(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定構造と、第１の水平方向において前記固定構造に対して可動のヘッドを支持するためのスキャニングキャリッジと、前記ヘッドによるインク液滴の射出のタイミングを採るための機能を含む電子制御ユニットと、を含むドットマトリクスプリンタにおける多色カラーインクジェットヘッドのための整合装置であって、
−基板と、当該基板内に組み込まれ且つ前記第１の水平方向における前記ヘッドの第１の不整合と、前記第１の水平方向に対してほぼ直角の第２の垂直方向における前記ヘッドの第２の不整合とを検知するための光電子位置検知器とを備え、更に前記第２の垂直方向に平行な少なくとも一つの列に等間隔で配列された複数のノズルを含む印刷ヘッドと、
−前記光電子位置検知器が組み込まれた印刷ヘッドがその動作中に所定の位置に配置されたときに、前記光電子位置検知器上に集光される光スポットを形成するために前記固定構造と一体化された照射装置と、
−前記組み込まれた光電子位置検知器と前記照射装置との組み合わせ使用により前記第１の不整合と第２の不整合とを検知する手段と、
−前記インク液滴の射出タイミングの変更により、前記第１の水平方向における前記ヘッドの前記第１の不整合を補償するための手段と、
−前記ヘッドの前記第２の垂直方向における前記ヘッドの前記第２の不整合を補償するための手段と、を含む装置。
【請求項２】
請求項１に記載の整合装置であって、
前記ヘッドの前記第２の垂直方向における前記第２の不整合を補償するための前記手段が前記ヘッドの垂直方向の変位に基づいている、整合装置。
【請求項３】
請求項１に記載の整合装置であって、
前記ヘッドの前記垂直方向の変位が圧電モーターによってなされる、整合装置。
【請求項４】
請求項１に記載の整合装置であって、
前記ヘッドの前記垂直方向の変位が偏心カムの回転によってなされる、整合装置。
【請求項５】
請求項１に記載の整合装置であって、
前記ヘッドの前記第２の垂直方向における前記第２の不整合が、ノズルの列に沿った一以上の位置でノズルの駆動をシフトさせることによって補正される、整合装置。
【請求項６】
請求項１に記載の整合装置であって、
前記組み込まれた光電子位置検知器が４象限型式のものである、整合装置。
【請求項７】
請求項６に記載の整合装置であって、
前記組み込まれた光電子位置検知器が、オープンベースと共通のコネクタとを備え且つ各々独立のエミッタを有する４つの垂直型フォトトランジスタを含む、整合装置。
【請求項８】
請求項７に記載の整合装置であって、
前記組み込まれた光電子検知器もまた、垂直型の同調用フォトトランジスタを含んでいる、整合装置。
【請求項９】
請求項７に記載の整合装置であって、
前記４つの垂直型フォトトランジスタが相互にほぼ等しいものである、整合装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の整合装置であって、
前記オープンベースが、前記第２の垂直方向に平行なより大きい側部と、前記第１の水平方向に平行なより小さい側部とを備えた矩形形状の光検知面を有する、整合装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の整合装置であって、
前記より大きい側部が１００〜５００μｍの寸法であり、前記より小さい側部が１０〜２００μｍの寸法である、整合装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の整合装置であって、
前記第１の水平方向における前記ヘッドの前記第１の不整合が、前記４つの垂直型フォトトランジスタの前記独立したエミッタからの光電流の等しさの状態をチェックすることによって検知される、整合装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の整合装置であって、
前記垂直方向における前記ヘッドの前記不整合が、前記４つのフォトトランジスタのうちの２つだけの前記独立したエミッタからの光電流が等しい状態をチェックすることによって検知される、整合装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の整合装置であって、
前記照射装置が、レーザーダイオードと発光ダイオード（ＬＥＤ’ｓ）とからなる群から選択された発光素子を含んでいる、整合装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の整合装置であって、
前記照射装置が、前記組み込まれた光電子位置検知器上に前記光スポットを集光させるためのレンズ系を含んでいる、整合装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の整合装置であって、
前記照射装置は円形の絞りをも含んでいる、整合装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の整合装置であって、
