CN1235052C - 测量材料片移动的方法和执行该方法的光学传感器 - Google Patents

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Abstract

对片材(12)的测量、例如打印机中片材移动的测量可以通过将测量光束(8)引向片材、并利用二极管激光器(2)中的自动混合效应以及移动所导致的测量光束的多普勒频移来实现。该测量方法和专用的低成本的小型片材传感器(1)可用来确定不同的参数以及用于不同的片材处理设备中。

Description

测量材料片移动的方法和执行该方法的光学传感器
本发明涉及沿至少一个测量轴测量材料片与片材传感器之间相对位移的方法，所述方法包括以下步骤：对于每个测量轴，用测量激光束照射该片材，将片材反射的测量光束辐射的选择部分转换成电信号，所述电信号表示沿所述测量轴的位移。
本发明还涉及用于执行此方法的片材传感器和包括这种传感器的片材处理装置。
这种方法和片材传感器可用于这样的装置，其中通过所述装置馈送材料片、例如纸张，以便进行处理，例如印制信息或对片材上印制的信息进行扫描。这种装置可以是例如(彩色)打印机、复印机、文件扫描仪或传真机。这样理解片材传感器：它指的是可以用来例如测量片材的移动速度或该片材的特定区域的位置、或者监控印刷质量的装置。在打印机、复印机和传真机中，采用一个或多个辊子来使纸张移动而穿过这些装置。目前，此类装置中的纸张移动控制、也称为送纸控制是通过控制辊子的移动来实现的。因此，它假定辊子的移动准确地确定纸张的移动。但是，实际上，无法避免纸张与辊子之间的滑动，使得无法确保辊子的移动始终表示纸张的移动。而且，送纸的精细控制所需的辊子移动的精细控制需要对驱动辊子的电动机进行很精确的控制。这种精确控制的成本昂贵，阻碍了大量应用。例如，对于比如下一代彩色打印机中的高分辨率打印，需要控制纸张的移动，因此需要以约10μm的精度来测量。即使非常精确的机械送纸也无法实现这种精细控制。
通过由一束光辐射测量片材移动、即非接触测量，可以使送纸控制更精确，并且可能显著减小对辊子电动机控制的要求。迄今为止已知的用于光学测量的装置都是为小规模应用而设计的，并且相当昂贵。
本发明的目的是提供一种在开始段落中说明的方法，该方法可以用简单装置来实现，而且表现出非常高的精确度和可靠性。本方法的特征在于，选择沿测量光束反射回来、并且重新进入发射测量光束的激光器腔的测量光束辐射，以及测量由重返辐射与激光器腔中的光波的干涉而引起的、表示移动的、激光器腔的工作上的变化。
这种新方法利用二级管激光器中所谓的自动混合效应。这是这样一种现象：二极管激光器所发出的、并且重返二极管激光器的共振腔的辐射导致激光器增益的变化，从而导致激光器发出的辐射的变化。要测量的片材和片材传感器彼此相对地设置，使得移动的方向具有激光束方向上的分量。当片材相对于片材传感器移动时，由于多普勒效应，被片材反射和散射的辐射获得与照射该片材的辐射的频率不同的频率。部分散射光通过将照射光束聚焦到物体上的同一个透镜聚焦到二极管激光器上。由于一些散射的辐射通过激光器反射镜进入激光器腔，所以在激光器中发生光的干涉。这引起激光器和所发出的辐射的性质的根本变化。由于自耦效应而改变的参数有功率、激光器辐射的频率和线宽以及激光器阈值增益。激光器腔中干涉的结果是这些参数的值随这两个辐射频率之差波动。该频率差与片材的速度成比例。因此，可以通过测量所述参数之一的值，确定片材速度并通过对时间积分确定片材的位移。本方法可利用仅仅若干简单的部件即可实现，而不需要对这些部件的精确校准。
自动混合效应在测量物体或一般固体和流体的速度上的应用本来是已知的。例如，参考文章：1988年1月15日的《Applied Optics》第27卷第2期第379-385页的“二极管激光器中基于自动混合效应的小激光器多普勒速度计”，1992年6月20日的《Applied Optics》第31卷第8期第3401-3408页的“光纤耦合的半导体激光器中基于自动混合效应的激光器多普勒速度计”。但是，到目前为止，尚未提出自动混合效应在以与激光束成锐角的方向测量片材移动上的应用。这种新应用是基于以下认识：可以将利用自耦效应的片材传感器制造得很小且很便宜，使得可以容易地安装而且在现有设备和装置中不需太多附加成本。
为了检测移动的方向，即检测片材是沿着测量轴向前还是向后移动，本方法的特征可在于，通过确定表示激光器腔的工作变化的信号形状来检测沿着所述至少一个测量轴的移动方向。
这个信号是不对称信号，而且向前移动的不对称性与向后移动的不对称性不同。
在难以确定自动混合信号的不对称性的情况下，最好采用另一种方法。此方法的特征在于，通过向激光器腔提供周期性变化的电流并将第一和第二测量信号相互比较，确定沿着所述至少一个测量轴的移动方向，其中第一和第二测量信号是分别在交替的上半周期和下半周期产生的。
随着温度升高、因而通过二极管激光器的电流也增加，二极管激光器发出的辐射波长增大，因而该辐射的频率减小。通过二极管激光器的周期性变化的电流配合从片材重返激光器腔的辐射每半个周期产生若干辐射脉冲，从而在测量信号中产生相应数量的脉冲。如果片材和移动传感器没有相对移动，则信号脉冲的数量在每个半周期中是相同的。如果装置与物体彼此相对移动，则一个半周期中的脉冲数量会大于或小于下一个半周期中的脉冲数量，这取决于移动方向。通过将一个半周期期间测得的信号与下一个半周期期间测得的信号比较，不但可以确定移动速度，而且可以确定移动方向。
这种方法的特征还可以在于第一和第二测量信号彼此相减。
可以用多种方式确定激光器腔的工作上的变化。
本方法的第一实施例的特征在于，测量二极管激光器腔的阻抗。
激光器腔的阻抗是由于干涉效应而改变的参数之一，是片材和片材传感器的相对移动的函数。通过测量二极管激光器两端的电压并将测得的电压值除以通过该二极管激光器发出的电流的已知值，可以确定该阻抗。
本方法的最佳实施例的特征在于，测量激光器辐射的强度。
测量激光器辐射的强度是确定激光器腔中变化的最简单方法，因为这可以用简单的光电二极管来完成。
为了提高本方法的精确度和可靠性，本方法的特征可在于检测相对于片材的测量光束的聚焦状态的进一步的步骤。
本改进方法的特征还可以在于，所述聚焦状态是通过确定二极管激光器腔中变化的幅度来检测的。
或者，该改进方法的特征可以在于，聚焦状态是这样检测的：把随聚焦状态而定的形状赋予由片材所反射的测量光束辐射构成的聚焦检测，并且通过组合设在聚焦检测光束的光路中的复合辐射敏感检测器的检测器元件的输出信号来确定此形状。
