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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft generell Bilderzeugungseinrichtungen, etwa Drucker, Multifunktionsgeräte, Photokopierer, Faxgeräte und dergleichen. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Sensoren zum Erfassen einer Wölbung, die im Zusammenhang mit den Bilderzeugungseinrichtungen verwendet werden. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Messung einer Medienwölbung an der vorderen Kante und an der hinteren Kante.
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Hintergrund der Erfindung
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Die Wölbung eines Mediensubstrats wird häufig als Ursache für einen Papierstau und für Ausrichtungsfehler bzw. Justierfehler betrachtet, die während der Bilderzeugungsoperationen (beispielsweise während dem Drucken) auftreten können und die beim Erzeugen von Bildern mit hoher Dichte und mit mehreren Farben noch verstärkt werden. Die Medienwölbung kann durch mehrere Faktoren hervorgerufen werden, beispielsweise durch die relative Feuchtigkeit, durch das Papiergewicht, durch die Papiergröße, durch bedruckte Randbereiche oder durch den Grad der Bedruckung. Die Wölbung von Blättern kann jedoch selbst im Zusammenhang mit unbedruckten Blättern aus Papier auftreten auf Grund von Änderungen in der Umgebungsfeuchtigkeit oder des Feuchtigkeitsgehalts des Papiers. Eine Wölbung des Blattes kann auch absichtlich hervorgerufen werden, um in einem Blatttransportsystem, in welchem Vakuum oder eine Andruckkraft verwendet werden, die Fähigkeit des Haltens eines Blattes zu verbessern.
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Die Blattwölbung kann störend sein für eine geeignete Blattzufuhr, wodurch ein Stau bei der Blattzufuhr, Verzögerungen oder Justierfehler hervorgerufen werden können. Wenn eine Blattwölbung am Ausgang vorhanden ist, kann diese Wölbung die geeignete Stapelung oder andere Endbearbeitungsvorgänge stören. Ferner kann sich die Menge an Feuchtigkeit in dem Blatt aus Papier deutlich durch den Bilderzeugungsvorgang selbst ändern, so dass eine Wölbung hervorgerufen wird oder diese verstärkt wird. Das Problem der Blattwölbung kann auch beim doppelseitigen Drucken auftreten, wenn die Blätter erneut zugeführt wird und ein neuer Durchlauf erfolgt, um eine Bilderzeugungssubstanz auf der zweiten Seit aufzubringen, insbesondere, wenn dabei ein zweiter Durchlauf des Blattes durch einen thermischen Fixierer erforderlich ist, und/oder wenn auf einer Seite Bilder mit höherer Dichte als auf der anderen Seite vorhanden sind. Die Medienwölbung kann gemessen und so gesteuert werden, dass ein zuverlässiges Bedrucken erreicht werden kann und dass eine Schädigung an einer Tintenkartusche verhindert wird.
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Es sind diverse Wölbungssensoren und Steuerungssysteme auf dem Gebiet der elektrophotographischen Bilderzeugung bekannt. In derartigen bekannten Systemen wird typischerweise ein Mehrfachstrahlensensor eingesetzt, beispielsweise ein Sensor mit einzelnem Querstrahl oder ein Sensor mit doppeltem Querstrahl, um die Höhe/Wölbung des Medienblatts zu erfassen. Derartige Strahlensensoren und ihre genaue Anordnung in Bezug auf die Spalte, Transferriemen und Medien führen dazu, dass weitere Fehlerquellen im Hinblick auf eine mögliche Variabilität der Sensorantworteigenschaften entstehen. Ferner sind derartige bekannte Vorgehensweise für die Messung der Wölbung im Hinblick auf Randfehler auf Grund von Luftströmung, Geräteschwingungen umgeknickten Rändern, etc. anfällig, und daher sind diese Messungen nicht genau.
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Auf der Grundlage des vorher Gesagten betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes angewinkeltes Arraysensorsystem und ein Verfahren zum genauen Messen einer Medienwölbung am vorderen Rand und am hinteren Rand, wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist.
