(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記送信部と前記受信部の間に記録材を搬送する搬送部と、
前記搬送部によって搬送された記録材に画像を形成する画像形成部と、を有する画像形成装置において、
前記搬送部が前記送信部と前記受信部の間に複数の記録材を連続して搬送する際に、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１の超音波と、前記送信部によって超音波が送信され、記録材を介して前記受信部によって受信された第２の超音波に基づいて、前記記録材に画像を形成する際の前記画像形成部の画像形成条件を制御する制御部と、を有し、
先行する第１の記録材の後端と後続する第２の記録材の先端の間隔が所定の閾値よりも短い場合、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到達する前に前記受信部によって受信された前記第１の超音波と、前記第２の記録材を介して前記受信部によって受信された前記第２の超音波に基づいて、前記第２の記録材に対する前記画像形成条件を制御し、
前記間隔が前記所定の閾値よりも長い場合、前記制御部は、前記第１の記録材と前記第２の記録材の間で前記受信部によって受信された前記第１の超音波と、前記第２の記録材を介して前記受信部によって受信された前記第２の超音波に基づいて、前記第２の記録材に対する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。
【請求項２】
前記間隔が前記所定の閾値よりも短い場合、前記制御部は、前記第１の記録材よりも先行する第３の記録材と前記第１の記録材の間で前記受信部によって受信された前記第１の超音波を用いて、前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記間隔が前記所定の閾値よりも短い場合、前記送信部は、前記第１の記録材と前記第２の記録材の間で超音波を送信しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記間隔が前記所定の閾値よりも短い場合、前記受信部は、前記第１の記録材と前記第２の記録材の間で１回も前記第１の超音波を受信することができず、前記間隔が前記所定の閾値よりも長い場合、前記受信部は、前記第１の記録材と前記第２の記録材の間で少なくとも１回は前記第１の超音波を受信することができ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。
【請求項５】
前記制御部は、第１の環境において前記送信部と前記受信部の間に記録材が存在しない時に、前記送信部によって超音波が送信され、前記受信部によって受信された第３の超音波と、前記第１の環境とは異なる第２の環境における前記第１の超音波と前記第２の超音波に基づいて、前記画像形成条件を制御す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。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の超音波の振幅値と、前記第３の超音波の振幅値に基づいて前記第２の超音波の振幅値を補正し、補正された前記第２の超音波の振幅値によって前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記送信部は入力される駆動信号に応じて超音波を送信し、
前記制御部は、前記第１の環境において前記送信部と前記受信部の間に記録材が存在しない時に、前記送信部によって超音波が送信され、前記受信部によって受信された前記第３の超音波の振幅値が所定の値となる第１の駆動信号と、前記第２の環境における前記第１の超音波の振幅値が前記所定の値となる第２の駆動信号に基づいて前記第２の超音波の振幅値を補正し、補正された前記第２の超音波の振幅値によって前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１の環境において前記送信部と前記受信部の間に記録材が存在しない時に、前記送信部が超音波を送信してから前記受信部が前記第３の超音波を受信するまでの時間と、前記第２の環境において前記送信部が超音波を送信してから前記受信部が前記第１の超音波を受信するまでの時間に基づいて前記第２の超音波の振幅値を補正し、補正された前記第２の超音波の振幅値によって前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記環境とは、前記送信部又は前記受信部の周囲の気圧又は気温であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
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、
前記送信部と前記受信部の間に記録材を搬送する搬送部と、
前記搬送部によって搬送された記録材に画像を形成する画像形成部と、を有する画像形成装置において、
前記搬送部が前記送信部と前記受信部の間に複数の記録材を連続して搬送する際に、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１の超音波と、前記送信部によって超音波が送信され、記録材を介して前記受信部によって受信された第２の超音波に基づいて、前記記録材に画像を形成する際の前記画像形成部の画像形成条件を制御する制御部と、を有し、
前記搬送部によって先行する第１の記録材と後続する第２の記録材が連続して搬送される際に、前記制御部は、前記画像形成部が前記第１の記録材に対する画像形成動作を開始してから前記第１の記録材が前記送信部と前記受信部の間に到達する前に前記受信部によって受信された前記第１の超音波と、前記第１の記録材と前記第２の記録材の間で前記受信部によって受信された前記第１の超音波と、前記第２の記録材を介して前記受信部によって受信された前記第２の超音波に基づいて、前記第２の記録材に対する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。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第１の記録材よりも先行する第３の記録材と前記第１の記録材の間で前記受信部によって受信された前記第１の超音波を用いて、前記画像形成条件を制御す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】
前記制御部は、第１の環境において前記送信部と前記受信部の間に記録材が存在しない時に、前記送信部によって超音波が送信され、前記受信部によって受信された第３の超音波と、前記第１の環境とは異なる第２の環境における前記第１の超音波と前記第２の超音波に基づいて、前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
