液体ジェット式筆記具
液体噴射ヘッド（４１）と、噴射ヘッドを作動させる役目をもつ処理装置（６）を備えた筆記具。該筆記具は更に、噴射ヘッドと媒体（８）との間の距離を測定するための測定手段（１２）と、動き検出手段とを有しており、少なくとも噴射ヘッドと媒体との間の距離が所定の最大値未満であると測定手段が判断した場合に、処理装置が液体噴射ヘッドを作動させるように構成される。該処理装置はまた、動き検出手段によって検出される運動に応じて噴射ヘッドの作動を管理するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクのような液体のジェットを噴射する筆記具に関する。
【０００２】
より詳細には、そのような筆記具の中でも、本発明は、第１の端部と第２の端部に亘って直線的に延びる、ほぼ管状の部材であって、使用者が手で把持するように設計された管状部材を備えたものに関する。該管状部材は、
液体を入れる容器と、
液体噴射システムであって、液体の容器に接続された液体噴射ヘッドを備え、該噴射ヘッドが、離間された媒体上に液体を噴射するように設計されている液体噴射システムと、
処理装置であって、噴射ヘッドが、離間された媒体上に液体を噴射できるように、液体噴射システムを作動させる働きをもつ処理装置と、を含む。
【背景技術】
【０００３】
この種の既知の筆記具において、管状部材には一般に触覚器（ｆｅｅｌｅｒ）が設けられており、筆記中に媒体に接触するように働く第１の端部と、媒体との接触中に触覚器の動きを検出するための検出機構に接続された第２の端部を有する。その検出機構は、液体噴射システムが作動できるように処理装置に接続される。したがって、使用者がその手に筆記具を把持し、そして当該使用者が筆記具を媒体の方へと動かす時に、触覚器は媒体の表面に接触する。それによって、検出機構は、液体噴射を作動させるように処理装置に信号を送ることができる。
【０００４】
したがって、筆記ヘッド、すなわち液体噴射ヘッドについては、もはや媒体と接触している必要はないが、液体噴射を開始させるためには、筆記具の触覚器が媒体と接触していることが必須である。しかしながら、媒体上への液体の噴射は、触覚器が媒体と接触しているか否かにのみ関連し、そして液体の噴射は、触覚器が媒体に接触している限り、一定であって、かつ予め決められた流量に設定される。よって、筆記具が媒体上を速く移動する場合に、液体の噴射は、連続した線を適切に書くために不十分となってしまうことがある。同様に、使用者が筆記具をゆっくりと動かす場合に、多量の液体が噴射されてしまい、適正な線を書くことが妨げられる場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、信頼性があってかつ簡単であり、そして使用者に良好な書き心地を与える筆記具を提案することによって、上述の技術的な問題を軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明は、前記した管状部材がさらに次の手段を含むことを特徴とする筆記具を提供するものである。
噴射ヘッドと媒体との間の距離を監視するための監視手段であって、処理装置に接続されている監視手段と、
噴射ヘッドの運動を検出するための動き検出手段であって、処理装置に接続されている動き検出手段。
ここで、噴射ヘッドと媒体の間の距離が適正であると、少なくとも監視手段が判断した場合に、液体噴射システムを作動させるように処理装置が構成されており、そして、
処理装置は、動き検出手段によって検出された運動の関数として、液体噴射システムを作動させるための電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を変化させるように構成される。
【０００７】
このような構成によって、上記筆記具の使用者は、器具を媒体から適正な距離に移動させるだけでインク噴射を作動させ、その際には、液体噴射システムを作動させるための電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を変えるために、筆記具によって検出される運動が器具に伝えられる。このような液体噴射の作動については、使用者がその手及び筆記具を静止状態に保つことによって停止させ、あるいは筆記具を動かすこと、すなわち、より正確には媒体から液体噴射ヘッドが離れるように移動させることによっても停止させることができる。したがって、この筆記具では、現在、ボールペンやフェルトペンのような従来の筆記具で今も経験している筆記条件に近い良好な条件でもって、上記器具の運動速度に応じて制御される方法で液体を噴射させることができる。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態において、さらに以下に示す事項の１つ以上が用いられる。
・監視手段は、噴射ヘッドと媒体との間の距離を測定する測定手段によって形成され、そして、処理装置は、第１に、噴射ヘッドと媒体の間の距離が予め決められた最大値未満であると測定手段が判断し、そして第２に、動き検出手段が運動を検出した場合に、液体噴射システムを作動するように構成される。
・測定手段は、噴射ヘッドと媒体との間の距離を、筆記具と媒体とが物理的に接触することなく測定するように構成される。
・処理装置は、第１に、噴射ヘッドと媒体との間の距離が予め決められた最小値及び前記予め決められた最大値によって定義された範囲内にあることを測定手段が判断し、そして第２に、動き検出手段が運動を検出した場合に、液体噴射システムを作動させるように構成される。
・測定手段は、噴射ヘッドと媒体との間の距離を測定するように働く光学システムを備える。
・動き検出手段は、加速度計によって形成される。
・動き検出手段は、光学システムと、該光学システムによって得られる測定値の関数として、媒体に対する噴射ヘッドの運動を決定する処理装置とによって形成される。
・測定手段は、噴射ヘッドと媒体との間の距離を測定するように働く超音波音響プローブを備える。
・監視手段は、噴射ヘッドと、液体が噴射される媒体上の位置との間の距離を測定するように構成された光学システムによって形成される。
・動き検出手段は、光学システム及び処理装置によって形成され、該処理装置は、光学システムが媒体上の液体の存在を検出する場合に（このことは、媒体に対する筆記システムの運動速度の減少を表わす。）、噴射システムを作動するための電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を減少させるように構成される。
・管状部材はさらに、電源及び該電源に接続されたスイッチ手段を含み、該スイッチ手段は、液体噴射システム、処理装置、監視手段、及び加速度計を作動させるために使用者によって操作可能とされる。
・管状部材はさらに、媒体上に噴射される液体の弾着点を示すために、媒体上に可視光スポットを発するための発光手段を含む。
・液体噴射ヘッドは、液体の液滴を噴射するための１つ以上のノズルを含み、そして噴射システムはさらに、噴射ヘッドの１つ以上のノズルを作動させるための電気信号を発生させる電気信号発生器を備える。
・処理装置は、第１に、噴射ヘッドと媒体との間の距離が予め決められた最大値未満であると測定手段が判断し、そして第２に、動き検出手段が予め決められた期間内に管状部材のいかなる運動も検出しない場合に、使用者に警告信号を発する働きをもつ通信手段を作動させるように構成される。
・液体噴射システムが第１の期間内に作動されなかった場合に、処理装置は、第２の期間内に、警告信号を発信する働きをもつ通信手段を作動させるように構成され、そして、その後に、噴射ヘッドと媒体との間の距離が、予め決められた最大値未満であると測定手段が再び判断し、そして動き検出手段が管状部材の運動を再び検出した場合に、液体噴射システムを作動させるように構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の他の特徴及び利点は、限定的でない例及び添付の図によって与えられる以下の本発明の実施例の説明から明らかになる。
【００１０】
尚、種々の図で、同様の参照符号は、同一又は類似の構成要素を示している。
【００１１】
図１は、第１の端部２ａと第２の端部２ｂとに亘って延びる、ほぼ管状の部材２を含む筆記具を示している。この管状部材２は、中空の内部空間を画定する内壁２１と、使用者が手で把持するように設計された外壁２２を有する。
【００１２】
管状部材２の内壁２１によって画定される中空の内部空間は、液体の容器３と、液体を噴射するための噴射システム４とを含んでおり、該噴射システムが容器３と直接的に関連している。液体の容器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容器に置き換えられるようにするためである。器具の使用方法によっては、当該容器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、インク消去用液体又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又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４は、通路３１を通して液体の容器３と直接的に接続された液体噴射ヘッド４１と、該噴射ヘッド４１の作動及び作動解除を制御するように設計された電気信号発生器４２によって形成される。
【００１３】
