(57)【要約】【課題】  液滴吐出ヘッドのノズル孔から吐出されて液滴受容物に着弾する液滴の着弾挙動を、簡単な構成で、認識しやすい画像として観測することが可能な液滴着弾観測システムを提供すること。【解決手段】  液滴着弾観測システム１０は、吐出ヘッド１１６から吐出された液滴１５０が基板１２０に着弾する様子を、レーザ光源３０からパルスレーザ光をバックライトとして照射して、カメラ２０で撮像する。レーザ光源３０は、吐出タイミングに所定の遅延時間を与えたタイミングでパルスレーザ光を照射し、カメラ２０は、その瞬間の静止画像を撮像する。基板１２０は基板機構部１０３によってＸ方向に移動可能となっていて、周期的に吐出される液滴１５０について、基板表面１２０ａに着弾する前後のタイミングで吐出毎に撮像を行う。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出ヘッドのノズル孔から順次吐出される液滴が液滴受容物に着弾する様子を観測する液滴着弾観測システムであって、
前記液滴に向けてパルスレーザ光を照射する照射手段と、
前記照射手段によって照射された当該液滴を撮像する撮像手段と、
前記液滴受容物を前記吐出ヘッドに対して相対移動させる移動手段と、を備え、
前記照射手段は、前記液滴の吐出タイミングに所定の遅延時間を加えたタイミングで前記パルスレーザ光を照射することを特徴とする液滴着弾観測システム。
【請求項２】
前記撮像手段は、前記液滴受容物における前記液滴の着弾面に沿った方向から当該液滴を撮像することを特徴とする請求項１に記載の液滴着弾観測システム。
【請求項３】
前記撮像手段は、前記照射手段を用いたバックライティング法によって前記液滴を撮影することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴着弾観測システム。
【請求項４】
前記照射手段は、前記パルスレーザ光を誘導して一端から出射する光ファイバを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液滴着弾観測システム。
【請求項５】
前記照射手段は、前記所定の遅延時間を前記液滴の吐出毎に違えて、前記パルスレーザ光を照射することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液滴着弾観測システム。
【請求項６】
前記照射手段は、前記所定の遅延時間を前記液滴の吐出毎に順次遅らせて、前記パルスレーザ光を照射することを特徴とする請求項５に記載の液滴着弾観測システム。
【請求項７】
前記吐出毎における遅延時間の差が等間隔であることを特徴とする請求項５または６に記載の液滴着弾観測システム。
【請求項８】
液滴吐出ヘッドのノズル孔から順次吐出される液滴が液滴受容物に着弾する様子を観測する液滴着弾観測方法であって、
前記液滴受容物を前記吐出ヘッドに対して相対移動させると共に、前記液滴の吐出タイミングに所定の遅延時間を加えたタイミングで当該液滴にパルスレーザ光を照射して、当該液滴を撮像することを特徴とする液滴着弾観測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッドのノズル孔から吐出されて液滴受容物に着弾する液滴の着弾挙動を観測することができる液滴着弾観測システムおよび液滴着弾観測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液滴吐出装置（インクジェット描画装置）を用いて、液晶表示装置、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）装置、電子放出装置、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）装置、電気泳動表示装置等を製造することが提案されている。
