(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数の超音波と前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の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前記第１の周波数の超音波を受信し、受信した前記第１の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第１の信号を出力し、その後、前記発信手段から発信された前記第２の周波数の超音波を受信し、受信した前記第２の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第２の信号を出力する受信手段と、
前記第１の信号の所定のピーク値が取得された第１のタイミングと、前記第１のタイミングまでの期間における前記第２の信号の最後のピーク値が取得された第２のタイミングに基づき、前記所定のピーク値が何番目のピーク値であるかを検知する制御手段と、を備えることを特徴とする超音波検知装置。
【請求項２】
第１の周波数の超音波と前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の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前記第１の周波数の超音波を受信し、受信した前記第１の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第１の信号を出力し、その後、前記発信手段から発信された前記第２の周波数の超音波を受信し、受信した前記第２の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第２の信号を出力する受信手段と、
前記第１の信号の所定のピーク値が取得された第１のタイミングと、前記第１のタイミングからの期間における前記第２の信号の最初のピーク値が取得された第２のタイミングに基づき、前記所定のピーク値が何番目のピーク値であるかを検知する制御手段と、を備えることを特徴とする超音波検知装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとの差分に基づき、前記所定のピーク値がｎ番目のピーク値であると検知した後、前記ｎ番目とは異なる前記第１の信号のｍ番目のピーク値を取得できるタイミングを求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検知装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材が存在しない状態において取得された前記第１の信号のｍ番目のピーク値と、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材が存在する状態において取得された前記第１の信号のｍ番目のピーク値の比率に基づき、記録材の坪量を判別することを特徴とする請求項３に記載の超音波検知装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材が存在しない状態において取得された前記第１の信号のｍ番目のピーク値と、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材が存在する状態において取得された前記第１の信号のｍ番目のピーク値の比率に基づき、記録材が重送しているか否かを判別することを特徴とする請求項３に記載の超音波検知装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１の信号の出力値が閾値を超えた回数が所定回数となってから取得されたピーク値を、前記第１の信号の前記所定のピーク値として抽出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波検知装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１の信号の出力値のゼロクロスの回数が所定回数となってから取得されたピーク値を、前記第１の信号の前記所定のピーク値として抽出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波検知装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記発信手段が前記第１の周波数の超音波を発信してから所定時間が経過するまでの期間において最後に取得されたピーク値を、前記第１の信号の前記所定のピーク値として抽出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波検知装置。
【請求項９】
第１の周波数の超音波と前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の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前記第１の周波数の超音波を受信し、受信した前記第１の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第１の信号を出力し、その後、前記発信手段から発信された前記第２の周波数の超音波を受信し、受信した前記第２の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第２の信号を出力する受信手段と、
前記第１の信号の所定のピーク値が取得された第１のタイミングと、前記第１のタイミングまでの期間における前記第２の信号の最後のピーク値が取得された第２のタイミングに基づき、前記第１の信号の特定の順番のピーク値を取得する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材が存在する状態において取得された前記第１の信号の特定の順番のピーク値に基づき、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。
【請求項１０】
第１の周波数の超音波と前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の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前記第１の周波数の超音波を受信し、受信した前記第１の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第１の信号を出力し、その後、前記発信手段から発信された前記第２の周波数の超音波を受信し、受信した前記第２の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第２の信号を出力する受信手段と、
前記第１の信号の所定のピーク値が取得された第１のタイミングと、前記第１のタイミングからの期間における前記第２の信号の最初のピーク値が取得された第２のタイミングに基づき、前記第１の信号の特定の順番のピーク値を取得する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材が存在する状態において取得された前記第１の信号の特定の順番のピーク値に基づき、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。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材が存在しない状態において取得された前記第１の信号の特定の順番のピーク値と、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材が存在する状態において取得された前記第１の信号の特定の順番のピーク値の比率に基づき、記録材の種類を判別することを特徴とする請求項９又は１０に記載の記録材判別装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記第１の信号の出力値が閾値を超えた回数が所定回数となってから取得されたピーク値を、前記第１の信号の前記所定のピーク値として抽出することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の記録材判別装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記第１の信号の出力値のゼロクロスの回数が所定回数となってから取得されたピーク値を、前記第１の信号の前記所定のピーク値として抽出することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の記録材判別装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記発信手段が前記第１の周波数の超音波を発信してから所定時間が経過するまでの期間において最後に取得されたピーク値を、前記第１の信号の前記所定のピーク値として抽出することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の記録材判別装置。
【請求項１５】
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
