CN1476582A - 传感设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种传感设备，当该设备相对于表面的某个区域运动时，它可以感测区域标识数据并产生动作数据；所述区域标识数据指示区域的标识；所述动作数据指示传感设备相对于所述区域的运动；所述表面上排列有编码数据，这些编码数据指示至少与表面相关的一个区域；所述传感设备包括：区域标识传感设备，该装置被配置为使用至少一部分编码数据感测区域标识数据；运动传感设备，该装置被配置为产生动作数据；通信装置，该装置被配置为向计算机系统传送区域标识数据和动作数据。

Description

传感设备

技术领域

本发明与用于捕捉手绘信息的传感设备有关，特别关于一种能够捕捉由用户向某个表面上手绘的图形或文字信息的传感设备。

本发明的目的主要是允许大量分布的用户通过印刷品和手持光传感器与联网信息和应用程序交互，从而通过高速联网彩色打印机即时获得交互印刷品。虽然本发明在本文中主要是参考上述用途说明的，但是应该指出的是，本发明不局限于在上述领域中使用。

同类专利申请

与本发明有关的各种方法、系统和装置在本发明的申请者或受让人与本申明同时申报的下列同类专利申请中揭示：NPA060US，NPA061US，NPA081US，NPA082US，NPP010US，NPP013US，NPP015US，NPP020US，NPP021US，NPP022US，NPP023US，NPS014US，NPS015US，NPS017US，NPS018US，NPS022US，NPS027US  NPS028US，NPT008US，BIN01US，BIN02US，BIN03US，BIN04US

这些同类专利申请的揭示以互参方式综合在此。每个应用程序都采用其档案号临时标识。当获得相应的USSN申请号时，这些档案号将以USSN号代替。

与本发明有关的各种方法、系统和装置在本发明的申请者或受让人于2000年10月20日与本申明同时申报的下列同类专利申请中揭示：NPA011US，NPA031US，NPA040US，NPA046US，NPA053US，NPA059US，NPA064US，NPB006US，NPS004US，NPS008US，NPS013US，NPS024US，UP01US，UP02US，UP03US，UP04US，UP05US

这些同类专利申请的揭示以互参方式综合在此。每个应用程序都采用其档案号临时标识。当获得相应的USSN申请号时，这些档案号将以USSN号代替。

与本发明有关的各种方法、系统和装置在本发明的申请者或代理人于2000年9月15日与本申明同时申报的下列同类专利申请中揭示：NPA024US，NPA025US，NPA047US，NPA049US

这些同类专利申请的揭示以互参方式综合在此。每个应用程序都采用其档案号临时标识。当获得相应的USSN申请号时，这些档案号将以USSN号代替。

与本发明有关的各种方法、系统和装置在本发明的申请者或代理人于2000年6月30日与本申明同时申报的下列同类专利申请中揭示：NPA014US，NPA015US，NPA022US，NPA026US，NPA038US，NPA041US，NPA050US，NPA051US，NPA052US，NPA063US，NPA065US，NPA067US，NPA068US，NPA069US，NPA071US，NPA072US，NPB003US，NPB004US，NPB005US，NPP019US，PEC04US，PEC05US，PEC06US，PEC07US

这些同类专利申请的揭示以互参方式综合在此。每个应用程序都采用其档案号临时标识。当获得相应的USSN申请号时，这些档案号将以USSN号代替。

与本发明有关的各种方法、系统和装置在本发明的申请者或代理人于2000年5月23日与本申明同时申报的下列同类专利申请中揭示：NPA001US，NPA002US，NPA004US，NPA005US，NPA006US，NPA007US，NPA008US，NPA009US，NPA010US，NPA012US，NPA016US，NPA017US，NPA018US，NPA019US，NPA020US，NPA021US，NPA030US，NPA035US，NPA048US，NPA075US，NPB001US，NPB002US，NPK002US，NPK003US，NPK004US，NPK005US，NPM001US，NPM002US，NPM003US，NPM004US，NPN001US，NPP001US，NPP003US，NPP005US，NPP006US，NPP007US，NPP008US，NPP016US，NPP017US，NPP018US，NPS001US，NPS003US，NPS020US，NPT001US，NPT002US，NPT003US，NPT004US，NPX001US，NPX003US，NPX008US，NPX011US，NPX014US，NPX016US，IJ52US，IJM52US，MJ10US，MJ11US，MJ12US，MJ13US，MJ14US，MJ15US，MJ34US，MJ47US，MJ58US，MJ62US，MJ63US，PAK04US，PAK05US，PAK06US，PAK07US，PAK08US，PEC01US，PEC02US，PEC03US

这些同类专利申请的揭示以互参方式综合在此。每个应用程序都采用其档案号临时标识。当获得相应的USSN申请号时，这些档案号将以USSN号代替。

背景技术

目前，计算机系统的用户通常使用显示信息的监视器和输入信息的键盘和/或鼠标与系统交互。虽然这种接口很强大，但是它比较笨重，难以携带。在纸上打印的信息更便于阅读，也比在计算机监视器上显示的信息更便于携带。但是，与键盘或鼠标不同的是，纸上所用的笔通常缺少与计算机软件交互的能力。

发明内容

发明目的

本发明的一个目的是把纸笔方式和计算机系统的优点综合起来。

本发明与一种传感设备有关，当所述传感设备相对于表面的某个区域运动时，它能够感测区域标识数据并产生动作数据；区域标识数据指示区域的标识；动作数据指示传感设备相对于所述区域的动作；所述表面上排列有编码数据，该编码数据指示至少一个与表面有关的区域。所述传感设备包括：

区域标识传感设备，所述装置被配置为使用至少一部分编码数据感测区域标识数据；

运动传感设备，所述运动传感设备被配置为产生动作数据；

通信装置，该装置被配置为向计算机系统传送区域标识数据和动作数据。

优选的是，所述运动传感设备被配置为使用至少部分编码数据产生动作数据。

优选的是，编码数据还指示所述区域的多个参考点；所述运动传感设备被配置为根据传感设备相对于至少一个参考点的运动产生动作数据。

在本发明的另一个实例中，编码数据包括周期元素；所述运动传感设备被配置为根据传感设备相对于至少一个周期元素的运动产生动作数据。

在本发明的另一个实例中，所述运动传感设备至少包括一个加速度传感设备，所述加速度传感设备被配置为当传感设备移过表面区域时传感设备的加速度；所述运动传感设备被配置为通过周期对加速度取样来产生动作数据。

通过下列实例的描述和参考所附图形可以更好地理解本发明的特点和优点。

附图说明

本文中所述的本发明的较佳实施例和其它实例是通过非限制性的例子和附图进行说明的，其中：

图1显示了打印的网页(Netpage)样本和其在线页面描述之间的关系。

图2是网页笔、网页打印、网页页面服务器和网页应用程序服务器之间的交互的示意图。

图3显示了通过网络互联的多台网页服务器和打印机。

图4是打印的网页页和其在线页面描述的高级结构的示意图。

图5a是显示网页标记的结构的平面图。

图5b的平面图显示了图5a中所示的一组标记与笔式网页感知设备的域之间的关系。

图6a的平面图显示了网页标记的另一种结构。

图6b的平面图显示了图6a中所示的一组标记与笔式网页感知设备的域之间的关系。

图6c的平面图显示了图6a中的9个标记的排列形式，其中的目标由相邻标记共享。

图6d的平面图显示了图6a中所示标记的4个编码字符号的交错和旋转。

图7是标记图像处理和解密算法的流程图。

图8是网页笔和相关的标记感测域圆锥的立体图。

图9是图8中所示的网页笔的立体分解图。

图10是用于图8和图9中的网页笔的笔控制器的示意性框图。

图11是壁挂式网页打印机的立体图。

图12是沿图11中所示的网页打印机的长度方向剖开的剖面图。

图12a是图12的局部放大图，它显示了双工打印引擎和胶轮组件的一部分。

图13是墨水盒、墨水、空气和胶路径以及图11和12中的网页打印机引擎的详细视图。

图14是用于图11和12中所示的网页打印机的打印机控制器的示意性框图。

图15是与图14中所示的打印机控制器有关的双工打印引擎控制器和Memjet^TM打印头的示意性框图。

图16是图14和15中所示的打印引擎控制器的示意性框图。

图17是一个Memjet^TM打印元件的立体图，该打印元件可用于图10-12中的网页打印机。

图18是一排Memjet^TM打印元件的一小部分的立体图。

图19的一系列立体图显示了图13中的Memjet^TM打印元件的工作循环。

图20是页宽Memjet^TM打印头的一小段的立体图。

图21是一个用户类图的示意图。

图22是一个打印机类图的示意图。

图23是一个笔类图的示意图。

图24是一个应用程序类图的示意图。

图25是一个文档和页面描述类图的示意图。

图26是一个文档和页面拥有类图的示意图。

图27是一个终端元素专门化类图的示意图。

图28是一个静态元素专门化类图的示意图。

图29是一个超链接元素类图的示意图。

图30是一个超链接元素专门化类图的示意图。

图31是一个超链接组类图的示意图。

图32是一个表单类图的示意图。

图33是一个数字墨水类图的示意图。

图34是一个域元素专门化类图的示意图。

图35是一个复选框域类图的示意图。

图36是一个文本域类图的示意图。

图37是一个签名域类图的示意图。

图38是一个输入处理算法的流程图。

图38a是图38中的流程图的一个步骤的详细流程图。

图39是一个页面服务器命令元件类图的示意图。

图40是一个资源描述类图的示意图。

图41是一个收藏列表类图的示意图。

图42是一个历史列表类图的示意图。

图43是订阅递送协议的一个示意图。

图44是超链接请求类图的一个示意图。

图45是超链接激活协议的一个示意图。

图46是表单提交协议的一个示意图。

图47是手续费支付协议的一个示意图。

图48是笔的光学路径的示意图。

图49是笔划捕捉算法的流程图。

图50是原始(raw)数字墨水类别图的示意图。

具体实施方式

注：Memjet^TM是澳大利亚西尔弗布鲁克研究股份有限公司(Silverbrook Research Pty Ltd，)的一个商标。

在本发明的较佳实施例中，本发明被配置为与网页联网计算机系统一起工作。网页联网计算机系统将在下文中详细描述。需要注意的是，并不是本发明的每个实例都需要实现与基本系统有关的下述所有的或大多数项目。但是，在本文中，我们以最详细的方式说明该系统，这样，当读者理解本发明的较佳实施例的工作环境时，不需要寻找其它参考资料。

总的来说，网页系统的较佳实施例利用一种映射表面形式的计算机界面，也就是说，一个包含对计算机系统中维护的表面图的映射的物理表面。图上坐标可以采用适当的传感设备查询。对于特定的实例，图上坐标可以采用可见形式或不可见形式编码，还可以采用某种局部查询方式定义，所述局部查询方式对映射表面进行查询，在图内部和不同的图之间产生明确的图上坐标。所述计算机系统可以包含关于映射表面的特性的信息，这种信息可以根据与映射表面一起使用的传感设备提供的图上坐标来检索。因此，检索的信息可以采取由计算机系统代表操作员发起的动作的形式来响应操作员与表面特征的交互。

在一种较佳形式中，网页系统依赖于网页的产生和与网页的人机交互。这些页面包含打印在纸上的文本、图形和图像，但是这些文本、图形和图像能够像交互网页一样工作。每个页面上的信息使用对人眼不可见的墨水编码。但是，墨水(以及编码数据)可以由一支光学成像笔感测并发送给网页系统。除了纸以外，还可以使用某些底质。本发明的较佳实施例中的编码信息是采用一种红外线吸收墨水实现的，因此可以使用一种对红外线敏感的光学传感器。如有必要，还可以使用其它波长或光学感测技术以外的感测技术，例如使用磁性墨水和传感器。

在本发明的较佳形式中，可以使用所述的笔点击每个页面上的活动按钮和超链接，实现从网络请求信息或者向网络服务器发送信号参数选择。在本发明的一个实例中，网页上的手写文本可以被自动识别和转换为网页系统中的计算机文本，从而可以向表单中填写数据。在本发明的其它实例中，在网页上记录的签名是自动核验的，这样可以安全地审核电子贸易交易。

如图1所示，打印的网页1可以代表由用户在打印的页面上实际填充的交互表单或通过笔和网页系统之间的通信以“电子方式”填充的交互表单。下述的例子显示了一个包含姓名和地址字段以及一个提交按钮的“请求”表单。该网页包含使用可见墨水打印的图形数据2以及使用不可见墨水打印为一系列标记4的编码数据3。在网页网络上存储的对应的页面描述5说明了网页的各个元素。特别是，它描述了每个交互元素的类型和空间范围(即本例中的文本域或按钮)，从而允许网页系统通过网页正确地解释输入信息。例如，提交按钮6带有一个区域7，该区域与图形8相应的空间范围对应。

如图2所示，网页笔101(该笔的一个较佳形式在图8和图9中示出并在下文中详细说明)可以与网页打印机601以及通过互联网连接的家庭、办公室或移动打印设备一起使用。这种笔是无线的，并能够与网页打印机通过一条短程无线链路9安全地通信。如有必要，还可以使用接线或红外发射机把该笔与所述系统连接起来，但是这两种连接方式都会限制其移动性。

网页打印机601的一个较佳形式在图11-13中示出并在下文中详细说明。网页打印机601可以周期地或在需要时提供个性化的报纸、杂志、目录、小册子及其它出版物，这些出版物的质量与交互网页一样高。与个人计算机不同的是，网页打印机是一种可以安装在早间新闻附近的墙上(例如在用户的厨房中、早餐桌旁、或每日家务工作的起点位置附近)。它还有桌面型、台式、便携式和微型等多种形式。

在使用网页的地点打印的网页综合了纸张的易用性和交互媒体的及时性和交互性。

如图2所示，网页笔101可以与打印在网页1上的编码数据交互，还可以通过短程无线链路9与网页打印机交互。打印机601把交互信息发送给相关的网页页面服务器10进行解释。在适当的情况下，页面服务器向运行在网页应用程序服务器13上的应用程序计算机软件发送相应的消息。反过来，应用程序服务器可以回馈响应信息，而这种响应信息将打印在发出信息的打印机上。

在本发明的较佳实施例中，通过把所述的网页系统与基于高速微型机电系统(MEMS)的喷墨(Memjet^TM)打印机联用，从而使网页系统更加方便。在该技术的一种较佳形式中，可以为用户以合理的价格提供相当高的速度和高质量的印刷品。在其较佳形式中，网页出版物不仅具有传统新闻杂志的物理性质(例如在双面上以真彩形式打印的一组清晰的页面)，还具有便捷的导航能力和惬意的使用性。

网页打印机利用了宽带互联网访问的发展成果。在美国的95％家庭中具有宽带连接，其中有20％的家庭已经在使用通过电缆调制解调器实现的宽带互联网访问功能。网页打印机还可以使用较慢的连接，但是这种连接会增加传送时间或降低图像质量。实际上，网页系统还可以使用用户现有的喷墨和激光打印机，但是在这种情况下系统的工作速度要慢的多，因此，从用户的观点来看较难接受。在本发明的其它一些实例中，网页系统工作在一个专用的企业内部互联网中。在本发明的另一些实例中，网页系统工作在一台计算机上或由计算机支持的设备上，例如一台打印机。

网页网络上的网页出版服务器14被配置为向网页打印机提供印刷质量的出版物。期刊通过单播和多播互联网协议自动地传送到订阅它们的网页打印机上。个性化的出版物根据特定用户的配置信息被过滤和格式化。

可以把网页打印机配置为支持任意数量的笔，而一支笔可以与任意数量的网页打印机一起工作。在本发明的较佳实现中，每支网页笔都带有一个唯一的标识符。一个家庭可以拥有一系列彩色的网页笔，每支笔分配给家庭的特定成员。这样，假设被分配的笔只由特定的家庭成员使用，那么每个用户可以维护与网页出版服务器或应用程序服务器有关的不同配置信息。但是，如我们在下文中所述的，还可以使用其它方法来确定用户的身份。

一支网页笔还可以向一个网页注册服务器11注册，并与一个或多个付费卡账户链接。这样，使用网页笔可以安全地授权电子贸易付款。网页注册服务器把由网页笔捕捉的签名与以前注册的签名比较，从而可以向电子贸易服务器鉴权用户的身份。另外，还可以采用其它生物测定学方法来核验身份。一种网页笔还带有指纹扫描装置，这种装置产生的信息也可以由网页注册服务器以相似的方式核验。

虽然网页打印机可以在无需用户干预的情况下提供期刊，但是也可以把它配置为不打印不请自来的垃圾邮件。在一种较佳形式中，打印机只从订阅的或未订阅的特许源提供期刊。在这方面，网页打印机与传真机或电子邮件账户不同，因为垃圾邮件发送者只需知道电话号码或电子邮件地址就能向传真机或电子邮件账户发送垃圾邮件。另外，整个系统也可以向外部用户开放，每个用户也可以把自己的打印机向外部用户开放。这种形式可以通过选择允许发送垃圾邮件的外部用户来实现。

1.网页系统的体系结构

系统中的每个对象模型使用一种统一模型语言(UML)类图来描述。类图包含由相互关系连接的一组对象类，我们在这里要讨论其中的两种相互关系：关联和概括。关联代表对象(即类的实例)之间的某种关系。概括与实际的类有关并可以用下列方式理解：如果一个类被认为是该类的所有对象的集合，而类A是类B的概括，那么类B就是类A的一个子集。

