JP4056741B2 - インクジェット印刷のための背面マーク式媒体判定システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【関連特許出願】
本発明は、２０００年６月２８日出願の係属中の米国特許出願第０９／６０７，２０６号の一部継続出願であり、その特許出願は、１９９９年１０月２９日出願の米国特許出願第０９／４３０，４８７号の一部継続出願であり、その特許出願は、１９９８年１０月２９日出願の米国特許出願第０９／１８３，０８６号の一部継続出願であり、その特許出願は、２０００年３月１４日に付与された米国特許第６，０３６，２９８号の一部継続出願であり、全て同じ発明人によるものである。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は全般にインクジェット印刷機構に関し、より詳細には、その印刷機構が、ユーザの煩わしい介入を必要とせずに、特定のタイプの入力媒体上に最適なイメージを生成するために、自動的に印刷モードを適応させるように、印刷ゾーンに給送される印刷媒体のタイプ（透明媒体、普通紙、プレミアム紙、フォト紙等）についての情報を判定するための光検出システムに関する。
【０００３】
【発明の背景】
インクジェット印刷機構は、「ペン」と呼ばれる場合もあるカートリッジを用いており、そのカートリッジが、本明細書では全般に「インク」と呼ばれる液体着色剤の液滴をページ上に噴射する。各ペンは、インク滴が発射される非常に小さなノズルを形成されたプリントヘッドを備える。イメージを印刷するために、プリントヘッドは、ページを横切って左右に駆動され、移動しながら所望のパターンにインク滴を噴射する。プリントヘッド内にある特定のインク噴射機構は、圧電技術あるいはサーマルプリントヘッド技術を用いる機構のような、当業者に知られている種々の異なる形をとる。たとえば、２つの先行するサーマルインク噴射機構が、米国特許第５，２７８，５８４号および第４，６８３，４８１号に記載されており、いずれも本発明の譲受人であるヒューレットパッカード社に譲渡されている。サーマルシステムでは、インクチャネルおよび蒸発チャンバを含む障壁層がノズルオリフィスプレートと基板層との間に配置される。この基板層は典型的には、蒸発チャンバ内のインクを加熱するために付勢される抵抗のような、ヒータ素子の線形のアレイを含む。加熱時に、インク滴は付勢された抵抗に関連するノズルから噴射される。プリントヘッドがページにわたって移動するのに応じて、抵抗を選択的に付勢することにより、インクは、あるパターンで印刷媒体上に発射され、所望のイメージ（たとえば、絵、図表あるいは文字等）が形成される。
【０００４】
プリントヘッドを清潔にし、かつ保護するために、プリンタシャーシ内に典型的には「サービスステーション」機構が設けられ、プリントヘッドがメンテナンスのために、そのステーション上を移動できるようにする。保管するために、あるいは印刷を行っていない間のために、サービスステーションは通常、プリントヘッドノズルが汚染しないように、かつ乾燥しないように気密に封止するキャッピングシステムを含む。キャップによっては、プリントヘッド上を真空状態にするポンピングユニットに接続することにより、プライミングを容易にするように設計されるものもある。動作中には、「スピッティング（spitting）」として知られるプロセスにおいて、各ノズルを通して多数のインク滴を噴射し、サービスステーションの「インク壷」部分に廃インクを回収することにより、プリントヘッド内の障害物が定期的に取り除かれる。スピッティング後、キャッピング解除時、あるいは場合によっては印刷中に、大部分のサービスステーションは、インク残留物、およびプリントヘッド上に集められたあらゆる紙のほこり、あるいは他の残留物を除去するためにプリントヘッドの表面を拭き取るエラストマワイパを備える。
【０００５】
イメージを印刷するために、プリントヘッドはシート上の印刷ゾーンを横切って左右に走査され、移動しながらペンがインク滴を噴射する。プリントヘッドがシートを横切って移動するのに応じて、抵抗を選択的に付勢することにより、インクがあるパターンで印刷媒体上に吐出され、所望のイメージ（たとえば、絵、図表あるいは文字）が形成される。ノズルは典型的には、互いに平行に、かつ走査方向に垂直に、プリントヘッド上に通常並列に配置される線形のアレイに配列され、ノズルアレイの長さが印刷のスワス、すなわち帯状の印刷区画を画定する。すなわち、プリントヘッドが印刷ゾーンを通って完全に１回横断する際に、１つのアレイの全てのノズルが連続して噴射される場合、インクの１つの帯状区画あるいはスワスがそのシート上に現れるであろう。この帯状区画の幅は、ペンの「スワス幅」として知られており、これは１回のパスで塗着することができるインクの最大パターンである。媒体は、典型的には一度に１スワス幅の印刷ゾーンを通って移動するが、印刷方式によっては、たとえば、各プリントヘッドの走査に対して１スワス幅の半分あるいは４分の１だけ増分的に媒体を移動させ、重なり合うように短い距離でインク滴を吐着し、最終的なイメージの見栄えを良くする場合もある。
【０００６】
家庭用プリンタ市場のために設計されるインクジェットプリンタは、種々の設計基準で一致しない場合が多い。たとえば、大量生産で、可能な限り最低限のコストで提供され、平均的な画質より良く、しかも取扱いが最も簡単であるインクジェットプリンタを、家庭用市場は要求する。プリンタ性能は改善され続けており、これらの一致しない設計基準間のバランスを維持する試みが続けられている。たとえば、プリンタ性能は、４つの個別の単色プリントヘッドを用いる設計が考慮されている点まで進歩しており、その結果、全部で１２００個以上のノズルが、霧に近いほど十分に細かいインク滴を生成することができる。
【０００７】
そのような高解像度の印刷は、これらの新しいペンに関して非常に厳しい製造公差を必要とする。しかしながら、そのような厳しい公差を保持することは、新しいペンに関して満足のいく製造歩留まりも達成しようとするときには困難な場合がある。実際には、ペンの性能を改善することに起因してさらに厳しいプロセス管理が要求され、その結果、ペンはこれらの高い品質基準を満たさないために廃棄されるので、残念ながらペンの歩留まりは低下する。高い廃棄率を補償するために、そのペンの最終的な販売価格が上昇する。したがって、印刷品質を犠牲にすることなく、わずかな偏差で経済的にペンを管理し、ペンの歩留まりを向上させる（廃棄率を低減する）とともに、消費者に提供される価格を下げるための方法を見つけることが望まれる。
【０００８】
さらに、これらの新しいプリンタの多数のペンと、そのインク滴の極微の大きさによって、あらゆるタイプのペン位置合わせ手順を消費者に実行してもらうことを期待するのは実情にそぐわなくなった。従来、インク滴の体積が大きい今までのプリンタは、消費者が精査するためにテストパターンを印刷し、その後、最適なペン位置合わせパターンを選択した。残念ながら、新しいペンの個々の小さなインク滴は視認するのが難しく、プリントヘッドノズルのピッチが精細である、すなわち印刷中に吐着される１インチ（２．５４ｃｍ）当たりのドットの数（「ｄｐｉ」定格）が多いことにより、この作業は一層難しくなる。この困難な状況から、印刷品質の進歩は、消費者によるペンの位置合わせをほぼ不可能な作業にしており、閉ループのインクジェット印刷の概念が発展させられる。
【０００９】
閉ループのインクジェット印刷は、センサを用いて、対象となる特定の属性を判定し、その際、プリンタが、特定の属性を調整するための入力としてセンサ信号を用いる。ペン位置合わせの場合に、センサを用いて、各プリントヘッドから生成されるインク滴の位置を測定することができる。その後、プリンタはこの情報を用いて、噴射用の抵抗を付勢するタイミングが調整され、結果としてインク滴を位置合わせする。そのような閉ループシステムでは、もはやユーザの介入の必要はなく、そのため使いやすさを最大にする。
【００１０】
また、閉ループインクジェット印刷は、プリンタが個々のペン間の偏差を補償できるようにすることにより、ペンの歩留まりを向上させることもできる。仮に偏差が補償されなければ、厳しい品質管理基準を満たすことができず、そのペンは廃棄されてしまうであろう。インク滴の体積は、このタイプのトレードオフの格好の例である。従来、色相制御を維持するために、インク滴の体積の仕様は比較的厳しい公差を有していた。閉ループシステムでは、実際のカラーバランスがモニタされ、その後、プリンタ噴射制御システムで補償することができる。こうして、インク滴の体積に関する設計公差は緩和することができ、より多くのペンが品質管理に合格し、ペンの歩留まりを向上させることができる。ペンの歩留まりの向上によって、製造業者はより大量に生産でき、その結果、消費者に提供されるペンの価格が低下するので、消費者のためになる。
【００１１】
従来、閉ループインクジェット印刷システムは、家庭用プリンタ市場ではコストが高すぎたが、最上位製品においては実現可能なことがわかっていた。たとえば、いずれもヒューレットパッカード社（Palo Alto、California）によって製造される、DesignJet（登録商標）７５５インクジェットプロッタ、およびＨＰカラー複写機２１０では、光センサを用いてペンが位置合わせされていた。DesignJet（登録商標）７５５プロッタは、部品番号Ｃ３１９５−６０００２として、ヒューレットパッカード社（Palo Alto、California）から購入することができ、本明細書では「ＨＰ’００２」センサと呼ばれる光センサを用いていた。ＨＰカラー複写機２１０は、部品番号Ｃ５３０２−６００１４として、ヒューレットパッカード社（Palo Alto、California）から購入することができ、本明細書では「ＨＰ’０１４」センサと呼ばれる光センサを用いている。ＨＰ’０１４センサは、ＨＰ’００２センサと機能的には類似であるが、ＨＰ’０１４センサは、付加的な緑色発光ダイオード（ＬＥＤ）と、より製品に特化したパッケージングとを用いて、ＨＰカラー複写機２１０の設計にさらに適合させている。これらの最上位機器はいずれも生産量は比較的少ないが、市場価格の高さによって、これらの比較的高価なセンサを追加することが可能になっている。
【００１２】
図１２は、ＨＰ’００２センサの光学的な構成を示す概略図であり、ＨＰ’０１４センサは、主に信号処理においてＨＰ’００２センサとは異なる。ＨＰ’０１４センサは２つの緑色のＬＥＤを用いて信号レベルを上昇させ、付加的な外部増幅を不要にする。さらに、可変ＤＣ（直流）オフセットが、ＨＰ’０１４システムに組み込まれ、信号ドリフトを補償する。ＨＰ’００２センサは青色光Ｂ１を生成する青色ＬＥＤ Ｂと、緑色光Ｇ１を生成する緑色ＬＥＤ Ｇとを有するのに対して、ＨＰ’０１４センサ（図示せず）は、２つの緑色ＬＥＤを用いる。青色光ストリームＢ１および緑色光ストリームＧ１は、印刷媒体Ｍ上の位置Ｄに沿ってぶつかり、その後、レンズＬを通る光線Ｂ２およびＧ２として、媒体Ｍから反射され、レンズＬによって集束され、光線Ｂ３およびＧ３としてフォトダイオードＰによって受光される。
【００１３】
集束された光Ｂ３およびＧ３を受光すると、フォトダイオードＰは、プリンタコントローラＣに供給されるセンサ信号Ｓを生成する。フォトダイオードセンサ信号Ｓと、プリントヘッドキャリッジあるいは媒体駆動ローラ（図示せず）上のエンコーダＥから受信された位置データＳ１とに応答して、プリンタコントローラＣは、ノズルＮに隣接するプリントヘッド抵抗に送出される噴射信号Ｆを調整し、インク滴出力を調整する。有色インクのスペクトル反射率に起因して、青色ＬＥＤ Ｂは媒体Ｍ上の黄色インクの存在を検出するために用いられるのに対して、緑色ＬＥＤ Ｇはシアンおよびマゼンタインクの存在を検出するために用いられ、黒色のインクを検出するためにいずれかのダイオードが用いられる。したがって、プリンタコントローラＣは、エンコーダＥからのエンコーダ位置信号Ｓ１と連係して、フォトダイオードＰからの入力信号Ｓを与えられると、ドットあるいは一群のドットが、媒体Ｍ上に印刷されたテストパターン内の所望の位置に塗着されたか否かを判定することができる。
【００１４】
歴史的には、青色ＬＥＤは弱い照明装置であった。実際には、DesignJet（登録商標）７７５プロッタの設計者は、この弱い青色の発光を補償するために、信号処理方式に相当のところまでやった。ＨＰカラー複写機２１０の設計者は同じ問題に直面し、黄色のインクを直接検出する前に、代わりに２つの緑色ＬＥＤを用いて、色を混合して黄色を検出することにした。従来、より明るい青色のＬＥＤを購入できたが、少量生産の最上位製品に用いるにしても法外に値段が高かった。たとえば、ＨＰ’００２センサに用いられる青色ＬＥＤは、１５ｍｃｄ（ミリカンデラ）の輝度を有していた。この暗い青色光源からのセンサ信号を増大させるために、この信号を１００倍増幅するための１００×増幅器が必要とされた。しかしながら、その増幅器はＨＰ’００２センサのフォトダイオード部分の外部にあるので、この増幅器構成は伝搬された雑音の影響を受けやすい。さらに、この１００×増幅器によって強いられるオフセットによって、信号がＡＣ（交流）結合されることが必要とされることにより、信号処理はさらに複雑になる。さらに、このなおも相対的に低い信号で十分な解像度を得るには、１０ビットＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）信号コンバータが必要であった。
【００１５】
ＨＰカラー複写機２１０に用いられるＨＰ’０１４センサは、DesignJet（登録商標）７５５プロッタに用いられるＨＰ’００２センサと同じ光学系を含むが、ＨＰ’０１４センサはよりコンパクトであり、アセンブリ内に容易に適応され、ＨＰ’００２センサの概ね４０％の大きさである。ＨＰ’００２センサおよびＨＰ’０１４センサはいずれも非パルスＤＣ（直流）センサであり、すなわちＬＥＤは点灯され、センサによって媒体全体を走査している間、点灯したままである。信号サンプルは、エンコーダストリップの状態変化によって空間的にトリガされ、走査にわたってキャリッジ位置についてのフィードバックをプリンタコントローラに提供する。光学的な走査のために用いられる比較的低いキャリッジ速度では、データをサンプリングするのに要する時間は、各エンコーダ状態変化間の全時間に比べて短い。走査中にＬＥＤが過熱するのを防ぐために、ＬＥＤを流れるＤＣ順方向電流は制限される。順方向電流が大きくなると照度が増加するので、過熱を防ぐためのこの電流制限は、可能な最大値より低い値にＬＥＤの明るさを抑制する。
【００１６】
ＨＰ’０１４センサの設計者は、緑色ＬＥＤで黄色インクを検出するための新しい方法を用いることにより、青色ＬＥＤの問題を回避した。具体的には、黄色インクは、ペンの位置合わせルーチンを実行する際に、黄色インクバーの上側にマゼンタインク滴を配置することにより検出された。マゼンタインクは黄色インクを通って黄色インクバーのエッジまで移動し、黄色インクバーのスペクトル反射率を変化させ、緑色ＬＥＤによって照明されるとき、黄色インクバーのエッジを検出することができる。残念ながら、この黄色インク検出方式は、媒体に依存する結果を有する。すなわち、２つのインク（マゼンタおよび黄色）を混合することは、媒体の表面特性によって非常に大きな影響を受ける。家庭用プリンタ市場において用いる場合、媒体は、特殊な写真品質のグロッシー紙から、褐色紙袋、布地、あるいはその間の任意の媒体までの範囲に及ぶ場合がある。グロッシー仕上げフォトタイプの媒体上では、インクの移動は最小であるが、紙袋あるいは布地では、高い度合いの移動が行われる場合がある。したがって、インク滴の配置を判定するためのインクの混合は、家庭用市場では非常にリスキーになる。なぜなら、これらの従来までのプリンタは、どのタイプの媒体がペン位置合わせルーチンの間に用いられているかを知る方法がないためである。
【００１７】
この媒体識別の問題に対処するために、媒体検出センサが、媒体取込みピボット機構、あるいは媒体給紙トレイ上のような、プリンタの中を通る媒体経路に隣接して配置された。媒体検出センサは、媒体の印刷面に予め印刷された不可視インクのコードを読み取る。このコードによって、ユーザの介入を全く必要とせずに、印刷品質を最適にするために印刷モードを調整し、媒体供給物内のこれらの相違を補償することにより、プリンタは媒体の向き、サイズおよびタイプを補償できるようになる。インク滴検出センサおよび媒体検出センサはいずれも、光／電圧（ＬＶＣ）コンバータと、１つあるいは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）とを用いており、各センサは、光学素子を配向し、周囲光からＬＶＣを遮蔽するためのハウジングに依存する。高品質のイメージを生成する経済的なインクジェット印刷機構を消費者に提供しようとして、両方のセンサを実装することに関連するコストが解析された。意外なことに、両方のセンサのコストの実質的な部分は、検出ユニット自体に関係せず、むしろ、センサをプリンタコントローラに相互接続することと、多数の別個の部品を在庫しておくこととに関連するコストの関数であった。
【００１８】
実際には、今日の市場において市販されているインクジェットプリンタの大部分には、媒体タイプの検出は搭載されていない。大部分のプリンタは、開ループプロセスを用いており、操作者がコンピュータのソフトウエアドライバを通して媒体のタイプを選択することに依存する。したがって、実際に給紙トレイ内にある媒体が、特定の印刷要求のために選択されたタイプに対応している保証はなく、残念ながら、誤って選択された媒体で印刷することにより、悪い品質のイメージが生成される場合がある。この問題を悪化させることは、大部分のユーザが全く媒体タイプの設定を変更せず、また大部分のユーザがこれらの設定が存在していることに気が付いてさえもいないという事実である。それゆえ、典型的なユーザは常に、普通紙−ノーマルモードのデフォルトの設定で印刷する。これは、ユーザが高価な写真媒体（フォト媒体）をプリンタに差し込む場合に、写真モードではなくノーマルモードが選択される場合には、結果として生じるイメージは標準以下であり、ユーザが事実上、高価な写真媒体を無駄にしてしまうので問題である。写真媒体に加えて、普通紙−ノーマルモードで印刷されると、透明媒体（トランスペアレンシー）も特に悪い画質を生成する。
【００１９】
透明媒体を紙と区別する問題は、ヒューレットパッカード社のDeskJet２０００Ｃプロフェッショナルシリーズカラーインクジェットプリンタにおいて対処されており、そのプリンタは透明媒体の存在を判定するために、赤外線反射センサを用いている。このシステムは、透明媒体を写真媒体および普通紙と区別するために、光が透明媒体を通過する事実を利用する。この識別システムは簡単で、比較的低コストであるが、ユーザが利用することができる種々の媒体のタイプを識別することに制限がある。
【００２０】
媒体タイプを判定するための別のセンサシステムは、透過／反射センサの組み合わせを使用した。センサの反射部分は、媒体の表面に対して角度が異なる２つのレセプタ（receptor）を有した。透過型検出器で検査すると、透明媒体を通って光が通過することに起因して、透明媒体を検出することができた。２つの反射センサはそれぞれ、媒体の鏡面反射率と、媒体の拡散反射率とを測定するために用いられた。これら２つの反射率値の比を解析することにより、特定の媒体タイプが識別された。このシステムを実装するために、種々の媒体タイプと相関のある反射率比のルックアップテーブルを含むデータベースが必要とされた。あいにく、新たな、特徴付けられていない媒体は誤認され、印刷品質の劣化をもたらす場合が多かった。結局、このシステムの最も悪い欠点の１つは、いくつかの異なる媒体タイプが同じ反射率比を生成することができ、依然として全体として異なる印刷モードの分類を有することであった。
【００２１】
１つの提案されたシステムは、媒体タイプ識別に対して最終的な解決策となると考えられたものを提供した。このシステムでは、不可視インクコードが、媒体の各シートの表側の場所に印刷され、その場所がプリンタに搭載されたセンサによって読み取られた。このコードは、媒体のタイプ、製造業者、向きおよび特性に関する多数の情報をプリンタドライバに提供した。センサのコストは安く、システムは全体として、ユーザがドライバを通して媒体を選択することから解放され、また装填される媒体が正確に識別されることを保証する点で、非常に信頼性が高かった。あいにく、これらの予め印刷された不可視インクコードは、一面に印刷されたときに視認できるようになった。その後、たとえば、本発明の譲受人であるヒューレットパッカード社に譲渡された米国特許第５，９８４，１９３号に説明されるように、そのコードは、この問題を回避するために媒体の余白に配置された。しかしながら、市場の要求によって、インクジェットプリンタは写真出力装置になってきた。したがって、印刷されたイメージが紙の縁まで完全に広がる「フルブリード」印刷方式による写真にとって、余白は望ましくない加工領域になった。したがって、余白として用いられてきた部分にコードを配置する場合であっても、フルブリード印刷モードで一面に印刷されるとき、深刻な印刷欠陥を形成した。
【００２２】
さらに別の媒体識別システムは、媒体の先端を変形させることにより媒体の端部をマーキングした。これらの端部の変形は、エッジカット、パンチ孔、スカラップ等の形をとり、先端部を直線ではない状態にしており、直線の端部は、普通紙のデフォルト指示子となった。残念ながら、これらの端部変形方式は、媒体をマーキングするために付加的な媒体処理ステップを必要とした。さらに、変形した端部は消費者への魅力が不足しており、大部分の消費者は、輸送中あるいはハンドリング中に損傷された媒体として見えた。
【００２３】
したがって、印刷機構に給送される媒体のタイプについての情報を判定し、ユーザの介入を必用とせずに、かつ媒体あるいは仕上げられたイメージを損傷することなく、印刷機構が最適なイメージのために印刷を自動的に調整することができるようにする光検出システムを提供することが望ましい。
【００２４】
【発明の概要】
本発明の一態様によれば、印刷機構に給送される入力媒体を分類するための方法が提供され、その媒体は、印刷表面と、その反対側の、識別用マークを付された背面とを有する。その方法は、入力媒体の印刷表面を光学的に走査するステップと、光学的に走査するステップ中に、識別用マークについての情報を収集するステップとを含む。解析ステップでは、識別用マークを付された種々の媒体タイプの既知の値と比較することにより、収集された情報が解析され、種々のタイプのうちの１つとして入力媒体を分類する。
【００２５】
本発明のさらに別の態様によれば、光センサを有する印刷機構においてイメージを受け取るために、１組の種々のタイプの媒体が提供される。その組内の個々の媒体は、印刷表面と、反対側にある背面とを有し、印刷表面は、印刷機構によって印刷される際にイメージを受け取る。識別用マークは各媒体の背面に位置する。識別用マークは、光センサによって印刷表面から媒体を通して読み取ることができ、種々のタイプのマークが種々のタイプの各媒体上に現れる。
【００２６】
本発明のさらに別の態様によれば、印刷表面と、その反対側の、識別用マークを付された背面とを有する入力媒体上に印刷を行うインクジェット印刷機構が提供される。その印刷機構は、フレームと、入力媒体の印刷表面をモニタするための、フレームによって支持される媒体センサとを備える。この媒体センサは入力媒体を照明する照明素子と、この照明された媒体から反射される光を受光するセンサとを含む。照明素子によって放射される光は、センサによって読み取るための識別用マークを照明するために、媒体を透過する。受光された光に応じて、センサは反射率信号を生成する。コントローラが、その反射率信号と、識別用マークを付された種々のタイプの媒体のための既知の値とを比較し、その入力媒体に対応する印刷モードを選択する。
【００２７】
本発明の全体としての目的は、この先吐出されるインク滴が、印刷機構によって調整され、使用時にユーザの介入なしに特定タイプの媒体上に高品質のイメージを生成できるように、媒体のタイプを光学的に識別するための方法とともに、インクジェット印刷機構のための光検出システムを提供することである。
【００２８】
本発明の別の目的は、消費者のための最適なイメージを生成するために、媒体タイプを補償することができる、簡単に利用可能なインクジェット印刷機構を提供することである。
【００２９】
本発明のさらに別の目的は、望ましくない印刷アーティファクトを形成する可能性がある、媒体の印刷面上に任意の特殊なマーキングを必要とすることなく、またユーザの介入、または再較正を必要とすることなく、普通紙、プレミアム紙、フォト媒体および透明媒体のような主要タイプの媒体を識別するための光検出システムを提供することである。
【００３０】
本発明のさらに別の目的は、それぞれ結果的に印刷されるイメージと干渉することがない一意の識別用マーキングを有する、種々のタイプのフォト媒体のような１組の媒体を提供することである。
【００３１】
本発明のさらに別の目的は、消費者にさらに経済的なインクジェット印刷製品を提供するために、軽量、小型で、かつ最小限のコンポーネントで製造されるインクジェット印刷機構のための光検出システムを提供することである。
【００３２】
【好適な実施形態の詳細な説明】
図１は、本発明により構成され、生産現場、オフィス、家庭あるいは他の環境において業務報告書、通信文書、デスクトップバブリッシング、アートワーク等を印刷するために用いられ得る、ここではインクジェットプリンタ２０として示される、インクジェット印刷機構の一実施形態を示す。種々のインクジェット印刷機構が市販されている。たとえば、本発明を具現することができる印刷機構には、数例を挙げると、プロッタ、ポータブル印刷ユニット、複写機、カメラ、ビデオプリンタ、およびファクシミリ装置が含まれる。便宜上、本発明の概念は、家庭環境において特に有用性を見出すことができるインクジェットプリンタ２０の環境において例示される。
【００３３】
プリンタコンポーネントは機種毎に異なる場合があることは明らかであるが、典型的なインクジェットプリンタ２０は、ハウジングあるいはケーシングエンクロージャ２３によって包囲されるシャーシ２２を含み、その大部分は、内部コンポーネントを視認するのに明瞭にするために省略されている。印刷媒体ハンドリングシステム２４は、印刷ゾーン２５を通して印刷媒体のシートを給送する。印刷媒体は、紙、カード用の厚紙、封筒、布、透明媒体、マイラー（登録商標）等のような適当なシート材料のうちの任意のタイプとすることができるが、典型的には、最も一般的に用いられる印刷媒体は普通紙である。印刷媒体ハンドリングシステム２４は、印刷前に媒体の供給物が装填され、かつ格納される供給トレイあるいは給紙トレイ２６のような、媒体入力を有する。モータおよびギアアセンブリ２７によって駆動される一連の従来の媒体前進あるいは駆動ローラ（図示せず）を用いて、印刷するための印刷ゾーン２５に、給紙トレイ２６から印刷媒体を移動させることができる。印刷後、媒体シートは、印刷されたシートを受け取るために延在して示される、一対の格納式の出力乾燥翼状部材２８上に載せられる。翼状部２８は、任意の以前に印刷されたシートを出力トレイ部３０内でさらに乾燥させるために、その上側で新たに印刷されたシートを短時間だけ保持し、その後、両側に引っ込められ、新たに印刷されたシートを出力トレイ３０に落下させる。媒体ハンドリングシステム２４は、レターサイズ、法定サイズ、Ａ４、封筒等を含む種々のサイズの印刷媒体を収容するための一連の調整機構を含む場合もある。媒体の長さに沿って長さ方向に概ね長方形の媒体シートを保持するために、ハンドリンクシステム２４は、スライド式の長さ調整レバー３２と、媒体幅にわたって幅方向に媒体シートを保持するためのスライド式の幅調整レバー３４とを含む場合がある。
【００３４】
またプリンタ２０は、マイクロプロセッサ３５として模式的に例示され、ホスト装置、典型的には、パーソナルコンピュータのようなコンピュータ（図示せず）から命令を受信するプリンタコントローラも備える。実際には、プリンタコントローラ機能の多くは、ホストコンピュータによって、プリンタに搭載される電子部品によって、あるいはその間の相互作用によって実行することができる。本明細書で用いられる、用語「プリンタコントローラ３５」は、ホストコンピュータ、プリンタ、その間の中間装置、あるいはそのような要素を組み合わせた相互作用のいずれによって実行される場合であっても、これらの機能を含む。ホストコンピュータに結合されるモニタを用いて、操作者に、プリンタ状態、あるいはホストコンピュータ上で実行される特定のプログラムのような視認できる情報を表示することができる。パーソナルコンピュータ、キーボードおよび／またはマウス装置のような入力装置、およびモニタは全て、当業者によく知られている。
【００３５】
シャーシ２２は、走査軸３８を画定するガイドロッド３６を支持し、かつ走査軸３８に沿って、印刷ゾーン２５を端から端まで左右に往復動させるようにインクジェットプリントヘッドキャリッジ４０を摺動可能に支持する。キャリッジ４０は、ここでは、キャリッジドライブＤＣモータ４４に接続されるエンドレスベルト４２を含むものとして示されるキャリッジ推進システムによって駆動される。また、キャリッジ推進システムは、従来の光エンコーダシステムのような、コントローラ３５にキャリッジ位置信号を伝達する位置フィードバックシステムも備える。光エンコーダ読取り装置は、キャリッジ４０に搭載され、キャリッジの移動経路に沿って延びるエンコーダストリップ４５を読み取ることができる。その際、キャリッジドライブモータ４４は、プリンタコントローラ３５から受信される制御信号に応答して動作する。従来の可撓性の多数の導体ストリップ４６を用いて、さらに以下に記載されるように、印刷するために、イネーブルあるいは噴射コマンド制御信号を、コントローラ３５からプリントヘッドキャリッジ４０に供給することができる。
【００３６】
キャリッジ４０は、ガイドロッド３６に沿ってサービス領域４８に駆動され、そのサービス領域は、上記の背景のセクションで記載されたように、従来の種々のプリントヘッドサービス機能を提供するサービスステーションユニット（図示せず）を収容することができる。種々の異なる機構（たとえば、移動あるいは回転装置）を用いて、プリントヘッドキャップ、ワイパあるいはプライマをプリントヘッドと選択的に接触させることができ、それらの機構は、モータにより駆動されるか、あるいはキャリッジ４０と係合させることにより動作できる。たとえば、適当な移動式あるいは浮動式そりタイプのサービスステーション動作機構は、米国特許第４，８５３，７１７号および第５，１５５，４９７号に示されており、いずれも本発明の譲受人であるヒューレットパッカード社に譲渡されている。回転タイプのサービス機構は、カラーインクジェットプリンタの機種DeskJet（登録商標）８５０Ｃ、８５５Ｃ、８２０Ｃ、８７０Ｃおよび８９５Ｃで購入でき（ヒューレットパッカード社に譲渡された、米国特許第５，６１４，９３０号を参照されたい）、一方、他のタイプの移動サービス機構は、全てヒューレットパッカード社から市販される、カラーインクジェットプリンタの機種DeskJet（登録商標）６９０Ｃ、６９３Ｃ、７２０Ｃおよび７２２Ｃで購入することができる。
【００３７】
印刷ゾーン２５では、媒体は、図１に開いた状態で示される、黒色インクカートリッジ５０および３つの単色カラーインクカートリッジ５２、５４、５６のような、ラッチ機構５８によってキャリッジ４０に固定されるインクカートリッジからインクを受け取る。カートリッジ５０〜５６は一般に、当業者によって「ペン」と呼ばれる。ペン５０〜５６によって分配されるインクは、顔料系インク、染料系インク、あるいはその組み合わせ、ならびに染料および顔料特性の両方を有するパラフィン系インク、ハイブリッドあるいは複合インクとすることができる。
【００３８】
例示されるペン５０〜５６はそれぞれ、その内部にインクの供給源を格納するためのリザーバを含む。各ペン５０〜５６用のリザーバは、各色のためにプリンタに搭載される全インク供給源を含むことができ、典型的には、交換式のカートリッジからなるか、あるいは「オフアクシス（off-axis）」インク供給システムとして知られる方式において、少量のインクの供給源のみを格納することができる。交換式のカートリッジシステムは、走査軸３８に沿って、ペンが印刷ゾーン２５上を往復動する際に、全インク供給源を運ぶ。それゆえ、交換式カートリッジシステムは「オンアクシス（on-axis）」システムと見なすことができるのに対して、印刷ゾーン走査軸から離れた静止位置にメインインク供給源を格納するシステムは、「オフアクシス」システムと呼ばれる。オフアクシスシステムでは、各色用のメインインク供給源は、シャーシ２２によって支持される静止インク供給容器６８に収容される、４つの詰替え式あるいは交換式メインリザーバ６０、６２、６４、６６のように、プリンタ内の静止位置に格納される。ペン５０、５２、５４、５６はそれぞれプリントヘッド７０、７２、７４、７６を有し、静止リザーバ６０〜６６から、プリントヘッド７０〜７６に隣接する搭載リザーバに、コンジットあるいはチュービングシステム７８を介して供給されるインクを吐出する。
【００３９】
プリントヘッド７０〜７６はそれぞれ、当業者にはよく知られている態様で、その中を通って形成される複数のノズルを備えるオリフィスプレートを有する。各プリントヘッド７０〜７６のノズルは典型的には、オリフィスプレートに沿って、少なくとも１つであるが、典型的には２つの線形アレイで形成される。したがって、本明細書で用いられる用語「線形」は、「ほぼ線形」あるいは実質的に線形と解釈することができ、たとえばジグザグ状に互いからわずかにオフセットされたノズル配列を含む場合がある。各線形アレイは典型的には、走査軸３８に垂直な長手方向に整列しており、各アレイの長さはプリントヘッドの１回の走査（パス）のための最大イメージスワスを決定する。例示されるプリントヘッド７０〜７６は、サーマルインクジェットプリントヘッドであるが、圧電プリントヘッドのような他のタイプのプリントヘッドを用いることもできる。サーマルプリントヘッド７０〜７６は典型的には、ノズルに関連する複数の抵抗を含む。選択された抵抗を付勢するとき、気泡が形成され、ノズルから、ノズルの下側の印刷ゾーン２５内の紙のシートにインク滴が吐出される。プリンヘッド抵抗は、コントローラ３５から多数の導体ストリップ４６を介して受信される噴射コマンド制御信号に応答して選択的に付勢される。
【００４０】
単色光検出システム
図２および図３は、本発明により構成される単色光センサ１００の一形態を示す。センサ１００は、たとえば、ねじ接続機構、スライドおよびスナップ取付け具を用いて、あるいは接着剤を用いて接着することにより、あるいはキャリッジに一体的に構成されるプリンタヘッドキャリッジ４０によって支持されるケーシングあるいはベースユニット１０２を含み、種々の他の等価な態様も当業者には知られている。カバー１０４は、たとえば、図２のフィンガ１０６のような、一対のスナップフィットフィンガによってケース１０２に取り付けられる。ケーシング１０２およびカバー１０４はいずれも射出成形された硬いプラスチックから構成されることが好ましいが、他の材料でも用いるのに適している場合があることは明らかであろう。カバー１０４の上側にはフレキシブル回路アセンブリ１０８があり、その回路アセンブリを用いてセンサに電力を供給し、センサ信号をプリンタコントローラ３５に返送することができる。フレキシブル回路１０８は、キャリッジ４０の電子装置の部分（図示せず）にセンサ１００を結合しており、その後、センサ信号は、キャリッジ４０から多数の導体ストリップ４６を通り、その導体ストリップは、コントローラ３５とキャリッジ４０との間で伝達信号を搬送し、プリントヘッド７０〜７６を駆動する。レンズアセンブリ１１０は、ケーシング１０２の下側部分とカバー１０４との間で掴持されており、レンズアセンブリ１１０は、図４〜図６に関して、以下にさらに詳細に説明される。ケーシング１０２の背面部分および／または側面部分は、レンズ１１０を収容する１つあるいは複数のスロット（図示せず）を画定し、その後、カバー１０４がそのスロット内にレンズ１１０を固定することが好ましい。代替として、レンズアセンブリ１１０はケーシング１０２に接着されるか、そうでなければ当業者にはよく知られている種々の異なる方法で固定され得る。
【００４１】
図３は、ケーシング１０２の内部と、センサの内部コンポーネントとを露出するためにカバー１０４が取り除かれた状態の単色センサ１００を示す。ケーシング１０２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）収容チャンバ１１２と、チャンバ１１２の内部をレンズアセンブリ１１０の一部に接続するＬＥＤ出力アパーチャ１１４とを画定する。また、ケーシング１０２は、二対のアライメント部材１１６と、青色ＬＥＤ１２０を収容するために協働するアライメントクレードルあるいはトラフ画定部材１１８とを画定する。青色ＬＥＤ１２０の背面フランジ部分１２２は、各アライメント部材１１６の下側に対して当接され、支持体１１８のトラフ部分は、出力レンズ１２５に隣接する、ＬＥＤ１２０の前面部１２４を収容するような形になされることが好ましい。ＬＥＤの背面フランジ１２２から２本の入力リード１２６および１２８が延びており、それらの２本の入力リードは、たとえば、ハンダ付け、圧着、あるいは当分野において知られている他の電気接続技術によってフレキシブル回路１０８内の導体に電気的に結合される。１つの適切な青色ＬＥＤ１２０は、松下電器産業（パナソニック、京都、日本）から入手することができる、部品番号ＬＮＧ９９２ＣＦ９のＴ−１ ３／４ＧａＮ ＬＥＤである。
【００４２】
光センサ１００は、フォトダイオード１３０の増幅器部分１３４に電気的に結合される光感応フォトセル１３２を含むフォトダイオード１３０も含む。また、フォトダイオード１３０は、光感応フォトセル１３２に光を放射する入力レンズ１３５も含む。フォトセル１３２は、入力光をフォトセル１３２に集束する曲面レンズ１３５を含むように製造されたパッケージとして封入されることが好ましい。また、フォトダイオード１３０は、キャリッジ４０上の電子装置および多数のフレキシブル導体ストリップ４６を介して、フォトダイオードセンサ信号をコントローラ３５に供給するために、出力を増幅器１３４からフレキシブル回路１０８上の電気導体に結合する３本の出力リード１３６、１３７および１３８も有する。フォトダイオード１３０は、ケーシング１０２によって画定されるダイオード取付けチャンバ１４０内に収容されることが好ましい。種々の異なるフォトダイオードを用いることができるが、１つの好ましいフォトダイオードは、部品番号ＴＳＬ２５７として、テキサスアナログオプティカルシステム（ＴＡＯＳ）（ダラス、テキサス）から購入することができる光／電圧コンバータである。
【００４３】
ケーシング１０２は、チャンバ１４０内へ下方に延びるスプリングタブ１４２を形成されることが好ましい。スプリングタブ１４２は、フォトダイオード増幅器１３４の外部ケーシングに接触し、一対のアライメント壁１４４に対してフォトダイオード１３０を押し出しており、アライメント壁はその中を通る通路１４５を画定する。通路１４５は、ダイオード収容チャンバ１４０をフォーカシングチャンバ１４６に結合する。ケーシング１０２の下側部分は、チャンバ１４６をレンズアセンブリ１１０の一部に接続するフォトダイオード入力アパーチャ１４８を画定する。したがって、レンズアセンブリ１１０からの光は、入力経路上で、アパーチャ１４８、チャンバ１４６、通路１４５を通過し、フォトダイオードレンズ１３５に入り、フォトセル１３２に到達する。ケーシング１０２は、ＬＥＤチャンバ１１２がフォトダイオードチャンバ１４０および１４６から光学的に分離され、青色ＬＥＤ１２０から直接放射される光がフォトセル１３２によって感知されるのを防ぐように構成されることが好ましい。したがって、ＬＥＤ１２０の出力光路は、フォトダイオード１３０の入力光路から光学的に分離される。
【００４４】
図２に示されるように、ＬＥＤリード１２６、１２８およびフォトダイオードリード１３６〜１３７をフレキシブル回路１０８の導体に結合するために、カバー１０４は、その中を通るＬＥＤリード１２８、１２６のためのスロット１５０と、フォトダイオードリード１３６〜１３８のための別のスロット１５２を画定することが好ましい。互いからフォトダイオードリード１３６、１３７および１３８を分離するために、カバー１０４は、リード１３７を収容するための凹部（リセス）１５４を画定することが好ましく、その凹部は２つのノッチによって画定され、１つのノッチ１５６はリード１３６と１３７とを分離し、別のノッチ１５８はリード１３７と１３８とを分離する。リード１２８からリード１２６を分離することが望ましい場合に、ＬＥＤリードスロット１５０も同様のノッチおよび凹部を形成され得ることは明らかである。ＬＥＤリードスロット１５０およびフォトダイオードリードスロット１５２の大きさおよび配置、ならびにフレキシブル回路１０８の導体への取付けによって、光学コンポーネント、具体的にはＬＥＤ出力レンズ１２５およびフォトダイオード入力レンズ１３５の相対的に正確なアライメントおよび配向のために、ＬＥＤ１２０およびフォトダイオード１３０の両方を正確に位置合わせすることが援助される。
【００４５】
図４〜図６は、レンズアセンブリ１１０の構成を示しており、レンズアセンブリは光学プラスチック材料で作ることができ、レンズアセンブリ内に形成されたレンズ要素と共に成形される。図４は、レンズ１１０の上側表面１６２に沿って形成された回折レンズ要素１６０を示す。回折レンズ１６０は、ケーシング１０２を通って延びるＬＥＤ出力アパーチャ１１４の真下に配置される。図５は、印刷される媒体に向かって下方に面する下側表面１６４を有するレンズアセンブリ１１０の底面図を示す。回折レンズ１６０の反対側では、下側表面１６４はフレネルレンズ要素１６５を有する。図６は、下側表面１６４から外側に突出するフォトダイオードレンズ要素１６６を最も明瞭に示す。レンズ１６６は、非球面の凸型集光レンズであることが好ましい。図４は、フォトダイオードレンズの上側あるいは出力レンズ要素１６８を示しており、その要素は入力部１６６の正反対に位置する。出力レンズ要素１６８はレンズ１１０の上側表面１６２の平坦な延長部であり、いくつかの実施形態では、上側表面１６８の外形調整が、フォトダイオードレンズ１３５への光入力を改善するために望まれる場合がある。また、フォトダイオード出力要素１６８は、回折レンズであることが好ましく、上側ダイオードレンズ要素１６０が主入力レンズ要素１６６の色収差を補正するために、上記のように構成され得る。
【００４６】
図７は、選択された領域１７２において媒体１７０のシートを照明する際の青色ＬＥＤ１２０およびフォトダイオード１３０の動作を示す。また、図７には、青色ＬＥＤ１２０の内部コンポーネントも示される。ＬＥＤ１２０は、導体１２６に電気的に結合される負のリードフレーム１７４を含む。また、ＬＥＤ１２０は、反射器カップ１７６内に取り付けられるダイ１７５も有し、反射器カップは負のリードフレーム１７４によって支持される。付勢されるとき、ダイ１７５は、ＬＥＤによって放射される青色波長光を生成するために用いられる。正のリードフレーム１７８は、導体１２８に電気的に結合され、青色ＬＥＤ１２０がターンオンされるときに、電流を流すのに役立つ。負のリードフレーム１７４、ダイ１７５、カップ１７６および正のリードフレーム１７８は全て、光をダイ１７５から、照明ビーム１８０を形成する光線へと導く一体型のドームレンズとして出力レンズ１２５を画定するように適合される透明のエポキシ樹脂本体に封入されることが好ましい。
【００４７】
レンズアセンブリ１１０のＬＥＤ部分は、要素１６０および１６５を含み、それらの要素は、ＬＥＤ出力ビーム１８０を偏向し、集束し、拡散するとともに、媒体１７０上の照明される領域１７２に向けて結果的に修正されたＬＥＤビーム１８２を配向するように機能する。この動作を達成するために、下側表面１６４に沿ったフレネルレンズ１６５はフォトダイオード１３０の中心軸１８５に一致する光軸１８４を有するオフアクシス要素であり、この軸１８４と１８５との間の一致は、照明される領域１７２において生じる。さらに、フレネルレンズ１６５は、フレネルレンズ１６５と媒体１７０の印刷面との間の距離の半分に概ね等しい焦点距離も有する。回折レンズ要素１６０はＬＥＤ出力ビーム１８０を拡散するが、一方、フレネルレンズ要素１６５は、修正されたビーム１８２に達するために、拡散されたビームを再配向する。具体的には、フレネルレンズ１６５は、プリズムで分光したような動作を通して、入力するビーム１８０を横方向に偏向し、それにより、ＬＥＤランプ１２０が、フォトダイオード１３０に近接して取り付けられるようにし、単色光センサ１００にコンパクトなパッケージを提供することができる。さらに、フレネルレンズ１６５のプリズムのような機能は、選択された小領域１７２に修正されたビーム１８２を部分的に集束し、一方、回折レンズ１６０は、領域１７２において所望の照明を提供するために制御可能なように、光ビーム１８０を拡散する。
【００４８】
回折レンズ１６０は、通過するビームが選択された方向に有効に向けられるように、干渉効果を提供するためにそれぞれ一定間隔だけ離れて、近接して配置される多数の隆起部を有することが好ましい。入力するビーム１８０の種々の部分を異なる量だけ配向することにより、この配向は、変更されたビーム１８２のための集束効果を有する。ランダムに、あるいは回折レンズ１６０の選択された領域においてわずかな角度的オフセットを導入することにより、ダイオード出力ビーム１８２を拡散するために、効率を低下させることなく、集束されたイメージをわずかに乱雑にする、またはスクランブルすることができる。回折レンズ１６０およびフレネルレンズ１６５の協働は、図８にさらに詳細に示される。
【００４９】
図８は、ＬＥＤ出力ビーム１８０の実質的に平行な４つの入力ビーム１８６、１８７、１８８、１８９を示しており、それらのビームは、それぞれビーム１８６’、１８７’、１８８’、１８９’としてレンズアセンブリ１１０を通って移動し、その後、各ビーム１８６’’、１８７’’、１８８’’、１８９’’としてアセンブリ１１０を出る。例示される個々のビームは、フレネルレンズ要素１６５が存在する際に、複数の頂き（crest）１９０（図５を参照）のうちの１つを横切るように選択された。それぞれの頂き１９０は、垂直な壁部１９４において終端する下方に弧状をなした表面１９２を有しており、それは、個々の入力するビーム１８６〜１８９に実質的に平行である。
【００５０】
例示される回折レンズ１６０は、一群の回折セル１９６、１９７、１９８、１９９を含み、示される各セルは、入力するビーム１８６〜１８９のうちの１つをレンズ１１０の本体内を移動するビーム１８６’〜１８９’に再配向する。セル１９６〜１９９の曲線をなす配列は、図４の平面図に示されており、これらのセルの曲線をなした態様は、光ビームを媒体１７０上の対象の位置１７２（図７）に向けて、図８の図面の左側に配向し始める役割を果たす。この再配向する機能に加えて、回折レンズ要素１６０は、レンズ要素内のあらゆる凹凸を隠すようにビームを拡散する。
【００５１】
各セル１９６〜１９９は、それぞれわずかに異なるピッチおよび向きを有する一群の精細に規定された溝を含む。溝のピッチおよび向きを変更することにより、各セル１９６〜１９９は、結果的にレンズから出力される光線１８６’’〜１８９’’がスクランブルされるように、選択されたオフセット角度だけ光線（ビーム）１８６〜１８９を偏向させる。この光線のスクランブルあるいは拡散は、図８にはやや誇張して示されているが、実質的に平行な入力ビーム１８６〜１８９は、それらのビームがビーム１８６’〜１８９’としてレンズ内を移動する際には、もはや互いに実質的に平行な状態ではない。ランダムな方向に約０．５°の制御された角度を用いて単純にオフセットすることは、許容可能な拡散効果を有する場合があるが、各セル１９６〜１９９は、注意深く「プログラミング」される、すなわち光線１８６’〜１８９’のうちのいくつかを他の光線より注意深く配向するように構成されることが好ましい。このプログラミングされた拡散効果は、ＬＥＤ１２０の照明パターン内の不均一性を打ち消し合うことに貢献する。
【００５２】
フレネルレンズ要素１６５を通過するときに、それぞれの頂き１９０の弧状をなす部分１９２は、弧１９２のどの部分をビームが横切るかに応じて、異なる角度でビーム１８６’〜１８９’を偏向する役割を果たす。たとえば、出力されるビーム１８６’’〜１８９’’は、それぞれθ１、θ２、θ３、θ４として示される屈折角を有しており、θ１は最小の屈折角であり、その後θ２からθ３に広がり、最も大きな屈折角θ４になる。したがって、図５の底面図に示される、フレネルレンズ１６５の頂き１９０はさらに、入力するＬＥＤビーム１８０を集め、図７および図８の左側に再配向する役割も果たす。
【００５３】
図７に戻ると、対象の領域１７２にぶつかり、その後、拡散反射率光ビーム２００として媒体１７０から反射される、修正された光ビーム１８２が示される。拡散反射光ビーム２００は、ランベルトの分散に配列されるフレーム状の光線の散乱を有する。入射光ビーム１８２の別の部分は、鏡面反射率光ビーム２０４として照明された領域１７２から反射される。鏡面反射ビーム２０４は、よく知られている「入射角は反射角に等しい」という光学の原理にしたがって、入射光ビームがシート１７０にぶつかるのと同じ角度でシート１７０を離れる。
【００５４】
拡散反射光ビーム２００は、レンズ１１０のフォトダイオード部分の凸レンズ１６６に入る。例示される非球面の凸型集光レンズ１６６は、領域１７２からの拡散反射光２００の全てが、光検出器１３０に本質的に集束されるように選択され、それは、例示される実施形態では、約５ｍｍの焦点距離で成し遂げられる。センサ１００のための異なるパッケージングおよび配置を有する他の実施形態では、これらの目標を達成するために、他の焦点距離が選択されることは明らかである。フォトダイオードの上側出力レンズ１６８は、回折表面を成形され、それが、主入力凸レンズ１６６のあらゆる色収差を好都合に補正する。したがって、拡散反射光波２００は、レンズアセンブリ１１０のフォトダイオード部分の凸型の回折部１６６、１６８によって修正され、修正された入力ビーム２０２をフォトダイオードレンズ１３５に供給し、その後、フォトダイオードレンズ１３５が、フォトセル１３２で受光するためにこの入力ビーム２０２を集束する。
【００５５】
青色ＬＥＤ１２０は、４３０〜５００ｎｍのピーク波長で光１８０を放射することが好ましい。例示される実施形態では、カバー１０４を取り付けられたケーシング１０２が、カバーとともに、単色光センサモジュールを形成し、そのモジュールは約２３ｍｍの高さと、約１０ｍｍの厚さと、約１４ｍｍの幅とを有する外形寸法を有する。例示される実施形態では、レンズ１１０の下側表面は、約１０ｍｍだけ、媒体１７０の上側印刷表面から間隔をおき、選択された対象の領域１７２の直径が約１ｍｍになるようにする。選択された領域１７２の全面積が光検出器１３０によってとらえられるが、選択された領域１７２の全面積がＬＥＤ１２０からの青色光によって照明されるものと仮定すると、ＬＥＤ１２０によって照明される面積はわずかに大きく、通常、約２ｍｍの直径を有する。
【００５６】
動作において、図９は、本発明により、プリンタ２０に設置された単色センサ１００を含むものとして構成される単色光検出システム２１０を動作させる一態様を示す流れ図を示す。操作者が、おそらくコントローラ３５のプリンタドライバ部による指示に応じて、テストルーチン開始ステップ２１２を開始した後、開始テスト信号２１４が、システム２１０のテストパターン印刷部２１６に送出される。その後、テストパターン印刷部２１６は、ノズルを駆動し、プリントヘッド７０〜７４のうちの１つあるいは複数からインクを吐出し、媒体１７０上にテストパターンを印刷する。たとえば、プリンタコントローラ３５はペン５０〜５６に噴射信号を送出し、ペンに各色の平行なバーの２本のパターンを印刷させ、それらのパターンは、１組の平行なバーが走査軸３８と平行であり、平行なバーの他のグループが走査軸３８に垂直である。テストパターンの印刷を終了すると、テストパターン印刷部２１６は、完了信号２１８を、システム２１０のセンサによるテストパターン走査部２２０に供給する。このテストパターンを印刷した後、キャリッジ４０は、印刷ゾーン２５にわたって再び移動し、単色センサ１００が各パターン上を通過するように媒体前進モータ２７を動作させることにより、媒体シート１７０が印刷ゾーンを通って給送される。
