JP2017021255A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続して複数枚の記録材に画像を形成する場合であっても、周囲の気温の変化によらずに記録材を介した超音波に基づき画像形成条件を制御して、画像品質を向上させる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 本発明の画像形成装置は、複数枚の記録材に連続して画像を形成する画像形成部と、超音波を送信する送信部と、前記送信部から送信された超音波を受信する受信部と、を有する画像形成装置において、前記送信部が超音波を送信してから第１の記録材を介して前記受信部が第１の超音波を受信するまでの時間と、前記送信部が超音波を送信してから第２の記録材を介して前記受信部が第２の超音波を受信するまでの時間の差に基づいて、前記画像形成部によって前記第１の記録材に画像を形成する際の画像形成条件に対して、前記画像形成部によって前記第２の記録材に画像を形成する際の画像形成条件を変更する制御部と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図９

Description

本発明は、超音波で記録材を検知した結果に基づいて、記録材に画像を形成する際の画像形成条件を制御する技術に関するものである。

従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、画像形成装置の内部に記録材の種類を判別するセンサを備えているものがある。これらの装置では、自動的に記録材の種類を判別し、判別結果に応じて転写条件（例えば転写電圧や転写時の記録材の搬送速度）や定着条件（例えば定着温度や定着時の記録材の搬送速度）を制御している。

特許文献１には、記録材に超音波を照射して、記録材を介して減衰した超音波を受信することで、記録材の坪量を判別する超音波センサを備えた画像形成装置が記載されている。この画像形成装置では、センサで判別した記録材の坪量に応じて転写条件や定着条件等の画像形成条件を制御している。

また、このような超音波を用いるセンサにおいては、センサの置かれる周囲の環境（例えば気圧や気温）によってその判別結果が変化してしまう場合がある。そのため、特許文献１では送信部と受信部の間に記録材が存在しない状態で得られた超音波の振幅値に基づいて環境補正を行っている。より詳細には、予め既知の環境において得られた超音波の振幅値と坪量判別時の環境において得られた超音波の振幅値の比に基づいて、記録材を介した超音波の受信結果に対して補正を行っている。以上の制御によって、周囲の環境の変化による判別結果への影響を抑制している。

特開２０１３−０５６７７１号公報

しかしながら、超音波センサの周囲の環境は連続して複数枚の記録材に画像を形成する途中でも変化する。特に連続して複数枚の記録材の両面に画像を形成する場合、一度定着器を通過して暖められた記録材が再度センサの付近を通過するため、センサの周囲の気温が上昇する。センサの周囲の気温が上昇すると、受信した超音波の振幅値が変化するため、記録材の坪量を誤判別してしまう場合がある。その結果、誤った画像形成条件を設定してしまい、画像品質が劣化する場合がある。

そのため、連続して複数枚の記録材に画像を形成する途中で環境補正を行うことを考える。例えば、先行して搬送される記録材の後端と次に搬送される記録材の先端の間の間隔（いわゆる紙間）において超音波の検知を行い、得られた超音波の振幅値に基づいて環境補正を行うことが考えられる。しかしながら、画像形成の速度を変えることなく、生産性（単位時間当たりの画像形成枚数）を向上させるため、紙間を短くした状態で記録材を搬送させる画像形成装置が多くなってきている。このような画像形成装置では、紙間において超音波の検知を行うことができず、連続して複数枚の記録材に画像を形成する途中で環境補正を行うことができなかった。