前記多数の印刷ヘッドの数が４個であり、各々、ブラックインク、ブルーインク、イエローインク及びマゼンタインクを含んでいる、整合装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の整合装置であって、
前記第２の垂直方向における前記ヘッドの第２の不整合を補償するための前記手段が、前記複数のノズルのうちのいくつかを選択的に使用しないことに基づいている、整合装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の整合装置であって、
前記組み込まれた光電子位置検知器が４象限型式である、整合装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の整合装置であって、
前記組み込まれた光電子位置検知器が、オープンベースと共通のコネクタとを備え且つ各々独立したエミッタを有する４つの垂直型トランジスタからなる、整合装置。
【請求項２１】
複数の印刷ヘッドと、固定構造と、前記複数の印刷ヘッドを支持し且つ第１の水平方向において前記固定構造に対して可動であるスキャニングキャリッジと、前記ヘッドによるインク液滴の射出のタイミングを採るための機能を含む電子制御ユニットと、を含むバブルインクジェットプリンタであって、
前記印刷ヘッドが、基板と、当該基板内に組み込まれ、前記第１の水平方向における前記ヘッドの第１の不整合と、前記第１の水平方向にほぼ直角な第２の垂直方向における前記ヘッドの第２の不整合と、を検知するための光電子位置検知器を含み、当該プリンタは、前記固定構造と一体化された照射装置であって、前記光電子位置検知器が組み込まれた印刷ヘッドがその動作中に所定の位置に配置されたときに、前記組み込まれた光電子位置検知器上に集光された光スポットを形成するための照射装置をも含む、プリンタ。
【請求項２２】
請求項２１に記載のプリンタであって、
前記タイミングが、前記組み込まれた光電子位置検知器によって検知された第１の不整合によって調整される、プリンタ。
【請求項２３】
請求項２１に記載のプリンタであって、
前記ヘッドの垂直方向の変位をもたらすための手段をも含み、同変位は、前記組み込まれた光電子位置検知器によって検知された前記第２の不整合によって調整される、プリンタ。
【請求項２４】
請求項２１に記載のプリンタであって、
前記組み込まれた光電子位置検知器が４象限型式である、プリンタ。
【請求項２５】
請求項２４に記載のプリンタであって、
前記組み込まれた光電子位置検知器が、オープンベースと共通のコネクタとを備え且つ各々独立したエミッタを有する４つの垂直型フォトトランジスタからなる、プリンタ。
【請求項２６】
請求項２３に記載のプリンタであって、
前記ヘッドの前記垂直方向の変位をもたらすための前記手段が圧電モーターを含む、プリンタ。
【請求項２７】
請求項２３に記載のプリンタであって、
前記ヘッドの前記垂直方向の変位をもたらすための前記手段が偏心カムを含む、プリンタ。
【請求項２８】
請求項２１に記載のプリンタであって、
前記照射装置が、レーザーダイオードと発光ダイオード（ＬＥＤ’ｓ）とからなる群から選択された発光素子を含んでいる、プリンタ。
【請求項２９】
請求項２１に記載のプリンタであって、
前記照射装置が、前記組み込まれた光電子位置検知器上に前記光スポットを集光させるためのレンズ系を含んでいる、プリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本装置は、固定された構造、同固定された構造に対して第１の水平方向に可動の印刷ヘッドを支持するためのスキャニングキャリッジ及びヘッドによるインク液滴の射出タイミングをとるための機能を含む電子制御ユニットを含むドットマトリックスプリンタにおける多色カラーインクジェット印刷ヘッドのための整合装置に関する。
【０００２】
背景技術
「サーマル」タイプ及び「圧電」タイプの両カラーインクジェットプリンタはよく知られており、このプリンタには、相互に物理的及び機械的に等価ではあるが種々のインク（典型的には、青、黄及びマゼンタの基本色及びいくつかの場合には黒に相当する）の複数（典型的には３つ又は４つ）の単一色のヘッドが設けられている。各ヘッドは、一以上の平行な列に均一な間隔で配列され、ノズルを通して選択的に射出されるインクの液滴を形成するための対応する数の射出装置を備えたインク液滴を射出するための多数のノズル（例えば、３００個であるが、最近の技術は更に多くの数に向かいつつある）を有している。
【０００３】
