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JP4529878B2 - 光学センサ、インクカートリッジ及びインクジェット装置 - Google Patents

光学センサ、インクカートリッジ及びインクジェット装置 Download PDF

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Description

本発明は、インクの識別等に利用可能な光学センサ、該光学センサを備えたインクカートリッジ及びインクジェット装置に関するものである。
近年、インクジェット方式によるプリンタは、写真と同等の印刷品質が実現できるようになり、さらに印刷物の耐久性も向上している。これにはプリンタの機械的性能の向上はもちろんだが、インクの性能、品質の向上及び各インクの特性に基づく色調制御技術の進歩によるところが大きい。
このようなインクジェット方式のプリンタが普及するに従い、種々の特性をもったインクが開発され、インクの種類も多品種化している。インクが多品種化する中で印刷品質を保証するためには、インクの識別が必要になる。
インクを識別する方法としては、例えば特許文献１〜２に開示されたものが知られている。特許文献１では、Ｒ，Ｇ，Ｂの光をカートリッジ内のインクに向けて順次投射し、その反射光量を比較することでインクの吸光特性（インクの色）を識別し、カートリッジが正しい位置にセットされているかを判別している。また、特許文献２では、ヘッドのインク流路を光路が横切るように受光素子及び発光素子を配置し、光の透過光量からインクの有無や濃度を判定している。
特開２００４−６６７４３号公報 特開２００３−６３０１３号公報
しかしながら、特許文献１〜２の光学センサでは、大まかな色の違いや濃度の変化等は識別できるが、微妙な色調の差等の厳密なインク品質（印刷品質）の保証は難しい。また、同じ色のインクであっても成分が異なるものを使用した場合には、ノズル孔にインクが詰まったり、インクの吐出動作がうまくいかなくなったりする場合もある。なお、このような問題はインクの種類を識別する場合に限らず、種々の対象物を識別する場合に共通に生じる問題である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、インク等の対象物を精度良く識別することのできる光学センサ、及びこのような光学センサを備えたインクカートリッジ及びインクジェット装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の光学センサは、対象物を識別するための光学センサであって、前記対象物が該対象物とは別に吸光特性を調節された光吸収部材を含み、前記光吸収部材を光学的に識別することにより前記対象物を識別する光学センサであって、前記対象物に対し前記光吸収部材の吸収波長域にピーク波長を有する参照光を照射する発光素子と、前記対象物を透過した前記参照光を受光する受光素子と、前記発光素子及び前記受光素子を基板面上に備える集積回路基板と、を有することを特徴とする。
本発明おいては、対象物に識別標識としての光吸収部材（特定の波長の参照光を吸収する色素や染料等；本明細書ではこの光吸収部材をインク等に含まれる色素等と区別して「識別マーカー」ということがある）を含有させ、この光吸収部材を識別することによって対象物の種類等を識別する。ここで、光吸収部材の吸光特性は、対象物の吸光特性とは別に調節されている。例えば対象物が印字用のインクである場合には、インクに含まれる色材とは別に光吸収部材の吸光特性が調節される。この吸光特性には、吸光ピーク波長や吸光度等が含まれ、対象物に含まれる色材等の吸光ピーク波長や吸光度等とは異なるものとなっている。この光吸収部材の吸光特性は、光吸収部材の種類及び量（濃度）によって任意に制御できるため、対象物自体の微妙な吸光特性の違いによって対象物の種類等を識別する従来の方法に比べて、精度の高い識別が可能となる。
本発明においては、前記光吸収部材の吸光ピーク波長が赤外域に存在するものとすることができる。
この構成によれば、例えば光吸収部材として、可視光域では吸光度がゼロに近く、赤外域でピーク状の波長吸収特性を持つものを用いることで、対象物の色を損なわないようにすることができる。
本発明においては、前記光吸収部材として、それぞれ異なる波長の光を吸収する複数の光吸収部材を有し、前記発光素子として、それぞれ複数の前記光吸収部材の吸光ピーク波長に対応したピーク波長を有する複数の発光素子を有し、前記複数の光吸収部材の前記参照光に対する吸光度の比又はこれから算出される前記複数の光吸収部材の濃度の比に基づいて前記複数の光吸収部材を識別し、その識別結果に基づいて前記対象物を識別するものとすることができる。
この構成によれば、単一の参照光を用いて光吸収部材を識別する場合に比べて、正確な識別が可能になる。すなわち、単一の参照光を用いて識別を行なう場合には、参照光を対象物に透過させる前後の参照光の光量変化を検出することになるが、この場合、対象物を収容する容器等の吸収によって透過光量が大きく変化することがあるので、正確な識別が難しくなる場合があるが、複数の参照光の吸光度の比（透過光量の比）に基づいて識別を行なう場合には、容器等の吸収は全ての参照光について同程度の割合で生じるため、吸光度の比としての検出誤差はそれ程大きなものとはならない。したがって、それぞれの光吸収部材の吸光度の比（すなわち光吸収部材の濃度比）を適切に調節すれば、検出誤差を殆ど生じさせずに正確に対象物の種類等を識別することが可能になる。
本発明においては、前記発光素子が転写技術により集積回路基板に接合されているものとすることができる。
このような転写技術によって得られる発光素子は非常に小さなものであるため（例えば、数百μｍ四方以下の面積と数十μｍ以下の厚さをもつもの）、コンパクトな構成でありながら、高い発光機能を有した集積回路基板を実現することができる。
また、転写技術で作製された発光素子の厚みは非常に薄いので、例えば発光素子として面発光レーザや発光ダイオードを作製した場合には、参照光として放射される上面側の光だけでなく、化合物半導体層側に放射される下面側の光も外部に取り出すことができる。すなわち、発光部を形成した化合物半導体基板を転写技術に用いずにそのまま発光素子として利用する場合には、活性層の下に厚い化合物半導体層（化合物半導体基板）が存在するため、活性層から集積回路基板側（化合物半導体層側）に光が放射されても、その光は殆ど化合物半導体層に吸収されてしまい、外部に取り出すことができない。したがって、発光素子から放射される光をモニターして自動制御（Auto Power Control ;APC）を行なう場合には、上面側（集積回路基板とは反対側）に放射された参照光の一部を反射させる等、モニターを行なうための特別な受光光学系が必要となる。
一方、転写技術で作製された発光素子の場合は、化合物半導体基板の表層部を剥離して発光素子を形成するため、化合物半導体層の厚みが非常に薄くなり、集積回路基板側に発した光は化合物半導体層によって殆ど吸収されずに外部に取り出すことができるようになる。したがって、集積回路基板側にこの光をモニターするモニター用受光素子を設けておけば、特別な受光光学系を設けなくても容易に自動制御を行うことが可能になる。しかも、このような光は、本来は化合物半導体基板に吸収されるべき無駄な光であるため、これをモニター光として利用することにより、光の有効利用が可能になる。
さらに、発光素子を形成するための基板（化合物半導体基板等）は何度でも再利用できるので、発光素子自体のコストも十分に低減することができる。
