JP2022015537A - Recording material detection device and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録材検知装置及び画像形成装置に関し、特に、超音波を用いる坪量センサを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a recording material detection device and an image forming device, and more particularly to an image forming device provided with a basis weight sensor using ultrasonic waves.
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では、多様な記録材が使用されており、サイズ、坪量(g/m2)、表面性(例えば凹凸)など様々な特徴を備えた記録材が存在する。これらの記録材に最適な画像形成を行うため、従来の画像形成装置では、画像形成装置内部に記録材の種類(以下、紙種という)を判別するための記録材判別装置を備えているものがある。例えば、記録材に超音波を出射し、記録材を透過した超音波の受信レベルを用いて記録材の坪量を検知することにより、紙種を判別する方法が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。また、一般的に坪量センサの周囲の気圧又は気温は、記録材に画像を形成している間に変化する。このため、別の環境における超音波の受信センサに直接到達する受信レベルを更に用いることで、精度良く記録材の坪量を検知する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
There are various types of image forming devices such as an electrophotographic method and an inkjet method for forming an image based on an image signal. In such an image forming apparatus, various recording materials are used, and there are recording materials having various characteristics such as size, basis weight (g / m 2 ), and surface properties (for example, unevenness). In order to perform optimum image formation for these recording materials, the conventional image forming apparatus is provided with a recording material discriminating device for discriminating the type of recording material (hereinafter referred to as paper type) inside the image forming apparatus. There is. For example, a method has been proposed in which an ultrasonic wave is emitted from a recording material and the basis weight of the recording material is detected by using the reception level of the ultrasonic wave transmitted through the recording material to determine the paper type (for example, a patent). See
しかしながら、記録材の坪量が同等であっても、記録材によって空気の通しやすさである透気度が異なるため、記録材を通過する超音波の受信レベルが異なり、検知精度が低下するという課題がある。 However, even if the basis weight of the recording material is the same, the air permeability, which is the ease of passing air, differs depending on the recording material, so the reception level of ultrasonic waves passing through the recording material differs, and the detection accuracy deteriorates. There are challenges.
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、記録材の坪量の検知精度を向上させることを目的とする。 The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to improve the detection accuracy of the basis weight of the recording material.
上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes the following configurations.
(1)超音波を発信する発信手段と、前記発信手段から発信された超音波を受信する受信手段と、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材がある第1の状態で前記受信手段により受信された超音波に応じた第1の電圧に基づいて、前記記録材の坪量、又は前記記録材の種類を検知する検知手段と、を備える記録材検知装置であって、前記発信手段から超音波の発信が開始されてから前記受信手段により前記超音波を受信するまでの時間を計測する計測手段と、前記計測手段により計測された時間に基づいて前記第1の電圧を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする記録材検知装置。 (1) The receiving means in the first state where there is a recording material between the transmitting means for transmitting ultrasonic waves, the receiving means for receiving the ultrasonic waves transmitted from the transmitting means, and the transmitting means and the receiving means. A recording material detection device including a detection means for detecting the basis weight of the recording material or the type of the recording material based on the first voltage corresponding to the ultrasonic wave received by the means, wherein the transmission is performed. The first voltage is corrected based on the measuring means for measuring the time from the start of transmission of the ultrasonic wave from the means to the reception of the ultrasonic wave by the receiving means and the time measured by the measuring means. A recording material detection device characterized by comprising a correction means.
(2)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、前記発信手段から発信された超音波を受信する受信手段と、前記発信手段から超音波の発信が開始されてから前記受信手段により前記超音波を受信するまでの時間を計測する計測手段と、前記計測手段により計測された時間に基づいて、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材がある第1の状態で前記受信手段により受信された超音波に応じた第1の電圧を補正する補正手段と、補正された第1の電圧に基づいて、前記画像形成手段により画像を形成するための画像形成条件を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。 (2) An image forming means for forming an image on a recording material, a transmitting means for transmitting ultrasonic waves, a receiving means for receiving ultrasonic waves transmitted from the transmitting means, and transmission of ultrasonic waves from the transmitting means are started. There is a recording material between the transmitting means and the receiving means based on the measuring means for measuring the time from the reception to receiving the ultrasonic wave by the receiving means and the time measured by the measuring means. To form an image by the image forming means based on the correction means for correcting the first voltage corresponding to the ultrasonic wave received by the receiving means in the first state and the corrected first voltage. An image forming apparatus comprising: a control means for controlling an image forming condition.
本発明によれば、記録材の坪量の検知精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the detection accuracy of the basis weight of the recording material.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。したがって、特に特定的な記載がない限りは、本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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be exemplified in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described below should be appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions. Therefore, unless otherwise specified, the scope of the present invention is not intended to be limited to them.
実施例1では、超音波を用いた記録材Pの坪量の検知に対し、超音波の到達時間を用いることで、記録材Pの音響インピーダンス(密度×音速)の影響を補正する方法について説明する。 In Example 1, a method of correcting the influence of the acoustic impedance (density × sound velocity) of the recording material P by using the arrival time of the ultrasonic wave for the detection of the basis weight of the recording material P using ultrasonic waves will be described. do.
