JP2005153532A - センサ補償機能を備えた光センサ・デバイス、この光センサ・デバイスを有するサーマル・インクジェット・プリンタ及びゼログラフィック複写装置、並びに、光センサ補償方法 - Google Patents

Abstract

【課題】埃や流体の霧又は跳ね返りから生じるような汚染による劣化を補償する光センサ・デバイスを提供する。
【解決手段】この光センサ・デバイス(60)は、電源からのエミッタ入力に応じて、一定光信号レベルの光信号を発する光エミッタ(5)と、前記光信号を検出し、検出した該光信号に応じて、出力関数を有する検出器出力を出力するために設けられた光検出器(6)と、調整可能な減衰設定値を有して、前記光センサ・デバイスに可変感度をもたらす可変減衰器(61)と、調整動作中、前記可変減衰器の前記減衰設定値を調整して、前記光センサ・デバイスの前記可変感度を調整可能に変更し、前記検出器出力の前記出力関数が所定値を超える減衰設定値を決定し、これに応じて、一定の減衰設定値に前記可変減衰器を設定して、一定差で前記所定値よりも優れた出力関数を伴った検出器出力を生じさせるコントローラとを備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、広く、センサの劣化を自動的に調整するセンサ補償機能を備えた光センサ・デバイス、このデバイスを有するサーマル・インクジェット・プリンタ及びゼログラフィック複写装置、並びに、汚染又は感知カラーの影響について光センサを補償する方法に関する。

ドロップ・オン・デマンドの液体インクプリンタのような流体噴射システムは、流体の液滴を受容シートに向けて噴射する流体エジェクタを少なくとも１つ有する。走査型インクジェット・プリンタには、流体インクを含む流体噴射ヘッドが設けられている。インクは、コンピュータ、スキャナ、又は同種のデバイスから受信したプリントデータに基づいた配置で、シートに塗布される。シートへの流体の送給を制御するために、流体噴射ヘッドは、シートを横断するように移動して、シートに対し流体を液滴として噴射する。この液滴は、ピクセルとして示される液体体積に対応する。各ピクセルは、特定の単位面積の濃度を上げる若しくは特定の単位面積を被覆するのに必要な量と関連している。

流体噴射システムの例としては、サーマル・インクジェット・プリンタがある。図１は、インクジェット・プリントヘッド・カートリッジ２６の部分斜視略図であり、このプリントヘッド・カートリッジ２６は、キャリッジ・レール２４によって支持されたキャリッジ２３に取り付けられている。ハウジング２５内に収められたこのプリントヘッド・カートリッジ２６は、サーマル・インクジェット・プリントヘッド２０に供給するためのインクを収容しており、このプリントヘッド２０は、コントローラ２７から受信した電気信号の制御下において、インクの液滴を選択的に噴射する。

キャリッジ２３に取り付けられたベルト２９によって、キャリッジ２３は、走査方向２８に左右に移動する。このベルト２９は、第１の回転可能なプーリ（滑車）１７及び第２の回転可能なプーリ１８によって動き、これらのプーリのうちの１つは、モータ（図示せず）によって駆動される。

キャリッジ２３のキャリッジ・レール２４に沿った動き及び／又は位置を制御するために、プリンタは、エンコーダ・ストリップを有するエンコーダ２１を備えており、このエンコーダ・ストリップは、一定パターンで配列された一連の基準マーク１９を含む。このパターンは、プリントヘッド・キャリッジ２３に取り付けられ得る光ダイオード／光源のようなセンサ２２によって感知される。このセンサ２２は、キャリッジ・レール２４に沿って往復運動しながら、感知した基準マーク１９を表す電気信号をプリンタ・コントローラ２７に送信し、これにより、実際のプリントヘッド位置が測定される。エンコーダ２１は、不透明な目盛りの付いた透明プラスチックの薄膜から形成されて、線形フェンス・エンコーディングを行ってもよい。このエンコーダは、キャリッジ・レール２４に沿ったキャリッジの動きと平行に延びている。また、このエンコーダ２１は、走査キャリッジの動きに伴った移動検出を行うように、エンコーダ・センサ２２の下に設けられていてもよい。或いは、センサ２２は、光源と光検出器との両方を同じ側に備えるのではなく、どちらか一方をエンコーダ膜２１の反対側に設けて、この膜の透明部分を透過した光を感知してもよい。

別の例として、プリンタは、コード・ディスクを有する回転エンコーダを利用してもよく、このコード・ディスクは、一定パターンで放射状に配列された一連の基準マーク１９を含む。このパターンは、線形エンコーダに関して上述したように、センサによって感知される。このセンサは、感知した基準マーク１９を表す電気信号をプリンタ・コントローラに送信する。従って、このような回転エンコーダ及びセンサは、長さ及び角度を光学的に測定するために、プリンタによって用いられてもよい。

１つ以上の別の光センサが、プリントヘッド２０に近接して設けられることが多い。図２は、インク液滴１４がプリントヘッド２０のインクジェット・ノズル１１から噴射されるような構造を示している。図示されているように、２つの光センサ１２及び１３が、サーマル・インクジェット・プリントヘッド２０を備えた同じ走査キャリッジ２３に配置されている。一般的には、これらのセンサ１２及び１３は、一般的に紙が位置決めされる画像形成プラテン１５に向けて設置される。一方のセンサ１２は、画像を紙上に位置付けするために、紙のページ位置を感知する。他方のセンサ１３は、一般的には、カラーとブラックのプリントヘッドを互いに位置合わせするために、紙上の印刷位置を感知する。