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到達する前に前記受信部によって受信された前記第１の超音波の振幅値と前記第１の記録材と前記第２の記録材の間で前記受信部によって受信された前記第１の超音波の振幅値の平均値と、前記第３の超音波の振幅値に基づいて前記第２の超音波の振幅値を補正し、補正された前記第２の超音波の振幅値によって前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記環境とは、前記送信部又は前記受信部の周囲の気圧又は気温であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記画像形成部によって前記第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、前記制御部は前記画像形成部の画像形成動作を停止させないことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
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であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記画像形成条件とは、前記画像形成部に含まれる転写部に供給する電圧値であることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記画像形成条件とは、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１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
記録材に画像を形成する画像形成部を有する画像形成装置で用いられる超音波センサであって、
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、
前記送信部と前記受信部の間に複数の記録材が連続して搬送される際に、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１の超音波と、前記送信部によって超音波が送信され、記録材を介して前記受信部によって受信された第２の超音波に基づいて、前記記録材に画像を形成する際の前記画像形成部の画像形成条件を制御する制御部と、を有し、
先行する第１の記録材の後端と後続する第２の記録材の先端の間隔が所定の閾値よりも短い場合、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到達する前に前記受信部によって受信された前記第１の超音波と、前記第２の記録材を介して前記受信部によって受信された前記第２の超音波に基づいて、前記第２の記録材に対する前記画像形成条件を制御し、
前記間隔が前記所定の閾値よりも長い場合、前記制御部は、前記第１の記録材と前記第２の記録材の間で前記受信部によって受信された前記第１の超音波と、前記第２の記録材を介して前記受信部によって受信された前記第２の超音波に基づいて、前記第２の記録材に対する前記画像形成条件を制御することを特徴とする超音波センサ。
【請求項２０】
記録材に画像を形成する画像形成部を有する画像形成装置で用いられる超音波センサであって、
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、
前記送信部と前記受信部の間に複数の記録材が連続して搬送される際に、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１の超音波と、前記送信部によって超音波が送信され、記録材を介して前記受信部によって受信された第２の超音波に基づいて、前記記録材に画像を形成する際の前記画像形成部の画像形成条件を制御する制御部と、を有し、
先行する第１の記録材と後続する第２の記録材が連続して搬送される際に、前記制御部は、前記画像形成部が前記第１の記録材に対する画像形成動作を開始してから前記第１の記録材が前記送信部と前記受信部の間に到達する前に前記受信部によって受信された前記第１の超音波と、前記第１の記録材と前記第２の記録材の間で前記受信部によって受信された前記第１の超音波と、前記第２の記録材を介して前記受信部によって受信された前記第２の超音波に基づいて、前記第２の記録材に対する前記画像形成条件を制御することを特徴とする超音波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材に対して画像を形成する際の画像形成条件を精度良く制御するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、記録材の坪量を検知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、センサで検知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）によってその検知結果が変化することが知られている。そのため、特許文献１では記録材が存在しない状態で超音波を受信した結果と、記録材が存在する状態で超音波を受信した結果を比較することで、周囲の環境の変化による検知結果への影響を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、超音波を受信した結果が変化するため、記録材に対して画像を形成する際の画像形成条件を誤って制御してしまう場合がある。
【０００６】
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、周囲の環境の変化によらず、精度良く記録材に対して画像を形成する際の画像形成条件を制御することができる画像形成装置及び超音波センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記の目的を達成するための本発明の画像形成装置は、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、前記送信部と前記受信部の間に記録材を搬送する搬送部と、前記搬送部によって搬送された記録材に画像を形成する画像形成部と、を有する画像形成装置において、前記搬送部が前記送信部と前記受信部の間に複数の記録材を連続して搬送する際に、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１の超音波と、前記送信部によって超音波が送信され、記録材を介して前記受信部によって受信された第２の超音波に基づいて、前記記録材に画像を形成する際の前記画像形成部の画像形成条件を制御する制御部と、を有し、
先行する第１の記録材の後端と後続する第２の記録材の先端の間隔が所定の閾値よりも短い場合、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到達する前に前記受信部によって受信された前記第１の超音波と、前記第２の記録材を介して前記受信部によって受信された前記第２の超音波に基づいて、前記第２の記録材に対する前記画像形成条件を制御し、前記間隔が前記所定の閾値よりも長い場合、前記制御部は、前記第１の記録材と前記第２の記録材の間で前記受信部によって受信された前記第１の超音波と、前記第２の記録材を介して前記受信部によって受信された前記第２の超音波に基づいて、前記第２の記録材に対する前記画像形成条件を制御することを特徴とする。
