(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給トレーの用紙スタックの高さを決定する装置において、
センサと、該センサに対し相対運動ができるように作用上関連づけられた実質的に直線的に延びた部材とから成り、前記センサ又は前記部材の一方が前記供給トレーと一緒に移動し、前記センサは、用紙のスタックの高さの指示を与えるように、該センサと前記部材の間の相対運動を表す信号を発生するものであり、
前記部材は、透明部分と不透明部分とのパターンを有するストリップで成り、前記透明部分と不透明部分の少なくとも１つが、前記供給トレーのホーム位置が検出できるように他の前記透明部分及び不透明部分より、前記相対運動の方向において大きく形成されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
供給トレー内の用紙スタックの高さを決定する装置を備えた電子写真プリンタにおいて、
センサと、
前記センサに対し相対運動ができるように作用上関連付けられた実質的に直線的に延びた部材とから成り、
前記センサ又は前記部材の一方が前記供給トレーと一緒に移動し、前記センサが、用紙のスタックの高さの指示を与えるように、該センサと前記部材の相対運動を表す信号を発生するものであり、
前記部材は、透明部分と不透明部分とのパターンを有するストリップで成り、前記透明部分と不透明部分の少なくとも１つが、前記供給トレーのホーム位置が検出できるように他の前記透明部分及び不透明部分より、前記相対運動の方向において大きく形成されている、
ことを特徴とする電子写真プリンタ。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記センサは、前記部材の前記透明部分と該センサが整列したとき信号を出力し且つ前記部材の前記不透明部分と該センサが整列したとき信号を出力しない構成であり、前記少なくとも１つの、ホーム位置検出のための部分が透明部分である、ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般にはプリンタのための用紙トレーのゲージ（測定機器）、より詳細には電子写真プリンタのための多機能の用紙トレーのゲージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第５，５７３，２３６号は、トレー内の用紙スタックの高さ等の寸法を測定または決定する装置を開示している。用紙トレー内の用紙ガイドの動きによって可変の目盛をもつ、尺すなわちスケールが動いて光学式センサを通過するように、光学式センサが配置されている。光学式センサは透過式アナログセンサまたは反射式アナログセンサのどちらでもよい。センサが発生した信号の強さは側面ガイドの位置に変換される。アナログスケールは連続的に変えられるので、独立した個別センサやスイッチは必要ない。そしてどんな寸法の用紙サイズにも適合できる。ゲージの汚染およびこのセンサによる信号の強さの関連変化がサイズの決定を不正確にするのを防止するため、再校正プロセスが使用されている。代りに、ディジタルセンサとディジタルバーコードまたは他のディジタルスケールを使用して、多様な用紙サイズを決定することができる。ディジタルセンサとディジタルスケールは、ほこり、紙粒子、等による汚染に対し実質上影響を受けない。このセンサシステムは非常に頑強であり、また用紙トレー内の用紙スタックのサイズを決定する簡単な装置が得られる。
【０００３】
米国特許第５，４６７，１８２号は、ベルトの搬送とタイミング調整を行うニップと共同して用紙の両面複写を可能にすると同時に、感光体上の飛ばしピッチを最小にする加速ニップを有する両面複写通路ループを開示している。両面印刷する各用紙は、第１面像形成後、処理通路から取り出されると、加速され、その用紙と次の用紙の間に隙間が作られる。次に、両面複写する次の用紙が同じ搬送装置で同時に駆動されている間、用紙はリタイム（タイミング再調整）ニップ内で一時停止または減速される。最初の用紙は、第２の用紙が到着する前に第２面の像を受け取るため、リタイムニップによって適当な時間に処理通路に再挿入される。その後に続く両面複写用紙は、両面コピーを交互に配置するため同じやり方で取り扱われるか、さもなければ感光体上の飛ばしピッチを最小にするため第１面コピーと一緒に処理通路に再挿入される。
