JP2022097072A - Recording material detector and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波を用いた記録材の坪量の検知に関する。 The present invention relates to detecting the basis weight of a recording material using ultrasonic waves.
画像形成装置においては、サイズ、坪量、表面性など様々な特徴を備えた記録材に画像が形成される。特許文献１には、これらの記録材に応じた画像形成を行うため、画像形成装置内部に記録材の種類（以下、紙種と称す）を判別するための記録材判別装置を備えている。この記録材検知装置は、例えば、超音波を発信する発信手段と超音波を受信する受信手段とが、記録材が搬送される搬送路を挟むように設けられている。この発信手段が記録材に向けて超音波を発信し、記録材を介した超音波の受信レベルを用いて紙種を判別する方法が提案されている。 In the image forming apparatus, an image is formed on a recording material having various features such as size, basis weight, and surface properties. Patent Document 1 includes a recording material discriminating device for discriminating the type of recording material (hereinafter referred to as paper type) inside the image forming apparatus in order to form an image according to these recording materials. In this recording material detection device, for example, a transmitting means for transmitting ultrasonic waves and a receiving means for receiving ultrasonic waves are provided so as to sandwich a transport path through which the recording material is conveyed. A method has been proposed in which this transmitting means transmits ultrasonic waves toward the recording material and discriminates the paper type using the reception level of the ultrasonic waves through the recording material.
また、特許文献２には、記録材の紙種の判別を行うために、超音波の受信手段に到達する受信信号を測定することで、坪量の検知を行い、紙種の判別精度を向上させる方法が提案されている。この方法においては、記録材を介した超音波を受信手段によって受信した場合の受信レベルは、記録材を介していない超音波を受信手段によって受信した場合の受信レベルよりも小さい。このため、記録材を介した超音波を受信手段によって受信した場合の受信レベルの増幅率を、記録材を介していない超音波を受信手段によって受信した場合の受信レベルの増幅率に比べて大きくしている。 Further, in Patent Document 2, in order to discriminate the paper type of the recording material, the basis weight is detected by measuring the received signal reaching the ultrasonic wave receiving means, and the discriminating accuracy of the paper type is improved. A method to make it is proposed. In this method, the reception level when the ultrasonic wave through the recording material is received by the receiving means is smaller than the reception level when the ultrasonic wave not passing through the recording material is received by the receiving means. Therefore, the amplification factor of the reception level when the ultrasonic wave through the recording material is received by the receiving means is larger than the amplification factor of the reception level when the ultrasonic wave not passing through the recording material is received by the receiving means. is doing.
従来、記録材の有無に関わらず受信検知手段により出力される同じ波の受信レベルを用いて坪量に関する情報を検知することが知られており、記録材を介した超音波を受信する場合に受信信号の増幅率を大きくすることがある。しかしながら、受信信号の増幅率を大きくする場合、超音波を受信する回路に存在するノイズまでも増幅することとなる。 Conventionally, it has been known to detect information on the basis weight using the reception level of the same wave output by the reception detection means regardless of the presence or absence of the recording material, and when receiving ultrasonic waves through the recording material. The amplification factor of the received signal may be increased. However, when the amplification factor of the received signal is increased, even the noise existing in the circuit that receives the ultrasonic wave is amplified.
本出願に係る発明は、受信検知手段によって出力される波のうち記録材の有無に応じて記録材の坪量に関する情報を検知する際に用いる波を切り替えることにより、記録材の坪量に関する情報の検知精度の低下を抑制することを目的とする。 The invention according to the present application is to obtain information on the basis weight of the recording material by switching the wave used for detecting the information on the basis weight of the recording material depending on the presence or absence of the recording material among the waves output by the reception detection means. The purpose is to suppress the deterioration of the detection accuracy of.
上記課題を解決するために、本発明に関わる発明は、
超音波を発信する発信手段と、前記超音波を受信する受信手段と、を有し、前記発信手段と前記受信手段が、記録材が搬送される搬送路を挟むように設けられた超音波センサと、
前記発信手段に駆動入力を入力する指示手段と、
前記超音波センサにより受信した受信信号が入力され第１値以下の振幅の波を出力する受信検知手段と、
記録材を介していない超音波を前記受信手段により受信する場合、前記受信検知手段により前記第１値未満の振幅の波が出力される期間であって、前記発信手段に駆動入力が入力されてから第１の時間が経過した後且つ第２の時間が経過するまでの期間に前記受信検知手段により出力された第１の波の振幅情報と、記録材を介した超音波を前記受信手段により受信する場合、前記受信検知手段により前記第１値未満の振幅の波が出力される期間であって、前記発信手段に駆動入力が入力されてから第３の時間が経過した後且つ第４の時間が経過するまでの期間に前記受信検知手段により出力された第２の波の振幅情報と、に応じて記録材の坪量に関する情報を検知する坪量検知手段と、を備え、
前記第１の時間は前記第３の時間よりも短いことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the inventions related to the present invention are
An ultrasonic sensor having a transmitting means for transmitting ultrasonic waves and a receiving means for receiving the ultrasonic waves, and the transmitting means and the receiving means are provided so as to sandwich a transport path through which a recording material is conveyed. When,
An instruction means for inputting a drive input to the transmission means and
A reception detection means for inputting a reception signal received by the ultrasonic sensor and outputting a wave having an amplitude equal to or lower than the first value.
When the ultrasonic wave that does not pass through the recording material is received by the receiving means, the drive input is input to the transmitting means during the period during which the receiving detecting means outputs a wave having an amplitude less than the first value. The amplitude information of the first wave output by the reception detection means and the ultrasonic wave via the recording material are transmitted by the reception means during the period from the first time to the second time. In the case of reception, it is a period during which a wave having an amplitude less than the first value is output by the reception detecting means, and after a third time has elapsed from the input of the drive input to the transmitting means and the fourth. It is provided with the amplitude information of the second wave output by the reception detecting means in the period until the time elapses, and the basis weight detecting means for detecting the information about the basis weight of the recording material according to the amplitude information.
The first time is characterized by being shorter than the third time.
以上説明したように、本発明によれば、受信検知手段によって出力される波のうち記録材の有無に応じて記録材の坪量に関する情報を検知する際に用いる波を切り替えることにより、記録材の坪量に関する情報の検知精度の低下を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, among the waves output by the reception detection means, the recording material is switched by switching the wave used for detecting the information regarding the basis weight of the recording material according to the presence or absence of the recording material. It is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of information related to the basis weight.
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲の発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組合せの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following embodiments do not limit the invention within the scope of the claims, and not all combinations of features described in the embodiments are essential for the means for solving the present invention.
［画像形成装置］
図１は、画像形成装置１の概略構成図である。画像形成装置１は、中間転写方式を採用した電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する４つの画像形成ステーションを備えている。これらの４つの画像形成ステーションは一定の間隔をおいて一列に配置されている。なお、以下の説明では、参照符号の末尾の英文字Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫは、それぞれ当該部材がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像の形成に関する部材であることを示している。以下の説明において色を区別する必要が無い場合には、末尾の英文字Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫを除いた参照符号を使用することもある。
[Image forming device]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus 1. The image forming apparatus 1 is an electrophotographic full-color printer that employs an intermediate transfer method. The image forming apparatus 1 includes four image forming stations for forming images of each color of yellow, magenta, cyan, and black. These four image forming stations are arranged in a row at regular intervals. In the following description, the English letters Y, M, C, and K at the end of the reference code are toner images of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K), respectively. It shows that it is a member related to formation. When it is not necessary to distinguish colors in the following description, a reference code excluding the last alphabetic characters Y, M, C and K may be used.
給紙カセット２は、例えば紙である記録材Ｐを積載する。給紙カセット２に積載された記録材Ｐは、給紙ローラ３によって給紙される。給紙ローラ３によって給紙された記録材Ｐは、搬送ローラ対４や、レジストローラ対５により搬送される。レジストローラ対５の近傍には、記録材Ｐの有無を検知するためのレジセンサ６が配置されている。 The paper cassette 2 is loaded with, for example, a recording material P which is paper. The recording material P loaded on the paper cassette 2 is fed by the paper feed roller 3. The recording material P fed by the paper feed roller 3 is conveyed by the transfer roller pair 4 and the resist roller pair 5. A resist sensor 6 for detecting the presence or absence of the recording material P is arranged in the vicinity of the resist roller pair 5.