（２）上記の目的を達成するための本発明の超音波センサは、記録材に画像を形成する画像形成部を有する画像形成装置で用いられる超音波センサであって、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、前記送信部と前記受信部の間に複数の記録材が連続して搬送される際に、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１の超音波と、前記送信部によって超音波が送信され、記録材を介して前記受信部によって受信された第２の超音波に基づいて、前記記録材に画像を形成する際の前記画像形成部の画像形成条件を制御する制御部と、を有し、先行する第１の記録材の後端と後続する第２の記録材の先端の間隔が所定の閾値よりも短い場合、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到達する前に前記受信部によって受信された前記第１の超音波と、前記第２の記録材を介して前記受信部によって受信された前記第２の超音波に基づいて、前記第２の記録材に対する前記画像形成条件を制御し、前記間隔が前記所定の閾値よりも長い場合、前記制御部は、前記第１の記録材と前記第２の記録材の間で前記受信部によって受信された前記第１の超音波と、前記第２の記録材を介して前記受信部によって受信された前記第２の超音波に基づいて、前記第２の記録材に対する前記画像形成条件を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、連続して記録材に画像を形成する場合であっても、周囲の環境の変化によらず、精度良く記録材に対して画像を形成する際の画像形成条件を制御することができる画像形成装置及び超音波センサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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
【図２】本発明の実施例における坪量検知センサの制御部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施例における坪量検知センサの駆動信号と、受信波形の一例を示す図
【図４】本発明の実施例における坪量検知センサの出力波形の一例を示す図
【図５】本発明の実施例における周囲の気温の変化による坪量検知精度への影響を示す図
【図６】本発明の実施例１における画像形成時のフローチャート
【図７】本発明の実施例２における画像形成時のフローチャート
【図８】本発明の実施例における周囲の気圧の変化による坪量検知精度への影響を示す図
【図９】本発明の実施例４における画像形成時のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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】
【００１１】
本実施例の坪量検知センサは、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、その一例として坪量検知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。
【００１２】
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を収納する供給カセットである。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、供給カセット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）であり、６は搬送ローラ５に対向する搬送対向ローラ（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、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（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、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。９１はフラッパ、９２は反転ローラ、９３と９４は両面搬送ローラである。９０は坪量検知センサであり、送信部３１と受信部３２を有する。
【００１３】
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によって供給カセット２から供給される。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及び搬送対向ローラ６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、中間転写ベルト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ニップ部（不図示）へ向けてローラ５及びローラ６によって搬送される。記録材Ｐが供給カセット２から供給される動作と共に、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。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。感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面に形成された静電潜像は、現像ユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋにより夫々の色で現像される。感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、夫々中間転写ベルト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。現像された各色の画像は、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により中間転写ベルト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に転写されず中間転写ベルト１７上に残った現像剤はクリーニングユニット３６によってクリーニングされる。
【００１４】
記録材Ｐの裏面に画像形成を行わない場合は、画像が定着された記録材Ｐをフラッパ９１により排出ローラ２２が設けられた搬送路へ導き、排出トレイ２６に排出する。この搬送路は図１において実線で示される。一方、記録材Ｐの裏面にも画像形成を行う場合は、記録材Ｐをフラッパ９１により反転ローラ９２が設けられた搬送路へ導く。この搬送路は図１において点線で示される。反転ローラ９２は記録材Ｐを外部に排出する方向に搬送し、記録材Ｐの後端（記録材Ｐの搬送方向の上流側の端部）がフラッパ９１を通過してから所定時間が経過後に逆回転する。そして、反転ローラ９２は記録材Ｐを両面搬送ローラ９３へ搬送する。両面搬送ローラ９３は記録材Ｐを両面搬送ローラ９４へ搬送し、記録材Ｐは両面搬送ローラ９４で一旦停止する。その後、記録材Ｐは所定のタイミングで搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６へ搬送され、表面と同様に画像形成が行われる。連続して記録材の両面に画像を形成する時は、供給ローラ４による記録材の供給と両面搬送ローラ９４による記録材の搬送を交互に行う。
