JP2021017338A - 紙粉判定装置および用紙搬送装置 - Google Patents

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Hiromasa Seki
裕正 関
斉 浅野
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斉 浅野
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Yumiko Azuma
由美子 東
明正 石川
Akemasa Ishikawa
明正 石川
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Abstract

【課題】紙粉の検知を用紙の種類に拘わらず的確に行うことを可能にする。【解決手段】用紙を搬送する搬送部材に付着した紙粉に対して紫外光を照射する第一発光素子と、搬送部材に第一発光素子から紫外光を照射した際の反射光量を検出する第一受光素子と、通紙される用紙の蛍光発光に関する特性データと、第一受光素子の出力結果と、に基づいて、搬送部材への紙粉の付着量を判断する制御部を有している。【選択図】図9

Description

この発明は、用紙搬送部材に付着した紙粉を検知する紙粉判定装置および用紙を搬送する用紙搬送装置に関するものである。
画像形成を行う給紙ローラなどでは、印字枚数が増えるにつれ紙粉がローラに付着し、給紙・搬送性能が悪化する。
紙粉が付着する課題に対しては給紙ローラを交換することにより対処する。この際に、印字枚数によって一律交換の対象とすると、交換時期以前に許容以上の紙粉付着となったり通紙ジャムが発生したりする。また、未だそれほど紙紛が付着していないのに給紙ローラを交換対象とすれば、サービスコストが増大してしまう。
これに対しては、従来は紙粉を検知する手段を設けることによって紙粉の状態を知るようにしている。検知対象物にUVLEDを照射すると、紙に入っている蛍光材により蛍光発光するため、その光を検知することで、付着した紙粉量を検知するという技術が、特許文献1、2にて提案されている。
なお、特許文献1では、転写ベルトの紙粉を検知し、電解作用により除去することで、検知した紙粉量に対し補正を行うことにより精度良く紙粉量を検知できるとしている。
特許文献2では、乱反射光の光強度により紙粉の検知を行っており、紙粉を精度良く検知することができるとしている。
特開2005−173450号公報 特開2015−118237号公報
しかし、紙の種類ごとに発光量は異なるため、従来の方法では、紙粉量の検知精度は落ちてしまうという課題がある。
本願発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、紙の種類に対応する特性データを用いることで紙の種類に応じて紙粉の付着量を検知することができる紙粉判定装置および用紙搬送装置を提供することを目的とする。
本発明の紙粉判定装置のうち第1の形態は、
用紙を搬送する搬送部材に付着した紙粉に対して紫外光を照射する第一発光素子と、
前記搬送部材に前記第一発光素子から紫外光を照射した際の反射光量を検出する第一受光素子と、
通紙される用紙の蛍光発光に関する特性データと、前記第一受光素子の出力結果と、に基づいて、前記搬送部材への紙粉の付着量を判断する制御部を有していることを特徴とする。
第2の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、通紙される各用紙の蛍光発光に関する特性データを蓄積して記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、記憶部に蓄積されているデータを読み出して、前記データを前記搬送部材への紙粉の付着量を判断する際に用いることを特徴とする。
第3の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、記憶部に蓄積されている特性データに基づいて、過去に通紙された用紙の平均の蛍光特性を算出し、その結果と第一受光素子の出力から、紙粉の量を判断することを特徴とする。
第4の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、用紙もしくは搬送部材に対して、第一発光素子の照射角度と第一受光素子の受光角度が、正反射角度では無い位置に設置されることを特徴とする。
