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Die
vorliegende Erfindung betrifft elektrofotografische (EP) Maschinen
und spezieller betrifft sie Verfahren und Vorrichtungen, die mit
ersetzbaren Versorgungspatronen für solche Maschinen verbunden
sind, wobei die Patrone betreffende Information der Maschine zur
Verfügung
gestellt wird, um nicht nur den Betriebswirkungsgrad derselben zu
erhöhen,
sondern um einen richtigen Betrieb der Maschine zu ermöglichen.
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Viele
Hersteller von elektrofotografischen Ausgabevorrichtungen (z.B.
Laserdrucker, Kopierer, Faksimilemaschinen usw.), wie z.B. Lexmark
International, Inc., haben herkömmlicherweise
Informationen über
die EP-Patrone benötigt,
um der Ausgabevorrichtung zur Verfügung zu stehen, so dass die
Steuerung der Maschine geändert
werden kann, um die beste Druckqualität und längste Patronenlebensdauer zu
liefern.
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Der
Stand der Technik ist überreich
an Vorrichtungen oder Eingabeverfahren, um die EP-Maschine über spezielle
EP-Patroneneigenschaften zu informieren. Z.B. ist im US-Patent 5,208,631,
erteilt am 4. Mai 1993, eine Technik zum Identifizieren von kalorimetrischen
Eigenschaften von Toner, der in einer Patrone in einer Vervielfältigungsmaschine
enthalten ist, offenbart, indem spezielle Koordinaten eines Farbkoordinatensystems
zum Abbilden von Farbdaten in ein PROM in der Patrone eingebettet
werden.
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In
einem anderen Stand der Technik, z.B. dem US-Patent 5,289,242, erteilt
am 22. Februar 1994, wird ein Verfahren und System zum Anzeigen
des Typs von Tonerdruckpatrone offenbart, die in einen EP-Drucker geladen
worden ist. Im Wesentlichen umfasst dies einen leitfähigen Streifen,
der auf der Patrone montiert ist, um sich mit den Kontakten in der
Ma schine zu verbinden, wenn der Deckel oder die Abdeckung geschlossen wird.
Der Sensor ist ein Zweipositionsschalter, der dem Benutzer den Typ
von Druckpatrone mitteilt, die in den Drucker geladen worden ist.
Obwohl dieses Verfahren wirkungsvoll ist, ist die Menge an Information,
die der Maschine zur Verfügung
gestellt werden kann, begrenzt.
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In
noch einem anderen Stand der Technik, wie z.B. im US-Patent 5,365,312,
erteilt am 15. November 1994, bleibt ein Speicherchip, der Information über den
augenblicklichen Füllzustand
oder andere Zustandsdaten enthält,
gespeichert. Der Druckmedienentleerungszustand wird durch Zählen eines
Verbrauchs empirisch geliefert. Der Mittelwert davon, wieviel Toner
zum Tonen eines Ladungsbilds erfordert wird, wird mit der Anzahl
von Umdrehungen des Ladungsbildträgers oder mit dem Farbauftragsgrad
der Zeichen über
einem optischen Sensor multipliziert. In jedem Verfahren ist die
Zählung
weniger als genau und hängt
von der durchschnittlichen Druckfarbenbedeckung auf der Seite ab,
oder alternativ der Zeichendichte, die sich aufgrund einer Fontauswahl
dramatisch ändern
kann. Deshalb fehlt es der Verbrauchszählung bestenfalls an Genauigkeit.
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Die
Literatur schlägt
mehrere Verfahren zum Detektieren eines Tonerniveaus in einem Laserdrucker vor.
Die meisten von diesen Verfahren detektieren einen Niedrigtonerzustand
oder ob sich Toner über
oder unter einem festen Niveau befindet. Wenige Verfahren oder Vorrichtungen
messen wirkungsvoll die restliche Menge an unverbrauchtem Toner.
Als Beispiel verwenden Lexmark®-Drucker gegenwärtig eine
optische Technik, um einen Niedrigtonerzustand zu detektieren. Dieses
Verfahren versucht, einen Lichtstrahl durch einen Abschnitt des
Tonerreservoirs auf einen Fotosensor hindurchtreten zu lassen. Toner
blockiert den Strahl, bis sein Niveau unter eine voreingestellte
Höhe abfällt.
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Ein
anderes übliches
Verfahren misst den Effekt von Toner auf einen Drehrührer oder
Tonerschaufel, die den Toner über
eine Schwelle rührt
und bewegt, um ihn einer Tonerzugabewalze, dann einer Entwicklerwalze
und schließlich
der PC-Trommel darzubieten. Die Drehachse der Schaufel ist horizontal.
Wenn sie durch ihre volle 360-Grad-Drehung fortschreitet, tritt
die Schaufel in die Tonerversorgung ein und aus ihr heraus. Zwischen
dem Punkt, wo die Schaufel die Toneroberfläche berührt, und dem Punkt, wo sie
aus dem Toner austritt, leistet der Toner gegen die Bewegung der
Schaufel Widerstand und erzeugt eine Drehmomentlast auf der Schaufelwelle.
Niedriger Toner wird detektiert durch entweder 1) Detektieren, ob
die Drehmomentlast, die durch die Anwesenheit von Toner hervorgerufen
wird, an einer festen Schaufelstelle unter einem vorgegebenen Schwellenwert
ist, oder 2) Detektieren, ob die Oberfläche des Toners unter einer
festen Höhe
ist.
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In
jedem Verfahren gibt es ein Antriebsglied, das ein Antriebsdrehmoment
auf ein Abtriebsglied (die Schaufel) ausübt, das ein Lastdrehmoment
erfährt,
wenn es den Toner berührt.
Es ist für
diese zwei Glieder ein gewisser Freiheitsgrad vorhanden, um sich
auf eine sorgfältig
definierte Weise unabhängig
voneinander zu drehen. Für
das erste Verfahren 1) oben, drehen sich, wenn keine Last auf die
Schaufel ausgeübt
wird, beide Glieder zusammen. Wenn sie jedoch belastet ist, eilt
die Schaufel dem Antriebsglied um einen Winkelabstand nach, der
sich mit zunehmender Last erhöht.
Bei dem zweiten Verfahren 2) eilt die unbelastete Schaufel unter
der Kraft einer Feder oder Schwerkraft der Drehung des Antriebsglieds
vor. Wenn sie belastet ist (d.h. die Schaufel berührt die
Oberfläche
des Toners) kommen das Antriebs- und Abtriebsglied zurück in Ausrichtung
und drehen sich zusammen. Indem man die Relativdrehverlagerung des
Antriebs- und Abtriebsglieds (auch bekannt als Phasendifferenz)
an einem geeigneten Ort in der Drehung der Schaufel misst, kann
die Anwesenheit von Toner erfasst werden.
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Im
Stand der Technik wird diese Relativverlagerung erfasst, indem die
Phasendifferenz von zwei Scheiben gemessen wird. Die erste Scheibe
ist starr an einer Welle angebracht, die das treibende Drehmoment
für die
Schaufel liefert. Die zweite Scheibe ist starr an die Welle der
Schaufel und in der Nähe
der ersten Scheibe angebracht. Normalerweise sind in beiden Scheiben
passende Kerben oder Schlitze vorhanden. Die Ausrichtung der Schlitze
oder Kerben, d.h. wieviel sie überlappen,
zeigt die Phasenbeziehung der Scheiben an und deshalb die Phase
des Antriebs- und Abtriebsglieds.
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Verschiedener
Stand der Technik, der die obigen Verfahren und Variationen darstellt,
wird unten dargelegt.
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Im
US-Patent 4,003,258, erteilt am 18. Januar 1977 an Ricoh Co., ist
die Verwendung von zwei Scheiben offenbart, um eine Tonerschaufellokalisierung
in Bezug zur Schaufelantriebswelle zu messen. Wenn die Schaufel
den oberen Punkt ihrer Drehung erreicht, ermöglicht die Kupplung zwischen
der Schaufel und der Antriebswelle, dass die Schaufel unter der
Schwerkraft frei fällt,
bis sie auf der Toneroberfläche
oder am Fuße ihrer
Drehung zur Ruhe kommt. 'Toner
niedrig' wird detektiert,
wenn der Winkel, durch den die Schaufel fällt, größer ist, als ein fester Betrag
(nahe bei 180 Grad). Eine Feder verbindet die zwei Scheiben, aber
die Feder wird nicht zur Tonerdetektion verwendet. Sie wird verwendet,
um Toner vom Tonerreservoir zum Entwickler zu schleudern.
