JP2018090344A - 用紙搬送装置、画像形成装置、用紙の坪量の推定方法、および用紙の坪量の推定プログラム - Google Patents

用紙搬送装置、画像形成装置、用紙の坪量の推定方法、および用紙の坪量の推定プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】周囲の環境に関わらず用紙の坪量を正確に推定することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置100は、用紙の搬送経路内の所定の検知領域における静電容量を検知するための静電容量検知部65と、搬送対象の用紙が当該検知領域を通過していない間に静電容量検知部65によって検知された非通紙時の静電容量124と、搬送対象の用紙が当該検知領域を通過している間に静電容量検知部65によって検知された通紙時の静電容量126とに基づいて、搬送対象の用紙の静電容量を算出するための算出部152と、用紙の静電容量と用紙の坪量との予め定められた相関関係95に基づいて、算出部152によって算出された静電容量に対応する坪量を特定し、当該坪量を搬送対象の用紙の坪量として出力するための出力部154とを備える。【選択図】図8

Description

本開示は、画像形成装置を搬送されている用紙の坪量を推定するための技術に関する。
MFP(Multi-Functional Peripheral)などの画像形成装置が普及している。MFPに使用される用紙には多くの種類が存在し、印刷が用紙の種類に関わらず適切に行われるように、給紙速度、転写電圧、定着温度などの制御パラメータは用紙の特性に合わせて設定される。用紙の特性が適切に設定されずに、印刷が行われると印刷品質などが低下する。そのため、用紙の特性を正確に検知するための様々な技術が開発されている。
当該技術に関し、特開2007−107976号公報(特許文献1)は、「用紙の種類検知ができる」用紙種類検知装置を開示している。特開2002−5610号公報(特許文献2)は、「機械的に簡単且つ低価格で、保守の必要がなく、媒体の誘電的または光学的性質に関係なく媒体の厚さを検知することができる」厚さ検出装置を開示している。特開平5−99605号公報(特許文献3)は、「静電センサーに接続する検出電極と、検出対象物との隙間変動に影響を受けない」非接触式厚み検出装置を開示している。特開2015−193473号公報(特許文献4)は、「ローラの偏心による影響を極力除去して」紙厚を検知するための装置を開示している。特開2010−189137号公報(特許文献5)は、「紙葉類が給紙トレイに収容された状態で紙葉類の種類を判別することができる」画像形成装置を開示している。特開2006−259589号公報(特許文献6)は、「実装上の問題を解決した」画像形成装置を開示している。
用紙の特性の一例として、用紙の坪量が挙げられる。用紙の坪量とは、面積当たりの用紙の重さを表す。用紙の坪量の単位は、「g/m」で表される。用紙の坪量は、用紙の厚みと相関するため、用紙の厚みと同様の意味で用いられる。
用紙の坪量の設定は、印刷精度に特に影響を与える。用紙の坪量が適切に設定されずに印刷が行われると、ジャム、転写不良、定着不良など様々な問題が生じる。そのため、用紙の坪量は、正確に検知される必要がある。用紙の坪量を推定する方法として、静電容量センサーを用いた推定方法が提案されている。この推定方法おいては、用紙の静電容量が用紙の坪量に相関するという原理が応用されている。
特開2007−107976号公報 特開2002−5610号公報 特開平5−99605号公報 特開2015−193473号公報 特開2010−189137号公報 特開2006−259589号公報
静電容量センサーは、周囲の環境(たとえば、温度、湿度、周囲にある物体など)の影響を受けやすい。そのため、静電容量センサーによって検知された静電容量から用紙の坪量が推定される場合には、当該坪量の推定結果は、周囲の環境に依存して変動してしまう。特許文献1〜6は、周囲の環境変動の影響を抑制して、用紙の坪量の検知することについては開示していない。したがって、周囲の環境に関わらず用紙の坪量を正確に推定するための技術が望まれている。
本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、周囲の環境に関わらず用紙の坪量を正確に推定することができる用紙搬送装置を提供することである。他の局面における目的は、周囲の環境に関わらず用紙の坪量を正確に推定することができる画像形成装置を提供することである。他の局面における目的は、周囲の環境に関わらず用紙の坪量を正確に推定することができる推定方法を提供することである。他の局面における目的は、周囲の環境に関わらず用紙の坪量を正確に推定することができる推定プログラムを提供することである。
ある局面に従うと、搬送経路内において搬送対象の用紙を搬送することが可能な用紙搬送装置は、上記搬送経路内の所定の検知領域における静電容量を検知するための検知部と、上記搬送対象の用紙が上記検知領域を通過していない間に上記検知部によって検知された第1静電容量と、上記搬送対象の用紙が上記検知領域を通過している間に上記検知部によって検知された第2静電容量とに基づいて、上記搬送対象の用紙の第3静電容量を算出するための算出部と、用紙の静電容量と用紙の坪量との予め定められた相関関係に基づいて、上記第3静電容量に対応する坪量を特定し、当該坪量を上記搬送対象の用紙の坪量として出力するための出力部とを備える、用紙搬送装置。
好ましくは、上記相関関係は、用紙の静電容量が大きいほど用紙の坪量が大きくなるように規定されている、請求項1に記載の用紙搬送装置。
好ましくは、上記算出部は、上記第1静電容量と上記第2静電容量との差を上記第3静電容量として算出する、請求項1または2に記載の用紙搬送装置。
好ましくは、上記算出部は、上記第1静電容量に対する上記第2静電容量の比率を上記第3静電容量として算出する。
好ましくは、上記検知部は、上記搬送経路を間に挟んで互いに対向するように配置されている第1,第2静電容量センサーを含む。上記第1,第2静電容量センサーのそれぞれによって検知された静電容量の加算結果を上記検知領域における静電容量として検知する。
好ましくは、上記検知部は、上記搬送経路を間に挟んで互いに対向するように配置されている第1,第2静電容量センサーを含む。上記第1,第2静電容量センサーの間に発生させた電界を検知し、当該検知された電界に基づいて、上記検知領域における静電容量を検知する。
好ましくは、上記用紙搬送装置は、上記搬送経路を搬送されている用紙を検知するための用紙センサーをさらに備える。上記検知部は、上記用紙センサーが用紙を検知したタイミングに基づいて、上記第2静電容量を検知する。
好ましくは、上記検知部は、上記用紙センサーよりも上記搬送経路における用紙の搬送方向の下流側に配置されている。上記用紙センサーが用紙を検知したタイミングから所定時間が経過したタイミングで、上記第2静電容量を検知する。
好ましくは、上記検知部は、上記用紙センサーよりも上記搬送経路における用紙の搬送方向の上流側に配置されている。上記用紙センサーが用紙を検知したタイミングに上記第2静電容量を検知する。
好ましくは、上記検知部は、上記搬送対象の用紙の搬送方向における当該用紙の幅を予め取得しておき、上記搬送対象の用紙の先端が上記検知領域に到達してから、上記幅の半分がさらに搬送された後に上記第2静電容量を検知する。
好ましくは、上記検知部は、上記搬送対象の用紙の搬送が開始されてから上記搬送対象の用紙が上記検知領域に到達するまでの間に上記第1静電容量を検知する。
好ましくは、上記検知部は、上記搬送対象の用紙の搬送が開始されたタイミングで上記第1静電容量を検知する。
好ましくは、上記用紙搬送装置は、用紙を収納するための収納部と、上記収納部から上記搬送経路に用紙を給紙するための給紙部とをさらに備える。上記検知部は、上記給紙部から予め定められた範囲内に設けられている。
好ましくは、上記用紙搬送装置は、上記収納部に用紙がセットされている状態を検知するための用紙センサーをさらに備える。上記検知部は、上記用紙によって上記状態が検知されている間に上記第1静電容量を検知する。
好ましくは、上記用紙搬送装置は、上記収納部に収納されている用紙を上記給紙部に押し上げ、当該用紙を上記搬送経路に導くための押し上げ機構をさらに備える。上記検知部は、当該検知部による検知結果が上記押し上げ機構による用紙の誘導により影響を受ける範囲内に配置される。
好ましくは、上記検知部は、上記収納部に収納されている上記搬送対象の用紙を上記搬送経路に給紙するための準備処理が完了してから上記搬送対象の用紙が上記検知領域に到達するまでの間に上記第1静電容量を検知する。
好ましくは、上記準備処理は、上記押し上げ機構が上記収納部に収納されている用紙を上記給紙部に押し上げる処理を含む。
好ましくは、上記検知部は、上記収納部に収納されている用紙を上記搬送経路に給紙する命令を受け付けたことに基づいて、上記第1静電容量を検知する。
好ましくは、上記検知部は、上記命令を受け付けた後に上記準備処理が完了したことに基づいて、上記第1静電容量を検知する。
好ましくは、上記用紙搬送装置は、用紙を収納するための他の収納部と、上記他の収納部から上記搬送経路に用紙を給紙するための他の給紙部とをさらに備える。上記検知部は、上記他の収納部から給紙された用紙の搬送により上記検知部による検知結果が影響を受ける範囲内に当該用紙が存在する場合には、上記第1静電容量を検知しない。
好ましくは、上記用紙搬送装置は、当該用紙搬送装置に脱着可能に構成され、用紙を収納するための他の収納部と、上記他の収納部から上記搬送経路に用紙を給紙するための他の給紙部とをさらに備える。上記検知部は、上記他の収納部が上記用紙搬送装置から外されている状態においては、上記第1静電容量を任意のタイミングで検知し、上記他の収納部が上記用紙搬送装置に装着されている状態においては、上記他の収納部に収納されている用紙を上記搬送経路に給紙するための準備処理が完了したことに基づいて、上記第1静電容量を検知する。