本発明においては、前記発光素子が面発光レーザ又は発光ダイオードからなるものとすることができる。
この構成によれば、放射光の波長幅が狭く、波長も正確に選べるため、参照光として非常に適したものが得られる。また、放射される光の広がりが小さく、指向性が強いことも吸光透過計測の参照光として適している。さらに、発光素子として端面発光レーザを用いた場合に比べて、よりコンパクトな構成を実現することができる。
本発明においては、前記集積回路基板の前記発光素子が接合される部分に、前記発光素子から前記集積回路基板側に放射された前記参照光をモニターするモニター用受光素子が設けられているものとすることができる。
この構成によれば、センサ機能に寄与しない集積回路基板側への発光をモニター用の光として利用することができる。
本発明においては、前記集積回路基板に、前記モニター用受光素子で受光された光（モニター光）の光量に基づいて前記発光素子の発光量を制御する電流制御回路が設けられているものとすることができる。
この構成によれば、周囲の温度の変化や素子劣化等の経年変化に関係なく、発光素子の発光量を所望の範囲に制御することができる。また、電流制御回路が発光素子又は受光素子の近傍に配置されるので、モニター光に基づいたより高速且つ正確な制御が可能になる。
本発明においては、前記集積回路基板に、前記モニター用受光素子で受光された光の信号を増幅するアンプ回路が設けられているものとすることができる。
この構成によれば、発光素子の発光量の制御を精度良く行なうことができる。
本発明においては、前記複数の発光素子が前記対象物に対して時分割で前記参照光を照射するものとすることができる。
この構成によれば、複数の発光素子について受光素子を共通化することができるため、光学センサの小型化が図られる。
本発明においては、前記集積回路基板に、前記受光素子で受光した前記参照光の透過光量を記憶するメモリーが設けられているものとすることができる。
この構成によれば、それぞれの参照光の透過光量を容易に比較することができる。
本発明においては、前記受光素子が半導体成膜技術により前記集積回路基板上に直接形成されているものとすることができる。
この構成によれば、転写技術を用いて受光素子を転写配置する場合に比べて、広い面積の受光素子を形成することができる。このため、複数の発光素子に対して受光素子を共通化する場合に参照光を受光し易くなり、また感度も良好なものとなる。
本発明においては、前記集積回路基板が、プリント配線された絶縁基板上に実装されているものとすることができる。
この構成によれば、光学センサの取り扱い性を向上させることができる。例えば、絶縁基板が可撓性のフィルム基板である場合には、これを対象物を収容する容器等に巻きつけて使用することができ、これにより取り付け面積の小さい小型の光学センサを実現することができる。
本発明においては、前記発光素子又は前記受光素子が、前記参照光を透過する樹脂によって封止されているものとすることができる。
この構成によれば、発光素子又は受光素子を水分や酸素等から保護でき、光学センサの機械的強度も高めることができる。
本発明のインクカートリッジは、上述した本発明の光学センサを有するインクカートリッジであって、前記光学センサが、前記対象物として、前記インクカートリッジ内に収容されたインクを識別することを特徴とする。
この構成によれば、インクの種類を正確に識別でき、インクジェット装置本体への取り付け間違い等を防止することのできるインクカートリッジを提供することができる。
本発明においては、前記インクカートリッジが、前記発光素子から放射された前記参照光を透過する部材によって構成されると共に、前記光学センサが前記インクカートリッジの外壁に取り付けられているものとすることができる。
この構成によれば、光学センサの取り扱いが容易で且つコンパクトな構成のインクカートリッジを提供することができる。
本発明においては、前記インクカートリッジの外壁と前記発光素子又は前記受光素子との間に、前記外壁と同等の屈折率を有する樹脂が充填されているものとすることができる。
この構成によれば、外壁界面での反射や屈折による光のロスを低減することができる。
本発明のインクジェット装置は、上述した本発明の光学センサ又はインクカートリッジを有するインクジェット装置であって、前記光学センサが、前記対象物として、インクカートリッジ内に収容されたインクを識別することを特徴とする。
この構成によれば、インクカートリッジの取り付け間違いによる印刷品質の低下や、間違ったインクを供給することによるインクジェットヘッドの損傷等を防止することのできるインクジェット装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせている。
［第１の実施の形態］
［インクジェット装置］
図１は、本発明の第１実施形態に係るインクカートリッジを備えたインクジェット装置の概略斜視図である。また、図２は、インクカートリッジを含む印刷ユニットの要部を示す分解斜視図である。
図１に示すように、インクジェット装置１００は、インクカートリッジを搭載したキャリッジ１０１と、インクジェット式記録ヘッド１０６とを備えている。
キャリッジ１０１は、ガイド部材１０２に支持され、タイミングベルト１０３を介してステップモータ１０４に接続されており、プラテン１０５に対して平行に往復動可能とされている。このキャリッジ１０１の下面にはインクジェット式記録ヘッド１０６が搭載され、上面には印刷ユニット１０７が脱着自在に搭載されている。
図２に示すように、印刷ユニット１０７は、インクカートリッジ１１０と、該インクカートリッジ１１０を搭載するキャリッジ１０１とを備えている。
キャリッジ１０１は、上部に開放する箱型の形状を有しており、記録用紙１０９（図１参照）に対向する下面にインクジェット式記録ヘッド１０６（以下、単にヘッドという）が設けられている。ヘッド１０６には、インクカートリッジ１１０の下面の供給口１１２に対向する部分に、複数のインク供給針１０８が立設されている。これらのインク供給針１０８は、上記供給口１１２内に挿入されてインクカートリッジ１１０からインクの供給を受けるものである。インク供給針１０８に供給されたインクは図示略のフィルタを介してヘッド１０６のノズル（図示略）まで導かれるようになっている。
インクカートリッジ１１０の外壁１１０ａには、インクカートリッジ１１０の内部のインクを識別するための光学センサ１１１が取り付けられている。
光学センサ１１１は、インクカートリッジ１１０内のインク１２０に参照光を照射する発光素子１１３と、インクカートリッジ１１０内のインク１２０を透過した参照光を受光する受光素子１１４と、これら発光素子１１３及び受光素子１１４と電気的に接続された集積回路基板１１５と、該集積回路基板１１５と電気的に接続されたプリント配線基板１１６と、を有している。
この光学センサ１１１は、インクカートリッジ１１０内に収容されたインク１２０に参照光を照射し、その吸光度を測定することによってインク１２０の種類等を識別するものである。特に、参照光として、インクに含まれる識別マーカー１２１，１２２の吸収波長に対応したピーク波長を有する光を用い、識別マーカー１２１，１２２を光学的に識別することによりインク１２０の種類等を識別することを特徴としている。
ここで、識別マーカーとは、特定の波長の光（参照光）に対して吸光度を生じるような色素や染料等の光吸収部材をいう。識別マーカーの吸光特性は、対象物であるインク１２０の吸光特性、すなわちインクの溶媒やインクに含まれる色材の吸光特性とは別に調節される。この吸光特性には、吸光ピーク波長や吸光度等が含まれ、インク１２０に含まれる色材等の吸光ピーク波長や吸光度等とは異なるものとなっている。この識別マーカーの吸光特性は、該識別マーカーの種類及び量（濃度）によって任意に制御することができる。
