CN101654013B - 打印机、打印机的设定方法及打印纸 - Google Patents

Abstract

打印机、打印机的设定方法及打印纸。该打印机包括：打印单元，其被构造成在片材介质上进行打印；读取单元，其被构造成在使用形成有识别标记的片材介质时读取识别标记；以及控制单元，其被构造成基于读取单元的读取结果对片材介质指定打印设定，其中，识别标记是利用含有使紫外光散射或吸收紫外光的物质并且不含有荧光物质的材料绘制的编码图案，读取单元包括：发射器，其被构造成主要发射紫外光；以及检测器，其被构造成检测通过激励包含在片材介质中的荧光增白剂而产生并且由图案调制的荧光。

Description

打印机、打印机的设定方法及打印纸

技术领域

本发明涉及在片材介质上记录图像的打印机、打印机的设定方法及打印纸。

背景技术

可用作例如喷墨打印机的打印机中的打印纸的片材介质的类型是多种多样的。各种类型的片材介质的例子包括在打印面上具有墨接收层以改进照片图像品质的打印纸、如明信片等厚纸以及能由打印机进行打印的布。

渗墨量和彩色显影状态取决于片材介质的类型。因此，根据片材介质的类型来设定墨排出量和墨排出口的数量以获得最佳的图像品质。通常，用户在打印机驱动程序中指定片材介质的类型。

然而，随着片材介质的类型的增加，用于该指定的选项的数量也增加，使得用户的操作变得复杂。另一方面，如果用户由于该复杂性而在指定中出错，则打印机不能判断设定是否合适。结果，即使用户使用能够高品质打印的高级纸，打印机也可能以低品质模式(即高速模式)进行打印。相反地，如果打印机以高品质模式在低级纸上进行打印，则可能使墨过量消耗。

此外，  当由多个用户共享网络打印机时，存在用户不能确定打印机中实际设定了何种类型的片材介质的情况。在该情况下，用户必需确认打印机中实际设定的片材介质，以指定片材介质的类型，这是一种低效程序。

为了解决上述问题，美国专利No.6036298论述了一种打印机自身检测片材介质的类型的方法。更具体地，在片材介质的打印面上的页边空白中放置识别标记，或者在打印面上放置不可见的识别标记。由读取识别标记的传感器来识别片材介质的类型。

在美国专利No.6036298所论述的方法中，识别标记被放置在片材介质的与打印面相反的背面上。设置在打印机内的传感器从打印面光学地读取识别标记，并且识别片材介质的类型。为了实现该方法，要求识别标记是能从相反面读取的清晰标记。然而，如果识别标记太明显，则打印的视觉品质可能劣化，或者在打印后可能从片材介质的打印面看到识别标记。另一方面，在传统方法中，识别标记被放置在打印面上并且从打印面读取该识别标记。于是，在识别标记上打印图像，使得叠印区域的图像品质可能劣化。

发明内容

本发明涉及一种实用性高、并且能够可靠地检测到在视觉上不明显的识别标记、以及能够基于检测结果识别片材介质的类型的打印机，本发明还涉及一种打印机的设定方法以及用于该目的的打印纸。本发明还涉及一种能够分开布置打印单元和被构造成读取识别标记的读取单元、并且能够实现小型化和高实用性的打印机。

根据本发明的一方面，一种打印机包括：打印单元，其被构造成在片材介质上进行打印；读取单元，其被构造成在使用形成有识别标记的片材介质时读取识别标记；以及控制单元，其被构造成基于读取单元的读取结果对片材介质进行打印设定，其中，识别标记是利用含有使紫外光散射或吸收紫外光的物质并且不含有荧光物质的材料绘制的编码图案，读取单元包括：发射器，其被构造成主要发射紫外光；以及检测器，其被构造成检测通过照射紫外光从包含在片材介质中的荧光增白剂激励产生并且由图案调制的荧光。

根据本发明的另一方面，一种由含有荧光增白剂的物质制成的打印纸包括形成在打印面的相反面上的识别标记，该识别标记是用于识别打印纸的类型或尺寸的信息的编码图案，并且利用含有使紫外光散射或吸收紫外光的物质并且不含有荧光物质的材料绘制该识别标记。

