(57)【要約】【課題】  媒体の特性をより正確に検知できる装置等を提供する。【解決手段】  特性検知装置は、対向して配置されることにより媒体が通過する通路を形成し、媒体の先端部の少なくとも２点が時間的にずれて該通路内に進入するような形状または配置とされた２つの電極１８と、２つの電極１８間に配置され、媒体の大きさに応じて２つの電極１８のうちの一方の電極１８を被覆する面積を変更することが可能な被覆部材と、２つの電極１８間に供給する電流を発生させる電流発生手段と、２つの電極１８間に供給された電流により発生する静電容量を測定する測定手段と、測定された静電容量を用いて媒体の特性を表す特性値を算出する演算手段とを含む。測定手段は、測定した静電容量に基づいて媒体の大きさを検知し、演算手段は、検知された媒体の大きさを使用して特性値を算出する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体の特性を検知する装置であって、
対向して配置されることにより前記媒体が通過する通路を形成し、前記媒体の先端部の少なくとも２点が時間的にずれて該通路内に進入するような形状または配置とされた２つの電極と、
前記２つの電極間に配置され、前記媒体の大きさに応じて該２つの電極のうちの一方の電極を被覆する面積を変更することが可能な被覆部材と、
前記２つの電極間に供給する電流を発生させる電流発生手段と、
前記２つの電極間に供給された電流により発生する静電容量を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記静電容量を用いて前記媒体の特性を表す特性値を算出する演算手段と
を含み、
前記測定手段は、測定した前記静電容量に基づいて前記媒体の大きさを検知し、
前記演算手段は、前記測定手段により検知された前記媒体の大きさを使用して前記特性値を算出する、特性検知装置。
【請求項２】
前記特性検知装置は、前記媒体の大きさに応じて移動可能とされ、該媒体を収納する媒体収納部を形成する柵を有する媒体供給装置内に配置され、
前記被覆部材は、前記柵に取り付けられ、該柵の移動に伴って前記一方の電極を被覆する面積を変更する、請求項１に記載の特性検知装置。
【請求項３】
前記被覆部材は、蛇腹形状である、請求項１または２に記載の特性検知装置。
【請求項４】
前記２つの電極は、一方に長くされた２つの平板により構成され、該２つの平板が前記媒体の先端部に対して傾斜した配置、または該２つの平板の形状が階段状とされている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の特性検知装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の特性検知装置と、
媒体の大きさに応じて移動可能とされ、該媒体を収納する媒体収納部を形成する柵と
を含む、媒体供給装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の特性検知装置を含み、前記特性検知装置により検知された特性に基づき、媒体に画像を形成する画像形成装置。
【請求項７】
前記媒体の大きさに応じて移動可能とされ、該媒体を収納する媒体収納部を形成する柵を有する媒体供給装置を含む、請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記媒体の大きさの入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段が受け付けた入力情報と、前記測定手段により検知された検知結果とが異なる場合、画像形成を中止する制御手段とを含む、請求項６または７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記２つの電極のうちの一方の電極が、接地のために設けられる筐体板金である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体の特性を検知する特性検知装置、特性検知装置を備える媒体供給装置および媒体供給装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの機能を備えた複合機等では、トナーを付着させる媒体の特性、例えば用紙の含水率が、用紙上に形成される画像の品質や用紙の搬送に影響を与える。
【０００３】
このことに鑑み、静電容量センサを用いて用紙の含水率を検知する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、測定された静電容量のみを用いて含水率を検知し、用紙の大きさ（用紙サイズ）を考慮していないため、用紙の含水率を正確に検知することができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、媒体の特性を正確に検知することを可能にする装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、発明の一実施形態では、媒体の特性を検知する装置であって、
