JP2009098117A - Liquid droplet measuring apparatus and liquid droplet measurement method - Google Patents

Liquid droplet measuring apparatus and liquid droplet measurement method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure the volume, speed, and position of a droplet, by making a liquid droplet irradiated by adjusting the light intensity distribution of the beam cross-section of laser light. <P>SOLUTION: A liquid droplet measuring apparatus is constituted of a first laser light source; a first optical means which makes, in terms of a beam cross-section of the laser light, beam width in a direction perpendicular to the direction of ejection of liquid droplets, being larger than the beam width in the direction of ejection of the liquid droplets, and makes the light intensity of the laser light fall within a prescribed range, where variation in an ejection position of the liquid droplets occurs in the direction perpendicular to the direction of ejection of the liquid droplet, at a position where the laser light from the first laser light source is irradiated to the liquid droplets ejected; a first light-receiving means which receives the laser light that has been irradiated to the liquid droplet by the first optical means and generates a detection signal; and a first liquid droplet characteristics calculating means which calculates the volume of the liquid droplets and the velocity of the liquid droplets, from the detection signal generated by the first light-receiving device. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は液滴測定装置および液滴測定方法に係り、特にインクジェットプリンタ等の記録装置の印字ヘッドから吐出される液滴の体積や速度や位置を測定するための液滴測定装置および液滴測定方法に関する。   The present invention relates to a droplet measuring device and a droplet measuring method, and more particularly to a droplet measuring device and a droplet measuring device for measuring the volume, velocity, and position of a droplet discharged from a print head of a recording apparatus such as an ink jet printer. Regarding the method.

従来、印字ヘッドから吐出される液滴の体積や速度や位置について測定する方法および装置として、以下の発明が特許文献に開示されている。   Conventionally, patent documents disclose the following inventions as methods and apparatuses for measuring the volume, velocity, and position of droplets ejected from a print head.

特許文献1では、液滴にレーザ光を照射して液滴通過後のレーザ光についてスリットを介して検出手段に入射させ、当該検出手段からの出力信号の変化をもとに液滴の体積や速度や位置の測定を行う方法および装置が開示されている。   In Patent Document 1, a laser beam is irradiated onto a droplet, and the laser beam after passing through the droplet is incident on a detection unit through a slit. Based on a change in an output signal from the detection unit, A method and apparatus for measuring velocity and position is disclosed.

特許文献2では、液滴の吐出方向と垂直な方向に複数のレーザ光を照射させて、これら複数のレーザ光の間に液滴を吐出させたり、これら複数のレーザ光を横切るように液滴を吐出させることで、液滴の体積や速度や位置の測定を行う方法および装置が開示されている。   In Patent Document 2, a plurality of laser beams are irradiated in a direction perpendicular to the droplet discharge direction, and droplets are ejected between the plurality of laser beams, or droplets are crossed across the plurality of laser beams. A method and apparatus for measuring the volume, velocity, and position of a droplet by ejecting a liquid is disclosed.

具体的には、1対のレーザ光の間に液滴を吐出させて、いずれかのビームに液滴が検出されたら曲がって吐出されたと検出する。そして、レーザ光の間隔を少しずつ変えることで、曲がり量と滴体積(外形)を求める方法が開示されている。また、レーザ光の間隔を変えない例として、レーザ受光量変化が大きいかどうかで曲がり量が大きいかどうかを判定する方法が開示されている。
特開2006−281714号公報 特開2005−83769号公報
Specifically, a droplet is ejected between a pair of laser beams, and when a droplet is detected in any of the beams, it is detected that the droplet is bent and ejected. And the method of calculating | requiring a bending amount and drop volume (outer shape) by changing the space | interval of a laser beam little by little is disclosed. Further, as an example in which the interval between laser beams is not changed, a method for determining whether the amount of bending is large depending on whether the amount of received laser light is large is disclosed.
JP 2006-281714 A JP 2005-83769 A

しかしながら、レーザ光のビーム断面においては光の強度は一様ではなく、断面の中心から外側に向かうにつれて光の強度が低下する光強度分布が存在する。   However, the light intensity is not uniform in the beam cross section of the laser light, and there is a light intensity distribution in which the light intensity decreases from the center of the cross section toward the outside.

そのため、特許文献1,2では、このような光強度分布が顕著に存在する場合には、検出手段における測定結果にばらつきが生じ、液滴の体積や速度や位置などの特性を正確に測定することができない。また、特許文献2では、体積を測定するためには光ビーム位置を微調整する必要があり時間と手間を要する。   Therefore, in Patent Documents 1 and 2, when such a light intensity distribution is prominent, the measurement results in the detection means vary, and the characteristics such as the volume, velocity, and position of the droplet are accurately measured. I can't. In Patent Document 2, in order to measure the volume, it is necessary to finely adjust the position of the light beam, which requires time and labor.

特許文献2では、レーザ光の間隔を変えずにレーザ光の受光量の変化が大きい場合には曲がり量が大きいと判定する旨が開示されているが、その判定方法について詳しい記載はない。   Patent Document 2 discloses that when the change in the amount of received laser light is large without changing the interval of the laser light, it is determined that the amount of bending is large, but there is no detailed description of the determination method.

また、特許文献1では、光路中にスリットを用い、液滴の通過信号を得る構成なので、スリットに入る光の光量分布を均一にする必要がある。もし、光量分布があると、スリットを通過したタイミング検出に誤差となって現れる。また、インクジェットヘッドで、液滴の測定(特に液滴の通過位置測定)を行うためには、実際に用紙が置かれる距離で測る必要があり、概ね、0.5〜2mmであるが、このような接近した位置で、光量を均一な分布にする方法については開示されていない。さらに、スリットで光がけられる分、センサーに入射する光が少なくなりセンサー出力が小さくなるので、信号のS/N比を高めることが難しい。一方、スリットの幅を広げると、入射光量が増えて信号のS/N比は向上するが、特許文献1の方式では、液滴通過を検出する精度が落ちる。   Further, in Patent Document 1, since a slit is used in the optical path to obtain a droplet passage signal, it is necessary to make the light quantity distribution of the light entering the slit uniform. If there is a light quantity distribution, it will appear as an error in the timing detection that passed through the slit. In addition, in order to measure droplets (especially measurement of the passage position of droplets) with an inkjet head, it is necessary to measure the distance at which the paper is actually placed, which is generally 0.5 to 2 mm. There is no disclosure of a method for making the light quantity uniform distribution at such close positions. Furthermore, the amount of light incident on the sensor is reduced by the amount of light emitted from the slit, and the sensor output is reduced. Therefore, it is difficult to increase the S / N ratio of the signal. On the other hand, when the width of the slit is increased, the amount of incident light is increased and the S / N ratio of the signal is improved. However, in the method of Patent Document 1, the accuracy of detecting the passage of a droplet is lowered.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、レーザ光のビーム断面の光強度分布を調整して液滴に照射させることにより、液滴の特性を正確に測定することができる液滴測定装置および液滴測定方法を提供すること、を目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a droplet capable of accurately measuring the characteristics of the droplet by adjusting the light intensity distribution of the beam cross section of the laser light and irradiating the droplet. An object of the present invention is to provide a measuring apparatus and a droplet measuring method.

前記目的を達成するために請求項1に係る発明は、液滴測定装置において、第1レーザ光源と、吐出される液滴に対し前記第1レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向のビーム幅に対して前記液滴の吐出方向に垂直な方向のビーム幅が大きくなるようにするものであって、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収める第1光学手段と、前記第1光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第1受光手段と、前記第1受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の体積や速度を演算する第1液滴特性演算手段と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, in the droplet measuring apparatus, the first laser light source and the position where the laser beam from the first laser light source is irradiated to the discharged droplet are The beam cross section of the laser beam has a beam width in a direction perpendicular to the droplet discharge direction with respect to the beam width in the droplet discharge direction, and is perpendicular to the droplet discharge direction. First optical means for keeping the light intensity of the laser light within a predetermined range within a range in which variations in the ejection positions of the droplets in various directions occur, and the laser irradiated on the droplets by the first optical means A first light receiving unit that receives light and generates a detection signal; and a first droplet characteristic calculation unit that calculates a volume and a velocity of the droplet from the detection signal generated by the first light receiving unit. It is characterized by.

本発明によれば、第1光学手段により液滴の吐出方向に垂直な方向について液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内でレーザ光の光強度を所定の範囲に収めるので、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。   According to the present invention, since the light intensity of the laser beam falls within a predetermined range within the range where the variation of the droplet ejection position occurs in the direction perpendicular to the droplet ejection direction by the first optical means, the droplet flight The volume and velocity of the droplet can be accurately measured without being affected by variations in the droplet ejection position caused by bending.

前記目的を達成するために請求項2に係る発明は、請求項1の液滴測定装置において、前記第1光学手段は、シリンドリカルレンズを備えること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 2 is the droplet measuring apparatus according to claim 1, characterized in that the first optical means includes a cylindrical lens.

本発明によれば、シリンドリカルレンズにより液滴の吐出方向に垂直な方向について液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内でレーザ光の光強度を所定の範囲に収めるので、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。   According to the present invention, the light intensity of the laser light is kept within a predetermined range within the range in which the droplet discharge position varies in the direction perpendicular to the droplet discharge direction by the cylindrical lens. The volume and speed of the droplet can be accurately measured without being affected by variations in the discharge position of the generated droplet.

前記目的を達成するために請求項3に係る発明は、請求項1の液滴測定装置において、前記第1光学手段は、前記レーザ光を拡散する拡散板を備えること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 3 is the droplet measuring apparatus according to claim 1, wherein the first optical means includes a diffusion plate for diffusing the laser beam.

本発明によれば、拡散板によりレーザ光を拡散して液滴に照射されるレーザ光のビーム断面の光強度を一様にすることができ、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。   According to the present invention, it is possible to make the light intensity of the beam cross section of the laser beam irradiated to the droplet by diffusing the laser beam with the diffusion plate uniform, and the droplet discharge position caused by the flying curve of the droplet It is possible to accurately measure the volume and velocity of the droplets without being affected by variations in the above.

前記目的を達成するために請求項4に係る発明は、請求項1の液滴測定装置において、前記第1光学手段は、前記レーザ光を拡散するフライアイレンズを備えること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 4 is the droplet measuring device according to claim 1, wherein the first optical means includes a fly-eye lens that diffuses the laser light.

本発明によれば、フライアイレンズによりレーザ光を拡散して液滴に照射されるレーザ光のビーム断面の光強度を一様にすることができ、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。   According to the present invention, it is possible to make the light intensity of the beam cross-section of the laser beam irradiated to the droplet by diffusing the laser beam with the fly-eye lens, and to discharge the droplet caused by the flying curve of the droplet. The volume and velocity of the droplet can be accurately measured without being affected by variations in position.

前記目的を達成するために請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか1つの液滴測定装置において、第2レーザ光源と、吐出される液滴に対し前記第2レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で、前記レーザ光の光強度を不均一にする第2光学手段と、前記第2光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第2受光手段と、前記第2受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の位置を演算する第2液滴特性演算手段と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 5 is the liquid droplet measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the second laser light source and the second laser light source for the discharged liquid droplets are used. At the position where the laser beam is irradiated, the light intensity of the laser beam is reduced within the range in which the droplet discharge position varies in the direction perpendicular to the droplet discharge direction with respect to the laser beam cross section. The second optical means for making uniform, the second light receiving means for receiving the laser light applied to the droplet by the second optical means and generating a detection signal, and the generated by the second light receiving means And a second droplet characteristic calculating means for calculating the position of the droplet from the detection signal.

本発明によれば、第2光学手段により液滴の吐出方向に垂直な方向について液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内でレーザ光の光強度を不均一にするので、液滴の位置を正確に測定することができる。そして、液滴の体積と速度と位置を同時に測定できる。   According to the present invention, the second optical means makes the light intensity of the laser light non-uniform within a range in which variations in the droplet discharge position occur in the direction perpendicular to the droplet discharge direction. It can be measured accurately. The volume, velocity and position of the droplet can be measured simultaneously.

前記目的を達成するために請求項6に係る発明は、請求項1乃至5のいずれか1つの液滴測定装置において、前記第1受光手段または前記第2受光手段が受光する前記レーザ光を制限する光制限手段を有すること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 6 is the droplet measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the laser beam received by the first light receiving means or the second light receiving means is limited. It has the light limiting means to do.

本発明によれば、液滴の体積や速度や位置を高精度に測定できる。   According to the present invention, the volume, velocity, and position of a droplet can be measured with high accuracy.

前記目的を達成するために請求項7に係る発明は、請求項1乃至6のいずれか1つの液滴測定装置において、前記第1レーザ光源から照射されるレーザ光の色または前記第2レーザ光源から照射されるレーザ光の色は、前記液滴の色に対する補色であること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 7 is the droplet measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the color of the laser light emitted from the first laser light source or the second laser light source. The color of the laser light emitted from the above is a complementary color to the color of the droplet.

本発明によれば、液滴の体積や速度を高精度に測定することができる。   According to the present invention, the volume and velocity of a droplet can be measured with high accuracy.

前記目的を達成するために請求項8に係る発明は、請求項5の液滴測定装置において、前記第1レーザ光源から照射されるレーザ光と前記第2レーザ光源から照射されるレーザ光は、波長が異なること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 8 is the droplet measuring apparatus according to claim 5, wherein the laser light emitted from the first laser light source and the laser light emitted from the second laser light source are: The wavelength is different.

本発明によれば、より確実に液滴の体積と速度と位置を同時に測定できる。   According to the present invention, it is possible to more reliably measure the volume, velocity and position of a droplet simultaneously.

前記目的を達成するために請求項9に係る発明は、請求項5の液滴測定装置において、前記第1レーザ光源から照射されるレーザ光と前記第2レーザ光源から照射されるレーザ光のうち少なくともいずれか一方を異なる方向に偏光させる偏光手段を有すること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 9 is the droplet measuring apparatus according to claim 5, wherein the laser light emitted from the first laser light source and the laser light emitted from the second laser light source are used. It has a polarization means for polarizing at least one of them in different directions.

本発明によれば、より確実に液滴の体積と速度と位置を同時に測定できる。   According to the present invention, it is possible to more reliably measure the volume, velocity and position of a droplet simultaneously.

前記目的を達成するために請求項10に係る発明は、液滴測定方法において、吐出される液滴に対し第1レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収め、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して前記液滴の体積や速度を演算すること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a tenth aspect of the present invention, in the droplet measuring method, the laser beam from the first laser light source is irradiated to the ejected droplet at a position where the laser beam cross section is irradiated. The light intensity of the laser beam is kept within a predetermined range within a range in which variations in the droplet discharge position in a direction perpendicular to the droplet discharge direction occur, and the laser beam irradiated to the droplet is received. And calculating the volume and velocity of the droplet.

本発明によれば、液滴の吐出方向に垂直な方向について液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内でレーザ光の光強度を所定の範囲に収めるので、液滴の飛翔曲がりにより生じる液滴の吐出位置のばらつきの影響を受けることなく、液滴の体積や速度を正確に測定することができる。   According to the present invention, since the light intensity of the laser beam falls within a predetermined range within a range in which variations in the droplet discharge position occur in a direction perpendicular to the droplet discharge direction, the droplet generated by the flying curve of the droplet It is possible to accurately measure the volume and velocity of the liquid droplets without being affected by variations in the discharge positions.

前記目的を達成するために請求項11に係る発明は、請求項10の液滴測定方法において、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して生成した検出信号の値の時間変化を測定し、前記液滴の吐出駆動を行った時から前記検出信号の値が所定量変化した時までの時間間隔を測定する時間間隔測定工程と、前記時間間隔と前記液滴の速度の相関関係から前記液滴の速度を演算する速度演算工程と、を有すること、を特徴とする。   In order to achieve the object, the invention according to claim 11 is the droplet measurement method according to claim 10, wherein the time change of the value of the detection signal generated by receiving the laser beam irradiated to the droplet is detected. A time interval measuring step of measuring and measuring a time interval from when the droplet discharge driving is performed to when a value of the detection signal changes by a predetermined amount, and a correlation between the time interval and the velocity of the droplet And a velocity calculating step for calculating the velocity of the droplet.

前記目的を達成するために請求項12に係る発明は、請求項10の液滴測定方法において、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して生成した検出信号の値の時間変化を測定し、前記検出信号の値の最大変化量を測定する最大変化量測定工程と、前記最大変化量と前記液滴の体積の相関関係から前記液滴の体積を演算する体積演算工程と、を有すること、を特徴とする。   In order to achieve the object, the invention according to claim 12 is the droplet measurement method according to claim 10, wherein the time change of the value of the detection signal generated by receiving the laser beam irradiated to the droplet is detected. A maximum change amount measuring step for measuring and measuring a maximum change amount of the value of the detection signal, and a volume calculation step for calculating the volume of the droplet from the correlation between the maximum change amount and the volume of the droplet. It is characterized by having.

前記目的を達成するために請求項13に係る発明は、液滴測定装置において、レーザ光源と、吐出される液滴に対し前記レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で、前記レーザ光の光強度を不均一にする光学手段と、前記光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する受光手段と、前記受光手段と前記液滴の相対的な位置を変更する液滴吐出位置変更手段と、前記液滴吐出位置変更手段により変更された前記受光手段と前記液滴の相対的な位置にて生成された複数の前記検出信号から前記液滴の位置を演算する液滴位置演算手段と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a thirteenth aspect of the present invention, in the droplet measuring apparatus, a laser beam is provided at a position where the laser beam is emitted from the laser light source to the droplet to be ejected. Optical means for making the light intensity of the laser light non-uniform within a range in which the droplet discharge position varies in a direction perpendicular to the droplet discharge direction with respect to the cross section, and the droplet by the optical means A light receiving means for receiving the laser beam irradiated to the light and generating a detection signal; a droplet discharge position changing means for changing the relative position of the light receiving means and the droplet; and the droplet discharge position change. And a droplet position calculating means for calculating the position of the droplet from a plurality of the detection signals generated at the relative position of the droplet. .

本発明によれば、複数の検出信号から精度よく液滴の位置を演算することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately calculate the position of a droplet from a plurality of detection signals.

前記目的を達成するために請求項14に係る発明は、請求項13の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、前記相対的な位置の座標値と前記検出信号の座標値の関係を示す座標系にて、複数の前記検出信号の座標値から最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて前記液滴の位置を演算すること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the droplet measuring apparatus according to the thirteenth aspect, wherein the droplet position calculating means is a relationship between the coordinate value of the relative position and the coordinate value of the detection signal. The position of the droplet is calculated by using an interpolation function in which a coefficient is obtained from the coordinate values of the plurality of detection signals by a least square method.

本発明によれば、液滴の位置の測定時間を短縮することができる。   According to the present invention, the measurement time of the position of the droplet can be shortened.

前記目的を達成するために請求項15に係る発明は、請求項14の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、複数の前記検出信号の座標値に応じて前記補間関数として2次関数および3次関数のいずれか一方を選択すること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a fifteenth aspect of the present invention, in the liquid droplet measuring apparatus according to the fourteenth aspect, the liquid droplet position calculating means is a quadratic as the interpolation function according to the coordinate values of the plurality of detection signals. One of a function and a cubic function is selected.

本発明によれば、液滴の位置の測定精度を高めることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the measurement accuracy of the position of a droplet.

前記目的を達成するために請求項16に係る発明は、請求項15の液滴測定装置において、複数の前記検出信号の座標値を絶対値の大きい順からIS1,IS2,IS3とし、複数の前記検出信号の座標値IS1,IS2,IS3が検出された時の前記相対的な位置の座標値をXS1,XS2,XS3とするときに、前記液滴位置演算手段は、{(IS1−IS2)/|XS1−XS2|>(IS2−IS3)/|XS2−XS3|}の関係式が成立するときには前記補間関数として3次関数を選択し、{(IS1−IS2)/|XS1−XS2|≦(IS2−IS3)/|XS2−XS3|}の関係式が成立するときには前記補間関数として2次関数を選択すること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a sixteenth aspect of the present invention, in the droplet measuring device according to the fifteenth aspect, the coordinate values of the plurality of detection signals are set to IS1, IS2, IS3 in descending order of absolute values, When the coordinate values of the relative positions when the coordinate values IS1, IS2, IS3 of the detection signals are detected are XS1, XS2, XS3, the droplet position calculation means is {(IS1-IS2) / When the relational expression | XS1-XS2 |> (IS2-IS3) / | XS2-XS3 |} is satisfied, a cubic function is selected as the interpolation function, and {(IS1-IS2) / | XS1-XS2 | ≦ ( When a relational expression of (IS2-IS3) / | XS2-XS3 |} is satisfied, a quadratic function is selected as the interpolation function.

本発明によれば、液滴の位置の測定精度をより確実に高めることができる。   According to the present invention, the measurement accuracy of the position of the droplet can be more reliably increased.

前記目的を達成するために請求項17に係る発明は、請求項16の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、{(IS1−IS2)/|XS1−XS2|≦(IS2−IS3)/|XS2−XS3|}の関係式が成立し前記補間関数として2次関数を選択するときであって、複数の前記検出信号の座標値が5つ存在するときには、複数の前記検出信号の座標値のうち絶対値の大きい上位4つの座標値から最小二乗法により前記補間関数の係数を求めること、を特徴とする。   In order to achieve the object, the invention according to claim 17 is the droplet measuring apparatus according to claim 16, wherein the droplet position calculating means is {(IS1-IS2) / | XS1-XS2 | ≦ (IS2-IS3 ) / | XS2-XS3 |} and a quadratic function is selected as the interpolation function, and when there are five coordinate values of the plurality of detection signals, The coefficient of the interpolation function is obtained by the least square method from the top four coordinate values having the largest absolute value among the coordinate values.

本発明によれば、液滴の位置の測定精度をより確実に高めることができる。   According to the present invention, the measurement accuracy of the position of the droplet can be more reliably increased.

前記目的を達成するために請求項18に係る発明は、液滴測定方法において、吐出される液滴に対しレーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を不均一にし、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光する受光手段と前記液滴の相対的な位置を変更し、前記受光手段により生成された複数の検出信号から前記液滴の位置を演算すること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, according to an eighteenth aspect of the present invention, in the droplet measurement method, the droplet of the laser beam is cross-sectioned at a position where the laser beam from the laser light source is irradiated to the droplet to be ejected. A light receiving means for making the light intensity of the laser light non-uniform within a range in which variations in the ejection position of the droplet in a direction perpendicular to the ejection direction occur, and receiving the laser light irradiated on the droplet; and the liquid The relative position of the droplet is changed, and the position of the droplet is calculated from a plurality of detection signals generated by the light receiving means.

