JP2021039228A - たわみの計測を伴う画像形成システム - Google Patents

Abstract

【課題】シート材のたわみ量を正確に計測すること。【解決手段】搬送経路に沿ってシート材を搬送する搬送装置と、搬送経路に沿って配置され、搬送される前記シート材がたわむことを許容するスペース１２０を含む変形許容部分と、変形許容部分に配置され、シート材のたわみ量を計測する計測装置１５０，１６０と、を備える画像形成システム。【選択図】図４

Description

画像形成装置は、例えば、用紙を搬送する搬送装置と、静電潜像が形成される像担持体と、静電潜像を現像する現像装置と、トナー像を用紙に二次転写する転写装置と、トナー像を用紙に定着させる定着装置と、用紙を排出する排出装置とを備える。

図１は、一例の画像形成装置を示す概略図である。 図２は、一例の用紙供給装置の模式側面図である。 図３は、一例の剛度計測ユニットの模式側面図である。 図４は、一例の剛度計測ユニットの機能を説明するための図である。 図５は、シート材のたわみ量と坪量との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して、例示的な画像形成システムについて説明する。画像形成システムは、例えば、プリンタ等の画像形成装置であるが、画像形成装置を構成する要素であってもよい。例えば、画像形成システムは、画像形成装置等に用いられる搬送装置、計測ユニット、現像装置等であってもよい。以下、図面に基づいて説明するにあたり、同一の要素又は同一の機能を有する類似する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１に示される画像形成装置１は、例えば、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成装置１は、例えば、印刷媒体であるシート材としての用紙Ｐを供給する用紙供給装置（搬送装置）１０と、静電潜像を現像する現像装置２０と、トナー像を用紙Ｐに二次転写する転写装置３０と、静電潜像が形成される像担持体４０と、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着装置５０と、用紙Ｐを排出する排出装置６０とを備える。

用紙供給装置１０は、例えば、用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上で搬送し、転写ニップ部Ｒ２に供給する。用紙Ｐは、例えば、カセットＫ内において押圧部材１６上に積層された状態で収容されており、第１ローラ１１によりピックアップされて搬送される。用紙供給装置１０は、例えば、用紙Ｐに転写されるトナー像が転写ニップ部Ｒ２に到達するタイミングで、搬送経路Ｒ１を介して転写ニップ部Ｒ２に用紙Ｐを到達させる。

現像装置２０は、例えば、色ごとに４個設けられる。各現像装置２０は、例えば、トナーを像担持体４０に担持させる現像剤担持体２４を備える。現像装置２０では、例えば、現像剤として、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が用いられる。現像装置２０では、トナー及びキャリアが所望の混合比になるように調整されて混合撹拌され、トナーが均一に分散する。これにより、最適な帯電量が付与された現像剤が調整される。この現像剤は、現像剤担持体２４に担持される。現像剤担持体２４は、回転することにより現像剤を像担持体４０と向かい合う領域まで搬送する。そして、現像剤担持体２４に担持された現像剤のうちのトナーが像担持体４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。

転写装置３０は、例えば、現像装置２０で形成されたトナー像を転写ニップ部Ｒ２に搬送する。転写装置３０は、例えば、像担持体４０からトナー像が一次転写される転写ベルト３１と、転写ベルト３１を懸架する懸架ローラ３４，３５，３６，３７と、像担持体４０と共に転写ベルト３１を挟持する一次転写ローラ３２と、懸架ローラ３７と共に転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３とを備える。

転写ベルト３１は、例えば、懸架ローラ３４，３５，３６，３７により循環移動する無端状のベルトである。懸架ローラ３４，３５，３６，３７は、それぞれの軸線周りに回転可能なローラである。懸架ローラ３７は、例えば、軸線周りに回転駆動する駆動ローラである。懸架ローラ３４，３５，３６は、例えば、懸架ローラ３７の回転駆動により従動回転する従動ローラである。一次転写ローラ３２は、例えば、転写ベルト３１の内周側から像担持体４０を押圧するように設けられる。二次転写ローラ３３は、例えば、転写ベルト３１を挟んで懸架ローラ３７と平行に配置されて、転写ベルト３１の外周側から懸架ローラ３７を押圧するように設けられる。これにより、二次転写ローラ３３は、転写ベルト３１との間に転写ニップ部Ｒ２を形成する。

像担持体４０は、静電潜像担持体、感光体ドラム等とも呼ばれる。像担持体４０は、例えば、色ごとに４個設けられる。各像担持体４０は、例えば、転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられる。像担持体４０の周上には、例えば、現像装置２０、帯電ローラ４１、露光ユニット４２及びクリーニング装置４３が設けられる。

帯電ローラ４１は、例えば、像担持体４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる。帯電ローラ４１は、例えば、像担持体４０の回転に追従して動く。露光ユニット４２は、例えば、帯電ローラ４１によって帯電した像担持体４０の表面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、像担持体４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４個の現像装置２０は、例えば、それぞれの現像装置２０に向かい合うように設けられたトナータンクＮから供給されたトナーによって静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナータンクＮ内には、例えば、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックのトナーがそれぞれ充填される。クリーニング装置４３は、例えば、像担持体４０上に形成されたトナー像が転写ベルト３１に一次転写された後に、像担持体４０上に残存するトナーを回収する。

