JP2010197535A - 転写紙特性測定方法及び測定装置並びに画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の転写紙特性測定方法及び測定装置では、転写紙Pの表面近傍に、転写紙Pを加熱させることが可能な加熱手段(加熱部)14と、転写紙表面からの水分蒸散量を空気の温度と湿度の変化量から検知する検知手段(検出センサ)11とを設け、加熱手段14の非加熱時に転写紙Pの表面近傍に設けられた検知手段11によって検知した空気の温度と湿度の変化量から転写紙Pの含水分状態を推測し、含水分状態の推測後、転写紙Pを加熱手段14で暖めることによって増加した水分蒸散量を検知手段11によって空気の温度と湿度の変化量として検知することにより、転写紙の含水分量と厚みを計測する。
【選択図】図1
Description
そのため、転写紙の厚みに応じた画像形成条件の自動制御や転写紙の搬送制御を行うために、転写紙の厚みを検出する検出手段を備えた画像形成装置が従来から数多く提案されている。そして、このような画像形成装置の従来例としては、以下の(1)〜(3)のような特徴を持ったものが提案されている。
(2)転写紙に赤外線又は、LEDレーザーを照射し反射信号を受信装置にて検出した信号の変化に基づいて、転写紙の厚みを算出する。
(3)転写紙に可動磁性体を当接させ、可動磁性体が作る磁界の大きさを転写紙の厚みとして検出する。
(2)は原理が超音波信号と光学信号の違いはあるものの、装置構成などは(1)とほとんど変わらないと言え、また光学信号も周囲環境の影響を受け易いことから、(1)と同様の課題が発生する。また、結露などによって、発光素子や受光素子に水滴などが付着すると、正しく発光、受光できなくなる為、正確に検出できなくなる虞もある。さらに、発光素子側に多く用いられる、LED光源の発光強度は、累積発光時間に反して減衰する特性があるので、減衰が進行すると被測定物からの反射光が弱くなり受光素子からの出力が不安定になり、検出精度が悪化する。
(3)は磁気量センサによって転写紙の厚みを検出しているが、転写紙の含水分によって磁気量が変化する為、同じ厚みの転写紙でも含水分が異なると検出値が変わってしまう虞がある。また、画像形成装置に用いられる最近の転写紙は、画像品質を高めるために表面に薬剤によるコーティングがされているものや、特殊な表面処理が施されているものがあり、このような転写紙に対しても磁気量は変化するので、転写紙の厚みを正確に検出することは困難である。
したがって、日々印刷速度が向上している画像形成装置へ採用するには、この方法では限界があるため印刷速度が更に高速化しても追従可能な測定方法が必要となる。
従って、転写紙の水分計測は、転写紙に接触させて熱を与えることなく、転写紙の持つ本来の水分状態を検出することが好ましく、厚み特性も事前に入力するような、あいまいな情報ではなく、印刷が行われる転写紙の厚みを直接計測することが正確である。
また、特許文献3の実施形態2では、第1の検知手段を移動させ、第1、第2の検知手段を兼用するとしているが、
(1)移動距離によっては、転写紙近傍との検出値に違いが見られない可能性がある。
(2)検知手段が移動することによって、移動前の環境を移動後の位置に、連れ回す可能性がある。
(3)検知手段を移動させた際に発生する空気の流れによって、検出値が乱れることが予想でき、これを防止するために、ゆっくり移動させようとした場合、近年高速印刷化が進んでいる画像形成装置では、転写紙搬送速度に検出が追いつかない。
(4)(1)の課題を解決するために移動距離を長くした場合、移動するのに時間がかかるので、(3)の課題が生じる。
(5)(1)〜(4)の課題は、本出願人が指定しているMEMS技術にて形成された熱伝導式湿度センサなどの、検知応答性が高いセンサほど、顕著に現れる。
などの課題が容易に予想でき、転写紙のどの情報も正確には把握できないので、実用化には不向きと考えられる。
(1)ひとつの計測手段に複数の温度、湿度センサとフローセンサが配置されており、且つ、それらを構成した計測手段を3つ必要としているが、センサの電気的特性に違いが生じる為、それぞれの検出値において検出誤差が現実問題として生じる虞がある。よって、それらの検出値を用いて蒸散速度を算出した場合、算出結果に対して、更なる誤差が生じることになるので、最終的に算出された値の精度が低下する。
(2)第2の計測手段は、転写装置の下流側つまり定着装置の傍に設置することになる。この場合、定着装置からの温度影響によって、水分の蒸散量が変化すると考えられるため、下流側と上流側の偏移量が本来の蒸散量よりも値が大きくなるため、蒸散速度に誤差が生じる。