本例では、噴射ヘッド４１が、管状部材２の端部２ａに位置された噴射ノズル４３を含む、圧電性噴射ヘッドである。管状部材２の端部２ａは、管状部材２の中央部の内壁２１上で当該中央部に直接嵌合されたエンドピース（末端部）により構成することができる。構成することができる。該エンドピ−ス２ａは、噴射ヘッド４１のノズル４３がその内部に配置された端部開口を提供する。噴射ノズル４３については、これをエンドピ−ス２ａに固定する方法、あるいは、前記ノズルをエンドピース内に収納できるように適正な機構を用いて格納式で取り付けることができ、それによって、筆記具が使用されない間に前記ノズルが損傷する危険を回避できる。よく知られているように、噴射ヘッド４１は、発生器４２からの電気信号にしたがって変形するように構成された圧電性素子を含み、それによって、媒体８上に噴射される微小液滴７が噴射ノズル４３で形成される。
【００１４】
液体噴射システム４はまた、例えば、ガラス製の基板を用いて形成することができ、その上には１つ以上の抵抗性発熱素子が取り付けられ、容器３からの少量のインクを含む１以上の、小型通路に置かれる。したがって、電気信号が抵抗性素子上で発生器４２によって発生される時、該抵抗性素子上の温度が瞬時に上昇し、それによってインク中に蒸気の泡を形成して、その泡が媒体８上へと液体の微細な液滴７を発射させる。
【００１５】
また、筆記具は、発生器４２を作動させるように設計された処理装置６を含んでおり、該発生器は、噴射システムの噴射ノズル４３が、離間された媒体８上に液滴７を噴射できるように電気信号（又は、電気パルス）を発生させるものである。筆記具の端部２ｂにおいて、管状部材２の中空の内部空間には、例えば、１つのバッテリーか又はさらに２つのバッテリーによって形成される電源、充電可能とされる電源又はその他の電源を含んでおり、スイッチ１１を用いて、筆記具を構成する種々の電気的要素に電源を投入することができる。該スイッチ１１については、器具の使用者がこれを操作するために好適な如何なるスイッチ手段で置き換えることができる。特に、使用者が管状部材２を把持したことを常に検出するための検出手段で上記スイッチを置き換えることができ、例えば、管状部材２の外壁２２に配置され、かつ使用者が器具を把持したときの圧力を常に検出するように設計された静電容量式センサーが挙げられる。
【００１６】
管状部材２の端部２ｂは、例えば、２つの消耗したバッテリー１０を新しいバッテリーで置き換えることができるように、管状部材２の中央部に取り外し可能な状態で取り付けられたキャップの形態であっても構わない。
【００１７】
その端部２ａにおいて、管状部材２はまた、噴射ヘッド４１と媒体８との間の距離を監視するための監視手段１２を含む。該監視手段１２は、処理装置６にそれ自体接続された検出器に接続された触覚器によって形成できる。本例では、噴射ヘッド４１と媒体８との間の距離を測定するために、筆記具と媒体８との間のいかなる物理的接触もなしに働く測定手段１２によって、監視手段が形成される。より正確には、測定手段１２が、噴射ノズル４３と媒体８との間の距離を測定するように構成されている。
【００１８】
本実施例において、測定手段１２は、光学システム１３を用いて構成され、該光学システムは、例えば、媒体８上の光スポット及び反射光ビームＦＲを形成するように、媒体８に向けて入射光ビームＦＩを送出する赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）１３ａを用いて構成される。そして光ビームは、媒体８に対する入射ビームＦＩの傾斜角を計算するためにフォトダイオード１３ｂによって解析される。
【００１９】
フォトダイオード１３ｂと赤外線ＬＥＤ１３ａとの間の距離は既知であり、そして入射光ビームＦＩの傾斜角が計算されると、簡単な三角法の関係が成立し、これは赤外線ＬＥＤと媒体８の間の距離を計算するために十分とされる。尚、該フォトダイオードについては、商標「ＨＡＭＡＭＡＴＳＵ」で販売されているフォトダイオードＳ６５６０で構成することができる。
【００２０】
他の各種実施例において、光学システム１３はまた、円錐形の光ビームを発生するための発光手段を含み、該ビームの対称軸が、管状部材２の長手方向の軸と一致する。そして、光学システムは、媒体８上に円錐形ビームによって形成された光スポットの半径を計算するように構成されたセンサーを含む。この光スポットの半径は、媒体８と円錐形ビームを発する発光手段との距離に比例するので、それから線形的な方法で、発光手段と媒体との間の距離を決定することが可能である。同様に、円錐形ビームの対称軸が、媒体に対して傾斜している場合には、媒体上に形成される光スポットが、もはや円形でなく楕円形であり、よって、センサーはまた、媒体と、円錐形ビームを発するための発光手段との間の距離を決定するために、楕円スポットの短軸の長さを測定するように構成される。その場合に筆記具の傾斜には関係なく、楕円スポットの短軸の長さが発光手段と媒体との間の距離のみに比例し、楕円スポットの長軸の長さのみが円錐形ビームの傾斜に比例する。
【００２１】
別の実施例において、測定手段１２はまた、超音波音響プローブによって形成することができる。その場合に、ノズル４３と媒体８との間で測定される距離は、媒体８に対する筆記具の傾斜と独立に、該ノズル４３と媒体８との間の最短距離に対応する。
【００２２】
図１及び図２を参照すれば分かるように、測定手段１２を形成する光学システム１３は処理装置６に対して直接的に接続されており、該装置は、光学システム１３によって得られる測定値をメモリー内に保存する。また該処理装置は、光学システム１３が決められた時間間隔をもって繰り返し測定動作を行うように構成される。例えば、その時間間隔は１ミリ秒（ｍｓ）乃至０．１秒（ｓ）の範囲内とされる。
【００２３】
また、管状部材２は、図１及び図２に示した本発明の第１の実施例において、加速度計によって形成される動き検出手段を含む。該加速度計１４は処理装置に対して直接的に接続されており、それは前記管状部材内の如何なる場所にも配置することができる。一例として、加速度計は、使用者が筆記具を使用している間、最大の振幅をもつ運動状態となるように、管状部材の端部２ｂに配置される。
【００２４】
筆記具の動作を、これから図１及び図２を参照して説明する。
【００２５】
使用者が媒体２への筆記のために筆記具１を使用したい時に、使用者は最初にスイッチ１１を操作して前記筆記具における種々の電気的要素に電源を投入する。
【００２６】
次に、使用者は媒体８に向けて筆記具の端部を動かし、それにより、光学システム１３によって構成された測定手段が、自動的に、かつ媒体８と物理的な接触なしに作動して、噴射ノズル４３と媒体８との間の距離を計算する。同様に、媒体８に向けて移動している筆記具が加速度計１４によって検出されて、該加速度計が処理装置６に検出信号を直接送る。
【００２７】
前記処理装置６は、液体噴射システム４を作動させて、それによって液滴７を媒体８の上に噴射させるように構成されているが、これは、加速度計１４が筆記具の動きを検出した場合であって、かつ、光学システム１３で形成された測定手段１２により、噴射ノズル４３と媒体８との間の距離が予め決められた最大値未満であると判断された場合にのみ行われる。
【００２８】
例えば、前記予め決められた最大値は、約１センチメートル（ｃｍ）とされる。
【００２９】
したがって、ノズル４３と媒体８との間の距離が予め決められた最大値より大きいと測定手段１２が判断し、そして加速度計が筆記具の動きを検出した場合には、処理装置６が噴射システムを作動せず、よって液滴は媒体８上に噴射されない。
【００３０】
同様に、筆記具が動いていない場合には、たとえノズル４３が媒体から適正な位置にあったとしても、すなわち、予め決められた最大値未満である距離にあったとしても、処理装置６によって液滴が噴射されることはない。
【００３１】
このようにして加速度計は、使用者が筆記具に与える運動に応じて、加速及び減速を含めた全ての測定値をリアルタイムで処理装置６に送出する。加速度計によって得られた測定値に応じて、処理装置６は、液体噴射ヘッド４１に直接送られる電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を変化させるように、電気信号発生器４２を制御することができ、これによって液滴７の大きさ又は媒体８上への液滴７の噴射頻度、あるいはその両方が変化する。
【００３２】
一例として、筆記具を使用している間に、使用者が筆記具を素早く動かした場合、加速度計が処理装置に対して加速度の測定値を送り、それによって該処理装置６は液滴７の噴射頻度が増加するように電気信号の周波数を増加させる。こうして、各種間隔を持った、一連の液滴からなるパターンや不連続線が形成されないように回避することにより、できるだけ連続的な１本の線が媒体８の上に形成される。
【００３３】
これとは逆に、加速度計が減速度を測定した場合、処理装置６は、液滴７の噴射頻度を減少させるように、電気信号の周波数を比例的に減少させることができる。液滴７の噴射頻度をそのように減少させることによって、筆記具を低速度で移動させる時に、パターンを形成するための液体が多量に出てしまうことがないように回避できる。
【００３４】
図３に示す本発明の第２の実施例では、動き検出手段が、光学システム１３と、そして光学システム１３によって得られる測定値の関数として、媒体８に対する噴射ヘッド４１の運動の速度又は速度範囲を決定する処理装置６とによって形成される。
【００３５】
より詳細には、第２の実施例において、光学システム１３はまた、赤外線ＬＥＤ１３ａを含むことができ、赤外線ＬＥＤ１３ａが、例えば、他の光源との干渉の可能性を低減させるためにモジュレータ（変調器）５０によって変調される。このように、赤外線ＬＥＤ１３ａは、媒体８に向けて入射光ビームＦＩを発するが、これは、媒体上の光スポット、及びその後にフォトダイオード１３ｂによって解析される反射光ビームＦＲを形成するためである。この目的のために、反射光ビームＦＲ、すなわち反射信号は、フォトダイオードを使用することによって検出されて測定され、これにより、測定値の信頼性を高めるために、干渉の影響を排除することが可能になる。
