(57)【要約】【課題】プリンタ内の媒体重量を直接的に求めること。【解決手段】空胴(32)に加えられる荷重(90)の質量の変動によって変化可能な共振周波数を有する空胴(32)を含む重量計(20)が提供される。また、この重量計(20)は、一般に、荷重(90)がかかった状態で実共振周波数を検出し、係る実共振周波数を基準共振周波数と比較して、荷重(90)の質量を示す差分信号を生成するために空胴(32)と関連して動作するように結合された比較器(68)を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空胴（３２）に加えられる荷重（９０）の質量の変動により変化可能な共振周波数を有する空胴（３２）と、前記空胴（３２）と関連して動作するように結合されて、荷重がかかった状態の実共振周波数を検出し、そのような実共振周波数を基準共振周波数と比較して前記荷重（９０）の質量を示す差分信号を生成する比較器（６８）とを備える、重量計（２０）。
【請求項２】
前記基準共振周波数が、前記荷重（９０）のない状態の前記空胴（３２）の共振周波数に対応する、請求項１に記載の重量計（２０）。
【請求項３】
前記実共振周波数が、前記空胴（３２）の物理的特性に関連する、請求項１に記載の重量計（２０）。
【請求項４】
前記荷重（９０）が、前記荷重（９０）の質量の変動に比例した物理的特性の変動をもたらすように前記空胴（３２）に機械的に取り付けられている、請求項３に記載の重量計（２０）。
【請求項５】
荷重（９０）の質量を測定するための装置であって、
第１の共振周波数を有する第１の空胴（３４）と結合された第１の発振器（６２）と、
前記荷重（９０）の質量の変動によって変化する第２の共振周波数を有する第２の空胴（３２）と結合された第２の発振器（６０）と、および
前記第１と第２の空胴（３２，３４）と関連して動作するように結合されて、それぞれ前記第１と第２の共振周波数を示す第１と第２の信号を受け取り、前記荷重（９０）の質量を示す差分信号を生成する比較器（６８）とを備える、装置。
【請求項６】
前記第１の共振周波数が、前記荷重（９０）の質量に実質的に無関係である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の共振周波数と前記第２の共振周波数が、前記荷重（９０）の質量の変動により異なって変化する、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記第２の共振周波数が、前記第２の空胴（３２）の物理的特性に関連する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記荷重（９０）が、前記荷重（９０）の質量の変動に比例した物理的特性の変動をもたらすように前記第２の空胴（３２）と機械的に結合されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
加えらた荷重（９０）の質量に関連した空胴（３２）の物理的特性の変動により変化可能な共振周波数を有する空胴（３２）と、前記空胴（３２）と関連して動作するように結合され、荷重（９０）がかかっている状態の実共振周波数を検出し、前記荷重（９０）と前記物理的特性との関係と、前記物理的特性と前記空胴の共振周波数（３２）との関係とに基づいて、前記実共振周波数を前記荷重（９０）の質量に関連づけるプロセッサ（１３６）とを備える、重量計（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷媒体等の重量を求めるための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
とりわけ、レーザプリンタや媒体ソータなどの媒体処理装置は、様々な紙またはプラスチックなどの様々なタイプの媒体を処理することができる。印刷可能な紙は、様々な品質で、未使用および／または再生の含有物を含み、様々な厚さに形成され、様々な表面処理を有する木材と綿を基材とする材料を含む可能性がある。印刷可能なプラスチックは、透明な形態と不透明な形態の両方において類似のばらつきを含む可能性がある。
【０００３】
