JPH0343987B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、インク・ジエツト印刷、より詳細に
は、インク滴検出装置に関するものである。

発明の背景について述べると、インク・ジエツ
ト印刷は、ノン・インパクト印刷の１形式であ
り、オリフイスからインク滴を噴射して印刷媒体
上の特定の場所に導き、印刷媒体上に情報パター
ンを生じさせるものである。米国特許第3596275
号は、そのような印刷装置の１つを開示してお
り、一連の滴を発生させ、帯電させ、当初の軌道
から偏向させて、命じられたパターンで印刷媒体
に衝突させるものである。この最初の研究に続い
て、一部の滴を媒体からガータへ偏向させる概念
が発展し、いつそう優れた滴位置の制御が可能に
なつた。

提案されたある高速インク・ジエツト・プリン
タは、印刷面幅の端から端まで間隔をおいて配置
された複数のインク・ジエツト・ノズルを備えて
おり、各ノズルは印刷面の特定の区画すなわち区
分に対し一連のインク滴を飛ばすことができるの
で、複数のノズルの組合せにより、面の端から端
までどの位置に対してもインク滴を送ることがで
きる。このノズル配列を通過するよう印刷媒体を
移動させれば、印刷媒体全面がインク滴で選択的
に記号化され、永久的なインク・ジエツト記録を
行なうことができる。

米国特許第4255754号（発明の名称「インク・
ジエツト記録装置のための差動形光フアイバ検出
方法および装置」）は、印刷媒体幅の端から端ま
で間隔をおいて配置された、複数のインク・ジエ
ツト・ノズルを有する形態のインク・ジエツト装
置を開示している。この装置は、滴に作用して、
その滴を印刷媒体の適当な画素位置（すなわち、
ピクセル）へ偏向させる、複数の滴帯電電極と滴
偏向電極とをもつている。詳述すると、各ノズル
は、１つの帯電電極と、帯電した滴を意図する位
置または滴ガータへ静電気的に曲げる１対の偏向
電極とが関係している。

この形状の装置の場合、精密なプリンタ性能を
得る上で重要なことは、各画素について１個のイ
ンク・ジエツト・ノズルが割り当てられることで
ある。言い替えると、隣り合うノズルからの滴は
重なり合つたりまたはすきまが残つたりすること
なく、印刷面の端から端まで「縫合」されなけれ
ばならない。

複数ノズル配列からのインク・ジエツト滴を縫
合する方法は、当該分野ではいくつか知られてい
る。ある方法では、インク・ジエツトの性能を監
視し、制御するプログラム可能なコンピユータを
使つて行なわれる。較正モードにおいて、制御器
はインク滴にある特定の軌道を追従させる。イン
ク滴にこれらの較正用軌道を追従させるため、帯
電電極に加えなければならない帯電電圧を観察す
ることによつて、制御器は他の滴軌道のため発生
させるべき帯電電圧を決定し、制御することがで
きる。

前述の米国特許第4255754号に開示されている
印刷装置は、較正用軌道を追従しているインク滴
を検出するのに光フアイバを使つている。各検出
サイトに対し１つの滴検出区域が１本の入力フア
イバ端面と２本の出力フアイバ端面との間の空間
に形成されている。入力フアイバの他端には
LED光源が接続され、各出力フアイバの他端に
は２個のフオトセンサが取り付けられている。入
力フアイバと出力フアイバとの間の領域にインク
滴が入ると、２個のフオトセンサの出力は時間と
ともに変化し、フオトセンサに接続された検出回
路は滴が検出サイトを通過していることを指示す
る。