【００３６】
したがって、この第２の実施例では、噴射ヘッド４１と媒体８の間の距離の推定値と、そしてまた媒体８に対する噴射ヘッド４１の運動速度の推定値との両方を伝えるために、制御ユニット（処理装置）６と協働して光学システム１３を使用することが提案される。この場合、光学システム１３、より正確には、赤外線ＬＥＤ１３ａ及びこれに対応するフォトダイオード１３ｂが噴射ヘッド４１に配置される。すなわち、光学システムを用いて、液体の液滴が付着するゾーンに比較的近い媒体８の小さなゾーンを見る、つまり該ゾーンを観測することができるように、ＬＥＤ１３ａ及びフォトダイオード１３ｂが噴射ヘッド４１に配置され、このゾーンは、液体の液滴７が付着する前記ゾーン上に正確に重なることがないように配置される。本システムは、光学システム１３によって観測される媒体上のゾーンが比較的小さいことを要求するものであり、そのためにはレンズシステムを利用することが有利となるが、これは、筆記具が媒体８に対して移動する際の速度に関係する反射信号成分を保つように、出来るだけ小さいゾーンに様々な反射光ビームの焦点を合わせるためである。
【００３７】
例えば、赤外線ＬＥＤ１３ａについては、使用するパワーを節減し、そしてできるだけ効果的に背景ノイズをフィルターで除去するために変調される。典型的な変調周波数は、例えば、２５キロヘルツ（ｋＨｚ）から３０ｋＨｚの範囲とされるか、又はさらに高くすることができるが、例えば、テレビジョン受像機のための赤外線遠隔制御システムによく使用される周波数帯である、３８ｋＨｚと４０ｋＨｚの間の帯域を避けるようにする。
【００３８】
図３から分かるように、フォトダイオード１３ｂは、媒体８の表面から直接反射される信号を検出し、そして該信号は、交流（ＡＣ）モードで接続された前置増幅器２３で増幅される。この前置増幅器２３は、不要な信号を除去できるように、赤外線変調周波数の周りに集中した通過帯域の周波数応答を持つ。実施においては、ＡＣ結合とされた複数段の増幅が必要である。但し、種々のＡＣ結合ステージは、デモジュレータ（復調器）２４の後段に配置され、該デモジュレータが前置増幅器２３の直後に配置される。
【００３９】
前置増幅器２３によって得られるＡＣ信号は、その後、デモジュレータ２４によって復調される。尚、検出信号の周波数応答の関数として、充電及び放電の時定数を変えるために、追加的な抵抗性要素を付加することもできる。
【００４０】
その後、復調ＡＣ信号は、ローパスフィルター２５に送られるが、これは光学システム１３と媒体８との間の距離を示す復調信号の振幅を決定するためである。ローパスフィルターは、信号を幾分滑らかにすることによって、不要なノイズを減少させる。例えば、５０ヘルツ（Ｈｚ）から１００Ｈｚの範囲にある上限遮断周波数が、ローパスフィルターにとって適当である。
【００４１】
また、媒体８に対する筆記具の運動速度に関係するデータを抽出するために、復調信号は再びＡＣモードで増幅される。筆記具が媒体８に対して静止している場合には、復調信号の振幅が一定に留まり、追加的な如何なるＡＣ成分も復調信号に重量されない。しかしながら、筆記具が媒体８に対して運動する場合には、筆記具と媒体８の間の距離の変化に依存して、そしてまた紙の反射率の局所的変化に依存して、復調信号はその振幅が変化する。選択された光学システムに応じて、復調信号の前記振幅変化は、媒体８と、媒体８の表面の質感と、可視的なマークと、さらにまた、媒体上に液体の液滴を噴射させることで既に形成されている線に関連する。従来の方法では、筆記具が媒体８に対して運動する場合に、追加的なＡＣ成分が復調信号の振幅に付加され、この成分は、媒体８に対する筆記具の運動速度の関数として、数キロヘルツ程度の大きさとされる。
【００４２】
このように、復調信号に含まれる周波数成分は、媒体８に対する筆記具の運動速度を表わしている。復調信号に含まれるノイズのようなものとされ、そして筆記具の速度を表わす前記の追加的な周波数成分は、種々の方法で解析することができる。例えば、３つのフィルター２６、２７、及び２８を用いることができ、その各々は、３つの異なる範囲の速度、すなわち媒体８に対する筆記具の低速での第１速度範囲Ｖ１、平均速度での第２速度範囲Ｖ２、及び高速での第３速度範囲Ｖ３における速度を抽出するために、予め決められた通過帯を持っている。
【００４３】
また、フォトダイオード１３ｂによって検出される信号のデジタル処理には、例えば、ゼロクロス検出を用いることができる。
【００４４】
したがって、筆記具が媒体８に対して静止している場合に、筆記具の運動及び速度に関連する如何なるノイズも復調信号には現れない。反対に、筆記具が媒体８に対して接触せずに運動する場合、ノイズは媒体８の表面のタイプ（種類）の関数として、復調信号の中に自動的に発生され、そして該ノイズは、筆記具が媒体８に対して次第に速く移動するにつれて周波数が増加する傾向がある。
【００４５】
別の実施例ではまた、光学システム１３が２つのフォトダイオード１３ｂを含むことができ、それらは、媒体８上で、赤外線ＬＥＤ１３ａによって得られる光スポット内における、２つの隣接した場所を観察するように配置される。その際に使用される電子回路は、２つのフォトダイオード１３ｂから受信した信号を比較するが、これは、得られた２つの復調信号の間に顕著な差がある場合に出力信号を生成するためである。このようにして生成された種々の出力信号は解析され、そして、与えられた表面に対して、該信号の周波数は、媒体８に対する筆記システムの運動速度を反映している。
【００４６】
そして、別の実施例においては、光学システム１３がレンズを持たず、その代わりにコリメータ、例えば、光学的なブラック・チューブを用いることも可能であり、その端部に配置された非常に小さい開口が設けられたそれぞれのディスクを有している。
【００４７】
また、赤外線ＬＥＤ１３ａを、赤外線レーザーダイオードで置き換えることもできる。
【００４８】
別の実施例において、噴射ノズル４３が媒体８に近すぎるために液体の液滴７を媒体上に適正に噴射できない時に、処理装置６は液体噴射システムの作動を停止させるように構成される。その場合に、処理装置６は、動き検出手段１４又は１３が媒体に対する筆記具の動きを検出し、そして、噴射ノズル４３と媒体８の間の距離が予め決められた最小値と予め決められた最大値によって定義された値の範囲内にあることを光学システム１３が判断した場合にのみ、液体噴射システムを作動させる。
【００４９】
同様に、使用者の書き心地を改善するために、第１に、インク噴射ヘッド４１と媒体８の間の距離が予め決められた最大値未満であることを光学システム１３が判断し、そして第２に、加速度計１４又は光学システム１３が処理装置６とともに、ある予め決められた期間内に、媒体８に対する噴射ヘッド４１の如何なる運動も検出しない場合に、警告信号を発するように設計された通信手段１６を処理装置６が作動させるように構成することができる。例えば、前記通信手段１６については、可視光信号を発する発光手段とするか又は可聴音信号を発する発音手段の形態とすることが可能であり、それによって、液体噴射ヘッド４１、より正確には、噴射ノズル４３が、電気信号発生器４２を作動させるのに適当とされる媒体からの距離にあることと、及び、筆記具の運動が、たとえそれが偶発的な運動であったとしても、噴射システムを作動させ、そしてそれによって媒体８上に液体の液滴を噴射できることを、使用者に知らせることができる。
【００５０】
同様に、使用者の書き心地を改善するために、液体噴射システム４が、与えられた期間（例えば、３０秒又は１分）に作動されず、そして測定手段１２が、噴射ヘッド４１と媒体８の間の距離が再び適正であることを検出して、そして動き検出手段１４又は１３、６が筆記具の運動を再び検出した場合に、処理装置６が、警告信号を発するために通信手段を作動させるように構成することができる。その場合に、処理装置は、液体の噴射が間もなく始まることを使用者に警告するために、例えば、最大で２秒の間、通信手段を作動させ、そして、この最大２秒の期間後に、処理装置６が液体噴射システム４を作動させる。
【００５１】
測定手段１２が超音波音響プローブで形成される場合に、管状部材２はまた、その端部２ａにおいて、媒体８上に可視光スポットを発する発光手段を備えることができ、当該光スポットは媒体上の液滴７の弾着点（ｔｈｅ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｉｍｐａｃｔ）を示す役目を果たす。
【００５２】
図４は、動き検出手段の第３の実施例を示しており、本例では、光学システム１３及び処理装置６を用いて形成される。該処理装置６は、光学システム１３が媒体８の上に液体７の存在を検出した場合（それは、そのとき媒体８に対する筆記システム全体の運動速度が減少していることを表わしている）に、噴射ヘッド４１を作動させるための電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を減少させるように構成されている。より正確には、図４から明らかなように、光学システムは、赤外線ＬＥＤ１３ａ及びこれに対応するフォトダイオード１３ｂによって形成され、それらは、噴射ヘッド４１と媒体８の間の距離を測定し、そしてまた液滴７が付着する媒体８のゾーンを調べることができるように、レンズ又はコリメータシステムを備える。光学システム、より正確には、ＬＥＤ１３ａ及びフォトダイオード１３ｂは、噴射ヘッド４１に対して配置されることを要するが、これは、液滴７が付着するゾーン上に、入射光ビームＦＩ及び反射光ビームＦＲが正確に焦点を結ぶようにするためである。そして、フォトダイオード１３ｂから得られる信号は、処理装置６に情報を送るために、前置増幅器及び位相検出器２９によって処理され、それから処理装置６は第１に、制御回路又は電気信号発生器４２を制御して噴射ヘッド４１に電力を供給し、そして第２に、赤外線ＬＥＤ１３ａの制御回路を制御する。
