(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面側から表面側に貫通形成された導光路を有するフレームと、
上記導光路の一端側に配置されたレーザダイオードと、
上記導光路の他端側に配置され、上記レーザダイオードから発せられたレーザ光をインク液滴検出箇所もしくはその近傍で集束点をもつように集光するための集光レンズと、
上記集光レンズに対して上記レーザダイオードと反対側に近接して配置され、上記レーザ光を絞るためのピンホールを形成したピンホール板と、
上記インク液滴検出箇所を挟んで上記レーザダイオードと反対側に配置され、上記レーザ光を集光する第２の集光レンズと、
上記第２の集光レンズからのレーザ光を受光する受光素子と、
を備えるインク液滴検出用モジュールであって、
上記レーザダイオードは、そのステム前面が上記フレームの背面側に形成された基準面に当接させられて位置決めされており、
上記集光レンズは、その入射面側の周縁部が上記フレームにおける上記導光路の他端側を拡径するようにして段状に形成されたレンズ基準面に当接させられて位置決めされており、
上記ピンホール板は、所定厚みの周部一般部と、圧迫成形されて上記周部一般部より薄肉の中央薄肉部とを備え、上記中央薄肉部に上記ピンホールが貫通形成されているとともに、上記導光路の他端側開口を塞ぐようにして上記フレームに対して固定されており、かつ、
上記集光レンズの出射面側の周縁部と上記ピンホール板の上記周部一般部との間には、これらの間隔を規定するための、円形の一様断面を有する線材をリング状に形成してなるカラーが介装されていることを特徴とする、インク液滴検出用モジュール。
【請求項２】
上記カラーは、その一部が切り欠かれており、かつ自然状態においてこの切欠き衝合端部をこのカラーの厚み方向にわずかにずらせることによって形成されている、請求項１に記載のインク液滴検出用モジュール。
【請求項３】
上記カラーは、リン青銅から形成される、請求項１または２に記載のインク液滴検出用モジュール。
【請求項４】
上記集光レンズは、アクリルと同等の透過率を有する樹脂材料から形成されている、請求項１ないし３のいずれかに記載のインク液滴検出用モジュール。
【請求項５】
上記集光レンズは、その入射面が平面をなす非球面レンズである、請求項１ないし４のいずれかに記載のインク液滴検出用モジュール。
【請求項６】
上記ピンホール板は、金属から形成されている、請求項１ないし５のいずれかに記載のインク液滴検出用モジュール。
【請求項７】
背面側から表面側に貫通形成された導光路を有するフレームと、上記導光路の一端側に配置されたレーザダイオードと、上記導光路の他端側に配置され、上記レーザダイオードから発せられたレーザ光をインク液滴検出箇所もしくはその近傍で集束点をもつように集光するための集光レンズと、上記集光レンズに対して上記レーザダイオードと反対側に近接して配置され、所定厚みの周部一般部の内側において圧迫成形により上記周部一般部より薄肉とされた中央薄肉部に上記レーザ光を絞るためのピンホールを貫通形成したピンホール板と、上記インク液滴検出箇所を挟んで上記レーザダイオードと反対側に配置され、上記レーザ光を集光する第２の集光レンズと、上記第２の集光レンズからのレーザ光を受光する受光素子と、を備えるインク液滴検出用モジュールの組み立て方法であって、
上記フレームの背面側に形成された基準面にステム前面を当接させるようにして、上記レーザダイオードを上記フレームに組み付ける工程と、
上記導光路の他端側を拡径するようにして段状に形成されたレンズ基準面に入射面側の周縁部を当接させるようにして、上記集光レンズを上記導光路の他端側に組み込む工程と、
上記集光レンズと上記ピンホール板との間隔を規定するための、円形の一様断面を有する線材をリング状に形成してなるカラーを、上記集光レンズの出射面側周縁部に当接させて配置する工程と、
上記導光路の他端側開口を塞ぐように、上記ピンホール板を配置する工程と、
上記周部一般部で上記カラーを圧迫しつつ上記ピンホール板を上記導光路の上記他端側開口の周縁部に固定する工程と、
を含むことを特徴とする、インク液滴検出用モジュールの組み立て方法。
【請求項８】
上記ピンホール板を固定する工程は、プラスティックで形成された上記フレームの上記導光路の他端側開口の上記周縁部に金属で形成された上記ピンホール板を熱圧着することによって行われる、請求項７に記載のインク液滴検出用モジュールの組み立て方法。
【請求項９】
上記ピンホール板を固定する工程は、プラスティックで形成された上記フレームの上記導光路の他端側開口の上記周縁部に金属で形成された上記ピンホール板を超音波溶着することによって行われる、請求項７に記載のインク液滴検出用モジュールの組み立て方法。
【請求項１０】
上記ピンホール板を配置する工程は、導光路の他端側開口の上記周縁部から上記レーザビームが進行する方向に突出形成された複数の突起を、上記ピンホール板の上記突起に対応する位置に貫通形成された貫通孔に嵌合させることによって行われ、
