JP2022007105A - 記録材判別装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録材の坪量は記録材の全域において均一ではなくムラがある。このムラの影響により記録材を検知する位置によって記録材の検知精度が低下してしまう虞があった。
【解決手段】 超音波を発信する発信手段と、前記発信手段から超音波を発信させるための駆動信号を出力する駆動手段と、超音波を受信する受信手段と、記録材の種類を判別する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記駆動手段に所定期間において第１の数の駆動信号を出力させる第１のモードにおいて、記録材を介した超音波を前記受信手段で受信した第１の値と、前記駆動手段に所定期間において前記第１の数よりも多い第２の数の駆動信号を出力させる第２のモードにおいて、記録材を介した超音波を前記受信手段で受信した第２の値と、に基づき、記録材の種類を判別する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、超音波を用いる記録材判別装置に関するものである。

従来、画像信号に基づいて画像を形成する画像形成装置には、電子写真方式、インクジェット方式など様々な方式の装置がある。このような画像形成装置において、画像が形成される記録材には様々な種類があり、サイズ、坪量、表面性など様々な特徴を備えた記録材が存在する。これらの記録材に適した画像形成を行うため、画像形成装置の内部に記録材の種類を判別するためのセンサを備えているものがある。例えば、特許文献１においては、記録材に超音波を発信し、記録材を透過した超音波を受信することで、記録材の坪量を検知して記録材の種類を判別する方法が開示されている。

特開２００４－１０７０３０号公報

しかしながら、記録材の坪量は記録材の全域において均一ではなくムラがある。このムラの影響により記録材を検知する位置によって記録材の検知精度が低下してしまう虞があった。

本出願にかかる発明は、上記のような状況を鑑みてなされたものであり、記録材の検知精度の低下を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、超音波を発信する発信手段と、前記発信手段から超音波を発信させるための駆動信号を出力する駆動手段と、超音波を受信する受信手段と、記録材の種類を判別する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記駆動手段に所定期間において第１の数の駆動信号を出力させる第１のモードにおいて、記録材を介した超音波を前記受信手段で受信した第１の値と、前記駆動手段に所定期間において前記第１の数よりも多い第２の数の駆動信号を出力させる第２のモードにおいて、記録材を介した超音波を前記受信手段で受信した第２の値と、に基づき、記録材の種類を判別することを特徴とする。

本発明の構成によれば、記録材の検知精度の低下を抑制することができる。

画像形成装置１の概略構成図 記録材判別装置３０に関するブロック図 坪量の平均値を検知する場合の超音波の駆動信号と受信信号を示した図 記録材Ｐの坪量の実測値と、受信レベルの平均値の関係を示したグラフ 紙種Ｆ、紙種Ｇ、紙種Ｈの坪量のムラを示すグラフ 駆動信号をバースト波にした場合と連続波にした場合の受信信号のばらつきを各紙種で測定したグラフ 記録材Ｐの坪量のムラを検知する場合の超音波の駆動信号と受信信号を示した図 バースト波で超音波を発信させ記録材Ｐの平均的な坪量を算出し、連続波で超音波を発信させ記録材Ｐの坪量の変動率を算出することを示したタイミングチャート バースト波で超音波を発信させ記録材Ｐの平均的な坪量を算出し、連続波で超音波を発信させ記録材Ｐの坪量の変動率を算出することを示したフローチャート 連続波で超音波を発信させ記録材Ｐの坪量の変動率を算出し、バースト波で超音波を発信させ記録材Ｐの平均的な坪量を算出することを示したタイミングチャート 連続波で超音波を発信させ記録材Ｐの坪量の変動率を算出し、バースト波で超音波を発信させ記録材Ｐの平均的な坪量を算出することを示したフローチャート

［実施例１］
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の発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組合せの全てが本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）
［画像形成装置］
図１は、画像形成装置１の概略構成図である。画像形成装置１は、中間転写方式を採用した電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する４つの画像形成ステーションを備えている。これらの４つの画像形成ステーションは一定の間隔をおいて一列に配置されている。なお、以下の説明では、参照符号の末尾の英文字Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫは、それぞれ当該部材がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像の形成に関する部材であることを示している。以下の説明において色を区別する必要が無い場合には、末尾の英文字Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫを除いた参照符号を使用することもある。

画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の現像剤であるトナーを重ね合わせることでカラー画像を形成するように構成されている。給紙カセット２は、例えば紙である記録材Ｐを積載する。給紙カセット２に積載された記録材Ｐは、給紙ローラ４によって給紙される。給紙ローラ４によって給紙された記録材Ｐは、搬送ローラ対５やレジストローラ対６により搬送される。レジストローラ対６の近傍には、記録材Ｐの有無を検知するためのレジセンサ３４が配置されている。