本発明の目的は、連続して複数枚の記録材に画像を形成する場合であっても、周囲の気温の変化によらずに記録材を介した超音波に基づき画像形成条件を制御して、画像品質を向上させる画像形成装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明の画像形成装置は、複数枚の記録材に連続して画像を形成する画像形成部と、超音波を送信する送信部と、前記送信部から送信された超音波を受信する受信部と、を有する画像形成装置において、前記送信部が超音波を送信してから第１の記録材を介して前記受信部が第１の超音波を受信するまでの時間と、前記送信部が超音波を送信してから第２の記録材を介して前記受信部が第２の超音波を受信するまでの時間の差に基づいて、前記画像形成部によって前記第１の記録材に画像を形成する際の画像形成条件に対して、前記画像形成部によって前記第２の記録材に画像を形成する際の画像形成条件を変更する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、連続して複数枚の記録材に画像を形成する場合であっても、周囲の気温の変化によらずに記録材を介した超音波に基づき画像形成条件を制御して、画像品質を向上させる画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施例におけるタンデム方式のカラー画像形成装置の構成図 本発明の実施例における超音波センサの構成図 本発明の実施例における超音波センサの制御部の構成を示すブロック図 本発明の実施例における超音波センサの駆動信号と、受信波形の一例を示す図 本発明の実施例における超音波センサによる紙なし測定出力波形の一例を示す図 本発明の実施例における超音波センサによる紙あり測定出力波形の一例を示す図 本発明の実施例における超音波センサの出力電圧および超音波伝搬時間の温度特性グラフ 本発明の実施例における坪量と演算係数の関係を示す図 本発明の実施例における画像形成条件を設定するためのフローチャート 本発明のその他の実施例における画像形成条件を設定するためのフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、以下に示す実施例は一例であって、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
本実施例の超音波センサは、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、その一例として超音波センサを搭載している画像形成装置として、中間転写ベルトを採用したタンデム方式（４ドラム系）の画像形成装置を示す構成図である。

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を収納する収納カセットである。記録材Ｐとは画像形成装置１によって画像が形成されるものであって、例えば記録紙（薄紙、普通紙、厚紙）やＯＨＰシート等が含まれる。本実施例においては記録紙を用いる。３は、画像形成装置１の画像形成部の動作を制御する画像形成制御部である。４は、収納カセット２から記録材Ｐを供給する供給ローラである。５は、供給ローラ４によって供給された記録材Ｐを搬送する搬送ローラ（搬送部）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（トナー）を担持する夫々の感光ドラムである。１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、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、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ユニットである。１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋは、現像ユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ内の現像剤をドラム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、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（転写部）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、ベルト１７を駆動する駆動ローラである。１９は、ベルト１７上に形成された画像を搬送されてきた記録材Ｐに転写するための二次転写ローラ（転写部）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を搬送しつつ、記録材Ｐに転写された画像を定着する定着ユニット（定着部）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を画像形成装置１の外部へ排出する排出ローラである。３５は超音波センサであり、超音波を送信する送信部３１と超音波を受信する受信部３２を有する。

次に、画像形成装置１の画像形成動作について説明する。制御部３にはＣＰＵ８０が搭載されており、画像形成装置１の画像形成動作を一括して制御している。不図示のホストコンピュータ等から制御部３に、画像形成命令や画像データが入力される。すると、画像形成装置１は画像形成動作を開始し、記録材Ｐは供給ローラ４によってカセット２から供給される。供給ローラ４によってカセット２から供給された記録材Ｐは、搬送ローラ５によって搬送され、レジストレーションセンサ４０によって検知される。センサ４０によって検知された記録材Ｐは、ベルト１７上に形成される画像とタイミングが合うように、二次転写ローラ１９及び二次転写対向ローラ２０によって形成される転写ニップ部（不図示）へ向けて搬送ローラ５によって搬送される。

記録材Ｐがカセット２から供給される動作と共に、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。そして、入力された画像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、現像ユニット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。ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面に形成された静電潜像は、現像ユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋにより夫々の色で現像される。ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、夫々ベルト１７と接触しており、ベルト１７の回転と同期して回転する。現像された各色の画像は、一次転写ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋによりベルト１７上に順番に転写される。そして、二次転写ローラ１９及び二次転写対向ローラ２０によりベルト１７上に形成された画像は記録材Ｐ上に二次転写される。記録材Ｐに転写された画像は、定着ローラ等から構成される定着ユニット２１によって加熱、加圧されることにより定着される。記録材Ｐに転写されずベルト１７上に残った現像剤はクリーニングブレード２３によってクリーニングされ、クリーニングされた現像剤はクレーニングユニット２４の内部に蓄積される。

