JP2012025492A - 記録材判別装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光方式と超音波方式の記録材判別装置を組み合わせて使用する際には、超音波方式の記録材の検知によって光方式の記録材の検知精度を低下させないように、超音波方式と光方式の判別装置の間に干渉を防ぐための部材としてローラを設けて記録材を挟持することにより、夫々の検知方式による干渉を抑制していた。
【解決手段】 超音波方式の記録材判別装置４０による検知を行った後、超音波の残響が収束するまでの間は、アンプ増幅動作及びＡ−Ｄ変換を停止することにより、光方式の記録材判別装置５０に超音波の残響が影響してしまう可能性を抑制する。また、超音波の残響が収束するまでの時間を利用して光方式の記録材判別装置５０による検知を行うことにより、超音波の残響が収束するまでの待機時間を有効に使用することができ、ローラを用いずとも効率的に記録材Ｐの判別を行うことが可能となった。
【選択図】 図８

Description

本発明は、記録材の表面を撮像することにより表面性を検出し、更に記録材を透過する超音波により坪量を検出して、記録材の種類を判別する記録材判別装置及びその記録材判別装置を有する画像形成装置に関する発明である。

従来の画像形成装置においては、記録材の種類に応じて、定着温度や記録材の搬送速度等の画像形成条件を制御することによって、記録材の種類によらず安定した画質で画像形成している。そのために、記録材の種類を判別する記録材判別装置として、例えば記録材に光を照射し、記録材で反射した反射光に基づいて記録材の表面性を判別するものがあった。また、記録材に超音波を照射し、記録材を透過した超音波に基づいて記録材の坪量を判別するものがあった。

このような、光方式と超音波方式の記録材判別装置を組み合わせて使用することによって、記録材の判別精度を向上させる方法が特許文献１において提案されている。特許文献１では、光方式と超音波方式の記録材判別装置を組み合わせて使用する際には、超音波方式の記録材の検知によって記録材が振動して光方式の記録材の検知精度を低下させないように、超音波方式と光方式の判別装置の間に干渉を防ぐための部材としてローラを設けて記録材を挟持した状態で、夫々の検知を同時に行っている。これにより、記録材の検知にかかる時間を短縮することが可能となっていた。

特開２００９−２９６２２

しかしながら、ローラを設けることにより干渉は抑制できるものの、干渉を防ぐための部材が必要となるため記録材判別装置の小型化や低コスト化が難しいという課題があった。

本出願に係る発明は、以上のような状況を鑑みてなされたものであり、干渉を防ぐための部材を用いることなく且つ記録材の検知を効率的に行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は駆動信号に基づき超音波を発信する超音波発信手段と、前記超音波発信手段によって発信された超音波を受信する超音波受信手段と、光を照射する光照射手段と、前記光照射手段により照射された光を受信する光受信手段と、前記超音波受信手段により受信した超音波を第１の出力値に増幅する増幅手段と、を備えた記録材判別装置であって、前記増幅手段により前記超音波受信手段により受信した超音波を前記第１の出力値に増幅した後、前記超音波受信手段により超音波が受信されなくなるまでの間、前記超音波の増幅を停止し、前記超音波の増幅を停止している期間において、前記光照射手段と前記光受信手段により第２の出力値を得るように制御する制御手段を有することを特徴とする。

本発明の構成によれば、干渉を防ぐための部材を用いることなく且つ記録材の検知を効率的に行うことができる。

画像形成装置の概略構成図 超音波方式の記録材判別装置４０の概略構成図 超音波方式の記録材判別装置４０の動作を制御する制御システムを示したブロック図 駆動パルス信号Ｉｕｐと超音波の波形を示した図 光方式の記録材判別装置５０の概略構成図 光方式の記録材判別装置５０の動作を制御する制御システムを示したブロック図 超音波方式の記録材判別装置４０と光方式の記録材判別装置５０を隣接させて配置した状態のブロック図 第１の実施形態における超音波方式の記録材判別装置４０と光方式の記録材判別装置５０の検知タイミングを示したタイミングチャート 超音波方式の記録材判別装置と光方式の記録材判別装置を一体化した記録材判別装置の概略構成図 記録材判別装置６０の動作を制御する制御システムを示したブロック図 記録材判別装置６０による検知動作のタイミングを示したタイミングチャート

