JP4979898B2

JP4979898B2 - 印刷媒体厚さ測定システム

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Publication number: JP4979898B2
Application number: JP2005170365A
Authority: JP
Inventors: エルニーリムディヴィッド
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: JP2006001740A; US20050280205A1; US6983934B1

Description

本出願の実施例に開示されるものは、一つあるいはそれ以上のシートの厚さを、より正確に検知或いは測定するための、改善された、低コストのシステムであり、特に、ゼログラフィック・プリンタ、圧電性の熱溶解されたワックス貫通(transfix)圧力転写プリンタ、インク・ジェット・プリンタ、又は他のプリンタ、の通常の紙経路で移動している、異なった印刷媒体シートの厚さにおける差異を近似するためのものである。
特に、低コスト・センサを持つ、直に現存する紙経路シート輸送内に組み込まれる、低コストの完全に自動的な印刷媒体の厚さ検知システム(その中で、標準的で既知の、小さな変位信号(displacement signal)が、シート厚さによるシート輸送要素の小さな変位によって、生成され、比較され、結合され、及び／又は、重畳される)が開示される。

種々のタイプの印刷媒体シート存在検知、或いは、厚さ測定システム、又は、重なったシートの２重シート・フィード検知器が、種々の技術(感圧、音響的、赤外線、空気圧、圧電性、電気電導性、等)を用いて、長年に亘って業界で提案されてきた。以下の各特許の開示は、初期の例を示すためだけのものである：ゼロックス社の特許文献１及び２。更に参照されるのは、非特許文献１である。後述の商業製品についても参照されたい。

更にこの背景に関連して、種々の低コストのシート「配置(positioning)」検知技術が、知られている。しかし、シート厚さ測定システムと混同されないよう、留意頂きたい。何故なら、シート「配置(positioning)」検知技術は、有用なシート厚さ測定のためには十分には正確でないからである。１つの特に普通の低コストシート「配置」検知技術は、光遮断器(interrupters)である。これらは、ＬＥＤ光源、及び、ハウジング内に載置されたホト・トランジスタから成り、この２つの間には、間隔が空けられる。間隔を通じて移動する、印刷媒体シート或いは他の部分的に不透明な物体は、変化する光の総量を部分的にブロックする。しかし、そのようなセンサは一般的に、バイナリ・モード(もしブロックされないなら０、ブロックされたなら１)で使用される。シート光透過を測定するために、同じ安い(例えば、夫々１個当り約＄０．３４)センサがアナログ様式で使用され得る一方、それらは一般的には、アナログ・センサとしては使用されない。１つの理由は、ゲイン(一般的に１０から１)範囲(製造ロットと温度における)が、広いことである。ホール効果の磁気センサが、同様に安いかもしれないが、不正確であり、それらも、主に、デジタル(シート存在．対．不存在)検知アプリケーションにおいて用いられる。

更なる背景において、業界において、画像転写電流、溶融温度、等のような、いくらかの既知の印刷プロセス・パラメータを変更させること無しには、多くのプリンタが、それらが通常の厚さの紙で動作するようには、厚い印刷媒体で旨く動作しないことが良く知られている。通常の印刷媒体シートは、例えば約0.07から0.13ｍｍ厚でありうる一方、厚い印刷媒体シートは、0.20ｍｍ又はそれ以上の厚さであり得、従ってそれらは一般的に、より堅い(湾曲に対するビーム強度耐性が、より高い)。従って、いくつかのプリンタにおいては、印刷媒体を選択されたシート・フィード・トレイ又は引き出し内にローディングした後に、顧客(ユーザ)が、機器のグラフィック・ユーザ・インターフェース、コントロール・パネル、又はジョブ・チケットを介して、媒体厚さ(厚い、或いは、通常の媒体)を指定する(そして、それ故、パラメータ変更のプログラミングを稼動する)ことを必要としてきた。厚い媒体を指定しなかった場合の帰結は、貧弱な印刷品質と成り得る。或いは、更に悪い問題を引き起こしうる。例えば、検知されず、プログラムされなかった、厚い媒体は、貧弱な印刷品質の代わりに、或いは、それに追加して、貫通(transfix)ニップ内でのジャムを引き起こしうる。これは、顧客には受け入れられない。更に顧客はしばしば、彼等が、その特別の印刷ジョブの印刷のために供給されるべき、選択した印刷媒体を変更した際におけるプログラムを忘れる。特に、通常のやり方として、表紙のために印刷される、より重いカード・ストックの間欠的な印刷とともに、重い紙が印刷される場合や、スライド(transparencies)を挿入する場合のような、混合された印刷ジョブがありうる。従って、マニュアルのユーザ入力よりむしろ、完全に自動化された、印刷媒体厚さ検知の、いくらかの形式が、種々のプリンタのために望ましい。

いくつかのプリンタ製品は正に、改善されたユーザの便利さと印刷品質のための、装着された自動印刷媒体厚さ検知システムを有する。それらの発明者に知られるものは、Omron^TM Z4D-A01反射変位センサである。理解され得るように、それは、距離を測定するために、光学的三角測量を使用する。ローラ又はバッキング表面(backing surface)への距離が、測定され、次に、印刷媒体がローラ又はバッキング表面を越えて通過する際の、印刷媒体への距離が、再度測定される。これら２つの、測定された距離の間の差異が、指示された媒体厚さである。印刷媒体及びバッキング表面の特質が、クリティカルでないように、このZ4D-A01は、表面反射率及び仕上げ(finish)に対して不感応となるように設計されている。しかし、このシステムは、大量購入でも１個当り約＄８と、比較的高価であると信じられている。更に、紙経路における他の光学的システムが、紙けば(lint)及び他の普通のプリンタ汚染物質の影響を受けることが知られている。