前記目的を達成するために請求項19に係る発明は、液滴測定装置において、吐出される液滴を検出して検出信号を生成する検出手段と、前記検出手段と前記液滴の相対的な位置を変更する液滴吐出位置変更手段と、前記液滴吐出位置変更手段により変更された前記検出手段と前記液滴の相対的な位置にて生成された複数の前記検出信号から前記液滴の位置を演算する液滴位置演算手段と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided a droplet measuring apparatus, comprising: a detection unit that detects a discharged droplet and generates a detection signal; and a relative relationship between the detection unit and the droplet. A droplet discharge position changing means for changing the position; a plurality of detection signals generated at a relative position of the droplet and the detection means changed by the droplet discharge position changing means; And a droplet position calculating means for calculating the position.

本発明によれば、複数の検出信号から精度よく液滴の位置を演算することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately calculate the position of a droplet from a plurality of detection signals.

前記目的を達成するために請求項20に係る発明は、請求項19の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、前記相対的な位置の座標値と前記検出信号の座標値の関係を示す座標系にて、複数の前記検出信号の座標値から最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて前記液滴の位置を演算すること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a twentieth aspect of the present invention, in the droplet measuring device according to the nineteenth aspect, the droplet position calculating means is a relationship between the coordinate value of the relative position and the coordinate value of the detection signal. The position of the droplet is calculated by using an interpolation function in which a coefficient is obtained from the coordinate values of the plurality of detection signals by a least square method.

本発明によれば、液滴の位置の測定時間を短縮することができる。   According to the present invention, the measurement time of the position of the droplet can be shortened.

前記目的を達成するために請求項21に係る発明は、請求項20の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、複数の前記検出信号の値に応じて前記補間関数として2次関数および3次関数のいずれか一方を選択して演算すること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a twenty-first aspect of the present invention, in the droplet measuring device according to the twenty-second aspect, the droplet position calculating means is a quadratic function as the interpolation function according to a plurality of detection signal values. And calculating by selecting one of the cubic function and the cubic function.

本発明によれば、液滴の位置の測定精度を高めることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the measurement accuracy of the position of a droplet.

前記目的を達成するために請求項22に係る発明は、請求項21の液滴測定装置において、複数の前記検出信号の座標値を絶対値の大きい順からIS1,IS2,IS3とし、複数の前記検出信号の座標値IS1,IS2,IS3が検出された時の前記相対的な位置の座標値をXS1,XS2,XS3とするときに、前記液滴位置演算手段は、{(IS1−IS2)/|XS1−XS2|>(IS2−IS3)/|XS2−XS3|}の関係式が成立するときには前記補間関数として3次間数を選択し、{(IS1−IS2)/|XS1−XS2|≦(IS2−IS3)/|XS2−XS3|}の関係式が成立するときには前記補間関数として2次間数を選択すること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a twenty-second aspect of the invention, in the droplet measuring device according to the twenty-first aspect, the coordinate values of the plurality of detection signals are set to IS1, IS2, IS3 in descending order of absolute values, When the coordinate values of the relative positions when the coordinate values IS1, IS2, IS3 of the detection signals are detected are XS1, XS2, XS3, the droplet position calculation means is {(IS1-IS2) / When the relational expression | XS1-XS2 |> (IS2-IS3) / | XS2-XS3 |} is satisfied, a cubic number is selected as the interpolation function, and {(IS1-IS2) / | XS1-XS2 | ≦ When the relational expression of (IS2-IS3) / | XS2-XS3 |} is satisfied, a quadratic number is selected as the interpolation function.

本発明によれば、液滴の位置の測定精度をより確実に高めることができる。   According to the present invention, the measurement accuracy of the position of the droplet can be more reliably increased.

前記目的を達成するために請求項23に係る発明は、請求項22の液滴測定装置において、前記液滴位置演算手段は、{(IS1−IS2)/|XS1−XS2|≦(IS2−IS3)/|XS2−XS3|}の関係式が成立し前記補間関数として2次関数を選択するときであって、複数の前記検出信号の座標値が5つ存在するときには、複数の前記検出信号の座標値のうち絶対値の大きい上位4つの座標値から最小二乗法により前記補間関数の係数を求めること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a twenty-third aspect of the present invention, in the droplet measuring device according to the twenty-second aspect, the droplet position calculating means is {(IS1-IS2) / | XS1-XS2 | ≦ (IS2-IS3 ) / | XS2-XS3 |} and a quadratic function is selected as the interpolation function, and when there are five coordinate values of the plurality of detection signals, The coefficient of the interpolation function is obtained by the least square method from the top four coordinate values having the largest absolute value among the coordinate values.

本発明によれば、液滴の位置の測定精度をより確実に高めることができる。   According to the present invention, the measurement accuracy of the position of the droplet can be more reliably increased.

前記目的を達成するために請求項24に係る発明は、液滴測定方法において、吐出される液滴を検出する検出手段と前記液滴の位置の相対的な位置を変更し、前記検出手段により生成された複数の検出信号から前記液滴の位置を演算すること、を特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the droplet measuring method, the relative position between the detecting means for detecting the discharged droplet and the position of the droplet is changed, and the detecting means The droplet position is calculated from a plurality of generated detection signals.

本発明によれば、レーザ光のビーム断面の光強度分布を調整して液滴に照射させることにより、液滴の体積や速度や位置を正確に測定することができる。   According to the present invention, the volume, velocity, and position of a droplet can be accurately measured by adjusting the light intensity distribution of the beam cross section of the laser light and irradiating the droplet.

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

〔液滴測定装置の説明〕
<実施例1>
図1は、実施例1の液滴測定装置1の構成図であり、(a)は正面図、(b)は底面図である。図1に示すように、本発明の液滴測定装置1は、レーザ光源10(第1レーザ光源)と第1光学手段と第1受光手段と液滴特性演算手段22などから構成される。
[Description of Droplet Measurement Device]
<Example 1>
FIG. 1 is a configuration diagram of a droplet measuring apparatus 1 according to a first embodiment, where (a) is a front view and (b) is a bottom view. As shown in FIG. 1, the droplet measuring apparatus 1 of the present invention includes a laser light source 10 (first laser light source), first optical means, first light receiving means, droplet characteristic calculating means 22 and the like.

レーザ光源10は、半導体レーザ光源(LD光源)の他、固体レーザ光源、液体レーザ光源、気体(ガス)レーザ光源などが考えられるが、本実施形態では半導体レーザ光源(LD光源)を使用する。その理由として、装置構成を小さくすることができ、また、コストダウンも図れるからである。   The laser light source 10 may be a solid-state laser light source, a liquid laser light source, a gas (gas) laser light source, or the like in addition to a semiconductor laser light source (LD light source). In this embodiment, a semiconductor laser light source (LD light source) is used. This is because the apparatus configuration can be reduced and the cost can be reduced.

レーザ光源10は、その接合面に水平な方向が図1(a)に示す液滴の吐出方向(Z軸方向)と一致するように配置している。これにより、液滴の吐出方向(Z軸方向)においてはレーザ光の広がり角が小さくなり、ケラレが生じないガウスビームとすることができる。   The laser light source 10 is arranged so that the horizontal direction to the joint surface coincides with the droplet discharge direction (Z-axis direction) shown in FIG. As a result, the spread angle of the laser light is reduced in the droplet discharge direction (Z-axis direction), and a Gaussian beam without vignetting can be obtained.

一方、図1(b)に示す液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)においては、レーザ光の広がり角が大きくなり、ケラレによるサイドローブが生じる。しかし、本実施例における液滴の体積や速度や位置の測定においては、レーザ光のビーム断面のうちサイドローブが生じる部分は使用しないため問題がない。そのため、サイドローブの影響を受けずに液滴の体積や速度や位置を正確に測定できる。   On the other hand, in the direction perpendicular to the droplet ejection direction (X-axis direction) shown in FIG. 1B, the spread angle of the laser beam becomes large, and side lobes due to vignetting occur. However, in the measurement of the volume, velocity, and position of the droplet in this embodiment, there is no problem because the portion where the side lobe is generated in the beam cross section of the laser light is not used. Therefore, the volume, velocity, and position of the droplet can be accurately measured without being affected by the side lobe.

第1光学手段は、レーザ光源10側からコリメータレンズ12、シリンドリカルレンズ14、球面レンズ16の順に構成される。第1受光手段は、フォトダイオード20が構成される。なお、図1では第1光学手段と第1受光手段の間にスリット18(光制限手段)を設けているが、スリット18を設けない仕様も考えられる。   The first optical means is configured in the order of the collimator lens 12, the cylindrical lens 14 and the spherical lens 16 from the laser light source 10 side. A photodiode 20 is configured as the first light receiving means. In FIG. 1, the slit 18 (light limiting means) is provided between the first optical means and the first light receiving means, but a specification in which the slit 18 is not provided is also conceivable.

図1(a)に示す平面内においてシリンドリカルレンズ14は、その平面状の側面14aを液滴の吐出位置側に向ける一方で、曲面状の側面14bをレーザ光源10側に向け、母線が図の紙面に垂直となるように配置されている。そしてシリンドリカルレンズ14は、レーザ光源10からコリメータレンズ12を介して入射したレーザ光を、液滴が吐出する位置で集光させて照射させるように配置されている。   In the plane shown in FIG. 1 (a), the cylindrical lens 14 has its planar side surface 14a directed toward the liquid droplet ejection position, while the curved side surface 14b is directed toward the laser light source 10, and the bus line is illustrated. It is arranged so as to be perpendicular to the paper surface. The cylindrical lens 14 is arranged so that the laser light incident from the laser light source 10 via the collimator lens 12 is condensed and irradiated at a position where the droplet is discharged.

図1(a)に示す平面内において球面レンズ16は、液滴を照射する位置を通過してきたレーザ光の光束15をスリット18の位置に集光させて、液滴の像を結像させるように配置されている。   In the plane shown in FIG. 1A, the spherical lens 16 focuses the laser light beam 15 that has passed through the position where the droplet is irradiated onto the slit 18 to form an image of the droplet. Is arranged.

一方、図1(b)に示す平面内において、シリンドリカルレンズ14の母線は図の紙面に平行であり、図1(b)に示す平面内においてシリンドリカルレンズ14の屈折力は0である。そのため、図1(b)に示す平面内において、レーザ光源10からコリメータレンズ12を介して入射したレーザ光は、シリンドリカルレンズ14から出た後もコリメータレンズ12から出た時の広がりのまま進む。   On the other hand, in the plane shown in FIG. 1B, the generatrix of the cylindrical lens 14 is parallel to the drawing sheet, and the refractive power of the cylindrical lens 14 is 0 in the plane shown in FIG. Therefore, in the plane shown in FIG. 1B, the laser light incident from the laser light source 10 via the collimator lens 12 travels as it is spread from the collimator lens 12 after exiting the cylindrical lens 14.

液滴特性演算手段22は、レーザ光を受光することにより生成されるフォトダイオード20の出力信号(検出信号)をもとに、液滴の体積と速度と位置を演算することができる手段である。   The droplet characteristic calculation means 22 is a means capable of calculating the volume, velocity and position of the droplet based on the output signal (detection signal) of the photodiode 20 generated by receiving the laser beam. .

また、図1では、シリンドリカルレンズ14と球面レンズ16の間に、印字ヘッド160から液滴を吐出している状態を示している。この印字ヘッド160は、インクジェットプリンタなどの画像形成装置に搭載されるものが想定される。そして、この場合、液滴測定装置1は、当該画像形成装置の印字ヘッド160のユニット部分(後述する印字ヘッドユニット150)に設置することが考えられる。また、液滴測定装置1は、当該画像形成装置とは別個の装置として画像形成システムの一つの構成装置とすることも考えられる。なお、図1(b)においては、液滴は印字ヘッド160のノズルから図の紙面に垂直な方向で、図の紙面の手前側に吐出される。   Further, FIG. 1 shows a state in which droplets are discharged from the print head 160 between the cylindrical lens 14 and the spherical lens 16. The print head 160 is assumed to be mounted on an image forming apparatus such as an ink jet printer. In this case, it is conceivable that the droplet measuring apparatus 1 is installed in a unit portion (a print head unit 150 described later) of the print head 160 of the image forming apparatus. In addition, the droplet measuring device 1 may be a component device of the image forming system as a separate device from the image forming device. In FIG. 1B, droplets are ejected from the nozzles of the print head 160 to the front side of the drawing sheet in a direction perpendicular to the drawing sheet.

以上のように構成される液滴測定装置1は、以下のように作用する。レーザ光源10から照射されるレーザ光は、コリメータレンズ12を介してシリンドリカルレンズ14に入射される。このとき、シリンドリカルレンズ14は、印字ヘッド160から吐出される液滴の吐出方向(Z軸方向)には曲率を持つが、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)には曲率を持たない特徴を有している。   The droplet measuring apparatus 1 configured as described above operates as follows. Laser light emitted from the laser light source 10 enters the cylindrical lens 14 via the collimator lens 12. At this time, the cylindrical lens 14 has a curvature in a discharge direction (Z-axis direction) of a droplet discharged from the print head 160, but has a curvature in a direction perpendicular to the discharge direction of the droplet (X-axis direction). It has characteristics that it does not have.

そして、シリンドリカルレンズ14に入射後のレーザ光は、曲率を持つ液滴の吐出方向(Z軸方向)について集光される。シリンドリカルレンズ14の曲率やシリンドリカルレンズ14と印字ヘッド160との距離などを調整することにより、図1(a)に示すように、集光したレーザ光を、印字ヘッド160から吐出される液滴に照射させる。   Then, the laser light after entering the cylindrical lens 14 is condensed in the ejection direction (Z-axis direction) of the droplet having the curvature. By adjusting the curvature of the cylindrical lens 14, the distance between the cylindrical lens 14 and the print head 160, etc., as shown in FIG. 1A, the condensed laser light is converted into droplets discharged from the print head 160. Irradiate.

液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ16によりスリット18の位置で液滴の像を結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード20にて受光される。   The laser light applied to the droplet is condensed by the spherical lens 16 so as to form an image of the droplet at the position of the slit 18. Then, after being condensed, the light is received by the photodiode 20.

そして、受光したフォトダイオード20は、液滴特性演算手段22に出力信号を供給する。液滴特性演算手段22では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。   The received photodiode 20 supplies an output signal to the droplet characteristic calculation means 22. The droplet characteristic calculation means 22 calculates the volume and velocity of the droplet based on the output signal.

ここで、液滴特性演算手段22における液滴の体積と速度の演算手法について説明する。今、液滴を一滴吐出して当該液滴にレーザ光を照射させた場合に、レーザ光を受光して生成した出力電圧(検出信号)の値の時間変化の様子を示すフォトダイオード20における出力電圧波形を図2(a)に、印字ヘッド160における液滴の吐出の駆動波形を図2(b)に示す。   Here, a method for calculating the volume and velocity of the droplet in the droplet characteristic calculating means 22 will be described. Now, when one droplet is discharged and the droplet is irradiated with laser light, the output from the photodiode 20 shows the time change of the value of the output voltage (detection signal) generated by receiving the laser light. FIG. 2A shows the voltage waveform, and FIG. 2B shows the driving waveform for discharging the droplets in the print head 160.

液滴の速度の演算では、まず、図2に示すように、液滴の吐出の駆動波形の駆動部分(液滴の吐出駆動を行った時)とフォトダイオード20における出力電圧波形の落ち込み部分(出力電圧の値が所定量変化した時)との時間間隔ΔTvを測定する。図13では、スレッシュレベルを落ち込み量の50%となる時の出力電圧値とし、出力電圧値が落ち込み量の50%となる時の時間間隔ΔTvを測定している。次に、予め作成した時間間隔ΔTvと液滴の速度Vとの相関関係を示すルックアップテーブルや補正式に基づいて、測定した時間間隔ΔTvから液滴の速度Vを求める。   In the calculation of the droplet velocity, first, as shown in FIG. 2, the drive portion of the drive waveform of the droplet discharge (when the droplet discharge drive is performed) and the drop portion of the output voltage waveform in the photodiode 20 ( A time interval ΔTv from when the output voltage value changes by a predetermined amount is measured. In FIG. 13, the threshold level is the output voltage value when the drop amount is 50%, and the time interval ΔTv when the output voltage value is 50% of the drop amount is measured. Next, the droplet velocity V is determined from the measured time interval ΔTv based on a lookup table and a correction formula showing the correlation between the time interval ΔTv and the droplet velocity V created in advance.

なお、時間間隔ΔTvと液滴の速度Vとの関係は以下のように求めることができる。まず、1つのノズルから液滴を連続吐出して、レーザ光を液滴の速度の測定における基準の位置から液滴の吐出方向(Z軸方向)の位置に移動させた位置における時間間隔ΔTvを測定する。ここで、レーザ光を移動させた量ΔZvは、レーザ光源を搭載させた精密ステージの送り量やレーザ変位計などによる測定で求めることができる。そして、レーザ光を移動させた量ΔZvと時間間隔ΔTvの関係(図3(a))から、最小二乗法などを用いて液滴の速度Vを算出する。その後、時間間隔ΔTvを変えながら液滴の速度Vを算出することで、時間間隔ΔTvと液滴の速度Vの関係(図3(b))を求める。   The relationship between the time interval ΔTv and the droplet velocity V can be obtained as follows. First, droplets are continuously ejected from one nozzle, and the time interval ΔTv at the position where the laser beam is moved from the reference position in the droplet velocity measurement to the droplet ejection direction (Z-axis direction) is set. taking measurement. Here, the amount ΔZv of moving the laser beam can be obtained by measurement with a feed amount of a precision stage on which the laser light source is mounted, a laser displacement meter, or the like. Then, the velocity V of the droplet is calculated from the relationship between the amount ΔZv of moving the laser beam and the time interval ΔTv (FIG. 3A) using a least square method or the like. Thereafter, by calculating the droplet velocity V while changing the time interval ΔTv, the relationship between the time interval ΔTv and the droplet velocity V (FIG. 3B) is obtained.

次に、液滴の体積の演算では、まず、図2に示すように、フォトダイオード20における出力電圧波形の最大落ち込み量Ip(出力電圧の値の最大変化量)を測定する。次に、予め作成した出力電圧波形の最大落ち込み量Ipと液滴の体積Volとの相関関係を示すルックアップテーブルや補正式に基づいて、測定した出力電圧波形の最大落ち込み量Ipから液滴の体積Volを求める。   Next, in the calculation of the volume of the droplet, first, as shown in FIG. 2, the maximum drop amount Ip (maximum change amount of the output voltage value) of the output voltage waveform in the photodiode 20 is measured. Next, based on a lookup table and a correction formula showing the correlation between the maximum drop amount Ip of the output voltage waveform and the volume Vol of the droplet created in advance, the maximum drop amount Ip of the measured output voltage waveform is calculated from the measured drop amount Ip. Determine the volume Vol.

なお、出力電圧波形の最大落ち込み量Ipと液滴の体積Volとの関係は以下のように求めることができる。まず、非揮発性のインクを用いて液滴の吐出量として、例えば106滴程度の多量の液滴の吐出量を吐出し、その液滴溜まりの質量を測定する。なお、質量の測定は、液滴溜まりの質量を直接測定する以外に、液滴を吐出するヘッドへの供給用のインクタンク内のインクの減少量から測定することができる。また、この多量の液滴を吐出する時の各液滴ごとの出力電圧波形の最大落ち込み量Ipの平均値を測定する。その後、液滴の吐出量を変えながら最大落ち込み量Ipの平均値を測定することで、出力電圧波形の最大落ち込み量Ipと液滴の体積Volとの関係を求める。   The relationship between the maximum drop amount Ip of the output voltage waveform and the volume Vol of the droplet can be obtained as follows. First, a non-volatile ink is used to discharge a large amount of droplets, for example, about 106 droplets, and the mass of the droplet reservoir is measured. The mass can be measured not only by directly measuring the mass of the droplet reservoir, but also from the amount of ink reduced in the ink tank for supply to the head for ejecting droplets. Further, the average value of the maximum drop amount Ip of the output voltage waveform for each droplet when discharging a large amount of droplets is measured. After that, by measuring the average value of the maximum drop amount Ip while changing the droplet discharge amount, the relationship between the maximum drop amount Ip of the output voltage waveform and the droplet volume Vol is obtained.

ここで、液滴に照射させるため集光したレーザ光について、図4に液滴に対し照射させる位置におけるビーム断面の光強度分布を示す。図4(a)に示すように、シリンドリカルレンズ14の作用により、レーザ光のビーム断面について液滴の吐出方向(Z軸方向)のビーム幅に対して前記液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)のビーム幅が大きくなるように形成され、光強度分布が液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)に対して、液滴の吐出方向(Z軸方向)が狭まるように形成されている。これを液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)についての光強度としてグラフに示すと、図4(b)のように示される。図4(b)に示されるように、X軸方向のビーム幅X1の範囲でシリンドリカルレンズ14の作用により、X軸方向の位置の変化に対する光強度の変化量が非常に小さくなっている。そのため、X軸方向のビーム幅X1の範囲で光強度の値は小さな範囲内に収まっている。   Here, FIG. 4 shows the light intensity distribution of the beam cross section at the position where the laser beam condensed to irradiate the droplet is irradiated to the droplet. As shown in FIG. 4A, due to the action of the cylindrical lens 14, the laser beam cross section is perpendicular to the droplet discharge direction with respect to the beam width in the droplet discharge direction (Z-axis direction) ( It is formed so that the beam width in the (X-axis direction) is increased, and the droplet discharge direction (Z-axis direction) is narrower than the direction (X-axis direction) in which the light intensity distribution is perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction). Is formed. If this is shown in the graph as the light intensity in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction), it is shown in FIG. As shown in FIG. 4B, the amount of change in the light intensity with respect to the change in the position in the X-axis direction is very small due to the action of the cylindrical lens 14 in the range of the beam width X1 in the X-axis direction. For this reason, the value of the light intensity is within a small range within the range of the beam width X1 in the X-axis direction.

そこで、図4(a)に示すように、それぞれの吐出タイミングをずらして、第1の液滴d1と第2の液滴d2を吐出した場合について説明する。第1の液滴d1と第2の液滴d2は、体積が等しく、かつ速度も等しいとする。そして、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について、第1の液滴d1は理想の吐出位置にて吐出され、第2の液滴d2は第1の液滴d1の吐出位置に対し距離δ外れた位置に吐出されたとする。第2の液滴d2は、例えば印字ヘッド160のノズル部分の汚れなどが原因で飛翔曲がりが生じた状態で吐出された場合が想定される。   Therefore, as shown in FIG. 4A, a case where the first droplet d1 and the second droplet d2 are ejected at different ejection timings will be described. It is assumed that the first droplet d1 and the second droplet d2 have the same volume and the same velocity. The first droplet d1 is ejected at an ideal ejection position in the direction perpendicular to the droplet ejection direction (X-axis direction), and the second droplet d2 is ejected from the first droplet d1. Suppose that the ink is discharged at a position that is outside the distance δ. It is assumed that the second droplet d2 is ejected in a state in which the flying bend is generated due to, for example, dirt on the nozzle portion of the print head 160 or the like.

