JP2006259589A - 坪量検知装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実装上の問題を解決した坪量検知装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】所定の第１周波数のクロック信号を発生させるクロック発生部と、クロック信号を処理して所定の第２周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、駆動信号生成部によって生成された駆動信号に従って第２周波数の音波を記録媒体に向けて発する音波発生部と、音波発生部によって発せられて記録媒体を通過した音波を受信する音波受信部と、音波受信部によって受信された音波の強度に基づいて記録媒体の坪量を算出する坪量算出部と、クロック信号に基づいて動作して、坪量算出部によって算出された坪量に基づいて画像形成における形成条件を制御する制御部とを備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、坪量を検知する坪量検知装置、およびシート状の記録媒体上にトナー像を定着させて画像形成を行う画像形成装置に関する。

近年、コンピュータの普及とともに、コンピュータ上で作成された情報を紙の上に印字するための手段として、プリンタを中心とする画像形成装置が広く普及しており、このような画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。こうした画像形成装置の多くは、搬送されてくる記録媒体上にトナー像を転写して、その記録媒体上でトナー像を定着させることで出力が行われる。このような出力の過程において、記録媒体の搬送速度や、トナー像を転写する際に用いられる転写電圧や、トナー像を定着させるのに最適な温度というような、画像を形成するための画像形成条件における最適条件は、出力に用いられる記録媒体の単位面積当たりの質量、すなわち坪量に応じて異なるため、画像形成装置の中には、記録媒体の坪量に応じて画像形成条件を決定した上で出力を行う画像形成装置もある。こうした画像形成装置では、従来ユーザ自身がこの坪量を手動で入力することにより画像形成条件を決定してきたが、このような手動による坪量の入力は手間がかかる。最近では、記録媒体を透過する超音波の透過強度から、記録媒体の坪量を検知する坪量検知装置を備えることで、坪量をユーザが手動で入力する手間が省かれた画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２１９８５６号公報

しかしながら、特許文献１には坪量を測定する原理については示されているが、坪量検知装置を画像形成装置に実装する際には種々の問題が生じる。

例えば、超音波の透過強度から坪量を算出する際には、超音波の周波数をも把握することが必要になり、特許文献１記載の坪量検知装置では、超音波の周波数が安定していることを前提としている。しかし、このような安定した周波数の超音波を発生させるためには水晶発振器等といった高価な部品が必要になって製造コストが高くなる。また、このような高価な発振器を用いない坪量検知装置では、超音波の周波数に揺らぎが生じることがあり、周波数が安定していることを前提として超音波の透過強度から坪量を算出した場合、正しい坪量を算出することが困難になる。

また、特許文献１記載の坪量検知装置では、超音波を発する発振側と、記録媒体を通過した超音波を受信する受信側との間を配線する必要があるため、記録媒体が移動する搬送路を紙詰まりの除去作業時などに開放する時には、このような配線の存在が作業の障害になる。さらに、このような坪量検知装置では、超音波の発振側と超音波の受信側とが記録媒体の面に対して斜めに配置されることで、記録媒体と超音波の発信側とが正対して配置された場合に生じる定常波の影響が抑制されるが、このような配置では、坪量検知装置の設置スペースが大きくなってしまうという欠点がある。

本発明は、上記事情に鑑み、実装上の問題を解決した坪量検知装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の坪量検知装置は、
駆動エネルギーをワイヤレスで得て、その駆動エネルギーによって音波をシート状の記録媒体に向けて発する音波発生部と、
上記音波発生部に上記駆動エネルギーをワイヤレスで送るエネルギー送信部と、
上記音波発生部によって発せられて上記記録媒体を通過した音波を受信する音波受信部と、
上記音波受信部によって受信された音波の強度に基づいて上記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部とを備えたことを特徴とする。

ここでいう音波とは、超音波であってもよく、また可聴域の音波であってもよい。

本発明の第１の坪量検知装置は、音波を発生するのに必要となる音波発生部の駆動エネルギーをワイヤレスで送ることができるため、音波発生部側では、駆動エネルギーを得るために配線を必要としない。このため、音波発生部側の配置の自由度が高く、設計や実装が容易で、組み立てのコストも削減される。

また、本発明の第１の坪量検知装置において、「上記エネルギー送信部が、時間変動する変動電磁場によって上記駆動エネルギーを送るものであり、上記音波発生部が、上記変動電磁場を受けることで上記駆動エネルギーを得るものである」という形態は好ましい形態である。

駆動エネルギーをワイヤレスで送る手段として電磁場を用いた手段を用いることにより、簡便でかつ効率よく駆動エネルギーを送ることができる。

上記目的を達成するための本発明の第２の坪量検知装置は、
音波を、シート状の記録媒体に向けて、その記録媒体表面に対して斜めの方向に発する音波発生部と、
上記音波発生部によって発せられて上記記録媒体を通過した音波を、その音波の伝搬の中心からずれた位置で受信する音波受信部と、
上記音波受信部によって受信された音波の強度に基づいて上記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部とを備えたことを特徴とする。

一般に、音波発生部によって発せられた音波の一部が、音波発生部と記録媒体との間に定常波を形成し、この定常波が、音波発生部によって発せられてくる音波と干渉し合って、記録媒体の坪量を算出することを阻害する場合がある。従来では、互いに対向する音波発生部と音波受信部の組を、記録媒体の面に対して斜めに配置することで、このような定常波の影響を抑えることが行われていたが、このような配置では、坪量検知装置の設置スペースが大きくなってしまうという欠点があった。

