(57)【要約】【課題】  機能液を無駄に消費することなく、ノズル部分の機能液のメニスカスの挙動が測定でき、且つ機能液の粘度増加等を防ぐことができるメニスカス測定方法、メニスカス測定装置およびメニスカス測定装置を備えた液滴吐出装置を提供する。【解決手段】  吐出ヘッド２６のノズル２７におけるメニスカスの挙動を測定するメニスカス測定装置は、ノズル２７のメニスカスへレーザ光９５を照射する照射部と、ノズル２７とレーザドップラ計９０との間に設けられレーザ光９５を通過または遮断する第一スリット１０１および第二スリット１００を有する遮断部と、メニスカスの挙動を測定するレーザドップラ計９０とを有し、遮断部によりメニスカスへのレーザ光９５の照射を間歇的に制御する。【選択図】      図１２
2006170756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出ヘッドのノズルにおけるメニスカスの挙動を測定するメニスカス測定方法であって、
前記ノズルの前記メニスカスへ照射部から電磁波を照射する照射工程と、
前記ノズルと前記照射部との間に設けられた遮断部により、前記メニスカスへ照射する前記電磁波を間歇的に遮断する遮断工程と、
前記メニスカスの挙動をメニスカス測定部によって測定するメニスカス測定工程と、を有することを特徴とするメニスカス測定方法。
【請求項２】
液滴吐出ヘッドのノズルにおけるメニスカスの挙動を測定するメニスカス測定方法であって、
前記ノズルから液滴を吐出させない程度の微振動電圧波形を前記ノズルへ印加する微振動電圧波形印加工程と、
前記微振動電圧波形の印加に同調して前記ノズルの前記メニスカスへ照射部から電磁波を照射する照射工程と、
前記ノズルと前記照射部との間に設けられた遮断部により、少なくとも前記メニスカスを測定する期間は前記メニスカスへ前記電磁波を照射するように前記電磁波の照射および遮断を制御する遮断工程と、
前記メニスカスで反射した前記電磁波をメニスカス測定部が受けて、前記メニスカスの挙動を測定するメニスカス測定工程と、を有することを特徴とするメニスカス測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載のメニスカス測定方法において、
前記メニスカス測定工程は、前記微振動電圧波形の印加による前記ノズルにおける前記メニスカスの変位または速度を測定する工程であることを特徴とするメニスカス測定方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載のメニスカス測定方法において、
前記メニスカス測定工程は、前記電磁波がレーザ光であるレーザドップラ計によりメニスカスの挙動を測定することを特徴とするメニスカス測定方法。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載のメニスカス測定方法において、
前記遮断工程は、前記遮断部がスリットを備えた回転体を有しており、前記回転体の回転速度を制御することにより前記スリットを通過する前記メニスカスへの前記電磁波の照射および遮断の時期を制御する工程であることを特徴とするメニスカス測定方法。
【請求項６】
請求項５に記載のメニスカス測定方法において、
前記遮断工程では、前記回転体が前記電磁波を乱反射させる面を前記メニスカス測定部に対峙する側に備え、前記電磁波を遮断したときは前記電磁波を乱反射させることを特徴とするメニスカス測定方法。
【請求項７】
液滴吐出ヘッドのノズルにおけるメニスカスの挙動を測定するメニスカス測定装置であって、
前記ノズルの前記メニスカスへ電磁波を照射する照射部と、
前記ノズルと前記照射部との間に設けられ、前記メニスカスへ照射する前記電磁波を間歇的に遮断する遮断部と、
前記メニスカスの挙動を測定するメニスカス測定と、を有することを特徴とするメニスカス測定装置。
【請求項８】
液滴吐出ヘッドのノズルにおけるメニスカスの挙動を測定するメニスカス測定装置であって、
前記ノズルから液滴を吐出させない程度の微振動電圧波形を前記ノズルへ印加する微振動電圧波形印加部と、
前記微振動電圧波形を印加に同調して前記ノズルの前記メニスカスへ電磁波を照射する照射部と、
前記ノズルと前記照射部との間に設けられ、少なくとも前記メニスカスを測定する期間は前記メニスカスへ前記電磁波を照射するように前記電磁波の照射および遮断を制御する遮断部と、
前記メニスカスで反射した前記電磁波を受けて、前記メニスカスの挙動を測定するメニスカス測定部と、を有することを特徴とするメニスカス測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載のメニスカス測定装置において、
前記メニスカス測定部は、前記微振動電圧波形の印加による前記ノズルにおける前記メニスカスの変位または速度を測定することを特徴とするメニスカス測定装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のメニスカス測定装置において、
前記メニスカス測定部は、前記電磁波がレーザ光であるレーザドップラ計によりメニスカスの挙動を測定することを特徴とするメニスカス測定装置。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか一項に記載のメニスカス測定装置において、
前記遮断部は、スリットを備えた回転体を有しており、前記回転体の回転速度を制御することにより前記スリットを通過する前記メニスカスへの前記電磁波の照射および遮断の時期を制御することを特徴とするメニスカス測定装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のメニスカス測定装置において、
前記回転体は、前記スリットを通って前記メニスカスへ照射される前記電磁波の照射の期間が、前記ノズルへ前記微振動電圧波形の印加によって発生する前記メニスカスの微振動の発生期間の一部を含むように前記微振動電圧波形の印加タイミングに同調して回転速度制御されることを特徴とするメニスカス測定装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載のメニスカス測定装置において、
前記回転体として、第一スリットを有する第一回転体と第二スリットを有する第二回転体とを備え、
前記第一回転体は、前記電磁波の照射経路を通過する前記第一スリットの第一期間が、前記ノズルへ前記微振動電圧波形が印加されて発生する前記メニスカスの微振動の発生期間の一部を含むように前記微振動電圧波形の印加タイミングに同調して回転速度制御され、
前記第二回転体は、前記電磁波の照射経路を通過する前記第二スリットの第二期間が、前記第一期間内に前記メニスカス測定部の測定サンプリング点を少なくとも一つ含む複数の期間として設定されるように回転速度制御されることを特徴とするメニスカス測定装置。
【請求項１４】
請求項１１から１３のいずれか一項に記載のメニスカス測定装置において、
前記回転体の前記メニスカス測定部に対峙する面が、前記電磁波を遮断したときは前記電磁波を乱反射させることを特徴とするメニスカス測定装置。
【請求項１５】