【００１５】
次に、坪量検知センサ９０について説明する。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／ｍ２］で表わされる。図１の画像形成装置１において、記録材Ｐの坪量を検知するセンサ９０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。センサ９０は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。また、送信部３１は二次転写ローラ１９と共に二次転写ユニット２３により保持されている。二次転写ユニット２３は、回転軸２４を支点に開閉動作が可能であり、これにより、搬送中の記録材Ｐが二次転写ユニット２３付近で滞留した場合でも、ユーザにより滞留した記録材Ｐを簡単に除去することができる。また、制御部３は、ＣＰＵ８０に加えて超音波の送受信動作や記録材Ｐの坪量の検知動作を行う坪量検知センサ制御部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によって得られた坪量の検知結果に応じて、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。
【００１６】
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。
【００１７】
次に、センサ９０を用いた記録材Ｐの坪量の検知方法について、図２（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、３２ｋＨｚ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の坪量の検知を行う制御部６０を有する。
【００１８】
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３（ａ）に示す。本実施例では、１回の測定で、３２［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、音波が完全に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。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。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２（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との間の検知位置２００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可変できるようにしている。ここで、検知位置２００とは、記録材Ｐが搬送される領域に存在する仮想的な位置であり、送信部３１から送信された超音波が照射される位置である。記録材Ｐが検知位置２００に搬送されると、送信部３１から送信された超音波は記録材Ｐに到達する。そして、受信部３２は記録材Ｐを介して減衰した超音波を受信することができる。例えば、図２に示すように送信部３１の中心と受信部３２の中心を結ぶ仮想的な線１００と記録材Ｐが搬送される領域が交わる位置を検知位置２００とすることができる。記録材Ｐは搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６によって検知位置２００に搬送される。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３（ｂ）に受信部３２での受信信号の波形、図３（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。ピーク検知部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）を検知する。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、ピーク検知部３４４がピーク値を検知するまでの時間を測定する。そして、ピーク検知部３４４が検知した値と、タイマ３４５によって測定された時間はそれぞれ記憶部３４６に保存される。上記を「ピーク検知動作」と呼ぶ。上記ピーク検知動作は、送信部３１と受信部３２の間の検知位置２００に記録材Ｐが存在しない状態と、記録材Ｐが存在する状態でそれぞれ所定の間隔で所定回数実施する。演算部３４７では、記録材Ｐが存在しない状態でのピーク値の所定回数の平均値と、記録材Ｐが存在する状態でのピーク値の所定回数の平均値の比から演算係数を算出する。演算係数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に基づいて、制御部６０は記録材Ｐの坪量を検知する。ＣＰＵ８０は坪量の検知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の坪量を検知することなく、演算係数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。
【００１９】
続いて、ピーク検知動作について詳しく説明する。本実施例における記録材Ｐの受信信号の波形を図４に示す。使用した記録材Ｐは坪量６０［ｇ／ｍ２］の記録紙である（以下、単に紙と記載する）。横軸は送信部３１から超音波を送信してからの経過時間に相当するカウンタ値、縦軸は超音波の振幅値に相当する出力値である。本実施例では、タイマ３４５のカウンタ周波数は３［ＭＨｚ］（０．３３３［μｓｅｃ］間隔）、ピーク検知部３４４の分解能はＡＤ１２ビットの３．３［Ｖ］（０．８０６［ｍＶ］間隔）である。また、送信部３１と受信部３２との間の検知位置２００に紙が存在する状態でも安定したデータを取得できるように、紙が存在する状態における検知回路３４２の増幅率を１６倍に設定している。実線、破線の波形は夫々、紙なし時、紙あり時の波形を表わしている。以下、紙なしとは送信部３１と受信部３２との間の検知位置２００に紙が存在しない状態を示し、紙ありとは送信部３１と受信部３２との間の検知位置２００に紙が存在する状態を示す。図４において周期的にピーク値があらわれるのはバースト波を入力しているためである。また、紙の有無によってピーク値が検知されるタイミングが異なっているのは、紙があることによって超音波が減衰し、超音波の速度が遅くなるためである。図４が示すように、最初の２つのピーク値（図のｎ＝１、２）の値は小さく、紙の有無、種類により安定したピーク値が得られない場合がある。一方で、超音波を送信してから所定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、必要な振幅を得られる範囲で可能な限り早いピーク値を取得することが望ましい。従って、本実施例では図４のｎ＝３のピーク値を用いて坪量検知を行う。
【００２０】
