JP2020151939A - Droplet discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a liquid drop ejection device.
インクジェット方式の液滴吐出装置において、吐出された複数の液滴を同時に検知する方法として、例えばレーザ光線を液滴に当て、生じた散乱光を受光手段で検出する方法が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 In an inkjet type droplet ejection device, as a method of simultaneously detecting a plurality of ejected droplets, for example, a method of irradiating a droplet with a laser beam and detecting the generated scattered light with a light receiving means is known (for example). , Patent Document 1).
しかしながら、散乱光によって液滴を検出する方法では、同一のタイミングで吐出した複数の液滴を検知するためには、レーザー光線の光路上から外れた位置、即ち散乱光が向かう方向に、同時に吐出する液滴の数以上の受光素子を設ける必要があり、コストが掛かり、装置が大型化する懸念がある。 However, in the method of detecting droplets by scattered light, in order to detect a plurality of droplets ejected at the same timing, they are simultaneously ejected at a position deviating from the optical path of the laser beam, that is, in the direction in which the scattered light is directed. It is necessary to provide more light receiving elements than the number of droplets, which is costly and there is a concern that the device will become large.
一方、レーザー光線の光路上に1つの受光素子を設け、光路上を液滴が通過することによるレーザ光線の一時的な入力遮断を検出することで液滴を検出する方法も知られており、液滴の検出を1つの受光素子で行うために、低コストで小型化が可能な液滴吐出装置にすることができる。 On the other hand, a method is also known in which one light receiving element is provided on the optical path of the laser beam and the droplet is detected by detecting a temporary input blockage of the laser beam due to the droplet passing on the optical path. Since the droplet is detected by one light receiving element, it is possible to obtain a droplet ejection device that can be miniaturized at low cost.
このように、液滴の検出を1つの受光素子で行う方法では、複数の液滴を互いに所定の時間差(ズレ時間)を確保して順次吐出させる必要がある。しかしながら、吐出口における液体表面のメニスカスは、液滴を吐出した直後から一定の時間、上下に振動しているため、液滴の吐出間隔が短いと吐出タイミングにズレが生じやすく、1つの受光素子で複数の吐出口から吐出される液滴を安定して検出することが難しいという課題があった。 As described above, in the method of detecting the droplets with one light receiving element, it is necessary to sequentially eject the plurality of droplets with a predetermined time difference (deviation time) from each other. However, since the meniscus on the liquid surface at the discharge port vibrates up and down for a certain period of time immediately after the droplets are ejected, the ejection timing tends to shift if the droplet ejection interval is short, and one light receiving element. There is a problem that it is difficult to stably detect droplets ejected from a plurality of ejection ports.
本発明は、複数の吐出口から吐出された複数の液滴を、1つの受光部で安定して確実に検出することができる液滴吐出装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a liquid drop ejection device capable of stably and surely detecting a plurality of droplets ejected from a plurality of ejection ports with one light receiving unit.
上記課題を解決するための手段としての本発明の液滴吐出装置は、複数の吐出口が配列線に沿って配された液滴吐出手段と、それぞれの吐出口から吐出される液滴の吐出タイミングを制御する制御手段と、前記配列線に対して所定の間隔を保って前記配列線と平行に液滴検知光線を照射する1つの光線照射手段と、前記液滴検知光線を受光する1つの受光手段と、を有し、前記制御手段は、隣接する吐出口どうしの間に所定のズレ時間を保って、前記配列線上の一端側の吐出口から他端側の吐出口に向かって順に前記液滴を吐出する動作を複数サイクル繰り返し、かつ、任意の吐出口から吐出される液滴の吐出間隔時間が、1サイクル分の前記ズレ時間の合計時間よりも長くなるように制御する。 The droplet ejection device of the present invention as a means for solving the above problems includes a droplet ejection means in which a plurality of ejection ports are arranged along an array line and ejection of droplets ejected from the respective ejection ports. A control means for controlling the timing, one light beam irradiating means for irradiating the droplet detection ray in parallel with the array line at a predetermined interval with respect to the array line, and one light receiving the droplet detection ray. The control means has a light receiving means, and the control means keeps a predetermined deviation time between adjacent discharge ports, and sequentially describes the discharge port from one end side to the other end side discharge port on the array line. The operation of ejecting the droplets is repeated for a plurality of cycles, and the ejection interval time of the droplets ejected from an arbitrary ejection port is controlled to be longer than the total time of the deviation time for one cycle.
