(57)【要約】【課題】リアルタイムで吐出する液滴を全て検出して液滴吐出量を検出しながら、高速な吐出動作を行える液滴吐出量検出方法および液滴吐出量検出装置を提供する。【解決手段】予備吐出した後に対象物の表面に液剤を吐出する液滴吐出量検出方法であって、前記予備吐出の際に吐出される液滴の量を算出する液滴量算出ステップと、前記対象物に吐出される液滴数を計数する液滴計数ステップと、前記液滴量算出ステップにて算出した液滴量と前記液滴計数ステップにて計数した液滴数とを乗算した値を前記対象物に吐出される液滴吐出量とする液滴吐出量算出ステップとを有する。これにより、高速動作を損なわずに吐出液滴から吐出量を正確に制御することができ、対象物に機能液剤を微量で、且つ精度よく塗布できる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予備吐出した後に対象物の表面に液剤を吐出する液滴吐出量検出方法であって、
前記予備吐出の際に吐出される液滴の量を算出する液滴量算出ステップと、
前記対象物に吐出される液滴数を計数する液滴計数ステップと、
前記液滴量算出ステップにて算出した液滴量と前記液滴計数ステップにて計数した液滴数とを乗算した値を前記対象物に吐出される液滴吐出量とする液滴吐出量算出ステップと
を有する液滴吐出量検出方法。
【請求項２】
液滴量算出ステップにおいて、液滴の直径を計測して前記直径に基づき球の体積の計算式を用いて前記液滴の量を算出する請求項１に記載の液滴吐出量検出方法。
【請求項３】
液滴量算出ステップは、吐出正常判断ステップを含み、吐出された液滴が正常と判断されたときのみ前記液滴の量を計算する請求項１に記載の液滴吐出量検出方法。
【請求項４】
吐出正常判断ステップにおいて、対象物に吐出される液滴に光を照射して液滴通過時の光量を検出し、液滴通過時の光量を互いに異なる第１の閾値と第２の閾値とで比較し、前記光量が前記第１の閾値と第２の閾値とを同時に下回った時に正常と判断する請求項３に記載の液滴吐出量検出方法。
【請求項５】
液滴計数ステップは、吐出液滴照合ステップを含み、吐出液滴照合が正常と判断されたときのみ計数された液滴数を出力する請求項１に記載の液滴吐出量検出方法。
【請求項６】
吐出液滴照合ステップにおいて、予備吐出後の液滴を出力するための出力パルスから１を減じた数と液滴計数ステップにて計数した液滴数とを比較して同数であれば正常と判断する請求項５に記載の液滴吐出量検出方法。
【請求項７】
対象物の表面に液剤を吐出する液滴吐出装置の液滴吐出量検出方法であって、
前記対象物に吐出される液滴に光を照射する照射ステップと、
前記照射ステップにて照射された液滴から１個当たりの液滴量を算出する液滴量算出ステップと、
前記対象物に吐出される液滴数を計数する液滴計数ステップと、
前記液滴量算出ステップにて算出した液滴量と前記液滴計数ステップにて計数した液滴数とを乗算した値を前記対象物に吐出される液滴吐出量とする液滴吐出量算出ステップと
を有する液滴吐出量検出方法。
【請求項８】
照射ステップにおいて、吐出ヘッドから液滴を吐出するための駆動パルスと同期させて所定のタイミングで出力されたパルスにより光を照射する請求項７に記載の液滴吐出量検出方法。
【請求項９】
液滴量算出ステップにおいて、液滴の直径を計測して前記直径に基づき球の体積の計算式を用いて前記液滴の量を算出する請求項７に記載の液滴吐出量検出方法。
【請求項１０】
液滴量算出ステップは、吐出正常判断ステップを含み、吐出された液滴が正常と判断されたときのみ前記液滴の量を計算する請求項７に記載の液滴吐出量検出方法。
【請求項１１】
吐出正常判断ステップにおいて、対象物に吐出される液滴に光を照射して液滴通過時の光量を検出し、液滴通過時の光量を互いに異なる第１の閾値と第２の閾値とで比較し、前記光量が前記第１の閾値と第２の閾値とを同時に下回った時に正常と判断する請求項１０に記載の液滴吐出量検出方法。
【請求項１２】
液滴計数ステップは、吐出液滴照合ステップを含み、吐出液滴照合が正常と判断されたときのみ計数された液滴数を出力する請求項７に記載の液滴吐出量検出方法。
【請求項１３】
対象物の表面に液剤を吐出する吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドに前記液剤を吐出するための駆動パルスを出力する吐出装置と、
前記吐出ヘッドから吐出される液滴に光を照射する光源と、
前記吐出される液滴を撮像する撮像装置と、
前記吐出される液滴を検出する滴滴検出装置と、
前記検出された液滴の数を計数する計数装置と、
前記撮像装置で取得した前記液滴の画像から前記液滴の体積を計算する画像処理装置と、
前記計数装置で計数された液滴数に前記画像処理装置で計算された前記液滴の体積を乗算した乗算量を前記吐出装置から前記対象物に塗布する液滴吐出量とする制御装置と
を備えた液滴吐出量検出装置。
【請求項１４】
計数装置は、互いに異なる閾値をもつ複数のカウンタからなり、各々のカウンタの計数値を制御装置に出力する請求項１３に記載の液滴吐出量検出装置。
【請求項１５】
制御装置は、複数のカウンタからの計数値が一致したときのみ吐出ヘッドからの吐出液滴が正常液滴と判断するとともに対象物に液剤を吐出する期間の前記複数のカウンタからの計数値を積算して第１の積算値とする請求項１４に記載の液滴吐出量検出装置。
【請求項１６】
