(57)【要約】【課題】初期の位置出しを行うために特定のホームポジションを決めずに、少ない移動により移動体移動位置の検出を可能にする。【解決手段】ステイプルユニット２１が固定されたタイミングベルト３３に、複数のフィラー３７が設けられたポジションエンコーダ３５を共に移動するように連結し、このポジションエンコーダ３５の移動域に一対のフォトセンサ３４ａ，３４ｂを設置し、各フォトセンサ３４ａ，３４ｂによる検知信号のパターンが、フィラー３７の位置によって異なる位置パターンを呈する構成にし、両フォトセンサ３４ａ，３４ｂの検知信号に基づいて、ポジションエンコーダ３５の移動位置、すなわち、ステイプルユニット２１の位置を検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１領域と第２領域から構成される被検知体を有する移動体と、該移動体を移動させる移動手段と、前記第１領域を検知する第１検知手段と、前記第２領域を検知する第２検知手段とを備え、前記第１検知手段および前記第２検知手段により前記被検知体の第１領域および第２領域を同時に検知した検知情報を受けて、前記移動体の位置を検出する位置検出手段を備えたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記第１領域を、複数の同一の検知パターンを連続して構成したことを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記第２領域を、複数の異なる検知パターンにて構成したことを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記第２領域を前記第１領域より短く設定したことを特徴とする請求項１または３記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記第１検知手段にて検知する前記第１領域による検知信号パターンと、前記第２検知手段にて検知する前記第２領域による検知信号パターンとの発生タイミングが、各１サイクルのパターン毎に異なるように設定したことを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記位置検出手段が、前記両検知信号パターンのずれ量の検知情報に基づいて、前記移動体の現在位置を検知することを特徴とする請求項５記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記位置検出手段が、前記両検知信号パターンの長さの検知情報に基づいて、前記移動体の現在位置を検知することを特徴とする請求項５記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記位置検出手段が、前記両検知信号パターンのずれ量の検知情報および前記両検知信号パターンの長さの検知情報に基づいて、前記移動体の現在位置を検知することを特徴とする請求項５記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記第１検知手段と前記第２検知手段とが同じセンサ特性であることを特徴とする請求項５〜８いずれか１項記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記第１領域と前記第２領域とを一つの前記被検知体に設けたことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の位置検出装置。
【請求項１１】
前記第１領域と前記第２領域とを前記被検知体の同一辺上に形成したことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の位置検出装置。
【請求項１２】
前記第１領域と前記第２領域とを前記被検知体の異なる辺上に形成したことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の位置検出装置。
【請求項１３】
第１検知手段および第２検知手段により被検知体の第１領域および第２領域を同時に検知した検知情報を受けて、移動体の位置を検出する位置検出手段を備えた請求項１記載の位置検出装置に用いられる制御方法であって、前記位置検知手段によって検出された前記移動体の位置に基づいて前記移動体に対する移動制御を行うことを特徴とする位置検出装置における制御方法。
【請求項１４】
検知動作中に、前記第１検知手段と前記第２検知手段との少なくともいずれか一方にて検知信号の変化が認識されない場合に、前記移動体の移動を停止させることを特徴とする請求項１３記載の位置検出装置における制御方法。
【請求項１５】
第１検知手段にて検知する第１領域による検知信号パターンと、第２検知手段にて検知する第２領域による検知信号パターンとの発生タイミングが、各１サイクルのパターン毎に異なるように設定した請求項５記載の位置検出装置に用いられる制御方法であって、検知制御系において、前記被検知体の端部の信号論理が、前記第１領域と前記第２領域とで同じ信号論理であり、かつ前記第１領域と前記第２領域との両端では信号論理がそれぞれ異なることを特徴とする位置検出装置における制御方法。
【請求項１６】
移動体の位置検出前の状態において前記移動体が移動を開始する際に、前記第１領域と前記第２領域に対する検知による信号論理の組み合わせから、前記移動体の移動方向を決定することを特徴とする請求項１５記載の位置検出装置における制御方法。
【請求項１７】
用紙の綴じ処理を行う用紙綴じ手段を備えた用紙後処理装置において、前記用紙綴じ手段を移動体として、請求項１〜１２いずれか１項記載の位置検出装置を搭載したことを特徴とする用紙後処理装置。
【請求項１８】
用紙揃え処理を行う用紙揃え手段を備えた用紙後処理装置において、前記用紙揃え手段を移動体として、請求項１〜１２いずれか１項記載の位置検出装置を搭載したことを特徴とする用紙後処理装置。
【請求項１９】
用紙が積載される用紙積載手段を備えた用紙後処理装置において、前記用紙積載手段を移動体として、請求項１〜１２いずれか１項記載の位置検出装置を搭載したことを特徴とする用紙後処理装置。
