JP2013144274A - Method for measuring amount of droplet, method for measuring particle size distribution, and droplet discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズルから吐出する液滴の量を測定する液滴量測定方法と、吐出する液体に含まれる粒子の粒度分布を測定する粒度分布測定方法と、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a droplet amount measuring method for measuring the amount of droplets ejected from a nozzle, a particle size distribution measuring method for measuring the particle size distribution of particles contained in the ejected liquid, and a droplet ejecting droplets from the nozzle. The present invention relates to a discharge device.
液滴吐出装置では、加圧供給器とノズルとを備えた液滴吐出ヘッドが備えられ、加圧供給器が内部の液体をノズルへと押し出すことで、ノズルより液体が液滴となって吐出する。加圧供給器より同じ量(体積)の液体(液状体)を押し出したとしても、ノズルから吐出される液滴量(吐出量と称する場合もある)は、液滴吐出ヘッドの製造ばらつきやノズルの形状、液体の種類などによって異なる。液滴量は塗布された液体にて形成されるパターンの品位を決める重要な要素であるため、液滴量の制御は重要である。 In the droplet discharge device, a droplet discharge head including a pressure supply device and a nozzle is provided, and when the pressure supply device pushes the internal liquid to the nozzle, the liquid is discharged from the nozzle as droplets. To do. Even if the same amount (volume) of liquid (liquid material) is extruded from the pressure supply device, the amount of liquid droplets ejected from the nozzle (sometimes referred to as the ejection amount) is due to manufacturing variations of the liquid droplet ejection head and nozzles. It depends on the shape and type of liquid. Since the droplet amount is an important factor that determines the quality of the pattern formed by the applied liquid, control of the droplet amount is important.
そこで、従来、ノズルから液滴を吐出させてその量を測定し、測定した液滴量と目標とする液滴量とを比較して差分を求め、加圧供給器からノズルへと押し出す液体の量を調整するフィードバック制御か行われている(例えば、特許文献1)。 Therefore, conventionally, a droplet is discharged from a nozzle and the amount thereof is measured, the measured droplet amount is compared with a target droplet amount, a difference is obtained, and the liquid to be pushed out from the pressure supply device to the nozzle is measured. Feedback control for adjusting the amount is performed (for example, Patent Document 1).
また、ワーク上に形成したパターンの塗布形状を計測することなども行われている(例えば、特許文献2)。 Moreover, measuring the application | coating shape of the pattern formed on the workpiece | work is also performed (for example, patent document 2).
一方、液滴吐出装置は、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)パッケージ等の発光素子の製造にも使用されている。発光素子の製造では、樹脂に蛍光体粒子が混合されてなる液体が液滴吐出装置より吐出される。発光素子においては、吐出された液体の体積だけでなく、液体の中に含まれる蛍光体粒子の分散状態(密度)や粒径等が、発光素子の色度に影響する。そのため、発光素子を点灯させて色度を測定しながら液滴を吐出していき、目標とする色度に到達すると吐出を停止するといった製法が提案されている(例えば、特許文献3)。 On the other hand, the droplet discharge device is also used for manufacturing a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) package. In manufacturing a light emitting element, a liquid in which phosphor particles are mixed with resin is discharged from a droplet discharge device. In the light emitting element, not only the volume of the ejected liquid but also the dispersion state (density) and particle size of the phosphor particles contained in the liquid affect the chromaticity of the light emitting element. For this reason, a manufacturing method has been proposed in which a light emitting element is turned on to discharge a droplet while measuring the chromaticity, and the discharge is stopped when the target chromaticity is reached (for example, Patent Document 3).
しかしながら、上述のような従来技術1,2では、液滴量のフィードバック制御を高い精度で実施できず、液滴量を精度よく制御できないといった問題がある。
However, the
例えば、特許文献1では、重量センサを用いて液滴量を測定している。重量センサを用いる測定では、吐出する液体中に含まれる粒子の分布にばらつきが生じると、同じ重さでも体積が変換する。つまり、液体に比重の異なる粒子を混ぜてなる粒子混合液において粒子が均一に分散されていないと、粒子含有量の多い部分と粒子含有量が少ない部分とでは、重さは同じであっても体積が変わってしまう。このような場合、フィードバック制御しても液滴量にばらつきがでる。
For example, in
なお、特許文献1には、重量センサ以外の測定装置として、液滴の直径、面積、容積を測定する視覚装置などを使用してもよいとの記載はあるが、具体的には何も記載されていない。空中を飛んでいる状態の液滴は、空気抵抗で変形するため、その直径を計測しても、面積や容積を精度よく検出することなどできないと考えられる。
In addition,
また、特許文献2では、ワーク上に形成したパターンの形状は、ワークと液体との濡れ性などの影響を受けて変化する。そのため、ワーク上に塗布されたパターンより液滴の体積を精度よく測定することもできないと考えられる。 In Patent Document 2, the shape of a pattern formed on a work changes under the influence of wettability between the work and liquid. For this reason, it is considered that the volume of the droplet cannot be measured with higher accuracy than the pattern applied on the workpiece.
一方、特許文献3に記載された製造方法では、発光素子の製造コストが嵩み、製品を安価にて提供できないといった問題がある。
On the other hand, in the manufacturing method described in
つまり、発光素子を点灯させて色度を測定しながら液滴を吐出していき、目標とする色度に到達すると吐出を停止するという手順では、製造工程が複雑であると共に製造に時間がかかる。製造コストを低下させるためには、吐出する液体中の蛍光体粒子の分散状態(密度)や粒径等を確認して、液体の色度を含めて管理できる液滴吐出装置の開発が必要となる。 In other words, the procedure of discharging the droplet while turning on the light emitting element and measuring the chromaticity and stopping the discharge when the target chromaticity is reached is complicated and takes a long time to manufacture. . In order to reduce the manufacturing cost, it is necessary to develop a droplet discharge device that can check the dispersion state (density), particle size, etc. of the phosphor particles in the liquid to be discharged and manage it including the chromaticity of the liquid. Become.
液体の色度が変化する要因として、蛍光体粒子の分散状態(密度)のほか、蛍光体粒子の粒度分布を上げることができる。単位面積当たりの粒度分布の測定には、一般的にレーザー光散乱法(レーザ回折法)が用いられる。レーザー光散乱法では、散乱パターンから粒子の大きさを識別し、散乱光の強度から粒子の数を識別する。 As a factor for changing the chromaticity of the liquid, in addition to the dispersion state (density) of the phosphor particles, the particle size distribution of the phosphor particles can be increased. A laser light scattering method (laser diffraction method) is generally used to measure the particle size distribution per unit area. In the laser light scattering method, the particle size is identified from the scattering pattern, and the number of particles is identified from the intensity of the scattered light.
しかしながら、液体の粒度分布を測定するにあたり、粘度の高い液体など試料に厚みがある場合、或いは粒子濃度が高い場合には、粒子によって散乱された光の多重散乱が起こり易くなる。多重散乱が起こると、散乱角が広がって小さな粒子から散乱された光とみなし、粒度分布に誤差を生じる。樹脂に蛍光体粒子が混合されている発光素子の製造に用いられる上記蛍光体粒子を含む液体は、まさにこの状態である。 However, when measuring the particle size distribution of the liquid, if the sample has a thickness such as a liquid having a high viscosity, or if the particle concentration is high, multiple scattering of light scattered by the particles tends to occur. When multiple scattering occurs, the scattering angle is widened and light scattered from small particles is considered, and an error occurs in the particle size distribution. The liquid containing the phosphor particles used in the manufacture of a light emitting device in which phosphor particles are mixed with resin is exactly in this state.