次に、超音波センサ３５について説明する。本実施例に記載の超音波センサ３５は記録材Ｐの坪量を判別することができる。ここでいう坪量とは、記録材Ｐの単位面積当たりの質量であり、単位は［ｇ／ｍ^２］で表わされる。図１の画像形成装置１において、超音波センサ３５は、二次転写ローラ１９及び二次転写対向ローラ２０よりも記録材Ｐの搬送方向において上流側に配置されている。超音波センサ３５は送信部３１と受信部３２を有しており、記録材Ｐを搬送する搬送路を挟むように送信部３１と受信部３２が配置されている。さらに超音波センサ３５は、超音波の送受信を指示し記録材Ｐの坪量を判別する超音波センサ制御部３０（以降、センサ制御部３０と記載する）を備えている。

ＣＰＵ８０は、センサ制御部３０によって判別された記録材Ｐの坪量に応じて、様々な画像形成条件の制御を行っている。ここでいう画像形成条件とは、例えば記録材Ｐの搬送速度、一次転写ローラ１６や二次転写ローラ１９に印加する電圧値、定着ユニット２１で記録材Ｐに画像を定着する際の温度等である。さらにＣＰＵ８０は、画像形成条件として画像を転写する際における一次転写ローラ１６や二次転写ローラ１９の回転速度を制御してもよい。さらにＣＰＵ８０は、画像形成条件として画像を定着する際における定着ユニット２１が有する定着ローラの回転速度を制御してもよい。

本実施例における超音波センサの構成図を図２に示す。送信部３１と受信部３２は円筒型であり、それぞれ対向するように配置されている。そして、送信部３１と受信部３２の間を記録材Ｐが搬送される構成となっている。送信部３１および受信部３２は直径１０．２［ｍｍ］、高さ７．０［ｍｍ］の部材であって、厚さ１．６［ｍｍ］の基板に実装されている。送信部３１と受信部３２を保持するホルダの高さは１０．５［ｍｍ］、記録材Ｐが搬送される空間の幅は２．０［ｍｍ］となっており、記録材Ｐは図２において手前方向に搬送される。

送信部３１と受信部３２は同様の構成であり、機械的変位と電気信号の相互変換素子である圧電素子（ピエゾ素子ともいう）及び電極端子から成る。送信部３１では、電極端子に所定周波数のパルス電圧を入力すると圧電素子が発振して音波が発生する。途中に記録材Ｐが存在する場合、発生した音波は空気中を伝わり、記録材Ｐに到達する。音波が記録材Ｐまで到達すると、音波によって記録材Ｐが振動する。記録材Ｐが振動することにより音波が伝達され、さらに、音波は空気中を伝わって受信部３２に到達する。このように、送信部３１から送信された音波は、記録材Ｐを介して減衰し、受信部３２に到達する。受信部３２の圧電素子は、受信した音波の振幅に応じた電圧値を電極端子に出力する。これが圧電素子を用いて超音波を送受信する場合の動作原理である。

次に、超音波センサ３５を用いた記録材Ｐの坪量の判別方法について、図３（ａ）のブロック図を用いて説明する。本実施例では、送信部３１および受信部３２は、４０ｋＨｚの周波数の超音波を送受信する。超音波の周波数は予め設定されるものであり、送信部３１及び受信部３２の構成、検知精度等に応じて適切な範囲の周波数を選択すればよい。センサ制御部３０は、超音波を送信するための駆動信号を生成し、駆動信号を増幅する機能を持った送信制御部３３、受信部３２で受信した超音波を電圧値として検知し、信号を処理する機能を持った受信制御部３４を有する。さらに、センサ制御部３０は各部の制御及び記録材Ｐの坪量の判別を行う制御部６０を有する。

