JP5551097B2 - 異物検出装置、異物検出方法、および液滴吐出方法 - Google Patents
異物検出装置、異物検出方法、および液滴吐出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5551097B2 JP5551097B2 JP2011039540A JP2011039540A JP5551097B2 JP 5551097 B2 JP5551097 B2 JP 5551097B2 JP 2011039540 A JP2011039540 A JP 2011039540A JP 2011039540 A JP2011039540 A JP 2011039540A JP 5551097 B2 JP5551097 B2 JP 5551097B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- bubble
- foreign matter
- electrical signal
- size
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 87
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 90
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 13
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 15
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
- B41J2/20—Ink jet characterised by ink handling for preventing or detecting contamination of compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14274—Structure of print heads with piezoelectric elements of stacked structure type, deformed by compression/extension and disposed on a diaphragm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/0451—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits for detecting failure, e.g. clogging, malfunctioning actuator
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/04581—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
- B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14354—Sensor in each pressure chamber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/07—Embodiments of or processes related to ink-jet heads dealing with air bubbles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/024—Mixtures
- G01N2291/02433—Gases in liquids, e.g. bubbles, foams
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/048—Transmission, i.e. analysed material between transmitter and receiver
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/10—Number of transducers
- G01N2291/102—Number of transducers one emitter, one receiver
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ink Jet (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Description
例えば、液滴吐出装置において、吐出させる液体中に気泡などの異物が有るか否かを検出する技術が提案されている。
このような技術においては、例えば、気泡が存在することによる振動レベルの減衰や、残留振動波形から気泡の有無を判別するようにしている。
しかしながら、このような技術においては、細い管路中などのような小さな領域にある気泡などの異物を検出することが困難であった。そのため、細い管路中などのような小さな領域にある気泡などの異物を精度良く検出することができる技術の開発が望まれていた。
ここで、fは周波数、Roは最大気泡サイズ、Poは液体の平衡圧力、ρは液体の密度、γは比熱比である。
