JP6482056B2 - 油滴吐出器検査装置、油滴供給装置、及び油滴吐出器検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、油滴吐出器検査装置、油滴供給装置、及び油滴吐出器検査方法に関し、例えば、単穴式のノズルから吐出される機械油の油滴の着滴位置精度を評価するものに関する。

例えば、腕時計のような小型の精密機械では、歯車のホゾ（軸受けの部分）やウォームギアと歯車のかみ合い部分など精密注油を要する注油箇所が数多く存在するが、従来は、針先から接触式にて転写していた。しかし、この方法では、注油量が５００〜４０００ピコリットルとばらつきが多い上、針が破損したり汚損したりすることがあった。
そこで、本願発明者は、ディスペンスノズルから非接触式にて油滴を注油箇所に吐出する方式を社内で検討することにした。
この方式によれば、５０〜１００ピコリットルの油滴を目標箇所に向けて吐出することが可能であり、目的箇所に所定回数吐出することにより所望の量の油を注油することができる。

しかし、この方式では、目標から適度な距離をおいて油滴を発射するため、油滴の着滴精度が問題となり、これをどうやって評価するかが問題だった。
ところで非接触式ディスペンサの性能を評価する技術としては、特許文献１の「スペーサ散布方法及びそれを用いて製造した液晶表示素子」がある。
この技術は、非接触式ディスペンサの吐出ノズルから液滴を吐出して、被塗布面上に塗布材を形成する分野において被塗布面上に形成された塗布材（例えばセラミックス）の欠損を検査する方法に関するものである。

より詳細には、この技術は、非接触式ディスペンサの吐出ノズルから被塗布面上に液滴を吐出し、液滴塗布装置内に設けられたカメラにより、液滴をストロボ撮影し、吐出速度及び吐出方向を測定し、設定範囲以内であれば、液滴数をカウントすることにより吐出の検査を行っている。
しかし、この検査方法は、吐出速度及び吐出方向を検査対象とするものであり、塗布される被塗布面のターゲットに対して塗布材を指定位置に精度よく塗布できるか否かについては検査していない。

特開平１１−３１６３８０号公報

本発明は、ノズルから吐出される機械油の油滴の着滴位置精度を適切に評価することを目的とする。

（１）本発明は、前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、機械油の油滴の着滴を受ける平面部材と、ヒータの加熱により粘度が下がった５０〜１００ピコリットルの機械油の油滴を、前記平面部材上の目標点に向けてノズルから吐出する油滴吐出器と、前記平面部材に対して前記ノズルと同一側に配設され、前記油滴吐出器により複数回吐出されて前記平面部材に着滴した機械油の油滴を撮影する撮影手段と、前記撮影した各機械油の油滴の画像によって、前記機械油の油滴ごとの着滴位置を取得する着滴位置取得手段と、前記取得した各機械油の油滴の着滴位置の統計に基づいて、前記油滴吐出器が吐出する機械油の油的の着滴位置の目標点に対する精度を取得する精度取得手段と、を備え、前記油滴吐出器は、前記ノズルから斜め上方の前記目標点に向けて機械油の油滴を吐出する、ことを特徴とする油滴吐出器検査装置を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記平面部材に直交する直線に対する前記ノズルの角度を調節する角度調整手段と、を具備したことを特徴とする請求項１に記載の油滴吐出器検査装置を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、機械油の油滴の着滴を受ける平面部材と、ヒータの加熱により粘度が下がった５０〜１００ピコリットルの機械油の油滴を、前記平面部材上の目標点に向けてノズルから吐出する油滴吐出器と、前記平面部材に直交する直線に対する前記ノズルの角度を調節する角度調整手段と、前記油滴吐出器により複数回吐出された機械油の油滴を撮影する撮影手段と、前記撮影した各機械油の油滴の画像によって、前記機械油の油滴ごとの着滴位置を取得する着滴位置取得手段と、前記取得した各機械油の油滴の着滴位置の統計に基づいて、前記油滴吐出器が吐出する機械油の油滴の着滴位置の目標点に対する精度を取得する精度取得手段と、を具備したことを特徴とする油滴吐出器検査装置を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記撮影手段は、前記油滴吐出器により複数回吐出された機械油の油滴を、当該機械油の油滴ごとに撮影する、ことを特徴とする請求項１、請求項２、又は、請求項３に記載の油滴吐出器検査装置を提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記油滴吐出器と前記撮影手段に対する、前記平面部材の平面方向の位置を、所定の量だけ相対移動させる移動手段を備え、前記移動手段は、前記油滴吐出器による機械油の油滴の吐出ごとに相対移動を行うことで、前記平面部材上の目標点を変更する、ことを特徴とする請求項４に記載の油滴吐出器検査装置を提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、請求項１から請求項５のうちの何れか１の請求項に記載の油滴吐出器検査装置と、前記精度取得手段で取得した、前記油滴吐出器が吐出する油滴の着滴位置の目標点に対する精度に基づいて、前記油滴吐出器における前記ノズルの位置を補正する補正手段と、油滴の供給対象である機械部品の油滴供給位置を目標点として、前記ノズルの位置を補正した前記油滴吐出器を移動する油滴吐出器移動手段と、を具備したことを特徴とする油滴供給装置を提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、ヒータの加熱により粘度が下がった５０〜１００ピコリットルの機械油の油滴を、目標点に向けてノズルから吐出する油滴吐出器を検査する油滴吐出器検査方法であって、前記油滴吐出器により、平面部材上の目標点に向けて前記ノズルから斜め上方に機械油の油滴を複数回吐出する油滴吐出ステップと、前記油滴吐出器により複数回吐出されて前記平面部材に着滴した機械油の油滴を撮影する撮影ステップと、前記撮影した各機械油の油滴の画像によって、前記機械油の油滴ごとの着滴位置を取得する着滴位置取得ステップと、前記取得した各機械油の油滴の着滴位置の統計に基づいて、前記油滴吐出器が吐出する機械油の油滴の着滴位置の目標点に対する精度を取得する精度取得ステップと、を含むことを特徴とする油滴吐出器検査方法を提供する。

