JP2011164017A - Device and method for measuring ink discharge quantity, and cantilever array - Google Patents

Device and method for measuring ink discharge quantity, and cantilever array Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for measuring an ink discharge quantity capable of easily measuring the ink discharge quantity in a short time. <P>SOLUTION: The device 1 for measuring the ink discharge quantity has a cantilever driving device 2 for naturally oscillating a cantilever 22, and an arithmetic unit 4 for calculating the discharge quantity of ink 50 discharged to the cantilever 22 by using a natural frequency of the cantilever 22 before and after discharging the ink 50 to the cantilever 22. When the cantilever 22 is oscillated, the cantilever 22 naturally oscillates at a natural frequency determined by a spring constant and an edge load of the cantilever 22. The natural frequency changes by the ink discharge quantity (more accurately, a solid mass obtained by drying the ink 50) discharged to the cantilever 22. Thus, the device detects the discharge quantity of the ink 50 discharged to the cantilever 22 by detecting a change of the natural frequency before and after the delivery of the ink 50. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、インク吐出量測定装置、インク吐出量測定方法、片持ち梁アレイに関する。   The present invention relates to an ink discharge amount measuring apparatus, an ink discharge amount measuring method, and a cantilever array.

紙への印刷技術の一つとして開発されたインクジェット技術は、技術の進歩と共にその応用範囲を広げ、近年では液晶テレビ用カラーフィルタの製造方法などの工業的用途にも使用されるようになってきている。インクジェット技術を用いてカラーフィルタを形成する方法としては、特許文献1〜3などに開示された方法が知られている。この方法は、ガラス基板上にインク受容部を形成し、インクジェット技術でインク受容部を染色することにより、カラーフィルタを形成するものである。   Inkjet technology, developed as one of the printing technologies on paper, has expanded its application range as technology advances, and in recent years, it has come to be used in industrial applications such as manufacturing methods for color filters for liquid crystal televisions. ing. As a method for forming a color filter using an ink jet technique, methods disclosed in Patent Documents 1 to 3 are known. In this method, an ink receiving portion is formed on a glass substrate, and the ink receiving portion is dyed by an ink jet technique to form a color filter.

この方法では、インクジェットヘッドの全てのノズルでインク吐出量が揃っていないと、画素間で着色濃度にばらつきが発生する。したがって、全てのノズルでインク吐出量が揃っていることが重要となる。各ノズルの吐出量のばらつきは、ノズルの形成精度や圧電素子の特性ばらつきなどに起因するものである。このような吐出量のばらつきは、圧電素子の印加電圧波形によって調整可能である。問題は、調整の目安となる各ノズルの吐出量を短時間で正確に計測することにある。   In this method, if the ink discharge amount is not uniform for all the nozzles of the inkjet head, the color density varies among pixels. Therefore, it is important that the ink discharge amount is uniform for all nozzles. Variations in the discharge amount of each nozzle are caused by variations in nozzle formation accuracy and piezoelectric element characteristics. Such variation in the discharge amount can be adjusted by the applied voltage waveform of the piezoelectric element. The problem lies in accurately measuring the discharge amount of each nozzle, which is a guideline for adjustment, in a short time.

各ノズルの吐出量を測定する方法の一つとして、基板上に着弾したインクの吸光度をカメラで読み取り、画像処理を行うなどしてインクの質量若しくは体積を測定する方法がある。この方法は、特許文献4〜6などに開示されている。別の方法として、ガラス基板上にインクを着弾させ、その3次元形状を走査型白色干渉法などを用いた立体顕微鏡により測定することにより、各ノズルの吐出量(インクを乾燥して得られた薄膜の体積)を見積もる方法が特許文献7に開示されている。   One method of measuring the ejection amount of each nozzle is to measure the ink mass or volume by reading the absorbance of ink landed on the substrate with a camera and performing image processing. This method is disclosed in Patent Documents 4 to 6 and the like. As another method, the amount of ink discharged from each nozzle (obtained by drying the ink) was obtained by landing the ink on a glass substrate and measuring the three-dimensional shape with a stereoscopic microscope using a scanning white interference method or the like. A method for estimating the volume of the thin film is disclosed in Patent Document 7.

特開平1−217302号公報JP-A-1-217302 特開平7−72325号公報JP-A-7-72325 特開平7−146406号公報JP 7-146406 A 特開平9−48111号公報JP-A-9-48111 特開2000−193814号公報JP 2000-193814 A 特開2001−147317号公報JP 2001-147317 A 特開2008−305668号公報JP 2008-305668 A

特許文献4〜7の方法の問題点としては、1.測定に時間がかかる、2.測定装置が大きい、ことが挙げられる。特に測定時間の問題は非常に深刻である。なぜならカラーフィルタ製造装置に備え付けられるインクジェットヘッドは数十個あり、ノズルの総数は数万個に及ぶためである。ノズル毎のインク吐出量の測定は、インクジェットヘッドの交換時や定期的な点検時に必ず行う必要がある。その際、全ノズルの吐出量の測定を終え、印加電圧の補正が終了するまで製造が再開できない。このことは生産性を高める大きな阻害要因となる。   Problems of the methods of Patent Documents 4 to 7 are as follows. 1. It takes time to measure The measuring device is large. In particular, the problem of measurement time is very serious. This is because there are several tens of inkjet heads provided in the color filter manufacturing apparatus, and the total number of nozzles reaches tens of thousands. The measurement of the ink discharge amount for each nozzle must be performed at the time of replacement of the ink jet head or at regular inspections. At that time, the manufacturing cannot be resumed until the measurement of the discharge amount of all the nozzles is completed and the correction of the applied voltage is completed. This is a major impediment to increasing productivity.

本発明の第1の目的は、インクの吐出量を短時間で容易に測定することができるインク吐出量測定装置、インク吐出量測定方法を提供することにある。本発明の第2の目的は、このようなインク吐出量測定装置及びインク吐出量測定方法に好適な片持ち梁アレイを提供することにある。   A first object of the present invention is to provide an ink discharge amount measuring apparatus and an ink discharge amount measuring method capable of easily measuring the ink discharge amount in a short time. A second object of the present invention is to provide a cantilever array suitable for such an ink discharge amount measuring apparatus and ink discharge amount measuring method.

本発明のインク吐出量測定装置は、片持ち梁を固有振動させる片持ち梁駆動装置と、前記片持ち梁にインクを吐出する前後の片持ち梁の固有振動数を用いて、前記片持ち梁に吐出されたインクの吐出量を演算する演算装置と、を有することを特徴とする。   The ink discharge amount measuring apparatus according to the present invention uses the cantilever drive device for natural vibration of the cantilever and the natural frequency of the cantilever before and after discharging ink to the cantilever. And an arithmetic unit that calculates the discharge amount of the ink discharged.

片持ち梁は、一端部(基端部)が固定され、他端部(先端部)が自由に動くことが可能な帯状の部材である。片持ち梁をその主面に垂直な方向に振動させると、片持ち梁はそのばね定数や片持ち梁の先端荷重によって決まる固有振動数で固有振動する。固有振動数は、片持ち梁に吐出されたインク吐出量(より正確には、インクを乾燥して得られた固形分の質量)によって変化する。よって、インクの吐出前後の固有振動数の変化を検出することにより、片持ち梁に吐出されたインクの吐出量を検出することができる。   The cantilever is a band-shaped member with one end (base end) fixed and the other end (tip end) freely movable. When the cantilever is vibrated in a direction perpendicular to its main surface, the cantilever vibrates at a natural frequency determined by its spring constant and the tip load of the cantilever. The natural frequency varies depending on the amount of ink ejected onto the cantilever (more precisely, the mass of the solid content obtained by drying the ink). Therefore, by detecting a change in the natural frequency before and after ink ejection, it is possible to detect the amount of ink ejected onto the cantilever.

この方法では、インクの吐出量の測定に必要な機器は、片持ち梁と、それを振動させる振動機構のみである。インクの吐出量は、インク吐出前後の片持ち梁の固有振動数の変化によって簡便に検出することができる。そのため、従来のように大掛かりな装置を必要とせず、短時間で容易にインクの吐出量を検出することができる。   In this method, only the cantilever and the vibration mechanism that vibrates it are necessary for measuring the ink ejection amount. The ink ejection amount can be easily detected by the change in the natural frequency of the cantilever before and after the ink ejection. Therefore, it is possible to easily detect the ink ejection amount in a short time without requiring a large-scale apparatus as in the prior art.

前記片持ち梁駆動装置は、前記片持ち梁の一端部を固定して一軸方向に振動するアクチュエータと、前記アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させる振動制御装置と、を有することが望ましい。   The cantilever drive device includes an actuator that fixes one end of the cantilever and vibrates in a uniaxial direction, a vibration control device that changes the frequency of the actuator from a low frequency side to a high frequency side, It is desirable to have

この構成によれば、アクチュエータの振動数を片持ち梁の固有振動数を含む所定の振動数の範囲で変化(掃引)させることにより、確実に片持ち梁を固有振動させることができる。片持ち梁の固有振動には、複数次の固有振動モードが存在するが、片持ち梁の先端荷重を演算するためには、どの固有振動モードで振動しているのかを検出する必要がある。その場合、振動制御装置によって、アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させれば、最初に共振状態になる固有振動モードを最も低次の固有振動モードとして検出することができる。よって、どの固有振動モードで振動しているのかを確実に検出することができ、演算のミスを抑制することができる。   According to this configuration, by changing (sweeping) the vibration frequency of the actuator within a predetermined frequency range including the natural frequency of the cantilever beam, the cantilever beam can be reliably vibrated. The natural vibration of the cantilever has a plurality of natural vibration modes, but in order to calculate the tip load of the cantilever, it is necessary to detect which natural vibration mode it is vibrating. In that case, if the vibration control device changes the frequency of the actuator from the low frequency side to the high frequency side, the natural vibration mode that first enters the resonance state can be detected as the lowest natural vibration mode. it can. Therefore, it is possible to reliably detect in which natural vibration mode the vibration is performed, and it is possible to suppress calculation errors.

前記片持ち梁に対して一方向から光を照射する光源と、前記片持ち梁によって特定方向に反射した前記光を受光する受光装置と、を有し、前記演算装置は、前記受光装置で受光した前記片持ち梁からの反射光の光量を検出し、その光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化しているときに前記片持ち梁が固有振動していると判定する共振判定部を有することが望ましい。   A light source that emits light from one direction to the cantilever and a light receiving device that receives the light reflected in a specific direction by the cantilever, and the arithmetic unit receives light by the light receiving device. A resonance determination unit that detects the amount of reflected light from the cantilever and determines that the cantilever is oscillating naturally when the amount of light changes over time with a change amount equal to or greater than a predetermined change amount. It is desirable to have

この構成によれば、以下のメカニズムによって片持ち梁の共振状態(固有振動している状態)が検出される。まず、片持ち梁を固有振動数よりも小さい振動数で振動させると、片持ち梁は先端部が大きく撓むことなく、アクチュエータと同期して略一体に動く。そのため、片持ち梁で反射した光の光量は、大きく変化しない。一方、片持ち梁を固有振動数で振動させると、片持ち梁の先端部が大きく撓むため、反射光の一部が受光装置で受光されなくなり、受光装置で受光される光の光量に大きな変化が生じる。よって、この光量の変化を計測すれば、片持ち梁が共振状態であるか否かを容易に検出することができる。   According to this configuration, the cantilever resonance state (natural vibration state) is detected by the following mechanism. First, when the cantilever is vibrated at a frequency lower than the natural frequency, the cantilever moves substantially in synchronism with the actuator without the tip portion being greatly bent. Therefore, the amount of light reflected by the cantilever does not change greatly. On the other hand, when the cantilever is vibrated at the natural frequency, the tip of the cantilever is bent greatly, so that a part of the reflected light is not received by the light receiving device, and the amount of light received by the light receiving device is large. Change occurs. Therefore, by measuring the change in the amount of light, it can be easily detected whether or not the cantilever is in a resonance state.

この構成によれば、片持ち梁の共振状態を片持ち梁からの反射光の光量の変化によって容易に検出することができる。必要となる機器は、光源と受光装置のみであり、片持ち梁やアクチュエータに特殊な構成を付加する必要はない。また、目視で共振状態を検出する場合に比べて、正確に固有振動数を検出でき、測定の自動化も可能となる。   According to this configuration, the resonance state of the cantilever can be easily detected by a change in the amount of reflected light from the cantilever. Only the light source and the light receiving device are necessary, and it is not necessary to add a special configuration to the cantilever or the actuator. In addition, the natural frequency can be detected more accurately than in the case where the resonance state is detected visually, and the measurement can be automated.

前記演算装置は、前記アクチュエータの振動数を記憶するメモリーと、前記共振判定部によって前記片持ち梁が固有振動していると判定されたときのアクチュエータの振動数を前記メモリーから読み出し、その振動数を片持ち梁の固有振動数として検出し、その固有振動数を用いて前記片持ち梁に吐出されたインクの吐出量を演算するインク吐出量演算部と、を有することが望ましい。   The arithmetic device reads from the memory a memory that stores the vibration frequency of the actuator, and the vibration frequency of the actuator when the resonance determination unit determines that the cantilever beam is in natural vibration. It is desirable to include an ink discharge amount calculation unit that detects the amount of ink discharged to the cantilever using the natural frequency.