なお、以下においては、一例として、異物検出装置を液滴吐出装置に設けた場合、異物検出方法を液滴吐出方法に適用した場合を例示する。ただし、異物検出装置や異物検出方法の適用対象はこれに限定されるわけではなく、液体に含まれた気泡などの異物の検出に広く適用することができる。
図1は、第1の実施形態に係る異物検出装置および液滴吐出装置を例示するための模式図である。
液滴吐出装置の駆動方式には、加熱により気泡を発生させ膜沸騰現象を利用して液体を吐出させる「サーマル型」と、圧電素子の屈曲変位を利用して液体を吐出させる「圧電型」と、があるが、一例として、ここでは圧電型を例に挙げて説明する。
部材101b、部材101dは、圧電材料から形成されたものとすることができる。圧電材料としては、圧電セラミックス(例えば、ジルコンチタン酸鉛)などを例示することができる。駆動電極101a、駆動電極101c、駆動電極101eは銅合金などから形成されたものとすることができる。
後述するように、圧電部101は液体を吐出させるための加圧源となるが、異物検出装置1の発信部および受信部としての機能をも有している。なお、異物検出装置1に設けられた信号発生部2は、圧電部101を加圧源として駆動するための電気信号を出力する機能をも有している。
ここで、等価直径寸法dは、液室102aの断面形状が円形の場合にはその直径寸法であり、例えば、液室102aの断面形状が多角形などの場合には同じ断面積を有する円形断面に変換した場合の直径寸法である。
なお、等価直径寸法dに関する詳細は後述する。
また、液室102aには図示しない流路が連通され、図示しない流路を介して液室102a内に液体が供給されるようになっている。
ノズル本体102は、例えば、ステンレスやニッケル合金などから形成されたものとすることができる。
また、可撓性膜103のノズル本体102に設けられた側とは反対側の面には、圧電部101が設けられている。この場合、圧電部101の屈曲変位による圧力波が液室102a内の液体に伝わりやすくなるように、液室102aの開口部と対向させるようにして圧電部101を設けるようにすることができる。なお、本実施の形態においては、圧電部101がノズル本体102の一方の端部側に設けられた液室102a内の液体に圧力を加える加圧部となる。
可撓性膜103は、例えば、ステンレスなどから形成されたものとすることができる。
減衰部105は、例えば、シリコーンゴムなどから形成されたものとすることができる。
カバー106は、例えば、樹脂や金属などから形成されたものとすることができる。
前述したように、本実施の形態においては、圧電部101が電気信号を変換して液体中に圧力波を発生させる発信部、および、反射波を受信して電気信号に変換する受信部としての機能を果たす。
なお、反射波には、後述する機械系振動に基づくもの、「気泡による圧力波」、液室102aの壁面やノズル部104などに当たることで生じた圧力波が含まれることになるが、これらの詳細は後述する。
なお、周波数のレンジに応じて複数の信号発生部と、周波数レンジの切換部とを設けるようにしてもよい。
なお、前述したように、信号発生部2は、圧電部101を加圧源として駆動するための電気信号を出力する機能をも有している。
この場合、後述するように、検出部5は、反射波を変換した電気信号と、格納部4に格納された情報に基づく電気信号と、の差の2乗に基づいて異物の大きさを検出するようにすることができる。
また、検出部5は、反射波を変換した電気信号と、格納部4に格納された情報に基づく電気信号と、の差に基づいて散乱断面積σscを求め、予め求められた気泡Bなどの異物の大きさと散乱断面積σscとの関係から気泡Bなどの異物の大きさを検出するようにすることができる。
また、検出部5は、気泡Bなどの異物の有無に関する検出結果や、気泡Bなどの異物の大きさの検出結果を、外部の機器などに向けて出力するようにすることができる。なお、気泡Bなどの異物の有無の検出や気泡Bなどの大きさの検出に関する詳細は後述する。
ここでは、一例として、異物が気泡Bである場合を例に挙げて説明する。
図2は、検出のタイミングを例示するための模式グラフ図である。
図2に示すように、圧電部101に所定の電気信号Aを印加すると、液体中に圧力波が生じる。
そして、電気信号Aの印加後においては、可撓性膜103などによる機械系振動、後述する「気泡による圧力波」、液室102aの壁面やノズル部104などに当たることで生じた圧力波などにより、図2中のSに示すような電気信号が受信部でもある圧電部101により検出される。
そのため、気泡Bの有無の検出や気泡Bの大きさの検出は、電気信号Sに基づいて行われることになる。
なお、電気信号Sには「気泡による圧力波」以外の情報も含まれているが、検出部5において、気泡Bが含まれていない場合の電気信号との差を求めることで「気泡による圧力波」以外の情報を除くことができる。
また、周波数のレンジに応じて複数の信号発生部と、周波数レンジの切換部とが設けられている場合には、適切な周波数を有する電気信号を発生させることができるように周波数レンジの切り換えが行われる。
なお、周波数fに関する詳細は後述する。
本明細書においては、気泡Bに当たることで生じた散乱による圧力波と、気泡Bの体積変化に起因する圧力波とを併せたものを「気泡による圧力波」と称することにする。
また、「気泡による圧力波」と、液室102aの壁面やノズル部104などに当たることで生じた圧力波と、前述した可撓性膜103などの機械系振動に関するものとを併せたものを「反射波」と称することにする。