【請求項２０】
用紙に対して画像形成処理を行う画像形成装置と、前記用紙を受けて該用紙に対して穿孔処理を行う請求項１７〜１９いずれか１項記載の用紙後処理装置とを接続してなることを特徴とする画像形成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の移動位置を検出する位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の移動体の位置認識方法としては、移動体の位置検知基準としてのホームポジションを設定し、そのホームポジションからの移動量により相対的アドレス方式にて移動体の位置を認識する方法が一般的である。この場合、初期値を出すために、移動体がホームポジションから離れている場合は、必ず、ホームポジションを探すための動作が必要となり、移動体がホームポジションから遠い位置に離れている場合は、そのための動作に時間を要していた。
【０００３】
また、特許文献１に記載されているように、移動体であるキャリッジのホームポジションを２箇所用意し、初期状態に応じて２箇所のホームポジションを使い分ける構成のものがある。
【０００４】
また、本件出願人は、特願２００８−９０５４号として、位置により異なる位置パターンを被検知体に設け、位置パターンを一つのセンサにより検知する位置検知装置の発明を出願している。
【特許文献１】特公平７−１０１３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来の技術において、特許文献１に記載の構成では、移動体の初期の位置出しの動作を簡素化するために、ホームポジションを複数箇所設定しているが、ホームポジションから遠く離れている場合は、時間がかかる動作となっている。
【０００６】
また、被検知体に設けた位置パターンを用いて位置を特定する構成にすると、被検知体が長くなればなるほど、広幅の位置パターンが必要になり、このような広幅なパターンが存在すると、位置検出のためにセンサが移動する距離が長くなり、位置検知に時間がかかってしまうことがある。
【０００７】
このため従来の技術では、装置に電源が入るたびに、動作してホームポジション出し動作を行ったりして、不要な騒音を出すことになったり、不要な電力を必要としていた。
【０００８】
本発明は、前記従来技術の課題を解消し、初期の位置出しを行うために特定のホームポジションを決めずに、少ない移動により移動体の移動位置を検出することができる位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、第１領域と第２領域から構成される被検知体を有する移動体と、該移動体を移動させる移動手段と、前記第１領域を検知する第１検知手段と、前記第２領域を検知する第２検知手段とを備え、前記第１検知手段および前記第２検知手段により前記被検知体の第１領域および第２領域を同時に検知した検知情報を受けて、前記移動体の位置を検出する位置検出手段を備えたことを特徴とし、この構成によって、第１検知手段と第２検知手段により同時に被検知体を検知することにより、少ない検知移動動作で移動体の相対的な位置を検出することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の位置検出装置において、第１領域を、複数の同一の検知パターンを連続して構成したことを特徴とし、この構成によって、より少ない移動距離で位置検出可能な検知パターンを数多く配置することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の位置検出装置において、第２領域を、複数の異なる検知パターンにて構成したことを特徴とし、この構成によって、より少ない移動距離で位置検出可能な検知パターンを数多く配置することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１または３記載の位置検出装置において、第２領域を第１領域より短く設定したことを特徴とし、この構成によって、被検知体の長さを短くすることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１記載の位置検出装置において、第１検知手段にて検知する第１領域による検知信号パターンと、第２検知手段にて検知する第２領域による検知信号パターンとの発生タイミングが、各１サイクルのパターン毎に異なるように設定したことを特徴とし、この構成によって、各検知信号パターンのパターンの発生タイミングが、各１サイクルのパターン毎に異なるので、該パターンの発生タイミングの変化により移動体の位置を検出することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の位置検出装置において、位置検出手段が、両検知信号パターンのずれ量の検知情報に基づいて、移動体の現在位置を検知することを特徴とし、この構成によって、各検知信号パターンのパターンの発生タイミングが、各１サイクルのパターン毎に異なるので、検知信号パターンのずれ量を測定することにより移動体の位置を検出することができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項５記載の位置検出装置において、位置検出手段が、両検知信号パターンの長さの検知情報に基づいて、移動体の現在位置を検知することを特徴とし、この構成によって、各検知信号パターンのパターンの発生タイミングが、各１サイクルのパターン毎に異なるので、検知信号パターンの長さを測定することにより移動体の位置を検出することができる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項５記載の位置検出装置において、位置検出手段が、両検知信号パターンのずれ量の検知情報および両検知信号パターンの長さの検知情報に基づいて、移動体の現在位置を検知することを特徴とし、この構成によって、検知信号パターンのずれ量と長さの測定結果から移動体の位置を検出することにより、各種態様でより長い移動距離での位置検出に対応可能になる。