また、このような誤差をなくするために、液体を希釈したものを試料として粒度分布をレーザー光散乱法を用いて測定することなども考えられる。しかしながら、この手法では、希釈工程が必要となると共に、希釈した液体で求めた単位面積当たりの粒度分布が、希釈前の液体(原液)のそれと同じであるともいえず、正確とはいえない。 In order to eliminate such an error, it is also conceivable to measure the particle size distribution using a laser light scattering method using a diluted liquid as a sample. However, this method requires a dilution step, and it cannot be said that the particle size distribution per unit area obtained with the diluted liquid is the same as that of the liquid (stock solution) before dilution, which is not accurate.
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、第1の目的は、液滴量を精度よく測定できる液滴量測定方法を提供し、これを利用することで液滴量を精度よく制御できる液滴吐出装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and a first object is to provide a droplet amount measuring method capable of measuring the droplet amount with high accuracy, and to control the droplet amount with high accuracy by using this method. It is to provide a droplet discharge device.
本発明の第2の目的は、例えば、樹脂に蛍光体粒子が混合されているような液体であっても、液体を希釈することなく、液体中の粒子の粒度分布を、レーザー光散乱法を用いて測定することが可能な粒度分布測定方法を提供し、これを利用することで、例えば、発光素子の製造工程に用いることで、吐出する液体の色度を含めて管理できる液滴吐出装置を提供することである。 The second object of the present invention is to provide a laser light scattering method for particle size distribution in a liquid without diluting the liquid, for example, even in a liquid in which phosphor particles are mixed in a resin. A droplet discharge apparatus that can be used and measured, and that can be used, for example, in a manufacturing process of a light-emitting element, can be used to manage the liquid droplet discharge apparatus including the chromaticity of the liquid to be discharged. Is to provide.
本発明の液滴量測定方法は、上記の課題を解決するために、ノズルから吐出された液滴量を測定する液滴量測定方法であって、ノズルの先端部に形成された離隔する直前の液滴とノズルとを撮影し、撮影した画像データに基づいて液滴のノズル外周部への這い上がり量を検出し、離隔する直前の液滴の良否を判定する良否判定ステップと、前記良否判定ステップにて良と判定された液滴の体積を、前記這い上がり量の検出に用いた画像データに基づいて算出する体積演算ステップとを備えたことを特徴としている。 In order to solve the above problems, a droplet amount measuring method of the present invention is a droplet amount measuring method for measuring a droplet amount ejected from a nozzle, and is just before separation formed on the tip of the nozzle. A pass / fail judgment step for detecting the quality of the liquid droplet just before separation, detecting the amount of the droplet rising to the outer periphery of the nozzle based on the taken image data, And a volume calculation step of calculating a volume of the droplet determined to be good in the determination step based on the image data used for detecting the amount of scooping.
これによれば、液滴量を重さでなく体積として測定するので、吐出する液体中に含まれる粒子の分布にばらつきが生じても、吐出される液滴量を一定とすることができる。しかも、液滴量を体積として求めるにおいて、ノズルの先端部に形成された離隔する直前の液滴の画像を撮影し、これより体積を算出する。したがって、空気抵抗による変形が生じている空中を飛んでいる状態の液滴や、既に着弾された液滴の画像を撮像して体積を算出するよりも、正確な算出が可能になる。 According to this, since the droplet amount is measured not as a weight but as a volume, even if the distribution of particles contained in the discharged liquid varies, the discharged droplet amount can be made constant. In addition, in obtaining the droplet amount as a volume, an image of the droplet formed immediately before separation formed on the tip of the nozzle is taken, and the volume is calculated from this. Therefore, it is possible to calculate more accurately than taking an image of a droplet flying in the air in which deformation due to air resistance has occurred or an image of a droplet that has already landed, and calculating the volume.
加えて、ノズルの先端部に形成された離隔する直前の液滴の画像より、ノズル外周部への液滴の這い上がり量を検出して、液滴の良否を判定し、良と判定された液滴のみを対象としているので、より一層正確な液滴量の測定が可能である。 In addition, from the image of the droplet immediately before separation, which was formed at the tip of the nozzle, the amount of droplet rising to the outer periphery of the nozzle was detected, and the quality of the droplet was judged to be good. Since only droplets are targeted, it is possible to measure the amount of droplets more accurately.
本発明の液滴吐出装置は、上記課題を解決するために、ノズルと連結された加圧供給器より液体を押し出すことでノズルより液滴を吐出する液滴吐出装置において、ノズルの先端部に形成された離隔する直前の液滴とノズルを撮影する撮影部と、前記撮影部にて撮影された画像データに基づいて液滴のノズル外周部への這い上がり量を検出し、離隔する直前の液滴の良否を判定する良否判定部と、前記良否判定部にて良と判定された液滴の体積を、前記這い上がり量の検出に用いた画像データに基づいて算出する体積演算部と、前記体積演算部にて算出された液滴の体積に基づいて、前記加圧供給器における液体の押し出し量を調整するフィードバック制御部とを有することを特徴としている。 In order to solve the above problems, a droplet discharge device of the present invention is a droplet discharge device that discharges droplets from a nozzle by extruding a liquid from a pressure supply unit connected to the nozzle. An imaging unit that images the formed droplet and nozzle immediately before separation, and an amount of rising of the droplet to the outer peripheral portion of the nozzle based on image data captured by the imaging unit, and immediately before separation A pass / fail judgment unit for judging pass / fail of the liquid droplet, a volume calculation unit for calculating the volume of the liquid droplet judged as good by the pass / fail judgment unit based on the image data used for the detection of the scooping amount, And a feedback control unit that adjusts a liquid push-out amount in the pressure supply unit based on the volume of the droplet calculated by the volume calculation unit.
上記構成によれば、本発明の液滴量測定方法に基づいて、加圧供給器における液体の押し出し量が調整されるので、液滴量を精度よく制御できる液滴吐出装置を提供できる。 According to the above configuration, the liquid ejection amount in the pressure supply device is adjusted on the basis of the droplet amount measuring method of the present invention, so that it is possible to provide a droplet discharge device capable of controlling the droplet amount with high accuracy.
本発明の液滴吐出装置は、さらに、前記良否判定部にて否と判定された場合に、ノズルのクリーニングを行うノズルクリーニング部を有する構成とすることもできる。 The droplet discharge device of the present invention may further include a nozzle cleaning unit that cleans the nozzles when the pass / fail determination unit determines NO.
本発明の粒度分布測定方法は、上記の課題を解決するために、液体中に含まれる粒子の粒度分布をレーザー光散乱法を用いて測定する粒度分布測定方法であって、液体を透明板の間に挟み込み、液体に含まれる粒子のうちの最大径を有する粒子の径の厚みに薄層化する薄層化ステップと、薄層化された液体にレーザー光を照射してスキャンして得られる散乱光に基づいて粒度分布を測定する粒度分布測定ステップとを備えたことを特徴としている。 In order to solve the above problems, the particle size distribution measuring method of the present invention is a particle size distribution measuring method for measuring the particle size distribution of particles contained in a liquid using a laser light scattering method. A thinning step for sandwiching and thinning the particles having the largest diameter among the particles contained in the liquid into a thin layer, and a scattered light obtained by irradiating the thinned liquid with laser light and scanning And a particle size distribution measuring step for measuring the particle size distribution based on the above.