このような液滴吐出装置では、各液滴をワーク上の正確な位置に着弾させる必要があるので、液滴吐出装置の制御を行う場合、あるいは液滴吐出装置の開発・設計を行う場合などには、液滴吐出ヘッドのノズル孔から吐出される液滴のワーク上への飛行・着弾状態（例えば、飛行方向、飛行速度、着弾位置、着弾挙動等）を観測する必要がある。
【０００３】
従来、液滴のワーク上の着弾位置を計測するに当たっては、複数のレンズ、複数のミラーおよび撮像デバイスを有する撮像光学装置により、異なる２つの方向からの画像を同時に撮像し、着弾位置を算出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９０７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし特許文献１に係る方法では、液滴がワーク上に着弾した後のその液滴の着弾位置を計測することができるが、液滴がワーク上へ着弾する直前から直後までの液滴の着弾挙動を計測することができない。
また、高速度カメラにより前記着弾挙動を計測するという方法も考えられるが、高速度カメラ自体が高価である。
【０００６】
本発明の目的は、液滴吐出ヘッドのノズル孔から吐出されて液滴受容物に着弾する液滴の着弾挙動を、簡単な構成で、認識しやすい画像として観測することが可能な液滴着弾観測システムおよび液滴着弾観測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は液滴吐出ヘッドのノズル孔から順次吐出される液滴が液滴受容物に着弾する様子を観測する液滴着弾観測システムであって、前記液滴に向けてパルスレーザ光を照射する照射手段と、前記照射手段によって照射された当該液滴を撮像する撮像手段と、前記液滴受容物を前記吐出ヘッドに対して相対移動させる移動手段と、を備え、前記照射手段は、前記液滴の吐出タイミングに所定の遅延時間を加えたタイミングで前記パルスレーザ光を照射することを特徴とする。
【０００８】
本発明の液滴着弾観測システムは、各種表示装置等の製造に用いる液滴吐出装置と一体に構成することも、また、液滴の着弾挙動を観察する専用の装置として構成することも可能である。液滴受容物とは、液滴吐出装置による描画対象としての板状部材であって、液滴の着弾を実際に観察したい対象のことであり、例えば、ガラス基板、合成樹脂基板、金属基板などが挙げられる。
この液滴着弾観測システムによれば、パルスレーザ光によって瞬間的な静止画として液滴を撮像でき、そのタイミングは、吐出タイミングからの遅延時間を変えることで変化させることができるので、任意のタイミングにおける液滴の状態を静止画として撮像することができる。
この際、液滴受容物が静止したままであると、着弾した液滴は撮像視野内に留まることになるので、次に吐出されてくる液滴については、液滴受容物に対する着弾挙動を観察することはできない。そこで本発明の液滴着弾観測システムは、移動手段によって液滴受容物が相対移動可能とすることで、液滴が常に液滴受容物の新規なエリア（先に吐出された液滴が着弾していないエリア）に着弾するような構成とし、上述のような着弾挙動の撮像を、連続して行うことができるようになっている。これにより、例えば、上述の遅延時間を吐出毎に変えるなどして、複数のタイミングにおける着弾挙動を撮像することができる。
また、パルスレーザ光を用いているので、白色光のような色収差の影響を受けることがなく、また、鋭敏な明暗変化により液滴の像のブレが低減されて、より鮮明な画像を得ることができる。
【０００９】
また、前記液滴着弾観測システムにおいて、前記撮像手段は、前記液滴受容物における前記液滴の着弾面に沿った方向から当該液滴を撮像することを特徴とする。
この液滴着弾観測システムによれば、撮像する方向が前記液滴受容物における前記液滴の着弾面に沿った方向であるので、液滴が液滴受容物の表面に衝突する様子や、着弾後における液滴の液面形状などが認識しやすい。
【００１０】
また、前記液滴着弾観測システムにおいて、前記撮像手段は、前記照射手段を用いたバックライティング法によって前記液滴を撮影することを特徴とする。