請求項８から１４のいずれか一項に記載のメニスカス測定装置を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能液のメニスカスの挙動の状態を測定するためのメニスカス測定方法、メニスカス測定装置およびメニスカス測定装置を備えた液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット方式の液滴吐出装置に備えられた吐出ヘッドから機能液の液滴を吐出する際の吐出状態を検査する方法として、吐出ヘッドに対しカメラおよびストロボから成る光学検査装置を用いて、吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴を撮像していた。液滴の撮像により、液滴の飛行状態、すなわち飛行曲がりや不吐出によるドット抜けの有無等を検出して、液滴の吐出性およびノズルの吐出特性を検査する方法が知られている（たとえば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２０６６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の検査方法では、ノズルから液滴を吐出して、吐出された液滴の飛行状態を映像によって連続的に観察している。そのため、ノズル部分での機能液のメニスカスの挙動を測定することはできなかった。さらに、検査のためにノズルから液滴を吐出する必要があり、検査の度に機能液が無駄に消費されていた。また、ストロボの発光熱により機能液および液滴の粘度が増すなどして液滴の吐出に影響を与えることがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、機能液を無駄に消費することなく、ノズル部分の機能液のメニスカスの挙動が測定でき、且つ機能液の増粘などを防ぐことができるメニスカス測定方法、メニスカス測定装置およびメニスカス測定装置を備えた液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のメニスカス測定方法は、液滴吐出ヘッドのノズルにおけるメニスカスの挙動を測定する方法である。このメニスカス測定方法は、ノズルのメニスカスへ照射部から電磁波を照射する照射工程と、ノズルと照射部との間に設けられた遮断部により、メニスカスへ照射する電磁波を間歇的に遮断する遮断工程と、メニスカスの挙動をメニスカス測定部によって測定するメニスカス測定工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
このメニスカス測定方法によれば、まず照射工程で、液滴吐出ヘッドのノズルにおける機能液のメニスカスに対して、照射部から電磁波を照射する。この場合、機能液へ連続して電磁波を照射すると、機能液が蒸発等して変質し、ノズルからの機能液の吐出に支障が生じることがある。そこで、遮断工程において、遮断部を設けて電磁波の照射を制御し、メニスカスへの電磁波の照射を連続ではなく間歇的に行う。そして、メニスカス測定工程では、電磁波を介してメニスカスの挙動を測定する。このようにして、ノズル部でのメニスカスの静止位置、または挙動しているメニスカスの変化の推移を測定することにより、ノズルから液滴を吐出することなく、機能液のメニスカスの挙動の状態を判断できる。メニスカスの測定に対応して必要時にのみ電磁波を照射することにより、必要な測定値が得られるだけでなく、機能液に電磁波を連続照射して機能液が変質することを抑制できる。
【０００８】
本発明のメニスカス測定方法は、液滴吐出ヘッドのノズルにおけるメニスカスの挙動を測定する方法である。このメニスカス測定方法は、ノズルから液滴を吐出させない程度の微振動電圧波形をノズルへ印加する微振動電圧波形印加工程と、微振動電圧波形の印加に同調してノズルのメニスカスへ照射部から電磁波を照射する照射工程と、ノズルと照射部との間に設けられた遮断部により、少なくともメニスカスを測定する期間はメニスカスへ電磁波を照射するように電磁波の照射および遮断を制御する遮断工程と、メニスカスで反射した電磁波をメニスカス測定部が受けて、メニスカスの挙動を測定するメニスカス測定工程と、を有することを特徴とする。また、メニスカス測定工程は、微振動電圧波形の印加によるノズルにおけるメニスカスの変位または速度を測定する工程であることが好ましい。
【０００９】
このメニスカス測定方法によれば、まず、微振動電圧波形印加工程で、液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出させない程度の微振動波形をノズルへ印加して、ノズルにおける機能液のメニスカスに微細な振動を与える。次に、照射工程で、微細な振動を与えられたメニスカスへ、照射部から電磁波を照射する。このとき、遮断工程において、ノズルと照射部との間に設けられた遮断部により、微振動電圧波形が印加されて周期的な振動をしているメニスカスに対して、少なくともメニスカスの測定時には電磁波を照射し、メニスカスの非測定時には、ほぼ全期間電磁波の照射を遮断する。ノズルへの微振動電圧波形の印加周期に同調して、メニスカスへの電磁波の照射または遮断を制御することにより、メニスカスへの電磁波の照射を必要時にのみ行うことが可能である。そして、メニスカス測定工程において、メニスカス測定部が、電磁波を介して、メニスカスの振動の状態をメニスカスの変位または速度として測定する。電磁波を介することにより、ノズルから液滴を吐出することなく、測定したメニスカスの変位または速度のデータから機能液の状態を判断することができる。また、ノズルの微細部分において機能液のメニスカスへ連続的に電磁波を照射した場合に、電磁波の影響で機能液が蒸発等して変質し、メニスカスの挙動に影響を与えてしまう場合がある。つまり、ノズルからの機能液の吐出に支障が生じる。遮断部を設けてメニスカスへの電磁波の照射を連続ではなく間歇的に行うことで、必要な測定値が得られるだけでなく、メニスカスの挙動に影響を与えて吐出不良の原因となる機能液の変質を抑制できる。
【００１０】
この場合、メニスカス測定工程は、電磁波がレーザ光であるレーザドップラ計によりメニスカスの挙動を測定することが好ましい。
【００１１】
この方法によれば、メニスカス測定工程は、微振動電圧波形を印加されたノズルのメニスカスに対してレーザ光を照射し、メニスカスで反射したレーザ光が戻って来る時間等を計測するレーザドップラ計を用いる。直進性が良く拡散しないレーザ光を用いることにより、微細なメニスカスの変位または速度の検出も可能である。
【００１２】
この場合、遮断工程は、遮断部がスリットを備えた回転体を有しており、回転体の回転速度を制御することによりスリットを通過するメニスカスへの電磁波の照射および遮断の時期を制御する工程であることが好ましい。
【００１３】
この方法によれば、遮断工程では、遮断部のスリットが回転することにより、スリットを通過しようとする電磁波を通過させるかまたは遮断する。このスリットを備えた回転体の回転速度を制御すれば、少なくとも微振動電圧波形が印加されメニスカスの挙動を測定する期間には、電磁波がスリットを通過してメニスカスへ照射されるように制御できる。また、メニスカスを測定しない期間には、電磁波のメニスカスへの照射を遮断できる。遮断部により、メニスカスに対して必要以上の電磁波の照射を遮断でき、電磁波の照射による機能液の変質を抑えることができる。
【００１４】
この場合、遮断工程では、回転体が電磁波を乱反射させる面をメニスカス測定部に対峙する側に備え、電磁波を遮断したときは電磁波を乱反射させることが好ましい。
【００１５】
この方法によれば、遮断工程において、回転体のメニスカス測定部に対峙する側の面で電磁波を乱反射させて電磁波のエネルギーを分散させることにより、反射した電磁波の影響を防止できる。具体的には、反射した電磁波が周囲の装置等に誤動作等の影響を及ぼすことを防止できる。電磁波を乱反射させる処理として、回転体のメニスカス測定部に対峙する側の表面への乱反射コーティングや、面自体に細かい凹凸等を施すことなどが挙げられる。
【００１６】
本発明のメニスカス測定装置は、液滴吐出ヘッドのノズルにおけるメニスカスの挙動を測定する装置である。このメニスカス測定装置は、ノズルのメニスカスへ電磁波を照射する照射部と、ノズルと照射部との間に設けられ、メニスカスへ照射する電磁波を間歇的に遮断する遮断部と、メニスカスの挙動を測定するメニスカス測定部と、を有することを特徴とする。
【００１７】