上記ピンホール板を固定する工程は、上記突起を熱で溶かして広げることによって行われる、請求項７に記載のインク液滴検出用モジュールの組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、たとえばインクジェットプリンタのインク液滴の通過の有無や液滴量を検出するインク液滴検出用モジュールに関し、特に、検出範囲の長い範囲に亘ってほぼ均一な径のレーザビームを形成しうるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、たとえばインクジェットプリンタのインク液滴の検出に用いられるレーザセンサとしては、図５にその一例を示すように、レーザダイオード１およびこのレーザダイオード１から発せられたレーザ光Ｂ０を集光してレーザビームＢ１を形成するための集光レンズ２０を備えた発光モジュール１００と、入射するレーザビームＢ３を集光するレンズ２０２およびこのレンズ２０２で集光したレーザビームＢ４を受信する受光素子２０１を備えた受光モジュール２００とを有するレーザセンサ３００が用いられている。このレーザセンサ３００では、上記レーザビームＢ１内にインク液滴Ｄを横切らせて、そのときの光量の変化を上記受光素子２０１で検知することによって、インク液滴Ｄの通過の有無あるいはその個数などを検出するような構成とされている。
【０００３】
ところで、インク液滴Ｄの直径は、通常数十μｍであり、これを精度よく検出するためには、インク液滴Ｄが横切るときのレーザビームの直径が、インク液滴Ｄの直径の１０倍程度以下となるように細くされることが望ましい。このため、上記発光モジュール１００では、図５に示すように、上記集光レンズ２０により細くしたレーザビームＢ１を照射することにより対応している。なお、集光されたレーザビームＢ１は、一度収束した後再度発散するので、この発散したレーザビームＢ３を集光するため、上記レンズ２０２が上記受光モジュール２００に備えられている。
【０００４】
上記レーザセンサ３００では、インク液滴Ｄは、上記レーザビームＢ１の径が最小となる収束点Ｐの近傍を横切るようにされており、この収束点ＰでのレーザビームＢ１の径ｄは、上記集光レンズ２０の開口数をＮＡ、上記レーザ光の波長をλとしたとき、ｄ＝１．２２λ／ＮＡの式により求められる。したがって、レンズの開口数ＮＡを大きくすることにより、上記レーザビームＢ１の径を小さくして、微小なインク液滴Ｄに対応することができる。
【０００５】
一方、細くされたレーザビームＢ１の有効検出範囲Ｌ０は、焦点深度＝λ／（ＮＡ）2の式で近似することができ、この式により、レーザビームＢ１の径ｄを細くすればするほど有効検出範囲Ｌ０が短くなるのがわかる。しかし、インクジェットプリンタにおいては、インクカートリッジ（図示略）を交換することによりインクの滴下位置にズレが生じやすくなるので、有効検出範囲Ｌ０を長くすることが必要となるため、このようなレーザセンサ３００では充分に対応できないことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、図４に示すように、集光レンズ２で集光されるレーザビームＢ１を、その収束点Ｐよりも上記集光レンズ２に近接した位置に設けたピンホール３１により絞り、それにより形成されたレーザビームＢ２を発光モジュールから照射すれば、比較的長い有効検出範囲Ｌに亘って細いレーザビーム径を均一に維持できることを見出した。これは、集光レンズ２で集光されたレーザビームＢ１が、ピンホール３１により絞られて細くされつつその回折作用により定まるためである。
【０００７】
しかしながら、本発明者らによれば、上記集光レンズ２から上記ピンホール３１までの間隔Ｓと、上記インク液滴Ｄが上記レーザビームＢ２を横切る位置でのレーザビーム径との関係について調査したところ、所望のレーザビーム径が得られうる時の間隔Ｓｗの近傍では、間隔Ｓの変化に対するレーザビーム径の変化が非常に大きいことがわかった。したがって、細いレーザビーム径を長い有効検出範囲に亘って維持するためには、上記間隔Ｓｗを厳密に設定することが重要となってくる。
【０００８】
そこで、本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、集光レンズとピンホールとの間の間隔を厳密に規定して、照射されるレーザビームが長い有効検出範囲に亘って細く均一に維持されうるインク液滴検出用モジュールを提供することをその課題とする。
【０００９】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
