JP6955359B2 - Moisture detection device and image forming device for recording materials - Google Patents
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本発明は、記録材に含まれる水分量に関する値を検知する水分検知装置及び当該水分検知装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a moisture detection device that detects a value related to the amount of moisture contained in a recording material, and an image forming apparatus including the moisture detection device.
特許文献１及び２は、被測定物に含まれる水分量を検知する構成を開示している。特許文献１では、水の吸収波長（１４５０ｎｍ）の光と、水の非吸収波長（１３００ｎｍ）の光とを用いて記録材の内部散乱光を検知することで水分量を検知している。また、特許文献２では、水の吸収波長の光と、水の非吸収波長の光とを被測定物に照射し、被測定物からの透過光又は反射光を検知することで水分量を検知している。
しかしながら、特許文献１及び２の構成では、水の吸収波長である１４５０ｎｍや１９４０ｎｍの光を射出する光源と、これら波長において必要な受光感度が得られる受光素子を必要とする。具体的には、ＩｎＧａＡｓ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ａｒｓｅｎｉｄｅ）を材料としたＬＥＤやフォトダイオード等の高価な光学素子が必要となりコスト高となる。
However, the configurations of
本発明は、高価な光学素子を使用することなく記録材の水分量に関する値を検知できる水分検知装置及び画像形成装置を提供するものである。 The present invention provides a moisture detection device and an image forming apparatus that can detect a value related to the moisture content of a recording material without using an expensive optical element.
本発明の一態様によると、水分検知装置は、４００ｎｍから８００ｎｍの範囲に含まれるピーク波長をもつ第１の光を射出する第１光源と、前記第１の光のピーク波長よりも長く、８００ｎｍから１０００ｎｍの範囲に含まれるピーク波長をもつ第２の光を射出する第２光源と、４００ｎｍから１０００ｎｍの波長帯に受光感度を有し、前記第１光源が射出し、記録材を透過した前記第１の光を受光することで、前記第１の光が前記記録材を透過する度合いを示す第１検出値と、前記第２光源が射出し、前記記録材を透過した前記第２の光を受光することで、前記第２の光が前記記録材を透過する度合いを示す第２検出値と、を検出する検出手段と、前記第１検出値と前記第２検出値とに基づき前記記録材の水分量に関する値を判定する判定手段と、を備えていることを特徴とする。
According to one aspect of the present invention, the moisture detection device has a first light source that emits a first light having a peak wavelength in the range of 400 nm to 800 nm, and 800 nm, which is longer than the peak wavelength of the first light. A second light source that emits a second light having a peak wavelength included in the range of 1000 nm to 1000 nm, and a second light source that has light receiving sensitivity in the wavelength band of 400 nm to 1000 nm, and the first light source emits the light and transmits the recording material. by receiving the first light, the a first detection value first light indicates the degree that transmits the recording medium, the second light source is emitted, said second light transmitted through the recording material The recording is based on the detection means for detecting the second detection value indicating the degree to which the second light is transmitted through the recording material by receiving the light, and the first detection value and the second detection value. It is characterized in that it is provided with a determination means for determining a value related to the water content of the material.
本発明によると、高価な光学素子を使用することなく記録材の水分量に関する値を検知することができる。 According to the present invention, it is possible to detect a value related to the water content of a recording material without using an expensive optical element.
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are examples, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments. Further, in each of the following figures, components that are not necessary for the description of the embodiment will be omitted from the drawings.
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による水分検知装置を含む画像形成装置１の概略的な構成図である。画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像材）それぞれで形成したトナー像を重ね合わせることでカラー画像を形成する。図１において、参照符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ及びＫは、対応する部材が形成に係るトナーの色がそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックであることを示している。なお、以下の説明においてトナーの色を区別する必要がない場合には、参照符号の末尾のアルファベットの除いた参照符号を使用する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