この液滴着弾観測システムによれば、液滴にバックライトを照射して撮像するバックライティング法によって撮像を行うことにより、液滴の像の輪郭をより鮮明にとらえることができる。
【００１１】
また、前記液滴着弾観測システムにおいて、前記照射手段は、前記パルスレーザ光を誘導して一端から出射する光ファイバを備えることを特徴とする。
この液滴着弾観測システムによれば、光ファイバにより狭い範囲に光線を集中して照射することができる。また、光ファイバを通る過程でパルスレーザ光の位相が分散されて可干渉性が低下するので、液滴の輪郭（エッジ）における回折の影響を低減することができる。
【００１２】
また、前記液滴着弾観測システムにおいて、前記照射手段は、前記所定の遅延時間を前記液滴の吐出毎に違えて、前記パルスレーザ光を照射することを特徴とする。また、好ましくは、前記照射手段は、前記所定の遅延時間を前記液滴の吐出毎に順次遅らせて、前記パルスレーザ光を照射することを特徴とする。また、好ましくは前記吐出毎における遅延時間の差が等間隔であることを特徴とする。
この液滴着弾観測システムによれば、着弾タイミングを違えて撮像された複数の画像を得ることができ、これらを遅延時間の小さい順で撮像された画像の順に並べて、あたかも単一の液滴の連続挙動を表すかのように扱うことができる。また、遅延時間が吐出毎に順次遅れるように撮像を行えば、また、前記吐出毎における遅延時間の差が等間隔であれば、撮像画像を時系列的に扱う際の処理が容易となる。
【００１３】
本発明は、液滴吐出ヘッドのノズル孔から順次吐出される液滴が液滴受容物に着弾する様子を観測する液滴着弾観測方法であって、前記液滴受容物を前記吐出ヘッドに対して相対移動させると共に、前記液滴の吐出タイミングに所定の遅延時間を加えたタイミングで当該液滴にパルスレーザ光を照射して、当該液滴を撮像することを特徴とする。
この液滴着弾観測方法によれば、パルスレーザ光によって瞬間的な静止画として液滴を撮像でき、そのタイミングは、吐出タイミングからの遅延時間を変えることで変化させることができるので、任意のタイミングにおける液滴の状態を静止画として撮像することができる。また、吐出ヘッドから順次吐出されてくる液滴が常に液滴受容物の新規なエリア（先に吐出された液滴が着弾していないエリア）に着弾するようになっているので、上述の撮像を連続して行うことが可能である。また、パルスレーザ光を用いているので、白色光のような色収差の影響を受けることがなく、鋭敏な明暗変化により液滴の像のブレが低減されて、より鮮明な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態として、液滴着弾観測システムを備えた液滴吐出装置について説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１５】
（液滴吐出装置の全体構成）
先ずは、図１、図２、図３、図４を参照して、液滴吐出装置の全体構成について説明する。図１は、本実施形態における液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。
図１に示すように液滴吐出装置１００は、支持脚１０６に支えられた定盤１０７の上に、液滴を吐出する吐出ヘッド１１６を有するヘッド機構部１０２と、液滴受容物としての基板１２０を吐出ヘッド１１６に対して移動可能に載置する基板機構部１０３と、吐出ヘッド１１６に液状体１３３を供給する液状体供給部１０４とを備えている。また、液滴吐出装置１００は、定盤１０７の下側に、ヘッド機構部１０２、基板機構部１０３の駆動制御および、吐出ヘッド１１６の吐出制御を制御する描画制御部１０５を備えている。
