JP2021024716A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気圧測定専用のセンサーを設けなくても気圧を求められるようにし、画像形成装置の低コスト化を図る。【解決手段】画像形成装置の画像形成部は搬送される用紙に画像を形成する。超音波センサーは搬送される用紙の検知に用いられる。超音波センサーは、超音波を送る送信部と、超音波を受信する受信部を含む。超音波センサーは受信部が受信した超音波の強さに応じた電圧を出力する。制御部は、超音波センサーの出力電圧の大きさに基づいて現在気圧を認識する。【選択図】図６

Description

本発明は、超音波センサーを備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置は、画像を形成し、用紙を印刷する。例えば、複合機、プリンターが画像形成装置である。画像形成装置に超音波センサーが設けられることがある。例えば、超音波センサーは用紙の重送（２枚以上の重なった用紙の搬送）の検知のために用いられる。重送は紙詰まりや印刷エラーの原因となる。この重送を検知する装置の一例が特許文献１に記載されている。

具体的に、特許文献１には、シート状部材の搬送路を挟んだ一方からシート状部材の方向へ超音波を発信し、シート状部材の搬送路を挟んだ他方で受信して超音波受信信号を出力し、超音波の発信の直前に、超音波受信の出力値をノイズ信号として取得保持し、超音波受信信号の振幅とノイズ信号の振幅を比較し、重送であるか否かの第１の判定を行い、超音波受信信号の位相変化を検出し、検出した位相変化を基に重送であるか否かの第２の判定を行う重送検知装置が記載されている。２つの手法を組み合わせることにより、センサー間距離、温度、湿度、気圧といった外的要因や、シート状部材の厚さによらず、確実に重送を検知しようとする（特許文献１：請求項１、段落［００１１］）。

特開２００４−２３１４０３号公報

画像形成装置に、気圧センサーを搭載することがある。気圧センサーにより画像形成装置の設置環境での気圧が測られる。気圧を考慮して印刷での処理が調整される。例えば、気圧の測定結果に基づき、動作に用いる電圧の大きさを調整することがある。言い換えると、気圧に基づき、印刷動作上のパラメーターを調整することがある。例えば、色材を用いて画像を作る部分に印加する電圧の大きさが調整される。どのような気圧でも、印刷物の濃度を適切な範囲で保つために調整が行われる。

しかし、気圧センサーは比較的高価な場合がある。気圧センサーを搭載すると、画像形成装置の製造コストが上がるという問題がある。しかし、気圧センサーを搭載しないと、気圧に応じた調整を行うことができない。同じ内容の印刷物を印刷した場合、気圧によって色の濃度が大きく変わる可能性がある。

特許文献１は、超音波センサーの出力に基づき、重送か否かを複数の手法で判定し、重送の誤検知を防ごうとする技術である。しかし、特許文献１には、気圧の変化への対応に関する記載はない。気圧を測るためのセンサーに関する記載もない。従って、特許文献１記載の技術では、上記の問題を十分に解決することはできない。

本発明は、上記の課題に鑑み、気圧測定専用のセンサーを設けなくても気圧を求められるようにし、画像形成装置の低コスト化を図る。

上記課題を解消するため、本発明に係る画像形成装置は、給紙部、画像形成部、超音波センサー、制御部を含む。前記給紙部は用紙を供給する。前記画像形成部は搬送される用紙に画像を形成する。前記超音波センサーは搬送される用紙の検知に用いられる。前記超音波センサーは、超音波を送る送信部と、前記送信部からの超音波を受信する受信部を含む。前記超音波センサーは前記受信部が受信した超音波の強さに応じた電圧を出力する。前記制御部は、前記超音波センサーの出力電圧の大きさに基づいて現在気圧を認識する。

本発明によれば、超音波センサーを用いて気圧を求めることができる。気圧測定のための専用のセンサーを設けなくても気圧を求めることができる。装置の低コスト化を図ることができる。

実施形態に係るプリンターの一例を示す図である。 実施形態に係るプリンターの一例を示す図である。 実施形態に係るラインヘッドの一例を示す図である。 実施形態に係る用紙搬送部の一例を示す図である。 実施形態に係る用紙搬送部の一例を示す図である。 実施形態に係るプリンターでの現在気圧を求める方法の一例を示す図である。 超音波の受信エネルギーと気圧の関係の一例を示す図である。 実施形態に係る気圧認識用データの一例を示す図である。 実施形態に係る気温補正係数設定用データの一例を示す図である。

以下、図１〜図９を用いて本発明の実施形態に係る画像形成装置を説明する。画像形成装置として、プリンター１００を例に挙げて説明する。なお、画像形成装置は、プリンター１００に限られない。例えば、複合機のような他種の画像形成装置にも本発明を適用することができる。以下の本実施の形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定せず、単なる説明例にすぎない。

（プリンター１００）
図１、図２を用いて、実施形態に係るプリンター１００を説明する。図１、図２は、実施形態に係るプリンター１００の一例を示す図である。

図１に示すように、プリンター１００は、制御部１、記憶部２、操作パネル３、印刷部４を含む。

制御部１はプリンター１００の動作を制御する。制御部１は、プリンター１００の各部分の動作を制御する。制御部１は、制御回路１０、画像処理回路１１、通信部１２を含む。制御回路１０は、例えば、ＣＰＵである。制御回路１０は、処理、演算を行い、プリンター１００の各部分を制御する信号を出力する。