このとき、第1の液滴d1を吐出させた場合と第2の液滴d2を吐出された場合のフォトダイオード20における出力信号の電圧値の時間軸波形について、それぞれの波形の時間軸を合わせて示すと図5(a)のように示される。なお、図5(b)は、第1の液滴d1を吐出させた場合と第2の液滴d2を吐出させた場合の印字ヘッド160における液滴の吐出駆動波形を示している。   At this time, the time axes of the voltage values of the output signal in the photodiode 20 when the first droplet d1 is ejected and when the second droplet d2 is ejected are aligned with each other. This is shown in FIG. 5 (a). FIG. 5B shows droplet ejection driving waveforms in the print head 160 when the first droplet d1 is ejected and when the second droplet d2 is ejected.

図5(a)に示すように、第1の液滴d1を吐出させた場合と第2の液滴d2を吐出された場合において、フォトダイオード20における出力電圧波形の落ち込み量がほぼ等しく、かつ、出力電圧波形の落ち込みの時間的なタイミングがほぼ一致している。このことは、体積が等しく、かつ速度も等しい液滴同士が距離δ外れた位置に吐出された場合であっても、吐出位置のばらつきに関らず正確に体積や速度を測定できることを意味している。   As shown in FIG. 5A, when the first droplet d1 is ejected and when the second droplet d2 is ejected, the amount of output voltage waveform drop in the photodiode 20 is substantially equal, and The temporal timing of the drop in the output voltage waveform is almost the same. This means that even when droplets with the same volume and the same velocity are ejected at a position that is out of the distance δ, the volume and velocity can be accurately measured regardless of the variation in the ejection position. ing.

以上のように吐出位置のばらつきに関らず正確に体積や速度を測定できる理由は、以下のとおりである。図4(a)に示すように、本実施形態での液滴測定装置1では、シリンドリカルレンズ14の作用により、液滴に照射されるレーザ光のビーム断面における光強度分布を液滴の吐出方向(Z軸方向)に狭めて形成している。その結果、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)における第1の液滴d1の吐出位置と飛翔曲がりが生じた第2の液滴d2の吐出位置において、レーザ光の光強度が液滴の体積や速度の測定に影響を与えない所定の範囲内に収まっているからである。   The reason why the volume and speed can be accurately measured regardless of the variation in the ejection position as described above is as follows. As shown in FIG. 4A, in the droplet measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the light intensity distribution in the beam cross section of the laser light irradiated on the droplet is expressed by the droplet lens discharge direction by the action of the cylindrical lens 14. It is narrowed in the (Z-axis direction). As a result, the light intensity of the laser light at the discharge position of the first droplet d1 in the direction perpendicular to the discharge direction of the droplet (X-axis direction) and the discharge position of the second droplet d2 in which the flight curve has occurred. This is because it falls within a predetermined range that does not affect the measurement of the volume and velocity of the droplet.

以上のように、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきが生じる領域内で、レーザ光の光強度が液滴の体積や速度の測定に影響を与えない所定の範囲内に収めることにより、液滴の飛翔曲がりが生じた場合であっても液滴の体積や速度を正確に測定することができる。   As described above, in the direction perpendicular to the droplet ejection direction (X-axis direction), the light intensity of the laser beam is in the range of the volume and velocity of the droplet within the region where the variation in the droplet ejection position due to the flight curve occurs. By falling within a predetermined range that does not affect the measurement, the volume and velocity of the droplet can be accurately measured even when the flying curve of the droplet occurs.

ここで、レーザ光の光強度を所定の範囲内に収めるにあたり、当該所定の範囲として望ましい範囲は、液滴の体積について理想の体積の1%単位の測定を可能とし、液滴の速度について1%単位の測定を可能とするような範囲である。なお、液滴の理想の体積とは、直径がφ10μm〜φ30μmであり液滴量が0.5pl〜15plとなるような体積である。   Here, when the light intensity of the laser beam falls within a predetermined range, a desirable range as the predetermined range enables measurement of 1% unit of the ideal volume with respect to the volume of the droplet, and 1 for the speed of the droplet. It is a range that allows measurement in% units. The ideal volume of the droplet is a volume having a diameter of φ10 μm to φ30 μm and a droplet amount of 0.5 pl to 15 pl.

ここで、液滴の体積について理想の体積の1%単位の測定を可能とするための具体的な条件を考える。そこで、出願人は、以下の方法によりシミュレーションによる検証を行った。   Here, specific conditions for enabling measurement of the droplet volume in units of 1% of the ideal volume are considered. Therefore, the applicant conducted verification by simulation by the following method.

図6は、シミュレーションで使用したガウスビームプロファイル(ガウスビームの光量分布)を示す。図6(a)はガウスビームが液滴により蹴られていない状態を示し、図6(b)はガウスビームが2plの液滴により蹴られた状態を示す。なお、図6ではガウスビームのビーム幅の一例として、X軸方向に100μm、Z軸方向に40μmとした場合を示している。   FIG. 6 shows a Gaussian beam profile (Gaussian beam light amount distribution) used in the simulation. FIG. 6A shows a state where the Gaussian beam is not kicked by a droplet, and FIG. 6B shows a state where the Gaussian beam is kicked by a 2 pl droplet. FIG. 6 shows a case where the Gaussian beam width is set to 100 μm in the X-axis direction and 40 μm in the Z-axis direction as an example of the beam width.

図7は、横軸にX軸方向の液滴の吐出位置(μm)を、縦軸に光量分布における光量を積算した積算光量(a.u.)を取り、図6に示すガウスビームプロファイルを使用したシミュレーション結果を示す。図7では、シミュレーション結果の一例として、液滴量を2plと2.5plとして2種類の液滴の体積についての結果を示している。このとき、図7において、体積2plにおける液滴のX軸方向の吐出位置のばらつきが20μmのとき(X軸方向の液滴の吐出位置が0μmと−20μmで比較したとき)の光量差はδL、液滴の体積のばらつき(2種類の液滴の体積)による光量差はδVと表される。   7, the horizontal axis represents the droplet discharge position (μm) in the X-axis direction, the vertical axis represents the integrated light amount (au) obtained by integrating the light amount in the light amount distribution, and the Gaussian beam profile shown in FIG. The simulation results used are shown. In FIG. 7, as an example of the simulation result, the results regarding the volume of two types of droplets are shown with the droplet amount being 2 pl and 2.5 pl. At this time, in FIG. 7, when the variation in the discharge position of the droplet in the X axis direction in the volume of 2 pl is 20 μm (when the discharge position of the droplet in the X axis direction is compared between 0 μm and −20 μm), the light amount difference is δL. The light amount difference due to the variation in the volume of the droplets (volume of two types of droplets) is expressed as δV.

そして、図8〜図11は、横軸にX軸方向のビーム幅(μm)を、縦軸に光量差(%)を取り、液滴の体積と液滴の吐出位置に様々なばらつきを与えたときの上記シミュレーションの結果を示す。図8〜図11では、それぞれ基準となる理想の液滴の体積を実現するための液滴量として20pl、2plとした場合に、液滴の体積のばらつきが生じたとして、その液滴の体積を理想の液滴の体積に対して±1%、±2%としたときの結果を示す。例えば、高画質のインクジェットプリンタを考えたときに、液滴の体積のばらつきが理想の体積の1%以下であることが要求される。そのため検証の条件として、液滴の体積のばらつきは、液滴の体積を理想の液滴の体積に対して±1%、±2%とした。   8 to 11, the horizontal axis indicates the beam width (μm) in the X-axis direction, and the vertical axis indicates the light amount difference (%), giving various variations in the droplet volume and droplet discharge position. The results of the above simulation are shown. 8 to 11, assuming that the droplet volume for realizing the ideal droplet volume serving as a reference is 20 pl and 2 pl, respectively, it is assumed that the variation in the volume of the droplet has occurred. The results are shown in Fig. 5 where ± 1% and ± 2% of the ideal droplet volume. For example, when considering a high-quality inkjet printer, it is required that the variation in the volume of droplets is 1% or less of the ideal volume. Therefore, as a verification condition, the variation in droplet volume was set to ± 1% and ± 2% with respect to the ideal droplet volume.

また、同時に、図8〜図11では、それぞれ液滴の吐出位置のばらつきとして、基準となる理想の液滴の吐出位置に対し、20μm、30μmずらしたときの結果を示す。例えば、600pdiや1200pdiのインクジェットプリンタを考えたときに、一般に印字ヘッドの特性として、飛翔曲がりによる吐出位置のばらつきは20μm以下であることが要求される。そのため検証の条件として、液滴の吐出位置のばらつきは、理想の吐出位置から20μm、30μmずらした位置とした。   At the same time, FIGS. 8 to 11 show the results when the droplet ejection positions are shifted by 20 μm and 30 μm from the ideal droplet ejection position as a reference. For example, when considering an ink jet printer of 600 pdi or 1200 pdi, generally, as a characteristic of a print head, a variation in ejection position due to a flying curve is required to be 20 μm or less. Therefore, as a verification condition, the variation of the droplet discharge position was set to a position shifted by 20 μm and 30 μm from the ideal discharge position.

そして、図8、図10はZ軸方向のビーム幅が40μmのときの結果を示し、図9、図11はZ軸方向のビーム幅が60μmのときの結果を示す。   8 and 10 show the results when the beam width in the Z-axis direction is 40 μm, and FIGS. 9 and 11 show the results when the beam width in the Z-axis direction is 60 μm.

図8、図9では、X軸方向のビーム幅が1000μmのときに、液滴の体積のばらつきが±1%の場合の光量差と液滴の吐出位置のばらつきが30μmの場合の光量差がほぼ等しくなっている。そして、X軸方向のビーム幅が1000μm以下では、液滴の体積のばらつきが±1%の場合の光量差よりも、液滴の吐出位置のばらつきが30μmの場合の光量差が大きくなっている。   8 and 9, when the beam width in the X-axis direction is 1000 μm, the light amount difference when the droplet volume variation is ± 1% and the light amount difference when the droplet discharge position variation is 30 μm. It is almost equal. When the beam width in the X-axis direction is 1000 μm or less, the light amount difference when the variation in the droplet ejection position is 30 μm is larger than the light amount difference when the variation in droplet volume is ± 1%. .

そのため、X軸方向のビーム幅が1000μm以下では、液滴の吐出位置のばらつきが30μmの場合には、液滴の体積のばらつきとして±1%が生じた場合であっても、光量差として表れず、液滴の体積のばらつきを測定できない。   Therefore, when the beam width in the X-axis direction is 1000 μm or less, when the variation in the droplet ejection position is 30 μm, even if the variation in droplet volume is ± 1%, it is expressed as a light amount difference. In other words, the variation in droplet volume cannot be measured.

したがって、X軸方向のビーム幅が1000μm以下では、液滴の吐出位置のばらつきの影響により光量差から液滴の体積のばらつきを測定できず、液滴の体積を正確に測定できない場合があるといえる。   Therefore, when the beam width in the X-axis direction is 1000 μm or less, the variation in the volume of the droplet cannot be measured due to the difference in the light amount due to the influence of the variation in the ejection position of the droplet, and the volume of the droplet may not be measured accurately. I can say that.

同様に、図10、図11では、X軸方向のビーム幅が600μm以下では、液滴の吐出位置のばらつきの影響により光量差から液滴の体積のばらつきを測定できず、液滴の体積を正確に測定できない場合があるといえる。   Similarly, in FIGS. 10 and 11, when the beam width in the X-axis direction is 600 μm or less, the variation in droplet volume cannot be measured due to the difference in the light amount due to the variation in the droplet ejection position, and the volume of the droplet is not measured. It can be said that there are cases where accurate measurement is not possible.

このように図8〜図11に示すように、Z軸方向のビーム幅が40μmのときも60μmのときも、液滴量が20plのときはX軸方向のビーム幅が1000μm以下、液滴量が2plのときはX軸方向のビーム幅が600μm以下で、液滴の吐出位置のばらつき(30μm)による光量差が液滴の体積のばらつき(±1%)による光量差より大きくなることがわかる。   As shown in FIGS. 8 to 11, the beam width in the X-axis direction is 1000 μm or less when the droplet amount is 20 pl, the beam width in the Z-axis direction is 40 μm or 60 μm, and the droplet amount is less than 1000 μm. Is 2 pl, the beam width in the X-axis direction is 600 μm or less, and it can be seen that the light amount difference due to the variation in the droplet ejection position (30 μm) is larger than the light amount difference due to the variation in the droplet volume (± 1%). .

そのため、液滴の吐出位置のばらつき(30μm)による光量差が液滴の体積のばらつき(±1%)による光量差より小さくするためには、Z軸方向のビーム幅が40μmのときも60μmのときも、液滴量が20plのときはX軸方向のビーム幅が1000μm以上、液滴量が2plのときはX軸方向のビーム幅が600μm以上であることが要求される。   Therefore, in order to make the light amount difference due to variation in the droplet ejection position (30 μm) smaller than the light amount difference due to variation in the volume of the droplet (± 1%), even when the beam width in the Z-axis direction is 40 μm, it is 60 μm. Sometimes, the beam width in the X-axis direction is required to be 1000 μm or more when the droplet amount is 20 pl, and the beam width in the X-axis direction is required to be 600 μm or more when the droplet amount is 2 pl.

ここで、液滴の吐出位置のばらつきによる影響を受けず、液滴の体積を正確に測定するためには、液滴の吐出位置のばらつきによる光量差が液滴の体積のばらつきによる光量差の10%以下である小さな値にすることが望ましい。そこで、これを実現するためには、図8〜図11より、X軸方向のビーム幅は2000μm以上が望ましいことが分かる。   Here, in order to accurately measure the volume of the droplet without being affected by the variation in the droplet ejection position, the difference in the amount of light due to the variation in the droplet ejection position It is desirable to make it a small value that is 10% or less. Therefore, in order to realize this, it can be understood from FIGS.

以上のシミュレーション結果より、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきに関わらず液滴の体積を正確に測定するために液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)においてのレーザ光の光強度分布を所定の範囲内に収めるにあたり、当該所定の範囲内として望ましい範囲は、液滴の吐出位置のばらつきによる光量差が液滴の体積のばらつきによる光量差が10%以下になる範囲である。そして、この範囲を実現するための条件として、X軸方向のビーム幅は2000μm以上が望ましいことが分かる。なお、Z軸方向のビーム幅は30μm〜100μmが望ましい。   Based on the above simulation results, the light of the laser beam in the direction perpendicular to the droplet ejection direction (X-axis direction) in order to accurately measure the volume of the droplet regardless of variations in the droplet ejection position due to flying bends. In order to keep the intensity distribution within a predetermined range, a desirable range as the predetermined range is a range in which the light amount difference due to variations in droplet ejection positions is 10% or less due to variations in droplet volume. . As a condition for realizing this range, the beam width in the X-axis direction is preferably 2000 μm or more. The beam width in the Z-axis direction is desirably 30 μm to 100 μm.

図12は、スリット18を表した図である。球面レンズ16とフォトダイオード20の間にスリット18を設けることにより、フォトダイオード20に入射するレーザ光を制限しつつ、球面レンズ16により液滴dの像をスリット18の部分に結像させる。このようにすることで、液滴dの像が結像されている時と結像されていない時のフォトダイオード20における受光の強度の差(消光比)が大きくなり、液滴dの体積や速度を高精度に測定することができる。なお、液滴測定装置1においてスリット18を設けない場合には、球面レンズ16により液滴dの像をフォトダイオード20の受光面の部分に結像させる。   FIG. 12 is a diagram showing the slit 18. By providing the slit 18 between the spherical lens 16 and the photodiode 20, an image of the droplet d is formed on the slit 18 by the spherical lens 16 while limiting the laser light incident on the photodiode 20. By doing so, the difference (extinction ratio) of received light intensity in the photodiode 20 when the image of the droplet d is formed and when it is not formed is increased, and the volume of the droplet d and Speed can be measured with high accuracy. If the slit 18 is not provided in the droplet measuring device 1, the spherical lens 16 forms an image of the droplet d on the light receiving surface of the photodiode 20.

また、レーザ光源10からのレーザ光について、測定する液滴の色に対する補色であるので、液滴に照射されたレーザ光を反射あるいは吸収することができ、液滴の体積や速度
を高精度に測定することができる。レーザ光と液滴の補色の関係を図13に示す。
Further, since the laser light from the laser light source 10 is complementary to the color of the droplet to be measured, the laser light irradiated to the droplet can be reflected or absorbed, and the volume and velocity of the droplet can be accurately set. Can be measured. The relationship between the laser light and the complementary color of the droplet is shown in FIG.

<実施例2>
また、図14に示すような液滴測定装置2も考えられる。実施例2の液滴測定装置2では、光学手段は、レーザ光源10側からコリメータレンズ12、シリンドリカルレンズ24、シリンドリカルレンズ26,球面レンズ16の順に構成される。
<Example 2>
A droplet measuring device 2 as shown in FIG. 14 is also conceivable. In the droplet measuring apparatus 2 according to the second embodiment, the optical unit includes the collimator lens 12, the cylindrical lens 24, the cylindrical lens 26, and the spherical lens 16 in this order from the laser light source 10 side.

図14(a)に示す平面内において、シリンドリカルレンズ(24,26)の母線は図の紙面に平行であり、シリンドリカルレンズ(24,26)の屈折力は0である。そのため、図14(a)に示す平面内において、レーザ光源10からコリメータレンズ12を介して入射したレーザ光は、シリンドリカルレンズ(24,26)から出た後もコリメータレンズ12から出た時の広がりのまま進む。   In the plane shown in FIG. 14A, the generatrix of the cylindrical lens (24, 26) is parallel to the drawing sheet, and the refractive power of the cylindrical lens (24, 26) is zero. Therefore, in the plane shown in FIG. 14A, the laser light incident from the laser light source 10 via the collimator lens 12 spreads when it exits from the collimator lens 12 after exiting from the cylindrical lenses (24, 26). Continue on.

一方、図14(b)に示す平面内においてシリンドリカルレンズ24は、その平面状の側面24aをレーザ光源10側に向ける一方で、その曲面状の側面24bをシリンドリカルレンズ26側に向け、母線が図の紙面に垂直となるように配置されている。そしてシリンドリカルレンズ24は、レーザ光源10からコリメータレンズ12を介して入射したレーザ光を、シリンドリカルレンズ26との間で集光するように配置されている。   On the other hand, in the plane shown in FIG. 14B, the cylindrical lens 24 has its planar side surface 24a facing the laser light source 10 side, while its curved side surface 24b faces the cylindrical lens 26 side. It is arranged so as to be perpendicular to the paper surface. The cylindrical lens 24 is disposed so as to condense the laser light incident from the laser light source 10 via the collimator lens 12 with the cylindrical lens 26.

また、図14(b)に示す平面内においてシリンドリカルレンズ26は、その平面状の側面26aを液滴の吐出位置側に向ける一方で、曲面状の側面26bをシリンドリカルレンズ24側に向け、母線が図の紙面に垂直となるように配置されている。そしてシリンドリカルレンズ26は、シリンドリカルレンズ24により一旦集光され再び広がったレーザ光を平面状の側面26aにて入射し、曲面状の側面26bから出射する。   In addition, in the plane shown in FIG. 14B, the cylindrical lens 26 has its planar side surface 26a directed toward the droplet ejection position, while the curved side surface 26b is directed toward the cylindrical lens 24, and the generatrix is They are arranged so as to be perpendicular to the drawing sheet. The cylindrical lens 26 enters the laser beam once condensed and spread again by the cylindrical lens 24 on the planar side surface 26a and exits from the curved side surface 26b.

なお、曲率半径は、シリンドリカルレンズ24よりもシリンドリカルレンズ26のほうが大きい。これにより、図14(b)に示すように、シリンドリカルレンズ26を出た後のレーザ光は、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について大きく広がる。   The curvature radius of the cylindrical lens 26 is larger than that of the cylindrical lens 24. As a result, as shown in FIG. 14B, the laser light after exiting the cylindrical lens 26 greatly spreads in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction).

その他の構成は、実施例1の液滴測定装置1と共通する。   Other configurations are the same as those of the droplet measuring apparatus 1 of the first embodiment.

以上のように構成される液滴測定装置2は、以下のように作用する。レーザ光源10から照射されるレーザ光は、コリメータレンズ12を介してシリンドリカルレンズ24に入射される。このとき、シリンドリカルレンズ24は、印字ヘッド160から吐出される液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)には曲率を持つが、液滴の吐出方向(Z軸方向)には曲率を持たない特徴を有している。   The droplet measuring device 2 configured as described above operates as follows. Laser light emitted from the laser light source 10 enters the cylindrical lens 24 via the collimator lens 12. At this time, the cylindrical lens 24 has a curvature in the direction (X-axis direction) perpendicular to the discharge direction of the droplets discharged from the print head 160, but has a curvature in the discharge direction (Z-axis direction) of the droplets. It has characteristics that it does not have.

そして、シリンドリカルレンズ24に入射後のレーザ光は、曲率を持つ液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について一旦集光される。   Then, the laser light after entering the cylindrical lens 24 is once condensed in a direction (X-axis direction) perpendicular to the discharge direction of the droplet having the curvature.

一旦集光されたレーザ光は再び広がってシリンドリカルレンズ26に入射される。このとき、シリンドリカルレンズ26は、印字ヘッド160から吐出される液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)には曲率を持つが、液滴の吐出方向(Z軸方向)には曲率を持たない特徴を有している。そのため、シリンドリカルレンズ26を出た後のレーザ光は、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について大きく広がってその広がりのまま進み、印字ヘッド160から吐出される液滴に照射される。   Once condensed, the laser light spreads again and enters the cylindrical lens 26. At this time, the cylindrical lens 26 has a curvature in a direction (X-axis direction) perpendicular to the discharge direction of the droplets discharged from the print head 160, but has a curvature in the discharge direction (Z-axis direction) of the droplets. It has characteristics that it does not have. For this reason, the laser light after exiting the cylindrical lens 26 spreads greatly in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction) and proceeds with the spread, and is irradiated to the droplets discharged from the print head 160. The

液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ16によりスリット18の位置で液滴の像を結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード20にて受光される。   The laser light applied to the droplet is condensed by the spherical lens 16 so as to form an image of the droplet at the position of the slit 18. Then, after being condensed, the light is received by the photodiode 20.

そして、受光したフォトダイオード20は、液滴特性演算手段22に出力信号を供給する。液滴特性演算手段22では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。   The received photodiode 20 supplies an output signal to the droplet characteristic calculation means 22. The droplet characteristic calculation means 22 calculates the volume and velocity of the droplet based on the output signal.

以上のような実施例2の液滴測定装置2によっても、図4(a)に示すように、シリンドリカルレンズ(24,26)の作用により、光強度分布は液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)に対して、液滴の吐出方向(Z軸方向)が狭まるように形成される。   Also with the droplet measuring apparatus 2 of Example 2 as described above, as shown in FIG. 4A, the light intensity distribution is a direction perpendicular to the droplet ejection direction by the action of the cylindrical lenses (24, 26). The droplet discharge direction (Z-axis direction) is narrower than (X-axis direction).

