DETECCIÓN ASTIGMÁTICA DE HOJA DE SUMINISTRO DEL MEDIO DE IMPRESIÓN
CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a detectores dentro de una impresora para el número de hojas de medio en una pila. Esta información es importante para el usuario ya que asegura que haya suficiente medio para completar el trabajo de impresión antes de que se inicie. Esta invención también permite el conteo del número de hojas de medio, estimar el espesor o peso del medio y distinguir entre diferentes tipos de medios. DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA La clase general de dispositivos formadores de imágenes, se refiere a dispositivos que producen o fijan una imagen en un medio. La imagen puede representar datos de texto, numéricos, gráficos, fotográficos o similares o una combinación de estos. El medio más a menudo toma la forma de papel y hojas de transparencias dispuestas en una pila dentro de un alojamiento de suministro y usualmente se toman del suministro una hoja a la vez. Actualmente, los detectores de suministro de medio e indicadores se emplean para notificar a un operador que se requiere reabastecimiento del suministro. Un indicador mecánico popular utiliza un mecanismo de palanca simple para indicar el nivel de medio dentro del alojamiento del suministro. Sin embargo, este indicador mecánico solo proporciona una aproximación burda del nivel de suministro al motor de impresión. También es conocido en detectores de hojas de suministro de medio de impresión, el medir la altura de la pila de papel y dividir esta altura por un espesor considerado de las hojas de papel individuales. Ejemplares de esta técnica previa son la Patente de los E.U.A. No. 4,503,960 ('960) otorgada a G.A.J. Koeleman y colaboradores, con título "Method and Apparatus for Sensing a Supply of Sheets in a Magazine, " (Método y aparato para detectar un suministro de hojas en un cartucho) , la Patente de los E.U.A. No. 4,737,645 ('645) otorgada a R.J. Lahr, con título "Printer Supplies Monitoring System, " (Sistema de verificación de suministros de impresora) , la Patente de los E.U.A. No. 5,839,015 (O15) otorgada a G.A. Faguy y colaboradores, con título "Paper Height Measure Apparatus for a Media Tray with Linear Sensor, " (Aparato para medición de altura de papel para una bandeja de medio con detector lineal), la Patente de los E.U.A. No. 5,960,230
(•230) otorgada a G.M. Peter, con título "Adaptive Paper
Level Sensing in an Imaging Device," (Detección de nivel de papel adaptativa en un dispositivo formador de imagen) y la Patente de los E.U.A. No. 6,000,871 ('871) otorgada a T.L.
Fisher, Sr. , con título "Printer and Receiver Supply Tray Adapted to Sense Amount of Receiver Therein and Method Thereof." (Impresora y bandeja de suministro receptor adaptada para detectar la cantidad de receptor y su método). Mientras que las referencias ('960), ('645), ('015), ('230) y ('871) se emplean para medir la altura de la pila de papel, esto es solo un estimado y debe permitirse un margen para asegurar que tenga suficiente papel el trabajo de impresión. Ya que debe realizarse una consideración del espesor de papel, los métodos incorporados en estas referencias pueden ser imprecisos ya que el espesor de papel típico puede variar fácilmente por un factor de dos a uno. Además se conoce en detectores de hojas de suministro de medio de impresión, el dar seguimiento al número de página que se imprime. Ejemplares de esta técnica previa son la Patente de los E.U.A. No. 5,053,814 ('814) otorgada a Takano y colaboradores, con título "Image Forming Apparatus" (Aparato formador de imagen) y la Patente de los E.U.A. No. 5,745,158 ('158) otorgada a D.
