JPH10236691A

JPH10236691A - シート媒体重量検出器

Info

Publication number: JPH10236691A
Application number: JP10042259A
Authority: JP
Inventors: Pat Fowler; パット・フォウラー
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1998-09-08
Also published as: EP0861799A1; DE69720679D1; EP0861799B1; DE69720679T2; US5962861A

Abstract

(57)【要約】【目的】シート媒体の重量（厚さ）を検出してレーザ・
プリンタ等の動作パラメータを自動的に変更できるよう
にする。【構成・作用】供給経路中を送られてきたシート状媒体
３０の先端に力Ｆをかけて媒体を偏倚させる。偏倚量Ｄ
に基づいて媒体の重量（厚さ）を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般にプリンタで
紙の重量を検出し、検出した紙の重量に従ってプリンタ
の動作を制御することに関する。更に詳細に述べれば、
本発明は、紙重量の指標としての紙の強度を検出する偏
倚検出装置に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】プリンタ、複写機及び他の
イメージ形成機械で使用する紙の重量を自動的に検出す
ることは、プリント品質を良好に保つのを助けるために
望ましい。レーザ・プリンタ及び他の電子写真式イメー
ジ形成機械では、紙の個別の特性及び紙の厚さの指標と
しての紙の重量は、良好なプリント品質を得るために、
溶融温度及び圧力、紙がプリンタ内を前進する速度及び
必要な転写電流を決定するに際して重要な因子である。
電子写真式プリンタは通常、重い紙（約28ポンドより大
きい連量を有する紙）を検出して自動的に調節を行うこ
とはない。あるプリンタは、重い紙についても良好なプ
リント品質を維持するために、オペレータがコンピュー
タ・プリンタ・ドライバで重い紙の設定を手動で選択す
ることができる。しかし、手動選択は、オペレータが重
い紙の正しい設定値を選択でき、且つ実際に選択する場
合しか有効ではない。手動選択は、知識のある勤勉なオ
ペレータでさえ、特に、プリント用紙が色々な重量及び
厚さの紙の間で、また用紙の供給源が幾つかの異なる供
給源の間で、頻繁に切り替わる場合には実際的ではない
ことがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、紙の強度を
紙の重量及び厚さの指標として自動的に検出する装置に
関する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の検出器は、紙ま
たは他のシート媒体に作用して動作する偏倚器及び紙の
偏倚に応答する偏倚センサを備えている。偏倚器は重力
でも機械的装置でもよいし、あるいは両者の組合せでも
よい。機械的偏倚器は通常、接触部材及びゲート部材を
備えている。接触部材は、検出器を通過して前進するシ
ート媒体に対して力をかけて、このシート媒体を撓ませ
る。センサは、偏倚器のゲート部材と連絡して動作す
る。偏倚器は、センサが第１の信号を出力する第１の位
置とセンサが第２の信号を出力する第２の位置との間で
移動するよう動作する。

【０００５】本発明の一好適実施例では、偏倚器は、軸
の周りで回転するレバーである。センサは光源及び光セ
ンサを備えている。光源及びセンサは、光源からの光が
光センサにより検出され得るように互いに対して位置決
めされている。光源と光センサとの間の区域を検出領域
という。レバーが、たとえば、軽い重量の紙の大きい偏
倚に対応する第１の位置にあるとき、ゲート部材は検出
領域の外にあって光センサへの光を遮断しない。この場
合には、センサは軽い重量の紙を示す信号を出力する。
レバーが、たとえば、重い重量の紙の少ない偏倚に対応
する第２の位置にあるとき、ゲート部材は、回転して検
出領域の中まで入り込んで光センサへの光を遮断する。
この場合には、センサは重い重量の紙を示す信号を出力
する。

【０００６】本発明は、イメージ形成機械でのプリント
動作を制御する方法も提供する。この方法は以下のステ
ップを有する：１．シート媒体を撓ませる；２．シート媒体の偏倚の程度を検出する；３．検出した偏倚の程度に従って１つまたは複数のプリ
ンタ動作を制御する。