每个类以一个矩形表示，并标有自己的类名。它包含一个属性列表(与类名之间用一条水平线隔开)、一个类操作列表(与属性表之间用一条水平线隔开)。但是，在下面的类图中不包含操作。

在类图中，关联被表示为连接两个类的线段，在线段的开始或结尾可以标有关联的重复数。默认的重复数为1。星号(*)代表“多”重复数，即0或0以上。每个关联可以标有关联名称，还可以在线段的任何一端标有相应类的用途。开口菱形代表聚合关联(“是......的一部分”)，它画在关联线段的聚合类一端。

概括关系(“属于-a”)表示为连接两个类的一段实线，并带有一个指向概括端的箭头(开口三角形形式)。

当一个类图被细分为多个图时，在所有图中(定义该类的主图除外)，被复制的类带有一条虚框。但是只有在定义该类的地方才显示该类的属性。

1.1网页

网页是建立网页网络的基础。这些页面为出版的信息和交互服务提供了一个基于纸张的用户界面。

一个网页页面包含一个打印页面(或其它表面区域)，该打印页面带有指向页面的在线描述的不可见标记。标记可以打印在页面的表面上，也可以打印在页面的表面中，可以在页面的一个子层中，也可以合并在页面中。在线页面描述由网页页面服务器不间断地维护。页面描述说明页面的可见版面和内容，包括文本、图形和图像。它还描述页面上的输入元素，包括按钮、超链接、以及输入域。虽然不同网页页面(以及相关的页面描述)的可见内容不同，但是不同网页的页面描述可以共享组件，例如图像。每个网页的页面描述可以包括对这些公共组件的引用。网页允许网页系统同时捕捉和处理使用网页笔在其表面上做出的标记。

多个网页页面可以共享相同的页面描述。但是，为了能够通过输入区分相同的页面，每个网页都分配有一个唯一的页面标识符。这种页面标识符非常精确，可以区分需要在所用环境中使用的全部网页。在较小的环境中，标识符的精确性不一定与较大环境中的一样高。

每个页面描述的引用被编码为一个打印标记。这种标记确定相应的唯一页面，从而间接地确定了页面描述。在本发明的较佳实施例中，标记还能确定自己在页面上的位置。标记的特点将在下文中更详细地说明。

标记采用红外线吸收墨水打印在可以反射红外线的任何底质上，例如普通的纸。近红外波长对人眼是不可见的，但是可以由带有适当过滤器的某种固态图像传感器感测。另外，还可以采用对相对波长或绝对波长敏感的传感器，而不需要使用过滤器。在使用适当的底质和传感器时，还可以使用其它的波长。

标记被网页笔中的面图像传感器感测，然后被解码。下一步，标记中的编码数据被传送到网页系统中(最好通过最近的网页打印机)。笔是无线的，能够与网页打印机通过一条短程无线链路通信。标记非常小，在底质上的排列非常紧密，这样，笔只需在页面上点一下就可以可靠地感测一个标记。重要的是，由于交互作用是无状态的，因此笔必须能够识别标记、提取出页面标识符，并定位每个与页面的交互作用。标记采用纠错方式编码，因此对表面损坏有一定的容忍能力。

网页页面服务器为每个打印的网页页面维护唯一的页面实例，因此，在每个打印网页的页面描述中，可以为输入域维护一系列不同的用户输入值。

页面描述、页面实例和打印网页之间的关系在图4中说明。在本发明的一个较佳实施例中，页面实例与打印页面的网页打印机和请求页面的网页用户(如果知道的话)有关。但是需要说明的是，在本发明的基本形式中，页面实例不一定必须与打印相应物理页面的网页打印机、请求页面的用户、或者页面的目标用户关联。

1.2网页标记

1.2.1标记数据内容

在本发明的一个较佳形式中，每个标记确定包含该标记的区域以及该标记在区域中的位置。标记还可以包含与整个区域有关或与该标记有关的标志。例如，一个或多个标志位可以指令标记传感设备提供关于该标记的紧邻区域的功能的反馈，在这种情况下，传感设备不需要访问该区域的描述。  例如，当一支网页笔在一个超链接区域内时，它可以照亮一个“有效面积”LED。

下文中我们将更详细地解释，在本发明的一个较佳实施例中，每个标记包含一个易于识别的恒定结构，该结构可以帮助初始检测，从而尽量降低由表面或感测过程导致的偏差的影响。标记最好铺满整个页面，并且应足够小，排列应足够紧密，这样，笔只需在页面上点一下就能够可靠地检测到至少一个标记。重要的是，由于交互作用是无状态的，因此笔必须能够识别页面标识符和定位与页面的每个交互作用。

在本发明的一个较佳实施例中，标记引用整个页面的区域以及标识符编码在标记中的区域与出现该标记的页面的页面标识符是意义相同的。在其它实例中，标记引用的区域可以是页面或其它表面的任意一个子区。例如，这个区域可能是一个交互元素的区域，而此时区域标识符可以直接确定交互元素。

每个标记通常包含16位长的标记标识符、至少90位长的区域标识符，以及若干标志位。假设最大标记密度为每平方英寸64个标记，那么一个16位标记标识符最多可标识1024平方英寸的区域面积。把区域和图拼接起来可以不间断地映射更大的区域，同时不需提高标记标识符的精确性。对区域标识符和标记标识符进行区分主要是为了方便起见。在大多数情况下，这两种标识符可以视为一种全局标记标识符。另一方面，为了方便，还可以在标记标识符中引入结构，例如定义标记的X坐标和Y坐标。90位长的区域标识符可以唯一地标识2⁹⁰(10²⁷)个不同的区域。标记还可以包含类型信息，而区域还可以带有混合类型的标记。例如，一个区域可以标有一个标记编码X坐标集合和另一个与编码X坐标间隔的编码Y坐标。需要注意的是，区域标识符和标记标识符的精确性可以高于或低于上述的精确性，这取决于系统的使用环境。

1.2.2标记数据编码

在本发明的一个实施例中，每个标记包含120位信息。标记数据的120位是使用(15，5)里德一所罗门编码进行冗余编码的。这样产生360个编码的位，包含6个由15个4位符号构成的编码字。(15，5)编码支持在每个编码字中纠正5个符号差错，也就是说，它允许每个编码字出现33％的符号差错率。

每个4位符号在标记中是连续排列的，而6个编码字的符号在标记中是交错排列的。这样可以保证突发错误(影响多个相邻位的错误)对符号的总体影响最小，并且每个编码字中的符号数最少，从而保证了最大限度地纠正突发错误的可能性。

可以采用任何合适的错误校正码编码方式代替(15，5)里德-所罗门编码，例如采用相同或不同的符号和编码字大小且冗余度更高或较低的里德-所罗门编码，“另一种分组码”、或某种不同类型的编码(例如卷积码，见普伦蒂斯-霍尔出版社1995年出版的“数字通信和存储的差错控制系统”，作者：史蒂芬B.威克，该书的内容以互参方式综合在此)。

1.2.3物理标记结构

图5中显示的标记的物理形式包括固定目标结构15、16、17和可变数据区域18。固定目标结构允许传感设备(例如网页笔)检测标记并推断其相对于传感器的三维方向。数据区域包含编码的标记数据的各个位。

为了实现正确地再现标记，应以256×256点的分辨率对标记进行处理。当以每英寸1600点的分辨率打印标记时，标记的直径为4毫米左右。在这种分辨率下，标记由一个半径为16点的“静区”环绕。由于这种静区也是由相邻标记构成的，因此它只把标记的有效直径增加了16点。

标记包含6个目标结构。检测环15指示传感设备开始检测标记。由于这种环是旋转不变的，而且只需纠正其纵横比就能去掉大多数立体畸变的影响，所以这种环极易检测。方向轴16允许传感设备在传感器偏转时确定标记的平面取向。方向轴是倾斜的，以产生唯一的方向。4个立体目标17允许传感设备准确推断标记的二维空间立体变换，因此可以获得标记相对于传感器的准确的三维位置与方向。

所有目标结构都是冗余的，以提高抗噪性。

标记的总体形状是环形的。这种特点和其它一些特点(例如把标记填充在不等边三角栅格中)是铺满一个任意的非平面表面所必须的。但是，也可以把标记排列在带有n个角的多角形的角上，其中的n为3以上。由于采用圆形检测环15，因此标记中的数据位是以环形方式排列的。如图48所示，为了最大限度地增加数据区位的大小，每个数据位由一个径向楔形510表示，每个楔形是由两条径向线512、一条径向内弧514和一条径向外弧516围成。在1600dpi分辨率下，每个楔形最小为8点，并且每个楔形的基底(即其内弧514)至少等于该最小尺寸(8点)。楔形510的径向高度始终等于最小尺寸(8点)。每4位数据符号由2×2个楔形构成的阵列518表示，见图48。

在6个编码字中，每个编码字的15个4位数据符号被排列在四个同心的符号环18a-18d中，如图5所示，这些数据符号是按照间隔方式排列的，如图49-51所示。第一到第六个编码字520-525的符号被交替地排列在以标记为中心的同心圆环中。

采用这种交错排列方式的目的是尽可能增大相同编码字的任意两个符号之间的平均空间距离。需要说明的是，还可以使用其它方式排列编码字或编码字的数据符号。

标记的物理版面和每个标记中的数据符号的形状和/或排列方式并不是本发明所必须的。所必须的仅仅是在每个标记中为特定用途编码足够的信息。在标记中最好采用冗余手段，但是从根本上说，冗余对于本发明并不是强制要求。因此，也可以使用其它的标记排列方式。例如，在美国专利5625412，5661506，5477012和5852434中以及PCT专利申请PCT/US98/20597中描述了几种其它的标记结构，这些专利申请中的内容以参考方式综合在此。

为了支持通过传感设备与目标区域的“单击”交互，不管传感设备定位的区域或方向如何，传感设备必须能够“看到”其域中的至少一个完整的标记。因此，传感设备的域直径必须为标记的尺寸和间隔的一个函数。

假设标记的形状为环形，当标记在等边三角栅格上平铺时，可以获得传感器域的最小直径，如图6所示。

1.2.4标记图像的处理和解码

图5中所示的标记的标记图像处理和解码由一个传感设备(例如图7所示中的网页笔)进行。当从图像传感器获得捕捉的图像时，图像的动态范围在20处确定。然后，范围的中心被选为图像21的二元门限。下一步，图像按照门限被划分为连接的像素区(即22处的形状23)。由于太小而无法代表标记目标结构的形状被忽略。另外，还需要计算每个形状的尺寸和中心。

然后，在24处，为每个形状计算二元形状力矩25，这些信息为以后定位目标结构提供了依据。中心形状力矩与形状的位置无关，而且可以方便地使其与方向、纵横比和旋转无关。

环形目标结构15是需要首先定位(在26处)的目标。环形具有不受立体畸变影响的优点。通过对每个形状的力矩进行方向标准化和旋转标准化进行匹配处理。当其二次力矩被标准化后，即使发生很明显的立体畸变，也很容易识别环型。  环的原始(raw)方向和旋转27共同为立体变换提供了有用的近似。

轴目标结构16是下一步需要(在28处)定位的目标。通过把环的标准化施加给每个形状的力矩和把旋转标准化施加给合力矩进行匹配处理。当其二次力矩被标准化后，轴目标就很容易识别了。需要注意的是，为了消除轴的两个方向的可能性，还需要处理一个三次力矩。为此，应把所述形状向一侧倾斜，以消除这种可能性。还需要注意的是，在施加了环的标准化后，只能对轴目标进行旋转标准化，因为立体畸变可能隐藏轴目标的轴。轴目标的原始(raw)旋转为标记因笔的偏转29而产生的旋转提供了有用的近似。

四个立体目标结构17是最后需要定位的目标(在30处)。此时，可以根据它们与环目标和轴目标的空间关系、环的方向和旋转、以及轴的方向和旋转来估算这四个立体目标的位置。通过把环的标准化施加给每个形状的力矩可以实现匹配处理。当它们的二次力矩被标准化后，环形立体目标就很容易识别了。与每个估计位置最近的目标被作为一个匹配目标。四个立体目标的原始(raw)质心被作为标记空间中已知大小的正方形的立体畸变角31，然后通过对与四个标记空间和像空间点对有关的方程组进行求解来推断(在32处)8个自由度的立体变换33(见1989年月加利福尼亚州伯克利大学EECS系马斯特斯论文的技术报告UCB/CSD 89/516“纹理映射和图像卷曲的基本原理”，该论文的内容以互参方式综合在此。)

标记空间向像空间的立体变换用于把标记空间中的已知数据位的位置映射(在36处)到像空间中，在像空间中，位置的实际值被用于对输入图像中四个相关的相邻像素进行双线性插值(在36处)处理。以前计算得到的图像门限21用于限制产生的结果，以获得最终位值37。

当以这样的方式获得了全部360个数据位37时，应对6个60位里德一所罗门编码字的每一个进行解码(在38处)，以产生20个解码的位39，或者说全部120个解码的位。需要注意的是，编码字符号是按照编码字的顺序取样的，因此在取样过程中被隐含地取消间隔排列方式。

如上所述，物理标记结构或编码系统不是本发明所必须的，还可以采用标记的其它物理排列方式。很清楚，识别和解码标记图像以取回编码的数据的过程取决于标记的物理结构和用于冗余编码数据的系统。

环目标15只在图像的子区中存在，它与图像的关系能够保证它(如果在图像子区中找到的话)是完整标记的一部分。如果找不到完整标记或者无法成功地对完整标记解码，那么不会为当前格记录笔的位置。如果有足够的处理能力和非最小域193，那么可以采用另一种策略，即在当前图像上查找另一个标记。

获得的标记数据给出该标记所在区域的标识和该标记在区域中的位置。然后，从标记上的立体变换33和笔的物理轴和笔的光轴之间的已知空间关系可以推断出笔尖在区域中的精确位置35以及笔的总体方向35。

1.2.5另一种标记结构

上述的标记结构可用于在平面上以常规方式平铺标记或在非平面上以不规则方式平铺标记。通常在非平面上无法按常规方式平铺标记。在可以按常规方式平铺标记的较普通的平面情况下，即例如纸板之类的表面，可以使用效率更高的标记结构，以便发挥平铺的常规特性。

另一种标记结构更适合于以常规方式平铺标记，如图6a所示。这种标记4是正方形的，并且带有4个立体目标17。它在结构上与贝内特等人在美国专利5051746中所述的标记相似。该标记代表60个4位里德-所罗门符号47，总共为240位。该标记把每一位表示为一个点48，每个零位以相应点的缺位代表。其立体目标可以在相邻标记之间共享，如图6b和6c所示。图6b显示了16个标记的正方形平铺情况以及相应的最小域193，该域必须跨越两个标记的对角线。图6c显示了9个标记的正方形平铺情况，它包含图中的所有1位。

使用(15，7)里德-所罗门编码，112位标记数据被冗余地编码，以产生240个编码的位。4个编码位在标记内是间隔排列的，以便尽可能提高从突发错误中恢复的能力。如前所述，假设采用的是16位标记标识符，那么区域标识符最长为92位。

由于标记的数据承载点48不会与相邻的点重叠，因此标记组不会产生与目标类似的结构。这种方式还可以省墨。由于使用立体目标就可以检测标记，因此不需要其它目标。在这种情况下，标记图像处理方式与1.2.4中所述的方法相似，所不同的是步骤26和28被省略了。

虽然可以在标记中包含方向特性以消除相对于传感器可能获得4个标记方向的情况，但是还可以在标记数据中嵌入方向数据。例如，4个编码字可以排列为使每个标记方向包含一个放置于该方向上的编码字，如图6d所示，其中每个符号都标有其编码字的数量(1-4)以及符号在编码字中的位置(A-O)。然后，标记解码过程要包括在每个方向上对一个编码字进行解码。每个编码字可以包含指示它是否是第一个编码字的一位数据，也可以包含指示它是哪一个编码字的两位数据。后一种方法的优点是：当只需要一个编码字的数据内容时，只需对两个编码字进行解码以获得所需的数据。当在一个笔划中不需要改变区域标识符并且只需在笔划开始处进行解码时，可能出现这种情况。在一个笔划中只需要包含标记标识符的编码字。而且，由于在一个笔划中传感设备的旋转变化较慢并且是可预测的，所以对于每个格，通常只需对一个编码字解码。

另外，还可以省去所有立体目标，而依靠自配准的数据表示方法。在这种情况下，每个位值(或多位值)通常由一个明确的图符代表，缺位值由缺少该图符表示。这样可以保证数据网格的良好移植性，因而能够可靠地确定网格并能够在数据取样中检测和纠正其立体畸变。为了能够检测到标记的边界，每个标记数据必须包含一个记号图案，并且必须把这些标记冗余地编码以实现可靠的检测。这种记号图案的开销与明确的立体目标的开销类似。一种这样的方案是使用相对于网格顶点放置的各种点来代表不同的图符，从而代表不同的多位值(见2000年4月Anoto出版的“Anoto技术说明”)。

1.2.6标记图

对标记进行解码将产生一个区域标识符、一个标记标识符以及相对于标记的笔变换。在把标记标识符和相对于标记的笔位置转换为标记区域中的绝对位置之前，必须知道标记在区域内部的位置。这个位置由标记图给出，标记图把标记区域中的每个标记标识符映射为一个相应的位置。标记图类图在图22中示出，它是网页打印机类图的一部分。

