(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハードコピーデバイスにおいてパラメータをモニタする方法であって、
前記ハードコピーデバイス内の目的物をそれぞれが異なる色を発する４つの発光素子で照射するステップと、
前記目的物から鏡面反射した後の前記４つの発光素子からの光を受けるステップと、
前記目的物から拡散反射した後の前記４つの発光素子からの光を受けるステップと、
前記受けた鏡面反射光および拡散反射光からの前記パラメータに関する情報を解釈するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記４つの発光素子のうちの第１の発光素子は、４５４〜４８４ナノメートルの重心を有する波長をもつ青色光を発し、
前記４つの発光素子のうちの第２の発光素子は、５１５〜５４５ナノメートルの重心を有する波長をもつ緑色光を発し、
前記４つの発光素子のうちの第３の発光素子は、６３０〜６６０ナノメートルの重心を有する波長をもつ赤色光を発し、
前記４つの発光素子のうちの第４の発光素子は、５９２〜６２２ナノメートルの重心を有する波長をもつオレンジ色光を発する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記４つの発光素子のうちの第１の発光素子は、４５９〜４７９ナノメートルの重心を有する波長をもつ青色光を発し、
前記４つの発光素子のうちの第３の発光素子は、６３５〜６５５ナノメートルの重心を有する波長をもつ赤色光を発し、
前記４つの発光素子のうちの第４の発光素子は、５９２〜６２２ナノメートルの重心を有する波長をもつオレンジ色光を発する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記４つの発光素子のうちの第２の発光素子は、５２０〜５４０ナノメートルの重心を有する波長をもつ緑色光を発する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記４つの発光素子のうちの第２の発光素子は、５１５〜５４５ナノメートルの代わりに、５１１〜５３１ナノメートルの重心を有する波長をもつ緑色光を発する請求項３に記載の方法。
【請求項６】
環境の光および汚染物の少なくとも１つから、前記目的物を照射し光を受けることへの干渉を防止するためにシールドするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広く、例えばインクジェット印刷技術を用いて、印刷媒体上で画像を走査または印刷あるいはそれらの両方を行うためのハードコピーデバイスにおいて用いられるような光センサシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット印刷機構では、液体状の着色料（本明細書では、一般に、「インク」と呼ぶ）の小滴を用紙に噴射するペンが用いられる。各ペンは、非常に小さなノズルにより形成されたプリントヘッドを有し、そのノズルからインクの小滴が放射される。画像を印刷するために、プリントヘッドは、用紙にまたがって前後に駆動され、移動すると共に、所望のパターンにインクの小滴を噴射する。プリントヘッド内の特定のインク噴出機構は、圧電性または熱プリントヘッド技術を用いる形態など、当業者に公知の様々な形態をとり得る。例えば、特許文献１および特許文献２には、初期の２つの熱インク噴出機構が記載され示されている。これらの特許は、本願の譲受人であるヒューレット・パッカード社（カリフォルニア州パロアルト）に譲渡されている。熱システムでは、インクチャネルおよび蒸発チャンバを含むバリア層は、ノズルオリフィスプレートと、基板層との間に配置されている。この基板層は、通常、抵抗器などのヒータ素子の線状の列を含み、これらのヒータ素子には電圧が印加され、蒸発チャンバ内でインクを加熱する。加熱時には、インクの滴量は、電圧を印加された抵抗器に関連するノズルから噴出される。プリントヘッドが用紙にまたがって移動する際、抵抗器に対して選択的に電圧を印加することによって、インクはプリント媒体上にパターンとして排出され、所望の画像（例えば、写真、図表、文字）を形成する。
【０００３】
プリントヘッドを洗浄し、保護するために、通常、「サービスステーション」機構がプリンタシャーシ内に設けられ、プリントヘッドは、ステーション上を移動し、メンテナンスを受けることができる。格納時または印刷していない期間、サービスステーションは、通常、キャッピングシステムを有し、キャッピングシステムは、プリントヘッドノズルを密封して、汚染および乾燥から保護する。プライミングを容易にするため、プリンタによっては、プリントヘッド上を真空に引くためのポンピングユニットに接続されたプライミングキャップを有するものもある。動作中、プリントヘッド内の部分的な閉塞または詰まりは、「スピッティング（spitting）」として知られている洗浄または除去パージングプロセスにおいて各ノズルを通じて多数のインク小滴を放射することによって、定期的に取り除かれる。消費したインクは、「スピトゥーン（spittoon）」として知られているサービスステーションのスピッティング貯蔵部で収集される。大抵のサービスステーションは、スピッティング後、アンキャッピング（uncapping）後、または時には印刷中に、プリントヘッドの表面を拭き取って、プリントヘッド上に収集された紙屑または他の砕片だけでなく残留インクを除去する可撓性のワイパまたはより硬直なばね仕掛けのワイパを有する。
【０００４】
光センサは、過去数年の間に、プリンタおよびプロッタなどの様々なインクジェット印刷機構に導入されてきた。これらの光センサは、１から１２個の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）を用いて媒体を照射してきた。本願の譲受人であるヒューレット・パッカード社に現在譲渡されている特許文献３では、青色ＬＥＤを用いた単一の単色または「擬単色」のＬＥＤが提案されている。この特許では、赤色および緑色ＬＥＤを用いた光センサを含むいくつかの従来の光センサについて詳細に記載されている。青色から紫色の光を発する単一のＬＥＤ光センサは、昨年、ＤｅｓｋＪｅｔ（登録商標）９９０Ｃモデルカラーインクジェットプリンタにおいて初めて導入された。単一の青色から紫色のＬＥＤは媒体を照射し、２つのセンサは媒体から反射される光を受ける。これらのセンサのうち一方は拡散光線を受け、他方は反射光線を受ける。入射光は、２つの異なるストップ、すなわち、互いに直交する長軸を有する２つの矩形ウィンドウによって制限されていた。センサによって集められた情報から、プリンタコントローラは、どのタイプの媒体がプリントゾーンに入るかを決定し、印刷ルーチンを調整し、用いられる特定の媒体に最適な画像を提供する。
【０００５】
残念なことに、これらの初期の光センサはすべて、インクジェット印刷機構において、分厚い商業用のＬＥＤを用いていたため、センサは、印刷機構内で大きなスペースを占領していた。本年の初めに、ヒューレット・パッカード社のプロッタ設計者が、カラーインクジェットプロッタのＤｅｓｉｇｎｅｔ（登録商標）１０ｐｓ、２０ｐｓおよび５０ｐｓモデルにおいて青色、緑色および琥珀色のＬＥＤを用いた３つのＬＥＤ光センサを導入したと思われている。大フロア搭載プロッタにおいてセンサによって使われる空間量は、ユニットの全体的な好ましさにはほとんど影響を与えないが、デスクトップ印刷市場では、多くの消費者が、非常に小さなデスク空間を占有する小さな「置き場所」を有するものとして当該技術分野で知られているコンパクト印刷ユニットの方を好んでいる。このように、デスクトッププリンタ市場では、プリントヘッド走査キャリッジに設けられる幅の広い分厚いセンサを用いると、１インチ（２．５４ｃｍ）までプリンタの全体の幅が増加していた。プロッタ設計者は、プロッタ設計全体に影響を与えずに、多数のＬＥＤをもつ光センサを用いることが可能であったが、デスクトッププリンタの設計者は、例えば特許文献３において上述したように、および上記のＤｅｓｋＪｅｔ（登録商標）９９０Ｃモデルカラーインクジェットプリンタにおいて販売されているように、単一のＬＥＤを用いるための方法を見出すように努力してきた。デスクトッププリンタ市場において２つ以上のＬＥＤを用いることは考えられないことであった。なぜなら、このような多数のＬＥＤはプリンタフットプリントに悪影響を与え、理論的には、プリンタを２インチ（５．０８ｃｍ）まで幅広にするためである。デスクトッププリンタにおけるこのような幅の増加によって、消費者はこのようなプリンタから遠ざかり、光センサシステムを用いるプリンタによって成し遂げられる印刷の品質利益を犠牲にしても、競争者によって製造されたよりコンパクトなプリンタを購入することになる。さらに、これらの初期の光センサシステムは、工場で何らかの較正を行っているが、印刷ユニットが工場を出た後には、センサを自動的に較正する方法は何も知られていない。