感光体としての感光ドラム１１は、アルミニウムのドラム状の基体上に感光層を有しており、駆動装置（不図示）によって図中矢印の方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。なお、ここでいうプロセススピードは、感光ドラム１１の周速度（表面移動速度）に相当する。帯電ローラ１２は、感光ドラム１１を一様に所定の電位に帯電する。レーザスキャナ１３は、画像情報に対応したレーザ光を照射し、感光ドラム１１の表面を露光する。これにより、感光ドラム１１の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。

プロセスカートリッジ１４は、現像ローラ１５を備え、プロセスカートリッジ１４に収容されたトナーを用いて現像ローラ１５により感光ドラム１１上に形成された静電潜像を現像する。一次転写ローラ１６は、感光ドラム１１上に形成した画像を中間転写ベルト１７に一次転写する。中間転写ベルト１７は、駆動ローラ１８によって駆動される。

二次転写ローラ１９は、中間転写ベルト１７上に一次転写された画像を記録材Ｐに二次転写する。定着器２０は、加熱及び加圧することで二次転写された画像を記録材Ｐに定着する。以上説明した、画像形成に関する感光ドラム１１から定着器２０が画像形成手段５０の一例の構成である。排紙ローラ２１は、定着器２０によって定着が行われた記録材Ｐを排紙トレイに排紙する。

検知手段としての記録材判別装置３０は、記録材Ｐの坪量を検知する。以下、記録材Ｐの坪量に基づき、記録材Ｐを判別する方法と画像形成条件（二次転写条件、定着条件）を制御する方法について説明する。一般的に記録材Ｐの坪量によって記録材Ｐの抵抗値が異なるため、坪量に応じてトナーを二次転写するための二次転写バイアスの印加などの二次転写条件を変更する必要がある。また、記録材Ｐの坪量によって記録材Ｐの熱容量が異なるため、坪量に応じてトナーを定着するための定着温度や定着時間、記録材Ｐの搬送速度などの定着条件を変更する必要がある。

また記録材Ｐの坪量は、全面において一様ではなく、一般的に数百マイクロメートルから数ミリメートル周期のムラが混在し、記録材Ｐの種類（紙種）によってムラの特性が異なる。記録材Ｐの一枚における平均的な坪量が同じであっても、記録材Ｐの全面において坪量のムラがより大きい記録材Ｐの方が、熱容量がより大きい領域を有する。よって、坪量のムラが大きい記録材Ｐにトナーを定着するためには、坪量のムラが小さい記録材Ｐより定着温度を高くする必要がある。このように記録材Ｐの坪量の特性の違いに応じて適切な画像形成条件を設定することで、最適な画像形成を行うことができる。

制御部１０は、ＣＰＵ等を備えたＭＰＵ、画像形成装置１を制御するのに必要なデータの演算や一時的な記憶等に使われるＲＡＭ、画像形成装置１を制御するプログラムや各種データを格納するＲＯＭ等の記憶部からなる。制御部１０は、記録材判別装置３０による坪量の検知値に基づき、記録材Ｐの種類を判断する。そして、記録材Ｐの種類に応じた画像形成条件を決定し、記録材Ｐに応じた画像形成条件で画像形成装置１を動作させるように制御する。

［記録材判別装置］
図２は、記録材判別装置３０に関するブロック図である。記録材判別装置３０は、送信制御部４２、受信制御部４３、超音波を発信する発信部３１ａ、超音波を受信する受信部３１ｂを有する。発信部３１ａは、入力する任意の信号に応じて周波数４０ｋＨｚの音波を発信可能な素子である。受信部３１ｂは発信部３１ａから発信された音波を受信可能な素子であり、受信した音波の音圧に応じた受信信号を出力する。なお、本実施形態では音波の周波数を４０ｋＨｚとしたものの、記録材Ｐの坪量の特性値を検知できる周波数であればよく、素子の特定に応じて周波数を設定することができる。また、発信部３１ａと受信部３１ｂは、記録材Ｐを介した音波を受信できるように各々記録材Ｐを搬送する搬送路の近傍に配置されている。

送信制御部４２は、制御部１０からの駆動信号を増幅して発信部３１ａを駆動する機能を有する回路部である。受信制御部４３は、受信部３１ｂからの信号を増幅し半波整流する機能を有する回路部である。受信制御部４３で生成された受信信号は、制御部１０のＡＤポートに入力され、制御部１０は変換されたデジタル値に基づいて受信信号の波形を検知し、そのピーク値を受信レベルとして抽出する。