本発明は、1つの受光素子で複数の吐出口から吐出される液滴を安定して確実に検出することが可能になる。 The present invention makes it possible to stably and reliably detect droplets ejected from a plurality of ejection ports with one light receiving element.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態の液滴吐出装置について説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 Hereinafter, the liquid drop ejection device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments shown below is specifically described in order to better understand the gist of the invention, and is not limited to the present invention unless otherwise specified. Further, in the drawings used in the following description, in order to make the features of the present invention easy to understand, the main parts may be enlarged and shown, and the dimensional ratios of the respective components are the same as the actual ones. Is not always the case.
図1は、本発明の一実施形態の液滴吐出装置の一例を示す概略図である。
図2は、図1の液滴吐出手段を下側から見た時の平面図である。
本実施形態の液滴吐出装置1は、液滴吐出手段10、液滴検出手段20、及び制御手段30を有している。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a liquid drop model of the embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the liquid drop ejection means of FIG. 1 when viewed from below.
The droplet ejection device 1 of the present embodiment includes a droplet ejection means 10, a droplet detecting means 20, and a controlling
液滴吐出手段10は、液滴Dを形成する液体Rが貯留される略立方体の液体保持部11と、この液体保持部11の底面11aに形成された複数の吐出口(ノズル)12と、液体保持部11の上部で、それぞれの吐出口に対応する位置に形成された複数の駆動部13と、この駆動部13に接するように形成された膜状部材14と、を備えている。
The droplet ejection means 10 includes a substantially cubic
吐出口12は、例えば円形の貫通口からなり、その開口径は、液体Rが表面張力によって吐出口12から流出しない程度とされている。本実施形態では、液体保持部11の底面11aの長手方向に沿って設定された仮想線である配列線L1に沿って、互いに等間隔に3つの吐出口12a,12b,12cが形成されている。
なお、吐出口12の形成個数は3つに限定されるものではなく、2つ以上、任意の個数の吐出口12が形成されていればよい。
The
The number of
駆動部13は、例えばピエゾ素子などから構成され、隣接して形成された膜状部材14を局部的に振動させて、液体保持部11に貯留された液体Rに圧力を加えることによって、液体Rを吐出口12から液滴Dとして吐出させる。本実施形態では、駆動部13は、3つの駆動部13a,13b,13cからなり、吐出口12a,12b,12cそれぞれ対応して、液滴Dを吐出させる。こうした駆動部13a,13b,13cは、制御手段30から出力される吐出命令信号によって、それぞれ独立して吐出動作が行われる。
The
駆動部13の形状としては、特に制限はなく、膜状部材の形状に合わせて適宜設計することができる。駆動部13としては、例えば圧電素子を適用することができる。圧電素子としては、例えば、圧電材料の上面及び下面に電圧を印加するための電極を設けた構造とすることができる。この場合、駆動部13から圧電素子の上下電極間に電圧を印加することによって膜の面横方向に圧縮応力が加わり、膜状部材14を上下方向に振動させることができる。
The shape of the
駆動部13を圧電素子とした場合の圧電材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)、ビスマス鉄酸化物、ニオブ酸金属物、チタン酸バリウム、又はこれらの材料に金属や異なる酸化物を加えたものなどが挙げられる。これらの中でも、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)が好ましい。
The piezoelectric material when the
膜状部材14は、液体保持部11に保持された液体Rを振幅運動による振動により吐出口12から液滴Dとして吐出させる部材である。本実施形態のように液滴吐出手段10がクローズヘッドの場合には、膜状部材14は液体保持部11の上端部分に固定されている。なお、液滴吐出手段10をオープンヘッドにする場合には、膜状部材14は液体保持部11の下端部に固定すればよい。液体保持部11に保持された液体Rは、膜状部材14の振動により吐出口12から液滴Dとして吐出される。
The film-
膜状部材14の平面形状、大きさ、材質、及び構造については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。膜状部材14の平面形状としては、液体保持部11の形状に合わせればよく、例えば、円形、楕円形、長方形、正方形、菱形などが挙げられる。
