JP2000146993A - 移動物体の検出方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 飛行しているインク液滴等のように移動しつ
つある移動物体の容積を、移動速度と一緒に即時に検出
することができる移動物体の検出方法及びその装置を提
供する。 【解決手段】 インク液滴の影２Ａが受光素子４の第１
の直線部４ｂから第２の直線部４ｃに移動するのに要す
る時間を検出し、第１及び第２の直線部４ｂ，４ｃの間
の距離Ｘをそれらの間を通過する時間で除算して、前記
インク液滴の移動速度を算出する。一方、第１及び第２
の直線部４ｂ，４ｃの間におけるインク液滴（影２Ａ）
の移動距離と投影面積との関係式を求めた後、それを微
分して移動距離と半径との関係式を求め、その関係式を
軸対称に回転積分することで、前記インク液滴が移動方
向の中心軸に関して軸対称な回転体であるとみなして、
インク液滴の容積を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動している移動
物体の移動速度及び容積を検出する移動物体検出方法及
びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばインクジェット記録装
置においては、記録ヘッドのノズルより噴射されるイン
ク液滴の容積が、記録媒体に付着して文字や画像を表現
する基本特性の１つである。そのため、正確に測定する
ことが必要とされる。また、生産された１つ１つの記録
ヘッドから噴射される、インク液滴について１滴ごとの
インク容積を管理することは、記録品質を向上させ、大
量生産時の生産性の向上にもつながる。

【０００３】このように、インク液滴について１滴ごと
のインク容積を正確に測定したいという要求があるにも
かかわらず、記録ヘッドが噴射するインク液滴の１滴ご
とのインク容積を正確に測定することがなかなか困難で
あった。即ち、測定しようとするインク液滴の１滴当た
りのインク容積が、約３〜３００ｐｌ（picoliter）
と、きわめて微量であるため、天秤で１滴のインク液滴
の重量を測定する一方、別の測定手段にてインクの比重
を測定し、それらの測定結果に基づきインク液滴の１滴
当たりのインク容積を算出するということが簡単にはで
きないからである。

【０００４】そこで、従来、そのようなインクジェット
ヘッドより噴射されるインク液滴の１滴当たりのインク
容積の測定は、次のような方法により行われていた。 多数のインク液滴を噴射させ、その質量を測定し、そ
の測定結果に基づきインク液滴の１滴当たりの容積を推
定する方法。 飛行しているインク液滴に対しストロボ光等の光を当
て、前記インク液滴の飛行画像を、ビデオカメラ等で撮
影し、その画像からインク液滴の１滴当たりの容量を推
定する方法（例えば特開平５−１４９７６９号公報参
照）。 飛行しているインク液滴にレーザ光等の光を当て、受
光素子にインク液滴を投影し、その出力電流等から投影
面積を得て、その投影面積からインク液滴の１滴当たり
の容積を推定する方法（例えば特開昭５５−９０８０６
号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
の方法では、測定に要する時間が長くなり、また、イン
ク液滴について１滴当たりのインク容積を正確に知るこ
とはできない。

【０００６】前記の方法は、画像処理を行うため、測
定結果が即時に判明しないこと、また、連続的に噴射さ
れるインク液滴のすべてを撮影することが困難である。

【０００７】前記の方法では、インク液滴が真球であ
れば、投影面積とインク液滴の１滴当たりのインク容積
とは１対１に対応するが、真球でなければ、前記投影面
積からは、インク液滴の容積を算出する上で、有効な情
報を得ることができない。

【０００８】また、前記飛行しているインク液滴に限ら
ず、移動しつつある移動物体の容積も検出したいという
要求もある。

【０００９】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、飛行しているインク液滴等のように移動しつつある
移動物体の容積を、移動速度と一緒に即時に検出するこ
とができる移動物体の検出方法及びその装置を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、移動
している移動物体の移動速度及び容積を検出する移動物
体の検出方法であって、前記移動物体の移動経路に略直
交する２つの平行な第１及び第２の直線部を有する受光
面に向けて、前記移動物体を介して、光源から光を照射
し、前記受光面における移動物体の投影面積の変化に基
づき、前記移動物体が移動方向の中心軸に関して軸対称
な回転体であるとみなして、前記移動物体の移動速度及
び容積を算出するものである。