标记图反映了使用标记平铺表面区域的方案，这种方案可以根据表面形式变化。当多个标记区域共享相同的平铺方案和相同的标记编号方案时，它们还可以共享相同的标记图。

特定区域的标记图可以通过区域标识符恢复。在给定了区域标识符、标记标识符和笔变换后，可以恢复标记图。标记标识符可以被转换为区域内部的绝对标记位置，相对于标记的笔位置可以加到标记位置上，从而在区域中产生笔的绝对位置。

1.2.7标记方案

本门中讨论两种不同的表面编码方案，其中每种表面编码方案都使用本节中的上述标记结构。一种较佳的编码方案使用上述的“位置指示”标记。另一种编码方案使用“对象指示”标记。

一个位置指示标记包含一个标记标识符，当该标记标识符被通过与标记区域有关的标记图翻译时，可以在区域内部产生一个唯一的标记位置。笔相对于标记的位置被加到该标记位置上，从而在区域内部产生笔的位置。而笔的位置又可用来确定笔相对于用户界面元素的位置，所述用户界面元素在与区域有关的页面描述中。采用这种方法不仅能确定用户界面元素本身，还能确定相对于用户界面元素的位置。因此，位置指示标记不支持捕捉笔在特定用户界面元素的区域中的绝对路径。

对象指示标记包含一个标记标识符，该标记标识符能够直接确定与区域有关的页面描述中的用户界面元素。用户界面元素的区域中的所有标记确定了用户界面元素，因此它们是相同的，不能区分开来。所以，对象指示标记不支持捕捉笔的绝对路径。但是，它们支持捕捉笔的相对路径。只要位置取样频率在标记频率的2倍以上，就可以明确地确定笔在一个笔划中从一个取样位置到下一个取样位置的位移。

在上述任何一个标记方案中，标记与网页上作为用户交互元素的相关视觉元素协同工作，这样，用户可以使用适当的传感设备与打印页面交互，从而通过传感设备读取标记数据并在网页系统中产生适当的响应。

1.3文档与页面描述

在图25和26中显示了文档与页面描述类图的一个较佳实施例。

在网页系统中，文档有三个级别。在最抽象级上，文档836具有一种层次结构，其终端元素839与内容对象840(例如文本对象、文本风格对象、图像对象等)有关。当文档被以特定页面大小根据特定用户选择的比例因数打印到打印机上时，文档被加上页码，否则将被格式化。在某些情况下，格式化的终端元素835与特定内容对象有关，这些内容对象与相应终端元素的内容对象不同，特别是在内容对象与风格有关的情况下。文档和页面的每个打印实例还要单独描述，从而使通过特定页面实例830捕捉的输入与通过相同页面描述的其它实例捕捉的输入分开记录。

由于在页面服务器上存在最抽象的文档描述，因此用户可以请求文档的一个副本，而不必接收源文档的特定格式。例如，用户可以通过具有不同页面尺寸的打印机来请求文档的副本。另一方面，带格式的文档描述在页面服务器上的存在使页面服务器能够在特定打印页面上高效地解释用户操作。

带格式文档834包含一组带格式的页面说明5，其中的每个页面说明包含一组带格式的终端元素835。每个带格式的元素在页面上有一个空间范围或区域58。该区域定义了输入元素(例如超链接和输入域)的有效面积。

文档实例831与带格式的文档834对应。它包含一组页面实例830，每个页面实例与带格式文档的一个页面描述5对应。每个页面实例830描述一个唯一的打印网页1，并记录该网页的页面标识符50。如果一个页面实例代表单独请求的页面的副本，那么它不是文档实例的一部分。

一个页面实例包含一组终端元素实例832。只有当终端元素实例记录特定实例的信息时，这种元素实例才存在。因此，每个超链接元素存在一个超链接实例，因为它记录着与页面实例有关的事务处理标识符55；每个域元素存在一个域实例，因为它记录着特定页面实例的输入。但是，静态元素(例如文本流)不存在元素实例。

一个终端元素可以为静态元素843、超链接元素844、域元素845、或页面服务器命令元素846，如图27所示。一个静态元素843可以是带有相关的风格对象854的风格元素847、带有相关的有风格的文本对象855的文本流元素848、带有相关的图像对象856的图像元素849、带有相关的图形对象857的图形元素850、带有相关的影像剪辑对象858的影像剪辑元素851、带有相关的音频剪辑对象859的音频剪辑元素852、或带有相关的脚本对象860的脚本元素853，如图28所示。

页面实例可以具有背景域833，该背景域用于记录在页面上捕捉的任何数字墨水，这种数字墨水可能不适合于特定的输入元素。

在本发明的一个较佳实施例中，标记图811与每个页面实例有关，这样，页面上的标记可以被转换为页面上的位置。

1.4网页 网络

在本发明的一个较佳实施例中，一个网页网络包含一组分布的网页页面服务器10、网页注册服务器11、网页标识符服务器12、网页应用程序服务器13、网页出版服务器14、以及网页打印机601，这些设备通过一个网络19(例如互联网)相互连接，如图3所示。

网页注册服务器11是一个记录用户、笔、打印机、应用程序和出版物之间的信息以及对各种网络活动授权的服务器。在应用程序事务处理中，它对用户进行鉴权并作为一个代表已鉴权的用户的签名代理。必要时，它还提供手写识别服务。如上所述，网页页面服务器10维护着与页面描述和页面实例有关的信息。网页网络可以包含任意数量的页面服务器，每个页面服务器处理页面实例的一个子集。由于页面服务器还为每个页面实例维护着用户输入值，因此客户机(例如网页打印机)可以直接向适当的页面服务器发送网页输入数据。页面服务器对与相应的描述有关的上述输入进行解释。

网页标识符服务器12在需要时分配文档标识符51，并通过其标识符分配方案实现页面服务器的负载均衡。

网页打印机使用互联网的分布式名称系统(DNS)或类似机制把网页页面标识符50解析为处理相应页面实例的网页页面服务器的网络地址。

网页应用程序服务器13是运行交互网页应用程序的服务器。网页出版服务器14是一个应用程序服务器，它向网页打印机出版网页文档。它们在第二节中详细讨论。

网页服务器可以安装在由各种厂商(例如IBM、惠普和Sun)提供的多种网络服务器平台上。多个网页服务器可以在一个主机上同时运行，一个服务器也可以分布到若干个主机上。由网页服务器提供的部分或全部功能(特别是由标识符服务器和页面服务器提供的功能)还可以在网页设备(例如网页打印机、计算机工作站或局域网)中直接提供。

1.5网页打印机

网页打印机601是一种与网页系统一起注册的设备，它以即时方式或通过订阅方式打印网页文档。每台打印机有一个唯一的打印机标识符62，并通过某个网络(例如互联网)与网页网络相连。网络连接最好是宽带连接。

除了在永久性存储器中保存标识和安全设置外，网页打印机不需要带有任何永久存储设备。正如用户所知的，“网络就是计算机”。在分布的网页页面服务器10的帮助下，网页能够跨越空间与时间交互，而不必依赖于特定的网页打印机。

网页打印机从网页出版服务器接收订阅的网页文档。每个文档以两部分分发：版面，以及构成页面的实际文本和图像对象。由于版面是个性化的，因此它通常针对特定用户，因而采用单播方式通过适当的页面服务器传送到用户的打印机上。与此相反的是，文本和图像对象通常是与其他用户共享的，因此被以多播形式传送给用户的打印机和适当的页面服务器。

网页出版服务器把文档内容的分割优化为单播和多播。在接到文档版面的单播后，打印机就知道应该侦听哪些多播(如果有的话)。

当打印机接到完整的版面和要打印的文档的对象时，它就可以打印文档了。

打印机对文档进行光栅化，并且在纸张的正反两面同时打印奇数页和偶数页。为此，它带有双工打印引擎控制器760和利用Memjet^TM打印头350的打印引擎。

打印过程包括两个可区分的阶段：对页面描述进行光栅化以及展开和打印页面图像。光栅图像处理器(RIP)由一个或多个并行运行的标准DSP 757构成。双工打印引擎控制器由定制的处理器构成，这些处理器以实时方式扩展、抖动和打印页面图像，这些处理过程与打印引擎中的打印头的动作同步。

不支持不可见红外打印的打印机可以使用吸收红外线的黑色墨水打印标记，但是这种方式只能在页面的空区域中打印标记。虽然这种页面比使用不可见的红外墨水打印的页面要差一些，但是它们仍然属于网页。

一般的网页打印机使用纸张上打印网页。比较专门化的网页打印机可以在更专用的表面上(例如球形或塑料板上)打印。每台打印机必须支持至少一种表面类型，并且必须支持至少一种标记平铺方案以及用于每个表面类型的标记图。标记图811描述了实际用于打印文档的标记平铺方案，这种方案与文档有关，因此可以正确地解释文档的标记。

图2显示了网页打印机类图，该图反映了由网页网络上的注册服务器11维护的、与打印机有关的信息。

在第6节中，我们以图11到16为参考详细说明了网页打印机的一个较佳实施例。

1.5.1Memjet^TM  打印头

网页系统可以支持由各种数字印刷技术制成的打印机，包括热喷墨、压电喷墨、激光电子照相等等。但是，为了使用户更容易接受，网页打印机最好具有下列特性：

·照片质量彩色打印

·高质量文本打印

·高可靠性

·较低的打印机成本

·较低的墨水成本

·较低的纸张成本

·操作简单

·无噪音打印

·高打印速度

·同时双面打印

·结构紧凑

·低功耗

目前，市场上还没有哪种打印技术具有上述全部特性。

为了能够使用这些特性生产打印机，本申请人发明了一种新型打印技术，称为Memjet^TM技术。Memjet^TM是一种即时喷墨技术，它带有使用微型机电系统(MEMS)技术制造的页宽打印头。图17显示了Memjet^TM打印头的一个打印元件300。网页壁挂式打印机具有168960个打印元件300，以构成1600dpi的页宽双面打印机。这种打印机可以同时打印青色、洋红、黄色、黑色和红外线墨水、还有纸调节剂和墨水固定剂。

打印元件300大约为110微米长，32微米宽。这些打印元件的阵列在硅基片301上形成，硅基片301上还带有CMOS逻辑、数据传输、计时、以及驱动电路(没有示出)。

打印元件300的主要元件是喷嘴302、喷嘴边303、喷嘴腔304、液体封口305、墨水通道边306、杠杆臂307、主动致动器梁对308、被动致动器梁对、主动致动器簧片310、被动致动器簧片311、以及墨水入口312。

主动致动器梁对308与被动致动器梁对309在接合点319以机械方式连接。这两对梁分别固定在各自的固定点310和311上。元件308、309、310、311和319的结合形成一个悬臂式的电热弯曲致动器320。

图18显示了一排打印元件300的一小部分，包括打印元件300的一个横截面315。图中的横截面315上没有显示墨水，以便清晰地看到通过硅片301的墨水入口312。

图19(a)、19(b)和19(c)显示了Memjet^TM打印元件300的工作循环。

图19(a)显示了在打印一个墨滴前墨水弯月面316的静止位置。由于墨水弯月面316上存在表面张力，并且喷嘴腔304和墨水通道边306之间形成液体封口305，因此墨水停留在喷嘴腔中。

在打印时，打印头CMOS电路把数据从打印引擎控制器分发给正确的打印元件，锁存并缓冲数据，从而驱动主动致动器梁对308的电极318。这导致电流通过梁对308一微秒左右，产生焦耳加热。由焦耳加热产生的温度升高使梁对308膨胀。由于被动致动器梁对309没有被加热，所以它不膨胀，这样，会使两个梁对之间产生应力差。这种应力差使电热弯曲致动器320的悬臂端向基片301弯曲。杠杆臂307把这种运动传送给喷嘴腔304。喷嘴腔304向图19(b)中所示的位置移动2微米左右。这会提高墨水压力，迫使墨水321从喷嘴302中滴出，并导致墨水弯月面316凸出。喷嘴边303可以防止墨水弯月面316越过喷嘴腔304的表面。

随着梁对308和309的温度平衡，致动器320返回到其原始(raw)位置。这样会使墨滴317脱离喷嘴腔中的墨水321，如图19(c)所示。喷嘴腔在弯月面316的表面张力作用下重新填充墨水。

图20显示了打印头350的一段。在网页打印机中，打印头的长度是纸张在351方向上的全宽(通常为210毫米)。图中显示的一段为0.4毫米长(一个完整打印头的0.2％左右)。在打印时，纸张以方向352移过固定打印头。打印头有6排互成角度排列的打印元件300，这些打印元件可以打印六种颜色或由墨水入口312提供的6种墨水类型。

在工作时，为了保护打印头的易碎表面，在打印头基片301上装有喷嘴护板330。每个喷嘴302都有一个相应的喷嘴护孔331，墨滴通过该喷嘴护孔喷射。为了防止喷嘴护孔331被纸纤维或其它碎屑堵塞，在打印过程中，要使过滤的空气通过进气口332流出喷嘴护孔。为了防止墨水321变干，在打印机空闲时，喷嘴护孔被封堵起来。

1.6网页笔

网页系统的主动传感设备通常是一支笔101，笔101使用其嵌入式控制器134可以通过一个图像传感器从页面中捕捉和解码红外位置标记。图像传感器是一种固态设备，它带有适当的过滤器，能够感测近红外波长。在下文中我们将更详细地说明，本发明的系统能够感测笔尖触及表面，而笔能够以足够高的速度感测标记，从而捕捉手写内容(即以200dpi以上的分辨率和100Hz以上的频率)。由笔捕捉的信息被加密并以无线方式传送到打印机(或基站)上，基站上的打印机解释与(已知的)页面有关的数据。在本发明的一种较佳实施例中，基站上的打印机也可以向网页服务器发送信息以便进行解释。

网页笔的一种较佳实施例既可以作为标记墨水笔使用，也可以作为非标记笔使用。但是，在把网页系统作为浏览系统使用时(例如当作为互联网界面使用时)，标记功能不是必须的。每支网页笔都注册到网页系统中，并且具有唯一的笔标识符61。图23显示了网页笔类图，该图反映了由网页网络上的注册服务器11维护的、与笔有关的信息。

当任何一种笔尖触及到网页页面时，笔能够确定其相对于页面的位置和方向。笔尖带有一个力传感器，施加在笔尖上的力被根据其门限解释，以指示笔是在“向上”运动还是在“向下”运动。这样，笔尖可以在页面上的交互元素上“点击”以便从网络请求信息。而且，捕捉的力是连续值，因而可以核验签名的整个过程。当笔尖受到的力高于正常书写所用的力时，笔尖可以移动。在“点击”时，用户施加的力应足以移动笔尖。与不可移动的笔尖相比，这样可以为用户提供更好的反馈。

通过以红外光谱对笔尖附近的页面区域193成像，笔能够确定其笔尖在网页上的位置和方向。它对最近的标记进行解码，并根据观察到的图像标记的立体畸变和笔的光学器件的已知几何形状计算笔尖相对于标记的位置。虽然标记的位置分辨率可能较低(因为页面上的标记密度与标记大小成反比)，但是调整后的位置分辨率相当高，超过了进行准确手写识别所需的最低分辨率。

笔相对于网页的动作被捕捉为一系列笔划。一个笔划包含一系列页面上的带有时间标记的笔位置，这种笔位置的序列开始于落笔事件，截止于提笔事件。当页面标识符改变时，一个笔划还带有网页页面标识符50，在正常情况下，该页面标识符在笔划的开始处。

每支网页笔具有相关的当前选择826，它允许用户进行复制和粘贴等操作。选择带有时间标记，这样，在一定的时段后，系统可以丢弃选择内容。当前选择描述页面实例的一个区域。它包含通过笔相对于页面的背景区域的移动而捕捉的最近的数字墨水笔划。当选择的内容通过激活的选择超链接提交给应用程序后，应用程序以特定的方式解释选择的内容。

每支笔带有一个当前笔尖824。这个笔尖是由笔最后一次通知给系统的。对上述的默认网页笔，当前笔尖可以是标记墨水笔尖，也可以是非标记笔尖。每支笔还带有当前笔尖风格825。这个笔尖风格是由应用程序最后一次指定给笔的(例如，应用程序对用户从调色板上选择颜色做出的响应)。默认的笔尖风格是与当前笔尖有关的笔尖风格。通过笔捕捉的笔画带有当前的笔尖风格。当笔画被复制时，它们以标记的笔尖风格被复制。

每当笔在打印机的范围之内并能够与打印机通信时，笔上的“在线”LED会缓慢地闪烁。当笔无法解码相对于页面的笔划时，它会短暂地启动其“错误”LED。当笔成功地解码了相对于页面的笔划后，它会短暂地启动其“确定”LED。

捕捉的笔画顺序称为数字墨水。数字墨水是图形和手写的数字互换的基础，也是在线手写识别和在线签名核验的基础。

笔是无线形式的，并且通过短程无线链路向网页打印机发送数字墨水。为了保密和安全，传送的数字墨水被加密，为了有效地传输，数字墨水被打包。但是，每当发生笔提起事件时，数字墨水就会被刷新，以保证打印机中的及时处理。

当笔超出打印机的范围时，它把数字墨水缓存在内部存储器中，内部存储器的容量可以存储10分钟以上的连续书写内容。当笔再一次进入到打印机的范围内时，它把缓存的数字传送给打印机。缓冲器的容量可大可小。