本発明によれば、ヒータの加熱により粘度が下がった５０〜１００ピコリットルの機械油の油滴を油滴吐出器から吐出することができると共に、ノズルから吐出される機械油の油滴の着滴位置精度を統計により適切に評価することができる。

検査装置を説明するための図である。 ガラス板などを説明するための図である。 統計処理の例を説明するための図である。 検査方法を説明するためのフローチャートである。 検査方法を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態におけるノズルとカメラの配設位置についての説明図である。 注油装置を説明するための図である。

（１）実施形態の概要
検査装置１は、ノズル５（液滴吐出器）からガラス板ｘｙテーブル６に設置されたガラス板８（平面部材）に対して液滴１５を複数回吐出する。
なお、検査装置１は、吐出のたびにガラス板８を移動させ、着滴した液滴１５が重ならないようにする。
検査装置１は、このようにガラス板８に着滴した液滴１５をガラス板８の裏側からカメラ１０で撮影し、その画像から各々の着滴位置を解析する。
そして、検査装置１は、液滴１５を着滴させる目標点と実際に着滴（着弾）した位置との誤差を計算し、ノズル５から吐出した液滴１５がどちらの方向にどの範囲にどの程度ばらつくかを統計的に計算する。
着滴した液滴１５の撮影は、液滴の吐出毎に着滴した液滴を撮影する場合、所定数の液滴を吐出した後に各液滴毎に撮影する場合、所定数の液滴を吐出した後に複数（全てを含む）の液滴を纏めて撮影する場合、のいずれでもよい。

（２）実施形態の詳細
図１（ａ）は、第１実施形態に係る検査装置１を説明するための模式図である。
検査装置１は、液滴吐出器検査装置として機能し、ノズル検査部２とコンピュータ３を用いて構成されている。
検査装置１は、例えば、ノズル５の製造メーカがノズル５の精度を検査したり、ノズル５の購入を希望するユーザが購入前に精度を評価したり、あるいは、ノズル５を購入したユーザが使用前にノズル５の精度を検査したりするのに用いることができる。

ノズル５は、高価な精密機器であり、また、製造メーカが通信の不便な海外メーカである場合もあるため、ノズル５のユーザにとって検査装置１で精度を検査することは非常に重要である。
また、後述するように、検査装置１を製造ラインに組み込んで、製造ラインの一部としても使用することができる。
ここで、ノズル５は、目標点に向けてノズルから液滴を吐出する液滴吐出器として機能している。

ノズル検査部２は、筐体４とノズル固定部７を備えている。
筐体４は、内部に後述するカメラを内蔵する空洞部を有する箱形形状をしている。
筐体４の上面には、ガラス板ｘｙテーブル６が形成されており、また、図示しない支持機構によりノズル固定部７をガラス板ｘｙテーブル６の上方に保持している。
筐体４の上面には、適当な位置を原点とし、鉛直上方にｚ軸、水平長手方向にｘ軸、水平短手方向にｙ軸が右手系を形成するように設定されている。

ノズル固定部７は、ノズル５の吐出方向を鉛直下方（−ｚ方向）に向けてノズル５を着脱可能に固定・保持する。
ノズル固定部７は、コンピュータ３によって制御される数値制御系（図示せず）によってｚ方向に移動可能である。これにより、検査装置１は、ノズル５の高さを数値制御することができる。なお、治具によって手動でｚ方向に移動するように構成することもできる。
このように、ノズル５は、内壁で囲まれており、ノズル５近傍の空間が気流による外乱に対して隔てられている。このため、外気により汚染したり、液滴１５が気流により偏向するのを防ぐことができる。

ガラス板ｘｙテーブル６は、液滴の非塗布面を構成する平板部材であるガラス板（スライドガラス）を水平に着脱可能に固定・保持する。
ガラス板ｘｙテーブル６は、コンピュータ３によって制御される数値制御系（図示せず）によってｘ方向、及びｙ方向に移動可能である。これにより、検査装置１は、ガラス板ｘｙテーブル６に設置されたガラス板８のｘｙ平面上での位置を制御することができる。

以上のように、ノズル固定部７とガラス板ｘｙテーブル６が移動可能に構成されているため、検査装置１は、数値制御によって、ノズル５の先端（吐出口部分）をガラス板に対してｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に相対的に数値制御にて移動することができる。

コンピュータ３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、記憶装置、インターフェースなどを用いて構成されている。
ＣＰＵは、記憶装置などに記憶されたプログラムに従って、各種の情報処理や制御を行う。
本実施形態では、記憶装置に記憶したプログラムをＣＰＵで実行して、ノズル検査部２の数値制御、ノズル５による液滴の吐出制御、液滴の撮影、撮影した画像の解析、及び液滴着滴位置の統計処理などを行う。

ＲＯＭは読み取り専用メモリであって、コンピュータ３が動作する際の基本的なプログラムやパラメータなどが記憶されている。
ＲＡＭは、読み書きが可能なメモリであって、ＣＰＵが動作する際のワーキングメモリを提供する。
記憶装置は、ハードディスクなどの記憶媒体を用いて構成されており、コンピュータ３を動作させるプログラムや、撮影した画像データ、統計処理結果などを記憶する。

インターフェースは、ノズル検査部２の数値制御系、ノズル５の吐出制御系、カメラなどの電子制御手段を信号線でコンピュータ３に接続する。コンピュータ３は、当該信号線を介してノズル検査部２の数値制御、ノズル５の吐出制御、カメラによる撮影及び画像データの受信を行うことができる。

なお、図示しないが、インターフェースには、キーボード、マウス、スピーカ、モニタ画面、プリンタなども接続されている。
モニタ画面には、検査操作画面やカメラによる画像、検査結果などの情報が表示され、作業者は、これに対してキーボードやマウスから検査に必要な操作を入力したり、検査結果を確認したりできる。
スピーカは、例えば、検査の開始・終了などを音声にて作業者に通知し、プリンタは検査結果をプリントアウトする。