画像処理回路１１は、例えば、ＡＳＩＣである。画像処理回路１１は、通信部１２が受信した印刷用データに基づき、画像データを生成する。印刷用データは、例えば、印刷内容をページ記述言語で記述したデータを含む。画像処理回路１１は、このデータを解析しラスタライズ処理を行って画像データを生成する。さらに、画像処理回路１１は、生成した画像データの画像処理を行い、吐出用画像データを生成する。吐出用画像データは印刷ジョブに用いられる。

通信部１２は通信制御回路と通信メモリーを含む。通信メモリーは通信用ソフトウェアを記憶する。通信部１２はコンピューター２００と通信する。コンピューター２００は、例えば、ＰＣやサーバーである。通信部１２はコンピューター２００から印刷用データを受信する。

記憶部２はＲＡＭ、ＲＯＭ、ストレージを含む。ストレージは、例えば、ＨＤＤ又はＳＳＤである。制御部１は、記憶部２のプログラムやデータに基づき、各部を制御する。

操作パネル３は使用者の設定操作を受け付ける。操作パネル３は、表示パネル３１、タッチパネル３２、ハードキー３３を含む。制御部１は、メッセージや、設定用画面を表示パネル３１に表示させる。制御部１は、操作用画像を表示パネル３１に表示させる。操作用画像は、例えば、ボタン、キー、タブである。タッチパネル３２の出力に基づき、制御部１は、操作された操作用画像を認識する。ハードキー３３は、スタートキーやテンキーを含む。タッチパネル３２、ハードキー３３は使用者の設定操作（ジョブに関する操作）を受け付ける。

印刷部４は、給紙部５、用紙搬送部６、画像形成部７を含む。印刷ジョブのとき、制御部１は用紙を給紙部５に供給させる。給紙部５は複数設けられる。各給紙部５は用紙を収容する。用紙の束が各給紙部５（給紙カセット）にセットされる。各給紙部５には、給紙ローラー５１が設けられる。印刷ジョブのとき、制御部１は、何れか１つの給紙部５を選択する。例えば、制御部１は、操作パネル３への入力で選択された給紙部５を選択する。あるいは、制御部１は、印刷ジョブで用いるサイズの用紙を収容する給紙部５を自動で選択する。印刷ジョブのとき、制御部１は選択した給紙部５の給紙ローラー５１を回転させる。給紙ローラー５１を回転させるための給紙モーター５２（図５参照）が設けられる。給紙ローラー５１の回転により、選択された給紙部５から用紙が供給される。

用紙搬送部６は、用紙搬送用の搬送ローラー対６１を複数含む。また、用紙搬送部６は搬送ローラー対６１を回転させる搬送モーター６２を含む。搬送ローラー対６１は用紙を搬送する。制御部１は用紙を用紙搬送部６に搬送させる。用紙搬送部６は、給紙部５から送り出された用紙を排出トレイ６９まで搬送する。

さらに、用紙搬送部６は、搬送ユニット６０を含む。搬送ユニット６０は、駆動ローラー６３、複数の従動ローラー６４、搬送ベルト６５を含む。搬送ベルト６５は、駆動ローラー６３と各従動ローラー６４に架け回される。駆動ローラー６３を回転させるためのベルトモーター６６が設けられる。駆動ローラー６３の回転により、搬送ベルト６５と各従動ローラー６４が回転する。搬送ベルト６５の外周の上面に用紙がのる。搬送ベルト６５の回転により、搬送ユニット６０は、水平方向で用紙を搬送する。

用紙搬送部６は吸着ユニット６７を含む。搬送ユニット６０に吸着ユニット６７が取り付けられる。例えば、吸着ユニット６７は、静電気により、用紙を搬送ベルト６５に吸着する。吸着ユニット６７は空気を吸うことにより、用紙が搬送ベルト６５に吸着するようにしてもよい。この場合、搬送ベルト６５には、空気吸引用の孔が複数設けられる。吸着により、搬送用紙の位置のずれを防ぐことができる。

画像形成部７は、搬送用紙にインクを吐出して画像を形成する。言い換えると、画像形成部７は印刷する。画像形成部７は、複数のラインヘッド７０を含む。各ラインヘッド７０は、吐出するインクの色が異なる。例えば、画像形成部７は、ブラック（Ｂｋ）のインクを吐出するラインヘッド７０と、シアン（Ｃ）のインクを吐出するラインヘッド７０と、マゼンタ（Ｍ）のインクを吐出するラインヘッド７０と、イエロー（Ｙ）のインクを吐出するラインヘッド７０を含む。

各ラインヘッド７０は固定される。搬送ベルト６５の上方に各ラインヘッド７０が設けられる。各ラインヘッド７０と搬送ベルト６５の間に一定の隙間が設けられる。この隙間を用紙が通過する。なお、ラインヘッド７０ごとに、インクを供給するインクタンクが設けられる。

各ラインヘッド７０は、複数のノズル７２を含む（図３参照）。各ノズル７２の開口は搬送ベルト６５と向かい合う。言い換えると、各ラインヘッド７０のインクを吐出する面が搬送ベルト６５と向かい合う。各ノズル７２からインクが吐出される。インクは搬送用紙に着弾する。これにより、画像が記録（形成）される。ノズル７２は主走査方向（用紙搬送方向と直交方向、図２の紙面垂直方向）に並べられる。主走査方向でのノズル７２の間隔が１画素のピッチとなる。

