(57)【要約】【課題】一枚ごとに搬送中の位置や姿勢が異なる用紙の表面の状態を再現性良く定量的に測定する機構を、画像形成装置の用紙搬送路に配置可能な構成で実現したシート状媒体の水分量測定構造及びこれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置の搬送経路を移動する用紙３の表面から蒸散する水分を検出するための水分量測定構造であって、先端に水分量センサ１が設置されたセンサ支持部２が、先端側が自由端となるように搬送経路を遮るように上側から設置され、搬送される用紙３によってセンサ支持部２が押し曲げられ、水分量センサ１の自重によって、水分量センサ１が用紙３に面接触する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置の搬送経路を移動するシート状媒体の表面から蒸散する水分を検出するための水分量測定構造であって、
先端に水分量センサが設置された柔軟性回路基板が、先端側が自由端となるように前記搬送経路を遮るように上から設置され、
搬送される前記シート状媒体によって前記柔軟性回路基板が押し曲げられ、前記水分量センサの自重によって、前記水分量センサが前記シート状媒体に面接触することを特徴とする水分量測定構造。
【請求項２】
画像形成装置の搬送経路を移動するシート状媒体の表面から蒸散する水分を検出するための水分量測定構造であって、
先端に水分量センサが設置された柔軟性回路基板が、先端側が自由端となるように前記搬送経路を遮るように下から設置され、
搬送される前記シート状媒体によって前記柔軟性回路基板が押し曲げられ、前記水分量センサの自重に抗する前記柔軟性回路基板の弾性力によって、前記水分量センサが前記シート状媒体に面接触することを特徴とする水分量測定構造。
【請求項３】
前記柔軟性回路基板は、先端近傍の弾性力が根元部分の弾性力よりも弱いことを特徴とする請求項２記載の水分量測定構造。
【請求項４】
前記シート状媒体との接触面積が前記水分量センサよりも小さいそり状部材を該シート状部材の搬送方向に沿って備えたガイドが、前記水分量センサに装着されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の水分量測定構造。
【請求項５】
前記シート状媒体の位置を検出するためのシート位置センサを前記水分量センサと隣接させて設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の水分量測定構造。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載の水分量測定構造を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート搬送装置及びこれを備えた画像形成装置に関し、特に、搬送路を移動するシート状媒体の水分状態を、搬送路の構造や用紙の動きと対応させた用紙近傍で検出するための構造及びその構造を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置における用紙と水との関わりとしては、放置又は収納された環境によって大気中の湿気を吸収、又は吸収した水を発散し、定着加熱により用紙への水分の出入りがある。
【０００３】
この用紙の水分状態（含水量）の変化によって、用紙には膨張、ロール、波打ち、強度変化、電気抵抗変化が生じ、用紙ジャム、重送などの搬送不良や、画像濃度ムラ、かすれ、色抜け、画像ずれなどの画像不良を引き起こす。
【０００４】
このような搬送不良や、画像不良を解決することを目的とした従来技術としては、特許文献１に開示される「画像形成装置」、特許文献２に開示される「画像形成装置」、特許文献３に開示される「画像形成装置」がある。
【０００５】
