JP5305886B2 - 飛翔インク滴の速度測定装置および速度測定方法 - Google Patents
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(第1の実施形態)
図1から図7は、本発明の第1の実施形態を説明するための図である。本実施形態における飛翔物体の速度想定装置は、インクを吐出可能なジェット記録ヘッドから吐出されるインク滴(液滴)の速度を測定して、その測定結果の良否を判定するための検査機としての適用例である。
Δt=d/(k・v) ・・・(1)
ここでkは結像光学系14の光学倍率である。スリット部151,152の間隔dと結像光学倍率kは、固定値であるから、間隔Δtを測定することにより、下式(2)によって飛行速度vを求めることができる。
v=d/(k・Δt) ・・・(2)
このようにして求めたインク滴の速度vは、出力装置19に表示される。また小型計算機1は、速度vの測定値が予め設定しておいた許容速度の範囲内に入っている場合に、本例の検査機の上位の生産ラインを制御している不図示のシーケンサに対して、測定対象の記録ヘッドが良品であることを示す良品信号を出力することができる。速度vの測定値が予め設定しておいた許容速度の範囲内に入っていない場合には、そのシーケンサに対して、測定対象の記録ヘッドが不良品であることを示す不良信号を出力する。これにより、記録ヘッドによって記録用紙などの記録媒体にテストパターンを記録することなく、その記録ヘッドの品質を検査して、その品質を保証することが可能となる。
図9から図11は、本発明の第2の実施形態を説明するための図である。
本実施形態においては、第1の実施形態におけるシリンドリカルレンズ6,10を使用しない構成となっている。シリンドリカルレンズを用いないことにより、ワークディスタンスだけ離れた位置における照明光7,11のビームプロファイルは、図11(b)のように、メリジオナル方向とサジタル方向において等方的なスポットになる。照明光7,11のスポットサイズに比べて、記録ヘッド3を充分に高い精度で位置決めできる場合には、前述した実施形態の図5(b)ように照明光7,11を左右方向に広げておく必要がなくなり、本実施形態のようにシリンドリカルレンズが不要になる。本実施形態の場合には、照明光7,11をさらに小さい範囲に絞り込むため、光密度がさらにアップし、シリンドリカルレンズを使用するときよりも受光信号を大きくすることができる。
図12は、本発明の第3の実施形態を説明するための図である。
本実施形態においては、ビームスプリッタ12の後ろにシリンドリカルレンズ61が1個だけ配置されている。前述した第1の実施形態と同様に、本実施形態においてもメリジオナル方向とサジタル方向で屈折力を異ならせることが可能であり、図4および図5と同様のビームプロファイルビームとすることができる。本実施形態では、シリンドリカルレンズの個数を減らすことによって、計測器をコストダウンを図ることができる。
図13および図14は、本発明の第4の実施形態を説明するための図である。
本実施形態においては、前述した実施形態におけるスリット15がなく、その代わりに、2つのフォトダイオード161、162が配置されている。これらのフォトダイオード161、162における受光面の位置の間隔は、前述した第1の実施形態におけるスリット部151,152の間隔dに相当する。図13では、2個のフォトダイオード161、162を個別に構成されたものとして表している。しかし、1パッケージに複数のフォトダイオードを備えたものを用いることにより、さらに計測器の小型化を図ることができる。フォトダイオード161、162の出力信号は、それぞれ、対応するアンプ171,172によって増幅され、さらにアナログデジタル変換機181,182によってデジタル信号に変換されてから、小型計算機1に入力される。フォトダイオード161、162の出力信号は、インク滴13が通過することにより、図14のようにパルス1610、1620を1回ずつ出力する。これらのパルス1610、1620の時間間隔Δtは、前述した実施形態における間隔Δtに相当する。したがって、前述した第1の実施形態と同様に速度vを求めることができる。
図15および図16は、本発明の第5の実施形態を説明するための図である。
本実施形態においては、前述した実施形態におけるビームスプリッタ12がなく、照明光7,11が直接、インク滴13に照射される構成となっている。ビームスプリッタがなくても光が照射できるように、半導体レーザ素子4、レンズ5、およびシリンドリカルレンズ6の光軸と、半導体レーザ素子8、レンズ9、およびシリンドリカルレンズ10の光軸と、がねじれの位置となるように、それらを配置する。
本発明は、飛翔中の物体を照明するための照明光を出射する光源と、照明された物体の光学像を形成する結像光学系と、物体の所定の飛翔位置における光学像を電気信号に変換する変換部と、を備える種々の飛翔物体の速度測定装置として、広く適用することができる。その速度測定装置は、変換部の電気信号の出力タイミングに基づいて、物体の飛翔速度を測定することができるものであればよい。
2 キャリッジ
3 記録ヘッド
4,8 半導体レーザ素子
5,9 レンズ
6,10 シリンドリカルレンズ
7,11 照明光
12 ビームスプリッタ
13 インク滴(液滴)