感光ドラム７は、アルミニウムのドラム状の基体上に感光層を有しており、駆動装置（不図示）によって図中矢印の方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。なお、ここでいうプロセススピードは、感光ドラム７の周速度（表面移動速度）に相当する。帯電ローラ８は、感光ドラム７を一様に所定の電位に帯電する。レーザスキャナ９は、画像情報に対応したレーザ光を照射し、感光ドラム７の表面を露光する。これにより、感光ドラム７の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。 The photosensitive drum 7 has a photosensitive layer on an aluminum drum-shaped substrate, and is rotationally driven at a predetermined process speed in the direction of an arrow in the figure by a driving device (not shown). The process speed referred to here corresponds to the peripheral speed (surface moving speed) of the photosensitive drum 7. The charging roller 8 uniformly charges the photosensitive drum 7 to a predetermined potential. The laser scanner 9 irradiates a laser beam corresponding to the image information to expose the surface of the photosensitive drum 7. As a result, an electrostatic latent image corresponding to the image information is formed on the surface of the photosensitive drum 7.
プロセスカートリッジ１０は、現像ローラ１１を備え、プロセスカートリッジ１０に収容されたトナーを用いて現像ローラ１１により感光ドラム７上に形成された静電潜像を現像する。一次転写ローラ１２は、感光ドラム７上に形成した画像を中間転写ベルト１３に一次転写する。中間転写ベルト１３は、駆動ローラ１４によって駆動される。
The
二次転写ローラ１５は、中間転写ベルト１３上に一次転写された画像を記録材Ｐに二次転写する。定着器１６は、加熱及び加圧することで二次転写された画像を記録材Ｐに定着する。以上説明した、画像形成に関する感光ドラム７から定着器１６が画像形成部１７の一例の構成である。排紙ローラ１８は、定着器１６によって定着が行われた記録材Ｐを排紙トレイに排紙する。
The
坪量検知手段としての記録材検知装置１９は、記録材Ｐの坪量に関する情報を検知する。以下、記録材Ｐの坪量に基づき、記録材Ｐの種類を判別する方法と画像形成条件（二次転写条件、定着条件）を制御する方法について説明する。一般的に記録材Ｐの坪量によって記録材Ｐの抵抗値が異なるため、坪量に応じてトナーを二次転写するための二次転写バイアスの印加などの二次転写条件を変更する必要がある。また、記録材Ｐの坪量によって記録材Ｐの熱容量が異なるため、坪量に応じてトナーを定着するための定着温度や定着時間、記録材Ｐの搬送速度などの定着条件を変更する必要がある。
The recording
制御部２０は、ＣＰＵ等を備えたＭＰＵ、画像形成装置１を制御するのに必要なデータの演算や一時的な記憶等に使われるＲＡＭ、画像形成装置１を制御するプログラムや各種データを格納するＲＯＭ等の記憶部からなる。制御部２０は、記録材検知装置１９による坪量に関する情報の検知値に基づき、記録材Ｐの種類を判別する。そして、記録材Ｐの種類に応じた画像形成条件を決定し、記録材Ｐの種類に応じた画像形成条件で画像形成装置１の動作させるように制御する。
The
［記録材検知装置１９］
図２は、記録材検知装置１９に関するブロック図である。
[Recording material detection device 19]
FIG. 2 is a block diagram relating to the recording
記録材判別装置１９は、超音波センサ２１および発信回路部２２、受信検知部２３によって構成され、制御部２０により制御される。
The recording
超音波センサ２１は超音波によって記録材Ｐの坪量を検知するセンサであり、超音波を発信する発信手段２１ａと、超音波を受信する受信手段２１ｂによって構成される。なお、超音波センサ２１は、超音波発信装置とも称する。
The
制御部２０は、記録材判別装置１９を制御するための発信指示部２０ａと増幅率切替指示部２０ｂと受信レベル検知部２０ｃとピーク検出部２０ｄの機能を有する。発信指示部２０ａは、記録材判別装置１９に駆動信号を出力することにより、発信手段２１ａから出力される出力信号を制御する。また、発信指示部２０ａは、記録材判別装置１９に供給する駆動電圧を切り替えることにより発信回路部２２から出力される出力信号の振幅を切り替える。なお、発信指示部２０ａは、記録材の有無に応じて駆動信号の周波数や駆動電圧を切り替える駆動入力切替手段を有しても良い。しかし本実施例においては、記録材の有無によらず駆動電圧は一定であるものとする。このとき、発信指示部２０ａにより生成される駆動信号は、一定周期のパルス波のバースト信号であり、発信回路部２２で任意の振幅に切り替えられた出力信号により、発信手段２１ａから超音波を発信させる。
The
発信回路部２２からの出力端は、発信手段２１ａのＵＳＳ端子に接続される。発信手段２１ａは発信回路部２２からの出力に応じて、周波数４０ｋＨｚの超音波を発信する。受信手段２１ｂは、発信手段２１ａから発信された超音波を受信し、受信した超音波の振幅に応じた受信信号を受信検知部２３に出力する。なお、本実施形態では超音波の周波数を４０ｋＨｚとしたものの、記録材Ｐの坪量の特性値を検知できる周波数であればよく、素子の特性に応じて周波数を設定することができる。また、発信手段２１ａと受信手段２１ｂは、記録材Ｐを介した超音波を受信できるように、各々記録材Ｐを搬送する搬送路の近傍に、搬送路を挟むように配置されている。
The output end from the
なお、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介していない超音波を受信する場合に発信手段２１ａにより発信される超音波の振幅の最大振幅を第１の最大振幅とも称する。また、第１の最大振幅の超音波を発信させるために発信手段２１ａへ第１の出力信号を出力するための駆動電圧および駆動信号を第１の駆動入力とも称する。また、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介した超音波を受信する場合に発信手段２１ａにより発信される超音波の振幅の最大振幅を第２の最大振幅とも称する。また、第２の最大振幅の超音波を発信させるために発信手段２１ａへ第２の出力信号を出力するための駆動電圧および駆動信号を第２の駆動入力とも称する。 The maximum amplitude of the ultrasonic wave transmitted by the transmitting means 21a when the receiving means 21b receives the ultrasonic wave not passing through the recording material P is also referred to as a first maximum amplitude. Further, the drive voltage and the drive signal for outputting the first output signal to the transmission means 21a in order to transmit the ultrasonic wave having the first maximum amplitude are also referred to as the first drive input. Further, the maximum amplitude of the ultrasonic wave transmitted by the transmitting means 21a when the receiving means 21b receives the ultrasonic wave via the recording material P is also referred to as a second maximum amplitude. Further, the drive voltage and the drive signal for outputting the second output signal to the transmission means 21a in order to transmit the ultrasonic wave having the second maximum amplitude are also referred to as a second drive input.