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項５〜８いずれか１項記載の位置検出装置において、第１検知手段と第２検知手段とが同じセンサ特性であることを特徴とし、この構成によって、センサ特性によらず、正確な位置検出が可能となる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜５いずれか１項記載の位置検出装置において、第１領域と第２領域とを一つの被検知体に設けたことを特徴とし、この構成によって、装置の小型化，低コスト化を図ることができる。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜５いずれか１項記載の位置検出装置において、第１領域と第２領域とを被検知体の同一辺上に形成したことを特徴とし、この構成によって、被検知体および装置の長さを短くすることができる。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜５いずれか１項記載の位置検出装置において、第１領域と第２領域とを被検知体の異なる辺上に形成したことを特徴とし、この構成によって、被検知体および装置の幅を短くすることができる。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、第１検知手段および第２検知手段により被検知体の第１領域および第２領域を同時に検知した検知情報を受けて、移動体の位置を検出する位置検出手段を備えた請求項１記載の位置検出装置に用いられる制御方法であって、前記位置検知手段によって検出された前記移動体の位置に基づいて前記移動体に対する移動制御を行うことを特徴とし、この方法によって、位置検出情報に基づいて移動手段の移動制御を行うことにより、移動体の不要な移動が行われないため、低騒音化，低消費電力化にも寄与できる。
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３記載の位置検出装置における制御方法において、検知動作中に、第１検知手段と第２検知手段との少なくともいずれか一方にて検知信号の変化が認識されない場合に、移動体の移動を停止させることを特徴とし、この方法によって、短い距離で確実に装置の異常を認識することができて、移動体の移動を停止させることにより未然に不具合の発生を防ぐことができる。
【００２３】
請求項１５に記載の発明は、第１検知手段にて検知する第１領域による検知信号パターンと、第２検知手段にて検知する第２領域による検知信号パターンとの発生タイミングが、各１サイクルのパターン毎に異なるように設定した請求項５記載の位置検出装置に用いられる制御方法であって、検知制御系において、前記被検知体の端部の信号論理が、前記第１領域と前記第２領域とで同じ信号論理であり、かつ前記第１領域と前記第２領域との両端では信号論理がそれぞれ異なることを特徴とし、この方法によって、検知された信号論理の組み合わせから、移動体の移動方向を決定することができる。
【００２４】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５記載の位置検出装置における制御方法において、移動体の位置検出前の状態において移動体が移動を開始する際に、第１領域と第２領域に対する検知による信号論理の組み合わせから、前記移動体の移動方向を決定することを特徴とし、この方法によって、移動体の位置を制御部が認識していない状態で、かつ移動を開始する際に、移動体の移動不可方向への移動を防止することができる。
【００２５】
請求項１７に記載の発明は、用紙の綴じ処理を行う用紙綴じ手段を備えた用紙後処理装置において、前記用紙綴じ手段を移動体として、請求項１〜１２いずれか１項記載の位置検出装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、簡潔な構成にて用紙綴じ手段の位置制御が行えるため、用紙に対する綴じ処理が良好に行われる。
【００２６】
請求項１８に記載の発明は、用紙揃え処理を行う用紙揃え手段を備えた用紙後処理装置において、前記用紙揃え手段を移動体として、請求項１〜１２いずれか１項記載の位置検出装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、簡潔な構成にて用紙揃え手段の位置制御が行えるため、用紙に対する揃え処理が良好に行われる。
【００２７】
請求項１９に記載の発明は、用紙が積載される用紙積載手段を備えた用紙後処理装置において、前記用紙積載手段を移動体として、請求項１〜１２いずれか１項記載の位置検出装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、簡潔な構成にて用紙積載手段の位置制御が行える。
【００２８】
請求項２０に記載の発明は、画像形成システムにおいて、用紙に対して画像形成処理を行う画像形成装置と、前記用紙を受けて該用紙に対して穿孔処理を行う請求項１７〜１９いずれか１項記載の用紙後処理装置とを接続してなることを特徴とし、この構成によって、簡潔な構成にて、画像形成後の用紙に対して正確に用紙に対する後処理が行える。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る位置検出装置、および位置検出装置における制御方法によれば、第１検知手段と第２検知手段により同時に被検知体を検知することにより、少ない検知移動動作で移動体の相対的な位置を検出することができ、簡潔な構成にて確実に移動体の位置検出が行われ、移動体の正確なる移動制御を可能にする。
【００３０】
また、本発明に係る用紙後処理装置、および画像形成システムにおいて、本発明に係る位置検出装置を設置することにより、各種処理を行う移動体に対する正確な移動制御ができるため、処理動作の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は本発明に係る画像形成システムの概略構成図であり、１は画像形成装置、２は画像形成装置１から排紙される用紙に対して後処理を行う用紙後処理装置である。