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Kurzer Überblick
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Es werden hierin ein System und ein Verfahren zum genauen Messen der Medienwölbung eines vorderen Randes und eines hinteren Randes unter Anwendung eines angewinkelten Arraysensors bereitgestellt. Es werden ein oder mehrere gewölbte Medienblätter (beispielsweise Papier, Photomaterialien, Druckmedien, etc.) in einer Prozessrichtung mittels einer Medienantriebseinrichtung von einem vorderen Rand und/oder hinteren Rand in Richtung des angewinkelten Arraysensors (beispielsweise in Form eines Kontaktbildsensor-(CIS)Moduls oder in Form eines linearen CCD-Bildsensors) angetrieben. Der angewinkelte Array-Sensor mit einem Rotationsvektor in der Querprozessrichtung kann in Prozessrichtung vor oder nach der Medienantriebseinrichtung unter einem Winkel relativ zu dem Medienblatt angeordnet werden, das aus einer Wölbeeinrichtung austritt, um eine Funktion bzw. die Form oder den Verlauf einer Blattwölbung zu berechnen. Die Funktion bzw. der Verlauf der Blattwölbung kann ermittelt werden, indem ein Punkt gemessen wird, an welchem das angetriebene bzw. bewegte Medienblatt ein Array berührt, das zu dem angewinkelten Arraysensor gehört. Eine derartige Vorgehensweise für die Wölbungsmessung verbessert die Genauigkeit und die Robustheit im Hinblick auf durch die Umgebung hervorgerufene Fehler.
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Das gewölbte Medienblatt tritt in den angewinkelten Arraysensor auf der linken Seite und/oder der rechten Seite ein und durchläuft die Medienantriebseinrichtung, um die Wölbungsverlauf an dem vorderen Rand und/oder an den hinteren Rand als Funktion entsprechend zu bestimmen. Das System beaufschlagt bzw. hemmt den Rand des gewölbten Medienblattes derart, dass der Arraysensor in der Lage ist, die Wölbung des Medienblatts in genauer Weise zu messen. Der gemeinsame Punkt des Medienblatts und des Arraysensors kann eine Funktion der Blattwölbung, der Position des Arrays und des Winkels sein. Es kann jedes Pixel in Bezug auf den Arraysensor abgefragt werden, um die Anwesenheit des Blattrandes zu erfassen. Optional kann ein zweiter Arraysensor hinzugefügt werden, um eine bidirektionale Wölbung im Hinblick auf das Medienblatt zu ermitteln. Ein derartiges System und ein Verfahren ermöglichen mehrere Messungen der Medienwölbung, um ein Rauschen zu verringern und um die Genauigkeit zu verbessern. Des weiteren können die hierin offenbarten Verfahren und Vorrichtungen das Medium in der Nähe des erfindungsgemäßen angewinkelten Arraysensors hemmen bzw. beaufschlagen. Die Beaufschlagung bzw. Hemmung oder die tangentiale Kontaktaufnahme ermöglicht es, dass durch den Arrayberührungspunkt eine genauere Messung der Medienwölbung erreicht wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Ansicht, in der ein Wölbungsmesssystem dargestellt ist, das mit einem angewinkelten Arraysensor gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist;
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2 zeigt eine graphische Darstellung des Wölbungsmesssystems, wobei diverse gewölbte Medienblätter gezeigt sind, die den angewinkelten Arraysensor in unterschiedlichen Positionen gemäß den offenbarten Ausführungsformen berühren;
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3 zeigt einen Graphen, der die Wölbungen eines Medienblatts als Funktion der Sensormessung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 zeigt eine schematische Ansicht, in der ein bidirektionales Wölbungssystem gezeigt ist, das ein Paar aus angewinkelten Arraysensoren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst; und
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5 zeigt ein Flussdiagramm auf höherer Ebene für Aktionen, die die logischen Arbeitsschritte eines Verfahrens zum genauen Messen einer Medienwölbung unter Anwendung des angewinkelten Arraysensors gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
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Detaillierte Beschreibung
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Die speziellen Werte und Strukturen, die in diesen nicht-beschränkenden Beispielen erläutert sind, können geändert werden und sind lediglich für den Zweck aufgeführt, mindestens eine Ausführungsform anschaulich darzustellen, wobei keine Beschränkung des Schutzbereichs beabsichtigt ist. Zu beachten ist, dass in den dargestellten Ausführungsformen Medienblätter (die auch einfach als „Medien” bezeichnet sind), gezeigt sind, (die von links nach rechts) eintreten und (von rechts nach links) austreten, und dies jeweils äquivalente Anordnungen sind. D. h., das Medium kann links eintreten und rechts austreten oder kann rechts eintreten und links austreten oder kann links oder rechts eintreten und austreten, wobei dies von den Gestaltung und der Art des verwendeten Bilderzeugungsgeräts abhängt.
