JP4864896B2 - 液体ジェット器具のための光学的近接センサならびにそのようなセンサを備えた液体ジェット器具 - Google Patents

Description

本発明は、液体ジェットを噴射する液体ジェット器具のための光学的近接センサに関するものであり、また、そのような光学センサを備えた液体ジェット器具に関するものである。

より詳細には、本発明は、液体ジェットを噴射するスプレーヘッドを備えた液体ジェット器具に対して取り付け得るよう構成された光学的近接センサに関するものであって、この場合、光学的近接センサは、このセンサ自体と、液体噴射対象をなす所定表面と、の間の距離を評価するように機能する。

特に、特許文献１には、そのような光学センサを備えた書込器具が開示されている。光学センサは、例えば、赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）から形成することができる。この発光ダイオードは、所定表面に向けて入射光ビームを送出する。これにより、その所定表面上に光スポットを形成する。その後、例えば、フォトダイオードが、反射光ビームを受領し、その後、反射光ビームを表す信号を送出する。反射光ビームを表す信号は、その後、プロセッサユニットによって分析される。これにより、光学センサと所定表面との間の距離が測定される。これにより、液体スプレーヘッドの駆動または停止が制御され、これにより、例えば書込表面といったような所定表面上への特定量の液体の噴射または非噴射が制御される。

公知の書込器具においては、光学センサの発光部材は、スプレーヘッドの近傍のいずれの場所においても書込器具内に設置することができる。受光部材も、また、スプレーヘッドの近傍に位置している限りにおいては、異なるものとし得る任意の支持体上に設置される。よって、様々な発光部材および受光部材を次々と設置することが、発光部材および受光部材を常に同じ相対的位置関係で配置する必要性のために、液体ジェット器具上への光学センサ全体の取付を複雑化していることは、理解されるであろう。発光部材および受光部材の相対的位置関係に関する不確実さは、光学センサと所定表面との間の距離を評価するに際して、誤差を引き起こしかねない。そして、それは、また、液体ジェット器具どうしの間にわたっての光学センサの感度を変えてしまう。
仏国特許出願公開第２ ８４１ ４９８号明細書

本発明の目的は、上記の技術的問題点を軽減し得るよう、光学センサおよび液体ジェット器具を提案することであり、その場合、光学センサは、より信頼性の高いものであり、単純なものであり、さらに、光学センサどうしの間にわたっても、よって、液体ジェット器具どうしの間にわたっても、常に同じ態様でもって所定表面と光学センサとの間の距離を評価し得るものである。

この目的のために、本発明は、光学的近接センサを提供するものであり、
−第１面および第２面を有したプリント回路であるとともに、少なくとも１つの発光部材および少なくとも１つの受光部材が設置され、さらに、これら発光部材および受光部材により、センサと所定表面との間の距離を測定し得るものとされた、プリント回路と；
−このプリント回路の第２面上に設置された中間部分であるとともに、プリント回路の発光部材および受光部材を受領するための少なくとも２つの貫通穴が形成されている中間部分と；
−貫通穴のうちの少なくとも一方をカバーする保護手段であるとともに、光の焦点合わせを可能とし得るよう、発光部材および受光部材によって使用されている光の波長に適合した光学特性を有している保護手段と；
を具備し、
−プリント回路と中間部分とに、貫通穴が形成され、これら貫通穴が、スプレーヘッドからの液体の噴射を可能とする通路を形成し得るよう、互いに位置合わせされている。

これらの構成によって、光学センサを形成している発光部材および受光部材は、一部に対して配置された同じプリント回路上に体系的に配置されている。これにより、プリント回路の剛直さのために、および／または、中間部分の剛直さのために、相対的位置関係を規定することができる。よって、センサの感度が改良される。なおかつ、プリント回路基板上へとまたはプリント回路ストリップ上へと電気部材を組み立てる従来技術を使用することにより、光学センサを製造コストを低減することができる。加えて、中間部分の存在により、また、保護手段の存在により、比較的脆弱であるような発光部材および受光部材を保護するという保護機能を提供することができる。これにより、それら発光部材および受光部材が回復不能なほどの損傷を受けてしまうという事態を、回避することができる。なおかつ、センサの使用時には、保護手段の光学的特性により、光学的機能が提供される。そのような光学的特性は、例えば書込媒体といったような所定表面上への光の焦点合わせを可能とし得るよう、使用されている光の波長に適合したものとされる。最後に、これらの構成により、プリント回路と中間部分と保護手段とは、互いに組み立てて固定することができる。これにより、事前に組み立てられたユニットをなす光学的センサを得ることができる。これにより、このような事前組立ユニットを、書込器具内に直接的に配置することができる。その場合、光学センサを通しての液体の噴射を可能にする通路を提供することができる。加えて、液体ジェット器具の液体スプレーヘッドも、また、プリント回路の第２面上に配置することができ、通路に対して直面した状態とすることができる、あるいは、通路の内部にさえ配置することができる。これにより、様々な発光部材および様々な受光部材を、液体スプレーヘッドのごく近傍に配置することができる。これにより、スプレーヘッドと所定書込表面との間の距離の関数として、液体を噴射すべき状況であるかどうかを正確に評価することができる。

本発明の好ましい実施形態においては、以下の様々な構成のうちの１つまたは複数の構成が、さらに使用される。

−プリント回路が、中間部分に対して配置された剛直なボードと、好ましくはプリント回路の第１面上に形成された導電性トラックと、を備えているという構成。

−プリント回路が、中間部分に対して固定されたフレキシブルなストリップとされ、プリント回路には、好ましくはこのプリント回路の第２面上に形成された導電性トラックが形成されているという構成。