【００３３】
画像形成装置１は、公知の構成のものであって、感光体１１などからなる画像形成部１２と、用紙給紙部１３と、原稿自動搬送部１４と、原稿自動搬送部１４にて送られる原稿画像を読み取るスキャナ部１５と、画像形成部１２において画像が転写された用紙に対して定着処理を行う定着部１６と、定着後の用紙を画像形成装置１外へ排紙し、かつ用紙後処理装置２へ送る排紙部１７を具備している。
【００３４】
用紙後処理装置２は、本例ではステイプラユニット２１を備え、用紙束にステイプル処理を施した後、搬送経路２２を経て、用紙後処理装置２外の排紙トレイ２３へ用紙束を排出するものであって、ステイプラユニット２１は、前後方向に移動可能な構成となっており、用紙サイズに合わせて、ステイプル位置を移動したり、１箇所綴じ、あるいは２箇所綴じなどのモード変更により、ステイプラユニット２１の位置を移動させる構成となっている。したがって、正確な処理を行うため、移動体としてのステイプラユニット２１の位置を認識することが必要となる。
【００３５】
図２は本発明に係るステイプラユニットにおける移動／位置検知手段の実施形態１の概略構成図、図３は従来のステイプラユニットにおける移動／位置検知手段の概略構成図であって、３１，３２はタイミングプーリ、３３はタイミングベルト、３４，３４ａ，３４ｂは発光素子と受光素子からなる透過型のフォトセンサ、３５，３６は被検知体、３７は、被検知体３５に設けられて、フォトセンサ３４ａ，３４ｂの検知光路を遮断する櫛歯状のフィラー、３８はタイミングプーリ３１，３２の駆動部であるモータ、３９は被検知体３５，３６とタイミングベルト３３とを連結するリンク部材である。
【００３６】
図３に示すように、従来、タイミングプーリ３１，３２にタイミングベルト３３が取り付けられ、タイミングベルト３３に被検知体３６が設けられて、タイミングプーリ３１がモータ３８により駆動されることにより、矢印ａ，ｂで示す方向にステイプラユニット２１を移動するようになっている。同時に、タイミングベルト３３の移動と共に被検知体３６も移動する。このため、ステイプラユニット２１の位置を認識するのに、まず、タイミングベルト３３を、図３（ａ）の右方向移動するようにモータ３８を駆動し、被検知体３６がホームポジションに設置されているフォトセンサ３４を遮光する。そして、図３（ｂ）に示す位置でモータ３８を停止し、この時点で制御部（図示せず）においてホームポジションを認識する。
【００３７】
そして、次回の位置検出では、制御部において記憶した前記ホームポジションを基準として、モータ３８の駆動パルスにより移動量を認識し、ステイプラユニット２１を各モードに応じた位置へ移動させる制御を行う。
【００３８】
このように従来では、ステイプラユニット２１の位置（相対位置）を記憶保持していない初期状態などでは、フォトセンサ３４に被検知体３６を検知させる移動動作を必ず行い、ホームポジションの位置出し動作を行う必要があった。このため、装置に電源が入るたびに、動作してホームポジションの位置出し動作を行ったりし、不要な騒音を出すことになったり、不要な電力を必要としていた。
【００３９】
通常、ホームポジションは移動ストロークの左右いずれかの端に設定されることが多く、ステイプラユニット２１が最も離れた位置にある場合には、このホームポジションの位置出し動作に時間が多くかかるという不具合があった。
【００４０】
これらの不具合を解決する方法として、従来は移動量に応じてリニアに抵抗値が変わるポテンショメータを移動体にリンクして、ポテンショメータの抵抗値から移動体の位置を認識する方法が一般的であった。
【００４１】
この場合、ポテンショメータの抵抗値を測定することにより、移動体の位置を認識することが可能なため、装置を駆動させる必要がない。しかし、ステイプラユニット２１の全体移動量は一般的に２００〜３００ｍｍ程度であり、比較的移動量幅が大きく、また、位置精度も１ｍｍ以下の精度が要求されることが多い。これらの要求を満たすポテンショメータとなると、非常に高価なものとなり、また、使用温度により抵抗値が変化するため、これを温度補償する回路などが必要となり、装置全体としてはコストが高くなるという不具合があった。
【００４２】
そこで実施形態１では、これらの不具合を解消するために、低コストで、最低限の動作で移動体であるステイプラユニット２１の位置を認識できる構成にしている。
【００４３】
図２に示すように、ステイプラユニット２１の移動機構は図３にて説明したものと同じであるが、一対の透過型のフォトセンサ３４ａ，３４ｂを第１，第２の検知手段として設置し、各フォトセンサ３４ａ，３４ｂにより被検知体（以下、ポジションエンコーダと称す）３５の異なる２領域を検知する。ポジションエンコーダ３５には、フォトセンサ３４ａ，３４ｂの検知光路を遮断する櫛歯状のフィラー３７が形成されている。
【００４４】
図４は実施形態１のポジションエンコーダとフォトセンサを示す斜視図であり、フォトセンサ３４ａ，３４ｂは発光素子と受光素子とからなる光学式のものであり、ポジションエンコーダ３５は、図示するように櫛歯状に切り欠き部が形成されて複数のフィラー３７が設けられた板状部材であり、フォトセンサ３４ａ，３４ｂの受光部と発光部間をポジションエンコーダ３５が通過するとき、このフィラー３７間の切り欠き部ではフォトセンサ３４ａ，３４ｂのセンサ光が透過し、それ以外では遮光される構成になっている。すなわち、ポジションエンコーダ３５のフィラー３７は位置によって異なる位置パターンを呈する構成になっている。
【００４５】
図５は実施形態１における検知／測定制御系の構成を示すブロック図であり、４１，４２はフォトセンサ３４ａ，３４ｂのセンサ出力をそれぞれ受けるカウンタ回路、４３はモータ３８を駆動制御するモータコントローラ回路、４４は、各部から各種データを受けて演算処理を行い、各部をコントロールするＣＰＵ（中央演算処理部）である。
