DE10241934A1 - Kompaktes optisches Abtastsystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezeiht sich auf die Nutzung eines kompakten, optischen Abtastsystems in Hardcopy-Geräten zum Scannen und/oder zum Drucken von Bildern, welche beispielsweise die Tintenstrahldrucktechnologie beim Desktop-Drucken oder in fotografischen Druckern nutzen, die in Drogerien oder anderen Geschäften auftreten. Mehrere lichtemittierende Dioden ("LEDs") bestrahlen ein Blatt eines Druckmediums, und eine oder mehrere Photodioden empfangen von dem Blatt reflektiertes Licht. Die Photodiode erzeugt als Reaktion auf das empfangene Licht Signale, und das Hardcopy-Gerät nutzt diese Signale zum Einstellen von Druckparametern für eine optimale Druckqualität. Mittels eines "Chip-on-board"-Verfahrens wird der blanke Siliziumchip für jede Komponente direkt drahtgebondet auf einer Platinanordnung, was es ermöglicht, daß wenigstens vier LEDs (blau, grün, rot und hellorange) eng zusammen in einem Raum gruppiert werden, der kleiner als jener ist, welcher von einer industriell hergestellten Einzelpaket-LED verbraucht wird. Ein Kalibriersystem nutzt ein weißes Target, welches zur Reinhaltung von einer Fenstertür abgedeckt wird, die mittels eines Druckkopf-Wagens geöffnet/geschlossen wird.