（ラインヘッド７０）
次に、図３を用いて、実施形態に係るラインヘッド７０の一例を説明する。図３は、実施形態に係るラインヘッド７０の一例を示す図である。なお、各色のラインヘッド７０の構成は、同じである。そこで、以下の説明では、ブラックのラインヘッド７０を例に挙げて説明する。ブラックのラインヘッド７０の説明は、シアン、マゼンタ、イエローの各ラインヘッド７０にもあてはまる。

１色のラインヘッド７０は２以上の（複数の）ヘッド７１を含む。言い換えると、ラインヘッド７０は複数のヘッド７１を組み合わせたものである。１色のラインヘッド７０では、各ヘッド７１は、主走査方向に列状、又は、千鳥状に並べられる。

各ヘッド７１は複数のノズル７２を含む。各ノズル７２は主走査方向に並ぶ。主走査方向の間隔が均等になるようにノズル７２が形成される。ノズル７２の開口からインクが吐出される。つまり、画像形成部７は、インクを吐出して印刷するヘッド７１を含む。用紙搬送方向と垂直な方向にノズル７２が並ぶように各ヘッド７１は固定される。

各ノズル７２に対し、駆動素子７３が設けられる。１つのノズル７２に対して、１つの駆動素子７３が設けられる。駆動素子７３は圧電素子である。例えば、駆動素子７３はピエゾ素子である。それぞれの駆動素子７３は、駆動電圧の印加により変形する。印加された駆動電圧が大きいほど、駆動素子７３の変形量が多い。

ヘッド７１は１又は複数のドライバー回路７４を含む。図３は、１つのヘッド７１に１つのドライバー回路７４を設ける例を示す。ドライバー回路７４は各駆動素子７３への電圧印加のＯＮ／ＯＦＦを行う。制御部１は、吐出用画像データ（インクを吐出すべきノズル７２を示すデータ）を各ドライバー回路７４に与える。吐出用画像データは、インクの吐出、不吐出を指示するデータ（２値的なデータ）である。例えば、制御部１（画像処理回路１１）は、主走査方向の１ライン単位で吐出用画像データを各ドライバー回路７４に送信する。

吐出用画像データに基づき、ドライバー回路７４は、インクを吐出すべきノズル７２の駆動素子７３に駆動電圧を印加する。駆動電圧の波形は、例えば、パルスである。駆動電圧の印加により、駆動素子７３は変形する。変形の圧力がノズル７２にインクを供給する流路（不図示）に加わる。流路への圧力により、ノズル７２からインクが吐出される。一方、ドライバー回路７４は、インクを吐出させない画素に対応する駆動素子７３に駆動電圧を印加しない。ドライバー回路７４はインク吐出を実際に制御する。

また、ヘッド７１は駆動電圧生成回路７５を含む。駆動電圧生成回路７５は、複数種の大きさの異なる電圧を生成する。例えば、駆動電圧生成回路７５は、出力電圧が異なる電源回路を複数含む。ドライバー回路７４は、駆動電圧生成回路７５が生成する駆動電圧のうち、何れか１つを駆動素子７３に印加する。印加する駆動電圧の大きさを変えることにより、ドライバー回路７４は、吐出するインク量（液滴の量）を調整することができる。

また、制御部１は駆動信号生成回路１３を含む。駆動信号生成回路１３は駆動信号Ｓ１を生成する。駆動信号Ｓ１はインクを周期的に吐出させるための信号である。駆動信号Ｓ１は、例えば、クロック信号である。ヘッド７１（ドライバー回路７４）は、駆動信号Ｓ１が１回立ち上がるごとに、インクを吐出させる。インク吐出の基準周期が予め定められる。制御部１は、基準周期に対応する周波数の駆動信号Ｓ１を駆動信号生成回路１３に生成させる。例えば、用紙搬送部６は、駆動信号Ｓ１の１周期あたり１画素の距離だけ用紙を搬送する。この処理をページの最初から最後まで、用紙搬送方向（副走査方向）で繰り返すことで、１ページが印刷される。

（用紙搬送）
次に、図２、図４、図５を用いて、実施形態に係る用紙搬送部６の一例を説明する。図４、図５は、実施形態に係る用紙搬送部６の一例を示す図である。

プリンター１００は、給紙部５、用紙搬送部６を含む。図５に示すように、それぞれの給紙部５は、給紙モーター５２、給紙ローラー５１（ピックアップローラー）を含む。便宜上、図５では、給紙部５を１つのみ図示している。給紙モーター５２は各給紙部５に設けられる。給紙モーター５２の駆動により、給紙ローラー５１が回転する。給紙ローラー５１の回転により、給紙部５から用紙が送り出される。印刷ジョブのとき、制御部１は、何れかの給紙モーター５２を回転させる。複数枚の用紙を連続して印刷するとき、制御部１は、給紙モーター５２の回転、一時停止を繰り返し、用紙間に所定の紙間を設ける。

給紙部５から送り出された用紙は、用紙搬送部６に進入する。図４に示すように、用紙搬送部６は、搬送ローラー対６１と搬送ガイド６８を含む。搬送ローラー対６１は回転し、用紙を搬送する。搬送ガイド６８は、搬送用紙を案内する。図４は、用紙搬送部６のうち、下方（給紙部５）から上方（画像形成部７）に向けて搬送する部分の一例を示す。