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Im
US-Patent 5,216,462, erteilt am 1. Juni 1993 an Oki Electric Co.,
wird ein System beschrieben, bei dem eine Feder zwei Scheiben so
verbindet, dass die Phasentrennung der Scheiben eine Drehmomentlast
auf der Schaufel anzeigt. Bei diesem Typ von System wird eine Instabilität bemerkt.
Es beschreibt weiter ein System, das dem Patent oben ähnelt, bei
dem die Schaufel von ihrer oberen Totposition zur Oberfläche des
Toners frei fällt.
Die Position der Schaufel wird durch eine magnetische Kupplung mit
einem Hebel außerhalb
des Tonerreservoirs erfasst. Dieser Hebel aktiviert einen opti schen
Schalter, wenn die Schaufel in der Nähe des Fußes ihrer Drehung ist. Eine
Niedrigtoneranzeige ergibt sich, wenn die Zeit, die die Schaufel
braucht, um vom oberen Totpunkt zum Boden des Reservoirs zu fallen,
wie durch den optischen Schalter erfasst, kleiner ist als ein vorgegebener
Wert.
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Im
US-Patent 4,592,642, erteilt am 3. Juni 1986 an Minolta Camera Co.,
wird ein System beschrieben, das die Schaufel nicht direkt verwendet,
um Toner zu messen, sondern stattdessen die Bewegung der Schaufel
benutzt, um einen "Schwimmer" über die Oberfläche des
Toners hochzuheben und ihn oben auf die Toneroberfläche zurückfallen
zu lassen. Ein Schalter wird durch den "Schwimmer" aktiviert, wenn er in der Niedrigtonerposition
ist. Wenn der "Schwimmer" eine wesentliche
Zeitspanne in der Niedrigtonerposition verbringt, signalisiert die
Vorrichtung niedrigen Toner. Obwohl das Patent impliziert, dass
die Menge an Toner im Reservoir gemessen werden kann, zeigt die
Beschreibung an, dass sie sich auf eine sehr nichtlineare, beinahe
binäre Weise
verhält,
um bloß einen
Tonerniedrigzustand zu detektieren.
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Das
US-Patent 4,989,754, erteilt am 5. Februar 1991 an die Xerox Corp.,
unterscheidet sich von den anderen insofern, als es keine interne
Schaufel gibt, um Toner zu rühren
oder abzugeben. Stattdessen dreht sich das ganze Tonerreservoir
um eine horizontale Achse. Wenn sich der Tonerinnenraum mit dem
Reservoir dreht, zieht er einen drehbaren Hebel zusammen mit sich.
Wenn das Tonerniveau niedrig wird, kehrt der Hebel, der durch die
Bewegung des Toners nicht länger
von seiner Ausgangsposition verlagert ist, unter der Schwerkraft
in seine Ausgangsposition zurück.
Von dieser Position aktiviert der Hebel einen Schalter, um niedrigen Toner
anzuzeigen.
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In
noch einem anderen US-Patent 4,711,561, erteilt am 8. Dezember 1987
an Rank Xerox Limited, beschreibt dieses Patent eine Einrichtung
zum Detektieren, wenn ein Abfalltonertank voll ist. Es verwendet
einen Schwimmer, der durch Abfalltoner nach oben gedrückt wird,
der vom Boden in den Tank zugeführt
wird. Der Schwimmer aktiviert einen Schalter, wenn er das obere
Ende des Tanks erreicht.
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Das
US-Patent 5,036,363, erteilt am 30. Juli 1991 an Fujitsu Limited,
beschreibt die Verwendung eines im Handel erhältlichen Vibrationssensors,
um die Anwesenheit von Toner an einem festen Niveau zu detektieren.
Das Patent beschreibt ein einfaches Zeitablaufverfahren, um den
Effekt des Sensorreinigungsmechanismus auf die Sensorausgabe zu
ignorieren.
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Das
US-Patent 5,349,377, erteilt am 20. September 1994 an die Xerox
Corp., offenbart einen Algorithmus zum Berechnen einer Tonerverwendung
und folglich Menge an Toner, die noch im Reservoir übrig ist, durch
Zählen
von schwarzen Bildpunkten und ihrem Wägen zur Tonerverwendung auf
Grundlage von Bildpunkten pro Flächeneinheit
in der Nachbarschaft eines Bildpunkts. Dies ist anders als beim
erfinderischen Verfahren und Vorrichtung, die im Folgenden offenbart
sind.
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Im
Hinblick auf das obige ist es ein prinzipielles Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein einfaches doch wirkungsvolles Verfahren und Vorrichtung
bereitzustellen, um einer Maschine des Typs, die Toner verwendet, den
Inhalt der Patrone betreffende Information zu übermitteln, aber auch, um mit
einer solchen Information fortlaufende Daten zu kombinieren, die
mit der Menge an Toner in Beziehung stehen, die in der Patrone während eines
Maschinenbetriebs übrigbleibt.
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Noch
ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein vereinfachtes
aber wirkungsvolles Verfahren und Mittel zum Ändern der die Patrone betreffenden
Anfangsinformation bereitzustellen, aber eines, das genau genug
und einfach genug ist, um Fertigungslinienendeänderungen oder Änderungen
am Einsatzort zu ermöglichen.
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Noch
ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, in einem einzigen
Kodierrad, das mit der Versorgungs-EP-Patrone verbunden ist, Information
bereitzustellen, die umfassen kann, aber nicht darauf beschränkt ist:
PC-Trommel-Typ; "Verkäufer-Identifizierung", was verhindert,
dass nicht genehmigte Patronen in der Maschine verwendet werden;
ein ursprüngliches
Patronenfassungsvermögen
anzeigt; ob der Toner MICR-(magnetisch für Bankschecks usw.) oder Nicht-MICR-Toner
ist, und eine Detektion des Niveaus des Toners im Patronensammelbehälter umfassen
kann.
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Zu
diesem Zweck umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren und
eine Vorrichtung, um einer Maschine Information über die Eigenschaften einer
EP-Patrone zur Verfügung
zu stellen, die den Betrieb der Maschine ändern, in der sie verwendet
wird. Die Erfindung stellt eine kodierte Vorrichtung für eine Tonerpatrone bereit,
die eine Platte umfasst, die durch einen Motor gedreht wird und
vorprogrammierte Zeichen aufweist, die an Stellen positioniert sind,
die in Bezug auf ein Zifferblatt definiert sind, wobei die vorprogrammierten
Zeichen umfassen: ein Startzeichen, das an einer 6:00-Uhr-Position
oder zwischen einer 5:00-Uhr-Position und 6:00-Uhr-Position positioniert
ist, und mindestens ein Messzeichen, das zwischen 200 Grad und 230
Grad von besagter Position lokalisiert ist, so dass die für das Messzeichen
ermittelte Zeit zum Erreichen besagter Position von da an, wenn
sich das Startzeichen an besagter Position befindet, bei Drehung
der Platte eine Anzeige der Nacheilung der Platte bezogen auf den
Motor als ein Maß der
Tonermenge in der Patrone liefert.
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Im
Hinblick auf die letztgenannte Funktion übertrifft die hierin offenbarte
Erfindung den Stand der Technik, indem nur eine Scheibe, die starr
an der Schaufelwelle angebracht ist, zusammen mit einer Kenntnis
der zyklischen Beschaffenheit der Drehmomentlast aufgrund des Widerstands,
der durch die Schaufel angetroffen wird, wenn sie sich durch den
Toner bewegt, verwendet wird. Auf diese Weise ist die Nacheilung
zwischen dem Antriebs- und Abtriebsglied eine Funktion dieses Wider stands
und der Menge an Toner im Tonersammelbehälter. Diese Erfindung übertrifft
auch den Stand der Technik, indem zwischen mehreren unterschiedlichen
Niveaus von Toner im Sammelbehälter,
nicht bloß einem,
unterschieden wird. Dieses Vermögen
ergibt sich daraus, dass die Größe der Drehmomentlast
gemessen werden kann, und aus der Fähigkeit, das Drehmoment in mehr
als einer Rührer-
oder Schaufelumfangsstelle zu messen.
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Andere
Ziele und ein vollständigeres
Verstehen der Erfindung können
durch Bezug auf die folgende Beschreibung, die nur anhand eines
Beispiels in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gegeben
wird, gewonnen werden.