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

（第１の実施形態）
本実施形態の記録材判別装置は、例えば複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いることが可能である。図１は、その一例として中間転写ベルトを採用し複数の画像形成部を並列にして構成した画像形成装置を示す概略構成図である。

図１における画像形成装置１の各構成は以下のとおりである。２は、記録材Ｐを収納する給紙カセットである。３は、記録材Ｐが積載される給紙トレイである。４は、給紙カセット２から記録材Ｐを給紙する給紙ローラである。４’は、給紙トレイ３から記録材Ｐを給紙する給紙ローラである。５は、給紙された記録材Ｐを搬送する搬送ローラであり、６は搬送ローラ５に対向する搬送対向ローラである。１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤を担持する夫々の感光ドラムである。１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを一様に所定の電位に帯電するための各色用の一次帯電手段としての帯電ローラである。１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、一次帯電手段によって帯電された感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に各色の画像データに対応したレーザ光を照射し、静電潜像を形成するための光学ユニットである。

１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋは、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成された静電潜像を可視化するための現像器である。１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋは、現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ内の現像剤を感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと対向する部分に送り出すための現像剤搬送ローラである。１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成した画像を一次転写する各色用の一次転写ローラである。１７は、一次転写された画像を担持する中間転写ベルトである。１８は、中間転写ベルト１７を駆動する駆動ローラである。１９は、中間転写ベルト１７上に形成された画像を記録材Ｐに転写するための二次転写ローラであり、２０は、二次転写ローラ１９に対向する二次転写対向ローラである。２１は、記録材Ｐを搬送させながら、記録材Ｐに転写された現像剤像を溶融定着させる定着ユニットである。２２は、定着ユニット２１によって、定着が行われた記録材Ｐを排紙する排紙ローラである。

なお、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、及び帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ及び、現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ及び、現像剤搬送ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋは夫々各色毎に一体化されている。このように、感光ドラムと帯電ローラと現像器とを一体化したものをカートリッジといい、各色のカートリッジは画像形成装置本体に対して簡易に脱着できるように構成されている。

次に、画像形成装置１の画像形成動作について説明する。不図示のホストコンピュータ等から画像形成装置１に、印刷命令や画像情報等を含んだ印刷データが入力される。すると、画像形成装置１は印刷動作を開始し記録材Ｐは給紙ローラ４又は給紙ローラ４’によって、給紙カセット２又は給紙トレイ３から給紙され搬送路に送り出される。記録材Ｐは、中間転写ベルト１７上に形成する画像の形成動作と搬送のタイミングとの同期を取るため、搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６に一旦停止して画像形成が行われるまで待機する。記録材Ｐが給紙される動作と共に、画像形成動作として、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋによって、一定の電位に帯電される。入力された印刷データにあわせて光学ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、帯電された感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面をレーザビームによって露光走査して静電潜像を形成する。形成した静電潜像を可視化するために現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ及び現像剤搬送ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによって現像を行う。感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面に形成された静電潜像は、現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋにより夫々の色で画像として現像される。感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、中間転写ベルト１７と接触しており、中間転写ベルト１７の回転と同期して回転する。現像された各画像は、一次転写ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋにより中間転写ベルト１７上に順次多重転写される。そして、二次転写ローラ１９及び二次転写対向ローラ２０により記録材Ｐ上に二次転写される。

その後、画像形成動作に同期して、記録材Ｐ上に二次転写を行うため、記録材Ｐは二次転写部へと搬送される。記録材Ｐは、二次転写ローラ１９及び二次転写対向ローラ２０により、中間転写ベルト１７上に形成された画像を転写される。記録材Ｐに転写された現像剤画像は、定着ローラ等から構成される定着ユニット２１によって定着される。定着された記録材Ｐは排紙ローラ２２によって不図示の排紙トレイに排出され、画像形成動作を終了する。