そのため、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきが生じる領域内で、レーザ光の光強度が液滴の体積や速度の測定に影響を与えない所定の範囲内に収めることにより、飛翔曲がりが生じた場合であっても液滴の体積や速度を正確に測定することができる。   Therefore, in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction), the light intensity of the laser beam affects the measurement of the volume and velocity of the droplet in a region where the droplet discharge position varies due to flying bends. The volume and velocity of the droplet can be accurately measured even when a flying bend occurs.

また、スリット18の効果、レーザ光源10からのレーザ光を測定する液滴の補色を有する波長とすることの効果は、実施例1の液滴測定装置1と同様である。   Further, the effect of the slit 18 and the effect of setting the wavelength to have the complementary color of the droplet for measuring the laser beam from the laser light source 10 are the same as those of the droplet measuring apparatus 1 of the first embodiment.

<実施例3>
また、図15に示すような液滴測定装置3も考えられる。実施例3の液滴測定装置3では、光学手段は、レーザ光源10側からコリメータレンズ12、拡散板28、球面レンズ32、球面レンズ34、球面レンズ38、球面レンズ16の順に構成される。
<Example 3>
A droplet measuring device 3 as shown in FIG. 15 is also conceivable. In the droplet measuring device 3 of the third embodiment, the optical means is configured in the order of the collimator lens 12, the diffusion plate 28, the spherical lens 32, the spherical lens 34, the spherical lens 38, and the spherical lens 16 from the laser light source 10 side.

このように、拡散板28と液滴の吐出経路の間に球面レンズ32と球面レンズ34を配置して、球面レンズ32と液滴、拡散板28と球面レンズ34が各々光学的に共役の関係となるように配置する。   Thus, the spherical lens 32 and the spherical lens 34 are arranged between the diffusion plate 28 and the droplet discharge path, and the spherical lens 32 and the droplet, and the diffusion plate 28 and the spherical lens 34 are optically conjugate with each other. Arrange so that

拡散板28は、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)のみレーザ光を拡散させるものとすることにより、液滴の吐出方向(Z軸方向)においてはレーザ光は拡散されずガウスビームとなる一方で、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)においては均一な光強度の部分を形成することができる。なお、拡散板28は液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)のみだけではなく、液滴の吐出方向(Z軸方向)にもレーザ光を拡散させる特性を有するものとしてもよい。   The diffusion plate 28 diffuses laser light only in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction), so that the laser light is not diffused in the droplet discharge direction (Z-axis direction) and Gaussian. While it becomes a beam, a portion having a uniform light intensity can be formed in a direction (X-axis direction) perpendicular to the droplet discharge direction. The diffusion plate 28 may have a characteristic of diffusing laser light not only in the direction (X-axis direction) perpendicular to the droplet discharge direction but also in the droplet discharge direction (Z-axis direction).

その他の構成は、実施例1の液滴測定装置1と共通する。   Other configurations are the same as those of the droplet measuring apparatus 1 of the first embodiment.

以上のように構成される液滴測定装置3は、以下のように作用する。レーザ光源10から照射されるレーザ光は、コリメータレンズ12を介して拡散板28に入射される。そして、拡散板28に入射後のレーザ光は、拡散される。このとき、上述したように拡散板28が液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)のみレーザ光を拡散させるものとすることにより、液滴の吐出方向(Z軸方向)においてはレーザ光は拡散されずガウスビームとなる一方で、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)においては均一な光強度の部分を形成することができる。   The droplet measuring device 3 configured as described above operates as follows. Laser light emitted from the laser light source 10 enters the diffusion plate 28 via the collimator lens 12. Then, the laser light after entering the diffusion plate 28 is diffused. At this time, as described above, the diffusion plate 28 diffuses the laser light only in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction), so that the laser is emitted in the droplet discharge direction (Z-axis direction). While the light is not diffused and becomes a Gaussian beam, a portion having a uniform light intensity can be formed in the direction perpendicular to the droplet ejection direction (X-axis direction).

拡散されたレーザ光は、球面レンズ32、球面レンズ34を介して、球面レンズ38にて液滴の吐出方向(Z軸方向)および液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について集光された後に、印字ヘッド160から吐出される液滴に照射される。   The diffused laser light is collected in the droplet discharge direction (Z-axis direction) and the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction) by the spherical lens 38 via the spherical lens 32 and the spherical lens 34. After being illuminated, the liquid droplets ejected from the print head 160 are irradiated.

液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ16によりスリット18の位置で液滴の像を結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード20にて受光される。   The laser light applied to the droplet is condensed by the spherical lens 16 so as to form an image of the droplet at the position of the slit 18. Then, after being condensed, the light is received by the photodiode 20.

そして、受光したフォトダイオード20は、液滴特性演算手段22に出力信号を供給する。液滴特性演算手段22では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。   The received photodiode 20 supplies an output signal to the droplet characteristic calculation means 22. The droplet characteristic calculation means 22 calculates the volume and velocity of the droplet based on the output signal.

以上のような実施例3の液滴測定装置3によれば、液滴に照射される時のレーザ光の光強度分布は、図16(a)に示すように、拡散板28の作用により液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)についてほぼ一様な強さの状態になっている。液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)についての光強度をグラフに示すと図16(b)のように示され、液滴の吐出方向(Z軸方向)についての光強度をグラフに示すと図16(c)のように示される。   According to the droplet measuring apparatus 3 of Example 3 as described above, the light intensity distribution of the laser light when irradiating the droplet is liquid by the action of the diffusion plate 28 as shown in FIG. The strength is almost uniform in the direction perpendicular to the droplet ejection direction (X-axis direction). When the light intensity in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction) is shown in a graph, the light intensity in the droplet discharge direction (Z-axis direction) is shown in FIG. As shown in FIG. 16 (c).

そのため、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきが生じる領域内で、レーザ光の光強度分布をほぼ一様な強さの状態とすることにより、飛翔曲がりが生じた場合であっても液滴の体積や速度を正確に測定することができる。   Therefore, in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction), the light intensity distribution of the laser light has a substantially uniform intensity in a region where variations in the droplet discharge position due to flight bending occur. By doing so, the volume and velocity of the droplet can be accurately measured even when a flying curve occurs.

また、スリット18の効果、レーザ光源10からのレーザ光を測定する液滴の補色を有する波長とすることの効果は、実施例1の液滴測定装置1と同様である。   Further, the effect of the slit 18 and the effect of setting the wavelength to have the complementary color of the droplet for measuring the laser beam from the laser light source 10 are the same as those of the droplet measuring apparatus 1 of the first embodiment.

<実施例4>
また、図17に示すような液滴測定装置4も考えられる。実施例4の液滴測定装置4では、図17(a)に示すように、光学手段は、レーザ光源10側からフライアイレンズ40、フライアイレンズ42、球面レンズ46、球面レンズ16の順に構成される。
<Example 4>
A droplet measuring device 4 as shown in FIG. 17 is also conceivable. In the droplet measuring device 4 of the fourth embodiment, as shown in FIG. 17A, the optical means is configured in the order of the fly eye lens 40, the fly eye lens 42, the spherical lens 46, and the spherical lens 16 from the laser light source 10 side. Is done.

このように、レーザ光源10と球面レンズ46との間にフライアイレンズ40、フライアイレンズ42を配置して、レーザ光源10とフライアイレンズ42、フライアイレンズ40と球面レンズ46の物点が各々光学的に共役の関係となるように配置する。   As described above, the fly eye lens 40 and the fly eye lens 42 are arranged between the laser light source 10 and the spherical lens 46, and the object points of the laser light source 10 and the fly eye lens 42, the fly eye lens 40 and the spherical lens 46 are determined. They are arranged so as to have an optically conjugate relationship.

フライアイレンズ(40,42)は、図17(b)のように片方向のみ曲率を有するものを使用して、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)のみに曲率を持たせることにより、液滴の吐出方向(Z軸方向)においてはレーザ光は拡散されずガウスビームとなる一方で、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)においては均一な光強度の部分を形成することができる。なお、フライアイレンズ(40,42)は、図17(c)のように両方向に曲率を有するものを使用して、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)のみだけではなく、液滴の吐出方向(Z軸方向)にも曲率を持たしてもよい。   As the fly-eye lenses (40, 42), those having a curvature only in one direction as shown in FIG. 17B are used, and the curvature is given only in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction). As a result, the laser beam is not diffused in the droplet discharge direction (Z-axis direction) but becomes a Gaussian beam, while the light intensity is uniform in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction). Can be formed. Note that the fly-eye lens (40, 42) has a curvature in both directions as shown in FIG. 17 (c), and not only the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction), The liquid droplet ejection direction (Z-axis direction) may have a curvature.

その他の構成は、実施例1の液滴測定装置1と共通する。   Other configurations are the same as those of the droplet measuring apparatus 1 of the first embodiment.

以上のように構成される液滴測定装置4は、以下のように作用する。レーザ光源10から照射されるレーザ光は、フライアイレンズ(40,42)に入射される。そして、フライアイレンズ(40,42)に入射後のレーザ光は、拡散される。このとき、上述したようにフライアイレンズ(40,42)が液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)のみレーザ光を拡散させるものとすることにより、液滴の吐出方向(Z軸方向)においてはレーザ光は拡散されずガウスビームとなる一方で、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)においては均一な光強度の部分を形成することができる。   The droplet measuring device 4 configured as described above operates as follows. Laser light emitted from the laser light source 10 enters the fly-eye lens (40, 42). Then, the laser light after entering the fly-eye lens (40, 42) is diffused. At this time, as described above, the fly-eye lens (40, 42) diffuses the laser beam only in the direction perpendicular to the droplet ejection direction (X-axis direction), so that the droplet ejection direction (Z-axis) In the direction), the laser beam is not diffused and becomes a Gaussian beam, while a portion having a uniform light intensity can be formed in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction).

拡散されたレーザ光は、球面レンズ46にて液滴の吐出方向(Z軸方向)および液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について集光された後に、印字ヘッド160から吐出される液滴に照射される。   The diffused laser light is condensed by the spherical lens 46 in the droplet discharge direction (Z-axis direction) and the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction), and then discharged from the print head 160. Irradiate the droplet.

液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ16によりスリット18の位置で液滴の像を
結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード20にて受光される。
The laser light applied to the droplet is condensed by the spherical lens 16 so as to form an image of the droplet at the position of the slit 18. Then, after being condensed, the light is received by the photodiode 20.

そして、受光したフォトダイオード20は、液滴特性演算手段22に出力信号を供給する。液滴特性演算手段22では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。   The received photodiode 20 supplies an output signal to the droplet characteristic calculation means 22. The droplet characteristic calculation means 22 calculates the volume and velocity of the droplet based on the output signal.

以上のような実施例4の液滴測定装置4によれば、液滴に照射される時のレーザ光の光強度分布は、実施例3の液滴測定装置3と同様に、図16(a)に示すように、フライアイレンズ(40,42)の作用により液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)についてほぼ一様な強さの状態になっている。液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)についての光強度をグラフに示すと図16(b)のように示され、液滴の吐出方向(Z軸方向)についての光強度をグラフに示すと図16(c)のように示される。   According to the droplet measuring device 4 of the fourth embodiment as described above, the light intensity distribution of the laser light when the droplet is irradiated is similar to that of the droplet measuring device 3 of the third embodiment, as shown in FIG. ), The fly-eye lens (40, 42) has a substantially uniform strength in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction). When the light intensity in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction) is shown in a graph, the light intensity in the droplet discharge direction (Z-axis direction) is shown in FIG. As shown in FIG. 16 (c).

そのため、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について、飛翔曲がりによる液滴の吐出位置のばらつきが生じる領域内で、レーザ光の光強度分布をほぼ一様な強さの状態とすることにより、飛翔曲がりが生じた場合であっても液滴の体積や速度を正確に測定することができる。   Therefore, in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction), the light intensity distribution of the laser light has a substantially uniform intensity in a region where variations in the droplet discharge position due to flight bending occur. By doing so, the volume and velocity of the droplet can be accurately measured even when a flying curve occurs.

また、スリット18の効果、レーザ光源10からのレーザ光を測定する液滴の補色を有する波長とすることの効果は、実施例1の液滴測定装置1と同様である。   Further, the effect of the slit 18 and the effect of setting the wavelength to have the complementary color of the droplet for measuring the laser beam from the laser light source 10 are the same as those of the droplet measuring apparatus 1 of the first embodiment.

<実施例5>
また、図18に示すような液滴測定装置5も考えられる。実施例5の液滴測定装置5では、光学手段は、レーザ光源50側からコリメータレンズ52、球面レンズ48、球面レンズ56の順に構成される。受光手段は、フォトダイオード60が構成される。なお、図18では光学手段と受光手段の間にスリット58を設けているが、スリット58を設けない仕様も考えられる。
<Example 5>
A droplet measuring device 5 as shown in FIG. 18 is also conceivable. In the droplet measuring device 5 of the fifth embodiment, the optical means is configured in the order of the collimator lens 52, the spherical lens 48, and the spherical lens 56 from the laser light source 50 side. A photodiode 60 is configured as the light receiving means. In FIG. 18, the slit 58 is provided between the optical means and the light receiving means, but a specification without the slit 58 is also conceivable.

レーザ光源50、コリメータレンズ52、球面レンズ56、スリット58、フォトダイオード60は、実施例1の液滴測定装置1のレーザ光源10、コリメータレンズ12、球面レンズ16、スリット18、フォトダイオード20と同様な構成と作用を有する。   The laser light source 50, the collimator lens 52, the spherical lens 56, the slit 58, and the photodiode 60 are the same as the laser light source 10, the collimator lens 12, the spherical lens 16, the slit 18, and the photodiode 20 of the droplet measuring device 1 of the first embodiment. It has a simple structure and action.

その他の構成は、実施例1の液滴測定装置1と共通する。   Other configurations are the same as those of the droplet measuring apparatus 1 of the first embodiment.

以上のように構成される液滴測定装置5は、以下のように作用する。レーザ光源10から照射されるレーザ光は、コリメータレンズ12を介して球面レンズ48に入射される。   The droplet measuring device 5 configured as described above operates as follows. Laser light emitted from the laser light source 10 is incident on the spherical lens 48 via the collimator lens 12.

そして、球面レンズ48に入射後のレーザ光は、液滴の吐出方向(Z軸方向)および液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について集光される。球面レンズ48の曲率や球面レンズ48と印字ヘッド160との距離などを調整することにより、図18に示すように、集光したレーザ光を印字ヘッド160から吐出される液滴に照射させる。   The laser light after entering the spherical lens 48 is condensed in the droplet discharge direction (Z-axis direction) and in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction). By adjusting the curvature of the spherical lens 48, the distance between the spherical lens 48 and the print head 160, and the like, the condensed laser light is irradiated onto the droplets ejected from the print head 160 as shown in FIG.

液滴に照射されたレーザ光は、球面レンズ16によりスリット18の位置で液滴の像を結像させるように集光される。そして、集光された後にフォトダイオード20にて受光される。   The laser light applied to the droplet is condensed by the spherical lens 16 so as to form an image of the droplet at the position of the slit 18. Then, after being condensed, the light is received by the photodiode 20.

そして、受光したフォトダイオード20は、液滴特性演算手段22に出力信号を供給する。液滴特性演算手段22では、当該出力信号に基づき液滴の体積や速度を演算する。   The received photodiode 20 supplies an output signal to the droplet characteristic calculation means 22. The droplet characteristic calculation means 22 calculates the volume and velocity of the droplet based on the output signal.

以上のような実施例5の液滴測定装置5によれば、球面レンズ48により液滴に照射させるレーザ光の光強度がガウスビームの分布になる。そのため、図19に示すように、液滴の吐出方向(Z軸方向)および液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について、液滴の飛翔曲がりが生じる領域内でレーザ光の光強度が不均一になる。液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)と液滴の吐出方向(Z軸方向)についての光強度をグラフに示すと、それぞれ図19(b),(c)のように示される。   According to the droplet measuring apparatus 5 of the fifth embodiment as described above, the light intensity of the laser light irradiated onto the droplet by the spherical lens 48 has a Gaussian beam distribution. Therefore, as shown in FIG. 19, the light of the laser beam is within the region where the droplet is bent in the droplet ejection direction (Z-axis direction) and the direction perpendicular to the droplet ejection direction (X-axis direction). Intensity becomes uneven. When the light intensity in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction) and the droplet discharge direction (Z-axis direction) is shown in the graph, it is shown as FIGS. 19B and 19C, respectively. .

そこで、図19(a)に示すように、それぞれの吐出タイミングをずらして、第1の液滴d1と第2の液滴d2を吐出した場合について説明する。第1の液滴d1と第2の液滴d2は、体積が等しく、かつ速度も等しいとする。そして、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について、第1の液滴d1は理想の吐出位置にて吐出され、第2の液滴d2は第1の液滴d1の吐出位置に対し距離δ外れた位置に吐出されたとする。第2の液滴d2は、例えば印字ヘッド160のノズル部分の汚れなどが原因で飛翔曲がりが生じた状態で吐出された場合が想定される。   Therefore, as shown in FIG. 19A, the case where the first droplet d1 and the second droplet d2 are ejected at different ejection timings will be described. It is assumed that the first droplet d1 and the second droplet d2 have the same volume and the same velocity. The first droplet d1 is ejected at an ideal ejection position in the direction perpendicular to the droplet ejection direction (X-axis direction), and the second droplet d2 is ejected from the first droplet d1. Suppose that the ink is discharged at a position that is outside the distance δ. It is assumed that the second droplet d2 is ejected in a state in which the flying bend is generated due to, for example, dirt on the nozzle portion of the print head 160 or the like.

このとき、第1の液滴d1を吐出させた場合と第2の液滴d2を吐出された場合のフォトダイオード20における出力信号の電圧値の時間軸波形について、それぞれの波形の時間軸を合わせて示すと図19(d)のように示される。   At this time, the time axes of the voltage values of the output signal in the photodiode 20 when the first droplet d1 is ejected and when the second droplet d2 is ejected are aligned with each other. As shown in FIG. 19 (d).

図19(d)に示すように、フォトダイオード20における出力電圧波形の最大落ち込み量は、第2の液滴d2を吐出させた場合よりも第1の液滴d1を吐出させた場合のほうが大きい。また、出力電圧波形の落ち込み開始の時間的なタイミングは、第1の液滴d1を吐出させた場合と第2の液滴d2を吐出させた場合で異なり、第2の液滴d2を吐出させた場合よりも第1の液滴d1を吐出させた場合のほうが早い。   As shown in FIG. 19 (d), the maximum drop amount of the output voltage waveform in the photodiode 20 is larger when the first droplet d1 is ejected than when the second droplet d2 is ejected. . Further, the timing of the start of the drop of the output voltage waveform is different between when the first droplet d1 is discharged and when the second droplet d2 is discharged, and the second droplet d2 is discharged. The first droplet d1 is ejected faster than the first droplet d1.

このことは、体積が等しく、かつ速度も等しい液滴同士が距離δ外れた位置に吐出された場合に、吐出位置のばらつきを測定できることを意味している。   This means that when the droplets having the same volume and the same velocity are ejected to a position that is out of the distance δ, the variation in the ejection position can be measured.

以上のように吐出位置のばらつきを測定できる理由は、以下のとおりである。図19(a)に示すように、本実施形態での液滴測定装置5では、球面レンズ48の作用により、液滴の吐出方向(Z軸方向)および液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について、レーザ光の光強度を不均一にしている。その結果、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)における第1の液滴d1の吐出位置と飛翔曲がりが生じた第2の液滴d2の吐出位置において、レーザ光の光強度が変化しているからである。   The reason why the variation in the ejection position can be measured as described above is as follows. As shown in FIG. 19A, in the droplet measuring device 5 in the present embodiment, due to the action of the spherical lens 48, the droplet ejection direction (Z-axis direction) and the direction perpendicular to the droplet ejection direction ( With respect to the X-axis direction), the light intensity of the laser light is made non-uniform. As a result, the light intensity of the laser light at the discharge position of the first droplet d1 in the direction perpendicular to the discharge direction of the droplet (X-axis direction) and the discharge position of the second droplet d2 in which the flight curve has occurred. Because it has changed.

以上のように、液滴の吐出方向に垂直な方向(X軸方向)について、レーザ光の光強度を不均一にすることにより、液滴の位置を正確に測定することができる。   As described above, the position of the droplet can be accurately measured by making the light intensity of the laser light non-uniform in the direction perpendicular to the droplet discharge direction (X-axis direction).

ここで、液滴特性演算手段22における液滴の位置の演算方法について説明する。   Here, a method for calculating the position of the droplet in the droplet characteristic calculating means 22 will be described.

液滴の位置の演算では、まず、上述した図2(a)に示すように、フォトダイオード20における出力電圧波形の最大落ち込み量Ipを測定する。次に、予め作成した出力電圧波形の最大落ち込み量Ipと液滴の位置Xpとの関係を示すルックアップテーブルや補正式に基づいて、測定した出力電圧波形の最大落ち込み量Ipから液滴の位置Xpを求める。   In calculating the position of the droplet, first, as shown in FIG. 2A, the maximum drop amount Ip of the output voltage waveform in the photodiode 20 is measured. Next, based on a lookup table and a correction formula indicating the relationship between the maximum drop amount Ip of the output voltage waveform and the droplet position Xp prepared in advance, the position of the droplet is determined from the measured maximum drop amount Ip of the output voltage waveform. Xp is obtained.

なお、出力電圧波形の最大落ち込み量Ipと液滴の位置Xpとの関係は以下のように求めることができる。まず、1つのノズルから液滴を連続吐出して、レーザ光を液滴の速度の測定における基準位置からノズルの並び方向(X軸方向)の位置に移動させた時の出力電圧波形の最大落ち込み量Ipを測定する。ここで、レーザ光を移動させた量ΔXpは、レーザ光源を搭載させた精密ステージの送り量やレーザ変位計などによる測定で求めることができる。このようにして、図20に示すように、出力電圧波形の最大落ち込み量Ipと液滴の位置Xpとの関係を求める。   The relationship between the maximum drop amount Ip of the output voltage waveform and the droplet position Xp can be obtained as follows. First, droplets are continuously ejected from one nozzle, and the maximum drop in the output voltage waveform when the laser beam is moved from the reference position in the droplet velocity measurement to the position in the nozzle alignment direction (X-axis direction) The quantity Ip is measured. Here, the amount ΔXp by which the laser beam is moved can be obtained by measurement with a feed amount of a precision stage on which the laser light source is mounted or a laser displacement meter. In this manner, as shown in FIG. 20, the relationship between the maximum drop amount Ip of the output voltage waveform and the droplet position Xp is obtained.