係る媒体に印刷されるテキストと画像の品質は、いくつかの因子に依存する可能性がある。レーザプリンタにおいて、媒体処理に影響を及ぼす可能性がある１つの因子は、「媒体重量」である。この文脈では、シートの「媒体重量」は、単位面積当たりの質量として定義されることができ、この場合、そのような質量は、一般に比較的小さい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
媒体処理装置内での異なる媒体重量を考慮するために、媒体がレーザプリンタの定着機構を通過して進む速度を修正するというような、係る媒体処理装置の動作を修正して媒体重量を考慮することが望ましいことがある。媒体重量を求めるための１つの手法は、媒体の厚さを検出して、その厚さに基づいて媒体重量を求めることである。しかしながら、そのような手法は、媒体の密度を考慮しないことがある。さらに、そのような厚さセンサは、壊れやすく、高価であり、媒体処理装置へ、または媒体処理装置内に媒体を送るときに媒体と接触するため摩耗しやすい。別の手法は、媒体質量をより直接的に求めることである。これに関連して、本発明の重量計について説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
空胴に加えられる荷重の質量の変動によって変化可能な共振周波数を有する空胴を含む重量計が提供される。また、この重量計は、一般に、荷重がかかった状態で実共振周波数を検出し、係る実共振周波数を基準共振周波数と比較して、荷重の質量を示す差分信号を生成するために空胴と関連して動作するように結合された比較器を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複数の空洞構造からなる第１と第２の空洞の共振周波数の差を求めることにより、プリンタ内の媒体重量を求める重量計が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の実施形態によるプリンタ１０の等角図である。図示されたように、プリンタ１０は、媒体トレイ１２、供給ローラ１４、およびトナー定着機構１６を含むことができる。また、プリンタ１０は、様々な媒体情報を求めるために使用され得る重量計２０、機械式連結器２２、および関連した媒体質量測定回路２４を含むことができる。これらの各要素について、以下で詳細に説明するが、簡単に言うと、重量計２０、機械式連結器２２および回路２４は関連して動作して、媒体トレイ１２内にある媒体などの荷重の質量を求めることができる。したがって、これらの要素は、供給される媒体の媒体重量および／または媒体トレイ１２に残っている媒体シートの数を求める際に集合的に使用され得る。
【０００８】
この場合、重量計２０は、機械式連結器２２を介して媒体トレイ１２と結合され得る。媒体トレイ１２が保持する媒体（および媒体トレイ自体）の質量によって重量計２０に作用する力は、重量計２０と回路２４を使用することにより求められ得る。プリンタ１０の場合、重量計２０は、そのような測定をするときに無線周波数信号を使用して動作することができるが、他の手法も可能であり、本発明は、いかなる特定の技術にも限定されない。そのような力の測定に基づいて、前述したように、媒体トレイ１２に収容された媒体に関する様々な情報を求めることができる。
【０００９】
図２は、本発明の実施形態による重量計２０のより詳細な等角図を示す。図２に見ることができるように、重量計２０は、内部に形成された実質的に同一の２つの空胴を有する本体３０を含むことができ、これらの空洞は、計量空洞（scale cavity）３２と基準空胴（reference cavity）３４と呼ばれ得る。各空胴は、それぞれの中央ポスト３６と３８を含み、それぞれ関連した蓋４０と４２を有することができる。他の空胴構成も可能であることは理解されよう。
【００１０】
例示のため、蓋４０は、一部分を切り取った形で示されている。蓋４０が一般に空胴３２を覆うことは理解されよう。中央ポスト３６と蓋４０、中央ポスト３８と蓋４２の間にはそれぞれ隙間があってもよい。本体３０、および蓋４０と４２は、無線周波数信号を伝えることができる金属材料から形成され得る。代案として、本体３０および蓋４０と４２は、非金属材料で形成され、金属箔などの無線周波数信号を伝えることができる金属材料で被覆またはコーティングされてもよい。重量計２０は、さらに、コネクタ４４、４６、４８および５０を含むことができ、これらのコネクタは、媒体重量測定回路２４を重量計２０と結合するように構成されたプローブおよび／またはアンテナを含むことができる。係る回路については、より詳細に後述する。