定着装置５０は、例えば、加熱及び加圧する定着ニップ部に用紙Ｐを通過させることで、転写ベルト３１から用紙Ｐに二次転写されたトナー像を用紙Ｐに定着させる。定着装置５０は、例えば、用紙Ｐを加熱する加熱ローラ５２と、加熱ローラ５２を押圧して回転駆動する加圧ローラ５４とを備える。加熱ローラ５２及び加圧ローラ５４は、例えば、円筒状に形成されており、加熱ローラ５２は内部にハロゲンランプ等の熱源を備える。加熱ローラ５２と加圧ローラ５４との間には接触領域である定着ニップ部が設けられ、定着ニップ部に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。

排出装置６０は、例えば、定着装置５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ６２，６４を備える。

続いて、画像形成装置１による印刷工程の一例について説明する。画像形成装置１に記録対象画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１の制御部は、第１ローラ１１を回転させて、カセットＫに積層された用紙Ｐをピックアップして搬送する。そして、帯電ローラ４１により像担持体４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる（帯電工程）。その後、受信した画像信号に基づいて、露光ユニット４２により像担持体４０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する（露光工程）。

現像装置２０では、静電潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程）。こうして形成されたトナー像は、像担持体４０と転写ベルト３１とが向かい合う領域において、像担持体４０から転写ベルト３１へ一次転写される（転写工程）。転写ベルト３１には、４個の像担持体４０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ３７と二次転写ローラ３３とが向かい合う転写ニップ部Ｒ２において、用紙供給装置１０から供給された用紙Ｐに二次転写される。

積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着装置５０へ搬送される。そして、定着装置５０は、用紙Ｐが定着ニップ部を通過する際に、用紙Ｐを加熱ローラ５２と加圧ローラ５４との間で加熱及び加圧することにより、積層トナー像を用紙Ｐへ溶融定着させる（定着工程）。その後、用紙Ｐは、排出ローラ６２，６４によって画像形成装置１の外部へ排出される。

図２に示されるように、用紙供給装置１０は、搬送経路Ｒ１における搬送方向の上流側から順に、第１ローラ１１と、第２ローラ１２と、第３ローラ１３と、第４ローラ１４とを備える。第１ローラ１１は、例えば、ピックアップローラであり、単一のローラによって構成されている。第１ローラ１１は、押圧部材１６との間で用紙Ｐを挟みつつ回転することにより、用紙Ｐを第２ローラ１２に向けて搬送する。第１ローラ１１は、例えば、駆動モータによって回転駆動される。第１ローラ１１の用紙Ｐに対する接触圧力、すなわち第１ローラ１１と押圧部材１６との間の押圧力は、可変に構成されている。

第２ローラ１２は、例えば、複数の用紙Ｐが重なって搬送されることを抑制するためのリタードローラであり、一対のローラによって構成されている。第２ローラ１２は、互いの間に用紙Ｐを挟みつつ回転することにより、用紙Ｐを第３ローラ１３に向けて搬送する。例えば、第２ローラ１２を構成する一方のローラは、駆動モータによって回転駆動される駆動ローラであり、他方のローラは、一方のローラの回転に従って従動回転する従動ローラである。第２ローラ１２の用紙Ｐに対する接触圧力、すなわち第２ローラ１２を構成する一対のローラ間の押圧力は、可変に構成されている。

第３ローラ１３は、例えば、フィードローラであり、一対のローラによって構成されている。第３ローラ１３は、互いの間に用紙Ｐを挟みつつ回転することにより、用紙Ｐを第４ローラ１４に向けて搬送する。例えば、第３ローラ１３を構成する一方のローラは、駆動モータによって回転駆動される駆動ローラであり、他方のローラは、一方のローラの回転に従って従動回転する従動ローラである。第３ローラ１３の用紙Ｐに対する接触圧力、すなわち第３ローラ１３を構成する一対のローラ間の押圧力は、可変に構成されている。

第４ローラ１４は、例えば、用紙Ｐを位置合わせしつつ、転写装置３０の転写のタイミングに合わせて用紙Ｐを転写ニップ部Ｒ２に送り出すレジストローラ（ペーパーストップローラ）であり、一対のローラによって構成されている。第４ローラ１４は、互いの間に用紙Ｐを挟みつつ回転することにより、用紙Ｐを転写ニップ部Ｒ２に向けて搬送する。例えば、第４ローラ１４を構成する一方のローラは、駆動モータによって回転駆動される駆動ローラであり、他方のローラは、一方のローラの回転に従って従動回転する従動ローラである。

用紙供給装置１０は、制御装置１５を更に備える。制御装置１５は、用紙供給装置１０の各部に電気的に接続されており、用紙供給装置１０の動作を制御する。制御装置１５は、例えば、用紙供給装置１０による用紙Ｐの搬送速度を制御する。換言すれば、制御装置１５は、第１ローラ１１、第２ローラ１２及び／又は第３ローラ１３によってカセットＫから第４ローラ１４まで搬送される用紙Ｐの移動速度を制御する。制御装置１５は、例えば、第１ローラ１１、第２ローラ１２及び／又は第３ローラ１３の用紙Ｐに対する接触圧力を制御してもよい。