典型的なインク・ジエツト・プリンタは、紙幅
に沿つて間隔をおいて配置された多数のインク・
ノズルを有するから、検出サイトも紙幅に沿つて
間隔をおいて多数配置しなければならない。各検
出サイトは、２本の出力光フアイバと１本の入力
光フアイバを有しており、これらの光フアイバは
検出サイトから解読用電子回路およびLED入力
側まで経路を定めなければならない。このような
光フアイバを多数もつているノズル配列において
は、これらの光フアイバを取り付けたり、経路を
定める機構は複雑なものになる。係属米国特許出
願第204443号（1980年11月６日出願、発明の名称
「インク・ジエツト・プリンタ・システムのため
の集積形導波管滴検出器配列および方法」は、経
路決定の問題に取り組んでいる。その出願は、下
に横たわる基材上にフオトエツチングにより形成
した光路を使用することを開示している。しか
し、その方法では光学的検出サイトへ至る光路お
よびそこからの光路の製作は簡単化されるが、こ
れらの光路の数は決して減少しない。

次に発明を要約して述べると、本発明は、イン
ク・ジエツト印刷装置を較正するため使われる光
センサへの入力信号およびそこからの出力信号の
経路を定める仕事を簡単なものにする。詳述する
と、光学的検出サイトからの経路を定めなければ
ならない出力光フアイバの数は減少し、入力光フ
アイバは非常に簡単な入力構造によつて置き換え
られている。

本発明によれば、一つまたはそれ以上のインク
滴の流れを印刷媒体に向けて送る滴発生器と、前
記一つまたはそれ以上のインク滴の流れから印刷
媒体上の選択した位置または滴捕捉器のいずれか
にインク滴を偏向させる手段とを有するインクジ
エツトプリンタのインク滴検出装置において、波
長または位相の異なる光線を発生する２つの発光
源と、該２つの発光源からの光を受けて伝送する
単一の受光伝送手段と、該受光伝送手段が受光し
た光信号を２つに弁別する手段と、弁別後の２つ
の光信号の強度を比較し、それによりインク滴の
位置を判定する手段とから成るインク滴検出装置
が提供される。

本発明の第１の実施例によれば、２つの発光源
は、２つの異なる波長の可視光またはそれに近い
光線を発し、出力側に接続された回路は、出力光
路を透過する２つの波長の光線を弁別する機構を
有している。２つの波長の光線を弁別する機構
は、２つの波長の光線のうち第１の波長の光線を
主として透過し、第２の波長の光線を主として反
射するダイクロイツク・ミラーである。透過した
光信号の強度を測定するため第１の波長に感応す
る第１の光検出器が配置され、反射された光信号
の強度を測定するため第２の波長に感応する第２
の光検出器が配置されている。２つの光信号の強
度を比較することにより検出サイトを通過するイ
ンク滴を検出することができる。詳述すれば、前
記米国特許第4255754号に開示されている光の強
さを解析する方法は、本発明に組み合せて使用す
ることができる。

本発明を実施すれば、検出サイト付近の光フア
イバの経路決定の複雑さは、かなり減る。検出サ
イトの入力側は、従来装置で使用される入力光フ
アイバではなく、普通の発光ダイオード（LED）
から成つている。複数の検出サイトにあるLED
は、１個の回線励振器によつて動作する。各検出
サイトに対し２本の出力光フアイバではなく、本
発明は、１本の出力光フアイバのみを使つて光の
強度データを伝達している。入力側からこの光フ
アイバに入つた２つの光信号は、光フアイバに沿
つてそれぞれの光検出器へ伝達されるが、そのと
きダイクロツク・ミラーによつて２つに分けられ
る。この検出方法では、その光学的検出サイト
は、従来知られているような複数の出力ではな
く、複数の光入力を使用することによつて形成さ
れる。

本発明の第２の実施例は、時間多重化LED励
振方式を使用している。この代替実施例も検出サ
イトにつき２個の光源を有しているが、異なる波
長の光を発するのではなく、２つの光源は１対の
回線励振器によつて交互に励振される。したがつ
て、検出装置は、波長を分離するためのミラーを
もつていない。その代りに、多重化装置は、単一
の光検出器から比較回路への出力を交互に変え、
その比較回路においてその光検出器からの出力が
連続する時間間隔ごとに比較される。同様に、こ
の比較回路の出力は、米国特許第4255754号に記
載の方法を用いて解析される。