第１の周波数の超音波と前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の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前記第１の周波数の超音波を受信し、受信した前記第１の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第１の信号を出力し、その後、前記発信手段から発信された前記第２の周波数の超音波を受信し、受信した前記第２の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第２の信号を出力する受信手段と、
前記第１の信号の所定のピーク値が取得された第１のタイミングと、前記第１のタイミングまでの期間における前記第２の信号の最後のピーク値が取得された第２のタイミングに基づき、前記第１の信号の特定の順番のピーク値を取得する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材が存在する状態において取得された前記第１の信号の特定の順番のピーク値に基づき、前記画像形成手段によって記録材に画像を形成する条件を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
第１の周波数の超音波と前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の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前記第１の周波数の超音波を受信し、受信した前記第１の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第１の信号を出力し、その後、前記発信手段から発信された前記第２の周波数の超音波を受信し、受信した前記第２の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第２の信号を出力する受信手段と、
前記第１の信号の所定のピーク値が取得された第１のタイミングと、前記第１のタイミングからの期間における前記第２の信号の最初のピーク値が取得された第２のタイミングに基づき、前記第１の信号の特定の順番のピーク値を取得する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材が存在する状態において取得された前記第１の信号の特定の順番のピーク値に基づき、前記画像形成手段によって記録材に画像を形成する条件を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材が存在しない状態において取得された前記第１の信号の特定の順番のピーク値と、前記発信手段と前記受信手段との間に記録材が存在する状態において取得された前記第１の信号の特定の順番のピーク値の比率に基づき、前記画像を形成する条件を制御することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記第１の信号の出力値が閾値を超えた回数が所定回数となってから取得されたピーク値を、前記第１の信号の前記所定のピーク値として抽出することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、前記第１の信号の出力値のゼロクロスの回数が所定回数となってから取得されたピーク値を、前記第１の信号の前記所定のピーク値として抽出することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記制御手段は、前記発信手段が前記第１の周波数の超音波を発信してから所定時間が経過するまでの期間において最後に取得されたピーク値を、前記第１の信号の前記所定のピーク値として抽出することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２１】
前記画像を形成する条件とは、記録材に画像を転写する際の転写バイアス、又は記録材に画像を定着する際の定着温度であることを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項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、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置で画像が形成される記録材の坪量を超音波を用いて検知する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置においては、外部装置としてのコンピュータ等や画像形成装置本体に設けられた操作パネル等で、記録材の種類（以下、紙種ともいう）を設定していた。その設定に応じて画像の転写条件（バイアス、画像形成速度）や画像の定着条件（熱量、記録材の搬送速度）を最適化するように制御されている。
【０００３】
しかしながら、ユーザが記録材の種類の設定を忘れたり、間違えたりした場合等には、画像形成条件を最適化することができず、画像不良等を引き起こす可能性があった。そこで、ユーザの負担を軽減するためや、記録材の種類や状態に応じて適切な画像形成条件の制御を行うために、画像形成装置内部に記録材を検知するセンサを備えて記録材の種類を自動的に判別する方法が提案されている。
【０００４】
具体的には、特許文献１においては、記録材を透過する超音波の透過率を用いて記録材の坪量を判別する方法が開示されている。特許文献２においては、超音波受信手段の立ち上がり波形を用いて坪量検知を行う方法が開示されている。特許文献２の手法をもちいることで、記録材の位置変動、センサの周囲の部材からの反射や環境変動を低減しながら、超音波により精度良く記録材の坪量を検知可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４８３７
【特許文献２】特開２０１０−１８４３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献に開示されている超音波を用いた検知方法において、記録材の坪量を精度良く検知するためには、超音波検知装置が設置された環境よって超音波の伝搬速度等の変化を補正して検知する必要がある。例えば、記録材の坪量を求める際には、超音波発信手段と超音波受信手段の間に記録材がない場合の受信信号（Ｐ０）と、超音波発信手段と超音波受信手段の間に記録材がある場合の受信信号（Ｐ１）の比（Ｐ１／Ｐ０）から坪量を検知する。環境に応じて超音波の伝搬速度は変化するため、精度良くＰ０、Ｐ１を検知するタイミングを得るためには環境に応じた超音波の伝搬速度に応じた補正動作が必要になってしまうという課題があった。
【０００７】
本出願に係る発明は、以上のような状況を鑑みてなされたものであり、環境に応じた補正動作を行うことなく、精度良く超音波を検知するタイミングを得ることを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明の超音波検知装置は、第１の周波数の超音波と前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の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前記第１の周波数の超音波を受信し、受信した前記第１の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第１の信号を出力し、その後、前記発信手段から発信された前記第２の周波数の超音波を受信し、受信した前記第２の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第２の信号を出力する受信手段と、前記第１の信号の所定のピーク値が取得された第１のタイミングと、前記第１のタイミングまでの期間における前記第２の信号の最後のピーク値が取得された第２のタイミングに基づき、前記所定のピーク値が何番目のピーク値であるかを検知する制御手段と、を備えることを特徴とする。
（２）上記目的を達成するために、本発明の超音波検知装置は、第１の周波数の超音波と前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の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前記第１の周波数の超音波を受信し、受信した前記第１の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第１の信号を出力し、その後、前記発信手段から発信された前記第２の周波数の超音波を受信し、受信した前記第２の周波数の超音波に応じた複数のピーク値を有する第２の信号を出力する受信手段と、前記第１の信号の所定のピーク値が取得された第１のタイミングと、前記第１のタイミングからの期間における前記第２の信号の最初のピーク値が取得された第２のタイミングに基づき、前記所定のピーク値が何番目のピーク値であるかを検知する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成によれば、環境に応じた補正動作を行うことなく、精度良く超音波を検知するタイミングを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の概略構成図
【図２】超音波検知手段の制御ブロック図
【図３】超音波発信手段４０ａと超音波受信手段４０ｂの間に記録材Ｐが存在する場合と存在しない場合の出力波形を示す図
【図４】気温が変化した場合の出力波形を示す図
【図５】第１の実施形態における第４波目のピークを算出する制御シーケンスを示したフローチャート
【図６】第１の実施形態における周波数４０ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した波形と、周波数４５ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した出力波形の周波数変化を示す図