［坪量の平均値の検知］
図３は、坪量の平均値を検知する場合の超音波の駆動信号と受信信号を示した図である。第１のモードである記録材Ｐの坪量の平均値を算出するための動作概要について図３を用いて説明する。駆動信号は一定周期のパルス波（以下、バースト波とも称する）であり、周波数を４０ｋＨｚ、パルス数を２パルス、バースト周期を１０ｍｓｅｃとしている。つまり、所定期間（１０ｍｓｅｃ）において第１の数（２パルス）の駆動信号を発信しているともいえる。駆動信号を出力する期間と出力しない期間が交互にある間欠駆動を行っている。

受信制御部４３で生成された受信信号は、受信部３１ｂによって受信された音波の音圧に従い、発信部３１ａの音波の周波数と同じ４０ｋＨｚの半波毎にピーク値を持つ波形となる。また、受信レベルの波形は、駆動信号のパルス数が２パルスであっても、２つ以上のピークを有する波形となる。これは、発信部３１ａ或いは受信部３１ｂの残響があるためである。

制御部１０は、受信信号の２番目の波形を検知し、そのピーク値を受信レベルとして抽出する。このとき、２番目の波形の検知は、駆動信号と同期した任意の所定時間の範囲であるＴ０からＴ１の間の受信レベルを検知することで行う。ここで、所定時間Ｔ０及びＴ１は、発信部３１ａと受信部３１ｂとの距離と超音波の音速との関係から予め計算して設定する。制御部１０は、記録材Ｐが発信部３１ａと受信部３１ｂの間に搬送されている期間において送信制御部４２に駆動信号を送信する。そして、記録材Ｐを搬送させながら受信した記録材を介した超音波の受信レベル（１）、受信レベル（２）、・・・受信レベル（ｎ）を順次抽出する。これらの受信レベルを第１の値と称することもできる。

制御部１０は、抽出した複数の受信レベルの平均値を演算し、制御部１０の記憶部にある受信レベルと坪量の変換テーブル（不図示）、または演算式（不図示）を用いることで、記録材Ｐの平均的な坪量を算出する。ここで、本実施形態においては駆動信号のパルス数を２パルスとし、受信レベルのピーク値を検知する波形を２番目の波形にしたものの、これに限られるものではない。受信する受信信号の大きさに応じて、駆動信号のパルス数は記録材Ｐや周囲の部材による外乱の影響の少ない１次波の波形を検知できればよく、例えば１番目の波形を用いてもよく、１番目と２番目の両方を用いてもよい。また、バースト周期を１０ｍｓｅｃとしたものの、これに限られるものではない。坪量の検知精度を満たすことができればよく、発信部３１ａ及び受信部３１ｂの残響が十分に収まる時間以上に設定すればよい。また、受信レベルの抽出に受信波形のピーク値を用いたものの、これに限られるものではない。例えば、実効値や平均値など、受信信号のレベルを判断できる特性値であればよい。

図４は記録材Ｐの坪量の実測値と、受信レベルの平均値の関係を示したグラフである。異なる坪量の紙種Ａ、紙種Ｂ、紙種Ｃ、紙種Ｄ、紙種Ｅの各記録材をサンプルとして測定を行った。坪量の実測値は電子秤で測定して算出し、受信レベルの平均値は本実施形態における検知方法により算出した。図４に示すように、記録材Ｐの坪量が重くなるに従って、受信レベルが低下していることがわかる。これは、記録材Ｐの坪量が重くなるに従って、記録材Ｐを透過する超音波の音圧が減衰するためである。制御部１０は、図４に示す近似線Ａの式を用いて、得られた受信レベルの平均値から、記録材Ｐの平均的な坪量を算出することができる。

［坪量のムラの検知］
前述のように、画像形成に用いられる記録材Ｐには、平滑紙、普通紙、ボンド紙、厚紙、グロス紙、などさまざまな種類があり、坪量の平均値だけではなく、坪量のムラも検知することで、紙種判別の精度を向上させることができる。図５は、任意の紙種Ｆ、紙種Ｇ、紙種Ｈの坪量のムラを示すグラフである。横軸に記録材Ｐの位置、縦軸は坪量を検知した受信信号を示している。図５に示すように、記録材Ｐの種類に応じて坪量のムラは異なり、数百マイクロメートルから数ミリメートルの周期をもつことが分かる。よって、坪量のムラの検知に必要な記録材Ｐの分解能は、数百マイクロメートルよりも小さく設定することが望ましい。