用紙搬送部６は、１又は複数の搬送モーター６２を含む。搬送モーター６２の駆動により、１又は複数の搬送ローラー対６１が回転する。搬送ローラー対６１の回転により、用紙が搬送される。用紙は搬送ガイド６８による搬送経路を通る。印刷ジョブのとき、制御部１は、搬送モーター６２を回転させる。

ここで、重送（複数枚の用紙が重なった搬送）が生ずる場合がある。例えば、搬送のとき、先行用紙の一部に次の用紙の一部が重なることがある。また、ほぼ完全に２枚の用紙が重なって搬送されることもある。これらの重送によって、用紙の詰まりが生ずることがある。また、重送状態のまま画像形成部７を通過すると、複数枚の用紙に跨がって１ページの内容が印刷される。無駄な印刷が行われてしまう。重送発生時、搬送ローラー対６１（搬送モーター６２）を速やかに停止すべきである。そこで、プリンター１００は超音波センサー８を含む（図２参照）。

超音波センサー８は、送信部８１、受信部８２、積分回路８３、スイッチ回路８４を含む。送信部８１、受信部８２は、圧電素子を含む。重送検知を行うとき、制御部１は、所定の周期（周波数）のパルス信号を送信部８１に入力する。電圧（パルス信号）印加によって、圧電素子が変形する。その結果、送信部８１は、入力されたパルス信号の周波数の超音波を発信する。送信部８１は超音波を送る。

受信部８２は、送信部８１から放たれた超音波を受信する。受信部８２の圧電素子は、超音波の圧力の強さ（音圧）に応じた電荷（電圧）を出力する。なお、受信部８２は圧電素子の出力を増幅する増幅回路を含んでもよい。言い換えると、受信部８２は、圧電素子の出力を増幅した電圧（電荷）を出力してもよい。

図４に示すように、送信部８１と受信部８２は搬送用紙を挟むように設けられる。送信部８１の超音波発信面と受信部８２の超音波受信面が向かい合う。送信部８１と受信部８２の間を用紙が通過する。トナー像の転写前（画像形成部７の到達前）に重送発生を検知するため、画像形成部７よりも用紙搬送方向上流側に超音波センサー８が設けられる（図２参照）。図４は、用紙の搬送経路のうち、全ての給紙部５と画像形成部７の間の搬送路に超音波センサー８が設けられる例を示す。

積分回路８３は、受信部８２の出力（電荷）を蓄える回路である。例えば、積分回路８３は、コンデンサーを含む。コンデンサーが電荷を充電する。充電中、超音波を受けて受信部８２がパルス信号を出力するごとに、コンデンサーの端子間電圧が大きくなる。コンデンサーに蓄えられた電荷に基づく電圧が検知用電圧Ｖ１として制御部１に入力される。

制御部１は、入力された検知用電圧Ｖ１をＡ／Ｄ変換し、検知用電圧Ｖ１の大きさを認識する。なお、Ａ／Ｄ変換回路を超音波センサー８に設け、Ａ／Ｄ変換回路が検知用電圧Ｖ１の大きさを示すディジタルデータを生成してもよい。この場合、Ａ／Ｄ変換回路が生成したディジタルデータが制御部１に入力される。制御部１は、入力されたディジタルデータに基づき、検知用電圧Ｖ１の大きさを認識する。

超音波センサー８は、スイッチ回路８４を含む。スイッチ回路８４は、積分回路８３（コンデンサー）の電荷を抜くためのスイッチである。スイッチ回路８４は、例えば、制御部１（制御回路１０）とグランドとコンデンサーに接続されたトランジスタを含む。制御部１はスイッチ回路８４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。積分回路８３の電荷を抜くとき、制御部１は、スイッチ回路８４をＯＮ状態とする。例えば、スイッチ回路８４をＯＮ状態としたとき、コンデンサーがグランドに接続される。具体的には、受信部８２の出力を受けるコンデンサーの端子がグランドと接続される。これにより、放電が行われる。積分回路８３の充電を行うとき、制御部１は、スイッチ回路８４をＯＦＦ状態とする。例えば、スイッチ回路８４をＯＦＦ状態としたとき、受信部８２の出力を受けるコンデンサーの端子とグランドの接続が解除される。これにより、充電できる状態に戻る。

超音波センサー８の出力電圧（検知用電圧Ｖ１）の大きさに基づき、制御部１は、用紙の重送を検知する。重送検知を行うとき、第１処理（超音波の発信）、第２処理（超音波の受信と積分回路８３でのチャージ）、第３処理（スイッチ回路８４による放電）、第４処理（スイッチ回路８４のによる放電の完了）が繰り返される。例えば、印刷ジョブの開始後、印刷ジョブの最後の用紙が超音波センサー８を通過するまで、制御部１は、第１〜第４処理を繰り返す。

まず、重送検知を開始する前、制御部１は、事前処理として、第３処理と第４処理を行う。超音波発信前にチャージされた電荷をゼロとするためである。

第１処理では、制御部１は、所定数連続するパルス信号（クロック信号）を送信部８１に入力する。所定数は、例えば、十数回である。制御部１は、予め定められた周波数、振幅、デューティ比の連続パルス信号を送信部８１に入力する。このパルス信号の入力により、送信部８１は、超音波を発信する。