上述のように、印刷媒体厚さは、大体、印刷媒体に機械的に接触している何かの変位を検知することによって測定されることが知られている。(上述のOmron^TMのZ4D-A01センサの場合には、光ビームだけが、媒体に「接触する」。) 選択肢には、固体インク・プリンタで用いられる予備ヒータ小板(platelets)のような、固定された(非ローリングの)フォロア(follower)、或いは、ローリング・フォロワが含まれる。固定されたフォロワは、周期的表面位置変動、又は、軸支された(mounting with rotation)そのローラ又はシャフトの「振れ(run-out)」による変動、を避けることができる利点を持つ。しかし、移動するシート表面に接触する固定されたフォロワは、固有的に正確でなければならないか、或いは、製造及びフィールド・サービス中に校正されなければならないし、ドラグ(drag)、汚染、振動、又は他の問題を持ち得る。しかし、上述のように、シート厚センサに接続された回転する(rolling)フォロワは、媒体厚さ痕跡(signature)信号に加えて、その固有の製造振れトレランスからの、振れ(run-out)の痕跡(signature)、又は、信号をもたらし得る(これは、これまで、不所望と考えられ、及び／又は、不要なものとされていた)。即ち、重なったシートの２重フィードによるもののような、紙経路での印刷媒体厚さにおける大きな変化が、プリンタのシート経路内のシートに噛み合わされているアイドラ・ローラ・フォロワの変位を検知することによって、ある程度、検知され得ることが知られていた。しかし、ローラ又はシャフト「振れ」、或いは、回転に伴う他の表面位置の不規則性が、潜在的なエラー源問題であり、正確なシート厚さ測定の使用を阻止することもまた知られていた。

少なくとも、マルチ・ピックス(multi-picks)に対する、厚さ検知もまた、ハイエンド・フィニッシャ(ブックレット・メーカ等)で使用される。それは、媒体を移動させるためのローラ・ニップを持つ、いくつかの郵便物ソーティング又は他の非印刷アプリケーションにおいてもまた有用でありうる。

米国特許第3,603,680号公報米国特許第3,627,311号公報 "Xerox Disclosure Journal" publication of March/April 1983, Vol. 8, No.2, pp. 163-164 by Raymond W. Huggins entitled "Paper Presence and Size Detector"

ここに開示される特定の実施例の特定の特徴は、シートを、そのようなシートによって、ニップ内のそのようなシートの厚さの比率で(in proportion)再配置され得る少なくとも１つのシート噛み合わせ(engaging)ローラ部材を持つ少なくとも１つのシート・ニップを通じて移動させることを含む、移動するシートの厚さの検知の方法を提供するためのものであり、当該少なくとも１つのシート噛み合わせローラ部材が、当該シート噛みあわせローラ部材の当該再配置に大体比例的な、電気的信号を提供する移動センサ・システムに作動可能に噛み合わ(engaging)されており、当該移動センサ・システムが、当該移動センサシステムからの、当該既知の移動に比例的な校正的電気信号と組合された、当該シート噛み合わせローラ部材の当該再配置からの当該移動センサ・システムからの当該電気信号を提供するために、変位(displacement)システムの既知の移動によって、追加的に反復可能に稼動(actuated)される。