次に、センサの周囲の環境（例えば気圧や気温）による坪量の検知精度への影響と補正方法について説明する。まず、図５を用いて周囲の気温の変化による影響について説明する。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２０℃、点線が周囲の気温４０℃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とセンサの周囲の気圧は同一の条件で、周囲の気温を変化させて測定した。周囲の気温が高いほど、検知されるピーク値の値が小さくなっている。また、一般的に、空気中を伝搬する音速ｖはｖ＝３３１．５＋０．６０７ｋ［ｍ／ｓ］（ｋ：摂氏温度［℃］）で表わされ、周囲の気温が高いほど音速ｖは早くなる。よって、周囲の気温４０℃のときの超音波の出力値は周囲の気温２０℃のときよりも早く変化する。つづいて、図５（ｂ）を用いて周囲の気温の変化による坪量の検知精度への影響を説明する。横軸は紙の坪量、縦軸は演算係数を示している。紙あり時のピーク値をＶｐ、紙なし時のピーク値をＶａとすると、演算係数τは、式（１）で表わされる。
τ＝Ｖｐ／Ｖａ・・・式（１）
【００２１】
ここで、紙あり時のピーク値Ｖｐと紙なし時のピーク値Ｖａは周囲の気温を変化させた状態（０℃、２０℃、４０℃、６０℃）でそれぞれ検知している。まず、上記の演算係数τを求める理由について説明する。センサ９０の製造工程において、送信部３１や受信部３２の位置が検知対象である記録材Ｐに対してばらついてしまうことがある。また、センサ９０を装置本体に取り付ける際にも誤差が生じ、送信部３１や受信部３２の位置がばらついてしまうことがある。送信部３１や受信部３２の位置が変化すると、受信部３２から出力されるピーク値等が変化する。そのような場合に紙あり時のピーク値Ｖｐのみから記録材Ｐの坪量を検知しようとすると、同じ記録材Ｐを検知しても異なるセンサでは異なる坪量の検知結果が出てしまう可能性がある。そのため、演算係数τを求めて、同じセンサで検知した紙なしのピーク値と比較することで、センサの位置の影響を抑制している。この演算係数を用いて周囲の気温が変化した時に紙の坪量を検知することを考える。
【００２２】
例えば、周囲の気温４０℃の環境で演算係数τが０．０３２５の値を示す紙の坪量は１００［ｇ／ｍ２］であると検知される。一方、周囲の気温２０℃の環境で演算係数τが０．０３２５の値を示す紙の坪量は１０５［ｇ／ｍ２］であると検知される。そのため、周囲の気温に応じて補正を行わないと１００［ｇ／ｍ２］の坪量の紙を１０５［ｇ／ｍ２］の坪量の紙であると誤検知してしまう。このように、周囲の気温の変化によって超音波センサであるセンサ９０が影響を受ける理由は、空気の密度に関係する。例えば、センサ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。すなわち、周囲の気温によって音の伝わりにくさ（音響インピーダンス）が変化する。
【００２３】
音響インピーダンスの変化は周囲の気圧が変化した場合にも発生する。図８は周囲の気温２０℃のときの気圧の変化による坪量の検知精度への影響を説明する図である。横軸は紙の坪量、縦軸は演算係数を示しており、気圧が低くなるほど、演算係数は小さくなる。ここで、紙あり時のピーク値Ｖｐと紙なし時のピーク値Ｖａは周囲の気圧を変化させた状態（１［ａｔｍ］、０．９［ａｔｍ］、０．８［ａｔｍ］、０．７［ａｔｍ］）でそれぞれ検知している。このように、周囲の気圧の変化によって超音波センサであるセンサ９０が影響を受ける理由は、気温の場合と同様空気の密度に関係する。例えば、センサの周囲の気圧が高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。一方で、気圧が低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。
【００２４】
超音波センサであるセンサ９０の出力は音響インピーダンスに比例するので、周囲の環境が変化する前後での出力値の比から、周囲の環境の変化を検知して補正することができる。具体的な方法としては、まず、工場出荷時など予め周囲の気圧や気温が分かっている環境において、紙がない状態で検知を行い、測定したピーク値を基準ピーク値として記憶部３４６などに格納する。本実施例では基準ピーク値を測定する環境は２０℃、１［ａｔｍ］とする。次に、出荷後の周囲の環境が変化した可能性がある時に、同様に紙がない状態での検知を行い、測定したピーク値と基準ピーク値との比を補正係数とすることで、演算係数を補正することができる。この補正係数を、環境補正係数αとする。基準の紙なしピーク値をＶａ０とすると、補正係数αは、
α＝Ｖａ／Ｖａ０・・・式（２）
と表わされ、２０℃、１［ａｔｍ］での演算係数τｒは次式で表わされる。
τｒ＝τ／α・・・式（３）
このように、補正係数αによる補正をかけることで、周囲の環境の変化によらず２０℃、１ａｔｍでの演算係数を求めることができ、正しい坪量を検知することができる。
【００２５】
次に、図６のフローチャートを用いて、本実施例における画像形成方法を説明する。なお、以降複数枚の記録材Ｐに連続して画像を形成する場合について記載する。本実施例において複数枚の記録材Ｐに連続して画像を形成する場合とは、ユーザが画像形成装置１に対して複数枚の記録材Ｐに画像を形成する命令を出した場合のことを指す。記録材Ｐ１は１枚目、記録材Ｐ２は２枚目、記録材Ｐｎはｎ枚目を示す。図６のフローチャートに基づく制御は、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、本実施例では記録材として紙を使用する。
【００２６】
ＣＰＵ８０は画像形成を開始後、まず枚数ｎを１にリセットする（Ｓ１０１）。続いて、センサ９０が、前述のピーク検知動作で紙がない状態でピーク値を取得する。本実施例では１０ｍｓ間隔で２０回のピーク検知動作を行い、平均値を紙なしデータＶａ１とする（Ｓ１０２）。次に紙なしデータＶａ１を記憶部３４６に格納してある工場出荷時の基準データＶａ０で割ることで補正係数α１を算出する（Ｓ１０３）。続いてＣＰＵ８０はカセット２から記録材Ｐ１を供給し（Ｓ１０４）、記録材Ｐ１がセンサ９０に到達後の所定のタイミングでピーク検知動作を行い紙ありデータを取得する。より詳細には、記録材Ｐ１の先端（記録材Ｐ１の搬送方向の下流側の端部）が送信部３１と受信部の３２の間の検知位置２００を通過してから、記録材Ｐ１の後端がその検知位置２００に到達するまでの期間においてピーク検知動作を行う。本実施例ではＳ１０２と同様に１０ｍｓ間隔で２０回のピーク検知動作を行い、平均値を紙ありデータＶｐ１とする（Ｓ１０５）。その後、ＣＰＵ８０は記録材Ｐ１を一旦停止させる（Ｓ１０６）。続いて式（４）を用いて２０℃、１［ａｔｍ］で正規化された演算係数τｒ１を算出し（Ｓ１０７）、算出した演算係数τｒ１から記録材の搬送速度と定着温度Ｔｅｍｐ＿１、及び転写電圧値Ｔ１を算出する（Ｓ１０８）。なお、本実施例においては、記録材Ｐ１の搬送速度を変更する場合に備えて、記録材Ｐ１を一旦停止させている。
τｒ１＝Ｖｐ１／Ｖａ１×１／α１・・・式（４）
【００２７】