このメニスカス測定装置によれば、液滴吐出ヘッドのノズルにおける機能液のメニスカスに対して、照射部から電磁波を照射する。この場合、機能液へ連続して電磁波を照射すると、機能液が蒸発等して変質し、ノズルからの機能液の吐出に支障が生じることがある。そこで、遮断部を設けて電磁波の照射を制御し、メニスカスへの電磁波の照射を連続ではなく間歇的に行う。そして、メニスカス測定部により、電磁波を介してメニスカスの状態を測定する。ノズル部でのメニスカスの静止位置、または挙動しているメニスカスの変化の推移を測定することにより、ノズルから液滴を吐出することなく、機能液のメニスカスの状態を判断できる。メニスカスの測定に対応して電磁波を照射することにより、必要な測定値が得られるだけでなく、機能液に電磁波を連続照射して機能液が変質することを抑制できる。
【００１８】
本発明のメニスカス測定装置は、液滴吐出ヘッドのノズルにおけるメニスカスの挙動を測定するものである。メニスカス測定装置は、ノズルから液滴を吐出させない程度の微振動電圧波形をノズルへ印加する微振動電圧波形印加部と、微振動電圧波形を印加に同調してノズルのメニスカスへ電磁波を照射する照射部と、ノズルと照射部との間に設けられ、少なくともメニスカスを測定する期間はメニスカスへ電磁波を照射するように電磁波の照射および遮断を制御する遮断部と、メニスカスで反射した電磁波を受けて、メニスカスの挙動を測定するメニスカス測定部と、を有することを特徴とする。また、メニスカス測定部は、微振動電圧波形の印加によるノズルにおけるメニスカスの変位または速度を測定することが好ましい。
【００１９】
このメニスカス測定装置によれば、微振動電圧波形印加部により、液滴吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出させない程度の微振動波形をノズルへ印加して、ノズルにおける機能液のメニスカスに微細な振動を与える。微細な振動を与えられたメニスカスへ、照射部から電磁波を照射する。このとき、ノズルと照射部との間に設けられた遮断部により、微振動電圧波形が印加されて周期的な振動をしているメニスカスに対して、少なくともメニスカスの測定時には電磁波を照射し、メニスカスの非測定時には、ほぼ全期間電磁波の照射を遮断する。ノズルへの微振動電圧波形の印加周期に同調して、メニスカスへの電磁波の照射または遮断を制御することにより、メニスカスへの電磁波の照射を必要時にのみ行うことが可能である。そして、メニスカス測定部が、電磁波を介して、メニスカスの振動の状態をメニスカスの変位または速度として測定する。電磁波を介することにより、ノズルから液滴を吐出することなく、測定したメニスカスの変位または速度のデータから機能液の状態を判断することができる。また、ノズルの微細部分において機能液のメニスカスへ連続的に電磁波を照射した場合に、電磁波の影響で機能液が蒸発等して変質し、メニスカスの挙動に影響を与えてしまう場合がある。つまり、ノズルからの機能液の吐出に支障が生じる。遮断部を設けてメニスカスへの電磁波の照射を連続ではなく間歇的に行うことで、必要な測定値が得られるだけでなく、メニスカスの挙動に影響を与えて吐出不良の原因となる機能液の変質を抑制できる。
【００２０】
この場合、メニスカス測定部は、電磁波がレーザ光であるレーザドップラ計によりメニスカスの挙動を測定することが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、メニスカス測定部は、微振動電圧波形を印加されたノズルのメニスカスに対してレーザ光を照射し、メニスカスで反射したレーザ光が戻って来る時間等を計測するレーザドップラ計を用いる。直進性が良く拡散しないレーザ光を用いることにより、微細なメニスカスの変位または速度の検出も可能である。
【００２２】
この場合、遮断部は、スリットを備えた回転体を有しており、回転体の回転速度を制御することによりスリットを通過するメニスカスへの電磁波の照射および遮断の時期を制御することが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、遮断部は、スリットが回転することにより、スリットを通過しようとする電磁波を通過させるかまたは遮断する。このスリットを備えた回転体の回転速度を制御すれば、少なくともメニスカスの挙動を測定する期間には、電磁波がスリットを通過してメニスカスへ照射されるように制御できる。また、メニスカスを測定しない期間には、電磁波のメニスカスへの照射を遮断できる。遮断部により、メニスカスに対して必要以上の電磁波の照射を遮断でき、電磁波の照射による機能液への影響を抑えることができる。
【００２４】
この場合、回転体は、スリットを通ってメニスカスへ照射される電磁波の照射の期間が、ノズルへ微振動電圧波形の印加によって発生するメニスカスの微振動の発生期間の一部を含むように微振動電圧波形の印加タイミングに同調して回転速度制御されることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、電磁波は、回転体のスリットを通ってメニスカスへ照射される。電磁波がスリットを通って照射されている期間は、回転体の回転速度によって異なり、回転速度が速いほど照射期間は短くなる。この電磁波の照射期間を微振動電圧波形が印加されるタイミングに同調させると共に、照射期間内に、吐出ヘッドへの微振動電圧波形の印加によるメニスカスの微振動が発生している期間の一部を含んでいるように、回転体の回転速度を制御する。このような回転体の速度制御により、メニスカスの微振動が発生している期間の一部を含むメニスカスの挙動を測定する期間には、電磁波がメニスカスへ照射されている。メニスカスへの電磁波の照射を自在に制御することができる。
【００２６】
この場合、回転体として、第一スリットを有する第一回転体と第二スリットを有する第二回転体とを備え、第一回転体は、電磁波の照射経路を通過する第一スリットの第一期間が、ノズルへ微振動電圧波形が印加されて発生するメニスカスの微振動の発生期間の一部を含むように微振動電圧波形の印加タイミングに同調して回転速度制御され、第二回転体は、電磁波の照射経路を通過する第二スリットの第二期間が、第一期間内にメニスカス測定部の測定サンプリング点を少なくとも一つ含む複数の期間として設定されるように回転速度制御されることが好ましい。
【００２７】
この構成によれば、第一スリットを通って照射されている電磁波の照射期間である第一期間は、微振動電圧波形が印加されるタイミングに同調していると共に、この照射期間内に、吐出ヘッドへの微振動電圧波形の印加によるメニスカスの微振動が発生している期間の一部を含むように、第一回転体の回転速度を制御する。また、第二スリットを通って照射されている電磁波の照射期間である第二期間は、メニスカス測定部によってメニスカスの挙動を測定する測定サンプリング点を少なくとも一つ含んでいる。つまり、第二期間内に、少なくとも１回はメニスカスの挙動を測定する。第一期間に、測定サンプリング点を少なくとも一つ含む第二期間が複数含まれるように、第二回転体の回転速度を制御する。このような設定により、電磁波のメニスカスへの照射は、測定サンプリング点において照射されるだけであり、必要最小限の照射に抑えることができる。
【００２８】
この場合、回転体のメニスカス測定部に対峙する面が、電磁波を遮断したときは電磁波を乱反射させることが好ましい。
【００２９】
この構成によれば、遮断部は、回転体のメニスカス測定部に対峙する側の面で、電磁波を乱反射させて電磁波のエネルギーを分散させることにより、反射した電磁波の影響を防止できる。具体的には、反射した電磁波が周囲の装置等に誤動作等の影響を及ぼすことを防止できる。電磁波を乱反射させる処理として、回転体のメニスカス測定部に対峙する側の表面への乱反射コーティングや、面自体に細かい凹凸等を施すことなどが挙げられる。