第２処理では、受信部８２は、送信された超音波を受信する。受信部８２が出力する電圧は、積分回路８３でチャージされる。受信部８２に到達した超音波の強さにより、受信部８２の出力電圧及び積分回路８３が出力する検知用電圧Ｖ１の大きさは異なる。超音波センサー８（積分回路８３）は、受信部８２が受信した超音波の強さ（音圧の大きさ）に応じた電圧を出力する。制御部１は、超音波の発信開始（パルス信号の入力開始）から、所定待ち時間が経過したとき、検知用電圧Ｖ１の大きさを認識する。所定待ち時間は、発信部と受信部８２の距離を音速で除して得られる時間と、所定数のパルス信号の発信に要する時間とを加えた時間以上とされる。

検知用電圧Ｖ１は、重送がある場合、送信部８１と受信部８２間に用紙が１枚ある場合、送信部８１と受信部８２間に用紙がない場合の順に大きくなる。制御部１は、検知用電圧Ｖ１が予め定められた重送検知用閾値Ｔｈ１未満のとき、用紙の重送が発生したと認識する。記憶部２は、重送検知用閾値Ｔｈ１を不揮発的に記憶する（図１参照）。制御部１は、記憶部２に記憶された重送検知用閾値Ｔｈ１を参照する。

制御部１は、超音波の発信開始後、検知用電圧Ｖ１の大きさを確認した後に、第３処理を行う。制御部１はスイッチ回路８４をＯＮ状態とする。スイッチ回路８４のＯＮから電荷が十分に抜ける時間が経過すると、制御部１は、スイッチ回路８４をＯＦＦ状態とする（第４処理）。印刷ジョブの開始後、最後の用紙が超音波センサー８を通過していなければ、制御部１は再度、第１処理を行う。制御部１は第１処理〜第４処理を繰り返す。

（現在気圧の認識）
次に、図６〜図９を用いて、実施形態に係るプリンター１００での気圧を求める方法の一例を説明する。図６は、実施形態に係るプリンター１００での現在気圧を求める方法の一例を示す図である。図７は超音波の受信エネルギーと気圧の関係の一例を示す図である。図８は、実施形態に係る気圧認識用データＤ１の一例を示す図である。図９は、実施形態に係る気温補正係数設定用データＤ２の一例を示す図である。

インクの吐出量は、気圧（大気圧）の影響を受ける。気圧が下がると、インクが吐出されやすくなる。気圧が上がると、インクが吐出されにくくなる。駆動電圧（駆動素子７３に印加する電圧）の大きさが同じ場合、気圧が低いときのインクの吐出量は、気圧が高いときの吐出量よりも多くなる。

気圧によらずに１回に吐出されるインク量を均一にするには、現在気圧の大きさを知る必要がある。従来、気圧を測る場合、気圧検知専用のセンサーが設けられる。しかし、専用のセンサーを搭載すると、画像形成装置の製造コストが高くなる。そこで、プリンター１００では、超音波センサー８を用いて現在気圧を求められるようにする。現在気圧とは、プリンター１００の設置場所の現在の気圧である。

まず、気圧と音の関係を説明する。空気の振動として音は伝搬する。気圧が下がると、空気密度が小さくなる。そのため、気圧が下がると、音が伝わりにくくなる。反対に、気圧が上がると、音が伝わりやすくなる。超音波も音波の一種である。気圧が下がると、受信部８２で受信できる超音波のエネルギーは減る。図７は、気圧と、受信部８２で受信できる超音波のエネルギーの関係の一例を示すグラフである。

具体的に、音波の進行方向に垂直な単位面積を単位時間に通過する音のエネルギーＩ（Ｗ／ｍ²）は以下の（式１）で表される。
（式１） Ｉ＝ｐｕ
ここで、ｐ（ｈＰａ）は、空間を伝搬する音圧の実効値である。ｕ（ｍ／ｓ）は、音波によって振動している媒質粒子の粒子速度である。

音波が平面波のとき、（式２）が成り立つ。
（式２） ｕ＝ｐ／ρｃ
ρ（ｋｇ／ｍ³）は、媒質の体積密度（空気密度）である。ｃ（ｍ／ｓ）は、媒質中の音速である。

（式２）を（式１）に代入すると、以下の（式３）が得られる。
（式３） Ｉ＝ｐ²／ρｃ
（式３）を空気密度ρ（ｋｇ／ｍ³）の式に変形した式が（式４）である。
（式４） ρ＝ｐ²／Ｉｃ
ここで、式を簡単にするため、Ｅ＝ｐ²／Ｉ（式５）とすると、（式４）は以下の（式６）と書ける。
（式６） ρ＝Ｅ／ｃ

ここで、気温ｔ（°Ｃ）のときの音速ｃ（ｍ／ｓ）は（式６）で表せる。
（式７） ｃ＝３３１．５＋０．６ｔ

また、空気密度ρ（ｋｇ／ｍ³）と気圧Ｐ（ｈＰａ）の関係は、は（式８）で表せる。
（式８） Ｐ＝ρＲ（ｔ＋２７３．１５）
なお、Ｒは、乾燥空気の気体定数（＝２．８７）である。