前述したバースト波を用いた複数の受信レベルから坪量を検知する方法を用いて、坪量のムラを検知しようとすると、分解能が十分に得られない場合がある。分解能は、駆動信号のバースト周期と記録材Ｐの搬送速度で決まる。例えば、記録材Ｐの搬送速度を８０ｍｍ／ｓｅｃ、バースト周期を１０ｍｓｅｃとした場合、坪量を検知可能な最少分解能は０．８ｍｍとなる。また、例えば、生産性を高めるために記録材Ｐの搬送速度を上げて記録材Ｐの搬送速度を３００ｍｍ／ｓｅｃ、バースト周期を１０ｍｓｅｃとした場合、坪量を検知可能な最少分解能は３ｍｍとなり、大幅な分解能の低下となる。また、超音波が受信部３１ｂに直接到達する１次波の受信レベルを検知するために、発信部３１ａまたは受信部３１ｂの残響が収まる待ち時間以上の長さにバースト周期を設定する必要がある。これは、通常数ｍｓｅｃ以上を確保することが望ましい。そのため、バースト周期を短くすることで分解能を高くするには限界がある。このように、例えば記録材Ｐの搬送速度やバースト周期の条件によって、十分な分解能を得られない場合があった。

そこで、本実施形態においては駆動信号をバースト波にするのではなく、連続したパルス波（以下、連続波とも称する）にすることで、分解能を十分に確保して坪量のムラを検知する。ここで、連続波においても、バースト波と同様に坪量のムラを検知可能である理由について説明する。前述したように、駆動信号を連続波にした場合、受信レベルは周囲の部材による外乱の影響を受けてしまう。しかし、外乱の影響が安定した条件においては、受信レベルの変動は、記録材Ｐのムラの影響が支配的となるため、受信レベルの変動に基づき、坪量のムラを検知できる。

図６は、駆動信号をバースト波にした場合と連続波にした場合の受信信号のばらつきを各紙種で測定したグラフである。ばらつきは、抽出した複数の受信レベルから分散と平均値を演算し、分散を平均値で除算して算出した。図６に示すように、駆動信号を連続波にして算出した場合と、バースト波にして算出した場合のばらつきには、正の相関がある。よって、駆動信号を連続波とした場合においても、バースト波と同等に坪量のばらつきを示す特性値を検知することができる。図６の近似線Ｂを用いて、連続波で超音波を発信した場合の坪量のばらつきを示す特性値から、バースト波で超音波を発信した場合の坪量のばらつきを示す特性値を求めることができる。

図７は、記録材Ｐの坪量のムラを検知する場合の超音波の駆動信号と受信信号を示した図である。第２のモードである記録材Ｐの坪量の変動率を算出するための動作概要について図７を用いて説明する。なお、先の図３で記録材Ｐの坪量の平均値を検知する場合で説明した動作概要と同様の部分については、詳しい説明は省略する。制御部１０は、送信制御部４２に連続したパルス波（連続波）の駆動信号を送る。つまり、所定期間（１０ｍｓｅｃ）において第１の数よりも多い第２の数（９パルス）の駆動信号を発信しているともいえる。所定期間において、駆動信号を出力し続けている連続駆動を行っている。

制御部１０は、記録材Ｐが発信部３１ａと受信部３１ｂの間に搬送されている期間において、送信制御部４２に駆動信号を送信する。そして、記録材Ｐを搬送させながら受信した記録材を介した超音波の受信レベル（１）、受信レベル（２）、・・・受信レベル（ｎ）を、順次抽出する。これらの受信レベルを第２の値と称することもできる。

受信レベルの抽出は、記録材Ｐや周囲の部材による外乱の影響が安定した条件で行うために、駆動信号の立ち上げを開始した後、一定の待ち時間が経過してから開始する。制御部１０は、抽出した複数の受信レベルから分散と平均値を演算し、分散を平均値で除算した値を記録材Ｐの坪量のムラに関する特性値（以下、変動率とも称する）とする。なお、本実施形態においては変動率の算出に分散を用いたものの、これに限られるものではない。例えば、最大値と最小値の差分であるＰＰ値、周期、傾きなど、記録材Ｐの坪量のムラによって変動する特性値であれば代用可能である。また、いずれかの特性値を併用しても良い。