<実施例6>
また、図21に示すような液滴測定装置6も考えられる。実施例6の液滴測定装置6では、図21に示すように、特定の波長や偏光面だけを透過させてその他の波長や偏光面を反射させる特定要素透過手段(62,64)として、ダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッターを配置することにより、同一平面上に、実施例1の液滴測定装置1の構成と実施例5の液滴測定装置5の構成を組み合わせた構成としている。
<Example 6>
A droplet measuring device 6 as shown in FIG. 21 is also conceivable. In the droplet measuring apparatus 6 of Example 6, as shown in FIG. 21, dichroic is used as specific element transmitting means (62, 64) that transmits only a specific wavelength or polarization plane and reflects other wavelengths or polarization planes. By arranging the mirror and the polarization beam splitter, the configuration of the droplet measuring device 1 of the first embodiment and the configuration of the droplet measuring device 5 of the fifth embodiment are combined on the same plane.

特定要素透過手段(62,64)として、ダイクロイックミラーを使用する場合には、第1レーザ光源であるレーザ光源10から照射されるレーザ光と第2レーザ光源であるレーザ光源50から照射されるレーザ光は、波長が異なるものとする。これにより、例えば、図21に示すように、ダイクロイックミラーはレーザ光源10から照射されるレーザ光のみを透過して、レーザ光源50から照射されるレーザ光を反射させることができる。   When a dichroic mirror is used as the specific element transmitting means (62, 64), laser light emitted from the laser light source 10 as the first laser light source and laser light emitted from the laser light source 50 as the second laser light source. The light has different wavelengths. Thereby, for example, as shown in FIG. 21, the dichroic mirror can transmit only the laser light emitted from the laser light source 10 and reflect the laser light emitted from the laser light source 50.

特定要素透過手段(62,64)として、偏光ビームスプリッターを使用する場合には、第1レーザ光源であるレーザ光源10から照射されるレーザ光と第2レーザ光源であるレーザ光源50から照射されるレーザ光は、例えば、それぞれP偏光とS偏光として偏光面が異なるものとする。これにより、例えば、図21に示すように、偏光ビームスプリッターはレーザ光源10から照射されるレーザ光のみを透過して、レーザ光源50から照射されるレーザ光を反射させることができる。   When a polarization beam splitter is used as the specific element transmitting means (62, 64), the laser light emitted from the laser light source 10 as the first laser light source and the laser light source 50 as the second laser light source are emitted. For example, the polarization planes of the laser beams are different as P-polarized light and S-polarized light, respectively. Thereby, for example, as shown in FIG. 21, the polarization beam splitter can transmit only the laser light emitted from the laser light source 10 and reflect the laser light emitted from the laser light source 50.

なお、第1レーザ光源であるレーザ光源10から照射されるレーザ光により液滴の体積や速度を演算する第1液滴特性演算手段と、第2レーザ光源であるレーザ光源50から照射されるレーザ光により液滴の位置を演算する第2液滴特性演算手段は、ともに液滴特性演算手段22内に備わるが、別個の液滴特性演算手段として設けてもよい。   In addition, the laser irradiated from the laser light source 50 which is the 1st droplet characteristic calculation means which calculates the volume and speed | velocity | rate of a droplet with the laser beam irradiated from the laser light source 10 which is a 1st laser light source, and the 2nd laser light source Both the second droplet characteristic calculating means for calculating the position of the droplet by light are provided in the droplet characteristic calculating means 22, but they may be provided as separate droplet characteristic calculating means.

また、その他、実施例2の液滴測定装置2の構成と実施例5の液滴測定装置5の構成、実施例3の液滴測定装置3の構成と実施例5の液滴測定装置5の構成、実施例4の液滴測定装置4の構成と実施例5の液滴測定装置5の構成をそれぞれ組み合わせた構成としてもよい。   In addition, the configuration of the droplet measuring device 2 according to the second embodiment, the configuration of the droplet measuring device 5 according to the fifth embodiment, the configuration of the droplet measuring device 3 according to the third embodiment, and the droplet measuring device 5 according to the fifth embodiment. The configuration may be a combination of the configuration of the droplet measuring device 4 of the fourth embodiment and the configuration of the droplet measuring device 5 of the fifth embodiment.

以上のような実施例6の液滴測定装置6によれば、液滴の体積と速度と位置を同時に測定することができる。   According to the droplet measuring apparatus 6 of Example 6 as described above, the volume, velocity, and position of the droplet can be measured simultaneously.

なお、その他、レーザ光源10から照射されるレーザ光とレーザ光源50から照射されるレーザ光を異なる波長にして、同一平面上に、実施例1の液滴測定装置1の構成と実施例5の液滴測定装置5の構成を組み合わせた構成、その他の上記組み合わせ構成としてもよい。   In addition, the laser light emitted from the laser light source 10 and the laser light emitted from the laser light source 50 have different wavelengths, and the configuration of the droplet measuring device 1 of Example 1 and that of Example 5 are set on the same plane. It is good also as a structure which combined the structure of the droplet measuring apparatus 5, and another said combination structure.

<実施例7>
また、図22に示すような液滴測定装置7も考えられる。実施例7の液滴測定装置7では、光学手段は、レーザ光源50側からコリメータレンズ52、球面レンズ48、球面レンズ56の順に構成される。受光手段は、フォトダイオード60が構成される。なお、図22では光学手段と受光手段の間にスリット58を設けているが、スリット58を設けない仕様も考えられる。
<Example 7>
A droplet measuring device 7 as shown in FIG. 22 is also conceivable. In the droplet measuring apparatus 7 of the seventh embodiment, the optical unit is configured in the order of the collimator lens 52, the spherical lens 48, and the spherical lens 56 from the laser light source 50 side. A photodiode 60 is configured as the light receiving means. In FIG. 22, the slit 58 is provided between the optical means and the light receiving means, but a specification in which the slit 58 is not provided is also conceivable.

レーザ光源50、コリメータレンズ52、球面レンズ56、スリット58、フォトダイオード60は、実施例1の液滴測定装置1のレーザ光源10、コリメータレンズ12、球面レンズ16、スリット18、フォトダイオード20と同様な構成と作用を有する。   The laser light source 50, the collimator lens 52, the spherical lens 56, the slit 58, and the photodiode 60 are the same as the laser light source 10, the collimator lens 12, the spherical lens 16, the slit 18, and the photodiode 20 of the droplet measuring device 1 of the first embodiment. It has a simple structure and action.

実施例7の液滴測定装置7では、印字ヘッド160の位置決めを行なうヘッド精密位置決め移動機構70、フォトダイオード60と液滴特性演算手段22の間に配置された信号サンプリング手段72を有する。その他の構成は、実施例1の液滴測定装置1と共通する。   The droplet measuring device 7 according to the seventh embodiment includes a head precise positioning and moving mechanism 70 that positions the print head 160, and a signal sampling unit 72 that is disposed between the photodiode 60 and the droplet characteristic calculating unit 22. Other configurations are the same as those of the droplet measuring apparatus 1 of the first embodiment.

アクチュエータを備えたヘッド精密位置決め移動機構70により、印字ヘッド160は前記の光学手段および受光手段(以下、実施例7において「光学系」と表現する)に対し相対的に移動し、順次位置を変えて位置決めされる。これにより、印字ヘッド160のノズルとフォトダイオード60の相対的な位置を変更させることができる。移動方向は、図22に図示したレーザ光の進行方向にほぼ垂直な方向(X軸方向)である。印字ヘッド160の移動量は、測定対象となる印字ヘッド160のノズルの吐出する液滴の吐出方向精度によるが、所定の間隔で、かつ等間隔に移動させる。なお、印字ヘッド160の移動量は、等間隔に移動させることに限定されない。   The print head 160 is moved relative to the optical means and the light receiving means (hereinafter referred to as “optical system” in the seventh embodiment) by the head precise positioning and moving mechanism 70 provided with the actuator, and the position is sequentially changed. Is positioned. Thereby, the relative positions of the nozzles of the print head 160 and the photodiode 60 can be changed. The moving direction is a direction (X-axis direction) substantially perpendicular to the traveling direction of the laser beam shown in FIG. The amount of movement of the print head 160 depends on the accuracy of the ejection direction of the droplets ejected by the nozzles of the print head 160 to be measured, but is moved at regular intervals and at regular intervals. The amount of movement of the print head 160 is not limited to being moved at regular intervals.

また、測定対象のノズルの位置は、印字ヘッド160の取り付け時に、ヘッド取り付け突き当て基準からの距離で、ある誤差の範囲で特定される。そのため、図22に点線で示した測定すべき液滴のおおよその通過位置もこのノズルの位置から特定される。したがって、例えば、突き当て基準からXmmの位置、±50μmの範囲を液滴は通過する、と特定することができる。   Further, the position of the nozzle to be measured is specified within a certain error range, which is the distance from the head mounting abutment reference when the print head 160 is mounted. Therefore, the approximate passage position of the droplet to be measured indicated by the dotted line in FIG. 22 is also specified from the position of this nozzle. Therefore, for example, it can be specified that the droplet passes through a position of X mm from the abutment reference and a range of ± 50 μm.

そこで、本実施例では、測定対象のノズルに対し、突き当て基準からXmm−50μmの位置を測定開始位置とし、所定の間隔でXmm+50μmの位置を測定終了位置とし、印字ヘッド160をヘッド精密位置決め移動機構70により、順次位置を変えて位置決めし、各位置決めポイントで光学系により液滴の検出を行う。   Therefore, in this embodiment, with respect to the nozzle to be measured, a position Xmm−50 μm from the abutment reference is set as a measurement start position, a position Xmm + 50 μm at a predetermined interval is set as a measurement end position, and the print head 160 is moved to precisely position the head. By the mechanism 70, the position is sequentially changed and positioned, and the droplet is detected by the optical system at each positioning point.

ここで、第1の集光レンズである球面レンズ48で集光されたレーザ光の強度分布は、前記の図19の(b)、(c)のようにガウス分布になっている。   Here, the intensity distribution of the laser beam condensed by the spherical lens 48 which is the first condenser lens is a Gaussian distribution as shown in FIGS. 19B and 19C.

印字ヘッド160から吐出した液滴は、Y軸方向には球面レンズ48の集光位置に吐出され、印字ヘッド160と光学系が、レーザ光中を通過する位置に相対的に位置決めされている状態では、図19(a)の様に、レーザ光の一部を遮蔽するので、フォトダイオード60の検出する光量は、図19の(d)のように液滴がレーザ光中を通過する際に低い光量として検出される。   The droplets ejected from the print head 160 are ejected to the condensing position of the spherical lens 48 in the Y-axis direction, and the print head 160 and the optical system are relatively positioned at a position where they pass through the laser beam. Then, as shown in FIG. 19A, since a part of the laser beam is shielded, the amount of light detected by the photodiode 60 is determined when the droplet passes through the laser beam as shown in FIG. Detected as low light intensity.

つまり、印字ヘッド160と光学系の相対的な位置を変えて液滴を吐出すると、図19(a)の液滴d1とd2の様に、吐出された液滴の飛翔位置とレーザ光の集光位置とが変わるので、前述したように、レーザ光の強度分布は、図19の(b)、(c)のようにガウス分布になっていることから、レーザ光に対し液滴が通過した位置に応じて、フォトダイオード60の検出する光量が変わる。そのため、フォトダイオード60の検出する光量に比例した電気信号をサンプリングする信号サンプリング手段72から、図19(d)に示すように、レーザ光に対し液滴が通過した位置に応じた電圧変化の波形が得られる。   That is, when the droplets are ejected by changing the relative positions of the print head 160 and the optical system, the ejection positions of the ejected droplets and the concentration of the laser light are collected as droplets d1 and d2 in FIG. Since the light position changes, as described above, the intensity distribution of the laser light is a Gaussian distribution as shown in FIGS. 19B and 19C, so that the droplet has passed through the laser light. The amount of light detected by the photodiode 60 varies depending on the position. Therefore, as shown in FIG. 19D, the waveform of the voltage change according to the position where the droplet has passed with respect to the laser beam from the signal sampling means 72 that samples the electric signal proportional to the light amount detected by the photodiode 60. Is obtained.

本実施例では、測定装置全体、さらにレーザ光源50を図示しない温調手段にて温調してほぼ一定温度を保っているので、図19に示すレーザ光の光量分布は、位置としてほぼ不動の状態になっており、また、光量も一定になるように、図示しない光量フィードバック手段によりほぼ一定に保たれている。   In this embodiment, the temperature of the entire measuring apparatus and the laser light source 50 are controlled by temperature control means (not shown) to maintain a substantially constant temperature. Therefore, the light quantity distribution of the laser beam shown in FIG. The light quantity is kept constant by a light quantity feedback means (not shown) so that the light quantity is also constant.

また、前記のように、印字ヘッド160はヘッド精密位置決め移動機構70により位置決めされており、本実施例では50nmの分解能で印字ヘッド160の位置を特定できる。   Further, as described above, the print head 160 is positioned by the head precision positioning movement mechanism 70, and in this embodiment, the position of the print head 160 can be specified with a resolution of 50 nm.

そこで、まず、測定対象のノズルから吐出される液滴の設計上(理想上)の通過位置に、前記図19(b)(c)のガウス分布の頂点部分がくるように、印字ヘッド160と光学系の相対的な位置を調整する。そして、前記のように印字ヘッド160と光学系の相対的な位置を変えていき、測定対象のノズルから吐出される液滴がレーザ光を遮蔽して最も多く光量を減少させる時の印字ヘッド160と光学系の相対的な位置を測定する。そして、測定された印字ヘッド160と光学系の相対的な位置から、測定対象のノズルから吐出される液滴について、印字ヘッド160の位置決め基準からの実際の飛翔位置を求めることができる。   Therefore, first, the print head 160 and the print head 160 are arranged so that the apex portion of the Gaussian distribution shown in FIGS. 19B and 19C comes to the design (ideal) passage position of the droplets ejected from the nozzle to be measured. Adjust the relative position of the optical system. Then, as described above, the print head 160 and the optical system are changed in relative position, and the liquid droplets ejected from the nozzle to be measured shield the laser beam and reduce the light amount most. And measure the relative position of the optical system. Then, from the relative position of the measured print head 160 and the optical system, the actual flight position from the positioning reference of the print head 160 can be obtained for the liquid droplets ejected from the nozzle to be measured.

例えば、図19(d)に示すような場合では、液滴d1がレーザ光の最も光量の多い位置を通過しているので、この液滴d1が吐出された時のヘッド160と光学系の相対的な位置をもとに、測定対象のノズルから吐出される液滴の実際の飛翔位置について、印字ヘッド160の位置決め基準からの位置を求めることができる。   For example, in the case shown in FIG. 19D, since the droplet d1 passes through the position where the laser beam has the largest amount of light, the relative relationship between the head 160 and the optical system when the droplet d1 is ejected. Based on the specific position, the position from the positioning reference of the print head 160 can be obtained for the actual flight position of the droplet ejected from the nozzle to be measured.

そして、求めた印字ヘッド160の位置決め基準からの実際の飛翔位置と、設計上(理想上)の印字ヘッド160の位置決め基準からの飛翔位置を比較することで、液滴の飛翔位置のばらつきを求めることが出来る。   Then, the actual flying position from the determined positioning reference of the print head 160 and the flying position from the designed (ideal) positioning reference of the print head 160 are compared to determine the variation in the flying position of the droplets. I can do it.

このように、印字ヘッド160の位置決め基準からの実際の飛翔位置を各ノズルの液滴について求め、各々の飛翔位置を設計値(理想値)と比較することで、各ノズルについて液滴の飛翔位置のばらつきを求めることが出来る。   As described above, the actual flying position from the positioning reference of the print head 160 is obtained for the droplets of each nozzle, and each flying position is compared with the design value (ideal value), whereby the droplet flying position for each nozzle. Can be obtained.

しかし、特定のノズルから吐出される液滴がレーザ光を遮蔽するとき、最も多く光量を減少させる印字ヘッド160と光学系の位置関係を求めるには、印字ヘッド160と光学系の位置を細かく変えて数多く測定する必要があるので効率が悪い。なお、本実施例では、吐出位置ばらつきは、印字ヘッド160のノズル面から0.7mmの位置で測定しており、この位置で、印字ヘッド160の位置ばらつき誤差は、σ=0.7μmであるので、この誤差を検出するためには、これより小さい間隔、実際には0.1μm間隔で上記測定を繰り返し、最も多く光量を減少させる印字ヘッド160と光学系の位置関係を求める必要がある。   However, in order to determine the positional relationship between the print head 160 and the optical system that reduces the amount of light most when a droplet ejected from a specific nozzle blocks the laser light, the positions of the print head 160 and the optical system are changed finely. This is inefficient because it requires many measurements. In this embodiment, the discharge position variation is measured at a position 0.7 mm from the nozzle surface of the print head 160, and the position variation error of the print head 160 at this position is σ = 0.7 μm. Therefore, in order to detect this error, it is necessary to obtain the positional relationship between the print head 160 and the optical system, which reduces the light amount most, by repeating the above measurement at an interval smaller than this, in fact, at an interval of 0.1 μm.

つまり、設計位置に対し±50μmの範囲に存在すると思われる液滴の位置を0.1μm間隔で測定すると、最大1001回の測定が必要である。   In other words, if the position of a droplet that appears to be within a range of ± 50 μm from the design position is measured at intervals of 0.1 μm, a maximum of 1001 measurements are required.

近年のインクジェットヘッドはノズル数が増える傾向にあるが、本願の印字ヘッド160も同様で、装置に組み込む状態の印字ヘッド160には、1色あたり約35000個のノズルがあり、4色で140000個のノズルがある。よって、装置1台分のノズルについて一通り測定すると、1億4千万回以上の測定が必要である。この測定回数は、の各ノズルの誤差が小さいという前提を置けば測定範囲を絞り、多少少なくすることは出来るが、根本的な解決にはならない。   Ink jet heads in recent years tend to increase the number of nozzles, but the same applies to the print head 160 of the present application. The print head 160 incorporated in the apparatus has about 35,000 nozzles per color, and 140000 for four colors. There are nozzles. Therefore, if one nozzle is measured for one device, more than 140 million measurements are required. The number of times of measurement can be reduced to a certain extent by narrowing the measurement range on the assumption that the error of each nozzle is small, but this is not a fundamental solution.

本実施例では、前述の測定時の印字ヘッド160と光学系の位置関係を、前述の、誤差を求めるために必要な0.1μm間隔よりもはるかに大きく取り、一例として、2μmまたは5μm間隔で等間隔に移動して、少ない測定位置で、液滴がレーザ光を遮蔽するときの光量減少を測定し、その測定値に対し、図22の液滴特性演算手段22によって後述のデータ処理方法による処理を行って、各ノズルから吐出される液滴について、液滴が最も多く光量を減少させる時の位置、すなわち、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する時の位置を求め、この時の印字ヘッド160と光学系の位置関係をもとに、各ノズルから吐出される液滴の飛翔位置を求める。   In this embodiment, the positional relationship between the print head 160 and the optical system at the time of the above measurement is set to be much larger than the above-described 0.1 μm interval necessary for obtaining the error. As an example, at an interval of 2 μm or 5 μm. By moving at equal intervals and measuring the light amount decrease when the droplet shields the laser beam at a small number of measurement positions, the measured value is measured by a droplet processing unit 22 shown in FIG. Processing is performed to determine the position at which droplets decrease the light amount most, that is, the position at which the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light, for each droplet discharged from each nozzle. Based on the positional relationship between the print head 160 and the optical system at this time, the flying positions of the droplets ejected from each nozzle are obtained.

そこで、測定値から液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する時の位置を求めるデータ処理方法について、以下に説明する。   Therefore, a data processing method for obtaining the position when the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light from the measured value will be described below.

図23は、測定対象のノズルから吐出される液滴がレーザ光を遮蔽するときの光量減少量を測定した結果を示す図である。図23(a)は印字ヘッド160を5μm間隔で移動させて測定したときの結果であり、図23(b)は印字ヘッド160を2μm間隔で移動させて測定したときの結果である。   FIG. 23 is a diagram illustrating a result of measuring a light amount reduction amount when a droplet ejected from a measurement target nozzle shields laser light. FIG. 23 (a) shows the result when the print head 160 is measured while being moved at intervals of 5 μm, and FIG. 23 (b) is the result when the print head 160 is measured while being moved at intervals of 2 μm.

図23は、横軸が、印字ヘッド160と光学系の相対位置を示しており、座標値として印字ヘッド160の位置決め基準位置からの距離をμm単位で示している。縦軸が、測定値として、フォトダイオード60が検出した光量減少量の出力を信号サンプリング手段72によりサンプリングした結果から電圧値(単位V)で示している。図23中、各測定点における測定値を三角形や菱形のプロットで示しているが、このうち後述するデータ処理方法において演算対象とする測定値を三角形のプロットとして示している。そして、三角形のプロットには各々、S1〜S5の記号を付している。なお、測定値の絶対値の大きい順に、S1〜S5の記号を付している。   In FIG. 23, the horizontal axis indicates the relative position between the print head 160 and the optical system, and the distance from the positioning reference position of the print head 160 is expressed in μm as a coordinate value. The vertical axis indicates the voltage value (unit: V) from the result of sampling the output of the light amount decrease detected by the photodiode 60 by the signal sampling means 72 as the measurement value. In FIG. 23, the measurement values at each measurement point are shown as triangles or rhombus plots. Of these, the measurement values to be calculated in the data processing method described later are shown as triangle plots. In addition, the triangle plots are respectively given symbols S1 to S5. In addition, the symbol of S1-S5 is attached | subjected in order with the big absolute value of the measured value.

図23(a)では、S1が付された測定点(以下、測定点S1のように表現する。S2、S3,S4,S5が付された測定点についても同様に表現する。)で最も光量減少量が多く、次いで測定点S2で光量減少量が多いことを示している。すなわち、光量減少量が多い順にS1,S2,S3,S4,S5を付している。   In FIG. 23 (a), the light quantity is the largest at the measurement point with S1 (hereinafter expressed as measurement point S1. The measurement points with S2, S3, S4, and S5 are also expressed in the same manner). It shows that the amount of decrease is large, and then the amount of light amount decrease is large at the measurement point S2. That is, S1, S2, S3, S4, and S5 are given in order of decreasing light amount.

そのため、測定点S1と測定点S2の間に、最も光量減少量が多くなる位置、すなわち液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置(図中、円形のプロットが付された位置)があるものと推定される。なお、図23(a)では、光量減少量の測定範囲を20μmとしており、測定点S5は当該測定範囲外となり、光量減少量の測定値を得ることができなかった。   Therefore, between the measurement point S1 and the measurement point S2, the position where the light amount decrease amount is the largest, that is, the position where the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light (circular plot is attached in the figure). Position). In FIG. 23A, the measurement range of the light quantity reduction amount is 20 μm, the measurement point S5 is outside the measurement range, and the measurement value of the light quantity reduction amount cannot be obtained.

同様に、図23(b)でも、測定点S1と測定点S2の間に、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置があるものと推定されるが、図中示すように、測定点S1の付近と推定される。   Similarly, in FIG. 23 (b), it is estimated that there is a position where the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light between the measurement point S1 and the measurement point S2. In addition, it is estimated that the vicinity of the measurement point S1.