本発明の第２の坪量検知装置は、音波受信部が、音波発生部によって発せられた音波の伝搬の中心からずれた位置で音波を受信することで、定常波の影響を防ぎながら、坪量検知装置の設置スペースを小さくすることができる。

また、本発明の第２の坪量検知装置において、「上記音波受信部が、上記記録媒体を通過した音波を、その音波の伝搬の中心からずれた位置でその記録媒体に正対して受信するものである」という形態は好ましい形態である。

このような形態の坪量検知装置により、定常波の影響を防ぎながら、記録媒体を通過した音波を受信しやすい位置に音波受信部を備えることができる。

上記目的を達成するための本発明の第３の坪量検知装置は、
音波をシート状の記録媒体に向けて発する音波発生部と、
上記音波発生部によって発せられて上記記録媒体を通過した音波を受信する音波受信部と、
上記音波発生部によって発せられる音波の周波数を直接あるいは間接に検知する周波数検知部と、
上記音波受信部によって受信された音波の強度と、上記周波数検知部によって検知された周波数とに基づいて上記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部とを備えたことを特徴とする。

所定周波数の音波を発する装置は、通常は、水晶発振器等といった高価な部品を用いないので、発せられる音波に周波数の揺らぎを生じることが知られている。また、記録媒体を通過した音波から坪量を算出する場合には、その音波の周波数に応じて算出値が変わることも知られている。

本発明の第３の坪量検知装置は、音波発生部によって発せられる音波の周波数を直接あるいは間接に検知して周波数に応じた坪量を算出を行うことで、周波数の揺らぎがあっても坪量を正確に算出することができる。

また、本発明の第３の坪量検知装置において、「上記周波数検知部が、上記音波受信部によって受信された音波の波形を解析することによりその音波の周波数を直接的に得るものである」という形態は好ましい形態である。

坪量を算出を行う際に用いられる、音波受信部によって受信された音波を用いることで、正確な周波数の検知を行うことができる。

また、本発明の第３の坪量検知装置において、「上記音波発生部が、周期的な駆動信号に従って動作してその駆動信号の周波数と同じ周波数の音波を発するものであり、上記周波数検知部が、上記駆動信号の周波数を検知することによって、上記音波発生部から発せられる音波の周波数を間接的に得るものである」という形態も好ましい形態である。

音波発生部が発する音波の周波数の起源となる駆動信号の周波数から音波の周波数を検知することで、受信した音波を直接解析するよりも簡単に周波数の検知を行うことができる。

また、本発明の第３の坪量検知装置において、「上記坪量算出部は、上記周波数検知部によって検知された周波数が所定の周波数領域内の周波数である場合には上記記録媒体の坪量を算出し、その検知された周波数がその周波数領域外の周波数である場合には警告を発するものである」という形態も好ましい形態である。

音波発生部によって発せられる音波の周波数が所定の周波数領域外に属する場合、記録媒体を通過した音波から坪量の算出を行うことが困難となることが知られている。

音波発生部によって発せられる音波の周波数が、このような、坪量の算出を行うことが困難になる周波数の場合には、ユーザに警告を与えて信頼性に乏しい坪量の値が誤って使用されることを防ぐことができる。

上記目的を達成するための本発明の第１の画像形成装置は、
シート状の記録媒体上にトナー像を定着させて画像形成を行う画像形成装置において、
所定の第１周波数のクロック信号を発生させるクロック発生部と、
上記クロック信号を処理して所定の第２周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
上記駆動信号生成部によって生成された駆動信号に従って上記第２周波数の音波を上記記録媒体に向けて発する音波発生部と、
上記音波発生部によって発せられて上記記録媒体を通過した音波を受信する音波受信部と、
上記音波受信部によって受信された音波の強度に基づいて上記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部と、
上記クロック信号に基づいて動作して、上記坪量算出部によって算出された坪量に基づいて上記画像形成における形成条件を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第１の画像形成装置は、音波発生部に音波を発生させる駆動信号を、クロック信号から得るため、音波の周波数を安定化させることができる。また、クロック発生源を音波発生部と制御部とで兼用することでコストを抑えることができる。

また、本発明の第１の画像形成装置において、「上記駆動信号生成部が、分周回路およびローパスフィルタによって上記クロック信号を処理するものである」という形態は好ましい形態である。

分周回路およびローパスフィルタを用いることで、簡易な回路で所望の信号を得ることができる。

上記目的を達成するための本発明の第２の画像形成装置は、
シート状の記録媒体上にトナー像を定着させて画像形成を行う画像形成装置において、
駆動エネルギーをワイヤレスで得て、その駆動エネルギーによって音波をシート状の記録媒体に向けて発する音波発生部と、
上記音波発生部に上記駆動エネルギーをワイヤレスで送るエネルギー送信部と、
上記音波発生部によって発せられて上記記録媒体を通過した音波を受信する音波受信部と、
上記音波受信部によって受信された音波の強度に基づいて上記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部と、
上記坪量算出部によって算出された坪量に基づいて上記画像形成における形成条件を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第２の画像形成装置は、音波を発生するのに必要となる音波発生部の駆動エネルギーをワイヤレスで送ることができるため、音波発生部側では、駆動エネルギーを得るために配線を必要としない。このため、音波発生部側の配置の自由度が高く、設計や実装が容易で、設置コストも削減される。

また、本発明の第２の画像形成装置において、「上記音波発生部が、この画像形成装置内の所定位置で音波を発するものであり、上記音波発生部を上記所定位置に着脱自在に保持する保持機構を備えた」という形態は好ましい形態である。