受信検知部２３は、記録材Ｐを介した超音波を受信手段２１ｂにより受信した受信信号の振幅を増幅率切替指示部２０ｂによって増幅させ、半波整流する機能を有する回路部である。なお、本実施例において、受信検知部２３は受信検知手段とも称する。増幅率切替指示部２０ｂは、記録材Ｐの有無に応じて受信信号の振幅の増幅率を切り替える。例えば、受信手段が記録材Ｐを介していない超音波を受信する場合、増幅率は１倍とし、検知信号は増幅されないまま受信レベル検知部２０ｃに入力される。また、受信手段が記録材Ｐを介した超音波を受信する場合、予め設定した増幅率で受信信号を増幅し、増幅された検知信号が受信レベル検知部２０ｃに入力される。
The
受信検知部２３で生成された検知信号は、制御部２０のＡＤポートに入力され、受信レベル検知部２０ｃによりアナログ信号からデジタル信号へ変換される。制御部２０は、受信レベル検知部２０ｃにより変換されたデジタル値に基づいて検知信号の波形を検知し、そのピーク値（最大値）を算出し、超音波の受信レベルとして算出する。また、ピーク検出部２０ｄは、受信レベル検知部２０ｃにより変換されたデジタル値に基づいて検知信号の波形を検知し、ピーク値を検知する波形を選択する。本実施例においては、受信手段が記録材Ｐを介していない超音波を受信する場合、検知信号の１波目を、ピーク値をピーク検知信号として検知する波形として選択する。また、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合、駆動信号を入力してからから所定時間後の波形を、ピーク値をピーク検知信号として検知する波形として選択する。
The detection signal generated by the
なお、本実施例において、受信手段が記録材Ｐを介していない超音波を受信する場合、ピーク値をピーク検知信号として検知するための波形として、検知信号の１波目を選択する、としたが、必ずしも１波目でなくても良い。受信手段が記録材Ｐを介していない超音波を受信する場合、ピーク値をピーク検知信号として検知するために選択する波形としては、検知信号の受信レベルが飽和しておらずピーク値を検知できる波であれば、どの波を選択しても良い。なお、受信レベルが飽和するとは、受信検知部２３が、入力された受信信号を検知し検知信号を出力する際に検知可能な検知信号の上限に到達することである。このとき、上限となる検知信号の値を第１値とも称する。第１値は、受信検知部２３により出力される波の振幅の最大値であり、受信検知部２３は、第１値以下の振幅の波の検知信号を出力する。また、本実施例において受信手段が記録材Ｐを介した超音波を受信する場合、ピーク値をピーク検知信号として検知するために選択する波形として、駆動信号を入力してから所定時間後の波形を選択する、とした。しかし、必ずしも所定時間後の波形でなくても良い。また、本実施例において、受信手段が記録材Ｐを介した超音波を受信する場合のピーク値は、受信手段が記録材Ｐを介していない超音波を受信する場合のピーク値よりも大きな値となればよく、手段はこれに限らない。なお、このときの所定時間については、製造工程において予め測定した発信手段２１ａと受信手段２１ｂとの距離と、製造工程において予め超音波センサにより検知した超音波の音速との関係から計算した時間とする。また、本実施例では、受信レベルの算出に、受信検知部２３により出力される検知信号のうちのピーク値を用いたが、実効値や平均値など、受信信号のレベルを判断できる特性値であればよい。なお、受信検知部２３を受信検知手段とも称する。
In this embodiment, when the receiving means receives ultrasonic waves that do not pass through the recording material P, the first wave of the detection signal is selected as the waveform for detecting the peak value as the peak detection signal. However, it does not necessarily have to be the first wave. When the receiving means receives ultrasonic waves that do not pass through the recording material P, the waveform selected for detecting the peak value as the peak detection signal is that the reception level of the detection signal is not saturated and the peak value can be detected. Any wave may be selected as long as it is a wave. When the reception level is saturated, the
なお、本実施例においては、受信手段が記録材を介していない超音波を受信した場合の受信レベルをＶａ１、受信手段が記録材を介した超音波を受信した場合の受信レベルをＶｐ３とする。また、制御部２０は、受信レベルＶａ１、Ｖｐ３を用いて記録材Ｐの坪量の算出を行う。
In this embodiment, the reception level when the receiving means receives the ultrasonic wave not through the recording material is Va1, and the reception level when the receiving means receives the ultrasonic wave through the recording material is Vp3. .. Further, the
＜受信手段２１ｂと発信手段２１ａの位置ばらつきの補正＞
次に、紙種判別を行うにあたり必要となる受信手段２１ｂと発信手段２１ａの位置ばらつきの補正について説明する。
<Correction of positional variation between receiving means 21b and transmitting means 21a>
Next, the correction of the positional variation between the receiving means 21b and the transmitting means 21a, which is necessary for discriminating the paper type, will be described.
画像形成装置１の製造工程では、超音波センサ２１の画像形成装置１への取り付け時において、検知対象である記録材Ｐに対する受信手段２１ｂと発信手段２１ａの位置がばらつく場合がある。この位置のばらつきにより、超音波が受信手段２１ｂに到達する時間が変化し、受信レベル検知部２０ｃにより検知される受信レベルがピーク値となる時間も変化してしまう場合がある。このため、以降のような補正係数を算出することにより、位置のばらつきを補正して坪量を検知することができる。
In the manufacturing process of the image forming apparatus 1, when the
受信手段２１ｂが記録材Ｐを介していない超音波を受信する場合、受信レベル検知部２０ｃにより出力された受信レベルをＶａ１とする。また、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介した超音波を受信する場合、受信レベル検知部２０ｃにより出力された受信レベルをＶｐ３とする。受信レベルＶａ１と受信レベルＶｐ３を用いて位置補正係数Ｔを算出する。なお、本実施例では、受信レベルＶａ１を第１の波の振幅情報、受信レベルＶｐ３を第２の波の振幅情報とも称する。
Ｔ＝Ｖｐ３／Ｖａ１ ・・・ （式１）
When the receiving means 21b receives ultrasonic waves that do not pass through the recording material P, the reception level output by the reception
T = Vp3 / Va1 ... (Equation 1)
制御部２０は、図４に示すような、位置補正係数Ｔと記録材Ｐの坪量の値との関係をプロットして得た近似式を示すグラフを用いて、坪量を算出する。そして、算出した坪量に基づいて記録材Ｐの紙種を判断し、記録材Ｐの種類に応じた画像形成条件を決定し、画像形成装置１の動作を制御する。ここでの近似式は、予め実際の坪量と補正係数Ｔとから求め、制御部２０の不揮発性メモリに保存されている。本実施例では、近似式を用いたが、位置補正係数Ｔと記録材Ｐの坪量の値との関係を示す変換テーブルを用いても良い。
The
＜記録材Ｐによる超音波の減衰と紙種の判別方法＞
以降で、記録材Ｐによって超音波が減衰されることについて説明する。記録材Ｐを透過する超音波の減衰量は記録材Ｐの坪量に比例して大きくなる。つまり、記録材Ｐの坪量が増えるほど超音波の減衰量は大きくなるため、受信レベルＶｐ３の値が小さくなる。記録材Ｐが坪量の小さい薄紙である場合、超音波の減衰量は普通紙よりも少ないため、受信レベルＶｐ３の値は普通紙よりも大きくなる。一方、記録材Ｐが坪量の大きい厚紙である場合、超音波の減衰量は普通紙よりも多いため、受信レベルＶｐ３の値は普通紙よりも小さくなる。つまり、受信レベルＶｐ３の値が大きくなる場合、位置補正係数Ｔの値も大きくなる。
<Attenuation of ultrasonic waves by recording material P and method of discriminating paper type>
Hereinafter, it will be described that the ultrasonic wave is attenuated by the recording material P. The amount of attenuation of the ultrasonic wave transmitted through the recording material P increases in proportion to the basis weight of the recording material P. That is, as the basis weight of the recording material P increases, the amount of ultrasonic wave attenuation increases, so that the value of the reception level Vp3 decreases. When the recording material P is thin paper having a small basis weight, the amount of ultrasonic wave attenuation is smaller than that of plain paper, so that the value of the reception level Vp3 is larger than that of plain paper. On the other hand, when the recording material P is thick paper having a large basis weight, the amount of ultrasonic wave attenuation is larger than that of plain paper, so that the value of the reception level Vp3 is smaller than that of plain paper. That is, when the value of the reception level Vp3 becomes large, the value of the position correction coefficient T also becomes large.
例えば、制御部２０は、図３に示す近似線を用いて、位置補正係数Ｔの値に対応する坪量を求める。制御部２０により求めた坪量が、任意の閾値よりも小さい場合、記録材Ｐの紙種を薄紙と判別する。また、制御部２０により求めた坪量が、任意の閾値よりも大きい場合、記録材Ｐの紙種を厚紙と判別する。このときの任意の閾値とは、例えば、図３に示すように、坪量が５９ｇ／ｍ２以下の場合は薄紙、坪量が６０ｇ／ｍ２～９０ｇ／ｍ２の場合は普通紙、坪量が９０ｇ／ｍ２の場合は厚紙、というような値である。なお、紙種の判別方法についてはこれに限らず、坪量と紙種の関係をあらかじめ不揮発性メモリに記憶させ、その情報を用いても良い。
For example, the
＜記録材の有無に応じてピーク値を検出する波形を切り替える理由＞
続いて、本実施例において記録材の有無に応じてピーク値を検出する波形を切り替える理由について説明する。
<Reason for switching the waveform that detects the peak value depending on the presence or absence of recording material>
Next, the reason for switching the waveform for detecting the peak value according to the presence or absence of the recording material in this embodiment will be described.