制御装置１５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶部とを備えるコンピュータによって構成されている。記憶部には、用紙供給装置１０の制御のためのプログラムが記憶されている。記憶部は、例えば、当該プログラムを格納した非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶装置（記憶媒体）である。制御装置１５は、当該プログラムをプロセッサに読み込ませて実行することにより、種々の制御を実現する。

図１及び図２に示されるように、画像形成装置１は、変形許容部分としての剛度計測ユニット１００を更に備える。剛度計測ユニット１００は、用紙Ｐのたわみ量を計測し、計測されたたわみ量に基づいて、用紙Ｐの剛度を示す指標を導出する。剛度を示す指標とは、剛度そのものであってもよいし、剛度に対応する所定の値であってもよい。なお、一例の剛度は、ＪＩＳ Ｐ−８１２５に記載の方法によって求められ得る用紙Ｐのこわさを実質的に示す値、又は、当該こわさの値と実質的に同等の尺度として用いられ得る値であってよい。

一例の剛度計測ユニット１００は、搬送経路Ｒ１に沿って配置されており、搬送経路Ｒ１の一部を構成している。例えば、剛度計測ユニット１００は、画像形成装置１内に固定可能なフレームを有していてよい。剛度計測ユニット１００は、搬送経路Ｒ１において、用紙Ｐが収容されたカセット（収容部）Ｋから第４ローラ１４までの間の位置に配置されている。すなわち、剛度計測ユニット１００は、カセットＫから第４ローラ１４までの搬送方向において、カセットＫの下流、且つ、第４ローラ１４の上流、に配置されている。図示例では、第２ローラ１２と第３ローラ１３との間に剛度計測ユニット１００が配置されている。

一例の剛度計測ユニット１００は、上流支持体１１０と、たわみ許容空間（スペース）１２０と、下流支持体１３０と、上流ローラ１４１と、下流ローラ１４３と、第１のセンサ（計測装置）１５０と、第２のセンサ（計測装置）１６０と、環境センサ１７０と、を有している。なお、例えば下流ローラ１４３は第３ローラ１３と兼用されてもよい。

上流支持体１１０は、用紙Ｐの搬送方向においてたわみ許容空間１２０の上流に配置されている。上流支持体１１０は、搬送経路Ｒ１に沿って搬送される用紙Ｐをたわみ許容空間１２０までガイドする部分である。一例の上流支持体１１０は、実質的に水平方向に沿って配置されている。すなわち、搬送経路Ｒ１を搬送される用紙Ｐは、実質的に水平な状態を維持しながら上流支持体１１０に沿って下流に向かって搬送される。なお、図示例の上流支持体１１０は、上下一対の板状の支持部材１１１，１１２によって構成されている。支持部材１１１と支持部材１１２との間隔は、支持部材１１１と支持部材１１２との間を搬送される用紙Ｐの上下方向における移動（ブレ）を抑制し得る程度に狭くなっていてよい。例えば、当該間隔は、後述するたわみ許容空間１２０における用紙Ｐのたわみ量に比べて十分小さい大きさであり、一例として約２ｍｍ以下であってよい。

たわみ許容空間（スペース）１２０は、用紙Ｐの搬送方向において上流支持体１１０の下流に配置されている。たわみ許容空間１２０は、搬送経路Ｒ１を搬送される用紙Ｐがたわむことを許容するように、搬送方向に交差する方向に延在するスペースを提供する。一例のたわみ許容空間１２０は、水平方向を搬送方向として搬送される用紙Ｐが重力によってたわむように、鉛直方向に延在している。換言すると、たわみ許容空間１２０は、上流支持体１１０が延在する第１方向（一例として水平方向）に対して角度オフセットした第２方向（一例として鉛直下向き）に延在している。これにより、たわみ許容空間１２０は、搬送方向から角度オフセットした方向への用紙Ｐのたわみを許容する。

図３の例では、たわみ許容空間１２０は、上流側傾斜部１２１と平坦部１２２と下流側傾斜部１２３とによって画成されている。上流側傾斜部１２１は、上流支持体１１０における支持部材１１１の下流端１１１ａを基点として下流側に向かって下向きに傾斜している。平坦部１２２は、上流側傾斜部１２１の下流端部から下流に向かって水平に形成されている。下流側傾斜部１２３は、平坦部１２２の下流端を基点として下流側に向かって上向きに傾斜している。下流側傾斜部１２３は、たわんだ用紙Ｐにおける搬送方向の先端を下流支持体１３０に向けて向け直すガイドとしての機能を有する。

また、たわみ許容空間１２０は、上流側傾斜部１２５と平坦部１２６と下流側傾斜部１２７とを含んでいる。上流側傾斜部１２５は、上流支持体１１０における支持部材１１２の下流端１１１２ａを基点として下流側に向かって上向きに傾斜している。平坦部１２６は、上流側傾斜部１２５の下流端部から下流に向かって水平に形成されている。下流側傾斜部１２７は、平坦部１２６の下流端を基点として下流側に向かって下向きに傾斜している。