【図７】第１の実施形態におけるピークのシフト時間を検知する波を示した図
【図８】第１の実施形態における超音波を用いた検知制御を示したフローチャート
【図９】坪量と透過率の関係を示したグラフ
【図１０】第２の実施形態における第４波目のピークを算出する制御シーケンスを示したフローチャート
【図１１】第２の実施形態における周波数４０ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した波形と、周波数４５ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した出力波形の周波数変化を示す図
【図１２】第２の実施形態におけるピークのシフト時間を検知する波を示した図
【図１３】第３の実施形態における第４波目のピークを算出する制御シーケンスを示したフローチャート
【図１４】第３の実施形態における周波数３０ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した波形と、周波数５０ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した出力波形の周波数変化を示す図
【図１５】第４の実施形態における第４波目のピークを算出する制御シーケンスを示したフローチャート
【図１６】第４の実施形態における周波数４０ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した波形と、周波数４５ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した出力波形の周波数変化を示す図
【図１７】第４の実施形態における超音波を用いた検知制御を示したフローチャート
【図１８】ゼロクロスのシフト時間を検知する波を示した図
【図１９】第５の実施形態における超音波検知手段の制御ブロック図
【図２０】第５の実施形態における第４波目のピークを算出する制御シーケンスを示したフローチャート
【図２１】第５の実施形態における周波数４０ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した波形と、周波数４５ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した出力波形の周波数変化を示す図
【図２２】ゼロクロスタイミングのシフト時間を求める波を示した図
【図２３】第６の実施形態における第４波目のピークを算出する制御シーケンスを示したフローチャート
【図２４】第６の実施形態における周波数４０ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した波形と、周波数４５ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した出力波形の周波数変化を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、以下の実施形態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。従って、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。
【００１２】
（第１の実施形態）
本実施形態の超音波検知装置は、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、その一例としてインライン方式のカラー画像形成装置の全体を示す概略構成図である。まず、画像形成装置の構成について説明する。
【００１３】
インライン方式のカラー画像形成装置はイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ねあわせることでフルカラー画像を出力できるように構成されている。そして各色の画像形成のために、レーザスキャナ（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）とカートリッジ（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）が備えられている。カートリッジ（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）は、以下の部材から構成される。図中矢印の方向に回転する感光ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）。感光ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）に接するように設けられた感光ドラムクリーナ（１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ）。帯電ローラ（１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ）。現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）。感光ドラム１３、帯電ローラ１５、現像ローラ１６はドラムモータ（６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋ）によって駆動される。また、各色の感光ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）は、中間転写ベルト駆動モータ６１によって駆動される中間転写ベルト１７に接するように配置される。この中間転写ベルト１７を挟み、各色の感光ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）と対向する位置に一次転写ローラ（１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ）が設置される。また中間転写ベルト１７にはベルトクリーナ１９が設けられており、クリーニングしたトナーは廃トナー容器２０に収納される。
【００１４】
記録材Ｐはカセット２１、又は手差しトレイ２２に収納される。カセット２１に収納された記録材Ｐは、給紙ローラ２３、分離ローラ２５ａ、２５ｂによって搬送される。なお、給紙ローラ２３は給紙モータ６２によって駆動される。手差しトレイ２２に収納された記録材Ｐは、給紙ローラ２４、分離ローラ２６ａ、２６ｂによって搬送される。カセット２１と手差しトレイ２２の搬送路は、分離ローラ以降で合流し共通の搬送路となる。共通の搬送路には、レジローラ２７が設けられ、レジローラ２７の記録材搬送方向の下流側近傍にレジセンサ２８が設けられている。レジローラ２７の後に中間転写ベルト１７と接するように二次転写ローラ２９、二次転写ローラ２９の後に定着モータ６３によって駆動される定着器３０が設置されている。６４は環境センサであり、画像形成装置の周囲温度を計測する。６５は電源スイッチであり、画像形成装置の電源のＯＮ／ＯＦＦを行う。
【００１５】
１は画像形成装置の制御手段であるエンジンコントローラであり、制御部１０及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。制御部１０は画像形成装置全体を制御しており、定着モータ６３、中間転写ベルト駆動モータ６１、ドラムモータ６０、給紙モータ６２、レーザスキャナ１１、超音波検知装置４０、環境センサ６４等を制御する。
【００１６】
次に電子写真プロセスについて説明する。まず、カートリッジ（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）内にて、感光ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面を帯電ローラ（１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ）で均一に帯電させる。次に、レーザスキャナ（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）により画像データに応じて変調したレーザ光を感光ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に照射する。レーザ光が照射された部分の帯電電荷が除去されることで、感光ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に静電潜像を形成する。現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）では帯電したトナーを静電潜像に付着させることで、各色のトナー像を感光ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に形成する。夫々の感光ドラム（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面上に形成されたトナー像を一次転写ローラ（１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ）により中間転写ベルト１７に順次重ね合わせるように転写する。
【００１７】
カセット２１の記録材Ｐは給紙ローラ２３により搬送され、記録材Ｐが複数枚搬送されている場合は、分離ローラ２５ａ、２５ｂにより、記録材Ｐが一枚ずつレジローラ２７へ搬送される。中間転写ベルト１７上のトナー像をレジローラ２７で搬送された記録材Ｐに二次転写ローラ２９にバイアスを印加することで転写する。記録材Ｐ上のトナー像は定着器３０の熱と圧力により定着され、画像形成装置外に排出される。手差しトレイ２２から記録材Ｐを給紙する際も、カセット２１から給紙される場合と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００１８】
