CN102234040A - 用于检测竖直堆垛位置的水平传感器和变化图型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测竖直堆垛位置的水平传感器和变化图型。本发明提供了高效且便宜的堆垛托盘组件装置和测定升降机堆垛托盘在该组件中的位置的方法。在该堆垛托盘上连接了传感器，从而感测与连续变化斜形标记物的距离。该标记物中具有可测物，其中从该标记物底部向该标记物顶部推进时该可测物的量下降。该传感器的长度远小于可移动升降机堆垛托盘行程的长度。

Description

用于检测竖直堆垛位置的水平传感器和变化图型

技术领域

本发明涉及修整器站(finisher stations)，更特别地涉及用于所述站的堆垛组件(stacker assembly)。

背景技术

尽管本发明可被有效地用于多种纸张或薄页处理系统，为清楚起见，它将被描述用于静电标记系统，例如电子照相术(electrophotography)。在目前常用的电子照相成像复制装置中，光导绝缘部件可被带上负电位，然后暴露至待复制原始文档的光图像。这种暴露使得暴露或背景区域的光导绝缘表面放电，并在与包含在原始文档中的图像区域对应的部件上生成静电潜像。然后，通过本领域中称为调色剂的显影粉显示图像，以使得该光导绝缘表面上的静电潜像可见。在显影过程中，该调色剂颗粒从载体颗粒被该光导绝缘区域的图像区域的带电图型所吸引，从而在该光导绝缘区域上形成粉末图像。该图像可随后被转移或标记在支撑表面如复印纸上，并可通过加热或加压永久固定。在转移调色图像或标记后，该复印纸可被用户从系统中取出或者可被自动推送至修整站，这些拷贝可在该站中被集中、编制和装订并形成书、小册子或其它形式。

如上所述，在纸张或其它薄页介质被标记或处理后，有多种系统可用于运输该介质。这些标记系统可包括静电标记系统、非静电标记系统以及印刷机或任意其它系统，其中纸张或其它软薄页介质或接受薄页被内部传输至输出装置如修整器和编制器(compiler)站。

这些静电标记系统在接收薄页(纸张)被标记后的位置处具有修整器和编制器。这些编制器中的堆垛托盘组件通常包含堆垛托盘、控制器传感器和高度堆垛开关。薄页堆垛组件已在本领域公知，例如披露于施乐的美国专利5,188,353、5,261,655、5,409,202、5,476,256、5,570,172、5,842,695、6,443,450和6,575,461中。这些施乐专利的披露在此引入作为参考。

目前还没有可靠的高效且便宜的能连续测量支撑纸张堆垛的升降机的位置和方向的切片堆垛升降机系统。

在当前的某些印刷系统的修整装置和进给器中，纸张升降机位置控制通常包括堆垛高度开关、转角传感器以及具有多次传送传感器/算法的梳妆支架(comb brackets)，从而确定升降机位置和方向。

这些方法要求升降机在一些位置初始化(起始位置)，该位置通常是行程的顶部或底部。它们在行进中通过采用步进马达步数或者使用线性编码器(encoder)的传感器步数从初始位置计数来测量位置。这个过程通常需要升降机行进至它的范围的底部(或顶部)的初始位置，然后在印刷机循环中移动至所需的中间位置。该方法耗时较长，且需要多个传感器来识别升降机位置(功能有限)和升降机的动作。这些设计均不能实时识别堆垛/升降机位置和动作/方向。

作为范例，一种系统采用一个梳妆支架和3个传感器，仅用于识别动作以及上端和下端位置。在该升降机上布置了相对昂贵的传感器，以检测框架背部的“梳妆支架”上的转变(transitions)。

发明内容

通过水平安装小型传感器阵列如CIS(接触式图像传感器)以及连续变化斜形(slanted shape)如三角形，该系统可同时提供准确和即时的升降机位置数据。该方案可形成简单、高效和低成本的系统。

通过水平安装传感器阵列并采用修整器框架上的连续变化斜形的标靶，所用的传感器可远远短于升降机行程的长度。该传感器/标靶系统形成了光学缩减(optical reduction)，从而减小了对传感器尺寸的要求，同时提供了准确的定位和动作数据。

