(57)【要約】  複数のインク滴経路に沿ってインク滴を噴出する、複数のインク噴出ポートの少なくとも一つの列を有するインクジェットプリントヘッドであって、第1の高さにあるインクジェットプリントヘッドと、各々が第2の高さに位置する平行化光源および検出器であって、前記第2の高さは、前記第1の高さよりも低く、前記検出器は、前記平行化光源の反対側に配置され、前記平行化光源は、前記プリントヘッドが前記試験位置にある場合、前記複数のインク滴経路と交差する光路に沿って、前記検出器に光を誘導する、平行化光源および検出器と、前記平行化光源と検出器間の、前記検出器の近傍に配置され、前記検出器の視野を制限する開口であって、前記検出器の光学的な信号対ノイズ比を高める開口と、  を有するインクジェットプリンタである。
2009502572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のインク滴経路に沿ってインク滴を噴出する、複数のインク噴出ポートの少なくとも一つの列を有するインクジェットプリントヘッドであって、第1の高さにあるインクジェットプリントヘッドと、
各々が第2の高さに位置する平行化光源および検出器であって、前記第2の高さは、前記第1の高さよりも低く、前記検出器は、前記平行化光源の反対側に配置され、前記インクジェットプリントヘッドは、試験位置に移動可能であり、前記試験位置では、前記複数のインク噴出ポートの前記少なくとも一つの列は、非印刷液滴を噴射することができ、前記平行化光源は、前記プリントヘッドが前記試験位置にある場合、前記複数のインク滴経路と交差する光路に沿って、前記検出器に光を誘導する、平行化光源および検出器と、
前記平行化光源と検出器間の、前記検出器の近傍に配置され、前記検出器の視野を制限する開口であって、前記検出器の光学的な信号対ノイズ比を高める開口と、
を有するインクジェットプリンタ。
【請求項２】
前記光源は、赤外波長で作動し、異なる色のインク滴により、個々のインク滴スペクトル応答とは独立の信号が提供されることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】
前記光源は、異なる色のインク滴に対してほぼ透明な赤外波長で作動することを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】
前記平行化光源は、平行化レンズを有するLEDであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】
前記平行化光源は、VCSEL光源であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項６】
前記平行化光源は、平行化レンズを有するレーザダイオードであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項７】
前記検出器は、光ダイオードであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項８】
前記検出器は、光トランジスタであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項９】
前記検出器は、直線CCD配列であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１０】
前記検出器は、直線CMOS配列であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１１】
前記検出器は、2次元CCD配列であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１２】
前記検出器は、2次元CMOS配列であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１３】
前記平行化光源、前記検出器および前記開口は、1.5／1乃至10／1の範囲の信号対ノイズ比を提供することを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１４】
前記開口は、0.1mmから2mmの範囲の幅を有するスリットであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１５】
前記開口は、スリットであり、該スリットは、全長が前記プリントヘッドの移動方向と平行になるように配向されていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１６】
前記検出器および前記平行化光源は、当該プリンタに対して固定されていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１７】
前記検出器は、液滴速度の検出のため、少なくとも2つの光路に沿って、前記平行化光源からの光を受光することを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１８】
さらに、