最近の技術において知られているように、「サーマル」タイプのインクジェット印刷ヘッドは、公知の技術を使用してその上に形成されたより特別にはインクジェット技術（射出レジスタ）のみならず、それらを駆動するためのパワードライバに関する構成部品と、第１の群の構成部品に対しては通常薄膜技術が使用され、第２の群に対してはＬＤＭＯＳ（横方向二重拡散ＭＯＳ）技術が使用され、第３の群に対してはＣＭＯＳ技術が使用される、駆動されるべき個々の射出レジスタを選択するための論理を有している半導体（通常はシリコン）基板又はチップを含んでおり、これらの３つの技術は、もっとも少ない数の処理過程及びマスクによって簡素化された形式で使用されて、バブルインクジェットヘッドの機能的な要件のみを満足する。
【０００４】
個々のヘッド上でのノズルの相対配置の正確さはきわめて高い。なぜならば、ノズル担持基板は一体部品として作られており、ヘッドの能動的な部分は単一のシリコンチップ上に形成され、マイクロフォトリソグラフィ技術を使用するものの全てが高度の機械的な精度を保証する。チップがヘッドの容器本体上で組み立てられる位置決め精度に関しては同様のことはいえず、このヘッドは、次いで、プリンタのスキャニングキャリッジ上に取り付けられ、この結果、種々の単一色ヘッド上でのノズルの最終的な整合（当業者によって知られているように、特に高い規定モードで良好な印刷の品質を得るのに必要である）は、実際的でコストに関係する性質の結果的な困難性によって、多かれ少なかれ、自動的な方法でプリンタ上において直接的になされるべきヘッドの機能的な整合を含む付加的な動作によって得ることができるかもしれない。
【０００５】
発明の開示
本発明の目的は、高品質で高解像度のカラー印刷のために必要な精度を備えた複数の単色ヘッドを有するカラーインクジェットプリンタの印刷ヘッドの水平方向（スキャニング方向）及び垂直方向（行間給送方向）の両方における機能的な整合を得るための装置を形成することである。
【０００６】
本発明の目的は、多色インクジェット印刷ヘッドのための整合装置及びビルトイン光学位置検知器を備えた関連する印刷ヘッドであって、水平方向におけるヘッドの第１の整合と前記第１の水平方向に対してほぼ直角の第２の垂直方向におけるヘッドの第２の不整合と、を検知するためのビルトイン光電子位置検知器を含む印刷ヘッドであって、前記第２の垂直方向に平行な少なくとも一つの列において均一な間隔で配列された複数のノズルをも含む印刷ヘッドを提供する段階と、前記光電子検知器上に焦点を合わした光スポットを形成するために固定された構造と一体化され、ビルトイン光電子位置検知と照射装置とを組み合わせて使用することによって前記第１の不整合と第２の不整合とを検知し、インクの液滴の射出のタイミングの変動によって第１の水平方向におけるヘッドの第１の不整合を補償し、ヘッドの垂直方向の変位によって第２の垂直方向のヘッドの第２の不整合を補償する、照射装置を提供することの各段階によって特徴付けられている。
【０００７】
本発明の装置は、４象限（ｆｏｕｒ−ｑｕａｄｒａｎｔ）型式の光位置検知器を形成している少なくとも一つの光電子素子を含む印刷ヘッドの入手可能性に基づいており、この光電子素子は、ヘッドの先端自体と一体化される、すなわち集積半導体回路の製造のための標準的な技術を使用して同一の製造工程中に製造される。また、この標準的な技術は、射出レジスタの如きヘッド自体の作動に必要な他の構成部品、選択回路、駆動装置及び接続導体が共通のシリコン基板に基づいて作られる技術である。
【０００８】
このようにして、この集積光電子素子は、フォトリソグラフィの精度でノズルと整合される光学位置検知器を形成し、この光学位置検知器によって、スキャニングキャリッジ上に取り上げられた個々の単色ヘッドの水平及び垂直の両位置を自動的に検知することができる。本発明の装置は、プリンタの電子制御ユニットによって、検知された幾何学的整合誤差を補償するのに必要とされる適切な補正をするために、このようになされる位置検知動作を使用する。
【０００９】
水平方向の整合誤差は、種々の単色印刷ヘッドによるインク液滴の射出のタイミングをヘッド自体の理論的な位置及びキャリッジの変位速度に基づいて決定された瞬間に対して適切に遅らせるか又は進ませることによって補正され、一方、垂直方向の整合誤差は、ヘッドの物理的な位置を適切に変えること（例えば、圧電マイクロモータによってヘッドを適当な量だけ垂直方向に変位させることによって）又は、（１／２ピッチの最大の不整合と仮定して）共通の整合範囲外に配置される各ヘッドのノズルの使用を不要にすることによって補正される。
【００１０】
本発明のもう一つの目的は、多数のヘッドを有するインクジェットカラープリンタの印刷ヘッドを支持している台座の水平方向及び垂直方向の両方向の機械的不整合を、見本の印刷ヘッドを使用して、プリンタ自体の試験中又はメンテナンス動作中に、高い解像度のカラー印刷に必要な精度で調整する。
【００１１】
本発明の更に別の目的は、ヘッド自体の製造中に、複数のヘッドを有するカラーインクジェットプリンタのための印刷ヘッドの容器に対して、チップとフラットケーブルとのアセンブリのサブグループを水平及び垂直の両方向の機械的整合を調整するための装置を形成することである。
【００１２】