ここで、基板１２０としては、ガラス基板、金属基板、合成樹脂基板など、平板状のものであればたいていのものが利用できる。また、液状体としては、例えば、カラーフィルタのフィルタ材料、有機ＥＬ装置におけるＥＬ発光層を形成するための発光材料、ＰＤＰ装置における蛍光体を形成するための蛍光材料、電気泳動表示装置における泳動体を形成する泳動体材料、基板の表面にバンクを形成するためのバンク材料、各種コーティング材料、電極を形成するための液状電極材料、２枚の基板間に微小なセルギャップを構成するためのスペーサを構成する粒子材料、金属配線を形成するための液状金属材料、マイクロレンズを形成するためのレンズ材料、レジスト材料、光拡散体を形成するための光拡散材料などを、溶媒中に溶解ないし分散させた溶液が、描画の目的に応じて用意される。
【００１６】
ヘッド機構部１０２は、液状体１３３を吐出する吐出ヘッド１１６と、吐出ヘッド１１６を搭載したキャリッジ１１１と、キャリッジ１１１のＹ軸方向への移動をガイドするＹ軸ガイド１１３と、Ｙ軸ガイド１１３に沿って設置されたＹ軸ボールねじ１１５と、Ｙ軸ボールねじ１１５を正逆回転させるＹ軸モータ１１４と、キャリッジ１１１の下部にあって、Ｙ軸ボールねじ１１５と螺合してキャリッジ１１１を移動させる雌ねじ部が形成されたキャリッジ螺合部１１２とを備えている。
【００１７】
基板機構部１０３の移動機構は、ヘッド機構部１０２とほぼ同様の構成でＸ軸方向に配置されており、基板１２０を載置している載置台１２１と、載置台１２１の移動をガイドするＸ軸ガイド１２３と、Ｘ軸ガイド１２３に沿って設置されたＸ軸ボールねじ１２５と、Ｘ軸ボールねじ１２５を正逆回転させるＸ軸モータ１２４と、載置台１２１の下部にあって、Ｘ軸ボールねじ１２５と螺合して載置台１２１を移動させる載置台螺合部１２２とから構成されている。
【００１８】
吐出ヘッド１１６に液状体１３３を供給する液状体供給部１０４は、吐出ヘッド１１６に連通する流路を形成するチューブ１３１ａと、チューブ１３１ａへ液体を送り込むポンプ１３２と、ポンプ１３２へ液状体１３３を供給するチューブ１３１ｂ（流路）と、チューブ１３１ｂに連通して液状体１３３を貯蔵するタンク１３０とから成っており、定盤１０７上の一端に配置されている。
【００１９】
ヘッド機構部１０２および基板機構部１０３には、吐出ヘッド１１６と載置台１２１の移動した位置を検出する図示しない位置検出手段が、それぞれ備えられている。また、キャリッジ１１１と載置台１２１には、ＸＹ方向に直交するＺ方向を回転軸方向とした、回転方向を調整する機構が組込まれ、吐出ヘッド１１６の回転方向調整、および載置台１２１の回転方向調整が可能である。
【００２０】
上述の構成において、Ｘ軸モータ１２４、Ｙ軸モータ１１４の駆動制御により、吐出ヘッド１１６と基板１２０とは、それぞれＹ軸方向およびＸ軸方向に往復自在に相対移動することができる。そして、この相対移動と同期させて、液状体供給部１０４から供給された液状体を、吐出ヘッド１１６から液滴として吐出することにより、基板１２０上に液滴を描画することができる。
【００２１】
液滴吐出装置１００は、基板１２０上に着弾する液滴を撮像する撮像手段としてのカメラ２０を、定盤１０７上に備えている。カメラ２０は、鏡筒２１とＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像素子を有する撮像部２２とから構成されており、基板１２０の上面に沿った方向から、基板１２０の上面近傍を撮像可能なように固定されている。撮像は、鏡筒２１で約３０倍に拡大して行うことができ、撮像部２２で取得された画像データは、デジタル処理によってさらに拡大して表示することが可能である。
【００２２】
液滴吐出装置１００は、カメラ２０に対向する位置に液滴にパルスレーザ光を照射するレーザ光源３０を備えている。レーザ光源３０は、パルスレーザ光を発生するレーザ光発生部３１と、レーザ光発生部３１で発生したパルスレーザ光を誘導する光ファイバ３３と、光ファイバ３３の一端からパルスレーザ光を出射する出射部３２とから構成されている。
光チョッパなどによって発生されるパルスレーザ光は、撮像部２２におけるＣＣＤの撮像感度の高い波長域のものを選択することが好ましい。本実施形態では、レーザ光発生部３１として、Ｏｘｆｏｒｄ  Ｌａｓｅｒｓ社製：ＨＳＩ１０００を用い、近赤外域の半導体パルスレーザ光を得ている。出射部３２は、パルスレーザ光の出射軸が鏡筒２１の光軸とほぼ一致するように固定されており、カメラ２０は、液滴をバックライティング法によって撮像することができる。