通过下面参照附图对典型性实施方式的详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的典型实施方式、特征和方面，用于说明本发明的原理。

图1是示出根据本发明的一个典型实施方式的打印机的外观的立体图。

图2示出了图1所示的打印机的内部构造的剖视图。

图3示出了根据本发明的典型实施方式的读取器的构造。

图4示出了根据本发明的典型实施方式的读取器的构造的另一例子。

图5A和图5B示出了根据本发明的典型实施方式的片材介质和形成在该片材介质上的识别标记。

图6示出了来自根据本发明的典型实施方式的读取器的输出信号的波形的例子。

图7示出了根据本发明的典型实施方式的输出信号处理方法的例子。

图8示出了根据本发明的典型实施方式的输出信号处理方法的例子。

图9示出了根据本发明的典型实施方式的用户界面上的显示的例子。

图10示出了根据本发明的另一典型实施方式的打印机的内部构造的剖视图。

图11是示出图10所示的打印机的外观的立体图。

具体实施方式

下面将参照附图详细说明本发明的各种典型实施方式、特征和方面。

将参照附图说明适用于喷墨打印机的本发明的典型实施方式。本发明可适用于单功能打印机，以及作为一体地包括如扫描功能、复印功能及传真功能等多个功能的图像读取/记录设备的多功能外围设备。此外，本发明可适用于采用如电子照相方法、热敏方法及针式方法等不同于喷墨方法的其它各种方法的打印机。

图1是示出根据本典型实施方式的打印机的外观的立体图。

参照图1，片材盒5被布置在打印机主体1中。作为多个单页纸(cut sheet)的片材介质3被堆叠和存储在片材盒5中。当用户补充片材盒5中的片材介质3时，用户拉出片材盒5。此外，堆叠并且存储片材介质3的片材供给托盘2与片材盒5分开地布置在打印机主体1中。从而，打印机主体1包括作为存储被堆叠的片材介质3的片材存储单元的片材盒5和片材供给托盘2二者。卷筒片材(roll sheet)可以代替单页纸用作片材介质3。在该情况下，片材存储单元是能转动地保持卷筒片材的保持件。

打印机通过从片材供给托盘2或片材盒5拾取片材介质3并且将该片材介质3供给到打印机内部的打印单元来进行打印。显示装置6是包括触摸面板的输入/输出用户界面。

在本典型实施方式中，片材供给托盘2存储高光泽照片纸，片材盒5存储作为片材介质3的普通纸(即打印纸)。

图2示出了打印机的内部构造的剖视图。

参照图2，由拾取辊21一张一张地分离和拾取堆叠和存储在片材供给托盘2中的片材介质3，并且将该片材介质3输送到纸进给口22。由拾取辊51一张一张地分离和拾取堆叠和存储在片材盒5中的片材介质3，并且经由由引导件52限制的独立输送路径将该片材介质3输送到纸进给口22。

在通过纸进给口22之后，片材介质3沿公共输送路径11移动。于是，由第一辊对和第二辊对夹持和输送片材介质3，其中，第一辊对由输送辊24和夹送辊23形成，第二辊对由输送辊26和夹送辊25形成。

读取器4被布置在第一辊对和第二辊对之间并且位于公共输送路径11的下方。读取器4光学地读取形成在片材介质3的与打印面相反的背面上的识别标记。下面将详细说明读取器4。

打印单元被布置在第二辊对的前方并且位于公共输送路径11的上方。打印单元包括采用喷墨方法的打印头20、以及在保持打印头20的状态下沿主扫描方向(与公共输送路径11的方向垂直的方向)扫描片材介质3的滑架27。如使用加热元件排出墨的热式方法、使用压电元件的压电方法、使用静电激发器的静电方法、以及使用微机电系统(MEMS)元件的方法等各种喷墨方法均可适用于打印头20。