上記の保持機構を備えることで、音波発生部と音波受信部との間で記録媒体が詰まった時の記録媒体の除去作業が容易となる。

上記目的を達成するための本発明の第３の画像形成装置は、
シート状の記録媒体上にトナー像を定着させて画像形成を行う画像形成装置において、
音波を、シート状の記録媒体に向けて、その記録媒体表面に対して斜めの方向に発する音波発生部と、
上記音波発生部によって発せられて上記記録媒体を通過した音波を、その音波の伝搬の中心からずれた位置で受信する音波受信部と、
上記音波受信部によって受信された音波の強度に基づいて上記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部と
上記坪量算出部によって算出された坪量に基づいて上記画像形成における形成条件を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第３の画像形成装置は、音波の伝搬の中心からずれた位置で音波受信部が音波を受信することで、音波発生部と記録媒体との間に形成された定常波が音波発生部によって発せられてくる音波と干渉し合って記録媒体の坪量の算出を阻害することを防ぎながら、設置スペースを小さくすることができる。

上記目的を達成するための本発明の第４の画像形成装置は、
シート状の記録媒体上にトナー像を定着させて画像形成を行う画像形成装置において、
音波をシート状の記録媒体に向けて発する音波発生部と、
上記音波発生部によって発せられて上記記録媒体を通過した音波を受信する音波受信部と、
上記音波発生部によって発せられる音波の周波数を直接あるいは間接に検知する周波数検知部と、
上記音波受信部によって受信された音波の強度と、上記周波数検知部によって検知された周波数とに基づいて上記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部と
上記坪量算出部によって算出された坪量に基づいて上記画像形成における形成条件を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第４の画像形成装置は、音波発生部によって発せられる音波の周波数を直接あるいは間接に検知することで、発生させた音波の周波数の揺らぎがあっても周波数に応じた坪量を算出を行うことができる。

また、本発明の第４の画像形成装置において、「操作を受けて坪量の設定を行う坪量設定部を備え、上記坪量算出部は、上記周波数検知部によって検知された周波数が所定の周波数領域内の周波数である場合には上記記録媒体の坪量を算出し、その検知された周波数がその周波数領域外の周波数である場合には警告を発するものであり、上記制御部は、上記坪量算出部が警告を発した場合には、上記坪量算出部によって算出された坪量に替えて、上記坪量設定部によって設定された坪量に基づいて上記画像形成における形成条件を制御するものである」という形態は好ましい形態である。

このような形態の画像形成装置により、音波発生部によって発せられる音波の周波数が、坪量の算出を行うことが困難な周波数の場合には、ユーザにより設定された坪量に基づいて画像形成における形成条件を制御することで、信頼性に乏しい坪量の算出値が使用されて不適切な画像形成条件の制御が行われることを防ぐことができる。

また、本発明の第４の画像形成装置において、「操作を受けて坪量の設定値を記憶する坪量記憶部を備え、上記坪量算出部は、上記周波数検知部によって検知された周波数が所定の周波数領域内の周波数である場合には上記記録媒体の坪量を算出し、その検知された周波数がその周波数領域外の周波数である場合には警告を発するものであり、上記制御部は、上記坪量算出部が警告を発した場合には、上記坪量算出部によって算出された坪量に替えて、上記坪量記憶部によって記憶された坪量に基づいて上記画像形成における形成条件を制御するものである」という形態も好ましい形態である。

このような形態の画像形成装置により、音波発生部によって発せられる音波の周波数が、坪量の算出を行うことが困難な周波数の場合には、あらかじめ設定されていた坪量に基づいて画像形成における形成条件を制御を行うことで、ユーザ自身が坪量を入力する手間を省くとともに、信頼性に乏しい坪量の算出値が使用されて不適切な画像形成条件の制御が行われる可能性を最小限に抑えることができる。

本発明の坪量検知装置および画像形成装置によれば、実装上の問題を解決することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の坪量検出装置の一実施形態を備えるとともに、本発明の画像形成装置の一実施形態に相当するカラータンデム型の画像形成装置の全体構成図である。

この画像形成装置１０００では、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のトナーにそれぞれ対応した４つのトナー像形成部６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙが備えられており、各トナー像形成部において各露光部７から照射されるレーザ光を受けて形成されたトナー像が、中間転写ベルト５により重ね合わされ、さらに転写部９において、搬送されてくる用紙上に転写される。このように転写されたトナー像は、さらに定着器１０で熱および圧力を加えられて、トナーの定着が行われる。

画像形成装置１０００の上部には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色のトナーにそれぞれ対応した４つのトナーカートリッジ４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙが備えられ、これらの４つのトナーカートリッジにより各トナー像形成部に各色成分トナーが補給される（トナー補給経路は図示せず）。また、トナー像が転写されるために用いられる用紙は、３つのトレイ１ａ，１ｂ，１ｃの中にサイズごとに分類して蓄えられ、ユ−ザの用途に合わせて、これら３つのトレイの中から選択される。選択された用紙は、３つの搬送ロール３ａ，３ｂ，３ｃを用いて搬送され、レジロール対８によって位置を整えられた後、転写部９まで搬送され、トナー像の転写が行われる。図１においては、この時の用紙搬送路が、上向きの矢印で示す経路として示されている。

片面印刷の場合は、用紙はこの用紙搬送路を一回だけ通ってトナー像の転写および定着が行われた後、用紙排出ロール対１３を通過し排紙トレイ２に排出される。両面印刷の場合は、用紙がこの用紙搬送路を通ることで用紙の片面にトナー像の転写および定着が行われた後、排紙トレイ２に排出されずに後戻りして下向きの矢印で示す経路を通って下方に搬送され、レジロール対８において再び上方に転じて、今度は反対側の面にトナー像が転写および定着されて、排紙トレイ２に排出される。