感光体１１は、像担持体であり、画像形成時、図中の矢印の方向に回転駆動される。帯電ローラ１２は、感光体１１の表面を一様な電位に帯電させる。走査部１３は、帯電された感光体１１を光で走査・露光して感光体１１に静電潜像を形成する。現像部１４は対応する色のトナーを有し、現像ローラ１５が出力する現像バイアスによりトナーを感光体１１の静電潜像に付着させ、これによりトナー像を感光体１１に形成する。一次転写ローラ１６は、一次転写バイアスを出力して感光体１１のトナー像を中間転写ベルト１７に転写する。中間転写ベルト１７は、画像形成時、駆動ローラ１８の回転に従属して回転駆動される。各感光体１１に形成されたトナー像を、回転駆動される中間転写ベルト１７に重ねて転写することで多色のトナー像を形成することができる。また、中間転写ベルト１７に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１７の回転により二次転写ローラ１９の対向位置へと搬送される。
The photoconductor 11 is an image carrier, and is rotationally driven in the direction of the arrow in the drawing during image formation. The charging roller 12 charges the surface of the photoconductor 11 to a uniform potential. The scanning unit 13 scans and exposes the charged photoconductor 11 with light to form an electrostatic latent image on the photoconductor 11. The developing unit 14 has toner of the corresponding color, and the toner is adhered to the electrostatic latent image of the photoconductor 11 by the development bias output by the developing roller 15, thereby forming the toner image on the photoconductor 11. The primary transfer roller 16 outputs a primary transfer bias to transfer the toner image of the photoconductor 11 to the
また、給紙カセット２の記録材Ｐは、給紙ローラ４により搬送路に給紙され、搬送ローラ対５及びレジストレーションローラ対６により二次転写ローラ１９の対向位置へと搬送される。二次転写ローラ１９は、二次転写バイアスを出力して、中間転写ベルト１７のトナー像を記録材Ｐに転写する。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着部２０に搬送される。定着部２０は、記録材Ｐを加熱・加圧してトナー像を記録材Ｐに定着させる。トナー像が定着された記録材Ｐは、排紙ローラ２１により画像形成装置１の外部に排出される。図１において、参照符号４０で示される点線内の部材は、記録材Ｐに画像を形成する画像形成部を構成している。
Further, the recording material P of the
レジストレーションローラ対６より記録材の搬送方向の下流側には、記録材Ｐを検知するレジストレーションセンサ３が設けられている。また、搬送方向において、レジストレーションセンサ３の下流側、かつ、二次転写ローラ１９の上流側には、記録材判別装置３０が設けられている。記録材判別装置３０は、送信部３３と、受信部３４とを有し、記録材Ｐの坪量を検知する坪量検知部３１と、記録材Ｐの表面性を検知する表面性検知部３２と、を備えている。さらに、搬送方向において、記録材判別装置３０の下流側、かつ、二次転写ローラ１９の上流側には、水分検知装置３５が設けられている。水分検知装置３５は、発光部３７及び受光部３８を有する水分検知センサ部３６と、水分検知制御部３９と、を備えている。
A
画像形成装置１の制御部１０は、画像形成装置１全体の制御を行い、１つ以上のプロセッサと、プロセッサが使用するプログラムやデータを格納する不揮発性メモリと、プロセッサの作業領域として使用されるＲＡＭ等を備えている。制御部１０は、例えば、記録材判別装置３０により検知した記録材Ｐの種類に応じた印刷モードを決定して画像形成装置１の動作を一括して制御する。
The
続いて、水分検知装置３５について説明する。図２（Ａ）は、水分検知装置３５のブロック図である。水分検知センサ部３６は、記録材Ｐの搬送路に対して互いに逆側に設けられる発光部３７及び受光部３８を有し、発光部３７から射出される光を受光部３８で受光する。ここで、水分検知センサ部３６の主要部である発光部３７及び受光部３８の構成の詳細を図２（Ｂ）に示す。
Subsequently, the
発光部３７は、発光素子３７ａ及び発光素子３７ｂと、それらを駆動させるための駆動回路（不図示）から構成される。本実施形態において、発光素子３７ａは、ピーク波長が５６０ｎｍである光を射出するＬＥＤであり、発光素子３７ｂは、ピーク波長が８５０ｎｍである光を射出するＬＥＤである。約４００〜８００ｎｍの波長帯は、一般的に、可視光領域と呼ばれ、約８００〜２５００ｎｍの波長帯は、一般的に、近赤外光領域と呼ばれる。よって、以下では、発光素子３７ａが射出する光を「可視光」と表記し、発光素子３７ｂが射出する光を「近赤外光」と表記して区別する。なお、上述した、発光素子３７ａ及び発光素子３７ｂの波長は一例であり、可視光領域の波長及び近赤外光領域の波長であれば良い。
The
発光素子３７ａが射出した可視光は、アパーチャ３７ｃを介して記録材Ｐを照射する。同様に、発光素子３７ｂが射出した近赤外光は、アパーチャ３７ｄを介して記録材Ｐを照射する。アパーチャ３７ｃ及び３７ｄは、記録材Ｐ表面の照射面積を制限し、記録材Ｐを透過した光を受光部３８の所望の範囲で受光させるために設けられている。しかしながら、発光素子３７ａ及び発光素子３７ｂが指向性の高い光を射出する場合、アパーチャ３７ｃ及びアパーチャ３７ｄを設けなくとも良い。
The visible light emitted by the
受光部３８は、受光素子３８ａ及び受光素子３８ｂを備えている。受光素子３８ａ及び受光素子３８ｂは、それぞれ、光電変換素子であり、例えば、汎用のＣＭＯＳセンサである。なお、受光素子としては、半導体シリコンを用いたセンサ、例えば、Ｓｉフォトダイオード、Ｓｉフォトトランジスタ、ＣＣＤセンサ、ＮＭＯＳセンサ等を使用することができる。また、受光面の形状が、エリア型やライン型のものも使用することもできる。これらの光電変換素子は、一般に約４００〜１０００ｎｍの波長帯に受光感度を有する。つまり、受光素子３８ａ及び受光素子３８ｂは、発光素子３７ａ及び発光素子３７ｂのピーク波長を含む波長帯に受光感度を有する。
The