【００１１】請求項１の発明によれば、光源からの光
が、移動物体を介して、受光面に向けて照射されると、
受光面の第１及び第２の直線部を移動物体の影が通過す
るときを基準として、移動物体の投影面積の時間変化が
検出される。前記移動物体が移動方向の中心軸に関して
軸対称な回転体であるとみなすことで、前記受光面での
投影面積の変化に基づき、移動物体の容積が検出され
る。一方、前記第１及び第２の直線部の間を通過するの
に要する時間から、移動物体の移動速度も併せて検出さ
れる。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１の移動物体の
検出方法において、前記受光面が、受光素子であり、前
記投影面積が、前記光源を消灯した状態での前記受光素
子の出力電圧を、前記受光素子がすべて影で覆われた状
態であるときの出力電圧であるとして算出するものであ
る。

【００１３】請求項２の発明によれば、受光面が受光素
子によって簡単に構成され、光源を消灯した状態での受
光素子の出力電圧を、受光面（受光素子）がすべて移動
物体の影で覆われた状態であるときの出力電圧であると
して、移動物体による投影面積の時間変化が算出され
る。

【００１４】請求項３の発明は、請求項２の移動物体の
検出方法において、前記移動物体の移動速度が、前記第
１及び第２の直線部の間の距離をそれらの間を通過する
時間で除算して算出する一方、前記移動物体の容積は、
前記第１及び第２の直線部の間における移動距離と投影
面積との関係式を求めた後、それを微分して移動距離と
半径との関係式を求め、その関係式を軸対称に回転積分
して算出するものである。

【００１５】請求項３の発明によれば、受光素子である
受光面の第１及び第２の直線部間の距離は予めわかって
いることから、移動物体が第１の直線部から第２の直線
部に移動するのに要する時間を検出することで、前記第
１及び第２の直線部の間の距離をそれらの間を通過する
時間で除算して、前記移動物体の移動速度が算出され
る。一方、前記第１及び第２の直線部の間における移動
物体の移動距離と投影面積との関係式を求めた後、それ
を微分して移動距離と半径との関係式を求め、その関係
式を軸対称に回転積分することで、移動物体の容積が算
出される。

【００１６】請求項４の発明は、請求項２の移動物体の
検出方法において、前記第１及び第２の直線部をそれぞ
れ有する微小幅の第１及び第２の受光部分についての投
影面積を求め、これに基づき前記移動物体の移動距離と
半径との関係式を求め、この関係式を軸対称に回転積分
して移動物体の容積を算出するものである。

【００１７】請求項４の発明によれば、前記第１及び第
２の直線部を有する微小幅の受光部分についての投影面
積を求め、これに基づき前記移動物体の移動距離と半径
との関係式を求め、この関係式を軸対称に回転積分する
ことで、移動物体の容積が算出される。

【００１８】請求項５の発明は、移動している移動物体
の移動速度及び容積を検出する移動物体検出装置であっ
て、前記移動物体の移動経路の一側に配設され前記移動
経路を移動する移動物体に対し光を照射する光源と、前
記光源に対向して前記移動物体の移動経路の他側に配設
され、前記移動物体の移動経路に略直交する２つの平行
な第１及び第２の直線部を有する受光素子と、該受光素
子の出力を受け、前記受光素子の出力電圧をＡ／Ｄ変換
して得られた電圧波形に基づき、前記移動物体が移動方
向の中心軸に関して軸対称な回転体であるとみなして、
前記移動物体の移動速度及び容積を算出する演算手段と
を備えるものである。

【００１９】請求項５の発明によれば、光源から光が、
移動経路を移動する移動物体に対し照射され、前記光源
に対向して配設される受光素子により受光される。前記
受光素子の第１及び第２の直線部を移動物体の影が通過
するときを基準とする移動物体の投影面積の時間変化に
対応する受光素子の出力電圧の変化が、演算手段によっ
て、Ａ／Ｄ変換される。演算手段は、Ａ／Ｄ変換して得
られた電圧波形に基づき、前記移動物体が移動方向の中
心軸に関して軸対称な回転体であるとみなして、前記移
動物体の容積が算出される。一方、前記受光素子の第１
及び第２の直線部の間を通過するのに要する時間から、
移動物体の移動速度も検出される。

【００２０】請求項６の発明は、請求項５の移動物体の
検出装置において、前記受光素子が、前記光源からの入
射光量に直線的に比例する電圧を出力するものであり、
前記演算手段が、前記光源を消灯した状態での前記受光
素子の出力電圧を、前記受光素子がすべて影で覆われた
状態であるときの出力電圧とし、それを基準値として算
出するものである。

【００２１】請求項６の発明によれば、前記受光素子に
よって、前記光源からの入射光量に直線的に比例する電
圧信号が出力され、それに基づき、前記演算手段が、光
源を消灯した状態での受光素子の出力電圧を、受光素子
がすべて影で覆われた状態であるときの出力電圧とし、
それを基準値として、演算手段によって所定の演算が行
われる。