図３には、光センサ３０の一部を形成する発光素子（ＬＥＤ）５が、プルアップ抵抗器３１と共に示されている。光トランジスタ６は、ＬＥＤ５からの発光を検出するエミッタ共通増幅器として示されている。出力Ｖ_outは、抵抗器３３を電圧源Ｖ_ccと光トランジスタ６のコレクタ端子との間に接続することによって生成される。光トランジスタ６は、光センサ３０の実際の構造に応じて、反射光を検出してもよいし透過光を検出してもよい。光センサ３０が、センサ１２及び１３のような、ページ位置センサ又はカラー位置合わせセンサとして用いられる場合には、紙から反射した光が、光検出器（光トランジスタ）６によって検出される。センサ２２と線形フェンス・エンコーダ(linear fence encoder)又は回転エンコーダのようなエンコーダ２１とを組み合わせて有するエンコーダに関しては、図１に示されているようなエンコーダから光が反射することもあるし、或いは、光エミッタ５からエンコーダを透過した光を光検出器６によって検出してもよい。

インクジェット印刷又はゼログラフィック複写において多発する問題は、特に用紙通路における光センサの汚染である。例えば、サーマル・インクジェット（ＴＩＪ）印刷では、インクの小さな液滴を紙上に噴射する。図２を参照すると、液滴がプリントヘッド２０から吹き付けられると、プリントヘッド２０からの液滴１４の噴射中、サテライト(satellites)と呼ばれる極めて小さな液滴によって「霧」が発生し得る。また、液滴１４が目標媒体に当たると、その表面からこの液滴１４が「跳ねて」、極めて小さな飛沫が生じることがある。このような飛沫やサテライトは、非常に小さく、ピコリットル以下のオーダである。このような飛沫やサテライトは、印刷幅にわたって横方向に移動するプリントヘッド２０からの高速気流中に浮遊する。

詳細には、インクジェット・プリンタの寿命にわたって、このような空中に浮遊した粒子は結合して汚染物質となり、長い時間を経て光学素子を被覆し、最終的に誤作動若しくは故障を引き起こして、メンテナンス若しくは交換が必要となることがある。埃のようなその他の汚染物質も、長い時間を経てプリンタ内に堆積し、光学素子を被覆する。

特許文献１には、光センサの感度を選択的に変える方法及び装置が記載されている。このセンサは光源からの光を選択的に低強度に変えることができ、これによって半透明用紙を検出し、センサ動作が限界領域特徴を示す場合に容易に識別する。特許文献２には、高精度な用紙搬送制御方法及び装置を有するプリンタが記載されている。用紙搬送ウェブ（ベルト）のエッジには穴が配列されており、用紙通路に配置されたセンサが穴位置を含む信号を生成する。この信号に基づきウェブを高精度に移動、停止させることにより、印刷領域でウェブ上の用紙の画像位置合わせ精度を向上させるものである。特許文献３には、記録媒体の１画素に複数の小液滴を高周波数で付着させて重複印刷する、液体インク印刷方法及び装置が記載されており、比較的高度なグレイスケールレベル及び高品質な画像印刷を提供する。
米国特許第５，２８３，４２４号明細書 米国特許第６，２９０，３５１号明細書 米国特許第６，２６４，２９８号明細書

印刷装置又は複写装置のコストを削減し且つその寿命及び性能を向上させるには、埃や流体の霧又は跳ね返りから生じるような汚染による劣化を補償する、自己補償光センサ・デバイス、方法、及び装置が望ましい。これにより、装置の寿命が延び、装置の寿命にわたってデバイスの性能が向上し、日常保守間におけるサービス性の寿命が延びる。また、センサ補償機能が所望のセンサ性能を達成するには不十分である場合に、警告識別が可能であることが望ましい。

本発明の例示的方法、システム、及び構造によれば、上記のような汚染によるセンサの劣化が調整される。このシステムは、目標における、エラーを起こす可能性のあるその他の変化も補償し得る。例えば、積極的に目標を感知し光センサを補償することによって、感知したインクの色又は紙の色による測定エラーは、これらの変化が調整されるため回避され得る。

本発明の様々な例示的方法、システム、及び構造によれば、１つ以上の光センサを備えた流体噴射システムを用いる印刷装置又は複写装置の耐用寿命が延びる。

本発明の様々な例示的実施形態によれば、検出器出力に基づいてセンサ・エミッタ入力が補償される光センサがそれぞれ提供される。

本発明の様々な例示的実施形態によれば、検出器出力に基づいて光検出器が補償される光センサがそれぞれ提供される。

本発明の様々な例示的実施形態によれば、検出器出力に基づいて光センサを補償する方法がそれぞれ提供される。

本発明の様々な態様は、インク又はトナーの霧又は跳ね返りや埃などのような汚染物質により光センサが劣化する、インクジェット・プリンタ及びゼログラフィック複写装置のような印刷エンジンに用いるのに、特に適している。

様々な例示的実施形態では、光センサ・デバイスは、エミッタ入力に応じて光信号を発する光エミッタと、この光信号を検出し、この検出した光信号に応じた出力レベルを有する検出器出力を出力するために設けられた光検出器と、調整可能な減衰設定値を有する可変減衰器と、この可変減衰器の減衰設定値を調整するコントローラとを備える。より詳細には、調整動作中、コントローラは、検出器出力の出力レベルが所定値を超える減衰設定値を決定し、これに応じて、一定差でこの所定値よりも優れた出力レベルにおける検出器出力が生じるように可変減衰器を設定する。光エミッタの補償及び／又は光検出器の補償は、これを組み込んだ方法、デバイス、及び装置としてそれぞれ開示されている。