<画像形成装置の構成の概略説明>
実施例1において適用可能である電子写真方式の画像形成装置について概略を説明する。図1(a)は、中間転写ベルト17を採用し、画像形成に関わる部材を複数並列にして構成した画像形成手段の一例である画像形成部50を備える画像形成装置1の概略構成図である。
<Summary explanation of the configuration of the image forming apparatus>
The electrophotographic image forming apparatus applicable in the first embodiment will be outlined. FIG. 1A is a schematic configuration diagram of an
画像形成装置1は、タンデム式のカラーレーザビームプリンタであり、イエロー(Y)、マゼンタ(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出力できるように構成されている。給紙手段の一例である給紙カセット2は記録材Pを収納する。記録材Pの搬送路には、給紙カセット2から記録材Pを給紙する給紙ローラ4、給紙カセット2から給紙された記録材Pを搬送する搬送ローラ対5、レジストレーション(以下、レジストという)ローラ対6が設けられている。レジストローラ対6の近傍には、記録材Pの搬送位置を監視する搬送位置監視手段の一例であるレジセンサ34が設けられている。感光ドラム11Y、11M、11C、11Kは各色のトナーを担持する。ここで、色を表す添え字Y、M、C、Kは、特定の色の部材について説明する場合を除き、省略する。
The
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、4色分のレーザスキャナであり、感光ドラム11上に静電潜像を形成する。プロセスカートリッジ14は、感光ドラム11上に形成された静電潜像を可視化しトナー像を形成する。現像ローラ15は、プロセスカートリッジ14内のトナーを感光ドラム11に送り出すローラである。1次転写ローラ16は、感光ドラム11上に形成したトナー画像を中間転写ベルト17に順次重畳して転写し(以下、1次転写という)、中間転写ベルト17上にカラーのトナー画像を転写する。
The charging roller 12 uniformly charges the photosensitive drum 11 to a predetermined potential. The laser scanner 13 is a laser scanner for four colors and forms an electrostatic latent image on the photosensitive drum 11. The process cartridge 14 visualizes the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 11 and forms a toner image. The developing roller 15 is a roller that sends out the toner in the process cartridge 14 to the photosensitive drum 11. The primary transfer roller 16 sequentially superimposes and transfers the toner image formed on the photosensitive drum 11 onto the intermediate transfer belt 17 (hereinafter referred to as primary transfer), and transfers the color toner image onto the
中間転写ベルト17は、駆動ローラ18によって駆動する。2次転写ローラ19は、中間転写ベルト17上に転写されたトナー画像を記録材Pに転写する(以下、2次転写という)。定着器20は、記録材Pを搬送させながら、記録材Pに2次転写された未定着のトナー画像を溶融定着させる。以上説明した感光ドラム11から定着器20までが、画像形成部50の一例を構成している。排出ローラ21は、定着器20によって定着が行われた記録材Pを画像形成装置1外に排出する。また、実施例1において搬送路に配置された給紙ローラ4、搬送ローラ対5、レジストローラ対6、駆動ローラ18、2次転写ローラ19、定着器20、排出ローラ21にそれらを駆動させる駆動源(不図示)を加えた構成によって搬送手段の一例が構成されている。
The
(紙種と画像形成条件について)
記録材検知装置である記録材判別装置30は、記録材Pの坪量の特性又は記録材Pの種類を検知する。ここで、紙種と画像形成条件(2次転写の条件、定着処理の定着条件)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、坪量が異なる紙種に応じてトナー剤を転写するための2次転写の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、坪量が異なる紙種に応じてトナー剤を定着するための定着温度や定着時間、搬送速度などの定着条件を変更する必要がある。このように紙種によって坪量の特性の違いがあるため、記録材判別装置30によって判別した紙種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。
(About paper type and image formation conditions)
The recording
制御手段である制御部10には、CPU(不図示)等を備えたMPU(不図示)が搭載されている。また、制御部10には、画像形成装置1を制御するため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等の記憶部が搭載されている。制御部10は、記録材判別装置30による坪量の特性を検知した値(以下、検知値という)に基づいて、記録材Pの種類を判断する。そして、制御部10は、記録材Pの種類に応じた最適な画像形成条件を決定し、記録材Pの搬送に関わる駆動源の制御を含めた画像形成動作に関する制御など画像形成装置1の動作を一括して制御する。
The
<記録材判別装置30の構成と概略動作説明>
実施例1の記録材判別装置30の動作概要について図1(b)のブロック図を用いて説明する。記録材判別装置30は、坪量検知手段である超音波センサ31及び発信制御部42、受信検知部43から構成される。超音波センサ31は坪量センサであり、超音波を発信する発信手段である発信部31aと、超音波を受信する受信手段である受信部31bから構成される。なお、記録材Pは、発信部31aと受信部31bとの間を搬送される。発信部31aは、入力された任意の信号に応じて例えば周波数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電圧である受信信号を出力する。
<Configuration and schematic operation explanation of recording
The operation outline of the recording
実施例1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、それに限らない。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の搬送路近傍に配設されている。発信制御部42は、制御部10から入力された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。受信検知部43は、受信部31bから入力された受信信号を増幅し、例えば半波整流する機能を有する回路部である。ここで、受信検知部43により増幅された後の信号を受信信号という。受信検知部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ADポートでアナログ・デジタル変換されたデジタル値に基づいて受信信号の波形を検出し、そのピーク値を受信レベルとして取得(算出)する。受信信号に基づく値、例えば受信信号のピーク値や、後述する超音波到達時間は、記録材Pの坪量を検知するための特性値であり、図1(b)に示すように制御部10は、受信信号に基づいて特性値を取得する(「特性値取得」と図示)。ここで、特性値に、波形のピーク値を用いたものの、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く、これに限らない。また、図1(b)に示すように、制御部10は、得られた特性値に基づいて記録材Pの坪量の検知を行う(「坪量検知」と図示)。