制御部６０より測定開始を示す信号が駆動信号制御部３４１に入力される。駆動信号制御部３４１は入力信号を受け取ると、所定周波数の超音波を送信するために、駆動信号生成部３３１に対して、駆動信号の生成を指示する。駆動信号生成部３３１では、予め設定された周波数を持つ信号を生成し、出力する。駆動信号生成部３３１により生成される駆動信号の波形を図４（ａ）に示す。本実施例では、１回の測定で、４０［ｋＨｚ］のパルス波を５パルス連続して出力する。そして、所定の時間、パルス波の出力を休止して、音波が減衰してから再度パルス波を出力して次の測定を行う。これにより、記録材Ｐや周囲の部材による反射波等の外乱の影響を低減して、送信部３１が照射した直接波のみを受信部３２で受信できる。このような信号はバースト波と呼ばれている。

図３（ａ）において増幅部３３２は、信号のレベル（電圧値）を増幅し、送信部３１へ出力する。送信部３１は、増幅部３３２によって増幅された駆動信号に応じて、超音波を送信する。受信部３２は、送信部３１から送信された超音波、または、記録材Ｐを介して減衰した超音波を受信して、制御部３４の検知回路３４２に受信信号を出力する。図３（ｂ）に示すように、検知回路３４２は増幅部３５１と半波整流部３５２を有している。本実施例において増幅部３５１は、送信部３１と受信部３２との間に記録材Ｐが存在しない状態と、記録材Ｐが存在する状態で受信信号の増幅率を変更できるようにしている。また、半波整流部３５２は、増幅部３５１において増幅された信号に対して半波整流を行っている。しかしながら、それぞれこれに限定されるものではない。図４（ｂ）に受信部３２での受信信号の波形、図４（ｃ）に半波整流後の信号の波形を示す。

検知回路３４２で生成された信号はＡ−Ｄ変換部３４３でアナログ信号からデジタル信号へ変換される。図３（ａ）に示すピーク抽出部３４４では、変換されたデジタル信号に基づいて信号のピーク値（極大値）を抽出する。ここで、図４（ｃ）に記載されている通り、最初の２つのピーク値（ｎ＝１、２）は値が小さく、記録材Ｐの有無、種類などの影響により安定した値が得られない場合がある。そのため、記録材Ｐの坪量を判別するためにはｎ＝３以上の比較的大きなピーク値を抽出する必要がある。また、超音波を送信してから長い時間が経過すると、反射波などの外乱の影響を受けるため、必要な値を得られる範囲で可能な限り早くピーク値を抽出することが望ましい。従って、本実施例ではｎ＝３のピーク値を用いる。

図３（ａ）に示すタイマ３４５では、駆動信号制御部３４１が駆動信号の生成を指示したタイミングでカウントが開始され、ピーク抽出部３４４がピーク値を抽出するまでの伝搬時間を測定する。そして、ピーク抽出部３４４が抽出した値と、タイマ３４５によって測定された伝搬時間はそれぞれ記憶部３４６に保存される。上記をピーク抽出動作と呼ぶ。上記ピーク抽出動作は、送信部３１と受信部３２の間に記録材Ｐが存在しない状態（紙なし時）と、記録材Ｐが存在する状態（紙あり時）でそれぞれ実施される。演算部３４７では、記録材Ｐが存在しない状態でのピーク値Ｖ_０と、記録材Ｐが存在する状態でのピーク値Ｖの比から演算係数τを算出する。より詳細には次式で求めることができる。
τ＝Ｖ／Ｖ_０ ・・・式（１）

演算係数τは坪量に相当する値であり、演算部３４７で算出された演算係数τに基づいて、制御部６０は記録材Ｐの坪量を判別する。ＣＰＵ８０は坪量の判別結果に基づき画像形成装置１の画像形成条件を制御する。また、ＣＰＵ８０は制御部６０によって記録材Ｐの坪量を判別することなく、演算係数τの値から直接的に画像形成装置１の画像形成条件を制御してもよい。

次に、超音波センサ３５の周囲の気温による影響について図５を用いて説明する。図５（ａ）は紙なし時に受信部３２が受信した超音波の出力値を示している。実線が周囲の気温３０［℃］、点線が周囲の気温６０［℃］のときの超音波の出力値である。夫々の出力値は、送信部３１の駆動信号のレベル等は同一の条件で、周囲の気温を変化させて測定した。図５（ａ）によると周囲の気温が６０［℃］の場合の方が周囲の気温が３０［℃］の場合よりも、抽出されたピーク値の値が小さくなっている。このように、周囲の気温の変化によって超音波の振幅値が影響を受ける理由は、空気の密度に関係する。例えば、超音波センサ３５の周囲の気温が高くなると空気が膨張して空気の密度が小さくなり、超音波が伝わりにくくなる。一方で、気温が低くなると空気が収縮して空気の密度が大きくなり、超音波が伝わりやすくなる。