この構成によれば、片持ち梁の固有振動数を正確に検出することができる。   According to this configuration, the natural frequency of the cantilever can be accurately detected.

前記受光装置は、前記複数の片持ち梁を撮影するカメラであり、前記共振判定部は、前記カメラによって撮影された撮影画像を画像処理することにより、前記受光装置で受光した各片持ち梁からの反射光の光量を検出することが望ましい。   The light receiving device is a camera that photographs the plurality of cantilevers, and the resonance determination unit performs image processing on a captured image photographed by the camera, so that each of the cantilever beams received by the light receiving device is processed. It is desirable to detect the amount of reflected light.

この構成によれば、複数の片持ち梁からの反射光の光量の変化を一度に検出することができる。そのため、作業効率が向上する。   According to this configuration, it is possible to detect a change in the amount of reflected light from a plurality of cantilevers at a time. Therefore, work efficiency is improved.

前記演算装置は、前記受光装置で受光した光の光量を記憶するメモリーを有し、前記共振判定部は、前記メモリーに記憶された光量のデータを用いて前記光量の時間変化を検出し、その光量の時間変化に基づいて前記片持ち梁の固有振動数を検出することが望ましい。   The arithmetic unit has a memory for storing a light amount of light received by the light receiving device, and the resonance determination unit detects a temporal change in the light amount using the light amount data stored in the memory, and It is desirable to detect the natural frequency of the cantilever on the basis of a change in the amount of light over time.

この構成によれば、片持ち梁の固有振動数を正確に検出することができる。   According to this configuration, the natural frequency of the cantilever can be accurately detected.

前記受光装置は、フォトダイオードであり、前記メモリーは、前記フォトダイオードによって前記片持ち梁の固有振動の振動周期よりも短い周期で検出した前記光の光量を記憶することが望ましい。   The light receiving device is a photodiode, and the memory preferably stores the light amount of the light detected by the photodiode at a cycle shorter than a vibration cycle of the natural vibration of the cantilever.

この構成によれば、片持ち梁からの反射光の光量の時間変化を詳細に検出することができる。そのため、共振状態の判定を迅速且つ正確に行うことができる。フォトダイオードのような高速応答素子を用いると、振動1周期毎の情報も得ることができ、片持ち梁の固有振動数をフォトダイオードの出力から得ることも可能となる。その場合、片持ち梁の固有振動数を検出する装置を新たに設ける必要がなくなり、装置構成が簡単になる。   According to this configuration, it is possible to detect in detail a temporal change in the amount of reflected light from the cantilever. Therefore, the resonance state can be determined quickly and accurately. When a high-speed response element such as a photodiode is used, information for each period of vibration can be obtained, and the natural frequency of the cantilever can be obtained from the output of the photodiode. In this case, it is not necessary to newly provide a device for detecting the natural frequency of the cantilever beam, and the device configuration is simplified.

前記アクチュエータは、複数の片持ち梁を取り付け可能な取り付け面を有することが望ましい。   The actuator preferably has a mounting surface to which a plurality of cantilevers can be mounted.

アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させると、アクチュエータに取り付けられた複数の片持ち梁のうち固有振動数の低い片持ち梁から順次共振状態になる。そのため、少なくとも一度のアクチュエータの振動数の掃引を行うだけで、全ての片持ち梁の固有振動数をそれぞれ求めることができる。よって、1つ1つの片持ち梁を別々に測定する場合に比べて、作業効率が大幅に向上する。   When the frequency of the actuator is changed from the low frequency side to the high frequency side, the resonance state is sequentially changed from the cantilever beams having a lower natural frequency among the plurality of cantilever beams attached to the actuator. Therefore, the natural frequencies of all the cantilevers can be obtained by simply sweeping the vibration frequency of the actuator at least once. Therefore, the working efficiency is greatly improved as compared to the case where each cantilever is measured separately.

前記片持ち梁の基端部を前記アクチュエータ上に押し付けて固定する押さえ板を有することが望ましい。   It is desirable to have a pressing plate that presses and fixes the base end portion of the cantilever on the actuator.

この構成によれば、片持ち梁同士の機械的干渉を抑制でき、共振状態の検出を正確に行うことができる。   According to this configuration, mechanical interference between the cantilevers can be suppressed, and the resonance state can be accurately detected.

本発明のインク吐出量測定方法は、片持ち梁にインクを吐出する第1ステップと、インク吐出後の前記片持ち梁の固有振動数を検出する第2ステップと、インク吐出後の前記片持ち梁の固有振動数とインク吐出前の前記片持ち梁の固有振動数とを用いて、前記片持ち梁に吐出されたインクの吐出量を演算する第3ステップと、を有することを特徴とする。   The ink ejection amount measuring method of the present invention includes a first step of ejecting ink onto a cantilever, a second step of detecting a natural frequency of the cantilever after ink ejection, and the cantilever after ink ejection. And a third step of calculating a discharge amount of the ink discharged to the cantilever using the natural frequency of the beam and the natural frequency of the cantilever before ink discharge. .

この構成によれば、インクの吐出量の測定を、片持ち梁と、それを振動させる振動機構のみで行うことができる。インクの吐出量は、インク吐出前後の片持ち梁の固有振動数の変化によって簡便に検出することができる。そのため、従来のように大掛かりな装置を必要とせず、短時間で容易にインクの吐出量を測定することができる。   According to this configuration, the ink discharge amount can be measured only by the cantilever and the vibration mechanism that vibrates the cantilever. The ink ejection amount can be easily detected by the change in the natural frequency of the cantilever before and after the ink ejection. Therefore, it is possible to easily measure the ink discharge amount in a short time without requiring a large-scale apparatus as in the prior art.

前記第2ステップでは、インク吐出後の前記片持ち梁の一端部をアクチュエータに固定し、前記アクチュエータを一軸方向に振動させつつ、その振動数を低振動数側から高振動数側に変化させることが望ましい。   In the second step, one end of the cantilever after ink discharge is fixed to an actuator, and the vibration is changed from a low frequency side to a high frequency side while vibrating the actuator in a uniaxial direction. Is desirable.

この構成によれば、アクチュエータの振動数を片持ち梁の固有振動数を含む所定の振動数の範囲で変化(掃引)させることにより、確実に片持ち梁を固有振動させることができる。片持ち梁の固有振動には、複数次の固有振動モードが存在するが、片持ち梁の先端荷重を演算するためには、どの固有振動モードで振動しているのかを検出する必要がある。その場合、振動制御装置によって、アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させれば、最初に共振状態になる固有振動モードを最も低次の固有振動モードとして検出することができる。よって、どの固有振動モードで振動しているのかを確実に検出することができ、演算のミスを抑制することができる。   According to this configuration, by changing (sweeping) the vibration frequency of the actuator within a predetermined frequency range including the natural frequency of the cantilever beam, the cantilever beam can be reliably vibrated. The natural vibration of the cantilever has a plurality of natural vibration modes, but in order to calculate the tip load of the cantilever, it is necessary to detect which natural vibration mode it is vibrating. In that case, if the vibration control device changes the frequency of the actuator from the low frequency side to the high frequency side, the natural vibration mode that first enters the resonance state can be detected as the lowest natural vibration mode. it can. Therefore, it is possible to reliably detect in which natural vibration mode the vibration is performed, and it is possible to suppress calculation errors.

前記第2ステップでは、前記片持ち梁に対して一方向から光を照射し、前記片持ち梁によって特定方向に反射した前記光の光量を検出し、その光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化しているときに前記片持ち梁が固有振動していると判定することが望ましい。   In the second step, the cantilever is irradiated with light from one direction, the amount of the light reflected in a specific direction by the cantilever is detected, and the amount of change is greater than or equal to a predetermined amount of change. It is desirable to determine that the cantilever beam is naturally oscillating when the time is changed.

この構成によれば、以下のメカニズムによって片持ち梁の共振状態(固有振動している状態)が検出される。まず、片持ち梁を固有振動数よりも小さい振動数で振動させると、片持ち梁は先端部が大きく撓むことなく、アクチュエータと同期して略一体に動く。そのため、片持ち梁で反射した光の光量は、大きく変化しない。一方、片持ち梁を固有振動数で振動させると、片持ち梁の先端部が大きく撓むため、反射光の一部が受光装置で受光されなくなり、受光装置で受光される光の光量に大きな変化が生じる。よって、この光量の変化を計測すれば、片持ち梁が共振状態であるか否かを容易に検出することができる。   According to this configuration, the cantilever resonance state (natural vibration state) is detected by the following mechanism. First, when the cantilever is vibrated at a frequency lower than the natural frequency, the cantilever moves substantially in synchronism with the actuator without the tip portion being greatly bent. Therefore, the amount of light reflected by the cantilever does not change greatly. On the other hand, when the cantilever is vibrated at the natural frequency, the tip of the cantilever is bent greatly, so that a part of the reflected light is not received by the light receiving device, and the amount of light received by the light receiving device is large. Change occurs. Therefore, by measuring the change in the amount of light, it can be easily detected whether or not the cantilever is in a resonance state.

この構成によれば、片持ち梁の共振状態を片持ち梁からの反射光の光量の変化によって容易に検出することができる。必要となる機器は、光源と受光装置のみであり、片持ち梁やアクチュエータに特殊な構成を付加する必要はない。また、目視で共振状態を検出する場合に比べて、正確に固有振動数を検出でき、測定の自動化も可能となる。   According to this configuration, the resonance state of the cantilever can be easily detected by a change in the amount of reflected light from the cantilever. Only the light source and the light receiving device are necessary, and it is not necessary to add a special configuration to the cantilever or the actuator. In addition, the natural frequency can be detected more accurately than in the case where the resonance state is detected visually, and the measurement can be automated.

前記第2ステップでは、前記アクチュエータの振動数をメモリーに記憶させ、前記片持ち梁が固有振動していると判定されたときの前記アクチュエータの振動数を前記メモリーから読み出し、その振動数を前記片持ち梁の固有振動数として検出することが望ましい。   In the second step, the vibration frequency of the actuator is stored in a memory, the vibration frequency of the actuator when it is determined that the cantilever beam is naturally vibrating, is read from the memory, and the vibration frequency is read from the memory. It is desirable to detect the natural frequency of the cantilever.

この構成によれば、片持ち梁の固有振動数を正確に検出することができる。   According to this configuration, the natural frequency of the cantilever can be accurately detected.

前記第2ステップでは、前記片持ち梁によって特定方向に反射された光を受光する受光装置としてカメラを用い、前記カメラによって前記複数の片持ち梁を撮影し、その撮影画像を画像処理することにより、各片持ち梁からの反射光の光量を検出することが望ましい。   In the second step, a camera is used as a light receiving device that receives light reflected by the cantilever in a specific direction, the plurality of cantilevers are photographed by the camera, and the photographed images are image-processed. It is desirable to detect the amount of reflected light from each cantilever.

この構成によれば、複数の片持ち梁からの反射光の光量の変化を一度に検出することができる。そのため、作業効率が向上する。   According to this configuration, it is possible to detect a change in the amount of reflected light from a plurality of cantilevers at a time. Therefore, work efficiency is improved.

前記第2ステップでは、前記片持ち梁によって特定方向に反射された光の光量をメモリーに記憶させ、前記メモリーに記憶された光量のデータを用いて前記光量の時間変化を検出し、その光量の時間変化に基づいて前記片持ち梁の固有振動数を検出することが望ましい。   In the second step, the amount of light reflected in a specific direction by the cantilever is stored in a memory, the time change of the amount of light is detected using the light amount data stored in the memory, and the amount of light It is desirable to detect the natural frequency of the cantilever beam based on the change over time.

この構成によれば、片持ち梁の固有振動数を正確に検出することができる。   According to this configuration, the natural frequency of the cantilever can be accurately detected.

前記第2ステップでは、前記片持ち梁によって特定方向に反射された反射された光を受光する受光装置としてフォトダイオードを用い、前記フォトダイオードによって前記片持ち梁の固有振動の振動周期よりも短い周期で検出した前記光の光量を前記メモリーに記憶させることが望ましい。   In the second step, a photodiode is used as a light receiving device for receiving the reflected light reflected in a specific direction by the cantilever, and the period shorter than the vibration period of the natural vibration of the cantilever by the photodiode. It is desirable to store the amount of the light detected in step 1 in the memory.

この構成によれば、片持ち梁からの反射光の光量の時間変化を詳細に検出することができる。そのため、共振状態の判定を迅速且つ正確に行うことができる。フォトダイオードのような高速応答素子を用いると、振動1周期毎の情報も得ることができ、片持ち梁の固有振動数をフォトダイオードの出力から得ることも可能となる。その場合、片持ち梁の固有振動数を検出する装置を新たに設ける必要がなくなり、装置構成が簡単になる。   According to this configuration, it is possible to detect in detail a temporal change in the amount of reflected light from the cantilever. Therefore, the resonance state can be determined quickly and accurately. When a high-speed response element such as a photodiode is used, information for each period of vibration can be obtained, and the natural frequency of the cantilever can be obtained from the output of the photodiode. In this case, it is not necessary to newly provide a device for detecting the natural frequency of the cantilever beam, and the device configuration is simplified.

