(57)【要約】【課題】  本願発明は、超音波送信部が記録媒体に対して超音波を送信し、対向して配置される超音波受信部が記録媒体を透過した超音波を検知する坪量検知センサにおいて、坪量検知精度を向上させることを目的とする。【解決手段】  記憶媒体Ｐの坪量を検知するために使用される坪量検知センサに付けられるガイドの長さを、超音波の波長の１／２の整数倍にすることで、安定した超音波を照射することが可能となる。さらに、安定した超音波を送信することで、記録媒体の停止姿勢によらず、安定した演算出力を得ることが可能となり、記録媒体Ｐの坪量検知精度を向上させることができる。【選択図】  図３
2010018432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を用いて記録媒体の坪量を検知するための坪量検知センサであって、
超音波を送信するための送信手段と、
前記送信手段から送信され、前記記録媒体を透過した超音波を受信する受信部を有する第１の振動部材を備えた受信手段と、
前記受信手段は、前記記録媒体を透過した超音波を前記受信部に導くためのガイド部材を有し、
前記第１の振動部材の受信部の中心を通り、且つ前記受信部と垂直な線における、前記受信部の表面から前記ガイド部材の先端面を含む平面までの長さは、前記送信手段から送信される超音波の波長の略１／２のｎ倍（ｎは１以上の整数）の長さであることを特徴とした坪量検知センサ。
【請求項２】
前記送信手段は、超音波を送信する送信部を有する第２の振動部材を備え、
送信する超音波を前記受信部に導くためのガイド部材を有し、
前記第２の振動部材の送信部の中心を通り、且つ前記送信部と垂直な線における、前記送信部の表面から前記ガイド部材の先端面を含む平面までの長さは、前記送信手段から送信される超音波の波長の略１／２のｎ倍（ｎは１以上の整数）の長さであることを特徴とした請求項１に記載の坪量検知センサ。
【請求項３】
前記超音波の波長の略１／２のｎ倍の長さとは、第１の坪量の記録媒体を透過して前記受信部により受信された超音波の出力の範囲と第２の坪量の記録媒体を透過して前記受信部により受信された超音波の出力の範囲とが重複しないように設定された長さであることを特徴とした請求項１又は２のいずれかに記載の坪量検知センサ。
【請求項４】
前記第１の坪量とは、１０５ｇ／ｍ２であり、前記第２の坪量とは、１２０ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項３に記載の坪量検知センサ。
【請求項５】
前記送信手段のガイド部材の先端面から前記受信手段のガイド部材の先端面までのガイド間距離は、前記送信手段から送信される超音波の波長の略１／４のｍ倍（ｍは１以上の奇数）の距離であることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の坪量検知センサ。
【請求項６】
超音波を用いて記録媒体の坪量を検知するための坪量検知センサであって、
超音波を送信するための送信手段と、
前記送信手段から送信され、前記記録媒体を透過した超音波を受信する受信部を有する第１の振動部材を備えた受信手段と、
前記受信手段は、前記記録媒体を透過した超音波を前記受信部に導くためのガイド部材を有し、
前記第１の振動部材の受信部の中心を通り、且つ前記受信部と垂直な線における、前記受信部の表面から前記ガイド部材の先端面を含む平面までの長さは、第１の坪量の記録媒体を透過して前記受信部により受信された超音波の出力の範囲と第２の坪量の記録媒体を透過して前記受信部により受信された超音波の出力の範囲とが重複しないように設定された長さであることを特徴とした坪量検知センサ。
【請求項７】
前記送信手段は、超音波を送信する送信部を有する第２の振動部材を備え、
送信する超音波を前記受信部に導くためのガイド部材を有し、
前記第２の振動部材の送信部の中心を通り、且つ前記送信部と垂直な線における、前記送信部の表面から前記ガイド部材の先端面を含む面までの長さは、第１の坪量の記録媒体を透過して前記受信部により受信された超音波の出力の範囲と第２の坪量の記録媒体を透過して前記受信部により受信された超音波の出力の範囲とが重複しないように設定された長さであることを特徴とした請求項６に記載の坪量検知センサ。
【請求項８】
記録媒体に画像を形成するための画像形成装置であって、
画像を形成するための画像形成手段と、
超音波を送信するための送信手段と、
前記送信手段から送信され、前記記録媒体を透過した超音波を受信する受信部を有する第１の振動部材を備えた受信手段と、
前記受信部により受信された超音波に応じて、前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、
前記受信手段は、前記記録媒体を透過した超音波を前記受信部に導くためのガイド部材を有し、
前記第１の振動部材の受信部の中心を通り、且つ前記受信部と垂直な線における、前記受信部の表面から前記ガイド部材の先端面を含む平面までの長さは、前記送信手段から送信される超音波の波長の略１／２のｎ倍（ｎは１以上の整数）の長さであることを特徴とした画像形成装置。
【請求項９】
前記送信手段は、超音波を送信する送信部を有する第２の振動部材を備え、
送信する超音波を前記受信部に導くためのガイド部材を有し、
前記第２の振動部材の送信部の中心を通り、且つ前記送信部と垂直な線における、前記送信部の表面から前記ガイド部材の先端面を含む平面までの長さは、前記送信手段から送信される超音波の波長の略１／２のｎ倍（ｎは１以上の整数）の長さであることを特徴とした請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記受信手段の出力結果に応じて、前記記録媒体の坪量の検知を行う画像形成装置であって、
前記超音波の波長の略１／２のｎ倍の長さとは、第１の坪量の記録媒体を透過して前記受信部により受信された超音波の出力の範囲と第２の坪量の記録媒体を透過して前記受信部により受信された超音波の出力の範囲とが重複しないように設定された長さであることを特徴とした請求項８又は９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記第１の坪量とは、１０５ｇ／ｍ２であり、前記第２の坪量とは、１２０ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
記録媒体を搬送するための搬送ガイドを有し、前記搬送ガイドには前記送信手段から送信された超音波を前記受信手段で受信するようにするための開口部が設けられており、前記ガイド部材の先端と前記搬送ガイドの開口部を密着させることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記送信手段のガイド部材の先端面から前記受信手段のガイド部材の先端面までのガイド間距離は、前記送信手段から送信される超音波の波長の略１／４のｍ倍（ｍは１以上の奇数）の距離であることを特徴とする請求項９又は１０のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１４】
記録媒体に画像を形成するための画像形成装置であって、
画像を形成するための画像形成手段と、
超音波を送信するための送信手段と、
前記送信手段から送信され、前記記録媒体を透過した超音波を受信する受信部を有する第１の振動部材を備えた受信手段と、
前記受信手段の出力結果に応じて、前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、