【０００４】
米国特許第５，１５２，５１５号は、薄い用紙を順次供給し、積み重ねトレーの中にほぼ水平なスタックに積み重ねるための装置を開示している。用紙は、順次、事前設定した用紙放出軌道角でスタックの上に放出され、重力で落下し、スタックの上に堆積する。スタックの高さは最初スタックの高さに比例するスタック高さ制御信号を与えると推定される。軌道角はそのあと制御信号に応じて変えられる。
【０００５】
米国特許第５，０７８，３７８号は、原稿シートのセットすなわちスタックの概略サイズを検出する装置を開示している。別個の装置が大体の初期スタック高さを提供する。カウンタを使用してトレーから給送された用紙をカウントし、給送された用紙の数を大体の初期スタック高さと比較して、初期スタック高さの精度を高めている。
【０００６】
米国特許第４，９７０，５４４号は、主コントローラとは別個のトレーコントローラと、トレーコントローラと主コントローラの間を結ぶ通信回線をもつ用紙トレー制御装置を開示している。主コントローラからの命令は通信回線を通じてトレーコントローラへ送られる。
【０００７】
米国特許第４，９６０，２７２号は、給送装置スタック高さ検出校正システムを開示している。高解像度ロータリエンコーダとセンサビームは旋回点でスタック高さアームに連結されている。アームがはじかれると、パルスがカウントされる。この情報は１枚の用紙を表す。ソフトウェアはその情報を格納してスタック高さの表を生成する。
【０００８】
米国特許第４，８３５，５７３号は、ビンから給送された用紙の数とビン移動量をカウントするマイクロコードのようなデータ処理要素を開示している。用紙の数とビン移動量のデータは、実際の用紙の厚さと重量を含む。ビン移動量は直流モータで制御することができる。
【０００９】
米国特許第４，４６９，３２０号は、２つのモードで動作する用紙スタックセンサを開示している。センサのフィンガーはスタックの高さを検出して給送機構を制御する。さらに、フィンガーは、第２位置にある時、第２スイッチによってスタックが空である時を決定する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の態様として、供給ビン内の用紙スタックの高さを決定する装置を提供する。本装置はセンサとほぼ直線的に延びた部材を有する。部材はセンサに対し相対運動ができるようにセンサに作用上結合されている。少なくともセンサと部材の一方は供給ビンと共に動く。センサは部材とセンサ間の相対運動を表す信号を発生する。相対運動は用紙スタックの高さの指示を与える。
【００１１】
本発明は、第２の態様として、供給ビン内の用紙スタックの高さを決定する装置を備えた電子写真プリンタを提供する。本装置はセンサとほぼ直線的に延びた部材を有する。部材はセンサに対し相対運動ができるようにセンサに作用上結合されている。少なくともセンサと部材の一方は供給ビンと共に動く。センサはセンサと部材間の相対運動を表す信号を発生する。相対運動は用紙スタックの高さの指示を与える。
【００１２】