そのため、反射波には気泡Bの有無や大きさなどの気泡Bに関する情報が含まれることになる。
発生した反射波は、異物検出装置1の受信部でもある圧電部101に入射し、圧電部101の屈曲変位に応じた電気信号に変換される。
図3は、気泡Bに関する情報の抽出を例示するための模式グラフ図である。
図3(a)は気泡Bがある場合の反射波に基づく電気信号S1と、気泡Bがない場合の反射波に基づく電気信号S2とを例示するための模式グラフ図、図3(b)は気泡Bに関する情報が含まれた電気信号を例示するための模式グラフ図である。
図3(a)に示すように、気泡Bがある場合の反射波に基づく電気信号S1と、気泡Bが含まれていない場合の電気信号S2とでは波形が異なるものとなる。
そのため、気泡Bがある場合の反射波に基づく電気信号S1と気泡Bが含まれていない場合の電気信号S2との差を求めることで、図3(b)に示すように気泡Bに関する情報が含まれた電気信号を抽出することができる。なお、気泡Bが含まれていない場合の反射波に基づく電気信号と、気泡Bが含まれていない場合の電気信号S2とでは波形が同様のものとなるので、両者の差を求めるとほぼ0(零)となる。
このようにして抽出された気泡Bに関する情報と予め定められた閾値などを用いて気泡Bの有無を検出するようにすることができる。
横軸は気泡Bの半径寸法、縦軸は散乱断面積σscであり、図中のd1〜d5は液室102aの等価直径寸法を表している。なお、d1は10mm、d2は4mm、d3は3mm、d4は2mm、d5は1mmの場合である。
ここで、気泡Bの半径寸法と散乱断面積σscとの関係において、散乱断面積σscが一定の場合であっても、散乱断面積σscに対応する気泡Bの半径寸法が複数存在する場合がある。
例えば、図4に示すように、等価直径寸法がd1の場合に散乱断面積σscを「α」とすると、これに対応する気泡Bの半径寸法が3つ存在することになる。
そのため、この様な場合には、気泡Bの大きさの特定が困難となる。
この場合、気泡Bの大きさを知ることができないので、吐出異常(不吐出の発生、液量の均一性の悪化、着弾精度の悪化など)が発生する大きさに気泡Bが成長する前に、排出動作などを行わせるなどの対処が行えなかった。そのため、吐出異常の発生を未然に防止することができなかった。
なお、Wscは散乱パワー、Iincは入射強度である。
ここで、ρは液体の密度、cは音速、rは気泡Bまでの距離、Ps(r、t)は気泡Bから放射される圧力である。この場合、Ps(r、t)は空間依存と時間依存とを含むものである。また、〈 〉tは、時間平均であることを表している。なお、小さい領域においてはrを液体が収納される要素の圧力伝播方向の寸法とすることができる。例えば、液室102aにおいてはrを液室102aの軸方向寸法(吐出方向の寸法)とすることができる。
すなわち、図3(b)に例示をしたような気泡Bに関する情報が含まれた電気信号を抽出することで、散乱断面積σscを求めて気泡Bの大きさを検出するようにすることができる。
なお、気泡Bに関する情報が含まれた電気信号から散乱断面積σscを演算し、演算された散乱断面積σscから気泡Bの半径寸法を演算することは、検出部5において行うようにすることができる。
気泡Bに関する情報が含まれたPs(r、t)を知ることができれば、散乱断面積σscの演算までを行わなくても気泡Bの半径寸法を演算することができる。
すなわち、(2)式の内、気泡Bに関する情報が含まれた部分はPs(r、t)であるため、気泡Bの半径寸法と散乱断面積σscとの関係と同様に、気泡Bの半径寸法とPs(r、t)2との関係を求めることができる。
そのため、気泡Bに関する情報が含まれた電気信号と、気泡Bが含まれていない状態に関する情報に基づく電気信号と、の差の2乗に基づいて気泡Bの大きさを検出することができることになる。
また、気泡Bの半径寸法と散乱断面積σscとの関係が線形になる部分においては、液室102aの等価直径寸法d1〜d5による影響が小さいことが分かる。
そのため、気泡Bの半径寸法と散乱断面積σscとの関係が線形となるように圧電部101を駆動するようにすることが好ましい。
ここで、Roは最大気泡サイズ、Poは液室102a内の液体の平衡圧力、ρは液体の密度、γは比熱比である。
なお、最大気泡サイズRoとは、検出対象とする気泡のうち最も大きさが大きい気泡の半径寸法である。例えば、後述する吐出異常の判定に用いられる閾値に対応する気泡の半径寸法などである。
そして、例えば、予め実験やシミュレーションなどにより求められた平衡圧力Poや最大気泡サイズRoを用いて、信号発生部2において発生させる電気信号の周波数fを求める。そして、求められた周波数fにより圧電部101を駆動するようにすれば、気泡Bの半径寸法と散乱断面積σscとの関係を線形とすることができる。そのため、前述した(1)式、(2)式を用いて演算された散乱断面積σscから気泡Bの半径寸法を求めることが容易となる。
すなわち、この様にして求められた周波数fにより圧電部101を駆動するようにすれば、最大気泡サイズRo以下の大きさの気泡Bの半径寸法を求めることができるようになる。
すなわち、散乱断面積σscに対応する気泡Bの半径寸法を1つとすることができるので、誤検出をなくすことができる。
この場合、本発明者の得た知見によれば、以下の(4)式を満足するような周波数fを有する電気信号を信号発生部2において発生させるようにすれば、誤検出の発生をなくすことができる。
ここで、dは液室102aの等価直径寸法である。