前記受信手段は、前記記録媒体を透過した超音波を前記受信部に導くためのガイド部材を有し、
前記第１の振動部材の受信部の中心を通り、且つ前記受信部と垂直な線における、前記受信部の表面から前記ガイド部材の先端面を含む平面までの長さは、第１の坪量の記録媒体を透過して前記受信部により受信された超音波の出力の範囲と第２の坪量の記録媒体を透過して前記受信部により受信された超音波の出力の範囲とが重複しないように設定された長さであることを特徴とした画像形成装置。
【請求項１５】
前記送信手段は、超音波を送信する送信部を有する第２の振動部材を備え、
送信する超音波を前記受信部に導くためのガイド部材を有し、
前記第２の振動部材の送信部の中心を通り、且つ前記送信部と垂直な線における、前記送信部の表面から前記ガイド部材の先端面を含む平面までの長さは、前記第１の坪量の記録媒体を透過して前記受信部により受信された超音波の出力の範囲と前記第２の坪量の記録媒体を透過して前記受信部により受信された超音波の出力の範囲とが重複しないように設定された長さであることを特徴とした請求項１４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置等で用いる記録媒体の坪量を精度良く検知するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置では、画像形成装置内部に記録媒体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。センサを用いて、記録媒体の種類を判別し、判別結果に応じて転写条件あるいは定着条件等が設定されるよう制御する手法が提案されている。
【０００３】
記録媒体の種類を判別するための方法としては、記録媒体に対する光の透過量によって記録媒体の厚みを検知する方法が提案されている。また、超音波を照射して坪量を検知する方法など、様々な方法が提案されている（特許文献１）。なかでも超音波を用いる方法では、超音波送信部（以下、送信部とも記す）から発信された超音波が記録媒体で跳ね返る反射波を考慮しなければならない。また、記録媒体を透過した超音波が超音波受信部（以下、受信部とも記す）で跳ね返る反射波の影響も考慮しなければならない。また、記録媒体を搬送するための搬送ローラや搬送ガイド等の送信部及び受信部の周囲にある部材からの反射波の影響を考慮しなければいけない。
【０００４】
これら反射波の影響を低減する方法として特許文献２には、超音波送信部及び超音波受信部の夫々にガイドを配置する構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−１３２０５５
【特許文献２】特開２００１−３５１１４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２のように超音波送信部及び超音波受信部にガイドを配置する構成では、送信部から照射された超音波と、その超音波が記録媒体に到達する前にガイドによって反射される反射波とが干渉しあうことがある。このような干渉によって、送信部から出力される超音波が減衰あるいは不安定な状態で記録媒体に照射されてしまうことがある。また、記録媒体を透過した超音波と、その超音波が受信部に到達する前に受信部のガイドによって反射される反射波とが干渉しあうことによって、受信部で受信する超音波の出力が減衰あるいは不安定な状態で記録媒体に照射されてしまうことがある。このような干渉によって、超音波が減衰あるいは不安定になってしまうと、坪量検知精度が低下してしまうおそれがあった。
【０００７】
また、超音波を用いる検知方法では、安定した超音波を受信するために、たとえば、搬送させている記録媒体を一時的に停止させた状態で超音波を照射する場合がある。しかし、記録媒体はその種類や温度条件や湿度条件などの様々な要因により搬送状態にばらつきが出てしまう。その状態で記録媒体を一時的に停止させると、例えば記録媒体が撓んだり、傾いたりしてしまうため常に同じ停止姿勢となることは少ない。そのため、記録媒体を一時的に停止した際の停止姿勢が送信部方向に偏ったり、受信部方向に偏ったりと、送信部と記録媒体、受信部と記録媒体との距離が変わってしまう。記録媒体の停止姿勢が安定しないと、送信部と記録媒体との間での反射波、または記録媒体と受信部との間での反射波の影響が大きくなってしまうことがある。その結果、受信される超音波が減衰あるいは不安定になってしまい、坪量検知精度が低下してしまうおそれがあった。
【０００８】
本発明は以上のような状況を鑑みてなされたものであり、送信する超音波を安定した状態で記録媒体に照射できるようにし、記録媒体を透過した超音波の出力を安定して得るようにすることで、坪量検知精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の坪量検知センサは、超音波を用いて記録媒体の坪量を検知するための坪量検知センサであって、超音波を送信するための送信手段と、前記送信手段から送信され、前記記録媒体を透過した超音波を受信する受信部を有する第１の振動部材を備えた受信手段と、前記受信手段は、前記記録媒体を透過した超音波を前記受信部に導くためのガイド部材を有し、前記第１の振動部材の受信部の中心を通り、且つ前記受信部と垂直な線における、前記受信部の表面から前記ガイド部材の先端面を含む平面までの長さは、前記送信手段から送信される超音波の波長の略１／２のｎ倍（ｎは１以上の整数）の長さであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構成によれば、安定して超音波を記録媒体に照射できるようにすることで、安定して超音波の出力を得ることができるようになり、坪量検知精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図
【図２】坪量検知センサの具体的な構成を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る記録媒体Ｐの坪量検知センサの構成を示す図
【図４】本発明の第１の実施形態に係る坪量検知センサの制御部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の第１の実施形態に係る坪量検知センサで使用する波形の一例を示す図
【図６】記録媒体Ｐの坪量検知センサのガイド部材の有り無し及びガイド部材の長さによる記録媒体Ｐの坪量と演算出力の関係の変化を示す図
【図７】図６でプロットされたグラフを線グラフとして表示した図
【図８】記録媒体Ｐの坪量検知センサで用いるガイド部材の長さによる記録媒体Ｐの停止姿勢と演算出力の関係の変化を示す図
【図９】ある条件下において、どの範囲の演算出力であれば坪量を一意に特定できるかを示した図
【図１０】ガイド長を１波長にしたときの、超音波とガイドからの反射波との関係を示した図
【図１１】ガイド長を３／４波長にしたときの、超音波とガイドからの反射波との関係を示した図
【図１２】記録媒体Ｐの坪量検知センサで用いるガイド間距離を固定し、記録媒体の位置を変化させたときの演算出力の変化を示す図
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る記録媒体Ｐの坪量検知センサの構成を示す図
【図１４】記録媒体Ｐの坪量検知センサで用いるガイド部材と搬送ガイドを一体にしたときの、記録媒体Ｐの停止姿勢と演算出力の関係を示す図