対向して配置されることにより媒体が通過する通路を形成し、媒体の先端部の少なくとも２点が時間的にずれて該通路内に進入するような形状または配置とされた２つの電極と、
２つの電極間に配置され、媒体の大きさに応じて該２つの電極のうちの一方の電極を被覆する面積を変更することが可能な被覆部材と、
２つの電極間に供給する電流を発生させる電流発生手段と、
２つの電極間に供給された電流により発生する静電容量を測定する測定手段と、
測定手段により測定された静電容量を用いて媒体の特性を表す特性値を算出する演算手段と
を含み、
測定手段は、測定した静電容量に基づいて媒体の大きさを検知し、
演算手段は、測定手段により検知された媒体の大きさを使用して特性値を算出する、特性検知装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、媒体の特性をより正確に検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像形成装置の構成例を示した図。
【図２】静電容量センサを備える給紙ユニットの構成例を示した図。
【図３】特性検知装置としての静電容量センサの構成例を示した図。
【図４】静電容量センサの使用方法を説明する図。
【図５】静電容量センサの２つの電極の形状および配置を例示した図。
【図６】電極間に用紙が進入する様子を例示した図。
【図７】用紙の誘電率の分布について説明する図。
【図８】電極間に用紙の先端部が進入したところを例示した図。
【図９】電極間に用紙が一定距離進入したところを例示した図。
【図１０】電極間に用紙がさらに一定距離進入したところを例示した図。
【図１１】静電容量センサにより実行される処理の一例を示したフローチャート
【図１２】静電容量センサにより実行される処理の別の例を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、特性検知装置を備える媒体供給装置を含む画像形成装置の構成例を示した図である。図１に示す画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、スキャナの機能を搭載した複合機であるが、画像形成装置は、複合機に限られるものではなく、複写機やプリンタやファクシミリ等であってもよい。
【００１０】
画像形成装置は、複数の装置やユニットから構成される。画像形成装置は、自動原稿送り装置(ADF)１０、画像読み取り装置１１、プリンタユニット１２、媒体供給装置としての給紙ユニット１３、手差しユニット１４、排紙ユニット１５、操作パネル１６を含み、給紙ユニット１３は、媒体としての用紙の、特性としての含水率を検知する特性検知装置としての静電容量センサ１７を含む。
【００１１】
図１に示す装置構成は一例であるため、ADF１０や手差しユニット１４等がない構成であってもよいし、その他の装置やユニットを含む構成であってもよい。以下、媒体を用紙とし、特性を含水率として説明するが、画像の品質や搬送に影響を与えるものであれば、媒体や特性は用紙や含水率に限定されるものではなく、特性検知装置も静電容量センサ１７に限定されるものではない。また、媒体供給装置も、媒体が用紙に限定されるものではないので、給紙ユニット１３に限定されるものではない。
【００１２】
ADF１０は、原稿を載せる原稿台と、原稿台上の原稿を搬送する搬送機構と、搬送した原稿を排出する排出トレイとを含み、原稿を、画像読み取り装置１１のコンタクトガラス上へ移動させる。画像読み取り装置１１は、光源と、複数のミラーと、結像レンズと、撮像素子とを含み、光源からの光をコンタクトクトガラス上の原稿に照射し、反射した光を、複数のミラー、結像レンズを介して撮像素子へ入射させる。撮像素子は、CCD(Charged Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary metal oxide semiconductor)イメージセンサ等を用いることができ、入射された光を電気信号に変換し、画像データとして出力する。
【００１３】
プリンタユニット１２は、書き込みユニット２０と、感光体ドラム２１と、現像装置２２と、搬送ベルト２３と、定着装置２４とを含む。書き込みユニット２０は、画像形成装置を制御するコントローラからの指示を受けて、感光体ドラム２１に光を照射し、感光体ドラム２１の表面に潜像を形成する。現像装置２２は、トナーが充填され、感光体ドラム２１にトナーを吐出し、感光体ドラム２１の表面に形成された潜像を顕像化する。搬送ベルト２３は、用紙を搬送し、顕像化により現像された画像を用紙に転写する。定着装置２４は、画像が転写され、搬送ベルト２３により搬送された用紙に、熱と圧力を加えて用紙に画像を定着させる。