好ましくは、上記検知部は、上記用紙搬送装置の電源がオンされたタイミングで、上記第1静電容量を検知する。
好ましくは、上記収納部は、上記用紙搬送装置に脱着可能に構成されている。上記検知部は、上記用紙搬送装置の電源オン時における上記収納部の脱着状態が、当該オン時の前における電源オフ時と異なる場合に、上記第1静電容量を検知する。
好ましくは、上記検知部は、上記収納部から上記搬送経路に用紙が所定枚数給紙される度に上記第1静電容量を検知することを許可する。
好ましくは、上記検知部は、上記出力部から出力される坪量に応じて、上記所定枚数の値を変える。
好ましくは、上記検知部は、上記押し上げ機構が上記収納部に収納されている用紙を上記給紙部に押し上げる処理が完了したことに基づいて、上記第1静電容量を検知することを許可する。
他の局面に従うと、上記用紙搬送装置を備えた画像形成装置が提供される。
他の局面に従うと、搬送経路内において搬送されている搬送対象の用紙の坪量を推定するための推定方法は、上記搬送経路内の所定の検知領域における静電容量を検知するステップと、上記搬送対象の用紙が上記検知領域を通過していない間に上記検知するステップで検知された第1静電容量と、上記搬送対象の用紙が上記検知領域を通過している間に上記検知するステップで検知された第2静電容量とに基づいて、上記搬送対象の用紙の第3静電容量を算出するステップと、用紙の静電容量と用紙の坪量との予め定められた相関関係に基づいて、上記第3静電容量に対応する坪量を特定し、当該坪量を上記搬送対象の用紙の坪量として推定するステップとを備える。
他の局面に従うと、搬送経路内において搬送されている搬送対象の用紙の坪量を推定するための推定プログラムは、コンピュータに、上記搬送経路内の所定の検知領域における静電容量を検知するステップと、上記搬送対象の用紙が上記検知領域を通過していない間に上記検知するステップで検知された第1静電容量と、上記搬送対象の用紙が上記検知領域を通過している間に上記検知するステップで検知された第2静電容量とに基づいて、上記搬送対象の用紙の第3静電容量を算出するステップと、用紙の静電容量と用紙の坪量との予め定められた相関関係に基づいて、上記第3静電容量に対応する坪量を特定し、当該坪量を上記搬送対象の用紙の坪量として推定するステップとを実行させる。
ある局面において、周囲の環境に関わらず用紙の坪量を正確に推定することができる。
本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
画像形成装置の内部構造の一例を示す図である。 静電容量検知部の回路構成の一例を示す図である。 用紙の搬送経路の一部分を示す図である。 静電容量検知部によって検知される静電容量の推移の一例を示す図である。 非通紙時の静電容量および通紙時の静電容量の差分値と、用紙の坪量との相関関係を示す図である。 用紙の収納部付近の構成を示す図である。 収納部から搬送されている用紙の位置の違いを示す図である。 画像形成装置の機能構成の一例を示す図である。 用紙の坪量を検知するための処理を表わすフローチャートである。 用紙の坪量を検知するための処理の変形例を表わすフローチャートである。 非通紙時の静電容量の検知フロー1を示す図である。 非通紙時の静電容量の検知フロー2を示す図である。 非通紙時の静電容量の検知フロー3を示す図である。 非通紙時の静電容量の検知フロー4を示す図である。 非通紙時の静電容量の検知フロー5を示す図である。 通紙時の静電容量の検知フローの一例を示す図である。 画像形成装置の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。 画像形成部の内部構造の一例を示す図である。 用紙の搬送経路の一部分を示す図である。 用紙の搬送経路の一部分を示す図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
<第1の実施の形態>
[画像形成装置100]
図1を参照して、画像形成装置100について説明する。図1は、画像形成装置100の内部構造の一例を示す図である。
画像形成装置100は、カラープリンタであってもよいし、モノクロプリンタであってもよいし、ファックスであってもよいし、モノクロプリンタ、カラープリンタおよびファックスの複合機(すなわち、MFP)であってもよい。
画像形成装置100は、用紙の収納部60A〜60Eと、給紙部としての給紙ローラー61と、用紙の搬送ローラー62,73と、用紙センサー63,64と、静電容量検知部65と、タイミングローラー67と、タイミングセンサー68と、切替爪69と、反転ローラー70と、画像形成装置100を制御するための制御装置101と、トナー像を用紙に印刷するための画像形成部110とを含む。
収納部60A〜60Eは、用紙がセットされるカセットである。以下では、収納部60A〜60Eの1つを代表して収納部60ともいう。収納部60は、画像形成装置100から脱着可能に構成されている。ユーザーは、画像形成装置100から収納部60を外すことで収納部60に用紙Sをセットすることができる。収納される用紙Sのサイズは、収納部60A〜60D間で異なっていてもよいし、同じであってもよい。
給紙ローラー61には、給紙クラッチ(図示しない)を介してモーター(図示しない)に接続されている。当該モーターは、制御装置101によって制御される。制御装置101は、ユーザーから印刷指示を受けたことに基づいて、当該モーターを駆動する。これにより、制御装置101は、給紙クラッチを介して給紙ローラー61を回転し、用紙Sを収納部60から搬送経路41に1枚ずつ送り出す。
収納部60から送り出された用紙Sは、搬送ローラー62によって搬送経路41上を搬送される。搬送ローラー62は、モーター(図示しない)に接続されている。当該モーターは、制御装置101によって制御される。制御装置101は、当該モーターを駆動することで給紙ローラー61を回転し、搬送経路41に沿って用紙Sを搬送する。
用紙Sは、搬送過程で、用紙センサー63および静電容量検知部65を通過する。用紙センサー63は、その検知領域が搬送経路41を含むように配置されており、当該検知領域を用紙Sが通過したことを検知する。静電容量検知部65(検知部)は、その検知領域が搬送経路41を含むように配置されており、当該検知領域における静電容量を検知する。用紙センサー63および静電容量検知部65の詳細については後述する。
用紙Sは、用紙センサー63および静電容量検知部65を通過後、画像形成部110に送られる。画像形成部110は、印刷対象の画像パターンに従ってトナー像を形成し、当該トナー像を用紙Sに印刷する。用紙Sが画像形成部110に送られるタイミングは、タイミングローラー67によって調整される。より具体的には、タイミングローラー67は、タイミングセンサー68による用紙の検知結果に基づいて、画像形成部110内を搬送されるトナー像の位置に合わせて用紙Sの搬送を調整する。これにより、画像形成部110で形成されたトナー像が用紙Sの適切な位置に印刷される。
画像形成装置100が片面印刷の指示を受け付けている場合には、制御装置101は、切替爪69を駆動し、用紙Sをトレー48に排紙する。画像形成装置100が両面印刷の指示を受け付けている場合には、制御装置101は、切替爪69を駆動し、用紙Sを反転ローラー70に送る。その後、用紙Sは、搬送ローラー73に送られ、再び画像形成部110を通過する。用紙Sは、その裏面にトナー像が印刷され、トレー48に排紙される。
画像形成装置100には、大容量の給紙装置(LCT:Large Capacity Tray)200が装着可能に構成されている。給紙装置200は、用紙の収納部80と、給紙部としての給紙ローラー81と、用紙の搬送ローラー82と、用紙センサー83と、静電容量検知部85とを含む。給紙ローラー81は、給紙ローラー61と同様に機能する。用紙センサー83は、用紙センサー63と同様に機能する。静電容量検知部85は、静電容量検知部65と同様に機能する。
収納部80には、数百枚から数千枚程度の用紙Sが収納される。給紙装置200は、収納部80に収納されている用紙Sの搬送指示を画像形成装置100から受け付けると、給紙ローラー81を駆動し、収納部80から用紙Sを1枚ずつ送り出す。収納部80から送り出された用紙Sは、搬送ローラー82によって搬送され、用紙センサー83および静電容量検知部85を通過後に画像形成装置100の搬送経路41に送られる。その後、上述と同様に、印刷処理が行われる。
[静電容量検知部65の回路構成]
図2を参照して、上述の静電容量検知部65について説明する。図2は、静電容量検知部65の回路構成の一例を示す図である。
静電容量検知部65は、電極90と、変換回路91と、カウンタ92と、スイッチSWと、ローパスフィルタLPFとを含む。
電極90には、スイッチSWが電気的に接続されている。スイッチSWは、カウンタ92から出力される制御信号(たとえば、パルス信号)に従って導通状態と非導通状態とを交互に切り替える。カウンタ92は、制御装置101による設定値に従って制御信号の周波数を制御する。当該制御信号によってスイッチSWの導通状態と非導通状態とが交互に切り替えられる。その結果、電極90の充電と放電とが繰り返され、電極90から交流電流IACが出力される。交流電流IACは、ローパスフィルタLPFにより平滑化され、直流電流IDCに変換される。直流電流IDCは、変換回路91に出力される。
変換回路91は、直流電流IDCの大きさに応じた周波数のパルス信号を生成する。典型的には、直流電流IDCが大きいほど、変換回路91から出力されるパルス信号の周波数は高くなる。当該パルス信号は、カウンタ92に出力される。カウンタ92は、変換回路91から出力されるパルス信号の所定時間辺りのパルス数をカウントし、当該カウント値を制御装置101に逐次的に出力する。
