(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを担持するサンプと、
前記サンプ内で回転するように取り付けられたシャフト、および前記シャフトが回転した際に、パドルがそれとともに回転し、前記サンプ内に担持されたトナーに入り、トナーを通り、そしてトナーと係合しなくなるようにシャフト上に取り付けられたパドルと、
前記シャフト上の前記サンプの外部に取り付けられ、カートリッジが電子写真機械内の基準位置にある場合に、コード・ホイール・リーダと対となって協働するように配置されたエンコーダ・ホイールと、
前記カートリッジを前記機械内に設置した場合に、前記シャフト、パドルおよびエンコーダ・ホイールの回転をもたらすために、前記シャフトを前記機械内の駆動手段に間接的に接続するように前記シャフトに接続されて、前記サンプ中のパドルの動きに対するトナーによる抵抗を感知可能なトルク感知継手と、
前記コード・ホイール・リーダを用いて、複数のカートリッジ特性を前記機械に示すように構成された前記エンコーダ・ホイールとを含む、電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項２】
前記エンコーダ・ホイールが、
前記機械上の前記コード・ホイール・リーダと協働して、前記サンプのその中にトナーを有する部分中のパドルの動きに対する抵抗の成分を示し、前記サンプ内に残っているトナーの量の指示をもたらす前記エンコーダ・ホイール上の手段を含む、請求項１に記載の電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項３】
前記エンコーダ・ホイールが前記トルク感知継手の一方側に取り付けられ、
前記機械上の前記駆動手段が前記トルク感知継手の他方側に接続され、
前記抵抗の成分が駆動手段の動程とエンコーダの動程の間の遅延によって測定される、請求項２に記載の電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項４】
前記カートリッジの前記複数の特徴を示すコード化情報を含む前記エンコーダ・ホイールのあるセクションを含み、
前記セクションが、前記機械内で駆動手段によって前記機械内で正常に回転動作している間に、前記パドルが前記サンプ内の前記トナーに入る前に前記コード・ホイール・リーダによって読み取られるように、前記エンコーダ・ホイール上に取り付けられている、請求項１に記載の電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項５】
前記エンコーダ・ホイールが、
前記機械上の前記コード・ホイール・リーダと協働して、前記サンプのその中にトナーを有する部分中のパドルの動きに対する抵抗の成分を示し、前記サンプ内に残っているトナーの量を指示をもたらすように構成された前記エンコーダ・ホイール上の他のセクションを含む、請求項４に記載の電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項６】
前記エンコーダ・ホイールが、前記シャフトによって、前記トルク感知継手の一方側および前記カートリッジの一端に接続され、
前記トルク感知継手の他方側が前記駆動手段および前記カートリッジの他端に接続するようになされ、
前記抵抗の成分が駆動手段の動程とエンコーダの動程の間の遅延によって測定される、請求項５に記載の電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項７】
前記エンコーダ・ホイールが、
前記シャフト上で前記パドルに対して所定の配向となるように位置決めするためのキー中央開口をその中に有するディスクと、
前記カートリッジを前記機械に設置した場合および前記ディスクの回転時に、前記コード・ホイール・リーダによって検出できるように配置された前記ディスクの基準窓と、
前記カートリッジを前記機械に設置した場合に、前記コード・ホイール・リーダを介して前記機械に通信するために、スロットを覆ったり、覆わなかったりすることによって、前記カートリッジの前記１つまたは複数の特性を示す、前記基準窓に隣接して、連続的に等間隔で離間された状態で位置決めされた複数のスロットと、を具備することから成る、請求項１に記載の電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項８】
前記基準窓または開始窓が、前記コード・リーダによって読み取るようになされた前記エンコーダ・ホイール内の他の窓またはスロットと異なる第１の幅を有し、
前記ディスクがまた、前記スロットに隣接に隣接すると共に前記基準窓から角度がずれた、前記コード・ホイール・リーダによって読み取るようになされた前記エンコーダ・ホイール内の他の窓またはスロットと異なる第２の幅を有する停止窓を含む、請求項７に記載の電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項９】
前記エンコーダ・ホイールが、
前記パドルが前記サンプ内のトナー中の異なる部位を通って回転しているときに、前記コード・ホイール・リーダによって読み取られるように、前記エンコーダ・ホイール内に配置された複数の離間したスロットを含む、請求項８に記載の電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項１０】
前記カートリッジ内に、
トナー付加ロール、現像ロールおよび光導電ドラムと、
前記現像ローラ、前記トナー付加ロールおよび前記トルク感知継手の駆動側に接続された歯車を含む駆動列とを含む、請求項７に記載の電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項１１】
前記カートリッジの前記サンプが円筒形であり、かつ第１の端部および第２の端部を含み、
前記エンコーダ・ホイールが前記シャフトによって前記トルク感知継手の被駆動側および前記カートリッジの第１の端部に接続され、
前記トルク感知継手の駆動側が前記駆動手段および前記カートリッジの第２の端部に接続するために前記駆動列に接続され、
前記機械上の前記コード・ホイール・リーダと協働して、前記サンプのその中にトナーを有する部分中のパドルの動きに対する抵抗の成分を示し、前記サンプ内に残っているトナーの量の指示をもたらす前記エンコーダ・ホイール上の手段を含む、請求項１０に記載の電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項１２】
前記カートリッジを前記機械内に設置した場合に、前記抵抗の成分が駆動手段の動程とエンコーダの動程の間の遅延によって測定される、請求項１１に記載の電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項１３】
前記トルク感知継手が、
前記シャフトのまわりで回転するように取り付けられた前記駆動列の歯車と、
その一端が前記歯車に接続されたねじりバネと、
前記シャフトに接続され、前記ねじりバネの他端に接続するためのアーバ上の手段を含み、それにより前記歯車が前記シャフトのまわりで回転した場合に、バネが前記アーバを介して前記シャフトに回転をもたらし、前記バネが前記サンプ中のパドル回転中に受ける抵抗に比例してトルク負荷されるアーバとを含む、請求項１２に記載の電子写真機械用のカートリッジ。
【請求項１４】
電子写真機械用のカートリッジ上で回転するように接続されたディスク形エンコーダ・ホイールを構成する装置において、
前記カートリッジを前記機械内に設置した場合に、前記エンコーダ・ホイールがカートリッジ特性を前記機械に伝達し、前記エンコーダ・ホイールが複数の直列に配置された開口を有して構成され、前記開口の内の１つまたは複数の開口が、被覆部材付与ツールによって被覆部材を前記ホイールに付与することで選択的に被覆され得ることから成る装置。
【請求項１５】