また、図５（ａ）によると周囲の気温が６０［℃］の場合の方が周囲の気温が３０［℃］の場合よりも、ピーク値が早いタイミングで抽出されている。すなわち伝搬時間が短くなっている。これは、空気中を伝搬する音速ｖが、
ｖ＝３３１．５＋０．６０７ｋ［ｍ／ｓ］（ｋ：摂氏温度［℃］） ・・・式（２）
で表され、周囲の気温が高いほど音速ｖが速くなるためである。図５（ａ）のｎ＝３の波形を拡大した図を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）ではさらに周囲の気温を３０［℃］から６０［℃］まで１０℃ずつ変化させて測定した結果を示している。周囲の気温が高くなるにつれてピーク値の値は小さく、より伝搬時間が短くなっている。

図６（ａ）、（ｂ）は紙あり時に受信した超音波の出力値を示しており、図５（ｂ）と同様にｎ＝３の波形を拡大した図である。使用した記録材Ｐの坪量はそれぞれ（ａ）が６０［ｇ／ｍ^２］、（ｂ）が２００［ｇ／ｍ^２］である。また、前述した通り、超音波の振幅値は記録材Ｐの影響により減衰するため、紙あり時は受信信号を安定して取得できるように検知回路３４２の増幅率を変えている。本実施例では紙なし時に対して、紙あり時の増幅率を１８倍に設定している。図６（ｂ）の波形の振幅値の方が小さくなっているのは、図６（ａ）の記録材Ｐよりも坪量が大きい記録材Ｐを検知しているためである。しかしどちらの記録材Ｐを検知した場合も、ピーク値および伝搬時間の温度特性は、図５（ｂ）で説明した紙なし時の場合と同様の傾向を示している。

図７（ａ）、（ｂ）は、前述したピーク値および伝搬時間の温度特性をグラフ化したものである。使用した記録材Ｐの坪量は５２［ｇ／ｍ^２］、８１［ｇ／ｍ^２］、１６３［ｇ／ｍ^２］の３種類であり、それぞれ一般的に薄紙、普通紙、厚紙に分類される記録紙である。

図７（ａ）は横軸が温度（超音波センサ３５の周囲の気温）、縦軸が紙あり時の伝搬時間を表わしており、温度と伝搬時間が線形な関係であることを示している。注目すべき点は、薄紙から厚紙まで伝搬時間および温度の変化に対する傾きがほぼ同じになっている点である。従って検知する記録材Ｐの坪量に依らず、この傾きαと伝搬時間の変化量Δｔ［ｓｅｃ］から超音波センサ３５周囲の気温の変化量Δｋ［℃］を次の式で求めることができる。
Δｋ＝Δｔ／α ・・・式（３）

この傾きαの値は、超音波センサ３５の送信部３１と受信部３２の間隔や保持部材の構成などに影響を受けて変化するため、使用する超音波センサ３５の構成に応じて決定すればよい。傾きαの値は記録材Ｐの坪量（種類）に依らずほぼ同じであると述べたが、図７（ａ）からも分かるように若干のばらつきがある。しかし、このばらつきにより式（３）で算出されるΔｋへの影響は微小であり、坪量の判別精度に対しては無視しても問題ないレベルである。具体的な数値に関しては後述する。

図７（ｂ）は横軸が温度、縦軸が紙なし時のピーク値を表わしており、温度と紙なし時のピーク値が線形な関係であることを示している。この直線の傾きをβとすると、式（３）で求めたΔｋから、紙なし時のピーク値の変化量ΔＶ_０［Ｖ］を次の式で求めることができる。
ΔＶ_０＝βΔｋ ・・・式（４）

