JP2018025724A - Image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電容量センサを用いて検知した水分量に応じた画像形成条件で画像形成を行う画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image under an image forming condition corresponding to a moisture amount detected using a capacitance sensor.
従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置では、記録材の状態に応じて転写条件(例えば転写電圧や転写時の記録材の搬送速度)や定着条件(例えば定着温度や定着時の記録材の搬送速度)等の画像形成条件を制御している。記録材の状態の検知対象としては、例えば記録材に含まれる水分量がある。記録材に含まれる水分量が変わると、記録材の抵抗値や熱容量が変化するため、記録材に含まれる水分量に関係なく、同じ転写条件や定着条件で記録材に画像形成すると画像品質が低下する場合がある。そのため、記録材に含まれる水分量の予測や検知を行い、水分量に応じて転写条件や定着条件を制御している画像形成装置も少なくない。例えば、設置環境の温度や湿度等を検知する環境センサを搭載し、検知した温度や湿度に応じた画像形成条件で制御を行っている画像形成装置がある。このような画像形成装置では、環境センサの検知結果により記録材に含まれる水分量をある程度予測することによって、最適な制御条件を決定している。 2. Description of the Related Art Conventionally, in image forming apparatuses such as copying machines and printers, transfer conditions (for example, transfer voltage and transport speed of a recording material at the time of transfer) and fixing conditions (for example, fixing temperature and recording material at the time of fixing) according to the state of the recording material. Image forming conditions such as (conveyance speed) are controlled. As a detection target of the state of the recording material, for example, there is a moisture amount contained in the recording material. When the amount of moisture contained in the recording material changes, the resistance value and heat capacity of the recording material change, so that regardless of the amount of moisture contained in the recording material, image quality is improved when an image is formed on the recording material under the same transfer conditions and fixing conditions. May decrease. Therefore, there are many image forming apparatuses that predict and detect the amount of water contained in the recording material and control transfer conditions and fixing conditions according to the amount of water. For example, there is an image forming apparatus that includes an environmental sensor that detects the temperature, humidity, and the like of an installation environment, and performs control under image forming conditions according to the detected temperature and humidity. In such an image forming apparatus, the optimum control condition is determined by predicting to some extent the amount of water contained in the recording material based on the detection result of the environmental sensor.
また、例えば特許文献1には、搬送路に記録材の厚さを検知するレバーを設けた画像形成装置が記載されている。記録材が搬送されると、レバーは記録材の厚さの分だけ押し上げられ、レバーの変動量に応じて、記録材の厚さを検知することができる。そして、定着部を通過する前の記録材の厚さと定着部を通過した後の記録材の厚さを比較することによって、画像形成装置は記録材に含まれる水分量を検知し、水分量の検知結果に応じて転写条件等を制御することにより、画像品質を向上させる。
For example,
しかしながら、上述した従来技術では、次のような課題がある。環境センサにより水分量を予測する方法は、記録材に含まれる水分量を直接検知しておらず、設置環境の雰囲気に含まれる水分量から、記録材に含まれる水分量を予測しているに過ぎない。そのため、包装紙を開封した直後の記録材や、画像形成装置が設置された環境とは異なる、倉庫や別室などの場所に保管している記録材を用紙カセットにセットした場合は、記録材の水分量は環境センサから予測される水分量とは異なってしまう。また、用紙カセットにセットされた紙束の全てが均一に吸湿するのではなく、紙束の上部数枚は吸湿しやすいが、中央部の記録材の吸湿量は比較的少ない場合もある。したがって、環境センサから予測される記録材の水分量は、実際に記録材に含まれる水分量と異なる場合がある。 However, the above-described conventional technology has the following problems. The method for predicting the amount of water using an environmental sensor does not directly detect the amount of water contained in the recording material, but predicts the amount of water contained in the recording material from the amount of water contained in the atmosphere of the installation environment. Not too much. For this reason, if a recording material stored in a location such as a warehouse or separate room that is different from the environment in which the image forming apparatus is installed is set in the paper cassette immediately after opening the wrapping paper, the recording material The amount of moisture is different from the amount of moisture predicted from the environmental sensor. Further, not all the paper bundles set in the paper cassette absorb moisture uniformly, but the upper several sheets of the paper bundle easily absorb moisture, but the amount of moisture absorption of the recording material in the central portion may be relatively small. Therefore, the moisture content of the recording material predicted from the environmental sensor may be different from the moisture content actually contained in the recording material.
また、特許文献1に記載の構成は、レバーが搬送される記録材に直接、接触して厚さを検知する構成である。そのため、記録材が搬送される際の記録材のばたつきの影響によって、レバーによる記録材の厚さの検知精度が下がり、その結果、水分量の検知精度が十分でない場合もある。特に記録材が薄紙の場合には、水分量が変化しても記録材の厚さがほとんど変わらないため、記録材に含まれる水分量を精度良く検知することは難しい。
The configuration described in
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、記録材に含まれる水分量を精度よく推定することを目的とする。 The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to accurately estimate the amount of water contained in a recording material.
前述の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。 In order to solve the above-described problems, the present invention has the following configuration.
(1)記録材を給紙する給紙手段と、前記給紙手段より給紙された記録材の静電容量を検知する第1の検知手段と、記録材に画像形成を行う画像形成手段と、記録材上の画像を定着させる定着手段と、前記画像形成手段及び前記定着手段を制御して、記録材の画像形成を制御する制御手段と、所定の記録材の静電容量値と前記所定の記録材に含まれる水分量とを対応付けた第1の特性情報であって、複数の記録材に対応した複数の前記第1の特性情報を記憶した第1の記憶手段と、を備え、前記制御手段は、前記給紙手段から給紙された記録材が所定の水分量の状態のときの前記第1の検知手段により検知された前記静電容量値に基づいて、前記第1の記憶手段に記憶された複数の前記第1の特性情報のうちから前記記録材に対応する第1の特性情報を決定し、前記決定された第1の特性情報を用いて、前記第1の検知手段により検知された前記給紙手段から給紙された記録材の静電容量値に対応する前記水分量に基づいて前記画像形成手段及び前記定着手段を制御することを特徴とする画像形成装置。 (1) A sheet feeding unit that feeds a recording material, a first detection unit that detects the capacitance of the recording material fed from the sheet feeding unit, and an image forming unit that forms an image on the recording material A fixing unit for fixing the image on the recording material; a control unit for controlling the image formation of the recording material by controlling the image forming unit and the fixing unit; a predetermined capacitance value of the recording material; First characteristic information in which the amount of water contained in the recording material is associated with each other, and a plurality of the first characteristic information corresponding to a plurality of recording materials, and a first storage unit that stores the first characteristic information. The control unit is configured to store the first storage on the basis of the capacitance value detected by the first detection unit when the recording material fed from the sheet feeding unit is in a predetermined moisture amount state. A first corresponding to the recording material from among the plurality of first characteristic information stored in the means; The moisture corresponding to the capacitance value of the recording material fed from the paper feeding means detected by the first detection means using the determined first characteristic information. An image forming apparatus that controls the image forming unit and the fixing unit based on a quantity.
