐出量を判定する方法である。

また、不吐出ではなく不適切な吐出を検出する方法として、特許文献２（特開２００３−２７６１７１号公報)に記載のものが提案されている。

この従来方法は、発光装置と受光装置とから構成される検出部を、吐出口から吐出されるインクの通過によって光学ビームが遮光される位置に設けるとともに、インクの吐出方向に対して並列に複数配置することによって解決している。
特開平９−９４９５９号公報 特開２００３−２７６１７１号公報

しかしながら、前記特許文献１記載のものでは、受光部を０．７ｍｍ×０．７ｍｍに絞込み、光軸とノズル列を略平行に配置して、この範囲に全ノズルが入るように構成されているが、光軸とノズル列の平行が出ていない場合には、光軸に対して液滴の通過位置がずれる可能性があった。

また、小さい液滴の検出感度を上げるためには、光軸を絞り込んで、光軸に対して液滴で遮光する比率を上げることが有効であるが、光軸の大きさをさらに絞り込んだ場合には、液滴の通過位置と光軸の位置がずれてしまう可能性がさらに大きくなるものであった。

ノズル位置と光軸のずれを押さえるためには、予めノズルの位置と光軸の相対関係を明らかにしておく必要があるが、複数ヘッドの複数ノズルの各位置を予め測定することは大変な労力がかかるものであった。

さらに、全面を描画する装置の場合は、最初の数滴の液滴が出なかったとしても、全体として問題になることは少ないが、たとえば、修正装置のように極めて小さい同じ場所に、断続的に数滴〜１０滴程度ずつ吐出する装置においては、最初の数滴の液滴が以降の吐出した液滴の着弾後の挙動に影響してしまうため、最初から確実に吐出することが重要になる。

そのため、１つのノズルに対して、吐出検出で吐出することを確実に確認する必要があった。

また、テレビ用カラーフィルタ等の修正装置のように極めて小さい同じ場所に吐出する場合は、当然ながら着弾精度が重要であり、そのため曲がりを検査する必要があった。前記特許文献２記載の技術では、吐出方向に複数の検出部を設けて検出しているが、高価な検出器が複数必要であり、また、２つの検出器で検出できるかどうかだけの判断しかできないので、どの程度不適切かは判断できなかった。

そこで、本発明は、ノズル位置を簡単に検出することができるようにした液滴吐出装置を提供すること、また、そのノズル位置検出方法を提供することを目的とする。また、液滴の曲がりを簡単に検出することができる液滴吐出装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴とするところは、液滴を吐出するノズルと、該ノズルから吐出された液滴を検出する液滴検出部とを備え、該液滴検出部は、液滴吐出方向と直交する方向の光軸を有する光学ビームを発光する発光部と該光学ビームを受光する受光部とを有する光センサ部と、該光センサ部と前記ノズルとを液滴吐出方向と前記光軸とに直交する方向に相対移動させる第一移動部と、前記光センサ部の光学ビームを前記液滴が遮光するとき前記受光部の受光量が低下することで液滴の有無を判断する制御部とを備えた液滴吐出装置において、前記液滴検出部が、前記ノズルの位置を検出するノズル位置検出部とされており、前記制御部は、前記ノズルと光センサ部とを前記第一移動部により相対移動させて前記受光部における受光量の変化を検出し、該検出結果に基づき当該ノズルの位置を求めるものであるという点にある。

前記液滴検出部は、前記光センサ部と前記ノズルとを液滴吐出方向に相対移動させる第二移動部を有するのが好ましい。

前記ノズルは前記光軸と平行な一直線上に複数設けられてノズル列を形成しているのが好ましい。

前記制御部は、前記ノズル列の互いに隣接しないで離間した特定の２つのノズルの位置を求め、該求めた２つのノズル位置より他のノズル位置を配分計算により求めるものであるのが好ましい。

前記ノズル列は複数列設けられているのが好ましい。
前記第一移動部は、前記ノズルと前記光センサ部との相対的移動を、ステップ送りにより行なうものであるのが好ましい。

前記制御部は、前記ノズルと光センサ部の相対的移動位置と、当該位置における受光部の受光量とを記憶する記憶手段と、前記光センサ部が液滴を検出していないときの受光量と、前記記憶手段に記憶された受光量とを比較する比較手段と、前記比較手段での比較結果が予め定めた所定値以下となる移動位置範囲の中央値を当該ノズルの位置として求める演算手段とを有するのが好ましい。

