(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の光源部と、
前記第１及び第２の光源部に対して共通に設けられ、前記第１及び第２の光源部を発光させるための発光制御信号を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路により昇圧された発光制御信号に応じてスイッチング素子によりプッシュプル動作を行い発光制御信号を出力する第１及び第２のプッシュプル回路と、
前記第１のプッシュプル回路から出力された発光制御信号に応じて前記第１の光源部を駆動して発光させる第１の駆動回路と、
前記第２のプッシュプル回路から出力された発光制御信号に応じて前記第２の光源部を駆動して発光させる第２の駆動回路と、を備える光源駆動回路。
【請求項２】
前記第１及び第２の光源部に対して共通に設けられ、前記発光制御信号のパルス幅を調整して前記昇圧回路に出力するパルス幅調整回路を備える請求項１に記載の光源駆動回路。
【請求項３】
前記第１の駆動回路は、前記第１の光源部の電流制限抵抗部を有し、
前記第２の駆動回路は、前記第２の光源部の電流制限抵抗部を有し、
前記第１及び第２の光源部の電流制限抵抗部のそれぞれの抵抗値Ｒc［Ω］は、０＜Ｒc＜０．２７を満たす請求項１又は２に記載の光源駆動回路。
【請求項４】
前記第１の駆動回路は、前記第１の光源部の駆動のスイッチングをする第１のＮＭＯＳトランジスタと、前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートの電荷をディスチャージする第１のダイオードと、を有し、
前記第２の駆動回路は、前記第２の光源部の駆動のスイッチングをする第２のＮＭＯＳトランジスタと、前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートの電荷をディスチャージする第２のダイオードと、を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の光源駆動回路。
【請求項５】
前記第１及び第２の光源部は、それぞれ直列に接続された複数のＬＥＤを備える請求項１から４のいずれか一項に記載の光源駆動回路。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の光源駆動回路と、
インクの液滴を射出するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドを駆動するための駆動信号を生成して前記インクジェットヘッドに出力し、前記第１及び第２の光源部を駆動するための発光制御信号を生成して前記光源駆動回路に出力する制御回路と、
第１及び第２の撮像部と、
前記第１及び第２の撮像部により撮像された画像を表示する観測部と、を備え、
前記第１及び第２の光源部の光軸は、前記インクジェットヘッドから射出される液滴に向けられた互いに異なる２つの軸であり、
前記光源駆動回路は、前記第１及び第２の光源部を駆動して発光させて前記液滴に光を照射し、
前記第１及び第２の撮像部は、前記光源駆動回路により光が照射された液滴を前記２つの軸にそれぞれ対応して撮像する液滴観測装置。
【請求項７】
前記インクジェットヘッドは、前記インクの液滴を射出する複数のノズルが配列されたノズル列を有し、
前記２つの軸の一方は前記ノズル列の方向に平行な軸であり、他方は前記ノズル列の方向に垂直な軸である請求項６に記載の液滴観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源駆動回路及び液滴観測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェットプリンタ等用のインクジェットヘッド（ノズル）から射出（吐出）されるインクの液滴を撮像して観測する液滴観測装置が知られている。例えば、ストロボにより、インクジェットヘッドから射出される液滴に発光し、当該液滴を撮像して画像解析する液滴観測装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。また、ハロゲンランプに代えてＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を用いて、インクジェットヘッドから射出されるインクの液滴に発光し、当該液滴を撮像して画像解析する液滴観測装置が知られている（例えば、特許文献３、４参照）。
【０００３】
液滴観測装置では、光源駆動回路により光源を駆動して発光している。また、携帯端末装置用の撮影レンズの周辺に光源としてのＬＥＤを設け、撮影時に、光源駆動回路によりＬＥＤを駆動して発光する小型ストロボ装置が知られている（例えば、特許文献５参照）。
【０００４】
図１５及び図１６を参照して、従来のＬＥＤの光源駆動回路を説明する。図１５に、従来の光源駆動回路５の回路構成を示す。図１６に、従来の光源駆動回路６の回路構成を示す。
【０００５】
図１５に示すように、従来の光源駆動回路５は、ＮＰＮトランジスタ７１ａと、抵抗７２ａと、抵抗７４ａと、ＬＥＤ８１ａと、を備える。抵抗７２ａは、ＬＥＤ８１ａを発光させるための発光制御信号の入力端と、ＮＰＮトランジスタ７１ａのベースとに接続されている。ＮＰＮトランジスタ７１ａのエミッタは、接地されている。抵抗７４ａは、ＬＥＤ８１ａのカソードと、ＮＰＮトランジスタ７１ａのコレクタとの間に設けられている。ＬＥＤ８１ａのアノードには、電源電圧Ｖｃｃが印加されている。
【０００６】
光源駆動回路５において、発光制御信号がハイレベルになると、ＮＰＮトランジスタ７１ａがオンして、ＬＥＤ８１ａに電流が流れて発光する。
【０００７】