The planar shape, size, material, and structure of the film-
膜状部材14の材質としては、柔らかすぎると膜状部材が簡単に振動し、吐出しないときに直ちに振動を抑えることが困難であるため、ある程度の硬さを有する材質を用いることが好ましい。膜状部材14の材質としては、例えば、金属、セラミックス、高分子材料などが挙げられ、具体的には、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニアなどが挙げられる。
As the material of the film-
液体保持部11は、液滴Dを形成するための液体Rを貯留(保持)する部材であり、液滴吐出手段10をオープンヘッドにする場合には、液体保持部11の上部側に大気開放部を形成すればよい。
The
液体保持部11は、形状、大きさ、材質、及び構造については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。液体保持部11の材質としては、液体保持部11に貯留する液体Rに対する付着性の低い材料を用いることが好ましい。
The shape, size, material, and structure of the
液体保持部11の材質の具体例としては、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム等や、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニアなどが挙げられる。また、これら以外にも、材料表面をコーティングすることで液体Rに対する付着性を低下させることも考えられる。例えば、材料表面を前述の金属又は金属酸化物材料でコーティングすることが可能である。
Specific examples of the material of the
なお、本実施形態では、液体保持部11は複数の吐出口12に共通する1つの液槽から構成されているが、これ以外にも、隔壁によって、それぞれの吐出口12ごとに3つの液室に分けて構成することもできる。こうした構成の場合、吐出口12ごとに成分の異なる液滴を吐出することができる。
In the present embodiment, the
こうした液体保持部11に貯留される液体Rは、後述するレーザー光線を透過させない液体であれば、どのようなものであってもよい。例えば、細胞などの粒子が分散されたイオン交換水、蒸留水、純水、生理食塩水などが挙げられる。
The liquid R stored in the
なお、液滴吐出手段10の動作方式は上述した構成に限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、圧電素子を用いた圧電加圧方式、ヒータを用いたサーマル方式、静電引力によって液を引っ張る静電方式等によるインクジェットヘッドなどが挙げられる。これらの中でも、粒子に対する熱や電場のダメージが比較的小さい点から、圧電加圧方式が好ましい。 The operation method of the droplet ejection means 10 is not limited to the above-described configuration, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a piezoelectric pressurization method using a piezoelectric element or a thermal method using a heater. Examples thereof include an inkjet head using a method, an electrostatic method that pulls a liquid by electrostatic attraction, and the like. Among these, the piezoelectric pressurization method is preferable because the heat and electric field damage to the particles are relatively small.
液滴検出手段20は、任意の吐出口12a,12b,12cから吐出された飛翔中の液滴Dを検出するものである。なお、ここでいう飛翔中とは、液滴Dが吐出口12から吐出されてから、被着対象物に液滴Dが着滴するまでの間の状態を指す。
液滴検出手段20は、1つの光線照射手段21と、1つの受光手段22を有している。
The
The
光線照射手段21は、複数の吐出口12が配列された配列線L1に対して所定の距離W1を保って配列線L1と平行になるように液滴検知光線Lsを照射する。液滴検知光線Lsはレーザー光線であればよく、光線照射手段21はレーザー光線を照射可能なレーザー光源が用いられる。
The light beam irradiating means 21 irradiates the droplet detection ray Ls so as to be parallel to the array line L1 while maintaining a predetermined distance W1 with respect to the array line L1 in which the plurality of
光線照射手段21としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、固体レーザー装置、半導体レーザー装置、色素レーザー装置などが挙げられる。固体レーザー装置としては、例えば、YAGレーザー装置、ルビーレーザー装置、ガラスレーザー装置などが挙げられる。 The light beam irradiating means 21 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a solid-state laser device, a semiconductor laser device, and a dye laser device. Examples of the solid-state laser device include a YAG laser device, a ruby laser device, a glass laser device, and the like.