第5の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、通紙された用紙に紫外光を照射する第二発光素子と、
前記第二発光素子の照射によって前記用紙から反射した光量を検出する第二受光素子と、を有し、
前記制御部は、前記第二受光素子の出力に基づいて、前記蛍光発光に関する特性データを生成する生成部を有する。
第6の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、用紙に光を照射する第二発光素子の照射角度と搬送部材に付着した紙粉に対する第一発光素子の照射角度が同一であり、かつ用紙の光を受光する第二受光素子の受光角度と搬送部材と紙粉の光を受光する第一受光素子の受光角度とが同一であるように各素子が設置されることを特徴とする。
第7の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、用紙の光量を検知する第二発光素子と第二受光素子は、搬送部材と紙粉の光量を検知する第一発光素子と第一受光素子とを兼用することを特徴とする。
第8の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、用紙の表面性を測定する、表面性測定部を有し、前記制御部は、表面性測定部の結果をふまえて付着量を判断することを特徴とする。
第9の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、前記表面性測定部は、蛍光発光しない波長の光を照射する第三発光素子と、その光を受光する第三受光素子とを有することを特徴とする。
第10の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、第二発光素子で用紙を照射するタイミングと、第三発光素子で用紙を照射するタイミングと、第一発光素子で搬送部材と紙粉を照射するタイミングがそれぞれ異なり、それぞれの照射による受光素子の出力値を記憶部に記憶することを特徴とする。
第11の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、搬送部材が新品の状態においての第一受光素子の出力値を記憶し、用紙搬送により紙粉が付着した状態での第一受光素子の出力値と比較して判断する事を特徴とする。
第12の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、搬送した全ての用紙の受光素子の出力結果を演算装置にて計算処理を行い、紙粉量を判断する。
第13の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、判断した紙粉の付着量が所定の値よりも大きい場合、ユーザーに通知をすることを特徴とする。
第14の形態の紙粉判定装置は、前記形態の発明において、用紙を搬送する搬送部材と、前記各形態に記載の紙粉判定装置と、を備えることを特徴とする用紙搬送装置。
本発明によれば、用紙の種類に拘わらず、紙粉の付着量を的確に検知することが可能になる。
本発明の用紙搬送装置を備える画像形成装置の概略構成図を示す。 本実施形態の用紙搬送装置および紙粉判定装置を示す図である。 本実施形態の制御ブロックを示す図である。 紙粉に対する検知状態を示す模式図である。 用紙の光量検知の有無による検知結果を示す図である。 紙粉検知結果に対する補正を説明する図である。 用紙検知部と紙粉検知部を兼用する構成を示す図である。 赤外照射による表面性判定を行う形態を説明する図である。 本実施形態における紙粉検知の手順を説明するフローチャートである。
以下に、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示す画像形成装置1は、用紙搬送装置を備える。
画像形成装置1は、画像形成を行う画像形成装置本体10と、画像形成装置本体10で画像が形成された用紙の後処理を行う後処理装置20とが機械的および電気的に接続されており、画像形成装置本体10の上流側には、大容量給紙トレイ30が同じく電気的、機械的に連結されている。
ただし、本発明としては画像形成装置の接続構成がこれに限定されるものではない。また、後処理装置は、画像形成装置に含まれていないものであってもよく、画像形成装置に後処理装置を内蔵した構成とすることもできる。