この画像形成装置１０００では、このように左側面に用紙搬送路が略垂直に配置されており、この用紙搬送路は、側面カバー１４を開くことによって外部に開放され、紙詰まり除去の作業や定着器の部品交換の作業は、この側面カバー１４を開いた状態で行われる。

この画像形成装置１０００には、以上説明したような画像形成に関する各種の条件の制御を行うＣＰＵ（図１では図示しない）が備えられている。具体的には、このＣＰＵは、定着器１０内の温度の制御、転写部９で転写に用いられる転写電圧値の設定、用紙の搬送に用いられる駆動モータ（図１では図示しない）の制御、表示画面９０上に画像形成に関する各種の設定値を表示させることや、操作パネル９１を介してユーザにより指示された各種の設定値を制御値として設定することなどを行う。

さらに、この画像形成装置１０００では、レジロール対８の下方には、超音波を発する音波発生ユニット７０Ａと、超音波を受信する音波受信ユニット７０Ｂとが、用紙搬送路を挟む形で備えられており、これら音波発生ユニット７０Ａと音波受信ユニット７０Ｂが、搬送されてくる用紙の坪量を検知する坪量検知装置７０を構成している。

次にこの坪量検知装置７０について説明する。

図２は、図１に示す坪量検知装置の構成を表す図である。

この坪量検知装置７０は、大きく分けて、超音波を発する音波発生ユニット７０Ａと超音波を受信する音波受信ユニット７０Ｂとに分かれている。音波発生ユニット７０Ａは、板金７４Ａと、その板金７４Ａの上に備えられた音波発生部７２Ａと、この音波発生部７２Ａを作動させるための電力を供給するコイル７３Ａとから構成され、一方、音波受信ユニット７０Ｂは、板金７４Ｂと、板金７４Ｂの上に備えられた音波受信部７２Ｂと、コイル７３Ａに電力を誘導するためのコイル７３Ｂと、用紙の坪量を算出する坪量算出部７５Ｂとから構成されている。

ここで、音波発生ユニット７０Ａが、本発明にいう音波発生部の一例に相当し、音波受信部７２Ｂ、坪量算出部７５Ｂ、コイル７３Ｂが、それぞれ、本発明にいう音波受信部、坪量算出部、エネルギー送信部の各一例に相当する。

音波発生部７２Ａには、超音波発生素子７１Ａが備えられており、この超音波発生素子７１Ａが超音波を発する。発せられた超音波は、図において矢印Ｙで示す方向を中心として所定の角度だけ開いた、図で点線で示す範囲の扇形の領域に広がって伝搬する。このようにして伝搬した超音波の一部が、用紙８５を通過して、用紙８５に正対し、かつ矢印Ｙで示す方向からずれた位置に備えられた、音波受信部７２Ｂ上の超音波受信素子７１Ｂによって受信される。

超音波発生素子７１Ａと超音波受信素子７１Ｂとが、ともに用紙８５に正対した位置で互いに対向する配置をとった場合、超音波発生素子７１Ａによって発せられた音波の一部が音波発生ユニットと用紙８５との間に定常波を形成し、この定常波が、音波発生ユニット７０Ｂによって発せられてくる音波と干渉し合うことがある。そこで、本実施形態では、図２に示すように、超音波の強度が最も大きい方向である矢印Ｙで示す方向が、用紙８５の面に対して斜めになる配置が用いられており、これにより、定常波の発生が抑えられている。さらに、超音波受信素子７１Ｂが、矢印Ｙで示す方向から図の右方向にずれた、用紙に正対した位置で音波を受信するので、超音波受信素子７１Ｂが超音波発生素子７１Ａと向かい合う配置よりも、坪量検知装置全体の設置スペースが小さい。

音波受信ユニット７０Ｂに受信された超音波の強度から、用紙を通過したことに伴う透過強度が算出され、そのデータは坪量算出部７５Ｂに送られる。坪量算出部７５Ｂでは、超音波の透過強度から用紙の坪量を算出し、この算出結果は、画像形成装置１０００の制御を行うＣＰＵ６１に伝えられ、ＣＰＵ６１は、この算出結果に基づき画像形成に関する各種の条件の制御を行う。具体的には、図１に示す定着器１０内の温度の制御、転写部９で転写に用いられる転写電圧値の設定、用紙の搬送に用いられる駆動モータ１１０の制御などが行われる。

画像形成装置１０００には、ＣＰＵ６１に動作のタイミングを伝えるクロック信号を発生するクロック発生部６２が備えられており、このクロック発生部６２の発生するクロック信号は、分周回路６３により周波数が低減され、さらにローパスフィルタ６４によりパルス波の高周波成分が除去される。そして、変換後の信号が音波受信部７２Ｂ上のコイル７３Ｂに送られ、音波発生部７２Ａを駆動させるための駆動信号として利用される。この駆動信号がコイル７３Ｂに与えられると、音波受信部７２Ｂ上のコイル７３Ｂに対向した位置に備えられている、音波発生ユニット７０Ｂのコイル７３Ａに電力が誘導され、この誘導された電力によって音波発生部７２Ａが駆動される。

以上説明したように、この画像形成装置１０００では、音波発生部７２Ａに音波を発生させる駆動信号を、ＣＰＵ６１にクロック信号を供給するクロック発生部６２から得るため、音波の周波数を安定化させることができる。また、クロック発生源が音波発生部７２ＡとＣＰＵ６１とで兼用されているのでコストが抑えられている。また、この駆動信号を電磁誘導によってワイヤレスで送るため、音波発生ユニット７０Ａ側では、駆動に必要なエネルギーを得るために配線を必要としない。このため、音波発生部側の配置の自由度が高く、設計や実装が容易で、設置コストも削減される。