ここの実施例に開示される更なる特有の特徴は、個々に、或いは組み合わせによって、前記移動シートが、プリンタの紙経路内を移動する印刷媒体シートであり、移動センサ・システムが、前記変位(displacement)システムの、通常のサブ・ミリメータの前記移動によって追加的に反復的に稼動(actuated)されるものを含む。及び／又は、前記少なくとも１つのシート噛み合わせローラ部材が、少なくとも、少なくとも２つの対向するシート駆動ローラとともに少なくとも２つの前記ニップを形成する共通のシャフト上のアイドラ・ローラの組であり、前記共通のシャフトが、そのようなシートによって、前記ニップ内のシートの厚さに比例的に再配置される。及び／又は、前記少なくとも１つのシート噛み合わせローラ部材は、前記シート噛み合わせローラ部材の前記再配置からの前記移動センサ・システムからの前記電気信号と組合された、前記移動センサ・システムからの前記校正的な電気的信号を提供するための、前記移動センサ・システムの反復的な既知のアクチュエータを提供するために、回転可能に作動可能に、前記移動センサ・システムと噛み合わされる、可変半径領域を有する回転可能なシャフトの上に載置される。及び／又は、前記回転可能なシャフトの可変半径領域が、複数のローブ(lobe)カム表面を備える。及び／又は、前記回転可能なシャフトの可変半径領域が、３つのローブ・カム表面を備える。及び／又は、前記移動センサ・システムに対して(with)可変半径領域を有する前記回転可能なシャフトの前記作動可能な噛み合わせ(engagement)が、前記可変半径領域に噛み合わされている(engaging)変位可能(displaceable)なカム・ホロワであって、それによって、前記回転可能なシャフトの各回転において複数回変位されるカム・ホロワを備える。及び／又は、前記移動センサ・システムに対して(with)可変半径領域を有する前記回転可能なシャフトの前記作動可能な噛み合わせは、前記回転可能なシャフトの前記可変半径領域を、前記移動センサ・システム内で、少なくとも部分的に回転すること(rotating)を備える。及び／又は、移動シートの厚さを検知するためのシステムは、少なくとも１つのニップであって、当該ニップを通じて前記シートが移動可能で、当該少なくとも１つのニップが、少なくとも１つのシート噛み合わせローラ部材(これは、前記シートによって、当該ニップ内の前記シートの厚さに比例して再配置可能である)を有するニップ及び、前記少なくとも１つのシート噛み合わせローラ部材によって作動可能に噛み合わされた移動センサ・システムであって、前記シート噛み合わせローラ部材の前記再配置にほぼ比例的な電気信号を提供する移動センサ・システム及び、前記既知の移動に比例する校正的な電気信号と組合された、前記シート噛み合わせローラ部材の再配置からの前記移動センサ・システムからの前記電気信号を反復的に提供するために、前記移動センサ・システムからの既知の変位(displacements)で、前記移動センサ・システムに作動的に噛み合う厚さ校正システムを備える。及び／又は、前記移動シートは、プリンタの紙経路を移動する印刷媒体シートである。及び／又は、前記少なくとも１つのシート噛み合わせローラ部材は、共通の(common)シャフトの上にあり、少なくとも２つの対向シート駆動ローラに対する(with)少なくとも２つの前記ニップを提供する、少なくとも１組のアイドラ・ローラであって、前記共通のシャフトが、前記シートによって、前記ニップ内の前記シートの厚さに比例的に再配置される、アイドラ・ローラである。及び／又は、回転可能なシャフトであって、当該シャフト上に前記少なくとも1つのシート噛み合わせローラ部材が載置される、シャフトであって、当該回転可能なシャフトが、回転可能に作動可能に前記移動センサ・システムに噛み合わされて、反復的に既知のサブ・ミリメータの変位(displacements)を、前記移動センサ・システムに提供して、前記移動センサ・システムから前記校正的電気信号を提供する、可変半径領域を有するシャフトを更に含む。及び／又は、前記移動センサ・システムに対して(with)可変半径領域を有する前記回転可能なシャフトの前記作動可能な噛み合わせが、前記回転可能なシャフトの前記可変半径領域を、少なくとも前記移動センサ・システム内に配置すること(positioning)を含む。及び／又は、前記回転可能なシャフトの可変半径領域が、複数のローブ・カム表面(lobe cam surface)を含む。そして、及び／又は、前記回転可能なシャフトの可変半径領域は、前記回転可能なシャフトの回転(revolution)当り少なくとも３つのサブ・ミリメータの半径差を持つ。及び／又は、前記移動センサ・システムとの(with)可変半径領域を有する前記回転可能なシャフトの前記作動可能な噛み合わせは、前記可変半径領域に噛み合っており、それによって、前記回転可能なシャフトの各回転において複数回変位可能な、変位可能な(displaceable)カム・ホロワによって提供される。

以上において、より一般的に説明されるように、ここに開示されたシステムは、種々の既知の電気フィルタリング又は信号分析回路又はソフウェア・プログラムで解析され得る出力信号を提供する。そのようなプログラミング又はソフトウェアは勿論、利用される、特定の機能(functions)、ソフトウェア・タイプ、及び、マイクロプロセッサ又は他のコンピュータ・システムに依存して変わり得るが、ここに記載されるような機能的記載を元にした過度の実験無しに、及び／又は、従来技術である先行する機能の知識、及び、ソフトウェア又はコンピュータ技術と信号処理技術における一般知識と共に、利用可能、或いは直にプログラム可能である。

請求項において別異に規定されない限り、ここで使用される用語「再製装置」又は「プリンタ」は、種々のプリンタ、コピヤー、又は、マルチ・ファンクションの機器又はシステム、ゼログラフィック又は他の物を広く包含する。ここにおける用語「印刷媒体」又は「シート」は通常、薄い(flimsy and thin)、画像のための、紙、プラスチック、又は他の適切な基板の物理的シート(physical sheet)（事前にカットされているか、或いは、ウェブ・フェッド(web fed)のもの）を意味する。「印刷ジョブ」は通常、関連するシートの組(普通、オリジナルの文書シートの組又は電子文書ページ画像からコピーされた、特定のユーザからコピーされた、或いは、他のやり方で関連された、一つあるいはそれ以上の、照合された(collated)コピーの組)である。

問題の装置又は方法の特定の要素(components)、或いは、その代替物に関して、それが通常のケースであるように、いくつかのそのような要素が、それ自体、他の装置またはアプリケーションにおいて既知であることが明白となろう(これら他の装置又は方法で既知の要素が、追加的或いは代替的にここで使用され得る)。例えば、ここに説明された特定の要素マウンティング(mountings)、要素駆動(actuations)、又は要素駆動システム、の多くは単に例示的であり、同じ新規の作動及び機能が、多くに他の既知の或いは直に利用可能な代替物によって提供され得ることが、当業者たる技術者及び他の者に理解されるであろう。全ての引用された文献(references)及びそれらの引用文献は、追加物又は代替物な詳細、特徴、及び／又は、技術的背景の教示のために適切な場合に、ここに参照として取り込まれる。当業者に周知な事柄は、ここに説明される必要は無い。