記録材Ｐを透過した可視光及び近赤外光は、それぞれ受光素子３８ａ及び３８ｂにより受光される。なお、本実施形態では、２つの発光素子３７ａ及び３７ｂそれぞれに対応して２つの受光素子３８ａ及び３８ｂを使用している。しかしながら、各発光素子３８ａ、３８ｂが射出し、記録材Ｐを透過した透過光を区別して検出できれば良く、水分検知センサ部３６の構成は図２（Ｂ）の構成に限定されない。例えば、発光素子３７ａと発光素子３７ｂからの透過光が受光素子の異なる範囲を照射し、受光素子が、発光素子３７ａからの透過光と発光素子３７ｂからの透過光それぞれの受光量を示す信号を個別に出力できれば、受光素子を１つとすることもできる。さらに、各発光素子３８ａ、３８ｂの発光タイミングを異ならせるといった制御を行えば、各発光素子３８ａ、３８ｂからの透過光の受光範囲が重複しても、受光量を個別に検出することができる。さらに、発光素子、アパーチャ、受光素子それぞれの距離や、光の射出角度は、記録材Ｐの透過光を受光可能であれば良く、例えば、記録材Ｐおよび受光面に対して光を斜めに射出する構成であっても良い。
Visible light and near-infrared light transmitted through the recording material P are received by the
図２（Ａ）に戻り、水分検知制御部３９について説明する。水分検知制御部３９は、発光部３７に対して、発光部３７の発光素子３７ａ及び３７ｂが射出する光のＯＮ／ＯＦＦ制御と、その光量制御（光強度制御）を行う。なおこれらは、制御部１０からの制御信号に基づいて行われる。発光素子３７ａ及び３７ｂの発光光量は、記録材Ｐの透過光が受光素子３８ａ及び３８ｂで受光できる大きさとなる様に制御される。なお、最適な発光光量は、発光素子及び受光素子の特性により異なる。また、ＬＥＤなどの発光素子では、駆動回路の電圧変動の影響で発光光量が時間的に変動する場合があり、これは水分量の検知精度を低下させる原因となる。この場合は、例えば定電流回路などで発光光量を安定させることができる。さらに、水分検知制御部３９は受光部３８に対して、受光タイミングを制御する制御信号を出力する。これにより、受光素子３８ａ及び受光素子３８ｂの受光時間が同等になるように制御される。
Returning to FIG. 2A, the moisture
また、水分検知制御部３９は、受光部３８から可視光及び近赤外光の受光光量を示す受光データを取得し、受光データに基づいて記録材Ｐの水分量（含水量）に関する値を算出する。そして、算出した水分量に関する値を示す含水データを制御部１０に出力する。なお、水分検知制御部３９は、特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）上で実現することができ、本実施形態では、ＡＳＩＣ上に水分検知制御部３９を実現しているものとする。しかしながら、画像形成装置１の制御部１０のプロセッサにプログラムを実行させることで水分検知制御部３９を実現することもできる。
Further, the moisture
画像形成装置１の制御部１０は、水分検知制御部３９への制御信号の出力を行い、水分検知装置３５から取得した含水データにより、画像形成条件を制御する。例えば、制御部１０は、記録材Ｐの水分量に応じて二次転写ローラ１９が出力する転写電圧である二次転写バイアスや、二次転写バイアスにより流れる転写電流を制御する。また、制御部１０は、記録材Ｐの含水率に応じて定着部２０の定着温度をする。具体的には、記録材Ｐの水分量が低いと、記録材Ｐの抵抗が大きくなるため、転写電流が大きくなるよう二次転写バイアスを高くする。また、記録材Ｐの水分量が高いと、定着不良が懸念されるため定着温度を上げる。
The
以下、記録材の水分量に関する値である含水率の算出について説明する。まず、発光素子３７ａ及び３７ｂが射出した光を、記録材Ｐを透過させることなく受光素子３８ａ及び３８ｂに受光させたときの受光量を以下では紙無受光量と呼ぶものとする。また、発光素子３７ａ及び３７ｂが射出した光を、記録材Ｐを透過させて受光素子３８ａ及び受光素子３８ｂに受光させたときの受光量を以下では紙有受光量と呼ぶものとする。このとき、発光素子３７ａ及び３７ｂそれぞれが射出した光の記録材Ｐの透過特性、つまり、記録材Ｐを光が透過する度合いを示す検出値は、例えば、以下の式（１）で求めることができる。
検出値＝紙有受光量×係数／紙無受光量 （１）
つまり、記録材Ｐの透過特性を示す検出値は、紙有受光量と紙無受光量の比に係数を乗じたものである。ここで、係数は、発光素子３７ａ及び３７ｂの発光光量差や、受光素子３８ａ及び３８ｂの受光波長に対する受光感度の違い（分光感度特性）を補正し、正規化した紙有受光量を求めるためのものであり、予め求めて水分検知制御部３９に格納しておく。よって、係数及び紙無受光量で正規化した紙有受光量は、発光素子３７ａ及び３７ｂを所定の発光強度で発光させたときに、記録材Ｐを透過する透過光量を示すものということもできる。このため、以下では、検出値を透過光量と呼ぶものとする。なお、例えば、発光素子３７ａ及び３７ｂの発光強度と、受光素子３８ａ及び３８ｂの感度を予め調整すれば、紙有受光量を透過光量とすることもできる。
Hereinafter, the calculation of the water content, which is a value related to the water content of the recording material, will be described. First, the amount of light received by the
Detected value = amount of light received on paper x coefficient / amount of light received on paper (1)
That is, the detected value indicating the transmission characteristic of the recording material P is the ratio of the amount of light received on paper and the amount of light received on paper multiplied by a coefficient. Here, the coefficient is used to correct the difference in the amount of light emitted between the
続いて、記録材Ｐの透過光量と、記録材Ｐの含水量との関係について説明する。図３（Ａ）は、可視光及び近赤外光それぞれについて、水分を含んでいない乾燥時の記録材Ｐの透過光量を示している。光は波長が長くなるに従って記録材Ｐを透過しやすくなるため、近赤外光は可視光より透過光量が大きくなる。 Subsequently, the relationship between the amount of transmitted light of the recording material P and the water content of the recording material P will be described. FIG. 3A shows the amount of transmitted light of the recording material P at the time of drying, which does not contain water, for each of the visible light and the near infrared light. As the wavelength of light becomes longer, it becomes easier to pass through the recording material P, so that the amount of transmitted light of near-infrared light is larger than that of visible light.