図１（ｂ）は、ノズル検査部２のより詳細な構成を説明するための図である。
ノズル検査部２は、非接触式ディスペンサ吐出ノズルから液滴を吐出し、被塗布面上に液滴が着弾する位置を計測する液滴着弾位置測定装置を構成している。
ノズル５は、例えば、円筒、又は円錐形状を有する非接触式ディスペンサであり、先端の単穴から液滴を軸線方向に吐出する。

ノズル５は、ノズル固定部７により、液滴の塗布対象であるガラス板８の上方に所定距離をおいて、吐出方向が鉛直下方向となるように保持されている。
これにより、ノズル５は、ガラス板８の上面と非接触で対向しており、液滴１５をガラス板８に設けられた目標点（液滴１５が設計上着滴する目標位置）に吐出する。

ノズル５の先端から着滴の目標点までの距離が小さいほど液滴の着滴精度（着弾精度）が向上する。しかし、液滴の対象である機械部品との干渉をさけるためには、ノズル５の先端から目標点までの距離は大きい方がよい。そのため、後述の検査により両者の兼ね合いで最適な距離が探索される。
なお、本実施形態では、液滴１５の液体を腕時計用の機械油とし、ノズル５は、油滴を吐出するものとする。このように、液滴吐出器は、液滴として油滴を吐出する。

ガラス板ｘｙテーブル６は、筐体４の上面の所定領域に設けられ、ガラス板８が載置・固定されている。
このような構成により、ガラス板８と筐体４は、下部が開放された略断面コ字状に形成されており、ガラス板８の表面は、ノズル５と対向して液滴１５を受ける被塗布面として機能している。

ガラス板８は、液滴１５の着滴を受ける平面部材であって、ガラス板ｘｙテーブル６とともに数値制御によってｘ方向、及びｙ方向に移動する。
本実施形態では、着滴した液滴１５を下方から撮影するほか、液滴１５として油滴を用いるため、液滴１５を着滴させる平面部材として透明性及び耐溶剤性を有する材料であるガラス板を用いた。
このように、平面部材は、液滴の陰影が透過する透過部材で構成されるとともに、水平に配設されている。

なお、これは透明性及び耐溶剤性を確保する観点から無機材料としてガラス板が好ましいためであり、部材を限定するものではない。
例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロレンフィルム等の透明な樹脂フィルムなどの有機材料を好適に用いることができる。

後述するように、ガラス板８の上面には、コンピュータ３によって液滴１５を着滴させる目標点が設けられる。
そして、ノズル５が目標点に液滴１５を吐出して着滴すると、コンピュータ３の制御によりガラス板ｘｙテーブル６が所定量移動し、これにともなってガラス板８も移動し、未着滴の次の目標点がノズル５の吐出口に対向するようになっている。

このように、液滴吐出器（ノズル５）は、平面部材（ガラス板８）上の目標点に向けて液滴を吐出している。
また、ガラス板ｘｙテーブル６は、液滴吐出器と撮影手段（後述のカメラ１０）に対する、当該平面部材の平面方向の位置を、所定の量だけ相対移動させる移動手段として機能しており、当該移動手段は、液滴吐出器による液滴の吐出ごとに相対移動を行うことで、前記平面部材上の目標点を変更している。

筐体４に囲まれた空間の底部には、数値制御によって駆動するカメラｘｙテーブル１１が設けられており、そのテーブル上にカメラ１０が設置されている。
このように、カメラ１０は、ガラス板８によってノズル５から隔離されているため、液滴１５によりレンズが汚れるのを防ぐことができる。
また、撮影系と吐出系の機械的な干渉を防ぎつつノズル検査部２を小型化することができる。

カメラ１０は、デジタル式のカメラであり、撮影方向（カメラレンズの中心線方向）にある対象の像を光学系でＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）撮像面に結像し、これをデジタルデータに変換する。
カメラ１０は、液滴吐出器により複数回吐出された液滴を撮影する撮影手段として機能している。

カメラ１０は、鉛直上方を撮影方向とし、撮影方向を保ったまま、カメラｘｙテーブル１１によってｘｙ平面上を移動する。そして、カメラ１０は、ガラス板８の裏側（下方）から着滴済みの液滴１５を撮影（撮像）する。
このように、撮影手段は、平面部材に着滴した液滴を撮像する。

このようにカメラ１０を数値制御にてｘｙ平面内で移動可能としたのは、目標点のｘｙ座標値を得るためである。
即ち、カメラ１０は、ガラス板８を透かしてノズル検査部２を撮影することができ、作業者は、コンピュータ３を操作して、カメラ１０の中心位置をノズル５の吐出口直下に移動する。

このときのカメラ１０の中心の座標値が目標点の座標値である。即ち、カメラレンズの中心とノズルの先端を結ぶ鉛直線とガラス板８の交点が目標点となり、その座標値をカメラｘｙテーブル１１から読み取ることができる。
目標点の座標値が分かれば、着滴した液滴１５の中心と目標点の差分から着滴位置のばらつきを求めることができる。

以上のように、吐出器は、平面部材の上方に配設され、平面部材上の目標点を通る鉛直軸の上方から平面部材上の目標点に向けて液滴を吐出している。
更に、撮影手段は、平面部材の下方に配設され、平面部材に着滴した液滴の陰影を平面部材の裏側から撮影している。
この場合、撮影手段は、平面部材の下方に配設され、平面部材に着滴した液滴の陰影を、鉛直線上で平面部材の裏側から撮影することも可能である。

図２（ａ）は、ガラス板８の構造を説明するための図である。
本実施形態では、着滴した液滴１５とガラス板８の間の接触角を考慮し、隣接する液滴１５同士が接触しない材質の部材を用いることが好ましい。
そこで、ガラス板８を構成するガラス製のベース部材２１の表面には、保油層２２が形成されている。
保油層２２は、ベース部材２１の表面を保油処理することにより形成され、固体の表面自由エネルギーを低下させる（即ち、油をはじくようにする）にコーティング処理がされた層である。