特許文献１に開示される発明は、画像形成を行うまでに機内の温度及び湿度がそれに適した所定の範囲内になっているようにすると共に、無駄なエネルギー消費を少なくすることを目的とし、装置内部の被空調部の温度を検出する温度センサ及び湿度を検出する湿度センサと、被空調部の温度及び湿度を調整する空調手段と、設定された時刻に空調手段を稼働させ、温度センサによって検出される温度と湿度センサによって検出される湿度とが所定の範囲内となるように空調手段を制御する空調制御部とを設けたものである。そして、被空調部が転写紙収容部内及び転写紙搬送手段の近傍を含んでいる。
【０００６】
特許文献２に開示される発明は、画像形成装置内部の転写前の搬送経路に転写紙の含水量を検出する含水量検出手段を設け、予め設定された基準値を超える含水量を含水量検出手段が検出すると、排気動作を行わせることで、転写紙を画像担持体と確実に密着させ、転写紙が含有する水分の重量や、転写紙先端・後端の自重により転写紙が画像担持体から離間するのを防ぎ、転写不良を防止するものである。
【０００７】
特許文献３に開示される発明は、転写材担持体における転写材の搬送性及び分離性を担保しつつ、転写材担持体から転写材が分離する際における画像乱れ、及び定着尾引き現象を防止しうる画像形成装置を提供することを目的とし、表面にトナー像を担持する像担持体と、該像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段と、該転写材上のトナー像を加熱加圧定着する定着手段と、転写手段によって表面にトナー像が転写された転写材が、定着手段によってトナー像を定着される前に、転写材を帯電させる後帯電手段とを有する画像形成装置であって、転写材の吸湿状態を検出する手段を有し、検出手段の検出結果に応じて、後帯電手段の帯電領域を変化させる。また、転写材の吸湿状態を検出手段を有し、検出手段の検出結果に応じて、後帯電手段の帯電領域を変化させる。
【０００８】
これら特許文献１〜３に開示される発明は、用紙の含水量を湿度センサにて検出する場合に、用紙表面から蒸散される水分を測定するものである。
【０００９】
用紙から蒸散する水分は、用紙表面から離れるほど周囲環境の影響を受けてしまい、また、拡散してしまう。電子写真装置の筐体構造などによっては、図３１に示すように水分量センサが用紙表面から離れた位置に配置しなければならないこともあるが、この場合には、用紙表面から蒸散する水分が水分量センサに到達する前に周辺環境の影響を受けてしまうことから、水分量センサは蒸散する水分に反応できずに、再現良く検出するのは困難である。
【００１０】
よって、水分量センサは、図３２に示すように用紙に近接させて配置する必要がある。
【００１１】
図３３は、用紙が停止している場合の用紙表面から蒸散する水分の様子を示している。用紙が停止した状態で、給紙トレーなどに収納され用紙周辺の気流の影響が少ない場合は、水分量センサが用紙近傍から多少離れていても蒸散する水分を計測できるが、図３４に示すように用紙が搬送されている場合は、蒸散する水分は搬送した後方へ流れてしまうため、水分量センサが用紙から離れていると用紙表面から蒸散する水分を正確に測定できない。従って、図３５に示すように用紙表面近傍において蒸散する水分を計測する必要がある。
【００１２】
一方、水分量センサを搬送した用紙に近接させるため、狭い搬送路内に固定して配置した場合などは、用紙ジャムが発生する可能性が生じる。
【００１３】
さらに、搬送され移動する用紙は複数の紙送り装置を経由し、また搬送路によって進行方向を変えられ送られるため、搬送路の形状によって用紙の姿勢が変化する。また搬送される用紙は枚葉ごとに区切られていることから用紙の先端／後端でも異なり、さらには用紙の水分状態・用紙種類・周辺環境によって用紙のコシや強度が変化するため、異なった軌跡・挙動を示す。このため、固定の観測地点に設置した水分量センサでは、図３６に示すように１枚１枚異なる状態で撓んだり湾曲した状態で移動する用紙に対し、検出距離や検出角度が変化してしまい、再現性のある定量的な測定値が得られないという問題がある。