前記ツールが、前記エンコーダ・ホイール内の対応するガイド・アパーチャ内に選択的に嵌合する複数のピンを含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記ホイールが、前記開口に隣接して、２対のアパーチャを含み、前記２対の内の一方対のアパーチャ間が、他方対のアパーチャ間よりも大きい距離離間している、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記複数のピンが、前記アパーチャの前記一方対の間隔に対応し、それにより前記アパーチャが前記複数のピンの対応するピンと嵌合した場合に、前記被覆部材が正確に位置決めされ、前記ホイールの選択した開口上に当たる、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記被覆部材が、前記開口の少なくとも１つに嵌合して、前記開口を覆うように寸法決定されたデカルを含み、前記デカルが前記アパーチャの前記一方対に対応する離間したアパーチャをその中に有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
トナーの供給を含む少なくとも１つのサンプを有する交換可能なＥＰカートリッジと、
印刷受容媒体を機械中に通過させると共に、パドルを前記サンプ内で回転させることで、前記パドルを前記サンプ内で担持されるトナー中に通過させから該トナーから出す駆動手段と、
前記サンプ内の前記パドルに対して事前選択され且つ事前決定された配向で、該パドルに接続された前記カートリッジ上のエンコーダ・ホイール、および、前記カートリッジを前記機械に設置した場合に前記エンコーダ・ホイールと対となる関係であるコード・ホイール・リーダと、
前記パドルを前記機械内の駆動手段に間接的に接続するように前記パドルに結合して回転をもたらし、前記サンプ中の前記パドルの動きに対するトナーによる抵抗の成分を感知可能なトルク感知継手と、
を備え、
前記コード・ホイール・リーダを用いて、前記エンコーダ・ホイールが、前記サンプ中のトナーを有する部分によって前記トルク感知継手に反映された、パドルの動きに対する抵抗の成分を示し、前記サンプ内に残っているトナーの量の指示をもたらす電子写真（ＥＰ）機械。
【請求項２０】
前記サンプ中に延び、前記パドルに接続されたシャフトを含み、
前記エンコーダ・ホイールが、前記パドルに対して所定の配向した配置において前記シャフト上でそれを位置決めするためのキー中央アパーチャを有するディスクをその中に含み、
前記ディスクが前記駆動手段によって回転した際に、前記コード・ホイール・リーダによって検出されるように配置された前記ディスクの基準窓と、
前記コード・ホイール・リーダを介して、前記機械に通信するために、前記スロットを覆ったり、覆わなかったりすることによって、前記カートリッジの１つまたは複数の特徴を示す、前記基準窓に隣接して、連続的に等間隔で離間された状態で位置決めされた複数のスロットと、を具備する、請求項１９に記載の電子写真（ＥＰ）機械。
【請求項２１】
前記基準窓または開始窓が、前記コード・リーダによって読み取るようになされた前記エンコーダ・ホイール内の他の窓またはスロットと異なる第１の幅を有し、
前記ディスクがまた、前記スロットに隣接すると共に前記基準窓から角度がずれた、前記コード・ホイール・リーダによって読み取るようになされた前記エンコーダ・ホイール内の他の窓またはスロットと異なる第２の幅を有する停止窓を含む、請求項２０に記載の電子写真（ＥＰ）機械。
【請求項２２】
前記抵抗の成分が前記駆動手段の動程とエンコーダの動程の間の前記トルク感知継手に起因する遅延によって測定される、請求項２１に記載の電子写真（ＥＰ）機械。
【請求項２３】
前記機械が、前記コード・ホイール・リーダに結合されたプロセッサ、前記プロセッサと関連し、前記ディスクの基準位置を判定する不揮発性メモリ内のプログラム、および測定した遅延を前記テーブル内に記憶され、前記サンプ内の所定の量のトナーと関連するパドル抵抗と関連する遅延と比較する前記不揮発性メモリ内のテーブルを含む、請求項２２に記載の電子写真（ＥＰ）機械。
【請求項２４】
前記サンプ内のトナー中の前記パドルの異なる位置において読み取るように配置された前記ディスク内に他の複数の直列に配置されたスロット、および各前記他のスロットにおける測定した遅延を比較して前記サンプ内のトナーの量を判定する前記メモリ内の参照テーブルを含む、請求項２３に記載の電子写真（ＥＰ）機械。
【請求項２５】
前記カートリッジ内に、
トナー付加ロール、現像ロールおよび光導電ドラムと、
前記現像機ローラ、前記トナー付加ロールおよび前記トルク感知継手の駆動側および前記駆動手段に接続された歯車を含む駆動列とを含む、請求項１９に記載の電子写真（ＥＰ）機械。
【請求項２６】
前記カートリッジの前記サンプが円筒形であり、かつ第１の端部および第２の端部を含み、
前記エンコーダ・ホイールが前記シャフトによって前記トルク感知継手の駆動側および前記カートリッジの第１の端部に接続され、
前記トルク感知継手の駆動側が前記駆動手段および前記カートリッジの第２の端部に接続するために前記駆動列に接続され、
前記カートリッジを前記機械内に設置した場合に、前記抵抗の成分が駆動手段の動程とエンコーダの動程の間の前記トルク感知継手に起因する遅延によって測定される、請求項２５に記載の電子写真（ＥＰ）機械。
【請求項２７】
前記トルク感知継手が、
前記シャフトのまわりで回転するように取り付けられた前記駆動列の歯車と、
その一端が前記歯車に接続されたねじりバネと、
前記シャフトに接続され、前記ねじりバネの他端に接続するための前記アーバ上の手段を含み、それにより前記歯車が前記シャフトのまわりで回転した場合に、バネが前記アーバを介して前記シャフトへ回転をもたらし、前記バネが前記サンプ中のパドル回転中に受ける抵抗に比例してトルク負荷されるアーバとを含む、請求項２６に記載の電子写真（ＥＰ）機械。
【請求項２８】
カートリッジが、その中にトナーを保持するサンプ、および前記サンプ内で回転するように取り付けれたパドル、前記サンプの外部に取り付けられ、それとともに回転するように前記パドルに接続されたエンコーダ・ホイールを含み、前記ホイールがその中に複数のスロットを有し、前記スロットのいくつかが、前記機械上のコード・ホイール・リーダによって読み取るために、駆動手段によって回転した際にカートリッジの特性を示すようにコード化され、
前記ホイールを回転し、所定の開始または基準位置から駆動手段の増分を計算することによって、前記ホイールの基準位置および前記サンプ内のパドルに対するビットを表す符号化されたスロットのその上の位置を判定するステップと、
増分を符号化されたスロットおよび停止窓の後縁に記録するステップと、
あたかも前記サンプ内にトナーが残っていないかのような仮定の下での前記モータ駆動手段の増分数を、トナーを含有する前記サンプ内での前記パドルの予め選択された複数の所定位置までの前記モータ駆動手段の実際の増分数から減算して、トナーが無い状態から実際のトナー含有状態まで前記パドルによって移動される既知の距離で測定される遅延を判定するステップと、
前記減算の差から前記サンプ内に残っているトナーの量を判定するステップとを含む、電子写真機械用の交換可能なカートリッジ特性を判定する方法。
【請求項２９】
前記機械が停止した場合に、
駆動手段がバックアップする増分の数を計算するステップと、
その増分の数を前記数から引くステップとを含む、請求項２８に記載の電子写真機械用の交換可能なカートリッジ特性を判定する方法。
【請求項３０】
開始窓に対する停止窓の正確な位置を検査するステップを含む、請求項２９に記載の電子写真機械用の交換可能なカートリッジ特性を判定する方法。
【請求項３１】
前記パドルが前記サンプ内のトナーに入った後の回転中、逐次読み取りのため、前記サンプ内の前記パドルの前記選択された複数の所定位置が回転方向において角度的に離間されている、請求項２８に記載の電子写真機械用の交換可能なカートリッジ特性を判定する方法。
【請求項３２】
前記パドルの規定された回転中に、遅延を合計するステップと、
そのような遅延の平均を連続的に計算して、前記トナーの量が最後の読みから変化したかを判定するステップとを含む、請求項３１に記載の電子写真機械用の交換可能なカートリッジ特性を判定する方法。