本発明によれば、記録材に含まれる水分量を精度よく推定することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately estimate the amount of water contained in a recording material.
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態で説明されている特徴の組合せの全てが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. The following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims, and all the combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solution means of the invention. .
[画像形成装置の概要]
(画像形成装置の構成)
図1は、記録材の静電容量を検知するための静電容量センサ40を搭載している画像形成装置の例として、中間転写ベルトを採用したタンデム方式の画像形成装置100の概略構成を示す断面図である。図1に示す画像形成装置100の構成は、以下の通りである。用紙カセット1は、給紙口として記録材Pを収納する。給紙ローラ4は、給紙手段である用紙カセット1から記録材Pを搬送路に給紙するローラである。第1の検知手段である静電容量センサ40は、記録材Pの静電容量を検知するセンサであり、静電容量センサ40の詳細については後述する。搬送ローラ5は、用紙カセット1から給紙された記録材Pを静電容量センサ40の方へ搬送するローラであり、搬送対向ローラ6は搬送ローラ5に対向するローラである。中間搬送ローラ7は、静電容量センサ40を通過した記録材Pを搬送するローラであり、中間搬送対向ローラ8は、中間搬送ローラ7に対向するローラである。
[Outline of image forming apparatus]
(Configuration of image forming apparatus)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a tandem type
タンデム方式の画像形成装置100は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各トナーの色に応じて4つの画像形成手段である画像形成部を有し、各画像形成部の構成は同じである。図1に示す符号の末尾に示すY、M、C、Kは、各々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部を示す。以下の説明では、特定のトナーの色の画像形成部を指す場合を除き、Y、M、C、Kを省略する。各画像形成部は、以下の構成となっている。感光ドラム11は、各色のトナーにより可視化されたトナー像を担持する感光ドラムであり、矢印方向(時計回り方向)に回転する。帯電ローラ12は、感光ドラム11の表面を所定の電位に帯電する一次帯電手段としてのローラである。光学ユニット13は、帯電ローラ12により帯電された感光ドラム11上に各色の画像データに応じたレーザ光を照射し、感光ドラム11上に静電潜像を形成する。現像器14は、感光ドラム11上に形成された静電潜像にトナーを付着させて、可視化する。現像剤搬送ローラ15は、現像器14内の現像剤(トナー)を感光ドラム11と対向する部分に送り出すための搬送ローラである。また、一次転写ローラ16は、感光ドラム11上に形成されたトナー像を、中間転写ベルト17に転写するためのローラである。駆動ローラ18Aは、中間転写ベルト17を矢印方向(反時計回り方向)に駆動するローラであり、張架ローラ18Bは、所定の張力で中間転写ベルト17を張架するローラである。二次転写ローラ19は、中間転写ベルト17上に形成されたトナー像を記録材Pに転写するためのローラであり、二次転写対向ローラ20は、二次転写ローラ19に対向するローラである。
The tandem
定着手段である定着ユニット21は、記録材Pを搬送しながら、記録材P上(記録材上)に転写されたトナー像を記録材Pに加熱・定着させる加熱定着装置である。排紙ローラ22は、定着ユニット21によって、トナー像が定着された記録材Pを排紙するローラである。なお、フラッパ91、反転ローラ92、両面搬送ローラ93、94、95の詳細については後述する。また、上述した感光ドラム11、帯電ローラ12、現像器14、現像剤搬送ローラ15は、夫々トナーの色毎に、カートリッジとして一体化されている。そして、各色のカートリッジは、画像形成装置100に対して着脱可能なように構成されている。
The fixing
制御部3は、CPU80、ROM81、RAM82、EEPROM83、検知回路30を有している。制御手段であるCPU80は、ROM81に格納された制御プログラム等に基づいて、画像形成装置100の画像形成動作を一括して制御する。また、CPU80は、時間を計測するためのタイマ(不図示)を有している。RAM82は、CPU80の主メモリ、ワークエリア等として使用される。EEPROM83は、制御で使用する各種データが記憶されている。検知回路30については、後述する。第2の検知手段である開閉検知部84は、用紙カセット1の扉の開閉状態を検知し、CPU80に通知する。また、第4の検知手段である環境センサ85は、画像形成装置100内部の温度や湿度を検知し、CPU80に通知する。
The
(画像形成動作の概要)
次に、画像形成装置100の画像形成動作について説明する。画像形成を行う場合には、ホストコンピュータ(不図示)等から制御部3のCPU80に、印刷命令や画像データ等を含んだ印刷ジョブが入力され、CPU80は印刷ジョブを受信すると、画像形成装置100を制御して、画像形成動作を開始する。
(Outline of image forming operation)
Next, an image forming operation of the
画像形成動作が開始されると、記録材Pは給紙ローラ4によって、用紙カセット1から給紙され搬送路に送り出される。記録材Pは、感光ドラム11上に形成され、中間転写ベルト17上に転写される画像の形成動作と、記録材Pの搬送タイミングとの同期を取るため、搬送ローラ5及び搬送対向ローラ6の位置で一旦停止して、画像形成が開始されるまで待機する。一方、画像形成部では、感光ドラム11は帯電ローラ12によって、一定の電位に帯電される。そして、光学ユニット13は、入力された画像データに応じて帯電された感光ドラム11の表面をレーザビームによって露光走査して、感光ドラム11の表面に静電潜像を形成する。形成された静電潜像を可視化するために、現像器14及び現像剤搬送ローラ15は、トナー(現像剤)を静電潜像に付着させて現像を行い、感光ドラム11の表面に形成された静電潜像は、夫々の色でトナー像として現像される。感光ドラム11は、中間転写ベルト17と接触しており、中間転写ベルト17の回転に同期して回転し、現像された感光ドラム11上の各トナー画像は、一次転写ローラ16により中間転写ベルト17上に順次、重畳転写される。
When the image forming operation is started, the recording material P is fed from the
その後、中間転写ベルト17上に転写されたトナー像は記録材Pに転写するため、二次転写ローラ19及び二次転写対向ローラ20により構成される二次転写部へと移動するとともに、記録材Pも二次転写部へと搬送される。二次転写部では、二次転写ローラ19及び二次転写対向ローラ20により、中間転写ベルト17上に形成されたトナー像が記録材Pに転写される。トナー像が転写された記録材Pは、定着ローラ等から構成される定着ユニット21に搬送され、加熱・加圧されることにより、トナー像は記録材Pに定着される。なお、記録材Pに転写されずに中間転写ベルト17上に残ったトナーは、クリーニングユニット36によってクリーニングされる。
Thereafter, the toner image transferred onto the
記録材Pの裏面に画像形成を行わない片面印刷の場合は、トナー像が定着された記録材Pは、フラッパ91により定着ユニット21から排紙ローラ22が設けられた搬送路(図1に実線で示す)へ導かれ、排出トレイ26に排出される。一方、記録材Pの裏面にも画像形成を行う両面印刷の場合には、記録材Pはフラッパ91により定着ユニット21から反転ローラ92が設けられた搬送路(図1に破線で示す)へ導かれる。反転ローラ92は記録材Pを外部に排出する方向に搬送し、記録材Pの先端がフラッパ91を通過してから所定時間が経過すると、回転を停止させる。次に、反転ローラ92は逆方向に回転を開始し、記録材Pを両面搬送ローラ93、94が配置された両面搬送路へ搬送する。両面搬送ローラ93、94は、記録材Pを両面搬送ローラ95へ搬送し、記録材Pの搬送は両面搬送ローラ95で一旦停止する。その後、記録材Pは所定のタイミングで両面搬送ローラ95により搬送ローラ5及び搬送対向ローラ6へ搬送され、記録材Pの裏面の画像形成が行われる。裏面の画像形成が終了した記録材Pは、フラッパ91により排紙ローラ22が設けられた搬送路へ導かれ、排出トレイ26に排出される。
In the case of single-sided printing in which no image is formed on the back surface of the recording material P, the recording material P on which the toner image is fixed is transported by a
[静電容量センサの概要]
図1において、静電容量センサ40は、搬送ローラ対5、6と中間搬送ローラ対7、8との間の記録材Pの搬送路に設置され、用紙カセット1又は両面搬送ローラ95から搬送された記録材Pの静電容量を検知する。また、静電容量センサ40は、記録材Pの厚さ方向の静電容量を検知可能なように、搬送路を介して搬送路の両側に設置された一対の電極板で構成されており、搬送路を矢印で示す搬送方向に搬送される記録材Pは電極板の間を通過することになる。
[Outline of capacitance sensor]
In FIG. 1, the
図2(a)は、静電容量センサ40が設置された搬送路周辺の断面を示す模式図である。図2(a)に示すように、静電容量センサ40は、一対の電極板として検知用電極板41(以下、電極板41ともいう)、基準電極板42(以下、電極板42ともいう)より構成されている。図2(a)には、静電容量センサ40の他に、搬送ローラ5、搬送対向ローラ6、中間搬送ローラ7、中間搬送対向ローラ8、静電容量センサ40のガイドである入口ガイド43、出口ガイド44の配置構成を示す。また、図2(b)は、図2(a)の入口ガイド43、出口ガイド44の代わりに、入口側搬送コロ45、出口側搬送コロ46を設置した場合の模式図であり、他の同じ構成には同じ符号を付している。
FIG. 2A is a schematic diagram illustrating a cross section around the conveyance path in which the
静電容量センサ40の一対の検知用電極板41、基準電極板42は、搬送路を介して距離Dだけ離して配置されている。搬送ローラ対5、6を通過した記録材Pは、2つの電極板41、42の間を通過しながら中間搬送ローラ対7、8へと搬送される。記録材Pが2つの電極板41、42の間を通過する際に、それぞれの電極板41、42との間の距離Dは多少上下しても静電容量の測定値に影響は生じないが、記録材Pは可能な限り安定した状態で搬送されることが望ましい。そのため、搬送ローラ対5、6から電極板41、42への入口までの間と、電極板41、42から中間搬送ローラ対7、8の出口までの間には、図2(a)に示す入口ガイド43や出口ガイド44を設けている。同様に、図2(b)では、入口側搬送コロ45や出口側搬送コロ46を設け、電極板41、42間への搬送を案内している。また、電極板41、42との間の距離Dが狭すぎると、記録材Pの表面に付着した紙粉等の汚れが、電極板41、42に付着しやすくなる。一方、電極板41、42との間の距離Dが広すぎると、静電容量の検知精度が低下したり、ノイズ等の外乱の影響を受けやすくなったりする。したがって、電極板41、42との間の距離Dの間隔は、3mm以上、20mm以下であることが望ましい。本実施例では、電極板41、42との間の距離Dは、7mmと設定している。
The pair of
[静電容量センサの構成]
図3は、静電容量センサ40の詳細構成を示す模式図であり、図2に示す静電容量センサ40の断面を示している。静電容量センサ40は、検知電極を含む検知用電極板41(電極板41)と、搬送される記録材Pを介して対向するように配置された基準電極板42(電極板42)の一対の電極板により構成される。更に、電極板41は第1検知電極としての検知電極41a(図中、Aで示す)、第2検知電極としての検知電極41b(図中、Bで示す)、第1シールド電極としてのシールド電極41c(図中、Sで示す)及び各電極を絶縁するベース層41dにより構成される。シールド電極41cの搬送路方向の上位側には、ベース層41dを介して、検知電極AとBが交互に並ぶように設けられている。また、検知用電極板41に対向する基準電極板42は、第2シールド電極としてのシールド電極42c(図中、Sで示す)と接地電極としての電極42g(図中、GNDで示す)及びそれらを互いに絶縁するベース層42dにより構成される。こちらも、シールド電極42cの搬送路方向の上位側には、ベース層42dを介して、接地電極42gが設けられている。
[Configuration of capacitance sensor]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a detailed configuration of the
また、各電極は、接点S、A、Bを介して、検知回路30と接続されている。2つのシールド電極41c、42cは同一電位となるように接続され、接点Sにおいて検知回路30と接続される。一方、2つの検知電極41aも同一電位となるように接続され、接点Aにおいて検知回路30と接続される。同様に、検知電極41bも、接点Bにおいて検知回路30と接続される。静電容量センサ40と検知回路30を用いた静電容量の検知方法については後述する。
Each electrode is connected to the
[電極板の構成]
図4(a)は、静電容量センサ40の検知用電極板41を図3の矢印a方向(記録材P側)から見たときの長手方向(図3の手前から奥行き方向)の構成を示す図である。同様に、図4(b)は、基準電極板42を図3の矢印b方向(記録材P側)から見たときの長手方向の構成を示す図である。検知用電極板41及び基準電極板42の長手方向の長さを記録材Pの幅(図3の手前から奥行き方向の長さ)よりも長くすると、記録材Pの幅によって測定される静電容量が異なってしまう。そのため、記録材Pの幅の影響を受けずに測定するには、検知用電極板41及び基準電極板42の長手方向の長さは、画像形成装置で搬送可能な最小幅の記録材Pと同等の長さであればよい。なお、封筒やハガキ等の幅の狭い特殊な記録材について、水分量の判定を制御上必要としない場合は、電極の長さを更に長くしてもよい。本実施例では、A5縦送りサイズよりも大きなサイズの普通紙を対象としているので、検知用電極板41及び基準電極板42の長手方向の電極の長さ(幅)をA5縦送りサイズの幅である148mmとした。