下記の例及び請求項に記載された特定の装置及びその作動又は方法によって、種々の上述の特徴及び更なる特徴、及び、利点が、当業者にとって明白になるであろう。従って、本発明は、図面を含むこの記述からより良く理解されるであろう。

さてここで、図面を参照して、模範的実施例の更なる詳細を説明する。図１及び２に、それ以外は従来的なプリンタ紙経路12の１つの部分内に統合された、模範的印刷媒体シート厚さ検知システム10が示される。特に、紙経路12内の印刷媒体シート18のための、それ以外は従来的なシート・フィーディング・ニップ14、16が、示される。シート・フィーディング・ニップ14、16はここで、従来的な単一速度駆動の固定位置駆動シャフト26の上で、駆動ローラ22、24によって、及び、フローティング・アイドラ・シャフト36の上の両接(mating)アイドラ・ローラ32、34によって、従来的に供給される。説明目的の明確性のために、ここに完全には図示されていないものは、シート経路バッフル、駆動ローラのためのＭのような従来的な駆動モータ、及び、アイドラ・ローラ32、34が従来的に、駆動ローラ22、24に噛み合う(conventionally engage)ためのフローティング・アイドラ・シャフト36(アイドラ・ローラ32、34を載置している)の従来的スプリング・ローディング(spring-loading)、のような従来的な要素(elements)、或いは、シート・フィーディング・ニップ14、16を形成するためにその間を通過する紙である。アイドラ・ローラは勿論、直接、駆動ローラとは反対の、対応する印刷媒体の側面に噛み合っている。これらの要素は既に、プリンタ内に存在するので、それらは、模範的印刷媒体シート厚さ検知システム10に、いかなるコストをも追加しない。

この図１及び２の例に概略的に示され、アイドラ・シャフト36(移動矢印を参照)の上に載置され、それと一緒に回転し、それと共にフローティングするものは、３つのローブ・カム40である。それ以外はここに記載されるように、このカム40は、追加される要素である必要が無く、それは、機械加工され得、或いは、さもなければ、アイドラ・シャフト36自身に形成され得る。カム40外側(outer) の半径における差異、或いは、カム・ローブの間のカム表面42は、或いは、高い領域の半径Ｒ２．対．カム40の低い領域の半径Ｒ１(図２を参照)は、かなり小さいものであり得、例えば、たった0.1から0.3ｍｍのオーダーである。この小さなサブ・ミリメータ寸法の変化は、この例ではスケールに沿って描かれていない。説明的明確さのために、それは大きく誇張されている。好ましい実際のカムは、何の、凹表面部分をも必要としないであろうし、比例的に示すのが困難である程度に、非常に微細に円形を逸脱するであろう。カム上の許容される製造トレランスが、0.3ｍｍ端部(end)に向けて高くなる、そのランアウト(run-out)をバイアスするための主要な理由であり得る。しかし、センサの位置検知範囲の余りにも多くを用いることは、実質的により高く行かない(not go substantially higher)ことの１つの理由となりうる。小さなカム表面42の摂動(perturbations)又は変動は、カム表面42の上に載っている単純なカム・ホロワ50の既知の変位を与える。カム・ホロワ50は、固定された位置の低コスト移動センサ60の一部であるか、或いは、それと作動可能に接続されている。カム・ホロワ50(及びセンサ60)は、アイドラ・ローラ・シャフト32に垂直である(ここに示されるように平行である代わりに)傾向を持つであろう。このようなやり方によって、ホロワとカムの間の摩擦力は、ホロワを横にピンと立てる(cock the follower sideways)傾向を持たず、むしろ、唯、それを押すか、或いは、引くことになろう。また、カムは、好ましくは、非常に小さい直径である(もし、シャフト自身の上に研磨され、或いはモールドされなければ、可能な限りシャフト直径になるべく近い)ことになろう。そのやり方によって、カム表面速度はより低くなり、カム表面粗さは、より少ないホロワ振動をもたらすであろう。カム・ホロワ50は、固定された位置の低コスト移動センサ60の一部であるか、或いは、それと、作動可能に接続されている。この場合には、３つのローブのカムの使用に起因して、アイドラ・シャフト36の回転(revolution)当り、３つのそのようなカム・ホロワ50変位が存在する。図３に概略的に説明されるように、これは、低コスト移動センサ60(これに対して、カム・ホロワ50が接続され、或いは、カム・ホロワ50がその重要な部分である)からの、対応する一般的な高さ、一般的周波数の、校正電子信号出力62を提供できる。この信号62は、プログラムされた従来型のマイクロプロセッサ・コントローラ100又は他の回路内で、記録され、及び／又は、分析され得る。