【００２２】請求項７の発明は、請求項５の移動物体の
検出装置において、さらに、前記受光素子よりの信号
を、入射光量に比例した信号に補正処理する補正回路を
備え、前記演算手段が、前記光源を消灯した状態での前
記受光素子の出力電圧を、前記受光素子がすべて影で覆
われた状態である基準値として算出するものである。

【００２３】請求項７の発明によれば、前記補正回路に
よって、受光素子よりの信号が、入射光量に比例する電
圧信号に補正処理され、その補正処理された電圧信号に
基づき、前記演算手段が、光源を消灯した状態での受光
素子の出力電圧を、受光素子がすべて影で覆われた状態
である基準値として、演算手段によって所定の演算が行
われる。

【００２４】請求項８の発明は、請求項５の移動物体の
検出装置において、前記移動物体の移動経路と前記受光
素子との間には、前記受光素子の受光面上に前記移動物
体の投影像を一定の倍率でもって結像させるためのレン
ズ手段が設けられているものである。

【００２５】請求項８の発明によれば、前記移動物体の
移動経路と前記受光素子との間に設けられたレンズ手段
によって、前記受光素子の受光面上に、前記移動物体の
投影像が一定の倍率でもって結像せしめられ、移動物体
の投影面積の時間変化の検出が容易とされる。

【００２６】請求項９の発明は、請求項５の移動物体の
検出装置において、前記演算手段が、前記移動物体が一
方の直線部を通過してから他方の直線部を通過するまで
の時間でもって、前記受光素子の直線部間の距離を除算
することによって移動物体の速度を算出するものであ
る。

【００２７】請求項９の発明によれば、演算手段によっ
て、移動物体が一方の直線部を通過してから他方の直線
部を通過するまでの時間でもって、前記受光素子の両直
線部間の距離を除算することで、移動物体の移動速度が
算出される。

【００２８】請求項１０の発明は、請求項９の移動物体
の検出装置によれば、前記演算手段が、前記受光素子の
出力電圧を移動物体の投影面積に対応させ、前記速度に
時間を乗算することで、前記移動物体の移動距離に対す
る投影面積の変化を検出する投影面積変化検出部と、該
投影面積変化部よりの信号を受け、単位距離当たりの移
動物体の投影面積を求める面積検出部と、該面積検出部
よりの信号を受け、前記移動物体が移動方向の中心軸に
関して軸対称な回転体であるとみなして、移動物体の容
積を算出する容積検出部とを有するものである。

【００２９】請求項１０の発明によれば、演算手段の投
影面積変化検出部によって、受光素子の出力電圧の時間
変化を移動物体の投影面積の時間変化に対応させ、前記
速度に時間を乗算することで、移動物体の移動距離に対
する投影面積の変化が検出され、面積検出部によって、
単位距離当たりの移動物体の投影面積が求められ、さら
に、容積検出部によって、前記移動物体が移動方向の中
心軸に関して軸対称な回転体であるとみなして、移動物
体の容積が算出される。

【００３０】請求項１１の発明は、請求項５の移動物体
の検出装置において、前記受光素子が、第１の直線部を
有する第１の素子と、第２の直線部を有する第２の素子
とを有するものであり、前記第１の素子に対する投影面
積を第１の素子の幅で除算して移動物体の直径を検出す
る直径検出手段と、前記第１の素子を通過する時間と速
度とを乗算して前記直径の部分に対する移動距離を検出
する距離検出手段と、前記直径検出手段及び距離検出手
段よりの信号を受け、前記移動物体が移動方向の中心軸
に関して軸対称な回転体であるとみなして、移動物体の
容積を算出する容積検出手段とを有するものである。

【００３１】請求項１１の発明によれば、前記受光素子
のうち、第１の素子に対する投影面積を第１の素子の幅
で除算して移動物体の直径が直径検出手段によって検出
され、距離検出手段によって、前記第１の素子を通過す
る時間と速度とを乗算して前記直径の部分に対する移動
距離が検出され、さらに、容積検出手段によって、前記
移動物体が移動方向の中心軸に関して軸対称な回転体で
あるとみなして、移動物体の容積が算出される。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に沿って説明する。