４０は、超音波方式の記録材判別装置である。記録材を透過した超音波を受信することにより記録材の判別を行う。本実施形態では、超音波方式の記録材判別装置４０は、４０ｋＨｚの周波数を持つ超音波を発信するが、超音波の周波数はこれに限られるものではない。５０は、光方式の記録材判別装置である。記録材で反射した反射光を受信することにより記録材の判別を行う。制御部１０は、超音波方式の記録材判別装置４０と光方式の記録材判別装置５０の出力結果から記録材の種類を判別し、定着温度等の画像形成条件の制御を行う。なお、ここでは、装置の小型化を図ることを目的として超音波方式の記録材判別装置４０及び光方式の記録材判別装置５０は隣接して配置されている。

図２は、超音波方式の記録材判別装置４０の概略構成図である。超音波方式の記録材判別装置４０は、記録材Ｐの坪量を検知するための坪量検知部４０ｂと、坪量検知部４０ｂを駆動するとともに坪量検知部４０ｂからの出力信号を演算処理する駆動演算部４０ｃによって構成されている。

坪量検知部４０ｂは、超音波発信部４５と超音波受信部４６を備えており約３０ｍｍの間隔をおいて設置されている。超音波発信部４５は駆動演算部４０ｃからの駆動パルス信号Ｉｕｐが入力されると、記録材Ｐに向けて超音波信号を発信する。記録材Ｐを透過した超音波は超音波受信部４６により受信される。なお、超音波発信部４５はバイモルフ振動子４５ａに発信出力を高める目的でコーン状の振動板４５ｂが取り付けられた構造となっている。

図３は、超音波方式の記録材判別装置４０の動作を制御する制御システムを示したブロック図の一例である。駆動演算部４０ｃは坪量検知制御部、駆動パルス信号発信部、アンプ増幅部、Ａ−Ｄ変換部（Ｂ）によって構成されている。坪量検知制御部からの指示信号ＩｄｍがＯＮされると、駆動パルス信号発信部は駆動パルス信号Ｉｕｐを出力する。駆動パルス信号Ｉｕｐは一例として周波数４０ＫＨｚ、Ｐ−Ｐ電圧５Ｖの矩形波でとする。駆動パルス信号Ｉｕｐにより、超音波発信部４５は４０ＫＨｚの超音波を記録材Ｐに向けて照射する。なお、本実施形態では、一例として超音波発信部４５は４０ＫＨｚの超音波信号を発信する構成としたが、これに限られるものではなく、記録材Ｐの坪量を反映した情報が得られる任意の周波数の超音波を用いることが可能である。ただし、周波数が高すぎると空気中や記録材での音圧の減衰が大きくなり、記録材の判別に支障をきたすため、具体的な周波数帯域としては２０ＫＨｚ〜３００ＫＨｚ程度の超音波が好ましく用いられる。

超音波受信部４６は、記録材Ｐの搬送路を挟んで超音波発信部４５と対向するように設置されており、記録材Ｐを透過した超音波を受信する。超音波受信部４６は超音波発信部４５と同じように、バイモルフ振動子４６ａに受信感度を高める目的でコーン状の振動板４６ｂが取り付けられた構造となっていて、受信した超音波の受信強度に応じて変化する電圧信号Ｉｍｖを出力する。記録材Ｐを透過した超音波は記録材Ｐの坪量に応じて減衰している。