根据本发明的另一个方面，利用聚焦检测的方法可以简单的方式改为测量片材厚度的方法。后一个方法的特征在于，确定相对于片材传送装置的表面的测量光束的第一最佳聚焦状态和相对于片材的第二最佳聚焦状态，以及根据所述第一和第二最佳聚焦状态之间的差异确定片材的厚度。
本发明还涉及用于对片材执行测量、包括片材移动的测量的片材传感器，该传感器包括至少一个具有用于生成测量光束的激光器腔的激光器、用于将测量光束会聚成片材平面中的测量光点的光学装置以及用于将片材反射的测量光束辐射转换为电信号的转换装置。这种片材传感器的特征在于，所述转换装置由激光器腔与用于测量激光器腔的工作变化的测量装置的组合构成，所述变化是由重返激光器腔的反射测量光束辐射与该腔中的光波的干涉导致的。
该片材传感器可以被称为自动混合片材传感器。
片材传感器的第一实施例的特征在于，所述测量装置是用于测量激光器腔的阻抗变化的装置。
片材传感器的最佳实施例的特征在于，所述测量装置是用于测量激光器发出的测量辐射的辐射检测器。
辐射检测器可以这样的方式设置，以便接收所述测量光束的部分辐射。
但是，片材传感器的本实施例最好是特征在于，辐射检测器被设置在激光器腔的与发出测量光束的一侧相对的一侧。
一般，二极管激光器在其后端设有监控二极管。这种监控二极管通常用于稳定在二极管激光器前端发出的激光束的强度。根据本发明，监控二极管用于检测激光器腔中的变化，所述变化是由重返激光器腔的测量光束的辐射产生的。
关于光学设计，用于确定片材沿测量轴移动的量和方向的片材传感器的最简单实施例的特征在于，它包括一个二极管激光器和一个用于测量二极管激光器腔中的变化的测量装置，以及所述测量装置包括用于确定所述移动量和方向的电子装置。
所述电子装置被设计成可以上述方式确定移动方向。
用于确定片材沿测量轴移动的量和方向、具有简化的电子装置的片材传感器的特征在于，它包括两个传感器分支，各分支具有分支轴，并且包括二极管激光器和用于测量二极管激光器腔中变化的测量装置，所述分支轴被设在穿过测量轴的第一平面中，并且在位于第一平面片材内且相对于片材移动平面的法线相反的角度上。
由于片材移动导致两个激光器腔中的相反作用，可以通过将这两个分支的检测器信号彼此相减来确定移动量，同时可以通过比较这些信号的不对称性来确定移动方向。
允许检测片材的倾斜移动的片材传感器的一个实施例的特征在于，它包括两个传感器分支，各分支具有分支轴，并且包括二极管激光器和用于测量二极管激光器腔中变化的测量装置，所述分支轴在与所需的片材移动方向垂直的方向上被移位。
利用这两个传感器分支，可以检测片材右手边和左手边的移动上的差异。如果出现这种差异，则可以通过片材传感器的本实施例提供的信号来校正片材移动。
适合于检测测量光束相对于要测量的片材的状态的片材传感器的一个实施例的特征在于，它包括用于确定激光器腔中变化的幅度的电子装置，所述幅度表示聚焦状态。
在片材传感器的这个实施例中，不需要附加的光学装置来测量测量光束的聚焦状态。
用于检测测量光束相对于要测量的片材的聚焦状态的片材传感器的另一个实施例的特征在于，它包括分立的多单元检测器和光学装置，用于传达入射到这个检测器上的、由测量光束辐射组成的聚焦检测光束的形状的与聚焦有关的变化。
在片材传感器的这个实施例中，可以利用简单的光学装置而不用复杂的电子装置来测量聚焦状态。
片材传感器的后两个实施例的特征可以还在于，它包括：致动器，用于沿测量光束的轴设置安排在此光束的光路中的聚焦透镜的位置；以及聚焦控制器，用于根据检测的聚焦状态控制所述致动器。
利用这种测量，可以使测量光束相对于片材的聚焦保持恒定，从而改善测量。
该片材传感器可以被这样修改，使得它可以在打印处理过程中监视线状打印墨点。这种片材传感器的特征在于：它包括三个传感器分支，各分支包括二极管激光器和用于测量所述二极管激光器腔中变化的测量装置，所述传感器分支沿与打印线平行的线以串联方式排列。
该片材传感器可由分开的独立组件构成，使得现有设备中的空闲空间可以用来容纳该传感器。从制造的角度来看，该传感器最好具有如下特征：它包括具有透明窗口且包括至少一个二极管激光器和相关的光电二极管以及设在二极管激光器与窗口之间的透镜的模块，所述二极管激光器相对于所述透镜偏心地放置。
这种模块可以制作得紧凑，使得它可以容易地内置。透镜可以是旋转对称的透镜，也可以是其他形状。由于激光器相对于透镜片的偏心位置，确保了测量光束以锐角入射到模块的窗口上，使得该光束具有沿测量轴的分量。对于以下说明，引入了术语“光轴”，它可以理解为表示透镜或者模块的对称轴，模块的轴与模块的窗口垂直。
一种适合于例如测量片材的倾斜移动或测量片材移动和监视打印质量的片材传感器，其特征在于包括两个二极管激光器和至少一个光电二极管。
正如稍后要说明的，可以为利用两个或两个以上测量光束的这种装置或其他装置设置用于各个测量光束的独立检测器。但是，若采用分时方式，则还可以将同一检测器用于所有测量光束。
在该模块中，可以采用VCSEL(垂直腔表面发射激光器)型的二极管激光器。这种激光器沿垂直方向发出辐射，这使其适合于本模块。但是，目前这种激光器很昂贵，不太适合于大众消费产品。
为此，最好选择这样的模块的实施例，其特征在于，各个二极管激光器是水平发射激光器，而且对于每个二极管激光器，所述装置包括将光束从相关二极管激光器反射到窗口的反射构件。
水平发射二极管激光器是最常用的激光器，而且比VCSEL便宜得多。为该装置设置反射构件只会增加该装置的很少成本。
可以相对容易地制造且成本低廉的模块的实施例，其特征在于：它包括安装至少一个二极管激光器和相关检测器的基板、以及固定在所述基板上的包括窗口而且容纳透镜的外罩构件。
本实施例仅由三个部分构成，可以容易地组装而没有严格的对准要求。
该模块的更易于制造的实施例的特征在于，所述透镜被结合在具有朝所述基板弯曲的内表面的所述外罩构件中。
本实施例仅由两个部分构成。
这些实施例最好还具有如下特征：所述基板、所述外罩构件和所述透镜是由塑胶材料制成的。
由这种材料制成的组件会便宜些而且重量轻，因此适合于消费品。但透镜的材料应该是透明的而且具有某种光学质量。
该模块的另一个实施例、即无透镜的模块，其特征在于，各二极管激光器耦合到分开的光导的入口端，光导的出口端位于所述传感器的窗口处。
在本实施例中，照射光束的辐射与其周围环境很好地隔离，使得消除或大大减少了沿不同轴的移动之间的串扰。