液滴検知光線Lsであるレーザー光線のスポット径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、100μm以上2000μm以下が好ましい。スポット径が100μm以上2000μm以下であると、液滴Dの吐出ばらつきが発生した場合においても液滴Dにレーザー光線が照射される確率が高くなるため、液滴Dを高精度に検出可能であるという利点がある。 The spot diameter of the laser beam, which is the droplet detection ray Ls, is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 100 μm or more and 2000 μm or less. When the spot diameter is 100 μm or more and 2000 μm or less, the probability that the laser beam is irradiated to the liquid drop D is high even when the ejection variation of the liquid drop D occurs, so that the liquid drop D can be detected with high accuracy. There are advantages.
液滴検知光線Lsは連続光線であっても、パルス光線であってもよい。液滴検知光線Lsとしてパルス光線を用いる場合、パルス幅の制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば10μs以下が好ましく、1μs以下がより好ましい。 The droplet detection ray Ls may be a continuous ray or a pulsed ray. When a pulsed ray is used as the droplet detection ray Ls, the pulse width is not limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, 10 μs or less is preferable, and 1 μs or less is more preferable.
液滴検知光線Lsの波長範囲は、検出する液滴Dの構成物を破壊(分解)する波長の光成分を含まないことが好ましい。このため、液滴検知光線Lsは、検出する液滴Dの性質に合わせて選択することが好ましい。 The wavelength range of the droplet detection light Ls preferably does not include an optical component having a wavelength that destroys (decomposes) the constituents of the droplet D to be detected. Therefore, the droplet detection ray Ls is preferably selected according to the properties of the droplet D to be detected.
また、本実施形態では、光線照射手段21の出射側に光フィルター23を備えている。こうした光フィルター23は、例えば、液滴Dの構成物を破壊する波長の光成分を取り除く。これにより、光線照射手段21から照射される液滴検知光線Lsに、液滴Dの構成物を破壊する波長の光成分が含まれていても、当該光成分は光フィルター23によって取り除かれ、液滴検知光線Lsによって液滴Dの構成物が破壊されることを防止できる。 Further, in the present embodiment, the light filter 23 is provided on the emission side of the light irradiation means 21. Such an optical filter 23 removes, for example, an optical component having a wavelength that destroys the constituents of the liquid drop model D. As a result, even if the droplet detection light Ls emitted from the light irradiation means 21 contains a light component having a wavelength that destroys the constituents of the droplet D, the light component is removed by the optical filter 23 and the liquid is removed. It is possible to prevent the constituents of the droplet D from being destroyed by the droplet detection light Ls.
受光手段22は、光線照射手段21から照射される液滴検知光線Lsの光路上に配され、液滴検知光線Lsを受光する。受光手段22としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。受光手段22の具体例としては、フォトダイオード、フォトセンサなどが挙げられる。これらの中でも、光電子増倍管、アバランシェフォトダイオードが好ましい。また、受光手段22として、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)撮像素子、ゲートCCDなどの撮像素子を用いることもできる。 The light receiving means 22 is arranged on the optical path of the liquid drop detection light Ls emitted from the light irradiation means 21 and receives the liquid drop detection light Ls. The light receiving means 22 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Specific examples of the light receiving means 22 include a photodiode, a photo sensor, and the like. Among these, photomultiplier tubes and avalanche photodiodes are preferable. Further, as the light receiving means 22, an image pickup device such as a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image pickup device, or a gate CCD can be used.