この場合、液室102aは、異常検出装置1に設けられた液体を収納する収納部の一例に相当することになる。
なお、入力された最大気泡サイズRo、液室102a内の液体の平衡圧力Po、液体の密度ρ、比熱比γ、液室102aの等価直径寸法dなどに基づいて周波数fに関する情報を演算する図示しない演算部を設け、演算された周波数fに関する情報を図示しない演算部から信号発生部2に提供させるようにすることもできる。
そのため、不具合の未然防止や生産性の向上をさらに高い確度で実現することができる。
信号発生部2において圧電部101により圧力波を発生させるための電気信号を発生させる。この場合、圧電部101に印加する電圧を制御すれば圧電部101の屈曲変位、ひいては吐出量を制御することができる。そのため、信号発生部2において発生させる電気信号は吐出量に応じた電圧変化を有している。
また、検出された気泡Bの大きさに基づいて、吐出異常の発生に関する判定が行われる。
この場合、所定の閾値より大きな気泡Bが有る場合には、吐出作業を中断して液室102aから気泡Bを排出させるメンテナンス作業を行うようにすることができる。
また、例えば、気泡Bの大きさが所定の閾値未満の場合には吐出作業を続行し、気泡Bの大きさが所定の閾値以上の場合には吐出作業を中断して液室102aから気泡Bを排出させるメンテナンス作業を行うようにすることができる。
図5は、第2の実施形態に係る異物検出装置および液滴吐出装置を例示するための模式図である。
図5に例示をした液滴吐出装置100aも圧電型の液滴吐出装置である。
液滴吐出装置100aには、圧電部101、ノズル本体102、可撓性膜103、ノズル部104、減衰部105、カバー106、異物検出装置1aが設けられている。
本実施の形態においては、圧電部101は液体を吐出させるための加圧源となるが、異物検出装置1aの発信部としての機能をも有している。ただし、前述した液滴吐出装置100とは異なり、異物検出装置1aの受信部としての機能は有していない。
前述した異物検出装置1の場合には、圧電部101を異物検出装置1の発信部および受信部とし、切換部3により電気信号の切り替えを行うようにしている。
これに対して、異物検出装置1aの場合には、受信部6を別途設けるようにしているので切換部3が不要となる。
この反射波に基づく電気信号は、検出部5に入力され、前述したものと同様にして気泡Bの有無や気泡Bの大きさが検出される。
なお、気泡Bの有無の検出や気泡Bの大きさの検出は前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
なお、液滴吐出装置100aの作用は、前述した液滴吐出装置100の場合と同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
次に、第3の実施形態に係る異物検出方法について例示する。
図6は、第3の実施形態に係る異物検出方法を例示するためのフローチャートである。 ここでは、一例として、異物が気泡Bである場合を例に挙げて説明する。
まず、所定の周波数fを有する圧力波を液体に導入する(ステップS1)。
この場合、周波数fは(3)式を満足するものとすることができる。またさらに、(4)式をも満足するものとすることができる。
また、周波数のレンジに応じて複数の信号発生部と、周波数レンジの切換部とが設けられている場合には、適切な周波数fを有する電気信号を発生させることができるように周波数レンジの切り換えが行われる。
次に、反射波を変換した電気信号と、気泡Bが含まれていない場合の電気信号との差を求めることで気泡Bに関する情報を抽出する(ステップS3)。
次に、抽出された気泡Bに関する情報に基づいて気泡Bの有無および気泡Bの大きさの少なくともいずれかを求める(ステップS4)。
この際、気泡Bの大きさは前述したものと同様にして求めるようにすることができる。例えば、気泡Bに関する情報が含まれた電気信号と、気泡Bが含まれていない状態に関する情報と、の差の2乗に基づいて異物の大きさを検出するようにすることができる。
また、例えば、(1)式、(2)式により散乱断面積σscを求め、予め求められた気泡Bの半径寸法と散乱断面積σscの関係(例えば、図4を参照)から気泡Bの半径寸法を求めるようにすることができる。
なお、各ステップにおける内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
また、気泡Bの有無を求める場合を例示したが、ゴミなどの固体の異物の有無も求めることができる。
また、気泡Bの大きさを求める場合を例示したが、圧力変化により体積変化が生じるような異物の大きさを求めることができる。
次に、第4の実施形態に係る液滴吐出方法について例示する。
図6は、第4の実施形態に係る液滴吐出方法を例示するためのフローチャートである。 ここでは、一例として、異物が気泡Bである場合を例に挙げて説明する。
まず、所定の圧力を液体に加え、ノズル孔から液体を液滴として吐出させる(ステップS11)。
次に、前述した異物検出方法を用いて気泡Bの有無および気泡Bの大きさの少なくともいずれかを求める(ステップS12)。
この場合、例えば、逐次または定期的に異物検出方法を実行することができる。
この場合、気泡Bの大きさが所定の閾値未満の場合には吐出作業を続行し、気泡Bの大きさが所定の閾値以上の場合には吐出作業を中断して液体中から気泡Bを排出させるメンテナンス作業を行うようにすることもできる。