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1 ist
eine schematische Seitenaufrissansicht, die den Papierpfad in einer
typischen elektrophotografischen Maschine, im veranschaulichten
Fall ein Drucker, veranschaulicht und die eine Ersatzversorgungs-EP-Patrone
darstellt, die gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist, und die Art und Weise einer Einsetzung
derselben in die Maschine;
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2 ist
eine bruchstückhafte
vergrößerte vereinfachte
Seitenaufrissansicht der in 1 veranschaulichten
Patrone und die von der Maschine von 1 entfernt
ist;
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3 ist
eine bruchstückhafte
Perspektivansicht der inneren getriebenen Teile der in den 1 und 2 veranschaulichten
EP-Patrone einschließlich
des Kodierrads und seiner Relativposition im Hinblick auf den Antriebsmechanismus
für die
getriebenen Patroneninnenteile;
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4 ist
eine vergrößerte bruchstückhafte
Perspektivansicht des Rührer/Schaufel-Antriebs
für den Tonersammelbehälter und
die einen Teil der Drehmoment-empfindlichen Kupplung zwischen dem
Antriebszahnrad und der getriebenen Welle für den Rührer/Schaufel veranschaulicht;
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5A ist
eine bruchstückhafte
Ansicht, die 4 ähnelt, außer dass sie einen anderen
Teil der Drehmoment-empfindlichen Kupplung zum Kuppeln der getriebenen
Welle durch die Kupplung mit dem Antriebszahnrad für den Rührer/Schaufel
veranschaulicht;
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5B gibt
die Rückseite
einer Hälfte
der Drehmoment-empfindlichen Kupplung wieder und denjenigen Teil,
der eine Verbindung mit der Rührer/Schaufel-Welle
herstellt;
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6 ist
ein vereinfachtes elektrisches Diagramm für die Maschine von 1 und
veranschaulicht die Hauptteile der elektrischen Schaltung;
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7 ist
eine vergrößerte Seitenaufrissansicht
des gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendeten Kodierrads und bei Betrachtung von derselben
Seite, wie in 2 dargestellt, und von der entgegengesetzten Seite,
wie in 3 dargestellt;
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8A ist
ein erster Teil eines Flussdiagramms, das den für ein Maschinenhochfahren notwendigen Kode
und das Lesen von auf dem Kodierrad kodierter Information veranschaulicht;
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8B ist
ein zweiter Teil des Flussdiagramms von 8A, der
die Messung von Tonerniveaus im Tonersammelbehälter veranschaulicht;
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9 ist
eine grafische Darstellung der Drehmomentkurven für drei unterschiedliche
Tonerniveaus im Sammelbehälter
und an verschiedenen Positionen der Tonerschaufel in Bezug zum oberen
Totpunkt oder der Ausgangsposition des Kodierrads; und
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10 ist
eine Perspektivansicht eines Kodierrads mit einer neuen Vorrichtung
zum Abdecken von ausgewählten
Schlitzen im Kodierrad, um das Rad mit EP-Patroneninformation zu
kodieren.
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Indem
man sich nun den Zeichnungen zuwendet und insbesondere 1 derselben,
ist ein Laserdrucker 10, der gemäß der vorliegenden Erfindung
konstruiert ist, darin veranschaulicht. 1 stellt
eine schematische Seitenaufrissansicht des Druckers 10 dar,
wobei der Druckaufnahmemedienpfad 11 dargestellt ist und
einschließlich
einer elektrofotografischen (EP) Ersatzversorgungspatrone 30,
die gemäß der vorliegenden Erfindung
konstruiert ist. Wie veranschaulicht, umfasst die Maschine 10 eine
Ummantelung oder ein Gehäuse 10a,
das mindestens eine Medienversorgungsablage 12 trägt, die
mittels eines Aufnahmearms 13 Einzelblattbögen von
Druckaufnahmemedien 12a (z.B. Papier) in den Medienpfad 11 vorbei
an der Druckmaschine, die im vorliegenden Fall einen Teil der Patrone 30 bildet,
und durch die Maschine 10 hindurch zuführt. Eine Transportmotorantriebsanordnung 15 (3)
liefert die Antriebswirkung zur Zufuhr der Medien durch die und
zwischen den Spalten von Quetschwalzenpaaren 16–23 in
eine Medienaufnahmeausgabeablage 26.
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Gemäß der Erfindung
und mit Bezug nun auf die 1 & 2 umfasst
die Patrone 30 ein Kodierrad 31, das zur Zusammenwirkung
angepasst ist, wenn die Patrone 30 in der Maschine 10 in
ihrer Ausgangsposition untergebracht ist, mit einem Kodierradsensor
oder Lesegerät 31a zum Übertragen
oder Übermitteln
von Patroneneigenschaften betreffender Information zur Maschine 10,
einschließlich
fortlaufender Daten (während die
Maschine läuft),
die die Menge an Toner betreffen, die noch in der Patrone übrig ist,
sowie vorgewählte Patroneneigenschaften,
wie z.B. Patronentyp oder -größe, Tonerfassungsvermögen, Tonertyp,
Typ einer fotoleitenden Trommel usw.. Zu diesem Zweck ist das Kodierrad 31 im
veranschaulichten Fall auf ein Ende 32a einer Welle 32 montiert,
welche Welle in einem zylindrischen Tonerversorgungssammelbehälter 33 koaxial drehbar
gelagert ist. Zur synchronen Drehung mit dem Kodierrad 31 ist
ein Tonerrührer
oder -schaufel 34 auf der Welle 32 montiert, wobei
er/sie sich radial von der Welle 32 und axial entlang dem
Sammelbehälter 33 erstreckt.
Das Toner 35-Niveau für
eine Patrone (abhängig
vom Fassungsvermögen)
ist im Allgemeinen wie dargestellt, wobei es sich von etwa der 9:00-Position und dann
gegen den Uhrzeigersinn zur 3:00-Position erstreckt. Wenn sich die
Schaufel 34 gegen den Uhrzeigersinn in der Richtung des
Pfeils 34a dreht, neigt Toner dazu, über die Schwelle 33a des
Sammelbehälters 33 bewegt
zu werden. (Die Schaufel 34 ist herkömmlicherweise mit großen Öffnungen 34b versehen, 3,
um einen geringeren Widerstand dagegen zu leisten, wenn sie durch
den Toner 35 hindurchtritt.) Wie am besten in den 2 & 3 dargestellt,
wird der Toner, der über die
Schwelle 33a bewegt ist, einer Tonerzugabewalze 36,
die auf eine bekannte Weise mit einer Entwicklerwalze 37 wechselwirkt,
und dann einer fotoleitenden (PC)-Trommel 38 dargeboten,
die sich im Medienpfad 11 befindet, um Text- und grafische
Information auf die Druckaufnahmemedien 12a aufzubringen,
die derselben im Medienpfad 11 dargeboten werden.
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Indem
man nun Bezug auf 3 nimmt, umfasst die Motortransportanordnung 15 einen
Antriebsmotor 15a, der durch ein geeignetes Räderwerk
und Antriebs-Abtriebsvorrichtungen 15b gekoppelt ist, um
mehrere und unterschiedliche Antriebsdrehungen beispielsweise zu
liefen an: die PC-Trommel 38 und ein Antriebsvorgelege 40 für die Entwicklerwalze 37,
die Tonerzugabewalze 36 und durch eine Anordnung mit variablem Drehmoment
zu einem Ende 32b der Welle 32. Der Antriebsmotor 15a kann
von einem beliebigen herkömmlichen
Typ sein, z.B. ein Schrittmotor oder in der bevorzugten Ausführungsform
ein bürstenloser
Gleichstrommotor. Obwohl beliebige von mehreren Typen von Motoren
für den
Antrieb verwendet werden können,
einschließlich
Schrittmotoren, ist ein bürstenloser
Gleichstrommotor ideal, wegen der Verfügbarkeit von entweder Halleffekt-
oder frequenzerzeugten Rückkopplungsimpulsen,
die messbare und endliche Inkremente einer Bewegung der Motorwelle
liefern. Die Rückkopplung
ist für
eine vorbestimmte Abstandsmessung verantwortlich, auf die als Inkrement
statt einem 'Schritt' Bezug genommen wird,
um den Antrieb nicht auf einen Schrittmotor zu beschränken.