【００１４】
そこで、用紙が一定の位置に矯正される搬送ローラなどの紙送り機構自体に水分量センサを組み込む方法が考えられるが、必ずしも用紙から蒸散する水分の計測が必要なところに紙送り機構があるわけではないため、設置できる場所が限定されてしまい、目的とする結果が得られないこともある。
【００１５】
このため、用紙から直接蒸散される水分を、搬送され移動する場合も含めて定量的に得るために、水分量センサは、用紙表面の近傍でかつ検出距離や検出角度を一定にできる機構が必要であり、その機構は装置構成に制限されないで、汎用的に設置できる必要がある。
【００１６】
搬送中や移動中の物体表面の状態を測定する従来技術として、特許文献４に開示される「接触式表面温度センサ」、特許文献５に開示される「移動表面の温度測定法とその装置」、及び特許文献６に開示される「ビデオディスク用ピックアップ」がある。
【００１７】
特許文献４に開示される発明は、外力に弱い被測定体や移動中の被測定体などの測定時に最適な接圧で接触させ、計測できる接触式表面温度センサに関するものである。物体表面の起伏に対し、検出部を撓ませ上下運動させることにより接触させて固定している。
【００１８】
特許文献５に開示される発明は、圧延中の金属板や押出成形機のノズルから吐出される合成樹脂シートや食品加工機のノズルから連続的に吐出される食品中間製品など、移動しつつある物体に軽く接触して損傷を与えることなくその表面の温度を測定する方法とその装置に関するものである。具体的には、移動する被測定温体の表面に接触させる温度センサを可撓連結部材によって移動表面に係留してこの温度センサの重量で被測定温体の表面に接触させ、この温度センサを被測定温体の表面状態に合わせて自由運動をするようにしてなる移動表面の温度測定方法や、両側にガードを配置した本体と、このガードの間に配置したそり部材と、このそり部材に固定した感温部とからなる温度センサと、この温度センサに揺動腕の一端を回動可能に連結し、この揺動腕の他端を係留部材に回動可能に連結し、この係留部材を介して被測温体の表面に温度センサを係留する移動表面の温度測定装置である。
【００１９】
特許文献６に開示される発明は、カンチレバーの材料として弾性体を使用することで、回転するディスク基板の面ぶれに対する追従性を高め、針飛びのない良好な再生を行うものである。
【００２０】
転写ベルトや搬送ベルトのような連続した回転体（無端ベルト）の表面を測定することに関する従来技術としては、特許文献７に開示される「画像形成装置」がある。
【００２１】
特許文献７に開示される発明は、中間転写体ベルトの周長変化を検知することにより、トナー像と用紙とがどの程度ずれるのかを予測し、予測結果を基にトナー像と用紙との位置関係にずれが生じるのを防ぐものである。
【特許文献１】特開２００５−７７７６２号公報
【特許文献２】特開２００４−２１９９５８号公報
【特許文献３】特開２００３−２４１５２６号公報
【特許文献４】特許第３３８００２５号公報
【特許文献５】特許第２７４１１２７号公報
【特許文献６】特公昭５８−３３６０２号公報
【特許文献７】特許第３６３２７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
特許文献１に開示される発明は、温度センサ及び湿度センサは用紙近傍に配置されていないため、用紙から蒸散される水分を計測しているわけではなく、設置された箇所の温度センサ及び湿度センサの計測値に応じて空調制御されてしまい、場合によっては、元々乾燥している用紙が空調制御によってさらに乾燥してしまう可能性もある。従って、用紙状態を制御する場合は、温湿度センサを用紙近傍に配置する必要がある。
【００２３】
特許文献２に開示される発明では、転写紙が含有する水分の重量で位置が一定でないため、転写前の搬送路付近に含水量検出センサを設置するだけでは、転写紙との間隔も考慮されず、含有する水分の重量を正確に測定できないばかりでなく、転写紙の位置が自重により一定でないことを前提としているため、含水量検出センサの設置位置によっては搬送される転写紙の障害となり、転写紙ジャムを発生させる要因ともなりうる。