次に超音波検知装置について説明する。超音波検知装置４０はカセット２１と手差しトレイ２２の合流した後の搬送路上に配置されている。超音波検知装置４０は、超音波を発信する超音波発信手段４０ａと、超音波を受信する超音波受信手段４０ｂから構成されており、超音波の透過率から記録材Ｐの坪量や重送状態を検知している。なお、このように記録材Ｐの種類の判別に用いられる超音波検知装置は、記録材判別装置とすることが可能である。超音波検知装置４０で検知された超音波から求めた坪量に基づき、最適な二次転写ローラ２９へのバイアスや、定着器３０の熱量でトナー像の転写や定着が行われる。
【００１９】
図２を用いて超音波検知装置４０の検知方法について詳しく説明する。図２は、超音波検知装置４０の制御ブロック図である。４０ａは、記録材Ｐに対して超音波を発信する超音波発信手段である。４０ｂは、記録材Ｐから透過した超音波を受信する超音波受信手段である。超音波発信手段４０ａと超音波受信手段４０ｂは、搬送路を挟んで夫々所定の位置に配置されており、搬送路を搬送される記録材Ｐを検知する。５０は超音波発信手段を駆動する発信制御部である。５１は、超音波受信手段４０ｂで受信した超音波を電圧信号として検知し、信号を処理する受信制御部である。受信制御部５１で処理された信号は制御部１０に送信され、制御部１０により記録材Ｐの坪量や重送状態の検知を行う。
【００２０】
次に、記録材Ｐの検知の一連の動作について説明する。制御部１０より発信制御部５０に駆動信号が送信されると同時に、制御部１０は受信制御部のタイマ５１６をリセットし、カウンタをスタートさせる。坪量を検知する場合、制御部１０から発信制御部５０へ周波数４０ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波が１２５μＳｅｃの間、送信される。送信された駆動波形は、発信制御部５０の増幅器５０１により信号のレベル（電圧値）が増幅され、超音波発信手段４０ａへ出力され、超音波発信手段４０ａから４０ｋＨｚの超音波が出力される。
【００２１】
超音波受信手段４０ｂは、超音波発信手段４０ａから発信された超音波、又は記録材Ｐを透過した超音波を受信して、受信制御部５１の検知回路５１１に出力する。検知回路５１１では、信号の増幅機能と信号の半波整流を行う。図３に超音波発信手段４０ａと超音波受信手段４０ｂの間に記録材Ｐが存在する場合と存在しない場合の検知回路５１１からの出力波形を示す。図３に示すように検知回路５１１から出力された波形は、時間と共に振幅が増大する正弦波を半波整流したものである。坪量を正確に検知するためには、図３の立ち上がり波形から、規定の第ｎ波のピーク値を抽出する必要がある。本実施例においては第４波目のピーク（図３の○部分の値）を使用して透過率を求める。また、超音波発信手段４０ａと超音波受信手段４０ｂの間に記録材Ｐが存在する場合と存在しない場合で各々ピーク値（図３のＰ０、Ｐ１）を取得し、その比率（Ｐ１／Ｐ０）から坪量を判別する。検知回路５１１で生成された信号はＡ−Ｄ変換５１２でアナログ信号からデジタル信号へ変換され、受信波形メモリ５１３に格納される。受信波形メモリ５１３には、タイマ５１６のカウンタ値に従って、超音波発信手段４０ａの駆動開始から所定時間の受信波形が格納される。
【００２２】
次にピーク値の抽出タイミング算出動作について説明する。本実施形態においては、超音波発信部４０ａから出力された第４波目のピーク値を使用して透過率を判別するので、第４波目のピークのタイミングを算出する動作について以下に詳細に説明する。本実施形態においては４０ｋＨｚから４５ｋＨｚに周波数を変化させた場合に生じるピークの時間差に基づき、ピーク値が第何波目に出力されたものであるかを検知する方法について説明する。
【００２３】
図４（ａ）は気温が高い場合の検知回路からの出力波形、図４（ｂ）は気温が低い場合の検知回路５１１からの出力波形を示す。図４の実線は超音波発信手段を４０ｋＨｚで駆動した場合、破線は超音波発信手段を４５ｋＨｚで駆動した場合の波形を示す。図４に示すように、超音波発信手段４０ａの駆動開始から第１波目が超音波受信手段４０ｂに届くまでの時間（Ｔ１、Ｔ２）は気温によって異なる。しかしながら、図４（ａ）と図４（ｂ）で第３波目のピークのシフト時間であるＴ３とＴ４は等しくなり、周波数を変化させた場合のピークのシフト時間は同じ第ｎ波目であれば、常に等しくなることがわかる。
【００２４】
次に本実施例における第４波目のピークを算出する制御シーケンスについて図５のフローチャートを用いて説明する。Ｓ１０１において、制御部１０は発信制御部５０に周波数４０ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を１２５μＳｅｃの間送信する。Ｓ１０２において、制御部１０は超音波受信手段４０ｂによって受信した受信波形を受信波形メモリ５１３に記憶させる。Ｓ１０３において、制御部１０は発信制御部５０に周波数４５ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を１１１μＳｅｃの間送信する。Ｓ１０４において、制御部１０は超音波受信手段４０ｂによって受信した受信波形を受信波形メモリ５１３に記憶させる。
【００２５】
図６に周波数４０ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した波形と、周波数４５ｋＨｚで超音波を発信した際に受信した波形を示す。Ｓ１０５以下のステップは図６と共に説明する。Ｓ１０５において、制御部１０は超音波発信手段４０ａを４０ｋＨｚで駆動した場合に、超音波発信手段４０ａの駆動開始から予め定められた時間であるＴ５の間に到達した最後の波のピーク（図６（ａ）のＰ２）を算出する。Ｓ１０６において、制御部１０はＰ２が超音波発信手段４０ａの駆動開始から超音波受信手段４０ｂに到達した時間（Ｔ６）を算出する。Ｓ１０７において、制御部１０は超音波発信手段４０ａを４５ｋＨｚで駆動した場合に、Ｔ６の間に超音波受信手段４０ｂに到達した最後の波のピーク（図６（ａ）のＰ３）を算出する。なお、超音波発信手段４０ａの駆動開始からＴ６までの時間を”４５ｋＨｚピーク検知ウィンドウ”と定義する。Ｓ１０８において、制御部１０はＰ３が超音波発信手段４０ａの駆動開始から超音波受信手段４０ｂに到達した時間（Ｔ７）を算出する。Ｓ１０９において、制御部１０はＴ６−Ｔ７を算出し、ピーク値のシフト時間（図６（ｂ）の６．２５μｓｅｃ）を求める。なお、ここでは一例として超音波発信手段４０ａの駆動開始から予め定められた時間であるＴ５の間に到達した最後の波のピークを算出する方法について説明したが、これに限られるものではない。例えば、Ｔ５に到達した後の最初の波のピークを算出し、以下上記と同様の方法でピーク値のシフト時間を算出することも可能である。
【００２６】
Ｓ１１０において、制御部１０はピーク演算部５１５に格納されている表１のテーブルとＳ１０９で求めたピーク値のシフト時間とを比較し、検知した波が第何波目であるかを判断する。ここでは、シフト時間が６．２５μｓｅｃとなるため、ピーク値は第３波目であることがわかる。Ｓ１１１において、制御部１０は表１のテーブルから算出した第３波目のピーク値から、第ｍ波目のピーク値としての第４波目のピーク値までの時間差（２５μＳｅｃ）を算出する。Ｓ１１２において、制御部１０は周波数４０ｋＨｚの時に受信波形メモリ５１３に格納した波形から第４波目のピーク値を読み取る。Ｓ１１３において、制御部１０は読み取った第４波目のピーク値を記憶部１０１に格納する。このように、異なる２つの周波数におけるピーク値の時間差により第何波目のピーク値であるかを環境等の影響を受けることなく算出することができる。そして、算出したピーク値に基づき、取得したい所定の波数のピーク値を求めることが可能となる。
【００２７】
【表１】
0005979831.tif 000002
【００２８】
なお、本実施形態においては気温や湿度等の環境の影響があったとしても、第１波目から第７波目までのピークを検知できるように、図６（ａ）のＴ５を設定する。このように、Ｔ５を設定する理由について、図７の４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合と、４５ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合との出力波形に基づき説明する。なお、図７における実線が４０ｋＨｚの超音波の出力波形、点線が４５ｋＨｚの超音波の出力波形である。
【００２９】
図７（ａ）は４５ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合に、第ｎ波目のピークが”４５ｋＨｚピーク検知ウィンドウ”に入っている状態を示す。この状態であれば、時間差算出部５１４は４０ｋＨｚで駆動時の出力波形と４５ｋＨｚで駆動時の出力波形とで同じ第ｎ波目のピーク値の時間差（Ｔ８）を算出することが可能となる。一方、図７（ｂ）は４５ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合に、第ｎ＋１波目のピークが”４５ｋＨｚピーク検知ウィンドウ”に入っている状態を示す。この状態では、時間差算出部５１４は４０ｋＨｚで駆動時の出力波形の第ｎ波目と４５ｋＨｚで駆動時の出力波形の第ｎ＋１波目のピーク値の時間差（Ｔ９）を算出することになり、同じ波数で比較することができず誤検知となってしまう。
【００３０】
