(57)【要約】【課題】スタックを構成する複数枚のプレート間で孔位置を正確に且つ再計測なしで簡便に一致させる。【解決手段】プレート３２、３４及び３６それぞれに、他の孔より小さなプレート位置決め孔４４、４６又は４８を含む複数個の孔を設け、プレート間で孔位置が揃うようプレート３２、３４及び３６を相互位置決めする。そのための位置決め工程は背面照明を用い自動画像認識システムにより行う。背面照明であるので各孔が暗い背景に浮かんだ小さな明るいスポットに見え、それらのスポットの存否及び位置を検知する自動画像認識システムがプレート３２、３４及び３６による反射の影響を受けない。更に、各積層段階を正確に進めうるよう、孔４４、４６及び４８を孔配列上の互いに異なる位置に設ける。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ他の孔より小さなプレート位置決め孔を含む複数個の孔であってプレート間でその位置を揃えうるよう形成された複数個の孔を有するプレートを、少なくとも２枚備え、
そのうち第１のプレート上におけるプレート位置決め孔の位置が第２のプレート上におけるプレート位置決め孔の位置と異なる装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、
それぞれ他の孔より小さなプレート位置決め孔を含む複数個の孔であってプレート間でその位置を揃えうるよう形成された複数個の孔を有するプレートを、少なくとも３枚備え、
そのうち第１のプレート上におけるプレート位置決め孔の位置が第２及び第３のプレート上におけるプレート位置決め孔の位置と異なる装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置であって、上記少なくとも２枚のプレートがプリントヘッドのジェットスタック又はその一部を構成する装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置であって、上記少なくとも２枚のプレートが、それらの間で孔の位置が揃うよう互いに接合され、上記ジェットスタックの少なくとも一部を構成する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタ等で使用されるジェットスタック、特にその構成要素たるプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタで広く使用されている吐出部積層体（ジェットスタック）は、インクリザーバ内のインクをインク吐出用の吐出部（ジェット）へと導くマニホルドが形成されるように、スチール製のプレートを複数枚蝋付けして形成した積層体（スタック）である。インクジェットプリンタを適正に機能させるには、ジェットスタックを構成する複数枚のプレートを正確に相互位置決めする必要がある。
【０００３】
従来のジェットスタックでは、開口面側のプレート（アパーチャプレート）からトランスデューサ側のプレート（ダイアフラムプレート）にかけて、順にその径が大きくなるよう各プレートに１個ずつ孔を設ける。それらの孔により形成されるジェットにはインクが入り、そのインクはトランスデューサへの励振信号の供給によりダイアフラムプレートが励振されると滴となってジェットから押し出される。従って、それらの孔の中心位置が完全に揃うようにプレート同士を積層するのが理想であるが、実際にはほとんど毎回ばらつきが発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
孔中心のばらつきは自動画像認識システムによって計測することができる。しかしながら、各プレートに設けられている孔の縁と、そのプレートの裏に接合された他のプレートの表面との間のコントラスト比が小さいため、しばしば計測誤りが発生する。これは、一つには各プレートがステンレススチール等の光反射性素材で形成されているためであり、また一つには孔の縁やプレート表面の状態にばらつきがあるためである。即ち、そうしたプレートを正面から照明しつつ自動画像認識システムで正面から計測するのでは、反射率の違いで各孔の縁位置を検知し孔同士で中心位置が一致しているか否かを判別するのは難しい。その結果として、計測誤りが発生する。
【０００５】
計測誤りを察知した場合は再計測を行えばよいが、この再計測はマニュアルで行う必要があるので時間がかかる。また、マニュアルでの再計測及び修正には相応の技術も必要になるが、それでも計測誤りを察知できないことがある。その場合、そのまま製造工程が進行してプレート間に位置ずれが残るので、一応動作はしても効率が低いジェットスタックになってしまう。このように、コストがかかる割に見返りが少ないので、従来は、マニュアルでの再計測及び修正を全く行わないようにする等、工程内誤り修正を除外して工程管理手順を作成することもしばしば行われていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような問題点を解消乃至緩和するため、本発明に係る装置は、それぞれ他の孔より小さなプレート位置決め孔を含む複数個の孔であってプレート間でその位置を揃えうるよう形成された複数個の孔を有するプレートを、少なくとも２枚（好ましくは少なくとも３枚）備える。更に、本発明においては、そのうち第１のプレート上におけるプレート位置決め孔の位置を、第２（及び第３等々）のプレート上におけるプレート位置決め孔の位置と異なる位置にする。本発明に係る装置は、プリントヘッドのジェットスタックとして、即ち少なくとも２枚のプレートをそれらの間で孔の位置が揃うよう互いに接合した積層体又はその一部として、使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１に、一参考例に係るスタック１０の構成を示す。このスタック１０は、複数枚のプレートを積層し、それらのプレートをコーン状位置決め構造を利用して相互位置決めした構成を有している。各プレートにはそれぞれプレート位置決め孔が１個ずつ形成されており、その孔の大きさは、奥側にある先配置プレートより手前側にある後配置プレートの方が大きくなっている。なお、本願中で「孔」と呼んでいるのはプレートを貫通する空間のことであり、その形状や構造を問わない。即ち、特許請求の範囲における孔を、以下の例に基づき円形孔に限定して解釈する必要はないし、またその必然性もない。
