JP2019045648A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 給紙口にヒータが設けられた画像形成装置において、記録材の種類を精度良く判別し、高品位な画像を形成する画像形成装置を提供する。【解決手段】 本発明は、記録材が載置される載置部に発熱体を備えた画像形成装置において、画像を形成する画像形成部と、記録材の特性に関する情報を検知する検知部と、前記装置の周囲の水分量に関する情報を測定する測定部と、前記発熱体が通電している状態における前記載置部の周囲の水分量に関する情報が予め記憶された記憶部と、前記発熱体に通電していない場合、前記検知部の検知結果と前記測定部により測定された前記情報に基づいて、画像形成条件を設定し、前記発熱体に通電している場合、前記検知部の検知結果と前記記憶部に記憶された前記情報に基づいて、前記画像形成条件を設定する制御部と、を有することを特徴とする。【選択図】 図６

Description

本発明は、記録材の種類を判別し、判別結果に応じて記録材に対する画像形成条件を設定する画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、記録材の物理的な特性（坪量や表面性など）に関する情報を検知するセンサを備え、そのセンサの検知結果から記録材の種類を判別するものがある。これらの装置では、記録材の種類の判別結果に応じて、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）といった画像形成条件を設定し、画像品位を向上させている。

特許文献１では、記録材に含まれる水分量によって記録材の特性が変動することに着目し、画像形成装置の周囲の温度や湿度から求められる空気中の水分量に基づいて、センサの検知結果を補正している。例えば、高温高湿の環境下で空気中の水分量が多い場合は、記録材に含まれる水分量も多いと予測される。そして、記録材に含まれる水分量が多い場合は、水分の量に応じて記録材の坪量が増加する。画像形成装置はこのような記録材の含水量を考慮しセンサの検知結果を補正することで、より精度良く記録材の坪量を判別することができる。

特開２０１６−１０２８６７号公報

しかしながら、記録材に含まれる水分量が多い状態で画像形成を行うと、特に画像の定着処理により記録材が熱せられる際に、記録材に含まれる水分が蒸発することに伴って、記録材にカールが発生しやすくなる。そのため、記録材の吸湿を抑制しカールの発生を抑えるため、一部の給紙口にヒータを設けて記録材を温める構成が知られている。

この構成をとった場合、画像形成装置の周囲の温度や湿度と、給紙口付近の温度や湿度が大きく異なってしまうため、特許文献１のように空気中の水分量に基づいて記録材の含水量を予測することができない。その結果、記録材の坪量の判別精度が低下し、誤った画像形成条件を設定して画像品位が低下してしまうおそれがある。

本発明の目的は、給紙口にヒータが設けられた画像形成装置において、記録材の種類を精度良く判別し、高品位な画像を形成する画像形成装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明の画像形成装置は、記録材が載置される載置部に発熱体を備えた画像形成装置において、前記載置部から搬送された記録材に画像を形成する画像形成部と、記録材の特性に関する情報を検知する検知部と、前記画像形成装置の周囲の水分量に関する情報を測定する測定部と、前記発熱体が通電している状態における前記載置部の周囲の水分量に関する情報が予め記憶された記憶部と、前記発熱体に通電していない場合、前記検知部の検知結果と前記測定部により測定された前記情報に基づいて、前記画像形成部による画像形成条件を設定し、前記発熱体に通電している場合、前記検知部の検知結果と前記記憶部に記憶された前記情報に基づいて、前記画像形成条件を設定する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、給紙口にヒータが設けられた画像形成装置において、記録材の種類を精度良く判別し、高品位な画像を形成する画像形成装置を提供することができる。

画像形成装置の一例を示す図である。 実施例１に係る記録材判別装置の一例を示す図である。 実施例１及び２に係るカセットヒータの一例を示す図である。 カセットヒータの通電状態と記録材の含水率の関係を示した図である。 実施例１に係る水分量と検知値の関係の一例を示す図である。 実施例１に係る記録材判別方法のフローチャートの一例を示す図である。 実施例２を適応可能な判別装置の一例を示す図である。 実施例２に係る水分量と検知値の関係の一例を示す図である。 実施例２に係る記録材判別方法のフローチャートの一例を示す図である。 実施例３のカセットヒータの一例を示す図である。 実施例３の記録材判別装置の一例を示す図である。 実施例３に係る水分量の経時変化の一例を示す図である。 実施例３に係る記録材判別方法のフローチャートの一例を示す図である。

［実施例１］
＜画像形成装置の説明＞
本実施例を適用可能である電子写真方式のレーザビームプリンタ１（以下、プリンタ１と表記する）について説明する。図１はプリンタ１の概略構成図である。プリンタ１は、タンデム式のカラーレーザビームプリンタであり、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の現像剤であるトナーを重ね合わせることで用紙Ｐ（記録材）にカラー画像を形成することができる。給紙カセット２は、載置部の一例であり、用紙Ｐが複数枚載置される。給紙カセット２には、カセットヒータ８０と、通電検知センサ８１が設けられている。カセットヒータ８０は給紙カセット２に載置されている用紙Ｐの周囲を温めて、用紙Ｐの吸湿を抑制する。通電検知センサ８１は、カセットヒータ８０が通電状態にあるか否かを検知する。用紙Ｐの搬送路には、給紙カセット２から用紙Ｐを給紙する給紙ローラ４、給紙カセット２から給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対５、レジストレーションローラ対６が設けられている。さらに、用紙Ｐの搬送状態を検知するためのレジストレーションセンサ３４及び定着排紙センサ３５が設けられている。記録材判別装置３０は給紙カセット２から搬送されてきた用紙Ｐの特性に関する情報を検知し、用紙Ｐの種類を判別する。記録材判別装置３０について詳細は後述する。