【００５３】
処理装置６は、噴射ヘッド４１と媒体８の間の距離が適正な範囲にあり、そして光学システム１３が媒体８上に液体の存在を検出しない場合に、最大の頻度で噴射ヘッド４１から液滴７が噴射できるように構成される。その場合に、処理装置６は、図４に示すように、媒体８の上に液滴７を噴射させる。
【００５４】
筆記具が媒体８に対して静止のままでとどまるなら、そのとき、光学システム１３は、媒体８上の液体の存在を自動的に検出し、それにより処理装置６は、媒体上への液滴７の噴射を大幅に減少させるか、又は停止させる。筆記具が動きだすと直ちに、光学システム１３は、それ自身が媒体８の上のブランクゾーン（空白域）に面していることを知り、処理装置６によって最大頻度で液滴が噴射することになる。反対に、筆記具の速度が媒体８に対して減少すると直ちに、光学システム１３は、噴射ヘッド４１に位置が合っている液滴の存在を検出するのに好適とされ、処理装置６は、信号発生器４２によって噴射ヘッド４１に送られる電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を自動的に減少させる。
【００５５】
図４に示す前記第３の実施例では、使用される液体、つまり使用されるインクが、反射特性を持つことができ、該特性は、媒体８上に付着する液体の液滴７の各々が自動的に前記光学システム１３によって検出されるように、光学システム１３に対して好適な特性とされる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の筆記具の第１実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の筆記具の第１実施例を構成する種々の要素を示すブロック図である。
【図３】第２の実施例にかかる筆記具の動きを検出するための検出手段を概略的に示すブロック図である。
【図４】第３の実施例にかかる筆記具の動きを検出するための検出手段を概略的に示すブロック図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクのような液体のジェットを噴射する筆記具に関する。
【０００２】
より詳細には、そのような筆記具の中でも、本発明は、第１の端部と第２の端部に亘って直線的に延びる、ほぼ管状の部材であって、使用者が手で把持するように設計された管状部材を備えたものに関する。該管状部材は、
液体を入れる容器と、
液体噴射システムであって、液体の容器に接続された液体噴射ヘッドを備え、該噴射ヘッドが、離間された媒体上に液体を噴射するように設計されている液体噴射システムと、
処理装置であって、噴射ヘッドが、離間された媒体上に液体を噴射できるように、液体噴射システムを作動させる働きをもつ処理装置と、を含む。
【背景技術】
【０００３】
この種の既知の筆記具において、管状部材には一般に触覚器（ｆｅｅｌｅｒ）が設けられており、筆記中に媒体に接触するように働く第１の端部と、媒体との接触中に触覚器の動きを検出するための検出機構に接続された第２の端部を有する。その検出機構は、液体噴射システムが作動できるように処理装置に接続される。したがって、使用者がその手に筆記具を把持し、そして当該使用者が筆記具を媒体の方へと動かす時に、触覚器は媒体の表面に接触する。それによって、検出機構は、液体噴射を作動させるように処理装置に信号を送ることができる。
【０００４】
したがって、筆記ヘッド、すなわち液体噴射ヘッドについては、もはや媒体と接触している必要はないが、液体噴射を開始させるためには、筆記具の触覚器が媒体と接触していることが必須である。しかしながら、媒体上への液体の噴射は、触覚器が媒体と接触しているか否かにのみ関連し、そして液体の噴射は、触覚器が媒体に接触している限り、一定であって、かつ予め決められた流量に設定される。よって、筆記具が媒体上を速く移動する場合に、液体の噴射は、連続した線を適切に書くために不十分となってしまうことがある。同様に、使用者が筆記具をゆっくりと動かす場合に、多量の液体が噴射されてしまい、適正な線を書くことが妨げられる場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、信頼性があってかつ簡単であり、そして使用者に良好な書き心地を与える筆記具を提案することによって、上述の技術的な問題を軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明は、前記した管状部材がさらに次の手段を含むことを特徴とする筆記具を提供するものである。
噴射ヘッドと媒体との間の距離を監視するための監視手段であって、処理装置に接続されている監視手段と、
噴射ヘッドの運動を検出するための動き検出手段であって、処理装置に接続されている動き検出手段。
ここで、噴射ヘッドと媒体の間の距離が適正であると、少なくとも監視手段が判断した場合に、液体噴射システムを作動させるように処理装置が構成されており、そして、
処理装置は、動き検出手段によって検出された運動の関数として、液体噴射システムを作動させるための電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を変化させるように構成される。
【０００７】
このような構成によって、上記筆記具の使用者は、器具を媒体から適正な距離に移動させるだけでインク噴射を作動させ、その際には、液体噴射システムを作動させるための電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を変えるために、筆記具によって検出される運動が器具に伝えられる。このような液体噴射の作動については、使用者がその手及び筆記具を静止状態に保つことによって停止させ、あるいは筆記具を動かすこと、すなわち、より正確には媒体から液体噴射ヘッドが離れるように移動させることによっても停止させることができる。したがって、この筆記具では、現在、ボールペンやフェルトペンのような従来の筆記具で今も経験している筆記条件に近い良好な条件でもって、上記器具の運動速度に応じて制御される方法で液体を噴射させることができる。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態において、さらに以下に示す事項の１つ以上が用いられる。
・監視手段は、噴射ヘッドと媒体との間の距離を測定する測定手段によって形成され、そして、処理装置は、第１に、噴射ヘッドと媒体の間の距離が予め決められた最大値未満であると測定手段が判断し、そして第２に、動き検出手段が運動を検出した場合に、液体噴射システムを作動するように構成される。
・測定手段は、噴射ヘッドと媒体との間の距離を、筆記具と媒体とが物理的に接触することなく測定するように構成される。
・処理装置は、第１に、噴射ヘッドと媒体との間の距離が予め決められた最小値及び前記予め決められた最大値によって定義された範囲内にあることを測定手段が判断し、そして第２に、動き検出手段が運動を検出した場合に、液体噴射システムを作動させるように構成される。
・測定手段は、噴射ヘッドと媒体との間の距離を測定するように働く光学システムを備える。
・動き検出手段は、加速度計によって形成される。
・動き検出手段は、光学システムと、該光学システムによって得られる測定値の関数として、媒体に対する噴射ヘッドの運動を決定する処理装置とによって形成される。
・測定手段は、噴射ヘッドと媒体との間の距離を測定するように働く超音波音響プローブを備える。
・監視手段は、噴射ヘッドと、液体が噴射される媒体上の位置との間の距離を測定するように構成された光学システムによって形成される。
・動き検出手段は、光学システム及び処理装置によって形成され、該処理装置は、光学システムが媒体上の液体の存在を検出する場合に（このことは、媒体に対する筆記システムの運動速度の減少を表わす。）、噴射システムを作動するための電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を減少させるように構成される。
・管状部材はさらに、電源及び該電源に接続されたスイッチ手段を含み、該スイッチ手段は、液体噴射システム、処理装置、監視手段、及び加速度計を作動させるために使用者によって操作可能とされる。
・管状部材はさらに、媒体上に噴射される液体の弾着点を示すために、媒体上に可視光スポットを発するための発光手段を含む。
・液体噴射ヘッドは、液体の液滴を噴射するための１つ以上のノズルを含み、そして噴射システムはさらに、噴射ヘッドの１つ以上のノズルを作動させるための電気信号を発生させる電気信号発生器を備える。
・処理装置は、第１に、噴射ヘッドと媒体との間の距離が予め決められた最大値未満であると測定手段が判断し、そして第２に、動き検出手段が予め決められた期間内に管状部材のいかなる運動も検出しない場合に、使用者に警告信号を発する働きをもつ通信手段を作動させるように構成される。
・液体噴射システムが第１の期間内に作動されなかった場合に、処理装置は、第２の期間内に、警告信号を発信する働きをもつ通信手段を作動させるように構成され、そして、その後に、噴射ヘッドと媒体との間の距離が、予め決められた最大値未満であると測定手段が再び判断し、そして動き検出手段が管状部材の運動を再び検出した場合に、液体噴射システムを作動させるように構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の他の特徴及び利点は、限定的でない例及び添付の図によって与えられる以下の本発明の実施例の説明から明らかになる。