In the first embodiment, the frequency of the sound wave is set to 40 kHz, but the frequency is not limited to the frequency as long as it can detect the characteristic value of the basis weight of the recording material P. Further, the transmitting unit 31a and the receiving unit 31b are respectively arranged in the vicinity of the transport path of the recording material P so that the sound wave can be received through the recording material P. The
(駆動信号及び受信信号)
図2(a)のタイムチャートを用いて説明する。図2(a)の(i)は制御部10が出力する駆動信号[V]の波形を示し、(ii)は受信検知部43が出力する受信信号[V]の波形を示す。横軸はいずれも時間(秒(sec.))を示す。駆動信号は一定周期のパルス波(バースト波)であり、一例として周波数を40kHz、パルス数を2パルスとしている。受信検知部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、受信レベルの波形の個数は、駆動信号のパルス数が2パルスであっても、2を超える数となる。これは、発信部31a又は受信部31bの残響があるためである。
(Drive signal and received signal)
This will be described with reference to the time chart of FIG. 2 (a). FIG. 2A shows the waveform of the drive signal [V] output by the
制御部10は、受信信号の例えば2番目の波形を検出し、そのピーク値を抽出する。このとき、2番目の波形のピーク値の検出は、駆動信号と同期した任意の所定時間範囲Trの間の受信信号を検知することで行う。ここで、所定時間範囲Tr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される。制御部10は、記録材Pが発信部31aと受信部31bとの間に搬送されている間、発信制御部42に駆動信号を送信し、記録材Pを搬送させながら受信信号のピーク値を順次抽出する。受信部31bが記録材Pを介して超音波を受信したときの受信レベルは、主に記録材Pの坪量によって減衰量が変化する。よって、受信レベルの変化を用いることで、記録材Pの坪量を略検知することができる。
The
<超音波センサの位置補正に関する説明>
次に受信部31bと発信部31aの位置ばらつきの補正について説明する。受信部31bと発信部31aは、超音波センサ31の製造工程や、超音波センサ31の画像形成装置1への取り付け時において、検知対象である記録材Pに対する位置がばらつくことがある。受信部31bと発信部31aの位置が変化すると、受信部31bに到達する超音波の受信レベルが変化する。そのため、第2の状態である記録材Pがないときの第2の電圧である受信信号のピーク値Vaと、第1の状態である記録材Pがあるときの第1の電圧である受信信号のピーク値Vpとを比較した位置補正係数Tを演算することで位置の影響を抑制する。第2の補正値である位置補正係数Tは、ピーク値Vpをピーク値Vaにより除した値であり、次の式(1)で表すことができる。
T=Vp/Va・・・式(1)
<Explanation of position correction of ultrasonic sensors>
Next, the correction of the positional variation between the receiving unit 31b and the transmitting unit 31a will be described. The positions of the receiving unit 31b and the transmitting unit 31a may vary with respect to the recording material P to be detected during the manufacturing process of the
T = Vp / Va ... Equation (1)
<周囲環境の音響インピーダンス補正に関する説明>
次に超音波センサ31の周囲の気圧や気温等の環境による坪量の検知精度への影響を補正する方法について説明する。気圧や気温によって、空気が膨張又は収縮することで、空気の密度が変化する。一般的に、空気の密度が小さいと超音波は伝わりにくく、逆に大きいと超音波は伝わりやすい。すなわち、周囲の環境によって音の伝わりにくさ(周囲環境の音響インピーダンス)が変化する。一般的に超音波センサ31の出力は、音響インピーダンスに比例するため、周囲の環境の変化する前後での受信レベルの比から、周囲の環境の変化を検知して補正することができる。そこで、工場出荷時など予め気圧や気温が分かっている周囲の環境において、第3の電圧である記録材Pがないときの受信信号のピーク値を基準値Va0とし、制御部10の記憶部(不図示)で記憶しておく。なお、記録材判別装置30が設置された環境に関する既知の情報に含まれるものとして気圧及び/又は気温を一例として挙げたが、例えば空気中の水分量等、他の情報であってもよい。制御部10は、記憶された基準値Va0と、記録材Pの坪量検知を行う直前時における記録材Pがないときの受信信号のピーク値Vaとを比較した周囲環境補正Rを演算する。これにより、周囲の環境による超音波センサ31の検知結果への影響を抑制する。第3の補正値である周囲環境補正Rは、基準値Va0をピーク値Vaにより除した値であり、次の式(2)で表すことができる。
R=Va0/Va・・・式(2)
<Explanation of acoustic impedance correction in the surrounding environment>
Next, a method of correcting the influence of the environment such as the atmospheric pressure and the air temperature around the
R = Va0 / Va ... Equation (2)
以上説明したように、位置補正係数T及び周囲環境補正Rを演算することで、位置ばらつきや環境による影響を抑制した坪量の検知を行うことができる。ここで、位置補正係数Tと周囲環境補正Rとを乗算したものをTR値として、次の式(3)で表す。
TR=T×R・・・式(3)
As described above, by calculating the position correction coefficient T and the surrounding environment correction R, it is possible to detect the basis weight in which the position variation and the influence of the environment are suppressed. Here, the product obtained by multiplying the position correction coefficient T and the ambient environment correction R is expressed as the TR value by the following equation (3).