駆動演算部４０ｃは、超音波受信部４６の出力する電圧出力信号Ｉｍｖを受信すると、Ｐ−Ｐ電圧２４Ｖの範囲でアンプ増幅した後にＡ−Ｄ変換し、変換後のデジタル信号Ｉｍｄを４８ＭＨｚの転送速度で制御部１０へ出力する。制御部１０は受け取ったデジタル信号Ｉｍｄを解析することにより、記録材Ｐの坪量を識別し、記録材の種類を判別する。なお、本実施形態においては、記録材Ｐに対する超音波の照射を２回行い、それぞれの照射に対応するデジタル信号Ｉｍｄの解析を制御部１０で行うこととした。そして、２回の測定の解析結果を平均化することで測定誤差の低減を図り、記録材Ｐの坪量の識別精度を向上させている。なお、超音波の照射は２回に限られるものではなく、複数回照射した結果を平均化することにより精度の良い出力結果を得ることが可能である。

図４に、駆動パルス信号Ｉｕｐと超音波の波形の関係について示す。図４（ａ）は、記録材に超音波発信部４５から超音波を照射した際に、超音波受信部４６から出力される電圧信号をアンプ増幅した結果であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の点線枠部分（０．３ｍｓ間）の拡大図である。

図４（ａ）、（ｂ）より、駆動パルス信号Ｉｕｐが５波入力されてから約０．１ｍｓ後に受信波が観測され始めていることがわかる。そして、時間が経過すると共に受信波のＰ−Ｐ電圧は大きくなっている。本実施形態では、駆動パルス信号Ｉｕｐが入力されてから約０．１６ｍｓ後に観測される受信信号の極大値から記録材Ｐの坪量を識別している。その後、０．２ｍｓ以降の受信信号はアンプ増幅レンジである２４Ｖで飽和する。そして、０．８ｍｓ以降には受信波が減衰する様子が観察され始め、約２．０ｍｓでほぼ収束している。

駆動パルス信号Ｉｕｐの入力波が５波であるのに対し、受信電圧信号の波数が５波より多く観測されているのは超音波の残響の影響によるものである。記録材Ｐの坪量を複数回検知する場合において、残響が残ったままの状態だと、超音波受信部４６から出力される電圧信号Ｉｍｖは本来の受信信号と残響信号の合成信号となってしまう。合成信号となってしまうと、記録材Ｐの坪量を正確に判別することが困難になってしまう。よって、複数回の検知を行う際には、残響の影響を生じさせないようにするため、出力値が収束してから次の超音波を発信して検知を行うこととしている。本実施形態においては、受信波が充分に収束し、次の超音波が発信可能になるのを待つため、超音波発信部４５への駆動パルス信号Ｉｕｐの入力間隔を２．５ｍｓとした。

図５は、光方式の記録材判別装置５０の概略構成図である。光方式の記録材判別装置５０は、光照射手段である反射用ＬＥＤ５２、撮像手段であるＣＭＯＳエリアセンサ５３、結像手段である結像レンズ５４、ＣＭＯＳエリアセンサ５３を駆動すると共にＣＭＯＳエリアセンサ５３からの出力信号を演算処理する駆動演算部５０ｃによって構成されている。なお、表面検知部を構成する部材としてＣＭＯＳエリアセンサを用いたが、例えばＣＣＤタイプのセンサや、あるいはラインセンサを用いた構成にするなどしても良い。

反射用ＬＥＤ５２を光源とする光は、記録材Ｐの表面に向けて照射される。反射用ＬＥＤ５２は所定の角度をもって斜めより光を照射させるよう配置されており、本実施形態では、一例として記録材Ｐの表面とＬＥＤ光の照射方向のなす角が３０°となるように配置した。記録材Ｐの表面平滑性を反映した陰影情報を含む反射光は、結像レンズ５４を介し集光されて光受信手段としてのＣＭＯＳエリアセンサ５３に結像する。駆動演算部５０ｃから出力された指示信号Ｉｄｓを受け取ると、ＣＭＯＳエリアセンサ５３は結像したエリア毎に反射光量に応じて変化する映像電圧信号Ｉｓｖを出力する。駆動演算部５０ｃはＣＭＯＳラインセンサ５３の出力する映像電圧信号Ｉｓｖを受け取るとこれをＡ−Ｄ変換し、変換後のデジタル信号Ｉｓｄを制御部１０へ出力する。これらの作用により、本実施形態では、一例として記録材Ｐの表面における１．５ｍｍ×１．５ｍｍのエリア情報を６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉの解像度で得ることができる。