１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）は各色のトナーを担持する感光ドラムである。１２（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）は感光ドラム１１を一様に所定の電位に帯電するための各色の帯電ローラである。１３（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）は、４色分のレーザスキャナである。また、１４（１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ）は、感光ドラム１１上に形成された静電潜像を可視化するためのプロセスカートリッジである。１５（１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ）は、プロセスカートリッジ１４内のトナーを感光ドラム１１に送り出す現像ローラである。１６（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）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に一次転写する一次転写ローラである。中間転写ベルト１７は、駆動ローラ１８によって回転する。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用紙Ｐに転写する。定着器２０は、用紙Ｐを搬送させながら、用紙Ｐに二次転写されたトナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。以上説明した感光ドラム１１から定着器２０までが、画像形成部５０の一例を構成している。排紙ローラ２１は、定着器２０によって定着が行われた用紙Ｐを排紙する。

＜記録材判別装置の構成＞
本実施例を適用可能である記録材判別装置３０の構成について説明する。図２は、記録材判別装置３０の構成と、給紙カセット２の構成の一例を示したブロック図である。記録材判別装置３０は、後述する温湿度センサ４０と坪量検知部３１と制御部１０から構成される。温湿度センサ４０（測定部）は、プリンタ１の周囲の空気中の水分量を求めるため、プリンタ１の周囲の温度及び湿度を測定する。なお、本実施例では温湿度センサ４０を用いて説明するものの、空気中の水分量を検知できればよく、これに限定されるものではない。温湿度センサ４０はプリンタ１の周囲の温湿度環境を精度良く測定できるように、プリンタ１の外装近く且つ熱源の影響を受けない場所に配置するのが望ましい。

坪量検知部３１は、給紙カセット２から搬送された用紙Ｐの坪量を検知するための超音波センサである。ここで、坪量とは用紙Ｐの単位面積当たりの質量であり、その単位は［ｇ／ｍ^２］である。以下、簡単のため単純に［ｇ］と表記することもある。坪量検知部３１は、超音波発信部３１ａ及び超音波受信部３１ｂ（以下、それぞれ発信部３１ａ、受信部３１ｂと表記する）から構成される。制御部１０は、ＣＰＵ、メモリ等を備えたＭＰＵ（不図示）で構成され、坪量検知部３１の制御と、温湿度センサ４０の検知結果および、通電検知センサ８１の検知結果の処理を行うとともに、プリンタ１の制御を司る機能も備える。制御部１０は、温湿度センサ４０の検知結果、通電検知センサ８１の検知結果、坪量検知部３１の検知値に基づいて、用紙Ｐの種類に応じた画像形成条件（印刷モード）を設定する。ここで、画像形成条件とは、画像形成部５０が用紙Ｐに画像を形成する際の各種プロセス条件であり、詳しくは後述する。

本実施例において、制御部１０は、坪量検知部３１の制御と、温湿度センサ４０および通電検知センサ８１の検知結果の処理、電子写真プロセスの制御を一括して行っているが、各々に独立した制御部を設け機能を分担させてもよい。例えば、坪量検知部３１の制御と、温湿度センサ４０および通電検知センサ８１の検知結果の処理を行う制御部と、電子写真プロセスの制御を行う制御部をそれぞれ独立して設け、各制御部は通信によりお互いの制御および検知値を共有しても良い。また例えば、坪量検知部３１の制御を行う制御部と、温湿度センサ４０と通電検知センサ８１の検知結果の処理および電子写真プロセスの制御を行う制御部をそれぞれ独立して設け、各制御部は通信によりお互いの制御および検知値を共有しても良い。

＜カセットヒータ８０の構成＞
図３は、本実施例を適用可能なカセットヒータ８０の一例である。カセットヒータ８０（発熱体）は、抵抗器８２と、ヒューズ８３で構成されており、商用電源などの外部電源８４に接続される。外部電源８４から供給される電力が抵抗器８２で消費されることで、抵抗器８２が発熱する。これにより、給紙カセット２の内部の温度が上昇する。ヒューズ８３は、予期しない大電流が抵抗器８２に流れることを防いでいる。本実施例では、外部電源８４が抵抗器８２に電力を供給する構成を一例として示したが、他の方法でも良い。例えば、プリンタ１の電源が抵抗器８２に電力を供給する構成でも良い。

＜カセットヒータ８０の効果＞
高湿度環境に放置した用紙Ｐを印刷すると、用紙Ｐが多くの水分を吸湿しているので、印刷した用紙Ｐにカールが発生する。このカール対策として、給紙カセット２にカセットヒータ８０を搭載し、給紙カセット２の内部の湿度を下げる方法がある。図４は、発明者らが検討した際の測定データの一例であり、高湿度環境（温度３２．５℃、相対湿度８０％）における用紙Ｐの含水量の時間変化を示している。用紙Ｐをパッケージから開梱したタイミング（時点Ａ）における用紙Ｐの含水量は６．３％である。カセットヒータ８０がない場合、用紙Ｐが空気中の水分を吸湿し、時点Ｂにおいて用紙Ｐの含水量は８．１％まで上昇する。一方、カセットヒータ８０がある場合、給紙カセット２の内部の湿度が低いので、時点Ｂにおいて用紙Ｐの含水量は７．０％までしか上昇しない。このように、カセットヒータ８０を搭載することで、高湿環境においても用紙Ｐの吸湿を抑制でき、カールを抑制できる。

＜記録材判別装置の動作＞
本実施例を適用可能な記録材判別装置３０の動作について、図２を用いて説明する。前述したように、制御部１０は温湿度センサ４０によってプリンタ１の周囲の温度及び相対湿度を検知し、プリンタ１の周囲の空気中の水分量を求める。空気中の水分量は、制御部１０のＲＯＭなどに予め記憶された温度に対する飽和水蒸気量から求めることができる。