第2の平行化光源および第2の検出器を有し、
前記第2の平行化光源は、前記インク液滴と交差する第2の光路内で光を誘導し、前記第2の光路は、前記第1の光路と平行であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１９】
前記少なくとも2つの光路は、前記検出器に隣接して配置された、少なくとも2つの開口を有するように形成されることを特徴とする請求項17に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項２０】
さらに、
直線光源および直線検出器配列を有し、
前記直線光源は、第2の光路内で前記直線検出器に光を誘導し、前記第2の光路は、前記プリントヘッドが前記試験位置にある場合、前記インク滴と交差し、
前記第2の光路は、前記第1の光路と垂直であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項２１】
前記直接得検出器配列は、CMOSまたはCCD配列であることを特徴とする請求項20に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項２２】
前記検出器により生じた信号は、アナログ状態で伝送され、当該プリンタのCPUの信号プロセッサにより変換されることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項２３】
前記検出器により生じた信号は、アナログ状態で伝送され、当該プリンタの信号プロセッサにより変換されることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項２４】
前記検出器により生じた信号は、当該プリンタの信号プロセッサの処理速度に制限された速度で変換されることを特徴とする請求項23に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項２５】
前記検出器により生じた信号は、前記インク噴出ポートの噴射速度を超える速度で変換されることを特徴とする請求項23に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項２６】
前記平行化光源は、当該プリンタに設置された可撓性回路上に取り付けられ、
当該プリンタは、前記光路に沿って光を誘導するエミッタを配置するための捕獲特徴部と、光を収集または制限する開口と、を有することを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項２７】
前記検出器の光学的な信号対ノイズ比により、約1ピコリットルの体積を有するインク滴を検出することができることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項２８】
複数のインク滴経路に沿って、受容体に向かってインク滴を噴出する、複数のインク噴出ポートの少なくとも一つの列を有するインクジェットプリントヘッドであって、第1の高さにあるインクジェットプリントヘッドと、
前記第1の高さよりも低い第2の高さに配置され、前記複数のインク噴出ポートの前記少なくとも一つの列と平行な直線検出配列と、
前記複数のインク噴出ポートの少なくとも一つの列と平行に、前記複数のインク噴出ポートの少なくとも一つの列の下側の前記第2の高さに配置された直線光源であって、前記直線検出配列の反対側に配置された直線光源と、
を有するインクジェットプリンタであって、
前記インクジェットプリントヘッドは、前記複数のインク噴出ポートの少なくとも一つの列が液滴を噴射し得る試験位置に移動可能であり、
前記直線光源は、前記インクジェットプリントヘッドが前記試験位置に移動した際に、インク滴経路と交差する光路に光を誘導する、インクジェットプリンタ。
【請求項２９】
さらに、
各々が前記第2の高さに位置する平行化光源および検出器であって、前記検出器は、前記平行化光源の反対側に設置され、前記平行化光源は、前記プリントヘッドが前記試験位置にある際、前記複数のインク滴経路と交差する光路に沿って、前記検出器に光を誘導する平行化光源および検出器と、
前記平行化光源と前記検出器の間で、前記検出器に近接して配置された開口であって、前記検出器の視野が制限され、これにより前記検出器の光学的な信号対ノイズ比が向上する開口と、
を有することを特徴とする請求項28に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３０】
少なくとも一つの噴出器から噴射される液滴を検出する方法であって、
前記噴出器を試験位置に配置するステップと、
前記噴出器が前記試験位置にある間、前記少なくとも一つの噴出器から、少なくとも一つの液滴経路に沿って液滴を噴出するステップと、
前記少なくとも一つの液滴経路と交差する光路内で、検出器の方に平行化光を誘導するステップと、
前記検出器に近接して配置された開口を用いて、前記検出器の視野を制限し、これにより、前記検出器の光学的な信号対ノイズ比を向上させるステップと、