【００１４】
給紙ユニット１３は、用紙が収納される給紙トレイ２５と、給紙トレイ２５に収納された用紙を１枚ずつ給紙する給紙ローラ２６と、静電容量センサ１７とを含み、コントローラからの指示を受けて、用紙を供給し、用紙の含水率を検知する。手差しユニット１４は、用紙を載せる手差しトレイと、手差しトレイ上の用紙を１枚ずつ給紙する給紙ローラとを含み、コントローラからの指示を受けて、用紙を供給する。排紙ユニット１５は、定着装置２４により画像が定着した用紙を排紙する排紙トレイを含む。
【００１５】
操作パネル１６は、ユーザの操作を受け付け、コントローラに対して原稿の読み取りや印刷等の実行を指示する。また、操作パネル１６は、ユーザの操作を受け付けるための機能を選択するためのボタンや印刷等の実行開始ボタン等の表示、その実行状況やエラー等の表示を行う。
【００１６】
静電容量センサ１７は、給紙トレイ２５から給紙ローラ２６により搬送されてきた用紙が、静電容量センサ１７を構成する２つの電極１８間を通過する構成とされる。電極１８は、導電性を有し、互いに対向する面を有する２枚の板から構成され、２枚の板は、同じ形状、大きさ、厚さとされる。板としては、金属板を用いることができ、金属板としては、例えばステンレス板、銅板、アルミニウム板等を用いることができる。２つの電極１８の取り付け位置は、給紙ユニット１３内とされるが、これに限られるものではなく、手差しユニット１４内、給紙ユニット１３および手差しユニット１４と感光体ドラム２１との間等とすることも可能である。
【００１７】
静電容量センサ１７は、２つの電極１８のほか、２つの電極１８間に配置される被覆部材（カバー部材）１９を含む。カバー部材１９は、２つの電極１８の一方を覆い、静電容量の測定から用紙の大きさ（サイズ）を検知することを可能にする。
【００１８】
図２を参照して、給紙ユニット１３の構成を詳細に説明する。給紙ユニット１３は、給紙トレイ２５と、給紙ローラ２６と、静電容量センサ１７とを含み、給紙トレイ２５上には、用紙３０の短辺方向（主走査方向）と用紙３０の長辺方向（副走査方向）の境界に設けられ、用紙３０を収納する収納部を形成する柵（サイドフェンス）２７が設けられる。サイドフェンス２７は、用紙３０のサイズに応じて主走査方向および副走査方向に移動可能とされている。
【００１９】
静電容量センサ１７を構成する２つの電極１８は、用紙３０が収容される給紙トレイ２５の矢線Aに示す搬送方向側に設けられ、例えば細長い板状のものであれば、搬送方向に対して斜めに配置される。電極１８は、例えば絶縁性の長さの異なる２本の棒状部材により給紙トレイ２５と連結され、給紙トレイ２５に固定される。
【００２０】
静電容量センサ１７を構成するカバー部材１９は、２つの電極１８のうちの一方の電極（図１中の上側の電極でも、下側の電極でも良い）の一部を被覆する。図２に示す例では、上側の電極１８の記載が省略されているため、下側の電極１８の一部の上にカバー部材１９が配置され、その一部を覆っている。
【００２１】
カバー部材１９は、空気とは異なる誘電率を有する材料で作製され、搬送方向に延び、搬送方向に対して垂直な、用紙３０の副走査方向への移動を抑止する副走査方向のサイドフェンス２７に取り付けられる。図２では、副走査方向のサイドフェンス２７は、上側を固定しているサイドフェンスである。これにより、用紙３０の副走査方向のサイズに応じて、電極１８の被覆する面積を変更することができる。
【００２２】
また、カバー部材１９は、サイドフェンス２７の移動に伴って、電極１８を覆う面積を変化させるため、例えば蛇腹形状である。なお、この構造は一例であり、例えば巻き取り収納されたシート状のカバーが引き出される構造とされていてもよい。
【００２３】
図３を参照して、静電容量センサ１７の構成を詳細に説明する。静電容量センサ１７は、電流発生装置３１と、２つの電極１８と、静電容量測定装置３２と、コントローラ３３と、カバー部材１９とを備える。２つの電極１８は、平行に離間して配置された２枚の板から構成され、用紙３０が進入し通過する通路を形成する。
【００２４】
電流発生装置３１は、所定の電流値を有する電流を発生させ、電極１８間に電流を流す。電極１８間に電流が流れると、２つの電極１８はコンデンサとして機能し、電極１８間には電荷が蓄えられる。電荷が蓄えられる量は、静電容量と呼ばれ、静電容量C(F)は、電極１８の面積S(m2)、電極１８の間隔d(m)、誘電率εとすると、次の式１により計算することができる。
【００２５】
【数１】