本实施例最好特征在于所述光导是光纤。
光纤可弯曲，具有小的横截面，而且单位长度上衰减很小，从而使装置的窗口可以定位在离二极管激光器和检测器较远处。
本发明还涉及用于处理材料片、而且包括片材传送装置和用于控制片材传送的片材传送测量装置的设备。这种设备的特征在于，所述片材传送测量装置包括如上所述的片材传感器。
通过在设备中引入所述片材传感器，提高了该设备的性能，并且使该设备不同于常规设备。正如下面所说明的，术语“处理”应该被广义地解释。这些设备的实施例在权利要求31-34中描述。
参考以下描述的实施例，通过非限定性的实例来说明和理解本发明的这些和其他方面。图中：
图1说明自动混合片材传感器的第一实施例；
图2说明这种传感器的测量方法的原理；
图3说明作为片材移动的函数的激光器腔的光频率和增益变化；
图4说明测量该变化的方法；
图5说明作为具有光反馈的激光器的温度的函数的激光器波长的变化。
图6说明利用激光器的周期性变化的驱动电流的作用；
图7说明检测移动方向的方法；
图8说明采用此方法的片材传感器的一个实施例；
图9说明具有两个传感器分支的片材传感器；
图10说明检测片材的倾斜传送的片材传感器；
图11说明具有自校准的片材传感器；
图12说明具有聚焦控制的片材传感器；
图13说明用于监控墨点的片材传感器；
图14a和14b说明片材传感器模块的第一实施例；
图15a和15b说明该模块的第二实施例；
图16说明该模块的第三实施例；以及
图17a和17b说明该模块的第四实施例。
图1说明自动混合片材传感器1的第一和最简单的实施例。本传感器包括二极管激光器，它可以构成激光器/二极管单元2、即包括二极管激光器和光电二极管形式的检测器的单元的一部分。除这种单元之外，也可以采用独立的二极管激光器和独立的光电二极管。所述传感器还包括透镜6，它将二极管激光器发出的辐射会聚成测量光束8，照在需要控制其移动的片材12、例如纸张上。此片材是通过辊子14来传送的。激光器/二极管单元和透镜可以包含在一个光学模块中，其外壳为测量光束设有窗口。然后，使片材移动通过该窗口。
如果测量光束8的光路、例如在所述窗口的位置处有纸张存在，则该纸张会反射和散射光束8。光束8的一部分辐射沿其本身散射，而这部分辐射通过二极管激光器的发光表面上的透镜6被会聚并重返此激光器的共振腔中。如下所述，返回腔内的辐射导致该腔内的变化，尤其导致二极管激光器发出的激光辐射的强度的变化。此变化可由将辐射变化转换成电信号的光电二极管和用于处理这个信号的电路9来检测。电路9构成纸张传送控制器10的一部分，所述控制器10控制辊子14的转动，从而控制纸张12的移动。
图2说明根据本发明的片材传感器的原理和测量方法。在该图中，二极管激光器2被示意地由其共振腔20及其前面和后面、或者激光器反射镜21和22表示。腔长度为L。片材12与前面21之间的空间构成外部腔，长度为L0。通过前面发出的激光光束、即照射光束由参考标号25表示，在前面的方向上的片材反射的辐射由参考标号26表示。激光器腔中产生的部分辐射透射后面，并被光电二极管4捕获。
如果片材12在照射光束25的方向上移动，反射的辐射26就会发生多普勒频移。这意味着，该辐射频率改变或发生频移。此频移与片材移动的速度有关，在几kHz至MHz左右。重返激光器腔的经过频移的辐射与光波、即该激光器腔20内产生的辐射发生干涉。这意味着该腔中发生自动混合效应。根据光波与重返腔中的辐射之间的相移量，此干涉将会是相长干涉或是负干涉、即激光辐射的强度会周期性地增大或减小。以此方式产生的激光辐射调制的频率恰好等于腔中光波的频率与重返腔中的经过多普勒频移的辐射的频率之差。该频差有几kHz至MHz左右，因此易于检测。自动混合效应和多普勒频移的组合导致激光器腔的特性的变化，即具体来讲，其增益或光放大改变了。
图3a说明在片材的移动具有在朝着二极管激光器的激光光束的主射线方向上的分量的情况下，激光光束强度LI的变化与时间t的函数关系。LI和t都采用任意的单位。由于激光强度的变化与由频率变化v确定的激光器增益的变化g成比例，而且由于时间轴可以在表示片材与二极管激光器之间距离L0的轴上按比例缩放，所以图3a的曲线31类似于表示激光器增益变化与距离L0的函数关系的曲线。增益变化Δg与物体速度v的函数关系由以下公式给出：
Δg = - K L · cos · { 4 π · υ · v · t c + 4 π · L 0 · t c }
在此公式中：
K是与外腔的耦合系数；它指示耦合到激光器腔外的辐射量；
υ是激光辐射的频率；
v是片材沿照射光束的方向的速度；
t是移动时间，以及
c是光速。
该公式可以根据有关上述两篇文章中公开的自动混合效应的原理推导出。片材在其自身平面内移动，如图2的箭头16所示。因为多普勒频移发生仅针对沿光束方向的片材移动，所以此移动16应该是这样的，它具有此方向上的分量16’。从而，可以测量XZ面、即图2的图纸平面上的移动，该移动可以称为X移动。图2说明片材相对于系统的其他部分有歪斜部分。实际上，如图2所示，测量光束通常是歪斜光束，而片材的移动将在XY面中发生。Y方向与图2的图纸平面垂直。如果需要，可以通过第二个二极管激光器发出的第二测量光束测量该方向上的移动，其散射光被与第二个二极管激光器相关的第二光电二极管捕获。
该测量方法只需要较小的多普勒频移，如就波长而言，1，5.10-16m左右的偏移，对于680nm的激光波长，对应于100kHz左右的多普勒频移。
通过监控二极管在后激光器镜面处测量辐射强度，从而测量物体移动所导致的激光器腔增益的变化，这是最简单因而最具吸引力的方法。按照常规，该二极管用来使激光器辐射强度保持恒定，但是现在还用它来测量物体的移动。
另一种测量增益变化、从而测量片材移动的方法是利用以下事实：激光辐射的强度与激光器结中的导带中的电子数目成比例。此数目又与所述结的电阻成反比。通过测量此电阻，可以确定物体的移动。此测量方法的实施例如图4所示。此图中，二极管激光器的活动层由参考标号35表示，为此激光器供电的电流源由参考标号36表示。二极管激光器两端的电压通过电容器38提供给电子电路40。此电压由通过激光器的电流归一化，它与激光器腔的电阻或阻抗成比例。与该二极管激光器串联的电感37为穿过二极管激光器的信号构成高阻。