画像形成装置本体10の上部側に原稿読み込み部の一部を構成する原稿給送装置(DF)14が設けられており、原稿給送装置(DF)14で給送される原稿はスキャナー部130(図2に図示)で画像読取が可能になっている。なお、原稿は、図示しないプラテンガラス上で読み込むこともできる。
また、画像形成装置本体10の上部側で、プラテンガラスが位置しない箇所に、操作部140が設けられており、操作部140には、LCD141が設置されている。LCD141はタッチパネルで構成されており、操作者による操作および情報の表示が可能になっている。LCD141は、操作部と表示部を兼用している。なお、操作部をマウスやタブレットなどで構成し、表示部とは別体で構成することも可能である。また、LCD141は移動可能となっているものであってもよい。
画像形成装置本体10の下部側には、複数の給紙トレイ12(図では2段)が配置され、用紙が収納されて給紙可能になる。
画像形成装置本体10の内部には、いずれかの給紙トレイ12から給紙される用紙を搬送する用紙搬送経路13が設けられており、用紙搬送経路13の途中に、画像形成部151が設けられている。
大容量給紙トレイ30は用紙搬送装置を構成する。また、画像形成装置本体10には、給紙トレイ12、用紙搬送経路13などを備えており、同じく用紙搬送装置を構成する。
画像形成部151は、感光体151Aと、感光体151Aの周囲に配置した図示しない、帯電器、現像器、転写部、LD151B(図2で図示)を有しており、さらに感光体151Aの下流側の用紙搬送経路13には定着器151Cが配置されている。
定着器151Cの下流側では、用紙搬送経路13が伸長して、ストレートに伸びる下流側の用紙搬送経路13と、反転搬送装置16を有する反転搬送経路17とに分岐している。
画像形成部151では、帯電器により画像書込み前に感光体151Aの表面を一様に帯電し、LD151Bにより表面が一様に帯電された感光体151Aに半導体レーザを照射することにより感光体151Aに静電潜像を形成する。現像器は、LD151Bによって感光体151Aに形成された静電潜像をトナー材によって現像する。この現像処理によって感光体151Aに画像が形成される。転写部は、給紙トレイ12や大容量給紙トレイ30から搬送されてきた用紙に感光体151Aの画像を転写する。画像が転写された用紙は、感光体151Aから分離されて定着器151Cに搬送される。感光体151Aに残留したトナー材は、図示しないクリーニング部によって除去される。
定着器151Cは、搬送された用紙を加熱することにより用紙の表面側に転写された画像を出力画像として定着する。定着処理が施された用紙は、用紙搬送経路13によってそのまま後処理装置20に搬送されるか、反転搬送装置16で表裏を反転した後、画像形成部151の上流側に環流して表裏反転された用紙の裏面に画像形成部151によって画像形成を行うことによって両面への印刷を行うことができる。なお、反転搬送経路17に用紙を送り、反転搬送装置16で反転した後、画像形成部151に送ることなく用紙搬送経路13に戻して搬送することも可能である。搬送経路13は、下流側で後処理装置20の用紙搬送経路21に接続されている。
また、画像形成装置本体10内には、画像形成装置1を制御する全体制御部100を備えている。
後処理装置20は、画像形成された用紙に対する後処理を行うことができる。後処理の
内容は特に限定されるものではなく、ステープル、パンチ、折り処理などの各種の後処理
を行うようにすることができ、複数種類の後処理を行うようにしてもよい。
用紙給紙装置では、給紙ローラ40の近傍に搬送経路41を有し、用紙搬送方向の上流側で、搬送経路41で搬送される用紙に発光する用紙発光素子42と、用紙発光素子42から出力されて用紙から反射した光を受ける用紙受光素子43とを有している。用紙発光素子42と用紙受光素子43とは用紙検知部を構成する。用紙受光素子43では、紫外光を発光する。用紙発光素子42は、本発明の第二発光素子に相当し、用紙受光素子43は、本発明の第二受光素子に相当する。給紙ローラ40は、本発明の用紙搬送部の一つを構成する。
用紙検出では、用紙発光素子42から紫外光の発光を行い、その光量を用紙受光素子43で受光し、記憶することができる。
なお、用紙の光量の検知は、複数の給紙ローラに応じて複数の用紙検知部を設けて行うようにしてもよく、その結果により補正を行うことができる。
上記用紙検知部に下流側の用紙搬送路では、紙粉を検知するための紙粉発光素子45と、反射した光を受光する紙粉受光素子46とを有している。紙粉発光素子45と紙粉受光素子46とは紙粉検知部を構成する。紙粉発光素子45では、紫外光を発光する。紙粉発光素子45は、本発明の第1発光素子に相当し、紙粉受光素子46は、本発明の第1受光素子に相当する。