(3)記録用紙(以下、転写紙とする)の蒸散挙動を検出する位置は、搬送される転写紙の先端部としているが、移動している転写紙表面には空気の流れが生じている。いくら端部の換気性がよく蒸散量が多くてもその水分は、流れに乗って転写紙後方に流れていくので、端部の蒸散挙動を検出しても本来の蒸散量にはならない。
(4)転写紙の変形を推測するのに複数の計測手段を必要としているため、構成が複雑になる他、コスト的に見ても好ましい構成とは言い難い。
(5)また、図30のような本発明と酷似した測定方法を採用しているが、本発明とは目的と得られる効果が明らかに違う他、検知部を構成するセンサ基板が温度、湿度センサ及び、赤外線センサなどの焦電素子、さらに放熱素子を含んだ一体形成となっているため、焦電素子や放熱素子の駆動時の発熱による熱が基板を伝わり、温度センサ及び、湿度センサへ影響するため温度、湿度センサの検知結果が不正確となり、変形の予知精度が悪くなる。また、この構成だと転写紙の端部表面しか測定することができず、画像形成装置内などに設置しようとした場合、転写紙端部を通過する箇所にしか設置することができないため、サイズの異なる転写紙を同一の搬送路上で検出を行うには、サイズに合わせて検知部を移動させる手段が必要となるなど、設置箇所が限定されてしまう。
などの課題が発生する。
(1)計測手段は、1種類で構成することで、電気的特性による検出誤差を抑え、
(2)定着装置の影響を受け難い、転写装置より上流側つまり、転写紙が収納される給紙トレイ寄りの位置に設置し、
(3)搬送されてくる転写紙表面の端部から端部までの両端間の蒸散挙動を捉える、
ことが必要となる。
これにより、構成が簡易となり、コスト的な観点からみても好ましい構成となる。
また、焦電素子や放熱素子などの発熱する素子と温度、湿度などの検知素子は、同一の基板上に形成せず、熱の影響を受け難くするため、それぞれ別の基板に形成し独立させ、転写紙表面のどの部分でも検出できる構成とすることが望ましい。
従来の加熱手段を転写紙に接触させた状態で加熱させ、転写紙から蒸散する水蒸気の湿度を検出する方法では、転写紙の含水分が奪われ過ぎてしまい、画像形成時に最適な水分状態(4%〜6%)を保てなくなるほか、転写紙の組成をも変化させてしまう。さらにトナーが転写紙に転写される前に上述のような測定を行ってしまうと、転写紙が暖められ高温状態となり、この状態でトナーが転写されてしまうと、定着プロセスを通過する前にトナーが溶融してしまい、画像品質不良の原因となってしまうので、転写紙自体は高温状態にしないように測定する方法が必要である。
また、転写紙全面を加温することなく局所部を加温することが可能な加熱手段を用いることで含水分を奪い過ぎないようにする新たな測定方法が必要となる。
また、近年の画像形成装置内を移動する転写紙の搬送速度は200mm/sec以上となる。従って、高速に搬送される1枚ごとの転写紙の特性を短時間で見極め、高速に測定することが必要となる。
また、前記加熱手段の加熱部を接触させてしまうと、転写紙自体が必要以上に高温状態となったり、転写紙の組成を壊したりするので、転写紙表面に対して、効率よく伝熱させることができ、且つ接触することなく加熱できる方法が必要となる。
本発明の第1の解決手段は、画像形成装置による画像形成動作により像担持体上に形成された画像が転写される転写紙の特性を測定する転写紙特性測定方法であって、前記転写紙の表面近傍に、該転写紙を加熱させることが可能な加熱手段と、前記転写紙表面からの水分蒸散量を空気の温度と湿度の変化量から検知する検知手段とを設け、前記加熱手段の非加熱時に前記転写紙の表面近傍に設けられた前記検知手段によって検知した空気の温度と湿度の変化量から前記転写紙の含水分状態を推測し、前記含水分状態の推測後、前記転写紙を前記加熱手段で暖めることによって増加した水分蒸散量を前記検知手段によって空気の温度と湿度の変化量として検知することにより、前記転写紙の含水分量と厚みを計測することを特徴とする(請求項1)。
本発明の第3の解決手段は、第1または第2の解決手段の転写紙特性測定方法において、前記加熱手段と前記検知手段は、MEMS(Micro Electronics Mechanical System)機構からなるマイクロヒータとマイクロセンサであることを特徴とする(請求項3)。
本発明の第4の解決手段は、第1乃至第3のいずれか一つの解決手段の転写紙特性測定方法において、前記加熱手段の加熱部は、前記転写紙の表面に対し、非接触によって加熱することを特徴とする(請求項4)。