【００２３】
図１において、描画制御部１０５、カメラ２０、レーザ光源３０は、制御用コンピュータ１６０と電気的に接続されている。制御用コンピュータ１６０は、吐出ヘッド１１６の吐出制御、基板機構部１０３の駆動制御、後述するパルスレーザ光の照射制御や撮像制御などを統括すると共に、カメラ２０で撮像された画像を処理してモニタ１６１に表示することができる。
【００２４】
図２は、吐出ヘッドの主要部構造を示す概略斜視図である。
図２に示すように、吐出ヘッド１１６は、隔壁１４１…に仕切られて形成された複数のキャビティ１４０…を備え、１つのキャビティ１４０に対して１つのノズル孔１１７が設けられている。ノズル孔１１７は、隔壁１４１…を構成する部材の下面に接着固定されたノズルプレート１４４に形成されている。キャビティ１４０には、１対の隔壁１４１間に位置する供給口１４６を介して、リザーバ１４５から液状体が供給されるようになっている。リザーバ１４５は一定量の液状体を貯留するための液溜めの役割を果たしており、リザーバ１４５へは、タンク１３０（図１参照）から孔１４７を介して液状体が供給される。
キャビティ１４０…の上部は振動板１４３となっていて、振動板１４３上には、それぞれのキャビティ１４０に対応して、振動子１４２…が位置する。振動子１４２は、ピエゾ素子と、ピエゾ素子を挟む１対の電極（図示せず）とから成る。この１対の電極に駆動電圧（駆動信号）を印加することで、振動子１４２に対応する箇所の振動板１４３が変形し、キャビティ１４０の内圧が変化して、液状体がノズル孔１１７から液滴１５０となって吐出される。
【００２５】
ここで、図３、図４を参照して、吐出ヘッドにおける吐出制御について説明を行う。図３は、上述した吐出ヘッドの駆動回路の一例を示す回路図である。図４は、駆動信号および制御信号のタイミングを示す図である。
図３において、制御信号発生回路２２０、駆動信号発生回路２３０は、描画制御部１０５（図１参照）に備えられている。また、フリップフロップ２２６…、フリップフロップ２２７…、トランジスタ２２９…は、吐出ヘッド１１６の圧電振動子１４２…（図２参照）の各々に対応して設けられていて、制御信号発生回路２２０、駆動信号発生回路２３０と各信号線２２３，２２４，２２５，２３１で接続されている。
【００２６】
制御信号発生回路２２０は、データバス２２２を介して送られてくるデータ信号（図４参照）を取り込み、吐出ヘッド１１６が印字位置に達したことを示す印字タイミング信号（図４参照）が端子２２１に入力された段階で、取り込んだデータ信号を１ビットずつ信号線２２４に出力する。この信号線２２４に出力されたデータ信号は、カスケードに接続されシフトレジスタを構成するフリップフロップ２２６のデータ端子に入力される。また、信号線２２５にはシフトクロック信号が出力され、このシフトクロック信号によってシリアル転送されたデータ信号がシフトされながら、フリップフロップ２２６…に転送される。そして、すべての圧電振動子１４２…に対するデータ（ノズルのＯＮ／ＯＦＦ情報）が転送された段階で、信号線２２３にラッチ信号（図４参照）が送られ、データがフリップフロップ２２７…の出力側に現われる。そして、印字動作を行うべき圧電振動子１４２に対応するトランジスタ２２９がＯＮ状態となる。一方、駆動信号発生回路２３０は、制御信号発生回路２２０、信号線２６０を介して印字タイミング信号（図４参照）が入力されると、駆動信号（図４参照）を信号線２３１から出力し、ＯＮ状態となったトランジスタ２２９に対応する圧電振動子１４２を駆動する。
尚、駆動信号発生回路２３０が生成する駆動信号の形状や、データ信号のデータ、印字タイミング信号の印加タイミング、周波数などは、制御用コンピュータ１６０からの命令により、自由に設定することが可能である。かくして、吐出ヘッド１１６の任意のノズル孔から、任意のタイミングで、任意の駆動信号によって液滴１５０を吐出させることが可能となる。