すなわち、本願発明の第１の側面により提供されるインク液滴検出用モジュールは、背面側から表面側に貫通形成された導光路を有するフレームと、上記導光路の一端側に配置されたレーザダイオードと、上記導光路の他端側に配置され、上記レーザダイオードから発せられたレーザ光をインク液滴検出箇所もしくはその近傍で集束点をもつように集光するための集光レンズと、上記集光レンズに対して上記レーザダイオードと反対側に近接して配置され、上記レーザ光を絞るためのピンホールを形成したピンホール板と、上記インク液滴検出箇所を挟んで上記レーザダイオードと反対側に配置され、上記レーザ光を集光する第２の集光レンズと、上記第２の集光レンズからのレーザ光を受光する受光素子と、を備えるインク液滴検出用モジュールであって、上記レーザダイオードは、そのステム前面が上記フレームの背面側に形成された基準面に当接させられて位置決めされており、上記集光レンズは、その入射面側の周縁部が上記フレームにおける上記導光路の他端側を拡径するようにして段状に形成されたレンズ基準面に当接させられて位置決めされており、上記ピンホール板は、所定厚みの周部一般部と、圧迫成形されて上記周部一般部より薄肉の中央薄肉部とを備え、上記中央薄肉部に上記ピンホールが貫通形成されているとともに、上記導光路の他端側開口を塞ぐようにして上記フレームに対して固定されており、かつ、上記集光レンズの出射面側の周縁部と上記ピンホール板の上記周部一般部との間には、これらの間隔を規定するための、円形の一様断面を有する線材をリング状に形成してなるカラーが介装されていることを特徴としている。
【００１１】
上記技術的手段が講じられた本願発明の第１の側面により提供されるインク液滴検出用モジュールでは、フレームに形成された導光路の他端側では、レーザダイオードから発せられたレーザ光を集光する集光レンズが、フレームに形成された基準面に当接することにより位置決めされ、かつ上記集光レンズにより集光されたレーザビームを絞るピンホール板は、間隔を規定するカラーを介して位置決めされた構成とされるので、上記集光レンズと上記ピンホール板との間隔は、上記カラーにより厳密に規定されうる。したがって、上記集光レンズで集光されたレーザビームは、ピンホール板に設けたピンホールにより絞られて細くされつつその回折作用により定まるため、その細くされたレーザビームの径は、長い有効検出範囲に亘って均一に維持されうる。また、上記カラーは、円形の一様断面を有するので、上記集光レンズおよび上記ピンホール板を接線で支持することができ、それらの間隔をさらに厳密に規定することができる。さらに、上記ピンホール板は、所定厚みの周部一般部と、圧迫成形されて上記周部一般部より薄肉の中央薄肉部とを備え、上記中央薄肉部に上記ピンホールが貫通形成されているので、ピンホール板全体としての剛性を、カラーを介して集光レンズを基準面に押しつけるに十分なものとすることができるとともに、ピンホールとして、その軸方向長さを極小とし、無駄な回折をなくした適切なものとすることができる。しかも、この薄肉部は、プレス加工により容易に形成できるので、製造コストを抑えることができる。
【００１２】
好ましい実施形態としては、上記カラーは、その一部が切り欠かれており、かつ自然状態においてこの切欠き衝合端部をこのカラーの厚み方向にわずかにずらせることによって形成されている構成とすることができる。
【００１３】
このような構成が適用された実施形態によれば、上記カラーに形成された切欠き衝合端部は、このカラーを上記集光レンズと上記ピンホール板との間に介装する際に、切欠き衝合端部をカラーの厚み方向に圧縮して面一となるように押し付けることにより、上記カラーに弾性を持たせることができる。これにより、上記集光レンズは、上記基準面に押し付けられた状態で固定されので、上記ピンホール板との間隔をより厳密に規定することができ、しかもその位置を強固に固定することができる。
【００１５】
なお、上記カラーとしては、リン青銅から形成することにより、過剰な弾性が上記ピンホール板に作用してこれが変形することを防止することができる。
【００１６】
さらにまた、他の好ましい実施形態としては、上記集光レンズは、アクリルと同等の透過率を有する樹脂材料から形成されている構成とすることができる。
【００１８】
さらにまた、他の好ましい実施形態としては、上記集光レンズは、その入射面が平面をなす非球面レンズである構成として、この平面を上記基準面に当接させることによって、上記レーザ光の光軸に対して上記集光レンズが傾斜するのを防止することができ、しかも上記ピンホールとの間隔をさらにより厳密に規定することができる。さらに、上記基準面を平面とすることができるので、上記フレームを容易に加工することができる。
【００２１】
さらにまた、他の好ましい実施形態としては、上記ピンホール板は、金属から形成されている構成とすることができる。
【００２２】
このような構成が適用された実施形態によれば、たとえば、インクジェットプリンタにおけるインク液滴の検出に用いられるような場合、微小なインク液滴が付着しても上記ピンホール板が変形あるいは変質するのを防止することができる。
【００２３】