（式６）、（式７）、（式８）を用いると、気圧Ｐ（ｈＰａ）を示す（式９）が得られる。
（式９） Ｐ＝２．８７Ｅ×（ｔ＋２７３．１５）／（３３１．５＋０．６ｔ）

（式９）を見ると、気圧Ｐ（ｈＰａ）は、温度ｔ（°Ｃ）と変数Ｅに基づき求められることがわかる。そして、温度（気温）が２０°Ｃと仮定すると、（式５）において、以下の（式１０）の関係があるとわかっている。
（式１０） Ｉ≒ｐ
（式１０）を用い、（式９）を整理すると、（式１１）が得られる。
（式１１） Ｐ≒２．４５ｐ
（式１１）により、気圧Ｐ（ｈＰａ）は、音圧実効値ｐ（ｈＰａ）と関係があることがわかる。音圧実効値ｐ（ｈＰａ）に基づき、気圧Ｐ（ｈＰａ）を求めることもできる。超音波センサー８（受信部８２）は、音圧を電圧として読み取るためのセンサーである。超音波センサー８を用いて、気圧を求められることがわかる。

次に、図６を用いて現在気圧（プリンター１００の設置場所の現在の気圧）を求める流れの一例を説明する。図６のスタートは、現在気圧の認識を開始する時点である。例えば、制御部１は、プリンター１００の主電源が投入されたとき、現在気圧の認識を開始してもよい。また、制御部１は、定期的に現在気圧の認識を開始してもよい。例えば、１時間に１回程度、現在気圧を求めてもよい。また、制御部１は、印刷ジョブの開始前に現在気圧を求めてもよい。

まず、制御部１は、積分回路８３をリセットする（ステップ♯１）。具体的に、制御部１はスイッチ回路８４をＯＮ状態とし、積分回路８３の電荷を抜く。その後、制御部１は、スイッチ回路８４をＯＦＦ状態とする。

次に、制御部１は、送信部８１に超音波を発信させる（ステップ♯２）。具体的に、制御部１は、所定数連続するパルス信号（クロック信号）を送信部８１に入力する。制御部１は、予め定められた周波数、振幅、デューティ比のパルス信号を送信部８１に入力する。このパルス信号の入力により、送信部８１は、超音波を発信する。

受信部８２は超音波を受信する（ステップ♯３）。なお、制御部１は、用紙が発信部と受信部８２の間を通過していないときに現在気圧を求める。次に、制御部１は、超音波センサー８（積分回路８３）の出力電圧（検知用電圧Ｖ１）の大きさを認識する（ステップ♯４）。制御部１は、受信部８２が超音波の最初から最後までを受信した後、検知用電圧Ｖ１の大きさを認識する。

次に、制御部１は、気圧認識用データＤ１をＲＡＭに読み出す（ステップ♯５）。記憶部２は、気圧認識用データＤ１を、ＲＯＭ又はストレージに不揮発的に記憶する（図１参照）。参照のため、制御部１は気圧認識用データＤ１を読み出す。

気圧認識用データＤ１は、超音波センサー８の出力電圧（検知用電圧Ｖ１）の大きさに対応する現在気圧の大きさを定義したテーブルデータである。図８は、気圧認識用データＤ１の一例を示すデータである。気圧認識用データＤ１では、検知用電圧Ｖ１の大きさに対応する気圧の値が定義されている。図８において、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａｎが検知用電圧Ｖ１を示す。また、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂｎが対応する気圧を示す。

例えば、検知用電圧Ｖ１の大きさに対応する気圧を測る実験の実験結果に基づき、気圧認識用データＤ１が作成されてもよい。また、実験により、検知用電圧Ｖ１から音圧を求める計算式（関数）を定めてもよい。この場合、当該計算式と上述の（式１１）とを用いて得られた値で気圧認識用データＤ１を作成してもよい。プリンター１００の気圧認識用データＤ１は、気温２０°Ｃのときの検知用電圧Ｖ１に対応する気圧を定義している。

以下、気圧認識用データＤ１の作成、定義で基準とした気温を基準気温と称する。本説明では、基準気温は２０°Ｃである。

制御部１は、気圧認識用データＤ１と、認識した検知用電圧Ｖ１の大きさに基づき、補正前気圧を認識する（ステップ♯６）。これにより、制御部１は、気圧を示すほぼ正確な値を認識できる。

次に、温度センサー９の出力に基づき、制御部１は、気温を認識する（ステップ♯７）。プリンター１００は、気温を検知する温度センサー９を含む（図１参照）。温度センサー９は、気温（室温）に応じて出力する電圧値が変化する。温度センサー９の出力に基づき制御部１は、気温を認識する。例えば、温度センサー９は画像形成部７（何れかラインヘッド７０）の近傍に設けられる。

気温は、気圧に影響を与える。気温が高いほど空気の体積が増え、気圧が下がる傾向がある。現在の気温が基準気温よりも高い場合、正確な現在気圧を求めるには、小さくなる方向にステップ♯６で認識した気圧（補正前気圧）を正すことが好ましい。

一方、気温が低いほど空気の体積が減り、気圧が上がる傾向がある。現在の気温が基準気温よりも低い場合、正確な現在気圧を求めるには、大きくなる方向に補正前気圧を正すことが好ましい。

そこで、制御部１は気温補正係数設定用データＤ２を読み出す（ステップ♯８）。記憶部２は、気温補正係数設定用データＤ２を、ＲＯＭ又はストレージに不揮発的に記憶する（図１参照）。参照のため、制御部１は気温補正係数設定用データＤ２を読み出す。気温補正係数設定用データＤ２は、認識した気温に対する気温補正係数を定義したテーブルデータである。

次に、現在の気温と、気温補正係数設定用データＤ２に基づき、制御部１は、気温補正係数を定める（ステップ♯９）。そして、制御部１は、ステップ♯６で認識した気圧に気温補正係数を乗じて、現在気圧を求める（ステップ♯１０）。