【００２７】
図４には、圧電振動子１４２の駆動によりノズル孔１１７（図２参照）から液滴１５０が吐出されるタイミングＴｅ（以下、吐出タイミングＴｅとする）を示している。この吐出タイミングＴｅは、駆動信号に依存して決まるタイミングであり、図からわかるように、印字タイミング信号の立ち上がりタイミングとも、ラッチ信号の立ち上がりタイミングＴｌ（以下、ラッチタイミングＴｌとする）とも異なったタイミングである。しかし、吐出タイミングＴｅとラッチタイミングＴｌとは、常に一定の時間間隔Ｔｉで規定される関係にあり、ラッチタイミングＴｌをもって吐出タイミングＴｅを捉えることが可能である。ラッチ信号は、描画制御部１０５から制御用コンピュータ１６０に送られ（図１参照）、制御用コンピュータ１６０は、ラッチタイミングＴｌを基準として、後述するレーザ光源３０の照射制御およびカメラ２０の撮像制御を行っている。すなわち、制御用コンピュータ１６０とレーザ光源３０とは本発明の照射手段を構成している。
【００２８】
（液滴着弾観測システムの構成および動作）
次に、図１、図５、図６、図７を参照して、液滴着弾観測システムの構成および動作について説明する。図５は、本発明に係る液滴着弾観測システムの概略構成を示す機能構成図である。図６は、駆動信号、ラッチ信号、トリガ信号、パルスレーザ光出力のタイミングを示す図である。
本実施形態における液滴着弾観測システムは、図１に示す液滴吐出装置１００に一体となっていて、制御用コンピュータ１６０（モニタ１６１含む）と合わせて全体が構成されている。すなわち、図５に示す液滴着弾観測システム１０は、吐出ヘッド１１６から吐出された液滴１５０が基板１２０に着弾する様子を、レーザ光源３０からパルスレーザ光をバックライトとして照射して、カメラ２０で撮像する。吐出ヘッド１１６のノズル面１４８と基板上面１２０ａとは、一定の距離ｈが保たれるように構成されており、基板１２０は移動手段としての基板機構部１０３によってＸ方向に移動可能となっている。尚、レーザ光源３０、カメラ２０の詳細な構成については、既に図１を参照して説明したので、ここでは説明を省略する。
【００２９】
液滴の着弾観測のための動作命令が制御用コンピュータ１６０から送られると、まず、ヘッド機構部１０２（図１参照）の働きにより、吐出ヘッド１１６が所定の位置に移動する。これにより、所定のノズル孔１１７から吐出される液滴１５０に対してカメラ２０の焦点が合う。次に、基板１２０が所定の速度でＸ方向に移動すると共に、所定のノズル孔１１７から液滴１５０が吐出される。このときの基板１２０の移動速度は特に限定されないが、例えば、５ｍｍ／ｓ程度である。また、吐出ヘッド１１６の吐出駆動のタイミングについても特に限定されないが、例えば、２５Ｈｚの周期駆動を行う。吐出ヘッド１１６の周期駆動により、基板上面１２０ａ上には次々に液滴１５０が着弾してゆくが、基板１２０は絶えずＸ方向に移動しているため、これらの液滴１５０は、それぞれ基板上面１２０ａの新規なエリア（先に吐出された液滴が着弾していないエリア）に着弾することになる。尚、上述の動作において、所定のノズル孔１１７以外のノズル孔からは、液滴は吐出されない。
【００３０】
カメラ２０は、レーザ光源３０からの照射がない状態では液滴１５０の様子を撮像することができず、逆を言えば、レーザ光源３０からパルスレーザ光が照射された瞬間の像を静止画として撮像することができる。さらに言い換えれば、液滴１５０が基板上面１２０ａに着弾する前後の任意のタイミングでパルスレーザ光を照射することにより、当該タイミングにおける液滴１５０の像を静止画として撮像することができるのである。