このように駆動信号を連続波とすることで、分解能を向上させて記録材Ｐの坪量のムラの特性値を検知することができる。これにより、坪量のばらつきをより精度よく判断することができる。例えば、記録材Ｐの搬送速度を３００ｍｍ／ｓｅｃとした場合、坪量のムラを検知可能な最少分解能は７．５μｍとなり、連続波にすることで坪量のムラを高分解能で測定ができることが分かる。

図８は、バースト波で超音波を発信させ記録材Ｐの平均的な坪量を算出し、連続波で超音波を発信させ記録材Ｐの坪量の変動率を算出することを示したタイミングチャートである。まず、記録材Ｐの到達距離の予測方法と、搬送系の配置の関係について説明する。本実施形態では記録材Ｐの到達距離はレジセンサ３４、レジストローラ対６などの記録材Ｐを搬送する部材に駆動力を供給する駆動源であるパルスモータ（不図示）、の情報に基づき制御部１０により予測している。パルスモータのステップ数とレジストローラ対６の回転距離は比例関係にあるため、カウントしたステップ数からレジストローラ対６を通過後に記録材Ｐが進んだ距離が予測できる。

本実施形態では、記録材Ｐがレジストローラ対６を通過した位置を基準として、記録材判別装置３０に到達するまでに１００ステップが必要である。なお、１００ステップは一例であり、使用するパルスモータとレジストローラ対６の径などから算出し、設定することができる。また、モータはパルスモータに限定されない。記録材判別装置３０が配置された位置に記録材Ｐが到達したことを予測できればよい。よって、レジセンサ３４に記録材Ｐが到達したタイミングから所定時間が経過したタイミングで記録材Ｐが到達したと予測することも可能である。

図８のタイミングチャートでは、まずレジセンサ３４の出力に基づき、記録材Ｐがレジセンサ３４まで搬送されたか否かを判断している。レジセンサ３４まで記録材Ｐが搬送されると、パルスモータを１００ステップ駆動させ、記録材Ｐを記録材判別装置３０の検知領域まで搬送させる。記録材Ｐが記録材判別装置３０の検知領域まで搬送されると、１００ｍｓの期間、バースト駆動することで超音波を発信する。そして、記録材Ｐを介した超音波を１００ｍｓの期間、受信する。受信した超音波の受信レベルに応じて、記録材Ｐの平均坪量の算出を行う。

超音波をバースト駆動した後、１５０ｍｓの期間、連続駆動することで超音波を発信する。そして、記録材Ｐを介した超音波を連続駆動開始から５０ｍｓが経過してから１００ｍｓの期間、受信する。受信した超音波の受信レベルに応じて、記録材Ｐの坪量の変動率の算出を行う。なお、それぞれの超音波の測定期間を１００ｍｓとしたものの、これに限定されるものではない。画像形成装置の設置環境や、求めたい検知精度などに応じて、測定期間は適宜設定することが可能である。

図９は、バースト波で超音波を発信させ記録材Ｐの平均的な坪量を算出し、連続波で超音波を発信させ記録材Ｐの坪量の変動率を算出することを示したフローチャートである。Ｓ１０１において、制御部１０は印刷指示を受信すると、記録材Ｐの給紙を開始する。Ｓ１０２において、制御部１０は記録材Ｐがレジセンサ３４まで搬送されたか否かを判断する。つまり、レジセンサ３４の出力値がＨＩＧＨ信号からＬＯＷ信号に切り替わったか否かを判断する。なお、ここでは一例として記録材Ｐを検知していない状態でＨＩＧＨ信号を、検知している状態でＬＯＷ信号を出力することを説明した。しかし、これに限られるものではなく、記録材Ｐを検知していない状態でＬＯＷ信号、検知している状態でＨＩＧＨ信号を出力する構成であってもよい。記録材Ｐを検知するとＳ１０３に進む。

Ｓ１０３において、制御部１０はステップ数Ｓのリセットを行う。そして、制御部１０はレジセンサ３４により記録材Ｐを検知したことを起点としてパルスモータのステップ数のカウントを開始する。Ｓ１０４において、制御部１０はパルスモータのステップ数が１００となったか否かを判断する。ステップ数が１００に到達するとＳ１０５に進む。

Ｓ１０５において、制御部１０は記録材Ｐが記録材判別装置３０の検知領域に到達したと判断する。そして、記録材Ｐの坪量の平均値の測定を開始する。まず、制御部１０はタイマーカウントＴのリセットを行う。そして、バースト駆動の駆動信号の出力を行い、超音波を発信させる。Ｓ１０６において、制御部１０はタイマーカウントＴが１００ｍｓとなったか否かを判断する。１００ｍｓとなっていればＳ１０７に進む。Ｓ１０７において、制御部１０はバースト駆動の駆動信号を停止する。そして、記録材Ｐを介した超音波の受信レベルに基づき、記録材Ｐの坪量の平均値を算出する。