笔可以注册给若干台打印机，但是，由于网页中的全部状态数据即存储在纸张上，又存储在网络上，因此在特定的时间，笔与哪一台打印机通讯是不重要的。

在第6节中，我们以图8到10为参考详细说明了所述笔的一个较佳实施例。

1.7网页交互

当笔用于与网页1交互时，网页打印机601从笔101接收与笔划相关的数据。当笔用于执行动作时(例如笔划)，笔会读取标记4的编码数据3。所读取的数据可以用来确定特定页面和相关交互元素的标识并获得笔相对于页面的相对定位指示。指示数据被传送到打印机，在打印机上，指示数据被通过DNS和笔划的页面标识符50解析为网页页面服务器10的网络地址，网页页面服务器10维护着相应的页面实例830。然后，打印机把笔划数据传送给页面服务器。如果页面是由以前的笔划确定的，那么在打印机的高速缓存中可能已经具有相关页面服务器的地址。每个网页包含一个简洁的版面，版面由网页页面服务器维护(见下文)。版面指向页面对象，例如图像、字体和文本，这些图像、字体和文本通常存储在网页网络上。

当页面服务器从笔接收到笔划数据时，它返回应用程序笔划的页面描述，并确定笔划与页面描述的哪个元素相交。然后，它根据相关元素的类别解释笔划。

“点击”一般是落笔位置和提笔位置之间的距离和时间都低于最低门限值的笔划。由点击激活的对象通常只能以点击方式激活，因此较长的笔划将被忽略。笔动作的故障(例如“拖笔”点击)不会使笔的“确定”LED变亮。但是，如果网页中包含按钮，那么在按钮区域内的落笔和提笔位置都会被登记。

在网页页面描述中有两种输入元素：超链接和表单域。通过表单域的输入还可以激活相关的超链接。

1.7.1超链接

超链接是向远程应用程序发送消息的一种方法，它通常会引发网页系统中的打印响应。

超链接元素844确定激活超链接的应用程序71、一个确定指向应用程序的超链接的链接标识符54、一个请求系统把用户的应用程序别名标识符65包含在超链接激活中的“必要别名”标志，以及一个描述，当超链接被记录到收藏夹中或存储到用户的历史列表中时，需要使用超链接的描述。图29中给出了超链接元素类图。

当激活一个超链接后，页面服务器向网络中的某个应用程序发送请求。应用程序由应用程序标识符64确定，并通过DNS以正常方式解析。有三类超链接：一般超链接863、表单超链接865、以及选择超链接864，如图30所示。一般超链接可以实现对链接文档的请求，或者向服务器发送优先选择选项。表单超链接把相应的表单提交给应用程序。选择超链接把当前选择内容提交给应用程序。例如，如果当前选择中包含一个文本词，那么应用程序会根据该词的上下文意义翻译一个单页文档，或者把它翻译为不同的语言。每个超链接类型由提交给应用程序的信息确定。

相应的超链接实例862记录一个事务处理标识符55，该标识符可以标识出现超链接实例的页面实例。事务处理标识符可以确定提供给应用程序的特定用户的数据，例如由采购应用程序为用户维护的“购物车”。

系统在选择超链接激活中包含笔的当前选择826。系统在表单超链接激活中包含相关的表单实例868的内容。但是，如果超链接有自己的“提交”属性集，那么表单超链接激活中只包含最后一次提交表单以来的输入。系统在所有超链接激活中都包含一条有效的返回路径。

超链接组866是一个组元素838，它带有相关的超链接，如图31所示。当通过该组中的任何域元素进行输入时，将激活与该组有关的超链接844。超链接组可用于把某个域(例如复选框)关联到超链接行为上。它还与表单超链接的“提交”属性集一起用于为应用程序提供连续输入。因此，它可用于支持″黑板″交互模型，即，在该模型中，当输入出现时，系统会立即捕捉输入并把它共享。

1.7.2表单

一个表单定义了用于通过一个或多个打印的网页页面捕捉一系列相关的输入的输入域集合。表单允许用户向运行在服务器上的应用程序软件提交一个或多个参数。

表单867是文档体系中的一个组元素838。从根本上说，它包含一组终端域元素839。表单实例868代表表单的一个打印的实例。它包含一组域实例870，域实例870相当于表单的域元素845。每个域实例有一个结合值871，结合值871的类型取决于相应域元素的种类。每个域值通过一个特定的打印表单实例(即，通过一个或多个打印的网页页面)记录输入。图32中显示了表单类图。

每个表单实例有一个状态872，该状态指示表单是活跃的、已提交、无效、还是已过期。在第一次打印时，表单处于活跃状态。当表单被签署后，它将变为冻结状态。当表单的提交超链接被激活后，表单变为“已提交”状态，除非表单的超链接有自己的“提交”属性集。当用户调用一个无效表单，重置表单或复制表单页命令时，表单将变为“无效”状态。当表单处于活跃状态的时间超过表单的生存期时，表单将过期。当表单处于活跃状态时，允许进行表单输入。通过不活跃表单进行的输入将在相关页面实例的背景域833中捕捉。当表单处于活跃状态或被冻结时，允许进行表单提交。当表单处于不活跃状态或没有被冻结时，不允许提交表单，在这种情况下，提交操作会产生一个表单状态报告。

每个表单实例最好与由它产生的表单实例关联(在59处)，这样可以提供版本历史信息。采用这种方式，所有表单实例(最新的表单实例除外)将按照特定的周期被从搜索中剔除。

所有输入都作为数字墨水捕捉。数字墨水873包含一组带有时间标记的笔划组874，每个笔画组都带有一组有风格的笔划875。每个笔划包含一组带有时间标记的笔位置876，每个笔位置还包含笔的方向和笔尖的力。图33中显示了数字墨水类图。

域元素845可以是复选框域877、文本域878、绘图域879、或签名域880。图34中给出了域元素类图。在域的区域58中捕捉的数字墨水将被分配给该域。

复选框域有一个相关的布尔值881，如图35所示。在复选框域的区域中捕获的任何标记(勾号、十字、笔划、填充折线等等)都将使该域的值为真。

文本域带有一个相关的文本值882，如图36所示。在文本域的区域中捕获的数字墨水将被自动地通过在线手写识别转换为文本，获得的文本将被分配给该域的值。在线手写识别是一种习知技术(见《IEEE学报——模式分析与机器智能》，1990年8月第8期，第12卷，“在线手写识别的目前工艺水平”，作者：Tappert，C.，C.Y.Suen和T.Wakahara，其内容以互参方式综合在此)。文本域还包括日期和数字域。

签名域带有相关的数字签名值883，见图37。在签名域的区域中捕获的数字墨水根据拥有者的笔的标识被自动地核验。包含签名域的表单的内容的数字签名将被分配给该域的值。数字签名是使用笔用户的私有签名密钥产生的，这种私有签名密钥与拥有表单的应用程序有关。在线签名核验是一种习知技术(见《模式识别》，1989年第2期第22卷，“自动签名核验和作者识别一目前工艺水平”，作者：普拉蒙登，R.和G.洛雷特)。

如果域元素的“隐藏”属性为真，那么该域元素就是隐藏的。隐藏的域元素在页面上没有输入区域，也不接受输入。当包含该域的表单被提交时，该域可以带有相关的域值，其域值包含在表单数据中。

在表单域中还可以识别“编辑”命令(例如中划线表示删除)。

由于手写识别算法以″在线″方式工作(即，使用笔动作的动态信息)而不是以“离线”方式工作(即，只使用笔标记的位图)，所以这种技术能够以相当高的精度识别连笔字符，不需要作者对其进行训练。与作者无关的笔迹模型可以随着时间的推移自动产生，但是在必要时也可以预先产生。

上述的数字墨水包含笔划序列。开始于特定元素区域任何笔划都被追加到该元素的数字墨水流中，以便随后进行判读。没有追加到对象的数字墨水流中的笔划将被追加到背景域的数字墨水流中。

在背景域中捕获的数字墨水将作为选择姿势判读。一个或多个对象的边界将作为一系列有界对象判读，但是实际的判读方式与特定应用程序有关。

表2总结了笔与网页的各种交互作用。

表2-笔与网页的交互作用总结

对象	类型	笔输入	动作
				超链接	一般	点击	向应用程序提交动作
表单	点击	向应用程序提交动作
			选择		点击	向应用程序提交动作
表单域	复选框	任何标记					为域分配值
			文本	手写	把数字墨水转化为文本，为域分配值
	绘图	数字墨水				为域分配值
			签名	签名	核验数字墨水签名，产生表单的数字签名，为域分配数字签名值
	无	-				边界	为当前选择分配数字墨水

系统为每支笔维护着当前选择。选择只包含在背景域中捕获的最近一个笔划。在超过一定时间后，选择将被清除，以保证笔的可预测行为。

在每个域中捕获的原始(raw)数字墨水被保存在网页页面服务器上，当把表单提交给应用程序时，这种数字墨水可以与表单数据一起发送给应用程序。这样，如果应用程序对最初的转换(例如手写文本的转换)存在疑义时，可以直接检查原始(raw)数字墨水。例如，采用这种方式，对于没有通过特定应用程序相容性检查的表单，用户可以在应用程序级别上对其进行干预。从更广意义上说，还可以把表单的整个背景区域作为一个绘图区域。这样，假设用户要求对表单域以外的填充域进行修正，当在表单的各个域之外存在数字墨水时，应用程序可以把表单发送给操作员。

图38显示了处理笔相对于网页的输入的过程流程图。该过程包括从笔接收一个笔划(在884处)；确定笔划中的页面标识符50指向的页面实例830(在885处)，恢复页面描述5(在886处)；(在887处)确定带格式元素839(其区域58与笔划相交)；(在888处)确定带格式元素是否与一个域元素对应，如果是，把接收的笔划追加到域值871的数字墨水中(在892处)，判读该域的所有数字墨水(在893)，并确定该域是否是某个超链接组866的一部分(在894处)，如果是，激活相关的超链接(在895处)；(在889处)确定带格式元素是否与某个超链接元素对应，如果是，(在895处)激活相应的超链接；如果没有输入域或超链接，(在890处)把接收的笔划追加到背景域的数字墨水中；并(在891处)把接收的笔划复制到当前笔的当前选择826中，当前笔的当前选择由注册服务器维护。

图38a显示图38的过程的步骤893的详细流程图。其中在域中累积的数字墨水被按照域的类型判读。该过程包括：(在896处)确定所述域是否是一个复选框和(在897处)确定数字墨水是否代表一个选择记号，如果是，那么(在898处)把域值置为真；(在899处)确定该域是否是一个文本域，如果是，(在900处)在适当的注册服务器的帮助下把数字墨水转化为计算机文本，并(在901处)把转换得来的计算机文本分配给域值；(在902处)确定该域是否是一个签名域，如果是，(在903处)在适当的注册服务器的帮助下把数字墨水核验为笔的拥有者的签名，(在904处)为相应表单的内容建立一个数字签名，并在注册服务器的帮助下，使用笔拥有者的私有签名密钥(与相应的应用程序有关)(在905处)把数字签名分配给域值。

1.7.3页面服务器命令

页面服务器命令是由页面服务器本地处理的命令。这种命令直接在表单、页面和文档实例上应用程序。

页面服务器命令907可以是无效表单(void form)命令908、复制表单(duplicate form)命令909、重置表单(reset form)命令910、获取表单状态(get form status)命令911、复制页面(duplicate page)命令912、重置页面(reset page)命令913、获取页面状态(get pagestatus)命令914、复制文档(duplicate document)命令915、重置文档(reset document)命令916、或获取文档状态(get document status)命令，见图39所示。

无效表单(void form)命令使相应表单实例无效。复制表单(duplicate form)命令使相应表单实例无效，然后产生当前表单实例的一个活跃打印副本，同时保留域值。副本中包含与原始(raw)超链接事务处理标识符相同的超链接事务处理标识符，因此，对于一个应用程序来说，无法区分原表单和复制表单。重置表单(reset form)命令使相应表单实例无效，然后产生表单实例的活跃打印副本，其中的域值被丢弃。副本中包含与原始(raw)超链接事务处理标识符相同的超链接事务处理标识符。获取表单状态(get form status)命令为相应表单实例的状态产生一个打印报表，包括报表的出版者，报表的打印时间、报表的目标用户、以及表单实例的表单状态。

由于表单超链接实例包含事务处理标识符，因此在产生新表单实例时必须包含应用程序程序。因此，请求新表单实例的按钮通常作为一个超链接实现。

复制页面(duplicate page)命令产生相应页面实例的打印副本，其中的背景域值被保留。如果页面包含表单或者页面是某个表单的一部分，那么复制页面命令将被作为一个复制表单命令处理。重置页面(resetpage)命令产生相应页面实例的一个打印副本，其中的背景域值被丢弃。如果页面包含表单或是某个表单的一部分，那么重置页面命令将被作为重置表单命令处理。获取页面状态(get page status)命令为相应页面实例的状态产生一个打印报表，包括报表的出版者、报表的打印时间、报表的目标用户、以及包含在页面中的所有表单或页面所属的表单的状态。

每个网页上的网页标志通常与本发明的较佳实施例中的复制页面元素有关。

当页面实例被复制时，域值被保留，并且被打印到相应的本地表单中，即，选定记号将作为标准的选定记号图形，文本将作为排版文本，只有图形和签名保持原始(raw)形式，但是，签名最好带有一个指示成功签名核验的标准图形或以这样的一个标准图形代替。

复制文档(duplicate document)命令产生相应文档实例的一个打印副本，其中的背景域值将被保留。如果文档包含表单，那么复制文档命令将按照复制表单命令的执行方式复制表单。重置文档(resetdocument)命令产生相应文档实例的一个打印副本，其中的背景域值将被丢弃。如果文档包含表单，那么重置文档命令将按照重置表单命令的执行方式重置表单。获取文档状态(get document status)命令为相应文档实例的状态产生一个打印报表，包括报表的出版者、报表的打印时间、报表的目标用户、以及文档中包含的每个表单的状态。

如果页面服务器命令的“在选中时”属性被置为真，那么在页面上执行的命令将由笔的当前选择确定，而不是由包含命令的页面确定。采用这样的方式可以打印页面服务器命令的菜单。如果目标页面不包含指定的页面服务器命令的页面服务器命令元素，那么该命令将被忽略。

通过在超链接组中嵌入相关的页面服务器命令元素，应用程序程序可以实现特定的处理。在这种情况下，页面服务器激活与超链接组有关的超链接，而不是执行页面服务器命令。

如果页面服务器命令元素的“隐藏”属性被置为真，那么该元素就是隐藏的。隐藏的命令元素在页面上没有输入区域，因此不能由用户直接激活。但是，如果页面服务器命令有“在选中时”属性集，那么该命令元素可以通过嵌入在不同页面中的页面服务器命令激活。

1.8网页的标准特性

每个被打印的网页在其底部最好带有网页标志，以指示它是一个网页并具有交互属性。该标志还可作为一个复制按钮。在大多数情况下，“点击”该标志可以产生页面的一个副本。对于表单，该按钮产生整个表单的一个副本。对于安全文档(例如入场券或赠券)，该按钮可以提供一个说明或广告页。

默认的单页复制功能由相关的网页页面服务器直接处理。特殊的复制功能通过把该标志按钮链接到某个应用程序处理。

1.9用户帮助系统

在本发明的一个较佳实施例中，网页打印机带有一个标为“帮助”的按钮。当按下该按钮时，会出现一个包含下列信息的信息页面：

·打印机的连接状态

·打印机墨水的状态

·最高一级帮助菜单

·文档操作菜单

·最高一级网页网络目录

帮助菜单提供一个多层次的手册，该手册介绍如何使用网页系统。

文档操作菜单包含下列功能：

·打印一份文档

·打印一份空表单

·打印文档状态

用户只需按下按钮然后触及文档的任何页面就可以调用文档功能。文档的状态指明文档的出版者、出版时间、目标用户、以及文档作为表单提交的目标用户和提交时间。

网页网络目录允许用户在网络上操作出版物和服务的层次结构。另外，用户还可以呼叫网页网络“900”号码“黄页目录”并向操作员求助。操作员可以找到所需的文档，并把该文档发送到用户的打印机上。对于特定的文档类型，出版者或用户需要支付一定的“黄页目录”服务费。

如果打印机无法打印的话，那么就无法使用帮助页面。在这种情况下，“错误”灯会变亮，用户可以请求通过网络进行远程诊断。

2.个性化的出版模型

在下文中，我们将以新闻作为一种标准出版物来说明网页系统的个性化机制。虽然新闻经常被人们理解为报纸和时事刊物上的新闻，但是在本发明中，新闻的范围比较广泛。

在网页系统中，可以使用多种机制对新闻出版物的社论内容和广告内容进行个性化。社论内容按照读者明确指定的和默认的专题进行个性化。广告内容按照读者的所在地和人口分布个性化。

2.1社论个性化

用户可以使用两种类型的新闻来源：提供新闻出版物的机构和提供新闻流的机构。虽然新闻出版物由出版机构汇总和编辑，但是新闻流既可以由新闻出版机构汇总，也可以由专门的新闻汇总机构汇总。新闻出版物通常是指传统的报纸和新闻杂志，而新闻流可以有多种形式：例如通讯社提供的“原始(raw)”新闻、连环漫画、自由职业作者的专栏、好友的公告板、或者读者自己的电子邮件。