在打印单元中，一边由第一辊对和第二辊对在沿着公共输送路径11的方向(即副扫描方向)上输送片材介质3一边使打印头20沿与副扫描方向垂直的方向(即主扫描方向)移动来进行打印。结果，在片材介质3的打印面上形成二维图像。

然后，排出辊28和棘轮(spur)29沿由图2所示的箭头Z表示的方向排出形成有图像的片材介质3。

控制器10是控制整个打印机的控制单元。

下面将说明由读取器4读取形成在片材介质的背面上的识别标记的操作、以及基于读取结果的打印设定。

由第一辊对以恒定速度沿公共输送路径11输送片材介质3。沿着公共输送路径11布置读取器4，该读取器4面对片材介质3的打印面的相反面(即背面)。读取器4从以恒定速度移动的片材介质3的背面读取形成在片材介质3的背面上的识别标记。如稍后说明的那样，识别标记被绘制为关于片材介质3的类型和尺寸的信息的编码图案。

控制器10根据读取器4的输出来识别关于片材介质3的类型、尺寸等信息。此外，控制器10从预先存储的多个品质模式中选择打印品质模式，使得能实现适合于片材介质3的类型和尺寸的打印品质(如墨撞击(ink impacting)方法等)。

图3是示出读取器4构造的剖视图。读取器4是形成为一体地包括发射器41和检测器42的单元的反射型光学传感器。

发射器41包括主要产生紫外光(具有位于300nm～400nm的波长范围内的预定波长)的光源(如紫外发光二极管(LED)或紫外激光二极管(LD)等)。发射器41从倾斜方向将紫外光以小光点形式发射到片材介质3的表面上。

检测器42包括光接收元件(如光电二极管或光电晶体管等)。检测器42对接收到的沿与片材介质3上的紫外光的照射光点大致垂直的方向散射的光进行光电转换。检测器42不检测紫外光的由图3所示的虚箭头表示的直接反射光(即零级光)。来自检测器42的光接收元件的输出被输入到控制器10。

图4示出了读取器4的另一例子，其中，面对片材介质3可转动地布置两个辊43和44。当读取识别标记时，辊43和44与片材介质3的表面接触，并且保持片材介质3和读取器4之间的预定间隔。由于辊43和44可转动，因此，辊43和44不会由于与片材介质3接触而对片材介质3的移动施加阻力或刮擦片材介质3。

当发射器41将包括紫外光的光(激励光)发射到片材介质3上时，从包含在片材介质3内的荧光增白剂激励并且产生波长与紫外光的波长不同的荧光(即，位于中心波长在420nm～450nm附近的可见光区域中的荧光)。从而，被激励的荧光与紫外光一起进入检测器42。

如果检测器42中的光接收元件的光接收灵敏度在可见光区域中高，而在紫外光区域中低或几乎没有灵敏度，则检测器42主要检测荧光，而几乎不检测紫外光。可以在检测器42中的光接收元件的前方布置波长选择滤波器，使得选择具有420nm～450nm附近的波长的光。结果，与紫外光区域相比，光接收灵敏度在可见光(荧光)区域中更高。

图5A示出了根据本发明的典型实施方式的片材介质3。

参照图5A，片材介质3是包括形成有图像的打印面31和与打印面31相反的面(背面)32的打印纸。在打印面31上设置墨接收层或进行光泽处理。在本典型实施方式中，片材介质3是高光泽照相纸或普通纸。通常，大多数打印纸含有荧光增白剂以增强打印纸的白度，本典型实施方式中所用的纸也含有荧光增白剂。

参照图5B，在片材介质3的与打印面31相反的背面32的预定位置形成识别标记35。识别标记35是指示关于片材介质3的类型或尺寸信息的编码图案。用于绘制识别标记35的图案的材料含有使紫外光散射或吸收紫外光的物质并且不含有荧光物质。

如上所述的“使紫外光散射或吸收紫外光”的物质不限于完全散射或吸收紫外光的物质，而可以是通过一定量的散射和吸收来限制紫外光的透射的物质。

此外，如上所述的“不包括荧光物质”的物质不限于不包含任何荧光物质的物质。更具体地，该物质可以包括少量的荧光物质，该少量的荧光物质产生能与片材介质3含有的荧光增白剂所产生的荧光区别开的微弱荧光。