Description

• Die Erfindung betrifft optische Abtastsysteme, insbesondere solche, die in Hardcopy-Geräten zum Scannen und/oder zum Drucken von Bildern auf Druckmedien genutzt werden, beispielsweise mit Hilfe der Tintenstrahldrucktechnologie.
• Tintenstrahldruckmechanismen nutzen Stifte, welche Tropfen eines flüssigen Farbstoffs, der allgemein als "Tinte" bezeichnet wird, auf eine Seite ausstoßen. Jeder Stift umfaßt einen Druckkopf mit sehr kleinen Düsen, durch die Tintentropfen ausgestoßen werden. Um ein Bild zu drucken, wird der Druckkopf über die Seite vor und zurück getrieben, wobei Tintentropfen gemäß einem gewünschten Muster bei der Bewegung des Druckkopfes ausgestoßen werden. Der spezielle Tintenausstoßmechanismus innerhalb des Druckkopfes kann in unterschiedlicher Art und Weise ausgebildet sein, was dem Fachmann bekannt ist, beispielsweise derart, daß eine piezo-elektrische oder eine thermische Druckkopftechnologie genutzt wird. Zum Beispiel werden in den US-Patenten 5,278,584 und 4,683,481, deren Inhaberin jeweils die Hewlett-Packard Company aus Palo Alto, Kalifornien ist, zwei Thermo-Tintenausstoßmechanismen beschrieben und gezeigt. In einem Thermosystem wird eine Barrierenschicht, welche Tintenkanäle und Verdampfungskammern umfaßt, zwischen einer Düsenöffnungsplatte und einer Substratschicht angeordnet. Diese Substratschicht enthält typischerweise lineare Anordnungen von Heizelementen, beispielsweise Widerstände, die zum Heizen der Tinte in den Verdampfungskammern mit Energie versorgt werden. Mit Hilfe des Heizens wird ein Tintentröpfchen aus einer Düse ausgestoßen, die mit dem Widerstand in Verbindung steht, welcher mit Energie versorgt wurde. Mit Hilfe des selektiven Zuführens von Energie zu den Widerständen beim Bewegen des Druckkopfes über die Seite wird die Tinte in einem Muster auf das Druckmedium ausgebracht, um ein gewünschtes Bild auszubilden (beispielsweise ein Bild, eine Tabelle oder einen Text).
• Um den Druckkopf zu reinigen und zu schützen, ist typischerweise ein "Wartungsstations"- Mechanismus in dem Druckergehäuse so montiert, daß der Druckkopf zur Wartung über die Station bewegt werden kann. Zur Speicherung oder während Perioden, in denen nicht gedruckt wird, weisen die Wartungsstationen gewöhnlich ein Abdecksystem auf, welches die Druckkopfdüsen von Verunreinigungen oder gegen Austrocknung hermetisch abdichtet. Um das Vorzünden zu erleichtern, weisen einige Drucker Vorzündkappen auf, die mit einer Pumpeinheit zum Erzeugen eines Vakuums an dem Druckkopf verbunden sind. Während des Betriebs werden Teilverstopfungen oder Verschlüsse in dem Druckkopf periodisch mit Hilfe des Zündens einer Anzahl von Tintentropfen in jeder der Düsen in einem Reinigungs- oder Spülprozeß gereinigt, was als "Spucken" bekannt ist. Die Abfalltinte wird in einem von der Wartungsstation umfaßten Spuckreservoir gesammelt, welches als "Speibecken" bzw. "Spucknapf" bekannt ist. Nach dem Spucken, dem Aufdecken oder manchmal während des Druckens verfügen die meisten Wartungsstationen über einen flexiblen Wischer oder einen eher unelastischen federbelasteten Wischer, der die Druckkopfoberfläche zum Entfernen eines Tintenrests als auch von jeglichem Papierstaub oder anderen Überbleibseln, die sich auf dem Druckkopf sammeln, wischt. Optische Sensoren wurden in den letzten Jahren in verschiedene Tintenstrahldruckmechanismen eingebaut, beispielsweise Druckern oder Plottern. Diese optischen Sensoren bestrahlen die Medien mit Hilfe von einer oder bis zu zwölf lichtemittierenden Dioden ("LED"). In dem US-Patent 6,036,298, dessen Inhaberin gegenwärtig die Hewlett Packard Company ist, wurde eine einzelne monochromatische oder "quasimonochromatische" LED vorgeschlagen, wobei eine blaue LED genutzt wird. Dieses Patent umfaßt weiterhin eine detaillierte Beschreibung verschiedener bekannter optischer Sensoren, einschließlich solcher, die rote oder grüne LEDs nutzen. Ein optischer Einzel-LED-Sensor, der blau-violettes Licht emittiert, wurde im letzten Jahr zuerst im Farbtintenstrahldrucker des Models DeskJet®990C eingeführt. Diese einzelne blau-violette LED bestrahlt die Medien, während zwei Sensoren von den Medien reflektiertes Licht empfangen, wobei eine diffuse Lichtstrahlen und die andere gespiegelte bzw. gerichtete Lichtstrahlen empfängt. Das ankommende Licht wurde mit Hilfe von zwei verschiedenen Stops begrenzt, d. h. zwei rechteckigen Fenstern mit Längsachsen, die zueinander senkrecht sind. Aus der von dem Sensor gesammelten Information bestimmt die Druckersteuereinrichtung, welche Art von Medium in die Druckzone gelangt, und stellt dann die Druckroutinen ein, um ein optimales Bild auf dem genutzten speziellen Medium zu liefern.
• Leider nutzen all diese früheren optischen Sensoren, die in Tintenstrahldruckmechanismen angewendet werden, sperrige kommerzielle LEDs, welche dazu führen, daß die Sensoren innerhalb des Druckmechanismus einen großen Raum einnehmen. Es wird angenommen, daß zu einem früheren Zeitpunkt in diesem Jahr die Plotter-Konstrukteure von Hewlett-Packard einen Drei-LED-Sensor einführten, welcher in den 10 ps-, 20 ps- und 50 ps-Modellen Designet® der Tintenstrahldruckplotter LEDs mit den Farben Blau, Grün und Gelb nutzen. Währen der von einem Sensor verbrauchte Raumbedarf in einem Drucker, welcher in einem großen Raum angeordnet ist, nur einen geringen Einfluß auf die insgesamt gewünschte Ausbildung der Einheit hat, bevorzugen viele Verbraucher im Bereich des Desktop-Druckermarktes eine kompakte Druckeinheit, welche nur wenig Schreibtischraum in Anspruch nimmt, was im Stand der Technik als ein kleiner "Fußabdruck" bekannt ist. Deshalb vergrößert im Bereich des Desktop-Druckermarktes die Nutzung eines breiten sperrigen Sensors, der auf dem Druckkopf-Scannwagen montiert ist, die Gesamtbreite des Druckers um bis zu ein Inch (2,54 cm). Während Plotterkonstrukteure in der Lage waren, optische Sensoren mit Mehrfach-LEDs zu nutzen, ohne daß die Gesamtplotterkonstruktion beeinflußt wurde, suchen die Konstrukteure von Desktop-Druckern nach Wegen zur Nutzung einer einzelnen LED, wie es beispielsweise in dem oben erwähnten US-Patent 6,036,298 beschrieben ist und wie es in dem Farbtintenstrahldrucker des Modells DeskJet®990C verkauft wird. Die Nutzung von zwei oder mehr LEDs im Bereich des Desktop-Druckermarktes war wegen des nachteiligen Einflusses, welchen ein Mehrfach-LED-Sensor auf dem Fußabdruck des Druckers haben würde, undenkbar, was einen Drucker theoretisch bis zu zwei Inch (5,08 cm) größer machen würde. Eine solche zusätzliche Breite eines Desktop-Druckers könnte dazu fuhren, daß sich Verbraucher von dem Drucker abwenden und einen von einem Wettbewerber hergestellten kompakteren Drucker kaufen, auch auf Kosten der Druckqualitätsvorteile, die mit den Druckern mit einem optischen Sensorsystem erreicht werden. Auch wenn diese früheren optischen Sensorsysteme bei der Fertigung in gewissem Umfang kalibriert wurden, sind keine bekannt, die irgendeine automatische Kalibrierung der Sensoren aufweisen, nachdem die Druckeinheiten das Werk verlassen haben.
• Ein tragbarer Farbscanner wurde von Color Sawy aus Springboro, Ohio entwickelt und ist in dem Artikel mit dem Titel "An LED Based Spectrophotometric Instrument" von Michael J. Vrhel beschrieben, welcher als Teil der IS&T/SPIE Conference on Color Imaging: Device- Independent Color, Color Hardcopy, and Graphic Arts IV, San Jose, Kalifornien, Januar 1999 (SPIE Vol. 3648, No. 0277-786X/98) veröffentlicht wurde. Der von Color Savvy entwickelte tragbare Farbscanner ist weiterhin in Color Savvy's internationaler Patentanmeldung PCT/US97/16009 beschrieben, die am 19. März 1998 als die internationale Anmeldung WO 98/11410 publiziert wurde. Tatsächlich bewirbt Color Sawy sogar einen Scannadapter, welcher an den Druckkopf-Scannwagen einiger Tintenstrahldrucker angebracht werden kann, was es dem System erlaubt, vorher gedruckte Bilder zu scannen. Diese Geräte von Color Savvy sind konstruiert, um eine unendliche Menge verschiedener Farben, Schattierungen und Farbtöne "zu sehen". Um dieses Ziel in befriedigender Weise zu erreichen, benötigt Color Savvy acht bis sechzehn verschiedenfarbige LEDs, um das Bild zu beleuchten. Wie oben erwähnt, ist ein solch sperriger Sensor mit Mehrfach-LEDs zu schwerfällig für eine Nutzung in typischen Tintenstrahldruckern. Es wird darauf hingewiesen, daß das Adapter von Color Savvy bei der Anordnung in einem Tintenstrahldrucker die Einheit zum Drucken unbrauchbar macht.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
• Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Form eines Hardcopygeräts, welches hier als ein Tintenstrahldruckmechanismus gezeigt ist, insbesondere ein Desktop-Tintenstrahldrucker mit einer Form eines erfindungsgemäßen kompakten, optischen Abtastsystems;
• Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von unten einer Ausführungsform eines kompakten, optischen Sensors, welcher in dem Abtastsystem nach Fig. 1 genutzt wird;
• Fig. 3 eine vergrößerte Seitenteilansicht des kompakten, optischen Sensors nach Fig. 2, wobei das Überwachen eines Teils eines Blatts des Druckmediums, beispielsweise Papier, gezeigt ist;
• Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des kompakten, optischen Sensors nach Fig. 2;
• Fig. 5 eine Graphik, die die relativen gerichteten bzw. gespiegelten Reflexionsgrad und die relativen gerichteten bzw. gespiegelten Absorptionsgrad in Abhängigkeit von der Bestrahlungswellenlänge für blaugrüne, gelbe, magentafarbige und schwarze Tinte und für blau, grün, hellorange oder rot leuchtende LEDs, welche von dem optischen Sensor nach Fig. 2 genutzt werden, zeigt, wenn Bilder überwacht werden, die auf ein weißes Medium gedruckt werden, beispielsweise unliniertes Papier;
• Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines hin- und hergehenden Hardcopy-Geräts, wobei hier mehrere innere Komponenten eines Drucksystems gezeigt sind, die in verschiedenen Geschäften, Drogerien oder dergleichen genutzt werden können, um Bilder mit Fotoqualität von einem Film oder digital zu drucken, einschließlich einer Ausführungsform eines Kalibriersystems zur Nutzung mit einem kompakten, optischen Sensor, wie er in Fig. 2 gezeigt ist;
• Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Druckkopfwartungsstation, einschließlich des Kalibriersystems nach Fig. 6;
• Fig. 8 eine vergrößerte, teilweise fragmentierte Draufsicht des Kalibriersystems nach Fig. 6;
• Fig. 9 eine vergrößerte Seitenteilansicht entlang einer Linie 9-9 in Fig. 8;
• Fig. 10 eine Draufsicht des Kalibriersystems nach Fig. 6 in einer Druckposition;
• Fig. 11 eine Draufsicht des Kalibriersystems nach Fig. 6 in einer Kalibriersystems nach Fig. 6 in einer Kalibrierposition; und
• Fig. 12 eine Draufsicht des Kalibriersystems nach Fig. 6 in einer Speicherposition während einer Zeit der Druckinaktivität.
• Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Hardcopy-Geräts 20 mit einem Kopf, der sich vor und zurück bewegt und erfindungsgemäß konstruiert werden kann, beispielsweise als ein Scanner, ein Tintenstrahldruckmechanismus oder ein Multifunktions-Hardcopygerät mit Scann- und Druckfähigkeit. Zur Illustration wird das Hardcopy-Gerät 20 zunächst als ein Tintenstrahldruckmechanismus beschrieben, welcher als ein Tintenstrahldrucker 20"außerhalb der Achse" gezeigt ist, erfindungsgemäß konstruiert ist und zum Drucken von Geschäftsberichten, von Korrespondenz, Desktop-Publishing und dergleichen in einer industriellen Umgebung, einer Büroumgebung, zu Hause oder in einer anderen Umgebung genutzt werden kann. Verschiedene Tintenstrahldruckmechanismen sind kommerziell verfügbar, beispielsweise einige Druckmechanismen, die die Erfindung implementieren können, wie Drucker, tragbare Druckeinheiten, Kopierer, Kameras, Videodrucker und Telefaxmaschinen, um nur einige zu nennen, als auch verschiedene Kombinationsgeräte, wie eine Kombination von Telefax und Drucker, die scannen und drucken kann. Zur Vereinfachung werden die erfindungsgemäßen Konzepte zuerst in der Umgebung eines Tintenstrahldruckers 20 beschrieben.
• Obwohl Druckerkomponenten von Modell zu Modell offensichtlich verschieden sein können, umfaßt ein typischer Tintenstrahldrucker 20 ein Fahrgestell bzw. Fahrwerk 22, welches von einem Gehäuse oder einem Kasten 24 umgeben ist, wobei der Hauptteil hiervon zur Klarheit und zum Darstellen der inneren Komponenten weggelassen wurde. Blätter eines Druckmediums werden durch eine Druckzone 25 mit Hilfe eines Druckmedien-Handhabungssystem 26 geführt. Das Druckmedium kann irgendein geeignetes Blattmaterial sein, beispielsweise Papier, Pappmaterial, Umschläge, ein Textilerzeugnis, Folien, Mylar oder dergleichen, wobei zur Vereinfachung bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel unliniertes Papier als Druckmedium genutzt wird. Das Druckmedien-Handhabungssystem 26 hat einen Medieneingang, beispielsweise einen Zuführ- oder Versorgungsschacht 28, in welchen Medien geladen und vor dem Drucken gespeichert werden. Eine Folge herkömmlicher Medien-Vortriebs- oder Antriebsrollen (nicht dargestellt), die mit Hilfe einer herkömmlichen Motor- und Getriebeanordnung (nicht dargestellt) betrieben werden, kann zum Bewegen der Druckmedien aus dem Versorgungsschacht 28 zum Drucken in die Druckzone 25 und dann zum Trocknen in den Ausgangsschacht 30 genutzt werden. Einige Tintenstrahldrucker verwenden eine Folge einziehbarer und/oder austauschbarer Flügel (nicht dargestellt), auf denen ein frischbedrucktes Blatt vorübergehend trocknet, bevor es in den Ausgangsschacht fallengelassen wird, um ein Verschmieren vorher bedruckter Seiten zu verhindern, die in dem Ausgangsschacht 30 unten liegen. Das Medien-Handhabungssystem 26 kann eine Folge von Einstellmechanismen zum Anpassen verschiedener Größen von Druckmedien aufweisen, einschließlich Brief, Drucksache, A4, Umschlag, Fotomedien und dergleichen. Um die im wesentlichen rechteckigen Medienblätter in dem Eingangsschacht zu sichern, werden ein Breitengleiteinstellhebel 32 und ein Längengleiteinstellhebel 34 genutzt.
• Der Drucker 20 kann Eingaben von verschiedenen Mechanismen empfangen, beispielsweise über eine Tastatur 36. Bei der dargestellten Ausführungsform unterstützt das Fahrgestell 22 einen Führungsstab 38, welcher seinerseits einen Druckkopfwagen 40 gleitend unterstützt. Der Wagen 40 bewegt sich über eine Druckzone 25 und in einen Servicebereich 42 hin und her. Der Wagen 40 kann mit Hilfe eines herkömmlichen Wagenantriebssystems angetrieben werden, beispielsweise über einen Endlosriehmen und einen Antriebsmotor (nicht dargestellt). Das Wagenantriebssystem weist auch ein Positionsrückkoppelungssystem auf, beispielsweise ein herkömmliches optisches Codierersystem, einschließlich eines Codierstreifens 44 und eines Codierstreifenlesers (nicht dargestellt), der auf dem Wagen 40 montiert ist. Signale bezüglich der Wagenposition werden dann auf einen Steuereinrichtungsteil 45 des Druckers gegeben. Die Steuereinrichtung 45 steuert auch die Medienbewegung durch die Druckzone, das Tintenausstoßen zum Drucken und verschiedene Wartungsroutinen. Die verschiedenen elektrischen Leiter und Leitungen zum Koppeln der Steuereinrichtung an diese verschiedenen Untersysteme des Druckers 20 wurden zu Klarheit weggelassen. In der hier genutzten Form ist die Drucker-Steuereinrichtung 45 schematisch als ein Mikroprozessor dargestellt, der von einem Host-Gerät, typischerweise ein Computer, wie ein Personalcomputer (nicht dargestellt) Instruktionen empfängt, wobei viele der Drucker-Steuereinrichtungsfunktionen von dem Host-Computer, von Elektronik auf der Platine des Druckers oder von Wechselwirkungen hierzwischen ausgeführt werden können. In der hier genutzten Bedeutung, umfaßt die "Drucker-Steuereinrichtung 45" diese Funktionen unabhängig davon, ob sie von dem Host- Computer, dem Drucker, einem Zwischengerät hierzwischen oder einer kombinierten Wechselwirkung solcher Elemente ausgeführt werden. Ein an den Host-Computer gekoppelter Monitor kann genutzt werden, um einem Betreiber visuelle Informationen darzustellen, beispielsweise den Druckerstatus oder ein spezielles Programm, welches auf dem Host- Computer läuft. Personalcomputer, deren Eingabegeräte, wie Tastatur und/oder Maus, Berührungsflächen und Monitore sind dem Fachmann wohlbekannt.
• In der Druckzone 25 empfängt das Medium Tinte von einer Tintenstrahlpatrone oder wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von sechs Tintenstrahlpatronen 50, 51, 52, 53, 54 bzw. 55 mit (1) hellblauer, (2) blauer, (3) schwarzer, (4) magentafarbiger, (5) hellmagentafarbiger und (6) gelber Tinte. Der dargestellte Tintenstrahldrucker 20 ist als ein Tintenstrahldrucker "außerhalb der Achse" bekannt, weil die auf dem Wagen montierten Patronen 50-55 nur eine kleine Tintenmenge tragen, welche durch eine Folge flexibler Tintenschläuche 56 aus einem stationären Hauptreservoirabschnitt 58 des Druckers nachgefüllt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform umfaßt der Hauptreservoirabschnitt 58 sechs getrennte Tintenreservoire 60, 61, 62, 63, 64 und 65, die die jeweiligen Tintenstrahlpatronen 50, 51, 52, 53, 54 und 55 mit Tinte versorgen. Im Gegensatz zu einem Tintenversorgungssystem außerhalb der Achse nach Fig. 1 kann ein Tintenstrahldrucker mit austauschbaren Patronen, welche den gesamten Tintenvorrat innerhalb des Wagens 40 tragen, wenn dieser über die Druckzone 25 hin- und herbewegt wird, eine geeignete Alternative sein. Folglich kann ein austauschbares Patronensystem als ein System "in der Achse" betrachtet werden, weil die gesamte Tintenversorgung entlang einer Scan- bzw. Abtastachse 66 getragen wird, welche durch den Führungsstab 38 definiert wird. Während eine Form eines Systems in der Achse austauschbare Patronen trägt, wobei der Tinte ausstoßende Druckkopf und das Tintenreservoir als eine Einheit zugeführt und ausgetauscht werden, wenn die Patrone leer ist, ist ein anderes System in der Achse in der Industrie als ein "Schnapper" ("Snapper") bekannt. In einem Schnappersystem sind die Druckköpfe permanent oder semipermanent auf dem Druckkopf-Wagen montiert, und die Tintenversorgung ist eine separate Einheit, die auf den Druckkopf schnappt.
• Verschiedene Arten von Tintenstrahldruckköpfen können verwendet werden, beispielsweise Thermo-Druckköpfe, piezo-elektrische Druckköpfe und Silizium-Druckköpfe mit elektrostatischem Steller ("SEA") als auch andere Arten der Druckkopftechnologie, die dem Fachmann bekannt sind. Ein Beispiel für die SEA-Tintenstrahltechnologie ist in dem US-Patent 5,739,831 von Nakamura (Inhaberin Seiko Epson Corporation) offenbart. Die dargestellte Ausführungsform geht davon aus, daß Thermo-Tintenstrahldruckköpfe genutzt werden, wobei ein Zündwiderstand mit jeder der Tinte ausstoßenden Düsen verbunden ist. Nach dem Versorgen mit Energie eines ausgewählten Widerstands wird eine Gasblase gebildet, welche von der Düse ein Tintentröpfchen auf ein Blatt Papier in der Druckzone 25 unter der Düse ausstößt. Die Druckkopfwiderstände werden selektiv als Reaktion auf Zündsteuerbefehlsignale mit Energie versorgt, die der Wagen 40 von der Steuereinrichtung 45 empfängt, wobei der Wagen 40 diese Zündsignale an die Druckköpfe jeder Patrone 50-55 liefert.
Kompaktes, optisches Abtastsystem
• In Fig. 1 und detaillierter in den Fig. 2 bis 4 ist auch ein kompaktes, optisches Sensorsystem 100 gezeigt, welches erfindungsgemäß konstruiert ist. In Fig. 1 sehen wir, daß der Sensor 100 auf einer Außenbordseite des Wagens 40 montiert ist. In der hier genutzten Bedeutung bezieht sich der Term "Innenbord" auf Komponenten, die der Druckzone 25 gegenüberstehen, das heißt in der positiven X-Achsenrichtung, wohingegen der Term "Außenbord" sich auf Komponenten bezieht, die dem Wartungsabschnitt 42 gegenüberstehen, das heißt in der negativen X-Achsenrichtung. Der optische Sensor 100 umfaßt ein Gehäuse oder einen Rahmen 102, der gemäß Fig. 4 ein oder mehrere Montagebefestigungen definiert, beispielsweise ein Montageloch 104 zum Anbringen des Sensors 100 an dem Wagen 40. Alternativ können das Sensorgehäuse 102 und andere äußere Komponenten offensichtlich als integrale Teile des Wagens 40 in einigen Implementierungen ausgebildet sein.