−導電性トラックが、発光部材および受光部材に対して電力を供給し得るとともに、少なくとも１つの受光部材からプロセッサユニットへの信号伝達を行うという構成。

−プリント回路と中間部分とが、接着性結合によって互いに固定されているという構成。

−中間部分と保護手段とが、接着性結合によって互いに固定されているという構成。

−プリント回路の第２面には、複数の発光部材および複数の受光部材が設けられ、中間部分には、複数の発光部材および複数の受光部材を受領するための複数の貫通穴が形成され、保護手段が、複数の貫通穴をカバーしているという構成。

−保護手段が、透明プレートとされているという構成。

−透明プレートが、中間部分上に透明材料をオーバーモールドすることによって直接的に得られたものであるという構成。

−屈折率の不連続性を最小化し得るよう、保護手段と、発光部材および受光部材と、の間には、屈折率適合材料が配置されているという構成。

−屈折率適合材料が、シリコーンをベースとしたゴムから形成されているという構成。

−保護手段が、少なくとも１つの発光部材を受領している少なくとも１つの貫通穴をカバーし、保護手段が、発光部材からの光を所定表面上へと焦点合わせさせ得るよう、使用されている光の波長に適合した光学特性を有しているという構成。

−保護手段が、少なくとも１つの受光部材を受領している少なくとも１つの貫通穴をカバーし、保護手段が、少なくとも１つの受光部材に向けて反射光を焦点合わせさせ得るよう、使用されている光の波長に適合した光学特性を有しているという構成。

−少なくとも２つの受光部材を具備し、保護手段が、少なくとも２つの受光部材のうちの１つのものに向けて、第１態様でもって、反射光を焦点合わせさせ得るよう構成された第１領域と、少なくとも２つの受光部材のうちの他のものに向けて、第１態様とは異なる第２態様でもって、反射光を焦点合わせさせ得るよう構成された第２領域と、を備え、これにより、少なくとも２つの受光部材の各々によって受領される各光が、互いに異なる特性を有しているという構成。

−保護手段の第１領域が、あるプロファイルを有した第１面を有し、保護手段の第２領域が、プロファイルとは異なるプロファイルを有した第２面を有しているという構成。

−少なくとも１つの発光部材と少なくとも１つの受光部材との間に、光バリアが配置されているという構成。これにより、発光部材によって放出された光が、および、センサ内において拡散または反射された光が、受光部材へと直接的に届くことがなく、距離の評価に擾乱を引き起こすことがない。

−中間部分が、プリント回路に対向している面とは反対側に位置した前面を有し、この前面においては、貫通穴が開口しており、光バリアが、少なくとも１つの発光部材を受領している貫通穴の出口と、少なくとも１つの受光部材を受領している貫通穴の出口と、の間において、中間部分の前面上に配置された突起を備えているという構成。

−突起が、前面を横断して延在しており、これにより、前面を、発光部材を受領するすべての貫通穴が開口している第１部分と、受光部材を受領するすべての貫通穴が開口している第２部分と、に分割しているという構成。

−保護手段が、少なくとも１つの一体部材を備え、この一体部材が、発光部材を受領する貫通穴だけを、あるいは、受光部材を受領する貫通穴だけを、カバーしているという構成。これにより、発光手段からの光が、保護手段内において多重反射されて受光手段へと届くことを、防止することができる。

−保護手段には、プリント回路の貫通穴および中間部分の貫通穴に対して位置合わせされた貫通穴が形成されているという構成。

−中間部分の貫通穴が、少なくとも１つの発光部材から放出された光を最適に案内し得るような形状とされた、および／または、少なくとも１つの受光部材によって受領される光を最適に案内し得るような形状とされた、壁を備えているという構成。

加えて、本発明は、さらに、液体ジェット器具であって、液体スプレーヘッドと、プロセッサユニットと、上述したような光学的近接センサと、を具備した液体ジェット器具を提供する。

本発明の他の特徴点および利点は、添付図面を参照しつつ、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示としての好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより、明瞭となるであろう。

種々の図においては、同様の参照符号は、同一の部材または同様の部材を示している。

図１は、この例においては、第１端部２ａと第２端部２ｂとの間にわたって延在する実質的に管状の部材を含む書込器具１の態様とされたような、液体ジェット器具１を示している。管状部材２は、中空の内部空間を画定する内壁２３と、使用者が手で把持するように構成された外壁２２と、を備えている。

管状部材２の内壁２３によって画定される中空の内部空間は、液体のリザーバ３と、液体を噴射するための噴射システム４と、を備えている。噴射システムは、リザーバ３と直接的に関連している。液体のリザーバ３は、管状部材２内の中空の内部空間において取り外し可能な状態で取り付けられており、これは、液体を使い切った後で別のリザーバに交換され得るようにするためである。器具の使用法によっては、当該リザーバに入れられる液体がインクからなることもあり、また器具が修正器具として使用される場合には、インク消去用液体またはインクマスキング液体であり、あるいは器具が接着剤の塗布器または噴射器として使用される場合には、接着剤からなることもある。噴射システム（あるいは、スプレーシステム）４は、チャネル３１を介して液体リザーバ３と直接的に接続された液体供給チャネル４１と、噴射システムの供給チャネル４１の端部に配置された噴射ヘッド４３の動作および動作停止を制御し得るように構成された電気信号発生器４２と、によって形成される。