制御装置は、対象物に液剤を吐出する期間の駆動パルスを積算した値から１を減じた値を第２の積算値とし、第１の積算値と前記第２の積算値とが一致したときのみ吐出正常処理と判断する請求項１５に記載の液滴吐出量検出装置。
【請求項１７】
制御装置は、吐出ヘッドからの吐出液滴が正常液滴と判断された時に前記液滴の体積を計算し、前記吐出正常処理と判断されたときに第１の積算値または第２の積算値と前記計算された液滴の体積とを乗算した値を対象物に塗布する液滴吐出量とする請求項１６に記載の液滴吐出量検出装置。
【請求項１８】
対象物の表面に液剤を吐出する吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドに前記液剤を吐出するための駆動パルスを出力する吐出装置と、
前記吐出ヘッドから吐出される液滴に光を照射する光源と、
前記光源に接続され前記駆動パルスに同期した所定の照射タイミングで前記光源の照射を制御する照明制御装置と、
前記照射タイミングで前記吐出された液滴を撮像する撮像装置と、
前記吐出される液滴を検出する液滴検出装置と、
前記検出された液滴の数を計数する計数装置と、
前記撮像装置で取得した前記液滴の画像から前記液滴の体積を計算する画像処理装置と、
前記計数装置で計数された液滴数に前記画像処理装置で計算された前記液滴の体積を乗算した乗算量を前記吐出装置から前記対象物に塗布する液滴吐出量とする制御装置と
を備えた液滴吐出量検出装置。
【請求項１９】
照明制御装置は、駆動パルスをカウントするカウンタと、
前記カウンタからの出力と外部から与えられる設定値とを比較してこれらの値が一致すれば照射タイミングとして、前記吐出ヘッドから吐出される液滴に光を照射するように前記光源を制御する請求項１８に記載の液滴吐出量検出装置。
【請求項２０】
計数装置は、互いに異なる閾値をもつ複数のカウンタからなり、各々のカウンタの計数値を制御装置に出力する請求項１８に記載の液滴吐出量検出装置。
【請求項２１】
制御装置は、複数のカウンタからの計数値が一致したときのみ吐出ヘッドからの吐出液滴が正常液滴と判断するとともに対象物に前記液剤を吐出する期間の前記複数のカウンタからの計数値を積算して第１の積算値とする請求項２０に記載の液滴吐出量検出装置。
【請求項２２】
制御装置は、対象物に液剤を吐出する期間の駆動パルスを積算した値から１を減じた値を第２の積算値とし、前記第１の積算値と前記第２の積算値とが一致したときのみ吐出正常処理と判断する請求項１８に記載の液滴吐出量検出装置。
【請求項２３】
制御装置は、吐出ヘッドからの吐出液滴が正常液滴と判断された時に前記液滴の体積を計算し、前記吐出正常処理と判断されたときに前記第１の積算値または第２の積算値と前記計算された液滴の体積とを乗算した値を前記対象物に塗布する液滴吐出量とする請求項１８に記載の液滴吐出量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能液を液剤として吐出するインクジェット方式の液滴吐出装置によってノズルから液剤を対象物に塗布する際の液滴の吐出量を検出する液滴吐出量検出方法および液滴吐出量検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の製造分野等で、インクジェット方式を用いて機能液を対象物に塗布する液滴吐出装置が導入されはじめた。この液滴吐出装置の導入理由は、インクジェット方式を用いることで液剤を微量で精度よく塗布できるところにある。したがって、製品を液滴吐出装置にて塗布して製造するに際し、塗布量を高い精度に保ちながら塗布することが重要である。そのためには、液滴吐出装置による塗布量を精度良く計測して、塗布量が高い精度に保たれていることを確認することが望ましい。
【０００３】
液滴吐出装置の塗布量計測方法として、塗布対象物の塗布量を塗布後に計測する方法が考えられる。しかし、インクジェット方式で塗布する量は微量であり、塗布後に液剤が乾燥するため、塗布後では塗布量の正確な計測が出来ない欠点がある。このような欠点を有する塗布後に計測する方法よりも、製品への液剤の供給中である液滴吐出装置の吐出ヘッドからの吐出液滴をリアルタイムに計測して対象物の塗布量を求める方法が、液滴の吐出量をより正確に検出できる。
【０００４】
この吐出液滴をリアルタイムに計測する計測方法として、図１４に示すように、吐出ヘッド５１のノズルから吐出される液滴５２を高速度カメラ５３にて撮像し、撮像した画像から、吐出されるすべての液滴５２の量を算出し、すべての液滴量を積算することで塗布量を得る方法が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００５−４０６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に開示された従来の液滴吐出量検出方法を用いる場合、吐出されるすべての液滴５２の量を、膨大な量の画像データの画像処理などを行いながら算出してその積算値を演算するため、多くの液滴５２を吐出する場合には演算時間が長くなってしまう。