坪量検知部３１は、超音波を発信する発信部３１ａと、超音波を受信する受信部３１ｂから構成される。発信部３１と受信部３１ｂは同様の構成であり、機械的変位と電気信号の相互変換素子である圧電素子（ピエゾ素子ともいう）及び電極端子から成る。用紙Ｐが発信部３１ａと受信部３１ｂの間に搬送されてくると、制御部１０は送信制御部４２に対して動作開始の指示を出す。発信部３１ａは送信制御部４２の制御に従い、特定の周波数の超音波を用紙Ｐに向けて発信する。受信部３１ｂは用紙Ｐを透過した超音波を受信する役割を担う。受信検知部４３は、受信した波形のピーク値（振幅値）の電圧を検知値として制御部１０のＡＤポートに出力する。制御部１０は受信検知部４３の出力をＣＰＵ（不図示）のＡＤポートで受信する。制御部１０のＡＤポートは、制御部１０に入力された電源電圧を基準に２５６分割した分解能で検知可能であり、ＡＤポートに入力された電圧が分解能に対して何倍の電圧であるかを検知することでｄｅｃ値に変換し、検知値として確定する。例えば制御部１０の電源電圧が３．３Ｖ且つｄｅｃ値が１２８である場合、ＡＤポートに入力された電圧は１．６５Ｖとなる。なお本実施例では２５６分割で説明したものの一例に過ぎない。

制御部１０は検知値を受信した後、送信制御部４２に対して動作停止の指示を出す。用紙Ｐを透過した超音波は、用紙Ｐの坪量の増加に応じて減衰する。坪量が小さい用紙Ｐ（薄紙）の場合は超音波の減衰が小さく、ピーク値及び制御部１０の検知値は高くなり、坪量が大きい用紙Ｐ（厚紙）の場合は超音波の減衰が大きく、ピーク値及び検知値も低くなる。よって例えば、制御部１０の検知値が高い場合は薄紙、低い場合は厚紙と用紙Ｐの種類（紙種ともいう）を判別できる。一般的に、普通紙は１１５ｇ以下の坪量であるのに対して、コート紙は１１５ｇ超の坪量であることが多い。そのため、一例として坪量１１５ｇの用紙Ｐを坪量検知部３１で検知した場合のピーク値を、検知値は２５６分割した値の９０ｄｅｃと設定しておく。これにより、検知値が９０ｄｅｃ以上であれば普通紙であると判別される。また、本実施例では紙種の判別のための検知値の閾値は９０ｄｅｃとしたものの、判別したい紙種に応じて自在に設定可能である。一例として、一般的に薄紙の坪量は７０ｇ以下であることが多い。坪量７０ｇの用紙Ｐを坪量検知部３１で検知した場合の検知値を、制御部１０のＡＤポートで１５０ｄｅｃと設定しておくことで、検知値が１５０ｄｅｃ以上であれば薄紙であると判別される。

続いて紙種と画像形成条件について説明する。一般的に用紙Ｐの坪量によって用紙Ｐの抵抗値が異なり、トナーを転写するための転写電流などの転写条件を変更する必要がある。また、用紙Ｐの坪量に応じて熱容量が異なり、トナーを定着するための定着温度や定着時間、搬送速度などの定着条件を変更する必要がある。よって、画質の向上には紙種に応じて適切な転写条件や定着条件などの画像形成条件を設定することが望ましい。例えば、薄紙のような坪量が小さい用紙Ｐの場合、定着温度を低めに設定することで必要な電力が低減され、逆に厚紙のような坪量が大きい用紙Ｐの場合、定着温度を高めに設定したり用紙Ｐの搬送速度を遅くしたりすることで定着性が向上される。

次に、用紙Ｐの含水量と画像形成条件について説明する。含水量に応じて用紙Ｐの抵抗値や坪量は変化するため、これに合わせて画像形成条件を設定する必要がある。さらに、含水量に応じた用紙Ｐの抵抗値の変化は紙種によって異なる。よって、紙種及び含水量に応じた画像形成条件を設定することで、最適な画像形成を行うことができる。

＜カセットヒータ８０が非通電である場合の検知値補正＞
含水量が紙種の判別に及ぼす影響について説明する。用紙Ｐの含水量が多ければ用紙Ｐを構成する繊維に含まれる水分量が増加するため、含まれた水分量によって用紙Ｐの坪量が増加する。一方、含水量が少なければ用紙Ｐを構成する繊維に含まれる水分量が減少するため、用紙Ｐの坪量は減少する。そのため、含水量によって変化した坪量の検知値に基づいて紙種を判別すると、用紙Ｐを誤った紙種に判別してしまう可能性がある。そこで所望の判別精度を得るためには、用紙Ｐの含水量に応じた補正を行う必要がある。

用紙Ｐの含水量は用紙Ｐの付近の空気中の水分量、つまり用紙Ｐが載置されている給紙カセット２の付近の空気中の水分量と相関がある。また、本実施例においては、給紙カセット２の付近の空気中の水分量を、温湿度センサ４０によって求められるプリンタ１の周囲の空気中の水分量と同一として扱う。本実施例では水分量の一例として、温度と湿度に基づいて求められる絶対水分量（単位体積当たりの水分量）で説明し、絶対水分量が約１１．５ｇ（温度２５℃、湿度５０％ＲＨ相当）の環境を基準環境とする。なお、本実施例では絶対水分量を例にあげて説明するものの、用紙Ｐに含まれる水分量を予測できればよく、これに限定されない。一例として相対湿度に基づいて求められる水分量から予測することも可能である。例えば水分量の変化が小さい温度範囲で使用する場合は、用紙Ｐの周囲の相対湿度に基づいて用紙Ｐに含まれる水分量を予測してもよく、温度と湿度に基づいて求めた絶対水分量と同等の精度で予測することが可能である。

次に、温湿度センサ４０の検知結果に基づいて検知した絶対水分量の変動が坪量検知部３１の検知値に与える影響について、図５に示す発明者らの実験結果を用いて説明する。前述したように本実施例では用紙Ｐに含まれる水分量を予測するために、一例として温湿度センサ４０により求められる絶対水分量を用いている。図５の横軸は温湿度センサ４０の検知結果に基づいた絶対水分量を示している。図５の縦軸は絶対水分量が約１１．５ｇ（温度２５℃、湿度５０％ＲＨ相当）の環境を基準とした場合の、用紙Ｐの坪量の変動率Ｗ及び坪量検知部３１の検知値の変動率Ｖを示したものである。ここでは一例として、坪量が６０ｇ、８０ｇ、９０ｇの用紙Ｐ（普通紙）について示しており、各々の用紙Ｐは測定時の温湿度環境に十分に放置して馴染ませた後に測定している。前述したように絶対水分量の増減に応じて坪量も増減するため、図５に示すように絶対水分量と変動率Ｗは比例関係になる。また、前述したように、用紙Ｐの坪量が大きくなると、坪量検知部３１の検知値は小さくなる。したがって、坪量の変動率Ｗの逆数が坪量検知部３１の変動率Ｖである。絶対水分量を検知できれば図５から求めた変動率Ｖの近似式を用いることで、絶対水分量によって変動した坪量検知部３１の検知値の変動率Ｖを予測できる。そして、検知値を予測した変動率Ｖで除算することで、同一の基準環境での検知値に補正することができる。