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Das
Antriebsvorgelege 40, das im vorliegenden Fall einen Teil
der Patrone 30 bildet, umfasst ein getriebenes Zahnrad 40a,
das direkt mit der Entwicklerwalze 37 gekoppelt ist und
durch ein Mitläuferzahnrad 40b mit
der Tonerzugabewalze 36 durch ein Zahnrad 40c gekoppelt
ist. Das Zahnrad 40c wiederum treibt durch geeignete Reduktionszahnräder 40d und 40e ein
endgültiges
Antriebszahnrad 41. Auf eine Weise, die mit Bezug auf die 5 & 6 vollständiger unten
erklärt
ist, ist das Antriebszahnrad 41 durch eine Kupplung, die für ein variables
Drehmoment empfindlich ist, mit dem Ende 32b der Welle 32 gekoppelt.
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In 3 ist
das Zahnrad 41 so dargestellt, dass es eine angebrachte
Wange oder Flansch 42 umfasst, der mit einem Kragen 43 verbunden
ist, der als ein Lager wirkt, wobei bei fehlender Beschränkung eine
freie Bewegung des Zahnrads 41 und seiner Wange 42 um
das Ende 32b der Welle 32 ermöglicht wird. Indem man nun
auf 4 Bezug nimmt, ist die treibende Hälfte der
Kupplung, die für
ein variables Drehmoment empfindlich ist, auf der Wange 42 des
Zahnrads 41 montiert. Zu diesem Zweck umfasst die treibende
Hälfte
der Kupplung eine aufgewickelte Torsionsfeder 44, deren
einer Schenkel 44a an die Wange 42 des Zahnrads 41 gesichert
ist, deren anderer Schenkel 44b freistehend ist.
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Indem
man sich nun 5A zuwendet, ist die andere
Hälfte
(getriebene Hälfte)
der Kupplung darin veranschaulicht. Zu diesem Zweck ist eine Drehscheibe 45 mit
einer mit Passung versehenen zentralen Öffnung 46, die zur
Aufnahme des mit Passung versehenen (flachen) Wellenendes 32b der
Welle 32 dimensioniert ist, darin wiedergegeben. Zum leichten
Verständnis
ist eine Einfügezeichnung
vorgesehen, in der die Rückseite
der Drehscheibe 45 dargestellt ist. Die Drehscheibe 45 umfasst
radial sich erstreckende Ohrlappenteile 47a, 47b,
deren verlängerte
Abschlussenden über
dem Flansch 48 liegen, der mit der Wange 42 des Zahnrads 41 verbunden
ist. Die hintere Seite oder Rückseite 45a der
Drehscheibe 45 (siehe 5B), die
der Wange 42 gegenüberliegt,
umfasst herabhängende
Verstärkungsschenkelteile 49a, 49b.
Ein Kragen 46a liegt gegen die Wange 42 des Zahnrads 41 an
und hält
den restlichen Teil der Drehscheibe 45 von der Wange 42 des
Zahnrads 41 beabstandet. Auch hinten an der Rückseitenoberfläche 45a der
Drehscheibe 45 ist eine Haltevorrichtung 50 angebracht,
die den freistehenden Schenkel 44b der Feder 44 ergreift.
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Folglich
ist ein Ende 44a (4) der Feder 44 mit
der Wange 42 des Zahnrads 41 verbunden, während das
andere Ende 44b der Feder 44 mit der Drehscheibe 45 verbunden
ist, die wiederum an der Welle 32 aufgekeilt ist, die zur
Drehung in und durch den Sammelbehälter 33 der Patrone 30 montiert
ist. Deshalb ist das Zahnrad 41 durch die Feder 44 und
die Drehscheibe 45 mit der Welle 32 verbunden.
Wenn sich das Zahnrad 41 dreht, presst das Ende 44b der
Feder gegen die Fangvorrichtung 50 in der Drehscheibe 45,
die dazu neigt sich zu drehen, wodurch bewirkt wird, dass sich die
Schaufel 34 auf der Welle 32 dreht. Wenn die Schaufel zuerst
mit dem Toner 35 im Sammelbehälter 33 in Eingriff
tritt, bewirkt die Widerstandszunahme einen Anstieg in der Torsion,
und die Feder 44 neigt dazu, sich aufzuwickeln, wodurch
bewirkt wird, dass das Kodierrad 31 der Drehposition des
Zahnrads 41 nacheilt. Anschläge 51 und 52,
die auf dem Flansch 48 montiert sind, verhindern ein zu
starkes Aufwickeln oder übermäßiges Beanspruchen
der Feder 44. In Fällen,
in denen sich der Sammelbehälter 33 am
Konstruktionsniveau 'voll' des Toners 35 befindet,
treten die Ohrlappen 47a, 47b mit den Anschlägen 52 bzw. 51 in
Eingriff. Die Feder 44 ermöglicht deshalb, dass die Schaufelwelle 32 relativ
zum Zahnrad 41 und dem Antriebsvorgelege 40 wegen
des Widerstands, der gegen den Toner 35 angetroffen wird, wenn
die Schaufel 34 versucht, sich durch den Sammelbehälter 33 zu
bewegen, nacheilt. Je mehr Widerstand wegen Toner gegen die Schaufel 34 angetroffen
wird, desto größer die
Nacheilung. Wie in größerer Einzelheit nachstehend
beschrieben wird, ist der Unterschied im Abstand, der durch das
Zahnrad 41 (in Wirklichkeit der Motor 15a) und
das Kodierrad 31 zurückgelegt
wird, wenn die Schaufel 34 den Sammelbehälter 33 gegen
den Uhrzeigersinn von der 9:00-Position (siehe 2)
zu etwa der 5:00-Position durchquert, ein Maß dafür, wieviel Toner 35 im
Sammelbehälter 33 noch übrig ist,
und deshalb dafür,
wie viele Seiten durch die EP-Maschine oder den Drucker 10 noch
gedruckt werden können,
bevor die Patrone 30 knapp an Toner ist. Diese Messtechnik wird
im Hinblick auf ein Aufsuchen der Ausgangsposition des Kodierrads 31 und
Lesen des Rads vollständiger erklärt.
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Indem
man sich nun 6 zuwendet, die ein vereinfachtes
elektrisches Diagramm für
die Maschine 10 ist, die die Hauptteile der elektrischen
Schaltung derselben veranschaulicht, verwendet die Maschine zwei Prozessor(Mikroprozessor)-tragende
Leiterplatten 80 bzw. 90, die mit "Maschinenelektronikkarte" und "Rasterbildprozessorelektronikkarte" bezeichnet sind
(im Folgenden mit EEC bzw. RIP bezeichnet). Wie es bei Prozessoren
herkömmlich
ist, umfassen sie Speicher, Ein-/Ausgabe und andere Ausrüstung, die
mit Kleinsystemrechnern auf einer Leiterplatte verbunden sind. Die
EEC 80, wie in 6 dargestellt, steuert Maschinenfunktionen,
im Allgemeinen durch Programme, die im ROM 80a auf der
Karte enthalten sind, und in Verbindung mit ihrem platinenintegrierten
Prozessor. Zum Beispiel auf der Maschine: den Laserdruckkopf 82;
die Motortransportanordnung 15; die Hochspannungsstromversorgung 83 und
einen Abdeckungsschalter 83a, der zur EEC 80 eine
Zustandsänderung
anzeigt, wenn die Abdeckung geöffnet
ist; den Kodierradsensor 31a, der den Kode auf dem Kodierrad 31 liest,
wobei die EEC 80-benötigte
Patroneninformationen angezeigt wird und fortlaufende Daten angegeben
werden, die die Tonerversorgung im Sammelbehälter 33 der EP-Patrone 30 betreffen; eine
Anzeige 81, die verschiedene Maschinenzustände unter
Steuerung des RIP zur Bedienperson anzeigt, wenn die Maschine arbeitet,
die aber während
einer Fertigung durch die EEC gesteuert werden kann, wobei die Anzeige
zum Anzeigen von Fertigungstestbedingungen nützlich ist, selbst wenn der
RIP nicht installiert ist. Andere Funktionen, wie z.B. die Lösch- oder Quenchlampenanordnung 84 und
die MPT-Papierende-Funktionen sind so dargestellt, dass sie durch
die EEC 80 gesteuert werden. Andere gemeinsam benutzte
Funktionen, z.B. die Schmelzeranordnung 86 und die Niederspannungsstromversorgung 87,
werden durch eine Verbindungskarte 88 (die Bus- und Stromleitungen
umfasst) bereitgestellt, die eine Kommunikation zwischen dem RIP 90 und
der EEC 80 und anderen Peripheriegeräten ermöglicht. Die Verbindungskarte 88 kann
mit anderen Peripheriegeräten
durch eine Datenübertragungsschnittstelle 89 verbunden
sein, die zur Verbindung mit einem Netzwerk 91, nichtflüchtigen
Speicher 92 (z.B. Festplattenlaufwerk) und natürlich Verbindung
mit einem Hauptrechner 93, z.B. einem Rechner, wie z.B.
einem Personalrechner, und dergleichen verfügbar ist.