【００４６】
図５を参照して、本実施形態におけるポジションエンコーダ３５における串歯状のフィラー３７の歯部（フォトセンサ３４ａ，３４ｂの遮光部）の長さと、フィラー３７間の切り欠き部の長さを測定する方法（位置検出）について説明する。
【００４７】
ここで、ポジションエンコーダ３５のフィラー３７間の切り欠き部（フォトセンサ３４ａ，３４ｂのセンサ光透過時）の信号論理をＬ、歯部（フォトセンサ３４ａ，３４ｂの遮光時）の信号論理をＨとして説明を行う。
【００４８】
図５において、装置の制御は１チップのＣＰＵ４４で行われ、フォトセンサ３４ａ，３４ｂの出力信号をポートにてモニタできる構成である。ＣＰＵ４４からモータコントローラ回路４３に、モータ３８の回転を制御するためのパルスあるいはＯＮ／ＯＦＦおよび回転方向（ＣＷ／ＣＣＷ）の信号を出力する。カウンタ回路４１，４２からは各々のカウンタ値がＣＰＵ４４に出力され、ＣＰＵ４４からはカウンタ回路４１，４２の各々のカウンタ値をクリアするためのクリア信号が出力される。
【００４９】
フォトセンサ３４ａ，３４ｂの遮光時にカウンタ回路４１，４２にてカウントし、遮光部を通過する間のカウント値に基づいて遮光部の長さを検知する。また、フォトセンサ３４ａ，３４ｂの透過時はカウンタ回路４１，４２のカウントし、そのカウント値から透過部の長さを検知することが可能となる。
【００５０】
図６（ａ），（ｂ）は本実施形態におけるポジションエンコーダのフィラーパターンの説明図である。
【００５１】
本例では、説明のため移動幅は４８ｍｍ程度とし、図６においてポジションエンコーダ３５の右端部を絶対アドレスで０ｍｍとする。遮光部のセンサ出力論理をＬ、透過部論理をＨとすると、Ｌ部が１ｍｍ、Ｈ部が１ｍｍが最小パターン単位となり、右部からＬ：１ｍｍ，Ｈ：１ｍｍ，Ｌ：２ｍｍ，Ｈ：２ｍｍ，Ｌ：３ｍｍ，Ｈ：３ｍｍと配置し、この１２ｍｍ連続の区間を第１の被検知パターンとする。この第１の被検知パターンを更に連続して３回繰り返す（第１領域）。次に、Ｈ：１２ｍｍの同一論理部（１）、第１の被検知パターンの論理反転部、再び第１の被検知パターン、Ｌ：１２ｍｍの同一論理部（２）を配置する（第２領域）。
【００５２】
図６において、フォトセンサ３４ａは絶対アドレスで０ｍｍの位置であるポジションエンコーダ３５の右端部に配置し、フォトセンサ３４ｂは第一の被検知パターンが４回繰り返された左端部に配置する。
【００５３】
ポジションエンコーダ３５は、図６（ａ）の位置から図６（ｂ）の位置まで可動とする。ポジションエンコーダ３５が図６（ａ）の位置から図６（ｂ）の位置まで移動したときの各フォトセンサ３４ａ，３４ｂの出力信号を図７に示す。
【００５４】
図８は実施形態１における位置の認識・検出に係るフローチャートである。
【００５５】
図８において、ＣＰＵ４４は、フォトセンサ３４ａ，３４ｂの信号の切り替わりを検知すると（Ｓ８−１）、カウンタ回路４１，４２のカウンタ値をクリアする（Ｓ８−２）。次に再度、フォトセンサ３４ａ，３４ｂの信号の切り替わりを検知すると（Ｓ８−３）、カウンタ４１の値を読み込み、ＣＰＵ４４は第１の被検知部内（１）の位置Ｘｉを認識する（Ｓ８−４）。
【００５６】
前記２回の一方のフォトセンサ３４ａからの信号切り替わり時に、他方のフォトセンサ３４ｂからの信号に変化があった場合（Ｓ８−５のＹＥＳ）、他方のフォトセンサ３４ｂの信号変化が、一方のフォトセンサ３４ａの信号変化と同論理で変化したか否かを判定する。同論理での変化であった場合（Ｓ８−６のＹＥＳ）、検出した被検知部内の位置Ｘｉは第１の被検知部（３）の位置Ｘ３であると判断する（Ｓ８−７）。同論理の変化でなかった場合（Ｓ８−６のＮＯ）、Ｘｉは第１の被検知部（２）の位置Ｘ２であると判断する。（Ｓ８−８）
また、前記２回の一方のフォトセンサ３４ａからの信号切り替わり時に、他方のフォトセンサ３４ｂからの信号に変化がなかった場合（Ｓ８−５のＮＯ）、他方のフォトセンサ３４ｂの信号レベルがＨｉのままであったか否かを判定する。Ｈｉのままであった場合（Ｓ８−９のＹＥＳ）、Ｘｉは第１の被検知部（１）の位置Ｘ１であると判断する（Ｓ８−１０）。Ｌｏｗであった場合（Ｓ８−９のＮＯ）、Ｘｉは第１の被検知部（４）の位置Ｘ４であると判断する（Ｓ８−１１）。
【００５７】
本実施形態の前記識別方法を用いると、本ポジションエンコーダの位置認識に要する移動距離は、信号の切り替わりが２回発生する最大のパターンであるので、３ｍｍ＋３ｍｍの計６ｍｍが最大となる。
【００５８】
図９にフォトセンサ３４が１つしかない場合のポジションエンコーダの例を示すが、この場合、被検知体４５の全てにおいて異なるパターン幅を有する必要があり、図６に示す構成例とほぼ同じ長さである５０ｍｍのエンコーダを例にとると、最長のパターン幅が７ｍｍとなる。位置検出には信号の切り替わりが２回は必要なので、位置検出に要する移動距離は最大で７ｍｍ＋７ｍｍの計１４ｍｍとなり、図６に示す構成の場合の２倍以上の長さになってしまう。
【００５９】
図１０は本実施形態のポジションエンコーダにおいて図６に示す第２領域を第１領域よりも短くした変形例を示す説明図である。本例のポジションエンコーダ４６では、図６に示すポジションエンコーダ３５と比較すると、第２領域の同一論理部（１）が存在しない。しかし、他方のフォトセンサ３４ｂは、図８に示す他方のフォトセンサ３４ｂの検知区間部を検知できるように配置されているため、第２領域に同一論理部（１）がなくても、全く同じ位置検出性能が得られる。
【００６０】
図１１に本実施形態の前記一対のフォトセンサ３４ａ，３４ｂを対向して配置した本実施形態の構成例を示す。このようなレイアウトにすることにより、ポジションエンコーダ４７の長さを半分にしても、前記実施形態の構成例と同じ位置検知性能を得ることができる。
【００６１】
図１２は本位置検出装置を用いた図１に示すステイプラユニットの移動動作に係るフローチャートである。
【００６２】