を有することを特徴とする液滴を検出する方法。
【請求項３１】
前記液滴は、インクジェットプリントヘッドから噴出されるインク滴であることを特徴とする請求項30に記載の液滴を検出する方法。
【請求項３２】
前記検出器の光学的な信号対ノイズ比により、約1ピコリットルの体積を有する液滴の検出が可能となることを特徴とする請求項30に記載の液滴を検出する方法。
【請求項３３】
少なくとも2つの光路に沿って、前記平行化光を受光するため、前記検出器の視野が分離され、これにより液滴速度の検出が可能となることを特徴とする請求項30に記載の液滴を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般に、液体噴出ポートの特性を監視する方法に関し、特に、インクジェットプリンタのインク噴出ポートの特性を監視する機器および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、受容体上にインク滴を噴出することにより、受容体上に画像を形成する。受容体は、上部で印刷が実施される媒体（例えば、紙、布等）である。通常、インクジェットプリント装置（例えば、プリンタ、フォトコピー器、ファクシミリ器等）は、しばしばノズルと呼ばれる、噴出ポートを備えるプリントヘッドを収容し、このノズルは、受容体上にインクを噴射する。平坦紙に印刷することができるというプリンタの能力に加えて、非衝撃性で、低騒音、低使用エネルギー、および低作動コストであるという利点により、インクジェットプリンタは、市場で広く普及している。
【０００３】
インクジェットプリントヘッドは、ノズル板上に噴出ポートを有し、この噴出ポートを介して、インク滴が噴射される。プリントヘッド内の特定のインク噴出機構は、圧電技術または熱インクジェット技術を用いた機構のような、当業者には明らかな各種異なる形態をとり得る。画像を印刷するため、プリントヘッドは、受容体上のプリントゾーンにわたって前後に走査される。プリントヘッドが平行移動する際に、噴出ポートがインク滴を噴出する。プリントヘッドの噴出ポートを介して、インクを選択的に噴射することにより、インクが印刷媒体上にパターン状に噴射され、所望の画像が形成される。通常、噴出ポートは、プリントヘッドに沿って、1または2以上の直線配列で配置される。通常プリントヘッドは、運搬台内に収容され、この運搬台は、媒体上で前後に走査される。印刷過程の間、媒体は、走査プリントヘッドの下で前進し、これにより受容体の所望の領域に印刷を行うことができる。
【０００４】
インクジェットプリンタにより高品質印刷を行うためには、プリントヘッドの噴出ポートノズルから、インク滴の噴出を繰り返す必要があることが知られている。しかしながら、噴出ポートは、各種理由により正常に機能しない場合がある。例えば、ノズル板は、長時間後に繊維埃等の汚染物を収集する。これらの汚染物は、プリントヘッド上のインクの存在により、あるいは静電気の帯電により、オリフィス板に付着する。また、過度のインクが堆積し、ノズル板上で乾燥する場合もある。露出噴出ポートのオリフィスでは、これらのポートが少しの期間であっても、使用されなければ、インクは水分を失う。これは、例えば、特定の印刷に必要のない噴出ポートにおいて生じ得る。そのようないくつかの噴出ポートの所望の特性に影響する因子により、噴出液滴は、所望の物理的特性を有さなくなる。いくつかの特性の劣るノズルにより、インク滴が不適当な量で噴出されると、頁上に不適当な寸法のシミが生じる。他の特性の劣るノズルからは、不適切な速度または軌道で液滴が噴出されるようになり、これらは、媒体上の不適切な位置に配置される。また、いくつかの特性の劣るノズルは、いかなるインク液滴をも完全に噴出することができなくなる。そのような特性の劣るノズルが存在する場合、印刷画像に好ましくない偽線および偽帯が現れ、これにより画質が低下する。
【０００５】
少なくともこれらの理由のため、画質および処理能力を維持した作動を行うには、噴出ポートの特性が劣化していることを判定することが望ましい。これらの作動には、ルーチンの処理および良好な特性の噴出ポートの「練習」が含まれる。噴出ポートの噴射条件の判定は、通常、液滴検出器を用いて実施される。これは、通常の運転時に、インク滴が噴出ポートから離れる際の液滴を検出することで把握される。通常これは、プリントゾーンの近傍に配置された、プリンタの液滴検出器サブシステムを用いて実施される。使用時には、液滴検出器の上部を通るように、プリントヘッドが制御され、噴出ポートの列が液滴検出器の上部に配列される。通常の場合、各噴出ポートが噴射され、より確実にインク滴またはその不足が検出される。通常、プリントヘッドは、再配置され、液滴検出器の上部に、残りの列が維持され、この処理は、全ての噴出ポートが検証されるまで繰り返される。
【０００６】