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1 zeigt eine schematische Ansicht, in der ein Wölbungsmesssystem 100 dargestellt ist, das mit einem angewinkelten ersten Arraysensor 130 gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist. Das Wölbungsmesssystem 100 kann angewendet werden, um die Wölbung von Medien 132 bis 138 für ein oder mehrere gewölbte Medienblätter 150 zu messen, um somit einen Papierstau oder Justierfehler bzw. Ausrichtungsfehler zu vermeiden. Das Wölbungsmesssystem 100 kann so eingerichtet werden, dass die Position eines vorderen Randes und/oder eines hinteren Randes der Medienblätter 150 in einer Druckanlage bzw. generell einer Markieranlage gemessen wird, etwa für Papier oder Folien in einer xerographischen Bilderzeugungseinrichtung. Zu beachten ist, dass der hierin verwendete Begriff Bilderzeugungseinrichtung eine jegliche Vorrichtung oder ein beliebiges System bezeichnet, etwa einen Drucker, ein Faxgerät, einen Kopierer, etc., und/oder eine Kombination davon.
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Das System 100 enthält generell einen angewinkelten Arraysensor 130 und Transportspalte 110 und 120. Die Funktionsweise der Transportspalte 110 und 120 mit oder ohne eine mögliche in Prozessrichtung vorgeschaltete Anordnung besteht darin, das Papier tangential zu den Transportspalten zu halten. Dies verbessert die Genauigkeit der Wölbungsmessung. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Transportspalte 110 und 120 lediglich ein Beispiel dafür sind, wie die Blätter dem angewinkelten Sensor zugeführt werden können. Es können auch andere Anordnungen und Einrichtungen verwendet werden. Die Transportspalte 110 und 120 können auf gegenüberliegenden Seiten eines Medienwegs 160 angeordnet sei, so dass das Medienblatt 150 aufgenommen und in Richtung des angewinkelten Arraysensors 130 transportiert wird. Der Begriff „Medium bzw. Medien” bezeichnet generell Blätter aus Papier und ist typischerweise in gestapelter Form verfügbar, und die Transportspalte 110 und 120 ziehen das oberste Blatt von dem Stapel und führen es der Bilderzeugungseinrichtung zu. Es sei angemerkt, dass das Medienblatt 150 so beschrieben wird, dass es einen vorderen Rand besitzt, wobei damit der Rand des Papiers bezeichnet ist, der die Bilderzeugungseinrichtung als erstes verlässt, wodurch Bezugspunkt genannt ist. Der Rand des Papiers, der die Bilderzeugungseinrichtung als letzter Teil des Medienblatts verlässt, wird als der hintere Rand bezeichnet.
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Die gewölbten Medienblätter 150 können über die Transportspalte 110 und 120 von dem vorderen Rand und/oder dem hinteren Rand aus in Richtung zu dem angewinkelten Arraysensor 130 angetrieben werden, um damit in genauer Weise die Medienwölbungen 132 bis 138 zu messen. Zu beachten ist, dass der angewinkelte Arraysensor 130 beispielsweise ein ladungsgekoppeltes Bauelement oder ein Kontaktelementsensor sein kann, der aus einer Reihe aus linearen Pixeln abhängig von den Gestaltungsanforderungen aufgebaut ist. Der lineare Kontaktbildsensor (CIS) ist eine photoelektrische Einrichtung, die zum Abtasten eines flachen Musters oder eines Dokuments zur Erzeugung eines elektronischen Formats verwendet wird, um damit eine einfache Speicherung, Anzeige, Änderung oder Übertragungsmöglichkeit bereitzustellen. Der Sensor erzeugt ein Bild, das auf einem Dokument gezeigt ist, auf den Sensorpixeln.