【００１１】
重量計２０のこの構成は、プリンタ１０内で媒体の質量を求める際にいろいろ好都合な点を持っている。例えば、基準空胴３４は、計量空洞３２の較正（または基準）機構として働く。この点で、計量空洞３２の蓋４０は、荷重（例えば、媒体トレイ）を受けて撓むことができるが、基準空胴３４の蓋４２は、そのような荷重を受けて撓むことができないことは理解されよう。この撓みの差が、検出可能な差分信号の変動という結果になり、一般に、基準空胴と計量空洞の共振周波数の差で明らかになる。これに対して、温度、湿度、無線周波数干渉などの環境的な因子による共振周波数の任意の変動は、一般に、空胴３２と３４に同じように影響を及ぼす。したがって、後述するように、そのような因子による信号の任意の変動は、比較回路を用いて各空胴と関連した共振周波数を比較することによって相殺され得る。
【００１２】
図３は、図２の断面線３−３に沿った重量計２０の断面図を、媒体重量測定回路２４と共に示す。媒体重量測定回路２４は、それぞれのコネクタ４４と４６を介して重量計２０と結合され得る発振器回路６０と６２（それぞれ発振器回路１と発振器回路２で示した）を含むことができる。発振器６０と６２は、実質的に同一の設計であり、それぞれ空胴３２と３４、および蓋４０と４２の物理的特性による影響を受けることができる周波数（この実施形態では無線周波数範囲）で発振するように構成され得る。
【００１３】
特に、発振器６０と６２は、それぞれ空胴３２と３４の共振周波数に関連した周波数で発振するように構成され得る。そのような共振周波数は、空胴の蓋の撓みを含む空胴の一方または両方の物理的特性の変化により影響を受けることがある。この場合、一般に、空胴３２と３４、および蓋４０と４２は、荷重を受けていないときに実質的に同一の物理的特性を有する。しかしながら、蓋４０と４２は、荷重がかかった状態で異なる影響を受けるので（蓋４２ではなく蓋４０への係る荷重の機械的結合に基づいて）、荷重が存在する状態で、空胴３２と３４の物理的特性（サイズと形状などの）が異なることができる。それに対応して、さらに後述されるように、空胴の共振周波数が異なることができる。
【００１４】
また、媒体重量測定回路２４は、増幅器６４と６６も含むことができ、増幅器６４と６６は、それぞれ、空胴３２と３４およびコネクタ４８と５０を介して発振器６０と６２に結合され得る。代案として、増幅器６４と６６は、それぞれ、代替の接続７８と８０を介して、発振器６０と６２に直接的に結合されてもよい。そのような接続は、一般に、発振器６０と６２の出力端子（図示せず）への接続、あるいは発振器６０と６２との間および空胴３２と３４との間の接続となることは理解されよう。増幅器６４と６６は、さらに、周波数比較器６８（本明細書では混合器とも呼ばれる）と結合され得る。
【００１５】
当業者ならば、空胴構造の変形が可能であることは理解されよう。例えば、空洞壁の一部分が、プローブまたはアンテナとして働くトレースを有するプリント回路基板の一部分から形成されることができ、それによりコネクタ４４、４８、４６または５０のいくつかが不要になると考えられる。また、理解されるように、発振器回路６０と６２、および増幅器回路６４と６６を空胴内に配置することもでき、図示された円筒構造内に空胴を構成しなくてもよい。
【００１６】
周波数比較器６８は、発振器６０と６２によって空胴３２と３４内で生成され、増幅器６４と６６によって増幅された信号を受け取ることができ、これらの信号を混合することができる。混合は、一方の信号周波数を他方の信号周波数から減算して、差分信号と呼ばれ得る信号を生成することを含む。前に示したように、空胴３２と３４の物理的特性が、そのような受け取った信号の周波数（それぞれが、一般に、関連した空胴の共振周波数に対応する周波数）に影響を及ぼす可能性があることは理解されよう。また、そのような差分信号は、重量計２０の２つの空胴構成による環境因子（周囲条件とも呼ばれる）による発振器信号の任意の変動も考慮することができる。前述したように、重量計２０が荷重を受けていないとき、これらの発振器信号は、一般に、実質的に同一の周波数である。荷重（例えば、機械式連結器２２を介した蓋４０上の）による発振器信号の任意の差は、後述されるように、荷重の質量の測定を行う際に使用され得る。