このような識別マーカーとしては、インク１２０の色を損なわないよう可視光域では吸光度がゼロに近く、赤外域でピーク状の波長吸光特性を持つものが好適である。インクカートリッジ１１０内のインク１２０には、それぞれ吸光ピーク波長の異なる複数（本実施形態では２種類）の識別マーカー１２１，１２２が含まれている。
発光素子１１３には、インクに含まれる複数種類の識別マーカーに対応して、それぞれ異なる波長の参照光を放射する複数の発光素子１１３ａ，１１３ｂが含まれている。これらの発光素子１１３ａ，１１３ｂとしては、面発光レーザが好適である。特に放射光の波長幅が狭く、波長も正確に選べるため、参照光として非常に適している。また、放射される光の広がりが小さく、指向性が強いことも吸光透過計測の参照光として適している。さらに、発光素子として端面発光レーザを用いた場合に比べて、よりコンパクトな構成を実現することができる。ただし、面発光レーザの代わりに発光ダイオードを用いることも可能である。
発光素子１１３ａ，１１３ｂは、微小なタイル形状の半導体デバイス（微小タイル状素子）であり、例えば、厚さ１μｍから２０μｍ、縦横の大きさ数十μｍから数百μｍの四角形板状部材である。発光素子１１３ａ，１１３ｂは、シリコン基板等からなる集積回路基板１１５の上面、すなわち集積回路基板１１５の表面であってインクカートリッジ１１０の外壁に対向する面、に接着されている。これらは、ＳＵＦＴＬＡ（Surface Free Technology by Laser Ablation）（登録商標）と呼ばれる転写技術を用いて集積回路基板１１５上に接合されたものである。
発光素子１１３ａ及び１１３ｂとしては、それぞれ対応する識別マーカーの吸光ピーク波長に対応するピーク波長を有するものが選択されている。例えば、第１発光素子１１３ａは、インクに混合する第１識別マーカーの吸光ピーク波長（第１波長）である８１４ｎｍの参照光を放射し、第２発光素子１１３ｂは、第２識別マーカーの吸光ピーク波長（第２波長）である８７０ｎｍの参照光を放射するように構成されている。ここで、８１４ｎｍの参照光を放射する第１発光素子１１３ａは、例えば面発光レーザの活性層としてＧａＡｓ量子井戸を用いることにより作製することができる。また、８７０ｎｍの参照光を放射する第２発光素子１１３ｂは、面発光レーザの活性層としてＧａＡｓ層を用いることにより作製することができる。
別の例として、第１波長として８５０ｎｍ、第２波長として９７０ｎｍの参照光を使用することも可能である。この場合、８５０ｎｍの参照光を放射する第１発光素子１１３ａは、面発光レーザの活性層としてＧａＡｓ量子井戸を用いることにより作製することができる。また、９７０ｎｍの参照光を放射する第２発光素子１１３ｂは、面発光レーザの活性層としてＩｎＧａＡｓ量子井戸を用いることにより作製することができる。
光学センサ１１１は、このようなピーク波長の異なる複数の参照光をインクカートリッジ１１０の外壁越しに内部のインク１２０へ照射し、インク１２０を透過したそれぞれの参照光の強度（すなわち吸光度）を比較することで、インク１２０の種類等を識別する。このような識別方法を採用した場合、識別マーカー１２１，１２２の吸光特性は該識別マーカー１２１，１２２の種類及び量によって任意に制御できるため、インク自体の微妙な吸光特性の違いによってインク１２０の種類等を識別する従来の方法に比べて、精度の高い識別が可能となる。また、インク１２０の種類、すなわちインク１２０の特性を正確に特定することで、それに合わせた色調制御が可能となり、印刷品質を保証することが可能になる。また、インクカートリッジ１１０の取り付け間違いが生じた場合にユーザに知らせることもでき、さらに、透過光量の変化によりインクカートリッジ１１０内のインクが空になったことも検出することができる。
なお、光学センサ１１１はインクカートリッジ１１０の外壁に装着されるため、インクカートリッジ１１０の外壁材料としては、発光素子１１３から放射される参照光を十分に透過するような材料が使用される。また、光学センサ１１１の取り付け位置は、インク終了検出が容易にできること、及びインク終了検出時のインク残量ができるだけ少ないことを考慮して、インクカートリッジ１１０の形状に合わせて適宜選択することができる。例えば、インクカートリッジ１１０の底面近傍や、インク取り出し口の近傍、或いはインク取り出し口へ繋がる最終流路の途中等が好ましい。
受光素子１１４は、発光素子１１３ａ及び発光素子１１３ｂに共通の受光素子である。この受光素子１１４に対しては、例えば発光素子１１３ａ及び発光素子１１３ｂから照射された参照光は時分割で交互に入射されるようになっている。この受光素子１１４としては、フォトダイオードが好適であるが、フォトトランジスタを用いることもできる。
また、受光素子１１４は、半導体成膜技術により集積回路基板１１５上に直接形成されることが望ましい。受光素子の場合、シリコン基板上に十分な性能のものが形成できるため、発光素子のように転写技術を用いて転写配置する必要はなく、むしろ集積回路基板１１５上に直接形成することで、ＳＵＦＴＬＡ等の転写技術を用いる場合に比べて広い面積の受光素子を形成することができるからである。特に本実施形態の場合は受光素子が複数の発光素子に対して共通化されているため、大面積の受光素子とすることで、参照光の受光が容易になり、感度も良好になる。ただし、転写技術によって集積回路基板１１５上に転写配置することも可能である。
本実施形態の場合、受光素子１１４と発光素子１１３ａ，１１３ｂとがインクカートリッジ外壁の同一面１１０ａ上に並べて配置されるため、それに対向するインクカートリッジ１１０の内壁１１０ｂには、発光素子１１３ａ，１１３ｂから放射された光を受光素子１１４側に反射する反射板１１７が設けられている。すなわち、発光素子１１３ａ，１１３ｂから放射された参照光はインクカートリッジ１１０の外壁１１０ａ、インク１２０、反射板１１７、インク１２０、外壁１１０ａを経由して受光素子１１４へ導かれるようになっている。なお、この反射板１１７は、インクカートリッジ１１０の外壁が参照光を十分に透過する材料で形成される場合には、インクカートリッジ１１０の外壁に配置することもできる。
集積回路基板１１５は、シリコン基板に、インク吸光度検出用の受光素子、電流制御回路、アンプ回路、判定回路、Ｉ／Ｏ回路、不揮発性メモリー等のうち少なくとも一の機能を有する集積回路を形成したものである。また、集積回路基板１１５は、シリコン基板ではなく、ガラス基板やプラスチック基板等に、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor ;TFT）等を形成したものでもよい。本実施形態では、インク吸光度検出用の受光素子１１４と、電流制御回路、アンプ回路、Ｉ／Ｏ回路、不揮発性メモリー、そしてこれらの回路を総合的に制御するコントローラ回路とを搭載している（図５及び図６を参照）。また、集積回路基板１１５の表面の所望の位置に発光素子１１３ａ，１１３ｂを接着することで、光学センサ１１１を構成する発光素子１１３ａ，１１３ｂ、受光素子１１４、集積回路を一つに統合している。
集積回路基板１１５は、プリント配線された絶縁基板であるプリント配線基板１１６上に実装されている。プリント配線基板１１６としては、ガラスエポキシ基板、フレキシブル配線板（Flexible Printed Circuit; FPC）、プラスチック、ガラス等が使用できる。ガラスエポキシ基板は取り扱いが簡単なうえ安価であるので好適である。また、フレキシブル配線板には、ポリイミドフィルム、ガラスクロス、アラミドフィルム等があるが、いずれも薄く柔軟性に富むので容易に曲げることができる。そのため、インクカートリッジ１１０の外壁に巻きつけて設置することも可能になる。