これは、インク滴を検出する光学素子に依存することが知られている。例えば、マークハム（Markham）の米国特許第5,304,814号には、熱インク噴出プリントヘッドからのインクの存在を検出する方法が示されている。そのような液滴検出器構造では、インク滴の飛行により光路が遮断されるように、光源および光検出器が配置される。光源は、発光ダイオード（LED）の形態で構成され、光検出器は、光ダイオードである。通常LEDにより放射された光は、レンズで平行化され、狭小で、実質的に平行なビームが形成される。光ダイオードは、衝突光と反応して電流を発生し、この電流は、その後増幅器で増幅される。通常の場合、光ダイオードは、情報をLEDに返し、光ダイオードからの一定の電流出力が維持される。インク滴の飛行により生じる、光ビームの妨害が生じると、光ダイオードの出力電流が低下する結果、LEDへの電流が増大し、放射輝度が上昇する。光ダイオードから得られた信号は、サンプリングされ、電気的に処理され、インク滴の存在および特徴が判断される。また、インク滴の明確な信号を得るため、通常、噴出ポートは、何回も、数滴の液滴を噴射するように指令され、これにより平均的な信号が得られる。
【特許文献１】米国特許第5,304,814号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
確かにそのような液滴検出は、プリンタの画質を維持する上で望ましいものの、液滴検出の実施に必要な時間のため、画像の印刷に必要な全時間が長くなり、このため生産性が低下する。また、インクジェットヘッド構造および製造の改良により、噴出ポートの数は、直線密度で1000個／インチ以上に増える傾向にある。また、改良により、液滴を噴射する能力は、1から10ピコリットル（pL）の範囲の体積に低下している。従って、高い信号対ノイズ比で、かつ結果的に短い検出時間で、これらの低体積液滴の液滴検出を行うことが可能なことが望ましい。また、高い信号対ノイズ比の液滴検出は、少液滴に利用することができ、インクの消耗が抑制された液滴検出が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の課題は、インクジェットプリントヘッドの噴出ポートの状態を効率的に検出するため、高い信号対ノイズ比で、少体積量のインク滴を検出する方法および機器を提供することである。この場合、効率は、プリンタの生産性に関する使用時間および使用インク量を意味する。そのような検出により、画質を維持するその後の手段の実施が可能になる。機能しない噴出ポートを復活させ、または正常に機能しない噴出ポートを補正する手段には、吐出処理、パージ処理、拭き取り処理、または他の維持処置、あるいはこれらの組み合わせを含む。維持処理により、機能しない噴出ポートまたは正常に機能しない噴出ポートが再生しない場合、冗長性ノズルを用いて、あるいはエラーに有効に対処するプリントマスクを用いて、他の方法が実施され、印刷画質の劣化が低減または抑制される。
【０００９】
本発明の第1の態様では、
複数のインク滴経路に沿ってインク滴を噴出する、複数のインク噴出ポートの少なくとも一つの列を有するインクジェットプリントヘッドであって、第1の高さにあるインクジェットプリントヘッドと、
各々が第2の高さに位置する平行化光源および検出器であって、前記第2の高さは、前記第1の高さよりも低く、前記検出器は、前記平行化光源の反対側に配置され、前記インクジェットプリントヘッドは、試験位置に移動可能であり、前記試験位置では、前記複数のインク噴出ポートの前記少なくとも一つの列は、非印刷液滴を噴射することができ、前記平行化光源は、前記プリントヘッドが前記試験位置にある場合、前記複数のインク滴経路と交差する光路に沿って、前記検出器に光を誘導する、平行化光源および検出器と、
前記平行化光源と検出器間の、前記検出器の近傍に配置され、前記検出器の視野を制限する開口であって、前記検出器の光学的な信号対ノイズ比を高める開口と、
を有するインクジェットプリンタが提供される。検出器の光学的信号対ノイズ比の上昇により、1ピコリットルの体積を有するインク滴の検出が可能となる。
【００１０】
前記光源は、赤外波長で作動し、異なる色のインク滴により、個々のインク滴スペクトル応答とは独立の信号が提供されることが好ましい。通常、インクジェットプリンタは、例えばクロ、シアン、マゼンダ、黄色の異なる色の複数のインクを同時に印刷するため、インク滴検出器は、独立したスペクトル応答機能を有する必要がある。光源は、赤外波長で作動することが好ましく、これは、通常、異なる色のインク滴に対して透明である。光源は、高強度で狭小の光輝発光ダイオード（LED）、レーザダイオード、および垂直キャビティ表面放射レーザ（VCSEL）であることが好ましい。必要な場合、LEDおよびレーザダイオードの光源の後ろに平行化レンズを用いて、光の平行化が行われても良い。
【００１１】
本発明の第2の態様では、
複数のインク滴経路に沿って、受容体に向かってインク滴を噴出する、複数のインク噴出ポートの少なくとも一つの列を有するインクジェットプリントヘッドであって、第1の高さにあるインクジェットプリントヘッドと、
前記第1の高さよりも低い第2の高さに配置され、前記複数のインク噴出ポートの前記少なくとも一つの列と平行な直線検出配列と、