紙粉量の検出では、給紙ローラ40に紙粉発光素子45から紫外光の発光を行い、反射した光を紙粉受光素子46で受光して付着した紙粉量を推定することができる。
用紙検知部、紙粉検知部および制御部は、本発明の紙粉判定装置を構成する。
次に、用紙搬送装置の制御ブロックを図3に示す。
全体制御部100は、画像形成装置1全体の制御を行うが、紙粉検知判定の制御を行う制御部としての機能を有している。
全体制御部100は、CPUと該CPU上で動作するプログラムと、記憶部101とを備えている。記憶部101には、プログラムを格納するROMや作業領域となるRAM、紙検知に関するデータを不揮発に記憶するHDDなどにより構成されている。
なお、この実施形態では、画像形成装置全体を制御する全体制御部において紙粉検知の判定を行う制御部としての機能を果たすものとしたが、画像形成装置全体を制御する全体制御部とは別に、紙粉検知の判定を行う制御部を別途に備えるものであってもよい。
全体制御部100には、紙粉検知部51が制御可能に接続されている。紙粉検知部51は、紙粉発光素子45と紙粉受光素子46とを有しており、全体制御部100の制御によって発光と受光とが行われ、受光結果が全体制御部100に送信される。
さらに、全体制御部100には、用紙検知部50が制御可能に接続されている。用紙検知部50は、用紙発光素子42と用紙受光素子43とを有しており、全体制御部100の制御によって発光と受光とが行われ、受光結果が全体制御部100に送信される。
全体制御部100には、給紙モータ制御ドライバ47が制御可能に接続されており、給紙モータ制御ドライバ42に給紙モータ48が制御可能に接続されている。給紙モータ48は、給紙ローラ40を回転駆動する。
紙粉検知部51で紫外光を照射すると、用紙に含まれている蛍光材により発光するため、その傾向による光量を検知することにより紙粉を精度よく検知することが可能になる。
図4は、紫外光の発光がされた装置内の模式図を示すものであり、用紙に付着している紙粉と、指先でかき取った紙粉の発光状態を示しており、紙粉の存在が明瞭に把握できている。なお、搬送部材が新品の際の検知結果を記憶しておき、用紙搬送により紙粉が付着した状態の搬送部材の検知結果を取得し、両者の比較を紙粉の判定に用いるようにしてもよい。
なお、紫外光を照射する際、用紙によっては、同じ光を照射しても検知される光量は異なる。そのため、用紙種類による光量の違いを検出することを目的に通紙する用紙に紫外光を照射し、その用紙の光量を検知し、記憶する。光量の検知によって紫外光に関する用紙の蛍光特性が生成される。この形態では、紫外光に関する蛍光特性は制御部で生成されており、制御部は、本発明の生成部として機能する。制御部以外で蛍光特性を生成するものとしてもよい。記憶部は、記憶部101に対し行うことができる。紙粉量を検知するときには、制御部では、対象物に紫外光を照射して検知した光量に対し、記憶した用紙の光量と通紙枚数により補正を行うことで、給紙ローラ等の紙粉量を正確に検知することが可能となる。通紙枚数の項目では、記憶しているデータにおいて、平均の蛍光特性を算出して補正に用いることができる。
用紙の検知結果の有無について以下で説明する。
先ず、用紙の光量検知がない場合について説明する。図5Aは、白色の用紙について紙粉の検知を行ったものを説明する図である。白色の紙粉は蛍光による発光量が高いが、検知結果は100であるとする。
一方、図5Bは、青系の用紙で紙粉の検知を行ったものを説明する図である。青系の紙粉は蛍光による発光量は低い。この紙粉検知でも検知結果が100であったとする。すると、白系の場合と同じ検知結果になっているが、発光量が低いため、検知結果による想定よりも多くの紙粉がついていることが考えられる。
図5Cは、用紙の光量検知がされている場合について説明する図である。
通紙した紙の発光量と総枚数を記憶しておく。紙粉の検知の際に、発光量の測定結果に補正をかけることが可能となり、精度向上が可能になる。例えば、発光量の大きい白系の用紙では、用紙検知の際に大きな発光量が検知されるので、紙粉の検知では、検知結果を小さくするなどの補正を行うことができる。なお、対象物に対する用紙発光素子の照射角度と紙粉発光素子の照射角度は同一とすることが望ましく、さらに、用紙受光素子の受光角度と紙粉受光素子の受光角度とは、同一とするのが望ましい。同じ条件にすることで補正を的確に行うことができる。