本願発明の第２の側面により提供されるインク液滴検出用モジュールの組み立て方法は、背面側から表面側に貫通形成された導光路を有するフレームと、上記導光路の一端側に配置されたレーザダイオードと、上記導光路の他端側に配置され、上記レーザダイオードから発せられたレーザ光をインク液滴検出箇所もしくはその近傍で集束点をもつように集光するための集光レンズと、上記集光レンズに対して上記レーザダイオードと反対側に近接して配置され、所定厚みの周部一般部の内側において圧迫成形により上記周部一般部より薄肉とされた中央薄肉部に上記レーザ光を絞るためのピンホールを貫通形成したピンホール板と、上記インク液滴検出箇所を挟んで上記レーザダイオードと反対側に配置され、上記レーザ光を集光する第２の集光レンズと、上記第２の集光レンズからのレーザ光を受光する受光素子と、を備えるインク液滴検出用モジュールの組み立て方法であって、上記フレームの背面側に形成された基準面にステム前面を当接させるようにして、上記レーザダイオードを上記フレームに組み付ける工程と、上記導光路の他端側を拡径するようにして段状に形成されたレンズ基準面に入射面側の周縁部を当接させるようにして、上記集光レンズを上記導光路の他端側に組み込む工程と、上記集光レンズと上記ピンホール板との間隔を規定するための、円形の一様断面を有する線材をリング状に形成してなるカラーを、上記集光レンズの出射面側周縁部に当接させて配置する工程と、上記導光路の他端側開口を塞ぐように、上記ピンホール板を配置する工程と、上記周部一般部で上記カラーを圧迫しつつ上記ピンホール板を上記導光路の上記他端側開口の周縁部に固定する工程と、を含むことを特徴としている。
【００２４】
上記技術的手段が講じられた本願発明の第２の側面により提供されるインク液滴検出用モジュールの組み立て方法では、上述した第１の側面に記載されたインク液滴検出用モジュールと同様の効果を奏するインク液滴検出用モジュールを提供することができる。
【００２５】
好ましい実施形態としては、上記ピンホール板を固定する工程は、プラスティックで形成された上記フレームの上記導光路の他端側開口の上記周縁部に金属で形成された上記ピンホール板を熱圧着または超音波溶着することによって行われる構成とすることができる。
【００２６】
このような構成が適用された実施形態によれば、たとえば、インクジェットプリンタにおけるインク液滴の検出に用いられるような場合、微小なインク液滴が上記ピンホール板と上記導光路の他端側開口の上記周縁部との固定部分に付着してもこのピンホール板が脱落または位置ズレするのを防止することができる。また、接着剤などを使用した固定方法ではないので、固定部分がその硬化時に歪むようなことがなく、上記ピンホール板の位置ズレや変形を防止することができる。
【００２７】
また、他の好ましい実施形態によれば、上記ピンホール板を配置する工程は、導光路の他端側開口の上記周縁部から上記レーザビームが進行する方向に突出形成された複数の突起を、上記ピンホール板の上記突起に対応する位置に貫通形成された貫通孔に嵌合させることによって行われ、上記ピンホール板を固定する工程は、上記突起を熱で溶かして広げることによって行われる構成とすることができる。
【００２８】
このような構成が適用された実施形態によれば、上記突起を上記ピンホール板の貫通孔に嵌合させれば、上記ピンホールの位置が正確に規定されるので、ピンホールを上記集光レンズの光軸に対応させる別途の工程を省略することができ、製造効率を向上させることができる。また、上記ピンホール板と上記導光路の他端側開口の上記周縁部との固定部分は、上記ピンホール板を熱圧着または超音波溶着した場合の上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００２９】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００３１】
図１は、本願発明に係るインク液滴検出用モジュールの一実施形態を分解して示す斜視図、図２は、図１のII−II線に沿う断面図、図３（ａ）および（ｂ）は、図１におけるカラーを拡大して示す図、図４は、本願発明に係るインク液滴検出用モジュールの作用を説明するための概略図である。なお、以下においては、インクジェットプリンタのインク液滴を検出するレーザセンサに用いられるインク液滴検出用モジュールとして形成されたものを一例として説明する。また、これらの図において、従来例を示す図５に表された部材および要素などと同等のものには同一の符号を付してある。
【００３２】
図１および図２に示すように、インク液滴検出用モジュールＡは、フレーム５に、レーザダイオード１と、このレーザダイオード１から発せられたレーザ光Ｂ０（図４参照）を集光してレーザビームＢ１を形成する集光レンズ２と、この集光レンズ２に対して上記レーザダイオード１と反対側に近接して配置されるとともに上記レーザビームＢ１を絞るためのピンホール板３とを備えている。また、集光レンズ２とピンホール板３との間には、これらの間隔を規定するためのカラー４が介装されている。