これによれば、液体を透明板の間に挟み込み、粒子が重なり合わないように薄層化するので、粒子濃度が高かったり、樹脂に粒子が混合されていたりする場合でも、その液体中の粒子の粒度分布を、液体を希釈することなくレーザー光散乱法を用いて測定することができる。 According to this, the liquid is sandwiched between transparent plates and thinned so that the particles do not overlap, so even if the particle concentration is high or the particles are mixed in the resin, the particle size of the particles in the liquid Distribution can be measured using laser light scattering without diluting the liquid.
本発明の液滴吐出装置は、上記課題を解決するために、ノズルと連結された加圧供給器より液体を押し出すことでノズルより液滴を吐出する液滴吐出装置において、透明板の間に挟まれ、液体に含まれる粒子のうちの最大径を有する粒子の径の厚みに薄層化された液体にレーザー光を照射して走査し、得られる散乱光に基づいて粒度分布を測定する粒度分布測定部と、前記粒度分布測定部にて測定された粒度分布に基づいて、液体中の蛍光体粒子の密度と面積比を算出して液体の色度を予測する色度予測部とを有することを特徴としている。 In order to solve the above problems, a droplet discharge device of the present invention is sandwiched between transparent plates in a droplet discharge device that discharges droplets from a nozzle by extruding liquid from a pressure supply unit connected to the nozzle. Particle size measurement that measures the particle size distribution based on the scattered light obtained by irradiating and scanning a laser beam that is thinned to the thickness of the particle having the maximum diameter among the particles contained in the liquid And a chromaticity predicting unit that predicts the chromaticity of the liquid by calculating the density and area ratio of the phosphor particles in the liquid based on the particle size distribution measured by the particle size distribution measuring unit. It is a feature.
例えば、LEDパッケージ等の発光素子の製造工程に用いられる液滴吐出装置においては、吐出する液体の色度を含めて管理できる液滴吐出装置が望まれている。上記構成によれば、粒度分布測定部が、液体中の粒子の粒度分布を測定し、色度予想部が粒度分布に基づいて液体中の蛍光体粒子の密度と面積比を算出して液体の色度を予測する。これにより、例えばLEDパッケージ等の発光素子の製造に供される、吐出する液体の色度を含めて管理できる液滴吐出装置を提供することができる。 For example, in a droplet discharge device used in a manufacturing process of a light emitting element such as an LED package, a droplet discharge device that can manage the chromaticity of the liquid to be discharged is desired. According to the above configuration, the particle size distribution measuring unit measures the particle size distribution of the particles in the liquid, and the chromaticity prediction unit calculates the density and area ratio of the phosphor particles in the liquid based on the particle size distribution. Predict chromaticity. Accordingly, for example, it is possible to provide a droplet discharge device that can be used for manufacturing a light emitting element such as an LED package and that can manage the chromaticity of the liquid to be discharged.
これにより、液滴量を精度よく測定できる液滴量測定方法を提供し、これを利用することで液滴量を精度よく制御できる液滴吐出装置を提供することできるという効果を奏する。 Accordingly, there is an effect that it is possible to provide a droplet amount measuring method capable of measuring the droplet amount with high accuracy, and to provide a droplet discharge device that can control the droplet amount with high accuracy by using this method.
また、これにより、例えば、樹脂に蛍光体粒子が混合されているような液体であっても、その液体中の粒子の粒度分布を希釈することなく測定する粒度分布測定方法を提供し、これをLEDパッケージ等の発光素子の製造に供することで、吐出する液体の色度を含めて管理できる液滴吐出装置を提供することができるという効果を奏する。 This also provides, for example, a particle size distribution measuring method for measuring the particle size distribution of the particles in the liquid without diluting the liquid even when the phosphor particles are mixed in the resin. By providing it for the manufacture of light emitting elements such as LED packages, it is possible to provide a droplet discharge device that can be managed including the chromaticity of the liquid to be discharged.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態においては、発光素子であるLEDの製造における、樹脂に蛍光体粒子を混合してなる液体を塗布する工程、に使用される液滴吐出装置を例示する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In the present embodiment, a droplet discharge device used in the step of applying a liquid obtained by mixing phosphor particles in a resin in the manufacture of an LED that is a light emitting element will be exemplified.
(液滴吐出装置の構成)
図1は、本実施の形態にかかる液滴吐出装置の構成を示す説明図である。図1に示すように、液滴吐出装置1は、液滴吐出ヘッド3、ヘッド駆動部4、テーブル5、テーブル駆動部6、吐出性監視部19、分散性監視部10を備えている。また、液滴吐出装置1は、図1では示していないが、ノズルクリーニング装置71(図8参照)、液体攪拌機構72(図8参照)等を備えている。
(Configuration of droplet discharge device)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a droplet discharge device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
液滴吐出ヘッド3は、加圧供給器15と加圧供給器15に取り付けられたノズル13とを備えている。加圧供給器15は、吐出する液体量に応じて設定された圧を液体にかけることで、液体をノズル13へと押し出すポンプである。ノズル13は、加圧供給器15から供給される液体を、その先端の開口より吐出する。ノズル13の詳細については後述する。
The
加圧供給器15としては、例えば、図2(a)に示すピストンポンプ方式の加圧供給器15a、図2(b)に示すオーガポンプ方式の加圧供給器15bなどがある。加圧供給器15aでは、ピストン16の押し下げ量でノズル13へ押し出される液体量が決まる。加圧供給器15bでは、スクリュー21の回転量でノズル13へ押し出される液体量が決まる。また、図2(a)(b)において参照符号17で示す部材は、加圧供給器15a,15bに液体を供給する(換言すると、液滴吐出装置1に液体を供給する)液体タンクである。本実施の形態では、液体タンクには、樹脂に蛍光体粒子を混合してなる液体が貯留されている。
Examples of the pressurizer 15 include a piston pump pressurizer 15a shown in FIG. 2A and an auger pump pressurizer 15b shown in FIG. 2B. In the pressurizer 15a, the amount of liquid pushed out to the
ヘッド駆動部4は、液滴吐出ヘッド3を、矢印Xにて示すX軸方向(上下方向)と矢印Yにて示すY軸方向(左右方向)に移動させるものである。テーブル5は、板状のワークが載置される面を有し、ワークを支持するものである。テーブル駆動部6は、テーブル5を矢印Zにて示すZ軸方向(奥行き方向)に移動させるものである。
The head driving unit 4 moves the
吐出性監視部19は、ノズル13からの液体の吐出性を監視して、正確な量の吐出が行われるように、液滴吐出ヘッド3からの吐出量のキャリブレーションやノズルクリーニング等を行うものである。吐出性監視部19は、第1カメラ7、第2カメラ11、第1分析制御部9を備えている。
The
第1カメラ7は、ノズル13の先端部を水平方向より撮影するものであり、CCDカメラ等で構成される。図3に、第1カメラ7とテーブル5とノズル13との位置関係を示す。第1カメラ7は、その撮影方向25が、テーブル5のワークが載置される面の法線方向27と直交しており、ノズル13の先端部とその周辺を撮影範囲とする。なお、空間的に水平方向からの撮影が可能なように第1カメラ7を配置するこが困難な場合は、撮影方向25の水平方向からずれを演算にて補正するようにしてもよい。
The first camera 7 photographs the tip of the
図3において、参照符号31で示すものは、ノズル13内部の液体が押し出されることでノズル13の先端部に形成された液体の球状体である。この球状体31がノズル13の先端部より離れることで液滴となる。
In FIG. 3, what is indicated by
第2カメラ11は、テーブル5をその上方より撮影するものである。第2カメラ11により、吐出された液体にてワーク上に形成されたパターンの撮影が可能となる。第1カメラ7および第2カメラ11の各撮像データは第1分析制御部9に送られる。 The second camera 11 photographs the table 5 from above. The second camera 11 can shoot a pattern formed on the workpiece with the discharged liquid. Each imaging data of the first camera 7 and the second camera 11 is sent to the first analysis control unit 9.