网页出版服务器支持出版编辑后的新闻出版物以及对多个新闻流进行汇总。通过汇总和对由读者直接选择的新闻流进行排版，网页出版服务器能够在没有社论的页面上加入广告。

用户可以选择一种或多种新闻出版物并为每种新闻出版物进行个性化，从而产生自己的日报。所获得的个性化内容将被打印并装订在一起，成为一张报纸。家庭的各个会员可以选择不同的日刊然后对他们进行定制，从而满足自己的独特兴趣和口味。

对于每个出版物，读者还可以挑选特定的部分。有些部分是每日提供的，而另一些可能是按周提供的。每日部分可以从纽约时报在线这样的出版物获得，可以包括“首页特刊”、“国家新闻”、“国际新闻”、“观点”、“商务”、“艺术与生活”、“科技”、以及“体育”等。不同出版物的可用部分不同。

读者还可以采用任意数量的新闻流来定制各个部分，从而扩展日报的范围。另外，还可以为电子邮件和好友的通知(“个人通知”)产生定制内容，或者为特定主题(“警报”或“花边新闻”)监视新闻来源而定制内容。

对于每个部分，读者还可以指定其规格(可以是定性的(例如短、中、长)或定量的(例如页数限制))以及广告的比例(可以是定性的(例如高、一般、低、无)或定量的(例如某个百分数))。

读取还可以指定自己对短文章或长文章的偏爱。每篇文章都有短和长两种形式，以适应用程序户的偏好。

另外，文章还可以具有不同的版本，以便满足不同层次和不同年龄的读者，例如可以提供儿童版和成人版等。读者可以根据自己的年龄选择适当的版本。另外，读者还可以指定“阅读年龄”，“阅读年龄”优先于实际年龄。

构成每个部分的文章由编者选择和确定优先顺序。每篇文章还指定了有效寿命期。默认情况下，这些文章被按照先后顺序提供给所有相关的用户，并受用户指定的空间限制。

在某些部分中，读者还可以启用合作过滤。然后，可以对存在了一定时间的文章使用这个功能。每篇可以进行合作过滤的文章将被打印出来，并且在文章的结尾处加上评价按钮。这些按钮可以实现方便地选评(例如“喜欢”或“不喜欢”)，这样，读者对文章进行评价的可能性将提高。

这样，编者可以优先阅读优先级较高和有效寿命较短的文章，然后把这些文章提供给大多数相关用户。

读者可以指定一个新奇系数(可以是定性的(例如“别吓我”)或定量的)。较高的新奇系数可以降低合作过滤的匹配指标。采用较高的系数，读者收到相应部分的可能性将提高。可以为一周中的不同日期指定不同的新奇系数。

读者还可以在某个部分中指定感兴趣的特定主题，这样会改变由编者分配的优先级。

读者的互联网连接速度影响传递图像的数量和质量。读者可以指定接收较少数量的图像、接收较小的图像、或者同时指定两者。如果不想减少图像的数量或大小，那么可以采用较低的质量传递图像(例如以较低的分辨率或较高的压缩比)。另外，传递图像的数量、大小和质量都可以调整。

在全局水平上，读者可以指定如何对各种量、日期、时间和币值进行本地化。包括指定使用英制还是公制、本地时区和时间格式、本地货币、以及本地化中是否包含就地翻译或注释。在默认情况下，这些参数选择是根据读者的所在地产生的。

为了降低视力不好的读者阅读文章的困难，读者可以指定使用较大的字体显示。这样，文本和图像都可以相应地缩放，而每页中包含的信息较少。

出版新闻出版物所用的语言以及相应的文本编码是出版物的特性，因此用户无法优先选择。但是，可以把网页系统配置为在各种图形用户界面中提供自动翻译服务。

2.2广告本地化和定位

社论内容的个人化直接影响广告内容，因为广告内容的版面安排通常要利用社论的环境。例如，旅游广告一般出现在旅游部分中，而不会出现在其它地方。社论内容对广告商的价值(以及对出版商的价值)在于能够吸引大量的读者。

有效的广告通常以地点和人口分布为基础。地点确定了特殊服务、零售商等的大致取向以及与地方团体和环境有关的情趣和爱好。人口分布确定了大众兴趣和偏好以及可能的消费模式。

新闻出版商的最有利可图的产品是广告“版面”，而广告是由出版物的地域方位、读者群的规模、读者群的人口分布、以及可用于广告的页面区域决定的。

在网页系统中，网页出版服务器针对每个部分估算出版物的广告版面的多维尺寸，还要考虑到出版物的地域范围、该部分的读者群、每个读者为该部分分配的版面尺寸，每个读者的广告比例、以及读者的人口分布。

与其它媒体比较，网页系统能够更细致地确定广告版面，并且能够把更小的广告版面独立销售。因此，网页系统能够使广告版面更加“物有所值”。

例如，可以把相同的广告“中缝”按不同的比例销售给若干家广告商，而每个读者的页面可以随机地接收某个广告商的广告，这样可以在总体上保证了销售给每家广告商的广告版面比例。

网页系统允许把广告直接链接到详细的产品资料和在线采购。因此，它可以提高广告版面的潜在价值。

由于个人化和本地化是由网页出版服务器自动处理的，因此广告汇总商可以任意采用广泛的地理和人口分布范围。最终的汇总是非常高效的，因为它是自动完成的。因此，出版商利用广告汇总商比直接捕捉广告成本更低，效率更高。即使广告汇总商提取一定比例的广告收入，出版商也会发现这是一种双赢途径，因为广告汇总的效率将得到提高。广告汇总商作为广告商和出版商之间的一种中介机构，并且可以把相同的广告刊登在多个出版物上。

值得注意的是，网页出版物上的广告安排可能比传统出版物上的更复杂，因为网页出版物的广告版面更复杂。在不考虑广告商、广告汇总商和出版商之间的磋商的复杂性时，较佳的网页系统可以对这些磋商提供一定的自动支持，包括支持广告版面的自动拍卖。对于收益较少的广告(例如较小或高度地方化的广告)，自动化对广告的排版更加有利。

在磋商版面后，广告汇总商可以捕捉和编辑广告，并把广告保存到网页广告服务器上。相应地，出版商在相关的网页出版服务器上记录广告的版面。当网页出版服务器编排好每个用户的个性化出版物时，它从网页广告服务器中检取相关的广告。

2.3用户配置(USER PROFILES)

2.3.1信息过滤

新闻和其它出版物的个性化取决于对特定用户配置信息的分类，包括：

·出版物定制

·合作过滤指标

·联系信息

·显示选择

出版物的定制通常与具体出版物有关，因此，定制信息由相关的网页出版服务器维护。

合作过滤指标包含用户对如果新闻条目的评价。它用于把不同用户的兴趣关联起来，以便提供建议。虽然使每个合作过滤指标独立于所有特定的出版物有一定好处，但是有两个原因表明，应该为每个出版物提供单独的指标：与不同的出版物相比，用户对相同出版物的指标有更多相同之处；另外，出版物很可以把其用户的合作过滤指标作为其品牌价值的一部分。因此，合作过滤指标也由相关的网页出版服务器维护。

联系信息(包括姓名、街道地址、邮政编码、州、国家、电话号码)从本质上说是全局性的，因此由网页注册服务器维护。

显示选择(包括数量、日期和时间)也是全局性的，因此也以同样方式维护。

广告的本地化取决于用户的联系信息中给出的地点，而广告的定位取决于个人信息(例如出生日期、性别、婚姻状况、收入、职业、教育等)或定性的派生信息(例如年龄范围和收入范围)。

对于愿意向广告公开自己的个人信息的用户，其信息由相关的网页注册服务器维护。如果没有这种信息，那么可以根据与用户的邮政编码或ZIP+4编码有关的人口分布来定位广告。

每个用户、每支笔、每台打印机、每个应用程序提供商和应用程序都分配有唯一的标识符，而网页注册服务器维护着它们之间的关系，如图21、22、23和24所示。为了便于注册，应把出版商视为一种特殊类型的应用程序提供商，把出版物视为一种特殊类型的应用程序。

每个用户800可以被授权为使用若干台打印机802，而每台打印机也允许若干用户使用。每个用户有一台默认打印机(在66处)，在默认情况下，期刊打印到该打印机上，但是，即时打印的页面被提供给与用户交互的打印机。服务器跟踪用户有权在其默认打印机上打印哪些出版商的出版物。出版商不需要记录任何特定打印机的标识符，相反，可以根据需要获得打印机的标识符。

当用户订阅808出版物807时，出版商806(即应用程序提供商803)被授权向指定的打印机或用户的默认打印机打印该出版物。用户可以在任何时候撤回这种授权。每个用户可以有若干支笔801，但是一支笔只能属于一个用户。如果某个用户被受权使用一台特定的打印机，那么该打印机可以识别用户的所有笔。

笔标识符用于通过DNS以正常方式定位由特定的网页注册服务器维护的相应用程序户配置。

Web终端809可以被授权在特定的网页打印机上打印，这样，在Web浏览过程中遇到的Web页面和网页文档可以方便地在最近的网页打印机上打印出来。

对于打印在提供者的打印机上的出版物，网页系统可以代表打印机提供者对其收入收取费用和手续费。这种收入可以包括广告费、点击费、电子贸易手续费、以及交易费用。如果打印机由用户所有，那么用户就是打印机提供者。

每个用户还有一个网页账户820，该账户用于积累微量负债和盈利(例如上一段中描述的项目)、联系信息815(包括姓名、地址和电话号码)、全局参数选择816(包括保密、提供和本地化设置)、任意数量的生物测定学记录817(包括用户的加密签名818、指纹819等)、由系统自动维护的笔迹模型819、以及用于SET电子贸易支付的付费卡账户821。

2.3.2收藏列表

一个网页用户在网页网络上可以拥有一个收藏列表，该列表包含有用文档的“收藏”链接。该列表由系统为用户维护。它被组织为文件夹的一个层级924。图41中显示了这种层级的一个较佳实施例。

2.3.3历史列表

系统最好为每个用户维护一个历史列表929，历史列表中包含由用户通过网页系统访问的文档的链接。历史列表是一个按日期顺序排列的列表，图42的类图中显示了历史列表的一个较佳实施例。

2.4智能版面

网页出版服务器自动地对每个用户的个性化出版物页面进行排版，这种排版是按各个部分进行的。由于大多数广告都是预格式化的矩形，所以这些广告被安排在社论内容之前的页面上。

某个部分的广告率可以通过随意改变该部分中每个页面的广告比来实现，广告版面算法利用了这种方法。这种算法尝试把联系紧密的社论和广告内容放在一起，例如把屋面材料的广告放到包含自我动手(DIY)修补屋面的内容的出版物中。

然后，根据各种美学规则编排为用户挑选的社论内容，包括文本和相关的图像与图形。

在合版时，还要重复整个过程(包括广告的选择和社论内容的选择)，以便更好地实现用户要求的各部分尺寸。但是，对各部分尺寸的选择应按长期原则进行匹配，这样可以使每日的版面有所不同。

2.5文档格式

当文档被编排好后，应对其进行编码，以便高效分发和在网页网络上长期存储。

最基本的效率机制是把特定用户的版本信息与由多个用户版本共享的信息分离开来。特定信息包含版面。共享信息包含版面涉及的对象，包括图像、图形和文本。

文本对象包含格式丰富的文本，这种文本最好采用可扩展样式表语言(XSL)以可扩展标记语言(XML)表示。XSL可以为与放置文本的区域无关的文本格式提供精确控制，在本文中，文本区域是由版面提供的。文本对象包含支持自动翻译的嵌入语言代码以及帮助编排段落格式的嵌入断字提示。

图像对象对图像进行编码(最好使用JPEG 2000小波压缩图像格式)。图形对象对二维图形进行编码(最好使用可缩放矢量图形(SVG)格式)。其它的格式也可用于文本、图像和图形。

版面本身包含一系列放置的图像和图形对象、链接的文本流对象(文本对象通过该对象流动)、上述的超链接和输入域、以及水印区域。这些版面对象总结在表3中。版面使用适合于高效分发和存储的紧凑格式。

图3一网页版面对象

版面对象	属性	链接对象的格式
			图像	位置	-
图像对象标识符	JPEG 2000
		图形		位置	-
图形对象标识符	SVG
			文本流	文本流标识符	-
区域	-
		文本对象标识符(可选)		XML/XSL
超链接	类型				-
		区域	-
	应用程序标识符等			-
		域	类型		-

	意义	-
			区域	-
	水印	区域			-

2.6文档的分发

如上所述，为了能够在网页网络上高效地分发和长久存储文档，需要把特定用户的版面从其指代的共享目标分离开来。

当订阅的出版物可以分发时，网页出版服务器在网页标识符服务器12的帮助下为每个页面、页面实例、文档和文档实例分配一个唯一的标识符。

该服务器为共享内容计算一组优化的子集，并为每个子集建立一个多播通道，然后，使用多播通道的名称标记每个特定用户的版面，多播通道将承载由版面使用的共享内容。然后，服务器以单播方式通过适当的页面服务器把每个用户的版面传送给该用户的打印机上，单播完成后，服务器以多播方式通过指定的通道发送共享内容。在接收到单播内容后，每个页面服务器和打印机向版面中指定的多播通道订阅。在多播过程中，每个页面服务器和打印机从多播流中提取由其版面指代的对象。页面服务器不断存档接收到的版面和共享内容。另外，也可以使用其它技术分发数据。

当一台打印机接收到由其版面指代的全部对象后，该打印机重建完整填充的版面，然后对其光栅化并打印。

在一般情况下，打印机打印页面的速度要比页面的提供速度高。假设每个页面的四分之一覆盖有图像，那么页面的平均大小不超过400KB。因此，打印机可以在其64MB存储器中存储100个以上的页面，实现临时缓冲。打印机的打印速度为每秒一个页面。这相当于每秒400KB或每秒3Mbit的页面数据率，这种速度与通过宽带网络提供页面数据的最高速度相当。

即使在异常情况下(例如打印机空纸)，用户也可以在打印机的100页内存容量用完之前重新装纸。

但是，如果打印机的内部存储器真的已满，那么当出现多播时，打印机将无法使用多播内容。因此，网页出版服务器允许打印机提交重新进行多播的请求。当这种请求的数量达到临界值或出现超时时，服务器会重新多播相应的共享对象。

打印一个文档后，打印机可以随时从相关的页面服务器取回其版面和内容，然后产生文档的副本。

2.7即时文档

当用户请求一个网页文档时，系统可以采用与处理期刊类似的方式对该网页文档进行个性化并提供该文档。但是，由于没有共享内容，所以系统将直接向请求的打印机提供文档，而不必使用多播。

当用户请求非网页(non-netpage)文档时，系统不对该文档进行个性化，而是通过指定的网页格式化服务器提供该文档，网页格式化服务器将把该文档重新变为网页文档。网页格式化服务器是一种特殊的网页出版服务器。网页格式化服务器支持各种互联网文档格式，包括Adobe PDF和HTML。如果是HTML文档，网页格式化服务器将使用打印页面的较高分辨率以一种多列格式提供网页，并提供目录表。它可以自动地包含与所请求的页面链接的所有网页。用户还可以通过优先选项调整这种行为。

网页格式化服务器可以在任何互联网文档中加入标准的网页行为(包括交互性和持久性)，不管互联网文档来自哪里或者采用何种格式。它使网页打印机和网页页面服务器不必理解不同的文档格式，也使Web服务器不必理解网页系统。

3.安全性

3.1密码系统

密码系统用于在存储和运输中保护敏感信息以及为交易鉴权交易双方。有两种广泛应用程序的密码系统：秘密密钥密码系统和公共密钥密码系统。网页网络同时使用这两类密码系统。

秘密密钥密码系统也称为对称密码系统，它使用同一个密钥加密和解密消息。需要互换消息的双方首先需要安全地交换秘密密钥。

公共密钥密码系统也称为非对称密码系统，它使用两个密钥。这两个密钥在数学上是相关的，使用一个密钥加密的消息只能使用另一个密钥解密。其中一个密钥公开，而另一个不公开。公共密钥用于加密提供给持有私有密钥的人的消息。当消息被使用公共密钥加密后，只能使用私有密钥对其解密。这样，双方可以安全地交换信息，而不必首先交换秘密密钥。为了保证私有密钥的安全性，通常私有密钥的持有者要产生一个密钥对。

公共密钥密码系统可用于产生数字签名。私有密钥的持有者可以为消息产生已知的哈西表，然后使用私有密钥加密哈西表。然后，任何人都可以使用公共密钥对加密的哈西表进行解密，并根据消息验证，从而验证构成私有密钥持有者的“签名”的加密的哈西表。如果签名是附加到消息上的，那么消息的接收者既可以检验消息的真实性，又可以检验该消息是否在传输过程中被更改过。

为了使公共密钥密码系统能够工作，必须采用某种方法安全地分发公共密钥，这种方法必须能防止公共密钥的假冒。这通常是采用证书和证书授权机构实现的。证书授权机构是一个可信的第三方，它对公共密钥和用户身份之间的关系进行鉴权。证书授权机构通过检查身份证验证人员的身份，然后建立和签署包含人员身份的详细信息和公共密钥的数字证书。信任证书授权机构的任何人都可以高度信任并使用证书中的公共密钥。他们只需验证证书上签署有证书授权机构的签名，而证书授权机构的公共密钥是公开的。