図１６に示すように、従来の別の光源駆動回路６は、ＮＭＯＳ（N-channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ７１ｂと、抵抗７２ａと、ダイオード７３ａと、抵抗７４ａと、ＬＥＤ８１ａと、を備える。抵抗７２ａは、発光制御信号の入力端と、ＮＭＯＳトランジスタ７１のゲートとに接続されている。ダイオード７３ａのアノードは、ＮＭＯＳトランジスタ７１ｂのゲートに接続されている。ダイオード７３ａのカソードは、発光制御信号の入力端に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタ７１ｂのソースは、接地されている。抵抗７４ａは、ＮＭＯＳトランジスタ７１ｂのドレインと、ＬＥＤ８１ａのカソードとに接続されている。ＬＥＤ８１ａのアノードには、電源電圧Ｖｃｃが印加されている。
【０００８】
光源駆動回路６において、発光制御信号がハイレベルになると、ＮＭＯＳトランジスタ７１ｂがオンして、ＬＥＤ８１ａに電流が流れて発光する。また、ダイオード７３ａにより、ＮＭＯＳトランジスタ７１ｂのゲートの電荷がディスチャージされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１５１９２号公報
【特許文献２】特開２００７−９８６６９号公報
【特許文献３】特開２００７−１１４０５５号公報
【特許文献４】特開２００５−２０１８９５号公報
【特許文献５】特開２００３−１０１８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
液滴観測装置でインクの液滴を捉えるには出来るだけ短い時間で発光消灯が行われることが望ましい。なぜならば、飛翔している液滴に長い時間光を当ててしまうとその時間分液滴が動いてしまい、玉状である液滴が棒状に見えて（撮像されて）しまう。しかも最初は暗く途中で明るくなり鮮明な画像は得られない。
【００１１】
また、消灯までの時間が長い場合も光を当てている間、液滴が動いてしまい、玉状である液滴が棒状に見えて（撮像されて）しまう。この場合も、最初は明るく途中で暗くなり鮮明な画像は得られない。
【００１２】
図１７に、理想的な発光制御信号の波形を示す。図１７に示すように、液滴観測において、光源を所定の短時間発光させるための理想的な発光制御信号は、矩形波となる。光源を短パルスで光らせるためには、光源に流す電流を一瞬で立ち上げ、一瞬で立ち下げる必要があるためである。
【００１３】
しかし、従来の光源駆動回路では、理想的な発光制御信号を光源に入力できないため、光源からも理想的な発光量が得られなかった。図１８に、従来のストロボを用いた液滴観測装置における発光量測定結果を示す。図１９に、従来のＬＥＤを用いた液滴観測装置における発光量測定結果を示す。図１８、図１９において、横軸が時間であり、縦軸が電圧である。
【００１４】
従来のストロボを用いた液滴観測装置において、ストロボを短パルスで発光させた場合の発光量に応じた受光素子の出力電圧の波形は、図１８に示すようになる。従来のストロボを用いた液滴観測装置は、光量を十分大きく確保できるストロボを採用しているため、立ち上がりは良いものの、立ち下りにかかる時間が長く、液滴の鮮明な画像が得られなかった。
【００１５】
また、従来のＬＥＤを用いた液滴観測装置において、ストロボを短パルスで発光させた場合の発光量に応じた受光素子の出力電圧の波形は、図１９に示すようになる。従来のＬＥＤを用いた液滴観測装置は、発光光量の立ち上がりと立ち下りとがともに遅く（かかる時間が長く）、液滴の鮮明な画像が得られなかった。
【００１６】
本発明の課題は、立ち上がり及び立ち下りの鋭い発光制御信号を光源部に入力することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の光源駆動回路は、
第１及び第２の光源部と、
前記第１及び第２の光源部に対して共通に設けられ、前記第１及び第２の光源部を発光させるための発光制御信号を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路により昇圧された発光制御信号に応じてスイッチング素子によりプッシュプル動作を行い発光制御信号を出力する第１及び第２のプッシュプル回路と、
前記第１のプッシュプル回路から出力された発光制御信号に応じて前記第１の光源部を駆動して発光させる第１の駆動回路と、
前記第２のプッシュプル回路から出力された発光制御信号に応じて前記第２の光源部を駆動して発光させる第２の駆動回路と、を備える。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光源駆動回路において、
前記第１及び第２の光源部に対して共通に設けられ、前記発光制御信号のパルス幅を調整して前記昇圧回路に出力するパルス幅調整回路を備える。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光源駆動回路において、
前記第１の駆動回路は、前記第１の光源部の電流制限抵抗部を有し、
前記第２の駆動回路は、前記第２の光源部の電流制限抵抗部を有し、
前記第１及び第２の光源部の電流制限抵抗部のそれぞれの抵抗値Ｒc［Ω］は、０＜Ｒc＜０．２７を満たす。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の光源駆動回路において、
前記第１の駆動回路は、前記第１の光源部の駆動のスイッチングをする第１のＮＭＯＳトランジスタと、前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートの電荷をディスチャージする第１のダイオードと、を有し、
前記第２の駆動回路は、前記第２の光源部の駆動のスイッチングをする第２のＮＭＯＳトランジスタと、前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートの電荷をディスチャージする第２のダイオードと、を有する。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の光源駆動回路において、
