計測装置および液滴吐出装置
【課題】 液滴の体積測定または液滴の形状測定を容易にすること。
【解決手段】 照射部と光検出器との間のビーム束の光路上の所定部において、第１方向および第２方向の双方にほぼ垂直な第３方向への速度成分を有する被計測物がビーム束を通過する。ここで、前記所定部において、ビーム束を構成する複数の光ビームのそれぞれの前記第３方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第３方向に沿った幅以下である。また、前記所定部において、前記ビーム束の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上である。そして、前記所定部において、互いに隣合う任意の２つの前記光ビーム間の間隔は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である。
【解決手段】 照射部と光検出器との間のビーム束の光路上の所定部において、第１方向および第２方向の双方にほぼ垂直な第３方向への速度成分を有する被計測物がビーム束を通過する。ここで、前記所定部において、ビーム束を構成する複数の光ビームのそれぞれの前記第３方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第３方向に沿った幅以下である。また、前記所定部において、前記ビーム束の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上である。そして、前記所定部において、互いに隣合う任意の２つの前記光ビーム間の間隔は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被計測物の断面形状および体積を計測する計測装置に関し、特に液滴吐出装置から吐出される液滴の形状および体積を計測するのに好適な計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッド（以下ヘッドとする）におけるノズルからの１ショットあたりの液滴の体積を正確に制御することが求められる。そして、ヘッドが民生用プリンタにおいて用いられる場合であっても、工業用の材料を吐出する装置において用いられる場合であっても、求められる精度は非常に高い。
【０００３】
ところが、ヘッドを同一の駆動波形または駆動電圧で動作させても、ヘッドの製造過程での加工ばらつき、またはヘッドの組立てばらつきに起因して、ヘッドが吐出する液滴の体積には個体差が生じ得る。また、単一のヘッドであっても、ヘッドに複数のノズルが設けられている場合には、ノズルごとに液滴の速度や体積が異なり得る。さらに、吐出される液滴の体積が正確に合わせ込まれたヘッドであっても、ヘッドの周囲環境、吐出の時間間隔、またはヘッドの稼動時間などによって、吐出される体積は刻々と変化し得る。
【０００４】
上記のような事情から、ヘッドから吐出される液滴の体積や速度を測定することが行われる。例えば、レーザ光を用いてインク滴の体積を測定することが知られている（特許文献１）。特許文献１によれば、測定されたインク滴の体積や速度に応じて、ヘッドがクリーニングされたり、インク滴を吐出するための駆動信号が補正される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２７４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１が記載する方法では、光検出器の出力波形から、インク滴ＩＫの飛翔経路の方向に垂直な方向の幅を得ることで、インク滴ＩＫの体積を計算する。このような方法によれば、インク滴ＩＫの飛翔経路の方向において、レーザ光の断面幅がインク滴の長さよりも小さくなるようにレーザ光を絞り込む必要がある。そこで上記特許文献１は、図２１（ａ）および（ｂ）に示すようなスリット５００を用いて、レーザ光の断面幅を絞る。
【０００７】
図２１（ａ）において、光発生器５１１はＨｅ−Ｎｅレーザであり、スリット５００へ向けてレーザ光を射出する。ここで、スリット５００は、遮光部材に設けられた矩形の開口部である。また、スリット５００の幅ｄは１０μｍであり、高さは１００μｍである。なお、幅ｄの方向は、インク滴ＩＫの飛翔経路の方向に一致している。
【０００８】
スリット５００を射出したレーザ光は、ヘッド５１４から吐出されたインク滴ＩＫを、インク滴ＩＫの軌跡方向に対して垂直方向から照射する。一方で、検出装置５１２は、レーザ光を受光するように配置されている。
【０００９】
ここで、波長λの平行光（レーザ光）が直径ｄのピンホールを通過する場合を想定する。この場合、ピンホールを通過した後のレーザ光をスクリーンに垂直に入射させると、ピンホールによる回折によって、同心円状の明部と暗部（いわゆるＡｉｒｙディスク）が現れる。そして、観察者が最も中心に近いＡｉｒｙディスクの縁部をピンホールの位置から観察した場合、レーザ光の進行方向と、Ａｉｒｙディスクの縁部への方向と、がなす角度θは、次式で表される。
【００１０】
【数１】
【００１１】
上記式によれば、波長λが０．６３μｍの場合には、ピンホールから１ｍｍ離れた位置でのレーザ光の断面幅（最も内側のＡｉｒｙディスクの直径）は、次の表に示す通りである。
【００１２】
【表１】
ここで、ピンホールに代えて、図２１（ａ）および（ｂ）に示すような幅ｄのスリット５００を用いても、結果は基本的に同じである。
【００１３】
さて、インク滴ＩＫの飛翔経路に沿った長さは、インク滴ＩＫの体積が約２ｐｌから２０ｐｌ（ピコリットル）の範囲にある場合に、約１５μｍから３４μｍの範囲にある。このため、スリット５００から１ｍｍ以上の距離の位置では、スリットの幅ｄに関わらず、レーザ光の断面幅はインク滴ＩＫの上記長さよりも大きくなってしまう。そしてこの結果、インク滴の体積を測定することが困難になる。一方、スリット５００から１ｍｍより小さい距離の位置では、レーザ光の断面幅はインク滴５００の上記長さより小さくできる。しかしながら、スリット５００とインク滴ＩＫが通過する位置との間の距離が１ｍｍより小さくなれば、装置の作動距離が短くなりすぎる。具体的には、スリット５００にインク滴ＩＫが付着する可能性があるなど、不具合が生じ得る。
【００１４】
本発明は上記課題を鑑みてなされ、その目的の一つは、液滴吐出装置から吐出される液滴の体積測定または液滴の形状測定を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の計測装置は、複数の光ビームが第１方向に分布しながら前記第１方向に垂直な第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームをビーム束として射出する照射部と、前記ビーム束を受光する光検出器と、を備えている。ここで、前記照射部と前記光検出器との間の前記ビーム束の光路上の所定部において、前記第１方向および前記第２方向の双方にほぼ垂直な第３方向への速度成分を有する被計測物が前記ビーム束を通過する。また、前記所定部において、前記複数の光ビームのそれぞれの前記第３方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第３方向に沿った幅以下である。そして、前記所定部において、前記ビーム束の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上である。さらに、前記所定部において、互いに隣合う任意の２つの光ビーム間の間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である。
【００１６】
上記特徴によれば、被計測物が照射部と光検出器との間のビーム束を通過する際に、少なくとも１つの光ビームを遮る。そして、被計測物が遮る光ビームの数は、被計測物の第１方向に沿った幅にほぼ比例する。遮られた光ビームの数は、光検出器が受ける光強度の減少に現れるので、光検出器が受ける光強度の時間変化に基づいて、被計測物の物理量を求めることができる。例えば、被計測物の物理量として、第１方向と第３方向とで決まる断面での被計測物の形状を計測できる。ここで、被計測物の物理量とは、被計測物の通過の有無、速度、体積、および形状のいずれにも対応する。なお、狭義には「形状」を「物理量」と表記するのは困難であるが、被計測物を計測することで得られる数値によって被計測物の形状が表されるので、広義の見地から「形状」を「物理量」の一つとして見なしている。
【００１７】
本発明のある態様によれば、上記計測装置が、前記被計測物の形状が前記第３方向に平行な軸に関して回転対称である場合に、前記光検出器上の光強度に基づいて、前記被計測物の体積を計測する信号処理部をさらに備えている。
【００１８】
被計測物の形状が第３方向に平行な軸に関して回転対称である場合には、第１方向および第２方向で決まる平面上での被計測部の形状が円になる。つまり、被計測物の第１方向の幅は、そのような平面上での被計測物の直径になる。このような場合には、光検出器が受ける光強度の時間推移は、第３方向に対する直径のプロファイルに対応するので、上記特徴によれば、光検出器が受ける光強度の時間推移から被計測物の体積を計測できる。
【００１９】
本発明のある態様によれば、前記照射部は、レーザ光を射出する光発生器と、前記レーザ光を前記複数の光ビームに分割する光導波路と、前記複数の光ビームが前記第１方向に分布しながら前記第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームを前記ビーム束として射出する光ファイバアレイと、を含んでいてもよい。また、本発明の他の態様では、前記照射部は、レーザ光を射出する光発生器と、前記レーザ光を前記複数の光ビームに分割するプリズムアレイと、前記複数の光ビームが前記第１方向に分布しながら前記第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームを前記ビーム束として射出する集光器と、を含んでいてもよい。さらに、本発明の別の態様では、前記照射部は、前記複数の光ビームを前記ビーム束として射出するレーザアレイを含んでいてもよい。
【００２０】
好ましくは、前記被計測物は、液滴吐出装置のヘッドから吐出された液滴である。そうすれば、上記計測装置が液滴の体積を計測できる。
【００２１】
また、本発明の液滴吐出装置は、複数の光ビームが第１方向に分布しながら前記第１方向に垂直な第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームをビーム束として射出する照射部と、前記ビーム束を受光する光検出器と、前記照射部と前記光検出器との間の前記ビーム束の光路上の所定部において、前記第１方向および前記第２方向の双方にほぼ垂直な第３方向への速度成分を有する液滴が前記ビーム束を通過するように、前記液滴を吐出するヘッドと、を備えている。ここで、前記所定部において、前記複数の光ビームのそれぞれの前記第３方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第３方向に沿った幅以下である。また、前記所定部において、前記ビーム束の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上である。そして、前記所定部において、互いに隣合う任意の２つの光ビーム間の間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である。
【００２２】
上記特徴によれば、液滴吐出装置が、上記照射部と、上記光検出器と、を備えているので、液滴の吐出を伴う工程内に、液滴の計測工程（または検査工程）を組み込むことが容易になる。なお、液滴の吐出を伴う工程とは、液滴吐出装置がカラーフィルタ基板にフィルタエレメントを付与する工程であったり、インクジェットプリンタが印刷をする工程などが該当する。なお、インクジェットプリンタは液滴吐出装置の一例である。
【００２３】
本発明の計測装置は、所定部に亘って第１方向に分布した複数のビームスポットを形成する照射部と、前記複数のビームスポットに集光された光束を受光する光検出器と、を備えている。ここで、前記第１方向にほぼ垂直な第２方向への速度成分を有する被計測物が前記所定部を通過するように、前記照射部と前記光検出器とが配置されている。そして、前記複数のビームスポットのそれぞれの前記第２方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第２方向に沿った幅以下である。また、前記所定部の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上である。さらに、互いに隣合う任意の２つの前記ビームスポット間の前記第１方向に沿った間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である。
【００２４】
上記特徴によれば、被計測物が所定部を通過する際に、少なくとも１つのビームスポットを遮る。そして、被計測物が遮るビームスポットの数は、被計測物の第１方向に沿った幅にほぼ比例する。遮られたビームスポットの数は、光検出器が受ける光強度の減少に現れるので、光検出器が受ける光強度の時間推移に基づいて、被計測物の物理量を求めることができる。例えば、被計測物の物理量として、第１方向と第２方向とで決まる断面での被計測物の形状を計測できる。
【００２５】
本発明の計測装置は、所定部に亘って第１方向に分布した複数の光ビームを形成する照射部と、前記複数の光ビームに集光された光束を受光する光検出器と、を備えている。ここで、前記第１方向にほぼ垂直な第２方向への速度成分を有する被計測物が前記所定部を通過するように、前記照射部と前記光検出器とが配置されている。そして、前記複数の光ビームのそれぞれの前記第２方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第２方向に沿った幅以下である。また、前記所定部の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上である。さらに、互いに隣合う任意の２つの前記光ビーム間の前記第１方向に沿った間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である。
【００２６】
上記特徴によれば、被計測物が所定部を通過する際に、少なくとも１つの光ビームを遮る。そして、被計測物が遮る光ビームの数は、被計測物の第１方向に沿った幅にほぼ比例する。遮られた光ビームの数は、光検出器が受ける光強度の減少に現れるので、光検出器が受ける光強度の時間推移に基づいて、被計測物の物理量を求めることができる。例えば、被計測物の物理量として、第１方向と第２方向とで決まる断面での被計測物の形状を計測できる。
【００２７】
本発明のある態様では、液滴吐出装置が、上記計測装置と、前記被計測物として液滴が前記所定部を通過するように、前記液滴を吐出するヘッドと、を備えている。
【００２８】
上記特徴によれば、液滴吐出装置が、上記照射部と、上記光検出器と、を備えているので、液滴の吐出を伴う工程内に、液滴の計測工程（または検査工程）を組み込むことが容易になる。なお、液滴の吐出を伴う工程とは、液滴吐出装置がカラーフィルタ基板にフィルタエレメントを付与する工程であったり、インクジェットプリンタが印刷をする工程などが該当する。なお、インクジェットプリンタは液滴吐出装置の一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施形態１）
図１に示す液滴吐出装置１００は、ヘッド１１４と、計測装置１と、を有している。ヘッド１１４はノズル１１８を有しており、ノズル１１８から液滴Ｄを吐出する。後述するように、ヘッド１１４は基本的にはインクジェットヘッドである。以下では、吐出された液滴Ｄが飛翔する軌道を、飛翔経路ＤＰと表記する。一方、計測装置１は、吐出された液滴Ｄの物理量を計測する装置である。以下では、まず、計測装置１の具体的な構成を説明し、その後、液滴吐出装置１００における他の構成を説明する。
【００３０】
（Ａ．計測装置の全体構成）
図１の計測装置１は、照射部１０と、検出部２０と、を含んでいる。照射部１０は、ビーム束ＢＡを射出する装置である。検出部２０は、ビーム束ＢＡの光強度に応じて、液滴Ｄの有無、速度、体積、および形状の少なくとも一つを計測する装置である。ここで、照射部１０を射出したビーム束ＢＡが光路ＡＸを経て検出部２０に入射するように、照射部１０と検出部２０とが配置されている。「光路ＡＸ」とは、照射部１０と検出部２０との間でのビーム束ＢＡの伝播路を意味する。また、後述するように、ビーム束ＢＡは、互いに平行に伝播する複数の光ビームＢを意味している。
【００３１】
ここで、液滴Ｄは、本発明の「被計測物」または「物体」の一例である。そして、被計測物の有無、速度、体積、および形状のそれぞれが、被計測物の「物理量」である。なお、狭義には「形状」を「物理量」と表記するのは困難であるが、本実施形態では、被計測物を計測することで得られる数値によって被計測物の形状が表されるので、広義の見地から「形状」を「物理量」の一つとして見なしている。
【００３２】
図１に戻って、照射部１０と検出部２０とは、互いに対向している。そして、照射部１０と検出部２０との間の光路ＡＸは、Ｘ軸方向に一致している。光路ＡＸ上には、測定部ＭＰが位置している。そして、計測装置１が液滴Ｄの物理量を計測する際には、測定部ＭＰにおいて、Ｚ軸方向への速度成分を有する液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過するように、計測装置１とヘッド１１４とが位置合せされる。本実施形態の場合には、後述する光ファイバアレイ１２Ａの出射端と、光検出器２１と、の間の光路の任意の部分が、測定部ＭＰとなり得る。
【００３３】
図２に示すように、照射部１０は、レーザ光源である光発生器１１と、光導波路１１Ｂと、光ファイバアレイ１２Ａと、を含んでいる。本実施形態の光発生器１１は、Ｈｅ（ヘリウム）−Ｎｅ（ネオン）レーザであり、約６３０ｎｍの波長のレーザ光Ｌを射出する。光発生器１１を射出したレーザ光Ｌは、光導波路１１Ｂに入射し、光導波路１１Ｂよって複数の光ビームＢに分岐される。そして、複数の光ビームＢのそれぞれが、光ファイバアレイ１２Ａにおけるそれぞれの光ファイバ１２に導かれるように、光導波路１１Ｂの複数の射出部のそれぞれと、光ファイバアレイ１２Ａにおけるそれぞれの光ファイバ１２とが、光学的に結合されている。このような光ファイバアレイ１２Ａを射出した複数の光ビームＢが、ビーム束ＢＡを構成する。ここで、本実施形態では、複数の光ビームＢのそれぞれの光強度がいずれもほぼ等しくなるように、光導波路１１Ｂおよび光ファイバアレイ１２Ａが構成されている。
【００３４】
複数の光ファイバ１２のそれぞれの射出端には、それぞれマイクロレンズ（不図示）が設けられている。そして、これらマイクロレンズによって、光ファイバアレイ１２Ａを射出する複数の光ビームＢのそれぞれは、平行光になる。また、光ファイバアレイ１２Ａにおいて複数の光ファイバの射出端は、光ビームＢの射出方向に垂直な方向に直線状に並ぶように、配置されている。
【００３５】
なお、光ファイバアレイ１２Ａにおける複数の光ファイバ１２のそれぞれは、互いに異なる長さを有している。このため、光ファイバアレイ１２Ａにおいて、複数の光ビームＢのそれぞれが伝播するそれぞれの光路長は互いに異なる。
【００３６】
検出部２０は、光検出器２１と、信号処理部２２と、を含んでいる。光検出器２１は、ビーム束ＢＡを構成する複数の光ビームＢの全てが光検出器２１に入射するように、配置されている。ここで、本実施形態の光検出器２１はフォトダイオードと電流・電圧変換回路とを含んでいる。このような構成を有する光検出器２１は、入射したビーム束ＢＡの光強度に応じて強度信号Ｅを出力する。そして、光検出器２１は、ビーム束ＢＡの断面が完全に入射している場合に、強度信号Ｅの電圧を０（ゼロ）にセットし、ビーム束ＢＡの光強度が減少した場合に、光強度の減少に比例して強度信号Ｅの電圧を上昇させる。一方、信号処理部２２は、光検出器２１が出力した強度信号Ｅに応じて、液滴Ｄの物理量を計測する機能を有する。
【００３７】
ビーム束ＢＡと液滴Ｄとの関係を説明する前に、本実施形態のａ軸方向、ｂ軸方向、およびｃ軸方向を説明する。ａ軸方向、ｂ軸方向、およびｃ軸方向は、光ビームＢの伝播方向、またはビーム束ＢＡの伝播方向、に基づいて決まる。具体的には、ａ軸方向は光ビームＢ（またはビーム束ＢＡ）の伝播方向に常に一致している。そして、ｂ軸方向はａ軸方向に常に垂直である。また、測定部ＭＰにおいて、光ビームＢ（またはビーム束ＢＡ）のｂ軸方向は、Ｚ軸方向にほぼ一致している。一方、ｃ軸方向は、ａ軸方向およびｂ軸方向の双方に常に垂直である。そして、測定部ＭＰにおいて、光ビームＢ（またはビーム束ＢＡ）のｃ軸方向は、Ｙ軸方向にほぼ一致している。
【００３８】
ａ軸方向、ｂ軸方向、およびｃ軸方向を規定する直交座標系の仮想的な原点は、光ビームＢ（またはビーム束ＢＡ）の伝播方向に垂直な任意の断面上に位置している。そして、本明細書において、ａ座標、ｂ座標、およびｃ座標とは、このような直交座標系における座標を意味している。
【００３９】
なお、上述のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向を規定するＸＹＺ座標系の仮想的な原点は、計測装置１における基準部分に固定されている。なお、ＸＹＺ座標系は直交座標系であり、このようなＸＹＺ座標系における座標を、Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標と表記する。
【００４０】