【００１０】
尚、種々の図で、同様の参照符号は、同一又は類似の構成要素を示している。
【００１１】
図１は、第１の端部２ａと第２の端部２ｂとに亘って延びる、ほぼ管状の部材２を含む筆記具を示している。この管状部材２は、中空の内部空間を画定する内壁２１と、使用者が手で把持するように設計された外壁２２を有する。
【００１２】
管状部材２の内壁２１によって画定される中空の内部空間は、液体の容器３と、液体を噴射するための噴射システム４とを含んでおり、該噴射システムが容器３と直接的に関連している。液体の容器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容器に置き換えられるようにするためである。器具の使用方法によっては、当該容器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、インク消去用液体又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又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４は、通路３１を通して液体の容器３と直接的に接続された液体噴射ヘッド４１と、該噴射ヘッド４１の作動及び作動解除を制御するように設計された電気信号発生器４２によって形成される。
【００１３】
本例では、噴射ヘッド４１が、管状部材２の端部２ａに位置された噴射ノズル４３を含む、圧電性噴射ヘッドである。管状部材２の端部２ａは、管状部材２の中央部の内壁２１上で当該中央部に直接嵌合されたエンドピース（末端部）により構成することができる。構成することができる。該エンドピ−ス２ａは、噴射ヘッド４１のノズル４３がその内部に配置された端部開口を提供する。噴射ノズル４３については、これをエンドピ−ス２ａに固定する方法、あるいは、前記ノズルをエンドピース内に収納できるように適正な機構を用いて格納式で取り付けることができ、それによって、筆記具が使用されない間に前記ノズルが損傷する危険を回避できる。よく知られているように、噴射ヘッド４１は、発生器４２からの電気信号にしたがって変形するように構成された圧電性素子を含み、それによって、媒体８上に噴射される微小液滴７が噴射ノズル４３で形成される。
【００１４】
液体噴射システム４はまた、例えば、ガラス製の基板を用いて形成することができ、その上には１つ以上の抵抗性発熱素子が取り付けられ、容器３からの少量のインクを含む１以上の、小型通路に置かれる。したがって、電気信号が抵抗性素子上で発生器４２によって発生される時、該抵抗性素子上の温度が瞬時に上昇し、それによってインク中に蒸気の泡を形成して、その泡が媒体８上へと液体の微細な液滴７を発射させる。
【００１５】
また、筆記具は、発生器４２を作動させるように設計された処理装置６を含んでおり、該発生器は、噴射システムの噴射ノズル４３が、離間された媒体８上に液滴７を噴射できるように電気信号（又は、電気パルス）を発生させるものである。筆記具の端部２ｂにおいて、管状部材２の中空の内部空間には、例えば、１つのバッテリーか又はさらに２つのバッテリーによって形成される電源、充電可能とされる電源又はその他の電源を含んでおり、スイッチ１１を用いて、筆記具を構成する種々の電気的要素に電源を投入することができる。該スイッチ１１については、器具の使用者がこれを操作するために好適な如何なるスイッチ手段で置き換えることができる。特に、使用者が管状部材２を把持したことを常に検出するための検出手段で上記スイッチを置き換えることができ、例えば、管状部材２の外壁２２に配置され、かつ使用者が器具を把持したときの圧力を常に検出するように設計された静電容量式センサーが挙げられる。
【００１６】
管状部材２の端部２ｂは、例えば、２つの消耗したバッテリー１０を新しいバッテリーで置き換えることができるように、管状部材２の中央部に取り外し可能な状態で取り付けられたキャップの形態であっても構わない。
【００１７】
その端部２ａにおいて、管状部材２はまた、噴射ヘッド４１と媒体８との間の距離を監視するための監視手段１２を含む。該監視手段１２は、処理装置６にそれ自体接続された検出器に接続された触覚器によって形成できる。本例では、噴射ヘッド４１と媒体８との間の距離を測定するために、筆記具と媒体８との間のいかなる物理的接触もなしに働く測定手段１２によって、監視手段が形成される。より正確には、測定手段１２が、噴射ノズル４３と媒体８との間の距離を測定するように構成されている。
【００１８】
本実施例において、測定手段１２は、光学システム１３を用いて構成され、該光学システムは、例えば、媒体８上の光スポット及び反射光ビームＦＲを形成するように、媒体８に向けて入射光ビームＦＩを送出する赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）１３ａを用いて構成される。そして光ビームは、媒体８に対する入射ビームＦＩの傾斜角を計算するためにフォトダイオード１３ｂによって解析される。
【００１９】
フォトダイオード１３ｂと赤外線ＬＥＤ１３ａとの間の距離は既知であり、そして入射光ビームＦＩの傾斜角が計算されると、簡単な三角法の関係が成立し、これは赤外線ＬＥＤと媒体８の間の距離を計算するために十分とされる。尚、該フォトダイオードについては、商標「ＨＡＭＡＭＡＴＳＵ」で販売されているフォトダイオードＳ６５６０で構成することができる。
【００２０】
他の各種実施例において、光学システム１３はまた、円錐形の光ビームを発生するための発光手段を含み、該ビームの対称軸が、管状部材２の長手方向の軸と一致する。そして、光学システムは、媒体８上に円錐形ビームによって形成された光スポットの半径を計算するように構成されたセンサーを含む。この光スポットの半径は、媒体８と円錐形ビームを発する発光手段との距離に比例するので、それから線形的な方法で、発光手段と媒体との間の距離を決定することが可能である。同様に、円錐形ビームの対称軸が、媒体に対して傾斜している場合には、媒体上に形成される光スポットが、もはや円形でなく楕円形であり、よって、センサーはまた、媒体と、円錐形ビームを発するための発光手段との間の距離を決定するために、楕円スポットの短軸の長さを測定するように構成される。その場合に筆記具の傾斜には関係なく、楕円スポットの短軸の長さが発光手段と媒体との間の距離のみに比例し、楕円スポットの長軸の長さのみが円錐形ビームの傾斜に比例する。
【００２１】
別の実施例において、測定手段１２はまた、超音波音響プローブによって形成することができる。その場合に、ノズル４３と媒体８との間で測定される距離は、媒体８に対する筆記具の傾斜と独立に、該ノズル４３と媒体８との間の最短距離に対応する。
【００２２】
図１及び図２を参照すれば分かるように、測定手段１２を形成する光学システム１３は処理装置６に対して直接的に接続されており、該装置は、光学システム１３によって得られる測定値をメモリー内に保存する。また該処理装置は、光学システム１３が決められた時間間隔をもって繰り返し測定動作を行うように構成される。例えば、その時間間隔は１ミリ秒（ｍｓ）乃至０．１秒（ｓ）の範囲内とされる。
【００２３】
また、管状部材２は、図１及び図２に示した本発明の第１の実施例において、加速度計によって形成される動き検出手段を含む。該加速度計１４は処理装置に対して直接的に接続されており、それは前記管状部材内の如何なる場所にも配置することができる。一例として、加速度計は、使用者が筆記具を使用している間、最大の振幅をもつ運動状態となるように、管状部材の端部２ｂに配置される。
【００２４】
筆記具の動作を、これから図１及び図２を参照して説明する。
【００２５】
使用者が媒体２への筆記のために筆記具１を使用したい時に、使用者は最初にスイッチ１１を操作して前記筆記具における種々の電気的要素に電源を投入する。
【００２６】
次に、使用者は媒体８に向けて筆記具の端部を動かし、それにより、光学システム１３によって構成された測定手段が、自動的に、かつ媒体８と物理的な接触なしに作動して、噴射ノズル４３と媒体８との間の距離を計算する。同様に、媒体８に向けて移動している筆記具が加速度計１４によって検出されて、該加速度計が処理装置６に検出信号を直接送る。
【００２７】
前記処理装置６は、液体噴射システム４を作動させて、それによって液滴７を媒体８の上に噴射させるように構成されているが、これは、加速度計１４が筆記具の動きを検出した場合であって、かつ、光学システム１３で形成された測定手段１２により、噴射ノズル４３と媒体８との間の距離が予め決められた最大値未満であると判断された場合にのみ行われる。
【００２８】
例えば、前記予め決められた最大値は、約１センチメートル（ｃｍ）とされる。
【００２９】
したがって、ノズル４３と媒体８との間の距離が予め決められた最大値より大きいと測定手段１２が判断し、そして加速度計が筆記具の動きを検出した場合には、処理装置６が噴射システムを作動せず、よって液滴は媒体８上に噴射されない。
【００３０】
同様に、筆記具が動いていない場合には、たとえノズル４３が媒体から適正な位置にあったとしても、すなわち、予め決められた最大値未満である距離にあったとしても、処理装置６によって液滴が噴射されることはない。
【００３１】
このようにして加速度計は、使用者が筆記具に与える運動に応じて、加速及び減速を含めた全ての測定値をリアルタイムで処理装置６に送出する。加速度計によって得られた測定値に応じて、処理装置６は、液体噴射ヘッド４１に直接送られる電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を変化させるように、電気信号発生器４２を制御することができ、これによって液滴７の大きさ又は媒体８上への液滴７の噴射頻度、あるいはその両方が変化する。
