具有光学传感器以识别固体墨棒的墨水装载器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及墨水装载器，其能够识别放置在墨水装载器中的墨棒支撑件上的固体墨棒上的特征。墨水装载器包括两个光源，这两个光源被构造成朝向固体墨棒的不同表面发射散射光。对应的两组光学传感器定位成接收从固体墨棒上的识别特征（如果存在的话）反射的光。控制器接收由这两组光学传感器生成的信号，并且参考来自传感器的信号而识别墨棒。
【专利说明】具有光学传感器以识别固体墨棒的墨水装载器
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及相变喷墨打印机，具体地，本发明涉及这种打印机中的墨棒装载器。
【背景技术】
[0002]固体墨水或相变墨水打印机涵盖了各种成像装置，包括复印机和多功能装置。相对于其它类型的图像生成装置(例如激光和水性喷墨成像装置)，这些打印机提供许多优点。固体墨水或相变墨水打印机在常规上将固体形式的墨水接纳为墨芯或墨棒。彩色打印机通常使用四种颜色的墨水(黄、青、品红和黑)。
[0003]固体墨芯或墨棒(在下文中称为固体墨水、棒或墨棒)被递送到熔化装置，该熔化装置通常联接到墨水装载器，以将固体墨水转换为液体。典型的墨水装载器包括多个进给通道，每个进给通道用于打印机中使用的一种颜色的墨水。每个进给通道将通道内的固体墨水引向位于通道的端部处的熔化装置。在进给通道的末端处的固体墨水接触熔化装置并且熔化，以形成能够被递送到打印头的液体墨水。打印头中的喷墨喷射器利用发射信号进行操作，以将墨水喷射到图像接收构件的表面上。
[0004]在某些打印机中，每个进给通道都具有单独的插入开口，特定颜色的墨棒被放置在插入开口中，然后通过机械传送器、重力作用或这两者而沿着进给通道传送到熔化装置。在固体墨水打印机中，所有颜色的固体墨棒都装载到单个插入端口中，其中机械传感器通过物理接触墨棒上的识别标记来识别墨棒。然后，墨水传送系统将墨棒传送到用于插入的墨棒的适当的进给通道。然而，具有用于各种颜色墨棒的单独开口的打印机易于受用户错误的影响。此外，机械传感器可能限制墨棒在装载器中能够被识别的定向，并且限制能够从每个墨棒读取的数据量。因此，期望改进的墨棒识别。
【发明内容】
[0005]—种新型的墨水装载器系统能够改进插入在墨水装载器中的墨棒的识别。该系统包括:插入端口，所述插入端口具有支撑件，所述插入端口被构造成接纳固体墨棒并且使得所述固体墨棒能够靠在所述支撑件上；处于所述插入端口中的第一光源，所述第一光源被定向成朝向靠在所述支撑件上的所述固体墨棒的第一表面发射散射光；处于所述插入端口中的至少两个光学传感器，所述至少两个光学传感器被定向成接收从所述固体墨棒的第一表面反射的光，所述至少两个光学传感器相对于所述固体墨棒的第一表面针对不同的反射角度定向，以使得所述至少两个光学传感器中的每个光学传感器能够接收从所述固体墨棒的第一表面的不同部分反射的光，并且生成与接收到的反射光的量相对应的信号；处于所述插入端口中的第二光源，所述第二光源被定向成朝向靠在所述支撑件上的所述固体墨棒的第二表面发射散射光，所述第二表面与所述固体墨棒的第一表面不同；处于所述插入端口中的至少两个附加光学传感器，所述至少两个附加光学传感器被定向成接收从所述固体墨棒的第二表面反射的光，所述至少两个附加光学传感器相对于所述固体墨棒的第二表面针对不同的反射角度定向，以使得所述至少两个附加光学传感器中的每个光学传感器能够接收从所述固体墨棒的第二表面的不同部分反射的光，并且生成与接收到的反射光的量相对应的信号；以及控制器，所述控制器操作地连接到所述至少两个光学传感器和所述至少两个附加光学传感器，所述控制器被构造成从由所述至少两个光学传感器生成的信号来识别所述固体墨棒的第一特征以及从由所述至少两个附加光学传感器生成的信号来识别所述固体墨棒的第二特征。
[0006]新型墨水装载器的另一个实施例也能够改进插入在装载器中的墨棒的识别。该系统包括:插入端口，所述插入端口具有支撑件，所述插入端口被构造成接纳固体墨棒并且使得所述固体墨棒能够靠在所述支撑件上；处于所述插入端口中的至少两个光源，所述至少两个光源被定向成朝向靠在所述支撑件上的所述固体墨棒的第一表面发射光，所述至少两个光源中的每一个都相对于所述固体墨棒的第一表面针对不同的反射角度定向；处于所述插入端口中的第一光学传感器，所述第一光学传感器被定向成接收由所述至少两个光源发射的、从所述固体墨棒的第一表面反射的光，所述第一光学传感器被构造成生成与所接收的来自所述至少两个光源中的每个光源的、从所述固体墨棒的第一表面反射的光的量相对应的信号；处于所述插入端口中的至少两个附加光源，所述至少两个附加光源被定向成朝向靠在所述支撑件上的所述固体墨棒的第二表面发射光，所述至少两个附加光源中的每一个都相对于所述固体墨棒的第二表面针对不同的反射角度定向；处于所述插入端口中的第二光学传感器，所述第二光学传感器被定向成接收由所述至少两个附加光源发射的、从所述固体墨棒的第二表面反射的光，所述第二光学传感器被构造成生成与所接收的来自所述至少两个附加光源中的每个附加光源的、从所述固体墨棒的第二表面反射的光的量相对应的信号；以及控制器，所述控制器操作地连接到所述第一光学传感器、所述第二光学传感器、所述至少两个光源和所述至少两个附加光源，所述控制器被构造成以预定的顺序启动所述至少两个光源中的每一个和所述至少两个附加光源中的每一个，并且从由所述第一光学传感器生成的信号来识别所述固体墨棒的第一特征以及从由所述第二光学传感器生成的信号来识别所述固体墨棒的第二特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为墨水装载器的一个实施例的侧视图，该墨水装载器具有多个检测器和单个发光器，以便能够检测墨棒的表面中的识别特征。
[0008]图2为另一个墨水装载器的侧视图，该墨水装载器具有不同布置的多个检测器和单个发光器，以便能够检测墨棒的表面中的识别特征。
[0009]图3为另一个墨水装载器的侧视图，该墨水装载器具有多个发光器和单个光检测器，以便能够检测墨棒的表面中的识别特征。
【具体实施方式】
[0010]为了整体上理解本发明的实施例，参考附图。在附图中，相同的附图标记在全部图中用来表示相同的元件。如在此所用的，术语“打印机”、“打印装置”或“成像装置”整体上指的是利用一种或多种着色剂在打印介质上产生图像的装置，可以包含任何这样的设备，例如数字复印机、印书机、传真机，多功能机等，其出于任何目的产生打印的图像。图像数据大致包括电子形式的信息，该信息被提取且被用来操作喷墨喷射器，以在打印介质上形成墨水图像。这些数据可以包括文本、图形、图片等。利用着色剂在打印介质上产生图像(例如图形、文本、图片等)的操作在本文中通常称为打印或标记。相变墨水打印机使用相变墨水，相变墨水也被称为固态墨水，其在室温下为固态，而在较高的操作温度下熔化为液态。液体墨滴或在直接打印机(其直接喷射到介质上)中或在间接打印机(其也被称为平版转印打印机)中打印到图像接收表面上。
[0011]图1示出了固体墨水装载器100。固体墨水装载器100包括插入端口 104、墨棒支撑件108、控制器112、第一光学读取器120和第二光学读取器140。插入端口 104被构造成接纳固体墨棒200，并且使得墨棒能够靠在墨棒支撑件108上。在其它实施例中，墨棒支撑件可以被构造成通过插入端口部分或完全地移动到打印机外侧以接纳固体墨棒，然后移动回到打印机内侧以使得能够识别固体墨棒。支撑件108可以为平台或传送器的形式。传送器可以包括一个或多个传送构件，例如平的或圆形横截面的带。
[0012]第一光学读取器120包括光源124和四个光学传感器128A-D。在图示实施例中，光学传感器128A - D定位成使得一个传感器128A处于光源124的一侧上，而其它的传感器128B-D处于光源124的另一侧上。在图1的实施例中，光源124和传感器128A - D基本上布置成直线，但是在其它实施例中，光源和传感器可以布置成任何合适的构造，使得每个传感器能够接收从专用于该传感器的墨棒的特定部分反射的光。这种构造提供这样的传感器，该传感器能够在墨棒的被每个传感器有效地监测的部分处检测墨棒的表面中的识别特征的存在或不存在。光学传感器128A - D中的每个都生成与传感器接收的光的量对应的电信号。每个传感器还操作地连接到控制器112，以使得光学传感器128A - D能够将由每个传感器生成的电信号递送到控制器112。
[0013]光源124是当墨棒靠在支撑件108上时在墨棒的边缘处覆盖墨棒200的表面204的片段的散射光源。墨棒上的识别特征(例如表面208A)将发射的光的一部分反射回到光学传感器128A-D中的一个或多个，例如图1中的光学传感器128A。传感器128A-D中的每个都定位成接收来自光源124的光，该光由识别特征的表面反射。因此，每个传感器都定位在反射角度与从光源124到达识别特征的倾斜表面的光的入射角度相等的位置处。当在墨棒表面的由传感器监测的部分中不存在识别特征时，来自光源的散射光不会反射到传感器中。因此，传感器生成的电信号的幅度向控制器112表明是否存在识别特征。光尤其从非完美成形的或者有意或无意地具有纹理的表面散射。用于检测的传感器观察散射的光，但是信号幅度参照反射的光的强度而变化。因此，以电子的方式将直接反射与间接反射区分开。实现这种区分的信号处理方法为人们所熟知，可以包括阈值限制或对比信号电平。例如，信号电压大于基准电压表明存在反射特征。
[0014]第二光学读取器140也包括第二光源144和四个光学传感器148A - D，它们基本上布置成直线。第二光源144发射散射光，并且定位在光学传感器148A和光学传感器148B之间，使得三个光学传感器148B-D处于光源144的一侧上，而一个光学传感器148A处于光源144的另一侧上。光学传感器148A - D中的每个都操作地连接到控制器112，以便使得光学传感器148A - D能够以与以上参照读取器120解释的方式向控制器表明在边缘处的表面212片段中是够存在识别特征。例如，在图1中，光从识别特征表面216A和216B分别反射到光学传感器148A和148B,这生成与传感器接收的光的量相对应的电信号。[0015]在一个实施例中，光源124和144是3毫米发光二极管，光学传感器128A - D和148A - D是3毫米光电晶体管，但是在其它实施例中可以使用任何合适尺寸和类型的光源和光学检测器。在一些实施例中，光源操作地连接到控制器，以使得控制器能够响应于在墨水装载器中检测到墨棒而选择性地启动光源。在其它实施例中，只要打印机通电，就可以启动光源。在所示的实施例中，传感器128A-D和148A-D在装载器中定位在墨棒200上方，以便减少传感器128A - D和148A _ D可能受到外来颗粒的污染，但是在其它实施例中，光学传感器可以在墨水装载器中定位在任何合适的位置中。可选的光学传感系统的一个例子采用多个发光器，例如LED或LED激光元件，指向不同的特征位置。这些发光器顺序地通电，以便使得反射的光能够指向单个光学检测器。在这个例子中，较强的检测器信号表明目标特征存在于墨棒上，指向特征位置的发光器的相关性从检测器接收的反射光的强度表明哪一个特征存在或不存在。
[0016]借助于控制器112执行墨水装载器的各种子系统、部件和功能的操作和控制。控制器112实施为通用或专门的可编程处理器，其执行编程指令。执行编程功能所需的指令和数据存储在与处理器相关的存储器中。处理器、其存储器和接口电路将配置控制器112以执行上述功能和下述过程。这些部件可以设置在印刷电路板上，或者可以设置成专用集成电路(ASIC)中的电路。每个电路可以用单独的处理器实现，或者多个电路可以用相同的处理器实现。可替代的，电路可以用分立的部件或者设置在VLSI电路中的电路来实现。另夕卜，本文所述的电路可以实施用处理器、ASIC、分立部件或VLSI电路的组合来实现。
[0017]在操作中，用户通过插入端口 104将固体墨棒200放置到墨棒支撑件108上。控制器112通过例如用户输入或检测墨棒的存在的另一个传感器(未示出)被发信号通知在支撑件上存在固体墨棒200。或者，光学读取器120和140中的一者或两者可以向控制器112发送信号，表明在支撑件108上存在墨棒200。
[0018]作为响应，控制器112验证光源124的启动或者启动光源124，以利用散射光束164照明表面204。光的没有遇到识别特征的部分172被反射离开传感器128A - D，并且传感器128A - D生成表明没有检测到识别特征的电信号。光的其它部分168A与识别特征相互作用，并且从识别特征的表面208A朝向光学传感器128A反射。光学传感器128A接收从表面208A反射的光168A，并且生成表明在墨棒200上存在识别特征的响应信号。剩下的三个传感器128B - D没有接收可测量量的光，因此生成表明不存在识别特征的电信号。
[0019]基本上在第一光学读取器120启动的同时，控制器112验证第二光学读取器140的光源144的启动，或者启动该光源144，以将散射光束184引向墨棒200的表面212处。第二光学读取器140的操作时刻仅仅对于快速响应而言是有意义的，并且可以采用任何实际的顺序或延时。光的部分192不与识别特征相互作用，并且不被反射到监测表面212的这些区域的传感器中。因此，传感器148C-D生成向控制器112表明在由这些传感器监测的位置处的表面212中不存在识别特征的电信号。光的剩下部分188A和188B分别离开表面216A和216B朝向光学传感器148A和148B反射。作为响应，光学传感器148A和148B中的每个都生成向控制器112表明在由这些传感器监测的表面212中存在识别特征的电信号。
[0020]控制器112接收来自传感器128AU48A和148B的与识别墨棒200的数据相对应的电信号。控制器112的存储器可以被构造成具有与用于每个读取器的传感器的二进制值的各种排列和组合相对应的数据以及与使得控制器能够确定墨棒200的一个或多个特性的那些排列组合相关地存储的数据。根据该信息，控制器112识别墨棒200，控制器112确定墨棒是否处于适当的打印机中，或者确定墨棒是否处于适当的打印机的正确进给通道中。控制器还被构造成操作打印机的部件，以处理墨棒或者执行不合适的墨棒的异常处理。
[0021]图2不出了另一个墨水装载器300,其包括墨棒支撑件108、控制器112、第一光学读取器320和第二光学读取器340。墨棒支撑件108和控制器112被构造与以上参考图1所述的基本上相同。墨棒支撑件108使得固体墨棒200能够靠在支撑件108上，而墨棒200由光学读取器320和340识别。
[0022]光学读取器320包括光源124和四个光学传感器128A - D，而光学读取器340包括光源144和四个光学传感器148A-D。光源124和144以及光学传感器128A - D和148A - D与以上参考图1所述的光源和传感器基本上相同。然而，光学传感器128A-D布置成直线，且两个传感器128A - B在光源124的一侧上，而两个传感器128C - D在光源124的另一侧上。同样，光学传感器148A - D布置成直线，且两个传感器148A - B在光源144的一侧上，而两个传感器148C - D在光源144的另一侧上。
[0023]图2的实施例以与图1的实施例基本上相同的方式进行操作。光源124和144分别朝向固体墨棒的表面204和212发射散射光束。在图2的实施例中，光源124发射的光束164的大部分从表面204远离传感器(不出为反射光172)反射,而光的部分168D从固体墨棒200的特征表面208D朝向光学传感器128D反射。响应于接收反射的光，光学传感器128D生成表明在墨棒200上存在特征的信号，该信号被递送到控制器112。光源144发射光束184，该光束的部分192从表面212远离传感器148C - D反射，而剩下的部分188C和188D分别从特征表面216C和216D反射。从表面216C和216D反射的部分188C和188D分别指向光学传感器148C和148D，这些光学传感器生成表明存在识别特征的电信号。然而，传感器148C和148D生成表明在由这些传感器监测的墨棒区域中不存在识别特征的电信号。控制器112接收来自读取器320和340中的所有传感器的电信号。控制器通过将从传感器接收的电信号与存储在控制器112的存储器中的数据关联而识别装载器300中的墨棒200。
[0024]图3不出了另一个墨水装载器400,其包括墨棒支撑件108、控制器112、第一光学读取器420和第二光学读取器440。墨棒支撑件108和控制器112被构造与以上参考图1所述的基本上相同。墨棒支撑件108使得固体墨棒200能够靠在支撑件108上，而墨棒200由光学读取器420和440识别。
[0025]光学读取器420包括四个光源128A - D和一个光学传感器128，而光学读取器440包括四个光源144A - D和一个光学传感器148。光源124A - D和144A - D以及光学传感器128和148与以上参考图1所述的光源和传感器基本上相同。然而，图3的实施例的发光器不出为激光器，例如LED激光器,其发射聚焦的光。在其它实施例中，具有多个光源的光学读取器可以发射与图1和2的实施例类似的散射光。光源124A - D布置成彼此稍微成角度，其中两个光源124A - B在光学传感器128的一侧上，两个光源124C - D在光学传感器128的另一侧上。同样，光源144A - D布置成彼此稍微成角度,其中两个光源144A - B在光学传感器148的一侧上，两个光源144C - D在光学传感器148的另一侧上。
[0026]在操作中，控制器112生成按顺序启动光源124A-D和144A-D的信号，以分别朝向固体墨棒的表面204和212发射散射光束。例如，控制器112可以被构造成启动光源124A和144A，然后启动光源124B和144B，然后启动光源124C和144C，最后启动光源124D和144D。在其它实施例中，光源可以以任何顺序启动，只要在任何时刻在每一侧上仅仅启动一个光源。光学传感器128和148生成与每一次相应的光源124A - D和144A - D中的一个被启动时反射的量相对应的信号。在图3的实施例中，分别由光源124A - C和144A - B发射的光束164A-C和184A-B从表面204远离传感器反射(分别示出为反射的光168A - C和188A - B)，该传感器生成与少量检测光相对应的信号。当光源启动时，光束164D和184C - D分别从固体墨棒200的特征表面208D和216C - D朝向光学传感器124和144反射(示出为反射光164D和184C - D)，并且光学传感器124和144将表明大量检测光的信号递送到控制器112。控制器112接收来自传感器124和144的所有电信号。根据传感器124和144检测到的光的强度，控制器确定在墨棒上存在特征并且通过将这些电信号与存储在控制器112的存储器中的数据关联而识别装载器400中的墨棒200。
【权利要求】
1.一种用于固体墨水成像装置的墨水装载器，其包括: 插入端口，所述插入端口具有支撑件，所述插入端口被构造成接纳固体墨棒并且使得所述固体墨棒能够靠在所述支撑件上； 处于所述插入端口中的第一光源，所述第一光源被定向成朝向靠在所述支撑件上的所述固体墨棒的第一表面发射散射光； 处于所述插入端口中的至少两个光学传感器，所述至少两个光学传感器被定向成接收从所述固体墨棒的第一表面反射的光，所述至少两个光学传感器相对于所述固体墨棒的第一表面针对不同的反射角度定向，以使得所述至少两个光学传感器中的每个光学传感器能够接收来自所述固体墨棒的第一表面的不同部分的反射光，并且生成与接收到的反射光的量相对应的信号； 处于所述插入端口中的第二光源，所述第二光源被定向成朝向靠在所述支撑件上的所述固体墨棒的第二表面发射散射光，所述第二表面与所述固体墨棒的第一表面不同； 处于所述插入端口中的至少两个附加光学传感器，所述至少两个附加光学传感器被定向成接收从所述固体墨棒的第二表面反射的光，所述至少两个附加光学传感器相对于所述固体墨棒的第二表面针对不同的反射角度定向，以使得所述至少两个附加光学传感器中的每个光学传感器能够接收来自所述固体墨棒的第二表面的不同部分的反射光，并且生成与接收到的反射光的量相对应的信号；以及 控制器，所述控制器操作地连接到所述至少两个光学传感器和所述至少两个附加光学传感器，所述控制器被构造成从由所述至少两个光学传感器生成的信号来识别所述固体墨棒的第一特征以及从由所述至少两个附加光学传感器生成的信号来识别所述固体墨棒的第二特征。
2.根据权利要求1所述的墨水装载器，所述至少两个光学传感器还包括:` 四个光学传感器，所述四个光学传感器中的每个都相对于所述固体墨棒的第一表面定向以接收来自所述固体墨棒的第一表面的与所述四个光学传感器中的其它三个光学传感器不同的部分的反射光。
3.根据权利要求2所述的墨水装载器，其中至少一个光学传感器定位在所述第一光源的与另一个光学传感器所处的第一光学传感器的一侧相对的一侧上。
4.根据权利要求1所述的墨水装载器，所述至少两个附加光学传感器还包括: 四个光学传感器，所述四个光学传感器中的每个都相对于所述固体墨棒的第二表面定向以接收来自所述固体墨棒的第二表面的与所述四个光学传感器中的其它三个光学传感器不同的部分的反射光。
5.根据权利要求4所述的墨水装载器，其中至少一个光学传感器定位在所述第一光源的与另一个光学传感器所处的第一光学传感器的一侧相对的一侧上。
6.一种用于固体墨水成像装置的墨水装载器，其包括: 插入端口，所述插入端口具有支撑件，所述插入端口被构造成接纳固体墨棒并且使得所述固体墨棒能够靠在所述支撑件上； 处于所述插入端口中的至少两个光源，所述至少两个光源被定向成朝向靠在所述支撑件上的所述固体墨棒的第一表面发射光，所述至少两个光源中的每一个都相对于所述固体墨棒的第一表面针对不同的反射角度定向；处于所述插入端口中的第一光学传感器，所述第一光学传感器被定向成接收由所述至少两个光源发射的、从所述固体墨棒的第一表面反射的光，所述第一光学传感器被构造成生成与所接收的来自所述至少两个光源中的每个光源的、从所述固体墨棒的第一表面反射的光的量相对应的信号； 处于所述插入端口中的至少两个附加光源，所述至少两个附加光源被定向成朝向靠在所述支撑件上的所述固体墨棒的第二表面发射光，所述至少两个附加光源中的每一个都相对于所述固体墨棒的第二表面针对不同的反射角度定向； 处于所述插入端口中的第二光学传感器，所述第二光学传感器被定向成接收由所述至少两个附加光源发射的、从所述固体墨棒的第二表面反射的光，所述第二光学传感器被构造成生成与所接收的来自所述至少两个附加光源中的每个附加光源的、从所述固体墨棒的第二表面反射的光的量相对应的信号；以及 控制器，所述控制器操作地连接到所述第一光学传感器、所述第二光学传感器、所述至少两个光源和所述至少两个附加光源，所述控制器被构造成以预定的顺序启动所述至少两个光源中的每一个和所述至少两个附加光源中的每一个，并且从由所述第一光学传感器生成的信号来识别所述固体墨棒的第一特征以及从由所述第二光学传感器生成的信号来识别所述固体墨棒的第二特征。
7.根据权利要求6所述的墨水装载器，所述至少两个光源还包括: 四个光源，所述四个光源中的每个都相对于所述固体墨棒的第一表面定向以反射来自所述固体墨棒的第一表面的与所述四个光源中的其它三个光源不同的部分的光。
8.根据权利要求6所述的墨水装载器，所述至少两个附加光源还包括: 四个光源，所述四个光源中的每个都相对于所述固体墨棒的第二表面定向以反射来自所述固体墨棒的第二表面的`与所述四个光源中的其它三个光源不同的部分的光。
9.根据权利要求6所述的墨水装载器，其中至少一个光源定位在所述第一光学传感器的与另一个光学传感器所处的第一光学传感器的一侧相对的一侧上。
10.根据权利要求6所述的墨水装载器，其中至少一个光源定位在所述第二光学传感器的与另一个光学传感器所处的第二光学传感器的一侧相对的一侧上。
【文档编号】B41J2/175GK103770470SQ201310473142
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2012年10月17日
【发明者】B·R·琼斯, F·T·马特恩, B·W·阿兹诺 申请人:施乐公司