まず、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合と受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合とで、同じタイミングの波形のピーク値を検知する場合について、図４（ａ）を用いて説明する。図４（ａ）では、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合と、記録材を介した超音波を受信する場合とで、ピーク検出部２０ｄによりそれぞれの受信信号の３番目の波形のピーク値をピーク検知信号として選択する。このときの検知回路の増幅率の切り替えとその信号雑音比を示す。
First, FIG. 4 shows a case where the receiving means receives ultrasonic waves that do not pass through the recording material and a case where the receiving means receives ultrasonic waves that pass through the recording material and a case where the peak value of the waveform at the same timing is detected. This will be described with reference to (a). In FIG. 4A, there are cases where the receiving means receives ultrasonic waves that do not pass through the recording material and cases where the receiving means receives ultrasonic waves through the recording material, and the
記録材を介していない超音波を受信する場合、図４（ａ）に示すように、検知信号の受信レベルＶａ３が飽和しないように出力電圧の振幅を決定する。本実施例においては、このときの増幅率を１倍とする。また、本実施例において、１倍とした増幅率を第１の増幅率とも称する。受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合、記録材によって超音波が減衰するため受信信号が小さくなり、検知信号も小さくなってしまう。このため、図４（ａ）に示すように、受信信号の増幅率を、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合の増幅率よりも大きく、且つ、検知信号の受信レベルＶｐ３が飽和しないように、増幅率を決定する。本実施例においては、このときの増幅率を２０倍とする。また、本実施例において、２０倍とした増幅率を第３の増幅率とも称する。しかしこのとき、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合の受信信号を増幅すると、超音波を受信する回路に存在するノイズの信号（不図示）も増幅してしまう場合がある。このため、超音波の受信信号に対するノイズの信号の比である信号雑音比が大きくなってしまう。 When receiving ultrasonic waves that do not pass through the recording material, as shown in FIG. 4A, the amplitude of the output voltage is determined so that the reception level Va3 of the detection signal is not saturated. In this embodiment, the amplification factor at this time is set to 1 time. Further, in this embodiment, the amplification factor that is multiplied by 1 is also referred to as a first amplification factor. When the receiving means receives the ultrasonic wave through the recording material, the ultrasonic wave is attenuated by the recording material, so that the received signal becomes small and the detection signal also becomes small. Therefore, as shown in FIG. 4A, the amplification factor of the received signal is larger than the amplification factor when the receiving means receives ultrasonic waves that do not pass through the recording material, and the reception level of the detection signal is Vp3. Determine the amplification factor so that is not saturated. In this embodiment, the amplification factor at this time is set to 20 times. Further, in this embodiment, the amplification factor increased by 20 times is also referred to as a third amplification factor. However, at this time, if the receiving signal when the receiving means receives the ultrasonic wave through the recording material is amplified, the noise signal (not shown) existing in the circuit for receiving the ultrasonic wave may also be amplified. Therefore, the signal-to-noise ratio, which is the ratio of the noise signal to the ultrasonic reception signal, becomes large.
そこで、本実施例においては、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合と受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合とで、ピーク検出部２０ｄにより異なるタイミングの波形のピーク値を検知する。以降で、本実施例におけるピーク検出波形の切り替えについて、図４（ｂ）を用いて説明する。
Therefore, in this embodiment, there are waveforms at different timings depending on the
図４（ｂ）では、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合、例えば、受信信号のうち飽和していない１番目の波形のピーク値をピーク検知信号として選択する。また、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合、例えば、受信信号の３番目の波形のピーク値をピーク検知信号として選択する。このときの検知回路の増幅率の切替えとその信号雑音比について説明する。 In FIG. 4B, when the receiving means receives ultrasonic waves that do not pass through the recording material, for example, the peak value of the first unsaturated waveform of the received signals is selected as the peak detection signal. Further, when the receiving means receives the ultrasonic wave through the recording material, for example, the peak value of the third waveform of the received signal is selected as the peak detection signal. The switching of the amplification factor of the detection circuit at this time and the signal-to-noise ratio thereof will be described.
受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合、検知信号の受信レベルＶａ１が飽和しないように、出力信号の振幅を決定する。本実施形態において、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合、受信信号の１波目の受信レベルＶａ１が飽和しないレベルまで出力信号の振幅を大きくする。本実施例においては駆動電圧を１０Ｖとし、このときの受信信号の増幅率を１倍とする。また、本実施例において、１倍とした増幅率を第１の増幅率とも称する。なお、本実施例において、受信信号の１波目の受信レベルは、図４（ａ）の受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合のピーク検知信号の波形に示すように、３波目の受信レベルよりも小さい受信レベルとした。しかし、受信レベルの大小関係については必ずしもこの関係でなくても良い。 When the receiving means receives ultrasonic waves that do not pass through the recording material, the amplitude of the output signal is determined so that the reception level Va1 of the detection signal is not saturated. In the present embodiment, when the receiving means receives ultrasonic waves that do not pass through the recording material, the amplitude of the output signal is increased to a level at which the reception level Va1 of the first wave of the received signal is not saturated. In this embodiment, the drive voltage is 10 V, and the amplification factor of the received signal at this time is 1 times. Further, in this embodiment, the amplification factor that is multiplied by 1 is also referred to as a first amplification factor. In this embodiment, the reception level of the first wave of the received signal is as shown in the waveform of the peak detection signal when the receiving means of FIG. 4A receives the ultrasonic wave without passing through the recording material. The reception level was set to be smaller than the reception level of the third wave. However, the magnitude relationship of the reception level does not necessarily have to be this relationship.
続いて、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合、検知信号の受信レベルＶｐ３が飽和しないように、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合の受信信号の増幅率を決定する。このとき、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合に受信レベルのピーク値を検出する波形を３波目に変更する。記録材の有無に関わらず受信レベルＶａ１が飽和しない程度に出力信号の振幅を大きく設定した。本実施例においては駆動電圧を１０Ｖとした。これに伴い、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合の受信信号の増幅率は、図４（ａ）の場合と比べて小さい１０倍とすることができる。また、本実施例において、１０倍とした増幅率を第２の増幅率とも称する。このように、図４（ｂ）の場合、図４（ａ）の場合よりも受信信号の増幅率が小さく済むことによって、図４（ａ）の場合と比べて信号雑音比が大きくなることを抑制することができる。 Subsequently, when the receiving means receives the ultrasonic wave through the recording material, the amplification factor of the received signal when the receiving means receives the ultrasonic wave through the recording material so that the reception level Vp3 of the detection signal is not saturated. To determine. At this time, the waveform for detecting the peak value of the reception level when the receiving means receives the ultrasonic wave that does not pass through the recording material is changed to the third wave. The amplitude of the output signal was set so large that the reception level Va1 was not saturated regardless of the presence or absence of the recording material. In this embodiment, the drive voltage is set to 10V. Along with this, the amplification factor of the received signal when the receiving means receives the ultrasonic wave through the recording material can be 10 times smaller than that in the case of FIG. 4A. Further, in this embodiment, the amplification factor multiplied by 10 is also referred to as a second amplification factor. As described above, in the case of FIG. 4B, the amplification factor of the received signal is smaller than that in the case of FIG. 4A, so that the signal noise ratio becomes larger than that in the case of FIG. 4A. It can be suppressed.
なお、出力信号の振幅は、ピーク検出信号Ｖａ１が飽和しない範囲であれば、本実施例で記載した電圧値に限らない。また、受信信号の増幅率は、ピーク検出信号Ｖｐ３が飽和しない範囲であれば、本実施例で記載した増幅率に限らない。 The amplitude of the output signal is not limited to the voltage value described in this embodiment as long as the peak detection signal Va1 is not saturated. Further, the amplification factor of the received signal is not limited to the amplification factor described in this embodiment as long as the peak detection signal Vp3 is not saturated.