そこで本実施形態においては、図７（ｃ）に示すようにピークシフト時間を１９．４４μＳｅｃ以下とすることで、４５ｋＨｚ駆動時の第ｎ＋１波目が”４５ｋＨｚピーク検知ウィンドウ”に入らないように設定した。各波数のピークシフト時間を鑑みると、第８波目のピークシフト時間は２０．１４μＳｅｃであり前述した１９．４４μＳｅｃ以下という条件に合致しないため、第８波目では検知できない。よって、第１波目から第７波目までの波を用いてピークのシフト時間を検知することで、第ｎ波目と第ｎ＋１波目を検知してしまうという誤検知を回避することができる。
【００３１】
図８は本実施形態における超音波を用いた検知制御を示したフローチャートである。ここでは一例として上述した第４波目のピークを検知する制御を所定時間の間隔で行う制御を説明する。Ｓ２０１において、制御部１０は電源ＯＮから数えて第１回目の検知かどうかを判断する。第１回目の検知でない場合、Ｓ２０２において、制御部１０は現在時刻（Ｔ１１）を取得する。次にＳ２０３で第４波目のピークを検知した時の時刻（Ｔ１０）と現在時刻（Ｔ１１）の差分が５分以上であるか否かを判断する。なお、ここでは一例として５分という条件を示したが、これに限られるものではなく、例えばユーザ設定等により適宜設定することも可能である。差分が５分以上である場合は、Ｓ２０４以降の第４波目のピーク位置を検知する制御を行う。
【００３２】
Ｓ２０４において、制御部１０は記録材Ｐがない状態で４０ｋＨｚから４５ｋＨｚに超音波発信手段４０ａの駆動周波数を変化させ、ピークのシフト時間を算出する。Ｓ２０５において、制御部１０はＳ２０４で求めたピークのシフト時間に基づき周波数４０ｋＨｚの際の、駆動開始から第４波目のピークまでの時間（Ｔ１２）を検知する。Ｓ２０６において、制御部１０は検知したＴ１２を記憶部１０１に格納する。Ｓ２０７において、制御部１０はＴ１２を用いて周波数４０ｋＨｚで取得した受信波形から第４波目のピーク値（Ｐ０）を抽出する。Ｓ２０８において、制御部１０は検知したＰ０を記憶部１０１に格納する。
【００３３】
Ｓ２０９において、制御部１０は給紙ローラによって記録材Ｐを超音波発信手段４０ａと超音波受信手段４０ｂの間に搬送する。Ｓ２１０において、制御部１０は記録材Ｐが存在する状態で４０ｋＨｚから４５ｋＨｚに超音波発信手段４０ａの駆動周波数を変化させ、ピークのシフト時間を算出する。Ｓ２１１において、制御部１０はＳ２１０で求めたピークのシフト時間に基づき周波数４０ｋＨｚの際の、駆動開始から第４波目のピークまでの時間（Ｔ１３）を検知する。Ｓ２１２において、制御部１０はＴ１３を記憶部１０１に格納する。Ｓ２１３において、制御部１０はＴ１３を用いて周波数４０ｋＨｚで取得した受信波形から第４波目のピーク値（Ｐ１）を抽出する。Ｓ２１４において、制御部１０は検知したＰ１を記憶部１０１に格納する。Ｓ２１５において、制御部１０は補正時刻（Ｔ１０）を算出する。Ｓ２１６において、制御部１０は補正時刻（Ｔ１０）を記憶部１０１に格納する。
【００３４】
Ｓ２１７において、制御部１０はＰ１／Ｐ０を算出し、算出結果を記憶部１０１に格納する。Ｓ２１８において、制御部１０は図９の坪量と透過率の関係を示したグラフと算出したＰ１／Ｐ０の結果に基づき、記録材Ｐの坪量を判別する。なお、図９では一例として超音波の出力値と記録材Ｐの坪量の関係を示したグラフを説明したが、例えば、１枚の記録材Ｐでは想定されない低い透過率が検知された際には、記録材Ｐが重送状態であると判別することも可能である。
【００３５】
Ｓ２０１で電源ＯＮから第１回目の検知ではないと判断され、且つＳ２０３で補正からの時間差が５分以内であると判断された場合はＳ２１９以降の制御を実行する。Ｓ２１９において、制御部１０は記録材Ｐがない状態の時に４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動する。Ｓ２２０において、制御部１０はＳ２０６の時に格納した駆動開始から第４波目のピークまでの時間（Ｔ１２）を用いて第４波目のピーク値（Ｐ０）を検知する。Ｓ２２１において、制御部１０はピーク値（Ｐ０）を記憶部１０１に格納する。
【００３６】
Ｓ２２２において、制御部１０は給紙ローラによって記録材Ｐを超音波発信手段４０ａと超音波受信手段４０ｂの間に搬送する。Ｓ２２３において、制御部１０は記録材Ｐが存在する状態において４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動する。Ｓ２２４において、制御部１０はＳ２１２の時に格納した駆動開始から第４波目のピークまでの時間（Ｔ１３）を用いて第４波目のピーク値（Ｐ１）を検知する。Ｓ２２５において、制御部１０は第４波目のピーク値（Ｐ１）を記憶部１０１に格納する。Ｓ２１７において、制御部１０はＰ１／Ｐ０を算出し、算出結果を記憶部１０１に格納する。Ｓ２１８において、制御部１０は図９の坪量と透過率の関係を示したグラフと算出したＰ１／Ｐ０の結果に基づき、記録材Ｐの坪量を判別する。
【００３７】
このように異なる周波数で超音波発信手段を駆動した場合に発生する受信波のピークのシフト時間から、検知した波が超音波発信手段から第何波目に発信されたものかを検知する。その結果、規定の第ｎ波目の検知タイミングを精度良く算出できる。よって、環境に応じた補正動作を行うことなく、精度良く超音波検知装置によって受信信号を検知するタイミングを得ることができ、精度良く坪量検知を行うことができる。また、環境に応じた補正動作を行わないため、補正動作にかかる制御部１０の負荷を減らすことができる。また、準備動作としての補正動作を行わないため、検知時間全体における補正動作にかかる時間を短縮することができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、超音波発信手段４０ａの駆動周波数を４０ｋＨｚから４５ｋＨｚに変化させて、ピークを検知する方法について説明した。本実施形態では、第１の実施形態とは逆に超音波発信手段の駆動周波数を４５ｋＨｚから４０ｋＨｚへ変化させて、ピークを検知する方法について説明する。なお、先の第１の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
【００３９】
図１０に本実施形態における第４波目のピークを算出する制御シーケンスについてのフローチャートを示す。Ｓ３０１において、制御部１０は発信制御部５０へ周波数４５ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を１１１μＳｅｃ送信する。Ｓ３０２において、制御部１０は超音波受信手段４０ｂによって受信した受信波形を受信波形メモリ５１３に格納する。Ｓ３０３において、制御部１０は発信制御部５０へ周波数４０ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を１２５μＳｅｃ送信する。Ｓ３０４において、制御部１０は超音波受信手段４０ｂによって受信した受信波形を受信波形メモリ５１３に格納する。
【００４０】
Ｓ３０５乃至Ｓ３０９は、時間差算出部５１４によってピークのシフト時間が算出される制御である。この制御の説明については、図１１を併用して行う。図１１（ａ）は４５ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した際に格納されたデータであり、図１１（ｂ）は４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した際に格納されたデータである。Ｓ３０５において、制御部１０は超音波発信手段４０ａを４５ｋＨｚで駆動した際に、駆動開始からＴ２４の間に到達した最後の波のピーク（図１１（ａ）のＰ８）を算出する。Ｓ３０６において、制御部１０はＰ８が駆動開始から超音波受信手段４０ｂに到達した時間（Ｔ２５）を算出する。Ｓ３０７において、制御部１０は図１１（ｂ）の”４０ｋＨｚピーク検知ウィンドウの中に入ったピーク（図１１（ｂ）のＰ９）を検知する。Ｓ３０８において、制御部１０はＰ９が駆動開始から超音波受信手段４０ｂに到達した時間（Ｔ２６）を算出する。Ｓ３０９において、制御部１０はＴ２６−Ｔ２５を算出し、ピークのシフト時間（図１１（ｂ）の６．２５μｓｅｃ）を算出する。なお、ここでは一例として超音波発信手段４０ａの駆動開始から予め定められた時間であるＴ２４の間に到達した最後の波のピークを算出する方法について説明したが、これに限られるものではない。例えば、Ｔ２４に到達した後の最初の波のピークを算出し、以下上記と同様の方法でピーク値のシフト時間を算出することも可能である。
【００４１】
Ｓ３１０において、制御部１０はピーク演算部５１５に格納されている表１とＳ３０９で算出したピークのシフト時間に基づき、検知した波が第３波目であると判断する。Ｓ３
１１において、制御部１０は表３から第４波目のピーク位置までの時間差（２２．２μＳｅｃ）を算出する。Ｓ３１２において、制御部１０は算出した時間差を用いて、駆動周波数４０ｋＨｚの時に受信波形メモリ５１３に格納した波形から第４波目のピーク値を算出する。Ｓ３１３において、制御部１０は算出した第４波目のピーク値を記憶部１０１に格納する。
【００４２】
【表２】
0005979831.tif 000003
【００４３】
なお、本実施形態においては気温や湿度等の環境の影響があったとしても、第１波目から第６波目までのピークを検知できるように、図１１（ａ）のＴ２４を設定する。このように、Ｔ２４を設定する理由について、図１２の４５ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合と、４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合との出力波形に基づき説明する。なお、図１２における実線が４５ｋＨｚの超音波の出力波形、点線が４５ｋＨｚの超音波の出力波形である。