【００５７】
このテストパターン走査中に、プリンタコントローラ３５はそれぞれプリントヘッドキャリッジ位置エンコーダ２２５および媒体前進エンコーダ２２６からの入力信号２２２および２２４を用いる。この走査を開始するために、テストパターン走査部２２０は、システム２１０の、走査中の青色ＬＥＤのパルス動作部２３０に対して、パルス信号２２８への許可を送出する。エンコーダ信号２２２および２２４は、図１０に関して以下に説明されるように、ＬＥＤパルスのタイミングを決定するために用いられる。たとえば、キャリッジおよび／または媒体エンコーダ信号２２２および２２４を用いることなく、キャリッジあるいは媒体の移動中に、１０００Ｈｚのような周波数で時間的にパルス動作をさせることにより、ＬＥＤ１２０にパルス動作を行わせるために他のタイミング機構を用いることができることは明らかであろう。パルス動作部２３０を用いて、システム２１０の、パルス動作中のデータ収集部２３４のために、データ取得信号２３２が生成され、その後、データ収集部２３４は走査されたデータ信号２３５を基準値とのデータ比較部２３６に転送する。各パターンを精査する際に、センサ１００は、コントローラ３５に信号２３５を含む可変電圧信号を送出し、図７に示される領域１７２のような、視界内に印刷されるインクの存在を示す。
【００５８】
プリンタコントローラ３５はテストマーキングの位置を追跡し、比較部２３６を用いて、基準ルックアップテーブルあるいは計算部２４０に格納された所望の位置あるいはパラメータ信号２３８を、データ信号２３５によって表されるようなセンサ１００によってモニタされる実際の位置あるいはパラメータと比較する。信号２３５の入力センサデータを用いて、コントローラ３５は、理想的な所望の位置に対する各テストパターンの実際の位置を計算し、必要なら、コントローラ３５は、後続する印刷動作のためのノズル噴射シーケンスにおいて補償の補正を行う。比較部２３６は、データ許容判定部２４４に供給される結果信号２４２を生成する。データが許容できる場合には、許容判定部２４４はＹＥＳ信号２４５を、現在のノズル噴射パラメータを用いて印刷を開始できるようにする印刷ジョブ継続部２４６に送出する。
【００５９】
媒体１７０上のテストマークが所望の位置以外の位置で検出されたとき、あるいはパラメータが所望の範囲を越えるとき、許容判定部２４４は、ＮＯ信号２４８を、プリンタコントローラ３５のペンノズル噴射パラメータ調整部２５０に供給し、その後、調整部２５０は、ペンの位置合わせあるいはノズル噴射シーケンスの補正が必要とされるものと判定する。この調整部２５０による補正後、継続信号２５２を、印刷ジョブ継続部２４６に送出することができる。オプションとして、ノズル噴射調整を完了した後、調整部２５０は、モニタリングシステム２１０のオプションによるテストルーチンの繰返し部２５６に、繰返し信号２５４を送出する場合もある。信号２５４を受信すると、テスト繰返し部２５６は、テストルーチン開始部２１２に供給される新たな開始信号２５８を生成し、モニタリングシステム２１０を再度開始する。
【００６０】
この走査プロセスは、回折レンズ要素１６０によってスクランブル、すなわち拡散され、その後、フレネルレンズ１６５を通して屈折され、集束される光ビーム１８０を放射するために、青色ＬＥＤ１２０を活性化することを含む。屈折は、修正された光線１８２の大部分が、選択された対象の領域１７２に入るように、種々の量で行われる。選択された領域１７２上への光の衝突は、図７にビーム２０４として示され、アセンブリ１１０のＬＥＤレンズ要素１６０、１６５のオフアクシス位置に起因して、非球面の要素１６６の光軸から離れて反射される鏡面反射をともなう。選択された領域１７２からの大きく変調された拡散反射は、フォトダイオードレンズ１６６によって捕捉され、レンズ１６６は、光屈折部１６８と協働して、反射ビーム２００を、フォトダイオード１３０に供給される入力ビーム２０２へと集束する。上記のように、フォトダイオード１３０は増幅器部１３４を含み、その増幅器部がフォトセル１３２の出力を増幅し、その後、この増幅された出力信号を、導体１３６〜１３８を介して、解析のためにコントローラ３５に送出する。
【００６１】
図１０に示されるように、その後、コントローラ３５は、好適にはパルス列において青色ＬＥＤ１２０を付勢することにより提供される、データウインドウの間に各データ点を蓄積する。図１０では、曲線２６０および２６２は、従来のようにエンコーダストリップ４５をモニタすることにより位置の変化を検出することができる、キャリッジ４０上の位置決めエンコーダの遷移を表すような、チャネルＡ（「ＣＨＮＬ Ａ」）およびチャネルＢ（「ＣＨＮＬ Ｂ」）を示す。その際、チャネルＡおよびＢの方形波２６０および２６２は、図９の流れ図の入力信号２２２を含む。媒体の前進が走査されている場合には、チャネルＡおよびＢの方形波２６０および２６２は、媒体駆動モータ２７の動作によって印刷ゾーン２５を通って媒体を前進中の、媒体駆動ローラのための回転位置エンコーダの遷移を表す。代替として、モータ２７がステッパタイプのモータである場合、この入力はモータ２７からの階段出力として供給されることができる。ロータリ位置エンコーダは、媒体駆動コンポーネントの回転の角度を判定し、ロータリエンコーダ読取り装置がチャネルＡおよびＢの方形波２６０および２６２として示される入力を供給し、その際、合わせて、図９に示される信号２２４を含むことが好ましい。キャリッジあるいは媒体前進エンコーダのいずれかの状態が変化するとき、曲線２６０および２６２の垂直部分であるこれらの遷移は、曲線２６４として図１０に示される、エンコーダパルスあるいは割込み信号を生成するために組み合わせることができる。曲線２６４の０と１との間の各遷移は、センサ１００のためのデータ捕捉シーケンスを開始するための開始信号として機能することができる。
【００６２】
青色ＬＥＤ１２０の照明のタイミングは、曲線２６５として図１０に示されており、値０はＬＥＤのオフ状態を示し、値１はオン状態を示す。便宜上、曲線２６０〜２６５は、ＬＥＤ１２０に関して５０％デューティサイクルで照明することを示すように、すなわち、青色ＬＥＤ１２０はその時間の半分の間オン状態であり、残りの半分の時間ではオフ状態であるように描かれている。キャリッジ４０の走査、および印刷ゾーン２５を通過する媒体シート１７０の前進に応じて、１０〜５０％のような他のデューティサイクルが用いられ得ることは明らかである。５０％デューティサイクルで照明されるように青色ＬＥＤ１２０をパルス動作させることにより、背景のセクションで前述したような、フルタイムで点灯されたままになるＨＰ’００２およびＨＰ’０１４ＬＥＤを用いて得られる光度の概ね２倍の光度が得られる点で有利である。
【００６３】
図１０では、曲線２６６は、照明される領域１７２にインクを印刷されていないときのフォトダイオード１３０の出力を示しており、曲線２６６は、センサ１００が白色の普通紙に焦点を合わせていることを示す。したがって、信号２６６の最大振幅は１００％として示され、それは、テストプロセスにおいて用いられる特定の媒体１７０のタイプに対して、コントローラ３５に未処理（bare）の媒体のための反射輝度基準を与える。たとえば、茶褐色紙は白色紙より低い輝度を有し、フォトダイオード１３０に到達する光のレベルは小さくなるが、依然として、曲線２６６はなおもコントローラ３５によって１００％インクのない基準値と見なされるであろう。曲線２６８は、照明された領域１７２にシアンインク滴が現れたときの、シアンインクの反射率を示す。シアンインクは、インクがない媒体の曲線２６６と比較して、曲線２６８のレベルが小さく示されるように、白色の普通紙の約６０％の反射率を有する。
【００６４】
コントローラ３５がデータを収集するサイクルをモニタすることが、図１０の下側に示される。ここで、コントローラ３５がセンサ１００からの入力をモニタするデータ取得ウインドウ２７０は、立ち上がり時間２７２の後に開始する。この立ち上がり時間２７２は、ＬＥＤ１２０のパルスの開始時に開始し、用いられる特定のフォトダイオードに対する製造業者の仕様から得ることができるフォトダイオード１３０の既知の立ち上がり時間の後に終了する。ＬＥＤ１２０は、所望のパルス幅の持続時間のパルス２７４の間（「１」の値において）照明されたままであり、それは曲線２６５にも示されており、その後、ＬＥＤはターンオフされる（「０」の値）。立ち上がり時間２７２の終了と、青色ＬＥＤ１２０がターンオフされる時間との間の時間は、データ取得ウインドウ２７０を定義する。ＬＥＤ１２０をターンオフした後に、フォトダイオード１３０は安定化させる立ち下がり時間２７６を必要とするため、データ取得ウインドウ２７０の終了時にモニタリングサイクルはまだ終了しない。したがって、センサ１００の全サイクル時間２７８は、ＬＥＤ１２０のパルスの開始時に開始し、その後、フォトダイオード立ち下がり時間２７６の終了時に終了する。すなわち、全サイクル時間は、データ取得ウインドウ２７０の持続時間に、フォトダイオード１３０の応答のための立ち上がり時間２７２および立ち下がり時間２７６を加えた時間に等しい。このモニタリングサイクル２７８が終了すると、センサ１００は、曲線２６４によって示されるように、次のエンコーダ状態が変化するまで、休止状態になる。データ取得ウインドウ２７０の間に、コントローラ３５内のＡ／Ｄコンバータが使用可能にされ、導体１３６〜１３８を介して供給されるような、フォトダイオード１３０の出力信号を取得できるようにする。
【００６５】
図１０の曲線２６５によって示される、青色ＬＥＤ１２０のデューティサイクルは、キャリッジ４０が印刷ゾーン２５にわたって走査されている間に、所望の順方向電流、すなわち照明レベル、およびキャリッジ４０が走査される速度、あるいは媒体１７０が前進する速度に依存する。媒体前進およびキャリッジの速度は、所望の順方向電流を与えたときの、許容可能なパルス幅持続時間を要求する。パルス幅とダイオード電流との関係は、ＬＥＤ製造業者によって指定される、用いられる特定のダイオードの熱特性に依存する。青色ＬＥＤ１２０の空間サンプリングおよび熱制御の制約を維持するために、全ての走査が、キャリッジ４０あるいは媒体駆動モータ２７の指定された一定の速度で行われることが好ましいが、他のモニタリング実施形態では、走査中に可変あるいは加速する速度を用いることができることは明らかである。
【００６６】
他の印刷パラメータを、単色光センサ１００によってモニタし、図９に示される方法２１０を用いて、コントローラ３５によって調整することもできる。たとえば、同じサンプリング方法を用いて、単色センサ１００は、カラーバランスを判定し、それを用いて、各プリントヘッド７０〜７６のためのターンオンエネルギーを最適化することもできる。たとえば、カラーバランスを調整するために、各主要なインクの領域がそれぞれ印刷されるか、あるいはインク滴を重ね合わせた複合物が印刷される場合がある。３つ全色のインクを用いる、灰色の印刷領域が、そのようなカラーバランステストパターンに適している場合もある。図９のルックアップテーブル２４０に格納されるような、印刷された色からのＬＥＤ波長の予想される反射率を用いて、比較部２３６において、この予想される反射率を測定された反射率と比較することにより、特定の色の印刷の輝度を判定し、図９のステップ２５０において所望のレベルまでコントローラ３５によって調整することができる。
【００６７】
プリントヘッド７０〜７６のノズルのターンオンエネルギーを測定するために、各プリントヘッド７０〜７６の噴射抵抗に適用される種々のエネルギー量を用いて、図９のステップ２１６において、印刷テストパターンのスワスを形成することができる。噴射エネルギーが特定の閾値未満に降下すると、プリントヘッドノズルのいくつかは、機能するのを中止し、媒体上にイメージを印刷しないようになるものもあるであろう。インク滴が印刷されたエネルギーと、インク滴が媒体１７０上に現れなくなった場所とをモニタすることにより、ステップ２５０において、コントローラ３５は、この閾値より高い制限された量だけ各ノズルのためのターンオンエネルギーを調整し、印刷を行うのに必要な最小限のエネルギー量だけを各抵抗に加えるようにする。過剰な電力で抵抗を過度に駆動しないことにより、印刷品質に関して何も犠牲を払うことなく、抵抗の寿命が最大になる。
【００６８】
単色光センサ１００の実装は最近、より競争的な家庭用インクジェットプリンタ市場のために実現可能になってきた。上記の背景のセクションで述べたように、歴史的には、青色ＬＥＤは弱い照明装置であり、より明るい青色ＬＥＤは利用可能であったが、家庭での使用向けに設計されたインクジェットプリンタに用いるには法外に値段が高かった。最近、この価格の状況が変わり、明るい青色ＬＥＤが、いくつかの製造業者から購入できるようになった。この利用可能性が増大したことにより、市場内の競争がこれらの明るい青色ＬＥＤの価格を急速に押し下げており、ある時点では、２ヶ月以上の期間にわたって５０％の価格の下落が生じた。したがって、これらのより明るい青色ＬＥＤを利用することは、現時点では、初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサを用いる、少量の最上位製品について検討する領域に入っている。単色光センサ１００の出現は、ＨＰ’００２センサの緑色ＬＥＤを排除し、現時点で実現可能な家庭用インクジェットプリンタにおいて光センサを使用できるようにする。さらに、図１０に関して上述したような、青色ＬＥＤのパルス動作を用いることにより、１つの青色ＬＥＤ１２０を駆動するこの固有の態様は、走査中にＬＥＤが常に点灯状態であった、より初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサを用いて可能な出力の２〜３倍までセンサ１００の光出力をさらに増加させている。
【００６９】
図１１は、種々の主なインク、黒色、シアン、マゼンタおよび黄色の波長、ならびに白色の紙媒体１７０の波長によるスペクトル反射率および吸光度のグラフである。図１１では、これらの反射率および吸光度のトレースは、白の媒体曲線２８０、シアン曲線２８２、マゼンタ曲線２８４、黄色曲線２８６および黒色曲線２８８として示される。従来、緑色ＬＥＤは、図１１の線２８９で示されるように、概ね５６５ｎｍの波長で発光した。青色ＬＥＤ１２０は、図１１の垂直線２９０で示されるように、概ね４７０ｎｍのピーク波長で発光する。示される４７０ｎｍ位置で測定することにより、各インクトレース２８２〜２８８と、媒体トレース２８０との間の分離が可能になる。実際には、４３０ｎｍピーク波長と５００ｎｍピーク波長との間のあらゆる場所をモニタすることにより、単色センサ１００を用いてモニタするのを楽にするため、完全で、適切な曲線分離が提供される。
【００７０】
図１１を検討する前に、この時点でいくつかの用語を定義することが有用であろう。
【００７１】
「放射輝度」は、Ｗ／ｓｒ−ｃｍ2（ワット／ステラジアン−平方センチメートル）で表される制限されたサイズの光源によって放射される能力の尺度である。
【００７２】
「伝送率（transmission）」は、パーセントで表される、元の物体の放射輝度に対するレンズ画像の放射輝度の比に関する、レンズを通過する能力の尺度である。
【００７３】
「透過率」は、空間的に重み付けされた伝送率であり、レンズを通って進む、たとえばビーム１８２の透過される空間反射率の、入射する空間反射率、たとえはビーム１８０（図７）に対する比である。
【００７４】
「鏡面反射」は、光が媒体に衝突する角度、すなわち入射角度に等しい角度で媒体から反射する入射光の部分である。
【００７５】
「反射率」は、パーセントで表された、入射光に対する鏡面反射の比である。
【００７６】
「吸光度」は、反射率の逆であり、入射光に関して、入射光から鏡面反射を引いた差の比としてパーセントで表される、物体によって反射されずに、吸収される光の量である。
【００７７】
「拡散反射」は、反射率の角度でのみ最も高い輝度を有する鏡面反射率とは反対に、視野角に関して、より高い、あるいは低い輝度で媒体１７０の表面から散乱される入射光の部分である。
【００７８】
「屈折」は、種々の物質内を通過することにより、波の部分の速度を変調することによって達成される伝搬する波の偏向である。
【００７９】
「屈折率」は、ガラス、水晶、水のような特定の媒体内の光の速度に対する空気内の光の速度の比である。
【００８０】
「分散」は、光の波長の変化にともなう、屈折率の変化である。
【００８１】
単色光センサ１００を用いる、検出システム２１０を発展させる際の１つの重要な認識は、減法混色系を用いる場合、シアンインクが、印刷される紙のスペクトル反射率を決して達成しないことであった。シアン、黄色、マゼンタの色を用いて印刷することは、テレビおよびコンピュータ画面上のカラーイメージを生成するために用いられるような、「加法」系と見なされる赤色、緑色および青色の組み合わせとは反対に、「減法」混色系と見なされる。図１１に見られるように、黄色曲線２８６は、線２８９のすぐ右側にある媒体曲線２８０の反射率に接近するのに対して、マゼンタ曲線２８４は、６５０ｎｍの波長交差点付近の媒体曲線２８０に接近する。シアン曲線２８２は、約６０％反射率のレベルにある約４６０ｎｍでピークに達し、それは、その点の媒体曲線２８０の反射率よりはるかに低い。シアンインクは、２つの理由により、媒体１７０のスペクトル反射率に到達しないであろう。
【００８２】
第１に、大部分の紙は、紫外線（ｕＶ）周囲光を吸収し、その後、わずかに長い青色波長で、この光を紙から蛍光発光することにより、紙をより白く見せる紫外線蛍光化合物でコーティングされる。紙は、周囲あるいは室内光の青色スペクトルに露出しても蛍光発光しないので、シアンインクが完全な透過率を有していたとしても、インクの明らかな反射率は決して１００％に到達しないであろう。この紙媒体１７０の蛍光発光特性に起因する差は、以下にさらに説明されるような、コントローラ３５によって用いられる検出信号を含む。
【００８３】
第２に、シアン染料のピーク透過率は典型的には、黄色あるいはマゼンタ染料を有するインクより低く、図１１の曲線２８２から明らかなように、この透過率は決して８０％を越えない。この所望のスペクトルの緑色範囲までの、より長い波長の光を容易に吸収する現時点で購入できる染料化合物は、この青色透過範囲内の光であっても吸収し続ける傾向がある。したがって、青色透過率を増加させるために、染料化合物を調整する結果、たとえば、図１１のグラフのシアン曲線２８２の５６０〜７５０ｎｍ部分に示されるように、長い波長の吸光度がそれに応じて減少する。それゆえ、染料の化学的な性質に固有の、未処理の媒体の反射率とシアンインク反射率との間の差が常に存在する。この反射率の差は、単色光センサ１００によって利用されるものである。
【００８４】
従来、５６５ｎｍの波長で発光する緑色ＬＥＤを利用することにより、その最小反射率（図１１の左側の目盛りを参照。図１１の右側の目盛りによって示されるように、それはその最大吸光度である）でシアンおよびマゼンタを検出することができた。黄色反射率は、この緑色ＬＥＤ波長において白色紙の反射率に近似したので、５６５ｎｍ波長における黄色の検出は、問題になることが立証された。この問題は、予め印刷された黄色テスト帯上にマゼンタインクを印刷することにより対処され、異なる結果は、上記の背景のセクションで説明されたように、用いられる媒体のタイプに依存していた。
【００８５】
この黄色インク検出の問題は、青色ＬＥＤ１２０の４７０ｎｍピーク波長で照明されるときに、媒体およびインク滴をモニタすることにより回避される。なぜなら、コントローラ３５によって用いられる信号が、媒体１７０の吸光度に対するこれらのインクの吸光度であるためである。実際には、黄色インクは４３０ｎｍピーク波長と５００ｎｍピーク波長との間で容易に検出することができる。図１１から明らかなように、青色ＬＥＤ１２０の４７０ｎｍ波長では、インク曲線２８２〜２８８はそれぞれ、互いからの大きさで分離される。例示される青色ＬＥＤは４７０ｎｍ波長を放射するが、この値は、例示のためにだけに説明されており、他の波長の単色照明を用いて、インク曲線２８２〜２８８の十分な分離があるグラフ上の任意の他の点を利用して、紫外線あるいは赤外線波長を含む、種々の色の間を検出および差別化することもできることは明らかである。例示される実施形態では、シアンインクの吸光度はシアン信号２９２を生成し、その信号は、４７０ｎｍ波長で照明される際に、シアンインクの吸光度と媒体の吸光度との間の差である。同様に、マゼンタインク信号２９４、黄色インク信号２９６および黒色インク信号２９８はそれぞれ、青色ＬＥＤ１２０によって４７０ｎｍにおいて照明される際に、これらの各インクの吸光度と媒体１７０の吸光度との間の差として生成される。したがって、シアンインク信号２９２は約３０％の差であり、マゼンタインク信号２９４は約７０％、黄色インク信号２９６は約８０％、黒色インク信号は約９０％の差である。
【００８６】
別の利点として、位置１７２（図７）の輝度と、コントローラ３５に送出される結果として生じる信号内の雑音源との間に相互関係がある。全ての他の要因が等しい場合、フォトダイオード１３０によって生成される雑音は、青色ＬＥＤのパルス周波数のみの関数であり、その際、雑音は信号周波数の平方根だけ増加する。しかしながら、輝度が増加しても、雑音は増加しない。ＬＥＤ１２０のパルス動作は、ビーム１８０の輝度、および信号対雑音比を増加するための効率的な方法である。雑音はパルス動作周波数の増加とともに増加することになるが、信号のレベルは、より大きい速度で増加する。約１〜４ｋＨｚのような適度なパルス動作周波数では、より大きな信号に関する利点が、雑音が増加する欠点より大きく勝っている。したがって、このＬＥＤ１２０で媒体を照明するためのパルス駆動方式、および図９および図１０に関して上で例示されたデータサンプリングルーチンは、ユーザの介入なしに、プリンタ２０によって自動的に媒体上のインク滴の配置を効率的、かつ経済的にモニタできるようにする。
【００８７】
初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサ（図１２参照）に必要とされる緑色ＬＥＤを排除することにより、単色光センサ１００のために、ユニット当たり４６〜６５セントだけ、センサの直接的な材料費が低減される点で有利である。さらに、緑色ＬＥＤを排除することにより、センサパッケージは、ＨＰ’００２センサに比べて、約３０％だけサイズが縮小される点で有利である。単色光センサ１００のサイズおよび重量を低減することにより、走査および印刷中にキャリッジ４０によって支持される負荷が軽減される点で有利である。さらに、初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサにおいて用いられた緑色ＬＥＤを排除することにより、コントローラ３５とセンサ１００との間に必要とされるケーブルの引回しが少なくなる。さらに、青色ＬＥＤ１２０を、全走査パスの間、オンにしておくのではなく、パルス動作させることにより、より大きな入力信号レベルをフォトダイオード１３０に供給し、それにより、初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサでもって可能であった設計マージンより大きなマージンで、より簡単に信号処理を行うことができる点で有利である。最後に、単色光センサ１００の組み立ては、必要とされる部品点数が少ないために、初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサより簡単であり、また緑色ＬＥＤを排除することにより、青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤとを、不注意によってセンサパッケージ内の誤った位置に取り付けてしまう組み立てミスの可能性も排除される。
【００８８】
青色ＬＥＤをパルス動作させることにより輝度を増加させる場合、ＨＰ’００２センサにおいて用いられる初期の青色ＬＥＤによって生成される１５ｍｃｄの輝度に比べて、青色ＬＥＤ１２０を用いると、約３６００ｍｃｄまでの輝度が得られる。このように単色光センサ１００の輝度を増加する場合、１００×増幅器、出力信号のＡＣカップリング、および１０ビットＡ／Ｄコンバータのような、初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサにおいて用いられた信号を強化させる技術は、単色光センサ１００では全て排除されるわけではない。実際には、センサ１００は、Ａ／Ｄコンバータに直接結合される場合があり、Ａ／Ｄコンバータはプリンタコントローラ３５内に設けられる特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部を占めることが好ましい。さらに、センサ１００とコントローラ３５との間で多重化信号転送方式を実施することにより、Ａ／ＤコンバータおよびＡＳＩＣのコストがさらに低減される。
【００８９】
要素１６０を構成する際に、かつオプションでレンズアセンブリ１１０の要素１６８において、回折レンズ技術を用いることにより、センサ１００の光学パッケージの全体的なサイズが低減される点で有利である。さらに、ケーシング１０２およびカバー１０４のパッケージサイズの縮小は、緑色ＬＥＤを排除し、単色光センサ１００を、いずれも上記の背景のセクションにおいて説明された、ＨＰ’００２センサ（図１２参照）のサイズの概ね３０％、ＨＰ’０１４センサのサイズの概ね７０％にすることにより得られる。
【００９０】
さらに、単色光センサ１００を使用することにより、上記の背景のセクションで説明されたＨＰ’０１４センサを用いて実行されたように、いくつかのインクの場所を判定するために、インクを混合して用いることが回避される。ここでは、ドット位置の検出は、用いられる媒体のタイプに依存しない。なぜなら、単色光センサ１００は、上質の光沢写真紙、茶褐色紙、あるいはその間の任意のタイプの媒体に滴下されるかにかかわらず、インク滴の位置を正確に記録するためである。これは、単色光センサ１００が、主な色、すなわち黒色、シアン、マゼンタおよび黄色の各基本スペクトル特性を検出するために可能である。
【００９１】
さらに、デューティサイクル中にＬＥＤ１００をパルス動作させることにより、青色ＬＥＤは、図１０に示されるＬＥＤオン時間２７４中に、より高い電流レベルで駆動されることができ、その後、曲線２６６のパルス間の残り時間の間、冷却させることができる。したがって、全周期に対するある期間にわたる平均電流はＤＣ値と同じであるが、オン時間２７４中のピーク電流は、ＬＥＤ１２０がパルス動作するとき、より高いピーク照明に導く。したがって、青色ＬＥＤ１２０のパルス動作は、より経済的なＬＥＤを用いて、より明るい照明を得ることができ、その結果、印刷品質を犠牲にすることなく、エネルギーが節約され、材料費が低減される。それらの全てが消費者のためになる。
【００９２】
基本的な媒体タイプ判定システム
図１３は、図２〜図９のいずれかの単色光センサ１００とともに用いられ得る、本発明により構成される好適な基本媒体タイプ判定システム（４００）の一形態を流れ図として示す。この媒体タイプ判定方法４００の最初のステップは、媒体取込みルーチン４０２を開始することからなり、そこにおいて、媒体の新たなシートが、媒体ハンドリングシステム２４によって給紙トレイ２６から取り込まれる。その後、この媒体の新たなシートは、ステップ４０４において印刷ゾーンに移動する。媒体取込みルーチンが終了した後、光センサ１００の青色ＬＥＤ１２０が点灯され、ステップ４０５において、この照明が調整されて、約５Ｖのアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータの飽和レベル付近まで、媒体の印刷されていない部分から受信される信号をもたらす。
【００９３】
上述のように、このＡ／Ｄコンバータはコントローラ３５の内部にあり、データ取得ウインドウ２７０（図１０）間に、このＡ／Ｄコンバータは使用可能にされ、フォトダイオード１３０の出力信号を取得できるようになる。一旦、走査ステップ４０６においてＬＥＤ１２０の照明が調整されたなら、光センサ１００が、キャリッジ４０によって媒体を端から端まで走査し、反射率データ点を収集し、進路に沿った全ての位置エンコーダの遷移においてこれらのデータ点を記録することが好ましい。この位置情報は、光エンコーダストリップ４５（図１）を用いることにより取得される。したがって、走査および収集ステップ４０６において生成されるデータは、位置データおよび対応する反射率データの両方からなり、反射率および位置がカウントされる。たとえば、反射率の場合、１２ビット、すなわち４０９６カウントに等しい２１２が、Ａ／Ｄコンバータの０〜５Ｖ範囲にわたって同等に分配される。したがって、各カウントは５／４０９６、すなわち１．２ｍＶに等しい。光（媒体からの反射率）はＬＶＣ（光／電圧コンバータ）によって捕捉され、出力として、アナログ／デジタルコンバータによって、カウント数で表されるデジタル信号に変換されるアナログ電圧信号を与える。媒体（たとえば、紙）上の位置も、例示される実施形態では、エンコーダのインチ（２．５４ｃｍ）当たりの６００の直交遷移から導出されるカウント値で表されるが、インチ当たり他の遷移、あるいはいくつかの他の線形測定値、たとえばセンチメートル当たりの遷移が用いられ得ることは、当業者には明らかであろう。したがって、例示的な実施形態の１２００の位置カウントは、走査の開始から１２００／６００位置カウント、すなわち２．０インチ（５．０８ｃｍ）の紙あるいは他の媒体上に位置に変換される。ステップ４０８において、媒体は数回走査され、その際、データは全ての点に対して平均されることが好ましい。典型的には、信頼性のある１組の平均データ点を生成するには、媒体を横切る１〜３回の走査で十分である。走査および収集ステップ４０６の間に、光センサ１００の視界が媒体上に置かれ、媒体は用紙位置の上側に置かれる。透明媒体の上側にわたってテープヘッダを有する、ヒューレットパッカード社によって提供される透明媒体の場合、用紙位置の上側では、これは、テープヘッダがセンサ１００によって走査されていることを暗示する。
【００９４】
走査および収集ステップ４０６の間に用いられるＡ／Ｄ変換は、エンコーダストリップ４５の各状態遷移においてトリガされるので、サンプリングレートは空間的な特性を有し、典型的には、例示されるプリンタ２０においてインチ当たり６００サンプルで行われる。走査中に、キャリッジ速度は、毎秒５．０８〜７６．２ｃｍ（２〜３０インチ）であることが好ましい。その後、ステップ４０６の間に収集されたデータは、プリンタコントローラ３５に格納され、典型的には０〜５Ｖ入力の範囲であり、９ビット分解能を有する。走査の終了時に、データ取得ハードウエアが、コントローラ３５に、データ収集が終了したことを通知し、その後、データ点４０８を平均するステップが実行され得る。
【００９５】
その後、媒体タイプ判定システム４００は、空間周波数媒体識別ルーチン４１０を実行し、走査されている媒体シートが、ヘッダテープのない透明媒体か、写真品質媒体か、ヘッダテープのある透明媒体か、普通紙かを区別する。空間周波数媒体識別ルーチン４１０の最初のステップはステップ４１２であり、ステップ４０６において記録されたデータの離散した各空間周波数成分の大きさおよび位相の両方を判定するために、全てのデータ点においてフーリエ変換が実行される。プリンタ２０のための例示される実施形態では、データ記録は４０００サンプルからなり、フーリエ成分が０〜４０００の範囲に入るようにする。最初に分類される成分の大きさは、データの直流（ＤＣ）レベルである。
【００９６】
テープヘッダのない透明媒体が検査されている場合には、このデータのＤＣレベルは低いであろう。図１４は、調査された一群の普通紙に関する反射率のＤＣレベルのグラフ４１４であり、略語の一覧が以下の表１に示される。また図１４には、棒４１６によって示されるような、「ＴＡＰＥ」を付されたヘッダテープのある透明媒体の反射率のＤＣレベルと、グラフ４１４内の棒４１８によって示されるような、「ＴＲＡＮ」を付されたテープヘッダなしの透明媒体の反射率のＤＣレベルも示される。
【００９７】
【表１】
【００９８】
図１４のＤＣレベル反射率グラフには、グラフ４１４においてそれぞれ棒４２０および４２２によって示されるような、ＧＯＳＳＩＭＥＲ＃１およびＧＯＳＳＩＭＥＲ＃２を付された２つのタイプのＧｏｓｓｉｍｅｒフォト紙も含まれる。グラフ４１４内の残りの棒は、種々のタイプの普通紙を示しており、その棒４２４は、表１に示されるような、「ＭＯＤＯ」を付されたＭｏＤｏ ＤａｔａＣｏｐｙ普通紙媒体のために用いられる。グラフ４１４の精査から、棒４１８においてテープヘッダなしの透明媒体を通過する低レベルの光が、他のタイプの媒体の反射率値の残りの値から容易に区別可能であり、その理由は、光が光センサ１３０に反射して戻されるのではなく、透明媒体を通過するためである。したがって、ステップ４２６では、反射率データのＤＣレベルに基づいて判定が行われ、反射率が２００カウントより低い場合には、コントローラ３５にテープなし透明媒体の信号４３０を提供するためにＹＥＳ信号４２８が生成され、その後、コントローラ３５はそれに応じて、透明媒体のための印刷ルーチンを調整する。そうではなく、収集されるデータのＤＣレベルが２００カウントより大きい場合には、ＮＯ信号４３２が生成され、印刷ゾーン内に、他のどのタイプの媒体が存在するかを判定するために、さらに調査が行われる。フーリエスペクトル値は、媒体がテープなしの通常の透明媒体であるか否かを判定することを必要としないので、反射率データを比較するステップ４２６は、フーリエ変換ステップ４１２の前に実行することもできることに留意されたい。
【００９９】
そのため、媒体がテープヘッダなしの透明媒体でない場合には、媒体が写真品質媒体であるか否かの判定が行われる。この判定を行うために、普通紙、ここでは図１６に示されるＭｏＤｏ ＤａｔａＣｏｐｙブランドの普通紙に関するフーリエスペクトル成分グラフ４３６とともに、図１５に示されるような、フーリエスペクトル成分グラフ４３４が用いられる。この解析の説明に入っていく前に、これらのグラフ（および図１８のグラフ）の横軸に沿った空間周波数ラベルの単位を説明するのが妥当である。空間周波数成分は、図１３の走査媒体ステップ４０６において収集される走査データにおいて生じるサイクル数である。ここで示される例の場合、データサンプルの長さは４０００サンプルになるように選択された。上述のように、例示される実施形態では、データは、センサ１００の動きに関してインチ当たり６００サンプルでサンプリングされる。それゆえ、走査データの長さ内で３０サイクルを終了する空間周波数は、以下の式にしたがって見出される等価な空間周波数を有するであろう。
【０１００】
【数１】
（（３０サイクル）×（６００サンプル／インチ））／（４０００サンプル）＝４．５サイクル／インチ
例示される実施形態では、４０００サンプルのデータ走査は、以下の式から、ここで用いられる走査距離である媒体にわたる１６．８ｃｍ（６．６インチ）の横断に等価である。
【０１０１】
【数２】
（４０００サンプル）／（６００サンプル／インチ）＝１６．８ｃｍ（６．６インチ）。
【０１０２】
グラフ４３４と４３６との比較から、カウントｎ＝８より上のスペクトル成分の大きさは、グラフ４３４のフォト媒体の場合より、グラフ４３６の普通紙スペクトルにおいて著しく大きいことがわかる。したがって、ステップ４３８では、８〜３０からのスペクトル成分が加算され、比較ステップ４４８において、その判定によって、成分８〜３０の和が、ある値、ここでは２５の値より小さい場合には、ＹＥＳ信号４５０が生成される。ＹＥＳ信号に応答して、ステップ４５２は、印刷ルーチンがフォト媒体に対応するように調整されるように、コントローラ３５に与えられる信号を生成する。図１５および図１６では、８より小さい（ｎ＜８）カウントを有する成分のいくつかが、グラフ４３４および４３６において示される最大値より大きい周波数の大きさを有するが、それらはこの特定の調査の対象ではなく、その厳密な値はこの説明には無関係であることに留意されたい。
【０１０３】
４３４および４３６のようなフーリエスペクトル成分グラフは、調査中の種々の媒体タイプの全ての場合に構成され得る。図１７は、普通紙およびフォト媒体の種々の各タイプの場合の成分８〜３０の大きさの和のグラフ４４０を示す。ここでは、棒４４２および４４４によって示される合計された成分を有するＧＯＳＳＩＭＥＲ＃１およびＧＯＳＳＩＭＥＲ＃２フォト媒体を参照する。フォト媒体の加算された成分４４２および４４４の大きさは、ＭｏＤｏ ＤａｔａＣｏｐｙ媒体の場合の棒４４６を含む残りの普通紙媒体のうちの任意の媒体に関する棒より非常に小さいことは明らかである。したがって、図１３の流れ図に戻ると、加算成分ステップ４３８に応答して、比較ステップ４４８では、成分８〜３０の和の大きさが比較され、２５の値より小さい場合には、ＹＥＳ信号４５０が生成される。
【０１０４】
しかしながら、印刷ゾーン２５内の媒体がフォト媒体でない場合には、決定ステップ４４８はＮＯ信号４５４を生成し、その媒体がヘッダテープなしの透明媒体およびフォト媒体ではないものと判定され、その後、媒体がヘッダテープありの透明媒体であるか、または普通紙であるかの判定が残される。図１８は、テープヘッダ付きの透明媒体の場合のフーリエスペクトル成分のグラフ４５５であり、テープヘッダ４５６はグラフの下側に示されており、開始点４６４および終了点４６６も示される。走査の期間にわたって、遭遇する３つのＨＰロゴ４５８、および概ね１７個の方向の矢印４６０が存在し、ユーザがどのようにプリンタ内にその媒体を挿入するかを示す。これらのロゴおよび矢印は、グラフ４５５の解析からわかるように、スペクトル内の媒体シグネチャを形成する。グラフ４５５を精査することからわかるように、第３番目の成分４６８および第１７番目の成分４７０は、図１６のグラフ４３６における第３番目の成分４７２および第１７番目の成分４７４それぞれの普通紙スペクトルの成分より著しく大きい（図１８のグラフ４５５における縦軸の目盛りは寸断されており、第３番目の成分４６８の大きさは８００を越える値であることに留意されたい）。データ点が平均されるステップ４０８において補償されるが、走査開始時の位置決め誤差に起因して、グラフ４５５の第１６番目の成分４７６および第１８番目の成分４７８はそれぞれ、グラフ４３６の普通紙の場合の第１６番目の成分４８０および第１８番目の成分４８２より著しく大きい。結果として、第１７番目および第１８番目の成分も、この固有の周波数シグネチャ内に含まれる。
【０１０５】
図１３の流れ図４００に戻ると、ステップ４８４では、第３番目、第１６番目、第１７番目および第１８番目のスペクトル成分の大きさが加算され、これらの結果的な和が図１９のグラフ４８５に示される。テープの場合の和が棒４８６として示されており、ＭｏＤｏ ＤａｔａＣｏｐｙ普通紙の場合の棒４８８のような種々の普通紙より非常に大きな大きさを有することが明らかである。したがって、ステップ４９０において、ステップ４８４によって実行される周波数副成分３、１６、１７、１８の和が１３００より大きいか否かを決定するための判定が行われ、大きい場合には、その媒体がテープヘッダ付きの透明媒体であることを示すためにＹＥＳ信号４９２が供給され、その後ステップ４９４において、この情報は、後続の処理および印刷ルーチンの調整のためにプリンタコントローラ３５に転送される。しかしながら、ステップ４９０による判定が、その和が１３００より小さいことを示す場合には、ＮＯ信号４９６が生成され、その後、判定ブロック４９８に送出され、プリンタ内に普通紙媒体が存在することを示し、デフォルトの普通紙印刷モードがコントローラ３５によって用いられる。
【０１０６】
高性能媒体判定システム
図２０は、本発明にしたがって構成される、好適な高性能媒体タイプ判定システム５００の一形態を流れ図として示す。この高性能媒体判定システム５００の説明において、最初に図２０に関して、システム動作の概要が説明され、その後図２１〜図２４に関して、プリンタ２０に設置され得る好適な光媒体タイプ検出センサが説明される。次に図２５〜図２８に関して、判定システム５００のいくつかの全体的な部分が説明され、その後、図２９〜図３２に関して、判定方法の核心が詳細に説明される。方法を説明した後に、図３３〜図３８を用いて、図２９〜図３２の判定ルーチンにおいて、図２１の媒体センサが如何に用いられるかを説明し、その後、図３９〜図５１に関して、いくつかの異なる調査された媒体タイプの例が図示される。最後に、図５２〜図５５において、媒体タイプ判定センサによって収集される光の空間周波数が調査され、システム５００が、どの媒体タイプがプリンタ２０の印刷ゾーン２５に入力されているかを如何に判定するかを示す。
【０１０７】
１．システム概要
図２０に戻ると、高性能媒体判定システム５００の概要が、最初に生データ収集ステップ５０２を有するものとして示される。生データを収集した後、データ操作ルーチン５０４が実行され、ステップ５０２において収集されたデータをさらに解析するのに適したフォーマットにする。データ操作ステップの後、主要カテゴリー判定ステップ５０６および特定タイプ判定ステップ５０８が行われる。主要および特定タイプ判定ステップ５０６および５０８は、図２９〜図３２に関して記載されるように組み合わせられる。たとえば、一旦、主要カテゴリー判定が、たとえば、プレミアム紙媒体に対して行われたなら、どの特定タイプのプレミアム紙が用いられるかに関する判定がさらに行われ得る。しかしながら、プレミアム紙のための主要カテゴリー判定ステップに到達するために、そのルーチンは最初に、媒体が透明媒体、グロッシー仕上げフォト媒体、マット仕上げフォト媒体、あるいは普通紙媒体である可能性を捨てていなければならない。その方法によって、ステップ５０８において特定タイプの判定が行われた後に、検証ステップ５１０が実行され、正確な特定媒体判定が行われていることを保証する。検証ステップ５１０の後、判定システム５００は、印刷モード選択ステップ５１２を有し、それにより、その印刷モードと、印刷ゾーン２５に入力される特定の媒体タイプとの相関をとる。印刷モードステップ５１２の選択に応答して、その後システムは、印刷ステップ５１４で終了し、印刷命令がプリントヘッド７０〜７６に送出され、ステップ５１２において選択された印刷モードにしたがってイメージを印刷する。
【０１０８】
２．媒体センサ構成
図２１は、本発明にしたがって構成される光媒体タイプ判定センサあるいは「媒体センサ」５１５の一形態を示す。媒体センサ５１５のコンポーネントの大部分は、上記の図７の単色光センサ１００に関して説明されたように構成することができ、それゆえ同じ識別番号が用いられている。媒体センサ５１５と単色光センサ１００との間の主な違いの１つは、鏡面反射率光ビーム２００’を受光する第２のフォトダイオード１３０’の追加である。単色光センサ１００の場合に、上記の図７の鏡面反射率光ビーム２０４に関して説明されたように、鏡面反射率光ビーム２００’およびビーム２０４は、「入射角は反射角に等しい」というよく知られている光学の原理にしたがって、入力する光ビーム１８２が媒体に衝突するのと同じ角度で媒体１７０から反射される。例示される実施形態では、入射角および反射角は、概ね５５°に選択される。この到来する鏡面反射率ビーム１８５’に対応するために、修正されたレンズアセンブリ１１０’が用いられる。図２２〜図２４を参照すると、例示的な修正されたレンズアセンブリ１１０’は、上記のレンズ要素１６５および１６０（図８参照）に関して説明されたように構成され得る、入力フレネルレンズ１６５’と、出力屈折レンズ要素１６０’とを含む第３のレンズ要素を有する。アセンブリ１１０’およびアセンブリ１１０と同じ動作を提供するために、他のタイプのレンズアセンブリを用いることができることは、当業者には明らかであろう。たとえば、第３のレンズ要素のアセンブリ１１０’は、非球面の屈折入力レンズと、非球面の屈折出力レンズあるいは出力マイクロフレネルレンズとを用いて構成され得る。
【０１０９】
さらに、単色光センサ１００のコンポーネント以外に、媒体センサ５１５には、屈折レンズ要素１６０’および１６８のそれぞれ上側に配置される２つのフィルタ要素５１６および５１８が加わる。これらのフィルタ５１６および５１８は、１つの部品として構成され得るが、例示的な実施形態では、２つの独立したフィルタが示される。フィルタ５１６および５１８は、青色通過領域を有し、３６０〜５１０ｎｍの波長を有する低波長の青紫色ＬＥＤ光は、フィルタ５１６および５１８内を自由に通過するが、他の光源からの他の波長の光は遮断される。フィルタ要素５１６および５１８は、当業者にはよく知られているように、従来の薄膜堆積技術を用いて、１ｍｍ厚の二酸化シリコン（ガラス）から構成されることが好ましい。
【０１１０】
センサ１００と５１５との間の別の主な違いは、媒体センサ５１５が、単色光センサの青色ＬＥＤ１２０よりも淡い、紫色を多く含む青色光を発光する青紫色ＬＥＤ５２０を有することである。青紫色ＬＥＤ５２０は約４２８ｎｍのピーク波長と、４６４ｎｍの主波長とを有し、約４７０ｎｍのピーク波長を有する、青色ＬＥＤより多くの紫色出力を生成する。媒体センサ５１５の照明成分をこのように変更したいくつかの理由は、検出システム５００の機構の詳細が説明される、詳細な説明のセクションの終わり近くで説明される。
【０１１１】
単色光センサ１００のコンポーネント以外に媒体センサ５１５にさらに加わるのは、視野絞り５２２および５２４のような、２つの視界制御要素である。視野絞り５２２および５２４、ならびにフィルタ５１６および５１８は、センサ５１５のベース部１０２’の種々の部分によって適所に保持され、視野絞り５２２および５２４は、ベース部１０２’の一部と一体的に成形されることが好ましい。視野絞り５２２および５２４は、フォトダイオード１３０’および１３０の入力レンズ１３５’および１３５の先端に対して概ね接線方向に配置されることが好ましい。例示される実施形態では、視野絞り５２２、５２４はそれぞれ視界開口部あるいはウインドウ５２６および５２８を画定する。視野絞りウインドウ５２６および５２８のサイズおよび向きの詳細は、以下の図３６に関して説明される。
【０１１２】
３．生データ収集ルーチン
ここまでで媒体センサ５１５の構成が理解されたが、以下に、生データ収集ルーチン５０２に関してその利用法が説明され、それが図２５に詳細に示される。ルーチン５０２の最初のステップ５３０では、青紫色ＬＥＤ５２０がターンオンされ、ＬＥＤ５２０の輝度が調整される。ステップ５３０の後、走査ステップ５３２では、プリントヘッドキャリッジ４０が、走査軸３８と平行に、印刷ゾーン２５にわたって媒体センサ５１５を搬送する。走査ステップ５３２の間に、媒体表面が空間的にサンプリングされ、キャリッジ光エンコーダがエンコーダストリップ４５に沿ってマーキングを読み取る際に状態が変化する度に、拡散反射された光成分２００と、鏡面反射された光成分２００’との両方が収集される。これらの拡散および鏡面反射率値は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）カウントとして格納され、媒体に沿った各エンコーダ位置における反射率のための１組の値を生成する。実施形態によっては、媒体を何度も走査し、そのデータセットを生成し、かつ平均することが望ましい場合もあるが、典型的には、良好な結果を生成するために媒体を走査する必要があるのは一度だけである。
【０１１３】
この走査ステップ５３２の間に、媒体のシート１７０は、「用紙の上端」位置において媒体センサ５１５の下側に配置される。図１８に示されるように、テープヘッダ４５６を有するＨＰ透明媒体の場合、この時点でテープが媒体の底面に沿って配置される場合であっても、テープ４５６は視界内に入る。実際には、テープヘッダ４５６が、センサ５１５から、かつ基本媒体タイプ判定方法４００（図１３）のセンサ１００から離れて面している場合であっても、テープヘッダ４５６の上側にあるマーキング４５８および４６０は、センサ１００および５１５の両方から視認可能であり、それを用いて、上記の方法４００に説明されるように、この媒体タイプを識別することができる。
【０１１４】
生データ収集ルーチン５０２の最終検査ステップ５３４では、ステップ５３２の間に収集された全データが、実際に媒体表面に依存するデータであるか否かを判定するために、上位レベルの検査あるいはチェックが実行される。たとえば、プリンタ２０が設計された標準的なレターサイズの媒体より狭い媒体のシート（たとえば、Ａ４サイズ媒体あるいは特注されたグリーティングカード媒体）が用いられる場合には、走査ステップ５３２の間に収集されるいくつかのデータ点は、媒体ハンドリングシステム２４の一部を形成する、プラテンあるいは「ピボット」として知られる媒体支持部材から反射された光からなるものもあるであろう。したがって、ステップ５３４において、そのピボットに対応する全てのデータは、媒体のシートに対応するデータから分離され、その後、収集された生データ信号５３６としてデータ操作ルーチン５０４に送出される。
【０１１５】
走査ステップ５３２のアナログ／デジタル変換部の間に、光エンコーダストリップ４５をモニタするキャリッジ位置エンコーダの各状態遷移において、Ａ／Ｄ変換がトリガされる。このようにして、空間の基準で、すなわち「空間」内にあるものとして空間的にデータが収集され、キャリッジ４０が印刷ゾーン２５にわたってセンサ５１５を移動させる際に、そのデータが空間内の特定の位置に対応するようにする。例示されるプリンタ２０の場合、サンプリングレートは典型的には、インチ当たり６００サンプル（１ｃｍ当たり１５２４サンプル）のレートで生じる。この走査ステップ５３２の間に、キャリッジ４０の速度は、毎秒２〜３インチ（毎秒５．０８〜７６．２ｃｍ）の範囲にあることが好ましい。１つの好適なアナログ／デジタル変換は、０〜５Ｖの範囲にわたって、９ビットの分解能を有する。
【０１１６】
４．データ操作ルーチン
図２６は、主要カテゴリー判定ルーチン５０６に送出される出力として４つ１組の信号を生成する、データ操作ルーチン５０４の詳細を示す。２つのステップにおいて、到来するデータの平均が求められる。具体的には、「鏡面反射平均値算出」ステップ５４０と、「拡散反射平均値算出」ステップ５４４において、到来する鏡面反射生データおよび拡散反射生データそれぞれの全てについての平均のデータが求められる。鏡面反射平均ステップ５４０は、図２６の文字「Ａ」によっても示される鏡面反射平均信号５４２を生成し、その信号は主要カテゴリー判定ルーチン５０６への入力として供給される。拡散反射平均ステップ５４４は、図２６の文字「Ｂ」によっても示される拡散平均信号５４５を生成し、その信号は主要カテゴリー判定ルーチン５０６への入力として供給される。
【０１１７】
データ操作ルーチン５０４によって実行される他の主な動作は、「鏡面反射率グラフ生成」ステップ５４６と、「拡散反射率グラフ生成」ステップ５４８とにおいて実行される。ステップ５４８では、収集された生データが、ピボットあるいはプラテンに関する同じ空間位置に関係付けられる拡散および鏡面反射率値に配列される。
【０１１８】
鏡面および拡散反射率グラフ生成ステップ５４６、５４８はそれぞれ、２つの変換ステップ５５２および５５４によってそれぞれ受信される出力信号５５０および５５１を生成する。ステップ５５２では、整列したデータ５５０が、ハニングあるいはウェルチの４乗指数窓関数（fourth power windowing function）に通される。この操作の後、窓関数を通したデータ上で、離散高速フーリエ変換が実行され、印刷ゾーン２５に入力される媒体のシートのための周波数成分を生成することができる。ステップ５４６および５４８の各ステップでは、以下にさらに説明される、図３９〜図４５に示されるグラフのような、大きさ対（「ｖｓ」）位置に関するグラフが生成される。周波数対大きさの二乗の棒グラフとして示される鏡面反射空間周波数は、出力信号５５６であり、文字「Ｓ」を付されており、主要カテゴリー判定ルーチン５０６に供給される。ステップ５５４では、到来するデータ５５１が、周波数対大きさの二乗の棒グラフとして示される拡散反射空間周波数に変換され、文字「Ｄ」を付され、主要カテゴリー判定ルーチン５０６に供給される出力信号５５８を生成する。変換ステップ５５２および５５４によって与えられるグラフデータの例が、以下にさらに説明される図４６〜図５１に示される。