下流支持体１３０は、用紙Ｐの搬送方向においてたわみ許容空間１２０の下流に配置されている。下流支持体１３０は、搬送経路に沿って搬送される用紙Ｐを搬送経路Ｒ１の下流にガイドする部分である。一例の下流支持体１３０は、実質的に水平方向に沿って配置されている。すなわち、搬送経路Ｒ１を搬送される用紙Ｐは、実質的に水平な状態を維持しながら下流支持体１３０に沿って下流に向かって搬送される。なお、図示例の下流支持体１３０は、上下一対の板状の支持部材１３１，１３２によって構成されている。

上流ローラ１４１は、上流支持体１１０内を搬送される用紙Ｐを搬送方向の下流に向かって搬送する。一例の上流ローラ１４１は、上下に配置される一対のローラによって構成されている。上流ローラ１４１は、互いの間に用紙Ｐを挟みつつ回転することにより、用紙Ｐをたわみ許容空位に向けて搬送する。例えば、上流ローラ１４１を構成する一方のローラは、駆動モータによって回転駆動される駆動ローラであり、他方のローラは、一方のローラの回転に従って従動回転する従動ローラである。上流ローラ１４１の用紙Ｐに対する接触圧力は、可変に構成されていてもよい。

下流ローラ１４３は、下流支持体１３０内を搬送される用紙Ｐを搬送方向の下流に向かって搬送する。一例の下流ローラ１４３は、上下に配置される一対のローラによって構成されている。下流ローラ１４３は、互いの間に用紙Ｐを挟みつつ回転することにより、用紙Ｐを搬送方向の下流に向けて搬送する。例えば、下流ローラ１４３を構成する一方のローラは、駆動モータによって回転駆動される駆動ローラであり、他方のローラは、一方のローラの回転に従って従動回転する従動ローラである。下流ローラ１４３の用紙Ｐに対する接触圧力は、可変に構成されていてもよい。

第１のセンサ（第１の超音波センサ）１５０は、剛度計測ユニット１００におけるたわみ許容空間１２０の入口に設けられている。第１のセンサ１５０は、用紙Ｐのエッジ検出、重送検出、及び厚さ計測を行い得る。図示例の第１のセンサ１５０は、超音波を送信する超音波送信器１５１と、超音波送信器１５１から送信された超音波を受信する超音波受信器１５３と、によって構成されている。超音波送信器１５１と超音波受信器１５３とは、上流支持体１１０に沿った位置であり、且つ、上流ローラ１４１よりも下流の位置に配置されている。超音波送信器１５１と超音波受信器１５３とは、搬送経路を挟んで互いに対面している。一例においては、超音波送信器１５１が上流支持体１１０における支持部材１１２側に配置されており、超音波受信器１５３が上流支持体１１０における支持部材１１１側に配置されている。

第１のセンサ１５０では、超音波送信器１５１と超音波受信器１５３との間における、用紙Ｐの有無、用紙Ｐの厚さ、用紙Ｐの枚数に応じて、超音波受信器１５３による受信信号に変化が現れる。そこで、第１のセンサ１５０は、受信信号に基づいて、搬送される用紙Ｐのエッジ検出をすることができる。この場合、第１のセンサ１５０は、用紙Ｐの前端（搬送方向下流端）が検出されたタイミングを信号として出力することができる。また、第１のセンサ１５０は、受信信号に基づいて、用紙Ｐが重なった状態で搬送されていないかを検出することができる。さらに、第１のセンサ１５０は、受信信号に基づいて、搬送される用紙Ｐの厚みを計測することができる。

第２のセンサ（第２の超音波センサ）１６０は、たわみ許容空間１２０に対して搬送方向に交差する方向から超音波を出力するように、たわみ許容空間１２０に面して配置されている。第２のセンサ１６０は、たわみ許容空間１２０内を搬送される用紙Ｐのたわみ量を計測する。図示例の第２のセンサ１６０は、超音波を送信する超音波送信部と、超音波送信部から送信されて、超音波送信部の直下の対象物で反射した超音波を受信する超音波受信部と、含んでいる。また、第２のセンサ１６０は、超音波を送信する機能と超音波を受信する機能とを備えた超音波送受信部を有していてもよい。このような構成の第２のセンサ１６０は、いわゆる測距センサとしての機能を有しており、対象物までの距離を計測することができる。

搬送経路Ｒ１に沿って用紙Ｐが搬送されると、用紙Ｐの前端は第２のセンサ１６０の計測範囲（例えば第２のセンサ１６０の直下）に到達する。このとき、用紙Ｐの前端側は、用紙Ｐの剛度に応じて下方にたわんでいる。第２のセンサ１６０は、第２のセンサ１６０から用紙Ｐまでの距離を計測する。第２のセンサ１６０の高さ位置と、上流支持体１１０の高さ位置とに基づいて、計測された距離からたわみ量が算出される。一例として、計測された距離Ｌ１から、第２のセンサ１６０の高さ位置と上流支持体１１０の高さ位置１１０ａとの間の距離Ｌ２を差し引くことにより、たわみ量ｙが算出され得る（図４参照）。第２のセンサ１６０による計測は、例えば、用紙Ｐが搬送されている状態で実行され得る。なお、上流支持体１１０の高さ位置１１０ａは、支持部材１１１の上面の高さ、又は、支持部材１１１の上面の高さに用紙Ｐの厚みを加えた高さであってよい。