図３の信号62レベル変化によって更に示されるように、印刷媒体シート18が、シート・フィーディング・ニップ14、16に侵入するときに、シート18は、(大体、シート18の厚さだけ)アイドラ・ローラ32、34を変位させ、それによって、それらのフローティング・アイドラ・シャフト36を変位させる。アイドラ・シャフト36の、その変位は、カム・ホロワ50を追加的に変位させ、それにより、移動センサ60への機械的入力を追加的に変位させ、従って、移動センサ60の出力信号62を、シート18の厚さに対応する量だけ、追加的に変位させる。シート18の厚さからの、その追加的変位信号は、直に、既知のセンサ60の変位出力信号(寸法的に既知のカム・ローブからの)からの信号62と比較されて、校正され得、より正確なシート厚さ測定を提供し得る。より厚いシート18が、ニップ14、16内にあるときに、より大きなアイドラ・シャフト変位、そして、それによる、より大きなセンサ変位及びセンサ信号が存在することになろう。より薄いシート18が、ニップ14、16内にあるときに、より少ない変位と、より少ない信号レベル変化が存在することになろう。図３は、サイン波信号62における、シート厚さオフセット・シフトを示すが、ローラ・ラン・アウト及び振動(これは図３を混乱させることになろう)は示されていない。もし、センサが非線形(低コストセンサが通常そうであるように)ならば、サイン波信号62は、振幅方向にもいくらかシフトし得る。この非線形を訂正するために、アルゴリズムは、媒体に伴う、及び、それに伴わない、サイン波振幅を平均化し得る。

ここに開示された実施例、及び、他の実施例は、上述のラン・アウト、センサ振動、及び他の固有の問題を克服して、回転するホロワ・システムが移動するシートに接触する場合の、印刷媒体シート厚さの、改善された正確な自動検知を提供する。複数のローブの二重半径カム表面42によって提供されるもののような、非制御の場合に存在するラン・アウト・パターンに対する、既知の回転的位置変化を提供することは、アイドラ・ローラがシート18に噛み合う場合のアイドラ・シャフト36の内(或いは、その上)に統合されて、異なった厚さのシートに起因する、アイドラ・シャフトの位置的変化を校正、或いは、より正確に測定し得る。ここに示されるように、それは、通常の存在するシート・フィード・ニップ・システムの一部として作成され得る。単純なカム・ホロワ及び低コスト・モーション・センサ(例えば、＄0.34程度の光遮断器(interrupter)又はホール効果センサ及び磁石)システムが、固有のラン・アウトと、紙の厚さ変動の双方、プラス、追加的に故意に衝撃が与えられた既知の及び複数のローブ・カムの通常の周期的動作、に起因する、アイドラ・シャフトの動作(motion)を測定するために使用され得る。低コスト・モーション・センサは、非常に正確である必要は無い(おそらく、１０から１範囲(10 to 1 range of gains)のゲインを持つ)。

図４における他の例90に移る。ここでは、アイドラ・ロール93を伴うアイドラ・シャフト92の一部が、上面図に示される。システム90は、それ以外は従来的な、シート・フィーディング・ニップ、及び、図１及び２の実施例の他の特徴をも提供し得る。このシステム90において、ホロワ(follower)は必要でない。薄いディスク95は、アイドラ・シャフト92の一部であり、可変的に部分的に、この光学的センサ96の、従来的な光学的センシング・スロット・エリア97をブロックすることによって、従来的な光学センサ96と直接インターフェースする。従って、光学センシング・エリア97の片側上の光センサによって受け取られている、光学センシング・スロット・エリア97の反対側上のＬＥＤエミッタからの光路を通過する光の総量を可変的に変化させる。ディスク95はまた、シート厚さに比例的なアイドラ・シャフト92動作からの入力に重ね合わされたセンサ96への回転入力(rotation input)に伴って規則的な既知の可変半径を提供する、３つの丸みのあるエッジ又は角部(corners)を伴った、少しばかりの(slightly)三角形状を持ち得る。或いは、小さな切欠(notch)が、間隔をあけられて、ディスク95のエッジの周りに配置され得、これによって、規則的な矩形波信号を生成し得、これは、追加的な信号処理の特異性(distinctions)を提供し得る。これは、より冗長度のある、より高周波数の、より容易に、ランアウト(runout)から区別できる信号、を提供し得る。

もし、光学的センサ96が、アイドラ・シャフト92の直径より広い、光学的センシング・スロット領域、即ちギャップ97で(with)得られるならば、この出願明細書の他の部分に記載されるように、わずかに三角形形状のような、規則的な可変半径領域を、アイドラ・シャフト92自身の表面に形成する(95のような延在(extending)ディスクを利用するよりむしろ、アイドラ・シャフトの当該領域が、センサ・ギャップを通じて延び、少なくとも部分的にセンサ・ギャップ内で回転する)ことが好ましい。この場合には、シャフトが、センサ・ギャップを、少なくとも部分的に通過するように、センサ96は、９０度回転され、図４内のその図示位置に対して左に移動されるであろう。