TR = T × R ... Equation (3)
(TR値)
図2(b)は、記録材Pの22種類のサンプルを用いて、電子秤で測定した坪量の実測値(実測した坪量)と、式(3)を用いて演算したTR値との関係を示したグラフである。図2(b)は、横軸に実測した坪量[gsm]を示し、縦軸にTR値を示す。記録材Pの坪量が重くなるに従って、TR値が低下していることがわかる。これは、坪量が重くなるに従って、記録材Pを透過する超音波の減衰が大きくなるためである。言い換えれば、記録材Pの坪量が重くなるに従って、受信信号のピーク値Vaが小さくなるためである。よって、制御部10は、図2(b)に示す近似線Xの式を用いることで、TR値から記録材Pの坪量を略検知することができる。制御部10は、記録材Pの坪量を検知する検知手段としても機能する。
(TR value)
FIG. 2B shows the measured value of the basis weight measured by an electronic scale (measured basis weight) using 22 types of samples of the recording material P and the TR value calculated using the equation (3). It is a graph showing the relationship. In FIG. 2B, the measured basis weight [gsm] is shown on the horizontal axis, and the TR value is shown on the vertical axis. It can be seen that the TR value decreases as the basis weight of the recording material P becomes heavier. This is because the attenuation of the ultrasonic wave transmitted through the recording material P increases as the basis weight becomes heavier. In other words, as the basis weight of the recording material P becomes heavier, the peak value Va of the received signal becomes smaller. Therefore, the
<記録材の透気度の影響の補正に関する説明>
しかしながら、例えば図2(b)に示すように紙種A、紙種B、紙種Cなど、近似線Xから大きく離れる記録材Pが存在する。これは、記録材Pを通過する減衰量が記録材Pの坪量だけでは決まらないためである。この減衰量は、記録材Pの音の伝わりにくさ(記録材Pの音響インピーダンス)の差によって変化する。そして、音響インピーダンスは、主に記録材Pの坪量によって変化することが知られている。しかし、音響インピーダンスは、同じ坪量であっても、記録材Pの透気度(空気の通りやすさ)の差によっても変化する。透気度とは、空気の通りやすさの指標であり、記録材Pの厚さ方向に一定の面積を一定量の空気が一定圧力で通り抜けるときにかかる時間で定義され、主に記録材Pの密度や剛度によって紙種毎に違いが生じる。例えば、透気度が小さい(空気が通過する速度が速い)記録材P(例えば、紙種A、紙種B)は、音響インピーダンスが低いため、ピーク値Vpが高い値になる。また、透気度が大きい(空気が通過する速度が遅い)記録材P(例えば、紙種C)は、音響インピーダンスが高いため、ピーク値Vpが低い値になる。このように、同じ坪量の記録材Pでも、記録材Pの紙種によって透気度が大きく異なる場合、近似線Xから坪量を検知したのでは、精度を十分得られない場合があった。
<Explanation regarding correction of the influence of air permeability of recording material>
However, as shown in FIG. 2B, for example, there are recording materials P such as paper type A, paper type B, and paper type C that are far from the approximate line X. This is because the amount of attenuation passing through the recording material P is not determined only by the basis weight of the recording material P. This amount of attenuation changes depending on the difference in the difficulty of transmitting the sound of the recording material P (acoustic impedance of the recording material P). It is known that the acoustic impedance mainly changes depending on the basis weight of the recording material P. However, the acoustic impedance changes depending on the difference in the air permeability (easiness of air passage) of the recording material P even if the basis weight is the same. The air permeability is an index of the ease of passage of air, and is defined by the time required for a certain amount of air to pass through a certain area in the thickness direction of the recording material P at a constant pressure, and is mainly defined by the recording material P. Differences occur depending on the paper type depending on the density and rigidity of the paper. For example, the recording material P (for example, paper type A and paper type B) having a small air permeability (the speed at which air passes through) has a low acoustic impedance, so that the peak value Vp is high. Further, since the recording material P (for example, paper type C) having a high air permeability (the speed at which air passes is slow) has a high acoustic impedance, the peak value Vp becomes a low value. As described above, even if the recording material P has the same basis weight, if the air permeability differs greatly depending on the paper type of the recording material P, the accuracy may not be sufficiently obtained by detecting the basis weight from the approximate line X. ..
そこで、記録材Pの透気度の特性による音響インピーダンスの差を補正することで、記録材Pの坪量の検知精度を向上させる方法について、図3(a)のタイムチャートを用いて説明する。図3(a)の(i)は制御部10が出力する駆動信号[V]の波形を示し、(ii)は記録材Pがないときの受信検知部43が出力する受信信号[V]の波形を示し、(iii)は記録材Pがあるときの受信検知部43が出力する受信信号[V]の波形を示す。横軸はいずれも時間(秒(sec.))を示す。上述したように、記録材Pがないときの受信信号のピーク値はVaであり、記録材Pがあるときの受信信号のピーク値はVpである。
Therefore, a method of improving the detection accuracy of the basis weight of the recording material P by correcting the difference in acoustic impedance due to the characteristics of the air permeability of the recording material P will be described using the time chart of FIG. 3A. .. FIG. 3A shows the waveform of the drive signal [V] output by the
前述したように、透気度の違いは、記録材Pを通過する空気の速度の違いである。記録材Pを通過する空気の速度の違いは、すなわち、記録材Pに超音波を発信してから記録材Pを介して超音波を受信するまでの時間(以後、超音波到達時間という)の違いである。より詳細には、駆動信号の立ち上がりから、2つ目の受信信号のピーク値までの時間を超音波到達時間とする。よって、超音波到達時間を測定することで、記録材Pの透気度の特性による音響インピーダンスの差を補正することができる。超音波到達時間は、超音波センサ31の周囲の気圧や気温の環境によって変化する。そのため、制御部10は、第2の時間である記録材Pがないときの超音波到達時間Taと第1の時間である記録材Pがあるときの超音波到達時間Tpとを比較した到達時間補正係数Sを演算する。これにより、周囲環境の影響を抑制した透気度の補正を行うことができる。第1の補正値である到達時間補正係数Sは、超音波到達時間Tpを超音波到達時間Taにより除した値であり、次の式(4)で表すことができる。
S=Tp/Ta・・・式(4)
ここで、超音波到達時間に、駆動信号の立ち上がりから受信信号の波形のピーク値までの時間を用いたものの、超音波を発信してから記録材Pを介して超音波を受信するまでの時間に相当する特性値であれば代用可能である。例えば、駆動信号の立ち上がりから受信信号の波形の立ち上がりまでを超音波到達時間としても構わない。
As described above, the difference in air permeability is the difference in the velocity of air passing through the recording material P. The difference in the speed of the air passing through the recording material P is, that is, the time from transmitting the ultrasonic wave to the recording material P to receiving the ultrasonic wave through the recording material P (hereinafter referred to as ultrasonic arrival time). It's a difference. More specifically, the time from the rise of the drive signal to the peak value of the second received signal is defined as the ultrasonic arrival time. Therefore, by measuring the ultrasonic arrival time, it is possible to correct the difference in acoustic impedance due to the characteristics of the air permeability of the recording material P. The ultrasonic arrival time varies depending on the atmospheric pressure and air temperature environment around the
S = Tp / Ta ... Equation (4)
Here, although the time from the rise of the drive signal to the peak value of the waveform of the received signal is used as the ultrasonic arrival time, the time from the transmission of the ultrasonic wave to the reception of the ultrasonic wave via the recording material P. Any characteristic value corresponding to can be substituted. For example, the ultrasonic arrival time may be from the rise of the drive signal to the rise of the waveform of the received signal.