図９は、気温補正係数設定用データＤ２の一例を示すデータである。各気温に対応する気温補正係数が定められている。例えば、適切な気温補正係数を求める実験を行い、各温度での気温補正係数が定められる。

図９は、基準気温が２０°Ｃである場合の気温補正係数設定用データＤ２の一例を示す。現在気温が気圧認識用データＤ１を定めるときに基準とした気温と同じ場合、補正をする必要はない。そのため、基準気温の気温補正係数は１．０としてもよい。

気温が上がると空気の体積が増え、気圧が下がる傾向がある。そこで、基準気温よりも高い温度では、１よりも小さい値を気温補正係数として定めてもよい。図９の例では、気温補正係数Ｃ２１〜Ｃ２５については、気温補正係数を１よりも小さい値としてもよい。その結果、制御部１は、認識した気温が基準気温よりも高いとき、１よりも小さい値を気温補正係数として定めることになる。

また、気温が高くなるに従い、次第に空気の体積の膨張率が大きくなる。その結果、気温が上がるに従い、気圧が下がっていく傾向がある。そこで、基準気温よりも高い温度では、基準気温よりも高いほど小さい値を気温補正係数として定めてもよい。図９の例では、Ｃ２５＜Ｃ２４＜Ｃ２３＜Ｃ２２＜Ｃ２１の関係となるように、気温補正係数を定めてもよい。その結果、制御部１は、認識した気温が基準気温よりも高いほど小さい値を気温補正係数として定める。

一方、気温が下がると空気の体積が減り、気圧が上がる傾向がある。そこで、基準気温よりも低い温度では、１よりも大きい値を気温補正係数として定めてもよい。図９の例では、気温補正係数Ｃ１５〜Ｃ１９については、気温補正係数を１よりも大きい値としてもよい。その結果、制御部１は、認識した気温が基準気温よりも低いとき、１よりも大きい値を気温補正係数として定めることになる。

また、気温が下がるに従い、次第に空気の体積の減少率が大きくなる。その結果、気温が下がるに従い、気圧が高まってゆく傾向がある。そこで、基準気温よりも低い温度では、基準気温よりも低いほど大きい値を気温補正係数として定めてもよい。図９の例では、Ｃ１９＜Ｃ１８＜Ｃ１７＜Ｃ１６＜Ｃ１５の関係となるように、気温補正係数を定めてもよい。その結果、制御部１は、認識した気温が基準気温よりも低いほど、大きい値を気温補正係数として定めることになる。

そして、認識した現在気圧に基づき、制御部１は、駆動電圧（駆動素子７３に印加する電圧）を調整する（ステップ♯１１）。具体的に、制御部１は認識した現在気圧が高いほど駆動電圧を大きくする。気圧が高くても吐出量が不足しないように、インクの流路にかける圧力を高める。また、制御部１は認識した現在気圧が低いほど駆動電圧を小さくする。気圧が低くてもインクを吐出しすぎないように、インクの流路にかける圧力を弱める。

なお、気温を測定し、測定した気温に基づく補正を行って、現在気圧を求める例を説明した。しかし、ステップ♯６で求めた補正前気圧を現在気圧としてもよい。言い換えると、気温に基づく補正のステップを行わないようにしてもよい。この場合、制御部１は、ステップ♯７〜ステップ♯１０をスキップし、補正前気圧を現在気圧として求める。

このようにして、実施形態に係る画像形成装置（プリンター１００）は、給紙部５、画像形成部７、超音波センサー８、制御部１を含む。給紙部５は用紙を供給する。画像形成部７は搬送される用紙に画像を形成する。超音波センサー８は搬送される用紙の検知に用いられる。超音波センサー８は、超音波を送る送信部８１と、送信部８１からの超音波を受信する受信部８２を含む。超音波センサー８は受信部８２が受信した超音波の強さに応じた電圧を出力する。制御部１は、超音波センサー８の出力電圧（検知用電圧Ｖ１）の大きさに基づいて現在気圧を認識する。

この構成によれば、超音波センサー８を用いて、画像形成装置の設置環境の現在気圧を求めることができる。超音波センサー８を、複数の検知を行うセンサーとして利用することができる。言い換えると、用紙に関する検知を行う超音波センサー８を、現在気圧を求めるためのセンサーとして流用することができる。気圧を測るための専用のセンサー（気圧センサー）を設けなくてすむ。画像形成装置の製造コストを下げることができる。現在気圧を求めることができるので、気圧に応じた印刷の調整を行うことができる。

画像形成装置は気温を検知する温度センサー９を含む。制御部１は、温度センサー９の出力に基づき気温を認識する。制御部１は、認識した気温に応じて気温補正係数を定める。超音波センサー８の出力電圧の大きさに基づき、制御部１は、補正前気圧を認識する。制御部１は、認識した補正前気圧に気温補正係数を乗じて補正した値を現在気圧として求める。気温によって気圧は変化する。気温に応じて補正を行って正確な現在気圧を求めることができる。

一般に、気温が高くなると、室内の気圧は下がる。反対に、気温が下がると、室内の気圧が上がる。そこで、認識した気温が予め定められた基準気温よりも高いとき、制御部１は、１よりも小さい値を気温補正係数として定める。認識した気温が基準気温よりも低いとき、制御部１は、１よりも大きい値を気温補正係数として定める。気温が高い場合、現在気圧が小さくなるように、気温補正係数を定めることができる。気温が低い場合、現在気圧が大きくなるように、気温補正係数を定めることができる。気温に応じて適切に補正を行い、正しい現在気圧を求めることができる。