本発明の請求項１の態様は、センサ補償機能を備えた光センサ・デバイスであって、電源からのエミッタ入力に応じて、一定光信号レベルの光信号を発する、光エミッタと、前記光信号を検出し、検出した該光信号に応じて、電圧レベル、電圧降下、又は検出トリガレベルである出力関数を有する検出器出力を出力するために設けられた、光検出器と、調整可能な減衰設定値を有して、前記光センサ・デバイスに可変感度をもたらす、可変減衰器と、調整動作中、前記可変減衰器の前記減衰設定値を調整して、前記光センサ・デバイスの前記可変感度を調整可能に変更し、前記検出器出力の前記出力関数が所定値を超える減衰設定値を決定し、これに応じて、一定の減衰設定値に前記可変減衰器を設定して、一定差で前記所定値よりも優れた出力関数を伴った検出器出力を生じさせる、コントローラとを備える。

本発明の請求項２の態様は、請求項１の態様において、前記電源が電圧源である。

本発明の請求項３の態様は、請求項１の態様において、前記電源が交換信号である。

本発明の請求項４の態様は、請求項１の態様において、前記電源がパルス幅変調信号であり、前記可変減衰器がパルス幅変調信号ドライバを含み、前記減衰設定値が前記パルス幅変調信号のデューティ・サイクルの設定値である。

本発明の請求項５の態様は、請求項１の態様において、前記可変減衰器が、前記電源と前記光エミッタとの間に電気的に接続されて前記エミッタ入力をもたらすプルアップ抵抗器であり、該プルアップ抵抗器が、抵抗値範囲にわたり段階値によって調整することで前記光信号レベルを変更することのできるはしご形回路網抵抗器である。

本発明の請求項６の態様は、請求項１の態様において、前記光検出器が、エミッタ・リード及びコレクタ・リードを含み、前記可変減衰器が、電圧源と前記コレクタ・リードとの間に接続されたプルアップ抵抗器であって、可変エミッタ共通増幅器を形成する。

本発明の請求項７の態様は、請求項１の態様において、前記光検出器が、エミッタ・リード及びコレクタ・リードを含み、前記可変減衰器が、接地と前記エミッタ・リードとの間に接続されたはしご形回路網抵抗器であって、可変コレクタ共通増幅器を形成する。

本発明の請求項８の態様は、請求項１の態様において、前記光検出器が、ベース・リード、エミッタ・リード、及びコレクタ・リードを含み、前記可変減衰器が、前記ベース・リードと前記エミッタ・リードとの間に接続されたはしご形回路網抵抗器であって、可変ベース接続回路を形成する。

本発明の請求項９の態様は、請求項１の態様において、前記光センサ・デバイスがページ位置センサであり、前記調整動作がページ位置感知動作の一部である。

本発明の請求項１０の態様は、請求項１の態様において、前記光センサ・デバイスがカラー位置合わせセンサであり、前記調整動作がカラー位置合わせ動作の一部である。

本発明の請求項１１の態様は、請求項１の態様において、前記光センサ・デバイスがエンコーダを感知するためのものであり、前記調整動作が前記エンコーダの感知に基づいている。

本発明の請求項１２の態様は、請求項１の態様において、前記コントローラが、前記センサ補償機能が所望のセンサ性能を達成するには不十分である場合、さらに警告状態を識別することができる。

本発明の請求項１３の態様は、請求項１に記載の光センサ・デバイスを有する、サーマル・インクジェット・プリンタである。

本発明の請求項１４の態様は、請求項１に記載の光センサ・デバイスを有する、ゼログラフィック複写装置である。

本発明の請求項１５の態様は、光エミッタと、光検出器と、調整可能な減衰設定値を有する可変減衰器と、前記減衰設定値を調整するコントローラとを備える光センサを、汚染又は感知カラーの影響について補償する方法であって、媒体上の前記光センサを、位置決めして起動させることにより作動させることを含み、前記光エミッタが、前記媒体に向けて光信号を発するために設けられ、前記光検出器が、前記媒体から前記光信号を検出し、且つ検出した該光信号に応じて、電圧レベル、電圧降下、又は検出トリガレベルである出力関数を有する検出器出力を出力するために設けられ、前記可変減衰器の前記減衰設定値を減衰値範囲にわたり離散的段階値によって調整して、前記検出器出力の前記出力関数を変更することを含み、前記検出器出力の変化する前記出力関数を所定値と比較することと、前記検出器出力の前記出力関数が前記所定値を超える減衰設定値を決定することとを含み、前記可変減衰器の減衰を設定して、一定差で前記所定値を超えるレベルに前記検出器出力の前記出力関数を再設定することを含む。

本発明の請求項１６の態様は、請求項１５の態様において、前記方法が、故障表示を設定して、前記センサ補償機能が前記所定値を達成するには不十分であることを示すことをさらに含む。

本発明の請求項１７の態様は、請求項１５の態様において、前記可変減衰器がパルス幅変調信号ドライバを含み、前記減衰設定値が前記パルス幅変調信号ドライバのデューティ・サイクル設定値である。

本発明の請求項１８の態様は、請求項１５の態様において、前記光センサがページ位置センサであり、調整動作がページ位置感知動作の一部であり、前記媒体が記録媒体である。

本発明の請求項１９の態様は、請求項１５の態様において、前記光センサがカラー位置合わせセンサであり、調整動作がカラー位置合わせ動作の一部であり、前記媒体が記録媒体である。

本発明の請求項２０の態様は、請求項１５の態様において、前記光センサがエンコーダを感知するためのものであり、調整動作が前記エンコーダの感知に基づいており、前記媒体が線形ストリップ・エンコーダ或いは回転ディスク・エンコーダである。

本発明の請求項２１の態様は、請求項１５の態様において、前記方法が、サーマル・インクジェット・プリンタによって用いられると共に、前記光センサにおけるインクの霧による汚染を補償するために用いられる。

本発明の請求項２２の態様は、請求項１５の態様において、前記方法が、ゼログラフィック複写装置によって用いられると共に、前記光センサにおける印刷汚染を補償するために用いられる。

本発明のこれらの及びその他の特性及び利点については、本発明によるデバイス、方法、及び装置の様々な例示的実施形態に関する以下の詳細な説明に述べられているか、或いは以下の詳細な説明から明らかである。