【０１１９】
したがって、データ操作ルーチン５０４の間に、収集された生データに関してフーリエ変換が実行され、各チャネル、すなわち鏡面反射および拡散反射フォトダイオード１３０’および１３０のためのチャネルに対して記録されたデータの離散空間周波数成分それぞれの大きさおよび位相を判定する。典型的には、このデータは、１０００〜４０００サンプルの記録からなる。対象のフーリエ成分は、フォトダイオード１３０’および１３０の応答によって、典型的にはインチ当たり１００サイクル未満に制限される。一次成分の大きさは、データのＤＣ（直流）レベルである。その後、このＤＣレベルを用いて、調査されている既知の媒体のシグネチャを特徴付ける際に用いられる所定の値にデータを正規化する。既知の媒体のシグネチャは、プリンタ２０のような所与のインクジェット印刷機構によってサポートされる各媒体タイプの鏡面反射および拡散反射チャネル両方のための、典型的には大きさの値で、予め格納されたフーリエスペクトルである。
【０１２０】
５．検証および印刷モード選択ルーチン
図２７は、媒体判定システム５００の検証ステップ５１０および印刷モード選択ステップ５１２の詳細を示す。ここでは、特定タイプ判定ステップ５０８から到来するデータを受信する検証ステップ５１０について考えてみる。この到来するデータは最初に、特定の媒体タイプに関する仮定が行われる、「仮定実施」ステップ５６０によって受信される。ステップ５６０は、「品質適合性判定」ステップ５６４によって受信される、仮定された特定タイプ信号５６２を生成する。品質適合性判定ステップ５６４は、ステップ５６０において行われた仮定の正確さを試験するために用いられる。探索ステップ５６５では、特定の各媒体タイプのための種々のタイプの特性のテーブルが調べられ、仮定された媒体タイプ信号５６２に対応するデータが、基準データ信号５６６として、品質適合性ステップ５６４に与えられる。品質適合性ステップ５６４は、基準値５６６および仮定された媒体タイプ信号５６２を処理し、印刷モード選択ルーチン５１２に出力信号５６８を与える。
【０１２１】
検証ステップ５１０からの出力信号５６８は、比較ステップ５７０によって受信され、仮定データ５６２が基準データ５６６と一致するか否かが判定される。このデータが実際に一致する場合には、比較ステップ５７０によってＹＥＳ信号５７１が「印刷モード選択」ステップ５７２に発行される。その後、ステップ５７２は、特定の媒体タイプのための正確な印刷モードを選択し、印刷ステップ５１４に特定印刷モード信号５７４を発行する。しかしながら、比較ステップ５７０が、ステップ５６０で仮定された媒体タイプが基準データ５６６に一致する特性を持たないものと判定する場合には、ＮＯ信号５７５が発行される。その後、ＮＯ信号５７５が、「デフォルト印刷モード選択」ステップ５７６に送出される。その後、デフォルト印刷モード選択ステップ５７６は、最初に判定された主要媒体タイプに対応する、デフォルト印刷モード信号５７８を発行し、その後、このデフォルト判定にしたがって、ステップ５１４において、到来するシートが印刷される。
【０１２２】
６．媒体タイプ
この時点で、主要タイプカテゴリーに入る媒体の特定の例を与えるとともに、システム５００を用いて判定され得る種々の主要な媒体タイプを説明することが有用である。いくつかの一般的な媒体のみが調査されており、その識別情報が、例示される判定システム５００の仕様に組み込まれていることに留意されたい。実際には、これは、プリンタのための新たな最先端領域であり、媒体のタイプを別のものから光学的に区別するための新しい方法を判定するための調査が続けられている。この開発手順の進捗は、現在の特許出願によって立証されており、それは、本特許出願に記載される基本媒体判定ルーチン４００から、現在説明している、より高度なルーチン５００に進められている。実際には、他の媒体がなおも調査され続けており、さらに特許を出願し続けることが、今のところ開発されていないこれらの判定方法を網羅するものと予想される。
【０１２３】
表２は、媒体タイプにより割り当てられる印刷モードを示す。
【０１２４】
【表２】
【０１２５】
普通紙の第１の主要タイプカテゴリーでは、表１に予め種々の異なる普通紙が掲載されており、グラフ４２、４９および５０に示される特定のタイプの普通紙は、これらの種々のタイプの普通紙の代表例として、Ｇｉｌｂｅｒｔ（登録商標）Ｂｏｎｄ媒体である。
【０１２６】
いくつかの異なるタイプの媒体がプレミアム紙カテゴリーに入り、これらのプレミアム紙のうちのいくつかは、基礎をなす基体層上にコーティングが塗着される。プレミアム紙媒体上に塗着されるコーティング、ならびに透明媒体およびグロッシー仕上げフォト媒体は、膨張性の種類あるいは多孔性の種類からなるいずれであっても、インク保持層（「ＩＲＬ」）として当分野において知られている。プレミアムコーティングは典型的には、インク内の水分あるいは他の揮発性成分が気化するまで、液体インクがこれらの多孔内に溜まるようにできる多孔性を有しており、顔料あるいは染料が各キャビティの内部に密着したままにしておく。そのような多孔性を有するプレミアム紙の１つのグループは、クレーの精細な層で厚い普通紙をコーティングすることにより形成される。これらのクレーコーティングを有するプレミアム紙は、「２，２」印刷モードを用いて印刷される。
【０１２７】
別のタイプのプレミアム紙はわずかに光沢のある外観を有し、膨張性のポリマー層で普通紙をコーティングすることにより形成される。インクを受け取ると、そのコーティング層は膨張する。インク組成物内の水分あるいは他の揮発性成分が気化した後、そのコーティング層は、元の形状に収縮し、インク組成物の着色剤部分であるインク染料および顔料を保持する。この膨張タイプの媒体は、「２，３」印刷モードで印刷される。プレミアム紙カテゴリーに入る別のタイプの媒体は、予め切れ目を入れたグリーティングカード紙であり、コーティングのない厚手の滑らかな紙である。しかしながら、グリーティングカード媒体の肉厚の性質により、普通紙より多くのインクを保持することができ、グリーティングカード紙にしわが寄り始める（紙の繊維が飽和状態になる際に、媒体がゆがむ現象のことであり、プリントヘッドに接触するほど媒体のゆがみが高くなる場合には、プリントヘッドの損傷を招く恐れがある）。したがって、グリーティングカード紙は、普通紙で可能なものより、最終的なイメージ内に豊富な色がある場合、インクの飽和が高い状態で印刷される場合がある。グリーティングカード紙のために選択される印刷モードは、「２，４」で指定される。
【０１２８】
判定システム５００によって用いられる第３の主要カテゴリーは写真用媒体である。これまで調査された種々のフォト媒体は典型的には、吸湿性のあるポリマーコーティングを有する。すなわち、そのコーティングは水と親和する。この吸湿性コーティングはインク内の水分を吸収し、上記のわずかに光沢のあるプレミアム媒体に関して説明されたように、これらのコーティングはインクを吸収するのに応じて膨張し、水分が気化するまでその水分を保持する。「３，０」の印刷モード選択を有するＧｏｓｓｉｍｅｒ紙は、グロッシー仕上げ（光沢のある）媒体であり、厚みのあるプラスチック基部のような、ポリマー製のフォトベース基層上に塗着された膨張性のポリマーコーティングを有する。別の一般的なタイプのフォト媒体は複合化媒体であり、「３，１」の印刷モードを有する。この複合化媒体は、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体と同じ膨張性のポリマーコーティングを有するが、複合化媒体は、Ｇｏｓｓｉｍｅｒのために用いられるポリマー基層ではなく、フォト紙上にこのコーティングが塗着される。したがって、この複合化フォト媒体は、フォトタイプ媒体として印刷されることになる光沢のあるポリマー面と、最良のイメージを達成するためにプレミアム紙印刷モード下で印刷されることになる普通あるいはダル仕上げ面とを有する。
【０１２９】
印刷モード「３，２」にしたがって印刷される高グッロシー仕上げフォト媒体は、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体に類似である。高グッロシー仕上げフォト媒体は、Ｇｏｓｓｉｍｅｒのようなプラスチックの背面支持層あるいは基層を用いるが、基層上に膨張性のポリマーからなる２つの層を適用し、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体よりも非常に光沢のある表面仕上げを生成する。
【０１３０】
調査された最後の主要媒体タイプは透明媒体であり、基本媒体判定システム４００に関して説明された２つの主要カテゴリー、具体的にはＨＰ透明媒体あるいはＨＰ以外の透明媒体以外には調査されていない。さらに、互いからそのような透明媒体を区別する特性および方法を判定するために、さらなる透明媒体を調査することができるが、この調査はこれから着手されなければならない。
【０１３１】
判定方法５００の説明に戻る前に、このシステムによって選択される種々の印刷モードは、標準的な品質設定、たとえばユーザが選択することができる精細、標準、ドラフトに影響を与えないことに留意されたい。これらの精細／標準／ドラフト品質の選択は、プリンタが動作する速度に影響を与え、印刷モード、あるいは媒体上にドットを配置するために用いられるカラーマップには影響を与えない。精細／標準／ドラフト選択は、印刷品質と速度との間のバランスであり、ドラフトモードでは低品質で高速度が得られ、精細モードでは、低速度において高品質が得られる。実際には、ここで、発明者の一人は、プロトタイププリンタの設定を速度のためにドラフトモードにしておくことを選択し、媒体判定システム５００が、用いられる媒体のタイプのために精細印刷モードを選択するために動作できるようにする。
【０１３２】
たとえば、プレゼンテーションのために準備をし、最終草稿を、オーバーヘッドプロジェクションのための透明媒体、配布用印刷物のためのプレミアム紙あるいはフォト媒体、プレゼンタが発表の間に用いるノート用の普通紙の組み合わせに変更する際に、ユーザが印刷のシーケンスを中断し、用いられる種々の各タイプの媒体のために調整することを必要とすることなく、それらの変更される媒体上の全てのイメージを高品質で素早く作成することができる。実際には、直前に述べたことは、ユーザが、ソフトウエアドライバプログラム画面に進入し、プリンタの給紙トレイ２６にどの媒体タイプを配置するかを手動で選択するために、複雑なことを行う場合があることを想定している。残念ながら、ユーザの大部分はこの複雑なことを行わず、典型的には全ての媒体タイプに関してデフォルトの普通紙印刷モードで印刷し、許容可能ではあるが、必然的に最適ではない印刷品質のイメージを生成する。最適な品質は、プリンタが、どの媒体タイプが印刷されることになるかに関する情報入力を有する場合に、完全に達成することができる品質である。したがって、全てのユーザが、用いられる特定の媒体タイプに一致する最適な印刷品質を得ることができるようにするために、高性能媒体判定システム５００が、少なくともこれまでに調査された主要な媒体タイプ、および最も一般的な特定タイプに関して、その解決策になる。
【０１３３】
７．重み付けおよびランキングルーチン
主要媒体タイプおよび特定媒体タイプ判定ルーチン５０６および５０８を深く掘り下げる前に、図２８に関して、重み付けおよびランキングルーチン５８０が説明される。この重み付けおよびランキングルーチン５８０は、検証ルーチン５１０の品質適合性ステップ５６４の間に実行される。最初に、特定タイプの仮定信号５６２が、誤差算出ステップ５８２によって受信される。誤差算出ステップ５８２は、タイプ特性テーブル５６５のサブテーブル５８４を参照する。サブテーブル５８４は、調査された特定の各媒体タイプに対する、各空間周波数のための平均値あるいは基準値を含む。その後、誤差算出ステップ５８２は、各媒体タイプについて、測定された空間周波数の値と、その空間周波数の基準値とを比較する。対応する周波数のための各値は、各媒体タイプのためのテーブル５８４に格納され、この比較中に、誤差値、すなわち測定された周波数値と各媒体タイプの対応する周波数の値との間の差を生成する。この結果的な誤差信号は、重み割当てステップ５８５に送出される。
【０１３４】
その後、重み割当てステップ５８５は、ルックアップテーブル５６５の別のサブテーブル５８６を参照する。サブテーブル５８６は、各媒体タイプのための各空間周波数において、調査中に検出された標準偏差を格納する。その後、割当てステップ５８５は、ステップ５８２によって生成された各誤差に対して、テーブル５８６に格納された対応する標準偏差を用いる。その後、ステップ５８５によって生成された全ての重み付けされた誤差は、ランキングステップ５８８においてランク付けされる。ステップ５８８によって割り当てられるようにランク付けされた後、各媒体タイプのランキングが、加算ステップ５９０において加算される。当然、そのルーチンを通過する最初のパスでは、以前にステップ５９０によって値は蓄積されていない。
【０１３５】
加算ステップ５９０の後に、カウントステップ５９２が行われ、調査中の特定の周波数Ｘが、最後の周波数値Ｎと比較される。調査中の特定の周波数Ｘが最後の周波数値Ｎにまだ到達していない場合には、カウントステップ５９２は、ＮＯ信号５９４を発行する。ＮＯ信号５９４は、インクリメントステップ５９５によって受信され、調査中の周波数Ｘが１だけインクリメントされる（「Ｘ＝Ｘ＋１」）。ステップ５９５の後に、ステップ５８２〜ステップ５９２が繰り返され、空間反射率および拡散反射率の両方のための各周波数が、ステップ５８２によって各媒体タイプと比較され、その後、ステップ５８５によって各周波数および媒体タイプのための標準偏差にしたがって重み付け係数を割り当てられ、ステップ５８８によってランク付けされ、その後、ステップ５９０において、そのランキングが加算される。
【０１３６】
最後の空間周波数Ｎに到達すると、カウントステップ５９２は、最後の周波数Ｎに到達している（Ｘ＝Ｎ）ことを検出し、ＹＥＳ信号５９６が発行される。このＹＥＳ信号５９６を受信すると、選択ステップ５９８が、ランキング加算ステップ５９０から最も大きい数を選択することにより、特定の媒体タイプを選択する。その後、この特定のタイプは、検証ブロック５１０からの信号５６８として出力される。この重み付けおよびランキングルーチン５８０は、判定方法５００の種々の部分とともに用いられ、印刷ゾーン２５に入力される媒体タイプに関して、より正確な推定を与えることができる。
【０１３７】
重み付けおよびランキングルーチン５８０間に、所与の媒体のシートに関して鏡面反射および拡散反射の両方の測定値を解析する標準的なレターサイズの媒体シートの場合、全８４イベントが、各媒体タイプのための鏡面反射および拡散反射波形の両方に対して比較される。印刷ゾーンに入力される目的の媒体は、周波数をインクリメントすることにより各媒体タイプと比較されてきたが、他の方法を用いて、たとえば、各媒体タイプを別々に検査し、その後、各媒体タイプ内の周波数によってインクリメントするのではなく、各媒体タイプのための結果的なランキングを比較することにより、このデータを生成することもできることは明らかである。しかしながら、例示される方法は、その特性が調査され、編集（compile）される際に、媒体の新しい分類を追加するのに、より適しているので好ましい。
【０１３８】
各媒体タイプのために予め格納されるフーリエスペクトルの各成分は、媒体調査の間に判定された関連する偏差を有する。図２８のルックアップテーブル５８６に格納される標準偏差は、調査される特定の各媒体タイプの何百ページに対して何百回も走査してスペクトルを解析することにより到達されることが好ましい。印刷ゾーン２５に入力される新しい媒体のシートの各成分と、格納されたシグネチャの各成分との間の差は、図２８の誤差算出ステップ５８２において計算される。その後、標準偏差に対する誤差の比（「ｘ」）が判定される。この比が２未満（ｘ＜２）であることが見出された場合には、誤差は１倍に重み付けされる。この比が２〜３の間（２＜ｘ＜３）にあることが見出された場合には、その誤差は２倍に重み付けされる。この比が３より大きい（ｘ＞３）ことが見出された場合には、この誤差は４倍に重み付けされる。このステップ５８５の「重み付け」は、調査されている特徴付けられた各媒体タイプのための統計値の組を考慮する。例示的な実施形態では、最も低く重み付けされた誤差を有する媒体タイプは、３ポイントのランキングを割り当てられる。２番目に最も低い誤差を有する媒体タイプは、２ポイントのランキングを割り当てられ、３番目に最も低い誤差を有する媒体タイプは、１ポイントのランキングが与えられ、それが図２８に示される。
【０１３９】
その後、全ての鏡面反射および拡散反射周波数成分にわたってランキングポイントの最も大きい合計値を有する媒体タイプが、印刷ゾーン２５に入力される新しい媒体のシートを特徴付けるのに最も適しているものとして選択される。その後、選択印刷モードルーチン５１２が、最良の印刷モードを選択し、そのモードが印刷ルーチン５１４に供給され、用いられる特定の媒体タイプ上で最適な品質のイメージを生成するために、対応するレンダリングおよびカラーマッピングが実行される。
【０１４０】
８．主要カテゴリーおよび特定タイプの媒体タイプ判定ルーチン
前置きで与えられたように、ここで行われる説明は、主要カテゴリー判定および特定タイプ判定ルーチン５０６および５０８に向けられる。この説明は、多数の検証および印刷モード選択ステップに情報を提供するために、ルーチン５０６および５０８が如何に絡み合い、最終的に、既知の利用可能な情報に照らして、シート上に最適なイメージを生成するために、ルーチン５００によって選択された印刷モードにしたがって入力された媒体のシート上にイメージを印刷するかを網羅する。図２９〜図３２はともに、主要カテゴリーおよび特定タイプ判定ルーチン５０６および５０８を記載する。
【０１４１】
最初に図２９を参照すると、データ操作ルーチン５０４は、最初に鏡面反射空間周波数データ５５６および拡散反射空間周波数データ５５８をシグネチャ一致ステップ６００に供給するものとして示される、ステップ６００は、主要カテゴリールックアップテーブル６０４から入力信号６０２を受信する。テーブル６０４は、一般的なグロッシー仕上げ媒体および一般的なダル仕上げ媒体のための、鏡面反射および拡散反射両方の空間周波数情報を含む。ここで用いられる「一般的な」は、基本的に全体分類ルーチンに対応する、平均的な、あるいは一般的な情報のカテゴリーを意味する。その後、シグネチャ一致ルーチン６００が、鏡面反射率５５６および拡散反射率５５８両方のための入力される操作済みデータを、テーブル６０４からの基準値６０２と比較し、その後、一致信号６０５を生成する。比較ステップ６０６では、入力される一致信号６０５がダル仕上げを有する媒体に対応するか否かが判定される。対応する場合には、ＹＥＳ信号６０８が普通紙、プレミアム紙あるいはマット仕上げフォト媒体分岐ルーチン６１０に発行される。フォト媒体分岐ルーチン６１０は出力信号６１２を発行し、その信号はさらに、以下に図３１に関して説明されるように処理される。しかしながら、ダル仕上げ判定ステップ６０６が、シグネチャ一致出力信号６０５がダル仕上げでないものと判定する場合には、ＮＯ信号６１４が、フォトまたは透明媒体判定分岐６１５に発行される。
【０１４２】
フォトまたは透明媒体分岐６１５は、操作済み鏡面反射空間周波数データ５５６および拡散反射空間周波数データ５５８を搬送するデータ信号６１６を、別のシグネチャ一致ステップ６１８に送出する。第２の主要カテゴリールックアップテーブル６２０は、第２のシグネチャ一致ステップ６１８に入力６２２を供給する。テーブル６２０により供給されるデータは、２つの媒体タイプ、具体的には、一般的なフォト仕上げ媒体および一般的な透明媒体のための鏡面反射および拡散反射空間周波数情報である。その後、シグネチャ一致ステップ６１８は、入力されるデータ６１６が、全体分類ルーチンにしたがって、一般的なフォト仕上げ媒体のデータ、あるいは一般的な透明媒体のデータのいずれに、より密接に対応するかを判定する。シグネチャ一致ステップ６１８の出力６２４は、比較ステップ６２６に供給され、シグネチャ一致出力信号６２４が透明媒体に対応するか否かが判定される。対応しない場合には、ＮＯ信号６２８が、グロッシー仕上げフォトあるいはマット仕上げフォト分岐６３０に発行される。
【０１４３】
しかしながら、シグネチャ一致出力６２４が透明媒体に対応する場合には、比較ステップ６２６はＹＥＳ信号６３２を発行する。ＹＥＳの場合、透明媒体信号６３２が、比生成ステップ６３４によって受信される。ＹＥＳ信号６３２を受信したことに応答して、比生成ステップ６３４は、データ操作ルーチン５０４から、平均鏡面反射（Ａ）信号５４２と、平均拡散反射（Ｂ）信号５４５とを受信する。これらの到来する信号５４２および５４５から、比生成ステップ６３４は、鏡面反射平均に対する拡散反射平均の比（Ｂ／Ａ）を生成し、１００を掛けてその比をパーセンテージに変換し、その値は比出力信号６３５として供給される。比較ステップ６３６では、比信号６３５の値が比較され、パーセンテージとしての比Ｂ／Ａが８０％未満であるか否かが判定される（「％」記号は、簡潔にするために図２９において省略されている）。８０％以上である場合には、比較ステップ６３６がＮＯ信号６３８を、グロッシー仕上げフォトあるいはマット仕上げフォト分岐６３０に発行する。
【０１４４】
したがって、平均鏡面反射および拡散反射データは、透明媒体判定が正確か否かを判定するための検査として用いられる。鏡面反射平均値に対する拡散反射平均値の比が、ステップ６３６によって８０％未満であるものと判定される場合には、検証ステップ６４２にＹＥＳ信号６４０が供給される。検証ステップ６４２は、図２７に関して上述したように実行することができる。この検証ルーチンの間、ステップ５６０にしたがって、印刷ゾーン内の媒体が透明媒体であるという仮定がなされ、検証ルーチン６４２が実際にそうであるものと判定する場合には、ＹＥＳ信号６４４が発行される。ＹＥＳ信号６４４は、透明媒体モード選択ステップ６４６によって受信され、そのステップ６４６が、透明媒体印刷信号６４８を発行し、透明媒体ステップ６５０を開始する。ステップ６４６によって選択される印刷モードは「４，０」印刷モードに対応し、ここでは透明媒体のためのデフォルト値を選択する。
【０１４５】
図１８に関して上述したように、ヒューレットパッカード（ＨＰ）透明媒体が特定される場合には、基本媒体判定システム４００に関して上述したように、特定のＨＰ透明媒体のためにカスタム印刷モードが用いられ、結果として「４，１」印刷モードが用いられる。検証ステップ６４２が、印刷ゾーン内の媒体が透明媒体でないものと判定する場合には、ＮＯ信号６５２が発行される。ＮＯ信号６５２を受信すると、デフォルト選択ステップ６５４がデフォルトのプレミアム紙印刷モードを選択し、印刷信号６５６を発行する。信号６５６を受信すると、印刷ステップ６５８は、一般的なプレミアム紙媒体印刷モード「２，０」にしたがって媒体上に印刷を行う。
【０１４６】
図３０は、操作済み鏡面反射空間周波数データ信号（Ｓ）５５６および拡散反射空間周波数データ信号（Ｄ）５５８をやり遂げ、出力信号６６０を発行した、図２９からのグロッシー仕上げフォトあるいはマット仕上げフォト分岐６３０で開始される。入力信号６６０は、到来するデータ６６０が特定のグロッシー仕上げフォト媒体タイプに対応するか、特定のマット仕上げフォト媒体タイプに対応するかを判定する判定ステップ６６２によって受信される。これを達成するために、特定媒体ルックアップテーブル６６４が、入力信号６６５を、判定ステップ６６２に与える。テーブル６６４は、「グロッシー仕上げＡ」、「グロッシー仕上げＢ」等〜「マット仕上げＡ」、「マット仕上げＢ」等としてテーブル６６４に示される、種々のタイプのグロッシー仕上げフォト媒体およびマット仕上げフォト媒体に対応する鏡面反射および拡散反射の空間周波数に対応する基準データを含む。いくつかのグロッシー仕上げフォト媒体およびマット仕上げフォト媒体のタイプが、表２に関して上述された。
【０１４７】
いったん、判定ステップ６６２がテーブル６６４に格納された値から適切な一致を検出する場合には、比較ステップ６６８に出力信号６６７が発行される。比較ステップ６６８は、到来する信号６６７がマット仕上げフォト媒体のものであるか否かを判定する。そうである場合には、ＹＥＳ信号６７０が発行される。その後、ＹＥＳ信号６７０は、図２９および図３１に示されるような、普通紙／プレミアム紙／マット仕上げフォト媒体分岐６１０に供給される。比較ステップ６６８が、判定ステップ６６２の出力がマット仕上げフォ媒体に対応しないことを見出す場合には、ＮＯ信号６７２が発行される。ＮＯ信号６７２は、別の判定ステップ６７４に、鏡面反射および拡散反射空間周波数データを供給する。ステップ６７４は、グロッシー仕上げフォト媒体ルックアップテーブル６７６からの信号６７５を介して受信されるデータを用いて、印刷ゾーン２５にどの特定タイプのグロッシー仕上げフォト媒体が入力されているかを判定する。テーブル６６４および６７６は、２つの独立したテーブルとして図面に示されているが、判定ステップ６７４は、各特定タイプのためのグロッシー仕上げフォト媒体データを得るために、テーブル６６４を照会することもできる。
【０１４８】
ステップ６７４が、印刷ゾーン２５内に、どの特定タイプのグロッシー仕上げフォト媒体があるかを判定した後、図２７および図２８に関して上述したように仮定を検証し始める検証ルーチン６８０に信号６７８が発行される。検証ルーチン６８０が、判定ステップ６７４が正確であることを見出す場合には、特定のグロッシー仕上げフォト媒体印刷モード選択ステップ６８４にＹＥＳ信号６８２が発行される。選択ステップ６８４は、印刷ステップ６８８を開始する印刷モード信号６８６を生成する。その後、印刷ステップ６８８は、選択された媒体に対応する印刷モード、ここでは、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体の場合に「３，０」印刷モード、複合化媒体の場合に「３，１」印刷モード、高グロッシー仕上げフォト媒体の場合に「３，２」印刷モードにしたがった印刷モードを用いて、グロッシー仕上げフォト媒体のシート上に印刷する。
【０１４９】
検証ルーチン６８０が、判定ステップ６７４が選択された特定タイプのグロッシー仕上げフォト媒体に関して誤っていることを見出す場合には、ＮＯ信号６９０が発行される。ＮＯ信号６９０を受信するのに応答して、デフォルト選択ステップ６９２が一般的なグロッシー仕上げフォト媒体印刷モードを選択し、印刷ステップ６９６に信号６９４を発行する。その後、印刷ステップ６９６は、一般的な印刷モード、ここでは「３，０」印刷モードとして選択される印刷モードにしたがって、媒体上に印刷する。
【０１５０】
ここで図３１に進むと、図２９からの入力信号６０８と、図３０からの別の入力信号６７０とを受信する普通紙／プレミアム紙／マット仕上げフォト媒体分岐６１０が示される。信号６０８および６７０はいずれも、印刷ゾーン２５に入力される媒体のための鏡面反射および拡散反射空間周波数データを搬送する。信号６０８あるいは６７０のいずれかを受信するのに応答して、分岐６１０は、シグネチャ一致ルーチン７００に空間周波数データを搬送する出力信号６１２を発行する。シグネチャ一致ルーチン７００は、一般的なダル仕上げフォト媒体および一般的なマット仕上げフォト媒体のためのデータが格納されるルックアップテーブル７０４から受信される基準データ７０２を精査する。一致ステップ７００がテーブル７０４に格納されたデータ７０２に関して、到来するデータ６１２を解析し終えたとき、出力信号７０５が発行される。
【０１５１】
判定ステップ７０６は出力信号７０５を精査し、一致ステップ７００が、入力される媒体がマット仕上げを有することを見出したか否かを判定する。見出せなかった場合には、比較ステップ７０６は、普通紙／プレミアム紙分岐７１０に供給されるＮＯ信号７０８を発行する。ＮＯ信号７０８を受信するのに応答して、分岐７１０は、図３２に示される主要および特定タイプ判定ルーチン５０６および５０８の最後の部分に移行する出力信号７１２を発行する。図３１を離れる前に、そこに示される残りのステップを説明する。
【０１５２】
比較ステップ７０６が、一致ステップ７００が入力される媒体がマット仕上げを有することを見出したものと判定する場合には、ＹＥＳ信号７１４が発行される。判定ステップ７１５はＹＥＳ信号７１４を受信し、その後、印刷ゾーン２５に、どの特定タイプのマット仕上げフォト媒体が入力されているかを判定する。判定ステップ７１５は、種々の異なるマット仕上げフォト媒体に関するデータを格納することができるマット仕上げフォト媒体ルックアップテーブル７１８から基準データ信号７１６を受信する。テーブル７１８は独立したテーブルとして示されるが、判定ステップ７１５は図３０の特定媒体ルックアップテーブル６６４を調べて、このデータを取得することもできることに留意されたい。例示の目的上、「マット仕上げＡ」および「マット仕上げＢ」媒体のためのテーブル６６４および７１８の両方にデータが示されており、今までのところ、１つのマット仕上げフォト媒体のみの場合の特性が特定されており、他のタイプのマット仕上げフォト媒体を特定できるようにするためには、さらに調査して基準データを生成する必要があることに留意されたい。
【０１５３】
判定ステップ７１５を終了した後に、検証ルーチン７２２に出力信号７２０が発行される。検証ルーチン７２２が、正確なタイプのマット仕上げフォト媒体が特定されたものと判定する場合には、ＹＥＳ信号７２４が発行される。ＹＥＳ信号７２４に応答して、選択ステップ７２６は、どの特定のマット仕上げフォト媒体印刷モードが用いられるかを選択し、印刷ステップ７３０に信号７２８を発行する。その後、印刷ステップ７３０は、給送されるシート上で印刷を行う際に、「２，１」印刷モードを使用する。検証ルーチン７２２が、判定ステップ７１５が誤っていたことを見出す場合には、ＮＯ信号７３２が発行される。選択ステップ７３４は、デフォルトのマット仕上げフォト媒体印刷モードを選択することにより、到来するＮＯ信号７３２に応答する。選択が行われた後、ステップ７３４は、印刷ステップ７３８に出力信号７３６を発行する。印刷ステップ７３８では、デフォルト印刷モード、ここでは、例示される実施形態においてプレミアム紙のためのデフォルト印刷モードに対応する「２，０」印刷モードを用いて媒体上に印刷される。
【０１５４】
ここで図３２を参照すると、普通紙／プレミアム紙分岐７１０が示されており、印刷ゾーン２５に入力される媒体の鏡面反射および拡散反射空間周波数両方のためのデータを含む出力信号７１２を発行する。信号７１２を受信したことに応答して、一致ステップ７４０は、到来するデータと、ルックアップテーブル７４４からの信号７２４を介して受信される基準データとを比較する。ルックアップテーブル７４４は、一般的な普通の仕上げ媒体と一般的なプレミアムの仕上げ媒体とに対応するデータを格納する。その後、一致ステップ７４０は、到来するデータ７１２が、普通紙媒体、あるいはプレミアム紙媒体のいずれに密接に対応するかを判定し、出力信号７４５を発行する。比較ステップ７４６では、一致ステップ７４０の出力がプレミアム紙に対応するか否かが判定される。対応しない場合には、判定ステップ７５０にＮＯ信号７４８が発行される。
【０１５５】
判定ステップ７５０は、普通紙ルックアップテーブル７５４から信号７５２を介して受信される基準データを使用する。ルックアップテーブル７５４は、予め調査された種々のタイプの普通紙媒体に対応するデータを格納することができる。いったん、判定ステップ７５０が、どのタイプの普通紙が印刷ゾーンに入力されているかを判定した場合には、出力信号７５５が発行される。検証ルーチン７５６は出力信号７５５を受信し、印刷ゾーン２５に入力されている媒体のシートが実際に、判定ステップ７５０において選択されたタイプの普通紙に対応するか否かを検証する。検証ステップ７５６が、正確な選択が行われたことを見出す場合には、選択ステップ７６０にＹＥＳ信号７５８が発行される。選択ステップ７６０では、識別された特定タイプの普通紙媒体に対応する印刷モードが選択され、印刷ステップ７６４に出力信号７６２が発行される。その後、印刷ステップ７６４は、「０，１」印刷モードにしたがって給送される媒体シート上に印刷する。
【０１５６】
検証ステップ７５６が、判定ステップ７５０が誤っていたことを見出す場合には、選択ステップ７６６にＮＯ信号７６５が発行される。選択ステップ７６６では、デフォルト普通紙印刷モードが選択され、印刷ステップ７７０に出力信号７６８が発行される。印刷モード７７０では、給送される媒体のシートが、普通紙のための「０，０」のデフォルト印刷モードにしたがって印刷される。
【０１５７】
プレミアム紙比較ステップ７４６に戻ると、シグネチャ一致ステップ７４０において特定された媒体がプレミアム紙であるものと見出された場合には、ＹＥＳ信号７７２が発行される。ＹＥＳ信号７２２を受信したことに応答して、判定ステップ７７４は、印刷ゾーン２５に、どの特定タイプのプレミアム紙があるかを判定する。これを行うために、判定ステップ７７４は、プレミアム紙ルックアップテーブル７７６からの信号７７５を介して受信される基準データを調べる。印刷ゾーン２５に、どのタイプの特定のプレミアム紙媒体が入力されているかを判定すると、判定ステップ７７４は出力信号７７８を発行する。信号７７８を受信すると、ステップ７７４によって行われた選択の正確性を判定するために、検証ステップ７８０が開始される。検証ステップ７８０が、ステップ７７４によって確かに正確な判定が行われたものと判定する場合には、選択ステップ７８４にＹＥＳ信号７８２が発行される。その後、選択ステップ７８４は、ステップ７７４において識別された特定タイプのプレミアム紙媒体に対応する特定のプレミアム紙印刷モードを選択する。選択が行われた後、印刷ステップ７８８に出力信号７８５が発行される。その後、印刷ステップ７８８は、例示される実施形態では、クレーコーティングを有するプレミアム紙媒体に対応する「２，２」印刷モードか、膨張性のポリマー層を有する普通紙に対応する「２，３」印刷モードか、あるいは厚手のグリーティングカード紙に対応する「２，４」印刷モードとすることができる、ステップ７８４によって確立される特定のプレミアム紙媒体印刷モードにしたがって給送される媒体のシート上に印刷する。
【０１５８】
検証ステップ７８０が、判定ステップ７７４が誤っていたことを見出す場合には、選択ステップ７９２にＮＯ信号７９０が発行される。選択ステップ７９２では、デフォルトのプレミアム紙印刷モードが選択され、別の印刷ステップ７９６に出力信号７９４が発行される。印刷ステップ７９６では、給送される媒体のシートが「２，０」のデフォルト印刷モードにしたがって印刷される。
【０１５９】
９．媒体センサの動作
次の説明では、媒体センサ５１５（図２１）の好適な構成、および高性能媒体タイプ検出システム５００と、初期の基本媒体タイプ判定システム４００との間の差が詳細に説明される。
【０１６０】
基本媒体判定システム４００は、図７に示されるように、拡散反射率情報しか用いない。基本システム４００は、拡散反射率データに関するフーリエ変換を実行することにより、媒体の固有の反射率特性に関して、より多くの情報を抽出した。基本方法４００によって生成される空間周波数成分は、媒体を（１）透明媒体、（２）フォト媒体、（３）普通紙の一般的なカテゴリーにグループ化するために十分満足いくように媒体を特徴付けた。基本方法４００の主な利点の１つは、インク滴を検出するために市販のプリンタにおいて既に供給されている既存のセンサを用いたことであった。図３３は、基本媒体判定システム４００において用いられる、単色光センサＬＥＤ１２０の出力振幅グラフ７９７を示す。上述したように、青色ＬＥＤ１２０は、４７０ｎｍのピーク波長を有しており、フォトダイオード１３０は、青色スペクトル内に入る、約４７０〜５００ｎｍにおいて反射率を測定する。
【０１６１】
より高性能な媒体タイプ判定が望まれたが、センサ１００を用いて拡散反射率のみの空間周波数を利用することは、透明媒体、フォト媒体および普通紙からなるより大きなカテゴリー内の特定の媒体タイプを一意に特定するには不十分であった。基本判定システム４００は、マット仕上げフォト媒体、およびＧｏｓｓｉｍｅｒのようなグロッシー仕上げフォト媒体などの特殊媒体間を簡単に区別することができなかった。これらの特定タイプを区別するために、より多くの特性、特に、媒体表面上のコーティングに関連する特性を測定する必要があった。これらの付加的な特性についての情報を収集するために選択された方法は、鏡面反射率光２００’および拡散反射率光２００を収集することであった。
【０１６２】
高性能の媒体センサ５１５では、青色ＬＥＤ１２０は、図３４に示されるグラフ７９８のような出力を有する青紫色ＬＥＤ５２０によって置き換えられた。グラフ７９８では、約４２８ｎｍでピーク振幅出力を有する青紫色ＬＥＤ５２０が示される。また、その出力は、約３４０ｎｍまで下がって延び、約４００ｎｍの可視光領域の端部を過ぎて紫外線領域に入る。青色ＬＥＤ出力グラフ７９７と青紫色ＬＥＤ出力グラフ７９８とを比較すると、青紫色ＬＥＤ５２０は、青色ＬＥＤ１２０より著しく広いスペクトルを網羅することがわかる。実際には、より大きな波長に向かってさらにシフトすると、青紫色ＬＥＤ５２０の４６４ｎｍの支配的な波長が生成され、その波長はＬＥＤ５２０に、青色ＬＥＤ１２０より紫色に近い色相を与える。４２８ｎｍの例示的なピーク波長が示されているが、４００〜４３０ｎｍのピーク波長を有するＬＥＤを用いれば、適切な結果を得ることができるものと考えられる。
【０１６３】
青紫色ＬＥＤ５２０の短い波長は、生データ収集ルーチン５０２の２つの重要な目的を果たす。第１に、青紫色ＬＥＤ５２０は、シアンインクを含む全ての色のインクからの十分な信号を生成し、センサ５１５が、単色光センサ１００の代わりのセンサとして、図１１に関して説明されたようなインクの検出のために用いられるようにできる。したがって、センサ５１５のＬＥＤ１３０によって測定される拡散反射は、センサ１００に関して上述したように、ペン位置合わせを実行するためにも用いることができる。青紫色ＬＥＤ５２０によって果たされる第２の目的は、７００〜１１００ｎｍの赤外線ＬＥＤとは反対の短い波長が、表２に関して上述したような、媒体コーディングの微妙な違いを検出するのに優れていることである。
【０１６４】
図３５は、印刷ゾーン２５に入力される２ｍｍ厚の媒体シート１７０の表面上を走査する媒体センサ５１５を示す。ここでは、鏡面反射フォトダイオード１３０’によって受信されるように視野絞りウインドウ５２６を通過する鏡面反射率ビーム８０２を生成する入力ビーム８００が示される。図３５には、鏡面反射率ビーム８０６とともに、第２の照明光ビーム８０４も示される。上述のように、鏡面反射ビームは、照明の点における媒体の接線方向面に関して、照明ビームの入射の角度に等しい反射の角度を有する。媒体シート１７０は、プラテンあるいはピボット８１４のテーブル状の部分から上方に突出する、一対のカクル（cockle）リブ８１０および８１２によって支持されるものとして図３５に示される。カクルリブ８１０、８１２は、印刷ゾーン２５内の媒体を支持し、飽和した媒体がプリントヘッドに偶発的に接触し、損傷してしまう可能性がある場所で上方に空間を提供するのではなく、インクで飽和する印刷された媒体がリブ間で下方に延びる空間を提供する。
【０１６５】
媒体センサ５１５の向きに関して、図３５、図３７および図３８の概念を構成する際に、いくつかの描画的自由度（artistic license）が取られている。カクルリブ８１０および８１２は、走査軸３８に厳密に垂直をなすように向けられ、ＬＥＤ５２０およびセンサ１３０および１３０’はプリンタ２０の例示的な実施形態における向きに垂直に向けられる。図３６は、ＸＹＺ座標系に関して、プリンタ２０内の媒体センサ５１５の所望の向きを示す。
【０１６６】
入力される媒体シート１７０がリブ８１０、８１２上に置かれると、リブ上の媒体に頂部８１５のような頂部が形成され、リブ間に谷部８１６のような谷部も形成される。谷部８１６に沿って衝突する到来ビーム８００は入射角８１８を有し、鏡面反射されたビーム８０２は反射角８２０を有しており、角度８１８および８２０は等しい。同様に、到来ビーム８０４は入射角８２２を有し、その鏡面反射ビーム８０６は反射角８２４を有しており、角度８２２および８２４は等しい。したがって、キャリッジ４０が媒体センサ５１５を、媒体にわたって走査軸３８の方向に移動させるのに応じて、到来する光ビーム８００、８０４は媒体上を移動するので、光ビーム８００、８０４は頂部８１５上と、谷部８１６を通って横断し、それにより、鏡面反射率ビーム８０２、８０６が、鏡面反射フォトダイオード１３０’に対して変調するようになる。したがって、媒体支持プラテン８１４上のカクルリブ８１０、８１２と媒体１７０のこの相互作用により、高性能判定方法５００によって用いられ得る情報の組に変調が生じ、印刷ゾーン２５に入力される媒体シート１７０についてもっと知ることになる。
【０１６７】
図３６は、走査軸３８に対する、視野絞りウインドウ５２６および５２８の向きを示す。例示される実施形態では、視野絞りウインドウ５２６および５２８は長方形であり、鏡面反射視野絞りウインドウ５２６は走査軸３８に概ね平行な主軸８２６を有し、拡散反射視野絞りウインドウ５２８は、走査軸３８に概ね垂直な主軸８２８を有する。視野絞りウインドウ５２６および５２８のこの向きによって、拡散反射フォトダイオード１３０は、鏡面反射フォトダイオード１３０’によって収集されるデータからさらに区別され得るデータを収集することができる。
【０１６８】
１０．エネルギー情報
入力される媒体シートを特定するための情報は、ＬＥＤ５２０によって供給されるエネルギーの量と、鏡面反射および拡散反射フォトダイオード１３０’、１３０によって受光されるエネルギーの量とを知ることにより収集され得る。たとえば、図３５の媒体１７０が透明媒体であるものと仮定する。この場合には、ビーム８００から到来する光のある量が、透過ビーム８２５として透明媒体１７０を通過する。したがって、ダイオード１３０および１３０’によって受光され得る残りのエネルギーの量は、たとえば、普通紙の場合より小さい。グロッシー仕上げフォト媒体の反射率は、普通紙と透明媒体との間にあり、フォトダイオード１３０によって受光されることになる拡散反射エネルギーより、ダイオード１３０’によって受光されることになる鏡面反射エネルギーのほうが多い、より輝きのある表面を有する。
【０１６９】
これらのエネルギーの差が以下の表３に示されており、媒体を全体として３つの主要カテゴリーに分類するための１つの方法を提供する。
【０１７０】
【表３】
【０１７１】
さらに、青紫色ＬＥＤ５２０によって供給される入力エネルギーと、鏡面反射および拡散反射センサ１３０および１３０’によって受光される出力エネルギーとを知ることにより、媒体の透過率特性の値、すなわち媒体シート１７０を通過する光ビーム８２５内のエネルギーの量が判定される（図３５参照）。透過率の大きさは、到来ビーム８００の入力エネルギーから、鏡面反射ビーム８０２のエネルギーと、図２１の光２００のような拡散反射ビームのエネルギーとを引いた値に等しい。プリンタ２０の組み立て後、初期の工場較正中に、普通紙のシートが印刷ゾーン２５に給送され、鏡面反射センサ１３０’および拡散反射センサ１３０によって受光されるエネルギーのレベルとともに、ＬＥＤ５２０からの入力光エネルギーの量が測定される。普通紙の場合に知られているこれらの値を与えると、フォト紙および透明媒体の透過率が必要に応じて判定される。しかしながら、フォト紙および透明媒体の透過率を計算するのではなく、普通紙あるいはプレミアム紙、フォト紙および透明媒体の間を区別する好適な方法は、表３に示される情報を用いて達成される。
【０１７２】
したがって、透明媒体の場合、拡散反射エネルギーの大部分は、透明媒体を直接通り抜け、透明媒体上にコーティングされているあらゆるインク保持層は、フォトダイオード１３０に向かう拡散反射光のうちの少量を反射するように作用する。透明媒体の輝きのある表面は光の良好な反射体であり、それゆえフォトダイオード１３０’によって受光される鏡面反射エネルギーは、拡散反射フォトダイオード１３０によって受光されるエネルギーよりはるかに大きい。表３に示される媒体のこれらの幅広いカテゴリーによって残されるエネルギーシグネチャは、判定システム５００のステップ５５２および５５４において用いられ得る。エネルギー比は、周波数成分の大きさを実質的に決定する。所与の拡散反射および鏡面反射周波数の場合、エネルギーバランスは、それらの相対的な大きさを比較することにより見出すことができる。
【０１７３】
１１．媒体支持相互作用情報
図３５に関して上述したように、プリンタの媒体支持構造体、ここではピボットと媒体との相互作用を用いて、到来する媒体シートについて情報を収集することができる、別の実装形態では、この情報は、別のプリンタ機構のコンポーネントで媒体センサ５１５を支持し、媒体にある程度の曲げを付与する既知の表面上の凹凸を有し、媒体の透過率に明らかな変化をもたらすコンポーネントでセンサの反対側にある媒体の背面を支持することにより、別の場所において収集することができる。たとえば、連続ロールにおいて供給される媒体を用いるプロッタでは、印刷ジョブを終了した後、カッタが媒体を端から端まで横断し、供給ロールの残りの部分から印刷されたシートを切断する。センサ５１５は、媒体を横断するためのカッタキャリッジに搭載され得る。しかしながら、そのようなシステムは、到来するシートの先端部を走査後にプリントヘッドの下の用紙上端位置へ後方に移動させることが必要となる場合がある。実際には、別の実装形態では、媒体がセンサと、媒体センサ５１５の反対側に既知の表面の凹凸を有する背面支持あるいは支持部材との間に配置される場合には、印刷ゾーン２５から離れて、たとえば、媒体給紙トレイに隣接して、あるいは給紙トレイと印刷ゾーン２５との間の媒体経路に沿って、媒体センサ５１５を配置することが望ましい場合がある。
【０１７４】
例示的なプリンタ２０では、カクルリブ８１０および８１２は、センサ５１５が媒体シート１７０上の頂部８１５と谷部８１６との上を通過するのに応じて、変調するシグネチャを生成する。リブ８１０および８１２上の媒体シート１７０の曲げの度合いは、弾性係数（ヤング率）と、媒体の厚さとの関数である。したがって、媒体シート１７０の曲げの度合いを用いて、印刷ゾーン２５に入力されるシートについての付加情報を収集することができる。
【０１７５】
たとえば、プレミアム紙の中には、グリーティングカード媒体および背面に糊付けされたステッカー媒体のような、普通紙媒体と同じ表面特性を有するものもある。しかしながら、ステッカー媒体およびグリーティングカード媒体はいずれも、従来の普通紙媒体より厚く、これらのプレミアム紙媒体の曲げシグネチャは、普通紙の曲げシグネチャとは異なる。具体的には、空間周波数シグネチャは、空間周波数スペクトルの低域側の端部、特に１．４〜０．１サイクル／インチの範囲内で異なる。空間周波数スペクトルのこの下側部分では、より厚いプレミアム紙の場合、ならびにグロッシー仕上げフォト媒体およびマット仕上げフォト媒体の場合に、低い振幅が見られる。したがって、カクルリブ８１０および８１２の効果によって付与されるシグネチャを用いて、判定システム５００のステップ７１０の場合のように、プレミアム紙媒体と普通紙媒体とを区別することができる。印刷ゾーン２５において、リブ８１０および８１２以外の異なる媒体支持方式、あるいは媒体支持部材の他の構成を用いる他の印刷機構が、既知の位置（Ｓ）において媒体に曲面を付与するために解析されることができるそれ自体の固有の特性の組を生成することができ、その後、この既知の情報を用いて種々の媒体タイプに付与される曲げの度合いを調査できることが明らかであろう。
【０１７６】
１２．表面コーティング情報
カクルリブ８１０および８１２の効果は、約１０サイクル／インチより低い周波数のような、低域空間周波数において現れるが、表面コーティングの効果は、１０〜４０サイクル／インチ内の周波数のような、より高い空間周波数を解析することにより明らかになる。図３７は、背面シートあるいは基層８３２と、膨張性材料、あるいは多孔性材料からなるインク保持層のようなコーティング８３４とを有するコーティングされた媒体シート８３０を示しており、そのいくつかの例が、表２に関して上述されている。図３７では、コーティング層８３４および基層８３２を通り抜け、鏡面反射ビーム８３６のようにリブ８１０から反射される、１つの到来する光ビーム８３５が示される。３つの異なるタイプの反射ビーム、すなわち（１）拡散反射センサ１３０によって受光される一群の拡散反射ビーム８４０、（２）鏡面反射センサ１３０’によって受光される上側表面鏡面反射ビーム８４２、（３）到来するビーム８３８の一部がコーティング層８３４を通過し、基部８３２とコーティング層８３４との間で画定される境界８４５から反射される際に形成される境界層鏡面反射ビーム８４４を生成する青紫色ＬＥＤ５２０からの別の到来するビーム８３８が示される。この境界８４５は、基体層８３２の上側表面であると見なすこともできる。
【０１７７】
境界反射ビーム８４４によって与えられる特徴を用いて、基体層８３２上に塗着されているコーティング８３４のタイプについての情報を見つけることができる。たとえば、表２に関して上述された、グロッシー仕上げフォト媒体および低グロッシー仕上げプレミアム紙媒体に用いられる膨張性コーティングは典型的には、透明な可塑性のポリマー層であり、それによりインク保持層８３４内に閉じこめられているインク滴を視認することができる。種々のタイプの光透過性の固体および液体は、種々の屈折率を有し、屈折率は光学系の調査における基本原理である。ガラス、水、水晶等のような特定の材料の屈折率は、その特定の媒体内の光の速度に対する空気中の光の速度の比によって求められる。すなわち、ガラスを通過する光は、空気中を移動する場合より低速度で移動する。固体あるいは液体に入る光ビームの低速化は、ビームが光学的媒体に入る境界における光ビームの曲がりと、光ビームが光学的媒体から出る境界における再度の曲がりとして現れる。この変化は、到来する光ビーム８３８の部分８４６に関して見ることができる。到来するビーム８３８と同じ経路で続くのではなく、ビーム８４６は、コーティング層８３４を通過することにより速度が落ち、到来するビーム８３８がコーティング層８３４の外部表面上で遭遇する角度より、急な角度で境界層８４５に向かって進行する。その後、到来するビーム８４６の入射角は、境界層８４５に対して反射されたビーム８４８の反射角に等しくなる。反射ビーム８４８がコーティング層８３４から出るとき、そのビームは、反射ビーム８４４の残りの角度によって示されるように、周囲の空気内を、より高速で進行する。
【０１７８】
そこで、屈折率は特定の媒体内の光の速度に対する空気中の光の速度の比であり、この情報を用いて、コーティング層８３４の特性を見出すことができることは理解されよう。上述のように「分散」は、光の波長の変化をともなう屈折率の変化である。グロッシー仕上げフォト媒体およびいくつかのプレミアム紙媒体において用いられるポリマーコーティングのような、プラスチックでは、この分散は紫外光範囲において増加する。したがって、青色ＬＥＤ１２０の代わりに青紫色ＬＥＤ５２０を用いることにより、この分散効果が好都合に強められる。したがって、この分散効果は、短波長の紫外光（図３４）により出力するビーム８４４の角度の変化が強められるので、種々のタイプのグロッシー仕上げフォト媒体間を区別するために用いることができる別のレベルの変調を導入し、その後、この情報を用いて、特定のグロッシー仕上げフォト媒体を区別する。この分散の変調は、媒体判定システム５００のステップ５７４において用いられ得る。
【０１７９】