第1分析制御部9は、第1カメラ7によって撮影された、ノズル13の先端部および先端部に形成された球状体31の画像データを解析して球状体31の体積を求め、体積に基づいて液滴吐出ヘッド3からの液滴量をフィードバック制御して液滴量を最適化する(キャリブレーションする)ものである。
The first analysis control unit 9 obtains the volume of the
また、第1分析制御部9は、第1カメラ7によって撮影された、ノズル13の先端部を撮影した画像データや、ノズル13の先端部および先端部に形成された液滴31の画像データを解析してノズル13の清浄性を判定し、ノズルクリーニングの要否を決定するものである。第1分析制御部9は、クリーニングが必要な場合、ノズルクリーニング装置を用いてノズル13のクリーニングを行う。
The first analysis control unit 9 also captures image data of the tip of the
なお、ノズルクリーニング装置としては、捨てショットやエアーブロー、洗浄等、従来あるクリーニング機構を用いることができる。 As the nozzle cleaning device, a conventional cleaning mechanism such as a discard shot, air blow, or cleaning can be used.
分散性監視部10は、液体中の蛍光体粒子の分散性を監視して、液体の色度が所望の色度範囲内に入るように、液体を管理するものである。分散性監視部10は、蛍光体粒子の分散性を示すパラメータとして、蛍光体粒子の粒度分布を測定する。粒度分布は蛍光体粒子の径(粒子径)の分布を示し、粒度分布より蛍光体粒子の粒度品質、および吐出過程での偏析を検出できる。本実施形態では、画像イメージング法とレーザー光散乱法の両方を用いて粒度分布を測定するが、何れか一方のみでもよい。
The
また、本実施の形態において、分散性監視部10は、蛍光体粒子の分散性を示すパラメータとして、液体の色度を測定する。本実施形態では、液体の体積に対する蛍光体粒子の密度および面積比から求められる色度(予測値)と、蛍光体粒子の励起光より求めた色度(実測値)との両方を測定するが、何れか一方のみを測定してもよい。
Moreover, in this Embodiment, the
分散性監視部10は、プレパラート部2を備えている。プレパラート部2には、図4に示すように、液体70が上下2枚の透明板81・82に挟み込まれて薄層化されてなる試料83がセットされる。液体70は、ノズル13より滴下される液滴や、液体タンク内の液体、加圧供給器15内の液体である。
The
液体(液滴)70は、透明板81・82に挟まれ押し広げられることで、含まれる粒子の最大粒径程度の厚みに薄層化される。例えば、粒子が蛍光体粒子の場合、ギャップは100μm以下に設定される。このようなプレパラート部2への試料83のセットは、自動或いは手動の何れもでもよい。
The liquid (droplet) 70 is thinned to a thickness approximately equal to the maximum particle diameter of the contained particles by being sandwiched and spread between the
分散性監視部10は、液体中の蛍光体粒子の分散性を検出するための部材として、第3カメラ12、第2分析制御部18の他、レーザー光源28(図5参照)、X−Yスキャナ、集束レンズ、光検出器29(図5参照)、波長分布検出装置等を備えている。
The
第3カメラ12は、プレパラート部2の上下2枚の透明板に挟まれた液体70の薄層を撮影するものである。第3カメラ12は、下側の透明板82の裏面と薄層とが接する部分にフォーカスを合わせて撮影する。液体70に含まれる粒子が蛍光体粒子の場合、第3カメラ12は、蛍光体粒子が励起する単一波長の光を照明して撮影する。第3カメラ12の撮像データは第2分析制御部18に送られる。第2分析制御部18は該撮像データに基づいて、画像イメージング法を用いて蛍光体粒子の粒度分布を測定する。なお、画像イメージング法を用いて蛍光体粒子の粒度分布を求める場合、プレパラート部2にて液体を薄層化することは必須ではない。
The
また、レーザー光源28、X−Yスキャナ、集束レンズ、光検出器29等は、分散性監視部10が、半導体ウェハで用いるパーティクルカウンタの原理を用いて蛍光体粒子の粒径を計測するための部材である。粒径dを計測することで、粒度分布を測定でき、粒度分布にて粒径と個数とが判明することで、液体の体積に対する蛍光体粒子の密度と面積比とが算出できる。
In addition, the laser light source 28, the XY scanner, the focusing lens, the
レーザー光源28、X−Yスキャナは、図5の上部に示すように、プレパラート部2の上下2枚の透明板81・82に挟まれた液体70の薄層にレーザー光を集束レンズを介して照射してX−Yスキャンし、光検出器29が散乱光を検出して検出信号を生成し、第2分析制御部18に出力する。第2分析制御部18は、該検出信号を元に、波長の長さによって粒径dを計測し、検出数にて個数を計測する。第2分析制御部18は、粒径・個数に基づいて蛍光体粒子の粒度分布を測定する。
As shown in the upper part of FIG. 5, the laser light source 28 and the XY scanner send laser light to a thin layer of the liquid 70 sandwiched between two
プレパラート部2にて液体は薄層化されているので、液体の粘度が高くても、また、蛍光体粒子の濃度が高くても、光の多重散乱が起こらず、レーザー光散乱法を用いて粒度分布を精度よく測定できる。 Since the liquid is thinned in the preparation portion 2, multiple scattering of light does not occur even if the viscosity of the liquid is high or the concentration of the phosphor particles is high, and the laser light scattering method is used. The particle size distribution can be measured with high accuracy.
波長分布検出装置は、プレパラート部2の上下2枚の透明板81・82に挟まれた液体70の薄層に単一レーザー光を照射し、照射された光が蛍光体粒子によって励起すると、その波長を分離して検出するものである。検出された波長のデータは、第2分析制御部18に出力される。図6の上部に液体の発光スペクトルの相対発光強度を示す。第2分析制御部18は、このような波長のデータを元に、色度(実測値)を測定する。図6の下部に実測値の色度図を示す。なお、波長分布検出装置に代えて輝度検出装置であってもよい。
The wavelength distribution detector irradiates a single laser beam onto a thin layer of the liquid 70 sandwiched between two
また、分散性監視部10は、液体の体積に対する蛍光体粒子の密度と、面積比とから色度(予測値)を求める。蛍光体粒子の粒度分布(単位面積あたり粒度分布)がわかり、粒径とその個数とが判明することで、これらを用いて液体の体積に対する蛍光体粒子の密度と面積比とが算出できる。なお、密度は、蛍光体粒子の分散状態を示す。したがって、密度の測定は、液体に粒子を調合し、攪拌させた状態、もしくは、液滴吐出装置1のノズル13よる吐出されるものを時系列で計測することが好ましい。
Further, the
密度・面積比の算出には、画像イメージング法で測定された粒度分布のデータを利用することもできる。図5の下部にレーザー光散乱法による粒度分布より蛍光体粒子の密度と面積比とを求めた予測値の色度図を示す。 For the calculation of the density / area ratio, data on the particle size distribution measured by the image imaging method can also be used. A chromaticity diagram of predicted values obtained by obtaining the density and area ratio of the phosphor particles from the particle size distribution by the laser light scattering method is shown in the lower part of FIG.