本例においては、噴射ヘッド４３は、管状部材２の端部２ａに配置された少なくとも１つの噴射ノズル４３を有した熱効果型噴射ヘッドとされている。噴射ヘッドは、他の任意のタイプの噴射ヘッドから構成することができる。特に、より高い効率を有している静電型の噴射ヘッドから構成することができる。管状部材２の端部２ａは、管状部材２の中央部をなす内壁２３上において当該中央部内に直接的に嵌合されたエンドピースによって、構成することができる。エンドピ−ス２ａには、端部オリフィス２ｃが形成されている。この端部オリフィス２ｃを通して、噴射ヘッド４３は、液滴７を、所定表面８上へと、噴射することができる。所定表面８は、ここで考慮している例においては、例えば紙シートといったような書込表面から形成されている。

液体ジェット器具は、さらに、プロセッサユニット６を備えている。プロセッサユニット６は、電気信号（または電気パルス）を発生させるための発生器４２を動作させ得るよう構成されている。これにより、噴射システムのスプレーノズル４３は、離間して位置している媒体８上へと液滴７を噴射することができる。端部２ｂにおいては、管状部材２の中空内部空間は、さらに、電源１０を収容している。電源１０は、例えば１つのバッテリから形成されている、あるいは、２つのバッテリからさえ形成することができる。バッテリは、充電式のものとも、また、そうではないものとも、することができる。スイッチ１１をオン位置へと切り替えることにより、書込器具を構成している様々な電気的構成部材を起動させることができる。管状部材２の端部２ｂは、例えば、管状部材２の中心部に対して着脱可能に取り付けられるキャップの形態とすることができる。これにより、消耗した２つのバッテリ１０を、新品のバッテリへと、交換することができる。

その端部２ａにおいては、管状部材２には、さらに、光学的近接センサ５が設けられている。光学的近接センサ５は、管状部材２の端部２ａの貫通オリフィス２ｃの内部に設置し得るよう構成されている。光学的近接センサ５は、このセンサ５自体と、液滴７の噴射対象をなす書込媒体８との間の距離を評価（あるいは、測定）するように、機能する。

本発明による光学的近接センサ５につき、図２および図３を参照して、以下において、より詳細に説明する。図２および図３は、光学的近接センサ５の第１実施形態の２つの変形例を示している。

図２には、光学的近接センサ５の第１実施形態の一例が示されており、このセンサは、プリント回路１２を備えている。公知なように、プリント回路１２は、剛直なボード１２を備えている。このボード１２は、管状部材２の内部を向いている第１面１２ａと、第２面１２ｂと、を備えている。第２面１２ｂ上には、複数の導電性トラック１３が設けられており、これら導電性トラック１３に対して、発光部材１４および受光部材１５が電気的に接続されている。発光部材および受光部材は、液体ジェット器具の使用時には、書込媒体８に向けられる。

ここに考慮される例においては、プリント回路基板１２は、あるいはより厳密には、プリント回路基板１２の第２面１２ｂは、２つの発光部材１４と、４つの受光部材１５と、を備えている。当然のことながら、プリント回路基板１２の第２面１２ｂは、単一の発光部材１４と、単一の受光部材１５と、を備えることができる。以下に詳細に説明するように、プリント回路基板１２の第１面１２ａにも、複数の導電性トラック（図面には示されていない）が設けられる。これによっても、発光部材（１４）や受光部材（１５）に対して電力を供給したり、また、受光部材１５からプロセッサユニット６へと信号を伝達したり、することができる。

光学センサ５は、さらに、プリント回路基板の第２面１２ｂ上に固定され得るものとされた中間部分１６を備えている。例えば、中間部分１６には、厚さ全体にわたって貫通した状態で２つの貫通穴１６ａと２つの貫通穴１６ｂとが形成されている。２つの貫通穴１６ａは、２つの発光部材１４を受領するためのものであり、２つの貫通穴１６ｂは、一対をなす受光部材１５を受領するためのものである。中間部分１６は、好ましくは剛直なものとされ、例えば、プラスチック材料から形成される。しかしながら、プリント回路１２が剛直なボードとされているこの実施形態においては、中間部分を弾性体から形成することを、想定することができる。

光学センサ５は、さらに、保護手段１７を備えている。保護手段１７は、ここに考慮される例においては、中間部分１６の全体をカバーするものとされている。これにより、発光部材（１４）および受光部材（１５）を外部から保護することができる。保護手段１７は、さらに、発光部材（１４）および受光部材（１５）によって使用されている光の波長に適合した光学特性を備えている。これにより、光を、書込媒体８上へと焦点合わせすることができる。より厳密には、光を、書込媒体８上において液滴７の噴射対象をなすポイント的領域上へと、焦点合わせすることができる。

図２から理解されるように、プリント回路基板１２と、中間部分１６と、保護手段１７と、には、それぞれ貫通穴（１８，１９，２０）が形成されている。これら貫通穴は、互いに位置合わせされている。これにより、プリント回路基板１２の第１面１２ａの直後の背面側の配置されたスプレーヘッド４３からの液体を噴射させ得る通路を形成することができる。貫通穴（１８，１９，２０）によって形成された通路は、また、液体噴射システム４のスプレーヘッド４３を、部分的にまたは全体的に、受領することができる。