環境センサ１７０は、温度計測部１７１と湿度計測部１７３とを含む（図４参照）。環境センサ１７０は、剛度計測ユニット１００内における第１のセンサ１５０の近傍、第２のセンサ１６０の近傍、及び、たわみ許容空間１２０内の湿度及び温度を計測する。一例の環境センサ１７０は、計測性能に応じて、第１のセンサ１５０、第２のセンサ１６０及びたわみ許容空間１２０から所定の距離以内の位置に配置されている。環境センサ１７０によって計測される温度は、第１のセンサ１５０及び第２のセンサ１６０における温度による超音波の出力ゲイン補正に利用される。また、環境センサ１７０によって計測される湿度は、後述する剛度の導出工程における湿度補正に利用される。

一例においては、上流ローラ１４１、下流ローラ１４３、第１のセンサ１５０、第２のセンサ１６０及び環境センサ１７０は、制御装置１５に接続されている。すなわち、制御装置１５は、第１のセンサ１５０、第２のセンサ１６０及び環境センサ１７０からの信号を受信するとともに、上流ローラ１４１及び下流ローラ１４３の駆動を制御する。なお、剛度計測ユニット１００は、制御装置１５と通信可能な別な制御装置を含むことによって、剛度計測ユニット１００に関する制御を実行してもよい。

続いて、剛度計測ユニット１００における剛度の算出方法について説明する。一例の剛度計測ユニット１００においては、用紙供給装置１０による用紙Ｐの搬送速度、用紙Ｐの前端の検出時刻、用紙Ｐのたわみ量、及び、湿度に基づいて、用紙Ｐの剛度を導出する。例えば、用紙Ｐの剛度は、制御装置１５によって導出され得る。

図３に示すように、剛度計測ユニット１００においては、上流支持体１１０に沿って搬送された用紙Ｐがたわみ許容空間１２０に到達すると、当該用紙Ｐの前端側は、重力の影響を受けて、下方に向かってたわみ得る。用紙Ｐのたわみ量は、用紙Ｐの剛度に応じて変化する。例えば、厚み及び坪量の大きさの順に用紙Ｐ１、用紙Ｐ２、用紙Ｐ３がある場合、同じ環境下においては、厚み及び坪量が最も小さい用紙Ｐ３のたわみ量が最も大きくなり、厚み及び坪量が最も大きい用紙Ｐ１のたわみ量が最も小さくなる。

一例の剛度計測ユニット１００では、計測された用紙Ｐのたわみ量のレベルに応じて用紙Ｐの剛度を示す指標を決定する。上述のとおり、剛度は、ＪＩＳ Ｐ−８１２５に記載の方法によって求められ得る用紙Ｐのこわさを実質的に示す値であるが、一例の剛度計測ユニット１００では、以下の式に基づいて剛度を算出している。
剛度＝α（ｗＬ４／８ｙ×９．８１）

なお、上記の式中において、ｗは坪量（ｇｓｍ）であり、Ｌは上流支持体１１０の下流端から用紙Ｐの前端までの長さ（ｍ）であり、ｙはたわみ量（ｍ）であり、αは湿度補正係数である。図４は、剛度計測ユニットの部分拡大図である。また、図５は、用紙Ｐのたわみ量ｙと坪量ｗとの関係を示すグラフである。図５では、剛度を計測する場合における基準の湿度環境下において計測されたたわみ量（通常）と、基準の湿度環境よりも高い湿度環境下において計測されたたわみ量（高湿）とが、それぞれ示されている。

図５に示すように、用紙Ｐの坪量ｗが大きいほど用紙Ｐのたわみ量ｙは小さくなる傾向がある。よって、計測された用紙Ｐのたわみ量に基づいて用紙Ｐの坪量ｗを推定することができる。一例の制御装置１５は、計測されたたわみ量ｙと坪量ｗとが関連付いたルックアップテーブルを有しており、当該ルックアップテーブルを参照することにより、たわみ量ｙに基づいて坪量をｗ推定する。なお、たわみ量ｙと坪量ｗとの関係は、湿度環境に依存するため、当該ルックアップテーブルは湿度ごとに用意されていてよい。

長さＬは、第１のセンサ１５０が用紙Ｐの前端を検出したタイミングと、用紙供給装置１０（上流ローラ１４１を含む）における用紙Ｐの搬送速度とに基づいて、算出されてもよい。一例において、搬送経路Ｒ１に沿って搬送される用紙Ｐの前端が第１のセンサ１５０の位置に到達すると、用紙Ｐの前端のエッジが第１のセンサ１５０によって検出される。この場合、エッジが検出されたときの時刻と、用紙Ｐの搬送速度に基づいて、任意の時間における用紙Ｐの位置が算出され得る。算出された用紙Ｐの位置に基づいて、長さＬが算出され得る。また、用紙Ｐの前端が第２のセンサ１６０の計測範囲（直下）に到達する時刻が算出可能である。そのため、用紙Ｐの前端が第２のセンサ１６０の直下を通過するときのたわみ量ｙに基づいて剛度を計測する場合には、長さＬは、搬送方向における上流支持体１１０の下流端から第２のセンサ１６０までの距離であってもよい。