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Der
RIP arbeitet in erster Linie, um die zu druckende Information vom
Netzwerk oder Hauptrechner zu empfangen, und wandelt dieselbe in
eine Bitmap und dergleichen zum Drucken um. Obwohl der serielle
Port 94 und der parallele Port 95 so veranschaulicht
sind, dass sie von der RIP-Karte 90 separierbar sind, können sie
herkömmlicherweise
auf oder als Teil der Karte positioniert sein.
-
Bevor
mittels des Programmierflussdiagramms der Betrieb der Maschine gemäß der Erfindung
erörtert wird,
sollte die Struktur des neuen Kodierrads 31 beschrieben
werden. Zu diesen Zweck und mit Bezug nun auf 7 ist
das Kodierrad 31 vorzugsweise scheibenförmig und umfasst eine mit Passung
versehene mittige Öffnung 31b zum
Empfang durch ein ähnlich
geformtes Ende 32a der Welle 32. Das Rad umfasst
mehrere Schlitze oder Fenster darin, die vorzugsweise in Bezug zu
einer Startbezugslinie positioniert sind, die für Identifizierungszwecke mit
D0 bezeichnet ist. Von einer "Zifferblatt"-Sicht aus betrachtet,
hält sich
D0 bei 6:00 auf, entlang der Hinterkante eines Start-/Ausgangsfensters 54 des
Rads 31. (Man beachte den Drehrichtungspfeil 34a.)
Die Schaufel 34 ist schematisch so dargestellt, dass sie
am oberen Totpunkt (TDC) in Bezug zum Rad 31 (und folglich
zum Sammelbehälter 33)
positioniert ist. Die Position des Kodierradsensors 31a,
obwohl er stationär
und an der Maschine angebracht ist, ist für Erörterungszwecke in der Zeichnung
mit D0 ausgerichtet und im Wesentlichen wie schematisch in 1 dargestellt
positioniert angenommen.
-
Weil
sich die Schaufel 34 im Allgemeinen von der 3:00-Position
bis zur 9:00-Position außer
Kontakt mit dem Toner im Sammelbehälter befindet (Drehung gegen
den Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil 34a dargestellt)
und die Wellengeschwindigkeit als ziemlich gleichförmig angenommen
werden kann, wenn sich die Schaufel von mindestens der 12:00(TDC)-Position
zur 9:00-Position bewegt, wird die Patrone 30 betreffende Information
vorzugsweise zwischen 6:00 und etwa der 9:00-Position auf dem Rad
kodiert. Zu diesem Zweck ist das Rad 31 mit radial sich
erstreckenden in gleichmäßigem Abstand
angeordneten Schlitzen oder Fenstern 0–6 versehen, deren Hinterkanten
in Bezug zu D0 angeordnet sind und die mit respektive D1–D7 bezeichnet sind.
Jeder der Schlitze 0–6
repräsentiert
eine Information oder Datenbitposition, die wie durch ein oder mehrere
Abziehbilder 96 selektiv bedeckt werden kann, auf eine
Weise, die nachstehend mit Bezug auf 10 vollständiger zu
erklären
ist. Es genügt
an diesen Punkt zu sagen, dass eine Mehrzahl von Öffnungen 56–59 entlang
einem Bogen mit demselben Radius, aber benachbart zu den Datenschlitzen
oder Fenstern 0–6,
angeordnet sind. Man beachte, dass der Abstand zwischen den Öffnungen 56 und 57 kleiner
ist als der Abstand zwischen den Öffnungen 58 und 59.
-
Die
kodierten Daten, die durch Kombinationen von bedeckten, nichtbedeckten
Schlitzen 0–6
repräsentiert
sind, zeigen zur EEC 80 notwendige Information an, und
zwar im Hinblick auf: das EP-Patronenanfangsfassungsvermögen, Tonertyp,
zugelassen oder nicht zugelassen als eine Patrone vom OEM-Typ, oder
eine solche andere Information, die für einen richtigen Maschinen betrieb
entweder wünschenswert
oder notwendig ist. Benachbart zum Schlitz 6 befindet sich ein Stoppfenster 55,
das eine Breite aufweist, die gleich dem Abstand zwischen den Hinterkanten
von benachbarten Schlitzen oder Fenstern ist, z.B. D1 = (D2 – D1, =
D3 – D2
usw.) = die Breite des Fensters 55. Man beachte, dass das
Stoppfenster 55 auch von der Hinterkante von Schlitz 6
um einen Abstand beabstandet ist, der gleich der Stoppfensterbreite 55 ist.
D.h., der Abstand D8 – D7
= die doppelte Fenster 55-Breite, während die Fensterbreite vom
Fenster 55 größer als
die Breite der Schlitze 0–6
ist.
-
Benachbart
zum Schlitz 0 von etwa der 5:00- bis zur 6:00-Position befindet sich ein Start-/Ausgangsfenster 54.
Das Start-/Ausgangsfenster 54 ist absichtlich größer gemacht
als jegliche andere Fensterbreite. Wegen dieses Breitenunterschieds
ist es leichter, die Radposition und den Start der Datenbitdarbietung
zum Kodierradsensor 31a zu bestimmen. Der Grund dafür wird besser
verstanden, wenn die Programmierflussdiagramme von 8A und 8B erörtert werden.
-
Um
Information zur EEC 80 im Hinblick auf die Nacheilung des
Kodierrads 31 in Bezug zur Transportmotor 15a-Position
(gezählte
Inkremente) zu liefern, sind drei zusätzliche Schlitze oder Fenster "a", "b" und "c" bei D9, D10 bzw. D11 vorgesehen. Die
Hinterkante von Schlitz "a" (Winkelabstand D9)
ist 200° von
D0; die Hinterkante von Schlitz "b" (Winkelabstand D10)
ist 215° von
D0, und die Hinterkante von Schlitz "c" (Winkelabstand
D11) ist 230° von
D0. Aus 7 kann entnommen werden, dass,
wenn der Schlitz "a" am Sensor 31a bei
D0 vorbeitritt, die Schaufel 34 bereits den unteren Totpunkt
(6:00-Position) um 20° (200° – 180°); Fenster
oder Schlitz "b" um 35° (215° – 180°) und Schlitz "c" um 50° (230° – 180°) passiert hat. Die Bedeutung
der Platzierung der Schlitze "a", "b" und "c" wird
nachstehend in Bezug zu 9 vollständiger erklärt.
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Mit
Bezug nun auf die 8A und 8B, die
respektive ein Programmier- und funktionelles Flussdiagramm darstellen,
die den Kode, der für
ein Maschinenhochfahren notwendig ist, und das Lesen von auf dem
Kodierrad kodierter Information einschließlich der Messung des Toner 35-Niveaus
im Tonersammelbehälter 33 veranschaulichen.
Zu Beginn tut man gut daran, einzusehen, dass es keinen Verlass
auf oder Messung der Geschwindigkeit der Maschine gibt, da sie sich
abhängig
vom Betrieb unterscheidet (d.h. Auflösung; Tonertyp; Farbe usw.),
selbst wenn eine unterschiedliche Tabelle zum Nachschlagen bei Brutto-
oder extremen Geschwindigkeitsänderungsbedingungen
erforderlich sein mag. Demgemäß, statt
im ROM 80a eine Norm für jede
von mehreren Geschwindigkeiten zum Erhalt von unterschiedlichen
Auflösungen
zu speichern, mit denen die tatsächliche
verglichen werden könnte,
um die übriggebliebene
Menge an Toner zu bestimmen, was stattdessen gelesen wird, ist der
Winkel-'Abstand', der durch das Kodierrad 31 durchquert
wird, der in Beziehung mit dem Winkelabstand gebracht wird, der
durch den Motor zurückgelegt
ist, und dann Vergleichen des Unterschieds zwischen den zwei Winkelmessungen
mit einer Norm- oder Basislinie, um die Menge an Toner 35,
die im Sammelbehälter 33 übriggeblieben
ist, zu bestimmen. Durch Beobachtung kann entnommen werden, dass der
Abstand, den das Kodierrad zwischen Start oder Ausgang (D0) und "a", "b", "c" zurücklegt,
immer derselbe ist. Folglich, was gemessen wird, ist der Abstand,
den der Motor zurückzulegen
hat, bevor der Schlitz "a" erfasst wird, Schlitz "b" erfasst wird und Schlitz "c" erfasst wird, und dann Verwenden des
Unterschieds als die gemessene Nacheilung. Im Wesentlichen, und
vielleicht ein einfacherer Weg für
den Leser zu verstehen, was gemessen wird, ist, dass die Winkelverlagerung
der Schaufel 34 in Bezug zur Winkelverlagerung des Zahnrads 41 gemessen
wird (Getriebezug 40 als Teil der Transportmotoranordnung 15).