(TRS値)
到達時間補正係数Sによって、透気度の影響を抑制した坪量の検知を行うことができる。前述したTR値に到達時間補正係数Sを乗算したものをTRS値として次の式(5)で表す。
TRS=T×R×S・・・式(5)
(TRS value)
With the arrival time correction coefficient S, it is possible to detect the basis weight in which the influence of the air permeability is suppressed. The above-mentioned TR value multiplied by the arrival time correction coefficient S is expressed as a TRS value by the following equation (5).
TRS = T × R × S ... Expression (5)
図3(b)は記録材Pの22種類のサンプルを用いて、電子秤で測定した坪量の実測値と、式(5)を用いて演算したTRS値との関係を示したグラフである。図2(b)は、横軸に実測した坪量[gsm]を示し、縦軸にTRS値を示す。図2(b)と同様に、記録材Pの坪量が重くなるにしたがって、TRS値が低下している(小さくなる)ことがわかる。また図2(b)と比較して、図3(b)に示す近似線Yから大きく外れる紙種が減っていることが分かる。例えば、紙種A、紙種B、紙種Cについて、図2(b)よりも図3(b)では、近似線により近くなっている。このように、図3(b)に示す近似線Yの式を用いることで、記録材Pの坪量をより精度よく求めることができる。制御部10は、近似線Yを表す関数の情報(以下、近似式Yという)を記憶部に予め記憶しているものとする。また、以上説明したように、制御部10は補正手段としても機能する。
FIG. 3B is a graph showing the relationship between the measured value of the basis weight measured by the electronic scale and the TRS value calculated using the equation (5) using 22 types of samples of the recording material P. .. In FIG. 2B, the measured basis weight [gsm] is shown on the horizontal axis, and the TRS value is shown on the vertical axis. Similar to FIG. 2B, it can be seen that the TRS value decreases (decreases) as the basis weight of the recording material P increases. Further, it can be seen that the number of paper types greatly deviating from the approximate line Y shown in FIG. 3 (b) is reduced as compared with FIG. 2 (b). For example, the paper type A, the paper type B, and the paper type C are closer to the approximate line in FIG. 3 (b) than in FIG. 2 (b). As described above, by using the equation of the approximate line Y shown in FIG. 3B, the basis weight of the recording material P can be obtained more accurately. It is assumed that the
<坪量の検知処理を示すフローチャート>
図4に実施例1の記録材Pの坪量の検知値(以下、坪量検知値という)の検知処理のフローチャートを示す。ステップ(以下、Sとする)101で、制御部10は、印刷指示を受信した後、給紙及び画像形成動作を開始する。記録材Pは給紙ローラ4によって給紙され、搬送ローラ対5、続いてレジストローラ対6を通過する。S102で制御部10は、記録材Pの先端が超音波センサ31に到達していないタイミングで超音波センサ31を駆動させ、発信部31aと受信部31bとの間に記録材Pがない状態での坪量の平均値の測定を開始する。ここで、制御部10は、時間経過を計測するためのタイマ(不図示)を有しており、タイマをリセット(T=0)してスタートさせ、時間Tの計測を開始する。
<Flow chart showing the area weight detection process>
FIG. 4 shows a flowchart of the detection process of the detection value of the basis weight of the recording material P of the first embodiment (hereinafter referred to as the basis weight detection value). In step 101 (hereinafter referred to as S) 101, the
S103で制御部10は、タイマを参照することにより、計測している時間Tが所定時間範囲Trを超えたか否かを判断する。S103で制御部10は、時間Tが所定時間範囲Trを超えていないと判断した場合、処理をS103に戻す。これにより、制御部10は、測定開始(S102)から所定時間範囲Trの間、超音波センサ31から出力される受信信号の検知を行う。S103で制御部10は、時間Tが所定時間範囲Trを超えたと判断した場合、処理をS104に進める。S104で制御部10は、記録材Pがないときの受信信号のピーク値Vaと超音波到達時間Taとを取得する。具体的には、制御部10は、所定時間範囲Tr内に超音波センサ31から受信した2つ目の受信信号からピーク値Vaを取得し、2つ目の受信信号を受信したときにタイマを参照することにより超音波到達時間Taを取得する。
In S103, the
S105で制御部10は、搬送された記録材Pの先端がレジセンサ34に到達し、レジセンサ34の出力が変化したか否かを判断する。S105で制御部10は、レジセンサ34の出力が変化していないと判断した場合、処理をS105に戻す。S105で制御部10は、レジセンサ34の出力が変化したと判断した場合、処理をS106に進める。S106で制御部10は、レジセンサ34の出力の変化のタイミングを起点として、レジモータ(不図示)のステップ数のカウントを開始する。ここで、レジストローラ対6は、例えばパルスモータ等のレジモータにより駆動される。また、制御部10は、カウンタ(不図示)を有しており、レジセンサ34の出力が変化したタイミングでカウンタをリセットして(S=0)レジモータのステップ数のカウントを開始する。更に、レジセンサ34から記録材判別装置30までの距離は既知であり、レジセンサ34からレジストローラ対6により記録材Pを搬送する際に、レジモータを何ステップ回転させると記録材Pの先端が記録材判別装置30に到達するかは予め既知である。記録材Pをレジセンサ34から記録材判別装置30まで搬送するのに要するステップ数を、所定のステップ数とする。
In S105, the
S107で制御部10は、ステップ数Sが所定のステップ数になったか否かを判断する。S107で制御部10は、ステップ数Sが所定のステップ数になっていないと判断した場合、処理をS107に戻す。S107で制御部10は、ステップ数Sが所定のステップ数に到達したと判断した場合、処理をS108に進める。制御部10は、ステップ数Sが所定のステップ数に到達した、すなわち、記録材Pの先端が超音波センサ31に到達したと判断する。S108で制御部10は、超音波センサ31を駆動させ、タイマをリセットして(T=0)スタートさせて、発信部31aと受信部31bとの間に記録材Pがある状態での坪量の平均値の測定を開始する。記録材Pがないときの測定(S102~S104)と同様に、S109で制御部10は、タイマを参照して時間Tが所定時間範囲Trを超えたか否かを判断する。S109で制御部10は、時間Tが所定時間範囲Trを超えていないと判断した場合、処理をS109に戻す。これにより、制御部10は、タイマによる測定開始から所定時間範囲Trの間、超音波センサ31からの受信信号の検知を行う。