前記複数のインク噴出ポートの少なくとも一つの列と平行に、前記複数のインク噴出ポートの少なくとも一つの列の下側の前記第2の高さに配置された直線光源であって、前記直線検出配列の反対側に配置された直線光源と、
を有するインクジェットプリンタであって、
前記インクジェットプリントヘッドは、前記複数のインク噴出ポートの少なくとも一つの列が液滴を噴射し得る試験位置に移動可能であり、
前記直線光源は、前記インクジェットプリントヘッドが前記試験位置に移動した際に、インク滴経路と交差する光路に光を誘導する、インクジェットプリンタが提供される。
【００１２】
本発明の第3の態様では、
少なくとも一つの噴出器から噴射される液滴を検出する方法であって、
前記噴出器を試験位置に配置するステップと、
前記噴出器が前記試験位置にある間、前記少なくとも一つの噴出器から、少なくとも一つの液滴経路に沿って液滴を噴出するステップと、
前記少なくとも一つの液滴経路と交差する光路内で、検出器の方に平行化光を誘導するステップと、
前記検出器に近接して配置された開口を用いて、前記検出器の視野を制限し、これにより、前記検出器の光学的な信号対ノイズ比を向上させるステップと、
を有することを特徴とする液滴を検出する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
インクジェットプリントエンジンでは、所望の受容体上での、噴出ポートまたはノズルからのインク滴の噴出により印刷が行われる。印刷効率および画質を最大化するためには、これらの噴出ポートの特性を評価することが重要である。これは、噴出液滴の特徴を監視することにより行われる。例えば、液滴がない場合、これは、噴出器の噴射の不具合、または修理が必要であることを示唆する。特定の噴出器において特性が劣化していることを示す別の例は、噴出液滴の速度が遅いことである。
【００１４】
本発明では、光学的な液滴検出法が使用される。検出ゾーンとも称される光路は、適当なエミッタまたは光源により形成され、検出器に衝突するように誘導される。噴出器ポートの列は、この光路と実質的に平行となるように配列され、噴出液滴は、光路を遮るように通過する。一時的で部分的な光路の遮蔽が検出されると、これにより液滴の検出がなされる。図1に示すように、平行化光源10および検出器12は、複数の噴出ポート14の下側に、これと平行に配置される。特定の噴出ポート16は、インク滴18を噴射するように誘導され、このインク滴は、平行化光源10と検出器12の間の検出ゾーン20を横断する。インク滴は、最終的に、容器、または発泡体もしくはフェルトのような適当な吸収材料（図示されていない）内に収集される。
【００１５】
噴出器技術の継続的な改良により、インク滴は、例えば1乃至10pLのような小体積で発生する。本発明では、検出器12の近傍に配置された開口構造22を使用することにより、これらの少体積の液滴を検出することが可能であり、検出器12の視野を制限し、検出器12の光学的な信号対ノイズ比を向上することができる。好適実施例では、開口22は、複数の噴出器の方向と垂直であり、インクジェットヘッドの移動経路と平行であり、これにより、プリントヘッドの位置の仕様に影響を及ぼすことなく、所望の信号対ノイズ比の向上が得られる。
【００１６】
インク滴18が光路または検出ゾーン20を横断する際、インク滴18は、2つの機構により、光と相互作用する。すなわち光の吸収と光の散乱である。両方の機構を利用することにより、インク滴18を検出する際の信号対ノイズ比が向上する。しかしながら、光の吸収に依存することは好ましくない。インク滴18のスペクトル応答は、インクの形成に基づいて変化するためである。従って、吸収を避けるため、光源10は、赤外波長域において、好ましくは高強度かつ狭小の放射で作動する必要がある。光散乱は、散乱体の寸法に依存し、化学組成には依存しないため、そのような光源10は、インク色には依存せず、インク滴18の適正な検出が可能となる。この光範囲で作動する、各種利用可能な光源10があり、例えば発光ダイオード（LED）、垂直キャビティ表面放射レーザ（VCSEL）、およびレーザダイオードがある。検出を単純化するため、光路を検出ゾーン20内で平行に維持することもまた重要である。これにより、検出ゾーン20の全長に沿って、適性な検出が可能となり、いかなる噴出ポート14から噴出されるインク滴18も、同様の信号を提供するようになる。必要な場合、光の平行化は、光源の後ろに配置された平行化レンズ11を用いて行われる。あるいは、平行化光を形成する光源、例えばVCSELを使用しても良い。
【００１７】