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【００２６】
電極１８間に電流を流すと、電極１８間に存在する空気等の絶縁体により電流は流れないが、一方の板が正極、他方の板が負極に分かれる分極が発生し、これにより、電荷を蓄えることができる。なお、片側の電極は、グランドGNDでもよいため（自己容量方式）、接地のために設けられる筐体板金であってもよい。
【００２７】
誘電率εは、この分極の大きさを示した値で、電極１８間に存在する絶縁体によって変化する。このため、電極１８間の絶縁体が、空気のみの場合と、用紙３０が通過する際の用紙３０を含む場合とでは、誘電率εは変化する。また、カバー部材１９が存在することによっても、誘電率εは変化する。
【００２８】
誘電率εは、水が電気を通すことから、乾燥した用紙と、湿気（水分）を含む用紙とでは異なり、用紙の含水率によって変化する。また、誘電率εは、１枚の用紙において、含水率が一様ではなく、含水率が分布している場合、用紙上の位置によっても変化する。
【００２９】
静電容量測定装置３２は、電極１８間に交流電流を流し、電圧、電流の振幅比や位相差を検出し、検出した振幅比や位相差からインピーダンスRを計算し、インピーダンスRと交流の周波数からインダクタンスL、静電容量Cを計算するLCRメータを用いることができる。ここでは、静電容量測定装置３２の一例としてLCRメータを挙げたが、これに限られるものではなく、静電容量Cを測定することができるものであればいかなる装置を用いてもよい。
【００３０】
静電容量測定装置３２は、静電容量Cを測定するとともに、測定した静電容量Cに基づき用紙サイズを検知する。静電容量測定装置３２は、カバー部材１９が電極１８を覆う面積に応じた出力、すなわち図３に示す例では用紙３０の副走査方向に応じた出力を得、その出力から用紙３０の副走査方向のサイズを検出する。
【００３１】
コントローラ３３は、電流発生装置３１および静電容量測定装置３２を制御し、静電容量測定装置３２により測定された静電容量Cを用いて含水率を算出する演算処理を行う。コントローラ３３は、例えば静電容量Cと含水率との関係を示すテーブルを保持し、そのテーブルを用いて測定された静電容量Cから含水率を算出することができる。なお、含水率の算出は、テーブルを使用するものに限られるものではなく、変換式等を用いて算出してもよい。
【００３２】
コントローラ３３は、電流発生装置３１等の制御や含水率への変換といった演算処理を実行するために、制御プログラムや変換プログラム等を記憶する記憶装置としてのROM(Read Only Memory)やフラッシュメモリを備えることができる。また、コントローラ３３は、その記憶装置からプログラムを読み出し実行するCPU(Central Processing Unit)、CPUに対して作業領域を提供するRAM(Random Access Memory)等を備えることができる。
【００３３】
２つの電極１８は、対向して配置されることにより用紙３０が通過する通路を形成し、用紙３０の先端部の少なくとも２点が時間的にずれて通路内に進入するような形状または配置とされる。図３に示す例では、２つの電極１８の配置が、用紙３０の先端部に対して平行ではなく、その先端部に対して任意の角度で傾斜し、搬送方向の用紙３０の先端部の、例えば点３０ａ、３０ｂ、３０ｃが同時ではなく、時間的にずれて通路内に進入するような配置とされている。
【００３４】
なお、電極１８は、図４（ａ）に示すような一方に長くされた長方形で、用紙３０の先端部に対して平行ではなく、任意の角度で傾斜した配置に限らず、配置は用紙３０の先端部に対して平行とし、その形状を、図４（ｂ）に示すような階段状にしてもよい。階段状にすることで、搬送方向の用紙３０の先端部の点３０ａ、３０ｂ、３０ｃを同時ではなく、時間的にずれて通路内に進入させることができる。電極１８の形状または配置は、これらの例に限定されるものではなく、用紙３０の搬送方向の先端部の少なくとも２点が時間的にずれて進入するような形状または配置であればいかなる形状または配置であってもよい。
【００３５】
再び図３を参照し、カバー部材１９は、副走査方向のサイドフェンス２７と連結され、副走査方向のサイドフェンス２７の移動に伴って電極１８の一部を覆う。これにより、静電容量測定装置３２は静電容量を測定し、その覆う面積に応じた出力を得ることにより用紙サイズを検知する。カバー部材１９の材質は、電極１８を覆う面積に応じた出力を得るため、その誘電率が空気の誘電率（２つの電極１８間に何もない状態のときの誘電率：１）と差を有するものでなければならない。差がないと、用紙サイズの検知精度が大幅に低下するからである。
【００３６】