表面自由エネルギーの小さい物質としては、飽和フルオロアルキル基（特にトリフルオロメチル基、いわゆるテフロン（登録商標）など）、アルキルシリル基（ステアリン酸、ろうそくの元）、フルオロシリル基、長鎖アルキル基などの官能基を持つものが代表的である。
このほか、引張強度と液滴１５に対する接触角の最適化のため、異なる種類のフィルムをラミネートしたものを用いることもできる。
また、プラズマ、反応性ガス、ＵＶ光等によって表面処理を施したガラス板及びフィルムを用いることもできる。

図２（ｂ）は、ノズル５の構造を説明するための図である。
ノズル５の内部には液滴１５となる液体（ここでは、油）を供給する導管３３が吐出方向と同軸に配設されている。
導管３３の一端側は、吐出口を構成する開口部となっており、他端側は、液体を蓄えるタンクにつながっている。
導管３３には、側面にピエゾ素子３１が取り付けてある。コンピュータ３からの信号によりピエゾ素子３１が変形すると、これにともなって導管３３も変形し、これによって液体が吐出する。

更に、導管３３のピエゾ素子３１より吐出口側には、ヒータ３２が巻かれている。ヒータ３２は、液体の温度を加熱して液体の粘度を下げ、微細な液滴１５ができるようにする。
加熱温度は、室温より高く、液体が熱によって劣化しはじめる温度より低い温度であり、例えば、摂氏７０度である。

図２（ｃ）は、カメラ１０の側からみたガラス板８であり、複数の液滴１５、１５、１５、・・・が目標点周辺に着滴している。
このように、ノズル検査部２は、各液滴１５が着滴時の衝撃やガラス板８の表面の濡れ性に起因して着滴点の周囲に広がったとしてもお互いに重なり合うことがないような位置に点在させるように液滴１５を塗布する。
図では１８カ所に液滴１５が着滴しているが、後述するように吐出精度を統計処理するため、液滴１５は、多いほど（１００カ所以上が望ましい）よい。

ガラス板８の三隅には十字形状をした座標作成用マーカ３５、３５、３５が配置されている。
座標作成用マーカ３５は、カメラ１０の画像によりコンピュータ３がガラス板８のｘｙ座標を認識するための基準位置を示している。

図に示したｘ方向の破線３６とｙ方向の破線３７は、座標作成用マーカ３５を基準にコンピュータ３がガラス板８上に設定した目標点基準線である。
なお、ガラス板８上に破線３６、３７が予め印刷したものが利用可能な場合は、これを用いてもよい。
破線３６、３７は、等間隔の格子状に配設され、その格子点（交点）がノズル５による吐出の目標点となる。

検査装置１は、１の目標点に対してノズル５から液滴１５を吐出すると、未使用の目標点にノズル５を移動して液滴１５を吐出し、以降、この動作を繰り替えすることにより、ガラス板８上に統計データをとるためのサンプルとしての液滴１５が複数個形成される。

図２（ｄ）は、ガラス板８に着滴した液滴１５のカメラ１０による画像の例を示した図である。
このように、コンピュータ３は、カメラ１０で作成された画像データを受信し、これに基づいて着滴状態（着弾状態）を解析する。
コンピュータ３は、液滴１５の画像から液滴１５の重心点４１を求め、破線３６と破線３７の交点である目標点４２からのｘ軸方向のずれΔｘとｙ軸方向のずれΔｙを計算する。即ち、重心点４１は、着滴点であり、重心点４１の位置が着滴位置となる。

より詳細には、コンピュータ３は、例えば、重ならずにガラス板８に着滴した液滴１５の画像情報を予め記憶しておき、この情報とカメラ１０から取り込んだ液滴１５の画像とを比較し、所定の画像処理を行うことにより、各液滴１５の重心点を求める。
コンピュータ３は、このずれの計算をガラス板８に着滴した各液滴１５に対して行い、これによって、ノズル５による液滴１５の着滴位置のばらつきのサンプルが得られる。
このように、検査装置１の撮影手段は、液滴吐出器により複数回吐出された液滴を、当該液滴ごとに撮影し、検査装置１は、当該撮影した各液滴の画像によって、液滴ごとの着滴位置を取得する着滴位置取得手段を備えている。
液滴ごとの撮影は、液滴が吐出される毎に各液滴を撮影する場合と、所定量の液滴を吐出した後に各液滴毎に撮影する場合のいずれの場合も可能である。

図３は、コンピュータ３が行う統計処理の例を説明するための図である。
図３（ａ）は、ノズル５のｚ座標を一定に保って液滴１５の着滴位置のｘ軸方向のばらつきの分布を示したグラフである。
このグラフは、横軸にΔｘ、縦軸に当該Δｘとなったサンプル数（度数）をプロットしたものである。なお、図では、わかりやすくするために度数を曲線で表してある。

一般に液滴１５の着滴位置のばらつきは正規分布となり、コンピュータ３は、サンプルを統計処理することにより、その全体的なずれであるΔＸと、中心点に対するばらつきを計算することができる。
分散をσの自乗とすると、１σ、２σ、３σは、それぞれ液滴１５が６８．２７％、±２σ、９９．７３％と含まれる範囲である。
以上は、ｘ軸方向のばらつきであるが、コンピュータ３は、ｙ軸方向のばらつきについてもΔＹとσを計算する。
コンピュータ３は、ノズル５の計測時のｚ座標とともに、これらの値を出力する。
このように、検査装置１は、各液滴の着滴位置の統計に基づいて、液滴吐出器が吐出する液滴の着滴位置の目標点に対する精度を取得する精度取得手段を備えている。