プリント配線基板１１６は、インクカートリッジ１１０の外壁に取り付けられている。このプリント配線基板１１６には、インクカートリッジ１１０をインクジェット装置本体に取り付けたときに、当該インクジェット装置本体に搭載されている制御回路１５０（図６参照）と電気的に接続される電気的接点が設けられており、この電気的接点を介して、インクジェット装置本体から電源供給を受けたり、情報のやり取りをしたりすることができるようになっている。
図３は、プリント配線基板１１６とインクカートリッジ１１０との接合部分を拡大した図である。
図３に示すように、プリント配線基板１１６は、発光素子１１３及び受光素子１１４をインクカートリッジ１１０側に向けて、インクカートリッジ１１０の外壁に装着されている。また、インクカートリッジ１１０の外壁１１０ａと、発光素子１１３ａ，１１３ｂ及び受光素子１１４との間には、外壁１１０ａと同等の屈折率を有する樹脂１１９が充填されており、これにより外壁界面での反射や屈折による光のロスを低減できるようになっている。
図４は、集積回路基板１１５と発光素子１１３ａ，１１３ｂとの接合部分を拡大した図である。
図４に示すように、集積回路基板１１５の２つの発光素子１１３ａ，１１３ｂが接合されている部分には、発光素子１１３ａ，１１３ｂから集積回路基板１１５側に放射された光の光量をモニターするモニター用受光素子１１８ａ，１１８ｂが設けられている。これらのモニター用受光素子１１８ａ，１１８ｂとしてはフォトダイオードやフォトトランジスタ等が使用でき、例えばインク吸光度検出用の受光素子１１４（以下、インク吸光度検出用受光素子ともいう）と共通の工程によって集積回路基板１１５上に形成することができる。本実施形態においては、発光素子１１３ａ，１１３ｂは、集積回路基板１１５に設けられたモニター用受光素子１１８ａ，１１８ｂの上に接着されたものとなっている。
発光素子１１３ａ，１１３ｂである面発光レーザや発光ダイオードは、上面方向（集積回路基板１１５とは反対の方向）に光を放射するが、同時にその光量に比例した強度の光を下面方向（集積回路基板１１５の方向）に向かっても放射する。上面方向に放射される光Ｌａ，Ｌｂと下面方向に放射される光Ｍａ，Ｍｂの強度比は、強度に依らず一定であり、その値は発光素子１１３ａ，１１３ｂの構造設計によって決まる。したがって、モニター用受光素子１１８ａ，１１８ｂで下面方向の光Ｍａ，Ｍｂの強度を測定すれば、上面方向に放射している参照光Ｌａ，Ｌｂの強度を知ることができる。さらに、この原理を利用して自動制御（Auto Power Control ;APC）を行なうことができる。
図５は、電流制御回路１３０による自動制御を説明するためのブロック図である。
なお、図５では、発光素子１１３ａと発光素子１１３ｂとを特に区別せずに、発光素子１１３と記載している。同様に、モニター用受光素子１１８ａとモニター用受光素子１１８ｂをモニター用受光素子１１８としている。さらに、上面方向に放射される光（参照光）Ｌａ，Ｌｂを上面側放射光Ｌとし、下面方向に放射される光（モニター光）Ｍａ，Ｍｂを下面側放射光Ｍと記載している。
先に述べたように、発光素子１１３においては下面方向にも光Ｍが放射され、モニター用受光素子１１８に入射する。そしで、モニター用受光素子１１８には発光素子１１３の光出力に比例した電流が流れる。モニター回路１３２は、モニター用受光素子１１８を流れる電流の大きさに応じた出力制御信号をドライバ回路１３１へ出力する。ここで、モニター回路１３２は、所定の基準値とモニター用受光素子１１８を流れる電流の大きさとを比較して、その電流が所望の一定値となるように、すなわち発光素子１１３の光出力が所望の一定値となるように、出力制御信号を生成する。この出力制御信号に応じた光出力となるようにドライバ回路１３１は発光素子１１３を駆動させる。これらにより、発光素子１１３の光出力は、周囲の温度の変化及び経時変化等にかかわらず所望の一定値に保つことができる。
次に、光学センサ１１１を用いたインクの識別方法を図２及び図６を用いて説明する。
図６は、インクの識別方法を説明するためのブロック図である。
なお、図６では、発光素子１１３ａ（第１発光素子）の電流制御を行なう電流制御回路を第１電流制御回路１３０ａとし、発光素子１１３ｂ（第２発光素子）の電流制御を行なう電流制御回路を第２電流制御回路１３０ｂとしている。
インクジェット装置１００においては、インクカートリッジ取り付け完了時、装置起動時、或いは定期動作として、インクジェット装置本体のＣＰＵ１５２からコントローラ回路１５１にインセンシングの命令が入力される。
インセンシング命令が入力されたコントローラ回路１５１は、まず、インク吸光度検出用受光素子１１４に接続されたアンプ回路１４０を動作させる。
続いて、コントローラ回路１５１は第１電流制御回路１３０ａを動作させ、第１発光素子１１３ａを発光させる。これにより、第１発光素子１１３ａからインクカートリッジ１１０の外壁を通して内部のインク１２０に参照光Ｌａが照射される。
ここで、参照光Ｌａのピーク波長は、インク１２０内に混合された第１識別マーカー１２１の吸光ピーク波長と略一致しており、インク１２０に照射された参照光Ｌａは、第１識別マーカー１２１の濃度に応じた割合で減光され、所定の割合の参照光Ｒａのみがインク吸光度検出用受光素子１１４に入力される。そして、インク吸光度検出用受光素子１１４では、参照光Ｒａの受光光量（第１受光光量）に応じた電流が流れ、これがモニター信号（第１モニター信号）として検出される。
インク吸光度検出用受光素子１１４で検出された第１受光光量は、判定回路１５３と電気的に接続される不揮発性のメモリー１４１に記憶される。
以上の工程が終了したら、コントローラ回路１５１は第１電流制御回路１３０ａを停止する。
次に、コントローラ回路１５１は、第２電流制御回路１３０ｂを動作させ、第２発光素子１１３ｂを発光させる。これにより、これにより、第２発光素子１１３ｂからインクカートリッジ１１０の外壁を通して内部のインク１２０に参照光Ｌｂが照射される。
ここで、参照光Ｌｂのピーク波長は、インク１２０内に混合された第２識別マーカー１２２の吸光ピーク波長と略一致しており、インク１２０に照射された参照光Ｌｂは、第２識別マーカー１２２の濃度に応じた割合で減光され、所定の割合の参照光Ｒｂのみがインク吸光度検出用受光素子１１４に入力される。そして、インク吸光度検出用受光素子１１４では、参照光Ｒｂの受光光量（第２受光光量）に応じた電流が流れ、これがモニター信号（第２モニター信号）として検出される。
インク吸光度検出用受光素子１１４で検出された第２受光光量は、判定回路１５３と電気的に接続される不揮発性のメモリー１４１に記憶される。
以上の工程が終了したら、コントローラ回路１５１は第２電流制御回路１３０ｂを停止する。
以上により参照光Ｌａ，Ｌｂの透過光量を測定したら、判定回路１５３は、それらの透過光量（第１受光光量と第２受光光量）を比較して、インク１２０の種類やインク１２０の残量等を検出する。
図７は、インクの種類及びインクの残量を検出する方法を説明するための図である。
図７に示すように、第１識別マーカー１２１及び第２識別マーカー１２２は、それぞれ異なる波長域に吸光ピーク波長を有している。図７の例では、第１識別マーカー１２１の吸光ピーク波長は、参照光Ｌａのピーク波長である８１４ｎｍであり、第２識別マーカー１２２の吸光ピーク波長は、参照光Ｌｂのピーク波長である８７０ｎｍである。