第2分析制御部18は、第3カメラ12によって撮影された画像データを解析して、液滴吐出ヘッド3内や液体タンク17内に含まれる粒子の分散性を最適化する。本実施の形態では、液滴吐出ヘッド3内や液体タンク17内の液体に含まれている蛍光体粒子の分散状態を測定し、液体攪拌機構を用いて所望の分散状態とする。なお、第1、第2分析制御部9・18の詳細については後述する。
The second
液体攪拌機構72は、液滴吐出ヘッド3内部の液体を攪拌して均一化させるものである。液滴を吐出させるヘッド構造によって異なるが、例えば、前述した図2(a)のピストンポンプ方式の加圧供給器15aであれば、加圧供給器15aと液体タンク17との間で、液体の流路の出し入れを行って攪拌する機構が採用できる。また、図2(b)のオーガポンプ方式の加圧供給器15bであれば、スクリュー21を回転して攪拌する機構が採用できる。液滴吐出ヘッド3内部の液体を攪拌できる機構であればよい。液体タンク17内部の液体をさらに攪拌させる構成としてもよい。
The liquid agitating
(ノズルの構成)
次に、図7(a)(b)を用いて、液滴吐出ヘッドのノズルについて説明する。図7(a)は、ノズル13の一例を示す断面図であり、図7(b)は、ノズル13が備える撥水層の一例を示す断面図である。
(Nozzle configuration)
Next, the nozzles of the droplet discharge head will be described with reference to FIGS. FIG. 7A is a cross-sectional view showing an example of the
ノズル13は、図7(a)に示すように、漏斗状の形状をなし、液体を収容する液溜部33と、液溜部33の下側に連通する吐出筒部35とを備えている。液溜部33の上側には、加圧供給器15が接続され、加圧供給器15内部の液貯留空間と液溜部33の液貯留空間とは連通している。
As shown in FIG. 7A, the
ノズル13は、その表面、つまり、内壁面、外壁面および吐出筒部35の先端面において、撥水層37が設けられている。換言すると、ノズル13は全面が撥水層37にて被覆されている。
The
撥水層37は、フッ素系撥水層である。ここでは、撥水層37の下地層として、ノズル13の壁面40上に、酸化アルミニウム(Al2 O3 )層39と酸化ケイ素(SiO2 )層38とがこの順に設けられている。
The water repellent layer 37 is a fluorine-based water repellent layer. Here, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) layer 39 and a silicon oxide (SiO 2 )
撥水層37の厚さは例えば、1〜4nmである。撥水層37、およびその下地層としての酸化アルミニウム層39、および酸化ケイ素層38の3層を合わせた層厚は、例えば25nm以下に抑えることが好ましい。上記3層の膜厚が25nm以下とすることで、長期間の使用によっても、吐出筒部35の内径の変化を抑えることができる。より好ましくは、20nm以下とすることである。
The thickness of the water repellent layer 37 is, for example, 1 to 4 nm. The total thickness of the three layers of the water repellent layer 37, the aluminum oxide layer 39 as the underlayer, and the
(ノズルの製造方法)
このような撥水層37は、以下の手順で形成することができる。まず、有機分子の気相成長法を用いて、チャンバー内にノズル13を設置し、ノズル13の壁面40を、酸素プラズマを用いてクリーニングし、活性化させる。次いで、反応ガスを100℃に加熱し気化させ、これを予め55℃に加熱したチャンバー内に導入し、ノズル13の表面に酸化アルミニウム層39を形成する。その後、該チャンバー内を3〜8Paとなるまで排気し、上記サイクルを繰り返すことによって、10nm程度の酸化アルミニウム層39を形成する。
(Nozzle manufacturing method)
Such a water repellent layer 37 can be formed by the following procedure. First, the
続いて、同一チャンバー内で、酸化アルミニウム層39の上面を、酸素プラズマを用いてクリーニングし、活性化させる。そして、反応ガスを100℃に加熱し気化させ、これを予め55℃に加熱したチャンバー内に導入して、酸化アルミニウム層39の上に、酸化ケイ素層38を形成する。その後、該チャンバー内を3〜8Paとなるまで排気し、上記サイクルを繰り返すことによって、10nm程度の酸化ケイ素層38を形成する。
Subsequently, in the same chamber, the upper surface of the aluminum oxide layer 39 is cleaned using oxygen plasma and activated. Then, the reaction gas is heated to 100 ° C. and vaporized, and introduced into a chamber heated to 55 ° C. in advance, and a
続いて、酸化ケイ素層38の上全域に、フッ素系撥水膜を形成する。これにより、膜厚1〜4nm程度の単分子膜からなる撥水層37が形成される。
Subsequently, a fluorine-based water repellent film is formed over the entire area of the
このような撥水層37を形成することで、内部より押し出された液体は、図3に示したように、ノズル13の先端部にて球状体31を形成し、この球状体31がノズル13の先端部より離れることで液滴となる。
By forming such a water repellent layer 37, the liquid pushed out from the inside forms a
(分析制御部の説明)
次に、図8〜図15に基づいて、第1分析制御部9、第2分析制御部18について説明する。
(Description of analysis control unit)
Next, the first analysis control unit 9 and the second
図8は、第1分析制御部9、第2分析制御部18の機能ブロック図である。図8に示すように、第1分析制御部9と第2分析制御部18とは、画像データ処理部51を共有する。第1分析制御部9は、画像データ処理部51、ノズルチェック部52、体積検出部53、体積誤差検出部54、設定圧調整部55、ノズルクリーニング指示部56およびエラー表示指示部57を備える。第2分析制御部18は、画像データ処理部51、粒度分布測定部58、色度予測部59、色度実測部60および攪拌指示部61を備えている。
FIG. 8 is a functional block diagram of the first analysis control unit 9 and the second
画像データ処理部51は、第1〜第3のカメラ7、11、12で撮影された画像データに対して必要な画像処理を施し、分析に必要なデータを抽出して、データを使用する各部へ出力するものである。
The image
画像データ処理部51は、第1カメラ7が、ノズル13の先端部を撮影した画像データより、ノズル13およびノズル13の周囲にある液体のそれぞれの輪郭を抽出し、抽出した輪郭データを、ノズルチェック部52と体積検出部53とに出力する。ノズル13の先端部に球状体31が形成されている場合は、該球状体31の輪郭も抽出される。
The image
また、画像データ処理部51は、第3カメラ12がプレパラート部2で薄層化された液滴を撮影した画像データを粒度分布測定部58に出力する。
Further, the image
ノズルチェック部52は、ノズル13とその周囲の液体の各輪郭データに基づいて、ノズル13の異常の有無を判定するものである。
The
図9(a)に、液体を押し出していない状態で撮影した正常なノズル13の写真とその断面図を示す。正常なノズル13では、ノズル13の内部の液面が開口よりも若干上の位置にあり、ノズル13の外壁面に液体が付着していない。この場合、液体の輪郭が抽出されない。一方、図9(b)に、液体を押し出していない状態で撮影した異常なノズル13の写真とその断面図を示す。異常なノズル13では、ノズル13の先端部の開口から先端部を覆うように液体が迫り出し、かつ、液体がノズル13の外壁面をノズル13の開口よりも上の位置にまで這い上がっている。この場合、ノズル13の外壁面を覆う液体の輪郭が抽出される。
FIG. 9A shows a photograph of a
ノズルチェック部52は、液体を押し出していない状態で撮影したノズル13の先端部とその周囲の画像に基づき、正常・異常を判定する(清浄性の判定)。図10(a)に示すような状態では正常、図10(b)に示すような状態では異常と判定する。
The