したがって、高速な吐出動作を行おうとしても、実際には、高速な吐出動作を行いながらリアルタイムで塗布量を計測することが困難となり、ひいては高速な吐出動作を行えなくなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記従来の液滴吐出量検出方法の課題を解決するもので、リアルタイムで吐出する液滴を全て検出して液滴吐出量を検出しながら、高速な吐出動作を行える液滴吐出量検出方法および液滴吐出量検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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の液滴吐出量検出方法は、予備吐出した後に対象物の表面に液剤を吐出する液滴吐出量検出方法であって、前記予備吐出の際に吐出される液滴の量を算出する液滴量算出ステップと、前記対象物に吐出される液滴数を計数する液滴計数ステップと、前記液滴量算出ステップにて算出した液滴量と前記液滴計数ステップにて計数した液滴数とを乗算した値を前記対象物に吐出される液滴吐出量とする液滴吐出量算出ステップとを有することを特徴としたものである。
【０００８】
また、本発明の液滴吐出量検出装置は、対象物の表面に液剤を吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドに前記液剤を吐出するための駆動パルスを出力する吐出装置と、前記吐出ヘッドから吐出される液滴に光を照射する光源と、前記吐出される液滴を撮像する撮像装置と、前記吐出される液滴を検出する滴滴検出装置と、前記検出された液滴の数を計数する計数装置と、前記撮像装置で取得した前記液滴の画像から前記液滴の体積を計算する画像処理装置と、前記計数装置で計数された液滴数に前記画像処理装置で計算された前記液滴の体積を乗算した乗算量を前記吐出装置から前記対象物に塗布する液滴吐出量とする制御装置とを備えたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の液滴吐出量検出方法および液滴吐出量検出装置によれば、吐出時に吐出される液滴の量と計数した液滴数とを乗算した値を液滴吐出量とすることにより、高速動作を損なわずに吐出液滴から吐出量を正確に制御することが出来、対象物に機能液剤を微量で、且つ精度よく塗布できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の液滴吐出量検出方法及び液滴吐出量検出装置の実施の形態を、図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出量検出方法に用いる液滴吐出量検出装置の構成を示す図であり、図２は、液滴吐出量検出装置の検出器の斜視図である。
【００１１】
図１に示すように、本発明の液滴吐出量検出方法に用いる液滴吐出量検出装置は、液滴９を吐出する対象物１０の表面に液剤（液滴９）を吐出するための吐出ヘッド１と、この吐出ヘッド１に液剤を吐出するための駆動パルスを出力するための吐出装置５と、吐出ヘッド１から吐出される液滴９に光を照射するための光源４と、吐出される液滴９を取得するための撮像装置２と、吐出される液滴９を検出するための滴滴検出装置としての検出器３と、前記検出された液滴９の数を計数するための計数装置６と、撮像装置２で取得した液滴９の画像から液滴９の体積を計算するための画像処理装置７と、計数装置６で計数された液滴数に画像処理装置７で計算された液滴９の体積を乗算した乗算量を吐出装置５から対象物１０に塗布する液滴吐出量とする制御装置８とを備えている。
【００１２】
図１において、吐出ヘッド１から吐出された液滴９は、吐出ヘッド１の下方に配置した対象物１０上に塗布される。吐出ヘッド１は、繊細なノズル１２と、液路および液路の一部に設けられる液滴形成エネルギーを発生するエネルギー発生部であるピエゾ素子（図示せず）とを備え、吐出装置５から吐出時に出力される電気信号によってピエゾ素子を動作させることで、液滴９をノズル１２から吐出する。液剤タンク１１は、吐出ヘッド１に接続されており、吐出ヘッド１に液剤を供給する。
【００１３】
吐出装置５は、制御装置８に接続されている。液剤を吐出させる場合は、制御装置８から吐出装置５に吐出信号を送り、この吐出信号を、吐出装置５にて吐出ヘッド１を動作させる電気信号に変換して吐出ヘッド１のノズル１２から液滴９を吐出させる。吐出装置５には、可視波長である４００ｎｍ〜６５０ｎｍのＬＥＤを用いた光源４が接続されており、この光源４は、吐出ヘッド１のノズル１２の下方に配置している。吐出装置５は、吐出ヘッド１を動作させる吐出電気信号との同期をとり、吐出ヘッド１を動作させる電気信号から所定の時間をおいて、パルス幅（０．５μｓ〜２０μｓ）の信号を光源４に出力し、光源４をパルス点灯させる。
【００１４】
撮像装置２は、ＣＣＤなどの撮像素子を用いて光源４のパルス点灯により照明された液滴９の画像を撮像することで、撮像範囲中における一個の液滴９の画像を得ることができるよう構成されている。
【００１５】
画像処理装置７は、撮像装置２と制御装置８とに接続されており、制御装置８から送られた撮像開始信号と、吐出装置５に送る吐出信号とを同期させ、光源４によりパルス点灯で照明された液滴９の画像を取得する。この液滴９の画像を２値化処理して液滴９の面積と直径とを求め、液滴９を球と仮定して液滴９の面積と体積とを算出する。
【００１６】
検出器３は、吐出ヘッド１のノズル１２の下方における、投光部１３から発生するレーザ光１５（図２参照）の光軸上に液滴９が通過する場所に配置している。詳しくは、検出器３は、撮像装置２の撮像範囲よりも上方で撮像装置２から液滴９を中心に９０度回転させた場所に配置するのが良い。これは、撮像装置２にて撮像時、検出器３のレーザ光１５が吐出ヘッド１から吐出した液滴９により反射して撮像装置２の画像に影響を与えることがないようにするためである。