本実施形態の液滴検出手段20は、液滴Dの吐出中は光線照射手段21から連続して液滴検知光線Lsを照射する。そして、受光手段22において液滴検知光線Lsの入射が断絶された際に、液滴Dの検出としている。即ち、液滴検知光線Lsの光路を飛翔中の液滴が通過すると、液滴検知光線Lsが液滴Dに吸収されたり、受光手段22以外の方向に液滴検知光線Lsが反射されるので、液滴検知光線Lsの入射が瞬間的に遮断されたタイミングで、受光手段22は制御手段30に向けて液滴検出信号を出力する。 The droplet detection means 20 of the present embodiment continuously irradiates the droplet detection light Ls from the light irradiation means 21 during the discharge of the droplet D. Then, when the incident of the droplet detection ray Ls is interrupted by the light receiving means 22, the droplet D is detected. That is, when a flying droplet passes through the optical path of the droplet detection ray Ls, the droplet detection ray Ls is absorbed by the droplet D or the droplet detection ray Ls is reflected in a direction other than the light receiving means 22. At the timing when the incident of the liquid drop detection ray Ls is momentarily blocked, the light receiving means 22 outputs the liquid drop detection signal to the control means 30.
制御手段30は、CPU、記憶メモリ、およびドライバ回路などから構成される。制御手段30は、複数の駆動部13をそれぞれ任意のタイミングで動作させ、また、光線照射手段21を制御し、受光手段22から出力される液滴検出信号が入力される。
The control means 30 includes a CPU, a storage memory, a driver circuit, and the like. The control means 30 operates the plurality of
以下、本実施形態の液滴吐出装置の作用を図1〜3を参照して説明する。
図3は、液滴吐出装置における液滴の検出動作を示す模式図である。
以下の説明では、複数の吐出口12のうち、一端側の吐出口12aから他端側の吐出口12cに向かって、順に液滴Dを吐出する動作を1サイクルとして、こうしたサイクルを複数回繰り返す動作を想定する。
Hereinafter, the operation of the liquid drop ejection device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 3 is a schematic view showing a droplet detection operation in the droplet ejection device.
In the following description, among the plurality of
まず、制御手段30は駆動部13aに吐出命令信号を出力して、吐出口12aから液滴Da1を吐出させる。次に、予め設定したズレ時間dt1の経過後に、制御手段30は駆動部13bに吐出命令信号を出力して、吐出口12bから液滴Db1を吐出させる。さらに、予め設定したズレ時間dt2の経過後に、制御手段30は駆動部13cに吐出命令信号を出力して、吐出口12cから液滴Dc1を吐出させる。こうして、1サイクル目の液滴吐出動作が完了する。
First, the control means 30 outputs a discharge command signal to the
飛翔している液滴Da1,Db1,Dc1は、それぞれ光線照射手段21から照射されている液滴検知光線Lsの光路上に達すると、液滴検知光線Lsを遮って受光手段22に入射させなくする。こうした液滴検知光線Lsの瞬間的な入射遮断によって、受光手段22はそれぞれの液滴Dの吐出を検出する。 When the flying droplets Da1, Db1, and Dc1 reach the optical path of the droplet detection ray Ls irradiated from the light ray irradiating means 21, they block the droplet detection ray Ls and do not enter the light receiving means 22. To do. The light receiving means 22 detects the ejection of each droplet D by momentarily blocking the incident of the droplet detection ray Ls.