[Configuration of electrode plate]
4A shows a configuration in the longitudinal direction (from the front of FIG. 3 to the depth direction) when the
また、図4(a)に示すように検知電極41a、41bの長手方向(図中、上下方向)の長さは同じであり、接地電極42gの大きさは、検知電極41a、41bの全体をオーバーラップできる大きさが必要である。また、図4(a)、(b)に示すシールド電極41c、42cのサイズは、長手方向(図中、上下方向)、幅方向(図中、左右方向)ともに、検知電極41a、41bや接地電極42gの全体をオーバーラップできるサイズとしている。これにより、外部からのノイズ等を遮蔽することができる。
As shown in FIG. 4A, the lengths of the
[静電容量検知回路]
次に、検知回路30の詳細について説明する。図5は、静電容量センサ40に接点を介して接続された検知回路30の構成を説明する模式図である。静電容量センサ40の各検知電極41a、41b、及びシールド電極41c、42cは、それぞれ接点A、B、Sにおいて検知回路30に接続されている。検知回路30は、検知電極41aにより検知される静電容量Caを検知する検知回路31、検知電極41bにより検知される静電容量Cbを検知する検知回路32、差分検知回路33、遮蔽電圧を印加する印加回路34により構成される。また、接点Aと検知回路31、接点Bと検知回路32、接点Sと印加回路34との間には、それぞれスイッチング回路35A、35B、35Sが設けられている。
[Capacitance detection circuit]
Next, details of the
検知電極41a、41bは互いに独立した浮遊電極である。スイッチング回路35A、35Bは、接続を切り替えることにより接点A、Bに電位の異なる2つの所定電圧、即ち電圧VとGND電位を周期的に交互に与える。これにより、検知電極41a、41bが、それぞれ接地電極42gに対して形成する静電容量Ca、Cbを充放電できるようになっている。静電容量Ca、Cbは、それぞれ検知回路31、32により検知電極41a、41bに蓄積された充電電荷を個別に測定され、測定された充電電荷は、電圧に変換されて差分検知回路33に出力される。差分検知回路33は、検知回路31、32から静電容量Ca、Cbに応じて出力された電圧の差分電圧V0を出力する。CPU80は、検知回路30から出力される差分電圧V0により静電容量を検知する。差分検知回路33によって静電容量Ca、Cbの差分(Ca−Cb)に応じた差分電圧V0を出力することにより、2つの検知電極41a、41bに同位相で重畳する外来の電磁ノイズをキャンセルすることができる。
The
シールド電極41c、42cは、検知電極41a、41bのいずれからも独立した電極である。シールド電極41c、42cには、スイッチング回路35Sにより、遮蔽電圧を印加する印加回路34から、検知電極41a、41bと同一電位となるような遮蔽電圧が印加される。これにより、検知電極41a、41bとシールド電極41c、42cとの間では電荷の充放電が行われず、その間の静電容量は等価的にキャンセルされる。検知回路31、32から検知電極41a、41bへの電圧印加、及び印加回路34からシールド電極41c、42cへの電圧印加が同じタイミングになるように、スイッチング回路35A、35B、35Sのスイッチング制御のタイミングは同期させている。
The
上述したシールド電極41c、42cにより、検知電極41a、41bは静電容量を検知する方向とは異なる非検知方向から電気的に遮蔽され、接地電極42gの方向に対してのみ静電容量Ca、Cbを検知する。また、静電容量Ca、Cbは、搬送路を介して配置された電極間を搬送される記録材Pによって変化する。上述した静電容量センサ40を用いることにより、電極間を搬送される記録材Pの静電容量を精度良く検知することができる。なお、図3、図4に示す静電容量センサの電極構成は一例であり、適用できる電極の形態はこれに限られるものではない。例えば、2つの検知電極41a、41b、及びシールド電極41c、42cの配置やサイズは適宜変更してもよい。
By the
[記録材の特性による静電容量]
図6は、物性(記録材の特性)が異なる10種類の記録材A〜Jについて、上述した静電容量センサ40を用いて、静電容量の測定を行った検知結果について示すグラフである。図6(a)は、記録材A〜Jの、静電容量センサ40により測定された静電容量を示すグラフであり、縦軸は静電容量Cに応じた電圧(単位:mV(ミリボルト))を示し、横軸は、下段が記録材Pの種類を示す紙種、上段は坪量(単位:g/m2)を示す。図6のグラフ及び後述する表1に示す静電容量の単位は、上述した検知回路30を介して、信号出力の増幅を行った値であり、電圧(mV)で表記している。以後の説明や図についても同様である。図6(b)は、記録材A〜Jの体積抵抗率と静電容量との関係を示すグラフである。図6(b)の縦軸は静電容量C(単位:mV(ミリボルト))を示し、横軸は、上段が体積抵抗率(単位:Ω・cm)、中段は坪量(単位:g/m2)、下段は紙種(記録材の種類)を示す。図6(c)は、記録材A〜Jの表面性を代表して、記録材D、Gの表面性と静電容量の関係を示すグラフである。図6(c)の縦軸は静電容量C(単位:mV(ミリボルト))を示し、横軸は左側から順に記録材G、記録材Dの体積抵抗率(単位:Ω・cm)(上段)、表面性(単位:秒)(中段)、紙種(下段)を示す。なお、表面性とは、記録材Pの平滑度を示す単位であり、値が大きいほど平滑度が高く、値が小さいほど平滑度が低い。例えば、記録材Dのようなラフ紙では、記録材の表面の凹凸が大きいため、記録材Gのような平滑紙に比べ、表面性は低くなる。
[Capacitance due to characteristics of recording material]
FIG. 6 is a graph showing detection results obtained by measuring the capacitance of the ten types of recording materials A to J having different physical properties (recording material characteristics) using the
静電容量の測定を行った記録材A〜Jは、温度32℃、湿度80%の高温高湿度の環境下に1時間放置し、十分な吸湿を行った記録材である。一定の環境下に長時間放置した記録材に含まれる水分量は、記録材の物性(特性)が異なっても、略等しい水分量で飽和する。後述する表1に示す記録材は、温度32℃、湿度80%の高温高湿度の環境に放置した場合は、9.2%〜9.8%の範囲で吸湿する。個々の記録材の吸湿ばらつきや測定ばらつきを考慮して、記録材は、平均9.5%の水分量を含んでいる。 The recording materials A to J for which the capacitance was measured were recording materials that had been sufficiently absorbed by being left in a high temperature and high humidity environment at a temperature of 32 ° C. and a humidity of 80% for 1 hour. The amount of water contained in a recording material left for a long time in a constant environment is saturated with substantially the same amount of water even if the physical properties (characteristics) of the recording material are different. The recording material shown in Table 1 described later absorbs moisture in the range of 9.2% to 9.8% when left in a high temperature and high humidity environment at a temperature of 32 ° C. and a humidity of 80%. In consideration of moisture absorption variation and measurement variation of each recording material, the recording material contains an average amount of water of 9.5%.
表1は、図6(a)〜図6(c)に示した記録材A〜Jの坪量、表面性、体積抵抗率、静電容量をまとめた表である。表1では、左側から順に、紙種(記録材の種類で、A〜Jの10種類)、坪量(単位:g/m2)、表面性(単位:秒)、体積抵抗率(単位:Ω・cm)、静電容量C(単位:mV)が記載されている。また、表1に示す物性(特性)のうち、表面性はベック式平滑度の値である。 Table 1 is a table summarizing the basis weight, surface properties, volume resistivity, and capacitance of the recording materials A to J shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c). In Table 1, in order from the left side, paper types (10 types of recording materials, A to J), basis weight (unit: g / m 2 ), surface properties (unit: seconds), volume resistivity (unit: Ω · cm) and capacitance C (unit: mV). Of the physical properties (characteristics) shown in Table 1, the surface property is a value of Beck smoothness.
図6(a)は、各記録材を、坪量が小さい記録材から大きい記録材へと順に並べ、静電容量Cとの対応関係を示したグラフである。図6(a)より、静電容量センサ40によって測定された記録材A〜Jの静電容量Cは、記録材の坪量とは相関性がないことが分かる。図6(b)は、各記録材を、体積抵抗率が大きい記録材から小さい記録材へと順に並べ、静電容量Cとの対応関係を示したグラフである。図6(b)より、体積抵抗率の小さい記録材は静電容量Cが高く、体積抵抗率が大きい記録材ほど静電容量Cが低く、体積抵抗率と静電容量Cが強い相関性を有することがわかる。更に、同じ体積抵抗率を有する紙種で比較した場合、図6(b)での記録材A、C、J間の比較や、記録材E、H、I間の比較で明らかなように、記録材の坪量の大きい方が、静電容量Cが大きくなる傾向を示している。また、図6(c)に示す比較で、平滑紙とラフ紙を比較した場合は、記録材表面の凹凸性の粗いラフ紙の方が静電容量Cは高くなる傾向を示している。以上のことから、静電容量センサ40で測定される記録材の静電容量Cには、記録材に含まれる水分量に依存する容量成分以外に、次のような容量成分も関係している。即ち、記録材の体積抵抗率に依存する容量成分や、記録材の厚さや表面性などの記録材の構造に依存する容量成分も静電容量Cに関係している。
FIG. 6A is a graph showing the correspondence with the capacitance C by arranging the recording materials in order from the recording material with the smallest basis weight to the recording material with the larger basis weight. FIG. 6A shows that the capacitance C of the recording materials A to J measured by the
[静電容量と記録材に含まれる水分量との関係]
図7は、上述した記録材A〜Jを低温低湿度の環境、中温中湿度の環境、高温高湿度の環境に放置したときの、記録材に含まれる水分量と静電容量Cの関係を示すグラフであり、縦軸は静電容量C(単位:mV)、横軸は水分量(単位:%)を示す。ここで、低温低湿度の環境とは気温15℃、湿度10%の環境であり、中温中湿度の環境とは気温25℃、湿度50%の環境であり、高温高湿度の環境とは気温32℃、湿度80%の環境である。なお、低温低湿度の環境に放置させたときの各記録材に含まれる水分量は約3%、中温中湿度の環境では約6.5%、高温高湿度環境では約9.5%である。図7のグラフより明らかなように、いずれの記録材においても、記録材に含まれる水分量と静電容量Cは比例関係(線形関係)にあることがわかる。
[Relationship between capacitance and amount of water contained in recording material]
FIG. 7 shows the relationship between the amount of water contained in the recording material and the capacitance C when the above-described recording materials A to J are left in a low-temperature and low-humidity environment, a medium-temperature and medium-humidity environment, and a high-temperature and high-humidity environment. The vertical axis represents capacitance C (unit: mV), and the horizontal axis represents water content (unit:%). Here, the low-temperature and low-humidity environment is an environment having a temperature of 15 ° C. and a humidity of 10%, the intermediate-temperature and medium-humidity environment is an environment having a temperature of 25 ° C. and a humidity of 50%, and the high-temperature and high-humidity environment is