具体的には、許容可能な最大量の液体が付着したノズル13の先端部を撮影した画像よりノズル13および液体の各輪郭データを比較基準として記憶しておく。そして、判定対象とする画像の各輪郭データと比較基準の各輪郭データを比較し、液体の輪郭データが比較基準の輪郭データを超えている場合に、ノズル異常と判定する。
Specifically, the contour data of the
また、ノズルチェック部52は、球状体31が形成されている状態で撮影したノズル13の先端部とその周囲の画像に基づき、球状体31がノズル13の開口よりも上に這い許容量を超えて上がっている場合にも、ノズル異常と判定する。
In addition, the
図10(a)(b)に、球状体31を形成した状態の正常と判定されるノズル13の断面図を示す。図10(a)は、ノズル13に何の問題もない場合で、開口に真円度の高い球状体31が形成されている。図10(b)は、ノズル13の開口よりも上への若干の液体の這い上がりはあるが、許容範囲である状態である。
10A and 10B are sectional views of the
一方、図10(c)に、球状体31を形成した状態の異常と判定されるノズル13の断面図を示す。ノズル13の開口よりも上へ、球状体31の体積に影響を及ぼすほどに液体が這い上がっている状態である。球状体31の真円度も低い。
On the other hand, FIG. 10C shows a cross-sectional view of the
ノズルチェック部52は、球状体31を形成した状態で撮影したノズル13の先端部とその周囲の画像に基づき、図10(a)(b)に示すような状態では正常、図10(c)に示すような状態では異常と判定する。
The
具体的には、図11に示すように、ノズル13の開口位置からの這い上がりに対する閾値を設定しておく。そして、液体の輪郭データより液体が閾値を超えて這い上がっている場合にノズル異常と判定する。図11の例では、輪郭データの点列データ部分に異常をきたしており、這い上がりに対する閾値を超えている。
Specifically, as shown in FIG. 11, a threshold value for scooping from the opening position of the
ノズルクリーニング指示部56は、ノズル異常有りと判定すると、ノズルクリーニング指示部56とエラー表示指示部57とに、ノズル異常有りを通知する。
When determining that there is a nozzle abnormality, the nozzle
体積検出部53は、球状体31の輪郭データに基づいて、球状体31の体積を演算して検出するものである。
The
具体的には、体積検出部53は、球状体31の輪郭データに基づいて球状体31の上端から下端までの距離L1を算出してその半値を半径rとし、球の体積の公式「4/3πr3」を用いて演算することで、球状体31の体積を算出する。体積検出部53は、球状体31を撮影したはずの輪郭データに基づいて、球状体31の直径L1を算出できない場合は、吐出性能の不良であるとして、エラー表示指示部57に、吐出性能不良を通知する。
Specifically, the
なお、ここでは、球の体積の公式を利用して体積を算出する構成を例示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、輪郭データとそれに対応した体積とが関連付けられたテーブルを記憶させておき、抽出された輪郭データとテーブルの輪郭データとを比較することで、抽出された輪郭データの体積を求めるような構成であってもよい。 Here, the configuration for calculating the volume using the formula of the volume of the sphere is illustrated. However, the present invention is not limited to this. A table in which contour data and a volume corresponding to the contour data are associated with each other is stored, and the extracted contour data is compared with the contour data of the table. The configuration may be such that the volume of the contour data is obtained.
体積誤差検出部54は、体積検出部53で算出された球状体31の体積(実液滴量)と理論液滴量との差を検出するものである。理論液滴量とは、当該球状体31を形成するにあたり、加圧供給器15が液体をノズル13へと押し出した液体量(体積)である。
The volume
具体的には、体積誤差検出部54は、体積検出部53で算出された球状体31の体積と、理論液滴量とを比較し、算出された球状体31の体積と理論液滴量との差を体積誤差として算出する。
Specifically, the volume
設定圧調整部55は、体積誤差検出部54で検出された体積誤差に基づいて、加圧供給器15の設定圧の調整が要か否かを判定し、要の場合に、加圧供給器15の理論液滴量を調整するフィードバック制御を行うものである。
Based on the volume error detected by the
ノズルクリーニング指示部56は、ノズルチェック部52よりノズル異常有りが通知されると、ノズルクリーニング装置71にノズル13のクリーニングを指示する。
The nozzle
エラー表示指示部57は、ノズルチェック部52よりノズル異常有りが通知されると、表示部73にノズルクリーニング中であることを知らせるメッセージ等を表示させる。なお、ノズルクリーニングを自動で行うようになっていない構成では、ノズルクリーニングを要求するメッセージを表示したり、ノズルクリーニングを促すランプを点灯させたりするなどでもよい。
When the
また、エラー表示指示部57は、体積検出部53より吐出性能不良が通知されると、表示部73に吐出性能に不良があることを知らせるメッセージ等を表示させる。吐出性能に不良があることを通知するランプを点灯させたりするなどでもよい。
In addition, when the ejection performance failure is notified from the
第2分析制御部18における粒度分布測定部58は、上述したように、画像イメージング法による粒度分布の測定と、レーザー光散乱法による粒度分布の測定とを行うものである。
As described above, the particle size
図12(a)(b)に、薄層化された液体を撮影した画像を示す。図12(a)(b)は薄層化された液体の同じ部分を撮影したものであるが、図12(a)は、通常の光で撮影したもので、図12(b)は、蛍光体粒子が励起する単一波長の光を照明して撮影したものである。粒度分布測定部58は、画像イメージング法にて粒度分布を計測するにあたり、図12(b)の画像を用いる。
12 (a) and 12 (b) show images obtained by photographing the thinned liquid. 12 (a) and 12 (b) are images of the same part of the thinned liquid, while FIG. 12 (a) is an image taken with ordinary light, and FIG. 12 (b) is a fluorescence image. Photographed by illuminating single-wavelength light excited by body particles. The particle size
薄層化された液滴を撮影した視野サイズ内の画像に対し、X−Yスキャンを行って、画像内に含まれる各蛍光体粒子のサイズX(X方向の最大値と最小値)とサイズY(Y方向の最大値と最小値)と、蛍光体粒子の個数の情報を取得する。そして、取得したこれらの情報と撮影素子の画素数より、視野サイズ内の画像に占める蛍光体粒子の面積を求め、粒度分布を測定する。 An X-Y scan is performed on the image within the field-of-view size obtained by photographing the thinned droplet, and the size X (maximum value and minimum value in the X direction) and size of each phosphor particle included in the image Information on Y (maximum value and minimum value in the Y direction) and the number of phosphor particles is acquired. Then, from the acquired information and the number of pixels of the imaging element, the area of the phosphor particles in the image within the visual field size is obtained, and the particle size distribution is measured.