• Der Sensor 100 umfaßt auch eine Leiterplattenanordnung ("PCA") 105, welche als Mittel für die beschriebene Ausführungsform des kompakten Sensorsystems 100 dient. Die PCA 105 umfaßt eine Verbinderaufnahme 106, die mit der Steuereinrichtung 45 beispielsweise über herkömmliche flexible Kabel (nicht dargestellt) kommuniziert, die die Steuereinrichtung mit dem Wagen 40 zum Liefern der Zündsignale an die Druckköpfe der Tintenstrahlpatronen 50-55 verbinden. Die PCA 105 umfaßt zwei Licht-Spannungswandler oder Photodioden 108, 110 zum Empfangen von diffus und gerichtet bzw. spiegelnd reflektiertem Licht. Es wird darauf hingewiesen, daß der gerichtete Abschnitt des Sensors 100 gegenwärtig nur zum Medienabtasten benötigt wird. Wenn nur Information über Farbübereinstimmungen und die von dem Drucker 20 ausgegebenen Tinten benötigt wird, können die gerichtete Photodiode 110 und zugehörige gerichtete Komponenten weggelassen werden. Vorzugsweise sind die Licht- Spannungswandler-Photodioden 108, 110 hinsichtlich der Konstruktion identisch, um die Herstellung zu erleichtern und einen ökonomischeren kompakten, optischen Sensor 100 zu liefern. Die dargestellte Ausgangsspannung ist ein analoges Signal, welches durch einen Verstärker mit einer spezifizierten Verstärkung, beispielsweise einer Dreifachverstärkung, gegeben wird. Das verstärkte Signal wird dann auf einen Analog-Digital-Wandler ("A/D") gegeben, welcher Teil der Leiterplattenanordnung 105, der Elektronik an Bord des Wagens 40 oder der Steuereinrichtung 45 sein kann.
• Die PCA-Leiterplatte 105 ist so konstruiert, daß die gerichtete und die diffuse Photodiode 108, 110 Licht durch eingehende Lichtdurchgänge 112, 114 empfangen, die mittels des Gehäuses 102 definiert sind. Um die Photodioden 108, 110 mit den Lichtdurchgängen 112, 114 auszurichten, umfaßt das Gehäuse 102 eine Unterstützungsfläche 115, bei der es sich vorzugsweise um einen Rand handelt, der rechts an der Photodiode 110 in Fig. 3 gezeigt ist, und unter dem die PCA-Leiterplatte 105 aufgenommen ist. In der dargestellten Ausführungsform definiert die PCA-Leiterplatte 105 ein Ausrichtungsloch 116 hierdurch, welches beim Zusammenbau von einem Ausrichtungsanschlag 118 aufgenommen wird, welcher sich gemäß Fig. 3 von der Gehäuseunterstützungsfläche 15 aufwärts erstreckt.
• Die PCA-Leiterplatte 105 umfaßt vier lichtemittierende Dioden (LEDs) 120, 122, 124 und 126, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel blau, grün, rot bzw. hellorange sind. Die Konstruktion der Leiterplattenanordnung 105 nutzt vorteilhaft einen "Chip-on-board"-Prozeß ("COB"), bei dem der ungeschützte Siliziumchip für jede Komponente direkt mit der Leiterplattenanordnung drahtgebondet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform können die LEDs 120-126 deshalb eng zusammen gruppiert sein, in einem Raum, der kleiner ist, als der, welcher von einer industriell hergestellten Einzelpaket-LED belegt wird, wie dies in dem US- Patent 6,036,298 offenbart ist und in dem kommerziell gehandelten Farbtintenstrahldrucker des Modells DeskJet®990C der Fall ist. Es wird darauf hingewiesen, daß die LEDs 120-126 und die Photodioden 108, 110 in Fig. 4 künstlich gezeichnet sind, so daß sie im Vergleich zu ihrer normalen Ausbildung etwa doppelt so groß sind, um die hier eingeführten Konzepte besser zu illustrieren. Mit Hilfe des so engen Zusammengruppierens der LEDs 120-126 kann ein mit Hilfe des Gehäuses 102 definierter, einzelner, optischer Ausgangslichtweg 128 Licht aufnehmen, welches von all diesen LEDs erzeugt wird. Obwohl der "Chip-on-board"-Prozeß in anderen Implementierungen genutzt wurde, gehen die Erfinder davon aus, daß dieses hier die erste Nutzung dieses Prozesses bei der Herstellung eines optischen Sensors, beispielsweise des Sensors 100, zum Überwachen verschiedener Prozesse in Verbindung mit dem Tintenstrahldrucken ist, einschließlich: (1) geschlossener Schleifenfarbkalibrierung, (2) automatischer Druckkopfausrichtung, (3) Medientyp-Abtastung, (4) Schwadhöhen-Fehlerkorrektur und (5) Zeilenvorschubkalibrierung.
• Die dargestellte Ausführungsform umfaßt zwei optionale Filterelemente, ein diffuses Filterelement 130 und ein gerichtetes Filterelement 132, die vorzugsweise Farben aufweisen, die ausgewählt wurden, um große, infrarote Wellenlängen zu blockieren, obwohl bei einigen Implementierungen andere Filter genutzt werden können, um spezifischere Wellenlängenbänder zu filtern oder durchzulassen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Filterelemente 130, 132 Infrarot-Sperrfilter, beispielsweise solche, die konstruiert sind, um infrarote Wellenlängen zwischen 700 und 1000 nm zu blockieren. Jedes Filterelement 130, 132 ist in einem ausgesparten Gestellabschnitt 134, 136 aufgenommen, welches mittels des Gehäuses 102 definiert ist. Die Filterelemente 130, 132 dienen zum Begrenzen des eingehenden Lichts für die diffuse und die gerichtete Photodiode 108, 110 auf Licht innerhalb der Bereiche des sichtbaren Spektrums. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist ein oberer Teil der eingehenden Lichtdurchgänge 112, 114 mit einem quadratischen diffusen Stop und einem rechteckig gerichteten Stop gebildet, wobei die Längsachse des gerichteten Stops senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 102 verläuft, daß heißt parallel zu der X-Achse. Die Nutzung eines solchen gerichteten Stops wird in dem Farbtintenstrahldrucker des Modells DeskJet®990C genutzt. Es wird noch einmal darauf hingewiesen, daß der Begriff "Stop" sich auf ein Fenster bezieht, durch welches eingehendes Licht gelangt, bevor es in diesem Fall von der gerichteten Photodiode 110 empfangen wird.
• Der kompakte, optische Sensor 110 umfaßt auch eine Linsenanordnung 140, welche von einem Paar unterer Enden 142 des Gehäuses 102 aufgenommen ist, vorzugsweise über ein Paar Befestiger, beispielsweise die Schnappbefestiger 144. Auf diese Weiser werden die Filterelemente 130, 132 innerhalb von Aussparungen 134, 136 mittels der Linsenanordnung 140 in Stellung gehalten. Die Linsenanordnung 140 umfaßt Ausgangs-LED-Linsen 145 und zwei Eingangslinsen, bei denen es sich hier um eine diffuse Linse 146 und eine gerichtete Linse 148 handelt. Die Linsenelemente 145, 146 und 148 sind vorzugsweise so ausgewählt, daß die Lichtstrahlen besser fokussiert und gerichtet werden, um den in Fig. 3 gezeigten Wegen zu folgen, wie es unten nach der Einführung der verbleibenden Komponenten des optischen Sensors 100 diskutiert wird.
• Der Sensor 100 umfaßt vorzugsweise ein Umgebungslicht-Abschirmbauteil 150. Die Umgebungslicht-Abschirmung 150 gleitet über die Linsenanordnung 140 und ist an dem Gehäuse 102 angebracht, beispielsweise mittels verschiedener Schnappbefestigungen, Bindungselementen, wie Klebemittel, Befestiger oder dergleichen (nicht dargestellt). Die Umgebungslicht-Abschirmung 150 umfaßt ein Paar entgegengesetzter Schlitze 152 und 154, die angeordnet sind, um ein Klaraerosol-Abschirmbauteil 155 aufzunehmen. Die Aerosol-Abschirmung 155 ist bei der dargestellten Ausführungsform durch einen Schlitz 142 und einen Schlitz 154 eingeführt, wobei die Vorwärtseinführung durch einen Stop 156 begrenzt wird, der mit einem Abschnitt des Körpers der Umgebungslicht-Abschirmung 150 zusammentrifft (vgl. Fig. 2). Ein Schnappbefestigungsbauteil 158 erstreckt sich während des Einführens der Aerosol- Abschirmung 175 nach oben und schnappt dann nach unten über einen unteren Abschnitt des Schlitzes 154 (vgl. Fig. 2), um die Aerosol-Abschirmung 155 in der Umgebungslicht- Abschirmung 150 an Ort und Stelle zu halten. Vorzugsweise weist die Aerosol-Abschirmung 155 eine Antireflexionsbeschichtung oder -eigenschaft auf, welche es Lichtstrahlen erlaubt, hierdurch ohne unnötige Interferenz mit der Aerosol-Aschirmung 155 zu gelangen.
• Der Begriff "Aerosol" bezieht sich auf sehr kleine Tintentröpfchen, welche von den Tinte ausstoßenden Druckkopfdüsen zusätzlich zu den Haupttropfen ausgestoßen werden, welche zum Auftreffen auf das Druckmedium und zum Erzeugen eines Bildes vorgesehen sind. Diese Tinten-Aerosolsatelliten fließen zufällig durch einige Modelle von Tintenstrahldruckern, und schließlich landen einige auf inneren Komponenten des Druckermechanimus. Um das Landen dieser fließenden Tintenaerosolsatelliten auf der Linsenanordnung 140 und das Verschmutzen oder eine fortdauernde Änderung des Eingangslichts, welches von den Photodioden 108, 110 empfangen wird, zu verhindern, dient die Aerosol-Abschirmung 155 zum Aufsammeln der Mehrheit dieser unglücklichen Aerosolsatelliten. Die Nutzung des Schnappbefestigers 158 ermöglicht es, daß die Aerosol-Abschirmung 155 von der Umgebungslicht-Abschirmung 150 entfernt werden kann und während der Lebensdauer des Druckmechanismus 20 periodisch gereinigt oder ausgetauscht werden kann. Die Dicke der Aerosol-Abschirmung 155 ist vorzugsweise etwas geringer als die Tiefe der Schlitze 152 und 154, so daß die Aerosol- Abschirmung 155 zum Isolieren des Inneren der Umgebungslicht-Abschirmung von Verschmutzung durch diese Tintenaerosolsatelliten dient.
• Die Komponenten des optischen Sensors wurden erläutert. Es wird nun auf den Betrieb des kompakten, optischen Sensors 100 eingegangen, wie dieser in der Querschnittsdarstellung in Fig. 3 gezeigt ist. In Fig. 3 sehen wir, daß die LEDs 120, 122, 124 und 126 Lichtstrahlen durch den Ausgangsdurchgang 128 und die Ausgangslinsen 145 aussenden, die als Lichtstrahlen 160, 162, 164 bzw. 166 zusammenfließen und durch einen Lichtausgangs- Kammerabschnitt 168 der Umgebungslicht-Abschirmung 150 austreten. Die austretenden Lichtstrahlen 160-166 wirken auf eine obere ausgesetzte Druckfläche eines Blatts eines Druckmediums 169 eines unlinierten Papierblatts in der dargestellten Ausführungsform. Lichtstrahlen 160, 162, 164 und 166 werden von dem Medium 169 direkt als nach oben gerichtete diffuse Lichtstrahlen 170, 172, 174 bzw. 176 reflektiert. Für die mit der Wissensschaft der Optik vertrauten Personen bezieht sich der Begriff "diffus" auf Licht, welches (in irgendeinem Winkel) gestreut wird, wenn es auf eine Oberfläche reflektiert wird. Der Teil des diffusen Lichts, welcher in dem dargestellten Ausführungsbeispiel genutzt wird, sind die senkrechten Strahlen, die von dem Medium 169 reflektiert werden, wie dieses in Fig. 3 für die diffusen Lichtstrahlen 170-176 gezeigt ist. Die eingehenden diffusen Lichtstrahlen 170-176 gelangen durch Linsen 146, Filter 130 und die Eingangslichtkammer 112 sowie einen rechteckigen Stop oder ein rechteckiges Fenster 178, wo sie mit der diffusen Photodiode 108 empfangen werden. Die Photodiode 108 ist ein Licht-Spannungswandler, wie dieses oben erwähnt wurde, welcher die eingehenden diffusen Lichtstrahlen 170-176 interpretiert und ein zu der Intensität dieser eingehenden Lichtstrahlen proportionales Spannungssignal erzeugt. Das Spannungssignal wird über die Aufnahme 106 und ein Kabel 107 durch den Wagen 40 zu der Steuereinrichtung 45 gesendet, wo diese Information von der Steuereinrichtung genutzt wird, um verschiedene Druckparameter einzustellen, wie dies erwähnt wurde.