静電容量センサ40で記録材Pの静電容量を測定しただけでは、記録材Pが図7に示すような様々な記録材(紙種)のどの特性に従うかは分からないので、記録材Pに含まれる水分量を特定することができない。言い換えれば、使用する記録材Pに含まれる水分量に対する静電容量Cの特性が分かれば、静電容量Cを測定することにより、記録材に含まれる水分量を推定することが可能となる。以下では、測定された静電容量に基づいて記録材の種類を判断して特定し、特定された記録材の特性と静電容量に基づいて、記録材Pに含まれる水分量を推定する実施例について説明する。
By simply measuring the capacitance of the recording material P with the
実施例1では、装置内部に環境の温度や湿度を検知する環境センサ85を備えていない画像形成装置100において、静電容量センサ40の検知結果に基づいて記録材に含まれる水分量を推定する方法について説明する。
In the first embodiment, in the
[WC特性リスト]
図7で説明したように、記録材Pの種類が変わらなければ(同じであれば)、記録材Pに含まれる水分の量に応じて、静電容量センサ40の出力値は直線的に変化する。したがって、使用する記録材Pに含まれる水分量と静電容量センサ40の出力値との関係が判明すれば、静電容量センサ40の出力値に基づいて、記録材Pに含まれる水分量を推定することができる。ここで、記録材別の記録材Pに含まれる水分量と静電容量センサの出力値の対応関係を、紙水分静電容量特性といい、以下、「WC特性」と呼ぶこととする。
[WC characteristics list]
As described with reference to FIG. 7, if the type of the recording material P does not change (if it is the same), the output value of the
本実施例では、図7のように、画像形成装置100が、記録材の特性情報が異なる複数の記録材に対するWC特性を、予めテーブルや関係式として記憶装置に格納していることを特徴としている。図8は、本実施例で記憶装置(第1の記憶手段)に格納されている7種類の記録材についてのWC特性(第1の特性情報)を示すグラフであり、このグラフを「WC特性リスト」と呼ぶこととする。図8は、図中、丸数字1〜7で示す7種類の記録材の静電容量と記録材に含まれる水分量との関係を示すグラフであり、縦軸は静電容量C(単位:mV)、横軸は記録材に含まれる水分量(%)を示す。また、図8の左下部に示すグラフは、水分量2%〜4%における各記録材の静電容量Cの部分を拡大したグラフである。図8より、各記録材に含まれる水分量と静電容量とは、比例関係(線形関係)にあることが分かる。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the
図8において、丸数字1の記録材は、水分量が3%、9.5%のときの静電容量は、それぞれ120mV、900mVであり、丸数字2の記録材は、水分量が3%、9.5%のときの静電容量は、それぞれ110mV、800mVである。また、丸数字3の記録材は、水分量が3%、9.5%のときの静電容量は、それぞれ90mV、700mVであり、丸数字4の記録材は、水分量が3%、9.5%のときの静電容量は、それぞれ80mV、600mVである。さらに、丸数字5の記録材は、水分量が3%、9.5%のときの静電容量は、それぞれ70mV、500mVであり、丸数字6の記録材は、水分量が3%、9.5%のときの静電容量は、それぞれ50mV、400mVである。そして、丸数字7の記録材は、水分量が3%、9.5%のときの静電容量は、それぞれ40mV、300mVである。
In FIG. 8, the recording material with the circled
ところで、WC特性リストを格納する記憶装置としては、画像形成装置100の制御部3に設けたROM81やEEPROM83等の記憶装置を利用すればよく、本実施例では、WC特性リストはEEPROM83に格納されているものとする。また、WC特性リストの各記録材についてのデータは、静電容量センサ40の構成や画像形成装置100内での配置構成(電極板と搬送される記録材との距離等)により変化するものであり、予め実験的に求められ、記憶装置に格納されているものとする。
By the way, as a storage device for storing the WC characteristic list, a storage device such as
[印刷ジョブの制御シーケンス]
次に、画像形成装置100の記憶装置に格納されたWC特性リストと静電容量センサによる静電容量値に基づいて記録材Pの種類を特定し、記憶材Pに含まれる水分量に応じて画像形成条件を制御する制御シーケンスについて、図9を用いて説明する。図9は、本実施例の印刷ジョブの制御シーケンスを示すフローチャートであり、印刷ジョブを実行する際に起動され、制御部3のCPU80により実行される。
[Print job control sequence]
Next, the type of the recording material P is specified based on the WC characteristic list stored in the storage device of the
ステップ(以下、Sという)101では、CPU80は用紙カセット1から給紙される記録材PのWC特性(紙種タイプ)が決定しているかどうかを判断する。CPU80は、記録材PのWC特性(紙種タイプ)が決定していると判断した場合には処理をS107に進め、決定していないと判断した場合には処理をS102に進める。CPU80は、用紙カセット1に載置された記録材Pを使用した印刷ジョブをまだ実行しておらず、そのため、画像形成条件を調整するための記録材Pの特性が判らない場合がある。そのため、まず、CPU80は、用紙カセット1に載置された記録材Pを初めて使用する場合には、EEPROM83に記憶されている複数のWC特性リストから、記録材Pの特性がマッチングする記録材Pの紙種タイプの特定を行う必要がある。そのため、CPU80は、処理をS102に進め、記録材Pの紙種タイプを決定する。一方、既に用紙カセット1から給紙される記録材Pの紙種タイプが決定している場合は、CPU80は通常の印刷ジョブを実行するため、制御をS107に進める。
In step (hereinafter referred to as S) 101, the
S102では、CPU80は、用紙カセット1から給紙した直後(定着前)の記録材Pの静電容量センサ40による静電容量の測定を行う。このときの静電容量の測定値を、定着前の静電容量C0_preとする。S103では、CPU80は、まだ記録材PのWC特性が決定していないため、標準設定の画像形成条件で画像形成部を制御して給紙された記録材Pへの画像形成を行い、トナー像が転写された記録材Pを定着ユニット21に搬送する。CPU80は、定着ユニット21により記録材P上のトナー像を加熱定着させ、記録材Pに定着させる。そしてCPU80は、定着ユニット21により加熱され乾燥状態となった記録材Pの静電容量を測定するため、両面印刷時の場合と同様に、定着ユニット21を通過した後の記録材Pをフラッパ91の切り替えにより反転ローラ92が設けられた搬送路へ搬送する。CPU80は、反転ローラ92を制御して、搬送されてきた記録材Pを両面搬送ローラ93、94が設置された両面搬送路へと搬送し、両面搬送ローラ95で一旦停止させる。
In S <b> 102, the
S104では、CPU80は、両面搬送ローラ95を制御して記録材Pを搬送ローラ5及び搬送対向ローラ6を経由して静電容量センサ40へ搬送し、記録材Pの静電容量の測定を行う。このときの測定値を定着後の静電容量C1_postとする。定着ユニット21により加熱定着された後の記録材Pは、吸水した水分が加熱定着時の熱エネルギーにより蒸発し、水分が抜けきった状態(乾燥状態)となる。その結果、乾燥状態の記録材Pに含まれる水分量は略3.0%程度であることが予め実験的に判っている。S105では、CPU80は、乾燥状態(水分量は略3.0%)の静電容量である定着後の静電容量C1_postの値から、EEPROM83に格納されている複数の記録材から構成されているWC特性リストのデータから該当する紙種タイプを決定する。即ち、CPU80は、WC特性リストから水分量が3.0%で、そのときの静電容量値が定着後の静電容量C1_postの値にマッチするものを選択することで、用紙カセット1から給紙された記録材の紙種を特定することができる。例えば、WC特性リストを表している図8より、定着後の静電容量C1_postが120であれば、水分量3%において静電容量Cが120(mV)となる紙種タイプは、丸数字1の記録材であると判断し、特定することができる。また、水分量3%で定着後の静電容量C1_postが100の場合には、WC特性リストには該当する紙種の記録材はなく、丸数字2と丸数字3の中間の特性を有する記録材が該当する記録材と考えられる。このような場合には、CPU80は、丸数字2と丸数字3の記録材が有する特性(水分量と静電容量Cの関係)からWC特性を算出すればよい。S106では、CPU80は、印刷ジョブが片面印刷の場合には、記録材Pを二次転写部、定着ユニット21を経て、排紙ローラ22により排出トレイ26に排出して、処理を終了する。また、印刷ジョブが両面印刷の場合には、CPU80は、記録材Pの裏面印刷をS105で決定した記録材Pの紙種タイプに応じた画像形成条件に設定して画像形成を行う。そして、CPU80は、定着ユニット21により記録材Pを加熱定着後、排紙ローラ22により排出トレイ26に排出し、処理を終了する。なお、本実施例では、乾燥後の記録材Pの静電容量を測定するため、印刷ジョブが片面印刷の場合でも、記録材Pは両面搬送路を搬送されることになる。また、S102〜S105の処理により、用紙カセット1に積載された記録材Pの紙種タイプが特定(決定)されたので、次回以降の印刷ジョブでは、後述するS107〜S110の処理が実行されることになる。
In S <b> 104, the
S107では、CPU80は、用紙カセット1より記録材Pの給紙を行い、静電容量センサ40により、給紙後(定着前)の記録材の静電容量Cnを測定する。S108では、CPU80は、S105で決定した記録材の紙種タイプのEEPROM83に格納されたWC特性のデータと、S107で測定した静電容量Cnの値に基づいて、記録材Pに含まれる水分量Wnを推定する。S109では、CPU80は、S108にて推定した水分量Wnに応じて、記録材Pに対する画像形成条件を設定する。S110では、CPU80は、S109で設定した画像形成条件で画像形成部を制御して記録材Pへの画像形成を行い、定着ユニット21によって記録材Pを加熱定着後、片面印刷の場合には、排紙ローラ22により排出トレイ26に排出し、処理を終了する。両面印刷の場合には、CPU80は、反転ローラ92を制御して両面搬送ローラ93、94、95が設置された両面搬送路へ記録材Pを搬送することにより、記録材Pの裏面への画像形成を行い、処理を終了する。
In S107, the
[記録材の紙種タイプの再設定]
上述した図9の制御シーケンスに従い、一旦記録材Pの紙種タイプが特定されると、制御部3のCPU80は、WC特性を変更することなく、測定された静電容量の値に応じて、WC特性リストに基づいて記録材Pに含まれる水分量の推定を行う。ところが、ユーザが記録材Pを変更した場合は、決定していた記録材Pの紙種タイプを再度、決定するため、WC特性リストを再度、決定し直す必要がある。例えば、記録材Pの給紙口である用紙カセット1の開閉操作を検知した際は、CPU80は、記録材Pの種類が変更された可能性があると判断して、次回の印刷ジョブ実行時に改めて、記録材Pの紙種タイプの特定を行えばよい。また、CPU80により記録材Pの特定を行わず、画像形成装置100の操作パネル(不図示)からユーザが使用する記録材Pの登録を行い、記録材Pの設定が変更されない限り、CPU80が記録材Pの紙種のリセット処理を行わないようにしてもよい。
[Resetting the paper type of recording material]
According to the control sequence of FIG. 9 described above, once the paper type of the recording material P is specified, the
[水分量を所定量にするための対策]
また、上述した図8の説明では、加熱定着後の記録材Pは、記録材Pに含まれる水分量が3%の乾燥状態であるとして処理を行った。しかしながら、定着ユニット21の構成や、CPU80が制御する定着ユニット21の加熱温度によっては、定着ユニット21を通過した後の記録材Pが乾燥状態に至らない場合も考えられる。その場合は、水分量は3%以上ではあるが、正確な水分量が分からないので、記録材PのWC特性を特定(決定)することができない。そこで、このような場合の対応について、以下に説明するいずれかの対応により、記録材PのWC特性を特定(決定)することができる。
[Countermeasures for setting the amount of water to a predetermined level]
Further, in the description of FIG. 8 described above, the recording material P after heat fixing is processed on the assumption that the moisture content contained in the recording material P is in a dry state of 3%. However, depending on the configuration of the fixing
(1)定着ユニット21の定着温度の設定を通常時より高く設定して、記録紙Pを搬送させる、又は記録材Pの搬送速度を遅くして搬送させる。このようにして、より多くの熱エネルギーを記録材Pに加えることによって、乾燥状態に到達できることが予め実験的に判っている場合は、図9のS103における定着処理の制御を変更する。
(1) The fixing temperature of the fixing
(2)記録材Pを複数回、定着ユニット21を通過させることにより、乾燥状態に到達できることが予め実験的に分かっている場合は、両面搬送路を介して記録材Pを複数回、定着ユニット21を搬送させる。そして、その後、図9のS104にて静電容量C1_postの測定を行う。 (2) If it is experimentally known in advance that the recording material P can be dried by passing the fixing unit 21 a plurality of times, the recording material P is fixed a plurality of times through the double-sided conveyance path. 21 is conveyed. Thereafter, the capacitance C1_post is measured in S104 of FIG.
