JP6663159B2 - 記録材の種別を判別する判別装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
記録材の判別を行う判別装置であって、
記録材の物理的な特性を示す特性値を検知する検知手段と、
判別装置が配置される環境における環境パラメータを測定する測定手段と、
前記記録材の種別を判別する制御手段と、を有し、
前記記録材の特性値は前記記録材の坪量を示す値であり、
前記制御手段は、前記特性値を検知値に変換し、前記測定手段によって測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量が所定量を超えている場合に、前記記録材の坪量が減るように前記検知値を補正し、前記測定手段によって測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量が前記所定量以下である場合に、前記記録材の坪量が増えるように前記検知値を補正し、補正した補正検知値に基づき前記記録材の判別を行うことを特徴とする判別装置を提供する。
図2を用いて画像形成装置1について説明する。ここでは画像形成装置1の画像形成方式として電子写真方式を採用するが、静電記録方式やインクジェット記録方式などが採用されてもよい。また、画像形成装置1は多色画像を形成するものとして説明するが、単色画像を形成する画像形成装置であってもよい。
図2が示すように判別装置30は記録材Pの搬送路に設けられている。画像形成装置1における主要な熱源は定着装置20であり、水分量を測定する測定部22は定着装置20から離れた位置に配置されている。制御部10は、上述した判別部24として機能するとともに、決定部26としても機能する。また、測定部22や検知部23の演算機能や信号処理機能などを制御部10が備えていてもよい。
一般的に記録材Pの坪量に依存して記録材Pの電気的な抵抗値が異なるため、制御部10の決定部26は、トナーを転写するために必要となる転写電流や転写電圧などの転写条件を調整する。また、記録材Pの坪量に応じて熱容量が異なるため、決定部26は、トナーを定着するための定着温度や定着時間、記録材Pの搬送速度などの定着条件を調整する。これらの定着条件を調整することでトナーと記録材Pに伝搬する熱量が変化する。よって決定部26は記録材Pの種別に応じて画像形成部50に適用される画像形成条件(転写条件や定着条件など)を設定する。
水分量に応じて記録材Pの抵抗値や坪量は変化する。よって、決定部26は水分量を考慮した記録材Pの抵抗値や坪量に応じて画像形成条件を設定する。水分量に応じた記録材Pの抵抗値の変化は記録材Pの種別によって異なる。つまり、決定部26が、記録材Pの種別と水分量に応じた画像形成条件を設定することで、所望の画像品質が達成される。
水分量が記録材Pの種別の判別に及ぼす影響について説明する。記録材Pの近傍の水分量によって記録材Pの坪量が変化する。たとえば、水分量が多ければ記録材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記録材Pの坪量が増加する。一方、水分量が少なければ、記録材Pを構成する繊維に含まれる水分量は減少するため坪量は減少する。よって、記録材Pの近傍の水分量は記録材Pの種別の判別に影響する。たとえば、水分量によって変化した坪量のdec値に基づいて記録材Pの種別を判断した場合と坪量のdec値をある特定の水分量の環境におけるdec値に換算してから記録材Pの種別を判別した場合とでは、記録材Pの判別結果が異なってしまうことがある。そこで、補正部25が坪量のdec値を特定環境におけるdec値に換算してから判別部24が記録材Pの種別の判別をすることで、所望の判別精度が達成される。
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検知部23の検知値に与える影響について図4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記録材Pに含まれる水分量を推定するために、記録材Pの周囲における絶対水分量が用いられている。図4において横軸は温湿度センサ40で検知した絶対水分量を示している。縦軸は絶対水分量が約11.5[g/m3](温度25℃、湿度50%RH相当)の環境におけるdec値を基準としたdec値の変動率Vを示している。ここでは一例として、坪量が60[g/m2]、80[g/m2]、90[g/m2]の記録材P(普通紙)についての変動率Vが示されている。各記録材Pが温湿度環境に十分に馴染んだ後に測定が実行されている。
一例として、図4が示すように、絶対水分量が20gの環境下における坪量60gの記録材Pのdec値は、絶対水分量11.5gの環境下のdec値と比較して1.022倍になる。よって、補正部25は、dec値を絶対水分量が11.5gである特定環境下でのdec値に換算するために、dec値を1.022で除算する。つまり、補正部25がdec値を変動率Vで除算することで、dec値は特定環境下でのdec値に補正される。