本発明の第5の解決手段は、第1乃至第4のいずれか一つの解決手段の転写紙特性測定方法において、前記検知手段の検知部は、前記転写紙の表面に対し、非接触によって検知することを特徴とする(請求項5)。
本発明の第6の手段は、第1乃至第5のいずれか一つの解決手段の転写紙特性測定方法において、前記加熱手段の加熱部は、前記転写紙の表面に対し、非接触となる距離から1mm以下の位置にて加熱することを特徴とする(請求項6)。
本発明の第7の解決手段は、第1乃至第6のいずれか一つの解決手段の転写紙特性測定方法において、前記検知手段の検知部は、前記転写紙の表面に対し、非接触となる距離から2mm以下の位置にて検知することを特徴とする(請求項7)。
本発明の第10の解決手段は、第8または第9の解決手段の転写紙特性測定装置において、前記加熱手段と前記検知手段は、MEMS(Micro Electronics Mechanical System)機構からなるマイクロヒータとマイクロセンサであることを特徴とする(請求項10)。
本発明の第11の解決手段は、第8乃至第10のいずれか一つの解決手段の転写紙特性測定装置において、前記加熱手段の加熱部は、前記転写紙の表面に対し、非接触によって加熱することを特徴とする(請求項11)。
本発明の第12の解決手段は、第8乃至第11のいずれか一つの解決手段の転写紙特性測定装置において、前記検知手段の検知部は、前記転写紙の表面に対し、非接触によって検知することを特徴とする(請求項12)。
本発明の第13の解決手段は、第8乃至第12のいずれか一つの解決手段の転写紙特性測定装置において、前記加熱手段の加熱部は、前記転写紙の表面に対し、非接触となる距離から1mm以下の位置にて加熱することを特徴とする(請求項13)。
本発明の第14の解決手段は、第8乃至第13のいずれか一つの解決手段の転写紙特性測定装置において、前記検知手段の検知部は、前記転写紙の表面に対し、非接触となる距離から2mm以下の位置にて検知することを特徴とする(請求項14)。
また、本発明に係る転写紙特性測定方法または転写紙特性測定装置によれば、加熱手段にMEMS技術を用いた熱伝導方式の感温抵抗体を用いることによって、少ないエネルギー量で瞬時に規定の加熱温度に到達することができるので、転写紙内に含まれる水分を短時間で暖め蒸散させることができるので転写紙が検知手段を通過移動するような場合であっても、転写紙の厚みを短時間で正確に推測することが可能となる。
さらに本発明に係る転写紙特性測定方法または転写紙特性測定装置によれば、検知手段をMEMSを用いて極めて熱容量の小さな感温抵抗体で形成した構成としたため、出力応答性能を非常に高くすることができ、且つ高速応答も実現できるので、高速移動する転写紙の移動速度に追従した検出が可能となる。また、外観形状を数mm単位に小さくすることができるので、装置内に配置しても他の装置レイアウトの妨げにならずに設置が可能となる。
また、本発明に係る転写紙特性測定方法または転写紙特性測定装置によれば、検知手段のセンサ部と加熱手段のヒータ部の転写紙表面との間の距離を規定することにより、周囲環境の影響を受け難くし、且つ転写紙から発生する水分状態をより正確に検出することが可能となり、高速搬送される転写紙一枚毎における画像形成装置の定着制御を精度よく、良好に行うことが可能となる。
また、本発明に係る画像形成装置によれば、連続印字時における転写紙と転写紙の合間や、画像形成装置の電源オン時などにおいて、転写紙が検知手段(例えば温・湿度検出センサ)と対向する位置を通過していない時の検知手段(温・湿度検出センサ)による温・湿度検出によって得られた温度、湿度値から画像形成装置内の環境を把握することができるので、得られた温度、湿度値に応じて画像形成装置内の環境を制御することによって、画像形成装置内を最適な画像形成制御状態に保つことが可能となる。
まず、本発明に係る転写紙特性測定方法及び転写紙特性測定装置が適用される画像形成装置の一実施形態について説明する。
図1に示す本実施形態7に係る画像形成装置1は、像担持体としての感光体ドラム2の周囲に帯電装置3、書き込み装置(露光装置)4、現像装置5、転写装置6、クリーニング装置7が配置され、転写装置6の下流側には定着装置8が配置されている。
そして、給紙カセット9から所定のタイミングで給紙され、転写紙搬送路10を通して転写部位(感光体ドラム2と転写装置6との間)に搬送される転写紙Pに、転写装置6により感光体ドラム2上に担持されているトナー像が転写される。