Ｓ１０８において、制御部１０は記録材Ｐの坪量の変動率の測定を開始する。まず、制御部１０はタイマーカウントＴのリセットを行う。そして、連続駆動の駆動信号の出力を行い、超音波を発信させる。Ｓ１０９において、制御部１０はタイマーカウントＴが５０ｍｓとなったか否かを判断する。５０ｍｓとなっていればＳ１１０に進む。Ｓ１１０において、制御部１０は記録材Ｐを介した超音波の測定を開始する。Ｓ１１１において、制御部１０はタイマーカウントＴが５０ｍｓから、さらに１００ｍｓが経過したか否かを判断する。１００ｍｓが経過するまでは超音波の受信を継続し、１００ｍｓが経過するとＳ１１２に進む。Ｓ１１２において、制御部１０は連続駆動の駆動信号を停止する。そして、記録材Ｐを介した超音波の受信レベルに基づき、記録材Ｐの坪量の変動率を算出する。

Ｓ１１３において、制御部１０はＳ１０７とＳ１１２で得られた平均値と変動率に基づき、記録材Ｐの種類の判別を行う。そして、判別した記録材Ｐの種類に応じて、二次転写条件や定着条件などの画像形成条件を決定し、記録材Ｐの種類に応じた条件での画像形成を実行する。なお、ここでは一例として平均値と変動率に基づき、記録材Ｐの種類の判別を行う方法を説明したが、これに限られるものではない。例えば、記録材Ｐの種類を直接的に判別しなくても、平均値と変動率から二次転写条件や定着条件などの画像形成条件を決定し、画像形成を実行するように制御してもよい。

ここでは、本実施形態における一例として坪量の平均値が２００ｄｅｃ、坪量の変動率は９％であった場合の記録材Ｐの判断について記載する。まず、坪量の平均値が２００ｄｅｃであるが、記録材Ｐのいずれの領域で坪量を検知したかによって、坪量の値は多少変動する可能がある。図４のグラフを参照するとわかるように、坪量の平均値が２００ｄｅｃである記録材Ｐの種類としては、紙種Ｂ、紙種Ｃ、紙種Ｄが候補となる。次に、坪量の変動率が９％であるため、図６のグラフを参照するとわかるように、坪量の変動率が９％である記録材Ｐの種類としては、紙種Ａ、紙種Ｂが候補となる。平均値と変動率から導き出した候補を鑑み、この場合における記録材Ｐの種類は紙種Ｂであると判別できる。つまり、坪量の平均値だけでは判別することが難しい平均値の比較的近い紙種であっても、さらに坪量の変動率というパラメータを用いて記録材Ｐの特性を判断することができ、精度よく記録材Ｐの種類を判別することができる。

このように、駆動信号にバースト波を用いて記録材Ｐの坪量の平均値を算出し、駆動信号に連続波を用いて記録材Ｐの坪量の変動率を算出する。そして、坪量の平均値と変動率とを用いて記録材Ｐの種類を判別する。これにより、坪量の平均値のみを用いる場合は精度よく判別することが難しい記録材Ｐの種類も、坪量の平均値と変動率を用いて精度よく記録材Ｐの種類を判別することができる。

（第２の実施形態）
先の第１の実施形態においては、バースト駆動の駆動信号の出力を行って超音波を発信させ坪量の平均値を算出した後、連続駆動の駆動信号の出力を行って超音波の発信をさせ坪量の変動率を算出する方法について説明した。本実施形態においては、連続駆動の駆動信号の出力を行って超音波の発信をさせ坪量の変動率をした後、バースト駆動の駆動信号の出力を行って超音波を発信させ坪量の平均値を算出する方法について説明する。なお、画像形成装置など先の第１の実施形態と同様の構成については、本実施形態においては、詳しい説明は省略する。

図１０は、連続波で超音波を発信させ記録材Ｐの坪量の変動率を算出し、バースト波で超音波を発信させ記録材Ｐの平均的な坪量を算出することを示したタイミングチャートである。図１０のタイミングチャートでは、まずレジセンサ３４の出力に基づき、記録材Ｐがレジセンサ３４まで搬送されたか否かを判断している。レジセンサ３４まで記録材Ｐが搬送されると、パルスモータを１００ステップ駆動させ、記録材Ｐを記録材判別装置３０の検知領域まで搬送させる。