本発明は、第３の態様として、供給ビン内の用紙スタックの高さを決定する方法を提供する。本方法は、光学式センサを準備すること、前記光学式センサに作用上結合されたほぼ直線的に延びた部材を準備すること、前記光学式センサと前記部材の間に相対運動を許すこと、前記相対運動を表す信号を発生すること、および前記信号に応じて用紙スタックの高さの指示を与えることの諸ステップから成っている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、大容量の給紙装置１５０を示す。大容量給紙装置１５０は、図２のゼログラフィー複写機内の所定の位置に示してある。図１に示すように、大容量給紙装置１５０は、駆動装置１５２を有し、給送機構１５４を位置決めするのに使用する。給送機構１５４の位置は、高さ検出装置１５６によって測定される。給送機構１５４には大量の用紙のスタック１６０が入っている。スタック１６０の一番上の用紙１６２は任意の適当な手段、例えば図１に示すように、一番上の用紙１６２の上に置かれた給送ロール１６４によって大容量給紙装置１５０から送り出される。給送ロール１６４は任意の適当な手段、例えばモータ（図示せず）によって駆動される。給送ロール１６４は一番上の用紙１６２を送り出して、支持ロール１６６に通し、次にシュート１７０に通し、さらに図２に示すように用紙通路に送り込む。
【００１４】
図１の説明を続けると、給送機構１５４は、給送ロール１６４の近くに一番上の用紙１６２を置いて用紙を正しく送り出すことができるように、用紙スタック１６０を位置決めすることができる任意の構造をもつことができる。例えば、図１に示すように、給送機構１５４は用紙スタック１６０を支持するプラットホーム１７２をもつことができる。プラットホーム１７２は、用紙スタック１６０を取り出すとき上下させることができるように、任意の適当なやり方で支持されている。たとえば、プラットホーム１７２はプリンタのフレームに固定されたレール１７４で支持することができる。プラットホーム１７２は、上下に動くとき、レール１７４で案内される。プラットホーム１７２は任意の適当なやり方で、例えば図１に示すように、レール１７４で案内することができる。プラットホームに軸受１８０を取り付けることができる。レール１７４に滑動自在に取り付けられた軸受１８０によって、プラットホーム１７２をレール１７４に対し正確に移動させることができる。レール１７４を使用する場合、給送機構１５４は少なくとも２本のレール１７４をもつことが好ましい。プラットホーム１７２の斜行および拘束を減らすには、プラットホーム１７２の周辺に沿って等間隔に配置した３または４本のレール１７４をもつことが好ましい。
【００１５】
駆動装置１５２は給送機構１５４のプラットホーム１７２を正しく位置決めするために使用される。駆動装置１５２は、モータ１８２を有し、このモータには駆動のための機構１８４が連結される。モータ１８２は、給送機構１５４のプラットホーム１７２を上下させることができる限り任意の適当なモータでよい。モータ１８２は位置決め用モータ、例えば直流ステップモータでもよい。
【００１６】
駆動機構１８４は任意の適当な駆動機構でよい。例えば、駆動機構はチェーンとスプロケットまたは一連の歯車でもよいし、または、図１に示すようにラック１９０とかみ合ったピニオン歯車１８６でもよい。ピニオン歯車１８６とラック１９０の間の相対運動を得るには、ピニオン歯車１８６を固定し、ラック１９０を垂直方向に平行移動できるようにしてもよいし、あるいは、図１に示すようにラック１９０をフレーム１７６に固定して、ピニオン歯車１８６を垂直方向に移動できるようにしてもよい。図１に示すように、ピニオン歯車１８６は給送機構１５４のプラットホーム１７２と一緒に垂直方向に動く。例えば、ピニオン歯車１８６をプラットホーム１７２に固定し、プラットホーム１７２と一緒に垂直方向に動かすことができる。ピニオン歯車１８６はラック１９０の歯１９４とかみ合う歯１９２を有する。可撓電気ケーブル１９６はモータ１８２がピニオン歯車１８６と一緒に垂直方向に動くことを許す。モータ１８２は任意の適当な方法でピニオン歯車１８６に連結することができる。例えば、ピニオン歯車１８６をモータ１８２の軸部（図示せず）に直接結合することができる。
【００１７】
図１に、本発明に係る高さ検出装置１５６を示す。高さ検出装置１５６は、センサ２０２と共同する直線的に延びた部材２００を有する。部材２００とセンサ２０２間の相対運動が必要なので、部材２００またはセンサ２０２の一方を固定し、他方を給送機構１５４と一緒に動かすことができる。センサ２０２は、部材２００よりサイズが小さいから、センサ２０２がプラットホーム１７２と一緒に動くことが好ましい。