本発明の液滴検出の光学的構成において、最も重要な素子は、図2の拡大図に示されているような、検出器12の近傍に配置される開口構造22である。開口22は、狭小のスリット24により検出器12の視野を制限し、この結果、図3のグラフに示すように、検出器10の光学的な信号対ノイズ比が向上する。検出器12とエミッタ10の間には、フィードバックにおける遅延応答があり、この結果、検出器12の出力電流がオーバーシュートし、これは、図3では、3つの各ケースについて示されている。図3には、ピーク間増幅信号応答に及ぼす、0.5mmおよび1.5mmの寸法の開口の効果が示されている。約0.1から約2mmの範囲の幅を有する開口は、信号対ノイズ比（SNR）を1.5：1乃至10：1の範囲まで、有意に高めるように機能する。この上昇した信号対ノイズ比により、1pLまでの少体積の液滴の検出が可能となる。本発明の目的のため、ノイズは、標準正規分布であると仮定される。ノイズは、インク滴のない場合に得られた信号の標準偏差の4倍（4σ）として定められる。信号は、インク滴がある場合に得られるピーク間振幅として定められる。SNRは、しばしばデシベル（dB）単位で測定されるため、以下の式は、本発明により得られるSNRの変化のデシベルと等価なものとして与えられる。
SNR（dB）＝20log10（ピーク間信号電圧／二乗平均平方根ノイズ電圧）
約0.1から2mmの幅の開口の使用により、SNRが3乃至20dBの範囲まで向上する。
【００１８】
信号対ノイズ比の向上は、所与の噴出ポートから複数のインク滴を噴射し、検出応答を平均化することによっても得られる。この平均化処理により、ノイズが抑制された信号が構築される。ただし、そのような平均化処理は、全検出時間を増大する結果となり、印刷の生産性を低下させる。本発明では、開口の使用により、向上した信号対ノイズ比を利用して、信号の平均化処理を軽減または排除することができ、より少ない液滴検出時間が得られ、さらには検出処理の効率が向上する。上昇した信号対ノイズ比の別の利点は、検出の際により少ないインク滴が利用されるため、液滴検出用のインクの浪費が抑制されることである。
【００１９】
複数のおよび／または代わりの光源および検出器を使用することにより、液滴検出器の可能性がさらに拡張され、インク滴に関する追加の情報を得ることができる。本発明の別の実施例では、複数の光源および複数の検出器が使用され、これは図4に概略的に示されている。第1の平行化光源30および第2の平行化光源32があり、これらは、それぞれ、第1の検出器34および第2の検出器36と連動して作動し、その結果、第1の検出ゾーン38および第2の検出ゾーン40が得られる。第1および第2の平行化光源30、32、ならびに第1および第2の検出器34、36は、複数の噴出ポート42の下側に、これらと平行に配置される。検出器34、36のそれぞれに近接して配置された、開口構造41、43があり、これにより検出器34、36の視野が制限され、検出器34、36の光学的な信号対ノイズ比が向上する。図に示すように、一つの特定の噴出ポート42がインク滴44を噴射するように誘導され、このインク滴は、第1および第2の検出ゾーン38、40の両方と交差する。第2の検出ゾーン40により、そこを通るインク滴44の横断が記録されるとともに、第1の検出ゾーン38に対する時間差Δtが記録される。開口間の距離d、液滴の速度Sを用いて、以下の式が得られる：
S＝d／Δt
図5においては、第1および第2の平行化光源30、32、ならびに第1および第2の検出器34、36を使用する代わりに、第1および第2の検出ゾーン38、40を形成することが示されている。検出器52の領域の上部に配置されたダブルスリット開口構造50を用いることにより、同様の情報が得られる。2つのスリットは、54および56で示されている。そのような構成は、使用部品が少なくなり、コストおよび複雑性が抑制される点で好ましい。2次元電荷結合装置（CCD）または2次元相補型金属酸化物半導体検出器（CMOS）のような別の検出器を使用することも可能である。後者の場合、低コストの解決策が得られ、必要な検出器素子を個々にアドレス処理することができるため、特に好ましい。そのような検出器は、同様の寸法の光源と適合され、必要な検出ゾーンが提供される。
【００２０】
印刷時の画質に関係するインク滴の別の物理的な特徴は、所望の光路からのずれである。そのようなずれが大きくなると、受容体の不適当な位置にインク滴が生じ、印刷がなされる。これは、白色領域でのインクの印刷のため、画質の劣化につながり、ある領域では、インクの過剰な使用が生じ、あるいは不適切な色の使用が生じる。前述のように、2次元検出器の使用および／または1次元検出器の使用により、所望の飛行経路からのインク滴のずれの判断が可能となる。1次元検出器の例は、直線配列（CCDまたはCMOS）である。このずれは、2次元でも生じるため、これらの両方が記録に関係する。図6には、そのような検出器の一適用例を示すが、この検出器は、図1に示した光学的な液滴検出システムと連動する。ここで、直線照明バー62により照射される直線配列60は、検出ゾーン64と平行に配置され、このゾーンは、照明バー62および直線配列60の幾何形状により定められた平行六面体で構成される。直線照明バー62の一例は、点光源のラインを構成する、隣接する光ファイバの直線配列である。直線配列60の視野により、インク滴18の記録が可能となるとともに、直線配列60の方向に沿ったインク液滴18の飛行経路のいかなるずれも、記録することが可能となる。同様に、別の実施例では、検出ゾーン64の方向と垂直な方向における液滴18のずれは、検出ゾーン64の端部で、直線配列（図示されていない）により記録される。さらに別の実施例では、このずれは、検出ゾーン64の端部で、2次元検出器（図示されていない）により記録される。