一方、記録材Ｐが吸湿すると、記録材Ｐに含まれる水分により記録材Ｐの透過特性は変化する。この変化を与える要因の１つに、記録材Ｐ表面での乱反射特性の変化がある。具体的には、記録材Ｐに光を照射した場合、記録材Ｐの主成分である植物繊維の凹凸により記録材Ｐの表面で乱反射が生じる。ここで記録材Ｐに含まれる水分量が変化すると、記録材Ｐ表面の境界条件が変化し、記録材Ｐの表面での乱反射量が変化する。具体的には、記録材Ｐに含まれる水分量が多くなると、記録材Ｐの表面での乱反射量は減少し、よって、記録材Ｐの透過光量は大きくなる。なお、乱反射特性は波長依存性が少ない。よって、記録材Ｐに含まれる水分量の変化による乱反射特性の変化により、可視光及び近赤外光の透過光量は変化するが、その変化量は略同じである。 On the other hand, when the recording material P absorbs moisture, the permeation characteristics of the recording material P change due to the moisture contained in the recording material P. One of the factors giving this change is a change in the diffused reflection characteristics on the surface of the recording material P. Specifically, when the recording material P is irradiated with light, diffuse reflection occurs on the surface of the recording material P due to the unevenness of the plant fiber which is the main component of the recording material P. Here, when the amount of water contained in the recording material P changes, the boundary conditions on the surface of the recording material P change, and the amount of diffused reflection on the surface of the recording material P changes. Specifically, as the amount of water contained in the recording material P increases, the amount of diffused reflection on the surface of the recording material P decreases, and therefore the amount of transmitted light of the recording material P increases. The diffused reflection characteristic has little wavelength dependence. Therefore, the amount of transmitted light of visible light and near-infrared light changes due to the change in diffused reflection characteristics due to the change in the amount of water contained in the recording material P, but the amount of change is substantially the same.
また、記録材Ｐの透過特性に変化を与える要因の１つに、記録材Ｐに含まれる水分による光の吸収がある。水は、光を吸収する特性（吸光特性）を有するが、その吸収の程度は光の波長によって異なる。具体的には、波長が長くなると吸収量は増加する。ここで、記録材Ｐの含水量の増加による、吸光特性に基づく透過光量の減少量は、乱反射特性に基づく透過光量の増加量より小さい。つまり、記録材Ｐの含水量が増加すると、近赤外光及び可視光の透過光量は全体として増加するが、近赤外光の透過光量の増加量は、可視光の透過光量の増加量よりも小さい。この様子を図３（Ｂ）に示す。吸湿時の記録材Ｐの透過光量は、図３（Ａ）に示す乾燥時と比較して増加する。ただし、増加量は、吸光特性の波長依存性により、近赤外光と比較して可視光の方が大きくなる。 Further, one of the factors that change the transmission characteristics of the recording material P is the absorption of light by the moisture contained in the recording material P. Water has the property of absorbing light (absorbency property), but the degree of absorption varies depending on the wavelength of light. Specifically, the absorption amount increases as the wavelength becomes longer. Here, the amount of decrease in the amount of transmitted light based on the absorption characteristics due to the increase in the water content of the recording material P is smaller than the amount of increase in the amount of transmitted light based on the diffused reflection characteristics. That is, when the water content of the recording material P increases, the amount of transmitted light of near-infrared light and visible light increases as a whole, but the amount of increase in the amount of transmitted light of near-infrared light is larger than the amount of increase in the amount of transmitted light of visible light. Is also small. This situation is shown in FIG. 3 (B). The amount of transmitted light of the recording material P at the time of absorbing moisture increases as compared with the time of drying shown in FIG. 3 (A). However, the amount of increase is larger in visible light than in near-infrared light due to the wavelength dependence of the absorption characteristics.