図２、図３、および図４を参照しながら、ビーム束ＢＡと液滴Ｄとの関係を説明する。図２に示すように、光ファイバアレイ１２Ａを構成する複数の光ファイバ１２のそれぞれの出射端は、互いにＹ軸方向に並んでいる。また、複数の光ファイバ１２の射出端はいずれもＸ軸方向を向いている。このため、複数の光ファイバ１２のそれぞれの射出端から、それぞれの光ビームＢがＸ軸方向に射出する。これらの結果、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、複数の光ビームＢは互いにＹ軸方向に並んで、Ｘ軸方向に伝播する。このように、複数の光ビームＢは、いずれも同一のＸＹ平面上を、互いに平行に伝播する。
【００４１】
このように本実施形態では、複数の光ビームＢは、いずれも同一のＸＹ平面上を伝播する。ただし、複数の光ビームＢがそれぞれ異なるＹ座標を取るのであれば、複数の光ビームＢそれぞれは、同一のＸＹ平面を伝播する代わりに、それぞれ異なったＸＹ平面上を伝播してもよい。つまり、複数の光ビームＢがＹ軸方向に分布しながら、Ｘ軸方向に伝播するように、光ファイバアレイ１２Ａが構成されればよい。
【００４２】
さて、図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示すように、複数の光ビームＢのそれぞれのｂ軸方向に沿った幅Ｌｂは、液滴ＤのＺ軸方向に沿った幅Ｄｚ以下である。そして、複数の光ビームＢは、均等な間隔でｃ軸方向（ここではＹ軸方向）に並んでいる。本実施形態では、互いに隣合う２つの光ビームＢの間のｃ軸方向の距離Ｓｃは、液滴ＤのＹ軸方向の幅Ｄｙの最大値よりも小さい。
【００４３】
一方、複数の光ビームＢが分布している領域のｃ軸方向に沿った幅は、液滴ＤのＹ軸方向に沿った幅Ｄｙの最大値よりも大きい。ここで、複数の光ビームＢが分布している領域のｃ軸方向の幅を、ビーム束ＢＡのｃ軸方向に沿った幅Ｌｃとも表記する。なお、上述したように、測定部ＭＰにおいて、ｂ軸方向およびｃ軸方向は、Ｚ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ一致している。
【００４４】
図３および図４に示すように、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過する場合には、複数の光ビームＢのうちのいくつかが、液滴Ｄによって反射、吸収、または屈折させられる。液滴Ｄによって反射、吸収、または屈折させられた光ビームＢは、光検出器２１に入射しない。つまり、光検出器２１から観察すると、複数の光ビームＢのいくつかが液滴Ｄによって遮断される。ここで、遮断される光ビームＢの数は、光ビームＢが伝播するＸＹ平面での液滴Ｄの幅Ｄｙに依存する。しかも、液滴ＤはそのＸＹ平面を時間とともに通過する。さらに、光検出器２１に入射する光ビームＢの数と、光検出器２１が受けるビーム束ＢＡの光強度とは、比例関係にある。これらのことから、ビーム束ＢＡの光強度の時間推移に応じて、液滴Ｄの物理量を計測できる。
【００４５】
なお、互いに隣合う２つの光ビームＢの間の距離Ｓｃが、液滴Ｄの幅Ｄｙよりも小さく設定されているので、液滴Ｄが隣合う２本の光ビームＢの間をすり抜けることはない。つまり、測定部ＭＰに向けて吐出された液滴Ｄは、ビーム束ＢＡ内の少なくとも１つの光ビームＢを遮断する。
【００４６】
しかも、このような構成によれば、光路ＡＸ上のどこでも液滴Ｄの物理量を測定できる。つまり、測定部ＭＰの範囲が大きい。したがって、ヘッド１１４と計測装置１との間の位置合せが容易である。また、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過する位置から、照射部１０と検出部２０とを離すことができるので、計測装置１が液滴Ｄによって汚染されることが少ない。また、上述したように、本実施形態によれば、複数の光ビームＢのそれぞれの光強度が、いずれもほぼ等しい。このため、液滴Ｄがビーム束ＢＡの範囲内を通過する限り、液滴Ｄが光ビームＢを通過する位置がｃ軸方向にずれても、そのずれは、後述する計測結果に影響しない。
【００４７】
（Ｂ．液滴通過波形）
ところで、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過していない場合には、光ファイバアレイ１２Ａを射出したビーム束ＢＡの断面の全域が光検出器２１に入射する。上述したようにこの場合、強度信号Ｅの電圧はゼロになる。一方、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過する場合には、ビーム束ＢＡの一部が液滴Ｄによって、反射、吸収、または屈折させられる。そして、反射、吸収、または屈折させられた光は光検出器２１に届かないので、液滴Ｄの通過に伴って光検出器２１でのビーム束ＢＡの光強度が減少し、この結果、強度信号Ｅの電圧が上昇する。
【００４８】
ここで、液滴Ｄの形状は、飛翔経路ＤＰ（図１）の方向（ここではＺ軸方向）に平行な軸に関して回転対称（軸対称）である。具体的には、液滴Ｄの形状は、飛翔経路ＤＰの方向に平行な軸を中心とする回転楕円体または球である。このため、液滴ＤのＸＹ断面の形状は、半径値ｒ（ｉ）の円である。ここで、「ｉ」は、液滴Ｄ内でのＺ軸方向に沿った内部座標に対応している。液滴Ｄが上記のような形状を有しているので、１つの液滴Ｄがビーム束ＢＡを横切り始める時点から横切り終える時点までに、ビーム束ＢＡを遮断する部分のｃ軸方向の長さは、時間の経過に伴って増加し、その後、減少する。なお、ｃ軸方向の長さとは、液滴ＤのＸＹ平面での直径（半径値ｒ（ｉ）の２倍）である。
【００４９】
以上のことから、１つの液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過すると、強度信号Ｅの時間変化を表すプロファイルには、図５（ａ）に示すような、上に凸の波形が現れる。本実施形態では、液滴Ｄの通過に伴うこのような波形を「液滴通過波形ＰＷ」とも表記する。ここで、液滴通過波形ＰＷの最大値Ｅｐは、液滴Ｄの最も太い部分が、ビーム束ＢＡを通過したタイミングに対応して現れる。説明の便宜上、液滴Ｄの最も太い部分の半径値ｒ（ｉ）を「半径値ｒｍａｘ」と表記する。
【００５０】
図５（ｂ）は、液滴Ｄの半径値ｒｍａｘと液滴通過波形ＰＷの最大値Ｅｐとの関係を示している。図５（ｂ）が示すように、半径値ｒｍａｘの増加に応じて、強度信号Ｅの最大値Ｅｐは、段階的または離散的に上昇する。これは、半径値ｒｍａｘが増加すれば、液滴Ｄによって遮断される光ビームＢの本数が増えるからである。なお、図５（ｂ）のグラフは、光ビームＢの断面半径が、半径値ｒｍａｘより十分に小さい場合に対応している。図５（ｂ）の場合には、半径値ｒｍａｘがほぼ距離Ｓｃの１／２倍だけ増える毎に、強度信号Ｅの信号値が増加する。
【００５１】
（Ｃ．体積計測工程の原理）
図６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を参照しながら、被計測物の物理量の計測方法の一例として、液滴Ｄの体積を測定する原理を説明する。上述したように、液滴Ｄの形状は、Ｚ軸方向に平行な軸に関して回転対称である。そして、液滴ＤのＸＹ断面は、半径値ｒ（ｉ）の円である。ここで「ｉ」は自然数であり、液滴Ｄ内でのＺ軸方向に沿った内部座標に対応している。
【００５２】
液滴Ｄが測定部ＭＰにおいてビーム束ＢＡを速度Ｖｍで通過した場合には、図６に示すような液滴通過波形ＰＷが得られる。そこで、液滴通過波形ＰＷを周期Δｔ毎にサンプリングして、液滴通過波形ＰＷの信号値Ｅ（１）、Ｅ（２）、…Ｅ（ｎ）（またはＥ（ｉ））を得る。なお、速度Ｖｍは、液滴Ｄがノズル１１８を吐出してからビーム束ＢＡを通過するまでの時間と、ビーム束ＢＡとノズルプレート１２８（図１０）との間の距離から、予め求めておく。
【００５３】
そして、下記式（２）に基づいて、液滴Ｄの半径値ｒ（ｉ）のそれぞれを求める。
【００５４】
【数２】
上記式（２）において、「Ｅｍａｘ」は、光検出器２１での光強度が０（ゼロ）の場合の強度信号Ｅの信号値であり、「ｎ」は、ビーム束ＢＡにおける光ビームＢの本数である。
【００５５】
上記式（２）に表されるように、液滴Ｄの半径値ｒ（ｉ）の２倍は、隣合う２つの光ビームＢの間の距離Ｓｃと、光ビームＢの本数ｎと、の積に、信号値Ｅｍａｘに対する信号値Ｅ（ｉ）の比を乗じた値に等しい。ここで、信号値Ｅ（ｉ）は、光検出器２１が受けるビーム束ＢＡの光強度（つまり光ビームの本数）に基づいている。したがって、式（２）によれば、ビーム束ＢＡの光強度に応じて、半径値ｒ（ｉ）を求めることができる。
【００５６】
さて、半径値ｒ（ｉ）に対応するＸＹ断面と半径値ｒ（ｉ＋１）に対応するＸＹ断面との間において、液滴Ｄの形状は円錐台とみなせる。このため、下記式（３）に基づいて円錐台の体積を計算して、液滴Ｄの部分体積値Ｉｖ（ｉ）とする。なお、半径値ｒ（ｉ）に対応するＸＹ断面と半径値ｒ（ｉ＋１）に対応するＸＹ断面との間の距離ｈは、速度Ｖｍと周期Δｔとの積に等しい。
【００５７】
【数３】
ここで、半径値ｒ（ｉ）および半径値ｒ（ｉ＋１）は、ビーム束ＢＡの光強度に基づいて求められているので、上記式（３）によれば、ビーム束ＢＡの光強度に基づいて、円錐台の体積（つまり液滴Ｄの部分体積値Ｉｖ（ｉ））を求めることができる。
【００５８】
さらに、ｉが「２」から「ｍ」に至るまで部分体積値Ｉｖ（ｉ）を足し合わせると、液滴Ｄの体積値Ｉｖが得られる。ここで、「ｍ」は自然数であり、１つの液滴通過波形ＰＷに対応した信号値Ｅ（ｉ）の個数に対応する。なお、本実施形態では、信号値Ｅ（ｉ）はいずれも、閾値Ｅｔｈ以上の値を持つ。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、ビーム束ＢＡの光強度の時間推移に基づいて、液滴Ｄの体積値Ｉｖを求めることができる。
【００６０】
また、１つの液滴通過波形ＰＷに対応して得られた複数の半径値ｒ（ｉ）のセットは、１つの液滴ＤのＹＺ断面での形状を表している。このため、これら複数の半径値ｒ（ｉ）のセットに基いて、液滴Ｄの形状を判定できる。また、ヘッド１１４が駆動されたにもかかわらず体積値Ｉｖが０（ゼロ）の場合は、液滴Ｄが吐出されなかったことに対応する。つまり、体積値Ｉｖがゼロか、ゼロ以外の値か、を判定することで、液滴Ｄの有無（吐出の成否）を検出できる。なお、液滴Ｄの半径値ｒ（ｉ）を求めることは、被計測物のＹＺ断面上での断面幅を求めることに対応する。
【００６１】
（Ｄ．信号処理部）
上記のような体積の測定は、信号処理部２２（図１）が行う。以下では、図７を参照しながら、信号処理部２２の構造と機能とをより詳細に説明する。
【００６２】
図７に示す信号処理部２２は、強度信号Ｅをサンプリングするサンプリング部２４と、メモリ２５と、補正部２６と、半径導出部２７と、遅延器２８と、部分体積演算部２９と、ラッチ回路３０と、加算器３１と、ラッチ回路３２と、ＣＰＵ３３と、ＲＯＭ３４と、ＲＡＭ３５と、外部インターフェース部３６と、これらを通信可能に接続しているバス３７と、を有している。
【００６３】
サンプリング部２４はアナログ信号をデジタル信号に変換する回路でもある。本実施形態では、サンプリング部２４は、強度信号Ｅを周期Δｔでサンプリングして、強度信号Ｅの電圧値に対応した信号値Ｅ（ｉ）を生成する。メモリ２５は、サンプリング部２４が生成した信号値Ｅ（ｉ）のそれぞれを格納する。そして、メモリ２５に格納された信号値Ｅ（ｉ）のそれぞれは、ＣＰＵ３３からのコマンドに応じて、所定周期で順次出力される。
【００６４】
補正部２６は、メモリ２５が出力する信号値Ｅ（ｉ）を受け取って、必要に応じて信号値Ｅ（ｉ）を補正（オフセット）する。一方、半径導出部２７は、上記式（２）に示す演算を行い、補正部２６によって補正された信号値Ｅ（ｉ）から半径値ｒ（ｉ）を導出する。なお、上記式（２）における「ｎ」は、事前に外部インターフェース部３６を介して入力されて、半径導出部２７にセットされている。
【００６５】
導出された半径値ｒ（ｉ）は、遅延器２８と部分体積演算部２９とに供給される。なお、遅延器２８は、所定期間だけ半径値ｒ（ｉ）の伝達を遅延する素子である。ここで上記所定期間は、半径導出部２７が出力する半径値ｒ（ｉ）が更新される周期にほぼ等しい。
【００６６】
部分体積演算部２９は、上記式（３）に示す演算を行う。つまり、部分体積演算部２９は、半径値ｒ（ｉ）と、遅延器２８によって遅延された一つ前の半径値ｒ（ｉ−１）と、ｈとに基づいて、部分体積値Ｉｖ（ｉ）を導出する。上述したように、ｈは液滴Ｄの飛翔速度Ｖｍと周期Δｔとの積である。「ｈ」は、事前に外部インターフェース部３６を介して入力されて、部分体積演算部２９にセットされている。
【００６７】
ラッチ回路３０は、図示しない第１クロック信号のパルスに応じて、部分体積演算部２９が出力した体積値Ｉｖ（ｉ）を、一定周期だけ保持する。一方、ラッチ回路３２は、図示しない第２クロック信号のパルスに応じて、加算器３１の出力値を一定周期だけ保持する。ここで、加算器３１は、ラッチ回路３０に保持されている部分体積値Ｉｖ（ｉ）と、ラッチ回路３２に保持されている値とを加算する。そして、加算された結果の値が、ラッチ回路３２に再度保持される。このように、加算器３１と、ラッチ回路３２とは、部分体積値Ｉｖ（ｉ）を累積する累積部として機能する。
【００６８】
１つの液滴通過波形ＰＷに対応する全ての部分体積値Ｉｖ（ｉ）が累積された場合のラッチ回路３２の出力値が、液滴Ｄの体積値Ｉｖを表している。なお、上述の補正部２６、半径導出部２７、および部分体積演算部２９は、加算器または乗算器の組合せで実現されている。
【００６９】
信号処理部２２の機能は、コンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムによって実現されてもよい。ここでいうコンピュータは、図７におけるようなＣＰＵ３３、ＲＯＭ３４、ＲＡＭ３５、外部インターフェース部３６、およびバス３７を含んでいる。そして、この場合には下記のようにコンピュータを機能させればよい。
【００７０】
図８を参照しながら、ソフトウエアによって、信号処理部２２の機能が実現される場合の工程のフローを説明する。この工程が開始されると、インデックス記憶部における変数「ｉ」と体積記憶部における「Ｉｖ」とが初期化される。本実施形態では、ステップＳ１において変数「ｉ」に「２」がセットされ、「Ｉｖ」に「０（ゼロ）」がセットされる。なお、インデックス記憶部および体積記憶部はともにＲＡＭ３５における記憶領域である。
【００７１】
次に、ステップＳ２において、「半径導出部」として機能するＣＰＵ３３が、信号値Ｅ（ｉ）と信号値Ｅ（ｉ−１）とから、半径値ｒ（ｉ）と半径値ｒ（ｉ−１）とをそれぞれ導出する。そして、ステップＳ３において、「部分体積導出部」として機能するＣＰＵ３３が、半径値ｒ（ｉ）、半径値ｒ（ｉ−１）、およびｈから、半径値ｒ（ｉ）のＸＹ断面と、半径値ｒ（ｉ−１）のＸＹ断面との間の液滴Ｄの部分体積値Ｉｖ（ｉ）を導出する。その後、ステップＳ４において、「累積部」として機能するＣＰＵ３３が、部分体積値Ｉｖ（ｉ）と変数Ｉｖの値との和を算出するとともに、結果の値を、体積記憶部における変数Ｉｖの値として新たに格納する。
【００７２】
そして、ステップＳ５において、「判定部」として機能するＣＰＵ３３が、インデックス記憶部における変数「ｉ」が「ｍ」に等しいか否かを判断する。そして、変数「ｉ」が「ｍ」と異なる場合（ステップＳ５が「Ｎｏ」）には、ステップＳ６において変数「ｉ」がインクリメントされたうえで、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４、およびＳ５が繰り返えされる。一方、ステップＳ５において、変数「ｉ」が「ｍ」と等しい場合（ステップＳ５が「Ｙｅｓ」）には、その時点の体積記憶部における変数Ｉｖが液滴Ｄの体積である（ステップＳ７）。なお、「ｍ」は自然数であり、１つの液滴通過波形ＰＷに対応した信号値Ｅ（ｉ）の個数に対応する。また、本実施形態では、信号値Ｅ（ｉ）はいずれも、閾値Ｅｔｈ以上の値を持つ。
【００７３】
さて、測定された体積値Ｉｖが規定値と異なる場合には、液滴Ｄを吐出するための駆動波形を調整してもよい。
【００７４】
具体的には、体積値Ｉｖが規定値より大きいとＣＰＵ３３が判断する場合には、体積値Ｉｖと規定値とがほぼ一致するように、ヘッド駆動部２０８（図１２）が、駆動波形のピーク値の絶対値を下げることを行えばよい。そしてこの際、ピーク値の絶対値を下げることに加えて、駆動波形においてピーク値に至るまでの傾きを小さくしてもよい。
【００７５】
同様に、体積値Ｉｖが規定値より小さいとＣＰＵ３３が判断する場合には、体積値Ｉｖと規定値とがほぼ一致するように、ヘッド駆動部２０８が、１）駆動波形のピーク値の絶対値を上げること、２）駆動波形においてピーク値に至るまでの傾きを大きくすること、および３）駆動波形の時間期間を長くすること、のうちの少なくとも１つを行う。なお、上述の「駆動波形」とは、吐出部１２７（図１１（ｂ））に印加される駆動信号の時間軸に沿ったプロファイルを指している。なお、吐出部１２７に１つの駆動波形が印加されると、吐出部１２７のノズル１１８から１つの液滴Ｄが吐出される。
【００７６】
さて、ヘッド１１４またはノズル１１８の製造誤差に起因して、吐出される液滴の体積にばらつきが生じることがある。しかしながら、液滴吐出装置１００が上記のような構成を有するので、このようなばらつきは打ち消される。
【００７７】
さらに、測定された体積が規定の体積より小さいまたは大きい場合には、規定の体積を吐出できるように、ノズル面をワイプすること、ノズル１１８から液滴Ｄをフラッシングすること、ノズル１１８から液状の材料を吸引すること、の少なくとも一つを行ってもよい。
【００７８】
なお、液滴Ｄの幅Ｄｙ（半径値ｒ（ｉ）の２倍）の計測値は、実際の長さよりも常に小さく計測されるので、実際には最大で、互いに隣合う２つの光ビームＢの間の距離Ｓｃだけ誤差を生じる。そこで、１）幅Ｄｙ（半径値ｒ（ｉ）の２倍）の計測値にＳｃ／２を加えること、および２）測定されたＥ（ｉ）に、光ビームＢの１本分に相当する値（Ｅｍａｘを光ビームＢの本数「ｎ」で割った値）を加えること、のどちらか一方を行えばよい。
【００７９】
（Ｅ．液滴の速度の計測）
液滴ＤのＺ軸方向に沿った幅Ｄｚが既知の場合には、液滴通過波形ＰＷから液滴Ｄの飛翔速度Ｖｍを求めることができる。具体的には、液滴通過波形ＰＷが立上がる時点から立下る時点までの通過期間（通過期間Ｔｐとする）のあいだに液滴Ｄは、ほぼ幅Ｄｚと幅Ｌｂとの和だけ移動するので、幅Ｄｚと幅Ｌｂとの和を通過期間Ｔｐで割ると飛翔速度Ｖｍが得られる。つまり、Ｖｍ＝（Ｄｚ＋Ｌｂ）／Ｔｐである。
【００８０】
液滴Ｄの形状が、ビーム束ＢＡの平面、つまりＸＹ平面、に関して対称であり、かつＺ軸方向に沿ってその中央が最も大きい形状である場合には、液滴通過波形ＰＷが立上がる時点から最大値に達する時点までの時間を求めて、その時間を２倍することで上記通過期間Ｔｐを得てもよい。なお、液滴Ｄを構成する液状の材料の表面張力が高い場合には、液滴Ｄがノズル１１８から吐出されると、液滴Ｄはほぼ球形になる。一方、液状の材料の表面張力によっては、吐出された液滴Ｄは回転楕円体に近くなる。
【００８１】
（Ｆ．液滴吐出装置）
図９を参照しながら、液滴吐出装置１００の構成をより詳細に説明する。図９に示す液滴吐出装置１００は、基本的にはインクジェット装置である。また、液滴吐出装置１００は、カラーフィルタ製造装置の一部であり、図示しないカラーフィルタ基板における複数の画素領域に、赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）のいずれかに対応するフィルタ材料を付与する装置でもある。
【００８２】
より具体的には、液滴吐出装置１００は、液状のカラーフィルタ材料１１１を保持するタンク１０１と、チューブ１１０と、グランドステージＧＳと、吐出ヘッド部１０３と、ステージ１０６と、第１位置制御装置１０４と、第２位置制御装置１０８と、制御部１１２と、支持部１０４ａと、上述の計測装置１と、を備えている。なお、計測装置１に代えて、液滴吐出装置１００が実施形態２〜４の計測装置２〜４のいずれか一つを有していてもよい。
【００８３】
吐出ヘッド部１０３は、キャリッジ１０３ａ（図１０）と、キャリッジに固定されたヘッド１１４（図１０）と、を有している。ヘッド１１４は、制御部１１２からの駆動波形に応じて、液状のカラーフィルタ材料１１１の液滴Ｄを吐出する。なお、ヘッド１１４には、チューブ１１０によってタンク１０１に連結されており、このため、タンク１０１からヘッド１１４に液状のカラーフィルタ材料１１１が供給される。
【００８４】
ステージ１０６は、基板（不図示）を固定するための平面１０６ａと、平面１０６ａの両側に位置する２つのフラッシング領域１０６ｂと、を有している。ここで、２つのフラッシング領域１０６ｂは、平面１０６ａを間に挟んで、Ｙ軸方向に並んでいる。計測装置１が、液滴Ｄの体積値Ｉｖまたは形状を計測する場合には、ヘッド１１４が２つのフラッシング領域１０６ｂのどちらかの真上に位置するように、後述する第２位置制御装置１０８がステージ１０６をＹ軸方向に移動させる。そして、対象となるノズル１１８からフラッシング領域１０６ｂへ液滴Ｄを吐出すると、計測装置１が吐出された液滴Ｄの体積値Ｉｖまたは形状を計測する。
【００８５】
第１位置制御装置１０４は、支持部１０４ａによって、グランドステージＧＳから所定の高さの位置に固定されている。この第１位置制御装置１０４は、制御部１１２からの信号に応じて、吐出ヘッド部１０３をＸ軸方向と、Ｘ軸方向に直交するＺ軸方向と、に沿って移動させる機能を有する。さらに、第１位置制御装置１０４は、Ｚ軸に平行な軸の回りで吐出ヘッド部１０３を回転させる機能も有する。ここで、本実施形態では、Ｚ軸方向は、鉛直方向（つまり地球の重力加速度の方向）に平行な方向である。