図6は、検知結果の例を示す。
用紙1と用紙2の用紙発光量(W)を検知しておく。白色系の用紙1ではP1、青色系の用紙2ではP2の蛍光特性が得られている。記憶部に記憶するパラメータでは、用紙1、用紙2について、用紙検知の際の発光量と、紙粉検知時の挿通紙枚数N1、N2が記憶される。紙粉検知によってPp(W)が検知されているとすると、紙粉紙粉を検知した際の補正では、用紙2(青色)の寄与率を下記式で求める。
Pp×(N2/(N1+N2))
用紙2(青色)の発光補正量は下記式で求められる。
(P1/P2)×Pp×(N2/(N1+N2))
以上により、計測された光量に対し、用紙2の発光量が少ないため、その補正を行うと実際の紙粉量となる。
なお、上記説明では、用紙検知部と紙粉検知部をそれぞれ備えるものとして説明したが、これらを兼用するものとしてもよい。
図7は、用紙発光素子42と紙粉発光素子45を同じ発光素子で兼用し、用紙受光素子43と紙粉受光素子46とを同じ受光素子で兼用したものである。これらでは、それぞれの照射角度と受光角度とを同じにすることができる。
なお、紫外光の検知結果は、蛍光による発光と反射光を含んでおり、反射光は用紙の凸凹により変わってしまうため、除外することで、より正確な紙粉量を検知できる。
これを改善する一つの方法として、発光の照射角度と受光における受光角度とを正反射角度ではない位置にすることで、受光に際し反射光が受光されるのを抑えることが可能になる。
その他の方法として、用紙の凸凹を検知するために、蛍光発光しない波長(赤)を照射し、その反射光を検知することが可能である。その結果を用いて、紫外光の検知結果から反射光成分を除外することで、正確に蛍光発光のみを検知することができる。
・紫外光
検知結果(W)=蛍光(W)+反射光(W)(反射光=凸凹×入射×色(分光反射率)
既知 既知
・赤(蛍光発光しない波長)
検知結果(W)=反射光(W) (反射光=凸凹×入射×色(分光反射率)
既知 既知
蛍光発光しない波長の発光、すなわちこの形態では赤色照射を行う発光素子は、本発明の第3発光素子に相当し、前記波長を受光する受光素子は、本発明の第3受光素子に相当する。これらの測定結果は、制御部に送信されて表面性を判定する。この形態では、第3発光素子、第3受光素子、制御部は、本発明の表面性測定部を構成する。
表面性測定を行う上記形態を図8に基づいて説明する。
蛍光発光しない波長、例えば赤色項の検知では、反射光が検知される。この反射光は、紫外光の検知の際の反射光検知と同等である。赤色照射では、赤色を照射し反射光により紙の表面性を検知する。
紫外光の検知では、蛍光検知と反射光検知が行われる。反射光は、凹凸面における入射と分光反射率による色がパラメータとなる。これらは既知のものとなる。
紫外照射では、紫外光を照射し、表面性の検知結果により、反射光を除外し、蛍光による光量のみで判断する。
第1発光素子、第2発光素子、第3発光素子における照射タイミングは、それぞれ異なるものとして、得られた検知結果はそれぞれ記憶部に記憶することができる。
次に、紙粉検知における手順を図9のフローチャートに基づいて説明する。以下の手順は制御部の制御によって実行される。
用紙搬送の開始に伴い、通紙された用紙の光量を検知する(ステップs1)。
通紙された用紙の表面性を赤色照射により検知する(ステップs2)。
用紙の光量、表面性と枚数をカウントし、記憶部に記憶する(ステップs3)。
次いでJOB終了かを判定する(ステップs3)。JOB終了でなければ(ステップs3、No)、ステップs1に戻って通紙された用紙の光量検知を行う。
JOBが終了の場合(ステップs3、Yes)、給紙ローラに対する紫外光の照射により光量を検知する(ステップs5)。
検知結果に対し、記憶しているデータより補正を行う(ステップs6)。補正では、用紙の種別、通紙枚数による補正および表面性による補正を行う。
補正した紙粉検知結果が予め定めた閾値を超えているかを判定する(ステップs7)。
検知結果が閾値を超えている場合(ステップs7、Yes)、ユーザーに通知し、手順を終了する。検知結果が閾値を超えていない場合(ステップs7、No)、そのまま手順を終了する。ユーザーへの通知では、搬送部材の清掃や交換を促すものとしてもよい。
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明の範囲を逸脱しない限りは本実施形態を適宜変更することが可能である。