【００３３】
上記フレーム５は、本実施形態では、ポリカーボネイトなどの硬質プラスティックなどから形成されており、このフレーム５には、図１および図２に示すように、板状基部５１と、この板状基部５１から突出する円柱状突出部６０にかけて貫通する中空の導光路５２とが形成されている。この導光路５２の一端側、すなわち導光路５２における板状基部５１側の端部には、上記レーザダイオード１を固定するためのレーザ取付部５３が形成されており、他端側には、上記集光レンズ２を固定するためのレンズ取付部５４と、上記ピンホール板３を固定するためのピンホール板取付部５５とが形成されている。
【００３４】
上記導光路５２は、図２に示すように、略円柱状中空に形成され、上記レーザ光Ｂ０が進行するようにされている。この導光路５２は、その内径が上記レーザダイオード１の後述するカンシール部１１の外径より若干大とされており、また、その中心軸が上記板状基部５１に対して垂直となるようにされている。また、この導光路５２は、図２に示すように、その内壁から円筒の中心方向に突出する遮蔽リブ５７を備えることによって、内壁に反射したレーザ光が進行するのを阻止することもできる。
【００３５】
図２に示すように、上記レーザ取付部５３は、本実施形態では、上記導光路５２の一端側を拡径するように上記板状基部５１の背面に円筒状に段形成されており、その内径が上記レーザダイオード１の後述するステム１２の外径より若干大とされているとともに、その中心軸が導光路５２の中心軸と一致するようにされている。また、このレーザ取付部５３は、導光路５２の中心軸と垂直な平面をなすレーザ基準面５３ａを有しており、上記レーザダイオード１は、そのレーザ光発光方向を導光路５２の他端側に向けて、レーザ取付部５３に嵌合され、そのステム１２をこのレーザ基準面５３ａに当接することにより位置決めされる。
【００３６】
図１および図２に示すように、上記レンズ取付部５４は、本実施形態では、上記導光路５２の他端側を拡径するように円筒状に段形成されており、その内径が上記集光レンズ２の外径と同等とされているとともに、その中心軸が導光路５２の中心軸と一致するようにされている。また、レンズ取付部５４は、導光路５２の中心軸と垂直な平面をなすレンズ基準面５４ａを有しており、上記集光レンズ２は、このレンズ取付部５４に嵌合しつつその入射面側２ａの周縁部をこのレンズ基準面５４ａに当接させることにより位置決めされる。また、レンズ基準面５４ａは、平面であるので上記フレームに形成する際、容易に形成することができる。
【００３７】
なお、上記レンズ取付部５４は、図１に示すように、その一部分に切欠き５４ｂを設けて、上記集光レンズ２の嵌合を容易にすることもできる。
【００３８】
また、上記レンズ基準面５４ａは、上記レーザ基準面５３ａとの間が所定間隔となるように形成されているので、レーザ光Ｂ０（図４参照）は、上記集光レンズ２によって所望の収束点Ｐで収束されうる。
【００３９】
図１および図２に示すように、上記ピンホール板取付部５５は、本実施形態では、上記導光路５２の他端側の開口端縁に、上記レンズ取付部５４に対して所定間隔を隔てて近接した位置に形成されており、レーザビームが照射される方向に突出する３つの突起５６…が設けられている。これらの突起５６…は、上記ピンホール板３に設けた後述する３つの貫通孔３５…に対応する位置に形成されており、これらに嵌合することによって、ピンホール板３の回転方向の位置を規定することができ、このピンホール板３に形成した後述するピンホール３１の位置を規定することができる。上記ピンホール板３は、上記集光レンズ２との間に上記カラー４を介装して、その貫通孔３５…をピンホール板取付部５５の突起５６…にそれぞれ嵌合した後、これらの突起５６…を熱で溶かして広げる、いわゆる熱かしめにより固定される。
【００４０】
上記レーザダイオード１は、発光されるレーザ光の波長が８００ｎｍ以下のものが好ましく、本実施形態では、波長が６５５ｎｍのレーザ光を発光するものが用いられている。
【００４１】
なお、受光モジュール２００は、図４に示すように、たとえば一旦発散したレーザビームＢ３を集光するためのレンズ２０２と、集光されたレーザビームの収束部に設けられた受光素子２０１とを備えており、受光素子２０１としては、たとえばフォトダイオードあるいはフォトトランジスタなどが用いられている。また、高速のインク液滴Ｄを検出するために、受光モジュール２００としては、受光素子２０１の面積を小さくする必要がある。これは、受光素子２０１の面積が大きくなると容量が大きくなり、その応答性を低下させるからである。
【００４２】