前記第１及び第２の光源部は、それぞれ直列に接続された複数のＬＥＤを備える。
【００２２】
請求項６に記載の発明の液滴観測装置は、
請求項１から５のいずれか一項に記載の光源駆動回路と、
インクの液滴を射出するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドを駆動するための駆動信号を生成して前記インクジェットヘッドに出力し、前記第１及び第２の光源部を駆動するための発光制御信号を生成して前記光源駆動回路に出力する制御回路と、
第１及び第２の撮像部と、
前記第１及び第２の撮像部により撮像された画像を表示する観測部と、を備え、
前記第１及び第２の光源部の光軸は、前記インクジェットヘッドから射出される液滴に向けられた互いに異なる２つの軸であり、
前記光源駆動回路は、前記第１及び第２の光源部を駆動して発光させて前記液滴に光を照射し、
前記第１及び第２の撮像部は、前記光源駆動回路により光が照射された液滴を前記２つの軸にそれぞれ対応して撮像する。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の液滴観測装置において、
前記インクジェットヘッドは、前記インクの液滴を射出する複数のノズルが配列されたノズル列を有し、
前記２つの軸の一方は前記ノズル列の方向に平行な軸であり、他方は前記ノズル列の方向に垂直な軸である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、立ち上がり及び立ち下りの鋭い発光制御信号を光源部に入力できる。また、インクジェットヘッドから射出された液滴に、短時間に発光量の大きい光を照射でき、短時間に移動する液滴の明るい鮮明な画像を撮像して取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の液滴観測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】光源部の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、パルス幅調整回路の回路構成を示す図である。（ｂ）は、セットリセットフリップフロップの回路構成を示す図である。
【図４】パルス幅調整回路に関する信号のタイミングチャートである。
【図５】昇圧回路の回路構成を示す図である。
【図６】プッシュプル回路の回路構成を示す図である。
【図７】発光モジュールの回路構成を示す図である。
【図８】（ａ）は、直列型のＬＥＤ部を示す図である。（ｂ）は、並列型のＬＥＤ部を示す図である。
【図９】（ａ）は、光源駆動回路の発光量測定の装置構成を示す図である。（ｂ）は、光検出器の内部構成を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態の光源駆動回路における発光量測定結果を示す図である。
【図１１】昇圧回路を除いた第１の実施の形態の光源駆動回路における発光量測定結果を示す図である。
【図１２】プッシュプル回路を除いた第１の実施の形態の光源駆動回路における発光量測定結果を示す図である。
【図１３】（ａ）は、従来の液滴観測装置で撮像した画像を示す図である。（ｂ）は、第１の実施の形態の液滴観測装置で撮像した画像を示す図である。
【図１４】本発明に係る第２の実施の形態の液滴観測装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来の第１の光源駆動回路の回路構成を示す図である。
【図１６】従来の第２の光源駆動回路の回路構成を示す図である。
【図１７】理想的な発光制御信号の波形を示す図である。
【図１８】従来のストロボを用いた液滴観測装置における発光量測定結果を示す図である。
【図１９】従来のＬＥＤを用いた液滴観測装置における発光量測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
添付図面を参照して本発明に係る第１、第２の実施の形態を順に詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１〜図１３を参照して、本発明に係る第１の実施の形態を説明する。先ず、図１〜図１０を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図１に、本実施の形態の液滴観測装置１の構成を示す。
【００２８】
本実施の形態の液滴観測装置１は、インクジェットヘッドから射出されたインクの液滴に向けて短時間発光して撮像し、その画像を表示する装置である。図１に示すように、液滴観測装置１は、制御回路１０と、インクジェットヘッド２０と、パルス幅調整回路３０と、昇圧回路４０と、プッシュプル回路５０と、発光モジュール６０と、撮像部９０と、ＰＣ（Personal Computer）１００と、を備える。
【００２９】
発光モジュール６０は、駆動回路７０と、光源部８０と、を備える。光源駆動回路２は、パルス幅調整回路３０、昇圧回路４０、プッシュプル回路５０及び発光モジュール６０を備えるものとする。
【００３０】
制御回路１０は、インクジェットヘッド２０及び光源駆動回路２を制御する。具体的には、制御回路１０は、ＰＣ１００から入力されるインク射出の指示信号に応じて、インクジェットヘッド２０駆動用のヘッド駆動信号を生成してインクジェットヘッド２０に出力する。また、制御回路１０は、ＰＣ１００から入力される発光の指示信号に応じて、光源部８０駆動用のタイミング信号（発光制御信号）を生成してパルス幅調整回路３０に出力する。
【００３１】