【００３０】
本発明の液滴吐出装置は、メニスカス測定装置を備えたことを特徴とする。
【００３１】
この液滴吐出装置によれば、メニスカス測定装置を備えたことにより、機能液の液滴を吐出する吐出装置としての機能だけでなく、機能液を無駄に消費せずに、また、必要以上に電磁波を照射して機能液の機能を損なうことなく機能液のメニスカスの挙動が測定できる。これにより、液滴吐出装置は、吐出装置と試験装置とを兼ね備えた複合的な液滴吐出装置として機能する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。実施形態では、機能液の液滴を液滴吐出ヘッドのノズルから吐出する装置である液滴吐出装置に、ノズルにおける機能液のメニスカスの挙動を測定するメニスカス測定装置を搭載した装置を例にして説明する。
（実施形態１）
【００３３】
図１は、本発明のメニスカス測定装置を備えた液滴吐出装置の外観を示す斜視図である。液滴吐出装置１は、図１に示すように、機能液を液滴として吐出するヘッド部２０を有するヘッド機構部２と、ヘッド部２０から吐出された液滴の吐出対象であるワーク３０を載置するワーク機構部３と、ヘッド部２０に液滴となる機能液を供給する機能液供給部４と、ヘッド部２０の保守および機能液吐出試験を行うメンテナンス機構部５と、これら各機構部および供給部を統括的に制御する制御部６とを備えている。
【００３４】
液滴吐出装置１は、床上に設置された複数の支持脚１１と、支持脚１１の上側に設置された定盤１２を備えている。定盤１２の上側には、ワーク機構部３が定盤１２の長手方向（Ｘ軸方向）に延在するように配置されている。ワーク機構部３の上方には、定盤１２に固定された２本の支持柱２２で支持されているヘッド機構部２が、ワーク機構部３と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在して配置されている。また、定盤１２の一方の端部には、ヘッド機構部２のヘッド部２０から連通して機能液を供給する機能液供給部４が配置されている。そして、ヘッド機構部２の一方の支持柱２２近傍には、メンテナンス機構部５がワーク機構部３と並んでＸ軸方向に延在するように配置されている。さらに、定盤１２の下側には、制御部６が収容されている。
【００３５】
ヘッド機構部２は、機能液を吐出するヘッド部２０と、ヘッド部２０を懸架したヘッドキャリッジ２１と、ヘッドキャリッジ２１のＹ軸方向への移動をガイドするＹ軸ガイド２３と、Ｙ軸ガイド２３の側方にＹ軸ガイド２３と平行に設置されたＹ軸リニアモータ２４と、を備えている。
【００３６】
ワーク機構部３は、ヘッド機構部２の下方に位置し、ヘッド機構部２とほぼ同様の構成でＸ軸方向に延在するように配置されており、ワーク３０を載置しているワーク載置台３１と、ワーク載置台３１の移動をガイドするＸ軸ガイド３３と、Ｘ軸ガイド３３の側方にＸ軸ガイド３３と平行に設置されたＸ軸リニアモータ３４とを備えている。
【００３７】
これらの構成により、ヘッド部２０とワーク３０とは、それぞれＹ軸方向およびＸ軸方向に往復自在に移動することができる。最初に、ヘッド部２０の移動について説明する。ヘッド部２０を懸架したヘッドキャリッジ２１は、Ｙ軸ガイド２３に移動可能に取り付けられている。図示されていないが、ヘッドキャリッジ２１からＹ軸リニアモータ２４側へ張り出している突起部が、Ｙ軸リニアモータ２４と係合して駆動力を得ることにより、ヘッドキャリッジ２１がＹ軸ガイド２３に沿って任意の位置に移動する。同様に、ワーク載置台３１に載置されたワーク３０もＸ軸方向に自在に移動する。
【００３８】
このように、ヘッド部２０は、Ｙ軸方向の吐出位置まで移動して停止し、下方にあるワーク３０のＸ軸方向の移動に同調して、液滴を吐出する構成となっている。Ｘ軸方向に移動するワーク３０と、Ｙ軸方向に移動するヘッド部２０とを相対的に制御することにより、ワーク３０上に描画等を行うことができる。
【００３９】
次に、ヘッド部２０に機能液を供給する機能液供給部４は、機能液タンク４５と、機能液ポンプ４４と、機能液タンク４５から機能液ポンプ４４を経てヘッド部２０までを接続する流路チューブ４９とを備えている。機能液タンク４５は一個だけでなく複数個備えることも可能である。この場合、複数のタンクは、それぞれ専用の流路チューブおよび機能液ポンプによって、ヘッド部２０へ接続されている。これにより、機能の異なる機能液を、選択してヘッド部２０へ供給することもできる。
【００４０】
図２（ａ）は、ヘッド部を示す平面図であり、ヘッド部２０をワーク載置台３１側から観察した図である。ヘッド部２０は、図２（ａ）に示すように、互いに同じ構造を有する６個の吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）２６を保持している。また、機能液を吐出するための吐出ヘッド２６は、図２（ｂ）のノズルを示す平面図に示すように、それぞれが吐出ヘッド２６の長手方向に延びる２つのノズル列２８を有している。１つのノズル列は、それぞれ１８０個のノズル２７が一列に並んだ列のことである。なお、複数の機能液を使用する場合には、６個の吐出ヘッド２６に、吐出する機能液を個別設定する。
【００４１】
それぞれの吐出ヘッド２６は、図３のノズル部分の詳細を示す断面図に示すように、振動板６３と、ノズルプレート６４とを備えている。振動板６３と、ノズルプレート６４との間には、機能液タンク４５から孔６７を介して供給される機能液が常に充填される液たまり６５が位置している。また、振動板６３と、ノズルプレート６４との間には、複数の隔壁６１が位置している。そして、振動板６３と、ノズルプレート６４と、１対の隔壁６１とによって囲まれた部分がキャビティ６０である。キャビティ６０はノズル２７に対応して設けられているため、キャビティ６０の数とノズル２７の数とは同じである。キャビティ６０には、１対の隔壁６１間に位置する供給口６６を介して、液たまり６５から機能液が供給される。
【００４２】
振動板６３上には、それぞれのキャビティ６０に対応して、ピエゾ素子６２ｃと、ピエゾ素子６２ｃを挟む１対の電極６２ａ、６２ｂとが位置する。この１対の電極６２ａ、６２ｂに駆動電圧を与えることで、対応するノズル２７から機能液が液滴６８となって吐出される。なお、機能液を吐出させるために、振動子６２の代わりに電気熱変換素子を用いてもよく、これは電気熱変換素子による機能液の熱膨張を利用して、機能液を吐出する構成である。
【００４３】
図１に示すように、メンテナンス機構部５は、キャッピングユニット５６、ワイピングユニット５７、およびフラッシングユニット５８のメンテナンスユニットとメニスカス測定装置５９とを備えている。さらに、メンテナンスユニットを載置するメンテキャリッジ５１と、メンテキャリッジ５１の移動をガイドするメンテキャリッジガイド５２と、メンテキャリッジ５１と一体の螺合部５５と、螺合部５５が螺合するボールねじ５４と、ボールねじ５４を回転させるメンテモータ５３とを備えている。これにより、メンテモータ５３が正逆回転すると、ボールねじ５４が回転し、螺合部５５を介してメンテキャリッジ５１が、Ｘ軸方向に移動する。メンテキャリッジ５１がヘッド部２０のメンテナンスおよび機能液吐出試験のために移動するときには、Ｙ軸ガイド２３に沿ってヘッド部２０が移動して、メンテナンスユニットの直上部に臨んでいる。
【００４４】
メンテナンスユニットのキャッピングユニット５６は、液滴吐出装置１が稼動していない時に、ヘッド部２０の１２個の吐出ヘッド２６のそれぞれと密着してキャッピングし、機能液が乾燥してノズル２７が詰まるなどの不具合が生じないようにする。ワイピングユニット５７は、機能液の連続吐出後やキャッピング時にノズル２７に付着した機能液などを、洗浄液を含むワイピング布で拭い、全ノズルの清浄な状態を維持する。フラッシングユニット５８は、液滴吐出装置１の稼動開始時やワーク３０への加工前に、ノズル２７から吐出される機能液を受け、ノズル２７の吐出状態を常に良好な状態にする。