【００３３】図１は本発明に係る移動物体であるインク
液滴の検出装置の概略構成を示す図である。

【００３４】図１において、インクジェット噴射装置１
のノズル孔１ａから噴射されて空間を飛行するインク液
滴２に、その飛行方向（移動方向）に直交する方向か
ら、レーザ等の光源３よりの光を当て、フォトダイオー
ドなどの受光素子４の受光面４ａに、インク液滴２の投
影像を一定の倍率でもって結像させるためのレンズ手段
５（対物レンズ）を介して、インク液滴２の影２Ａを投
影するようになっている。つまり、インク液滴２の飛行
経路の一側に飛行するインク液滴２に対し光を照射する
光源３が、他側に前記光源３に対向して受光素子４がそ
れぞれ配設され、それらはインクジェット噴射装置１の
ノズル孔１ａより噴射された直後のインク液滴２につい
て検出するものである。尚、前記レンズ手段５は、必要
に応じて省略することができる。

【００３５】ここで、前記光源３からの光は、受光面内
の光強度を均等にするビームエキスパンド装置等（図示
せず）を介してインク液滴２に当てられ、受光素子４の
受光面内における光強度は均等で、前記受光素子４は、
投影されたインク液滴２の影の面積を、それと直線的に
比例する出力電圧（電気信号）に変換するように構成さ
れている。よって、インク液滴２の投影面積の時間変化
に応じて、受光素子４の出力電圧も時間的に変化するの
で、その電圧をＡ／Ｄ変換手段６にてＡ／Ｄ変換して、
信号処理手段７により後述するように一定の信号処理を
行うことで、インク液滴２の飛行速度及び容積を検出す
るようになっている。即ち、Ａ／Ｄ変換手段６と信号処
理手段７とによって、受光素子４の出力電圧をＡ／Ｄ変
換して得られた電圧波形に基づき、前記インク液滴２が
移動方向の中心軸に関して軸対称な回転体であるとみな
して、前記インク液滴２の移動速度及び容積を算出する
演算手段が構成されている。

【００３６】尚、前記受光素子４を、入射した光量即ち
光の当たる面積に比例した出力信号が得られるように構
成し、その出力信号を、Ａ／Ｄ変換手段６にてＡ／Ｄ変
換する前に、投影されたインク液滴２の影の面積と直線
的に比例するように補正処理する補正回路によって補正
するようにすることも可能である。

【００３７】前記受光素子４は、受光面４ａを有し、当
該受光面４ａは、インク液滴２の飛行方向（移動方向）
に直交する第１及び第２の直線部４ｂ，４ｃを有し、該
第１及び第２の直線部４ｂ，４ｃが、インク液滴２の入
口側端部及び出口側端部になっている。

【００３８】続いて、前記移動物体であるインク液滴２
の移動速度及び容積の検出について、図２に基づいて説
明する。但し、インク液滴２の形状は、移動方向に対し
て回転軸対称であるものとする。また、受光素子４とし
ては、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、インク液滴２
の移動方向の長さよりも長い単一のものを使用する。

【００３９】まず、インク液滴２の影２Ａが、受光素子
４上を、受光素子４の第１及び第２の直線部４ｂ，４ｃ
に対して直交して通過するように、インクジェット装置
１と光源３、受光素子４などの測定系との位置合わせを
行う（ステップＳ１）。ここで、インク液滴２は、必ず
しも受光素子４の上下方向において中央部分を通過する
必要はなく、インク液滴２の影２Ａが必ず受光素子４上
を、はみ出さずに通過するようにすれば足りる。

【００４０】位置合わせが終了した後、インク液滴２の
影が受光素子４上にレンズ手段５の倍率をもって結像さ
れるようにフォーカスの調整を行う（ステップＳ２）。

【００４１】そして、光源３を消灯した暗状態での受光
素子４についての出力電圧を記録し、その出力電圧を、
受光素子４の受光面４ａがすべて影で覆われた状態での
出力電圧であるとして、検出の基準値とする（ステップ
Ｓ３）。また、前記光源３を点灯し、受光素子４の受光
面のすべての部分に均一に光が当たる状態とする（ステ
ップＳ４）。このときの受光素子４の出力電圧が、イン
ク液滴２の影２Ａが全く受光素子４の受光面上にない状
態での出力電圧である。

【００４２】それから、インクジェット装置１のノズル
孔１ａより、インク液滴２を噴射する（ステップＳ
５）。

【００４３】このインク液滴２の噴射により、受光素子
４の受光面上をインク液滴２の影２Ａが通過し、それに
よって受光素子４の出力電圧が変化するので、その受光
素子４の出力電圧の時間変化を測定し（ステップＳ
６）、その出力電圧をＡ／Ｄ変換手段６にてＡ／Ｄ変換
する（ステップＳ７）。