此外，识别标记35的图案(即，掩模(masking)部分)的颜色是与纸的颜色相同的白色或者是类似颜色。例如，期望使用包括氧化钛微粒或氧化锌微粒的白色颜料来形成图案。由于氧化钛和氧化锌是一般材料，因此，不必使用专用墨并且节省成本。此外，白色颜料可形成用户几乎看不见的程度的标记。此外，含有氧化钛微粒或氧化锌微粒的白色颜料对打印机中使用的墨具有高亲和性。因此，具有如下优点：即使在进行双面打印时墨被涂布到图案，图案也不明显。

返回到图5B，识别标记35是沿副扫描方向排列多个竖条的编码图案。在图案中交替地绘制限制紫外光的掩模部分33和不限制紫外光的透射部分34。

如上所述，含有使紫外光散射或吸收紫外光的物质并且不含有荧光物质的材料被涂布到纸的掩模部分33。实际上，白色颜料被涂布到掩模部分33。相反地，不对透射部分34涂布任何物质。因此，如果紫外光被发射到掩模部分33，则紫外光被散射或吸收，从而不产生荧光或者即使产生荧光也较微弱。另一方面，如果紫外光被发射到透射部分34，则纸被紫外光照射，并且由荧光增白剂散射荧光。

在图5B中，以恒定间隔绘制图案。然而，在实际的图案中，通过根据片材介质3的类型和尺寸改变多个竖条的间隔或数量来对信息进行编码。此外，在该图案中，沿副扫描方向排列多个竖条，使得图案在被扫描的同时能被读取。另外，沿与副扫描方向垂直的方向、或沿以某一角度与副扫描方向交叉的不同于垂直方向的方向绘制各条。

期望识别标记35位于片材介质3的长度方向的两边缘附近，使得用户能沿任一取向设定片材介质3。在图5A所示的例子中，识别标记35被布置在片材介质3的四个角部上。从而，无论被输送的片材介质3的取向如何，当片材边缘到达读取器4时，均能够读取识别标记。识别标记也可以被置于片材介质3的整个表面上，而不是被置于片材介质3的一部分上。

如上所述，片材介质3沿副扫描方向以恒定速度向读取器4移动。因此，从读取器4获取根据图案时间调制(temporally-modulate)的输出信号。图6示出了该输出信号的例子。

参照图6，荧光的信号在透射部分34达到峰值，并且在掩模部分33减小。信号振幅的数量和持续时间根据图案而改变。荧光从纸的不存在图案的部分连续输出，从而连续输出恒定信号。

读取器4读取来自输出信号的编码，并且获取关于片材介质3的信息。可利用图7或图8所示的算法进行该处理。

参照图7，将输出信号实时地与阈值相比较，确定值“1”或“0”，从而将输出信号数字化。用于进行图7所示的算法的处理电路是简单的，并且能以低成本实现该处理电路。

图8示出了通过考虑校准和光源寿命进一步提高检测精度的方法。参照图8，信号暂时被存储在存储器中以进行采样。如图8所示进行边缘处理或利用可变阈值的比较处理。与图7所示的算法相比，图8所示的算法需要用于采样的存储器，并且处理时间增加。然而，图8所示的算法在进行精确检测方面是有效的。

在本典型实施方式中，在扫描的同时读取形成为一维条码的图案。作为变型例，可以利用如电荷耦合器件(CCD)等阵列传感器(array sensor)即刻读取识别标记的图案。在该情况下，读取器4中的发射器41的发射光点的尺寸被设定为能够覆盖识别标记的整个图案的尺寸。此外，有选择地接收荧光波长的阵列传感器被用作检测器42。从而，读取器4即刻读取由图案空间调制的荧光。在该情况下，除了一维条码之外，还可以将二维编码用于图案。