In S107, the
S109で制御部10は、時間Tが所定時間範囲Trを超えたと判断した場合、処理をS110に進める。S110で制御部10は、記録材Pがあるときの受信信号のピーク値Vpと超音波到達時間Tpを取得する。具体的には、制御部10は、所定時間範囲Tr内に超音波センサ31から受信した2つ目の受信信号からピーク値Vpを取得し、2つ目の受信信号を受信したときにタイマを参照することにより超音波到達時間Tpを取得する。制御部10は、発信部31aから超音波の発信が開始されてから受信部31bにより超音波を受信するまでの時間を計測する計測手段としても機能する。
When the
S111で制御部10は、記憶部に予め保持していた基準値Va0と、S104で取得したピーク値Va、S110で取得したピーク値Vp及びS104で取得した超音波到達時間Ta、S110で取得した超音波到達時間Tpを用いて、TRS値を演算する。上述したように、位置補正係数Tは式(1)から、周囲環境補正Rは式(2)から、到達時間補正係数Sは式(3)から、それぞれ求められる。S112で制御部10は、S111で演算して求めたTRS値と記憶部に保持していた近似式Yとに基づいて記録材Pの坪量を演算する。例えば制御部10は、演算して求めたTRS値が1.2であった場合、近似式Yから坪量を約65gsmと求める(図3(b)参照)。S113で制御部10は、S112で演算した坪量に基づいて画像形成条件、例えば2次転写条件や定着条件を決定し、処理を終了する。
In S111, the
実施例1では、制御部10は、記録材Pがないときの超音波到達時間Ta及び記録材Pがあるときの超音波到達時間Tpより演算した到達時間補正係数Sを用いて坪量の検知値を補正する。これにより、記録材Pの透気度の違いによる超音波センサ31の検知結果への影響を低減し、従来よりも高い精度で記録材Pの坪量の検知が可能となる。
In the first embodiment, the
以上、実施例1によれば、記録材の坪量の検知精度を向上させることができる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to improve the detection accuracy of the basis weight of the recording material.
実施例2では、記録材Pの紙面上の複数カ所で超音波到達時間Tpを測定することで、記録材Pの検知位置のばらつきに依らず、精度良く記録材Pの音響インピーダンスの影響を補正する方法について説明する。画像形成装置1及び記録材判別装置30のブロック図、坪量演算に係るグラフについては図1、図3(b)と同じものを前提にしているため説明は省略する。
In the second embodiment, by measuring the ultrasonic arrival time Tp at a plurality of places on the paper surface of the recording material P, the influence of the acoustic impedance of the recording material P is accurately corrected regardless of the variation in the detection position of the recording material P. I will explain how to do it. Since the block diagram of the
<坪量検知値のばらつきに関する説明>
記録材Pを搬送させる搬送路は、機能上、記録材Pの厚みより搬送路幅を広くする必要がある。そのため、記録材Pが超音波センサ31の発信部31aと受信部31bとの間(以下、超音波送受信部間という)を通過する瞬間において、超音波の送受信方向(記録材Pの紙面に略直交する方向)に対する記録材Pの搬送位置にばらつきが生じる。このような搬送位置のばらつきは、記録材Pの厚みや剛度、超音波送受信部間への突入角度などの条件によって左右されるため、精度良く制御することは困難である。そのため、超音波の検知タイミングによって、検知値にばらつきが生じる。また、記録材Pの坪量は紙面上の位置によってムラ(以下、坪量ムラという)があるため、同一の紙面上においても、検知位置によって検知値にばらつきが生じることが知られている。つまり、前述したピーク値Vp及び超音波到達時間Tpには、記録材Pの搬送位置及び坪量ムラに起因するばらつきが生じる。このようなピーク値Vp及び超音波到達時間Tpのばらつきを低減するための手段としては、1枚の記録材Pについて複数回の測定を行った上で、検知値を例えば平均化することが有用である。
<Explanation of variation in basis weight detection value>
The transport path for transporting the recording material P needs to have a wider transport path than the thickness of the recording material P in terms of function. Therefore, at the moment when the recording material P passes between the transmitting unit 31a and the receiving unit 31b of the ultrasonic sensor 31 (hereinafter referred to as the ultrasonic transmitting / receiving unit), the ultrasonic wave transmitting / receiving direction (abbreviated on the paper surface of the recording material P). The transport position of the recording material P with respect to the orthogonal direction) varies. Since such variations in the transport position are affected by conditions such as the thickness and rigidity of the recording material P and the angle of entry between the ultrasonic transmission / reception units, it is difficult to control them accurately. Therefore, the detected value varies depending on the ultrasonic wave detection timing. Further, since the basis weight of the recording material P has unevenness (hereinafter referred to as basis weight unevenness) depending on the position on the paper surface, it is known that the detection value varies depending on the detection position even on the same paper surface. That is, the above-mentioned peak value Vp and ultrasonic arrival time Tp vary due to the transport position of the recording material P and uneven basis weight. As a means for reducing such variations in the peak value Vp and the ultrasonic arrival time Tp, it is useful to perform multiple measurements on one recording material P and then average the detected values, for example. Is.