【００１８】
本発明は、任意の適当な形状の直線的に延びた部材２００を用いて実施することができるが、部材２００はスケールの形状であるのが好ましい。例えば、スケール２００は、固定されたエンコーダストリップの形である。スケールすなわちエンコーダストリップ２００は、センサ２０２からの信号２０４を取り入れるように使用され、図１に示すように信号２０４が通過できる透明部分２０６を有するように形成される。
【００１９】
センサ２０２は直線的に延びた部材２００と一緒に使用できるどんなセンサでもよい。例えばセンサ２０２は光学式センサ、磁気式センサ、あるいは電子式センサでもよい。センサ２０２は図１に示すように光学式センサが好ましい。光学式センサ２０２はアナログ形式でもよいし、ディジタル形式でもよい。図１に示すように、光学式センサ２０２はアナログ光学式センサが好ましい。
【００２０】
次に図３に、スケールすなわちエンコーダストリップ２００とセンサ２０２をより詳細に示す。光学式センサ２０２はＵ形光学式センサ形式が好ましい。信号２０４は、センサの第１枝部２１０から第２枝部２１２へセンサ２０２を横切って通過する。Ｕ形光学式センサ２０２は任意の市販の標準型Ｕ形光学式センサ、例えば Temics Corporation から入手できるセンサ、型式番号ＴＲ１１  ２９９５がよい。信号２０４は透明部分２０６または不透明部分２１４のどちらかでエンコーダストリップ２００に当たる。信号２０４は、透明部分２０６と一直線に並ぶと、その透明部分２０６を通過するが、不透明部分２１４に並ぶと、その不透明部分２１４を通過しない。
【００２１】
図４に、Ｕ形センサ２０２とエンコーダストリップ２００をより詳細に示す。エンコーダストリップ２００は、用紙トレーの移動方向に一定間隔をおいてセンサ２０２からの信号を通すまたは通さない任意の形状をもつことができる。Ｕ形センサ２０２の第１枝部２０６の中に配置された光送信部２１６は、信号２０４を送り出す。信号２０４が透明部分２０６を通過すると、信号２０４は、センサ２０２の第２枝部２１２の中に配置された受光部２１８に達する。他方、光送信部２１６が送信した信号２０４が不透明部分２１４に当たれば、信号２０４は受光部２１８に達せず、従って信号を送信することができない。エンコーダストリップ２００は不透明部分２１４と透明部分２０６を有する。不透明部分２１４と透明部分２０６は交互に配置されていることが好ましい。透明部分２０６はセンサ２０２から信号の転送を許すが、不透明部分２１４はセンサ２０２から信号の転送を許さない。
【００２２】
次に図５に、不透明部分２１４と透明部分２０６をより詳細に示す。ストリップ２００は任意の適当な耐久性材料でつくることができる。例えば、ストリップ２００は打ち抜き板金から作ってもよいし、プラスチック材料から成形してもよい。プラスチックまたは板金ストリップ２００の中実領域を不透明部分２１４にし、ストリップ２００の穴またはスロットを透明部分２０６にしてもよい。ストリップ２００は透明部分２０６を表す穴またはスロットの形の空所をもつことが好ましい。センサ２０２の位置決め誤差に適応させるために、図５に示したスロットが好ましい。中実領域は不透明部分２１４を表す。透明部分２０６はストリップ２００に中央に配置されたスロットでもよいし、あるいは図５に示すように、ストリップ２００の片側に設けた長方形切欠きでもよい。
【００２３】
一般に、不透明部分２１４は透明部分２０６の幅ＷT とほぼ等しい幅ＷO を有する。透明部分の幅ＷT と不透明部分の幅ＷO の和は、隣り合う透明部分２０６の中心間距離ＷP である。本発明を実施するには、約２ｍｍの中心間距離ＷP が有効であることが判った。幅ＷT と幅ＷO が同じ幅で、距離ＷP が２ｍｍであれば、幅ＷT と幅ＷO は共に１ｍｍである。センサ２０２（図３参照）が第１透明部分２２０から第２透明部分２２２へ移動すると、センサ２０２は２ｍｍの距離を動く。センサ２０２は第１透明部分２２０のそばを通過する時、第１信号を送り、第２透明部分２２２のそばを通過する時、第２信号を送る。それらの信号の数は加算できる。この信号数の和に１信号当たりの距離ＷP を掛けた値は、ストリップ２００の軸線２２６に沿った方向２２４にセンサ２０２が移動した量を表す。