そして、給紙カセット9から給紙される転写紙P一枚に対し、非加熱時に反対面に設置された検出センサ(例えば温・湿度検出センサ)11によって、転写紙Pから自然蒸散してきた空気の温度と湿度を検出し、検出結果に基づいて転写紙Pの水分量を推測し、さらに加熱手段となる加熱部14によって転写紙近傍を加熱し反対面に設置された温・湿度検出センサ11によって、転写紙Pを透過してきた空気の温度と湿度を検出し検出結果に基づいて転写紙の厚みを推測する。尚、図1において、12aは給紙ローラ、12bはレジストローラである。
図2に示すように、制御部(計測手段)13は、厚み検出装置(検出センサ)11から入力されるセンサ出力とメモリ15に予め記憶されている、図5に示すような「水分値と加熱時の湿度変化量と転写紙の厚みとの関係を示すデータ」に基づいて、給紙カセット9から給紙される転写紙Pの厚みを計測(算出)する(詳細は後述する)。画像形成装置1の動作全体を制御する制御手段としてのCPU16は、制御部13から出力される転写紙Pの厚み情報に基づいて、転写紙Pの厚みに応じた加熱定着制御部17の定着温度及びニップ幅を制御する。
これは、加熱によって熱移動が起こるためであって、熱移動と共に水分が転写紙から外部へ水蒸気となって蒸散される。
その蒸散される量は、転写紙が持つ水分量によって異なり、また転写紙の厚みによっても異なり、例えば同じ含水分率の転写紙でも厚みが異なると含まれる水分量も異なる。つまり水分を含むことができる容積が、厚みが増すことで増えるので、同一の含水分率であっても、厚い方が転写紙に含まれる水分量は多いことになる。
よって、それらの転写紙を加熱することにより、含まれる水分が蒸散する際の水分蒸散量が変化することから転写紙の含水分状態と加熱による水分蒸散量との関係を照合することで転写紙の厚みを計測することが可能となる。
また、前記検知手段11の検知部は、接触によって転写紙表面や検知部を損傷させることがないよう転写紙表面に対し非接触によって検知する。
また、前記検知手段11の検知部は、転写紙の表面に対し、非接触となる距離から2mm以下の位置にて検知する。
図22に示すように、転写紙表面に対して計測距離が3mmや5mmの場合には、室内環境との差はほとんど見られず、転写紙からの水分移動(湿度変化量)を捉えることができていないが、転写紙の表面に対し、非接触となる距離から2mm以下の場合、転写紙からの湿度変化を捉えることが出来ている。
例えば、水が張られた水面の場合、水は定常的に定量の水蒸気移動が可能なので、拡散層の厚さは風などの影響がない時には水面から垂直方向に10mm程度の高さ領域まで存在が可能で、風の影響があっても2〜3mm位までは問題ないとされている。
より具体的には、本発明に係る画像形成装置においては、転写紙の表面近傍に、該転写紙を加熱させることが可能な加熱手段14と、転写紙表面からの水分蒸散量を空気の温度と湿度の変化量から検知する検知手段(検出センサ)11とを有する転写紙特性測定部を設け、加熱手段14の非加熱時に転写紙の表面近傍に設けられた検知手段(検出センサ)11によって検知した空気の温度と湿度の変化量から転写紙の含水分状態を推測し、含水分状態の推測後、転写紙を加熱手段14で暖めることによって増加した水分蒸散量を検知手段(検出センサ)11によって空気の温度と湿度の変化量として検知することにより、転写紙の含水分量と厚みを計測し、該計測した転写紙の含水分量と厚みに応じて加熱定着装置8の定着条件を制御する手段(図2の制御部13、CPU16、定着制御部17)を備えているので、検知手段(検出センサ)11で検知した転写紙の含水分量と厚みに応じて加熱定着装置8の加熱温度やニップ幅を制御することができる。
図3は、転写紙の一方の面から加熱し、もう一方の対向する面にて加熱された際の表面近傍の湿度変化と加熱しない状態で捉えた湿度変化を比較したグラフである。
測定に使用した転写紙は画像形成装置でよく利用される、連量単位の呼称で55k紙と呼ばれる厚さ約68μmの普通紙を一定の環境(23℃50%RH)にて水分調節された状態のものであり、その含水分率は転写紙に対して約6%となっている。
グラフAは、加熱しない状態の湿度変化であり、グラフBは、加熱した状態の湿度変化であり、加熱温度は約700℃である。
また、図示していないが非加熱時の湿度変化は、転写紙の厚みが異なった場合でもその変化量はグラフAとほとんど変わらないことが本発明者らの実験調査でわかっている。これは、表面からの水分蒸散分による湿度検出を行っているため、厚みに関係なく変化を捉えることができていると考えられる。