Wie unten erörtert,
zeigt die größte Zahl
(Nacheilungszahl) die Schaufelposition an, die das höchste Drehmoment
ergibt (den meisten Widerstand). Diese Zahl zeigt an, welche Nachschlagtabelle
im ROM verwendet werden sollte und gibt ein Maß dafür, wieviel Toner 35 im
Sammelbehälter 33 der
Patrone 30 übriggeblieben
ist.
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Man
nehme zuerst Bezug auf 8A. Nachdem die Maschine 10 hochgefahren
ist oder die Abdeckung geöffnet
und später
geschlossen worden ist, wird der fortlaufende Mittelwert rückgesetzt,
wie in Logikblock 60 dargestellt. Einfach gesagt, 'n' (z.B. 5 oder 6) Probenmessungen werden
geprüft,
und ihr Mittelwert wird gespeichert, und der Kode auf dem Kodierrad 31 der
Patrone 30 wird gelesen, mit dem verglichen, was dort zuvor
war, und dann gespeichert. Der Grund dafür dies zu tun, ist, dass, wenn
ein Benutzer eine EP-Patrone seit dem letzten Einschalten oder Maschine 10-Hochfahren
ersetzt, es einen unterschiedlichen Tonertyp, Tonerniveau usw. im
neuen Sammelbehälter
geben kann. Demgemäß, um sich
nicht auf die alten Daten zu verlassen, werden neue Daten gesichert,
die neue Patronendaten und/oder in der Patrone 30 verbleibende Menge
an Toner 35 umfassen. Deshalb wird ein neuer 'fortlaufender Mittelwert' in der EEC 80 erzeugt.
Im Hinblick auf eine Hauptrechnermeldung würden die alten Daten berichtet
werden, weil die allermeiste Zeit, wenn die Maschine hochgefahren
wird oder die ehemalig geöffnete
Abdeckung geschlossen wird, eine neue Patrone nicht installiert
worden sein wird und man sich normalerweise auf die vorhergehende
Information verlassen kann.
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Der
nächste
logische Schritt bei 61 besteht in: 'Finde die Ausgangsposition' des Kodierrads 31.
Damit sowohl die Tonerniveau- und Patroneneigenschaftenalgorithmen
richtig arbeiten, muss zuerst die "Ausgangsposition" des Rads 31 gefunden werden.
Notwendigerweise muss die EEC 80 durch den Sensor 31a den
Start eines Fensters merken, bevor sie damit beginnt, die Ausgangs-
oder Startposition des Rads zu bestimmen, da die Maschine z.B. in
der Stoppfenster 55-Position gestoppt sein könnte und
sich der Motor aufgrund von Spiel im System einen ausreichenden
Abstand bewegen mag, bevor sich das Kodierrad tatsächlich bewegt,
so dass die gemessene "Gesamtfensterbreite" als das Start-/Ausgangsfenster 54 erscheinen
könnte.
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Unten
ist in Pseudokode der Teil des Programms zum Aufsuchen des Start-/Ausgangsfensters 54 angegeben.
Wie zuvor erörtert,
ist das Start-/Ausgangsfenster 54 breiter als das Stoppfenster 55 oder übrigens irgendein
anderer Schlitz oder Fenster auf dem Kodierrad 31.
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Im
obigen Algorithmus wird 'HomeFound' falsch gesetzt,
und eine Programmschleife wird durchlaufen, bis die Fenster- oder
Schlitzbreite die Bedingungen erfüllt, größer zu sein als ein Minimum
aber kleiner als ein Maximum, dann wird 'HomeFound' wahr gesetzt, und die Programmschleife
ist beendet. So drückt
der Algorithmus im Wesentlichen aus: sieh nach dem Fenster; vergleiche
das Fenster zur Identifizierung mit einer vorbestimmten minimalen
und maximalen Breite; und dann zeige an, dass das 'Ausgangsfenster' 54 gefunden worden
ist, wenn diese Bedingungen erfüllt
sind.
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Um
sicherzustellen, dass der Algorithmus nach Identifizierung des Stoppfensters 55 die
Ausgangsposition richtig gefunden hat, nimmt er eine Kontrolle vor,
um sicherzustellen, dass die Position des Stoppfensters 55 in
Bezug zum Start-/Ausgangsfenster 54 vernünftig ist,
und natürlich,
dass die Fensterbreite annehmbar ist. Dies erfolgt in den Logikblöcken oder
Schritten 62, 63 und 64 in 8A.
Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist,
dann sollte die Konfigurationsinformation wieder verwendet werden.
Wenn diese Kontrolle bestanden wird, dann besteht keine Notwendigkeit,
die Konfigurationsinformation weiter zu prüfen, bis ein Abdeckung-geschlossen-
oder Einschalt-Zyklus auftritt. Dies schützt vor den möglichen
Bedingungen, bei denen die Maschine das Start-/Ausgangsfenster 54 falsch
identifiziert und folglich die Patrone 30 falsch kennzeichnet.
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Bevor
der Pseudokode für 'Lesen des Rads' erörtert wird,
kann es hilfreich sein, sich zu erinnern, dass ein Teil der Kodierrad 31-Umdrehung
nahe genug bei einer konstanten Geschwindigkeit ist, um zu ermöglichen,
dass dieser Abschnitt nahezu als ein "Fensterstrichkode" verwendet und gelesen wird. Mit Bezug
auf 7 ist dies der Abschnitt des Rads 31 von
der Hinterkante des Start-/Ausgangsfensters 54 zur Hinterkante des
Stoppfensters 55 einschließlich der Schlitze oder Fenster
0–6. Dies
ist vorzugsweise in dem Abschnitt des Kodierrads 31, in
dem die Schaufel 34 nicht auf den Toner 35 im
Sammelbehälter 33 auftrifft
oder sich in ihm befindet. Ein Überqueren
dieses Abschnitts über
dem optischen Sensor 31a erzeugt einen seriellen Bitstrom, der
dekodiert wird, um Nur-Lese-Information über die
Patrone zu sammeln. Die in diesem Abschnitt enthaltene Information
kann Information, die für
den Betrieb der Maschine mit dieser speziellen EP-Patrone wesentlich ist,
oder eine "Nett-zu-Wissen"-Information umfassen.
Die Information kann z.B. in zwei oder mehr unterschiedliche Klassifikationen
eingeteilt sein. Eine kann Patronen-'bau'-spezifisch, d.h.
Information sein, die Patronengröße, Tonerfassungsvermögen, Tonertyp,
Fotoleiter(PC)-Trommeltyp anzeigt und personalisiert wird, wenn
die Patrone gebaut wird, die andere, die eine Anzahl von eindeutigen "Patronenklassen" ermöglichen kann,
kann vor einer Patronenverschickung personalisiert werden, abhängig z.B.
vom OEM-Bestimmungsort. Die letztgenannte Klassifikation kann z.B.
die Verwendung von Patronen von Verkäufern hemmen, wo man glaubt,
dass die Patrone einen minderwertigen Druck ergibt, ein gewisses
Sicherheitsbedenken aufweisen kann oder die Maschine auf eine gewisse
Weise beschädigen
kann. Alternativ können,
wenn die Maschine als eine OEM-Einheit an einen Verkäufer für seine
eigene Logotype geliefert wird, die Patronen kodiert werden, so
dass seine Logotypepatrone diejenige ist, die für die Maschine annehmbar ist.
Das selektive Kodieren durch Blockieren der Fenster kann über einen
Aufklebeabziehbildvorgang ausgeführt
werden, der mit Bezug auf 10 vollständiger erklärt wird.