インクジェットヘッド２０は、インクジェットプリンタ等に用いられる、コンティニュアス型やオンデマンド型等のインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド２０は、制御回路１０から入力されるヘッド駆動信号に応じて、タンク（図示略）から供給されるインクを、下面に向けて複数並べて設けられたノズルから、液滴Ｄとして射出（吐出）する。インクジェットヘッド２０から射出されるインクは、染料系インク、顔料系インク、油性インク、ソリッドインク、紫外線硬化インク等である。
【００３２】
パルス幅調整回路３０は、制御回路１０から入力されるタイミング信号に応じて、所定のパルス幅を有する矩形波の発光制御信号を生成して出力する。パルス幅調整回路３０では、可変抵抗、コンデンサを調整することにより、出力する発光制御信号の矩形波のパルス幅の調整が可能である。パルス幅調整回路３０から出力される発光制御信号は、例えば、ハイレベルの電圧が５［Ｖ］の信号である。
【００３３】
昇圧回路４０は、パルス幅調整回路３０から入力された発光制御信号を昇圧して出力する。昇圧回路４０から出力される発光制御信号は、例えば、ハイレベルの電圧が２０［Ｖ］に昇圧された信号となる。
【００３４】
プッシュプル回路５０は、昇圧回路４０から入力された発光制御信号に応じて、スイッチング素子の高速なスイッチングによりプッシュプル動作を行い、立ち上がりと立ち下がりの鋭い矩形波の発光制御信号を出力する。
【００３５】
駆動回路７０は、光源部８０を発光させる駆動回路である。駆動回路７０は、プッシュプル回路５０から入力された発光制御信号に応じて、光源部８０の発光のオン／オフを駆動する。光源部８０は、ＬＥＤを用いた光源部である。光源部８０の光軸は、例えば、インクジェットヘッド２０から射出される液滴Ｄに向けられた方向で、且つ、液滴Ｄの落下方向（重力方向）と、インクジェットヘッド２０の複数のノズルの整列方向とに垂直な１つの軸であるものとする。
【００３６】
撮像部９０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子、Ａ／Ｄ変換部等を備える。撮像部９０は、撮像素子により、光源部８０から出射された光が照射された落下中の液滴Ｄを撮像してアナログの画像信号を生成し、Ａ／Ｄ変換部によりデジタルの画像信号に変換して出力する。撮像部９０の撮像方向は、液滴Ｄの方向で且つ光源部８０の光軸に対応する方向とする。
【００３７】
ＰＣ１００は、液滴Ｄの観測部として機能する。ＰＣ１００は、制御部（図示略）、操作部（図示略）、記憶部（図示略）、インタフェース（図示略）、表示部１０１等を備える。ＰＣ１００は、撮像部９０から入力された画像信号を表示部１０１に表示したり、当該画像信号を画像解析する。例えば、液滴Ｄの速度、曲がり等を画像解析する。また、ＰＣ１００は、ユーザの操作部を介する操作入力等に応じて、インク射出の指示信号や発光の指示信号を生成して制御回路１０に出力する。
【００３８】
次いで、図２を参照して、光源部８０を詳細に説明する。図２に、光源部８０の構成を示す。光源部８０は、ＬＥＤ部８１と、スリーブ８２と、コリメートレンズ８３と、を備える。ＬＥＤ部８１は、駆動回路７０により駆動される光源である。スリーブ８２は、ＬＥＤ部８１から出射された光束をコリメートレンズ８３に導く。コリメートレンズ８３は、ＬＥＤ部８１から入射された光束を平行光にして出射する。
【００３９】
次いで、図３及び図４を参照して、パルス幅調整回路３０の回路構成の一例を説明する。図３（ａ）に、パルス幅調整回路３０の回路構成を示す。図３（ｂ）に、セットリセットフリップフロップ３１の回路構成を示す。図４に、パルス幅調整回路３０に関する信号のタイミングチャートを示す。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、パルス幅調整回路３０は、セットリセットフリップフロップ（ＳＲ−ＦＦ）３１と、可変抵抗３２と、コンデンサ３３と、ダイオード３４と、を備える。セットリセットフリップフロップ３１は、Ｓ入力端子及びＲ入力端子に入力が無い場合にＱ出力端子の値が保持され、Ｓ入力端子にハイレベルの入力がある場合にＳ入力端子の値がＱ出力端子に出力（セット）され、Ｒ入力端子にハイレベルの入力がある場合にＲ入力端子の値がＱ出力端子に出力（リセット）されるという特徴を持つフリップフロップである。また、セットリセットフリップフロップ３１では、Ｒ入力が優先される（ハイレベルのＲ入力があればＳ入力にかかわらずリセットされる）。パルス幅調整回路３０のＳ入力端子は、制御回路１０の光源部８０駆動用のタイミング信号の出力端に接続されている。パルス幅調整回路３０の出力端子Ｑは、パルス幅調整回路３０の出力端子であるとともに、可変抵抗３２及びコンデンサ３３を順に介してグランドに接続されている。セットリセットフリップフロップ３１のＲ入力端子は、可変抵抗３２及びコンデンサ３３の間のノードに接続されている。ダイオード３４は、可変抵抗３２に並列に接続されている。ダイオード３４のアノードは、セットリセットフリップフロップ３１のＲ入力端子に接続されている。ダイオード３４のカソードは、セットリセットフリップフロップ３１のＱ出力端子に接続されている。また、可変抵抗３２の抵抗値をＲ１とし、コンデンサ３３の電気容量をＣ１とする。
【００４１】
図３（ｂ）に示すように、セットリセットフリップフロップ３１は、ＯＲ回路３１１と、インバータ３１２と、ＡＮＤ回路３１３と、ディレイフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）３１４と、を備える。ディレイフリップフロップ３１４は、ＣＬＫ入力端子にクロック信号が入力され、このクロック信号の立ち上がりのタイミングでＤ入力端子の値をＱ出力端子から出力するフリップフロップである。
【００４２】