このように音波発生ユニット７０Ａ側は、配線を必要としない構成であるため、音波発生ユニット７０Ａ側を音波受信ユニット７０Ｂ側から引き離して用紙搬送路を開放することが容易になり、詰まった用紙を除去作業やメンテナンス作業が行いやすくなる。以下では、この画像形成装置１０００において、用紙搬送路が開放される機構について説明する。

図３は、図１に示す画像形成装置において、側面カバーを開いている状態での用紙搬送路付近を表した図である。

図１に示す画像形成装置では、側面カバー１４が閉じている状態で画像の形成が行われ、紙詰まり除去の作業や、定着器の部品を交換する作業の際には、図３に示すように側面カバー１４が開かれて、用紙搬送路が外部に開放される。この側面カバー１４は、側面カバー回動軸１５を中心として回動自在な構成となっており、この回動により側面カバー１４の開閉が行われる。この側面カバー１４が開かれた際には、第１搬送ロール対３ａ、レジロール対８、用紙排出ロール対１３の各ロール対は、側面カバー１４とともに移動するロールと、移動することなく元の位置にとどまるロールとに分離し、同様に転写部９も側面カバー１４とともに移動する部分と、移動することなく元の位置にとどまる部分とに分離する。さらにこの側面カバー１４が開く際には、坪量検知装置７０は、その構成要素のうち、音波受信ユニット７０Ｂが画像形成装置本体側に残り、一方、音波発生ユニット７０Ａが側面カバー１４とともに画像形成装置本体側から分離される構成となっている。

図４は、図３に示す側面カバー１４側が画像形成装置の本体側から分離された際の、図２に示す坪量検知装置付近の拡大図である。

図４に示すように、音波発生ユニット７０Ａと音波受信ユニット７０Ｂとの間に用紙８６が詰まって、用紙搬送路を開放する必要が生じた際には、図で矢印で示す方向に音波発生ユニット７０Ａが移動して、音波発生ユニット７０Ａと音波受信ユニット７０Ｂとの間の用紙搬送路が開放される。

続いて、ＣＰＵ６１により行われる、用紙の坪量に応じた制御の内容について説明する。

図５は、図２に示す坪量検知装置により算出された用紙の坪量に応じて行われる制御切換を表す図、図６は、切り換えられる各制御内容を表す図である。

図５に示すように、画像形成装置１０００では、坪量検知装置７０により算出された用紙の坪量に応じて、設定Ｎｏ．１〜設定Ｎｏ．６の６つの設定番号で区別される６段階の制御内容に切り換えられる。ここでの制御対象は画像形成条件であり、具体的には、図６に示すように、図１に示す転写部９において転写に用いられる転写電圧、定着器１０内で行われる転写に必要となる高温度の定着温度、および用紙を搬送する際の用紙搬送速度である。また、設定番号が大きいほど、転写電圧および定着温度が低くなり用紙搬送速度が高速になる６段階の制御が行われる。

以上が、本発明の坪量検出装置の一実施形態を備えるとともに、本発明の画像形成装置の一実施形態に相当するカラータンデム型の画像形成装置１０００についての説明である。

続いて、以上説明した実施形態とは異なる別の実施形態について説明する。

ここで説明する坪量検知装置および画像形成装置が、図２に示す坪量検知装置７０および図１に示す画像形成装置１０００と異なる点は、坪量を算出するために用いられる超音波の周波数に揺らぎがあり、このため超音波の周波数を検知する周波数検知部が備えられており、検知された周波数に応じて用紙の坪量算出や画像の形成条件の制御が行われる点にある。これらの点以外についての構成や機能、および制御内容は、図１に示す坪量検知装置７０および画像形成装置１０００と同じである。例えば、この画像形成装置の全体構成は、図１に示す坪量検知装置７０とは異なる構成の坪量検知装置が用いてられている点、および坪量検知装置が異なることに付随した相違点を除けば、図１の全体構成と同じである。以下では、図１に示す実施形態とは異なる点に絞って説明を行う。

図７は、超音波の周波数を検知する周波数検知部を備えた坪量検知装置の構成を表す図である。

図７において、図２に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して示し、同一の構成要素についての重複説明は省略する。この図７に示す坪量検知装置７０１が図２に示す坪量検知装置７０と異なる点は、この坪量検知装置７０１が、音波受信部７２Ｂ上のコイル７３Ｂに交流電圧を印加するコイル用電源７６Ｂと、音波受信部７２Ｂに受信された超音波の周波数を検知する周波数検知部７７１とを備えている点である。また、図２に示す画像形成装置１０００とは異なり、本実施形態の画像形成装置は、図７に示すように、ユーザから与えられた坪量を記憶する坪量記憶部９２と、ユーザが入力した坪量を、坪量の設定値として設定する坪量設定部９３を備えている。

図７に示すコイル用電源７６Ｂから供給される交流電圧の周波数は、環境の変化に回路素子が影響を受けた結果、設定された周波数からしばしば揺らぐ。一方、用紙の坪量は、超音波の透過強度（あるいは透過率）から算出されるが、その算出値は周波数に応じて変わることが知られており、このため正確な坪量の算出を行うためには、坪量の算出に用いる超音波の周波数を把握する必要がある。