詳細については後述するが、電極90は用紙の搬送経路に配置されており、用紙が電極90に近付くと、検知領域における静電容量が大きくなり、スイッチSWが導通状態のときに電極90から放電される際の電流が大きくなる。その結果、直流電流IDCが大きくなり、変換回路91から出力されるパルス信号の周波数が高くなり、カウンタ92から出力されるカウント値が大きくなる。このように、カウンタ92から出力されるカウント値は、検知領域における静電容量の大きさと相関する。このとき、カウンタ92から出力されるカウント値は、検知領域における静電容量に対して線形に変化する。すなわち、カウンタ92から出力されるカウント値が大きいほど、検知領域における静電容量は大きくなる。言い換えれば、カウンタ92から出力されるカウント値が大きいほど、用紙が電極90の近くに存在していることを示す。
なお、検知領域における静電容量の大きさは、カウンタ92から出力されるカウント値で表されてもよいし、当該静電容量と相関するその他の指標で表わされてもよい。また、検知領域における静電容量の大きさは、カウンタ92から所定時間に出力される各カウント値の平均値で表されてもよい。当該所定時間は、検出値が安定する時間であり、かつ、他の制御に影響を与えない範囲とする。
また、静電容量検知部65の回路構成は、図2に示される例に限定されない。カウンタ92から出力されるカウント値が検知領域の静電容量に対して線形に変化すれば、静電容量検知部65は、その他の回路構成で実現されてもよい。
また、静電容量検知部65による静電容量の検知方法は、必ずしも、上述の方法に限定されない。一例として、静電容量は、下記の式(1)に基づいて検知されてもよい。
C=k・A/d+Cp・・・(1)
式(1)に示される「C」は、検知領域における静電容量を表わす。式(1)に示される「k」は、測定対象である用紙の誘電率を表わす。式(1)に示される「A」は、電極と測定対象である用紙との接触面積を表わす。式(1)に示される「d」は、電極と測定対象である用紙との間の距離を表わす。式(1)に示される「Cp」は、寄生容量を表わす。
[坪量の検知方法]
図3〜図5を参照して、用紙Sの坪量を検知する方法について説明する。
図3は、用紙Sの搬送経路41の一部分を示す図である。上述のように、静電容量検知部65は、電極90を含む。電極90は、その面が搬送経路41と平行になるように配置されており、搬送されている用紙Sが接触しないように配置されている。静電容量検知部65は、検知領域ARにおける静電容量を検知する。
図4は、静電容量検知部65によって検知される静電容量の推移の一例を示す図である。図4に示されるグラフの横軸は、時間を表わす。図4に示されるグラフの縦軸は、静電容量検知部65から出力されるカウント値(図2参照)を表わす。当該カウント値は、検知領域ARの静電容量に相関する。
静電容量検知部65によって検知される静電容量は、用紙Sが検知領域ARを通過しているときと、用紙Sが検知領域ARを通過していないときとで異なる。以下では、搬送対象の用紙Sが検知領域ARを通過していない間に静電容量検知部65によって検知された静電容量を「非通紙時の静電容量」(第1静電容量)ともいう。図4の例では、時刻t1〜t2の間に検知された静電容量が「非通紙時の静電容量」となる。また、搬送対象の用紙Sが検知領域ARを通過している間に静電容量検知部65によって検知された静電容量を「通紙時の静電容量」(第2静電容量)ともいう。図4の例では、時刻t3〜t4の間に検知された静電容量が「非通紙時の静電容量」となる。
検知される静電容量は、周囲の環境(たとえば、温度、湿度、周囲にある物体など)の影響を受けやすい。非通紙時の静電容量は、このような環境変動の影響を含んでいる。この点に着目して、画像形成装置100は、非通紙時の静電容量から通紙時の静電容量を差分する。これにより、画像形成装置100は、通紙時の静電容量から環境変動の影響を除外した上で用紙の静電容量を検知することができる。
差分結果として得られた静電容量(第3静電容量)は、用紙の坪量に相関する。図5は、非通紙時の静電容量および通紙時の静電容量の差分値と、用紙の坪量との相関関係95を示す図である。相関関係95は、実験やシミュレーションなどにより予め求められており、たとえば、画像形成装置100の記憶装置120(図8参照)に格納されている。相関関係95は、用紙の静電容量ごとに用紙の坪量を対応付けたテーブルとして表されてもよいし、用紙の静電容量を説明変数とし、用紙の坪量を目的変数とする関係式で表わされてもよい。相関関係95は、静電容量の差分値が大きくなるほど、用紙の坪量が大きくなるように規定されている。すなわち、相関関係95は、用紙の坪量が静電容量の差分値に対して線形に変化するように規定されている。画像形成装置100は、相関関係95に基づいて、非通紙時の静電容量と通紙時の静電容量との差分結果に対応する坪量を特定し、当該坪量を搬送対象の用紙Sの坪量として出力する。
このように、画像形成装置100は、通紙時の静電容量と、非通紙時の静電容量とに基づいて、用紙Sの静電容量を算出し、相関関係95に基づいて、算出された静電容量に対応する坪量を搬送対象の用紙Sの坪量として出力する。画像形成装置100は、通紙時の静電容量だけでなく、非通紙時の静電容量を用いることで、周囲の環境変動の影響を抑制することができ、周囲の環境変動に関わらずに用紙の坪量を正確に推定することができる。これにより、画像形成装置100は、正確に推定された坪量に合わせて、印刷に関する制御パラメータ(たとえば、給紙速度、転写電圧、定着温度など)を設定することができ、印刷精度が改善される。
なお、上述では、通紙時の静電容量から非通紙時の静電容量を差分することで環境変動の影響が抑制されている例について説明を行ったが、その他の方法で環境変動の影響が抑制されてもよい。たとえば、画像形成装置100は、非通紙時の静電容量に対する通紙時の静電容量の比率を算出することで、環境変動の影響を抑制してもよい。この場合、画像形成装置100は、非通紙時の静電容量を通紙時の静電容量で除算し、当該除算結果(比率)に基づいて、用紙Sの坪量を算出する。
[静電容量検知部65の設置位置]
図6を参照して、静電容量検知部65の設置位置について説明する。図6は、用紙Sの収納部60付近の構成を示す図である。
上述のように、用紙の坪量を検知するために用いられる静電容量は、静電容量検知部65によって検知される。検知された坪量は、印刷制御にフィードバックされるため、可能な限り早いタイミングで検知されることが好ましい。そのため、静電容量検知部65は、用紙Sの給紙口である給紙ローラー61の近傍に設けられる。異なる言い方をすれば、静電容量検知部65は、用紙Sの給紙ローラー61(給紙部)から予め定められた範囲内に設けられる。その結果、画像形成装置100は、通紙時の静電容量を早期に検知することができるので、用紙の坪量も早期に算出することができる。
画像形成装置100には、収納部60に収納されている用紙Sを給紙ローラー61に押し上げ、用紙Sを搬送経路41に導くための押し上げ機構58が設けられている。押し上げ機構58は、用紙Sの給紙口付近に設けられている。上述のように、好ましくは、静電容量検知部65は、給紙口の近傍に設けられる。異なる言い方をすれば、静電容量検知部65は、その検知結果が押し上げ機構58による用紙Sの誘導により影響を受ける範囲内に配置される。当該範囲は、実験やシミュレーションなどで予め求められている。押し上げ機構58が当該範囲内に配置されることで、画像形成装置100は、通紙時の静電容量を早期に検知することができ、用紙の坪量も早期に算出することができる。
なお、上述では、静電容量検知部65が用紙Sの給紙口付近に設けられる例について説明を行ったが、静電容量検知部65は、必ずしも、用紙Sの給紙口付近に設けられる必要はない。静電容量検知部65は、用紙Sの搬送経路41の任意の位置に設置され得る。
[非通紙時の静電容量の検知タイミング]
非通紙時の静電容量は、用紙が静電容量検知部65の検知領域ARに存在しないときであれば様々なタイミングで検知され得る。以下では、非通紙時の静電容量の検知タイミングの具体例について説明する。
ある局面において、静電容量検知部65は、搬送対象の用紙Sの搬送が開始されてから当該用紙Sが検知領域ARに到達するまでの間に非通紙時の静電容量を検知する。これにより、静電容量検知部65は、通紙時の静電容量の検知タイミングの直前に非通紙時の静電容量を検知することができ、非通紙時の静電容量の検知タイミングと通紙時の静電容量の検知タイミングとで環境差がなくなる。その結果、環境変動の影響をより確実に抑制することができる。
このとき、非通紙時の静電容量は、搬送対象の用紙Sの搬送が開始されてから当該用紙Sの先端が検知領域ARに到達するまでの間に定期的に検知されてもよい。この場合、画像形成装置100は、非通紙時の静電容量に所定値以上の変化があった場合に、そのときの静電容量を記憶し、当該静電容量を用いて用紙Sの坪量を算出する。
他の局面において、静電容量検知部65は、搬送対象の用紙Sの搬送が開始されたタイミングで非通紙時の静電容量を検知する。用紙Sの搬送が開始されたタイミングでのみ非通紙時の静電容量が検知されることで、処理負担が軽減される。給紙が開始された後においては処理負担が増加するため、給紙後の処理負担を軽減できることは特に効果的である。
さらに他の局面において、静電容量検知部65は、収納部60に収納されている用紙Sを搬送経路41に給紙するための準備処理が完了してから当該用紙Sが検知領域ARに到達するまでの間に、非通紙時の静電容量を検知する。当該準備処理とは、たとえば、押し上げ機構58が収納部60に収納されている用紙Sを給紙ローラー61に押し上げる処理である。これにより、静電容量検知部65は、通紙時の静電容量の検知タイミングの直前に非通紙時の静電容量を検知することができる。その結果、非通紙時の静電容量の検知タイミングと通紙時の静電容量の検知タイミングとで環境差がなくなり、環境変動の影響がより確実に抑制される。