図６は、光方式の記録材判別装置５０の動作を制御する制御システムを示したブロック図の一例である。駆動演算部５０ｃは、表面性検知制御部、Ａ−Ｄ変換部（Ａ）によって構成されている。ＣＭＯＳエリアセンサ５３は、表面性検知制御部からの指示信号ＩｄｓがＯＮされると、結像したエリア毎に反射光量に応じて変化する映像電圧信号Ｉｓｖを出力する。駆動演算部５０ｃは、ＣＭＯＳエリアセンサ５３の出力する映像電圧信号Ｉｓｖを受け取ると、これをＡ−Ｄ変換し、変換後のデジタル信号Ｉｓｄを４８ＭＨｚの周波数で制御部１０へ出力する。その後、指示信号ＩｄｓはＯＦＦされ、次に指示信号ＩｄｓがＯＮされるまでの間、デジタル信号Ｉｓｄの出力は停止される。制御部１０は受け取ったデジタル信号Ｉｓｄを映像として解析することにより、記録材Ｐの表面状態を識別する。

図７は、超音波方式の記録材判別装置４０と光方式の記録材判別装置５０を隣接させて配置した状態のブロック図である。記録材判別装置を小型化するために超音波方式の記録材判別装置４０と光方式の記録材判別装置５０が隣接した構成としている。ゆえに電圧出力を取り扱う電気回路も隣接して配置される。よって、一方の判別装置の電気回路による検知動作が、他方の判別装置の電気回路に対するノイズとなってしまい記録材Ｐの判別精度を低下させてしまう可能性がある。具体的には、超音波方式の記録材判別装置４０から出力されるデジタル信号Ｉｍｄは４８ＭＨｚの周波数で電圧変動をしているため、光方式の記録材判別装置５０を構成するＣＭＯＳエリアセンサ５３のから出力される映像電圧信号Ｉｓｖに対するノイズ源となってしまう。また、超音波発信部４５に入力される駆動信号Ｉｕｐや超音波受信部４６から出力された後にアンプ増幅された電圧出力信号Ｉｍｖは４０ＫＨｚの周波数で電圧変動をしているので、映像電圧信号Ｉｓｖに対するノイズ源となり得る。

このように、電圧出力信号がノイズとなって記録材Ｐの判別精度が低下してしまわないように、本実施形態においては、超音波方式の記録材判別装置４０による検知と、光方式の記録材判別装置５０による検知のタイミングを制御する。具体的には、超音波方式の記録材判別装置４０における坪量検知部４０ｂによって、超音波による坪量検知動作を行った後、超音波の残響が収束するのを待つ時間において、光方式の記録材判別装置５０によって検知を行う。この際、超音波受信部４６から出力される残響信号が表面性検知における映像電圧信号Ｉｓｄにノイズを与えないように、駆動パルス信号Ｉｕｐが出力された後、所定時間として０．３ｍｓ後に駆動演算部４０ｃにおけるアンプ増幅動作及びＡ−Ｄ変換を停止させる。これにより、駆動演算部４０ｃのアンプ増幅部からＡ−Ｄ変換部に出力される電圧信号の出力が抑えられるため、アンプ増幅された残響信号が映像電圧信号Ｉｓｖに対してノイズとなることを抑制することができる。また、駆動演算部４０ｃのＡ−Ｄ変換部からの出力が停止されるので、Ａ−Ｄ変換後の残響信号が映像電圧信号Ｉｓｖに対してノイズを放射することも抑制することができる。これにより、互いの検知動作に対してノイズを与えてしまい、記録材Ｐの判別精度が低下してしまうことを抑制できる。