【００２４】
特許文献３に開示される発明では、温湿度センサは画像形成前（レジスト部）の搬送路の外に配置されているため、用紙との距離が離れた状態で検出していることとなり、搬送される用紙の水分状態を検出することは困難である。
【００２５】
特許文献４に開示される発明では、物体表面の変位に対して常に検出部を一定角度で対面させて接触させるためには、検出部の曲げ箇所が多く複雑であるため、一定角度で面接触させるには、屈曲箇所や屈曲間隔の寸法制限が多く精度も必要である。また、検出部は熱伝導を高くしなければならないため、接点付近のリードを長く、接触面積を大きくする必要がある。さらに、撓み量を確保するために、支持の寸法分検出部が大きくなってしまうため、画像形成装置の用紙搬送路のような狭小領域に配置することは困難である。
【００２６】
特許文献５に開示される発明は、検出部を物体表面の状態により上下運動させるものであるが、検出する際に、まず始めに検出部を物体に乗せる必要があることや、検出部は物体が通過していない状態において中空に配置できないことから、画像形成装置の用紙搬送のように、対面したローラで被測定物を挟み込んで搬送する機構には設置できない。
【００２７】
特許文献６に開示される発明は、測定の対象が姿勢や位置が常に一定であるディスク表面の微細溝の凹凸をトレースする機構であり、接する角度もほぼ一定である。これに対し、用紙表面から垂直に蒸散される水分を正確に捉え、かつ計測箇所周辺からの対流の影響を防ぐためには、搬送される用紙の姿勢や位置が一定ではないため、湿度を検出するためには検出部が、用紙表面に対して常に一定になるようにしなければならない。よって、表面に接してその状態を検出し、伝えるための支持機構は、画像形成装置の用紙搬送路に適用できる構成ではない。
【００２８】
画像形成装置の中には、モノクロ印刷時の印刷速度向上と転写ベルトの長寿命化とを目的として、印刷ごとに転写ベルトの位置を変化させるものもある。このような接離機構によって位置が変化する転写ベルトの温度・湿度を測定しようとした場合、固定されたセンサでは、転写ベルトとの位置が印刷条件によって変わり、検出距離や検出角度が変化することから、再現性のある定量的な測定値が得られない。
【００２９】
画像形成装置の搬送経路を移動する用紙の姿勢は多様であるため、水分量センサは、不連続で（枚葉ごとに区切られて）送られる用紙からの蒸散水分を、再現性良く高精度に計測するために、用紙に対して近接して配置可能で、かつ搬送過程において用紙がどのような姿勢であっても検出面が用紙表面に面接触し、さらに搬送される用紙の障害（用紙表面の損傷や用紙ジャム）にならないことが必要である。
【００３０】
このように、従来では、一枚ごとに搬送中の位置や姿勢が異なる用紙の表面の状態を再現性良く定量的に測定する機構を、画像形成装置の用紙搬送路に配置可能な構成で実現することはできなかった。
【００３１】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、一枚ごとに搬送中の位置や姿勢が異なる用紙の表面の状態を再現性良く定量的に測定する機構を、画像形成装置の用紙搬送路に配置可能な構成で実現したシート状媒体の水分量測定構造及びこれを用いた画像形成装置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】
【００３２】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、画像形成装置の搬送経路を移動するシート状媒体の表面から蒸散する水分を検出するための水分量測定構造であって、