さらに他の局面において、静電容量検知部65は、収納部60に収納されている用紙Sを搬送経路41に給紙する命令を受け付けたことに基づいて、非通紙時の静電容量を検知する。これにより、静電容量検知部65は、用紙Sの搬送が開始される前に静電容量を検知することができ、用紙Sが検知領域ARに存在しないときに静電容量を検知することができる。好ましくは、静電容量検知部65は、用紙Sの給紙命令を受け付けた後であって、用紙Sを搬送経路41に給紙するための準備処理が完了したことに基づいて、非通紙時の静電容量を検知する。
さらに他の局面において、静電容量検知部65は、用紙センサー64(図1参照)による用紙の検知結果に基づいて、非通紙時の静電容量を検知する。用紙センサー64は、用紙Sの収納部60内または収納部60付近に設けられており、収納部60に用紙Sがセットされている状態を検知する。静電容量検知部65は、用紙センサー64によって収納部60に用紙Sがセットされている状態が検知されており、用紙Sが検知領域ARに到達するまでの間に非通紙時の静電容量を検知する。このとき、静電容量検知部65は、用紙Sが検知領域ARに到達するまでの間に非通紙時の静電容量を逐次的に検知し、当該静電容量に所定値以上の変化があった場合に、そのときの静電容量を非通紙時の静電容量として記憶する。
さらに他の局面において、静電容量検知部65は、画像形成装置100の電源がオンされたタイミングで、非通紙時の静電容量を検知する。電源オン時には、用紙が搬送されていないので、静電容量検知部65は、用紙Sが検知領域ARに存在しないときに静電容量を検知することができる。
好ましくは、画像形成装置100の電源のオン時における収納部60の脱着状態が、直前の電源オフ時と異なる場合に、非通紙時の静電容量を検知する。収納部60の脱着状態が変化した場合には、用紙が新たにセットされた可能性が高い。非通紙時の静電容量が収納部60の脱着状態に基づいて検知されることで、非通紙時の静電容量の検知タイミングにおける用紙の状態と、通紙時の静電容量の検知タイミングにおける用紙の状態とが同じになり、環境変動の影響がより確実に抑制される。収納部60が画像形成装置100から外されたか否かは、たとえば、静電容量検知部65によって検知された静電容量に基づいて判断される。より具体的には、画像形成装置100の電源オフ前に検知された静電容量が、画像形成装置100の電源オン時に検知された静電容量と異なる場合に、画像形成装置100は、電源オフ中に収納部60が引き抜かれたと判断する。
さらに他の局面において、静電容量検知部65は、収納部から給紙された用紙の位置に基づいて、非通紙時の静電容量を検知する。図7は、収納部60Bから搬送されている用紙S2の位置の違いを示す図である。図7には、収納部60Aに収納されている用紙S1用の静電容量検知部65Aと、収納部60Bに収納されている用紙S2用の静電容量検知部65Bとが示されている。図7(A)に示されるように、収納部60Bから搬送された用紙S2が用紙S1用の静電容量検知部65Aの近傍を通過する場合には、静電容量検知部65Aは、用紙S2の影響を受ける。一方で、図7(B)に示されるように、収納部60Bから搬送された用紙S2が用紙S1用の静電容量検知部65Aから離れた場合には、静電容量検知部65Aは、用紙S2の影響を受けない。そこで、静電容量検知部65Aの検知結果が他の収納部60Bから給紙された用紙S2の搬送により影響を受ける範囲内に用紙S2が存在する場合には、静電容量検知部65Aは、非通紙時の静電容量を検知しない。
静電容量検知部65Aの検知結果が用紙S2の搬送に影響を受ける範囲は、実験やシミュレーションなどで予め求められている。静電容量検知部65Aは、用紙S2の位置が、用紙S2の搬送に影響を受ける範囲内に含まれている場合には、非通紙時の静電容量を検知しない。用紙S2の位置は、たとえば、用紙センサー63による用紙S2の検知タイミングからの経過時間と、用紙S2の予め定められた搬送速度とに基づいて算出される。
さらに他の局面において、静電容量検知部65Aは、隣接する他の収納部60Bが画像形成装置100から外されている状態においては、非通紙時の静電容量を任意のタイミングで検知する。好ましくは、静電容量検知部65Aは、隣接する他の収納部60Bが画像形成装置100から外されている状態を検知した直後に非通紙時の静電容量を検知する。一方で、静電容量検知部65Aは、隣接する他の収納部60Bが画像形成装置100に装着されている状態においては、当該収納部60Bに収納されている用紙S2を搬送経路41に給紙するための準備処理が完了したことに基づいて、非通紙時の静電容量を検知する。これにより、非通紙時の静電容量の検知結果は、隣接する収納部60Bが動いた影響を受けずに済む。
[非通紙時の静電容量の更新タイミング]
環境変動の影響を抑制するためには、非通紙時の静電容量の検知タイミングにおける環境が、通紙時の静電容量の検知タイミングにおける環境と近いことが好ましい。したがって、画像形成装置100は、周囲の環境が変化したことを検知した場合には、非通紙時の静電容量を更新することを許可し、静電容量検知部65は、当該許可されている間における上述の「非通紙時の静電容量の検知タイミング」において非通紙時の静電容量を新たに検知し、新たな非通紙時の静電容量で現在記憶されている非通紙時の静電容量を更新する。非通紙時の静電容量が定期的に更新されることで、非通紙時の静電容量の検知タイミングと通紙時の静電容量の検知タイミングとで環境差がなくなり、環境変動の影響がより確実に抑制される。
非通紙時の静電容量の更新は、様々なタイミングで許可される。ある局面において、静電容量検知部65は、収納部60から搬送経路41に用紙Sが所定枚数給紙される度に非通紙時の静電容量を検知することを許可する。これにより、用紙が減ることによる環境変動の影響が抑制される。好ましくは、当該所定枚数は、検知された用紙の坪量に応じて変えられる。一例として、画像形成装置100は、用紙の坪量が小さいほど、当該所定回数を大きくする。
他の局面において、静電容量検知部65は、押し上げ機構58が収納部60に収納されている用紙を給紙ローラー61に押し上げる処理が完了したことに基づいて、非通紙時の静電容量を検知することを許可する。
[通紙時の静電容量の検知タイミング]
通紙時の静電容量は、用紙が静電容量検知部65の検知領域ARに存在するときであれば任意のタイミングで検知される。以下では、通紙時の静電容量の検知タイミングの具体例について説明する。
静電容量検知部65は、上述の用紙センサー63が用紙を検知したタイミングに基づいて、通紙時の静電容量を検知する。これにより、静電容量検知部65は、用紙が搬送経路41を搬送されているときに静電容量を検知することができる。
好ましくは、通紙時の静電容量の検知タイミングは、静電容量検知部65と用紙センサー63との位置関係によって変えられる。
ある局面において、用紙センサー63および静電容量検知部65は、それぞれ、搬送経路41に沿って用紙の搬送方向の順に配置されている。すなわち、静電容量検知部65は、用紙センサー63よりも用紙の搬送方向の下流側に配置されている。この場合、静電容量検知部65は、用紙センサー63が用紙を検知したタイミングから所定時間が経過したタイミングで、通紙時の静電容量を検知する。当該所定時間は、用紙が検知領域ARに到達するタイミングに合わせて予め設定されている。
他の局面において、静電容量検知部65および用紙センサー63は、それぞれ、搬送経路41に沿って用紙の搬送方向の順に配置されている。すなわち、静電容量検知部65は、用紙センサー63よりも用紙の搬送方向の上流側に配置されている。静電容量検知部65および用紙センサー63の間の距離は、搬送方向における用紙の幅よりも短い。この場合、静電容量検知部65は、用紙センサー63が用紙を検知したタイミングに通紙時の静電容量を検知する。
好ましくは、静電容量検知部65は、用紙Sの中心部分が検知領域ARに到達したタイミングで通紙時の静電容量を検知する。より具体的には、静電容量検知部65は、搬送方向における用紙の幅を予め取得しておく。当該幅は、ユーザーから受け付けた印刷設定情報(たとえば、印刷用紙のサイズ)などから取得される。静電容量検知部65は、搬送対象の用紙の先端が検知領域ARに到達してから、当該用紙の幅の半分がさらに搬送された後に通紙時の静電容量を検知する。搬送対象の用紙の先端が検知領域ARに到達したことは、静電容量検知部65から出力される静電容量の変化に基づいて検知されてもよいし、用紙センサー63による用紙の検知タイミングに基づいて検知されてもよい。
[画像形成装置100の機能構成]
図8を参照して、画像形成装置100の機能について説明する。図8は、画像形成装置100の機能構成の一例を示す図である。
図8に示されるように、画像形成装置100は、主要なハードウェア構成として、静電容量検知部65と、制御装置101と、記憶装置120とを含む。制御装置101は、機能構成として、センサー制御部150と、算出部152と、出力部154とを含む。
センサー制御部150は、静電容量検知部65を制御する。より具体的には、センサー制御部150は、上述の「非通紙時の静電容量の検知タイミング」において静電容量検知部65に静電容量の取得要求を出力し、静電容量検知部65から静電容量を取得する。取得された静電容量は、非通紙時の静電容量124として記憶装置120に書き込まれる。また、センサー制御部150は、上述の「通紙時の静電容量の検知タイミング」において静電容量検知部65に静電容量の取得要求を出力し、静電容量検知部65から静電容量を取得する。取得された静電容量は、通紙時の静電容量126として記憶装置120に書き込まれる。
