异物检测装置及液滴喷出装置的制造方法

异物检测装置及液滴喷出装置发明为下述申请的分案申请，原申请信息如下：申请号：201110409325.1申请日：2011年12月09日发明名称：异物检测装置及方法、液滴喷出装置及方法关联申请的引用：本申请基于并要求2010年12月9日提出的在先日本专利申请第2010－275033号和2011年2月25日提出的在先日本专利申请第2011－039540号的优先权，在此引用其全部内容。技术领域在此说明的实施方式整体上涉及异物检测装置、异物检测方法、液滴喷出装置和液滴喷出方法。

背景技术：
已知有对液体中存在的异物进行检测的技术。例如已提出有一种在液滴喷出装置中检测喷出的液体中是否有气泡等异物的技术。在这种技术中，例如，根据因存在气泡而发生的振动能级的衰减或残余振动波形来判别有无气泡。但是，这种技术很难对细管路中等这种小区域中存在的气泡等异物进行检测。因此，期望开发一种能够高精度地检测细管路中等这种小区域中存在的气泡等异物的技术。

技术实现要素：
本发明的实施方式提供一种能提高异物检测精度的异物检测装置、异物检测方法、液滴喷出装置和液滴喷出方法。实施方式涉及的异物检测装置包括：信号发生部，产生电信号；发信部，对来自所述信号发生部的电信号进行变换，使液体中产生压力波；接收部，接收来自所述液体的反射波并变换成电信号；保存部，保存与所述液体中未含有气泡的状态下得到的反射波的电信号有关的信息；和检测部，根据对所述反射波进行变换后得到的电信号与基于所保存的所述信息的电信号之差的平方，检测所述气泡大小。此外，实施方式涉及的其他异物检测装置包括：信号发生部，产生具有满足下述式子的频率的电信号；发信部，对来自所述信号发生部的电信号进行变换，使液体中产生压力波；接收部，接收来自所述液体的反射波并变换成电信号；保存部，保存与所述液体中未含有气泡的状态下得到的反射波的电信号有关的信息；和检测部，根据对所述反射波进行变换后得到的电信号与基于所保存的所述信息的电信号之差，求取散射截面积，根据预先求取的气泡大小与散射截面积之间的关系，检测所述气泡大小，在此，f是频率，Ro是最大气泡尺寸，Po是液体的平衡压力，ρ是液体的密度，γ是热容比。根据上述结构，能够提高异物的检测精度。附图说明图1是用于例示第一实施方式涉及的异物检测装置和液滴喷出装置的示意图。图2是用于例示检测定时的示意曲线图。图3A和图3B是用于例示关于气泡B的信息的提取的示意曲线图，图3A是用于例示有气泡B时的基于反射波的电信号S1和没有气泡B时的电信号S2的图，图3B是用于例示含有关于气泡B的信息的电信号的图。图4是用于例示气泡B的直径尺寸与散射截面积之间的关系的曲线图。图5是用于例示第二实施方式涉及的异物检测装置和液滴喷出装置的示意图。图6是用于例示第三实施方式涉及的异物检测方法的流程图。图7是用于例示第四实施方式涉及的液滴喷出方法的流程图。具体实施方式以下，参照附图，关于实施方式进行例示。再有，各附图中，在相同的结构要素上标记同一符号，并省略详细说明。再有，以下，作为一例，例示了将异物检测装置设置在液滴喷出装置中的情况以及在液滴喷出方法中适用了异物检测方法的情况。但是，异物检测装置和异物检测方法的适用对象不限定于此，可以广泛地适用于对液体中含有的气泡等异物的检测。图1是用于例示第一实施方式涉及的异物检测装置和液滴喷出装置的示意图。液滴喷出装置的驱动方式有“热式”和“压电式”，所述“热式”是由加热产生气泡，利用膜态沸腾现象来使液体喷出，所述“压电式”是利用压电元件的弯曲位移来使液体喷出，作为一例，在此以压电式为例进行说明。在液滴喷出装置100中设置有压电部101、喷嘴主体102、挠性膜103、喷嘴部104、衰减部105、盖106和异物检测装置1。压电部101例如可以是将驱动电极101a、部件101b、驱动电极101c、部件101d、驱动电极101e依次层叠后整体烧结而成的。整体烧结后的压电部101强度变高，而且也容易处理。部件101b和部件101d可以是由压电材料形成的部件。作为压电材料，可以例示压电陶瓷(例如锆钛酸铅)等。