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、検知部23の検知特性に合わせて適宜設定される。また、本実施例では温湿度センサ40の検知結果から求められた水分量に基づいてdec値が補正されている。しかし、水分量に応じた記録材Pの種別の判別結果が得られれば十分であり、dec値を補正する方法にのみ限定されるわけではない。たとえば、補正する対象がdec値ではなく、記録材Pの種別を判別するための規則、つまり、dec値に対する種別閾値が変更されてもよい。たとえば、補正部25は、普通紙とコート紙と区別するための種別閾値である90decを水分量に応じて上下させてもよい。これにより、dec値を補正することなく、水分量に応じた記録材Pの種別の判別精度が向上する。また、dec値や種別閾値を補正する以外の方法が採用されてもよい。たとえば、判別部24は、記録材Pの近傍の水分量とdec値との関係を示すテーブルを記憶部に記憶しておき、得られた水分量とdec値に基づきテーブルを参照して記録材Pの種別を特定してもよい。たとえば、水分量が11.5[g/m3]、坪量が116[g/m2]に相当するdec値の場合に普通紙と判別し、水分量が5[g/m3]、坪量が116[g/m2]に相当するdec値であればコート紙であると判別するようなテーブルが用いられてもよい。また、制御部10は記録材Pの種別を判別することなく、補正したdec値から直接的に画像形成装置1の画像形成条件を制御してもよい。またはdec値と補正された規則から直接的に画像形成装置1の画像形成条件を制御してもよい。たとえば、dec値などと画像形成条件との対応関係を予め記憶装置に記憶しておくことで、dec値などから直接的に画像形成条件が決定される。
図5を用いて制御部10における記録材Pの種別の判別方法について説明する。S501で制御部10(測定部22または判別部24)は温湿度センサ40を用いて記録材Pに関する水分量を測定する。たとえば、制御部10は温湿度センサから温度の測定値と湿度の測定値を取得し、関数やテーブルを用いて温度の測定値と湿度の測定値を絶対水分量に変換する。
実施例1では、温湿度センサ40から得られる水分量に基づいて記録材Pの坪量の変動率Vを求め、変動率Vに基づき検知値を補正していた。なお、実施例1の変動率Vは、記録材Pに種別よらず一律に求められ、演算の簡素化が図られている。本実施例では、複数の変動率Vの決定方法を予め用意することで、コート紙など特定の記録材Pの種別の判別精度を向上させる。実施例2において実施例1と共通する部分については、説明の簡明化のために、省略する。
記録材Pの種別が異なる場合における坪量の検知値への影響について図6を用いて説明する。前述したようにコート紙は表面に顔料が塗布されている。そのため、記録材Pの坪量は顔料の坪量を含んだ値となる。また顔料とパルプ材では吸湿度合いが大きく異なる。顔料はパルプ材に比べて吸湿度合いが低い。よって、コート紙の変動率Vは普通紙と異なる。
なお、以下では近似式1により求められた変動率をV1とし、近似式2により求められた変動率をV2として区別する。
図7を用いて制御部10における記録材Pの種別の判別方法について説明する。なお、図7において、図5に関して説明したステップと同一のステップの説明は簡明化のために省略される。なお、図7ではS502がS701に置換され、S702とS703がS505の後に追加されている。
実施例1、2では超音波を用いて記録材Pの種別を判別したが、他の手法が用いられてもよい。以下では、記録材Pに光を照射し、記録材Pからの反射光を検知して記録材Pの種別を判別する手法について説明する。
一般的にコート紙のような表面性が平滑な記録材Pは表面画像に占める影の割合が少ない。逆にボンド紙のような表面性が粗い記録材Pは表面画像に占める影の割合が多くなる。そこで、検知部23で表面性が平滑な記録材Pを検知した際に、制御部10が確定する表面性のdec値が100decとなるように、制御部10のADポートが量子化を行う。よって、判別部24は、dec値が100dec未満であれば、記録材Pの種別をコート紙と判別し、100dec以上であれば普通紙と判別する。ここでは種別閾値を100decとしているが、これは一例であり、実験やシミュレーションによって適正な値に決定される。
一般的にコート紙のような表面性が平滑な記録材Pの抵抗値は、ボンド紙のような粗い記録材Pの抵抗値に比べて低い。よって、決定部26は記録材Pの種別に応じてトナーを転写するための転写条件(例:転写電流)を設定する。また、コート紙のような表面性が平滑な記録材Pは、ボンド紙のような粗い記録材Pに比べて必要な定着温度が低い。これは定着に必要な時間が短いことを意味する。決定部26は記録材Pの種別に応じて定着条件(定着温度や定着時間、搬送速度など)を設定する。このように記録材Pの種別に応じて適切な画像形成条件(転写条件、定着条件)が設定されれば、画質が向上することになる。
水分量に応じて記録材Pの抵抗値や表面性が変化する。よって、水分量に応じて画像形成条件を設定する必要がある。さらに、水分量に応じた記録材Pの抵抗値の変化は記録材Pの種別によって異なる。よって、決定部26は、記録材Pの種別と水分量に応じた画像形成条件を設定することで、適切な画像形成を行う。
記録材Pの近傍の水分量によって表面性が変化する。たとえば、記録材Pの近傍の水分量が多ければ、記録材Pを構成する繊維の含む水分量が増加する。そのため繊維の膨張によって繊維間の隙間が埋まり、表面が平滑になる。一方、水分量が少なければ、記録材Pを構成する繊維の含む水分量が減少する。そのため繊維間の隙間が広がり、表面が粗くなる。表面性の特性値に基づいて記録材Pの種別を判別する手法では、水分量の多少に依存して判別誤差が発生しうる。予め想定された特定の水分量の環境下で記録材Pの種別を判別した場合と、それとは異なる水分量の環境下で記録材Pの種別を判別した場合とでは異なる判別結果が得られることもある。つまり、そのままの表面性の特性値に基づいて記録材Pの種別を判断した場合と、特性値を特定の水分量の環境下の特性値に換算してから記録材Pの種別を判別した場合とでは、記録材Pの判別結果が異なることがある。