除片材移动速度外，还可以通过将所测得的速度对时间积分来确定移动量、即片材位置。对于这种积分，需要有关移动方向的信息，即需要确定片材是沿测量轴向前还是向后移动。图1的传感器实施例所获得的信号31的一段时间间隔内的周期数提供了有关移动速度的信息，但是没有提供有关移动方向的信息。然而，当采用此实施例时，有关方向的信息可以由纸张传送控制器10推算出。在此控制驱动辊子14的送纸电动机的控制器中，可获得方向信息。
根据本发明的又一个方面，移动方向可以通过确定自动混合效应所产生的信号形状来检测。如图3a的曲线31所示，此信号是非对称信号。曲线31显示纸张移动具有朝着激光器的分量的情况。曲线31的上升斜坡33’比下降斜坡33”陡峭。如上面提到的1992年6月20日的《Applied Optics》第31卷第8期第3401-3408页的文章所述，对于离激光器而去的物体移动，非对称性是相反的。图3b中的曲线32说明了这一点，它表明纸张移动具有离二极管激光器而去的分量的情况。曲线32的下降斜坡34”比上升斜率34’陡峭。可以通过确定自动混合信号的非对称性的类型，例如通过将其与参考相比来确定片材的移动方向。
图5说明采用此方向确定方法的片材传感器的实施例50。该实施例不同于电子电路9中的图1的实施例。
在某些情况中，例如物体的反射系数更小些或物体与二极管激光器之间的距离更大些，确定自动混合信号的形状或非对称性可能会变得困难。确定移动方向的最佳方法利用如下原理：激光辐射的波长λ与二极管激光器的温度相关，因而与通过二极管激光器的电流相关。例如，如果二极管激光器的温度升高，激光器腔的长度会增加，而放大后的辐射的波长也增加。图5的曲线45说明所发出辐射的波长λ与温度(Td)的相互关系。在此图中，水平轴Td和垂直轴λ都采用任意单位。
如图6所示，如果曲线50所表示的周期驱动电流Id被提供给二极管激光器，二极管激光器的温度Td会周期性地上升和下降，如曲线52所示。这在激光器腔中产生驻波，该光波的频率周期性变化，从而相对于片材所反射的并且重返腔中、具有一定时延的辐射有连续变化的相移。在驱动电流的每个半周期内，有二极管激光器增益或较高或较低的几个连续时间段，视腔中光波与重返腔中的反射辐射的相位关系而定。这导致发出的辐射具有与时间相关的强度变化(I)，如图6的曲线54所示。该曲线表示静止或未移动的片材的情况。在上半周期p(a)中的脉冲数目等于下半周期p(b)中的脉冲数目。
片材的移动导致重返激光器腔的辐射的多普勒频移，即该频率根据移动方向而增大或减小。沿一个方向、向前方向的物体移动使重返辐射的波长减小，而沿相反方向的移动使该辐射的波长增大。激光器腔中光波的这种周期性频率调制的效果在于：如果多普勒频移的符号与激光器腔中频率调制的符号相同，则重返腔中的多普勒频移的辐射的效果不同于所述频率调制与多普勒频移具有不同符号的情况中该辐射具有的效果。如果两个频移的符号相同，则光波与重返辐射之间的相差以较慢的速率变化，激光辐射的最终调制的频率会较低。如果两个频移的符号相反，则光波与辐射之间的相差以较快的速率变化，激光辐射的最终调制的频率会较高。在驱动激光器电流的上半周期P(a)，所产生的激光辐射的波长增加。在向后移动物体的情况中，重返辐射的波长也增加，使得腔中光波与重返该腔中的辐射的频率之差较小。因此，重返辐射的波长与所产生的辐射的波长适配的时间段的数目比没有对发出激光辐射进行电调制的情况要少。这意味着，如果片材向后移动，则上半周期的脉冲数目小于没有运用调制的情况下的数目。在下半周期p(b)，激光器温度和所产生的辐射的波长减小，重返辐射的波长与所产生的辐射的波长适配的时间段的数目增加。因此，对于向后移动的片材，上半周期的脉冲数目少于下半周期的脉冲数目。这表示在图7的曲线58中，该曲线表明纸张向后移动的情况下所发出的激光辐射的强度Ib。将该曲线与图6的曲线54比较，可以看到上半周期的脉冲数目减少而下半周期的脉冲数目增加。
从上述的原理分析可知，如果片材移动具有向前方向上的分量，其中片材散射并重返激光器腔的辐射的波长会由于多普勒效应而降低，则上半周期p(a)中的脉冲数目大于下半周期p(b)的脉冲数目。通过将图7的曲线56与曲线58比较可以验证这一点，其中曲线56表示片材移动具有向前方向上的分量的情况下、发出辐射的强度If，而曲线58表示片材移动具有向后方向上的分量的情况下的强度Ib。在电子处理电路中，从上半周期p(a)期间统计的脉冲数目减去下半周期p(b)期间统计的光电二极管信号脉冲的数目。如果所得信号为零，则片材是静止的。如果所得信号是正值，则片材向前移动；如果该信号为负值，则片材向后移动。所得的脉冲数目分别与向前和向后方向的移动的速度成比例。
在某些情况下，例如，如果激光器与片材之间的光路长度相对较小且电调制的频率和振幅相对较小，而要检测的移动相对较快，则可能导致多普勒效应所产生的脉冲数目高于电调制所产生的脉冲数目。在这种情况中，移动方向仍可以通过将上半周期的脉冲数目与下半周期的脉冲数目比较来检测。但是，该速度则不会与这两个数目的差成比例。为了确定这种情况中的速度，应该对所述两个数目求平均值并从结果中减去一个常数值。以此方式获得的数值就是该速度的测量值。本领域的技术人员可以容易地设计用于实现这种计算的电子电路。
除了参考图5和图6所述的实施例中的三角形驱动电流Id，还可以采用其他形状、比如矩形的驱动电流。
上述测量速度和片材移动方向的方法还可以用于通过测量二极管激光器腔的电阻变化来确定增益变化的情况。
图8说明片材传感器的实施例60，其中采用了如上所述的、通过检测检测器信号中非对称性的类型、或者通过比较两个相继半周期中的脉冲数目来确定方向的方法。本实施例与图1的实施例不同之处在于，激光器驱动器和片材位置检测电路62已代替了电子信号处理电路9。电路62将驱动脉冲提供给二极管激光器，如箭头64所示，并且将箭头65所示的来自检测器的信号处理成片材位置信息。后一种信号是利用以上述两种方式之一从检测器信号推导出的有关移动方向的信息、把检测器信号对时间积分而得到的。
为片材传感器设置附加硬件可利用更简单的电子装置和软件来实现片材移动方向的检测。图9表示这种片材传感器的实施例70。除包括激光器/二极管单元2和第一透镜6、用于形成第一测量光束8并将其会聚到片材12的平面中的第一传感器分支71外，此传感器还包括第二传感器分支，该分支包括激光器/二极管单元72和第二透镜76，用于形成第二测量光束并将其会聚在片材12的平面中。测量光束8和78的主光线在相对的、例如与片材平面的法线77成相等角度-α和+α的方向上。例如α＝45°。显然，如果对于一个传感器分支，沿测量光束轴的片材移动分量为正向的，则对于另一个传感器分支来说，该移动分量是反向的。这意味着重返一个分支的激光器腔的辐射的频率增大，而重返第二个分支的激光器腔的辐射的频率减小。来自这两个分支的检测器的信号具有相反的不对称性，类似于图3a和3b中所示的情况。这些信号被提供给电子电路74，该电路向这些激光器传递驱动信号并处理检测器信号。通过比较检测器信号的不对称性，可以确定沿测量轴的移动方向、也称为移动的正负号。至于这两个传感器分支，片材移动具有相反的作用，移动量可以通过将这两个分支的检测器信号相减来确定。由此得到的量信号是利用一个传感器分支时获得的信号的两倍。