判定回路１５３では、これらの吸光ピーク波長（８１４ｎｍ、８７０ｎｍ）における参照光Ｌａ及び参照光Ｌｂの吸光度を測定し、その吸光度の比又はそれから算出される第１識別マーカー１２１と第２識別マーカー１２２との濃度の比を算出する。そして、それを不揮発性メモリー１４１に記憶されたルックアップテーブルと比較して、インク１２０の種類を特定している。
例えば、図７（ａ）の例では、第１識別マーカー１２１の吸光度と第２識別マーカー１２２の吸光度は略１：２であり、図７（ｂ）の例では、第１識別マーカー１２１の吸光度と第２識別マーカー１２２の吸光度は略１：１０である。ルックアップテーブルには、これらの吸光度の比又はそれから算出される第１識別マーカー１２１と第２識別マーカー１２２との濃度の比と、インク１２０の種類とが対応づけされた状態で記憶されており、このルックアップテーブルの情報と実測された受光光量の情報とを比較することで、インク１２０の種類を正確に識別できるようになっている。
ここで、インクの種類とは、インク１２０の色、成分、製造年月日又は品質保証期限等の種々の特性に基づいたインクの種類をいう。例えば、赤色インク、青色インク、緑色インク、…等のインクの色の種類に応じて、第１識別マーカー１２１と第２識別マーカー１２２との吸光度の比をそれぞれ１：２、１：３、１：４…と規定し、それに応じて所定の濃度の識別マーカー１２１，１２２をインク１２０に混合している。或いは、顔料インク、染料インク…等のインクの成分の種類に応じて、第１識別マーカー１２１と第２識別マーカー１２２との吸光度の比をそれぞれ１：２、１：３…というように規定することもできる。ルックアップテーブルには、このようなインク１２０の種類に関する情報と、識別マーカー１２１，１２２による吸光度の比等に関する情報とが、１対１の関係で対応している。ただし、実際にはインクカートリッジ１１０の外壁での吸光特性や、反射板１１７での反射損失等があるので、これらによる参照光Ｌａ，Ｌｂの透過損失を考慮した上で、吸光度の比等が算出されるようになっている。
なお、本実施形態では、２種類の識別マーカー１２１，１２２を用いて１種類の情報（例えばインクの色）を得るようにしているが、３種類又はそれ以上の種類の識別マーカーを用いることで、複数種類の情報（例えば、インクの色とインクの成分）を同時に検出するようにしてもよい。例えば、３種類の識別マーカーを用いた場合には、第１識別マーカーと第２識別マーカーとの吸光度の比によりインク１２０の色を識別し、第１識別マーカーと第３識別マーカーとの吸光度の比によりインク１２０の成分を識別する、といったことも可能になる。
次に、図７（ｃ）の例では、第１識別マーカー１２１の吸光度と第２識別マーカー１２２の吸光度は略１：１であり、それぞれの大きさは略ゼロに近い状態となっている。このことは、参照光Ｌａ，Ｌｂがインク１２０によって殆ど吸収されていないこと、すなわち参照光Ｌａ，Ｌｂの光路上においてインク１２０の残量が非常に少なくなっていることを意味している。よって、このような吸光度の比又は吸光度の絶対値を検出することで、インク１２０の残量に関する情報も得られるようになっている。
図６に戻って、以上のようにしてインクの種類又はインクの残量等の情報を検出したら、判定回路１５３は、その検出された情報の結果（インクの種類の結果又はインク終了信号等）をインクジェット装置本体のＣＰＵ１５２へ出力する。インクジェット装置１００では、インクカートリッジ１１０に収容されたインク１２０がインクジェット装置１００に適合しないインクである場合には、メッセージ等によりユーザに対して注意を促す。例えば、カートリッジホルダにセットされるインク１２０の色が本来予定しているインクの色と異なる場合には、正しい色のカートリッジホルダにインクカートリッジ１１０をセットするように促す。また、インク１２０の成分が本来インクジェット装置１００で予定しているインクの成分と異なる場合には、正しいインクが収容されているインクカートリッジ１１０をセットするように改善を促す。さらに、インクカートリッジ１１０内のインク１２０の残量が少なくなった場合には、新しいインクカートリッジ１１０に取り替えるように注意を促す。
［光学センサの製造方法］
次に、光学センサ１１１の製造方法について説明する。
なお、本製造方法では、発光素子１１３ａ，１１３ｂとして化合物半導体デバイス（化合物半導体素子）を用い、これを集積回路基板１１５となるシリコン・ＬＳＩチップ上に接合する場合について説明するが、半導体デバイスの種類及びＬＳＩチップの種類は必ずしもこれに限定されない。また、本実施形態における「半導体基板」とは、半導体物質から成る物体をいうが、板形状の基板に限らず、どのような形状であっても半導体物質であれば「半導体基板」に含まれる。また、特に区別する場合を除いて、発光素子１１３ａ，１１３ｂを発光素子（又は微小タイル状素子）１１３、モニター用受光素子１１８ａ，１１８ｂをモニター用受光素子１１８と記載する。
＜第１工程＞
図８は、光学センサ１１１の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
図８において、基板１０は、半導体基板であり、例えばガリウム・ヒ素化合物半導体基板とする。基板１０における最下位層には、犠牲層１１を設けておく。犠牲層１１は、アルミニウム・ヒ素（ＡｌＡｓ）からなり、厚さが例えば数百ｎｍの層である。
例えば、犠牲層１１の上層には機能層１２を設ける。機能層１２の厚さは、例えば１μｍから２０μｍ程度とする。そして、機能層１２において機能部１３を作成する。この機能部１３は、発光素子１１３ａ，１１３ｂの動作部分を構成するものである。機能部１３としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、フォトダイオード（ＰＤ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、ヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）などが挙げられる。これらの機能部１３は、何れも基板１０上に多層のエピタキシャル層を積層して素子が形成されたものである。また、各機能部１３は、電極も形成し、動作テストも行う。
＜第２工程＞
図９は、光学センサ１１１の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
本工程においては、各機能部１３を分割するように分離溝２１を形成する。分離溝２１は、少なくとも犠牲層１１に到達する深さをもつ溝とする。例えば、分離溝の幅及び深さともに、１０μｍから数百μｍとする。また、分離溝２１は、後述するところの選択エッチング液が当該分離溝２１を流れるように、行き止まりなく繋がっている溝とする。さらに、分離溝２１は、碁盤のごとく格子状に形成することが好ましい。
また、分離溝２１相互の間隔を数十μｍから数百μｍとすることで、分離溝２１によって分割・形成される各機能部１３のサイズを、数十μｍから数百μｍ四方の面積をもつものとする。分離溝２１の形成方法としては、フォトリソグラフィとウェットエッチングによる方法、またはドライエッチングによる方法を用いる。また、クラックが基板に生じない範囲でＵ字形溝のダイシングで分離溝２１を形成してもよい。
分離溝２１の形成において、ウェットエッチングでは硫酸系エッチング液が使用でき、ドライエッチングでは塩素ガスが使用できる。分離溝２１はパターン寸法が大きく精度を必要としないので、エッチングマスクはフォトリソグラフィでなくてもよい。例えば、エッチングマスクとしてオフセット印刷なども使用できる。また、分離溝２１の形成においては、基板１０の結晶方位に対する分離溝２１の方位も重要となる。
＜第３工程＞