ＣＰＵ４４は、先ず、電源ＯＮ時や、紙詰まり処理のため、後処理装置のドア開閉を行ったときに、イニシャル動作を行い（Ｓ１２−１）、現在の位置を認識するために、先ずステイプラユニット２１を移動させる（Ｓ１２−２）。次に、位置検出を開始し（Ｓ１２−３）、位置を検出する（Ｓ１２−４）。検出と同時にステイプラユニット２１の移動を停止する（Ｓ１２−５）。この状態でステイプラの命令入力を待つ（Ｓ１２−６）。
【００６３】
ＣＰＵ４４は、ステイプラ命令を受け取ると（Ｓ１２−６のＹＥＳ）、紙種あるいは綴じ位置などの情報からステイプラ２１の移動が必要か否かの判定をする。移動が必要な場合（Ｓ１２−７のＹＥＳ）、所定位置まで移動させて（Ｓ１２−８）、ステイプラ処理を行わせる（Ｓ１２−９）。移動が必要ない場合（Ｓ１２−７のＮＯ）、現在の位置でステイプラ処理を行わせ（Ｓ１２−９）、再度、ステイプラ命令待ちとなる（Ｓ１２−６）。
【００６４】
図１３は本発明に係るステイプラユニットにおける移動／位置検知手段の実施形態２の概略構成図、図１４は実施形態２におけるポジションエンコーダとフォトセンサとの設置構成を示す斜視図、図１５は実施形態２におけるポジションエンコーダの斜視図である。なお、以下の説明において前記実施形態１にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００６５】
実施形態２では一対のフォトセンサ３４ａ，３４ｂを対向して配置し、ポジションエンコーダ４７の一側部に一方のフォトセンサ３４ａを遮光する繰り返しパターンからなるフィラーパターン（第１領域）５０ａを設け、他側部に他方のフォトセンサ３４ｂを遮光する繰り返しパターンからなるフィラーパターン（第２領域）５０ｂを設けている。
【００６６】
タイミングベルト３３とポジションエンコーダ４７はリンク部材３９により連結され、タイミングベルト３３とポジションエンコーダ４７とは同じ動きをする。モータ３８の駆動によりプーリ３１が回転駆動され、タイミングベルト３３が図１３（ａ）に示すａ方向に移動すると、ポジションエンコーダ４７もそれに合わせて移動する。
【００６７】
フォトセンサ３４ａ，３４ｂは、ポジションエンコーダ４７の移動に伴い、それぞれフィラーパターン５０ａ，５０ｂを検知する位置に固定されている。図１３には、ステイプラユニット２１の最左端位置（図１３（ａ））から最右端位置（図１３（ｂ））まで間を、ポジションエンコーダ４７がフォトセンサ３４ａ，３４ｂを通って移動する状態を示している。
【００６８】
図１６（ａ）は実施形態２におけるポジションエンコーダの平面図、図１６（ｂ）は実施形態２におけるポジションエンコーダに対するフォトセンサのセンサ出力のタイムチャートであって、ポジションエンコーダ４７のフィラーパターンは、図１６（ａ）に示すような形状になっており、各フォトセンサ３４ａ，３４ｂの出力信号として、仮に、フォトセンサ３４ａ，３４ｂが遮光される部分の信号論理をＨ、入光時の信号論理をＬとすると、出力信号の変化は、図１６（ｂ）に示すフォトセンサ３４ａ，３４ｂの出力波形に示すようになる。
【００６９】
一方のフォトセンサ３４ａの出力信号はＨとＬが同じ間隔（図では長さを「１０」としている）で繰り返される。また、他方のフォトセンサ３４ｂの出力信号は、一方のフォトセンサ３４ａの信号部（信号論理Ｈ部）がずれて出力されるようになっており、そのずれ量が、各パターン毎に異なるようになっている。図１６（ｂ）においては、左から順に２，４，６とずれ量が異なっている。信号部（信号論理Ｈ部）の長さは、一方のフォトセンサ３４ａと同じ（図では長さ「１０」）になるっている。このような出力波形になるように、ポジションエンコーダ４７の各フィラーパターン５０ａ，５０ｂが形成されている。
【００７０】
したがって、両フォトセンサ３４ａ，３４ｂの出力信号のずれ量を測定することにより、位置が特定できることとなる。ちなみに、モータ３８の回転方向（ＣＷ／ＣＣＷ）の違いにより、図１６（ｂ）の下側に矢印で示す方向に信号が変化する。
【００７１】
図１７は実施形態２における位置の認識・検出に係るフローチャートである。
【００７２】
図１７において、まず、計測パターンがセット済みか否か判断する（Ｓ１７−１）、計測パターンがセット済みとは、すでに計測（既述した検知動作）が開始されていることを示す。ここで、計測パターンがセットされていない場合（Ｓ１７−１のＮＯ）、モータ３８の回転方向を判定し（Ｓ１７−２）、ＣＷ回転のときはステップ（Ｓ１７−３）の判定部へ、またＣＣＷ回転のときはステップ（Ｓ１７−４）の判定部へ進む。
【００７３】
各判定部では、最初に発生するフォトセンサ３４ａ，３４ｂの出力信号の変化（立ち上がり、あるいは立ち下りエッジ）を待つこととなる。フォトセンサ３４ａ，３４ｂの出力信号に変化が発生したときに、フォトセンサ３４ａ，３４ｂのいずれか、立ち下りエッジか立ち上がりエッジか、モータ３８の回転方向ＣＷかＣＣＷかの違いにより、それぞれ検知パターンのＡ〜Ｈの何れかをセットする。仮に、ＣＷ回転で一方のフォトセンサ３４ａの出力信号の立ち上がりエッジを検出したときは、計測パターン：Ｇをセットし、他方のフォトセンサ３４ｂの立ち下りまでの計測を開始することとなる。この後、再度、ステップ（Ｓ１７−１）にてステップＡに進む。
【００７４】
ここで、セットされた計測パターンにより、進み先を分岐して、それぞれの処理に進む。仮に、計測パターン：Ａの場合は、ステップ（Ｓ１７−５）へ進み、他方のフォトセンサ３４ｂの立ち上がりエッジ検出を待ち、エッジ検出により、それまでの移動量を計測してずれ量を記憶する。このずれ量に応じて現在の位置を認識する。この場合、ずれ量が「２」の場合には、移動体（ステイプラユニット）の位置は１２ｍｍ地点と認識でき、また、ずれ量が「４」の場合にはユニット位置は３４ｍｍ地点、さらに、ずれ量が「６」の場合にはユニット位置は５６ｍｍ地点と認識できる。
【００７５】
図１６のタイムチャートに戻って再度説明を行うと、仮に移動開始時に、一方のフォトセンサ３４ａの出力信号がＬ、他方のフォトセンサ３４ｂの出力信号がＬであって、回転方向がＣＣＷの場合には、最初に出現するエッジは、一方のフォトセンサ３４ａの出力信号の立ち上がりエッジとなり、ずれ量計測パターン：Ａとなる、この時点では、図１６（ｂ）中の（イ），（ロ），（ハ）のいずれかは判定できないが、次に発生する他方のフォトセンサ３４ｂの出力信号の立ち上がりエッジまでの量を計測すると、各位置によってずれ量が異なるため、位置を（イ），（ロ），（ハ）のいずれかと特定することができる。