在大多数事务处理环境中，公共密钥密码系统只用于产生数字签名并安全地交换秘密对话密钥。其它任务采用秘密密钥密码系统执行。

在下面的讨论中，当涉及网页打印机和服务器之间的安全信息传输时，实际发生的情况是：打印机获得服务器的证书，并参照证书授权机构对证书进行鉴权，然后使用证书中的公共密钥-交换密钥与服务器交互秘密对话密钥，最后使用秘密对话密钥加密消息数据。根据定义，对话密钥的生存期可以任意短。

3.2网页打印机的安全性

每台网页打印机在制造时都分配有一对唯一的标识符，这对标识符存储在打印机的只读存储器中，也存储在网页注册服务器的数据库中。第一个标识符62是公共的，它在网页网络上唯一地标识打印机。第二个标识符是秘密的，它在打印机第一次注册到网络时使用。

在安装后，当打印机第一次连接到网页网络上时，它产生一个用于签名的公共/私有密钥对。它把秘密标识符和公共密钥安全地传送到网页注册服务器上。服务器把秘密标识符与记录在其数据库中的打印机的秘密标识符比较，如果两个标识符相配，那么就接受注册。然后，服务器产生和签署一个包含打印机的公共标识符和公共签名密钥的证书，并把该证书存储到注册数据库中。

网页注册服务器作为网页打印机的一个证书授权机构，由于它可以访问秘密信息，因此可以验证打印机的身份。

当用户订阅出版物时，会在网页注册服务器的数据库中产生一个记录，使网页注册服务器授权出版商向用户的默认打印机或指定的打印机打印出版物。每个通过页面服务器发送到打印机的文档都带有特定用户的地址，并由出版商使用自己的私有签名密钥签名。页面服务器通过注册数据库验证出版商有权向指定用户提供出版物。页面服务器使用出版商的公共密钥验证签名，出版商的公共密钥由存储在注册数据库中的出版商证书获得。

网页注册服务器接受向数据库添加打印授权的请求，但是这些请求必须是通过注册到打印机的笔发起的。

3.3网页笔的安全性

每支网页笔在制造时都分配有一个唯一的标识符，该标识符存储在笔的只读存储器中，也存储在网页注册服务器的数据库中。笔标识符61在网页网络上唯一地标识笔。

一支网页笔可以“知道”若干台网页打印机，而一台打印机也可以“知道”若干支笔。  当笔在打印机的有效范围内，它通过无线频率信号与打印机通信。当笔和打印机被注册后，它们周期地互换对话密钥。每当笔向打印机传送数字墨水时，它始终使用适当的对话密钥加密数字墨水。数字墨水绝不能以明码方式传送。

每支笔为自己知道的每台打印机存储着一个对话密钥，对话密钥由打印机标识符索引；每台打印机为自己知道的每支笔存储着一个对话密钥，并由笔标识符索引。笔和打印机存储对话密钥的容量都是有限的，在必要时，它们会以新的对话密钥覆盖时间最久的对话密钥。

当笔进入打印机的有效范围内时，笔和打印机确定是否能够识别对方。如果不能识别对方，打印机会确定自己是否支持该笔。存在这种可能性是因为该笔属于一个注册为可以使用该打印机的用户。如果打印机应该识别该笔但是没有识别，它会启动一个自动笔注册步骤。如果打印机无法识别该笔，它对笔产生回应并忽略该笔，直到该笔被插入到一个充电帽中，此时打印机将启动注册步骤。

除了公共标识符，笔还带有一个秘密密钥—交换密钥。密钥—交换密钥在笔制造时也记录到网页注册服务器的数据库中。在注册过程中，笔把其标识符传送给打印机，而打印机把笔的标识符传送给网页注册服务器。服务器为打印机和笔产生一个对话密钥，并安全地把对话密钥传送给打印机。它还传送使用笔的密钥—交换密钥加密的对话密钥的一个副本。打印机在自己的存储器内存储对话密钥并以笔标识符对其索引，然后把加密的对话密钥传送给笔。笔在其内部存储器中存储对话密钥，并以打印机标识符对其进行索引。

虽然在笔注册协议中一支假笔可以假冒真笔，但是只有真笔能够对打印机传送的对话密钥进行解密。

当上述的未注册笔第一次被注册时，它的功能是受限制的，直到它被分配给某个用户。一支已注册的但“没有主人”的笔只能用来请求和填写网页用户和笔注册表，以便为自己注册一个新用户或者把自己付给一个现有用户。

由于笔的硬件性能有限，因此它使用秘密密钥进行加密，而不使用公共密钥加密。

3.4安全文档

网页系统支持提供安全文档，例如入场券和赠券。网页打印机带有一个打印水印的装置，但是只有在经过授权的出版商请求时，它才能执行这个功能。出版商在其证书中指明其打印水印的权限，而打印机能够对这种权限鉴权。

“水印”打印过程在页面的指定“水印”区域中使用另一种抖动矩阵。在打印后，相互背靠的页面上包含重合的镜像图像水印区域。当透过纸张同时看奇数和偶数页的水印区域时，可以发现这两个区域的水印产生干涉效应。

这种效应与水印的相似之处是，在只看页面的单侧时，它是不可见的，并且当通过一般方法复制页面时，这种效应会丢失。

安全文档的页面不能使用上述1.9节中所述的内嵌网页复制机制复制。即使在能够感测网页的复印机上也无法复制网页页面。

安全文档通常是作为电子贸易交易的一部分产生的。因此，它们可以包含用户的照片，这种照片是在用户向网页注册服务器注册生物测定学信息时捕获的，如第2节所述。

当接收到一个安全的网页文档时，接收者可以采用普通方式请求其状态，从而核验其可靠性。安全文档的唯一标识符只有在文档的生命期内才有效，并且，安全文档的标识符是以不连续的方式分配的，这样可以防止伪造者推测标识符。安全文档核验笔可以内嵌有对核验故障的反馈能力，以便支持简单的点击核验。

很明显，从加密的角度看，水印和用户的照片都不是安全的。它们只能防止粗略伪造。在线文档核验(特别是使用核验笔)的安全性较高，但是仍不是100％安全的。

3.5不可拒绝性

在网页系统中，用户提交的表单被可靠地传送给表单处理者，并且在网页页面服务器中长期归档。因此，收件人无法拒绝接收了表单。

如第4节所示，采用本发明的系统实现的电子贸易支付方式也是收款人无法拒绝的。

4.电子贸易模型

4.1安全电子交易(SET)

网页系统把安全电子交易(SET)系统作为自己的一个支付系统。由MasterCard和Visa开发的SET以付费卡为中心，这从它的词汇上也可以反映出来。但是，该系统在很大程度上不依赖于所用账户的类型。其它的支付系统也可以使用。

在SET中，持卡人和商家向证书授权机构注册，并由证书授权机构发给证书，证书中包含他们的公共签名密钥。证书授权机构与卡发行机构一起核验持卡人的注册信息，并根据具体情况与买家一起核验商家的注册信息。持卡人和商家把各自的私有签名密钥安全地存储在自己的计算机上。在付费过程中，这些证书用于相互鉴权商家和持卡人，并向支付网关鉴权商家和持卡人。

SET的使用还不太广泛，其中一个原因是持卡人维护密钥和证书的工作比较繁重。一些过渡性解决方案在服务器上维护持卡人的密钥和证书，并允许持卡人通过密码使用其密钥和证书，这些解决方案获得了一定的成功。

4.2 SET支付

在网页系统中，网页注册服务器作为网页用户(即持卡人)在SET支付交易中的代理。

网页系统使用生物测定学技术对用户进行鉴权并授权SET支付。由于本系统是以笔为基础的，因此所用的生物测定学数据是用户的在线签名，包括随时间变化的笔的位置和压力。如果在笔中设计一个指纹传感器，那么也可以使用指纹测定技术，但是这种方法的成功较高。所用的生物测定技术的类型只影响生物测定数据的捕捉，而与系统的授权方面无关。

实现SET支付的第一步是向网页注册服务器注册用户的生物测定数据。这种过程在一个受控环境中完成，例如在银行中。在该过程中，系统捕捉用户的生物测定学数据，同时核验用户的身份。生物测定学数据被捕捉并存储到注册数据库中，并与用户的记录链接起来。另外，还可以拍摄用户的照片并把照片与用户的记录链接起来。SET持卡人注册过程完成后，所获得的私有签名密钥和证书被存储到数据库中。用户的付费卡信息也被存储到数据库中，这样，网页注册服务器就获得了足够的信息，从而能够在SET支付交易中充当用户的代理。

当用户最终提供生物测定学数据以完成支付时(例如签署网页订单)，打印机将安全地把订购信息、笔的标识符和生物测定学数据传送给网页注册服务器。服务器根据由笔标识符确定的用户身份核验生物测定学数据，并在SET支付交易中开始充当用户的代理。

4.3微量支付

网页系统提供了一种微量支付机制，允许用户支付打印即时文档和支付有版权文档的较低费用，还允许用户支付打印广告资料的费用。后一种付费取决于已经提供给用户的补贴。

当用户为进行电子贸易注册时，系统将为用户建立一个网络账户，该账户累积用户的微量付费。用户周期接收账单，并且可以通过标准支付机制结清较多的欠款。

网络账户还可以累积期刊订阅费用，系统也会向用户提供个人账单。

4.4交易

在特定的应用程序环境中，当用户请求网页页面时，应用程序可以在页面中嵌入该用户的交易标识符55。以后，该用户通过该页面的输入将被标记有交易标识符，因此应用程序可以为用户的输入建立适当的前后关系。

但是，当通过非特定页面输入信息时，应用程序必须使用用户的唯一标识建立前后关系。这种情况的一个典型实例包括从预打印的目录页面向用户的虚拟“购物车”添加物品。但是，为了保护用户的隐私，网页系统所知的唯一用户标识符60最好不要泄露给应用程序。这样可以防止不同的应用程序提供商轻易地关联累积的行为数据。

为此，网页注册服务器通过唯一的别名标识符65维护用户和应用程序之间的匿名关系，如图24所示。每当用户激活标记有“已注册”属性的超链接时，网页页面服务器要求网页注册服务器把相关的应用程序标识符64和笔标识符61翻译为一个别名标识符65。然后把别名标识符提交给超链接的应用程序。

应用程序维护由别名标识符索引的状态信息，并能够取回特定用户的状态信息，而不必知道用户的全局标识。

系统还为用户的每个应用程序维护一个独立的证书和私有签名密钥，这样，系统只需使用特定应用程序的信息带有用户签署应用程序交易。

为了帮助系统激活产品条形码(UPC)“超链接”，系统为用户记录任意数量的产品类型的首选应用程序。

每个应用程序都与一个应用程序提供商关联，系统为每个应用程序提供商维护一个账户，通过这个账户，应用程序提供商可以收取或支付费用，例如点击费用等。

应用程序提供商可以是期刊的出版商。系统记录用户是否愿意接收订阅的出版物以及出版物的期望频率等。

4.5资源描述和版权

图40显示了资源描述类图的一个较佳实施例。

每个文档和内容对象可以由一个或多个资源描述说明。资源描述最好使用Dublin核心元数据元素集，这样可以查找电子资源。Dublin核心元数据符合万维网协会(W3C)资源描述框架(RDF)规范。其它的元数据元素集也可以使用。

资源描述可以确定正确的持有人920。在用户打印受版权保护的内容时，网页系统可以自动地从用户向正确的持有人传送版权费。

5.通信协议

通信协议定义了实体之间的消息的有序交换。在网页系统中，各种实体(例如笔、打印机和服务器)利用一套规定的协议与网页系统合作处理用户的交互。

每个协议可以由一个顺序图说明，在顺序图中，水平轴代表信息流，垂直轴代表时间。每个实体由一个矩形代表，其中包含实体的名称和一个代表实体生命期的垂直列。在实体存在的时间内，生命线显示为一条虚线。在实体处于活跃状态的时间内，生命线显示为一条双线。由于这里所讨论的协议不创建或销毁实体，因此，一旦实体停止参与协议，生命线通常就会被切短。

5.1订阅递送协议

图43中显示了订阅递送协议的一个较佳实施例。

某种周期刊物可能有大量用户订阅。每个用户的版本可能在版面上有所不同，但是许多用户的版本可以共享公共内容，例如文本对象和图像对象。因此，订阅递送协议可以通过单播向各个打印机传送文档结构，但是通过多播传送共享的内容对象。

应用程序(即出版商)首先从标识符服务器12为每个文档获得一个文档标识符51。然后，它向负责最近分配的文档标识符的页面服务器10发送每个文档结构，包括文档标识符和页面描述。应用程序具有自己的应用程序标识符64、用户的别名标识符65、以及相关的多播通道名称。应用程序使用自己的私有签名密钥签署消息。

页面服务器使用应用程序标识符和别名标识符从注册服务器获得相应的用户标识符60、用户选择的打印机标识符62(可以是为该应用程序明确选择的打印机，也可以是用户的默认打印机)、以及应用程序的证书。

应用程序的证书允许页面服务器核验消息签名。如果由应用程序标识符和别名标识符无法确定订阅任务808，那么页面服务器向注册服务器的请求将失败。

然后，页面服务器分配文档和页面实例标识符，并把页面描述(包括页面标识符50)转发给打印机。页面描述中还包含相关的多播通道名称，以便打印机侦听。

下一步，页面服务器把刚刚分配的页面标识符返回给应用程序，以备将来参考。

当应用程序通过相关的页面服务器向用户选择的打印机分发了全部文档结构后，它在选定的多播通道上以多播方式传送共享对象的各种子集。页面服务器和打印机都监视适当的多播通道并接收所需的内容对象。然后，它们可以填充通过单播获得的文档结构。这样，页面服务器可以向自己的数据库中添加完整的文档，打印机也可以打印文档。

5.2超链接激活协议

图45显示了超链接激活协议的一个较佳实施例。

当用户使用网页笔在网页上点击时，笔把点击信息传送给最近的网页打印机601。点击动作确定页面和笔在页面上的位置。打印机从笔连接协议中已经获得了笔的标识符61。

打印机通过DNS确定处理特定页面标识符50的页面服务器10a的网络地址。如果最近与同一个页面进行过交互，那么地址可能已经存在于打印机的高速缓存中。然后，打印机把笔标识符、自己的打印机标识符62、页面标识符和点击位置发送给页面服务器。

页面服务器加载由页面标识符确定的页面描述5，并确定点击所在的输入元素区域58(如果有的话)。假设相关的输入元素是一个超链接元素844，那么页面服务器将获得相关的应用程序标识符64和链接标识符54，然后通过DNS确定安装有应用程序71的应用程序服务器的网络地址。

页面服务器使用笔标识符61从注册服务器11获得相应的用户标识符60，然后分配全局唯一的超链接请求标识符52，并产生一个超链接请求934。图44中给出了超链接请求类图。超链接请求记录请求用户和打印机的标识符，并确定所点击的超链接实例862。然后，页面服务器向应用程序发送自己的服务器标识符53、超链接请求标识符、以及链接标识符。

应用程序按照特定应用程序的逻辑产生响应文档，并从标识符服务器12获得文档标识符51。然后，它把文档、请求页面的服务器的标识符和超链接请求标识符发送给负责新分配的文档标识符的页面服务器10b。

第二个页面服务器向第一个页面服务器发送超链接请求标识符和应用程序标识符，以获得相应的用户标识符和打印机标识符62。如果超链接请求已经过期或者是针对不同的的应用程序，那么第一个页面服务器将拒绝请求。

第二个页面服务器分配文档实例和页面标识符50，向应用程序返回新分配的页面标识符，把完整文档添加到自己的数据库中，最后向请求的打印机发送页面描述。

超链接实例可以包含有意义的交易标识符55，在任何一种情况下，第一个页面服务器都会在发送给应用程序的消息中包含交易标识符。这样，应用程序可以为超链接的激活建立特定交易的前后关系。

如果超链接需要用户别名(其超链接的“需要别名”属性被值为真)，那么第一个页面服务器向注册服务器11同时发送笔标识符61和超链接的应用程序标识符64，以便同时获得与笔标识符对应的用户标识符以及与应用程序标识符和用户标识符对应的别名标识符65。它把别名标识符包含在发送给应用程序的消息中，使应用程序能够为超链接的激活建立一个特定用户的前后关系。

5.3手写识别协议

当用户使用网页笔在网页上画出一个笔划时，笔把笔划信息传送给最近的网页打印机。笔划确定页面和笔在页面上的路径。

打印机把笔标识符61、自己的打印机标识符62、页面标识符50、以及笔划路径以常规方式传送给页面服务器10。

页面服务器加载由页面标识符确定的页面描述5，并确定笔划与哪个输入元素区域58相交(如果有的话)。假设相关的输入元素是一个文本域878，那么页面服务器会把笔划追加到文本域的数字墨水中。

在文本域的区域处于不活动状态一段时间后，页面服务器向注册服务器11发送笔标识符和待处理的笔画进行判读。注册服务器确定与笔对应的用户，并使用累积的用户笔迹模型822把笔划判读为手写文本。当把笔划转换为文本后，注册服务器把文本返回给发出请求的页面服务器。页面服务器把文本追加到文本域的文本值中。