また、上記レーザダイオード１は、本実施形態では、その基台となるステム１２と、このステム１２上に配置されるとともに内部にレーザ発光素子を備えたカンシール部１１とを有し、上記ステム１２の背面からは、上記レーザ発光素子を電気的に接続するためのリード１３…が突出している。図１に示すように、上記カンシール部１１は、円柱状に形成されており、上記ステム１２もまた、円柱状に形成されているが、このステム１２では、その径がカンシール部１１の径より大とされており、カンシール部１１に対してフランジ状となっている。また、このステム１２は、上記レーザ発光素子から発せられるレーザ光の光軸に対して垂直な平面を有しており、この平面をレーザ取付部５３に形成した上記レーザ基準面５３ａに当接させることにより、レーザダイオード１から発せられるレーザ光の光軸が上記導光路５２に対して傾斜するのを防止することができる。
【００４３】
上記レーザダイオード１は、その固定においては、図２に示すように、まず上記カンシール部１１を上記導光路５２に挿入するようにして、上記ステム１２が上記レーザ取付部５３に嵌合される。このとき、ステム１２は、その外径がレーザ取付部５３の内径より若干小とされているので、レーザ取付部５３のレーザ基準面５３ａに確実に当接することとなり、これによって、レーザダイオード１の取付位置および取付角度を規定することができる。
【００４４】
上記レーザダイオード１を上記フレーム５に嵌合した後、上記板状基部５１には、あらかじめ回路が形成された配線基板８がその背面側から取り付けられるが、その際に、図２に示すように、レーザダイオード１と配線基板８との間に、シリコンゴムなどから形成されるとともに上記リード１３…が通りうる孔を有する弾性シート７を介装することによって、ステム１２をレーザ基準面５３ａに押し付けて位置がずれないようにすることもできる。
【００４５】
次いで、上記弾性シート７を圧迫するようにして上記配線基板８を上記板状基部５１にネジ８１…などにより固定する。また、これらのネジ８１…を配線基板８に半田付けすることにより、弾性シート７がレーザダイオード１を押し付ける弾性力が衰弱するのを防止することもできる。
【００４６】
次に、上記配線基板８に設けたスルーホールを通って突出させた上記リード１３…を半田付け８２することにより、上記レーザダイオード１を配線基板８に実装する。
【００４７】
上記集光レンズ２は、上記レーザダイオード１から発光されたレーザ光を集光するコリメートレンズであって、上記導光路５２の他端側に配置されおり、本実施形態では、耐薬品性を有するとともにアクリルと同等の透過率を有する樹脂材料から形成されている。これにより、このインク液滴検出用モジュールＡを、たとえばインクジェットプリンタにおけるインク液滴の検出に用いた場合、微小なインク液滴が集光レンズに２付着しても、集光レンズ２が変形あるいは変質するのを防止することができる。
【００４８】
また、上記集光レンズ２は、図２に示すように、その入射面２ａ、すなわち上記レーザダイオード１に対向する面が平面をなす非球面レンズとすることもできる。これにより、この入射面２ａの周縁部を上記レンズ取付部５４のレンズ基準面５４ａに当接させることによって、集光レンズ２を位置決めするとともに、この集光レンズ２の中心軸が上記レーザ光Ｂ０の光軸に対して傾斜するのを防止することができる。また、この集光レンズ２は、レンズ基準面５４ａと上記レーザ基準面５３ａとの間が所定間隔とされているので、上記レーザダイオード１との間隔が厳密に規定される。なお、集光レンズ２は、上述のように、樹脂により形成することもできるので、非球面レンズであるにもかかわらず、その製造コストを抑えることができる。
【００４９】
また、上記集光レンズ２には、図２に示すように、レンズ部２１の周囲に、フランジ部２２を形成して、このフランジ部２２に上記カラー４が当接するようにすることもできる。また、このフランジ部２２は、集光レンズ２をレンズ取付部５４に嵌合させる際のハンドリング部として利用することもできる。
【００５０】
また、上記集光レンズ２は、上記フランジ部２２を含めた外形が、上記レンズ取付部５４の形状（レンズ取付部５４が円筒状であるため、この場合は円形）と同等とされることにより、その中心軸が平行移動してずれることを防止できる。
【００５１】
なお、上記集光レンズ２の外形および上記レンズ取付部５４を、図１に示すように、互いに同一の非円形状に形成することもでき、これにより、集光レンズ２は、レーザビームの光軸を軸とした回転方向の位置が一様に規定されるので、集光レンズ２形成時に歪みが生じたような場合でも、収束点Ｐの結像状態が製品ごとにばらつくのを防止できる。
【００５２】
上記カラー４は、上記集光レンズ２と上記ピンホール３１との間隔を規定するための部品であって、本実施形態では、円形の一様断面を有する線材をリング状にして形成されており、そのリング径は、このカラー４が上記集光レンズ２のフランジ部２２に対応するようにされている。このカラー４は、この線材の直径を所定寸法にすることにより、集光レンズ２およびピンホール３１に接線で当接し、その所定間隔を厳密に規定することができる。
【００５３】