在现有技术中，升降机控制始终依赖于编码器型的控制(线性或旋转)，这限制了堆垛/进给器系统准确确定其位置(无需回归初始位置的操作)以及准确地实时确定其动作和位置两者的能力。该编码器型设计依赖于对寻找线性或旋转分段靶标的转变的点传感器的间歇触发。由于这些现有系统仅寻找转变，因而由编码器计数来识别位置。为了确保这些编码器计数准确，需要回归初始位置。此外，由于这些动作通过转变检测，需要确定是动作而非噪声在触发转变。一旦该系统关机，或者为了确认该升降机未被移动，该升降机必须执行回归初始位置的操作。此外，需要传感器来确保该传感器不会移动至上限或下限之外。

理想地，在本发明中，阵列传感器(为低成本，采用CIS)被用于同时准确识别升降机动作和位置，而不需要回归初始位置。从传感器的读数可直接确定绝对位置。然而，迄今为止对于采用能跨越整个升降机行程的单独或连结传感器系统还存在成本问题。这个行程可能是相当大的；本发明解决了这一问题。

本发明提供了减小能够通过小型CIS传感器例如A6(100mm)或A8(54mm)检测的升降机动作的方法。该方法明显降低了与采用更长CIS系统相伴的成本和复杂性。

通过将CIS水平安装在升降机上并在一个实施方式中检测在框架上的三角形图像(贴花(decal))，该传感器自身的准确度可被用于实时识别位置和动作，而避免了采用能跨越整个行程范围的阵列传感器所相伴的高成本和复杂性。

本发明在一个实施方式中提供了模拟方法，其中附着作为参考结构的是三角形贴花或标记。接触图像传感器被水平安装在可移动升降机上，并检测与高度相关的三角形标记的宽度。该三角形或其它标记具有至少等于该升降机行程的高度。由此，可获得对高度的直接测量。如前文指出，任意合适的传感器可被用于本发明；然而，低成本的接触式图像传感器(CIS)优先用于本发明。传感器的一个范例(用于说明而非限制)是由Toshiba获得的C16054-IR5S31传感器。可采用三角形贴花或其它合适的标记，例如斜线，其中该线的底部位置距离假想竖直的垂直直线最远。这些标记在本披露和权利要求书中被称为“连续变化斜形标记物”。

该传感器被连接至升降机，并与该三角形贴花传感接触，从而当该传感器随着该升降机沿该三角形或其它连续变化斜形标记物的高度竖直移动时能测量形状、颜色、水平线或多种(“可测物”)。这些可测物中的每一个可随着该传感器在三角形竖直高度上向上或向下移动时发生变化。在一个实施方式中，该传感器可感测该三角形的形状，其在底部最宽，在顶部最窄。三角形的黑色在三角形底部最大，在三角形小峰最小。在另一实施方式中，这些线通过传感器检测，最长的水平线位于三角形底部，最短的位于三角形顶部。像素强度的变化可由小型传感器在三角形高度或距离上向上和向下移动时容易地感测(参见图3)。

附图说明

图1显示了使用本发明的三角形标记或贴花的本发明的堆垛组件的一个实施方式的部件。

图2显示了表现连续函数测量的升降机托盘位置图。

图3显示了本发明的一个实施方式，其中可测物是由传感器读取的三角形中的像素。

图4A显示了一个实施方式，其中由传感器读取的可测物是水平线。

图4B显示了可用于取代三角形的斜线标记。在多数情况下，可采用线宽标记物。

具体实施方式

在图1中，本发明的一个优选实施方式显示了黑色(或者其它可测的颜色)三角形贴花1，其处于与CIS传感器2具有感测关系的位置。该传感器2被连接或固定至可移动的升降机堆垛3，后者沿着堆垛导螺杆驱动轴4竖直移动。导螺杆驱动带5被连接至马达6，其提供了使升降机3上下移动的能量。马达6被连接至马达控制器7、处理器8和传感器板9。在本实施方式中的连续变化形状的三角形贴花1具有可在传感器2向三角形1的上方移动时变化的形状和颜色以及特征的可测物；即，在三角形贴花1的底部10的形状比三角形顶部11的形状更宽。升降机堆垛3的位置可通过传感器2在沿三角形1向上或向下移动时感测的宽度或色彩宽度容易地确定。纸张堆垛12由该可移动升降机3支撑，其竖直位置可由CIS传感器2容易地确定。该贴花1和CIS传感器2可在适当时被容易地改进到现有的堆垛组件中。尽管本发明已经列举了各种可测物，任意其它合适的可测物也可用于本发明，只要该贴花是连续变化的斜形标记物，且该CIS传感器2被连接至可移动的升降机3。CIS相对便宜，但能有效确定升降机3的位置和行进。该传感器形成了光学缩减(optical reduction)，从而减小了对传感器尺寸的要求，同时提供了准确的定位和动作数据。图3以及图4A和4B中所示的标记物可被本发明的系统中图1的三角形贴花所容易地取代。