5.4签名核验协议

假设笔划与其区域相交的输入元素是一个签名域880，那么页面服务器10会把笔划追加到签名域的数字墨水中。

在签名域的区域处于不活跃状态一段时间后，页面服务器向注册服务器发送笔标识符61和待处理的笔划进行核验。它还发送与包含签名域的表单对应的应用程序标识符64、表单标识符56、以及表单的当前数据内容。注册服务器确定与笔对应的用户，并使用用户的动态签名生物测定学数据818把笔划核验为用户的签名。在核验了签名后，注册服务器使用应用程序标识符64和用户标识符60确定用户的特定应用程序的私有签名密钥。然后，它使用密钥产生表单数据的数字签名，并向发出请求的页面服务器返回数字签名。页面服务器把数字签名分配给签名域，并冻结相关表单的状态。

数字签名包含相应用程序户的别名标识符65。这样，一个表单可以捕捉多个用户签名。

5.5表单提交协议

图46显示了表单提交协议的一个较佳实施例。

表单提交通过激活表单超链接实现。因此，它符合5.2中定义的协议，同时补充了一些针对表单的内容。

如果是表单超链接，那么由页面服务器10向应用程序71发送的超链接激活消息还包含表单标识符56和表单的当前数据内容。如果表单包含签名域，那么应用程序将提取与相应数字签名有关的别名标识符65并从注册服务器11获得相应的证书，从而对每个签名域进行核验。

5.6手续费支付协议

图47显示了手续费支付协议的一个较佳实施例。

在电子贸易环境中，应用程序提供商应向出版商支付点击、交易和销售的费用和手续费。出版商还应向打印机的提供商支付处理费用和手续费的手续费。

超链接请求标识符52用于把费用或手续费从目标应用程序提供商70a(即商家)传送给源应用程序提供商70b(即出版商)以及从源应用程序提供商(70b)传送给打印机提供商72。

在第一次激活超链接时，目标应用程序会从页面服务器10接收超链接请求标识符，如5.2所述。当目标应用程序需要向源应用程序提供商付款时，它把应用程序提供商的信用证和超链接请求标识符发送给原页面服务器。页面服务器使用超链接请求标识符确定源应用程序，并把信用证和源应用程序标识符64、自己的服务器标识符53、以及超链接请求标识符一起发送给相关的注册服务器11。注册服务器把款项发送到相应的应用程序提供商的账户827。同时通知应用程序提供商。

如果应用程序提供商需要向打印机提供商付款，把打印机提供商的款项和超链接请求标识符一起发送给原页面服务器。页面服务器使用超链接请求标识符确定打印机，并把款项和打印机标识符一起发送给相关的注册服务器。注册服务器把款项发送到相应的打印机提供商的账户814。

源应用程序提供商可以被告知目标应用程序提供商的身份以及源应用程序提供商的打印机提供商的身份。

6.网页笔介绍

6.1笔的结构

请参考图8和图9，一支笔通常带有参考数字101，它具有一个塑模外壳102，塑壳的璧103确定了安装笔的组件的内部空间104。笔的顶部105安装在外壳102的一端106，并且可以旋转。在外壳102的另一端108处套有一个半透明笔帽107。笔帽107也是由模塑制成的。使用半透明材料是为了使用户能够观察安装在外壳102内的LED的状态。笔帽107带有一个包裹外壳102的一端108的主体部分109以及一个凸出部分110。凸出部分110从主体部分109折回，并固定在外壳102的外壁103中的一个槽111中。无线天线112安装在凸出部分110的后面，并位于外壳102内部。在笔帽107的孔113A周围有一个丝扣113，用于安装带有配合丝扣115的金属端件114。金属端件114是可拆卸式的，这样可以更换墨盒。

在笔帽107内还安装有一个三色状态LED 116，该LED固定在柔性印刷电路板117上。天线112也安装在柔性印刷电路板117上。状态LED116安装在笔101的顶端，以便于观察。

所述笔可以作为一支普通的标记墨水笔，也可作为非标记触笔。带有尖头119的墨水笔芯118和带有尖头121的笔尖120并排安装在外壳102内。当旋转笔的顶端105时，墨水芯的尖头119或笔尖的尖头121可以通过金属端件114的开口端122伸出。在墨水芯118和笔尖120上分别安装有滑块123和124。一个可旋转的靠模管125固定在笔的顶端105上，并且能够与笔的顶端一起旋转。靠模管125有一个靠模126，该靠模是靠模管壁181内的一个狭槽。靠模随动件127和128从安装在靠模槽126中的滑块123和124中探出。在靠模管125旋转时，滑块123或124相对于对方移动，使笔尖119或尖头121从金属端件114的孔122中探出。笔101有三种工作状态。当把顶端105旋转90°时，先后出现的三个状态是：

·笔尖120的尖头121探出；

·墨水芯118的尖头119探出；

·墨水芯118的尖头119和笔尖120的尖头121都不探出。

在外壳102内的电子底板130上安装有第二块柔性印刷电路板129。第二块柔性印刷电路板129安装一个红外LED 131，该LED产生的红外线照射到所述表面上。在第二块柔性印刷电路板129上还安装有一个图像传感器132，用于接收从所述表面反射的红外线。第二块柔性印刷电路板129还安装有一个无线频率芯片133，该芯片带有一个RF发射机和一个RF接收机，以及一个用于控制笔101的动作的控制器芯片134。在笔帽107中有一个光学器件135(由模制透明塑胶制成)，它向所述表面发射红外光束，并把接收到的图像传送到图像传感器132上。电源线136把第二块柔性印刷电路板129上的组件连接到电池触点137上，电池触点安装在靠模管125内。端子138把电池触点137与靠模管125连接起来。在靠模管125内有一个3V充电电池139，该电池与电池触点接触。在第二块柔性印刷电路板129的周围安装有一个感应充电线圈140，用于通过感应方式对电池139充电。第二块柔性印刷电路板129上还安装有一个红外LED 143和一个红外光电二极管144，当用户使用笔尖120或墨水芯118书写时，该红外光电二极管检测靠模管中的位移，这样可以确定笔尖119或尖头121施加在所述表面上的力。红外光电二极管144通过安装在滑块123和124上的反光镜(没有示出)检测红外LED 143发出的光线。

在外壳102的一端108上有橡胶握垫141和142，可帮助用户握笔。在顶端105上还有一个笔夹，用于把笔夹到用户的口袋上。

6.2笔控制器

笔101被设计为通过以红外光谱对尖头附近的表面区域成像来确定其尖头(触笔的尖头121或墨水芯的尖头119)的位置。它从最近的位置标记记录位置数据，并能够利用光学器件135和控制器芯片134计算尖头121或119与位置标记的距离。控制器芯片134根据在图像标记上观察到的立体畸变计算笔的方向和尖头到标记的距离。

从位置标记获得的控制数据可以包含指示笔101激活其“有效区域”LED的控制位(这个LED实际上是三色LED 116的一个状态，当笔从控制数据确定成像的区域是一个“有效区域”时，三色LED 116将变成黄色)。因此，可以对表面上与按钮或超链接的有效区域对应的区域进行编码，以便激活此LED，这样，当笔101移过按钮或超链接的有效区域时，笔可以为用户提供可视反馈。控制数据还可以指令笔捕捉连续的笔压力读数。因此，可以对表面上与签名输入区对应的区域进行编码，以捕捉连续的笔压力。

笔相对于所述表面的动作可能包含一系列笔划。一个笔划由表面上的一系列带有时间标记的笔位置构成，笔划从落笔事件开始，到提笔事件结束。需要注意的是，可以根据力门限来判读笔的力，从而判断笔是“提起”还是“落下”，另外，还可以根据连续值(例如在笔捕捉签名时)来判读笔的力。捕获的笔划序列构成所谓的“数字墨水”。数字墨水可由计算系统用来进行绘图和笔迹的数字交互，笔迹的在线识别，以及签名的在线核验。

利用RF芯片133和天线112，笔101可以向计算系统发送数字墨水数据(数字墨水数据被加密以提高安全性，并且被打包以提高传输效率)。

当笔101在接收机的范围内时，数字墨水数据被原封不动地传送给接收机。当笔移出接收机的范围时，数字墨水数据被缓存在笔的内部存储器中(笔电路带有一块缓冲器，该缓冲器可以存储笔在表面上运动12分钟左右的数字墨水数据)，稍后再传送。

控制器芯片134安装在笔101的第二块柔性印刷电路板129上。图10的框图详细说明了控制器芯片134的体系结构。图10还显示了RF芯片133、图像传感器132、三色状态LED 116、红外LED 131、红外力传感器LED 143、以及力传感器光电二极管144。

笔控制器芯片134带有一个控制处理器145。总线146支持在控制器芯片134的组件之间交互数据。芯片中还带有闪存147和512KB DRAM148。一个A/D转换器149用于把力传感器光电二极管144获得的模拟信号转换为数字信号。

图像传感器接口152与图像传感器132接口。收发机控制器153和基带电路154用于与RF芯片133接口，RF芯片133带有一条RF电路155、一个与天线112连接的RF共振器/感应器156。

控制处理器145通过图像传感器132捕捉表面上的标记并解码出位置数据，监视力传感器光电二极管144，控制的LED 116、131和143，并通过无线收发机153处理短程无线通信。它是一种中档性能(40Mhz左右)的通用RISC处理器。

处理器145、数字收发机组件(收发机控制器153和基带电路154)、图像传感器接口152、闪存147和512KB DRAM 148被集成在一个控制器ASIC中。模拟RF组件(RF电路155、RF共振器和感应器156)集成在一个RF芯片中。

图像传感器是一个分辨率为215x215像素左右的CCD(这种传感器由Matsushita电子公司制造，它在Itakura，K T Nobusada，N Okusenya，RNagayoshi，和M Ozaki合写的“微型照相机系统的1mm 50k像素IT CCD图像传感器”(IEEE学报——电子设备，2000年1月第1期第47卷)中有所描述，该论文以参考方式综合在此)，并带有一个红外滤镜。

当笔101不接触所述表面时，控制器ASIC 134在经过一段不活跃时间后将进入待机状态。控制器ASIC带有一条专用电路150，该电路监视力传感器光电二极管144，当发生落笔事件时，它通过电源管理器151唤醒控制器134。

无线收发机采用无绳电话常用的不受限900MHz频带通信，或者以不受限2.4GHz工业、科学和医学(ISM)频带通信，并使用跳频和冲突检测技术实现抗干扰通信。

6.3笔的光学器件

如上所述，笔的光学器件是由一个模制的光学器件本体135实现的。图48中示意性地显示了由光学器件本体135实现的光学器件。该光学器件包含第一个镜头157(用于对红外LED 131发射的红外线进行聚焦)、一个镜子158、一个分光镜159、一个物镜160、以及第二个镜头161(用于把图像聚焦到图像传感器132上)。轴向射线162显示了光学路径。

光学路径用于向图像传感器132提供清晰图像，以反映所述表面上与域圆锥192相交的部分193，但是，成像有一定的倾斜范围(见下文)。主聚焦元件是物镜160。物镜还用于从反向把红外LED 131发射的红外线投射到域内的表面上。由于无法把图像传感器132和红外LED 131同时放在目标的聚焦内，所以需要使用分光镜159把光路分开。每个路径上的中继透镜157和161分别对图像传感器132和红外LED 131重新聚焦。这样，可以在两个路径上使用不同的光圈。

图像传感器132的边可作为捕捉域的域光圈，捕捉路径的设计能够保证获得所需的物方视角范围(即，对于本实例的应用程序来说，视角范围稍稍小于20°)。光照路径的设计能够保证获得与捕捉路径相同的物方域，这样，光线能够以最高的功率和均匀性覆盖物方域。

IR LED 131的频闪与帧捕捉的速度同步。使用聚焦光线有利于缩短曝光时间和减小光圈。较短的曝光时间可以防止运动模糊，因此可以在笔移动过程中捕捉位置标记数据。较小的光圈有助于增加由倾斜产生的整个表面的景深。为此，捕捉路径上带有一个光阑191。

由于图像传感器132对光谱的可见部分和近红外部分都有较强的敏感度，所以在捕捉路径中，在图像传感器的前面增加了一个红外滤光镜163，以便使图像传感器能够捕捉到表面上的标记数据的清晰图像，不会受到表面上的其它图形的干扰(这些其它图形可以采用在近红外线下透明的墨水打印)。

6.4笔的处理

当触笔的尖头121或墨水芯的尖头119与表面接触时，笔101能够以100Hz的频率确定自己相对于表面的位置和方向，从而实现准确的手写识别(见《IEEE学报——模式分析与机器智能》1990年8月第8期第12卷上的“在线手写识别的目前工艺水平”，作者：Tappert，C，C Y Suen和T Wakahara，该文章的揭示以互参方式综合在此)。力传感器光电二极管144用于确定笔是在“提起”还是在“落下”的相对门限。如上所述，还可以把压力作为连续值捕捉，以便核验签名的整个动态过程。

通过以红外光谱对笔尖119、121附近的页面区域成像，笔101能够确定其笔尖119、121在表面上的位置和方向。它对最近的标记数据进行解码，并根据观察到的图像标记的立体畸变和笔的光学器件的已知几何形状135计算尖头119、121相对于标记的位置(见下文)。虽然标记的位置分辨率可能较低，但是调整后的位置分辨率相当高，很轻易地就能超过准确手写识别所需的200dpi分辨率(见上文中的参考)。

笔相对于表面的动作被捕捉为一系列笔划。一个笔划包含表面上的一系列带有时间标记的笔位置，笔划从落笔事件开始，到提笔事件结束。每当区域标识符改变时(即，在正常情况下，仅仅在笔划开始时)，笔划还被标有表面的区域标识符。如上所述，每个位置标记包含指示自己在表面上的位置的数据以及指示自己在表面的哪个区域中的区域数据。

图49显示了在笔101中进行的位置标记和笔划的处理过程。笔控制器134启动时把笔划默认为空(在164处)。然后，它通过力传感器光电二极管144不断对尖头上的力取样(在165处)，以检查落笔状态(在166处)。如果出现落笔状态，笔控制器134捕捉表面的图像(在167处)，定位捕获图像中的一个标记(在168处)，从标记中解码出标记数据(在169处)，推断笔相对于表面的位置和方向(在170处)，并且把位置数据追加到当前的笔划数据中(在171处)。在检测到笔提起事件时(在获得了落笔状态后(出现非空笔划)，检测提笔状态(在172处))，笔控制器134对笔划数据进行编码(在173处)，通过RF芯片133和天线112把笔划数据传送给计算系统(在174处)，然后以空笔划重新开始检测过程(在164处)。

假设处理算法(见下文)采用相当快的8位乘法(3次循环)，那么当笔处于活跃状态时，处理算法将占用80％左右的处理器能力。

如果笔超出计算系统的有效范围，那么它会把数字墨水缓存在自己的内部存储器中。当下一次进入计算系统的有效范围内时，它会向计算系统传送所有缓存的数字墨水。当笔的内部存储器用完时，笔将停止捕捉数字墨水，而且，每当用户试图用该笔来书写时，该笔上的错误LED将闪烁。

表4列出了从笔101向计算系统传送的原始(raw)数字墨水的成分。图50显示了原始(raw)数字墨水的结构。当笔离线工作时，在笔中缓存的数字墨水的形式与传送到计算系统中的数字墨水的形式是相同的。表4.原始(raw)数字墨水的成分

原始(raw)数字墨水的成分	单位	精度(位)	范围
				笔标识符	-	128	-
尖头标识符	-	128	-
				绝对时间	毫秒	64	-
最后的系统时间	毫秒	64	-
				区域标识符	-	100	-
时间偏移量	毫米	32	49.7天
				标记标识符	-	16	-
x偏移量	20微米	S9	±10毫米
				y偏移量	20微米	S9	±10毫米
x旋转(倾斜)	度	S7	±90°
				y旋转(滚动)	度	S7	±90°
z旋转(偏转)	度	S7	360°
				z力	-	8	255

当笔连接到计算系统时，控制器134向系统通知笔标识符、尖头标识符175、当前的绝对时间176、以及在离线前从系统获得的上一次绝对时间。这样，系统可以计算笔的时钟的任何偏差，并对从笔接收的数字墨水进行相应的时移。然后，笔使用系统的准确实时时钟同步自己的实时时钟。当只有一支笔与计算系统连接时，计算系统可通过笔标识符来确定该笔。在利用笔来确定笔拥有者的系统中(例如以某种直接方式与拥有者交互)，笔标识符可能是很重要的。在其它类型的系统中，笔标识符可能不是必须的。尖头标识符允许计算系统确定当前使用的是哪个尖头、触笔尖头121或墨水芯尖头119。计算系统可以根据当前正在使用的尖头来改变自己的动作。例如，如果正在使用的是墨水芯尖头119，那么计算系统可以推迟产生反馈输出，因为即时反馈是由在表面上产生的墨水标记提供的。如果使用的是触笔尖头121，那么计算系统就可以产生即时反馈输出。

在笔划开始时，笔控制器134以原始(raw)笔划标题183形式记录从上次接到系统通知的绝对时间以来经过的时间。对于笔划中的每个笔位置，控制器134以原始(raw)笔位置177形式记录笔尖119、121距当前标记的x偏移量和y偏移量、笔的x、y、z旋转、以及尖头的力。如果标记标识符(用来确定区域内部的标记)发生了变化，那么笔控制器只会以标记变更178形式记录标记标识符。由于标记频率比典型的位置取样频率低得多，所以对于若干个连续的笔位置，标记标识符是不变的，而且，如果笔划较短，那么在整个笔划中，标记标识符都有可能是不变的。