図５に示すように、用紙Ｐのたわみ量ｙは周囲の湿度によって変化するため、本来であれば、たわみ量ｙの計測は基準となる所定の湿度環境下において行われる。湿度が考慮されない場合、剛度を算出する式は、下記のようになる。この場合、たわみ量ｙが湿度に大きく依存するため、同じ用紙Ｐであったとしても、湿度環境に応じて、算出される剛度が変化してしまうことになる。
剛度＝ｗＬ４／８ｙ×９．８１

実際の印刷環境下では、湿度を一定に保持することが困難である。そこで、一例の剛度計測ユニット１００では、湿度補正係数αを用いて剛度の補正を行っている。湿度補正係数αは、それぞれの湿度環境下で計測された剛度を基準の湿度環境下における剛度に変換するための係数である。例えば、制御装置１５は、湿度及びたわみ量ｙと湿度補正係数αとが関連付いたルックアップテーブルを有しており、当該ルックアップテーブルに基づいて湿度補正係数αを決定する。

続いて、画像形成装置１において実行される一例の制御について説明する。制御装置１５は、剛度計測ユニット１００によって計測された用紙Ｐの剛度に基づいて、印刷パラメータを調整することができる。例えば、制御装置１５は、用紙供給装置１０による用紙Ｐの搬送速度を調整する。一例の制御装置１５は、第１ローラ１１及び第３ローラ１３、並びに、上流ローラ１４１及び下流ローラ１４３の回転速度を変化させることにより、用紙Ｐの搬送速度を調整し得る。

一例において、制御装置１５は、計測された剛度を複数のレベルに分けて、レベルに応じて搬送速度を調整してもよい。例えば、制御装置１５は、計測された剛度の大きさに応じて、用紙Ｐを４つのレベル（剛度レベル１〜４）に分類してもよい。例えば、用紙の剛度が小さく、剛度レベル１と判定された場合、用紙の搬送速度が１００％に制御されてもよい。また、用紙の剛度が中程度であり、剛度レベル２と判定された場合、用紙の搬送速度が７５％に制御されてもよい。また、用紙の剛度が大きく、剛度レベル３と判定された場合、用紙の搬送速度が５０％に制御されてもよい。さらに、用紙の剛度がより大きく、剛度レベル４と判定された場合、何らかのエラーが生じているとして、用紙の搬送速度が０％、すなわち用紙供給装置１０が停止されてもよい。

また、制御装置１５は、判定された剛度レベルに応じて、定着装置５０における加熱ローラ５２の加熱温度を調整してもよい。例えば、用紙の剛度が小さく、剛度レベル１と判定された場合、加熱温度が５０％に制御されてもよい。また、用紙の剛度が中程度であり、剛度レベル２と判定された場合、加熱温度が７５％に制御されてもよい。また、用紙の剛度が大きく、剛度レベル３と判定された場合、加熱温度が１００％に制御されてもよい。

また、制御装置１５は、判定された剛度レベルに応じて、転写装置３０（転写ニップ部Ｒ２）における用紙Ｐの通過速度を調整してもよい。例えば、用紙の剛度が小さく、剛度レベル１と判定された場合、通過速度が１００％に制御されてもよい。また、用紙の剛度が中程度であり、剛度レベル２と判定された場合、通過速度が７５％に制御されてもよい。また、用紙の剛度が大きく、剛度レベル３と判定された場合、通過速度が５０％に制御されてもよい。なお、転写装置３０における用紙Ｐの通過速度は、二次転写ローラ３３を制御することで実行され得る。

以上、説明した画像形成装置１では、搬送経路を搬送されている用紙Ｐのたわみ量が計測されることにより、たわみ量ｙに基づいて、用紙Ｐの厚み、坪量ｗ、剛度等の取得が可能となる。ここで、例えば、画像形成装置の制御においては、ユーザが事前に入力した用紙の坪量等に基づいて印刷パラメータを適正に保つことが考えられる。しかしながら、ユーザが坪量等の値を間違えて入力することや、用紙の品質のばらつきなどによって、用紙に適さない印刷パラメータが設定されることがある。上述の画像形成装置１では、計測されたたわみ量に基づいて、実際の用紙の剛度等の取得が可能であるため、剛度等に基づいて印刷パラメータの設定が可能となっている。なお、印刷パラメータは、転写装置３０における用紙Ｐの通過速度、及び、定着装置５０における加熱温度のいずれかを含む。このような印刷パラメータが調整されることにより、実際の用紙の品質に適した印刷を実行することができる。

この場合、例えば、用紙Ｐの剛度に応じて用紙Ｐの印刷パラメータを調整することができ、用紙供給装置１０における用紙Ｐの詰まり（ジャム）の発生を抑制することができる。詰まりの発生を抑制することで、メンテナンス回数の低減を図ることができると共に、メンテナンス計画を精度良く作成することが可能となる。その結果、コスト低減を図ることが可能となる。