先端に水分量センサが設置された柔軟性回路基板が、先端側が自由端となるように搬送経路を遮るように上から設置され、搬送されるシート状媒体によって柔軟性回路基板が押し曲げられ、水分量センサの自重によって、水分量センサがシート状媒体に面接触することを特徴とする水分量測定構造を提供するものである。
【００３３】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、画像形成装置の搬送経路を移動するシート状媒体の表面から蒸散する水分を検出するための水分量測定構造であって、先端に水分量センサが設置された柔軟性回路基板が、先端側が自由端となるように搬送経路を遮るように下から設置され、搬送されるシート状媒体によって柔軟性回路基板が押し曲げられ、水分量センサの自重に抗する柔軟性回路基板の弾性力によって、水分量センサがシート状媒体に面接触することを特徴とする水分量測定構造を提供するものである。
本発明の第２の態様においては、柔軟性回路基板は、先端近傍の弾性力が根元部分の弾性力よりも弱いことが好ましい。
【００３４】
本発明の第１又は第２の態様のいずれの構成においても、シート状媒体との接触面積が水分量センサよりも小さいそり状部材を該シート状部材の搬送方向に沿って備えたガイドが、水分量センサに装着されることが好ましい。また、シート状媒体の位置を検出するためのシート位置センサを水分量センサと隣接させて設けることが好ましい。
【００３５】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、上記本発明の第１又は第２の態様のいずれかの構成にかかる水分量測定構造を備えた画像形成装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、一枚ごとに搬送中の位置や姿勢が異なる用紙の表面の状態を再現性良く定量的に測定する機構を、画像形成装置の用紙搬送路に配置可能な構成で実現したシート状媒体の水分量測定構造及びこれを用いた画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００３８】
〔第１の実施形態〕
図１に本実施形態にかかる水分量測定構造（計測手段）の構成を示す。（ａ）は上面、（ｂ）は側面、（ｃ）は底面を示す。
水分量センサ１は検出面が面積にして数ｍｍ2であって、微小寸法である。水分量センサ１は、用紙３から垂直に蒸散される水分のみを検出することによって正確な測定値が得られる。しかし、用紙３から垂直に蒸散される水分は、水分量センサ１の検出口１ａに取り込まれる間に、周囲の気流の影響によって大きく揺らぐため、水分量センサ１はできるだけ用紙３に近接させる必要がある。
水分量センサ１は、水分量を検出可能な状態で、用紙３の搬送軌跡や搬送条件に従って用紙表面からの距離をある一定距離内で任意に可変できるように、信号線を接続した上で配置する必要がある。このような条件で水分量センサ１の位置保持を行う上では、機能を達成させるための構成（部品点数）が少なく、容易に実現でき、用紙表面近傍の水分蒸散の雰囲気に影響を及ぼすような流体抵抗にならない構造、形状、寸法であって、かつ信号を入出力する機能の役割を担えることが好ましい。
これら機能を達成するために、本実施形態においては、測定手段を、水分量センサ１と、水分量センサ１の自重によって用紙３と面接触でき、かつ信号を入出力する機能を備えたセンサ支持部２とからなる構成としている。これにより、姿勢を制御するために必要なリンクなどの機能を達成させるための構成が不要となり、上記の機能を容易に実現できる。
【００３９】
また、センサ支持部２による姿勢維持の力は、水分量センサ１が自重によって用紙上に面接触し、用紙３と平行となる程度とする。柔軟性のある材料をセンサ支持部２として用いることで、搬送される用紙先端において、用紙ジャムを発生させること無く水分量センサ１を近接させ、用紙通過中は、撓んだり湾曲した用紙に対しても水分量センサ１の姿勢を維持できる。
【００４０】