図８のタイミングチャートを用いて、超音波方式の記録材判別装置４０と光方式の記録材判別装置５０の検知タイミングについて説明する。まず、超音波方式の記録材判別装置４０による検知を開始する。坪量検知制御部からの指示信号ＩｄｍがＯＮされると、駆動パルス信号発信部から４０ＫＨｚの駆動パルス信号Ｉｕｐが５波（約０．１２５ｍｓ間）出力され、超音波発信部４５から記録材Ｐに超音波が照射される。超音波が照射されると、アンプ増幅部、Ａ−Ｄ変換部が動作を開始し、超音波受信部４６からの電圧信号を演算処理する。指示信号Ｉｄｍは０．３ｍｓ後にＯＦＦされ、これによりアンプ増幅部、Ａ−Ｄ変換部の動作も停止される。指示信号ＩｄｍがＯＦＦされると、その０．１ｍｓ後に表面性検知制御部からの指示信号ＩｄｓがＯＮされる。これによってＣＭＯＳエリアセンサ、Ａ−Ｄ変換部（Ａ）が動作を開始し、１ｍｓの間に表面性の検知が行われる。そして、坪量検知制御部から１回目の指示信号ＩｄｍがＯＮされてから２．５ｍｓ後に、２回目の指示信号ＩｄｍがＯＮとなり２回目の坪量検知動作が行われる。なお、本実施形態においては残響の影響を回避する手段として超音波方式の記録材判別装置４０のアンプ増幅動作とＡ−Ｄ変換出力の両方を停止させているが、実際に観測されるノイズレベルの状況に応じてどちらか一方のみを停止させるよう制御しても良い。また、ここでは超音波方式及び光方式の検知を１回ずつ行う動作について説明したが、複数回行って平均値により記録材Ｐの判別を行うことも可能である。複数回検知を行うことにより、得られる出力値の精度が上がるため、記録材Ｐの判別精度も向上させることが可能である。

このように、超音波方式の記録材判別装置４０による検知を行った後、超音波の残響が収束するまでの間は、アンプ増幅動作及びＡ−Ｄ変換を停止することにより、光方式の記録材判別装置５０に超音波の残響が影響してしまう可能性を抑制できた。また、超音波の残響が収束するまでの時間を利用して光方式の記録材判別装置５０による検知を行うことにより、超音波の残響が収束するまでの待機時間を有効に使用することができ、効率的に記録材Ｐの判別を行うことが可能となった。

（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、超音波方式の記録材判別装置と光方式の記録材判別装置を隣接させた構成について説明した。本実施形態においては、超音波方式の記録材判別装置と光方式の記録材判別装置を一体化した構成について説明する。また、第１の実施形態においては、光方式の記録材判別装置の検知動作をエリアセンサによって行う動作について説明した。本実施形態においては、光方式の記録材判別装置の検知動作をラインセンサによって行う動作について説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成については、詳しい説明を省略する。

図９は、超音波方式の記録材判別装置と光方式の記録材判別装置を一体化した記録材判別装置の概略構成図である。記録材判別装置６０は、表面平滑性を反映した情報を検出する表面検出部６０ａと、坪量を反映した情報を検出する坪量検知部６０ｂ、これら二つの検出部を駆動するとともに出力信号を演算処理する駆動演算部６０ｃによって構成されている。

表面検出部６０ａは、光照射手段である反射用ＬＥＤ６２、撮像手段であるＣＭＯＳラインセンサ６３、結像手段である結像レンズ６４によって構成されている。反射用ＬＥＤ６２を光源とする光は、記録材Ｐの表面に向けて照射される。反射用ＬＥＤ６２は所定の角度をもって斜めより光を照射させるよう配置されており、本実施形態では、一例として記録材Ｐの表面とＬＥＤ光の照射方向のなす角が３０°となるように配置した。反射光は結像レンズ６４を介し集光されてＣＭＯＳラインセンサ６３に結像される。

坪量検知部６０ｂは、超音波発信部６５と超音波受信部６６を備えており約３０ｍｍの間隔をおいて設置されている。超音波発信部６５は駆動演算部６０ｃからの駆動パルス信号Ｉｕｐが入力されると、記録材Ｐに向けて超音波信号を発信する。記録材Ｐを透過した超音波は超音波受信部６６により受信される。なお、超音波発信部６５はバイモルフ振動子に発信出力を高める目的でコーン状の振動板が取り付けられた構造となっている。