温湿度センサ40により検知された水分量の変動が検知部23により検知された表面性の特性値に与える影響について図9に示す発明者らの実験結果を用いて説明する。本実施例では記録材Pに含まれる水分量を推定するために、一例として絶対水分量を用いている。図9において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。縦軸は上述した特定環境下での特性値を基準とした特性値の変動率Vを示している。
変動率Vの近似式3は実施例3における一例であり、検知部23の検知特性に合わせて適宜設定される。また、実施例3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特性値を補正した。しかし、水分量に応じた記録材Pの種別の判別結果が得られれば十分であるため、補正方法はこれに限定されない。たとえば補正する対象が特性値ではなく、記録材Pの種別を判別するために特性値と比較される種別閾値であってもよい。閾値の一例は、普通紙とコート紙とを区別するための閾値であり、これはたとえば100decである。補正部25は、検知した水分量に基づいて100decという閾値を補正してもよい。水分量に応じて閾値を上下させることで、特性値を補正することなく、水分量に応じた記録材Pの種別の判別が可能となる。また、特性値や閾値を補正する以外の方法として、制御部10の記憶部に記録材Pの近傍の水分量と特性値との関係を示すテーブルが記憶されていてもよい。水分量と特性値に基づきテーブルを参照することで、記録材Pの種別が得られる。たとえば、特性値が98decであり、水分量が11.5[g/m3]であった場合にテーブルから普通紙が特定され、特性値が98decであり、水分量が5[g/m3]であった場合にテーブルからコート紙が特定されてもよい。このように特性値だけで判断すると普通紙と判別されてしまうような環境下であっても、水分量を考慮することで正しくコート紙と判別可能となる。なお、水分量に関する説明はすでに実施例1で説明済みであるため、ここでは重複した説明を省略する。
図10を用いて制御部10における記録材Pの種別の判別方法について説明する。S501はすでに説明したとおりである。S1001で制御部10(判別部24、補正部25)は特性値(例:表面性)を補正するための補正係数である変動率Vを演算する。たとえば、制御部10は上述した近似式3に水分量を代入することで変動率Vを算出してもよい。
実施例3では水分量に基づいて記録材Pの表面性を示す特性値の変動率Vを補正することについて説明した。実施例2で説明したように、実施例3で説明した近似式を記録材Pの特性値に応じて切り替えてもよい。上述したように記録材の表面性は繊維に含まれている水分量に応じて変化する。しかし、表面にコートが適用されているコート紙では普通紙と比較して特性値の変化率が異なる傾向を示す。
<フローチャート>
図12を用いて制御部10における記録材Pの種別の判別方法について説明する。S501はすでに説明したとおりである。S1201で制御部10(判別部24、補正部25)は特性値(例:表面性)を補正するための補正係数である変動率V3、V4を演算する。たとえば、制御部10は上述した近似式3に水分量を代入することで変動率V3を算出し、近似式4に水分量を代入することで変動率V4を算出してもよい。その後、S1002ないしS1004を実行し、S1202に進む。
図1を用いて説明したように判別装置30は、検知部23、測定部22および判別部24を有している。検知部23は記録材Pの物理的な特性を示す特性値を検知する。測定部22は記録材Pの含水分量に相関した水分量を測定する。判別部24は測定された水分量と検知された特性値とに基づき記録材Pの種別を判別する。さらに、判別部24は、測定された水分量を用いて、検知された特性値を補正し、補正した特性値にしたがって記録材Pの種別を判別する。このように本実施例によれば、記録材の含水分量が考慮されるため記録材の種別の判別精度が向上する。なお、判別部24は、測定された水分量で記録材の種別を決定するための規則(例:閾値やテーブル)を補正し、補正した規則にしたがって記録材の種別を判別してもよい。
Claims (16)
- 記録材の判別を行う判別装置であって、
記録材の物理的な特性を示す特性値を検知する検知手段と、
判別装置が配置される環境における環境パラメータを測定する測定手段と、
前記記録材の種別を判別する制御手段と、を有し、
前記記録材の特性値は前記記録材の坪量を示す値であり、
前記制御手段は、前記特性値を検知値に変換し、前記測定手段によって測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量が所定量を超えている場合に、前記記録材の坪量が減るように前記検知値を補正し、前記測定手段によって測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量が前記所定量以下である場合に、前記記録材の坪量が増えるように前記検知値を補正し、補正した補正検知値に基づき前記記録材の判別を行うことを特徴とする判別装置。 - 前記制御手段は、前記測定手段により測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量で前記検知手段により検知された特性値を補正する補正手段を有し、
前記補正手段は、前記測定手段により測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量と前記検知手段により検知された特性値を入力し、入力された前記水分量と前記特性値とに応じて補正された特性値を出力する関数またはテーブルを有していることを特徴とする請求項1に記載の判別装置。 - 前記関数またはテーブルは、前記検知手段により検知された特性値を、前記測定手段により測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量に基づき所定の環境下での特性値へ換算するものであることを特徴とする請求項2に記載の判別装置。