【００１７】
周波数比較器６８によって生成された差分信号は、フィルタ７０に伝達され得る。図３に示されるように、フィルタ７０は、低域フィルタとすることができ、抵抗７２とコンデンサ７４を含むことができる。フィルタ７０は、差分信号に存在する可能性がある無線周波数ノイズを低減することができる。このノイズのフィルタリングは、より正確な媒体の質量の測定を可能にするので有利である。差分信号の他に、周波数比較器６８の出力は、発振器６０と６２から受け取った信号と、発振器６０と６２から受け取った信号の周波数の合計に対応する周波数を有する信号を含むことができる。これらの信号は、一般に、周波数が差分信号よりもかなり高いので、低域フィルタは、これらの信号を効果的に低減し、同時に所望の差分信号を通過させることができる。
【００１８】
図４は、装置２０の部分断面図を示し、この図は、プリンタ１０における媒体トレイ１２内の媒体スタックの存在によって生じるような荷重９０を受けたときの蓋４０の誇張された変形を示す。蓋４０のこの変形によって、蓋４０と中央ポスト３６との間の隙間が減少するという結果になる。隙間のそのような減少は、空胴３２と蓋４０の全体的な物理的特性を変化させることができ、それにより、空胴の共振周波数と、それに対応した発振器６０の発振周波数が影響を受ける。これは、空胴３２内の発振器６０によって生成された信号で明らかになる。
【００１９】
図５は、荷重９０によって蓋４０に作用する力と、蓋４０と中央ポスト３６との間の隙間との関係を示すグラフ１００である。予想されるように、荷重９０によって作用する力が大きくなるほど（例えば、媒体トレイ１２内の媒体の量が増えるほど）、蓋４０と中央ポスト３６との間の隙間は、実質的に直線的に減少する。これにより、空胴３２の共振周波数と発振器６０の発振周波数に対応する線形変化が生じる。この点で、図６のグラフ１１０で示されるように、一般に、荷重９０によって蓋４０に作用する力が大きくなるほど、発振器６０（発振器１）の周波数は下がるが、蓋４２がそのような荷重を受けない場合には、発振器６２（発振器２）の周波数は実質的に一定のままである。
【００２０】
図７は、発振器６０と６２の周波数と蓋４０上の力との差の線形関係を示すグラフ１２０である。周波数比較器６８は、無線周波数混合器回路とすることができ、そのような差を求めることができる。蓋４０上の力が大きくなるほど（蓋４０とポスト３６との間の隙間が減少し、発振器６０の周波数が低下する）、２つの周波数間の差は直線的に増加する。この差は、前述したように、媒体トレイ１２に装填された媒体の質量を示し、さらに詳細に後述する。
【００２１】
図８は、全体を１３０で示した本発明の実施形態による媒体の質量測定システムを示す。システム１３０は、図１のプリンタ１０、および図２〜図４に示された関連する構成要素に関して前述したようなシステムのより詳細な図である。前述したこれらの要素は、概して、前と同じ参照番号で示されている。システム１３０は、媒体トレイ１２の枢支点として使用され得る支点１３４をさらに含み、この支点１３４は、媒体トレイ１２に安定した回転軸を提供することによって一貫した測定値を提供することに役立つことができる。
【００２２】
システム１３０の場合、前述の周波数検出器７６は、マイクロプロセッサ１３６などのプロセッサの形態をとることができる。マイクロプロセッサ１３６は、アナログディジタルポートを含むことができ、このポートを使用して、フィルタ回路７０を介して周波数比較器６８からマイクロプロセッサ１３６に伝達される差分信号の周波数を求めることができる。前述したように、これらの差分信号は、媒体トレイ１２内の媒体スタック１３８の質量を示すことができる。これらの差分信号に基づいて、２つの例として、媒体シート１４０の媒体重量、または媒体トレイ１２に残っている媒体シートの数などの様々な測定を行うことができる。さらに、マイクロプロセッサ１３６は、それらの測定に基づいてプリンタ１０の動作を制御することができる。