図２に示す例においては、保護手段１７は、透明なプレートまたはパッチ２１の形態とされている。プレート２１は、面２１ａを有している。この面２１ａは、中間部分１６のうちの、固定的に取り付けられ得るよう構成された面１６ｃの形状に対して、相補的な形状のものとされている。すなわち、中間部分１６のうちの、プリント回路１２とは反対側に位置しかつオリフィス２ｃを向いた面の形状に対して、相補的な形状のものとされている。透明プレート２１は、中間部分１６の貫通穴１６ａ，１６ｂに対して位置合わせされた領域を有している。これにより、２つの発光部材１４から放出された光を書込媒体８に向けて焦点合わせし得るとともに、書込媒体８によって反射されて受光部材１５へと向かう光量を最大化することができる。それら領域は、機械加工によって形成することができる、あるいは、他の手法で形成することができる。

保護手段１７は、また、小さな複数の透明パッチによって形成することもできる。その場合、各パッチは、中間部分１６のそれぞれ対応する貫通穴１６ａまたは１６ｂに配置される。

例示するならば、発光手段１４は、縦型キャビティ表面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）タイプのレーザーダイオードによって、あるいは、書込媒体８に向けて入射光ビームＦＩ（図１参照）を送出する赤外線ＬＥＤによって、形成することができる。これにより、書込媒体８上に光スポットを形成することができる。形成された反射光ビームは、受光部材１５によって受領される。受光部材１５は、例えば、レシーバーフォトトランジスタまたはフォトダイオードから形成される。受光部材１５は、その後、受領した光を表す電気信号を、プロセッサユニットに対して送出する。プロセッサユニットにより、近接センサ５と書込媒体８との間の距離を評価することができる。

加えて、本発明の他の特徴点によれば、中間部分１６は、金属製表面層によって被覆されたプラスチック材料から形成することができる。これにより、貫通穴１６ａ，１６ｂの壁のところにおいては、発光部材１４および受光部材１５の周囲に、反射面が形成される。これにより、発光および受光を案内し得るとともに最適化することができる。

図２から理解されるように、貫通穴１６ａおよび／または１６ｂの壁は、例えば実質的な円錐形状態といったような、形状とすることができる。これにより、発光部材によって発光された光および受光部材によって受領される光に関する案内を最適化することができる。

加えて、中間部分１６上に透明プレート２１を固定する前に、屈折率適合材料を、貫通穴１６ａ，１６ｂの内部に配置することができる。これにより、発光部材１４および受光部材１５と、書込器具の外部と、の間における屈折率の不連続性を回避することができるあるいは低減させることができる。屈折率適合材料は、例えば、シリコーンをベースとしたゴムから形成することができる。

プリント回路基板１２と、中間部分１６と、透明プレートまたはパッチ２１とは、接着性結合によって、互いに固定することができる。

この実施形態の他の例においては、プレートまたはパッチ２１は、適切な光学特性を有した透明材料を中間部分１６上へとオーバーモールドすることによって、直接的に得ることができる。

よって、光学的近接センサ５は、書込器具（図１を参照）の端部２ａに形成された開口２ｃの中に取り付けられ得るよう構成された事前組立ユニットを形成する。プリント回路基板１２と中間部分１６と透明プレート２１とが円形という形状のものである場合には、結果として得られる光学的近接センサ５は、書込器具の端部２ａに形成された開口２ｃの中へと、接着性結合によって、あるいは他の任意の適切な手段によって、直接的に固定することができる。

光学的近接センサは、あるいはより厳密には、プリント回路基板１２と中間部分１６と透明プレート２１とは、例えば、約３ｍｍという外径を有することができ、貫通穴１８，１９，２０によって形成された通路は、インクスプレーヘッド４３からのインクを通過させ得るよう、約０．６ｍｍという直径を有することができる。結果として得られる光学センサ５の合計厚さは、およそ１ｍｍとすることができる。加えて、スプレーヘッド４３に複数のスプレーノズルが設けられている場合には、貫通穴（１８，１９，２０）によって形成された通路は、円形以外の任意の形状を有することができ、例えば楕円形状や矩形形状を有することができる。

図３は、光学的近接センサ５の第１実施形態の第２変形例を示している。この例においては、プリント回路基板１２の面１２ｂは、単一の発光部材１４と、２つの受光部材１５と、を有している。発光部材および受光部材は、例えばワイヤといったような適切な電気接続によって、導電性トラック１３に対して接続されている。導電性トラック１３は、プリント回路基板１２の第１面１２ａ上に直接的に形成された他の導電性トラックに対して接続されている。第１プリント回路基板１２の第１面１２ａ上の導電性トラックの機能は、発光部材１４および受光部材１５に対して電力を供給することであるとともに、受光部材１５からプロセッサユニット６へと信号を伝達することである。

この第２変形例においては、中間部分１６には、したがって、発光部材１４を受領するための単一の貫通穴１６ａと、プリント回路基板１２の受光部材１５を受領するように機能する２つの貫通穴１６ｂと、が設けられている。

この例においては、保護手段１７は、また、例えば接着性結合によってといったような手法によって中間部分１６上へと直接的に取り付けられた透明プレートまたはパッチ２１によって、形成されている。図３から理解されるように、パッチ２１には、あるいはより厳密には、パッチのうちの、書込媒体８を向くことが意図された面２１ｂには、中間部分１６の貫通穴１６ａ，１６ｂと位置合わせさせた位置に、発光部材１４から放出された光を書込媒体８に向けて焦点合わせし得るとともに、書込媒体８によって反射されて受光部材１５へと向かう光量を最大化し得るような領域２１ｃが形成されている。それら領域は、機械加工によって形成することができる、あるいは、他の手法で形成することができる。