<データ処理方法の第1例>
まず、前記の図23に示される測定値から、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する時の位置、を求めるデータ処理方法の第1例を説明する。
<First example of data processing method>
First, a first example of a data processing method for obtaining the position when a droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light from the measurement values shown in FIG. 23 will be described.

データ処理方法の第1例では、まず、各測定点のうち、最も光量減少量が大きい測定点を求める。次に、求めた最も光量減少量が大きい測定点の前後にある各2点の測定点を演算対象とする。その際、一部の測定点が測定範囲外となって測定できない場合には、測定値を得ることができた測定点についてのみ演算対象とする。   In the first example of the data processing method, first, among the measurement points, the measurement point having the largest light amount reduction amount is obtained. Next, each of the two measurement points before and after the measurement point with the largest light quantity reduction amount obtained is set as a calculation target. At that time, if some measurement points are out of the measurement range and cannot be measured, only the measurement points at which the measurement values can be obtained are subject to calculation.

例えば、図23(b)においては、最も光量減少量が大きい測定点は測定点S1であり、前後にある各2点の測定点である測定点S2,S3,S4,S5について演算対象とする。また、図23(a)においては、測定点S5は測定範囲外となって測定値を得ることができなかったので、測定値を得ることができた測定点S2〜S4について演算対象とする。   For example, in FIG. 23B, the measurement point with the largest light amount reduction amount is the measurement point S1, and the measurement points S2, S3, S4, and S5, which are the two measurement points before and after the measurement point, are calculated. . In FIG. 23A, since the measurement point S5 is out of the measurement range and a measurement value cannot be obtained, the measurement points S2 to S4 at which the measurement value can be obtained are set as calculation objects.

以下、図23に示す座標系において、測定点S1〜S5における測定値(電圧値ISの座標値)をIS1〜IS5で表し、測定点S1〜S5の位置(印字ヘッド160と光学系の相対位置XSの座標値)をXS1〜XS5で表す。   Hereinafter, in the coordinate system shown in FIG. 23, the measurement values (coordinate values of the voltage value IS) at the measurement points S1 to S5 are represented by IS1 to IS5, and the positions of the measurement points S1 to S5 (the relative positions of the print head 160 and the optical system). XS coordinate values) are represented by XS1 to XS5.

まず、5つの測定点S1〜S5について全ての測定値IS1〜IS5を得ることができた場合においては、下記の数1の式で示される補間関数を用いる。この補間関数の各係数a,b,c,dは、測定点S1〜S5の位置XS1〜XS5および測定値IS1〜IS5から最小二乗法により求める。   First, when all the measurement values IS1 to IS5 can be obtained for the five measurement points S1 to S5, an interpolation function represented by the following equation 1 is used. The coefficients a, b, c, and d of this interpolation function are obtained from the positions XS1 to XS5 of the measurement points S1 to S5 and the measurement values IS1 to IS5 by the least square method.

Figure 2009098117
Figure 2009098117

次に、求めた数1の式を微分し、以下の数2の式を求める。   Next, the obtained equation (1) is differentiated to obtain the following equation (2).

Figure 2009098117
Figure 2009098117

そこで、数2の式において、IS´=0となるXSの解を2つ求め、実数であってXS1の値に近いほうの値のXSを、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。   Therefore, in the equation (2), two XS solutions with IS ′ = 0 are obtained, and the XS, which is a real number and closer to the value of XS1, is the optical axis in which the droplet has the largest amount of laser light. The position that passes through.

仮に、求めたXSの解が2つとも虚数であった場合や、XS1の値がXS2からXS3の間にない場合は、測定点の選択が不適切であるか、ノズルからの吐出が極端に不安定である可能性が高いので、液滴測定装置の表示手段(不図示)に「XSの解が虚数になった」旨、あるいは「XS1の値がXS2からXS3の間にない」旨を表示し、XS1を液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。   If both of the obtained XS solutions are imaginary numbers, or if the value of XS1 is not between XS2 and XS3, the selection of the measurement point is inappropriate or the discharge from the nozzle is extremely Since there is a high possibility of being unstable, the display means (not shown) of the droplet measuring device indicates that “the solution of XS has become an imaginary number” or “the value of XS1 is not between XS2 and XS3”. XS1 is the position where the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light.

また、測定点S1〜S4について測定値IS1〜IS4を得ることができた場合、あるいは測定点S1〜S3について測定値IS1〜IS3を得ることができた場合については、下記の数3の式で示される補間関数を用いる。この補間関数の各係数b,c,dは、測定点S1〜S4の位置XS1〜XS4および測定値IS1〜IS4、あるいは測定点S1〜S3の位置XS1〜XS3および測定値IS1〜IS3から最小二乗法により求める。   Further, when the measurement values IS1 to IS4 can be obtained for the measurement points S1 to S4, or when the measurement values IS1 to IS3 can be obtained for the measurement points S1 to S3, the following equation (3) is used. Use the interpolation function shown. The coefficients b, c, d of this interpolation function are the minimum two from the positions XS1 to XS4 and the measured values IS1 to IS4 of the measurement points S1 to S4, or from the positions XS1 to XS3 and the measured values IS1 to IS3 of the measurement points S1 to S3. Obtained by multiplication.

Figure 2009098117
Figure 2009098117

次に、求めた数3の式を微分し、以下の数4の式を求める。   Next, the obtained equation (3) is differentiated to obtain the following equation (4).

Figure 2009098117
Figure 2009098117

そこで、数4の式において、IS´=0となるXSの解を求め、このXSの値を、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。   Therefore, in Equation (4), a solution of XS where IS ′ = 0 is obtained, and the value of XS is set as a position where the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light.

仮に、b=0であった場合や、XS1の値がXS2からXS3の間にない場合は、測定点の選択が不適切であるか、ノズルからの吐出が極端に不安定である可能性が高いので、液滴測定装置の表示手段(不図示)に「b=0になった」旨、あるいは「XS1の値がXS2からXS3の間にない」旨を表示し、XS1を液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。   If b = 0, or if the value of XS1 is not between XS2 and XS3, there is a possibility that the selection of the measurement point is inappropriate or the ejection from the nozzle is extremely unstable. Since it is high, the display means (not shown) of the droplet measuring device indicates that “b = 0” or “the value of XS1 is not between XS2 and XS3”, and the droplet of XS1 is a laser. The position passes through the optical axis with the largest amount of light.

また、測定点S1,S2についてのみ測定値を得ることができた場合には、XS1を液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。   If measurement values can be obtained only for the measurement points S1 and S2, let XS1 be a position where the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light.

<データ処理方法の第2例>
次に、前記のデータ処理方法の第1例を改良したデータ処理方法の第2例を説明する。
<Second example of data processing method>
Next, a second example of the data processing method improved from the first example of the data processing method will be described.

データ処理方法の第2例では、図23に示される測定値のうち演算対象とする測定点を最適化することにより、データ処理方法の第1例よりも、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値を精度よく求める。   In the second example of the data processing method, by optimizing the measurement points to be calculated among the measurement values shown in FIG. 23, the droplets have the largest amount of laser light than the first example of the data processing method. The estimated value of the position passing through many optical axes is obtained accurately.

具体的には、まず、図23に示されるような測定点S1,S2,S3の測定値IS1,IS2,IS3および位置XS1,XS2,XS3について、以下の関係式のいずれを満たすかを判断する。ここで、|XS1−XS2|はXS1とXS2の差の絶対値を、|XS2−XS3|はXS2とXS3の差の絶対値を示す。   Specifically, first, it is determined which of the following relational expressions is satisfied for the measurement values IS1, IS2, IS3 and the positions XS1, XS2, XS3 of the measurement points S1, S2, S3 as shown in FIG. . Here, | XS1-XS2 | indicates the absolute value of the difference between XS1 and XS2, and | XS2-XS3 | indicates the absolute value of the difference between XS2 and XS3.

Figure 2009098117
Figure 2009098117

Figure 2009098117
Figure 2009098117

そこで、数5の式を満たす場合において、測定点S1〜S5について測定値を得ることができたとき(図23(b))は、前記の数1の式と前記の数2の式を用いて第1例で説明した方法で、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を求める。   Therefore, in the case where the formula 5 is satisfied, when the measurement values can be obtained for the measurement points S1 to S5 (FIG. 23B), the formula 1 and the formula 2 are used. The position at which the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light is obtained by the method described in the first example.

ここで、数5の式は、図23(b)にて示されるように、測定点S1と測定点S2を繋いだ直線(図中、点線で示す)の傾きが、測定点S2と測定点S3を繋いだ直線の(図中、点線で示す)傾きよりも大きい条件を示している。この条件下では、図23(b)に示すように、測定点S1を中心に、測定点S2と測定点S3、および測定点S4と測定点S5がそれぞれほぼ対称な位置に配置されている。そのため、測定点S1〜S5について全ての測定値IS1〜IS5との位置XS1〜XS5を用いて演算することで、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を精度良く求めることができる。   Here, as shown in FIG. 23 (b), the equation of Equation 5 is such that the slope of a straight line (indicated by a dotted line in the figure) connecting the measurement point S1 and the measurement point S2 is the measurement point S2 and the measurement point. The condition is larger than the slope of the straight line connecting S3 (indicated by a dotted line in the figure). Under this condition, as shown in FIG. 23B, the measurement point S2 and the measurement point S3, and the measurement point S4 and the measurement point S5 are arranged substantially symmetrically with respect to the measurement point S1. Therefore, the position where the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light can be obtained with high accuracy by calculating the measurement points S1 to S5 using the positions XS1 to XS5 with all the measurement values IS1 to IS5. Can do.

一方、数6の式を満たす場合において測定点S1〜S4について測定値を得ることができたとき(図23(a))、または数6の式を満たす場合において測定点S1〜S5について測定値を得ることができたときは、前記の数3の式と前記の数4の式を用いて第1例で説明した演算方法で、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を求める。   On the other hand, when the measured values S1 to S4 can be obtained when the formula 6 is satisfied (FIG. 23 (a)), or the measured values S1 to S5 are measured when the formula 6 is satisfied. Can be obtained, the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light by the calculation method described in the first example using the above equation 3 and the above equation 4. Find the position.

ここで、数6の式は、図23(a)において示すように測定点S1と測定点S2を繋いだ直線の傾きが測定点S2と測定点S3を繋いだ直線の傾きよりも小さい条件、あるいは等しい条件を示している。この条件下では、図23(a)に示すように、測定点S1〜S4について測定値を得ることができたときに、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値を中心に、測定点S1と測定点S2、および測定点S3と測定点S4がそれぞれほぼ対称な位置に配置されている。   Here, as shown in FIG. 23 (a), Equation 6 is a condition in which the slope of the straight line connecting the measurement point S1 and the measurement point S2 is smaller than the slope of the straight line connecting the measurement point S2 and the measurement point S3. Or it shows an equal condition. Under this condition, as shown in FIG. 23A, when the measurement values can be obtained for the measurement points S1 to S4, the position where the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light is estimated. With respect to the value, the measurement point S1 and the measurement point S2, and the measurement point S3 and the measurement point S4 are arranged at substantially symmetrical positions.

そのため、測定点S1〜S4についての測定値IS1〜IS4と位置XS1〜XS4を用いて演算することで、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を精度良く求めることができる。   Therefore, by calculating using the measurement values IS1 to IS4 and the positions XS1 to XS4 for the measurement points S1 to S4, it is possible to accurately obtain the position where the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light. .

また、数6の式を満たす条件下では、図24に示すように、測定点S1〜S5について測定値を得ることができたときに、同様に、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値を中心に、測定点S1と測定点S2、および測定点S3と測定点S4がそれぞれほぼ対称な位置に配置されている。   In addition, under the condition that satisfies the expression (6), as shown in FIG. 24, when the measurement values can be obtained for the measurement points S1 to S5, similarly, the droplet is the light having the largest amount of laser light. The measurement point S1 and the measurement point S2, and the measurement point S3 and the measurement point S4 are arranged at substantially symmetrical positions around the estimated value of the position passing through the axis.

そのため、この場合には、測定点S1〜S5のうち測定点S5を演算対象から外して、測定点S1〜S4についての測定値IS1〜IS4と位置XS1〜XS4を用いて演算することで、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を精度良く求めることができる。   Therefore, in this case, the measurement point S5 out of the measurement points S1 to S5 is excluded from the calculation target, and calculation is performed using the measurement values IS1 to IS4 and the positions XS1 to XS4 for the measurement points S1 to S4. The position where the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light can be obtained with high accuracy.

なお、数5の式を満たす場合において測定点S1〜S4について測定値を得ることができたときは、測定点S4も演算対象に入れて、測定点S1〜S4における測定値IS1〜IS4と位置XS1〜XS4より、前記の数3の式と前記の数4の式を用いて第1例で説明した演算方法で、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を求める。   When the measurement values S1 to S4 can be obtained when the formula 5 is satisfied, the measurement point S4 is also included in the calculation target, and the measurement values IS1 to IS4 and the positions at the measurement points S1 to S4. From XS <b> 1 to XS <b> 4, the position at which the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light is obtained by the calculation method described in the first example using the above formula 3 and the above formula 4.

また、測定点S1〜S3について測定値を得ることができたときは、数5の式を満たすか数6の式を満たすかに関わらず、測定点S3も演算対象に入れて、測定点S1〜S3における測定値IS1〜IS3と位置XS1〜XS3より、前記の数3の式と前記の数4の式を用いて第1例で説明した演算方法で、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置を求める。   Further, when measurement values can be obtained for the measurement points S1 to S3, the measurement point S3 is also included in the calculation object regardless of whether the formula 5 or 6 is satisfied, and the measurement point S1. From the measured values IS1 to IS3 and the positions XS1 to XS3 in ~ S3, the droplet has the most light amount of the laser light by the calculation method described in the first example using the above formula 3 and the above formula 4. Find the position that passes through many optical axes.

また、測定点S1,S2についてのみ測定値を得ることができた場合には、XS1を液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置とする。   If measurement values can be obtained only for the measurement points S1 and S2, let XS1 be a position where the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light.

このように、複数の測定点のうち演算対象とする測定点を適宜選択することにより、補間関数の演算に使用される測定点を出来るだけ対称に配置された測定点に最適化することにより、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値を求める演算において精度を向上させることができる。   In this way, by appropriately selecting the measurement points to be calculated among the plurality of measurement points, by optimizing the measurement points used for the calculation of the interpolation function to the measurement points arranged as symmetrically as possible, The accuracy can be improved in the calculation for obtaining the estimated value of the position where the droplet passes through the optical axis with the largest amount of laser light.

以上のように、データ処理方法の第2例では、測定値の大きい上位の複数の測定点について、その測定値の大きさと位置の関係から、演算対象とする測定点の最適化と、演算に使用する補間関数の次数を選択することにより、演算の精度を向上させる事が出来る。   As described above, in the second example of the data processing method, optimization and measurement of measurement points to be calculated are performed for a plurality of high-order measurement points having a large measurement value based on the relationship between the magnitude and position of the measurement value. By selecting the order of the interpolation function to be used, the calculation accuracy can be improved.

なお、実施例7の液滴測定装置7の構成と実施例1〜4の液滴測定装置1〜4の構成を組み合わせた構成も考えられる。   In addition, the structure which combined the structure of the droplet measuring apparatus 7 of Example 7 and the structure of the droplet measuring apparatuses 1-4 of Examples 1-4 is also considered.

また、実施例7においては、液滴の位置の測定方法に関して具体的なデータ処理方法を説明するにあたり、レーザ光を用いた光学手段を用いて光センサにより液滴を検出して液滴の特性を測定する装置を例示したが、実施例7で説明したデータ処理方法は、装置としてこれに限定されることなく、例えば、電極間に液滴が付着したときの両電極間の静電容量を検出して液滴を検出する検出手段を用いて液滴を検出し液滴の特性を測定する装置などにおいても適用可能である。   In the seventh embodiment, in describing a specific data processing method regarding the method of measuring the position of a droplet, the droplet is detected by an optical sensor using optical means using laser light, and the characteristics of the droplet are detected. However, the data processing method described in the seventh embodiment is not limited to this device. For example, the capacitance between the two electrodes when a droplet adheres between the electrodes can be measured. The present invention can also be applied to an apparatus that detects a droplet using a detection unit that detects the droplet and detects the droplet characteristic.

実施例7によれば、印字ヘッド160と光学系の相対的な位置を変更しながら、各位置においてフォトダイオード60により液滴の通過による光量減少量を検出し、各位置において検出された光量減少量から液滴の位置を演算することができる。   According to the seventh embodiment, while the relative position between the print head 160 and the optical system is changed, the light amount decrease amount due to the passage of the droplet is detected by the photodiode 60 at each position, and the light amount decrease detected at each position. The position of the droplet can be calculated from the quantity.

また、測定対象のノズルに対し、少ない測定点数で測定し、最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて液滴の位置を求めるので、測定時間を大幅に短縮ができる。   In addition, since the position of the droplet is obtained by using an interpolation function in which the measurement is performed with a small number of measurement points and the coefficient is obtained by the least square method, the measurement time can be greatly shortened.

また、補間関数を求める際に、液滴がレーザ光の最も光量が多い光軸を通過する位置の推定値(解があると推定される位置)を中心に、対称に配置された測定点を演算対象にするので、補間による液滴の位置の演算精度を向上させることができる。   Also, when calculating the interpolation function, the measurement points arranged symmetrically around the estimated value (position where it is estimated that there is a solution) of the position where the droplet passes the optical axis with the largest amount of laser light. Since the calculation is performed, the calculation accuracy of the position of the droplet by interpolation can be improved.

〔インクジェット記録装置の構成〕
次に、上述した液滴測定装置(1〜7)の具体的な適用例としてのインクジェット記録装置について説明する。本適用例の場合、上述した液滴測定装置(1〜7)は後述する印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yに設置されるものとする。なお、上述した液滴測定装置(1〜7)は本適用例以外にも、インクジェット記録装置とは別個の独立した装置として、インクジェット記録システムの一つの構成装置としての適用例も考えられる。
[Configuration of inkjet recording apparatus]
Next, an ink jet recording apparatus as a specific application example of the above-described droplet measuring apparatus (1 to 7) will be described. In the case of this application example, the above-described droplet measuring devices (1 to 7) are installed in the print head units 112K, 112C, 112M, and 112Y described later. In addition to the application example, the above-described droplet measuring devices (1 to 7) may be applied as an independent device separate from the ink jet recording device, and may be applied as one component device of the ink jet recording system.

図25は、インクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置110は、ブラック(K),シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y)の各インクに対応して設けられた複数の印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yを有する印字部112と、各印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵/装填部114と、記録紙116を供給する給紙部118と、記録紙116のカールを除去するデカール処理部120と、前記印字部112のノズル面(インク吐出面)に対向して配置され、記録紙116の平面性を保持しながら記録紙116を搬送するベルト搬送部122と、印字部112による印字結果を読み取る印字検出部124と、記録済みの記録紙(プリント物)を外部に排紙する排紙部126とを備えている。   FIG. 25 is an overall configuration diagram of the ink jet recording apparatus. As shown in the figure, the ink jet recording apparatus 110 includes a plurality of print head units 112K provided corresponding to black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) inks. A printing unit 112 having 112C, 112M, and 112Y, an ink storage / loading unit 114 that stores ink to be supplied to each print head unit 112K, 112C, 112M, and 112Y, and a paper feeding unit 118 that supplies recording paper 116 And a decurling unit 120 for removing curl of the recording paper 116 and a nozzle surface (ink ejection surface) of the printing unit 112, and the recording paper 116 is conveyed while maintaining the flatness of the recording paper 116. A belt conveyance unit 122 that performs printing, a print detection unit 124 that reads a printing result by the printing unit 112, and a recorded recording paper (printed material). And a discharge unit 126 for discharging the parts.

インク貯蔵/装填部114は、各印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介して印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yと連通されている。   The ink storage / loading unit 114 includes ink tanks that store inks of colors corresponding to the respective print head units 112K, 112C, 112M, and 112Y, and each tank is connected to the print head units 112K, 112C via a required pipe line. , 112M, 112Y.

また、インク貯蔵/装填部114は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段(表示手段、警告音発生手段)を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。   Further, the ink storage / loading unit 114 includes notifying means (display means, warning sound generating means) for notifying when the ink remaining amount is low, and has a mechanism for preventing erroneous loading between colors. ing.

図25では、給紙部118の一例としてロール紙(連続用紙)のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。   In FIG. 25, a roll paper (continuous paper) magazine is shown as an example of the paper supply unit 118, but a plurality of magazines having different paper widths, paper quality, and the like may be provided side by side. Further, instead of the roll paper magazine or in combination therewith, the paper may be supplied by a cassette in which cut papers are stacked and loaded.

給紙部118から送り出される記録紙116はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部120においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム130で記録紙116に熱を与える。   The recording paper 116 delivered from the paper supply unit 118 retains curl due to having been loaded in the magazine. In order to remove this curl, the decurling unit 120 applies heat to the recording paper 116 by the heating drum 130 in the direction opposite to the curl direction of the magazine.

ロール紙を使用する装置構成の場合、図25のように、裁断用のカッター(第1のカッター)128が設けられており、該カッター128によってロール紙は所望のサイズにカットされる。なお、カット紙を使用する場合には、カッター128は不要である。   In the case of an apparatus configuration using roll paper, a cutter (first cutter) 128 is provided as shown in FIG. 25, and the roll paper is cut into a desired size by the cutter 128. Note that the cutter 128 is not necessary when cut paper is used.

デカール処理後、カットされた記録紙116は、ベルト搬送部122へと送られる。ベルト搬送部122は、ローラ131、132間に無端状のベルト133が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部112のノズル面及び印字検出部124のセンサ面に対向する部分が水平面(フラット面)をなすように構成されている。   After the decurling process, the cut recording paper 116 is sent to the belt conveyance unit 122. The belt conveyance unit 122 has a structure in which an endless belt 133 is wound between rollers 131 and 132, and at least portions facing the nozzle surface of the printing unit 112 and the sensor surface of the printing detection unit 124 are horizontal (flat). Surface).

ベルト133は、記録紙116の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴(不図示)が形成されている。図25に示したとおり、ローラ131、132間に掛け渡されたベルト133の内側において印字部112のノズル面及び印字検出部124のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ134が設けられており、この吸着チャンバ134をファン135で吸引して負圧にすることによって記録紙116がベルト133上に吸着保持される。なお、吸引吸着方式に代えて、静電吸着方式を採用してもよい。   The belt 133 has a width that is greater than the width of the recording paper 116, and a plurality of suction holes (not shown) are formed on the belt surface. As shown in FIG. 25, an adsorption chamber 134 is provided at a position facing the nozzle surface of the print unit 112 and the sensor surface of the print detection unit 124 inside the belt 133 that is stretched between the rollers 131 and 132. The recording paper 116 is sucked and held on the belt 133 by sucking the suction chamber 134 with a fan 135 to a negative pressure. In place of the suction adsorption method, an electrostatic adsorption method may be adopted.