图2显示了表现连续函数测量的升降机托盘3位置图，其中显示了由CIS 2测得的形状的量。在三角形1的底部10，更大量的形状被测得，在三角形顶部11则测得了更少量的形状，从而显示了升降机托盘3的竖直位置。

在图3中显示了以像素为可测物的三角形1。在该实施例(或图1)中，水平尺度的像素(0.042mm)变化等于0.20mm竖直行程。三角形1的高度或者升降机3的行程为479mm。在100mm基部或三角形底部10，该CIS-2测得2500像素和0.042mm/像素。在顶部，在0.20mm竖直行程感测或测量像素。

在图4A中显示了以直线13为可测物的三角形。该CIS传感器2测量每条直线13的宽度以确定该升降机3的位置。该图和图4B中的贴花可被图1的堆垛组件中的贴花1所取代。由于每条直线13的宽度随着向带直线的三角形14的顶部行进时减小，传感器2可将该位置容易地并准确地传达给用户。图4B显示了可用于取代三角形贴花1的斜线15。此处，线宽可测物可被用于确定线15和假想竖直线16之间的距离。该斜线15和三角形标记物1包括了本发明的连续变化斜形标记物。

综上所述，本发明提供了定位在纸张或薄页被标记后的标记系统中的堆垛托盘组件。该组件以可操作的布置包含：可竖直移动的升降机堆垛托盘、至少一个连接至该堆垛托盘的一个端部的传感器、与该传感器传感接触的连续变化斜形标记物。该标记物在其整个高度上具有可测物。该传感器被配置为通过垂直感测在该变化斜形标记物中的该可测物来指示该升降机堆垛的竖直位置。至少一个传感器是CIS传感器，在一个实施方式中该标记物为三角形标记物。

在由连续斜形标记物的底部推进至该三角形标记物的顶部或该连续变形标记物的顶部时，该可测物减少。在本发明中重要的是至少一个传感器的尺寸远短于该可移动升降机堆垛托盘行程的长度。至少一个传感器被配置为同时识别升降机向上和向下动作，以及其上具有薄页堆垛的升降机堆垛托盘的位置。该传感器被配置为直接指示该升降机堆垛托盘的竖直位置。

所用的可测物包括选自形状、颜色、水平线宽和像素的可测物。随着可测物沿连续变化斜形标记物或三角形向上推进时，可测物的量下降。

在一个实施方式中，本发明提供了一种堆垛托盘组件，其包含可操作的布置：可垂直移动的升降机堆垛托盘、安装在该堆垛托盘的一个侧部的CIS传感器以及位于该组件中的三角形标记物或贴花，其与该CIS传感器传感通信。该三角形标记物在与该可移动升降机堆垛托盘平行的平面上具有其最宽部或基部。该可移动升降机堆垛托盘被配置为可沿着至少等于该三角形标记物高度的距离移动。该三角形标记物在其整个高度上具有可测物。该可测物被配置为被该CIS传感器测量。在由该优选三角形标记物的该基部向顶部推进时该可测物的量下降。该传感器被配置为通过递增感测在该三角形标记物中的该可测物来指示该升降机堆垛托盘的垂直位置。

重要的是该CIS传感器的尺寸远短于该可移动升降机堆垛托盘行程的长度。如上文指出，可测物包括选自形状、颜色、水平线宽和像素的可测物。

本发明还提供了测定堆垛托盘在堆垛托盘组件中位置的方法。该方法包括在该组件中提供升降机堆垛托盘、在该托盘上加载薄页堆垛并向该托盘的端部连接传感器，其连接方式使得该传感器与连续变化斜形标记物处于传感关系。该方法包括在该标记物中提供可测物，使得可测物在向该标记物顶部推进时以下降方式减少。这些可测物被配置为被该传感器感测。该方法包括移动该升降机堆垛托盘，其中该传感器在该升降机移动时感测该可测物，从而直接指示该堆垛托盘和该纸张堆垛的位置。该标记物位于邻近该传感器的修整器框架上，且该标记物竖直延伸至至少该升降机堆垛的行程。优选的传感器是接触式图像传感器。