【００８６】
第２位置制御装置１０８は、制御部１１２からの信号に応じて、ステージ１０６をグランドステージＧＳ上でＹ軸方向に移動させる。
【００８７】
上記のような機能を有する第１位置制御装置１０４の構成と第２位置制御装置１０８の構成とは、リニアモータまたはサーボモータを利用した公知のＸＹロボットを用いて実現できる。このため、ここでは、それらの詳細な構成の説明を省略する。なお、本明細書では、第１位置制御装置１０４および第２位置制御装置１０８を、「ロボット」または「走査部」とも表記する。
【００８８】
さて上述のように、第１位置制御装置１０４によって、吐出ヘッド部１０３はＸ軸方向に移動する。そして、第２位置制御装置１０８によって、ステージ１０６は共にＹ軸方向に移動する。これらの結果、ステージ１０６に対するヘッド１１４の相対位置が変わる。より具体的には、これらの動作によって、ヘッド１１４、またはノズル１１８は、ステージ１０６に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に相対的に移動する。
【００８９】
計測装置１は、支持部１０４ａに支持されている。そして、計測装置１において、照射部１０と検出部２０との間のビーム束ＢＡの光路ＡＸは、Ｘ軸方向に一致している。そして、図１０に示すように、ビーム束ＢＡは、ヘッド１１４におけるノズル列と平行に位置している。このため、ノズル列におけるノズル１１８のいずれから液滴Ｄが吐出されても、吐出される液滴Ｄはビーム束ＢＡを通過できる。さらに、照射部１０と検出部２０とは、ヘッド１１４がＸ軸方向に移動する範囲の両端に位置しているので、ヘッド１１４のＸ座標が変わっても、ノズル１１８から吐出された液滴Ｄはビーム束ＢＡを通過できる。
【００９０】
図９に戻って、液滴Ｄの体積値Ｉｖを測定する場合には、ヘッド１１４と、２つのフラッシング領域１０６ｂの１つと、が重なるように、第２位置制御装置１０８がステージ１０６をＹ軸方向に移動させる。ただし、ヘッド１１４と計測装置１との間のＹ軸方向の位置関係が変わらないのであれば、ヘッド１１４と計測装置１とが一緒にＹ軸方向に移動してもよい。なお、フラッシング領域１０６ｂに吐出された液滴Ｄは、所定の廃棄タンクに導かれることになる。
【００９１】
制御部１１２は、液状のカラーフィルタ材料１１１の液滴Ｄを吐出すべき相対位置を表す吐出データを外部情報処理装置から受け取るように構成されている。制御部１１２は、受け取った吐出データを内部の記憶装置に格納するとともに、格納された吐出データに応じて、第１位置制御装置１０４と、第２位置制御装置１０８と、ヘッド１１４と、を制御する。なお、吐出データとは、基板などの対象物へ、任意のノズル１１８から液状のカラーフィルタ材料１１１を吐出するためのデータである。
【００９２】
上記構成を有する液滴吐出装置１００は、吐出データに応じて、ヘッド１１４のノズル１１８を対象物に対して相対移動させるとともに、被吐出部（ターゲット）に向けてノズル１１８から液状のカラーフィルタ材料１１１を吐出する。なお、液滴吐出装置１００によるヘッド１１４の相対移動と、ヘッド１１４からの液状のカラーフィルタ材料１１１の吐出と、をまとめて「塗布走査」または「吐出走査」と表記することもある。
【００９３】
なお、インクジェット法で層、膜、またはパターンを形成するとは、液滴吐出装置１００のような装置を用いて、所定の物体上に、層、膜、またはパターンを形成することである。
【００９４】
次に、図１０を参照しながら、ヘッド１１４をより詳細に説明する。ヘッド１１４は、Ｘ軸方向に延びるノズル列を構成する複数のノズル１１８を有している。そして、複数のノズル１１８がステージ１０６側を向くように、ヘッド１１４はキャリッジ１０３ａに固定されている。
【００９５】
図１１を参照しながら、ヘッド１１４の内部構造を簡単に説明する。ヘッド１１４は、振動板１２６と、液たまり１２９と、複数の隔壁１２２と、複数の振動子１２４と、複数のノズル１１８のそれぞれの開口を規定するノズルプレート１２８と、供給口１３０と、孔１３１と、を備えている。液たまり１２９は、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、の間に位置しており、この液たまり１２９には、図示しない外部タンクから孔１３１を介して供給される液状の配向材料１１１が常に充填される。
【００９６】
複数の隔壁１２２は、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、の間に位置している。そして、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、一対の隔壁１２２と、によって囲まれた部分がキャビティ１２０である。キャビティ１２０はノズル１１８に対応して設けられているため、キャビティ１２０の数とノズル１１８の数とは同じである。キャビティ１２０には、一対の隔壁１２２間に位置する供給口１３０を介して、液たまり１２９から液状のカラーフィルタ材料１１１が供給される。なお、本実施形態では、ノズル１１８の直径は、約２７μｍである。
【００９７】
さて、振動板１２６上には、それぞれのキャビティ１２０に対応して、それぞれの振動子１２４が位置する。振動子１２４のそれぞれは、ピエゾ素子１２４Ｃと、ピエゾ素子１２４Ｃを挟む一対の電極１２４Ａ、１２４Ｂと、を含む。制御部１１２が、この一対の電極１２４Ａ、１２４Ｂの間に駆動波形を与えることで、対応するノズル１１８から液状のカラーフィルタ材料１１１の液滴Ｄが吐出される。ここで、ノズル１１８から吐出される材料の体積は、０ｐｌ以上４２ｐｌ（ピコリットル）以下の間で可変である。
【００９８】
本実施形態では、ノズル１１８からＺ軸方向に液状のカラーフィルタ材料１１１の液滴Ｄが吐出されるように、ノズル１１８の形状が調整されている。ただし、液滴Ｄが吐出される方向は、Ｚ軸方向でなくてもよい。これは、ノズル１１８と被吐出部（ターゲット）との距離が短い場合には、Ｚ軸方向からずれた方向に吐出されても、液滴Ｄの飛翔への重力の影響は無視できるからである。
【００９９】
本明細書では、１つのノズル１１８と、ノズル１１８に対応するキャビティ１２０と、キャビティ１２０に対応する振動子１２４と、を含んだ部分を「吐出部１２７」とも表記する。この表記によれば、１つのヘッド１１４は、ノズル１１８の数と同じ数の吐出部１２７を有する。また、吐出部１２７は、ピエゾ素子の代わりに電気熱変換素子を有してもよい。つまり、吐出部１２７は、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用して材料を吐出する構成を有していてもよい。
【０１００】
次に、図１２を参照しながら、制御部１１２の構成を説明する。図１２に示す制御部１１２は、入力バッファメモリ２００と、記憶装置２０２と、処理部２０４と、検査コントローラ２０５と、走査駆動部２０６と、ヘッド駆動部２０８と、を備えている。入力バッファメモリ２００と処理部２０４とは相互に通信可能に接続されている。処理部２０４と、記憶装置２０２と、検査コントローラ２０５と、走査駆動部２０６と、ヘッド駆動部２０８とは、図示しないバスによって相互に通信可能に接続されている。
【０１０１】
検査コントローラ２０５は、計測装置１における信号処理部２２と通信可能に接続されている。さらに、走査駆動部２０６は、第１位置制御装置１０４および第２位置制御装置１０８と相互に通信可能に接続されている。同様にヘッド駆動部２０８は、ヘッド１１４と相互に通信可能に接続されている。
【０１０２】
入力バッファメモリ２００は、液滴吐出装置１００の外部に位置する外部情報処理装置（不図示）から、液状のカラーフィルタ材料１１１の液滴Ｄを吐出するための吐出データを受け取る。入力バッファメモリ２００は、吐出データを処理部２０４に供給し、処理部２０４は吐出データを記憶装置２０２に格納する。図１２では、記憶装置２０２はＲＡＭである。
【０１０３】
処理部２０４は、記憶装置２０２内の吐出データに基づいて、ステージ１０６に対するノズル１１８の相対位置を示すデータを走査駆動部２０６に与える。走査駆動部２０６はこのデータと、所定の吐出周期と、に応じたステージ駆動信号を第１位置制御装置１０４および第２位置制御装置１０８に与える。この結果、対象物に対する吐出ヘッド部１０３の相対位置が変わる。一方、処理部２０４は、記憶装置２０２に記憶された吐出データに基づいて、液状のカラーフィルタ材料１１１の吐出に必要なノズル選択信号をヘッド駆動部２０８に与える。そうすると、ヘッド駆動部２０８は、ノズル選択信号が示すノズル１１８に対応した吐出部１２７へ駆動波形を与える。この結果、ヘッド１１４における対応するノズル１１８から、液状のカラーフィルタ材料１１１の液滴Ｄが吐出される。
【０１０４】
処理部２０４は、また、検査コントローラ２０５を介して、信号処理部２２に、体積値Ｉｖの計測または液滴Ｄの形状の計測を開始させる機能も有する。
【０１０５】
ヘッド駆動部２０８は、計測装置１における信号処理部２２に、駆動波形に同期したパルス信号を与える。このため、信号処理部２２は、液滴Ｄの吐出タイミングと、液滴通過波形ＰＷとの対応付けを行うことができる。
【０１０６】
制御部１１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バスを含んだコンピュータである。したがって、制御部１１２の上記機能は、コンピュータによって実行されるソフトウェアプログラムによって実現される。もちろん、制御部１１２は、専用の回路（ハードウェア）によって実現されてもよい。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態では、液滴吐出装置１００が、計測装置１を備えているので、液滴Ｄの吐出を伴う工程内に、液滴Ｄの計測工程（または検査工程）を組み込むことが容易になる。なお、液滴Ｄの吐出を伴う工程とは、本実施形態では、カラーフィルタ基板にフィルタ材料１１１を付与する工程である。ただし、他の実施形態では、液滴Ｄの吐出を伴う工程は、インクジェットプリンタが印刷をする工程などが該当する。
【０１０８】
（Ｇ．液滴の体積または液滴の形状を計測する手順）
図１３を参照しながら、ヘッド１１４における複数のノズル１１８からの液滴Ｄの体積値Ｉｖの測定手順を説明する。
【０１０９】
測定が開始（ステップＳＢ０）されると、変数ｊが初期化される。具体的には、図１１の処理部２０４が変数ｊに数値「１」を代入する（ステップＳＢ１）。ここで「変数ｊ」は、図１２の記憶装置２０２または処理部２０４（ＣＰＵ）内の所定の記憶領域に対応している。また、変数ｊに格納された数値は、ヘッド１１４における複数のノズル１１８の一つを特定する情報である。
【０１１０】
なお、ステップＳＢ０において、処理部２０４からの開始信号を受けて、液滴検出装置１における光発生器１１（図１）は、連続的にレーザ光を射出する状態になる。
【０１１１】
次に処理部２０４は、変数ｊに格納された数値が示すノズル１１８から液滴Ｄが吐出されるように、ヘッド１１４を駆動する（ステップＳＢ２）。具体的には、処理部２０４が、該当するノズル１１８を選択する選択信号をヘッド駆動部２０８に出力する。そうすると、ヘッド駆動部２０８がヘッド１１４を駆動して、選択信号が示すノズル１１８の吐出部１２７（図１１（ｂ））へ駆動波形が印加される。
【０１１２】
ヘッド１１４が上記のように駆動されると、該当するノズル１１８から液滴Ｄが吐出される。そして、吐出された液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過すると、光検出器２１から信号処理部２２へ液滴通過波形ＰＷが供給される。そうすると、信号処理部２２は液滴通過波形ＰＷに基づいて、液滴Ｄの体積値Ｉｖなどの物理量を計測する（ステップＳＢ３）。
【０１１３】
次に、１つの液滴通過波形ＰＷを処理し終えると、信号処理部２２におけるＣＰＵ３３は、体積値Ｉｖが正常に計測されたか否かを判定する（ステップＳＢ４）。本実施形態では、ヘッド１１４へ駆動波形が印加された時点から所定の時間期間内に液滴通過波形ＰＷが検出された場合に、ＣＰＵ３３は、体積値Ｉｖが計測されたと判定する。さらに、ＣＰＵ３３は、体積値Ｉｖの計測の成否を表す信号を、インターフェース部３６を介して処理部２０４に送信する。なお、本発明においては、上記アルゴリズム以外のアルゴリズムにしたがって、体積値Ｉｖの計測の成否を判定してもよい。また、体積値Ｉｖの計測の成否を、計測された体積値Ｉｖに基づいて、ユーザ（人）が判定してもよい。
【０１１４】
さて、体積値Ｉｖが正常に計測されなかった場合（ステップＳＢ４が「いいえ」）には、処理部２０４は、再度ｊ番目のノズル１１８から液滴Ｄが吐出されるように、ヘッド１１４を駆動する。そして、再度同じノズル１１８に対して、ステップＳＢ２からステップＳＢ４までの処理が行われる。
【０１１５】
一方、体積値Ｉｖが正常に計測された場合（ステップＳＢ４が「はい」）には、処理部２０４は、記憶装置２０２における変数ｊをインクリメントする（ステップＳＢ５）。そして、処理部２０４は、インクリメントされた変数ｊがヘッド１１４におけるノズル１１８の数を超えるか否かを判定する（ステップＳＢ６）。なお、「変数ｊをインクリメントする」とは、変数ｊに格納された数値に「１」を加えることを意味する。
【０１１６】
インクリメントされた変数ｊがノズル１１８の数を超えない場合（ステップＳＢ６が「いいえ」）には、処理はステップＳＢ２に返る。そして、インクリメントされた変数ｊが示すノズル１１８に対して、ステップＳＢ２からステップＳＢ４までの処理が行われる。
【０１１７】
インクリメントされた変数ｊがノズル１１８の数を超える場合（ステップＳＢ６が「はい」）には、処理部２０４は、処理を終了する（ステップＳＢ７）。なお、上記では、体積値Ｉｖを求める測定手順を説明したが、上記測定手順において、体積値Ｉｖの代わりに他の物理量が測定されてもよいし、上記測定手順において体積値Ｉｖと他の物理量とが求められてもよい。
【０１１８】
（実施形態２）
図１４を参照しながら、実施形態２の計測装置２を説明する。ここで、計測装置２が照射部１０（図１）に代えて照射部１０Ａを備える点を除いて、計測装置２の構成および機能は、実施形態１の計測装置１の構造および機能と基本的に同じである。そこで、実施形態２において、実施形態１と同様の構成要素には同様な参照符合が用いられている。また、実施形態２において、実施形態１における説明と同様な説明は、省略されている。
【０１１９】
計測装置２は、照射部１０Ａと、検出部２０と、を含んでいる。照射部１０Ａは、ビーム束ＢＡを射出する装置である。検出部２０は、ビーム束ＢＡの光強度に応じて、液滴Ｄの体積または形状を測定する装置である。ここで、照射部１０Ａを射出したビーム束ＢＡが光路ＡＸを経て検出部２０に入射するように、照射部１０Ａと検出部２０とが配置されている。
【０１２０】
本実施形態では、照射部１０Ａと検出部２０との間の光路ＡＸは、Ｘ軸方向に一致している。また、光路ＡＸ上には測定部ＭＰが位置している。そして、計測装置２が液滴Ｄの体積または形状を測定する際には、測定部ＭＰにおいて、Ｚ軸方向への速度成分を有する液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過するように、計測装置２とヘッド１１４（図１）とが位置合せされる。本実施形態の場合には、後述する集光器１２Ｃの出射端と、光検出器２１との間の光路の任意の位置が測定部ＭＰとなり得る。
【０１２１】
照射部１０Ａは、レーザ光源である光発生器１１と、プリズムアレイ１２Ｂと、集光器１２Ｃと、を含んでいる。
【０１２２】
光発生器１１は、Ｈｅ（ヘリウム）−Ｎｅ（ネオン）レーザと、コリメーションレンズと、を有しており、約６３０ｎｍの波長のレーザ光Ｌを射出する。ここで、コリメーションレンズの機能によって、レーザ光Ｌは平行光になっている。このような光発生器１１を射出したレーザ光Ｌは、プリズムアレイ１２Ｂに入射する。
【０１２３】
プリズムアレイ１２Ｂは、レーザ光Ｌを複数の光ビームＢに分割するビームスプリッタである。ここで、プリズムアレイ１２Ｂが射出する複数の光ビームＢは、ＸＹ平面上で互いに平行に並んで伝播する。本実施形態では、プリズムアレイ１２Ｂが射出する複数の光ビームＢは、Ｙ軸方向に一定の間隔をおいて並ぶ。さらに、プリズムアレイ１２Ｂが射出する複数の光ビームＢのそれぞれの進行方向は、Ｘ軸方向に一致している。そして、プリズムアレイ１２Ｂを射出した複数の光ビームＢのそれぞれは、集光器１２Ｃに導かれる。なお、本実施形態では、複数の光ビームＢのそれぞれの光強度が、いずれもほぼ等しくなるように、プリズムアレイ１２Ｂが構成されている。
【０１２４】
集光器１２Ｃは、互いに隣合う任意の２つの光ビームＢの間のＹ軸方向に沿った距離Ｓｃが、液滴ＤのＹ軸方向に沿った幅Ｄｙ以下になるように、複数の光ビームＢを集光するレンズ群を含んでいる。この際、集光器１２Ｃによって、複数の光ビームＢのそれぞれのｂ軸方向に沿った幅Ｌｂが液滴ＤのＺ軸方向に沿った幅Ｄｚ以下になる。なお、集光器１２Ｃを射出した後でも、複数の光ビームＢはＹ軸方向に一定の間隔（距離Ｓｃ）をおいて並んでおり、そして、複数の光ビームＢのそれぞれの伝播方向はＸ軸方向に一致している。
【０１２５】
本実施形態では、集光器１２Ｃを射出した複数の光ビームＢが、ビーム束ＢＡである。そして、ビーム束ＢＡのｃ軸方向に沿った幅Ｌｃは、幅Ｄｙ以上である。なお、上述したように、測定部ＭＰにおいて、ｂ軸方向およびｃ軸方向は、Ｚ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ一致している。
【０１２６】
図１４に示すように、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過する場合には、複数の光ビームＢのうちのいくつかが、液滴Ｄによって反射、吸収、または屈折させられる。液滴Ｄによって反射、吸収、または屈折させられた光ビームＢは、光検出器２１に入射しない。つまり、光検出器２１から観察すると、複数の光ビームＢのいくつかが液滴Ｄによって遮断される。ここで、遮断される光ビームＢの数は、光ビームＢが伝播するＸＹ平面での液滴Ｄの幅Ｄｙに依存する。しかも、液滴ＤはそのＸＹ平面を時間とともに通過する。さらに、光検出器２１に入射する光ビームＢの数と、光検出器２１が受けるビーム束ＢＡの光強度とは、比例関係にある。これらのことから、ビーム束ＢＡの光強度の時間推移に応じて、液滴Ｄの形状および体積を計測できる。
【０１２７】
また、上述したように、本実施形態によれば、複数の光ビームＢのそれぞれの光強度が、いずれもほぼ等しい。このため、液滴Ｄがビーム束ＢＡの範囲内を通過する限り、液滴Ｄが光ビームＢを通過する位置がｃ軸方向にずれても、そのずれは、計測結果に影響しない。
【０１２８】
なお、互いに隣合う２つの光ビームＢの間の間隙が、液滴Ｄの幅Ｄｙ以下に設定されているので、液滴Ｄが互いに隣合う２本の光ビームＢの間をすり抜けることはない。つまり、測定部ＭＰに向けて吐出された液滴Ｄは、ビーム束ＢＡ内の少なくとも１つの光ビームＢを遮断する。なお、互いに隣合う２つの光ビームＢの間の間隙とは、互いに隣合う２つの光ビームＢの中心間の距離Ｓｃから、それら２つの光ビームＢのそれぞれの半径を引いた長さに等しい。
【０１２９】
また本実施形態では、複数の光ビームＢは、いずれも同一のＸＹ平面上を伝播する。ただし、複数の光ビームＢがそれぞれ異なるＹ座標を取るのであれば、複数の光ビームＢそれぞれは、同一のＸＹ平面を伝播する代わりに、それぞれ異なったＸＹ平面上を伝播してもよい。つまり、複数の光ビームＢがＹ軸方向に分布しながら、Ｘ軸方向に伝播するように、プリズムアレイ１２Ｂが構成されればよい。
【０１３０】
（実施形態３）
図１５（ａ）および（ｂ）を参照しながら、実施形態３の計測装置３を説明する。ここで、計測装置３が照射部１０（図１）に代えて照射部１０Ｂを備える点を除いて、計測装置３の構成および機能は、実施形態１の計測装置１の構造および機能と基本的に同じである。そこで、実施形態３において、実施形態１と同様の構成要素には同様な参照符合が用いられている。また、実施形態３において、実施形態１の説明と同様な説明は、省略されている。
【０１３１】
計測装置３は、照射部１０Ｂと、検出部２０と、を含んでいる。照射部１０Ｂは、ビーム束ＢＡを射出する装置である。検出部２０は、ビーム束ＢＡの光強度に応じて、液滴Ｄの体積または液滴Ｄの形状を計測する装置である。ここで、照射部１０Ｂを射出したビーム束ＢＡが光路ＡＸを経て検出部２０に入射するように、照射部１０Ｂと検出部２０とが配置されている。
【０１３２】
本実施形態では、照射部１０Ｂと検出部２０との間の光路ＡＸは、Ｘ軸方向に一致している。また、光路ＡＸ上には測定部ＭＰが位置している。そして、計測装置３が液滴Ｄの体積を測定する際には、測定部ＭＰにおいて、Ｚ軸方向への速度成分を有する液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過するように、計測装置３とヘッド１１４（図１）とが位置合せされる。本実施形態の場合には、後述する複数のマイクロレンズＭＬと、光検出器２１との間の光路の任意の位置が測定部ＭＰとなり得る。
【０１３３】
照射部１０Ｂは、レーザ光源である複数の光発生器１１Ｖと、複数の光発生器１１Ｖと１対１で光学的に連結された複数のマイクロレンズ１１ＭＬと、を含んでいる。なお、複数の光発生器１１Ｖと、複数のマイクロレンズ１１ＭＬと、をまとめて、レーザアレイとも呼ぶ。
【０１３４】