ΔＸ、ΔＹは、ノズル５が吐出した液滴１５の飛ぶ方向が、まっすぐに飛んだ場合よりもどちらにどれだけ全体的に偏っているかを表している。一方、σは、突出した液滴１５がどれだけ広がるかを示している。
ノズル５をガラス板８に近づけと、即ち、ノズル５のｚ座標を小さくすると、ΔＸ、ΔＹは、０に近づき、σの値は小さくなる。
そこで、作業者は、ノズル５のｚ座標ごとのこれらの値を計測し、ノズル５が油滴の対象となる機械部品との干渉を考慮して、ノズル５の最適のｚ座標を選択する。

ノズル５の高さを選択したｚ座標値に設定し、当該ｚ座標値におけるΔＸ、ΔＹだけノズル５をｘｙ平面上でオフセットすると、図３（ｂ）に示したように、着滴位置は目標点を中心とするベルカーブとなる。
そして、σの値が所定の設定値の範囲にあれば（例えば、３σがＤの範囲にあれば）、作業者は、ノズル５を合格品と判断する。
また、液滴１５の塗布における最適なｚ座標値、ΔＸ、ΔＹも知ることができる。

次に、このように構成した検査装置１によるノズル検査方法について説明する。
検査方法には、着滴ごとに撮影する方法と、複数着滴させて一度に撮影する方法がある。
図４は、液滴１５が着滴するごとにこれを撮影して計測する場合の検査方法を説明するためのフローチャートである。

まず、作業者は、ガラス板８をガラス板ｘｙテーブル６に設置し、カメラ１０を駆動してガラス板８の座標作成用マーカ３５を撮影する。
すると、コンピュータ３は、座標作成用マーカ３５の位置から、ガラス板８上にｘｙ座標系を設定する。
次に、コンピュータ３は、ノズル５の先端のｚ座標値を設定する。これは、例えば、ノズル固定部７にｚ座標値の基準点が設けてあり、この点からノズル５の先端までの距離をパラメータとして入力することにより行うことができる。

次に、作業者は、モニタ画面からカメラ１０の画像を確認し、制御装置を駆動してカメラの中心とノズル５の先端が一致するようにする。
例えば、画像にはカメラの中心を示す十字が表示され、作業者は、ノズル５の先端が十字と一致するようにする。これにより、ノズル５の先端とカメラ１０の中心が鉛直線上に並ぶ。
このときのカメラｘｙテーブル１１上でのカメラの位置から目標点（即ち、ノズル５の直下）のｘｙ座標値が得られる。
次に、作業者は、ノズル５の先端のｚ座標値（適切な初期値）をコンピュータ３に入力する。

次に、作業者は、検査プログラムを起動し、コンピュータ３は、以下の処理を検査プログラムに従って行う。
まず、検査装置１は、ノズル５の先端からガラス板８の表面までの距離が初期値となるようにｚ軸を数値制御してノズル５の高さを設定する（ステップ５）。

次に、検査装置１は、ノズル５を駆動して液滴１５をガラス板８に吐出する（ステップ１５）。
吐出した液滴１５は、ノズル５の精度に基づいて目標点付近に着滴する。
すると、検査装置１は、カメラ１０を駆動してガラス板８に着滴した液滴１５を撮影し、液滴１５の画像データをコンピュータ３に送信する（ステップ２０）。

コンピュータ３は、画像データを画像処理して着滴位置のｘｙ座標値を計算する（ステップ２５）。
この計算は、液滴１５の画像を画像処理して液滴１５の重心点を計算し、このｘｙ座標値を着滴位置とする。
コンピュータ３は、先に計算した目標点の座標値と着滴位置の差分を計算し、これを誤差として記憶する。

次に、コンピュータ３は、ガラス板ｘｙテーブル６を駆動してガラス板８を所定方向に所定距離だけ移動する（ステップ３０）。
これにより、ガラス板８の未使用の領域が次の目標点としてノズル５の直下に供給される。
次に、コンピュータ３は、予め設定された所定回数だけノズル５が吐出したか否かを判断する（ステップ３５）。

所定回数に満たない場合（ステップ３５；Ｎ）、コンピュータ３は、ステップ１５に戻り、検査を続行する。
このように、検査装置１は、ガラス板ｘｙテーブル６でガラス板８を一定量平面移動させ、再度誤差を求めることにより、繰り返しによるばらつきを求めることができる。
一方、所定回数に達した場合（ステップ３５；Ｙ）、コンピュータ３は、各液滴１５の誤差をノズル５のｚ座標値ごとに集計して統計計算を行い、モニタ画面やプリンタなどの出力装置に出力する（ステップ４０）。

次に、コンピュータ３は、ノズル５を他のｚ座標値で計測するか否かを判断する（ステップ４５）。
これは、例えば、０．１ｍｍずつ合計１ｍｍまでｚ座標値を増やすなどと予め作業者が設定しておくか、あるいは作業者が手動で行う。
必要がある場合は、この間にガラス板８を手動、又は自動にて交換する。

他のｚ座標値で計測する場合（ステップ４５；Ｙ）、コンピュータ３は、ステップ５に戻り、ノズル５の高さを次の値に設定し、以下、同様の処理を繰り返す。
一方、他のｚ座標値で計測しない場合（ステップ４５；Ｎ）、コンピュータ３は、処理を終了する。
以上の検査により、ノズル５の先端から目的位置までの距離に応じたノズル５の着滴精度を統計的に得ることができる。

図５は、液滴１５を複数着滴させて一度に撮影する場合の検査方法を説明するためのフローチャートである。
図４と同じ処理には同じステップ番号を付し、説明を省略する。
ステップ５、１５は、先の説明と同じである。
次に、この方法では、コンピュータ３は、ステップ１５の後、撮影と着滴位置の計算は行わずに、ステップ３０に移行して、ガラス板８の移動と液滴１５の吐出を所定回数行う。

このように、ガラス板８の一面に液滴１５を所定回数吐出した後（ステップ３５；Ｙ）、コンピュータ３は、ガラス板８に着滴した液滴１５の画像を一度に撮影する（ステップ１００）。このため、カメラ１０に広角レンズを用いると効果的である。
コンピュータ３は、画像に写った座標作成用マーカ３５の位置を基準にして各目的点の位置を計算する。
次に、コンピュータ３は、撮影された液滴１５の個々について着滴位置を計算し、更に、目的点からの誤差を計算する（ステップ１０５）。