また、上記カラー４としては、図３（ｂ）に示すように、その一部が切り欠かれており、その切り欠き衝合端部４１…を、自然状態において、カラー４の厚み方向にわずかにずらした構成とすることもできる。これらの切り欠き衝合端部４１…は、カラー４を上記集光レンズ２と上記ピンホール板３との間に介装する際に、カラー４の厚み方向のずれが圧縮されて面一とされることにより、カラー４の厚み方向に弾性を持たせることができる。この弾性力により、集光レンズ２は、上記レンズ基準面５４ａに押し付けられた状態とされ、上記レーザダイオード１との間隔をより厳密に規定することができる。
【００５４】
なお、上記カラー４としては、上記ピンホール板３を変形させない程度の弾性力を有することができるように、リン青銅から形成されることが好ましい。
【００５５】
上記ピンホール板３は、上記集光レンズ２に対して上記レーザダイオード１と反対側に近接して配置されており、本実施形態では、ステンレスから形成されている。このピンホール板３は、図２に示すように、所定厚みとされた一般部３３と、この一般部３３の略中心部を厚み方向に圧迫成形した薄肉部３２とを備えた板状体でり、この薄肉部３２には、上記集光レンズ２で集光したレーザビームＢ１を絞るピンホール３１が貫通形成されている。このピンホール３１は、ピンホール板３を固定した際に、上記集光レンズ２からのレーザビームＢ１の光軸に対応するような位置に形成されている。
【００５６】
上記ピンホール板３では、上記一般部３３が、所定厚みとされることにより、上記カラー４を介して上記集光レンズ２をレンズ基準面５４ａに押し付けるのに十分な剛性をこのピンホール板３全体に供与することができる。また、上記ピンホール３１は、本実施形態では、所望の細いレーザビーム径が得られるように、直径が０．５６ｍｍ±１５μｍに規定されている。また、ピンホール３１を形成した薄肉部３２を圧迫成形しているので、ピンホール３１としてその軸方向長さを極小とし、無駄な回折をなくすことができる。しかも、この薄肉部３２は、プレス加工により容易に形成できるので製造コストを抑えることができる。
【００５７】
また、図１および図２に示すように、上記ピンホール板３には、上記一般部３３を貫通するとともに上記フレーム５の上記突起５６…に対応する位置に配置された貫通孔３５…が形成されている。前述したように、これらの貫通孔３５…に上記ピンホール板取付部５５の上記突起５６…を嵌合させることにより、ピンホール板３の回転方向の位置を規定し、ピンホール板３に形成した上記ピンホール３１の位置を規定することができる。したがって、ピンホール３１は、上記集光レンズ２の光軸に対応するように正確に位置決めされる。
【００５８】
上記ピンホール板３は、前述したように、上記突起５６…を上記貫通孔３５…に嵌合させた後、これらの突起５６…を熱で溶かして広げる、いわゆる熱かしめによって、上記導光路５２の他端側の開口端縁に固定される。この固定部分は、接着剤などによって固定されていないので、その硬化時に歪むようなことがなく、ピンホール３１の位置ズレや、ピンホール板３の変形を防止することができる。また、この発行モジュールＡをインクジェットプリンタにおけるインク液滴Ｄの検出に用いた場合に微小なインク液滴が付着しても、固定部分が化学変化によって変質して固定力が小さくなることはないので、ピンホール板３がピンホール板取付部５５から脱落するのを防止することができる。
【００５９】
次に、上記集光レンズ２、上記カラー４、および上記ピンホール板３の取り付け方法について簡単に説明する。
【００６０】
まず、上記集光レンズ２を、図２に示すように、その入射面２ａが上記レーザダイオード１に対向するように、かつこの入射面２ａの周縁部を上記レンズ取付部５４の上記レンズ基準面５４ａに当接させるようにして、上記導光路５２の他端側に組み込む。入射面２ａおよびレンズ基準面５４ａは、平面であり、レンズ基準面５４ａは、レーザダイオード１から発せられるレーザ光Ｂ０の光軸に対して垂直であるので、集光レンズ２は、その中心軸がレーザ光Ｂ０の光軸に対して傾斜するのを防止される。さらに、レンズ基準面５４ａは、上記レーザ基準面５４ａとの間が所定間隔とされているので、集光レンズ２は、レーザダイオード１との間隔が厳密に規定される。
【００６１】
次いで、上記カラー４を上記集光レンズ２のフランジ部２２に当接させるように配置し、続けて、上記ピンホール板３を、上記導光路５２の他端側開口を塞ぐようにして、ピンホール板３の上記貫通孔３５…にピンホール板取付部５５の上記突起５６…を嵌合させて配置する。このとき、ピンホール板３に形成したピンホール３１は、上記突起５６…と上記貫通孔３５…の嵌合によって位置が正確に規定されるので、このピンホール３１を集光レンズ２の光軸に対応させる別途の作業を省略することができる。
【００６２】