优选的标记物为在三角形底部具有更多的可测物而在向三角形顶部推进时逐渐具有更少标记物的三角形贴花。传感器的尺寸远小于该可移动堆垛托盘的行程的长度。这是本发明的一个关键的重要特征。任意合适的可测物可被用于本发明，例如选自形状、颜色、水平线宽和像素的可测物。随着可测物沿连续变化斜形标记物或优选的三角形标记物向上推进时，可测物的量逐渐下降。

可以理解上述披露的和其它的各种特征和功能或其替代物可根据需要合并入多种其它不同的系统或应用。本领域技术人员可随后得到各种目前未预期或预料的替代物、修改、变化或改善，它们同样意在包含在权利要求之中。

Claims (15)

1.堆垛托盘组件，其以可操作的布置包含：

可竖直移动的升降机堆垛托盘，

至少一个传感器，其连接至所述堆垛托盘的一个端部，

与所述至少一个传感器传感接触的连续变化斜形标记物，所述标记物在其整个高度上包含了可测物，

所述传感器被配置为通过竖直感测在所述变化斜形标记物中的所述可测物来指示所述升降机堆垛的竖直位置，且其中所述至少一个传感器的尺寸远小于所述可移动升降机堆垛托盘行程的长度。

2.如权利要求1所述的堆垛托盘组件，其在纸张或薄页被标记后在标记系统中定位，且其中所述至少一个传感器是CIS传感器，所述标记物是三角形标记物。

3.如权利要求1所述的堆垛托盘组件，其中从所述连续形状标记物的底部向所述三角形标记物的顶部推进时所述可测物减少。

4.如权利要求1所述的堆垛托盘组件，其中所述至少一个传感器被配置为同时识别向上和向下的升降机运动以及所述升降机堆垛托盘位置。

5.如权利要求1所述的堆垛托盘组件，其中所述传感器被配置为直接指示所述升降机堆垛托盘的所述竖直位置。 

6.如权利要求1所述的堆垛托盘组件，其中所述可测物选自形状、颜色、水平线宽和像素，在沿所述连续变化形状标记物向上推进时所述可测物的量下降。

7.堆垛托盘组件，其以可操作的布置包含：

可竖直移动的升降机堆垛托盘，

固定在所述堆垛托盘侧部的CIS传感器，

位于所述组件中的三角形标记物或贴花，其与所述CIS传感器传感通信，

所述三角形标记物在与所述可移动升降机堆垛托盘平行的平面上具有其最宽部或基部，

所述可移动升降机堆垛托盘被配置为可沿着至少等于所述三角形标记物高度的距离移动，

所述三角形标记物在其整个高度上包含可测物，所述可测物被配置为可通过所述CIS传感器测量，

在由所述三角形标记物的所述基部向顶部推进时所述可测物的量下降，

所述传感器被配置为通过递增感测所述三角形标记物中的所述可测物指示所述升降机堆垛托盘的竖直位置。

8.如权利要求7所述的堆垛托盘组件，其中所述CIS传感器的尺寸远小于所述可移动升降机堆垛托盘行程的长度。

9.如权利要求7所述的组件，其中所述可测物选自形状、颜色、水平线宽和像素。

10.确定堆垛托盘在堆垛托盘组件中的位置的方法，所述方法包括： 

在所述组件中提供升降机堆垛托盘，

在所述托盘上装载薄页堆垛，

在所述托盘的端部连接传感器，其连接方式使得所述传感器与连续变化斜形标记物之间具有感测关系，

在所述标记物中提供可测物，使得它们在向所述标记物顶部推进时减少，所述可测物被配置为被所述传感器所感测，

移动所述升降机堆垛托盘，其中所述传感器在所述升降机移动时感测所述可测物从而指示所述堆垛托盘的所述位置。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述标记物被定位在与所述传感器邻近的修整器框架上，且其中所述标记物竖直延伸至至少所述升降机堆垛的行程的距离。

12.如权利要求10所述的方法，其中所述传感器是接触式图像传感器。

13.如权利要求10所述的方法，其中所述标记物三角形印花，其中所述三角形的底部具有更多的可测物，而向所述三角形的顶部推进时可测物逐渐减少。

14.如权利要求10所述的方法，其中所述传感器的尺寸远小于所述可移动堆垛托盘行程的长度。

15.如权利要求10所述的方法，其中所述可测物选自形状、颜色、水平线宽和像素，在沿所述连续变化斜形标记物向上推进时所述可测物的量逐渐下降。 

Images