【００２４】
再び図１において、センサ２０２からの信号２０４は配線２３０を通してコントローラ２３２へ送られる。コントローラ２３２はセンサ２０２から信号２０４を受け取って、配線２３６を通して信号２３４をモータ１８２へ送り、そのモータ１８２を制御することができる。コントローラ２３２はセンサ２０２からの信号２０４を加算し、信号２０４の総数２３８を得て、それをセンサが移動した距離、従ってプラットホーム１７２の位置、すなわち高さＨに変換する。隣り合う透明部分２０６は約２ｍｍの距離だけ離れているので、プラットホーム１７２の高さＨをその実際位置±２ｍｍで決定することができる。
【００２５】
コントローラ２３２はタイマー２４０を備えていることが好ましい。コントローラ２３２はタイマー２４０とセンサ２０２からの信号２０４と用いて、連続する信号２０４の間の時間を決定することができる。もし連続する信号２０４の間の時間が所定の長さ、すなわち前の２つの連続する信号２０４から計算した長さを越えていれば、コントローラ２３２は透明部分２０６と不透明部分２１４の幅が等しくないと判断できる。
【００２６】
コントローラ２３２は、透明部分２２２が非常に大きな幅をもつ場合を決定できるので、この特徴を用いてそのような出現を検出できる。この特徴はトレーの用紙満載のホーム位置（以下、用紙満載ホーム位置という）２４１またはトレーの用紙が空のホーム位置２４２（以下、用紙空ホーム位置という）を検出するのに使用できる。再び図３を参照すると、エンコーダストリップ２００は、他の透明部分２０６の幅ＷT よりかなり大きい幅ＷE をもつトレーの用紙空の透明部分２４４をもつ。同様に、ストリップ２００は、他の透明部分２０６の幅ＷT よりかなり大きい幅ＷF をもつトレー満載の透明部分２４６をもつ。センサ２０２が透明部分２４４または２４６のどちらかに達すると、信号２０４は、コントローラ２３２によって事前設定された時間間隔より大きな時間間隔の間オンのままである。従って、コントローラ２３２はセンサ２０２がトレー空ホーム位置２４２またはトレー満載ホーム位置２４１に達した時を決定することができる。高さ検出装置１５６はホーム位置２４２および２４１と出会った時を決定することができるので、高さ検出装置１５６を使用すれば、別個のホームスイッチを使用する必要性を除くことができる。さらに、信号２０４は透明部分２４４および２４６を通して長い時間間隔の間送られてホーム位置を信号で知らせるので、検出装置１５６によって検出されたホーム位置はフェールセイフである。すなわち、仮にセンサ２０２が故障した場合、信号２０４は事前設定した時間間隔より長い時間間隔の間有効になることはないので、誤ったホーム位置を示すことはない。
【００２７】
図１を参照すると、大容量給紙装置１５０は、その最高値、すなわち給紙装置１５０が用紙１６０で完全に満たされたとき高さＨである。従って、センサ２０２はトレー満載透明部分２４６と並んだ位置２４１に置かれている。
【００２８】
次に図６に、用紙１６０が空の状態で、用紙の高さＨがほぼ零に等しい大容量給紙装置１５０を示す。この高さＨは、上に述べたエンコーダストリップ２００では約２ｍｍにされている。センサ２０２はトレー空位置２４２にあって、トレー空透明部分２４４に並んでいる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の高さ検出装置１５６は、大容量給紙装置内の用紙の数をかなり正確に決定する、安価な、かつ信頼性の高い方法を提供する。
【００３０】