【００３２】
一例として、筆記具を使用している間に、使用者が筆記具を素早く動かした場合、加速度計が処理装置に対して加速度の測定値を送り、それによって該処理装置６は液滴７の噴射頻度が増加するように電気信号の周波数を増加させる。こうして、各種間隔を持った、一連の液滴からなるパターンや不連続線が形成されないように回避することにより、できるだけ連続的な１本の線が媒体８の上に形成される。
【００３３】
これとは逆に、加速度計が減速度を測定した場合、処理装置６は、液滴７の噴射頻度を減少させるように、電気信号の周波数を比例的に減少させることができる。液滴７の噴射頻度をそのように減少させることによって、筆記具を低速度で移動させる時に、パターンを形成するための液体が多量に出てしまうことがないように回避できる。
【００３４】
図３に示す本発明の第２の実施例では、動き検出手段が、光学システム１３と、そして光学システム１３によって得られる測定値の関数として、媒体８に対する噴射ヘッド４１の運動の速度又は速度範囲を決定する処理装置６とによって形成される。
【００３５】
より詳細には、第２の実施例において、光学システム１３はまた、赤外線ＬＥＤ１３ａを含むことができ、赤外線ＬＥＤ１３ａが、例えば、他の光源との干渉の可能性を低減させるためにモジュレータ（変調器）５０によって変調される。このように、赤外線ＬＥＤ１３ａは、媒体８に向けて入射光ビームＦＩを発するが、これは、媒体上の光スポット、及びその後にフォトダイオード１３ｂによって解析される反射光ビームＦＲを形成するためである。この目的のために、反射光ビームＦＲ、すなわち反射信号は、フォトダイオードを使用することによって検出されて測定され、これにより、測定値の信頼性を高めるために、干渉の影響を排除することが可能になる。
【００３６】
したがって、この第２の実施例では、噴射ヘッド４１と媒体８の間の距離の推定値と、そしてまた媒体８に対する噴射ヘッド４１の運動速度の推定値との両方を伝えるために、制御ユニット（処理装置）６と協働して光学システム１３を使用することが提案される。この場合、光学システム１３、より正確には、赤外線ＬＥＤ１３ａ及びこれに対応するフォトダイオード１３ｂが噴射ヘッド４１に配置される。すなわち、光学システムを用いて、液体の液滴が付着するゾーンに比較的近い媒体８の小さなゾーンを見る、つまり該ゾーンを観測することができるように、ＬＥＤ１３ａ及びフォトダイオード１３ｂが噴射ヘッド４１に配置され、このゾーンは、液体の液滴７が付着する前記ゾーン上に正確に重なることがないように配置される。本システムは、光学システム１３によって観測される媒体上のゾーンが比較的小さいことを要求するものであり、そのためにはレンズシステムを利用することが有利となるが、これは、筆記具が媒体８に対して移動する際の速度に関係する反射信号成分を保つように、出来るだけ小さいゾーンに様々な反射光ビームの焦点を合わせるためである。
【００３７】
例えば、赤外線ＬＥＤ１３ａについては、使用するパワーを節減し、そしてできるだけ効果的に背景ノイズをフィルターで除去するために変調される。典型的な変調周波数は、例えば、２５キロヘルツ（ｋＨｚ）から３０ｋＨｚの範囲とされるか、又はさらに高くすることができるが、例えば、テレビジョン受像機のための赤外線遠隔制御システムによく使用される周波数帯である、３８ｋＨｚと４０ｋＨｚの間の帯域を避けるようにする。
【００３８】
図３から分かるように、フォトダイオード１３ｂは、媒体８の表面から直接反射される信号を検出し、そして該信号は、交流（ＡＣ）モードで接続された前置増幅器２３で増幅される。この前置増幅器２３は、不要な信号を除去できるように、赤外線変調周波数の周りに集中した通過帯域の周波数応答を持つ。実施においては、ＡＣ結合とされた複数段の増幅が必要である。但し、種々のＡＣ結合ステージは、デモジュレータ（復調器）２４の後段に配置され、該デモジュレータが前置増幅器２３の直後に配置される。
【００３９】
前置増幅器２３によって得られるＡＣ信号は、その後、デモジュレータ２４によって復調される。尚、検出信号の周波数応答の関数として、充電及び放電の時定数を変えるために、追加的な抵抗性要素を付加することもできる。
【００４０】
その後、復調ＡＣ信号は、ローパスフィルター２５に送られるが、これは光学システム１３と媒体８との間の距離を示す復調信号の振幅を決定するためである。ローパスフィルターは、信号を幾分滑らかにすることによって、不要なノイズを減少させる。例えば、５０ヘルツ（Ｈｚ）から１００Ｈｚの範囲にある上限遮断周波数が、ローパスフィルターにとって適当である。
【００４１】
また、媒体８に対する筆記具の運動速度に関係するデータを抽出するために、復調信号は再びＡＣモードで増幅される。筆記具が媒体８に対して静止している場合には、復調信号の振幅が一定に留まり、追加的な如何なるＡＣ成分も復調信号に重量されない。しかしながら、筆記具が媒体８に対して運動する場合には、筆記具と媒体８の間の距離の変化に依存して、そしてまた紙の反射率の局所的変化に依存して、復調信号はその振幅が変化する。選択された光学システムに応じて、復調信号の前記振幅変化は、媒体８と、媒体８の表面の質感と、可視的なマークと、さらにまた、媒体上に液体の液滴を噴射させることで既に形成されている線に関連する。従来の方法では、筆記具が媒体８に対して運動する場合に、追加的なＡＣ成分が復調信号の振幅に付加され、この成分は、媒体８に対する筆記具の運動速度の関数として、数キロヘルツ程度の大きさとされる。
【００４２】
このように、復調信号に含まれる周波数成分は、媒体８に対する筆記具の運動速度を表わしている。復調信号に含まれるノイズのようなものとされ、そして筆記具の速度を表わす前記の追加的な周波数成分は、種々の方法で解析することができる。例えば、３つのフィルター２６、２７、及び２８を用いることができ、その各々は、３つの異なる範囲の速度、すなわち媒体８に対する筆記具の低速での第１速度範囲Ｖ１、平均速度での第２速度範囲Ｖ２、及び高速での第３速度範囲Ｖ３における速度を抽出するために、予め決められた通過帯を持っている。
【００４３】
また、フォトダイオード１３ｂによって検出される信号のデジタル処理には、例えば、ゼロクロス検出を用いることができる。
【００４４】
したがって、筆記具が媒体８に対して静止している場合に、筆記具の運動及び速度に関連する如何なるノイズも復調信号には現れない。反対に、筆記具が媒体８に対して接触せずに運動する場合、ノイズは媒体８の表面のタイプ（種類）の関数として、復調信号の中に自動的に発生され、そして該ノイズは、筆記具が媒体８に対して次第に速く移動するにつれて周波数が増加する傾向がある。
【００４５】
別の実施例ではまた、光学システム１３が２つのフォトダイオード１３ｂを含むことができ、それらは、媒体８上で、赤外線ＬＥＤ１３ａによって得られる光スポット内における、２つの隣接した場所を観察するように配置される。その際に使用される電子回路は、２つのフォトダイオード１３ｂから受信した信号を比較するが、これは、得られた２つの復調信号の間に顕著な差がある場合に出力信号を生成するためである。このようにして生成された種々の出力信号は解析され、そして、与えられた表面に対して、該信号の周波数は、媒体８に対する筆記システムの運動速度を反映している。
【００４６】
そして、別の実施例においては、光学システム１３がレンズを持たず、その代わりにコリメータ、例えば、光学的なブラック・チューブを用いることも可能であり、その端部に配置された非常に小さい開口が設けられたそれぞれのディスクを有している。
【００４７】
また、赤外線ＬＥＤ１３ａを、赤外線レーザーダイオードで置き換えることもできる。
【００４８】
別の実施例において、噴射ノズル４３が媒体８に近すぎるために液体の液滴７を媒体上に適正に噴射できない時に、処理装置６は液体噴射システムの作動を停止させるように構成される。その場合に、処理装置６は、動き検出手段１４又は１３が媒体に対する筆記具の動きを検出し、そして、噴射ノズル４３と媒体８の間の距離が予め決められた最小値と予め決められた最大値によって定義された値の範囲内にあることを光学システム１３が判断した場合にのみ、液体噴射システムを作動させる。
【００４９】
同様に、使用者の書き心地を改善するために、第１に、インク噴射ヘッド４１と媒体８の間の距離が予め決められた最大値未満であることを光学システム１３が判断し、そして第２に、加速度計１４又は光学システム１３が処理装置６とともに、ある予め決められた期間内に、媒体８に対する噴射ヘッド４１の如何なる運動も検出しない場合に、警告信号を発するように設計された通信手段１６を処理装置６が作動させるように構成することができる。例えば、前記通信手段１６については、可視光信号を発する発光手段とするか又は可聴音信号を発する発音手段の形態とすることが可能であり、それによって、液体噴射ヘッド４１、より正確には、噴射ノズル４３が、電気信号発生器４２を作動させるのに適当とされる媒体からの距離にあることと、及び、筆記具の運動が、たとえそれが偶発的な運動であったとしても、噴射システムを作動させ、そしてそれによって媒体８上に液体の液滴を噴射できることを、使用者に知らせることができる。
【００５０】
同様に、使用者の書き心地を改善するために、液体噴射システム４が、与えられた期間（例えば、３０秒又は１分）に作動されず、そして測定手段１２が、噴射ヘッド４１と媒体８の間の距離が再び適正であることを検出して、そして動き検出手段１４又は１３、６が筆記具の運動を再び検出した場合に、処理装置６が、警告信号を発するために通信手段を作動させるように構成することができる。その場合に、処理装置は、液体の噴射が間もなく始まることを使用者に警告するために、例えば、最大で２秒の間、通信手段を作動させ、そして、この最大２秒の期間後に、処理装置６が液体噴射システム４を作動させる。