前記第1ステップでは、複数の片持ち梁にそれぞれ異なるノズルからインクを吐出し、前記第2ステップでは、前記複数の片持ち梁を一つのアクチュエータに取り付けて同時に振動させ、その振動数を低振動数側から高振動数側に変化させつつ、前記片持ち梁毎に、前記片持ち梁の固有振動数を検出することが望ましい。   In the first step, ink is ejected from different nozzles to a plurality of cantilevers, and in the second step, the plurality of cantilevers are attached to one actuator and simultaneously vibrated, and the frequency is reduced. It is desirable to detect the natural frequency of the cantilever for each of the cantilevers while changing from a few side to a high frequency side.

アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させると、アクチュエータに取り付けられた複数の片持ち梁のうち固有振動数の低い片持ち梁から順次共振状態になる。そのため、少なくとも一度のアクチュエータの振動数の掃引を行うだけで、全ての片持ち梁の固有振動数をそれぞれ求めることができる。よって、1つ1つの片持ち梁を別々に測定する場合に比べて、作業効率が大幅に向上する。   When the frequency of the actuator is changed from the low frequency side to the high frequency side, the resonance state is sequentially changed from the cantilever beams having a lower natural frequency among the plurality of cantilever beams attached to the actuator. Therefore, the natural frequencies of all the cantilevers can be obtained by simply sweeping the vibration frequency of the actuator at least once. Therefore, the working efficiency is greatly improved as compared to the case where each cantilever is measured separately.

前記片持ち梁は、先端部にインク受容部を有することが望ましい。   It is desirable that the cantilever has an ink receiving portion at the tip.

この構成によれば、片持ち梁に着弾したインクをインク受容部の配置領域内に留めることができる。そのため、インクの着弾位置のばらつきにより生じる固有振動数の演算誤差が小さくなり、正確なインク吐出量の測定が可能となる。   According to this configuration, the ink that has landed on the cantilever can be retained in the arrangement region of the ink receiving portion. Therefore, the calculation error of the natural frequency caused by the variation in the ink landing position is reduced, and the ink discharge amount can be accurately measured.

前記インク受容部は、インクの着弾誤差を半径とする円形領域よりも広い面積で形成されており、前記片持ち梁は、前記固有振動数の演算誤差が所定の誤差範囲に収まるように、前記片持ち梁のばね定数が設計されていることが望ましい。   The ink receiving portion is formed with a larger area than a circular region having an ink landing error as a radius, and the cantilever is arranged so that the calculation error of the natural frequency falls within a predetermined error range. Desirably, the spring constant of the cantilever is designed.

片持ち梁の固有振動数は、片持ち梁のばね定数と先端荷重とに依存する。インクの付着位置のばらつきは片持ち梁の先端荷重の大きさに影響する。よって、固有振動数の演算誤差を小さくするためには、インクの付着位置のばらつきを小さくすることが望ましい。インクの付着位置のばらつきはインク受容部の大きさによって決まるが、インク受容部は、インクの着弾誤差を考慮して、ある程度大きく形成する必要がある。例えば、インクの着弾誤差を半径とする円形領域よりも広い面積で形成することで、インク受容部の外側にインクが着弾することが抑制される。よって、固有振動数の演算誤差を小さくするためには、片持ち梁のばね定数の大きさを調節するのが良い。ばね定数は、片持ち梁の長さや剛性によって決まるため、これらの大きさを適切に設計することで、正確なインク吐出量の測定が可能となる。   The natural frequency of the cantilever beam depends on the spring constant and tip load of the cantilever beam. Variation in the ink adhesion position affects the magnitude of the tip load of the cantilever. Therefore, in order to reduce the calculation error of the natural frequency, it is desirable to reduce the variation in the ink adhesion position. The variation in the ink attachment position is determined by the size of the ink receiving portion. However, the ink receiving portion needs to be formed to a certain extent in consideration of ink landing errors. For example, by forming the ink in a larger area than the circular area having the radius of ink landing error, it is possible to suppress ink landing on the outside of the ink receiving portion. Therefore, in order to reduce the calculation error of the natural frequency, it is preferable to adjust the size of the spring constant of the cantilever. Since the spring constant is determined by the length and rigidity of the cantilever, it is possible to accurately measure the ink discharge amount by appropriately designing these sizes.

本発明の片持ち梁アレイは、複数の片持ち梁を一定の間隔で配列し、それぞれの基端部同士を連結すると共に、各片持ち梁の先端部にインク受容部を設けたことを特徴とする。   The cantilever array of the present invention is characterized in that a plurality of cantilevers are arranged at regular intervals, the base ends thereof are connected to each other, and an ink receiving portion is provided at the tip of each cantilever. And

この構成によれば、上述したインク吐出量測定装置及びインク吐出量測定方法に好適な片持ち梁アレイが提供できる。この片持ち梁アレイは、複数の片持ち梁を備えている。そのため、複数の片持ち梁にそれぞれ異なるノズルからインクを吐出するものとすれば、一度に複数のノズルから吐出されるインクの吐出量を測定することが可能となる。また、片持ち梁の先端部にはインク受容部が設けられているため、片持ち梁に着弾したインクを確実にインク受容部に留めることができる。そのため、インクの付着位置のばらつきに起因するインク吐出量の演算誤差を抑制でき、正確なインク吐出量の測定が可能となる。   According to this configuration, a cantilever array suitable for the above-described ink discharge amount measuring apparatus and ink discharge amount measuring method can be provided. The cantilever array includes a plurality of cantilevers. Therefore, if ink is ejected from different nozzles to a plurality of cantilevers, it is possible to measure the ejection amount of ink ejected from a plurality of nozzles at a time. In addition, since the ink receiving portion is provided at the tip of the cantilever, the ink that has landed on the cantilever can be reliably retained on the ink receiving portion. Therefore, it is possible to suppress a calculation error of the ink discharge amount due to the variation in the ink attachment position, and it is possible to accurately measure the ink discharge amount.

前記片持ち梁の基端部以外の部分の表面の少なくとも一部が光反射面となっていることが望ましい。   It is desirable that at least a part of the surface of the portion other than the base end portion of the cantilever be a light reflecting surface.

この構成によれば、片持ち梁からの反射光の光量を大きくすることができる。そのため、ノイズの少ない測定が可能となる。   According to this configuration, the amount of reflected light from the cantilever can be increased. Therefore, measurement with less noise is possible.

前記インク受容部は、以下の構成をとるものとすることができる。
(A)前記片持ち梁の表面に、インクに対する濡れ性が大きい親液面と、インクに対する濡れ性が小さい撥液面とを設け、前記親液面をインク受容部とする構成。
(B)片持ち梁の表面に段差部を設け、前記段差部よりも先端側の部分をインク受容部とする構成。
(C)インクを吸収する吸液ポリマーの層、又は、繊維状の材質を固めた層を前記インク受容部とする構成。
The ink receiving portion may have the following configuration.
(A) A structure in which a lyophilic surface having high wettability with respect to ink and a lyophobic surface having low wettability with respect to ink are provided on the surface of the cantilever, and the lyophilic surface is used as an ink receiving portion.
(B) A structure in which a step portion is provided on the surface of the cantilever and the portion on the tip side of the step portion is an ink receiving portion.
(C) A configuration in which a layer of a liquid-absorbing polymer that absorbs ink or a layer obtained by solidifying a fibrous material is used as the ink receiving portion.

(A)と(B)は適宜組み合わせることができる。これによりインクを保持する効果が高くなる。(C)は、インクを含浸して保持するので、(A)や(B)に比べて、インクの保持力が高く、保持できるインクの量も多い。同一のノズルでもインク吐出量にばらつきが存在する場合があり、ノズル間の平均吐出量を比較する場合には、インク着弾数を増やすほどインク吐出量の計測精度を高めることができる。そのため、インク着弾数を増やして平均吐出量の計測制度を高める場合には、(C)の構成は適している。   (A) and (B) can be combined as appropriate. This increases the effect of holding ink. Since (C) is impregnated and held, the ink holding power is higher and the amount of ink that can be held is larger than (A) and (B). Even when the same nozzle is used, the ink discharge amount may vary. When comparing the average discharge amount between the nozzles, the measurement accuracy of the ink discharge amount can be increased as the number of ink landings is increased. For this reason, when the number of ink landings is increased and the measurement system of the average discharge amount is increased, the configuration (C) is suitable.

前記片持ち梁の基端部は、それ以外の部分よりも剛性が大きいことが望ましい。前記片持ち梁の基端部をそれ以外の部分と同一の部材で構成した場合、前記基端部の厚みは、それ以外の部分の厚みよりも大きくすることが望ましい。   It is desirable that the base end portion of the cantilever be larger in rigidity than other portions. When the base end portion of the cantilever is formed of the same member as the other portions, it is desirable that the thickness of the base end portion is larger than the thickness of the other portions.

この構成によれば、片持ち梁同士の機械的干渉を抑制でき、共振状態の検出を正確に行うことができる。   According to this configuration, mechanical interference between the cantilevers can be suppressed, and the resonance state can be accurately detected.

第1実施形態のインク吐出量測定装置の概略図である。It is the schematic of the ink discharge amount measuring apparatus of 1st Embodiment. インク吐出量測定装置に適用される片持ち梁アレイの平面図である。It is a top view of the cantilever array applied to an ink discharge amount measuring apparatus. 片持ち梁アレイを構成する1つの片持ち梁の平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing of one cantilever which comprises a cantilever array. 片持ち梁の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a cantilever. インク吐出量測定方法を説明するフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an ink discharge amount measuring method. 第2実施形態のインク吐出量測定装置の概略図である。It is the schematic of the ink discharge amount measuring apparatus of 2nd Embodiment.

[第1実施形態]
図1は第1実施形態のインク吐出量測定装置1の概略図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram of an ink discharge amount measuring apparatus 1 according to the first embodiment.

インク吐出量測定装置1は、片持ち梁22を振動させる片持ち梁駆動装置2と、片持ち梁22に光L1を照射し、特定方向に反射した光L2を計測する計測装置3と、計測装置3で計測された反射光の光量に基づいて片持ち梁22の固有振動数を検出し、インク吐出前後の片持ち梁22の固有振動数を用いて、片持ち梁22に吐出されたインク50の吐出量を演算する演算装置4と、を有する。   The ink discharge amount measuring device 1 includes a cantilever driving device 2 that vibrates the cantilever 22, a measuring device 3 that irradiates the cantilever 22 with light L1 and measures the light L2 reflected in a specific direction, and a measurement. The natural frequency of the cantilever 22 is detected based on the amount of reflected light measured by the apparatus 3, and the ink ejected to the cantilever 22 using the natural frequency of the cantilever 22 before and after ink ejection. And an arithmetic unit 4 that calculates 50 discharge amounts.

片持ち梁駆動装置2は、一軸方向に振動するアクチュエータ10と、片持ち梁22の基端部23をアクチュエータ10との間に挟みこんで固定する押さえ板11と、アクチュエータ10の振動数を制御する振動制御装置12と、アクチュエータ10の振動数を検出する周波数計測器13と、を有する。   The cantilever drive device 2 controls the actuator 10 that vibrates in one axial direction, the pressing plate 11 that sandwiches and fixes the base end portion 23 of the cantilever 22 between the actuator 10, and the frequency of the actuator 10. And a frequency measuring device 13 for detecting the vibration frequency of the actuator 10.

アクチュエータ10は、片持ち梁22の光反射面22aの法線方向(鉛直方向)に振動して、片持ち梁22を励振する。アクチュエータ10としては、ピエゾアクチュエータなどが好適である。ピエゾアクチュエータは、ピエゾ素子が印加電圧に比例して変形する特性を利用して、印加電圧に応じた1軸方向の機械的変位を生み出すことができる。制御された振動電圧を印加することにより、所望の振動数や振動波形の振動を作り出すことができる。振動方法としては、正弦波で振動させることが望ましい。アクチュエータ10の他の方式として、より簡便なボイスコイル式などの電磁式アクチュエータを用いることもできる。   The actuator 10 vibrates in the normal direction (vertical direction) of the light reflection surface 22 a of the cantilever 22 to excite the cantilever 22. As the actuator 10, a piezo actuator or the like is suitable. The piezo actuator can generate a mechanical displacement in one axial direction corresponding to the applied voltage by utilizing a characteristic that the piezo element deforms in proportion to the applied voltage. By applying the controlled oscillating voltage, it is possible to create a vibration having a desired frequency or vibration waveform. As a vibration method, it is desirable to vibrate with a sine wave. As another method of the actuator 10, an electromagnetic actuator such as a simpler voice coil type can be used.

片持ち梁22は、アクチュエータ10の取り付け面10a上に複数固定される。詳細は図2を用いて後述するが、片持ち梁22は、複数の片持ち梁22を基端部23で連結した片持ち梁アレイ21として用いられる。アクチュエータ10は、複数の片持ち梁22を取り付け可能な取り付け面10aを有し、取り付け面10aに固定された複数の片持ち梁22を同時に励振する。   A plurality of cantilevers 22 are fixed on the mounting surface 10 a of the actuator 10. Although details will be described later with reference to FIG. 2, the cantilever beam 22 is used as a cantilever array 21 in which a plurality of cantilever beams 22 are connected by a base end portion 23. The actuator 10 has an attachment surface 10a to which a plurality of cantilevers 22 can be attached, and simultaneously excites the plurality of cantilevers 22 fixed to the attachment surface 10a.