【００１７】
検出器３の構成を図２に示す。検出器３は、投光部１３と受光部１４とから構成され、投光部１３は、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍのレーザを用い、平行光としたレーザ光１５を受光部１４に向けて出射する。受光部１４は、フォトダイオードを用いた受光素子から成り、受光部１４の受光面には、水平方向０．５〜１．５ｍｍ×鉛直方向０．１〜０．５ｍｍのスリット１６ａを有するスリット部品１６が取り付けられている。このスリット部品１６を、１〜１０ｍｍ程度の厚さを持たせて、受光部１４の受光面に密着させて取り付けている。これは、光源４の点灯にて受光部１４に光源４の光が入ることにより測定に悪影響を与えないためである。本実施の形態では、スリット１６ａのスリット幅を、水平方向１ｍｍ×鉛直方向０．３ｍｍ、厚さを２．３ｍｍとした。
【００１８】
受光部１４にスリット部品１６を取り付けるのは、吐出ノズル１から液滴を吐出する際に、吐出信号数と液滴数とが同じとなるように計数するためである。もしスリット１６ａが無ければ、レーザ光１５の直径が大きいとレーザ光１５を通過する液滴９は複数となる。これは、１つの液滴９がレーザ光１５を通過し終わる前に、次の液滴９がレーザ光１５を通過するためで、このような現象がおこると、受光部１４にて正確な１つの液滴９の光量変化を測定できないため、正確に計数することができなくなってしまう。従って、スリット１６ａが必要になる。レーザ光１５は平行光なので、受光部１４にスリット１６ａ（スリット部品１６）を取り付ければ、受光素子に入光するレーザ光１５の直径の大きさを決めることができる。スリット１６ａにより、受光部１４が光量変化を検出する液滴９が複数個にならないように鉛直方向の長さを決めることができ、これにより、液滴９の正確な計数が出来る。
【００１９】
このようにして、液滴９がレーザ光１５の光軸を通過すると、液滴９により光軸が遮られて受光部１４に入射する光量が減少し、フォトダイオードの出力信号が変化する。この出力信号は、計数装置６に入力される。
【００２０】
計数装置６は、検出器３の受光部１４のアナログ信号より液滴数を計数する。計数装置６の液滴の計数方法は、レーザ光１５により、受光部１４の受光素子から受光量に対応したアナログ信号が計数装置６に入力されることで行われる。入力されたアナログ信号はアナログコンパレータなどにて閾値と比較され、デジタル値に変換されて計数され、制御装置８に出力される。
【００２１】
計数装置６の構成を図３に示す。計数装置６は、受光部１４からの出力信号１７に対して、第１の閾値１８ａにて動作するカウンタを持つカウンタ１９ａと、第２の閾値１８ｂにて動作するカウンタ１９ｂとを備える。ここで、２つの閾値１８ａ、１８ｂにて計数を行うのは、液滴９の吐出異常を検出するためである。それぞれのカウンタ１９ａ、１９ｂで計数した結果は、制御装置８に送られる。
【００２２】
吐出される液滴９の大きさにより受光部１４のアナログ信号は変化する。従って、受光部１４のアナログ信号の違いを調べることで、塵の付着や液路内部で発生した気泡により正常吐出の場合に比べて液滴径が小さくなった場合や、サテライト（メインの液滴に付随して生ずる径の小さな液滴）や不吐出等の正常吐出の場合に比べ液滴径が小さくなった場合の液滴９の異常検出をすることができる。実施の形態１における異常液滴の検出は、液滴９が正常液滴よりも小さくなったことを検出することを目的としている。そのため、正常な液滴よりも小さい液滴が発生した場合に検出できるよう２つの閾値１８ａ、１８ｂの閾値で処理を行った。本実施の形態では、２個の閾値を設定し（第１の閾値１８ａ＞第２の閾値１８ｂ）、この場合には、後述するように比較的少ない数の閾値で異常検出を精度良く行える利点を有するが、これに限定されるものではなく、閾値を１個あるいは３個以上にして異常処理を行ってもよい。
【００２３】
次に異常液滴検出方法についてより詳しく説明する。図４（ａ）は正常吐出の場合の液滴９を示したものである。液滴９は、一個で球形をしている。図４（ｂ）は、異常吐出の場合を示す。本来、一個の液滴９が二つに割れてサテライト９ａと液滴９ｂとに分かれている。図４（ｃ）も、吐出異常の場合を示す。液路内部で発生した気泡により、ヘッドから吐出した液滴９ｃは、正常な液滴９より小さくなっている。図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、各々図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す場合の検出器３における受光部１４のアナログ信号を示す。図５（ａ）に示す場合では液滴９が正常な大きさのため、アナログ信号の低下は１回だけで、第１の閾値１８ａおよび第２の閾値１８ｂの双方を横切っている。図５（ｂ）に示す場合では、サテライト９ａが出ており、２滴の液滴９ａ、９ｂになっているため、アナログ信号の低下は２回あり、それぞれが横切る閾値が異なっている（詳しくは、メインの液滴９ａでは第１の閾値１８ａおよび第２の閾値１８ｂの双方を横切っているが、サテライト９ａでは第１の閾値１８ａのみ横切っている）。図５（ｃ）に示す場合では液滴９ｃそのものが小さいため、アナログ信号の低下は１回だけであるが第２の閾値１８ｂを横切らない。