算出部152は、非通紙時の静電容量124を用いて通紙時の静電容量126から環境変動の影響を除外する。一例として、算出部152は、通紙時の静電容量126から非通紙時の静電容量124を差分することで環境変動の影響を除外する。差分結果は、出力部154に出力される。
出力部154は、用紙の静電容量と用紙の坪量との関係を規定している相関関係95に基づいて、非通紙時の静電容量124と通紙時の静電容量126との差分結果に対応する坪量を特定する。相関関係95を用いて用紙の坪量を特定する方法については図5で説明した通りであるので、その説明については繰り返さない。
なお、上述では、図8に示される各機能構成が画像形成装置100に実装されている例について説明を行ったが、図8に示される各機能構成は、画像形成装置100に備えられる用紙搬送装置に実装されてもよい。ここでいう用紙搬送装置とは、用紙を搬送するための機構を有する装置のことをいう。当該用紙搬送装置は、画像形成装置100と一体的に構成されてもよいし、画像形成装置100と別個に構成されてもよい。また、図8に示される機能構成の少なくとも一部は、サーバーなどの外部装置に実装されてもよい。
[画像形成装置100の制御構造]
図9を参照して、画像形成装置100の制御構造について説明する。図9は、用紙の坪量を検知するための処理を表わすフローチャートである。図9の処理は、画像形成装置100の制御装置101がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。
ステップS100において、制御装置101は、上述のセンサー制御部150(図8参照)として、非通紙時の静電容量を検知するための処理を実行する。ステップS100の処理の詳細については後述する。
ステップS200において、制御装置101は、用紙が静電容量検知部65の検知領域ARに到達したか否かを判断する。制御装置101は、用紙が静電容量検知部65の検知領域ARに到達したと判断した場合(ステップS200においてYES)、制御をステップS300に切り替える。そうでない場合には(ステップS200においてNO)、制御装置101は、制御をステップS200の処理を再び実行する。
ステップS300において、制御装置101は、上述のセンサー制御部150として、通紙時の静電容量を検知するための処理を実行する。ステップS300の処理の詳細については後述する。
ステップS400において、制御装置101は、上述の算出部152(図8参照)として、ステップS100で検知された非通紙時の静電容量と、ステップS300で検知された通紙時の静電容量との差分を算出する。
ステップS500において、制御装置101は、上述の出力部154(図8参照)として、用紙の静電容量と用紙の坪量との関係を規定している相関関係95を参照して、ステップS400で算出された差分結果に対応する坪量を特定する。相関関係95を用いて用紙の坪量を特定する方法については図5で説明した通りであるので、その説明については繰り返さない。
(変形例)
図10を参照して、用紙の坪量を算出するためのフローの変形例について説明する。図10は、用紙の坪量を検知するための処理の変形例を表わすフローチャートである。
変形例においては、非通紙時の静電容量が定期的に更新される。そのために、ステップS100,S110,S120Aの処理が繰り返される。ステップS110,S200A以外の処理については、図9で説明した通りであるので、以下ではそれらの処理については説明を繰り返さない。
ステップS110において、制御装置101は、上述のセンサー制御部150(図8参照)として、ステップS100で検知された非通紙時の静電容量を記憶する。好ましくは、制御装置101は、今回検知された非通紙時の静電容量が、現在記憶されている非通紙時の静電容量と所定値以上異なる場合に、非通紙時の静電容量を新たに記憶する。当該静電容量は、非通紙時の静電容量124(図8参照)として、画像形成装置100の記憶装置120に記憶される。
ステップS200Aにおいて、制御装置101は、用紙が静電容量検知部65の検知領域ARに到達したか否かを判断する。制御装置101は、用紙が静電容量検知部65の検知領域ARに到達したと判断した場合(ステップS200AにおいてYES)、制御をステップS300に切り替える。そうでない場合には(ステップS200AにおいてNO)、制御装置101は、制御をステップS100に戻す。
[非通紙時の静電容量の検知フロー]
図11〜図14を参照して、非通紙時の静電容量の検知フローについて説明する。図11〜図14に示される処理は、図9に示されるステップS100の処理に相当する。制御装置101は、図11〜図14に示される処理の少なくとも1つをステップS100の処理として実行するように構成される。あるいは、制御装置101は、図11〜図14に示される処理の少なくとも2つをステップS100の処理として並列的に実行するように構成されてもよい。
図11〜図14の処理は、画像形成装置100の制御装置101がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。
(非通紙時の静電容量の検知フロー1)
図11を参照して、非通紙時の静電容量の検知フローの一例について説明する。図11は、非通紙時の静電容量の検知フロー1を示す図である。
ステップS120において、制御装置101は、収納部60に用紙があるか否かを判断する。収納部60に用紙があるか否かは、たとえば、用紙センサー64(図1参照)による用紙の検知結果に基づいて判断される。制御装置101は、収納部60に用紙があると判断した場合(ステップS120においてYES)、制御をステップS122に切り替える。そうでない場合には(ステップS120においてNO)、制御装置101は、図11に示される処理を終了する。
ステップS122において、制御装置101は、静電容量を取得するための命令を静電容量検知部65に出力し、非通紙時の静電容量を取得する。
ステップS124において、制御装置101は、ステップS122で取得した非通紙時の静電容量を記憶装置120に書き込む。
以上のように、制御装置101は、収納部60に用紙がある場合に、非通紙時の静電容量を検知する。これにより、制御装置101は、収納部60に用紙がない場合には、非通紙時の静電容量を検知しないので、非通紙時の静電容量を余計に検知せずに済む。
(非通紙時の静電容量の検知フロー2)
図12を参照して、非通紙時の静電容量の検知フローの他の例について説明する。図12は、非通紙時の静電容量の検知フロー2を示す図である。
ステップS130において、制御装置101は、用紙を搬送経路41に給紙するための準備処理が完了したか否かを判断する。準備処理は、たとえば、押し上げ機構58が収納部60に収納されている用紙を給紙ローラー61に押し上げる処理である。制御装置101は、用紙を搬送経路41に給紙するための準備処理が完了したと判断した場合(ステップS130においてYES)、制御をステップS132に切り替える。そうでない場合には(ステップS130においてNO)、図12に示される処理を終了する。
ステップS132において、制御装置101は、静電容量を取得するための命令を静電容量検知部65に出力し、非通紙時の静電容量を取得する。
以上のように、制御装置101は、押し上げ機構58による用紙の押し上げ処理が完了したタイミングで非通紙時の静電容量を検知することで、当該押し上げ処理による影響を除去することができる。
(非通紙時の静電容量の検知フロー3)
図13を参照して、非通紙時の静電容量の検知フローのさらに他の例について説明する。図13は、非通紙時の静電容量の検知フロー3を示す図である。図13に示される検知処理は、用紙の給紙が開始される前までに非通紙時の静電容量を検知する点で図12に示される検知処理と異なる。
ステップS140において、制御装置101は、用紙を搬送経路41に給紙するための準備処理が完了したか否かを判断する。準備処理は、たとえば、押し上げ機構58が収納部60に収納されている用紙を給紙ローラー61に押し上げる処理である。制御装置101は、用紙を搬送経路41に給紙するための準備処理が完了したと判断した場合(ステップS140においてYES)、制御をステップS142に切り替える。そうでない場合には(ステップS140においてNO)、図13に示される処理を終了する。
ステップS142において、制御装置101は、搬送経路41への用紙の給紙が開始されたか否かを判断する。用紙が給紙されたか否かは、たとえば、用紙センサー63(図1参照)による用紙の検知結果に基づいて判断される。制御装置101は、搬送経路41への用紙の給紙が開始されたと判断した場合(ステップS142においてYES)、図13に示される処理を終了する。そうでない場合には(ステップS142においてNO)、制御装置101は、制御をステップS144に切り替える。
ステップS144において、制御装置101は、静電容量を取得するための命令を静電容量検知部65に出力し、非通紙時の静電容量を取得する。
以上のように、制御装置101は、給紙が開始された後においては、非通紙時の静電容量を検知しない。すなわち、制御装置101は、押し上げ機構58による用紙の押し上げ処理が完了してから、用紙の給紙が開始されるタイミングまでの間に、非通紙時の静電容量を検知する。
(非通紙時の静電容量の検知フロー4)
図14を参照して、非通紙時の静電容量の検知フローのさらに他の例について説明する。図14は、非通紙時の静電容量の検知フロー4を示す図である。
ステップS150において、制御装置101は、給紙命令を受け付けたか否かを判断する。当該給紙命令は、たとえば、ユーザーから印刷指示を受け付けたことに基づいて発せられる。制御装置101は、給紙命令を受け付けたと判断した場合(ステップS150においてYES)、制御をステップS152に切り替える。そうでない場合には(ステップS150においてNO)、図14に示される処理を終了する。