複数の光発生器１１Ｖは、Ｙ軸方向に１列に配列されている。そして、複数の光発生器１１Ｖが射出するそれぞれのレーザ光は、対応するマイクロレンズＭＬによって平行光化される。平行光化されたレーザ光が、光ビームＢである。なお、複数の光発生器１１Ｖのそれぞれは、面発光レーザである。また、本実施形態では、複数の光ビームＢのそれぞれの光強度が、いずれもほぼ等しくなるように、複数の光発生器１１Ｖと、対応するマイクロレンズ１１ＭＬと、が構成されている。
【０１３５】
本実施形態では、複数のマイクロレンズ１１ＭＬが射出する複数の光ビームＢは、Ｙ軸方向に一定の間隔をおいて並ぶ。そして、複数の光ビームＢのうち、互いに隣合う２つの光ビームの間の距離Ｓｃは、液滴ＤのＹ軸方向に沿った幅Ｄｙ以下である。また、複数の光ビームＢのそれぞれのｂ軸方向に沿った幅Ｌｂが液滴ＤのＺ軸方向に沿った幅Ｄｚ以下である。そして、複数のマイクロレンズ１１ＭＬが射出する複数の光ビームＢのそれぞれの伝播方向は、Ｘ軸方向に一致している。
【０１３６】
このような複数の光ビームＢが、ビーム束ＢＡを構成する。ここで、ビーム束ＢＡのｃ軸方向に沿った幅Ｌｃは、幅Ｄｙ以上である。なお、上述したように、測定部ＭＰにおいて、ｂ軸方向およびｃ軸方向は、Ｚ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ一致している。
【０１３７】
図１５（ａ）に示すように、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過する場合には、複数の光ビームＢのうちのいくつかが、液滴Ｄによって反射、吸収、または屈折させられる。液滴Ｄによって反射、吸収、または屈折させられた光ビームＢは、光検出器２１に入射しない。つまり、光検出器２１から観察すると、複数の光ビームＢのいくつかが液滴Ｄによって遮断される。ここで、遮断される光ビームＢの数は、光ビームＢが伝播するＸＹ平面での液滴Ｄの幅Ｄｙに依存する。しかも、液滴ＤはそのＸＹ平面を時間とともに通過する。さらに、光検出器２１に入射する光ビームＢの数と、光検出器２１が受けるビーム束ＢＡの光強度とは、比例関係にある。これらのことから、ビーム束ＢＡの光強度の時間推移に応じて、液滴Ｄの形状および体積を計測できる。
【０１３８】
また、上述したように、本実施形態によれば、複数の光ビームＢのそれぞれの光強度が、いずれもほぼ等しい。このため、液滴Ｄがビーム束ＢＡの範囲内を通過する限り、液滴Ｄが光ビームＢを通過する位置がｃ軸方向にずれても、そのずれは計測結果に影響しない。
【０１３９】
なお、互いに隣合う２つの光ビームＢの間の距離Ｓｃが、液滴Ｄの幅Ｄｙよりも小さく設定されているので、液滴Ｄが隣合う２本の光ビームＢの間をすり抜けることはない。つまり、測定部ＭＰに向けて吐出された液滴Ｄは、ビーム束ＢＡ内の少なくとも１つの光ビームＢを遮断する。
【０１４０】
また本実施形態では、このように本実施形態では、複数の光ビームＢは、いずれも同一のＸＹ平面上を伝播する。ただし、複数の光ビームＢがそれぞれ異なるＹ座標を取るのであれば、複数の光ビームＢそれぞれは、同一のＸＹ平面を伝播する代わりに、それぞれ異なったＸＹ平面上を伝播してもよい。つまり、複数の光ビームＢがＹ軸方向に分布しながら、Ｘ軸方向に伝播するように、照射部１０Ｂが構成されればよい。
【０１４１】
（実施形態４）
図１６から図１９を参照しながら、実施形態４の計測装置４を説明する。ここで、計測装置４が照射部１０（図１）に代えて照射部１０Ｃを備える点を除いて、計測装置４の構成および機能は、実施形態１の計測装置１の構造および機能と基本的に同じである。そこで、実施形態４において、実施形態１と同様の構成要素には同様な参照符合が用いられている。また、実施形態４において、実施形態１の説明と同様な説明は、省略されている。
【０１４２】
図１６に示すように、計測装置４は、照射部１０Ｃと、検出部２０と、を含んでいる。照射部１０Ｃは、測定部ＭＰ上で、複数のビームスポットＢＰを形成する装置である。一方、検出部２０は、光検出器２１と信号処理部２２とを備えている。そして、複数のビームスポットＢＰに集光された光束の全てが光検出器２１上に入射するように、照射部１０Ｃと検出部２０との間の光路が構成されている。
【０１４３】
より具体的には、照射部１０Ｃは、光ビームＬを射出する光発生器１１と、回折素子である回折格子１２Ｄと、を備えている。そして、図１７に示すように、光発生器１１からのレーザ光Ｌが回折格子１２Ｄに入射すると、回折格子１２Ｄの結像面において、複数のビームスポットＢＰが形成される。ここで、複数のビームスポットＢＰが分布している部分が、測定部ＭＰである。言い換えると、測定部ＭＰに亘って、複数のビームスポットＢＰがＹ軸方向に並んでいる。
【０１４４】
ここで、複数のビームスポットＢＰのそれぞれのＺ軸方向に沿った幅は、被計測物である液滴Ｄの幅Ｄｚ以下である。そして、測定部ＭＰのＹ軸方向に沿った幅は、液滴Ｄの幅Ｄｙ以上である。また、互いに隣合う任意の２つのビームスポットＢＰ間の間隔は液滴Ｄの幅Ｄｙ以下である。
【０１４５】
また、測定部ＭＰに亘って、複数のビームスポットＢＰがＹ軸方向に並んでいるので、図１８（ａ）のグラフに示すように、測定部ＭＰでのＹ軸方向（ｃ軸方向）に沿った光強度分布は、離散的である。なお、図１８（ａ）では、Ｙ軸方向の中央のビームスポットＢＰの光強度が最も大きい。また、中央のビームスポットＢＰの両側に位置するビームスポットＢＰの光強度は、中央のビームスポットＢＰから離れるほど弱くなっている。
【０１４６】
さて、液滴Ｄが測定部ＭＰを通過すると、複数のビームスポットＢＰの少なくとも１つが液滴Ｄよって遮られる。そうすると、遮られたビームスポットＢＰの数に応じて、光検出器２１上の光強度が、段階的または離散的に減少する。このため、図１８（ｂ）のグラフが示すように、遮られたビームスポットＢＰの数に応じて、光検出器２１が出力する強度信号Ｅが段階的または離散的に上昇する。なお、図１８（ｂ）のグラフにおいて、液滴Ｄの幅Ｄｙに対して、強度信号Ｅの最大値Ｅｐがプロットされている。
【０１４７】
なお、回折格子１２Ｄの格子の形状を適切に設計して、図１８（ｃ）に示すように、複数のビームスポットＢＰのそれぞれの光強度を等しくすることが好ましい。そうすれば、図１８（ｄ）のグラフに示すように、液滴Ｄの幅Ｄｙと強度信号Ｅとが互いに比例関係になるので、液滴Ｄの物理量の検出がより容易になる。
【０１４８】
（実施形態４の変形例）
照射部１０Ｃは、回折格子１２Ｄに代えて、他の回折素子を備えていてもよい。具体的には、照射部１２Ｄは、ホログラム素子１２Ｅを備えていてもよい。
【０１４９】
図１９に示すように、この場合には、光発生器１１からのレーザ光Ｌがホログラム素子１２Ｅに入射すると、ホログラム素子１２Ｅの結像面の付近において、複数の光ビームからなるビームアレイ（ビーム束ＢＡ）が形成される。このため、回折格子１２Ｄの場合と同様に、結像面において、Ｙ軸方向（ｃ軸方向）に沿って離散的な光強度分が得られる。ここで、光ビームが分布している部分が、測定部ＭＰである。
【０１５０】
ホログラム素子１２Ｅが設けられている場合には、Ｘ軸方向についての光強度分布を制御することが可能なので、測定部ＭＰのＸ軸方向に沿ったマージンを広くできる。また、複数のホログラム素子１２Ｅが設けられていてもよい。例えば、光束を集光する機能と、ビームアレイを発生する機能とを、それぞれに与えた２つのホログラム素子１２Ｅが設けられてもよい。
【０１５１】
ホログラム素子１２Ｅの設計には、まずビームアレイの形状を設計してから、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）技術を用いれば、設計が簡易になるため好ましい。また、ホログラム素子１２Ｅの加工には、電子線描画装置を用いることが望ましい。
【０１５２】
（変形例１）
上記実施形態１〜３によれば、光ファイバアレイ１２Ａ、集光器１２Ｃ、複数のマイクロレンズ１１ＭＬのうちのいずれかの光学系によって、測定部ＭＰにおいて、複数の光ビームＢは、互いに平行に伝播する。しかしながら、本発明においては、実施形態１〜３の上記光学系に代えて、図２０に示すように、ビーム束ＢＡを収束させる収束光学系を用いてもよい。
【０１５３】
図２０（ａ）に示すように、収束光学系のビームスポットＢＳの位置（または焦点距離）と、収束光学系に入射するビーム束の径と、がわかっていれば、互いに隣合う２つの光ビームＢのＹ軸方向の距離Ｓｃが液滴Ｄの幅Ｄｙ以下になる領域がわかる。同様に、ビーム束ＢＡのｃ軸方向の幅Ｌｃが幅Ｄｙ以上になる領域もわかる。したがって、計測装置１〜３のいずれかが収束光学系を用いる場合であっても、下記１）および２）の２つの条件を満足する領域を測定部ＭＰとすればよい；１）互いに隣合う２つの光ビームＢのＹ軸方向の距離Ｓｃが液滴Ｄの幅Ｄｙ以下であり、かつ２）ビーム束ＢＡのｃ軸方向の幅Ｌｃが幅Ｄｙ以上である。
【０１５４】
なお、図２０（ｂ）および（ｃ）に示すように、収束光学系を用いる場合には、測定部ＭＰは、ビームスポットＢＳに関してほぼ対象な２つの領域としてビーム束ＢＡ上に現れる。
【０１５５】
このようにビーム束ＢＡが収束している場合には、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過する位置が変われば、計測装置１〜３の分解能が変わる。このため、計測装置の構成を改変することなく、液滴Ｄの大きさに適した分解能で、液滴Ｄの物理量を計測することができる。
【０１５６】
（変形例２）
上記実施形態によれば、被計測物は液滴Ｄである。そして、計測装置１〜４によって液滴Ｄの物理量が計測される。ただし、計測装置１〜４によって物理量が計測される被計測物は、液滴Ｄに限定されない。具体的には、飛翔経路ＤＰの方向またはＺ軸方向に関して、回転対称の形状を有している被計測物であれば、計測装置１〜４は、その体積を計測できる。さらに、たとえ被計測物が回転対称の形状を有していなくとも、光検出器２１が受ける光強度の時間推移に応じて、被計測物の有無を判定すること、またはビーム束ＢＡに垂直な断面での被計測物の断面幅（または形状）を検出すること、ができる。
【０１５７】
液滴Ｄ以外の被計測物の例は、ボールベアリング、および液晶表示装置において用いられるギャップ剤、などである。ボールベアリングには高精度な真円性が求められる。また、ギャップ剤にも高いレベルで寸法上の精度が求められる。したがって、本発明による計測装置または計測装置で、ボールベアリングおよびギャップ剤の形状または体積を計測することは有利である。ここで、ボールベアリングもギャップ剤も、液滴Ｄとは異なり固形の物体である。このような場合には、ボールベアリングまたはギャップ剤が光ビームＢの収束部１４Ｂを通過するように、例えば漏斗からボールベアリングまたはギャップ剤を落下させればよい。そうすれば、計測装置１〜４のいずれも、ボールベアリングまたはギャップ剤の体積および形状を計測できる。
【０１５８】
（変形例３）
本実施形態によれば、カラーフィルタ基板用のカラーフィルタ材料１１１を付与する液滴吐出装置１００に計測装置１〜４のいずれかが適用される。しかしながら、液状の導電性材料を吐出する液滴吐出装置に計測装置１〜４のいずれかが適用されてもよい。さらに、民生用のプリンタにおいて計測装置１〜４のいずれかが適用されてもよい。そして、ヘッド１１４から吐出される液状の材料が、カラーフィルタ基板用のカラーフィルタ材料１１１に代えて、金属微粒子を含んだ導電性材料であっても、有機材料であっても、本実施形態の計測装置１〜４のいずれも、吐出される液滴の体積を正確に測定できる。
【０１５９】
（変形例４）
光発生器１１（図２）の熱ドリフトによって、レーザ光Ｌの光強度が所定周期（熱ドリフト周期と呼ぶ）で変動することがある。このような場合には、熱ドリフト周期よりも短い周期で光強度を補正すればよい。具体的には、熱ドリフト周期よりも短い周期で、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過していない場合の光検出器２１上の光強度を測定して、強度値Ｅｍｉｎを得る。そのうえで、液滴Ｄの計測の際に、上記式（２）におけるＥ（ｉ）およびＥｍａｘのそれぞれから、最も新しいＥｍｉｎを差引く。つまり、２ｒ（ｉ）＝Ｓｃ・（Ｅ（ｉ）−Ｅｍｉｎ）／（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／ｎである。なお、光発生器１１に熱ドリフトがない場合には、Ｅｍｉｎは０（ゼロ：つまり初期設定値）のままである。
【０１６０】
このように、熱ドリフト周期よりも短い周期で光強度を補正（オフセット）してもよい。そうすれば、計測結果に光発生器１１の熱ドリフトの影響が現れることを防止できる。
【０１６１】
なお、図４（ａ）に示すように、光ビームＢの断面半径が液滴Ｄの幅Ｄｙに対して十分小さい場合には、１つの液滴通過波形ＰＷにおいて、強度信号Ｅの段階的な上昇または下降が生じた回数をカウントすれば、液滴Ｄによって遮られた光ビームＢの本数が分かる。そして、光ビームＢ間の距離Ｓｃは既知なので、このような場合には、液滴Ｄによって遮られた光ビームＢの数に基づいて、液滴Ｄの幅Ｄｙを求めることができる。このような計測方法を用いる場合には、幅Ｄｙまたは半径値ｒ（ｉ）を導出する際に信号値Ｅ（ｉ）を用いなくてよい。したがって、たとえ光発生器１１における熱ドリフトが大きくても、信号値Ｅ（ｉ）を補正することなく、液滴Ｄの幅Ｄｙの計測結果から、熱ドリフトによる影響を排除できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】実施形態１の液滴吐出装置を示す概略図。
【図２】実施形態１の照射部を示す模式図。
【図３】本実施形態１〜３のビーム束と液滴との関係を示す模式図であり、（ａ）はＸＹ（ａｃ）平面図であり、（ｂ）はＺＸ（ａｂ）断面図。
【図４】（ａ）から（ｃ）は、本実施形態１のビーム束と液滴との関係を示す模式図。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、実施形態１の液滴通過波形を示すグラフ。
【図６】（ａ）から（ｃ）は、実施形態１の液滴通過波形から液滴の体積を求める原理を説明する模式図。
【図７】実施形態１の計測装置における信号処理部の模式図。
【図８】実施形態１における液滴の体積の測定工程のフローを示す図。
【図９】実施形態１の液滴吐出装置の模式図。
【図１０】実施形態１のヘッドとビーム束との間の位置関係を示す模式図。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、実施形態１のヘッドの模式図。
【図１２】実施形態１の液滴吐出装置における制御部の機能ブロック図。
【図１３】実施形態１のヘッドにおける複数のノズルからの液滴の体積を測定する工程のフローを示す図。
【図１４】実施形態２の計測装置を示す模式図。
【図１５】実施形態３の計測装置を示す模式図であり、（ａ）は全体構成を示す模式図であり、（ｂ）は、レーザアレイの１つを示す模式図。
【図１６】実施形態４の計測装置を示す模式図。
【図１７】実施形態４の回折格子を示す模式図。
【図１８】（ａ）および（ｃ）は、実施形態４の測定部における光強度分布を示すグラフであり、（ｂ）および（ｄ）は、液滴の幅に対する液滴通過波形の最大値を示すグラフである。
【図１９】実施形態４のホログラム素子を示す模式図。
【図２０】（ａ）から（ｃ）は、実施形態１〜３の測定部におけるビーム束の変形例を示す模式図。
【図２１】（ａ）および（ｂ）は、従来の検査装置の模式図。
【符号の説明】
【０１６３】
１，２，３…計測装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ…照射部、１１，１１Ｖ…光発生器、１１ＭＬ…マイクロレンズ、１２Ａ…光ファイバアレイ、１２Ｂ…プリズムアレイ、１２Ｃ…集光器、２０…検出部、２１…光検出器、２２…信号処理部、２４…サンプリング部、２５…メモリ、２６…補正部、１００…液滴吐出装置、１０６…ステージ、１０６ｂ…フラッシング領域、１１１…カラーフィルタ材料、１１２…制御部、１１４…ヘッド、１１８…ノズル、１２０…キャビティ、１２２…隔壁、１２４…振動子、１２４Ａ…電極、１２４Ｃ…ピエゾ素子、１２６…振動板、１２７…吐出部、１２８…ノズルプレート、１３０…供給口、１３１…孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被計測物の断面形状および体積を計測する計測装置に関し、特に液滴吐出装置から吐出される液滴の形状および体積を計測するのに好適な計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッド（以下ヘッドとする）におけるノズルからの１ショットあたりの液滴の体積を正確に制御することが求められる。そして、ヘッドが民生用プリンタにおいて用いられる場合であっても、工業用の材料を吐出する装置において用いられる場合であっても、求められる精度は非常に高い。
【０００３】
ところが、ヘッドを同一の駆動波形または駆動電圧で動作させても、ヘッドの製造過程での加工ばらつき、またはヘッドの組立てばらつきに起因して、ヘッドが吐出する液滴の体積には個体差が生じ得る。また、単一のヘッドであっても、ヘッドに複数のノズルが設けられている場合には、ノズルごとに液滴の速度や体積が異なり得る。さらに、吐出される液滴の体積が正確に合わせ込まれたヘッドであっても、ヘッドの周囲環境、吐出の時間間隔、またはヘッドの稼動時間などによって、吐出される体積は刻々と変化し得る。
【０００４】
上記のような事情から、ヘッドから吐出される液滴の体積や速度を測定することが行われる。例えば、レーザ光を用いてインク滴の体積を測定することが知られている（特許文献１）。特許文献１によれば、測定されたインク滴の体積や速度に応じて、ヘッドがクリーニングされたり、インク滴を吐出するための駆動信号が補正される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２７４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１が記載する方法では、光検出器の出力波形から、インク滴ＩＫの飛翔経路の方向に垂直な方向の幅を得ることで、インク滴ＩＫの体積を計算する。このような方法によれば、インク滴ＩＫの飛翔経路の方向において、レーザ光の断面幅がインク滴の長さよりも小さくなるようにレーザ光を絞り込む必要がある。そこで上記特許文献１は、図２１（ａ）および（ｂ）に示すようなスリット５００を用いて、レーザ光の断面幅を絞る。
【０００７】
図２１（ａ）において、光発生器５１１はＨｅ−Ｎｅレーザであり、スリット５００へ向けてレーザ光を射出する。ここで、スリット５００は、遮光部材に設けられた矩形の開口部である。また、スリット５００の幅ｄは１０μｍであり、高さは１００μｍである。なお、幅ｄの方向は、インク滴ＩＫの飛翔経路の方向に一致している。
【０００８】
スリット５００を射出したレーザ光は、ヘッド５１４から吐出されたインク滴ＩＫを、インク滴ＩＫの軌跡方向に対して垂直方向から照射する。一方で、検出装置５１２は、レーザ光を受光するように配置されている。
【０００９】
ここで、波長λの平行光（レーザ光）が直径ｄのピンホールを通過する場合を想定する。この場合、ピンホールを通過した後のレーザ光をスクリーンに垂直に入射させると、ピンホールによる回折によって、同心円状の明部と暗部（いわゆるＡｉｒｙディスク）が現れる。そして、観察者が最も中心に近いＡｉｒｙディスクの縁部をピンホールの位置から観察した場合、レーザ光の進行方向と、Ａｉｒｙディスクの縁部への方向と、がなす角度θは、次式で表される。
【００１０】
【数１】
【００１１】
上記式によれば、波長λが０．６３μｍの場合には、ピンホールから１ｍｍ離れた位置でのレーザ光の断面幅（最も内側のＡｉｒｙディスクの直径）は、次の表に示す通りである。
【００１２】
【表１】
ここで、ピンホールに代えて、図２１（ａ）および（ｂ）に示すような幅ｄのスリット５００を用いても、結果は基本的に同じである。
【００１３】
さて、インク滴ＩＫの飛翔経路に沿った長さは、インク滴ＩＫの体積が約２ｐｌから２０ｐｌ（ピコリットル）の範囲にある場合に、約１５μｍから３４μｍの範囲にある。このため、スリット５００から１ｍｍ以上の距離の位置では、スリットの幅ｄに関わらず、レーザ光の断面幅はインク滴ＩＫの上記長さよりも大きくなってしまう。そしてこの結果、インク滴の体積を測定することが困難になる。一方、スリット５００から１ｍｍより小さい距離の位置では、レーザ光の断面幅はインク滴５００の上記長さより小さくできる。しかしながら、スリット５００とインク滴ＩＫが通過する位置との間の距離が１ｍｍより小さくなれば、装置の作動距離が短くなりすぎる。具体的には、スリット５００にインク滴ＩＫが付着する可能性があるなど、不具合が生じ得る。
【００１４】
本発明は上記課題を鑑みてなされ、その目的の一つは、液滴吐出装置から吐出される液滴の体積測定または液滴の形状測定を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の計測装置は、複数の光ビームが第１方向に分布しながら前記第１方向に垂直な第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームをビーム束として射出する照射部と、前記ビーム束を受光する光検出器と、を備えている。ここで、前記照射部と前記光検出器との間の前記ビーム束の光路上の所定部において、前記第１方向および前記第２方向の双方にほぼ垂直な第３方向への速度成分を有する被計測物が前記ビーム束を通過する。また、前記所定部において、前記複数の光ビームのそれぞれの前記第３方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第３方向に沿った幅以下である。そして、前記所定部において、前記ビーム束の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上である。さらに、前記所定部において、互いに隣合う任意の２つの光ビーム間の間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である。