次いで、上記ピンホール板３を、上記カラー４の上記切り欠き衝合端部４１…がカラー４の厚み方向に圧迫されて面一となるように、押圧し、この状態で、突起５６…を熱で溶かして広げる、いわゆる熱かしめによって固定する。このとき、ピンホール板３と集光レンズ２との間隔は、カラー４の厚み（断面における直径）によって厳密に規定される。また、カラー４には、ピンホール板３と集光レンズとを互いに離間させる方向に弾性力が生じるので、集光レンズ２は、その入射面２ａの周縁部をフレーム５に形成した上記レンズ基準面５４ａに押し付けられる。これにより、集光レンズ２は、上記レーザダイオード１との間隔が厳密に規定されるだけでなく、その位置が強固に固定される。
【００６３】
なお、本実施形態では、ピンホール板取付部５５に形成した突起５６…を熱かしめすることによって、上記ピンホール板３を固定しているが、上記ピンホール板３をピンホール板取付部５５に直接、熱圧着あるいは超音波溶着することにより固定することもできる。この場合、上記突起５６…やピンホール板３の貫通孔３５…を必要とせず、構造を単純にすることができる。また、熱かしめによる固定方法と同様に、固定部分に微小なインク液滴が付着しても、ピンホール板３が脱落または位置ズレするのを防止することができる。
【００６４】
次に、上記構成を有するインク液滴検出用モジュールを備えたインクジェットプリンタのインク液滴を検出するレーザセンサの作用について簡単に説明する。
【００６５】
図４に示すように、まず、上記レーザダイオード１から発光されたレーザ光Ｂ０は、発散しながら上記集光レンズ２に到達する。このとき、レーザダイオード１と集光レンズ２は、それぞれ、レーザダイオード１の上記ステム１２（図２参照）および上記レーザ取付部５３の上記レーザ基準面５３ａと、集光レンズ２の上記入射面２ａおよび上記レンズ取付部５４の上記レンズ基準面５４ａとによって位置決めされているので、それらの間隔が厳密に規定される。したがって、レーザ光Ｂ０は、所定の角度で発散しつつ集光レンズ２に到達することになる。
【００６６】
次いで、上記レーザ光Ｂ０が集光レンズ２で集光されたレーザビームＢ１は、上記ピンホール３１により絞り込まれる。このとき、ピンホール３１は、これが無いと仮定した場合の収束点Ｐより集光レンズ２に近接した位置に配置されているので、レーザビームは、ピンホール３１により、絞られた細いレーザビームＢ２とされつつその回折作用により定められる。したがって、このレーザビームＢ２は、比較的長い範囲に亘ってその径が均一に維持される。このとき、集光レンズ２とピンホール３１との間は、カラー４によって所定間隔Ｓｗに精度よく規定されているので、所望の径を有するレーザビームＢ２が所望の有効検出範囲Ｌに亘って均一に維持されうる。インク液滴Ｄは、レーザビームＢ２を横切るが、上述のように、レーザビームＢ２は、比較的長い有効検出範囲Ｌに亘って細い径が均一に維持されているので、インク液滴Ｄの滴下位置がずれても対応することができるのである。
【００６７】
インク液滴Ｄを通ったレーザビームＢ３は、その発散作用により広がった状態で受光モジュール２００に到達する。このレーザビームＢ３は、レンズ２０２で集光されることにより、受光素子２０１に焦点して、インク液滴Ｄが横切ったときの光量の変化が検知される。これにより、インク液滴Ｄの通過の有無あるいはその個数などが検出される。なお、この受光素子２０１は、検出を精密に行うため面積が小とされているが、この発光モジュールＡでは、レーザビームＢ２の光軸が傾斜するのを防止されているので、レーザビーム３を受光素子２０１で確実に受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明に係るインク液滴検出用モジュールの一実施形態を分解して示す斜視図である。
【図２】  図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】  図１におけるカラーを拡大して示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】  本願発明に係るインク液滴検出用モジュールの作用を説明するための概略図である。
【図５】  従来の発光モジュールを備えたレーザセンサの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１      レーザダイオード
２      集光レンズ
３      ピンホール板
４      カラー
３１    ピンホール
３２    薄肉部
３３    一般部
４１    切り欠き衝合端部
５０    フレーム
５２    導光路
５４ａ  基準面（レンズ基準面）
Ａ      インク液滴検出用モジュール
【図１】
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【図２】
0004539934.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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