本発明の更に別の目的は、特定の用途（例えば、郵便物の料金別納押印）のための（典型的には、高さが２．５４センチ（１インチ）よりも大きい帯を一回の通過で印刷することができる）複数の印刷ヘッドを形成する２つ以上のチップの相対的な水平及び垂直両方向の機械的整合を調整するための装置を形成することである。
【００１３】
本発明の更に別の目的は、同一の半導体チップ上に一体化され且つ射出素子並びに論理及び電源回路製造するのに使用される技術と同じ技術を使用する光学位置検知器を備えた印刷ヘッドを形成することである。
【００１４】
上記の目的は、複数ヘッドを備えたカラーインクジェットプリンタの単色印刷ヘッドの機械的な整合のための装置及び請求の範囲に規定されたような特徴を有するビルトイン光学位置検知器を備えた印刷ヘッドによって達成される。
【００１５】
本発明のこれらの及びその他の目的、特徴及び利点は、添付図面を参考にした非限定的な例によって提供される好ましい実施形態の説明から明確にわかるであろう。
【００１６】
本発明の実施するための最良モード
高分解能のカラー印刷のために必要な精度を備えたスキャニングキャリッジ上に取り付けられた複数の単色ヘッドを有するカラーインクジェットの印刷ヘッドの水平及び垂直両方向の機能的な整合を得ることを意図した本発明の整合装置は、従来技術による類似のプリンタ内に通常存在するものに加えて、以下のものが利用可能であることを必要とする、すなわち、
ａ）射出レジスタ、選別回路、駆動装置及び接続導体の如きヘッド自体の作動に必要なその他の構成部品を共通のシリコン基板上に作るための集積半導体回路の製造のための標準的な技術を使用して、ビルトインすなわち同じ製造過程中に製造される４象限（ｆｏｕｒ−ｑｕａｄｒａｎｔ）型式光学位置検知器を備えた印刷ヘッド、
ｂ）プリンタ上に固定された照明装置、
ｃ）印刷ヘッドを垂直方向に変異させるための装置、
ｄ）光学位置検知器によって発生された信号を処理し且つこのようにして処理された信号に応じてインク液滴の射出のタイミングを変更させることができる電子制御ユニット、
を必要とする。
【００１７】
本発明の目的にとって重要な特徴を以下においてより詳細に説明する。
印刷ヘッド−本発明による印刷ヘッドは、多数ノズルのサーマル式インクジェットヘッドであり、ＣＭＯＳ及びＬＤＭＯＳ技術を使用して製造される選別及び駆動回路と、薄膜技術を使用して製造され且つ同じく光電子装置１０を含む従来技術において知られているタイプの単一の支持体（半導体基板又はチップ）上に一体化された液滴発生のための構成部品（これの電気回路が図１に示されており且つ同じく同一の支持体上に一体化されており且つ上記したものと同じ半導体集積回路技術を使用して製造される）と、を備えている。
【００１８】
電気的な観点からすると、光電子装置１０は、各々、符号３０、４０、５０、６０によって特定され且つ各々、符号３１、４１、５１、６１によって特定されているオープンベースＢA、ＢB、ＢC、ＢDと、各々、符号３３、４３、５３、６３によって特定且つこれらが＋３５Ｖの供給電圧を受け取る共通のノード（接続点）３４において相互に電気的に接続されている共通のコレクタＣA、ＣB、ＣC、ＣDと、符号３２、４２、５２、６２によって各々特定されている独立のエミッタＥA、ＥB、ＥC、ＥDと、を有している４つのフォトトランジスタＴA、ＴB、ＴC、ＴDからなる。関係するベースが適切に照射されると、対応するエミッタＥA３２、ＥB４２、ＥC５２、ＥD６２上にフォトトランジスタＴA３０、ＴB４０、ＴC５０、ＴD６０によって発生される光電流ｉA、ｉB、ｉC、ｉDは、それ自体公知の４つの別個の増幅器（図示せず）によって個々に集められ、これらの増幅器は、ヘッドと同じチップ上に一体化されるのが好ましく且つ応答して個々の光電流ｉA、ｉB、ｉC、ｉDに比例し且つ適当なレベル（例えば、０〜＋５Ｖの範囲で可変）の４つの出力電圧信号を発生する。増幅器によって出力された電圧信号ＶA、ＶB、ＶC、ＶDは、同じく、ヘッドと同じチップ上に一体化されるのが好ましいが、その後の処理のためにプリンタの電子制御ユニットの一部分を機能的に形成している標準的な電子回路（例えば、差動増幅器及びコンパレータ）に入力される。
【００１９】
光電子装置１０の物理的な構造が、一対のフォトトランジスタ（例えば、ＴA３０及びＴD６０）を示している断面図によって、図２に図示されている。垂直型のフォトトランジスタＴA３０及びＴD６０の対は、共通の出力３４に接続されたコレクタ３３及び６３を表しているＮ+領域と、オープンベースを表しているＰ型本体３１及び６１と、エミッタを表しているＮ型の層３２及び６２と、によって形成されている。前記の対は、シリコン基板２０上のＳｉＯ2 電界酸化物（ｆｉｅｌｄ  ｏｘｉｄｅ）によって保護されていない同シリコン基板上の領域内への拡散（Ｌｏｃｏｓ−シリコン基板上の局部酸化）によって形成されるＮ型の凹部２１によって境界が決められており、次いで、光電子装置１０は、コレクタのための出力導体３４及びエミッタのための出力導体３６，６６を形成している金属層が蒸着されている領域を除いて、不動態化保護層２６（ＢＰＳＧ−硼素／リン珪酸ガラス被覆）によって保護されている。