本実施形態では、可視光の透過光量と、近赤外光の透過光量との光量差を、記録材Ｐの含水量を評価するための評価値とする。なお、光量差は、以下の式（２）で求められる。
光量差＝近赤外光の透過光量−可視光の透過光量 （２）
上述した様に、記録材Ｐの含水量が変化したときの、乱反射特性に基づく透過光量の変化には波長依存性が殆どないため、光量差の計算において乱反射特性に基づく透過光量の変化は相殺される。一方、記録材Ｐの含水量が変化したときの吸光特性に基づく透過光量の変化には波長依存性があり、よって、光量差は、記録材Ｐの含水量が変化すると変化する。
In the present embodiment, the difference in the amount of light between the amount of transmitted light of visible light and the amount of transmitted light of near-infrared light is used as an evaluation value for evaluating the water content of the recording material P. The difference in the amount of light is calculated by the following formula (2).
Difference in light intensity = transmitted light intensity of near-infrared light-transmitted light intensity of visible light (2)
As described above, when the water content of the recording material P changes, the change in the transmitted light amount based on the diffused reflection characteristic has almost no wavelength dependence, so that the change in the transmitted light amount based on the diffused reflection characteristic cancels out in the calculation of the light amount difference. Will be done. On the other hand, the change in the amount of transmitted light based on the absorption characteristics when the water content of the recording material P changes is wavelength-dependent, and therefore the difference in the amount of light changes as the water content of the recording material P changes.
図４は、記録材Ｐの含水率と光量差との関係を示している。なお、含水率とは、記録材Ｐの坪量に対する記録材Ｐの含水量の比率（％）であり、記録材Ｐの含水量を示す値である。なお、図４は、記録材Ｐとして坪量が６０ｇ／ｍ２の普通紙（６０ｇ紙）を用いた場合の、含水率と光量差との測定結果を示している。図３を用いて説明した様に、記録材Ｐの含水率が増加するに従い光量差は減少している。水分検知制御部３９に、予め、図４の関係を示す式、テーブル等の水分判定情報を保持させておく。そして、水分検知制御部３９は、水分判定情報と、評価値である光量差と、に基づき含水率を判定する。なお、本実施形態では、記録材Ｐの含水量を示す値として、含水率を使用するが、水分判定情報として、光量と含水量との関係を示すものを使用し、含水量を求める形態であっても良い。また、本実施形態では、可視光と近赤外光の透過光量の光量差を評価値としているが、含水量に相関のある値であれば光量差を評価値とする構成に本発明は限定されない。例えば、可視光の透過光量と近赤外光の透過光量との比を評価値としても良い。つまり、評価値として、以下の式（４）で示す光量比を使用する構成であっても良い。
光量比＝近赤外光の透過光量／可視光の透過光量 （４）
FIG. 4 shows the relationship between the water content of the recording material P and the difference in the amount of light. The water content is a ratio (%) of the water content of the recording material P to the basis weight of the recording material P, and is a value indicating the water content of the recording material P. Note that FIG. 4 shows the measurement results of the water content and the difference in light intensity when plain paper (60 g paper) having a basis weight of 60 g / m 2 is used as the recording material P. As described with reference to FIG. 3, the difference in light intensity decreases as the water content of the recording material P increases. The moisture
Light intensity ratio = transmitted light intensity of near-infrared light / transmitted light intensity of visible light (4)
図５は、本実施形態における含水率の判定処理のフローチャートである。画像形成の開始により、Ｓ１０１で、水分検知制御部３９は、発光素子３７ａ及び３７ｂを発光させる。Ｓ１０２で、制御部１０は、レジストレーションセンサ３により記録材Ｐの搬送位置を検知する。Ｓ１０２での記録材Ｐの検知後、Ｓ１０３で、制御部１０は、所定時間だけ待機する。この待機時間は、記録材Ｐが、発光部３７から受光部３８への光路内の位置より上流側の所定位置に到達するまでの時間である。制御部１０は、Ｓ１０３で所定時間が経過すると、水分検知制御部３９を制御し、Ｓ１０４及びＳ２０４で、可視光及び近赤外光それぞれについて紙無受光量を測定させる。なお、記録材Ｐが発光部３７から受光部３８への光路内に到達する直前の位置で紙無受光量を測定するのは、紙無受光量と紙有受光量の測定時における、発光部３７の発光強度の時間変動の影響を抑えるためである。紙無光量の測定後、Ｓ１０５及びＳ２０５で、制御部１０は、紙有受光量を測定できる位置に記録材Ｐが到達するまでの所定時間だけ待機する。その後、Ｓ１０６及びＳ２０６で、制御部１０は、水分検知制御部３９を制御し、これにより、水分検知制御部３９は、可視光及び近赤外光それぞれについて紙有受光量を測定する。
FIG. 5 is a flowchart of the water content determination process in the present embodiment. Upon the start of image formation, in S101, the moisture
Ｓ１０７及びＳ２０7で、水分検知制御部３９は、可視光及び近赤外光それぞれについて式（１）により透過光量を算出し、Ｓ１０８及びＳ２０８で、可視光及び近赤外光それぞれの透過光量を保存する。Ｓ１０９及びＳ２０９において、制御部１０は、記録材Ｐが紙有受光量を測定できる位置を抜けたかを判定し、抜けていないと、水分検知制御部３９を制御し、紙有受光量の測定と、透過光量の算出と保存を繰り返し行う。記録材Ｐが紙有受光量を測定できる位置を抜けると、水分検知制御部３９は、Ｓ１１０及びＳ１２０において、可視光及び近赤外光それぞれについて測定した複数の透過光量の平均値を求める。Ｓ１１１で、水分検知制御部３９は、可視光及び近赤外光それぞれの透過光量の平均値により評価値を算出する。そして、水分検知制御部３９は、事前に設定された水分判定情報と、評価値とに基づき記録材Ｐの含水率を判定する。