このような液滴着弾観測システム１０は、パルスレーザ光を用いているので、白色光のような色収差の影響を受けることがなく、また、鋭敏な明暗変化により液滴１５０の像のブレが低減されて、鮮明な静止画像を得ることができる。また、基板上面１２０ａに沿った方向から液滴１５０を撮像するようになっているので、液滴が基板１２０の表面に衝突する様子や、着弾後における液滴の液面形状などが認識しやすい。また、液滴１５０にバックライトを照射して撮像するバックライティング法によって撮像を行っているので、液滴の像の輪郭をより鮮明にとらえることができる。また、パルスレーザ光は、光ファイバ３３を介して照射されるので、パルスレーザ光の位相が分散されて可干渉性が低下し、液滴１５０のエッジにおける回折の影響を低減することができる。また、光ファイバ３３でパルスレーザ光を収束して照射することにより、ノズル面１４８と基板上面１２０ａとの間隔ｈが狭い場合においても液滴１５０を有効に照射することができる。
【００３１】
上述のパルスレーザ光の照射制御および撮像制御は、図６に示すトリガ信号によって行われる。すなわち、制御用コンピュータ１６０で生成されたトリガ信号をレーザ光発生部３１、撮像部２２が受けると、レーザ光発生部３１は図６に示すようにパルスレーザ光を出力し、撮像部２２はパルスレーザ光によって照射された液滴１５０を静止画像として撮像する。撮像された画像情報は、制御用コンピュータ１６０に送られて、適宜画像処理されることになる。
ここで、トリガ信号は、制御信号発生回路２２０から送られてくるラッチ信号を同期信号として生成される。すなわち、図６において、ラッチタイミングＴｌに所定の時間＝Ｔｉ＋Ｔｄを加えたタイミングＴｆ（以下、撮像タイミングＴｆとする）でトリガ信号を発生させる。ここで、Ｔｉは、先にも説明したように、ラッチタイミングＴｌと吐出タイミングＴｅとの時間差であり、つまりは、Ｔｄは、吐出タイミングＴｅに対する撮像タイミングＴｆの遅延時間を表している。
このように、ラッチ信号を同期信号としてＴｉ＋Ｔｄの時間差でトリガ信号を発生させることで、吐出タイミングＴｅに遅延時間Ｔｄを加えたタイミングで、パルスレーザ光の照射および撮像が行われる。そして、遅延時間Ｔｄを変化させることにより、吐出タイミングＴｅを基準とする任意のタイミングで液滴１５０を撮像することができる。
【００３２】
図５、図６において、液滴１５０が基板上面１２０ａに着弾するタイミングは、吐出タイミングＴｅに対して、液滴１５０がノズル面１４８から基板上面１２０ａに至る間隔ｈを飛翔する時間分だけ遅れる。例えば、間隔ｈが０．７ｍｍ、平均飛翔速度が７ｍ／ｓであるとすると、液滴１５０が吐出してから１００μｓ後に、基板上面１２０ａに着弾することになる。この場合、撮像タイミングＴｆを決定する遅延時間Ｔｄを１００μｓ前後とすることで、基板上面１２０ａに着弾する前後における液滴１５０の静止画像を得ることができる。
【００３３】
液滴１５０の吐出および着弾は周期的に順次行われており、基板１２０はこの間常にＸ方向に移動しているので、これらの液滴はそれぞれ、基板上面１２０ａの新規なエリアに着弾する。このため、各々の吐出タイミングＴｅについて遅延時間Ｔｄを違えてトリガ信号を発生させ、順次撮像を行えば、液滴１５０が着弾する前後における複数のタイミングについての撮像画像を得ることができる。そして、これらの各タイミングにおいて撮像された画像を擬似フレームとして、あたかも単一の液滴１５０の連続挙動を表すかのように扱うことができるのである。この場合、このような擬似フレーム画像を制御用コンピュータ１６０によって動画処理するなどしてもよい。
【００３４】
図７は、撮像画像の一例を示す図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞれＴｄ＝９８μｓ、Ｔｄ＝１００μｓ、Ｔｄ＝１０２μｓ、Ｔｄ＝１０４μｓとした撮像タイミングにおける撮像画像を表している。
図７に示すように、本実施形態においては、吐出ヘッド１１６（図５参照）から順次吐出される液滴１５０−１，１５０−２，１５０−３，１５０−４について、吐出毎に遅延時間Ｔｄを２μｓずつ遅らせて撮像を行っている。このように、擬似フレーム画像における液滴１５０−１，１５０−２，１５０−３，１５０−４はそれぞれ別個体であるが、あたかも単一の液滴の連続挙動であるかのように扱うことができる。尚、このとき、液滴１５０−１，１５０−２，１５０−３，１５０−４がそれぞれ着弾する基板上面１２０ａにおけるエリアもまた、各擬似フレーム画像ごとに異なることになる。このため、着弾条件をそろえるために、基板上面１２０ａは、撮像が行われる範囲においてなるべく一様な形状、濡れ性となるように処理されていることが望ましい。