前記演算手段は、前記特定の２つのノズルの位置を求めた後、残りの複数のノズルの位置を配分計算により求めるものであるのが好ましい。

前記制御部は、前記液滴吐出方向の２箇所の位置で、前記ノズル位置を検出することにより、前記液滴の曲がりを判断するものであることが好ましい。

前記発光部の光源がレーザであり、前記発光部又は受光部に光ビームの径を制限する穴を有するカバーを設けることが好ましい。

前記ノズルの液滴を受けるためのキャッピング装置が設けられ、該キャッピング装置と前記ノズルとを前記光軸と平行な方向に相対移動させる第三移動部が設けられるのが好ましい。

フレームに、前記ノズルが前記第二移動部を介して、前記光センサ部が前記第一移動部を介して、および、前記キャッピング装置が前記第三移動部を介して各々移動自在に設けられて、インクジェットヘッドユニットを形成するのが好ましい。

さらに、本発明の特徴とするところは、液滴を吐出するノズルと、該ノズルから吐出された液滴を検出する液滴検出部とを備え、該液滴検出部は、液滴吐出方向と直交する方向の光軸を有する光学ビームを発光する発光部と該光学ビームを受光する受光部とを有する光センサ部と、該光センサ部と前記ノズルとを液滴吐出方向と前記光軸とに直交する方向に相対移動させる第一移動部と、前記光センサ部の光学ビームを前記液滴が遮光するとき前記受光部の受光量が低下することで液滴の有無を判断する制御部とを備えている液滴吐出装置におけるノズル位置検出方法であって、前記液滴検出部を用いて、前記ノズルの位置を検出するものであり、前記制御部において、前記ノズルと光センサ部とを前記第一移動部により相対移動させて前記受光部における受光量の変化を検出し、該検出結果に基づき当該ノズルの位置を求める点にある。

前記ノズルは前記光軸と平行な一直線上に複数設けられてノズル列を形成しており、前記制御部において、前記ノズル列の互いに隣接しないで離間した特定の２つのノズルの位置を求め、該求めた２つのノズル位置より他のノズル位置を配分計算により求めるのが好ましい。

前記第一移動部は、前記ノズルと前記光センサ部との相対的移動を、ステップ送りにより行なうものであり、前記制御部において、前記ノズルと光センサ部の相対的移動位置と、当該位置における受光部の受光量とを記憶し、前記光センサ部が液滴を検出していないときの受光量と、前記記憶手段に記憶された受光量とを比較し、前記比較手段での比較結果が予め定めた所定値以下となる移動位置範囲の中央値を当該ノズルの位置として求めるのが好ましい。

本発明によれば、液滴検出部を用いて、ノズルの位置を検出するようにしたので、簡単にノズル位置を検出することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１、２において、本発明の液滴吐出装置は、液滴を吐出するノズル１と、該ノズル１から吐出された液滴を検出する液滴検出部２とを備えている。

前記ノズル１は、インジェクトヘッド３に設けられている。
図１は、図２のインジェクトヘッド３を下面側から見た模式図であり、インクジェットヘッド３の下面はノズル面４とされ、該ノズル面４に前記ノズル１が開口している。

前記液滴検出部２は、光センサ部５を有する。光センサ部５は、液滴吐出方向と直交する方向の光軸６を有する光学ビームを発光する発光部７と、該光学ビームを受光する受光部８とを有する。

前記ノズル１は前記光軸６と平行な一直線上に複数設けられてノズル列を形成している。図１においては、ノズル列は光軸６に対してある角度で傾斜している如く描かれているが、この傾斜はインクジェットヘッド単体ではマイクロメータオーダであり、装置に組み付けた状態では１００マイクロメータオーダであり、平行といえる範囲である。したがって、本発明での「平行」とは「ほぼ平行」も含むものである。

この実施の形態では一のノズル列には６２個のノズル１を有するが、この数に限定されるものではない。

前記ノズル列は複数列設けられている。この実施の形態では、インクジェットヘッド３を４個重ねてノズル列が平行になるように、またノズル面４が下向きになるように設けられている。

前記光センサ部５と前記ノズル１とを、前記液滴吐出方向と前記光軸６とに各々直交する方向に相対移動させる第一移動部９が設けられている。前記光センサ部５の光学ビームを前記液滴が遮光するとき前記受光部８の受光量が低下することで液滴の有無を判断する制御部１０が、前記液滴検出部２に設けられている。