驱动电极101a、驱动电极101c和驱动电极101e可以是由铜合金等形成的电极。如后所述，压电部101成为用于使液体喷出的加压源，但也具有异物检测装置1的发信部和接收部的功能。再有，异物检测装置1中设置的信号发生部2，也具有输出用于驱动压电部101作为加压源的电信号的功能。喷嘴主体102中设置有收纳要喷出的液体的液室102a。将液室102a设置成贯通喷嘴主体102的两端部间。液室102a可以是例如具有当量直径尺寸为d的截面的液室。在此，在液室102a的截面形状是圆形的情况下，当量直径尺寸d是其直径尺寸，在液室102a的截面形状是例如多角形等的情况下，当量直径尺寸d是变换成具有相同截面积的圆形截面后的直径尺寸。再有，关于当量直径尺寸d以后详细叙述。此外，与液室102a连通有未图示的流路，通过未图示的流路向液室102a内供给液体。喷嘴主体102可以由例如不锈钢或镍合金等形成。在喷嘴主体102的一个端部设置有挠性膜103。将挠性膜103设置成覆盖液室102a的开口部。此外，在挠性膜103的与设置在喷嘴主体102上的一侧相反的一侧的面上，设置有压电部101。该情况下，可以将压电部101设置成与液室102a的开口部对置，使得由压电部101的弯曲位移产生的压力波容易传播到液室102a内的液体。再有，在本实施方式中，压电部101成为向喷嘴主体102的设置在一个端部侧的液室102a内的液体施加压力的加压部。挠性膜103可以由例如不锈钢等形成。在喷嘴主体102的另一个端部上设置有喷嘴部104。喷嘴部104呈板状，设置有贯通厚度方向的喷嘴孔104a。喷嘴孔104a的一端向液室102a开口，另一端向液滴喷出装置100的外部开口。喷嘴部104可以由例如不锈钢或镍合金等形成。在挠性膜103上，包围压电部101的周围设置有衰减部105。在压电部101中产生所谓的主振动，与此同时也产生寄生振动等无用的振动。因此，通过设置衰减部105，使寄生振动等衰减，以降低寄生振动等对主振动的坏影响。衰减部105可以由例如硅橡胶等形成。盖106具备一端开口的凹部。并且，将盖106设置在挠性膜103上，使得在凹部的内部收纳压电部101和衰减部105。此外，在盖106上适当地设置有用于穿过压电部101的配线的未图示的孔等。盖106可以由例如树脂或金属等形成。异物检测装置1中设置有信号发生部2、切换部3、保存部4和检测部5。如前所述，在本实施方式中，压电部101发挥对电信号进行变换并使液体中产生压力波的发信部和接收反射波并变换成电信号的接收部的功能。再有，反射波中含有基于后述的机械系统振动的波、“由气泡产生的压力波”、和通过碰到液室102a的壁面或喷嘴部104等而产生的压力波，这些以后详细叙述。信号发生部2产生用于检测气泡B等异物的电信号。即，产生用于使压电部101产生具有规定频率的压力波的电信号。该情况下，信号发生部2可以产生具有满足后述(3)式或(4)式的频率f的电信号。再有，也可以按照频率的范围，设置多个信号发生部和频率范围切换部。再有，如前所述，信号发生部2也具有输出用于驱动压电部101作为加压源的电信号的功能。切换部3进行电信号的转换。例如，在向压电部101发送来自信号发生部2的电信号的时候，使得向检测部5侧发送该电信号。另一方面，在向检测部5侧发送来自压电部101的电信号的时候，使得不向信号发生部2侧发送该电信号。保存部4保存成为基准的信息。例如，可以保存与液体中未含有气泡B等异物的状态有关的信息。与未含有气泡B等异物的状态有关的信息，可以保存预先收集到的该信息。此外，也可以逐次保存从喷出状态等判断并推断为是没有气泡B等异物的状态的信息。检测部5根据由压电部101收集到的信息、即后述的关于反射波的信息和来自保存部4的信息，检测有无气泡B等异物和气泡B等异物大小的至少任一种。即，检测部5根据对反射波进行变换后得到的电信号与基于所保存的信息的电信号之差，检测有无气泡B等异物和气泡B等异物大小的至少任一种。该情况下，检测部5可以如后所述地根据对反射波进行变换后得到的电信号与基于保存部4中所保存的信息的电信号之差的平方，来检测异物大小。