【００２０】
上記したものと等しく且つこれらに隣接している共通のコレクタ及びオープンベースを備えた、図１の光電子装置１０のその他の２つの垂直型フォトトランジスタＴB４０及びＴC５０は、全体として４つの象限を備えた光学位置検知器を形成するために、図２の面に垂直な方向に基板２０上に一体化されている。
【００２１】
光電子装置１０を形成している垂直型フォトトランジスタＴA３０、ＴB４０、ＴC５０、ＴD６０の活性領域の幾何学的形状が図３ａの平面図によって示されており、４つの象限は、オープンベースＢA３１、ＢB４１、ＢC５１、ＢD６１に対応する光検知領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなり、及び光検知領域の各々は、例えば、矩形形状によって、高さ１００〜５００μｍ、幅１０〜２００μｍの制限内に含まれるのが好ましい寸法を有している。
【００２２】
更に、光検知領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、各々、より小さな寸法に沿って相互に隣接しており、次いで、垂直線Ｌに従うより大きな寸法に沿って相互に対向して、全体として単一の矩形を形成しており、この矩形においては、個々の光検知領域がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順で時計方向に連続して配列されており、直線Ｌは垂直対称軸を表示している。例えば、個々の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが２５０×５０μｍの寸法を有している場合には、前記単一の矩形は、５００×１００μｍの寸法を有している。
【００２３】
本発明の変形例によると、光電子装置１０は、垂直型フォトトランジスタＴA３０、ＴB４０、ＴC５０、ＴD６０に加えて、同調フォトトランジスタをも含んでおり、この同調フォトトランジスタの機能は以下に説明されており且つ上記と同じ技術を使用して作られ、光検知領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと整合されている矩形形状の光検知領域Ｅを備え、図３ｂに示された垂直線Ｌに平行な光検知領域Ａ、Ｂ、Ｃ又はＤの高さの２倍に等しい寸法のより大きい側部（高さ）を備え、且つ等しい幅のより小さい側部を備えている。
【００２４】
例えば、ＣＭＯＳ／ＬＤＭＯＳ技術の典型的なものである装置１０を作るために使用されるドーピング動作及び対応する層の厚みの値は以下の通りである。
−Ｎ+エミッタ        ＞１０20ｃｍ-3，      ｘｊ＝０．５μｍ，
−Ｐ本体            ≒１×１０17ｃｍ-3，  ｘｊ＝１．５μｍ，
−Ｎ凹部            ≒１×１０16ｃｍ-3，  ｘｊ＝４．５μｍ，
−Ｐ基板            ≒１×１０15ｃｍ-3
このようにして得られた光電子装置１０は、最良の特性（例えば、周波数、ノイズ、感度等に関する応答）を得ることをもくろまれた解決に比較して最良化されていないが、にもかかわらず良好な機能性を有し、特にいかなる場合にも一体化「サーマル」インクジェットヘッドの製造のために必要な同じプロセス段階及び同じマスクを使用して、すなわち公知のヘッドと比較してコストが低く且つ困難性なく得ることができる。更に、上記した方法によって、垂直型フォトトランジスタの光電特性の理想的な再生特性を達成することができる。なぜならば、これらの垂直型フォトトランジスタは、Ｐ型本体２１とＰ型本体／Ｎ型凹部接合部のドーピングに本質的に依存して、同じチップ上に一体化された種々のフォトトランジスタ中のエミッタ光電流の値のばらつきが±２％未満であり、一方、種々のチップ上に一体化された光電子装置１０中のエミッタ光電流のばらつきが、Ｎ型及びＰ型領域のドーピングが±５％よりも良いドーピング制御を有するイオン注入によってなされる場合において±１０％以内に限定される。
【００２５】
しかしながら、ヘッドのチップ上に一体化された光電子装置１０を有することによって得られる主たる利点は、意図した使用方法のために最適化された理想的な位置検知器を形成するために高い機械的精度を保証するマイクロリソグラフィ技術を使用してアセンブリ全体が単一のシリコン基板上に形成されているので、装置自体が高い精度でノズルに対して位置決めされることである。
【００２６】