このように、この方法では、まず、連続的に液滴１５をガラス板８に着滴させてガラス板８の裏側からこれらの着滴済み液滴１５の全てを一度に撮影し、全ての着滴位置のばらつきを一度に計算することができる。そのため、検査処理を高速化することができる。
また、ガラス板８の裏側から全体を一度に撮影すると、レンズの中心から離れるほど画像が歪むが、これを補正する機能を備えるとより測定精度を高めることができる。

次に第２実施形態について説明する。
説明した第１実施形態では、ノズル５から鉛直下に存在する、平面部材（ガラス板８）上の目標点にむけて液滴を吐出し、ガラス板８の裏側からカメラ１０で当該液滴の陰影を撮影する場合について説明した。
これに対し、第２実施形態では、ノズル５から斜め方向に存在する、平面部材上の目標点にむけて斜め方向に液滴を吐出し、平面部材に対してノズル５と同じ側からカメラ１０で当該液滴を撮影する。
この第２実施形態によれば、腕時計などの機械部品は、基盤に対して斜め横から油を注油したりなど、複雑な注油技術を必要とする場合に対応することが可能になる。

図６は、第２実施形態の検査装置１で使用するノズル検査部２におけるノズル５とカメラ１０の配設位置を説明するための図である。
図６（ａ）は、ノズル５から斜め下に向けて液滴１５を吐出する場合である。
ノズル５は、ノズル固定部７により斜め下方に向けられており、ノズル固定部７とカメラｘｙテーブル１１とガラス板ｘｙテーブル６は、それぞれ筐体４の上面と下面に設けられている。
カメラ１０は、鉛直下方を向いており、撮影方向にガラス板８の目標点が位置するようになっている。
そして、カメラ１０は、ガラス板８の上面に着滴した液滴１５を撮影する。

ノズル５の傾きの角度θ（筐体４の壁面とノズル５の軸線の成す角度）は、可変であり、例えば、数値制御により角度を調節することができる。よって各θにおける着滴位置や液滴１５の形状を観察し、最適なθを求めることもできる。
また、液滴１５の塗布対象である平面部材は透明である必要はないため、ガラス板８の代わりに、耐溶剤性を確保する観点から、ステンレス、チタン、アルミニウムなどの金属材料による板材を用いることもできる。
液滴１５を複数回吐出してその着滴位置をカメラ１０により撮影するなどの構成は、第１実施形態で説明した検査装置１と同様である。

また、この構成では、カメラ１０がノズル５より高い位置に設置されており、このため、液滴１５がカメラ１０に付着せず、良好な画像を撮影することができる。
更に、この構成では、筐体４の内部にノズル５やカメラ１０が格納されるため、小型化が図れるほか、気流により液滴１５が偏向するのを防ぐことができる。

図６（ｂ）は、ノズル５から斜め上に向けて液滴１５を吐出する場合である。
ノズル５は、ノズル固定部７により斜め上方に向けられており、ノズル固定部７とカメラｘｙテーブル１１とガラス板ｘｙテーブル６は、それぞれ筐体４の下面と上面に設けられている。
カメラ１０は、鉛直上方を向いており、撮影方向にガラス板８の目標点が位置するようになっている。
そして、カメラ１０は、ガラス板８の下面に着滴した液滴１５を撮影する。

図６（ｃ）は、ノズル５から斜め下に向けて液滴１５を吐出する場合の他の例である。
ノズル５は、ノズル固定部７により斜め下方に向けられており、ノズル固定部７とカメラｘｙテーブル１１とガラス板ｘｙテーブル６は、それぞれ筐体４の対向する側面に設けられている。
カメラ１０は、水平を向いており、撮影方向にガラス板８の目標点が位置するようになっている。
そして、カメラ１０は、ガラス板８の表面に着滴した液滴１５を撮影する。

図６（ｄ）は、ノズル５から斜め上に向けて液滴１５を吐出する場合の他の例である。
ノズル５は、ノズル固定部７により斜め上方に向けられており、ノズル固定部７とカメラｘｙテーブル１１とガラス板ｘｙテーブル６は、それぞれ筐体４の対向する側面に設けられている。
カメラ１０は、水平を向いており、撮影方向にガラス板８の目標点が位置するようになっている。
そして、カメラ１０は、ガラス板８の表面に着滴した液滴１５を撮影する。

以上の例では、平面部材は、水平又は鉛直に配設されており、液滴吐出器は、平面部材における平面の一方の側に配設され、平面部材上の目標点に向けて斜め方向から液滴を吐出している。
そして、撮影手段は、平面部材における平面の一方の側に配設され、平面部材に着滴した液滴を、平面部材に直交する直交軸上から撮影している。
この場合、撮影手段は、平面部材における平面の一方の側に配設され、平面部材に着滴した液滴を、目標点を通り平面部材に直交する直交軸上から撮影する、ことも可能である。
また、目標点に対する液滴の吐出方向については、目標点を通り平面部材に直交する直線に対して所定角度で目標点に向けて液滴を吐出する場合の全てを含むものである。

図７は、注油装置６０の構成を説明するための図である。
第１実施形態、第２実施形態で説明した検査装置１は、ノズル５の精度を評価するために検査したが、注油装置６０は、ノズル５の位置を検査するとともに更正する。
注油装置６０は、ノズル検査部２と注油部６１、及びコンピュータ３から構成されており、液滴供給装置として機能している。

ノズル検査部２のノズル固定部７は、更に、ｘ軸方向、ｙ軸方向の位置を調節する調節機構を備えている。
この調節機構は、数値制御であってもよいし、あるいは、マイクロメータなどの計測機器で数値を読みながら手動で調節するものでもよい。
このように、注油装置６０は、精度取得手段で取得した、液滴吐出器が吐出する油滴の着滴位置の目標点に対する精度に基づいて、液滴吐出器におけるノズルの位置を補正する補正手段を備えている。