なお、空気の誘電率とカバー部材１９の誘電率とに差があったとしても、電極１８間に進入し、含水率を算出する対象の用紙３０の誘電率２〜４よりも大きすぎると、電極１８間においてカバー部材１９の誘電率が支配的になってしまい、用紙３０の静電容量の測定精度が低下する。
【００３７】
したがって、カバー部材１９の材質は、空気の誘電率１よりも高く、用紙３０の誘電率２〜４に近い物質が望ましい。カバー部材１９の形状や構造に加工する際の加工性や物質を入手する際の入手性を考慮すると、その物質としては、ポリアセタール樹脂（誘電率：３．６〜３．７）が最も好ましく、続いてポリエチレン（誘電率：２．３〜２．４）が望ましい。
【００３８】
図５を参照して、静電容量センサ１７の使用方法について説明する。図５（ａ）に示すように、給紙トレイ２５の用紙セット位置に用紙３０をセットし、図５（ｂ）に示すように、副走査方向のサイドフェンス２７を、用紙３０の端に当接させるように移動する。
【００３９】
副走査方向のサイドフェンス２７には、例えば蛇腹構造のカバー部材１９の一端が棒状部材等により機械的に連結され、他端が給紙トレイ２５に連結されている。このため、サイドフェンス２７の移動に伴い、カバー部材１９の山と谷が連続する蛇腹構造の山と谷の角度が広がり、用紙サイズに合わせて電極１８の一部を覆う。
【００４０】
このようにして用紙３０をセットした後、画像形成を開始すると、用紙３０が給紙ローラ２６により給紙トレイ２５から１枚ずつ抜き取られ、電極１８間に挿入されるように用紙３０が搬送される。
【００４１】
２つの電極１８のうちの一方の電極には、電流発生装置３１により発生された電流が供給され、供給された電流により電極１８間に静電容量が発生する。静電容量測定装置３２は、発生した静電容量を測定し、また、測定した静電容量に基づき、電極１８間に進入する用紙３０のサイズを検知する。
【００４２】
静電容量測定装置３２は、静電容量センサ１７により含水率の分布を測定するため、例えば一定の時間間隔で静電容量を測定し、測定結果をコントローラ３３に送ることができる。検知した用紙サイズの情報は、測定結果を送信するたびに送信することもできるし、用紙サイズが変わったことを検知した際にのみ送信してもよい。
【００４３】
コントローラ３３は、演算手段として機能し、静電容量測定装置３２により測定された静電容量と検知された用紙サイズとを用い、用紙３０の特性を表す特性値としての含水率を算出する。含水率は、上記のテーブルや変換式等を使用し、測定された静電容量から算出することができる。含水率は、用紙３０が電極１８間に進入する際に、段階的に静電容量を測定し、測定結果から算出される。そして、算出された用紙３０における各領域の含水率から用紙３０の含水率分布を得ることができる。
【００４４】
含水率は、静電容量のみで算出することが可能であるが、用紙サイズの情報を用いることで、用紙の正確な含水率を算出することが可能となる。
【００４５】
コントローラ３３は、得られた含水率分布を、画像形成装置を制御するコントローラに送信し、コントローラが含水率分布に基づき、画像形成制御を行う。画像形成制御の一例としては、定着時に発生する用紙３０が撓む現象（カール）を減少させるための、含水率分布に応じて加熱条件を変える制御を挙げることができる。この制御により、印刷品質の低下や紙詰まりをなくすことができる。
【００４６】
ここで、２つの電極１８と静電容量測定装置３２とを使用して段階的に静電容量を測定することについて、図６〜図９を参照して説明する。図６〜図９では、２つの電極１８が階段状の形状の平板とされている。
【００４７】
図６は、電極１８と用紙３０とを上側から見た図である。用紙３０の搬送先には、対向する一端が階段状とされた電極１８が存在し、矢線Aに示す搬送方向（主走査方向）への長さが３段階に異なっている。電極１８は、紙面に向かって左側が主走査方向に向けて最も長く、右側に行くにつれてその長さが短くなっている。図６に示す電極１８は、その最も長い主走査方向への長さをHとしている。
【００４８】
用紙３０の先端部の点３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、搬送方向に対して垂直方向（副走査方向）に一列に並んだ左側、中央、右側の位置に存在するが、用紙３０が搬送方向へ移動し、電極１８間に進入する際、点３０ａが最初に進入し、時間的にずれて点３０ｂが進入し、さらにずれて点３０ｃが進入する。すなわち、用紙３０が一定距離搬送されるごとに、用紙３０の各点３０ａ、３０ｂ、３０ｃが順に電極１８間に進入する。
【００４９】
図７は、用紙３０の誘電率εの分布を例示した図である。空気中の誘電率ε0は、電極１８間に用紙３０がまだ進入していないとき、もしくは用紙３０が通過した後の誘電率で、用紙温度や湿度等の環境変化の影響を受けず、常に一定の値である。
【００５０】