図４を参照して、パルス幅調整回路３０の動作を説明する。パルス幅調整回路３０において、ハイレベルのタイミング信号がＳ入力端子に入力されると、Ｑ出力は、ハイレベルになり固定される。また、可変抵抗３２及びコンデンサ３３で構成される時定数回路の波形がＲ入力の波形である。Ｑ出力がハイレベルになると、可変抵抗３２を通じてコンデンサ３３が充電され、徐々にＲ入力の電圧が上がり、Ｒ入力のスレシホールド（閾値）を超えると、Ｑ出力はローレベルになる。これを受けて、可変抵抗３２及びコンデンサ３３によるＲ入力が放電されてローレベルになる。よって、パルス幅調整回路３０において、制御回路１０から入力されるタイミング信号のパルスのハイレベルの幅に影響されることなく、可変抵抗３２の抵抗値Ｒ１とコンデンサ３３の電気容量Ｃ１で決められた時定数に対応するハイレベルの幅のパルスを、ハイアクティブの発光制御信号としてＱ出力端子から出力できる。
【００４３】
次いで、図５を参照して、昇圧回路４０の回路構成の一例を説明する。図５に、昇圧回路４０の回路構成を示す。
【００４４】
図５に示すように、昇圧回路４０は、ＮＰＮトランジスタ４１と、抵抗４２と、インバータ４３と、を備える。ＮＰＮトランジスタ４１のベースは、昇圧回路４０の入力端としてパルス幅調整回路３０の出力端に接続されている。ＮＰＮトランジスタ４１のエミッタは、接地されている。抵抗４２は、２０［Ｖ］の電源と、ＮＰＮトランジスタ４１のコレクタとに接続されている。インバータ４３の入力端は、ＮＰＮトランジスタ４１のコレクタに接続されている。インバータ４３の出力端を、昇圧回路４０の出力端にしている。
【００４５】
昇圧回路４０において、パルス幅調整回路３０から入力された発光制御信号がローレベル（０［Ｖ］）である場合に、ＮＰＮトランジスタ４１がオフされ、ＮＰＮトランジスタ４１のコレクタの電圧が、抵抗４２により２０［Ｖ］に昇圧される。パルス幅調整回路３０から入力された発光制御信号がハイレベル（５［Ｖ］）である場合に、ＮＰＮトランジスタ４１がオンされ、ＮＰＮトランジスタ４１のコレクタの電圧が、接地電位（０［Ｖ］）になる。また、ＮＰＮトランジスタ４１のコレクタの電圧は、インバータ４３により反転される。つまり、パルス幅調整回路３０から入力されたハイアクティブの発光制御信号（５Ｖ）は、昇圧回路４０により昇圧されて、ハイアクティブの発光制御信号（２０Ｖ）として出力される。
【００４６】
次いで、図６を参照して、プッシュプル回路５０の回路構成の一例を説明する。図６に、プッシュプル回路５０の回路構成を示す。
【００４７】
図６に示すように、プッシュプル回路５０は、スイッチング素子としてのＮＰＮトランジスタ５１、ＰＮＰトランジスタ５２と、抵抗５３，５４と、を備える。抵抗５３は、昇圧回路４０の出力端と、ＮＰＮトランジスタ５１のベースとに接続されている。抵抗５４は、昇圧回路４０の出力端と、ＰＮＰトランジスタ５２のベースとに接続されている。抵抗５３，５４に接続されたノードが、プッシュプル回路５０の入力端となる。ＮＰＮトランジスタ５１のコレクタは、２０［Ｖ］の電源に接続されている。ＰＮＰトランジスタ５２のコレクタは、接地されている。ＮＰＮトランジスタ５１のエミッタは、ＰＮＰトランジスタ５２のエミッタに接続されている。ＮＰＮトランジスタ５１（ＰＮＰトランジスタ５２）のエミッタを、プッシュプル回路５０の出力端とする。
【００４８】
プッシュプル回路５０において、昇圧回路４０から入力された発光制御信号の電圧が上がり、所定の第１の電圧以上になると、ＮＰＮトランジスタ５１が高速にスイッチングされてオンし、２０［Ｖ］の電源からプッシュプル回路５０の出力端（発光モジュール６０の入力端（ＮＭＯＳトランジスタ７１のゲート））に電流が流し込まれ、この出力端が電圧２０［Ｖ］になる。また、昇圧回路４０から入力された発光制御信号の電圧が下がり、所定の第２の電圧以下になると、ＰＮＰトランジスタ５２が高速にスイッチングされてオンし、プッシュプル回路５０の出力端（ＮＭＯＳトランジスタ７１のゲート）に溜まった電流が排出され、この出力端が接地電位（０［Ｖ］）になる。つまり、昇圧回路４０から入力された発光制御信号に応じて、プッシュプル回路５０が、プッシュプル動作し、立ち上がりと立ち下がりの鋭い発光制御信号を出力する。
【００４９】
次いで、図７を参照して、発光モジュール６０の回路構成の一例を説明する。図７に、発光モジュール６０の回路構成を示す。
【００５０】
図７に示すように、発光モジュール６０は、ＮＭＯＳトランジスタ７１と、抵抗７２と、ダイオード７３と、抵抗７４と、ＬＥＤ部８１と、を備える。抵抗７２は、プッシュプル回路５０の出力端と、ＮＭＯＳトランジスタ７１のゲートとに接続されている。ダイオード７３のアノードは、ＮＭＯＳトランジスタ７１のゲートに接続されている。ダイオード７３のカソードは、プッシュプル回路５０の出力端に接続されている。ダイオード７３のカソードが、発光モジュール６０の入力端となる。ＮＭＯＳトランジスタ７１のソースは、接地されている。抵抗７４は、ＮＭＯＳトランジスタ７１のドレインと、ＬＥＤ部８１のカソードとに接続されている。ＬＥＤ部８１のアノードは、２０［Ｖ］の電源に接続されている。
【００５１】
発光モジュール６０において、プッシュプル回路５０から入力された発光制御信号が、ハイレベル（２０［Ｖ］）であると、ＮＭＯＳトランジスタ７１がオンし、ＬＥＤ部８１に電流が流れて発光する。プッシュプル回路５０から入力された発光制御信号が、ローレベル（０［Ｖ］）であると、ＮＭＯＳトランジスタ７１がオフし、ＬＥＤ部８１に電流が流れず発光しない。つまり、プッシュプル回路５０から入力されたハイアクティブの発光制御信号により、ＬＥＤ部８１が発光／消灯される。また、ダイオード７３により、ＮＭＯＳトランジスタ７１のベースの電荷がディスチャージされる。
【００５２】
また、抵抗７４は、ＬＥＤ部８１の電流制限抵抗である。抵抗７４の抵抗値Ｒc［Ω］について、例えば、０＜Ｒc＜０．２７とする。このような値にすると、ＬＥＤ部８１に流れる電流を大きくできる。