96のような一般的な断続センサ(interrupter sensor)に対しては、20ｍＡのＬＥＤ電流は、光経路が完全に非ブロック化された(unblocked)ときに、2から20ｍＡのホト・トランジスタ電流を生成し得る。この2ｍＡから20ｍＡの変動は、温度によって引き起こされ(一般的に、より高い温度において、より小さい電流)、ＬＥＤとホト・トランジスタの双方における製造変動によって引き起こされる。この非ブロック化された電流が何であれ、それは、光経路がフラグ(flag)によってブロックされるにつれて、殆どゼロに削減する。フラグ位置に伴う電流の変化の比率は、この非ブロック化された電流にのみ依存するのではなく、ＬＥＤとホト・トランジスタの前のセンサ・ハウジング内に構築された(built into)開口(apertures)の形状(geometry)にも依存する。開口及びフラグ形状は、光経路が、フラグ位置の意図された作動範囲に亘って、部分的にブロックされ続ける(to keep)ように設計されることになる。もし、光経路が、完全にブロックされるか、完全に非ブロック化されるかのいずれか、になるべきものならば、もはや、明らかに電流は、フラグ位置に伴って変化しないことになろう。一般的な開口形状(全体的に矩形)に対して、位置センサのゲイン(フラグ位置変化当りの電流変化)は、光経路が半分ブロックされたときに、最も高いことになり、光パスが、完全にブロックされた、又は完全に非ブロックされた状態に近づくにつれて下がることになる。(ゲイン．対．位置は、恐らく、中央に少し多くの平坦な頂部位置を持ったガウシアン、のように見えるであろう。)

アイドラ・シャフト及びそのアイドラ(idlers)の既知のランアウト移動によって引き起こされた周期的変位に対する(relative to)、ニップに侵入してくる印刷媒体の厚さに起因するカム・ホロワの変位の程度(extent)は、センサによって測定され得る。不正確で低コストのセンサにも関わらず、これは、媒体厚さの正確な測定をもたらし得る。この、人工的に、故意的に、誘引された追加の既知の、寸法的に既知のカム半径差又はローブからの(from)ラン・アウト信号が(もし、それを「ランアウト」と呼べるなら)、それ以外は全く不正確な低コスト位置センサさえをも校正するために使用され得る。この意図的に導入された「ランアウト」は、位置センサに対する非常に望ましい校正信号を提供する。特に、ここに追加的に開示されるように、故意的に導入されたランアウト信号と、通常あるいは非故意的なランアウトによって導入された信号の間の、改善された信号弁別において、このことは顕著である。

改善された信号弁別は、非故意的なランアウトによって導入された信号の最も大きなソースが、回転当りに一回、或いは、回転当り２回(高調波について偶数)発生する傾向が強いことに最初に注目することによって、この例で提供される。故意的な人工的なランアウト信号を、それらとは異なったサイクル時間において発生させることによって(例えば、回転当り３回)、３つのローブのカム表面においては、それらの信号は、種々の既知のやり方において、非故意的な通常のランアウトから、より確実に直に分離され、或いは、フィルタされ得る。この信号分離は、同じ直径の駆動ローラとアイドラ・ローラを持つことによって、或いは、駆動ローラ高調波(harmonics)が、アイドラ・ローラ・ランアウトの第３高調波の上に落ちる(fall on)ことさえをも引き起こさない直径比を持つことによって、更に強調され得る。

提案される、可能な例のアルゴリズムが、以下に提供される。この提案された例は、全てのニップ・ドライブ要素が、アイドラ・ローラ回転当り整数の回数だけ(1/2のように部分的数でなく、３でもなく)回転することを想定する。

媒体がニップに侵入する前に、(もし速度が一定の場合(通常そうである)に、時間的に(in time)均等に間隔が空けられたアイドラ・ローラ回転距離(rotation distance)内に)均等に間隔が空けられたＮ(恐らく12)を採用(take)し、アイドラ・ローラの回転のセンサ全域(sensor spanning)である(Ｎ−１)／Ｎを読む。０度、１*360／Ｎ度、２*360／Ｎ度、(Ｎ−１)*360／Ｎ度まで、のアイドラ・ローラの角度位置(angular position)に対応する値を読取る(ここで、０度は、アイドラ・ローラ位置(この位置において、最初の読取りが為された)として、任意に規定されている)。媒体がニップに侵入した後に、この手順を反復する。各データ・セットの離散フーリエ変換のＤＣ項(term)及び第３高調波振幅を計算する。（故意的(１回転当り３)な、カム・ランアウト）×（ＤＣ項の差異）÷(第３高調波振幅の合計(これは、２のファクターによってオフされ得る))の半分として、媒体厚さをレポートする。

フーリエ変換に言及することは、これが、デジタル信号プロセッサ、或いは、他のハイパワーのコンピューティング・プラットフォームを必要とする、複雑なアルゴリズムであることを意味しない。データ・セットは、非常に小さい。８ビットの数学によって、十分な正確性が提供され、各変換の３つの項だけが、必要とされる。ＤＣ項は、単に、読取り値の平均値である。第３の高調波振幅は、２つの第３高調波項の二乗の合計の平方根である。(二乗と平方根のためには、ルックアップ・テーブルで、十分であろう。)第３高調波項は、単に、(３つのサイクルのサイン波及びコサイン波とデータ・サンプル(data samples)の積(product)の合計)×（１／Ｎ）である。Ｎ＝１２である特別のケースについては、３つのサイクルのサイン波及びコサイン波は、０，＋１，−１の値のみを持つ。従って、(必要なら、ルックアップ・テーブルを用いて行われ得る二乗(squaring)を除いて)乗算は必要とされない。ＤＣ及び第３高調波項の中の１／Ｎファクターは、最終の割り算でキャンセルされる。従って、１つの割り算のみが必要とされる。これによって、非常に少ない計算しかかからないこととなる。