図７に示す例では、電極１８間に用紙３０が搬送されたときの、用紙３０の主走査方向への長さHごと、かつ向かって左側、中央、右側の３つに分けた領域３４ａ、３４ｂ、３４ｃ毎に、誘電率εが異なるものとしている。すなわち、用紙３０の先端部から長さHまでの左側の領域３４ａが、電極１８間に進入したときの誘電率がεa1で、その中央の領域３４ｂについてはεb1で、右側の領域３４ｃについてはεc1となっている。また、用紙３０の先端部から長さHの位置から先端部から長さ２Hまでの左側の領域３５ａについてはεa2、中央の領域３５ｂについてはεb2、右側の領域３５ｃについてはεc2となっている。
【００５１】
なお、電極１８の長さHは変えることができ、用紙３０の含水率の分布に応じて適切な長さとすることができる。また、階段状の段数も、用紙３０の含水率の分布に応じて適切な段数とすることができる。
【００５２】
図８は、用紙３０の先端部を位置Xへ移動させ、用紙３０の一部を電極１８間に進入させたところを示した図である。図８に示す例は、電極１８を構成する２枚の板の間隔dを一定とし、電極１８の面積Sを６等分し、用紙３０の領域３４ａが電極１８間に進入し、その他の領域３４ｂ、３４ｃ、３５ａ〜３５ｃはまだ進入していない状態を示している。この例では、各領域３４ａ〜３４ｃ、３５ａ〜３５ｃの面積を３等分した１つが、電極１８の面積を６等分した１つと等しいものとしている。
【００５３】
図８では、用紙３０が一定距離、すなわち１／３Hの距離搬送されたところで、静電容量が測定される。測定された静電容量Cは、用紙３０の領域３４ａが電極１８間に進入したときの静電容量Ca1と、空気中の静電容量C0とが合成されたものである。また、静電容量Cは、電極１８間を一定距離搬送されるごとに変化する測定領域の体積比、すなわち静電容量Ca1が測定される測定領域の体積と、静電容量C0が測定される測定領域の体積との比に基づくものである。
【００５４】
図８に示す例では、静電容量Ca1が測定される測定領域と空気中の静電容量C0が測定される測定領域の体積比は、間隔dを一定すると、面積Sにより決定することができ、１：５となる。このため、静電容量Ca1は、測定された静電容量Cと、体積比と、先に算出された空気中の静電容量C0とを用い、静電容量Cから５／６C0を減算することにより算出することができる。
【００５５】
図９は、用紙３０の先端部を位置Yへ移動させ、用紙３０をさらに電極１８間に進入させたところを示した図である。図９に示す例は、用紙３０の領域３４ａに加えて、領域３４ｂが進入しているが、領域３４ｃ、３５ａ、３５ｂ、３５ｃはまだ進入していない状態を示している。
【００５６】
図９では、用紙３０が図８に示す位置から一定距離搬送されたところで静電容量が測定される。測定された静電容量Cは、領域３４ａが進入したときの静電容量Ca1と、領域３４ｂが進入したときの静電容量Cb1と、空気中の静電容量C0とが合成されたものである。この場合も、間隔dを一定とすると、面積Sにより決定することができ、静電容量Ca1が測定される測定領域と静電容量Cb1が測定される測定領域と空気中の静電容量C0が測定される測定領域の体積比は、２：１：３となる。静電容量Ca1は、先に算出されているので、静電容量Cb1は、測定された静電容量Cと、体積比と、先に算出されたC0およびCa1とを用い、上記と同様にして算出することができる。
【００５７】
図１０は、用紙３０の先端部を位置Zへ移動させ、用紙３０をさらに電極１８間に進入させたところを示した図である。図１０に示す例は、用紙３０の領域３４ａ、３４ｂに加えて、領域３４ｃも進入した状態を示している。
【００５８】
図１０では、用紙３０が図９に示す位置から一定距離搬送されたところで静電容量が測定される。測定された静電容量Cは、領域３４ａが進入したときの静電容量Ca1と、領域３４ｂが進入したときの静電容量Cb1と、領域３４ｃが進入したときの静電容量Cc1とが合成されたものである。この場合も、間隔dを一定とすると、面積Sにより決定することができ、静電容量Ca1が測定される測定領域と静電容量Cb1が測定される測定領域と静電容量Cc1が測定される測定領域の体積比は、３：２：１となる。静電容量Ca1およびCb1は、先に算出されているので、静電容量Cc1は、測定された静電容量Cと、体積比と、先に算出されたCa1およびCb1とを用い、上記と同様にして算出することができる。
【００５９】
図８〜図１０に示した工程を繰り返すことで、用紙３０上の各領域の静電容量を測定し、各領域の静電容量から含水率を算出することで、含水率の分布を求めることができる。
【００６０】