【００７６】
このように、最長でも「パターンの１サイクルの半分＋ずれ量の最大値の移動量」によって、ステイプラユニット２１の位置を認識可能となる。言い換えれば、パターンの１サイクル以下の動きで位置認識が可能である。
【００７７】
図１８は実施形態２におけるポジションエンコーダの変形例を示す斜視図、図１９は図１８のポジションエンコーダとフォトセンサとの設置構成を示す斜視図であって、本例では、ポジションエンコーダ４８の一側部に第１領域と第２領域となるフィラーパターン５０ａ，５０ｂを並べて配置し、図１９に示すように、各フォトセンサ３４ａ，３４ｂを同じ向きに距離をおいて配置している。
【００７８】
上述した説明では信号部のずれ量を計測して位置を認識・検出する方法として説明したが、本例の場合ではずれ量が信号部内に限られることとなり、信号の分解能との兼ね合いにて認識可能な量に限界が発生し、ポジションエンコーダ４８の長さも比較的短いものとなる。そのため、より長い移動量の移動体（ステイプラユニット）の位置を認識する例として、図２０に示すタイムチャートのようなパターンが考えられる。
【００７９】
図２０において、信号部の長さが「４」のグループと「６」のグループがあり、ずれ量も、そのグループ内のパターン毎に異なるように構成されている。このように、信号の長さも変化要因に加えることにより、より長い移動距離でも認識可能となる。
【００８０】
図２１は本例における位置の認識・検出に係るフローチャートである。
【００８１】
図２１において、モータ回転方向と最初に出現するエッジの種類により計測パターンを分けることは（Ｓ２１−１）、図１７に示したフローにおけるステップ（Ｓ１７−１，Ｓ１７−２）と同じであるが、位置の認識に、ずれ量に加えて検出信号の長さを使用することが異なる。
【００８２】
計測パターン：Ａを例に説明すると、まず、モータ回転方向がＣＣＷであって、最初に一方のフォトセンサ３４ａの出力信号に立ち上がりエッジが出現した場合、計測パターン：Ａがセットされる（Ｓ２１−２）。この後、ステップ（Ｓ２１−３）にて、他方のフォトセンサ３４ｂの立ち上がりエッジを待つこととなる。
【００８３】
ここで、所定時間（最長信号の時間＋α）が経過しても、他方のフォトセンサ３４ｂの出力信号の立ち上がりエッジが現れないときは、何らかの異常が装置に発生していると判断して（Ｓ２１−３のＮＯ）、モータ３８を停止させる（Ｓ２１−４）。ステップ（Ｓ２１−３）にて、他方のフォトセンサ３４ｂの出力信号の立ち上がりエッジが検出されたら、そのエッジまでのずれ量を記憶し（Ｓ２１−５）、次に、一方のフォトセンサ３４ａの立ち下りエッジを待つこととなる（Ｓ２１−６）。立下りエッジが発生すると、信号の長さが測定されることとなり、その長さを一旦記憶する（Ｓ２１−７）。そして、その記憶したずれ量と信号長さとの組み合わせから、ステイプラユニット２１の位置を特定することとなる。仮に、ずれ量が「１」で、かつ信号長さが「４」の場合には、位置が８ｍｍ地点であると認識できる（Ｓ２１−８）。
【００８４】
前記実施形態では、２個のフォトセンサ３４ａ，３４ｂを使用して信号のずれ量や長さを計測することにより、移動体（ステイプラユニット）の位置を認識するが、フォトセンサの特性として、図２２に示すように、実際のエンコーダの動きに対して、検知する信号にずれが発生することが一般的である。このため、各フォトセンサ３４ａ，３４ｂにおいてセンサ特性が異なると、図２３に示すように、「ａ」のずれ量が、例えば「ｂ」として異なる値で誤測定されることとなる。この不具合を解消するために、両フォトセンサ３４ａ，３４ｂとして同じ特性のセンサを使用すると、信号のずれが同じようにずれるため、相対的に測定値は「ａ」は「ａ」として正しく測定されることになる。
【００８５】
通常、移動体は移動可能範囲があり、それを超えると移動体を搭載する装置に破損などの不具合が発生することがある。始動時（イニシャル時）に移動体の位置を認識していな状態では、動作させる方向によっては、不具合が生じる方向に移動体を移動させてしまうおそれがある。このような課題を解消する方法として、本実施形態では図２４に示すようなポジションエンコーダ４７の形状とした。
【００８６】
図２４において、ポジションエンコーダ４７の両側部分のフィラーパターン５０ａ，５０ｂの信号論理を、それぞれ端部で同じ論理になるようにし、かつ各フィラーパターン５０ａ，５０ｂにおいて左右の端部が異なるように構成している。具体的には、図２４における左端部では両フォトセンサ３４ａ，３４ｂの信号論理がＨになるようにし、かつ右端部ではＬになるようにしている。さらに、モータ３８を左端部ではＣＷ方向に、また右端部ではＣＣＷ方向に駆動できない構成とした場合に、図２５に示すフローチャートに示すような判定を行い、各フォトセンサ３４ａ，３４ｂの出力がＨの場合（Ｓ２５−１のＹＥＳ，Ｓ２５−２のＹＥＳ）、モータ３８をＣＣＷ方向に駆動させ（Ｓ２５−３）、それ以外の場合（Ｓ２５−１のＮＯ）には、ＣＷ方向に駆動させることにより（Ｓ２５−４）、不具合の発生を防ぐことができる。
【００８７】
図２６は実施形態２における検知／測定制御系の構成を示すブロック図である。
【００８８】
図２６において、各部のコントロールは１チップのＣＰＵ５１で行われ、フォトセンサ３４ａ，３４ｂのセンサ信号をポートにてモニタできる構成になっており、モータ３８としてステッピングモータを使用し、ステッピングモータドライバ５２に、モータ３８の励磁を進めるためのパルス，ＯＮ／ＯＦＦおよび回転方向（ＣＷ／ＣＣＷ）のパルス信号をＣＰＵ５１から出力する。ステッピングモータドライバ５２へのパルス信号は、ゲート回路５３〜５６を介してパルスカウンタ回路５７〜６０に出力される。パルスカウンタ回路５７〜６０の各パルスカウンタ値はＣＰＵ５１に出力され、ＣＰＵ５１からは各パルスカウンタ値をクリアするためのクリア信号が出力される。