【００４４】
図１２（ａ）は４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合に、第ｎ波目のピークが”４０ｋＨｚピーク検知ウィンドウ”に入っている状態を示す。この状態であれば、時間差算出部５１４は４５ｋＨｚで駆動時の出力波形と４０ｋＨｚで駆動時の出力波形とで同じ第ｎ波目のピーク値の時間差（Ｔ２７）を算出することが可能となる。一方、図１２（ｂ）は４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合に、第ｎ−１波目のピークが”４０ｋＨｚピーク検知ウィンドウ”に入っている状態を示す。この状態では、時間差算出部５１４は４５ｋＨｚで駆動時の出力波形の第ｎ波目と、４０ｋＨｚで駆動時の出力波形の第ｎ−１波目のピーク値の時間差（Ｔ２８）を算出することになり、同じ波数で比較することができず誤検知となってしまう。
【００４５】
そこで、本実施形態においては、図１２（ｃ）に示すようにピークシフト時間を１５．９７μＳｅｃ以下とすることで、４０ｋＨｚ駆動時の第ｎ−１波目が”４０ｋＨｚピーク検知ウィンドウ”に入らないように設定した。各波数のピークシフト時間を鑑みると、第７波目のピークシフト時間は１７．３６μＳｅｃであり前述した１５．９７μＳｅｃ以下という条件に合致しないため、第７波目では検知できない。よって、第１波目から第６波目までの波を用いてピークのシフト時間を検知することで、第ｎ波目と第ｎ＋１波目を検知してしまうという誤検知を回避することができる。
【００４６】
このように、第１の実施形態とは逆に基準の周波数に対してより低い周波数で超音波発信手段を駆動した場合も、発生する受信波のピークのシフト時間から検知した波が超音波発信手段から第何波目に発信されたものかを検知できる。その結果、規定の第ｎ波目の検知タイミングを精度良く算出できる。よって、環境に応じた補正動作を行うことなく、精度良く超音波検知装置によって受信信号を検知するタイミングを得ることができ、精度良く坪量検知を行うことができる。また、環境に応じた補正動作を行わないため、補正動作にかかる制御部１０の負荷を減らすことができる。また、準備動作としての補正動作を行わないため、検知時間全体における補正動作にかかる時間を短縮することができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
第１の実施形態においては、超音波発信手段４０ａの駆動周波数を４０ｋＨｚから４５ｋＨｚに変化させて、ピークを検知する方法について説明した。本実施形態では、第１の実施形態よりもさらに周波数の差分を大きくし、超音波発信手段４０ａの駆動周波数を３０ｋＨｚから５０ｋＨｚに変化させて、ピークを検知する方法について説明する。なお、先の第１または第２の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
【００４８】
図１３に本実施形態における第４波目のピークを算出する制御シーケンスについてのフローチャートを示す。Ｓ４０１において、制御部１０は発信制御部５０へ周波数３０ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を１６６μＳｅｃ送信する。Ｓ４０２において、制御部１０は超音波受信手段４０ｂによって受信した受信波形を受信波形メモリ５１３に格納する。Ｓ４０３において、制御部１０は発信制御部５０へ周波数５０ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を１００μＳｅｃ送信する。Ｓ４０４において、制御部１０は超音波受信手段４０ｂによって受信した受信波形を受信波形メモリ５１３に格納する。
【００４９】
Ｓ４０５乃至Ｓ４０９は、時間差算出部５１４によってピークのシフト時間が算出される制御である。この制御の説明については、図１４を併用して行う。図１４（ａ）は３０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した際に格納されたデータであり、図１４（ｂ）は５０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した際に格納されたデータである。Ｓ４０５において、制御部１０は超音波発信手段４０ａを３０ｋＨｚで駆動した際に、駆動開始からＴ２９の間に到達した最後の波のピーク（図１４（ａ）のＰ１０）を算出する。Ｓ４０６において、制御部１０はＰ１０が駆動開始から超音波受信手段４０ｂに到達した時間（Ｔ３０）を算出する。なお、ここでは一例として超音波発信手段４０ａの駆動開始から予め定められた時間であるＴ２９の間に到達した最後の波のピークを算出する方法について説明したが、これに限られるものではない。例えば、Ｔ２９に到達した後の最初の波のピークを算出し、以下上記と同様の方法でピーク値のシフト時間を算出することも可能である。
【００５０】
Ｓ４０７以降は、超音波発信手段４０ａを３０ｋＨｚから１ｋＨｚ刻みで５０ｋＨｚまで徐々に上げていきながら、３０ｋＨｚ時に検知したＰ１０と同じ第ｎ波目のピークを５０ｋＨｚ時に検知するような制御を説明する。Ｓ４０７において、制御部１０はＴ３０の値をＴｔｅｍｐに格納する。Ｓ４０８において、制御部１０は超音波発信手段４０ａの駆動周波数を３０ｋＨｚから１ｋＨｚ上げる。Ｓ８０９において、制御部１０は超音波発信手段４０ａの駆動開始からＴｔｅｍｐの間で最後に検知されたピークをＰｔｅｍｐとして検知する。Ｓ４１０において、制御部１０は超音波発信手段４０ａの駆動開始からＰｔｅｍｐまでの時刻を算出し、その結果をＴｔｅｍｐの値として更新する。Ｓ４１１において、制御部１０は超音波発信手段４０ａの駆動周波数が５０ｋＨｚに到達したかどうかを判断する。超音波発信手段４０ａの駆動周波数が５０ｋＨｚに到達している場合は、Ｓ４１２において、制御部１０はＴｔｅｍｐの値をＴ３１として記憶部１０１に格納する。Ｓ４１１で超音波発信手段４０ａの駆動周波数が５０ｋＨｚに到達していない場合は、Ｓ４０８に戻り駆動周波数が５０ｋＨｚに到達するまで、周波数を１ｋＨｚずつ上げる。Ｓ４１３において、制御部１０はＴ３０−Ｔ３１を演算し、ピークのシフト時間（図１４（ｂ）の３０μｓｅｃ）を算出する。
【００５１】
Ｓ４１４において、制御部１０はピーク演算部５１５に格納されている表４とＳ４１３で求めたピークのシフト時間に基づき、検知した波が第３波目であると判断する。Ｓ４１５において、制御部１０は表４から３０ｋＨｚ時の第４波目のピーク位置までの時間差（３３．３μＳｅｃ）を算出する。Ｓ４１６において、制御部１０は算出した時間差を用いて、駆動周波数３０ｋＨｚの時に受信波形メモリ５１３に格納した波形から第４波目のピーク値を算出する。Ｓ４１７において、制御部１０は算出した第４波目のピーク値を記憶部１０１に格納する。
【００５２】
【表３】
0005979831.tif 000004
【００５３】
このように、第１の実施形態より周波数の差分を大きくした場合も、発生する受信波のピークのシフト時間から検知した波が超音波発信手段から第何波目に発信されたものかを検知できる。その結果、規定の第ｎ波目の検知タイミングを精度良く算出できる。よって、環境に応じた補正動作を行うことなく、精度良く超音波検知装置によって受信信号を検知するタイミングを得ることができ、精度良く坪量検知を行うことができる。また、環境に応じた補正動作を行わないため、補正動作にかかる制御部１０の負荷を減らすことができる。また、準備動作としての補正動作を行わないため、検知時間全体における補正動作にかかる時間を短縮することができる。
【００５４】
なお、先の第２の実施形態と同様に周波数を高い方から低い方に変えることも可能である。つまり５０ｋＨｚから３０ｋＨｚに変えることによっても、環境に応じた補正動作を行うことなく、精度良く超音波検知装置によって受信信号を検知するタイミングを得ることができ、精度良く坪量検知を行うことができる。
【００５５】
（第４の実施形態）
第１乃至第３の実施形態においては、ピークのシフト時間を求める波を”時間”を用いて選択した。本実施形態では、”時間”ではなく”所定の閾値を超えた回数”を用いて波を選択する。なお、先の第１乃至第３の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
【００５６】
図１５に本実施形態における第４波目のピークを算出する制御シーケンスについてのフローチャートを示す。Ｓ５０１において、制御部１０は発信制御部５０へ周波数４０ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を１２５μＳｅｃ送信する。Ｓ５０２において、制御部１０は超音波受信手段４０ｂによって受信した受信波形を受信波形メモリ５１３に格納する。Ｓ５０３において、制御部１０は発信制御部５０へ周波数４５ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を１１１μＳｅｃ送信する。Ｓ５０４において、制御部１０は超音波受信手段４０ｂによって受信した受信波形が受信波形メモリ５１３に格納する。
【００５７】