【００１６】
上記特徴によれば、被計測物が照射部と光検出器との間のビーム束を通過する際に、少なくとも１つの光ビームを遮る。そして、被計測物が遮る光ビームの数は、被計測物の第１方向に沿った幅にほぼ比例する。遮られた光ビームの数は、光検出器が受ける光強度の減少に現れるので、光検出器が受ける光強度の時間変化に基づいて、被計測物の物理量を求めることができる。例えば、被計測物の物理量として、第１方向と第３方向とで決まる断面での被計測物の形状を計測できる。ここで、被計測物の物理量とは、被計測物の通過の有無、速度、体積、および形状のいずれにも対応する。なお、狭義には「形状」を「物理量」と表記するのは困難であるが、被計測物を計測することで得られる数値によって被計測物の形状が表されるので、広義の見地から「形状」を「物理量」の一つとして見なしている。
【００１７】
本発明のある態様によれば、上記計測装置が、前記被計測物の形状が前記第３方向に平行な軸に関して回転対称である場合に、前記光検出器上の光強度に基づいて、前記被計測物の体積を計測する信号処理部をさらに備えている。
【００１８】
被計測物の形状が第３方向に平行な軸に関して回転対称である場合には、第１方向および第２方向で決まる平面上での被計測部の形状が円になる。つまり、被計測物の第１方向の幅は、そのような平面上での被計測物の直径になる。このような場合には、光検出器が受ける光強度の時間推移は、第３方向に対する直径のプロファイルに対応するので、上記特徴によれば、光検出器が受ける光強度の時間推移から被計測物の体積を計測できる。
【００１９】
本発明のある態様によれば、前記照射部は、レーザ光を射出する光発生器と、前記レーザ光を前記複数の光ビームに分割する光導波路と、前記複数の光ビームが前記第１方向に分布しながら前記第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームを前記ビーム束として射出する光ファイバアレイと、を含んでいてもよい。また、本発明の他の態様では、前記照射部は、レーザ光を射出する光発生器と、前記レーザ光を前記複数の光ビームに分割するプリズムアレイと、前記複数の光ビームが前記第１方向に分布しながら前記第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームを前記ビーム束として射出する集光器と、を含んでいてもよい。さらに、本発明の別の態様では、前記照射部は、前記複数の光ビームを前記ビーム束として射出するレーザアレイを含んでいてもよい。
【００２０】
好ましくは、前記被計測物は、液滴吐出装置のヘッドから吐出された液滴である。そうすれば、上記計測装置が液滴の体積を計測できる。
【００２１】
また、本発明の液滴吐出装置は、複数の光ビームが第１方向に分布しながら前記第１方向に垂直な第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームをビーム束として射出する照射部と、前記ビーム束を受光する光検出器と、前記照射部と前記光検出器との間の前記ビーム束の光路上の所定部において、前記第１方向および前記第２方向の双方にほぼ垂直な第３方向への速度成分を有する液滴が前記ビーム束を通過するように、前記液滴を吐出するヘッドと、を備えている。ここで、前記所定部において、前記複数の光ビームのそれぞれの前記第３方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第３方向に沿った幅以下である。また、前記所定部において、前記ビーム束の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上である。そして、前記所定部において、互いに隣合う任意の２つの光ビーム間の間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である。
【００２２】
上記特徴によれば、液滴吐出装置が、上記照射部と、上記光検出器と、を備えているので、液滴の吐出を伴う工程内に、液滴の計測工程（または検査工程）を組み込むことが容易になる。なお、液滴の吐出を伴う工程とは、液滴吐出装置がカラーフィルタ基板にフィルタエレメントを付与する工程であったり、インクジェットプリンタが印刷をする工程などが該当する。なお、インクジェットプリンタは液滴吐出装置の一例である。
【００２３】
本発明の計測装置は、所定部に亘って第１方向に分布した複数のビームスポットを形成する照射部と、前記複数のビームスポットに集光された光束を受光する光検出器と、を備えている。ここで、前記第１方向にほぼ垂直な第２方向への速度成分を有する被計測物が前記所定部を通過するように、前記照射部と前記光検出器とが配置されている。そして、前記複数のビームスポットのそれぞれの前記第２方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第２方向に沿った幅以下である。また、前記所定部の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上である。さらに、互いに隣合う任意の２つの前記ビームスポット間の前記第１方向に沿った間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である。
【００２４】
上記特徴によれば、被計測物が所定部を通過する際に、少なくとも１つのビームスポットを遮る。そして、被計測物が遮るビームスポットの数は、被計測物の第１方向に沿った幅にほぼ比例する。遮られたビームスポットの数は、光検出器が受ける光強度の減少に現れるので、光検出器が受ける光強度の時間推移に基づいて、被計測物の物理量を求めることができる。例えば、被計測物の物理量として、第１方向と第２方向とで決まる断面での被計測物の形状を計測できる。
【００２５】
本発明の計測装置は、所定部に亘って第１方向に分布した複数の光ビームを形成する照射部と、前記複数の光ビームに集光された光束を受光する光検出器と、を備えている。ここで、前記第１方向にほぼ垂直な第２方向への速度成分を有する被計測物が前記所定部を通過するように、前記照射部と前記光検出器とが配置されている。そして、前記複数の光ビームのそれぞれの前記第２方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第２方向に沿った幅以下である。また、前記所定部の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上である。さらに、互いに隣合う任意の２つの前記光ビーム間の前記第１方向に沿った間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である。
【００２６】
上記特徴によれば、被計測物が所定部を通過する際に、少なくとも１つの光ビームを遮る。そして、被計測物が遮る光ビームの数は、被計測物の第１方向に沿った幅にほぼ比例する。遮られた光ビームの数は、光検出器が受ける光強度の減少に現れるので、光検出器が受ける光強度の時間推移に基づいて、被計測物の物理量を求めることができる。例えば、被計測物の物理量として、第１方向と第２方向とで決まる断面での被計測物の形状を計測できる。
【００２７】
本発明のある態様では、液滴吐出装置が、上記計測装置と、前記被計測物として液滴が前記所定部を通過するように、前記液滴を吐出するヘッドと、を備えている。
【００２８】
上記特徴によれば、液滴吐出装置が、上記照射部と、上記光検出器と、を備えているので、液滴の吐出を伴う工程内に、液滴の計測工程（または検査工程）を組み込むことが容易になる。なお、液滴の吐出を伴う工程とは、液滴吐出装置がカラーフィルタ基板にフィルタエレメントを付与する工程であったり、インクジェットプリンタが印刷をする工程などが該当する。なお、インクジェットプリンタは液滴吐出装置の一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施形態１）
図１に示す液滴吐出装置１００は、ヘッド１１４と、計測装置１と、を有している。ヘッド１１４はノズル１１８を有しており、ノズル１１８から液滴Ｄを吐出する。後述するように、ヘッド１１４は基本的にはインクジェットヘッドである。以下では、吐出された液滴Ｄが飛翔する軌道を、飛翔経路ＤＰと表記する。一方、計測装置１は、吐出された液滴Ｄの物理量を計測する装置である。以下では、まず、計測装置１の具体的な構成を説明し、その後、液滴吐出装置１００における他の構成を説明する。
【００３０】
（Ａ．計測装置の全体構成）
図１の計測装置１は、照射部１０と、検出部２０と、を含んでいる。照射部１０は、ビーム束ＢＡを射出する装置である。検出部２０は、ビーム束ＢＡの光強度に応じて、液滴Ｄの有無、速度、体積、および形状の少なくとも一つを計測する装置である。ここで、照射部１０を射出したビーム束ＢＡが光路ＡＸを経て検出部２０に入射するように、照射部１０と検出部２０とが配置されている。「光路ＡＸ」とは、照射部１０と検出部２０との間でのビーム束ＢＡの伝播路を意味する。また、後述するように、ビーム束ＢＡは、互いに平行に伝播する複数の光ビームＢを意味している。
【００３１】
ここで、液滴Ｄは、本発明の「被計測物」または「物体」の一例である。そして、被計測物の有無、速度、体積、および形状のそれぞれが、被計測物の「物理量」である。なお、狭義には「形状」を「物理量」と表記するのは困難であるが、本実施形態では、被計測物を計測することで得られる数値によって被計測物の形状が表されるので、広義の見地から「形状」を「物理量」の一つとして見なしている。
【００３２】
図１に戻って、照射部１０と検出部２０とは、互いに対向している。そして、照射部１０と検出部２０との間の光路ＡＸは、Ｘ軸方向に一致している。光路ＡＸ上には、測定部ＭＰが位置している。そして、計測装置１が液滴Ｄの物理量を計測する際には、測定部ＭＰにおいて、Ｚ軸方向への速度成分を有する液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過するように、計測装置１とヘッド１１４とが位置合せされる。本実施形態の場合には、後述する光ファイバアレイ１２Ａの出射端と、光検出器２１と、の間の光路の任意の部分が、測定部ＭＰとなり得る。
【００３３】
図２に示すように、照射部１０は、レーザ光源である光発生器１１と、光導波路１１Ｂと、光ファイバアレイ１２Ａと、を含んでいる。本実施形態の光発生器１１は、Ｈｅ（ヘリウム）−Ｎｅ（ネオン）レーザであり、約６３０ｎｍの波長のレーザ光Ｌを射出する。光発生器１１を射出したレーザ光Ｌは、光導波路１１Ｂに入射し、光導波路１１Ｂよって複数の光ビームＢに分岐される。そして、複数の光ビームＢのそれぞれが、光ファイバアレイ１２Ａにおけるそれぞれの光ファイバ１２に導かれるように、光導波路１１Ｂの複数の射出部のそれぞれと、光ファイバアレイ１２Ａにおけるそれぞれの光ファイバ１２とが、光学的に結合されている。このような光ファイバアレイ１２Ａを射出した複数の光ビームＢが、ビーム束ＢＡを構成する。ここで、本実施形態では、複数の光ビームＢのそれぞれの光強度がいずれもほぼ等しくなるように、光導波路１１Ｂおよび光ファイバアレイ１２Ａが構成されている。
【００３４】
複数の光ファイバ１２のそれぞれの射出端には、それぞれマイクロレンズ（不図示）が設けられている。そして、これらマイクロレンズによって、光ファイバアレイ１２Ａを射出する複数の光ビームＢのそれぞれは、平行光になる。また、光ファイバアレイ１２Ａにおいて複数の光ファイバの射出端は、光ビームＢの射出方向に垂直な方向に直線状に並ぶように、配置されている。
【００３５】
なお、光ファイバアレイ１２Ａにおける複数の光ファイバ１２のそれぞれは、互いに異なる長さを有している。このため、光ファイバアレイ１２Ａにおいて、複数の光ビームＢのそれぞれが伝播するそれぞれの光路長は互いに異なる。
【００３６】
検出部２０は、光検出器２１と、信号処理部２２と、を含んでいる。光検出器２１は、ビーム束ＢＡを構成する複数の光ビームＢの全てが光検出器２１に入射するように、配置されている。ここで、本実施形態の光検出器２１はフォトダイオードと電流・電圧変換回路とを含んでいる。このような構成を有する光検出器２１は、入射したビーム束ＢＡの光強度に応じて強度信号Ｅを出力する。そして、光検出器２１は、ビーム束ＢＡの断面が完全に入射している場合に、強度信号Ｅの電圧を０（ゼロ）にセットし、ビーム束ＢＡの光強度が減少した場合に、光強度の減少に比例して強度信号Ｅの電圧を上昇させる。一方、信号処理部２２は、光検出器２１が出力した強度信号Ｅに応じて、液滴Ｄの物理量を計測する機能を有する。
【００３７】
ビーム束ＢＡと液滴Ｄとの関係を説明する前に、本実施形態のａ軸方向、ｂ軸方向、およびｃ軸方向を説明する。ａ軸方向、ｂ軸方向、およびｃ軸方向は、光ビームＢの伝播方向、またはビーム束ＢＡの伝播方向、に基づいて決まる。具体的には、ａ軸方向は光ビームＢ（またはビーム束ＢＡ）の伝播方向に常に一致している。そして、ｂ軸方向はａ軸方向に常に垂直である。また、測定部ＭＰにおいて、光ビームＢ（またはビーム束ＢＡ）のｂ軸方向は、Ｚ軸方向にほぼ一致している。一方、ｃ軸方向は、ａ軸方向およびｂ軸方向の双方に常に垂直である。そして、測定部ＭＰにおいて、光ビームＢ（またはビーム束ＢＡ）のｃ軸方向は、Ｙ軸方向にほぼ一致している。
【００３８】
ａ軸方向、ｂ軸方向、およびｃ軸方向を規定する直交座標系の仮想的な原点は、光ビームＢ（またはビーム束ＢＡ）の伝播方向に垂直な任意の断面上に位置している。そして、本明細書において、ａ座標、ｂ座標、およびｃ座標とは、このような直交座標系における座標を意味している。
【００３９】
なお、上述のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向を規定するＸＹＺ座標系の仮想的な原点は、計測装置１における基準部分に固定されている。なお、ＸＹＺ座標系は直交座標系であり、このようなＸＹＺ座標系における座標を、Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標と表記する。
【００４０】
図２、図３、および図４を参照しながら、ビーム束ＢＡと液滴Ｄとの関係を説明する。図２に示すように、光ファイバアレイ１２Ａを構成する複数の光ファイバ１２のそれぞれの出射端は、互いにＹ軸方向に並んでいる。また、複数の光ファイバ１２の射出端はいずれもＸ軸方向を向いている。このため、複数の光ファイバ１２のそれぞれの射出端から、それぞれの光ビームＢがＸ軸方向に射出する。これらの結果、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、複数の光ビームＢは互いにＹ軸方向に並んで、Ｘ軸方向に伝播する。このように、複数の光ビームＢは、いずれも同一のＸＹ平面上を、互いに平行に伝播する。
【００４１】
このように本実施形態では、複数の光ビームＢは、いずれも同一のＸＹ平面上を伝播する。ただし、複数の光ビームＢがそれぞれ異なるＹ座標を取るのであれば、複数の光ビームＢそれぞれは、同一のＸＹ平面を伝播する代わりに、それぞれ異なったＸＹ平面上を伝播してもよい。つまり、複数の光ビームＢがＹ軸方向に分布しながら、Ｘ軸方向に伝播するように、光ファイバアレイ１２Ａが構成されればよい。
【００４２】
さて、図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示すように、複数の光ビームＢのそれぞれのｂ軸方向に沿った幅Ｌｂは、液滴ＤのＺ軸方向に沿った幅Ｄｚ以下である。そして、複数の光ビームＢは、均等な間隔でｃ軸方向（ここではＹ軸方向）に並んでいる。本実施形態では、互いに隣合う２つの光ビームＢの間のｃ軸方向の距離Ｓｃは、液滴ＤのＹ軸方向の幅Ｄｙの最大値よりも小さい。
【００４３】
一方、複数の光ビームＢが分布している領域のｃ軸方向に沿った幅は、液滴ＤのＹ軸方向に沿った幅Ｄｙの最大値よりも大きい。ここで、複数の光ビームＢが分布している領域のｃ軸方向の幅を、ビーム束ＢＡのｃ軸方向に沿った幅Ｌｃとも表記する。なお、上述したように、測定部ＭＰにおいて、ｂ軸方向およびｃ軸方向は、Ｚ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ一致している。
【００４４】
図３および図４に示すように、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過する場合には、複数の光ビームＢのうちのいくつかが、液滴Ｄによって反射、吸収、または屈折させられる。液滴Ｄによって反射、吸収、または屈折させられた光ビームＢは、光検出器２１に入射しない。つまり、光検出器２１から観察すると、複数の光ビームＢのいくつかが液滴Ｄによって遮断される。ここで、遮断される光ビームＢの数は、光ビームＢが伝播するＸＹ平面での液滴Ｄの幅Ｄｙに依存する。しかも、液滴ＤはそのＸＹ平面を時間とともに通過する。さらに、光検出器２１に入射する光ビームＢの数と、光検出器２１が受けるビーム束ＢＡの光強度とは、比例関係にある。これらのことから、ビーム束ＢＡの光強度の時間推移に応じて、液滴Ｄの物理量を計測できる。
【００４５】
なお、互いに隣合う２つの光ビームＢの間の距離Ｓｃが、液滴Ｄの幅Ｄｙよりも小さく設定されているので、液滴Ｄが隣合う２本の光ビームＢの間をすり抜けることはない。つまり、測定部ＭＰに向けて吐出された液滴Ｄは、ビーム束ＢＡ内の少なくとも１つの光ビームＢを遮断する。
【００４６】
しかも、このような構成によれば、光路ＡＸ上のどこでも液滴Ｄの物理量を測定できる。つまり、測定部ＭＰの範囲が大きい。したがって、ヘッド１１４と計測装置１との間の位置合せが容易である。また、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過する位置から、照射部１０と検出部２０とを離すことができるので、計測装置１が液滴Ｄによって汚染されることが少ない。また、上述したように、本実施形態によれば、複数の光ビームＢのそれぞれの光強度が、いずれもほぼ等しい。このため、液滴Ｄがビーム束ＢＡの範囲内を通過する限り、液滴Ｄが光ビームＢを通過する位置がｃ軸方向にずれても、そのずれは、後述する計測結果に影響しない。
【００４７】
（Ｂ．液滴通過波形）
ところで、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過していない場合には、光ファイバアレイ１２Ａを射出したビーム束ＢＡの断面の全域が光検出器２１に入射する。上述したようにこの場合、強度信号Ｅの電圧はゼロになる。一方、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過する場合には、ビーム束ＢＡの一部が液滴Ｄによって、反射、吸収、または屈折させられる。そして、反射、吸収、または屈折させられた光は光検出器２１に届かないので、液滴Ｄの通過に伴って光検出器２１でのビーム束ＢＡの光強度が減少し、この結果、強度信号Ｅの電圧が上昇する。
【００４８】
ここで、液滴Ｄの形状は、飛翔経路ＤＰ（図１）の方向（ここではＺ軸方向）に平行な軸に関して回転対称（軸対称）である。具体的には、液滴Ｄの形状は、飛翔経路ＤＰの方向に平行な軸を中心とする回転楕円体または球である。このため、液滴ＤのＸＹ断面の形状は、半径値ｒ（ｉ）の円である。ここで、「ｉ」は、液滴Ｄ内でのＺ軸方向に沿った内部座標に対応している。液滴Ｄが上記のような形状を有しているので、１つの液滴Ｄがビーム束ＢＡを横切り始める時点から横切り終える時点までに、ビーム束ＢＡを遮断する部分のｃ軸方向の長さは、時間の経過に伴って増加し、その後、減少する。なお、ｃ軸方向の長さとは、液滴ＤのＸＹ平面での直径（半径値ｒ（ｉ）の２倍）である。
【００４９】
以上のことから、１つの液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過すると、強度信号Ｅの時間変化を表すプロファイルには、図５（ａ）に示すような、上に凸の波形が現れる。本実施形態では、液滴Ｄの通過に伴うこのような波形を「液滴通過波形ＰＷ」とも表記する。ここで、液滴通過波形ＰＷの最大値Ｅｐは、液滴Ｄの最も太い部分が、ビーム束ＢＡを通過したタイミングに対応して現れる。説明の便宜上、液滴Ｄの最も太い部分の半径値ｒ（ｉ）を「半径値ｒｍａｘ」と表記する。
【００５０】
図５（ｂ）は、液滴Ｄの半径値ｒｍａｘと液滴通過波形ＰＷの最大値Ｅｐとの関係を示している。図５（ｂ）が示すように、半径値ｒｍａｘの増加に応じて、強度信号Ｅの最大値Ｅｐは、段階的または離散的に上昇する。これは、半径値ｒｍａｘが増加すれば、液滴Ｄによって遮断される光ビームＢの本数が増えるからである。なお、図５（ｂ）のグラフは、光ビームＢの断面半径が、半径値ｒｍａｘより十分に小さい場合に対応している。図５（ｂ）の場合には、半径値ｒｍａｘがほぼ距離Ｓｃの１／２倍だけ増える毎に、強度信号Ｅの信号値が増加する。
【００５１】
（Ｃ．体積計測工程の原理）
図６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を参照しながら、被計測物の物理量の計測方法の一例として、液滴Ｄの体積を測定する原理を説明する。上述したように、液滴Ｄの形状は、Ｚ軸方向に平行な軸に関して回転対称である。そして、液滴ＤのＸＹ断面は、半径値ｒ（ｉ）の円である。ここで「ｉ」は自然数であり、液滴Ｄ内でのＺ軸方向に沿った内部座標に対応している。