【００２３】
システム１３０は、単一の媒体シート１４０の重量を以下のように求めることができる。蓋４０と４２のどちらにも荷重がかかっていない状態の差分信号を求めることができる。この差は、較正オフセットと呼ばれ、任意の質量の測定に考慮することができる。較正オフセットを求めた後に、媒体トレイ１２の質量と関連した差分信号を求めることができる。媒体トレイ１２の既知の質量に基づいて、差分信号を質量測定値に変換するために差分信号に適用され得る換算係数を求めることができる。そのような換算係数は、１キロヘルツ当たりのグラム数、または任意の他の適切な比率による。
【００２４】
次に、媒体トレイ１２が、媒体スタック１３８と媒体シート１４０によって荷重を受け、別の差分信号を得ることができる。次に、媒体スタック１３８の質量（媒体シート１４０を含む）は、荷重を受けている状態の差分信号、荷重を受けていない状態の差分信号、較正オフセット、および換算係数から求められ得る。例えば、荷重を受けている状態の差分信号の周波数を、荷重を受けていない状態の差分信号の周波数から減算し、その計算を較正オフセットによって調整し、その結果に換算係数を掛けることによって、媒体スタック１３８の質量（媒体シート１４０を含む）を出すことができる。
【００２５】
媒体シート１４０を含む媒体スタック１３８の質量を求めた後で、供給ローラ１４によって媒体トレイ１２から媒体シート１４０を送り出すことができる。その後、別の差分信号を得ることができ、送り出す前の差分信号（媒体シート１４０を含む）と送り出した後の差分信号（媒体シート１４０を含まない）との間の変化に基づいて、シート１４０の質量を求めることができる。この変化は、一般に、前述したように、質量の変化に対応する信号周波数の変化（空胴の共振周波数の変化に対応する）であることは理解されよう。この質量の変化は、媒体シート１４０の質量に対応している。シート１４０の質量を求めた後で、その質量を媒体シートの表面積で割ることにより、媒体シート１４０の媒体重量を求めることができる。
【００２６】
マイクロプロセッサ１３６は、様々な差分信号に関連する情報を保持することができ、また本明細書において説明された計算も実行できることは理解されよう。さらに、平均媒体シート質量、ひいては平均媒体重量を計算する際に使用するために、類似の測定および計算を行うことができる。
【００２７】
測定された媒体シート１４０の質量および／または媒体重量に基づいて、マイクロプロセッサ１３６は、媒体供給速度、電子写真マーキング材料転写パラメータ、溶融定着温度および／または溶融定着圧力などのプリンタ１０の動作パラメータを修正することができる。トナー溶融定着プロセスにおいて媒体の重量が考慮され得るので、そのような修正は、印刷品質を改善することができる。
【００２８】
さらに、媒体１３８が、均質で、媒体シート１４０と同じタイプのものであると仮定する場合、システム１３０は、媒体トレイ１２に残っているシートの数を推定することができる。この点で、媒体１３８の質量を媒体シート１４０の質量で割ることによって、そのような推定を行うことができる。プリンタ１０に残っている媒体シート１３８の数を推定することは、例えば確実な印刷ジョブを印刷するときに、いくつかの点で有利になる。マイクロプロセッサ１３６は、そのような確実な印刷ジョブを完了するために媒体トレイ１２に残っている媒体１３８が十分でないことを判定し、その結果として、媒体トレイ１２内の媒体が十分になるまでそのようなジョブの印刷を遅らせることができる。代案として、プリンタに媒体がほとんどない（または、まったくない）という指示を提供することができる。
【００２９】
したがって、荷重の質量を測定する方法は、空胴の共振周波数を求めることを含むものと理解されることができ、この場合、空胴は、荷重の変動と共に変化する空洞の物理的特性に関連した共振周波数を有する。その後、荷重がない状態の空胴の共振周波数に対応する基準周波数を識別することができる。これは、基準空胴によって、あるいは単純には、荷重がない状態の変更可能な空胴の共振周波数の情報に基づいて求められ得る。最後に、共振周波数と基準周波数との差を求めて、荷重の質量を示す差分信号を生成することができる。