Lee, con título "Indication Apparatus of Paper Amount
Within a Cassette." (Aparato de indicación de cantidad de papel dentro de un cartucho) . Mientras que las referencias
(•814) y ('158) son capaces de contar el número de páginas impresas, estos dispositivos también emplean una consideración del espesor de papel. Como se discutió anteriormente, el espesor de papel puede variar fácilmente. Por lo tanto, estas referencias tampoco pueden proporcionar una medida exacta del número de hojas en una pila de medio. Finalmente, se conoce que las capacidades incrementadas de dispositivos de formación de imagen para imprimir imágenes de diversas calidades y especialidades, en ocasiones requiere que el proceso de impresión sea ajustado a tipos de medios específicos. Más a menudo y especialmente en ambientes de impresión de red, un usuario elegirá el alimentar manualmente el medio especializado en oposición a imprimir de la bandeja de suministro regular. Esto se provoca por el hecho de que actualmente no hay forma de asegurar que el medio adecuado esté presente en cantidades suficientes en la bandeja de suministro. Dispositivos formadores de imagen, a menudo consideran que un medio específico se utiliza cuando, de hecho no es así, resultando de esta manera en un producto inferior. A menudo, los parámetros de impresión tales como concentraciones de pigmento/cinta, velocidad de trayectoria, temperatura de fusionador y pares de torsión de impulso, se alteran para optimizar la impresión de imágenes especializadas. Por lo tanto, utilizar el medio equivocado puede producir resultados inferiores e incluso daño al dispositivo formador de imagen.
Es aparente de lo anterior que existe una necesidad en la técnica por un detector de hoja de suministro del medio de impresión que sea ligero aunque simple en piezas y único en estructura, y que al menos iguale a las características de medición de hojas de los detectores de hojas de suministro de medio de impresión conocidos, pero que al mismo tiempo sea capaz de contar en forma precisa el número de hojas y determinar el espesor de hoja de una hoja en la pila. El propósito de esta invención es cumplir con esta y otras necesidades en la técnica en una forma más notable para la persona con destreza en la especialidad, una vez que se da la siguiente descripción. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Hablando en general, esta invención cumple con estas necesidades al proporcionar un aparato astigmático para determinar información detallada respecto a hojas de medio dentro de una pila de medio, que comprende una pila de medio, un generador de perfil de pila astigmático, configurado para generar una característica de perfil electrónico de la pila de medio, y un analizador de perfil, conectado operativamente con el generador de perfil de pila astigmático, en donde el analizador de perfil se configura para extraer información particular del perfil electrónico indicativo del número de hojas de medio dentro de la pila de medio y la altura de la pila de medio. En ciertas modalidades preferidas, el medio puede incluir papel y/o transparencia. También, el generador de perfil de pila astigmático puede incluir un conjunto CCD, un haz de luz, y un lente astigmático. También, el generador de perfil de pila astigmático puede incluir un fotodiodo, una máscara, un haz de luz, y un lente simétrico. También, la característica de perfil electrónica de la pila de medio es una señal de video. Finalmente, el analizador de perfil es capaz de analizar la señal de video . En otra modalidad preferida adicional, el aparato astigmático es capaz de contar el número de hojas de medio en una pila de medio, estimar el espesor o peso de una hoja individual de medio y distinguir entre diferentes tipos de medio . El receptor preferido, de acuerdo con esta invención ofrece las siguientes ventajas: ligereza en pese-facilidad de ensamblado y reparación; buena estabilidad; excelente durabilidad; características de conteo de hojas excelente; excelentes características de medición de espesor de hoja; excelentes características para distinguir de hojas; y buena economía. De hecho, en muchas de las modalidades preferidas, estos factores de características de conteo de hojas, características de medición de espesor de hojas, y características de distinción de hojas, se optimizan en una