本発明では、前記液滴検出部２が前記ノズル１の位置を検出するノズル位置検出部１１とされている。

すなわち、前記制御部１０は、前記ノズル１と光センサ部５とを前記第一移動部９により相対移動させて、前記受光部８における前記受光量の低下を検出し、該検出結果に基づき当該ノズル１の位置を求める機能も有するものである。

図２に示すように、前記液滴検出部２は、前記光センサ部５と前記ノズル１とを、液滴吐出方向に相対移動させる第二移動部１２を有する。

前記ノズル１の液滴を受けるためのキャッピング装置１３が設けられ、該キャッピング装置１３と前記ノズル１とを、前記光軸６と平行な方向に相対移動させる第三移動部１４が設けられている。

前記ノズル１、光センサ部５、および、キャッピング装置１３などは一つのフレーム１５に設けられ、インクジェットヘッドユニットを形成している。

すなわち、前記フレーム１５に、前記ノズル１が前記第二移動部１２を介して、前記光センサ部５が前記第一移動部９を介して、および、前記キャッピング装置１３が前記第三移動部１４を介して各々移動自在に設けられて、インクジェットヘッドユニットが形成されている。

前記フレーム１５は、垂直に配置されたベース板１６と、該ベース板１６の下部よりＬ字状に突出して水平に配置された底板１７と、前記ベース板１６および底板１７に互いに直交するよう固定された背面板１８とを有する。

前記ベース板１６に、前記第二移動部１２が設けられている。
この第二移動部１２は、前記ベース板１６に上下方向(以下、この方向を「Ｚ方向」という。このＺ方向は前記液滴吐出方向である。）に沿って設けられたＺ方向ガイドレール１９と、このＺ方向ガイドレール１９に上下方向移動自在に取り付けられたＺスライダ２０と、このＺスライダ２０を上下方向に駆動すべくベース板１６に設けられたＺモータ２１とを有する。

前記Ｚスライダ２０にはインクジェットヘッド取付台２２が取り付けられ、インクジェットヘッド取付台２２に前記インクジェットヘッド３が取り付けられている。

前記インクジェットヘッド取付台２２には、印刷すべき基板(図示省略しているが、底板の下方に位置している。)とノズル１との距離を測定するためのレーザ変位計２３が取り付けられている。

なお、前記第二移動部１２は、前記構成のものに限定されるものではなく、インクジェットヘッド３をＺ方向に移動自在とするものであれば如何なるものであっても良い。

前記背面板１８に、前記第一移動部９が設けられている。
この第一移動部９は、前記背面板１８に沿って前記Ｚ方向に直交する水平方向(以下、この方向を「Ｙ方向」という。このＹ方向は、液滴吐出方向と前記光軸６とに直交する方向である。）に沿って設けられたＹ方向ガイドレール２４と、このＹ方向ガイドレール２４にＹ方向移動自在に取り付けられたＹスライダ２５と、このＹスライダ２５をＹ方向に駆動すべく背面板に設けられたＹモータ２６とを有する。Ｙモータ２６にはパルスエンコーダ等の位置検出手段２６ａが設けられ、光センサ部５の光軸６のＹ座標位置を検出する。

前記Ｙスライダ２５にはＵ字形状をしたセンサ取付台２７が取り付けられ、センサ取付台２７のＵ字形状の一方の先端に光センサ部５の発光部７が、もう一方の先端には光センサ部５の受光部８が取り付けられている。

光センサ部５は発光部７と受光部８が向かい合った状態で光軸６が合うように調整されてＵ字形状をしたセンサ取付台２７に固定されている。

なお、前記第一移動部９は、前記構成のものに限定されるものではなく、インクジェットヘッド３と光センサ部５とをＹ方向に相対移動自在とし、また両者の相対位置を検出できるものであれば如何なるものであっても良い。

前記発光部７の光源がレーザであり、前記発光部７又は受光部８に光ビームの径を制限する穴を有するカバー２８が設けられている。

前記カバー２８は、発光部７のカバー２８と、受光部８のカバー２８とから構成され、両カバー２８には光軸６が通過する微小穴２９が夫々設けられている。

なお、本実施の形態では、光センサ部５はたとえばサンクス社のＨＬ−Ｔ１００１Ａのレーザが使用されている。

前記第一移動部９は、この実施の形態では、前記ノズル１と前記光センサ部５との相対的移動を、ステップ送りにより行なうものとされている。すなわち、前記Ｙモータ２６がステップ送り可能な、ステッピングモータや、サーボモータとされている。