ベルト133が巻かれているローラ131、132の少なくとも一方にモータ(図30中符号188)の動力が伝達されることにより、ベルト133は図25上の時計回り方向に駆動され、ベルト133上に保持された記録紙116は図25の左から右へと搬送される。   When the power of the motor (reference numeral 188 in FIG. 30) is transmitted to at least one of the rollers 131 and 132 around which the belt 133 is wound, the belt 133 is driven in the clockwise direction in FIG. The held recording paper 116 is conveyed from left to right in FIG.

縁無しプリント等を印字するとベルト133上にもインクが付着するので、ベルト133の外側の所定位置(印字領域以外の適当な位置)にベルト清掃部136が設けられている。   Since ink adheres to the belt 133 when a borderless print or the like is printed, the belt cleaning unit 136 is provided at a predetermined position outside the belt 133 (an appropriate position other than the print region).

ベルト搬送部122により形成される用紙搬送路上において印字部112の上流側には、加熱ファン140が設けられている。加熱ファン140は、印字前の記録紙116に加熱空気を吹き付け、記録紙116を加熱する。印字直前に記録紙116を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。   A heating fan 140 is provided on the upstream side of the printing unit 112 on the paper conveyance path formed by the belt conveyance unit 122. The heating fan 140 heats the recording paper 116 by blowing heated air onto the recording paper 116 before printing. Heating the recording paper 116 immediately before printing makes it easier for the ink to dry after landing.

印字部112の各印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yは、当該インクジェット記録装置110が対象とする記録紙116の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの被記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ(描画可能範囲の全幅)にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている(図26参照)。上述したように、各印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yには、インク(液滴)の体積や速度や位置を検出するための検出手段や、検出のためにレーザ光を所定の形状に形成するための光学手段などを備えた、液滴測定装置(1〜6)が設置されている。   Each print head unit 112K, 112C, 112M, 112Y of the printing unit 112 has a length corresponding to the maximum paper width of the recording paper 116 targeted by the inkjet recording apparatus 110, and the nozzle surface has a maximum size covering. This is a full-line head in which a plurality of ink ejection nozzles are arranged over a length exceeding at least one side of the recording medium (full width of the drawable range) (see FIG. 26). As described above, each print head unit 112K, 112C, 112M, 112Y has a detection means for detecting the volume, velocity, and position of ink (droplet), and a laser beam in a predetermined shape for detection. Droplet measuring devices (1-6) equipped with optical means for forming and the like are installed.

印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yは、記録紙116の送り方向に沿って上流側から黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の色順に配置され、それぞれの印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yが記録紙116の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。   The print head units 112K, 112C, 112M, and 112Y are arranged in the order of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) from the upstream side along the feeding direction of the recording paper 116, respectively. The print head units 112K, 112C, 112M, and 112Y are fixedly installed so as to extend along a direction substantially orthogonal to the conveyance direction of the recording paper 116.

ベルト搬送部122により記録紙116を搬送しつつ各印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙116上にカラー画像を形成し得る。   A color image can be formed on the recording paper 116 by discharging different color inks from the respective print head units 112K, 112C, 112M, and 112Y while conveying the recording paper 116 by the belt conveyance unit 122.

このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型の印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yを色別に設ける構成によれば、紙送り方向(副走査方向)について記録紙116と印字部112を相対的に移動させる動作を1回行うだけで(すなわち1回の副走査で)、記録紙116の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。   As described above, according to the configuration in which the full-line type print head units 112K, 112C, 112M, and 112Y having nozzle rows that cover the entire width of the paper are provided for each color, the recording paper 116 and the paper 116 in the paper feed direction (sub-scanning direction) An image can be recorded on the entire surface of the recording paper 116 by performing the operation of relatively moving the printing unit 112 once (that is, by one sub-scan). Thereby, it is possible to perform high-speed printing as compared with a shuttle type head in which the head reciprocates in a direction orthogonal to the paper conveyance direction, and productivity can be improved.

本例では、KCMYの標準色(4色)の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。   In this example, the configuration of KCMY standard colors (four colors) is illustrated, but the combination of ink colors and the number of colors is not limited to this embodiment, and light ink, dark ink, and special color ink are used as necessary. May be added. For example, it is possible to add an ink jet head that discharges light ink such as light cyan and light magenta. Also, the arrangement order of the color heads is not particularly limited.

図25に示した印字検出部124は、印字部112の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ(ラインセンサ又はエリアセンサ)を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりや着弾位置誤差などの吐出特性をチェックする手段として機能する。   The print detection unit 124 shown in FIG. 25 includes an image sensor (line sensor or area sensor) for imaging the droplet ejection result of the printing unit 112, and clogging of nozzles or the like from the droplet ejection image read by the image sensor. It functions as a means for checking ejection characteristics such as landing position errors.

本例の印字検出部124には、受光面に複数の受光素子(光電変換素子)が2次元配列されてなるCCDエリアセンサを好適に用いることができる。エリアセンサは、少なくとも各印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yによるインク吐出幅(画像記録幅)の全域を撮像できる撮像範囲を有しているものとする。   For the print detection unit 124 of this example, a CCD area sensor in which a plurality of light receiving elements (photoelectric conversion elements) are two-dimensionally arranged on the light receiving surface can be suitably used. It is assumed that the area sensor has an imaging range in which the entire area of the ink ejection width (image recording width) by each of the print head units 112K, 112C, 112M, and 112Y can be imaged.

また、エリアセンサに代えてラインセンサを用いることも可能である。この場合、ラインセンサは、少なくとも各印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Y
によるインク吐出幅(画像記録幅)よりも幅の広い受光素子列(光電変換素子列)を有する構成が好ましい。各色の印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yにより印字されたテストパターン又は実技画像が印字検出部124により読み取られ、各ヘッドの吐出判定が行われる。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。
Also, a line sensor can be used instead of the area sensor. In this case, the line sensor includes at least each print head unit 112K, 112C, 112M, 112Y.
A configuration having a light receiving element array (photoelectric conversion element array) wider than the ink ejection width (image recording width) by the above is preferable. Test patterns or practical images printed by the print head units 112K, 112C, 112M, and 112Y of the respective colors are read by the print detection unit 124, and ejection determination of each head is performed. The ejection determination includes the presence / absence of ejection, measurement of dot size, measurement of dot landing position, and the like.

印字検出部124の後段には後乾燥部142が設けられている。後乾燥部142は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。   A post-drying unit 142 is provided following the print detection unit 124. The post-drying unit 142 is means for drying the printed image surface, and for example, a heating fan is used.

後乾燥部142の後段には、加熱・加圧部144が設けられている。加熱・加圧部144は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ145で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。   A heating / pressurizing unit 144 is provided following the post-drying unit 142. The heating / pressurizing unit 144 is a means for controlling the glossiness of the image surface, and pressurizes with a pressure roller 145 having a predetermined uneven surface shape while heating the image surface, and transfers the uneven shape to the image surface. To do.

こうして生成されたプリント物は排紙部126から排出される。本来プリントすべき本画像(目的の画像を印刷したもの)とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置110では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部126A、126Bへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター(第2のカッター)148によってテスト印字の部分を切り離す。   The printed matter generated in this manner is outputted from the paper output unit 126. It is preferable that the original image to be printed (printed target image) and the test print are discharged separately. The ink jet recording apparatus 110 is provided with a sorting means (not shown) that switches the paper discharge path in order to select the prints of the main image and the prints of the test print and send them to the discharge units 126A and 126B. Yes. Note that when the main image and the test print are simultaneously formed in parallel on a large sheet, the test print portion is separated by the cutter (second cutter) 148.

〔印字ヘッドユニットの構造〕
次に、印字ヘッドユニットの構造について説明する。色別の各印字ヘッドユニット112K,112C,112M,112Yの構造は共通しているので、これらを代表して符号150によって印字ヘッドユニットを示すものとする。
[Print head unit structure]
Next, the structure of the print head unit will be described. Since the print head units 112K, 112C, 112M, and 112Y for each color have the same structure, the print head unit is indicated by reference numeral 150 as a representative of them.

印字ヘッドユニット150は、インクを吐出する吐出手段として印字ヘッド160を有している。図27(a)は印字ヘッド160の構造例を示す平面透視図であり、図27(b)はその一部の拡大図である。また、図27(c)は印字ヘッドユニット150の他の構造例を示す平面透視図、図28は1つの液滴吐出素子(1つのノズル151に対応したインク室ユニット)の立体的構成を示す断面図(図27(a)中の28−28線に沿う断面図)である。   The print head unit 150 includes a print head 160 as an ejection unit that ejects ink. FIG. 27A is a plan perspective view showing a structural example of the print head 160, and FIG. 27B is an enlarged view of a part thereof. FIG. 27C is a plan perspective view showing another structural example of the print head unit 150, and FIG. 28 shows a three-dimensional configuration of one droplet discharge element (an ink chamber unit corresponding to one nozzle 151). It is sectional drawing (sectional drawing in alignment with line 28-28 in Fig.27 (a)).

記録紙116上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド160におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド160は、図27(a),(b)に示したように、インク吐出口であるノズル151と、各ノズル151に対
応する圧力室152等からなる複数のインク室ユニット153を千鳥でマトリクス状に(2次元的に)配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向(紙送り方向と直交する方向)に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔(投影ノズルピッチ)の高密度化を達成している。
In order to increase the dot pitch printed on the recording paper 116, it is necessary to increase the nozzle pitch in the print head 160. As shown in FIGS. 27A and 27B, the print head 160 of this example includes a plurality of ink chamber units 153 including nozzles 151 serving as ink discharge ports, pressure chambers 152 corresponding to the nozzles 151, and the like. Are arranged in a zigzag matrix (two-dimensionally), so that a substantial nozzle interval projected along the head longitudinal direction (direction perpendicular to the paper feed direction) ( High density of projection nozzle pitch) has been achieved.

記録紙116の送り方向と略直交する方向に記録紙116の全幅に対応する長さにわたり1列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図27(a)の構成に代えて、図27(c)に示すように、複数のノズル151が2次元に配列された短尺のヘッドモジュール150’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙116の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。   The configuration in which one or more nozzle rows are formed over a length corresponding to the entire width of the recording paper 116 in a direction substantially orthogonal to the feeding direction of the recording paper 116 is not limited to this example. For example, instead of the configuration of FIG. 27A, as shown in FIG. 27C, short head modules 150 ′ in which a plurality of nozzles 151 are two-dimensionally arranged are arranged in a staggered manner and connected. A line head having a nozzle row having a length corresponding to the entire width of the recording paper 116 may be configured.

各ノズル151に対応して設けられている圧力室152は、その平面形状が概略正方形となっており(図27(a),(b)参照)、対角線上の両隅部の一方にノズル151への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口である供給口154が設けられている。なお、圧力室152の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形(菱形、長方形など)、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。   The pressure chamber 152 provided corresponding to each nozzle 151 has a substantially square planar shape (see FIGS. 27A and 27B), and the nozzle 151 is provided at one of the diagonal corners. And a supply port 154 that is an inflow port for the supply ink. The shape of the pressure chamber 152 is not limited to this example, and the planar shape may have various forms such as a quadrangle (rhombus, rectangle, etc.), a pentagon, a hexagon, other polygons, a circle, and an ellipse.

インク室ユニット153は、供給口154、圧力室152、ノズル151、加圧板156、個別電極157、アクチュエータ158などから構成される。そして、複数のインク室ユニット153の各圧力室152は共通流路155に連通する。図28に示したように、各圧力室152は供給口154を介して共通流路155と連通されている。共通流路155はインク供給源たるインクタンクと連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路155を介して各圧力室152に分配供給される。   The ink chamber unit 153 includes a supply port 154, a pressure chamber 152, a nozzle 151, a pressure plate 156, an individual electrode 157, an actuator 158, and the like. The pressure chambers 152 of the plurality of ink chamber units 153 communicate with the common channel 155. As shown in FIG. 28, each pressure chamber 152 communicates with the common flow path 155 via the supply port 154. The common channel 155 communicates with an ink tank as an ink supply source, and the ink supplied from the ink tank is distributed and supplied to each pressure chamber 152 via the common channel 155.

圧力室152の一部の面(図28において天面)を構成している加圧板(共通電極と兼用される振動板)156には個別電極157を備えたアクチュエータ158が接合されている。個別電極157と共通電極間に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ158が変形して圧力室152の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル151からインクが吐出される。なお、アクチュエータ158には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電体を用いた圧電素子が好適に用いられる。インク吐出後、アクチュエータ158の変位が元に戻る際に、共通流路155から供給口154を通って新しいインクが圧力室152に再充填される。   An actuator 158 having an individual electrode 157 is joined to a pressure plate (vibrating plate also serving as a common electrode) 156 constituting a part of the pressure chamber 152 (the top surface in FIG. 28). By applying a driving voltage between the individual electrode 157 and the common electrode, the actuator 158 is deformed to change the volume of the pressure chamber 152, and ink is ejected from the nozzle 151 due to the pressure change accompanying this. For the actuator 158, a piezoelectric element using a piezoelectric body such as lead zirconate titanate or barium titanate is preferably used. When the displacement of the actuator 158 returns to its original state after ink ejection, new ink is refilled into the pressure chamber 152 from the common flow path 155 through the supply port 154.

上述した構造を有するインク室ユニット153を図29に示す如く主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。   As shown in FIG. 29, the ink chamber units 153 having the above-described structure are arranged in a constant arrangement pattern along the row direction along the main scanning direction and the oblique column direction having a constant angle θ not orthogonal to the main scanning direction. The high-density nozzle head of this example is realized by arranging a large number in a lattice pattern.

すなわち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット153を一定のピッチDで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチPはD× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル151が一定のピッチPで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が1インチ当たり2400個(2400ノズル/インチ)におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。   That is, with a structure in which a plurality of ink chamber units 153 are arranged at a constant pitch D along the direction of an angle θ with respect to the main scanning direction, the pitch P of the nozzles projected so as to be aligned in the main scanning direction is D × cos θ. Thus, in the main scanning direction, each nozzle 151 can be handled equivalently as a linear arrangement with a constant pitch P. With such a configuration, it is possible to realize a high-density nozzle configuration in which 2400 nozzle rows are projected per inch (2400 nozzles / inch) so as to be aligned in the main scanning direction.

なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、(1)全ノズルを同時に駆動する、(2)ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、(3)ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向(用紙の搬送方向と直交する方向)に1ライン(1列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン)を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。   When the nozzles are driven by a full line head having a nozzle row having a length corresponding to the entire printable width, (1) all the nozzles are driven simultaneously, (2) the nozzles are sequentially moved from one side to the other. (3) The nozzles are divided into blocks, and the nozzles are sequentially driven from one side to the other for each block, etc., and one line (1 in the width direction of the paper (direction perpendicular to the paper conveyance direction)) Driving a nozzle that prints a line of dots in a row or a line consisting of dots in a plurality of rows is defined as main scanning.

特に、図29に示すようなマトリクス状に配置されたノズル151を駆動する場合は、上記(3)のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル151-11 、151-12 、151-13 、151-14 、151-15 、151-16 を1つのブロックとし(他にはノズル151-21 、…、151-26 を1つのブロック、ノズル151-31 、…、151-36 を1つのブロック、…として)、記録紙116の搬送速度に応じてノズル151-11 、151-12 、…、151-16 を順次駆動することで記録紙116の幅方向に1ラインを印字する。   In particular, when driving the nozzles 151 arranged in a matrix as shown in FIG. 29, the main scanning as described in the above (3) is preferable. That is, nozzles 151-11, 151-12, 151-13, 151-14, 151-15, 151-16 are made into one block (other nozzles 151-21,..., 151-26 are made into one block, Nozzles 151-31,..., 151-36 as one block,..., And by sequentially driving the nozzles 151-11, 151-12,. One line is printed in the width direction of 116.

一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された1ライン(1列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン)の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。   On the other hand, by relatively moving the above-mentioned full line head and the paper, printing of one line (a line formed by one line of dots or a line composed of a plurality of lines) formed by the above-described main scanning is repeatedly performed. This is defined as sub-scanning.

そして、上述の主走査によって記録される1ライン(或いは帯状領域の長手方向)の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。すなわち、本実施形態では、記録紙116の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。   The direction indicated by one line (or the longitudinal direction of the belt-like region) recorded by the main scanning is referred to as a main scanning direction, and the direction in which the sub scanning is performed is referred to as a sub scanning direction. In other words, in the present embodiment, the conveyance direction of the recording paper 116 is the sub-scanning direction, and the direction orthogonal to it is the main scanning direction.

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、本実施形態では、ピエゾ素子(圧電素子)に代表されるアクチュエータ158の変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。   In implementing the present invention, the nozzle arrangement structure is not limited to the illustrated example. In this embodiment, a method of ejecting ink droplets by deformation of an actuator 158 typified by a piezo element (piezoelectric element) is adopted. However, the method of ejecting ink is not particularly limited in implementing the present invention. Instead of the piezo jet method, various methods such as a thermal jet method in which ink is heated by a heating element such as a heater to generate bubbles and ink droplets are ejected by the pressure can be applied.

〔制御系の説明〕
図30は、インクジェット記録装置110のシステム構成を示すブロック図である。同図に示したように、インクジェット記録装置110は、通信インターフェース170、システムコントローラ172、画像メモリ174、モータドライバ176、ヒータドライバ178、プリント制御部180、画像バッファメモリ182、ヘッドドライバ184等を備えている。
[Explanation of control system]
FIG. 30 is a block diagram illustrating a system configuration of the inkjet recording apparatus 110. As shown in the figure, the inkjet recording apparatus 110 includes a communication interface 170, a system controller 172, an image memory 174, a motor driver 176, a heater driver 178, a print control unit 180, an image buffer memory 182, a head driver 184, and the like. ing.

通信インターフェース170は、ホストコンピュータ186から送られてくる画像データを受信する画像入力手段として機能するインターフェース部(画像入力部)である。通信インターフェース170にはUSB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、イーサネット(登録商標)、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ(不図示)を搭載してもよい。   The communication interface 170 is an interface unit (image input unit) that functions as an image input unit that receives image data sent from the host computer 186. As the communication interface 170, a serial interface such as USB (Universal Serial Bus), IEEE 1394, Ethernet (registered trademark), a wireless network, or a parallel interface such as Centronics can be applied. In this part, a buffer memory (not shown) for speeding up communication may be mounted.

ホストコンピュータ186から送出された画像データは通信インターフェース170を介してインクジェット記録装置110に取り込まれ、一旦画像メモリ174に記憶される。画像メモリ174は、通信インターフェース170を介して入力された画像を格納する記憶手段であり、システムコントローラ172を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ174は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。   Image data sent from the host computer 186 is taken into the inkjet recording apparatus 110 via the communication interface 170 and temporarily stored in the image memory 174. The image memory 174 is a storage unit that stores an image input via the communication interface 170, and data is read and written through the system controller 172. The image memory 174 is not limited to a memory composed of semiconductor elements, and a magnetic medium such as a hard disk may be used.

システムコントローラ172は、中央演算処理装置(CPU)及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置110の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。すなわち、システムコントローラ172は、通信インターフェース170、画像メモリ174、モータドライバ176、ヒータドライバ178等の各部を制御し、ホストコンピュータ186との間の通信制御、画像メモリ174の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ188やヒータ189を制御する制御信号を生成する。   The system controller 172 includes a central processing unit (CPU) and its peripheral circuits, and functions as a control device that controls the entire inkjet recording apparatus 110 according to a predetermined program, and also functions as an arithmetic device that performs various calculations. . That is, the system controller 172 controls each part such as the communication interface 170, the image memory 174, the motor driver 176, the heater driver 178, etc., performs communication control with the host computer 186, read / write control of the image memory 174, and the like. A control signal for controlling the motor 188 and the heater 189 of the transport system is generated.

画像メモリ174は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びCPUの演算作業領域としても利用される。   The image memory 174 is used as a temporary storage area for image data, and is also used as a program development area and a calculation work area for the CPU.

モータドライバ176は、システムコントローラ172からの指示に従って搬送系のモータ188を駆動するドライバ(駆動回路)である。ヒータドライバ178は、システムコントローラ172からの指示に従って後乾燥部142等のヒータ189を駆動するドライバである。   The motor driver 176 is a driver (drive circuit) that drives the transport motor 188 in accordance with an instruction from the system controller 172. The heater driver 178 is a driver that drives the heater 189 such as the post-drying unit 142 in accordance with an instruction from the system controller 172.

プリント制御部180は、システムコントローラ172の制御に従い、画像メモリ174内の画像データ(多値の入力画像のデータ) から打滴制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理手段として機能するとともに、生成したインク吐出データをヘッドドライバ184に供給して印字ヘッドユニット150の吐出駆動を制御する駆動制御手段として機能する。   In accordance with the control of the system controller 172, the print control unit 180 performs various processes, corrections, and the like for generating a droplet ejection control signal from image data (multi-value input image data) in the image memory 174. In addition to functioning as a signal processing unit, the generated ink discharge data is supplied to the head driver 184 to function as a drive control unit that controls the discharge drive of the print head unit 150.

プリント制御部180には画像バッファメモリ182が備えられており、プリント制御部180における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ182に一時的に格納される。なお、図30において画像バッファメモリ182はプリント制御部180に付随する態様で示されているが、画像メモリ174と兼用することも可能である。また、プリント制御部180とシステムコントローラ172とを統合して1つのプロセッサで構成する態様も可能である。   The print control unit 180 includes an image buffer memory 182, and image data, parameters, and other data are temporarily stored in the image buffer memory 182 when image data is processed in the print control unit 180. In FIG. 30, the image buffer memory 182 is shown in a form associated with the print control unit 180, but it can also be used as the image memory 174. Also possible is an aspect in which the print controller 180 and the system controller 172 are integrated and configured with one processor.

画像入力から印字出力までの処理の流れを概説すると、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース170を介して外部から入力され、画像メモリ174に蓄えられる。この段階では、例えば、RGBの多値の画像データが画像メモリ174に記憶される。   An outline of the flow of processing from image input to print output is as follows. Image data to be printed is input from the outside via the communication interface 170 and stored in the image memory 174. At this stage, for example, RGB multivalued image data is stored in the image memory 174.

プリント制御部180は、入力されたRGB画像データをK,C,M,Yの4色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部180で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ182に蓄えられる。この色別ドットデータは、印字ヘッドユニット150のノズルからインクを吐出するためのCMYK打滴データに変換され、印字されるインク吐出データが確定する。   The print control unit 180 performs a process of converting the input RGB image data into dot data of four colors K, C, M, and Y. Thus, the dot data generated by the print control unit 180 is stored in the image buffer memory 182. The dot data for each color is converted into CMYK droplet ejection data for ejecting ink from the nozzles of the print head unit 150, and the ink ejection data to be printed is determined.