照射装置  照射装置は、光源、典型的には、それ自体公知であって約９００ｎｍを中心とする波長帯域を備えた発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザーダイオードからなり、このタイプの照射装置は、典型的には、約１０ｍＷの電力消費によって８００ｎｍにおいて約０．２５ｍＷの照射強度を提供する。公知のレンズ系（例えば、オプティマ  プレシジョン  インク（Ｏｐｔｉｍａ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｃ．）：米国によって製造された「マルティエリメント  コリメーティング  レンズ（Ｍｕｌｔｉｅｌｅｍｅｎｔ  ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ  ｌｅｎｓ）」）と適切な円形絞りを使用して、光源から７〜８ｍｍのの距離のところに集光された２５０μｍの直径で約２０ｍＷ／ｃｍ2の全体的に円形の領域３０に亘って均一な照射強度を有する円形の光の点又はスポット３０（図４ａ）が得られる。
【００２７】
この照射装置（これは、いかなる発明的な性質も有しておらず且つ当業者が容易に複製することができるので図示していない）は、定位置においてプリンタの固定部品（例えば、構造部材）に取り付けられて、図４ａないし４ｇに示すように、スキャニングキャリッジが移動動作中に所定の位置に配置されたときに、プリンタのスキャニングキャリッジ上に取り付けられた個々の印刷ヘッドのチップ上に一体化された光電子装置１０上に円形の光スポット３０を投射する。
【００２８】
上記に示したような照射強度によって、光電装置１０を形成している垂直型フォトトランジスタＴA３０、ＴB４０、ＴC５０、ＴD６０の各々（ＣＭＯＣ／ＬＤＭＯＳ技術によって製造されるＮＰＮ垂直型トランジスタに対して典型的な値として、７００〜８００ｎｍの波長範囲及び利得β＝４０〜５０で５０％の量子効率と仮定する）は、約２００μＡで暗電流が１０〜５０ｎＡの最大射出光電流（照射された光検知領域に比例し、光強度は均一である）を発生する。
【００２９】
垂直方向の移動を行うための装置  本発明の好ましい実施形態によれば、この装置は、それ自体公知であり且つ入力電圧を構成部品（自動装置）のうちの一つの直線的な移動に変換することができる圧電タイプのモーターからなり、これは、本発明の代替え的な実施形態によれば、機構学（手動装置）において知られているように、偏心カムからなるのが有利である。
【００３０】
電子制御ユニット  電子制御ユニットは、典型的には、それ自体公知であるマイクロプロセッサと、公知のタイプの少なくとも一つのリードオンリーメモリー（ＲＯＭ）とを含み、その機能は以下において詳細に説明する。この電子制御ユニットは、上記した電圧信号ＶA、ＶB、ＶC、ＶDを発生するためのエミッタ光電流ｉA、ｉB、ｉC、ｉDの増幅器と、二つの信号の間の差を判断するための演算増幅器と、二つの信号を比較するためのコンパレータとを含み、これらは全てそれ自体公知の標準的な電子回路である。
【００３１】
本発明によるヘッドの垂直方向の整合の測定のために光電子装置１０が使用される方法を、理論的な位置に対する当該ヘッドの垂直方向の不整合が±１２５μｍ以内に制限されており且つ光検知領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各々が２５０×５０μｍの大きさの矩形形状を有していると仮定（限定的ではない）して、図４ａないし４ｇを参考にして説明する。図４ａないし４ｇは、例として、ヘッドがスキャニングキャリッジによって搬送されて円形の光スポット３０と正反対側を通過した瞬間における円形スポット３０と光検知領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとの可能な相対位置（従って、円形３０の中心は、図３ａに示されている領域Ａ及びＢを各々領域Ｃ及びＤから分離している垂直線Ｌに対応している）のうちのいくつかを示している。
【００３２】
円形の光スポット３０の大きさと、上記した光検知領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの大きさとの関係を考慮すると、ヘッド内に一体化された光電子装置１０の光検知領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対する円形の光スポット３０の位置は、全体的な重なりがある状態と重なりがない位置との間で変化することが容易にわかる。図４ａないし４ｇは、例として、これらの２つの極端な状態の間に存在する７つの異なる状態▲１▼ないし▲７▼を例として示しており、状態▲４▼（図４ｄ）は、円３０の中心が図３ａによる一組の検知領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄによって形成される矩形の中心と正確に一致している垂直方向の整合の理論的な状態である。
【００３３】
垂直方向の整合の検知のためには、光電子装置１０の単一の対のフォトトランジスタ、例えば、ＴA３０とＴB４０との対を使用することで十分である。対応する光検知領域Ａ及びＢを備えたフォトトランジスタＴA３０とＴB４０のエミッタに接続された上記の増幅回路からの出力電圧を、各々、ＶA及びＶBとして、図５ａは、図４ａないし４ｇの状態▲１▼ないし▲７▼の各々におけるＶA及びＶBの値のパターンを図示しており、一方、図５ｂは、図４ａないし４ｇの状態▲１▼ないし▲７▼の各々における電圧差（ＶA−ＶB）の値のパターンを図示している。円形領域３０の中心が領域Ａ及びＢを、各々、領域Ｄ及びＣから分離している垂線Ｌに対応する瞬間の電圧差（ＶA−ＶB）の値が、理論的な位置に関するヘッドの垂直方向の整合を表しており、ここで、（ＶA−ＶB）＝０は完全な整合の理論的状態である。