ステップS152において、制御装置101は、静電容量を取得するための命令を静電容量検知部65に出力し、非通紙時の静電容量を取得する。
以上のように、制御装置101は、給紙命令を受け付けてから非通紙時の静電容量を検知する。これにより、制御装置101は、給紙命令を受け付けるまで、非通紙時の静電容量を検知する処理を省略することができる。
(非通紙時の静電容量の検知フロー5)
図15を参照して、非通紙時の静電容量の検知フローのさらに他の例について説明する。図15は、非通紙時の静電容量の検知フロー5を示す図である。
図7で説明したように、収納部60Bから搬送された用紙S2が用紙S1用の静電容量検知部65Aの近傍を通過する場合には、静電容量検知部65Aは、用紙S2の影響を受ける。一方で、収納部60Bから搬送された用紙S2が用紙S1用の静電容量検知部65Aから離れた場合には、静電容量検知部65Aは、用紙S2の影響を受けない。そこで、静電容量検知部65Aの検知結果が他の収納部60Bから給紙された用紙S2の搬送により影響を受ける範囲内に用紙S2が存在する場合には、静電容量検知部65Aは、非通紙時の静電容量を検知しない。
より具体的には、ステップS160において、制御装置101は、収納部60Bから給紙された用紙S2が所定位置を超えたか否かを判断する。当該所定位置は、たとえば、静電容量検知部65より下流にある搬送ローラー62や用紙センサー63などの設置位置に相当する。用紙S2の位置は、たとえば、用紙センサー63による用紙の検知結果と用紙の搬送速度とから特定される。制御装置101は、収納部60Bから給紙された用紙S2が所定位置を超えたと判断した場合(ステップS160においてYES)、制御をステップS162に切り替える。そうでない場合には(ステップS160においてNO)、制御装置101は、図15に示される処理を終了する。
[通紙時の静電容量の検知フロー]
図16を参照して、通紙時の静電容量の検知フローについて説明する。図16は、通紙時の静電容量の検知フローの一例を示す図である。
図16に示される処理は、図9に示されるステップS300の処理に相当する。図16の処理は、画像形成装置100の制御装置101がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。
ステップS310において、制御装置101は、上記ステップS200(図9参照)で用紙の先端が静電容量検知部65の検知領域ARに到達したと判断されてから、所定時間が経過したか否かを判断する。好ましくは、当該所定時間の長さは、用紙の中心部分が検知領域ARに含まれているときに静電容量が検知されるように予め調整されている。制御装置101は、上記ステップS200で用紙の先端が静電容量検知部65の検知領域ARに到達したと判断されてから、所定時間が経過したと判断した場合(ステップS310においてYES)、制御をステップS312に切り替える。そうでない場合には(ステップS310においてNO)、制御装置101は、ステップS310の処理を再び実行する。
ステップS312において、制御装置101は、静電容量を取得するための命令を静電容量検知部65に出力し、通紙時の静電容量を取得する。
なお、制御装置101は、ステップS310の処理を必ずしも実行しなくてもよい。この場合、制御装置101は、用紙の先端が静電容量検知部65の検知領域ARに到達したタイミングで、通紙時の静電容量を検知する。
[画像形成装置100のハードウェア構成]
図17を参照して、画像形成装置100のハードウェア構成の一例について説明する。図17は、画像形成装置100の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。
図17に示されるように、画像形成装置100は、制御装置101と、ROM(Read Only Memory)102と、RAM(Random Access Memory)103と、通信インターフェイス104と、操作パネル105と、画像形成部110と、記憶装置120とを含む。
制御装置101は、たとえば、少なくとも1つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも1つのCPU(Central Processing Unit)、少なくとも1つのASIC(Application Specific Integrated Circuit)、少なくとも1つのFPGA(Field Programmable Gate Array)、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。
制御装置101は、本実施の形態に従うプログラム122などの各種プログラムを実行することで画像形成装置100の動作を制御する。制御装置101は、プログラム122の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置120からROM102にプログラム122を読み出す。RAM103は、ワーキングメモリとして機能し、プログラム122の実行に必要な各種データを一時的に格納する。
通信インターフェイス104には、アンテナ(図示しない)などが接続される。画像形成装置100は、アンテナを介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、スマートフォンなどの携帯通信端末、サーバーなどを含む。画像形成装置100は、プログラム122をアンテナを介してサーバーからダウンロードできるように構成されてもよい。
操作パネル105は、ディスプレイとタッチパネルとで構成されている。ディスプレイおよびタッチパネルは互いに重ねられており、操作パネル105は、たとえば、本実施の形態に従うプログラム122に設定するための設定値の入力を受け付ける。一例として、操作パネル105は、非通紙時の静電容量や通紙時の静電容量の検知タイミングに関する設定を受け付ける。また、操作パネル105は、用紙の坪量の推定結果を表示するように構成されてもよい。
画像形成部110は、印刷対象の画像パターンに従ってトナー像を形成し、当該トナー像を用紙に印刷する。画像形成部110の詳細については後述する。
記憶装置120は、たとえば、ハードディスクや外付けの記憶装置などの記憶媒体である。記憶装置120は、上述の相関関係95(図5参照)、用紙の坪量を推定するためのプログラム122、非通紙時の静電容量124、通紙時の静電容量126などを格納する。相関関係95、プログラム122、非通紙時の静電容量124、および通紙時の静電容量126の格納場所は記憶装置120に限定されず、これらの少なくとも一部は、制御装置101の記憶領域(たとえば、キャッシュなど)、ROM102、RAM103、外部機器(たとえば、サーバー)などに格納されていてもよい。
プログラム122は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従うプログラム122の趣旨を逸脱するものではない。さらに、プログラム122によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも1つのサーバーがプログラム122の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で画像形成装置100が構成されてもよい。
[画像形成部110の内部構造]
図18を参照して、画像形成装置100に備えられる画像形成部110について説明する。図18は、画像形成部110の内部構造の一例を示す図である。
画像形成部110は、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kと、トナーボトル15Y,15M,15C,15Kと、中間転写ベルト30と、一次転写ローラー31と、二次転写ローラー33と、カセット37と、従動ローラー38と、駆動ローラー39と、タイミングローラー40と、クリーニング装置42と、定着装置50と、制御装置101とを備える。
画像形成ユニット1Yは、トナーボトル15Yからトナーの供給を受けてイエロー(Y)のトナー像を感光体10に形成する。画像形成ユニット1Mは、トナーボトル15Mからトナーの供給を受けてマゼンタ(M)のトナー像を感光体10に形成する。画像形成ユニット1Cは、トナーボトル15Cからトナーの供給を受けてシアン(C)のトナー像を感光体10に形成する。画像形成ユニット1Kは、トナーボトル15Kからトナーの供給を受けてブラック(BK)のトナー像を感光体10に形成する。
画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、それぞれ、中間転写ベルト30に沿って中間転写ベルト30の回転方向の順に配置されている。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、それぞれ、感光体10と、帯電装置11と、露光装置13と、現像装置14と、クリーニング装置17とを備える。
帯電装置11は、帯電ローラー12を含む。帯電ローラー12は、感光体10に当接している。帯電ローラー12は、感光体10の表面を所定電位に一様に帯電させる。
露光装置13は、制御装置101からの制御信号に応じて感光体10にレーザー光を照射し、入力された画像パターンに従って感光体10の表面を露光する。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体10上に形成される。
現像装置14は、感光体10上に形成された静電潜像をトナー像として現像する。より具体的には、現像装置14は、現像ローラー15を回転させながら、現像ローラー15に現像バイアスを印加し、現像ローラー15の表面にトナーを付着させる。トナーは、現像ローラー15から感光体10に転写され、静電潜像に応じたトナー像が感光体10の表面に現像される。