ＣＰＵ８０は算出した搬送速度と定着温度、及び転写電圧値に変更した後に記録材Ｐ１を再搬送し画像形成を行う（Ｓ１０９）。ＣＰＵ８０はＳ１０９の画像形成動作と並行して後続の記録材の有無を確認する（Ｓ１１０）。後続の記録材が無い場合はそのまま画像形成を終了する。一方、後続の記録材がある場合は枚数ｎをインクリメントし（Ｓ１１１）、記録材Ｐｎ−１がセンサ９０を通過し、後続の記録材Ｐｎが到達するまでの期間（以降、紙なし期間と呼ぶ）でピーク検知動作を行う。より詳細には、記録材Ｐｎ−１の後端が送信部３１と受信部の３２の間の検知位置２００を通過してから、記録材Ｐｎの先端がその検知位置２００に到達するまでの期間においてピーク検知動作を行う。本実施例では１０ｍｓ間隔で１０回のピーク検知動作を行って平均値を算出することで、紙なし期間で紙なしデータＶａｎを取得する（Ｓ１１２）。次に紙なしデータＶａｎを記憶部３４６に格納してある工場出荷時の基準データＶａ０で割ることで補正係数αｎを算出する（Ｓ１１３）。記録材Ｐｎがセンサ９０に到達後の所定のタイミングでピーク検知動作を行い紙ありデータを取得する。より詳細には、記録材Ｐｎの先端が送信部３１と受信部の３２の間の検知位置２００を通過してから、記録材Ｐｎの後端がその検知位置２００に到達するまでの期間においてピーク検知動作を行う。本実施例ではＳ１０５と同様に１０ｍｓ間隔で２０回のピーク検知動作を行い、平均値を紙ありデータＶｐｎとする（Ｓ１１４）。続いて式（５）を用いて２０℃、１［ａｔｍ］で正規化された演算係数τｒｎを算出し（Ｓ１１５）、算出した演算係数τｒｎから定着温度Ｔｅｍｐ＿ｎと転写電圧値Ｔｎを算出する（Ｓ１１６）。
τｒｎ＝Ｖｐｎ／Ｖａｎ×１／αｎ・・・式（５）
【００２８】
ＣＰＵ８０は記録材Ｐｎ−１の後端が定着ユニット２１を通過した後に定着温度をＴｅｍｐ＿ｎ、転写電圧値をＴｎに変更し画像形成を行う（Ｓ１１７）。ＣＰＵ８０はＳ１１７の画像形成動作と並行して後続の記録材の有無を確認する（Ｓ１１８）。後続の記録材が無い場合はそのまま画像形成を終了する。一方、後続の記録材がある場合はＳ１１１に戻り、後続の記録材が無くなるまで画像形成を継続する。
【００２９】
上記動作を行うことで連続して複数枚の記録材に画像を形成する場合に、周囲の環境が変化しても、精度良く記録材の坪量を検知することができる。また、２枚目以降の記録材に最適な転写条件や定着条件等の画像形成条件を設定することができる。
【００３０】
特に連続して複数枚の記録材の両面に画像を形成する時においてセンサ９０の周囲の気温が上昇しても、精度良く記録材の坪量を検知することができる。
【００３１】
また、本実施例においては、記録材Ｐｎ−１の後端と記録材Ｐｎの先端の間の紙なし期間で検知したデータＶａｎと基準の紙なしデータＶａ０を比較することによって、環境補正係数αｎを算出していた。しかし、これに限定されない。予め、紙なしデータＶａｎと環境補正係数αｎを対応付けたテーブルを記憶部３４６に記憶させておき、そのテーブルに基づいて紙なしデータＶａｎから直接的に環境補正係数αｎを求めてもよい。このテーブルはセンサ９０の構成に応じて、工場出荷時などに設定される。また、Ｖａｎとαｎの対応関係は、基準の紙なしデータＶａ０に対して環境補正係数を１とした場合を基準に設定される。
【実施例２】
【００３２】
実施例１では紙なし期間での紙なしデータＶａｎを１０ｍｓ間隔で１０回のピーク検知動作を行って平均値を算出することで取得する構成で説明を行った。しかしながら、紙なし期間が短い場合は１０回のピーク検知動作を行えない場合がある。本実施例では紙なし期間が短い場合を想定し、紙なし期間でのピーク検知動作を３回までしか実施できない構成で説明する。主な部分の説明は実施例１と同様であり、ここでは実施例１と異なる部分のみを説明する。
【００３３】
本実施例の画像形成動作を図７のフローチャートを用いて説明する。図７のフローチャートに基づく制御は、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。
【００３４】
ＣＰＵ８０は画像形成を開始後、まず枚数ｎを１にリセットする（Ｓ２０１）。続いて、センサ９０が、前述のピーク検知動作で紙がない状態でピーク値を取得する。本実施例では１０ｍｓ間隔で２０回のピーク検知動作を行い、平均値を紙なしデータＶａ１とする（Ｓ２０２）。またＶａ１をＶａＡＶＥ＿１として記憶部３４６に保存する（Ｓ２０３）。次に紙なしデータＶａ１を記憶部３４６に格納してある工場出荷時の基準データＶａ０で割ることで補正係数α１を算出する（Ｓ２０４）。続いてＣＰＵ８０はカセット２から記録材Ｐ１を供給し（Ｓ２０５）、記録材Ｐ１がセンサ９０に到達後の所定のタイミングでピーク検知動作を行い紙ありデータを取得する。より詳細には、記録材Ｐ１の先端が送信部３１と受信部の３２の間の検知位置２００を通過してから、記録材Ｐ１の後端がその検知位置２００に到達するまでの期間においてピーク検知動作を行う。本実施例ではＳ２０２と同様に１０ｍｓ間隔で２０回のピーク検知動作を行い、平均値を紙ありデータＶｐ１とする（Ｓ２０６）。その後、ＣＰＵ８０は記録材Ｐ１を一旦停止させる（Ｓ２０７）。続いて式（６）を用いて２０℃、１［ａｔｍ］で正規化された演算係数τｒ１を算出し（Ｓ２０８）、算出した演算係数τｒ１から記録材の搬送速度と定着温度Ｔｅｍｐ＿１、及び転写電圧値Ｔ１を算出する（Ｓ２０９）。
τｒ１＝Ｖｐ１／Ｖａ１×１／α１・・・式（６）
【００３５】
ＣＰＵ８０は算出した記録材の搬送速度と定着温度、及び転写電圧値に変更した後に記録材Ｐ１を再搬送し画像形成を行う（Ｓ２１０）。ＣＰＵ８０はＳ２１０の画像形成動作と並行して後続の記録材の有無を確認する（Ｓ２１１）。後続の記録材が無い場合はそのまま画像形成を終了する。一方、後続の記録材がある場合は枚数ｎをインクリメントし（Ｓ２１２）、紙なし期間でピーク検知動作を行う。より詳細には、記録材Ｐｎ−１の後端が送信部３１と受信部の３２の間の検知位置２００を通過してから、記録材Ｐｎの先端がその検知位置２００に到達するまでの期間においてピーク検知動作を行う。本実施例では１０ｍｓ間隔で３回のピーク検知動作を行って平均値を算出し、紙なしデータＶａｎを取得する。（Ｓ２１３）。次に式（７）を用いて、紙なしデータＶａＡＶＥ＿ｎを算出する（Ｓ２１４）。
ＶａＡＶＥ＿ｎ＝（ＶａＡＶＥ＿ｎ−１＋Ｖａｎ）／２・・・式（７）
【００３６】
次に紙なしデータＶａＡＶＥ＿ｎを記憶部３４６に格納してある工場出荷時の基準データＶａ０で割ることで補正係数αｎを算出する（Ｓ２１５）。記録材Ｐｎがセンサ９０に到達後の所定のタイミングでピーク検知動作を行い紙ありデータを取得する。より詳細には、記録材Ｐｎの先端が送信部３１と受信部の３２の間の検知位置２００を通過してから、記録材Ｐｎの後端がその検知位置２００に到達するまでの期間においてピーク検知動作を行う。本実施例ではＳ２０５と同様に１０ｍｓ間隔で２０回のピーク検知動作を行い、平均値を紙ありデータＶｐｎとする（Ｓ２１６）。続いて式（８）を用いて２０℃、１［ａｔｍ］で正規化された演算係数τｒｎを算出し（Ｓ２１７）、算出した演算係数τｒｎから定着温度Ｔｅｍｐ＿ｎと転写電圧値Ｔｎを算出する（Ｓ２１８）。
τｒｎ＝Ｖｐｎ／ＶａＡＶＥ＿ｎ×１／αｎ・・・式（８）
【００３７】
ＣＰＵ８０は記録材Ｐｎ−１の後端が定着ユニット２１を通過した後に定着温度Ｔｅｍｐ＿ｎ、及び転写電圧値Ｔｎに変更し画像形成を行う（Ｓ２１９）。ＣＰＵ８０はＳ２１９の画像形成動作と並行して後続の記録材の有無を確認する（Ｓ２２０）。後続の記録材が無い場合はそのまま画像形成を終了する。一方、後続の記録材がある場合はＳ２１２に戻り、後続の記録材が無くなるまで画像形成を継続する。
【００３８】