• Neben dem Ausbilden diffuser Lichtstrahlen 170-176 werden die eingehenden Lichtstrahlen 160, 162, 164 und 166 von dem Medium 169 reflektiert, um eingehende gerichtete Lichtstrahlen 180, 182, 184 bzw. 186 zu bilden. Für die mit der optischen Wissenschaft Vertrauten ergibt sich, daß die gerichteten Lichtstrahlen 180-186 von dem Medium in demselben Winkel A reflektiert werden, wie die eingehenden Lichtstrahlen 160-166 auf das Medium 169 treffen. Hierbei handelt es sich um ein bekanntes Prinzip, nachdem der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel trifft die Einstrahlung jeder leuchtenden LED 120-126 die Druckflächenebene des Medienblatts 169 in einem Winkel von etwa 45-65°, vorzugsweise in einem Winkel von 45° bezüglich der Druckoberfläche des Mediums 169.
• Die gerichteten Reflexionslichtstrahlen 180-186 gelangen durch die Lichtkammer 168 der Umgebungslicht-Abschirmung 150, die Aerosol-Abschirmung 155, die gerichteten Eingangslinsen 148, das gerichtete Filterelement 132, durch den Eingangslichtdurchgang 114 und dann durch ein gerichtetes Stopfenster 187, hinter dem sie von einer gerichteten Photodiode 110 empfangen werden. Die Photodiode 110, bei der es sich um einen Licht-Spannungswandler handelt, interpretiert die eingehenden Lichtstrahlen 180-186 und sendet ein Signal an die Steuereinrichtung 45, vorzugsweise in der Art, wie es oben für Signale von der diffusen Photodiode 108 beschrieben wurde. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist zusätzlich das Medienblatt 169 so gezeigt, daß es in der Druckzone 25 von einer Medienstützfläche 188 unterstützt wird, welche die Form einer Platte, eines Drehpunkts oder eines anderen Typs eines herkömmlichen Druckzonen-Medienunterstützungssystems aufweist. Neben dem Druckmedium 169 können andere Komponenten innerhalb des Druckers 20 mit Hilfe des optischen Sensors 100 überwacht werden, beispielsweise ein unten weiter diskutiertes Referenzziel oder andere Objekte innerhalb der Druckmaschine, wie schwarze oder weiße Zielreferenzen oder verschiedene Strukturen auf der Medienstützfläche 188, insbesondere dann, wenn ein transparentes Medienblatt bedruckt wird.
• Mit Hilfe des Konstruierens der Platinenanordnung 105 unter Nutzung eines "Chip-onboard"-Prozesses, wobei die Halbleiterchips für die LEDs 120-126 und die Photodioden 108, 110 (Licht-Spannung-Wandler) drahtgebondet und direkt auf die Platine gelötet werden, ist der sich ergebende optische Sensor 100 wesentlich kompakter als solche, die früher in der Tintenstrahldrucktechnik erreicht wurden. Beispielsweise war der blau-violette optische Sensor, welcher in dem DeskJet® 990C Farbtintenstrahldrucker genutzt wird, in der Höhe nahezu dreimal so groß wie der dargestellte kompakte, optische Sensor 100, und dieser Sensor war nur in der Lage, eine einzelne blau-violette lichtemittierende Diode zu tragen. Darüber hinaus isoliert das Hinzufügen der Umgebungslicht-Abschirmung 150 die Photodioden 108, 110 von einer Signalverstümmelung, die durch äußere Lichtquellen verursacht wird. Die Nutzung der Aerosol-Abschirmung 155 schützt vorteilhaft die Linsenanordnung 140 vor einem Verschließen durch fließende Tintenaerosolsatelliten, die während des Druckprozesses erzeugt werden. Darüber hinaus wird die Integrietät des optischen Sensors 100 über die Lebensdauer der Druckeinheit 20 gesichert, weil die Aerosol-Abschirmung 155 entfernbar und reinigbar ist.
• Des weiteren erlaubt die Nutzung des "Chip-on-board"-Prozesses beim Zusammenbau der Platinenanordnung 105, daß die vier lichtemittierenden Dioden 120-126 einen einzelnen gemeinsamen optischen Weg 128 für alle vier Lichtaussender benutzen, was zu einem kompakten, optischen Sensor 100 derart führt, wie er nach Kenntnis der Erfinder bisher in Tintenstrahldruckern nicht genutzt wurde. Darüber hinaus ist der einzelne kompakte, optische Sensor 100 aufgrund der Nutzung von vier verschiedenen Farben für die lichtemittierenden Dioden 120-126 in der Lage, Medientypen zu erfassen, eine Farbkalibrierung auszuführen (speziell Farb-, Farbton- und Intensitätskompensation), den Stift automatisch auszurichten und eine Schwadhöhen-Fehler-/Zeilenvorschub-Kalibrierung auszuführen. Hierbei handelt es sich um vier Merkmale, welche im Stand der Technik der Tintenstrahldrucker bisher niemals mit Hilfe eines einzelnen Sensorelements erreicht wurden. Somit ist der kompakte, optische Sensor 100 ökonomischer, spart Platz und ist in der Lage, weit mehr Funktionen auszuführen, als frühere optische Sensoren, die beim Tintenstrahldrucken genutzt wurden.
• Darüber hinaus macht die Nutzung der Umgebungslicht-Abschirmung 150 und der Aerosol- Abschirmung 155 den Sensor 100 beim Betrieb sehr robust über einen großen Bereich von Druckumgebungen, liefert einen geringen Wartungsaufwand, eine lange Lebensdauer des Sensors zum Erhalten einer optimalen hohen Qualität der gedruckten Abbildungen. Des weiteren erlaubt es die Nutzung der "Chip-on-board"-Technologie zum Ausbilden der Platinenanordnung 105, vier verschiedenfarbige LEDs 120-126 in demselben Breitenpaket zu verwenden, wie diese für das aus dem oben erwähnten US-Patent 6,036,298 bekannte, monochromatische, optische Erfassungssystem der Fall ist.
• Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel detektieren die diffusen Reflexionsstrahlen 170-176 die Anwesenheit der in dem Tintenstrahldrucker genutzten Primärtinten, wie Cyan, Hellcyan, Magenta, Hellmagenta, Gelb und Schwarz. Die gerichteten Lichtstrahlen 180-186 werden zum Bestimmen der Reflexionseigenschaften oder anderer Oberflächeneigenschaften des Mediums 169 genutzt, woraus der Medientyp, welcher in die Druckzone 25 eingeführt wird, bestimmt wird, und die Druckroutinen werden dann zur Übereinstimmung mit dem Medientyp ein, beispielsweise in der Weise, wie sie in dem Farbtintenstrahldrucker des Modells DeskJet®990C genutzt wird. Die Nutzung von vier verschiedenen gefärbten LEDs 120-126 erlaubt es in der Tat, daß der kompakte, optische Sensor 100 Daten sammelt, welche dann die Steuereinrichtung 45 auf einen dreidimensionalen Farbraum abbildet, welcher der menschlichen Wahrnehmung von Farbe entspricht. Weiterhin ergibt sich, daß andere Implementierungen zusätzliche LEDs über der Eingangslichtkammer 128 zusammenfügen können, obwohl vier lichtemittierende Dioden 120-126 dargestellt sind, oder andere Cluster von LEDs können in dem Bereich der gerichteten Photodiode 110 auf der Platinenanordnung 105 vorgesehen sein für die oben genannte Medientypbestimmung für eine zusätzliche Farberfassungsfähigkeit.
• Eine anderer spezieller Vorteil des optischen Sensors 100 ist die Anordnung der Farben der LEDs 120-126. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird bevorzugt, daß die LED 120 blau, die LED 122 grün, die LED 124 rot und die LED 126 hellorange ist, wobei die LEDs 120 und 124 am weitesten von der diffusen Diode 108 und die LEDs 122 und 126 am nächsten zu der diffusen Photodiode 108 sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel lieferte diese physikalische Anordnung für die Verbraucher einen Sensor 100 mit bester ökonomischer und höchster Leistung, wobei die ausgewählten speziellen Typen von LEDs 120-126 und Linsen 145 genutzt wurden.
Abstimmsystem
• Fig. 5 zeigt eine Grafik 200 zur Darstellung der Art, wie die Farben für die LEDs 120-126 ausgewählt wurden, hier auf Basis der Tintenfarben und ihrer gerichteten Antworten, die in dem Drucker 20 genutzt wurden. Fig. 5 zeigt verschiedene Wellenlängen und Prozentangaben des Reflexionsvermögens und Prozentangaben des Absorptionsvermögens für vier Primärfarben, die von der Druckeinheit 20 ausgestoßen werden und für die vier LEDs 120-126 des Sensors 100. Für die Tinten zeigt die Grafik 200 einen cyanen Tintenverlauf 202, einen magenta farbigen Tintenverlauf 204, einen gelben Tintenverlauf 206 und einen schwarzen Tintenverlauf 208. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt die Grafik 200 einen Tintenverlauf 210 für eine blaue LED, welcher von der LED 120 ausgestrahlt wird, einen Verlauf 212 für eine grüne LED, welcher von der LED 122 ausgestrahlt wird, einen Tintenverlauf 216 für eine rote LED, welcher von der LED 124 ausgestrahlt wird, und einen Tintenverlauf 214 für eine hellorange LED, welcher von der LED 126 ausgestrahlt wird.
• In Verbindung mit der Anmeldung sind die folgenden Definitionen einiger Begriffe hilfreich:
• "Reflexionsvermögen" ist das Verhältnis des reflektierten Lichts dividiert durch das Einfallslicht und ausgedrückt in Prozent.
• "Absorptionsvermögen" ist das umgekehrte Reflexionsvermögen, das heißt, die Lichtmenge, welche nicht reflektiert, sondern von dem Objekt absorbiert wird, ausgedrückt in Prozent als Verhältnis der Differenz des Einfallslichts minus des reflektierten Lichts und dividiert durch das Einfallslicht.
• "Diffuse Reflexion" ist der Teil des Einfallslichts, der von der Medienoberfläche 169 in mehr oder weniger gleicher Intensität bezüglich des Sichtwinkels gestreut wird, im Gegensatz zu dem gerichteten Reflexionsvermögen, welches nur im Reflexionswinkel die größte Intensität hat.
• "Gerichtete Reflexion" ist der Teil des Einfallslichts, der von den Medien in einem Winkel reflektiert wird, welcher gleich dem Winkel ist, in dem das Licht auf die Medien trifft, das heißt der Einfallswinkel.
• Die vier LEDs 120-126 haben jeweils vorzugsweise eine mittlere Wellenlänge, welche die Mittelwellenlänge ist, bei der auf jeder Seite die Hälfte der gesamten emittierten Energie ist, wie dieses in der folgenden Tabelle gezeigt wird: Tabelle 1 Mittelwellenlänge der verschiedenen LEDs
  