例えば、図５に示す通り、絶対水分量が２０ｇの環境における用紙Ｐの坪量は、絶対水分量１１．５ｇの基準環境における坪量の約１．０２２倍になる。それに伴い、絶対水分量が２０ｇの環境における坪量検知部３１の検知値は、絶対水分量１１．５ｇの基準環境における坪量検知部３１の検知値の約０．９７８（＝１／１．０２２）倍になる。したがって、絶対水分量が２０ｇの環境における坪量検知部３１の検知値を０．９７８で除算することで、絶対水分量が２０ｇの環境における坪量検知部３１の検知値を絶対水分量１１．５ｇの基準環境における坪量検知部３１の検知値に変換できる。つまり、ある環境における坪量検知部３１の検知値を、その環境における変動率Ｖで除算することで、坪量検知部３１の検知値は絶対水分量は約１１．５ｇ（温度２５℃、湿度５０％ＲＨ相当）の基準環境の値に補正される。

また、図５で示した坪量の紙種（普通紙）については坪量に差異があっても変動率Ｖのばらつきは小さいことが分かる。よって、坪量の差異が小さい紙種において、変動率Ｖは紙種に応じて近似式を変更しなくとも精度の良い近似が可能である。本実施例の場合、温湿度センサ４０から得られる水分量を下記の近似式１に代入することで坪量検知部３１の検知値の変動率Ｖを求める。前述したように近似式１の係数は図５の坪量８０ｇの用紙Ｐの水分量に対する検知値の変動率Ｖに基づいて近似を行い、算出している。

変動率Ｖ＝１／（０．０３×水分量［ｇ］＋０．９８）・・・近似式１
ここで、変動率Ｖの近似式１は本実施例における一例であり、坪量検知部３１の検知特性に合わせて適宜設定して良い。また前述した通り、本実施例においては、給紙カセット２の付近の空気中の水分量を、温湿度センサ４０によって求められるプリンタ１の周囲の空気中の水分量と同一として扱っている。一般的に給紙カセット２や手差し給紙トレイ（不図示）、給紙オプションのカセット（不図示）などの載置部は、プリンタ１の電源や駆動源などの熱源の影響を大きく受けない場所に設けられている。よって、給紙カセット２の付近とプリンタ１の周囲の空気中の水分量は殆ど同等と考えることができる。

＜カセットヒータ８０が通電している場合の検知値補正＞
一方で、カセットヒータ８０が通電している場合、給紙カセット２の付近の温湿度とプリンタ１の付近の温湿度が異なる。つまり、プリンタ１の付近の温湿度から求めた水分量により予測された用紙Ｐの含水量は、実際の用紙Ｐの含水量とは異なる。したがって、前述したカセットヒータ８０が非通電である場合の検知値補正のように、給紙カセット２の付近の水分量をプリンタ１の付近の水分量と同一として扱えない。そこで、制御部１０は、通電検知センサ８１の検知結果に基づいてカセットヒータ８０が通電していると判断した場合には、制御部１０に予め記憶された固定温湿度情報をもとに、給紙カセット２の付近の水分量を算出する。この固定温度情報は、事前に検討して決定した値であり、実際に使用される環境に近い環境においてカセットヒータ８０を使用した時の給紙カセット２の付近の温湿度である。例えば、高温高湿環境（３２．５℃、８０％）でカセットヒータ８０を使用した場合には、固定温湿度情報として「温度３８℃、湿度５８％」を予めＲＯＭ等の記憶部に記憶しておく。制御部１０は、固定温湿度情報から給紙カセット２の付近の水分量を算出し、その水分量をもとに変動率Ｖを算出する。また、固定温湿度情報でなく、固定温湿度情報から求められる水分量の情報そのものが記憶されていてもよい。その後の検知値補正については、カセットヒータ８０が非通電である場合の検知値補正と同じであるので、説明を省略する。

以上、本実施例では温湿度センサ４０の検知結果から求めた水分量に基づいて検知値を補正したが、水分量に応じた紙種の判別結果が得られれば良いため、補正する方法には限定されない。例えば補正する対象が検知値ではなく紙種を判別するための、検知値に対する閾値を変更することでも同様の効果が得られる。閾値の一例として、普通紙とコート紙の閾値である９０ｄｅｃが該当する。検知した水分量に基づいて９０ｄｅｃという値を上下させることで、検知値を補正することなく、水分量に応じた紙種の判別が可能となる。また、検知値や閾値を補正する以外の方法として、制御部１０に給紙カセット２の付近の水分量と検知値の関係を示すテーブルを記憶しておき、得られた水分量と検知値から紙種の判別を行うことも可能であり、本実施例と同様の効果が得られる。テーブルの一例として、水分量が１１．５ｇ、検知値が１１６ｇの場合に普通紙と判別し、水分量が５ｇ、検知値が１１６ｇであればコート紙であると判別するテーブル等がある。