加えて、図３から理解されるように、液体スプレーシステム４の液体スプレーヘッド４３は、プリント回路基板１２の第１面１２ａに対してまたは第１面１２ａの近傍に対して直接的に配置されている。例えば、スプレーヘッド４３には、４つのスプレーノズル４３ａを設けることができる。これらスプレーノズル４３ａは、プリント回路基板１２の貫通穴１８と中間部材１６の貫通穴１９と透明プレートまたはパッチ２１の貫通穴２０とによって形成された通路に対して直接的に対向して配置される。当然のことながら、スプレーヘッド４３は、単一のスプレーノズル４３ａを有することも、また、複数のスプレーノズル４３ａを有することも、できる。

図４および図５は、本発明による光学的近接センサ５の第２実施形態を示している。この実施形態は、基本的に、上記実施形態と同じ部材を使用している。したがって、相違点についてのみ、後述する。

この例においては、プリント回路１２は、バッキング部材として、フレキシブルなバッキングストリップを有している。このバッキングストリップは、プラスチック材料製のフレキシブルシートという態様とすることができ、第２面１２ｂ上に形成された導電性トラック１３を有している。

発光部材（１４）および受光部材（１５）は、プリント回路バッキングストリップ１２に対して固定され、導電性トラック１３に対して電気的に接続される。上記実施形態の場合と同様に、第２面１２ｂは、中間部分１６に対して位置合わせされる。より厳密には、第２面１２ｂは、中間部分１６の背面（符号は付されていない）に対して接着性結合によって固定される。プリント回路ストリップ１２上への発光部材（１４）および受光部材（１５）の取付は、それら部材どうしが互いに対して適正に位置合わせされることを保証する。また、中間部分１６に対してプリント回路ストリップを固定することは、中間部分の剛直さのために、発光部材および受光部材の向きを固定することを保証する。第１実施形態の場合と同様に、第２実施形態においても、所定媒体８と対しての距離を、正確に測定することができる。加えて、プリント回路１２に対するバッキング部材を構成するストリップは、厚さが薄いものであり、第１面１２ａ上に取り付けられるスプレーヘッド４３は、センサ５をなす各構成部材を貫通している貫通穴（１８，１９，２０）によって形成されたスプレーチャネルの出口に対して、より近い。プリント回路ストリップ１２の使用は、また、プリント回路と一体的に形成されたタブ１２ｃを介することによってセンサとプロセッサユニット６との間の電気的接続を確立し得るという利点をもたらす。タブ１２ｃは、器具の管状ボディの内壁２３に沿って後端２ｂに向けて湾曲しつつ戻ることができる。

発光部材１４は、第１実施形態の発光部材に類似している。しかしながら、方向性の赤外ビームを放出するという特性を有している。そのため、所定媒体８上において光を焦点合わせする目的で、発光部材１４に対向した光学的手段を配置する必要がない。

この実施形態においては、何らの保護手段が、発光部材１４が受領されている貫通穴１６ａをカバーしていない点に留意する必要がある。なぜなら、貫通穴の深さと、使用されているダイオードの方向性特性とが、ダイオードが損傷を受けてしまうというリスクを制限するからである。しかしながら、当然の如く、発光部材１４を保護するための保護手段を形成するための光学部材を設置することができる。

この第２実施形態においては、２つの受光部材１５が、プリント回路ストリップ１２上に設けられているとともに、貫通穴１８に関して実質的に互いに反対側に配置されている。これにより、受光部材１５どうしを互いに離間することができる。２つの受光部材１５のうちのそれぞれ対応するものを受領するための貫通穴１６ｂは、単一部材光学部材（あるいは、ワンピース光学部材）２１によって、カバーされている。単一部材光学部材２１は、センサのすべての受光部材１５のための保護手段を形成する。このようにして、いずれの受光部材に関しても、損傷を受けてしまうことを回避し得るとともに、貫通穴１６ｂ内に残留するかもしれないいかなる残片によっても周波数が擾乱を受けてしまうことを回避することができる。これにより、受光手段からプロセッサユニット６へと伝達される電気信号が、所定媒体８によって反射された光に対して適合していないという事態を、回避することができる。上記実施形態の場合と同様に、保護手段１７は、発光部材１４によって放出される光の波長に適合した光学特性を有している。これにより、対応する受光部材に向けて反射光を焦点合わせすることができる。より詳細には、第２実施形態においては、保護手段１７を形成している単一部材光学部材２１は、透明でありかつ剛直なプラスチック材料から形成されており、単一部材光学部材２１の各面（２１ｅ，２１ｆ）は、それぞれ対応する受光部材１５を受領している貫通穴１６ｂをカバーする。各面（２１ｅ；２１ｆ）は、この例においては平面とされており、プリズムとして機能する。しかしながら、これら面は、凹状や凸状とすることができる。面（２１ｅ，２１ｆ）は、液体が噴射される距離に実質的に対応した同等の焦点距離のものとすることができる。しかしながら、好ましくは、面２１ｅの焦点距離ｆ１は、面２１ｆの焦点距離ｆ２と比較して、わずかに異なるものとすることができる。これにより、受光部材の各々によってプロセッサユニットに対して送られる信号は、同一の受光反射ビームに関して、互いに異なるものとなる。信号どうしの間の相違は、有利には、プロセッサユニット６によって使用することができる。これにより、所定距離範囲に関して、特に所定媒体８上へと液体を噴射することを意図した所定距離範囲に関して、距離測定の精度を向上させることができる。例えば、第１
焦点距離ｆ１を、液体噴射に関する最小距離に近いものとして選択し得るとともに、第２焦点距離ｆ２を、その最大距離を超えては液体噴射を行うことがないような最大距離に近いものとして選択することができる。プロセッサユニット６は、受光部材１５の各々から受領した様々な信号の加算および／または減算を行い、これにより、所定媒体８とスプレーヘッド４３との間の距離が、所望範囲の中央に対応しているかどうかを評価し、また、その距離が、許容可能な最大距離または最小距離に近いかどうかを評価する。これにより、実質的に幅広い距離範囲にわたって、正確な精度を確保することができる。この状況は、受光部材１５の各々の関して互いに同等に光を焦点合わせすような保護手段が使用されている場合には単一の公称距離近傍でしか正確な精度を確保し得ないこととは、相違する。