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Der 'Finde Ausgangsposition'-Kode bestimmt das
Start-/Ausgangsfenster 54 und misst den Abstand entsprechend
der Hinterkante von jedem Fenster 0–6 von der Hinterkante des
Fensters 54. Diese Datenerfassung fährt fort, bis die Maschine
das Stoppfenster 55 detektiert (das so konstruiert ist,
dass es eine größere Umfangsbreite
aufweist als die Datenfenster 0–6
aber kleinere als das Start-/Ausgangsfenster 54). Indem
ein paar Ganzzahlmultiplikationen verwendet werden, wird der Zustand
jedes Bits in dem Byte, das gelesen wird, unter Verwendung des erfassten
Abstands von jedem Fenster 0–6
von der Hinterkante des Ausgangsfensters 54 gesetzt.
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Der
Teil des Programms zum Lesen des Kodierrads in Pseudokode ist wie
folgt:
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-
-
-
Das
oben wiedergegebene Programm in Pseudokode zum Lesen des Rads ist
ziemlich einfach. Folglich sind im logischen Schritt 63 (8A),
wo die Motorinkremente für
jede Datenbit- und Stoppbit-Hinterkante erfasst werden, wie im Hinblick
auf 7 erörtert
wurde, die Abstände
D1–D7
zwischen den Hinterkanten von Fenstern oder Schlitzen 0 bis 6 gleich
beabstandet. (D.h., D7 – D6
= eine gewisse Konstante "K", D5 – D4 = Konstante "K" usw.). Die Hinterkante des Stoppfensters 55 ist
auch ein Abstand von zweimal "K" von der Hinterkante
des Schlitzes 6. Während
der Abstand von der Hinterkante des Stoppfensters 55 zu
seiner Vorderkante (d.h. die Fenster 55-Breite) gleich
einem 'Bit'-Abstand oder "K" von der Vorderkante ist, kann diese
Breite jeglicher zweckmäßige Abstand
sein, so lange wie seine Breite > als
die Breite der Schlitze 0–6
ist und < die Breite
des Start-/Ausgangsfensters 54. Folglich bedeutet die Zeile
von Pseudokode oben 'Dividiere
zuerst die Zahl von genommenen Proben durch 9' (von der Hinterkante des Start-/Ausgangsfensters
oder Schlitzes 54), dass es 7 Bits von D1 bis D7 plus zwei
oder mehr bis D8 gibt, und deshalb gibt '/9' den
Abstand "K" zwischen den Fenstern
an (Hinterkante des Start-/Ausgangsfensters 54 zur Hinterkante
des Stoppfensters 55), was mit dem verglichen werden kann,
was dieser Abstand eigentlich sein müsste, und auf diese Weise sicherstellen kann,
dass die Bitfenster 0–6
und das Stoppfenster 55 gefunden worden sind. Wenn das
Stoppfenster 55 nicht richtig durch die gerade beschriebene
Technik identifiziert ist, dann initiiert ein Zweig vom logischen
Schritt 64 zum logischen Schritt 61 noch einmal
den Kode, um die Ausgangsposition zu finden, wie in Block 61 und
oben beschrieben.
-
Im
Logikblock oder Schritt 65 besteht der nächste logische
Schritt im Programm darin, um zum Datenkodieralgorithmusteil des
Programms zu gehen. Im oben dargelegten Pseudokode beginnt dies
mit der REM-Anweisung "Übersetzte
nun Messungen in körperliche
Bits". Nun angenommen,
dass, wenn es kodiert ist, das Kodierrad 31 mehrere von
den Bits 0–6
wie durch ein Abziehenbild bedeckt aufweist, so dass kein Licht durch
sie hindurchtritt. Vorausgesetzt, dass alle Datenbitschlitze bis
auf 6 und das Stoppfenster 55 bedeckt sind. Eine Ablesung
von Abstand D8/9 gibt den Abstand zwischen den Datenschlitzen oder
Fenstern 0–6.
Deshalb ist der Abstand zum Schlitz D7, d.h. der Hinterkante von
Schlitz 6, 7 mal "K" (Bitabstand) und
zeigt deshalb an, dass es Bit 7 ist, das emittierend ist, und dass
die Bitrepräsentation
1000000 ist, oder, wenn die Logik invertiert ist, 0111111. Man beachte,
dass die gefundene Zahl auf- oder abgerundet wird, wie es der Fall
sein mag, abhängig
von solchen Faktoren wie Schaufelmasse, Drehgeschwindigkeit usw..
In einigen Fällen
kann dies ein Aufrunden mit einer Ablesung über 0,2 und Abrunden mit einer
Ablesung unter 0,2 bedeuten. Z.B. würde 6,3 auf 7 gerundet werden,
während
7,15 auf eine 7 gerundet würde.
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Im
logischen Schritt 66 wird die Frage gestellt: "Stoppt die Maschine
während
einer Schaufeldrehung?".
Wenn ja, wird ein logischer Schritt 67 initiiert. Der Grund
dafür besteht
darin, dass, wenn die Schaufel gestoppt wird, insbesondere, wenn
sie sich in dem Teil des Sammelbehälters 33 befindet,
der eine Toner35menge enthält, wird, um die Torsion auf
der Feder 44 freizugeben, der Motor 15a mehrere
Inkremente zurückgefahren.
Dies ermöglicht
eine Entfernung und/oder einen Ersatz, wenn gewünscht, der EP-Patrone 30. Dieser
logische Schritt ermöglicht
ein Dekrementierten der Anzahl von Schritten, die von der inkrementellen Zählung von
Motorinkrementen, die im Logikblock 62 gestartet wurde, "zurückgefahren" werden.
-
Indem
man sich nun 8B zuwendet, tritt, wenn sich
das Kodierrad 31 dreht, die Schaufel 34 in den Toner 35 im
Sammelbehälter 33 ein.
Wie oben in Bezug zum logischen Schritt 62 beschrieben,
werden die Motorinkremente gezählt.
Die Motorinkremente werden dann als S200, S215 und S230 im logi schen
Schritt 68a, 68b und 68c an den Hinterkanten
von Schlitzen "a", "b" bzw. "c" des
Rads 31 erfasst. Diese Zahlen S200, S215 und S230 werden
von der Basislinie von demjenigen abgezogen, was die Zahlen sein
würden,
wenn Toner 35 im Sammelbehälter 33 fehlen würde (oder
irgendeine andere ausgewählte
Norm), was dann direkt die Nacheilung aufgrund von Widerstand des
Toners im Sammelbehälter
anzeigt, wobei sich die Schaufel 34 in drei unterschiedlichen
Positionen im Sammelbehälter
befindet. Dies ist in den logischen Schritten 69a–69c respektive dargestellt.
Wie zuvor angegeben worden ist, gibt es eine Korrelation zwischen
einem Lastdrehmoment auf der Tonerschaufel 34 und der Menge
an Toner 35, die noch im Tonerversorgungsreservoir oder
Sammelbehälter 33 übrig ist. 9 veranschaulicht
diese Beziehung. In 9 ist ein Drehmoment in Inch-Unzen
auf der Ordinate und Drehungsgrade der Schaufel 34 auf
der Abszisse aufgetragen.
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Indem
man kurz auf 9 Bezug nimmt, stechen mehrere
Eigenschaften dieser Daten als Anzeige der restlichen Menge an Toner
hervor. Die erste ist die Peakgröße des Drehmoments.
Z.B. ist bei 30 Gramm an Toner 35, der im Sammelbehälter 33 übrig ist,
das Drehmoment nahe bei 2 Inch-Unzen (0,01 Nm), während sich
bei 150 Gramm das Drehmoment 4 Inch-Unzen (0,03 Nm) annähert und
sich bei 270 Gramm das Drehmoment 8 Inch-Unzen (0,06 Nm) annähert. Die zweite Eigenschaft
ist, dass sich die Stelle des Peaks der Drehmomentkurve nicht sehr
bewegt, wenn sich die Menge an Toner ändert. Dies lässt vermuten,
dass eine Messung des Drehmoments in der Nähe der Stelle, wo der Peak
auftreten sollte, ein Maß für restlichen
Toner liefern könnte.
Deswegen ist, wie in 7 dargestellt, die Hinterkante
vom Schlitz "a" (Abstand D9) 200° von D0 entfernt;
die Hinterkante vom Schlitz "b" (Abstand D10) 215° von D0 entfernt
und die Hinterkante von Schlitz "c" (Abstand D11) 230° von D0 entfernt.