このβの値に関しても使用する超音波センサ３５の構成に応じて決定すればよい。本実施例では図２において説明した構成の超音波センサ３５を用いており、図７（ａ）、（ｂ）に示すようにα＝−０．０３４１、β＝−０．００２３７であった。

ここまで説明してきた関係性を用いて、実際に紙なし時のピーク値を補正し、連続印刷中の記録材Ｐの演算係数τを算出する具体例を示す。前提条件として、記録材Ｐの坪量を６０［ｇ／ｍ^２］、画像形成開始時の紙なしピーク値Ｖ_０＝１．７７［Ｖ］、１枚目の記録材Ｐ１の測定結果である伝搬時間ｔ_１＝１５０．５０［μｓｅｃ］とする。ｎ枚目の記録材Ｐｎの測定結果である紙ありピーク値Ｖ_ｎと伝搬時間ｔ_ｎを、それぞれＶ_ｎ＝１．７５［Ｖ］、ｔ_ｎ＝１４９．８７［μｓｅｃ］とする。

まず、１枚目測定時からｎ枚目（ｎは所定の枚数）までの温度変化量Δｋを求める。伝搬時間の変化量Δｔはｔ_ｎ−ｔ_１＝−０．６３［μｓｅｃ］であるので、式（３）より、Δｋ＝１８．５［℃］となる。次に、式（４）より、ΔＶ_０＝−０．０４４［Ｖ］となるので、補正後の紙なしピーク値Ｖ_０ｎは、Ｖ_０ｎ＝Ｖ_０＋ΔＶ_０＝１．７３［Ｖ］となる。よって補正後の演算係数は式（１）より、τ_ｎ≒１．０１と求まる。仮に、紙なしピーク値を補正せずに式（１）より演算係数を算出したとすると、Ｖ_０、Ｖ_ｎからτ_ｎ≒０．９９となり、補正した場合と比べて２［％］程度の誤差が発生する。この影響度は、図８に示す坪量と演算係数との関係を表わしたグラフを用いて説明する。図中に示すとおり、補正前と補正後で坪量として２［ｇ／ｍ^２］程度の差があるので、補正をしない場合は坪量を実際より大きく判別してしまうことになる。その結果、ＣＰＵ８０によって誤った画像形成条件が設定され、記録材Ｐに形成される画像の品質が低下することがある。

ここで、前述したαのばらつきによる坪量の判別精度への影響について説明する。本実施例においては、薄紙（５２［ｇ／ｍ^２］）から厚紙（１６３［ｇ／ｍ^２］）までの記録材Ｐの種類によるαのばらつきは発明者の実験結果によると±０．００１程度であった。上記の例に当てはめると、式（３）からΔｋは±０．５［℃］のばらつきを持つことになる。したがってΔｋは１８．０［℃］から１９．０［℃］の範囲でばらつく。次に式（４）および式（１）から演算係数τｎのばらつきを計算すると±０．０００６程度であり、図８を見れば坪量の判別精度への影響は十分に小さいことが分かる。よって、記録材Ｐの種類などによって伝搬時間の特性にばらつきがある場合においても、十分な坪量の判別精度を得られると言える。

次に、図９のフローチャートを用いて、連続印刷を行っている途中で記録材Ｐに対する画像形成条件を制御する方法を説明する。図９のフローチャートに基づく制御は、センサ制御部３０やＣＰＵ８０等が不図示のＲＯＭ等に記憶されているプログラムに基づき実行する。

センサ制御部３０は、画像形成装置１が画像形成を開始すると共に超音波の検知を開始する。超音波の検知開始後、センサ制御部３０は紙なし測定を行い紙なしピーク値Ｖ_０のデータを取得する（Ｓ１０１）。次に、センサ制御部３０は搬送されてくる１枚目の記録材Ｐ_１の紙あり測定を行い、紙ありピーク値Ｖ_１および伝搬時間ｔ_１のデータを取得する（Ｓ１０２）。センサ制御部３０は取得したＶ_０とＶ_１から、式（１）よりＰ_１の演算係数τ_１を算出する（Ｓ１０３）。センサ制御部３０は演算係数τ_１に基づいて記録材Ｐ_１の坪量を判別し、ＣＰＵ８０は判別した坪量に応じた画像形成条件を設定する（Ｓ１０４）。