本発明のデバイス、システム、及び方法の様々な例示的実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

光センサ方法、汚染による影響を補償する光センサ補償デバイス、及びこのデバイスを備えた装置の様々な例示的実施形態に関する以下の詳細な説明は、長い時間を経て汚染に晒される環境において１つ以上の光センサを備えた様々なデバイスに対して有用であり得る。例示的実施形態において、これは、流体を収容して消費する流体噴射システム又はその他の技術に含まれ得る。明瞭に且つ卑近な例を挙げるため、本発明による例示的方法及びデバイスは、例えばインクジェット・プリンタのような、１つの特定タイプの流体噴射システムによって形成する。しかし、当然のことながら、以下に略述及び／又は論議するような本発明の原理は、本明細書中で具体的に論議するインクジェット・プリンタだけではなく、例えばゼログラフィック複写装置のような、あらゆる既知の又はその後開発された流体噴射システムにも適用可能である。

インクジェットの霧又は跳ね返りというような汚染による影響を補償する、例示的な光センサ補償方法及びデバイスを、いくつか開示する。しかし、このいくつかの例示的な光センサ補償方法及びデバイスは、例えば、感知したインクの色や媒体の色というような、その他の感知目標の変化も補償し得る。このいくつかの例示的方法及びデバイスが補償する範囲は、光信号を発する光エミッタから、光信号を様々な手段及び方法によって検出するために設けられる光検出器までである。このような例示的方法及びデバイスは、いくつかの例示的なプリンタ、インクジェット・プリンタ、及びゼログラフィック複写装置に組み込まれる。

図４は、補償回路４０を備えた例示的な光センサ・デバイス４２の概観ブロック図である。光センサ・デバイス４２は、図示されているように、コントローラ４１により制御されることによって、所定の出力レベルを有する検出器出力４３をもたらす。検出器出力４３は、コントローラ４１にフィードバックされ、コントローラ４１は、この検出器出力４３に対し、所定値に基づいた減衰回路４４を用いて、光センサ・デバイス４２の出力レベルを制御する。回路４４の制御に関する制御インタフェースは、あらゆる最新式の方法及び構造、特に可変減衰のデジタル制御に関するものを含み得る。

図５は、本発明の様々な例示的実施形態における、霧若しくは跳ね返りから生じる劣化、その他の汚染、又は感知カラーによる影響についての、１つの例示的な光センサ補償方法を略述するフローチャートである。図５に示されているように、動作はステップ１００で開始し、ステップ２００へ続く。このステップ２００では、記録媒体シートが所定の位置に送られ、流体噴射システムの光センサが調整される。例えば、光センサは、光信号を媒体に向けて発するために設けられた光エミッタと、媒体から反射した或いは媒体を透過した光信号を検出するために設けられ、検出した光信号に応じた出力レベルを有する検出器出力を出力する光検出器とによって、記録媒体の端部を感知するように位置決めされて起動される。

次に、ステップ３００では、可変減衰器の減衰設定値がその減衰値範囲にわたり離散的段階値によって段階付けされ、検出器出力の出力レベルが変更される。

次に、ステップ４００では、ステップ３００の各減衰設定値に対し、検出器出力の出力関数(output metric)（電圧レベル、電圧降下、又は検出トリガレベル）と所定値とが比較される。検出器出力の出力関数が所定値を越えていない場合には、処理はステップ５００へ進む。検出器出力の出力関数が所定値を越えている場合には、動作はステップ６００へ跳ぶ。

ステップ５００では、可変減衰器の減衰設定値が減衰値範囲の限度に達していない場合には、減衰設定値は減衰範囲内の次の設定値まで段階付けされる。可変減衰器の減衰設定値が減衰値範囲の限度に達している場合には、動作はステップ７００へ跳び、このステップ７００では、警告識別によって、センサ補償機能が所望のセンサ性能を達成するには不十分である、ということを示すことが可能となる。

ステップ６００では、可変減衰器の減衰が設定されて、一定差で所定値を超えるレベルにおける検出器出力の出力関数が再設定され、例えば流体の霧若しくは跳ね返りから生じるセンサの汚染によるセンサの劣化、又は感知カラーが補償される。

霧若しくは跳ね返り、その他の汚染、又は感知カラーの光センサ補償方法は、減衰の設定値が得られた状態で、ステップ７００で完了する。

当然のことながら、この図示した例示的な光センサ補償方法において、媒体シートは、紙（白或いはカラー）、透明紙、その他のあらゆる印刷若しくは複写媒体シート、線形フェンス・エンコーディングによって符号化される透明ストリップ、又は回転エンコーダの回転ディスク要素であってよい。

また、当然のことながら、この光センサ補償方法において、光検出は、反射光に対して行ってもよいし、透過光に対して行ってもよい。ページ位置センサやカラー位置合わせセンサなどとして構成された光センサ・デバイスの例示的実施形態に関しては、検出は媒体シートから反射した光に対して行われ得る。線形フェンス・エンコーダ或いは回転エンコーダ用のセンサ・デバイスの例示的実施形態に関しては、光エミッタから送られて、視覚的に符号化されたエンコーダ膜から反射した或いはこのエンコーダ膜を透過した光が、光検出器６によって検出され得る。

また、当然のことながら、この光センサ補償方法は、ページ位置センサのページ位置感知動作中、カラー位置合わせセンサのカラー位置合わせ動作中、又は、線形フェンス・エンコーダ或いは回転エンコーダ及びセンサの電源立ち上げ若しくはジョブ起動中に行われてもよい。この光センサ補償方法は、光エミッタに対するエミッタ入力、エミッタ共通増幅器回路、コレクタ共通増幅器回路、若しくは光検出器のベース回路、又は上記回路のあらゆる組み合わせの個々の補償にも適用可能である。