この時、液滴Da1,Db1,Dc1は、互いにズレ時間dtを開けて順次吐出されるので、液滴検知光線Lsの光路上で複数の液滴Dが重なることがない。よって、1つの光線照射手段21と1つの受光手段22からなる液滴検出手段20によって、複数の吐出口12からそれぞれ吐出された複数の液滴Dを個別に認識して検出することができる。
At this time, since the droplets Da1, Db1, and Dc1 are sequentially ejected with a deviation time dt from each other, the plurality of droplets D do not overlap on the optical path of the droplet detection ray Ls. Therefore, the droplet detecting means 20 including one light emitting means 21 and one light receiving means 22 can individually recognize and detect a plurality of droplets D ejected from the plurality of
また、制御手段30は予め設定された液滴Dの吐出速度(飛翔速度)と、吐出口12と液滴検知光線Lsの光路との距離W1とから、吐出されたそれぞれの液滴Dが液滴検知光線Lsの光路上に達する検出時間を設定し、それぞれの吐出口12に対して液滴Dの吐出命令信号を出力してから検出時間が経過しても、受光手段22から液滴検出信号が出力されない時には、対応する吐出口12から液滴が吐出されない不吐出が生じたことを記憶する。
Further, in the control means 30, each of the droplets D ejected is liquid from the preset ejection speed (flying speed) of the droplet D and the distance W1 between the
次に、制御手段30は駆動部13aを動作させて、吐出口12aから2サイクル目の液滴Da2を吐出させる。この時、制御手段30は、吐出口12aから液滴Daを吐出させる吐出間隔時間(サイクル)、例えば、1サイクル目の液滴Da1を吐出してから2サイクル目の液滴Da2を吐出するまでの吐出間隔時間T’1は、1サイクル分のズレ時間の合計時間(dt1+dt2)よりも長くなるように制御する(dt1+dt2<T’1)。
Next, the control means 30 operates the
全ての液滴Dの吐出速度は同一であるので、こうした制御を行うことによって、吐出口12cから吐出された1サイクル目の液滴Dc1が液滴検知光線Ls上に達したときに、吐出口12aから吐出された2サイクル目の液滴Da2は、液滴Dc1に対して吐出方向に沿って十分に間隔をあけて飛翔する。
Since the ejection speeds of all the liquid drops D are the same, by performing such control, when the first cycle droplet Dc1 ejected from the
これにより、液滴Dc1と液滴Da2が同時に液滴検知光線Lsの光路上で重なってしまうことがない。よって、受光手段22は、吐出口12cから吐出された1サイクル目の液滴Dc1と、吐出口12aから吐出された2サイクル目の液滴Da2とを、別々の液滴として認識して確実に検出することが可能になる。
As a result, the droplet Dc1 and the droplet Da2 do not overlap on the optical path of the droplet detection ray Ls at the same time. Therefore, the light receiving means 22 reliably recognizes the first cycle liquid drop Dc1 discharged from the
他の吐出口12b,12cについても、吐出間隔時間T’2、T’3がそれぞれ1サイクル分のズレ時間の合計時間(dt1+dt2)よりも長くなるように制御する(dt1+dt2<T’2、dt1+dt2<T’3)。これによって、2サイクル目の液滴Db2,Dc2も同様に他の液滴と重なることなく液滴検知光線Lsの光路上を通過する。
For the
制御手段30がこうした制御を行うことで、全ての吐出口12において、吐出のサイクルを繰り返しても、吐出された全ての液滴Dが液滴検知光線Lsの光路上で互いに重なってしまうことがなく、吐出された全ての液滴Dをそれぞれ個別に受光手段22によって確実に検出することができる。
By performing such control by the control means 30, even if the ejection cycle is repeated at all the
図4は、吐出口における溶液のメニスカスの振動振幅の時間推移を示す説明図である。
図4に示すように、吐出口12aの吐出間隔時間T1が短い間隔であると、液滴Dの吐出による吐出口12aのメニスカスの振動振幅が収まりきらないうちに、次の液滴Dを吐出することになる。このような状態では吐出が安定して行われなくなり、また吐出間隔時間T1,T2、T3で互いにズレた場合は、それぞれの吐出口12でメニスカスの振動状態が異なったまま液滴Dを吐出するために、吐出が正常である吐出口12と、吐出が異常である吐出口12とが生じてしまう。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the time transition of the vibration amplitude of the meniscus of the solution at the discharge port.