【００５２】
液滴Ｄが測定部ＭＰにおいてビーム束ＢＡを速度Ｖｍで通過した場合には、図６に示すような液滴通過波形ＰＷが得られる。そこで、液滴通過波形ＰＷを周期Δｔ毎にサンプリングして、液滴通過波形ＰＷの信号値Ｅ（１）、Ｅ（２）、…Ｅ（ｎ）（またはＥ（ｉ））を得る。なお、速度Ｖｍは、液滴Ｄがノズル１１８を吐出してからビーム束ＢＡを通過するまでの時間と、ビーム束ＢＡとノズルプレート１２８（図１０）との間の距離から、予め求めておく。
【００５３】
そして、下記式（２）に基づいて、液滴Ｄの半径値ｒ（ｉ）のそれぞれを求める。
【００５４】
【数２】
上記式（２）において、「Ｅｍａｘ」は、光検出器２１での光強度が０（ゼロ）の場合の強度信号Ｅの信号値であり、「ｎ」は、ビーム束ＢＡにおける光ビームＢの本数である。
【００５５】
上記式（２）に表されるように、液滴Ｄの半径値ｒ（ｉ）の２倍は、隣合う２つの光ビームＢの間の距離Ｓｃと、光ビームＢの本数ｎと、の積に、信号値Ｅｍａｘに対する信号値Ｅ（ｉ）の比を乗じた値に等しい。ここで、信号値Ｅ（ｉ）は、光検出器２１が受けるビーム束ＢＡの光強度（つまり光ビームの本数）に基づいている。したがって、式（２）によれば、ビーム束ＢＡの光強度に応じて、半径値ｒ（ｉ）を求めることができる。
【００５６】
さて、半径値ｒ（ｉ）に対応するＸＹ断面と半径値ｒ（ｉ＋１）に対応するＸＹ断面との間において、液滴Ｄの形状は円錐台とみなせる。このため、下記式（３）に基づいて円錐台の体積を計算して、液滴Ｄの部分体積値Ｉｖ（ｉ）とする。なお、半径値ｒ（ｉ）に対応するＸＹ断面と半径値ｒ（ｉ＋１）に対応するＸＹ断面との間の距離ｈは、速度Ｖｍと周期Δｔとの積に等しい。
【００５７】
【数３】
ここで、半径値ｒ（ｉ）および半径値ｒ（ｉ＋１）は、ビーム束ＢＡの光強度に基づいて求められているので、上記式（３）によれば、ビーム束ＢＡの光強度に基づいて、円錐台の体積（つまり液滴Ｄの部分体積値Ｉｖ（ｉ））を求めることができる。
【００５８】
さらに、ｉが「２」から「ｍ」に至るまで部分体積値Ｉｖ（ｉ）を足し合わせると、液滴Ｄの体積値Ｉｖが得られる。ここで、「ｍ」は自然数であり、１つの液滴通過波形ＰＷに対応した信号値Ｅ（ｉ）の個数に対応する。なお、本実施形態では、信号値Ｅ（ｉ）はいずれも、閾値Ｅｔｈ以上の値を持つ。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、ビーム束ＢＡの光強度の時間推移に基づいて、液滴Ｄの体積値Ｉｖを求めることができる。
【００６０】
また、１つの液滴通過波形ＰＷに対応して得られた複数の半径値ｒ（ｉ）のセットは、１つの液滴ＤのＹＺ断面での形状を表している。このため、これら複数の半径値ｒ（ｉ）のセットに基いて、液滴Ｄの形状を判定できる。また、ヘッド１１４が駆動されたにもかかわらず体積値Ｉｖが０（ゼロ）の場合は、液滴Ｄが吐出されなかったことに対応する。つまり、体積値Ｉｖがゼロか、ゼロ以外の値か、を判定することで、液滴Ｄの有無（吐出の成否）を検出できる。なお、液滴Ｄの半径値ｒ（ｉ）を求めることは、被計測物のＹＺ断面上での断面幅を求めることに対応する。
【００６１】
（Ｄ．信号処理部）
上記のような体積の測定は、信号処理部２２（図１）が行う。以下では、図７を参照しながら、信号処理部２２の構造と機能とをより詳細に説明する。
【００６２】
図７に示す信号処理部２２は、強度信号Ｅをサンプリングするサンプリング部２４と、メモリ２５と、補正部２６と、半径導出部２７と、遅延器２８と、部分体積演算部２９と、ラッチ回路３０と、加算器３１と、ラッチ回路３２と、ＣＰＵ３３と、ＲＯＭ３４と、ＲＡＭ３５と、外部インターフェース部３６と、これらを通信可能に接続しているバス３７と、を有している。
【００６３】
サンプリング部２４はアナログ信号をデジタル信号に変換する回路でもある。本実施形態では、サンプリング部２４は、強度信号Ｅを周期Δｔでサンプリングして、強度信号Ｅの電圧値に対応した信号値Ｅ（ｉ）を生成する。メモリ２５は、サンプリング部２４が生成した信号値Ｅ（ｉ）のそれぞれを格納する。そして、メモリ２５に格納された信号値Ｅ（ｉ）のそれぞれは、ＣＰＵ３３からのコマンドに応じて、所定周期で順次出力される。
【００６４】
補正部２６は、メモリ２５が出力する信号値Ｅ（ｉ）を受け取って、必要に応じて信号値Ｅ（ｉ）を補正（オフセット）する。一方、半径導出部２７は、上記式（２）に示す演算を行い、補正部２６によって補正された信号値Ｅ（ｉ）から半径値ｒ（ｉ）を導出する。なお、上記式（２）における「ｎ」は、事前に外部インターフェース部３６を介して入力されて、半径導出部２７にセットされている。
【００６５】
導出された半径値ｒ（ｉ）は、遅延器２８と部分体積演算部２９とに供給される。なお、遅延器２８は、所定期間だけ半径値ｒ（ｉ）の伝達を遅延する素子である。ここで上記所定期間は、半径導出部２７が出力する半径値ｒ（ｉ）が更新される周期にほぼ等しい。
【００６６】
部分体積演算部２９は、上記式（３）に示す演算を行う。つまり、部分体積演算部２９は、半径値ｒ（ｉ）と、遅延器２８によって遅延された一つ前の半径値ｒ（ｉ−１）と、ｈとに基づいて、部分体積値Ｉｖ（ｉ）を導出する。上述したように、ｈは液滴Ｄの飛翔速度Ｖｍと周期Δｔとの積である。「ｈ」は、事前に外部インターフェース部３６を介して入力されて、部分体積演算部２９にセットされている。
【００６７】
ラッチ回路３０は、図示しない第１クロック信号のパルスに応じて、部分体積演算部２９が出力した体積値Ｉｖ（ｉ）を、一定周期だけ保持する。一方、ラッチ回路３２は、図示しない第２クロック信号のパルスに応じて、加算器３１の出力値を一定周期だけ保持する。ここで、加算器３１は、ラッチ回路３０に保持されている部分体積値Ｉｖ（ｉ）と、ラッチ回路３２に保持されている値とを加算する。そして、加算された結果の値が、ラッチ回路３２に再度保持される。このように、加算器３１と、ラッチ回路３２とは、部分体積値Ｉｖ（ｉ）を累積する累積部として機能する。
【００６８】
１つの液滴通過波形ＰＷに対応する全ての部分体積値Ｉｖ（ｉ）が累積された場合のラッチ回路３２の出力値が、液滴Ｄの体積値Ｉｖを表している。なお、上述の補正部２６、半径導出部２７、および部分体積演算部２９は、加算器または乗算器の組合せで実現されている。
【００６９】
信号処理部２２の機能は、コンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムによって実現されてもよい。ここでいうコンピュータは、図７におけるようなＣＰＵ３３、ＲＯＭ３４、ＲＡＭ３５、外部インターフェース部３６、およびバス３７を含んでいる。そして、この場合には下記のようにコンピュータを機能させればよい。
【００７０】
図８を参照しながら、ソフトウエアによって、信号処理部２２の機能が実現される場合の工程のフローを説明する。この工程が開始されると、インデックス記憶部における変数「ｉ」と体積記憶部における「Ｉｖ」とが初期化される。本実施形態では、ステップＳ１において変数「ｉ」に「２」がセットされ、「Ｉｖ」に「０（ゼロ）」がセットされる。なお、インデックス記憶部および体積記憶部はともにＲＡＭ３５における記憶領域である。
【００７１】
次に、ステップＳ２において、「半径導出部」として機能するＣＰＵ３３が、信号値Ｅ（ｉ）と信号値Ｅ（ｉ−１）とから、半径値ｒ（ｉ）と半径値ｒ（ｉ−１）とをそれぞれ導出する。そして、ステップＳ３において、「部分体積導出部」として機能するＣＰＵ３３が、半径値ｒ（ｉ）、半径値ｒ（ｉ−１）、およびｈから、半径値ｒ（ｉ）のＸＹ断面と、半径値ｒ（ｉ−１）のＸＹ断面との間の液滴Ｄの部分体積値Ｉｖ（ｉ）を導出する。その後、ステップＳ４において、「累積部」として機能するＣＰＵ３３が、部分体積値Ｉｖ（ｉ）と変数Ｉｖの値との和を算出するとともに、結果の値を、体積記憶部における変数Ｉｖの値として新たに格納する。
【００７２】
そして、ステップＳ５において、「判定部」として機能するＣＰＵ３３が、インデックス記憶部における変数「ｉ」が「ｍ」に等しいか否かを判断する。そして、変数「ｉ」が「ｍ」と異なる場合（ステップＳ５が「Ｎｏ」）には、ステップＳ６において変数「ｉ」がインクリメントされたうえで、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４、およびＳ５が繰り返えされる。一方、ステップＳ５において、変数「ｉ」が「ｍ」と等しい場合（ステップＳ５が「Ｙｅｓ」）には、その時点の体積記憶部における変数Ｉｖが液滴Ｄの体積である（ステップＳ７）。なお、「ｍ」は自然数であり、１つの液滴通過波形ＰＷに対応した信号値Ｅ（ｉ）の個数に対応する。また、本実施形態では、信号値Ｅ（ｉ）はいずれも、閾値Ｅｔｈ以上の値を持つ。
【００７３】
さて、測定された体積値Ｉｖが規定値と異なる場合には、液滴Ｄを吐出するための駆動波形を調整してもよい。
【００７４】
具体的には、体積値Ｉｖが規定値より大きいとＣＰＵ３３が判断する場合には、体積値Ｉｖと規定値とがほぼ一致するように、ヘッド駆動部２０８（図１２）が、駆動波形のピーク値の絶対値を下げることを行えばよい。そしてこの際、ピーク値の絶対値を下げることに加えて、駆動波形においてピーク値に至るまでの傾きを小さくしてもよい。
【００７５】
同様に、体積値Ｉｖが規定値より小さいとＣＰＵ３３が判断する場合には、体積値Ｉｖと規定値とがほぼ一致するように、ヘッド駆動部２０８が、１）駆動波形のピーク値の絶対値を上げること、２）駆動波形においてピーク値に至るまでの傾きを大きくすること、および３）駆動波形の時間期間を長くすること、のうちの少なくとも１つを行う。なお、上述の「駆動波形」とは、吐出部１２７（図１１（ｂ））に印加される駆動信号の時間軸に沿ったプロファイルを指している。なお、吐出部１２７に１つの駆動波形が印加されると、吐出部１２７のノズル１１８から１つの液滴Ｄが吐出される。
【００７６】
さて、ヘッド１１４またはノズル１１８の製造誤差に起因して、吐出される液滴の体積にばらつきが生じることがある。しかしながら、液滴吐出装置１００が上記のような構成を有するので、このようなばらつきは打ち消される。
【００７７】
さらに、測定された体積が規定の体積より小さいまたは大きい場合には、規定の体積を吐出できるように、ノズル面をワイプすること、ノズル１１８から液滴Ｄをフラッシングすること、ノズル１１８から液状の材料を吸引すること、の少なくとも一つを行ってもよい。
【００７８】
なお、液滴Ｄの幅Ｄｙ（半径値ｒ（ｉ）の２倍）の計測値は、実際の長さよりも常に小さく計測されるので、実際には最大で、互いに隣合う２つの光ビームＢの間の距離Ｓｃだけ誤差を生じる。そこで、１）幅Ｄｙ（半径値ｒ（ｉ）の２倍）の計測値にＳｃ／２を加えること、および２）測定されたＥ（ｉ）に、光ビームＢの１本分に相当する値（Ｅｍａｘを光ビームＢの本数「ｎ」で割った値）を加えること、のどちらか一方を行えばよい。
【００７９】
（Ｅ．液滴の速度の計測）
液滴ＤのＺ軸方向に沿った幅Ｄｚが既知の場合には、液滴通過波形ＰＷから液滴Ｄの飛翔速度Ｖｍを求めることができる。具体的には、液滴通過波形ＰＷが立上がる時点から立下る時点までの通過期間（通過期間Ｔｐとする）のあいだに液滴Ｄは、ほぼ幅Ｄｚと幅Ｌｂとの和だけ移動するので、幅Ｄｚと幅Ｌｂとの和を通過期間Ｔｐで割ると飛翔速度Ｖｍが得られる。つまり、Ｖｍ＝（Ｄｚ＋Ｌｂ）／Ｔｐである。
【００８０】
液滴Ｄの形状が、ビーム束ＢＡの平面、つまりＸＹ平面、に関して対称であり、かつＺ軸方向に沿ってその中央が最も大きい形状である場合には、液滴通過波形ＰＷが立上がる時点から最大値に達する時点までの時間を求めて、その時間を２倍することで上記通過期間Ｔｐを得てもよい。なお、液滴Ｄを構成する液状の材料の表面張力が高い場合には、液滴Ｄがノズル１１８から吐出されると、液滴Ｄはほぼ球形になる。一方、液状の材料の表面張力によっては、吐出された液滴Ｄは回転楕円体に近くなる。
【００８１】
（Ｆ．液滴吐出装置）
図９を参照しながら、液滴吐出装置１００の構成をより詳細に説明する。図９に示す液滴吐出装置１００は、基本的にはインクジェット装置である。また、液滴吐出装置１００は、カラーフィルタ製造装置の一部であり、図示しないカラーフィルタ基板における複数の画素領域に、赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）のいずれかに対応するフィルタ材料を付与する装置でもある。
【００８２】
より具体的には、液滴吐出装置１００は、液状のカラーフィルタ材料１１１を保持するタンク１０１と、チューブ１１０と、グランドステージＧＳと、吐出ヘッド部１０３と、ステージ１０６と、第１位置制御装置１０４と、第２位置制御装置１０８と、制御部１１２と、支持部１０４ａと、上述の計測装置１と、を備えている。なお、計測装置１に代えて、液滴吐出装置１００が実施形態２〜４の計測装置２〜４のいずれか一つを有していてもよい。
【００８３】
吐出ヘッド部１０３は、キャリッジ１０３ａ（図１０）と、キャリッジに固定されたヘッド１１４（図１０）と、を有している。ヘッド１１４は、制御部１１２からの駆動波形に応じて、液状のカラーフィルタ材料１１１の液滴Ｄを吐出する。なお、ヘッド１１４には、チューブ１１０によってタンク１０１に連結されており、このため、タンク１０１からヘッド１１４に液状のカラーフィルタ材料１１１が供給される。
【００８４】
ステージ１０６は、基板（不図示）を固定するための平面１０６ａと、平面１０６ａの両側に位置する２つのフラッシング領域１０６ｂと、を有している。ここで、２つのフラッシング領域１０６ｂは、平面１０６ａを間に挟んで、Ｙ軸方向に並んでいる。計測装置１が、液滴Ｄの体積値Ｉｖまたは形状を計測する場合には、ヘッド１１４が２つのフラッシング領域１０６ｂのどちらかの真上に位置するように、後述する第２位置制御装置１０８がステージ１０６をＹ軸方向に移動させる。そして、対象となるノズル１１８からフラッシング領域１０６ｂへ液滴Ｄを吐出すると、計測装置１が吐出された液滴Ｄの体積値Ｉｖまたは形状を計測する。
【００８５】
第１位置制御装置１０４は、支持部１０４ａによって、グランドステージＧＳから所定の高さの位置に固定されている。この第１位置制御装置１０４は、制御部１１２からの信号に応じて、吐出ヘッド部１０３をＸ軸方向と、Ｘ軸方向に直交するＺ軸方向と、に沿って移動させる機能を有する。さらに、第１位置制御装置１０４は、Ｚ軸に平行な軸の回りで吐出ヘッド部１０３を回転させる機能も有する。ここで、本実施形態では、Ｚ軸方向は、鉛直方向（つまり地球の重力加速度の方向）に平行な方向である。
【００８６】
第２位置制御装置１０８は、制御部１１２からの信号に応じて、ステージ１０６をグランドステージＧＳ上でＹ軸方向に移動させる。
【００８７】
上記のような機能を有する第１位置制御装置１０４の構成と第２位置制御装置１０８の構成とは、リニアモータまたはサーボモータを利用した公知のＸＹロボットを用いて実現できる。このため、ここでは、それらの詳細な構成の説明を省略する。なお、本明細書では、第１位置制御装置１０４および第２位置制御装置１０８を、「ロボット」または「走査部」とも表記する。
【００８８】
さて上述のように、第１位置制御装置１０４によって、吐出ヘッド部１０３はＸ軸方向に移動する。そして、第２位置制御装置１０８によって、ステージ１０６は共にＹ軸方向に移動する。これらの結果、ステージ１０６に対するヘッド１１４の相対位置が変わる。より具体的には、これらの動作によって、ヘッド１１４、またはノズル１１８は、ステージ１０６に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に相対的に移動する。
【００８９】
計測装置１は、支持部１０４ａに支持されている。そして、計測装置１において、照射部１０と検出部２０との間のビーム束ＢＡの光路ＡＸは、Ｘ軸方向に一致している。そして、図１０に示すように、ビーム束ＢＡは、ヘッド１１４におけるノズル列と平行に位置している。このため、ノズル列におけるノズル１１８のいずれから液滴Ｄが吐出されても、吐出される液滴Ｄはビーム束ＢＡを通過できる。さらに、照射部１０と検出部２０とは、ヘッド１１４がＸ軸方向に移動する範囲の両端に位置しているので、ヘッド１１４のＸ座標が変わっても、ノズル１１８から吐出された液滴Ｄはビーム束ＢＡを通過できる。
【００９０】
図９に戻って、液滴Ｄの体積値Ｉｖを測定する場合には、ヘッド１１４と、２つのフラッシング領域１０６ｂの１つと、が重なるように、第２位置制御装置１０８がステージ１０６をＹ軸方向に移動させる。ただし、ヘッド１１４と計測装置１との間のＹ軸方向の位置関係が変わらないのであれば、ヘッド１１４と計測装置１とが一緒にＹ軸方向に移動してもよい。なお、フラッシング領域１０６ｂに吐出された液滴Ｄは、所定の廃棄タンクに導かれることになる。
【００９１】
制御部１１２は、液状のカラーフィルタ材料１１１の液滴Ｄを吐出すべき相対位置を表す吐出データを外部情報処理装置から受け取るように構成されている。制御部１１２は、受け取った吐出データを内部の記憶装置に格納するとともに、格納された吐出データに応じて、第１位置制御装置１０４と、第２位置制御装置１０８と、ヘッド１１４と、を制御する。なお、吐出データとは、基板などの対象物へ、任意のノズル１１８から液状のカラーフィルタ材料１１１を吐出するためのデータである。
【００９２】
上記構成を有する液滴吐出装置１００は、吐出データに応じて、ヘッド１１４のノズル１１８を対象物に対して相対移動させるとともに、被吐出部（ターゲット）に向けてノズル１１８から液状のカラーフィルタ材料１１１を吐出する。なお、液滴吐出装置１００によるヘッド１１４の相対移動と、ヘッド１１４からの液状のカラーフィルタ材料１１１の吐出と、をまとめて「塗布走査」または「吐出走査」と表記することもある。
【００９３】
なお、インクジェット法で層、膜、またはパターンを形成するとは、液滴吐出装置１００のような装置を用いて、所定の物体上に、層、膜、またはパターンを形成することである。
【００９４】
次に、図１０を参照しながら、ヘッド１１４をより詳細に説明する。ヘッド１１４は、Ｘ軸方向に延びるノズル列を構成する複数のノズル１１８を有している。そして、複数のノズル１１８がステージ１０６側を向くように、ヘッド１１４はキャリッジ１０３ａに固定されている。
【００９５】
図１１を参照しながら、ヘッド１１４の内部構造を簡単に説明する。ヘッド１１４は、振動板１２６と、液たまり１２９と、複数の隔壁１２２と、複数の振動子１２４と、複数のノズル１１８のそれぞれの開口を規定するノズルプレート１２８と、供給口１３０と、孔１３１と、を備えている。液たまり１２９は、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、の間に位置しており、この液たまり１２９には、図示しない外部タンクから孔１３１を介して供給される液状の配向材料１１１が常に充填される。
【００９６】
複数の隔壁１２２は、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、の間に位置している。そして、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、一対の隔壁１２２と、によって囲まれた部分がキャビティ１２０である。キャビティ１２０はノズル１１８に対応して設けられているため、キャビティ１２０の数とノズル１１８の数とは同じである。キャビティ１２０には、一対の隔壁１２２間に位置する供給口１３０を介して、液たまり１２９から液状のカラーフィルタ材料１１１が供給される。なお、本実施形態では、ノズル１１８の直径は、約２７μｍである。
【００９７】
さて、振動板１２６上には、それぞれのキャビティ１２０に対応して、それぞれの振動子１２４が位置する。振動子１２４のそれぞれは、ピエゾ素子１２４Ｃと、ピエゾ素子１２４Ｃを挟む一対の電極１２４Ａ、１２４Ｂと、を含む。制御部１１２が、この一対の電極１２４Ａ、１２４Ｂの間に駆動波形を与えることで、対応するノズル１１８から液状のカラーフィルタ材料１１１の液滴Ｄが吐出される。ここで、ノズル１１８から吐出される材料の体積は、０ｐｌ以上４２ｐｌ（ピコリットル）以下の間で可変である。
【００９８】
本実施形態では、ノズル１１８からＺ軸方向に液状のカラーフィルタ材料１１１の液滴Ｄが吐出されるように、ノズル１１８の形状が調整されている。ただし、液滴Ｄが吐出される方向は、Ｚ軸方向でなくてもよい。これは、ノズル１１８と被吐出部（ターゲット）との距離が短い場合には、Ｚ軸方向からずれた方向に吐出されても、液滴Ｄの飛翔への重力の影響は無視できるからである。
【００９９】
本明細書では、１つのノズル１１８と、ノズル１１８に対応するキャビティ１２０と、キャビティ１２０に対応する振動子１２４と、を含んだ部分を「吐出部１２７」とも表記する。この表記によれば、１つのヘッド１１４は、ノズル１１８の数と同じ数の吐出部１２７を有する。また、吐出部１２７は、ピエゾ素子の代わりに電気熱変換素子を有してもよい。つまり、吐出部１２７は、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用して材料を吐出する構成を有していてもよい。
【０１００】
次に、図１２を参照しながら、制御部１１２の構成を説明する。図１２に示す制御部１１２は、入力バッファメモリ２００と、記憶装置２０２と、処理部２０４と、検査コントローラ２０５と、走査駆動部２０６と、ヘッド駆動部２０８と、を備えている。入力バッファメモリ２００と処理部２０４とは相互に通信可能に接続されている。処理部２０４と、記憶装置２０２と、検査コントローラ２０５と、走査駆動部２０６と、ヘッド駆動部２０８とは、図示しないバスによって相互に通信可能に接続されている。