感光体10と中間転写ベルト30とは、一次転写ローラー31を設けている部分で互いに接触している。トナー像と反対極性の転写電圧が一次転写ローラー31に印加されることによって、トナー像が感光体10から中間転写ベルト30に転写される。イエロー(Y)のトナー像、マゼンタ(M)のトナー像、シアン(C)のトナー像、およびブラック(BK)のトナー像が順に重ねられて感光体10から中間転写ベルト30に転写される。これにより、カラーのトナー像が中間転写ベルト30上に形成される。
中間転写ベルト30は、従動ローラー38と駆動ローラー39とに張架されている。駆動ローラー39はモーター(図示しない)に接続されている。制御装置101が当該モーターを制御することにより、駆動ローラー39は回転する。中間転写ベルト30および従動ローラー38は、駆動ローラー39に連動して回転する。これにより、中間転写ベルト30上のトナー像が二次転写ローラー33に送られる。
クリーニング装置17は、感光体10から中間転写ベルト30へのトナー像の転写後に感光体10の表面に残留するトナーを回収する。
二次転写ローラー33は、トナー像と反対極性の転写電圧を搬送中の用紙Sに印加する。これにより、トナー像は、中間転写ベルト30から二次転写ローラー33に引き付けられ、中間転写ベルト30上のトナー像が転写される。二次転写ローラー33への用紙Sの搬送タイミングは、中間転写ベルト30上のトナー像の位置に合わせてタイミングローラー40によって制御される。その結果、中間転写ベルト30上のトナー像は、用紙Sの適切な位置に転写される。
定着装置50は、定着装置50を通過する用紙Sを加圧および加熱する。これにより、トナー像は用紙Sに定着する。
クリーニング装置42は、中間転写ベルト30から用紙Sへのトナー像の転写後に中間転写ベルト30の表面に残留するトナーを回収する。回収されたトナーは、搬送スクリュー(図示しない)で搬送され、廃トナー容器(図示しない)に貯められる。
[第1の実施の形態のまとめ]
以上のようにして、本実施の形態に従う画像形成装置100は、用紙が静電容量検知部65の検知領域ARを通過していないときに検知された静電容量(すなわち、非通紙時の静電容量)と、用紙が静電容量検知部65の検知領域ARを通過しているときに検知された静電容量(すなわち、通紙時の静電容量)とに基づいて、用紙Sの静電容量を算出する。その後、画像形成装置100は、用紙の静電容量と用紙の坪量との関係を規定している相関関係95に基づいて、算出された静電容量に対応する坪量を搬送対象の用紙Sの坪量として出力する。
画像形成装置100は、通紙時の静電容量だけでなく、非通紙時の静電容量を用いてることで、周囲の環境変動の影響を抑制することができ、用紙の坪量を正確に推定することができる。これにより、画像形成装置100は、正確に推定された用紙の坪量に基づいて、印刷に関する制御パラメータ(たとえば、給紙速度、転写電圧、定着温度など)を設定することができ、印刷精度が改善される。
<第2の実施の形態>
[概要]
第1の実施の形態においては、静電容量検知部65は、1つの静電容量センサーで構成されていた。これに対して、第2の実施の形態においては、静電容量検知部65は、2つの静電容量センサーで構成される。
第2の実施の形態に従う画像形成装置100のその他の点については、第1の実施の形態に従う画像形成装置100と同じであるので、以下では、それらの説明については繰り返さない。
[静電容量検知部65]
図19を参照して、第2の実施の形態に従う静電容量検知部65について説明する。図19は、用紙Sの搬送経路41の一部分を示す図である。
第2の実施の形態に従う静電容量検知部65は、2つの静電容量センサー65C,65Dを含む。静電容量センサー65C,65Dは、用紙Sの搬送経路41を間に挟んで互いに対向するように配置されている。一例として、静電容量センサー65C,65Dの回路構成は、それぞれ、上述の図2に示される回路構成と同じである。すなわち、静電容量センサー65C,65Dはそれぞれ電極を含む。各電極は、用紙Sの搬送経路41を間に挟んで互いに対向するように配置される。
静電容量センサー65Cは、検知領域AR1における静電容量を検知する。静電容量センサー65Dは、検知領域AR2における静電容量を検知する。静電容量検知部65は、静電容量センサー65Cによって検知された静電容量と、静電容量センサー65Dによって検知された静電容量との加算結果を検知した静電容量として検知する。静電容量センサー65C,65Dが搬送経路41を間に挟んで互いに対向するように配置されているので、用紙Sが搬送経路41を片寄った状態で搬送されている場合であっても、検知される静電容量が変動しにくくなる。
より具体的な処理として、静電容量検知部65は、用紙Sが検知領域AR1を通過していないときに静電容量センサー65Cによって検知された静電容量と、用紙Sが検知領域AR2を通過していないときに静電容量センサー65Dによって検知された静電容量との加算結果を、非通紙時の静電容量として検知する。静電容量検知部65は、用紙Sが検知領域AR1を通過しているときに静電容量センサー65Cによって検知された静電容量と、用紙Sが検知領域AR2を通過しているときに静電容量センサー65Dによって検知された静電容量との加算結果を通紙時の静電容量として検知する。
画像形成装置100は、非通紙時の静電容量および通紙時の静電容量の差分値を算出する。その後、画像形成装置100は、上述の相関関係95を参照して、当該差分値に対応する坪量を特定し、当該坪量を用紙Sの坪量として検知する。
[第2の実施の形態のまとめ]
以上のようにして、本実施の形態においては、静電容量センサー65C,65Dが用紙Sの搬送経路41を間に挟んで互いに対向するように配置されている。画像形成装置100は、静電容量センサー65Cによって検知される静電容量と、静電容量センサー65Dによって検知される静電容量との加算結果に基づいて、用紙の坪量を検知する。
静電容量センサー65C,65Dが用紙Sの搬送経路41を間に挟んで互いに対向するように配置されることで、画像形成装置100は、搬送経路41における用紙Sの片寄りに依存せずに安定して用紙の坪量を検知することができる。
<第3の実施の形態>
[概要]
第2の実施の形態においては、2つの静電容量センサー65C,65Dによって2つの静電容量が検知されていた。これに対して、第3の実施の形態においては、2つの静電容量センサーによって1つの静電容量が検知される。
第3の実施の形態に従う画像形成装置100のその他の点については、第1,第2の実施の形態に従う画像形成装置100と同じであるので、以下では、それらの説明については繰り返さない。
[静電容量検知部65]
図20を参照して、第3の実施の形態に従う静電容量検知部65について説明する。図20は、用紙Sの搬送経路41の一部分を示す図である。
第3の実施の形態に従う静電容量検知部65は、2つの静電容量センサー65E,65Fを含む。静電容量センサー65E,65Fは、用紙Sの搬送経路41を間に挟んで互いに対向するように配置されている。典型的には、静電容量センサー65E,65Fはそれぞれ電極を含む。各電極は、用紙Sの搬送経路41を間に挟んで互いに対向するように配置される。
画像形成装置100は、静電容量センサー65E,65F間(電極間)に電圧を印加し、静電容量センサー65E,65F間に電界を発生させる。静電容量検知部65は、発生している電界の強度を検知し、当該検知した電界に基づいて、静電容量センサー65E,65F間の静電容量を算出する。典型的には、当該電界の強度と、静電容量センサー65E,65F間の静電容量の強度との相関関係は予め規定されており、静電容量検知部65は、当該相関関係を参照して、検知された電界に対応する静電容量を特定する。
静電容量検知部65は、用紙Sが静電容量センサー65E,65F間を通過していないときに検知された静電容量を非通紙時の静電容量として検知する。また、静電容量検知部65は、静電容量センサー65E,65F間を通過しているときに検知された静電容量を通紙時の静電容量として検知する。その後、画像形成装置100は、非通紙時の静電容量および通紙時の静電容量の差分値を算出する。次に、画像形成装置100は、上述の相関関係95を参照して、当該差分値に対応する坪量を特定し、当該坪量を用紙Sの坪量として検知する。
[第3の実施の形態のまとめ]
以上のようにして、本実施の形態においては、静電容量センサー65E,65Fが用紙Sの搬送経路41を間に挟んで互いに対向するように配置されている。画像形成装置100は、静電容量センサー65E,65F間に発生した電界を検知し、当該電界の強度に基づいて静電容量センサー65E,65F間の静電容量を検知する。
静電容量が静電容量センサー65E,65F間の電界の強度から検知されることで、静電容量検知部65は、周囲に障害物などの影響を受けにくくなる。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
10 感光体、11 帯電装置、12 帯電ローラー、13 露光装置、14 現像装置、15 現像ローラー、15C,15K,15M,15Y トナーボトル、17,42 クリーニング装置、30 中間転写ベルト、31 一次転写ローラー、33 二次転写ローラー、37 カセット、38 従動ローラー、39 駆動ローラー、40,67 タイミングローラー、41 搬送経路、48 トレー、50 定着装置、58 押し上げ機構、60,60A〜60E,80 収納部、61,81 給紙ローラー、62,73,82 搬送ローラー、63,64,83 用紙センサー、65,65A,65B,85 静電容量検知部、65C〜65F 静電容量センサー、68 タイミングセンサー、69 切替爪、70 反転ローラー、90 電極、91 変換回路、92 カウンタ、95 相関関係、100 画像形成装置、101 制御装置、102 ROM、103 RAM、104 通信インターフェイス、105 操作パネル、110 画像形成部、120 記憶装置、122 プログラム、124 非通紙時の静電容量、126 通紙時の静電容量、150 センサー制御部、152 算出部、154 出力部、200 給紙装置。