アクチュエータ10の振動数は、振動制御装置12によって制御される。振動制御装置12は、アクチュエータ10の振動数を低振動数側から高振動数側に向けて連続的若しくは段階的に変化(掃引)させる。   The vibration frequency of the actuator 10 is controlled by the vibration control device 12. The vibration control device 12 changes (sweeps) the frequency of the actuator 10 continuously or stepwise from the low frequency side to the high frequency side.

周波数計測器13は、アクチュエータ10の振動数を計測し、その計測結果を振動制御装置12にフィードバックする。また、計測結果を第2メモリー19に順次記憶させる。振動制御装置12によってアクチュエータ10の振動を高精度に制御できる場合には、周波数計測器13は不要である。その場合、振動制御装置12で設定した振動数を直接第2メモリー19に記憶させる。   The frequency measuring device 13 measures the vibration frequency of the actuator 10 and feeds back the measurement result to the vibration control device 12. Further, the measurement results are sequentially stored in the second memory 19. When the vibration control device 12 can control the vibration of the actuator 10 with high accuracy, the frequency measuring device 13 is not necessary. In that case, the frequency set by the vibration control device 12 is directly stored in the second memory 19.

計測装置3は、片持ち梁22の光反射面2aに向けて光L1を射出する光源14と、片持ち梁22の光反射面22aで特定方向に反射された光L2を受光する受光装置15と、を有する。   The measuring device 3 includes a light source 14 that emits light L1 toward the light reflecting surface 2a of the cantilever 22 and a light receiving device 15 that receives the light L2 reflected by the light reflecting surface 22a of the cantilever 22 in a specific direction. And having.

光源1としては、LEDなどの公知の光源を用いることができる。光源1と片持ち梁22との間には、光L1を平行化して片持ち梁22の光反射面22aに入射させるコリメート光学系(図示略)などを設けることができる。   As the light source 1, a known light source such as an LED can be used. Between the light source 1 and the cantilever 22, a collimating optical system (not shown) that collimates the light L <b> 1 and enters the light reflecting surface 22 a of the cantilever 22 can be provided.

受光装置15は、反射光L2を受光し、その光量変化を検出可能なものであれば、特に限定されない。本実施形態の場合、受光装置15としてカメラを用いる。カメラ15は、アクチュエータ10に取り付けられた複数の片持ち梁22が一つの撮影画像内に収まるように撮影を行う。カメラ15は、アクチュエータ10の振動開始から振動終了まで、一定の時間間隔で片持ち梁22を撮影する。カメラ15は、アクチュエータ10を振動させない状態で片持ち梁22を撮影したときに片持ち梁22が最も明るく表示されるように(すなわち片持ち梁22で反射された光L2の受光光量が最も大きくなるように)、その位置が固定されている。カメラ15で撮影された撮影画像の画像データは第1メモリー17に順次記憶される。   The light receiving device 15 is not particularly limited as long as it can receive the reflected light L2 and detect the change in the amount of light. In this embodiment, a camera is used as the light receiving device 15. The camera 15 performs imaging so that a plurality of cantilevers 22 attached to the actuator 10 can be accommodated in one captured image. The camera 15 photographs the cantilever 22 at a constant time interval from the start of vibration of the actuator 10 to the end of vibration. The camera 15 displays the lightest amount of light L2 reflected by the cantilever 22 so that the cantilever 22 is displayed brightest when the cantilever 22 is photographed without the actuator 10 vibrating. The position is fixed). Image data of images taken by the camera 15 is sequentially stored in the first memory 17.

演算装置4は、カメラ15から出力された画像データを記憶する第1メモリー17と、周波数計測器13若しくは振動制御装置12で検出された片持ち梁22の振動数を記憶する第2メモリー19と、第1メモリー17に記憶された画像データを解析(画像処理)し、片持ち梁22で反射された光L2の光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化しているときの片持ち梁22の振動状態を共振状態と判定する共振判定部18と、第2メモリー19に記憶された片持ち梁22の振動数のうち、共振判定部18で共振状態と判定されたときの片持ち梁22の振動数を固有振動数として検出し、片持ち梁22にインク50を吐出する前後の片持ち梁22の固有振動数を用いて、片持ち梁22に吐出されたインク50の吐出量を演算するインク吐出量演算部20と、を有する。   The arithmetic device 4 includes a first memory 17 that stores image data output from the camera 15, and a second memory 19 that stores the frequency of the cantilever 22 detected by the frequency measuring device 13 or the vibration control device 12. Then, the image data stored in the first memory 17 is analyzed (image processing), and the cantilever when the light amount of the light L2 reflected by the cantilever 22 is changing over time with a change amount greater than or equal to a predetermined change amount. Of the vibration frequency of the cantilever beam 22 stored in the second memory 19, the cantilever when the resonance determination unit 18 determines that the vibration state of the beam 22 is the resonance state. The amount of ink 50 ejected to the cantilever 22 is detected using the natural frequency of the cantilever 22 before and after ejecting the ink 50 to the cantilever 22 by detecting the frequency of the beam 22 as the natural frequency. Ink ejection to calculate Having an arithmetic unit 20, a.

演算装置4は、コンピュータシステムによって実現される。コンピュータシステムには、プロセッサとしての各種の演算を行うCPUと、各種情報を記憶するメモリーと、が設けられる。共振判定部18やインク吐出量演算部20は、CPUの一部の機能を具現化したものである。CPUの動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。   The arithmetic device 4 is realized by a computer system. The computer system includes a CPU that performs various operations as a processor and a memory that stores various information. The resonance determination unit 18 and the ink discharge amount calculation unit 20 embody some functions of the CPU. The operation of the CPU is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above processing is performed by the computer reading and executing this program.

コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリー等がある。また、コンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。   Examples of the computer-readable recording medium include a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, and a semiconductor memory. Further, the computer program may be distributed to the computer through a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.

図2は、アクチュエータに取り付けられる片持ち梁アレイ21の平面図である。   FIG. 2 is a plan view of the cantilever array 21 attached to the actuator.

片持ち梁アレイ21は、複数の片持ち梁22を一定の間隔Wで配列し、それぞれの基端部23同士を連結したものである。各片持ち梁22の先端部には、インクの付着位置を制御するためのインク受容部24が設けられている。片持ち梁22は、帯状に形成された薄い可撓性の部材である。片持ち梁22は、一端部(基端部23)がアクチュエータと押さえ板によって固定され、他端部(先端部)が自由に動くようになっている。   The cantilever array 21 is formed by arranging a plurality of cantilevers 22 at a constant interval W and connecting the base end portions 23 to each other. An ink receiving portion 24 for controlling the ink adhesion position is provided at the tip of each cantilever 22. The cantilever 22 is a thin flexible member formed in a band shape. One end portion (base end portion 23) of the cantilever 22 is fixed by an actuator and a pressing plate, and the other end portion (tip end portion) is freely movable.

片持ち梁アレイ21は、例えば、金属板、樹脂板、シリコン板、ガラス板のいずれかの材質からなる。片持ち梁21は、金属板の打ち抜き加工や樹脂材の射出成形などの公知の手法によって安価に形成される。   The cantilever array 21 is made of, for example, any one of a metal plate, a resin plate, a silicon plate, and a glass plate. The cantilever 21 is formed at a low cost by a known method such as punching of a metal plate or injection molding of a resin material.

片持ち梁アレイ21は、全体が同一の部材によって形成されても良いし、一部が別の部材で形成されても良い。片持ち梁22の撓み変形を阻害しない範囲で、片持ち梁アレイ21の表面に他の部材をコーティングすることも可能である。片持ち梁22は、光L1(図1参照)が入射する側の主面が光反射面22aとなっているが、片持ち梁アレイ21が光L1を吸収若しくは透過する材質によって形成されている場合には、片持ち梁アレイ21の表面の一部若しくは全部にアルミニウム等の光反射膜を形成し、片持ち梁アレイ21の表面を光反射面とすることができる。   The cantilever array 21 may be entirely formed of the same member, or a part thereof may be formed of another member. It is possible to coat the surface of the cantilever array 21 with another member as long as the deformation of the cantilever 22 is not hindered. The cantilever 22 has a light reflecting surface 22a on the main surface on which light L1 (see FIG. 1) is incident, but the cantilever array 21 is formed of a material that absorbs or transmits light L1. In this case, a light reflecting film such as aluminum can be formed on a part or all of the surface of the cantilever array 21, and the surface of the cantilever array 21 can be used as a light reflecting surface.

片持ち梁アレイ21の厚みは、全体が同じ厚みでも良いし、一部(例えば基端部23)が異なる厚みであっても良い。例えば、基端部23の厚みを他の部分よりも厚く形成し、基端部23の剛性を他の部分よりも大きくすることで、隣り合う片持ち梁22同士の振動の干渉を抑制することができる。基端部23の剛性が非常に高い場合には、押さえ板11(図1参照)によって基端部23を上から押さえる構造は必ずしも必要とされない。   The thickness of the cantilever array 21 may be the same as a whole, or a part (for example, the base end portion 23) may have a different thickness. For example, the interference of vibration between adjacent cantilever beams 22 can be suppressed by forming the base end portion 23 to be thicker than the other portions and making the base end portion 23 more rigid than the other portions. Can do. When the rigidity of the base end portion 23 is very high, a structure for pressing the base end portion 23 from above by the pressing plate 11 (see FIG. 1) is not necessarily required.

片持ち梁22の間隔Wは、インク50(図1参照)を吐出するインクジェットヘッドのノズルの間隔と一致する。例えば、インクジェットヘッドのノズルピッチが360dpiであれば、片持ち梁22のピッチも360dpiである。片持ち梁22の数は、該インクジェットヘッドのノズルの数と一致するが、使用されないノズルがある場合には、使用するノズルの数だけ片持ち梁22があれば良い。各片持ち梁22は、それぞれ異なるノズルに対応している。各片持ち梁22には、それぞれ対応するノズルからインク受容部24に向けてインクが吐出される。   The interval W between the cantilevers 22 matches the interval between the nozzles of the inkjet head that ejects the ink 50 (see FIG. 1). For example, if the nozzle pitch of the inkjet head is 360 dpi, the pitch of the cantilever 22 is also 360 dpi. The number of cantilevers 22 matches the number of nozzles of the inkjet head, but if there are nozzles that are not used, it suffices that the number of cantilevers 22 be equal to the number of nozzles used. Each cantilever 22 corresponds to a different nozzle. Each cantilever 22 is ejected with ink from the corresponding nozzle toward the ink receiving portion 24.

インク受容部24の大きさDは、ノズルから吐出されるインク液滴の大きさやインクの着弾誤差などに基づいて設計される。例えば、ノズルから吐出されるインク液滴の大きさが20μm〜40μmであり、着弾誤差が20μmであれば、インク受容部の大きさDは、インク受容部24の中心に向けて吐出されたインク液滴が最大の着弾誤差で着弾した場合であってもインク受容部24の外部に着弾されない大きさ、例えば100μmに設計される。   The size D of the ink receiving portion 24 is designed based on the size of ink droplets ejected from the nozzles, ink landing errors, and the like. For example, when the size of the ink droplets ejected from the nozzle is 20 μm to 40 μm and the landing error is 20 μm, the size D of the ink receiving portion is the ink ejected toward the center of the ink receiving portion 24. Even when the droplet has landed with the maximum landing error, the size is designed so as not to land outside the ink receiving portion 24, for example, 100 μm.

図3(a)は、片持ち梁22の構成の一例を示す平面図であり、図3(b)はその断面図である。   FIG. 3A is a plan view showing an example of the configuration of the cantilever 22, and FIG. 3B is a cross-sectional view thereof.

片持ち梁22の先端部には、インクの付着位置を制御するためのインク受容部24が設けられている。図3の片持ち梁22では、インクに対する濡れ性の違いを利用して、片持ち梁22の先端部にインクの付着しやすいインク受容部24を形成している。具体的には、片持ち梁22の先端部にインクに対する親和性の高い親液面26を形成し、それ以外の部分にインクに対する親和性の低い撥液面25を形成する。親液面26の表面では前進接触角は小さく、撥液面25の表面では前進接触角は大きくなるので、インクが撥液面25側に濡れ広がることが抑制される。   An ink receiving portion 24 for controlling the ink adhesion position is provided at the tip of the cantilever 22. In the cantilever beam 22 of FIG. 3, an ink receiving portion 24 on which ink easily adheres is formed at the tip of the cantilever beam 22 by utilizing the difference in wettability with respect to ink. Specifically, a lyophilic surface 26 having a high affinity for ink is formed at the tip of the cantilever 22 and a lyophobic surface 25 having a low affinity for ink is formed in other portions. Since the advancing contact angle is small on the surface of the lyophilic surface 26 and the advancing contact angle is increased on the surface of the liquid repellent surface 25, it is possible to suppress the ink from spreading to the liquid repellent surface 25 side.