<複数回測定時のシーケンスに関する説明>
複数回測定を行う場合においては、前回の測定終了時から次の測定開始まで、超音波センサ31における発信部31aの駆動停止時間を十分に設けることが好ましい。これは、前回の測定時の音波が発信部31aの駆動を停止したあとも残響として残るためである。音波の残響が十分に減衰する前に次の測定を開始すると、受信部31bは前回測定時の残響が重畳した音波を受信するため、検知精度は低下する。残響が十分に減衰するまでの時間は、発信部31aと受信部31bの位置関係や音波の強度、超音波センサ31のガイド形状、周囲環境等により異なる。そのため、発信部31aの最適な駆動停止時間は、前述の条件に合わせて適宜設定する必要がある。また、複数回測定を行う場合において、各測定の終了から次の測定開始までの時間間隔は必ずしも等しくする必要はない。
<Explanation of sequence for multiple measurements>
When performing a plurality of measurements, it is preferable to provide a sufficient drive stop time for the transmission unit 31a of the
(駆動信号及び受信信号)
複数回の測定を行い、検知値を平均化する動作について、図5のタイムチャートを用いて説明する。図5の(i)は制御部10が出力する駆動信号[V]の波形を示し、(ii)は受信検知部43が出力する受信信号[V]の波形を示す。横軸はいずれも時間(秒(sec.))を示す。n回目測定時のピーク値をVpn、超音波到達時間をTpnとしたときの、n回測定のピーク値の平均値Vpavは式(6)によって表され、超音波到達時間の平均値Tpavは式(7)によって表される。ここで、n≧1とする。
Vpav=(Vp1+Vp2+…+Vpn)/n・・・式(6)
Tpav=(Tp1+Tp2+…+Tpn)/n・・・式(7)
なお、駆動信号の周波数やパルス数、受信信号のピーク値の取得等については実施例1と同様であり説明を省略する。
(Drive signal and received signal)
The operation of performing a plurality of measurements and averaging the detected values will be described with reference to the time chart of FIG. FIG. 5 (i) shows the waveform of the drive signal [V] output by the
Vpav = (Vp1 + Vp2 + ... + Vpn) / n ... Equation (6)
Tpav = (Tp1 + Tp2 + ... + Tpn) / n ... Equation (7)
The frequency and number of pulses of the drive signal, the acquisition of the peak value of the received signal, and the like are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
<坪量の検知処理を示すフローチャート>
図6は、実施例2の記録材Pの坪量の検知値の検知処理のフローチャートである。一例として、記録材Pの紙面上の異なる位置で3回測定を行う場合の処理を説明する。実施例2では測定回数を3回としているものの、記録材Pの搬送速度やサイズ、画像形成装置1の構成等により実施可能な測定回数は異なるため、この回数に限らない。また、検知ばらつきを低減するため、測定回数は可能な限り増やすことが好ましい。
<Flow chart showing the area weight detection process>
FIG. 6 is a flowchart of the detection process of the detection value of the basis weight of the recording material P of the second embodiment. As an example, a process in which the measurement is performed three times at different positions on the paper surface of the recording material P will be described. Although the number of measurements is set to 3 in the second embodiment, the number of measurements that can be performed differs depending on the transport speed and size of the recording material P, the configuration of the
印刷指示の受信から、記録材Pなしでの測定(Va、Taの測定)、記録材Pの測定開始までの処理は、実施例1の図4のS101からS107の処理と同様であるため、ここでは説明を省略する。S114からS116で制御部10は、1度目の測定を行う。S114で制御部10は、超音波センサ31の駆動を開始し、タイマをリセットして(T=0)スタートさせる。このように実施例1と同様に測定を開始した後、S115で制御部10は、タイマを参照し時間Tが所定時間範囲Trを超えたか否かを判断する。S115で制御部10は、時間Tが所定時間範囲Trを超えていないと判断した場合、処理をS115に戻し、予め設定した所定時間範囲Trの間、超音波による測定を行う。S115で制御部10は、時間Tが所定時間範囲Trを超えたと判断した場合、処理をS116に進める。S116で制御部10は、1度目の測定におけるピーク値Vp1及び超音波到達時間Ta1を取得する。ここで、制御部10は、発信部31aの駆動を停止する。
Since the processing from the reception of the printing instruction to the measurement without the recording material P (measurement of Va and Ta) and the start of the measurement of the recording material P is the same as the processing of S101 to S107 in FIG. 4 of the first embodiment. The description is omitted here. From S114 to S116, the
S117で制御部10は、レジストモータ(不図示)のステップ数Sが所定のステップ数を超えたか否かを判断する。ここでの所定のステップ数は、超音波センサ31の発信部31aの駆動を停止してから音波の残響が十分に減衰し次の測定に影響を及ぼさないような時間に相当するステップ数である。S117で制御部10は、ステップ数Sが所定のステップ数に到達していないと判断した場合、処理をS117に戻す。S117で制御部10は、ステップ数Sが所定のステップ数に到達したと判断した場合、すなわち、1回目の測定時の音波の残響が十分に減衰したと判断した場合、処理をS118に進める。
In S117, the
S118からS120で制御部10は、2度目の測定を行う。なお、2度目の測定であるS118からS120の処理は1度目の測定であるS114からS116の処理を同様であり、説明を省略する。ただし、S120で制御部10は、2度目の測定におけるピーク値Vp2及び超音波到達時間Tp2を取得する。S121の処理はS117の処理と同様であり、説明を省略する。S122からS124で制御部10は、3度目の測定を行う。なお、3度目の測定であるS122からS124の処理は1度目の測定であるS114からS116の処理と同様であり、説明を省略する。ただし、S124で制御部10は、3度目の測定におけるピーク値Vp3及び超音波到達時間Tp3を取得する。
From S118 to S120, the