以上から、本発明の目的の１つは、インク・ジ
エツト・プリンタにおいて光学的検出サイトを形
成するために必要な装置を簡単化することである
と理解されたい。本発明の以上およびその他の目
的並びに特徴は、添付図面を参照し、本発明の好
ましい実施例の詳細な説明を読まれれば、はつき
り理解されるであろう。

以下、図面について説明する。第１図は、多数
のノズル孔１２が付いている滴発生器１１を有す
るインク・ジエツト・プリンタ１０を示す。イン
クは圧力を受けてこのノズル孔１２を通つて記録
媒体１３の方向に噴射される。記録媒体１３は、
発生器１１に向い合う印刷面１４を形成する表面
をもつ。印刷する場合、記録媒体１３はプリンタ
１０を通過するように移動し、発生器１１からの
インク滴は記録媒体に衝突して、印刷面上に情報
を記号化する。

図示のプリンタ１０は、バイポーラ走査形式で
あつて、各ノズル１２からのインク滴をそれらの
当初の軌道から印刷面１４の特定部分へ偏向させ
ることができる。第１図には図示してないが、プ
リンタ１０に結合された励振機構は、ノズル１２
から噴射するインク内に圧力波を発生させ、これ
らのノズルから噴射されたインク柱１６がノズル
面から明確に規定された距離のところで個々の滴
１８にちぎれるようにする。この滴形成点には、
一連の帯電電極２０が置かれていて、形成された
滴１８に正味電荷を静電気的に誘起させる。その
あと、滴１８は印刷面１４に向つてその経路内で
飛び続け、電界発生電極２２によつて取り囲まれ
た領域を通過する。これらの電界発生電極は電界
を発生し、帯電したインク滴は、ここを通つて印
刷面１４へ向う軌道を進まなければならない。第
１図において、電極２２は１つおきに接地されて
いること、および接地されていない電極は200ボ
ルトのオーダーの正電圧＋Ｂに維持されているこ
とに注意されたい。帯電した滴１８が電極２２に
よつて生じた電界に入ると、それらの軌道はその
帯電電荷に作用する静電電力によつて影響を受け
る。

帯電した滴が偏向される個々の軌道は、滴ちぎ
れ点において帯電電極２０によつて誘起された電
荷によつて決まる。たとえば、左端の対の電界発
生電極２２は、その方向を第１図の右にある座標
系で定義した場合、＋Ｘ方向に電界を発生する。
その電界に入る正に帯電した滴は＋Ｘ方向に曲げ
られ、また負に帯電した滴は−Ｘ方向に曲げられ
る。

記録媒体の全幅が選択的に情報で記号化される
インク・ジエツト印刷の場合、インク・ジエツ
ト・プリンタの端から端まで間隔をおいて配置さ
れた複数のノズルが印刷媒体の横に広がるどの区
分に対しても滴を送り得ることが、プリンタの性
能にとつてもつとも重要なことである。一般のイ
ンク・ジエツト・プリンタに用いられる帯電およ
び偏向用の電子回路は複雑であるため、多数のノ
ズル１２から発せられた滴を、確実につながるよ
うに「縫合」することは容易なことではない。

第１図に、正しく縫合されたインク・ジエツト
軌道を示す。ノズル配列の第１のノズルによつて
印字される最右端の滴は、軌道２４をたどつて印
刷面１４に衝突する。その衝突位置は、次のノズ
ルのインク滴が最左端の印字軌道２６をたどつた
ときの位置に近接しているが重なり合つてはいな
い。ノズル配列の全長にわたつてノズルの責任範
囲の区分間で、重複やすきまが生じないように、
隣り合うノズルは正確にインキ滴を偏向させなけ
ればならない。