具体的には、センサ支持部２として、柔軟性のあるポリイミド樹脂フィルムに銅箔導電リードを積層した柔軟性回路基板を用いる。図１に示すように、センサ支持部２は、水分量センサ１の検出面にあたる部分を開口し、水分量センサ１の検出面を対面させて接続する。センサ支持部２による水分量センサ１の姿勢維持の力は、水分量センサ１の自重によって用紙３上に面接触する程度の力であって、用紙３と平行する程度の範囲とする。
【００４１】
水分量センサ１と、センサ支持部２とを組み合わせた構造の計測手段を、図２に示すように、用紙３の搬送方向になびくように設置する。これにより、図３に示すように、自重によって水分量センサ１を搬送される用紙３に面接触させ、用紙通過中は常に面接触した状態を維持させられる。
【００４２】
〔第２の実施形態〕
画像形成装置における作像、転写、定着などの機構は、機種によって配置、配列が異なり、用紙搬送路の形状も異なるため、水分量センサ１は設置箇所が限定されない構造である必要がある。
用紙３の裏面や水平に位置していない用紙３から蒸散する水分を検出する場合などは、用紙３の測定箇所よりも下側に水分量センサ１を取り付けた方が良い場合もある。例えば、未定着トナーが載った状態の用紙３を計測する場合、トナーが載っていない側（用紙３の裏面側）から計測する必要がある。従って、第１の実施形態のように、センサ支持部２の弾性力を、水分量センサ１の自重によって用紙３上に面接触する程度の力とすると、使用する水分量センサ１の重量によっては図４に示すように用紙３との距離が離れてしまうこともある。
【００４３】
そこで、用紙３の測定箇所よりも下側に取り付けても水分量センサ１が自重で垂れ下がらないようするために、センサ支持部２の厚さを増し、剛性（弾性）を高めることが考えられる。しかしこのような構造とすると、剛性を高めたセンサ支持部２の弾性力によって、図５に示すように用紙３と水分量センサ１との距離が拡大し、周辺環境の影響を受けやすくなり、また、検出面が用紙表面と面で接しなくなることから、再現性のある定量的な測定が得られない。さらに、センサ支持部２の弾性力によって用紙表面を損傷させたり、用紙ジャムが発生したりする問題がある。
【００４４】
よって、水分量センサ１は、用紙３に対して近接して配置でき、検出面が用紙表面に面接触できる機構が必要であるだけでなく、設置場所が限定されない構造、かつその構造が用紙３の搬送の障害（用紙表面の損傷や用紙ジャム）の原因とならない必要がある。
【００４５】
このため、用紙裏面から蒸散する水分を検出できるようにするためには、センサ支持部２による姿勢維持の力は、水分量センサ１を用紙３と平行に維持すると同時に、水分量センサ１が自重によって用紙上に面接触する程度の力とする必要がある。これを達成するために、計測手段は、水分量センサ１と、信号入出力機能を備えたセンサ支持部２とからなる構成とし、センサ支持部２は、柔軟性のある材料で、かつ、それと同じ柔軟性のある材料の厚さや寸法を変えて張り合わせることによって、２段の屈曲部を持たせ、水分量センサ１を用紙裏面や水平に位置していない用紙３に対して近傍に設置させる。
【００４６】
水分量センサ１の自重によって用紙上に面接触する程度の作用力を、センサ支持部２に与える手段としては、センサ支持部２の材料の柔軟性を維持しつつ強度を増したり、補強部材を積層させる構造によって実現させる。
図６に示すように、計測手段は、水分量センサ１と、信号入出力機能を備えたセンサ支持部２とからなる構成とし、センサ支持部２としては、柔軟性のあるポリイミド樹脂フィルムに銅箔導電リードを積層した柔軟性回路基板を用いる。さらにセンサ支持部２は、寸法を変えたポリイミド樹脂フィルムを積層し、２段の屈曲部を持たせる構造とする。水分量センサ１と用紙３との距離を、センサ支持部２全体（１段目＋２段目）の剛性（弾性）で近接させ、用紙表面の変位に対して２段目の剛性（弾性）が低い部分で追従させる。これにより、図７に示すように、水分量センサ１を用紙裏面や水平に位置していない用紙に対し近傍に設置できる。