【００３５】
本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、吐出毎における遅延時間の設定は不規則になされてもよい。但し、上述の実施形態のように、遅延時間が吐出毎に順次遅れるように、また、前記吐出毎における遅延時間の差が等間隔となるようにすれば、擬似フレーム画像を時系列的に扱う際の処理が容易である。
また、トリガ信号を生成するための同期信号は、ラッチ信号に限定されるものではなく、印字タイミング信号（図６参照）など、吐出タイミングＴｅと同期して発信されている各種制御信号を用いることができる。また、駆動信号そのものを同期信号としてもよい。
また、本発明の液滴着弾観測システムは、上述の実施形態のように液滴吐出装置と一体に構成してもよいが、着弾観測のための専用の装置に供する態様で用いることもできる。
また、移動手段は、上述の実施形態のように基板１２０を移動させる態様とするものに限定されず、基板１２０を固定して、吐出ヘッド１１６、カメラ２０、レーザ光源３０を同期して移動する態様としてもよい。
各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略したり、図示しない他の構成と組み合わせたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態における液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】吐出ヘッドの主要部構造を示す概略斜視図。
【図３】吐出ヘッドの駆動回路の一例を示す回路図。
【図４】駆動信号および制御信号のタイミングを示す図。
【図５】本発明に係る液滴着弾観測システムの概略構成を示す機能構成図。
【図６】駆動信号、ラッチ信号、トリガ信号、パルスレーザ光出力のタイミングを示す図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は撮像画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…液滴着弾観測システム、２０…撮像手段としてのカメラ、２１…鏡筒、２２…撮像部、３０…照射手段を構成するレーザ光源、３１…レーザ光発生部、３２…出射部、３３…光ファイバ、１００…液滴吐出装置、１０２…ヘッド機構部、１０３…移動手段としての基板機構部、１０４…液状体供給部、１０５…描画制御部、１１１…キャリッジ、１１６…吐出ヘッド、１１７…ノズル孔、１２０…液滴受容物としての基板、１２０ａ…基板表面、１２１…載置台、１３０…タンク、１３３…液状体、１４０…キャビティ、１４１…隔壁、１４２…振動子、１４３…振動板、１４４…ノズルプレート、１４８…ノズル面、１５０…液滴、１６０…制御用コンピュータ、１６１…モニタ、２２０…制御信号発生回路、２２１…端子、２２２…データバス、２２３…信号線、２２４…信号線、２２５…信号線、２２６…フリップフロップ、２２７…フリップフロップ、２２９…トランジスタ、２３０…駆動信号発生回路、２３１…信号線、２６０…信号線、Ｔｅ…吐出タイミング、Ｔｄ…遅延時間。
【図１】
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【図２】
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【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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