図１１は、含水率を検知する処理の一例を示したフローチャートである。印刷が開始されたことを受けて、ステップ１１００から処理を開始する。ステップ１１０５では、電極１８間に用紙３０が搬送される前に、静電容量を測定し、用紙サイズを検知する。カバー部材１９で覆われた部分は、覆われていない部分とは異なる静電容量を示すため、覆われていない部分の副走査方向の長さに基づき、用紙の幅を求め、その幅から用紙サイズを決定する。
【００６１】
ステップ１１１０では、用紙３０の搬送が開始され、用紙３０の先端部が電極１８間に進入したことを検知する。電極１８間への用紙３０の進入は、測定される静電容量の変化により検知することができる。例えば、静電容量が一定以上に変化した場合に用紙３０の進入があったことを検知することができる。
【００６２】
ステップ１１１５で、用紙３０が一定距離搬送されたかどうかを判断する。一定距離は、用紙３０の先端部が電極１８間に進入を開始してから位置Xに達するまでの距離である。なお、この距離は、位置Xから位置Yまでの距離や位置Yから位置Zまでの距離と同じである。したがって、上記の長さHを用いた場合、一定距離は１／３Hとなる。搬送されていない場合、一定距離搬送されるまで、ステップ１１１５の判断を繰り返し、搬送された場合、ステップ１１２０へ進む。
【００６３】
ステップ１１２０では、静電容量測定装置３２によりその時点での静電容量を測定する。ステップ１１２５では、コントローラ３３が、測定された静電容量を取得し、テーブル等を使用して含水率を算出する。算出した含水率は、記憶装置に記憶することができる。コントローラ３３は、算出した含水率を記憶する際、静電容量を測定した用紙３０の領域を識別する領域識別情報等と対応付けて記憶することができる。これにより、表示装置等に含水率の分布を図等として出力することができる。
【００６４】
ステップ１１３０では、用紙３０が電極１８間を通過したかを判断する。すなわち、用紙３０の末端部が電極１８間を通り抜けたかどうかを判断する。通り抜けたかどうかは、静電容量を測定し、測定した静電容量が空気中の静電容量C0とほぼ同じ値を示すかどうかにより判断することができる。ほぼ同じ値とは、一定の誤差範囲内であるかどうかを意味する。
【００６５】
通過していない場合、ステップ１１１５へ戻り、ステップ１１１５〜ステップ１１３０の処理を繰り返す。通過した場合は、ステップ１１３５へ進み、印刷が完了したかを確認する。印刷時に印刷枚数が指示されるので、電極１８間を通過した用紙３０の枚数をカウントしておき、カウントしたカウント値が印刷枚数に達したかどうかにより判断することができる。完了していない場合、次の用紙３０が搬送されるため、ステップ１１１０へ戻り、ステップ１１１０〜ステップ１１３５の処理を繰り返す。一方、印刷が完了した場合は、ステップ１１４０でこの処理を終了する。
【００６６】
ユーザは、印刷を開始させる前に、入力手段として機能する操作パネル１６に対して用紙サイズを入力し、用紙サイズを設定することができる。この場合、ユーザが入力した入力情報としての用紙サイズと、図１１のステップ１１０５で検知した検知結果としての用紙サイズが同じである場合は問題がないが、異なる場合、どちらの情報を採用するかが問題となる。
【００６７】
この問題は、ユーザの入力間違いやサイドフェンス２７のセット不良等により起こり、一概にどちらが正しいとは言えない。
【００６８】
そこで、用紙サイズの情報が異なる場合、エラーを通知し、印刷を中止することができる。これにより、ユーザに対し、入力間違いやセット不良等があることを促し、用紙３０に印刷を開始する前に印刷を中止することができるので、用紙３０に無駄に印刷されるのを防ぐことができる。
【００６９】
図１２を参照して、この場合の含水率を検知する処理について説明する。ユーザは、印刷を開始する前に、用紙３０のサイズを選択する等して用紙サイズを入力し、用紙サイズを設定する。その後、印刷を開始するボタンを押下する等して、印刷を開始する。
【００７０】
印刷が開始されたことを受けて、ステップ１２００から処理を開始する。ステップ１２０５では、電極１８間に用紙３０が搬送される前に、静電容量を測定し、用紙サイズを検知する。カバー部材１９で覆われた部分は、覆われていない部分とは異なる静電容量を示すため、覆われていない部分の副走査方向の長さに基づき、用紙の幅を求め、その幅から用紙サイズを決定する。
【００７１】
ステップ１２１０では、検知した用紙サイズが、入力された用紙サイズと異なるかどうかを確認する。異なる場合、ステップ１２１５へ進み、エラーを通知する。画像形成装置を制御する制御手段として機能するコントローラは、操作パネル１６にエラーを表示させ、警告音を鳴らし、またはその両方を実行することにより、ユーザに対してエラーを通知する。そして、ステップ１２２０においてコントローラは印刷を中止し、ステップ１２５５において処理を終了する。なお、エラーの通知と印刷の中止は同時であってもよい。
【００７２】