本実施の形態に係る液滴吐出方法によれば、不具合の発生を未然に防止したり、生産性を向上させたりすることができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
Claims (7)
- 電気信号を発生させる信号発生部と、
前記電気信号を変換して液体中に圧力波を発生させる発信部と、
前記液体からの反射波を受信して電気信号に変換する受信部と、
前記液体に異物が含まれていない状態に関する情報を格納する格納部と、
前記反射波を変換した電気信号と、前記格納された情報に基づく電気信号と、の差に基づいて前記異物の有無および前記異物の大きさの少なくともいずれかを検出する検出部と、
を備え、
前記信号発生部は、下記の式を満足する周波数を有した前記電気信号を発生させることを特徴とする異物検出装置。
ここで、fは周波数、Roは最大気泡サイズ、Poは液体の平衡圧力、ρは液体の密度、γは比熱比である。 - 前記検出部は、前記反射波を変換した電気信号と、前記格納された情報に基づく電気信号と、の差の2乗に基づいて前記異物の大きさを検出することを特徴とする請求項1記載の異物検出装置。
- 前記液体を収納する収納部をさらに備え、
前記収納部の等価直径寸法が以下の式を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の異物検出装置。
ここで、fは周波数、dは収納部の等価直径寸法である。 - 所定の周波数を有する圧力波を液体に導入する工程と、
前記液体からの反射波を電気信号に変換する工程と、
前記反射波を変換した電気信号と、異物が含まれていない場合の電気信号と、の差を求めることで異物に関する情報を抽出する工程と、
前記抽出された異物に関する情報に基づいて、前記異物の有無および前記異物の大きさの少なくともいずれかを求める工程と、
を備え、
前記圧力波を液体に導入する工程において、下記の式を満足する周波数を有した前記圧力波を液体に導入することを特徴とする異物検出方法。
ここで、fは周波数、Roは最大気泡サイズ、Poは液体の平衡圧力、ρは液体の密度、γは比熱比である。 - 前記異物の大きさを求める場合に、前記反射波を変換した電気信号と、前記異物がない場合の電気信号と、の差の2乗に基づいて前記異物の大きさを求めることを特徴とする請求項4記載の異物検出方法。
- 前記圧力波を液体に導入する工程において、下記の式を満足する周波数を有した前記圧力波を液体に導入することを特徴とする請求項4記載の異物検出方法。
ここで、fは周波数、dは液体が収納された要素の等価直径寸法である。 - 所定の圧力を液体に加え、ノズル孔から液体を液滴として吐出させる工程と、
請求項4〜6のいずれか1つに記載の異物検出方法を用いて、異物の有無および異物の大きさの少なくともいずれかを求める工程と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出方法。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011039540A JP5551097B2 (ja) | 2010-12-09 | 2011-02-25 | 異物検出装置、異物検出方法、および液滴吐出方法 |
TW100145369A TWI456192B (zh) | 2010-12-09 | 2011-12-08 | 異物檢測裝置、異物檢測方法、液滴噴出裝置、及液滴噴出方法 |
KR1020110130869A KR101353724B1 (ko) | 2010-12-09 | 2011-12-08 | 이물질 검출 장치, 이물질 검출 방법, 액적 토출 장치, 및 액적 토출 방법 |
CN201510092380.0A CN104634868B (zh) | 2010-12-09 | 2011-12-09 | 异物检测方法及液滴喷出方法 |
CN201110409325.1A CN102539522B (zh) | 2010-12-09 | 2011-12-09 | 异物检测装置及液滴喷出装置 |
US13/315,803 US8662624B2 (en) | 2010-12-09 | 2011-12-09 | Foreign object detection device, foreign object detection method, droplet discharging device, and droplet discharging method |
CN201510093143.6A CN104634869B (zh) | 2010-12-09 | 2011-12-09 | 异物检测装置及液滴喷出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010275033 | 2010-12-09 | ||
JP2010275033 | 2010-12-09 | ||
JP2011039540A JP5551097B2 (ja) | 2010-12-09 | 2011-02-25 | 異物検出装置、異物検出方法、および液滴吐出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012137468A JP2012137468A (ja) | 2012-07-19 |
JP5551097B2 true JP5551097B2 (ja) | 2014-07-16 |
Family