また、一例のたわみ許容空間１２０は、重力によって用紙Ｐをたわませるように、上流支持体１１０が延在する第１方向に対して角度オフセットした第２方向に延在している。より具体的には、上流支持体１１０は実質的に水平方向に沿って配置されており、たわみ許容空間１２０は鉛直方向に広がりを有している。この構成では、用紙Ｐが、一方面を鉛直方向の上側に向け、他方面を鉛直方向の下側に向けた状態で搬送される。用紙Ｐは、重力の影響により他方面側にたわむことになる。この場合、用紙Ｐをたわませるための特別な装置が必要なく、装置を簡易に構成することができる。また、重力を用いて用紙Ｐをたわませるため、装置の劣化等によって用紙Ｐがたわむ際の条件が変動することがない。

剛度計測ユニット１００は、たわんだ用紙Ｐを下流支持体１３０に向けて向け直すガイドとして、下流側傾斜部１２３を含んでいる。この構成では、一旦たわんだ状態になった用紙Ｐが滑らかに下流支持体１３０に向かって搬送される。そのため、剛度計測ユニット１００内で用紙Ｐが詰まることが抑制される。

また、剛度計測ユニット１００の入口に設けられた第１のセンサ１５０は、用紙Ｐが剛度計測ユニット１００に搬送されるタイミングを検出する。この構成では、剛度計測ユニット１００内における用紙Ｐの搬送位置を容易に推定することができる。また、第１のセンサ１５０が剛度計測ユニット１００の入口に設けられているため、搬送位置を推定する際の誤差を小さくすることができる。

剛度計測ユニット１００に面するように設けられた第２のセンサ１６０は、用紙Ｐの搬送方向に交差する方向における用紙Ｐまでの距離を計測する測距センサである。この構成によれば、第２のセンサ１６０から用紙Ｐまでの実測による距離に基づいてたわみ量が算出される。

また、第１のセンサ１５０及び第２のセンサ１６０は、超音波センサである。この構成では、第１のセンサ１５０及び第２のセンサ１６０が用紙Ｐの色の影響を受けることがなく、安定した計測を実行可能である。

また、画像形成装置１は、剛度計測ユニット１００内の湿度を計測する環境センサ１７０を含む。一例においては、計測されたたわみのレベルに基づいて用紙Ｐの剛性を決定する際に、湿度の影響を考慮して、たわみ量から剛度を算出することができる。

剛度計測ユニット１００は、カセットＫから第４ローラ（レジストローラ）１４までの搬送方向において、カセットＫの下流、且つ、第４ローラ１４の上流に配置されている。この構成により、用紙Ｐが転写装置３０に搬送されるよりも前に、用紙Ｐの印刷パラメータを調整することができる。

本明細書に記載の全ての側面、利点及び特徴が、必ずしも、いずれかひとつの特定の例及び実施形態により達成される又は含まれるわけではないことは理解されたい。実際、本明細書において様々な例を記載し示したが、他の例もその配置及び詳細について修正することができることは明らかであるべきだ。ここに請求される保護主題の精神及び範囲に包含される全ての修正及び変形を請求する。

上記の例においては、第２のセンサ１６０によって計測されたたわみ量ｙに基づいて坪量ｗが導出される例を示したが、坪量ｗは他の方法によって取得されてもよい。例えば、坪量ｗは、ユーザによって入力されてもよい。この場合、画像形成装置１は、ユーザが坪量ｗを入力するための入力システムを含んでいてよい。制御装置１５は、ユーザによって入力された坪量ｗの値を取得し、取得された坪量ｗの値を用いて用紙Ｐの剛性を算出することができる。

また、上述のとおり、第１のセンサ１５０では、用紙Ｐの厚みを検出することができる。用紙Ｐの厚みは坪量ｗと相関があるため、制御装置１５は、計測された用紙Ｐの厚みに基づいて用紙Ｐの坪量ｗを推定してもよい。この場合、制御装置１５は、用紙の厚みと坪量ｗとが関連づけられたルックアップテーブルを有していてもよい。制御装置１５は、厚みから推定された坪量ｗの値を取得し、取得された坪量ｗの値を用いて用紙Ｐの剛性を算出することができる。

また、ユーザの入力によって坪量が取得される場合には、たわみ量から推定される坪量と、ユーザに入力された坪量とが互いに比較されてもよい。同様に、用紙の厚みに基づいて坪量が推定される場合には、たわみ量から推定される坪量と、厚みから推定される坪量とが互いに比較されてもよい。また、厚みから推定される坪量と、ユーザに入力された坪量とが互いに比較されてもよい。これらの場合、比較の結果、互いの坪量同士に大きな違いが生じているときには、何らかのエラーが生じているものと判定して、警告のメッセージを出力してもよい。このように、それぞれ出所の異なるデータ同士を比較することにより、チェックシステムを構成してもよい。

計測装置として、超音波センサを含む第１のセンサ１５０及び第２のセンサ１６０を例示したが、計測装置は他の原理に基づくセンサであってもよい。例えば、第１のセンサ１５０は、少なくとも搬送される用紙のエッジを検出できればよい。一例として、第１のセンサ１５０は、物体の有無を検知するための光センサ等であってもよい。また、第２のセンサ１６０は、搬送される用紙のたわみ量を検出できればよい。一例として、第２のセンサ１６０は、対象物までの距離を計測する光測距センサであってもよい。