続いて行われる２枚目以降の検知では、紙あり測定のみを行い、紙なし測定は行わない。センサ制御部３０は搬送されてくるｎ枚目（ｎ≧２）の記録材Ｐ_ｎの紙あり測定を行い、紙ありピーク値Ｖ_ｎおよび伝搬時間ｔ_ｎのデータを取得する（Ｓ１０５）。ここで、センサ制御部３０はｔ_１とｔ_ｎから式（３）を用いて、Ｐ_１測定時からの温度変化量Δｋ_ｎを算出する（Ｓ１０６）。そして、センサ制御部３０はＶ_０とΔｋ_ｎから式（４）を用いて、Ｐ_ｎのデータ取得時の紙なしピーク値Ｖ_０ｎを算出する（Ｓ１０７）。そして、センサ制御部３０はＶ_ｎとＶ_０ｎからＰ_ｎの演算係数τ_ｎを算出する（Ｓ１０８）。センサ制御部３０は演算係数τ_ｎに基づいて記録材Ｐ_ｎの坪量を判別し、ＣＰＵ８０は判別した坪量に応じた画像形成条件を設定する（Ｓ１０９）。ここでＣＰＵ８０は印刷が終了したかどうかを判断し（Ｓ１１０）、印刷が続く場合は、２枚目以降はＳ１０５〜Ｓ１０９を印刷が終了するまで繰り返す。

以上、述べてきたように、受信した超音波のピーク値および伝搬時間は超音波センサ３５の周囲の気温と相関があり、この関係を利用することによって、連続印刷を行っている途中でも紙なしピーク値の変化量を算出することができる。したがって、例えば、連続印刷中の紙間が短いために紙なし測定を行えない画像形成装置１において機内昇温により超音波センサ３５の周囲の気温が変化した場合でも、紙なしピーク値の変化量を算出することができる。これにより、紙間を広げたり温度センサを追加したりする必要がないので、生産性の低下やコスト増加を抑制することができる。

以上より、連続して複数枚の記録材に画像を形成する場合であっても、周囲の気温の変化によらずに記録材を介した超音波に基づき画像形成条件を制御して、画像品質を向上させる画像形成装置を提供することができる。

なお、上記の実施例では、画像形成開始時の紙なしピーク値Ｖ_０と、１枚目の記録材Ｐ_１測定時の伝搬時間ｔ_１を基準として環境補正を行っていた。しかし、これに限定されない。基準とするデータは任意に選択する事ができ、選択したデータを測定した時点からの温度変化量および紙なしピーク値の変化量を算出し、演算係数を求めれば良い。

例えば、記録材を測定する度に基準となる伝搬時間および紙なしピーク値を更新し、１枚前の記録材の測定時からの変化量を算出する方法でもよい。この制御を示したフローチャートを図１０に示す。

図１０のフローチャートに基づく制御は、センサ制御部３０やＣＰＵ８０等が不図示のＲＯＭ等に記憶されているプログラムに基づき実行する。また、図９と同じ処理を行うステップは同一の符号をつけて説明を省略する。

図１０のフローチャート上で図９と異なる点はＳ２０６とＳ２０７である。センサ制御部３０は、記録材Ｐ_ｎ−１（ｎ−１枚目）のデータであるｔ_ｎ−１とｔ_ｎから式（３）を用いて、Ｐ_ｎ−１測定時からの温度変化量Δｋ_ｎを算出する（Ｓ２０６）。そして、センサ制御部３０はＰ_ｎ−１の補正後の紙なしピーク値Ｖ_０ｎ−１とΔｋ_ｎから式（４）を用いて、Ｐ_ｎのデータ取得時の紙なしピーク値Ｖ_０ｎを算出する（Ｓ２０７）。このように図１０のフローチャートにおいては、記録材を測定する度に基準となる伝搬時間および紙なしピーク値を更新していく。