【請求項３３】
トナー・レベル状態をユーザに報告するステップを含む、請求項３２に記載の電子写真機械用の交換可能なカートリッジ特性を判定する方法。
【請求項３４】
前記ホイールが回転するごとに減算ステップおよび判定ステップを続行するステップを含む、請求項２８に記載の電子写真機械用の交換可能なカートリッジ特性を判定する方法。
【請求項３５】
前記ホイールが回転するごとに減算ステップおよび判定ステップを続行するステップを含む、請求項３３に記載の電子写真機械用の交換可能なカートリッジ特性を判定する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真（ＥＰ）機械に関し、さらに詳細には、この機械の動作の効率を高めるためだけでなく、機械の正確な動作を可能にするために、カートリッジに関する情報を機械に提供する、そのような電子写真機械用の交換可能な供給カートリッジに関連する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｌｅｘｍａｒｋ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，  Ｉｎｃ．社など、多くの電子写真出力装置（例えばレーザ・プリンタ、コピー機、ファックス幾など）のメーカでは、従来、最良の印刷品質および最長のカートリッジ寿命を得るために機械の制御を変更できるように、ＥＰカートリッジに関する情報が出力装置に利用できるようにする必要があった。
【０００３】
従来技術は、ＥＰ機械に詳細なＥＰカートリッジ特性について知らせる装置または入力方法を十分に備えている。例えば、１９９３年５月４日発行の米国特許第５，２０８，６３１号には、色データをマッピングするために色座標系の特殊な座標をカートリッジ内のＰＲＯＭ中に埋め込むことによって、再生機械内のカートリッジ内に含まれるトナーの比色特性を識別する技法が開示されている。
【０００４】
他の従来技術、例えば１９９４年２月２２日発行の米国特許第５，２８９，２４２号には、ＥＰプリンタ内に装填されているトナー印刷カートリッジのタイプを表示する方法およびシステムが開示されている。これは、フタまたはカバーを閉じた場合に機械内の接点と合致するようにカートリッジ上に取り付けられた導電性ストリップを本質的には含む。センサは、プリンタ内に装填されている印刷カートリッジのタイプをユーザに知らせる２位置スイッチである。この方法は効果的であるが、機械に提供される情報量が限られる。
【０００５】
他の従来技術、例えば１９９４年１１月１５日発行の米国特許第５，３６５，３１２号では、現在の充填状態に関する情報または他の状態データを含むメモリ・チップが保持されている。印刷媒体の消耗状態は、消費量を経験的にカウントすることによって与えられる。帯電画像を調色又はトナー化するのに必要なトナーの量の平均に、帯電画像キャリヤの回転数を掛けるか、または光センサによる文字のインキング度を掛ける。いずれの方法でも、計算が正確とは言えず、ページ上の平均インク被覆面積、あるいはフォント選択によって大きく変化する文字密度に依存する。したがって、よく見ても、消費計算は正確さを欠く。
【０００６】
文献には、レーザ・プリンタにおいてトナー・レベルを検出するいくつかの方法が示されている。これらの方法の大部分は、トナー低下状態、またはトナーが固定のレベルよりも上にあるかまたは下にあるかを検出するものである。残っている未使用のトナーの量を効果的に測定する方法または装置はほとんどない。一例として、Ｌｅｘｍａｒｋ（登録商標）プリンタでは、現在、光学技法を使用してトナー低下状態を検出している。この方法は、光線をトナー容器のあるセクションからフォト・センサ上へ通過させようとするものである。トナーは、そのレベルがプリセットした高さよりも下がるまで光線を妨害する。
【０００７】
他の一般的な方法では、トナーをシル上でかき回して動かす回転撹拌器またはトナー・パドルに対するトナーの影響又は効果を測定して、それをトナー付加ロールへ、次いで現像ロールへ、最後にＰＣドラムへ送るようにしている。パドルの回転軸は水平である。パドルは、３６０度回転する間、トナー・サプライに入ったり、出たりする。トナーは、パドルがトナー表面と接触する点とパドルがトナーから出る点との間でパドルの動きに抵抗し、パドル・シャフト上にトルク負荷を生成する。１）トナーの存在によって生じたトルク負荷が固定のパドル位置において所与のしきい値よりも小さいかどうかを検出するか、または２）トナーの表面が固定の高さよりも低いかどうかを検出することによって、トナー低下が検出される。
【０００８】
どちらの方法でも、トナーと接触した場合に負荷トルクを受ける被駆動部材（パドル）に駆動トルクを与える駆動部材がある。これら２つの部材が互いに無関係に慎重に画定された形で回転するある自由度が存在する。上記の第１の方法１）では、パドルに負荷が加わらない場合、両方の部材がともに回転する。しかし、負荷が加わると、パドルは、駆動部材よりも負荷の増大とともに増大する角距離だけ遅れる。第２の方法２）では、負荷が加わらないパドルは、バネ力または重力のもとで、駆動部材の回転よりも進む。負荷が加わる（すなわち、パドルがトナーの表面と接触する）と、駆動部材と被駆動部材は再び整合し、ともに回転する。パドルの回転の適切な位置において駆動部材と被駆動部材の相対的な回転のずれ（位相差としても知られている）を測定することによって、トナーの存在を検知することができる。
【０００９】
従来技術では、２つのディスクの位相差を測定することによってこの相対的なずれが検知されている。第１のディスクは、パドルに駆動トルクを与えるシャフトに固定的に取り付けられる。第２のディスクは、第１のディスクに近接して、パドルのシャフトに固定的に取り付けられる。通常、どちらのディスクもその中に符合ノッチまたはスロットを有する。スロットまたはノッチの整合、すなわちそれらが重なる程度は、ディスクの位相関係、したがって駆動部材と被駆動部材の位相を示す。
【００１０】
上記の方法および別形態を示す様々な技術を以下に示す。
【００１１】
１９７７年１月１８日発行のＲｉｃｏｈ  Ｃｏ．社の米国特許第４，００３，２５８号には、２つのディスクを使用してパドル駆動シャフトに対するトナー・パドル位置を測定する方法が開示されている。パドルがその回転の頂部に達すると、パドルと駆動シャフトとの結合は、重力のもとでパドルがトナー表面上で静止するまでまたはその回転の底部になるまで自由落下することを許容している。パドルが落下する間の角度が固定の量（１８０度近辺）よりも大きければ、トナー低下が検出される。１つのバネが２つのディスクを連結しているが、このバネは、トナー検出には使用されない。バネは、トナー容器から現像機へトナーを振り落とすのに使用される。
【００１２】
１９９３年６月１日発行のＯｋｉ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏ．社の米国特許第５，２１６，４６２号には、ディスク間の位相分離がパドルへのトルク負荷を示すように、バネが２つのディスクを連結しているシステムが開示されている。このタイプのシステムでは不安定さが目立つ。さらにこの米国特許第５，２１６，４６２号には、パドルがその上死位置からトナーの表面まで自由落下する上記米国特許と同様のシステムが開示されている。パドルの位置は、トナー容器の外側のレバーに対する磁気的結合を介して検知される。このレバーは、パドルがその回転の底部に近づくと光スイッチを励起する。光スイッチによって検知されながらパドルが上死点から容器の底部まで落下するのにかかる時間が所与の値よりも小さい場合、トナー低下が表示される。
【００１３】
１９８６年６月３日発行のＭｉｎｏｌｔａ  Ｃａｍｅｒａ  Ｃｏ．社の米国特許第４，５９２，６４２号には、トナーを直接測定するパドルを使用せず、その代わりにパドルの動きを利用して「フロート又は浮き」をトナーの表面の上に引き上げ、それを再びトナー表面の上部に降ろすシステムが開示されている。「フロート」がトナー低下位置にくると、スイッチが励起される。「フロート」がトナー低下位置においてかなりの時間を費やす場合、装置はトナー低下を知らせる。この特許は、容器内のトナーの量を測定できることを暗示しているが、明細書には、単にトナー低下状態を検出するための非常に非直線的で、ほとんど二元的な形で動作することが示されている。