第２実施形態においては、中間部分１６に、中間部分の正面１６ｃから突出する突起が設けられている点に留意する必要がある。突起２５は、中間部分１６と一体的に形成されているものであって、発光部材１４と受光部材１５との間において光バリアを形成する。光学センサの寸法が小さくて発光部材（１４）および受光部材（１５）の間の間隔が約１ｍｍとされている場合には、距離評価時に、異常な測定値が観測され得る。突起２５によって光バリアを形成することにより、そのような異常測定値を、かなり低減させることができる。貫通穴（１６ａ，１６ｂ）をなす壁に加えて、突起２５は、光バリアを形成する。光バリアは、光学センサ５自体の内部において特に保護手段１７の内部において拡散および／または反射を引き起こすことによって、発光部材１４から放出された光の一部が受光部材１５によって直接的に受領されてしまうことを防止する。突起２５が中間部分１６に対して一体的なものとして形成されているという事実は、センサの構成部材の数を低減させる。しかしながら、変形例（図示せず）においては、バリア２５を、個別部材から形成することができ、付加的には、中間部分をなす材料とは異なる材料から形成することができる。これにより、光の拡散を停止させる程度を向上させることができる。

突起２５によって形成された光バリアは、実質的にディスク形状をなす光学センサの弦に沿って延在している。これにより、この光バリアは、中間部分１６の前面１６ｃを、発光部材１４を内部に受領するための貫通穴１６ａが開口している第１領域と、受光部材１５を内部に受領するための貫通穴１６ｂが開口している第２領域と、に分割している。よって、突起２５は、２つのタイプの部材の間において、すなわち、発光タイプの部材と受光タイプの部材との間において、単一のバリアを形成している。しかしながら、変化例においては、発光部材１４を受領する貫通穴１６ａの出口と、それぞれ対応する受光部材１５を受領する１つまたは複数の貫通穴１６ｂの出口と、の間において、より大きく延在するようなまたはより小さく延在するような、１つまたは複数のバリアを設けることができる。

同じ理由から、保護手段１７を構成する単一部材光学部材２１が、受光部材１５だけをカバーすることが好ましい、あるいはこれに代えて、発光部材１４だけをカバーすることが好ましい。図示の実施形態においては、単一部材２１は、すべての受光部材１５をカバーしている。しかしながら、変形例においては、複数の受光部材１５のうちのいくつかのものだけをカバーすることができる。当然のことながら、保護手段１７は、複数の単一部材光学部材を備えることができる。しかしながら、その場合には、１つまたは複数の発光部材１４をカバーしている部材は、受光部材１５をカバーしないことが好ましい。全く同様に、１つまたは複数の受光部材１５をカバーしている部材は、発光部材１４をカバーしないことが好ましい。

上記実施形態のうちの１つに基づいて構成された光学的近接センサ５は、液体ジェット器具の端部２ａのところに配置される。センサは、プリント回路の第１面および第２面（１２ａ，１２ｂ）を介して、プロセッサユニットＳに対して連結される。プロセッサユニット６は、例えば、光学的近接センサ５と媒体との間の距離が、書込媒体８上へと液滴７を噴射させ得るに適切な距離であると評価されたときには、スプレーシステム４のスプレーヘッド４３を活性化させることができる。逆に言えば、光学センサによって評価された距離が、所定の距離範囲内ではない場合には、プロセッサユニット６は、液滴７の噴射を活性化させないすなわち停止させることができる。

図１から理解されるように、管状部材２には、さらに、液体ジェット器具の移動または変位を検出するための移動検出手段または変位検出手段４０が設けられている。液体ジェット器具の移動または変位を検出するためのそのような移動検出手段または変位検出手段４０は、例示するならば、プロセッサユニット６に対して直接的に接続された加速度計４０によって形成することができ、管状部材２の内部の任意の場所に配置することができる。例示するならば、加速度計は、管状部材の端部２ｂに配置することができる。これにより、使用者が液体ジェット道具を使用する際に、最大の振幅でもって移動させることができる。

液体ジェット器具または書込器具１に変位検出手段または移動検出手段４０が設けられている場合には、プロセッサユニット６は、まず最初に、光学的近接センサ５が、このセンサ自体と書込媒体８との間の距離が適切な範囲内であることを評価または決定するとともに、その次に、加速度計４０が、管状部材２の移動を検出した際に、液体スプレーヘッド４３を活性化させることができる。

いずれの場合においても、書込器具は、国際公開第２００４／００２７５１号パンフレットおよび米国特許出願第２００４／０５２５６９号明細書にも対応している上記特許文献１に記載された態様でもって、動作することができる。