より高いサンプリング周波数(Ｎ＞１２)によれば、感度の変動の削減(位置読取り(position readings)における高周波数ノイズに対する感度の削減)が助長され得る。計算を削減するために、読取りは、グループ化されて、１２の組に低減平均化(averaged down to)され得る。例えば、もし、１９２読取り(１６＊１２)が、採用されたならば、１６の読取りの各連続の組は、１つの読取り(reading)に低減平均化され得る。これによって、計算のために、１２の読取りがもたらされる。振動(高周波ノイズ)除去(rejection）は、この平均化とともに用いられる場合には、Ｎ＝192の場合には余り旨く動作しないが、Ｎ＝12及び平均化無しの場合よりは非常に旨く動作する。(この平均化は、測定された第３高調波を、１０％((８)^1/2／π)だけ削減することになる。) この削減は、カム・ランアウトのための、調整された(１０％削減された)値を用いた計算において容易に取扱い得る、単純なスケール・ファクターである。

既述のように、模範的実施(implementations)は、アイドラ・シャフトと同軸上に配置(axially mounting on)された、３つのローブを持つカムを含み得るし、或いは、綱(steel)(或いはプラスチック又は他の材料)のアイドラ・ローラ・シャフト自身(これが、移動センサ(motion sensor)と噛み合わされることになる)の一部を、非常に僅かに三角形にすることによって、同じ種類のカムを提供し得る。即ち、その選択された領域内の(in that selected area)、非常に丸まった角部を持った、三角形のシャフト断面である。図示のような３つではなく、代替的に、５個、７個、又は、他の奇数の数のカム半径の高低の移り変わり(transitions)、或いは、もし、アイドラ・ローラ及びシャフトが、選択された高調波において、大きな(significant)非意図的なランアウトを持たないならば、偶数のものさえ、が存在しうる。他のバリエーションは、センサの光経路を部分的にブロックするホロワ又はフラグを移動させるのではなくむしろ、光学センサの光経路を直接的に遮る(interrupt)ための、シャフトの、僅かに三角形の部分(section)のためのものである。この場合には、光経路は、シャフトに垂直であり得る。或いは、シャフト上の薄いカムが、シャフトに平行なセンサの光経路を遮り得る。更に他のバリエーションは、磁石とシャフトの間(或いは他のバリエーションはシャフトを通じる磁気的経路の上)に配置されたホール効果センサによって磁束を直接的に変化させるための、綱(steel)シャフトのためのものである。これらの後者のバリエーションは、磨耗メカニズム(wear mechanism)を含まない。

カム・ホロワは、もし使用されるなら、可変半径カム表面の上に載る(ride)ために載置された、単純なプラスチックのアーム、又は、延長部(extension)であり得る。作動可能に、動作センサと噛み合うカム・ホロワの延長部は、光遮断器(optical interrupter)スロット内を移動する、可変密度領域(variable density area)又はフラグを持ち得るか、或いは、カム・ホロワは、ホール効果センサの近傍の、小さな磁気的要素を移動させ得る。

追加される奇数のローブのカムと、これと均等な、アイドラ・シャフトの、機械加工された三角形の寸法によって形成される、奇数のローブのカムのいずれも、大きな磨耗に曝されないことに留意頂きたい。そして、これは、プリンタの寿命中に、大きく、寸法的に、変化しない。軽く負荷がかけられたプラスチックのカム・ホロワの上の磨耗は、重大ではない。何故なら、それは、カム・ホロワの最大及び最小位置の間の相対的距離ではなく、平均又は中央ホロワ位置だけを変化させるであろうからである。この相対的距離は依然として、カムの最大及び最小半径位置に対応することになる。また、ランアウトと媒体の双方に起因する位置における変化は依然として、同じになる。

要約すれば、ここに開示されたものは、異なった基礎重(basis weight)の個々の紙のシートの厚さが、シート輸送システムの通常のランアウト動作の範囲内となるように、非常に小さくなり得る場合でさえも、通常の低コスト・シート輸送システム内の、非常に低コストの、光学的、磁気的、又は、他の位置センサ(positional sensor)を利用することが可能であると信じられる、低コストの、厚さ測定システムである。そのような低コストのセンサ(温度によって変化し、場所毎に(part to part)変化する、出力を持ちうる)を利用するために、単純な機械的ホロワが、従来型のスプリング駆動される(spring-loaded)アイドラ・シャフトとともに回転する、単純な複数の半径のカム表面の上に乗り(ride)うることが示された。このアイドラ・シャフト、或いは、その上に同軸で(axially)載置されたカムは、センサに接続されたホロワが、既知の動作(motion)範囲と周期性に従って移動するようにする、単純に指定されたカム形状であり得る。この既知の動作範囲の測定は、シート厚さ測定のためのセンサ出力を校正するために使用され得る。そのように校正されると、紙がニップに侵入するときのアイドラ・シャフトの動作は、検知されて、シート厚さに、正確に関連付けされ得る。しかし、本システムは、製造高低内におけるような、他の材料の厚さ測定を改善するためにも使用され得る。既述のように、形状が伝えられた信号(shape-imparted signal)は望ましくは、自然なシャフト及びアイドラのランアウト及び他の自然に発生するエラーに起因する信号の観点において特有である。その目的のためにここに示されるものは、回転当り３つのローブのカム・パターンである。しかし、このシステムは、その特定の数字に限定されない。単純な信号処理カムは次に、アイドラ及び紙の厚さの自然のランアウトに起因する、この、指定された(prescribed)校正動作を弁別(differentiate)する。実際に、特別のカム・プロファイルを介した、センサの連続的な校正が存在し得る。信号フィルタリング及び分析方法は、センサの、特有の、規則的な、そして異なった周波数の出力信号について使用され得る。このシステムが、改善された正確なマルチ・フィード又はダブル・シート検知にも適用可能であり、印刷媒体スライド(print media transparencies)(このスライドに対して、光学透過性システムが作動不能であり得る)のためにさえ使用され得ることが理解されるであろう。移動するシートの厚さを検知する、そのような用途のためには、特有の測定を必要とせず、単に、その時に、ニップ内に１つのシートが存在するか、１つ以上のシートが存在するか、という、正確な相対的比較検知で足りることが理解され得るであろう。ここで、実際のシート厚さ測定は、シートが存在しない場合と、特定のシートがニップに存在する場合との間の、アイドラ・ローラ位置における差異を、サブ・ミリメータの正確さまで測定することによって、例えば、未知の厚さ材料の初期フィードのためにさえも、有用であるかもしれない。