【００３０】
代案として、方法は、荷重と関係のない第１の空胴の物理的特性に関連した第１の共振周波数を有する第１の空胴の共振周波数を求めることと、荷重の変動と共に変化する第２の空胴の物理的特性に関連した第２の共振周波数を有する第２の空胴の共振周波数を求めることと、第１の共振周波数と第２の共振周波数との差を求めて、荷重の質量を示す差分信号を生成することとを含むことができる。第２の空胴の共振周波数が、一般に、荷重の質量の変動と共に実質的に直線的に変化することは理解されよう。したがって、第２の共振周波数の変動と荷重の質量の変動との間のこの実質的な直線性に基づいて、荷重の質量を計算することができる。
【００３１】
このように、複数の空胴構造からなる第１と第２の空洞の共振周波数の間で供給前の差を求める方法によって、プリンタ内の媒体重量を求めることができ、その場合、第１と第２の空胴の共振周波数が、媒体スタックの質量によって異なる影響を受ける。次に、１枚の媒体シートを媒体スタックから取り出し、第１と第２の空胴の共振周波数の間で供給後の差を求めることができる。したがって、供給前の差と供給後の差との間の変化を求めることができ、そのような変化が、媒体シートの質量を示す。次に、媒体シートの質量を媒体シートの面積で割って、媒体重量を出すことができる。また、供給後の差を、供給前の差と供給後の差との間の変化で割ることによって、媒体スタック内に残っている媒体シートの数を推定し、媒体スタックから取り出された連続的な媒体シートの動的な平均媒体シート質量を計算することができる。
【００３２】
本説明は、上記の実施形態に関連して行われたが、当業者ならば、添付の特許請求の範囲で定義された思想および範囲から逸脱することなく多くの変形を行うことができることは理解されよう。本説明が、本明細書で説明された要素の新規な明白でないすべての組み合わせを含むことは理解されるべきであり、特許請求の範囲は、本出願または今後の出願において、これらの要素の新規な明白でない任意の組み合わせに提示され得る。上述の実施形態は、例示であり、単一の特徴または要素は、本出願または今後の出願において特許請求される可能性のあるすべての組み合わせに不可欠ではない。特許請求の範囲において、単数表現の要素またはその等価物が記載される場合、そのような特許請求の範囲は、１つまたは複数の係る要素の結合を含み、２つまたはそれより多い係る要素を必要としたり、または排除したりしないことは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態による媒体の質量測定システムを使用する媒体処理装置、具体的にはプリンタの等角図である。
【図２】本発明の実施形態により媒体の質量を求めるために使用され得る重量計の等角図である。
【図３】本発明の実施形態に従って、関連回路と結合され得る際の図２の断面線３−３に沿った重量計の断面図であり、ブロック図と概略図で示される図である。
【図４】媒体トレイ内の媒体スタックなどの荷重による蓋の誇張された変形を示す図２の重量計の拡大部分断面図である。
【図５】図２の重量計の蓋に作用する力と、重量計の空胴の蓋とポストとの間の隙間距離との関係を示すグラフである。
【図６】図３の各発振器の発振周波数を、重量計の空胴の蓋に作用する力の関数として示したグラフである。
【図７】図３の各発振器の発振周波数間の差を、重量計の空胴の蓋に作用する力の関数として示すグラフである。
【図８】全体的に図１のプリンタに示したように、本発明の実施形態により媒体重量を求めるために媒体処理装置で使用され得る媒体質量測定システムの詳細図である。
【符号の説明】
【００３４】
20  重量計
32、34  空胴
60、62  発振器
68  比較器
90  荷重
136  マイクロプロセッサ
【図１】
2004233349.tif 000003
【図２】
2004233349.tif 000004
【図３】
2004233349.tif 000005
【図４】
2004233349.tif 000006
【図５】
2004233349.tif 000007
【図６】
2004233349.tif 000008
【図７】
2004233349.tif 000009
【図８】
2004233349.tif 000010