【００１４】
１９９１年２月５日発行のＸｅｒｏｘ  Ｃｏｒｐ．社の米国特許第４，９８９，７５４号は、トナーを撹拌または搬送する内部パドルがない点で他の技法とは異なっている。代わりに、トナー容器全体が水平軸回りを回転する。内部のトナーが容器とともに回転すると、トナーは、それとともに回転可能なレバーを引く。トナー・レベルが低くなると、レバーは、トナーの動きによってその基準位置からずれなくなり、重力のもとでその基準位置に戻る。この位置から、レバーはトナー低下を示すためにスイッチを励起する。
【００１５】
更に、１９８７年１２月８日発行のＲａｎｋ  Ｘｅｒｏｘ  Ｌｉｍｉｔｅｄ社の米国特許第４，７１１，５６号には、廃棄トナー・タンクが満杯になる時を検出する手段が開示されている。この特許では、底部からタンク内に供給される廃棄トナーによって押し上げられるフロートを使用している。フロートは、タンクの上部に達するとスイッチを励起させる。
【００１６】
１９９１年７月３０日発行のＦｕｊｉｔｓｕ  Ｌｉｍｉｔｅｄ社の米国特許第５，０３６，３６３号には、市販の振動センサを使用して固定のレベルにあるトナーの存在を検出している。この特許には、センサ出力に対するセンサ清浄機構の影響が無視できる簡単なタイミング方法が開示されている。
【００１７】
１９９４年９月２０日発行のＸｅｒｏｘ  Ｃｏｒｐ．社の米国特許第５，３４９，３７７号には、黒色画素を計算し、それらに画素の近傍における単位面積当たりの画素に基づいてトナー使用量について重み付けすることによって、トナー使用量、したがって容器内に残っているトナーの量を計算するアルゴリズムが開示されている。これは、以下に開示する本発明の方法および装置とは異なる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のことに鑑みて、本発明の主要な目的は、トナーを使用するタイプの機械にカートリッジの内容に関する情報を伝達すると共に、そのような情報に、機械の動作中にカートリッジ内に残存しているトナー量に関連する連続データとを組み合わせるための簡素であるが効果的な方法および装置を提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的は、機械の電源オンリセット（ＰＯＲ）時または機能の他の再開時に、機械の最後の動作期間以降、条件が変化したかどうかを自動的に判定し、それらの判定または結果に鑑みて、機械動作条件を変更する適切なソフトウェアを提供することである。
【００２０】
本発明の他の目的は、カートリッジに関する初期情報を変更する簡素化されているが効果的な方法および手段であるが、製造ラインの終了またはフィールド変更が見込めるほど充分に正確かつ簡単な方法および手段を提供することである。
【００２１】
本発明の他の目的は、供給ＥＰカートリッジと関連する単一のエンコーダ・ホイールに、これらに限定されないが、ＰＣドラム・タイプ、無許可のカートリッジが機械内で使用されるのを防止する「ベンダー（売り手）  ＩＤ」、元のカートリッジ容量を示す情報、トナーがＭＩＣＲトナー（銀行小切手用の磁性物質など）であるのかまたは非ＭＩＣＲトナーであるのか、およびカートリッジ・サンプ内のトナーのレベルの検出を含む情報を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
このために、本発明は、機械に対してＥＰカートリッジ特性に関する情報を提供して、そのカートリッジが使用されている機械の動作を変更するための方法および装置を含む。本発明はエンコーダ・ホイールを使用するものであり、該エンコーダ・ホイールは、実質上一定の速度でその回転の少なくとも一部にわたって回転する交換可能な供給カートリッジに関連する機械の一部であるシャフトに取り付けられている。このホイールは、従来の検知方法によって読み取り可能なコード化情報を含み、シリアル・ビット・ストリームを生成するための手段が提供され、該シリアル・ビット・ストリームは次いでカートリッジに関する情報を得るために復号される。ホイールの他の部分は、どのくらいのトナーがカートリッジ内に残っているかに関する変数データを連続的に提供する。
【００２３】
後者の機能に関して、ここに開示される本発明では、パドルがトナー中を動く際にパドルによって遭遇される抵抗によるトルク負荷の周期的性質を考慮して、パドル・シャフトに固定的に取り付けられたただ１つのディスクを使用することによって従来技術に改良を加える。このようにして、被駆動部材と駆動部材との間の遅延は、この抵抗とトナー・サンプ内のトナーの量の関数になる。本発明ではまた、サンプ内のトナーの１つだけではない異なるいくつかのレベルを識別することによって従来技術に改良を加える。この能力は、トルク負荷の大きさを測定できること、および、２つ以上の円周撹拌器またはパドルの位置におけるトルクを測定できることによる。
【００２４】
添付の図面と関連して行った以下の説明を参照すれば、本発明の他の目的およびより完全な理解が得られよう。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、図面、特に図１を参照すると、本発明に従って構成されたレーザ・プリンタ１０が示されている。図１は、印刷受容媒体経路１１が示される共に、本発明に従って構成された交換供給電子写真（ＥＰ）カートリッジ３０を含むプリンタ１０の概略側面図である。図示のように、機械１０は、少なくとも１つの媒体供給トレイ１２を支持するケーシングまたはハウジング１０ａを含む。トレイ１２では、ピッカ・アーム１３によって、印刷受容媒体１２ａ（例えば紙）のカット・シートが媒体経路１１へ送られ、この例ではカートリッジ３０の一部をなす印刷エンジンを通り、機械１０内に入る。送りモータ・ドライブ・アセンブリ１５（図３）は、媒体をピンチ・ローラ対１６〜２３中およびそのニップ間に送り、媒体受容出力トレイ２６内に入れる駆動動作を行う。
【００２６】
本発明によれば、次に図１および図２を参照すると、カートリッジ３０は、カートリッジ３０が機械１０内のその基準位置に収まっている場合に、カートリッジ内に残っているトナーの量に関する（機械の動作中）連続データを含むカートリッジ特性、あるいは／および、例えばカートリッジのタイプまたはサイズ、トナー容量、トナーのタイプ、光導電性ドラムのタイプなど、予め選択されたカートリッジ特性に関する情報を機械１０へ伝送または伝達するためのエンコーダ・ホイール・センサまたはリーダ３１ａと協働するようになされたエンコーダ・ホイール３１を含む。このために、エンコーダ・ホイール３１は、この例ではシャフト３２の一端３２ａに取り付けられており、該シャフトは、円筒形トナー供給サンプ３３内で回転できるように同軸状に取り付けられている。シャフト３２には、シャフト３２から放射状に延び、サンプ３３に沿って軸方向に延びるエンコーダ・ホイール３１と同期して回転できるように、トナー撹拌器またはパドル３４が取り付けられている。カートリッジのトナー３５のレベル（容量によって異なる）は、一般に、ほぼ９：００位置から、反時計方向に３：００位置まで延びるものとして示されている。パドル３４が矢印３４ａの方向に反時計回りに回転すると、トナーがサンプ３３のシル３３ａ上で動く。（パドル３４には、通常、パドルがトナー３５を通過する際にパドルへの抵抗が小さくなるように、複数の大きい開口３４ｂが図３に示されるように設けられている）。図２および図３に最もよく示されているように、シル３３ａ上で動いたトナーは、現像ロール３７と周知の形で相互作用するトナー付加ロール３６へ送られ、次いで媒体経路１１内にある光導電性（ＰＣ）ドラム３８であって、媒体経路１１内において該ドラムに提示された印刷受容媒体１２ａにテキスト情報および図形情報を付与する。
【００２７】