在打印机、复印机以及其他设备中，可能出现片材在辊子上不对称滑动的情况，使得片材以歪斜的方式传送而通过设备。可以将片材传感器设计成这样，使之可以检测这种滑动并校正它。图10表示这种传感器的实施例80。该传感器包括两个传感器分支82和84，分别具有各自的电子电路82和84。这些传感器分支的轴可以相对于片材的法线成相同的角度，并且这些轴指向纸张的不同侧。电子电路82和84各向相关的二极管激光器提供驱动信号，并且将各个分支的检测器信号处理成表示各分支下片材面的移动量和移动方向的信号。电路82和84的信号被提供给纸张或片材传送控制电路，其中把这些信号相互比较。如果信号是相同的，则片材的左边和右边部分(图10中为上方和下方部分)以相同速度在相同方向上移动。如果这些信号不相同，则左边部分的移动与右边部分的移动有差异。为了校正后一种不期望的移动情况，辊子14被分成两个子辊14’和14”，对于各子辊，设有包含电动机的分立的致动器88和89。这些致动器由信号控制，包括来自纸张传送控制电路87的校正信号90和91。
根据在实际情况中重要的另一个方面，可以采用图10的两个传感器分支获得的有关纸张倾斜移动的信息，通过打印头来校正。然后把来自分支82、83和84、85的信号提供给打印头的电子电路，该电路确定墨点何时在移动纸张的哪个位置喷射并投射在纸张上。通过使打印头喷射墨点的时刻与纸张移动的倾斜度相配来打印直线，使得在纸张倾斜移动时该直线也与纸张的边缘垂直。
本发明的片材传感器中要采用的二极管激光器可能以不同波长发射，即使它们源于同一批制造品。此外，二极管激光器的波长可能会因老化和温差变化而偏移。为了获得精确的测量结果，最好校准传感器。根据本发明的另一个方面，这种校准是以简单的方式自动完成的，通过以下方式：如图11所示，为其中使用传感器的该装置的片材辊设置校准标记100，利用片材传感器扫描此标记。校准标记包括相互等距、而且表现出的反射率不同于其周边辊子表面上的部分的许多条102。为了执行校准测量，辊子在无片材的情况下以标称速度、即在要求的速度下传送片材时所需的速度转动，并且接通传感器。通过光束的条102现在就会调制辊子表面反射的辐射光束的振幅。此调制的周期与对于该旋转速度和所用校准标记的条之间的距离应该测得的参考周期进行比较。如果所测得的周期与参考周期不同，则可以调整二极管激光器，例如通过调整其驱动电流以使这两个周期相等。
为了校准测量结果，片材传感器应该设有用于测量反射差的装置。该装置可以由分立的光电二极管104构成，它接收方向不同于射向二极管激光器的方向上反射的测量光束辐射。该装置还可以由电子装置构成，该电子装置用于测量来自激光器/二极管单元的信号中波动幅度的差，从而测量扫描校准标记过程中产生的自动混合信号。这些波动类似于图3a和图3b中的波动，但是当条102通过测量光束8时，它们的振幅会改变。
校准还可以利用激光器腔的参数来完成。二极管激光器的温度和随之而来的波长、特性可以通过测量其电流对电压特征曲线来确定。然后，也就知道了在给定的标准距离下表面反射的辐射重返激光器腔的情况下波长是如何变化的。从而，可以通过用该传感器来测量标准距离来确定片材传感器的偏差。例如，调整通过激光器腔的电流可以消除这种偏差。但是，最好是利用辊子上的校准标记进行校准过程，因为它更加精确和可靠。校准过程可以每隔一定时间间隔执行一次。由于此过程不耗费时间，例如它可以在每次将要传送片材之前或传送片材之后执行，从而可实现极精确的送纸控制。
片材传感器可以设有聚焦控制装置，以便使测量光束在片材上的聚焦保持固定。要测量实际聚焦状态是否等于所需聚焦，可以采用本来众所周知的聚焦检测方法。这种方法可以用在诸如读写光记录载体、如小型光盘(CD)及其衍生产品的光头上。这种光头是小型的且成本低廉，也可以将其中所用的聚焦技术与本片材传感器的优点配合使用。
可以用于此传感器中的聚焦检测方法之一是所谓的象散法。根据该方法，例如利用设在二极管激光器和透镜6之间的分束器，将片材反射并通过透镜6的测量光束的一部分拆分并导入分开的检测器。例如，利用圆筒透镜，使拆分的光束形成散光，这意味着该光束具有两个相互垂直的焦线，而不是一个聚焦点。该分开的检测器设置在这些焦线之间的中点，该检测器是所谓的象限检测器，即它包括设在不同象限中的四个检测器元件。如果测量光束正确聚焦在片材上，在检测器上形成的辐射光点是圆形，而四个检测元件都接收到相同的辐射量。如果产生聚焦误差，所述光点就会成椭圆形，该椭圆的长轴位于两个相互垂直的方向其中之一上，视聚焦误差的符号而定。通过适当地组合四个检测器元件的信号，可以确定在检测器形成的光点的形状，从而确定聚焦误差的大小和符号。有关象散聚焦误差检测法的具体情况可以在a/o US-A 4023033中查找，其中描述了此方法在用于读取光记录载体的装置中的应用。
另一种聚焦误差检测方法是众所周知的(双)傅科法。根据该方法，例如利用设在二极管激光器和透镜6之间的分束器，将片材反射并通过透镜6的测量光束的一部分拆分并引入分开的检测器。利用例如棱镜或光楔，将拆分光束分成两个子光束，它们在分开的检测器的平面上形成两个光点。该检测器包括两对串联设置的检测元件，使得在测量光束在片材上正确聚焦的情况下，光点相对于相应的检测器对是对称分布的。如果聚焦不正确，光点就会在相应的检测器对上偏移。通过适当组合检测器元件的输出信号，获得聚焦误差信号。有关傅科聚焦误差检测法的细节可以在a/o US-A 4233502中找到，其中描述了此方法在用于读取光记录载体的装置中的应用。
聚焦误差信号还可以根据自动混合信号的波动幅度推导。如果测量光束最佳地聚焦于片材上，波动表现出最大幅度。如果发生与最佳聚焦的偏离，波动会显示较小幅度。通过将波动的实际幅度与表示最佳聚焦的参考相比，就可以确定聚焦误差。