  
• In Tabelle 1 hat jede Mittelwellenlänge eine Toleranz von plus minus zehn Nanometer (± 10 nm) bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel.
• Tatsächlich war es eines der vordergründigen Ziele beim Konstruieren einer kommerziellen Ausführungsform des kompakten, optischen Sensors 100, LEDs 120-126 zu nutzen, welche kommerziell verfügbar sind. Zum Beispiel wäre eine bessere Auswahl für die grüne LED 122 eine LED, die eine ungefähre Mittelwellenlänge von 530 nm aufweist, was die Kurve 212 für die grüne LED bezüglich der in Fig. 5 gezeigten Position leicht nach rechts verschiebt. Leider ist eine grüne LED mit einer Mittelwellenlänge von 530 nm kommerziell nicht verfügbar, und die beste verfügbare LED war eine mit einer Mittelwellenlänge von 515-525 nm oder nominell eine LED mit einer Mittelwellenlänge von 521 nm, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist.
• In dem obigen Einführungsabschnitt wurde eine tragbare Scan- bzw. Abtasteinheit von Color Savvy unter Bezugnahme auf einen Artikel und ein US-Patent von Color Sawy beschrieben. Dieses Gerät von Color Sawy benötigt acht bis sechzehn verschiedenfarbige LEDs, um eine Zielfläche zu beleuchten, was bei der Anwendung in einem Tintenstrahldrucker die Gesamtkosten und die Größe oder den Fußabdruck des Produkts unnötigerweise vergrößern kann. Das optische Sensorsystem 100 nutzt im Gegensatz zum Bedarf von acht bis sechzehn verschiedenfarbigen LEDs vorteilhaft zwei getrennte Erkenntnisse. Die erste Erkenntnis besteht darin, daß für jede Ausgangsfarbe eines gedruckten Bildes nur eine spezielle Kombination der vier Tintenfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz existiert, die genutzt werden, um eine bestimmte Farbe eines Bildes zu erreichen. Die zweite Erkenntnis besteht darin, daß für eine geeignete Farbbalance eine Farbeinstellung und eine Farbkalibrierung nur eine ausgewählte Gruppe von 400 Farben aus Millionen von Farben, welche mit Hilfe von Tinte in Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz erreicht werden kann, analysiert werden muß.
• Von diesem 400 Farben bestehen die ersten 100 Farben aus verschiedenen Intensitäten der Basisfarben, Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz. Verschiedene Tintenstrahlpatronen, die auf dem Wagen 40 installiert sind, können leicht unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, was zu Tintentröpfchen mit unterschiedlichen Tropfgewichten führt, die von verschiedenen Stiften ausgestoßen werden. Das Tropfengewicht beeinflußt die Intensität der sich ergebenden Farbe, wobei größere Tröpfchen dunklere oder intensivere Farben in dem gedruckten Bild erzeugen. Ein Weg zur Kompensation dieser verschiedenen Tropfengewichtsabweichungen von Stift zu Stift besteht darin, mehr Tintentröpfchen auszustoßen, um den Schatten zu verdunkeln, oder weniger Tintentröpfchen auszustoßen, um den Schatten aufzuhellen. Mit Hilfe des Messens der Farbintensität, welche über einen speziellen Bereich erzeugt wird, zum Beispiel beim Drucken eines Musters, wo jede fortschreitende Tintenprobe eine größere Anzahl von Tröpfchen aufweist, die idealerweise mit zunehmend dunkleren Schatten einer Farbe erzeugt werden, kann die Druckersteuereinrichtung 45 Ablesungen referenzieren, die von dem optischen Sensor 100 empfangen wurden, diese mit bekannten Werten vergleichen und dann ihrerseits die Anzahl der Tröpfchen variieren, die von einem speziellen Stift oder von Düsen des Stifts ausgegeben werden, um eine gewünschte Schattierung, eine Konsistenz oder eine Intensität des sich ergebenden Bildes zu erreichen.
• Diese Betrachtungen führen zur Auswahl von insgesamt etwa 100 verschiedenen Schattierungen oder Intensitätsmustern für Farbproben, wobei nur eine Tintenfarbe angewendet wird. Die verbleibenden etwa 300 Farben der ausgewählten Gruppe von etwa 400 für die Farbkalibrierung basieren auf einem Raster zum Variieren der Schattierungen von Grau über den Bereich von Schwarz bis Weiß, wobei einige Proben mit Farben getönt wurden, beispielsweise Pinkfarben, Grünfarben oder Rotfarben, wie dies von Farbbilddesignern spezifiziert wird. Wenn eher diese Gruppe von 400 verschiedenen Farben als die Gruppe von Millionen von Farben erfaßt werden muß, gelangten die Designer des dargestellten Sensors 100 dann zu vier verschiedenen farbigen LEDs mit Kurven 210 bis 216 nach Fig. 5.
• Die Auswahl von vier LED-Farben wurde durch ein intensives Studium zum Evaluieren der Reflexionen von Wechselwirkung verschiedener eingestrahlter Farben mit jeder der Testfarben erreicht. Diese Wechselwirkungen wurden entweder mittels Labormessungen oder mit Hilfe von graphischen oder mathematischen Vergleichen der Spektralantworten der Tinten im Vergleich zu Einstrahldaten gefunden, die vom Hersteller der verschiedenen LEDs verfügbar waren. Nach dieser anfänglichen Evaluierung wurden verschiedene Gruppen oder Untergruppen von LEDs für weitere intensive Untersuchungen und eine erneute Evaluierung ausgewählt, wobei zunächst Untergruppen von drei LEDs und später Untergruppen von vier LEDs untersucht wurden. Jede Untergruppe von LEDs, die ausgewählt wurde, erlaubte zusammen eine Identifikation und eine Unterscheidung zwischen jeder Testfarbe der ausgewählten Gruppe. Während dieses Prozesses wurde eine Teststreifenprobe der Testfarben gedruckt und mit Hilfe eines Referenzmeßgeräts gemessen, welches eine Folge von Referenzreflexionsdaten für die verschiedenen Farben der Streifenprobe erzeugte. Die tatsächlichen Farbmessungen können mit Hilfe eines Referenzmeßgeräts ausgeführt werden, beispielsweise einer teuren Laborausrüstung, wie einem Spektrophotometer. Die Streifenprobe wurde dann mit den LEDs jeder Untergruppe beleuchtet, und es wurde eine gemessene Folge von Reflexionsdaten akkumuliert und dann mit den Referenzreflexionsdaten vergleichen. Die Unterfolge von LEDs mit den niedrigsten Fehlerwerten wurde dann ausgewählt, beispielsweise auf Basis von ausgewählten Druckproduktkriterien, wie der bevorzugten Schattierungen, einem speziellen Druckermodell oder einer speziellen Folge von Tintenstrahltinten. Beispielsweise können die Kriterien auf der gewünschten Bildausgabe basieren, beispielsweise darauf, ob spezielle Farben, Schattierungen oder Grautöne bevorzugt sind. Diese Farben können neben Betrachtungen hinsichtlich der Auswahl der Tinte und des Druckermodells auch durch andere Druckproduktbetrachtungen beeinflußt werden, beispielsweise Behandlungen der Medien vor oder nach dem Drucken, zum Beispiel Beschichtungs- oder Laminierungsprozesse.
• Beim Messen irgendeiner speziellen Farbprobe der ausgewählten Gruppe von 400 verschiedenen Schattierungen wird jede der vier LEDs 120-126 nacheinander bestrahlt, wobei die resultierenden diffusen Lichtstrahlen 170-176 dann mit Hilfe eines diffusen Licht-Spannung- Wandlers 108 interpretiert werden, um den Prozentsatz des Reflexionsvermögens und/oder des Absorptionsvermögens zu finden. Mittels des Vergleichs der Reflexionswerte, die beim Bestrahlen der verschiedenen LEDs 120-126 erhalten werden, werden die verschiedenen Schattierungen von der Steuereinrichtung 45 unterschieden. Gemäß Fig. 5 kann beispielsweise die Kurve 202 für Cyantinte von den anderen Tintenkurven unterschieden werden, weil die blaue LED einen maximalen Reflexionsgrad, die grüne LED einen mittleren Reflexionsgrad und die hellorange und die rote LED einen minimalen Reflexionsgrad erzeugen. Für die Kurve 204 der Magentatinte erzeugen die blaue LED einen kleinen Reflexionsgrad, die grüne LED einen minimalen Reflexionsgrad und die orange LED einen mittleren Reflexionsgrad, wohingegen die rote LED einen hohen Reflexionsgrad erzeugt. Tabelle 2 Reflexionsgrad für Tinten bei Farbbestrahlung
  