【図１５】超音波受信部４０からガイドの先端面までの距離４２を変更させたときの、記録媒体Ｐの停止姿勢と演算出力の関係を示す図
【図１６】本発明の第５の実施形態に係る記録媒体Ｐの坪量検知センサの構成を示す図
【図１７】ガイド長を１／２波長に固定し、ガイド間距離４４を変更したときの、記録媒体Ｐの停止姿勢と演算出力の関係を示す図
【図１８】ガイド長を１波長に固定し、ガイド間距離４４を変更したとき、記録媒体Ｐの停止姿勢と演算出力の関係を示す図
【図１９】ガイド間距離４４を３／４波長にしたときの、送信部３０から照射された超音波の経路と各部材に反射された反射波の経路を示した図
【図２０】図１９の各経路の波形を示した図
【図２１】ガイド間距離４４を１波長にしたときの、送信部３０から照射された超音波の経路と各部材に反射された反射波の経路を示した図
【図２２】図２１の各経路の波形を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。尚、以下の実施の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、また実施の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。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る、中間転写体を採用し、複数の画像形成部を並列して構成した画像形成装置を示す構成図である。
【００１４】
図１における画像形成装置１は、記録媒体Ｐを収納する給紙カセット２及び給紙トレイ３、給紙カセット２又は給紙トレイ３から記録媒体Ｐを搬送路にピックアップ及び給紙する給紙ローラ４及び給紙ローラ４’を備えている。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを備えている。各感光ドラム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１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを備えている。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各色用の光学ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを備えている。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（カートリッジともいう）１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋを備えている。現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ内の現像剤を感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに送り出すための現像ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋを備えている。感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成した画像を一次転写される中間転写ベルト１７、及び各色用の一次転写ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋを備えている。中間転写ベルト１７を駆動する駆動ローラ１８、中間転写ベルト１７上に形成された画像を記録媒体Ｐに転写するための二次転写ローラ１９、及び記録媒体Ｐを搬送させながら記録媒体Ｐに転写された現像剤像を融解定着させる定着ユニット２０を備えている。
【００１５】
次に画像形成装置１の動作を説明する。まず、印刷する画像信号が画像形成装置１に入力されると、記録媒体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からピックアップされ搬送路に送り出される。記録媒体Ｐは中間転写ベルト１７上に形成する画像の形成動作と同期を取るため、搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６に一時停止して待機する。このとき、先ほど課題で前述したように、記録媒体Ｐと送信部３０との距離、または記録媒体Ｐと受信部４０との距離が変動することがある。その後、画像形成動作に同期して、記録媒体Ｐが搬送され、中間転写ベルト１７上に形成された現像剤像を記録媒体Ｐに転写する。記録媒体Ｐに転写された現像剤像は定着ローラ等の定着ユニット２０によって定着され、現像剤像が定着された記録媒体Ｐは排出ローラ２１によって不図示の排紙トレイに排紙され、画像形成動作を終了する。
【００１６】
次に中間転写ベルト１７上に形成する画像形成方法についてもう少し詳しく説明する。印刷する画像信号が画像形成装置１に入力されると、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。受け取った画像信号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潜像を形成する。静電潜像を可視化するために現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ及び現像ローラ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により単色現像剤像として現像される。これらの感光ドラム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。現像された単色現像剤像は、一次転写ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋにより中間転写ベルト１７上に順に転写され、多色現像剤像となる。この多色現像剤像を記録媒体Ｐ上に転写を行う。
【００１７】
図１の画像形成装置１において、記録媒体Ｐの坪量検知センサは、搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６の手前に記録媒体Ｐを搬送する搬送路を挟むように送信部３０と受信部４０が配置されている。記録媒体Ｐの坪量検知は、記録媒体Ｐが搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６の手前に一時的に停止している状態で行われる。ここでいう坪量とは、記録媒体の単位面積当たりの質量であり、１平方メートル当たりの質量を（ｇ／ｍ２）で表す。
【００１８】
画像形成装置１は、坪量検知センサで得られた出力結果に応じて、画像形成における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、例えば記録媒体Ｐの紙種の違いによって、記録媒体Ｐの搬送スピードを変更したり、転写時における二次転写ローラ１９にかける電圧を変更したり、定着時の温度を変更したりすることである。ここでは、画像形成条件の一例として前記のような処理を列挙したが、これに限定されるものではなく、坪量検知センサの出力結果を用いて制御できるものであれば、如何なるものでもよい。
【００１９】