【０００８】
一番手前にあるプレートは、その孔形成スペース１２内に、スタック１０を構成する複数枚のプレートの中で一番大きな直径のプレート位置決め孔２８を有している。このプレートは、複数枚のプレートを積層してスタック１０を形成するとき一番最後に載せられたプレートであり、そのすぐ奥側にある別のプレート即ち製造時に一段階先んじて配置されたプレート上のプレート位置決め孔２６がこの孔２８越しに見える。他のプレート位置決め孔２４、２２、２０、１８、１６及び１４も、順に、より奥側のプレート上に位置している。孔が小さなプレートに孔がより大きなプレートを載せていく手法であるので、一番手前のプレートを正面から見ると、各プレート上のプレート位置決め孔の縁が見える。こうして孔１４〜２８の連鎖連通により形成されるコーン状の構造はコーン状位置決め構造と呼ばれる。
【０００９】
プレート積層位置決め工程では、図示しない画像認識システムを用い、プレート位置決め孔１４〜２８の周辺と見られる領域から孔の縁と見られる弧を検知し、それらの孔１４〜２８の位置が互いに揃っているか否かを調べる。画像認識システムによる撮影方向は正面方向（即ち一番手前のプレート側から眺める方向）、照明方向も同じく正面方向であるので、全体としてステンレススチールで形成されている個々のプレートで反射された照明光が画像認識システムに入射してしまうことも多い。画像認識システムに照明反射光が入射すると、孔１４〜２８の縁及びその位置を捉えるための解析が困難且つ不正確になる。そうした場合、プレートの位置決め及び点検をオペレータがマニュアルで行わねばならないが、それには時間がかかる。そのため、不効率さを嫌いマニュアル位置決め工程を省略することも多い。
【００１０】
図２に、本発明の実施に際し使用されるプレートの一例３２を示す。このプレート３２上には孔配列４０が形成されている。孔配列４０は、図１に例示したコーン状位置決め構造が占めるスペースとほぼ同面積のスペース３０に、互いにその直径が等しい何個かの大直径孔４２と、それより直径が小さい小直径孔を１個（４４）、混ぜて並べたものである。その小直径孔４４はプレート位置決め孔として使用される孔であり、他のプレート上の小直径孔（後述）と異なる位置を孔配列４０上で占めるように形成されている。
【００１１】
図３及び図４に、プレート３２と共にスタックを構成する他のプレートの例３４及び３６を示す。図３に示すプレート３４上にも孔配列４０があり、多くの大直径孔４２にプレート位置決め孔即ち小直径孔４６が１個混ざって並んでいる。この小直径孔４６が孔配列４０上で占める位置は、図２に示したプレート３２上の小直径孔４４のそれとは異なっている。同様に、図４に示すプレート３６上にも、孔３２又は３４と異なる位置を占めるよう小直径孔４８が設けられている。
【００１２】
図５及び図６にスタックの外観例を示す。図示されているスタックは、プレート位置決め孔及びそれより大きな他の複数個の孔４２からなる孔配列４０を有するプレートを、複数枚積層したものである。このスタックを形成する際には、まず図５に示すようにプレート３２にプレート３４を載せる。この図ではその状態をプレート３４側から見ている。なおここで「載せ」ると述べたが、これはプレート３４をプレート３２より上にしなければならないという意味ではなく、スタックを見るときにどちらを上にして見てもかまわない。
【００１３】
図５に示したスタックを撮影する際には、光源をスタックの奥側に配置し孔配列４０を奥側から照明する。このように背面照明によって外観を捉えると、金属製例えばステンレススチール製のプレートからの反射による種々の問題が緩和される。例えば、プレート３２上にある小直径孔４４は、背面照明時には暗い背景に浮かんだ小さな明るいスポットに見える。この画像はコントラスト的にかなりくっきりとした画像になるので、孔配列４０を構成する他の孔４２との違いがはっきりわかる。また、プレート３２に載せたプレート３４上にある小直径孔４６もまた、暗い背景中の明るいスポットに見える。孔４４によるスポットと孔４６によるスポットは同様の形状及び寸法のスポットだが、画像認識システム側にはその発現個所が予めおおよそわかっているので、特定の座標域を調べて当該明るいスポットの存否及び位置を検知することで、両スポットを検知及び弁別し位置を合わせることができる。なお、プレート３４上の孔４２のうちプレート３２上の孔４４を囲んでいる孔４２は、暗くて実際には見えないが、説明の便宜上図示してある。
【００１４】
また、図２〜図４に示したでは孔配列４０上における小直径孔４４〜４８の位置が順に１個ずつずれているが、そのようにする必要はない。画像認識システムにすれば、むしろ、類似したスポットを呈する小直径孔同士は大きく離れていた方がよい。即ち、画像認識システムで捉えるスポットの外観が似通っている小直径孔同士を互いに大きく離して配置した方が、小直径孔及びその位置を正確に検知することができる。