ID=46198940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011039540A Active JP5551097B2 (ja) | 2010-12-09 | 2011-02-25 | 異物検出装置、異物検出方法、および液滴吐出方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8662624B2 (ja) |
JP (1) | JP5551097B2 (ja) |
KR (1) | KR101353724B1 (ja) |
CN (3) | CN104634868B (ja) |
TW (1) | TWI456192B (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104169091B (zh) * | 2012-04-19 | 2016-08-17 | 惠普发展公司,有限责任合伙企业 | 利用阻抗测量确定在喷墨喷嘴中的问题 |
WO2016066728A1 (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-06 | Oce-Technologies B.V. | Method for detecting an operating state of an inkjet print head nozzle |
JP6540185B2 (ja) * | 2015-04-16 | 2019-07-10 | 日本製鉄株式会社 | 欠陥検査装置及びその制御方法、プログラム、並びに、記憶媒体 |
WO2018056995A1 (en) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fluid ejection device and particle detector |
WO2019064769A1 (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 日本電産株式会社 | 液剤塗布システム |
JP7185475B2 (ja) * | 2018-10-11 | 2022-12-07 | 株式会社Subaru | シール剤吐出装置 |
JP7217129B2 (ja) * | 2018-10-24 | 2023-02-02 | 日本無線株式会社 | 気泡測定装置及び気泡測定プログラム |
JP7426071B2 (ja) * | 2019-12-18 | 2024-02-01 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 気泡検出装置、気泡検出方法およびそのプログラム |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS554528A (en) * | 1978-06-27 | 1980-01-14 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Method and apparatus for measuring gas concentration |
US4607520A (en) * | 1984-01-09 | 1986-08-26 | Introtek Corporation | Method and apparatus for detecting discontinuities in a fluid stream |
JPH0664016B2 (ja) * | 1990-10-22 | 1994-08-22 | 日機装株式会社 | 超音波気泡検出器 |
US5394732A (en) * | 1993-09-10 | 1995-03-07 | Cobe Laboratories, Inc. | Method and apparatus for ultrasonic detection of air bubbles |
US5728947A (en) * | 1996-06-12 | 1998-03-17 | Asahi/America, Inc. | Ultrasonic vortex flowmeter having clamp-on housing |
JPH1090236A (ja) * | 1996-09-11 | 1998-04-10 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 構造物内部の液体中の気泡検知装置 |
JPH11334102A (ja) | 1998-05-25 | 1999-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | インクジェット式プリンタ、気泡検出回路及び気泡検出方法 |
US6266983B1 (en) * | 1998-12-09 | 2001-07-31 | Kawasaki Steel Corporation | Method and apparatus for detecting flaws in strip, method of manufacturing cold-rolled steel sheet and pickling equipment for hot-rolled steel strip |
JP2000258281A (ja) * | 1999-03-08 | 2000-09-22 | Hitachi Ltd | 音響式漏洩監視装置 |