図２に、坪量検知センサの送信部３０又は受信部４０の構成を示す。５０は超音波を発信又は受信する振動部材である。この振動部材５０が振動することにより、超音波の送信又は受信を行うことができる。５１はガイドの開口寸法である。５２は振動部材５０の表面からガイド先端面５５までの距離を示すものである。５３はイコライザーで、振動部材５０で発信又は受信される超音波を増幅するための部材である。なお、このイコライザー５３がない構成であっても振動部材５０があれば超音波を送信又は受信することは可能である。本実施形態では、一例として超音波を増幅させて送信及び受信するために、イコライザー５３を設けた構成としている。５４はセンサの周りを囲む円筒状のガイドであり、５５はガイド先端面である。ここで、ガイド先端面５５を含む平面、つまりガイド部材の開口部を仮想面と定義する。５６は振動部材５０を支持する支持部材であり、５７はセンサの基盤部分となる部材である。この振動部材５０は支持部材５６で支持された状態で振動して超音波を発生する。この振動部材５０は支持部材５６で支持された状態で振動して超音波を発生する。振動部材５０の中心を通り且つ、振動部材５０と垂直な線５８は実際に振動部材５０に存在するものではない仮想的な線であり、振動部材５０の表面からガイドの先端面５５までの距離５２を一義的に決めるための基準となる。
【００２０】
本実施形態では、送信部３０又は受信部４０となる振動部材５０は、ガイド先端面５５と水平になるように設置される。振動部材５０の表面からガイド先端面５５までの距離５２をガイド長と定義される。この距離５２は、円形状の振動部材５０の中心から垂直方向に仮想的に中心軸を設定し、この中心軸上の距離と同一の距離として定義する。なお、本実施形態では、中心軸とガイド部材は水平であり、この中心軸上の距離をガイド長と定義している。しかし、中心軸とガイドの関係は、後述するように演算出力から記録媒体Ｐの坪量を一義的に検知することが可能であれば、必ずしも水平でなくてもよい。また、演算出力から記録媒体Ｐの坪量を一意に検知することが可能であれば、ガイド５４はすべて同じ長さでなくてもよい。
【００２１】
図２のように、振動部材５０をガイド５４で囲むことによって、超音波に指向性をもたすことが可能となり、さらにガイド５４によって周辺部材からの反射波の影響を低減することができる。このときガイド５４は本実施例における好適な例としては、振動部材５０の基盤部分５７とガイド５４の内面が接するように配置される。しかし、演算出力から記録媒体Ｐの坪量を一意に検知することが可能であれば、振動部材５０の基板部分５７とガイドの内面が接しないように配置しても良い。送信部３０と受信部４０はこの振動部材５０を用いて同一の部材で構成することが可能である。例えば、送信部３０は不図示の圧電素子によって振動部材５０を振動させることで超音波を照射することができる。また、受信部４０は照射された超音波が振動部材５０に到達すると振動部材５０が振動し超音波を受信することができる。
【００２２】
ガイド５４は、例えば本実施形態においては樹脂を用いて構成されるものであり、送信部３０や受信部４０の周辺の部材からの超音波反射波を防ぐことができるものである。本実施形態では樹脂を用いてガイドを構成しているが、本実施形態と同様の効果を得られるものであれば、金属など他の素材を用いてガイドを構成してもよい。
【００２３】
次に図３に、本発明の第１の実施形態に係る坪量検知センサの構成について示す。記録媒体Ｐの坪量を検知する坪量検知センサの構成は、記録媒体Ｐに対して超音波を照射する送信部３０と送信部３０から照射された超音波を受信する受信部４０を備えている。ここで示した送信部３０及び受信部４０は図２で説明した超音波センサを用いて構成される。さらに、送信部３０から照射される超音波を対向した受信部４０の方向へ導くガイド部材３１（以下、送信側ガイド部材３１と定義する）を備えている。さらに、記録媒体Ｐを透過した超音波を受信部４０の方向へ導くと共に、周辺部材等からの超音波の反射波の干渉を防ぐガイド部材４１（以下、受信側ガイド部材４１と定義する）を備えている。さらに、記録媒体Ｐを搬送する搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６と、搬送路６０と、搬送ガイド６１を備えている。搬送路６０は搬送ガイド６１により構成されている。送信部３０の振動部材５０からガイド先端面までの距離を送信部のガイド長３２とし、受信部４０の振動部材５０からガイド先端面までの距離を受信部のガイド長４２とする。ガイド長３２及びガイド長４２は前述した図２における、振動部材５０の表面からガイド先端面５５までの距離５２と同様の長さとなっている。
【００２４】
次に、図１の画像形成装置１において、坪量を検知する制御方法について図４のブロック図を用いて説明する。また、図５に、（ａ）として圧電素子を振動させるための駆動信号を、（ｂ）として超音波の代表的な受信波形を、（ｃ）としてその受信波形を基に坪量検知を行うための演算出力の波形を、夫々一例として示す。
【００２５】
坪量検知センサは、搬送路６０を挟んで、夫々所定の位置に配置されており、搬送路６０内を搬送される記録媒体Ｐの坪量を検知する。ここで示した超音波送信部（送信部）３０と超音波受信部（受信部）４０は、図３の示したものと同一であるので、同じ符号を付けている。
【００２６】
坪量の検知方法について、具体的に説明する。まず、ＣＰＵ１０から超音波発信信号７３を送信制御部７０に送る。送信制御部７０は駆動信号生成部７１と増幅器７２を有する。超音波発信信号７３には、送信部３０を駆動するタイミングや周波数の情報を含んでいる。送信制御部７０内の駆動信号生成部７１は、超音波発信信号７３に基づいて、指定された周波数（例えば、４０ｋＨｚ）の駆動信号７４を生成し、出力する。駆動信号７４を図５（ａ）に示す。駆動信号７４は４０ｋＨｚであり、この駆動信号７４により圧電素子を駆動させ、振動部材５０を振動させることにより、超音波を発生させる。増幅器７２は駆動信号７４の信号レベルを増幅し、増幅した駆動信号７５を送信部３０に出力する。この駆動信号７５によって、送信部３０は４０ｋＨｚの超音波を出力する。
【００２７】
受信部４０は、送信部３０から記録媒体Ｐを透過した超音波を受信して、超音波の受信信号８３を演算部８０に出力する。受信信号８３を図５（ｂ）に示す。受信信号８３は時間が経つにつれ超音波の出力が大きくなっていることがわかる。受信信号８３は時間の経過と共に、その出力値が大きくなっていることがわかる。時間の経過と共に超音波の出力値は大きくなっているが、時間が経過するほど反射波等の影響を受ける可能性も高くなる。そこで、本実施形態では、できるだけ早く超音波を受信し、且つ坪量検知に十分な出力値を得るために、ある一定以上の出力値が得られたタイミングの値を用いて坪量の検知を行っている。そのタイミングを図５（ｂ）では時刻Ｔ０としている。なお、時刻Ｔ０については後に詳しく述べる。なお、不図示ではあるが、さらに時間が経過してある所定時間以上が経過すると受信波形は安定し、一定の出力を示すようになる。
【００２８】
演算部８０は、増幅器８１と平滑回路８２と不図示の整流回路を有する。演算部８０は受け取った受信信号８３を増幅器８１で増幅する。この増幅された信号８４を整流回路によって整流した後、平滑回路８２によって積分して演算出力８５を生成する。演算出力８５を図５（ｃ）に示す。演算出力８５は受信信号８３の出力と比例して大きくなる。演算出力８５の出力が十分に得られると、ＣＰＵ１０に得られた演算出力結果が出力され、この演算出力結果を用いて記録媒体Ｐの坪量の判別を行う。受信信号８３と同じく、ある程度以上時間が経過すると受信波形は安定し、一定の出力を示すようになる。
【００２９】