次に、図３を参照すると、モータ送りアセンブリ１５は、適切な歯車駆動装置１５ｂを介して、例えばＰＣドラム３８および現像ロール３７用の駆動列４０、トナー付加ロール３６に対して多数の異なる駆動回転を与え、且つ、可変トルク装置を介してシャフト３２の一端３２ｂに結合されている駆動モータ１５ａを含んでいる。駆動モータ１５ａは、例えばステッピング・モータ、より好ましい実施形態ではブラシレス直流モータなど従来のタイプのものでよい。ステッピング・モータを含めて、任意のいくつかのタイプのモータが駆動装置として使用できるが、モータ・シャフトの運動の測定可能な有限の増分をもたらすホール効果かまたは周波数発生フィードバック・パルスが得られるので、ブラシレス直流モータが理想的である。フィードバックは所定の距離測定値を補償する。距離測定値は、駆動装置をステッピング・モータに限定しないために「ステップ」ではなく増分と呼ぶことにする。
【００２８】
この例ではカートリッジ３０の一部をなす駆動列４０は、現像ロール３７に直接結合され、アイドラ・ギヤ４０ｂを介してギヤ４０ｃによってトナー付加ロール３６に結合された被駆動ギヤ４０ａを含む。ギヤ４０ｃは、適切な減速ギヤ４０ｄおよび４０ｅを介して最終駆動ギヤ４１を駆動する。図５および図６を参照しながら以下により詳細に説明するように、駆動ギヤ４１は、可変トルク感知継手によってシャフト３２の端部３２ｂに結合される。
【００２９】
図３において、ギヤ４１は、ギヤ４１およびそのウェブ４２がシャフト３２の端部３２ｂのまわりを無制限に自由に動くようにするベアリングの働きをするカラー４３に接続された取付ウェブまたはフランジ４２を含むものとして示されている。次に、図４を参照すると、可変トルク感知継手の駆動側がギヤ４１のウェブ４２に取り付けられている。このために、継手の駆動側はコイルねじりバネ４４を含む。バネ４４の一方の脚４４ａはギヤ４１のウェブ４２に固定され、バネ４４の他方の脚４４ｂは自立している。
【００３０】
次に、図５を参照すると、継手の片側（被駆動側）が示されている。このために、シャフト３２のキー（平）シャフト端３２ｂを受容するように寸法決定されたキー中央開口４６を有するアーバ４５が示されている。理解しやすいように、図６にはアーバ４５の反対側が示されている。アーバ４５は、放射状に延びるイヤ部分４７ａ、４７ｂを含む。イヤ部分４７ａ、４７ｂの延長終端は、ギヤ４１のウェブ４２と関連するフランジ４８に重なる。ウェブ４２に対向するアーバ４５の裏面または背面４５ａ（図６参照）は、依存強化脚部分４９ａ、４９ｂを含む。カラー４６ａは、ギヤ４１のウェブ４２と衝合し、アーバ４５の残りの部分をギヤ４１のウェブ４２から離間させておく。また、アーバ４５の背面４５ａの裏面には、バネ４４の自立脚４４ｂを把持するクリップ５０が取付けられている。
【００３１】
したがって、バネ４４の一端４４ａ（図４）はギヤ４１のウェブ４２に接続され、バネ４４の他端４４ｂはアーバ４５に接続される。アーバ４５は、カートリッジ３０のサンプ３３中で回転できるように取り付けられたシャフト３２にキー止めされる。したがって、ギヤ４１は、バネ４４およびアーバ４５を介してシャフト３２に接続される。ギヤ４１が回転すると、バネの端部４４ｂが回転しやすいアーバ４５内のキャッチ５０に押し付けられて、シャフト３２上のパドル３４が回転するようになる。パドルが最初にサンプ３３内のトナー３５に係合すると、加わった抵抗によりねじりが増大し、バネ４４が巻き上がり、それによりエンコーダ・ホイール３１がギヤ４１の回転位置より遅れる。フランジ４８上に取り付けられたストップ５１および５２は、過大な巻上げまたはバネ４４の過度の緊張を防ぐ。サンプ３３がトナー３５のフル設計レベルになっている場合、イヤ４７ａ、４７ｂはそれぞれストップ５１および５２と係合する。したがって、パドル３４がサンプ３３中を動こうとした際にトナー３５に当たって受ける抵抗のために、バネ４４によりパドル・シャフト３２がギヤ４１および駆動列４０に対して遅れる。パドル３４に当たるトナーのために受ける抵抗が大きいほど、遅延も大きい。以下により詳細に説明するように、パドル３４がサンプ３３を反時計回りに９：００位置（図２参照）からほぼ５：００位置まで進む際に、ギヤ４１（実際はモータ１５ａ）およびエンコーダ・ホイール３１が進む距離の差は、どのくらいのトナー３５がサンプ３３内に残っているか、したがってカートリッジ３０がトナー低下になる前に、どのくらいのページがまだＥＰ機械またはプリンタ１０によって印刷できるかの目安となる。この測定技法について、エンコーダ・ホイール３１の基準位置を見つける方法およびホイールを読み取る方法と関連してより詳細に説明する。
【００３２】
次に、その電子回路の主要部品を示す、機械１０の簡易電子図である図７を参照すると、機械には、それぞれ「エンジン電子回路カード（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃａｒｄ）」および「ラスタ・イメージ・プロセッサ電子回路カード（Ｒａｓｔｅｒ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃａｒｄ）」と書かれたボード８０および９０（以下それぞれＥＥＣおよびＲＩＰと呼ぶ）を担持する２つのプロセッサ（マイクロプロセッサ）が使用されている。通常通り、プロセッサは、メモリ、入出力装置およびボード上の小形システム・コンピュータと関連する他の備品を含む。図７に示されるＥＥＣ８０は、一般に、カード上のＲＯＭ８０ａ内に含まれ、そのオンボード・プロセッサと関連するプログラムを介して機械機能を制御する。例えば、機械上の、レーザ・プリントヘッド８２、モータ送りアセンブリ１５、高電圧電源８３およびカバーが開いた際に状態の変化をＥＥＣ８０に示すカバー・スイッチ８３ａ、エンコーダ・ホイール３１上のコードを読み取り、ＥＥＣ８０に必要なカートリッジ情報を知らせ、ＥＰカートリッジ３０のサンプ３３内のトナー供給に関する連続データを与えるエンコーダ・ホイール・センサ３１ａ、機械が動作している時にはＲＩＰの制御下にあるが、製造中はＥＥＣによって制御することができ、ＲＩＰが導入されていない場合でも製造試験状態を表示するのに有用な様々な機械状態をオペレータに示すディスプレイ８１などである。消去または消滅ランプ・アセンブリ８４およびＭＰＴ排紙機能など、他の機能は、ＥＥＣ８０によって制御されるものとして示されている。他の共用機能、例えばフューザ・アセンブリ８６および低電圧電源８７が、ＲＩＰ９０とＥＥＣ８０および他の周辺装置との間の通信を可能にする相互接続カード８８（ブッシュおよび電力線を含む）を介して備えられている。相互接続カード８８は、ネットワーク９１、不揮発性メモリ９２（例えばハード・ドライブ）への接続、もちろんホスト９３、例えばパーソナル・コンピュータなどのコンピュータへの接続に使用できる通信インタフェース８９を介して他の周辺装置に接続できる。
【００３３】
ＲＩＰは、主としてネットワークまたはホストから印刷すべき情報を受信し、それを印刷するためにビットマップなどに変換する役目を果たす。シリアル・ポート９４およびパラレル・ポート９５はＲＩＰカード９０から分離できるように示されているが、通常、それらはカード上にあるかまたはその一部になっている。
【００３４】
議論の前に、プログラミング・フローチャートによって、本発明による機械の動作、新規のエンコーダ・ホイール３１の構造について説明する必要がある。このために、次に図８を参照すると、エンコーダ・ホイール３１は、ディスク形状をしており、シャフト３２の同じ形状の端部３２ａによって受容できるようにキー中央開口３１ｂを含むことが好ましい。ホイールは、識別のために開始基準線Ｄ０に関して配置されることが好ましいその中にいくつかのスロットまたは窓を含む。「時計面」から見ると、Ｄ０は、ホイール３１の開始／基準窓５４の後縁に沿って、６：００のところにある。（回転方向矢印３４ａに注意）。パドル３４は、ホイール３１（したがってサンプ３３）に関して上死点（ＴＤＣ）のところにあるのが概略的に示されている。エンコーダ・ホイール・センサ３１ａの位置は、固定であり、機械に取り付けられているが、議論のために、図中のＤ０と整合し、実質上図１に概略的に示されるように配置されていると仮定する。