proporción que es considerablemente superior que la lograda hasta la fecha en detectores de hojas de suministro de medio de impresión conocidos. Las anteriores y otras características de la presente invención, que serán más aparentes y conforme se avanza en la descripción se comprenden mejor al considerar la siguiente descripción detallada en conjunto con los dibujos acompañantes, en donde caracteres semejantes representan partes semejantes a través de las diversas vistas y en donde: BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una ilustración esquemática de un dispositivo formador de imagen que tiene un sistema para detección de hoja de suministro de medio, de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 2 es una ilustración esquemática de una modalidad de un generador de perfil de pila de acuerdo con una modalidad de la presente invención; Las Figuras 3A y 3B son una vista lateral y una vista superior, respectivamente de una modalidad del generador de perfil de pila de acuerdo con la Figura 2, de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 4 es una ilustración esquemática de una modalidad de un analizador de perfil de acuerdo con una modalidad de la presente invención; Las Figuras 5A y 5B son una vista lateral y una vista frontal respectivamente de otra modalidad del generador de perfil de pila de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 6 es una imagen actual de una porción de un borde de una porción de una pila de medio que se toma con una cámara CCD 2D, de acuerdo con una modalidad de la presente invención; y La Figura 7 es una ilustración de una señal de video que se toma de una sola línea de exploración de la Figura 6, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia primero a la Figura 1, se ilustra un ambiente ventajoso para utilizar los conceptos de esta invención. Como se muestra en la Figura 1, se ilustra el dispositivo formador de imagen 2. El dispositivo formador de imagen 2 incluye, en parte, el alojamiento convencional 4, controlador de impresora 5, bandeja para suministro de medio convencional 6, motor de impresión convencional 8 y sistema para detección de hoja de suministro de medio 10. Como se ilustra en la Figura 2, el sistema para detección de hoja de suministro de medio 10 incluye, en parte el generador de perfil de pila de suministro de medio 12 y un analizador de perfil 20 (Figura 3) para determinar números de hojas y/o características de hojas de medio 17 en una pila de suministro 18. El generador de perfil de pila de suministro de medio 12 genera datos de imagen o patrón de señales electrónicas que son indicativos de los bordes e interfases entre hojas 17 dentro de la pila 18. Esta imagen o patrón (Figura 6) se procesa por el analizador de perfil 20 para determinar el número y/o espesor de hojas individuales 17 dentro de la pila 18. El perfil de pila puede contener otra información, tal como propiedades de transmitancia o reflectancia que pueden ser utilizadas para determinar el tipo de medio, por ejemplo papel o transparencia, así como otras características específicas de medio. Con respecto a la Figura 2, el generador de perfil de pila de suministro de medio 12 ahora se discutirá adicionalmente. El generador de perfil de pila de suministro de medio 12 incluye en parte un transductor óptico convencional 13, fuente de luz convencional 14 y circuito de control/unidad de transductor 15 para generar un patrón o imagen óptico (Figura 6) característico de perfil de borde de la pila de medio 18. De preferencia, el transductor 13 es un dispositivo acoplado de carga (CCD) ; similar a aquellos empleados en un explorador digital, que genera una imagen electrónica de escala de grises (Figura 6) del perfil de borde de la pila de medio 18. Esta imagen luego se procesa por el analizador de perfil 20 (Figura 4) para deducir información respecto a las hojas 17 dentro de la pila 18. La fuente de luz 14 se coloca en proximidad inmediata con el transductor 13 o lente astigmático 16 para reflejar el haz de luz 19 fuera de la pila del medio 18 sobre el transductor 13. Como se ilustra en las Figuras 3A y 3B, el lente astigmático 16 deberá construirse de manera tal que un solo punto del haz de luz 19 falle en encontrarse en un punto focal sencillo sobre el borde de la pila 18. Esta falla provocará que la imagen del punto se