【００５３】
ここで、図８を参照して、発光モジュール６０のＬＥＤ部８１について、説明する。図８（ａ）に、直列型のＬＥＤ部８１Ａの構成を示す。図８（ｂ）に、並列型のＬＥＤ部８１Ｂの構成を示す。
【００５４】
従来、ＬＥＤ部は、ＬＥＤ（素子）１つで構成されており十分な光が得られない場合が多かった。そこで近年では、複数のＬＥＤをパラ（並列）にしたものやシリーズ（直列）にしたものが作られるようになった。例えば、図８（ａ）に示すように、ＬＥＤ部８１をＬＥＤ部８１Ａとする構成や、図８（ｂ）に示すように、ＬＥＤ部８１をＬＥＤ部８１Ｂとする構成である。
【００５５】
ＬＥＤ部８１Ａは、ＬＥＤ８１１Ａ，８１２Ａ，８１３Ａを備える。ＬＥＤ８１１Ａ，８１２Ａ，８１３Ａは、図７の２０［Ｖ］の電源と抵抗７４との間に直列に接続されている。ＬＥＤ８１１Ａ，８１２Ａ，８１３Ａは、コンデンサ８１１ＡＣ，８１２ＡＣ，８１３ＡＣの成分が含まれている。
【００５６】
ＬＥＤ部８１Ｂは、ＬＥＤ８１１Ｂ，８１２Ｂ，８１３Ｂを備える。ＬＥＤ８１１Ｂ，８１２Ｂ，８１３Ｂは、２０［Ｖ］の電源と抵抗７４との間に並列に接続されている。ＬＥＤ８１１Ｂ，８１２Ｂ，８１３Ｂは、コンデンサ８１１ＢＣ，８１２ＢＣ，８１３ＢＣの成分が含まれている。
【００５７】
ここで、ＬＥＤは、発光している状態ではある一定の順方向電圧がＬＥＤのアノード−カソード間に発生する。この順方向電圧は、一般的には２〜４［Ｖ］である。ＬＥＤを発光させるにはこの順方向電圧の２倍程度の電圧を加えれば十分である。ＬＥＤを並列に接続したＬＥＤ部８１Ｂでは、各ＬＥＤ８１１Ｂ，８１２Ｂ，８１３Ｂの両端は並列なので２Ｖ〜４［Ｖ］で変化はない。ここに２０［Ｖ］を加えても各ＬＥＤ８１１Ｂ，８１２Ｂ，８１３Ｂが破壊する可能性が増すだけで明るさはほとんど変わらない。
【００５８】
一方、ＬＥＤはコンデンサの成分も含まれているため、ＬＥＤ部８１Ｂの場合、コンデンサ８１１ＢＣ，８１２ＢＣ，８１３ＢＣ全体のＣ成分は、１つのＬＥＤの時の３倍になる。こうなると、ＬＥＤ部８１Ｂに直列に入れた抵抗７４でＣ成分を充電するため充電にかかる時間は３倍となってしまうため立ち上がりが遅くなってしまい、素早い発光は不可能となってしまう。
【００５９】
ＬＥＤ（素子）を直列に接続した場合は、順方向電圧が加算されるため、２素子で２倍、３素子では３倍となる。仮に、ＬＥＤ部８１Ａで、ＬＥＤ８１１Ａ，８１２Ａ，８１３Ａそれぞれの順方向電圧を３．５［Ｖ］とすると、ＬＥＤ部８１Ａの順方向電圧は、１０．５［Ｖ］となる。この場合、順方向電圧の２倍は２１［Ｖ］となるため、本実施の形態のように電源電圧が２０［Ｖ］程度であれば適正で破壊の可能性も低くなる。
【００６０】
また、ＬＥＤ部８１Ａでは、ＬＥＤ８１１Ａ，８１２Ａ，８１３Ａを直列に並べたため、コンデンサ８１１ＡＣ，８１２ＡＣ，８１３ＡＣの全体のＣ成分は３分の１になるため、ＬＥＤ１素子の場合と比べて３倍の速さで充電出来るので素早い発光が可能となる。このため、ＬＥＤ部８１をＬＥＤ部８１Ａとすることが好ましい。なお、ＬＥＤ部８１Ａにおける直列に接続されるＬＥＤの個数は、２個又は４個以上としてもよい。
【００６１】
次に、図９〜図１２を参照して、光源駆動回路２におけるＬＥＤ部８１の発光量の測定を説明する。図９（ａ）に、光源駆動回路２の発光量測定の装置構成を示す図である。図９（ｂ）は、光検出器１２０の内部構成を示す図である。図１０に、光源駆動回路２における発光量測定結果を示す。図１１に、昇圧回路４０を除いた光源駆動回路２における発光量測定結果を示す。図１２に、プッシュプル回路５０を除いた光源駆動回路２における発光量測定結果を示す。図１０〜図１２において、横軸が時間であり、縦軸が電圧である。
【００６２】
先ず、図９を参照して、光源駆動回路２の発光量測定方法を説明する。図９（ａ）に示すように、ＬＥＤを光らせる回路は実際の液滴観測装置１の光源駆動回路２を用い、パルスジェネレータとしての制御回路１０により光源駆動回路２を間欠発光させる。そして、光源駆動回路２から射出された光の量を光検出器１２０で測定する。光源駆動回路２において、昇圧回路４０及びプッシュプル回路５０に対応する部分を回路１１０とした。回路１１０として、昇圧回路４０及びプッシュプル回路５０の両方とした場合と、プッシュプル回路５０のみとした場合と、昇圧回路４０のみとした場合と、で発光量を測定した。
【００６３】
図９（ｂ）に示すように、光検出器１２０は、安定化電源１２１と、ＰＤ（Photo Diode）１２２と、Ｉ／Ｖ抵抗１２３と、オシロスコープ１２４と、を備える。安定化電源１２１により一定の電圧をＰＤ１２２にくわえ、ＰＤ１２２に流れた電流をＩ／Ｖ抵抗１２３で電圧として取り出し、オシロスコープ１２４で測定した。
【００６４】
ＬＥＤ部８１が、仮に定格４．６［Ｗ］、順方向電流４００［ｍＡ］、順方向電圧１０．５［Ｖ］の１個のＬＥＤからなるものとすると、瞬間的に十分な光量を得るには、１５［Ａ］、２４［Ｖ］の電流を与える必要がある。しかし、ＬＥＤ部８１に長い時間電流を流すと熱で破壊してしまうが、液滴観測装置では短い時間で光る必要があり、一瞬であれば発熱量が破壊に達する前に発光、消灯が行える。液滴観測装置１は、飛翔中の液滴の姿を捉えるものであり、発光時間が短ければ短いほど一瞬の画像を捉える事が出来るため、ＬＥＤ部８１を光源にするには適している。そこで、ＬＥＤ部８１を短パルスで光らせることによって、液滴観測装置１にとって最適な光源を得ることができる。
【００６５】
液滴観測装置１の（回路１１０が昇圧回路４０及びプッシュプル回路５０からなる）光源駆動回路２において、ＬＥＤ部８１を短パルスで発光させた場合の発光量に応じた受光素子の出力電圧の波形は、図１０に示すようになる。図１０の波形は、従来の液滴観測装置の発光量測定結果である図１９の波形に比べて、立ち上がりと立ち下がりとがともに急峻である。また、図１９の波形のピークの電圧が５５０［ｍＶ］であるのに対し、図１０の波形のピークの電圧が５．４［Ｖ］であり、大きな発光量が得られている。