図３５において、透過ビーム８２５は、わずかな描画的自由度で描かれており、実際にはシート１７０を通過して直進する透過ビーム８２５が示される際に入射角が無視されているが、今では、周囲の空気を通る経路に比べて媒体シートを通る経路がより急傾斜であることを示すより正確な図であることに留意されたい。次に進む前に、媒体センサ５１５によって収集される情報におけるリブ８１０および８１２の効果に関する別の点にも留意されたい。図３５は、リブ８１０と８１２との間の媒体シート１７０内を通り抜ける透過ビーム８２５を示すのに対して、図３７は鏡面反射ビーム８３６としてリブ８１０から反射される到来ビーム８３５を示す。図３７に示される媒体はコーティングされた基層であるが、普通紙であっても、ビーム８３６に示されるようなリブ８１０から光を反射するであろう。したがって、センサ５１５がリブ８１０および８１２上を通過する際の鏡面反射センサ１３０’によって、その後、センサ５１５がリブ間の谷部８１６を通過する際に受信される光の量によって、より多くの光が見られる。谷部８１６を横断する際に受信される低エネルギーは、到来するビーム８００によって供給されるエネルギーが８０２においてセンサ１３０’に全く反射されないという事実に起因する。なぜなら、到来するエネルギーのうちのある量は、透過ビーム８２５の形で媒体１７０を通過するためである。したがって、鏡面反射センサ１３０’によって受光されるエネルギーレベルの変動は、リブ８１０および８１２の存否に関して変動する。図３８は、判定システム５００を用いて、種々のタイプの媒体が分類され得る２つの他の方法を示す。図３８では、多層化された媒体シート８５０が示されており、背面支持あるいは基体層８５２と、透明な膨張性コーティング層８５４とを有する。ここでは、コーティング層８５４と基層８５２との間に凹凸のある境界８５５を形成する、凹凸のある表面を有する基体層８５２が示される。到来する光ビーム８５６が境界層８５５に衝突するのがどの点であるかによって、結果的に反射される鏡面反射ビーム８５８は、そのビームが凹凸のある境界層８５５を横断する、すなわち走査軸３８に平行にキャリッジ４０によって動かされる際に高い変調を有する。図３８の媒体８５０が凹凸のある背面支持層を有するのに対して、図３７に示される媒体８３０は、滑らかな内部境界８４５を達成する背面支持層を有する。表２に関して上述したように、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体は、ポリマーフォト基層上に塗着された膨張性のポリマーコーティングを有しており、基層は図３７の媒体８３０に、より類似している滑らかな表面を有する。また、プラスチック製の背面支持基層上にポリマーコーティングからなる２つの層を有する高グロッシー仕上げの媒体は、図３７に示されるような滑らかな境界層８４５を有する。しかしながら、複合化フォト媒体は、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体と同じポリマーコーティングを有するが、このコーティングはフォト紙上に塗着されており、図３８の境界層８５５に、より類似している凹凸のある境界を有する。したがって、境界層８５５についてのこの情報を用いて、判定システム５００のステップ６７４（図３０）のような、特定のフォト媒体タイプ間を区別することができる。
【０１８０】
図３８に関して調査され得る他の現象は、コーティング層８５４の上側表面から反射する鏡面反射ビームの特性である。図３８では、コーティング層８５４の上側表面８６２から反射し、鏡面反射ビーム８６４を生成する到来光ビーム８６０が示される。上述のように、コーティング８５４のようなコーティングによって形成されるインク保持層は透明な層であり、典型的には、基層８５２上にコーティング８５４を広げるためにローラを用いて塗着される。これまで調査された媒体では、これらのコーティング層８５４を塗着するために、種々の製造業者が種々のタイプのローラを用いることがわかっている。各製造業者のローラの固有性によって、コーティング層８５４の上側表面８６２に一意のシグネチャが付与される。すなわち、このコーティング塗着プロセス中に、ローラは、図３８に示されるような、表面８６２上に波状部またはしわ状部を形成する。コーティング上側表面８６２に沿ったこれらの波状部は低い大きさ、高周波数シグネチャを有し、それらを用いて、種々のグロッシー仕上げフォト媒体タイプを区別することができる。
【０１８１】
代替として、鏡面反射空間周波数グラフ内の特定の変調シグネチャを探すのではなく、上側表面８６２に形成された波状部は、インク保持層８５４に厚さの変動も与える。コーティング層８５４内のこの変動する厚さは、到来ビーム８５６および反射ビーム８５８がインク保持層８５４の変動する厚さを通って横断する際に、境界反射ビーム８５８に変化をもたらす。ここで、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体のようなフォト媒体、複合化媒体および高グロッシー仕上げフォト媒体上の膨張性のコーティングは、コーティング上側表面８６２に沿って、この波状部の作用を受けることに留意されたい。対照的に、マット仕上げフォト媒体、あるいはクレーコーティングされた媒体のような、プレミアム紙媒体上に用いられる多孔性のコーティングは、図３７の媒体シート８３０に関して示されるように、その上側表面に沿って実質的に波状部のない、非常に均一なコーティングである。したがって、コーティングの表面特性を用いて、非常に滑らかな表面特性を有する多孔性のプレミアム紙コーティングから、波状部のある、あるいは凹凸のある上側表面を有する膨張性のコーティングを区別することができる。表２のプレミアム紙カテゴリーの１つの例外は低グロッシー仕上げ媒体であり、その低グロッシー仕上げ媒体は、図３８のコーティング８５４に類似であるが、普通紙上に塗着される膨張性のインク保持層を有する。普通紙上に塗着される膨張性のインク保持層（ＩＲＬ）を有する、この低グロッシー仕上げ媒体は、図３８の境界層８５５においてフォト媒体のより滑らかな表面と、普通紙の凹凸のある性質とを比較することによってフォト紙上に膨張性のＩＲＬを有する媒体から区別することができる。代替として、リブ８１０および８１２によって形成される頂部８１５および谷部８１６を用いて、この判定を行うことができ、フォト紙基層媒体基層が、印刷ゾーン２５を通過する際に普通紙基層に比べて堅く、少ない曲がりであり、異なる反射率シグネチャを生成することがわかっている。
【０１８２】
紫外線ＬＥＤ５２０を用いることの別の利点は、到来する光ビームの波長が短くなるのに応じて、ポリマーコーティング層８３４、８５４を介する屈折が大きくなることである。したがって、より短い波長の紫外線ＬＥＤ５２０（図３４）を用いることにより、屈折が大きくなる。コーティング８５４の厚みが増す、すなわち屈折率が変化すると、たとえば、コーティングの構造の不完全性に起因して、短い波長の紫外光は、鏡面反射センサ１３０’の視界内および視界外に移動するだけの十分な角度によって屈折する。図３４、図３５、図３７および図３８に示されるように、鏡面反射視野絞り５２２は、センサ５１５の中心軸に沿って位置合わせされたミラー軸８６６で配向されるウインドウ５２６を有する。したがって、鏡面反射視野絞り５２２は、照明の軸において非常に小さな視界を与えており、それが図３５、図３７および図３８のページに平行に示される。したがって、鏡面反射ビーム８０２、８５８および８６４のこの変調は、これらのビームが視野絞りウインドウ５２６の内外に移動する際に、鏡面反射フォトダイオード１３０’によってより鋭敏に検出される。
【０１８３】
１３．生データ解析
ここで、媒体センサ５１５によって収集されるデータを、高性能媒体判定システム５００が如何に用いるかが一層理解され、種々の媒体タイプのために収集された生データのいくつかの例が、図３９〜図４５に関して説明される。次のセクションは、データ操作ルーチン５０４において、この生データから生成される結果的なフーリエスペクトル成分を説明する。
【０１８４】
図３９は、高グロッシー仕上げフォト媒体のためのルーチン５０２間に収集される生データを示す。ここでは、鏡面反射データ曲線８７０が示される。図３９は拡散反射曲線８７２も示す。図４０は、グロッシー仕上げフォト媒体、および特にＧｏｓｓｉｍｅｒのための生データを示しており、鏡面反射データが曲線８７４によって示され、拡散反射データが曲線８７６によって示される。図４１は、マット仕上げフォト媒体のための生データを示しており、鏡面反射データが曲線８７８として示され、拡散反射データが曲線８８０として示される。図４２は、普通紙媒体、具体的にはＧｉｌｂｅｒｔ（登録商標）Ｂｏｎｄ媒体のための生データを示しており、鏡面反射データが曲線８８２として示され、拡散反射データが曲線８８４として示される。図４３は、プレミアム紙媒体のための生データを示しており、鏡面反射データが曲線８８６として示され、拡散反射データが曲線８８７として示される。図４４は、ＨＰ透明媒体のための生データを示しており、鏡面反射データが曲線８８８として示され、拡散反射データが曲線８８９として示される。図４５は、一般的な透明媒体のための生データを示しており、鏡面反射データが曲線８９０として示され、拡散反射データが曲線８９２として示される。
【０１８５】
表２に関して上述したように、高グロッシー仕上げフォト媒体は、図３８の媒体８５０に類似の、プラスチック背面支持基体層上に塗着される膨張性のポリマーからなる２つの層を有する。高グロッシー仕上げフォト媒体（図３９）の鏡面反射曲線８７０は、高グロッシー仕上げの媒体上の二重のポリマーコーティング層に起因して、図４０のグロッシー仕上げ（Ｇｏｓｓｉｍｅｒ）フォト媒体のための鏡面反射曲線８７４より非常に大きな振幅の揺れを有する。したがって、鏡面反射曲線８７０および８７４を用いて、グロッシー仕上げフォト媒体から高グロッシー仕上げフォト媒体を区別することができ、一方、拡散反射曲線８７２および８７６は概ね同じ振幅および形状であるが、高グロッシー仕上げフォト媒体の拡散反射曲線８７２は、グロッシー仕上げフォト媒体の拡散反射曲線８７６によりわずかに大きな振幅を有する。
【０１８６】
図３９および図４０の曲線と図４１のマット仕上げフォト媒体の曲線とを比較すると、マット仕上げフォト媒体のための鏡面反射率曲線８７８は、フォト媒体の鏡面反射曲線８７０および８７４のいずれよりも非常に小さな振幅であることがわかる。さらに、マット仕上げフォト媒体の鏡面反射曲線８７８内の変動、すなわち振幅の変化はほとんどないが、それは、紙の基層であるマット仕上げフォト基層上の多孔性のコーティングが、図３７および図３８に関して上述したように、グロッシー仕上げフォト媒体および高グロッシー仕上げフォト媒体上に塗着される膨張性のコーティングより非常に滑らかな表面を有するので予想されるべきことである。マット仕上げフォト媒体の拡散反射曲線８８０は、高グロッシー仕上げフォト媒体およびグロッシー仕上げフォト媒体のための拡散反射曲線８７２および８７６に類似の形状からなるが、マット仕上げフォト媒体の拡散反射曲線８８０の振幅は、高グロッシー仕上げフォト媒体の拡散反射曲線８７２の振幅により近い。
【０１８７】
図４２は、図３９〜図４１に示される曲線とは非常に異なる曲線８８２および８８４を有する。図３９〜図４１の曲線に対する図４２の曲線の主な違いの１つは、鏡面反射曲線８８２が拡散反射曲線８８４より振幅が小さいことであり、それは図３９〜図４１に示される位置付けの反対であり、鏡面反射曲線８７０、８７４および８７８はそれぞれ、拡散反射曲線８７２、８７６および８８０より大きな振幅からなる。実際には、図３９〜図４２の鏡面反射および拡散反射曲線の相対的な大きさを利用することが、表３に関して上述されている。普通紙曲線８８２、８８４の別の大きな違いは、鏡面反射曲線８８２と拡散反射曲線８８４との波形における類似性である。図３９〜図４１では、拡散反射曲線８７２、８７６および８８０に対する鏡面反射曲線８７０、８７４および８７８の形状には大きな違いがある。
【０１８８】
図４３は、プレミアム紙媒体の反射率を示す。プレミアム紙の鏡面反射および拡散反射曲線８８６および８８７は、図４２の普通紙曲線８８２および８８４に最も類似しているが、それらは実際には、図３２のシグネチャ一致ステップ７４０において互いに区別することができる。鏡面反射曲線８８２および８８６の厳密な検査により、プレミアム紙媒体の鏡面反射曲線８８６が、普通紙媒体の鏡面反射曲線８８２より非常に滑らかであることがわかる。より滑らかな曲線８８６は、より粗い、コーティングが施されていない普通紙に対して、プレミアム紙媒体上のより滑らかなＩＲＬ表面コーティングに起因して予想されるべきことである。
【０１８９】
この時点で、鏡面反射曲線および拡散反射曲線の相対的な振幅が、媒体センサ５１５を変更することにより、所望の範囲に調整できることに留意されたい。たとえば、視野絞りウインドウ５２６および５２８のサイズを変更することにより、フォトダイオードセンサ１３０’および１３０に到達することになる光を加減し、結果的な反射率曲線の振幅が反射率グラフ図３９〜図４５において上下にシフトするようにできるが、その曲線の相対的な形状は基本的には同じままである。この振幅のシフトは他の手段を通して、たとえば、増幅回路の利得を調整することにより達成することもできる。実際に、曲線の振幅は、鏡面反射曲線と拡散反射曲線が実際にグラフ上の場所を切り換える点に調整することができる。たとえば図４３では、鏡面反射視野絞りウインドウ５２６を縮小することにより、鏡面反射曲線８８６の振幅は、例示された４７５カウント範囲から２２５カウント範囲に近い場所に降下させることができる。そのような視野絞りのサイズおよび増幅器利得の変更は、当然、図３９〜図４２および図４４〜図４５内の他の反射率曲線にも影響を与える。
【０１９０】
図４４および図４５は、テープヘッダ４５６付きのＨＰ透明媒体の反射率、およびテープヘッダなしの透明媒体の反射率をそれぞれ示す。図４４は、鏡面反射曲線８８８および拡散反射曲線８８９を示す。図４５は、鏡面反射曲線８９０および拡散反射曲線８９２を示す。図４４と図４５両方において、鏡面反射曲線８８８および８９０は、拡散反射曲線８８９および８９２の上側にある。しかしながら、図４４の反射性のテープを有する透明媒体によって受光される信号の振幅は、図４５の反射性のテープのない透明媒体の振幅より著しく大きくなっており、それは、テープなしの透明媒体を通過する際に透過損失が生じ、普通透明媒体を視認する際にセンサ１３０および１３０’によって受光されることになる光がほとんどないことに起因して予想されるべきことである。
【０１９１】
図４４および図４５のグラフ間の相対的な振幅の他に、拡散反射波形８８９および８９２には著しい違いがあるが、鏡面反射波形は概ね同じ形状であり、リブ８１０および８１２の位置が、図４４および図４５の波の頂部８９４において示される。拡散波形８８９および８９２に関して、テープヘッダを有するＨＰ透明媒体は、相対的に平坦な曲線８８９を有する。なぜなら、テープの底面が、到来するビームを拡散反射センサ１３０に向けて上方に反射しているためである。図４５の拡散反射波形は、図３５内のビーム８００のように、到来するビームが透過損失を受け、透過ビーム８２５の形でエネルギーを損失し、媒体表面から拡散反射センサ１３０へ上方に反射するために利用可能なエネルギーがほとんどないことに起因しているという点で、より興味深い。実際に、リブ間８１０と８１２との間に存在する谷部８１６の場所が図４５の点８９５で示されており、リブは点８９６で示される。
【０１９２】
プリンタ２０の媒体支持構造体の別の興味深い特徴は、用紙ハンドリングシステム２４内の１つあるいは複数のキッカー部材を含むことである。これらのキッカーを用いて、出力する媒体のシートを媒体乾燥翼状部２８に押し出す。これらのキッカー部材が媒体に係合し、印刷ゾーンから出力するシートを押し出せるようにするために、プラテン８１４は、図３５に示されるスロット８９７のようなキッカースロットを構築される。光センサ５１５はスロット８９７上を移行するので、ビーム８２５によって引き起こされる透過損失は増加し、拡散反射センサ１３０によって受光されるために利用可能な光は一層少なくなり、結果として、非常に大きな谷部、すなわち落ち込み（canyon）が場所８９８において拡散反射波形８９２に現れる。
【０１９３】
したがって、図３９〜図４５のグラフの比較から、センサ５１５によって収集される生データを単に解析することにより、媒体の種々の主要カテゴリーを分離するために、様々な区別を容易に行うことができる。
【０１９４】
１４．空間周波数解析
媒体について、より多くの情報を見出すために、データ操作ルーチン５０４は、図４６〜図５１に示されるような、フーリエスペクトル成分を生成するために、ステップ５５２および５５４において図３９〜図４５の生データを用いる。ステップ５４６および５４８では、データ伝送ルーチン５０４は、図３９〜図４５に示される曲線を生成した。図４６および図４７は、プレミアム紙媒体、ここではマット仕上げフォト媒体の、それぞれ拡散反射および鏡面反射のフーリエスペクトル成分を示す。図４８および図４９は、プレミアム紙媒体、ここでは高グロッシー仕上げフォト媒体の、それぞれ拡散反射および鏡面反射のフーリエスペクトル成分を示す。図５０および図５１は、プレミアム紙媒体、ここでは普通紙媒体、具体的にはＧｉｌｂｅｒｔ（登録商標）Ｂｏｎｄの、それぞれ拡散反射および鏡面反射のフーリエスペクトル成分を示す。
【０１９５】
図４６〜図５１のグラフを比較する際に、その拡散反射の値と、他の拡散反射曲線（図４６、図４８および図５０）とを比較することと、その鏡面反射曲線と、他の鏡面反射曲線（図４７、図４９および図５１）とを比較することを思い起こされたい。たとえば、マット仕上げフォト媒体と高グロッシー仕上げフォト媒体との間を区別するために、図４７および図４９の鏡面反射曲線の１０サイクル／インチの周波数が比較され得る。図４７では、マット仕上げフォト媒体は、図４７の項目番号８８６において示されるような約１０カウントの周波数の大きさを有する。比較すると、高グロッシー仕上げフォト媒体の図４９では、１０サイクル／インチの空間周波数における周波数の大きさは、図４９の項目番号８８８によって示されるように、概ね４２カウントの大きさである。
【０１９６】
５つの基本的な媒体タイプのフーリエスペクトル成分の、よりわかりやすい表現が、図５２および図５３のグラフによって示される。図５２および図５３のグラフでは、示される種々のデータ点は、フーリエスペクトル成分のための図４６〜図５１に示されるような、一般的な棒グラフから得られる選択された周波数の大きさのピーク値に対応する。したがって、図５２および図５３のグラフに示される点は、４０サイクル／インチまでの選択された空間周波数に対応する最大の周波数の大きさを表しており、それは高性能判定システム５００によって用いられる有用なデータを含む。図５２および図５３では、選択されたスペクトル成分が、５つの一般的な媒体タイプ、すなわち普通紙媒体、プレミアム紙媒体、マット仕上げフォト媒体、グロッシー仕上げフォト媒体、透明媒体に関して示されており、図５２および図５３の各グラフの左側半分は、左に向かって低い空間周波数値に対応し、右に向かって高い空間周波数値に対応しており、各グラフの低周波数部分と高周波数部分との間の境界は、約１０あるいは２０サイクル／インチを生じる。
【０１９７】
ここまでで、媒体判定システム５００のロードマップが図２０および図２５〜図３２に関して、また図３３〜図５１に関して媒体から情報を抽出する方法の複雑さがわかりやすく説明されてきたが、以下に、そのロードマップとこれらの複雑さとの間の相互関係が説明される。実際に、ロードマップとの類似性において図面を描くために、図２９〜図３２の主要カテゴリー判定および特定タイプ判定内の種々の分岐は、道路における分岐のように検討されることができ、これらの判定を行うために用いられる種々の方式が、本明細書の行程（journey）に沿って対象となる場所であるものと見なされる。
【０１９８】
以下の表４は、本明細書の行程を終了することができる、すなわち特定の媒体タイプを選択することにより終了する種々の対象の場所および行き先のいくつかを掲載する。
【０１９９】
【表４】
【０２００】
図５１〜図５４のグラフは、４つの象限に分割されており、図５２および図５４の一般的な拡散反射空間周波数グラフは、（１）低い周波数と高い大きさとを有する第１象限９００と、（２）高い周波数と高い大きさとを有する第２象限９０２と、（３）低い周波数と低い大きさとを有する第３象限９０４と、（４）高い周波数と低い大きさとを有する第４象限９０６とを有し、図５３および図５５の一般的な鏡面反射空間周波数グラフは、（１）低い周波数と低い大きさとを有する第１象限９１０と、（２）高い周波数と高い大きさとを有する第２象限９１２と、（３）低い周波数と高い大きさとを有する第３象限９１４と、（４）高い周波数と低い大きさとを有する第４象限９１６とを有する。
【０２０１】
図５２〜図５５のグラフに示される種々の媒体タイプのデータを比較することにより、表４の動作＃３〜１０において行われる判定が決定される。以前に説明された、より基本的な他のデータを用いて、表４の動作＃１および＃２にしたがって、給送される媒体シートが、以前に説明されたような、テープヘッダ付きの透明媒体か、テープヘッダなしの透明媒体か（△）を判定する。以下の表５は、表４の動作＃３〜１０の媒体タイプを判定するために、どのグラフのどの象限が用いられるかを示す。
【０２０２】
【表５】
【０２０３】
表４の第３の動作（＃３）では、グロッシー仕上げフォト媒体とマット仕上げフォト媒体との間の区別は、図５２の象限９０４か、あるいは図５３の象限９１０および９１４のデータを検査することにより行なうことができる。図５２では、マット仕上げフォト媒体（×）の空間周波数の大きさは、グロッシー仕上げフォト媒体（◇）の空間周波数の大きさよりも大きい。図５２よりさらにわかりすいと考えられるが、図５３には、鏡面反射の空間周波数の場合の違いが示されており、象限９１４内に入るマット仕上げフォト媒体（×）の空間周波数と、象限９１０内に入るグロッシー仕上げフォト媒体（◇）の空間周波数とが示される。したがって、拡散反射センサ１３０によって供給される情報を用いて、図５２に示されるように、グロッシー仕上げフォト媒体とマット仕上げフォト媒体との間の判定を行うことができるが、図５３に関して示されるように、より明らかな区別は、鏡面反射センサ１３０’によって収集されるデータを用いて行われる。
【０２０４】
表４の動作＃４では、その方法は、普通紙媒体、プレミアム紙媒体およびマット仕上げフォト媒体の間を区別する。この区別は再び、図５３の象限９１４内のデータを用いて達成することができる。象限９１４では、マット仕上げフォト媒体（×）の空間周波数は、普通紙（□）の空間周波数およびプレミアム紙（○）の空間周波数より大きさが著しく大きい。したがって、動作＃４のマット仕上げフォト媒体の選択は非常に簡単である。
【０２０５】
表４の動作＃５および＃６では、普通紙媒体およびプレミアム紙媒体の特性が比較される。図５２の拡散反射空間周波数グラフを参照すると、象限９０４にはプレミアム紙（○）の空間周波数が現れ、一方、象限９００には普通紙（□）の空間周波数が現れる。
【０２０６】
表４の動作＃６にしたがえば、印刷ゾーン２５に入力される媒体シートは、その主要カテゴリータイプ、すなわち透明媒体（テープヘッダ付き／なし）、グロッシー仕上げフォト媒体、マット仕上げフォト媒体、プレミアム紙媒体あるいは普通紙媒体にしたがって分類されている。前述の元の表２では、マット仕上げフォト媒体がプレミアム紙媒体のサブカテゴリーとして説明されていたが、図２９〜図３２に関して詳細に示されるように、マット仕上げフォト媒体の種々の特性は、主要カテゴリーおよび特定タイプ判定ルーチン５０６および５０８を通して作業する際に独立した判定に容易に適していることに留意されたい。
【０２０７】
これらの主要カテゴリーの判定にしたがえば、媒体シート上に最終的に印刷されるイメージに関して、さらに良好な結果を提供するために、少なくとも２つの特定タイプ判定を行うことが望ましいであろう。特定タイプの普通紙（図３２のテーブル７５４）間のような、特定の媒体タイプ間で他の区別が行われる場合があるが、実際にはこれまでのところ、基本的には今までに調査された普通紙媒体であったので、種々のタイプの普通紙媒体の異なる印刷ルーチンを奨励する特別な利点はなく、図３２のステップ７７０に示されるように、普通紙デフォルト印刷モード（「０，０」）にしたがって印刷が行われる際に、その全てが類似の結果を提供する。しかしながら、将来において、種々の普通紙タイプのための印刷ルーチンに適応させることが望ましくなる場合には、適応した普通紙印刷モード（図３２）を可能にするためにステップ７６０および７６４を含むことにより、方法５００は、このオプションを考慮するように設計されている。主要カテゴリーのうちの２つ、特にマット仕上げフォト媒体とグロッシー仕上げフォト媒体は、特定タイプ媒体判定にさらに適しており、種々の印刷モードを考慮する。
【０２０８】
特定タイプ判定は、図５４および図５５に示されるデータにしたがって行われるであろう。したがって、表４の動作＃７および＃８を用いて、多孔性コーティングを有するマット仕上げフォト媒体から、膨張性コーティングを有するマット仕上げフォト媒体を区別する。図５２および図５３からのマット仕上げフォト媒体（×）からのデータは引き続き図５４および図５５にも示される。図５２〜図５５の×で示されるマット仕上げフォト媒体データは膨張性コーティングあるいはインク保持層（「ＩＲＬ」）のためのものである。多孔性コーティングあるいはＩＲＬを有するマット仕上げフォト媒体のための空間周波数は、図５４および図５５に▲で示される。図５５の鏡面反射データを用いて、多孔性コーティング（▲）から膨張性コーティング（×）を有するマット仕上げフォト媒体を区別することができるが、象限９０６に示される拡散反射データは、より簡単に区別するのに適している。象限９０６には、多孔性コーティングされたマット仕上げフォト媒体（▲）より大きな大きさを有するように、膨張性コーティングのマット仕上げフォト媒体（×）の空間周波数が示される。したがって、象限９０６の情報は、表４の動作＃７および＃８の判定を行うために最も適している。
【０２０９】
他の望まれる特定タイプ媒体の区別は、グロッシー仕上げフォト媒体（Ｇｏｓｓｉｍｅｒ）と高グロッシー仕上げフォト媒体（二重ポリマーＩＲＬコーティング）との間である。図５４の拡散反射データを用いて、高グロッシー仕上げフォト媒体（●）とグロッシー仕上げＧｏｓｓｉｅｍｒ媒体（＊）との間の区別を判定することができるが、図５５に示される鏡面反射データに関して、より容易な区別が行われる。象限９１０に示されるように、高グロッシー仕上げフォト媒体（●）の空間周波数は、グロッシー仕上げＧｏｓｓｉｍｅｒ媒体（＊）の空間周波数より大きな大きさを有する。したがって、象限９１０に示されるデータは、表４の第９および第１０の動作＃９および＃１０において行われる区別を考慮する。
【０２１０】
背面マーク式媒体判定システム
用いられる特定のタイプの媒体に対して実現可能な最良のイメージを得るために種々の印刷ルーチンを必要とする新しいフォト媒体が開発されると、その媒体間を区別するのが一層難しくなる。上述のような広範な判定方式を与える場合であっても、ある時点では、フォト媒体の種々のブランドの間を細かく区別（たとえば、図３８のコーティング８５４の表面形状８６２を解釈すること）するために必要とされる計算処理時間の量と、現時点で出力を印刷するためのユーザの希望との間のトレードオフに達し、それは、最適な印刷品質よりわずかに劣る品質で印刷するにしても同じである。単純な解決策は、ある計算処理時間を越える場合にはデフォルトの印刷モードで印刷することであろうが、本発明者は、印刷される全てのイメージについて最も良好な可能な印刷品質を消費者に提供したいと考えている。したがって、判定システム５００から非常に類似の特性を有するように見える、フォト媒体のブランド間を素早く区別するための方法の研究を開始した。
【０２１１】
上記の背景のセクションにおいて説明されたように、媒体の印刷面、すなわち最終的にイメージを有することになる面上のマーキングは、結果として生じるイメージをだめにする。余白内のマーキングも、現在では消費者が、業界において「フルブリード」印刷、すなわち余白を残さずに、シートの端部まで完全に印刷することとして知られる処理を望むので、従来、そのマーキングが持っていたのと同じ魅力をもはや持たない。シートの端部を変形させるタイプも、やはり背景のセクションで説明した理由により除外された。製造業者が媒体上に識別用のマーキングを配置し、センサ５１５によって素早く、かつ容易に読み取ることができる場所は他にあるのだろうか。本発明者は、媒体の背面上に製造業者がマークを入れれば、判定システム５００が容易に識別するように適応させることができるものと考えた。
【０２１２】
テープヘッダを有する透明媒体が識別された態様を思い起こされたい。図１８を参照すると、テープヘッダ４５６は、予め印刷された種々のマーク、ここではヒューレットパッカード社ロゴ４５８、および間隔をおいて矢印で終端されるように示される垂直なバー４６０を有する。この透明媒体のシートがプリンタ２０（図１）に装填されるとき、プリンタの前面に位置する消費者は、テープヘッダ４５６が上向きに面し、そのロゴ４５８を読み取ることができ、その矢印４６０がプリンタ２０内を指示するように、給紙トレイ２６内にシートを置く。その後、媒体前進モータ２７が動作し、そのシートを、給紙トレイ２６から媒体前進ローラを介して印刷ゾーン２５内に引き込む。この媒体前進ルーチンでは、給紙トレイ内のシートの底面に相当する部分が、印刷時には、イメージを受け取るための印刷面（あるいは印刷表面）としてペン５０〜５６に提供されるように、媒体が裏返しにされる。したがって、ヘッダテープ４５６は、この時点ではペン５０〜５６から離れて、かつキャリッジ搭載光センサ５１５から離れて面している。さらに、上述の基本媒体判定システム４００の説明において留意されたように、ロゴ４５８および矢印４６０は、普通紙のシートから透明媒体ヘッダ４５６を区別するために用いられる、スペクトル（図１６、図１８および図１９のグラフを参照）の一意の媒体シグネチャを作成した。したがって、光センサは、光センサから離れて面する側に印刷される情報を読み取るために本質的にシートを通して「視認」して、シートの底面、すなわち印刷されない面上に現れるマーキングあるいはマークを読み取ることができた。実際には、媒体を「通して視認する」ための能力が開発されたこの時点では、それは邪魔物と考えられていた。なぜなら、初期の媒体を区別する研究を損なうことになり、結局は上述の基本的な媒体タイプ判定システム４００に仕上がると考えられたからである。
【０２１３】
シートの印刷されない面、すなわち最終的にイメージが印刷されることになる表面と反対側の背面上に印刷された情報をセンサが読み取ることができるようになり、判定システム５００がこの情報を解釈することができるようになると、本発明者には、次の論理的なステップは、種々のタイプのフォト媒体を素早く区別するように背面にマークを入れるマーキング方式を開発するために、媒体製造業者とともに作業することであることが明らかになった。実際に、幅広い意味では、透明媒体ヘッダ４５６は、非常に短いシートではあっても媒体のシートであり、さらに幅広く考えると、ここではロゴ４５８と、矢印で終端するように示されるバーコード４６０として示される、背面に入れられた識別用マークを付された非透明の媒体のシートである。
【０２１４】
識別用マークを有するようになされた背面マーク付きシートは、製造の観点からは実現可能である。現在、多数の媒体製造業者が、販売促進の意味で背面のマークを用いて、そのイメージが特定の製造業者によって製造された媒体のシート上に印刷されること、あるいは印刷されたことを消費者に気付かせるようにしている。典型的には、背面のマークは、非常に薄く、またはかすかに印刷され、通常の光の下ではシートの印刷面から消費者が視認できないようにしているが、明るい光にさらすと、背面のマークのいくつかは、シートを通して視認され得る。たとえば、現在ヒューレットパッカード社は、グロッシーＨＰプレミアムフォトペーパの背面にわたって対角線状に、ロゴ４５８のような一連のロゴを印刷している。したがって、識別用マークを有する背面マーク付きシートには特に製造上の障害はない。しかしながら、このＨＰプレミアムフォトペーパの新しい箱から次々に引き出された一群のシートを視認すると、背面に付与されたロゴは、シートの先端部で開始しているか、先端部上で部分的にのみ印刷されているか、あるいは約２ｃｍだけ先端部から内側に配置されているということに簡単に気が付く。これらの対角線状に印刷されたロゴは媒体を識別するために用いることができるが、端部に対するロゴの配置に一貫性がないことにより、媒体タイプ判定システム５００に対して問題が持ち上がる。
【０２１５】
たとえば、光センサ５１５は、ロゴが検出されるまで、媒体を前進させながら、何回かの走査パスを行うことを要求されるであろう。その後、ロゴがシート上に見当たらず、結果的にデフォルト印刷モードに仮定がなる前に、センサ５１５が、どのくらいシートの下側まで「視認」すべきかに関して決定されなければならない。ロゴがさらにその場所にない場合にサーチしつづける全ての時間は、有用な時間を消費し、それは特に、ハードコピー出力を熱心に待っている消費者をいらいらさせる時間である。さらに、このサーチは、各イメージが印刷される前に行われ、プリンタ２０のスループット定格（ページ／分）を減少させる。さらに、そのシートは、印刷するために印刷ゾーン２５に戻される必要があり、余計に時間がかかるばかりか、戻り行程が完全に直線でない場合には媒体が斜めになる可能性も生じ、その結果、媒体上にイメージが曲がって印刷されることになる。
【０２１６】
さらに優れた媒体判定システムは、シートが印刷ゾーン２５に入る際に、光センサによって読み取るための、シートの先端部に沿ってむらなく印刷された背面マーク式識別用マークを有するであろう。次に、その先端部に沿ったマークの配置がクリティカルであるか否かの問いに関しては、クリティカルではないという答えになる。ヒューレットパッカード社の透明媒体上のヘッダストリップ４５６は、ストリップの各端部でランダムに開始し、ロゴ４５８で開始するか、ロゴ４５８の一部で開始するか、矢印４０６で開始するか、あるいは空白部分で開始しており、それでも、そのロゴおよび矢印は、識別可能な空間周波数スペクトルの一意の媒体シグネチャを形成する。好適な背面マーク式媒体識別システムは、繰返しのパターンである場合も、そうでない場合もある一貫したパターンで、媒体の端部に沿ってロゴ４５８およびバー４６０のような識別用マークを配置する。代替の実施形態では、背面に付与される識別用マークは、端部に沿った場所、あるいは中央、または角の特定の場所に配置されることができ、センサ５１５が常に、識別用マークを素早く検査するために矛盾のない位置を有するようにする。
【０２１７】
さらに別の実施形態では、センサ５１５が特定の位置においてそのマークを検出するとき、システム５００が、どのタイプの媒体が印刷ゾーンに給送されつつあるかを素早く判定できるように、種々のタイプの媒体に対して、端部に沿った種々の場所が割り当てられる場合もある。本システムは、走査中にセンサ５１５によって遭遇される、背面に付与されたロゴが最初に発生する場所を注意深く制御することにより実現され得る。走査軸３８に沿ったキャリッジ位置を用いると、システム５００が特定のタイプの媒体を示すために、シートの側面端部（Ｙ軸と平行である）から離れた背面付与のロゴの場所が解釈されるであろう。このマーキング方式は比較的、大部分の消費者に気付かれずに済むであろう。上述の別の実施形態のように、上記の背景のセクションで最初に説明された、米国特許第５，９８４，１９３号に説明されるようなバーコード方式４６０も、背面マーク式媒体識別のために用いることができる。マーク線４６０の間隔および太さを変更することにより、種々の媒体に対して固有のパターンを割り当て、判定システム５００によって相関をとることができる。線間隔は、特定のタイプの媒体に対応して一群の固有の周波数成分を生成するために選択されるのが好ましい。たとえば、背面マーク付与式の「媒体シグネチャ」は、図１８において、大きな第３番目、第１６番目、第１７番目および第１８番目の成分４６８、４７６、４７０および４７８を有するテープヘッダ付き透明媒体のグラフに示されるように、大きくスパイクする３つの周波数成分を生成するように選択され得る。
【０２１８】
媒体上の背面マーク式識別用マークの概念が、媒体の背面に「印刷」されるマークに関して例示されてきたが、この概念は、より幅広い適用可能性を有している。マークを「印刷」するのではなく、判定システム４００、５００によって解釈され得るマークは、製造業者によって媒体上に配置される透かしを含むことができる。実際には、センサ５１５は、エンボス加工されたマークを検出するために用いられることもでき、その場合、マークは、媒体の一部を圧縮して、周囲の媒体より濃い密度を有するようになされたマーキングを含む。代替として、センサ５１５は、周囲の媒体より密度が少ない薄くしたマーキングを形成するために、媒体の一部を除去して窪みを形成することにより形成されたマークを検出するために用いられてもよい。当然、マークを付けるために穿孔を用いてもよいが、媒体に穴をあけることは好ましくない。なぜなら、穴はシートの好ましい外観を損なわせるばかりでなく、その穴を通して、媒体の反対面にインクがにじみ出る可能性があるためである。別のタイプの媒体識別用マークは、センサからの光が、シートを通してフォトダイオード１３０、１３０’に反射して戻される際に、それ自体の固有の媒体シグネチャを形成する媒体の背面に接着される、ヘッダ４５６に類似の反射テープあるいはステッカーである。代替として、反射性の識別用マークは、図３７に示されるようにセンサ５１５に光を戻すために媒体の背面に塗着される反射性コーティングであってもよい。
【０２１９】
【結言】
したがって、図２０および図２５〜図３２の高性能媒体判定システム５００を用いて、並びに図１３に示される、より簡単な基本判定方法４００を用いて、種々の利点を実現することができる。実際には、図１３の基本方法の部分、具体的には、ヘッダテープなしの透明媒体の識別が、高性能判定システム５００に組み込まれて、用いられることが好ましい。基本媒体判定システム４００は、普通紙からフォト媒体を分類し、テープヘッダ付き／なしの透明媒体を区別することができたが、種々のタイプのプレミアム紙と、種々のタイプのフォト媒体との間を区別するために、より高性能の媒体判定システムが望まれた。種々のタイプのプレミアム紙とフォト媒体とを識別するためのこの要求は、写真品質のイメージをユーザに提供するための要求によって駆り立てられた。現在のプリンタドライバによって、ユーザはプログラムに進入し、特定のタイプの媒体を選択することができるが、大部分のユーザは、プログラムに進入し、これらの判定を行うための知識または欲求を欠いていることがわかっている。知識の欠如の問題ではない場合も多いが、ユーザは、そのような選択を行うだけの時間がない場合や、印刷するために手元にある媒体が、フォト媒体あるいはプレミアム紙媒体のうちのどのタイプの媒体であるかを単に知らない場合もある。どのような理由にしろ、簡単に利用するために、印刷ゾーンに入力される媒体タイプのための最適な印刷モードを選択する自動媒体判定システムが望まれており、高性能判定システム５００がこれらの目的を達成する。
【０２２０】
さらに、媒体センサ５１５を利用することは、経済的で、軽量の小型ユニットである点と、既存のプリンタアーキテクチャに容易に組み込まれる点の両方で有利である。高性能媒体判定システム５００と、媒体センサ５１５の利用に関する別の利点は、システムが媒体シート上に行われる特殊なマーキングを全く必要としないことである。以前のシステムでは、媒体の供給元が、センサによって解釈される、媒体上に特殊なマーキングを配置する必要があったが、残念ながら、これらのマーキングは多くの場合に印刷されるイメージ内に行きあたり、その結果、望ましくない印刷のアーティファクト欠陥を生成した。
【０２２１】
さらに、媒体センサ５１５は、印刷されたインク滴を検出し、単色光センサ１００に関して上述したようなペン位置合わせルーチンを支援するためにも用いることができる。さらに、高性能判定システム５００は、センサ５１５によって行われる測定が相対的な測定であるので、各媒体タイプに対して工場において絶対較正を行うことを必要とせずに動作し、必用な工場での較正は、上述のように普通紙媒体の使用だけに集中する。したがって、例示される媒体センサ５１５とともに、高性能媒体判定システム５００を用いて種々の利点が実現され、消費者が経済的に、容易に印刷ユニットを用いることができるようにし、ユーザの介入なしに優れた印刷品質出力が提供される。
【０２２２】
さらに、背面マーク式媒体判定システムを用いることにより、媒体識別をさらに高速に行い、プリンタ２０の全体的なスループット（ページ／分）を向上させることができる。新しいプリンタ２０および媒体判定システム４００、５００を提供することに加えて、背面マーク式識別システムを有するような新しい媒体も提供される。実際には、印刷ゾーン２５に入力される特定のタイプの媒体のために特に選択された最適な印刷モードで印刷されるハードコピー出力をユーザに提供するために、それぞれ個々の背面に付与された識別用マークを有する、１組の異なるタイプの媒体も提供される。この背面マーク式媒体識別システムを用いることにより、マークがシートの印刷面に現れていた初期のバーコード方式を用いていた場合のように、結果として生じるイメージを損なう可能性があるマーキングのアーティファクトを残すことなく、媒体タイプを好都合に素早く判定できる。したがって、本背面マーク式媒体識別システムは、素早く印刷され、かつ煩わしいユーザの介入を必要とせずに、消費者に最適なイメージを好都合に提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 印刷機構の印刷ゾーン部分に給送される入力媒体シートについての情報を収集するために、本発明の光検出システムの一形態を含む、ここではインクジェットプリンタである、インクジェット印刷機構の一形態の部分斜視図である。
【図２】 プリントヘッドキャリッジの一部に搭載されて示され、図１の検出システムの単色光センサの拡大した部分斜視図である。
【図３】 図２の単色光センサの内部の斜視図である。
【図４】 図２の単色光センサのレンズアセンブリの一形態の平面図である。
【図５】 図４のレンズアセンブリの底面図である。
【図６】 図４のレンズアセンブリの側面図である。
【図７】 図２の単色光センサの動作を示す概略的な側面図である。
【図８】 図４のレンズアセンブリの動作を示す、図４のレンズアセンブリの一部の拡大断面図である。
【図９】 図２の単色光検出システムを動作させる一態様の流れ図である。
【図１０】 図２の単色光検出システムに用いられるいくつかの信号のタイミングおよび相対的な振幅を示す信号タイミング図である。
【図１１】 媒体上に印刷されたイメージをモニタする際に、白色媒体、シアン、黄色、マゼンタ、および黒色インクのための照明波長に対する相対スペクトル反射率およびスペクトル吸光度、ならびに図２の単色光検出システムによって供給される相対的な信号の大きさを示すグラフである。
【図１２】 上記の背景のセクションにおいて説明される、ＨＰ’００２光センサを用いる従来のモニタシステムを示す概略図である。
【図１３】 図１〜図１０の単色光センサが、テープなしの透明媒体、ＧＯＳＳＩＭＥＲフォト媒体、テープヘッダを有する透明媒体、および普通紙を互いに区別するために用いられ得る態様を示す流れ図である。
【図１４】 透明媒体（「ＴＲＡＮ」）およびテープヘッダなしの透明媒体（「ＴＡＰＥ」）、およびＧＯＳＳＩＭＥＲフォト紙（「ＧＯＳＳＩＭＥＲ＃１」および「ＧＯＳＳＩＭＥＲ＃２」）のためのエントリを含む、全ての普通紙のための高レベル拡散反射率対媒体タイプのグラフである。
【図１５】 ＧＯＳＳＩＭＥＲフォト媒体のための、３０成分までのフーリエスペクトル成分のグラフである。
【図１６】 図１４において、「ＭＯＤＯ」を付されたＭｏＤｏ Ｄａｔａｃｏｐｙにより提供される典型的な普通紙のための３０成分までのフーリエスペクトル成分のグラフである。
【図１７】 図１４に示される全ての媒体のためのフーリエスペクトル成分の和のグラフである。
【図１８】 図１４に「ＴＡＰＥ」として示される、テープヘッダ付きの透明媒体ための、３０成分までのフーリエスペクトル成分のグラフである。
【図１９】 「ＴＲＡＮ」で示される透明媒体にわたるテープヘッダに加えて、図１４に示される普通紙媒体のための合計された第３番目、第１６番目、第１７番目、および第１８番目のフーリエスペクトル成分のグラフである。
【図２０】 媒体の主要カテゴリー、たとえば普通紙、プレミアム紙、フォト紙および透明媒体のうちのどの媒体が図１のプリンタの印刷ゾーンに入力されているかを判定し、かつ一般的なプレミアム紙、マット仕上げフォトプレミアム紙、予め切れ目をつけた厚手のグリーティングカード紙の間を区別するように、主要媒体カテゴリー内の特定の媒体タイプを判定するための方法の一形態の流れ図である。
【図２１】 図２０の方法で用いられ得る高性能媒体タイプ判定光センサの一形態の概略的な側面図である。
【図２２】 図２１の媒体光センサのレンズアセンブリの一形態の平面図である。
【図２３】 図２１のレンズアセンブリの底面図である。
【図２４】 図２１のレンズアセンブリの側面図である。
【図２５】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の流れ図である。
【図２６】 図２０の方法の「データの操作」部分の流れ図である。
【図２７】 図２０の方法の「検証」および「印刷モードを選択する」部分の流れ図である。
【図２８】 図２０の方法の「検証」および「印刷モードを選択する」部分の両方に用いられるデータ重み付けおよびランキングルーチンの流れ図である。
【図２９】 図２０の方法の「主要カテゴリー判定」および「特定タイプ判定」の部分を示す流れ図の一部であり、特に透明媒体判定を示す図である。
【図３０】 図２０の方法の「主要カテゴリー判定」および「特定タイプ判定」の部分を示す流れ図の一部であり、特にグロッシーフォト媒体判定を示す図である。
【図３１】 図２０の方法の「主要カテゴリー判定」および「特定タイプ判定」の部分を示す流れ図の一部であり、特にマット仕上げフォト媒体判定を示す図である。
【図３２】 図２０の方法の「主要カテゴリー判定」および「特定タイプ判定」の部分を示す流れ図の一部であり、特に普通紙およびプレミアム紙判定を示す図である。
【図３３】 青色の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）を用いる、図２〜図８の単色光センサのスペクトル光出力を示すグラフである。
【図３４】 青紫色ＬＥＤを用いる、図２１のセンサの媒体タイプ判定のスペクトル光出力を示すグラフである。
【図３５】 図１のプリンタの印刷ゾーンに給送される普通紙、あるいは透明媒体のシートをモニタすることが示される、図２１の媒体タイプ光センサの概略的な拡大側面図である。
【図３６】 線３６−３６に沿って取られた、図２１の媒体タイプ光センサの底面図である。
【図３７】 図１のプリンタの印刷ゾーンに給送されるプレミアム紙のシートをモニタすることを示す、図２１の媒体タイプ光センサの概略的な拡大側面図である。
【図３８】 図１のプリンタの印刷ゾーンに給送されるフォト媒体のシートをモニタすることを示す、図２１の媒体タイプ光センサの概略的な拡大側面図である。
【図３９】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特に高グロッシー仕上げフォト媒体の場合のデータを示すグラフである。
【図４０】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特にグロッシー仕上げフォト媒体の場合のデータを示すグラフである。
【図４１】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特にマット仕上げ写真媒体の場合のデータを示すグラフである。
【図４２】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特に普通紙媒体、具体的にはＧｉｌｂｅｒｔ（登録商標）Ｂｏｎｄの場合のデータを示すグラフである。
【図４３】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特にプレミアム媒体の場合のデータを示すグラフである。
【図４４】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特にテープヘッダ付きのＨＰ社の透明媒体の場合のデータを示すグラフである。
【図４５】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特にテープヘッダなしの透明媒体の場合のデータを示すグラフである。
【図４６】 １００成分までのフーリエスペクトル成分のグラフであり、特にマット仕上げフォト媒体拡散反射を示すグラフである。
【図４７】 １００成分までのフーリエスペクトル成分のグラフであり、特にマット仕上げフォト媒体鏡面反射を示すグラフである。
【図４８】 １００成分までのフーリエスペクトル成分のグラフであり、特に高グロッシー仕上げフォト媒体拡散反射を示すグラフである。
【図４９】 １００成分までのフーリエスペクトル成分のグラフであり、特に高グロッシー仕上げフォト媒体鏡面反射を示すグラフである。
【図５０】 １００成分までのフーリエスペクトル成分のグラフであり、特に普通紙媒体拡散反射を示すグラフである。
【図５１】 １００成分までのフーリエスペクトル成分のグラフであり、特に普通紙媒体鏡面反射を示すグラフである。
【図５２】 普通紙媒体、プレミアム紙媒体、マット仕上げフォト媒体、グロッシー仕上げフォト媒体および透明媒体を含むいくつかの一般的な媒体の拡散空間周波数のグラフである。
【図５３】 普通紙媒体、プレミアム紙媒体、マット仕上げフォト媒体、グロッシー仕上げフォト媒体および透明媒体を含むいくつかの一般的な媒体の鏡面反射空間周波数のグラフである。
【図５４】 普通紙媒体、プレミアム紙媒体、マット仕上げフォト媒体、グロッシー仕上げフォト媒体および透明媒体を含むいくつかの特定の媒体の拡散空間周波数のグラフである。
【図５５】 普通紙媒体、プレミアム紙媒体、マット仕上げフォト媒体、グロッシー仕上げフォト媒体および透明媒体を含むいくつかの特定の媒体の鏡面反射空間周波数のグラフである。
【関連特許出願】
本発明は、２０００年６月２８日出願の係属中の米国特許出願第０９／６０７，２０６号の一部継続出願であり、その特許出願は、１９９９年１０月２９日出願の米国特許出願第０９／４３０，４８７号の一部継続出願であり、その特許出願は、１９９８年１０月２９日出願の米国特許出願第０９／１８３，０８６号の一部継続出願であり、その特許出願は、２０００年３月１４日に付与された米国特許第６，０３６，２９８号の一部継続出願であり、全て同じ発明人によるものである。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は全般にインクジェット印刷機構に関し、より詳細には、その印刷機構が、ユーザの煩わしい介入を必要とせずに、特定のタイプの入力媒体上に最適なイメージを生成するために、自動的に印刷モードを適応させるように、印刷ゾーンに給送される印刷媒体のタイプ（透明媒体、普通紙、プレミアム紙、フォト紙等）についての情報を判定するための光検出システムに関する。
【０００３】
【発明の背景】