Ｓ５０５乃至Ｓ５０９は、時間差算出部５１４によってピークのシフト時間が算出される制御である。この制御の説明については、図１６を併用して行う。図１６（ａ）は４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合に格納されたデータであり、図１６（ｂ）は４５ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合に格納されたデータである。Ｓ５０５において、制御部１０は超音波発信手段４０ａを４０ｋＨｚで駆動した場合に、予め規定された所定回数としての閾値（図１６（ａ）のＶ１）を超えた回数ｎ＝４となったときの波のピーク（図１６（ａ）のＰ４）を算出する。Ｓ５０６において、制御部１０はＰ４が駆動開始から超音波受信手段４０ｂに到達した時間（Ｔ１４）を算出する。Ｓ５０７において、制御部１０はＴ１４の間に超音波受信手段４０ｂに到達した最後の波のピーク（図１６（ａ）のＰ５）を４５ｋＨｚで駆動した際に取得したデータから検知する。なお、駆動開始からＴ１４までの時間を”４５ｋＨｚピーク検知ウィンドウ”と定義する。Ｓ５０８において、制御部１０はＰ５が駆動開始から超音波受信手段４０ｂに到達した時間（Ｔ１５）を算出する。Ｓ５０９において、制御部１０はＴ１４−Ｔ１５を算出し、ピークのシフト時間（図１６（ｂ）の１１．８１μｓｅｃ）を算出する。
【００５８】
Ｓ５１０において、制御部１０はピーク演算部５１５に格納されている表１とＳ５０９で算出したピークのシフト時間に基づき、検知した波が第５波目であると判断する。Ｓ５１１において、制御部１０は表１から第４波目のピーク位置までの時間差（−２５μＳｅｃ）を算出する。Ｓ５１２において、制御部１０は算出した時間差を用いて、駆動周波数４０ｋＨｚの時に受信波形メモリ５１３に格納した波形から第４波目のピーク値を算出する。Ｓ５１３において、制御部１０は算出した第４波目のピーク値を記憶部１０１に格納する。なお、本実施形態においては、図１１（ａ）のＶ１は気温や湿度等の環境の影響があったとしても、第１波目から第７波目までのピークを検知できる値に設定する。その理由は先の第１の実施形態の図７を用いて説明した通りである。
【００５９】
図１７は本実施形態における超音波を用いた検知制御を示したフローチャートである。ここでは一例として上述した第４波目のピークを検知する制御を周囲環境に変化があった場合に行う制御について説明する。なお、ここでは一例としいて環境の変化を条件としたが、先の第１の実施形態のように検知時間を条件としてもよい。
【００６０】
Ｓ６０１において、制御部１０は電源ＯＮから数えて第１回目の検知かどうかを判断する。第１回目の検知でない場合、Ｓ６０２において、制御部１０は環境センサ６４を用いて画像形成装置の気温（Ｔｅｍｐ１）を検知する。Ｓ６０３において、制御部１０は第４波目のピークを検知した時の環境温度（Ｔｅｍｐ０）との気温差が２℃以上あるか否かを判断する。なお、ここでは一例として２℃という条件を示したが、これに限られるものではなく、例えばユーザ設定等により適宜設定することも可能である。環境温度差が２℃以上あった場合は、Ｓ６０４以降の第４波目のピーク位置を検知する制御を行う。
【００６１】
Ｓ６０４において、制御部１０は記録材Ｐがない状態で４０ｋＨｚから４５ｋＨｚに超音波発信手段４０ａの駆動周波数を変化させ、ピークのシフト時間を算出する。Ｓ６０５において、制御部１０はＳ６０４で求めたシフト時間に基づき周波数４０ｋＨｚの際の、駆動開始から第４波目のピークまでの時間（Ｔ１２）を検知する。Ｓ６０６において、制御部１０は検知したＴ１２を記憶部１０１に格納する。Ｓ６０７において、制御部１０はＴ１２を用いて周波数４０ｋＨｚで取得した受信波形から第４波目のピーク値（Ｐ０）を抽出する。Ｓ６０８において、制御部１０は検知したＰ０を記憶部１０１に格納する。
【００６２】
Ｓ６０９において、制御部１０は給紙ローラによって記録材Ｐを超音波発信手段４０ａと超音波受信手段４０ｂの間に搬送する。Ｓ６１０において、制御部１０は記録材Ｐが存在する状態で４０ｋＨｚから４５ｋＨｚに超音波発信手段４０ａの駆動周波数を変化させ、ピークのシフト時間を算出する。Ｓ６１１において、制御部Ｓ６１０で求めたシフト時間に基づき周波数４０ｋＨｚの際の、駆動開始から第４波目のピークまでの時間（Ｔ１３）を検知する。Ｓ６１２において、制御部１０はＴ１３を記憶部１０１に格納する。Ｓ６１３において、制御部１０はＴ１３を用いて周波数４０ｋＨｚで取得した受信波形から第４波目のピーク値（Ｐ１）を抽出する。Ｓ６１４において、制御部１０は検知したＰ０を記憶部１０１に格納する。Ｓ６１５において、制御部１０は環境センサ６４を用いて画像形成装置の環境温度（Ｔｅｍｐ０）を検知する。Ｓ６１６において、制御部１０はＴｅｍｐ０を記憶部１０１に格納する。
【００６３】
Ｓ６１７において、制御部１０はＰ１／Ｐ０を算出し、算出結果を記憶部１０１に格納する。Ｓ６１８において、制御部１０は図９の坪量と透過率の関係を示したグラフと算出したＰ１／Ｐ０の結果に基づき、記録材Ｐの坪量を判別する。
【００６４】
Ｓ６０１で電源ＯＮから第１回目の検知ではないと判断され、且つＳ６０３で環境変動が２℃以内であると判断された場合はＳ６１９以降の制御を実行する。Ｓ６１９において、制御部１０は記録材Ｐがない状態の時に４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動する。Ｓ６２０において、制御部１０はＳ６０６の時に格納した駆動開始から第４波目のピークまでの時間（Ｔ１２）を用いて第４波目のピーク値（Ｐ０）を検知する。Ｓ６２１において、制御部１０はピーク値（Ｐ０）を記憶部１０１に格納する。
【００６５】
Ｓ６２２において、制御部１０は給紙ローラによって記録材Ｐを超音波発信手段４０ａと超音波受信手段４０ｂの間に搬送する。Ｓ６２３において、制御部１０は記録材Ｐが存在する状態において４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動する。Ｓ６２４において、制御部１０はＳ６１２の時に格納した駆動開始から第４波目のピークまでの時間（Ｔ１３）を用いて第４波目のピーク値（Ｐ１）を検知する。Ｓ４２５において、制御部１０は第４波目のピーク値（Ｐ１）を記憶部１０１に格納する。Ｓ６１７において、制御部１０はＰ１／Ｐ０を算出し、算出結果を記憶部１０１に格納する。Ｓ６１８において、制御部１０は図９の坪量と透過率の関係を示したグラフと算出したＰ１／Ｐ０の結果に基づき、記録材Ｐの坪量を判別する。
【００６６】
このように所定の閾値を超えた回数を用いてピークのシフト時間を求める波を選択することができる。その結果、規定の第ｎ波目の検知タイミングを精度良く算出できる。よって、環境に応じた補正動作を行うことなく、精度良く超音波検知装置によって受信信号を検知するタイミングを得ることができ、精度良く坪量検知を行うことができる。また、環境に応じた補正動作を行わないため、補正動作にかかる制御部１０の負荷を減らすことができる。また、準備動作としての補正動作を行わないため、検知時間全体における補正動作にかかる時間を短縮することができる。
【００６７】
（第５の実施形態）
第１乃至第３の実施形態においては、ピークのシフト時間を求める波を”時間”を用いて選択した。本実施形態では、”時間”ではなく”超音波受信信号のゼロクロスタイミング”を用いて波を選択する。なお、先の第１乃至第３の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
【００６８】
図１８（ａ）に示すように超音波受信手段４０ｂからの出力波形はＤＣ１２Ｖに振幅が時間と共に増大する正弦波状の波が重畳されたものである。ゼロクロスタイミングとは図１８（ｂ）の○部に示すように正弦波の位相角０°、１８０°のタイミングである。
【００６９】
図１９は本実施形態における制御ブロック図である。先の第１の実施形態の図２で説明した制御ブロック図からゼロクロス検知回路５１７が追加になっている。図１８にも示したようにゼロクロス検知回路５１７は超音波受信手段４０ｂからの出力波形をＤＣ１２Ｖと比較し、矩形波を発生させる回路である。ゼロクロス検知回路５１７からの出力は受信波形メモリ５１３に格納される。
【００７０】
図２０に本実施形態における第４波目のピークを算出する制御シーケンスについてのフローチャートを示す。Ｓ７０１において、制御部１０は発信制御部５０へ周波数４０ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を１２５μＳｅｃ送信する。Ｓ７０２において、制御部１０は超音波受信手段４０ｂによって受信した受信波形を受信波形メモリ５１３に格納する。Ｓ７０３において、制御部１０は発信制御部５０へ周波数４５ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を１１１μＳｅｃ送信する。Ｓ７０４において、制御部１０は超音波受信手段４０ｂによって受信された受信波形を受信波形メモリ５１３に格納する。
【００７１】
Ｓ７０５乃至Ｓ７０９は、時間差算出部５１４によってゼロクロスのシフト時間が算出される制御である。この説明については、図２１を併用して行う。図２１（ａ）は４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合に格納されたデータであり、図２１（ｂ）は４５ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合に格納されたデータである。Ｓ７０５において、制御部１０は超音波発信手段４０ａを４０ｋＨｚで駆動した場合に、ゼロクロス検知回路５１７からの出力の立ち上がりエッジをカウントした回数ｎが４となったときの立ち上がりエッジＥ１を検知する。Ｓ７０６において、制御部１０は駆動開始からＥ１までの時間Ｔ１６を検知する。Ｓ７０７において、制御部１０は駆動開始からＴ１６まで間で、最も遅く検知された立ち上がりエッジをＥ２として検知する。Ｓ７０８において、制御部１０は駆動開始からＥ２までの時間Ｔ１７を検知する。なお、駆動開始からＴ１６までの時間を”４５ｋＨｚエッジ検知ウィンドウ”と定義する。Ｓ７０９において、制御部１０はＴ１６−Ｔ１７を算出し、ゼロクロスタイミングのシフト時間（図２１（ｂ）の８．３３μｓｅｃ）を算出する。Ｓ７１０において、制御部１０はピーク演算部５１５に格納されている表５とＳ７０９で求めたゼロクロスのシフト時間に基づき、検知したエッジが第４波目であると判断する。Ｓ７１１において、制御部１０は第４波目のピーク位置までの時間差（６．２５μＳｅｃ）を算出する。Ｓ７１２において、制御部１０は算出した時間差を用いて、駆動周波数４０ｋＨｚの時に受信波形メモリ５１３に格納した波形から第４波目のピーク値を算出する。Ｓ７１３において、制御部１０は算出した第４波目のピーク値を記憶部１０１に格納する。