図６は、センサ減衰回路４４の例示的な略図であり、このセンサ減衰回路４４は、抵抗器５１〜５４から成るシンプルな抵抗器はしご形回路網５０により形成されている。このはしご形回路網５０の個々の抵抗器５１〜５４は、スイッチ５６〜５９によって電圧源Ｖ_sにスイッチ接続されており、これにより、離散的段階値による減衰設定値範囲にわたる段階付けが可能となる。

図６のはしご形回路網５０は、調整可能な減衰設定値を有すると共に、電圧源Ｖ_s及び光エミッタ５に電気的に接続されることによりエミッタ入力を調節可能に変更する、例示的な可変減衰器補償回路を示している。例えば、Ｖ_sに５Ｖ、抵抗器５１〜５４にそれぞれ１ＫΩ、５００Ω、２５０Ω、及び１２５Ωの値を割り当てると、このシンプルな抵抗器はしご形回路網５０は、およそ５ｍＡ刻みで５〜７５ｍＡの範囲にわたる制御可能な電流を光エミッタ５に送給することができ、光エミッタにおいて一般的に生じる０．７Ｖの電圧降下の原因とはならない。このはしご形回路網５０は、コントローラ４１により制御される離散的段階値の範囲にわたって繰り返してもよく、これにより、適当な減衰設定値が決定され、汚染から生じる劣化に晒されている場合でも、光センサ・デバイスを補償して動作を続けさせることができる。

図７は、１つの例示的実施形態である光センサ・デバイス６０を示している。可変減衰器６１は、電圧源Ｖ_sと光エミッタ５との間を接続して、センサ減衰回路を形成している。光エミッタ５は、他端の接地ＧＮＤに接続されている。光エミッタ５回路は、抵抗値を変更してエミッタ入力を変更することによって電子的に調整することができ、これにより、センサの感度が変更される。

光エミッタ５は、可変減衰器６１を制御するコントローラ４１によって、霧、その他の汚染、又は感知カラーが補償される。コントローラ４１は、調整動作中、可変減衰器６１の減衰設定値を調整して、調整可能にエミッタ入力を変更し、検出器出力Ｖ_outの出力電圧降下が所定値を超える減衰設定値を決定し、これに応じて、この決定した減衰設定値よりも低い減衰設定値に可変減衰器６１を設定して、一定差で所定値を超える出力Ｖ_out電圧降下を伴った状態で検出器を作動させる。光エミッタ５は、可変減衰器６１によって補償されたエミッタ入力に応じて光信号を発する。

具体的には、コントローラ４１は、調整動作中、検出器出力Ｖ_outの比較を行いながら、可変減衰器６１の減衰設定を、最低エミッタ電流設定値から最高エミッタ電流設定値にわたって繰り返してもよい。検出器出力Ｖ_out電圧降下が所定値を超える場合、可変減衰器６１の減衰設定値は、決定した減衰設定値よりも低い減衰設定値に設定され、これにより、検出器は、一定差で所定値を超える出力Ｖ_out電圧降下で作動する。この差は、動作エミッタ電流を多様な所定の感知電流に設定することと関係し得る。

また、図７は、光検出器６に対する例示的なエミッタ共通増幅器回路も示している。抵抗器６２が、別の電圧源Ｖ_ccと光検出器６のコレクタ端子との間に接続されており、光検出器６のエミッタ端子が、接地ＧＮＤに接続されている。検出器出力Ｖ_outは、図示されているように、コレクタ端子において生じる。このエミッタ共通増幅器の出力は、光検出器６によって光が検出されるとハイ状態からロー状態へ切り替わる。

この光検出器６は、構造に応じて、反射光を検出してもよいし、透過光を検出してもよい。ページ位置センサやカラー位置合わせセンサなどに関しては、光エミッタから発して、紙のような媒体から反射した光が、光検出器６によって検出され得る。線形フェンス・エンコーダ或いは回転エンコーダに関しては、光エミッタから送られて、視覚的に符号化されたエンコーダ膜から反射した或いはこのエンコーダ膜を透過した光が、光検出器６によって検出され得る。このエンコーダ膜は、透明であってもなくてもよい。

或いは、パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いて、光センサのエミッタ入力を検出器出力に基づいて補償し、光エミッタを駆動させてもよい。また、パルス幅変調を用いて、デバイスの寿命を犠牲にすることなく、光エミッタの輝度調整の有効範囲を数桁大きく広げてもよい。

光センサのエミッタ入力を検出器出力に基づいて補償し光エミッタを駆動させる、本発明の別の例示的実施形態として、ＰＷＭ信号入力Ｖ_sは、検出器出力Ｖ_outに基づいて、図３に示されている光センサ３０のエミッタ入力を変更可能に駆動させ得る。しかし、当然のことながら、様々な別の例示的実施形態では、図３及び図７〜図１０に示されている光センサ・デバイスのうちのいずれを、ＰＷＭ信号入力Ｖ_sと共に用いて、検出器出力に基づいてセンサのエミッタ入力を変更可能に駆動させてもよい。

図１１は、ＰＷＭに基づく補償回路１１０を備えた、別の例示的な光センサ・デバイス４２の概観ブロック図である。光センサ・デバイス４２は、図示されているように、コントローラ４１により制御されることによって、所定の出力レベルを有する検出器出力４３をもたらす。検出器出力４３は、コントローラ４１にフィードバックされ、コントローラ４１は、この検出器出力４３に対し、所定値に基づいたＰＷＭドライバ４５を用いて、光センサ・デバイス４２の出力レベルを駆動するＰＷＭデューティ・サイクルを制御する。回路の制御に関する制御インタフェースは、あらゆる最新式の方法及び構造、特にＰＷＭドライバ４５の制御に関するものを含み得る。