【００４５】
これらのメンテナンスユニットにより、液滴吐出装置１の非稼動時やワーク３０を交換載置している加工待ち時などに、吐出ヘッド２６の状態を保全して良好な吐出状態を保つことができる。
【００４６】
また、定盤１２上には、ノズル２７における機能液のメニスカス測定による測定結果等を表示する表示部９３と、メニスカス測定に関わる入力操作のための入力操作部８９とが設けられている。
【００４７】
次に、以上述べた構成を制御する制御部６について図４を参考に説明する。制御部６は、指令部７０と駆動部８０とを備え、指令部７０は、ＣＰＵ７２、ＲＯＭ７３、ＲＡＭ７４および入出力インターフェース７１からなり、ＣＰＵ７２が入出力インターフェース７１を介して入力される各種信号を、ＲＯＭ７３、ＲＡＭ７４のデータに基づき処理し、入出力インターフェース７１を介して駆動部８０へ制御信号を出力する。
【００４８】
駆動部８０は、ヘッドドライバ８１、モータドライバ８２、ポンプドライバ８３、およびメンテドライバ８５から構成されている。モータドライバ８２は、指令部７０の制御信号により、Ｘ軸リニアモータ３４、Ｙ軸リニアモータ２４を制御し、ワーク３０、ヘッド部２０の移動を制御する。そして、メンテモータ５３を制御してメンテナンス機構部５の必要なユニットをメンテナンス位置へ移動させる。さらに、メニスカス測定装置５９の第一回転体モータ９７と、第二回転体モータ９９とを制御する。第一回転体モータ９７および第二回転体モータ９９については、図１２を用いて後述する。ヘッドドライバ８１は、吐出ヘッド２６からの機能液の吐出を制御し、モータドライバ８２の制御と同調して、ワーク３０上に所定の描画などが行えるようにする。また、ポンプドライバ８３は、機能液の吐出状態に対応して機能液ポンプ４４を制御し、吐出ヘッド２６への機能液供給を最適に制御する。そして、メンテドライバ８５は、メンテナンス機構部５のキャッピングユニット５６、ワイピングユニット５７およびフラッシングユニット５８を制御する。
【００４９】
駆動部８０は、さらに機能液のメニスカス測定を行うためのレーザドップラ計（メニスカス測定部）９０を制御するドップラ計ドライバ８６と、表示部９３を制御する表示ドライバ８８とを備えている。そして、入力操作部８９が入出力インターフェース７１へ接続されている。
【００５０】
指令部７０は、ヘッドドライバ８１を介して、複数の振動子６２のそれぞれに互いに独立な信号を与えるように構成されている。このため、ノズル２７から吐出される液滴６８の体積は、ヘッドドライバ８１からの信号に応じてノズル２７毎に制御され可変である。
【００５１】
次に、ヘッドドライバ８１による振動子６２の制御について説明する。図５（ａ）は、ヘッドドライバの電圧波形生成回路の一例を示す回路図である。また、図５（ｂ）は、信号のタイミングを示すタイムチャートであり、駆動信号等の波形は、印加される電圧波形を表している。これら回路図およびタイムチャートにより吐出ヘッド２６における吐出制御について説明する。制御信号発生回路２２０、駆動信号発生回路２３０は、制御部６のヘッドドライバ８１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２６の振動子６２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。
【００５２】
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図５（ｂ）に示すデータ信号を取り込み、吐出ヘッド２６が吐出位置に達したことを示す吐出タイミング信号が端子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。
【００５３】
そして、すべての振動子６２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にラッチ信号が送られ、データがフリップフロップ２２７の出力側に現れる。そして、吐出動作を行うべき振動子６２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を介して吐出タイミング信号が入力されると、駆動信号を信号線２３１から出力し、ＯＮ状態となったトランジスタ２２９に対応する振動子６２を駆動する。
【００５４】
なお、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、吐出タイミング信号の印加タイミング、周波数などは、指令部７０からの命令により、自由に設定することが可能である。このように、吐出ヘッド２６の任意のノズル２７から、任意のタイミングで、任意の駆動信号によって液滴６８を吐出させることが可能となる。
【００５５】
図５（ｂ）には、振動子６２の駆動によりノズル２７から液滴６８が吐出される吐出タイミングＴｅ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、吐出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であるラッチタイミングＴｌ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。
【００５６】
次に、吐出ヘッド２６の振動子６２へ印加される電圧波形（信号）について説明する。図６は、機能液を吐出あるいは微振動させるための電圧波形を示すタイムチャートである。液滴吐出装置１の電源が入れられると、振動子６２には、中間電位Ｖｍが印加される。次いで、駆動電圧波形が印加されて液滴６８を吐出する前に、微振動電圧波形が印加される。この微振動電圧波形は、ノズル２７から機能液が吐出されない程度に振動子６２を振動させる信号である。液滴６８の吐出前に微振動電圧波形を印加すれば、ノズル２７部分の大気に接する機能液が滞留せずに流動して粘度の増加等が起き難い状態となる。そのため、最初の液滴６８の吐出であっても、安定して吐出可能である。この微振動電圧波形を印字前微振動電圧波形と称する。
【００５７】
そして、振動子６２へ駆動電圧波形が印加されると、電圧値が、中間電位ＶｍのＰ１０の状態から最大電位ＶｈのＰ１１まで上昇し、Ｐ１１の状態をこの場合３マイクロ秒維持する。次に、最大電圧Ｖｈから最低電圧Ｖｌまで降下する。Ｐ１１からＰ１２への電圧降下の勾配は、Ｐ１０からＰ１１への電圧上昇の勾配よりも大きく急激な電圧降下となる。次に、Ｐ１２の状態をこの場合３マイクロ秒維持し、再び中間電位Ｖｍまで上昇する。Ｐ１１からＰ１２への電圧降下に対応して、振動子６２が、液滴６８をノズル２７から押し出し、液滴が吐出される。このメカニズムの詳細は後述する。
【００５８】
最初の液滴吐出後、次の吐出までの非吐出時間ＴＳ１が生じる場合、この非吐出時間ＴＳ１の間、非吐出ノズル２７の振動子６２へ微振動電圧波形を印加する。他のノズル２７は液滴を吐出しており、この微振動電圧波形を印字内微振動電圧波形と称する。印字内微振動電圧波形の効果は、印字前微振動電圧波形と同様で、ノズル２７部分の大気に接する機能液が滞留せずに流動して粘度の増加等が起き難い状態に維持されることである。非吐出時間ＴＳ１が終了し、振動子６２へ駆動電圧波形が印加されるとノズル２７から液滴が吐出される。
【００５９】
液滴の吐出が終了し、全ノズル２７が非吐出状態になると、電圧値が待機電位Ｖｗに降下する。この状態で次の駆動電圧波形が印加されるまで微振動電圧波形が全振動子６２へ印加される。この微振動電圧波形を待機時微振動電圧波形と称する。待機時微振動電圧波形の効果は、印字内微振動電圧波形と同様である。
【００６０】