Ein anderer augenscheinlicher Anzeiger ist die Stelle des Einsetzens
der Drehmomentlast. Noch ein dritter Anzeiger ist die Fläche unter
den Drehmomentkurven.
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Eine
andere Weise, diesen Prozess zu betrachten, besteht darin, dass,
obwohl die Winkelabstandmessungen von D9, D10 und D11 bekannt sind,
die Anzahl von Inkrementen, die sich der Motors zu drehen hat, damit
der Widerstand überwunden
wird, wie in der Torsionsfeder 44 gespeichert, der Unterschied
im Abstand ist, den der Motor zurückzulegen hat (Drehinkremente),
um eine Ablesung am Fenster "a", dann "b" und dann "c" zu
erhalten. Der Rückstand
wird dann wie beim logischen Schritt 70 und 71 verglichen,
und der größte Rückstand
wird wie bei den logischen Schritten 72, 73 oder 74 zur
fortlaufenden Mittelwertsumme summiert. Danach wird aus der fortlaufende
Mittelwertsumme eine neue Mittelwertberechnung vorgenommen. Dies
ist im logischen Schritt 75 dargestellt. Wie im Logikblock 76 veranschaulicht,
kann das Toner 35-Niveau
im Sammelbehälter 33 dann
aus einer Nachschlagtabelle, die im mit der EEC 80 verbundenen
ROM 80a vorberechnet und gespeichert ist, gemäß dem neuen
fortlaufenden Mittelwert bestimmt werden.
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Im
Logikblock 77 wird der älteste
Datenpunkt von der fortlaufenden Mittelwertsumme subtrahiert, und dann
wird die fortlaufende Mittelwertsumme zur Verwendung zurück zum Logikblock 61 (Finde
Ausgangsposition) berichtet. Wenn sich das Tonerniveau gegenüber der
letzten Messung änderte,
wie im Vergleichslogikblock 78, kann dieser Zustand zum
lokalen RIP-Prozessor 90 und/oder
dem Hauptrechner berichtet werden, z.B. einem Personalrechner, wie
im Logikblock 79 angezeigt.
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Ein
Kodieren des Kodierrads 31 wird erreicht, wie kurz oben
erwähnt,
indem ausgewählte
von den Schlitzen 0–6
mit einem Abziehbild bedeckt werden. Zur kundenspezifischen Ausstattung
für einen
OEM-Käufer
und um einen Lagerbestand zu verringern und gemäß einem anderen Merkmal der
Erfindung ist für
das Problem eines schnellen und genauen Aufbringes eines solchen
Abziehbilds auf den richtigen Bereich des Rads 31, selbst
unter Umständen
von begrenztem Raum, gesorgt. Aufgrund des engen Abstands der Schlitze 0–6 im Kodierrad 31,
wird ein vorgeschnittenes, vorzugsweise mit Haftmittel auf der Rückseite
versehenes Abziehbild 96 verwendet, um vorgewählte Schlitze
selektiv zu bedecken, abhängig
davon, wie das Abziehbild geschnitten oder gestanzt ist. Ein sehr
genaues Positionieren des Abziehbilds 96 wird durch eine
Verwendung von Ausrichtstiften in Verbindung mit einem Ausrichtwerkzeug 100 erzielt.
Weil ein anderes Abziehbild auf einem anderen Gebiet des Rads platziert
werden kann, ist der Abstand der Ausrichtlöcher 56–59 auf
dem Kodierrad 31 in jedem Gebiet verschieden.
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Zu
diesem Zweck gibt es, wie zuvor erörtert, zwei Paare von zu den
Schlitzen benachbarten Öffnungen
im Kodierrad oder -scheibe, wobei die Öffnungen von einem der Paare 58, 59 um
einen größeren Abstand als
die Öffnungen 56–57 des
anderen der Paare voneinander beabstandet sind. Mit Bezug nun auf 10 ist ein
Abziehbild 96 so dimensioniert, dass es über mindestens
einen der Schlitze 0–2
oder 3–6
passt, um denselben zu bedecken. Wie veranschaulicht, weist das
Abziehbild 96 beabstandete Öffnungen darin auf, die einem
der Paare von Öffnungen
d.h. 58, 59 oder 56, 57 entsprechen.
Ein Werkzeug 100 weist ein Paar von Stiften 97, 98 auf,
die davon vorstehen und dem Abstand von einem der Paare von Öffnungen
entsprechen, wodurch, wenn die Öffnungen
im Abziehbild mit den vorstehenden Stiften des Werkzeugs ineinandergepasst
werden, die vorstehenden Stifte des Werkzeugs mit dem anderen Paar
von Öffnungen
im Kodierrad oder -scheibe ineinandergepasst werden können, um
dadurch das Abziehbild über
den ausgewählten
Schlitz in der Scheibe genau zu positionieren. Das Abziehbild 96 ist
auf dem Werkzeug angebracht, wobei die Haftmittelseite weg von dem
Werkzeug gewandt ist. Das Werkzeug 100 wird dann gedrückt, bis
das Abziehbild 96 einen festen Kontakt mit der Oberfläche des
Rads macht.
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Wenn
die Stifte 97 und 98 gleich dem Abstand zwischen
den Öffnungen 56 und 57 beabstandet
sind, kann das Abziehbild nicht, sobald es sich auf dem Werkzeug 100 befindet,
so platziert werden, dass es Schlitze, die mit den falschen Öffnungen 58 und 59 verbunden
sind, bedeckt. Die entgegengesetzte Bedingung ist auch wahr. Demgemäß können zwei
solche Werkzeuge 100 mit unterschiedlichem Stift 97, 98-Abstand
vorgesehen sein, um eine richtige Platzierung des richtigen Abziehbilds
für die
richtige Schlitzbedeckung sicherzustellen. Alternativ kann ein einziges
Werkzeug 100 mit einem Extraloch zum Empfang eines versetzten
Stifts, um für
den richtigen Abstand zu sorgen, bereitgestellt werden.
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Dieses
Verfahren eines selektiven Bitblockierens wird bevorzugt, weil der
Prozess am Ende der Fertigungslinie durchgeführt wird, wo weniger als das
ganze Rad 31 freigelegt sein mag. Eine Verwendung dieses Werkzeugs 100 mit
unterschiedlich beabstandeten Stiften ermöglicht, dass die Bedienperson
leicht an das Kodierrad 31 herankommt, und verhindert eine
Fehlplatzierung des Abziehbilds.
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Folglich
liefert die vorliegende Erfindung ein einfaches doch wirkungsvolles
Verfahren und Vorrichtung zum Übermitteln
von die Eigenschaften einer EP-Patrone betreffender Information
an eine Maschine eines Typs, der Toner verwendet, sie kombiniert
aber auch mit einer solchen Information fortlaufende Daten, die
sich auf die in der Patrone übriggebliebene
Menge an Toner während
eines Maschinenbetriebs beziehen. In diesem Zusammenhang liefert
die vorliegende Erfindung geeignete Software, um bei Maschineneinschaltrücksetzung (POR)
oder einer anderen Wiederaufnahme von Funktionen automatisch zu
bestimmen, ob Bedingungen seit der letzten Betriebsperiode der Maschine
geändert
oder verändert
worden sind, und um die Maschinenbetriebsbedingungen im Hinblick
auf diejenigen Bestimmungen oder Ergebnisse zu ändern. Außerdem liefert die vorliegende
Erfindung ein vereinfachtes aber wirkungsvolles Verfahren und Mittel
zum Ändern
der die Patrone betreffenden Anfangsinformation, welche Mittel und
welches Verfahren genau genug und einfach genug sind, um entweder
eine Einsatzortänderungs-
oder Fertigungsende-Kodierung der EP-Patrone zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung liefert in einem einzigen mit der Versorgungs-EP-Patrone
verbundenen Kodierrad Information, die für einen zweckmäßigen und
effizienten Betrieb der Maschine wesentlich ist, die aber auch fortlaufende
Information bezüglich
der in der Patrone übriggebliebenen
Menge an Toner zur fortgesetzten Verwendung bereitstellt.
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Obwohl
die Erfindung mit einem gewissen Grad an Besonderheit beschrieben
worden ist, sollte es ersichtlich sein, dass Elemente derselben
durch einen Fachmann bzw. Fachleute geändert werden kann/können, ohne
dass man vom Bereich der Erfindung abweicht, wie nachstehend in
den folgenden Ansprüchen
dargelegt.