【００２４】
従って、第１の閾値１８ａにて動作するカウンタを持つカウンタ１９ａと、第２の閾値１８ｂにて動作するカウンタ１９ｂとの値を計数することで、吐出量の異常検出が出来る。すなわち、図５（ａ）に示す場合の受光部１４からのアナログ信号１７が入力されると、アナログ信号１７は、１箇所で第１の閾値１８ａおよび第２の閾値１８ｂの値を下回る値になっているため、カウンタ１９ａ、カウンタ１９ｂの計数値は、ともに同数となり、正常と判断出来る。一方、図５（ｂ）に示す場合の受光部１４からのアナログ信号１７が入力されると、アナログ信号１７は、第１の閾値１８ａを下回る値が２箇所で検出されるため、カウンタ１９ａとカウンタ１９ｂとの値が異なる結果となり、異常と判断出来る。また、図５（ｃ）に示す場合の受光部１４からのアナログ信号１７が入力されると、アナログ信号１７は、第１の閾値１８ａに対しては、この閾値１８ａを下回る値を検出し、第２の閾値１８ｂではこの閾値１８ｂを下回る値がないため、カウンタ１９ａが計数したにも拘わらずカウンタ１９ｂは計数しないので、カウンタ値が異なり異常と判断出来る。
【００２５】
図６は、連続吐出時における吐出ヘッド１のノズル１２のメニスカス状態（ノズル１２内の液剤が大気と接するときに、これらの間に働く付着力と液体分子間の凝集力の大小関係で生じる湾曲した液体表面状態）を示した図である。非吐出時のノズル１２における最適なメニスカス２０の形状を、連続吐出時のメニスカス２０の形状と近い状態、または同じ状態にすることで、吐出の１滴目から連続吐出時と同様の液滴量が得られる。そのため、吐出ヘッド１の非吐出時のメニスカス状態２０が、図６に示す連続吐出時のメニスカス２０の形状と近い状態、または同じ状態になるように、吐出ヘッド１への液剤の供給する液剤タンク１１の圧力制御などを行い、メニスカス２０を制御するようにする。
【００２６】
図８は実施の形態１による液滴吐出量検出方法のフローチャートを示す。ステップＳ１〜Ｓ４までは、液滴量を算出する予備吐出工程であり、吐出ヘッド１より１滴の液滴９を吐出する。ステップＳ５〜Ｓ９は、５００Ｈｚ〜５ｋＨｚの周期で連続吐出する通常吐出工程であり、対象物１０に所定の吐出周期で液滴９を吐出する。
【００２７】
本実施の形態１では、予備吐出工程にて１滴の液滴量の算出を行うよう構成され、これにより、撮像する撮像装置２に安価なＣＣＤ撮像素子を用いたカメラを使用することが出来るよう図られている。この撮像素子の撮像能力は、１秒間に３０〜６０フレーム程度なので、通常吐出時の液滴９を撮像すると、図７に示すように１フレームの画像には、液滴９Ａ、９Ｂ、９Ｃのように複数の液滴が重なってしまう。このずれた画像を基に液滴量を算出すると誤差が生じてしまう。そのため、低速の予備吐出にて１滴のみ液滴９を撮像して１滴の液滴量を算出する。
【００２８】
ステップＳ１では、予備吐出の吐出信号を制御装置８から液滴吐出装置５に出力し、吐出ヘッド１から液滴９を吐出する。ステップＳ２では、ステップＳ１にて吐出した液滴９を撮像装置２にて撮像する。ステップＳ３では、ステップＳ２にて撮像した画像を画像処理装置７にて図４（ａ）に示す場合のように正常に吐出されているかを確認し、図４（ｂ）や図４（ｃ）などの吐出状態になっている場合には、吐出異常としてステップＳ１１の吐出異常処理を行う。吐出異常処理は、液滴吐出装置（液滴吐出量検出装置における、吐出ヘッド１や吐出装置５、制御装置８を備えた箇所）に合った処理方法を行い、実施の形態１では、異常として吐出を停止する処理を行う。ステップＳ４では、ステップＳ２にて撮像した画像から画像処理装置７にて画像を２値化し、液滴９の面積または径を求め、液滴９を球形との条件でその体積を算出して１滴の液滴量とする。
【００２９】
ステップＳ５では、制御装置８から吐出装置５に吐出信号を出力する。ステップＳ５における吐出信号は、所定の吐出周期にて出力される。ステップＳ６では、制御装置８にて吐出信号を計数する。次のステップＳ７の処理動作は、ステップＳ６の吐出信号の計数した直後に行い、このステップＳ７では、制御装置８によりステップＳ６で計数した吐出信号の計数値とステップＳ８にて取得した液滴の計数値とを比較する。この時は、ステップＳ６の吐出信号を計数した直後であり、液滴９は吐出ヘッド１から吐出されていないため、ステップＳ８の時に吐出した液滴９の計数はされていない。そのため、ステップＳ６の吐出信号の計数値から１引いた数と、ステップＳ８の液滴の計数値とを比較する。このときステップＳ６の吐出信号の計数値から１引いた数と、ステップＳ８の液滴数とが等しくなければ、吐出異常として処理を行う。ステップＳ８では、吐出ヘッド１から吐出される液滴９を検出器３と計数装置６にて計数する。ステップＳ９では、制御装置８にて吐出か終了したかを確認する。ステップＳ１０では、ステップＳ４にて算出した１滴の液滴量とステップＳ８にて計数した液滴数とを乗算し、液滴吐出量を算出する。
【００３０】