【００１５】
プレート３２に載せたプレート３４には、更に、図６に示すようにプレート３６を載せる。プレート３６を載せると画像上はプレート３２及び３４が隠れてしまい、またプレート３６上の小直径孔４８が暗い背景中の明るいスポットになる。孔４８によるスポットが発現するおおよその位置も画像認識システム側には予めわかっているので、プレート３６を載せることで生じた今度のスポット及びその位置を、先に積層したプレート３２，３４上の孔４４，４６によって生じた左側の２個のスポットから区別して検知しそれらの位置を合わせることができる。
【００１６】
画像認識システム側では、注目するスポットの位置をこうして検知し、更にそのスポットと他のスポットとの距離を計測することによって、プレート３２〜３６の位置が正しく揃っているか否かを判別する。背面照明であるため孔の縁におけるコントラスト比が従来より高く、画像認識システムによる縁の位置の解析、ひいては孔同士の位置関係の判別が、従来より容易である。
【００１７】
プレート３２〜３６上における孔配列４０の形成個所は、それらのプレート３２〜３６の互いに逆の端（例えば左右両端）としてもよいし、片側だけ（例えば左端だけ）としてもよい。両端に設けた方がプレート間位置決め精度が高くなり、ひいてはそれらのプレートで形成されるスタック例えばジェットスタックが高精度なものになる。
【００１８】
本願出願人は、本発明の効果を調べるためインクジェットプリンタ用ジェットスタックの試作を行った。試作に際しては、複数枚のプレートの両端にケミカルエッチングで孔４２〜４８及び各種流路構成部分を形成し、それらを積層した。前述の通り、インクジェットプリンタ用ジェットスタックとは、各種流路構成部分を有する複数枚のプレートを積層し、リザーバからジェットへのインク流を制御して印刷媒体例えば紙の上にインク滴を堆積させる装置である。プレート間位置決めに際しては、どの孔も同一照度且つ低照度条件で背面照明した。両端にある孔配列４０における小直径孔４４〜４８の位置の計測は、それ用に新規作成したプログラムに従い自動ＣＭＭ（coordinate measuring machine）システムを動作させることによって行った。
【００１９】
準備に要した時間を除くと、プレート間位置決め工程を開始してから終了するまでに、ジェットスタックの左右両端にある孔配列の合計で１分４５秒の時間がかかった。実験では孔毎に合焦動作を行ったが、これは省略することもできる。実験ではフルジェットスタック位置決めは行わなかったが、フルジェットスタックプロジェクト向けのプレート対プレート外位置決めを含む位置決め工程所要時間を推定すると約２分になる。この時間は従来手法の実施に必要な時間の１／２以下であり、しかも再計測が必要ない。
【００２０】
図７に、プレート３２〜３６を相互位置決め及び積層して形成したスタックの縦断面を示す。このスタックでは、小直径孔４４及びそれより大きな何個かの孔を有するプレート３２が下層、小直径孔４６を有するプレート３４が中層、小直径孔４８を有するプレート３６が上層に位置している。位置決めシステムで使用する背面照明光は図中プレート３２より下方から照射される。その光は、プレート３２の下面即ちスタックの下面からプレート３４内を通りプレート３６の上面へと、孔内を通ってスタックを透過する。
【００２１】
従って、ジェットスタックを構成する複数枚のプレート間の位置決めを、他の手法に比べ高精度且つ短時間で実施することができる。また、ここではインクジェットプリンタ用ジェットスタックを構成するプレート間の位置決めに焦点を当てて説明を行ったが、本発明に係る位置決め手法は、これに限らず複数枚のプレート同士を位置決めしてスタックを形成する種々の分野で利用できる。
【００２２】
また、本発明は様々な構成のシステムとしてまた様々な分野向けに実施することができる。それには、上述した種々の構成要素乃至機能、その代替物等といった種々の部材乃至機能等を適宜組み合わせればよい。更に、本件技術分野にて習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）であれば、上述した実施形態に代わる新たな構成を想到し、また上述した実施形態に変形、修正、改良等を施して、新たな実施形態を様々に提示することができよう。それらの実施形態も本発明の技術的範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】複数枚のプレートからなるスタックに形成されたコーン状位置決め構造を示す図である。
【図２】プレート上におけるプレート位置決め孔の位置を示す図である。
【図３】別のプレート上におけるプレート位置決め孔の位置を示す図である。
【図４】更に別のプレート上におけるプレート位置決め孔の位置を示す図である。
【図５】そのプレート位置決め孔の位置が異なる２枚のプレートからなるスタックを示す図である。
【図６】そのプレート位置決め孔の位置が異なる３枚のプレートからなるスタックを示す図である。
【図７】孔配列中の３個の孔の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
３２，３４，３６  プレート、４０  孔配列、４２  大直径孔、４４，４６，４８  小直径孔（プレート位置決め孔）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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