【００４７】
〔第３の実施形態〕
高速で搬送される用紙を扱う画像形成装置によっては、用紙に近接して水分量センサ１を配置した場合、検出部が摩耗してしまうため、摩耗面をできるだけ小さく、かつ、摩擦係数の小さな材料で形成する必要がある。
【００４８】
このため、計測手段を水分量センサ１と、信号入出力機能を備えたセンサ支持部２と、ガイド４とからなる構成とし、搬送される用紙３からガイド４によって水分量センサ１を一定の間隔で離すことで、検出部の摩耗を防ぐ。この際、接触面をできるだけ小さく、かつ、摩擦係数の小さな材料で構成すれば、計測性能を損なうことはない。
【００４９】
検出部の摩耗を防ぐため、接触面をできるだけ小さく、かつ、摩擦係数の小さな材料で構成する。計測手段は、用紙ジャムを発生させず、かつ、用紙３の表面と水分量センサ１の間隔を離すことができるように図８に示すような用紙ジャムを発生させないための傾斜面又はＲ面を備えた形状のガイド４を設けた構成とする。図９に示すように、ガイド４をセンサ支持部２へ装着する。
【００５０】
用紙通過中の水分量センサ１は、センサ支持部２の剛性（弾性）とガイド４とにより、用紙表面との距離を一定に保つことができる。
【００５１】
なお、用紙３の裏面や、水平に位置していない用紙３から蒸散する水分を検出する場合で、水分量センサ１とガイド４の重量によって用紙裏面から離反してしまい、近傍に設置できない場合は、第２の実施形態と同様に、センサ支持部２の材料の柔軟性を維持しつつ強度を増したり、２段の屈曲部を持たせたセンサ支持部２を用いることによって、用紙表面との距離を一定に保てばよい。
【００５２】
用紙表面から蒸散する水分は、周囲の気流の影響によってゆらぎが大きいため、水分量センサ１の検出面と用紙表面との距離を１ｍｍ以下とし、用紙３から垂直に蒸散される水分のみを検出することによって、正確な測定値が得られる。
【００５３】
図１０に示すように、水分量センサ１と、センサ支持部２とガイド４とを組み合わせた構造の計測手段を、用紙３の搬送方向になびくように設置する。これにより、図１１や図１２に示すように、搬送される用紙３に対して水分量センサ１を近接させ、かつ検出面を用紙３に対して常に垂直方向に対面させられる。
【００５４】
また、図１３に示すように、水分量センサ１の検出面をセンサ支持部２と対面させることなく接続したい場合は、図１４に示すような用紙ジャムを発生させないための傾斜面やＲ面を備えた形状のガイド４を用いることで、用紙通過中の水分量センサ１は、センサ支持部２の剛性（弾性）とガイド４とによって、用紙表面との距離が一定に保たれる。この時も同様に、水分量センサ１と用紙表面との距離を１ｍｍ以下とする。ガイド４は、図１５に示すようにセンサ支持部２へ装着する。
【００５５】
水分量センサ１、センサ支持部２、及びガイド４を組み合わせた構造の計測手段を、図１６に示すように用紙の搬送方向になびくように設置する。これにより、図１７や図１８に示すように、水分量センサを搬送される用紙に対し近接させ、また検出面を用紙に対して常に垂直方向に対面させられる。
【００５６】
さらに応用例として、転写ベルトのように連続した回転体表面の水分状態計測に用いる際には、使用するガイド４を図１９に示すようなＲ面を備えた形状とし、ガイド４を図２０に示すようにセンサ支持部２へ装着する。なお、Ｒの大きさは、測定の対象物の形状に応じて定める。これにより、図２１に示すように、転写ベルトが湾曲したところでも水分量センサ１の姿勢を一定に維持できる。
【００５７】
〔第４の実施形態〕
水分量センサ１は、十分環境に馴染んでおり、かつ定着器を通過していない未加熱状態の用紙は、用紙３が通過していない時と区別できないことがある。
また、定着器を通過した加熱状態の用紙では、水分量センサ１は、用紙通過中の蒸散水分なのか、用紙が通過した後の蒸散水分の滞留・残留状態なのかを区別できない問題がある。