【０００７】

【実施例】本発明のシート媒体検出器は図１に示したレ
ーザ・プリンタのような電子写真式プリント装置に最も
役立つであろうと予想されるが、この検出器は、シート
状の媒体を使用する各種のプリンタ、複写機、その他の
イメージ形成装置に使用することができる。図１は、本
発明の実施例のシート媒体検出器と共に使用するように
なっている、参照番号10で示す通常のレーザ・プリンタ
を示す。一般に、コンピュータは、イメージを表現する
データをプリンタ10の入力ポート12に送出する。このデ
ータは、通常はマイクロプロセッサ及びそれに関連する
プログラム可能メモリ及びページ・バッファから構成さ
れるフォーマッタ14で分析される。フォーマッタ14は、
プリントすべき各ページの電子的表現をフォーマットし
記憶する。ページはフォーマットされてからページ・バ
ッファに送出される。普通は３つまたはもっと多くの個
別のストリップ・バッファであるページ・バッファは、
電子的ページを１ドット幅の一連のラインつまり「スト
リップ」に分解する。このデータのストリップは次にプ
リンタ・コントローラ15に送られる。やはりマイクロプ
ロセッサ及びプログラム可能メモリを備えているコント
ローラ15は、レーザ16を駆動し、（１つまたは複数の）
駆動モータ、溶融器の温度及び圧力及びプリント・エン
ジンのその他の構成要素及び動作パラメータを制御す
る。

【０００８】データの各ストリップは、レーザ16が発生
する光ビームを、光ビームがデータを「運ぶ」ように変
調するのに使用される。光ビームは、多面回転鏡18で完
全に反射される。鏡18の各面が光ビームの中を回転する
につれて、各面は、ビームが光導電ドラム20の表面を横
断するように反射つまり「走査」する。光導電ドラム20
は、光ビームの一連の走査の各々がその直前の走査の直
後にドラム20に記録されるのに丁度充分なだけ前進する
ように、モータで駆動されるシャフト22の周りを回転す
る。このようにして、ページ・バッファからの各データ
・ストリップは、光導電ドラム20の上に線として次々に
記録され、ドラムの上にページを再生する。

【０００９】光導電ドラム20は、先ず、高電圧帯電ロー
ラ26を使用して、その表面に負の極性を有するように帯
電される。光ビームが照射するドラム20上の領域は放電
される。このプロセスによりドラム20の上に静電潜像が
作られる。現像ローラ28がトナーを光導電ドラム20の上
に移動させる。通常、乾燥している磁性絶縁トナーが使
用される。トナーは内部磁石により現像ローラ28に引き
付けられる。トナー粒子は負の極性を有するように帯電
されている。現像ローラ28は、負に帯電したトナーに反
発力を与えてドラム20の上の放電イメージ区域に押しや
る、電気的にバイアスされている。このようにして、ト
ナーは光導電ドラム20に移動させられてドラム上にトナ
ー・イメージを形成する。

【００１０】紙30がドラム20と転写ローラ32との間を通
過するにつれてトナーが光導電ドラム20から紙30の上に
転写される。転写ローラ32は、紙がドラム20の傍を通過
するとき紙30の裏側に比較的強い正の電荷を与えるよう
に電気的にバイアスされている。正の電荷は負帯電トナ
ーを引き付け、これをドラム20から引きはがして紙30の
上にイメージを形成する。次に、紙が加熱された溶融ロ
ーラ34の間を通過するにつれてトナーが紙30に融着され
る。光導電ドラム20の周囲は紙30の長さより小さい。従
って、ページまたは紙シート全体をプリントするにはド
ラムが数回回転しなければならない。ドラム20は清掃ブ
レード36で余分のトナーを掃き落とされ、放電ランプ38
により完全に放電され、帯電ローラ26により再び帯電さ
れる。