【００２１】
本発明のさらに別の態様では、光ビームを通過したインクジェット液滴により生じたアナログ信号が、パルス幅に変換され、標準的な電子機器によりこれが測定される。このパルス幅は、光ビームを通過したインクジェット液滴の寸法および速度に比例する。図7には、インクジェット液滴検出器の回路図を示すが、この検出器は、パルス幅を形成し、この幅は、LEDで生じ光ダイオードで受光される光ビームを通過する、インクジェット液滴の寸法および速度に相関する。図7を参照すると、LED1により放射された光は、光ビームとして光ダイオードU4の方に移動する。オペアンプ（Op  Amp）U1Dは、光ダイオードU4からの信号を受信し、これを増幅する。オペアンプU1Dの出力は、オペアンプU1Cによりさらに増幅され、反転される。オペアンプU1Cの出力は、比較器として構成されたオペアンプU1Bによりパルスに変換される。前述のように、オペアンプU1Cは、オペアンプU1Dからの信号を増幅する。回路からのノイズ除去を助長するため、オペアンプU1Cは、選択された電圧閾値を超える信号のみを増幅する。この電圧閾値は、R3およびR4のレジスタ駆動ネットワークにより定められる。電圧閾値は、偽ノイズが無視できるように十分に高く選定され、正信号が通過し増幅され得るように十分に低く選定される。示された回路では、電圧閾値として0.05Vが選定される。オペアンプU1Bは、レジスタ駆動ネットワークを有し、これによりノイズが排除され、オペアンプU1Cからの信号のみが処理されるようになる。このレジスタ駆動ネットワークは、レジスタR6およびR7で構成される。これらのレジスタが組み合わされて、0.06Vの電圧閾値が生じる。0.06Vを超える信号は、供給電圧（Vcc）の3.3Vに極めて接近した振幅を有するパルスに変換される。
【００２２】
図8を参照すると、下側の軌跡100は、オペアンプU1Cの出力であり、2つのピーク102、104が得られている。これらのピーク102、104は、図7の回路により生じた光ビームを通過した、2つのインクジェット液滴を示している。図8において、左側のピーク信号102は、右側のピーク信号104よりも高いことが確認される。これは、より多くの体積のインクジェット液滴が図7の回路の光ビームを通過し、その後、より小さなインク滴が通過したことによるものである。
【００２３】
再度図8を参照すると、上側の軌跡110は、比較器として構成されたオペアンプU1Bの出力である。オペアンプU1Cの出力信号レベルが閾値電圧である0.06Vを超えると、比較器は、出力パルスを形成し、これは、3.3VのVcc電圧に近づく。図8から、上側の軌跡110は、2つのパルス112、114を有し、これらのパルスは、下側の軌跡100に示す信号により生じていることがわかる。また、左側のパルス112のパルス幅は、右側のパルス114のパルス幅よりも広くなっていることがわかる。これもまた、より多くの体積のインク滴が図7の回路の光ビームを通過し、その後、より少ないインク滴が通過したことによるものである。
【００２４】
液滴検出器サブシステム120は、図9に示すような自己収容ユニットであることが好ましい。例えば、平行化光源10および検出器12（図1に示されている）を収容する、液滴検出器サブシステム120のプリンタ内の位置は、図10に示されている。インクジェットプリンタのプラテン上のこのプリントヘッド運搬台の部分図は、液滴検出器120が、プリントゾーンと隣接して配置されることを示しており、このゾーンは、プリントヘッド120のキャッピングおよびサービングステーションと近接している。122で示すヘッドを支える運搬台は、124で示す軸に沿って実質的に並進運動することができる。液滴検出器サブシステム120は、プリンタに対して固定され、プリントヘッドは、複数のインク噴出ポートの少なくとも一つの列が、エミッタ10、検出器12および開口構造22により定められる光路または検出ゾーン20（図1参照）と交差するように移動する。これにより、できるだけ少ない数の一つのエミッタ−検出器組を使用して、全ての噴出ポートに対して、インク滴情報を記録することが可能となる。液滴検出器サブシステムは、インクジェットプリンタメンテナンスステーションに近接して配置されることが好ましい。
【００２５】
前述の記載により、インク滴の画質に関係する各種物理的特徴を記録する方式が提供される。これらの方式を実施するには、電気的なハードウェアを使用することが必要である。液滴検出用の独立型のサブシステムを製作することが可能である。しかしながら、その結果、コストおよび設計の複雑性が上昇する。図11を参照すると、ある有効な実施例は、例えば、電気ケーブル128によりプリンタのマザーボード126に装着された信号プロセッサに、検出サブシステム120からのアナログ信号出力を伝達するトランスミッションを有する。そのような信号プロセッサは、検出サブシステム120の作動が可能となるように、予めプリンタに備えられている。例えば、印刷装置の中央処理ユニット（CPU）を機能させるプロセッサが、この目的に使用されても良い。そのような実施例の別の利点は、液滴検出の時間が抑制されることである。これは、検出器により発生した信号は、プリンタの信号プロセッサの処理速度により制限された速度で変換されるためである。検出器により生じた信号は、インク噴出ポートの噴射速度を超える速度で変換される。この液滴検出の時間が抑制されることにより、印刷処理の効率とともに、液滴検出の効率が向上する。