【００８９】
一方のフォトセンサ３４ａの出力信号は、ＣＰＵ５１に出力する以外に、ゲート回路５３と、信号を反転してゲート回路５４に出力される。同様に、他方のフォトセンサ３４ｂの出力信号は、ＣＰＵ５１に出力される以外に、ゲート回路５５と、信号を反転してゲート回路５６に出力される。
【００９０】
したがって、一方のフォトセンサ３４ａの出力がＨレベル（遮光時）時にはゲート回路５３が開き、パルスカウンタ回路５７にパルスの入力／カウントが行われることになる。また、出力がＬレベル（透過時）には、ゲート回路５３が閉じ、ゲート回路５４が開くことにより、パルスカウンタ回路５８にパルスの入力／カウントが行われることになる。よって、遮光時はパルスカウンタ回路５７にてパルスカウントし、ポジションエンコーダ４７におけるフィラーパターンの遮光部を通過する間のモータパルスをカウントすることにより、遮光部の長さを測定することが可能となる。また、透過時はパルスカウンタ回路５８にてパルスカウントし、透過部を通過する間のモータパルスをカウントすることにより、透過部の長さを測定することが可能となる。
【００９１】
同様に、他方のフォトセンサ３４ｂの出力がＨレベル（遮光時）時にはゲート回路５５が開き、パルスカウンタ回路５９にパルスの入力／カウントが行われることになる。また、出力がＬレベル（透過時）には、ゲート回路５５が閉じ、ゲート回路５６が開くことにより、パルスカウンタ回路６０にパルスの入力／カウントが行われることになる。よって、遮光時はパルスカウンタ回路５９にてパルスカウントし、フィラーパターンの遮光部を通過する間のモータパルスをカウントすることにより、遮光部の長さを測定することが可能となる。また、透過時はパルスカウンタ回路５４にてパルスカウントし、透過部を通過する間のモータパルスをカウントすることにより、透過部の長さを測定することが可能となる。
【００９２】
これらのパルスカウンタ値の値に１パルス当りの移動量を掛けることにより距離に換算することによって、本実施形態における移動体（ステイプラユニット）の位置認識に使用する。
【００９３】
なお、前記実施形態では、移動体としてステイプルユニットを例に挙げ説明したが、本実施形態の位置検出装置は、用紙揃え装置，用紙積載部、あるいは画像形成装置などの位置検出を必要とする各部位においても同様に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、各種移動体を備えた装置・機器に適用され、複写機，プリンタなどの画像形成装置を始めとして、生産治具，ロボット装置，玩具などにおける移動するユニットを具備するものに実施して有効である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明に係る画像形成システムの概略構成図
【図２】本発明に係るステイプラユニットにおける移動／位置検知手段の実施形態１の概略構成図
【図３】従来のステイプラユニットにおける移動／位置検知手段の概略構成図
【図４】実施形態１のポジションエンコーダとフォトセンサを示す斜視図
【図５】実施形態１における検知／測定制御系の構成を示すブロック図
【図６】（ａ），（ｂ）は本実施形態におけるポジションエンコーダのフィラーパターンの説明図
【図７】図６（ａ）の位置から図６（ｂ）の位置まで移動したときのフォトセンサの出力信号を示す図
【図８】実施形態１における位置の認識・検出に係るフローチャート
【図９】フォトセンサが１つしかない場合のポジションエンコーダの例を示す図
【図１０】実施形態１のポジションエンコーダにおいて図６に示す第２領域を第１領域よりも短くした変形例を示す説明図
【図１１】実施形態１の一対のフォトセンサを対向して配置した構成例を示す図
【図１２】実施形態１の位置検出装置における移動動作に係るフローチャート
【図１３】本発明に係るステイプラユニットにおける移動／位置検知手段の実施形態２の概略構成図
【図１４】実施形態２におけるポジションエンコーダとフォトセンサとの設置構成を示す斜視図
【図１５】実施形態２におけるポジションエンコーダの斜視図
【図１６】（ａ）は実施形態２におけるポジションエンコーダの平面図、（ｂ）は実施形態２におけるポジションエンコーダに対するフォトセンサのセンサ出力のタイムチャート
【図１７】実施形態２における位置の認識・検出に係るフローチャート
【図１８】実施形態２におけるポジションエンコーダの変形例を示す斜視図
【図１９】図１８に示すポジションエンコーダとフォトセンサとの設置構成を示す斜視図
【図２０】図１８に示すポジションエンコーダの変形例におけるタイムチャート
【図２１】図１８に示すポジションエンコーダの変形例における位置の認識・検出に係るフローチャート
【図２２】フォトセンサのずれに関する説明図
【図２３】フォトセンサの特性とずれ量、および誤測定に関する説明図
【図２４】本実施形態におけるポジションエンコーダを説明するための平面図
【図２５】本実施形態におけるフォトセンサ出力によるモータ駆動に係るフローチャート
【図２６】実施形態２における検知／測定制御系の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００９６】
１  画像形成装置
２  用紙後処理装置
２１  ステイプラユニット
３１，３２  タイミングプーリ
３４ａ  一方のフォトセンサ
３４ｂ  他方のフォトセンサ
３５，４６，４７，４８  被検知体（ポジションエンコーダ）
３７  フィラー
３８  モータ
３９  リンク部材
４４，５１  ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）
５０ａ  フィラーパターン（第１領域）
５０ｂ  フィラーパターン（第２領域）
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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