図９は実施の形態１の液滴吐出量検出方法を用いた液滴吐出量の測定結果を示す。この液滴吐出量の測定は、図１に示す構成の液滴吐出量検出装置にて行い、吐出ヘッド１のノズル１２は内径５０μｍのノズルを使用した。制御装置８から５００、７５０、１０００、１２５０、１５００、１７５０、２０００、２２５０、２５００回の吐出信号を吐出装置５に出力し、図８に示すフローチャートに従って液滴吐出量の測定を行った。通常吐出工程は、２ｋＨｚの吐出周期で行った。１滴の液滴量を算出するための予備吐出による液滴９の量の検出動作を、撮像装置２と画像処理装置７とを用いて算出して行い、通常吐出工程における液滴９の計数は、検出器３と計数装置６とにより行う。液滴吐出量の算出は、１滴の液滴量に、計数装置６にて計数した液滴数を乗算して行った。使用する液剤の粘度は、２５℃で０．９〜１．０ｍＰａ・ｓ、比重は、１．１ｇ／ｃｍ３のものを使用し、溶媒には水を使用した。
【００３１】
図９（ａ）は、特許文献１で提案されているような各液滴数での重量から求めた液滴吐出量と、本発明の液滴吐出量検出方法にて測定した各液滴数での液滴吐出量との平均値をグラフにしたものである。横軸に液滴数を示し、縦軸には液滴吐出量を示す。図中の実線は、実施の形態１の検出方法によって算出した液滴吐出量の平均値であり、図中の破線は、液滴吐出量を高精度の電子天秤にて測定した重量を示す。重量測定の際は、吐出後の液剤の乾燥を避けるため、液剤よりも比重が軽く、蒸発しない液体の入った容器を対象物１０上に置き、液滴９を吐出した。実施の形態１では、対象物１０上に油を入れた容器を置き使用した。液滴の吐出後この容器を高精度の電子天秤を用いて測定して重量を求め、重量と比重とから体積を算出した。図中の１点鎖線と２点鎖線とは、実施の形態１での測定許容差の最大値と最小値を示す。ここでは、設計値から±５％が許容範囲のため、各液滴数の重量から求めた体積の＋５％と−５％を１点鎖線と２点鎖線にて表す。測定結果より、本発明により測定した液滴吐出量の平均値は、各液滴数において±１．８％以内の精度にあることが分かる。
【００３２】
図９（ｂ）は、液滴吐出量検出方法にて算出した液滴吐出量の標準誤差について示したグラフである。横軸に液滴数、縦軸には液滴吐出量の測定での標準誤差を示す。図中の実線は、各液滴数の標準誤差を示す。測定ばらつきの標準誤差も±０．００２５以内であり、繰り返しの測定においても高い安定性があることを示している。
【００３３】
以上の結果より、本発明の液滴吐出量検出方法を用いれば、高速で吐出する液滴を、精度良く全数計測することができる。また、高速動作を損なわずに吐出液滴から吐出量を正確に制御することが出来るので、対象物１０に機能液剤を微量で、且つ精度よく塗布できる。
【００３４】
実施の形態１においては、吐出ヘッド１からの吐出量を、１滴の予備吐出にて吐出した液滴９を撮像装置２にて撮像し、撮像した液滴９を画像処理装置７にて液滴量を求め、液滴数は、検出器３と計数装置６にてリアルタイムに計数し、予備吐出にて算出した液滴量と計数装置６にて計数した液滴数とを乗算し、吐出ヘッド１からの液滴吐出量を求めることにより、高速で行う通常吐出において、全液滴の検出が行え、インクジェット方式の塗布による全液滴の吐出量を精度よく計測することができる。
【００３５】
また、実施の形態１では、撮像装置２にて撮像した画像を画像処理装置７にて１滴の液滴量を算出する際、撮像した画像が正常に吐出されているかを判定することにより、サテライト９ａの発生した吐出や、規定の液滴径より小さな液滴９ｃなどを検出し、液滴の吐出異常を検出することができて、信頼性を向上させることができる。
【００３６】
また、実施の形態１では、計数装置６に２つの閾値を持たせ液滴数を計数することで、サテライト９ａの発生した吐出や、規定した液滴径よりも小さい液滴９ｃの吐出を検出し、液滴の吐出異常を検出することができて、信頼性を向上させることができる。
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２に係る液滴吐出量検出方法に用いる液滴吐出量検出装置の構成を示す。図１０において、実施の形態１の液滴吐出量検出装置と同じ構成要素に対しては同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
図１０に示すように、本実施の形態２に係る液滴吐出量検出装置が、実施の形態１に係る液滴吐出量検出装置と異なるところは、吐出ヘッド１より吐出する液滴の所定の設定した吐出回数時に光源４の点灯を制御する照明制御装置３１を設けた点である。この構成により、実施の形態１で説明した予備吐出時において予め液滴量を計算（検出）する必要が無い。すなわち、照明制御装置３１は、５００Ｈｚ〜５ｋＨｚの周期で連続吐出して対象物１０に液滴を塗布する通常吐出時の液滴吐出中に、液滴９を撮像装置２にて確実に撮像できることを目的とする。照明制御装置３１は、制御装置８と吐出装置５の照明信号とを接続し、吐出ヘッド１から液滴吐出時の制御装置８にて設定した吐出回数の吐出時のみ光源４を点灯させ、その時の画像を撮像装置２にて撮像し、通常吐出中の液滴９の１滴の画像を撮像する。
【００３８】
図１１は、光源４への信号の出力制御を行う照明制御装置３１の構成を簡略的に示す。照明制御装置３１は、制御装置８から吐出装置５に出力する吐出信号をデジタルカウンタ３２にて計数する。コンパレータ３３は、予め入力された光源４を通過させる照射タイミング値とカウンタ３２にて計数した制御装置８から吐出装置５に出力する吐出信号とを比較し、この２つの値が一致すればスイッチ３４をＯＮする。この構成により、吐出装置５から出力される照明信号は、吐出装置５から吐出ヘッドへ送る吐出信号と同期することになる。吐出装置５から出力される照明信号のパルス幅は、吐出信号の周期に基づいて設定すれば良い。本実施の形態では、０．５μｓ〜２０μｓとした。この照明信号のタイミングは、コンパレータ３３に入力する照射タイミング値を変えることで自由に設定することが出来る。また、コンパレータ３３の出力は、画像処理装置７へ画像取り込み開始信号として入力される。従って、光源４が点灯したときに得られる液滴９の画像を確実に撮像することが出来る。この撮像された画像にて液滴の面積または径を求め、１滴の液滴量を算出する。