なお、本実施例では算出した温度変化量に基づいて紙なしピーク値を補正し、記録材の坪量を判別して画像形成条件を設定する方法について説明した。しかし、この方法に限定するものではない。例えば、算出した温度変化量に基づいて、坪量を判別するための基準又は画像形成条件を設定するための基準を変更しても良い。より具体的には、坪量を求める際に演算係数τと比較する閾値の値や、演算係数τから坪量に換算するための算出式の定数を変更しても良い。画像形成条件の設定についても同様である。

上記の実施例において、連続して複数枚の記録材に画像を形成する場合とは、以下のような状態を指す。例えば、第１の記録材に対して画像が形成されてから、第２の記録材に対して画像が形成されるまでの期間において、定着ユニット２１等の画像形成に関する部材の立ち下げ動作（後回転動作）が行われない場合のことを指す。

また、上記の実施例において、連続する１枚目の記録材と２枚目以降の記録材について画像形成条件を設定する方法について説明した。しかし、これに限定されない。例えば、対象とする記録材は１枚であってもよい。１枚の記録材に対して両面印刷を行う際に本発明を適用して、１面目に画像を形成する際の条件に対して、２面目に画像を形成する際の条件を変更するようにしても良い。
また、上記の実施例において、超音波センサ３５は画像形成装置１に固定して設けられている構成であったが、超音波センサ３５は画像形成装置１に対して着脱可能な構成であってもよい。超音波センサ３５を着脱可能な構成にすれば、例えば、超音波センサ３５が故障した場合にユーザが容易に交換することができる。

また、上記の実施例において、超音波センサ３５とセンサ制御部３０やＣＰＵ８０等の制御部を一体化して、画像形成装置１に対して着脱可能な構成にしてもよい。このように、超音波センサ３５と制御部を一体化して交換可能であれば、超音波センサ３５の機能を更新したり追加したりする場合に、新たな機能を有するセンサにユーザが容易に交換することができる。

また、上記の実施例においては、レーザビームプリンタの例を示したが、本発明を適用する画像形成装置はこれに限られるものではなく、インクジェットプリンタ等、他の印刷方式のプリンタ、又は複写機でもよい。

１ 画像形成装置
３ 制御部
３１ 送信部
３２ 受信部

Claims (6)

1. 複数枚の記録材に連続して画像を形成する画像形成部と、
   超音波を送信する送信部と、
   前記送信部から送信された超音波を受信する受信部と、を有する画像形成装置において、
   前記送信部が超音波を送信してから第１の記録材を介して前記受信部が第１の超音波を受信するまでの時間と、前記送信部が超音波を送信してから第２の記録材を介して前記受信部が第２の超音波を受信するまでの時間の差に基づいて、前記画像形成部によって前記第１の記録材に画像を形成する際の画像形成条件に対して、前記画像形成部によって前記第２の記録材に画像を形成する際の画像形成条件を変更する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記第１の記録材が前記送信部と前記受信部の間に搬送される前に、前記送信部によって超音波が送信され、記録材を介さずに前記受信部によって受信された第３の超音波の振幅値と、前記第１の超音波の振幅値の比に基づいて、前記第１の記録材に画像を形成する際の前記画像形成条件を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記差に基づいて前記第３の超音波の振幅値を補正し、補正した前記第３の超音波の振幅値と、前記第２の超音波の振幅値の比に基づいて、前記第２の記録材に画像を形成する際の前記画像形成条件を設定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成部で連続して前記第１の記録材と前記第２の記録材に画像を形成する場合とは、前記画像形成部で前記第１の記録材に画像が形成されてから、前記第２の記録材に画像が形成されるまでの期間において、前記画像形成部の立ち下げ動作が行われない場合であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１の記録材は前記画像形成部によって連続して画像が形成される複数枚の記録材のうち１枚目の記録材であって、前記第２の記録材は前記複数枚の記録材のうち２枚目以降の記録材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成条件とは、前記画像形成部に含まれる定着部が記録材に画像を定着する時の温度、又は前記画像形成部に含まれる転写部に供給する電圧値、又は記録材の搬送速度であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
   

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