【００４４】このようにＡ／Ｄ変換して得られた電圧波
形から、信号処理手段７にてインク液滴２（インク液
滴）の速度、容積を計算する（ステップＳ８）。即ち、
信号処理手段７において、まず、投影面積変化検出部７
ａが、受光素子４の出力電圧をインク液滴２の投影面積
に対応させ、前記速度に時間を乗算することで、インク
液滴２の移動距離に対する投影面積の変化を検出する。
それから、面積検出部７ｂが、前記投影面積変化部７ａ
よりの信号を受け、単位距離当たりのインク液滴２の投
影面積を求める。そして、容積検出部７ｃが、前記面積
検出部７ｂよりの信号を受けると、前記インク液滴２が
移動方向の中心軸に関して軸対称な回転体であるとみな
して、インク液滴２の容積を算出する。

【００４５】続いて、前記信号処理手段７による計算の
手順の一例について説明する。

【００４６】まず、ステップＳ３において光源３を消灯
した暗状態での出力電圧が記録されるが、その出力電圧
ＶＡ（図４（ａ）参照）が、受光素子４の受光面がすべ
てインク液滴２の影２Ａで覆われた状態での出力電圧で
あるとして、検出の基準とされる。また、ステップＳ４
において光源３を点灯し、インク液滴が吐出しておらず
受光素子４の受光面がインク液滴２の影２Ａによって覆
われていないときの出力電圧ＶＢが得られ（図４（ｂ）
参照）、これも検出の基準として利用される。

【００４７】そして、インク液滴２が、図３（ａ）〜
（ｄ）に示すように、インク液滴２の影２Ａが受光素子
４ｍの受光面上を通過する際に、図４（ｃ）に示される
ような出力電圧波形が得られ、それがステップＳ７でＡ
／Ｄ変換される。図４において位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，
Ｐ４は、それぞれ、インク液滴２が受光素子４の受光面
に進入を開始したとき、インク液滴２が受光素子４の受
光面内に完全に入ったとき、インク液滴２が受光素子４
の受光面から出始めたとき及びインク液滴２が受光素子
４の受光面から完全に出たときであり、図３（ａ）〜
（ｄ）に対応している。この波形の位置Ｐ１から位置Ｐ
３までの時間（インク液滴２が第１の受光素子４の第１
の直線部４ｂと第２の直線部４ｃとの間を通過する時
間）で、受光素子４の、インク液滴２の移動方向におけ
る長さＸ（第１及び第２の直線部４ｂ，４ｃの間の距
離）を除算することで、インク液滴２の平均移動速度を
得る。即ち、

【数１】 それから、投影面積検出部７ａによって、時間軸に前記
平均移動速度を乗算することで、横軸において時間軸を
距離軸に変換する。それと共に、縦軸において出力電圧
の変化率を受光素子４の面積に乗算することによって、
受光素子４の出力電圧を、インク液滴２による投影面積
に換算する。すなわち、

【数２】 ここで、前記レンズ手段５によって倍率ｎで投影されて
いるときは、上記投影面積の値をｎ²で除算する必要が
ある。以上の計算結果から、図４（ｄ）に示す結果、即
ち第１及び第２の直線部４ｂ，４ｃの間における移動距
離と投影面積の関係が得られる。

【００４８】しかる後、面積検出部７ｂにおいて、図４
（ｄ）に示す波形を微分することで、移動距離と直径と
の関係式が得られる（図４（ｅ）参照）。ここで、イン
ク液滴２の速度、形状に変化がなければ、受光素子４へ
の進入時、退出時の波形より、正負が異なるが２つの大
きさが等しい波形を得るので、このうち、どちらか一方
（あるいは両方）の波形を２で割って、移動距離と半径
との関係式を求め、最終的に、容積検出部７ｃによっ
て、前記関係式を軸対称に回転積分することにより、イ
ンク液滴２の容積が得られる。

【００４９】前記実施の形態においては、１つの受光素
子４を用いているだけであるが、図５に示すように、一
定間隔だけ離れて配置される微小幅の長方形板状の第１
及び第２の受光素子１１Ａ，１１Ｂを用いることもでき
る。ここで、受光素子１１Ａ，１１Ｂは同一形状で、そ
の幅はｙで、間隔がｚであるが、これらの受光素子１１
Ａ，１１Ｂの形状は異なっていてもよく、各素子１１
Ａ，１１Ｂがインク液滴２の飛行方向（移動方向）に直
交する第１及び第２の直線部１１ａ，１１ｂを有してい
れば、同一である必要はない。

【００５０】この場合は、前述した信号処理手段７に代
えて、前記第１の素子１１Ａに対する投影面積を第１の
素子１１Ａの幅ｙで除算してインク液滴２の直径を検出
する直径検出手段と、前記第１の素子１１Ａを通過する
時間と速度とを乗算して前記直径の部分に対する移動距
離を検出する距離検出手段と、前記直径検出手段及び距
離検出手段よりの信号を受け、前記インク液滴２が移動
方向の中心軸に関して軸対称な回転体であるとみなし
て、移動物体の容積を算出する容積検出手段とを有する
信号処理手段が用いられる。