【００３４】
光電子装置１０が、円形の光スポット３０の中心と、本発明によるヘッドの垂直方向の整合の測定を実行するために必要な条件であるとして上記した領域Ａ及びＢを、各々、領域Ｃ、Ｄから分離する垂線Ｌとの間の水平方向の整合の状態を決定するための使用される方法を、以下に説明する。
【００３５】
この状態が起こったか否かを判断するためには、信号ＶA、ＶDとＶB、ＶCとの対の信号を相互に比較して光電子装置１０を形成する４つの垂直型フォトトランジスタの全てを使用することが必要であり、図４ａないし４ｇに基づいてもまた、円形３０の中心が、領域Ａ及びＢを、各々、領域Ｄ及びＣから分離する垂線Ｌと一致する状態は、２つの状態、すなわち、フォトトランジスタＴA３０、ＴB４０、ＴC５０、ＴD６０が照射されていないことを意味している条件ＶA＝ＶD＝ＶB＝ＶC＝０  （３）を除外する２つの条件（ＶA＝ＶD）及び（ＶB＝ＶC）  （２）の同時発生に対応している。
【００３６】
このプリンタの電子制御ユニットは、当業者に知られている手段を使用して、これらの状態の存在を証明し且つまた垂直方向の整合の測定を正しく実行する手段を使用して証明することができる。
【００３７】
以上に基づき、各々、例えば、ブラックインク、ブルーインク、イエローインク、マゼンタインクを含み且つ、次いで、照射装置、印刷ヘッドの垂直方向の変位を行うための装置及び上記した電子制御ユニットが備え付けられたプリンタのスキャニングキャリッジに取り付けられる、本発明による多色カラーインクジェット印刷ヘッドのための整合装置を説明することができる。
【００３８】
前記の整合装置は、実質的には、
−各ヘッドの水平方向の不整合の検知からなる第１のステップ、
−各ヘッドの垂直方向の不整合の検知からなる第２のステップ、
−第１のステップ中に検知された水平方向の不整合を補償するために、各独立したヘッドによる液滴の射出のタイミングを補正することからなる第３のステップ、
−第２のステップ中に検知された各独立したヘッドの垂直方向の位置の補正からなる第４のステップ、を含んでいる。
【００３９】
第１ステップ  ヘッドの理論的な位置に対する水平方向の不整合の検知は、スキャニングキャリッジによって搬送されるヘッド自体が円形の光スポット３０の真反対を通過する瞬間ｔ1（従って、円形３０の中心が図３ａに示された領域Ａ及びＢを各々領域Ｄ及びＣから分離している垂線Ｌに対応する）と、事象が起こる所定の理論的な瞬間ｔ0との間の時間偏差の測定を含んでいる。
【００４０】
前記の偏差は、ヘッドが同ヘッドが占めるべきである理論的な位置に対してキャリッジのスキャニング方向に水平方向に変位せしめられる（すなわち、早く到達する）場合に符号がプラスでΔｔAに等しい値を有し、ヘッドが同ヘッドが占めるべきである理論的な位置に対してキャリッジのスキャニング方向と反対の方向に水平方向に変位せしめられる（すなわち、遅く到達する）場合に符号がマイナスでΔｔRに等しい値を有するであろう。
【００４１】
この測定は、例えば、照射装置が固定されている位置に基づいて計算される理論的な瞬間ｔ0と、水平方向の整合の前記状態が起こる実際の瞬間ｔ1との間に、既知の周波数の発信器によって射出されるパルスがどれだけ多く含まれているかを計測するセクター技術における当業者によく知られている方法を使用しているプリンタの電子制御ユニットによって行われる。
【００４２】
第２ステップ  ヘッドの理論的位置に対する垂直方向の整合の検知は、例えば、第１のステップ中に検知される瞬間ｔ1における水平方向の整合状態における電圧差（ＶA−ＶB）の値の測定を含む。
【００４３】
第３のステップ  液滴の射出タイミングの補正は電子制御ユニットによってなされ、この電子制御ユニットは、本来採るべき理論的な位置に対してキャリッジのスキャニング方向と反対の方向に水平方向に移動されたヘッドによるインク液滴の射出を、理論的に決定された瞬間ｔ0に対してΔｔRに等しい時間間隔だけ遅らせ、及び本来採るべき理論的な位置に対してキャリッジのスキャニング方向に水平方向に変位せしめられたヘッドによるインク液滴の射出を、理論的に決定された瞬間に対してΔｔAに等しい時間間隔だけ進ませる。
【００４４】
第４ステップ  垂直方向の補正は、垂直方向下方又は上方に変位させるための圧電モーターの適切な作動によって、本発明の好ましい実施形態に従って、垂直方向に不整合となったヘッドのためのプリンタの電子制御ユニットによって、第２のステップ中になされる検知に従ってなされる。なされるべき変位の正確な度合いの決定は、例えば、ＲＯＭに記憶されており且つ測定に含まれる構成部品（光学装置、照射装置、増幅器等）の公知の特性（幾何学的、光学的及び電気的）に基づいて予め規定された電圧差（ＶA−ＶB）の値間の変換を実施するための「検索テーブル」に基づいてプリンタの電子制御ユニットによってなされる。