如上所述，读取器4的读取位置位于打印单元的记录位置的沿片材介质3的输送方向的上游。因此，在开始打印之前，读取器4读取识别标记。然后，控制器10基于读取结果指定用于待使用的片材介质的打印设定。如果读取器4检测到识别标记并且识别出片材介质3的类型和尺寸，则控制器10自动地设定适合于纸的打印品质和尺寸并且进行打印。

如果识别出的纸与用户已经设定的纸不同，则打印机可以在打印之前请求用户确认是否改变设定并且等待用户指令。图9示出了在该情况下显示在用户界面上的画面的例子。

参照图9，打印机的显示装置6显示“检测到与设定纸的类型/尺寸不同的纸(高光泽照相纸A4)。您想要改变设定吗？是/否”。然后，显示装置6接收用户指令，打印机相应地进行设定处理。更具体地，如果用户选择“是”，则更新设定，如果用户选择“否”，则不更新设定。

另一方面，如果未检测到识别标记，则根据适合于用户已经设定的或以前作为缺省设定的纸的打印品质来进行打印。如果用户使用背面上无识别标记的纸，则图6所示的信号输出变得几乎平坦。由于平坦部分的信号电平(signal level)取决于纸是否含有荧光增白剂而不同，因此，可以由信号电平来判断纸内是否含有荧光增白剂。因此，例如，可以将高品质纸(含有荧光增白剂)与再生纸(不含有荧光增白剂)区分开。

根据上述典型实施方式，即使识别标记如此不明显以至于几乎不可见，也能够可靠地检测到识别标记。此外，打印单元和读取器被分开布置在公共输送路径(即片材介质)的上方和下方。因此，对打印机内的配置的限制小，并且能够实现打印机的小型化。

下面将说明利用荧光物质在含有荧光增白剂的片材上形成识别标记的情况与本典型实施方式之间的比较。如果利用荧光物质形成识别标记，则当用紫外光照射片材时荧光物质标记和片材都产生荧光。结果，相对于初始检测到的识别标记产生的荧光，检测时的信噪(S/N)比变得劣化。

相反地，根据本典型实施方式，通过用含有使紫外光散射或吸收紫外光的物质并且不含有荧光物质的材料进行掩模而形成图案，能够可靠地检测到识别标记。

因此，根据上述典型实施方式，即使片材介质上的识别标记在视觉上不明显，也能够可靠地检测到该识别标记。从而，能够基于检测结果识别片材介质的类型和尺寸，并且能够指定设备设定。因此，本发明的典型实施方式可以提供实用性高的打印机、打印机的设定方法以及打印纸。

下面将参照图10和图11来说明本发明的可以进一步实现上述典型实施方式中的打印机的小型化的另一典型实施方式。

参照图10，读取器4被布置在隔着公共输送路径11和片材介质3与打印单元相面对的位置。省略了图2所示的第二辊对。其它构造与图2所示的打印机的构造类似，将省略其详细说明。根据图10所示的构造，打印单元和读取器4被分开布置在公共输送路径11的上方和下方并且彼此面对。从而，各单元的配置被高度集成，以实现小型化。

由于读取器4的读取位置位于打印单元的记录位置的沿片材介质3的输送方向的上游，因此，在开始打印之前进行读取。此外，读取器4的读取位置靠近打印头20的记录位置。因此，必需通过在被输送的片材介质3的前端到达记录位置之前读取片材介质3的前端上的识别标记来完成指定打印设定。

从而，期望至少在片材介质3的长度方向的两端附近布置识别标记，从而当片材介质3的前端到达读取器4时，能够立即读取识别标记。如上所述，识别标记被布置在片材介质3的两个边缘上，从而即使由用户设定片材介质3的任一取向，也能够进行应对。

图11是示出图10所示的打印机的外观的立体图。与图1所示的打印机相比，图11所示的打印机的长度在副扫描方向(向前方向)上较短，从而进一步实现了小型化。

虽然已经参照典型实施方式说明了本发明，但是，应该理解，本发明不限于所公开的典型实施方式。所附权利要求书的范围将符合最宽的解释，以包含所有变型、等同结构和功能。

Claims (18)