14 結像光学系
15 スリット
16 フォトダイオード
Claims (12)
- インクジェット記録ヘッドから吐出される飛翔中のインク滴を照明するための照明光を出射する光源と、照明された前記インク滴の光学像を形成する結像手段と、前記インク滴の所定の飛翔位置における前記光学像を電気信号に変換する変換手段と、前記照明光を前記飛翔位置に集光させる集光手段と、を備え、前記電気信号の出力タイミングに基づいて、前記インク滴の飛翔速度を測定可能な飛翔インク滴の速度測定装置において、
前記集光手段は、前記インク滴の飛翔方向と、当該飛翔方向と直交する方向と、において前記照明光の屈折力が異なる光学素子を含み、前記光学素子は前記照明光を絞って前記飛翔位置に導き、前記インク滴の飛翔方向における前記照明光の絞り量は、前記直交する方向の絞り量よりも大きく、
前記変換手段は、前記飛翔位置における前記インク滴の光学像を通過させるスリットを含み、前記インク滴の飛翔方向における前記スリットの長さは、前記直交する方向の前記スリットの長さよりも小さい
ことを特徴とする飛翔インク滴の速度測定装置。 - 前記光学素子は、シリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項1に記載の飛翔インク滴の速度測定装置。
- 前記光学素子は、ホログラムレンズであることを特徴とする請求項1または2に記載の飛翔インク滴の速度測定装置。
- 前記飛翔位置は、第1および第2の飛翔位置を含み、
前記光源は、前記第1の飛翔位置の前記インク滴を照明するための第1の照明光を出射する第1の光源と、前記第2の飛翔位置の前記インク滴を照明するための第2の照明光を出射する第2の光源と、を含み、
前記集光手段は、前記第1の照明光を前記第1の飛翔位置に集光させ、前記第2の照明光を前記第2の飛翔位置に集光させる集光部を備える
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の飛翔インク滴の速度測定装置。 - 前記集光部は、前記第1および第2の飛翔位置に向かう前記第1および第2の照明光の光軸を平行とすることを特徴とすることを特徴とする請求項4に記載の飛翔インク滴の速度測定装置。
- 前記集光手段は、前記第1の照明光を前記第1の飛翔位置に集光させる第1の集光部と、前記第2の照明光を前記第2の飛翔位置に集光させる第2の集光部と、を含むことを特徴とする請求項4または5に記載の飛翔インク滴の速度測定装置。
- 前記スリットは、前記第1の飛翔位置における前記インク滴の光学像を通過させる第1のスリットと、前記第2の飛翔位置における前記インク滴の光学像を通過させる第2のスリットと、を含み、
前記変換素子は、前記第1および第2のスリットを通過した前記2つの光学像を電気信号に変換する光電変換素子を含むことを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載の飛翔インク滴の速度測定装置。 - 前記光電変換素子は、前記第1のスリットを通過した前記光学像を電気信号に変換する第1の光電変換素子と、前記第2のスリットを通過した前記光学像を電気信号に変換する第2の光電変換素子と、を含むことを特徴とする請求項7に記載の飛翔インク滴の速度測定装置。
- 前記変換手段は、前記第1および第2の飛翔位置における前記インク滴の前記光学像を電気信号に変換し、
前記速度測定装置は、前記電気信号の出力タイミングに基づいて前記インク滴の飛翔速度を測定する測定手段を備える
ことを特徴とする請求項4から8のいずれかに記載の飛翔インク滴の速度測定装置。 - 前記飛翔位置に集光される前記照明光の光軸と、前記結像手段によって形成される前記光学像の光軸と、は、5度から30度の範囲の角度をなすことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の飛翔インク滴の速度測定装置。
- 前記インク滴の飛翔速度の測定結果に基づいて、前記インクジェット記録ヘッドの良否を判定する手段を備えることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の飛翔インク滴の速度測定装置。
- インクジェット記録ヘッドから吐出される飛翔中のインク滴を照明するための照明光を出射する光源と、照明された前記インク滴の光学像を形成する結像手段と、前記インク滴の飛翔位置における前記光学像を電気信号に変換する変換手段と、前記照明光を前記飛翔位置に集光させる集光手段と、を用い、前記電気信号の出力タイミングに基づいて、前記インク滴の飛翔速度を測定可能な飛翔インク滴の速度測定方法において、
前記集光手段は、前記インク滴の飛翔方向と、当該飛翔方向と直交する方向と、において前記照明光の屈折力が異なる光学素子を含み、前記光学素子によって前記照明光を絞って前記飛翔位置に導き、前記インク滴の飛翔方向における前記照明光の絞り量を前記直交する方向の絞り量よりも大きくし、
前記変換手段は、前記インク滴の飛翔方向における長さが前記直交する方向長さよりも小さいスリットを含み、前記飛翔位置における前記インク滴の光学像が前記スリットを通過する
ことを特徴とする飛翔インク滴の速度測定方法。
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