As shown in FIG. 4, when the discharge interval time T1 of the
しかし、本実施形態では、吐出口12は、1サイクル目の吐出が完了してメニスカスの振動が収まった吐出間隔時間T’1、T’2、T’3でそれぞれ2サイクル目の吐出を行うため、複数サイクル吐出を繰り返しても安定して液滴Dを吐出させることができる。
However, in the present embodiment, the
次に、制御手段によって駆動部を制御する方法の一例を説明する。
図5は、制御手段が駆動部を制御する流れを示すフローチャートである。
制御手段30は、液滴Dの吐出にあたって、まず、目標液滴速度sp1を設定する(S1)。次に、駆動部13に加える印加電圧v1を設定する(S2)。そして、液滴Dの吐出を行う駆動部13に吐出命令信号を出力する(S3)。また、同時に吐出命令信号を出力した時間t1をメモリに記録する(S4)。
Next, an example of a method of controlling the drive unit by the control means will be described.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow in which the control means controls the drive unit.
The control means 30 first sets the target droplet velocity sp1 when ejecting the droplet D (S1). Next, the applied voltage v1 applied to the
吐出命令信号が入力された駆動部13は、設定された印加電圧v1で液体Rに振動を加える。これにより、対応する吐出口12から液滴Dが吐出される(S5)。次に、制御手段30は光線照射手段21から液滴検知光線Lsを照射させ、吐出させた液滴Dに当てる(S6)。そして、受光手段22で液滴Dを検出すると、受光手段22は液滴検出信号を制御手段30に出力する(S7)。
The
制御手段30は、吐出命令信号を出力した時間t1から液滴検出信号が入力されるまでの時間(検出時間)t2と、吐出口12と液滴検知光線Lsの光路との距離W1とから、実際の液滴吐出速度(飛翔速度)sp2を算出する(S8)。そして、sp2がsp1と等しい場合、最初に設定した印加電圧v1を駆動部13に加えて液滴Dの吐出を行う(S9)。一方、sp2がsp1と異なっていた場合、再び駆動部13に加える印加電圧v1を設定する(S2)。
The control means 30 is based on the time t1 from which the ejection command signal is output to the time (detection time) t2 until the droplet detection signal is input and the distance W1 between the
このように、制御手段30は、任意の吐出口12に対する液滴Dの吐出命令信号と、受光手段22から出力される液滴検出信号との時間差である検出時間t2に基づいて、実際の液滴吐出速度sp2を算出する。
As described above, the control means 30 is the actual liquid based on the detection time t2, which is the time difference between the discharge command signal of the droplet D for the
そして、制御手段30は、液滴吐出速度sp2に基づいて、液滴吐出手段10を構成する駆動部13に印加する印加電圧v1を補正し、全ての吐出口12から吐出される液滴Dの液滴吐出速度sp2が均一になるように制御する。
Then, the control means 30 corrects the applied voltage v1 applied to the
これにより、液滴Dの吐出速度が安定し、液滴検出手段20によって液滴Dを安定して正確に検出することができ、かつ、駆動部13に駆動電圧を印加しても液滴Dが吐出されない不吐出の発生を抑制することができる。
As a result, the ejection speed of the droplet D is stable, the droplet D can be detected stably and accurately by the
以上、本発明の一実施形態を説明したが、こうした実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。こうした実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although one embodiment of the present invention has been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. Such an embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention as well as the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
本発明は、以下の態様を含む。
[1]複数の吐出口が配列線に沿って配された液滴吐出手段と、それぞれの吐出口から吐出される液滴の吐出タイミングを制御する制御手段と、前記配列線に対して所定の間隔を保って前記配列線と平行に液滴検知光線を照射する1つの光線照射手段と、前記液滴検知光線をする1つの受光手段と、を有し、
前記制御手段は、隣接する吐出口どうしの間に所定のズレ時間を保って、前記配列線上の一端側の吐出口から他端側の吐出口に向かって順に前記液滴を吐出する動作を複数サイクル繰り返し、かつ、任意の吐出口から吐出される液滴の吐出間隔時間が、1サイクル分の前記ズレ時間の合計時間よりも長くなるように制御することを特徴とする液滴吐出装置である。
[2]前記光線照射手段は、前記液滴の構成物を破壊する波長の光成分を取り除く光フィルターを備えていることを特徴とする前記[1]に記載の液滴吐出装置である。
[3]前記制御手段は、任意の吐出口に対する液滴の吐出命令信号と、前記受光手段から出力される液滴検出信号との時間差である検出時間に基づいて、液滴吐出速度を算出することを特徴とする前記[1]または[2]に記載の液滴吐出装置である。
[4]前記制御手段は、前記液滴吐出速度に基づいて、前記液滴吐出手段を構成する駆動部に印加する駆動電圧を補正し、全ての吐出口から吐出される液滴の吐出速度が均一になるように制御することを特徴とする前記[3]に記載の液滴吐出装置である。
[5]前記制御手段は、任意の吐出口に対して吐出動作をさせた後、前記検出時間が経過しても前記受光手段が液滴を検出しない場合、当該吐出口は液滴が不吐出であったことを記録することを特徴とする前記[3]または[4]に記載の液滴吐出装置である。
The present invention includes the following aspects.