親液面26は、片持ち梁22の表面にUVオゾンやOプラズマ処理を施すことで形成することができる。撥液面25は、片持ち梁22の表面にフッ素プラズマ処理を施すことで形成することができる。酸化シリコン膜のような親液膜と、フッ素樹脂膜や窒化珪素膜のような撥液膜を片持ち梁22の表面に形成することで、親液面26及び撥液面25を形成しても良い。 The lyophilic surface 26 can be formed by performing UV ozone or O 2 plasma treatment on the surface of the cantilever 22. The liquid repellent surface 25 can be formed by subjecting the surface of the cantilever 22 to fluorine plasma treatment. A lyophilic surface 26 and a lyophobic surface 25 are formed by forming a lyophilic film such as a silicon oxide film and a lyophobic film such as a fluororesin film or a silicon nitride film on the surface of the cantilever 22. Also good.

図4(a)〜図4(d)は、片持ち梁22の他の構成例を示す断面図である。   FIG. 4A to FIG. 4D are cross-sectional views showing other configuration examples of the cantilever 22.

図4(a)の片持ち梁22では、片持ち梁22の先端部に段差部27を形成し、段差部27の先端側の領域をインク受容部24としている。段差部27は、片持ち梁22の先端部に形成した厚みの大きい部分のエッジによって形成される。厚みの大きい部分は、片持ち梁22と同一の部材をエッチング等することにより形成しても良いし、片持ち梁22とは異なる部材を貼り付けることにより形成しても良い。段差部27の先端側の面30(厚みの厚い部分の上面)は、基端側の面31よりも高い位置に形成されている。そのため、面30上に着弾したインクが面30を伝わって段差部27に到達すると、段差部27で急激に片持ち梁22との接触角が小さくなり、それ以上の進行が抑制される。   In the cantilever 22 of FIG. 4A, a stepped portion 27 is formed at the tip of the cantilever 22, and the region on the tip of the stepped portion 27 is used as the ink receiving portion 24. The step portion 27 is formed by the edge of the thick portion formed at the tip of the cantilever 22. The thick portion may be formed by etching the same member as that of the cantilever 22 or may be formed by attaching a member different from the cantilever 22. The front surface 30 (the upper surface of the thick portion) of the stepped portion 27 is formed at a position higher than the base surface 31. Therefore, when the ink that has landed on the surface 30 reaches the stepped portion 27 through the surface 30, the contact angle with the cantilever 22 is suddenly reduced at the stepped portion 27, and further progress is suppressed.

図4(b)の片持ち梁22では、片持ち梁22の先端部に段差部28を形成し、段差部28の先端側の領域をインク受容部24としている。段差部28は、片持ち梁22の先端部をL字状に折り曲げた折り曲げ部によって形成される。段差部28の先端側の面32(L字状に折り曲げられた部分の上面)は、基端側の面33よりも高い位置に形成されている。そのため、面32上に着弾したインクが面32を伝わって段差部28に到達すると、段差部28で急激に片持ち梁22との接触角が小さくなり、それ以上の進行が抑制される。   In the cantilever 22 in FIG. 4B, a stepped portion 28 is formed at the tip of the cantilever 22, and the region on the tip of the stepped portion 28 is used as the ink receiving portion 24. The step portion 28 is formed by a bent portion obtained by bending the tip end portion of the cantilever beam 22 into an L shape. A front surface 32 of the stepped portion 28 (an upper surface of the portion bent in an L shape) is formed at a position higher than the base surface 33. Therefore, when the ink that has landed on the surface 32 travels along the surface 32 and reaches the step portion 28, the contact angle with the cantilever 22 abruptly decreases at the step portion 28, and further progress is suppressed.

図4(c)の片持ち梁22では、片持ち梁22の先端部に段差部29を形成し、段差部29の先端側の領域をインク受容部24としている。段差部29は、片持ち梁22の先端部を山形に屈曲させた凸条部の稜線部によって形成される。段差部29の先端側の面34(凸条部を挟んで先端側に配置された面)上に着弾したインクが面34を伝わって段差部29(凸条部の稜線部)に到達すると、段差部29で急激に片持ち梁22との接触角が小さくなり、それ以上の進行が抑制される。   In the cantilever 22 in FIG. 4C, a stepped portion 29 is formed at the tip of the cantilever 22, and the region on the tip of the stepped portion 29 is used as the ink receiving portion 24. The step portion 29 is formed by a ridge line portion of a protruding strip portion in which the tip end portion of the cantilever 22 is bent in a mountain shape. When the ink that has landed on the surface 34 on the front end side of the stepped portion 29 (the surface disposed on the front end side across the protruding portion) reaches the stepped portion 29 (ridge line portion of the protruding portion) through the surface 34, The contact angle with the cantilever 22 is suddenly reduced at the stepped portion 29, and further progress is suppressed.

図4(d)の片持ち梁22では、片持ち梁22の先端部に吸液ポリマーの層36を形成し、この層36をインク受容部24としている。例えば、フォトプリント用の紙に用いられるような、顔料をバインダーで結着させた多孔質の層をインク受容部24として用いることができる。また、繊維状の材質を固めた層36を片持ち梁22の表面に形成し、この層36をインク受容部24としてもよい。これらの構造は、インクを含浸して保持するので、保持力が高く、保持できるインクの量も多い。同一のノズルでもインク吐出量にばらつきが存在する場合があり、ノズル間の平均吐出量を比較する場合には、インク着弾数を増やすほどインク吐出量の計測精度を高めることができる。そのため、インク着弾数を増やして平均吐出量の計測制度を高める場合には、図4(d)の構成は適している。   In the cantilever 22 in FIG. 4D, a liquid absorbing polymer layer 36 is formed at the tip of the cantilever 22, and this layer 36 is used as the ink receiving portion 24. For example, a porous layer in which a pigment is bound with a binder, such as that used for photo printing paper, can be used as the ink receiving portion 24. Alternatively, a layer 36 made of a fibrous material hardened may be formed on the surface of the cantilever 22 and the layer 36 may be used as the ink receiving portion 24. Since these structures are impregnated and held with ink, the holding power is high and the amount of ink that can be held is large. Even when the same nozzle is used, the ink discharge amount may vary. When comparing the average discharge amount between the nozzles, the measurement accuracy of the ink discharge amount can be increased as the number of ink landings is increased. Therefore, when the number of ink landings is increased and the measurement system of the average discharge amount is increased, the configuration of FIG.

なお、図3及び図4に示した構成は一例であって、これらの構成は適宜組み合わせて実施することができる。   Note that the configurations shown in FIGS. 3 and 4 are examples, and these configurations can be implemented in appropriate combination.

ここで、片持ち梁22の先端部にインク受容部24を設けることの意義を説明する。   Here, the significance of providing the ink receiving portion 24 at the tip of the cantilever 22 will be described.

片持ち梁22に着弾したインクの吐出量を正確に求めるには、片持ち梁22上のインク着弾位置を正確に制御しなければならない。着弾位置がずれると、同じ吐出量のインクが着弾しても片持ち梁22の固有振動数が異なってしまうからである。しかし、ノズルからインクを吐出すると、様々な要因によってノズル間は勿論、同一ノズルであっても数十μm程度の着弾位置のばらつきが発生してしまう。したがって、正確なインク吐出量を測定するためには、片持ち梁22の決まった位置にインク受容部24を形成し、この中にインク液滴を決められた分布で留め置く必要がある。   In order to accurately obtain the amount of ink discharged on the cantilever 22, the ink landing position on the cantilever 22 must be accurately controlled. This is because if the landing position is shifted, the natural frequency of the cantilever 22 will be different even if ink of the same discharge amount is landed. However, when ink is ejected from the nozzles, variations in landing positions of about several tens of μm occur due to various factors, not only between the nozzles, but also the same nozzle. Therefore, in order to accurately measure the ink discharge amount, it is necessary to form the ink receiving portion 24 at a predetermined position of the cantilever 22 and keep the ink droplets in the distribution with a predetermined distribution.

インク受容部24を狙ってインクを吐出したときにインク受容部24の外側にインクが着弾しないように、インク受容部24はインクの着弾誤差を考慮して、大きな面積で形成する必要がある。具体的には、インクの着弾誤差を半径とする円形領域よりも広い面積でインク受容部24を形成する。また、インク受容部24内に着弾したインク液滴がインク受容部24の外側に流れ出さないようにしなければならない。着弾したインク液滴がインク受容部24の外側に流れ出さないようにする原理は、液体と固体表面との接触角と表面張力を利用するものである。固体表面に付着したインク液滴にさらにインク液滴を着弾させ体積を増すと、インク液滴は表面張力で球形になろうとする。そのため、固体表面とインク液滴との接触角が増す。   The ink receiving portion 24 needs to be formed in a large area in consideration of an ink landing error so that the ink does not land outside the ink receiving portion 24 when ink is ejected aiming at the ink receiving portion 24. Specifically, the ink receiving portion 24 is formed in an area wider than a circular region having a radius of ink landing error. Further, it is necessary to prevent ink droplets that have landed in the ink receiving portion 24 from flowing out of the ink receiving portion 24. The principle of preventing the landed ink droplets from flowing out of the ink receiving portion 24 utilizes the contact angle and surface tension between the liquid and the solid surface. When the ink droplet is further landed on the ink droplet adhering to the solid surface to increase the volume, the ink droplet tends to be spherical due to surface tension. Therefore, the contact angle between the solid surface and the ink droplet increases.

しかし、液体と固体表面との間には超えることのできない前進接触角が存在するため、液滴は体積一定のもとで球形面を維持しながら接触面積を増すことで接触角を前進接触角に一致させようとして液体端を前進させる。前進接触角は液体と固体表面によって一義的に決まるものである。したがって、インク受容部24の外側で前進接触角が増大するような構造を設けると、境界部に達した液滴端は、体積増加により接触角がインク受容部24の外側の前進接触角に達するまで前進を停止する。つまり、適当な液滴の体積(インクの着弾数)の範囲において、液滴端をインク受容部24の境界部に留めることができ、これによりインク液滴の位置を制御することが可能となる。   However, since there is an advancing contact angle that cannot be exceeded between the liquid and the solid surface, the liquid droplets maintain the spherical surface under a constant volume and increase the contact area to increase the advancing contact angle. Advance the liquid end to match. The advancing contact angle is uniquely determined by the liquid and the solid surface. Accordingly, when a structure is provided such that the advancing contact angle increases outside the ink receiving portion 24, the contact angle reaches the advancing contact angle outside the ink receiving portion 24 due to the increase in volume of the droplet end that has reached the boundary portion. Stop moving forward. In other words, within an appropriate range of the volume of the droplet (the number of ink landings), the end of the droplet can be held at the boundary of the ink receiving unit 24, and thereby the position of the ink droplet can be controlled. .

なお、固有振動数の演算誤差を小さくするためには、インク受容部24の大きさを小さくすることが望ましいが、インク受容部24の大きさはインクの着弾誤差を考慮して決められるため、ある程度の大きさが必要である。よって、固有振動数の演算誤差を小さくするためには、片持ち梁22のばね定数の大きさを調節するのが良い。ばね定数は、片持ち梁22の長さや剛性によって決まるため、これらの大きさを適切に設計することで、正確なインク吐出量の測定が可能となる。   In order to reduce the calculation error of the natural frequency, it is desirable to reduce the size of the ink receiving portion 24. However, since the size of the ink receiving portion 24 is determined in consideration of an ink landing error, Some size is required. Therefore, in order to reduce the calculation error of the natural frequency, it is preferable to adjust the magnitude of the spring constant of the cantilever 22. Since the spring constant is determined by the length and rigidity of the cantilever 22, it is possible to accurately measure the ink discharge amount by appropriately designing these sizes.

図5は、インク吐出量装置1の動作を説明するためのフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the ink ejection amount apparatus 1.

本実施形態のインク吐出量測定方法は、片持ち梁22にインク50を吐出し、片持ち梁22の固有振動数fを検出するステップ(ステップS2、ステップS3)と、インク吐出後の片持ち梁22の固有振動数fとインク吐出前の片持ち梁22の固有振動数fとを用いて、片持ち梁22に吐出されたインク50の吐出量を演算するステップ(ステップS1、ステップS4)と、を有する。 In the ink discharge amount measuring method of the present embodiment, the step of discharging the ink 50 to the cantilever 22 and detecting the natural frequency f 1 of the cantilever 22 (step S2, step S3), and the piece after ink discharge Using the natural frequency f 1 of the cantilever 22 and the natural frequency f 0 of the cantilever 22 before ink ejection, a step of calculating the ejection amount of the ink 50 ejected to the cantilever 22 (step S1, Step S4).

インク吐出量の測定原理は次の通りである。片持ち梁22をその主面(板面)に垂直な方向に振動させると、片持ち梁22はそのばね定数Kや片持ち梁22の先端荷重Mによって決まる固有振動数fで共振する(式(1)参照)。   The principle of measuring the ink discharge amount is as follows. When the cantilever 22 is vibrated in a direction perpendicular to its main surface (plate surface), the cantilever 22 resonates at a natural frequency f determined by its spring constant K and the tip load M of the cantilever 22 (formula (See (1)).