＜フローチャートの説明＞
本実施例の動作について、図６のフローチャートを用いて説明する。制御部１０は、通電検知センサ８１の検知結果に基づいて、カセットヒータ８０の通電状態を判断する（Ｓ１００）。カセットヒータ８０が非通電であると判断した場合、制御部１０は温湿度センサ４０の検知結果から水分量を求めて（Ｓ１０１）、求めた水分量から近似式１を用いて坪量の変動率Ｖを計算する（Ｓ１０２）。次に、制御部１０は送信制御部４２に対して動作開始の指示を出し（Ｓ１０３）、用紙Ｐを透過した超音波の受信波形のピーク値を受信検知部４３から受信する（Ｓ１０４）。その後、制御部１０は送信制御部４２に対して動作停止の指示を出す（Ｓ１０５）。受信波形のピーク値は制御部１０のＡＤポートで検知され、坪量検知部３１の検知値として制御部１０に入力される。制御部１０は検知値を変動率Ｖで除算し、その値を補正後検知値として求める（Ｓ１０６）。また、Ｓ１００において、カセットヒータ８０が通電していると判断した場合、制御部１０は予め記憶された固定条件から水分量を求め（Ｓ１０７）、求めた水分量から近似式１を用いて坪量の変動率Ｖを計算する（Ｓ１０２）。次のステップ（Ｓ１０２）からは、カセットヒータ８０が非通電であると判断した場合と同じフローであるので、説明を省略する。

本実施例によれば、前述のような構成と動作によって、次のような効果がある。記録材判別装置３０は、温湿度センサ４０の検知結果から求めた水分量に基づき、用紙Ｐの坪量の変化を予測しているため、紙種の判別精度を向上させることができる。例えば、従来は水分量による変動があるため明確に判別できなかった約１０ｇ以下の坪量差の紙種、例えば７０ｇと８０ｇの坪量の紙種の判別が可能になる。その結果、記録材判別装置３０を備えたプリンタ１は、判別された紙種に応じて画像形成条件を適切に設定することができるため、画質の向上が可能となる。また、最適な画像形成条件を得るための方法の一例としては、制御部１０に水分量と検知値と画像形成条件の関係を保存しておき、得られた水分量と検知値の関係から紙種の判別をすることなく、画像形成条件を決定することも可能である。

本実施例では、プリンタ１の近傍の水分量を検知する温湿度センサ４０を用いて給紙カセット２の付近の水分量を求めたものの、給紙カセット２の付近の水分量を求められれば良く、その方法はこれに限定されない。

本実施例では、制御部１０が通電検知センサ８１の検知結果に基づいてカセットヒータ８０の通電状態を判断したものの、その方法はこれに限定されない。例えば、ユーザーやサービスマンが制御部１０にカセットヒータ８０の状態を入力する方法もある。この方法では、制御部１０は、入力された情報に基づいてカセットヒータ８０の通電状態を判断すればよい。

［実施例２］
＜記録判別装置の構成と動作＞
本実施例を適用可能なプリンタ１は、記録材判別装置３０を除いて実施例１で説明したプリンタ１と同じ構成である。よって、本実施例では、記録材判別装置３０の説明を行い、その他の共通部分についての説明は省略する。

図７は、本実施例における、記録材判別装置３０の構成と、給紙カセット２の構成の一例を示した図である。表面性検知部６５は、照射制御部６０と、照射部６１（発光部）と、結像部６２と、撮像部６３（受光部）と、画像検知部６４とで構成される。照射部６１はＬＥＤ等の部材によって構成され、用紙Ｐの表面に光を照射する。結像部６２は、照射部６１から照射された光によって用紙Ｐの表面から反射する反射光を受光し結像する。撮像部６３はＣＭＯＳセンサ等の部材によって構成され、結像部６２により結像された光を撮像する。

用紙Ｐが一定の速度で表面性検知部６５の設置位置まで搬送されてくると、制御部１０から照射制御部６０へ照射を開始する信号を送信する。照射部６１は照射制御部６０の制御にしたがって用紙Ｐの表面に光を照射する。用紙Ｐに照射された光は、結像部６２を介し、撮像部６３にて撮像される。撮像された画像は用紙Ｐの表面画像であり、画像検知部６４へ出力される。このとき、コロ等の部品（不図示）を用紙Ｐの裏側から用紙Ｐに対して押し当てることにより、用紙Ｐの搬送位置を撮像に必要な焦点距離の範囲内に収めている。ここで取得される表面画像は、用紙Ｐの表面性（凹凸）によって変化する。画像検知部６４は表面画像に占める影の割合から用紙Ｐの表面性を算出し、用紙Ｐの表面性の検知結果としてアナログ電圧を制御部１０のＡＤポートに出力する。ここで、用紙Ｐの表面性の検知結果としては、例えば表面画像のデータに含まれる最大濃度値と最小濃度値の差分値など、表面性に関する情報であればよい。制御部１０は受信検知部４３の出力をＣＰＵ（不図示）のＡＤポートで受信する。制御部１０のＡＤポートは、制御部１０に入力された電源電圧を基準に２５６分割した分解能で検知可能であり、ＡＤポートに入力された電圧が分解能に対して何倍の電圧であるかを検知することでｄｅｃ値に変換し、検知値として確定する。例えば制御部１０の電源電圧が３．３Ｖ且つｄｅｃ値が１２８で有る場合、ＡＤポートに入力された電圧は１．６５Ｖとなる。なお本実施例では２５６分割で説明したものの一例に過ぎない。制御部１０は検知値を確定した後、照射制御部４４の動作停止指示を行う。更に制御部１０は温湿度センサ４０によって温度及び相対湿度を検知し、プリンタ１の周囲の水分量を求める。

表面性と紙種の関係について説明する。一般的にコート紙のような表面性が平滑な用紙Ｐは表面画像に占める影の割合が少なく、逆にボンド紙のような表面性が粗い用紙Ｐは表面画像に占める影の割合が多くなる。そのため一例として、表面性検知部６５で表面性が平滑な用紙Ｐを検知した際の出力に対し、制御部１０が確定する表面性の検知値を１００ｄｅｃと対応させておく。これにより、検知値が１００ｄｅｃ未満であればコート紙であり、１００ｄｅｃ以上であれば普通紙と判別される。

続いて紙種と画像形成条件について説明する。一般的にコート紙のような表面性が平滑な用紙Ｐは抵抗値が比較的低く、ボンド紙のような粗い用紙Ｐに比べてトナー剤を転写するために転写電流などの転写条件を変更する必要がある。また、コート紙のような表面性が平滑な用紙Ｐは、ボンド紙のような粗い用紙Ｐに比べて必要な定着温度が低く、定着に必要な時間が短いため、定着温度や定着時間、搬送速度などの定着条件を変更する必要がある。よって画質の向上には紙種に応じて適切な画像形成条件（転写条件、定着条件）を設定することが望ましい。