- 前記検知手段により検知された特性値に応じて複数の関数またはテーブルから1つの関数またはテーブルを選択する選択手段を有し、
前記補正手段は、前記選択手段により選択された関数またはテーブルを使用することを特徴とする請求項2または3に記載の判別装置。 - 前記制御手段は、前記測定手段により測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量で前記記録材の種別を決定するための規則を補正し、補正した前記特性値または前記規則にしたがって前記記録材の種別を判別するように構成されており、
前記規則は、前記検知手段により検知された特性値と1つまたは複数の前記所定量とを比較することで前記記録材の種別を判別するものであり、
前記制御手段は、前記測定手段により測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量に応じて前記所定量を補正する補正手段を有していることを特徴とする請求項1に記載の判別装置。 - 前記補正手段は、前記測定手段により測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量を入力し、入力された前記水分量に応じて補正された閾値を出力する関数またはテーブルを有していることを特徴とする請求項5に記載の判別装置。
- 前記検知手段は、
前記記録材に対して超音波を発信する発信手段と、
前記発信手段から発信され、前記記録材を透過してきた超音波を受信する受信手段と、前記受信手段が前記超音波を受信することで出力する受信信号の振幅値に応じた前記特性値を出力する信号処理手段と
を含むことを特徴とする請求項2に記載の判別装置。 - 記録材の判別を行う判別装置であって、
記録材の物理的な特性を示す特性値を検知する検知手段と、
判別装置が配置される環境における環境パラメータを測定する測定手段と、
前記記録材の種別を判別する制御手段と、を有し、
前記記録材の特性値は前記記録材の表面性を示す値であり、
前記制御手段は、前記特性値を検知値に変換し、前記測定手段によって測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量が所定量を超えている場合に、前記記録材の表面性がより粗くなるように前記検知値を補正し、前記測定手段によって測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量が前記所定量以下である場合に、前記記録材の表面性がより平滑となるように前記検知値を補正し、補正した補正検知値に基づき前記記録材の判別を行うことを特徴とする判別装置。 - 前記検知手段は、
前記記録材に対して光を照射する照射手段と、
前記照射手段から発信され、前記記録材で反射された光を受光する受光手段と、
前記受光手段が前記光を受光することで出力する受光信号に応じた前記特性値を出力する信号処理手段と
を含むことを特徴とする請求項8に記載の判別装置。 - 前記測定手段は、前記記録材の搬送路または前記記録材を収納する収納部の周囲に設けられていることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の判別装置。
- 吸気式または排気式の冷却手段をさらに備え、
前記測定手段は、前記冷却手段の周囲に設けられていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の判別装置。 - 前記測定手段は、熱源から所定の距離以上離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の判別装置。
- 前記測定手段は、
温度と湿度を検知するセンサと、
前記センサにより検知された温度と湿度から水分量を求める手段と
を有していることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の判別装置。 - 画像形成装置であって、
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
記録材の物理的な特性を示す特性値を検知する検知手段と、
画像形成装置が配置される環境における環境パラメータを測定する測定手段と、
前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、を有し、
前記記録材の特性値は前記記録材の坪量を示す値であり、
前記制御手段は、前記特性値を検知値に変換し、前記測定手段によって測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量が所定量を超えている場合に、前記記録材の坪量が減るように前記検知値を補正し、前記測定手段によって測定された前記環境パラメータに基づく前記記録材に含まれる水分量が前記所定量以下である場合に、前記記録材の坪量が増えるように前記検知値を補正し、補正した補正検知値に基づき前記画像形成手段の画像形成条件を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記画像形成条件は、前記記録材に関する転写電圧、転写電流、定着温度および搬送速度のうち少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。
- 前記画像形成条件は、インクの吐出量を含むことを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。
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