そして、作業者は、ノズル検査部２で液滴１５の着滴精度の検査を行い、検査結果に基づいてノズル５の位置を−ΔＸ、−ΔＹだけ調節する。
なお、先に説明した検査装置１では、ノズル５自体の着滴精度を評価したいのに対し、注油装置６０では、後述の機械部品６２に設定された目標点への着滴精度（油滴を注油する機械系としての精度）を評価したい点が異なる。
即ち、検査装置１では、ノズル５自体の着滴精度を評価するのに対し、注油装置６０では、ノズル５自体の着滴精度とノズル固定部７の（組み立て精度などに起因する）機械精度が合成された精度を評価する。

そのため、検査装置１では、ノズル５の吐出口直下を目標点としてノズル５自体の着滴の誤差ΔＸ、ΔＹを測定するに対し、注油装置６０では、数値制御系でねらった点を目標点とし、その誤差ΔＸ、ΔＹを測定する。
そして、当該ΔＸ、ΔＹにてノズル５の位置を補正すると、数値制御系でねらった点を着滴中心とすることができる。

注油部６１は、ノズル検査部２と一体に形成されており、ノズル固定部７は、注油部６１へ調節後のΔＸ、ΔＹを保ったまま移動できるようになっている。移動後のノズル固定部７とノズル５は、破線で示してある。
あるいは、ソフトウェアによってΔＸ、ΔＹだけノズル固定部７の位置をオフセットしてもよい。
そして、注油部６１は、調節後のノズル５をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向に数値制御にて駆動し、機械部品６２の複数箇所に吐出による注油を行う。
このように、注油装置６０は、油滴の供給対象である機械部品の油滴供給位置を目標点として、ノズルの位置を補正した液滴吐出器を移動する液滴吐出器移動手段を備えている。
液滴１５の体積はおおよそ一定であるため、必要量に達するまで連続して吐出することにより、注油対象に応じて適量の油を塗布することができる。

注油部６１は、機械部品６２の注油が終わると次の機械部品６２を設置して注油するようになっており、連続して複数の機械部品６２に注油することができる。
また、機械部品６２の種類によって注油位置や注油量が異なっても、機械部品６２の種類ごとに注油箇所、及び注油量をコンピュータ３に記憶しておき、機械部品６２の種類ごとに個別に注油することもできる。
作業者は、以上のように構成された注油装置６０により、作業前、及び作業中適宜ノズル５の精度をチェックすることができる。
また、本実施形態では、ノズル検査部２と注油部６１を連結して注油装置６０を構成したが、ガラス板８を取り除いてガラス板８の位置に機械部品６２を設置して注油を行うように、ノズル検査部２と注油部６１をまとめてもよい。
この場合、ノズル固定部７を注油部６１に移動する必要がないため、着滴精度をより高めることができる。

以上述べたように第１、第２実施形態によれば、非接触式ディスペンサであるノズル５の液滴１５の吐出状態を容易に検知することができるので、ノズル５を使用する前にノズル５の液滴吐出状態が良好な状態か否かを検査することができる。

また、第１実施形態によれば、カメラ１０が、ノズル５側の空間の雰囲気から隔てられているため、ノズル５から吐出された液滴１５や、着滴した液滴１５から蒸発した液滴溶剤がカメラ１０側の空間に入り込むことがない。
その結果、カメラ１０が液滴１５により汚染されることがなく、常に良好な液滴像を撮影することができる。

第１、第２実施の形態によれば、液滴１５を複数回吐出して検査するため、１回吐出しただけでは検出することが困難なノズル５の軽微な吐出不良を精度よく検出することができるとともに、実際の液滴の塗布に近い状態で吐出を行うことにより、液滴塗布時におけるノズル５の液滴１５の吐出ずれの有無を確実に検査することができる。

なお、第１、第２実施形態は、上述の実施形態に限られるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上述の実施の形態においては、ガラス板８に着滴した全ての液滴１５の液滴像を取り込む（撮影する）場合について説明したが、特定の領域の液滴１５の液滴像を取り込む（撮影する）ようにしてもよい。

また、第１、第２実施の形態は、機械部品に対する注油を行う場合について説明したが、例えば、水性の溶液を塗布したり、配線パターンを塗布したり、塗布により塗布膜を形成してもよい。

更に、第１、第２実施の形態では、平面部材（ガラス板８）に液滴１５が着滴した後にカメラ１０で液滴１５を撮影したが、液滴１５が着滴する直前に液滴１５を撮影することも可能である。この場合の目標点は、平面部材上ではなく、平面部材よりもわずかにノズル側に位置することになる。
なお、第１実施形態では、液滴をガラス板８の裏側から撮影するので、より透明度の高いガラス板８を使用することが好ましい。
着滴前の液滴を撮影することで、それぞれの液滴１５は、着滴直前に撮影されるため、着滴時の衝撃やガラス板８の表面の濡れ性に起因して着滴点の周囲に広がったとしても、着滴に起因する変形のない液滴１５の像を撮影することができる。

第１、第２実施の形態によれば、液滴塗布の際に非接触式ディスペンサの吐出ノズルの軽微な吐出不良（液滴着弾位置ばらつき）を精度よく測定することができるとともに、実際の液滴の塗布に近い状態で吐出を行うことにより、液滴塗布時における吐出ノズルの液滴の吐出ずれの有無を確実に検査することができる。