Figure 2011164017
Figure 2011164017

固有振動数fは、片持ち梁22に吐出されたインク吐出量(より正確にはインク50を乾燥して得られた固形分の質量)によって変化する。よって、インク50の吐出前後の固有振動数の変化量を検出することにより、片持ち梁22に吐出されたインク50の吐出量を演算することができる。   The natural frequency f varies depending on the amount of ink ejected to the cantilever 22 (more precisely, the mass of the solid content obtained by drying the ink 50). Therefore, by detecting the amount of change in the natural frequency before and after the ink 50 is ejected, the ejection amount of the ink 50 ejected onto the cantilever 22 can be calculated.

インク吐出前の片持ち梁22の固有振動数は、製品出荷時の試験で計測されたもの(片持ち梁の製品仕様書に記載された値)を用いても良いし、インク吐出前にインク吐出量測定装置1で測定したものを用いても良い。   The natural frequency of the cantilever 22 before ink ejection may be the one measured by a test at the time of product shipment (the value described in the product specification of the cantilever beam), or ink may be ejected before ink ejection. What was measured with the discharge amount measuring apparatus 1 may be used.

片持ち梁22は、複数のインクジェットヘッドの吐出量の測定に使いまわすことができる。例えば、第1のインクジェットヘッドの吐出量の測定に使用した後、第2のインクジェットヘッドの吐出量の測定に使用することができる。   The cantilever 22 can be used for measuring the discharge amount of a plurality of inkjet heads. For example, after being used for measuring the discharge amount of the first inkjet head, it can be used for measuring the discharge amount of the second inkjet head.

この場合、第2のインクジェットの吐出量の測定では、第1のインクジェットヘッドの吐出量の測定において吐出されたインクの質量(より正確にはインクを乾燥して得られた固形分の質量)のぶんだけ片持ち梁22の先端荷重Mが大きくなっている。そのため、第2のインクジェットヘッドの吐出量の測定では、インク吐出前の片持ち梁22の固有振動数の情報を何らかの方法で取得する必要がある。   In this case, in the measurement of the ejection amount of the second inkjet, the mass of the ink ejected in the measurement of the ejection amount of the first inkjet head (more precisely, the mass of the solid content obtained by drying the ink) The tip load M of the cantilever 22 is increased as much as possible. Therefore, in the measurement of the discharge amount of the second inkjet head, it is necessary to acquire information on the natural frequency of the cantilever 22 before ink discharge by some method.

具体的には、第1のインクジェットヘッドの吐出量の測定時に図示略のメモリーに記憶したインク吐出後の片持ち梁22の固有振動数を、第2のインクジェットヘッドの吐出量の測定時におけるインク吐出前の片持ち梁の固有振動数としてメモリーから読み出す方法がある。また、第2のインクジェットヘッドの吐出量の測定時に、改めてインク吐出量測定装置1を用いてインク吐出前の片持ち梁22の固有振動数を測定しても良い。   Specifically, the natural frequency of the cantilever 22 after ink discharge stored in a memory (not shown) at the time of measuring the discharge amount of the first ink jet head is used as the ink at the time of measuring the discharge amount of the second ink jet head. There is a method of reading from the memory as the natural frequency of the cantilever before ejection. Further, when measuring the discharge amount of the second inkjet head, the natural frequency of the cantilever 22 before ink discharge may be measured again using the ink discharge amount measuring apparatus 1.

以下、インク吐出量測定方法の一例を図5、図1、図2を参照しながら説明する。   Hereinafter, an example of the ink discharge amount measuring method will be described with reference to FIGS. 5, 1, and 2.

まず、ステップS1において、インク吐出前の片持ち梁22の固有振動数fを検出する。ステップS1では、まず、インク吐出前の片持ち梁22の基端部23をアクチュエータ10の取り付け面10aに固定し、片持ち梁22をその主面に垂直な方向に所定の振動数で振動させる。そして、振動制御装置12で片持ち梁22の振動数を低振動数側から高振動数側に連続的又は段階的に変化(掃引)させ、共振状態となる片持ち梁22の振動数を固有振動数fとして検出する。 First, in step S1, it detects the natural frequency f 0 of the cantilever 22 before the ink ejection. In step S1, first, the base end portion 23 of the cantilever 22 before ink ejection is fixed to the mounting surface 10a of the actuator 10, and the cantilever 22 is vibrated at a predetermined frequency in a direction perpendicular to the main surface. . Then, the vibration control device 12 changes (sweeps) the frequency of the cantilever 22 continuously or stepwise from the low frequency side to the high frequency side to uniquely determine the frequency of the cantilever 22 in the resonance state. It is detected as the frequency f 0.

共振状態であるか否かは計測装置3を用いて判定する。片持ち梁22は、アクチュエータ10を振動させると同じ振動数で励振されるが、その振動数が固有振動数よりも小さい場合には、アクチュエータ10と同期して略一体に動く。このとき片持ち梁22の撓みは僅かであり、片持ち梁22の光反射面22aで反射した光L2は大部分がカメラ15に入射する。そのため、カメラ15で撮影した撮影画像には片持ち梁22の光反射面22aが明るく観察されることになる。   Whether or not the resonance state is present is determined using the measuring device 3. The cantilever beam 22 is excited at the same frequency as the actuator 10 is vibrated, but moves substantially in synchronism with the actuator 10 when the frequency is smaller than the natural frequency. At this time, the bending of the cantilever 22 is slight, and most of the light L2 reflected by the light reflecting surface 22a of the cantilever 22 is incident on the camera 15. Therefore, the light reflection surface 22a of the cantilever 22 is observed brightly in the captured image captured by the camera 15.

アクチュエータ10の振動数を大きくしていくと、固有振動数に一致したところで片持ち梁22が共振状態になる。このとき片持ち梁22の先端部の振幅はアクチュエータ10の励振振幅を上回るように大きく撓みながら振動した状態となる。片持ち梁22が撓むことにより光反射面22aの水平面からの角度が振れるため、反射光L2はカメラ15の開口数(NA)を超える方向へも反射されるようになる。これを振動周期よりも十分にシャッタースピードの遅いカメラ15で観察すると、片持ち梁22の光反射面22aの光量低下として観察される。   When the frequency of the actuator 10 is increased, the cantilever 22 is in a resonance state at the point where it matches the natural frequency. At this time, the amplitude of the tip of the cantilever 22 is in a state of being vibrated while being largely bent so as to exceed the excitation amplitude of the actuator 10. As the cantilever 22 bends, the angle of the light reflecting surface 22a from the horizontal plane changes, so that the reflected light L2 is reflected in a direction exceeding the numerical aperture (NA) of the camera 15. When this is observed with the camera 15 whose shutter speed is sufficiently slower than the vibration period, it is observed as a decrease in the amount of light on the light reflecting surface 22a of the cantilever 22.

カメラ15で撮影された撮影画像の画像データは、第1メモリー17に記憶される。共振判定部18は、第1メモリー17に記憶された撮影画像の画像データを画像処理し、片持ち梁22の光反射面22aからの反射光量の変化を検出する。そして、反射光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化していることが検出された場合には、共振判定部18は、片持ち梁22が共振状態にある(すなわち固有振動している)と判定する。   Image data of a photographed image photographed by the camera 15 is stored in the first memory 17. The resonance determining unit 18 performs image processing on the image data of the captured image stored in the first memory 17 and detects a change in the amount of reflected light from the light reflecting surface 22 a of the cantilever 22. When it is detected that the amount of reflected light has changed with time by a change amount equal to or greater than a predetermined change amount, the resonance determination unit 18 has the cantilever 22 in a resonance state (that is, has a natural vibration). ).

一方、アクチュエータ10の振動数は周波数計測器13で計測され、第2メモリー19に記憶される。インク吐出量演算部20は、共振判定部18によって片持ち梁22が共振状態にあると判定されたときのアクチュエータ10の振動数を第2メモリー19から読み出し、その振動数を片持ち梁22の固有振動数として検出する。   On the other hand, the frequency of the actuator 10 is measured by the frequency measuring device 13 and stored in the second memory 19. The ink discharge amount calculation unit 20 reads the vibration frequency of the actuator 10 from the second memory 19 when the resonance determination unit 18 determines that the cantilever 22 is in the resonance state, and reads the vibration frequency of the cantilever 22. Detect as natural frequency.

厳密には片持ち梁22が共振状態になる振動数はある程度の幅を持っており、この幅は一般的にQ値として表現される。固有振動数は片持ち梁22の振幅すなわち撓みが最大になる振動数と考えてよい。撓みが大きくなると光反射面22aの水平面に対する角度変化が大きくなるので、有限の開口数(NA)のカメラ15で観測される反射光L2の光量が低下する。したがって、反射光量が最低になる振動数を固有振動数とすればよい。   Strictly speaking, the frequency at which the cantilever 22 is in a resonance state has a certain width, and this width is generally expressed as a Q value. The natural frequency may be considered as the frequency at which the amplitude of the cantilever 22, that is, the deflection is maximized. When the deflection increases, the angle change of the light reflecting surface 22a with respect to the horizontal plane increases, and the amount of reflected light L2 observed by the camera 15 having a finite numerical aperture (NA) decreases. Therefore, the frequency at which the amount of reflected light is minimized may be the natural frequency.

多数の片持ち梁22が連なる櫛歯状の片持ち梁アレイ21において、片持ち梁同士の機械的干渉を抑制しておけば、各片持ち梁22の固有振動数は各々独立に決まる。したがって、片持ち梁アレイ21全体を観察すれば、アクチュエータ10の振動数の上昇とともに固有振動数の低い片持ち梁22から順次共振状態になることが観察できる。すなわち、少なくとも一度のアクチュエータ10の振動数の掃引を行うだけで、全ての片持ち梁22の固有振動数をそれぞれ求めることができる。   In the comb-shaped cantilever array 21 in which a large number of cantilevers 22 are connected, if the mechanical interference between the cantilevers is suppressed, the natural frequency of each cantilever 22 is determined independently. Therefore, when the entire cantilever array 21 is observed, it can be observed that the resonance state is sequentially increased from the cantilever 22 having a lower natural frequency as the frequency of the actuator 10 increases. In other words, the natural frequencies of all the cantilevers 22 can be obtained by merely sweeping the vibration frequency of the actuator 10 at least once.

次に、ステップS2において、インクジェットヘッドのノズルから片持ち梁22のインク受容部24に対してインク50を吐出する。インクジェットヘッドの各ノズルは、それぞれ対応する片持ち梁アレイ21の片持ち梁22に対して対向配置される。そして、インクジェットヘッドの各ノズルから、それぞれ対応する片持ち梁22のインク受容部24に対してインクが吐出される。インクは少なくとも1発以上着弾させればよいが、同一ノズルでも吐出毎にばらつきが存在するため、ノズル間の平均吐出量を比較するには、インク着弾数を増やすほど測定精度を高めることができる。インクは乾燥して固形分の膜となり、その膜の質量分だけ片持ち梁22の先端荷重をM(インク吐出前)からM(インク吐出後)に増加させる。 Next, in step S <b> 2, ink 50 is ejected from the nozzles of the inkjet head to the ink receiving portion 24 of the cantilever 22. Each nozzle of the inkjet head is disposed to face the cantilever 22 of the corresponding cantilever array 21. Then, ink is ejected from each nozzle of the inkjet head to the ink receiving portion 24 of the corresponding cantilever 22. It is sufficient that at least one ink is landed, but even if the same nozzle is used, there is variation for each discharge. Therefore, in order to compare the average discharge amount between nozzles, the measurement accuracy can be increased as the number of ink landings is increased. . The ink is dried to form a solid film, and the tip load of the cantilever 22 is increased from M 0 (before ink ejection) to M 1 (after ink ejection) by the mass of the film.

次に、ステップS3において、インク吐出後の片持ち梁22の固有振動数fを測定する。固有振動数fの測定方法は、インク吐出前の片持ち梁22の固有振動数fの測定方法と同じである。ステップS2において、片持ち梁22の先端荷重がMからMに増加したため、インク吐出後の固有振動数fは、インク吐出前の固有振動数fに比べて小さくなっている。 Next, in step S3, measure the natural frequency f 1 of the cantilever 22 after ink ejection. The measurement method of the natural frequency f 1 is the same as the measurement method of the natural frequency f 0 of the cantilever 22 before ink ejection. In step S2, the tip load of the cantilever 22 is increased from M 0 to M 1, the natural frequency f 1 after the ink ejection is smaller than the natural frequency f 0 of the previous ink discharge.

次に、ステップS4において、インク50を吐出する前後の固有振動数f、fを用いてインク50の吐出量を演算する。片持ち梁22の固有振動数fと片持ち梁22の先端荷重Mとの関係は式(1)に示したとおりである。よって、式(1)にインク吐出前の固有振動数fとインク吐出後の固有振動数fを代入し、インク吐出前の先端荷重Mとインク吐出後の先端荷重Mを算出する。そして、その差(M−M)を算出して、インク50に含まれる固形分の質量を算出する。インク中の固形分の濃度は既知であるため、算出された固形分の質量に基づいて、インク50の吐出量が算出できる。 Next, in step S4, the ejection amount of the ink 50 is calculated using the natural frequencies f 0 and f 1 before and after the ink 50 is ejected. The relationship between the natural frequency f of the cantilever 22 and the tip load M of the cantilever 22 is as shown in the equation (1). Therefore, the natural frequency f 0 before ink ejection and the natural frequency f 1 after ink ejection are substituted into the equation (1), and the tip load M 0 before ink ejection and the tip load M 1 after ink ejection are calculated. . Then, by calculating the difference (M 1 -M 0), calculates the solid mass contained in the ink 50. Since the concentration of the solid content in the ink is known, the ejection amount of the ink 50 can be calculated based on the calculated mass of the solid content.