インク・ジエツト・プリンタの較正、したがつ
て正確な縫合を行なうために、プリンタは、印刷
媒体へ向う滴の通過を検出する検出サイト３２が
多数設置されたセンサー帯３０を備えている。い
わゆる較正動作モードにおいて、プリンタ１０は
インク滴に検出サイト３２を横切る軌道をたどら
せる。検出サイト３２は、インク滴の位置と速度
を検出する電子回路に接続されている。インク滴
が偏向電極によつて偏向される度合は、滴ちぎれ
点でこれらの滴に与えられた電荷の関数であるこ
とを思い出されたい。もし、１つの検出サイト３
２のすぐ上を通過するように滴を偏向させるため
に必要な帯電電圧がわかれば、所定のノズルから
のインク滴に印刷面１４の特定部分に至る軌道を
たどらせるために必要な適正帯電電圧を計算する
ことは、数学の補間法の問題となる。プリンタの
制御器は、インク滴に検出サイト３２上の軌道を
たどらせ、この較正モードにおいて得られた情報
を用いて、配列幅の端から端まで間隔をおいて配
置されている各インク・ノズルを較正し、帯電電
極の電圧に適当な変更もしくは修正を行なつて、
正しく縫合された画像が形成されるようにする。

較正モード中は、記録媒体は印刷面で形成され
る通路を通らない。したがつて、センサ３２上を
通過するこれらの滴は、印刷面１４の後方に取り
付けられたガータ３４によつて集めなければなら
ない。実際のインク・ジエツト動作中は、発生さ
せたけれども印字媒体に当てることを意図されな
いインク滴は、電界発生電極２２に対し１つおき
に設けられた滴ガータ３６に導かれる。ガータ３
６で捕捉することを意図された滴は、プリンタ１
０が発生した他の滴よりも強く帯電される。イン
ク・ジエツト・プリンタの一般的説明としては、
以上で十分であろうと信じる。典型的なバイポー
ラ形プリンタのより詳細な説明については、参考
のため特に本明細書に記載した係属米国特許出願
第296922号（1981年４月27日出願）を参照された
い。

本発明は、特に、検出サイト３２を通過する滴
を検出する方法と装置に関するものである。第２
図に、本発明によつて明らかにされる検出サイト
の配列を略図で示す。プリンタに対するこれらの
検出サイトの向きを明らかにするため、第２図に
も、第１図に示したものと同じ座標系を示してあ
る。インク滴は発生され、帯電されたあと、座標
系によつて定義されるＸ方向に沿つて偏向され
る。偏向は＋Ｘまたは−Ｘ方向であるが、滴速度
の最大の速度成分は、この座標系で定義される−
Ｚ方向である。第２図のように、各検出サイト３
２は、電気的に励振可能な発光ダイオード
（LED）など２個の光源３８，４０と、検出サイ
ト３２から引き出され出力光フアイバ束を形成す
る１本の光フアイバ管４２とから成つている。こ
れに使用できるLEDは、米国、カルフオルニア
州パロ・アルトのヒユレツト・パツカード
（Hewlett Packard）社から入手可能で、部品番
号5082−4100／4101（赤）、5082−4160（高効率、
赤）、5082−4150（黄）、および5082−4190（緑）で
呼ばれている。光源３８，４０は、プリンタの較
正のとき、異なる波長の光信号を発生するものが
好ましい。LEDは、検出サイト配列の横幅に沿
つて延びる励振バス４７によつてエネルギーが与
えられる。その励振バス４７は、配列に沿うすべ
てのLEDに同時にエネルギーを与えるよう十分
な強さの信号を出す増幅器４９に接続されてい
る。

出力光フアイバ管４２は各検出サイトから出て
束にまとめられて、第３図に示す光検出器組立体
４４まで経路に沿つて延びている。動作中、帯電
した滴の流れが決められた検出サイト３２の出力
管４２のすぐ上の検出区域を通過することを検出
器組立体４４の出力が指示するまで、装置制御器
は種々の電荷を滴に帯電させる。滴が検出区域を
通過したとき、制御器はこの特定軌道へ偏向させ
るため滴に加えた帯電電圧がわかる、したがつ
て、他の軌道に対する帯電電圧を補間することが
できる。この較正手順は、配列全体を較正するま
で、各ノズルに対し続けられる。