［記録材Ｐの有無に応じたピーク検出信号の切り替え］
以降で、ピーク検出部２０ｄが記録材の有無に応じてピーク検出信号を切り替えることにより、受信手段が記録材Ｐを介した超音波を受信する場合の信号雑音比が大きくなることを抑制する方法について図４と図５を用いて説明する。図５は、記録材Ｐの坪量を算出する処理のフローチャートであり、図６（ａ）～（ｇ）は、坪量を算出する処理に関わる信号の状態や電圧の状態等を示すタイムチャートである。
[Switching of peak detection signal according to the presence or absence of recording material P]
Hereinafter, a method of suppressing an increase in the signal-to-noise ratio when the receiving means receives ultrasonic waves via the recording material P by switching the peak detection signal according to the presence or absence of the recording material by the
Ｓ１００において、制御部２０は、印刷指示を受信することにより、給紙動作を開始させる。
In S100, the
Ｓ１０１において、制御部２０は、図６（ｂ）に示すように、ピーク検出部２０ｄによるピーク検出信号の切り替え信号としてＬｏｗ信号を出力する。
In S101, as shown in FIG. 6B, the
Ｓ１０２において、制御部２０のうちの発信指示部２０ａは、図６（ｄ）に示すように、発信回路部２２により出力される駆動電圧を１０Ｖに設定する。これにより、図６（ｃ）に示すように増幅率切替指示部２０ｂにより受信検知部における受信信号の増幅率を１倍に設定する。
In S102, the
Ｓ１０３において、制御部２０は、給紙動作が開始された後にまだ記録材Ｐが超音波センサ２１に到達していないタイミングにおいて、下記の処理を実行する。すなわち、制御部２０は、図６（ａ）に示すように、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合の受信手段による超音波の受信レベルの測定を開始する。制御部２０は、図６（ｅ）に示すように、発信指示部２０ａから発信回路部２２へ駆動信号としてＨｉｇｈ信号を出力する。発信回路部２２は、発信指示部２０ａからの駆動信号に応じて、図６（ｆ）に示すようにＵＳＳ端子へ１０Ｖの電圧を入力する。このとき、発信回路部２２からＵＳＳ端子へは、電源１０Ｖのパルス波のバースト信号が入力される。なお、本実施例において駆動信号は、一例として周波数を４０ｋＨｚ、パルス数を２パルス、バースト信号の周期を１０ｍｓｅｃとしている。
In S103, the
Ｓ１０４において、制御部２０は、検知信号のうちの１番目の波形Ｖａ１を検出し、そのピーク値を検知する。１番目の波形Ｖａ１のピーク値の検知について以下で説明する。受信検知部２３は、発信手段２１ａに駆動信号が入力された後、受信手段２１ｂにより出力される受信信号が入力される。そこで、受信検知部２３は、駆動信号と同期させた所定時間Ｔ１が経過してから受信信号を検知信号として検知することを開始する。より詳細には、駆動信号と同期させた所定時間Ｔ１が経過してから検知信号が基準値（例えば０Ｖとする）を超えると検知信号の検知を開始し、検知信号が基準値に戻るまでの間、検知信号を検知する。本実施例において所定時間Ｔ１は、製造工程において予め測定した発信手段２１ａと受信手段２１ｂとの距離と、製造工程において予め超音波センサにより検知した超音波の音速との関係から計算した時間とする。なお、所定時間Ｔ１を第１の時間とも称し、制御部２０が検知信号の検知を開始し、検知信号が基準値に戻るまでの間を第２の時間とも称する。また、第１の時間から第２の時間までの期間を、受信検知手段が出力可能である波の振幅の最大値である第１値未満の振幅の波が出力される期間とする。このように制御部２０は、前記発信手段に駆動入力が入力されてから所定時間Ｔ１が経過した後且つ第２の時間が経過するまでの期間に検知信号の検知を行い、受信レベルＶａ１を算出する。なお、本実施例において、１番目の波形Ｖａ１を第１の波とも称し、受信レベルＶａ１となる振幅に関する値を第１の波の振幅情報とも称する。このとき、受信検知部２３により生成された検知信号は、受信手段により受信された超音波の受信信号に従い、発信手段２１ａの音波の周波数と同じ４０ｋＨｚの半波毎にピーク値を持つ波形となる。また、受信信号の波形の個数は、駆動信号のパルス数が２パルスであっても、２を超える数となる。これは、発信手段２１ａあるいは受信手段２１ｂによる残響があるためである。
In S104, the
Ｓ１０５において、制御部２０は、図６（ｂ）に示すようにピーク検出部２０ｄによるピーク検出信号の切り替え信号としてＨｉｇｈ信号を出力する。
In S105, the
Ｓ１０６において、制御部２０のうちの発信指示部２０ａは、図６（ｄ）に示すように、発信回路部２２により出力される駆動電圧を１０Ｖに設定する。これにより、図６（ｃ）に示すように増幅率切替指示部２０ｂにより受信検知部における受信信号の増幅率を１０倍に設定する。
In S106, the
Ｓ１０７において、制御部２０は、記録材Ｐの先端がレジセンサ６に到達したか否かに応じて次の処理を実行する。記録材Ｐの先端がレジセンサ６に到達した場合、制御部２０は処理をＳ１０８へ進める。
In S107, the
Ｓ１０８において、制御部２０は、記録材Ｐの先端がレジセンサ６に到達してから超音波センサ２１に到達するタイミングを検知する為に、パルスモータ（不図示）のステップ数Ｓのカウントを開始する。
In S108, the
Ｓ１０９において、制御部２０は、ステップ数Ｓのカウント値が所定の値（１００）に到達したか否かに応じて、処理をＳ１１０に進める。制御部２０は、ステップ数Ｓのカウント値が所定の値（１００）となったら、処理をＳ１１０に進める。
In S109, the
Ｓ１１０において、制御部２０は、図６（ｅ）に示すように、発信指示部２０ａから発信回路部２２へ駆動信号としてＨｉｇｈ信号を出力する。制御部２０は、発信回路部２２からの出力信号により超音波センサ２１を駆動させ、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介した超音波を受信する場合の受信検知部２３による受信信号の受信レベルの測定を開始する。発信回路部２２は、発信指示部２０ａからの駆動信号に応じて、図６（ｆ）に示すようにＵＳＳ端子へ１０Ｖの電圧を入力する。
In S110, as shown in FIG. 6E, the
Ｓ１１１において、制御部２０は、検知信号のうちの３番目の波形Ｖｐ３を検出し、そのピーク値を検出する。３番目の波形Ｖｐ３のピーク値の検知について以下で説明する。受信検知部２３は、発信手段２１ａに駆動信号が入力された後、受信手段２１ｂにより出力される受信信号が入力される。そこで、受信検知部２３は、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合の検出波形Ｖａ１の検知時と同様に、駆動信号と同期させた所定時間Ｔ２が経過してから受信信号を検知信号として検知することを開始する。より詳細には、駆動信号と同期させた所定時間Ｔ２が経過してから検知信号が基準値（例えば０Ｖとする）を超えると検知信号の検知を開始し、検知信号が基準値に戻るまでの間、検知信号を検知する。本実施例において所定時間Ｔ２は、製造工程において予め測定した発信手段２１ａと受信手段２１ｂとの距離と、製造工程において予め超音波センサにより検知した超音波の音速との関係から計算した時間とし、所定時間Ｔ１よりも長い時間とする。なお、所定時間Ｔ２を第３の時間とも称し、制御部２０が検知信号の検知を開始し、検知信号が基準値に戻るまでの間を第４の時間とも称する。また、第１の時間から第２の時間までの期間を、受信検知手段が出力可能である波の振幅の最大値である第１値未満の振幅の波が出力される期間とする。このように制御部２０は、前記発信手段に駆動入力が入力されてから所定時間Ｔ２が経過した後且つ第４の時間が経過するまでの期間に検知信号の検知を行い、受信レベルＶｐ３を算出する。なお、本実施例において、３番目の波形Ｖｐ３を第２の波とも称し、受信レベルＶｐ３となる振幅に関する値を第２の波の振幅情報とも称する。
In S111, the
Ｓ１１２において、制御部２０は、受信レベルＶａ１とＶｐ３を式（１）に代入して、位置補正係数Ｔを算出する。Ｓ１１１において、算出した位置補正係数Ｔと記憶部に保持していた近似式を用いて記録材Ｐの坪量を算出する。Ｓ１１３において、算出した坪量に応じて、画像形成条件を決定し、処理を終了する。なお、本実施例では、位置補正係数Ｔに基づいて坪量を算出しても良いし、位置補正係数Ｔに基づいて画像形成条件を変更しても良い。また、本実施例では、位置補正係数Ｔに基づいて紙種を判別しても良い。
In S112, the
なお、本実施例においては、発信回路部２２から出力される出力信号の振幅を切り替える駆動電圧を１０Ｖとした。しかし駆動電圧は１０Ｖに限らず、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介していない超音波を受信する場合に検知信号の受信レベルとして飽和しない値を検知できるのであれば、１０Ｖ以上であっても良い。
In this embodiment, the drive voltage for switching the amplitude of the output signal output from the
このように、本実施例においては、ピーク検出部２０ｄが記録材の有無に応じて、受信信号のうちピーク値を検知する波形を切り替える。すなわち、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介していない超音波を受信する場合、ピーク検出部２０ｄにより例えば受信信号の１番目の波形のピーク値をピーク検知信号として選択する。また、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介した超音波を受信する場合、ピーク検出部２０ｄにより例えば受信信号の３番目の波形のピーク値をピーク検知信号として選択する。このため、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介した超音波を受信する場合、超音波の受信信号の増幅率が大きくなることを抑制でき、超音波を受信する回路に存在するノイズが坪量の検知結果に及ぼす影響を低減することができる。
As described above, in this embodiment, the
なお、本実施例において、ピーク検出部２０ｄが記録材の有無に応じて、受信信号のうちピーク値を検知する波形を切り替える方法として、駆動信号と同期した所定時間の間の検知信号を検知する方法について記載した。しかし、ピーク値を検知する波形を切り替える方法としてはこれに限らない。例えば、ピーク値を検知する波形を切り替える方法としては、受信レベル検知部２０ｃにより、受信検知部２３で生成された検知信号から変換されたデジタル信号を用いて、検知信号の波形を検知し、波形をカウントする方法であっても良い。このとき、検知信号のデジタル信号が最大となり波形がピーク値となるポイントをカウントしても良いし、検知信号のデジタル信号が０の値となり波形が横軸と交わるポイントをカウントしても良い。
In this embodiment, the
また本実施例においては、ピーク値を検知する波形を切り替える方法として、以下のような方法であっても良い。例えば、製造工程において予め超音波センサにより検知信号を検知し、検知信号の受信レベルが飽和しない値に閾値Ｖｔｈを設け、発信手段に駆動入力が入力されてから検知信号が閾値Ｖｔｈを超えるまでの時間を検知する方法であっても良い。この場合、例えば、検知信号の受信レベルが飽和しない値、すなわち、受信信号が受信検知部２３によって検知可能な信号の上限値よりも小さい値に、閾値としてＶｔｈを設ける。なお、閾値Ｖｔｈを第２値とも称する。受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合、発信手段に駆動入力が入力されてから検知信号が閾値Ｖｔｈの値以上となるまでの時間をＴａとする。また、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合、発信手段に駆動入力が入力されてから検知信号が閾値Ｖｔｈの値以上となるまでの時間をＴｐとする。このようにして得られたＴａとＴｐに応じて、記録材Ｐの坪量を検知する方法であっても良い。なお、Ｔａを第１の期間とも称し、Ｔｐを第２の期間とも称する。
Further, in this embodiment, the following method may be used as a method for switching the waveform for detecting the peak value. For example, in the manufacturing process, a detection signal is detected in advance by an ultrasonic sensor, a threshold value Vth is set at a value at which the reception level of the detection signal is not saturated, and the detection signal exceeds the threshold value Vth after the drive input is input to the transmitting means. It may be a method of detecting time. In this case, for example, Vth is set as a threshold value at a value at which the reception level of the detection signal is not saturated, that is, a value at which the received signal is smaller than the upper limit value of the signal that can be detected by the