また、粒度分布測定部58は、先に説明したレーザー光散乱法にて粒度分布を計測する。レーザー光源28、X−Yスキャナを用いて、図5の上部に示すように、プレパラート部2の上下2枚の透明板81・82に挟まれた液体70の薄層にレーザー光を集束レンズを介して照射してX−Yスキャンし、光検出器29にて散乱光を検出して検出信号を生成する。
Further, the particle size
粒度分布測定部58は、検出信号の波長の長さによって蛍光体粒子の粒径dを計測し、また、検出数によって蛍光体粒子の個数を計測する。粒度分布測定部58は、X−Yスキャンを行って、視野サイズ内の蛍光体粒子の波長に対応した粒径と個数の情報を取得し、蛍光体粒子の粒度分布を測定する。
The particle size
色度予測部59は、蛍光体粒子の粒度分布(単位面積あたり粒度分布)に基づいて、換言すると、単位面積あたりの粒径とその個数とが判明することで、これらを用いて液体の体積に対する蛍光体粒子の密度と面積比とを算出する。蛍光体粒子の比重が既知であることで、蛍光体粒子の密度を求めることができる。蛍光体粒子が球体として扱う。色度予測部59は、求めた密度と面積比とから色度の予測値)を求める(図5の下部に示す色度図参照)。
Based on the particle size distribution (particle size distribution per unit area) of the phosphor particles, the
なお、色度予測部59は、画像イメージング法による粒度分布に基づいて、色度を予測してもよい。
Note that the
色度実測部60は、上下2枚の透明板81・82に挟まれた液体70の薄層に単一レーザー光を照射させ、蛍光体粒子を励起させる。色度実測部60は、蛍光体粒子によって励起された光の波長を波長分布検出装置にて検出することで得られたデータを元に、色度(実測値)を測定する(図6の下部に示す色度図参照)。
The
色度予測部69および色度実測部60は、試算した色度範囲、あるいは実測した色度に基づいて、液体中の蛍光体粒子の分散性の良否を判定する。前述したように、図5の下部に示す予測値の色度座標の範囲に基づいて、色度が所望する色度座標より外れている場合は、所望する色度座標に入るように液体における蛍光体粒子の分散状態を調整する必要がある。同様に、図6の下部に示す実測値の色度座標に基づいて、色度座標が所望する色度座標より外れている場合は、所望する色度座標に入るように液体における蛍光体粒子の分散状態を調整する必要がある。
The chromaticity prediction unit 69 and the
樹脂に対する蛍光体粒子のトータル含有量自体が、液体タンク17に貯留する液体を作成する際に調整されている場合は、樹脂に対する蛍光体粒子の分散性を調整すればよい。 When the total content of the phosphor particles relative to the resin is adjusted when the liquid stored in the liquid tank 17 is prepared, the dispersibility of the phosphor particles relative to the resin may be adjusted.
予め液体攪拌状態で液滴を採取して上記手法にて色度座標が所定座標にあるかどうかを求めておくと、液滴吐出後の色度変化を管理することもできる。つまり、色度予測部69および色度実測部60は、測定された色度範囲あるいは色度座標に基づいて、液体の色度が予め定める所定範囲内に入るように蛍光体粒子の分散性を制御する。具体的には、本実施の形態の液滴吐出装置1においては、液体攪拌機構72を用いて液体を攪拌するべく、色度予測部69、色度実測部60は、分散状態が不良であると判定すると、攪拌指示部61にそれを通知する。
If a droplet is collected in a liquid stirring state in advance and it is determined whether or not the chromaticity coordinate is at a predetermined coordinate by the above method, the change in chromaticity after the droplet is discharged can be managed. In other words, the chromaticity prediction unit 69 and the
攪拌指示部61は、色度予測部69、色度実測部60より分散状態の不良が通知されると、液体攪拌機構72に液滴吐出ヘッド3内部の液体の蛍光体粒子が均一に分散されるように液体攪拌を指示する。
When the stirring
図13に、液滴吐出装置1におけるキャリブレーション処理の流れを示す。まず、液滴の体積を測定する液滴体積測定処理を実施する(S1)。S1の詳細についてはS10を用いて後述する。次に、液体の分散性を判定する液体分散性判定処理を実施する(S2)。S2の詳細についてはS11を用いて後述する。S1、S2が終了するとS3に進む。
FIG. 13 shows a flow of calibration processing in the
S3では、S1の液滴の体積測定処理において、吐出性能不良有りとの判定が成されたかどうかを判断し、YESの場合は、キャリブレーション処理を終了する。一方、NOの場合はS4に進む。 In S3, it is determined whether or not it is determined in the droplet volume measuring process in S1 that there is a defective ejection performance. If YES, the calibration process is terminated. On the other hand, if NO, the process proceeds to S4.
S4では、S1の液滴体積測定処理において、ノズル異常有りとの判定が成されたかどうかを判断し、YESの場合は、S5に進んでノズルクリーニングを実施した後、S6に進む。一方、NOの場合は、S5をスキップしてS6に進む。 In S4, it is determined whether or not it is determined that there is a nozzle abnormality in the droplet volume measurement process in S1, and if YES, the process proceeds to S5 to perform nozzle cleaning, and then proceeds to S6. On the other hand, if NO, skip S5 and proceed to S6.
S6では、S1の液滴体積測定処理において、加圧供給器15の設定圧の調整要との判定が成されたかどうかを判断し、YESの場合は、S7に進んで設定圧の調整を実施した後、S8に進む。一方、NOの場合は、S7をスキップしてS8に進む。 In S6, in the droplet volume measurement process in S1, it is determined whether or not it is determined that the set pressure of the pressurization supply unit 15 needs to be adjusted. If YES, the process proceeds to S7 and the set pressure is adjusted. After that, the process proceeds to S8. On the other hand, if NO, skip S7 and proceed to S8.
S8では、S2の液体分散性判定処理において、液体が分散不良であるとの判定が成されたかどうかを判断し、YESの場合は、S9に進んで液体の攪拌を実施した後、キャリブレーション処理を終了する。一方、NOの場合は、S9をスキップしてキャリブレーション処理を終了する。 In S8, it is determined in the liquid dispersibility determination process in S2 whether or not it is determined that the liquid is poorly dispersed. If YES, the process proceeds to S9 and the liquid is stirred, and then the calibration process is performed. Exit. On the other hand, if NO, step S9 is skipped and the calibration process is terminated.