【０００６】
片手持ちカラースキャナが、Ｃｏｌｏｒ  Ｓａｖｖｙ（オハイオ州、スプリングボロー）によって開発されている。これについては、特許文献４、特許文献５にそのシステムが記載されているだけでなく、非特許文献１に記載されている。確かに、Ｃｏｌｏｒ  Ｓａｖｖｙは、いくつかのインクジェットプリンタのプリントヘッド走査キャリッジに取り付けられ、システムが予め印刷された画像を走査することができるようにする走査アダプタを提案している。Ｃｏｌｏｒ  Ｓａｖｖｙによって製造されたこれらのデバイスは、無限の様々に異なる色、濃淡（shade）および色合いを「見る」ように設計され、この目的を満足のいく方法で成し遂げるため、Ｃｏｌｏｒ  Ｓａｖｖｙは、画像を照射するための８から１６個の異なる色のＬＥＤを必要とする。上記のように、多数のＬＥＤを有するこのような分厚いセンサは、通常のインクジェットプリンタで用いるには非常に厄介である。Ｃｏｌｏｒ  Ｓａｖｖｙのアダプタが、インクジェットプリンタに配置されると、ユニットは印刷に用いることができなくなったことに留意されたい。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第５，２７８，５８４号
【特許文献２】
米国特許第４，６８３，４８１号
【特許文献３】
米国特許第６，０３６，２９８号
【特許文献４】
国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９７／１６００９号（Ｃｏｌｏｒ  Ｓａｖｖｙ  １９９８年３月１９日に公開）
【特許文献５】
国際出願第ＷＯ９８／１１４１０号
【特許文献６】
米国特許第５，７３９，８３１号
【非特許文献１】
Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｊ．Ｖｒｈｅｌによる「An LED Based Spectrophotometric Instrument」という名称の論文〔カラー撮像に関するＩＳ＆Ｔ／ＳＰＩＥ会議：Device-Independent Color、Color Hardcopy, and Graphic Arts IV, San Jose, California, １９９９年１月（ＳＰＩＥ  第３６４８巻、０２７７−７８６Ｘ／９８号）の一部として公開された。〕
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、インクジェット印刷技術を用いて印刷媒体上で画像を走査または印刷あるいはそれらの両方をするためのハードコピーデバイスにおいて用いられるコンパクト光センサシステムを開発すること。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、好ましい態様として以下を提供する。
（１）ハードコピーデバイスにおいてパラメータをモニタする方法であって、
前記ハードコピーデバイス内の目的物をそれぞれが異なる色を発する複数の発光素子で照射するステップと、
前記目的物から反射した後の前記複数の発光素子からの光を受けるステップと、
前記受けた反射光からの前記パラメータに関する情報を解釈するステップと
を含む方法。
（２）前記複数の発光素子は４つの発光素子を含み、
前記４つの発光素子のうちの第１の発光素子は、４５４〜４８４ナノメートルと４５９〜４７９ナノメートルのうちの１つの重心を有する波長をもつ青色光を発し、
前記４つの発光素子のうちの第２の発光素子は、５１１〜５３１ナノメートルと、５１５〜５４５ナノメートルと、５２０〜５４０ナノメートルのうちの１つの重心を有する波長をもつ緑色光を発し、
前記４つの発光素子のうちの第３の発光素子は、６３０〜６６０ナノメートルと６３５〜６５５ナノメートルのうちの１つの重心を有する波長をもつ赤色光を発し、
前記４つの発光素子のうちの第４の発光素子は、５９２〜６２２ナノメートルと５９２〜６２２ナノメートルのうちの１つの重心を有する波長をもつオレンジ色光を発する（１）に記載の方法。
（３）環境の光および汚染物の少なくとも１つから、前記目的物を照射し光を受けることへの干渉を防止するためにシールドするステップをさらに含む、（１）に記載の方法。
（４）前記ハードコピーデバイスが、複数の着色料を用いて印刷を行うインクジェット印刷機構を備え、
前記複数の着色料に基づいて、前記複数の発光素子が照射する色のセットを選択するステップをさらに含む（１）に記載の方法。
（５）前記照射する色のセットを選択するステップが、
テスト色の群を選択することと、
前記着色料のどの混合が前記テスト色のそれぞれを形成するかを決定することと、
様々な異なる照射する色と、前記テスト色のそれぞれとの相互作用からの反射を評価することと、
照射する色の複数のセットであって、各セットが、前記テスト色の群の各テスト色間の識別および区別を可能にする、照射する色の複数のセットを決定することと、
その後、予め選択された基準に基づいて、前記複数のセットから照射する色の１つのセットを選択することと
を含む（４）に記載の方法。
（６）前記複数の着色料が、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックを含み、
前記テスト色の群が、複数の濃淡のシアン、複数の濃淡のマゼンタ、複数の濃淡のイエロー、複数の濃淡のブラック、複数の濃淡のライトシアン、および複数の濃淡のライトマゼンタのうちの少なくとも１つを含む（５）に記載の方法。
（７）前記反射を評価することが、
前記様々な異なる照射する色のうちの少なくともいくつかで、前記テスト色の群を照射することと、
前記テスト色の群からの反射を測定することと
を含む（５）に記載の方法。
（８）前記反射を評価することが、
前記反射を少なくともいくつかの予想される反射と数学的に比較することを含む（５）に記載の方法。
（９）前記反射を評価することが、
前記テスト色の群のテストパッチサンプルを印刷することと、
前記様々な異なる照射する色の少なくともいくつかで、前記テストパッチサンプルを照射することと、
前記テストパッチからの反射を測定することと、
前記テストパッチサンプルからのテスト反射を、基準測定デバイスにより測定し、基準反射を生成することと
を含み、
前記照射する色の１つのセットを選択することが、前記測定された反射と前記生成された基準反射とを比較することを含む（５）に記載の方法。
（１０）前記照射する色の１つのセットを選択することが、
前記反射の測定と前記基準反射の測定との間のエラー値を決定することと、
前記エラー値の数が最も少ない前記照射する色の１つのセットを選択することとをさらに含む（９）に記載の方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、スキャナ、インクジェット印刷機構、または走査および印刷能力をともに有する多機能ハードコピーデバイスなどの、本発明に従って構築され得る、往復ヘッドを有するハードコピーデバイス２０の実施形態を示す。まず、例示を目的として、ハードコピーデバイス２０をインクジェット印刷機構として記載する。ハードコピーデバイス２０は、本明細書では、工業、オフィス、家庭または他の環境において、ビジネスレポートの印刷、通信、デスクトップパブリッシング等において用いられ得る、本発明に従って構築された「オフ軸」インクジェットプリンタ２０として示されている。様々なインクジェット印刷機構が商業上入手可能である。例えば、本発明を実施し得る印刷機構としては、プロッタ、携帯印刷ユニット、コピー機、カメラ、ビデオプリンタおよびファクシミリ機、ならびに走査および印刷能力をともに有するファクシミリプリンタの組み合わせなどの様々なデバイスの組み合わせが挙げられ、これらはほんの一例である。便宜上、本発明の概念を、まず、インクジェットプリンタ２０の環境で例示する。
【００１１】
プリンタの構成要素は、モデルによって異なり得ることは明らかであるが、１つの典型的なインクジェットプリンタ２０は、ハウジングまたはケーシングカバー２４によって囲まれたシャーシ２２を含む。その大半は、明確さのためおよび内部構成要素を見るために省略されている。印刷媒体のシートは、印刷媒体処理システム２６によってプリントゾーン２５を通して供給される。印刷媒体は、紙、カードストック、封筒、ファブリック、トランスペアレンシー、マイラー等の任意のタイプの適切なシート材料であり得る。しかし、便宜上、印刷媒体として普通紙を用いて例示の実施形態を記載する。印刷媒体処理システム２６は、媒体が供給され、印刷前に格納される、配給用または供給用トレイ２８などの媒体入力部を有する。従来のモータおよびギアアセンブリ（図示せず）によって電力が与えられる一連の従来の媒体前進または駆動ローラ（図示せず）は、印刷媒体を供給トレイ２８からプリントゾーン２５に移動させて印刷し、次に、出力トレイ３０に移動させて乾燥させるために用いられ得る。インクジェットプリンタの中には一連の後退可能または延長可能あるいはそれらの両方が可能なウィング（図示せず）を用いるものもあり、ウィング上では印刷されたばかりのシートが出力トレイに落とされる前に瞬間的に乾燥され、出力トレイ３０において下側に位置する、前に印刷されたシートが汚れるのを防止する。媒体処理システム２６は、書簡、リーガル、Ａ４、封筒、写真媒体等を含む異なる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み得る。入力トレイにおいてほぼ矩形の媒体シートを確保するため、摺動幅調整レバー３２および摺動長調整レバー３４が用いられ得る。
【００１２】
プリンタ２０は、キーパッド３６などを通して、様々な異なる機構からの入力を受け得る。例示の実施形態では、シャーシ２２は、ガイドロッド３８を支持し、ガイドロッド３８は、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、プリントゾーン２５上をサービシング領域４２まで前後往復移動する。キャリッジ４０は、エンドレスベルトおよび駆動モータ（図示せず）などを介して、従来のキャリッジ推進システムによって駆動され得る。キャリッジ推進システムはまた、エンコーダストリップ４４およびキャリッジ４０上に設けられたエンコーダストリップリーダ（図示せず）を含む従来の光エンコーダシステムなどの位置フィードバックシステムを有する。次に、キャリッジ位置に関する信号は、プリンタのコントローラ部４５に与えられる。コントローラ４５はまた、プリントゾーンを通した媒体の移動、印刷のためのインクの噴出、および様々なサービシングルーチンを制御する。コントローラをこれらのプリンタ２０の異なるサブシステムに接続するための様々な導電体および配線は明確さのため省略している。本明細書で用いられるプリンタコントローラ４５は、概略的にマイクロプロセッサとして例示され、プリンタコントローラ４５は、ホストデバイス〔通常、パーソナルコンピュータ（図示せず）などのコンピュータ〕から指示を受ける。プリンタコントローラの機能の大半は、ホストコンピュータ、プリンタに搭載された電子部品、またはこれらの相互作用によって成し遂げられ得る。本明細書で用いられる「プリンタコントローラ４５」は、ホストコンピュータ、プリンタ、これらの間の中間デバイス、またはこのような素子の組み合わせ相互作用のいずれによって行われるかに関係なくこれらの機能を包含する。ホストコンピュータに接続されたモニタは、プリンタの状態またはホストコンピュータ上で起動している特定のプログラムなどの視覚情報をオペレータに表示するために用いられ得る。パーソナルコンピュータ、キーボードまたはマウスデバイスあるいはそれらの全てなどのそれらの入力デバイス、タッチパッドおよびモニタはすべて、当業者に周知である。
【００１３】
プリントゾーン２５では、媒体は、１つのインクジェットキャリッジ、または例示の実施形態では、（１）ライトシアン、（２）シアン、（３）ブラック、（４）マゼンタ、（５）ライトマゼンタ、および（６）イエローのインクをそれぞれ搬送する６つのインクジェットカートリッジ５０、５１、５２、５３、５４および５５からインクを受け取る。例示するインクジェットプリンタ２０は、「オフ軸」インクジェットプリンタとして知られている。なぜなら、キャリッジに設けられたカートリッジ５０〜５５は、わずかな供給量のインクしか搬送せず、インクは、プリンタの固定された主要な貯蔵部５８から一連の可撓性インクチューブ５６を通して補給されるからである。例示の実施形態では、主要な貯蔵部５８は、それぞれのインクジェットカートリッジ５０、５１、５２、５３、５４および５５にインクを供給する６つの別個のインク貯蔵部６０、６１、６２、６３、６４および６５を収容する。図１に示すオフ軸インク送達システムとは対照的に、適切な代替物は、プリントゾーン２５にわたって往復移動する間に、キャリッジ４０内でインク全体の供給量を搬送する置き換え可能なカートリッジを有するインクジェットプリンタであり得る。従って、置き換え可能なカートリッジシステムは、「オン軸」システムと見なされ得る。なぜなら、インク全体の供給量は、走査軸６６に沿って搬送され、これは、ガイドロッド３８によって画定されている。１つの形態のオン軸システムは、インク噴出プリントヘッドおよびインク貯蔵部がともに１つのユニットとして供給され、カートリッジが空の場合に置き換えられる置き換え可能なカートリッジを搬送し、他のオン軸システムは、「スナッパ（snapper）」として産業上知られている。スナッパシステムでは、プリントヘッドは、永久的または半永久的にプリントヘッドキャリッジに設けられ、インク供給部は、プリントヘッドにカチッとはめられる別個のユニットである。
【００１４】
熱プリントヘッド、圧電プリントヘッド、およびシリコン静電アクチュエータ（「ＳＥＡ」）プリントヘッド、ならびに当業者に公知の他のタイプのプリントヘッド技術などの様々な異なるタイプのインクジェットプリントヘッドが用いられ得る。ＳＥＡインクジェット技術の一例は、Ｎａｋａｍｕｒａ（Ｓｅｉｋｏ  Ｅｐｓｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡）の特許文献６に開示されている。例示の実施形態では、熱インクジェットプリントヘッドは、放射抵抗器がインク噴出ノズルのそれぞれと関連しているところに用いられることを想定している。選択された抵抗器に電圧を印加すると、ガスの泡が形成され、インクの小滴がノズルからノズルの下にあるプリントゾーン２５内の紙のシートに噴出させる。プリントヘッド抵抗器は、コントローラ４５からキャリッジ４０によって受け取られた放射コマンド制御信号に応答して選択的に電圧が印加され、キャリッジ４０は、キャリッジ５０〜５５のそれぞれのプリントヘッドにこれらの放射信号を送達する。
【００１５】
［コンパクト光センサシステム］
本発明に従って構築されたコンパクト光センサシステム１００を、再び図１およびさらに図２から図４に詳細に示す。図１において、センサ１００が、キャリッジ４０の外側に設けられているのが分かる。本明細書で用いる用語「内側」は、プリントゾーン２５側、すなわち、正のＸ軸方向に面している構成要素を指し、用語「外側」は、サービシング領域４２、すなわち、負のＸ軸方向に面している構成要素を指す。光センサ１００は、センサ１００をキャリッジ４０に取り付けるための搭載ホール１０４などの、１つまたはそれ以上の搭載固定具を画定する、図４に示されるハウジングまたはフレーム１０２を有する。あるいは、センサハウジング１０２および他の外部構成要素は、いくつかの実施では、キャリッジ４０の構成部分として形成されている。
【００１６】
センサ１００はまた、プリント回路アセンブリ（「ＰＣＡ」）１０５を有し、プリント回路アセンブリ１０５は、例示する実施形態のコンパクトセンサシステム１００を形成する際に貢献する。ＰＣＡ１０５は、例えば、コントローラ４５をキャリッジ４０に接続し、放射信号をインクジェットキャリッジ５０〜５５のプリントヘッドに送達する従来の可撓性ケーブル（図示せず）を介して、コントローラ４５と通信するコネクタレセプタクル１０６を有する。ＰＣＡ１０５は、拡散光および鏡面反射光をそれぞれ受け取るための２つの光電圧変換器、すなわちフォトダイオード１０８、１１０を有する。センサ１００の鏡面部は、媒体型感知のために必要なだけなので、色の一致に関する情報のみおよびプリンタ２０によって積層されるインクに関する情報のみが所望される場合には、鏡面フォトダイオード１１０および関連の鏡面構成要素は省略される。好ましくは、フォトダイオード、光電圧変換器１０８、１１０のそれぞれは、構築上同一であり、製造が簡単で、より経済的なコンパクト光センサ１００が製造される。例示する出力電圧は、特定の増幅率（例えば、３倍の増幅率）を有する増幅器を通過するアナログ信号である。次に、この増幅信号は、印刷された回路アセンブリ１０５の一部、キャリッジ４０の内の基板上の電子部品の一部、またはコントローラ４５の一部であり得るアナログディジタル（「Ａ／Ｄ」）変換器に渡される。
【００１７】
ＰＣＡ基板１０５は、鏡面および拡散フォトダイオード１０８、１１０が、ハウジング１０２によって画定される入射光通路１１２、１１４を通して光を受け取るように構築されている。フォトダイオード１０８、１１０と、光通路１１２、１１４とを位置合わせするため、ハウジング１０２は支持面１１５を有する。支持面１１５は、好ましくは、図３のフォトダイオード１１０の右側に示されるリップを有し、その下でＰＣＡ基板１０５が収容されている。例示する実施形態では、図３に示すように、ＰＣＡ基板１０５は、組み立てられたとき、ハウジング支持面１１５から上方に延びる位置合わせポスト１１８に収容される位置合わせ孔１１６を画定する。
【００１８】
ＰＣＡ基板１０５は、４つの発光ダイオード（ＬＥＤ）１２０、１２２、１２４および１２６を有し、これらの発光ダイオードは、例示する実施形態では、それぞれ青色、緑色、赤色、およびソフトオレンジ色である。プリント回路アセンブリ１０５の構築では、チップオンボード（「ＣＯＢ」）プロセスが有利に用いられ、各構成要素の露出したシリコンダイ（silicon die）は、プリント回路基板アセンブリに直接ワイヤボンディングされる。従って、例示する実施形態では、ＬＥＤ１２０〜１２６は、工場で製造された単一パッケージのＬＥＤ〔例えば、ＤｅｓｋＪｅｔ（登録商標）９９０Ｃモデルカラーインクジェットプリンタにおいて市販されているばかりでなく、特許文献３に開示されている〕によって占有されるよりも小さな空間で密接してグループ化され得る。ＬＥＤ１２０〜１２６およびフォトダイオード１０８、１１０は、図４において美的な自由さをもってその通常のサイズの約２倍に描かれており、本明細書で導入されている概念をより良く例示していることに留意されたい。ＬＥＤ１２０〜１２６を非常に密接して集めることにより、ハウジング１０２によって画定される単一の出射光路１２８は、これらのＬＥＤのすべてによって生成される光を収容し得る。チップオンボードプロセスは、他の実施でも用いられているが、本発明の発明者は、インクジェット印刷に関連する様々なプロセスをモニタするための、センサ１００などの光センサを製造する際に、このプロセスを用いることは初めてであると信じており、このプロセスは（１）閉ループ色（closed-loop color）の較正、（２）自動プリントヘッドの位置合わせ、（３）媒体型感知、（４）スウォース（swath）の高さのエラー補正および（５）改行較正を含む。
【００１９】
例示の実施形態は、２つの選択的なフィルタ素子を有する。一方は、拡散フィルタ素子１３０であり、他方は、鏡面フィルタ素子１３２であり、好ましくは、長い赤外線波長を阻止するように選択された色のフィルタ素子である。但し、実施によっては、より特定の波長帯をフィルタリングまたは通過するために他のフィルタを用いてもよい。例示する実施形態では、フィルタ素子１３０、１３２は、７００ｎｍと１０００ｎｍ（ナノメートル）との間の赤外線波長を阻止するように設計されたような赤外線波長阻止フィルタである。フィルタ素子１３０、１３２のそれぞれは、ハウジング１０２で画定されている窪んだ棚部１３４、１３６内に収容される。フィルタ素子１３０、１３２は、拡散および鏡面フォトダイオード１０８、１１０への入射光を可視スペクトルの領域内の光に限定するように作用する。好ましい実施形態では、入射光通路１１２、１１４の上部は、正方形の拡散ストップおよび長方形の鏡面ストップで成形され、鏡面ストップの長軸は、ハウジング１０２の長軸に直交して、すなわち、Ｘ軸に平行に延びている。このような鏡面ストップの使用は、ＤｅｓｋＪｅｔ（登録商標）９９０Ｃモデルカラーインクジェットプリンタにおいて行われていた。再び、用語「ストップ」は、入射光が、この場合には、鏡面ダイオード１１０で受け取られる前に通過するウィンドウを指す。
【００２０】
コンパクト光センサ１００はまた、レンズアセンブリ１４０を有する。レンズアセンブリ１４０は、好ましくはスナップ取り付け具１４４などの一対のスナップ取り付け具を介して、ハウジング１０２の一対の底部先端部１４２によって収容されている。このように、フィルタ素子１３０、１３２は、レンズアセンブリ１４０によって窪み１３４，１３６内の定位置に保持される。レンズアセンブリ１４０は、出射ＬＥＤレンズ１４５、および２つの入射レンズ（本明細書では、拡散レンズ１４６および鏡面レンズ１４８）を有する。レンズ素子１４５、１４６および１４８は、図３に示す経路をたどり、また光センサ１００の残りの構成要素が導入された後は以下にさらに記載するように、光ビームの焦点をより良好に合わせ、方向づけるために選択されることが好ましい。
【００２１】
好ましくは、センサ１００は、環境光シールド部材１５０を有する。環境光シールド部材１５０は、レンズアセンブリ１４０上を摺動し、例えば、様々なスナップ取り付け具、接着剤などの接着素子、留め具等（図示せず）を用いて、ハウジング１０２に取り付けられる。環境光シールド部材１５０は、透明なエアゾールシールド部材１５５を収容し、固定するように配置された一対の対向スロット１５２および１５４を有する。例示する実施形態におけるエアゾールシールド１５５は、スロット１５２、次にスロット１５４を通して挿入され、前方挿入は、環境光シールド部材１５０の本体の一部と遭遇するストップ１５６によって制限される（図２を参照）。スナップ取り付け部材１５８は、エアゾールシールド１５５を挿入している間は上方に撓み、その後、スロット１５４（図２を参照）の下部にわたってラッチし、エアゾールシールド１５５を環境光シールド１５０内の定位置に保持する。好ましくは、エアゾールシールド１５５は、反射防止コーティングまたは特性を有し、それによって、光ビームは、エアゾールシールド１５５からの過度の干渉なしに通過することができる。
【００２２】
用語「エアゾール」は、印刷媒体に当たり、画像を形成することが意図されている主要な小滴に加えて、インクを噴出するプリントヘッドノズルによって噴出される小さなインクの小滴を指す。これらのインクのエアゾールサテライトは、インクジェットプリンタのいくつかのモデルにわたってランダムに浮遊し、最終的には、プリンタ機構の内部構成要素に到達する。これらの浮遊するインクエアゾールサテライトがレンズアセンブリ１４０に到達し、フォトダイオード１０８、１１０によって受け取られる入射光を汚すかまたは永久的に変更することを防止するため、エアゾールシールド１５５は、これらの有害なエアゾールサテライトの大半を収集するように作用する。スナップ取り付け具１５８を用いることにより、印刷機構２０の寿命内で、エアゾールシールド１５５は環境光シールド１５０から除去され、定期的に洗浄または置き換えられる。好ましくは、エアゾールシールド１５５の厚さは、スロット１５２および１５４の深さよりもわずかに小さいだけなので、エアゾールシールド１５５は、環境光シールド１５０の内部をこれらのインクエアゾールサテライトによる汚染から隔離するよう作用する。
【００２３】
ここで、光センサの構成要素については理解できたので、図３の断面図に示すようなコンパクト光センサ１００の動作について説明する。図３において、ＬＥＤ１２０、１２２、１２４および１２６は、出射通路１２８、出射レンズ１４５を通して光ビームを放射し、これらの光ビームは、環境光シールド１５０の光入射／出射チャンバ部１６８を通してそれぞれ出力される光ビーム１６０、１６２、１６４および１６６として出ているのが分かる。出射光ビーム１６０〜１６６は、印刷媒体１６９のシート（例示する実施形態では、普通紙のシート）の上部の露出した印刷面に影響を与える。光ビーム１６０、１６２、１６４および１６６は、それぞれ、上方に方向づけられた拡散光ビーム１７０、１７２、１７４および１７６として媒体１６９から直接反射される。光学の技術に精通していない人のために、用語「拡散」は、表面から反射されたとき（任意の角度に）散乱する光のことを指す。例示する実施形態で用いられる拡散光の部分は、図３の拡散光ビーム１７０〜１７６に対して図示するように、媒体１６９から反射される直交ビームである。入射拡散光ビーム１７０〜１７６は、レンズ１４６、フィルタ１３０および入射光チャンバ１１２を通過し、矩形のストップまたはウィンドウ１７８を通して拡散フォトダイオード１０８によって収容される。フォトダイオード１０８は、上記のように、光電圧変換器であり、これらの拡散光ビーム１７０〜１７６を解釈し、これらの入射光ビームの強度に比例する電圧信号を生成する。この電圧信号は、受容部（receptical）１０６およびケーブル１０７を介して、キャリッジ４０を通してコントローラ４５に送信され、そこで、この情報は、上記のように、様々な印刷パラメータを調整するためコントローラによって用いられる。
【００２４】
拡散光ビーム１７０〜１７６を形成する以外に、入射光ビーム１６０、１６２、１６４および１６６は、媒体１６９から反射し、入射鏡面光ビーム１８０、１８２、１８４および１８６をそれぞれ形成する。光学の技術に精通した人にとっては、「入射角は反射角と等しい」という公知の原理において、鏡面光ビーム１８０〜１８６が、媒体１６９に到達した入射光ビーム１６０〜１６６と同じ角度Ａで媒体１６９から反射されることは明らかである。例示する実施形態では、好ましくは、各照射ＬＥＤ１２０〜１２６からの発光は、媒体１６９の印刷表面を基準として約４５°〜６５°の角度またはより好ましくは４５°の角度で、媒体１６９のシートの印刷表面に衝突する。
【００２５】
鏡面反射光ビーム１８０〜１８６は、環境光シールド１５０の光チャンバ１６８、エアゾールシールド１５５、入射鏡面レンズ１４８、鏡面フィルタ素子１３２、入射光通路１１４、鏡面ストップウィンドウ１８７を通過し、その後、鏡面フォトダイオード１１０によって受けられる。光電圧変換器であるフォトダイオード１１０は、入射光ビーム１８０〜１８６を解釈し、好ましくは拡散フォトダイオード１０８によって提供される信号について前述したのと同じ様式で、信号をコントローラ４５に送信する。さらに、図３の実施形態では、媒体シート１６９は、媒体支持表面１８８によってプリントゾーン２５に支持されているのが示されている。媒体支持表面１８８は、プラテン（platen）、ピボット（pivot）、または他のタイプの従来のプリントゾーン媒体支持システムの形態をとり得る。印刷媒体１６９だけでなく、基準標的（以下に記載）、黒色または白色標的基準などの印刷エンジン内の他の目的物、または特に透明シートの媒体に印刷する場合には、媒体支持表面１８８の様々な構造などのプリンタ２０内の他の構成要素も光センサ１００によってモニタされ得る。
【００２６】
チップオンボードプロセス（この場合、ＬＥＤ１２０〜１２６およびフォトダイオード１０８、１１０（光電圧変換器）用の半導体ダイは、プリント回路基板に直接ワイヤボンディングまたは半田付けされる）を用いてプリント回路アセンブリ１０５を構築することによって、得られる光センサ１００は、インクジェット印刷技術において以前成し遂げられていたものよりもはるかにコンパクトになる。例えば、ＤｅｓｋＪｅｔ（登録商標）９９０Ｃモデルカラーインクジェトプリンタにおいて用いられる青色から紫色の光センサは、例示するコンパクト光センサ１００の高さの約３倍であり、この初期のセンサは、単一の青色から紫色の発光ダイオードを搬送することができただけであった。さらに、環境光シールド１５０を追加することによって、フォトダイオード１０８、１１０を外部光源によって引き起こされる信号エラーから隔離している。エアゾールシールド１５５を用いることによって、レンズアセンブリ１４０は、印刷プロセス中に生成される浮遊インクエアゾールサテライトによって閉塞されるのが有利に保護される。さらに、エアゾールシールド１５５を除去可能および洗浄可能にすることによって、光センサ１００の完全な状態は、印刷ユニット２０の寿命が続く限り保たれる。
【００２７】
さらに、プリント回路アセンブリ１０５を組み立てるためにチップオンボードプロセスを用いることによって、４つの発光ダイオード１２０〜１２６は、４つのすべてのエミッタの単一な共通光路１２８を用いることができ、これによって、発明者の知る限りでは、インクジェット印刷技術において用いられていなかった様式でコンパクト光センサ１００を形成することが可能になる。さらに、４つの異なる色の発光ダイオード１２０〜１２６を用いることによって、単一のコンパクト光センサ１００は、媒体のタイプの感知、色の較正（特に、色、色合いおよび強度補償）、自動ペン位置合わせ、およびスウォースの高さエラー、または改行の較正といった、インクジェット印刷技術において単一のセンサ素子を用いてこれまで成し遂げられなかった４つの特徴を成し遂げることが可能になる。このように、コンパクト光センサ１００は、より経済的で、空間を節約し、インクジェット印刷において用いられていた以前の光センサよりもはるかに多くの機能を果たすことが可能である。
【００２８】
さらに、環境光シールド１５０およびエアゾールシールド１５５を用いることによって、センサ１００は、広範囲な印刷環境にわたって、動作中非常に強力になり、最適な高品質印刷画像を成し遂げる低メンテナンスで寿命の長いセンサが提供される。さらに、プリント回路アセンブリ１０５を形成するのにチップオンボード技術を用いることによって、４つの異なる色のＬＥＤ１２０〜１２６は、上記の特許文献３の単色光センサシステムに用いられていたのと同じ幅パッケージで用いられる。
【００２９】
例示の実施形態では、拡散反射ビーム１７０〜１７６は、シアン、ライトシアン、マゼンタ、ライトマゼンタ、イエローおよびブラックなどの、インクジェットプリンタで用いられていた主要インクの存在を検出する。鏡面光ビーム１８０〜１８６は、媒体１６９の反射特性および他の表面特性を決定するために用いられる。この特性から、プリントゾーン２５に供給される媒体のタイプが決定され、例えば、ＤｅｓｋＪｅｔ（登録商標）９９０Ｃモデルカラーインクジェットプリンタにおいて用いられる様式で、印刷ルーチンは媒体のタイプに一致するように調整される。確かに、４つの異なる色のＬＥＤ１２０〜１２６を用いることによって、コンパクト光センサ１００はデータを収集し、コントローラ４５はそのデータを人間の色の知覚に相関する３次元色空間にマッピングし得る。さらに、４つの発光ダイオード１２０〜１２６を例示しているが、他の実施により、出射光チャンバ１２８の上方にさらなるＬＥＤを集めることができ、またはプリント回路アセンブリ１０５上の鏡面フォトダイオード１１０の領域に他のＬＥＤの集団を提供することができ、上記の媒体のタイプの決定をさらなる色感知能力に対して有利にしてもよいことは明白である。
【００３０】
光センサ１００において利用されている他の特定の利点は、ＬＥＤ１２０〜１２６の色を配置することである。例示の実施形態では、ＬＥＤ１２０を青色にし、ＬＥＤ１２２を緑色にし、ＬＥＤ１２４を赤色にし、ＬＥＤ１２６をソフトオレンジ色にし、ＬＥＤ１２０および１２４は拡散フォトダイオード１０８から最も離し、ＬＥＤ１２２および１２６は拡散フォトダイオード１０８により近づけることが好ましい。例示の実施形態では、特定のタイプのＬＥＤ１２０〜１２６および選択されたレンズ１４５を用い、この物理的配置によって、消費者にとって最も経済的かつ性能の最も高いセンサ１００が製造される。
【００３１】
［チューニングシステム］
図５は、ＬＥＤ１２０から１２６の色を選択する方法を、ここでは、プリンタ２０で用いられるインクの色およびそれらの反射応答に基づいて例示するグラフ２００を示す。図５において、様々な波長と、印刷ユニット２０によって噴出される４つの原色およびセンサ１００の４つのＬＥＤ１２０〜１２６に対して示す反射率および吸収率を見ることができる。インクに対しては、グラフ２００は、シアン色インクの形跡（trace）２０２、マゼンタ色インクの形跡２０４、イエローインクの形跡２０６およびブラックインクの形跡２０８を示す。例示する実施形態では、グラフ２００は、ＬＥＤ１２０によって発光された青色ＬＥＤインクの形跡２１０、ＬＥＤ１２２によって発光された緑色ＬＥＤの形跡２１２、ＬＥＤ１２４によって発光された赤色ＬＥＤインクの形跡２１６、およびＬＥＤ１２６によって発光されたソフトオレンジ色ＬＥＤインクの形跡２１４を示す。
【００３２】
本明細書で用いられるように、いくつかの用語の定義は有用であり得る。
【００３３】
「反射率」は、百分率で表された、入射光で割った反射光の比である。
【００３４】
「吸収率」は、反射率の逆である。すなわち、入射光で割った反射光を入射光から引いた差の比として百分率で表された、物体によって反射されず吸収される光の量である。
【００３５】
「拡散反射」は、反射角においてのみ最大の強度を有する鏡面反射に対して、視野角に対してほぼ同等の強度で媒体１６９の表面から散乱する入射光の部分である。
【００３６】
「鏡面反射」は、光が媒体に衝突する角度（入射角）に等しい角度で媒体から反射する入射光の部分である。
【００３７】
４つのＬＥＤ１２０〜１２６はそれぞれ、好ましくは、以下の表に示すように、全放射エネルギーの半分が波長の片側にある中心波長である重心（centroid）波長を有する。表１は異なるＬＥＤの重心波長を示す。
【００３８】
【表１】
0003937161.tif 000002
【００３９】
表１において、重心波長のそれぞれは、例示の実施形態では、プラスマイナス１０ナノメートル（＋／(１０ｎｍ）の許容誤差を有する。
【００４０】
確かに、コンパクト光センサ１００の商業上の実施形態を設計する際の主要な方針（objective）の１つは、市販のＬＥＤ１２０〜１２６を用いることであった。例えば、緑色ＬＥＤ１２２のより良好な選択は、約５３０ｎｍの重心を有し、緑色ＬＥＤ形跡２１２を図５に示す位置からわずかに右側にシフトさせているＬＥＤであろう。残念なことに、５３０ｎｍの重心を有する緑色ＬＥＤは、市販されていなかった。入手可能で最も良好な妥協としては、図５に示すように、５１５〜５２５ｎｍの重心を有するＬＥＤ、または名目上は５２１ｎｍの重心を有するＬＥＤであった。
【００４１】
上記の導入部では、Ｃｏｌｏｒ  Ｓａｖｖｙによって製造された手持ち式走査ユニットについて、特にＣｏｌｏｒ  Ｓａｖｖｙの文献および米国特許に言及して記載した。このＣｏｌｏｒ  Ｓａｖｖｙデバイスでは、標的エリアを照射するのに８から１６個の異なる色のＬＥＤが必要であり、インクジェットプリンタにおいて用いられる場合、全体のコスト、および製品のサイズまたは置き場所を不必要に増加させていた。光センサシステム１００は、８から１６個の異なる色のＬＥＤを必要とせずに、２つの別個の実現（realization）を有利に利用した。第１の実現は、印刷画像のそれぞれの出力色に対して、画像の特定の所与の色に到達するために用いられるシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４つの色のインクの特定の組み合わせが１つだけあることである。第２の実現は、適切な色バランス、チューニングおよび較正に対して、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックインクを用いて得られる数百万色のうち、４００色の選択群のみが分析に必要となることである。
【００４２】
この４００色のうち、最初の１００色は、基礎色であるシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックのそれぞれの異なる強度のものからなる。キャリッジ４０に設けられた異なるインクジェットカートリッジは、わずかに異なる特性をもたせることができ、この結果、異なる液量を有するインクの小滴が異なるペンによって噴出される。液量は得られる色の強度に影響を与え、印刷画像では、より大きな小滴はより暗い、すなわちより強い色を形成する。これらのペン毎に異なる液量の変動を補償する１つの方法としては、より多くのインクの小滴を噴出し、濃淡の度合いを強くするか、またはより少ないインクの小滴を噴出し、濃淡の度合いを弱くすることが挙げられる。従って、特定の範囲にわたって生成される色の強度を測定することによって（例えば、各段階的な色サンプルが、増加した数の小滴を有し、理想的には色の濃淡の度合いを次第に強くしていくようなパターンを印刷することによって）、プリンタコントローラ４５は、光センサ１００から受け取った示数（reading）を参照し、それらを既知の値と比較し、特定のペンまたはペンのノズルで印刷される小滴の数を変化させることで、得られる画像の所望の濃淡、密度または強度を成し遂げる。
【００４３】
上記を考慮した結果、一色のインクのみが用いられる色サンプルに対しては、合計で約１００個の異なる濃淡（shade）または強度パターンを選択することとした。色を較正するための約４００色の選択群のうちの残りの約３００色は、色画像設計者が特定するように、いくつかのサンプルにはピンク、緑色および紫色などの色が付けられた、黒色から白色の範囲にわたって変化する灰色の濃淡の格子（grid）に基づいた。例示するセンサ１００の設計者は、数百万色ではなく、４００の異なる色の群が検出用に与えられると、図５に示す形跡２１０〜２１６を有する４個の異なる色のＬＥＤに到達した。
【００４４】
４個のＬＥＤ色への到達は、様々な異なる照射する色と各テスト色との相互作用による反射を評価する集中的な研究によって選択された。これらの相互作用は、実験室の測定を通じて、またはインクのスペクトル応答と、入手可能な様々なＬＥＤの製造者によって提供される照射データとのグラフまたは数学的な比較によって見出された。この事前の評価の後、異なるＬＥＤの群またはサブセットを選択し、さらに集中的に研究および再評価を行った。最初の研究サブセットは３個のＬＥＤであり、後の研究サブセットは４個のＬＥＤであった。選択された各ＬＥＤのサブセットは共に、選択された群の各テスト色の間の識別および区別を可能にした。このプロセスの間、テスト色のテストパッチサンプルを印刷し、テストパッチサンプルを、パッチサンプルの異なる色に対する基準反射データのセットを作る基準測定デバイスを用いて測定した。これらの実際の色測定は、高価な実験室器具（例えば、分光光度計）などの基準測定デバイスを用いてなされ得る。次に、パッチサンプルを各サブセットのＬＥＤで照射し、測定された反射データのセットを蓄積し、基準反射データと比較した。例えば、どの濃淡が好ましいか、特定のプリンタモデル、または特定のインクジェットインクのセットなどの選択された印刷製品基準に基づいて、最も低いエラー値を有するＬＥＤのサブセットを選択した。例えば、基準は、特定の色、濃淡または灰色が好ましいかなどの所望の画像出力に基づき得る。これらの色はまた、媒体の前印刷または後印刷処理（過剰コーティングまたはラミネーティングプロセス等）などのインクおよびプリンタモデルの選択以外の、他の選択された印刷製品の考慮によって影響され得る。
【００４５】
４００の異なる濃淡の選択群の任意の特定の色サンプルを測定すると、４個のＬＥＤ１２０〜１２６のそれぞれは順に照射され、その結果、拡散光ビーム１７０〜１７６は、拡散光電圧変換器１０８によって解釈され、反射率または吸収率およびそれらの両方の百分率を見出す。異なるＬＥＤ１２０〜１２６によって照射される際に受け取られる反射率の値を比較することによって、様々な濃淡は、コントローラ４５によって区別される。例えば、図５を参照すると、シアンインク曲線２０２は、他のインク曲線と区別される。なぜなら、青色ＬＥＤは、最大の反射率を生成し、緑色ＬＥＤは、中間の反射率を生成し、ソフトオレンジ色および赤色ＬＥＤは、最小の反射率を生成するためである。マゼンタインク曲線２０４については、青色ＬＥＤは小さな反射率を生成し、緑色ＬＥＤは最小の反射率を生成し、オレンジ色ＬＥＤは、中間の反射率を生成し、赤色ＬＥＤは、高い反射率を生成する。表２は、各色のインクおよび各ＬＥＤの様々な反射率を例示する。表２は照射する色によるインクの反射率を示す。
【００４６】
【表２】
0003937161.tif 000003
【００４７】
言うまでもなく、図５に示す反射率百分率は、媒体のシート上に積層されるインクの量に応じて変化するが、このような較正シーケンスにおいては、コントローラ４５は、ライトシアン、シアン、ブラック、マゼンタ、ライトマゼンタに命令する放射信号を生成し、イエローインクカートリッジ５０〜５５は、測定された各サンプルに対する小滴の既知の落下カウントまたは数を噴出する。
【００４８】
図５に示す特定の色のＬＥＤ１２０〜１２６に到達する際、一連のシミュレートされた物理的な実験が行われた。例示するセンサ１００を開発するにあたって、本明細書で列挙するセンサ設計者は、使用する特定のインクが与えられた場合、４００色のみを検出する必要があるという実状と、これらのインクのどの組み合わせが所望の色を生成したかという知識とに従って、チップオンボードプロセスを用いてコンパクト光センサ１００に組み立てられることが可能であるＬＥＤの最適群を見出すよう取り組んだ。初期の開発段階では、赤色、緑色および青色ＬＥＤのみを有する３個のＬＥＤセンサが提案された。
【００４９】
この初期の原型の３個のＬＥＤ色セットでは、いくつかの顕著なエラーがあった。例えば、プリンタ２０によって生成された最終画像を見るのは人間であるため、選択は人間の知覚に基づいて行われた。ピンクまたは灰色の変化する濃淡などの色の変化を決定するための１つの数学的なモデルを、「Ｄｅｌｔａ  Ｅ」として呼ぶ。１のＤｅｌｔａ  Ｅ値は、互いにほとんど区別できない異なる濃淡を指し、２のＤｅｌｔａ  Ｅ値は、確かに異なる濃淡を指す。青色、緑色および赤色ＬＥＤのみを用いた場合、２のＤｅｌｔａ  Ｅの程度でエラーを見出した。つまり、この濃淡は大半の人に対して顕著に異なるものと見出せた。この結果は、本発明の発明者には満足のいくものではなかったため、Ｄｅｌｔａ  Ｅ値を下げるようにサーチを続けた。この連続した追求の結果、図５における曲線２１４を生成するソフトオレンジ色ＬＥＤ１２６を選択することとなった。４番目のＬＥＤ（この場合、ソフトオレンジ色ＬＥＤ１２６）を追加することにより、エラー値は半分になり、Ｄｅｌｔａ  Ｅ値は２から１に低下した。このように、図５に示す波形２１０〜２１６を有する４個のＬＥＤを用いることによって（但し、より良好な緑色は、商業上入手可能な緑色ＬＥＤ曲線２１２に対して示した５２１ｎｍではなく、５３０ｎｍの重心波長を有する）、センサ１００をインクジェット印刷機構に導入するのには経済的なユニットであることを可能にしながら、発明者が許容可能な結果が得られた。
【００５０】
例示するコンパクト光センサ１００の知識、および４個のＬＥＤ１２０〜１２６がどのように選択されたか、および４００のテスト色のみが、プリンタ２０が設計される特定のインクを用いてモニタされる必要があるという実状に基づいて、この情報が人間の観察者に対して最適な品質の画像を提供するために用いられ得る方法について例示する。媒体１６９のシート上に現れる結果として得られる画像は、無数の異なる条件（例えば、高さ、温度または湿度あるいはそれらの全てを含む環境条件）のために、または色（異なるペンは、所定の放射信号に応答して異なる液量で噴出し、その結果、色の強度は異なる）を噴出している特定のプリントヘッドのために異なり得る。画像が印刷される媒体のタイプ（普通紙、光沢媒体、写真媒体、透明媒体、ピンク、緑色、オレンジ色、青色などの様々な色の媒体、および茶色のランチ用紙袋または生地）を含む他の要因は、得られる画像に影響を与え得る。これらの変化する条件のために、得られる印刷色は、所望の色と一致しないことが頻繁にある。
【００５１】
プリンタ２０などの印刷機構において命令した色をどのように調整するかを決定し、所望の色を得るために、少なくとも２つの方法が用いられ得る。第１に、所望の色を知るだけでなく、着色料（ライトシアン、シアン、ブラック、マゼンタ、ライトマゼンタ、イエロー）の合成から生成される実際の色を測定することにより、指令された色を改変して、実際の値と所望の値とを一致させて実際の値と所望の値との差を補償することが可能である。第２に、テスト領域において堆積された単一の着色料の実際の量を決定し、次に所望の量を把握し、得られる外観を読み取り、画像を印刷するための堆積量は、得られる画像を所望の画像にするために、この差を考慮することによって補償されることが可能である。具体的には、所望の合成色は、着色料（ライトシアン、シアン、ブラック、マゼンタ、ライトマゼンタ、イエロー）の特定の混合物から得られる色の事前の知識を用いて得られる。このテストサンプルを印刷することによって見出される事前の知識は、インク間の相互作用だけでなく、インクと媒体との相互作用を考慮する。例えば、茶色の紙袋は、普通紙よりもインクの吸収率がより高いかも知れない。また、スライドは、普通紙または光沢写真紙よりも吸収率が低いかも知れない。媒体に対するインクの吸収率の知識（図５に示す反射率／吸収率とは区別される）によって、コントローラ４５は、吸収率の低い媒体により少ない小滴を堆積し、より明確できびきびとした画像が得られる。
【００５２】
上記の２つの方法のいずれかを実現するためには、印刷カラーサンプルの測定値と、この測定値と所望の色を生成するための既知の値との比較が必要である。例示の実施形態では、青色、緑色、ソフトオレンジ色および赤色ＬＥＤを選択することによって、合成色サンプル（例えば、緑色または紫色サンプル）における各着色料の量に関する情報が提供され、コントローラ４５は、得られる色を非常に正確に計算し得る。得られる色、所与の標準インク噴出パラメータが一旦分かると、これらのインク噴出パラメータは、得られる画像において所望の色を得るように調整され得る。
【００５３】
カートリッジ５０〜５５のインク噴出プリントヘッドにおける変形について記載したが、ＬＥＤ１２０〜１２６がそれぞれ、センサ毎に異なるため、ＬＥＤの１つの特定の製造ロットは、他のロットとは放射波長がわずかに異なり得ることは明らかである。同じインク着色料を用いて、工場内でテスト標的において各製造されたセンサ１００を較正することによって、カスタマイズされた曲線フィットは、このようなＬＥＤ変形を補償するようになされ得る。このように、工場では、ＬＥＤ変形に対する補償は、センサ１００において用いられる特別に選択される高価なＬＥＤを用いる必要なく行われ、この結果、印刷ユニット２０で用いるためのより経済的なコンパクト光センサ１００が得られる。
【００５４】
過去、インクジェット印刷技術で用いられていた色センサは、非常に正確な、したがって非常に高価な構成要素を用いていたか、設計されなければならなかったか、または一般的なカラー基準を用いてあまり正確ではない構成要素を較正した。しかし、任意のスペクトル特性のパッチに対して知覚される色を正確に決定することが可能なカラーセンサを構築する際には、より限定されたカラーサンプルのセットと協働するようにセンサを専用的に設計するよりも、得られる製品はより高価であった。本明細書で例示するように、コンパクト光センサ１００は、上記の４００色のセットなどの限定した特定の色のセットに対して最適化することによって、ＬＥＤ１２０〜１２６およびフォトダイオード１０８、１１０を含む安価な構成要素を用いながら、正確な色測定を提供する。各センサ１００は、標準のカラーセットを見る場合に見出される構成要素の変形を補償するために、工場で較正されている。
【００５５】
［較正システム］
図６は、本明細書では写真プリンタ３０２として示される、インクジェット印刷機構の他の形態において用いられる場合の、コンパクト光センサ１００などの光センサとともに用いられる、本発明に従って構築された較正または標的システム３００の１つの形態を示す。写真プリンタ３０２は、これらの機構を取り巻くケーシングまたはハウジング（図示せず）内に存在するいくつかの内部動作構成要素を含む、基本フォーマットにおいて示される。写真プリンタ３０２は、家庭、オフィスまたはスーパーマーケットもしくは雑貨店などの他の環境において用いられるように設計され得る。ここで、機構の一部は、従来のカメラで撮影された化学薬品に基づいたフィルムを現像するか、またはディジタルカメラで撮影されたディジタル画像を処理し、これらの画像を写真媒体などの高品質媒体３０４上に印刷する。
【００５６】
例示の実施形態では、媒体３０４は、多くのインクジェットプロッタ内で用いられるのと同様の様式で、ローラアセンブリ３０８によって支持される供給ロール３０６から供給される。このような写真を分離するために用いられる従来の切断機構は、図６から省略されている。写真プリンタ３０２は、図１に示すオフ軸インク供給システム、または好ましくはライトシアン、シアン、ブラック、マゼンタ、ライトマゼンタおよびイエローのインクをそれぞれ搬送する交換可能なカートリッジ３１０、３１１、３１２、３１３、３１４および３１５のセットとともに構築され得る。ペン３１０〜３１５は、すべてペン３１０〜３１５が配置されているキャリッジ３２０によってサービシング領域３１８をわたって移動されると、インクをスピトゥーン３１６に除去または排出することによってインク噴出ノズルをきれいにし得る。キャリッジ３２０は、走査軸３２４を画定するガイドロッド３２２に沿って移動し、キャリッジをサービシング領域３１８だけでなく、プリントゾーン２５’に移動させる。プリントゾーン２５’では、ペン３１０〜３１５は、選択的にインクを噴出し、好ましくは、図１に示すコントローラ４５などのコントローラから受けた信号に応答して、画像を媒体３０４上に形成する。
【００５７】
図６はまた、基部３２６、ボンネット３２８、および様々なプリントヘッドサービシング構成要素を保持するパレット３３０を有するものとしてサービスステーション３２５を例示している。例示の実施形態では、パレット３３０は、ギアアセンブリ（図示せず）に連結されたモータ３３４によって駆動されると、両頭矢印３３２によって示される前方および後方の方向に前後移動する。パレット３３０は、ワイパ、プライマ、または例示のキャップアセンブリ３３６などの様々なプリントヘッドサービシング特徴部を担持することができる。例示の実施形態では、サービスステーションの基部３２６またはボンネット３２８あるいはそれらの両方は、較正または標的システム３００が支持される搭載棚３３８を画定し得る。
【００５８】
図７は、サービスステーション３２５をより詳細に示す。図７において、ペンのプリントヘッド３１０、３１１、３１２、３１３、３１４および３１５をそれぞれ選択的に封止する６つのプリントヘッドキャップ３４０、３４１、３４２、３４３、３４４および３４５を含むものとしてキャッピングアセンブリ３３６が示されている。また、図７には、上方に延びるピボットポスト３５２によって支持棚３３８にピボット（回動）可能に取り付けられたばね仕掛けのカバーアームまたはドア３５０を含む較正システム３００がより詳細に示されている。トーションまたはコイルスプリング３５４などのバイアス部材は、図７に示すように、カバードア３５０を印刷位置にバイアスするために用いられる。スプリング３５４は、第１端部３５６および第２端部３５８を有し、これらの端部は、サービスステーション搭載棚３３８から上方に延びるスプリング保持部３６０および３６２によってそれぞれ定位置に固定されている。カバードア３５０はまた、バイアススプリング３５４を定位置に保持するのを助けるスプリングホルダ部３６４を有する。カバードア３５０を定位置に保持するのを助けるために、図８に示すように、棚３３８は、カバーアーム３５０から下方に突出するガイドフット３６８が係合（engage）している屈曲または湾曲したガイドトラック３６６を画定している。
【００５９】