図4のグラフに記載のaは、連量単位の呼称で110k紙と呼ばれる、厚みが約128μmある転写紙で、bは90k紙と呼ばれる、厚さ約126μmの転写紙である。さらにcは、市場で最も利用頻度の高い55k紙と呼ばれる厚さ約68μmの転写紙である。
これは、加熱作用によって、転写紙内に含まれる水分が暖められ、水蒸気となって転写紙外に放出された分を検知したためと考えられ、同じ含水分率であっても、転写紙の厚み分、つまり容積の違いによって含まれる水分量が異なるため、暖めることによってその水分量差が検出結果となって現れており、図5のような関係が成り立つ。
図5は、3パターンの含水分状態時における湿度変化と厚み特性の関係を示したグラフだが、それぞれの含水分パターン(例えば1%単位毎など)を持つことによって、詳細に転写紙の情報を取得することが可能となる。
図6(a)は、本発明の実施例2に係る測定方法及び装置の構成例を示す図であり、検出手段である検出センサ11と加熱手段14が、転写紙Pの表面近傍に対し、転写紙Pが通過する間隔を保持して並列に配置された状態を示す断面図と、検出センサ11と加熱手段14のそれぞれが信号線22、23を通じて制御部(図2に示した制御部)13に電気的に接続する様子を併せて示す概略構成図である。
また、図6(b)は、本発明の実施例2に係る測定方法及び装置の別の構成例を示す図であり、検出センサ11と加熱手段14は転写紙Pが通過する間隔を保持して対向する位置に配置された状態を示す断面図と、検出センサ11と加熱手段14のそれぞれが信号線22、23を通じて制御部(図2に示した制御部)13に電気的に接続する様子を併せて示す概略構成図である。
検出センサ11のセンサ部11aには、MEMS技術を応用した熱伝導方式型のセンサを採用している。
その測定方法は、雰囲気ガスの熱伝導率が、水蒸気の濃度(湿度)に応じて変化することを利用したもので、例えば、特許文献6(特許第2889909号公報)の段落[0081]に開示されている、単体構成で温度検出も可能な、温・湿度センサを用いることができる。
このときセンサ部11aが、検出センサ(温・湿度センサ)11の構成の中で転写紙Pの表面に一番近くなるよう突出した状態で装着する。これによって、転写紙Pからの水分移動の流れがセンサ部11aに一番早く到達することになるので、検出センサ11の構成部材(基板部11b等)によって阻害されることなく、転写紙Pと周囲環境との間で起きる水分移動を良好に検出できる。
加熱手段14の加熱部14aはジュール熱によって自己発熱する感温抵抗体から成り、検出部11aと同様にMEMS技術を応用した構成で、湿度変化に応じて発熱エネルギーを可変させ加熱温度を一定に保つことが可能な熱伝導方式の構造を持ち、加熱部14aは、MEMS技術を用いた極めて熱容量の小さな感温抵抗体が形成されたものである。
この加熱部14aが検出部11aと異なる点は、制御部13における制御方法であり、加熱部14aに形成されている感温抵抗体に加えるエネルギー量の違いである。
同時に検出タイミング回路の判断で、ドライブOn/Off切替回路によって加熱部のドライブ回路Bに通電して、加熱部14をドライブし、加熱時の温・湿度検出を順次行い、加熱時の温度、湿度の変化量を検出し、メモリ領域にそれぞれ格納する。
それぞれのデータが格納され後、差分演算回路によって温度、湿度データの差分値を算出する。算出された差分値を、判定パラメータ部に格納されている、水分値と加熱時の変化量と厚み特性との関係とを照合し、転写紙の厚み特性を出力する。
尚、図8(a),(b)の検出センサ11のセンサ部11a並びに加熱手段14の加熱部(加熱ヒータ)14aは、それぞれ転写紙表面との間の距離(間隔)が、センサ部11aは0.5mm以上2mm以下、加熱部14aは0.5mm以上1mm以下の範囲となるようにして設定されている。
まず、転写紙が検出部を通過開始したA点から特定時間t1までのB点における、非加熱時の転写紙表面の自然蒸散による湿度変化を捉える。この周囲環境湿度値を基準としたときの湿度変化量(Δv1)から転写紙の含水分状態を推測する。
次に、B点から加熱部による加熱を開始し、特定時間t2までのC点における、加熱によって転写紙内部に吸収されている水分が外部に蒸散したことによる、湿度変化量(Δv2)が増大する状態を捉えることができる。
よって、転写紙から蒸散する水分変化割合を特定の時間間隔で所得することで、転写紙の含水分と厚み特性が把握することができる。