ＰＷＭ制御信号入力Ｖ_sを用いる例示的な光センサ補償方法は、図５に示されている方法と同様である。例えば、ステップ３００〜７００における減衰及び減衰範囲という語は、ここではそれぞれＰＷＭデューティ・サイクル及びＰＷＭデューティ・サイクル範囲に置き換えられる。例えば、ＰＷＭ制御方法のステップ３００では、ＰＷＭドライバのデューティ・サイクル設定値がそのデューティ・サイクル値範囲にわたり離散的段階値によって段階付けされ、検出器出力の出力レベルが変更される。

当然のことながら、様々な例示的実施形態では、光エミッタは発光ダイオードであってもよい。一般的には、本明細書中では「光」という語を用いているが、この「光」という語は、可視光波長に限定されるわけではなく、上記の波長にも限定されるわけではない、ということを理解する必要がある。むしろ、この「光」という語は、材料がその波長において少なくとも部分的に透過性を示すと共にスネルの法則が成り立つ波長であれば、あらゆる適当な波長の電磁波を含むことが意図されている。

また、当然のことながら、様々な例示的実施形態では、図３及び図６〜図１０に示されているような、全ての例示的実施形態の電圧源Ｖ_sは、交換信号（スイッチ信号、切替信号）、定電圧源、又はパルス幅変調された駆動信号であってよい。

図８は、別の例示的実施形態である、可変エミッタ共通増幅器を有する光センサ・デバイス７０を示している。この可変エミッタ共通増幅器では、可変減衰器７２が、電圧源Ｖ_ccと光検出器６のコレクタ端子との間に接続されており、光検出器６のエミッタ端子が、接地ＧＮＤに接続されている。検出器出力Ｖ_outは、図示されているように、コレクタ端子において生じる。この可変エミッタ共通増幅器の生成する検出器出力Ｖ_outは、光検出器６によって光が検出されるとハイ状態からロー状態へ切り替わる。この可変エミッタ共通増幅器は、可変減衰器の抵抗値を変更することによって電子的に調整することができ、これにより、センサの感度が変更される。実際の構造に応じて、この光検出器６は、反射光を検出してもよいし、透過光を検出してもよい。

光検出器６は、可変減衰器７２を制御するコントローラ４１によって、霧、その他の汚染、又は感知カラーが補償される。コントローラ４１は、調整動作中、可変減衰器７２の減衰設定値を調整し、検出器出力Ｖ_outの電圧降下が所定値を超える減衰設定値を決定し、これに応じて、可変減衰器７２を一定の減衰設定値に設定して、一定差で所定値を超える出力Ｖ_out電圧降下を伴った状態で検出器を作動させる。光検出器６は、可変減衰器７２によって補償された光信号を検出する。

具体的には、コントローラ４１は、調整動作中、検出器出力Ｖ_outの比較を行いながら、可変減衰器７２の減衰設定を、その設定値範囲にわたって繰り返してもよい。検出器出力Ｖ_out電圧降下が所定値を超える場合、可変減衰器７２の減衰設定値は、一定の減衰設定値に設定され、これにより、一定差で所定値を超える電圧降下を伴う検出器出力Ｖ_outが生じる。

また、図８は、光信号を発する光エミッタも示している。抵抗器７１は、電圧源Ｖ_sと光エミッタ５との間を接続している。光エミッタ５は、他端の接地ＧＮＤに接続されている。この光エミッタ５は、調整動作中、電圧源Ｖ_sに応じて光信号を発する。電圧源Ｖ_sは、交換信号、定電圧源、又はパルス幅変調された駆動信号であってよい。

図９は、別の例示的実施形態である、可変コレクタ共通増幅器を有する光センサ・デバイス８０を示している。この可変コレクタ共通増幅器では、可変減衰器８３が、光検出器６のエミッタ端子と接地ＧＮＤとの間に接続されており、光検出器６のコレクタ端子が、電圧源Ｖ_ccに接続されている。検出器出力Ｖ_outは、図示されているように、光検出器６のエミッタ端子において生じる。この可変コレクタ共通増幅器の生成する検出器出力Ｖ_outは、光検出器６によって光が検出されるとロー状態からハイ状態へ切り替わる。この可変コレクタ共通増幅器は、可変減衰器の抵抗値を変更することによって電子的に調整することができ、これにより、センサの感度が変更される。実際の構造に応じて、この光検出器６は、反射光を検出してもよいし、透過光を検出してもよい。

光検出器６は、可変減衰器８３を制御するコントローラ４１によって、霧、その他の汚染、又は感知カラーが補償される。コントローラ４１は、調整動作中、可変減衰器８３の減衰設定値を調整し、検出器出力Ｖ_outの出力レベルが所定値を満たす減衰設定値を決定し、これに応じて、可変減衰器８３を一定の減衰設定値に設定して、一定差で所定値よりも優れた出力レベルの検出器出力Ｖ_outを生じさせる。光検出器６は、可変減衰器８３によって補償された光信号を検出する。

具体的には、コントローラ４１は、調整動作中、検出器出力Ｖ_outの比較を行いながら、可変減衰器８３の減衰設定を、その設定値範囲にわたって繰り返してもよい。検出器出力Ｖ_out電圧が所定値を満たす場合、可変減衰器８３の減衰設定値は、一定の減衰設定値に設定され、これにより、一定差で所定値よりも優れた出力レベルの検出器出力Ｖ_outが生じる。

また、図９は、光信号を発する光エミッタも示している。抵抗器８１は、電圧源Ｖ_sと光エミッタ５との間を接続している。光エミッタ５は、他端の接地ＧＮＤに接続されている。この光エミッタ５は、調整動作中、電圧源Ｖ_sに応じて光信号を発する。電圧源Ｖ_sは、交換信号、定電圧源、又はパルス幅変調された駆動信号であってよい。