【０１０１】
検査コントローラ２０５は、計測装置１における信号処理部２２と通信可能に接続されている。さらに、走査駆動部２０６は、第１位置制御装置１０４および第２位置制御装置１０８と相互に通信可能に接続されている。同様にヘッド駆動部２０８は、ヘッド１１４と相互に通信可能に接続されている。
【０１０２】
入力バッファメモリ２００は、液滴吐出装置１００の外部に位置する外部情報処理装置（不図示）から、液状のカラーフィルタ材料１１１の液滴Ｄを吐出するための吐出データを受け取る。入力バッファメモリ２００は、吐出データを処理部２０４に供給し、処理部２０４は吐出データを記憶装置２０２に格納する。図１２では、記憶装置２０２はＲＡＭである。
【０１０３】
処理部２０４は、記憶装置２０２内の吐出データに基づいて、ステージ１０６に対するノズル１１８の相対位置を示すデータを走査駆動部２０６に与える。走査駆動部２０６はこのデータと、所定の吐出周期と、に応じたステージ駆動信号を第１位置制御装置１０４および第２位置制御装置１０８に与える。この結果、対象物に対する吐出ヘッド部１０３の相対位置が変わる。一方、処理部２０４は、記憶装置２０２に記憶された吐出データに基づいて、液状のカラーフィルタ材料１１１の吐出に必要なノズル選択信号をヘッド駆動部２０８に与える。そうすると、ヘッド駆動部２０８は、ノズル選択信号が示すノズル１１８に対応した吐出部１２７へ駆動波形を与える。この結果、ヘッド１１４における対応するノズル１１８から、液状のカラーフィルタ材料１１１の液滴Ｄが吐出される。
【０１０４】
処理部２０４は、また、検査コントローラ２０５を介して、信号処理部２２に、体積値Ｉｖの計測または液滴Ｄの形状の計測を開始させる機能も有する。
【０１０５】
ヘッド駆動部２０８は、計測装置１における信号処理部２２に、駆動波形に同期したパルス信号を与える。このため、信号処理部２２は、液滴Ｄの吐出タイミングと、液滴通過波形ＰＷとの対応付けを行うことができる。
【０１０６】
制御部１１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バスを含んだコンピュータである。したがって、制御部１１２の上記機能は、コンピュータによって実行されるソフトウェアプログラムによって実現される。もちろん、制御部１１２は、専用の回路（ハードウェア）によって実現されてもよい。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態では、液滴吐出装置１００が、計測装置１を備えているので、液滴Ｄの吐出を伴う工程内に、液滴Ｄの計測工程（または検査工程）を組み込むことが容易になる。なお、液滴Ｄの吐出を伴う工程とは、本実施形態では、カラーフィルタ基板にフィルタ材料１１１を付与する工程である。ただし、他の実施形態では、液滴Ｄの吐出を伴う工程は、インクジェットプリンタが印刷をする工程などが該当する。
【０１０８】
（Ｇ．液滴の体積または液滴の形状を計測する手順）
図１３を参照しながら、ヘッド１１４における複数のノズル１１８からの液滴Ｄの体積値Ｉｖの測定手順を説明する。
【０１０９】
測定が開始（ステップＳＢ０）されると、変数ｊが初期化される。具体的には、図１１の処理部２０４が変数ｊに数値「１」を代入する（ステップＳＢ１）。ここで「変数ｊ」は、図１２の記憶装置２０２または処理部２０４（ＣＰＵ）内の所定の記憶領域に対応している。また、変数ｊに格納された数値は、ヘッド１１４における複数のノズル１１８の一つを特定する情報である。
【０１１０】
なお、ステップＳＢ０において、処理部２０４からの開始信号を受けて、液滴検出装置１における光発生器１１（図１）は、連続的にレーザ光を射出する状態になる。
【０１１１】
次に処理部２０４は、変数ｊに格納された数値が示すノズル１１８から液滴Ｄが吐出されるように、ヘッド１１４を駆動する（ステップＳＢ２）。具体的には、処理部２０４が、該当するノズル１１８を選択する選択信号をヘッド駆動部２０８に出力する。そうすると、ヘッド駆動部２０８がヘッド１１４を駆動して、選択信号が示すノズル１１８の吐出部１２７（図１１（ｂ））へ駆動波形が印加される。
【０１１２】
ヘッド１１４が上記のように駆動されると、該当するノズル１１８から液滴Ｄが吐出される。そして、吐出された液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過すると、光検出器２１から信号処理部２２へ液滴通過波形ＰＷが供給される。そうすると、信号処理部２２は液滴通過波形ＰＷに基づいて、液滴Ｄの体積値Ｉｖなどの物理量を計測する（ステップＳＢ３）。
【０１１３】
次に、１つの液滴通過波形ＰＷを処理し終えると、信号処理部２２におけるＣＰＵ３３は、体積値Ｉｖが正常に計測されたか否かを判定する（ステップＳＢ４）。本実施形態では、ヘッド１１４へ駆動波形が印加された時点から所定の時間期間内に液滴通過波形ＰＷが検出された場合に、ＣＰＵ３３は、体積値Ｉｖが計測されたと判定する。さらに、ＣＰＵ３３は、体積値Ｉｖの計測の成否を表す信号を、インターフェース部３６を介して処理部２０４に送信する。なお、本発明においては、上記アルゴリズム以外のアルゴリズムにしたがって、体積値Ｉｖの計測の成否を判定してもよい。また、体積値Ｉｖの計測の成否を、計測された体積値Ｉｖに基づいて、ユーザ（人）が判定してもよい。
【０１１４】
さて、体積値Ｉｖが正常に計測されなかった場合（ステップＳＢ４が「いいえ」）には、処理部２０４は、再度ｊ番目のノズル１１８から液滴Ｄが吐出されるように、ヘッド１１４を駆動する。そして、再度同じノズル１１８に対して、ステップＳＢ２からステップＳＢ４までの処理が行われる。
【０１１５】
一方、体積値Ｉｖが正常に計測された場合（ステップＳＢ４が「はい」）には、処理部２０４は、記憶装置２０２における変数ｊをインクリメントする（ステップＳＢ５）。そして、処理部２０４は、インクリメントされた変数ｊがヘッド１１４におけるノズル１１８の数を超えるか否かを判定する（ステップＳＢ６）。なお、「変数ｊをインクリメントする」とは、変数ｊに格納された数値に「１」を加えることを意味する。
【０１１６】
インクリメントされた変数ｊがノズル１１８の数を超えない場合（ステップＳＢ６が「いいえ」）には、処理はステップＳＢ２に返る。そして、インクリメントされた変数ｊが示すノズル１１８に対して、ステップＳＢ２からステップＳＢ４までの処理が行われる。
【０１１７】
インクリメントされた変数ｊがノズル１１８の数を超える場合（ステップＳＢ６が「はい」）には、処理部２０４は、処理を終了する（ステップＳＢ７）。なお、上記では、体積値Ｉｖを求める測定手順を説明したが、上記測定手順において、体積値Ｉｖの代わりに他の物理量が測定されてもよいし、上記測定手順において体積値Ｉｖと他の物理量とが求められてもよい。
【０１１８】
（実施形態２）
図１４を参照しながら、実施形態２の計測装置２を説明する。ここで、計測装置２が照射部１０（図１）に代えて照射部１０Ａを備える点を除いて、計測装置２の構成および機能は、実施形態１の計測装置１の構造および機能と基本的に同じである。そこで、実施形態２において、実施形態１と同様の構成要素には同様な参照符合が用いられている。また、実施形態２において、実施形態１における説明と同様な説明は、省略されている。
【０１１９】
計測装置２は、照射部１０Ａと、検出部２０と、を含んでいる。照射部１０Ａは、ビーム束ＢＡを射出する装置である。検出部２０は、ビーム束ＢＡの光強度に応じて、液滴Ｄの体積または形状を測定する装置である。ここで、照射部１０Ａを射出したビーム束ＢＡが光路ＡＸを経て検出部２０に入射するように、照射部１０Ａと検出部２０とが配置されている。
【０１２０】
本実施形態では、照射部１０Ａと検出部２０との間の光路ＡＸは、Ｘ軸方向に一致している。また、光路ＡＸ上には測定部ＭＰが位置している。そして、計測装置２が液滴Ｄの体積または形状を測定する際には、測定部ＭＰにおいて、Ｚ軸方向への速度成分を有する液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過するように、計測装置２とヘッド１１４（図１）とが位置合せされる。本実施形態の場合には、後述する集光器１２Ｃの出射端と、光検出器２１との間の光路の任意の位置が測定部ＭＰとなり得る。
【０１２１】
照射部１０Ａは、レーザ光源である光発生器１１と、プリズムアレイ１２Ｂと、集光器１２Ｃと、を含んでいる。
【０１２２】
光発生器１１は、Ｈｅ（ヘリウム）−Ｎｅ（ネオン）レーザと、コリメーションレンズと、を有しており、約６３０ｎｍの波長のレーザ光Ｌを射出する。ここで、コリメーションレンズの機能によって、レーザ光Ｌは平行光になっている。このような光発生器１１を射出したレーザ光Ｌは、プリズムアレイ１２Ｂに入射する。
【０１２３】
プリズムアレイ１２Ｂは、レーザ光Ｌを複数の光ビームＢに分割するビームスプリッタである。ここで、プリズムアレイ１２Ｂが射出する複数の光ビームＢは、ＸＹ平面上で互いに平行に並んで伝播する。本実施形態では、プリズムアレイ１２Ｂが射出する複数の光ビームＢは、Ｙ軸方向に一定の間隔をおいて並ぶ。さらに、プリズムアレイ１２Ｂが射出する複数の光ビームＢのそれぞれの進行方向は、Ｘ軸方向に一致している。そして、プリズムアレイ１２Ｂを射出した複数の光ビームＢのそれぞれは、集光器１２Ｃに導かれる。なお、本実施形態では、複数の光ビームＢのそれぞれの光強度が、いずれもほぼ等しくなるように、プリズムアレイ１２Ｂが構成されている。
【０１２４】
集光器１２Ｃは、互いに隣合う任意の２つの光ビームＢの間のＹ軸方向に沿った距離Ｓｃが、液滴ＤのＹ軸方向に沿った幅Ｄｙ以下になるように、複数の光ビームＢを集光するレンズ群を含んでいる。この際、集光器１２Ｃによって、複数の光ビームＢのそれぞれのｂ軸方向に沿った幅Ｌｂが液滴ＤのＺ軸方向に沿った幅Ｄｚ以下になる。なお、集光器１２Ｃを射出した後でも、複数の光ビームＢはＹ軸方向に一定の間隔（距離Ｓｃ）をおいて並んでおり、そして、複数の光ビームＢのそれぞれの伝播方向はＸ軸方向に一致している。
【０１２５】
本実施形態では、集光器１２Ｃを射出した複数の光ビームＢが、ビーム束ＢＡである。そして、ビーム束ＢＡのｃ軸方向に沿った幅Ｌｃは、幅Ｄｙ以上である。なお、上述したように、測定部ＭＰにおいて、ｂ軸方向およびｃ軸方向は、Ｚ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ一致している。
【０１２６】
図１４に示すように、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過する場合には、複数の光ビームＢのうちのいくつかが、液滴Ｄによって反射、吸収、または屈折させられる。液滴Ｄによって反射、吸収、または屈折させられた光ビームＢは、光検出器２１に入射しない。つまり、光検出器２１から観察すると、複数の光ビームＢのいくつかが液滴Ｄによって遮断される。ここで、遮断される光ビームＢの数は、光ビームＢが伝播するＸＹ平面での液滴Ｄの幅Ｄｙに依存する。しかも、液滴ＤはそのＸＹ平面を時間とともに通過する。さらに、光検出器２１に入射する光ビームＢの数と、光検出器２１が受けるビーム束ＢＡの光強度とは、比例関係にある。これらのことから、ビーム束ＢＡの光強度の時間推移に応じて、液滴Ｄの形状および体積を計測できる。
【０１２７】
また、上述したように、本実施形態によれば、複数の光ビームＢのそれぞれの光強度が、いずれもほぼ等しい。このため、液滴Ｄがビーム束ＢＡの範囲内を通過する限り、液滴Ｄが光ビームＢを通過する位置がｃ軸方向にずれても、そのずれは、計測結果に影響しない。
【０１２８】
なお、互いに隣合う２つの光ビームＢの間の間隙が、液滴Ｄの幅Ｄｙ以下に設定されているので、液滴Ｄが互いに隣合う２本の光ビームＢの間をすり抜けることはない。つまり、測定部ＭＰに向けて吐出された液滴Ｄは、ビーム束ＢＡ内の少なくとも１つの光ビームＢを遮断する。なお、互いに隣合う２つの光ビームＢの間の間隙とは、互いに隣合う２つの光ビームＢの中心間の距離Ｓｃから、それら２つの光ビームＢのそれぞれの半径を引いた長さに等しい。
【０１２９】
また本実施形態では、複数の光ビームＢは、いずれも同一のＸＹ平面上を伝播する。ただし、複数の光ビームＢがそれぞれ異なるＹ座標を取るのであれば、複数の光ビームＢそれぞれは、同一のＸＹ平面を伝播する代わりに、それぞれ異なったＸＹ平面上を伝播してもよい。つまり、複数の光ビームＢがＹ軸方向に分布しながら、Ｘ軸方向に伝播するように、プリズムアレイ１２Ｂが構成されればよい。
【０１３０】
（実施形態３）
図１５（ａ）および（ｂ）を参照しながら、実施形態３の計測装置３を説明する。ここで、計測装置３が照射部１０（図１）に代えて照射部１０Ｂを備える点を除いて、計測装置３の構成および機能は、実施形態１の計測装置１の構造および機能と基本的に同じである。そこで、実施形態３において、実施形態１と同様の構成要素には同様な参照符合が用いられている。また、実施形態３において、実施形態１の説明と同様な説明は、省略されている。
【０１３１】
計測装置３は、照射部１０Ｂと、検出部２０と、を含んでいる。照射部１０Ｂは、ビーム束ＢＡを射出する装置である。検出部２０は、ビーム束ＢＡの光強度に応じて、液滴Ｄの体積または液滴Ｄの形状を計測する装置である。ここで、照射部１０Ｂを射出したビーム束ＢＡが光路ＡＸを経て検出部２０に入射するように、照射部１０Ｂと検出部２０とが配置されている。
【０１３２】
本実施形態では、照射部１０Ｂと検出部２０との間の光路ＡＸは、Ｘ軸方向に一致している。また、光路ＡＸ上には測定部ＭＰが位置している。そして、計測装置３が液滴Ｄの体積を測定する際には、測定部ＭＰにおいて、Ｚ軸方向への速度成分を有する液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過するように、計測装置３とヘッド１１４（図１）とが位置合せされる。本実施形態の場合には、後述する複数のマイクロレンズＭＬと、光検出器２１との間の光路の任意の位置が測定部ＭＰとなり得る。
【０１３３】
照射部１０Ｂは、レーザ光源である複数の光発生器１１Ｖと、複数の光発生器１１Ｖと１対１で光学的に連結された複数のマイクロレンズ１１ＭＬと、を含んでいる。なお、複数の光発生器１１Ｖと、複数のマイクロレンズ１１ＭＬと、をまとめて、レーザアレイとも呼ぶ。
【０１３４】
複数の光発生器１１Ｖは、Ｙ軸方向に１列に配列されている。そして、複数の光発生器１１Ｖが射出するそれぞれのレーザ光は、対応するマイクロレンズＭＬによって平行光化される。平行光化されたレーザ光が、光ビームＢである。なお、複数の光発生器１１Ｖのそれぞれは、面発光レーザである。また、本実施形態では、複数の光ビームＢのそれぞれの光強度が、いずれもほぼ等しくなるように、複数の光発生器１１Ｖと、対応するマイクロレンズ１１ＭＬと、が構成されている。
【０１３５】
本実施形態では、複数のマイクロレンズ１１ＭＬが射出する複数の光ビームＢは、Ｙ軸方向に一定の間隔をおいて並ぶ。そして、複数の光ビームＢのうち、互いに隣合う２つの光ビームの間の距離Ｓｃは、液滴ＤのＹ軸方向に沿った幅Ｄｙ以下である。また、複数の光ビームＢのそれぞれのｂ軸方向に沿った幅Ｌｂが液滴ＤのＺ軸方向に沿った幅Ｄｚ以下である。そして、複数のマイクロレンズ１１ＭＬが射出する複数の光ビームＢのそれぞれの伝播方向は、Ｘ軸方向に一致している。
【０１３６】
このような複数の光ビームＢが、ビーム束ＢＡを構成する。ここで、ビーム束ＢＡのｃ軸方向に沿った幅Ｌｃは、幅Ｄｙ以上である。なお、上述したように、測定部ＭＰにおいて、ｂ軸方向およびｃ軸方向は、Ｚ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ一致している。
【０１３７】
図１５（ａ）に示すように、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過する場合には、複数の光ビームＢのうちのいくつかが、液滴Ｄによって反射、吸収、または屈折させられる。液滴Ｄによって反射、吸収、または屈折させられた光ビームＢは、光検出器２１に入射しない。つまり、光検出器２１から観察すると、複数の光ビームＢのいくつかが液滴Ｄによって遮断される。ここで、遮断される光ビームＢの数は、光ビームＢが伝播するＸＹ平面での液滴Ｄの幅Ｄｙに依存する。しかも、液滴ＤはそのＸＹ平面を時間とともに通過する。さらに、光検出器２１に入射する光ビームＢの数と、光検出器２１が受けるビーム束ＢＡの光強度とは、比例関係にある。これらのことから、ビーム束ＢＡの光強度の時間推移に応じて、液滴Ｄの形状および体積を計測できる。
【０１３８】
また、上述したように、本実施形態によれば、複数の光ビームＢのそれぞれの光強度が、いずれもほぼ等しい。このため、液滴Ｄがビーム束ＢＡの範囲内を通過する限り、液滴Ｄが光ビームＢを通過する位置がｃ軸方向にずれても、そのずれは計測結果に影響しない。
【０１３９】
なお、互いに隣合う２つの光ビームＢの間の距離Ｓｃが、液滴Ｄの幅Ｄｙよりも小さく設定されているので、液滴Ｄが隣合う２本の光ビームＢの間をすり抜けることはない。つまり、測定部ＭＰに向けて吐出された液滴Ｄは、ビーム束ＢＡ内の少なくとも１つの光ビームＢを遮断する。
【０１４０】
また本実施形態では、このように本実施形態では、複数の光ビームＢは、いずれも同一のＸＹ平面上を伝播する。ただし、複数の光ビームＢがそれぞれ異なるＹ座標を取るのであれば、複数の光ビームＢそれぞれは、同一のＸＹ平面を伝播する代わりに、それぞれ異なったＸＹ平面上を伝播してもよい。つまり、複数の光ビームＢがＹ軸方向に分布しながら、Ｘ軸方向に伝播するように、照射部１０Ｂが構成されればよい。
【０１４１】
（実施形態４）
図１６から図１９を参照しながら、実施形態４の計測装置４を説明する。ここで、計測装置４が照射部１０（図１）に代えて照射部１０Ｃを備える点を除いて、計測装置４の構成および機能は、実施形態１の計測装置１の構造および機能と基本的に同じである。そこで、実施形態４において、実施形態１と同様の構成要素には同様な参照符合が用いられている。また、実施形態４において、実施形態１の説明と同様な説明は、省略されている。
【０１４２】
図１６に示すように、計測装置４は、照射部１０Ｃと、検出部２０と、を含んでいる。照射部１０Ｃは、測定部ＭＰ上で、複数のビームスポットＢＰを形成する装置である。一方、検出部２０は、光検出器２１と信号処理部２２とを備えている。そして、複数のビームスポットＢＰに集光された光束の全てが光検出器２１上に入射するように、照射部１０Ｃと検出部２０との間の光路が構成されている。
【０１４３】
より具体的には、照射部１０Ｃは、光ビームＬを射出する光発生器１１と、回折素子である回折格子１２Ｄと、を備えている。そして、図１７に示すように、光発生器１１からのレーザ光Ｌが回折格子１２Ｄに入射すると、回折格子１２Ｄの結像面において、複数のビームスポットＢＰが形成される。ここで、複数のビームスポットＢＰが分布している部分が、測定部ＭＰである。言い換えると、測定部ＭＰに亘って、複数のビームスポットＢＰがＹ軸方向に並んでいる。
【０１４４】
ここで、複数のビームスポットＢＰのそれぞれのＺ軸方向に沿った幅は、被計測物である液滴Ｄの幅Ｄｚ以下である。そして、測定部ＭＰのＹ軸方向に沿った幅は、液滴Ｄの幅Ｄｙ以上である。また、互いに隣合う任意の２つのビームスポットＢＰ間の間隔は液滴Ｄの幅Ｄｙ以下である。
【０１４５】
また、測定部ＭＰに亘って、複数のビームスポットＢＰがＹ軸方向に並んでいるので、図１８（ａ）のグラフに示すように、測定部ＭＰでのＹ軸方向（ｃ軸方向）に沿った光強度分布は、離散的である。なお、図１８（ａ）では、Ｙ軸方向の中央のビームスポットＢＰの光強度が最も大きい。また、中央のビームスポットＢＰの両側に位置するビームスポットＢＰの光強度は、中央のビームスポットＢＰから離れるほど弱くなっている。
【０１４６】
さて、液滴Ｄが測定部ＭＰを通過すると、複数のビームスポットＢＰの少なくとも１つが液滴Ｄよって遮られる。そうすると、遮られたビームスポットＢＰの数に応じて、光検出器２１上の光強度が、段階的または離散的に減少する。このため、図１８（ｂ）のグラフが示すように、遮られたビームスポットＢＰの数に応じて、光検出器２１が出力する強度信号Ｅが段階的または離散的に上昇する。なお、図１８（ｂ）のグラフにおいて、液滴Ｄの幅Ｄｙに対して、強度信号Ｅの最大値Ｅｐがプロットされている。
【０１４７】
なお、回折格子１２Ｄの格子の形状を適切に設計して、図１８（ｃ）に示すように、複数のビームスポットＢＰのそれぞれの光強度を等しくすることが好ましい。そうすれば、図１８（ｄ）のグラフに示すように、液滴Ｄの幅Ｄｙと強度信号Ｅとが互いに比例関係になるので、液滴Ｄの物理量の検出がより容易になる。
【０１４８】
（実施形態４の変形例）
照射部１０Ｃは、回折格子１２Ｄに代えて、他の回折素子を備えていてもよい。具体的には、照射部１２Ｄは、ホログラム素子１２Ｅを備えていてもよい。
【０１４９】
図１９に示すように、この場合には、光発生器１１からのレーザ光Ｌがホログラム素子１２Ｅに入射すると、ホログラム素子１２Ｅの結像面の付近において、複数の光ビームからなるビームアレイ（ビーム束ＢＡ）が形成される。このため、回折格子１２Ｄの場合と同様に、結像面において、Ｙ軸方向（ｃ軸方向）に沿って離散的な光強度分が得られる。ここで、光ビームが分布している部分が、測定部ＭＰである。
【０１５０】
ホログラム素子１２Ｅが設けられている場合には、Ｘ軸方向についての光強度分布を制御することが可能なので、測定部ＭＰのＸ軸方向に沿ったマージンを広くできる。また、複数のホログラム素子１２Ｅが設けられていてもよい。例えば、光束を集光する機能と、ビームアレイを発生する機能とを、それぞれに与えた２つのホログラム素子１２Ｅが設けられてもよい。