前記ベース板１６の下部に、前記第三移動部１４が設けられている。
この第三移動部１４は、前記Ｚ方向およびＹ方向に夫々直交する方向(以下、この方向を「Ｘ方向」という。このＸ方向は光軸と平行な方向である。)に沿って設けられたＸ方向ガイドレール３０と、このＸ方向ガイドレール３０にＸ方向移動自在に取り付けられたＸスライダ３１と、このＸスライダ３１をＸ方向に駆動すべくベース板１６に設けられたＸモータ３２とを有する。

前記Ｘスライダ３１は、前記Ｚスライダ２０の下方に設けられ、該Ｘスライダ３１にはキャッピング部取付台３３が取り付けられ、キャッピング部取付台３３にキャッピング部３４が取り付けられて、前記キャッピング装置１３が構成されている。前記キャッピング装置１３は、インクジェットヘッド３の乾燥防止と吐出した液滴の廃液回収のためのものである。

また、前記キャッピング部３４はインクジェットヘッド３のノズル面４に当接するゴム部３５を有し、ゴム部３５はインクジェットヘッド３のノズル面４と当接して停止しており、インクジェットヘッド３の乾燥防止を行なう。さらに、インクジェットヘッド３のノズル１の目詰まり防止のため、定期的に捨て吐出を行ない、吐出した液滴をキャッピング部３４で受け、吸引ポンプでキャッピング部３４内部を吸引して廃液カートリッジに回収する。

なお、前記第三移動部１４は、前記構成のものに限定されるものではなく、前記キャッピング装置をＸ方向に移動自在とするものであれば如何なるものであっても良い。

前記底板１７には、インクジェットヘッド３がＺ方向より入り込むことが出来る大きさの開口部３６が形成されている。前記キャッピング部３４は、底板１７の上方において移動自在とされており、前記開口部３６の上方に位置するときと、該開口部３６からＸ方向に離れる位置とに位置変更自在とされている。

前記制御部１０は、前記ノズル１と光センサ部５の相対的移動位置と、当該位置における受光部の受光量とを記憶する記憶手段３７と、前記光センサ部５が液滴を検出していないときの受光量と、前記記憶手段３７に記憶された受光量とを比較する比較手段３８と、前記比較手段３８での比較結果が予め定めた所定値以下となる移動位置範囲の中央値を当該ノズルの位置として求める演算手段３９とを有する。

前記制御部１０は、前記ノズル列の互いに隣接しないで離間した特定の２つのノズル１の位置を求め、該求めた２つのノズル１の位置より他のノズル１の位置を配分計算により求める機能を有する。

さらに前記制御部１０は、前記液滴吐出方向の２箇所の位置で、前記ノズル位置を検出することにより、前記液滴の曲がりを判断する機能を有する。前記制御部１０は、具体的にはマイコン等で構成されている。

尚、図示したもの以外にインクジェットヘッド３に液を供給する配管やインクタンク、廃液を回収する廃液回収カートリッジ、配管を開閉する電磁弁や、メンテナンス時にヘッドから液を吸引するための吸引ポンプ、ステージのドライバも含めこれらを動作、制御するための回路やコントローラ、検出した信号を処理する処理手段等があり、これら全体をケース（図示せず）で覆われているがここでは必要なもののみ表示している。

次に、前記構成の液滴吐出装置の動作を説明する。
図３は図２の要部拡大図であり、待機状態を示す。この待機状態ではキャッピング部３４はインクジェットヘッド３の下側に移動し、インクジェットヘッド３がキャッピング部３４のゴム部３５に当接した状態で停止している。光センサ部５は図の手前(右側）に退避した位置で停止している。

この状態から、液滴を基板(図示省略しているが、底板の下方に位置している。)の上に吐出する場合につき説明する。

図４に示すように、インクジェットヘッド３をキャッピング部３４から十分離れるように第二移動部１２にて上方へ移動させる。

図５に示すように、その後、キャップ部を第三移動部１４にて図の左側に退避させる。
図６に示すように、その後、第二移動部１２でインクジェットヘッド３を下方へ移動し、基板の間近まで移動させる。その位置でプロセスを行なうために、必要な液滴をノズル１から吐出する。その後、逆の動きでもって図３に示す元の位置に戻る。