図１０は、１つの例示的実施形態である、可変ベース回路を有する光検出器を備えた光センサ・デバイス９０を示している。この光検出器７に関しては、可変減衰器９３が光検出器７のベース端子と光検出器のエミッタ端子との間に接続されており、光検出器のエミッタ端子が接地ＧＮＤに接続されており、光検出器７のコレクタ端子が電圧源Ｖ_ccに接続されている。検出器出力Ｖ_outは、図示されているように、光検出器７のコレクタ端子において生じる。可変減衰器９３は、低レベルの光が光検出器７を起動させるのを防ぐ。光検出器は、可変減衰器９３の抵抗値を変更することによって電子的に調整することができ、これにより、センサの感度が変更される。実際の構造に応じて、この光検出器７は、反射光を検出してもよいし、透過光を検出してもよい。

光検出器７は、可変減衰器９３を制御するコントローラ４１によって、霧、その他の汚染、又は感知カラーが補償される。コントローラ４１は、調整動作中、可変減衰器９３の減衰設定値を調整し、検出器出力Ｖ_outのトリガレベルが所定値を満たす減衰設定値を決定し、これに応じて、可変減衰器９３を一定の減衰設定値に設定して、一定差で所定値よりも優れたトリガレベルを有する検出器出力Ｖ_outを生じさせる。光検出器７は、可変減衰器９３によって補償された光信号を検出する。

具体的には、コントローラ４１は、調整動作中、検出器出力Ｖ_outの比較を行いながら、可変減衰器９３の減衰設定を、その設定値範囲にわたって繰り返してもよい。検出器出力Ｖ_outのトリガレベルが所定値を満たす場合、可変減衰器９３の減衰設定値は、一定の減衰設定値に設定され、これにより、一定差で所定値よりも優れたトリガレベルの検出器出力Ｖ_outが生じる。

また、図１０は、光信号を発する光エミッタも示している。抵抗器９１は、電圧源Ｖ_sと光エミッタ５との間を接続している。光エミッタ５は、他端の接地ＧＮＤに接続されている。この光エミッタ５は、調整動作中、電圧源Ｖ_sに応じて光信号を発する。電圧源Ｖ_sは、交換信号、定電圧源、又はパルス幅変調された駆動信号であってよい。

当然のことながら、様々な例示的実施形態では、可変減衰器６１、７２、８３、及び９３は、はしご形回路網５０に加えて、可変減衰器を実施するものであれば、広く利用可能なあらゆる最新式技術を含み得る。このような可変減衰器６１、７２、８３、及び９３は、コントローラ４１（図４）の制御入力によって、同様に制御され得る。はしご形回路網５０に関しては、これらの可変減衰器６１、７２、８３、及び９３を、コントローラ４１により制御される離散的段階値の範囲にわたって繰り返してもよく、これにより、減衰設定値が決定され、光センサ・デバイスが作動する。

また、当然のことながら、上記可変減衰器のうちのいずれを、ページ位置センサ１２、カラー位置合わせセンサ１３、又はエンコーダ・センサ２２に設けてもよい。さらに、センサ３０、６０、７０、８０、又は９０はいずれも、それぞれ減衰器５０、６１、７２、８３、又は９３を有する、図４の光センサ・デバイス４２として機能し得る。

本発明を以上略述した例示的実施形態に関して説明したが、多数の代替物、変更物、及び変形物が当業者には明らかであろう。例えば、図３〜図１０の様々な機構は、光センサの複数の補償機能と組み合わせて用いてもよい。また、これらの実施形態は全て、光センサの故障を通知する警告表示を組み込んでいてもよい。従って、上述した本発明の例示的実施形態は、例示を意図するものであって、限定を意図するものではない。本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り、様々な変更を行うことができる。

本発明における、紙のような媒体に向けてインクを噴射する例示的なインクジェット・プリントヘッドと、汚染に晒されるセンサの例示的な配置とを示す図である。 図１のプリントヘッドに関連付けられた、さらなる光センサ・デバイスを示す図である。 例示的な光センサ・デバイスの略図である。 本発明の態様による、光センサ・デバイスを制御するコントローラの概念ブロック図である。 本発明の様々な例示的実施形態による、汚染による影響についての光センサ補償方法の１つを略述するフローチャートである。 本発明の様々な例示的実施形態による、光エミッタのプルアップ抵抗器として示されている例示的な抵抗器はしご形回路網を示す図である。 本発明の様々な例示的実施形態による、センサ補償機能を備えた光センサ・デバイスを示す図である。 本発明の様々な例示的実施形態による、可変エミッタ共通増幅器を備えた光センサ・デバイスを示す図である。 本発明の様々な例示的実施形態による、可変コレクタ共通増幅器を備えた光センサ・デバイスを示す図である。 本発明の様々な例示的実施形態による、可変ベース接続の光検出器を備えた光センサ・デバイスを示す図である。 本発明の別の態様による、光センサ・デバイスを駆動するパルス幅変調された信号ドライバを制御するコントローラの概念ブロック図である。

符号の説明

５ 発光素子／光エミッタ
６、７ 光トランジスタ／光検出器
１１ ノズル
１２、１３、３０、６０、７０、８０、９０ 光センサ（・デバイス）
１４ インク液滴
１５ プラテン
１７、１８ プーリ
１９ 基準マーク
２０ プリントヘッド
２１ エンコーダ
２２ エンコーダ・センサ
２３ キャリッジ
２４ キャリッジ・レール／ロッド
２５ ハウジング
２６ カートリッジ
２８ 走査方向
２９ ベルト
３１、３３、５１、５２、５３、５４、６２、７１、８１、９１、９２ 抵抗器
４０、１１０ 補償回路
４２ 光センサ・デバイス
４３ 検出器出力
５０ はしご形回路網
５６、５７、５８、５９ スイッチ
６１、７２、８３、９３ 可変減衰器