なお、本実施形態においては、記録材Ｐが記録材判別装置３０の検知領域まで搬送されるより８０ステップ前から、連続駆動することで超音波を発信する。これは、連続駆動時の測定開始を行うタイミングは、駆動信号を出力するタイミングから待ち時間５０ｍｓが必要であるからである。そのため、記録材判別装置３０の検知領域に記録材Ｐが到達するタイミングよりも５０ｍｓ早く駆動信号の出力を開始することで、記録材判別装置３０の検知領域に記録材Ｐが到達するとすぐに超音波の受信信号を測定開始することができる。なお、ステップ数と時間幅の関係は、１ステップあたりの記録材Ｐの搬送量と記録材Ｐの搬送速度から求めることができる。本実施形態においては５０ｍｓの時間幅は８０ステップと求めることができる。

記録材Ｐが記録材判別装置３０の検知領域まで搬送されると、記録材Ｐを介した超音波を１００ｍｓの期間、受信する。受信した超音波の受信レベルに応じて、記録材Ｐの坪量の変動率の算出を行う。

超音波を連続駆動した後、１００ｍｓの期間、バースト駆動することで超音波を発信する。そして、記録材Ｐを介した超音波を１００ｍｓの期間、受信する。受信した超音波の受信レベルに応じて、記録材Ｐの平均坪量の算出を行う。なお、それぞれの超音波の測定期間を１００ｍｓとしたものの、これに限定されるものではない。画像形成装置の設置環境や、求めたい検知精度などに応じて、測定期間は適宜設定することが可能である。

図１１は、連続波で超音波を発信させ記録材Ｐの坪量の変動率を算出し、バースト波で超音波を発信させ記録材Ｐの平均的な坪量を算出することを示したフローチャートである。Ｓ２０１において、制御部１０は印刷指示を受信すると、記録材Ｐの給紙を開始する。Ｓ２０２において、制御部１０は記録材Ｐがレジセンサ３４まで搬送されたか否かを判断する。つまり、レジセンサ３４の出力値がＨＩＧＨ信号からＬＯＷ信号に切り替わったか否かを判断する。なお、ここでは一例として記録材Ｐを検知していない状態でＨＩＧＨ信号を、検知している状態でＬＯＷ信号を出力することを説明した。しかし、これに限られるものではなく、記録材Ｐを検知していない状態でＬＯＷ信号、検知している状態でＨＩＧＨ信号を出力する構成であってもよい。記録材Ｐを検知するとＳ２０３に進む。

Ｓ２０３において、制御部１０はステップ数Ｓと、タイマーカウントＴのリセットを行う。そして、制御部１０はレジセンサ３４により記録材Ｐを検知したことを起点としてパルスモータのステップ数のカウントを開始する。Ｓ２０４において、制御部１０はパルスモータのステップ数が２０となったか否かを判断する。ステップ数が２０に到達するとＳ２０５に進む。

Ｓ２０５において、制御部１０は連続駆動の駆動信号の出力を行い、超音波を発信させる。Ｓ２０６において、制御部１０はパルスモータのステップ数が１００となったか否かを判断する。ステップ数が１００に到達するとＳ２０７に進む。Ｓ２０７において、制御部１０は記録材Ｐを介した超音波の測定を開始する。Ｓ２０８において、制御部１０はタイマーカウントＴが１００ｍｓとなったか否かを判断する。１００ｍｓとなっていればＳ２０９に進む。Ｓ２０９において、制御部１０は連続駆動の駆動信号を停止する。そして、記録材Ｐを介した超音波の受信レベルに基づき、記録材Ｐの坪量の変動率を算出する。

Ｓ２１０において、制御部１０は記録材Ｐの坪量の平均値の測定を開始する。まず、制御部１０はタイマーカウントＴのリセットを行う。そして、バースト駆動の駆動信号の出力を行い、超音波を発信させる。Ｓ２１１において、制御部１０はタイマーカウントＴが１００ｍｓとなったか否かを判断する。１００ｍｓとなっていればＳ２１２に進む。Ｓ２１２において、制御部１０はバースト駆動の駆動信号を停止する。そして、記録材Ｐを介した超音波の受信レベルに基づき、記録材Ｐの坪量の平均値を算出する
Ｓ２１３において、制御部１０はＳ２０９とＳ２１２で得られた平均値と変動率に基づき、記録材Ｐの種類の判別を行う。そして、判別した記録材Ｐの種類に応じて、二次転写条件や定着条件などの画像形成条件を決定し、記録材Ｐの種類に応じた条件での画像形成を実行する。なお、ここでは一例として平均値と変動率に基づき、記録材Ｐの種類の判別を行う方法を説明したが、これに限られるものではない。例えば、記録材Ｐの種類を直接的に判別しなくても、平均値と変動率から二次転写条件や定着条件などの画像形成条件を決定し、画像形成を実行するように制御してもよい。