  
• Natürlich variiert die Prozentangabe des Reflexionsgrads in Fig. 5 mit der Tintenmenge, die auf ein Medienblatt aufgebracht wurde. Während einer solchen Kalibrierungssequenz erzeugt jedoch die Steuereinrichtung 45 Zündsignale, welche die Tintenpatronen 50-55 für Hellcyan, Cyan, Schwarz, Magenta, Hellmagenta und Gelb steuern, so daß diese eine bekannte Tropfenanzahl der Tröpfchen für jede gemessene Probe ausgeben.
• Zum Erreichen der speziellen Farben der LEDs 120-126, die in Fig. 5 gezeigt sind, wurde eine Folge simulierter und physikalischer Experimente ausgeführt. Beim Entwickeln des dargestellten Sensors 100 arbeiteten die Designer nach der Erkenntnis, daß nur 400 Farben zum Erfassen der speziellen angewendeten Tinten benötigt werden, und auf Basis der Kenntnis, welche Kombinationen dieser Tinten eine gewünschte Farbe erzeugen, daran, eine optimale Gruppe von LEDs zu finden, welche mit Hilfe der Nutzung des "Chip-on-board"-Prozesses in der Lage war, zu dem kompakten, optischen Sensor 100 zusammengebaut zu werden. Während früher Entwicklungsstufen wurde ein Sensor mit drei LEDs vorgeschlagen, der nur eine rote, eine grüne und eine blaue LED umfaßte.
• Bei diesen frühen Prototypen mit drei LEDs traten einige bemerkenswerte Fehler auf. Beispielsweise basierten die Auswahlen auf der menschlichen Wahrnehmung, weil das sehende Auditorium, welches letztlich die von dem Drucker 20 erzeugten Bilder betrachtet, Menschen sind. Ein mathematisches Modell zum Bestimmen einer Farbvariation, beispielsweise eines Variierens von Schattierungen von Pink oder Grau, wird als "Delta E" bezeichnet. Ein Delta E-Wert von 1 bezieht sich auf verschiedene Schattierungen, welche voneinander kaum unterscheidbar sind, wohingegen ein Delta E von zwei sich auf Schattierungen bezieht, die mit Sicherheit verschieden sind. Bei der Nutzung von LEDs für Grün, Blau und Rot traten Fehler in der Größenordnung von einem Delta E von 2 auf, was bedeutet, daß die Schattierungen für die meisten Leute tatsächlich zu unterscheiden sind. Dieses Ergebnis war nicht befriedigend für die Erfinder die Suche für einen Weg zur Verminderung des Delta E-Werts wurde fortgesetzt. Diese fortgesetzte Suche führte zur Auswahl der hellorangen LED 126, welche die Kurve 214 in Fig. 5 erzeugt. Das Hinzufügen der vierten LED, bei der es sich hier um die hellorange LED 126 handelt, lieferte den halben Fehlerwert, was den Delta E-Wert von 2 auf einen Wert von 1 vermindert. Mittels der Nutzung von vier LEDs mit den Wellenformen 210-216 nach Fig. 5 (obwohl eine bessere grüne eher eine Mittelwellenlänge von 530 nm als 521 nm aufweist, die für die kommerziell verfügbare grüne LED-Kurve 212 gezeigt ist) wurden Resultate geliefert, die aus Sicht der Erfinder akzeptabel sind, wobei der Sensor 100 immer noch als eine ökonomische Einheit zum Einfügen in dem Tintenstrahldruckmechanismus ausgeführt werden kann.
• Mit der Kenntnis des dargestellten kompakten, optischen Sensors 100 und dem Wissen, wie die vier LEDs 120-126 ausgewählt wurden, und auf Basis der Erkenntnis, daß nur 400 Testfarben bei der Nutzung der spezifischen Tinten, für welche der Drucker konstruiert ist, überwacht werden müssen, wird die Art beschrieben, in welcher diese Information genutzt werden kann, um eine optimale Bildqualität für menschliche Betrachter zu schaffen. Das sich ergebende Bild, welches auf einem Medienblatt 169 erscheint, kann aufgrund einer Unzahl verschiedener Bedingungen (beispielsweise Umgebungsbedingung, einschließlich Höhe, Temperatur und/oder Feuchtigkeit) oder infolge des speziellen Druckkopfes variieren, welcher die Farben ausstößt (verschiedene Stifte stoßen unterschiedliche Tropfengewichte als Reaktion auf ein gegebenes Zündsignal aus, was zu verschiedenen Farbintensitäten führt). Andere Faktoren können das sich ergebende Bild beeinflussen, einschließlich des Typs der Medien, auf welche ein Bild gedruckt wird (unbedrucktes Papier, glänzende Medien, Fotomedien, transparente Medien, verschiedene Farben der Medien, zum Beispiel pinkes, grünes, oranges, blaues oder sogar braunes Papier oder Gewebe). Wegen dieser variierenden Bedingungen stimmt die sich ergebende Druckfarbe oft nicht mit der gewünschten Farbe überein.
• Es können wenigstens zwei Verfahren genutzt werden, um zu bestimmen, wie die vorgegebene Farbe in einem Druckmechanismus, beispielsweise einem Drucker 20, eingestellt werden muß, um die gewünschte Farbe zu erhalten. Erstens können mit Hilfe des Messens der tatsächlichen Farbe, die von einer Zusammensetzung von Farbmitteln (hellcyan, cyan, schwarz, magenta, hellmagenta, gelb) erzeugt wird, als auch mit der Kenntnis der gewünschten Farbe Unterschiede zwischen dem tatsächlichen und dem gewünschten Wert mit Hilfe einer Modifizierung der befehligten Farbe kompensiert werden, so daß der tatsächliche und der gewünschte Wert übereinstimmen. Zweitens es ist möglich, die tatsächliche Menge eines einzelnen Farbmittels zu bestimmen, welche in einem Testbereich abgelagert wurde. Dann kann mit der Kenntnis der gewünschten Menge und des Lesens der sich ergebenden Erscheinung die zum Drucken des Bildes abgelagerte Menge durch Berücksichtigung dieser Differenz kompensiert werden, um das sich ergebende Bild wie das gewünschte auszubilden. Speziell zusammengesetzte gewünschte Farben können dann mittels der Nutzung einer a-priori- Kenntnis der sich aus einer spezifischen Mixtur von Farbmitteln (hellcyan, cyan, schwarz, magenta, hellmagenta, gelb) ergebenden Farben erhalten werden. Diese a-priori-Kenntnis, welche durch das Drucken einer Testprobe erhalten wird, berücksichtigt dann nicht nur die Farbe-Farbe-Wechselwirkungen sondern auch Farbe-Medien-Wechselwirkungen. Beispielsweise kann ein brauner Papiersack für Tinten einen höheren Absorptionsgrad als ein Stück unliniertes Papier aufweisen, und eine Folie kann einen geringeren Absorptionsgrad als unliniertes Papier oder glänzendes Fotopapier haben. Die Kenntnis der Absorption der Tinte in die Medien (was von dem Reflexionsgrad/Absorptionsgrad in Fig. 5 zu unterscheiden ist) kann es der Steuereinrichtung 45 erlauben, weniger Tröpfchen auf den weniger absorbierenden Medien aufzubringen, um ein klareres, schärferes Bild zu erhalten.
• Das Implementieren einer dieser zwei Verfahren verlangt die Messung einer gedruckten Farbprobe und das Vergleichen dieser Messung mit bekannten Werten zum Erzeugen der gewünschten Farben. Bei der dargestellten Ausführungsform liefert die Auswahl blauer, grüner, helloranger und roter LEDs Informationen über die Mengen jedes Farbmittels in einer zusammengesetzten Farbprobe, beispielsweise eine grüne und eine rote Probe, die Steuereinrichtung kann dann die sich ergebenden Farben ziemlich genau berechnen. Wenn die sich ergebende Farbe bei gegebenen Standardtintenausstoßparametern bekannt ist, können diese Tintenausstoßparameter eingestellt werden, um die gewünschte Farbe in dem sich ergebenden Bild zu erhalten.
• Obwohl Variationen der Tintenausstoßdruckköpfe der Patronen 50-55 erwähnt wurden, ergibt sich, daß die LEDs 120-126 jeweils von Sensor zu Sensor variieren können, so daß sich eine spezielle Herstellungsserie von LEDs hinsichtlich der Emissionswellenlänge von einer anderen Serie leicht unterscheiden kann. Mit Hilfe der Kalibrierung jedes hergestellten Sensors 100 mit Testzielen in der Fabrik, wobei dieselben Tintenfarbmittel genutzt werden, kann eine zugeschnittene Kurvenanpassung zum Kompensieren solcher LED-Variationen ausgeführt werden. Deshalb kann eine Fabrikkompensation für LED-Variationen gemacht werden, ohne daß die Notwendigkeit zur Nutzung speziell ausgewählter und teurer LEDs in dem Sensor 100 besteht, was zu einem ökonomischeren kompakten, optischen Sensor 100 zur Nutzung in der Druckeinheit 20 führt.
• In der Vergangenheit mußten Farbsensoren, die in Tintenstrahldruckern angewendet wurden, entweder sehr exakt konstruiert werden, was zu sehr teuren Komponenten führte, oder es wurden generische Farbstandards genutzt, um weniger exakte Komponenten zu kalibrieren. Wenn jedoch ein Farbsensor gebaut wird, der zur exakten Bestimmung der wahrgenommenen Farben für einen Ausschnitt beliebiger spektraler Eigenschaften in der Lage ist, war das sich ergebende Produkt teurer als das Zurechtschneidern eines Sensordesigns, um mit einer begrenzteren Folge von Farbproben zu arbeiten. Wie hier dargestellt, liefert der kompakte, optische Sensor 100 exakte Farbmessungen, obwohl kostengünstige Komponenten, einschließlich der LEDs 120-126 und der Photodioden 108, 110, wegen der Optimierung für eine begrenzte spezifische Farbfolge, beispielsweise die Folge der oben erwähnten 400 Farben, wobei jeder Sensor 100 in der Fabrik kalibriert wird, um Komponentenvariationen zu kompensieren, die auftreten, wenn eine Standardfarbenfolge betrachtet wird.
Kalibriersystem
• Fig. 6 zeigt eine Form eines Kalibrier- oder Zielsystems 300, welches zur Nutzung in einem optischen Sensor erfindungsgemäß ausgebildet ist, beispielsweise dem kompakten, optischen Sensor 100, wenn dieser in einer alternierend Form eines Tintenstrahldruckmechanismus verwendet wird, der hier als ein photographischer Drucker 302 gezeigt ist. Der photographische Drucker 302 ist in einem rudimentären Format gezeigt, einschließlich mehrerer interner Arbeitskomponenten, die in einem Gehäuse (nicht dargestellt) sitzen, der diese Mechanismen umgibt. Der Fotodrucker 302 kann für eine Nutzung zu Hause, im Büro oder in einer anderen Umgebung konstruiert sein, beispielsweise in einem Supermarkt oder verschiedenen Geschäften, wo ein Teil des Mechanismus chemisch basierte Filme entwickelt, die mit Hilfe einer herkömmlichen Kamera aufgenommen sind, oder digitale Bilder verarbeitet, die mit Hilfe einer digitalen Kamera aufgenommen wurden, und anschließend diese Bilder auf Medien 304 hoher Qualität druckt, beispielsweise photographische Medien.
• In der dargestellten Ausführungsform werden die Medien 304 von einer Zuführrolle 306 zugeführt, welche von einer Rollenanordnung 308 in einer Art unterstützt wird, die ähnlich zu der ist, wie sie in vielen Tintenstrahlplottern genutzt wird, wobei ein herkömmlicher Schnittmechanismus, welcher in Fig. 6 weggelassen wurde, zum Trennen solcher Fotografien genutzt wird. Der Fotodrucker 32 kann mit einem Tintenversorgungssystem außerhalb der Achse gemäß Fig. 1 oder mit einer Folge austauschbarer Patronen 310, 311, 312, 313, 314 und 315 konstruiert sein, die vorzugsweise Tinte der folgenden Farben aufweisen: Hellcyan, Cyan, Schwarz, Magenta, Hellmagenta bzw. Gelb. Die Stifte 310-315 können zum Reinigen ihrer Tintenausstoßdüsen Tinte in einen Spucknapf 316 ausblasen oder ausspucken, wenn sie über einen Wartungsbereich 318 mit Hilfe eines Wagens 320 bewegt werden, in welchem alle Stifte 310-315 aufgenommen sind. Der Wagen 320 bewegt sich entlang eines Führungsstabs 322, welcher eine Scan- bzw. Abtastachse 324 definiert, was es dem Wagen erlaubt, sich nicht nur in den Wartungsbereich 318 sondern auch in eine Druckzone 25' zu bewegen. In der Druckzone 25' stoßen die Stifte 310-315 getrennt Tinte aus, um auf den Medien 304 ein Bild zu bilden, vorzugsweise als Reaktion auf von einer Steuereinrichtung erhaltene Signale, beispielsweise die Steuereinrichtung 45 nach Fig. 1.
• Fig. 6 zeigt auch eine Wartungsstation 325 mit einer Basis 326, einer Kappe 328 und einer Palette 330, welche verschiedene Druckkopf-Wartungskomponenten hält. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bewegt sich die Palette 330 in einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung vor und zurück, wie dieses durch den Doppelpfeil 332 gezeigt ist, wenn sie mittels eines Motors 334 angetrieben wird, der an eine Getriebeanordnung gekoppelt ist (nicht dargestellt). Die Palette 330 kann verschiedene Druckkopf-Wartungsmerkmale tragen, beispielsweise Wischer, Zünder oder die dargestellte Kappenanordnung 336. Bei der dargestellten Ausführungsform können die Wartungsstationsbasis 326 und/oder die Kappe 328 ein Montagegestell 338 definieren, auf dem das Kalibrier- oder Zielsystem 300 gestützt ist.
• Fig. 7 zeigt die Wartungsstation 325 im Detail. Es ist zu sehen, daß die Kappenanordnung 336 sechs Druckkopfkappen 340, 341, 342, 343, 344 und 345 umfaßt, welche selektiv die Druckköpfe der Stifte 312, 313, 314 bzw. 315 abdichten. Fig. 7 zeigt darüber hinaus im Detail des Kalibriersystem 300, welches einen federvorgespannten Abdeckarm oder eine Tür 350 umfaßt, die an dem Stützgestell 338 mit Hilfe eines Drehanschlages 352 schwenkbar angebracht ist, der sich hiervon nach oben erstreckt. Ein Vorspannbauteil, beispielsweise eine Torsions- oder Spulenfeder 354, wird zum Vorspannen der Abdecktür 350 in eine Druckposition gemäß Fig. 7 genutzt. Die Feder 354 weist ein erstes und ein zweites Ende 356 und 358 auf, welche mittels Federhaltern 360 bzw. 362 so am Platz gesichert werden, daß sie von dem Wartungsstations-Montagegestell 368 nach oben vorstehen. Die Abdecktür 350 umfaßt weiterhin einen Federhalterabschnitt 364, welcher das Halten der vorgespannten Feder 354 am Ort unterstützt. Um das Halten der Abdecktür 350 am Ort zu unterstützen, definiert das Gestell 338 eine krumme oder gekrümmte Führungsbahn 366, innerhalb der ein Führungsfuß 368 angeordnet ist, der sich gemäß Fig. 8 von dem Abdeckarm 350 nach unten erstreckt.
• Die Fig. 8 und 9 zeigen ein austauschbares Target- bzw. Zielbauteil 370, welches einen Teil des Targetsystems 300 bildet. Bei der dargestellten Ausführungsform definiert das Gestell 338 eine Targetbasis 372, über welche das Target 370 gelegt ist und anschließend mit Hilfe eines Targetabdeckbauteils 374 bedeckt wird. Die Targetabdeckung 374 definiert ein Abdeckfenster 375, durch welches ein Teil des Targets 370 sichtbar ist. Vorzugsweise ist das Target 370 ein austauschbarer und duplizierbarer, farbiger, gestanzter Kunststoffilm, beispielsweise einer mit der Farbe der Druckmedien von Hewlett-Packard der Marke Bright White®. Ein zentraler Anschlag 376 erstreckt sich von der Basis 372 aufwärts und kreuzt Löcher, die von dem Target 370 und der Abdeckung 374 definiert werden, um das Target, die Abdeckung und die Basis auszurichten. Die Targetabdeckung und die Basis 374, 372 definieren zusammen ein Paar Targetanbringanordnungen 377, was in Fig. 9 im Detail gezeigt ist. Die Targetbasis 372 definiert ein Paar Schlitze 378, welche jeweils ein Paar Schnappfingerbauteile 370 aufnehmen, die von der Targetabdeckung 374 nach unten vorstehen. Die Targetbasis 372 umfaßt ein Paar Rampenmerkmale 382, über welche die Fingerbauteile 380 der Targetabdeckung 374 gleiten und einschnappen, um die Abdeckung 374 und das Target 370 an der Basis 372 zu sichern.
• Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen verschiedene Betriebsstufen der Abdecktür 350, wobei Fig. 10 die Position der Tür 350 zum Drucken zeigt, was auch in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Fig. 11 zeigt eine Targetleseposition, und Fig. 12 zeigt eine Speicherposition, in welcher die Druckköpfe 310-315 von den Kappen 340-345 abgedichtet sind. In Fig. 10 sehen wir, daß die Abdecktür 350 ein Türfenster 390 definiert, welches vorzugsweise die gleiche Größe wie das Abdeckfenster 375 aufweist.
• In Fig. 10 sehen wir, daß der Wagen 40 und der Sensor 100 in den Wartungsbereich 318 eintreten, was mittels eines Pfeils 392 gezeigt ist. Gemäß Fig. 11 umfaßt der Sensor 100 eine äußere Stoß- oder Öffnungswand 394, welche mit einem Türöffnermerkmal 395 an der Abdecktür 350 in Kontakt kommt und dieses drückt. Fig. 11 zeigt, wie die Abdecktür von der Druckposition nach Fig. 10 in eine Targetleseposition bewegt wird, wobei das Türfenster 390 und das Abdeckfenster 375 ausgerichtet werden, so daß das Target 370 für eine Betrachtung durch den optischen Sensor 100 freigelegt ist. In Fig. 12 hat sich der Druckkopf-Wagen 40 weiter in die Richtung des Pfeils 392 bewegt, um die Abdecktür 350 in eine Speicherposition zu bewegen, in welcher das Target 370 wiederum von der Tür 350 bedeckt ist, was während des Speicherns als auch während des Druckens nach den Fig. 6, 7 und 10 eine Aerosol-Verunreinigung verhindert.
• Beim Betrieb wird das Target- oder Kalibriersystem 300 genutzt, um irgendwelche Defekte des Sensors 100 vor dem Beginn des Druckens auf ein Blatt zu rekalibrieren. Diese Defekte sind nicht wirklich Defekte, beziehen sich lediglich auf eine Alterung oder ein Driften des Sensors, das heißt eine Alterung der LEDs 120-126 und die Drift des Ausgangswerts der Photodioden 108, 110, was für solche elektrische Komponenten mit der Zeit zu erwarten ist. Die Nutzung des Kalibriertargets 370 kann auch eine Alterung und eine Verunreinigung kompensieren, die sich an den optischen Wegkomponenten aufbaut, beispielsweise solche, die durch Aerosol- oder Staubansammlung verursacht werden. Die Nutzung des Targets 370 erlaubt es der Druckersteuereinrichtung, beispielsweise der Steuereinrichtung 45, diese Alterungsergebnisse und die elektronische Drift dieser Komponenten zu erfassen und zu messen, so daß das System dann vor dem Bedrucken eines Blatts eine interne Kalibrierung ausführen kann.
• Die Nutzung der Abdecktür 350 verhindert zweckmäßig, daß das Target 370 mit Tintenstrahl- Aerosol, Staub, Trümmern oder anderen Verunreinigungen verunreinigt wird, was allein dadurch erreicht wird, daß das Target 370 nur während des Lesens sichtbar ist und ansonsten während des Druckens als auch während Perioden bedeckt ist, in denen der Drucker inaktiv ist, wenn die Druckköpfe 310-315 durch die Kappen 340-345 abgedichtet sind. Dadurch das Target 370 in einem jungfräulichen und sauberen Zustand gehalten wird, ist ein Referenzsystem für den Sensor 100 verfügbar, welches sich mit der Zeit nicht abnutzt. In einigen Implementierungen kann es jedoch wünschenswert sein, die Targetoberfläche 370 auszutauschen, was leicht dadurch erreicht werden kann, daß die Targetabdeckung 374 von der Targetbasis 372 abgenommen wird, wobei das Target 370 entweder gedreht wird, so daß ein frischer Quadrant des Targets verfügbar ist, oder daß schmutzige Target 370 durch ein frisches ausgetauscht wird. Die Abdecktür 350 wirkt dann als ein Schalter für das weiße Kalibrierreferenztarget 370, so daß das Target nur für kurze Zeit freigelegt ist, während der optische Sensor liest. Das Abdecken des Targets 370 mit der Tür 350 ist wegen der Menge des beim Ausblasen oder Ausspucken des Druckkopfs in den Spucknapf 316 erzeugten Tintenaerosols tatsächlich notwendig, wobei der Spucknapf 316 für die Stifte 310-315 erreichbar ist, wenn die Palette 330 in eine eingefahrene Position mittels des Motors 334 bewegt wird. Dadurch, daß die Abdecktür 350 nur kurz geöffnet ist, wenn der Sensor 100 mit dem Target 370 ausgerichtet ist, ist das Target 370 dem Tintenaerosol, den Staubpartikeln, den Papierfasern oder anderen Verunreinigungen nur minimal ausgesetzt.
• Obwohl andere Produkte, wie Scanner und tragbare Colorimeter mit Referenztargets genutzt wurden, beachteten sie das Aussetzen gegenüber Tintenaerosol-Verunreinigungen nicht, wie sie in einer Tintenstrahldruckumgebung vorkommen, und benötigten deshalb keine Schutztür 350. Die Nutzung der Schutztür 350 und des Targets 370 ermöglicht es dem Sensor 100, einen Kalibrierprozeß mit hoher Präzision zu liefern, welcher in der relativ schmutzigen Umgebung eines Tintenstrahldruckers über die Zeit robust auftritt. Darüber hinaus ist die Nutzung der federvorgespannten Abdecktür 350 einfach und ökonomisch zu implementieren, obwohl Motor oder Solenoid betätigte Schaltersysteme in teureren Produkten nützlich sein können, sofern dieses gewünscht ist.
• Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.