次に、用紙Ｐの含水量と画像形成条件について説明する。含水量に応じて用紙Ｐの抵抗値や表面性は変化するため、これに合わせて画像形成条件を設定する必要がある。さらに、含水量に応じた用紙Ｐの抵抗値の変化は紙種によって異なる。よって、紙種及び含水量に応じた画像形成条件を設定することで、最適な画像形成を行うことができる。

＜カセットヒータ８０が非通電である場合の検知値補正＞
含水量が紙種の判別に及ぼす影響について説明する。用紙Ｐの含水量が多ければ、用紙Ｐを構成する繊維に含まれる水分量が増加するため繊維の隙間が埋まり、表面が平滑になる。一方、含水量が少なければ、用紙Ｐを構成する繊維に含まれる水分量が減少するため繊維の隙間が広がり、表面が粗くなる。そのため、含水量によって変化した表面性の検知値に基づいて紙種を判別すると、用紙Ｐを誤った紙種に判別してしまう可能性がある。そこで所望の判別精度を得るためには、用紙Ｐの含水量に応じた補正を行う必要がある。

用紙Ｐの含水量は用紙Ｐの付近の空気中の水分量、つまり用紙Ｐが載置されている給紙カセット２の付近の空気中の水分量と相関がある。また、本実施例においては、給紙カセット２の付近の空気中の水分量を、温湿度センサ４０によって求められるプリンタ１の周囲の空気中の水分量と同一として扱う。本実施例では水分量の一例として、温度と湿度に基づいて求められる絶対水分量で説明し、絶対水分量が約１１．５ｇ（温度２５℃、湿度５０％ＲＨ相当）の環境を基準環境とする。なお、本実施例では絶対水分量を例にあげて説明するものの、用紙Ｐに含まれる水分量を予測できればよく、これに限定されない。一例として相対湿度に基づいて求められる水分量から予測することも可能である。例えば水分量の変化が小さい温度範囲で使用する場合は、用紙Ｐの近傍の相対湿度に基づいて用紙Ｐに含まれる水分量を予測してもよく、温度と湿度に基づいて求めた絶対水分量と同等の精度で予測することが可能である。

次に、温湿度センサ４０の検知結果に基づいて検知した水分量の変動が表面性検知部６５の検知値に与える影響について図８に示す発明者らの実験結果を用いて説明する。前述したように本実施例では用紙Ｐに含まれる水分量を予測するために、一例として温湿度センサ４０により求められる水分量を用いている。図８の横軸は温湿度センサ４０の検知結果に基づいた水分量を示している。図８の縦軸は水分量が約１１．５ｇ（温度２５℃、湿度５０％ＲＨ相当）の環境を基準とした場合の表面性検知部６５の検知値の変動率Ｖを示したものである。前述したように水分量の増減に応じて表面性の検知値も増減する。図８に示すように、水分量と検知値には二次曲線の関係がある。図８に基づいて変動率Ｖの近似式を算出することが可能である。よって、水分量を検知できれば変動率Ｖの近似式を用いて、予測した変動率Ｖで検知値を乗算することで、同一の基準環境での検知値に補正することができる。

一例として、図８で示す用紙Ｐは水分量が２４ｇの環境では、水分量１１．５ｇの環境と比較して検知値が０．９６倍になることがわかる。よって、検知値を水分量１１．５ｇの基準環境に換算するためには検知値を０．９６で除算すればよい。つまり、検知値を変動率Ｖで除算することで、検知値は水分量が約１１．５ｇ（温度２５℃、湿度５０％ＲＨ相当）の基準環境の値に補正される。本実施例の場合、温湿度センサ４０から得られるプリンタ１の付近の水分量を、図８の二次曲線に基づいて求めた下記の近似式２に代入することで検知値の変動率Ｖを求める。
変動率Ｖ＝０．０００２×（水分量［ｇ］）^２−０．０１×水分量［ｇ］
＋１．０８・・・近似式２

ここで、変動率Ｖの近似式２は本実施例における一例であり、表面性検知部６５の検知特性に合わせて適宜設定してよい。また前述した通り、本実施例においては、給紙カセット２の付近の空気中の水分量を、温湿度センサ４０によって求められるプリンタ１の周囲の空気中の水分量と同一として扱っている。一般的に給紙カセット２や手差し給紙トレイ（不図示）、給紙オプションのカセット（不図示）などの載置部は、プリンタ１の電源や駆動源などの熱源の影響を大きく受けない場所に設けられている。よって、給紙カセット２の付近とプリンタ１の周囲の空気中の水分量は殆ど同等と考えることができる。

＜カセットヒータ８０が通電している場合の検知値補正＞
一方で、カセットヒータ８０が通電している場合、給紙カセット２の付近の温湿度とプリンタ１の付近の温湿度が異なる。つまり、プリンタ１の付近の温湿度から求めた水分量により予測された用紙Ｐの含水量は、実際の用紙Ｐの含水量とは異なる。したがって、前述したカセットヒータ８０が非通電である場合の検知値補正のように、給紙カセット２の付近の水分量をプリンタ１の付近の水分量と同一として扱えない。そこで、制御部１０は、通電検知センサ８１の検知結果に基づいてカセットヒータ８０が通電していると判断した場合には、制御部１０に予め記憶された固定温湿度情報をもとに、給紙カセット２の付近の水分量を算出する。この固定温度情報は、事前に検討して決定した値であり、実際に使用される環境に近い環境においてカセットヒータ８０を使用した時の給紙カセット２の付近の温湿度である。例えば、高温高湿環境（３２．５℃、８０％）でカセットヒータ８０を使用した場合には、固定温湿度情報として「温度３８℃、湿度５８％」を予めＲＯＭ等の記憶部に記憶しておく。制御部１０は、固定温湿度情報から給紙カセット２の付近の水分量を算出し、その水分量をもとに変動率Ｖを算出する。また、固定温湿度情報でなく、固定温湿度情報から求められる水分量の情報そのものが記憶されていてもよい。その後の検知値補正については、カセットヒータ８０が非通電である場合の検知値補正と同じであるので、説明を省略する。