同じ場合は、ステップ１２２５へ進み、用紙３０の搬送が開始され、用紙３０の先端部が電極１８間に進入したことを検知する。ステップ１２３０では、用紙３０が一定距離搬送されたかどうかを判断する。搬送されていない場合、一定距離搬送されるまで、ステップ１２３０の判断を繰り返し、搬送された場合、ステップ１２３５へ進む。
【００７３】
ステップ１２３５では、静電容量測定装置３２によりその時点での静電容量を測定する。ステップ１２４０では、コントローラ３３が、測定された静電容量を取得し、テーブル等を使用して含水率を算出する。ステップ１２４５では、用紙３０が電極１８間を通過したかを判断する。
【００７４】
通過していない場合、ステップ１２３０へ戻り、ステップ１２３０〜ステップ１２４５の処理を繰り返す。通過した場合は、ステップ１２５０へ進み、印刷が完了したかを確認する。完了していない場合、次の用紙３０が搬送されるため、ステップ１２２５へ戻り、ステップ１２２５〜ステップ１２５０の処理を繰り返す。一方、印刷が完了した場合は、ステップ１２５５でこの処理を終了する。
【００７５】
これまで、２つの電極１８の面積には誤差がなく、電極１８を構成する２枚の板に水平方向のずれがないものとして説明したが、実際には、２枚の板の間隔に誤差があったり、面積に誤差があり、水平方向にずれがあったりする。
【００７６】
このような場合、電極１８間に用紙３０が進入する前に静電容量を測定し、上記式１から算出される静電容量と比較することで、誤差やずれを算出し、その誤差やずれを補正することができる。この補正処理は、印刷ごとに毎回実施する必要はなく、例えば画像形成装置の電源がONにされた後や省電力状態から復帰後に実施することができる。
【００７７】
また、電極１８間に用紙３０が搬送されたときの誘電率は、用紙３０の含水率のほか、用紙３０が収納される給紙トレイ２５内の温度、湿度、用紙３０の厚さ、用紙サイズ等によって変わる。空気中の誘電率は温度や湿度の影響を受けないが、用紙３０については温度や湿度によって含水率が変化し、その含水率の変化により誘電率が変化するためである。また、用紙３０の厚さや用紙サイズが変わった場合、電極１８間の空気と用紙３０の体積比が変化し、その体積比の変化により誘電率が変化するためである。
【００７８】
これらの静電容量に影響する因子は、測定された静電容量を含水率に変換する際の、例えばテーブルを選択するためのパラメータとして入力することができる。用紙の厚さに応じたテーブルを保持している場合、印刷に使用する用紙の厚さを入力することで、入力した厚さに対応したテーブルを選択し、その選択したテーブルを使用して、測定された静電容量から含水率を算出することができる。これにより、正確な含水率を求めることができる。
【００７９】
以上に説明した構成の静電容量センサ１７を用いることで、１つのセンサであっても、用紙３０上の複数の領域の含水率を求めることができ、含水率の分布を得ることができる。したがって、画像形成装置は、得られた含水率分布に応じて画像形成制御を行うことができる。１つのセンサを実装するのみで良いため、装置構成が複雑にならず、装置の大型化を回避することができる。また、用紙サイズを検知することができるので、用紙サイズの情報がない場合に比較してより正確に含水率分布を求めることができる。
【００８０】
これまで本発明を、媒体検知装置、媒体供給装置および画像形成装置として上述した実施の形態をもって説明してきた。しかしながら、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、他の実施の形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができるものである。また、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８１】
１０…ADF
１１…画像読み取り装置
１２…プリンタユニット
１３…給紙ユニット
１４…手差しユニット
１５…排紙ユニット
１６…操作パネル
１７…静電容量センサ
１８…電極
１９…カバー部材
２０…書き込みユニット
２１…感光体ドラム
２２…現像装置
２３…搬送ベルト
２４…定着装置
２５…給紙トレイ
２６…給紙ローラ
２７…サイドフェンス
３０…用紙
３０ａ〜３０ｃ…点
３１…電流発生装置
３２…静電容量測定装置
３３…コントローラ
３４ａ〜３４ｃ、３５ａ〜３５ｃ…領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８２】
【特許文献１】特許第３１３３８６２号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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