1 画像形成装置
10 画像形成装置本体
12 給紙トレイ
13 用紙搬送経路路
20 後処理装置
21 搬送経路
30 大容量給紙トレイ
40 給紙ローラ
41 用紙搬送経路
42 用紙発光素子
42 給紙モータ制御ドライバ
43 用紙受光素子
45 紙粉発光素子
46 紙粉受光素子
48 給紙モータ
50 用紙検知部
51 紙粉検知部
100 全体制御部
101 記憶部
130 スキャナー部
140 操作部
151 画像形成部

Claims (14)

  1. 用紙を搬送する搬送部材に付着した紙粉に対して紫外光を照射する第一発光素子と、
    前記搬送部材に前記第一発光素子から紫外光を照射した際の反射光量を検出する第一受光素子と、
    通紙される用紙の蛍光発光に関する特性データと、前記第一受光素子の出力結果と、に基づき、前記搬送部材への紙粉の付着量を判断する制御部を有していることを特徴とする紙粉判定装置。
  2. 通紙される各用紙の蛍光発光に関する特性データを蓄積して記憶する記憶部を有し、
    前記制御部は、記憶部に蓄積されているデータを読み出して、前記データを前記搬送部材への紙粉の付着量を判断する際に用いることを特徴とする請求項1記載の紙粉判定装置。
  3. 記憶部に蓄積されている特性データに基づいて、過去に通紙された用紙の平均の蛍光特性を算出し、その結果と第一受光素子の出力から、紙粉の量を判断することを特徴とする請求項2記載の紙粉判定装置。
  4. 用紙もしくは搬送部材に対して、第一発光素子の照射角度と第一受光素子の受光角度が、正反射角度では無い位置に設置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の紙粉判定装置。
  5. 通紙された用紙に紫外光を照射する第二発光素子と、
    前記第二発光素子の照射によって前記用紙から反射した光量を検出する第二受光素子と、を有し、
    前記制御部は、前記第二受光素子の出力に基づいて、前記蛍光発光に関する特性データを生成する生成部を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の紙粉判定装置。
  6. 用紙に光を照射する第二発光素子の照射角度と搬送部材に付着した紙粉に対する第一発光素子の照射角度が同一であり、かつ用紙の光を受光する第二受光素子の受光角度と搬送部材と紙粉の光を受光する第一受光素子の受光角度とが同一であるように各素子が設置されることを特徴とする請求項5記載の紙粉判定装置。
  7. 用紙の光量を検知する第二発光素子と第二受光素子は、搬送部材と紙粉の光量を検知する第一発光素子と第一受光素子とを兼用することを特徴とする請求項5または6に記載の紙粉判定装置。
  8. 用紙の表面性を測定する、表面性測定部を有し、前記制御部は、表面性測定部の結果をふまえて付着量を判断することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の紙粉判定装置。
  9. 前記表面性測定部は、蛍光発光しない波長の光を照射する第三発光素子と、その光を受光する第三受光素子とを有することを特徴とする請求項8記載の紙粉判定装置。
  10. 第二発光素子で用紙を照射するタイミングと、第三発光素子で用紙を照射するタイミングと、第一発光素子で搬送部材と紙粉を照射するタイミングがそれぞれ異なり、それぞれの照射による受光素子の出力値を記憶部に記憶することを特徴とする請求項9記載の紙粉判定装置。
  11. 搬送部材が新品の状態においての第一受光素子の出力値を記憶し、用紙搬送により紙粉が付着した状態での第一受光素子の出力値と比較して判断する事を特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の紙粉判定装置。
  12. 搬送した全ての用紙の受光素子の出力結果を演算装置にて計算処理を行い、紙粉量を判断する請求項1〜11のいずれか1項に記載の紙粉判定装置。
  13. 判断した紙粉の付着量が所定の値よりも大きい場合、ユーザーに通知をすることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の紙粉判定装置。
  14. 用紙を搬送する搬送部材と、請求項1〜13のいずれか1項に記載の紙粉判定装置と、を備えることを特徴とする用紙搬送装置。
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