【００６６】
また、比較のため、昇圧回路４０を除いた（回路１１０がプッシュプル回路５０のみからなる）光源駆動回路２において、ＬＥＤ部８１を短パルスで発光させた場合の発光量に応じた受光素子の出力電圧の波形は、図１１に示すようになる。図１１の波形は、図１０の波形に比べて、立ち上がりと立ち下がりとがともにやや遅い（時間がかかっている）。
【００６７】
また、比較のため、プッシュプル回路５０を除いた（回路１１０が昇圧回路４０のみからなる）光源駆動回路２において、ＬＥＤ部８１を短パルスで発光させた場合の発光量に応じた受光素子の出力電圧の波形は、図１２に示すようになる。図１２の波形は、図１０の波形に比べて、ピークの電圧が低い。
【００６８】
このように、昇圧回路４０及びプッシュプル回路５０を有する液滴観測装置１は、立ち上がりと立ち下がりとがともに急峻で、ピークの電圧が高い波形の発光制御信号に対応する発光量が得られた。
【００６９】
次に、図１３を参照して、従来の液滴観測装置と、液滴観測装置１とにおいて、液滴Ｄを撮像した画像の比較結果を説明する。図１３（ａ）に、従来の液滴観測装置で撮像した画像Ｆ０を示す。図１３（ｂ）に、液滴観測装置１で撮像した画像Ｆ１を示す。
【００７０】
図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すように、従来の液滴観測装置で撮像した画像Ｆ０に比べて、液滴観測装置１で撮像した画像Ｆ１は、明るさが上がっていることが確認できる。また、画像Ｆ０，Ｆ１の丸で囲んだ部分のように、液滴の尾の部分を見ると、画像Ｆ０では、尾を引いてつながって見えるが、画像Ｆ１では、液滴の粒が分離しているのが確認できる。また、画像全体について、画像Ｆ０では、ぼやけて見えるが、画像Ｆ１では、シャープに見えていることが確認できる。
【００７１】
以上、本実施の形態によれば、液滴観測装置１において、光源駆動回路２は、昇圧回路４０、プッシュプル回路５０、駆動回路７０及び光源部８０を備える。このため、制御回路１０（及びパルス幅調整回路３０）で生成された矩形波の発光制御信号を、昇圧回路４０により昇圧できるとともに、プッシュプル回路５０によりパルスの立ち上がり及び立ち下りを鋭くでき、この立ち上がり及び立ち下りの鋭い発光制御信号を出力して光源部８０に入力できる。
【００７２】
また、液滴観測装置１は、光源駆動回路２、制御回路１０、インクジェットヘッド２０、撮像部９０及びＰＣ１００を備える。このため、光源駆動回路２により立ち上がり及び立ち下りの鋭い発光制御信号を生成して光源部８０に入力できるので、インクジェットヘッド２０から射出された液滴Ｄに、短時間に発光量の大きい光を照射でき、短時間に移動する液滴Ｄの明るい鮮明な画像を撮像して取得できる。特に、液滴Ｄの粒が分離した画像を得ることができる。
【００７３】
また、光源駆動回路２は、パルス幅調整回路３０を備える。このため、発光制御信号のパルス幅を自在に変更できる。
【００７４】
また、駆動回路７０は、電流制限抵抗としての抵抗７４を有し、抵抗７４の抵抗値Ｒc［Ω］を、０＜Ｒc＜０．２７にとる。このため、光源部８０（ＬＥＤ部８１）に流れる電流を大きくでき、発光量を大きくできる。
【００７５】
また、駆動回路７０は、ＭＯＳＦＥＴ７１と、ＭＯＳＦＥＴ７１のゲートから入力側に電流を流すダイオード７３を備える。このため、ダイオード７３により、ＭＯＳＦＥＴ７１のゲートの電荷をディスチャージできる。
【００７６】
また、光源部８０のＬＥＤ部８１Ａは、直列に接続されたＬＥＤ８１１Ａ，８１２Ａ，８１３Ａを備える。このため、ＬＥＤ部８１Ａの破壊の可能性を低くすることができ、ＬＥＤ１素子の場合と比べて３倍の速さでコンデンサ成分を充電出来るので素早い発光が可能となる。
【００７７】
（第２の実施の形態）
図１４を参照して、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。図１４に、本実施の形態の液滴観測装置３の構成を示す。
【００７８】
上記第１の実施の形態の液滴観測装置１では、ＬＥＤ部８１の光軸を液滴Ｄの落下方向に垂直な１軸とし、この光軸に対応する１方向から撮像を行った。本実施の形態の液滴観測装置３では、ＬＥＤ部の光軸を液滴Ｄの落下経路の軸に垂直なＸ軸、Ｙ軸の２軸とし、これらの光軸に対応する２方向から撮像を行う。ここで、Ｘ軸は、インクジェットヘッドの複数のノズルの整列方向に平行な軸とする。Ｙ軸は、インクジェットヘッドの複数のノズルの整列方向に垂直な軸とする。インクジェットヘッドの場合、ヘッドに平行な方向に複数のノズルが配置されており、ノズル列と垂直なＹ軸方向からＬＥＤ光を照射して撮像素子で取り込むことにより、Ｘ方向の曲がりを検出することが出来るが、ノズル列の水平方向（Ｙ方向）にどれだけ曲がっているかは観測出来ないために、Ｙ方向の曲がりも検出できるようにＸ軸、Ｙ軸の２軸の構成を取ったものである。また、液滴観測装置３において、液滴観測装置１と同じ部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
図１４に示すように、液滴観測装置３は、制御回路１０Ａと、インクジェットヘッド２０と、パルス幅調整回路３０と、昇圧回路４０と、プッシュプル回路５０Ｘ，５０Ｙと、発光モジュール６０Ｘ，６０Ｙと、撮像部９０Ｘ，９０Ｙと、ＰＣ１００と、を備える。
【００８０】
制御回路１０Ａは、インクジェットヘッド２０及び光源駆動回路４を制御する。具体的には、制御回路１０Ａは、ＰＣ１００から入力されるインク射出の指示信号に応じて、インクジェットヘッド２０駆動用のヘッド駆動信号を生成してインクジェットヘッド２０に出力する。また、制御回路１０Ａは、ＰＣ１００から入力される発光の指示信号に応じて、光源部８０Ｘ，８０Ｙ駆動用のタイミング信号（発光制御信号）を生成してパルス幅調整回路３０に出力する。光源部８０Ｘ，８０Ｙは、同時に発光させるものとする。