【００４５】
明らかに、上記の本発明に、この発明の保護範囲から逸脱することなく、変更及び追加を施すことができる。
【００４６】
例えば、本発明による整合装置の第４のステップに対応する垂直位置の補正は、プリンタの電子制御ユニットによって変位せしめられる得られた結果の指示に基づいて決定される連続的な調整を介して、ある量だけヘッドを垂直方向上方又は下方に変位させるために、オペレータによる偏心カムの適当な動作によってなすことができる。
【００４７】
また、垂直方向の位置の補正に対する別の方法として、１／２ピッチの垂直方向の変位によってさえも許容可能な品質が得られないと仮定した場合に、ノズルの列に沿った一以上の位置によってノズルの駆動をずらすことも可能である。このようにして、例えば、共通の水平範囲の外側に配置される各ヘッドのノズルの使用を不要にすることができる。特に、２．５４センチ（１インチ）の１／６００（≒４２μｍ）に等しいノズル間ピッチの場合に、±１２５μｍのヘッド間の垂直方向の最大不整合があると仮定して、６個のノズルの使用を不要にすることができる。
【００４８】
更に、ヘッド間で一定であるエミッタ光電流ｉA、ｉB、ｉC、ｉDの値を得るために、フォトトランジスタの感度に従って円形スポット３０の照射強度を自動的に同調させる可能性からなる付加的な機能を実施することができる。これは、例えば、５００μｍの仮定された最大不整合の値に少なくとも等しい高さを有する光検知領域Ｅ（図３ｂ参照）を備えた同調用光センサＴEの一体化を必要とする。照射装置の光源に供給される電力は、同調用光センサＴEの最大エミッタ光電流ｉEに対する所定の値を得るために自動的に調整され、この調整は、次いで、上記した連続的なヘッド整合検知ステップに対して維持される。
【００４９】
最後に、例えば、
−見本の印刷ヘッドを使用して、プリンタ自体の試験中又はメンテナンス動作中に、多数のヘッドを備えたカラーインクジェットプリンタのスキャニングキャリッジ上の印刷ヘッドの支持台座の水平及び垂直両方向の機械的な整合を調整すること、
−ヘッド自体の製造中にプリンタヘッドの容器に対して、チップ＋フラットケーブルのアセンブリのサブグループの水平及び垂直方向の機械的整合を調整すること、又は
−特定の用途（例えば、郵便物の料金別納押印）のための多数の印刷ヘッド（一回の通過によって、典型的には２．５４センチ（１インチ）より大きい高さの帯を印刷することができる）を形成する２以上のチップを相互に水平及び垂直の両方向の機械的整合を調整すること、
の如きヘッド自体又はプリンタの製造のためのプロセスに含まれる処理ステップ中における整合の調整のために、上記した装置の明白な変形例によってヘッドのチップ上に一体化された光電子装置１０を、使用することができる。
【００５０】
要約すれば、本発明の原理を損なうことなく、構成の詳細及び実施形態を、本発明自体の範囲から逸脱することなく、上記し及び図示したものに対して大きく変更を加えても良い。
【図面の簡単な説明】
図１は、印刷ヘッドの整合を検知するために、本発明の印刷ヘッドのチップ上に一体化された光電子装置の簡素化された電気回路図である。
図２は、図１の光電子装置の断面図である。
図３ａは、図１による光電子装置の検知領域の平面図である。
図３ｂは、同調用フォトトランジスタが付け加えられた、図１による光電子装置の検知領域の平面図である。
図４ａ〜４ｇは、照明装置によって集光された光ビームの光学スポットに関して、図１による光電子装置の検知領域のいくつかの異なる位置の図である。
図５ａは、図４ａないし４ｇに示された照明装置によって集光された光線の光学スポットに関して図１の光電子装置の光検知領域の７つの位置における二つのフォトトランジスタＴA及びＴBのエミッタ光電流から得られる電圧ＶA及びＶBのパターンを示している。
図５ｂは、図５ａに示された電圧ＶA及びＶBの差（ＶA−ＶB）のパターンを示している。
【図１】
0004188554.tif 000002
【図２】
0004188554.tif 000003
【図３ａ】
0004188554.tif 000004
【図３ｂ】
0004188554.tif 000005
【図４ａ】
0004188554.tif 000006
【図４ｂ】
0004188554.tif 000007
【図４ｃ】
0004188554.tif 000008
【図４ｄ】
0004188554.tif 000009
【図４ｅ】
0004188554.tif 000010
【図４ｆ】
0004188554.tif 000011
【図４ｇ】
0004188554.tif 000012
【図５ａ】
0004188554.tif 000013
【図５ｂ】
0004188554.tif 000014