【００３５】
パドル３４は一般に（矢印３４ａによって示される反時計回りに）３：００位置から９：００位置までサンプ内のトナーと接触せず、またパドルが少なくとも１２：００（ＴＤＣ）位置から９：００位置まで動く際、シャフト速度はかなり均一であると仮定できるので、カートリッジ３０に関する情報は、６：００位置からほぼ９：００位置の間にホイール上にコード化されることが好ましい。このために、ホイール３１は、その後縁がそれぞれＤ０に関してＤ１〜Ｄ７のところにある放射状に延び、等間隔に離間したスロットまたは窓０〜６を具備する。スロット０〜６はそれぞれ、図１２に関して以下に詳細に説明するように、１つまたは複数のデカル９６などによって選択的に覆われる情報またはデータ・ビット位置を示す。この時点では、複数のアパーチャ５６〜５９は、同じ半径を有するアークに沿って、ただしデータ・スロットまたは窓０〜６に隣接して配置されると言うだけに留めておく。アパーチャ５６と５７の間の間隔は、アパーチャ５８と５９の間の間隔よりも小さいことに留意されたい。
【００３６】
覆われたスロットと覆われないスロット０〜６の組合せによって表されるコード化されたデータは、ＥＰカートリッジ初期容量、トナー・タイプ、ＯＥＭタイプ・カートリッジとして認められているかいないかに関する必要な情報、または正確な機械の動作に望ましいまたは必要な他の情報をＥＥＣ８０に示す。隣接するスロット６は、隣接するスロットまたは窓の後縁間の距離に等しい幅を有する停止窓５５であり、例えばＤ１＝（Ｄ２−Ｄ１、Ｄ３−Ｄ２など）＝窓５５の幅である。また、停止窓５５は、停止窓５５の幅に等しい距離だけスロット６の後縁から離間することに留意されたい。すなわち、距離Ｄ８−Ｄ７＝窓５５の幅の２倍であり、窓５５の幅はスロット０〜６の幅よりも広い。
【００３７】
ほぼ５：００位置から６：００位置までの隣接するスロット０は、開始／基準窓５４である。開始／基準窓５４は、他の窓幅よりもわざと広くしてある。この幅の違いのために、ホイール位置およびエンコーダ・ホイール・センサ３１ａへのデータ・ビット提示の開始を判定することが容易になる。この理由については、図９および図１０のプログラミング・フローチャートを検討すればよりよく理解できよう。
【００３８】
送りモータ１５ａ位置に対するエンコーダ・ホイール３１の遅延（計算した増分）に関する情報をＥＥＣ８０に提供するために、追加の３つのスロットまたは窓「ａ」、「ｂ」および「ｃ」がそれぞれＤ９、Ｄ１０、Ｄ１１のところに設けられている。スロット「ａ」の後縁（角距離Ｄ９）はＤ０から２００゜であり、スロット「ｂ」の後縁（角距離Ｄ１０）はＤ０から２１５゜であり、スロット「ｃ」の後縁（角距離Ｄ１１）はＤ０から２３０゜である。図８から、スロット「ａ」がＤ０においてセンサ３１を通過する時には、パドル３４はすでに、下死点（６：００位置）を２０゜（２００゜−１８０゜）、窓またはスロット「ｂ」を３５゜（２１５゜−１８０゜）、スロット「ｃ」を５０゜（２３０゜−１８０゜）だけ通過していることが分かる。スロット「ａ」、「ｂ」および「ｃ」の配置の重要度については、図１１と関連して以下に詳細に説明する。
【００３９】
次に、図９および図１０を参照すると、機械始動に必要なコード、およびトナー・サンプ３３内のトナー３５レベルの測定を含む、エンコーダ・ホイール上でコード化された情報の読取りを示すプログラミングおよび機能フローチャートがそれぞれ示されている。最初に、大きいまたは極端な速度変化条件下で参照用に異なるテーブルが必要であるとしても、機械の速度は、動作（すなわち、解像度、トナー・タイプ、色など）によって異なるので、信頼できないまたは測定できないことを理解するのがよい。したがって、それと実際の値を比較して残っているトナーの量を判定できる異なる解像度を得るために、いくつかの速度ごとの基準値をＲＯＭ８０ａ内に記憶するのではなく、代わりにモータが進んだ角距離を基準としてエンコーダ・ホイール３１が進んだ角「距離」を読み取り、次いで２つの角測定値の差を基準値またはベースラインと比較して、サンプ３３内に残っているトナー３５の量を判定する。観測によって、エンコーダ・ホイールが開始または基準（Ｄ０）と「ａ」、「ｂ」、「ｃ」の間で進む距離が常に同じであることが分かる。したがって、モータが進むべき距離を測定し、その後スロット「ａ」を検知し、スロット「ｂ」を検知し、スロット「ｃ」を検知し、次いでその差を測定した遅延であるとする。本質上、おそらく何を測定しているのかを理解するのに読者にとってより分かり易い方法は、ギヤ４１（送りモータ・アセンブリ１５の一部としてギヤ列４０）の角度のずれに対してパドル３４の角度のずれを測定することである。以下で議論するように、最大数（遅延数）は、最大トルク（最大抵抗）を与えるパドル位置を示す。この数は、ＲＯＭ内の参照テーブルを使用する必要があることを示し、どのくらいのトナー３５がカートリッジ３０のサンプ３３内に残っているかの目安を与える。
【００４０】
まず図９を参照すると、機械１０の始動後、またはカバーを開き、後で閉じた後、論理ブロック６０に示されるように、ローリング平均をリセットする。簡単に言えば、「ｎ」（例えば５または６）個のサンプル測定値を検査し、それらの平均を記憶し、カートリッジ３０のエンコーダ・ホイール３１上のコードを読取り、前にそこにあったものと比較し、次いで記憶する。このようにする理由は、最後の電源オンまたは機械１０の始動以降、ユーザがＥＰカートリッジを交換する場合、新しいサンプ内に異なるトナー・タイプ、トナー・レベルなどがあるからである。したがって、古いデータに頼らないようにするために、新しいカートリッジ・データおよびカートリッジ３０内に残っているトナー３５の量を含む新しいデータを固定する。したがって、ＥＥＣ８０内で新しい「ローリング平均」を作成する。ホスト通知に関して、機械が始動した場合またはカバーを一度開いた場合はたいてい、新しいカートリッジが導入されていないので、古いデータが報告され、通常前の情報に信頼が置かれる。
【００４１】
次の論理ステップ６１は、エンコーダ・ホイール３１の「基準位置を見つける」ことである。トナー・レベルかまたはカートリッジ特性アルゴリズムが適切に動作するように、ホイール３１の「基準位置」をまず見つけなければならない。エンジンは、例えば停止窓位置５５に止まることができ、またシステム内のバックラッシュのために、モータは、エンコーダ・ホイールが実際に動く前に、測定した「全窓幅」が開始／基準窓５４であるように見えるほど十分な距離を動くので、必然的に、ＥＥＣ８０は、センサ３１ａを介して、窓がホイールの基準位置または開始位置を判定し始める前に窓の開始を見なければならない。以下に、開始／基準窓５４を見つけるプログラムの一部を疑似コードの形で示す。前に議論したように、開始／基準窓５４は、停止窓５５またはそれに関してエンコーダ・ホイール３１上の他のスロットまたは窓よりも広い。
0003581894.tif 000002
【００４２】
上記のアルゴリズムにおいて、’ＨｏｍｅＦｏｕｎｄ’は偽にセットされ、ループは、窓またはスロットの幅が最小値以上かつ最大値以下の条件を満たすまで動作する。次いで’ＨｏｍｅＦｏｕｎｄ’は真にセットされ、ループが終わる。したがって、このアルゴリズムは本質上思想が表現できている。窓を見、窓を識別のために所定の最小幅および最大幅と比較し、次いでそれらの条件が満たされた場合に「基準窓」５４が見つかったことを示す。
【００４３】
アルゴリズムがホームを適切に見つけられるように、アルゴリズムは、停止窓５５を識別した後で、停止窓５５の位置が開始／基準窓５４に対して妥当であるか、もちろん窓幅が容認できるかを検査する。これは、図９の論理ブロックまたはステップ６２、６３および６４において行われる。この条件が満たされない場合、構成情報が再び取られる。この検査がパスされれば、カバーの閉じまたは電源オンサイクルが起こるまで、構成情報を見続ける必要はない。これにより、エンジンが開始／基準窓５４を誤認識し、したがってカートリッジ３０を誤定義する潜在的な状態が防げる。