以上、本実施例では温湿度センサ４０の検知結果から求めた水分量に基づいて検知値を補正したが、水分量に応じた紙種の判別結果が得られれば良いため、補正する方法には限定されない。例えば補正する対象が検知値ではなく紙種を判別するための、検知値に対する閾値を変更することでも同様の効果が得られる。閾値の一例として、普通紙とコート紙の閾値と設定した１００ｄｅｃが該当する。検知した水分量に基づいて１００ｄｅｃという閾値を上下させることで、検知値を補正することなく、水分量に応じた紙種の判別が可能となる。また、検知値や閾値を補正する以外の方法として、制御部１０に用紙Ｐの近傍の水分量と検知値の関係を示すテーブルを記憶しておき、得られた水分量と検知値から紙種の判別を行うことも可能であり、本実施例と同様の効果が得られる。テーブルの一例として、検知値が９８ｄｅｃ、水分量が１１．５ｇの場合に普通紙と判別し、検知値が９８ｄｅｃ、水分量が５ｇであればコート紙であると判別するテーブル等がある。

＜フローチャートの説明＞
本実施例の動作について、図９のフローチャートを用いて説明する。制御部１０は、通電検知センサ８１の検知結果に基づいて、カセットヒータ８０の通電状態を判断する（Ｓ２００）。カセットヒータ８０が非通電であると判断した場合、制御部１０は温湿度センサ４０の検知結果から水分量を求めて（Ｓ２０１）、求めた水分量から近似式２を用いて表面性の変動率Ｖを計算する（Ｓ２０２）。次に、制御部１０は、照射制御部６０に対して動作開始の指示を出し（Ｓ２０３）、画像検知部６４の出力をＡＤポートで受信する（Ｓ２０４）。受信した出力を検知値として確定後、制御部１０は照射制御部６０に対して動作停止の指示を出す（Ｓ２０５）。制御部１０は検知値を変動率Ｖで除算し、その値を補正後検知値として求める（Ｓ２０６）。また、Ｓ２００において、カセットヒータ８０が通電していると判断した場合、制御部１０は予め記憶された固定条件から水分量を求め（Ｓ２０７）、求めた水分量から近似式２を用いて表面性の変動率Ｖを計算する（Ｓ２０２）。次のステップ（Ｓ２０３）からは、カセットヒータ８０が非通電であると判断した場合と同じフローであるので、説明を省略する。

本実施例によれば、前述のような構成と動作によって、次のような効果がある。記録材判別装置３０は、温湿度センサ４０の検知結果から求めた水分量に基づき、用紙Ｐの表面性の検知値の変化を補正しているため、紙種の判別精度を向上させることができる。記録材判別装置３０を備えたプリンタ１は、判別された紙種に応じて画像形成条件を適切に設定することができるため、画質向上が可能となる。また、最適な画像形成条件を得るための方法の一例としては、制御部１０に水分量と検知値と画像形成条件の関係を保存しておき、得られた水分量と検知値の関係から紙種の判別をすることなく、画像形成条件を決定することも可能である。

本実施例では、プリンタ１の近傍の水分量を検知する温湿度センサ４０を用いて給紙カセット２の付近の水分量を求めたものの、給紙カセット２の付近の水分量を求められれば良く、その方法はこれに限定されない。

本実施例では、制御部１０が通電検知センサ８１の検知結果に基づいてカセットヒータ８０の通電状態を判断したものの、その方法はこれに限定されない。例えば、ユーザーやサービスマンが制御部１０にカセットヒータ８０の状態を入力する方法もある。この方法では、制御部１０は、入力された情報に基づいてカセットヒータ８０の通電状態を判断すればよい。

また、実施例１では記録材判別装置３０が坪量検知部３１を有する構成を説明し、実施例２では記録材判別装置３０が表面性検知部６５を有する構成を説明したが、これに限定されない。実施例１と実施例２を組み合わせて、記録材判別装置３０が坪量検知部３１と表面性検知部６５の両方を有し、用紙Ｐの坪量と表面性から用紙Ｐの種類を判別する構成であってもよい。

［実施例３］
＜記録材判別装置の構成＞
本実施例を適用可能なプリンタ１は、記録材判別装置３０と、カセットヒータ８０とを除いて、実施例１で説明したプリンタ１と同じ構成である。よって、本実施例では、記録材判別装置３０と、カセットヒータ８０の説明を行い、その他の共通部分についての説明は省略する。

図１０は、本実施例を適用可能なカセットヒータ８０の一例である。カセットヒータ８０は、抵抗器８２と、ヒューズ８３と、スイッチ８６と、カセットヒータ制御部８５で構成されており、商用電源などの外部電源８４に接続される。カセットヒータ制御部８５は、スイッチ８６を制御することで、抵抗器８２に投入する電力を制御する。カセットヒータ制御部８５は、後述する記録材判別装置３０の制御部１０と接続されており、制御部１０からの命令によってカセットヒータ８０を制御する。

図１１は、本実施例を適用可能な記録材判別装置３０の一例である。制御部１０は、カセットヒータ制御部８５を制御する。これにより、制御部１０は、カセットヒータ８０のＯＮ時間をカウントできる。その他の部分については、実施例１の記録材判別装置３０と共通であるので、説明を省略する。

＜含水量の時間的変化＞
図１２は、用紙Ｐの含水量の時間的変化の一例である。図１２のグラフは、横軸がカセットヒータ８０をＯＮにしてからの経過時間、縦軸が用紙Ｐの含水量を示している。時点０において、給紙カセット２に載置されている用紙Ｐは十分に空気中の水分を吸湿している。時点０で、カセットヒータ８０が通電されると、給紙カセット２の内部の湿度が低下することで、用紙Ｐの含水量も低下していく。一定時間経過（時点２）すると、用紙Ｐの含水量の変化は平衡状態となる。例えば、時点０における含水量を１．０とすると、時点１における含水量は０．９５、時点２における含水量は０．９のように変化する。