dirija a una línea. El lente 16 también deberá provocar que la imagen de rayos del haz de luz 19 que tiene una cierta dirección sea menos distinta que aquellos de rayos transversales a esa dirección. En breve, se emplea el lente astigmático 16 para enfocar el haz de luz 19 sobre el borde de la pila 18, de manera tal que imágenes perpendiculares a la pila 18 están en mejor foco que imágenes paralelas a la pila 18, como se ilustra en la Figura 6. De esta manera, las delineaciones entre las hojas 17, en oposición al ancho de las hojas 17, pueden evaluarse fácilmente. Como se discutió con anterioridad, los sistemas detectores de la técnica previa deben procesar la señal indicativa de la pila de datos de medio respecto al espesor y el número de hojas de papel en una bandeja de impresora. Debido a la naturaleza de la pila de papel, a menudo hay pocos o ningunos cambios visuales en las interfases entre las hojas apiladas de papel. La señal de estos receptores representa un muestreado de línea estrecha de la imagen total del borde de pila. Las señales a menudo muestran poco o ningún cambio en las interfases de hoja y de esta manera fueron difíciles de procesar utilizando Transformada Fourier Rápida (FFC = Fast Fourier Transform) u otros medios para extraer datos respecto al espesor de hoja. La presente invención utiliza un sistema óptico astigmático para formar imagen la pila de papel 18 en el detector 13. Este sistema óptico astigmático forma en imagen la pila de papel 18 con alta resolución en el eje perpendicular al plano de la hoja de papel 17. En el eje paralelo al plano de la hoja de papel 17, el sistema óptico forma en imagen la pila de papel 18 con baja resolución o deficiente foco. Esta imagen incluye algunas características que ayudarán en proporcionar más contenido de frecuencia espacial respecto al espesor de la hoja de papel 17 que los discutidos con respecto a la técnica previa. Con respecto al transductor 13, de preferencia es un detector de imagen CCD lineal, que corresponde a una resolución aproximada de 6,350 pixeles por 2.54 cm (1") o puntos por 2.54 cm (1") dpi = (dots per inches) . Una pila de quinientas hojas con medio relativamente ligero de espesor aproximado de .0508 mm (2 mils), tiene una dimensión de altura nominal de aproximadamente 2.54 cm (1") . En un escenario de caso perfecto, un pixel en el transductor 13 detectará el medio y un pixel adyacente detectará la interferencia, correspondiente a una resolución mínima de 1000 dpi. Esto considera que el medio y las interfases alinean exactamente con los pixeles detectores y la transición entre las hojas cae en medio de los pixeles. El lente astigmático 16 se emplea para enfocar el haz 19 sobre el transductor 13 a fin de proporcionar este alineamiento de pixeles/hojas . La Figura 4 ilustra una modalidad del analizador de perfil 20. Esta modalidad utiliza las capacidades de procesamiento del controlador de impresión 5 en conexión con un conjunto de instrucciones de programación para analizar la imagen de perfil (Figura 6) y comunicar las características de pila (Figura 7) al lado del controlador de impresora 5. En esta modalidad particular, las instrucciones de programación se incorporan en accesorios permanentes (firmware) convencional dentro del controlador de impresión 5. Sin embargo, esta lógica puede almacenarse en una memoria no volátil (no mostrada) o incrustarse en un ASIC (no mostrado) . En caso de un ASIC, el procesamiento del controlador de impresión 5 se reducirá enormemente e incluso puede limitarse para reaccionar simplemente a la información que se proporciona por el analizador 20. Con respecto a la Figura 4, en esta modalidad particular, las instrucciones de programación proporcionan tres opciones básicas: (1) mejora de imagen; (2) análisis de imagen; y (3) extracción de información. La mejora de imagen puede incluir modificación de contraste para incrementar el contraste y filtración de imagen para eliminar datos espurios. El análisis de imagen puede incluir análisis estadístico, correspondencia de plantilla e incluso análisis de tendencias históricas. El análisis estadístico puede incluir correspondencia de patrón, identificación de patrón, dentro del perfil y/u otras técnicas de procesamiento de señal bidimensional. La correspondencia de plantilla puede incluir correlación de patrones