Claims (10)

1. Optisches Sensorsystem (100) für ein Hardcopy-Gerät (20) mit:
einem Gehäuse (102), welches einen Ausgangslichtweg (128) und einen Eingangslichtweg (112, 114) definiert;
mehreren lichtemittierenden Elementen (120, 122, 124, 126), die den Ausgangslichtweg gemeinsam zum Bestrahlen eines Objekts (169) innerhalb des Hardcopy-Geräts nutzen;
und
einem Sensor (108, 110), welcher von dem bestrahlten Objekt reflektiertes Licht über den Eingangslichtweg empfängt.

2. Optisches Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren lichtemittierenden Elemente wenigstens drei Elemente umfassen, die jeweils unterschiedliche Farben emittieren, wobei die verschiedenen Farben wenigstens blaues Licht, grünes Licht, rotes Licht oder oranges Licht umfassen.

3. Optisches Sensorsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Leiterplatte (105), wobei wenigstens eines der mehreren lichtemittierende Elemente und der Sensor direkt auf der Platine montiert sind.

4. Optisches Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (108) diffuses Licht (170, 172, 174, 176) empfängt, welches von dem bestrahlten Objekt über den Eingangslichtweg (112) reflektiert wird, wobei das optische Sensorsystem weiterhin einen zweiten Sensor (110) umfaßt, und wobei das Gehäuse einen zweiten Eingangslichtweg (114) definiert, über welchen der zweite Sensor gerichtetes Licht (180, 182, 184, 186) empfängt, das von dem bestrahlten Objekt reflektiert wird.

5. Optisches Sensorsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eines der folgenden Merkmale:
eine Umgebungslicht-Abschirmung (150), die an das Gehäuse gekoppelt ist und eine Lichteingangs- und Lichtausgangskammer (268) zwischen dem Eingangslichtweg und dem Ausgangslichtweg und dem bestrahlten Objekt definiert;
eine Linsenanordnung (145, 146, 148) zwischen dem Eingangslichtweg und dem Ausgangslichtweg und der Lichteingangs- und Lichtausgangskammer;
ein Filterelement (130, 132) zwischen dem Eingangslichtweg und der Linsenanordnung;
und
eine Verunreinigungsabschirmung (155) zwischen der Linsenanordnung und dem bestrahlten Objekt.

6. Optisches Sensorsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungslicht-Abschirmung von dem Gehäuse gestützt ist und die Verunreinigsabschirmung austauschbar aufnimmt.

7. Optisches Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren lichtemittierenden Elemente jeweils eine lichtemittierende Diode aufweisen.

8. Optisches Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hardcopy- Gerät folgende Merkmale aufweist:
einen Rahmen (22), der eine Medienwechselwirkungszone (25) definiert;
ein Medienhandhabungssystem (26) zum Bewegen der Medien durch die Medienwechselwirkungszone; und
einen Wechselwirkungskopf (310-315), welcher mit den Medien in der Wechselwirkungszone wechselwirkt.

9. Optisches Sensorsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hardcopy- Gerät einen Wagen (40) aufweist, welcher den Wechselwirkungskopf durch die Wechselwirkungszone reziprok bewegt, wobei der Wagen das Gehäuse zum Bewegen des optischen Sensorsystems durch die Wechselwirkungszone unterstützt.

10. Optisches Sensorsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Sensorsignal als Reaktion auf das empfangene reflektierte Licht erzeugt, und daß das Hardcopy-Gerät eine Steuereinrichtung (45) aufweist, welche einen Betriebsparameter des Hardcopy-Geräts als Reaktion auf das Sensorsignal einstellt.