加えて、書込器具１の光学的近接センサ５およびプロセッサユニット６は、プロセッサユニット６が、光学的近接センサ５によって実施された様々な測定結果をメモリ内に格納し得るように、構成することができる。プロセッサユニット６は、例えば、光学的近接センサ５が、所定時間間隔でもって繰返し的に距離評価または測定操作を実行するように、光学的近接センサ５を制御することができる。例えば、時間間隔は、０．１ミリ秒〜１ミリ秒という範囲とすることができる。これにより、プロセッサユニット６は、測定された様々な距離の値どうしを比較することができる。これにより、距離の違いが、書込媒体８に対しての書込器具の移動を表したものであるかどうかを決定することができる。その場合、プロセッサユニット６が、光学センサ５によって評価された距離が適切な範囲内にあることを決定し、なおかつ、測定距離どうしの間に差がないことに基づいて書込器具が移動したことを決定した場合には、プロセッサユニット６は、例えばスプレーヘッド４３に対して送出する制御信号の周波数および／または振幅を変調するといったような手法によって、スプレーヘッド４３の動作を制御するおよび／または変更することができる。

本発明による光学的近接センサを備えた液体ジェット器具を概略的に示す断面図である。 光学的近接センサの第１実施形態の第１変形例における様々な構成部材を示す分解斜視図である。 光学的近接センサの第１実施形態の第２変形例を、器具の液体スプレーヘッドの近傍上にあるいは近傍内に配置した状況で、一部を破断して示す斜視図である。 光学的近接センサの第２実施形態における様々な構成部材を示す分解斜視図である。 光学的近接センサの第２実施形態を、器具の液体スプレーヘッドの近傍上にあるいは近傍内に配置した状況で、一部を破断して示す斜視図である。

符号の説明

１ 液体ジェット器具
５ 光学的近接センサ
６ プロセッサユニット
８ 所定表面
１２ プリント回路
１２ａ 第１面
１２ｂ 第２面
１３ 導電性トラック
１４ 発光部材
１５ 受光部材
１６ 中間部分
１６ａ 貫通穴
１６ｂ 貫通穴
１６ｃ 前面
１７ 保護手段
１８ 貫通穴
１９ 貫通穴
２０ 貫通穴
２１ 透明プレート、一体部材
２１ｅ 第１領域、第１面
２１ｆ 第２領域、第２面
２５ 光バリア、突起
４３ スプレーヘッド

Claims (22)