このように、駆動信号にバースト波を用いて記録材Ｐの坪量の平均値を算出し、駆動信号に連続波を用いて記録材Ｐの坪量の変動率を算出する。そして、坪量の平均値と変動率とを用いて記録材Ｐの種類を判別する。これにより、坪量の平均値のみを用いる場合は精度よく判別することが難しい記録材Ｐの種類も、坪量の平均値と変動率を用いて精度よく記録材Ｐの種類を判別することができる。さらに、記録材Ｐが記録材判別装置３０の検知領域に到達する前に連続駆動の駆動信号の出力を開始することで、記録材Ｐの判別にかかる時間を短縮することもできる。

１０ 制御部
３１ａ 発信部
３１ｂ 受信部
４２ 送信制御部
４３ 受信制御部

Claims (13)

1. 超音波を発信する発信手段と、
   前記発信手段から超音波を発信させるための駆動信号を出力する駆動手段と、
   超音波を受信する受信手段と、
   記録材の種類を判別する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記駆動手段に所定期間において第１の数の駆動信号を出力させる第１のモードにおいて、記録材を介した超音波を前記受信手段で受信した第１の値と、前記駆動手段に所定期間において前記第１の数よりも多い第２の数の駆動信号を出力させる第２のモードにおいて、記録材を介した超音波を前記受信手段で受信した第２の値と、に基づき、記録材の種類を判別することを特徴とする記録材判別装置。
2. 前記第１のモードを実行した後、前記第２のモードを実行することを特徴とする請求項１に記載の記録材判別装置。
3. 前記第２のモードを実行した後、前記第１のモードを実行することを特徴とする請求項１に記載の記録材判別装置。
4. 前記駆動手段は、前記第１のモードにおいては駆動信号をバースト駆動させ、前記第２のモードにおいては駆動信号を連続駆動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の記録材判別装置。
5. 前記駆動手段は、前記第１のモードにおいては、駆動信号を発信する期間と駆動信号を発信しない期間を交互に繰り返す間欠駆動を行い、第２のモードにおいては、駆動信号を連続して発信する連続駆動を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の記録材判別装置。
6. 前記制御手段は、前記第１の値に基づき記録材の坪量の平均値に関する値を求め、前記第２の値に基づき記録材の坪量の変動率に関する値を求め、前記平均値に関する値と、前記変動率に関する値とに基づき、記録材の種類を判別することを特徴する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の記録材判別装置。
7. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、
   超音波を発信する発信手段と、
   前記発信手段から超音波を発信させるための駆動信号を出力する駆動手段と、
   超音波を受信する受信手段と、
   前記画像形成手段における画像形成条件を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記駆動手段に所定期間において第１の数の駆動信号を出力させる第１のモードにおいて、記録材を介した超音波を前記受信手段で受信した第１の値と、前記駆動手段に所定期間において前記第１の数よりも多い第２の数の駆動信号を出力させる第２のモードにおいて、記録材を介した超音波を前記受信手段で受信した第２の値と、に基づき、前記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。
8. 前記画像形成手段は、記録材に画像を転写する転写手段と、画像を記録材に定着する定着手段とを含み、
   前記制御手段は、前記画像形成条件として、前記転写手段に印加する転写バイアス、又は前記定着手段の定着温度を制御することを特徴する請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記第１のモードを実行した後、前記第２のモードを実行することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記第２のモードを実行した後、前記第１のモードを実行することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
11. 前記駆動手段は、前記第１のモードにおいては駆動信号をバースト駆動させ、前記第２のモードにおいては駆動信号を連続駆動させることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記駆動手段は、前記第１のモードにおいては、駆動信号を発信する期間と駆動信号を発信しない期間を交互に繰り返す間欠駆動を行い、第２のモードにおいては、駆動信号を連続して発信する連続駆動を行うことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記制御手段は、前記第１の値に基づき記録材の坪量の平均値に関する値を求め、前記第２の値に基づき記録材の坪量の変動率に関する値を求め、前記平均値に関する値と、前記変動率に関する値とに基づき、記録材の種類を判別することを特徴する請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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