In S107 and S2007, the moisture
以上、本実施形態では、可視光及び近赤外光を射出する光源と、可視光及び近赤外光に感度を有する受光素子により記録材の含水量を示す値を算出する。つまり、水の吸収波長である１４５０ｎｍや１９４０ｎｍに受光感度を有する受光素子を使用することなく記録材の水分量を検知できる。なお、可視光及び近赤外光に感度を有する受光素子は一般的なものであり高価ではない。また、記録材Ｐは、その位置によって厚みや密度にばらつきがあるため、測定位置によって紙有受光量にばらつきが生じ得る。しかしながら、複数回、紙有受光量を検知し、それぞれの紙有受光量の平均値を使用して評価値を求めることで、測定位置による紙有受光量のばらつきを抑え、精度よく水分量に関する値を検出することができる。なお、紙有受光量の検知を複数回に渡り行うのではなく、エリア型センサを用いる等、受光素子３８ａ及び３８ｂの受光面積を広くする構成であっても良い。また、紙無受光量の測定と、紙有受光量の測定とを所定時間内に行うことで、発光素子３７ａ、３７ｂの発光強度の時間変動の影響を抑え、精度よく水分量に関する値を検出することができる。さらに、可視光及び近赤外光それぞれの紙無受光量の測定と、紙有受光量の測定とを並行して行うことで短い時間で精度よく水分量に関する値を検出することができる。
As described above, in the present embodiment, the value indicating the water content of the recording material is calculated by the light source that emits visible light and near-infrared light and the light receiving element that has sensitivity to visible light and near-infrared light. That is, the water content of the recording material can be detected without using a light receiving element having a light receiving sensitivity at 1450 nm or 1940 nm, which is the absorption wavelength of water. It should be noted that a light receiving element having sensitivity to visible light and near infrared light is general and not expensive. Further, since the thickness and density of the recording material P vary depending on its position, the amount of light received on paper may vary depending on the measurement position. However, by detecting the amount of received light received on paper multiple times and obtaining the evaluation value using the average value of the amount of received light received on paper, it is possible to suppress the variation in the amount of received light received on paper depending on the measurement position, and the water content is accurately related. The value can be detected. It should be noted that the light receiving area of the
なお、本発明は、発光素子３７ａが可視光を射出し、発光素子３７ｂが近赤外光を射出するものに限定されない。記録材Ｐの含水量の変化による透過光量の変化量が異なる２つの波長であれば、発光素子３７ａ及び発光素子３７ｂ共に可視光、或いは、近赤外光を射出する構成とすることができる。
The present invention is not limited to those in which the
＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、記録材判別装置３０が検知する記録材Ｐの坪量も水分量に関する値の判定に使用する。
<Second embodiment>
Subsequently, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. In the present embodiment, the basis weight of the recording material P detected by the recording
図１に示す記録材判別装置３０の坪量検知部３１は、記録材Ｐの坪量を検知する超音波センサである。坪量検知部３１は、記録材Ｐに超音波を送信する送信部３３と、記録材Ｐを介した超音波を受信する受信部３４とを有し、受信した音波の振幅値により記録材Ｐの坪量を検知する。なお、坪量検知部３１は超音波センサを用いたものに限定されず、記録材の坪量を検知する他のタイプのセンサであっても、坪量と相関が高い記録材の厚み量等を検知するセンサであっても良い。
The basis
図６は、記録材Ｐの坪量と、評価値である可視光と近赤外光の透過光量の差、つまり、光量差との関係を示している。図６は、含水率、約２％、約５％、約９％それぞれについて、坪量が６０ｇ／ｍ２（６０ｇ紙）、６８ｇ／ｍ２（６８ｇ紙）、７５ｇ／ｍ２（７５ｇ紙）の普通紙での関係を示している。図６の６０ｇ紙、６８ｇ紙、７５ｇ紙では、記録材Ｐの坪量の変化に伴い、光量差が変化している。そのため、坪量検知部３１により記録材Ｐの坪量を検知し、坪量に応じた、評価値（光量差）と含水率との関係に基づき記録材Ｐの含水率を判定することでより精度よく含水率を判定できる。
FIG. 6 shows the relationship between the basis weight of the recording material P and the difference in the amount of transmitted light between visible light and near-infrared light, which is an evaluation value, that is, the difference in the amount of light. FIG. 6 shows the basis weights of 60 g / m 2 (60 g paper), 68 g / m 2 (68 g paper), and 75 g / m 2 (75 g paper) for each of the water content of about 2%, about 5%, and about 9%. Shows the relationship on plain paper. In the 60 g paper, 68 g paper, and 75 g paper shown in FIG. 6, the difference in the amount of light changes as the basis weight of the recording material P changes. Therefore, the basis
本実施形態における含水率の判定処理は、基本的には、図５に示す第一実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、記録材Ｐが記録材判別装置３０を通過する際に、記録材判別装置３０により記録材Ｐの坪量を判定する。具体的には、送信部３３より記録材Ｐを介して得られる音波を受信部３４で受信し、その振幅値を測定する。記録材判別装置３０は、予め設定されている振幅値と坪量との関係を示す情報に基づき坪量を判定する。そして、本実施形態において、水分判定情報は、図６に示す様な、記録材Ｐの各坪量について、評価値と含水率との関係を示すものとする。そして、水分検知制御部３９は、図５のＳ１１２において、記録材判別装置３０が検知した坪量に対応する水分判定情報と評価値とに基づき含水率を判定する。