なお、本実施形態としては、次のように構成することも可能である。
（１）構成１
水平又は鉛直に配設された平面部材と、前記平面部材における平面の一方の側に配設され、前記平面部材上の目標点に向けて斜め方向から液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出器と、前記平面部材における平面の前記一方の側に配設され、前記液滴吐出器により複数回吐出され前記平面部材に着滴した液滴を、前記平面部材に直交する直交軸上から撮影する撮影する撮影手段と、前記撮影した各液滴の画像によって、前記液滴ごとの着滴位置を取得する着滴位置取得手段と、前記取得した各液滴の着滴位置の統計に基づいて、前記液滴吐出器が吐出する液滴の着滴位置の目標点に対する精度を取得する精度取得手段と、を具備したことを特徴とする液滴吐出器検査装置を提供する。
（２）構成２
前記撮影手段は、前記液滴吐出器により複数回吐出された液滴を、当該液滴ごとに撮影する、ことを特徴とする構成１に記載の液滴吐出器検査装置を提供する。
（３）構成３
前記液滴吐出器と前記撮影手段に対する、前記平面部材の平面方向の位置を、所定の量だけ相対移動させる移動手段を備え、前記移動手段は、前記液滴吐出器による液滴の吐出ごとに相対移動を行うことで、前記平面部材上の目標点を変更する、ことを特徴とする構成１又は構成２に記載の液滴吐出器検査装置を提供する。
（４）構成４
前記液滴吐出器は、液滴として油滴を吐出する、ことを特徴とする構成１から構成３のうちの何れか１の構成に記載の液滴吐出器検査装置を提供する。
（５）構成５
構成４に記載の液滴吐出器検査装置と、前記精度取得手段で取得した、前記液滴吐出器が吐出する油滴の着滴位置の目標点に対する精度に基づいて、前記液滴吐出器における前記ノズルの位置を補正する補正手段と、油滴の供給対象である機械部品の油滴供給位置を目標点として、前記ノズルの位置を補正した前記液滴吐出器を移動する液滴吐出器移動手段と、を具備したことを特徴とする液滴供給装置を提供する。

１ 検査装置
２ ノズル検査部
３ コンピュータ
４ 筐体
５ ノズル
６ ガラス板ｘｙテーブル
７ ノズル固定部
８ ガラス板
１０ カメラ
１１ カメラｘｙテーブル
１５ 液滴
２１ ベース部材
２２ 保油層
３１ ピエゾ素子
３２ ヒータ
３３ 導管
３５ 座標作成用マーカ
３６、３７ 破線
４１ 重心点
４２ 目標点
６０ 注油装置
６１ 注油部
６２ 機械部品

Claims (7)

1. 機械油の油滴の着滴を受ける平面部材と、
   ヒータの加熱により粘度が下がった５０〜１００ピコリットルの機械油の油滴を、前記平面部材上の目標点に向けてノズルから吐出する油滴吐出器と、
   前記平面部材に対して前記ノズルと同一側に配設され、前記油滴吐出器により複数回吐出されて前記平面部材に着滴した機械油の油滴を撮影する撮影手段と、
   前記撮影した各機械油の油滴の画像によって、前記機械油の油滴ごとの着滴位置を取得する着滴位置取得手段と、
   前記取得した各機械油の油滴の着滴位置の統計に基づいて、前記油滴吐出器が吐出する機械油の油的の着滴位置の目標点に対する精度を取得する精度取得手段と、を備え、
   前記油滴吐出器は、前記ノズルから斜め上方の前記目標点に向けて機械油の油滴を吐出する、
   ことを特徴とする油滴吐出器検査装置。
2. 前記平面部材に直交する直線に対する前記ノズルの角度を調節する角度調整手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項１に記載の油滴吐出器検査装置。
3. 機械油の油滴の着滴を受ける平面部材と、
   ヒータの加熱により粘度が下がった５０〜１００ピコリットルの機械油の油滴を、前記平面部材上の目標点に向けてノズルから吐出する油滴吐出器と、
   前記平面部材に直交する直線に対する前記ノズルの角度を調節する角度調整手段と、
   前記油滴吐出器により複数回吐出された機械油の油滴を撮影する撮影手段と、
   前記撮影した各機械油の油滴の画像によって、前記機械油の油滴ごとの着滴位置を取得する着滴位置取得手段と、
   前記取得した各機械油の油滴の着滴位置の統計に基づいて、前記油滴吐出器が吐出する機械油の油滴の着滴位置の目標点に対する精度を取得する精度取得手段と、
   を具備したことを特徴とする油滴吐出器検査装置。
4. 前記撮影手段は、前記油滴吐出器により複数回吐出された機械油の油滴を、当該機械油の油滴ごとに撮影する、
   ことを特徴とする請求項１、請求項２、又は、請求項３に記載の油滴吐出器検査装置。
5. 前記油滴吐出器と前記撮影手段に対する、前記平面部材の平面方向の位置を、所定の量だけ相対移動させる移動手段を備え、
   前記移動手段は、前記油滴吐出器による機械油の油滴の吐出ごとに相対移動を行うことで、前記平面部材上の目標点を変更する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の油滴吐出器検査装置。
6. 請求項１から請求項５のうちの何れか１の請求項に記載の油滴吐出器検査装置と、
   前記精度取得手段で取得した、前記油滴吐出器が吐出する油滴の着滴位置の目標点に対する精度に基づいて、前記油滴吐出器における前記ノズルの位置を補正する補正手段と、
   油滴の供給対象である機械部品の油滴供給位置を目標点として、前記ノズルの位置を補正した前記油滴吐出器を移動する油滴吐出器移動手段と、
   を具備したことを特徴とする油滴供給装置。
7. ヒータの加熱により粘度が下がった５０〜１００ピコリットルの機械油の油滴を、目標点に向けてノズルから吐出する油滴吐出器を検査する油滴吐出器検査方法であって、
   前記油滴吐出器により、平面部材上の目標点に向けて前記ノズルから斜め上方に機械油の油滴を複数回吐出する油滴吐出ステップと、
   前記油滴吐出器により複数回吐出されて前記平面部材に着滴した機械油の油滴を撮影する撮影ステップと、
   前記撮影した各機械油の油滴の画像によって、前記機械油の油滴ごとの着滴位置を取得する着滴位置取得ステップと、
   前記取得した各機械油の油滴の着滴位置の統計に基づいて、前記油滴吐出器が吐出する機械油の油滴の着滴位置の目標点に対する精度を取得する精度取得ステップと、
   を含むことを特徴とする油滴吐出器検査方法。

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