ＣＰＵ１０では、図５のｃの波形において、駆動信号７５が送信部３０に出力されたタイミングから一定時間後に波形をサンプリングしはじめる。ある一定時間後とは、演算出力８５が予め設定された演算出力８５の閾値を超えたときの時刻Ｔ０である。ここでいう演算出力８５の閾値は任意に決定できるものであり、坪量の演算出力結果より低い値に設定すればよい。例えば、本実施形態においてガイド長を１波長、閾値を０．５Ｖとすれば、０．５Ｖ以上の演算出力に対応する坪量を判別することが可能となる（図６参照）。本実施形態の上記の条件であれば、坪量６０〜２２０ｇ／ｍ２までの坪量を判別することが可能である。また、本実施形態では、時刻Ｔ０を１５０μｓとしている。この値は、先ほど説明した演算出力の閾値によって変動するものであるので、１５０μｓに限定されるものではない。
【００３０】
時刻Ｔ０の後、入力周波数の半周期の間での最大値を求める（図５のｃの波形の丸部分）。この演算出力の値をもって坪量を推定する。なお、図４及び図５は、坪量検知センサの構成及び制御を実現する際の一例であり、本発明はこの構成に制限されるものではない。
【００３１】
次に図６に、ガイドを用いた場合とガイドを用いない場合において、記録媒体Ｐの紙種（坪量）を変更したときの演算部８０の演算出力を測定した実験結果を示す。用いたガイド長は送信される超音波の波長に対して１／４波長、１／２波長、３／４波長、１波長である。図６のグラフの横軸は、記録媒体Ｐの坪量、縦軸は、演算部８０の出力である。送信部３０を駆動する周波数は、本実施形態では４０ｋＨｚとした。なお、本実施形態では周波数を４０ｋＨｚと設定しているが、周波数は４０ｋＨｚに限定されるものでない。例えば、図２で説明したセンサの振動部材５０やその他の部材の大きさ等を変更した場合は、変更した構成に応じた周波数に変更して設定すればよい。
【００３２】
図７は図６のグラフでプロットした点を繋ぎ、各ガイド長における演算出力と坪量の関係を示したものである。図６と図７は、表示方法が違うだけで同じ実験結果を表したものである。図６の実験結果より、ガイドを用いた場合（ガイド長１波長）とガイドを用いない場合（ガイド長０波長）とを比較してみる。例えば、坪量１０５ｇ／ｍ２のときの演算出力を比較してみると、ガイド長１波長のときは約２．１Ｖに対し、ガイド長０波長のときは約１．０Ｖとなっている。この結果より演算出力が約２倍程度上昇していることがわかる。また、坪量間の出力値の差について比較してみる。例えば、坪量１０５ｇ／ｍ２と坪量１２０ｇ／ｍ２のときの演算出力の差を比較する。ガイド長１波長のときは、坪量１０５ｇ／ｍ２のときの演算出力が約２．１Ｖ、坪量１２０ｇ／ｍ２のときの演算出力が約１．８Ｖと約０．３Ｖほどの出力差がある。一方、ガイド長０波長（ガイドを用いない）のときは、坪量１０５ｇ／ｍ２のときの演算出力が約１．０Ｖ、坪量１２０ｇ／ｍ２のときの演算出力が約０．９Ｖと約０．１Ｖほどしか出力差がない。このように、ガイドを用いることで各坪量間の演算出力の出力差が大きくなっており、坪量の大きな紙を測定したときでも、ガイドを用いたときには、坪量ごとにおける出力値の変化量も大きくなり坪量を特定しやすくなる。一方、ガイドを用いない場合には、坪量が増えると出力値の変化量が小さくなってしまうため、坪量を特定することが難しくなる。よって、ガイド部材を配置することで記録媒体の坪量検知精度を向上することができる。
【００３３】
このように、ガイドを設けることによって、出力を上げることは可能である。しかし、画像形成装置１において、記録媒体の坪量を検知する動作を行う場合、記録媒体Ｐの停止姿勢は、紙質や温度や湿度などの条件の変化により常に一定とはならず、多少のばらつきが生じてしまう。前述したように、記録媒体Ｐの停止姿勢がばらついてしまうと、送信部３０と記録媒体Ｐ及び記録媒体Ｐと受信部４０の間の距離が変化するので、出力が不安定になってしまう。
【００３４】
この記録媒体Ｐとガイドとの関係を図８に示す。図８は、送信部３０と受信部４０のガイド先端面の位置を固定した条件で、送信側のガイド長３２及び受信側のガイド長４２を変化させ、さらに記録媒体Ｐの停止姿勢を変化させて実験を行った結果である。ガイド長３２、４２の規定は超音波の波長に基づいており、夫々ガイド長を送信される超音波の波長に対して０波長（ガイド無し）、１／４波長、１／２波長、３／４波長、１波長とした。記録媒体Ｐの紙種（坪量）は７５ｇ／ｍ２を用いて、演算部８０の演算出力を測定した。図８のグラフの横軸は記録媒体Ｐの送信部３０又は受信部４０に対する位置を示し、縦軸は演算部８０の演算出力を示す。送信部３０を駆動する周波数は、前記実験と同様に４０ｋＨｚである。また、記録媒体Ｐと送信部３０と受信部４０との距離をずらすことによって記録媒体Ｐの停止姿勢が変化した状態を作って、夫々の状態において演算出力を測定した。具体的には、送信部３０と受信部４０の夫々のガイド先端面との中心を記録媒体の停止姿勢の基準位置（誤差０ｍｍ）とし、受信側に記録媒体Ｐの位置をずらしたときをプラスにしている。図８の実験結果からガイドを用いない場合、記録媒体Ｐのばらつきの影響は極めて小さく、受信部４０の演算出力が安定して検知されていることが読み取れる。ただし、ガイドを用いないと得られる演算出力は小さくなってしまう。
【００３５】
一方、ガイドを用いた場合には、ガイド長３２及びガイド長４２を長くするにしたがって演算出力値が大きくなっていることがわかる。演算出力値は大きくなるものの、例えばガイド長を３／４波長とすると、演算出力に大きな変動があり、最大で約０．４Ｖも変動している。これを図７の実験結果に当てはめて坪量の判別を行おうとすると、坪量７５ｇ／ｍ２から坪量１０５ｇ／ｍ２までの範囲が判別結果の候補となり、坪量７５ｇ／ｍ２であるという判別が困難になってしまう。しかし、ガイド長が１／２波長及び１波長の時、演算出力の変動は０．２Ｖ以内に収まって安定おり、坪量７５ｇ／ｍ２と判別することができる。
【００３６】
この実験結果から、ガイドを用いる場合はガイドを用いない場合より演算出力を増加させることが可能であるが、ガイド長及び記録媒体Ｐの位置によって出力が不安定になってしまうことが確認できる。そのなかでもガイド長３２、４２が１／２波長または１波長の時は、記録媒体Ｐの位置がばらついても演算出力が安定していることがわかる。よって、ガイド長を１／２波長や１波長といった、超音波の波長の１／２のｎ倍（ｎは１以上の整数、以下整数倍と表す）にすることで、超音波の出力が安定することになり、坪量検知精度を向上することができる。
【００３７】
なお、超音波を照射するための温度や湿度などの条件は、常に一定ではなく、ある程度変動するものである。本実施形態においては、温度２３℃、周波数４０ｋＨｚという条件下において実験をしているが、実際に画像形成装置において坪量検知を行う状況下では、温度や湿度など様々な条件の変化により設定したガイド長が最適な長さでなくなることもある。つまり、理想的にはガイド長は超音波の波長の１／２の整数倍であることが最適ではある。しかし、画像形成装置を使用する環境条件は常に一定ではないために、環境条件の変動によって超音波の速度が変化し、波長が変化する。例えばある条件下で超音波の波長の１／２の整数倍の長さに設定しても、超音波の波長が変動すれば、設定したガイド長が超音波の波長の１／２の整数倍の長さから外れることもある。そこで、温度２３℃、周波数４０ｋＨｚにおいて、ガイド長を波長の１／２の整数倍から少しずつ長さを変えて、どこまでの範囲なら坪量検知が正しく行えるのかを実験した実験結果を図９に示す。図９は、坪量検知の一例として、受信側のガイド長４２を１１ｍｍ〜６．５ｍｍまで変動させたときの実験結果を示した図である。先の図６にプロットされている記録媒体のうち、坪量１０５ｇ／ｍ２の紙種を第１の坪量の記録媒体と、坪量１２０ｇ／ｍ２の紙種を第２の坪量の記録媒体として、夫々ガイド長を変動させて坪量検知を行った。