次に、駆動電圧波形の印加によるノズル２７における機能液の状態（メニスカス）の変化について説明する。図７は、ノズルにおける駆動電圧波形に対応した機能液の状態を示す断面図である。中間電位ＶｍにあるＰ１０の状態において、メニスカスは、ノズル２７に形成された撥水膜の撥水性と機能液との表面張力等によって、ノズル２７の内側（キャビティ６０側）に引き込まれて凹形状をなしている。このときのメニスカスの状態が図７（ａ）に示されている。中間電位ＶｍのＰ１０の状態から最大電位Ｖｈへ上昇してＰ１１に至る状態では、振動子６２がキャビティ６０を拡張する方向へ撓み、メニスカスがノズル２７の内側に引き込まれ、最大電位ＶｈのＰ１１においては、図７（ｂ）に示すように引き込まれ量が最大となる。ここで、一旦引き込まれたメニスカスが、引き込まれる直前の位置に復帰しない程度の時間、例えば３マイクロ秒だけ最大電位Ｖｈを維持する。
【００６１】
次に、Ｐ１１の最大電位Ｖｈの状態から最低電位Ｖｌまで急速に電圧を降下させる。これにより、振動子６２がキャビティ６０を収縮する方向へ撓み、メニスカスがノズル２７から突出し始め、最低電位ＶｌのＰ１２において、図７（ｃ）に示すように機能液が突出した状態となる。３マイクロ秒程度維持されるＰ１２の状態においても、慣性によりメニスカスの突出が若干続いている。そして、Ｐ１２の状態から再び中間電位Ｖｍまで電位を上昇させる。これにより、振動子６２がキャビティ６０を拡張する方向へ撓み、中間電位Ｖｍに至った時点のＰ１３では、図７（ｄ）に示すように、ノズル２７から外側に突出した機能液が離反する状態となり、ノズル２７から液滴６８として吐出される。
【００６２】
一方、微振動電圧波形は、図８の微振動電圧波形を示すタイムチャートに示すように、駆動電圧波形と同様に、中間電位ＶｍのＰ２０の状態から微振動電位ＶｖのＰ２１まで上昇する。そして、この微振動電位Ｖｖを例えば３マイクロ秒維持した後、中間電位Ｖｍまで下降する。ここで、微振動電圧波形は、機能液の液滴を吐出しない程度の微振動を与えるものであるから、微振動電位Ｖｖは、駆動電圧波形の最大電位Ｖｈよりも小さい。具体的には、（Ｖｖ−Ｖｍ）は（Ｖｈ−Ｖｍ）の１／２程度である。なお、微振動電圧波形のＰ２０からＰ２１への電圧上昇の勾配と、Ｐ２１からＰ２２への電圧降下の勾配とはほぼ等しい。
【００６３】
続いて、微振動電圧波形の印加によるノズル２７におけるメニスカスの挙動を説明する。図９は、ノズルにおける微振動電圧波形に対応した機能液の状態を示す断面図である。中間電位ＶｍのＰ２０では、上記のＰ１０の状態と同様に、図９（ａ）に示すようにメニスカスは、ノズル２７から若干引き込まれた位置にある。次に、中間電位Ｖｍから微振動電位Ｖｖまで電圧が上昇すると、振動子６２がキャビティ６０を拡張する方向へ撓み、図９（ｂ）に示すように、メニスカスがノズル２７の内側にさらに引き込まれる。もっとも、微振動電位Ｖｖは最大電位Ｖｈに比べて小さいため、メニスカスの引き込み量は僅かである。微振動電位Ｖｖを短時間保持するＰ２１の状態では、メニスカスはノズル２７の内側に少しだけ引き込まれた状態を維持している。
【００６４】
そして、微振動電位Ｖｖから中間電位Ｖｍまで電圧を降下させたＰ２２の状態では、キャビティ６０が収縮するため、図９（ｃ）に示すように、メニスカスはノズル２７の外側に向けて押し出された後、図９（ａ）の状態に戻る。このように、微振動電圧波形は、電圧変動が少なく、キャビティ６０内の圧力変化も少なく、ノズル２７から機能液を液滴として吐出させずにメニスカスの変化を起こさせることができる。微振動電圧波形を振動子６２へ印加することにより、ノズル２７部の機能液を振動させて、機能液の吐出不良の原因となる機能液の粘度増加等を抑えることができる。
【００６５】
次に、メニスカス測定装置５９について説明する。まず、メニスカス測定装置５９が有するレーザドップラ計９０によるノズル２７部のメニスカスの測定方法について説明する。図１０は、ノズルにおけるメニスカスの測定方法を示す説明図である。メニスカスの測定時には、ノズル２７を備えたヘッド部２０が、ヘッドキャリッジ２１によってＹ軸ガイド２３に沿って、メンテナンス機構部５のフラッシングユニット５８の上方へ移動し、フラッシングを行う。フラッシング後、すぐに、メンテナンス機構部５は、メニスカス測定装置５９をヘッド部２０の下方へ移動させる。双方の移動調整により、ヘッド部２０のメニスカスを測定するノズル２７とメニスカス測定装置５９のレーザドップラ計９０とが対峙するように位置する。
【００６６】
レーザドップラ計９０は、図示していない発光部（照射部）と受光部とを備えており、発光部よりレーザ光（電磁波）９５を発光してメニスカスへ照射する。メニスカスへ照射されメニスカスで反射して戻ってきたレーザ光９５を受光部で受光する。
【００６７】
ノズル２７とレーザドップラ計９０とが対峙すると、レーザドップラ計９０からレーザ光９５が、第一回転体９６および第二回転体９８を通過してメニスカスへ照射される。第一回転体９６および第二回転体９８は、第一回転体モータ９７および第二回転体モータ９９と共に、それぞれメニスカスへ照射するレーザ光９５の照射および遮断を制御する遮断部として機能する。レーザドップラ計９０は、メニスカスを経時的に複数回に亘る測定サンプリング点を測定（測定工程）し、この複数回の測定結果からメニスカスの状態を求めるものである。メニスカスへ照射されたレーザ光９５は、メニスカスで反射して再びレーザドップラ計９０に戻って来る。このとき、メニスカスが図８に示す微振動電圧波形の振動子６２への印加によって振動していると、Ｐ２０、Ｐ２１、Ｐ２２の状態によってメニスカスの位置が異なる。
【００６８】
Ｐ２０での位置を変位０（ゼロ）とすると、Ｐ２１では、メニスカスがノズル２７の内側に引き込まれて、マイナスの変位となる。Ｐ２２では、メニスカスがノズル２７の外側へ押し出されて、逆にプラスの変位となる。これらの変位の差によりメニスカスで反射して戻って来るレーザ光９５に時間差が生じる。この時間差からメニスカスの振動状態を測定する。メニスカスの振動状態は、メニスカスの変位の量として測定する。あるいは、変位の量ではなく、メニスカスの振動する速度として測定することも可能である。測定した時間差の換算方法により、測定値としてメニスカスの変位または速度が選択できる。
【００６９】
次に、図１１の機能液のメニスカス測定を行うための装置構成を示すブロック図と、図１２のメニスカス測定装置の構成を示す模式図とを用いてさらに詳細に説明する。メニスカス測定装置５９は、メニスカスを測定するレーザドップラ計（メニスカス測定部）９０と、レーザドップラ計９０からノズル２７のメニスカスへ照射されるレーザ光９５を制御する第一回転体９６と、第一の回転体を回転させる第一回転体モータ９７と、同じくレーザ光９５を制御する第二回転体９８と、第二回転体９８を回転させる第二回転体モータ９９とを有する。メニスカス測定装置５９は、液滴吐出装置１の制御部６の指令部７０および指令部７０と接続され既述した各種ドライバを有する駆動部８０とによって制御されている。レーザドップラ計９０によりメニスカスの挙動を測定されるノズル２７を備えた吐出ヘッド２６は、ヘッドドライバ８１を介して指令部７０と接続されており、メニスカス測定装置５９と連動して作動する。また、メニスカスの挙動の測定のための入力操作部８９が指令部７０に接続されている。入力操作部８９は、測定する回数としての測定サンプリング点の設定やメニスカスの挙動の表示方法等を入力する。
【００７０】
まず、吐出ヘッド２６の側に位置する第二回転体９８について説明する。第二回転体９８は、円板状の形状をしており、円板面に放射状に均等配置された複数の第二スリット１００を備えている。第二回転体９８が第二回転体モータ９９によって回転させられると、レーザドップラ計９０からのレーザ光９５は、第二スリット１００以外の部分では遮断され、第二スリット１００を通過したものだけがノズル２７のメニスカスへ照射される。第二回転体９８のみでは、レーザ光９５が周期的な間歇でメニスカスへ照射される。