実施例１において、超音波の受信信号の増幅率が大きくなることを抑制する方法として、下記の方法について説明した。すなわち、発信回路部２２から出力される出力信号の振幅を切り替える駆動電圧を、記録材の有無によらず例えば１０Ｖで一定とし、記録材Ｐの有無に応じてピーク値を検知する波形を切り替える方法について説明した。本実施例においては、記録材Ｐの有無に応じて出力信号の振幅の大きさを切り替え、且つ、ピーク値を検知する波形を切り替える方法について説明する。なお、実施例１と同一の構成に関しては、同一の番号を付与し説明を省略する。また、同じ符号の箇所については、同一の機能、動作を行うものとする。
In Example 1, the following method has been described as a method for suppressing an increase in the amplification factor of the ultrasonic wave reception signal. That is, a method in which the drive voltage for switching the amplitude of the output signal output from the
まず、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合において、出力信号の振幅を大きくすることにより、受信信号の増幅率が大きくなることを抑制する。これにより、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合の検知信号の受信レベルＶｐ３の信号雑音比が大きくなることを抑制する。以降で、本実施例におけるピーク検出波形の切り替えについて、図７を用いて説明する。 First, when the receiving means receives the ultrasonic wave through the recording material, the amplification factor of the received signal is suppressed from being increased by increasing the amplitude of the output signal. This suppresses an increase in the signal noise ratio of the reception level Vp3 of the detection signal when the receiving means receives the ultrasonic wave through the recording material. Hereinafter, switching of the peak detection waveform in this embodiment will be described with reference to FIG. 7.
図７では、図４（ｂ）と同様に、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合、例えば、受信信号の１番目の波形のピーク値をピーク検知信号として選択する。また、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合、例えば、受信信号の３番目の波形のピーク値をピーク検知信号として選択する。このときの検知回路の増幅率の切替えとその信号雑音比について説明する。 In FIG. 7, similarly to FIG. 4B, when the receiving means receives the ultrasonic wave without passing through the recording material, for example, the peak value of the first waveform of the received signal is selected as the peak detection signal. Further, when the receiving means receives the ultrasonic wave through the recording material, for example, the peak value of the third waveform of the received signal is selected as the peak detection signal. The switching of the amplification factor of the detection circuit at this time and the signal-to-noise ratio thereof will be described.
図７の受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合、については、図４（ｂ）における説明と同様であるため説明を省略する。 The case where the receiving means of FIG. 7 receives the ultrasonic wave without passing through the recording material is the same as the description in FIG. 4B, and thus the description thereof will be omitted.
図７の受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合、検知信号の受信レベルＶｐ３が飽和しないように、出力信号の振幅と増幅率を決定する。本実施例においては、駆動入力切替手段により記録材の有無に応じて駆動電圧を切り替え、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合の駆動電圧を、例えば２０Ｖとした。これにより、図４（ｂ）の場合と比べて増幅率５倍に下げることができる。増幅率が小さく済むことにより、図４（ｂ）の場合と比べて信号雑音比が大きくなることを抑制することができる。 When the receiving means of FIG. 7 receives the ultrasonic wave through the recording material, the amplitude and amplification factor of the output signal are determined so that the reception level Vp3 of the detection signal is not saturated. In this embodiment, the drive voltage is switched according to the presence or absence of the recording material by the drive input switching means, and the drive voltage when the receiving means receives the ultrasonic wave through the recording material is set to, for example, 20V. As a result, the amplification factor can be reduced to 5 times as compared with the case of FIG. 4 (b). By reducing the amplification factor, it is possible to suppress an increase in the signal-to-noise ratio as compared with the case of FIG. 4B.
なお、出力信号の振幅は、ピーク検出信号Ｖａ１が飽和しない範囲であれば、本実施例で記載した電圧値に限らない。また、受信信号の増幅率は、ピーク検出信号Ｖｐ３が飽和しない範囲であれば、本実施例で記載した増幅率に限らない。 The amplitude of the output signal is not limited to the voltage value described in this embodiment as long as the peak detection signal Va1 is not saturated. Further, the amplification factor of the received signal is not limited to the amplification factor described in this embodiment as long as the peak detection signal Vp3 is not saturated.
［記録材Ｐの有無に応じた出力信号とピーク検出信号の切り替え］
以降で、ピーク検出部２０ｄが記録材の有無に応じて出力信号およびピーク検出信号を切り替えることにより、受信手段が記録材Ｐを介した超音波を受信する場合の受信レベルＶｐの信号雑音比が大きくなることを抑制する方法について説明する。図８は、記録材Ｐの坪量を算出する処理のフローチャートであり、図９（ａ）～（ｇ）は、坪量を算出する処理に関わる信号の状態や電圧の状態等を示すタイムチャートである。図５および図６と同一の構成に関しては、同一の番号を付与し説明を省略する。同じ符号の箇所については、同一の機能、動作を行うため説明を省略する。
[Switching between output signal and peak detection signal according to the presence or absence of recording material P]
After that, the
Ｓ１０１において、制御部２０は、図９（ｂ）に示すようにピーク検出部２０ｄによるピーク検出信号の切り替え信号としてＬｏｗ信号を出力する。
In S101, the
Ｓ１０２において、制御部２０のうちの発信指示部２０ａは、図９（ｄ）に示すように、発信回路部２２により出力される駆動電圧を１０Ｖに設定する。これにより、図９（ｃ）に示すように増幅率切替指示部２０ｂにより受信検知部における受信信号の増幅率を１倍に設定する。
In S102, the
Ｓ１０３において、制御部２０は、給紙動作が開始された後にまだ記録材Ｐが超音波センサ２１に到達していないタイミングにおいて、下記の処理を実行する。すなわち、制御部２０は、図９（ａ）に示すように、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合の受信手段による超音波の受信レベルの測定を開始する。制御部２０は、図９（ｅ）に示すように、発信指示部２０ａから発信回路部２２へ駆動信号としてＨｉｇｈ信号を出力する。発信回路部２２は、発信指示部２０ａからの駆動信号に応じて、図６（ｆ）に示すようにＵＳＳ端子へ１０Ｖの電圧を入力する。発信回路部２２からＵＳＳ端子へは、電源１０Ｖのパルス波のバースト信号が入力される。なお、本実施例において駆動信号は、一例として周波数を４０ｋＨｚ、パルス数を２パルス、バースト信号の周期を１０ｍｓｅｃとしている。
In S103, the
Ｓ１０４において、制御部２０は、検知信号のうちの１番目の波形Ｖａ１を検出し、そのピーク値を検知する。１番目の波形Ｖａ１のピーク値の検知について以下で説明する。受信検知部２３は、発信手段２１ａに駆動信号が入力された後、受信手段２１ｂにより出力される受信信号が入力される。そこで、受信検知部２３は、駆動信号と同期させた所定時間Ｔ１が経過してから受信信号を検知信号として検知することを開始する。より詳細には、駆動信号と同期させた所定時間Ｔ１が経過してから検知信号が基準値（例えば０Ｖとする）を超えると検知信号の検知を開始し、検知信号が基準値に戻るまでの間、検知信号を検知する。本実施例において所定時間Ｔ１は、製造工程において予め測定した発信手段２１ａと受信手段２１ｂとの距離と、製造工程において予め超音波センサにより検知した超音波の音速との関係から計算した時間とする。なお、所定時間Ｔ１を第１の時間とも称し、制御部２０が検知信号の検知を開始し、検知信号が基準値に戻るまでの間を第２の時間とも称する。また、第１の時間から第２の時間までの期間を、受信検知手段が出力可能である波の振幅の最大値である第１値未満の振幅の波が出力される期間とする。このように制御部２０は、前記発信手段に駆動入力が入力されてから所定時間Ｔ１が経過した後且つ第２の時間が経過するまでの期間に検知信号の検知を行い、受信レベルＶａ１を算出する。なお、本実施例において、１番目の波形Ｖａ１を第１の波とも称し、受信レベルＶａ１となる振幅に関する値を第１の波の振幅情報とも称する。
In S104, the
Ｓ１０５において、制御部２０は、図９（ｂ）に示すようにピーク検出部２０ｄによるピーク検出信号の切り替え信号としてＨｉｇｈ信号を出力する。
In S105, the
Ｓ２０１において、制御部２０のうちの発信指示部２０ａは、図９（ｄ）に示すように、発信回路部２２により出力される駆動電圧を２０Ｖに設定する。これにより、図９（ｃ）に示すように増幅率切替指示部２０ｂにより受信検知部における受信信号の増幅率を５倍に設定する。
In S201, the
Ｓ１０７において、制御部２０は、記録材Ｐの先端がレジセンサ６に到達したか否かに応じて次の処理を実行する。記録材Ｐの先端がレジセンサ６に到達した場合、制御部２０は処理をＳ１０８へ進める。
In S107, the
Ｓ１０８において、制御部２０は、記録材Ｐの先端がレジセンサ６に到達してから超音波センサ２１に到達するタイミングを検知する為に、パルスモータ（不図示）のステップ数Ｓのカウントを開始する。
In S108, the