JP2001199061A (ja) * | 2000-01-20 | 2001-07-24 | Fuji Xerox Co Ltd | 音響プリンタ及び音響プリンタ用のプリントヘッド |
JP3837491B2 (ja) * | 2001-02-02 | 2006-10-25 | 北陸電力株式会社 | 材料損傷検出方法 |
JP2002236111A (ja) * | 2001-02-09 | 2002-08-23 | Masahiro Nishikawa | 液体ポンプの気泡検出方法及びその装置 |
JP2003014703A (ja) * | 2001-07-04 | 2003-01-15 | Sanshin Denshi:Kk | 超音波気泡検出装置 |
US6983208B2 (en) * | 2003-11-24 | 2006-01-03 | Mgd Technologies, Inc. | Method and apparatus for combined measurements of concentration, distribution and flow velocity of suspended solids |
JP2005211873A (ja) | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Seiko Epson Corp | 吐出装置、材料塗布方法、カラーフィルタ基板の製造方法、および検査方法 |
CN2720441Y (zh) * | 2004-07-09 | 2005-08-24 | 吴忠仪表股份有限公司 | 超声波空气探测器 |
JP4921700B2 (ja) * | 2004-07-20 | 2012-04-25 | 株式会社東芝 | 液滴噴射装置及び表示装置製造方法 |
DE102005025500B3 (de) * | 2005-06-03 | 2006-10-05 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen einer strömenden Flüssigkeit auf das Vorhandensein von Luft |
JP2009505079A (ja) * | 2005-08-12 | 2009-02-05 | セレリティ・インコーポレイテッド | 気泡検出を用いた流れの測定および制御 |
JP2007155458A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Hitachi Ltd | ろ過膜破損検出器、膜ろ過装置およびろ過膜破損検出方法 |
JP2007322139A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 導管内を流れる液体中の気泡流量の定量方法 |
US7661293B2 (en) * | 2007-02-06 | 2010-02-16 | Cosense, Inc. | Ultrasonic system for detecting and quantifying of air bubbles/particles in a flowing liquid |
JP5300235B2 (ja) | 2007-09-20 | 2013-09-25 | 株式会社東芝 | 噴射異常検出装置、液滴噴射装置及び表示装置の製造方法 |
JP5202203B2 (ja) * | 2008-09-17 | 2013-06-05 | 株式会社日立産機システム | インクジェット記録装置 |
CN101653627A (zh) * | 2009-08-04 | 2010-02-24 | 四川南格尔生物医学股份有限公司 | 数字式医用超声波气泡探测器 |
-
2011
- 2011-02-25 JP JP2011039540A patent/JP5551097B2/ja active Active
- 2011-12-08 TW TW100145369A patent/TWI456192B/zh active
- 2011-12-08 KR KR1020110130869A patent/KR101353724B1/ko active IP Right Grant
- 2011-12-09 US US13/315,803 patent/US8662624B2/en active Active
- 2011-12-09 CN CN201510092380.0A patent/CN104634868B/zh active Active
- 2011-12-09 CN CN201510093143.6A patent/CN104634869B/zh active Active
- 2011-12-09 CN CN201110409325.1A patent/CN102539522B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104634868A (zh) | 2015-05-20 |
CN102539522B (zh) | 2016-01-20 |
TWI456192B (zh) | 2014-10-11 |
CN104634869B (zh) | 2017-09-26 |
KR20120064631A (ko) | 2012-06-19 |
US20120147081A1 (en) | 2012-06-14 |
US8662624B2 (en) | 2014-03-04 |
CN102539522A (zh) | 2012-07-04 |