図１０は、記録材判別装置６０の動作を制御する制御システムを示したブロック図の一例である。ＣＭＯＳラインセンサ６３は、駆動演算部６０ｃからの指示信号ＩｄｓがＯＮされると、結像したエリア毎に反射光量に応じて変化する映像電圧信号Ｉｓｖを出力する。駆動演算部６０ｃはＣＭＯＳラインセンサ６３の出力する映像電圧信号Ｉｓｖを受け取ると、これをＡ−Ｄ変換し、変換後のデジタル信号Ｉｓｄを４８ＭＨｚの転送速度で制御部１０へ出力する。

画像形成装置によって、記録材Ｐを搬送方向に移動させつつ、ＣＭＯＳラインセンサ６３による撮像動作を繰り返す。制御部１０は、ＣＭＯＳラインセンサ６３から受け取った映像電圧信号Ｉｓｖをつなぎ合わせることによりエリア情報を作成する。なお、本実施形態で一例として用いたＣＭＯＳラインセンサ６３は、有効画素長（長手方向）が２０ｍｍで解像度は６００ｄｐｉであるため、縦６ｍｍ×横２０ｍｍの記録材Ｐの表面情報を得ることができる。なお、ＣＭＯＳラインセンサ６３による撮像動作を変更することで、表面情報のサイズは適宜変更することが可能である。その後、指示信号ＩｄｓはＯＦＦされ、次に指示信号ＩｄｓがＯＮされるまでの間、デジタル信号Ｉｓｄの出力は停止される。制御部１０は受け取ったデジタル信号Ｉｓｄを映像として解析することにより、記録材Ｐの表面状態を識別する。なお、坪量検知部６０ｂの動作は、先の第１の実施形態の図３で示したものと同様の構成であるため、ここでの詳しい説明は省略する。 記録材判別装置６０は、表面検知部６０ａと坪量検知部６０ｂを一体化することによって小型化が図られた構成であり、両検知部で検出された電圧出力情報も駆動演算部４０ｃが一括して処理する構成となっている。そのため、第１の実施形態と同様に、一方の検知部の電圧出力が他方の検知部の電圧出力にノイズを発生させ、記録材Ｐの判別精度を低下させてしまう可能性がある。そこで、本実施形態においても、坪量検知部６０ｂが超音波による坪量検知動作を行う際に、駆動演算部６０ｃから駆動パルス信号Ｉｕｐが出力された後、所定時間として０．３ｍｓ後にアンプ増幅動作及びＡ−Ｄ変換部（Ｂ）の動作を停止させ、停止期間中に記録材Ｐの表面性の検知を行う。

図１１のタイミングチャートを用いて、記録材判別装置６０による検知動作のタイミングについて説明する。まず、坪量検知制御部からの指示信号ＩｄｍがＯＮされると、駆動パルス信号発振部から４０ＫＨｚの駆動パルス信号Ｉｕｐが５波（約０．１２５ｍｓ間）出力され、超音波発信部６５から記録材Ｐに超音波が照射される。超音波が照射されると、アンプ増幅部、Ａ−Ｄ変換部が動作を開始し、超音波受信部６６からの電圧信号を演算処理してデジタル信号Ｉｍｄを出力する。指示信号Ｉｄｍは０．３ｍｓ後にＯＦＦされ、これによりアンプ増幅部、Ａ−Ｄ変換部の動作も停止される。