The water content determination process in this embodiment is basically the same as that in the first embodiment shown in FIG. However, in the present embodiment, when the recording material P passes through the recording
以上、本実施形態では、記録材の坪量を検知することで、坪量に基づいた高精度な記録材の水分検知が可能になる。なお、記録材判別装置３０により坪量を検出するのではなく、ユーザによるタッチパネルやボタン操作等からの入力に基づき坪量を判定する構成であっても良い。
As described above, in the present embodiment, by detecting the basis weight of the recording material, it is possible to detect the moisture content of the recording material with high accuracy based on the basis weight. It should be noted that the recording
＜第三実施形態＞
続いて、本実施形態について、第一実施形態及び第二実施形態との相違点を中心に説明する。第二実施形態では、記録材判別装置３０の坪量検知部３１により記録材Ｐの坪量を検知していた。本実施形態では、水分検知センサ部３６の発光素子３７ｂが射出する近赤外光により、記録材Ｐの坪量の範囲を検知する。したがって、本実施形態においては、坪量検知部３１を省略することができる。
<Third Embodiment>
Subsequently, the present embodiment will be described focusing on the differences between the first embodiment and the second embodiment. In the second embodiment, the basis
図７は、近赤外光を記録材Ｐに照射したときの透過光量と坪量との関係を示している。記録材Ｐの坪量と近赤外光の透過光量には相関があり、坪量の増加に従い、透過光量は減少する。なお、透過光量は、記録材Ｐの含水率に応じて増減するものの、坪量の差に起因する増減幅より比較的小さい。そのため、近赤外光の透過光量により記録材Ｐの坪量の凡その値（範囲）を特定できる。 FIG. 7 shows the relationship between the amount of transmitted light and the basis weight when the recording material P is irradiated with near-infrared light. There is a correlation between the basis weight of the recording material P and the amount of transmitted light of near-infrared light, and the amount of transmitted light decreases as the basis weight increases. Although the amount of transmitted light increases or decreases depending on the water content of the recording material P, it is relatively smaller than the amount of increase or decrease due to the difference in basis weight. Therefore, the approximate value (range) of the basis weight of the recording material P can be specified by the amount of transmitted light of the near infrared light.
本実施形態における含水率の判定処理は、基本的には、図５に示す第一実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、水分検知制御部３９に、近赤外光の透過光量と坪量の関係を示す坪量判定情報を予め設定しておく。そして、水分検知制御部３９は、坪量判定情報と、図５のＳ２１０で求めた近赤外光の透過光量の平均値により坪量を判定する。また、水分検知制御部３９には、記録材Ｐの各坪量について、評価値と含水率との関係を示す水分判定情報を設定しておく。そして、水分検知制御部３９は、Ｓ１１２において、近赤外光の透過光量に基づき判定した坪量での水分判定情報に基づき含水率を判定する。
The water content determination process in this embodiment is basically the same as that in the first embodiment shown in FIG. However, in the present embodiment, the moisture
以上、本実施形態でも、第二実施形態と同様に、記録材の坪量を考慮することで、精度よく記録材の水分量に関する値を検知できる。また、本実施形態では、坪量検知部３１を不要とすることができる。なお、本実施形態では、近赤外光の透過光量に基づき記録材Ｐの坪量を判定したが、可視光の透過光量に基づき記録材Ｐの坪量を判定することもできる。
As described above, also in the present embodiment, as in the second embodiment, by considering the basis weight of the recording material, it is possible to accurately detect the value related to the water content of the recording material. Further, in the present embodiment, the basis
［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
[Other Embodiments]
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
３７：発光部、３８：受光部、３９：水分検知制御部 37: Light emitting unit, 38: Light receiving unit, 39: Moisture detection control unit
Claims (15)
前記第１の光のピーク波長よりも長く、８００ｎｍから１０００ｎｍの範囲に含まれるピーク波長をもつ第２の光を射出する第２光源と、
４００ｎｍから１０００ｎｍの波長帯に受光感度を有し、前記第１光源が射出し、記録材を透過した前記第１の光を受光することで、前記第１の光が前記記録材を透過する度合いを示す第１検出値と、前記第２光源が射出し、前記記録材を透過した前記第２の光を受光することで、前記第２の光が前記記録材を透過する度合いを示す第２検出値と、を検出する検出手段と、
前記第１検出値と前記第２検出値とに基づき前記記録材の水分量に関する値を判定する判定手段と、
を備えていることを特徴とする水分検知装置。 A first light source that emits first light having a peak wavelength in the range of 400 nm to 800 nm, and
A second light source that emits a second light having a peak wavelength in the range of 800 nm to 1000 nm, which is longer than the peak wavelength of the first light.