(3)1回目の定着ユニット21を通過後の記録材Pの静電容量をC1_post、2回目の定着ユニット21を通過後の記録材Pの静電容量をC2_postとして、静電容量の測定を順次行う。そして、(n−1)回目の静電容量Cn−1_postとn回目の静電容量Cn_postに変化がなくなったときに記録材Pは乾燥状態に到達したと判断し、静電容量Cn_postの値を使用して図9のS105の処理に移行する。
なお、本実施例では、記録材Pの乾燥状態での水分量を3%としているが、この値に限定されるものではなく、例えば2.5%〜3.5%のように、幅を持たせた水分量でもよい。
(3) The capacitance of the recording material P after passing the
In the present embodiment, the moisture content in the dry state of the recording material P is 3%, but is not limited to this value. For example, the width is set to 2.5% to 3.5%. It may be the moisture content.
以上説明したように、本実施例では、測定された静電容量に基づいて記録紙Pに含まれる水分量を精度よく推定することにより、水分量に応じた最適な画像形成条件で記録材Pへの画像形成を行うことができる。例えば、湿度80%の高湿度環境では、用紙カセット1に積載された記録材Pのうち、用紙カセット1に積載された紙束の上部から数枚の記録材Pは水分量9.5%であり、この記録材Pに対する最適な定着温度は205℃である。一方、用紙カセット1に積載された紙束の中央部付近の記録材Pの水分量は8.0%まで下がる。この記録材Pに対する最適な定着温度は202℃である。更に、包装紙を開封した直後の記録材Pの場合の水分量は5.0%となり、この場合の最適な定着温度は200℃となる。従来の定着ユニット21の温度制御では、一律に205℃の高い目標温度で温度制御を行っていたため、水分量の低い記録材Pに対しては、過定着による画像不良や排出後の記録材Pにカールが生じたりしていた。本実施例では、用紙カセット1から給紙される記録材Pの静電容量を1枚ずつ測定し、測定された静電容量に応じた記録材Pの水分量に基づいて画像形成条件で画像形成が行われる。そのため、定着ユニット21の温度制御も記録材の水分量に応じた最適な定着温度制御が行われるため、上述したような課題の発生を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the amount of water contained in the recording paper P is accurately estimated based on the measured capacitance, so that the recording material P can be used under optimum image forming conditions corresponding to the amount of water. Image formation can be performed. For example, in a high humidity environment with a humidity of 80%, among the recording materials P loaded on the
また、記録材Pに含まれる水分量に応じて変更可能な画像形成条件は、これらに限られず、二次転写電圧、帯電電圧、現像電圧、レーザ光量、記録材Pの搬送速度や、連続プリント時の記録材P間の距離等であってもよい。画像形成装置100の装置特性や用いるトナーの特性によって発生しやすい画像不良等に対しも、上述した静電容量センサ40の出力値を増減させることにより、記録材Pに含まれる水分量に応じた最適な制御を行うことができる。
The image forming conditions that can be changed according to the amount of water contained in the recording material P are not limited to these, and the secondary transfer voltage, the charging voltage, the developing voltage, the laser light amount, the conveyance speed of the recording material P, and the continuous printing. It may be the distance between the recording materials P at the time. Even for image defects that are likely to occur due to the characteristics of the
また、本実施例では、定着後の記録材Pの静電容量を測定する際に、両面搬送路を介して静電容量センサ40の上流側にある搬送ローラ5に記録材Pを再給紙する構成について説明した。例えば、定着ユニット21から排紙ローラ22に至る搬送路上に、第3の検知手段である静電容量センサを追加して設ける構成にしてもよい。これにより、定着ユニット21から搬送された記録材Pの静電容量を測定することが可能になり、片面印刷の場合には、再度、両面搬送路に記録材Pを搬送することなく、上述した本実施例と同様の対応を行うことができる。
In this embodiment, when the electrostatic capacity of the recording material P after fixing is measured, the recording material P is re-fed to the
また、画像形成装置100に両面搬送路が設けられておらず、更に定着ユニット21の下流側に静電容量センサが搭載されていない場合には、次のような方法で手動で対応することも可能である。例えば、画像形成装置に設けられた操作パネル(不図示)等に、片面印刷が終了し排出トレイ26に排出された記録材Pを、用紙カセット1に再度セットするように表示する。そして、ユーザに記録材Pを再度セットしてもらい、セットされた記録材Pの静電容量を検知することによりWC特性リストを決定することで対応するようにしてもよい。
Further, when the
以上説明したように、本実施例によれば、記録材に含まれる水分量を精度よく推定することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to accurately estimate the amount of water contained in the recording material.
実施例2では、装置内部に環境の温度や湿度を検知する環境センサ85を備えている画像形成装置100において、静電容量センサ40の検知結果に基づいて記録材に含まれる水分量を推定する方法について説明する。なお、本実施例で使用する画像形成装置100や静電容量センサ40等の装置構成については実施例1と同様であり、同じ装置には同じ符号を使用することで、ここでの説明を省略する。
In the second embodiment, in the
[記録材に含まれる水分量と湿度との関係]
図10は、記録材Pが放置された環境の相対湿度と、記録材Pに含まれる最大水分量との関係を示すグラフであり、縦軸は最大水分量(単位:%)、横軸は相対湿度(単位:%)を示す。図10は、普通紙(図中、黒塗りの菱形で示す)、薄紙(図中、白抜きの三角形で示す)、厚紙(図中、×印で示す)の各相対湿度における最大水分量を示している。普通紙の場合には、相対湿度が10%〜80%までの10%刻みでの最大水分量の測定値、薄紙、厚紙については相対湿度が10%、50%、80%での最大水分量の測定値である。
[Relationship between moisture content and humidity contained in recording material]
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the relative humidity of the environment in which the recording material P is left and the maximum amount of water contained in the recording material P. The vertical axis represents the maximum water content (unit:%), and the horizontal axis represents the maximum water content. Indicates relative humidity (unit:%). FIG. 10 shows the maximum water content at each relative humidity of plain paper (indicated by black diamonds in the figure), thin paper (indicated by white triangles in the figure), and thick paper (indicated by crosses in the figure). Show. In the case of plain paper, the measured value of the maximum moisture in 10% increments from 10% to 80% relative humidity, and the maximum moisture in 10%, 50%, and 80% relative humidity for thin paper and cardboard Is the measured value.