元々呈示されたもの、及び、それらが補正され得る、請求項は、ここに開示された実施例及び教示の、変更、代替物、修正、改善、均等物、及び、実質的に均等なもの、(現時点では予測不可能又は期待されていないものを含む)、を包含する。

シート厚さ測定システムの１つの例を概略的に取り込んでいる、それ以外は従来的なプリンタ紙経路の一部の斜視図である。図１の例の拡大断面側面図である。０．２ｍｍのカム・ラン・アウト(ローブ高さ)と０．１ｍｍの媒体厚さにおける、媒体のニップへの侵入に起因する信号シフトを示す、図１及び２の例のセンサの出力信号の例である。低コストで商業的に利用可能なタイプの光センサを用いる、低コストの単純であるが有効な、シート厚さ測定システムの他の例を説明する部分上面図である。

符号の説明

R1 カム40の低い領域の半径
R2 高い領域の半径
10 印刷媒体シート厚さ検知システム
12 プリンタ紙経路
14 シート・フィーディング・ニップ
16 シート・フィーディング・ニップ
18 印刷媒体シート
22 駆動ローラ
24 駆動ローラ
26 固定位置駆動シャフト
32 アイドラ・ローラ
34 アイドラ・ローラ
36 フローティング・アイドラ・シャフト
40 ３つのローブ・カム
42 カム表面
50 カム・ホロワ
60 移動センサ
90 システム
92 アイドラ・シャフト
93 アイドラ・ロール
95 薄いディスク
96 光学的センサ
97 光学的センシング・スロット・エリア
100 マイクロプロセッサ・コントローラ

Claims

移動シートの厚さを検知する方法において、
そのようなシートによってニップ内のそのようなシートの厚さに比例的に再配置され得る、少なくとも1つのシート噛み合わせローラ部材を持つ、少なくとも１つのシート・ニップを通して、そのようなシートを移動させるステップであって、
前記少なくとも１つのシート噛み合わせローラ部材のシャフトの上に、或いは、該シャフト自身に、前記少なくとも１つのシート噛み合わせローラ部材とは別個に設けられた、寸法的に既知のカム半径差を有する可変半径領域を有する部材に、前記シート噛み合わせローラ部材の前記再配置にほぼ比例的な電気信号を提供する移動センサ・システムの部材が、作動可能に且つ直接的に噛み合わされているものであり、
前記移動センサ・システムが、前記可変半径領域を有する部材との接触を通じて、追加的に、反復的に、変位システムの既知の移動によって駆動されて、前記移動センサ・システムからの前記既知の移動に比例的な校正電気信号と組合された、前記シート噛み合わせローラ部材の前記再配置に起因する前記移動センサ・システムからの前記電気信号を提供するものであり、前記電気信号はサイン波信号であって、前記サイン波信号の平均又中央位置が前記シートの厚さに応答して変化するステップを含む方法。
請求項１に記載の、移動シートの厚さにおけるサブ・ミリメータの差異を検知する方法であって、
前記移動シートが、プリンタの紙経路の中を移動する印刷媒体であり、
移動センサ・システムが、追加的に、反復的に、規則的なサブ・ミリメータの前記変位システムの前記移動によって駆動される、
方法。
請求項１に記載の、移動するシートの厚さを検知する方法であって、
前記少なくとも１つのシート噛み合わせローラ部材が、少なくとも２つの対向シート駆動ローラとともに少なくとも２つの前記ニップを形成する、共通のシャフト上の、アイドラ・ローラの少なくとも１つの組であり、
前記共通のシャフトが、そのようなシートによって、前記ニップ内のシートの厚さに比例的に再配置される、
方法。
請求項１に記載の移動シートの厚さを検知する方法であって、
前記少なくとも１つのシート噛み合わせローラ部材が、回転可能に、作動可能に、前記移動センサ・システムと噛み合って、反復的な、既知の、前記移動センサ・システムの動作を提供し、前記移動センサ・システムからの前記校正的な電気信号と組合された、前記シート噛み合わせローラ部材の前記再配置に起因する前記移動センサ・システムからの前記電気信号を提供している、可変半径領域を有する回転可能なシャフトの上に載置された、
方法。
前記サイン波信号の振幅を平均化することにより、前記サイン波信号の振幅方向におけるシフトを補償する請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。