【００１１】各紙シート30は、摘み／送り機構42により
光導電ドラム20まで進められる。摘み／送り機構42は、
送りローラ44及び位置決めローラ56を備えている。摘み
／送り指令を実行していない間は送りローラ44が紙スタ
ックに接触しないように、送りローラ44の周囲形状は通
常はほぼＤ形になっている。紙スタック48が入力トレー
50の中に設置されて、その一番上にある紙シート30を送
りローラ44の押し付けにより滑らせて摘み／送り区域40
に入っていくようにする。送りローラ44の外面54は摩擦
粘着性である。その動作に当っては、送りローラ44が回
転するにつれて、送りローラ44の外周の円形部分に沿う
摩擦粘着性外面54が紙30の上面に接触し、これを摘み／
送り区域40に引き込む。紙30の前縁が摘み／送り区域40
を通って移動するにつれて、紙30は一対の位置決めロー
ラ56の間に係合する。傾斜面58が紙30を位置決めローラ
56まで案内するのを支援する。位置決めローラ56が紙30
をイメージ領域52まで移動させるにつれて、紙30の重量
が紙重量検出器60により検出される。位置決めローラ56
は、紙30がドラム20と転写ローラ32との間に係合するま
でイメージ領域52の中に充分に前進させ、上述のよう
に、トナーが与えられる。

【００１２】通常のレーザ・プリンタ10は、普通は数個
の光電紙位置センサも備えている。たとえば、第１位置
センサ80は位置決めローラ56のすぐ下流側に設置され、
第２及び第３位置センサ82及び84は溶融ローラ34の上流
側及び下流側に設置されている。他の位置センサも使用
することができる。位置センサはプリンタ10の色々な場
所での紙の有無を検出し、プリンタ構成要素の動作のタ
イミングを取り、また紙詰まりの検出を助ける。

【００１３】紙重量検出器60は、位置決めローラ56の下
流に、好適には更に第１位置センサ80の下流に、設置さ
れる。検出器60の一好適実施例を図２に示してある。図
２で、検出器60はセンサ61及びレバー62を備えている。
図では検出器60の方が前にあり、一対の位置決めローラ
56がその後ろ側であるように図示している。この構成
で、検出器60は、紙30の両側近くに設置された２対の位
置決めローラ（１つの対だけを図示してある）の間で紙
の中心近くに取付けられている。レバー62は旋回ピン63
の周りを旋回する。旋回ピン63はプリンタ・シャーシま
たは他の安定なプリンタ構成要素に取付けられるか、あ
るいはそれと一体に形成されている。レバー62の一端
は、紙30に接触するために脚形部材64として構成されて
いる。レバー62の他端はゲート部材65を形成している。
位置決めローラ56が紙30を光導電ドラム20の方に前進さ
せるにつれて、脚形部材64は、捻りばね70によりレバー
62に加えられる予め定められた力Ｆにより紙を撓ませ
る。捻りばね70はレバー62と旋回ピン63との間で動作す
るように結合されている。シャーシまたは他の安定した
構成要素に取付けられた停止部材72が、レバー62が無制
限に回転しないようにしている。紙30の偏倚量Ｄはセン
サ61により測定され、プリンタ・コントローラ15に出力
される。

【００１４】紙30の重量及び厚さは、適切なアルゴリズ
ムまたはモデルに従って、コントローラ15のマイクロプ
ロセッサで計算することができる。たとえば、28#、65#
及び150#の連量の紙は、位置決めローラ56の25mm下流で
紙の前縁に加えられる、それぞれ、１、３及び６グラム
重の力Ｆにより約２mmの距離Ｄだけ撓む。紙重量検出器
60からの出力は、それらプリント・エンジン構成要素の
動作、溶融温度及び圧力のような紙の重量及び厚さによ
って変わるプリントパラメータ、紙がプリンタ内を前進
する速度及び転写電流（トナーを紙の上に移動させる電
流または静電力）等によって変わるプリントパラメータ
を自動的に制御し指示するために、プリンタ・コントロ
ーラ15により利用される。これらのパラメータ及びそれ
らを制御する構成要素は皆、検出器60の出力に従ってコ
ントローラ15により調節することができる。好適には、
検出器60は、その出力信号をプリンタ・コントローラ15
が光導電ドラム20及び他の下流のプリント・エンジン構
成要素を制御するのに利用できるように、光導電ドラム
20の上流側に設置される。