上記動作を行うことで、紙なし期間が短いことにより、１度の紙なし期間で十分な紙なしデータが取得できない場合においても、精度良く記録材の坪量を検知することができる。また、２枚目以降の記録材に最適な転写条件や定着条件等の画像形成条件を設定することができる。
【００３９】
また、本実施例においてＶａＡＶＥ＿ｎを算出する計算式は式（７）に限らない。式（９）に示すように、データ数に応じた重みづけ平均値を計算してもよい。
ＶａＡＶＥ＿ｎ＝（ｎ１×ＶａＡＶＥ＿ｎ−１＋ｎ２×Ｖａｎ）／（ｎ１＋ｎ２）・・・式（９）
ここで、式（９）において、ｎ１は前回の紙なしデータＶａＡＶＥ＿ｎ−１取得時までにピーク検知動作を行って取得したデータの数を示す。また、ｎ２は今回のピーク検知動作を行って取得したデータの数を示す。例えば、式（９）においてｎ＝２を代入すると、
ＶａＡＶＥ＿２＝（ｎ１×ＶａＡＶＥ＿１＋ｎ２×Ｖａ２）／（ｎ１＋ｎ２）
＝（２０×Ｖａ１＋３×Ｖａ２）／２３
となり、データ数に応じてより正確な紙なしデータを算出することができる。
【実施例３】
【００４０】
実施例１及び実施例２では、基準の環境と坪量の検知を行う時の環境におけるデータの取得は、送信部３１に入力されるパルス電圧が等しい状態で行っていた。そして、それぞれの環境での紙なしピーク値の比を補正係数αとして坪量演算を行っていた。本実施例では、駆動信号のパルス電圧を周囲の環境に応じて変更することで、周囲の環境の変化による影響を補正する方法について説明する。主な部分の説明は実施例１と同様であり、ここでは実施例１と異なる部分のみを説明する。
【００４１】
まず、基準の環境下で入力パルス電圧Ｖｉ０により取得した基準の紙なしピーク値をＶａ０とする。そして、坪量検知時の環境下で入力パルス電圧Ｖｉ０により取得した紙なしピーク値をＶａ１とする。坪量検知時の環境下において、センサ制御部３０は、取得されるピーク値の値Ｖａが基準の紙なしピーク値Ｖａ０と等しくなるように、入力パルス電圧を調整する。実施例１で述べたように、入力パルス電圧により送信部３１の圧電素子が発振することで超音波が発生するので、超音波の振幅レベルは入力パルス電圧に比例する。よって、Ｖａ＝Ｖａ０となるように調整した入力パルス電圧をＶｉ１とすると、Ｖｉ０とＶｉ１の比は、式（２）のＶａ１とＶａ０の比と等しくなる。従って、式（２）より、
Ｖｉ０／Ｖｉ１＝Ｖａ１／Ｖａ０＝α・・・式（１０）
となる。紙ありピーク値Ｖｐの測定は調整した入力パルス電圧Ｖｉ１で行い、式（１）より演算係数τを算出する。そして、式（３）および式（１０）から、環境補正後の演算係数τｒは次式で求めることができる。
τｒ＝τ／（Ｖｉ０／Ｖｉ１）・・・式（１１）
【００４２】
以上、本実施例によれば、坪量検知時の環境下において取得される紙なしピーク値の値Ｖａが基準の紙なしピーク値Ｖａ０と等しくなるように送信部３１に入力されるパルス電圧を調整する。これにより、周囲の環境が変化しても、精度良く記録材の坪量を検知することができる。また、２枚目以降の記録材に最適な転写条件や定着条件等の画像形成条件を設定することができる。
【実施例４】
【００４３】
実施例１及び実施例２では、基準の環境と坪量の検知を行う時の環境における紙なしピーク値の比を補正係数αとし、周囲の環境の変化を検知し補正を行っていた。しかしながら、複数枚の記録材に連続して画像を形成する場合、途中でセンサの周囲の気圧が変化する可能性は低い。よって、本実施例ではセンサの周囲の気温の変化を検知して補正する構成について説明する。主な部分の説明は実施例１と同様であり、ここでは実施例１と異なる部分のみを説明する。
【００４４】
図５（ａ）に示したように、式（１２）の関係から周囲の気温が変化すると、音速ｖが変化するためピーク値を検知するまでの時間が変化する。
ｖ＝３３１．５＋０．６０７ｋ［ｍ／ｓ］（ｋ：摂氏温度［℃］）・・・式（１２）
送信部３１と受信部３２の距離をｄ、タイマ３４５のカウンタ周波数をｆ、ピーク検知時のタイマ３４５のカウント値をｔとすると測定時の超音波の速度（音速）ｖは式（１３）から求められる。
ｖ＝ｄ／（ｔ／ｆ）・・・式（１３）
本実施例ではｄ＝９［ｍｍ］、ｆ＝３［ＭＨｚ］とする。
【００４５】
画像形成の開始時に坪量検知を実行して紙なしデータＶａ１を取得した時の環境における音速をｖ１、周囲の気温をＴｋ１とする。そして、紙なし期間で坪量検知を実行して紙なしデータＶａｎを取得した時の環境における音速をｖｎ、周囲の気温をＴｋｎとすると式（１４）の関係となる。そのため、周囲の気温の変化Ｔｋｎ−Ｔｋ１は式（１５）から求めることが可能となる。
ｖｎ−ｖ１＝（３３１．５＋０．６０７×Ｔｋｎ）−（３３１．５＋０．６０７×Ｔｋ１）
＝０．６０７×（Ｔｋｎ−Ｔｋ１）  ・・・式（１４）
（Ｔｋｎ−Ｔｋ１）＝（ｖｎ−ｖ１）／０．６０７  ・・・式（１５）
【００４６】
一方、気温の変化に伴う演算係数τの変化量は実験的に求めることが可能である。例えば、図５（ｂ）において、坪量１００［ｇ／ｍ２］の紙の演算係数は周囲の気温２０℃の環境では０．０３４５を示し、周囲の気温４０℃の環境では０．０３２５を示し、演算係数が０．００２変化している。よって、周囲の気温による演算係数τの変化率は２０℃の環境を基準とすると（−０．００２／０．０３４５）／（４０℃‐２０℃）×１００％＝−０．３％となる。そのため、周囲の気温が１℃上昇することで演算係数τが−０．３％変化する。以上より、紙なしデータを取得した時の環境における音速を測定することにより、周囲の気温の変化に対する補正を実行することが可能となる。
【００４７】
本実施例の画像形成動作を図９のフローチャートを用いて説明する。図９のフローチャートに基づく制御は、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。
【００４８】
ＣＰＵ８０は画像形成を開始後、まず枚数ｎを１にリセットする（Ｓ３０１）。続いて、センサ９０が、前述のピーク検知動作で紙がない状態でピーク値を取得する。このとき、各ピーク値を検知した時のカウント値も取得する。本実施例では１０ｍｓ間隔で２０回のピーク検知動作を行い、ピーク値の平均値を紙なしデータＶａ１とする。そして、カウント値の平均値をｔａ１とする。（Ｓ３０２）。また、式（１３）を用いてカウント値ｔａ１から音速ｖ１を算出する（Ｓ３０３）。次に紙無し時データＶａ１を記憶部３４６に格納してある工場出荷時の基準データＶａ０で割ることで補正係数α１を算出する（Ｓ３０４）。続いてＣＰＵ８０はカセット２から記録材Ｐ１を供給し（Ｓ３０５）、記録材Ｐ１がセンサ９０に到達後の所定のタイミングでピーク検知動作を行い紙ありデータを取得する。より詳細には、記録材Ｐ１の先端が送信部３１と受信部の３２の間の検知位置２００を通過してから、記録材Ｐ１の後端がその検知位置２００に到達するまでの期間においてピーク検知動作を行う。本実施例ではＳ３０２と同様に１０ｍｓ間隔で２０回のピーク検知動作を行い、ピーク値の平均値を紙ありデータＶｐ１とする（Ｓ３０６）。その後、ＣＰＵ８０は記録材Ｐ１を一旦停止させる（Ｓ３０７）。続いて式（１６）を用いて２０℃、１［ａｔｍ］で正規化された演算係数τｒ１を算出し（Ｓ３０８）、算出した演算係数τｒ１から記録材の搬送速度と定着温度Ｔｅｍｐ＿１、及び転写電圧値Ｔ１を算出する（Ｓ３０９）。
τｒ１＝Ｖｐ１／Ｖａ１×１／α１・・・式（１６）
【００４９】