图12表示设有聚焦误差检测功能的片材传感器的实施例，它根据上述两种方法之一，或者根据另一种例如光记录领域中已知的聚焦误差检测方法。在该图中，方块112包括用于产生聚焦误差信号的组件，因而在共点法的情况中，包括象散元件和四象限检测器，在傅科法的情况中包括棱镜和串联设置的四个检测器元件。从此方块产生的聚焦误差信息可以被提供给可用于校正聚焦的聚焦控制器114。例如，可用来按箭头119所示向上和向下移动透镜6的通过线圈116的电流，可以例如光记录领域中众所周知的方式来控制。具有聚焦控制功能的片材传感器使片材移动测量得到改进。
具有聚焦误差检测的片材传感器的另一种主要优点是可以确定纸张或片材厚度。为此，在纸张到达辊子12之前，接通传感器，利用聚焦伺服回路112、114和116设置测量光束的第一最佳聚焦、即相对于辊子表面的最佳。一旦纸张放置在辊子上并到达测量光束，自动混合信号的振幅就会改变，因为辊子和纸张的反射和/或散射有所不同。然后，利用聚焦伺服回路112、114和116设置测量光束的第二最佳聚焦、即相对于纸张的最佳。第一和第二最佳聚焦之间的差异即代表纸张的厚度。这种差异可以得到沿测量光束轴的透镜6的不同位置的具体形状。
执行打印处理并且能够测量打印媒体厚度的装置可以对打印媒体(如纸张)的厚度进行打印处理的自动调整，从而使打印处理自动优化。本发明的片材传感器还可以用于只测量片材厚度，同时另一种类似的传感器或其他装置可以用于测量片材移动。
根据本发明的片材传感器还可以用在测量打印头相对于打印媒体(如纸张)的移动的打印装置中，这种移动的方向与纸张输送的方向垂直。图13中示意地表示这种应用。在该图中，14是要打印的一张纸，它沿着箭头122的方向移动。打印头由标号120表示，打印过程中它沿着箭头124的方向移动。如上所述且包括激光器/二极管单元2、透镜6和测量光束8的片材传感器126固定在打印头上或者集成于其中。利用该传感器，可以按照前面关于纸张沿方向122移动所描述的方式，确定方向124上打印头120相对于纸张14的移动。这使打印头可以更精确地定位。如果采用两个这种片材传感器设在打印头的相对两端，就可以判断打印头实际上是在箭头124的方向上还是在与该箭头成一定角度的方向上移动。这种测量方法类似于对图10中讨论的片材的斜向移动的测量。
传感器126还可以用于控制打印处理，因为它可以检测打印的墨迹或墨点、如墨点140。此墨点的反射率不同于纸张的反射率，墨点边缘会产生衍射。通过测量打印头在箭头124的方向上移动期间反射辐射的振幅，可以确定墨点的存在以及确定其尺寸。从而可以在例如打印直线过程中，确定在已打印的线中、墨点是否打印在正确的位置且具有正确尺寸。此过程可以对具有黑色墨盒和/或彩色墨盒的打印头执行。图13表示具有绿色、红色和蓝色储存盒130、132和134的彩色墨盒，它们分别打印了绿色墨点136、红色墨点139和蓝色墨点140。在彩色墨盒的情况中，可以采用类似于传感器120的三个片材传感器，它们分别设计为对绿色、红色和蓝色辐射敏感。利用这种三重传感器，还可以确定打印的墨点是否具有所需的颜色。
根据本发明的墨点测量传感器的一个重要的实用方面是，可以自动和加速地完成每次安装新墨盒时应该执行的麻烦且耗时的校准过程。
在前面各图的实施例中，片材传感器的组件都是分立元件。这样就允许利用现有装置内的空闲位置来置入片材传感器。但是，也可以将传感器元件包含在一个模块中并将该模块置入装置中。二极管激光器和测量光束的数目以及它们在这种模块内的相互取向取决于所需执行的测量功能。在该模块中，可以采用单个透镜来获得所有的测量光束。这些光束通过模块壳中的公用窗口射出模块。
从光学的角度来看，光学模块的尺寸可以很小。输入装置的尺寸主要由必须装配在装置中的电子元件的数量和易于批量制造的方面决定。在实际实施例中，该窗口的尺寸为数平方毫米。由于该装置所采用的测量原理，其组件无需定位得很精确，这对于批量生产而言是极大的优点。
图14a表示传感器模块的第一实施例的图示截面。此模块包括在其下端的作为二极管激光器的载体的基板142、VCSEL型激光器(在本实施例中)以及检测器、即光电二极管。在图14a中，只示出一个二极管激光器144及其相关的光电二极管146，但是如该模块的俯视图图14b中所示，可以在基板上设置第二个二极管激光器148及其相关的光电二极管150。二极管激光器144和148分别发射测量光束152和154。在其上端，模块设有透明窗口156，移动片材、如纸张158经过该窗口。透镜160、如平凸透镜设在二极管激光器与该窗口之间。此透镜将测量光束152和154聚焦在窗口156的上面或其附近。由于二极管激光器相对于这些透镜以偏心方式设置，所以通过该窗口的测量光束是倾斜光束，它具有片材158的移动方向上的分量。处理光电二极管146和150的信号的电路162和164仅供图示说明，可能或多或少地是常规的。
透镜160可以由玻璃或透明塑料、如聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成。这种透镜可以固定在衬底上，该衬底借助于(例如环氧树脂的)透明胶层166承载二极管激光器、光电二极管和处理电路。
假定二极管激光器144和148在垂直方向上辐射，这样所述二极管激光器可以是VCSEL型的。可以容易地利用金属线固定技术将这种二极管激光器定位在基板上。
目前，最好采用较为常规的具有水平腔的侧发射二极管激光器，因为其成本相当低廉。这种二极管激光器可以这样的方式安装，使得它在垂直方向上辐射。例如，可将该激光器安装在小平台上。但是，还可以将侧发射二极管激光器以这样的方式安装，使其沿着水平方向辐射。图15a是传感器模块的第二实施例170的垂直截面，该实施例设置了这样的二极管激光器172和174。图15b是该实施例下半部分的俯视图。该实施例也包括基板或外壳板142，其中有电触针176伸出。该基板具有可以起二极管激光器的降温元件作用的热传导。图15a和15b中未示出的电子电路可以安装在硅或另一种材料的层178上，该层构成电路板。图14a和图14b的实施例也可以包括这种层。对于各个侧发射二极管激光器172和174，都设有反射构件180，它将从二极管激光器水平发射的光束182和184沿垂直方向通过透镜160反射到窗口156。最好，该反射构件具有球面形状，使得它们也具有一些屈光力和将入射发散光束182和184转变为较小发散的、或平行的、或者甚至稍稍会聚的光束186和188。这样，透镜160的屈光力就可以小于图14a和14b的实施例中的透镜。同样在图15a和图15b的实施例中，透镜160可以是玻璃透镜，但是最好是塑料透镜。塑料透镜比玻璃透镜成本低且重量轻，非常适合于本应用，因为不需要对此透镜设置严格的光学要求。外罩190，最好由塑料制成且设有透明窗口156，与外壳板142一起构成该模块的外壳。两个反射构件180可以由一个涂有反射涂层的塑料环构成。所述环可以构成基板142的整体部分。这样，输入装置主要由塑胶材料制成，且仅由三个构成部分组成，这可以容易地组装。这三个部分是：设有反射环的基板142、触针176以及二极管激光器和相关的光电二极管、透镜160和设有窗口156的外罩190。