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Der Kontaktbildsensor wird üblicherweise als ein Modul vorgesehen, das aus einer Lichtquelle, einer Linse oder einem Sensor besteht. Das Modul wird als ein Kontaktbildsensor-(CIS)Modul bezeichnet. Der lineare CCD-Bildsensor wird verwendet, um ein Lichtbild in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Der lineare CCD-Sensor enthält ein oder mehrere vertikale ladungsgekoppelte Bauelemente (VCCD), horizontale ladungsgekoppelte Bauelemente (HCCD) und einen Fühlerverstärker zum Erfassen der durch das Bild erzeugten Ladung, die übertragen wird, so dass die durch das Bild erzeugte Ladung zu einer externen peripheren Schaltung übertragen wird. Es sollte beachtet werden, dass auch andere Arten von angewinkelten Arraysensoren anstelle des vorgeschlagenen Sensors verwendet werden können.
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2 zeigt eine graphische Darstellung des Wölbungsmesssystems 100, wobei diverse gewölbte Medienblätter 150 gezeigt sind, die den angewinkelten Arraysensor 130 an unterschiedlichen Positionen gemäß den offenbarten Ausführungsformen berühren. Zu beachten ist, dass in den 1 bis 5 gleiche oder ähnliche Teile generell durch die identischen Bezugszeichen belegt sind. Die gewölbten Medienblätter 150 können in Prozessrichtung durch die Medienantriebseinrichtung 170, die mit den Transportspalten 110 und 120 gekoppelt ist, von dem vorderen Rand und/oder von dem hinteren Rand aus in Richtung zu dem angewinkelten Arraysensor 130 angetrieben werden. Der angewinkelte Arraysensor 130 kann in Prozessrichtung vor oder hinter der Medienantriebseinrichtung 170 unter einem Winkel (beispielsweise 15 Grad) in Bezug auf das Medienblatt 150 angeordnet sein, das die Transportspalten 110 und 120 verlässt. Der angewinkelte Arraysensor 130 besitzt einen Rotationsvektor, der in der Querprozessrichtung orientiert ist. Es kann eine Funktion bzw. eine Form der Medienblattwölbung ermittelt werden, indem ein Punkt (beispielsweise ein Berührpunkt) gemessen wird, an welchem die angetriebenen Medienblätter 150 ein Array berühren, das zu dem angewinkelten Arraysensor 130 gehört.
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Das gewölbte Medienblatt 150 tritt in den angewinkelten Arraysensor 120 auf einer linken Seite und/oder einer rechten Seite ein und läuft durch die Medienantriebseinrichtung bzw. Einrichtungen der Transportspalte 110 und 120, um den Verlauf der Wölbung an dem vorderen Rand und/oder den Verlauf der Wölbung an dem hinteren Rand zu messen. Das System 100 beaufschlagt bzw. hemmt den Rand des gewölbten Medienblatts 150 derart, dass der Arraysensor 130 in der Lage ist, die Wölbung 132 bis 138 des Medienblatts in genauer Weise zu messen. Jedes Pixel in Bezug auf den Arraysensor 130 kann abgefragt werden, um die Anwesenheit eines Blattrandes zu erkennen. Das Medienblatt 150 wird so beaufschlagt, dass es im Wesentlichen flach in dem Gebiet x < 0 gehalten wird. Der vordere Rand des Medienblatts 150, d. h. jeder Teil des Blattes mit einer Koordinate mit x > 0, kann dabei in freier Weise seine Form annehmen. 2 zeigt die Medienblätter 150 mit diversen Wölbungsradien bzw. Krümmungsradien, wenn die natürliche Form für x > 0 angenommen wird.