図10に示すように、記録材Pの種類に係わらず、各相対湿度の環境下に一定時間馴染んだ記録材に含まれる最大水分量は、略同程度となり、その量は環境の相対湿度に比例することがわかる。ここでは、この最大水分量を、その環境(相対湿度)における「最大水分量(Wmax)」と呼ぶことにする。例えば、図10において、相対湿度80%の環境では、最大水分量は約9.5%となる。画像形成装置100が湿度情報を取得できれば、その環境下に放置された記録材Pの最大水分量を予測することが可能になる。しかしながら、画像形成装置100の用紙カセット1に記録材Pを収納した場合、収納された紙束の最上面付近の記録材Pは、比較的短時間で最大水分量まで吸水する。ところが、それより下部に収納された記録材Pは吸水し難いので、記録材Pに含まれる水分量は徐々に減少する。そのため、長時間放置された場合でも、紙束の最上面と、紙束の中層部以下の記録材Pに含まれる水分量は異なる。本実施例では、このような紙束内で変化する記録材Pの水分量を正確に推定する方法について説明する。
As shown in FIG. 10, regardless of the type of recording material P, the maximum amount of water contained in the recording material accustomed to each relative humidity environment for a certain period of time is approximately the same, and this amount is the relative humidity of the environment. You can see that they are proportional. Here, this maximum water content is referred to as “maximum water content (Wmax)” in the environment (relative humidity). For example, in FIG. 10, in an environment with a relative humidity of 80%, the maximum water content is about 9.5%. If the
[最大水分量と飽和静電容量]
図11は、用紙カセット1に記録材Pをセットしてから、用紙カセット1の最上面の記録材Pに含まれる水分量が時間の経過に伴い、どのように変化するのかを示したグラフであり、縦軸は水分量(単位:%)、横軸は時間(単位:分)を示す。図11は、包装紙を開封した直後の水分量が4.5%の普通紙を、湿度80%の環境下で用紙カセット1にセットした場合の水分量の変化を示す図である。図11に示すように、約10分の時間経過により記録材Pの水分は最大水分量に到達する。ここで、この時間を「水分飽和時間(Tw)」と呼ぶことにする。実際には、個々の記録材Pで水分の吸着度合いは異なるので、飽和時間にもばらつきが生じるが、ここで定義した水分飽和時間(Tw)とは、平均的にみて用紙カセット1内に格納された記録材Pに含まれる水分量がほぼ変化しなくなる時間としてもよい。例えば、相対湿度が80%の環境下での水分飽和時間(Tw)は、およそ9.2%〜9.8%(平均して9.5%)の水分量で略一定となる(変化しなくなる)時間である。本実施例では、水分飽和時間(Tw)は10分であるが、画像形成装置100の構成により、用紙カセット1の密閉度が高ければ、水分飽和時間(Tw)は長くなり、環境の雰囲気に暴露されやすい用紙カセット1であれば、水分飽和時間(Tw)は短くなる。そのため、画像形成装置100の装置構成に応じて、予め実験により決定することができる。また、相対湿度が異なっても、水分飽和時間はおよそ一定である。図11より、相対湿度が80%の環境で10分経過後の、用紙カセット1に収納された紙束最上面の記録材Pに含まれる水分量は、約9.5%である。そこで、用紙カセット1に収納された紙束最上面の記録材Pに含まれる水分量が最大水分量Wmaxに達しているタイミングでの印刷動作時に、記録材Pの静電容量の測定を行えば、水分量がWmaxのときの静電容量Cを測定できる。このときの記録材Pの静電容量を、「飽和静電容量(Cmax)」と呼ぶことにする。
[Maximum water content and saturation capacitance]
FIG. 11 is a graph showing how the amount of water contained in the recording material P on the uppermost surface of the
[印刷ジョブの制御シーケンス]
次に、画像形成装置100の記憶装置に格納されたWC特性リストと最大水分量(Wmax)と飽和静電容量(Cmax)に基づいて記録材Pの種類を特定し、記憶材Pに含まれる水分量に応じて画像形成条件を制御する制御シーケンスについて説明する。図12は、本実施例の印刷ジョブの制御シーケンスを示すフローチャートであり、印刷ジョブを実行する際に起動され、制御部3のCPU80により実行される。なお、実施例1で説明したWC特性リストは、本実施例でもEEPROM83に格納されているものとする。また、図10に示す相対湿度情報と最大水分量情報とを対応付けた湿度・水分量データ(第2の特性情報)がEEPROM83(第2の記憶手段)に格納されているものとする。更に、水分飽和時間(Tw)もEEPROM83に格納されているものとする。
[Print job control sequence]
Next, the type of the recording material P is specified based on the WC characteristic list, the maximum water content (Wmax), and the saturation capacitance (Cmax) stored in the storage device of the
また、画像形成装置100は、記録材Pの給紙口である用紙カセット1の開閉状態を検知する開閉検知部84を有し、CPU80が記録材Pを用紙カセット1に収納するための操作を検知可能となっている。本実施例では、記録材Pが用紙カセット1に収納され水分飽和時間(Tw)が経過した後に、環境センサ85により湿度情報を取得する。そのため、開閉検知部84の検知結果に基づいて、用紙カセット1に記録材Pが収納されたことをCPU80が検知すると、タイマ(不図示)による時間測定を開始するものとする。
Further, the
S200では、CPU80は用紙カセット1から給紙される記録材のWC特性が決定しているかどうかを判断し、決定していると判断した場合には通常の印刷ジョブを実行するために処理をS207に進める。一方、CPU80は、記録材のWC特性が決定していないと判断した場合には処理をS201に進める。S201では、CPU80は、タイマ(不図示)よりタイマ値を参照して、用紙カセット1内に収納された記録材Pが水分飽和時間(Tw)以上放置されたかどうかを判断する。CPU80は、記録材Pが水分飽和時間(Tw)以上放置されたと判断した場合には、処理をS203に進め、放置されていないと判断した場合には、処理をS202に進める。S202では、CPU80は、まだ記録材Pの紙種タイプの特定が実行されていないので、予め設定された通常の画像形成条件で記録材Pへの画像形成を行い、処理を終了する。
In S200, the
S203では、CPU80は、環境センサ85による検知結果である湿度情報と、EEPROM83に格納された湿度・水分量データに基づいて、その相対湿度環境で記録材Pが吸水できる最大水分量Wmax値を取得する。最大水分量Wmaxは、図10に示す相対湿度に対する最大水分量の関係に基づいて、CPU80が算出し決定すればよい。S204では、CPU80は、用紙カセット1から給紙された記録材Pの静電容量センサ40による静電容量の測定を行う。このとき測定された静電容量が飽和静電容量(Cmax)である。
In S <b> 203, the
S205では、CPU80は、S203で決定した最大水分量Wmaxと、S204で検知した飽和静電容量Cmaxと、EEPROM83に格納されている複数の記録材から構成されているWC特性リストから該当する紙種タイプを決定する。ここでは、実施例1と同様に、図13に示すように画像形成装置100のEEPROM83に予め記憶させた複数の紙種に対するWC特性リストを利用する。例えば、最大水分量Wmax=9.5%のときに測定される最大静電容量Cmaxが700mVの場合には、WC特性リストを示す図13より、該当する記録材Pの紙種タイプは、丸数字3の記録材であると決定することができる。S206では、CPU80は、搬送中の記録材Pに含まれる水分量は最大水分量Wmaxであるから、S205で決定されたWC特性リストの紙種タイプでの最大水分量Wmaxに応じた最適な画像形成条件で画像形成を実施し、処理を終了する。
In S205, the
S207〜S210の処理は、実施例1の図9のS107〜S110の処理と同様である。即ち、CPU80は、実施例1と同様に、決定した記録材Pの紙種タイプ(例えば上述した丸数字3の記録材)のWC特性を用いて、記録材毎に測定される静電容量Cnの値から水分量Wnを推定する。そして、CPU80は、推定された水分量Wnに適した画像形成条件で画像形成を行い、処理を終了する。
The processing of S207 to S210 is the same as the processing of S107 to S110 of FIG. That is, as in the first embodiment, the
また、本実施例でも実施例1と同様に、ユーザが記録材Pを変更した場合には、決定した記録材Pの紙種タイプ(WC特性)を再度、設定し直す必要がある。そのため、例えば、記録材Pが収納された用紙カセット1の開閉操作を検知した際は、CPU80は、記録材Pの種類が変更された可能性があると判断して、記録材Pに含まれる水分量が最大になるまでの時間を計測するために、タイマをスタートさせる。記録材Pの放置時間を計測し始めるタイミングについては、給紙口である用紙カセット1の開閉が行われた後は、包装紙を開封した直後の記録材Pが載置された可能性が高い。そのため、CPU80は、開閉検知部84が用紙カセット1の扉が閉じられたことを検知したタイミングから放置時間をカウントするため、タイマをスタートさせる。タイマをスタートさせてから上述した水分飽和時間(Tw)が経過するまでの間に印刷ジョブを実行する場合は、CPU80は、通常の画像形成条件で画像形成を行う。なお、水分飽和時間(Tw)が経過するまでの印刷ジョブでの印刷枚数が多い場合には、用紙カセット1内では、吸湿量の少ない記録材Pが上面に押し上げられるので、タイマをリセットして、再度、時間計測をやり直す必要がある。タイマをリセットする場合の記録材Pの印刷枚数は、画像形成装置100の構成に応じて適宜決定すればよい。
Also in this embodiment, as in the first embodiment, when the user changes the recording material P, it is necessary to set the paper type (WC characteristics) of the determined recording material P again. Therefore, for example, when the opening / closing operation of the
以上説明したように、本実施例によれば、記録材に含まれる水分量を精度よく推定することができる。本実施例では、記録材に含まれる水分量が最大水分量の場合の静電容量値に基づいて記録材の紙種を決定した後、記録材毎に静電容量に基づいた水分量を精度よく推定することにより、水分量に応じた最適な画像形成条件で画像形成を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to accurately estimate the amount of water contained in the recording material. In this embodiment, after determining the paper type of the recording material based on the capacitance value when the moisture content contained in the recording material is the maximum moisture content, the moisture content based on the capacitance is accurately determined for each recording material. By estimating well, it is possible to perform image formation under optimum image forming conditions corresponding to the amount of moisture.
実施例1、2では、特性の異なる複数の記録材の静電容量−水分量の特性データを予め用意し、定着後の乾燥状態の記録材(実施例1)や環境センサから予測される最大水分量を吸水した記録材(実施例2)の静電容量に基づいて、記録材の紙種を特定した。ところで、特開2003−065994号公報では、一対の電極を記録材の搬送路を介して配置し、搬送中の記録材を対向する電極で挟みこむような形態で電極間の静電容量を測定することにより、記録材に含まれる水分量を測定する手法が提案されている。この提案では、静電容量の測定の際に、記録材の繊維の粗密度や厚さについての情報を同時に取得することで、記録材の紙種に応じた最適な定着制御を行っている。ところが、提案されている構成の検知システムでは、静電容量の測定値が記録材の体積抵抗値の影響を大きく受けるため、静電容量の測定値から水分量を判定することが困難であることが、出願人らの検討により明らかとなっている。本来、吸水量が同じであっても、記録材の静電容量が異なるのは、繊維の密度や記録材の厚さに由来する紙の構造や形状の違いによるものだけでなく、記録材の繊維の性質や填料の性質に由来する体積抵抗率(Ω・cm)の違いによるものもある。特に、記録材の体積抵抗値は、静電容量に大きな影響を与える。 In the first and second embodiments, capacitance-moisture amount characteristic data of a plurality of recording materials having different characteristics are prepared in advance, and the maximum predicted from the recording material in the dried state after fixing (Example 1) and the environmental sensor. The paper type of the recording material was specified based on the capacitance of the recording material (Example 2) that absorbed water. By the way, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-065994, a pair of electrodes are arranged via a recording material conveyance path, and the capacitance between the electrodes is measured in such a manner that the recording material being conveyed is sandwiched between opposing electrodes. Thus, a method for measuring the amount of water contained in the recording material has been proposed. In this proposal, when the electrostatic capacity is measured, information on the coarse density and thickness of the fibers of the recording material is acquired at the same time, thereby performing optimum fixing control according to the paper type of the recording material. However, in the detection system having the proposed configuration, the measured capacitance value is greatly influenced by the volume resistance value of the recording material, so that it is difficult to determine the moisture content from the measured capacitance value. However, it has been clarified by the examination of the applicants. Originally, even if the amount of water absorption is the same, the capacitance of the recording material is different not only due to the difference in the structure and shape of the paper derived from the density of the fiber and the thickness of the recording material, but also of the recording material. Some are due to differences in volume resistivity (Ω · cm) derived from the properties of the fibers and fillers. In particular, the volume resistance value of the recording material has a great influence on the capacitance.