【００３８】
ここで、まず理論的に最適なガイド長を求める方法に関して説明する。超音波の波長は、超音波の音速と周波数から求められる。超音波の音速をｖ、周波数をｆ、波長をλとすると、これらの間には、ｖ＝ｆλの関係が成り立つ。また、超音波の音速は、媒質の温度に依存する。ここで用いられる媒質は空気であり、空気中の音速は、空気の温度ｔとの間に、ｖ＝３３１．５＋０．６１ｔの関係が成り立つ。
【００３９】
これを本実施形態の実験を行った条件に当てはめると、周波数４０ｋＨｚ、温度２３℃であるので、これから最適なガイド長を求めることが出来る。
ｖ＝３３１．５＋（０．６１×２３）＝３４５．５３（ｍ／ｓ）
λ＝ｖ／ｆ＝３４５．５３／４０＝８．６３８２５（ｍｍ）
という、関係が成り立つので、ガイド長は１／２×８．６３８２５×ｎ（ｎは１以上の整数）、で最適な長さを求めることができる。しかし、前述したように温度等の環境条件の変化によりこの関係式のｖやλが変化してしまうため、ある条件下で設定したガイド長が超音波の波長の１／２の整数倍から外れてしまうことがある。本実施形態の条件下においては、近似値として８．５ｍｍを最も超音波の波長の１／２の整数倍に近いガイド長と設定している。この８．５ｍｍを中心に６．５ｍｍから１１ｍｍまでガイド長を変化させて図９の実験結果を得ている。
【００４０】
図９において、ガイド長を８．５ｍｍから０．５ｍｍずつ変化させたときに、坪量１０５ｇ／ｍ２と坪量１２０ｇ／ｍ２を判別できるかどうかの説明を行う。まず、ガイド長が８．５ｍｍのときについて述べる。坪量１０５ｇ／ｍ２の記録媒体を検知したときには、１．９８Ｖから２．０３Ｖの間に演算出力が収まっており、坪量１２０ｇ／ｍ２の記録媒体を検知したときには、１．７９Ｖから１．８５Ｖの間に演算出力が収まっている。このことから、判別したい２つの坪量の演算出力の範囲は重複しておらず、演算出力に応じて一義的に坪量を判別することができることがわかる。このとき、例えば坪量の判別を行う閾値を坪量１０５ｇ／ｍ２のときにおける演算出力の最小値１．９８Ｖと坪量１２０ｇ／ｍ２のときにおける演算出力の最大値１．８５Ｖとの平均値をとって、１．９１５Ｖとする。同様にして、図示していない各坪量間の閾値を求め、演算出力がどの閾値の間に属するかによって坪量を判別することが可能となる。
【００４１】
上記のように、閾値を出すためには比較する２つの坪量の演算出力の範囲が重複していないことが条件となる。そのような条件を満たしているガイド長は図９から７．５ｍｍから９．５ｍｍまでの間であるということがわかる。つまり、温度２３℃、周波数４０ｋＨｚという本実施形態の条件下においては、ガイド長は８．５ｍｍから±１ｍｍまでの長さにおいて、坪量を一義的に検知することが可能であるいうことがわかる。よって、ガイド長を超音波の波長の略１／２のｎ倍（ｎは１以上の整数）とすることがよいことがわかる。しかし、これは本実施形態における一例にすぎず、例えば環境条件が変わったり、予め設定される坪量を求める精度の条件が変わったりすることで適切なガイド長の範囲は変化する。
【００４２】
次に、なぜガイドの長さを超音波の波長の１／２の整数倍にすることで安定した出力結果が得られるかを図１０及び図１１を用いて説明する。得られる演算出力が安定している理由は、ガイド部材内を伝搬する超音波の振動と開口端形状をしたガイド部材内の空気の振動が共鳴していることである。送信部３０から発生される超音波とガイド部材内の空気の振動が共鳴している場合、ガイド内の音波の干渉は極めて小さくなる。ガイド長が変わることによって、反射波の周波数に変化が起こり、ガイド長が超音波の波長の１／２の整数倍の長さの時には、ちょうどガイド内の空気の振動と共鳴する反射波が発生する。
【００４３】
まず、ガイド長が周波数４０ｋＨｚの１波長（約８．５ｍｍ）の場合について説明する。図１０は、ガイド部材の振動によって起こる反射波の周波数が４０ｋＨｚになるものを示している。図１０（ａ）では、実線により送信部３０から送信される超音波の波形を示し、点線によりガイド部材から反射する反射波の波形を示している。図１０（ｂ）では、先ほどの超音波と反射波の合成波の波形を示している。送信部３０から照射された超音波とガイドからの反射波の位相が同じであるため、合成した音波は増幅され安定していることがわかる。
【００４４】
次に、ガイド長が周波数４０ｋＨｚの３／４波長（約６．３ｍｍ）の場合について説明する。図１１は、ガイド部材の振動によって起こる反射波の周波数が５３ｋＨｚになるものを示している。図１１（ａ）では、実線により送信部３０から照射される超音波の波形を示し、点線によりガイド部材から反射する反射波の波形を示している。図１１（ｂ）では、先ほどの超音波と反射波を合成した音波の波形を示している。送信部３０から照射された超音波は４０ｋＨｚであり、ガイドから反射する反射波は５３ｋＨｚであるため、二つの波の位相はずれている。よって図１１（ｂ）の合成した音波の波形は、超音波と反射波の干渉が起こってしまっているため、出力が安定していないことがわかる。
【００４５】
このように、ガイド長を超音波の波長の１／２の整数倍にすることで、超音波とガイドからの反射波の位相が一致し、安定した出力の超音波を得ることができる。
【００４６】
以上の結果より、送信側のガイド長３２、受信のガイド長４２を送信部３０から照射される超音波の波長の１／２の整数倍にすることで超音波の出力を安定させることができるので、坪量検知精度を向上させることができる。なお、ガイド長は、理想的な長さである超音波の波長の１／２の整数倍の長さから所定の範囲内の長さであれば坪量検知精度を向上させることができる。所定の範囲内の長さとは、例えば図９で示したように、坪量の異なる記録媒体の演算出力の結果が重複しないように所定の範囲内となるようにガイド長を設定すれば、正確に坪量を特定することが出来る。
【００４７】
また、本実施形態では、記録媒体Ｐの坪量検知センサの検知動作は、記録媒体Ｐが停止している状態で行われるとしたが、停止状態に限られるものではなく、記録媒体Ｐが搬送中に検知を行うことも可能である。搬送中に検知を行う場合は記録媒体Ｐの搬送状態のばらつきが大きくなることが予想されるので、例えば複数回検知を行う、搬送速度を遅くするなどの方法で検知精度を維持することが可能である。
【００４８】
また、本実施形態では、送信部３０及び、受信部４０にガイド部材を配置した構成を説明したが、送信部３０にガイド部材を配置することなく、受信部４０のみにガイド部材を配置しても良い。少なくとも受信部４０にガイド部材が配置されていれば、記録媒体Ｐを透過した超音波を安定した状態で受信部４０に導くことができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の構成は、第１の実施形態で説明した図２及び図３に示した構成で実施可能であるため、ここでの詳しい説明は省略する。本実施形態では、温度を２３℃に設定して実験を行っており、送信側のガイド長３２は、送信部３０から照射される超音波の波長の１／２の整数倍となっている。同様に、受信側のガイド長４２も、送信部３０から照射される超音波の波長の１／２の整数倍となっている。
【００５０】