【００１５】図５を参照すると、センサ61は、発光ダイ
オード（ＬＥＤ）66及びフォトトランジスタ67を備えて
いる。タングステン・ランプ、ネオン・ランプ、または
他の適切な光、公的には赤外線、を放射する放射源をＬ
ＥＤの代わりに使用できる。同様に、フォトダイオー
ド、フォトトランジスタ、または他のどんな適切な光セ
ンサもフォトトランジスタ67の代わりに使用できる。Ｌ
ＥＤ66及びフォトトランジスタ67は、センサ61中で互い
に対向して取付けられている。レバー62のゲート部材65
は、図３で最も良くわかるように、ＬＥＤ66とフォトト
ランジスタ67の間の検出領域68を通過する。フォトトラ
ンジスタ67からの出力信号はプリンタ・コントローラ15
に伝えられるが、この出力信号はゲート部材65が検出領
域68中に位置しているかいないかを示す。

【００１６】図２の実施例では、力Ｆを紙30の前縁に加
えたとき、ゲート65が検出領域64の外に留まっていれ
ば、フォトトランジスタ67はＬＥＤ66により放出された
光を検出して、検出器60が軽い紙であることを示す信号
をコントローラ15に出力する。力Ｆを紙30の前縁に加え
たとき、ゲート65が検出領域64の中に移動すれば、ゲー
ト65はＬＥＤ66により放出された光を遮断し、検出器60
は重い紙であることを示す信号をコントローラ15に出力
する。複数個のセンサを使用することにより更に精度を
上げることができる。図４ａから図４ｄに示した本発明
の実施例では、ゲート部材65は３個のセンサ61a、61b及
び61cから成る一連のセンサを通過する。３個のセンサ
及びゲート65の３つの開口69を使用すれば、４つの別々
の偏倚位置を示すことができる。開口69は紙30の偏倚の
所定定距離Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃及びＤ₄に従って所定の間隔で
ゲート65に設けられる。各距離Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃及びＤ
₄は、たとえば、４つの別々の紙の重量を表すこともで
きるし、あるいは色々の湿度レベルでの「軽い」紙と
「重い」紙との違いを表すこともできる。各偏倚は、検
出器60により下表に従って判定される。

【００１７】紙30は、多様な装置や技法を使用して撓ま
せることができる。たとえば、図７に示すように、レバ
ー62をカンチレバー状ばね片として構成できる。本発明
のこの実施例では、紙30は紙経路に沿って前進するにつ
れてばね片状のレバー62の脚部材64に接触する。比較的
偏倚やすい軽量の紙では、レバー62は、下方にバイアス
された休止位置あるいはその近くの位置に留まるので、
ゲート部材65はＬＥＤ66により放出された光を遮断せ
ず、検出器60は軽い紙であることを示す信号をコントロ
ーラ15に出力する。もっと剛性の高い重い紙は撓み難い
のでレバー62を上向きに押し、その結果、ゲート65がＬ
ＥＤ66により放出された光を遮断し、検出器60が重い紙
であることを示す信号をコントローラ15に出力する。

【００１８】上に図示し説明した実施例の各々におい
て、紙が紙経路に沿って前進してきたとき紙30を撓ませ
るレバー62を位置決めするために、バイアス要素を使用
している。図２では、バイアス要素は捻りばね70であ
る。その代わりに、バイアス要素として重り付き脚部材
64を捻りばね70の代わりに使うこともできる。図７で
は、ばね片のようなレバー62の構成がこのバイアス要素
をそれ自体で提供する。検出器60の他の構成及び構造も
可能である。図８では、鉛直方向のシャフト90がレバー
62の代わりに使用されている。シャフト90は下向きに重
量バイアスが係っていることによって紙30を撓ませる。
シャフト90はケーシング92の中に設置されている。ケー
シング92は、プリンタ・シャーシまたは他の安定なプリ
ンタ構成要素に取付けられているかまたはその一部とな
っている。図８の検出器60の動作は、他の実施例の場合
と本質的に同じである。紙30は紙経路に沿って前進する
につれて脚部材64に接触する。紙30が脚部材64に接触す
るにつれて、シャフト90が紙を撓ませる。軽い紙の場
合、シャフト90は下にバイアスされた休止位置またはそ
の近くに留まるので、ゲート部材65はＬＥＤ66により放
出された光を遮断せず、検出器60は軽い紙であることを
示す信号をコントローラ15に出力する。重い重量の紙は
シャフト90を上方に押すので、ゲート65はＬＥＤ66によ
り放出された光を遮断し、検出器60が重い紙であること
を示す信号をコントローラ15に出力する。更に別の構成
として、上に図示し説明した時間的に一定のバイアスを
常時かけているバイアス要素の代わりに、位置センサの
１つ、好適には第１位置センサ80により作動される間歇
バイアス要素を使用することもできる。あるいは、紙を
撓ませるのに重力だけを使用することができる。