Has a light-receiving sensitivity from 400nm to the wavelength band of 1000 nm, the first light source is emitted, and by receiving the first light transmitted through the recording material, the degree to which the first light is transmitted through the recording material and a first detection value indicated, the second light source is emitted, the recording medium and by receiving the transmitted second light to the second indicating the degree to which the second light is transmitted through the recording material The detected value, the detection means for detecting, and
A determination means for determining a value relating to the water content of the recording material based on the first detection value and the second detection value, and
Moisture detection device characterized by being equipped with.
前記判定手段は、前記判定情報と、前記検出手段が検出した前記第１検出値と前記第２検出値との差、或いは、比とに基づき、前記記録材の水分量に関する値を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の水分検知装置。 Further provided is a holding means for holding determination information indicating the relationship between the difference or ratio between the first detected value and the second detected value and the value related to the water content of the recording material.
The determination means determines a value relating to the water content of the recording material based on the determination information and the difference or ratio between the first detection value and the second detection value detected by the detection means. The moisture detection device according to claim 1 or 2.
前記判定手段は、さらに、前記記録材の坪量に基づき前記記録材の水分量に関する値を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の水分検知装置。 It is further equipped with a detection means for detecting the basis weight of the recording material.
The moisture detection device according to claim 1 or 2, wherein the determination means further determines a value relating to the moisture content of the recording material based on the basis weight of the recording material.
前記判定手段は、前記判定情報と、前記検知手段が検知した前記記録材の坪量と、前記検出手段が検出した前記第１検出値と前記第２検出値との差、或いは、比とに基づき、前記記録材の水分量に関する値を判定することを特徴とする請求項４に記載の水分検知装置。 Further, a holding means for holding determination information indicating the relationship between the basis weight of the recording material, the difference or ratio between the first detected value and the second detected value, and the value related to the water content of the recording material. I have
The determination means is based on the determination information, the basis weight of the recording material detected by the detection means, and the difference or ratio between the first detection value and the second detection value detected by the detection means. The moisture detection device according to claim 4, wherein the value relating to the moisture content of the recording material is determined based on the present invention.
前記第４受光量は、前記第２光源が射出し、前記記録材を透過させた前記第２の光を、前記記録材を搬送させながら、複数回、測定した各受光量の平均値であることを特徴とする請求項７に記載の水分検知装置。 Said second amount of light received, the first light source is emitted, it said that by transmitting the first light to the recording medium, while conveying the recording material, there a plurality of times, the average value of the light receiving amount measured ,
The fourth light receiving amount, the second light source is emitted, said that was transmitted second light to the recording medium, while conveying the recording material, is several times the average value of the light receiving amount measured The moisture detection device according to claim 7.
前記第２検出値は、前記第３受光量と前記第４受光量との比に基づく値であることを特徴とする請求項７又は８に記載の水分検知装置。 The first detected value is a value based on the ratio of the first received light amount and the second received light amount.
The moisture detection device according to claim 7 or 8, wherein the second detection value is a value based on the ratio of the third light reception amount to the fourth light reception amount.
前記第２受光量の測定と、前記第４受光量の測定は、並行して行われることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の水分検知装置。 The measurement of the first light receiving amount and the measurement of the third light receiving amount are performed in parallel.
The moisture detection device according to any one of claims 7 to 10, wherein the measurement of the second light receiving amount and the measurement of the fourth light receiving amount are performed in parallel.
前記第２の光は近赤外光であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の水分検知装置。 The first light is visible light ,
The moisture detection device according to any one of claims 1 to 11, wherein the second light is near-infrared light.
前記記録材に画像を形成する画像形成手段と、
前記水分検知装置の判定手段が判定した前記記録材の水分量に関する値に基づき前記記録材に画像を形成する際の画像形成条件を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。 The moisture detection device according to any one of claims 1 to 12,
An image forming means for forming an image on the recording material,
A control means for controlling an image formation condition when an image is formed on the recording material based on a value related to the water content of the recording material determined by the determination means of the moisture detection device.
An image forming apparatus characterized in that the image forming apparatus is provided.
前記制御手段は、前記記録材の水分量に関する値に基づき、前記転写手段が前記記録材に画像を転写する際の転写電圧又は転写電流を制御することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。 The image forming means includes a transfer means for transferring an image to the recording material.
The image according to claim 13, wherein the control means controls a transfer voltage or a transfer current when the transfer means transfers an image to the recording material based on a value related to the water content of the recording material. Forming device.
前記制御手段は、前記記録材の水分量に関する値に基づき、前記定着手段が前記記録材に画像を定着させる際の定着温度を制御することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。 The image forming means includes a fixing means for fixing an image on the recording material.
The image forming according to claim 13 or 14, wherein the control means controls a fixing temperature when the fixing means fixes an image on the recording material based on a value related to a water content of the recording material. Device.
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