【００３９】
図１２は実施の形態２による液滴吐出量検出方法のフローチャートを示す。実施の形態２に係る液滴吐出量検出方法は、吐出ヘッド１から５００Ｈｚ〜５ｋＨｚの所定の吐出周期で吐出を行い、吐出中に所定の吐出回数時に光源４を点灯させ、撮像装置２にて所定の吐出回数時に吐出した液滴９の画像を取得して、１滴の液滴量を算出し、液滴９の計数については、実施の形態１と同様に検出器３と計数装置６とにて計数し、液滴吐出量については、１滴の液滴量と計数装置６にて計数した液滴数とを乗算し求める。
【００４０】
ステップＳ２１では、制御装置８から照明制御装置３１に所定の吐出回数時に光源４を点灯させるための照射タイミング値を出力する。ステップＳ２２では、制御装置８から吐出装値５に吐出信号を出力する。ステップＳ２２の吐出信号は、所定の吐出周期にて出力される。ステップＳ２３では、照明制御装置３１にてステップＳ２の吐出信号を計数する。ステップＳ２４では、ステップＳ２１にて設定した照射タイミング値とステップＳ２３の吐出信号の計数値とを比較する。ステップＳ２５では、ステップＳ２４にて照射タイミング値と吐出信号の計数値とが一致した場合に、光源４を点灯して吐出した液滴９を撮像装値２にて撮像する。ステップＳ２６では、ステップＳ２５で撮像した画像を画像処理装置７にて図４（ａ）に示す場合のように正常に吐出されているかを確認し、図４（ｂ）や図４（ｃ）などに示した吐出状態になっている場合に、吐出異常として吐出異常処理（ステップＳ３３）を行う。吐出異常処理は、液滴吐出装置（液滴吐出量検出装置における、吐出ヘッド１や吐出装置５、制御装置８を備えた箇所）に合った処理方法を行い、実施の形態２では、異常として吐出を停止する処理を行う。ステップＳ２７では、ステップＳ２５にて撮像した画像から画像処理装置７にて画像を２値化し、液滴９の面積または径を求め、液滴９を球形との条件でその体積を算出して１滴の液滴量とする。
【００４１】
ステップＳ２８では、制御装置８にて吐出信号を計数する。次のステップＳ２９の処理動作は、ステップＳ２２の吐出信号の計数した直後に行い、このステップＳ２９では、制御装置８によりステップＳ２８で計数した吐出信号の計数値とステップＳ１０にて取得した液滴の計数値とを比較する。この時は、ステップＳ２８の吐出信号を計数した直後であり、液滴９は吐出ヘッド１から吐出されていないため、ステップＳ３０の時に吐出した液滴９の計数はされていない。そのため、ステップＳ２８の吐出信号の計数値から１引いた数と、ステップＳ３０の液滴の計数値とを比較する。このときステップＳ２８の吐出信号の計数値から１引いた数とステップＳ３０の液滴数とが等しくなければ、吐出異常として処理を行う。
【００４２】
ステップＳ３０では、吐出ヘッド１から吐出される液滴９を検出器３と計数装置６とにより計数する。
ステップＳ３１では、制御装置８にて吐出か終了したかを確認する。ステップＳ３２では、ステップＳ２７にて算出した１滴の液滴量とステップＳ１０にて計数した液滴数とを乗算し、液滴吐出量を算出する。
【００４３】
図１３は実施の形態２の液滴吐出量検出方法を用いた液滴吐出量の測定結果を示す。この液滴吐出量の測定は、図１０に示す構成の液滴吐出量検出装置にて行い、吐出ヘッド１のノズル１２は内径５０μｍのノズル１２を使用した。制御装置８から５００、７５０、１０００、１２５０、１５００、１７５０、２０００、２２５０、２５００回の吐出信号を吐出装置５に出力し、図１２に示すフローチャートに従って液滴吐出量の測定を行った。この際の吐出周期は２ｋＨｚである。１滴の液滴量を算出するため、例えば１００滴吐出したときに光源４が点灯するように照明制御装置３１に設定し、１００滴時の液滴画像を撮像装置２にて撮像し、画像処理装置７を用いて１滴の液滴量を算出した。液滴９の計数は、検出器３と計数装置６とにより行う。液滴吐出量の算出は、１滴の液滴量に、計数装置６にて計数した液滴数を乗算して行った。使用する液剤の粘度は、２５℃で０．９〜１．０ｍＰａ・ｓ、比重は、１．１ｇ／ｃｍ３のものを使用し、溶媒には水を使用した。
【００４４】
図１３（ａ）は、特許文献１で提案されているような各液滴数での重量から求めた液滴吐出量と、本発明の液滴吐出量検出方法にて測定した各液滴数での液滴吐出量との平均値をグラフにしたものである。横軸に液滴数を示し、縦軸には液滴吐出量を示す。図中の実線は、実施の形態２の検出方法によって算出した液滴吐出量の平均値であり、図中の破線は、液滴吐出量を高精度の電子天秤にて測定した重量を示す。重量測定の際は、吐出後の液剤の乾燥を避けるため、液剤よりも比重が軽く、蒸発しない液体の入った容器を対象物１０上に置き、液滴９を吐出した。実施の形態２では、対象物１０上に油を入れた容器を置き使用した。液滴の吐出後この容器を高精度の電子天秤を用いて測定して重量を求め、重量と比重とから体積を算出した。図中の１点鎖線と２点鎖線とは、実施の形態１での測定許容差の最大値と最小値を示す。ここでは、設計値から±５％が許容範囲のため、各液滴数の重量から求めた体積の＋５％と−５％を１点鎖線と２点鎖線にて表す。測定結果より、本発明により測定した液滴吐出量の平均値は、各液滴数において±２．４％以内の精度にあることが分かる。