【００５１】
測定手段１２が超音波音響プローブで形成される場合に、管状部材２はまた、その端部２ａにおいて、媒体８上に可視光スポットを発する発光手段を備えることができ、当該光スポットは媒体上の液滴７の弾着点（ｔｈｅ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｉｍｐａｃｔ）を示す役目を果たす。
【００５２】
図４は、動き検出手段の第３の実施例を示しており、本例では、光学システム１３及び処理装置６を用いて形成される。該処理装置６は、光学システム１３が媒体８の上に液体７の存在を検出した場合（それは、そのとき媒体８に対する筆記システム全体の運動速度が減少していることを表わしている）に、噴射ヘッド４１を作動させるための電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を減少させるように構成されている。より正確には、図４から明らかなように、光学システムは、赤外線ＬＥＤ１３ａ及びこれに対応するフォトダイオード１３ｂによって形成され、それらは、噴射ヘッド４１と媒体８の間の距離を測定し、そしてまた液滴７が付着する媒体８のゾーンを調べることができるように、レンズ又はコリメータシステムを備える。光学システム、より正確には、ＬＥＤ１３ａ及びフォトダイオード１３ｂは、噴射ヘッド４１に対して配置されることを要するが、これは、液滴７が付着するゾーン上に、入射光ビームＦＩ及び反射光ビームＦＲが正確に焦点を結ぶようにするためである。そして、フォトダイオード１３ｂから得られる信号は、処理装置６に情報を送るために、前置増幅器及び位相検出器２９によって処理され、それから処理装置６は第１に、制御回路又は電気信号発生器４２を制御して噴射ヘッド４１に電力を供給し、そして第２に、赤外線ＬＥＤ１３ａの制御回路を制御する。
【００５３】
処理装置６は、噴射ヘッド４１と媒体８の間の距離が適正な範囲にあり、そして光学システム１３が媒体８上に液体の存在を検出しない場合に、最大の頻度で噴射ヘッド４１から液滴７が噴射できるように構成される。その場合に、処理装置６は、図４に示すように、媒体８の上に液滴７を噴射させる。
【００５４】
筆記具が媒体８に対して静止のままでとどまるなら、そのとき、光学システム１３は、媒体８上の液体の存在を自動的に検出し、それにより処理装置６は、媒体上への液滴７の噴射を大幅に減少させるか、又は停止させる。筆記具が動きだすと直ちに、光学システム１３は、それ自身が媒体８の上のブランクゾーン（空白域）に面していることを知り、処理装置６によって最大頻度で液滴が噴射することになる。反対に、筆記具の速度が媒体８に対して減少すると直ちに、光学システム１３は、噴射ヘッド４１に位置が合っている液滴の存在を検出するのに好適とされ、処理装置６は、信号発生器４２によって噴射ヘッド４１に送られる電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を自動的に減少させる。
【００５５】
図４に示す前記第３の実施例では、使用される液体、つまり使用されるインクが、反射特性を持つことができ、該特性は、媒体８上に付着する液体の液滴７の各々が自動的に前記光学システム１３によって検出されるように、光学システム１３に対して好適な特性とされる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の筆記具の第１実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の筆記具の第１実施例を構成する種々の要素を示すブロック図である。
【図３】第２の実施例にかかる筆記具の動きを検出するための検出手段を概略的に示すブロック図である。
【図４】第３の実施例にかかる筆記具の動きを検出するための検出手段を概略的に示すブロック図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部（２ａ）と第２の端部（２ｂ）との間に亘って延びる、ほぼ管状の部材であって、使用者が把持するように設計された管状部材（２）を備えた筆記具において、
前記管状部材（２）が、
液体の容器（３）と、
前記液体の容器（３）に接続された液体噴射ヘッド（４１）を含み、該噴射ヘッド（４１）が、離間された媒体（８）上に液体を噴射するように設計されている液体噴射システム（４）と、
前記噴射ヘッド（４１）が、離間された媒体（８）上に液体を噴射できるようにするために、前記液体噴射システム（４）を作動させる働きをもつ処理装置（６）と、を含んでおり、
前記管状部材が更に、
前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離を監視するための監視手段（１２）であって、かつ前記処理装置（６）に接続されている監視手段（１２）と、
前記噴射ヘッド（４１）の動きを検出するための動き検出手段（１４；１３，６）であって、前記処理装置（６）に接続されている動き検出手段（１４；１３，６）と、を含み、
少なくとも前記監視手段が、前記噴射ヘッドと前記媒体の間の距離が適正であると判断した場合に、前記液体噴射システムを前記処理装置が作動させるように構成され、
そして前記処理装置（６）は、前記液体噴射システム（４）を作動させるための電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を、前記動き検出手段（１４；１３，６）によって検出された運動に応じて変化させるように構成されていることを特徴とする筆記具。
【請求項２】
前記監視手段（１２）が、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離を測定するための測定手段（１２）によって形成され、
そして、第１に、前記測定手段（１２）が、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離が予め決められた最大値未満であることを判断し、第２に、前記動き検出手段（１４；１３，６）が前記動きを検出した場合に、前記液体噴射システム（４）を作動させるように前記処理装置（６）が構成されている請求項１に記載の筆記具。
【請求項３】
前記測定手段（１２）が、筆記具（１）と前記媒体（８）との間で物理的に接触することなく、前記噴射ヘッド（４１）と媒体（８）との間の距離を測定するように構成された請求項２に記載の筆記具。
【請求項４】
第１に、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離が、予め決められた最小値及び予め決められた前記最大値によって定義される範囲内にあることを前記測定手段（１２）が判断し、第２に、前記動き検出手段が、前記管状部材の動きを検出した場合に、前記処理装置（６）が前記液体噴射システム（４）を作動させるように構成された請求項２又は請求項３に記載の筆記具。
【請求項５】
前記測定手段（１２）が、前記噴射ヘッドと前記媒体との間の距離を測定する働きをもつ光学システム（１３）を備えた、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項６】
前記動き検出手段が加速度計によって形成された、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項７】
前記動き検出手段が、前記光学システムと、該光学システム（１３）によって得られる測定値の関数として、前記媒体（８）に対する前記噴射ヘッド（４１）の運動速度を決定する処理装置（６）と、によって形成された、請求項５に記載の筆記具。
【請求項８】
前記測定手段（１２）が、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離を測定する働きをもつ超音波音響プローブを備えた、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項９】
前記監視手段（１２）が、前記噴射ヘッド（４１）と、液体が噴射される前記媒体（８）上での場所との間の距離を測定するように構成された光学システム（１３）によって形成され、
前記動き検出手段が、光学システム（１３）と前記処理装置（６）によって形成されるとともに、
前記光学システム（１３）が前記媒体（８）上に液体が存在することを検出した場合、即ち、媒体（８）に対する筆記システムの運動速度の減少を示す場合に、噴射システム（４）を作動させるための電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を減少させるように前記処理装置（６）が構成された、請求項１に記載の筆記具。
【請求項１０】
前記管状部材（２）が更に、電源（１０）及び該電源（１０）に接続されたスイッチ手段（１１）を含み、
前記スイッチ手段（１１）は、前記液体噴射システム（４）、前記処理装置（６）、前記監視手段（１２）及び加速度計（１４）を作動させるために、使用者によって操作可能とされる、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項１１】
前記管状部材（２）が更に、前記媒体（８）上に噴射される液体の弾着点を示すために、前記媒体上に可視光スポットを発するための発光手段を含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項１２】
前記液体噴射ヘッド（４１）が、液体の液滴（７）を噴射するための、１つ以上のノズル（４３）を備え、前記噴射システム（４）が更に、前記噴射ヘッド（４１）の１つ以上のノズル（４３）を作動させるための電気信号を発生する電気信号発生器（４２）を備えた、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項１３】