インクジェット印刷機構は、「ペン」と呼ばれる場合もあるカートリッジを用いており、そのカートリッジが、本明細書では全般に「インク」と呼ばれる液体着色剤の液滴をページ上に噴射する。各ペンは、インク滴が発射される非常に小さなノズルを形成されたプリントヘッドを備える。イメージを印刷するために、プリントヘッドは、ページを横切って左右に駆動され、移動しながら所望のパターンにインク滴を噴射する。プリントヘッド内にある特定のインク噴射機構は、圧電技術あるいはサーマルプリントヘッド技術を用いる機構のような、当業者に知られている種々の異なる形をとる。たとえば、２つの先行するサーマルインク噴射機構が、米国特許第５，２７８，５８４号および第４，６８３，４８１号に記載されており、いずれも本発明の譲受人であるヒューレットパッカード社に譲渡されている。サーマルシステムでは、インクチャネルおよび蒸発チャンバを含む障壁層がノズルオリフィスプレートと基板層との間に配置される。この基板層は典型的には、蒸発チャンバ内のインクを加熱するために付勢される抵抗のような、ヒータ素子の線形のアレイを含む。加熱時に、インク滴は付勢された抵抗に関連するノズルから噴射される。プリントヘッドがページにわたって移動するのに応じて、抵抗を選択的に付勢することにより、インクは、あるパターンで印刷媒体上に発射され、所望のイメージ（たとえば、絵、図表あるいは文字等）が形成される。
【０００４】
プリントヘッドを清潔にし、かつ保護するために、プリンタシャーシ内に典型的には「サービスステーション」機構が設けられ、プリントヘッドがメンテナンスのために、そのステーション上を移動できるようにする。保管するために、あるいは印刷を行っていない間のために、サービスステーションは通常、プリントヘッドノズルが汚染しないように、かつ乾燥しないように気密に封止するキャッピングシステムを含む。キャップによっては、プリントヘッド上を真空状態にするポンピングユニットに接続することにより、プライミングを容易にするように設計されるものもある。動作中には、「スピッティング（spitting）」として知られるプロセスにおいて、各ノズルを通して多数のインク滴を噴射し、サービスステーションの「インク壷」部分に廃インクを回収することにより、プリントヘッド内の障害物が定期的に取り除かれる。スピッティング後、キャッピング解除時、あるいは場合によっては印刷中に、大部分のサービスステーションは、インク残留物、およびプリントヘッド上に集められたあらゆる紙のほこり、あるいは他の残留物を除去するためにプリントヘッドの表面を拭き取るエラストマワイパを備える。
【０００５】
イメージを印刷するために、プリントヘッドはシート上の印刷ゾーンを横切って左右に走査され、移動しながらペンがインク滴を噴射する。プリントヘッドがシートを横切って移動するのに応じて、抵抗を選択的に付勢することにより、インクがあるパターンで印刷媒体上に吐出され、所望のイメージ（たとえば、絵、図表あるいは文字）が形成される。ノズルは典型的には、互いに平行に、かつ走査方向に垂直に、プリントヘッド上に通常並列に配置される線形のアレイに配列され、ノズルアレイの長さが印刷のスワス、すなわち帯状の印刷区画を画定する。すなわち、プリントヘッドが印刷ゾーンを通って完全に１回横断する際に、１つのアレイの全てのノズルが連続して噴射される場合、インクの１つの帯状区画あるいはスワスがそのシート上に現れるであろう。この帯状区画の幅は、ペンの「スワス幅」として知られており、これは１回のパスで塗着することができるインクの最大パターンである。媒体は、典型的には一度に１スワス幅の印刷ゾーンを通って移動するが、印刷方式によっては、たとえば、各プリントヘッドの走査に対して１スワス幅の半分あるいは４分の１だけ増分的に媒体を移動させ、重なり合うように短い距離でインク滴を吐着し、最終的なイメージの見栄えを良くする場合もある。
【０００６】
家庭用プリンタ市場のために設計されるインクジェットプリンタは、種々の設計基準で一致しない場合が多い。たとえば、大量生産で、可能な限り最低限のコストで提供され、平均的な画質より良く、しかも取扱いが最も簡単であるインクジェットプリンタを、家庭用市場は要求する。プリンタ性能は改善され続けており、これらの一致しない設計基準間のバランスを維持する試みが続けられている。たとえば、プリンタ性能は、４つの個別の単色プリントヘッドを用いる設計が考慮されている点まで進歩しており、その結果、全部で１２００個以上のノズルが、霧に近いほど十分に細かいインク滴を生成することができる。
【０００７】
そのような高解像度の印刷は、これらの新しいペンに関して非常に厳しい製造公差を必要とする。しかしながら、そのような厳しい公差を保持することは、新しいペンに関して満足のいく製造歩留まりも達成しようとするときには困難な場合がある。実際には、ペンの性能を改善することに起因してさらに厳しいプロセス管理が要求され、その結果、ペンはこれらの高い品質基準を満たさないために廃棄されるので、残念ながらペンの歩留まりは低下する。高い廃棄率を補償するために、そのペンの最終的な販売価格が上昇する。したがって、印刷品質を犠牲にすることなく、わずかな偏差で経済的にペンを管理し、ペンの歩留まりを向上させる（廃棄率を低減する）とともに、消費者に提供される価格を下げるための方法を見つけることが望まれる。
【０００８】
さらに、これらの新しいプリンタの多数のペンと、そのインク滴の極微の大きさによって、あらゆるタイプのペン位置合わせ手順を消費者に実行してもらうことを期待するのは実情にそぐわなくなった。従来、インク滴の体積が大きい今までのプリンタは、消費者が精査するためにテストパターンを印刷し、その後、最適なペン位置合わせパターンを選択した。残念ながら、新しいペンの個々の小さなインク滴は視認するのが難しく、プリントヘッドノズルのピッチが精細である、すなわち印刷中に吐着される１インチ（２．５４ｃｍ）当たりのドットの数（「ｄｐｉ」定格）が多いことにより、この作業は一層難しくなる。この困難な状況から、印刷品質の進歩は、消費者によるペンの位置合わせをほぼ不可能な作業にしており、閉ループのインクジェット印刷の概念が発展させられる。
【０００９】
閉ループのインクジェット印刷は、センサを用いて、対象となる特定の属性を判定し、その際、プリンタが、特定の属性を調整するための入力としてセンサ信号を用いる。ペン位置合わせの場合に、センサを用いて、各プリントヘッドから生成されるインク滴の位置を測定することができる。その後、プリンタはこの情報を用いて、噴射用の抵抗を付勢するタイミングが調整され、結果としてインク滴を位置合わせする。そのような閉ループシステムでは、もはやユーザの介入の必要はなく、そのため使いやすさを最大にする。
【００１０】
また、閉ループインクジェット印刷は、プリンタが個々のペン間の偏差を補償できるようにすることにより、ペンの歩留まりを向上させることもできる。仮に偏差が補償されなければ、厳しい品質管理基準を満たすことができず、そのペンは廃棄されてしまうであろう。インク滴の体積は、このタイプのトレードオフの格好の例である。従来、色相制御を維持するために、インク滴の体積の仕様は比較的厳しい公差を有していた。閉ループシステムでは、実際のカラーバランスがモニタされ、その後、プリンタ噴射制御システムで補償することができる。こうして、インク滴の体積に関する設計公差は緩和することができ、より多くのペンが品質管理に合格し、ペンの歩留まりを向上させることができる。ペンの歩留まりの向上によって、製造業者はより大量に生産でき、その結果、消費者に提供されるペンの価格が低下するので、消費者のためになる。
【００１１】
従来、閉ループインクジェット印刷システムは、家庭用プリンタ市場ではコストが高すぎたが、最上位製品においては実現可能なことがわかっていた。たとえば、いずれもヒューレットパッカード社（Palo Alto、California）によって製造される、DesignJet（登録商標）７５５インクジェットプロッタ、およびＨＰカラー複写機２１０では、光センサを用いてペンが位置合わせされていた。DesignJet（登録商標）７５５プロッタは、部品番号Ｃ３１９５−６０００２として、ヒューレットパッカード社（Palo Alto、California）から購入することができ、本明細書では「ＨＰ’００２」センサと呼ばれる光センサを用いていた。ＨＰカラー複写機２１０は、部品番号Ｃ５３０２−６００１４として、ヒューレットパッカード社（Palo Alto、California）から購入することができ、本明細書では「ＨＰ’０１４」センサと呼ばれる光センサを用いている。ＨＰ’０１４センサは、ＨＰ’００２センサと機能的には類似であるが、ＨＰ’０１４センサは、付加的な緑色発光ダイオード（ＬＥＤ）と、より製品に特化したパッケージングとを用いて、ＨＰカラー複写機２１０の設計にさらに適合させている。これらの最上位機器はいずれも生産量は比較的少ないが、市場価格の高さによって、これらの比較的高価なセンサを追加することが可能になっている。
【００１２】
図１２は、ＨＰ’００２センサの光学的な構成を示す概略図であり、ＨＰ’０１４センサは、主に信号処理においてＨＰ’００２センサとは異なる。ＨＰ’０１４センサは２つの緑色のＬＥＤを用いて信号レベルを上昇させ、付加的な外部増幅を不要にする。さらに、可変ＤＣ（直流）オフセットが、ＨＰ’０１４システムに組み込まれ、信号ドリフトを補償する。ＨＰ’００２センサは青色光Ｂ１を生成する青色ＬＥＤ Ｂと、緑色光Ｇ１を生成する緑色ＬＥＤ Ｇとを有するのに対して、ＨＰ’０１４センサ（図示せず）は、２つの緑色ＬＥＤを用いる。青色光ストリームＢ１および緑色光ストリームＧ１は、印刷媒体Ｍ上の位置Ｄに沿ってぶつかり、その後、レンズＬを通る光線Ｂ２およびＧ２として、媒体Ｍから反射され、レンズＬによって集束され、光線Ｂ３およびＧ３としてフォトダイオードＰによって受光される。
【００１３】
集束された光Ｂ３およびＧ３を受光すると、フォトダイオードＰは、プリンタコントローラＣに供給されるセンサ信号Ｓを生成する。フォトダイオードセンサ信号Ｓと、プリントヘッドキャリッジあるいは媒体駆動ローラ（図示せず）上のエンコーダＥから受信された位置データＳ１とに応答して、プリンタコントローラＣは、ノズルＮに隣接するプリントヘッド抵抗に送出される噴射信号Ｆを調整し、インク滴出力を調整する。有色インクのスペクトル反射率に起因して、青色ＬＥＤ Ｂは媒体Ｍ上の黄色インクの存在を検出するために用いられるのに対して、緑色ＬＥＤ Ｇはシアンおよびマゼンタインクの存在を検出するために用いられ、黒色のインクを検出するためにいずれかのダイオードが用いられる。したがって、プリンタコントローラＣは、エンコーダＥからのエンコーダ位置信号Ｓ１と連係して、フォトダイオードＰからの入力信号Ｓを与えられると、ドットあるいは一群のドットが、媒体Ｍ上に印刷されたテストパターン内の所望の位置に塗着されたか否かを判定することができる。
【００１４】
歴史的には、青色ＬＥＤは弱い照明装置であった。実際には、DesignJet（登録商標）７７５プロッタの設計者は、この弱い青色の発光を補償するために、信号処理方式に相当のところまでやった。ＨＰカラー複写機２１０の設計者は同じ問題に直面し、黄色のインクを直接検出する前に、代わりに２つの緑色ＬＥＤを用いて、色を混合して黄色を検出することにした。従来、より明るい青色のＬＥＤを購入できたが、少量生産の最上位製品に用いるにしても法外に値段が高かった。たとえば、ＨＰ’００２センサに用いられる青色ＬＥＤは、１５ｍｃｄ（ミリカンデラ）の輝度を有していた。この暗い青色光源からのセンサ信号を増大させるために、この信号を１００倍増幅するための１００×増幅器が必要とされた。しかしながら、その増幅器はＨＰ’００２センサのフォトダイオード部分の外部にあるので、この増幅器構成は伝搬された雑音の影響を受けやすい。さらに、この１００×増幅器によって強いられるオフセットによって、信号がＡＣ（交流）結合されることが必要とされることにより、信号処理はさらに複雑になる。さらに、このなおも相対的に低い信号で十分な解像度を得るには、１０ビットＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）信号コンバータが必要であった。
【００１５】
ＨＰカラー複写機２１０に用いられるＨＰ’０１４センサは、DesignJet（登録商標）７５５プロッタに用いられるＨＰ’００２センサと同じ光学系を含むが、ＨＰ’０１４センサはよりコンパクトであり、アセンブリ内に容易に適応され、ＨＰ’００２センサの概ね４０％の大きさである。ＨＰ’００２センサおよびＨＰ’０１４センサはいずれも非パルスＤＣ（直流）センサであり、すなわちＬＥＤは点灯され、センサによって媒体全体を走査している間、点灯したままである。信号サンプルは、エンコーダストリップの状態変化によって空間的にトリガされ、走査にわたってキャリッジ位置についてのフィードバックをプリンタコントローラに提供する。光学的な走査のために用いられる比較的低いキャリッジ速度では、データをサンプリングするのに要する時間は、各エンコーダ状態変化間の全時間に比べて短い。走査中にＬＥＤが過熱するのを防ぐために、ＬＥＤを流れるＤＣ順方向電流は制限される。順方向電流が大きくなると照度が増加するので、過熱を防ぐためのこの電流制限は、可能な最大値より低い値にＬＥＤの明るさを抑制する。
【００１６】
ＨＰ’０１４センサの設計者は、緑色ＬＥＤで黄色インクを検出するための新しい方法を用いることにより、青色ＬＥＤの問題を回避した。具体的には、黄色インクは、ペンの位置合わせルーチンを実行する際に、黄色インクバーの上側にマゼンタインク滴を配置することにより検出された。マゼンタインクは黄色インクを通って黄色インクバーのエッジまで移動し、黄色インクバーのスペクトル反射率を変化させ、緑色ＬＥＤによって照明されるとき、黄色インクバーのエッジを検出することができる。残念ながら、この黄色インク検出方式は、媒体に依存する結果を有する。すなわち、２つのインク（マゼンタおよび黄色）を混合することは、媒体の表面特性によって非常に大きな影響を受ける。家庭用プリンタ市場において用いる場合、媒体は、特殊な写真品質のグロッシー紙から、褐色紙袋、布地、あるいはその間の任意の媒体までの範囲に及ぶ場合がある。グロッシー仕上げフォトタイプの媒体上では、インクの移動は最小であるが、紙袋あるいは布地では、高い度合いの移動が行われる場合がある。したがって、インク滴の配置を判定するためのインクの混合は、家庭用市場では非常にリスキーになる。なぜなら、これらの従来までのプリンタは、どのタイプの媒体がペン位置合わせルーチンの間に用いられているかを知る方法がないためである。
【００１７】
この媒体識別の問題に対処するために、媒体検出センサが、媒体取込みピボット機構、あるいは媒体給紙トレイ上のような、プリンタの中を通る媒体経路に隣接して配置された。媒体検出センサは、媒体の印刷面に予め印刷された不可視インクのコードを読み取る。このコードによって、ユーザの介入を全く必要とせずに、印刷品質を最適にするために印刷モードを調整し、媒体供給物内のこれらの相違を補償することにより、プリンタは媒体の向き、サイズおよびタイプを補償できるようになる。インク滴検出センサおよび媒体検出センサはいずれも、光／電圧（ＬＶＣ）コンバータと、１つあるいは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）とを用いており、各センサは、光学素子を配向し、周囲光からＬＶＣを遮蔽するためのハウジングに依存する。高品質のイメージを生成する経済的なインクジェット印刷機構を消費者に提供しようとして、両方のセンサを実装することに関連するコストが解析された。意外なことに、両方のセンサのコストの実質的な部分は、検出ユニット自体に関係せず、むしろ、センサをプリンタコントローラに相互接続することと、多数の別個の部品を在庫しておくこととに関連するコストの関数であった。
【００１８】
実際には、今日の市場において市販されているインクジェットプリンタの大部分には、媒体タイプの検出は搭載されていない。大部分のプリンタは、開ループプロセスを用いており、操作者がコンピュータのソフトウエアドライバを通して媒体のタイプを選択することに依存する。したがって、実際に給紙トレイ内にある媒体が、特定の印刷要求のために選択されたタイプに対応している保証はなく、残念ながら、誤って選択された媒体で印刷することにより、悪い品質のイメージが生成される場合がある。この問題を悪化させることは、大部分のユーザが全く媒体タイプの設定を変更せず、また大部分のユーザがこれらの設定が存在していることに気が付いてさえもいないという事実である。それゆえ、典型的なユーザは常に、普通紙−ノーマルモードのデフォルトの設定で印刷する。これは、ユーザが高価な写真媒体（フォト媒体）をプリンタに差し込む場合に、写真モードではなくノーマルモードが選択される場合には、結果として生じるイメージは標準以下であり、ユーザが事実上、高価な写真媒体を無駄にしてしまうので問題である。写真媒体に加えて、普通紙−ノーマルモードで印刷されると、透明媒体（トランスペアレンシー）も特に悪い画質を生成する。
【００１９】
透明媒体を紙と区別する問題は、ヒューレットパッカード社のDeskJet２０００Ｃプロフェッショナルシリーズカラーインクジェットプリンタにおいて対処されており、そのプリンタは透明媒体の存在を判定するために、赤外線反射センサを用いている。このシステムは、透明媒体を写真媒体および普通紙と区別するために、光が透明媒体を通過する事実を利用する。この識別システムは簡単で、比較的低コストであるが、ユーザが利用することができる種々の媒体のタイプを識別することに制限がある。
【００２０】
媒体タイプを判定するための別のセンサシステムは、透過／反射センサの組み合わせを使用した。センサの反射部分は、媒体の表面に対して角度が異なる２つのレセプタ（receptor）を有した。透過型検出器で検査すると、透明媒体を通って光が通過することに起因して、透明媒体を検出することができた。２つの反射センサはそれぞれ、媒体の鏡面反射率と、媒体の拡散反射率とを測定するために用いられた。これら２つの反射率値の比を解析することにより、特定の媒体タイプが識別された。このシステムを実装するために、種々の媒体タイプと相関のある反射率比のルックアップテーブルを含むデータベースが必要とされた。あいにく、新たな、特徴付けられていない媒体は誤認され、印刷品質の劣化をもたらす場合が多かった。結局、このシステムの最も悪い欠点の１つは、いくつかの異なる媒体タイプが同じ反射率比を生成することができ、依然として全体として異なる印刷モードの分類を有することであった。
【００２１】
１つの提案されたシステムは、媒体タイプ識別に対して最終的な解決策となると考えられたものを提供した。このシステムでは、不可視インクコードが、媒体の各シートの表側の場所に印刷され、その場所がプリンタに搭載されたセンサによって読み取られた。このコードは、媒体のタイプ、製造業者、向きおよび特性に関する多数の情報をプリンタドライバに提供した。センサのコストは安く、システムは全体として、ユーザがドライバを通して媒体を選択することから解放され、また装填される媒体が正確に識別されることを保証する点で、非常に信頼性が高かった。あいにく、これらの予め印刷された不可視インクコードは、一面に印刷されたときに視認できるようになった。その後、たとえば、本発明の譲受人であるヒューレットパッカード社に譲渡された米国特許第５，９８４，１９３号に説明されるように、そのコードは、この問題を回避するために媒体の余白に配置された。しかしながら、市場の要求によって、インクジェットプリンタは写真出力装置になってきた。したがって、印刷されたイメージが紙の縁まで完全に広がる「フルブリード」印刷方式による写真にとって、余白は望ましくない加工領域になった。したがって、余白として用いられてきた部分にコードを配置する場合であっても、フルブリード印刷モードで一面に印刷されるとき、深刻な印刷欠陥を形成した。
【００２２】
さらに別の媒体識別システムは、媒体の先端を変形させることにより媒体の端部をマーキングした。これらの端部の変形は、エッジカット、パンチ孔、スカラップ等の形をとり、先端部を直線ではない状態にしており、直線の端部は、普通紙のデフォルト指示子となった。残念ながら、これらの端部変形方式は、媒体をマーキングするために付加的な媒体処理ステップを必要とした。さらに、変形した端部は消費者への魅力が不足しており、大部分の消費者は、輸送中あるいはハンドリング中に損傷された媒体として見えた。
【００２３】
したがって、印刷機構に給送される媒体のタイプについての情報を判定し、ユーザの介入を必用とせずに、かつ媒体あるいは仕上げられたイメージを損傷することなく、印刷機構が最適なイメージのために印刷を自動的に調整することができるようにする光検出システムを提供することが望ましい。
【００２４】
【発明の概要】
本発明の一態様によれば、印刷機構に給送される入力媒体を分類するための方法が提供され、その媒体は、印刷表面と、その反対側の、識別用マークを付された背面とを有する。その方法は、入力媒体の印刷表面を光学的に走査するステップと、光学的に走査するステップ中に、識別用マークについての情報を収集するステップとを含む。解析ステップでは、識別用マークを付された種々の媒体タイプの既知の値と比較することにより、収集された情報が解析され、種々のタイプのうちの１つとして入力媒体を分類する。
【００２５】
本発明のさらに別の態様によれば、光センサを有する印刷機構においてイメージを受け取るために、１組の種々のタイプの媒体が提供される。その組内の個々の媒体は、印刷表面と、反対側にある背面とを有し、印刷表面は、印刷機構によって印刷される際にイメージを受け取る。識別用マークは各媒体の背面に位置する。識別用マークは、光センサによって印刷表面から媒体を通して読み取ることができ、種々のタイプのマークが種々のタイプの各媒体上に現れる。
【００２６】
本発明のさらに別の態様によれば、印刷表面と、その反対側の、識別用マークを付された背面とを有する入力媒体上に印刷を行うインクジェット印刷機構が提供される。その印刷機構は、フレームと、入力媒体の印刷表面をモニタするための、フレームによって支持される媒体センサとを備える。この媒体センサは入力媒体を照明する照明素子と、この照明された媒体から反射される光を受光するセンサとを含む。照明素子によって放射される光は、センサによって読み取るための識別用マークを照明するために、媒体を透過する。受光された光に応じて、センサは反射率信号を生成する。コントローラが、その反射率信号と、識別用マークを付された種々のタイプの媒体のための既知の値とを比較し、その入力媒体に対応する印刷モードを選択する。
【００２７】
本発明の全体としての目的は、この先吐出されるインク滴が、印刷機構によって調整され、使用時にユーザの介入なしに特定タイプの媒体上に高品質のイメージを生成できるように、媒体のタイプを光学的に識別するための方法とともに、インクジェット印刷機構のための光検出システムを提供することである。
【００２８】
本発明の別の目的は、消費者のための最適なイメージを生成するために、媒体タイプを補償することができる、簡単に利用可能なインクジェット印刷機構を提供することである。
【００２９】
本発明のさらに別の目的は、望ましくない印刷アーティファクトを形成する可能性がある、媒体の印刷面上に任意の特殊なマーキングを必要とすることなく、またユーザの介入、または再較正を必要とすることなく、普通紙、プレミアム紙、フォト媒体および透明媒体のような主要タイプの媒体を識別するための光検出システムを提供することである。
【００３０】
本発明のさらに別の目的は、それぞれ結果的に印刷されるイメージと干渉することがない一意の識別用マーキングを有する、種々のタイプのフォト媒体のような１組の媒体を提供することである。
【００３１】
本発明のさらに別の目的は、消費者にさらに経済的なインクジェット印刷製品を提供するために、軽量、小型で、かつ最小限のコンポーネントで製造されるインクジェット印刷機構のための光検出システムを提供することである。
【００３２】
【好適な実施形態の詳細な説明】
図１は、本発明により構成され、生産現場、オフィス、家庭あるいは他の環境において業務報告書、通信文書、デスクトップバブリッシング、アートワーク等を印刷するために用いられ得る、ここではインクジェットプリンタ２０として示される、インクジェット印刷機構の一実施形態を示す。種々のインクジェット印刷機構が市販されている。たとえば、本発明を具現することができる印刷機構には、数例を挙げると、プロッタ、ポータブル印刷ユニット、複写機、カメラ、ビデオプリンタ、およびファクシミリ装置が含まれる。便宜上、本発明の概念は、家庭環境において特に有用性を見出すことができるインクジェットプリンタ２０の環境において例示される。
【００３３】
プリンタコンポーネントは機種毎に異なる場合があることは明らかであるが、典型的なインクジェットプリンタ２０は、ハウジングあるいはケーシングエンクロージャ２３によって包囲されるシャーシ２２を含み、その大部分は、内部コンポーネントを視認するのに明瞭にするために省略されている。印刷媒体ハンドリングシステム２４は、印刷ゾーン２５を通して印刷媒体のシートを給送する。印刷媒体は、紙、カード用の厚紙、封筒、布、透明媒体、マイラー（登録商標）等のような適当なシート材料のうちの任意のタイプとすることができるが、典型的には、最も一般的に用いられる印刷媒体は普通紙である。印刷媒体ハンドリングシステム２４は、印刷前に媒体の供給物が装填され、かつ格納される供給トレイあるいは給紙トレイ２６のような、媒体入力を有する。モータおよびギアアセンブリ２７によって駆動される一連の従来の媒体前進あるいは駆動ローラ（図示せず）を用いて、印刷するための印刷ゾーン２５に、給紙トレイ２６から印刷媒体を移動させることができる。印刷後、媒体シートは、印刷されたシートを受け取るために延在して示される、一対の格納式の出力乾燥翼状部材２８上に載せられる。翼状部２８は、任意の以前に印刷されたシートを出力トレイ部３０内でさらに乾燥させるために、その上側で新たに印刷されたシートを短時間だけ保持し、その後、両側に引っ込められ、新たに印刷されたシートを出力トレイ３０に落下させる。媒体ハンドリングシステム２４は、レターサイズ、法定サイズ、Ａ４、封筒等を含む種々のサイズの印刷媒体を収容するための一連の調整機構を含む場合もある。媒体の長さに沿って長さ方向に概ね長方形の媒体シートを保持するために、ハンドリンクシステム２４は、スライド式の長さ調整レバー３２と、媒体幅にわたって幅方向に媒体シートを保持するためのスライド式の幅調整レバー３４とを含む場合がある。
【００３４】
またプリンタ２０は、マイクロプロセッサ３５として模式的に例示され、ホスト装置、典型的には、パーソナルコンピュータのようなコンピュータ（図示せず）から命令を受信するプリンタコントローラも備える。実際には、プリンタコントローラ機能の多くは、ホストコンピュータによって、プリンタに搭載される電子部品によって、あるいはその間の相互作用によって実行することができる。本明細書で用いられる、用語「プリンタコントローラ３５」は、ホストコンピュータ、プリンタ、その間の中間装置、あるいはそのような要素を組み合わせた相互作用のいずれによって実行される場合であっても、これらの機能を含む。ホストコンピュータに結合されるモニタを用いて、操作者に、プリンタ状態、あるいはホストコンピュータ上で実行される特定のプログラムのような視認できる情報を表示することができる。パーソナルコンピュータ、キーボードおよび／またはマウス装置のような入力装置、およびモニタは全て、当業者によく知られている。
【００３５】
シャーシ２２は、走査軸３８を画定するガイドロッド３６を支持し、かつ走査軸３８に沿って、印刷ゾーン２５を端から端まで左右に往復動させるようにインクジェットプリントヘッドキャリッジ４０を摺動可能に支持する。キャリッジ４０は、ここでは、キャリッジドライブＤＣモータ４４に接続されるエンドレスベルト４２を含むものとして示されるキャリッジ推進システムによって駆動される。また、キャリッジ推進システムは、従来の光エンコーダシステムのような、コントローラ３５にキャリッジ位置信号を伝達する位置フィードバックシステムも備える。光エンコーダ読取り装置は、キャリッジ４０に搭載され、キャリッジの移動経路に沿って延びるエンコーダストリップ４５を読み取ることができる。その際、キャリッジドライブモータ４４は、プリンタコントローラ３５から受信される制御信号に応答して動作する。従来の可撓性の多数の導体ストリップ４６を用いて、さらに以下に記載されるように、印刷するために、イネーブルあるいは噴射コマンド制御信号を、コントローラ３５からプリントヘッドキャリッジ４０に供給することができる。
【００３６】
キャリッジ４０は、ガイドロッド３６に沿ってサービス領域４８に駆動され、そのサービス領域は、上記の背景のセクションで記載されたように、従来の種々のプリントヘッドサービス機能を提供するサービスステーションユニット（図示せず）を収容することができる。種々の異なる機構（たとえば、移動あるいは回転装置）を用いて、プリントヘッドキャップ、ワイパあるいはプライマをプリントヘッドと選択的に接触させることができ、それらの機構は、モータにより駆動されるか、あるいはキャリッジ４０と係合させることにより動作できる。たとえば、適当な移動式あるいは浮動式そりタイプのサービスステーション動作機構は、米国特許第４，８５３，７１７号および第５，１５５，４９７号に示されており、いずれも本発明の譲受人であるヒューレットパッカード社に譲渡されている。回転タイプのサービス機構は、カラーインクジェットプリンタの機種DeskJet（登録商標）８５０Ｃ、８５５Ｃ、８２０Ｃ、８７０Ｃおよび８９５Ｃで購入でき（ヒューレットパッカード社に譲渡された、米国特許第５，６１４，９３０号を参照されたい）、一方、他のタイプの移動サービス機構は、全てヒューレットパッカード社から市販される、カラーインクジェットプリンタの機種DeskJet（登録商標）６９０Ｃ、６９３Ｃ、７２０Ｃおよび７２２Ｃで購入することができる。
【００３７】
印刷ゾーン２５では、媒体は、図１に開いた状態で示される、黒色インクカートリッジ５０および３つの単色カラーインクカートリッジ５２、５４、５６のような、ラッチ機構５８によってキャリッジ４０に固定されるインクカートリッジからインクを受け取る。カートリッジ５０〜５６は一般に、当業者によって「ペン」と呼ばれる。ペン５０〜５６によって分配されるインクは、顔料系インク、染料系インク、あるいはその組み合わせ、ならびに染料および顔料特性の両方を有するパラフィン系インク、ハイブリッドあるいは複合インクとすることができる。
【００３８】
例示されるペン５０〜５６はそれぞれ、その内部にインクの供給源を格納するためのリザーバを含む。各ペン５０〜５６用のリザーバは、各色のためにプリンタに搭載される全インク供給源を含むことができ、典型的には、交換式のカートリッジからなるか、あるいは「オフアクシス（off-axis）」インク供給システムとして知られる方式において、少量のインクの供給源のみを格納することができる。交換式のカートリッジシステムは、走査軸３８に沿って、ペンが印刷ゾーン２５上を往復動する際に、全インク供給源を運ぶ。それゆえ、交換式カートリッジシステムは「オンアクシス（on-axis）」システムと見なすことができるのに対して、印刷ゾーン走査軸から離れた静止位置にメインインク供給源を格納するシステムは、「オフアクシス」システムと呼ばれる。オフアクシスシステムでは、各色用のメインインク供給源は、シャーシ２２によって支持される静止インク供給容器６８に収容される、４つの詰替え式あるいは交換式メインリザーバ６０、６２、６４、６６のように、プリンタ内の静止位置に格納される。ペン５０、５２、５４、５６はそれぞれプリントヘッド７０、７２、７４、７６を有し、静止リザーバ６０〜６６から、プリントヘッド７０〜７６に隣接する搭載リザーバに、コンジットあるいはチュービングシステム７８を介して供給されるインクを吐出する。
【００３９】
プリントヘッド７０〜７６はそれぞれ、当業者にはよく知られている態様で、その中を通って形成される複数のノズルを備えるオリフィスプレートを有する。各プリントヘッド７０〜７６のノズルは典型的には、オリフィスプレートに沿って、少なくとも１つであるが、典型的には２つの線形アレイで形成される。したがって、本明細書で用いられる用語「線形」は、「ほぼ線形」あるいは実質的に線形と解釈することができ、たとえばジグザグ状に互いからわずかにオフセットされたノズル配列を含む場合がある。各線形アレイは典型的には、走査軸３８に垂直な長手方向に整列しており、各アレイの長さはプリントヘッドの１回の走査（パス）のための最大イメージスワスを決定する。例示されるプリントヘッド７０〜７６は、サーマルインクジェットプリントヘッドであるが、圧電プリントヘッドのような他のタイプのプリントヘッドを用いることもできる。サーマルプリントヘッド７０〜７６は典型的には、ノズルに関連する複数の抵抗を含む。選択された抵抗を付勢するとき、気泡が形成され、ノズルから、ノズルの下側の印刷ゾーン２５内の紙のシートにインク滴が吐出される。プリンヘッド抵抗は、コントローラ３５から多数の導体ストリップ４６を介して受信される噴射コマンド制御信号に応答して選択的に付勢される。
【００４０】
単色光検出システム
図２および図３は、本発明により構成される単色光センサ１００の一形態を示す。センサ１００は、たとえば、ねじ接続機構、スライドおよびスナップ取付け具を用いて、あるいは接着剤を用いて接着することにより、あるいはキャリッジに一体的に構成されるプリンタヘッドキャリッジ４０によって支持されるケーシングあるいはベースユニット１０２を含み、種々の他の等価な態様も当業者には知られている。カバー１０４は、たとえば、図２のフィンガ１０６のような、一対のスナップフィットフィンガによってケース１０２に取り付けられる。ケーシング１０２およびカバー１０４はいずれも射出成形された硬いプラスチックから構成されることが好ましいが、他の材料でも用いるのに適している場合があることは明らかであろう。カバー１０４の上側にはフレキシブル回路アセンブリ１０８があり、その回路アセンブリを用いてセンサに電力を供給し、センサ信号をプリンタコントローラ３５に返送することができる。フレキシブル回路１０８は、キャリッジ４０の電子装置の部分（図示せず）にセンサ１００を結合しており、その後、センサ信号は、キャリッジ４０から多数の導体ストリップ４６を通り、その導体ストリップは、コントローラ３５とキャリッジ４０との間で伝達信号を搬送し、プリントヘッド７０〜７６を駆動する。レンズアセンブリ１１０は、ケーシング１０２の下側部分とカバー１０４との間で掴持されており、レンズアセンブリ１１０は、図４〜図６に関して、以下にさらに詳細に説明される。ケーシング１０２の背面部分および／または側面部分は、レンズ１１０を収容する１つあるいは複数のスロット（図示せず）を画定し、その後、カバー１０４がそのスロット内にレンズ１１０を固定することが好ましい。代替として、レンズアセンブリ１１０はケーシング１０２に接着されるか、そうでなければ当業者にはよく知られている種々の異なる方法で固定され得る。
【００４１】
図３は、ケーシング１０２の内部と、センサの内部コンポーネントとを露出するためにカバー１０４が取り除かれた状態の単色センサ１００を示す。ケーシング１０２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）収容チャンバ１１２と、チャンバ１１２の内部をレンズアセンブリ１１０の一部に接続するＬＥＤ出力アパーチャ１１４とを画定する。また、ケーシング１０２は、二対のアライメント部材１１６と、青色ＬＥＤ１２０を収容するために協働するアライメントクレードルあるいはトラフ画定部材１１８とを画定する。青色ＬＥＤ１２０の背面フランジ部分１２２は、各アライメント部材１１６の下側に対して当接され、支持体１１８のトラフ部分は、出力レンズ１２５に隣接する、ＬＥＤ１２０の前面部１２４を収容するような形になされることが好ましい。ＬＥＤの背面フランジ１２２から２本の入力リード１２６および１２８が延びており、それらの２本の入力リードは、たとえば、ハンダ付け、圧着、あるいは当分野において知られている他の電気接続技術によってフレキシブル回路１０８内の導体に電気的に結合される。１つの適切な青色ＬＥＤ１２０は、松下電器産業（パナソニック、京都、日本）から入手することができる、部品番号ＬＮＧ９９２ＣＦ９のＴ−１ ３／４ＧａＮ ＬＥＤである。
【００４２】
光センサ１００は、フォトダイオード１３０の増幅器部分１３４に電気的に結合される光感応フォトセル１３２を含むフォトダイオード１３０も含む。また、フォトダイオード１３０は、光感応フォトセル１３２に光を放射する入力レンズ１３５も含む。フォトセル１３２は、入力光をフォトセル１３２に集束する曲面レンズ１３５を含むように製造されたパッケージとして封入されることが好ましい。また、フォトダイオード１３０は、キャリッジ４０上の電子装置および多数のフレキシブル導体ストリップ４６を介して、フォトダイオードセンサ信号をコントローラ３５に供給するために、出力を増幅器１３４からフレキシブル回路１０８上の電気導体に結合する３本の出力リード１３６、１３７および１３８も有する。フォトダイオード１３０は、ケーシング１０２によって画定されるダイオード取付けチャンバ１４０内に収容されることが好ましい。種々の異なるフォトダイオードを用いることができるが、１つの好ましいフォトダイオードは、部品番号ＴＳＬ２５７として、テキサスアナログオプティカルシステム（ＴＡＯＳ）（ダラス、テキサス）から購入することができる光／電圧コンバータである。
【００４３】
ケーシング１０２は、チャンバ１４０内へ下方に延びるスプリングタブ１４２を形成されることが好ましい。スプリングタブ１４２は、フォトダイオード増幅器１３４の外部ケーシングに接触し、一対のアライメント壁１４４に対してフォトダイオード１３０を押し出しており、アライメント壁はその中を通る通路１４５を画定する。通路１４５は、ダイオード収容チャンバ１４０をフォーカシングチャンバ１４６に結合する。ケーシング１０２の下側部分は、チャンバ１４６をレンズアセンブリ１１０の一部に接続するフォトダイオード入力アパーチャ１４８を画定する。したがって、レンズアセンブリ１１０からの光は、入力経路上で、アパーチャ１４８、チャンバ１４６、通路１４５を通過し、フォトダイオードレンズ１３５に入り、フォトセル１３２に到達する。ケーシング１０２は、ＬＥＤチャンバ１１２がフォトダイオードチャンバ１４０および１４６から光学的に分離され、青色ＬＥＤ１２０から直接放射される光がフォトセル１３２によって感知されるのを防ぐように構成されることが好ましい。したがって、ＬＥＤ１２０の出力光路は、フォトダイオード１３０の入力光路から光学的に分離される。
【００４４】
図２に示されるように、ＬＥＤリード１２６、１２８およびフォトダイオードリード１３６〜１３７をフレキシブル回路１０８の導体に結合するために、カバー１０４は、その中を通るＬＥＤリード１２８、１２６のためのスロット１５０と、フォトダイオードリード１３６〜１３８のための別のスロット１５２を画定することが好ましい。互いからフォトダイオードリード１３６、１３７および１３８を分離するために、カバー１０４は、リード１３７を収容するための凹部（リセス）１５４を画定することが好ましく、その凹部は２つのノッチによって画定され、１つのノッチ１５６はリード１３６と１３７とを分離し、別のノッチ１５８はリード１３７と１３８とを分離する。リード１２８からリード１２６を分離することが望ましい場合に、ＬＥＤリードスロット１５０も同様のノッチおよび凹部を形成され得ることは明らかである。ＬＥＤリードスロット１５０およびフォトダイオードリードスロット１５２の大きさおよび配置、ならびにフレキシブル回路１０８の導体への取付けによって、光学コンポーネント、具体的にはＬＥＤ出力レンズ１２５およびフォトダイオード入力レンズ１３５の相対的に正確なアライメントおよび配向のために、ＬＥＤ１２０およびフォトダイオード１３０の両方を正確に位置合わせすることが援助される。
【００４５】
図４〜図６は、レンズアセンブリ１１０の構成を示しており、レンズアセンブリは光学プラスチック材料で作ることができ、レンズアセンブリ内に形成されたレンズ要素と共に成形される。図４は、レンズ１１０の上側表面１６２に沿って形成された回折レンズ要素１６０を示す。回折レンズ１６０は、ケーシング１０２を通って延びるＬＥＤ出力アパーチャ１１４の真下に配置される。図５は、印刷される媒体に向かって下方に面する下側表面１６４を有するレンズアセンブリ１１０の底面図を示す。回折レンズ１６０の反対側では、下側表面１６４はフレネルレンズ要素１６５を有する。図６は、下側表面１６４から外側に突出するフォトダイオードレンズ要素１６６を最も明瞭に示す。レンズ１６６は、非球面の凸型集光レンズであることが好ましい。図４は、フォトダイオードレンズの上側あるいは出力レンズ要素１６８を示しており、その要素は入力部１６６の正反対に位置する。出力レンズ要素１６８はレンズ１１０の上側表面１６２の平坦な延長部であり、いくつかの実施形態では、上側表面１６８の外形調整が、フォトダイオードレンズ１３５への光入力を改善するために望まれる場合がある。また、フォトダイオード出力要素１６８は、回折レンズであることが好ましく、上側ダイオードレンズ要素１６０が主入力レンズ要素１６６の色収差を補正するために、上記のように構成され得る。
【００４６】
図７は、選択された領域１７２において媒体１７０のシートを照明する際の青色ＬＥＤ１２０およびフォトダイオード１３０の動作を示す。また、図７には、青色ＬＥＤ１２０の内部コンポーネントも示される。ＬＥＤ１２０は、導体１２６に電気的に結合される負のリードフレーム１７４を含む。また、ＬＥＤ１２０は、反射器カップ１７６内に取り付けられるダイ１７５も有し、反射器カップは負のリードフレーム１７４によって支持される。付勢されるとき、ダイ１７５は、ＬＥＤによって放射される青色波長光を生成するために用いられる。正のリードフレーム１７８は、導体１２８に電気的に結合され、青色ＬＥＤ１２０がターンオンされるときに、電流を流すのに役立つ。負のリードフレーム１７４、ダイ１７５、カップ１７６および正のリードフレーム１７８は全て、光をダイ１７５から、照明ビーム１８０を形成する光線へと導く一体型のドームレンズとして出力レンズ１２５を画定するように適合される透明のエポキシ樹脂本体に封入されることが好ましい。
【００４７】
レンズアセンブリ１１０のＬＥＤ部分は、要素１６０および１６５を含み、それらの要素は、ＬＥＤ出力ビーム１８０を偏向し、集束し、拡散するとともに、媒体１７０上の照明される領域１７２に向けて結果的に修正されたＬＥＤビーム１８２を配向するように機能する。この動作を達成するために、下側表面１６４に沿ったフレネルレンズ１６５はフォトダイオード１３０の中心軸１８５に一致する光軸１８４を有するオフアクシス要素であり、この軸１８４と１８５との間の一致は、照明される領域１７２において生じる。さらに、フレネルレンズ１６５は、フレネルレンズ１６５と媒体１７０の印刷面との間の距離の半分に概ね等しい焦点距離も有する。回折レンズ要素１６０はＬＥＤ出力ビーム１８０を拡散するが、一方、フレネルレンズ要素１６５は、修正されたビーム１８２に達するために、拡散されたビームを再配向する。具体的には、フレネルレンズ１６５は、プリズムで分光したような動作を通して、入力するビーム１８０を横方向に偏向し、それにより、ＬＥＤランプ１２０が、フォトダイオード１３０に近接して取り付けられるようにし、単色光センサ１００にコンパクトなパッケージを提供することができる。さらに、フレネルレンズ１６５のプリズムのような機能は、選択された小領域１７２に修正されたビーム１８２を部分的に集束し、一方、回折レンズ１６０は、領域１７２において所望の照明を提供するために制御可能なように、光ビーム１８０を拡散する。
【００４８】
回折レンズ１６０は、通過するビームが選択された方向に有効に向けられるように、干渉効果を提供するためにそれぞれ一定間隔だけ離れて、近接して配置される多数の隆起部を有することが好ましい。入力するビーム１８０の種々の部分を異なる量だけ配向することにより、この配向は、変更されたビーム１８２のための集束効果を有する。ランダムに、あるいは回折レンズ１６０の選択された領域においてわずかな角度的オフセットを導入することにより、ダイオード出力ビーム１８２を拡散するために、効率を低下させることなく、集束されたイメージをわずかに乱雑にする、またはスクランブルすることができる。回折レンズ１６０およびフレネルレンズ１６５の協働は、図８にさらに詳細に示される。
【００４９】
図８は、ＬＥＤ出力ビーム１８０の実質的に平行な４つの入力ビーム１８６、１８７、１８８、１８９を示しており、それらのビームは、それぞれビーム１８６’、１８７’、１８８’、１８９’としてレンズアセンブリ１１０を通って移動し、その後、各ビーム１８６’’、１８７’’、１８８’’、１８９’’としてアセンブリ１１０を出る。例示される個々のビームは、フレネルレンズ要素１６５が存在する際に、複数の頂き（crest）１９０（図５を参照）のうちの１つを横切るように選択された。それぞれの頂き１９０は、垂直な壁部１９４において終端する下方に弧状をなした表面１９２を有しており、それは、個々の入力するビーム１８６〜１８９に実質的に平行である。
【００５０】
例示される回折レンズ１６０は、一群の回折セル１９６、１９７、１９８、１９９を含み、示される各セルは、入力するビーム１８６〜１８９のうちの１つをレンズ１１０の本体内を移動するビーム１８６’〜１８９’に再配向する。セル１９６〜１９９の曲線をなす配列は、図４の平面図に示されており、これらのセルの曲線をなした態様は、光ビームを媒体１７０上の対象の位置１７２（図７）に向けて、図８の図面の左側に配向し始める役割を果たす。この再配向する機能に加えて、回折レンズ要素１６０は、レンズ要素内のあらゆる凹凸を隠すようにビームを拡散する。
【００５１】
各セル１９６〜１９９は、それぞれわずかに異なるピッチおよび向きを有する一群の精細に規定された溝を含む。溝のピッチおよび向きを変更することにより、各セル１９６〜１９９は、結果的にレンズから出力される光線１８６’’〜１８９’’がスクランブルされるように、選択されたオフセット角度だけ光線（ビーム）１８６〜１８９を偏向させる。この光線のスクランブルあるいは拡散は、図８にはやや誇張して示されているが、実質的に平行な入力ビーム１８６〜１８９は、それらのビームがビーム１８６’〜１８９’としてレンズ内を移動する際には、もはや互いに実質的に平行な状態ではない。ランダムな方向に約０．５°の制御された角度を用いて単純にオフセットすることは、許容可能な拡散効果を有する場合があるが、各セル１９６〜１９９は、注意深く「プログラミング」される、すなわち光線１８６’〜１８９’のうちのいくつかを他の光線より注意深く配向するように構成されることが好ましい。このプログラミングされた拡散効果は、ＬＥＤ１２０の照明パターン内の不均一性を打ち消し合うことに貢献する。
【００５２】
フレネルレンズ要素１６５を通過するときに、それぞれの頂き１９０の弧状をなす部分１９２は、弧１９２のどの部分をビームが横切るかに応じて、異なる角度でビーム１８６’〜１８９’を偏向する役割を果たす。たとえば、出力されるビーム１８６’’〜１８９’’は、それぞれθ１、θ２、θ３、θ４として示される屈折角を有しており、θ１は最小の屈折角であり、その後θ２からθ３に広がり、最も大きな屈折角θ４になる。したがって、図５の底面図に示される、フレネルレンズ１６５の頂き１９０はさらに、入力するＬＥＤビーム１８０を集め、図７および図８の左側に再配向する役割も果たす。
【００５３】
図７に戻ると、対象の領域１７２にぶつかり、その後、拡散反射率光ビーム２００として媒体１７０から反射される、修正された光ビーム１８２が示される。拡散反射光ビーム２００は、ランベルトの分散に配列されるフレーム状の光線の散乱を有する。入射光ビーム１８２の別の部分は、鏡面反射率光ビーム２０４として照明された領域１７２から反射される。鏡面反射ビーム２０４は、よく知られている「入射角は反射角に等しい」という光学の原理にしたがって、入射光ビームがシート１７０にぶつかるのと同じ角度でシート１７０を離れる。
【００５４】
拡散反射光ビーム２００は、レンズ１１０のフォトダイオード部分の凸レンズ１６６に入る。例示される非球面の凸型集光レンズ１６６は、領域１７２からの拡散反射光２００の全てが、光検出器１３０に本質的に集束されるように選択され、それは、例示される実施形態では、約５ｍｍの焦点距離で成し遂げられる。センサ１００のための異なるパッケージングおよび配置を有する他の実施形態では、これらの目標を達成するために、他の焦点距離が選択されることは明らかである。フォトダイオードの上側出力レンズ１６８は、回折表面を成形され、それが、主入力凸レンズ１６６のあらゆる色収差を好都合に補正する。したがって、拡散反射光波２００は、レンズアセンブリ１１０のフォトダイオード部分の凸型の回折部１６６、１６８によって修正され、修正された入力ビーム２０２をフォトダイオードレンズ１３５に供給し、その後、フォトダイオードレンズ１３５が、フォトセル１３２で受光するためにこの入力ビーム２０２を集束する。
【００５５】
青色ＬＥＤ１２０は、４３０〜５００ｎｍのピーク波長で光１８０を放射することが好ましい。例示される実施形態では、カバー１０４を取り付けられたケーシング１０２が、カバーとともに、単色光センサモジュールを形成し、そのモジュールは約２３ｍｍの高さと、約１０ｍｍの厚さと、約１４ｍｍの幅とを有する外形寸法を有する。例示される実施形態では、レンズ１１０の下側表面は、約１０ｍｍだけ、媒体１７０の上側印刷表面から間隔をおき、選択された対象の領域１７２の直径が約１ｍｍになるようにする。選択された領域１７２の全面積が光検出器１３０によってとらえられるが、選択された領域１７２の全面積がＬＥＤ１２０からの青色光によって照明されるものと仮定すると、ＬＥＤ１２０によって照明される面積はわずかに大きく、通常、約２ｍｍの直径を有する。
【００５６】
動作において、図９は、本発明により、プリンタ２０に設置された単色センサ１００を含むものとして構成される単色光検出システム２１０を動作させる一態様を示す流れ図を示す。操作者が、おそらくコントローラ３５のプリンタドライバ部による指示に応じて、テストルーチン開始ステップ２１２を開始した後、開始テスト信号２１４が、システム２１０のテストパターン印刷部２１６に送出される。その後、テストパターン印刷部２１６は、ノズルを駆動し、プリントヘッド７０〜７４のうちの１つあるいは複数からインクを吐出し、媒体１７０上にテストパターンを印刷する。たとえば、プリンタコントローラ３５はペン５０〜５６に噴射信号を送出し、ペンに各色の平行なバーの２本のパターンを印刷させ、それらのパターンは、１組の平行なバーが走査軸３８と平行であり、平行なバーの他のグループが走査軸３８に垂直である。テストパターンの印刷を終了すると、テストパターン印刷部２１６は、完了信号２１８を、システム２１０のセンサによるテストパターン走査部２２０に供給する。このテストパターンを印刷した後、キャリッジ４０は、印刷ゾーン２５にわたって再び移動し、単色センサ１００が各パターン上を通過するように媒体前進モータ２７を動作させることにより、媒体シート１７０が印刷ゾーンを通って給送される。
【００５７】
このテストパターン走査中に、プリンタコントローラ３５はそれぞれプリントヘッドキャリッジ位置エンコーダ２２５および媒体前進エンコーダ２２６からの入力信号２２２および２２４を用いる。この走査を開始するために、テストパターン走査部２２０は、システム２１０の、走査中の青色ＬＥＤのパルス動作部２３０に対して、パルス信号２２８への許可を送出する。エンコーダ信号２２２および２２４は、図１０に関して以下に説明されるように、ＬＥＤパルスのタイミングを決定するために用いられる。たとえば、キャリッジおよび／または媒体エンコーダ信号２２２および２２４を用いることなく、キャリッジあるいは媒体の移動中に、１０００Ｈｚのような周波数で時間的にパルス動作をさせることにより、ＬＥＤ１２０にパルス動作を行わせるために他のタイミング機構を用いることができることは明らかであろう。パルス動作部２３０を用いて、システム２１０の、パルス動作中のデータ収集部２３４のために、データ取得信号２３２が生成され、その後、データ収集部２３４は走査されたデータ信号２３５を基準値とのデータ比較部２３６に転送する。各パターンを精査する際に、センサ１００は、コントローラ３５に信号２３５を含む可変電圧信号を送出し、図７に示される領域１７２のような、視界内に印刷されるインクの存在を示す。
【００５８】