２個のLEDによつて２つの異なる波長の光信
号が同時に発生するので、出力光フアイバ管４２
によつて伝達される光信号を元にもどしてやるこ
とが必要である。好ましい方法は、検出サイトか
らの出力を２個の光検出器５０，５２（第３図）
で検出することである。第１の光検出器５０は左
側の発光ダイオード３８が発した第１の波長に感
応し、第２の光検出器５２は右側の発光ダイオー
ド４０が発した第２の波長に感応する。これに使
用できる検出器は、EG＆Ｇエレクトロ・オプテ
イツクス・カンパニー（Electro Optics
Company）（35コングレス・ストリート、サレ
ム、マサチユーセツツ州、01970）から入手可能
なDTシリーズ・シリコン・フオトダイオードで
ある。出力光フアイバ管４２からの光信号は、出
力光フアイバ管に近接して配置されたダイクロイ
ツク・スプリツタ・ミラー５４を使つて２つに分
ける必要があるから、検出器５０，５２は引き離
すことが好ましい。これに使用できるダイクロイ
ツク・スプリツタ・ミラーは、メレス・グリオツ
ト・カンパニー（Melles Griot Company）、
（1770ケツターリング・ストリート、アービン、
カリフオルニヤ州、92714）から市販されている
可視可変帯域通過干渉セツト製品番号03VBS001
から選ぶことができる。

光がその２つの成分に分けられたならば、光の
強さを検出し、その強さに相当する電気信号を差
動増幅器５６に伝達することができる。差動増幅
器５６は光検出器５０，５２が発生した光の強さ
の差に対応する出力を発生する。当該分野で知ら
れている方法を用いて、次に、検出サイト３２の
近くを通過するときのインク滴の位置を時間の関
数として解析することができる。この解析を行な
う特別な方法は、参考のため本明細書に記載した
米国特許第4255754号に開示されている。

出力光フアイバ管を検出サイト３２に近接させ
て取り付ける１つの方法について検討するが、読
者は、同様に参考のため本明細書に記載した係属
米国特許出願第314634号、（1981年、10月21日出
願）を参照されたい。簡単に述べると、その出願
は、検出サイトの所定位置に光フアイバ４２を保
持する取付け治具６１にアパーチヤ・マスク６０
を電鋳する方法を開示している。

各検出サイト３２にあるLED対の大きさは小
さくなければならないこと、およびLED間の間
隔は滴径の程度すなわち約３ミル程度であること
を理解されたい。LEDによる発光面はこの値に
近似する直径を有していなければならない、また
は検出区域の範囲をより明確に定めるため、発光
領域はこの値より小さくすべきである。

次に、左側および右側の発光ダイオード３８，
４０からの光信号を分離するための代替方法を述
べる。この方法によれば、検出用電子回路に同期
させ、両発光ダイオードからの光を時間多重化す
ることが可能である。実例として、もし、左側の
発光ダイオードが滴通過時間中に数回点滅を繰返
し、他方の右側の発光ダイオードも同様に点滅を
繰返すが左側の発光ダイオードとは位相がずれて
いれば、１個の検出器を使つて光フアイバ束から
の光を検出することができる。この検出器は両
LEDからの左右の成分を同期して検出し、当該
分野で知られた方法を用いてそれらを適当な差動
増幅器へ送る。

第４図に、時間多重化LEDを使つてインク滴
の位置を検出する回路を示す。この方法の場合
は、増幅器４９，５１を伴う２本のLED励振バ
ス４６，４７が必要である。すべての右側LED
４０が励振され、次にすべての左側LED３８が
励振されるように、２本のバス４６，４７に対す
る入力が多重化される。