1.一种打印机，其包括：

打印单元，其被构造成在片材介质上进行打印；

读取单元，其被构造成在使用形成有识别标记的片材介质时读取所述识别标记；以及

控制单元，其被构造成基于所述读取单元的读取结果对所述片材介质进行打印设定，

其中，所述识别标记是利用含有使紫外光散射或吸收紫外光的物质并且不含有荧光物质的材料绘制的编码图案，

所述读取单元包括：发射器，其被构造成主要发射紫外光，所述紫外光具有位于300nm至400nm的波长范围内的预定波长；以及检测器，其被构造成检测通过照射所述紫外光从包含在所述片材介质中的荧光增白剂激励产生并且由所述图案调制的荧光，所述荧光具有420nm至450nm的中心波长。

2.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，用于绘制所述图案的所述材料是包括氧化钛微粒或氧化锌微粒的白色颜料。

3.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述识别标记至少形成在所述片材介质的长度方向的两端附近。

4.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述识别标记是用于识别所述片材介质的类型或尺寸的信息的编码图案，所述控制单元根据所述读取单元的读取结果来设定打印品质。

5.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，在使所述片材介质移动的同时，所述读取单元读取所述片材介质，

所述检测器检测由所述图案时间调制的荧光。

6.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述读取单元被布置在隔着所述片材介质与所述打印单元相面对的位置。

7.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述读取单元的读取位置位于所述打印单元的记录位置的沿所述片材介质的输送方向的上游，从而在打印之前读取所述识别标记。

8.根据权利要求7所述的打印机，其特征在于，所述打印机还包括存储将被供给的所述片材介质的多个片材存储单元，

所述读取单元的读取位置被布置在公共输送路径的附近，从所述多个片材存储单元中的每一个片材存储单元供给的所述片材介质都通过该公共输送路径输送。

9.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述读取单元包括在该读取单元读取所述识别标记时面对所述片材介质的可转动辊。

10.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述打印机还包括被构造成当被识别出的片材介质的类型或尺寸与已经设定的片材介质的类型或尺寸不同时请求用户确认的单元。

11.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述打印机还包括被构造成如果读取不到所述识别标记则以已经设定的打印品质进行打印的单元。

12.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述打印单元包括利用喷墨方式进行打印的打印头。

13.一种通过读取形成在片材介质上的识别标记来设定打印机的方法，其中，所述片材介质含有荧光增白剂，所述识别标记是利用含有使紫外光散射或吸收紫外光的物质并且不含有荧光物质的材料绘制的编码图案，所述方法包括：

用包括紫外光的光照射所述片材介质，所述紫外光具有位于300nm至400nm的波长范围内的预定波长；

检测通过照射而从所述荧光增白剂产生并且由所述图案调制的荧光，所述荧光具有420nm至450nm的中心波长；以及

基于通过检测被调制的荧光而获取的信号对所述片材介质进行打印设定。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，用于绘制所述图案的所述材料是包括氧化钛微粒或氧化锌微粒的白色颜料。

15.一种打印纸，其由含有荧光增白剂的物质制成，其中，所述打印纸包括形成在打印面的相反面上的识别标记，所述识别标记是用于识别所述打印纸的类型或尺寸的信息的编码图案，并且利用含有使紫外光散射或吸收紫外光的物质并且不含有荧光物质的材料绘制所述识别标记，

通过检测利用所述紫外光从荧光增白剂激励产生并且由所述图案调制的荧光来读取所述编码图案，所述紫外光具有位于300nm至400nm的波长范围内的预定波长，所述荧光具有420nm至450nm的中心波长。

16.根据权利要求15所述的打印纸，其特征在于，所述材料是具有与所述打印纸的颜色相同或类似的颜色的颜料。

17.根据权利要求15所述的打印纸，其特征在于，所述材料是包括氧化钛微粒或氧化锌微粒的白色颜料。

18.根据权利要求15所述的打印纸，其特征在于，所述识别标记至少形成在所述打印纸的长度方向的两端附近。

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