[1] A liquid drop ejection means in which a plurality of ejection ports are arranged along an array line, a control means for controlling the ejection timing of droplets ejected from the respective ejection ports, and predetermined arrangement lines. It has one light beam irradiating means for irradiating the droplet detection light beam in parallel with the array line at intervals, and one light receiving means for irradiating the liquid drop detection light beam.
The control means performs a plurality of operations of ejecting the droplets in order from the ejection port on one end side to the ejection port on the other end side on the array line while maintaining a predetermined deviation time between adjacent ejection ports. It is a liquid drop ejection device characterized in that the cycle is repeated and the ejection interval time of droplets ejected from an arbitrary ejection port is controlled to be longer than the total time of the deviation time for one cycle. ..
[2] The droplet ejection device according to the above [1], wherein the light beam irradiating means includes an optical filter for removing a light component having a wavelength that destroys the constituents of the droplet.
[3] The control means calculates the liquid drop ejection speed based on the detection time, which is the time difference between the droplet ejection command signal for an arbitrary ejection port and the droplet detection signal output from the light receiving means. The droplet ejection device according to the above [1] or [2].
[4] The control means corrects the drive voltage applied to the drive unit constituting the liquid drop ejection means based on the droplet ejection speed, and the ejection speed of the droplets ejected from all the ejection ports is adjusted. The droplet ejection device according to the above [3], which is controlled so as to be uniform.
[5] If the light receiving means does not detect a liquid drop model even after the detection time has elapsed after the control means has caused a discharge operation to an arbitrary discharge port, the liquid drop model is not discharged from the discharge port. The liquid drop ejection device according to the above [3] or [4], wherein the liquid drop model is recorded.
1 液滴吐出装置
10 液滴吐出手段
11 液体保持部
12 吐出口(ノズル)
13 駆動部
14 膜状部材
20 液滴検出手段
21 光線照射手段
22 受光手段
23 光フィルター
30 制御手段
D 液滴
R 液体
1
13
Claims (5)
前記制御手段は、隣接する吐出口どうしの間に所定のズレ時間を保って、前記配列線上の一端側の吐出口から他端側の吐出口に向かって順に前記液滴を吐出する動作を複数サイクル繰り返し、かつ、任意の吐出口から吐出される液滴の吐出間隔時間が、1サイクル分の前記ズレ時間の合計時間よりも長くなるように制御することを特徴とする液滴吐出装置。 A liquid drop ejection means in which a plurality of ejection ports are arranged along the array line, a control means for controlling the ejection timing of the droplets ejected from the respective ejection ports, and a predetermined interval with respect to the array line are maintained. It has one light beam irradiating means for irradiating the droplet detection light beam in parallel with the array line, and one light receiving means for receiving the liquid drop detection light beam.
The control means performs a plurality of operations of ejecting the droplets in order from the ejection port on one end side to the ejection port on the other end side on the array line while maintaining a predetermined deviation time between adjacent ejection ports. A droplet ejection device characterized in that the cycle is repeated and the ejection interval time of droplets ejected from an arbitrary ejection port is controlled to be longer than the total time of the deviation times for one cycle.
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