プリンタコントローラ３５はテストマーキングの位置を追跡し、比較部２３６を用いて、基準ルックアップテーブルあるいは計算部２４０に格納された所望の位置あるいはパラメータ信号２３８を、データ信号２３５によって表されるようなセンサ１００によってモニタされる実際の位置あるいはパラメータと比較する。信号２３５の入力センサデータを用いて、コントローラ３５は、理想的な所望の位置に対する各テストパターンの実際の位置を計算し、必要なら、コントローラ３５は、後続する印刷動作のためのノズル噴射シーケンスにおいて補償の補正を行う。比較部２３６は、データ許容判定部２４４に供給される結果信号２４２を生成する。データが許容できる場合には、許容判定部２４４はＹＥＳ信号２４５を、現在のノズル噴射パラメータを用いて印刷を開始できるようにする印刷ジョブ継続部２４６に送出する。
【００５９】
媒体１７０上のテストマークが所望の位置以外の位置で検出されたとき、あるいはパラメータが所望の範囲を越えるとき、許容判定部２４４は、ＮＯ信号２４８を、プリンタコントローラ３５のペンノズル噴射パラメータ調整部２５０に供給し、その後、調整部２５０は、ペンの位置合わせあるいはノズル噴射シーケンスの補正が必要とされるものと判定する。この調整部２５０による補正後、継続信号２５２を、印刷ジョブ継続部２４６に送出することができる。オプションとして、ノズル噴射調整を完了した後、調整部２５０は、モニタリングシステム２１０のオプションによるテストルーチンの繰返し部２５６に、繰返し信号２５４を送出する場合もある。信号２５４を受信すると、テスト繰返し部２５６は、テストルーチン開始部２１２に供給される新たな開始信号２５８を生成し、モニタリングシステム２１０を再度開始する。
【００６０】
この走査プロセスは、回折レンズ要素１６０によってスクランブル、すなわち拡散され、その後、フレネルレンズ１６５を通して屈折され、集束される光ビーム１８０を放射するために、青色ＬＥＤ１２０を活性化することを含む。屈折は、修正された光線１８２の大部分が、選択された対象の領域１７２に入るように、種々の量で行われる。選択された領域１７２上への光の衝突は、図７にビーム２０４として示され、アセンブリ１１０のＬＥＤレンズ要素１６０、１６５のオフアクシス位置に起因して、非球面の要素１６６の光軸から離れて反射される鏡面反射をともなう。選択された領域１７２からの大きく変調された拡散反射は、フォトダイオードレンズ１６６によって捕捉され、レンズ１６６は、光屈折部１６８と協働して、反射ビーム２００を、フォトダイオード１３０に供給される入力ビーム２０２へと集束する。上記のように、フォトダイオード１３０は増幅器部１３４を含み、その増幅器部がフォトセル１３２の出力を増幅し、その後、この増幅された出力信号を、導体１３６〜１３８を介して、解析のためにコントローラ３５に送出する。
【００６１】
図１０に示されるように、その後、コントローラ３５は、好適にはパルス列において青色ＬＥＤ１２０を付勢することにより提供される、データウインドウの間に各データ点を蓄積する。図１０では、曲線２６０および２６２は、従来のようにエンコーダストリップ４５をモニタすることにより位置の変化を検出することができる、キャリッジ４０上の位置決めエンコーダの遷移を表すような、チャネルＡ（「ＣＨＮＬ Ａ」）およびチャネルＢ（「ＣＨＮＬ Ｂ」）を示す。その際、チャネルＡおよびＢの方形波２６０および２６２は、図９の流れ図の入力信号２２２を含む。媒体の前進が走査されている場合には、チャネルＡおよびＢの方形波２６０および２６２は、媒体駆動モータ２７の動作によって印刷ゾーン２５を通って媒体を前進中の、媒体駆動ローラのための回転位置エンコーダの遷移を表す。代替として、モータ２７がステッパタイプのモータである場合、この入力はモータ２７からの階段出力として供給されることができる。ロータリ位置エンコーダは、媒体駆動コンポーネントの回転の角度を判定し、ロータリエンコーダ読取り装置がチャネルＡおよびＢの方形波２６０および２６２として示される入力を供給し、その際、合わせて、図９に示される信号２２４を含むことが好ましい。キャリッジあるいは媒体前進エンコーダのいずれかの状態が変化するとき、曲線２６０および２６２の垂直部分であるこれらの遷移は、曲線２６４として図１０に示される、エンコーダパルスあるいは割込み信号を生成するために組み合わせることができる。曲線２６４の０と１との間の各遷移は、センサ１００のためのデータ捕捉シーケンスを開始するための開始信号として機能することができる。
【００６２】
青色ＬＥＤ１２０の照明のタイミングは、曲線２６５として図１０に示されており、値０はＬＥＤのオフ状態を示し、値１はオン状態を示す。便宜上、曲線２６０〜２６５は、ＬＥＤ１２０に関して５０％デューティサイクルで照明することを示すように、すなわち、青色ＬＥＤ１２０はその時間の半分の間オン状態であり、残りの半分の時間ではオフ状態であるように描かれている。キャリッジ４０の走査、および印刷ゾーン２５を通過する媒体シート１７０の前進に応じて、１０〜５０％のような他のデューティサイクルが用いられ得ることは明らかである。５０％デューティサイクルで照明されるように青色ＬＥＤ１２０をパルス動作させることにより、背景のセクションで前述したような、フルタイムで点灯されたままになるＨＰ’００２およびＨＰ’０１４ＬＥＤを用いて得られる光度の概ね２倍の光度が得られる点で有利である。
【００６３】
図１０では、曲線２６６は、照明される領域１７２にインクを印刷されていないときのフォトダイオード１３０の出力を示しており、曲線２６６は、センサ１００が白色の普通紙に焦点を合わせていることを示す。したがって、信号２６６の最大振幅は１００％として示され、それは、テストプロセスにおいて用いられる特定の媒体１７０のタイプに対して、コントローラ３５に未処理（bare）の媒体のための反射輝度基準を与える。たとえば、茶褐色紙は白色紙より低い輝度を有し、フォトダイオード１３０に到達する光のレベルは小さくなるが、依然として、曲線２６６はなおもコントローラ３５によって１００％インクのない基準値と見なされるであろう。曲線２６８は、照明された領域１７２にシアンインク滴が現れたときの、シアンインクの反射率を示す。シアンインクは、インクがない媒体の曲線２６６と比較して、曲線２６８のレベルが小さく示されるように、白色の普通紙の約６０％の反射率を有する。
【００６４】
コントローラ３５がデータを収集するサイクルをモニタすることが、図１０の下側に示される。ここで、コントローラ３５がセンサ１００からの入力をモニタするデータ取得ウインドウ２７０は、立ち上がり時間２７２の後に開始する。この立ち上がり時間２７２は、ＬＥＤ１２０のパルスの開始時に開始し、用いられる特定のフォトダイオードに対する製造業者の仕様から得ることができるフォトダイオード１３０の既知の立ち上がり時間の後に終了する。ＬＥＤ１２０は、所望のパルス幅の持続時間のパルス２７４の間（「１」の値において）照明されたままであり、それは曲線２６５にも示されており、その後、ＬＥＤはターンオフされる（「０」の値）。立ち上がり時間２７２の終了と、青色ＬＥＤ１２０がターンオフされる時間との間の時間は、データ取得ウインドウ２７０を定義する。ＬＥＤ１２０をターンオフした後に、フォトダイオード１３０は安定化させる立ち下がり時間２７６を必要とするため、データ取得ウインドウ２７０の終了時にモニタリングサイクルはまだ終了しない。したがって、センサ１００の全サイクル時間２７８は、ＬＥＤ１２０のパルスの開始時に開始し、その後、フォトダイオード立ち下がり時間２７６の終了時に終了する。すなわち、全サイクル時間は、データ取得ウインドウ２７０の持続時間に、フォトダイオード１３０の応答のための立ち上がり時間２７２および立ち下がり時間２７６を加えた時間に等しい。このモニタリングサイクル２７８が終了すると、センサ１００は、曲線２６４によって示されるように、次のエンコーダ状態が変化するまで、休止状態になる。データ取得ウインドウ２７０の間に、コントローラ３５内のＡ／Ｄコンバータが使用可能にされ、導体１３６〜１３８を介して供給されるような、フォトダイオード１３０の出力信号を取得できるようにする。
【００６５】
図１０の曲線２６５によって示される、青色ＬＥＤ１２０のデューティサイクルは、キャリッジ４０が印刷ゾーン２５にわたって走査されている間に、所望の順方向電流、すなわち照明レベル、およびキャリッジ４０が走査される速度、あるいは媒体１７０が前進する速度に依存する。媒体前進およびキャリッジの速度は、所望の順方向電流を与えたときの、許容可能なパルス幅持続時間を要求する。パルス幅とダイオード電流との関係は、ＬＥＤ製造業者によって指定される、用いられる特定のダイオードの熱特性に依存する。青色ＬＥＤ１２０の空間サンプリングおよび熱制御の制約を維持するために、全ての走査が、キャリッジ４０あるいは媒体駆動モータ２７の指定された一定の速度で行われることが好ましいが、他のモニタリング実施形態では、走査中に可変あるいは加速する速度を用いることができることは明らかである。
【００６６】
他の印刷パラメータを、単色光センサ１００によってモニタし、図９に示される方法２１０を用いて、コントローラ３５によって調整することもできる。たとえば、同じサンプリング方法を用いて、単色センサ１００は、カラーバランスを判定し、それを用いて、各プリントヘッド７０〜７６のためのターンオンエネルギーを最適化することもできる。たとえば、カラーバランスを調整するために、各主要なインクの領域がそれぞれ印刷されるか、あるいはインク滴を重ね合わせた複合物が印刷される場合がある。３つ全色のインクを用いる、灰色の印刷領域が、そのようなカラーバランステストパターンに適している場合もある。図９のルックアップテーブル２４０に格納されるような、印刷された色からのＬＥＤ波長の予想される反射率を用いて、比較部２３６において、この予想される反射率を測定された反射率と比較することにより、特定の色の印刷の輝度を判定し、図９のステップ２５０において所望のレベルまでコントローラ３５によって調整することができる。
【００６７】
プリントヘッド７０〜７６のノズルのターンオンエネルギーを測定するために、各プリントヘッド７０〜７６の噴射抵抗に適用される種々のエネルギー量を用いて、図９のステップ２１６において、印刷テストパターンのスワスを形成することができる。噴射エネルギーが特定の閾値未満に降下すると、プリントヘッドノズルのいくつかは、機能するのを中止し、媒体上にイメージを印刷しないようになるものもあるであろう。インク滴が印刷されたエネルギーと、インク滴が媒体１７０上に現れなくなった場所とをモニタすることにより、ステップ２５０において、コントローラ３５は、この閾値より高い制限された量だけ各ノズルのためのターンオンエネルギーを調整し、印刷を行うのに必要な最小限のエネルギー量だけを各抵抗に加えるようにする。過剰な電力で抵抗を過度に駆動しないことにより、印刷品質に関して何も犠牲を払うことなく、抵抗の寿命が最大になる。
【００６８】
単色光センサ１００の実装は最近、より競争的な家庭用インクジェットプリンタ市場のために実現可能になってきた。上記の背景のセクションで述べたように、歴史的には、青色ＬＥＤは弱い照明装置であり、より明るい青色ＬＥＤは利用可能であったが、家庭での使用向けに設計されたインクジェットプリンタに用いるには法外に値段が高かった。最近、この価格の状況が変わり、明るい青色ＬＥＤが、いくつかの製造業者から購入できるようになった。この利用可能性が増大したことにより、市場内の競争がこれらの明るい青色ＬＥＤの価格を急速に押し下げており、ある時点では、２ヶ月以上の期間にわたって５０％の価格の下落が生じた。したがって、これらのより明るい青色ＬＥＤを利用することは、現時点では、初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサを用いる、少量の最上位製品について検討する領域に入っている。単色光センサ１００の出現は、ＨＰ’００２センサの緑色ＬＥＤを排除し、現時点で実現可能な家庭用インクジェットプリンタにおいて光センサを使用できるようにする。さらに、図１０に関して上述したような、青色ＬＥＤのパルス動作を用いることにより、１つの青色ＬＥＤ１２０を駆動するこの固有の態様は、走査中にＬＥＤが常に点灯状態であった、より初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサを用いて可能な出力の２〜３倍までセンサ１００の光出力をさらに増加させている。
【００６９】
図１１は、種々の主なインク、黒色、シアン、マゼンタおよび黄色の波長、ならびに白色の紙媒体１７０の波長によるスペクトル反射率および吸光度のグラフである。図１１では、これらの反射率および吸光度のトレースは、白の媒体曲線２８０、シアン曲線２８２、マゼンタ曲線２８４、黄色曲線２８６および黒色曲線２８８として示される。従来、緑色ＬＥＤは、図１１の線２８９で示されるように、概ね５６５ｎｍの波長で発光した。青色ＬＥＤ１２０は、図１１の垂直線２９０で示されるように、概ね４７０ｎｍのピーク波長で発光する。示される４７０ｎｍ位置で測定することにより、各インクトレース２８２〜２８８と、媒体トレース２８０との間の分離が可能になる。実際には、４３０ｎｍピーク波長と５００ｎｍピーク波長との間のあらゆる場所をモニタすることにより、単色センサ１００を用いてモニタするのを楽にするため、完全で、適切な曲線分離が提供される。
【００７０】
図１１を検討する前に、この時点でいくつかの用語を定義することが有用であろう。
【００７１】
「放射輝度」は、Ｗ／ｓｒ−ｃｍ2（ワット／ステラジアン−平方センチメートル）で表される制限されたサイズの光源によって放射される能力の尺度である。
【００７２】
「伝送率（transmission）」は、パーセントで表される、元の物体の放射輝度に対するレンズ画像の放射輝度の比に関する、レンズを通過する能力の尺度である。
【００７３】
「透過率」は、空間的に重み付けされた伝送率であり、レンズを通って進む、たとえばビーム１８２の透過される空間反射率の、入射する空間反射率、たとえはビーム１８０（図７）に対する比である。
【００７４】
「鏡面反射」は、光が媒体に衝突する角度、すなわち入射角度に等しい角度で媒体から反射する入射光の部分である。
【００７５】
「反射率」は、パーセントで表された、入射光に対する鏡面反射の比である。
【００７６】
「吸光度」は、反射率の逆であり、入射光に関して、入射光から鏡面反射を引いた差の比としてパーセントで表される、物体によって反射されずに、吸収される光の量である。
【００７７】
「拡散反射」は、反射率の角度でのみ最も高い輝度を有する鏡面反射率とは反対に、視野角に関して、より高い、あるいは低い輝度で媒体１７０の表面から散乱される入射光の部分である。
【００７８】
「屈折」は、種々の物質内を通過することにより、波の部分の速度を変調することによって達成される伝搬する波の偏向である。
【００７９】
「屈折率」は、ガラス、水晶、水のような特定の媒体内の光の速度に対する空気内の光の速度の比である。
【００８０】
「分散」は、光の波長の変化にともなう、屈折率の変化である。
【００８１】
単色光センサ１００を用いる、検出システム２１０を発展させる際の１つの重要な認識は、減法混色系を用いる場合、シアンインクが、印刷される紙のスペクトル反射率を決して達成しないことであった。シアン、黄色、マゼンタの色を用いて印刷することは、テレビおよびコンピュータ画面上のカラーイメージを生成するために用いられるような、「加法」系と見なされる赤色、緑色および青色の組み合わせとは反対に、「減法」混色系と見なされる。図１１に見られるように、黄色曲線２８６は、線２８９のすぐ右側にある媒体曲線２８０の反射率に接近するのに対して、マゼンタ曲線２８４は、６５０ｎｍの波長交差点付近の媒体曲線２８０に接近する。シアン曲線２８２は、約６０％反射率のレベルにある約４６０ｎｍでピークに達し、それは、その点の媒体曲線２８０の反射率よりはるかに低い。シアンインクは、２つの理由により、媒体１７０のスペクトル反射率に到達しないであろう。
【００８２】
第１に、大部分の紙は、紫外線（ｕＶ）周囲光を吸収し、その後、わずかに長い青色波長で、この光を紙から蛍光発光することにより、紙をより白く見せる紫外線蛍光化合物でコーティングされる。紙は、周囲あるいは室内光の青色スペクトルに露出しても蛍光発光しないので、シアンインクが完全な透過率を有していたとしても、インクの明らかな反射率は決して１００％に到達しないであろう。この紙媒体１７０の蛍光発光特性に起因する差は、以下にさらに説明されるような、コントローラ３５によって用いられる検出信号を含む。
【００８３】
第２に、シアン染料のピーク透過率は典型的には、黄色あるいはマゼンタ染料を有するインクより低く、図１１の曲線２８２から明らかなように、この透過率は決して８０％を越えない。この所望のスペクトルの緑色範囲までの、より長い波長の光を容易に吸収する現時点で購入できる染料化合物は、この青色透過範囲内の光であっても吸収し続ける傾向がある。したがって、青色透過率を増加させるために、染料化合物を調整する結果、たとえば、図１１のグラフのシアン曲線２８２の５６０〜７５０ｎｍ部分に示されるように、長い波長の吸光度がそれに応じて減少する。それゆえ、染料の化学的な性質に固有の、未処理の媒体の反射率とシアンインク反射率との間の差が常に存在する。この反射率の差は、単色光センサ１００によって利用されるものである。
【００８４】
従来、５６５ｎｍの波長で発光する緑色ＬＥＤを利用することにより、その最小反射率（図１１の左側の目盛りを参照。図１１の右側の目盛りによって示されるように、それはその最大吸光度である）でシアンおよびマゼンタを検出することができた。黄色反射率は、この緑色ＬＥＤ波長において白色紙の反射率に近似したので、５６５ｎｍ波長における黄色の検出は、問題になることが立証された。この問題は、予め印刷された黄色テスト帯上にマゼンタインクを印刷することにより対処され、異なる結果は、上記の背景のセクションで説明されたように、用いられる媒体のタイプに依存していた。
【００８５】
この黄色インク検出の問題は、青色ＬＥＤ１２０の４７０ｎｍピーク波長で照明されるときに、媒体およびインク滴をモニタすることにより回避される。なぜなら、コントローラ３５によって用いられる信号が、媒体１７０の吸光度に対するこれらのインクの吸光度であるためである。実際には、黄色インクは４３０ｎｍピーク波長と５００ｎｍピーク波長との間で容易に検出することができる。図１１から明らかなように、青色ＬＥＤ１２０の４７０ｎｍ波長では、インク曲線２８２〜２８８はそれぞれ、互いからの大きさで分離される。例示される青色ＬＥＤは４７０ｎｍ波長を放射するが、この値は、例示のためにだけに説明されており、他の波長の単色照明を用いて、インク曲線２８２〜２８８の十分な分離があるグラフ上の任意の他の点を利用して、紫外線あるいは赤外線波長を含む、種々の色の間を検出および差別化することもできることは明らかである。例示される実施形態では、シアンインクの吸光度はシアン信号２９２を生成し、その信号は、４７０ｎｍ波長で照明される際に、シアンインクの吸光度と媒体の吸光度との間の差である。同様に、マゼンタインク信号２９４、黄色インク信号２９６および黒色インク信号２９８はそれぞれ、青色ＬＥＤ１２０によって４７０ｎｍにおいて照明される際に、これらの各インクの吸光度と媒体１７０の吸光度との間の差として生成される。したがって、シアンインク信号２９２は約３０％の差であり、マゼンタインク信号２９４は約７０％、黄色インク信号２９６は約８０％、黒色インク信号は約９０％の差である。
【００８６】
別の利点として、位置１７２（図７）の輝度と、コントローラ３５に送出される結果として生じる信号内の雑音源との間に相互関係がある。全ての他の要因が等しい場合、フォトダイオード１３０によって生成される雑音は、青色ＬＥＤのパルス周波数のみの関数であり、その際、雑音は信号周波数の平方根だけ増加する。しかしながら、輝度が増加しても、雑音は増加しない。ＬＥＤ１２０のパルス動作は、ビーム１８０の輝度、および信号対雑音比を増加するための効率的な方法である。雑音はパルス動作周波数の増加とともに増加することになるが、信号のレベルは、より大きい速度で増加する。約１〜４ｋＨｚのような適度なパルス動作周波数では、より大きな信号に関する利点が、雑音が増加する欠点より大きく勝っている。したがって、このＬＥＤ１２０で媒体を照明するためのパルス駆動方式、および図９および図１０に関して上で例示されたデータサンプリングルーチンは、ユーザの介入なしに、プリンタ２０によって自動的に媒体上のインク滴の配置を効率的、かつ経済的にモニタできるようにする。
【００８７】
初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサ（図１２参照）に必要とされる緑色ＬＥＤを排除することにより、単色光センサ１００のために、ユニット当たり４６〜６５セントだけ、センサの直接的な材料費が低減される点で有利である。さらに、緑色ＬＥＤを排除することにより、センサパッケージは、ＨＰ’００２センサに比べて、約３０％だけサイズが縮小される点で有利である。単色光センサ１００のサイズおよび重量を低減することにより、走査および印刷中にキャリッジ４０によって支持される負荷が軽減される点で有利である。さらに、初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサにおいて用いられた緑色ＬＥＤを排除することにより、コントローラ３５とセンサ１００との間に必要とされるケーブルの引回しが少なくなる。さらに、青色ＬＥＤ１２０を、全走査パスの間、オンにしておくのではなく、パルス動作させることにより、より大きな入力信号レベルをフォトダイオード１３０に供給し、それにより、初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサでもって可能であった設計マージンより大きなマージンで、より簡単に信号処理を行うことができる点で有利である。最後に、単色光センサ１００の組み立ては、必要とされる部品点数が少ないために、初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサより簡単であり、また緑色ＬＥＤを排除することにより、青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤとを、不注意によってセンサパッケージ内の誤った位置に取り付けてしまう組み立てミスの可能性も排除される。
【００８８】
青色ＬＥＤをパルス動作させることにより輝度を増加させる場合、ＨＰ’００２センサにおいて用いられる初期の青色ＬＥＤによって生成される１５ｍｃｄの輝度に比べて、青色ＬＥＤ１２０を用いると、約３６００ｍｃｄまでの輝度が得られる。このように単色光センサ１００の輝度を増加する場合、１００×増幅器、出力信号のＡＣカップリング、および１０ビットＡ／Ｄコンバータのような、初期のＨＰ’００２およびＨＰ’０１４センサにおいて用いられた信号を強化させる技術は、単色光センサ１００では全て排除されるわけではない。実際には、センサ１００は、Ａ／Ｄコンバータに直接結合される場合があり、Ａ／Ｄコンバータはプリンタコントローラ３５内に設けられる特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部を占めることが好ましい。さらに、センサ１００とコントローラ３５との間で多重化信号転送方式を実施することにより、Ａ／ＤコンバータおよびＡＳＩＣのコストがさらに低減される。
【００８９】
要素１６０を構成する際に、かつオプションでレンズアセンブリ１１０の要素１６８において、回折レンズ技術を用いることにより、センサ１００の光学パッケージの全体的なサイズが低減される点で有利である。さらに、ケーシング１０２およびカバー１０４のパッケージサイズの縮小は、緑色ＬＥＤを排除し、単色光センサ１００を、いずれも上記の背景のセクションにおいて説明された、ＨＰ’００２センサ（図１２参照）のサイズの概ね３０％、ＨＰ’０１４センサのサイズの概ね７０％にすることにより得られる。
【００９０】
さらに、単色光センサ１００を使用することにより、上記の背景のセクションで説明されたＨＰ’０１４センサを用いて実行されたように、いくつかのインクの場所を判定するために、インクを混合して用いることが回避される。ここでは、ドット位置の検出は、用いられる媒体のタイプに依存しない。なぜなら、単色光センサ１００は、上質の光沢写真紙、茶褐色紙、あるいはその間の任意のタイプの媒体に滴下されるかにかかわらず、インク滴の位置を正確に記録するためである。これは、単色光センサ１００が、主な色、すなわち黒色、シアン、マゼンタおよび黄色の各基本スペクトル特性を検出するために可能である。
【００９１】
さらに、デューティサイクル中にＬＥＤ１００をパルス動作させることにより、青色ＬＥＤは、図１０に示されるＬＥＤオン時間２７４中に、より高い電流レベルで駆動されることができ、その後、曲線２６６のパルス間の残り時間の間、冷却させることができる。したがって、全周期に対するある期間にわたる平均電流はＤＣ値と同じであるが、オン時間２７４中のピーク電流は、ＬＥＤ１２０がパルス動作するとき、より高いピーク照明に導く。したがって、青色ＬＥＤ１２０のパルス動作は、より経済的なＬＥＤを用いて、より明るい照明を得ることができ、その結果、印刷品質を犠牲にすることなく、エネルギーが節約され、材料費が低減される。それらの全てが消費者のためになる。
【００９２】
基本的な媒体タイプ判定システム
図１３は、図２〜図９のいずれかの単色光センサ１００とともに用いられ得る、本発明により構成される好適な基本媒体タイプ判定システム（４００）の一形態を流れ図として示す。この媒体タイプ判定方法４００の最初のステップは、媒体取込みルーチン４０２を開始することからなり、そこにおいて、媒体の新たなシートが、媒体ハンドリングシステム２４によって給紙トレイ２６から取り込まれる。その後、この媒体の新たなシートは、ステップ４０４において印刷ゾーンに移動する。媒体取込みルーチンが終了した後、光センサ１００の青色ＬＥＤ１２０が点灯され、ステップ４０５において、この照明が調整されて、約５Ｖのアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータの飽和レベル付近まで、媒体の印刷されていない部分から受信される信号をもたらす。
【００９３】
上述のように、このＡ／Ｄコンバータはコントローラ３５の内部にあり、データ取得ウインドウ２７０（図１０）間に、このＡ／Ｄコンバータは使用可能にされ、フォトダイオード１３０の出力信号を取得できるようになる。一旦、走査ステップ４０６においてＬＥＤ１２０の照明が調整されたなら、光センサ１００が、キャリッジ４０によって媒体を端から端まで走査し、反射率データ点を収集し、進路に沿った全ての位置エンコーダの遷移においてこれらのデータ点を記録することが好ましい。この位置情報は、光エンコーダストリップ４５（図１）を用いることにより取得される。したがって、走査および収集ステップ４０６において生成されるデータは、位置データおよび対応する反射率データの両方からなり、反射率および位置がカウントされる。たとえば、反射率の場合、１２ビット、すなわち４０９６カウントに等しい２１２が、Ａ／Ｄコンバータの０〜５Ｖ範囲にわたって同等に分配される。したがって、各カウントは５／４０９６、すなわち１．２ｍＶに等しい。光（媒体からの反射率）はＬＶＣ（光／電圧コンバータ）によって捕捉され、出力として、アナログ／デジタルコンバータによって、カウント数で表されるデジタル信号に変換されるアナログ電圧信号を与える。媒体（たとえば、紙）上の位置も、例示される実施形態では、エンコーダのインチ（２．５４ｃｍ）当たりの６００の直交遷移から導出されるカウント値で表されるが、インチ当たり他の遷移、あるいはいくつかの他の線形測定値、たとえばセンチメートル当たりの遷移が用いられ得ることは、当業者には明らかであろう。したがって、例示的な実施形態の１２００の位置カウントは、走査の開始から１２００／６００位置カウント、すなわち２．０インチ（５．０８ｃｍ）の紙あるいは他の媒体上に位置に変換される。ステップ４０８において、媒体は数回走査され、その際、データは全ての点に対して平均されることが好ましい。典型的には、信頼性のある１組の平均データ点を生成するには、媒体を横切る１〜３回の走査で十分である。走査および収集ステップ４０６の間に、光センサ１００の視界が媒体上に置かれ、媒体は用紙位置の上側に置かれる。透明媒体の上側にわたってテープヘッダを有する、ヒューレットパッカード社によって提供される透明媒体の場合、用紙位置の上側では、これは、テープヘッダがセンサ１００によって走査されていることを暗示する。
【００９４】
走査および収集ステップ４０６の間に用いられるＡ／Ｄ変換は、エンコーダストリップ４５の各状態遷移においてトリガされるので、サンプリングレートは空間的な特性を有し、典型的には、例示されるプリンタ２０においてインチ当たり６００サンプルで行われる。走査中に、キャリッジ速度は、毎秒５．０８〜７６．２ｃｍ（２〜３０インチ）であることが好ましい。その後、ステップ４０６の間に収集されたデータは、プリンタコントローラ３５に格納され、典型的には０〜５Ｖ入力の範囲であり、９ビット分解能を有する。走査の終了時に、データ取得ハードウエアが、コントローラ３５に、データ収集が終了したことを通知し、その後、データ点４０８を平均するステップが実行され得る。
【００９５】
その後、媒体タイプ判定システム４００は、空間周波数媒体識別ルーチン４１０を実行し、走査されている媒体シートが、ヘッダテープのない透明媒体か、写真品質媒体か、ヘッダテープのある透明媒体か、普通紙かを区別する。空間周波数媒体識別ルーチン４１０の最初のステップはステップ４１２であり、ステップ４０６において記録されたデータの離散した各空間周波数成分の大きさおよび位相の両方を判定するために、全てのデータ点においてフーリエ変換が実行される。プリンタ２０のための例示される実施形態では、データ記録は４０００サンプルからなり、フーリエ成分が０〜４０００の範囲に入るようにする。最初に分類される成分の大きさは、データの直流（ＤＣ）レベルである。
【００９６】
テープヘッダのない透明媒体が検査されている場合には、このデータのＤＣレベルは低いであろう。図１４は、調査された一群の普通紙に関する反射率のＤＣレベルのグラフ４１４であり、略語の一覧が以下の表１に示される。また図１４には、棒４１６によって示されるような、「ＴＡＰＥ」を付されたヘッダテープのある透明媒体の反射率のＤＣレベルと、グラフ４１４内の棒４１８によって示されるような、「ＴＲＡＮ」を付されたテープヘッダなしの透明媒体の反射率のＤＣレベルも示される。
【００９７】
【表１】
図１４のＤＣレベル反射率グラフには、グラフ４１４においてそれぞれ棒４２０および４２２によって示されるような、ＧＯＳＳＩＭＥＲ＃１およびＧＯＳＳＩＭＥＲ＃２を付された２つのタイプのＧｏｓｓｉｍｅｒフォト紙も含まれる。グラフ４１４内の残りの棒は、種々のタイプの普通紙を示しており、その棒４２４は、表１に示されるような、「ＭＯＤＯ」を付されたＭｏＤｏ ＤａｔａＣｏｐｙ普通紙媒体のために用いられる。グラフ４１４の精査から、棒４１８においてテープヘッダなしの透明媒体を通過する低レベルの光が、他のタイプの媒体の反射率値の残りの値から容易に区別可能であり、その理由は、光が光センサ１３０に反射して戻されるのではなく、透明媒体を通過するためである。したがって、ステップ４２６では、反射率データのＤＣレベルに基づいて判定が行われ、反射率が２００カウントより低い場合には、コントローラ３５にテープなし透明媒体の信号４３０を提供するためにＹＥＳ信号４２８が生成され、その後、コントローラ３５はそれに応じて、透明媒体のための印刷ルーチンを調整する。そうではなく、収集されるデータのＤＣレベルが２００カウントより大きい場合には、ＮＯ信号４３２が生成され、印刷ゾーン内に、他のどのタイプの媒体が存在するかを判定するために、さらに調査が行われる。フーリエスペクトル値は、媒体がテープなしの通常の透明媒体であるか否かを判定することを必要としないので、反射率データを比較するステップ４２６は、フーリエ変換ステップ４１２の前に実行することもできることに留意されたい。
【００９９】
そのため、媒体がテープヘッダなしの透明媒体でない場合には、媒体が写真品質媒体であるか否かの判定が行われる。この判定を行うために、普通紙、ここでは図１６に示されるＭｏＤｏ ＤａｔａＣｏｐｙブランドの普通紙に関するフーリエスペクトル成分グラフ４３６とともに、図１５に示されるような、フーリエスペクトル成分グラフ４３４が用いられる。この解析の説明に入っていく前に、これらのグラフ（および図１８のグラフ）の横軸に沿った空間周波数ラベルの単位を説明するのが妥当である。空間周波数成分は、図１３の走査媒体ステップ４０６において収集される走査データにおいて生じるサイクル数である。ここで示される例の場合、データサンプルの長さは４０００サンプルになるように選択された。上述のように、例示される実施形態では、データは、センサ１００の動きに関してインチ当たり６００サンプルでサンプリングされる。それゆえ、走査データの長さ内で３０サイクルを終了する空間周波数は、以下の式にしたがって見出される等価な空間周波数を有するであろう。
【０１００】
【数１】
（（３０サイクル）×（６００サンプル／インチ））／（４０００サンプル）＝４．５サイクル／インチ
例示される実施形態では、４０００サンプルのデータ走査は、以下の式から、ここで用いられる走査距離である媒体にわたる１６．８ｃｍ（６．６インチ）の横断に等価である。
【０１０１】
【数２】
（４０００サンプル）／（６００サンプル／インチ）＝１６．８ｃｍ（６．６インチ）。
【０１０２】
グラフ４３４と４３６との比較から、カウントｎ＝８より上のスペクトル成分の大きさは、グラフ４３４のフォト媒体の場合より、グラフ４３６の普通紙スペクトルにおいて著しく大きいことがわかる。したがって、ステップ４３８では、８〜３０からのスペクトル成分が加算され、比較ステップ４４８において、その判定によって、成分８〜３０の和が、ある値、ここでは２５の値より小さい場合には、ＹＥＳ信号４５０が生成される。ＹＥＳ信号に応答して、ステップ４５２は、印刷ルーチンがフォト媒体に対応するように調整されるように、コントローラ３５に与えられる信号を生成する。図１５および図１６では、８より小さい（ｎ＜８）カウントを有する成分のいくつかが、グラフ４３４および４３６において示される最大値より大きい周波数の大きさを有するが、それらはこの特定の調査の対象ではなく、その厳密な値はこの説明には無関係であることに留意されたい。
【０１０３】
４３４および４３６のようなフーリエスペクトル成分グラフは、調査中の種々の媒体タイプの全ての場合に構成され得る。図１７は、普通紙およびフォト媒体の種々の各タイプの場合の成分８〜３０の大きさの和のグラフ４４０を示す。ここでは、棒４４２および４４４によって示される合計された成分を有するＧＯＳＳＩＭＥＲ＃１およびＧＯＳＳＩＭＥＲ＃２フォト媒体を参照する。フォト媒体の加算された成分４４２および４４４の大きさは、ＭｏＤｏ ＤａｔａＣｏｐｙ媒体の場合の棒４４６を含む残りの普通紙媒体のうちの任意の媒体に関する棒より非常に小さいことは明らかである。したがって、図１３の流れ図に戻ると、加算成分ステップ４３８に応答して、比較ステップ４４８では、成分８〜３０の和の大きさが比較され、２５の値より小さい場合には、ＹＥＳ信号４５０が生成される。
【０１０４】
しかしながら、印刷ゾーン２５内の媒体がフォト媒体でない場合には、決定ステップ４４８はＮＯ信号４５４を生成し、その媒体がヘッダテープなしの透明媒体およびフォト媒体ではないものと判定され、その後、媒体がヘッダテープありの透明媒体であるか、または普通紙であるかの判定が残される。図１８は、テープヘッダ付きの透明媒体の場合のフーリエスペクトル成分のグラフ４５５であり、テープヘッダ４５６はグラフの下側に示されており、開始点４６４および終了点４６６も示される。走査の期間にわたって、遭遇する３つのＨＰロゴ４５８、および概ね１７個の方向の矢印４６０が存在し、ユーザがどのようにプリンタ内にその媒体を挿入するかを示す。これらのロゴおよび矢印は、グラフ４５５の解析からわかるように、スペクトル内の媒体シグネチャを形成する。グラフ４５５を精査することからわかるように、第３番目の成分４６８および第１７番目の成分４７０は、図１６のグラフ４３６における第３番目の成分４７２および第１７番目の成分４７４それぞれの普通紙スペクトルの成分より著しく大きい（図１８のグラフ４５５における縦軸の目盛りは寸断されており、第３番目の成分４６８の大きさは８００を越える値であることに留意されたい）。データ点が平均されるステップ４０８において補償されるが、走査開始時の位置決め誤差に起因して、グラフ４５５の第１６番目の成分４７６および第１８番目の成分４７８はそれぞれ、グラフ４３６の普通紙の場合の第１６番目の成分４８０および第１８番目の成分４８２より著しく大きい。結果として、第１７番目および第１８番目の成分も、この固有の周波数シグネチャ内に含まれる。
【０１０５】
図１３の流れ図４００に戻ると、ステップ４８４では、第３番目、第１６番目、第１７番目および第１８番目のスペクトル成分の大きさが加算され、これらの結果的な和が図１９のグラフ４８５に示される。テープの場合の和が棒４８６として示されており、ＭｏＤｏ ＤａｔａＣｏｐｙ普通紙の場合の棒４８８のような種々の普通紙より非常に大きな大きさを有することが明らかである。したがって、ステップ４９０において、ステップ４８４によって実行される周波数副成分３、１６、１７、１８の和が１３００より大きいか否かを決定するための判定が行われ、大きい場合には、その媒体がテープヘッダ付きの透明媒体であることを示すためにＹＥＳ信号４９２が供給され、その後ステップ４９４において、この情報は、後続の処理および印刷ルーチンの調整のためにプリンタコントローラ３５に転送される。しかしながら、ステップ４９０による判定が、その和が１３００より小さいことを示す場合には、ＮＯ信号４９６が生成され、その後、判定ブロック４９８に送出され、プリンタ内に普通紙媒体が存在することを示し、デフォルトの普通紙印刷モードがコントローラ３５によって用いられる。
【０１０６】
高性能媒体判定システム
図２０は、本発明にしたがって構成される、好適な高性能媒体タイプ判定システム５００の一形態を流れ図として示す。この高性能媒体判定システム５００の説明において、最初に図２０に関して、システム動作の概要が説明され、その後図２１〜図２４に関して、プリンタ２０に設置され得る好適な光媒体タイプ検出センサが説明される。次に図２５〜図２８に関して、判定システム５００のいくつかの全体的な部分が説明され、その後、図２９〜図３２に関して、判定方法の核心が詳細に説明される。方法を説明した後に、図３３〜図３８を用いて、図２９〜図３２の判定ルーチンにおいて、図２１の媒体センサが如何に用いられるかを説明し、その後、図３９〜図５１に関して、いくつかの異なる調査された媒体タイプの例が図示される。最後に、図５２〜図５５において、媒体タイプ判定センサによって収集される光の空間周波数が調査され、システム５００が、どの媒体タイプがプリンタ２０の印刷ゾーン２５に入力されているかを如何に判定するかを示す。
【０１０７】
１．システム概要
図２０に戻ると、高性能媒体判定システム５００の概要が、最初に生データ収集ステップ５０２を有するものとして示される。生データを収集した後、データ操作ルーチン５０４が実行され、ステップ５０２において収集されたデータをさらに解析するのに適したフォーマットにする。データ操作ステップの後、主要カテゴリー判定ステップ５０６および特定タイプ判定ステップ５０８が行われる。主要および特定タイプ判定ステップ５０６および５０８は、図２９〜図３２に関して記載されるように組み合わせられる。たとえば、一旦、主要カテゴリー判定が、たとえば、プレミアム紙媒体に対して行われたなら、どの特定タイプのプレミアム紙が用いられるかに関する判定がさらに行われ得る。しかしながら、プレミアム紙のための主要カテゴリー判定ステップに到達するために、そのルーチンは最初に、媒体が透明媒体、グロッシー仕上げフォト媒体、マット仕上げフォト媒体、あるいは普通紙媒体である可能性を捨てていなければならない。その方法によって、ステップ５０８において特定タイプの判定が行われた後に、検証ステップ５１０が実行され、正確な特定媒体判定が行われていることを保証する。検証ステップ５１０の後、判定システム５００は、印刷モード選択ステップ５１２を有し、それにより、その印刷モードと、印刷ゾーン２５に入力される特定の媒体タイプとの相関をとる。印刷モードステップ５１２の選択に応答して、その後システムは、印刷ステップ５１４で終了し、印刷命令がプリントヘッド７０〜７６に送出され、ステップ５１２において選択された印刷モードにしたがってイメージを印刷する。
【０１０８】
２．媒体センサ構成
図２１は、本発明にしたがって構成される光媒体タイプ判定センサあるいは「媒体センサ」５１５の一形態を示す。媒体センサ５１５のコンポーネントの大部分は、上記の図７の単色光センサ１００に関して説明されたように構成することができ、それゆえ同じ識別番号が用いられている。媒体センサ５１５と単色光センサ１００との間の主な違いの１つは、鏡面反射率光ビーム２００’を受光する第２のフォトダイオード１３０’の追加である。単色光センサ１００の場合に、上記の図７の鏡面反射率光ビーム２０４に関して説明されたように、鏡面反射率光ビーム２００’およびビーム２０４は、「入射角は反射角に等しい」というよく知られている光学の原理にしたがって、入力する光ビーム１８２が媒体に衝突するのと同じ角度で媒体１７０から反射される。例示される実施形態では、入射角および反射角は、概ね５５°に選択される。この到来する鏡面反射率ビーム１８５’に対応するために、修正されたレンズアセンブリ１１０’が用いられる。図２２〜図２４を参照すると、例示的な修正されたレンズアセンブリ１１０’は、上記のレンズ要素１６５および１６０（図８参照）に関して説明されたように構成され得る、入力フレネルレンズ１６５’と、出力屈折レンズ要素１６０’とを含む第３のレンズ要素を有する。アセンブリ１１０’およびアセンブリ１１０と同じ動作を提供するために、他のタイプのレンズアセンブリを用いることができることは、当業者には明らかであろう。たとえば、第３のレンズ要素のアセンブリ１１０’は、非球面の屈折入力レンズと、非球面の屈折出力レンズあるいは出力マイクロフレネルレンズとを用いて構成され得る。
【０１０９】
さらに、単色光センサ１００のコンポーネント以外に、媒体センサ５１５には、屈折レンズ要素１６０’および１６８のそれぞれ上側に配置される２つのフィルタ要素５１６および５１８が加わる。これらのフィルタ５１６および５１８は、１つの部品として構成され得るが、例示的な実施形態では、２つの独立したフィルタが示される。フィルタ５１６および５１８は、青色通過領域を有し、３６０〜５１０ｎｍの波長を有する低波長の青紫色ＬＥＤ光は、フィルタ５１６および５１８内を自由に通過するが、他の光源からの他の波長の光は遮断される。フィルタ要素５１６および５１８は、当業者にはよく知られているように、従来の薄膜堆積技術を用いて、１ｍｍ厚の二酸化シリコン（ガラス）から構成されることが好ましい。
【０１１０】
センサ１００と５１５との間の別の主な違いは、媒体センサ５１５が、単色光センサの青色ＬＥＤ１２０よりも淡い、紫色を多く含む青色光を発光する青紫色ＬＥＤ５２０を有することである。青紫色ＬＥＤ５２０は約４２８ｎｍのピーク波長と、４６４ｎｍの主波長とを有し、約４７０ｎｍのピーク波長を有する、青色ＬＥＤより多くの紫色出力を生成する。媒体センサ５１５の照明成分をこのように変更したいくつかの理由は、検出システム５００の機構の詳細が説明される、詳細な説明のセクションの終わり近くで説明される。
【０１１１】
単色光センサ１００のコンポーネント以外に媒体センサ５１５にさらに加わるのは、視野絞り５２２および５２４のような、２つの視界制御要素である。視野絞り５２２および５２４、ならびにフィルタ５１６および５１８は、センサ５１５のベース部１０２’の種々の部分によって適所に保持され、視野絞り５２２および５２４は、ベース部１０２’の一部と一体的に成形されることが好ましい。視野絞り５２２および５２４は、フォトダイオード１３０’および１３０の入力レンズ１３５’および１３５の先端に対して概ね接線方向に配置されることが好ましい。例示される実施形態では、視野絞り５２２、５２４はそれぞれ視界開口部あるいはウインドウ５２６および５２８を画定する。視野絞りウインドウ５２６および５２８のサイズおよび向きの詳細は、以下の図３６に関して説明される。
【０１１２】
３．生データ収集ルーチン
ここまでで媒体センサ５１５の構成が理解されたが、以下に、生データ収集ルーチン５０２に関してその利用法が説明され、それが図２５に詳細に示される。ルーチン５０２の最初のステップ５３０では、青紫色ＬＥＤ５２０がターンオンされ、ＬＥＤ５２０の輝度が調整される。ステップ５３０の後、走査ステップ５３２では、プリントヘッドキャリッジ４０が、走査軸３８と平行に、印刷ゾーン２５にわたって媒体センサ５１５を搬送する。走査ステップ５３２の間に、媒体表面が空間的にサンプリングされ、キャリッジ光エンコーダがエンコーダストリップ４５に沿ってマーキングを読み取る際に状態が変化する度に、拡散反射された光成分２００と、鏡面反射された光成分２００’との両方が収集される。これらの拡散および鏡面反射率値は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）カウントとして格納され、媒体に沿った各エンコーダ位置における反射率のための１組の値を生成する。実施形態によっては、媒体を何度も走査し、そのデータセットを生成し、かつ平均することが望ましい場合もあるが、典型的には、良好な結果を生成するために媒体を走査する必要があるのは一度だけである。
【０１１３】
この走査ステップ５３２の間に、媒体のシート１７０は、「用紙の上端」位置において媒体センサ５１５の下側に配置される。図１８に示されるように、テープヘッダ４５６を有するＨＰ透明媒体の場合、この時点でテープが媒体の底面に沿って配置される場合であっても、テープ４５６は視界内に入る。実際には、テープヘッダ４５６が、センサ５１５から、かつ基本媒体タイプ判定方法４００（図１３）のセンサ１００から離れて面している場合であっても、テープヘッダ４５６の上側にあるマーキング４５８および４６０は、センサ１００および５１５の両方から視認可能であり、それを用いて、上記の方法４００に説明されるように、この媒体タイプを識別することができる。
【０１１４】
生データ収集ルーチン５０２の最終検査ステップ５３４では、ステップ５３２の間に収集された全データが、実際に媒体表面に依存するデータであるか否かを判定するために、上位レベルの検査あるいはチェックが実行される。たとえば、プリンタ２０が設計された標準的なレターサイズの媒体より狭い媒体のシート（たとえば、Ａ４サイズ媒体あるいは特注されたグリーティングカード媒体）が用いられる場合には、走査ステップ５３２の間に収集されるいくつかのデータ点は、媒体ハンドリングシステム２４の一部を形成する、プラテンあるいは「ピボット」として知られる媒体支持部材から反射された光からなるものもあるであろう。したがって、ステップ５３４において、そのピボットに対応する全てのデータは、媒体のシートに対応するデータから分離され、その後、収集された生データ信号５３６としてデータ操作ルーチン５０４に送出される。
【０１１５】
走査ステップ５３２のアナログ／デジタル変換部の間に、光エンコーダストリップ４５をモニタするキャリッジ位置エンコーダの各状態遷移において、Ａ／Ｄ変換がトリガされる。このようにして、空間の基準で、すなわち「空間」内にあるものとして空間的にデータが収集され、キャリッジ４０が印刷ゾーン２５にわたってセンサ５１５を移動させる際に、そのデータが空間内の特定の位置に対応するようにする。例示されるプリンタ２０の場合、サンプリングレートは典型的には、インチ当たり６００サンプル（１ｃｍ当たり１５２４サンプル）のレートで生じる。この走査ステップ５３２の間に、キャリッジ４０の速度は、毎秒２〜３インチ（毎秒５．０８〜７６．２ｃｍ）の範囲にあることが好ましい。１つの好適なアナログ／デジタル変換は、０〜５Ｖの範囲にわたって、９ビットの分解能を有する。
【０１１６】
４．データ操作ルーチン
図２６は、主要カテゴリー判定ルーチン５０６に送出される出力として４つ１組の信号を生成する、データ操作ルーチン５０４の詳細を示す。２つのステップにおいて、到来するデータの平均が求められる。具体的には、「鏡面反射平均値算出」ステップ５４０と、「拡散反射平均値算出」ステップ５４４において、到来する鏡面反射生データおよび拡散反射生データそれぞれの全てについての平均のデータが求められる。鏡面反射平均ステップ５４０は、図２６の文字「Ａ」によっても示される鏡面反射平均信号５４２を生成し、その信号は主要カテゴリー判定ルーチン５０６への入力として供給される。拡散反射平均ステップ５４４は、図２６の文字「Ｂ」によっても示される拡散平均信号５４５を生成し、その信号は主要カテゴリー判定ルーチン５０６への入力として供給される。
【０１１７】
データ操作ルーチン５０４によって実行される他の主な動作は、「鏡面反射率グラフ生成」ステップ５４６と、「拡散反射率グラフ生成」ステップ５４８とにおいて実行される。ステップ５４８では、収集された生データが、ピボットあるいはプラテンに関する同じ空間位置に関係付けられる拡散および鏡面反射率値に配列される。
【０１１８】
鏡面および拡散反射率グラフ生成ステップ５４６、５４８はそれぞれ、２つの変換ステップ５５２および５５４によってそれぞれ受信される出力信号５５０および５５１を生成する。ステップ５５２では、整列したデータ５５０が、ハニングあるいはウェルチの４乗指数窓関数（fourth power windowing function）に通される。この操作の後、窓関数を通したデータ上で、離散高速フーリエ変換が実行され、印刷ゾーン２５に入力される媒体のシートのための周波数成分を生成することができる。ステップ５４６および５４８の各ステップでは、以下にさらに説明される、図３９〜図４５に示されるグラフのような、大きさ対（「ｖｓ」）位置に関するグラフが生成される。周波数対大きさの二乗の棒グラフとして示される鏡面反射空間周波数は、出力信号５５６であり、文字「Ｓ」を付されており、主要カテゴリー判定ルーチン５０６に供給される。ステップ５５４では、到来するデータ５５１が、周波数対大きさの二乗の棒グラフとして示される拡散反射空間周波数に変換され、文字「Ｄ」を付され、主要カテゴリー判定ルーチン５０６に供給される出力信号５５８を生成する。変換ステップ５５２および５５４によって与えられるグラフデータの例が、以下にさらに説明される図４６〜図５１に示される。
【０１１９】
したがって、データ操作ルーチン５０４の間に、収集された生データに関してフーリエ変換が実行され、各チャネル、すなわち鏡面反射および拡散反射フォトダイオード１３０’および１３０のためのチャネルに対して記録されたデータの離散空間周波数成分それぞれの大きさおよび位相を判定する。典型的には、このデータは、１０００〜４０００サンプルの記録からなる。対象のフーリエ成分は、フォトダイオード１３０’および１３０の応答によって、典型的にはインチ当たり１００サイクル未満に制限される。一次成分の大きさは、データのＤＣ（直流）レベルである。その後、このＤＣレベルを用いて、調査されている既知の媒体のシグネチャを特徴付ける際に用いられる所定の値にデータを正規化する。既知の媒体のシグネチャは、プリンタ２０のような所与のインクジェット印刷機構によってサポートされる各媒体タイプの鏡面反射および拡散反射チャネル両方のための、典型的には大きさの値で、予め格納されたフーリエスペクトルである。
【０１２０】
５．検証および印刷モード選択ルーチン