すべての検出サイトからの出力は、光フアイバ
４２によつて光検出器６２へ伝達され、光検出器
６２の出力信号は増幅器６４によつて増幅されて
から、LEDのどちらの組（右または左）が光を
出してその信号を生じさせたかにより、２：１多
重化装置６６によつて多重化される。多重化装置
６６内の信号切換えは、LEDの点滅サイクルと
この多重化とを調整する制御器によつて行なわれ
る。多重化された信号は、差動増幅器５６に接続
された２個のサンプル保持回路６８の１つに記憶
される。このように、増幅器の２つの入力は、そ
れぞれ左と右のLEDの光の強さを表わす。これ
らの光の強さを比較し、前記米国特許第4255754
号に開示された解析方法を用いれば、インク滴の
位置を計算することができる。

いずれの方法によつても、検出用電子装置は、
２個のLED３８，４０からの光信号を判別する
ある機構を備えていることが必要である。これが
果されれば、１本の出力光フアイバ４２で検出サ
イトから解析用回路まで経路を定めることができ
るので、従来の装置に付随した経路決定の問題点
のいくつかは解消する。さらに、小形の電気的に
励振可能なLEDを使つて検出サイトを形成して
いるため、検出区域の入力装置は簡単になつてい
る。

本発明の好ましい実施例について詳細に説明し
たが、特許請求の範囲の及ぶ技術的範囲すなわち
精神に含まれる修正および（または）変更は、す
べて包含することを意図するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を構成する改良された検出装置
を使用しているインク・ジエツト・プリンタの部
分平面図、第２図は第１図のプリンタの検出サイ
ト入力側と出力側を示す斜視図、第３図は検出区
域を通過するインク滴を検出する回路を示す略
図、および第４図は時間多重化LEDを使つて、
インク滴の通過を検出する別の検出回路の略図で
ある。 １０……インク・ジエツト・プリンタ、１１…
…滴発生器、１２……ノズル孔、１３……印刷媒
体、１４……印刷面、１６……インク柱、１８…
…インク滴、２０……帯電電極、２２……電界発
生電極、２４……最右端印字軌道、２６……最左
端印字軌道、３０……センサー帯、３２……検出
サイト、３４，３６……ガータ、３８，４０……
光源（発光ダイオード）、４２……出力光フアイ
バ管、４４……光検出器組立体、４６，４７……
LED励振バス、４９，５１，６４……増幅器、
５０，５２，６２……光検出器、５４……ダイク
ロイツク・スプリツタ・ミラー、５６……差動増
幅器、６０……アパーチヤ・マスク、６１……取
付け治具、６６……多重化装置、６８……サンプ
ル・ホールド回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一つまたはそれ以上のインク滴の流れを印刷
   媒体に向けて送る滴発生器と、前記一つまたはそ
   れ以上のインク滴の流れから印刷媒体上の選択し
   た位置または滴捕捉器のいずれかにインク滴を偏
   向させる手段とを有するインクジエツトプリンタ
   のインク滴検出装置において、波長または位相の
   異なる光線を発生する２つの発光源と、該２つの
   発光源からの光を受けて伝送する単一の受光伝送
   手段と、該受光伝送手段が受光した光信号を２つ
   に弁別する手段と、弁別後の２つの光信号の強度
   を比較し、それによりインク滴の位置を判定する
   手段とから成るインク滴検出装置。 ２ 前記弁別手段は、前記２つの異なる波長の光
   線のうちの第１の波長の光線を主に透過し、第２
   の波長の光線を主に反射する性質を有し、それに
   より受光した光線を２つの波長成分に分けるダイ
   クロイツク・ミラーであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のインク滴検出装置。 ３ 前記２つの発光源は可視光またはそれに近い
   光線を時間多重化して発生する時間多重化発光ダ
   イオードから成り、前記弁別手段は前記受光伝送
   手段からの光信号を時間多重化する多重化装置か
   ら成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のインク滴検出装置。 ４ 前記受光伝送手段は光フアイバ管であること
   を特徴とする第２項または第３項記載のインク滴
   検出装置。