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3 zeigt einen Graphen
300, der die Wölbungen
132 bis
138 der Medienblätter als Funktion der Sensormesswerte gemäß den vorliegenden Ausführungsformen darstellt. Der Berührungspunkt des Medienblatts
150 mit dem angewinkelten Arraysensor
130 kann dabei eine Funktion der Wölbung
132 bis
138 des Medienblatts, der Position des Arrays und des Winkels des Arrays sein. In dem Graphen
1300 repräsentiert die x-Achse den Messwert der x-Koordinaten des Kontaktpunktes mit dem Arraysensor
130 und die y-Achse stellt den Messwert der Wölbung
132–
138 des Medienblatts in Bezug auf die Medienblätter
150 dar. Der Sensor
130 kann von links nach rechts abgefragt werden, und beim ersten Auftreten einer „Anwesenheit eines Blattes” kann dabei die x-Koordinate zugeordnet werden. Die Blattwölbung kann für einen Radius der Blattwölbung R und eine Sensorflächengeometrie durch eine gerade Linie in der folgenden Weise beschrieben werden:
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Die Punkte (x1, y1) und (x2, y2) stellen Endpunkte des Rotationsvektors des Sensorarrays 130 in Bezug auf eine Koordinatenebene dar, und dr ist die Länge des Rotationsvektors des Sensorarrays. Die Gleichung (1) und die Gleichung (2) bestimmen den exakten Berührpunkt des Mediums 150 mit dem angewinkelten Arraysensor 130. Das Wölbungsmesssystem 100 ist in der Lage, die Wölbung 132 bis 138 des Mediums 150 mit hoher Empfindlichkeit, d. h. mit kleineren Sensorwinkeln, zu ermitteln. Ein derartiges System und ein Verfahren erlauben mehrere Messungen der Wölbung der Medienblätter, um damit das Rauschen zu verringern und die Genauigkeit zu erhöhen.
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4 zeigt eine schematische Ansicht, wobei ein bidirektionales Wölbungsmesssystem 400 mit einem Paar aus angewinkelten Arraysensoren 130 gemäß offenbarten Ausführungsformen gezeigt ist. Das bidirektionale Wölbungsmesssystem 400 ist auf jeder Seite des Medienwegs 160 mit dem angewinkelten Arraysensor 130 versehen, um damit sowohl die positive Wölbung als auch die negative Wölbung, die mit dem Medienblatt 150 verknüpft sind, zu messen. Zu beachten ist, dass das bidirektionale Messsystem 400 nicht erforderlich ist, wenn lediglich die unidirektionale Wölbung des Medienblatts 150 gemessen wird.
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5 zeigt ein Flussdiagramm auf höherer Ebene von Aktionen, die die logischen Bearbeitungsschritte eines Verfahrens 500 zum Messen der genauen Wölbung 132 bis 138 der Medienblätter unter Anwendung des angewinkelten Arraysensors 130 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen. Wie durch den Block 510 angegeben ist, werden ein oder mehrere gewölbte Medienblätter 150 in einer Prozessrichtung in Richtung auf einen angewinkelten Arraysensor hin über einen Spalt transportiert, der mit der Wölbungseinrichtung verknüpft ist. Als nächstes wird, wie im Block 520 angegeben ist, der angewinkelte Arraysensor in Prozessrichtung nach oder vor der Medienantriebseinrichtung unter einem Winkel in Bezug auf das Medienblatt 150, das die Wölbungseinrichtung verlässt, angeordnet.
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Der angewinkelte Arraysensor 130 ist in idealer Weise für die Wölbungsmessung geeignet, da jedes Pixel abgefragt werden kann, um die Anwesenheit eines Randes des Medienblatts 150 zu erfassen. Die Funktion bzw. der Verlauf der Medienblattwölbung 132 bis 138 kann ermittelt werden, indem der Berührpunkt gemessen wird, an welchem die transportierten Medienblätter 150 ein Array des angewinkelten Arraysensors 130 berühren, wie dies im Block 530 angegeben ist. Daraufhin wird die genaue Blattwölbung bestimmt, wobei die Funktion bzw. der Verlauf der Blattwölbung verwendet wird, wie dies im Block 540 angegeben ist. Eine derartige Vorgehensweise liefert eine genaue Messung der Blattwölbung 132 bis 138, wobei Fehler vermieden werden, die durch eine Bewegung des Randes auf Grund von Luftströmung, Gerätschwingungen, umgebogene Ränder, etc. eingeführt werden.
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Die Zufuhreinrichtung kann in Prozessrichtung vor oder nach dem hierin beschriebenen angewinkelten Arraysensor angeordnet sein. Des weiteren kann das Zufuhrverfahren und/oder das Gerät oder das System so gestaltet sein, dass die Medien in der Nähe des Winkelsensors beaufschlagt bzw. entsprechend mechanisch gehemmt werden. Die mechanische Beaufschlagung oder die tangentiale Führung führt dazu, dass durch den Berührpunkt mit dem Array eine genauere Messung der Medienwölbung erreicht wird.