図１０は、光学センサ１１１の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
本工程においては、中間転写フィルム３１を基板１０の表面（機能部１３側）に貼り付ける。中間転写フィルム３１は、表面に粘着剤が塗られたフレキシブルな帯形状のフィルムである。
＜第４工程＞
図１１は、光学センサ１１１の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
本工程においては、分離溝２１に選択エッチング液４１を注入する。本工程では、犠牲層１１のみを選択的にエッチングするために、選択エッチング液４１として、アルミニウム・ヒ素に対して選択性が高い低濃度の塩酸を用いる。選択エッチング液４１としては低濃度のフッ酸も使えるが、選択性という点で塩酸を使う方が望ましい。
＜第５工程＞
図１２は、光学センサ１１１の製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
本工程においては、第４工程での分離溝２１への選択エッチング液４１の注入後、所定時間の経過により、犠牲層１１のすべてを選択的にエッチングして基板１０から取り除く。その後、分離溝２１及び犠牲層１１のあった部位に純水を注入してリンスする。
＜第６工程＞
図１３は、光学センサ１１１の製造方法の第６工程を示す概略断面図である。
第５工程で犠牲層１１が全てエッチングされると、基板１０から機能層１２が切り離される。そして、本工程において、中間転写フィルム３１を基板１０から引き離すことにより、中間転写フィルム３１に貼り付けられている機能層１２を基板１０から引き離す。
これらにより、機能部１３が形成された機能層１２は、分離溝２１の形成及び犠牲層１１のエッチングによって分割されて、所定の形状（例えば、微小タイル形状）の半導体素子（以下、「微小タイル状素子１１３」という）とされ、中間転写フィルム３１に貼り付け保持されることとなる。ここで、機能層の厚さが例えば１μｍから８μｍ、大きさ（縦横）が例えば数十μｍから数百μｍであるのが好ましい。ここで形成された微小タイル状素子１１３は、発光素子１１３ａ，１１３ｂに適用される。
また、機能層１２が切り離された基板１０は、機能部の形成に再利用することが可能である。そして、犠牲層１１を複数層あらかじめ設けておくことで、前述の第１工程から第６工程を繰り返し実行することができ、基板１０を再利用して、「微小タイル状素子１１３」を繰り返し作成することが可能となる。
＜第７工程＞
図１４は、光学センサ１１１の製造方法の第７工程を示す概略断面図である。
本工程においては、微小タイル状素子１１３が貼り付けられた中間転写フィルム３１を移動させることで、最終基板１１５の所望の位置に微小タイル状素子１１３をアライメントする。ここで、最終基板１１５はシリコン半導体からなり、その基板の表面にはインク吸光度検出用受光素子１１４とモニター用の受光素子１１８とが形成されている。また、最終基板１１５の所望の位置には、微小タイル状素子１１３を接着するための接着剤７３を塗布しておく。この接着剤７３は、微小タイル状素子１１３の接合される部分、すなわちモニター用受光素子１１８が形成された部分に塗布される。なお、図１４では、モニター用受光素子１１８を１つだけ記載しているが、実際には、発光素子１１３ａ及び発光素子１１３ｂが搭載される位置にそれぞれ受光素子１１８が形成されている。
＜第８工程＞
図１５は、光学センサ１１１の製造方法の第８工程を示す概略断面図である。
本工程においては、最終基板１１５の所望の位置にアライメントされた微小タイル状素子１１４を、中間転写フィルム３１越しに裏押しピン８１で押しつけて最終基板１１５に接合する。ここで、所望の位置には接着剤７３が塗布されているので、その最終基板１１５の所望の位置に微小タイル状素子１１３接着される。
なお、本工程では、最終基板１１５への微小タイル状素子１１３の接着方法として接着剤を用いたが、他の接着方法を用いてもよい。
＜第９工程＞
図１６は、光学センサ１１１の製造方法の第９工程を示す概略断面図である。
本工程においては、中間転写フィルム３１の粘着力を消失させて、微小タイル状素子１１３から中間転写フィルム３１を剥がす。
中間転写フィルム３１の粘着剤は、ＵＶ硬化性又は熱硬化性のものにしておく。ＵＶ硬化性の粘着剤とした場合は、裏押しピン８１を透明な材質にしておき、裏押しピン８１の先端から紫外線（ＵＶ）を照射することで中間転写フィルム３１の粘着力を消失させる。熱硬化性の接着剤とした場合は、裏押しピン８１を加熱すればよい。あるいは第６工程の後で、中間転写フィルム３１を全面紫外線照射するなどして粘着力を全面消失させておいてもよい。粘着力が消失したとはいえ実際には僅かに粘着性が残っており、微小タイル状素子１１３は非常に薄く軽いので中間転写フィルム３１に保持される。
＜第１０工程＞
本工程は、図示していない。本工程においては、加熱処理などを施して、微小タイル状素子１１３を最終基板１１５に本接合する。そして、微小タイル状素子１１３の電極と最終基板１１５上の回路を配線により電気的に繋ぎ、一つのＬＳＩチップを完成させる。
＜第１１工程＞
図１７は、光学センサ１１１の製造方法の第１１工程を示す概略断面図である。
本工程においては、上述の方法により製造された最終基板、すなわち集積回路基板１１５をプリント配線基板１１６上に実装する。集積回路基板１１５は、微小タイル状素子１１３（発光素子１１３ａ，１１３ｂ）が配置された側を上にしてプリント配線基板１１６上に実装するものとする。
次に、集積回路基板１１５の電極１１５ａ，１１５ｂとプリント配線基板１１６のプリント配線１１６ａ，１１６ｂとを配線１７０ａ，１７０ｂによって電気的に接続する。これらの接続方法としては、例えば特開２００４―２８１５３９号公報に記載された方法を用いることができる。すなわち、実装された集積回路基板１１５の側面の段差を覆うように樹脂等の絶縁材料でスロープ（斜面）１６０を形成し、そのスロープ１６０の表面に配線１７０ａ，１７０ｂを施して、集積回路基板１１５とプリント配線基板１１６とを電気的に接続することができる。こうすればワイヤーボンディングで接続する場合に比べて配線１７０ａ，１７０ｂの高さが小さくなり、集積回路基板１１５の高さと殆ど同じにすることができる。ただし、配線１７０ａ，１７０ｂの高さが問題とならない場合には、ワイヤーボンディングでこれらを接続することも可能である。
なお、配線１７０ａ，１７０ｂは、図示しないインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）から金属を含む液滴を吐出することにより金属パターンを形成する液滴吐出方式で形成することが好ましい。これにより、フォトリソグラフィ、エッチング等で金属パターンを形成する場合に比べて、構成材料の無駄が少なく、設計変更等にも容易に対応できるため、製造コストを低減することが可能になる。
また、集積回路基板１１５の表面は樹脂等によって機械的衝撃から保護することが望ましい。図１８は、集積回路基板１１５を樹脂１８０でモールドした状態を示す図である。この樹脂１８０としては、参照光Ｌａ，Ｌｂ，Ｒａ，Ｒｂに対して十分な透過性を持つ材料を用いることが望ましい。これにより、光検出に影響することなく発光素子１１３ａ，１１３ｂ及び受光素子１１４等の保護が可能になる。
一方、プリント配線基板１１６は参照光Ｌａ，Ｌｂ，Ｒａ，Ｒｂに対し非透明（例えば透過率１０％以下）であることが望ましい。或いは、プリント配線基板１１６の集積回路基板１１５とは反対側の面に遮光部材が設けられていることが望ましい。これにより、迷光によるノイズを抑えることができる。
図１９は、第１１工程の他の例を示す概略断面図である。