ユニット全体は、周囲の温度や湿度環境に影響しにくいプラスチック系樹脂で構成されており、上ユニットの先端部に検出センサ部11及び加熱部14が隣合わさるように並列に埋め込まれて設置されている。
ユニット全体は、周囲の温度や湿度環境に影響しにくいプラスチック系樹脂で構成されており、ユニットの先端部上ユニット側に検出センサ部11が埋め込まれ、下ユニット側に加熱部14が埋め込まれ、両者は上下対称となる位置に設置されている以外の構成は、図10、図11ともに同じなので共通する部分の説明は省略する。
ユニットの全体構成は、上ユニット、下ユニットの2つで構成されており、それらは中央部で連結され、てこの原理によって、後方の部分を上下に摘むことによって先端部が開口し、離すと中央部に装着されているバネ材(不図示)によって、先端部が閉口する、いわゆる、洗濯バサミのような構成となっているので先端部で転写紙を挟みこみ、測定を行う。
図12は、本発明の実施例3に係る検出ユニット構造の別の例を示す図であって、図10、図11に対し、別の形状を持つ下ユニットの斜視図である。
尚、基本的な構成は、図10や図11と同様なので重複する説明及び、図は省略する。また、図は下ユニットのみ図示しているが、上ユニットも同様の形状である。
これは、例えば転写紙を挟んだ状態で、転写紙を移動させたときの測定を行いたい場合などに、図10、図11のような平面形状だと転写紙がユニットに密着し、摩擦抵抗が大きくなるため移動できない恐れがあるので、図12に示すような形状にすることによって、移動により転写紙がユニットに密着してしまうのを防止する役割を持たせている。これにより転写紙を挟んだ状態で検出ユニットを動かす場合なども、接触面積が小さく摩擦抵抗も小さくなるのでスムーズな動作が可能となる。
尚、このときの検出部並びに加熱部は、埋め込まれる面に対して水平となる位置に埋め込まれ、転写紙に接触するガイド部は、検出部面並びに、加熱部面との距離が1mm以下となるような形状としている。
図13(a)、(b)は、本発明の実施例4に係る、画像形成装置などの装置内で測定を行う際の代表的な検出ユニット形状の斜視図であり、検出ユニットの基本的な構成は図10、図11(または図12)と同様である。
構成するユニットの材料及び、検出センサ11、加熱部14の配置などは、図10、図11とそれぞれ同じ構成なので重複する説明は省略する。
また、上下ユニットを固定するシャフトは、機械的に同じ位置関係になるように配置されており、上下ユニットが対称位置になるように設置されている。
さらに稼動部a及び、稼動部bには、負荷の軽いバネ材(不図示)が具備されており、それぞれ特定方向にのみ稼動し、稼動範囲を制限している。
尚、図13(a)、(b)では、わかりやすくするため、上下ユニット間を離して記載しているが、実際はガイド部が接近した距離で設置されているものとする。
さらに、ユニット先端部のガイド部の構造を90°回転させ、ユニットの配置を転写紙に対し平行となるように配置しても良い。
図15、図16は、本発明の実施例5に係る、画像形成装置などの装置内で測定を行う際の簡易的なユニット形状を示す図であり、図15は図10に対応する検出ユニットの斜視図、図16は図11に対応する検出ユニットの、イ)斜視図とロ)測定形態図である。
構成するユニットの材料及び、検出センサ11、加熱部14の配置などは、図10、図11とそれぞれ同じ構成なので重複する説明は省略する。
また、先端部上下は、完全密着しておらず、転写紙が通り抜けられる程度の数μm隙間が開いてあり、転写紙が引っ掛かることなくスムーズに通過できるようにしてある。
また、隙間よりも厚い転写紙が通過する場合は、転写紙の厚みに合わせてF点から先端部が応力によって開く構造を持たせているので、常にガイド部と転写紙が密着した状態で測定を行うことができる。
図17は、本発明の実施例6に係る転写紙特性測定装置を示す概略ブロック図である。尚、測定方法やその構成が前述の実施例2と重複する部分については省略する。また、制御部13は、実施例2の図7に示した制御部13と同一の構成及び機能を有するので、重複する説明は省略する。また、装置を駆動させる電源やそれに付随する電源スイッチなど、装置構成上、必要不可欠な構成ブロックは図示を省略する。
先ず、検出センサ11(センサ部11a)と対向する位置に転写紙がない場合の環境湿度値を取得(測定)する(ステップS1)。そして、検出センサ11(センサ部11a)と対向する位置に転写紙があるとき、転写紙表面近傍の任意の時間における検出湿度値1を取得(測定)する(ステップS2及び、ステップS3)。このとき、転写紙の存在を判断するための電気的に反応するスイッチや光学的に反応するフォトインタラプタ(不図示)などを具備することで、より正確に転写紙の存在を確認できるようにすることが望ましい。