此外，检测部5还可以根据对反射波进行变换后得到的电信号与基于保存部4中所保存的信息的电信号之差，求取散射截面积σsc，从预先求取的气泡B等异物大小与散射截面积σsc之间的关系，来检测气泡B等异物大小。此外，检测部5可以将关于有无气泡B等异物的检测结果或气泡B等异物大小的检测结果，向外部设备等输出。再有，关于有无气泡B等异物的检测和气泡B等大小的检测的详细内容以后叙述。下面，关于异物检测装置1的作用进行例示。在此，作为一例，以异物是气泡B的情况为例进行说明。图2是用于例示检测定时的示意曲线图。如图2所示，在对图1的压电部101施加了规定的电信号A时，压电部101动作，向液室102a中补充液体，在电信号A下降期间，进行所述液体从喷嘴孔104a中喷出的动作。实际上，所述液体从喷嘴孔104a中喷出的动作延迟了补充到液室102a中的所述液体被压迫为止的那段时间。在所述液体喷出结束后，通过也作为接收部的压电部101检测如S所示的电信号。在对压电部101施加了所述规定的电信号A时，在液体中产生压力波。并且，在施加电信号A后，利用挠性膜103等产生的机械系统振动、后述的“气泡产生的压力波”、和通过碰到液室102a的壁面或喷嘴部104等而产生的压力波等，通过也作为接收部的压电部101检测如图2中的S所示的电信号。因此就根据电信号S来进行有无气泡B的检测或气泡B大小的检测。再有，电信号S中还含有“气泡产生的压力波”以外的信息，但可以通过在检测部5中求取与未含有气泡B时的电信号之差，来去掉“气泡产生的压力波”以外的信息。首先，为了进行关于气泡B的检测，在信号发生部2中产生具有规定频率f的电信号。该电信号是用于使压电部101产生具有规定频率的压力波的信号。此外，在按照频率的范围设置了多个信号发生部和频率范围切换部的情况下，进行频率范围的切换，使得能够产生具有适当频率的电信号。再有，关于频率f的详细内容以后叙述。从信号发生部2输出的电信号，经切换部3输入到压电部101中。也作为异物检测装置1的发信部的压电部101，通过将输入的电信号变换成弯曲位移来产生压力波。产生的压力波经挠性膜103，传播到液室102a内的液体中，通过碰到液室102a的壁面或喷嘴部104等，产生由散射(反射)产生的压力波。此外，在有气泡B的情况下，通过压力波碰到气泡B而产生由散射(反射)产生的压力波。另外，通过压力波碰到气泡B，而在气泡B中产生体积变化，产生该体积变化所引起的压力波。再有，在气泡B中的由散射产生的压力波和由体积变化所引起的压力波中，由体积变化引起的压力波的压力大到有位数上的差别。在本说明书中，将通过碰到气泡B而产生的由散射产生的压力波和因气泡B的体积变化所引起的压力波，合并称为“由气泡产生的压力波”。此外，将“由气泡产生的压力波”、通过碰到液室102a的壁面或喷嘴部104等而产生的压力波、以及与所述挠性膜103等的机械系统振动有关的波，合并称为“反射波”。因此，反射波中就会含有气泡B的有无或大小等的关于气泡B的信息。将产生的反射波入射到也作为异物检测装置1的接收部的压电部101中，变换成与压电部101的弯曲位移相应的电信号。基于反射波的电信号，经切换部3输入到检测部5中。另一方面，从保存部4中提供与未含有气泡B的状态有关的信息，并被变换成电信号。并且，在检测部5中，通过求取基于反射波的电信号与未含有气泡B时的电信号之差，来提取关于气泡B的信息。检测部5根据提取到的关于气泡B的信息，检测有无气泡B。例如，可以根据预先设定的阈值等进行有无气泡B的检测。此外，检测部5也可以根据提取到的关于气泡B的信息来检测气泡B的大小。下面，关于有无气泡B的检测或气泡B大小的检测进一步进行例示。图3A和图3B是用于例示关于气泡B的信息的提取的示意曲线图。图3A是用于例示有气泡B时的基于反射波的电信号S1和没有气泡B时的基于反射波的电信号S2的示意曲线图。图3B是用于例示含有关于气泡B的信息的电信号的示意曲线图。如图3A所示，在有气泡B时的基于反射波的电信号S1和未含有气泡B时的电信号S2中，波形是不同的。因此，通过求取有气泡B时的基于反射波的电信号S1与未含有...