なお、片持ち梁22の負荷としてのインク受容部24と着弾インク50の大きさが0でないことや、空気との摩擦の影響などによって、式(1)の計算結果に誤差が生じる場合がある。その場合には、別のインク吐出量測定方法を併用して、予め誤差を補正することが望ましい。   Note that there may be an error in the calculation result of Expression (1) due to the fact that the size of the ink receiving portion 24 and the landing ink 50 as the load of the cantilever 22 is not 0, the influence of friction with air, and the like. . In that case, it is desirable to correct the error in advance by using another ink discharge amount measuring method in combination.

上述したインク吐出量測定装置1及びインク吐出量測定方法においては、インク50の吐出量は、インク吐出前後の片持ち梁22の固有振動数を用いて簡便に検出することができる。そのため、従来のように大掛かりな装置を必要とせず、短時間で容易にインク50の吐出量を検出することができる。また、アクチュエータ10に多数の片持ち梁22を取り付けて、一度のアクチュエータの振動数の掃引を行うことで、全ての片持ち梁22の固有振動数をそれぞれ求めている。そのため、1つ1つのノズルに対して吐出量の測定を行う場合に比べて、作業効率が大幅に向上する。   In the ink discharge amount measuring apparatus 1 and the ink discharge amount measuring method described above, the discharge amount of the ink 50 can be easily detected using the natural frequency of the cantilever 22 before and after ink discharge. Therefore, it is possible to easily detect the ejection amount of the ink 50 in a short time without requiring a large-scale apparatus as in the prior art. In addition, by attaching a large number of cantilevers 22 to the actuator 10 and sweeping the frequency of the actuator once, the natural frequencies of all the cantilevers 22 are obtained. Therefore, the working efficiency is greatly improved as compared with the case where the discharge amount is measured for each nozzle.

[第2実施形態]
図6は第2実施形態のインク吐出量測定装置5の概略図である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a schematic diagram of the ink discharge amount measuring apparatus 5 of the second embodiment.

インク吐出量測定装置5において、第1実施形態のインク吐出量測定装置1と異なる点は、計測装置6としてレーザー光源からなる光源40とフォトダイオードからなる受光装置41とを用いている点、第1メモリー43にフォトダイオード41で受光した反射光L4の光量のデータが記憶される点、第1メモリー43で記憶した光量のデータが読み出されて共振判定部44で片持ち梁22の共振状態が判定される点、である。よって、第1実施形態のインク吐出量測定装置1と共通の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。   The ink discharge amount measuring device 5 is different from the ink discharge amount measuring device 1 of the first embodiment in that a light source 40 composed of a laser light source and a light receiving device 41 composed of a photodiode are used as the measuring device 6. The light amount data of the reflected light L4 received by the photodiode 41 is stored in one memory 43, the light amount data stored in the first memory 43 is read, and the resonance determination unit 44 resonates the cantilever 22 Is a point to be determined. Therefore, the same components as those in the ink discharge amount measuring apparatus 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

レーザー光源40とフォトダイオード41は、片持ち梁アレイ21に設けられた片持ち梁22の数と同じ数だけ用意される。レーザー光源40とフォトダイオード41は、それぞれ片持ち梁22に対して1:1に対応して設けられる。   As many laser light sources 40 and photodiodes 41 as the number of cantilevers 22 provided in the cantilever array 21 are prepared. The laser light source 40 and the photodiode 41 are provided corresponding to the cantilever 22 in a 1: 1 ratio.

レーザー光源40は、アクチュエータ10の振動開始から振動終了まで、一定の時間間隔で、片持ち梁22に対して光L3を照射する。光L3は、フォトダイオード41の受光面41aで所定の光スポットサイズになるように照射される。例えば、レーザー光源40からコリメート光を照射しても良いし、片持ち梁22の光反射面22aとの間にレンズなどの光学素子を配置しても良い。   The laser light source 40 irradiates the cantilever 22 with the light L3 at a constant time interval from the start of vibration of the actuator 10 to the end of vibration. The light L3 is irradiated on the light receiving surface 41a of the photodiode 41 so as to have a predetermined light spot size. For example, collimated light may be emitted from the laser light source 40, or an optical element such as a lens may be disposed between the light reflection surface 22 a of the cantilever 22.

フォトダイオード41は、アクチュエータ10を振動させない状態で片持ち梁22に光L3を照射したときに片持ち梁22で反射された光L4の受光光量が最も大きくなるように、その位置が固定されている。フォトダイオード41で受光した受光光量のデータは第1メモリー43に順次記憶される。   The position of the photodiode 41 is fixed so that the amount of received light of the light L4 reflected by the cantilever 22 is maximized when the cantilever 22 is irradiated with the light L3 without vibrating the actuator 10. Yes. The received light amount data received by the photodiode 41 is sequentially stored in the first memory 43.

演算装置7は、フォトダイオード41から出力された受光光量のデータを記憶する第1メモリー43と、周波数計測器13若しくは振動制御装置12で検出された片持ち梁22の振動数を記憶する第2メモリー19と、第1メモリー43に記憶された受光光量のデータを解析し、片持ち梁22で反射された光L4の光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化しているときの片持ち梁22の振動状態を共振状態と判定する共振判定部44と、第2メモリー19に記憶された片持ち梁22の振動数のうち、共振判定部44で共振状態と判定されたときの片持ち梁22の振動数を固有振動数として検出し、片持ち梁22にインク50を吐出する前後の片持ち梁22の固有振動数を用いて、片持ち梁22に吐出されたインク50の吐出量を演算するインク吐出量演算部45と、を有する。   The arithmetic unit 7 stores a first memory 43 that stores data on the amount of received light output from the photodiode 41, and a second memory that stores the frequency of the cantilever 22 detected by the frequency measuring device 13 or the vibration control device 12. The received light amount data stored in the memory 19 and the first memory 43 is analyzed, and the light amount of the light L4 reflected by the cantilever 22 changes with time by a change amount greater than or equal to a predetermined change amount. The resonance determination unit 44 that determines that the vibration state of the cantilever 22 is the resonance state, and one of the frequencies of the cantilever 22 stored in the second memory 19 when the resonance determination unit 44 determines that the resonance state is the resonance state. The frequency of the cantilever 22 is detected as a natural frequency, and the ink 50 discharged to the cantilever 22 is discharged using the natural frequency of the cantilever 22 before and after discharging the ink 50 to the cantilever 22. Calculate quantity Has a ink discharge amount calculating unit 45, a.

フォトダイオード41のような高速応答素子を用いると、振動1周期毎の情報を得ることができる。片持ち梁22の振動の状態は、光スポットがフォトダイオード41の受光面41aを横切る1周期あたりの時間で判定することができる。共振状態になり反射光L4の振動角が大きくなると、光スポットの移動距離が大きくなる一方で、光スポットとフォトダイオード41の受光面のサイズは有限で一定であるから、1周期の間に両者が重なる時間、すなわちフォトダイオード41からの信号が観測される時間が短くなる。共振判定部44は、その時間が最小になる振動状態を共振状態として検出する。   When a high-speed response element such as the photodiode 41 is used, information for each period of vibration can be obtained. The state of vibration of the cantilever beam 22 can be determined by the time per cycle in which the light spot crosses the light receiving surface 41 a of the photodiode 41. When the oscillation state of the reflected light L4 becomes large due to the resonance state, the moving distance of the light spot increases, while the size of the light spot and the light receiving surface of the photodiode 41 is finite and constant. , I.e., the time during which the signal from the photodiode 41 is observed is shortened. The resonance determination unit 44 detects the vibration state in which the time is minimized as the resonance state.

インク吐出量の測定方法は、第1実施形態で説明した方法と同じである。異なるのは、共振状態の判定を第1メモリー43に記憶したフォトダイオード41の受光光量のデータを用いて行う点である。   The method for measuring the ink discharge amount is the same as the method described in the first embodiment. The difference is that the determination of the resonance state is performed by using the received light amount data of the photodiode 41 stored in the first memory 43.

本実施形態のインク吐出量測定装置5及びインク吐出量測定方法によれば、フォトダイオード41のような高速応答素子を用いているため、振動1周期毎の情報も得ることができる。そのため、共振状態の判定が迅速且つ正確に行うことができる。   According to the ink discharge amount measuring device 5 and the ink discharge amount measuring method of the present embodiment, since a high-speed response element such as the photodiode 41 is used, information for each period of vibration can also be obtained. Therefore, the resonance state can be determined quickly and accurately.

フォトダイオード41の高速応答性を利用すれば、固有振動数の計測をフォトダイオード41の出力のみを用いて行うこともできる。例えば、レーザー光源40から片持ち梁22の固有振動の振動周期よりも十分に短い周期で光L3を照射し、フォトダイオード41による光量検出を片持ち梁22の固有振動の振動周期よりも十分に短い周期で行うものとする。そうすると、光量の変化が片持ち梁22の固有振動の1周期よりも短い周期で検出できるため、その光量変化のカーブを用いることで、片持ち梁22の固有振動数を検出することができる。   If the high-speed response of the photodiode 41 is used, the natural frequency can be measured using only the output of the photodiode 41. For example, the light L3 is emitted from the laser light source 40 at a period sufficiently shorter than the vibration period of the natural vibration of the cantilever 22 and the light amount detection by the photodiode 41 is sufficiently performed than the vibration period of the natural vibration of the cantilever 22. It shall be performed in a short cycle. Then, since the change in the amount of light can be detected in a cycle shorter than one cycle of the natural vibration of the cantilever 22, the natural frequency of the cantilever 22 can be detected by using the curve of the change in the amount of light.

この構成においては、共振判定部44は、共振状態の判定を行うと同時に、片持ち梁22の固有振動数の検出も行う。インク吐出量演算部45は、共振判定部44で検出された片持ち梁22の固有振動数を用いてインク50の吐出量を演算する。この場合、周波数計測器13や第2メモリー19を用いて固有振動数を検出する必要がない。そのため、これらの機器を省略若しくは簡略化することができる。よって、片持ち梁駆動装置2の構成を簡略化することができ、インク吐出量測定装置5の更なる小型化が可能となる。   In this configuration, the resonance determination unit 44 determines the resonance state and also detects the natural frequency of the cantilever 22. The ink discharge amount calculation unit 45 calculates the discharge amount of the ink 50 using the natural frequency of the cantilever 22 detected by the resonance determination unit 44. In this case, it is not necessary to detect the natural frequency using the frequency measuring device 13 or the second memory 19. Therefore, these devices can be omitted or simplified. Therefore, the configuration of the cantilever drive device 2 can be simplified, and the ink discharge amount measuring device 5 can be further downsized.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

1…インク吐出量測定装置、2…片持ち梁駆動装置、3…計測装置、4…演算装置、5…インク吐出量測定装置、6…計測装置、7…演算装置、10…アクチュエータ、10a…取り付け面、11…押さえ板、12…振動制御装置、13…周波数計測器、14…光源、15…受光装置(カメラ)、17…第1メモリー、18…共振判定部、19…第2メモリー、20…インク吐出量演算部、21…片持ち梁アレイ、22…片持ち梁、22a…光反射面、23…基端部、24…インク受容部、25…撥液面、26…親液面、27…段差、28…段差、29…段差、30…段差部の先端側の面、31…段差部よりも基端側の面、32…段差部の先端側の面、33…段差部よりも基端側の面、34…段差部の先端側の面、35…段差部よりも基端側の面、36…吸液ポリマーの層又は繊維状の材質を固めた層、40…光源、41…受光装置(フォトダイオード)、41a…受光面、43…第1メモリー、44…共振判定部、45…インク吐出量演算部、50…インク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ink discharge amount measuring device, 2 ... Cantilever drive device, 3 ... Measuring device, 4 ... Calculation device, 5 ... Ink discharge amount measuring device, 6 ... Measuring device, 7 ... Calculation device, 10 ... Actuator, 10a ... Attached surface, 11 ... holding plate, 12 ... vibration control device, 13 ... frequency measuring device, 14 ... light source, 15 ... light receiving device (camera), 17 ... first memory, 18 ... resonance determination unit, 19 ... second memory, DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Ink discharge amount calculating part, 21 ... Cantilever array, 22 ... Cantilever, 22a ... Light reflecting surface, 23 ... Base end part, 24 ... Ink receiving part, 25 ... Liquid repellent surface, 26 ... Lipophilic surface , 27 ... step, 28 ... step, 29 ... step, 30 ... surface on the tip side of the step part, 31 ... surface on the base end side relative to the step part, 32 ... surface on the tip side of the step part, 33 ... from step part Also, the surface on the base end side, 34... The surface on the tip end side of the stepped portion, 35. 36, a liquid-absorbing polymer layer or a layer of fibrous material, 40, a light source, 41, a light receiving device (photodiode), 41a, a light receiving surface, 43, a first memory, 44, a resonance determining unit, 45. ... Ink discharge amount calculation unit, 50 ... Ink

Claims (26)