Claims (29)

  1. 搬送経路内において搬送対象の用紙を搬送することが可能な用紙搬送装置であって、
    前記搬送経路内の所定の検知領域における静電容量を検知するための検知部と、
    前記搬送対象の用紙が前記検知領域を通過していない間に前記検知部によって検知された第1静電容量と、前記搬送対象の用紙が前記検知領域を通過している間に前記検知部によって検知された第2静電容量とに基づいて、前記搬送対象の用紙の第3静電容量を算出するための算出部と、
    用紙の静電容量と用紙の坪量との予め定められた相関関係に基づいて、前記第3静電容量に対応する坪量を特定し、当該坪量を前記搬送対象の用紙の坪量として出力するための出力部とを備える、用紙搬送装置。
  2. 前記相関関係は、用紙の静電容量が大きいほど用紙の坪量が大きくなるように規定されている、請求項1に記載の用紙搬送装置。
  3. 前記算出部は、前記第1静電容量と前記第2静電容量との差を前記第3静電容量として算出する、請求項1または2に記載の用紙搬送装置。
  4. 前記算出部は、前記第1静電容量に対する前記第2静電容量の比率を前記第3静電容量として算出する、請求項1または2に記載の用紙搬送装置。
  5. 前記検知部は、
    前記搬送経路を間に挟んで互いに対向するように配置されている第1,第2静電容量センサーを含み、
    前記第1,第2静電容量センサーのそれぞれによって検知された静電容量の加算結果を前記検知領域における静電容量として検知する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の用紙搬送装置。
  6. 前記検知部は、
    前記搬送経路を間に挟んで互いに対向するように配置されている第1,第2静電容量センサーを含み、
    前記第1,第2静電容量センサーの間に発生させた電界を検知し、当該検知された電界に基づいて、前記検知領域における静電容量を検知する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の用紙搬送装置。
  7. 前記用紙搬送装置は、前記搬送経路を搬送されている用紙を検知するための用紙センサーをさらに備え、
    前記検知部は、前記用紙センサーが用紙を検知したタイミングに基づいて、前記第2静電容量を検知する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の用紙搬送装置。
  8. 前記検知部は、
    前記用紙センサーよりも前記搬送経路における用紙の搬送方向の下流側に配置されており、
    前記用紙センサーが用紙を検知したタイミングから所定時間が経過したタイミングで、前記第2静電容量を検知する、請求項7に記載の用紙搬送装置。
  9. 前記検知部は、
    前記用紙センサーよりも前記搬送経路における用紙の搬送方向の上流側に配置されており、
    前記用紙センサーが用紙を検知したタイミングに前記第2静電容量を検知する、請求項8に記載の用紙搬送装置。
  10. 前記検知部は、前記搬送対象の用紙の搬送方向における当該用紙の幅を予め取得しておき、前記搬送対象の用紙の先端が前記検知領域に到達してから、前記幅の半分がさらに搬送された後に前記第2静電容量を検知する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の用紙搬送装置。
  11. 前記検知部は、前記搬送対象の用紙の搬送が開始されてから前記搬送対象の用紙が前記検知領域に到達するまでの間に前記第1静電容量を検知する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の用紙搬送装置。
  12. 前記検知部は、前記搬送対象の用紙の搬送が開始されたタイミングで前記第1静電容量を検知する、請求項11に記載の用紙搬送装置。
  13. 前記用紙搬送装置は、
    用紙を収納するための収納部と、
    前記収納部から前記搬送経路に用紙を給紙するための給紙部とをさらに備え、
    前記検知部は、前記給紙部から予め定められた範囲内に設けられている、請求項1〜12のいずれか1項に記載の用紙搬送装置。
  14. 前記用紙搬送装置は、前記収納部に用紙がセットされている状態を検知するための用紙センサーをさらに備え、
    前記検知部は、前記用紙によって前記状態が検知されている間に前記第1静電容量を検知する、請求項13に記載の用紙搬送装置。
  15. 前記用紙搬送装置は、前記収納部に収納されている用紙を前記給紙部に押し上げ、当該用紙を前記搬送経路に導くための押し上げ機構をさらに備え、
    前記検知部は、当該検知部による検知結果が前記押し上げ機構による用紙の誘導により影響を受ける範囲内に配置される、請求項13または14に記載の用紙搬送装置。
  16. 前記検知部は、前記収納部に収納されている前記搬送対象の用紙を前記搬送経路に給紙するための準備処理が完了してから前記搬送対象の用紙が前記検知領域に到達するまでの間に前記第1静電容量を検知する、請求項15に記載の用紙搬送装置。
  17. 前記準備処理は、前記押し上げ機構が前記収納部に収納されている用紙を前記給紙部に押し上げる処理を含む、請求項16に記載の用紙搬送装置。
  18. 前記検知部は、前記収納部に収納されている用紙を前記搬送経路に給紙する命令を受け付けたことに基づいて、前記第1静電容量を検知する、請求項17に記載の用紙搬送装置。
  19. 前記検知部は、前記命令を受け付けた後に前記準備処理が完了したことに基づいて、前記第1静電容量を検知する、請求項18に記載の用紙搬送装置。
  20. 前記用紙搬送装置は、
    用紙を収納するための他の収納部と、
    前記他の収納部から前記搬送経路に用紙を給紙するための他の給紙部とをさらに備え、
    前記検知部は、前記他の収納部から給紙された用紙の搬送により前記検知部による検知結果が影響を受ける範囲内に当該用紙が存在する場合には、前記第1静電容量を検知しない、請求項13〜19のいずれか1項に記載の用紙搬送装置。
  21. 前記用紙搬送装置は、
    当該用紙搬送装置に脱着可能に構成され、用紙を収納するための他の収納部と、
    前記他の収納部から前記搬送経路に用紙を給紙するための他の給紙部とをさらに備え、
    前記検知部は、
    前記他の収納部が前記用紙搬送装置から外されている状態においては、前記第1静電容量を任意のタイミングで検知し、
    前記他の収納部が前記用紙搬送装置に装着されている状態においては、前記他の収納部に収納されている用紙を前記搬送経路に給紙するための準備処理が完了したことに基づいて、前記第1静電容量を検知する、請求項13〜19のいずれか1項に記載の用紙搬送装置。
  22. 前記検知部は、前記用紙搬送装置の電源がオンされたタイミングで、前記第1静電容量を検知する、請求項13〜21のいずれか1項に記載の用紙搬送装置。
  23. 前記収納部は、前記用紙搬送装置に脱着可能に構成されており、
    前記検知部は、前記用紙搬送装置の電源オン時における前記収納部の脱着状態が、当該オン時の前における電源オフ時と異なる場合に、前記第1静電容量を検知する、請求項22に記載の用紙搬送装置。
  24. 前記検知部は、前記収納部から前記搬送経路に用紙が所定枚数給紙される度に前記第1静電容量を検知することを許可する、請求項13〜23のいずれか1項に記載の用紙搬送装置。
  25. 前記検知部は、前記出力部から出力される坪量に応じて、前記所定枚数の値を変える、請求項24に記載の用紙搬送装置。
  26. 前記検知部は、前記押し上げ機構が前記収納部に収納されている用紙を前記給紙部に押し上げる処理が完了したことに基づいて、前記第1静電容量を検知することを許可する、請求項15〜25のいずれか1項に記載の用紙搬送装置。
  27. 請求項1〜26のいずれか1項に記載の用紙搬送装置を備えた、画像形成装置。
  28. 搬送経路内において搬送されている搬送対象の用紙の坪量を推定するための推定方法であって、
    前記搬送経路内の所定の検知領域における静電容量を検知するステップと、
    前記搬送対象の用紙が前記検知領域を通過していない間に前記検知するステップで検知された第1静電容量と、前記搬送対象の用紙が前記検知領域を通過している間に前記検知するステップで検知された第2静電容量とに基づいて、前記搬送対象の用紙の第3静電容量を算出するステップと、
    用紙の静電容量と用紙の坪量との予め定められた相関関係に基づいて、前記第3静電容量に対応する坪量を特定し、当該坪量を前記搬送対象の用紙の坪量として推定するステップとを備える、推定方法。
  29. 搬送経路内において搬送されている搬送対象の用紙の坪量を推定するための推定プログラムであって、
    前記推定プログラムは、コンピュータに、
    前記搬送経路内の所定の検知領域における静電容量を検知するステップと、
    前記搬送対象の用紙が前記検知領域を通過していない間に前記検知するステップで検知された第1静電容量と、前記搬送対象の用紙が前記検知領域を通過している間に前記検知するステップで検知された第2静電容量とに基づいて、前記搬送対象の用紙の第3静電容量を算出するステップと、
    用紙の静電容量と用紙の坪量との予め定められた相関関係に基づいて、前記第3静電容量に対応する坪量を特定し、当該坪量を前記搬送対象の用紙の坪量として推定するステップとを実行させる、推定プログラム。
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