図２７は、媒体判定システム５００の検証ステップ５１０および印刷モード選択ステップ５１２の詳細を示す。ここでは、特定タイプ判定ステップ５０８から到来するデータを受信する検証ステップ５１０について考えてみる。この到来するデータは最初に、特定の媒体タイプに関する仮定が行われる、「仮定実施」ステップ５６０によって受信される。ステップ５６０は、「品質適合性判定」ステップ５６４によって受信される、仮定された特定タイプ信号５６２を生成する。品質適合性判定ステップ５６４は、ステップ５６０において行われた仮定の正確さを試験するために用いられる。探索ステップ５６５では、特定の各媒体タイプのための種々のタイプの特性のテーブルが調べられ、仮定された媒体タイプ信号５６２に対応するデータが、基準データ信号５６６として、品質適合性ステップ５６４に与えられる。品質適合性ステップ５６４は、基準値５６６および仮定された媒体タイプ信号５６２を処理し、印刷モード選択ルーチン５１２に出力信号５６８を与える。
【０１２１】
検証ステップ５１０からの出力信号５６８は、比較ステップ５７０によって受信され、仮定データ５６２が基準データ５６６と一致するか否かが判定される。このデータが実際に一致する場合には、比較ステップ５７０によってＹＥＳ信号５７１が「印刷モード選択」ステップ５７２に発行される。その後、ステップ５７２は、特定の媒体タイプのための正確な印刷モードを選択し、印刷ステップ５１４に特定印刷モード信号５７４を発行する。しかしながら、比較ステップ５７０が、ステップ５６０で仮定された媒体タイプが基準データ５６６に一致する特性を持たないものと判定する場合には、ＮＯ信号５７５が発行される。その後、ＮＯ信号５７５が、「デフォルト印刷モード選択」ステップ５７６に送出される。その後、デフォルト印刷モード選択ステップ５７６は、最初に判定された主要媒体タイプに対応する、デフォルト印刷モード信号５７８を発行し、その後、このデフォルト判定にしたがって、ステップ５１４において、到来するシートが印刷される。
【０１２２】
６．媒体タイプ
この時点で、主要タイプカテゴリーに入る媒体の特定の例を与えるとともに、システム５００を用いて判定され得る種々の主要な媒体タイプを説明することが有用である。いくつかの一般的な媒体のみが調査されており、その識別情報が、例示される判定システム５００の仕様に組み込まれていることに留意されたい。実際には、これは、プリンタのための新たな最先端領域であり、媒体のタイプを別のものから光学的に区別するための新しい方法を判定するための調査が続けられている。この開発手順の進捗は、現在の特許出願によって立証されており、それは、本特許出願に記載される基本媒体判定ルーチン４００から、現在説明している、より高度なルーチン５００に進められている。実際には、他の媒体がなおも調査され続けており、さらに特許を出願し続けることが、今のところ開発されていないこれらの判定方法を網羅するものと予想される。
【０１２３】
表２は、媒体タイプにより割り当てられる印刷モードを示す。
【０１２４】
【表２】
普通紙の第１の主要タイプカテゴリーでは、表１に予め種々の異なる普通紙が掲載されており、グラフ４２、４９および５０に示される特定のタイプの普通紙は、これらの種々のタイプの普通紙の代表例として、Ｇｉｌｂｅｒｔ（登録商標）Ｂｏｎｄ媒体である。
【０１２６】
いくつかの異なるタイプの媒体がプレミアム紙カテゴリーに入り、これらのプレミアム紙のうちのいくつかは、基礎をなす基体層上にコーティングが塗着される。プレミアム紙媒体上に塗着されるコーティング、ならびに透明媒体およびグロッシー仕上げフォト媒体は、膨張性の種類あるいは多孔性の種類からなるいずれであっても、インク保持層（「ＩＲＬ」）として当分野において知られている。プレミアムコーティングは典型的には、インク内の水分あるいは他の揮発性成分が気化するまで、液体インクがこれらの多孔内に溜まるようにできる多孔性を有しており、顔料あるいは染料が各キャビティの内部に密着したままにしておく。そのような多孔性を有するプレミアム紙の１つのグループは、クレーの精細な層で厚い普通紙をコーティングすることにより形成される。これらのクレーコーティングを有するプレミアム紙は、「２，２」印刷モードを用いて印刷される。
【０１２７】
別のタイプのプレミアム紙はわずかに光沢のある外観を有し、膨張性のポリマー層で普通紙をコーティングすることにより形成される。インクを受け取ると、そのコーティング層は膨張する。インク組成物内の水分あるいは他の揮発性成分が気化した後、そのコーティング層は、元の形状に収縮し、インク組成物の着色剤部分であるインク染料および顔料を保持する。この膨張タイプの媒体は、「２，３」印刷モードで印刷される。プレミアム紙カテゴリーに入る別のタイプの媒体は、予め切れ目を入れたグリーティングカード紙であり、コーティングのない厚手の滑らかな紙である。しかしながら、グリーティングカード媒体の肉厚の性質により、普通紙より多くのインクを保持することができ、グリーティングカード紙にしわが寄り始める（紙の繊維が飽和状態になる際に、媒体がゆがむ現象のことであり、プリントヘッドに接触するほど媒体のゆがみが高くなる場合には、プリントヘッドの損傷を招く恐れがある）。したがって、グリーティングカード紙は、普通紙で可能なものより、最終的なイメージ内に豊富な色がある場合、インクの飽和が高い状態で印刷される場合がある。グリーティングカード紙のために選択される印刷モードは、「２，４」で指定される。
【０１２８】
判定システム５００によって用いられる第３の主要カテゴリーは写真用媒体である。これまで調査された種々のフォト媒体は典型的には、吸湿性のあるポリマーコーティングを有する。すなわち、そのコーティングは水と親和する。この吸湿性コーティングはインク内の水分を吸収し、上記のわずかに光沢のあるプレミアム媒体に関して説明されたように、これらのコーティングはインクを吸収するのに応じて膨張し、水分が気化するまでその水分を保持する。「３，０」の印刷モード選択を有するＧｏｓｓｉｍｅｒ紙は、グロッシー仕上げ（光沢のある）媒体であり、厚みのあるプラスチック基部のような、ポリマー製のフォトベース基層上に塗着された膨張性のポリマーコーティングを有する。別の一般的なタイプのフォト媒体は複合化媒体であり、「３，１」の印刷モードを有する。この複合化媒体は、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体と同じ膨張性のポリマーコーティングを有するが、複合化媒体は、Ｇｏｓｓｉｍｅｒのために用いられるポリマー基層ではなく、フォト紙上にこのコーティングが塗着される。したがって、この複合化フォト媒体は、フォトタイプ媒体として印刷されることになる光沢のあるポリマー面と、最良のイメージを達成するためにプレミアム紙印刷モード下で印刷されることになる普通あるいはダル仕上げ面とを有する。
【０１２９】
印刷モード「３，２」にしたがって印刷される高グッロシー仕上げフォト媒体は、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体に類似である。高グッロシー仕上げフォト媒体は、Ｇｏｓｓｉｍｅｒのようなプラスチックの背面支持層あるいは基層を用いるが、基層上に膨張性のポリマーからなる２つの層を適用し、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体よりも非常に光沢のある表面仕上げを生成する。
【０１３０】
調査された最後の主要媒体タイプは透明媒体であり、基本媒体判定システム４００に関して説明された２つの主要カテゴリー、具体的にはＨＰ透明媒体あるいはＨＰ以外の透明媒体以外には調査されていない。さらに、互いからそのような透明媒体を区別する特性および方法を判定するために、さらなる透明媒体を調査することができるが、この調査はこれから着手されなければならない。
【０１３１】
判定方法５００の説明に戻る前に、このシステムによって選択される種々の印刷モードは、標準的な品質設定、たとえばユーザが選択することができる精細、標準、ドラフトに影響を与えないことに留意されたい。これらの精細／標準／ドラフト品質の選択は、プリンタが動作する速度に影響を与え、印刷モード、あるいは媒体上にドットを配置するために用いられるカラーマップには影響を与えない。精細／標準／ドラフト選択は、印刷品質と速度との間のバランスであり、ドラフトモードでは低品質で高速度が得られ、精細モードでは、低速度において高品質が得られる。実際には、ここで、発明者の一人は、プロトタイププリンタの設定を速度のためにドラフトモードにしておくことを選択し、媒体判定システム５００が、用いられる媒体のタイプのために精細印刷モードを選択するために動作できるようにする。
【０１３２】
たとえば、プレゼンテーションのために準備をし、最終草稿を、オーバーヘッドプロジェクションのための透明媒体、配布用印刷物のためのプレミアム紙あるいはフォト媒体、プレゼンタが発表の間に用いるノート用の普通紙の組み合わせに変更する際に、ユーザが印刷のシーケンスを中断し、用いられる種々の各タイプの媒体のために調整することを必要とすることなく、それらの変更される媒体上の全てのイメージを高品質で素早く作成することができる。実際には、直前に述べたことは、ユーザが、ソフトウエアドライバプログラム画面に進入し、プリンタの給紙トレイ２６にどの媒体タイプを配置するかを手動で選択するために、複雑なことを行う場合があることを想定している。残念ながら、ユーザの大部分はこの複雑なことを行わず、典型的には全ての媒体タイプに関してデフォルトの普通紙印刷モードで印刷し、許容可能ではあるが、必然的に最適ではない印刷品質のイメージを生成する。最適な品質は、プリンタが、どの媒体タイプが印刷されることになるかに関する情報入力を有する場合に、完全に達成することができる品質である。したがって、全てのユーザが、用いられる特定の媒体タイプに一致する最適な印刷品質を得ることができるようにするために、高性能媒体判定システム５００が、少なくともこれまでに調査された主要な媒体タイプ、および最も一般的な特定タイプに関して、その解決策になる。
【０１３３】
７．重み付けおよびランキングルーチン
主要媒体タイプおよび特定媒体タイプ判定ルーチン５０６および５０８を深く掘り下げる前に、図２８に関して、重み付けおよびランキングルーチン５８０が説明される。この重み付けおよびランキングルーチン５８０は、検証ルーチン５１０の品質適合性ステップ５６４の間に実行される。最初に、特定タイプの仮定信号５６２が、誤差算出ステップ５８２によって受信される。誤差算出ステップ５８２は、タイプ特性テーブル５６５のサブテーブル５８４を参照する。サブテーブル５８４は、調査された特定の各媒体タイプに対する、各空間周波数のための平均値あるいは基準値を含む。その後、誤差算出ステップ５８２は、各媒体タイプについて、測定された空間周波数の値と、その空間周波数の基準値とを比較する。対応する周波数のための各値は、各媒体タイプのためのテーブル５８４に格納され、この比較中に、誤差値、すなわち測定された周波数値と各媒体タイプの対応する周波数の値との間の差を生成する。この結果的な誤差信号は、重み割当てステップ５８５に送出される。
【０１３４】
その後、重み割当てステップ５８５は、ルックアップテーブル５６５の別のサブテーブル５８６を参照する。サブテーブル５８６は、各媒体タイプのための各空間周波数において、調査中に検出された標準偏差を格納する。その後、割当てステップ５８５は、ステップ５８２によって生成された各誤差に対して、テーブル５８６に格納された対応する標準偏差を用いる。その後、ステップ５８５によって生成された全ての重み付けされた誤差は、ランキングステップ５８８においてランク付けされる。ステップ５８８によって割り当てられるようにランク付けされた後、各媒体タイプのランキングが、加算ステップ５９０において加算される。当然、そのルーチンを通過する最初のパスでは、以前にステップ５９０によって値は蓄積されていない。
【０１３５】
加算ステップ５９０の後に、カウントステップ５９２が行われ、調査中の特定の周波数Ｘが、最後の周波数値Ｎと比較される。調査中の特定の周波数Ｘが最後の周波数値Ｎにまだ到達していない場合には、カウントステップ５９２は、ＮＯ信号５９４を発行する。ＮＯ信号５９４は、インクリメントステップ５９５によって受信され、調査中の周波数Ｘが１だけインクリメントされる（「Ｘ＝Ｘ＋１」）。ステップ５９５の後に、ステップ５８２〜ステップ５９２が繰り返され、空間反射率および拡散反射率の両方のための各周波数が、ステップ５８２によって各媒体タイプと比較され、その後、ステップ５８５によって各周波数および媒体タイプのための標準偏差にしたがって重み付け係数を割り当てられ、ステップ５８８によってランク付けされ、その後、ステップ５９０において、そのランキングが加算される。
【０１３６】
最後の空間周波数Ｎに到達すると、カウントステップ５９２は、最後の周波数Ｎに到達している（Ｘ＝Ｎ）ことを検出し、ＹＥＳ信号５９６が発行される。このＹＥＳ信号５９６を受信すると、選択ステップ５９８が、ランキング加算ステップ５９０から最も大きい数を選択することにより、特定の媒体タイプを選択する。その後、この特定のタイプは、検証ブロック５１０からの信号５６８として出力される。この重み付けおよびランキングルーチン５８０は、判定方法５００の種々の部分とともに用いられ、印刷ゾーン２５に入力される媒体タイプに関して、より正確な推定を与えることができる。
【０１３７】
重み付けおよびランキングルーチン５８０間に、所与の媒体のシートに関して鏡面反射および拡散反射の両方の測定値を解析する標準的なレターサイズの媒体シートの場合、全８４イベントが、各媒体タイプのための鏡面反射および拡散反射波形の両方に対して比較される。印刷ゾーンに入力される目的の媒体は、周波数をインクリメントすることにより各媒体タイプと比較されてきたが、他の方法を用いて、たとえば、各媒体タイプを別々に検査し、その後、各媒体タイプ内の周波数によってインクリメントするのではなく、各媒体タイプのための結果的なランキングを比較することにより、このデータを生成することもできることは明らかである。しかしながら、例示される方法は、その特性が調査され、編集（compile）される際に、媒体の新しい分類を追加するのに、より適しているので好ましい。
【０１３８】
各媒体タイプのために予め格納されるフーリエスペクトルの各成分は、媒体調査の間に判定された関連する偏差を有する。図２８のルックアップテーブル５８６に格納される標準偏差は、調査される特定の各媒体タイプの何百ページに対して何百回も走査してスペクトルを解析することにより到達されることが好ましい。印刷ゾーン２５に入力される新しい媒体のシートの各成分と、格納されたシグネチャの各成分との間の差は、図２８の誤差算出ステップ５８２において計算される。その後、標準偏差に対する誤差の比（「ｘ」）が判定される。この比が２未満（ｘ＜２）であることが見出された場合には、誤差は１倍に重み付けされる。この比が２〜３の間（２＜ｘ＜３）にあることが見出された場合には、その誤差は２倍に重み付けされる。この比が３より大きい（ｘ＞３）ことが見出された場合には、この誤差は４倍に重み付けされる。このステップ５８５の「重み付け」は、調査されている特徴付けられた各媒体タイプのための統計値の組を考慮する。例示的な実施形態では、最も低く重み付けされた誤差を有する媒体タイプは、３ポイントのランキングを割り当てられる。２番目に最も低い誤差を有する媒体タイプは、２ポイントのランキングを割り当てられ、３番目に最も低い誤差を有する媒体タイプは、１ポイントのランキングが与えられ、それが図２８に示される。
【０１３９】
その後、全ての鏡面反射および拡散反射周波数成分にわたってランキングポイントの最も大きい合計値を有する媒体タイプが、印刷ゾーン２５に入力される新しい媒体のシートを特徴付けるのに最も適しているものとして選択される。その後、選択印刷モードルーチン５１２が、最良の印刷モードを選択し、そのモードが印刷ルーチン５１４に供給され、用いられる特定の媒体タイプ上で最適な品質のイメージを生成するために、対応するレンダリングおよびカラーマッピングが実行される。
【０１４０】
８．主要カテゴリーおよび特定タイプの媒体タイプ判定ルーチン
前置きで与えられたように、ここで行われる説明は、主要カテゴリー判定および特定タイプ判定ルーチン５０６および５０８に向けられる。この説明は、多数の検証および印刷モード選択ステップに情報を提供するために、ルーチン５０６および５０８が如何に絡み合い、最終的に、既知の利用可能な情報に照らして、シート上に最適なイメージを生成するために、ルーチン５００によって選択された印刷モードにしたがって入力された媒体のシート上にイメージを印刷するかを網羅する。図２９〜図３２はともに、主要カテゴリーおよび特定タイプ判定ルーチン５０６および５０８を記載する。
【０１４１】
最初に図２９を参照すると、データ操作ルーチン５０４は、最初に鏡面反射空間周波数データ５５６および拡散反射空間周波数データ５５８をシグネチャ一致ステップ６００に供給するものとして示される、ステップ６００は、主要カテゴリールックアップテーブル６０４から入力信号６０２を受信する。テーブル６０４は、一般的なグロッシー仕上げ媒体および一般的なダル仕上げ媒体のための、鏡面反射および拡散反射両方の空間周波数情報を含む。ここで用いられる「一般的な」は、基本的に全体分類ルーチンに対応する、平均的な、あるいは一般的な情報のカテゴリーを意味する。その後、シグネチャ一致ルーチン６００が、鏡面反射率５５６および拡散反射率５５８両方のための入力される操作済みデータを、テーブル６０４からの基準値６０２と比較し、その後、一致信号６０５を生成する。比較ステップ６０６では、入力される一致信号６０５がダル仕上げを有する媒体に対応するか否かが判定される。対応する場合には、ＹＥＳ信号６０８が普通紙、プレミアム紙あるいはマット仕上げフォト媒体分岐ルーチン６１０に発行される。フォト媒体分岐ルーチン６１０は出力信号６１２を発行し、その信号はさらに、以下に図３１に関して説明されるように処理される。しかしながら、ダル仕上げ判定ステップ６０６が、シグネチャ一致出力信号６０５がダル仕上げでないものと判定する場合には、ＮＯ信号６１４が、フォトまたは透明媒体判定分岐６１５に発行される。
【０１４２】
フォトまたは透明媒体分岐６１５は、操作済み鏡面反射空間周波数データ５５６および拡散反射空間周波数データ５５８を搬送するデータ信号６１６を、別のシグネチャ一致ステップ６１８に送出する。第２の主要カテゴリールックアップテーブル６２０は、第２のシグネチャ一致ステップ６１８に入力６２２を供給する。テーブル６２０により供給されるデータは、２つの媒体タイプ、具体的には、一般的なフォト仕上げ媒体および一般的な透明媒体のための鏡面反射および拡散反射空間周波数情報である。その後、シグネチャ一致ステップ６１８は、入力されるデータ６１６が、全体分類ルーチンにしたがって、一般的なフォト仕上げ媒体のデータ、あるいは一般的な透明媒体のデータのいずれに、より密接に対応するかを判定する。シグネチャ一致ステップ６１８の出力６２４は、比較ステップ６２６に供給され、シグネチャ一致出力信号６２４が透明媒体に対応するか否かが判定される。対応しない場合には、ＮＯ信号６２８が、グロッシー仕上げフォトあるいはマット仕上げフォト分岐６３０に発行される。
【０１４３】
しかしながら、シグネチャ一致出力６２４が透明媒体に対応する場合には、比較ステップ６２６はＹＥＳ信号６３２を発行する。ＹＥＳの場合、透明媒体信号６３２が、比生成ステップ６３４によって受信される。ＹＥＳ信号６３２を受信したことに応答して、比生成ステップ６３４は、データ操作ルーチン５０４から、平均鏡面反射（Ａ）信号５４２と、平均拡散反射（Ｂ）信号５４５とを受信する。これらの到来する信号５４２および５４５から、比生成ステップ６３４は、鏡面反射平均に対する拡散反射平均の比（Ｂ／Ａ）を生成し、１００を掛けてその比をパーセンテージに変換し、その値は比出力信号６３５として供給される。比較ステップ６３６では、比信号６３５の値が比較され、パーセンテージとしての比Ｂ／Ａが８０％未満であるか否かが判定される（「％」記号は、簡潔にするために図２９において省略されている）。８０％以上である場合には、比較ステップ６３６がＮＯ信号６３８を、グロッシー仕上げフォトあるいはマット仕上げフォト分岐６３０に発行する。
【０１４４】
したがって、平均鏡面反射および拡散反射データは、透明媒体判定が正確か否かを判定するための検査として用いられる。鏡面反射平均値に対する拡散反射平均値の比が、ステップ６３６によって８０％未満であるものと判定される場合には、検証ステップ６４２にＹＥＳ信号６４０が供給される。検証ステップ６４２は、図２７に関して上述したように実行することができる。この検証ルーチンの間、ステップ５６０にしたがって、印刷ゾーン内の媒体が透明媒体であるという仮定がなされ、検証ルーチン６４２が実際にそうであるものと判定する場合には、ＹＥＳ信号６４４が発行される。ＹＥＳ信号６４４は、透明媒体モード選択ステップ６４６によって受信され、そのステップ６４６が、透明媒体印刷信号６４８を発行し、透明媒体ステップ６５０を開始する。ステップ６４６によって選択される印刷モードは「４，０」印刷モードに対応し、ここでは透明媒体のためのデフォルト値を選択する。
【０１４５】
図１８に関して上述したように、ヒューレットパッカード（ＨＰ）透明媒体が特定される場合には、基本媒体判定システム４００に関して上述したように、特定のＨＰ透明媒体のためにカスタム印刷モードが用いられ、結果として「４，１」印刷モードが用いられる。検証ステップ６４２が、印刷ゾーン内の媒体が透明媒体でないものと判定する場合には、ＮＯ信号６５２が発行される。ＮＯ信号６５２を受信すると、デフォルト選択ステップ６５４がデフォルトのプレミアム紙印刷モードを選択し、印刷信号６５６を発行する。信号６５６を受信すると、印刷ステップ６５８は、一般的なプレミアム紙媒体印刷モード「２，０」にしたがって媒体上に印刷を行う。
【０１４６】
図３０は、操作済み鏡面反射空間周波数データ信号（Ｓ）５５６および拡散反射空間周波数データ信号（Ｄ）５５８をやり遂げ、出力信号６６０を発行した、図２９からのグロッシー仕上げフォトあるいはマット仕上げフォト分岐６３０で開始される。入力信号６６０は、到来するデータ６６０が特定のグロッシー仕上げフォト媒体タイプに対応するか、特定のマット仕上げフォト媒体タイプに対応するかを判定する判定ステップ６６２によって受信される。これを達成するために、特定媒体ルックアップテーブル６６４が、入力信号６６５を、判定ステップ６６２に与える。テーブル６６４は、「グロッシー仕上げＡ」、「グロッシー仕上げＢ」等〜「マット仕上げＡ」、「マット仕上げＢ」等としてテーブル６６４に示される、種々のタイプのグロッシー仕上げフォト媒体およびマット仕上げフォト媒体に対応する鏡面反射および拡散反射の空間周波数に対応する基準データを含む。いくつかのグロッシー仕上げフォト媒体およびマット仕上げフォト媒体のタイプが、表２に関して上述された。
【０１４７】
いったん、判定ステップ６６２がテーブル６６４に格納された値から適切な一致を検出する場合には、比較ステップ６６８に出力信号６６７が発行される。比較ステップ６６８は、到来する信号６６７がマット仕上げフォト媒体のものであるか否かを判定する。そうである場合には、ＹＥＳ信号６７０が発行される。その後、ＹＥＳ信号６７０は、図２９および図３１に示されるような、普通紙／プレミアム紙／マット仕上げフォト媒体分岐６１０に供給される。比較ステップ６６８が、判定ステップ６６２の出力がマット仕上げフォ媒体に対応しないことを見出す場合には、ＮＯ信号６７２が発行される。ＮＯ信号６７２は、別の判定ステップ６７４に、鏡面反射および拡散反射空間周波数データを供給する。ステップ６７４は、グロッシー仕上げフォト媒体ルックアップテーブル６７６からの信号６７５を介して受信されるデータを用いて、印刷ゾーン２５にどの特定タイプのグロッシー仕上げフォト媒体が入力されているかを判定する。テーブル６６４および６７６は、２つの独立したテーブルとして図面に示されているが、判定ステップ６７４は、各特定タイプのためのグロッシー仕上げフォト媒体データを得るために、テーブル６６４を照会することもできる。
【０１４８】
ステップ６７４が、印刷ゾーン２５内に、どの特定タイプのグロッシー仕上げフォト媒体があるかを判定した後、図２７および図２８に関して上述したように仮定を検証し始める検証ルーチン６８０に信号６７８が発行される。検証ルーチン６８０が、判定ステップ６７４が正確であることを見出す場合には、特定のグロッシー仕上げフォト媒体印刷モード選択ステップ６８４にＹＥＳ信号６８２が発行される。選択ステップ６８４は、印刷ステップ６８８を開始する印刷モード信号６８６を生成する。その後、印刷ステップ６８８は、選択された媒体に対応する印刷モード、ここでは、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体の場合に「３，０」印刷モード、複合化媒体の場合に「３，１」印刷モード、高グロッシー仕上げフォト媒体の場合に「３，２」印刷モードにしたがった印刷モードを用いて、グロッシー仕上げフォト媒体のシート上に印刷する。
【０１４９】
検証ルーチン６８０が、判定ステップ６７４が選択された特定タイプのグロッシー仕上げフォト媒体に関して誤っていることを見出す場合には、ＮＯ信号６９０が発行される。ＮＯ信号６９０を受信するのに応答して、デフォルト選択ステップ６９２が一般的なグロッシー仕上げフォト媒体印刷モードを選択し、印刷ステップ６９６に信号６９４を発行する。その後、印刷ステップ６９６は、一般的な印刷モード、ここでは「３，０」印刷モードとして選択される印刷モードにしたがって、媒体上に印刷する。
【０１５０】
ここで図３１に進むと、図２９からの入力信号６０８と、図３０からの別の入力信号６７０とを受信する普通紙／プレミアム紙／マット仕上げフォト媒体分岐６１０が示される。信号６０８および６７０はいずれも、印刷ゾーン２５に入力される媒体のための鏡面反射および拡散反射空間周波数データを搬送する。信号６０８あるいは６７０のいずれかを受信するのに応答して、分岐６１０は、シグネチャ一致ルーチン７００に空間周波数データを搬送する出力信号６１２を発行する。シグネチャ一致ルーチン７００は、一般的なダル仕上げフォト媒体および一般的なマット仕上げフォト媒体のためのデータが格納されるルックアップテーブル７０４から受信される基準データ７０２を精査する。一致ステップ７００がテーブル７０４に格納されたデータ７０２に関して、到来するデータ６１２を解析し終えたとき、出力信号７０５が発行される。
【０１５１】
判定ステップ７０６は出力信号７０５を精査し、一致ステップ７００が、入力される媒体がマット仕上げを有することを見出したか否かを判定する。見出せなかった場合には、比較ステップ７０６は、普通紙／プレミアム紙分岐７１０に供給されるＮＯ信号７０８を発行する。ＮＯ信号７０８を受信するのに応答して、分岐７１０は、図３２に示される主要および特定タイプ判定ルーチン５０６および５０８の最後の部分に移行する出力信号７１２を発行する。図３１を離れる前に、そこに示される残りのステップを説明する。
【０１５２】
比較ステップ７０６が、一致ステップ７００が入力される媒体がマット仕上げを有することを見出したものと判定する場合には、ＹＥＳ信号７１４が発行される。判定ステップ７１５はＹＥＳ信号７１４を受信し、その後、印刷ゾーン２５に、どの特定タイプのマット仕上げフォト媒体が入力されているかを判定する。判定ステップ７１５は、種々の異なるマット仕上げフォト媒体に関するデータを格納することができるマット仕上げフォト媒体ルックアップテーブル７１８から基準データ信号７１６を受信する。テーブル７１８は独立したテーブルとして示されるが、判定ステップ７１５は図３０の特定媒体ルックアップテーブル６６４を調べて、このデータを取得することもできることに留意されたい。例示の目的上、「マット仕上げＡ」および「マット仕上げＢ」媒体のためのテーブル６６４および７１８の両方にデータが示されており、今までのところ、１つのマット仕上げフォト媒体のみの場合の特性が特定されており、他のタイプのマット仕上げフォト媒体を特定できるようにするためには、さらに調査して基準データを生成する必要があることに留意されたい。
【０１５３】
判定ステップ７１５を終了した後に、検証ルーチン７２２に出力信号７２０が発行される。検証ルーチン７２２が、正確なタイプのマット仕上げフォト媒体が特定されたものと判定する場合には、ＹＥＳ信号７２４が発行される。ＹＥＳ信号７２４に応答して、選択ステップ７２６は、どの特定のマット仕上げフォト媒体印刷モードが用いられるかを選択し、印刷ステップ７３０に信号７２８を発行する。その後、印刷ステップ７３０は、給送されるシート上で印刷を行う際に、「２，１」印刷モードを使用する。検証ルーチン７２２が、判定ステップ７１５が誤っていたことを見出す場合には、ＮＯ信号７３２が発行される。選択ステップ７３４は、デフォルトのマット仕上げフォト媒体印刷モードを選択することにより、到来するＮＯ信号７３２に応答する。選択が行われた後、ステップ７３４は、印刷ステップ７３８に出力信号７３６を発行する。印刷ステップ７３８では、デフォルト印刷モード、ここでは、例示される実施形態においてプレミアム紙のためのデフォルト印刷モードに対応する「２，０」印刷モードを用いて媒体上に印刷される。
【０１５４】
ここで図３２を参照すると、普通紙／プレミアム紙分岐７１０が示されており、印刷ゾーン２５に入力される媒体の鏡面反射および拡散反射空間周波数両方のためのデータを含む出力信号７１２を発行する。信号７１２を受信したことに応答して、一致ステップ７４０は、到来するデータと、ルックアップテーブル７４４からの信号７２４を介して受信される基準データとを比較する。ルックアップテーブル７４４は、一般的な普通の仕上げ媒体と一般的なプレミアムの仕上げ媒体とに対応するデータを格納する。その後、一致ステップ７４０は、到来するデータ７１２が、普通紙媒体、あるいはプレミアム紙媒体のいずれに密接に対応するかを判定し、出力信号７４５を発行する。比較ステップ７４６では、一致ステップ７４０の出力がプレミアム紙に対応するか否かが判定される。対応しない場合には、判定ステップ７５０にＮＯ信号７４８が発行される。
【０１５５】
判定ステップ７５０は、普通紙ルックアップテーブル７５４から信号７５２を介して受信される基準データを使用する。ルックアップテーブル７５４は、予め調査された種々のタイプの普通紙媒体に対応するデータを格納することができる。いったん、判定ステップ７５０が、どのタイプの普通紙が印刷ゾーンに入力されているかを判定した場合には、出力信号７５５が発行される。検証ルーチン７５６は出力信号７５５を受信し、印刷ゾーン２５に入力されている媒体のシートが実際に、判定ステップ７５０において選択されたタイプの普通紙に対応するか否かを検証する。検証ステップ７５６が、正確な選択が行われたことを見出す場合には、選択ステップ７６０にＹＥＳ信号７５８が発行される。選択ステップ７６０では、識別された特定タイプの普通紙媒体に対応する印刷モードが選択され、印刷ステップ７６４に出力信号７６２が発行される。その後、印刷ステップ７６４は、「０，１」印刷モードにしたがって給送される媒体シート上に印刷する。
【０１５６】
検証ステップ７５６が、判定ステップ７５０が誤っていたことを見出す場合には、選択ステップ７６６にＮＯ信号７６５が発行される。選択ステップ７６６では、デフォルト普通紙印刷モードが選択され、印刷ステップ７７０に出力信号７６８が発行される。印刷モード７７０では、給送される媒体のシートが、普通紙のための「０，０」のデフォルト印刷モードにしたがって印刷される。
【０１５７】
プレミアム紙比較ステップ７４６に戻ると、シグネチャ一致ステップ７４０において特定された媒体がプレミアム紙であるものと見出された場合には、ＹＥＳ信号７７２が発行される。ＹＥＳ信号７２２を受信したことに応答して、判定ステップ７７４は、印刷ゾーン２５に、どの特定タイプのプレミアム紙があるかを判定する。これを行うために、判定ステップ７７４は、プレミアム紙ルックアップテーブル７７６からの信号７７５を介して受信される基準データを調べる。印刷ゾーン２５に、どのタイプの特定のプレミアム紙媒体が入力されているかを判定すると、判定ステップ７７４は出力信号７７８を発行する。信号７７８を受信すると、ステップ７７４によって行われた選択の正確性を判定するために、検証ステップ７８０が開始される。検証ステップ７８０が、ステップ７７４によって確かに正確な判定が行われたものと判定する場合には、選択ステップ７８４にＹＥＳ信号７８２が発行される。その後、選択ステップ７８４は、ステップ７７４において識別された特定タイプのプレミアム紙媒体に対応する特定のプレミアム紙印刷モードを選択する。選択が行われた後、印刷ステップ７８８に出力信号７８５が発行される。その後、印刷ステップ７８８は、例示される実施形態では、クレーコーティングを有するプレミアム紙媒体に対応する「２，２」印刷モードか、膨張性のポリマー層を有する普通紙に対応する「２，３」印刷モードか、あるいは厚手のグリーティングカード紙に対応する「２，４」印刷モードとすることができる、ステップ７８４によって確立される特定のプレミアム紙媒体印刷モードにしたがって給送される媒体のシート上に印刷する。
【０１５８】
検証ステップ７８０が、判定ステップ７７４が誤っていたことを見出す場合には、選択ステップ７９２にＮＯ信号７９０が発行される。選択ステップ７９２では、デフォルトのプレミアム紙印刷モードが選択され、別の印刷ステップ７９６に出力信号７９４が発行される。印刷ステップ７９６では、給送される媒体のシートが「２，０」のデフォルト印刷モードにしたがって印刷される。
【０１５９】
９．媒体センサの動作
次の説明では、媒体センサ５１５（図２１）の好適な構成、および高性能媒体タイプ検出システム５００と、初期の基本媒体タイプ判定システム４００との間の差が詳細に説明される。
【０１６０】
基本媒体判定システム４００は、図７に示されるように、拡散反射率情報しか用いない。基本システム４００は、拡散反射率データに関するフーリエ変換を実行することにより、媒体の固有の反射率特性に関して、より多くの情報を抽出した。基本方法４００によって生成される空間周波数成分は、媒体を（１）透明媒体、（２）フォト媒体、（３）普通紙の一般的なカテゴリーにグループ化するために十分満足いくように媒体を特徴付けた。基本方法４００の主な利点の１つは、インク滴を検出するために市販のプリンタにおいて既に供給されている既存のセンサを用いたことであった。図３３は、基本媒体判定システム４００において用いられる、単色光センサＬＥＤ１２０の出力振幅グラフ７９７を示す。上述したように、青色ＬＥＤ１２０は、４７０ｎｍのピーク波長を有しており、フォトダイオード１３０は、青色スペクトル内に入る、約４７０〜５００ｎｍにおいて反射率を測定する。
【０１６１】
より高性能な媒体タイプ判定が望まれたが、センサ１００を用いて拡散反射率のみの空間周波数を利用することは、透明媒体、フォト媒体および普通紙からなるより大きなカテゴリー内の特定の媒体タイプを一意に特定するには不十分であった。基本判定システム４００は、マット仕上げフォト媒体、およびＧｏｓｓｉｍｅｒのようなグロッシー仕上げフォト媒体などの特殊媒体間を簡単に区別することができなかった。これらの特定タイプを区別するために、より多くの特性、特に、媒体表面上のコーティングに関連する特性を測定する必要があった。これらの付加的な特性についての情報を収集するために選択された方法は、鏡面反射率光２００’および拡散反射率光２００を収集することであった。
【０１６２】
高性能の媒体センサ５１５では、青色ＬＥＤ１２０は、図３４に示されるグラフ７９８のような出力を有する青紫色ＬＥＤ５２０によって置き換えられた。グラフ７９８では、約４２８ｎｍでピーク振幅出力を有する青紫色ＬＥＤ５２０が示される。また、その出力は、約３４０ｎｍまで下がって延び、約４００ｎｍの可視光領域の端部を過ぎて紫外線領域に入る。青色ＬＥＤ出力グラフ７９７と青紫色ＬＥＤ出力グラフ７９８とを比較すると、青紫色ＬＥＤ５２０は、青色ＬＥＤ１２０より著しく広いスペクトルを網羅することがわかる。実際には、より大きな波長に向かってさらにシフトすると、青紫色ＬＥＤ５２０の４６４ｎｍの支配的な波長が生成され、その波長はＬＥＤ５２０に、青色ＬＥＤ１２０より紫色に近い色相を与える。４２８ｎｍの例示的なピーク波長が示されているが、４００〜４３０ｎｍのピーク波長を有するＬＥＤを用いれば、適切な結果を得ることができるものと考えられる。
【０１６３】
青紫色ＬＥＤ５２０の短い波長は、生データ収集ルーチン５０２の２つの重要な目的を果たす。第１に、青紫色ＬＥＤ５２０は、シアンインクを含む全ての色のインクからの十分な信号を生成し、センサ５１５が、単色光センサ１００の代わりのセンサとして、図１１に関して説明されたようなインクの検出のために用いられるようにできる。したがって、センサ５１５のＬＥＤ１３０によって測定される拡散反射は、センサ１００に関して上述したように、ペン位置合わせを実行するためにも用いることができる。青紫色ＬＥＤ５２０によって果たされる第２の目的は、７００〜１１００ｎｍの赤外線ＬＥＤとは反対の短い波長が、表２に関して上述したような、媒体コーディングの微妙な違いを検出するのに優れていることである。
【０１６４】
図３５は、印刷ゾーン２５に入力される２ｍｍ厚の媒体シート１７０の表面上を走査する媒体センサ５１５を示す。ここでは、鏡面反射フォトダイオード１３０’によって受信されるように視野絞りウインドウ５２６を通過する鏡面反射率ビーム８０２を生成する入力ビーム８００が示される。図３５には、鏡面反射率ビーム８０６とともに、第２の照明光ビーム８０４も示される。上述のように、鏡面反射ビームは、照明の点における媒体の接線方向面に関して、照明ビームの入射の角度に等しい反射の角度を有する。媒体シート１７０は、プラテンあるいはピボット８１４のテーブル状の部分から上方に突出する、一対のカクル（cockle）リブ８１０および８１２によって支持されるものとして図３５に示される。カクルリブ８１０、８１２は、印刷ゾーン２５内の媒体を支持し、飽和した媒体がプリントヘッドに偶発的に接触し、損傷してしまう可能性がある場所で上方に空間を提供するのではなく、インクで飽和する印刷された媒体がリブ間で下方に延びる空間を提供する。
【０１６５】
媒体センサ５１５の向きに関して、図３５、図３７および図３８の概念を構成する際に、いくつかの描画的自由度（artistic license）が取られている。カクルリブ８１０および８１２は、走査軸３８に厳密に垂直をなすように向けられ、ＬＥＤ５２０およびセンサ１３０および１３０’はプリンタ２０の例示的な実施形態における向きに垂直に向けられる。図３６は、ＸＹＺ座標系に関して、プリンタ２０内の媒体センサ５１５の所望の向きを示す。
【０１６６】
入力される媒体シート１７０がリブ８１０、８１２上に置かれると、リブ上の媒体に頂部８１５のような頂部が形成され、リブ間に谷部８１６のような谷部も形成される。谷部８１６に沿って衝突する到来ビーム８００は入射角８１８を有し、鏡面反射されたビーム８０２は反射角８２０を有しており、角度８１８および８２０は等しい。同様に、到来ビーム８０４は入射角８２２を有し、その鏡面反射ビーム８０６は反射角８２４を有しており、角度８２２および８２４は等しい。したがって、キャリッジ４０が媒体センサ５１５を、媒体にわたって走査軸３８の方向に移動させるのに応じて、到来する光ビーム８００、８０４は媒体上を移動するので、光ビーム８００、８０４は頂部８１５上と、谷部８１６を通って横断し、それにより、鏡面反射率ビーム８０２、８０６が、鏡面反射フォトダイオード１３０’に対して変調するようになる。したがって、媒体支持プラテン８１４上のカクルリブ８１０、８１２と媒体１７０のこの相互作用により、高性能判定方法５００によって用いられ得る情報の組に変調が生じ、印刷ゾーン２５に入力される媒体シート１７０についてもっと知ることになる。
【０１６７】
図３６は、走査軸３８に対する、視野絞りウインドウ５２６および５２８の向きを示す。例示される実施形態では、視野絞りウインドウ５２６および５２８は長方形であり、鏡面反射視野絞りウインドウ５２６は走査軸３８に概ね平行な主軸８２６を有し、拡散反射視野絞りウインドウ５２８は、走査軸３８に概ね垂直な主軸８２８を有する。視野絞りウインドウ５２６および５２８のこの向きによって、拡散反射フォトダイオード１３０は、鏡面反射フォトダイオード１３０’によって収集されるデータからさらに区別され得るデータを収集することができる。
【０１６８】
１０．エネルギー情報
入力される媒体シートを特定するための情報は、ＬＥＤ５２０によって供給されるエネルギーの量と、鏡面反射および拡散反射フォトダイオード１３０’、１３０によって受光されるエネルギーの量とを知ることにより収集され得る。たとえば、図３５の媒体１７０が透明媒体であるものと仮定する。この場合には、ビーム８００から到来する光のある量が、透過ビーム８２５として透明媒体１７０を通過する。したがって、ダイオード１３０および１３０’によって受光され得る残りのエネルギーの量は、たとえば、普通紙の場合より小さい。グロッシー仕上げフォト媒体の反射率は、普通紙と透明媒体との間にあり、フォトダイオード１３０によって受光されることになる拡散反射エネルギーより、ダイオード１３０’によって受光されることになる鏡面反射エネルギーのほうが多い、より輝きのある表面を有する。
【０１６９】
これらのエネルギーの差が以下の表３に示されており、媒体を全体として３つの主要カテゴリーに分類するための１つの方法を提供する。
【０１７０】
【表３】
さらに、青紫色ＬＥＤ５２０によって供給される入力エネルギーと、鏡面反射および拡散反射センサ１３０および１３０’によって受光される出力エネルギーとを知ることにより、媒体の透過率特性の値、すなわち媒体シート１７０を通過する光ビーム８２５内のエネルギーの量が判定される（図３５参照）。透過率の大きさは、到来ビーム８００の入力エネルギーから、鏡面反射ビーム８０２のエネルギーと、図２１の光２００のような拡散反射ビームのエネルギーとを引いた値に等しい。プリンタ２０の組み立て後、初期の工場較正中に、普通紙のシートが印刷ゾーン２５に給送され、鏡面反射センサ１３０’および拡散反射センサ１３０によって受光されるエネルギーのレベルとともに、ＬＥＤ５２０からの入力光エネルギーの量が測定される。普通紙の場合に知られているこれらの値を与えると、フォト紙および透明媒体の透過率が必要に応じて判定される。しかしながら、フォト紙および透明媒体の透過率を計算するのではなく、普通紙あるいはプレミアム紙、フォト紙および透明媒体の間を区別する好適な方法は、表３に示される情報を用いて達成される。
【０１７２】
したがって、透明媒体の場合、拡散反射エネルギーの大部分は、透明媒体を直接通り抜け、透明媒体上にコーティングされているあらゆるインク保持層は、フォトダイオード１３０に向かう拡散反射光のうちの少量を反射するように作用する。透明媒体の輝きのある表面は光の良好な反射体であり、それゆえフォトダイオード１３０’によって受光される鏡面反射エネルギーは、拡散反射フォトダイオード１３０によって受光されるエネルギーよりはるかに大きい。表３に示される媒体のこれらの幅広いカテゴリーによって残されるエネルギーシグネチャは、判定システム５００のステップ５５２および５５４において用いられ得る。エネルギー比は、周波数成分の大きさを実質的に決定する。所与の拡散反射および鏡面反射周波数の場合、エネルギーバランスは、それらの相対的な大きさを比較することにより見出すことができる。
【０１７３】
１１．媒体支持相互作用情報
図３５に関して上述したように、プリンタの媒体支持構造体、ここではピボットと媒体との相互作用を用いて、到来する媒体シートについて情報を収集することができる、別の実装形態では、この情報は、別のプリンタ機構のコンポーネントで媒体センサ５１５を支持し、媒体にある程度の曲げを付与する既知の表面上の凹凸を有し、媒体の透過率に明らかな変化をもたらすコンポーネントでセンサの反対側にある媒体の背面を支持することにより、別の場所において収集することができる。たとえば、連続ロールにおいて供給される媒体を用いるプロッタでは、印刷ジョブを終了した後、カッタが媒体を端から端まで横断し、供給ロールの残りの部分から印刷されたシートを切断する。センサ５１５は、媒体を横断するためのカッタキャリッジに搭載され得る。しかしながら、そのようなシステムは、到来するシートの先端部を走査後にプリントヘッドの下の用紙上端位置へ後方に移動させることが必要となる場合がある。実際には、別の実装形態では、媒体がセンサと、媒体センサ５１５の反対側に既知の表面の凹凸を有する背面支持あるいは支持部材との間に配置される場合には、印刷ゾーン２５から離れて、たとえば、媒体給紙トレイに隣接して、あるいは給紙トレイと印刷ゾーン２５との間の媒体経路に沿って、媒体センサ５１５を配置することが望ましい場合がある。
【０１７４】
例示的なプリンタ２０では、カクルリブ８１０および８１２は、センサ５１５が媒体シート１７０上の頂部８１５と谷部８１６との上を通過するのに応じて、変調するシグネチャを生成する。リブ８１０および８１２上の媒体シート１７０の曲げの度合いは、弾性係数（ヤング率）と、媒体の厚さとの関数である。したがって、媒体シート１７０の曲げの度合いを用いて、印刷ゾーン２５に入力されるシートについての付加情報を収集することができる。
【０１７５】
たとえば、プレミアム紙の中には、グリーティングカード媒体および背面に糊付けされたステッカー媒体のような、普通紙媒体と同じ表面特性を有するものもある。しかしながら、ステッカー媒体およびグリーティングカード媒体はいずれも、従来の普通紙媒体より厚く、これらのプレミアム紙媒体の曲げシグネチャは、普通紙の曲げシグネチャとは異なる。具体的には、空間周波数シグネチャは、空間周波数スペクトルの低域側の端部、特に１．４〜０．１サイクル／インチの範囲内で異なる。空間周波数スペクトルのこの下側部分では、より厚いプレミアム紙の場合、ならびにグロッシー仕上げフォト媒体およびマット仕上げフォト媒体の場合に、低い振幅が見られる。したがって、カクルリブ８１０および８１２の効果によって付与されるシグネチャを用いて、判定システム５００のステップ７１０の場合のように、プレミアム紙媒体と普通紙媒体とを区別することができる。印刷ゾーン２５において、リブ８１０および８１２以外の異なる媒体支持方式、あるいは媒体支持部材の他の構成を用いる他の印刷機構が、既知の位置（Ｓ）において媒体に曲面を付与するために解析されることができるそれ自体の固有の特性の組を生成することができ、その後、この既知の情報を用いて種々の媒体タイプに付与される曲げの度合いを調査できることが明らかであろう。
【０１７６】
１２．表面コーティング情報
カクルリブ８１０および８１２の効果は、約１０サイクル／インチより低い周波数のような、低域空間周波数において現れるが、表面コーティングの効果は、１０〜４０サイクル／インチ内の周波数のような、より高い空間周波数を解析することにより明らかになる。図３７は、背面シートあるいは基層８３２と、膨張性材料、あるいは多孔性材料からなるインク保持層のようなコーティング８３４とを有するコーティングされた媒体シート８３０を示しており、そのいくつかの例が、表２に関して上述されている。図３７では、コーティング層８３４および基層８３２を通り抜け、鏡面反射ビーム８３６のようにリブ８１０から反射される、１つの到来する光ビーム８３５が示される。３つの異なるタイプの反射ビーム、すなわち（１）拡散反射センサ１３０によって受光される一群の拡散反射ビーム８４０、（２）鏡面反射センサ１３０’によって受光される上側表面鏡面反射ビーム８４２、（３）到来するビーム８３８の一部がコーティング層８３４を通過し、基部８３２とコーティング層８３４との間で画定される境界８４５から反射される際に形成される境界層鏡面反射ビーム８４４を生成する青紫色ＬＥＤ５２０からの別の到来するビーム８３８が示される。この境界８４５は、基体層８３２の上側表面であると見なすこともできる。
【０１７７】
境界反射ビーム８４４によって与えられる特徴を用いて、基体層８３２上に塗着されているコーティング８３４のタイプについての情報を見つけることができる。たとえば、表２に関して上述された、グロッシー仕上げフォト媒体および低グロッシー仕上げプレミアム紙媒体に用いられる膨張性コーティングは典型的には、透明な可塑性のポリマー層であり、それによりインク保持層８３４内に閉じこめられているインク滴を視認することができる。種々のタイプの光透過性の固体および液体は、種々の屈折率を有し、屈折率は光学系の調査における基本原理である。ガラス、水、水晶等のような特定の材料の屈折率は、その特定の媒体内の光の速度に対する空気中の光の速度の比によって求められる。すなわち、ガラスを通過する光は、空気中を移動する場合より低速度で移動する。固体あるいは液体に入る光ビームの低速化は、ビームが光学的媒体に入る境界における光ビームの曲がりと、光ビームが光学的媒体から出る境界における再度の曲がりとして現れる。この変化は、到来する光ビーム８３８の部分８４６に関して見ることができる。到来するビーム８３８と同じ経路で続くのではなく、ビーム８４６は、コーティング層８３４を通過することにより速度が落ち、到来するビーム８３８がコーティング層８３４の外部表面上で遭遇する角度より、急な角度で境界層８４５に向かって進行する。その後、到来するビーム８４６の入射角は、境界層８４５に対して反射されたビーム８４８の反射角に等しくなる。反射ビーム８４８がコーティング層８３４から出るとき、そのビームは、反射ビーム８４４の残りの角度によって示されるように、周囲の空気内を、より高速で進行する。
【０１７８】
そこで、屈折率は特定の媒体内の光の速度に対する空気中の光の速度の比であり、この情報を用いて、コーティング層８３４の特性を見出すことができることは理解されよう。上述のように「分散」は、光の波長の変化をともなう屈折率の変化である。グロッシー仕上げフォト媒体およびいくつかのプレミアム紙媒体において用いられるポリマーコーティングのような、プラスチックでは、この分散は紫外光範囲において増加する。したがって、青色ＬＥＤ１２０の代わりに青紫色ＬＥＤ５２０を用いることにより、この分散効果が好都合に強められる。したがって、この分散効果は、短波長の紫外光（図３４）により出力するビーム８４４の角度の変化が強められるので、種々のタイプのグロッシー仕上げフォト媒体間を区別するために用いることができる別のレベルの変調を導入し、その後、この情報を用いて、特定のグロッシー仕上げフォト媒体を区別する。この分散の変調は、媒体判定システム５００のステップ５７４において用いられ得る。
【０１７９】
図３５において、透過ビーム８２５は、わずかな描画的自由度で描かれており、実際にはシート１７０を通過して直進する透過ビーム８２５が示される際に入射角が無視されているが、今では、周囲の空気を通る経路に比べて媒体シートを通る経路がより急傾斜であることを示すより正確な図であることに留意されたい。次に進む前に、媒体センサ５１５によって収集される情報におけるリブ８１０および８１２の効果に関する別の点にも留意されたい。図３５は、リブ８１０と８１２との間の媒体シート１７０内を通り抜ける透過ビーム８２５を示すのに対して、図３７は鏡面反射ビーム８３６としてリブ８１０から反射される到来ビーム８３５を示す。図３７に示される媒体はコーティングされた基層であるが、普通紙であっても、ビーム８３６に示されるようなリブ８１０から光を反射するであろう。したがって、センサ５１５がリブ８１０および８１２上を通過する際の鏡面反射センサ１３０’によって、その後、センサ５１５がリブ間の谷部８１６を通過する際に受信される光の量によって、より多くの光が見られる。谷部８１６を横断する際に受信される低エネルギーは、到来するビーム８００によって供給されるエネルギーが８０２においてセンサ１３０’に全く反射されないという事実に起因する。なぜなら、到来するエネルギーのうちのある量は、透過ビーム８２５の形で媒体１７０を通過するためである。したがって、鏡面反射センサ１３０’によって受光されるエネルギーレベルの変動は、リブ８１０および８１２の存否に関して変動する。図３８は、判定システム５００を用いて、種々のタイプの媒体が分類され得る２つの他の方法を示す。図３８では、多層化された媒体シート８５０が示されており、背面支持あるいは基体層８５２と、透明な膨張性コーティング層８５４とを有する。ここでは、コーティング層８５４と基層８５２との間に凹凸のある境界８５５を形成する、凹凸のある表面を有する基体層８５２が示される。到来する光ビーム８５６が境界層８５５に衝突するのがどの点であるかによって、結果的に反射される鏡面反射ビーム８５８は、そのビームが凹凸のある境界層８５５を横断する、すなわち走査軸３８に平行にキャリッジ４０によって動かされる際に高い変調を有する。図３８の媒体８５０が凹凸のある背面支持層を有するのに対して、図３７に示される媒体８３０は、滑らかな内部境界８４５を達成する背面支持層を有する。表２に関して上述したように、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体は、ポリマーフォト基層上に塗着された膨張性のポリマーコーティングを有しており、基層は図３７の媒体８３０に、より類似している滑らかな表面を有する。また、プラスチック製の背面支持基層上にポリマーコーティングからなる２つの層を有する高グロッシー仕上げの媒体は、図３７に示されるような滑らかな境界層８４５を有する。しかしながら、複合化フォト媒体は、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体と同じポリマーコーティングを有するが、このコーティングはフォト紙上に塗着されており、図３８の境界層８５５に、より類似している凹凸のある境界を有する。したがって、境界層８５５についてのこの情報を用いて、判定システム５００のステップ６７４（図３０）のような、特定のフォト媒体タイプ間を区別することができる。