＜経時変化補正＞
本実施例における記録材判別装置３０の動作は、実施例１の記録材判別装置３０と同じであるので、動作の説明を省略する。検知値の補正方法が実施例１と異なるので、検知値の補正方法について説明する。

制御部１０には、図１２のようなカセットヒータ８０が通電されてからの含水量の経時変化を式もしくはテーブルとして保存しておく。この式もしくはテーブルは、実際にプリンタ１を使用する環境でカセットヒータ８０を使用した場合の実験結果から決定する。制御部１０は、カセットヒータ８０が通電されてからの経過時間をカウントし、カウントした時間をもとに用紙Ｐの含水量を予測する。

一例として、高温高湿環境（３２．５℃、８０％）の場合に、用紙Ｐの種類を判別するときの動作例を説明する。カセットヒータ８０の通電開始時（時点０）のプリンタ１の周囲の環境は、高温高湿環境（３２．５℃、８０％）であり、その時の水分量は２７．８ｇである。カセットヒータ８０が通電された時点からの経過時間が時点１である場合、図１２の曲線から、時点１における水分量を２７．８ｇ×０．９５＝２６．４１ｇと計算し、計算した水分量の値を用いて近似式１から変動率Ｖを計算する。図５から、この時の変動率Ｖは約１．０３３と計算できる。つまり、本実施例においてはカセットヒータ８０の通電が開始される直前のプリンタ１の周囲の水分量とカセットヒータ８０の通電が開始されてからの経過時間に基づき、用紙Ｐの含水率を予測している。

＜フローチャートの説明＞
本実施例の動作について、図１３に示すフローチャートを用いて説明する。制御部１０はカセットヒータ８０の通電開始を検知（Ｓ３００）し、カセットヒータ８０の通電時間をカウントする（Ｓ３０１）。その後、制御部１０は印刷指示待ちとなり、印刷を開始する場合には、Ｓ３０３へと処理を進める。印刷を開始しない場合には、制御部１０は引き続き通電時間をカウントする。Ｓ３０３において制御部１０は、カセットヒータ８０の通電時間と、温湿度センサ４０の検知結果から前述した方法で水分量を計算する。そして、制御部１０は計算した水分量に基づいて変動率Ｖを計算する（Ｓ３０４）。次に、制御部１０は送信制御部４２に対して動作開始の指示を出し（Ｓ３０５）、用紙Ｐを透過した超音波の受信波形のピーク値を受信検知部４３から受信する（Ｓ３０６）。その後、制御部１０は送信制御部４２に対して動作停止の指示を出す（Ｓ３０７）。受信波形のピーク値は制御部１０のＡＤポートで検知され、坪量検知部３１の検知値として制御部１０に入力される。制御部１０は検知値を変動率Ｖで除算し、その値を補正後検知値として求める（Ｓ３０８）。

本実施例では、カセットヒータ８０に通電してからの経過時間に基づいて含水量の変動率を計算する方法について説明した。同様に、カセットヒータ８０を非通電にした時点からの経過時間に基づいて水分量の変動率を計算することで、カセットヒータ８０を非通電にした場合の含水量の検知精度を向上できる。

本実施例では、用紙Ｐの坪量に関する検知値に基づいて紙種を判別したものの、その判別方法はこれに限定されない。例えば、実施例２で説明したように、用紙Ｐの表面性に関する検知値に基づいて紙種を判別しても良い。また、坪量に関する検知値と表面性に関する検知値の両方を組合わせた検知結果から、紙種を判別しても良い。

上記の実施例においては、レーザビームプリンタの例を示したが、本発明を適用する画像形成装置はこれに限られるものではなく、インクジェットプリンタ等、他の印刷方式のプリンタ、又は複写機でもよい。

１０ 制御部
３１ 坪量検知部
４０ 温湿度センサ
５０ 画像形成部
６５ 表面性検知部
８０ カセットヒータ

Claims (7)

1. 記録材が載置される載置部に発熱体を備えた画像形成装置において、
   前記載置部から搬送された記録材に画像を形成する画像形成部と、
   記録材の特性に関する情報を検知する検知部と、
   前記画像形成装置の周囲の水分量に関する情報を測定する測定部と、
   前記発熱体が通電している状態における前記載置部の周囲の水分量に関する情報が予め記憶された記憶部と、
   前記発熱体に通電していない場合、前記検知部の検知結果と前記測定部により測定された前記情報に基づいて、前記画像形成部による画像形成条件を設定し、前記発熱体に通電している場合、前記検知部の検知結果と前記記憶部に記憶された前記情報に基づいて、前記画像形成条件を設定する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記測定部により測定された前記情報または前記記憶部に記憶された前記情報から、前記載置部に載置された記録材に含まれる水分量を求め、前記水分量に基づいて前記検知部の検知結果を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 記録材が載置される載置部に発熱体を備えた画像形成装置において、
   前記載置部から搬送された記録材に画像を形成する画像形成部と、
   記録材の特性に関する情報を検知する検知部と、
   前記画像形成装置の周囲の水分量に関する情報を測定する測定部と、
   前記検知部の検知結果と、前記発熱体への通電が開始される直前に前記測定部により測定された前記情報と、前記発熱体への通電が開始されてから経過した時間に基づいて、前記画像形成部による画像形成条件を設定する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記発熱体への通電が開始される直前に前記測定部により測定された前記情報と、前記発熱体への通電が開始されてから経過した時間から、前記載置部に載置された記録材に含まれる水分量を求め、前記水分量に基づいて前記検知部の検知結果を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記測定部は、前記画像形成装置の周囲の温度及び湿度を測定するセンサであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記検知部は、記録材に対して超音波を発信する発信部と、前記発信部から発信され、記録材を介して減衰した超音波を受信する受信部を含み、
   前記制御部は、前記受信部によって受信された超音波の振幅値に基づいて、記録材の坪量を判別することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記検知部は、記録材に対して光を照射する照射部と、前記照射部から照射され、記録材で反射された光を受光する受光部を含み、
   前記制御部は、前記受光部によって受光された反射光に基づいて、記録材の表面性を判別することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
   

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