そこで、実施例3では、記録材の静電容量から記録材に含まれる水分量をより精度高く推定するために、静電容量センサにより検知された静電容量値をより精度の高い静電容量値とする方法について説明を行う。即ち、本実施例では、記録材が置かれた湿度環境と、記録材の体積抵抗率(Ω・cm)と、記録材の構造に関して坪量又は表面性のうちの少なくとも1つ以上の情報と、に基づいて、記録材の静電容量値を求めるものとする。なお、本実施例で使用する画像形成装置100や静電容量センサ40等の装置構成については実施例1、2と同様であり、同じ装置には同じ符号を使用することで、ここでの説明を省略する。
Therefore, in Example 3, in order to estimate the amount of water contained in the recording material with higher accuracy from the capacitance of the recording material, the capacitance value detected by the capacitance sensor is more accurately detected. A method of setting values will be described. That is, in this embodiment, the humidity environment in which the recording material is placed, the volume resistivity (Ω · cm) of the recording material, and at least one information of basis weight or surface property regarding the structure of the recording material; , The capacitance value of the recording material is obtained. Note that the configuration of the
[記録材の坪量、表面性、体積抵抗率の検知]
本実施例で使用する画像形成装置100は、記録材Pの坪量を検知する装置と、記録材Pの表面粗さを検知する装置の両方又はいずれか一方と、記録材Pの体積抵抗率(Ω・cm)を検知するために記録材Pを流れる電流値を検知する電流検知部を備えている。記録材の坪量を検知する代表的な装置には次のようなものがある。例えば、記録材Pに超音波を照射し、その反射率や透過率を検知して坪量情報を取得する超音波センサ型の検知装置や、接触式の圧電素子で記録材Pの厚さに関連する情報を取得する圧電素子型の検知装置や、磁気式の紙圧センサ等がある。また、記録材Pの表面性(紙の粗さ)を検知する代表的な装置としては、次のようなものがある。例えば、記録材Pの表面からの反射光をCMOSセンサ等のエリアセンサで撮像し、画像処理で表面の凹凸性に関する情報を取得するエリアセンサ型の検知装置や、接触型又は非接触型の変位センサで表面性の情報を取得する変位センサ型の検知装置等がある。
[Detecting basis weight, surface properties, and volume resistivity of recording materials]
The
本実施例では、上述した坪量検知装置と表面性検知装置は、それぞれ単独で、又は一体型の第5の検知手段であるメディアセンサ60として画像形成装置100内に備えられている。図14は、本実施例での画像形成装置100の構成を示す断面図である。実施例1の図1に示す画像形成装置100との違いは、メディアセンサ60が追加されている点である。図1と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。メディアセンサ60は、搬送ローラ対5、6と静電容量センサ40との間の搬送路を介して設置されているが、静電容量センサ40と二次転写部との間に設置してもよい。
In the present embodiment, the basis weight detection device and the surface property detection device described above are each provided in the
また、記録材Pの抵抗値を検知するには、図14に示す二次転写ローラ19、二次転写対向ローラ20、中間転写ベルト17を含む二次転写部に流れる電流を検知する第6の検知手段である電流検知部86を利用すればよい。具体的には、二次転写部に記録材Pが搬送されていないタイミングで、二次転写ローラ19に一定電圧を印加し、そのとき中間転写ベルト17を介して二次転写対向ローラ20に至る回路に流れる電流値を電流検知部86で検知する。そして、二次転写ローラ19に印加した電圧を電流検知部86で検知した電流値で除することにより、合成抵抗値R1(Ω)を算出する。次いで、二次転写部に記録材Pが搬送されているタイミングで、二次転写ローラ19に一定電圧を印加し、そのとき、記録材P、中間転写ベルト17を介して二次転写対向ローラ20に至る回路に流れる電流値を電流検知部86で検知する。そして、二次転写ローラ19に印加した電圧を電流検知部86で検知した電流値で除することにより、合成抵抗値R1(Ω)と記録材Pの抵抗値Rp(Ω)を合計した合成抵抗値Rtotal(Ω)が算出される。そして、合成抵抗値Rtotal(Ω)から合成抵抗値R1(Ω)を減じることにより、記録材Pの抵抗値Rp(Ω)を求めることができる。
Further, in order to detect the resistance value of the recording material P, a sixth current that detects the current flowing in the secondary transfer portion including the
なお、算出された記録材Pの抵抗値Rp(Ω)から、紙の体積抵抗率ρv(Ω・cm)への変換は、以下のように行う。予め実験的に計測した二次転写ローラ19と記録材Pの接触面積S(cm2)と、記録材Pの平均的な厚さであるt=100μm(=1.0E−2cm)を用い、ρv=Rp・S/tにより変換する。なお、記録材Pの厚さは、坪量に応じた平均的な厚さとして計算してもよい。
Note that the conversion from the calculated resistance value Rp (Ω) of the recording material P to the volume resistivity ρv (Ω · cm) of the paper is performed as follows. A contact area S (cm 2 ) between the
表2は、記録材Pの体積抵抗率(Ω・cm)とメディアセンサ60で検知した坪量の情報に応じて変化する静電容量のテーブル(第3の特性情報)である。
Table 2 is a capacitance table (third characteristic information) that changes in accordance with the volume resistivity (Ω · cm) of the recording material P and the basis weight detected by the
表2は、気温32℃、湿度80%の高温高湿度環境における、坪量と体積抵抗率(Ω・cm)を有する記録材Pの静電容量の値を示す一例である。表2において、左側の列は、坪量(単位:g/m2)を示し、右側の列は、記録材Pの体積抵抗率(Ω・cm)を示している。なお、表2中に示すデータは、予め代表的な記録材Pを用いて測定した実測値と、実測値から計算で求めた値である。なお、表2は、高温高湿度環境におけるデータであるが、この他に、低温低湿度環境、中温中湿度環境におけるデータも、例えばEEPROM83(第3の記憶手段)に格納されている。 Table 2 shows an example of the capacitance value of the recording material P having the basis weight and the volume resistivity (Ω · cm) in a high temperature and high humidity environment where the temperature is 32 ° C. and the humidity is 80%. In Table 2, the left column indicates the basis weight (unit: g / m 2 ), and the right column indicates the volume resistivity (Ω · cm) of the recording material P. Note that the data shown in Table 2 is an actual measurement value measured in advance using a typical recording material P and a value obtained by calculation from the actual measurement value. Table 2 shows data in a high-temperature and high-humidity environment. In addition, data in a low-temperature and low-humidity environment and an intermediate-temperature and medium-humidity environment are also stored in, for example, the EEPROM 83 (third storage unit).
本実施例では、例えば実施例1のように、記録材Pが乾燥状態の場合には、低温低湿度環境における表2のデータを用いて、該当する記録材Pの静電容量値を取得する。また、実施例2の場合には、環境センサにより検知した相対湿度に応じた環境の表2のデータ(例えば高温高湿度環境のデータ)を用いて、該当する記録材Pの静電容量値を取得する。例えば、実施例2において、水分飽和時間(Tw)が経過し、記録材Pの静電容量値を静電容量センサ40によって検知したとき、環境センサ85により取得した相対湿度が9.5%であったとする。そして、このとき、メディアセンサ60により記録材Pの坪量が85g/m2と測定され、電流検知部86での検知結果に基づいて算出された記録材Pの体積抵抗率が5.0E+10Ωと判定されたとする。相対湿度が9.5%は、高温高湿度環境となる。高温高湿度環境でのデータを示す表2において、記録材Pの坪量が85g/m2で、体積抵抗率が5.0E+10Ωの場合の高温高湿環境下で得られる静電容量値は、595mVとなる。ここで、図13に示される複数の記録材Pの紙水分静電容量特性リスト(WC特性リスト)から、高温高湿環境(水分量が9.5%)において、表2より取得した静電容量が595mVとなる記録材は、丸数字4の紙種であると特定することができる。その結果、丸数字4の記録材PのWC特性に従い、印刷ジョブで画像形成される記録材P毎に測定された静電容量Cnの値から、記録材Pの水分量Wnを推定することが可能となり、記録材Pに含まれる水分量に最適な画像形成条件で画像形成を行うことができる。
In the present embodiment, for example, when the recording material P is in a dry state as in the first embodiment, the capacitance value of the corresponding recording material P is acquired using the data in Table 2 in a low temperature and low humidity environment. . In the case of the second embodiment, the capacitance value of the corresponding recording material P is calculated using the data in Table 2 of the environment corresponding to the relative humidity detected by the environment sensor (for example, data of the high temperature and high humidity environment). get. For example, in Example 2, when the moisture saturation time (Tw) has elapsed and the capacitance value of the recording material P is detected by the
また、メディアセンサ60により記録材Pの坪量と同時に、表面性の情報が取得できる場合には、表面性情報から判断できる記録材Pの凹凸性から、記録材の平滑度がラフ紙、普通紙、平滑紙であるかを特定することができる。そして、特定された記録材Pの平滑度に応じて、例えば表2で示した高温高湿度環境での静電容量値に一定の係数を乗じたり、一定の補正値を加減したりする。このように、静電容量値を表面性情報に基づいて補正することにより、より精度を高めた記録材Pの紙種を特定することができる。また、実施例1、2と同様に用紙カセット1の開閉が行われ、ユーザが記録材Pを変更した場合には、包装紙を開封した直後の記録材Pが載置された可能性が高い。そのため、決定した記録材Pの紙種タイプ(WC特性)を上述した方法で再度、設定し直す必要がある。
In addition, when the
また、実施例1〜3では、図8に示すように記録材に含まれる水分量に対して静電容量が直線的に変化するような場合について説明を行った。使用する静電容量センサの電極構成や、検知電極と基準電極との距離、又は検知回路による影響等により、図15に示すように指数関数に近い変化を表す場合も考えられる。図15は、図中、丸数字1〜7で示す7種類の記録材の静電容量と記録材に含まれる水分量との関係を示すグラフであり、縦軸は静電容量C(単位:mV)、横軸は記録材に含まれる水分量(%)を示す。例えば、静電容量センサが周囲の雰囲気に存在する水分量の影響を受けにくい場合、記録材に含まれる水分量が多くなるほど測定する静電容量の変動が大きくなると想定される。このような場合においても、図15に示すような紙水分静電容量特性リスト(WC特性リスト)を予め実験的に測定しておき、画像形成装置の記憶手段に記憶させておけば、実施例1〜3の説明と同様に扱うことが可能である。
In Examples 1 to 3, the case where the capacitance changes linearly with respect to the amount of water contained in the recording material as shown in FIG. 8 has been described. Depending on the electrode configuration of the capacitance sensor to be used, the distance between the detection electrode and the reference electrode, the influence of the detection circuit, or the like, there may be a case where a change close to an exponential function is represented as shown in FIG. FIG. 15 is a graph showing the relationship between the capacitance of the seven types of recording materials indicated by the circled
更に、上述した実施例では、図3、図4に示すような電極構成の静電容量センサを例に説明を行ったが、適用できるセンサはこれに限られるものではない。例えば、外部のノイズからの遮蔽性が優れているような装置構成の場合、各電極板に設けているシールド電極の一部、或いは全部を省略することも可能である。また、本実施例のように、2つの検知用電極で測定される静電容量の差分を検知する回路構成でなくても、単一又は複数の検知電極で測定した静電容量をそのまま検知信号として利用してもよい。 Furthermore, in the above-described embodiments, the description has been made by taking the capacitance sensor having the electrode configuration as shown in FIGS. 3 and 4 as an example, but applicable sensors are not limited to this. For example, in the case of a device configuration that is excellent in shielding from external noise, part or all of the shield electrode provided on each electrode plate can be omitted. In addition, as in this embodiment, the capacitance measured by a single or a plurality of detection electrodes is directly detected as a detection signal, even if it is not a circuit configuration for detecting the difference in capacitance measured by two detection electrodes. It may be used as
以上説明したように、本実施例によれば、記録材に含まれる水分量を精度よく推定することができる。本実施例では、記録材の坪量(又は坪量と表面性)と、体積抵抗率に基づいて記録材の紙種を決定した後、記録材毎に静電容量に基づいた水分量を精度よく推定することにより、水分量に応じた最適な画像形成条件で画像形成を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to accurately estimate the amount of water contained in the recording material. In this embodiment, after determining the paper type of the recording material based on the basis weight (or basis weight and surface property) of the recording material and the volume resistivity, the moisture amount based on the capacitance is accurately determined for each recording material. By estimating well, it is possible to perform image formation under optimum image forming conditions corresponding to the amount of moisture.