ＣＰＵ８０は算出した記録材の搬送速度と定着温度、及び転写電圧値に変更した後に記録材Ｐ１を再搬送し画像形成を行う（Ｓ３１０）。ＣＰＵ８０はＳ３１０の画像形成動作と並行して後続の記録材の有無を確認する（Ｓ３１１）。後続の記録材が無い場合はそのまま画像形成を終了する。一方、後続の記録材がある場合は枚数ｎをインクリメントし（Ｓ３１２）、紙なし期間でピーク検知動作を行う。より詳細には、記録材Ｐｎ−１の後端が送信部３１と受信部の３２の間の検知位置２００を通過してから、記録材Ｐｎの先端がその検知位置２００に到達するまでの期間においてピーク検知動作を行う。本実施例では１０ｍｓ間隔で１０回のピーク検知動作を行ってピーク値の平均値を算出することで、紙なし期間で紙なしデータＶａｎを取得する。このとき、各ピーク値を検知した時のカウント値からカウント値の平均値ｔａｎも取得する（Ｓ３１３）。また、式（１３）を用いてカウント値ｔａｎから音速ｖｎを算出し（Ｓ３１４）、式（１５）を用いて周囲の気温の変化を算出する（Ｓ３１５）。
【００５０】
続いて記録材Ｐｎがセンサ９０に到達後の所定のタイミングでピーク検知動作を行い紙ありデータを取得する。より詳細には、記録材Ｐｎの先端が送信部３１と受信部の３２の間の検知位置２００を通過してから、記録材Ｐｎの後端がその検知位置２００に到達するまでの期間においてピーク検知動作を行う。本実施例ではＳ３０６と同様に１０ｍｓ間隔で２０回のピーク検知動作を行い、ピーク値の平均値を紙ありデータＶｐｎとする（Ｓ３１６）。続いて式（１７）を用いて２０℃、１［ａｔｍ］で正規化された演算係数τｒｎを算出し（Ｓ３１７）、算出した演算係数τｒｎから定着温度Ｔｅｍｐ＿ｎと転写電圧値Ｔｎを算出する（Ｓ３１８）。
τｒｎ＝Ｖｐｎ／Ｖａｎ×１／α１×｛１−０．００３×（Ｔｋｎ−Ｔｋ１）｝・・・式（１７）
【００５１】
ＣＰＵ８０は記録材Ｐｎ−１の後端が定着ユニット２１を通過した後に定着温度をＴｅｍｐ＿ｎ、転写電圧値をＴｎに変更し画像形成を行う（Ｓ３１９）。ＣＰＵ８０はＳ３２０の画像形成動作と並行して後続の記録材の有無を確認する（Ｓ３２０）。後続の記録材が無い場合はそのまま画像形成を終了する。一方、後続の記録材がある場合はＳ３１２に戻り、後続の記録材が無くなるまで画像形成を継続する。
【００５２】
上記動作を行うことで連続して複数枚の記録材に画像を形成する場合に、周囲の気温が変化しても、精度良く記録材の坪量を検知することができる。また、２枚目以降の記録材に最適な転写条件や定着条件等の画像形成条件を設定することができる。
【００５３】
また、上記の実施例においては、記録材Ｐｎ−１の後端と記録材Ｐｎの先端の間の紙なし期間で検知したデータを用いて、記録材Ｐｎの坪量を検知する制御について説明した。しかし、これに限定されない。例えば、記録材Ｐｎ−１の後端と記録材Ｐｎの先端の間の紙なし期間で検知したデータを用いて、記録材Ｐｎの次に供給される記録材Ｐｎ＋１の坪量を検知してもよい。すなわち、記録材Ｐｎに後続するいずれかの記録材の検知結果にフィードバックさせもよい。または、記録材Ｐｎ−１の後端と記録材Ｐｎの先端の間の紙なし期間で検知したデータを用いて、記録材Ｐｎ−１の坪量を検知してもよい。すなわち、記録材Ｐｎよりも先行するいずれかの記録材の検知結果にフィードバックさせてもよい。この制御は、センサ９０によって記録材Ｐｎの坪量が検知されてから、記録材Ｐｎに対して画像が形成されるまでの時間が長い構成等の場合に有効である。上記動作を行うことで連続して複数枚の記録材に画像を形成する場合に、周囲の環境が変化しても、精度良く記録材の坪量を検知することができる。また、２枚目以降の記録材に最適な転写条件や定着条件等の画像形成条件を設定することができる。
【００５４】
また、上記の実施例において、センサ９０よりも記録材Ｐの搬送方向の上流側に、記録材Ｐの先端及び後端を検知するセンサを配置してもよい。このセンサとしては例えば、センサ９０よりも上流側であって、搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６によって形成されるニップ部（不図示）よりも下流側に配置されるレジストレーションセンサ４０がある。センサ４０は、先行して搬送される第１の記録材の後端を検知してから、後続して搬送される第２の記録材の先端を検知するまでの時間を制御部３に含まれるタイマによって測定することで、紙なし期間を検知することができる。そして、検知した紙なし期間に基づいて、ピーク検知動作を行う回数を変更してもよい。すなわち、紙なし期間が長い場合にはピーク検知動作を行う回数を増やし、紙なし期間が短い場合にはピーク検知動作を行う回数を減らしてもよい。また、センサ４０はセンサ９０による超音波の送受信動作を行うタイミングを決定するタイミング決定手段としても動作する。
【００５５】
また、供給カセット２から第１の記録材を供給ローラ４によって供給する際に、後続する第２の記録材が連れ出ししてしまうことがある。この場合、第１の記録材と第２の記録材の間の紙なし期間は通常よりも短くなる。そして、紙なし期間が所定の閾値よりも短くなってしまった場合には、ピーク検知動作を１回も行うことができない場合がある。その場合は、前回の紙なしデータを用いて次に搬送される記録材の坪量を検知してもよい。例えば２枚目と３枚目の間の紙なし期間が所定の閾値よりも短くて、ピーク検知動作を行えなかった場合、１枚目と２枚目の間の紙なし期間で取得した紙なしデータを用いて、３枚目の坪量を検知する。また、この処理はピーク検知動作を１回も行うことができない場合に限らない。正確な紙なしデータを算出するための回数（例えば１０回）、ピーク検知動作を行えない場合に適用してもよい。
【００５６】
また、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。
【００５７】
また、上記の実施例においては、１枚目の記録材Ｐ１を一旦停止する構成で説明を行った。しかしながら、記録材Ｐ１を停止させずに画像形成を行ってもかまわない。
【００５８】
また、上記の実施例において、センサ９０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、センサ９０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。センサ９０を着脱可能な構成にすれば、例えば、センサ９０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。
【００５９】
また、上記の実施例において、センサ９０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、センサ９０と制御部を一体化して交換可能であれば、センサ９０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。
【００６０】
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。
【符号の説明】
【００６１】
１  画像形成装置
３１  送信部
３２  受信部
９０  坪量検知センサ
【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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