Claims (22)

1. センサ補償機能を備えた光センサ・デバイスであって、
   電源からのエミッタ入力に応じて、一定光信号レベルの光信号を発する、光エミッタと、
   前記光信号を検出し、検出した該光信号に応じて、電圧レベル、電圧降下、又は検出トリガレベルである出力関数を有する検出器出力を出力するために設けられた、光検出器と、
   調整可能な減衰設定値を有して、前記光センサ・デバイスに可変感度をもたらす、可変減衰器と、
   調整動作中、前記可変減衰器の前記減衰設定値を調整して、前記光センサ・デバイスの前記可変感度を調整可能に変更し、前記検出器出力の前記出力関数が所定値を超える減衰設定値を決定し、これに応じて、一定の減衰設定値に前記可変減衰器を設定して、一定差で前記所定値よりも優れた出力関数を伴った検出器出力を生じさせる、コントローラと、
   を備える、前記光センサ・デバイス。
2. 前記電源が電圧源である、請求項１に記載の光センサ・デバイス。
3. 前記電源が交換信号である、請求項１に記載の光センサ・デバイス。
4. 前記電源がパルス幅変調信号であり、前記可変減衰器がパルス幅変調信号ドライバを含み、前記減衰設定値が前記パルス幅変調信号のデューティ・サイクルの設定値である、請求項１に記載の光センサ・デバイス。
5. 前記可変減衰器が、前記電源と前記光エミッタとの間に電気的に接続されて前記エミッタ入力をもたらすプルアップ抵抗器であり、該プルアップ抵抗器が、抵抗値範囲にわたり段階値によって調整することで前記光信号レベルを変更することのできるはしご形回路網抵抗器である、請求項１に記載の光センサ・デバイス。
6. 前記光検出器が、エミッタ・リード及びコレクタ・リードを含み、前記可変減衰器が、電圧源と前記コレクタ・リードとの間に接続されたプルアップ抵抗器であって、可変エミッタ共通増幅器を形成する、請求項１に記載の光センサ・デバイス。
7. 前記光検出器が、エミッタ・リード及びコレクタ・リードを含み、前記可変減衰器が、接地と前記エミッタ・リードとの間に接続されたはしご形回路網抵抗器であって、可変コレクタ共通増幅器を形成する、請求項１に記載の光センサ・デバイス。
8. 前記光検出器が、ベース・リード、エミッタ・リード、及びコレクタ・リードを含み、前記可変減衰器が、前記ベース・リードと前記エミッタ・リードとの間に接続されたはしご形回路網抵抗器であって、可変ベース接続回路を形成する、請求項１に記載の光センサ・デバイス。
9. 前記光センサ・デバイスがページ位置センサであり、前記調整動作がページ位置感知動作の一部である、請求項１に記載の光センサ・デバイス。
10. 前記光センサ・デバイスがカラー位置合わせセンサであり、前記調整動作がカラー位置合わせ動作の一部である、請求項１に記載の光センサ・デバイス。
11. 前記光センサ・デバイスがエンコーダを感知するためのものであり、前記調整動作が前記エンコーダの感知に基づいている、請求項１に記載の光センサ・デバイス。
12. 前記コントローラが、前記センサ補償機能が所望のセンサ性能を達成するには不十分である場合、さらに警告状態を識別することができる、請求項１に記載の光センサ・デバイス。
13. 請求項１に記載の光センサ・デバイスを有する、サーマル・インクジェット・プリンタ。
14. 請求項１に記載の光センサ・デバイスを有する、ゼログラフィック複写装置。
15. 光エミッタと、光検出器と、調整可能な減衰設定値を有する可変減衰器と、前記減衰設定値を調整するコントローラとを備える光センサを、汚染又は感知カラーの影響について補償する方法であって、
    媒体上の前記光センサを、位置決めして起動させることにより作動させることを含み、前記光エミッタが、前記媒体に向けて光信号を発するために設けられ、前記光検出器が、前記媒体から前記光信号を検出し、且つ検出した該光信号に応じて、電圧レベル、電圧降下、又は検出トリガレベルである出力関数を有する検出器出力を出力するために設けられ、
    前記可変減衰器の前記減衰設定値を減衰値範囲にわたり離散的段階値によって調整して、前記検出器出力の前記出力関数を変更することを含み、
    前記検出器出力の変化する前記出力関数を所定値と比較することと、前記検出器出力の前記出力関数が前記所定値を超える減衰設定値を決定することとを含み、
    前記可変減衰器の減衰を設定して、一定差で前記所定値を超えるレベルに前記検出器出力の前記出力関数を再設定することを含む、
    前記方法。
16. 故障表示を設定して、前記センサ補償機能が前記所定値を達成するには不十分であることを示すことをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記可変減衰器がパルス幅変調信号ドライバを含み、前記減衰設定値が前記パルス幅変調信号ドライバのデューティ・サイクル設定値である、請求項１５に記載の方法。
18. 前記光センサがページ位置センサであり、調整動作がページ位置感知動作の一部であり、前記媒体が記録媒体である、請求項１５に記載の方法。
19. 前記光センサがカラー位置合わせセンサであり、調整動作がカラー位置合わせ動作の一部であり、前記媒体が記録媒体である、請求項１５に記載の方法。
20. 前記光センサがエンコーダを感知するためのものであり、調整動作が前記エンコーダの感知に基づいており、前記媒体が線形ストリップ・エンコーダ或いは回転ディスク・エンコーダである、請求項１５に記載の方法。
21. サーマル・インクジェット・プリンタによって用いられると共に、前記光センサにおけるインクの霧による汚染を補償するために用いられる、請求項１５に記載の方法。
22. ゼログラフィック複写装置によって用いられると共に、前記光センサにおける印刷汚染を補償するために用いられる、請求項１５に記載の方法。

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