図１９では、集積回路基板１１５をプリント配線基板１１６上にフリップチップ実装している。すなわち、集積回路基板１１５の発光素子１１３ａ，１１３ｂ及び受光素子１１４が設けられた側の面をプリント配線基板１１６に対向させて配置し、集積回路基板１１５上に設けられた接続部材であるバンプ１９０を、プリント配線基板１１６のプリント配線上又はパッド上にマウントすることにより、集積回路基板１１５とプリント配線基板１１６とを電気的に接続している。この方法では、集積回路基板１１５の固定と電気的接続が一度に行なえるため、生産性が高いという利点がある。
なお、この方法では、プリント配線基板１１６越しに参照光を照射し及び受光するため、プリント配線基板１１６は参照光Ｌａ，Ｌｂ，Ｒａ，Ｒｂに対して十分な透過率（例えば５０％以上）を備える材料を用いる必要がある。または、参照光の照射部や受光部（すなわち発光素子１１３ａ，１１３ｂ及び受光素子１１４と対向する部分）に、光を通すための貫通穴を設けてもよい。
またこの方法では、樹脂１８０は、発光素子１１３ａ，１１３ｂ及び受光素子１１４が保護されるように、集積回路基板１１５とプリント配線基板１１６との間を埋めるように塗布することが望ましい。
以上により、光学センサ１１１が完成する。この光学センサ１１１は、図３に示した樹脂１１９等によってインクカートリッジ１１０の外壁に接合される。この光学センサ１１１の取り付け位置は、光検出のし易さ及びインク残量の検出のし易さ等を考慮して適切な位置に設定される。
以上説明したように、本実施形態の光学センサ１１１においては、対象物であるインク１２０に識別標識としての識別マーカーを含有させ、この識別マーカーを光学的に識別することによってインク１２０の種類等を識別している。この識別マーカーの吸光特性は、識別マーカーの種類及び量（濃度）によって任意に制御できるため、インク自体の微妙な吸光特性の違いによってインク１２０の種類等を識別する従来の方法に比べて、精度の高い識別が可能となる。
特に本実施形態では、識別マーカーとして、それぞれ異なる波長の光を吸収する複数の識別マーカー１２１，１２２を含有させ、これに対してそれぞれ対応する参照光Ｌａ，Ｌｂを照射すると共に、これら複数の識別マーカー１２１，１２２のそれぞれ対応する参照光Ｌａ，Ｌｂに対する吸光度の比又はこれから算出される複数の識別マーカー１２１，１２２の濃度の比に基づいて、これら複数の識別マーカー１２１，１２２の組み合わせ（すなわちインク１２０の種類）を識別しているので、単一の識別マーカー及び単一の参照光を用いてインク１２０を識別する場合に比べて、より正確な識別が可能になる。すなわち、単一の参照光を用いて識別を行なう場合には、参照光をインク１２０に透過させる前後の参照光の光量変化を検出することになるが、この場合、インク１２０を収容するインクカートリッジ１１０の吸収によって透過光量が大きく変化することがあるため、正確な識別が難しくなる場合があるが、複数の参照光Ｌａ，Ｌｂの吸光度の比（透過光量の比）に基づいて識別を行なう場合には、インクカートリッジ１１０の吸収は全ての参照光について同程度の割合で生じるため、吸光度の比としての検出誤差はそれ程大きなものとはならない。したがって、それぞれの識別マーカー１２１，１２２の吸光度の比（すなわち識別マーカー１２１，１２２の濃度の比）を適切に調節すれば、検出誤差を殆ど生じさせずに正確にインク１２０の種類等を識別することが可能になる。
また本実施形態では、発光素子１１３ａ，１１３ｂが転写技術によって集積回路基板１１５に接合されているので、コンパクトな構成でありながら、高い発光機能を有した集積回路基板１１５を実現することができる。
また、転写技術で作製された発光素子の厚みは数十μｍ以下と非常に薄いので、参照光Ｌａ，Ｌｂとして放射される上面側の光だけでなく、化合物半導体層側に放射される下面側の光も外部に取り出すことができる。すなわち、発光部を形成した化合物半導体基板１０を転写技術に用いずにそのまま発光素子１１３ａ，１１３ｂとして利用する場合には、活性層の下に厚い化合物半導体層（化合物半導体基板１０）が存在するため、活性層から集積回路基板１１５側（化合物半導体層１０側）に光が放射されても、その光は殆ど化合物半導体層１０に吸収されてしまい、外部に取り出すことができない。したがって、発光素子１１３ａ，１１３ｂから放射される光をモニターして自動制御（Auto Power Control ;APC）を行なう場合には、上面側（集積回路基板１１５とは反対側）に放射された参照光Ｌａ，Ｌｂの一部を反射させる等、モニターを行なうための特別な受光光学系が必要となる。
一方、転写技術で作製された発光素子１１３ａ，１１３ｂの場合は、化合物半導体基板１０の表層部を剥離して発光素子１１３ａ，１１３ｂを形成するため、化合物半導体層１２の厚みが非常に薄くなり、集積回路基板１１５側に発した光Ｍａ，Ｍｂは化合物半導体層１２によって殆ど吸収されずに外部に取り出すことができるようになる。したがって、集積回路基板１１５側にこの光をモニターするモニター用受光素子１１８ａ，１１８ｂを設けておけば、特別な受光光学系を設けなくても容易に自動制御を行うことが可能になる。しかも、このような光Ｍａ，Ｍｂは、本来は化合物半導体基板１０に吸収されるべき無駄な光であるため、これをモニター光として利用することにより、光の有効利用が可能になる。
また本実施形態では、複数の発光素子１１３ａ，１１３ｂがインク１２０に対して時分割で参照光Ｌａ，Ｌｂを照射するので、これらの発光素子１１３ａ，１１３ｂについて受光素子１１４を共通化することができ、光学センサ１１１の小型化が図られる。
なお、本実施形態では光学センサ１１１をインクカートリッジ１１０の外壁に取り付けて使用する例について説明したが、光学センサ１１１の装着位置はこれに限定されるものではない。例えば、カートリッジホルダのインクカートリッジ外壁が接する部分に光学センサ１１１を設置することもできる。また、キャリッジ１０１のインクカートリッジ取り付け部におけるインクカートリッジ外壁が接する部分に光学センサ１１１を設置することもできる。また、インクカートリッジ１１０からヘッド１０６へのインク流路途中に光学センサ１１１を設置することもできる。さらに、ヘッド１０６に光学センサ１１１を内蔵することもできる。
［第２の実施の形態］
図２０は、本発明の第２実施形態に係る光学センサ２１１を備えたインクカートリッジ２１０の要部を示す分解斜視図である。なお、第１実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図２０に示すように、インクカートリッジ１１０内のインクに参照光を照射する発光素子１１３ａ，１１３ｂと、インクカートリッジ１１０内のインクを透過した参照光を受光する受光素子１１４と、発光素子１１３ａ，１１３ｂと電気的に接続された第１集積回路基板２１５と、受光素子１１４と電気的に接続された第２集積回路基板２１４と、これら第１集積回路基板２１５及び第２集積回路基板２１４と電気的に接続されたプリント配線基板２１６と、を有している。
第１集積回路基板２１５には、図６で示した第１電流制御回路１３０ａ及び第２電流制御回路１３０ｂが設けられている。また、第２集積回路基板２１４には、図６で示したアンプ回路１４０が設けられている。これら第１電流制御回路１３０ａ、第２電流制御回路１３０ｂ及びアンプ回路１４０の機能は第１実施形態のものと同じである。
光学センサ２１１では、発光素子１１３ａ，１１３ｂと受光素子１１４とがそれぞれ異なる集積回路基板２１５，２１４に設けられており、これら発光素子１１３ａ，１１３ｂ及び受光素子１１４が光軸を一致させるようにインクカートリッジ外壁の対向面２１０ａ及び２１０ｂにそれぞれ配置されている。そして、集積回路基板２１４及び集積回路基板２１５を実装したプリント配線基板２１６が外壁２１０ａ及び外壁２１０ｂを覆うようにインクカートリッジ２１０の側面に巻きつけて装着されている。