由于笔以100Hz的频率对其位置和方向取样，因此一个笔划中的笔位置频率就是100Hz，不需要明确的时间标记。即使笔无法计算笔位置(例如无法解码标记)，笔也必须记录笔位置，以便保持隐含的时间同步。因此，笔应以未知笔位置179的形式把当前位置记录为“未知”，这样，计算系统在必要时可以从相邻取样中以插值方式计算出该位置。

由于32位时间偏移量的范围有限(即49.7天)，所以笔可以选择以时间变更176的形式为笔划记录绝对时间。后续笔划的时间偏移量将相对于这个绝对时间测量。

由于在若干个连续笔划的中区域标识符可能是恒定的，所以笔只需在区域标识符发生变化时以区域变更180的形式记录区域标识符的变化。所记录的区域标识符将隐含地成为与后续笔位置相关的区域标识符。

由于在两个相邻笔划之间用户可能改变尖头119、121，所以笔还可以采用尖头变更175的形式为每个笔划记录尖头标识符。所记录的尖头标识符将隐含地成为与后续笔划相关的尖头标识符。

笔划的每个成分都有一个按信息熵编码的前缀，如表5所示。

表5.原始(raw)笔划成分前缀

原始(raw)笔划成分	前缀
		原始(raw)笔位置	0
未知笔位置	10
		标记变更	1100
笔划结束	1101
		区域变更	11100
尖头变更	11101
		时间变更	11110

在1秒中，10毫米长的笔划可能跨越两三个标记，并包含100个位置取样，因此，这样一个笔划的数据量为5500位左右。因此，进行在线连续数字墨水捕捉所需的最高传输速度为5.5Kbps，而进行离线连续数字墨水捕捉所需的缓冲存储器容量为每分钟40K字节左右。所以笔的512KBDRAM可以保存12分钟以上的连续数字墨水量。时间、区域和尖头变更很少发生，因此对所需的传输速度和缓冲存储器容量影响不大。另外，笔位置数据的压缩可以进一步降低所需的传输速度和缓冲存储器容量。

在把笔划传送到计算系统之前，每个原始(raw)笔划都采用三重DES算法编码(见施奈尔.B的“实用密码技术”第二版，威利出版社1996年出版，对该书的揭示以互参方式综合在此)。为此，笔和计算系统周期交换对话密钥。按每个编码位50次循环的保守估计，对每秒一个笔划(5500位)的书写量进行加密需要消耗处理器45的0.7％处理时间。

6.5其它形式的笔

在本发明的另一种实例中，笔带有一个红外线数据关联(IrDA)接口，用于与基站或网页打印机进行短程通信。

在本发明的另一个实例中，笔101包含一对正交加速度计，该加速度计安装在笔轴的法平面内。图9和图10中以虚框显示了加速度计190。

由于增加了加速度计，所以这种笔可以感测运动，而不必参考表面位置标记，这样，可以以较低的速率对位置标记进行取样。然后，可以使用每个位置标记标识符确定相应对象，而不是表面上的位置。例如，如果对象是一个用户界面输入元素(例如一个命令按钮)，那么在输入元素区域内的每个位置标记的标记标识符可以直接确定输入元素。

由加速度计测量的X和Y方向的加速度按照时间结合起来可以获得瞬时速度和位置。

由于的起始位置是未知的，因此只能计算笔划内的相对位置。虽然位置结合过程会在感测的加速度中累积误差，但是加速度计的分辨率一般都比较高，并且笔划的持续时间较短，因此累计的误差较小。

7网页打印机介绍

7.1打印机机构

图11中显示了垂直安装的网页壁挂式打印机601。这种打印机使用双工8”Memjet^TM打印引擎602和603在信纸/A4大小的媒质上打印网页，如图12和12a所示。它直接送纸路径，纸张604通过双工打印引擎602和603，这两个引擎在纸张的正反两面上以真彩和全页面方式同时打印。

一个整体式装订组件605在每张纸的边缘涂一条胶水，这样，每张纸可以与前一张纸粘在一起。这样可以产生装订成册的文档618，文档的厚度可以从一张到几百张。

图13中所示的可更换墨盒627与双工打印引擎结合在一起，其空囊或空腔中可以存储固定剂、粘合剂、以及青色、洋红、黄色、黑色和红外墨水。墨盒在其底模上还带有一个微型空气过滤器。该微型空气过滤器通过一条软管639与打印机内部的气泵638接口。这样可以向打印头提供过滤的空气，以防止微粒进入到Memjet^TM打印头中，造成打印头喷嘴堵塞。在墨盒中加装空气过滤器可以有效延长墨盒的寿命。墨盒是一种100％可回收产生，可以打印和粘合3000个页面(1500张纸)。

请参考图12，电动的媒质拾取压辊组件626把最上一张媒质直接从媒质托盘从拉过第一个打印引擎602的纸传感器，拉入双工Memjet^TM打印头组件中。两个MemjetTM打印引擎602和603以相对的直线形式沿送纸路径排列。纸张604被整体式的电动拾取压辊626拉入到第一个打印引擎602中。纸张604的位置和大小被感测后，全页面打印开始。打印机还同时打印固定剂，以便在尽可能短的时间内使纸变干。

纸张通过一组电动出纸钉轮(沿送纸路径排列)退出第一个Memjet^TM打印引擎602，并通过一个涂胶滚轮。这些钉轮与“湿”打印表面接触，并把纸张604送进第二个Memjet^TM打印引擎603中。

请看图12和12a，纸张604通过双工打印引擎602和603，并进入装订组件605。打印的页面从带有纤维质支承轮的电动钉轮轴670和另一个带有钉轮和快粘胶水轮的可移动轴之间穿过。可移动轴/胶水组件673安装在一个金属支架上，在一个凸轮轴的作用下，该组件向前移动，通过齿轮与驱动轴670接口。一个独立的电机驱动上述凸轮轴。

胶轮组件673包含一个局部空心轴679，该空心轴带有一个旋转耦合件，该耦合件把供胶软管641与墨盒627接合起来。轴679与胶轮连接，胶轮在毛细作用下通过径向孔吸取粘合剂。一个模制外壳682包裹着胶轮，在该外壳的前面有一个开口。枢轴式侧模和弹性外门固定在金属支架上，当组件673的其余部分向前移动时，它们可以侧向打开。这种动作使胶轮向前探出模制外壳682。在不工作时，拉簧关闭上述组件，并有效地盖住胶轮。

当纸张604进入到胶轮组件673中时，胶轮组件在纸张正面的垂直边上涂一层胶(文档的第一张除外)，然后，纸张向下进入到装订组件605。

7.2打印机控制器机构

网页打印机控制器由一个控制处理器750、一个预装或现场安装的网络接口模块625、一个无线收发机(收发机控制器753、基带电路754、RF电路755、以及RF共振器和感应器756)、双光栅图像处理器(RIP)DSP 757、双工打印引擎控制器760a和760b、闪存658、以及64MB DRAM657构成，如图14所示。

控制处理器处理与网络19和本地无线网页笔101的通信，感测帮助按钮617，控制用户界面LED 613-616，为RIP DSP和打印引擎控制器760提供反馈并对其同步。它由一个中档性能的通用微处理器构成。控制处理器750通过一条高速串行总线659与打印引擎控制器760通信。

RIP DSP对页面描述进行光栅化，并采用网页打印机的压缩页面格式压缩页面描述。每个打印引擎控制器展开和抖动页面图像，并以实时方式(每分钟30页以上)向相关的MemjetTM打印头350打印页面图像。双工打印引擎控制器同时在纸张的正反面上打印。

主打印引擎控制器760a与主QA芯片665和墨水盒QA芯片761一起控制纸页输送并监视墨水的使用。

打印机控制器的闪存658为处理器750和DSP757存储软件以及配置数据。在启动时，这些软件和配置程序被复制到主存储器657中。

处理器750、DSP 757、以及数字收发机组件(收发机控制器753和基带电路754)集成为一个控制器ASIC 656。模拟RF组件(RF电路755、RF共振器和感应器756)集成在一个独立的RF芯片762中。网络接口模块625是独立的，因为网页打印机允许预先或现场进行网络连接。闪存658和2X256Mbit(64MB)DRAM 657也是独立的。打印引擎控制器760在独立的ASIC中实现。

另外，打印机还带有各种网络接口模块625，每个模块提供一个网页网络接口751，还可以提供一个本地计算机接口或网络接口752。网页网络互联网接口包括POTS调制解调器、混合光纤一同轴(HFC)电缆调制解调器、ISDN调制解调器、DSL调制解调器、卫星收发机、现有的和下一代蜂窝式电话收发机、以及无线本地回路(WLL)收发机。本地接口包括IEEE 1284(并行端口)、10Base-T和100Base-T以太网接口、USB和USB2.0接口、IEEE 1394(Firewire)接口、以及各种新型家庭网络接口。如果本地网络上有互联网连接，那么可以把局部网络接口作为网页网络接口使用。

无线收发机753采用无绳电话常用的不受限900MHz频带通信，或者以不受限2.4GHz工业、科学和医学(ISM)频带通信，并使用跳频和冲突检测技术实现抗干扰通信。

打印机控制器还可以带有一个红外线数据关联(IrDA)接口，用于从网页照相机这样的设备接收“灌入”的数据。在本发明的另一种实例中，打印机使用IrDA接口与相应配置的网页笔进行短程通信。

7.2.1光栅化和打印

当主处理器750接收并核验了文档的版面和页面对象后，它在DSP757上运行适当的RIP软件。

DSP 757光栅化每个页面描述，并压缩光栅化的页面图像。主处理器把每个压缩的页面图像存储到存储器中。实现多DSP的负载平衡的最简单方法是使每个DSP光栅化独立的页面。由于通常可以在存储器中存储任意数量的光栅化页面，因此DSP可以始终进行页面处理工作。但是，在对较短的文档进行光栅化时，这种策略可能降低DSP的利用率。

页面描述中的水印区域被光栅化为连续色调分辨率的双级位图，这种位图能够无损地压缩到很小的尺寸，它构成压缩的页面图像的一部分。

打印页面的红外(IR)层包含编码的网页标记，网页标记的密度为每英寸6个左右。每个标记编码有页面标识符、标记标识符和控制位，每个标记的数据内容是在光栅化过程中产生的，并被存储到压缩的页面图像中。

主处理器750把背靠背的页面图像传递给双工打印引擎控制器760。每个打印引擎控制器760在其本地存储器中存储压缩的页面图像，然后启动页面展开和打印管道。页面展开和打印是以管道方式进行的，因为无法在存储器中存储整个114MB双级CMYK+IR页面图像。

7.2.2打印引擎控制器

打印引擎控制器760的页面展开和打印管道由一个高速IEEE 1394串行接口659、一个标准的JPEG解码器763、一个标准的Group 4传真译码器764、一个定制的半色调/合成器单元765、一个定制的标记编码器766、一个行装载器/格式器单元767、以及一个与Memjet^TM打印头350连接的定制接口768构成。

打印引擎控制器360以双缓冲方式工作。当一个页面被通过高速串行接口659加载到DRAM 769中时，以前加载的页面被从DRAM 769中读出，并通过打印引擎控制器管道。当页面打印完成后，刚刚加载的页面被打印，同时另一个页面被加载。

管道的第一个阶段是(在763处)展开JPEG压缩的连续色调CMYK层，(在764处)展开Group 4传真压缩的双级黑色层，(在766处)按照在第1.2节中定义的标记格式处理双级网页标记层。所有工作都是以并行方式进行的。第二个阶段是(在765处)抖动连续色调CMYK层并(在765处)把双级黑色层复合到获得的双级CMYK层上。所获得的双级CMYK+IR点数据(在767处)被缓存和格式化，以便通过一组行缓冲区在Memjet^TM打印头350上打印。大多数行缓冲区存储在独立的DRAM中。最后一个阶段是通过打印头接口768向Memjet^TM打印头350打印6个通道的双级点数据(包括固定剂)。

当若干个打印引擎控制器760联合使用时(例如在双工配置中)，它们通过共用线路同步信号770同步。通过外部主/备针角771选择的打印引擎760在共用线路上产生线路同步信号770。

打印引擎控制器760包含一个低速处理器772，用于同步页面展开和处理管道，通过低速串行总线773配置打印头350，并控制步进电机675和676。

在8”形式的网页打印机中，每一个打印引擎沿页面的长度方向(11″)以每分钟30个信封页的速度打印，因此在1600dpi的分辨率下实现8.8kHz的行速度。在12″形式的网页打印机中，每个打印引擎沿页面的宽度方向(8”)以每分钟45个信封页的速度打印，从而实现10.2kHz的行速度。这些行速度在Memjet^TM打印头的工作频率之内，因为目前的Memjet^TM打印头的工作频率在30 kHz以上。

结论

本发明是以参考一个较佳实施例和若干特定实例说明的。但是，业界有经验的人士应该懂得，与本文中明确阐述的实例不同的其它实例也应属于本发明的范围。因此，应该理解的是，本发明不仅限于在当前的说明书以及互参的文档中所描述的特定实例。本发明的范围仅受所述权利要求的限制。

Claims (24)

1.一种传感设备，当所述传感设备相对于表面的某个区域运动时，它能够感测区域标识数据并产生动作数据；所述区域标识数据指示区域的标识；所述动作数据指示传感设备相对于所述区域的动作；所述表面上排列有编码数据，该编码数据指示至少一个与表面有关的区域，所述传感设备包括：

区域标识传感设备，所述装置被配置为使用至少一部分编码数据感测区域标识数据；

运动传感设备，所述运动传感设备被配置为产生动作数据；

通信装置，该装置被配置为向计算机系统传送区域标识数据和动作数据。

2.如权利要求1所述的传感设备，其特征在于：所述运动传感设备被配置为使用至少一部分编码数据产生动作数据。

3.如权利要求2所述的传感设备，其特征在于：所述编码数据还指示所述区域的多个参考点；所述运动传感设备被配置为根据传感设备相对于至少一个参考点的运动产生动作数据。

4.如权利要求2所述的传感设备，其特征在于：所述编码数据包括周期元素；所述运动传感设备被配置为根据传感设备相对于至少一个周期元素的运动产生动作数据。

5.如权利要求3或4所述的传感设备，其特征在于：所述运动传感设备被配置为相对于至少一个参考点或周期性元素对传感设备的位置进行取样，从而产生动作数据。

6.如权利要求5所述的传感设备进一步包括：一个距离估算装置，所述距离估算装置被配置为估算从至少一个参考点或周期性元素到传感设备的距离。

7.如权利要求6所述的传感设备，其特征在于：所述通信装置被配置为向计算机系统发送距离数据；所述距离数据指示距离。

8.如权利要求6所述的传感设备，其特征在于：所述运动传感设备被配置为使用所述距离估算方法估算的距离来确定传感设备的精确位置；由这种方法获得的设备位置比用至少一个参考点或周期性元素本身指示的位置更精确。

9.如权利要求2所述的传感设备进一步包括：一个方向传感设备，该装置被配置为感测所述传感设备相对于至少一部分编码数据的方向。

10.如权利要求9所述的传感设备，其特征在于：所述通信装置被配置为向计算机系统传送方向数据，方向数据指示方向。

11.如权利要求1所述的传感设备，其特征在于：所述的运动传感设备包括至少一个加速度传感设备，所述加速度传感设备被配置为当所述传感设备移过表面区域时感测其加速度；所述运动传感设备被配置为通过周期对加速度取样来产生动作数据。

12.如权利要求11所述的传感设备，其特征在于：所述加速度传感设备被配置为感测至少加速度的两个正交分量。

13.如权利要求1所述的传感设备进一步包括：一个计时器装置，所述计时器装置被配置为当传感设备相对于表面区域移动时产生下一个时间基准。

14.如权利要求13所述的传感设备，其特征在于：所述通信装置被配置为向计算机系统发送时间基准数据，所述时间基准数据由计时器装置产生并指示动作数据的时间基准。

15.如权利要求1所述的传感设备，其特征在于：所述通信装置是一个无线通讯装置。

16.如权利要求1所述的传感设备进一步包括：一种力传感设备，所述力传感设备被配置感测由传感设备施加到所述表面的压力。

17.如权利要求16所述的传感设备，其特征在于：所述通信装置被配置为向计算机系统传送力数据，所述力数据指示力。

18.如权利要求16所述的传感设备进一步包括：一个笔划检测装置，所述笔画检测装置被配置为根据所述传感设备施加在表面上的压力来检测并确定笔划的持续时间。

19.如权利要求1、2或11所述的传感设备进一步包括：一个用于对表面进行标记的标记尖头。

20.如权利要求19所述的传感设备，其特征在于：所述传感设备采用触笔或笔的形式。

21.如权利要求1或2所述的传感设备，其特征在于：所述编码数据对人眼是不可见的。

22.如权利要求21所述的传感设备，其特征在于：所述编码数据使用红外墨水打印，所述传感设备对红外光谱有反应。

23.如权利要求3所述的传感设备，其特征在于：所述编码数据包含多个标记，每个标记指示自己所在的区域以及该区域的参考点，所述区域与表面有关，所述参考点指示所述标记在所述区域内的位置。

24.如权利要求4所述的传感设备，其特征在于：所述编码数据包含多个标记，每个标记指示自己所在的区域，并且每个标记包含至少编码数据的一个周期性元素。

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