Ｓ１０９において、制御部２０は、ステップ数Ｓのカウント値が所定の値（１００）に到達したか否かに応じて、処理をＳ１１０に進める。制御部２０は、ステップ数Ｓのカウント値が所定の値（１００）となったら、処理をＳ１１０に進める。
In S109, the
Ｓ２０３において、制御部２０は、図９（ｅ）に示すように、発信指示部２０ａから発信回路部２２へ駆動信号としてＨｉｇｈ信号を出力する。制御部２０は、発信回路部２２からの出力信号により超音波センサ２１を駆動させ、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介した超音波を受信する場合の受信検知部２３による受信信号の受信レベルの測定を開始する。このとき、発信回路部２２は、発信指示部２０ａからの駆動信号に応じて、図９（ｆ）に示すようにＵＳＳ端子へ２０Ｖの電圧を入力する。
In S203, as shown in FIG. 9E, the
Ｓ１１１において、制御部２０は、検知信号のうちの３番目の波形Ｖｐ３を検出し、そのピーク値を検出する。３番目の波形Ｖｐ３のピーク値の検出について以下で説明する。受信検知部２３は、発信手段２１ａに駆動信号が入力された後、受信手段２１ｂにより出力される受信信号が入力される。そこで、受信検知部２３は、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合の検出波形Ｖａ１の検知時と同様に、駆動信号と同期させた所定時間Ｔ２が経過してから受信信号を検知信号として検知することを開始する。より詳細には、駆動信号と同期させた所定時間Ｔ２が経過してから検知信号が基準値（例えば０Ｖとする）を超えると検知信号の検知を開始し、検知信号が基準値に戻るまでの間、検知信号を検知する。本実施例において所定時間Ｔ２は、製造工程において予め測定した発信手段２１ａと受信手段２１ｂとの距離と、製造工程において予め超音波センサにより検知した超音波の音速との関係から計算した時間とし、所定時間Ｔ１よりも長い時間とする。なお、所定時間Ｔ２を第３の時間とも称し、制御部２０が検知信号の検知を開始し、検知信号が基準値に戻るまでの間を第４の時間とも称する。また、第１の時間から第２の時間までの期間を、受信検知手段が出力可能である波の振幅の最大値である第１値未満の振幅の波が出力される期間とする。このように制御部２０は、前記発信手段に駆動入力が入力されてから所定時間Ｔ２が経過した後且つ第４の時間が経過するまでの期間に検知信号の検知を行い、受信レベルＶｐ３を算出する。なお、本実施例において、３番目の波形Ｖｐ３を第２の波とも称し、受信レベルＶｐ３となる振幅に関する値を第２の波の振幅情報とも称する。
In S111, the
Ｓ１１２において、制御部２０は、受信レベルＶａ１とＶｐを式（１）に代入して、位置補正係数Ｔを算出する。以降の処理は、図５と同一であるため、説明を省略する。
In S112, the
なお、本実施例において、記録材Ｐの有無に応じて出力信号の振幅の大きさを切り替える際に、駆動電圧を切り替える方法を用いた。しかし、図１０に示すように、制御部２０が発信回路部２２に入力された電圧の増幅率を制御するための増幅率切替指示部２０ｅを有し、下記のような制御を実行しても良い。すなわち、駆動電圧は記録材Ｐの有無によらず一定とし、記録材の有無に応じて増幅率切替指示部２０ｅからの増幅率切替信号を切り替え、発信回路部２２に入力された電圧の増幅率を切り替えても良い。この場合、例えば、駆動電圧は記録材Ｐの有無によらず２０Ｖとし、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介していない超音波を受信する場合、増幅率を１／２倍とする。また、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介した超音波を受信する場合、増幅率を１倍とする。
In this embodiment, a method of switching the drive voltage when switching the magnitude of the amplitude of the output signal depending on the presence or absence of the recording material P is used. However, as shown in FIG. 10, even if the
このように、本実施例においては、記録材Ｐの有無に応じて出力信号の振幅の大きさを切り替え、且つ、ピーク検出部２０ｄが記録材の有無に応じて、受信信号のうちピーク値を検知する波形を切り替える。すなわち、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介していない超音波を受信する場合、ピーク検出部２０ｄにより例えば受信信号の１番目の波形のピーク値をピーク検知信号として選択する。また、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介した超音波を受信する場合、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介していない超音波を受信する場合よりも出力信号の振幅を大きくする。そして、ピーク検出部２０ｄにより例えば受信信号の３番目の波形のピーク値をピーク検知信号として選択する。このため、受信手段２１ｂが記録材Ｐを介した超音波を受信する場合、超音波の受信信号の増幅率が大きくなることを抑制でき、超音波を受信する回路に存在するノイズが坪量の検知結果に及ぼす影響を低減することができる。
As described above, in this embodiment, the magnitude of the amplitude of the output signal is switched according to the presence / absence of the recording material P, and the
なお、本実施例において、ピーク検出部２０ｄが記録材の有無に応じて、受信信号のうちピーク値を検知する波形を切り替える方法として、駆動信号と同期した所定時間の間の検知信号を検知する方法について記載した。しかし、ピーク値を検知する波形を切り替える方法としてはこれに限らない。例えば、ピーク値を検知する波形を切り替える方法として、受信レベル検知部２０ｃにより、受信検知部２３で生成された検知信号から変換されたデジタル信号を用いて、検知信号の波形を検知し、波形をカウントする方法であっても良い。このとき、検知信号のデジタル信号が最大となり波形がピーク値となるポイントをカウントしても良いし、検知信号のデジタル信号が０の値となり波形が横軸と交わるポイントをカウントしても良い。
In this embodiment, the
また本実施例においては、ピーク値を検知する波形を切り替える方法として、以下のような方法であっても良い。例えば、製造工程において予め超音波センサにより検知信号を検知し、検知信号の受信レベルが飽和しない値に閾値を設け、発信手段に駆動入力が入力されてから検知信号が閾値Ｖｔｈを超えるまでの時間を検知する方法であっても良い。この場合、例えば、検知信号の受信レベルが飽和しない値、すなわち、受信信号が受信検知部２３によって検知可能な信号の上限値よりも小さい値に、閾値としてＶｔｈを設ける。受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合、発信手段に駆動入力が入力されてから検知信号が閾値Ｖｔｈの値以上となるまでの時間をＴａとする。また、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合、発信手段に駆動入力が入力されてから検知信号が閾値Ｖｔｈの値以上となるまでの時間をＴｐとする。このようにして得られたＴａとＴｐに応じて、記録材Ｐの坪量を検知する方法であっても良い。なお、Ｔａを第１の期間とも称し、Ｔｐを第２の期間とも称する。
Further, in this embodiment, the following method may be used as a method for switching the waveform for detecting the peak value. For example, in the manufacturing process, a detection signal is detected in advance by an ultrasonic sensor, a threshold value is set for a value at which the reception level of the detection signal is not saturated, and the time from when the drive input is input to the transmitting means until the detection signal exceeds the threshold value Vth. It may be a method of detecting. In this case, for example, Vth is set as a threshold value at a value at which the reception level of the detection signal is not saturated, that is, a value at which the received signal is smaller than the upper limit value of the signal that can be detected by the
この方法を用いる場合、記録材Ｐの有無に応じて出力信号の振幅の大きさを切り替える際に、駆動電圧は記録材Ｐの有無によらず一定で、記録材Ｐの有無に応じて発信指示部２０ａにより出力される駆動信号の周波数を切り替えても良い。例えば、超音波の振幅が最大となるときの駆動信号の周波数を第１の周波数とし、駆動信号が第１の周波数である時の超音波よりも振幅が小さい超音波となる駆動信号の周波数を第２の周波数とする。この場合、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合において、発信指示部２０ａは第１の周波数であるパルス波を駆動信号として出力する。また、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合において、発信指示部２０ｂは第２の周波数であるパルス波を駆動信号として出力する。これにより、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合において、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合よりも大きな振幅の超音波を、発信手段２１ａによって出力することが出来る。このため、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合に受信信号を増幅することにより生じる信号雑音比が大きくなることを抑制することができる。よって、記録材Ｐの坪量の検知を従来よりも高精度で行うことが可能となる。
When this method is used, when the magnitude of the amplitude of the output signal is switched according to the presence / absence of the recording material P, the drive voltage is constant regardless of the presence / absence of the recording material P, and the transmission instruction is given according to the presence / absence of the recording material P. The frequency of the drive signal output by the
また、駆動電圧と発信指示部２０ａにより出力される駆動信号の周波数は記録材Ｐの有無によらず一定とし、記録材Ｐの有無に応じて駆動信号のＨｉｇｈ信号とＬｏｗ信号のＤｕｔｙ比を切り替えても良い。これにより、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合において、受信手段が記録材を介していない超音波を受信する場合よりも大きな振幅の超音波を、発信手段２１ａによって出力することが出来る。このため、受信手段が記録材を介した超音波を受信する場合に受信信号を増幅することにより生じる信号雑音比が大きくなることを抑制することができる。
Further, the drive voltage and the frequency of the drive signal output by the
１ 画像形成装置
１９ 記録材判別装置
２０ 制御部
２０ａ 切替指示部
２０ｂ 増幅率切替指示部
２０ｄ ピーク検出部
２１ 超音波センサ
２１ａ 発信手段
２１ｂ 受信手段
２２ 発信回路部
1 Image forming
Claims (6)
前記発信手段に駆動入力を入力する指示手段と、
前記超音波センサにより受信した受信信号が入力され第１値以下の振幅の波を出力する受信検知手段と、
記録材を介していない超音波を前記受信手段により受信する場合、前記受信検知手段により前記第１値未満の振幅の波が出力される期間であって、前記発信手段に駆動入力が入力されてから第１の時間が経過した後且つ第２の時間が経過するまでの期間に前記受信検知手段により出力された第１の波の振幅情報と、記録材を介した超音波を前記受信手段により受信する場合、前記受信検知手段により前記第１値未満の振幅の波が出力される期間であって、前記発信手段に駆動入力が入力されてから第３の時間が経過した後且つ第４の時間が経過するまでの期間に前記受信検知手段により出力された第２の波の振幅情報と、に応じて記録材の坪量に関する情報を検知する坪量検知手段と、を備え、