图16表示该传感器模块的最佳实施例200，其中实现了部件的进一步集成。在此实施例中，图15a的实施例的外罩190和透镜160被替换为单个塑胶元件202，其下面朝基板弯曲。该曲面具有与图15a中的透镜16相同的对照明光束的折射作用。未示出图16的实施例的下半部分的俯视图，因为该部分与图15a和图15b相同。图16中所示的实施例仅由两个构成部分组成，甚至比图15a和15b中所示的
实施例更易于组装。
在图14a、15a和16所示的实施例中，测量光束最好聚焦在远离窗口外表面的平面上，使得这些光束不会在窗口的外表面上的截面最小。这可提供以下优点：该表面上的灰尘颗粒和划痕对这些光束不会有实质影响。由于这些光束始发于基板水平面的不同位置，所以它们在作用平面、即测量光束遇到要测量的片材所在的平面中的不同位置上形成测量光点。由于测量光束及其散射辐射在空间上充分地分离，所以不同测量光束之间的串扰不会在本发明的片材传感器中成为问题。如果有必要，可以用略微不同波长的二极管激光器来减少残余的串扰。对此，几纳米的波长差就已经足够了。
消除串扰的另一种可能性是采用对二极管激光器的控制驱动，使得在任何时刻仅一个激光器被激活。复用驱动电路就可以实现这种控制驱动，该电路轮流激活不同的二极管激光器。这种复用电路可以利用一个检测器或光电二极管来监视两个二极管激光器的测量光束的变化，所述检测器设在各个二极管激光器的作用范围内且以分时方式使用。具有这种驱动电路的实施例的附加优点在于，减少了电路所需的空间和装置的电功耗。
图17a和图17b表示传感器模块的实施例210，其中测量光束通过光纤传导到窗口212。这些图还说明如果需要的话，可以容易地增大测量光束的数目。图17a是垂直截面，而图17b是该实施例的俯视图。光纤224、226和228的输入端分别以众所周知的方式光学耦合到二极管激光器172、174和176。光纤的所有输出端都位于模块的窗口处。光纤可以嵌入固体材料、例如环氧树脂或其他透明或不透明材料的外罩230中。这些光纤中的每一个形成用于该光纤传导的辐射的隔离器，它同时用于来自相关二极管激光器的测量光束和返回该激光器的散射辐射的隔离器。因而，不同测量光束轴之间串扰的可能性很小，接近于零。光纤的其他优点在于，它们很灵活，增加了设计的可能性，它们可以通过任意距离传导辐射，使得二极管激光器和光电二极管可以设置得距离模块的窗口相当远。在图17a和图17b的实施例中，二极管激光器和相关的光电二极管设置成靠近在一起。这些元件可以设在分开的隔室232中，如图17a所示，所述隔室可以采用与外罩相同的材料或其他材料。
除光纤外，也可以采用其他光导，例如透明或不透明材料体的通道。在采用分立元件的模块的实施例中，如图1和图8-13的实施例，也可以采用光纤将测量光束引导至窗口以及将散射辐射引导至光电二极管。
由于上述片材传感器可以低成本制造，所以很适合于在大众消费装置中实现。因为它的尺寸很小且重量很轻，所以该传感器可以容易地集成到现有装置中，从而增加这些装置的功能而基本不增加其成本和重量，而且不更改其原始设计。所述片材传感器可用于如下任何装置，其中片材被传送通过该装置以供处理，而且其中应该精确地监视片材的移动。这种处理包括读取诸如片材上出现的数据图形等信息，将此类信息写入或打印在片材上，精确地预示片材的表面或此表面的精细定义的区域，在片材或薄膜上放置小元件等等。预计的装置是黑白或彩色喷墨或激光打印机、传真机、复印机、平台式扫描仪、元件放置装置、机械或化学处理装置等等。这些装置本身是已知的，因此这里不需要描述。其中实现本发明的这些装置与已知装置的不同之处在于，可以利用所需空间很小的相对简单的装置精确地监视片材移动。从上述内容可以看出，所述片材可以是纸张，但是也可以是其他材料的片材。测量方法和传感器对于这种片材不需要高的反射率。

Claims (33)

1.一种用于控制片材处理设备中片材传送装置的片材传送控制设备，所述片材传送装置包括片材输送装置和驱动该片材输送装置的驱动装置，所述控制设备包括片材传感器，用于测量由所述片材输送装置使一个材料片沿至少一个测量轴的相对移动，所述片材传感器包括：
至少一个激光器，具有激光器腔，用于产生测量激光束；
光学装置，用于将测量激光束会聚成在所述材料片的平面中的测量光点；
测量装置，用于测量所述激光器腔中的工作变化，该变化是由重返所述激光器的激光器腔的反射测量光束辐射与该激光器腔中光波的干涉引起的，并且表示所述材料片的移动；以及
产生电控信号的装置，用于产生表示所述变化的一个电控信号，以控制所述片材传送装置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述测量装置是用于测量所述激光器腔的阻抗变化的装置。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述测量装置是用于测量所述激光器发出的测量辐射的辐射检测器。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于：所述辐射检测器设置在所述激光器腔的与发出所述测量激光束的一侧相对的一侧。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述片材传感器用于确定所述材料片沿测量轴移动的量和方向，所述激光器包括一个二极管激光器，以及所述测量装置包括用于确定所述移动的量和方向的电子装置。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述片材传感器用于确定片材沿测量轴移动的量和方向，所述片材传感器包括两个传感器分支，各分支具有分支轴并且包括二极管激光器形式的激光器和测量装置，所述分支轴设置在通过测量轴的第一平面中并且相对于所述材料片移动平面的法线相反的角度上。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述片材传感器用于检测片材的倾斜移动，并包括两个传感器分支，各分支具有分支轴且包括二极管激光器形式的激光器和测量装置，所述分支轴在与所需的材料片移动方向垂直的方向上移位。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述片材传感器用于检测测量激光束相对于要测量的一个材料片的聚焦状态，所述测量装置包括电子装置，用于确定所述激光器腔中变化的幅度，该幅度表示所述聚焦状态。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述片材传感器用于检测测量激光束相对于所述材料片的聚焦状态，所述测量装置包括一个分立的多单元检测器，所述光学装置用于传达入射到该多单元检测器上的并由所述材料片反射的测量光束辐射组成的聚焦检测光束的形状的随聚焦而定的变化。