JP2012137468A (ja) | 2012-07-19 |
CN104634869A (zh) | 2015-05-20 |
CN104634868B (zh) | 2017-07-14 |
KR101353724B1 (ko) | 2014-01-20 |
TW201237402A (en) | 2012-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5551097B2 (ja) | 異物検出装置、異物検出方法、および液滴吐出方法 | |
CN112955717B (zh) | 振动多传感器 | |
EP3115753B1 (en) | System and method for non-intrusive and continuous level measurement of a liquid | |
Soyama et al. | Evaluation of the enhanced cavitation impact energy using a PVDF transducer with an acrylic resin backing | |
US20190064118A1 (en) | Detection system and detection method | |
EP2195611B2 (en) | Acoustic thickness measurements using gas as a coupling medium | |
JP2011157894A (ja) | キャビテーション壊食量予測方法及び予測装置 | |
US9099206B2 (en) | Nuclear reactor vibration monitoring device and monitoring method thereof | |
JP2015054015A (ja) | 医療機器 | |
JP5313117B2 (ja) | 腐食検査システム、腐食検査装置、及び腐食検査方法 | |
JP2015522163A (ja) | 超音波測定 | |
JP2010008151A (ja) | 締結状態の検査装置及び方法 | |
JP2011141236A (ja) | 減衰材の肉厚算出方法及びその装置 | |
Bui et al. | Microfluidic injector simulation with FSAW sensor for 3-D integration | |
JP2013217787A (ja) | 振動計測装置および振動計測方法 | |
US8820137B2 (en) | Method of determining void rate by nonlinear acoustic resonance spectrometry in a biphase medium and application in a nuclear reactor | |
JP6835408B2 (ja) | 打撃検査装置、打撃検査方法及びコンピュータプログラム | |
US20070251325A1 (en) | Impulse Response Pressure Transducer | |
Subhash et al. | Damage in brain tissue due to single bubble cavitation shock | |
Manasseh et al. | Detection and analysis of breaking wind-waves with passive acoustics | |
CN101070021A (zh) | 计算喷墨头的固有频率的方法及设备 | |
ONODERA et al. | Study on an EMAT Configuration for Higher-order Mode of Guided Wave | |
Faisal Haider et al. | Simulation of Lamb Wave Propagation Using Excitation Potentials | |
Johansen et al. | Blind deconvolution of a hydrophone with a bubble-collapse shock wave | |
JP5299427B2 (ja) | 超音波診断装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121206 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130201 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130812 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131003 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140423 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140521 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5551097 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |