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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Farbsensorsystem, um die Farbfelder auf einem
Farbband zu identifizieren und zu synchronisieren, das in einen
Thermodrucker geladen wird. Das Farbsensorsystem kann jedes spezifische
Farbfeld detektieren und den ersten Farbrahmen synchronisieren,
der gedruckt werden soll, während so
wenig Bandrahmen verschwendet werden, wie möglich. Insbesondere betrifft
sie eine neuartige Feldidentifizierungslösung für eine schnellere und kostengünstigere
Technologie.
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Kurze Beschreibung des
Stands der Technik
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Auf
dem Gebiet der Druckertechnologie sind eine Anzahl von unterschiedlichen
Verfahren entwickelt worden, in einer gesteuerten Weise Tinte auf
Papier, Kunststoffkarten oder andere Druckmedien aufzutragen. Eines
der üblichsten
Verfahren ist die Verwendung von Farbbändern. Ein flexibles bandförmiges Substrat
wird mit einer Tinte getränkt
oder überzogen,
die an Papier oder einer Kunststoffkarte haftet. Der Akt des Druckens entleert
die Drucksubstanz, so daß das
Substrat periodisch ersetzt werden muß. Die Verwendung von austauschbaren
Bändern,
Zufuhrspulen und Aufwickelspulen ist daher bei vielen unterschiedlichen
Arten von Druckern üblich.
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In
einem Typ Thermodrucker, der Farbbilder druckt, enthält ein Träger eine
sich wiederholende Reihe von beabstandeten Rahmen mit unterschiedlich
gefärbten,
wärmeübertragbaren
Farben. In einer solchen Vorrichtung ist der Träger zwischen einem Empfänger, wie
gestrichenem Papier, und einem Druckkopf angeordnet, der zum Beispiel
aus mehreren einzelnen Heizelementen besteht.
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Wenn
ein bestimmtes Heizelement erregt wird, wird es erwärmt und
bewirkt, daß die
Farbe vom Träger auf
den Empfänger übertragen
wird. Die Dichte oder dunkle Färbung
der gedruckten Farbe ist eine Funktion der Energie, die vom Heizelement
an den Träger
geliefert wird.
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Thermofarbtransferdrucker
bieten den Vorteil einer wirklichkeitstreuen „kontinuierlichen Ton"-Farbdichteübertragung.
Dieses Ergebnis wird erhalten, indem die Energie variiert wird,
die auf jedes Heizelement angewendet wird, was ein Bildpixel mit
variabler Farbdichte auf dem Empfänger ergibt.
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Der
Träger
weist häufig
eine sich wiederholende Reihe von voneinander beanstandeten gelben,
Magenta- und Cyan-Farbrahmen auf. Der Träger kann außerdem einen Lack-Rahmen, um
die Farbe vor UV-Strahlen zu schützen
und gegen Abrieb zu schützen,
und einen schwarzen Rahmen aufweisen.
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Zuerst
werden der gelbe Rahmen und der Empfänger bewegt, bis sie unter
dem Druckkopf angeordnet sind, und wenn sie weiter bewegt werden,
werden die Heizelemente selektiv erregt, um eine Reihe von gelben Bildpixeln
auf dem Empfänger
zu bilden. Dieser Prozeß wird
wiederholt, bis ein gelbes Farbbild im Empfänger gebildet ist. Als nächstes wird
der Magenta-Rahmen unter den Druckkopf bewegt und auch der Empfänger wird
unter den Druckkopf bewegt. Sowohl der Empfänger als auch der Magenta-Rahmen
werden bewegt, wenn die Heizelemente selektiv erregt werden, und
es wird ein Magenta-Bild gebildet, das dem Gelb-Bild überlagert
ist. Wenn schließlich
der Cyan-Farbrahmen und der Empfänger
unter den Druckkopf bewegt werden, werden die Heizelemente selektiv
erregt, und es wird ein Cyan-Farbbild im Empfänger gebildet, das den gelben
und Magenta-Farbbildern überlagert
ist. Diese gelben, Magenta- und Cyan-Farbbilder vereinigen sich,
um ein Farbbild zu bilden.
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Da
der Träger
eine sich wiederholende Reihe von gelben, Magenta- und Cyan-Farbrahmen
aufweist, ist es wichtig, den führenden
gelben Rahmen jeder Reihe zu identifizieren (Siehe 2).
Eine Art, den führenden
gelben Rahmen zu identifizieren, ist es, ein herkömmliches
Sensitometer einzusetzen. Das Sensitometer identifiziert einen gelben
Farbrahmen, indem es als Reaktion auf Licht, das durch den gelben
Farbrahmen geht, ein bestimmtes Analogsignal erzeugt. Ein Sensitometer
ist effektiv, es kann aber zu komplex und kostspielig sind, es in
einem Drucker zu implementieren.
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Eine
andere Art, einen gelben Farbrahmen zu identifizieren, ist ein Codefeld.
Ein Codefeld besteht aus einer Reihe beabstandeter schwarzer Striche,
die in einem freien Zwischenrahmenbereich zwischen jedem Farbrahmen
angeordnet sind. Dieses Codefeld kann die bestimmte Farbe des folgenden
Rahmens identifizieren. Es kann eine Lesestation vorgesehen werden,
die mehrere Photodetektoren aufweist, die ausgerichtet sind, um
ein bestimmtes Ausgangssignal zu erzeugen, das die Farbe des folgenden
Farbrahmens repräsentiert.
Ein solches System kann ziemlich zufriedenstellend arbeiten, benötigt jedoch
eine Decodierelektronik und umfaßt zusätzliche Herstellungsschritte
zur Bildung jedes Codefelds im den freien Zwischenrahmenbereichen des
Trägers.
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Eine
dritte Art, die Farbe jedes Farbrahmens zu identifizieren, ist es,
eine rote Lichtquelle zu verwenden, die zwei Logikpegel bereitstellt,
die nur zwei „Farben" repräsentieren,
die sind: transparent (für
Gelb, Magenta, Lack usw.) und dunkel (für Cyan, Schwarz usw.). Diese
Lösung
benötigt
häufig
ein Rad mit Löchern
und einen optischen Sensor, um den Abstand zu berechnen, um den
Film zu bewegen, um den gelben Rahmen mit dem Druckkopf auszurichten.
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Eine
vierte Art, die Farbe jedes Farbrahmens zu identifizieren, ist die
Verwendung sowohl einer gelben als auch einer roten Lichtquelle,
die durch jeden Farbrahmen durchgelassen wird. Das Problem bei diesem Verfahren
ist es, daß das
Verfahren dabei versagt, einen Unterschied zwischen dem gelben Farbrahmen
und dem Lack-Farbrahmen zu detektieren und auch dabei versagt, einen
Unterschied zwischen dem Cyan-Farbrahmen und dem schwarzen Farbrahmen
zu detektieren. Die Logikpegel dieses Verfahren sind wie folgt:
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JP-A-60
154 093 offenbart eine ähnliche
Vorrichtung, die jedoch von einer roten und einer grünen Lichtquelle
Gebrauch macht.
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Eine
fünfte
Art, die Farbe jedes Farbrahmens zu identifizieren, ist die Verwendung
einer schwarzen Strichmarkierung, die sich am Anfang des gelben
Farbrahmens befindet. Diese Lösung
benötigt
einen Infrarotsensor, um die schwarze Strichmarkierung zu detektieren,
ein Rad mit Löchern
und einen optischen Sensor, um den Abstand zu berechnen, um den
sich der Film bewegen muß,
um den anderen Farbrahmen mit dem Druckkopf zu synchronisieren.
Diese Lösung
repräsentiert
eine kostspielige Technologie. Was benötigt wird, ist eine kostenwirksame
Technologie, die imstande ist, die tatsächliche Farbe jedes Farbrahmens
zu detektieren, ohne ein Codesystem auf dem Band selbst oder zwischen
einem freien Zwischenrahmenbereich zwischen jedem Farbrahmen zu
verwenden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die imstande ist, irgendwelche
Farbrahmen von einem Farbband zur Verwendung in einem Thermodrucker
zu erkennen. Die Vorrichtung weist eine LED (lichtemittierende Diode) 10 auf,
die imstande ist, weißes
Licht zu erzeugen, die so angeordnet ist, daß das Band zwischen der LED
und einem Phototransistor verläuft.
Die Vorrichtung ist angepaßt,
das durch die LED erzeugte Licht aufzufangen, wenn es durch den
Farbrahmen geht, und eine spezifische Ausgangsspannung zu erzeugen,
die mit der Farbe des Farbrahmens verbunden ist. Ein Analog/Digitalwandler
wandelt die Spannung in einen Digitalwert um, und ein Mikrocomputer
verarbeitet den Digitalwert und vergleicht den Digitalwert mit einem
gespeicherten Satz von Werten, die mit jedem Farbrahmen verbunden
sind.
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Da
ein Band mit Farbrahmen immer gemäß einer spezifischen Folge
organisiert ist, d. h. Gelb, Magenta, Cyan, Schwarz, kann das Band
automatisch angetrieben und synchronisiert werden, so daß sobald
der erste gelbe Farbrahmen mit dem Druckkopf ausgerichtet ist, alle
nachfolgenden Farbrahmen ebenso mit dem Druckkopf ausgerichtet sein
werden.
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Die
vorhergehenden und zusätzlichen
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch nicht
einschränkende
Beispiele, die in den beigefügten
Zeichnungen gezeigt werden, und der detaillierten Beschreibung deutlich,
die folgt. In den Figuren und der schriftlichen Beschreibung geben
Ziffern die verschiedenen Merkmale der Erfindung an, wobei gleiche
Ziffern sowohl durch die gesamten Zeichnungen als auch durch die
gesamte schriftliche Beschreibung hindurch gleiche Merkmale bezeichnen.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Erfindung wird beispielhaft in den beigefügten Zeichnungen gezeigt. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht der bevorzugten Ausführungsform der LED, des Phototransistors und
des Bandes mit den Farbrahmen;
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2 eine
graphische Darstellung der spektralen Phototransistorempfindlichkeit;
und
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3 eines
schematische Darstellung eines Thermodrucksystems.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Die
Erfindung betrifft die Erkennung aller Farbrahmen von einem Farbband
zur Verwendung in einem Thermodrucker. Die Vorrichtung weist auf:
eine LED (lichtemittierende Diode) 10, die imstande ist,
weißes
Licht zu erzeugen, die so angeordnet ist, daß das Band unter der LED hergeht;
einen Phototransistor 22, der unter dem Band angeordnet
und angepaßt
ist, das durch die LED erzeugte Licht aufzufangen, wenn es durch
den Farbrahmen geht, und ferner angepaßt ist, eine spezifische Ausgangsspannung
zu erzeugen, die mit der Farbe des Farbrahmens verbunden ist; einen
Analog/Digitalwandler 26, um die Spannung in den Digitalwert
umzuwandeln; und einen Mikrocomputer 28, um den Digitalwert
zu verarbeiten und den Digitalwert mit einem Farbrahmen zu verbinden.
(Siehe 3).
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Wirtschaftlich
gesehen sind die LED und der Phototransistor, die in dieser Erfindung
verwendet werden, kostengünstig
und weisen eine hohe Lebensdauer auf. Außerdem ist es ein weiterer
Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß der Bandtyp als eine Feldfolge
identifiziert werden kann, wenn das Band durch das System geht.
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Die
Folge der Farbrahmen wird längs
des Bandes wiederholt. Jede Folge enthält die folgenden Farbrahmen:
Gelb 12, Magenta 14, Cyan 16, Schwarz 18 und
Lack 20.
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Senkrecht
zur Oberfläche
der Bands 22 befindet sich eine LED 10, die imstande
ist, weißes
Licht zu erzeugen, die auf InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) beruhen
kann. (Siehe 1). Das Licht aus der LED 10 durchquert
den Farbrahmen auf dem Band und erzeugt ein Licht, das eine Wellenlänge aufweist,
die der Farbe des Feldes entspricht. Dieses Licht wird dann durch
einen Phototransistor 22 detektiert.
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Die
maximale Lichtintensität
der LED 10 beträgt
420 mCd. Der Streuwinkel hängt
vom Abstand zwischen der LED 10 und dem Empfänger des
Phototransistors 22 ab. In der bevorzugten Ausführungsform
weist der Streuwinkel ein Minimum von 35 Grad auf. In der bevorzugten
Ausführungsform
weist der Phototransistor 22 einen Öffnungswinkel von minimal 50
Grad und eine lineare Lichtempfindlichkeit für Wellenlängen von 300 nm bis 900 nm
auf. (Siehe 2).
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Es
ist ein Widerstand 24 zwischen dem Kollektor des Phototransistors 22 und
einem Potential von 5 Volt angeordnet, wodurch der Phototransistor 22 eine
Spannung detektiert, die dem Farbrahmen entspricht. Die folgende
Tabelle repräsentiert
die Ausgangsspannung jedes detektierten Farbrahmens:
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Das
oben beschriebene Detektionssystem ist in ein Thermodrucksystem
integriert. (Siehe 3). Die Spannung aus dem Phototransistor 22 ist
ein Analogwert, der durch einen Analog/Digitalwandler 26 in
einen Digitalwert umgewandelt wird. Der Analog/Digitalwandler 26 weist
einen variablen Spannungsbereich von 0 bis 5 V für einen Bereich von Digitalwerten
von 28 (von 0 bis 255) auf. Die Beziehung
zwischen dem Digitalwert und der Spannung kann in der folgenden
Formel beschrieben werden: Spannung = 5 Volt·Digitalwert/(28)
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Die
vorliegende Erfindung detektiert den Übergang zwischen einem gegenwärtigen Farbrahmen
und einem nachfolgenden Farbrahmen. Die Abfolge der Spannungen wird
erkannt, so daß der
Mikrocomputer 28 weiß,
welcher Farbrahmen des Bandes 44 detektiert wird, und die
Rotation des Antriebsmotors 32 stoppt.
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Der
Abstand zwischen dem Phototransistor 22 und dem Druckkopf 36 ist
zur Länge
eines Farbrahmens äquivalent
(siehe 2), so daß sich
dann, wenn ein Übergang
zwischen einem Farbrahmen und einem anderen detektiert wird, der
Anfang des gegenwärtigen
Feldes unter dem Druckkopf befindet, bereit, den Druckbefehl auszuführen.
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Wenn
ein Druckbefehl durch den Bediener an den Mikrocomputer 28 geschickt
wird und sich der Gelb-Farbrahmen nicht unter dem Druckkopf befindet,
wird das Band 44 von einer Zufuhrspule 40 zugeführt und
angetrieben, bis der Phototransistor 22 den Übergang
zwischen den Gelb- und Magenta-Farbrahmen (von 1 V auf 2,5 V) detektiert.
Wenn der Photodetektor 22 den Übergang zwischen den Gelb-
und Magenta-Farbrahmen detektiert, kann der Druckkopf 36 das
Drucken von Gelb 12 auf das Medium 38 beginnen.
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Wenn
das Drucken des Gelb-Felds 12 beendet ist, wird das Band 44 angetrieben,
bis der Phototransistor 22 den Übergang der Magenta- 14 und
Cyan-Felder 16 (von 2,5 V auf 3,5 V) detektiert, und dann
beginnt der Druckkopf 36 das Drucken von Magenta 14 auf
das Medium 38.
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Wenn
das Drucken des Magenta-Felds 14 beendet ist, wird das
Band 44 angetrieben, bis der Phototransistor 22 den Übergang
der Cyan- 16 und Schwarz-Felder (von 3,5 V auf 4,5 V) detektiert,
und dann beginnt der Druckkopf 36 das Drucken von Cyan 16 auf
das Medium 38.
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Wenn
das Drucken des Cyan-Felds 16 beendet ist, wird das Band 44 angetrieben,
bis der Phototransistor 22 den Übergang der Schwarz- 18 und
Lack-Felder 20 (von 4,5 V auf 0 V) detektiert, und dann
beginnt der Druckkopf 36 das Drucken von Schwarz 18 auf
das Medium 38.
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Wenn
das Drucken des Schwarz-Felds 18 beendet ist, wird das
Band 44 angetrieben, bis der Phototransistor 22 den Übergang
der Lack- 20 und Gelb-Felder 12 (von 0 V auf 1
V) detektiert, und dann beginnt der Druckkopf 36 das Drucken
von Lack 20 auf das Medium 38.
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Wenn
das Drucken des Lack-Felds 20 beendet ist, wird das Band 44 angetrieben,
bis der Phototransistor 22 den Übergang der Gelb- 12 und
Magenta-Felder 14 (von 1 V auf 2,5 V) detektiert, und dann
ist das Gelb-Feld 23 für
den nächsten
Druckvorgang bereit. Es kann erneut ein neuer Zyklus beginnen, wenn
ein Druckbefehl an den Mikrocomputer geschickt wird.
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Während des
Druckens steuert der Mikrocomputer 28 das Aufwickeln des
Bandes 44 durch die Aufwickelspule 34 und den
Antriebsmotor 32; die Energie, die für jedes Heizelement des Druckkopfes 36 bereitgestellt
wird, um die Farbe vom Farbrahmen auf das Druckmedium 38 zu übertragen;
den Antrieb des Druckmediums 38 durch die Verwendung des
Antriebsmotors 32; und den Empfang des Digitalwerts, der
vom Analog/Digitalwandler 26 kommt.
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Während bestimmte
exemplarische Ausführungsformen
im Detail beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen gezeigt worden
sind, ist zu verstehen, daß solche
Ausführungsformen
lediglich veranschaulichend und nicht beschränkend für die weitgehende Erfindung
sind, und daß diese
Erfindung nicht auf die gezeigten und beschriebenen spezifischen
Anordnungen und Konstruktionen begrenzt sein soll, da üblichen Fachleuten
verschiedene andere Modifikationen einfallen werden.