以上が、プリントの動作である。このプリント動作をするにあたり、前記基板の上に液滴を確実に吐出するために、吐出に行く前に吐出確認を行なう必要がある。

以下、前記吐出確認の方法につき説明する。
図３に示す待機位置から、図４に示すように、インクジェットヘッド３を第二移動部１２により、ある量だけ上昇させる。

図７に示すように、その後、第一移動部９で光センサ部５を、液滴を検出する所定のインクジェットヘッド３の所定のノズル１の予め位置設定された位置に移動する。その状態で液滴を吐出し、該液滴が光軸６を通過し光を遮光したレベルを測定し、予め設定したあるレベル以下であれば吐出していると判断、または、あるレベルに達しなかった場合は吐出ＮＧと判断する。

なお、前記ノズル１が複数の場合、前記吐出確認は、各ノズル一つ一つ毎に行なわれる。

以上は、吐出確認の動作であるが、吐出確認に際して、前記各ノズル１の予め設定された位置を決める必要がある。この位置は、設計上定められているが、組み立て誤差や製作誤差により設計値どおりになっていないため、ノズル１の位置を検出する必要がある。

そこで、次に、前記各ノズル１の予め設定された位置を決めるための、ノズル位置検出方法につき説明する。

本実施の形態においては、前記液滴検出部２を用いて、前記ノズル１の位置を検出するのである。

即ち、前記液滴検出部２の制御部１０において、前記ノズル１と光センサ部５とを前記第一移動部９により相対移動させて、当該ノズル１より液滴を吐出させ、前記受光部８における受光量の変化を検出し、該検出結果に基づき当該ノズル１の位置を求めるのである。

すなわち、前記第一移動部９による、前記ノズル１と前記光センサ部５との相対的移動は、ステップ送りにより行なわれる。そして、ステップ送りの各位置に置いて、当該位置における受光部８の受光量を記憶手段３７により記憶する。次に、前記光センサ部５が液滴を検出していないときの受光量と、前記記憶手段３７に記憶された受光量とを比較手段３８により比較する。そして、前記比較手段３８での比較結果が予め定めた所定値以下となる移動位置範囲の中央値を当該ノズル１の位置として演算手段３９により求めるのである。

より具体的には、図３に示す待機位置から、図４に示すように、インクジェットヘッド３を第二移動部１２で、光センサ部５の光軸６よりも０〜１ｍｍ高い位置にノズル面４がくるように所定量だけ上昇させる。

図７に示すように、その後、第一移動部９で光センサ部５を所定のノズル１の設計上のＹ座標に、Ｙ方向に検索する量の半分を引いた位置まで移動する。

即ち、図８に示すように、所定のノズル１の設計上のＹ座標（Ｙｎ）から検索する量（Ｙｔ）の半分を引いた位置（Ｙｎ−Ｙｔ／２）へ、光センサ部５を移動させるのである。

図９および図１に示すように、その位置で所定の一つのノズル１から液滴を吐出させる。該液滴が光センサ部５の光軸６を通過した時に、前記受光部８の受光量が変化するが、その変化した信号を記憶手段３７により、吐出位置検索時の出力信号（Ｌ）として記憶する。そしてステップ送りによりワンステップ送ってその位置で同じ出力信号を記憶する。その動作を位置検索範囲（Ｙｔ）にわたって行なう(図８参照）。

次に、比較手段３８により、前記光センサ部５が液滴を検出していないときの受光量信号（Ｌｈ）と、前記記憶手段３７に記憶された受光量信号とを比較する。そして、演算手段により、前記比較手段３８での比較結果が予め定めた所定値（Ｌｉ）以下となる移動位置範囲（ＹａからＹｂ））の中央値（Ｙｃ）を当該ノズル１の位置として求める(図８参照）。

前記ノズル１が前記光軸６と平行な一直線上にピッチｐで複数設けられてノズル列を形成している場合は、本実施の形態では、すべてのノズル１の位置を前記の方法で求めるのではなく、前記ノズル列の互いに隣接しないで離間した特定の２つのノズル１，１の位置を求め、該求めた２つのノズル位置より他のノズル１の位置を配分計算により求めるのである。

たとえば４番目のヘッド３の２番目のノズル１では、液滴を検出しない信号レベルがＬｈで、予め設定した検出レベルＤより信号レベルが低下した範囲ＹａからＹｂを吐出検出ＯＫ範囲とし、このＹａとＹｂから
Ｙｃ＝（Ｙａ＋Ｙｂ）／２
を求める。

同じように、４番目のヘッド３の６３番目のノズル１においても同様に行ないＹｃ’を求める(図８参照）。

途中のノズル１は、ＹｃとＹｃ’の値からノズルピッチｐで配分して計算する。
たとえばＮ番目のヘッド３のＹ座標は、
Ｙｎ＝（Ｙｃ’−Ｙｃ）／（６３−２）＊（Ｎ−２）＋Ｙｃ
で求め、Ｙｎを設定座標として記憶手段３７に記憶し、吐出確認を行なう時にこの記憶された設定座標の位置に移動して吐出確認を行なうものである。

吐出した液滴により遮光されて光センサ部５から得られる信号レベルは微小なものである。ある固定のスレッシュレベルを決めてそれの上下による判断では、図８のように液滴を吐出しない状態の信号レベルがドリフト等により変動するため、（たとえばＬｈがＬｈ’）固定のスレッシュレベルでは誤検出の可能性がある。そのため、液滴を吐出する直前の信号と吐出した直後の信号を比較することで、ドリフトの影響をほぼ排除することができる。

また、外乱の影響を少なくするため、光センサ部５の発光部７と受光部８のどちらか、あるいは両方に光軸６が通過する微小穴２９が開いた黒いセンサカバー２８を被せることを行なっている。これにより、外光や反射光の影響を少なくすることができる。

図１０（ａ）に示すように、光センサ部５は光軸６がφ１ｍｍのレーザ光を使用しており、φ１〜３ｍｍ程度の微小穴２９で良い。

図１０（ｂ）に示すように、液滴がレーザ光を遮光する時の感度を大きくするために、微小穴２９をφ０．２〜０．７ｍｍ未満にして、レーザ光の光軸６の径に対する液滴の割合を増やす方法でも可能である。

この方法では信号レベル自身も低下するので、Ｓ／Ｎは悪化するが、変化量はＳ／Ｎの悪化以上に増やすことが可能である。また、この方法の場合、光軸６を通過する液滴の速度を上げないと、図１０（ｃ）のように液滴が光軸６を遮光しない状態が発生する場合がある。

図１０（ｄ）に示すものは、この問題を解決するためのものであり、微小穴２９の形状を横幅だけを０．２〜０．７ｍｍ未満にし、液滴が吐出する方向に１〜２ｍｍの長穴にして、遮光する時の液滴の数を増やす方法も有効である。

次に、吐出曲がりの検出を行なう方法について説明する。
まず、所定のインクジェットヘッド３の所定のノズル位置の吐出曲がりを検出する場合、待機位置(図３)からインクジェットヘッド３を、第二移動部１２により、光軸６よりも０〜１ｍｍ高い位置にノズル面４がくるように所定量だけ上昇させる(図４)。

図１１に示すように、その後、第一移動部９で光センサ部５を所定のノズル１の設計上のＹ座標に、Ｙ方向に検索する量の半分を引いた位置まで移動する。

その位置で所定のノズル１から液滴を吐出し、光センサ部５の光軸６を通過した時に遮光されて変化した信号を検出する。

これを所定のステップごとに行ない、必要な範囲を検索する。検出された信号から前記吐出位置検索と同様にＹ座標を計算する。

次に、図１２に示すように、インクジェットヘッド３の高さを上昇させる。この位置で再度吐出検索を行ないＹ座標を計算する。このインクジェットヘッド３の高さを変えた位置での２つのＹ座標の差分を吐出曲がり量とする。

以上のように、前記吐出位置検索をインクジェットヘッド３の高さを変えて２度行ない、そのＹ座標の差分を吐出曲がりとし、その値が設定した範囲内あればＯＫで外れていればＮＧとする。あるいは前回との変化量を計算し、吐出曲がりの進行状態を把握することも可能である。

以上の本発明の実施の形態によれば、液滴の吐出検出を行なう場合に、ノズル１の位置と光センサ部５の光軸６を合わせるために、予め１つのヘッド３について２つのノズル１，１で位置検索を行なった後、それ以外のノズル１についてはノズル間距離の比例計算で相対位置を計算して求めることで、プロセスを行なう前の吐出確認時に予め決められた位置に移動して液滴の吐出確認を行なうことができるので、吐出確認必要な時間を短縮することができ、かつノズル位置と吐出センサの検出位置が精度良く設定されるので、光センサ部５の光軸６を絞った場合でも、液滴が光軸６を通過する位置がずれることがないので、微小な液滴でも確実に検出することができる。

また、２つのノズル位置からそれ以外ノズル１の吐出検出するノズル位置座標を求めることができるので、短時間で多数のノズル位置設定を行なうことができる。ノズル１と光センサ部５が相対的に移動することができるので１つの検出手段で複数のノズル１の液滴吐出確認を行なうことができる。

また、インクジェットヘッド３のノズル面４と光センサ部５の光軸６の距離を変えて、吐出位置検索を行なうことにより、吐出する液滴の曲がりを検出することができ、着弾精度の悪化の度合いを把握することが可能になる。これによって、吐出確認はＯＫでも着弾精度がずれてプロセスが失敗することがないような確認が可能になる。

また、インクジェットヘッド３で、あるプロセスを行なうために、装置の下に置かれた基板の上に、液滴を吐出するために、インクジェットヘッド３をＺスライダ２０に搭載し、垂直方向に移動可能なようにし、インクジェットヘッド３を装置内に収納した時に、インクジェットヘッド３の乾燥防止や捨て吐出の受け部としてキャッピング部３４をＸスライダ３１にＸ方向に移動可能なように設けることで、吐出検出をその上で行なうことができ、吐出検出のために新たに機構を追加することの必要がない。また、光センサ部５をＹスライダ２５に搭載し、Ｙ方向に移動させることで、複数のヘッド３でも１つの光センサ部５で吐出検出を行なうことができる。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明は、インクジェットヘッドを応用した、主に生産装置（たとえば、テレビ用カラーフィルタの修正装置など）に利用可能な技術である。

本発明の実施の形態を示す概略構成図であり、図７に示すインクジェットヘッドの底面側から見た図である。 本発明の実施の形態を示し、インクジェットヘッドユニットの斜視図である。 図２の要部拡大図であり、待機位置を示す斜視図である。 図２の示す待機位置からヘッド上昇した位置を示す斜視図である。 キャッピング部が退避した位置を示す斜視図である。 吐出位置を示す斜視図である。 吐出確認位置を示す斜視図である。 吐出位置検索時の出力信号とＹ座量の関係を示すグラフである。 光軸と液滴の関係を示す説明図である。 微小穴の形状と液滴の関係を示す説明図である。 吐出曲がりを検出するための第１の吐出確認位置を示す斜視図である。 吐出曲がりを検出するための第２の吐出確認位置を示す斜視図である。

符号の説明

１ ノズル、２ 液滴検出部、３ インクジェットヘッド、５ 光センサ部、６ 光軸、７ 発光部、８ 受光部、９ 第一移動部、１０ 制御部、１１ ノズル位置検出部、１２ 第二移動部、１３ キャッピング装置、１４ 第三移動部、１５ フレーム、２８ カバー、３７ 記憶手段、３８ 比較手段、３９ 演算手段。

Claims (14)