指示信号ＩｄｍがＯＦＦされると、その０．１ｍｓ後に表面性検知制御部からの指示信号ＩｄｓがＯＮされる。これによってＣＭＯＳラインセンサ６３、Ａ−Ｄ変換部（Ａ）が動作を開始し、２．５ｍｓ間の表面性の検知が行われる。記録材Ｐは搬送ローラ対により２００ｍｍ／ｓの速度で搬送されている。よって、ＣＭＯＳラインセンサ６３は、２．５ｍｓの表面性の検知動作において、記録材Ｐが０．５ｍｍ移動するため、０．５ｍｍ×２０ｍｍのエリアの表面画像を撮像する。そして、坪量検知制御部からの指示信号ＩｄｍがＯＮされてから３ｍｓ後（表面性検知の終了から０．１ｍｓ後）に、２回目の指示信号ＩｄｍがＯＮとなり２回目の坪量検知動作が行われる。なお、本実施形態においては残響の影響を回避する手段として超音波方式の記録材判別装置４０のアンプ増幅動作とＡ−Ｄ変換出力の両方を停止させているが、実際に観測されるノイズレベルの状況に応じてどちらか一方のみを停止させるよう制御しても良い。また、ここでは超音波方式及び光方式の検知を１回ずつ行う動作について説明したが、複数回行って平均値により記録材Ｐの判別を行うことも可能である。複数回検知を行うことにより、得られる出力値の精度が上がるため、記録材Ｐの判別精度も向上させることが可能である。

このように、超音波方式の記録材判別装置と光方式の記録材判別装置を一体化した構成においても、超音波の残響が収束するまでの間は、アンプ増幅動作及びＡ−Ｄ変換を停止することにより、光方式の記録材判別装置に超音波の残響が影響してしまう可能性を抑制できた。また、超音波の残響が収束するまでの時間を利用して光方式の記録材判別装置による検知を行うことにより、超音波の残響が収束するまでの待機時間を有効に使用することができ、効率的に記録材Ｐの判別を行うことが可能となった。

４０ 超音波方式の記録材判別装置
４５ 超音波発信部
４６ 超音波受信部
５０ 光方式の記録材判別装置
５２ 反射用ＬＥＤ
５３ ＣＭＯＳエリアセンサ

Claims (4)

1. 駆動信号に基づき記録材に超音波を発信する超音波発信手段と、
   前記超音波発信手段によって発信された超音波を受信する超音波受信手段と、
   記録材に光を照射する光照射手段と、
   前記光照射手段により照射された光を受信する光受信手段と、
   前記超音波受信手段により受信した超音波を第１の出力値に増幅する増幅手段と、
   前記増幅手段により増幅した第１の出力値に応じて記録材の坪量を判別し、前記光受信手段によって受信された第２の出力値に応じて記録材の表面性を判別する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記増幅手段により前記超音波受信手段により受信した超音波を前記第１の出力値に増幅した後、前記超音波の増幅を停止してから次の超音波が発信可能になるまでの期間において、前記光照射手段と前記光受信手段により前記第２の出力値を得るように制御することを特徴とする記録材判別装置。
2. 前記制御手段は、前記第１の出力値及び前記第２の出力値を用いて記録材の種類の判別を行うことを特徴とする請求項１に記載の記録材判別装置。
3. 前記制御手段は、前記超音波受信手段により超音波を受信しなくなったら、前記超音波発信手段により再び超音波を発信することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の記録材判別装置。
4. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、
   駆動信号に基づき記録材に超音波を発信する超音波発信手段と、
   前記超音波発信手段によって発信された超音波を受信する超音波受信手段と、
   記録材に光を照射する光照射手段と、
   前記光照射手段により照射された光を受信する光受信手段と、
   前記超音波受信手段により受信した超音波を第１の出力値に増幅する増幅手段と、
   前記増幅手段により増幅した第１の出力値に応じて記録材の坪量を判別し、前記光受信手段によって受信された第２の出力値に応じて記録材の表面性を判別する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記増幅手段により前記超音波受信手段により受信した超音波を前記第１の出力値に増幅した後、前記超音波の増幅を停止してから次の超音波が発信可能になるまでの期間において、前記光照射手段と前記光受信手段により前記第２の出力値を得て、前記第１の出力値及び前記第２の出力値から前記画像形成手段の画像形成条件を制御することを特徴とする画像形成装置。

Images