10.如权利要求8或9所述的设备，其特征在于：所述片材传感器包括一个致动器，用于沿所述测量激光束的轴设置设在此光束光路中的聚焦透镜的位置；以及还包括一个聚焦控制器，用于根据所检测的聚焦状态控制所述致动器。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述片材传感器用于监视打印过程中的线状打印墨点，并包括三个传感器分支，各分支包括二极管激光器形式的激光器和测量装置，所述传感器分支沿与打印线平行的线串联地设置。
12.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述片材传感器包括具有透明窗口、含有至少一个二极管激光器的激光器、相关的光电二极管以及设在所述二极管激光器与所述窗口之间的透镜的模块，所述二极管激光器相对于所述透镜偏心地设置。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于：所述片材传感器包括两个二极管激光器和至少一个光电二极管。
14.如权利要求12或13所述的设备，其特征在于：各个二极管激光器是水平发射的激光器，以及对于每个二极管激光器，所述模块包括将所述光束从相关的二极管激光器反射到所述窗口的反射构件。
15.如权利要求12所述的设备，其特征在于：所述片材传感器包括基板以及外罩构件，在所述基板上安装了至少一个二极管激光器和相关的检测器，而所述外罩构件固定在所述基板上且包括所述窗口并容纳所述透镜。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于：所述透镜集成在具有朝所述基板弯曲的内表面的所述外罩构件中。
17.如权利要求15或16所述的设备，其特征在于：所述基板、所述外罩构件以及所述透镜是由塑胶材料制成的。
18.如权利要求14所述的设备，其特征在于：各个二极管激光器耦合到一个分开的光导的入口端，该光导的出口端位于所述片材传感器的透明窗口处。
19.如权利要求18所述的设备，其特征在于：所述光导是光纤。
20.如权利要求1所述的设备，其特征在于：该设备用于在纸张上喷墨打印信息，并且包括打印头，其中所述片材传感器用于监视打印墨点的位置和质量。
21.如权利要求1所述的设备，其特征在于：该设备用于彩色打印，其中所述片材传感器包括三个传感器分支，各分支包括二极管激光器形成的激光器，所述测量装置用于测量所述激光器腔中的变化，所述传感器分支沿与打印线平行的线串联地设置。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于：各个传感器分支对于一种特定的颜色敏感，对于各所述传感器分支的所述特定颜色是不同的。
23.如权利要求1所述的设备，该设备用于为再现信息而扫描带有该信息的片材。
24.一种控制片材处理设备中片材传送装置的方法，所述片材传送装置包括片材输送装置和驱动该片材输送装置的驱动装置，该方法包括测量由所述片材输送装置使一个材料片沿至少一个测量轴的相对移动，所述测量移动的方法包括以下步骤：
从一个激光器的激光器腔发出测量激光束，并用该测量激光束照射所述材料片的平面；
选择沿测量激光束反射回来并重新进入所述激光器的激光器腔的测量光束辐射；
测量所述激光器腔中的工作变化，该变化是由重返所述激光器的激光器腔的反射测量光束辐射与该激光器腔中光波的干涉引起的，并且表示所述材料片的移动；以及
产生表示所述变化的一个电控信号，以控制所述片材传送装置。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于：沿所述至少一个测量轴移动的方向是通过确定表示所述激光器腔的工作变化的信号形状来检测的。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于：沿所述至少一个测量轴移动的方向是通过为所述激光器腔提供周期性变化的电流并将第一与第二测量信号相互比较来确定的，所述第一和第二测量信号分别是在交替的上半周期和下半周期期间产生的。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于：所述第一和第二测量信号彼此相减。
28.如权利要求24所述的方法，其特征在于：测量所述激光器腔的阻抗。
29.如权利要求24所述的方法，其特征在于：测量所述激光器辐射的强度。
30.如权利要求24所述的方法，其特征在于：还包括检测所述测量激光束相对于所述片材的聚焦状态的步骤。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于：所述聚焦状态是通过确定所述激光器腔中变化的幅度来检测的。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于：所述聚焦状态是这样检测的：把随聚焦状态而定的形状赋予由所述片材反射的测量光束辐射构成的聚焦检测光束，并且通过组合设在所述聚焦检测光束光路中的复合辐射敏感检测器的检测元件的输出信号来确定此形状。
33.如权利要求30-32之一所述的方法，其特征在于：确定所述测量激光束相对于片材传送装置表面的第一最佳聚焦状态和所述测量激光束相对于所述片材的第二最佳聚焦状态，以及根据所述第一和第二最佳聚焦状态之间的差异来确定所述片材的厚度。
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