【０１５１】
ホログラム素子１２Ｅの設計には、まずビームアレイの形状を設計してから、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）技術を用いれば、設計が簡易になるため好ましい。また、ホログラム素子１２Ｅの加工には、電子線描画装置を用いることが望ましい。
【０１５２】
（変形例１）
上記実施形態１〜３によれば、光ファイバアレイ１２Ａ、集光器１２Ｃ、複数のマイクロレンズ１１ＭＬのうちのいずれかの光学系によって、測定部ＭＰにおいて、複数の光ビームＢは、互いに平行に伝播する。しかしながら、本発明においては、実施形態１〜３の上記光学系に代えて、図２０に示すように、ビーム束ＢＡを収束させる収束光学系を用いてもよい。
【０１５３】
図２０（ａ）に示すように、収束光学系のビームスポットＢＳの位置（または焦点距離）と、収束光学系に入射するビーム束の径と、がわかっていれば、互いに隣合う２つの光ビームＢのＹ軸方向の距離Ｓｃが液滴Ｄの幅Ｄｙ以下になる領域がわかる。同様に、ビーム束ＢＡのｃ軸方向の幅Ｌｃが幅Ｄｙ以上になる領域もわかる。したがって、計測装置１〜３のいずれかが収束光学系を用いる場合であっても、下記１）および２）の２つの条件を満足する領域を測定部ＭＰとすればよい；１）互いに隣合う２つの光ビームＢのＹ軸方向の距離Ｓｃが液滴Ｄの幅Ｄｙ以下であり、かつ２）ビーム束ＢＡのｃ軸方向の幅Ｌｃが幅Ｄｙ以上である。
【０１５４】
なお、図２０（ｂ）および（ｃ）に示すように、収束光学系を用いる場合には、測定部ＭＰは、ビームスポットＢＳに関してほぼ対象な２つの領域としてビーム束ＢＡ上に現れる。
【０１５５】
このようにビーム束ＢＡが収束している場合には、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過する位置が変われば、計測装置１〜３の分解能が変わる。このため、計測装置の構成を改変することなく、液滴Ｄの大きさに適した分解能で、液滴Ｄの物理量を計測することができる。
【０１５６】
（変形例２）
上記実施形態によれば、被計測物は液滴Ｄである。そして、計測装置１〜４によって液滴Ｄの物理量が計測される。ただし、計測装置１〜４によって物理量が計測される被計測物は、液滴Ｄに限定されない。具体的には、飛翔経路ＤＰの方向またはＺ軸方向に関して、回転対称の形状を有している被計測物であれば、計測装置１〜４は、その体積を計測できる。さらに、たとえ被計測物が回転対称の形状を有していなくとも、光検出器２１が受ける光強度の時間推移に応じて、被計測物の有無を判定すること、またはビーム束ＢＡに垂直な断面での被計測物の断面幅（または形状）を検出すること、ができる。
【０１５７】
液滴Ｄ以外の被計測物の例は、ボールベアリング、および液晶表示装置において用いられるギャップ剤、などである。ボールベアリングには高精度な真円性が求められる。また、ギャップ剤にも高いレベルで寸法上の精度が求められる。したがって、本発明による計測装置または計測装置で、ボールベアリングおよびギャップ剤の形状または体積を計測することは有利である。ここで、ボールベアリングもギャップ剤も、液滴Ｄとは異なり固形の物体である。このような場合には、ボールベアリングまたはギャップ剤が光ビームＢの収束部１４Ｂを通過するように、例えば漏斗からボールベアリングまたはギャップ剤を落下させればよい。そうすれば、計測装置１〜４のいずれも、ボールベアリングまたはギャップ剤の体積および形状を計測できる。
【０１５８】
（変形例３）
本実施形態によれば、カラーフィルタ基板用のカラーフィルタ材料１１１を付与する液滴吐出装置１００に計測装置１〜４のいずれかが適用される。しかしながら、液状の導電性材料を吐出する液滴吐出装置に計測装置１〜４のいずれかが適用されてもよい。さらに、民生用のプリンタにおいて計測装置１〜４のいずれかが適用されてもよい。そして、ヘッド１１４から吐出される液状の材料が、カラーフィルタ基板用のカラーフィルタ材料１１１に代えて、金属微粒子を含んだ導電性材料であっても、有機材料であっても、本実施形態の計測装置１〜４のいずれも、吐出される液滴の体積を正確に測定できる。
【０１５９】
（変形例４）
光発生器１１（図２）の熱ドリフトによって、レーザ光Ｌの光強度が所定周期（熱ドリフト周期と呼ぶ）で変動することがある。このような場合には、熱ドリフト周期よりも短い周期で光強度を補正すればよい。具体的には、熱ドリフト周期よりも短い周期で、液滴Ｄがビーム束ＢＡを通過していない場合の光検出器２１上の光強度を測定して、強度値Ｅｍｉｎを得る。そのうえで、液滴Ｄの計測の際に、上記式（２）におけるＥ（ｉ）およびＥｍａｘのそれぞれから、最も新しいＥｍｉｎを差引く。つまり、２ｒ（ｉ）＝Ｓｃ・（Ｅ（ｉ）−Ｅｍｉｎ）／（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／ｎである。なお、光発生器１１に熱ドリフトがない場合には、Ｅｍｉｎは０（ゼロ：つまり初期設定値）のままである。
【０１６０】
このように、熱ドリフト周期よりも短い周期で光強度を補正（オフセット）してもよい。そうすれば、計測結果に光発生器１１の熱ドリフトの影響が現れることを防止できる。
【０１６１】
なお、図４（ａ）に示すように、光ビームＢの断面半径が液滴Ｄの幅Ｄｙに対して十分小さい場合には、１つの液滴通過波形ＰＷにおいて、強度信号Ｅの段階的な上昇または下降が生じた回数をカウントすれば、液滴Ｄによって遮られた光ビームＢの本数が分かる。そして、光ビームＢ間の距離Ｓｃは既知なので、このような場合には、液滴Ｄによって遮られた光ビームＢの数に基づいて、液滴Ｄの幅Ｄｙを求めることができる。このような計測方法を用いる場合には、幅Ｄｙまたは半径値ｒ（ｉ）を導出する際に信号値Ｅ（ｉ）を用いなくてよい。したがって、たとえ光発生器１１における熱ドリフトが大きくても、信号値Ｅ（ｉ）を補正することなく、液滴Ｄの幅Ｄｙの計測結果から、熱ドリフトによる影響を排除できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】実施形態１の液滴吐出装置を示す概略図。
【図２】実施形態１の照射部を示す模式図。
【図３】本実施形態１〜３のビーム束と液滴との関係を示す模式図であり、（ａ）はＸＹ（ａｃ）平面図であり、（ｂ）はＺＸ（ａｂ）断面図。
【図４】（ａ）から（ｃ）は、本実施形態１のビーム束と液滴との関係を示す模式図。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、実施形態１の液滴通過波形を示すグラフ。
【図６】（ａ）から（ｃ）は、実施形態１の液滴通過波形から液滴の体積を求める原理を説明する模式図。
【図７】実施形態１の計測装置における信号処理部の模式図。
【図８】実施形態１における液滴の体積の測定工程のフローを示す図。
【図９】実施形態１の液滴吐出装置の模式図。
【図１０】実施形態１のヘッドとビーム束との間の位置関係を示す模式図。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、実施形態１のヘッドの模式図。
【図１２】実施形態１の液滴吐出装置における制御部の機能ブロック図。
【図１３】実施形態１のヘッドにおける複数のノズルからの液滴の体積を測定する工程のフローを示す図。
【図１４】実施形態２の計測装置を示す模式図。
【図１５】実施形態３の計測装置を示す模式図であり、（ａ）は全体構成を示す模式図であり、（ｂ）は、レーザアレイの１つを示す模式図。
【図１６】実施形態４の計測装置を示す模式図。
【図１７】実施形態４の回折格子を示す模式図。
【図１８】（ａ）および（ｃ）は、実施形態４の測定部における光強度分布を示すグラフであり、（ｂ）および（ｄ）は、液滴の幅に対する液滴通過波形の最大値を示すグラフである。
【図１９】実施形態４のホログラム素子を示す模式図。
【図２０】（ａ）から（ｃ）は、実施形態１〜３の測定部におけるビーム束の変形例を示す模式図。
【図２１】（ａ）および（ｂ）は、従来の検査装置の模式図。
【符号の説明】
【０１６３】
１，２，３…計測装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ…照射部、１１，１１Ｖ…光発生器、１１ＭＬ…マイクロレンズ、１２Ａ…光ファイバアレイ、１２Ｂ…プリズムアレイ、１２Ｃ…集光器、２０…検出部、２１…光検出器、２２…信号処理部、２４…サンプリング部、２５…メモリ、２６…補正部、１００…液滴吐出装置、１０６…ステージ、１０６ｂ…フラッシング領域、１１１…カラーフィルタ材料、１１２…制御部、１１４…ヘッド、１１８…ノズル、１２０…キャビティ、１２２…隔壁、１２４…振動子、１２４Ａ…電極、１２４Ｃ…ピエゾ素子、１２６…振動板、１２７…吐出部、１２８…ノズルプレート、１３０…供給口、１３１…孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ビームが第１方向に分布しながら前記第１方向に垂直な第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームをビーム束として射出する照射部と、
前記ビーム束を受光する光検出器と、
を備えた計測装置であって、
前記照射部と前記光検出器との間の前記ビーム束の光路上の所定部において、前記第１方向および前記第２方向の双方にほぼ垂直な第３方向への速度成分を有する被計測物が前記ビーム束を通過し、
前記所定部において、前記複数の光ビームのそれぞれの前記第３方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第３方向に沿った幅以下であり、
前記所定部において、前記ビーム束の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上であり、
前記所定部において、互いに隣合う任意の２つの前記光ビーム間の前記第１方向に沿った間隙は、前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である、
計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の計測装置であって、
前記被計測物の形状が前記第３方向に平行な軸に関して回転対称である場合に前記光検出器上の光強度に基づいて、前記被計測物の体積を計測する信号処理部をさらに備えた計測装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の計測装置であって、
前記照射部は、
レーザ光を射出する光発生器と、
前記レーザ光を前記複数の光ビームに分割する光導波路と、
前記複数の光ビームが前記第１方向に分布しながら前記第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームを前記ビーム束として射出する光ファイバアレイと、
を含んでいる、
計測装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の計測装置であって、
前記照射部は、
レーザ光を射出する光発生器と、
前記レーザ光を前記複数の光ビームに分割するプリズムアレイと、
前記複数の光ビームが前記第１方向に分布しながら前記第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームを前記ビーム束として射出する集光器と、
を含んでいる、
計測装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の計測装置であって、
前記照射部は、
前記複数の光ビームを前記ビーム束として射出するレーザアレイを含んでいる、
計測装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の計測装置であって、
前記被計測物は液滴吐出装置のヘッドから吐出された液滴である、
計測装置。
【請求項７】
複数の光ビームが第１方向に分布しながら前記第１方向に垂直な第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームをビーム束として射出する照射部と、
前記ビーム束を受光する光検出器と、
前記照射部と前記光検出器との間の前記ビーム束の光路上の所定部において、前記第１方向および前記第２方向の双方にほぼ垂直な第３方向への速度成分を有する液滴が前記ビーム束を通過するように、前記液滴を吐出するヘッドと、
を備えた液滴吐出装置であって、
前記所定部において、前記複数の光ビームのそれぞれの前記第３方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第３方向に沿った幅以下であり、
前記所定部において、前記ビーム束の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上であり、
前記所定部において、互いに隣合う任意の２つの光ビーム間の間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である、
液滴吐出装置。
【請求項８】
所定部に亘って第１方向に分布した複数のビームスポットを形成する照射部と、
前記複数のビームスポットに集光された光束を受光する光検出器と、
を備えた計測装置であって、
前記第１方向にほぼ垂直な第２方向への速度成分を有する被計測物が前記所定部を通過するように、前記照射部と前記光検出器とが配置されており、
前記複数のビームスポットのそれぞれの前記第２方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第２方向に沿った幅以下であり、
前記所定部の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上であり、
互いに隣合う任意の２つの前記ビームスポット間の前記第１方向に沿った間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である、
計測装置。
【請求項９】
所定部に亘って第１方向に分布した複数の光ビームを形成する照射部と、
前記複数の光ビームに集光された光束を受光する光検出器と、
を備えた計測装置であって、
前記第１方向にほぼ垂直な第２方向への速度成分を有する被計測物が前記所定部を通過するように、前記照射部と前記光検出器とが配置されており、
前記複数の光ビームのそれぞれの前記第２方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第２方向に沿った幅以下であり、
前記所定部の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上であり、
互いに隣合う任意の２つの前記光ビーム間の前記第１方向に沿った間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である、
計測装置。
【請求項１０】
請求項８または９記載の計測装置と、
前記被計測物として液滴が前記所定部を通過するように、前記液滴を吐出するヘッドと、
を備えた液滴吐出装置。
【請求項１】
複数の光ビームが第１方向に分布しながら前記第１方向に垂直な第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームをビーム束として射出する照射部と、
前記ビーム束を受光する光検出器と、
を備えた計測装置であって、
前記照射部と前記光検出器との間の前記ビーム束の光路上の所定部において、前記第１方向および前記第２方向の双方にほぼ垂直な第３方向への速度成分を有する被計測物が前記ビーム束を通過し、
前記所定部において、前記複数の光ビームのそれぞれの前記第３方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第３方向に沿った幅以下であり、
前記所定部において、前記ビーム束の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上であり、
前記所定部において、互いに隣合う任意の２つの前記光ビーム間の前記第１方向に沿った間隙は、前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である、
計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の計測装置であって、
前記被計測物の形状が前記第３方向に平行な軸に関して回転対称である場合に前記光検出器上の光強度に基づいて、前記被計測物の体積を計測する信号処理部をさらに備えた計測装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の計測装置であって、
前記照射部は、
レーザ光を射出する光発生器と、
前記レーザ光を前記複数の光ビームに分割する光導波路と、
前記複数の光ビームが前記第１方向に分布しながら前記第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームを前記ビーム束として射出する光ファイバアレイと、
を含んでいる、
計測装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の計測装置であって、
前記照射部は、
レーザ光を射出する光発生器と、
前記レーザ光を前記複数の光ビームに分割するプリズムアレイと、
前記複数の光ビームが前記第１方向に分布しながら前記第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームを前記ビーム束として射出する集光器と、
を含んでいる、
計測装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の計測装置であって、
前記照射部は、
前記複数の光ビームを前記ビーム束として射出するレーザアレイを含んでいる、
計測装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の計測装置であって、
前記被計測物は液滴吐出装置のヘッドから吐出された液滴である、
計測装置。
【請求項７】
複数の光ビームが第１方向に分布しながら前記第１方向に垂直な第２方向へ伝播するように、前記複数の光ビームをビーム束として射出する照射部と、
前記ビーム束を受光する光検出器と、
前記照射部と前記光検出器との間の前記ビーム束の光路上の所定部において、前記第１方向および前記第２方向の双方にほぼ垂直な第３方向への速度成分を有する液滴が前記ビーム束を通過するように、前記液滴を吐出するヘッドと、
を備えた液滴吐出装置であって、
前記所定部において、前記複数の光ビームのそれぞれの前記第３方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第３方向に沿った幅以下であり、
前記所定部において、前記ビーム束の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上であり、
前記所定部において、互いに隣合う任意の２つの光ビーム間の間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である、
液滴吐出装置。
【請求項８】
所定部に亘って第１方向に分布した複数のビームスポットを形成する照射部と、
前記複数のビームスポットに集光された光束を受光する光検出器と、
を備えた計測装置であって、
前記第１方向にほぼ垂直な第２方向への速度成分を有する被計測物が前記所定部を通過するように、前記照射部と前記光検出器とが配置されており、
前記複数のビームスポットのそれぞれの前記第２方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第２方向に沿った幅以下であり、
前記所定部の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上であり、
互いに隣合う任意の２つの前記ビームスポット間の前記第１方向に沿った間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である、
計測装置。
【請求項９】
所定部に亘って第１方向に分布した複数の光ビームを形成する照射部と、
前記複数の光ビームに集光された光束を受光する光検出器と、
を備えた計測装置であって、
前記第１方向にほぼ垂直な第２方向への速度成分を有する被計測物が前記所定部を通過するように、前記照射部と前記光検出器とが配置されており、
前記複数の光ビームのそれぞれの前記第２方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第２方向に沿った幅以下であり、
前記所定部の第１方向に沿った幅は、前記被計測物の前記第１方向に沿った幅以上であり、
互いに隣合う任意の２つの前記光ビーム間の前記第１方向に沿った間隙は前記被計測物の前記第１方向に沿った前記幅以下である、
計測装置。
【請求項１０】
請求項８または９記載の計測装置と、
前記被計測物として液滴が前記所定部を通過するように、前記液滴を吐出するヘッドと、
を備えた液滴吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００６−１８４１６２（Ｐ２００６−１８４１６２Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７９２０３（Ｐ２００４−３７９２０３）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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