そして、制御部13により、前記環境湿度値と前記転写紙検出湿度値を減算して湿度変化分xを算出し(ステップS4)、環境湿度値と検出湿度値及び、湿度変化分xとから転写紙の含水分量mを算出する(ステップS5)。
そして、制御部13により、前記転写紙検出湿度値2と前記転写紙検出湿度値1を減算して湿度変化分yを算出し(ステップS9)、含水分量mと湿度変化分yとの関係から転写紙の厚みを推測する(ステップS10)。
次に、実施例7における転写紙厚み測定方法を、図19に示すフローチャートを参照して説明する。
参照する図19のフローチャートでは、ステップS1からステップS9までは、実施例6にて説明した図18に示すフローチャートと同様の処理なので、重複する説明と図は省略する。
そして、決定された制御条件を定着装置の定着制御部16へフィードバックし、定着処理を実施する(ステップS12)。
転写紙を連続給紙して連続印字(連続画像形成)する場合などのように、複数の転写紙が転写紙搬送路を連続して通過する場合には、転写紙の含水分量によって画像形成装置内の環境が変化する。
そこで、本実施例では、転写紙が検出センサ11と対向する位置を通過していない時には、検出センサ11による温度・湿度検出によって得られる値に応じて、画像形成装置内の環境制御条件を決定するようにした。
先ず、ステップS13で、画像形成装置の電源がオン状態になった時(電源がオンされたとき)かそうでない時かの判断を行い、電源がオンされた時の場合は(ステップS13:YES)、そのときの環境湿度値を取得し、その環境湿度値を用いて環境制御を行う(ステップS14)。
これにより、所定の回転数で回転するファン(不図示)による気流によって装置内の環境が制御される。
ステップS16で、転写紙が検出センサ11と対向する位置を通過中の場合は(ステップS16:YES)、実施例4の図18に示したフローチャートのステップS2の処理(転写紙検出湿度値1の取得)を行い、以降は、同フローチャートの次のステップと同様の処理を実行する。
2 感光体ドラム
5 現像装置
6 転写装置
8 定着装置
9 給紙カセット
10 転写紙搬送路
11 検出手段(検出センサ)
11a センサ部
13 制御部
14 加熱手段(加熱部)
14a 加熱部(加熱ヒータ)
15 メモリ
16 CPU
17 定着制御部
18 環境制御部
P 転写紙
Claims (17)
- 画像形成装置による画像形成動作により像担持体上に形成された画像が転写される転写紙の特性を測定する転写紙特性測定方法であって、
前記転写紙の表面近傍に、該転写紙を加熱させることが可能な加熱手段と、前記転写紙表面からの水分蒸散量を空気の温度と湿度の変化量から検知する検知手段とを設け、
前記加熱手段の非加熱時に前記転写紙の表面近傍に設けられた前記検知手段によって検知した空気の温度と湿度の変化量から前記転写紙の含水分状態を推測し、
前記含水分状態の推測後、前記転写紙を前記加熱手段で暖めることによって増加した水分蒸散量を前記検知手段によって空気の温度と湿度の変化量として検知することにより、前記転写紙の含水分量と厚みを計測することを特徴とする転写紙特性測定方法。 - 請求項1に記載の転写紙特性測定方法において、
前記加熱手段と前記検知手段は、それぞれ独立した構成で、前記転写紙の片面に対峙する配置、または、前記加熱手段と前記検知手段が、前記転写紙が通過する個所を介して対峙する配置、であることを特徴とする転写紙特性測定方法。 - 請求項1または2に記載の転写紙特性測定方法において、
前記加熱手段と前記検知手段は、MEMS(Micro Electronics Mechanical System)機構からなるマイクロヒータとマイクロセンサであることを特徴とする転写紙特性測定方法。 - 請求項1乃至3のいずれか一つに記載の転写紙特性測定方法において、
前記加熱手段の加熱部は、前記転写紙の表面に対し、非接触によって加熱することを特徴とする転写紙特性測定方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一つに記載の転写紙特性測定方法において、
前記検知手段の検知部は、前記転写紙の表面に対し、非接触によって検知することを特徴とする転写紙特性測定方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一つに記載の転写紙特性測定方法において、