【００５１】そして、第１及び第２の受光素子１１Ａ，
１１Ｂは、それぞれ、その上側を、インク液滴２の影２
Ａが通過すると、図６（ａ）の上下に示すような出力波
形の電気信号を出力する。前記出力波形の位置Ｐ１１か
ら位置Ｐ１２までの時間で、第１及び第２の受光素子１
１Ａ，１１Ｂ間の距離ｚを除算することで、インク液滴
２の移動速度が得られる。前述した方法と同様の手順
で、時間に速度をかけることで、横軸を、時間軸から距
離軸に変換する（図６（ｂ）参照）。それから、出力電
圧を投影面積に対応させ、さらに第１の受光素子１１Ａ
の幅ｙで除算することにより、出力電圧をインク液滴２
の直径に換算する（図６（ｃ）参照）。

【００５２】第１の受光素子１１ａの幅ｙは、例えば直
径３０μｍの真円のインク液滴を、２０倍の倍率で投影
した場合には、ｙ＝１０μｍ程度の値を用いる。これを
回転体に展開することで、インク液滴２の容積を得るこ
とができる。直径を２で割って半径とし、軸対称に回転
積分することによりインク液滴２の容積を得ることがで
きる。また、この方法によれば、インク液滴２の移動方
向の長さが受光素子１１Ａ，１１Ｂの長さを越える場合
でもインク液滴２の容積の計算が可能となる。

【００５３】前記実施の形態においては、移動する移動
物体であるインク液滴の移動速度及び容積を検出するも
のについて説明しているが、本発明はそれに限定される
ものではなく、薬品類の計量、微少量の調合や、マイク
ロビーズ等の微小物体の分級にも適用することが可能で
ある。

【００５４】即ち、前者の場合は、図７に示すように、
例えばインクジェット装置のような吐出装置２１によっ
て、薬品類２２を吐出させ、前述した装置と同様に、前
記薬品類２２に光源２３から光を当てて、レンズ手段２
４を介して受光素子２５の受光面上に結像させること
で、本装置によって空中を飛行する薬品類２２の容積を
測定して、容器２６に収納することができ、重量を測定
することが困難な、微少量の薬品類２２の計量が可能に
なる。よって、調合の際に、規定量に達したときに吐出
を停止するようにすれば、微少量の調合に使用すること
ができる。また、後者の場合は、図８に示すように、吐
出装置３１から吐出されるマイクロビーズ、マイクロベ
アリングなどの微小物体３２に、同様に、光源３３から
光を当てて、レンズ手段３４を介して受光素子３５の受
光面上に結像させることで、容積がまちまちな微小物体
３２を１つずつ同装置で測定することができ、それによ
って得られる容積情報から、エアノズル３６からのエア
噴射などにより、収納する容器３７ａ，３７ｂを分ける
ことで、容積（大きさ）に応じて選別、分級することが
可能である。

【００５５】

【発明の効果】本発明は、以上に説明したような形態で
実施され、以下に述べるような効果を奏する。

【００５６】請求項１の発明は、移動物体の移動経路に
略直交する２つの平行な第１及び第２の直線部を有する
受光面に向けて、前記移動物体を介して、光源から光を
照射し、前記受光面における移動物体の投影面積の変化
に基づき、前記移動物体が移動方向の中心軸に関して軸
対称な回転体であるとみなして、前記移動物体の移動速
度及び容積を算出するようにしているので、簡単に、移
動物体の移動速度と容積を一緒にかつ即時に検出するこ
とができる。

【００５７】請求項２の発明は、受光面を受光素子によ
って構成しているので、簡単に構成することができ、ま
た、光源を消灯した状態での受光素子の出力電圧を、受
光面（受光素子）がすべて影で覆われた状態であるとき
の出力電圧であるとしているので、それを基準として移
動物体による投影面積の時間変化を簡単に算出すること
ができる。

【００５８】請求項３の発明は、移動物体が受光面の第
１の直線部から第２の直線部に移動するのに要する時間
を検出し、第１及び第２の直線部の間の距離をそれらの
間を通過する時間で除算することで、前記移動物体の移
動速度を算出する一方、前記第１及び第２の直線部の間
における移動物体の移動距離と投影面積との関係式を求
めた後、それを微分して移動距離と半径との関係式を求
め、その関係式を軸対称に回転積分することで、移動物
体の容積を算出するようにしているので、受光面におけ
る移動物体の投影面積の変化により、簡単に移動物体の
移動速度と容積を一緒に即時に検出することができる。