上記のような条件下で、送信部３０及び受信部４０のガイド先端面の間の距離を５ｍｍに固定し、記録媒体Ｐの停止姿勢を変化させたときの演算出力を検知した実験結果を図１２に示す。検知条件は、第１の実施形態で説明した図８の構成と同様であるためここでの説明は省略する。図１２の出力結果を見ると、記録媒体Ｐの位置が送信部３０及び受信部４０のガイド先端面の間の中心である基準位置から±２ｍｍまでのとき、記録媒体Ｐの停止姿勢による出力の変動が小さいことがわかる。つまり、記録媒体Ｐの停止姿勢を送信部３０及び受信部４０のガイド先端面の間の中心である基準位置から±８０％以内に搬送することができれば、記録媒体Ｐの停止姿勢の影響が少なく安定した演算出力を得ることが可能となる。
【００５１】
以上の結果より、送信側のガイド長３２及び受信側のガイド長４２を、送信部３０から照射される超音波の波長の１／２の整数倍とする。さらに記録媒体Ｐを送信部３０及び受信部４０のガイド先端面の間の中心から±８０％以内に搬送されるようにする。すると、安定した演算出力を得ることができるので坪量検知精度を向上させることができる。
【００５２】
例えば、図１に示されている画像形成装置１の搬送路の直線部分に送信部３０及び受信部４０を配置しているのは、搬送路のカーブ部分より直線部分の方が記録媒体の搬送時のばらつきと停止姿勢のばらつきの影響を受けにくいからである。つまり直線部分の方が、カーブ部分に比べ、停止姿勢のばらつきが送信部３０及び受信部４０のガイド先端面の間の中心から±８０％以内におさまる可能性が高く、安定した演算出力を得ることができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の構成を図１３に示す。第１の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付けており、その説明は省略する。第３の実施形態は、記録媒体Ｐに対して超音波を照射する送信部３０と送信部３０から照射された超音波を受信する受信部４０を備えている。さらに、記録媒体Ｐを搬送する搬送路６０と、搬送ガイド６１を備えている。さらに、搬送ガイド６１と密着した送信側ガイド部材３１と、搬送ガイド６１と密着した受信側ガイド部材４１を備えている。さらに、記録媒体Ｐを搬送する搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６とを備えている。
【００５４】
本実施形態では、送信側ガイド部材３１及び受信側ガイド部材４１の開口部の幅である開口寸法３３、４３を、記録媒体Ｐを搬送する搬送ガイド６１の超音波が通過する開口部の幅である開口寸法６２、６３と等しくしている。さらにガイド部材３１，４１の先端を搬送ガイド６１に密着させている。これにより、送信側ガイド部材３１及び受信側ガイド部材４１と搬送ガイド６１が連結した状態となっている。送信側のガイド長３２及び受信側のガイド長４２は、図２で説明したように、振動部材５０からガイド先端面５５までの長さであり、送信部３０から照射される超音波の波長の１／２の整数倍の長さである。
【００５５】
図１４に、送信側のガイド長３２及び受信側のガイド長４２を超音波の１／２波長に固定し、送信側ガイド部材３１及び受信側ガイド部材４１を搬送ガイド６１に密着させ、記録媒体Ｐの停止姿勢を変化させたときの演算出力を検知した実験結果を示す。送信側ガイド部材３１及び受信側ガイド部材４１は、記録媒体Ｐを搬送する搬送ガイド６１に密着しており、且つ開口部の幅である開口寸法３３、４３は搬送ガイド６１の開口部の幅である開口寸法６２、６３と等しくなっている。そのため、送信部３０から受信部４０に送信された超音波に対して、周辺の部材からの反射波の影響を低減することができる。よって、周辺の部材からの反射波の影響が少ない、安定した演算出力を得ることができるので、坪量検知精度を向上することができる。
【００５６】
（第４実施形態）
第４の実施形態の構成は、第１の実施形態で説明した図２及び図３に示した構成で実施可能であるため、同一の構成についてはここでの詳しい説明は省略する。第１の実施形態との違いは、送信側のガイド長３２を可変とし、受信側のガイド長４２を送信される超音波の１波長に固定していることである。
【００５７】
このような条件下で演算出力の変化を検知した実験結果を図１５に示す。検知条件は、図８の構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。図１５の実験結果から、送信側のガイド長３２と受信側のガイド長４２を同じ１波長にした場合、記録媒体Ｐの停止姿勢による反射波の影響が少なく、最も演算出力が安定していることがわかる。また、送信側のガイド長３２を超音波の波長の１／２の整数倍の長さにした場合にも、記録媒体Ｐの停止姿勢による反射波の影響が少なく、演算出力が安定していることがわかる。一方、送信側のガイド長３２を超音波の波長の１／２の整数倍以外にした場合には、記録媒体Ｐの停止姿勢による反射波の影響により、演算出力がばらついて安定していないことがわかる。
【００５８】
この結果より、送信側のガイド長３２と受信側のガイド長４２を超音波の波長の１／２の整数倍にすれば、送信側のガイド長３２と受信側のガイド長４２の長さが異なっていても、安定した演算出力を得ることが可能となり坪量検知精度を向上することができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、送信側のガイド長３２を様々な長さに変化させ、受信側のガイド長４２を固定して演算出力を検知したが、送信側のガイド長３２を固定して、受信側のガイド長４２を様々な長さに変化させて演算出力の検知を行ってもよい。また送信側のガイド長３２及び受信側のガイド長４２の両方を変化させて演算出力の検知を行ってもよい。
【００６０】
なお、送信側のガイド長３２及び受信側のガイド長４２を共に超音波の波長の１／２の整数倍にすることで、本実施形態における効果を得ることができる。また、本実施形態では、送信部３０、受信部４０ともにガイドを持つ条件で実験を行ったが、送信部３０には、必ずしもガイドを配置する必要はなく、受信部４０のみガイドを配置した状態でも本実施形態の効果を得ることが可能である。
【００６１】
（第５実施形態）
第５の実施形態の構成を図１６に示す。第１の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付けており、その説明は省略する。本実施形態では、送信側のガイド長３２と受信側のガイド長４２を超音波の１／２波長又は１波長に固定している。そして、送信側のガイド先端面から受信側のガイド先端面までの距離をガイド間距離４４とし、このガイド間距離４４を変化させて演算出力を検知した実験結果を図１７及び図１８に示す。検知条件は、図８の構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００６２】
図１７に、送信側のガイド長３２と受信側のガイド長４２を１／２波長に固定し、ガイド間距離４４を複数の条件に変化させ、各条件のガイド間距離４４において記録媒体Ｐの停止姿勢を変化させたときの演算出力を検知した実験結果を示す。ガイド間距離４４の条件は、超音波の１／４波長、１／２波長、３／４波長、１波長である。ガイド間距離４４が１／２波長、１波長のときは、演算出力の変化が大きく安定した結果とはなっていないが、ガイド間距離４４が１／４波長と３／４波長のときは、記録媒体Ｐの停止姿勢による反射波の影響が小さく安定した演算出力を得られていることがわかる。