1. 液滴を吐出するノズルと、該ノズルから吐出された液滴を検出する液滴検出部とを備え、該液滴検出部は、液滴吐出方向と直交する方向の光軸を有する光学ビームを発光する発光部と該光学ビームを受光する受光部とを有する光センサ部と、該光センサ部と前記ノズルとを液滴吐出方向と前記光軸とに直交する方向に相対移動させる第一移動部と、前記光センサ部の光学ビームを前記液滴が遮光するとき前記受光部の受光量が低下することで液滴の有無を判断する制御部とを備えた液滴吐出装置において、
   前記液滴検出部が、前記ノズルの位置を検出するノズル位置検出部とされており、
   前記制御部は、前記ノズルと光センサ部とを前記第一移動部により相対移動させて前記受光部における受光量の変化を検出し、該検出結果に基づき当該ノズルの位置を求めるものであることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記液滴検出部は、前記光センサ部と前記ノズルとを液滴吐出方向に相対移動させる第二移動部を有することを特徴とする請求項１記載の液滴吐出装置。
3. 前記ノズルは前記光軸と平行な一直線上に複数設けられてノズル列を形成しており、
   前記制御部は、前記ノズル列の互いに隣接しないで離間した特定の２つのノズルの位置を求め、該求めた２つのノズル位置より他のノズル位置を配分計算により求めるものであることを特徴とする請求項１または２記載の液滴吐出装置。
4. 前記ノズル列は複数列設けられていることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出装置。
5. 前記第一移動部は、前記ノズルと前記光センサ部との相対的移動を、ステップ送りにより行なうものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の液滴吐出装置。
6. 前記制御部は、前記ノズルと光センサ部の相対的移動位置と、当該位置における受光部の受光量とを記憶する記憶手段と、
   前記光センサ部が液滴を検出していないときの受光量と、前記記憶手段に記憶された受光量とを比較する比較手段と、
   前記比較手段での比較結果が予め定めた所定値以下となる移動位置範囲の中央値を当該ノズルの位置として求める演算手段とを有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の液滴吐出装置。
7. 前記制御部は、前記ノズルと光センサ部の相対的移動位置と、当該位置における受光部の受光量とを記憶する記憶手段と、
   前記光センサ部が液滴を検出していないときの受光量と、前記記憶手段に記憶された受光量とを比較する比較手段と、
   前記比較手段での比較結果が予め定めた所定値以下となる移動位置範囲の中央値を当該ノズルの位置として求める演算手段とを有し、
   前記演算手段は、前記特定の２つのノズルの位置を求めた後、残りの複数のノズルの位置を配分計算により求めるものであることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか一つに記載の液滴吐出装置。
8. 前記制御部は、前記液滴吐出方向の２箇所の位置で、前記ノズル位置を検出することにより、前記液滴の曲がりを判断するものであることを特徴とする請求項２ないし７のいずれか一つに記載の液滴吐出装置。
9. 前記発光部の光源がレーザであり、前記発光部又は受光部に光ビームの径を制限する穴を有するカバーを設けたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の液滴吐出装置。
10. 前記ノズルの液滴を受けるためのキャッピング装置が設けられ、該キャッピング装置と前記ノズルとを前記光軸と平行な方向に相対移動させる第三移動部が設けられたことを特徴とする請求項２ないし９のいずれか一つに記載の液滴吐出装置。
11. フレームに、前記ノズルが前記第二移動部を介して、前記光センサ部が前記第一移動部を介して、及び、前記キャッピング装置が前記第三移動部を介して各々移動自在に設けられて、インクジェットヘッドユニットを形成していることを特徴とする請求項１０記載の液滴吐出装置。
12. 液滴を吐出するノズルと、該ノズルから吐出された液滴を検出する液滴検出部とを備え、該液滴検出部は、液滴吐出方向と直交する方向の光軸を有する光学ビームを発光する発光部と該光学ビームを受光する受光部とを有する光センサ部と、該光センサ部と前記ノズルとを液滴吐出方向と前記光軸とに直交する方向に相対移動させる第一移動部と、前記光センサ部の光学ビームを前記液滴が遮光するとき前記受光部の受光量が低下することで液滴の有無を判断する制御部とを備えている液滴吐出装置におけるノズル位置検出方法であって、
    前記液滴検出部を用いて、前記ノズルの位置を検出するものであり、
    前記制御部において、前記ノズルと光センサ部とを前記第一移動部により相対移動させて前記受光部における受光量の変化を検出し、該検出結果に基づき当該ノズルの位置を求めることを特徴とする液滴吐出装置のノズル位置検出方法。
13. 前記ノズルは前記光軸と平行な一直線上に複数設けられてノズル列を形成しており、
    前記制御部において、前記ノズル列の互いに隣接しないで離間した特定の２つのノズルの位置を求め、該求めた２つのノズル位置より他のノズル位置を配分計算により求めることを特徴とする請求項１２記載の液滴吐出装置のノズル位置検出方法。
14. 前記第一移動部は、前記ノズルと前記光センサ部との相対的移動を、ステップ送りにより行なうものであり、
    前記制御部において、前記ノズルと光センサ部の相対的移動位置と、当該位置における受光部の受光量とを記憶し、
    前記光センサ部が液滴を検出していないときの受光量と、前記記憶手段に記憶された受光量とを比較し、
    前記比較手段での比較結果が予め定めた所定値以下となる移動位置範囲の中央値を当該ノズルの位置として求めることを特徴とする請求項１２または１３記載の液滴吐出装置のノズル位置検出方法。

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