すべての測定が終了した後、S125で制御部10は、任意の測定回数分、ここでは3回分のピーク値Vp1、Vp2、Vp3の平均値Vpavと、3回分の超音波到達時間Tp1、Tp2、Tp3の平均値Tpavをそれぞれ算出する。S126で制御部10は、S125で算出したピーク値の平均値Vpavと超音波到達時間の平均値Tpavとを用いてTRS値を演算する。なお、実施例1で説明したように、位置補正係数Tは式(1)から、周囲環境補正Rは式(2)から、到達時間補正係数Sは式(3)から、それぞれ求められるが、Vpの代わりにVpavが用いられ、Tpの代わりにTpavが用いられる。なお、S127、S128の処理は図4のS112、S113と同様であり、説明を省略する。
After all the measurements are completed, in S125, the
実施例2では、記録材Pの紙面上の複数カ所でピーク値Vp及び超音波到達時間Tpを測定し、測定回数分で平均したピーク値の平均値Vav及び超音波到達時間の平均値Tpavを用いて坪量の検知値を補正する。これにより、記録材Pの検知位置のばらつきに依らず、精度良く記録材Pの音響インピーダンスの影響を補正することが可能となる。 In Example 2, the peak value Vp and the ultrasonic arrival time Tp are measured at a plurality of places on the paper surface of the recording material P, and the average value Vav of the peak value averaged by the number of measurements and the average value Tpav of the ultrasonic arrival time are obtained. Use to correct the detection value of the basis weight. This makes it possible to accurately correct the influence of the acoustic impedance of the recording material P regardless of the variation in the detection position of the recording material P.
以上、実施例2によれば、記録材の坪量の検知精度を向上させることができる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to improve the detection accuracy of the basis weight of the recording material.
30 記録材判別装置
31 超音波センサ
31a 発信部
31b 受信部
10 制御部
30 Recording
Claims (11)
前記発信手段から発信された超音波を受信する受信手段と、
前記発信手段と前記受信手段との間に記録材がある第1の状態で前記受信手段により受信された超音波に応じた第1の電圧に基づいて、前記記録材の坪量、又は前記記録材の種類を検知する検知手段と、
を備える記録材検知装置であって、
前記発信手段から超音波の発信が開始されてから前記受信手段により前記超音波を受信するまでの時間を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された時間に基づいて前記第1の電圧を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする記録材検知装置。 A means of transmitting ultrasonic waves and
A receiving means for receiving ultrasonic waves transmitted from the transmitting means, and a receiving means.
The basis weight of the recording material, or the recording, based on the first voltage corresponding to the ultrasonic wave received by the receiving means in the first state where the recording material is between the transmitting means and the receiving means. Detection means to detect the type of material and
It is a recording material detection device equipped with
A measuring means for measuring the time from the start of transmitting ultrasonic waves from the transmitting means to the reception of the ultrasonic waves by the receiving means, and
A correction means for correcting the first voltage based on the time measured by the measuring means, and a correction means.
A recording material detection device characterized by being equipped with.
超音波を発信する発信手段と、
前記発信手段から発信された超音波を受信する受信手段と、
前記発信手段から超音波の発信が開始されてから前記受信手段により前記超音波を受信するまでの時間を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された時間に基づいて、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材がある第1の状態で前記受信手段により受信された超音波に応じた第1の電圧を補正する補正手段と、
補正された第1の電圧に基づいて、前記画像形成手段により画像を形成するための画像形成条件を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image forming means for forming an image on a recording material,
A means of transmitting ultrasonic waves and
A receiving means for receiving ultrasonic waves transmitted from the transmitting means, and a receiving means.
A measuring means for measuring the time from the start of transmitting ultrasonic waves from the transmitting means to the reception of the ultrasonic waves by the receiving means, and
Based on the time measured by the measuring means, the first voltage corresponding to the ultrasonic wave received by the receiving means is corrected in the first state where the recording material is between the transmitting means and the receiving means. Correction means and
A control means for controlling an image forming condition for forming an image by the image forming means based on the corrected first voltage, and a control means.
An image forming apparatus comprising.
Priority Applications (1)
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