また、シート材として用紙を例示したが、シート材はシート形状をなす部材であればよい。例えば、シート材として、ＯＨＰシートのようなプラスチック製のフィルムが利用されてもよい、なお、シート材としてＯＨＰシートが利用される場合、ＯＨＰシートのたわみ量は湿度の影響を受けないため、湿度補正係数αを用いずに剛度が算出され得る。

また、上流支持体１１０が搬送方向に沿って水平方向に延在している例を示したが、例えば、上流支持体１１０は水平方向から所定の角度をもって傾斜して延在していてもよい。換言すると、用紙のたわみは、水平面からの用紙の変位である必要はなく、重力によって用紙がたわんだときの初期位置からの用紙の変位であってよい。すなわち、上流支持体１１０が鉛直方向に交差する平面に沿って延在していれば、搬送される用紙は重力の影響によって一方向にたわみ得る。一例においては、初期位置からの用紙の変位量をたわみ量として規定することができる。この場合、初期位置は、用紙がたわんでいない状態における用紙の位置に基づいて決められる位置であってよい。一例の初期位置は、用紙がたわまないと仮定したときの搬送経路の位置であってよい。

Claims (15)

1. 搬送経路に沿ってシート材を搬送する搬送装置と、
   前記搬送経路に沿って配置され、搬送される前記シート材がたわむことを許容するスペースを含む変形許容部分と、
   前記変形許容部分に配置され、前記シート材のたわみ量を計測する計測装置と、を備える画像形成システム。
2. 前記変形許容部分の前記スペースは、重力によって前記シート材をたわませるように鉛直方向に延在している、請求項１に記載の画像形成システム。
3. 前記シート材の搬送方向において前記スペースの上流に配置される上流支持体をさらに含み、
   前記変形許容部分の前記スペースは、前記上流支持体が延在する第１方向に対して角度オフセットした第２方向に延在している、請求項１に記載の画像形成システム。
4. 前記上流支持体は、実質的に水平方向に沿って配置されている、請求項３に記載の画像形成システム。
5. 前記シート材の搬送方向において前記スペースの下流に配置される下流支持体をさらに含み、
   前記変形許容部分は、たわんだ前記シート材を前記下流支持体に向けて向け直すガイドを含む、請求項１に記載の画像形成システム。
6. 前記計測装置は、前記変形許容部分の入口に設けられた第１のセンサを含み、
   前記第１のセンサは、前記シート材が前記変形許容部分に搬送されるタイミングを検出する、請求項１に記載の画像形成システム。
7. 前記第１のセンサは、超音波センサである、請求項６に記載の画像形成システム。
8. 前記計測装置は、前記変形許容部分に面するように設けられた第２のセンサを含み、
   前記第２のセンサは、前記シート材の搬送方向に交差する方向における当該第２のセンサから前記シート材までの距離を計測する測距センサであり、
   前記計測装置は、当該第２のセンサから前記シート材までの距離に基づいて前記たわみ量を算出する、請求項１に記載の画像形成システム。
9. 前記第２のセンサは、超音波センサである、請求項８に記載の画像形成システム。
10. 前記変形許容部分内の湿度を計測する環境センサをさらに含む、請求項１に記載の画像形成システム。
11. 前記計測装置に接続され、前記計測装置によって計測されたたわみのレベルに基づいて前記シート材の剛性を決定する制御装置をさらに含む、請求項１に記載の画像形成システム。
12. 前記制御装置は、前記シート材の前記剛性に基づいて前記画像形成システムにおける印刷パラメータを調整する、請求項１１に記載の画像形成システム。
13. 前記シート材にトナー像を転写する転写装置と、前記シート材に転写されたトナー像を加熱して前記シート材に定着させる定着装置と、をさらに含み、
    前記印刷パラメータは、前記転写装置における前記シート材の通過速度、及び、前記定着装置における加熱温度のいずれかを含む、請求項１２に記載の画像形成システム。
14. 前記シート材を収容する収容部と、転写のタイミングに合わせて前記シート材を送り出すレジストローラと、をさらに含み、
    前記変形許容部分は、前記収容部から前記レジストローラまでの搬送方向において、前記収容部の下流、且つ、前記レジストローラの上流に配置されている、請求項１に記載の画像形成システム。
15. シート材を収容するカセットと、
    搬送経路に沿って前記シート材を搬送する搬送装置と、
    前記搬送経路に沿って配置され、前記搬送経路から角度オフセットした方向に前記シート材のたわみを許容する変形許容部分と、
    前記変形許容部分の入口に配置され、前記シート材の前端を検出する、第１の超音波センサと、
    前記変形許容部分内に配置され、前記シート材のたわみ量を計測する第２の超音波センサと、
    前記変形許容部分内の湿度を計測する環境センサと、
    前記搬送装置による搬送速度、前記シート材の前端の検出時刻、前記シート材のたわみ量、並びに、前記変形許容部分内の湿度、に基づいて、前記シート材の剛度を導出する制御装置と、を備える画像形成システム。
    
    

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