【００７１】
続いて、第一回転体９６は、一つの第一スリット１０１を備え、メニスカスの挙動の測定開始時において、第二回転体９８の回転が所定の回転数に達して安定するまでレーザ光９５を遮断しておく。第二回転体９８の回転が安定状態になると、第一スリット１０１を図１２に示すレーザ光９５の通過位置まで回転させてレーザ光９５を通過させる。以降、第一回転体９６については、メニスカスの挙動の測定終了まで、レーザ光９５を通過させる位置に配置したままとし、レーザ光９５の照射を続ける。あるいは、第一回転体９６の第一スリット１０１の回転を継続して、任意の間隔で、第一スリット１０１を介して第二回転体９８側へレーザ光９５を出光させることも可能である。第一回転体９６および第二回転体９８の回転数と、第一スリット１０１、第二スリット１００の数とをそれぞれ適宜設定すれば、多様な間隔でレーザ光９５をノズル２７のメニスカスへ照射できる。
【００７２】
このように、測定が必要なときのみメニスカスへレーザ光９５を照射して測定を行うことにより、機能液へ連続してレーザ光９５が照射されない。液滴吐出装置１のノズル２７は、２ピコリットルの液滴６８を吐出できる微小なものもあり、連続してレーザ光９５が照射されると、ノズル２７の機能液が、粘度の増加などの変質を起こす場合がある。特に、水系溶媒の機能液や、沸点の低い蒸発しやすい機能液の場合に、この傾向が顕著である。メニスカス測定装置５９では、第一回転体９６および第二回転体９８によりレーザ光９５の間歇的な照射が可能であり、レーザ光９５の連続照射による機能液の変質を大幅に抑えることができる。
【００７３】
次に、メニスカス測定装置５９を用いて、ノズル２７へ微振動電圧波形が印加された場合のメニスカスの挙動の測定について説明する。図１３は、微振動電圧波形、メニスカスの変位および回転体の開閉を示すタイムチャートである。ここで回転体の開閉とは、第一スリット１０１あるいは第二スリット１００をレーザ光９５が通過できる状態を「開」とし、レーザ光９５が遮断されている状態を「閉」とする。ここで、第一スリット１０１、第二スリット１００の両方がレーザ光９５を通過させて、レーザ光９５がメニスカスへ照射されている状態が照射工程である。一方、第一スリット１０１、第二スリット１００のいずれかがレーザ光９５を遮断している状態が遮断工程である。
【００７４】
また、正常な吐出状態にある吐出ヘッド２６の振動子６２に微振動電圧波形ＰＳ１が印加されると、機能液のノズル２７におけるメニスカスの変位は、曲線Ｍ１のように表される。図１３では、丸印で示す測定のタイミング点が３点となっているが、タイミング点を増やすことにより、より詳細な曲線Ｍ１が入手できる。曲線Ｍ１が正常なメニスカスの変位を表すものである。
【００７５】
曲線Ｍ１は、図８および図１０に示す中間電位Ｖｍが印加されたＰ２０では、Ｍ２０で示す変位０（ゼロ）の状態である。微振動電位Ｖｖが印加されたＰ２１では、メニスカスがノズル２７の内側に引き込まれ、メニスカスがマイナス方向へＭ２１まで変化する。さらに、中間電位Ｖｍまで電圧が上昇すると、メニスカスがノズル２７の外側へ押し出され、メニスカスが変位０を超えてプラス方向へＭ２２まで変化する。その後、メニスカスが変位０に戻る際に、慣性によりマイナス方向へ一旦変位してＭ２０の状態に戻る。なお、メニスカスの変位をメニスカスの速度に置き換えても、メニスカスの挙動の速度に対応した曲線を描く。
【００７６】
参考として、時間経過による機能液の状態の判定について説明する。微振動波形ＰＳ１、ＰＳ２・・・ＰＳｎが周期的に印加されると、それぞれに対応してノズル２７のメニスカスの変位を示す曲線が、例えばＭ１、Ｍ２・・・Ｍｎのようになる。同じ微振動電圧波形を印加しても、例えばｎ回目の微振動電圧波形ＰＳｎを印加した場合には、メニスカスの変位が変位の曲線Ｍｎのようにならなかったとする。この場合、例えば機能液の粘度が増して変質をしており、ノズル２７から正常な吐出がなされない状態であると判断できる。粘度の増加だけでなく、機能液に気泡が混入している場合等でも、同様に、変位の曲線が異常な形で表されるため、機能液の異常を察知できる。変位を数値で比較すればより定量的で比較し易い。
【００７７】
メニスカスの変位は、微振動電圧波形ＰＳ１、ＰＳ２・・・ＰＳｎが周期的に印加されている期間中電磁波を連続してメニスカスへ照射し、指定された測定タイミング点において測定しても良い。しかし、先に述べたように、機能液に連続してレーザ光９５を照射すると、機能液が蒸発して機能液の粘度が増加するなどの変質を生じる場合がある。そこで、機能液の変質を防止するため、図１２に示すように、第一回転体９６および第二回転体９８を用いて、レーザ光９５の照射を制御する方法が効果的である。
【００７８】
第二回転体９８の第二スリット１００は、微振動電圧波形ＰＳ１、ＰＳ２・・・ＰＳｎの印加周期に同調するように回転する。第二スリット１００を回転させる第二回転体モータ９９は、微振動電圧波形の印加タイミングを決める基準信号に同調し、メニスカスの微振動している期間に所定数の測定ができるように、モータドライバ８２によって回転数を調整される。測定の所定数は、第二スリット１００が回転してレーザ光９５の照射経路を通過する時間によって決まる。図１３の例では、照射工程である第二スリット１００がレーザ光９５の照射経路を通過している間に、３回メニスカスの変位の測定が行われる。第二スリット１００の回転により、微振動電圧波形ＰＳ１、ＰＳ２・・・ＰＳｎが印加されメニスカスが微振動している期間においてのみ、第二スリット１００からレーザ光９５が通過できる「開」の状態となり、他の期間は、レーザ光９５が遮断される「閉」の状態となる。第二スリット１００は、「開」および「閉」を周期的に繰り返し、レーザ光９５のメニスカスへの照射を制御する。
【００７９】
第一回転体９６は、第二回転体９８よりレーザドップラ計９０側に位置し、メニスカスの測定開始前は、「閉」状態である。第二回転体９８が回転し始め、その回転が、微振動電圧波形印加の周期に同調して安定すると、第一回転体９６が回転して「開」状態となる。具体的には、微振動電圧波形ＰＳ１の印加時には、第二回転体９８の回転がまだ安定状態でなく、第一回転体９６が「閉」状態であり、第二回転体９８の回転が安定状態となった微振動電圧波形ＰＳ２の印加時から第一回転体９６が「開」状態となる。微振動電圧波形ＰＳ２の印加時は、第一回転体９６と第二回転体９８とも「開」状態となりメニスカスの変位の測定が可能となる。
【００８０】
第一回転体９６は、微振動電圧波形ＰＳ２から周期的な微振動電圧波形ＰＳｎの印加までの間、第一スリット１０１が回転しつつレーザ光９５の照射経路に位置しており、「開」の状態である。その後、第一スリット１０１がさらに回転してレーザ光９５の照射経路から離れると、次の第一スリット１０１がレーザ光９５の照射経路に位置するまで「閉」の状態となる。そして、次の第一スリット１０１がレーザ光９５の照射経路に位置すると、微振動電圧波形ＰＳ２から微振動電圧波形ＰＳｎまでの印加と同じ期間「開」の状態となる。
【００８１】
このように、第一回転体９６は、第二回転体９８とは異なった「開」「閉」の周期でレーザ光９５の照射を制御する。あるいは、周期的な「開」「閉」の制御ではなく、メニスカスの変位の測定開始時に「開」状態となり、メニスカスの測定終了時に「閉」状態となる単純な制御も可能である。遮断部の設定により、レーザ光９５のメニスカスへの照射が、自在に制御でき、合わせて機能液の粘度増加等の変質抑止も図ることができる。
【００８２】
以下、実施形態１の効果を記載する。
【００８３】
（１）第一回転体９６および第二回転体９８によりレーザ光９５の機能液のメニスカスへの照射が間歇的に制御でき、微振動電圧波形が印加された測定必要時のみメニスカスへのレーザ光９５の照射が可能である。同時に、連続してレーザ光９５を機能液に照射しないため、レーザ光９５の連続照射による機能液の粘度増加等の変質を抑制できる。