conocidos o históricos al perfil actual. El análisis de tendencia histórica puede involucrar el seguimiento del uso o movimiento pasado de medio diferente dentro de la pila 18 (Figura 2) conforme se emplean y/o reabastecen las hojas 17. La extracción de información puede incluir determinación de la altura absoluta de la pila 18, contar el número total de hojas 17, dar seguimiento a interfases identificadas entre hojas de medio 17 dentro de una dimensión de altura determinada o dentro de toda la pila 18, calcular el espesor de todas y/u hojas particulares 17, calcular la altura de las interfases, es decir espaciamiento entre hojas adyacentes 17, contar el número total de hojas 17 y mapear la ubicación y cantidades de las hojas 17 dentro de la pila 18. La información extraída se hace disponible a otros componentes del sistema para el motor de impresión y ajuste procesado, toma de decisiones y retroalimentación de usuario. El análisis de imagen y extracción de información también pueden incluir distinción de tipos de medio para identificar diferentes tipos de medios, tales como transparencias utilizando el hecho de que las hojas reflejan diferentes cantidades de luz. Una segunda fuente de luz (no mostrada) puede agregarse en un sitio diferente respecto al transductor 13, en conjunto con iluminación alterna de las dos fuentes de luz y muestreado por el transductor 13, desde ambas fuentes de luz. Por ejemplo, con la segunda fuente de luz directamente opuesta al transductor 13, las transparencias actúan como una guía de ondas para luz incidente en el lado opuesto de la pila 18, indicando la presencia y ubicación de transparencias dentro de la pila 18. Adicionalmente, cuando no hay presentes hojas de medio 17 en el suministro, la luz transmitida desde la segunda fuente se detectará por el transductor 13 mientras que la luz transmitida desde la fuente de luz 14 no. Con respecto a las Figuras 5A y 5B, se ilustra otra modalidad de generador de perfil de pila 50. Este generador de perfil de pila 50 incluye en parte el fotodiodo convencional 51, máscara 52, lentes simétricos convencionales 54 y ranuras 56. De preferencia, la ranura 56 tiene 1 mm (de longitud) por 25 mieras (de altura) . La operación del generador del perfil de pila 50 es muy semejante a la del generador de perfil de pila 12 discutido con respecto a las Figuras 3A y 3B. En particular, el fotodiodo 51 y la fuente de luz 14 (Figura 2) se utilizan para generar una imagen o patrón óptico (Figura 6) que es característica del perfil de borde de la pila de medio 18. Una máscara 52 que tiene una ranura 56 formada convencionalmente en la máscara 52, se utiliza para separar por filtración una porción del haz de luz 19 que regresa del lente simétrico 54. La máscara 52, el lente simétrico 54 y la ranura 56 actúan como un medio astigmático para formar en imagen el borde de la pila 18. De esta manera, el haz de luz 19 se expone a través del borde de la pila 18 en la forma de ranuras 62, de manera tal que puedan evaluarse fácilmente delineaciones entre las hojas 17 de la pila 18, como se ilustra en la Figura 6. Habrá de entenderse sin embargo que la operación del generador de perfil de pila 50, debe incluir el movimiento ya sea del fotodiodo 51/máscara 52 y/o pila de medio 18 a fin de medir adecuadamente las características de la pila de medio 18. Con respecto a la Figura 7, una vez que una imagen del borde de la pila de medio 18 (Figura 6) , se obtiene, esta imagen se analiza como se discutió previamente con respecto a la Figura 4. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 7, hay depresiones prominentes espaciadas a 3.56 microsegundos. Estas depresiones corresponden al espaciamiento igual a 6 hojas de papel. Dado el hecho de que el operador conoce la velocidad en la cual por ejemplo el generador de perfil de pila 50, se mueve con respecto a la pila de medio 18, el controlador de impresión 5 puede determinar fácilmente el espesor de hojas individuales del medio 17, como se discutió con anterioridad. Una vez dada la anterior descripción, muchas otras características, modificaciones o mejoras serán aparentes a la persona con destreza en la especialidad. Estas características, modificaciones o mejoras por lo tanto se consideran como parte de esta invención, el alcance de la cual se determina por las siguientes reivindicaciones :