制御部１は、認識した気温が基準気温よりも高いほど小さい値を気温補正係数として定める。制御部１は、認識した気温が基準気温よりも低いほど大きい値を気温補正係数として定める。温度が高いほど、又は、温度が低いほど、補正量が大きくなるように気温補正係数を定めることができる。気温に応じて適切に補正を行い、正しい現在気圧を求めることができる。

インク吐出時にインクの流路に加える圧力が同じ場合、気圧が低いほど、ノズル７２からのインク吐出量が多くなる。ノズル７２先端のインクの液面を押す力が弱くなるためである。一方、気圧が高いほど、ノズル７２からのインク吐出量が少なくなる。そして、画像形成部７は、インクを吐出して印刷するヘッド７１を含む。ヘッド７１は、複数のノズル７２と、複数の駆動素子７３を含む。１つのノズル７２に対して、１つの駆動素子７３が設けられる。それぞれの駆動素子７３は、印加された駆動電圧が大きいほど変形量が多い。変形した駆動素子７３に対応するノズル７２はインクを吐出する。制御部１は、インクを吐出させるノズル７２に対応する駆動素子７３に駆動電圧を印加する。制御部１は、認識した現在気圧が高いほど駆動電圧を大きくする。制御部１は、認識した現在気圧が低いほど駆動電圧を小さくする。現在気圧の大きさによらず、各ノズル７２からのインクの吐出量が均一とすることができる。現在気圧の大きさにあわせて、駆動電圧の大きさを調整することができる。

画像形成装置は記憶部２を含む。記憶部２は気圧認識用データＤ１を記憶する。気圧認識用データＤ１は、超音波センサー８の出力電圧の大きさに対する現在気圧の大きさを定義したデータである。制御部１は、超音波センサー８の出力と気圧認識用データＤ１を参照して現在気圧を求める。超音波センサー８の出力値に基づき、現在気圧を認識することができる。

超音波センサー８は、送信部８１の超音波発信面と受信部８２の超音波受信面が搬送される用紙を挟むように設けられる。制御部１は、超音波センサー８の出力電圧の大きさに基づき、用紙の重送を検知する。超音波センサー８を用いて、重送発生を検知することができる。超音波センサー８を、気圧を求めるためのセンサーとして用いるとともに、重送検知用のセンサーとしても用いることができる。超音波センサー８に複数の機能（検知項目）を持たせることができる。

本発明は、インクを用いて印刷する画像形成装置に利用可能である。

１００ プリンター（画像形成装置） １ 制御部
２ 記憶部 ５ 給紙部
７ 画像形成部 ７１ ヘッド
７２ ノズル ７３ 駆動素子
８ 超音波センサー ８１ 送信部
８２ 受信部 ９ 温度センサー
Ｄ１ 気圧認識用データ Ｖ１ 検知用電圧

Claims (7)

1. 用紙を供給する給紙部と、
   搬送される用紙に画像を形成する画像形成部と、
   搬送される用紙の検知に用いられ、超音波を送る送信部と、前記送信部からの超音波を受信する受信部を含み、前記受信部が受信した超音波の強さに応じた電圧を出力する超音波センサーと、
   前記超音波センサーの出力電圧の大きさに基づいて現在気圧を認識する制御部と、を含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 気温を検知する温度センサーを含み、
   前記制御部は、
   前記温度センサーの出力に基づき気温を認識し、
   認識した気温に応じて気温補正係数を定め、
   前記超音波センサーの出力電圧の大きさに基づき、補正前気圧を認識し、
   認識した補正前気圧に前記気温補正係数を乗じて補正した値を前記現在気圧として求めることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、
   認識した気温が予め定められた基準気温よりも高いとき、１よりも小さい値を前記気温補正係数として定め、
   認識した気温が前記基準気温よりも低いとき、１よりも大きい値を前記気温補正係数として定めることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、
   認識した気温が前記基準気温よりも高いほど小さい値を前記気温補正係数として定め、
   認識した気温が前記基準気温よりも低いほど大きい値を前記気温補正係数として定めることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成部は、インクを吐出して印刷するヘッドを含み、
   前記ヘッドは、複数のノズルと、複数の駆動素子を含み、
   １つの前記ノズルに対して、１つの前記駆動素子が設けられ、
   それぞれの前記駆動素子は、印加された駆動電圧が大きいほど変形量が多く、
   変形した前記駆動素子に対応する前記ノズルはインクを吐出し、
   前記制御部は、
   インクを吐出させる前記ノズルに対応する前記駆動素子に前記駆動電圧を印加し、
   認識した前記現在気圧が高いほど前記駆動電圧を大きくし、
   認識した前記現在気圧が低いほど前記駆動電圧を小さくすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 気圧認識用データを記憶する記憶部を含み、
   前記気圧認識用データは、前記超音波センサーの出力電圧の大きさに対する前記現在気圧の大きさを定義したデータであり、
   前記制御部は、前記超音波センサーの出力と前記気圧認識用データを参照して前記現在気圧を求めることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記超音波センサーは、前記送信部の超音波発信面と前記受信部の超音波受信面が搬送される用紙を挟むように設けられ、
   前記制御部は、前記超音波センサーの出力電圧の大きさに基づき、用紙の重送を検知することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。

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