図８は、４種類の周波数を持つ超音波に対して、用紙の坪量と超音波の透過率との関係を表した図である。

図８には、周波数が、それぞれ４．０ｋＨｚ，４．１ｋＨｚ，４．２ｋＨｚ，４．５ｋＨｚの超音波について、超音波の透過率と用紙の坪量との対応関係がグラフで表されている。図に示すように、周波数が違うと、グラフ曲線が表す対応関係も違うことがわかる。本実施形態の画像形成装置では、各周波数のグラフ曲線が記憶されており、検知された周波数に対応したグラフ曲線で坪量の算出が行われる。このため、本実施形態の画像形成装置は、周波数に揺らぎがある場合でも正確な坪量を算出することができる。

また、超音波の周波数の領域によっては、坪量の算出が困難になる場合もある。図に示すように周波数が大きいグラフほど、超音波の透過率が一定の直線的なグラフとなっており、用紙の坪量が変化しても超音波の透過率が変化しなくなる傾向が強くなることがわかる。このため、図に示す４．５ｋＨｚの周波数の超音波のように、坪量の変化に対してほとんど透過率の変化が見られない超音波を用いた場合、透過率から用紙の坪量を正確に算出することは難しく、このような周波数域に属する周波数は坪量算出には適さない。超音波の周波数が設定値から揺らいだために、このような坪量算出には適さない周波数となることも起こり得る。このためにも、坪量の算出に用いる超音波の周波数を把握する必要がある。

以下では、このように周波数に揺らぎがある場合でも、検知された周波数に応じて行われる、用紙の坪量算出や画像の形成条件の制御について説明する。

この画像形成装置では、超音波の周波数が坪量を正確に算出することが困難な周波数である場合に、あらかじめ記憶されている坪量を設定値として用いる自動入力モードと、ユーザに坪量を入力するよう促し、入力された坪量を設定値として用いる手動入力モードとの２つのモードが選択可能となっている。いずれのモードを用いるかは、ユーザにより図１および図７に示す操作パネル９１を介して表示画面９０上で決定される。

以下では、それぞれのモードの下で行われる、用紙の坪量算出や画像の形成条件の制御についてフローチャートを用いて説明する。

図９は、手動入力モードが選択された際の画像形成の形成条件の制御を表すフローチャートである。

まず、図７に示す周波数検知部７７１が音波受信部７２Ｂに受信された超音波の波形を解析することにより周波数の検知が行われ（ステップＳ１）、その結果が坪量算出部７５１Ｂに入力される。坪量算出部７５１Ｂでは、入力された周波数が、用紙の坪量を測定するのに適した周波数域に属するかが判定される（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、用紙の坪量を測定するのに適した周波数であると判定された場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）は、超音波の周波数および透過強度から用紙の坪量の算出が行われ（ステップＳ３）、得られた坪量を用いて図７に示すＣＰＵ６９により、図５および図６において説明した、転写電圧、定着温度および用紙搬送速度に関する６段階の画像形成条件が決定される（ステップＳ４）。そして、その決定された画像形成条件の下で画像形成が行われる（ステップＳ５）。

一方、ステップＳ２において、用紙の坪量を測定するのに適した周波数ではないと判定された場合（ステップＳ２；Ｎｏ）は、坪量算出部７５１ＢからＣＰＵ６９に警告が与えられ、この警告を受け、ＣＰＵ６９は、図１および図７に示す表示画面９０上に、超音波の周波数が坪量検知に適さないことをユーザに伝える警告メッセージを表示させる（ステップＳ６）。さらに、ＣＰＵ６９は、その時点で行われていた画像形成を中止させ（ステップＳ７）、表示画面９０上に「用紙坪量を設定して下さい」というメッセージを表示させる。このメッセージを受け、ユーザが操作パネル９１を介して坪量を入力すると、図
８に示す坪量設定部９３が、入力された坪量を制御用の坪量として設定し（ステップＳ９）、ＣＰＵ６９は、その設定された坪量に基づき画像形成条件を決定する（ステップＳ４）。そして、その画像形成条件の下で画像形成が実施される。

以上説明したように、この手動入力モードでは、超音波の周波数から坪量を正確に算出することが困難な場合には、適切な坪量をユーザが入力することで、信頼性に乏しい坪量の算出値による不適切な画像形成条件の制御を防ぐことができる。

以上が、手動入力モードが選択された際の画像形成の形成条件の制御についての説明である。続いて、自動入力モードが選択された際の画像形成の形成条件の制御について説明する。

図１０は、自動入力モードが選択された際の画像形成の形成条件の制御を表すフローチャートである。

まず、超音波の周波数から坪量を正確に算出することが困難な場合に用いられる坪量の値がユーザにより操作パネル９１を介して入力され、その値が図７に示す坪量記憶部９２に記憶される（ステップＳ１０）。続いて図７に示す周波数検知部７７１が音波受信部７２Ｂに受信された超音波の波形を解析することにより周波数の検知が行われ（ステップＳ１２）、その結果が坪量算出部７５１Ｂに入力される。坪量算出部７５１Ｂでは、入力された周波数が、用紙の坪量を測定するのに適した周波数域に属するかが判定される（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２において、用紙の坪量を測定するのに適した周波数であると判定された場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）は、超音波の周波数および透過強度から用紙の坪量の算出が行われ（ステップＳ１３）、得られた坪量を用いて図７に示すＣＰＵ６９により、図５および図６において説明した、転写電圧、定着温度および用紙搬送速度に関する６段階の画像形成条件が決定される（ステップＳ１４）。そして、その決定された画像形成条件の下で画像形成が行われる（ステップＳ１５）。