第１に、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離が予め決められた最大値未満であることを前記測定手段（１２）が判断し、第２に、前記動き検出手段が予め決められた期間内に前記管状部材（２）の如何なる動きをも検出しない場合において、使用者に警告信号を発する働きをもつ通信手段（１６）を前記処理装置（６）が作動させるように構成された、請求項２乃至１２のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項１４】
前記液体噴射システム（４）が第１の期間内に作動されなかった場合において、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離が再び予め決められた最大値未満であることを前記測定手段（１２）が判断し、そして前記動き検出手段が再び前記管状部材（２）の動きを検出すると、第２の期間内に警告信号を発する働きをもつ通信手段（１６）を前記処理装置（６）が作動させ、それから前記液体噴射システム（４）を作動させるように構成された、請求項２乃至１３のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項１】
第１の端部（２ａ）と第２の端部（２ｂ）との間に亘って延びる、ほぼ管状の部材であって、使用者が把持するように設計された管状部材（２）を備えた筆記具において、
前記管状部材（２）が、
液体の容器（３）と、
前記液体の容器（３）に接続された液体噴射ヘッド（４１）を含み、該噴射ヘッド（４１）が、離間された媒体（８）上に液体を噴射するように設計されている液体噴射システム（４）と、
前記噴射ヘッド（４１）が、離間された媒体（８）上に液体を噴射できるようにするために、前記液体噴射システム（４）を作動させる働きをもつ処理装置（６）と、を含んでおり、
前記管状部材が更に、
前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離を監視するための監視手段（１２）であって、かつ前記処理装置（６）に接続されている監視手段（１２）と、
前記噴射ヘッド（４１）の動きを検出するための動き検出手段（１４；１３，６）であって、前記処理装置（６）に接続されている動き検出手段（１４；１３，６）と、を含み、
少なくとも前記監視手段が、前記噴射ヘッドと前記媒体の間の距離が適正であると判断した場合に、前記液体噴射システムを前記処理装置が作動させるように構成され、
そして前記処理装置（６）は、前記液体噴射システム（４）を作動させるための電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を、前記動き検出手段（１４；１３，６）によって検出された運動に応じて変化させるように構成されていることを特徴とする筆記具。
【請求項２】
前記監視手段（１２）が、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離を測定するための測定手段（１２）によって形成され、
そして、第１に、前記測定手段（１２）が、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離が予め決められた最大値未満であることを判断し、第２に、前記動き検出手段（１４；１３，６）が前記動きを検出した場合に、前記液体噴射システム（４）を作動させるように前記処理装置（６）が構成されている請求項１に記載の筆記具。
【請求項３】
前記測定手段（１２）が、筆記具（１）と前記媒体（８）との間で物理的に接触することなく、前記噴射ヘッド（４１）と媒体（８）との間の距離を測定するように構成された請求項２に記載の筆記具。
【請求項４】
第１に、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離が、予め決められた最小値及び予め決められた前記最大値によって定義される範囲内にあることを前記測定手段（１２）が判断し、第２に、前記動き検出手段が、前記管状部材の動きを検出した場合に、前記処理装置（６）が前記液体噴射システム（４）を作動させるように構成された請求項２又は請求項３に記載の筆記具。
【請求項５】
前記測定手段（１２）が、前記噴射ヘッドと前記媒体との間の距離を測定する働きをもつ光学システム（１３）を備えた、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項６】
前記動き検出手段が加速度計によって形成された、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項７】
前記動き検出手段が、前記光学システムと、該光学システム（１３）によって得られる測定値の関数として、前記媒体（８）に対する前記噴射ヘッド（４１）の運動速度を決定する処理装置（６）と、によって形成された、請求項５に記載の筆記具。
【請求項８】
前記測定手段（１２）が、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離を測定する働きをもつ超音波音響プローブを備えた、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項９】
前記監視手段（１２）が、前記噴射ヘッド（４１）と、液体が噴射される前記媒体（８）上での場所との間の距離を測定するように構成された光学システム（１３）によって形成され、
前記動き検出手段が、光学システム（１３）と前記処理装置（６）によって形成されるとともに、
前記光学システム（１３）が前記媒体（８）上に液体が存在することを検出した場合、即ち、媒体（８）に対する筆記システムの運動速度の減少を示す場合に、噴射システム（４）を作動させるための電気信号の周波数又は振幅あるいは周波数及び振幅を減少させるように前記処理装置（６）が構成された、請求項１に記載の筆記具。
【請求項１０】
前記管状部材（２）が更に、電源（１０）及び該電源（１０）に接続されたスイッチ手段（１１）を含み、
前記スイッチ手段（１１）は、前記液体噴射システム（４）、前記処理装置（６）、前記監視手段（１２）及び加速度計（１４）を作動させるために、使用者によって操作可能とされる、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項１１】
前記管状部材（２）が更に、前記媒体（８）上に噴射される液体の弾着点を示すために、前記媒体上に可視光スポットを発するための発光手段を含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項１２】
前記液体噴射ヘッド（４１）が、液体の液滴（７）を噴射するための、１つ以上のノズル（４３）を備え、前記噴射システム（４）が更に、前記噴射ヘッド（４１）の１つ以上のノズル（４３）を作動させるための電気信号を発生する電気信号発生器（４２）を備えた、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項１３】
第１に、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離が予め決められた最大値未満であることを前記測定手段（１２）が判断し、第２に、前記動き検出手段が予め決められた期間内に前記管状部材（２）の如何なる動きをも検出しない場合において、使用者に警告信号を発する働きをもつ通信手段（１６）を前記処理装置（６）が作動させるように構成された、請求項２乃至１２のいずれか一項に記載の筆記具。
【請求項１４】
前記液体噴射システム（４）が第１の期間内に作動されなかった場合において、前記噴射ヘッド（４１）と前記媒体（８）との間の距離が再び予め決められた最大値未満であることを前記測定手段（１２）が判断し、そして前記動き検出手段が再び前記管状部材（２）の動きを検出すると、第２の期間内に警告信号を発する働きをもつ通信手段（１６）を前記処理装置（６）が作動させ、それから前記液体噴射システム（４）を作動させるように構成された、請求項２乃至１３のいずれか一項に記載の筆記具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２００７−５１５３１６（Ｐ２００７−５１５３１６Ａ）
【公表日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４４４９７（Ｐ２００６−５４４４９７）
【出願日】平成１６年１２月１６日（２００４．１２．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００４／００３２６０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６１２４５
【国際公開日】平成１７年７月７日（２００５．７．７）
【出願人】（５０２３０６６０４）ソシエテ ビック (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１６日（２００４．１２．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００４／００３２６０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６１２４５
【国際公開日】平成１７年７月７日（２００５．７．７）
【出願人】（５０２３０６６０４）ソシエテ ビック (4)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]