【００８１】
発光モジュール６０Ｘは、光源部８０Ｘと、駆動回路７０Ｘと、を備える。発光モジュール６０Ｙは、光源部８０Ｙと、駆動回路７０Ｙと、を備える。光源駆動回路４は、パルス幅調整回路３０、昇圧回路４０、プッシュプル回路５０Ｘ，５０Ｙ及び発光モジュール６０Ｘ，６０Ｙを備えるものとする。
【００８２】
プッシュプル回路５０Ｘ，５０Ｙは、それぞれプッシュプル回路５０と同様の回路である。発光モジュール６０Ｘ，６０Ｙ（駆動回路７０Ｘ，７０Ｙ、光源部８０Ｘ，８０Ｙ）は、それぞれ、発光モジュール６０（駆動回路７０、光源部８０）と同様の構成である。
【００８３】
ここで、互いに垂直なＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で表した３次元空間を考える。インクジェットヘッド２０から射出される液滴Ｄの落下方向（重力方向）をＺ軸とする。発光モジュール６０Ｘ（光源部８０Ｘ）の光軸を、インクジェットヘッド２０から射出される液滴Ｄに向けられ、Ｚ軸に直交するＸ軸とする。プッシュプル回路５０Ｘ、発光モジュール６０Ｘ、撮像部９０Ｘは、Ｘ軸に対応する。発光モジュール６０Ｙ（光源部８０Ｙ）の光軸は、インクジェットヘッド２０から射出される液滴Ｄに向けられ、Ｚ軸及びＸ軸に直交するＹ軸とする。プッシュプル回路５０Ｙ、発光モジュール６０Ｙ、撮像部９０Ｙは、Ｙ軸に対応する。
【００８４】
パルス幅調整回路３０、昇圧回路４０は、Ｘ軸、Ｙ軸で共通の回路とする。というのは、プッシュプル回路の負荷が小さいので、昇圧回路４０で十分プッシュプル回路５０Ｘ，５０Ｙを駆動できるからである。これに対し、発光モジュールは、大電流を流す負荷の大きい回路である。このため、プッシュプル回路もＸ軸、Ｙ軸で共通の回路にしてしまうと、発光制御信号の立ち上がりと立ち下がりとがなまってしまう。
【００８５】
撮像部９０Ｘ，９０Ｙは、それぞれ撮像部９０と同様である。撮像部９０Ｘの撮像方向をＸ軸とする。撮像部９０Ｙの撮像方向をＹ軸とする。光源部８０Ｘ，８０Ｙが同時に発光し、光が照射された液滴Ｄが撮像部９０Ｘ，９０Ｙにより撮像される。ＰＣ１００は、撮像部９０Ｘ，９０Ｙで撮像されたＸ軸方向、Ｙ軸方向の画像を表示部１０１に表示したり、その画像を画像解析する。例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の液滴Ｄの速度、曲がり等を画像解析する。
【００８６】
以上、本実施の形態によれば、液滴観測装置３は、制御回路１０Ａ、インクジェットヘッド２０、パルス幅調整回路３０、昇圧回路４０と、Ｘ軸に対応するプッシュプル回路５０Ｘ、発光モジュール６０Ｘ、撮像部９０Ｘと、Ｙ軸に対応するプッシュプル回路５０Ｙ、発光モジュール６０Ｙ、撮像部９０Ｙと、ＰＣ１００とを備える。このため、立ち上がり及び立ち下りの鋭い発光制御信号を生成して光源部８０Ｘ，８０Ｙに入力でき、インクジェットヘッド２０から射出された液滴Ｄに、短時間に発光量の大きい光をＸ軸、Ｙ軸方向から照射でき、短時間に移動する液滴Ｄの明るい鮮明な画像をＸ軸とＹ軸との２方向から撮像して取得できる。
【００８７】
また、パルス幅調整回路３０及び昇圧回路４０を、Ｘ軸とＹ軸とで共通とするので、発光制御信号のパルス幅調整及び昇圧の機能を損なうことなく、回路構成を簡単にすることができる。
【００８８】
なお、上記各実施の形態における記述は、本発明に係る好適な光源駆動回路及び液滴観測装置の一例であり、これに限定されるものではない。
【００８９】
上記実施の形態では、液滴観測装置１，３の光源としてＬＥＤを使用したが、これに限定されるものではない。例えば、液滴観測装置１，３の光源として、ストロボ等を用いる構成としてもよい。
【００９０】
また、以上の各実施の形態における光源駆動回路及び液滴観測装置を構成する各部の細部構成及び細部動作に関して本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１，３  液滴観測装置
１０，１０Ａ  制御回路
２０  インクジェットヘッド
２，４，５，６  光源駆動回路
３０  パルス幅調整回路
３１  セットリセットフリップフロップ
３１１  ＯＲ回路
３１２  インバータ
３１３  ＡＮＤ回路
３１４  ディレイフリップフロップ
３２  可変抵抗
３３  コンデンサ
３４  ダイオード
４０  昇圧回路
４１  ＮＰＮトランジスタ
４２  抵抗
４３  インバータ
５０，５０Ｘ，５０Ｙ  プッシュプル回路
５１  ＮＰＮトランジスタ
５２  ＰＮＰトランジスタ
５３，５４  抵抗
６０，６０Ｘ，６０Ｙ  発光モジュール
７０，７０Ｘ，７０Ｙ  駆動回路
７１，７１ｂ  ＮＭＯＳトランジスタ
７１ａ  ＮＰＮトランジスタ
７２，７２ａ  抵抗
７３，７３ａ  ダイオード
７４，７４ａ  抵抗
８０，８０Ｘ，８０Ｙ  光源部
８１，８１Ａ，８１Ｂ  ＬＥＤ部
８１１Ａ，８１２Ａ，８１３Ａ，８１１Ｂ，８１２Ｂ，８１３Ｂ，８１ａ  ＬＥＤ
８１１ＡＣ，８１２ＡＣ，８１３ＡＣ，８１１ＢＣ，８１２ＢＣ，８１３ＢＣ  コンデンサ
８２  スリーブ
８３  コリメートレンズ
９０，９０Ｘ，９０Ｙ  撮像部
１００  ＰＣ
１０１  表示部
１１０  回路
１２０  光検出器
１２１  安定化電源
１２２  ＰＤ
１２３  Ｉ／Ｖ抵抗
１２４  オシロスコープ
Ｄ  液滴
【図１】
0005509902.tif 000002
【図２】
0005509902.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１３】
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