一方、ステップＳ１２において、用紙の坪量を測定するのに適した周波数ではないと判定された場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）は、坪量算出部７５１ＢからＣＰＵ６９に警告が与えられ、この警告を受け、ＣＰＵ６９は、図１および図７に示す表示画面９０上に、超音波の周波数が坪量検知に適さないことをユーザに伝える警告メッセージを表示させる（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１０において坪量記憶部９２に記憶された坪量に基づく画像形成条件（デフォルト画像形成条件）が設定され（ステップＳ１７）、この画像形成条件の下で画像形成が行われる（ステップＳ１７）。

以上説明したように、この自動入力モードでは、あらかじめ設定されていた坪量に基づいて画像形成における形成条件を制御を行うことで、ユーザ自身が坪量を入力する手間を省くとともに、信頼性に乏しい坪量の算出値による不適切な画像形成条件の制御を最小限に抑えることができる。

以上が、周波数を検知する坪量検知装置と、周波数に応じた制御を行う画像形成装置についての説明である。

これら坪量検知装置および画像形成装置では、図７に示す周波数検知部７７１が音波受信部７２Ｂに受信された超音波から周波数の検知を行ったが、超音波から周波数の検知を行う方法としては、超音波発生部７２Ａを作動させるためのコイル用電源７６Ｂの電圧の周波数を検知して、間接的に超音波の周波数の検知を行うことも考えられる。以下では、そのような坪量検知装置について説明する。

この坪量検知装置が、図７を用いて説明した坪量検知装置７０１と異なる点は、周波数の検知がコイル用電源７６Ｂの電圧の周波数の検知によって行われる点にあり、この点以外についての坪量検知装置の構成や制御については、図７を用いて説明した坪量検知装置７０１と同じであり、以下では、周波数の検知に絞って説明を行う。

図１１は、コイル用電源７６Ｂの電圧の周波数から超音波の周波数を検知を行う坪量検知装置の構成を表す図である。

図１１において、図７に示す、構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して示し、同一の構成要素についての重複説明は省略する。この図に示す坪量検知装置７０２が図７に示す坪量検知装置７０１と異なる点は、この坪量検知装置７０２の周波数検知部７７２Ｂがコイル用電源７６Ｂの電圧の周波数の検知を行う点である。そして検知された周波数に応じて、図９および図１０において説明した制御が行われる。このような周波数の検知方法によれば、受信した音波を直接調べるよりも、簡単に周波数の検知を行うことができる。

本発明の坪量検出装置を備えるとともに、本発明の画像形成装置の一実施形態として動作する、カラータンデム型の画像形成装置の全体構成図である。 図１に示す坪量検知装置の構成を表す図である。 図１に示す画像形成装置において、側面カバーを開いている状態での用紙搬送路付近の拡大図である。 図３に示す側面カバー側が画像形成装置の本体側から分離された際の、図２に示す坪量検知装置付近の拡大図である。 図２に示す坪量検知装置により算出された用紙の坪量に応じて行われる制御切換を表す図である。 切り換えられる各制御内容を表す図である。 超音波の周波数を検知する周波数検知部を備えた坪量検知装置の構成を表す図である。 ４種類の周波数を持つ超音波に対して、用紙の坪量と超音波の透過率との関係を表した図である。 手動入力モードが選択された際の画像形成の形成条件の制御を表すフローチャートである。 自動入力モードが選択された際の画像形成の形成条件の制御を表すフローチャートである。 コイル用電源７６Ｂの電圧の周波数から超音波の周波数を検知を行う坪量検知装置の構成を表す図である。

符号の説明

１０００ 画像形成装置
１ａ、１ｂ、１ｃ トレイ
２ 排紙トレイ
３ａ、３ｂ、３ｃ 搬送ロール対
４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ トナーカートリッジ
５ 中間転写ベルト
６Ｋ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ トナー像形成部
７ 露光部
８ レジロール対
９ 転写部
１０ 定着器
１１０ 駆動モータ
９０ 表示画面
９１ 操作パネル
１３ 用紙排出ロール対
１４ 側面カバー
１５ 側面カバー回動軸
７０Ａ 音波発生ユニット
７０Ｂ、７０１Ｂ、７０２Ｂ 音波受信ユニット
７０、７０１、７０２ 坪量検知装置
７１Ａ 超音波発生素子
７１Ｂ 超音波受信素子
７２Ａ 音波発生部
７２Ｂ 音波受信部
７３Ａ、７３Ｂ コイル
７４Ａ、７４Ｂ 板金
７５Ｂ、７５１Ｂ、７５２Ｂ 坪量算出部
８５、８６ 用紙
６１、６９ ＣＰＵ
６２ クロック発生部
６３ 分周回路
６４ ローパスフィルタ
７７１Ｂ、７７２Ｂ 周波数検知部
７６Ｂ コイル用電源
９２ 坪量記憶部
９３ 坪量設定部

Claims (16)