【００４５】
図１３（ｂ）は、液滴吐出量検出方法にて算出した液滴吐出量の標準誤差について示したグラフである。横軸に液滴数、縦軸には液滴吐出量の測定での標準誤差を示す。図中の実線は、各液滴数の標準誤差を示す。測定ばらつきの標準誤差も±０．００２７以内であり、繰り返しの測定においても高い安定性があることを示している。
【００４６】
以上の結果より、本発明の液滴吐出量検出方法を用いれば、高速で吐出する液滴を、精度良く全数計測することができる。
以上のように、実施の形態２においては、吐出ヘッド１からの吐出量を、照明制御装置３１を使用して設定した吐出数時のみ照明を点灯させ、設定した吐出数時の液滴９を撮像装置２にて撮像し、撮像された液滴９の画像を画像処理装置７にて１滴あたりの液滴量を算出し、液滴数は、検出器３と計数装置６にてリアルタイムに計数し、設定した吐出回数での液滴９の画像より画像処理装置７にて算出した１滴の液滴量と計数装置６にて計数した液滴数を乗算し、吐出ヘッド１からの吐出量を求めることにより、高速で行う通常吐出において、全液滴を検出が行え、インクジェット方式の塗布による液滴吐出の吐出量を精度よく計測することができる。
【００４７】
また、実施の形態２でも、撮像装置２にて撮像した画像を画像処理装置７にて１滴の液滴量を算出する際、撮像した画像が正常に吐出されているかを判定することにより、サテライト９ａの発生した吐出や、規定の液滴径より小さな液滴９ｃなどを検出し、液滴の吐出異常を検出することができて、信頼性を向上させることができる。
【００４８】
また、実施の形態２でも、計数装置６に２つの閾値を持たせて液滴数を計数することで、サテライト９ａの発生した吐出や、規定した液滴径よりも小さい液滴９ｃの吐出を検出し、液滴の吐出異常を検出することができて、信頼性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る液滴吐出量検出方法および液滴吐出量検出装置は、インクジェット方式の液滴吐出装置からの吐出量をリアルタイムに精度よく検出することが必要な液滴の塗布方法等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１における液滴吐出量検出装置の構成を示す図
【図２】同液滴吐出量検出装置の検出器の斜視図
【図３】同液滴吐出量検出装置の計数装置の構成を簡略的に示す図
【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ同液滴吐出量検出装置における吐出ヘッドからの吐出状態を説明するための図
【図５】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ同液滴吐出量検出装置を用いた液滴吐出量検出方法における吐出時の検出器の出力信号を示した図
【図６】同液滴吐出量検出方法における連続吐出時のメニスカス状態を示した図
【図７】同液滴吐出量検出方法における連続液滴を撮像した場合について説明する図
【図８】同液滴吐出量検出方法のフローチャート
【図９】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ同液滴吐出量検出方法での液滴量の計測結果を示す図
【図１０】本発明の実施の形態２における液滴吐出量検出装置の構成を示す図
【図１１】同液滴吐出量検出装置の照明制御装置の構成を示す図
【図１２】同液滴吐出量検出装置を用いた液滴吐出量検出方法のフローチャート
【図１３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ同液滴吐出量検出方法での液滴量の計測結果を示す図
【図１４】従来の液滴吐出量検出装置の構成を示す図
【符号の説明】
【００５１】
１    吐出ヘッド
２    撮像装置
３    検出器
４    光源
５    吐出装置
６    計数装置
７    画像処理装置
８    制御装置
９    液滴
１０    対象物
１１    液剤タンク
１２    ノズル
１３    投光部
１４    受光部
１５    レーザ光
１６    スリット部品
１６ａ  スリット
１８ａ  第１の閾値
１８ｂ  第２の閾値
３１    照明制御装置
３２    カウンタ
３３    コンパレータ
３４    スイッチ
【図１】
2009106818.tif 000003
【図２】
2009106818.tif 000004
【図３】
2009106818.tif 000005
【図４】
2009106818.tif 000006
【図５】
2009106818.tif 000007
【図６】
2009106818.tif 000008
【図７】
2009106818.tif 000009
【図８】
2009106818.tif 000010
【図９】
2009106818.tif 000011
【図１０】
2009106818.tif 000012
【図１１】
2009106818.tif 000013
【図１２】
2009106818.tif 000014
【図１３】
2009106818.tif 000015
【図１４】
2009106818.tif 000016