【００１９】図２、図４、図７及び図８に示した検出器
60の実施例について、フォトトランジスタ67は検出領域
64中にゲート65が存在するか存在しないかに応答するデ
ィジタル・オン/オフ・デバイスのように振る舞う。図
６に示した検出器60の他の実施例では、ゲート65は、Ｌ
ＥＤ67により放出される色々な程度の赤外線を伝えるよ
うに作られている。ゲート65の光伝達率は、第１の半透
明部分65aから第２の不透明部分65bまで変わる。好適に
は、光伝達率の程度は、光が自由に伝わる第１の半透明
部分65aと、光が遮断される第２の不透明部分65bの間で
実質上連続して変化する。この実施例では、フォトトラ
ンジスタ67は、ゲート65を通過する光の程度に応答す
る、つまり、紙30の撓みの程度に応答する線形アナログ
・デバイスとして動作する。従って、撓みの程度、従っ
て紙の重量を、離散的な増分量としてではなく、連続的
に測定できる。

【００２０】本発明を、機械的撓ませ機構及び光電セン
サを利用する前述の好適実施例を参照して図示し説明し
てきたが、本発明を他の撓ませ機構/センサ対を使って
実現することもできる。ホール効果トランスデューサ、
単純な電気・機械式スイッチ、アナログ・トランスデュ
ーサ、ポテンショメータ及び超音波トランスデューサの
種々な構成を、特許請求の範囲に規定した本発明の精神
及び範囲から逸脱することなく、それら図示し説明した
ものに対する代案として使用できる。

【００２１】以下に、本発明の実施態様の例を列挙す
る。

【００２２】［実施態様１］シート媒体(30)に作用して
動作する偏倚器及び前記シート媒体(30)の偏倚に応答す
る偏倚センサ(61)を設けたことを特徴とするシート媒体
重量検出器(60)。

【００２３】［実施態様２］前記偏倚器(62)は重力を使
用することを特徴とする実施態様１記載の検出器(60)。

【００２４】［実施態様３］前記偏倚器は、検出器(60)
を通過して前進する前記シート媒体(30)に対してバイア
スされた接触部材(64)を設けたことを特徴とする実施態
様１記載の検出器(60)。

【００２５】［実施態様４］以下の(a)ないし(c)の特徴
を設けたことを特徴とするシート媒体重量検出器(60)： (a) 検出器(60)を通過して前進するシート媒体(30)に対
してバイアスされている接触部材(64)及びゲート部材(6
5)を設けた偏倚器(62)を設けている； (b) 前記ゲート部材(65)と連携して動作するセンサ(61)
を設けている； (c) 前記センサ(61)が、第１の信号を出力する第１の位
置と、前記第１の信号とは異なる第２の信号を出力する
第２の位置の間を移動するように動作する。

【００２６】［実施態様５］前記センサ(61)は光源(66)
及び光センサ(67)を有し、前記光センサ(67)は前記光源
(66)からの光を検出できるように相互に配置されてお
り、前記ゲート部材(65)は、前記偏倚器(62)が第１の位
置にあるとき前記光センサ(67)への光を遮断し、前記偏
倚器(62)が第２の位置にあるとき前記光センサ(67)への
光を遮断しないことを特徴とする実施態様４記載の検出
器(60)。