図８および図９は、標的システム３００の一部を形成する置き換え可能な標的部材３７０を示す。例示の実施形態では、棚３３８は、標的基部３７２を画定し、標的基部３７２上には標的３７０が配置され、標的カバー部材３７４によって覆われる。標的カバー３７４は、カバーウィンドウ３７５を画定し、カバーウィンドウ３７５を通して標的３７０の一部を見ることができる。好ましくは、標的３７０は、ヒューレット・パッカード社のＢｒｉｇｈｔ  Ｗｈｉｔｅ（登録商標）品質インクジェット媒体の色を有するフィルムなどの置き換え可能で複製可能（duplicatable）な色の打ち抜き（die-cut）プラスチックフィルムで形成されている。基部３７２から上方に延びる中央ポスト３７６は、標的３７０およびカバー３７４によって画定されている孔と交差し、標的カバーおよび基部を位置合わせする。標的カバー３７４および基部３７２は共に、図９により詳細に示すように、一対の標的取り付けアセンブリ３７７を画定する。標的基部３７２は、貫通する一対のスロット３７８を画定し、スロットのそれぞれは、標的カバー３７４から下方に突出する一対のスナップ式嵌合フィンガ部材３８０を収容する。標的基部３７２は、一対のランプ特徴部３８２を有し、そのランプ特徴部３８２上では、標的カバー３７４のフィンガ部材３８０が摺動して定位置にカチッと嵌合し、カバー３７４および標的３７０を基部３７２に固定する。
【００６０】
図１０、図１１および図１２は、カバードア３５０の動作の異なる段階を示す。図１０は、印刷用のドア３５０の位置を示す（これは、図６および図７にも示されている）。図１１は、標的読出し位置を示す。図１２は、プリントヘッド３１０〜３１５がキャップ３４０〜３４５それぞれによって封止される格納位置を示す。図１０において、カバードア３５０が、好ましくは、カバーウィンドウ３７５とほぼ同じサイズであるドアウィンドウ３９０を画定しているのが示されている。
【００６１】
図１０において、キャリッジ４０およびセンサ１００が、矢印３９２によって示されるように、サービシング領域３１８に入るのが示されている。図１１に示すように、センサ１００は、カバードア３５０上のドアオープナ特徴部３９５と接触してこれを押す外部衝撃または開口壁３９４を有する。図１１は、図１０の印刷位置から標的読出し位置まで移動するカバードアを示す。ここで、ドアウィンドウ３９０およびカバーウィンドウ３７５は、位置合わせされ、光センサ１００によって見られるように標的３７０を露出する。図１２において、プリントヘッドキャリッジ４０は、矢印３９２方向にさらに移動し、カバードア３５０を格納位置に移動させる。ここで、標的３７０は再びドア３５０によって覆われ、格納時および図６、図７および図１０に示す印刷時にエアゾール汚染を防止する。
【００６２】
動作中、標的または較正システム３００は、シートに印刷し始める前に、センサ１００内のいかなる欠陥をも再較正するために用いられる。これらの欠陥は、厳密には欠陥ではなく、単にセンサの老朽化またはドリフト、すなわち、ＬＥＤ１２０〜１２６の老朽化およびこのような電気構成要素に対して経時的に予想されるフォトダイオード１０８、１１０の出力値のドリフトを指す。較正標的３７０を用いることによって、エアゾールおよび埃の蓄積によって生じるような光路構成要素における老朽化および汚染の蓄積も補償され得る。標的３７０を用いることによって、コントローラ４５などのプリンタコントローラがこれらの老朽化結果およびこれらの構成要素の電気的なドリフトを検出および測定することを可能にし、システムがシートを印刷する前に内部較正を行うことを可能にする。
【００６３】
読出し時に標的３７０を見ることができるようにし、他の状況では、印刷時およびプリントヘッド３１０〜３１５がキャップ３４０〜３４５によって封止されているときのプリンタの停止時には、標的３７０をカバーで覆われるようにするだけで、カバードア３５０を用いることで、標的３７０をインクジェットエアゾール、埃、残骸および他の汚染物による汚染から有利に防止することができる。このように、標的３７０を汚れていない清浄な状態に保つことによって、経時的に劣化しない基準システムがセンサ１００に対して得られる。しかし、いくつかの実施では、標的表面３７０を変更することが所望される。このような変更は、標的基部３７２から標的カバー３７４をはずし、標的の新鮮なカドラント（quadrant）が得られるように標的３７０を回転させるか、または汚れた標的３７０を新しいものと交換することによって簡単に成し遂げられる。次に、カバードア３５０は、白色較正基準標的３７０に対してシャッタとして作用するため、標的は、短期間だけ露出され、その間光センサ読出しが行われる。確かに、パレット３３０がモータ３３４によって後退位置に移動するときにペン３１０〜３１５にアクセス可能な、スピトゥーン３１６へのプリントヘッドの除去または排出中に発生するインクエアゾール量のため、標的３７０をドア３５０で覆うことは必要である。センサ１００が標的３７０と位置合わせされるときに、ほんのわずかだけカバードア３５０を開口することによって、インクエアゾール、埃粒子、紙繊維および他の汚染物への標的３７０の露出は最小になる。
【００６４】
スキャナおよび手持ち式比色計のような他の製品は、白色基準標的を用いているが、これらは、インクジェット印刷環境において遭遇するインクエアゾール汚染物への露出には関係していない。従って、保護ドア３５０を必要としない。カバードア３５０および標的３７０を用いることによって、センサ１００は、インクジェットプリンタの比較的汚い環境において経時的に活発に発生する高精度較正プロセスを提供することが可能になる。さらに、ばね仕掛けのカバードア３５０の使用は、提供するのに簡単かつ経済的である。但し、モータまたはソレノイド駆動シャッタシステムもまた、所望されるなら、より高い端部、より高価な製品において有用であり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本明細書でインクジェット印刷機構、および特に本発明のコンパクト光センサシステムの１つの形態を導入するデスクトップインクジェットプリンタとして示されるハードコピーデバイスの１つの形態の斜視図である。
【図２】図１のセンサシステムにおいて用いられるコンパクト光センサの１つの形態の底面斜視図である。
【図３】紙などの印刷媒体のシートの一部をモニタするように示されている、図２のコンパクト光センサの側面断面図である。
【図４】図２のコンパクト光センサの分解図である。
【図５】シアン、イエロー、マゼンタおよびブラックインク、ならびに普通紙などの白い媒体に印刷された画像をモニタするとき図２の光センサによって用いられる青色、緑色、ソフトオレンジ色および赤色を発するＬＥＤに対する、相対的な鏡面反射率および鏡面吸収率と、照射波長とを対比させたグラフである。
【図６】図２において上記したような、コンパクト光センサとともに用いられる較正システムの１つの形態を含む、フィルムまたはディジタルで撮影された写真質画像を印刷するために、様々な店、薬局などにおいて用いられ得る印刷システムのいくつかの内部構成要素を示す他のハードコピーデバイスの斜視図である。
【図７】図６の較正システムを含むプリントヘッドサービスステーションの１つの形態の斜視図である。
【図８】図６の較正システムの拡大した部分断片上面図である。
【図９】図８の線９−９に沿って取られた側面断面図である。
【図１０】印刷位置において示される図６の較正システムの上面図である。
【図１１】較正位置において示される図６の較正システムの上面図である。
【図１２】印刷停止期間における格納位置で示される、図６の較正システムの上面図である。
【符号の説明】
２０    プリンタ
２２    シャーシ
２５    プリントゾーン
２６    媒体処理システム
４０    プリンタヘッドキャリッジ
４５    コントローラ
１００  光センサシステム
１０２  ハウジング
１０５  回路基板
１０８，１１０  フォトダイオード
１１２，１１４  入射光路
１２０，１２２，１２４，１２６  発光ダイオード
１２８  出射光路
１３０，１３２  フィルタ素子
１４５，１４６，１４８  レンズ
１５０  環境光シールド
１５５  エアゾールシールド
１６８  光入射／出射チャンバ
１６９  印刷媒体
１７０，１７２，１７４，１７６  拡散光
１８０，１８２，１８４，１８６  鏡面光
３００  キャリブレーションシステム
３０２  プリンタ
３１０〜３１５  プリントヘッド
３１８  サービシング領域
３２０  プリンタヘッドキャリッジ
３２５  サービスステーション
３５０  カバードア
３５４  スプリング
３７０  較正標的
３９０  ドアウィンドウ
３９４  開口壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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