【００４４】
「ホイールを読み取る」ための疑似コードについて議論する前に、エンコーダ・ホイール３１の回転の一部は、そのセクションが使用でき、「窓・バーコード」としてほとんど読み取ることができるほど一定速度に近いことを思い出すことが有益である。図８を参照すると、それは、スロットまたは窓０〜６を含む開始／基準窓５４の後縁から停止窓５５の後縁までのエンコーダ・ホイール３１のセクションである。これは、パドル３４が当たらないエンコーダ・ホイール３１のセクション内またはサンプ３３内のトナー３５内にあることが好ましい。このセクションが光センサ３１上を通過すると、カートリッジに関する読出し専用情報を収集するために復号されるシリアル・ビット・ストリームが生成される。このセクションに含まれる情報は、その特定のＥＰカートリッジ情報、または「知りたい」情報を有する機械の動作に不可欠な情報を含む。この情報は、例えば２つまたはそれ以上の異なる種別に分類できる。１つは、カートリッジ「製造」詳細、すなわちカートリッジ・サイズ、トナー容量、トナー・タイプ、光導電（ＰＣ）ドラム・タイプを示す情報であり、カートリッジを製造する際に個別設定される。もう１つは、例えばＯＥＭ宛先に応じてカートリッジ出荷の前に個別設定される一意の「カートリッジ種類」の数を見込む情報である。後者の分類では、例えば、カートリッジが粗悪な印刷をもたらしたり、何らかの安全問題を有したり、機械を何らかの形で破壊すると思われるベンダからのカートリッジの使用を抑止する。あるいは、機械がＯＥＭユニットとしてベンダ自身のロゴに対してベンダに供給される場合、カートリッジは、ベンダのロゴ・カートリッジが機械にとって容認できるものとなるようにコード化される。窓を遮蔽することによる選択的コーディングは、図１２と関連して詳細に説明するスティックオンデカル動作を介して実施される。
【００４５】
「ホームを見つける」コードは、開始／基準窓５４を判定し、窓５４の後縁から各窓０〜６の後縁に対応する距離を測定する。この収集は、エンジンが（データ・窓０〜６よりも大きく、開始／基準窓５４よりも小さい円周幅を有するように設計された）停止窓５５を検出するまで続く。いくつかの整数乗算を使用して、各窓０〜６の基準窓５４の後縁からの記録された距離を使用して読み取ったバイト内の各ビットの状態をセットする。
【００４６】
プログラムのエンコーダ・ホイールを読み取る部分を疑似コードの形で以下に示す。
0003581894.tif 000003
0003581894.tif 000004
【００４７】
上記に疑似コードの形で示したホイールを読み取るためのプログラムは、非常に簡単である。したがって、論理ステップ６３（図９）では、窓またはスロット０〜６の後縁間の距離Ｄ１−Ｄ７が等間隔に離間した（すなわち、Ｄ７−Ｄ６＝ある定数「Ｋ」、Ｄ５−Ｄ４＝定数「Ｋ」など）図８と関連して議論したように、モータ増分を各データ・ビット、および停止ビットの後縁ごとに記憶する。また、停止窓５５の後縁は、スロット６の後縁からＫの２倍の距離のところにある。停止窓５５の後縁からその前縁までの距離（すなわち窓５５の幅）は、前縁から１「ビット」距離または「Ｋ」に等しいが、この幅は、その幅がスロット０〜６の幅よりも大きく、開始／基準窓５４の幅よりも小さい限り、任意の都合のよい距離でよい。したがって、上記の疑似コードの行’Ｆｉｒｓｔ  ｄｉｖｉｄｅ  ｔｈｅ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ｓａｍｐｌｅｓ  ｔａｋｅｎ  ｂｙ  ９’は、（開始／基準窓またはスロット５４の後縁から）、Ｄ１からＤ７までは７ビット、Ｄ８まではさらに２つ加わることを意味し、したがって’／９’は、窓（開始／基準窓５４の後縁から停止窓５５の後縁まで）間の間隔「Ｋ」を与え、これとこの距離の仮定した値とを比較し、このようにしてビット・窓０〜６および停止窓５５が見つかったことを確認する。停止窓５５がいま説明した技法によって正確に識別されない場合は、論理ステップ６４から論理ステップ６１への分岐において、ブロック６１において上述したように、もう一度基準位置を見つけるコードを開始する。
【００４８】
論理ブロックまたはステップ６５において、プログラムの次の論理ステップは、プログラムのデータ・エンコード化アルゴリズム位置に進むことである。上記の疑似コードでは、これはＲＥＭステートメント「’Ｎｏｗ  ｔｒａｎｓｌａｔｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｉｎｔｏ  ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｂｉｔｓ」から始まる。ここで、コード化の際、エンコーダ・ホイール３１は、ビット０〜６のいくつかが、光がそこを通過しないようにデカルなどによって覆われていると仮定する。６以外のすべてのデータ・ビット・スロットおよび停止窓５５が覆われていると仮定する。距離Ｄ８／９の読みは、データ・スロットまたは窓０〜６間の間隔を与える。したがって、スロットＤ７間での距離、すなわちスロット６の後縁は、「Ｋ」（ビット間隔）の７倍にあり、したがってビット７が放射性であること、ビット表示が１００００００、または論理が反転した場合は０１１１１１１であることを示す。見つかった数は、場合によってはパドル質量、回転速度などのファクタに応じて、切り上げて丸められるかまたは切り捨てて丸められる。いくつかの例では、これは、０．２以上の読みを切り上げて丸め、０．２以下の読みを切り捨てて丸めることを意味する。例えば、６．３は７に丸められ、７．１５は７に丸められる。
【００４９】
論理ステップ６６では、「パドル回転中機械が停止するか」と尋問する。そうであれば、論理ステップ６７を開始する。このようにする理由は、パドルが停止した場合、特にサンプ３３の一定量のトナー３５を含む部分において、バネ４４のねじりを解放するために、モータ１５ａをいくつかの増分バックアップするためである。これにより、必要な場合、ＥＰカートリッジ３０を取り外すまたは交換することができる。この論理ステップでは、論理ブロック６２において始まったモータ増分の増分計算からステップ「バックアップ」の数を減分することを見込む。
【００５０】
次に図１０を参照すると、エンコーダ・ホイール３１が回転すると、パドル３４がサンプ３３内のトナー３５に入る。論理ステップ６２に関して上述したように、モータ増分を計算する。次いで、論理ステップ６８ａ、６８ｂおよび６８ｃにおいて、それぞれホイール３１のスロット「ａ」、「ｂ」および「ｃ」の後縁において、モータ増分をＳ２００、Ｓ２１５およびＳ２３０として記録する。これらの数Ｓ２００、Ｓ２１５およびＳ２３０を、サンプ３３内のトナー３５がなくなる数のベースライン（または他の選択した基準）から引き、次いでこれがサンプ内の異なる３つの位置においてパドル３４とともに、サンプ内のトナーの抵抗のために遅延を直接示す。これをそれぞれ論理ステップ６９ａ〜６９ｃに示す。前に述べたように、トナー・パドル３４への負荷トルクと、トナー供給容器またはサンプ３３内に残っているトナー３５の量との間には相関関係がある。図１１にこの関係を示す。図１１には、トルクが縦軸上にインチオンスで、パドル３４の回転度が横軸上にとられてる。
【００５１】
図１１を簡単に参照すると、このデータのいくつかの特徴が残っているトナーの量を示すものとして顕著である。第１の特徴は、トルクのピークの大きさである。例えば、３０グラムのトナー３５がサンプ３３内に残っている場合、トルクは２インチオンスに近いが、１５０グラムではトルクは４インチオンスに近く、２７０グラムではトルクは８インチオンスに近い。第２の特徴は、トルク曲線のピークの位置がトナーの量が変化してもほとんど動かないことである。このことは、ピークが生じる位置の近くでトルクを測定すると、残っているトナーが測定できることを示している。これが、図８に示すように、スロット「ａ」の後縁（距離Ｄ９）がＤ０から２００゜であり、スロット「ｂ」の後縁（距離Ｄ１０）がＤ０から２１５゜であり、スロット「ｃ」の後縁（距離Ｄ１１）がＤ０から２３０゜である理由である。他の明らかな特徴はトルク負荷の開始の位置である。さらに第３の特徴はトルク曲線の下の面積である。