【００２７】［実施態様６］前記センサ(61)は光源(66)
及び光センサ(67)を有し、前記光センサ(67)は前記光源
(66)からの光を検出できるように相互に配置されてお
り、前記センサ(61)は、更に、前記光源(66)と前記光セ
ンサ(67)の間に検出領域(68)を備えており、前記ゲート
部材(65)は前記検出領域(68)中で移動でき、前記ゲート
部材(65)の光伝達率は第１の半透明部分(65a)から第２
の不透明部分(65b)までの範囲で変化し、これにより検
出領域(68)中でのゲート部材(65)の位置によって前記光
源(66)から前記光センサ(67)の間での光の伝達率が変化
することを特徴とする実施態様４記載の検出器(60)。

【００２８】［実施態様７］以下の(a)ないし(d)の特徴
を有するシート媒体重量検出器： (a) 細長い部材（62または90）を設ける； (b) 前記細長い部材(62または90)と動作上接続されたセ
ンサ(61)を設ける； (c) 前記細長い部材(62または90)に動作上結合され、前
記細長い部材(62または90)がシート媒体(30)に力を加え
るようにするバイアス要素(70)を設ける； (d) 前記細長い部材(62または90)は、前記センサ(61)が
第１の信号を出力する第１の位置と、前記センサ(61)が
第１の信号とは異なる第２の信号を出力する第２の位置
との間を移動するように動作することを特徴とするシー
ト媒体重量検出器(60)。

【００２９】［実施態様８］前記細長い部材は軸(63)に
回転可能に取付けられているレバー(62)であることを特
徴とする実施態様７記載の検出器(60)。

【００３０】［実施態様９］以下の(a)ないし(d)を設け
たイメージ形成装置： (a) プリント・エンジン・コントローラ(15)； (b) 前記プリント・エンジン・コントローラ(15)に動作
上結合されたフォーマッタ(14)； (c) 前記プリント・エンジン・コントローラ(15)に動作
上結合されたプリント・エンジン； (d) 前記プリント・エンジンに動作上結合され、シート
媒体(30)に作用して動作する偏倚器(62)及び前記シート
媒体(30)の偏倚に応答する偏倚センサ(61)を有するシー
ト媒体重量検出器。

【００３１】［実施態様１０］以下のステップ(a)ない
し(c)を設けたシート媒体イメージ形成機械でプリント
動作を制御する方法： (a) シート媒体(30)を撓ませる； (b) 前記シート媒体(30)の偏倚の程度を検出する； (c) 前記検出した偏倚の程度に従って１つまたは複数の
プリント動作を制御する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のシート媒体検出器を備えたレ
ーザ・プリンタの概念的な立面図。

【図２】捻りばねバイアス要素を使用する２位置シート
媒体検出器の詳細立面図。

【図３】光電センサの検出領域中にあるゲート部材を示
す部分詳細等角図。

【図４ａ】４位置シート媒体検出器の詳細立面図。

【図４ｂ】４位置シート媒体検出器の詳細立面図。

【図４ｃ】４位置シート媒体検出器の詳細立面図。

【図４ｄ】４位置シート媒体検出器の詳細立面図。

【図５】ＬＥＤ及びフォトトランジスタが設けられてい
る様子を示す光電センサの詳細平面図。

【図６】紙の偏倚を連続的に測定する多位置シート媒体
検出器の詳細立面図。

【図７】ばね片式バイアス要素を使用する２位置シート
媒体検出器の詳細立面図。

【図８】重量バイアス要素を使用する２位置シート媒体
検出器の詳細立面図。

【符号の説明】

10：イメージ形成機械 14：フォーマッタ 15：プリント・エンジン・コントローラ 30：シート媒体 60：媒体重量検出器 61：偏倚センサ 62：偏倚器 63：軸 64：接触部材 65：ゲート部材 65a：半透明部分 65b：不透明部分 66：光源 67：光センサ 68：検出領域、 70：バイアス手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シート媒体に作用して動作する偏倚器及び
前記シート媒体の偏倚に応答する偏倚センサを設けたこ
とを特徴とするシート媒体重量検出器。