本発明の高さ検出装置１５６は、用紙スタックの高さを決定する精度が従来の大容量給紙装置のための高さ検出測定装置よりかなり高い。
【００３１】
Ｕ形センサを有する高さ検出装置を直線的に延びた透明エンコーダストリップと共に使用すれば、タイマーをもつコントローラと関連させて、ホーム位置を指示するのに使用できる大きな幅の透明部分を設けることにより、ストリップとセンサをリミットスイッチとしても使用できる。
【００３２】
広い透明部分をもつスケールを有する本発明の高さ検出装置を採用すれば、この高さ検出装置は大容量給紙装置のモータおよび駆動装置を保護するフェールセーフ・リミットスイッチとして働くことができる。
【００３３】
本発明の高さ検出装置を採用すれば、エンコーダストリップに沿った追加ホーム位置を加えることにより、費用を追加せずに、給紙装置１５０の他の位置を指示ことができる。
【００３４】
本発明の高さ検出装置を使用すれば、費用を追加せずに、しかも故障したり、プリンタの信頼性を低下させることがある構成部品を追加せずに、ホーム位置の切替えを行うことができる。
【００３５】
以上から、トレー内の用紙スタックの寸法を決定する装置が得られたことは明らかである。用紙トレー内の用紙ガイドの動きが可変目盛スケールを動かして光学式センサを通過させるように、光学式センサが配置されている。センサは透過型または反射型センサのいずれでもよい。スケールは連続して変えられるので、センサが発生した信号の強さは側面ガイドの位置に変換される。別個のセンサまたはスイッチは必要なく、どんな寸法の用紙サイズにも適合できる。測定装置の汚染や、このセンサによる信号の強さの関連変化がサイズの決定を不正確にするのを防止するため、再校正プロセスを使用している。代わりに、ディジタルセンサをディジタルバーコードまたは他のディジタルパターンと一緒に使用して、種々の用紙サイズを決定することができる。ディジタルセンサや可変スケールは、ほこりまたは紙粒子、等による汚染に対し実質上影響を受けない。このセンサシステムは非常に頑強であり、トレー内の用紙スタックのサイズを決定する簡単な装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って、直線状のエンコーダストリップを用紙トレー高さスケールおよびトレー下方スイッチとして併用している、満載位置にある用紙トレーの正面図である。
【図２】図１の用紙トレーを組み込んだ電子写真プリンタの正面図である。
【図３】図１の用紙トレーのための光学式センサとスケールの平面図である。
【図４】図３の光学式センサとスケールの部分平面図である。
【図５】矩形の透明部分を示す、図３のスケールの部分平面図である。
【図６】空位置にある図１の用紙トレーの正面図である。
【符号の説明】
１５０  大容量給紙装置
１５２  駆動装置
１５４  給送機構
１５６  高さ検出装置
１６０  用紙スタック
１６２  一番上の用紙
１６４  給送ロール
１６６  支持ロール
１７２  プラットホーム
１７４  レール
１７６  プリンタのフレーム
１８０  軸受
１８２  モータ
１８４  駆動機構
１８６  ピニオン歯車
１９０  ラック
１９２，１９４  歯
２００  直線的に延びた部材
２０２  センサ
２０４  信号
２０６  透明部分
２１０  第１枝部
２１２  第２枝部
２１４  不透明部分
２１６  光送信部
２１８  受光部
２２０  第１透明部分
２２２  第２透明部分
２２４  移動方向
２２６  軸線
２３０  配線
２３２  コントローラ
２３４  信号
２３６  配線
２３８  信号の総数
２４０  タイマー
２４１  トレーの用紙満載ホーム位置
２４２  トレーの用紙空ホーム位置
２４４  トレー空透明部分
２４６  トレー満載透明部分
【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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