図14に、液滴体積測定処理の流れを示す。まず、第1カメラ7は、加圧供給器15に圧を印加していない状態、つまり、ノズル13へ液体を押し出していない状態で、ノズル13の先端部とその周囲を撮影する(S11)。第1分析制御部9は、S11で撮影された画像のデータを取得し(S12)、ノズル13および液体の輪郭データを取得する(S13)。
FIG. 14 shows the flow of the droplet volume measurement process. First, the first camera 7 takes a picture of the tip of the
次に、第1分析制御部9は、S13で取得された輪郭データに基づいて、ノズル13に付着している液体の量に基づいてノズル13の異常の有無を判定する(S14)。S14で異常有りの場合は、液滴体積測定処理を終了し、異常無しの場合のみS15に進む。
Next, the first analysis control unit 9 determines whether there is an abnormality in the
S15では、加圧供給器15が、理論液滴量をノズル13へと押し出す設定圧を印加する。一方、第1カメラ7は、ノズル13の先端部とその周囲を撮影する(S16)。第1分析制御部9は、S16で撮影された画像のデータより飛び出す直前の球状体31が写っている画像データを取得し(S17)、ノズル13および液体の輪郭データを取得する(S18)。
In S <b> 15, the pressurizer 15 applies a set pressure that pushes the theoretical droplet amount to the
次に、第1分析制御部9は、S18で取得された輪郭データに基づいて、ノズル13の先端部の開口より這い上がっている液体が這い上がりに対する閾値を超えているかどうかでノズル13の異常の有無を判定する(S19)。S19で異常有りの場合は、液滴の体積測定処理を終し、異常無しの場合のみS20に進む。
Next, the first analysis control unit 9 determines whether the
S20では、分析・制御部9は、球状体31の輪郭データに基づいて球状体31の上端から下端までの距離L1を算出し、S21では、L1の半値を半径rとして球状体31の体積を算出する。
In S20, the analysis / control unit 9 calculates a distance L1 from the upper end to the lower end of the
次に、分析・制御部9は、S21で算出した球状体31の体積と、S15で印加した設定圧の理論液滴量とを比較して、差分を体積誤差として算出する(S22)。次いで、分析・制御部9は、S22で算出された体積誤差に基づいて、加圧供給器15の設定圧の調整要否を判定し、液滴の体積測定処理を終了する。
Next, the analysis / control unit 9 compares the volume of the
なお、図14では、体積測定処理は球状体31の距離L1の算出および続く体積の算出を1回行って加圧供給器15の設定圧の調製を行う構成としているが、複数回体積を算出し、その平均を用いて行う構成としてもよい。
In FIG. 14, the volume measurement process is configured to calculate the distance L1 of the
図15に、液体分散性判定処理の流れを示す。まず、液滴吐出ヘッド3が、プレパラート部2の下側の透明板上に液滴を吐出する(S32)。次に、プレパラート部2は、下側の透明板の上に上側の透明板を重ねて液滴を挟みこんで薄層化する(S32)。
FIG. 15 shows the flow of the liquid dispersibility determination process. First, the
第3カメラ12が、下側の透明板82側より薄層化された液滴を撮影する(S33)。第2分析制御部18の粒度分布測定部58は、S33で撮影された画像のデータを取得し(S34)、画像イメージング法で液体中の蛍光体粒子の粒度分布を測定する(S35)。
The
次いで、第2分析制御部18の粒度分布測定部58は、レーザー光を照射して、下側の透明板72側より薄層化された液滴をX−Yスキャンして(S36)、レーザー光散乱法で液体中の蛍光体粒子の粒度分布を測定する(S37)。
Next, the particle size
次に、第2分析制御部18の色度予測部59は、S34、或いはS36で得られたデータより求まる面積比と、液体の体積に対する蛍光体粒子の密度とから、色度の予測値を算出する(S38)。
Next, the
次に、第2分析制御部18の色度実測部60は色度を実測する。第2分析制御部18は、粒度分布測定部58、色度予測部59、色度実測部60の測定、算出結果を基に、液体中の蛍光体粒子の分散性の良否を判定(S40)。
Next, the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
1 液滴吐出装置
3 液滴吐出ヘッド
5 テーブル
7 第1カメラ
9 第1分析制御部
12 第3カメラ
10 分散性監視部
13 ノズル
15 加圧供給器
18 第2分析制御部
19 吐出性監視部
31 球状体
52 ノズルチェック部(良否判定部)
53 体積検出部(体積演算部)
54 体積誤差検出部(フィードバック制御部)
55 設定圧調整部(フィードバック制御部)
56 ノズルクリーニング指示部(ノズルクリーニング部)
57 エラー表示指示部
58 粒度分布測定部
59 色度予測部
60 色度実測部
61 攪拌指示部
71 ノズルクリーニング装置(ノズルクリーニング部)
72 液体攪拌機構(分散性調整部)
DESCRIPTION OF
53 Volume detector (volume calculator)
54 Volume error detector (feedback controller)
55 Set pressure adjustment unit (feedback control unit)
56 Nozzle cleaning instruction section (nozzle cleaning section)
57 Error
72 Liquid stirring mechanism (dispersibility adjusting part)
Claims (5)
ノズルの先端部に形成された離隔する直前の液滴とノズルとを撮影し、撮影した画像データに基づいて液滴のノズル外周部への這い上がり量を検出し、離隔する直前の液滴の良否を判定する良否判定ステップと、
前記良否判定ステップにて良と判定された液滴の体積を、前記這い上がり量の検出に用いた画像データに基づいて算出する体積演算ステップとを備えたことを特徴とする液滴量測定方法。 A droplet amount measuring method for measuring a droplet amount discharged from a nozzle,
Photograph the droplet and nozzle formed just before the separation formed at the tip of the nozzle, detect the amount of droplet rising to the outer periphery of the nozzle based on the captured image data, and detect the droplet just before separation A pass / fail judgment step for judging pass / fail;
A droplet amount measuring method comprising: a volume calculating step of calculating a volume of a droplet determined to be good in the pass / fail determination step based on image data used for detecting the amount of scooping .
ノズルの先端部に形成された離隔する直前の液滴とノズルを撮影する撮影部と、
前記撮影部にて撮影された画像データに基づいて液滴のノズル外周部への這い上がり量を検出し、離隔する直前の液滴の良否を判定する良否判定部と、
前記良否判定部にて良と判定された液滴の体積を、前記這い上がり量の検出に用いた画像データに基づいて算出する体積演算部と、
前記体積演算部にて算出された液滴の体積に基づいて、前記加圧供給器における液体の押し出し量を調整するフィードバック制御部とを有することを特徴とする液滴吐出装置。 In a liquid droplet ejection apparatus that ejects liquid droplets from a nozzle by extruding liquid from a pressure supply unit connected to the nozzle,
An imaging unit that images the nozzle formed immediately before separation and the nozzle formed at the tip of the nozzle;
A pass / fail judgment unit for detecting the amount of liquid droplets rising to the outer periphery of the nozzle based on the image data photographed by the photographing unit and judging the quality of the liquid droplet just before separation;
A volume calculation unit that calculates the volume of the liquid droplet determined to be good by the quality determination unit based on the image data used to detect the amount of scooping;
A droplet discharge apparatus comprising: a feedback control unit that adjusts a liquid push-out amount in the pressurization supply unit based on a volume of the droplet calculated by the volume calculation unit.
液体を透明板の間に挟み込み、液体に含まれる粒子のうちの最大径を有する粒子の径の厚みに薄層化する薄層化ステップと、
薄層化された液体にレーザー光を照射してスキャンして得られる散乱光に基づいて粒度分布を測定する粒度分布測定ステップとを備えたことを特徴とする粒度分布測定方法。 A particle size distribution measuring method for measuring a particle size distribution of particles contained in a liquid using a laser light scattering method,
A thinning step of sandwiching the liquid between the transparent plates and thinning to a thickness of the diameter of the particles having the largest diameter among the particles contained in the liquid;
A particle size distribution measuring method comprising: a particle size distribution measuring step for measuring a particle size distribution based on scattered light obtained by irradiating a laser beam to a thin layered liquid and scanning.
透明板の間に挟まれ、液体に含まれる粒子のうちの最大径を有する粒子の径の厚みに薄層化された液体にレーザー光を照射して走査し、得られる散乱光に基づいて粒度分布を測定する粒度分布測定部と、
前記粒度分布測定部にて測定された粒度分布に基づいて、液体中の蛍光体粒子の密度と面積比を算出して液体の色度を予測する色度予測部とを有することを特徴とする液滴吐出装置。 In a liquid droplet ejection apparatus that ejects liquid droplets from a nozzle by extruding liquid from a pressure supply unit connected to the nozzle,
Laser is irradiated to the liquid that is sandwiched between the transparent plates and thinned to the diameter of the largest particle among the particles contained in the liquid and scanned, and the particle size distribution is determined based on the obtained scattered light. A particle size distribution measuring unit to be measured;
A chromaticity prediction unit that predicts the chromaticity of the liquid by calculating the density and area ratio of the phosphor particles in the liquid based on the particle size distribution measured by the particle size distribution measurement unit. Droplet discharge device.
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