片持ち梁を固有振動させる片持ち梁駆動装置と、
前記片持ち梁にインクを吐出する前後の片持ち梁の固有振動数を用いて、前記片持ち梁に吐出されたインクの吐出量を演算する演算装置と、を有することを特徴とするインク吐出量測定装置。
A cantilever drive for causing the cantilever to vibrate naturally;
And an arithmetic unit that calculates an ejection amount of the ink ejected to the cantilever using the natural frequency of the cantilever before and after ejecting the ink to the cantilever. Quantity measuring device.
前記片持ち梁駆動装置は、前記片持ち梁の一端部を固定して一軸方向に振動するアクチュエータと、前記アクチュエータの振動数を低振動数側から高振動数側に変化させる振動制御装置と、を有することを特徴とする請求項1に記載のインク吐出量測定装置。   The cantilever drive device includes an actuator that fixes one end of the cantilever and vibrates in a uniaxial direction, a vibration control device that changes the frequency of the actuator from a low frequency side to a high frequency side, The ink discharge amount measuring apparatus according to claim 1, comprising: 前記片持ち梁に対して一方向から光を照射する光源と、
前記片持ち梁によって特定方向に反射した前記光を受光する受光装置と、を有し、
前記演算装置は、前記受光装置で受光した前記片持ち梁からの反射光の光量を検出し、その光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化しているときに前記片持ち梁が固有振動していると判定する共振判定部を有することを特徴とする請求項2に記載のインク吐出量測定装置。
A light source that emits light from one direction to the cantilever;
A light receiving device that receives the light reflected in a specific direction by the cantilever,
The arithmetic unit detects a light amount of reflected light from the cantilever beam received by the light receiving device, and the cantilever beam is inherent when the light amount is changed over time by a change amount equal to or greater than a predetermined change amount. The ink discharge amount measuring apparatus according to claim 2, further comprising a resonance determination unit that determines that the vibration is occurring.
前記演算装置は、前記アクチュエータの振動数を記憶するメモリーと、前記共振判定部によって前記片持ち梁が固有振動していると判定されたときのアクチュエータの振動数を前記メモリーから読み出し、その振動数を片持ち梁の固有振動数として検出し、その固有振動数を用いて前記片持ち梁に吐出されたインクの吐出量を演算するインク吐出量演算部と、を有することを特徴とする請求項3に記載のインク吐出量測定装置。   The arithmetic device reads from the memory a memory that stores the vibration frequency of the actuator, and the vibration frequency of the actuator when the resonance determination unit determines that the cantilever beam is in natural vibration. And an ink discharge amount calculation unit that calculates a discharge amount of ink discharged to the cantilever using the natural frequency. The ink discharge amount measuring device according to claim 3. 前記受光装置は、前記複数の片持ち梁を撮影するカメラであり、
前記共振判定部は、前記カメラによって撮影された撮影画像を画像処理することにより、前記受光装置で受光した各片持ち梁からの反射光の光量を検出することを特徴とする請求項4に記載のインク吐出量測定装置。
The light receiving device is a camera for photographing the plurality of cantilevers;
The said resonance determination part detects the light quantity of the reflected light from each cantilever beam light-received with the said light-receiving device by image-processing the picked-up image image | photographed with the said camera. Ink discharge amount measuring device.
前記演算装置は、前記受光装置で受光した光の光量を記憶するメモリーを有し、前記共振判定部は、前記メモリーに記憶された光量のデータを用いて前記光量の時間変化を検出し、その光量の時間変化に基づいて前記片持ち梁の固有振動数を検出することを特徴とする請求項3に記載のインク吐出量測定装置。   The arithmetic unit has a memory for storing a light amount of light received by the light receiving device, and the resonance determination unit detects a temporal change in the light amount using the light amount data stored in the memory, and The ink discharge amount measuring apparatus according to claim 3, wherein a natural frequency of the cantilever is detected based on a temporal change in the amount of light. 前記受光装置は、フォトダイオードであり、
前記メモリーは、前記フォトダイオードによって前記片持ち梁の固有振動の振動周期よりも短い周期で検出した前記光の光量を記憶することを特徴とする請求項6に記載のインク吐出量測定装置。
The light receiving device is a photodiode;
The ink discharge amount measuring apparatus according to claim 6, wherein the memory stores the light amount of the light detected by the photodiode at a period shorter than a vibration period of the natural vibration of the cantilever.
前記アクチュエータは、複数の片持ち梁を取り付け可能な取り付け面を有することを特徴とする請求項2〜7のいずれか1項に記載のインク吐出量測定装置。   The ink ejection amount measuring apparatus according to claim 2, wherein the actuator has an attachment surface to which a plurality of cantilevers can be attached. 前記片持ち梁の基端部を前記アクチュエータ上に押し付けて固定する押さえ板を有することを特徴とする請求項8に記載のインク吐出量測定装置。   The ink discharge amount measuring apparatus according to claim 8, further comprising a pressing plate that presses and fixes a base end portion of the cantilever on the actuator. 片持ち梁にインクを吐出する第1ステップと、
インク吐出後の前記片持ち梁の固有振動数を検出する第2ステップと、
インク吐出後の前記片持ち梁の固有振動数とインク吐出前の前記片持ち梁の固有振動数とを用いて、前記片持ち梁に吐出されたインクの吐出量を演算する第3ステップと、を有することを特徴とするインク吐出量測定方法。
A first step of ejecting ink onto the cantilever;
A second step of detecting the natural frequency of the cantilever after ink ejection;
A third step of calculating an ejection amount of the ink ejected to the cantilever using the natural frequency of the cantilever after ink ejection and the natural frequency of the cantilever before ink ejection; A method for measuring the amount of ink discharged.
前記第2ステップでは、インク吐出後の前記片持ち梁の一端部をアクチュエータに固定し、前記アクチュエータを一軸方向に振動させつつ、その振動数を低振動数側から高振動数側に変化させることを特徴とする請求項10に記載のインク吐出量測定方法。   In the second step, one end of the cantilever after ink discharge is fixed to an actuator, and the vibration is changed from a low frequency side to a high frequency side while vibrating the actuator in a uniaxial direction. The ink discharge amount measuring method according to claim 10. 前記第2ステップでは、前記片持ち梁に対して一方向から光を照射し、前記片持ち梁によって特定方向に反射した前記光の光量を検出し、その光量が所定の変化量以上の変化量で時間変化しているときに前記片持ち梁が固有振動していると判定することを特徴とする請求項11に記載のインク吐出量測定方法。   In the second step, the cantilever is irradiated with light from one direction, the amount of the light reflected in a specific direction by the cantilever is detected, and the amount of change is greater than or equal to a predetermined amount of change. The ink discharge amount measuring method according to claim 11, wherein it is determined that the cantilever beam is naturally oscillating when the time is changed. 前記第2ステップでは、前記アクチュエータの振動数をメモリーに記憶させ、前記片持ち梁が固有振動していると判定されたときの前記アクチュエータの振動数を前記メモリーから読み出し、その振動数を前記片持ち梁の固有振動数として検出することを特徴とする請求項12に記載のインク吐出量測定方法。   In the second step, the vibration frequency of the actuator is stored in a memory, the vibration frequency of the actuator when it is determined that the cantilever beam is naturally vibrating, is read from the memory, and the vibration frequency is read from the memory. The ink discharge amount measuring method according to claim 12, wherein the ink discharge amount is detected as a natural frequency of the cantilever. 前記第2ステップでは、前記片持ち梁によって特定方向に反射された光を受光する受光装置としてカメラを用い、前記カメラによって前記複数の片持ち梁を撮影し、その撮影画像を画像処理することにより、各片持ち梁からの反射光の光量を検出することを特徴とする請求項13に記載のインク吐出量測定方法。   In the second step, a camera is used as a light receiving device that receives light reflected by the cantilever in a specific direction, the plurality of cantilevers are photographed by the camera, and the photographed images are image-processed. 14. The ink discharge amount measuring method according to claim 13, wherein the amount of reflected light from each cantilever is detected. 前記第2ステップでは、前記片持ち梁によって特定方向に反射された光の光量をメモリーに記憶させ、前記メモリーに記憶された光量のデータを用いて前記光量の時間変化を検出し、その光量の時間変化に基づいて前記片持ち梁の固有振動数を検出することを特徴とする請求項12に記載のインク吐出量測定方法。   In the second step, the amount of light reflected in a specific direction by the cantilever is stored in a memory, the time change of the amount of light is detected using the light amount data stored in the memory, and the amount of light The ink discharge amount measuring method according to claim 12, wherein the natural frequency of the cantilever is detected based on a change with time. 前記第2ステップでは、前記片持ち梁によって特定方向に反射された反射された光を受光する受光装置としてフォトダイオードを用い、前記フォトダイオードによって前記片持ち梁の固有振動の振動周期よりも短い周期で検出した前記光の光量を前記メモリーに記憶させることを特徴とする請求項15に記載のインク吐出量測定方法。   In the second step, a photodiode is used as a light receiving device for receiving the reflected light reflected in a specific direction by the cantilever, and the period shorter than the vibration period of the natural vibration of the cantilever by the photodiode. The ink discharge amount measuring method according to claim 15, wherein the amount of the light detected in step 1 is stored in the memory. 前記第1ステップでは、複数の片持ち梁にそれぞれ異なるノズルからインクを吐出し、
前記第2ステップでは、前記複数の片持ち梁を一つのアクチュエータに取り付けて同時に振動させ、その振動数を低振動数側から高振動数側に変化させつつ、前記片持ち梁毎に、前記片持ち梁の固有振動数を検出することを特徴とする請求項11〜16のいずれか1項に記載のインク吐出量測定方法。
In the first step, ink is ejected from different nozzles to a plurality of cantilevers,
In the second step, the plurality of cantilevers are attached to one actuator and simultaneously vibrated, and the frequency is changed from the low frequency side to the high frequency side, and the cantilever is changed for each cantilever. The ink discharge amount measuring method according to any one of claims 11 to 16, wherein a natural frequency of the cantilever is detected.
前記片持ち梁は、先端部にインク受容部を有することを特徴とする請求項10〜17のいずれか1項に記載のインク吐出量測定方法。   18. The method of measuring an ink discharge amount according to claim 10, wherein the cantilever has an ink receiving portion at a tip portion thereof. 前記インク受容部は、インクの着弾誤差を半径とする円形領域よりも広い面積で形成されており、前記片持ち梁は、前記固有振動数の演算誤差が所定の誤差範囲に収まるように、前記片持ち梁のばね定数が設計されていることを特徴とする請求項18に記載のインク吐出量測定方法。   The ink receiving portion is formed with a larger area than a circular region having an ink landing error as a radius, and the cantilever is arranged so that the calculation error of the natural frequency falls within a predetermined error range. The ink discharge amount measuring method according to claim 18, wherein the spring constant of the cantilever is designed. 複数の片持ち梁を一定の間隔で配列し、それぞれの基端部同士を連結すると共に、各片持ち梁の先端部にインク受容部を設けたことを特徴とする片持ち梁アレイ。   A cantilever array comprising a plurality of cantilevers arranged at regular intervals to connect base ends of the cantilevers and an ink receiving portion provided at the tip of each cantilever. 前記片持ち梁の基端部以外の部分の表面の少なくとも一部が光反射面となっていることを特徴とする請求項20に記載の片持ち梁アレイ。   The cantilever array according to claim 20, wherein at least a part of the surface of the portion other than the base end portion of the cantilever is a light reflecting surface. 前記片持ち梁の表面に、インクに対する濡れ性が大きい親液面と、インクに対する濡れ性が小さい撥液面とが設けられ、前記親液面が前記インク受容部とされていることを特徴とする請求項20又は21に記載の片持ち梁アレイ。   The surface of the cantilever is provided with a lyophilic surface having high wettability with respect to ink and a lyophobic surface having low wettability with respect to ink, and the lyophilic surface is used as the ink receiving portion. The cantilever array according to claim 20 or 21. 片持ち梁の表面に段差部が設けられ、前記段差部よりも先端側の部分が前記インク受容部とされていることを特徴とする請求項20又は21に記載の片持ち梁アレイ。   The cantilever array according to claim 20 or 21, wherein a stepped portion is provided on the surface of the cantilever, and a portion on the tip side of the stepped portion is the ink receiving portion. 前記インク受容部は、インクを吸収する吸液ポリマーの層、又は、繊維状の材質を固めた層からなることを特徴とする請求項20又は21に記載の片持ち梁アレイ。   The cantilever array according to claim 20 or 21, wherein the ink receiving portion comprises a layer of a liquid absorbing polymer that absorbs ink or a layer formed by solidifying a fibrous material. 前記片持ち梁の基端部は、それ以外の部分よりも剛性が大きいことを特徴とする請求項20〜24のいずれか1項に記載の片持ち梁アレイ。   The cantilever array according to any one of claims 20 to 24, wherein a base end portion of the cantilever has higher rigidity than other portions. 前記片持ち梁の基端部は、それ以外の部分と同一の部材で構成されており、前記基端部の厚みは、それ以外の部分の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項25に記載の片持ち梁アレイ。   The base end portion of the cantilever is made of the same member as the other portions, and the thickness of the base end portion is larger than the thickness of the other portions. The described cantilever array.
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