なお、図２０では、プリント配線基板２１６は、第１集積回路２１５及び第２集積回路２１４の双方を実装した１本のプリント配線基板としているが、第１集積回路基板２１５を実装する第１プリント配線基板と第２集積回路基板２１４を実装する第２プリント配線基板の２本のプリント配線基板を設けてもよい。
この光学センサ２１１は、それぞれ発光素子１１３ａ及び発光素子１１３ｂから放射されたピーク波長の異なる複数の参照光をインクカートリッジ２１０の外壁越しに内部のインク１２０へ照射し、インク１２０を透過したそれぞれの参照光の強度（すなわち吸光度）を比較することで、インク１２０の種類等を識別する。この構成では、発光素子１１３ａ，１１３ｂから放射された参照光はインクカートリッジ１１０の外壁２１０ａ、インク１２０、外壁２１０ｂを経由して受光素子１１４へ導かれるようになっている。
以上のように本実施形態の光学センサ２１１においては、発光素子１１３ａ，１１３ｂと受光素子１１４とがインクカートリッジ２１０の対向面上に対向配置されているため、第１実施形態のようにインクカートリッジ２１０に反射板がなくても、インク１２０の吸光透過計測が可能である。このことは、本発明の光学センサ用として特別に作製されていないインクカートリッジに対しても本発明の光学センサを適用可能であることを意味する。したがって、例えば他のメーカーのインクカートリッジを誤って装着し、本来使用すべきインクとは異なる成分のインク（例えばノズル孔に目詰まりを生じるようなインク等）が使用されることとなった場合には、その旨をユーザに警告し、正しいインクを使用するように改善を促すことができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、本発明の光学センサを記録用紙１０９への印字用のインクを収容するためのインクカートリッジに適用した例を示したが、本発明の光学センサはこのようなものに限らず、例えば、金属配線をインジェット法で作製する場合の配線形成用インクを収容するインクカートリッジや、有機ＥＬ材料又はカラーフィルタ材料等のデバイス形成用のインクを収容するためのインクカートリッジに対して広く適用することができる。また上記実施形態では、本発明の光学センサをインク識別用センサに適用した例を示したが、本発明の光学センサはインク識別用に限らず、種々の対象物を識別するセンサとして広く利用することが可能である。
第１実施形態に係るインクジェット装置の概略構成を示す斜視図である。 同装置に備えられたインクカートリッジの要部構成を示す分解斜視図である。 同インクカートリッジに備えられた光学センサの断面図である。 同光学センサの要部構成を示す断面図である。 同光学センサの集積回路基板に設けられたＡＰＣ回路を示すブロック図である。 同光学センサの制御回路を示すブロック図である。 識別マーカーによるインクの識別方法を説明するための図である。 同光学センサの製造方法を説明するための工程図である。 同光学センサの製造方法を説明するための工程図である。 同光学センサの製造方法を説明するための工程図である。 同光学センサの製造方法を説明するための工程図である。 同光学センサの製造方法を説明するための工程図である。 同光学センサの製造方法を説明するための工程図である。 同光学センサの製造方法を説明するための工程図である。 同光学センサの製造方法を説明するための工程図である。 同光学センサの製造方法を説明するための工程図である。 同光学センサの製造方法を説明するための工程図である。 同光学センサのより好ましい形態を示す断面図である。 同光学センサの他の形態を示す断面図である。 第２実施形態に係るインクカートリッジの要部構成を示す分解斜視図である。
符号の説明
１００…インクジェット装置、１１０…インクカートリッジ、１１０ａ…インクカートリッジ外壁、１１１…光学センサ、１１３，１１３ａ，１１３ｂ…発光素子、１１４…インク吸光度検出用受光素子、１１５…集積回路基板、１１６…プリント配線基板（プリント配線された絶縁基板）、１１８，１１８ａ，１１８ｂ…モニター用受光素子、１１９…樹脂、１２０…インク（対象物）、１２１，１２２…識別マーカー（光吸収部材）、１３０，１３０ａ，１３０ｂ…電流制御回路、１４０…アンプ回路、１４１…メモリー、１８０…樹脂、２１０…インクカートリッジ、２１１…光学センサ、２１４，２１５…集積回路基板、Ｌ，Ｌａ，Ｌｂ，Ｒａ，Ｒｂ…参照光、Ｍ，Ｍａ，Ｍｂ…モニター光

Claims (8)

  1. 第１の発光素子と、
    第１の受光素子と、
    第２の受光素子と、を含み、
    前記第１の発光素子は、前記第２の受光素子上に接着されたものであり、
    前記第１の発光素子は、前記第２の受光素子との接着面である下面から第１の放射光を放射し、且つ、前記下面とは反対の上面から第１の参照光を放射するように構成され、
    前記第２の受光素子は、前記第１の発光素子の下面から放射された前記第１の放射光を前記第１の発光素子との接着界面を介して受光し、
    前記第１の受光素子は、前記第１の発光素子が放射した前記第１の参照光が対象物を透過した透過光を受光し、
    前記対象物は、該対象物とは別に吸光特性を調節された第１の光吸収部材を含み、
    前記第１の参照光は前記第１の光吸収部材の吸収波長域に第１のピーク波長を有していること、
    を特徴とする光学センサ。
  2. 請求項１に記載の光学センサにおいて、
    前記第１の参照光と前記第１の放射光との強度の比は一定であること
    を特徴とする光学センサ。
  3. 請求項１又は２に記載の光学センサにおいて、
    さらに第２の参照光を放射する第２の発光素子を含み、
    前記対象物は、該対象物とは別に吸光特性を調節された第２の光吸収部材を含み、
    前記第２の参照光は前記第２の光吸収部材の吸収波長域に第２のピーク波長を有し、
    前記第１のピーク波長と前記第２のピーク波長とは異なっていること、
    を特徴とする光学センサ。
  4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の光学センサにおいて、
    前記第１の発光素子が面発光レーザ又は発光ダイオードからなり、
    前記面発光レーザ又は前記発光ダイオードは、表層部に前記面発光レーザ又は前記発光ダイオードが形成された化合物半導体基板の前記表層部を剥離して前記第２の受光素子上に接着されたものであること、
    を特徴とする光学センサ。
  5. 請求項３に記載の光学センサにおいて、
    前記第１の参照光と前記第２の参照光が交互で前記対象物に入射されること、
    を特徴とする光学センサ。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載の光学センサを含むインクカートリッジであって、
    前記光学センサが、前記対象物として、前記インクカートリッジ内に収容されたインクを識別することを特徴とするインクカートリッジ。
  7. 請求項６に記載のインクカートリッジにおいて、
    前記光学センサが前記インクカートリッジの外壁に取り付けられていること、
    を特徴とするインクカートリッジ。
  8. 請求項６又は７に記載のインクカートリッジを有することを特徴とするインクジェット装置。
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