【００２６】
図12には、本発明のさらなる実施例を示す。この実施例では、液滴検出器は、可撓性基板上に取り付けられる。エミッタ130は、コードケーブル132に配置され、これにより、検出器134および図7に示すようなボード136上に設置された関連の電子機器との電気的接続が可能になる。プリンタのメインプロセッサとの電気的接続は、電力供給および他の信号処理のための配線138で示されている。次に、そのような液滴検出器ユニットは、液滴検出器134を位置決めするための捕獲特徴部（図示されていない）と、内蔵機器（図示されていない）とを有する、プリンタ胴体に設置される。プリンタの捕獲特徴部は、必要な物理的配置で検出ゾーンが形成されるように、プリントゾーンのちょうど外側であって、プリンタのメンテナンスおよびキャッピングステーションの近傍に、エミッタ130および検出器134を配置する。さらに捕獲特徴部は、開口および／または素子が光を平行化しおよび／または収集するように構成されても良い。液滴検出用のサブシステムを収容するように構成された胴体のそのような適用により、液滴検出に必要な部品数が削減される。これにより、液滴検出器の製作が容易となり、コストが低下し、複雑性が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】エミッタと光検出器の間に、インクジェットプリントヘッドから噴出されるインク滴により遮断される光路を有する、光学的液滴検出システムの斜視図である。
【図２ａ】光検出器の前方に配置された開口構造の一例の正面図である。
【図２ｂ】図2aに示す開口構造の斜視図である。
【図２ｃ】図2aの検出器および開口の側断面図であり、開口の近傍の検出器を示す図である。
【図３】開口を有さない図1に示すような検出器システム、0.5mmの開口を有する検出システム、および1.5mmの開口を有する検出システムにおける、信号対ノイズ比データを示す、信号（単位V）対時間（単位ms）をプロットしたグラフである。
【図４】インク滴の飛行経路と交差するように、平行に配置された複数の検出光路を有する別の光学的液滴検出システムの斜視図である。
【図５ａ】単一の光検出器上に複数の検出領域を形成する、開口構造の別の実施例の正面図である。
【図５ｂ】図5aの別の実施例の開口構造と代用された、図1に示す光学的液滴検出システムの斜視図である。
【図６】プリントヘッド噴出ポートの列の方向に沿った、所望の飛行経路からのインク滴のずれを求める際の、直線照明バーと対応する検出器配列の概略図である。
【図７】インク滴の速度および寸法に関連するパルス幅を形成する際に使用され得るインクジェット液滴検出器の一回路図である。
【図８】図7に示す回路により生じる波形を示す、電圧と時間の関係をプロットしたグラフである。
【図９】本発明の液滴検出器サブシステムの一実施例の斜視図である。
【図１０】プリンタに取り付けられた、図9の液滴検出器サブシステムを有するプリンタのプラテン上のプリントヘッド運搬台の斜視図である。
【図１１】プリンタの信号プロセッサと導通するように配線された検出器を有する図9の液滴検出器サブシステムの斜視図である。
【図１２】可撓性回路上に設置された液滴検出器サブシステムの一実施例を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
10    光源
11    平行化レンズ
12    検出器
14    噴出ポート
16    噴出ポート
18    インク滴
20    検出ゾーン
22    開口構造
24    スリップ
30    光源
32    光源
34    第1の検出器
36    第2の検出器
38    検出ゾーン
40    第2の検出ゾーン
41    開口構造
42    噴出ポート
43    開口構造
44    インク滴
50    開口構造
52    検出器
54    スリット
56    スリット
60    直線配列
62    照明バー
64    検出ゾーン
100  下側の軌跡
102  2つのピーク
104  2つのピーク
110  上側の軌跡
112  2つのパルス
114  2つのパルス
120  サブシステム
121  プリントヘッド
122  運搬台
124  軸
126  マザーボード
128  ケーブル
130  エミッタ
132  コードケーブル
134  検出器
136  ボード
138  電気接続。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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