1 用紙カセット
21 定着ユニット
40 静電容量センサ
80 CPU
83 EEPROM
1
83 EEPROM
Claims (20)
前記給紙手段より給紙された記録材の静電容量を検知する第1の検知手段と、
記録材に画像形成を行う画像形成手段と、
記録材上の画像を定着させる定着手段と、
前記画像形成手段及び前記定着手段を制御して、記録材の画像形成を制御する制御手段と、
所定の記録材の静電容量値と前記所定の記録材に含まれる水分量とを対応付けた第1の特性情報であって、複数の記録材に対応した複数の前記第1の特性情報を記憶した第1の記憶手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記給紙手段から給紙された記録材が所定の水分量の状態のときの前記第1の検知手段により検知された前記静電容量値に基づいて、前記第1の記憶手段に記憶された複数の前記第1の特性情報のうちから前記記録材に対応する第1の特性情報を決定し、前記決定された第1の特性情報を用いて、前記第1の検知手段により検知された前記給紙手段から給紙された記録材の静電容量値に対応する前記水分量に基づいて前記画像形成手段及び前記定着手段を制御することを特徴とする画像形成装置。 A paper feeding means for feeding the recording material;
First detection means for detecting the capacitance of the recording material fed from the paper feed means;
Image forming means for forming an image on a recording material;
Fixing means for fixing the image on the recording material;
Control means for controlling the image forming means and the fixing means to control image formation of the recording material;
A first characteristic information in which a capacitance value of a predetermined recording material is associated with an amount of water contained in the predetermined recording material, and a plurality of the first characteristic information corresponding to a plurality of recording materials is obtained. Stored first storage means;
With
The control unit is configured to store the first storage on the basis of the capacitance value detected by the first detection unit when the recording material fed from the sheet feeding unit is in a predetermined moisture amount state. First characteristic information corresponding to the recording material is determined from among the plurality of first characteristic information stored in the means, and the first detection means is determined using the determined first characteristic information. An image forming apparatus, wherein the image forming unit and the fixing unit are controlled based on the amount of water corresponding to the capacitance value of the recording material fed from the paper feeding unit detected by the step.
前記第2の検知手段は、前記給紙手段の開閉状態の変化を検知すると、前記制御手段に通知することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 The paper feed means has second detection means for detecting an open / closed state of the paper feed means,
The image forming apparatus according to claim 2, wherein the second detection unit notifies the control unit when a change in the open / close state of the sheet feeding unit is detected.
前記制御手段は、前記第1の検知手段により前記乾燥状態のときの水分量の記録材の静電容量値を検知するために、前記定着手段を通過した記録材を前記両面搬送路に搬送し、前記第1の検知手段により前記両面搬送路に搬送された前記記録材の静電容量値を検知させることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。 In order to form an image on the back surface of the recording material imaged on the front surface, a double-sided conveyance path for conveying the recording material to the image forming unit is provided again.
The control unit conveys the recording material that has passed through the fixing unit to the double-sided conveyance path in order to detect the capacitance value of the recording material having a moisture content in the dry state by the first detection unit. 6. The image forming apparatus according to claim 5, wherein a capacitance value of the recording material conveyed to the double-sided conveyance path is detected by the first detection unit.
前記制御手段は、前記第3の検知手段により前記定着手段を通過した前記乾燥状態の水分量の記録材の静電容量値を検知することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。 A third detection unit that detects a capacitance of the recording material on a downstream side of the fixing unit in the conveyance direction of the recording material;
The image forming apparatus according to claim 5, wherein the control unit detects a capacitance value of the recording material having the moisture content in the dry state that has passed through the fixing unit by the third detection unit.
前記制御手段は、前記所定の時間が経過する前に画像形成する記録材が所定の数を超えると、前記計測手段による時間の計測をやり直すことを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。 The control means has measuring means for measuring the passage of the predetermined time,
15. The image forming apparatus according to claim 14, wherein the control unit re-measures the time by the measuring unit when the number of recording materials on which an image is formed exceeds a predetermined number before the predetermined time elapses. .
記録材が放置された環境の湿度と記録材に含まれる前記最大の水分量とを対応付けた第2の特性情報を記憶した第2の記憶手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記所定の時間が経過すると、前記第4の検知手段により検知された湿度に対応する記録材に含まれる前記最大の水分量を前記第2の特性情報から取得し、前記所定の時間が経過したあとに前記給紙手段より給紙された記録材の静電容量値を前記第1の検知手段より取得し、取得した前記最大の水分量と前記記録材の静電容量値とに基づいて、前記第1の記憶手段に記憶された前記複数の前記第1の特性情報のうちから前記給紙手段により給紙された記録材に対応する第1の特性情報を決定することを特徴とする請求項16に記載の画像形成装置。 A fourth detection means for detecting humidity;
Second storage means for storing second characteristic information in which the humidity of the environment where the recording material is left and the maximum amount of water contained in the recording material are associated with each other;
With
When the predetermined time has elapsed, the control means acquires the maximum amount of water contained in the recording material corresponding to the humidity detected by the fourth detection means from the second characteristic information, and The electrostatic capacity value of the recording material fed from the paper feeding means after the elapse of time is acquired from the first detection means, and the acquired maximum moisture amount and the electrostatic capacitance value of the recording material are acquired. And determining first characteristic information corresponding to the recording material fed by the paper feeding means from among the plurality of first characteristic information stored in the first storage means. The image forming apparatus according to claim 16.
記録材の体積抵抗率を検知するための第6の検知手段と、
湿度に応じた記録材の坪量と体積抵抗率と静電容量値とを対応付けた第3の特性情報を記憶する第3の記憶手段と、
を備え、
前記制御手段は、記録材が前記乾燥状態のときの湿度に応じた前記第3の特性情報より、前記第5の検知手段により検知された前記記録材の前記坪量と、前記第6の検知手段により検知された前記記録材の前記体積抵抗率と、に対応する前記記録材の静電容量値を取得し、前記取得した前記記録材の静電容量値と、前記乾燥状態の記録材に含まれる水分量とに基づいて、前記第1の記憶手段に記憶された前記複数の前記第1の特性情報のうちから前記給紙手段により給紙された記録材に対応する第1の特性情報を決定することを特徴とする請求項6から請求項12のいずれか1項に記載の画像形成装置。 A fifth detection means for detecting the basis weight of the recording material;
A sixth detection means for detecting the volume resistivity of the recording material;
Third storage means for storing third characteristic information in which the basis weight, volume resistivity, and capacitance value of the recording material according to humidity are associated with each other;
With
The control means determines the basis weight of the recording material detected by the fifth detection means and the sixth detection based on the third characteristic information according to humidity when the recording material is in the dry state. Acquiring the capacitance value of the recording material corresponding to the volume resistivity of the recording material detected by the means, and acquiring the acquired capacitance value of the recording material and the recording material in the dry state. Based on the amount of water contained, first characteristic information corresponding to the recording material fed by the paper feeding means from among the plurality of first characteristic information stored in the first storage means. 13. The image forming apparatus according to claim 6, wherein the image forming apparatus is determined.
記録材の体積抵抗率を検知するための第6の検知手段と、
湿度に応じた記録材の坪量と体積抵抗率と静電容量値とを対応付けた第3の特性情報を記憶する第3の記憶手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第4の検知手段により検知された記録材の湿度に応じた前記第3の特性情報より、前記第5の検知手段により検知された前記記録材の前記坪量と、前記第6の検知手段により検知された前記記録材の前記体積抵抗率と、に対応する前記記録材の静電容量値を取得し、前記取得した記録材の静電容量値と、前記第2の特性情報から取得した前記最大の水分量とに基づいて、前記第1の記憶手段に記憶された複数の前記第1の特性情報のうちから前記記録材に対応する第1の特性情報を決定することを特徴とする請求項17に記載の画像形成装置。 A fifth detection means for detecting the basis weight of the recording material;
A sixth detection means for detecting the volume resistivity of the recording material;
Third storage means for storing third characteristic information in which the basis weight, volume resistivity, and capacitance value of the recording material according to humidity are associated with each other;
With
The control means, based on the third characteristic information according to the humidity of the recording material detected by the fourth detection means, the basis weight of the recording material detected by the fifth detection means, A capacitance value of the recording material corresponding to the volume resistivity of the recording material detected by a sixth detection means; and the acquired capacitance value of the recording material; Based on the maximum water content acquired from the characteristic information, first characteristic information corresponding to the recording material is determined from among the plurality of first characteristic information stored in the first storage unit. The image forming apparatus according to claim 17.
前記第6の検知手段は、前記転写部において記録材に画像を転写しているときに前記電流検知手段により検知した電流値と、前記転写部に記録材が搬送されていないときに前記電流検知手段により検知した電流値との差により算出した記録材が有する抵抗値に基づいて、前記体積抵抗率を求めることを特徴とする請求項18又は請求項19に記載の画像形成装置。 The image forming unit includes a transfer unit that transfers an image to a recording material, and a current detection unit that detects a current flowing through the transfer unit,
The sixth detection means detects the current value detected by the current detection means when the image is transferred to the recording material in the transfer portion, and the current detection when the recording material is not conveyed to the transfer portion. 20. The image forming apparatus according to claim 18, wherein the volume resistivity is obtained based on a resistance value of a recording material calculated from a difference from a current value detected by the means.
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