前記第１の時間は前記第３の時間よりも短いことを特徴とする記録材検知装置。 An ultrasonic sensor having a transmitting means for transmitting ultrasonic waves and a receiving means for receiving the ultrasonic waves, and the transmitting means and the receiving means are provided so as to sandwich a transport path through which a recording material is conveyed. When,
An instruction means for inputting a drive input to the transmission means and
A reception detection means for inputting a reception signal received by the ultrasonic sensor and outputting a wave having an amplitude equal to or lower than the first value.
When the ultrasonic wave that does not pass through the recording material is received by the receiving means, the drive input is input to the transmitting means during the period during which the receiving detecting means outputs a wave having an amplitude less than the first value. The amplitude information of the first wave output by the reception detection means and the ultrasonic wave via the recording material are transmitted by the reception means during the period from the first time to the second time. In the case of reception, it is a period during which a wave having an amplitude less than the first value is output by the reception detecting means, and after a third time has elapsed from the input of the drive input to the transmitting means and the fourth. It is provided with the amplitude information of the second wave output by the reception detecting means in the period until the time elapses, and the basis weight detecting means for detecting the information about the basis weight of the recording material according to the amplitude information.
The recording material detection device, characterized in that the first time is shorter than the third time.
前記受信信号の増幅率を切り替える増幅率切替信号を前記増幅率切替手段に出力する増幅率切替指示手段とを備え、
前記増幅率切替手段は、記録材を介した超音波を前記受信手段により受信する場合、第１の増幅率で前記受信信号を増幅し、記録材を介していない超音波を前記受信手段により受信する場合、前記第１の増幅率よりも大きい第２の増幅率で前記受信信号を増幅することを特徴とする請求項１に記載の記録材検知装置。 Amplification rate switching means for amplifying the received signal and
It is provided with an amplification factor switching instruction means for outputting an amplification factor switching signal for switching the amplification factor of the received signal to the amplification factor switching means.
When the receiving means receives the ultrasonic waves via the recording material, the amplification factor switching means amplifies the received signal at the first amplification factor and receives the ultrasonic waves not passing through the recording material by the receiving means. The recording material detection device according to claim 1, wherein the received signal is amplified with a second amplification factor larger than that of the first amplification factor.
前記駆動入力切替手段は、記録材を介していない超音波を前記受信手段により受信する場合、前記発信手段に第１の駆動入力を入力し、記録材を介した超音波を前記受信手段により受信する場合、前記発信手段に前記第１の駆動入力よりも大きい第２の駆動入力を入力し、
前記第１の駆動入力を入力された場合に前記発信手段が発信する超音波の振幅は、前記第２の駆動入力を入力された場合に前記発信手段が発信する超音波の振幅よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の記録材検知装置。 The instruction means has a drive input switching means for switching a drive input to be input to the transmission means by the instruction means depending on the presence or absence of a recording material.
When the drive input switching means receives ultrasonic waves that do not pass through the recording material by the receiving means, the drive input switching means inputs the first drive input to the transmitting means and receives the ultrasonic waves that pass through the recording material by the receiving means. In this case, a second drive input larger than the first drive input is input to the transmission means.
The amplitude of the ultrasonic wave transmitted by the transmitting means when the first drive input is input is smaller than the amplitude of the ultrasonic wave transmitted by the transmitting means when the second drive input is input. The recording material detection device according to claim 1 or 2.
前記発信手段に駆動入力を入力する指示手段と、
前記超音波センサにより受信した受信信号が入力され第１値以下の振幅の波を出力する受信検知手段と、
記録材を介していない超音波を前記受信手段により受信する場合、前記受信検知手段により前記第１値未満の振幅の波が出力される期間であって、振幅が前記第１値よりも小さい第２値以上となるまでの第１の期間と、記録材を介した超音波を前記受信手段により受信する場合、前記受信検知手段により前記第１値未満の振幅の波が出力される期間であって、振幅が前記第２値以上となるまでの第２の期間と、に応じて記録材の坪量に関する情報を検知する坪量検知手段と、を備えることを特徴とする記録材検知装置。 An ultrasonic sensor having a transmitting means for transmitting ultrasonic waves and a receiving means for receiving the ultrasonic waves, and the transmitting means and the receiving means are provided so as to sandwich a transport path through which a recording material is conveyed. When,
An instruction means for inputting a drive input to the transmission means and
A reception detection means for inputting a reception signal received by the ultrasonic sensor and outputting a wave having an amplitude equal to or lower than the first value.
When the ultrasonic wave that does not pass through the recording material is received by the receiving means, the reception detecting means outputs a wave having an amplitude less than the first value, and the amplitude is smaller than the first value. The first period until the value becomes 2 or more, and the period when the reception detecting means outputs a wave having an amplitude less than the first value when the ultrasonic wave through the recording material is received by the receiving means. The recording material detecting device is provided with a second period until the amplitude becomes equal to or higher than the second value, and a basis weight detecting means for detecting information on the basis weight of the recording material according to the second period.
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の記録材判別装置によって検知した検知結果に基づいて前記画像形成手段により画像を形成する条件を変更することを特徴とする画像形成装置。 It has an image forming means for forming an image on a recording material, and has an image forming means.
An image forming apparatus, characterized in that the conditions for forming an image are changed by the image forming means based on the detection result detected by the recording material discriminating apparatus according to any one of claims 1 to 5.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2020210445A JP2022097072A (en) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Recording material detector and image forming apparatus |
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Applications Claiming Priority (1)
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