前記加熱手段の加熱部は、前記転写紙の表面に対し、非接触となる距離から1mm以下の位置にて加熱することを特徴とする転写紙特性測定方法。 - 請求項1乃至6のいずれか一つに記載の転写紙特性測定方法において、
前記検知手段の検知部は、前記転写紙の表面に対し、非接触となる距離から2mm以下の位置にて検知することを特徴とする転写紙特性測定方法。 - 画像形成装置による画像形成動作により像担持体上に形成された画像が転写される転写紙の特性を測定する転写紙特性測定装置であって、
前記転写紙の表面近傍に設けられ該転写紙を加熱させることが可能な加熱手段と、
前記転写紙の表面近傍に設けられ前記転写紙表面からの水分蒸散量を空気の温度と湿度の変化量から検知する検知手段と、
前記加熱手段の非加熱時に前記転写紙の表面近傍に設けられた前記検知手段によって検知した空気の温度と湿度の変化量から前記転写紙の含水分状態を推測する手段と、
前記含水分状態の推測後、前記転写紙を前記加熱手段で暖めることによって増加した水分蒸散量を前記検知手段によって空気の温度と湿度の変化量として検知することにより、前記転写紙の含水分量と厚みを計測する手段と、
を有することを特徴とする転写紙特性測定装置。 - 請求項8に記載の転写紙特性測定装置において、
前記加熱手段と前記検知手段は、それぞれ独立した構成で、前記転写紙の片面に対峙する配置、または、前記加熱手段と前記検知手段が、前記転写紙が通過する個所を介して対峙する配置、であることを特徴とする転写紙特性測定装置。 - 請求項8または9に記載の転写紙特性測定装置において、
前記加熱手段と前記検知手段は、MEMS(Micro Electronics Mechanical System)機構からなるマイクロヒータとマイクロセンサであることを特徴とする転写紙特性測定装置。 - 請求項8乃至10のいずれか一つに記載の転写紙特性測定装置において、
前記加熱手段の加熱部は、前記転写紙の表面に対し、非接触によって加熱することを特徴とする転写紙特性測定装置。 - 請求項8乃至11のいずれか一つに記載の転写紙特性測定装置において、
前記検知手段の検知部は、前記転写紙の表面に対し、非接触によって検知することを特徴とする転写紙特性測定装置。 - 請求項8乃至12のいずれか一つに記載の転写紙特性測定装置において、
前記加熱手段の加熱部は、前記転写紙の表面に対し、非接触となる距離から1mm以下の位置にて加熱することを特徴とする転写紙特性測定装置。 - 請求項8乃至13のいずれか一つに記載の転写紙特性測定装置において、
前記検知手段の検知部は、前記転写紙の表面に対し、非接触となる距離から2mm以下の位置にて検知することを特徴とする転写紙特性測定装置。 - 画像形成動作により像担持体上に形成された画像を転写紙に転写し、定着する画像形成装置において、
請求項1乃至7のいずれか一つに記載の転写紙特性測定方法、または請求項8乃至14のいずれか一つに記載の転写紙特性測定装置を用い、前記転写紙の紙面近傍の温度及び湿度変化から該転写紙の特性を測定することによって加熱定着装置の加熱温度を制御する手段を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項15に記載の画像形成装置において、
前記転写紙の表面近傍に、該転写紙を加熱させることが可能な加熱手段と、前記転写紙表面からの水分蒸散量を空気の温度と湿度の変化量から検知する検知手段とを有する転写紙特性測定部を設け、
前記加熱手段の非加熱時に前記転写紙の表面近傍に設けられた前記検知手段によって検知した空気の温度と湿度の変化量から前記転写紙の含水分状態を推測し、
前記含水分状態の推測後、前記転写紙を前記加熱手段で暖めることによって増加した水分蒸散量を前記検知手段によって空気の温度と湿度の変化量として検知することにより、前記転写紙の含水分量と厚みを計測し、
該計測した前記転写紙の含水分量と厚みに応じて前記加熱定着装置の定着条件を制御する手段を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項16に記載の画像形成装置において、
画像形成装置全体の動作を制御する制御手段は、前記転写紙が前記転写紙特性測定部を通過していない時には、前記転写紙特性測定部によって得られる温度測定値並びに湿度測定値に応じて、画像形成装置内の環境制御条件を決定することを特徴とする画像形成装置。
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