【００５２】
このプロセスの別の見方では、Ｄ９、Ｄ１０およびＤ１１の角距離測定値は既知であるが、抵抗がねじりバネ４４に蓄えられた際に克服されるように、モータが回る必要がある増分の数は、窓「ａ」、次いで「ｂ」、次いで「ｃ」において読みを得るために、モータが進む距離（回転増分）の差となる。次いで、遅延を論理ステップ７０および７１において比較し、論理ステップ７２、７３または７４においてローリング平均和まで最大遅延を合計する。その後、ローリング平均和から新しい平均計算を行う。これを論理ステップ７５に示す。論理ブロック７６に示すように、次いで新しいローリング平均に従って事前計算され、ＥＥＣ８０と関連するＲＯＭ８０ａに記憶された参照テーブルからサンプ３３内のトナー３５のレベルを判定する。
【００５３】
論理ブロック７７において、最も古いデータ点をローリング平均和から引き、次いで論理ブロック６１（基準位置を見つける）に戻って使用するためにローリング平均和を報告する。トナー・レベルが最後の測定値から変化した場合、比較論理ブロック７８の場合と同様に、この状態を、論理ブロック７９に示すように、ローカルＲＩＰプロセッサ９０およびホスト・マシン、例えばパーソナル・コンピュータに報告する。
【００５４】
エンコーダ・ホイール３１のコーディングは、上記に簡単に述べたように、スロット０〜６のうちの選択したスロットをデカルによって覆うことによって達成される。ＯＥＭベンディーの注文に応じるために、在庫を減らすために、本発明の他の特徴に応じて、有限のスペースの条件下でも、そのようなデカルをホイール３１の正確な領域に迅速かつ正確に当てる問題がもたらされる。エンコーダ・ホイール３１のスロット０〜６の間隔が密なために、予め切断され、好ましくは接着性の裏付きデカル９６を使用して、デカルをどのくらい切断するまたは打ち抜くかに応じて、予め選択したスロットを選択的に覆う。整合ピンを整合ツール１００と関連して使用することによって、デカル９６の非常に正確な位置決めが達成される。他のデカルをホイールの他の領域に配置できるので、エンコーダ・ホイール３１上の整合穴５６〜５９の間隔は各領域で様々である。
【００５５】
このために、上述のように、エンコーダ・ホイールまたはディスクにはスロットに隣接して２対のアパーチャがあり、対５８、５９の一方のアパーチャは、対の他方のアパーチャ５６〜５７よりも大きい距離離間している。次に、図１２を参照すると、デカル９６は、スロットを覆うために、スロット０〜２、または３〜６の少なくとも１つに嵌合するように寸法決定される。図示のように、デカル９６は、その中にアパーチャの対の一方、すなわち５８、５９または５６、５７に対応する離間したアパーチャを有する。ツール１００は、そこから突出し、アパーチャの対の一方の間隔に対応する一対のピン９７、９８を有し、したがって、デカル内のアパーチャがツールの突出したピンと嵌合した場合、ツールの突出したピンがエンコーダ・ホイールまたはディスクのアパーチャの一方の対と嵌合し、それによりデカルがディスクの選択したスロット上に正確に位置決めされる。デカル９６は、接着側がツールに対抗しないようにツール上に設置する。次いで、ツール１００をデカル９６がホイールの表面とかたく接触するまで押し込む。
【００５６】
ピン９７および９８がアパーチャ５６と５７の間の間隔に等しい間隔離間している場合、デカルは、ツール１００上で一回、不正確なアパーチャ５８および５９と関連するスロットを覆うように配置することはできない。反対の条件もそうである。したがって、スロットを適切に覆うために正確なデカルが適切に配置されるように、ピン９７、９８の間隔の異なる２つのそのようなツール１００が備えられる。あるいは、正確な間隔を得るために変形したピンを受容する余分の穴を有する単一のツール１００が備えられる。
【００５７】
この選択ビット遮蔽の方法は、プロセスが、露出されていないホイール３１が残っている製造ラインの最後時に行われるので好ましい。ピンの間隔の異なるツール１００を使用すれば、オペレータはエンコーダ・ホイール３１に容易に触れることができ、デカルの不整合を防ぐことができる。
【００５８】
したがって、本発明は、トナーを使用するタイプの機械に、ＥＰカートリッジ特性に関する情報を伝達するだけでなく、そのような情報と、機械の動作中にカートリッジ内に残っているトナーの量に関連する連続データとを結合する簡単かつ効果的な方法および装置を提供する。ついでながら、本発明は、機械の電源オンリセット（ＰＯＲ）時または機能の他の再開時に、機械の最後の動作期間以降、条件が変化したかどうかを自動的に判定し、それらの判定または結果に鑑みて、機械動作条件を変更する適切なソフトウェアを提供する。さらに、本発明は、カートリッジに関する初期情報を変更する簡単かつ効果的な方法および手段、たただしこの手段および方法は、ＥＰカートリッジの製造ラインの終了またはフィールド変更が見込めるほど正確かつ簡単である。本発明は、供給ＥＰカートリッジと関連する単一のエンコーダ・ホイールにおいて、機械の適切かつ効率的な動作に不可欠な情報を提供するだけでなく、連続使用のためにカートリッジ内に残っているトナーの量に関連する現在情報を提供する。
【００５９】
本発明について、ある程度詳細に説明したが、本発明の要素は、首記の請求の範囲に示す本発明の精神および範囲から逸脱することなく当業者が変更できることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】代表的な電子写真機械、図示の例ではプリンタ内の用紙経路、および本発明に従って構成された交換供給ＥＰカートリッジおよびそれを機械に挿入する方法を示す概略側面図である。
【図２】図１の機械から取り外された図１に示されるカートリッジの部分拡大簡略側面図である。
【図３】エンコーダ・ホイールと、カートリッジ内部被駆動部品用の駆動機構に対するその相対位置を含む図１および図２に示されるＥＰカートリッジの内部被駆動部品の部分透視図である。
【図４】駆動ギヤと撹拌器／パドル用の被駆動シャフトとのトルク感知継手の一部を示すトナー・サンプ用の撹拌器／パドル駆動装置の部分拡大透視図である。
【図５】駆動ギヤへの結合によって撹拌器／パドル用の被駆動シャフトを結合するトルク感知継手の他の部分を示す点を除いて図４と同じ部分図である。
【図６】トルク感知継手の半分の反対側および撹拌器／パドル・シャフトに連結する部分を示す図である。
【図７】電子回路の主要部品を示す、図１の機械の簡易電気線図である。
【図８】図２に示される側と同じ側からであり、図３に示される側と反対の側から見た、本発明に従って使用されるエンコーダ・ホイールの拡大側面図である。
【図９】機械始動に必要なコードと、エンコーダ・ホイール上にコード化された情報の読取りとを示すフローチャートの第１の部分を示す図である。
【図１０】トナー・サンプ内のトナー・レベルの測定を示す図８Ａのフローチャートの第２の部分を示す図である。
【図１１】上死点またはエンコーダ・ホイールの基準位置に対してトナー・パドルが様々な相対位置にあるときのサンプ内の異なる３つのトナー・レベルについてのトルク曲線のグラフ表示である。
【図１２】ホイールをＥＰカートリッジ情報でコード化するエンコーダ・ホイール内の選択されたスロットを遮断するための新規な装置を伴うエンコーダ・ホイールの斜視図である。
【符号の説明】
１０  レーザ・プリンタ
１１  印刷受容媒体経路
１２ａ  印刷受容媒体
１５  モータ・ドライブ・アセンブリ
３０  交換供給電子写真（ＥＰ）カートリッジ
３１  エンコーダ・ホイール
３１ａ  エンコーダ・ホイール・センサまたはリーダ
３３  トナー供給サンプ
３３ａ  シル
３４  パドル
３５  トナー
５４  開始／基準窓
５５  停止窓
５６  アパーチャ
９６  デカル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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