【００８４】
（２）レーザ光９５の照射の制御を、第一回転体９６および第二回転体９８の２つの回転体によって行っており、それぞれの回転数や備えられているスリット数を変えることにより、多様な照射制御を設定できる。
【００８５】
（３）第二回転体９８の回転が安定するまで、第一回転体９６によってレーザ光９５の照射を遮断でき、常に、回転が安定した状態におけるメニスカスの挙動の測定ができる。
【００８６】
（４）メニスカスの挙動の測定に直進性が良く拡散しないレーザ光９５を用いることにより、微細なメニスカスの変位または速度の検出が可能である。
（実施形態２）
【００８７】
次に、メニスカスの測定方法の実施形態２について説明する。実施形態２は、実施形態１と同じ装置を用いており、実施形態１と異なるメニスカスへのレーザ光９５の照射方法についてのみ説明する。
【００８８】
図１４は、実施形態２における微振動電圧波形、メニスカスの変位および回転体の開閉を示すタイムチャートである。ここでは、微振動電圧波形ＰＳ１の印加時には、第二回転体９８が微振動電圧波形印加の周期に同調して安定回転状態にあるとする。第二回転体９８の第二スリット１００は、実施形態１の場合よりも、より短い周期で「開」「閉」を繰り返す構成である。つまり、実施形態１のように、微振動電圧波形ＰＳ１が印加されている期間をすべて「開」にしてメニスカスへレーザ光９５を照射するのではなく、微振動電圧波形ＰＳ１の印加期間中においても、測定サンプリング点以外の非測定期間は「閉」とする設定である。第二スリット１００の「開」の状態が第二期間である。
【００８９】
第一回転体９６の第一スリット１０１は、微振動電圧波形ＰＳ１、ＰＳ２・・・ＰＳｎの印加時は「開」状態で、他は、「閉」状態となるように制御されている。つまり、第一回転体９６は、実施形態１における第二回転体９８と同様な「開」「閉」制御を行っている。ここで、第一スリット１０１の「開」状態が第一期間である。このような第一回転体９６および第二回転体９８によるレーザ光９５の制御により、微振動電圧波形ＰＳ１、ＰＳ２・・・ＰＳｎの印加によりメニスカスが微振動している期間のさらに測定工程である測定サンプリング点においてのみ、メニスカスへレーザ光９５が照射される。実施形態１に比べて、メニスカスへのレーザ光９５の照射を更に少なくできる。
【００９０】
なお、第二回転体９８は、実施形態１と同じものを用いれば、実施形態１の場合よりも回転が高速の設定となる。また、同じ回転数で「開」「閉」の制御を行う場合は、第二スリット１００の数を増やせば、同様な制御が可能である。このような制御は、レーザドップラ計９０から照射されるレーザ光９５を直接制御することでも可能であるが、マイクロ秒単位の時間でのレーザ光９５の制御は難しい。以上述べた回転体を用いるレーザ光９５の照射制御方法が、メニスカスの変位の測定およびレーザ光９５による機能液の粘度増加等の変質を抑制するための優れた方法である。
【００９１】
以下、実施形態２の効果を記載する。
【００９２】
（１）遮断部により、ノズル２７における機能液へのレーザ光９５の照射を、微振動電圧波形ＰＳ１、ＰＳ２・・・ＰＳｎの印加時においても連続ではなく間歇的に行い、メニスカスへのレーザ光９５の照射を最小限に抑えることができる。また、レーザ光９５の照射時間の減少によって機能液の粘度増加等の変質もより抑制できる。
【００９３】
また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、次のような変形例が挙げられる。
【００９４】
（変形例１）第一回転体９６および第二回転体９８の形状は、スリット付の円板状以外に、扇風機の羽根のように複数の羽根が回転するものであっても良い。回転数、羽根の数および羽根の配置間隔の設定により、第一回転体９６および第二回転体９８と同様に、レーザ光９５の照射を制御できる。
【００９５】
（変形例２）遮断部は、回転体に限定されず、スリットを有するテープによるものであっても良い。回転体と同様な効果が得られる。
【００９６】
（変形例３）メニスカス測定装置の構成において、第二回転体９８がレーザドップラ計９０側に位置する構成でも良い。この構成であっても同様なレーザ光９５の照射制御が行える。
【００９７】
（変形例４）第一回転体９６および第二回転体９８が、常に一定の関係でレーザ光９５の照射制御をする場合には、第一回転体９６と第二回転体９８とをギア列を介して一個のモータで制御しても良い。二個のモータを同調させて制御する必要がなく、制御が容易になる。
【００９８】
（変形例５）メニスカスの挙動の測定時にノズル２７がフラッシングユニット５８の上方へ移動し、フラッシングを行うが、このフラッシングは、フラッシング時のみノズル２７とレーザドップラ計９０との間に液滴受けが挿入される構成で、レーザドップラ計９０の上方で行っても良い。フラッシング終了後、直ちにメニスカスの挙動の測定ができる。
【００９９】
（変形例６）遮断部は、単純に一定間隔で微振動電圧波形に対応したメニスカスの挙動を測定する場合、第二回転体９８だけの設定であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施形態１におけるメニスカス測定装置を備えた液滴吐出装置の外観を示す斜視図。
【図２】（ａ）ヘッド部を示す平面図。（ｂ）ノズルを示す平面図。
【図３】ノズル部分の詳細を示す断面図。
【図４】制御部の構成を示すブロック図。
【図５】（ａ）ヘッドドライバの電圧波形生成回路の一例を示す回路図。（ｂ）信号のタイミングを示すタイムチャート。
【図６】機能液を吐出あるいは微振動させるための電圧波形を示すタイムチャート。
【図７】ノズルにおける駆動電圧波形に対応した機能液の状態を示す断面図。
【図８】微振動電圧波形を示すタイムチャート。
【図９】ノズルにおける微振動電圧波形に対応した機能液の状態を示す断面図。
【図１０】ノズルにおけるメニスカスの測定方法を示す説明図。
【図１１】メニスカス測定を行うための装置構成を示すブロック図。
【図１２】メニスカス測定装置の構成を示す模式図。
【図１３】微振動電圧波形、メニスカスの変位および回転体の開閉を示すタイムチャート。
【図１４】実施形態２における微振動電圧波形、メニスカスの変位および回転体の開閉を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【０１０１】
１…液滴吐出装置、５…メンテナンス機構部、２６…吐出ヘッド、２７…ノズル、５９…メニスカス測定装置、７２…ＣＰＵ、８１…微振動電圧波形印加部としてのヘッドドライバ、９０…メニスカス測定部および照射部としてのレーザドップラ計、９５…電磁波としてのレーザ光、９６…遮断部としての第一回転体、９７…遮断部としての第一回転体モータ、９８…遮断部としての第二回転体、９９…遮断部としての第二回転体モータ、１００…遮断部としての第二スリット、１０１…遮断部としての第一スリット、Ｖｍ…中間電位、Ｖｈ…最大電位、Ｖｌ…最低電位、Ｖｗ…待機電位、ＰＳ１、ＰＳ２…ＰＳｎ…微振動電圧波形、Ｍ１、Ｍ２…Ｍｎ…メニスカスの変位曲線。
【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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【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１３】
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【図１４】
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