1. 駆動エネルギーをワイヤレスで得て、その駆動エネルギーによって音波をシート状の記録媒体に向けて発する音波発生部と、
   前記音波発生部に前記駆動エネルギーをワイヤレスで送るエネルギー送信部と、
   前記音波発生部によって発せられて前記記録媒体を通過した音波を受信する音波受信部と、
   前記音波受信部によって受信された音波の強度に基づいて前記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部とを備えたことを特徴とする坪量検知装置。
2. 前記エネルギー送信部が、時間変動する変動電磁場によって前記駆動エネルギーを送るものであり、
   前記音波発生部が、前記変動電磁場を受けることで前記駆動エネルギーを得るものであることを特徴とする請求項１記載の坪量検知装置。
3. 音波を、シート状の記録媒体に向けて、該記録媒体表面に対して斜めの方向に発する音波発生部と、
   前記音波発生部によって発せられて前記記録媒体を通過した音波を、該音波の伝搬の中心からずれた位置で受信する音波受信部と、
   前記音波受信部によって受信された音波の強度に基づいて前記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部とを備えたことを特徴とする坪量検知装置。
4. 前記音波受信部が、前記記録媒体を通過した音波を、該音波の伝搬の中心からずれた位置で該記録媒体に正対して受信するものであることを特徴とする請求項３記載の坪量検知装置。
5. 音波をシート状の記録媒体に向けて発する音波発生部と、
   前記音波発生部によって発せられて前記記録媒体を通過した音波を受信する音波受信部と、
   前記音波発生部によって発せられる音波の周波数を直接あるいは間接に検知する周波数検知部と、
   前記音波受信部によって受信された音波の強度と、前記周波数検知部によって検知された周波数とに基づいて前記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部とを備えたことを特徴とする坪量検知装置。
6. 前記周波数検知部が、前記音波受信部によって受信された音波の波形を解析することにより該音波の周波数を直接的に得るものであることを特徴とする請求項５記載の坪量検知装置。
7. 前記音波発生部が、周期的な駆動信号に従って動作して該駆動信号の周波数と同じ周波数の音波を発するものであり、
   前記周波数検知部が、前記駆動信号の周波数を検知することによって、前記音波発生部から発せられる音波の周波数を間接的に得るものであることを特徴とする請求項５記載の坪量検知装置。
8. 前記坪量算出部は、前記周波数検知部によって検知された周波数が所定の周波数領域内の周波数である場合には前記記録媒体の坪量を算出し、その検知された周波数がその周波数領域外の周波数である場合には警告を発するものであることを特徴とする請求項５記載の坪量検知装置。
9. シート状の記録媒体上にトナー像を定着させて画像形成を行う画像形成装置において、
   所定の第１周波数のクロック信号を発生させるクロック発生部と、
   前記クロック信号を処理して所定の第２周波数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
   前記駆動信号生成部によって生成された駆動信号に従って前記第２周波数の音波を前記記録媒体に向けて発する音波発生部と、
   前記音波発生部によって発せられて前記記録媒体を通過した音波を受信する音波受信部と、
   前記音波受信部によって受信された音波の強度に基づいて前記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部と、
   前記クロック信号に基づいて動作して、前記坪量算出部によって算出された坪量に基づいて前記画像形成における形成条件を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
10. 前記駆動信号生成部が、分周回路およびローパスフィルタによって前記クロック信号を処理するものであることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
11. シート状の記録媒体上にトナー像を定着させて画像形成を行う画像形成装置において、
    駆動エネルギーをワイヤレスで得て、その駆動エネルギーによって音波をシート状の記録媒体に向けて発する音波発生部と、
    前記音波発生部に前記駆動エネルギーをワイヤレスで送るエネルギー送信部と、
    前記音波発生部によって発せられて前記記録媒体を通過した音波を受信する音波受信部と、
    前記音波受信部によって受信された音波の強度に基づいて前記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部と、
    前記坪量算出部によって算出された坪量に基づいて前記画像形成における形成条件を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
12. 前記音波発生部が、この画像形成装置内の所定位置で音波を発するものであり、
    前記音波発生部を前記所定位置に着脱自在に保持する保持機構を備えたことを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
13. シート状の記録媒体上にトナー像を定着させて画像形成を行う画像形成装置において、
    音波を、シート状の記録媒体に向けて、該記録媒体表面に対して斜めの方向に発する音波発生部と、
    前記音波発生部によって発せられて前記記録媒体を通過した音波を、該音波の伝搬の中心からずれた位置で受信する音波受信部と、
    前記音波受信部によって受信された音波の強度に基づいて前記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部と
    前記坪量算出部によって算出された坪量に基づいて前記画像形成における形成条件を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
14. シート状の記録媒体上にトナー像を定着させて画像形成を行う画像形成装置において、
    音波をシート状の記録媒体に向けて発する音波発生部と、
    前記音波発生部によって発せられて前記記録媒体を通過した音波を受信する音波受信部と、
    前記音波発生部によって発せられる音波の周波数を直接あるいは間接に検知する周波数検知部と、
    前記音波受信部によって受信された音波の強度と、前記周波数検知部によって検知された周波数とに基づいて前記記録媒体の坪量を算出する坪量算出部と
    前記坪量算出部によって算出された坪量に基づいて前記画像形成における形成条件を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
15. 操作を受けて坪量の設定を行う坪量設定部を備え、
    前記坪量算出部は、前記周波数検知部によって検知された周波数が所定の周波数領域内の周波数である場合には前記記録媒体の坪量を算出し、その検知された周波数がその周波数領域外の周波数である場合には警告を発するものであり、
    前記制御部は、前記坪量算出部が警告を発した場合には、前記坪量算出部によって算出された坪量に替えて、前記坪量設定部によって設定された坪量に基づいて前記画像形成における形成条件を制御するものであることを特徴とする請求項１４記載の画像形成装置。
16. 操作を受けて坪量の設定値を記憶する坪量記憶部を備え、
    前記坪量算出部は、前記周波数検知部によって検知された周波数が所定の周波数領域内の周波数である場合には前記記録媒体の坪量を算出し、その検知された周波数がその周波数領域外の周波数である場合には警告を発するものであり、
    前記制御部は、前記坪量算出部が警告を発した場合には、前記坪量算出部によって算出された坪量に替えて、前記坪量記憶部によって記憶された坪量に基づいて前記画像形成における形成条件を制御するものであることを特徴とする請求項１４記載の画像形成装置。

Images