【００６３】
図１８に、送信側のガイド長３２と受信側のガイド長４２を１波長に固定し、ガイド間距離４４を複数の条件に変化させ、各条件のガイド間距離４４において記録媒体Ｐの停止姿勢を変化させたときの演算出力を検知した実験結果を示す。ガイド間距離４４の条件は、超音波の１／４波長、１／２波長、３／４波長、１波長である。前述した送信側のガイド長３２と受信側のガイド長４２を１／２波長に固定したときと同様に、ガイド間距離４４が１／４波長と３／４波長のときに、記録媒体Ｐの停止姿勢による反射波の影響が小さく演算出力が安定していることがわかる。つまり、ガイド間距離４４＝λ／４×ｍ（ｍは１以上の奇数）で求めることが可能である。
【００６４】
次に、なぜガイド間距離４４を１／４波長のｍ倍（以下、奇数倍とする）とすることで安定した出力結果が得られるかを図１９、図２０、図２１、図２２を用いて説明する。
【００６５】
送信部３０から発生される超音波と記録媒体Ｐで反射する超音波の反射波の伝搬経路を図１９（ａ）、（ｂ）に示す。経路９１、１０１は送信部３０から記録媒体Ｐに直接伝搬する超音波の経路であり、経路９２、１０２は送信部３０から送信された超音波が記録媒体Ｐで反射され、再び送信部３０で反射された後に記録媒体Ｐに伝搬する超音波の経路である。経路９３、１０３は送信部３０から記録媒体Ｐに伝播した超音波が、記録媒体Ｐを透過し、受信部４０で反射され、その後記録媒体Ｐに再び伝搬する超音波の経路である。ガイド長が夫々１／２波長で、ガイド間距離４４が３／４波長において、図１９（ａ）は記録媒体Ｐが送信側のガイド先端面から受信側のガイド先端面までの中間点（以下、センサ間中央とする。）に停止している停止姿勢の場合であり、図１９（ｂ）は記録媒体Ｐがセンサ間中央より送信側にずれて停止している停止姿勢の場合である。
【００６６】
まず、図１９（ａ）の状態における超音波の干渉について説明する。経路９１の超音波に対して、経路９２との経路差は、ガイド先端面から記録媒体Ｐまでの距離が３／８波長、ガイド長が１／２波長であることから、７／４波長であることがわかる。同様に、経路９１の超音波に対して、経路９３との経路差は７／４波長となる。つまり、経路９２及び経路９３の超音波は、経路９１の超音波に対して７／４波長遅れている。このときの記録媒体Ｐにおける夫々の経路の超音波は図２０（ａ）に示したようになる。各超音波の合成波を考えると、経路９２と経路９３の超音波は同位相であるが、送信部３０から発生される超音波とは、１／４波長位相がずれていることがわかる。経路９１の超音波に対して経路９２と経路９３の超音波は、夫々１／４波長ずれているものの、経路９２と経路９３の超音波は送信部３０から送信された超音波の反射波であるため、経路９１の音波よりも減衰している。そのため、位相はずれているものの、そのずれ幅は安定な演算出力を得るための許容範囲内であるといえる。
【００６７】
次に、図１９（ｂ）の状態における超音波の干渉について説明する。図１９（ｂ）は記録媒体Ｐがセンサ間中央より１／８波長だけ送信側にずれて停止している停止姿勢の場合である。経路１０１の超音波に対して、経路１０２との経路差は３／２波長であるので、経路１０２の超音波は経路１０１の超音波に対して３／２波長遅れていることになる。また、経路１０１の超音波に対して、経路１０３との経路差は２波長であり、同様に経路１０３の超音波は経路１０１の超音波に対して２波長遅れていることになる。このときの記録媒体Ｐにおける夫々の経路の超音波は図２０（ｂ）に示したようになる。各超音波の合成波を考えると、経路１０１と経路１０２の超音波は同位相であるが、経路１０３の超音波は逆位相であることがわかる。経路１０３の超音波は逆位相になるものの、経路１０２と経路１０３の超音波は送信部３０から送信された超音波の反射波であるため、経路１０１の超音波よりも減衰している。そのため、経路１０２の超音波と経路１０３の超音波は実質的に打ち消しあい、合成波は安定することがわかる。また、図示していないが経路１０１と経路１０３の超音波が同位相となる場合は、経路１０２の超音波が逆位相となるため、やはり経路１０２の超音波と経路１０３の超音波が打ち消しあい、合成波は安定することがわかる。
【００６８】
次に、ガイド間距離が１波長の状態における各経路の超音波の状態を図２１（ａ）（ｂ）を用いて説明する。まず、図２１（ａ）の状態における超音波の干渉について説明する。図２１（ａ）のように記録媒体Ｐがセンサ間中央に停止している停止姿勢の場合、経路１１１の超音波に対して経路１１２との経路差は、ガイド先端面から記録媒体Ｐまでの距離が１／２波長、ガイド長が１／２波長であることから、１波長であることがわかる。同様に、経路１１１の超音波に対して、経路１１３との経路差も１波長となる。よって、図２２（ａ）に示すようにすべての経路の超音波が同位相で重なり合うため、合成波の出力が最も大きくなる。
【００６９】
次に、図２１（ｂ）の状態における超音波の干渉について説明する。図２１（ｂ）は記録媒体Ｐがセンサ間中央より１／４波長だけ送信側に停止している停止姿勢の場合である。経路１２１の超音波に対して、経路１２２との経路差は、送信側のガイド先端面から記録媒体Ｐまでの距離が１／４波長、ガイド長が１／２波長であることから、３／２波長であるので、経路１２２の超音波は経路１２１の超音波に対して３／２波長遅れている。また、経路１２１の音波に対して、経路１２３との経路差は、受信側のガイド先端面から記録媒体Ｐまでの距離が３／４波長、ガイド長が１／２波長であることから、５／２波長であり、経路１２３の超音波は経路１２１の超音波に対して５／２波長遅れている。よって、図２２（ｂ）に示すように経路１２１の超音波に対して、経路１２２と経路１２３の超音波が逆位相で重なるため、合成波の出力が最も小さくなる。
【００７０】
このように、ガイド間距離を１／４波長の奇数倍としなかったときは、記録媒体Ｐの位置により合成波の出力が最大値となることもあれば最小値になることもあり、出力の変動が大きく安定しない演算出力を得ることになってしまう。しかし、ガイド間距離４４を１／４波長の奇数倍としたときは、記録媒体Ｐの位置により経路ごとに位相の異なる超音波が照射される。しかし、送信部３０から照射された超音波に対して、すべての反射波が同位相になる、又はすべての反射波が逆位相になるというような大きな変動は起こらない。よって、変動の少ない安定した演算出力を得ることができる。すなわち、ガイドの長さが１／２波長の整数倍であり、さらにガイド間距離が１／４波長の奇数倍のときに、記録媒体Ｐの停止姿勢による出力の変動が小さく安定した出力結果を得ることが可能となり、記録媒体Ｐの坪量検知精度を向上させることができる。なお、上記で説明した条件は一例でありガイド間距離４４を超音波の波長の略１／４のｍ倍（ｍは１以上の奇数）にすれば、同様の結果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７１】
３０  超音波送信部
３１  送信部３０から送信される超音波を受信部４０の方向へ導くガイド部材
３２  送信部のガイド長
４０  超音波受信部
４１  記録媒体Ｐを透過した超音波を受信部４０の方向へ導くガイド部材
４２  受信部のガイド長
６０  搬送路
６１  搬送ガイド
Ｐ  記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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