ヘッドドライバ184は、プリント制御部180から与えられるインク吐出データ及び駆動波形の信号に基づき、印字内容に応じて印字ヘッドユニット150の各ノズル151に対応するアクチュエータ158を駆動するための駆動信号を出力する。ヘッドドライバ184にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。   The head driver 184 outputs a drive signal for driving the actuator 158 corresponding to each nozzle 151 of the print head unit 150 according to the print content based on the ink ejection data and the drive waveform signal given from the print control unit 180. To do. The head driver 184 may include a feedback control system for keeping the head driving condition constant.

こうして、ヘッドドライバ184から出力された駆動信号が印字ヘッドユニット150に加えられることによって、該当するノズル151からインクが吐出される。記録紙116の搬送速度に同期して印字ヘッドユニット150からのインク吐出を制御することにより、記録紙116上に画像が形成される。   In this way, the drive signal output from the head driver 184 is applied to the print head unit 150, whereby ink is ejected from the corresponding nozzle 151. An image is formed on the recording paper 116 by controlling the ink ejection from the print head unit 150 in synchronization with the conveyance speed of the recording paper 116.

上記のように、プリント制御部180における所要の信号処理を経て生成されたインク吐出データ及び駆動信号波形に基づき、ヘッドドライバ184を介して各ノズルからのインク液滴の記録量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。   As described above, the recording amount and ejection timing of ink droplets from each nozzle are controlled via the head driver 184 based on the ink ejection data and the drive signal waveform generated through the required signal processing in the print control unit 180. Is done. Thereby, a desired dot size and dot arrangement are realized.

印字検出部124は、図25で説明したように、イメージセンサを含むブロックであり、記録紙116に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況(吐出の有無、打滴のばらつき、光学濃度など)を検出し、その検出結果をプリント制御部180及びシステムコントローラ172に提供する。   As described with reference to FIG. 25, the print detection unit 124 is a block including an image sensor. The print detection unit 124 reads an image printed on the recording paper 116, performs necessary signal processing, etc. Variation, optical density, etc.) and the detection result is provided to the print controller 180 and the system controller 172.

プリント制御部180は、必要に応じて印字検出部124から得られる情報に基づいて印字ヘッドユニット150に対する各種補正を行うとともに、必要に応じて予備吐出や吸引、ワイピング等のクリーニング動作(ノズル回復動作)を実施する制御を行う。   The print control unit 180 performs various corrections to the print head unit 150 based on information obtained from the print detection unit 124 as necessary, and performs cleaning operations (nozzle recovery operation) such as preliminary ejection, suction, and wiping as necessary. ) Is performed.

以上、本発明の液滴測定装置および液滴測定方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。   The droplet measuring apparatus and the droplet measuring method of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course you can go.

実施例1の液滴測定装置の概略を示す構成図であり、(a)は正面図、(b)は底面図である。It is a block diagram which shows the outline of the droplet measuring apparatus of Example 1, (a) is a front view, (b) is a bottom view. (a)はフォトダイオードにおける出力電圧波形図であり、(b)は印字ヘッドにおける液滴の吐出の駆動波形図である。(A) is an output voltage waveform diagram in a photodiode, and (b) is a drive waveform diagram of droplet ejection in a print head. (a)はレーザ光を移動させた量ΔZvと時間間隔ΔTvの関係図であり、(b)は時間間隔ΔTvと液滴の速度Vの関係図である。(A) is a relationship diagram between the amount ΔZv of moving the laser beam and the time interval ΔTv, and (b) is a relationship diagram between the time interval ΔTv and the velocity V of the droplet. 受光手段にて受光されたレーザ光の光強度分布を示している。The light intensity distribution of the laser beam received by the light receiving means is shown. 第1の液滴と第2の液滴を吐出させたときの受光センサの出力信号の波形と、吐出駆動波形を表した図である。It is a figure showing the waveform of the output signal of a light reception sensor when discharging a 1st droplet and a 2nd droplet, and a discharge drive waveform. シミュレーションで使用したガウスビームプロファイル(ガウスビームの光量分布)を示す図である。It is a figure which shows the Gaussian beam profile (light quantity distribution of a Gaussian beam) used by simulation. X軸方向の液滴位置と光量のシミュレーションの結果図である。It is a result figure of the simulation of the droplet position of X-axis direction, and light quantity. 液滴量が20plでZ軸方向のビーム幅を40μmとするときのシミュレーションによる検証結果を示す図である。It is a figure which shows the verification result by simulation when a droplet amount is 20 pl and the beam width of a Z-axis direction is 40 micrometers. 液滴量が20plでZ軸方向のビーム幅を60μmとするときのシミュレーションによる検証結果を示す図である。It is a figure which shows the verification result by simulation when a droplet amount is 20 pl and the beam width of a Z-axis direction is 60 micrometers. 液滴量が2plでZ軸方向のビーム幅を40μmとするときのシミュレーションによる検証結果を示す図である。It is a figure which shows the verification result by simulation when the droplet amount is 2 pl and the beam width in the Z-axis direction is 40 μm. 液滴量が2plでZ軸方向のビーム幅を60μmとするときのシミュレーションによる検証結果を示す図である。It is a figure which shows the verification result by simulation when a droplet amount is 2 pl and the beam width of a Z-axis direction is 60 micrometers. スリットを表した図である。It is a figure showing a slit. 液滴の色とレーザ光の色の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the color of a droplet and the color of a laser beam. 実施例2の液滴測定装置の概略を示す構成図であり、(a)は正面図、(b)は底面図である。It is a block diagram which shows the outline of the droplet measuring apparatus of Example 2, (a) is a front view, (b) is a bottom view. 実施例3の液滴測定装置の概略を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an outline of a droplet measuring apparatus according to a third embodiment. 受光手段にて受光されたレーザ光の光強度分布を示している。The light intensity distribution of the laser beam received by the light receiving means is shown. (a)は実施例4の液滴測定装置の概略を示す構成図であり、(b)(c)はフライアイレンズの外観図である。(A) is a block diagram which shows the outline of the droplet measuring apparatus of Example 4, (b) (c) is an external view of a fly-eye lens. 実施例5の液滴測定装置の概略を示す構成図であり、(a)は正面図、(b)は底面図である。It is a block diagram which shows the outline of the droplet measuring apparatus of Example 5, (a) is a front view, (b) is a bottom view. (a)〜(c)は受光手段にて受光されたレーザ光の光強度分布図であり、(d)はフォトダイオードにおける出力電圧波形図である。(A)-(c) is a light intensity distribution figure of the laser beam light-received by the light-receiving means, (d) is an output voltage waveform figure in a photodiode. 出力電圧波形の最大落ち込み量Ipと液滴の位置Xpとの関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between a maximum drop amount Ip of an output voltage waveform and a droplet position Xp. 実施例6の液滴測定装置の概略を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an outline of a droplet measuring apparatus according to a sixth embodiment. 実施例7の液滴測定装置の概略を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an outline of a droplet measuring apparatus according to a seventh embodiment. 測定対象のノズルから吐出される液滴がレーザ光を遮蔽するときの光量減少量を測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the light quantity reduction amount when the droplet discharged from the nozzle of a measuring object shields a laser beam. 数6の式を満たす場合において測定点S1〜S5について測定値を得ることができたときの光量減少量を測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the light quantity reduction | decrease amount when a measured value can be obtained about measurement point S1-S5 when satisfy | filling Formula 6. インクジェット記録装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an ink jet recording apparatus. 図25に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。FIG. 26 is a plan view of the main part around the printing unit of the inkjet recording apparatus shown in FIG. 25. ヘッドの構造例を示す平面透視図である。It is a plane perspective view which shows the structural example of a head. 図27(a) 中の28−28線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the 28-28 line | wire in Fig.27 (a). ヘッドのノズル配列を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the nozzle arrangement | sequence of a head. インクジェット記録装置のシステム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the system configuration | structure of an inkjet recording device.

符号の説明Explanation of symbols

1〜7…液滴測定装置、10…レーザ光源、12…コリメータレンズ、14…シリンドリカルレンズ、16…球面レンズ、18…スリット、20…フォトダイオード、22…液滴特性演算手段   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-7 ... Droplet measuring apparatus, 10 ... Laser light source, 12 ... Collimator lens, 14 ... Cylindrical lens, 16 ... Spherical lens, 18 ... Slit, 20 ... Photodiode, 22 ... Droplet characteristic calculation means

Claims (24)

第1レーザ光源と、
吐出される液滴に対し前記第1レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向のビーム幅に対して前記液滴の吐出方向に垂直な方向のビーム幅が大きくなるようにするものであって、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収める第1光学手段と、
前記第1光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第1受光手段と、
前記第1受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の体積や速度を演算する第1液滴特性演算手段と、
を有することを特徴とする液滴測定装置。
A first laser light source;
At a position where the laser beam from the first laser light source is irradiated to the discharged droplet, the beam cross section of the laser beam is perpendicular to the beam width in the droplet discharge direction with respect to the droplet discharge direction. A beam width in a direction is increased, and the light intensity of the laser beam is set within a predetermined range within a range in which variations in the droplet discharge position in a direction perpendicular to the droplet discharge direction occur. First optical means for receiving;
First light receiving means for receiving the laser beam irradiated to the droplet by the first optical means and generating a detection signal;
First droplet characteristic calculating means for calculating the volume and velocity of the droplet from the detection signal generated by the first light receiving means;
A droplet measuring apparatus characterized by comprising:
請求項1の液滴測定装置において、
前記第1光学手段は、シリンドリカルレンズを備えること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to claim 1.
The first optical means comprises a cylindrical lens;
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
請求項1の液滴測定装置において、
前記第1光学手段は、前記レーザ光を拡散する拡散板を備えること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to claim 1.
The first optical means includes a diffusion plate for diffusing the laser beam;
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
請求項1の液滴測定装置において、
前記第1光学手段は、前記レーザ光を拡散するフライアイレンズを備えること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to claim 1.
The first optical means includes a fly-eye lens that diffuses the laser light;
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
請求項1乃至4のいずれか1つの液滴測定装置において、
第2レーザ光源と、
吐出される液滴に対し前記第2レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で、前記レーザ光の光強度を不均一にする第2光学手段と、
前記第2光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する第2受光手段と、
前記第2受光手段で生成する前記検出信号から前記液滴の位置を演算する第2液滴特性演算手段と、
を有することを特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to any one of claims 1 to 4,
A second laser light source;
Variations in the droplet discharge position in the direction perpendicular to the droplet discharge direction with respect to the beam cross-section of the laser beam at a position where the laser beam from the second laser light source is irradiated to the discharged droplet. Second optical means for making the intensity of the laser light non-uniform within a range to be generated;
Second light receiving means for receiving the laser beam irradiated to the droplet by the second optical means and generating a detection signal;
Second droplet characteristic calculating means for calculating the position of the droplet from the detection signal generated by the second light receiving means;
A droplet measuring apparatus characterized by comprising:
請求項1乃至5のいずれか1つの液滴測定装置において、
前記第1受光手段または前記第2受光手段が受光する前記レーザ光を制限する光制限手段を有すること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to any one of claims 1 to 5,
Having light limiting means for limiting the laser light received by the first light receiving means or the second light receiving means;
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
請求項1乃至6のいずれか1つの液滴測定装置において、
前記第1レーザ光源から照射されるレーザ光の色または前記第2レーザ光源から照射されるレーザ光の色は、前記液滴の色に対する補色であること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to any one of claims 1 to 6,
The color of the laser light emitted from the first laser light source or the color of the laser light emitted from the second laser light source is a complementary color to the color of the droplet,
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
請求項5の液滴測定装置において、
前記第1レーザ光源から照射されるレーザ光と前記第2レーザ光源から照射されるレーザ光は、波長が異なること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to claim 5.
The laser light emitted from the first laser light source and the laser light emitted from the second laser light source have different wavelengths;
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
請求項5の液滴測定装置において、
前記第1レーザ光源から照射されるレーザ光と前記第2レーザ光源から照射されるレーザ光は、偏光面が異なること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to claim 5.
The laser light emitted from the first laser light source and the laser light emitted from the second laser light source have different planes of polarization;
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
吐出される液滴に対し第1レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を所定の範囲に収め、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して前記液滴の体積や速度を演算すること、
を特徴とする液滴測定方法。
A range in which the droplet discharge position varies in a direction perpendicular to the droplet discharge direction with respect to the beam cross section of the laser beam at a position where the laser beam from the first laser light source is irradiated to the discharged droplet. The light intensity of the laser light within a predetermined range, receiving the laser light irradiated to the droplet, and calculating the volume and velocity of the droplet,
A method for measuring droplets.
請求項10の液滴測定方法において、
前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して生成した検出信号の値の時間変化を測定し、前記液滴の吐出駆動を行った時から前記検出信号の値が所定量変化した時までの時間間隔を測定する時間間隔測定工程と、
前記時間間隔と前記液滴の速度の相関関係から前記液滴の速度を演算する速度演算工程と、を有すること、
を特徴とする液滴測定方法。
The droplet measurement method according to claim 10.
When the time change of the value of the detection signal generated by receiving the laser beam irradiated to the droplet is measured and the value of the detection signal changes by a predetermined amount from when the droplet is driven to be ejected A time interval measuring step for measuring a time interval until,
A speed calculating step of calculating the speed of the droplet from the correlation between the time interval and the speed of the droplet,
A method for measuring droplets.
請求項10の液滴測定方法において、
前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して生成した検出信号の値の時間変化を測定し、前記検出信号の値の最大変化量を測定する最大変化量測定工程と、
前記最大変化量と前記液滴の体積の相関関係から前記液滴の体積を演算する体積演算工程と、を有すること、
を特徴とする液滴測定方法。
The droplet measurement method according to claim 10.
Measuring a time change of a value of a detection signal generated by receiving the laser beam applied to the droplet, and measuring a maximum change amount of the value of the detection signal;
A volume calculation step for calculating the volume of the droplet from the correlation between the maximum change amount and the volume of the droplet,
A method for measuring droplets.
レーザ光源と、
吐出される液滴に対し前記レーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で、前記レーザ光のビーム断面について、前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で、前記レーザ光の光強度を不均一にする光学手段と、
前記光学手段により前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光して検出信号を生成する受光手段と、
前記受光手段と前記液滴の相対的な位置を変更する液滴吐出位置変更手段と、
前記液滴吐出位置変更手段により変更された前記受光手段と前記液滴の相対的な位置にて生成された複数の前記検出信号から前記液滴の位置を演算する液滴位置演算手段と、
を有することを特徴とする液滴測定装置。
A laser light source;
The range in which the droplet ejection position varies in the direction perpendicular to the droplet ejection direction with respect to the beam cross section of the laser beam at the position where the laser beam from the laser light source is irradiated to the ejected droplet. Optical means for making the light intensity of the laser light non-uniform,
A light receiving means for receiving the laser light applied to the droplet by the optical means and generating a detection signal;
Droplet discharge position changing means for changing the relative position of the light receiving means and the droplet;
Droplet position calculating means for calculating the position of the droplet from a plurality of the detection signals generated at the relative position of the light receiving means and the droplet changed by the droplet discharge position changing means;
A droplet measuring apparatus characterized by comprising:
請求項13の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、前記相対的な位置の座標値と前記検出信号の座標値の関係を示す座標系にて、複数の前記検出信号の座標値から最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて前記液滴の位置を演算すること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to claim 13.
The droplet position calculation means is an interpolation in which a coefficient is obtained from a plurality of coordinate values of the detection signals by a least square method in a coordinate system indicating a relationship between the coordinate values of the relative positions and the coordinate values of the detection signals. Calculating the position of the droplet using a function;
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
請求項14の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、複数の前記検出信号の座標値に応じて前記補間関数として2次関数および3次関数のいずれか一方を選択すること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to claim 14.
The droplet position calculation means selects one of a quadratic function and a cubic function as the interpolation function according to coordinate values of a plurality of the detection signals;
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
請求項15の液滴測定装置において、
複数の前記検出信号の座標値を絶対値の大きい順からIS1,IS2,IS3とし、複数の前記検出信号の座標値IS1,IS2,IS3が検出された時の前記相対的な位置の座標値をXS1,XS2,XS3とするときに、
前記液滴位置演算手段は、{(IS1−IS2)/|XS1−XS2|>(IS2−IS3)/|XS2−XS3|}の関係式が成立するときには前記補間関数として3次関数を選択し、{(IS1−IS2)/|XS1−XS2|≦(IS2−IS3)/|XS2−XS3|}の関係式が成立するときには前記補間関数として2次関数を選択すること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to claim 15,
The coordinate values of the plurality of detection signals are set to IS1, IS2, IS3 in descending order of absolute values, and the coordinate values of the relative positions when the coordinate values IS1, IS2, IS3 of the plurality of detection signals are detected. When XS1, XS2, and XS3,
The droplet position calculation means selects a cubic function as the interpolation function when the relational expression {(IS1-IS2) / | XS1-XS2 |> (IS2-IS3) / | XS2-XS3 |} holds. , {(IS1-IS2) / | XS1-XS2 | ≦ (IS2-IS3) / | XS2-XS3 |} is selected, a quadratic function is selected as the interpolation function.
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
請求項16の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、{(IS1−IS2)/|XS1−XS2|≦(IS2−IS3)/|XS2−XS3|}の関係式が成立し前記補間関数として2次関数を選択するときであって、複数の前記検出信号の座標値が5つ存在するときには、複数の前記検出信号の座標値のうち絶対値の大きい上位4つの座標値から最小二乗法により前記補間関数の係数を求めること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to claim 16.
When the droplet position calculation means satisfies the relational expression {(IS1-IS2) / | XS1-XS2 | ≦ (IS2-IS3) / | XS2-XS3 |} and selects a quadratic function as the interpolation function When there are five coordinate values of the plurality of detection signals, the coefficient of the interpolation function is obtained by the least square method from the top four coordinate values having the largest absolute value among the coordinate values of the plurality of detection signals. thing,
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
吐出される液滴に対しレーザ光源からのレーザ光を照射させる位置で前記レーザ光のビーム断面について前記液滴の吐出方向に垂直な方向における前記液滴の吐出位置のばらつきが生じる範囲内で前記レーザ光の光強度を不均一にし、前記液滴に対し照射された前記レーザ光を受光する受光手段と前記液滴の相対的な位置を変更し、前記受光手段により生成された複数の検出信号から前記液滴の位置を演算すること、
を特徴とする液滴測定方法。
Within the range in which the droplet discharge position varies in the direction perpendicular to the droplet discharge direction with respect to the beam cross section of the laser beam at the position where the laser beam from the laser light source is irradiated to the discharged droplet. A plurality of detection signals generated by the light receiving means by making the light intensity of the laser light non-uniform, changing the relative position of the light receiving means for receiving the laser light irradiated to the droplet and the droplet Calculating the position of the droplet from
A method for measuring droplets.
吐出される液滴を検出して検出信号を生成する検出手段と、
前記検出手段と前記液滴の相対的な位置を変更する液滴吐出位置変更手段と、
前記液滴吐出位置変更手段により変更された前記検出手段と前記液滴の相対的な位置にて生成された複数の前記検出信号から前記液滴の位置を演算する液滴位置演算手段と、
を有することを特徴とする液滴測定装置。
Detecting means for detecting a discharged droplet and generating a detection signal;
Droplet discharge position changing means for changing the relative position of the detection means and the droplet;
Droplet position calculating means for calculating the position of the droplet from the plurality of detection signals generated at the relative positions of the detection means and the droplet changed by the droplet discharge position changing means;
A droplet measuring apparatus characterized by comprising:
請求項19の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、前記相対的な位置の座標値と前記検出信号の座標値の関係を示す座標系にて、複数の前記検出信号の座標値から最小二乗法により係数を求めた補間関数を用いて前記液滴の位置を演算すること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to claim 19,
The droplet position calculation means is an interpolation in which a coefficient is obtained from a plurality of coordinate values of the detection signals by a least square method in a coordinate system indicating a relationship between the coordinate values of the relative positions and the coordinate values of the detection signals. Calculating the position of the droplet using a function;
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
請求項20の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、複数の前記検出信号の値に応じて前記補間関数として2次関数および3次関数のいずれか一方を選択して演算すること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measurement device of claim 20,
The droplet position calculating means selects and calculates either a quadratic function or a cubic function as the interpolation function in accordance with a plurality of detection signal values;
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
請求項21の液滴測定装置において、
複数の前記検出信号の座標値を絶対値の大きい順からIS1,IS2,IS3とし、複数の前記検出信号の座標値IS1,IS2,IS3が検出された時の前記相対的な位置の座標値をXS1,XS2,XS3とするときに、
前記液滴位置演算手段は、{(IS1−IS2)/|XS1−XS2|>(IS2−IS3)/|XS2−XS3|}の関係式が成立するときには前記補間関数として3次間数を選択し、{(IS1−IS2)/|XS1−XS2|≦(IS2−IS3)/|XS2−XS3|}の関係式が成立するときには前記補間関数として2次間数を選択すること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measurement device of claim 21,
The coordinate values of the plurality of detection signals are set to IS1, IS2, IS3 in descending order of absolute values, and the coordinate values of the relative positions when the coordinate values IS1, IS2, IS3 of the plurality of detection signals are detected. When XS1, XS2, and XS3,
The droplet position calculation means selects a third order number as the interpolation function when the relational expression {(IS1-IS2) / | XS1-XS2 |> (IS2-IS3) / | XS2-XS3 |} holds. When the relational expression {(IS1-IS2) / | XS1-XS2 | ≦ (IS2-IS3) / | XS2-XS3 |} is satisfied, a secondary number is selected as the interpolation function.
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
請求項22の液滴測定装置において、
前記液滴位置演算手段は、{(IS1−IS2)/|XS1−XS2|≦(IS2−IS3)/|XS2−XS3|}の関係式が成立し前記補間関数として2次関数を選択するときであって、複数の前記検出信号の座標値が5つ存在するときには、複数の前記検出信号の座標値のうち絶対値の大きい上位4つの座標値から最小二乗法により前記補間関数の係数を求めること、
を特徴とする液滴測定装置。
The droplet measuring device according to claim 22,
When the droplet position calculation means satisfies the relational expression {(IS1-IS2) / | XS1-XS2 | ≦ (IS2-IS3) / | XS2-XS3 |} and selects a quadratic function as the interpolation function When there are five coordinate values of the plurality of detection signals, the coefficient of the interpolation function is obtained by the least square method from the top four coordinate values having the largest absolute value among the coordinate values of the plurality of detection signals. thing,
A droplet measuring apparatus characterized by the above.
吐出される液滴を検出する検出手段と前記液滴の位置の相対的な位置を変更し、前記検出手段により生成された複数の検出信号から前記液滴の位置を演算すること、
を特徴とする液滴測定方法。
Changing the relative position of the position of the droplet and the detection means for detecting the discharged droplet, and calculating the position of the droplet from a plurality of detection signals generated by the detection means;
A method for measuring droplets.
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