【００７２】
【表４】
0005979831.tif 000005
【００７３】
なお、本実施形態においてはゼロクロスタイミングのシフト時間を求める波は第１波目から第９波目までを用いる。図２２の４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合と、４５ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合との出力波形に基づき説明する。なお、図２２における実線が４０ｋＨｚの超音波の出力波形、点線が４５ｋＨｚの超音波の出力波形である。
【００７４】
図２２（ａ）は４５ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合に、第ｎ波目の立ち上がりエッジが”４５ｋＨｚエッジ検知ウィンドウ”に入っている状態を示す。この状態であれば、時間差算出部５１４は４０ｋＨｚで駆動時の出力波形と４５ｋＨｚで駆動時の出力波形とで同じ第ｎ波目の立ち上がりエッジを用いて時間差（Ｔ１８）を算出することが可能となる。一方、図２２（ｂ）は４５ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合に、第ｎ＋１波目の立ち上がりが”４５ｋＨｚエッジ検知ウィンドウ”に入っている状態を示す。この状態では、時間差算出部５１４は４０ｋＨｚで駆動時の出力波形の第ｎ波目と、４５ｋＨｚで駆動時の出力波形の第ｎ＋１波目の立ち上がりを用いて時間差（Ｔ１９）を算出することになり、同じ波数で比較することができず誤検知となってしまう。
【００７５】
そこで本実施形態においては、図２２（ｃ）に示すように立ち上がりエッジのシフト時間を２５μＳｅｃ未満とすることで、４５ｋＨｚ駆動時の第ｎ＋１波目が”４５ｋＨｚエッジ検知ウィンドウ”に入らないように設定した。各波数のピークシフト時間を鑑みると、第１０波目のピークシフト時間は２５μＳｅｃであり前述した２５μＳｅｃ未満という条件に合致しないため、第１０波目では検知できない。よって第１波目から第９波目までの波を用いてゼロクロスタイミングのシフト時間を検知することで、第ｎ波目と第ｎ＋１波目を検知してしまうという誤検知を回避することができる。
【００７６】
このように、ゼロクロスタイミングのシフト時間を用いて、ピークのシフト時間を求める波を選択することができる。その結果、規定の第ｎ波目の検知タイミングを精度良く算出できる。よって、環境に応じた補正動作を行うことなく、精度良く超音波検知装置によって受信信号を検知するタイミングを得ることができ、精度良く坪量検知を行うことができる。また、環境に応じた補正動作を行わないため、補正動作にかかる制御部１０の負荷を減らすことができる。また、準備動作としての補正動作を行わないため、検知時間全体における補正動作にかかる時間を短縮することができる。
【００７７】
（第６の実施形態）
本実施形態においては、規定の第ｎ波目を検知するタイミングについて説明する。ここでは、一例として電源ＯＮ時のイニシャルシーケンス及び省エネモードからの復帰時に検知シーケンスを行う方法について説明する。なお、先の第１乃至第５の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
【００７８】
図２３は電源ＯＮ時のイニシャルシーケンス時又は省エネモードからの復帰時に第４波目のピーク位置を検知する制御を示したフローチャートである。Ｓ８０１において、制御部１０は発信制御部５０へ周波数４０ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を１２５μＳｅｃ送信する。Ｓ８０２において、制御部１０は超音波受信手段４０ｂによって受信した受信波形を受信波形メモリ５１３に格納する。Ｓ８０３において、制御部１０は発信制御部５０へ周波数４５ｋＨｚ／Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を１１１μＳｅｃ送信する。Ｓ８０４において、制御部１０は超音波受信手段４０ｂによって受信した受信波形を受信波形メモリ５１３に格納する。
【００７９】
Ｓ８０５乃至Ｓ８０９は、時間差算出部５１４によってピークのシフト時間が算出される制御である。この説明については、図２４を併用して行う。図２４（ａ）は４０ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合に格納されたデータであり、図２４（ｂ）は４５ｋＨｚで超音波発信手段４０ａを駆動した場合に格納されたデータである。Ｓ８０５において、制御部１０は超音波発信手段４０ａを４０ｋＨｚで駆動した場合に、超音波発信手段４０ａの駆動開始からＴ２０の間に到達した最後の波のピーク（図２４（ａ）のＰ６）を算出する。Ｓ８０６において、制御部１０はＰ６が超音波発信手段４０ａの駆動開始から超音波受信手段４０ｂに到達した時間（Ｔ２１）を算出する。Ｓ８０７において、制御部１０は超音波発信手段４０ａを４５ｋＨｚで駆動した場合に、Ｔ２１の間に超音波受信手段４０ｂに到達した最後の波のピーク（図２４（ａ）のＰ７）を算出する。なお、超音波発信手段４０ａの駆動開始からＴ２１までの時間を”４５ｋＨｚピーク検知ウィンドウ”と定義する。Ｓ８０８において、制御部１０はＰ７が超音波発信手段４０ａの駆動開始から超音波受信手段４０ｂに到達した時間（Ｔ２２）を算出する。Ｓ８０９において、制御部１０はＴ２１−Ｔ２２を算出し、ピークのシフト時間（図２４（ｂ）の６．２５μｓｅｃ）を求める。なお、ここでは一例として超音波発信手段４０ａの駆動開始から予め定められた時間であるＴ２０の間に到達した最後の波のピークを算出する方法について説明したが、これに限られるものではない。例えば、Ｔ２０に到達した後の最初の波のピークを算出し、以下上記と同様の方法でピーク値のシフト時間を算出することも可能である。
【００８０】
Ｓ８１０において、制御部１０はピーク演算部５１５に格納されている表１とＳ８０９で求めたピークのシフト時間に基づき検知した波が第３波目であると判断する。Ｓ８１１において、制御部１０は表１から第４波目のピーク位置までの時間差（２５μＳｅｃ）を算出する。Ｓ８１２において、制御部１０は算出した時間差を用いて、超音波発信手段４０ａの駆動開始から第４波目のピークまでの時間Ｔ２３を算出する。Ｓ８１３において、制御部１０は算出したＴ２３を記憶部１０１に格納する。画像形成時に記録材Ｐの坪量を検知する場合には、記録材Ｐがない状態での第４波目のピーク値を前述したＴ２３を用いて検知する。なお、先の実施形態で説明したように、Ｔ２３を求めた時から所定時間経過した場合や、環境の変動があった場合はＴ２３の再検知を坪量検知時に実施してもよい。
【００８１】
このように、規定の第ｎ波目の検知タイミングを算出する制御を、電源ＯＮ時のイニシャルシーケンス又は省エネモードからの復帰時に予め行う。その結果、規定の第ｎ波目の検知タイミングを精度良く算出できる。よって、環境に応じた補正動作を行うことなく、精度良く超音波検知装置によって受信信号を検知するタイミングを得ることができ、精度良く坪量検知を行うことができる。また、環境に応じた補正動作を行わないため、補正動作にかかる制御部１０の負荷を減らすことができる。また、準備動作としての補正動作を行わないため、検知時間全体における補正動作にかかる時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０  制御部
４０  超音波検知装置
４０ａ  超音波発信手段
４０ｂ  超音波受信手段
５０  発信制御部
５１  受信制御部
【図１】
0005979831.tif 000006
【図２】
0005979831.tif 000007
【図３】
0005979831.tif 000008
【図４】
0005979831.tif 000009
【図５】
0005979831.tif 000010
【図６】
0005979831.tif 000011
【図７】
0005979831.tif 000012
【図８】
0005979831.tif 000013
【図９】
0005979831.tif 000014
【図１０】
0005979831.tif 000015
【図１１】
0005979831.tif 000016
【図１２】
0005979831.tif 000017
【図１３】
0005979831.tif 000018
【図１４】
0005979831.tif 000019
【図１５】
0005979831.tif 000020
【図１６】
0005979831.tif 000021
【図１７】
0005979831.tif 000022
【図１８】
0005979831.tif 000023
【図１９】
0005979831.tif 000024
【図２０】
0005979831.tif 000025
【図２１】
0005979831.tif 000026
【図２２】
0005979831.tif 000027
【図２３】
0005979831.tif 000028
【図２４】
0005979831.tif 000029