【００５９】請求項４の発明は、第１及び第２の直線部
をそれぞれ有する微小幅の第１及び第２の受光部分につ
いての投影面積を求め、これに基づき前記移動物体の移
動距離と半径との関係式を求め、この関係式を軸対称に
回転積分することで、移動物体の容積を算出するように
しているので、移動物体の容積を容易に算出することが
できる。

【００６０】請求項５の発明は、受光素子の第１及び第
２の直線部を移動物体の影が通過するときを基準とする
移動物体の投影面積の変化に対応する受光素子の出力電
圧をＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換して得られた電圧波
形に基づき、前記移動物体を移動方向の中心軸に関して
軸対称な回転体であるとみなして、前記移動物体の容積
を算出する一方、前記受光素子の第１及び第２の直線部
の間を通過するのに要する時間から、移動物体の移動速
度を検出しているので、移動物体の容積及び移動速度を
簡単に算出することができる。

【００６１】請求項６の発明は、前記受光素子が、前記
光源からの入射光量に直線的に比例する電圧を出力する
ようにし、光源を消灯した状態での受光素子の出力電圧
を、受光素子がすべて影で覆われた状態であるときの出
力電圧とし、それを基準値として演算手段が算出するよ
うにしているので、演算が単純になる。

【００６２】請求項７の発明は、前記受光素子よりの信
号を、補正回路にて、入射光量に比例した信号に補正処
理し、光源を消灯した状態での受光素子の出力電圧を、
受光素子がすべて影で覆われた状態である基準値として
演算手段が算出するようにしているので、演算が単純に
なる。

【００６３】請求項８の発明は、受光素子の受光面上
に、前記移動物体の投影画像を一定の倍率でもって結像
させるようにしているので、移動物体による投影面積の
変化を容易に検出できる。

【００６４】請求項９の発明は、演算手段によって、移
動物体が一方の直線部を通過してから他方の直線部を通
過するまでの時間でもって、前記受光素子の直線部間の
距離を除算することで、移動物体の速度を算出するよう
にしているので、移動物体の移動速度の検出が容易であ
る。

【００６５】請求項１０の発明は、演算手段の投影面積
変化検出部によって、受光素子の出力電圧を移動物体の
投影面積に対応させ、前記速度に時間を乗算すること
で、移動物体の移動距離に対する投影面積の変化が検出
され、面積検出部によって、単位距離当たりの移動物体
の投影面積を求め、さらに、容積検出部によって、前記
移動物体が移動方向の中心軸に関して軸対称な回転体で
あるとみなして、移動物体の容積を算出するようにして
いるので、移動物体の容積を簡単に検出できる。

【００６６】請求項１１の発明は、受光素子のうち、第
１の素子に対する投影面積を第１の素子の幅で除算して
移動物体の直径を直径検出手段によって検出し、距離検
出手段によって、前記第１の素子を通過する時間と速度
とを乗算して前記直径の部分に対する移動距離を検出
し、さらに、容積検出手段によって、前記移動物体が移
動方向の中心軸に関して軸対称な回転体であるとみなし
て、移動物体の容積を算出しているので、移動物体の容
積及び移動速度を簡単に算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る移動物体検出装置の一例である液
滴検出装置の概略構成を示す斜視図である。

【図２】同装置の動作の流れを示す流れ図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ液滴の影と受光素子
の受光面との関係を示す説明図である。

【図４】（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ液滴の通過による受
光素子の出力電圧、投影面積及び直径の変化を示す説明
図である。

【図５】受光素子についての他の実施の形態をしめす説
明図である。

【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれインク液滴の通過に
よる受光素子の出力電圧、投影面積及び直径の変化を示
す説明図である。

【図７】変形例の説明図である。

【図８】変形例の説明図である。

【符号の説明】

１ インクジェット装置 １ａ ノズル ２ インク液滴（移動物体） ２Ａ インク液滴の影 ３ 光源 ４ 受光素子 ４ａ 受光面 ４ｂ 第１の直線部 ４ｃ 第２の直線部 ５ レンズ手段 ６ Ａ／Ｄ変換手段 ７ 信号処理手段 １１Ａ 第１の素子 １１Ｂ 第２の素子 １１ａ 第１の直線部 １１ｂ 第２の直線部