1. 光学的近接センサ（５）であって、
   液体ジェットを噴射するスプレーヘッド（４３）を有した液体ジェット器具（１）に対して取り付けられ得るよう構成され、
   このセンサ自体と、液体の噴射対象をなす所定表面（８）と、の間の距離を評価するように機能し、
   −第１面（１２ａ）および第２面（１２ｂ）を有したプリント回路（１２）であるとともに、少なくとも１つの発光部材（１４）および少なくとも１つの受光部材（１５）が設置され、さらに、これら発光部材および受光部材により、前記センサと前記所定表面（８）との間の距離を測定し得るものとされた、プリント回路（１２）と；
   −このプリント回路（１２）の前記第２面（１２ｂ）上に設置された中間部分（１６）であるとともに、前記プリント回路（１２）の前記発光部材（１４）および前記受光部材（１５）を受領するための少なくとも２つの貫通穴（１６ａ，１６ｂ）が形成されている中間部分（１６）と；
   −前記貫通穴（１６ａ，１６ｂ）のうちの少なくとも一方をカバーする保護手段（１７）であるとともに、光の焦点合わせを可能とし得るよう、前記発光部材（１４）および前記受光部材（１５）によって使用されている光の波長に適合した光学特性を有している保護手段（１７）と；
   を具備し、
   前記プリント回路（１２）と前記中間部分（１６）とに、貫通穴（１８，１９）が形成され、
   これら貫通穴（１８，１９）が、前記スプレーヘッド（４３）からの液体の噴射を可能とする通路を形成し得るよう、互いに位置合わせされていることを特徴とするセンサ。
2. 請求項１記載のセンサにおいて、
   前記プリント回路（１２）が、前記中間部分（１６）に対して配置された剛直なボードと、前記プリント回路（１２）の前記第１面（１２ａ）上に形成された導電性トラック（１３）と、を備えていることを特徴とするセンサ。
3. 請求項１記載のセンサにおいて、
   前記プリント回路（１２）が、前記中間部分（１６）に対して固定されたフレキシブルなストリップとされ、
   前記プリント回路（１２）には、このプリント回路の前記第２面（１２ｂ）上に形成された導電性トラック（１３）が形成されていることを特徴とするセンサ。
4. 請求項２または３記載のセンサにおいて、
   前記導電性トラック（１３）が、前記発光部材（１４）および前記受光部材（１５）に対して電力を供給し得るとともに、前記少なくとも１つの受光部材（１５）からプロセッサユニット（６）への信号伝達を行うことを特徴とするセンサ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサにおいて、
   前記プリント回路（１２）と前記中間部分（１６）とが、接着性結合によって互いに固定されていることを特徴とするセンサ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサにおいて、
   前記中間部分（１６）と前記保護手段（１７）とが、接着性結合によって互いに固定されていることを特徴とするセンサ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサにおいて、
   前記プリント回路（１２）の前記第２面（１２ｂ）には、複数の発光部材（１４）および複数の受光部材（１５）が設けられ、
   前記中間部分（１６）には、前記複数の発光部材（１４）および前記複数の受光部材（１５）を受領するための複数の貫通穴（１６ａ，１６ｂ）が形成され、
   前記保護手段（１７）が、前記複数の貫通穴（１６ａ，１６ｂ）をカバーしていることを特徴とするセンサ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサにおいて、
   前記保護手段（１７）が、透明プレート（２１）とされていることを特徴とするセンサ。
9. 請求項８記載のセンサにおいて、
   前記透明プレート（２１）が、前記中間部分（１６）上に透明材料をオーバーモールドすることによって直接的に得られたものであることを特徴とするセンサ。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のセンサにおいて、
    屈折率の不連続性を最小化し得るよう、前記保護手段（１７）と、前記発光部材（１４）および前記受光部材（１５）と、の間には、屈折率適合材料が配置されていることを特徴とするセンサ。
11. 請求項１０記載のセンサにおいて、
    前記屈折率適合材料が、シリコーンをベースとしたゴムから形成されていることを特徴とするセンサ。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のセンサにおいて、
    前記保護手段（１７）が、前記少なくとも１つの発光部材（１４）を受領している前記少なくとも１つの貫通穴（１６ａ）をカバーし、
    前記保護手段（１７）が、前記発光部材からの光を前記所定表面（８）上へと焦点合わせさせ得るよう、使用されている光の波長に適合した光学特性を有していることを特徴とするセンサ。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載のセンサにおいて、
    前記保護手段（１７）が、前記少なくとも１つの受光部材（１５）を受領している前記少なくとも１つの貫通穴（１６ｂ）をカバーし、
    前記保護手段（１７）が、前記少なくとも１つの受光部材（１５）に向けて反射光を焦点合わせさせ得るよう、使用されている光の波長に適合した光学特性を有していることを特徴とするセンサ。
14. 請求項１３記載のセンサにおいて、
    少なくとも２つの受光部材（１５）を具備し、
    前記保護手段（１７）が、
    前記少なくとも２つの受光部材（１５）のうちの１つのものに向けて、第１焦点距離（ｆ１）でもって、反射光を焦点合わせさせ得るよう構成された第１領域（２１ｅ）と、
    前記少なくとも２つの受光部材（１５）のうちの他のものに向けて、前記第１焦点距離（ｆ１）とは異なる第２焦点距離（ｆ２）でもって、反射光を焦点合わせさせ得るよう構成された第２領域（２１ｆ）と、
    を備え、
    これにより、前記少なくとも２つの受光部材（１５）の各々によって受領される各光が、前記少なくとも１つの発光部材（１４）から放出された後に反射された同一の反射光に対して互いに異なる特性を有していることを特徴とするセンサ。
15. 請求項１４記載のセンサにおいて、
    前記保護手段（１７）の前記第１領域が、あるプロファイルを有した第１面（２１ｅ）を有し、
    前記保護手段（１７）の前記第２領域が、前記プロファイルとは異なるプロファイルを有した第２面（２１ｆ）を有していることを特徴とするセンサ。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載のセンサにおいて、
    前記少なくとも１つの発光部材（１４）と前記少なくとも１つの受光部材（１５）との間に、光バリア（２５）が配置されていることを特徴とするセンサ。
17. 請求項１６記載のセンサにおいて、
    前記中間部分（１６）が、前記プリント回路（１２）に対向している面とは反対側に位置した前面（１６ｃ）を有し、
    この前面（１６ｃ）においては、前記貫通穴（１６ａ，１６ｂ）が開口しており、
    前記光バリア（２５）が、前記少なくとも１つの発光部材（１４）を受領している貫通穴（１６ａ）の出口と、前記少なくとも１つの受光部材（１５）を受領している貫通穴（１６ｂ）の出口と、の間において、前記中間部分（１６）の前記前面（１６ｃ）上に配置された突起を備えていることを特徴とするセンサ。
18. 請求項１７記載のセンサにおいて、
    前記突起（２５）が、前記前面（１６ｃ）を横断して延在しており、これにより、前記前面を、前記発光部材（１４）を受領するすべての貫通穴（１６ａ）が開口している第１部分と、前記受光部材（１５）を受領するすべての貫通穴（１６ｂ）が開口している第２部分と、に分割していることを特徴とするセンサ。
19. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載のセンサにおいて、
    前記保護手段（１７）が、少なくとも１つの一体部材（２１）を備え、
    この一体部材が、前記発光部材（１４）を受領する貫通穴（１６ａ）だけを、あるいは、前記受光部材（１５）を受領する貫通穴（１６ｂ）だけを、カバーしていることを特徴とするセンサ。
20. 請求項１〜１９のいずれか１項に記載のセンサにおいて、
    前記保護手段（１７）には、前記プリント回路（１２）の前記貫通穴（１８）および前記中間部分（１６）の前記貫通穴（１９）に対して位置合わせされた貫通穴（２０）が形成されていることを特徴とするセンサ。
21. 請求項１〜２０のいずれか１項に記載のセンサにおいて、
    前記中間部分（１６）の前記貫通穴（１６ａ，１６ｂ）が、前記少なくとも１つの発光部材（１４）から放出された光を最適に案内し得るよう円錐形状とされた、および／または、前記少なくとも１つの受光部材（１５）によって受領される光を最適に案内し得るよう円錐形状とされた、壁を備えていることを特徴とするセンサ。
22. 液体ジェット器具（１）であって、
    液体スプレーヘッド（４３）と、
    プロセッサユニット（６）と、
    請求項１〜２１のいずれか１項に記載された光学的近接センサ（５）と、
    を具備していることを特徴とする液体ジェット器具。

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