【０１８０】
図３８に関して調査され得る他の現象は、コーティング層８５４の上側表面から反射する鏡面反射ビームの特性である。図３８では、コーティング層８５４の上側表面８６２から反射し、鏡面反射ビーム８６４を生成する到来光ビーム８６０が示される。上述のように、コーティング８５４のようなコーティングによって形成されるインク保持層は透明な層であり、典型的には、基層８５２上にコーティング８５４を広げるためにローラを用いて塗着される。これまで調査された媒体では、これらのコーティング層８５４を塗着するために、種々の製造業者が種々のタイプのローラを用いることがわかっている。各製造業者のローラの固有性によって、コーティング層８５４の上側表面８６２に一意のシグネチャが付与される。すなわち、このコーティング塗着プロセス中に、ローラは、図３８に示されるような、表面８６２上に波状部またはしわ状部を形成する。コーティング上側表面８６２に沿ったこれらの波状部は低い大きさ、高周波数シグネチャを有し、それらを用いて、種々のグロッシー仕上げフォト媒体タイプを区別することができる。
【０１８１】
代替として、鏡面反射空間周波数グラフ内の特定の変調シグネチャを探すのではなく、上側表面８６２に形成された波状部は、インク保持層８５４に厚さの変動も与える。コーティング層８５４内のこの変動する厚さは、到来ビーム８５６および反射ビーム８５８がインク保持層８５４の変動する厚さを通って横断する際に、境界反射ビーム８５８に変化をもたらす。ここで、Ｇｏｓｓｉｍｅｒ媒体のようなフォト媒体、複合化媒体および高グロッシー仕上げフォト媒体上の膨張性のコーティングは、コーティング上側表面８６２に沿って、この波状部の作用を受けることに留意されたい。対照的に、マット仕上げフォト媒体、あるいはクレーコーティングされた媒体のような、プレミアム紙媒体上に用いられる多孔性のコーティングは、図３７の媒体シート８３０に関して示されるように、その上側表面に沿って実質的に波状部のない、非常に均一なコーティングである。したがって、コーティングの表面特性を用いて、非常に滑らかな表面特性を有する多孔性のプレミアム紙コーティングから、波状部のある、あるいは凹凸のある上側表面を有する膨張性のコーティングを区別することができる。表２のプレミアム紙カテゴリーの１つの例外は低グロッシー仕上げ媒体であり、その低グロッシー仕上げ媒体は、図３８のコーティング８５４に類似であるが、普通紙上に塗着される膨張性のインク保持層を有する。普通紙上に塗着される膨張性のインク保持層（ＩＲＬ）を有する、この低グロッシー仕上げ媒体は、図３８の境界層８５５においてフォト媒体のより滑らかな表面と、普通紙の凹凸のある性質とを比較することによってフォト紙上に膨張性のＩＲＬを有する媒体から区別することができる。代替として、リブ８１０および８１２によって形成される頂部８１５および谷部８１６を用いて、この判定を行うことができ、フォト紙基層媒体基層が、印刷ゾーン２５を通過する際に普通紙基層に比べて堅く、少ない曲がりであり、異なる反射率シグネチャを生成することがわかっている。
【０１８２】
紫外線ＬＥＤ５２０を用いることの別の利点は、到来する光ビームの波長が短くなるのに応じて、ポリマーコーティング層８３４、８５４を介する屈折が大きくなることである。したがって、より短い波長の紫外線ＬＥＤ５２０（図３４）を用いることにより、屈折が大きくなる。コーティング８５４の厚みが増す、すなわち屈折率が変化すると、たとえば、コーティングの構造の不完全性に起因して、短い波長の紫外光は、鏡面反射センサ１３０’の視界内および視界外に移動するだけの十分な角度によって屈折する。図３４、図３５、図３７および図３８に示されるように、鏡面反射視野絞り５２２は、センサ５１５の中心軸に沿って位置合わせされたミラー軸８６６で配向されるウインドウ５２６を有する。したがって、鏡面反射視野絞り５２２は、照明の軸において非常に小さな視界を与えており、それが図３５、図３７および図３８のページに平行に示される。したがって、鏡面反射ビーム８０２、８５８および８６４のこの変調は、これらのビームが視野絞りウインドウ５２６の内外に移動する際に、鏡面反射フォトダイオード１３０’によってより鋭敏に検出される。
【０１８３】
１３．生データ解析
ここで、媒体センサ５１５によって収集されるデータを、高性能媒体判定システム５００が如何に用いるかが一層理解され、種々の媒体タイプのために収集された生データのいくつかの例が、図３９〜図４５に関して説明される。次のセクションは、データ操作ルーチン５０４において、この生データから生成される結果的なフーリエスペクトル成分を説明する。
【０１８４】
図３９は、高グロッシー仕上げフォト媒体のためのルーチン５０２間に収集される生データを示す。ここでは、鏡面反射データ曲線８７０が示される。図３９は拡散反射曲線８７２も示す。図４０は、グロッシー仕上げフォト媒体、および特にＧｏｓｓｉｍｅｒのための生データを示しており、鏡面反射データが曲線８７４によって示され、拡散反射データが曲線８７６によって示される。図４１は、マット仕上げフォト媒体のための生データを示しており、鏡面反射データが曲線８７８として示され、拡散反射データが曲線８８０として示される。図４２は、普通紙媒体、具体的にはＧｉｌｂｅｒｔ（登録商標）Ｂｏｎｄ媒体のための生データを示しており、鏡面反射データが曲線８８２として示され、拡散反射データが曲線８８４として示される。図４３は、プレミアム紙媒体のための生データを示しており、鏡面反射データが曲線８８６として示され、拡散反射データが曲線８８７として示される。図４４は、ＨＰ透明媒体のための生データを示しており、鏡面反射データが曲線８８８として示され、拡散反射データが曲線８８９として示される。図４５は、一般的な透明媒体のための生データを示しており、鏡面反射データが曲線８９０として示され、拡散反射データが曲線８９２として示される。
【０１８５】
表２に関して上述したように、高グロッシー仕上げフォト媒体は、図３８の媒体８５０に類似の、プラスチック背面支持基体層上に塗着される膨張性のポリマーからなる２つの層を有する。高グロッシー仕上げフォト媒体（図３９）の鏡面反射曲線８７０は、高グロッシー仕上げの媒体上の二重のポリマーコーティング層に起因して、図４０のグロッシー仕上げ（Ｇｏｓｓｉｍｅｒ）フォト媒体のための鏡面反射曲線８７４より非常に大きな振幅の揺れを有する。したがって、鏡面反射曲線８７０および８７４を用いて、グロッシー仕上げフォト媒体から高グロッシー仕上げフォト媒体を区別することができ、一方、拡散反射曲線８７２および８７６は概ね同じ振幅および形状であるが、高グロッシー仕上げフォト媒体の拡散反射曲線８７２は、グロッシー仕上げフォト媒体の拡散反射曲線８７６によりわずかに大きな振幅を有する。
【０１８６】
図３９および図４０の曲線と図４１のマット仕上げフォト媒体の曲線とを比較すると、マット仕上げフォト媒体のための鏡面反射率曲線８７８は、フォト媒体の鏡面反射曲線８７０および８７４のいずれよりも非常に小さな振幅であることがわかる。さらに、マット仕上げフォト媒体の鏡面反射曲線８７８内の変動、すなわち振幅の変化はほとんどないが、それは、紙の基層であるマット仕上げフォト基層上の多孔性のコーティングが、図３７および図３８に関して上述したように、グロッシー仕上げフォト媒体および高グロッシー仕上げフォト媒体上に塗着される膨張性のコーティングより非常に滑らかな表面を有するので予想されるべきことである。マット仕上げフォト媒体の拡散反射曲線８８０は、高グロッシー仕上げフォト媒体およびグロッシー仕上げフォト媒体のための拡散反射曲線８７２および８７６に類似の形状からなるが、マット仕上げフォト媒体の拡散反射曲線８８０の振幅は、高グロッシー仕上げフォト媒体の拡散反射曲線８７２の振幅により近い。
【０１８７】
図４２は、図３９〜図４１に示される曲線とは非常に異なる曲線８８２および８８４を有する。図３９〜図４１の曲線に対する図４２の曲線の主な違いの１つは、鏡面反射曲線８８２が拡散反射曲線８８４より振幅が小さいことであり、それは図３９〜図４１に示される位置付けの反対であり、鏡面反射曲線８７０、８７４および８７８はそれぞれ、拡散反射曲線８７２、８７６および８８０より大きな振幅からなる。実際には、図３９〜図４２の鏡面反射および拡散反射曲線の相対的な大きさを利用することが、表３に関して上述されている。普通紙曲線８８２、８８４の別の大きな違いは、鏡面反射曲線８８２と拡散反射曲線８８４との波形における類似性である。図３９〜図４１では、拡散反射曲線８７２、８７６および８８０に対する鏡面反射曲線８７０、８７４および８７８の形状には大きな違いがある。
【０１８８】
図４３は、プレミアム紙媒体の反射率を示す。プレミアム紙の鏡面反射および拡散反射曲線８８６および８８７は、図４２の普通紙曲線８８２および８８４に最も類似しているが、それらは実際には、図３２のシグネチャ一致ステップ７４０において互いに区別することができる。鏡面反射曲線８８２および８８６の厳密な検査により、プレミアム紙媒体の鏡面反射曲線８８６が、普通紙媒体の鏡面反射曲線８８２より非常に滑らかであることがわかる。より滑らかな曲線８８６は、より粗い、コーティングが施されていない普通紙に対して、プレミアム紙媒体上のより滑らかなＩＲＬ表面コーティングに起因して予想されるべきことである。
【０１８９】
この時点で、鏡面反射曲線および拡散反射曲線の相対的な振幅が、媒体センサ５１５を変更することにより、所望の範囲に調整できることに留意されたい。たとえば、視野絞りウインドウ５２６および５２８のサイズを変更することにより、フォトダイオードセンサ１３０’および１３０に到達することになる光を加減し、結果的な反射率曲線の振幅が反射率グラフ図３９〜図４５において上下にシフトするようにできるが、その曲線の相対的な形状は基本的には同じままである。この振幅のシフトは他の手段を通して、たとえば、増幅回路の利得を調整することにより達成することもできる。実際に、曲線の振幅は、鏡面反射曲線と拡散反射曲線が実際にグラフ上の場所を切り換える点に調整することができる。たとえば図４３では、鏡面反射視野絞りウインドウ５２６を縮小することにより、鏡面反射曲線８８６の振幅は、例示された４７５カウント範囲から２２５カウント範囲に近い場所に降下させることができる。そのような視野絞りのサイズおよび増幅器利得の変更は、当然、図３９〜図４２および図４４〜図４５内の他の反射率曲線にも影響を与える。
【０１９０】
図４４および図４５は、テープヘッダ４５６付きのＨＰ透明媒体の反射率、およびテープヘッダなしの透明媒体の反射率をそれぞれ示す。図４４は、鏡面反射曲線８８８および拡散反射曲線８８９を示す。図４５は、鏡面反射曲線８９０および拡散反射曲線８９２を示す。図４４と図４５両方において、鏡面反射曲線８８８および８９０は、拡散反射曲線８８９および８９２の上側にある。しかしながら、図４４の反射性のテープを有する透明媒体によって受光される信号の振幅は、図４５の反射性のテープのない透明媒体の振幅より著しく大きくなっており、それは、テープなしの透明媒体を通過する際に透過損失が生じ、普通透明媒体を視認する際にセンサ１３０および１３０’によって受光されることになる光がほとんどないことに起因して予想されるべきことである。
【０１９１】
図４４および図４５のグラフ間の相対的な振幅の他に、拡散反射波形８８９および８９２には著しい違いがあるが、鏡面反射波形は概ね同じ形状であり、リブ８１０および８１２の位置が、図４４および図４５の波の頂部８９４において示される。拡散波形８８９および８９２に関して、テープヘッダを有するＨＰ透明媒体は、相対的に平坦な曲線８８９を有する。なぜなら、テープの底面が、到来するビームを拡散反射センサ１３０に向けて上方に反射しているためである。図４５の拡散反射波形は、図３５内のビーム８００のように、到来するビームが透過損失を受け、透過ビーム８２５の形でエネルギーを損失し、媒体表面から拡散反射センサ１３０へ上方に反射するために利用可能なエネルギーがほとんどないことに起因しているという点で、より興味深い。実際に、リブ間８１０と８１２との間に存在する谷部８１６の場所が図４５の点８９５で示されており、リブは点８９６で示される。
【０１９２】
プリンタ２０の媒体支持構造体の別の興味深い特徴は、用紙ハンドリングシステム２４内の１つあるいは複数のキッカー部材を含むことである。これらのキッカーを用いて、出力する媒体のシートを媒体乾燥翼状部２８に押し出す。これらのキッカー部材が媒体に係合し、印刷ゾーンから出力するシートを押し出せるようにするために、プラテン８１４は、図３５に示されるスロット８９７のようなキッカースロットを構築される。光センサ５１５はスロット８９７上を移行するので、ビーム８２５によって引き起こされる透過損失は増加し、拡散反射センサ１３０によって受光されるために利用可能な光は一層少なくなり、結果として、非常に大きな谷部、すなわち落ち込み（canyon）が場所８９８において拡散反射波形８９２に現れる。
【０１９３】
したがって、図３９〜図４５のグラフの比較から、センサ５１５によって収集される生データを単に解析することにより、媒体の種々の主要カテゴリーを分離するために、様々な区別を容易に行うことができる。
【０１９４】
１４．空間周波数解析
媒体について、より多くの情報を見出すために、データ操作ルーチン５０４は、図４６〜図５１に示されるような、フーリエスペクトル成分を生成するために、ステップ５５２および５５４において図３９〜図４５の生データを用いる。ステップ５４６および５４８では、データ伝送ルーチン５０４は、図３９〜図４５に示される曲線を生成した。図４６および図４７は、プレミアム紙媒体、ここではマット仕上げフォト媒体の、それぞれ拡散反射および鏡面反射のフーリエスペクトル成分を示す。図４８および図４９は、プレミアム紙媒体、ここでは高グロッシー仕上げフォト媒体の、それぞれ拡散反射および鏡面反射のフーリエスペクトル成分を示す。図５０および図５１は、プレミアム紙媒体、ここでは普通紙媒体、具体的にはＧｉｌｂｅｒｔ（登録商標）Ｂｏｎｄの、それぞれ拡散反射および鏡面反射のフーリエスペクトル成分を示す。
【０１９５】
図４６〜図５１のグラフを比較する際に、その拡散反射の値と、他の拡散反射曲線（図４６、図４８および図５０）とを比較することと、その鏡面反射曲線と、他の鏡面反射曲線（図４７、図４９および図５１）とを比較することを思い起こされたい。たとえば、マット仕上げフォト媒体と高グロッシー仕上げフォト媒体との間を区別するために、図４７および図４９の鏡面反射曲線の１０サイクル／インチの周波数が比較され得る。図４７では、マット仕上げフォト媒体は、図４７の項目番号８８６において示されるような約１０カウントの周波数の大きさを有する。比較すると、高グロッシー仕上げフォト媒体の図４９では、１０サイクル／インチの空間周波数における周波数の大きさは、図４９の項目番号８８８によって示されるように、概ね４２カウントの大きさである。
【０１９６】
５つの基本的な媒体タイプのフーリエスペクトル成分の、よりわかりやすい表現が、図５２および図５３のグラフによって示される。図５２および図５３のグラフでは、示される種々のデータ点は、フーリエスペクトル成分のための図４６〜図５１に示されるような、一般的な棒グラフから得られる選択された周波数の大きさのピーク値に対応する。したがって、図５２および図５３のグラフに示される点は、４０サイクル／インチまでの選択された空間周波数に対応する最大の周波数の大きさを表しており、それは高性能判定システム５００によって用いられる有用なデータを含む。図５２および図５３では、選択されたスペクトル成分が、５つの一般的な媒体タイプ、すなわち普通紙媒体、プレミアム紙媒体、マット仕上げフォト媒体、グロッシー仕上げフォト媒体、透明媒体に関して示されており、図５２および図５３の各グラフの左側半分は、左に向かって低い空間周波数値に対応し、右に向かって高い空間周波数値に対応しており、各グラフの低周波数部分と高周波数部分との間の境界は、約１０あるいは２０サイクル／インチを生じる。
【０１９７】
ここまでで、媒体判定システム５００のロードマップが図２０および図２５〜図３２に関して、また図３３〜図５１に関して媒体から情報を抽出する方法の複雑さがわかりやすく説明されてきたが、以下に、そのロードマップとこれらの複雑さとの間の相互関係が説明される。実際に、ロードマップとの類似性において図面を描くために、図２９〜図３２の主要カテゴリー判定および特定タイプ判定内の種々の分岐は、道路における分岐のように検討されることができ、これらの判定を行うために用いられる種々の方式が、本明細書の行程（journey）に沿って対象となる場所であるものと見なされる。
【０１９８】
以下の表４は、本明細書の行程を終了することができる、すなわち特定の媒体タイプを選択することにより終了する種々の対象の場所および行き先のいくつかを掲載する。
【０１９９】
【表４】
図５１〜図５４のグラフは、４つの象限に分割されており、図５２および図５４の一般的な拡散反射空間周波数グラフは、（１）低い周波数と高い大きさとを有する第１象限９００と、（２）高い周波数と高い大きさとを有する第２象限９０２と、（３）低い周波数と低い大きさとを有する第３象限９０４と、（４）高い周波数と低い大きさとを有する第４象限９０６とを有し、図５３および図５５の一般的な鏡面反射空間周波数グラフは、（１）低い周波数と低い大きさとを有する第１象限９１０と、（２）高い周波数と高い大きさとを有する第２象限９１２と、（３）低い周波数と高い大きさとを有する第３象限９１４と、（４）高い周波数と低い大きさとを有する第４象限９１６とを有する。
【０２０１】
図５２〜図５５のグラフに示される種々の媒体タイプのデータを比較することにより、表４の動作＃３〜１０において行われる判定が決定される。以前に説明された、より基本的な他のデータを用いて、表４の動作＃１および＃２にしたがって、給送される媒体シートが、以前に説明されたような、テープヘッダ付きの透明媒体か、テープヘッダなしの透明媒体か（△）を判定する。以下の表５は、表４の動作＃３〜１０の媒体タイプを判定するために、どのグラフのどの象限が用いられるかを示す。
【０２０２】
【表５】
表４の第３の動作（＃３）では、グロッシー仕上げフォト媒体とマット仕上げフォト媒体との間の区別は、図５２の象限９０４か、あるいは図５３の象限９１０および９１４のデータを検査することにより行なうことができる。図５２では、マット仕上げフォト媒体（×）の空間周波数の大きさは、グロッシー仕上げフォト媒体（◇）の空間周波数の大きさよりも大きい。図５２よりさらにわかりすいと考えられるが、図５３には、鏡面反射の空間周波数の場合の違いが示されており、象限９１４内に入るマット仕上げフォト媒体（×）の空間周波数と、象限９１０内に入るグロッシー仕上げフォト媒体（◇）の空間周波数とが示される。したがって、拡散反射センサ１３０によって供給される情報を用いて、図５２に示されるように、グロッシー仕上げフォト媒体とマット仕上げフォト媒体との間の判定を行うことができるが、図５３に関して示されるように、より明らかな区別は、鏡面反射センサ１３０’によって収集されるデータを用いて行われる。
【０２０４】
表４の動作＃４では、その方法は、普通紙媒体、プレミアム紙媒体およびマット仕上げフォト媒体の間を区別する。この区別は再び、図５３の象限９１４内のデータを用いて達成することができる。象限９１４では、マット仕上げフォト媒体（×）の空間周波数は、普通紙（□）の空間周波数およびプレミアム紙（○）の空間周波数より大きさが著しく大きい。したがって、動作＃４のマット仕上げフォト媒体の選択は非常に簡単である。
【０２０５】
表４の動作＃５および＃６では、普通紙媒体およびプレミアム紙媒体の特性が比較される。図５２の拡散反射空間周波数グラフを参照すると、象限９０４にはプレミアム紙（○）の空間周波数が現れ、一方、象限９００には普通紙（□）の空間周波数が現れる。
【０２０６】
表４の動作＃６にしたがえば、印刷ゾーン２５に入力される媒体シートは、その主要カテゴリータイプ、すなわち透明媒体（テープヘッダ付き／なし）、グロッシー仕上げフォト媒体、マット仕上げフォト媒体、プレミアム紙媒体あるいは普通紙媒体にしたがって分類されている。前述の元の表２では、マット仕上げフォト媒体がプレミアム紙媒体のサブカテゴリーとして説明されていたが、図２９〜図３２に関して詳細に示されるように、マット仕上げフォト媒体の種々の特性は、主要カテゴリーおよび特定タイプ判定ルーチン５０６および５０８を通して作業する際に独立した判定に容易に適していることに留意されたい。
【０２０７】
これらの主要カテゴリーの判定にしたがえば、媒体シート上に最終的に印刷されるイメージに関して、さらに良好な結果を提供するために、少なくとも２つの特定タイプ判定を行うことが望ましいであろう。特定タイプの普通紙（図３２のテーブル７５４）間のような、特定の媒体タイプ間で他の区別が行われる場合があるが、実際にはこれまでのところ、基本的には今までに調査された普通紙媒体であったので、種々のタイプの普通紙媒体の異なる印刷ルーチンを奨励する特別な利点はなく、図３２のステップ７７０に示されるように、普通紙デフォルト印刷モード（「０，０」）にしたがって印刷が行われる際に、その全てが類似の結果を提供する。しかしながら、将来において、種々の普通紙タイプのための印刷ルーチンに適応させることが望ましくなる場合には、適応した普通紙印刷モード（図３２）を可能にするためにステップ７６０および７６４を含むことにより、方法５００は、このオプションを考慮するように設計されている。主要カテゴリーのうちの２つ、特にマット仕上げフォト媒体とグロッシー仕上げフォト媒体は、特定タイプ媒体判定にさらに適しており、種々の印刷モードを考慮する。
【０２０８】
特定タイプ判定は、図５４および図５５に示されるデータにしたがって行われるであろう。したがって、表４の動作＃７および＃８を用いて、多孔性コーティングを有するマット仕上げフォト媒体から、膨張性コーティングを有するマット仕上げフォト媒体を区別する。図５２および図５３からのマット仕上げフォト媒体（×）からのデータは引き続き図５４および図５５にも示される。図５２〜図５５の×で示されるマット仕上げフォト媒体データは膨張性コーティングあるいはインク保持層（「ＩＲＬ」）のためのものである。多孔性コーティングあるいはＩＲＬを有するマット仕上げフォト媒体のための空間周波数は、図５４および図５５に▲で示される。図５５の鏡面反射データを用いて、多孔性コーティング（▲）から膨張性コーティング（×）を有するマット仕上げフォト媒体を区別することができるが、象限９０６に示される拡散反射データは、より簡単に区別するのに適している。象限９０６には、多孔性コーティングされたマット仕上げフォト媒体（▲）より大きな大きさを有するように、膨張性コーティングのマット仕上げフォト媒体（×）の空間周波数が示される。したがって、象限９０６の情報は、表４の動作＃７および＃８の判定を行うために最も適している。
【０２０９】
他の望まれる特定タイプ媒体の区別は、グロッシー仕上げフォト媒体（Ｇｏｓｓｉｍｅｒ）と高グロッシー仕上げフォト媒体（二重ポリマーＩＲＬコーティング）との間である。図５４の拡散反射データを用いて、高グロッシー仕上げフォト媒体（●）とグロッシー仕上げＧｏｓｓｉｅｍｒ媒体（＊）との間の区別を判定することができるが、図５５に示される鏡面反射データに関して、より容易な区別が行われる。象限９１０に示されるように、高グロッシー仕上げフォト媒体（●）の空間周波数は、グロッシー仕上げＧｏｓｓｉｍｅｒ媒体（＊）の空間周波数より大きな大きさを有する。したがって、象限９１０に示されるデータは、表４の第９および第１０の動作＃９および＃１０において行われる区別を考慮する。
【０２１０】
背面マーク式媒体判定システム
用いられる特定のタイプの媒体に対して実現可能な最良のイメージを得るために種々の印刷ルーチンを必要とする新しいフォト媒体が開発されると、その媒体間を区別するのが一層難しくなる。上述のような広範な判定方式を与える場合であっても、ある時点では、フォト媒体の種々のブランドの間を細かく区別（たとえば、図３８のコーティング８５４の表面形状８６２を解釈すること）するために必要とされる計算処理時間の量と、現時点で出力を印刷するためのユーザの希望との間のトレードオフに達し、それは、最適な印刷品質よりわずかに劣る品質で印刷するにしても同じである。単純な解決策は、ある計算処理時間を越える場合にはデフォルトの印刷モードで印刷することであろうが、本発明者は、印刷される全てのイメージについて最も良好な可能な印刷品質を消費者に提供したいと考えている。したがって、判定システム５００から非常に類似の特性を有するように見える、フォト媒体のブランド間を素早く区別するための方法の研究を開始した。
【０２１１】
上記の背景のセクションにおいて説明されたように、媒体の印刷面、すなわち最終的にイメージを有することになる面上のマーキングは、結果として生じるイメージをだめにする。余白内のマーキングも、現在では消費者が、業界において「フルブリード」印刷、すなわち余白を残さずに、シートの端部まで完全に印刷することとして知られる処理を望むので、従来、そのマーキングが持っていたのと同じ魅力をもはや持たない。シートの端部を変形させるタイプも、やはり背景のセクションで説明した理由により除外された。製造業者が媒体上に識別用のマーキングを配置し、センサ５１５によって素早く、かつ容易に読み取ることができる場所は他にあるのだろうか。本発明者は、媒体の背面上に製造業者がマークを入れれば、判定システム５００が容易に識別するように適応させることができるものと考えた。
【０２１２】
テープヘッダを有する透明媒体が識別された態様を思い起こされたい。図１８を参照すると、テープヘッダ４５６は、予め印刷された種々のマーク、ここではヒューレットパッカード社ロゴ４５８、および間隔をおいて矢印で終端されるように示される垂直なバー４６０を有する。この透明媒体のシートがプリンタ２０（図１）に装填されるとき、プリンタの前面に位置する消費者は、テープヘッダ４５６が上向きに面し、そのロゴ４５８を読み取ることができ、その矢印４６０がプリンタ２０内を指示するように、給紙トレイ２６内にシートを置く。その後、媒体前進モータ２７が動作し、そのシートを、給紙トレイ２６から媒体前進ローラを介して印刷ゾーン２５内に引き込む。この媒体前進ルーチンでは、給紙トレイ内のシートの底面に相当する部分が、印刷時には、イメージを受け取るための印刷面（あるいは印刷表面）としてペン５０〜５６に提供されるように、媒体が裏返しにされる。したがって、ヘッダテープ４５６は、この時点ではペン５０〜５６から離れて、かつキャリッジ搭載光センサ５１５から離れて面している。さらに、上述の基本媒体判定システム４００の説明において留意されたように、ロゴ４５８および矢印４６０は、普通紙のシートから透明媒体ヘッダ４５６を区別するために用いられる、スペクトル（図１６、図１８および図１９のグラフを参照）の一意の媒体シグネチャを作成した。したがって、光センサは、光センサから離れて面する側に印刷される情報を読み取るために本質的にシートを通して「視認」して、シートの底面、すなわち印刷されない面上に現れるマーキングあるいはマークを読み取ることができた。実際には、媒体を「通して視認する」ための能力が開発されたこの時点では、それは邪魔物と考えられていた。なぜなら、初期の媒体を区別する研究を損なうことになり、結局は上述の基本的な媒体タイプ判定システム４００に仕上がると考えられたからである。
【０２１３】
シートの印刷されない面、すなわち最終的にイメージが印刷されることになる表面と反対側の背面上に印刷された情報をセンサが読み取ることができるようになり、判定システム５００がこの情報を解釈することができるようになると、本発明者には、次の論理的なステップは、種々のタイプのフォト媒体を素早く区別するように背面にマークを入れるマーキング方式を開発するために、媒体製造業者とともに作業することであることが明らかになった。実際に、幅広い意味では、透明媒体ヘッダ４５６は、非常に短いシートではあっても媒体のシートであり、さらに幅広く考えると、ここではロゴ４５８と、矢印で終端するように示されるバーコード４６０として示される、背面に入れられた識別用マークを付された非透明の媒体のシートである。
【０２１４】
識別用マークを有するようになされた背面マーク付きシートは、製造の観点からは実現可能である。現在、多数の媒体製造業者が、販売促進の意味で背面のマークを用いて、そのイメージが特定の製造業者によって製造された媒体のシート上に印刷されること、あるいは印刷されたことを消費者に気付かせるようにしている。典型的には、背面のマークは、非常に薄く、またはかすかに印刷され、通常の光の下ではシートの印刷面から消費者が視認できないようにしているが、明るい光にさらすと、背面のマークのいくつかは、シートを通して視認され得る。たとえば、現在ヒューレットパッカード社は、グロッシーＨＰプレミアムフォトペーパの背面にわたって対角線状に、ロゴ４５８のような一連のロゴを印刷している。したがって、識別用マークを有する背面マーク付きシートには特に製造上の障害はない。しかしながら、このＨＰプレミアムフォトペーパの新しい箱から次々に引き出された一群のシートを視認すると、背面に付与されたロゴは、シートの先端部で開始しているか、先端部上で部分的にのみ印刷されているか、あるいは約２ｃｍだけ先端部から内側に配置されているということに簡単に気が付く。これらの対角線状に印刷されたロゴは媒体を識別するために用いることができるが、端部に対するロゴの配置に一貫性がないことにより、媒体タイプ判定システム５００に対して問題が持ち上がる。
【０２１５】
たとえば、光センサ５１５は、ロゴが検出されるまで、媒体を前進させながら、何回かの走査パスを行うことを要求されるであろう。その後、ロゴがシート上に見当たらず、結果的にデフォルト印刷モードに仮定がなる前に、センサ５１５が、どのくらいシートの下側まで「視認」すべきかに関して決定されなければならない。ロゴがさらにその場所にない場合にサーチしつづける全ての時間は、有用な時間を消費し、それは特に、ハードコピー出力を熱心に待っている消費者をいらいらさせる時間である。さらに、このサーチは、各イメージが印刷される前に行われ、プリンタ２０のスループット定格（ページ／分）を減少させる。さらに、そのシートは、印刷するために印刷ゾーン２５に戻される必要があり、余計に時間がかかるばかりか、戻り行程が完全に直線でない場合には媒体が斜めになる可能性も生じ、その結果、媒体上にイメージが曲がって印刷されることになる。
【０２１６】
さらに優れた媒体判定システムは、シートが印刷ゾーン２５に入る際に、光センサによって読み取るための、シートの先端部に沿ってむらなく印刷された背面マーク式識別用マークを有するであろう。次に、その先端部に沿ったマークの配置がクリティカルであるか否かの問いに関しては、クリティカルではないという答えになる。ヒューレットパッカード社の透明媒体上のヘッダストリップ４５６は、ストリップの各端部でランダムに開始し、ロゴ４５８で開始するか、ロゴ４５８の一部で開始するか、矢印４０６で開始するか、あるいは空白部分で開始しており、それでも、そのロゴおよび矢印は、識別可能な空間周波数スペクトルの一意の媒体シグネチャを形成する。好適な背面マーク式媒体識別システムは、繰返しのパターンである場合も、そうでない場合もある一貫したパターンで、媒体の端部に沿ってロゴ４５８およびバー４６０のような識別用マークを配置する。代替の実施形態では、背面に付与される識別用マークは、端部に沿った場所、あるいは中央、または角の特定の場所に配置されることができ、センサ５１５が常に、識別用マークを素早く検査するために矛盾のない位置を有するようにする。
【０２１７】
さらに別の実施形態では、センサ５１５が特定の位置においてそのマークを検出するとき、システム５００が、どのタイプの媒体が印刷ゾーンに給送されつつあるかを素早く判定できるように、種々のタイプの媒体に対して、端部に沿った種々の場所が割り当てられる場合もある。本システムは、走査中にセンサ５１５によって遭遇される、背面に付与されたロゴが最初に発生する場所を注意深く制御することにより実現され得る。走査軸３８に沿ったキャリッジ位置を用いると、システム５００が特定のタイプの媒体を示すために、シートの側面端部（Ｙ軸と平行である）から離れた背面付与のロゴの場所が解釈されるであろう。このマーキング方式は比較的、大部分の消費者に気付かれずに済むであろう。上述の別の実施形態のように、上記の背景のセクションで最初に説明された、米国特許第５，９８４，１９３号に説明されるようなバーコード方式４６０も、背面マーク式媒体識別のために用いることができる。マーク線４６０の間隔および太さを変更することにより、種々の媒体に対して固有のパターンを割り当て、判定システム５００によって相関をとることができる。線間隔は、特定のタイプの媒体に対応して一群の固有の周波数成分を生成するために選択されるのが好ましい。たとえば、背面マーク付与式の「媒体シグネチャ」は、図１８において、大きな第３番目、第１６番目、第１７番目および第１８番目の成分４６８、４７６、４７０および４７８を有するテープヘッダ付き透明媒体のグラフに示されるように、大きくスパイクする３つの周波数成分を生成するように選択され得る。
【０２１８】
媒体上の背面マーク式識別用マークの概念が、媒体の背面に「印刷」されるマークに関して例示されてきたが、この概念は、より幅広い適用可能性を有している。マークを「印刷」するのではなく、判定システム４００、５００によって解釈され得るマークは、製造業者によって媒体上に配置される透かしを含むことができる。実際には、センサ５１５は、エンボス加工されたマークを検出するために用いられることもでき、その場合、マークは、媒体の一部を圧縮して、周囲の媒体より濃い密度を有するようになされたマーキングを含む。代替として、センサ５１５は、周囲の媒体より密度が少ない薄くしたマーキングを形成するために、媒体の一部を除去して窪みを形成することにより形成されたマークを検出するために用いられてもよい。当然、マークを付けるために穿孔を用いてもよいが、媒体に穴をあけることは好ましくない。なぜなら、穴はシートの好ましい外観を損なわせるばかりでなく、その穴を通して、媒体の反対面にインクがにじみ出る可能性があるためである。別のタイプの媒体識別用マークは、センサからの光が、シートを通してフォトダイオード１３０、１３０’に反射して戻される際に、それ自体の固有の媒体シグネチャを形成する媒体の背面に接着される、ヘッダ４５６に類似の反射テープあるいはステッカーである。代替として、反射性の識別用マークは、図３７に示されるようにセンサ５１５に光を戻すために媒体の背面に塗着される反射性コーティングであってもよい。
【０２１９】
【結言】
したがって、図２０および図２５〜図３２の高性能媒体判定システム５００を用いて、並びに図１３に示される、より簡単な基本判定方法４００を用いて、種々の利点を実現することができる。実際には、図１３の基本方法の部分、具体的には、ヘッダテープなしの透明媒体の識別が、高性能判定システム５００に組み込まれて、用いられることが好ましい。基本媒体判定システム４００は、普通紙からフォト媒体を分類し、テープヘッダ付き／なしの透明媒体を区別することができたが、種々のタイプのプレミアム紙と、種々のタイプのフォト媒体との間を区別するために、より高性能の媒体判定システムが望まれた。種々のタイプのプレミアム紙とフォト媒体とを識別するためのこの要求は、写真品質のイメージをユーザに提供するための要求によって駆り立てられた。現在のプリンタドライバによって、ユーザはプログラムに進入し、特定のタイプの媒体を選択することができるが、大部分のユーザは、プログラムに進入し、これらの判定を行うための知識または欲求を欠いていることがわかっている。知識の欠如の問題ではない場合も多いが、ユーザは、そのような選択を行うだけの時間がない場合や、印刷するために手元にある媒体が、フォト媒体あるいはプレミアム紙媒体のうちのどのタイプの媒体であるかを単に知らない場合もある。どのような理由にしろ、簡単に利用するために、印刷ゾーンに入力される媒体タイプのための最適な印刷モードを選択する自動媒体判定システムが望まれており、高性能判定システム５００がこれらの目的を達成する。
【０２２０】
さらに、媒体センサ５１５を利用することは、経済的で、軽量の小型ユニットである点と、既存のプリンタアーキテクチャに容易に組み込まれる点の両方で有利である。高性能媒体判定システム５００と、媒体センサ５１５の利用に関する別の利点は、システムが媒体シート上に行われる特殊なマーキングを全く必要としないことである。以前のシステムでは、媒体の供給元が、センサによって解釈される、媒体上に特殊なマーキングを配置する必要があったが、残念ながら、これらのマーキングは多くの場合に印刷されるイメージ内に行きあたり、その結果、望ましくない印刷のアーティファクト欠陥を生成した。
【０２２１】
さらに、媒体センサ５１５は、印刷されたインク滴を検出し、単色光センサ１００に関して上述したようなペン位置合わせルーチンを支援するためにも用いることができる。さらに、高性能判定システム５００は、センサ５１５によって行われる測定が相対的な測定であるので、各媒体タイプに対して工場において絶対較正を行うことを必要とせずに動作し、必用な工場での較正は、上述のように普通紙媒体の使用だけに集中する。したがって、例示される媒体センサ５１５とともに、高性能媒体判定システム５００を用いて種々の利点が実現され、消費者が経済的に、容易に印刷ユニットを用いることができるようにし、ユーザの介入なしに優れた印刷品質出力が提供される。
【０２２２】
さらに、背面マーク式媒体判定システムを用いることにより、媒体識別をさらに高速に行い、プリンタ２０の全体的なスループット（ページ／分）を向上させることができる。新しいプリンタ２０および媒体判定システム４００、５００を提供することに加えて、背面マーク式識別システムを有するような新しい媒体も提供される。実際には、印刷ゾーン２５に入力される特定のタイプの媒体のために特に選択された最適な印刷モードで印刷されるハードコピー出力をユーザに提供するために、それぞれ個々の背面に付与された識別用マークを有する、１組の異なるタイプの媒体も提供される。この背面マーク式媒体識別システムを用いることにより、マークがシートの印刷面に現れていた初期のバーコード方式を用いていた場合のように、結果として生じるイメージを損なう可能性があるマーキングのアーティファクトを残すことなく、媒体タイプを好都合に素早く判定できる。したがって、本背面マーク式媒体識別システムは、素早く印刷され、かつ煩わしいユーザの介入を必要とせずに、消費者に最適なイメージを好都合に提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 印刷機構の印刷ゾーン部分に給送される入力媒体シートについての情報を収集するために、本発明の光検出システムの一形態を含む、ここではインクジェットプリンタである、インクジェット印刷機構の一形態の部分斜視図である。
【図２】 プリントヘッドキャリッジの一部に搭載されて示され、図１の検出システムの単色光センサの拡大した部分斜視図である。
【図３】 図２の単色光センサの内部の斜視図である。
【図４】 図２の単色光センサのレンズアセンブリの一形態の平面図である。
【図５】 図４のレンズアセンブリの底面図である。
【図６】 図４のレンズアセンブリの側面図である。
【図７】 図２の単色光センサの動作を示す概略的な側面図である。
【図８】 図４のレンズアセンブリの動作を示す、図４のレンズアセンブリの一部の拡大断面図である。
【図９】 図２の単色光検出システムを動作させる一態様の流れ図である。
【図１０】 図２の単色光検出システムに用いられるいくつかの信号のタイミングおよび相対的な振幅を示す信号タイミング図である。
【図１１】 媒体上に印刷されたイメージをモニタする際に、白色媒体、シアン、黄色、マゼンタ、および黒色インクのための照明波長に対する相対スペクトル反射率およびスペクトル吸光度、ならびに図２の単色光検出システムによって供給される相対的な信号の大きさを示すグラフである。
【図１２】 上記の背景のセクションにおいて説明される、ＨＰ’００２光センサを用いる従来のモニタシステムを示す概略図である。
【図１３】 図１〜図１０の単色光センサが、テープなしの透明媒体、ＧＯＳＳＩＭＥＲフォト媒体、テープヘッダを有する透明媒体、および普通紙を互いに区別するために用いられ得る態様を示す流れ図である。
【図１４】 透明媒体（「ＴＲＡＮ」）およびテープヘッダなしの透明媒体（「ＴＡＰＥ」）、およびＧＯＳＳＩＭＥＲフォト紙（「ＧＯＳＳＩＭＥＲ＃１」および「ＧＯＳＳＩＭＥＲ＃２」）のためのエントリを含む、全ての普通紙のための高レベル拡散反射率対媒体タイプのグラフである。
【図１５】 ＧＯＳＳＩＭＥＲフォト媒体のための、３０成分までのフーリエスペクトル成分のグラフである。
【図１６】 図１４において、「ＭＯＤＯ」を付されたＭｏＤｏ Ｄａｔａｃｏｐｙにより提供される典型的な普通紙のための３０成分までのフーリエスペクトル成分のグラフである。
【図１７】 図１４に示される全ての媒体のためのフーリエスペクトル成分の和のグラフである。
【図１８】 図１４に「ＴＡＰＥ」として示される、テープヘッダ付きの透明媒体ための、３０成分までのフーリエスペクトル成分のグラフである。
【図１９】 「ＴＲＡＮ」で示される透明媒体にわたるテープヘッダに加えて、図１４に示される普通紙媒体のための合計された第３番目、第１６番目、第１７番目、および第１８番目のフーリエスペクトル成分のグラフである。
【図２０】 媒体の主要カテゴリー、たとえば普通紙、プレミアム紙、フォト紙および透明媒体のうちのどの媒体が図１のプリンタの印刷ゾーンに入力されているかを判定し、かつ一般的なプレミアム紙、マット仕上げフォトプレミアム紙、予め切れ目をつけた厚手のグリーティングカード紙の間を区別するように、主要媒体カテゴリー内の特定の媒体タイプを判定するための方法の一形態の流れ図である。
【図２１】 図２０の方法で用いられ得る高性能媒体タイプ判定光センサの一形態の概略的な側面図である。
【図２２】 図２１の媒体光センサのレンズアセンブリの一形態の平面図である。
【図２３】 図２１のレンズアセンブリの底面図である。
【図２４】 図２１のレンズアセンブリの側面図である。
【図２５】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の流れ図である。
【図２６】 図２０の方法の「データの操作」部分の流れ図である。
【図２７】 図２０の方法の「検証」および「印刷モードを選択する」部分の流れ図である。
【図２８】 図２０の方法の「検証」および「印刷モードを選択する」部分の両方に用いられるデータ重み付けおよびランキングルーチンの流れ図である。
【図２９】 図２０の方法の「主要カテゴリー判定」および「特定タイプ判定」の部分を示す流れ図の一部であり、特に透明媒体判定を示す図である。
【図３０】 図２０の方法の「主要カテゴリー判定」および「特定タイプ判定」の部分を示す流れ図の一部であり、特にグロッシーフォト媒体判定を示す図である。
【図３１】 図２０の方法の「主要カテゴリー判定」および「特定タイプ判定」の部分を示す流れ図の一部であり、特にマット仕上げフォト媒体判定を示す図である。
【図３２】 図２０の方法の「主要カテゴリー判定」および「特定タイプ判定」の部分を示す流れ図の一部であり、特に普通紙およびプレミアム紙判定を示す図である。
【図３３】 青色の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）を用いる、図２〜図８の単色光センサのスペクトル光出力を示すグラフである。
【図３４】 青紫色ＬＥＤを用いる、図２１のセンサの媒体タイプ判定のスペクトル光出力を示すグラフである。
【図３５】 図１のプリンタの印刷ゾーンに給送される普通紙、あるいは透明媒体のシートをモニタすることが示される、図２１の媒体タイプ光センサの概略的な拡大側面図である。
【図３６】 線３６−３６に沿って取られた、図２１の媒体タイプ光センサの底面図である。
【図３７】 図１のプリンタの印刷ゾーンに給送されるプレミアム紙のシートをモニタすることを示す、図２１の媒体タイプ光センサの概略的な拡大側面図である。
【図３８】 図１のプリンタの印刷ゾーンに給送されるフォト媒体のシートをモニタすることを示す、図２１の媒体タイプ光センサの概略的な拡大側面図である。
【図３９】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特に高グロッシー仕上げフォト媒体の場合のデータを示すグラフである。
【図４０】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特にグロッシー仕上げフォト媒体の場合のデータを示すグラフである。
【図４１】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特にマット仕上げ写真媒体の場合のデータを示すグラフである。
【図４２】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特に普通紙媒体、具体的にはＧｉｌｂｅｒｔ（登録商標）Ｂｏｎｄの場合のデータを示すグラフである。
【図４３】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特にプレミアム媒体の場合のデータを示すグラフである。
【図４４】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特にテープヘッダ付きのＨＰ社の透明媒体の場合のデータを示すグラフである。
【図４５】 図２０の方法の「生データを収集する」部分の間に蓄積される生データのグラフであり、特にテープヘッダなしの透明媒体の場合のデータを示すグラフである。
【図４６】 １００成分までのフーリエスペクトル成分のグラフであり、特にマット仕上げフォト媒体拡散反射を示すグラフである。
【図４７】 １００成分までのフーリエスペクトル成分のグラフであり、特にマット仕上げフォト媒体鏡面反射を示すグラフである。
【図４８】 １００成分までのフーリエスペクトル成分のグラフであり、特に高グロッシー仕上げフォト媒体拡散反射を示すグラフである。
【図４９】 １００成分までのフーリエスペクトル成分のグラフであり、特に高グロッシー仕上げフォト媒体鏡面反射を示すグラフである。
【図５０】 １００成分までのフーリエスペクトル成分のグラフであり、特に普通紙媒体拡散反射を示すグラフである。
【図５１】 １００成分までのフーリエスペクトル成分のグラフであり、特に普通紙媒体鏡面反射を示すグラフである。
【図５２】 普通紙媒体、プレミアム紙媒体、マット仕上げフォト媒体、グロッシー仕上げフォト媒体および透明媒体を含むいくつかの一般的な媒体の拡散空間周波数のグラフである。
【図５３】 普通紙媒体、プレミアム紙媒体、マット仕上げフォト媒体、グロッシー仕上げフォト媒体および透明媒体を含むいくつかの一般的な媒体の鏡面反射空間周波数のグラフである。
【図５４】 普通紙媒体、プレミアム紙媒体、マット仕上げフォト媒体、グロッシー仕上げフォト媒体および透明媒体を含むいくつかの特定の媒体の拡散空間周波数のグラフである。
【図５５】 普通紙媒体、プレミアム紙媒体、マット仕上げフォト媒体、グロッシー仕上げフォト媒体および透明媒体を含むいくつかの特定の媒体の鏡面反射空間周波数のグラフである。
Claims (10)
- 印刷機構に給送される入力媒体を分類する方法であって、前記媒体は、印刷面と、その反対側の、識別用マークを付された背面とを有し、
前記入力媒体の前記印刷面の側に設けられた反射型光センサを用いて前記入力媒体の前記背面を光学的に走査し、それにより前記光学的に走査している間に、前記識別用マークについての情報を収集するステップと、及び
前記識別用マークを付された種々のタイプの媒体のうちの１つとして前記入力媒体を分類するために、前記種々のタイプの媒体用の既知の値と比較することにより、前記収集された情報を解析するステップとからなる、方法。 - 前記解析するステップの後に、前記入力媒体の前記印刷面上に選択されたイメージを印刷するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記解析するステップと前記印刷するステップとの間に、前記印刷するステップのために最適化された印刷モードを選択するステップをさらに含み、その印刷モードは、前記入力媒体を前記種々のタイプのうちの１つとして分類することにより最適化される、請求項２に記載の方法。
- 前記識別用マークが、前記識別用マークを付された前記種々のタイプの媒体の全てに対して特定の位置に配置され、前記光学的に走査することが、前記特定の位置のみを光学的に走査することを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記識別用マークが、前記識別用マークを付された前記種々のタイプの媒体の１つにそれぞれ対応する種々の位置に配置され、
前記光学的に走査することが、前記識別用マークに遭遇するまで、前記入力媒体のみを光学的に走査することを含み、及び
前記収集するステップが、前記光学的に走査している間に、前記識別用マークに遭遇した位置が、前記種々の位置のうちのどの位置かに関する情報を収集することを含む、請求項１に記載の方法。 - 前記識別用マークがバーコードを含み、
前記光学的に走査することが、前記バーコードを光学的に走査することを含み、及び
前記解析するステップが、前記走査されたバーコードを前記種々のタイプの媒体用の既知のバーコード値と比較するステップを含む、請求項１に記載の方法。 - 前記識別用マークがロゴを含み、
前記光学的に走査することが、前記ロゴを光学的に走査することを含み、及び
前記解析するステップが、前記走査されたロゴを前記種々のタイプの媒体用の既知のロゴと比較するステップを含む、請求項１に記載の方法。 - 前記識別用マークが繰返しパターンを含み、
前記光学的に走査することが、前記繰返しパターンを光学的に走査することを含み、及び
前記解析するステップが、前記走査された繰返しパターンを前記種々のタイプの媒体用の既知のパターンと比較するステップを含む、請求項１に記載の方法。 - 前記識別用マークが文字を含み、
前記光学的に走査することが、前記文字を光学的に走査することを含み、及び
前記解析するステップが、前記走査された文字を前記種々のタイプの媒体用の既知の文字と比較するステップを含む、請求項１に記載の方法。 - 前記識別用マークが透かしを含み、
前記光学的に走査することが、前記透かしを光学的に走査することを含み、及び
前記解析するステップが、前記走査された透かしを前記種々のタイプの媒体用の既知の透かしと比較するステップを含む、請求項１に記載の方法。
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