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動している移動物体の移動速度及び容
   積を検出する移動物体の検出方法であって、 前記移動物体の移動経路に略直交する２つの平行な第１
   及び第２の直線部を有する受光面に向けて、前記移動物
   体を介して、光源から光を照射し、 前記受光面における移動物体の投影面積の変化に基づ
   き、前記移動物体が移動方向の中心軸に関して対称な回
   転体であるとみなして、前記移動物体の移動速度及び容
   積を算出することを特徴とする移動物体の検出方法。
2. 【請求項２】 前記受光面は、受光素子であり、 前記投影面積は、前記光源を消灯した状態での前記受光
   素子の出力電圧を、前記受光素子がすべて影で覆われた
   状態であるときの出力電圧であるとして算出するところ
   の請求項１記載の移動物体の検出方法。
3. 【請求項３】 前記移動物体の移動速度は、前記第１及
   び第２の直線部の間の距離をそれらの間を通過する時間
   で除算して算出する一方、 前記移動物体の容積は、前記第１及び第２の直線部の間
   における移動距離と投影面積との関係式を求めた後、そ
   れを微分して移動距離と半径との関係式を求め、その関
   係式を軸対称に回転積分して算出するところの請求項２
   記載の移動物体の検出方法。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２の直線部をそれぞれ有
   する微小幅の第１及び第２の受光部分についての投影面
   積を求め、これに基づき前記移動物体の移動距離と半径
   との関係式を求め、この関係式を軸対称に回転積分して
   移動物体の容積を算出するところの請求項２記載の移動
   物体の検出方法。
5. 【請求項５】 移動している移動物体の移動速度及び容
   積を検出する移動物体検出装置であって、 前記移動物体の移動経路の一側に配設され前記移動経路
   を移動する移動物体に対し光を照射する光源と、 前記光源に対向して前記移動物体の移動経路の他側に配
   設され、前記移動物体の移動経路に略直交する２つの平
   行な第１及び第２の直線部を有する受光素子と、 該受光素子の出力を受け、前記受光素子の出力電圧をＡ
   ／Ｄ変換して得られた電圧波形に基づき、前記移動物体
   が移動方向の中心軸に関して軸対称な回転体であるとみ
   なして、前記移動物体の移動速度及び容積を算出する演
   算手段とを備えることを特徴とする移動物体の検出装
   置。
6. 【請求項６】 前記受光素子は、前記光源からの入射光
   量に直線的に比例する電圧を出力するものであり、 前記演算手段は、前記光源を消灯した状態での前記受光
   素子の出力電圧を、前記受光素子がすべて影で覆われた
   状態であるときの出力電圧とし、それを基準値として算
   出するところの請求項５記載の移動物体の検出装置。
7. 【請求項７】 さらに、前記受光素子よりの信号を、入
   射光量に比例した信号に補正処理する補正回路を備え、 前記演算手段は、前記光源を消灯した状態での前記受光
   素子の出力電圧を、前記受光素子がすべて影で覆われた
   状態である基準値として算出するところの請求項５記載
   の移動物体の検出装置。
8. 【請求項８】 前記移動物体の移動経路と前記受光素子
   との間には、前記受光素子の受光面上に前記移動物体の
   投影像を一定の倍率でもって結像させるためのレンズ手
   段が設けられているところの請求項５記載の移動物体の
   検出装置。
9. 【請求項９】 前記演算手段は、前記移動物体が一方の
   直線部を通過してから他方の直線部を通過するまでの時
   間でもって、前記受光素子の直線部間の距離を除算する
   ことによって移動物体の速度を算出するところの請求項
   ５記載の移動物体の検出装置。
10. 【請求項１０】 前記演算手段は、前記受光素子の出力
    電圧を移動物体の投影面積に対応させ、前記速度に時間
    を乗算することで、前記移動物体の移動距離に対する投
    影面積の変化を検出する投影面積変化検出部と、 該投影面積変化部よりの信号を受け、単位距離当たりの
    移動物体の投影面積を求める面積検出部と、 該面積検出部よりの信号を受け、前記移動物体が移動方
    向の中心軸に関して軸対称な回転体であるとみなして、
    移動物体の容積を算出する容積検出部とを有するもので
    あるところの請求項９記載の移動物体の検出装置。
11. 【請求項１１】 前記受光素子は、第１の直線部を有す
    る第１の素子と、第２の直線部を有する第２の素子とを
    有するものであり、 前記第１の素子に対する投影面積を第１の素子の幅で除
    算して移動物体の直径を検出する直径検出手段と、 前記第１の素子を通過する時間と速度とを乗算して前記
    直径の部分に対する移動距離を検出する距離検出手段
    と、 前記直径検出手段及び距離検出手段よりの信号を受け、
    前記移動物体が移動方向の中心軸に関して軸対称な回転
    体であるとみなして、移動物体の容積を算出する容積検
    出手段とを有するところの請求項５記載の移動物体の検
    出装置。