さらには、移動する用紙１枚ごとの分布を計測する場合や、図２２に示すように用紙３の特定箇所のみをポイントで計測する場合は、用紙３が水分量センサ１を通過し始めるタイミングを特定する必要がある。
【００５８】
そこで、搬送される用紙３が水分量センサ１の位置を通過するタイミングを得る必要があるが、用紙３の特定箇所からの蒸散水分を計測する場合、用紙搬送系を移動する用紙３に対して、固定の観測地点に設置した水分量センサ１だけでは、用紙３の箇所を正確に特定することは困難であった。
【００５９】
従来設置されている用紙位置センサ５の設置箇所と水分量センサ１の設置箇所との間の搬送距離を、搬送ローラの搬送速度を組み合わせて、水分量センサ１の設置箇所での用紙の特定箇所を確定する方法が可能であるが、搬送によって用紙の姿勢を変える場所に水分量センサ１を配置した場合、図２３に示すように搬送路によって用紙は撓み、変形するため、正確な搬送距離を測定することは困難だった。
【００６０】
さらには、用紙３がプロセスを推移する最中に水分の放出などにより用紙は伸縮するため、用紙位置センサ５の設置箇所と水分量センサ１の設置箇所とが離れていると、用紙３の箇所を正確に特定することが困難となる。なお、用紙３の伸縮によって画像のズレなどが発生し、様々な対策がなされていることからも明らかなように、用紙３の伸縮は避けられない。
【００６１】
このため、用紙位置センサ５は、移動する用紙３が水分量センサ１の位置を通過する時間を再現性良く高精度に測定するために、水分量センサ１と同一箇所に配置する必要がある。
【００６２】
本実施形態においては、計測手段を、水分量センサ１と、用紙位置センサ５と、信号入出力信号機能を備えたセンサ支持部２と、ガイド４とからなる構成とし、用紙位置センサ５を水分量センサ１と同一箇所に配置することで、移動する用紙３が水分量センサ１の位置を通過する時間を再現良く高精度に計測できる。
【００６３】
搬送された用紙３が、水分量センサ１の場所を通過するタイミングが明らかになるように、用紙位置センサ５を水分量センサ１と同一箇所にマウントできる構造とし、さらに、図２４に示すように用紙位置センサ５と平行して配置することにより、搬送される用紙３の先端から後端までのタイミングを、水分量センサ１の位置で精度良く測定できるようになる。
【００６４】
図２５は、搬送される用紙表面から蒸散する水分を測定した一例である。従来の固定の観測地点に設置し、用紙３との距離が離れている場合には、ほとんどが水分量センサ１周辺の環境を計測しているだけなので、搬送される用紙表面から蒸散する水分を正確に測定することはできない。また、近傍であるが、固定の観測地点に設置されている場合は、用紙３の姿勢が変化する中で検出面の角度は一定であるため、用紙表面と水分量センサとの距離が、用紙の姿勢で変化する。
【００６５】
よって、水分量センサ１の反応は、用紙３からの距離が近いと大きくなり、離れると小さくなるため、揺らいだ状態となり、搬送される用紙表面から蒸散する水分を正確に測定できない。
本実施形態では、様々な用紙の姿勢に対して水分量センサ１は検出距離や姿勢を一定にできるため、用紙３から蒸散する水分を再現よく高精度に測定できる。
【００６６】
〔第５の実施形態〕
次に、上記実施形態にかかる計測手段で得られた結果を画像形成装置の制御へ展開する場合について図２６〜図３０を用いて説明する。
測定手段の配置や判断基準（必要な情報）を変えることで、各種装置制御へ展開できる。図２６に示す第１の計測手段１１〜第５の計測手段１５は、各制御に必要な設置位置を意味し、図２７に示した給紙トレイ１０１、画像形成前部１０２、定着前部１０３、定着後部１０４、反転ユニット１０５に計測手段を配置する。
【００６７】
第１の計測手段１１は、給紙トレイ１０１内に設置されている環境制御装置（ヒータやファンなど）の制御を目的として、給紙トレイ１０１に設置されており、用紙が搬送され始めるときに測定を行う。第１の測定手段は１１、給紙トレイ１０１内の紙面がピックアップされる箇所の紙面に対して図３、図１１、図１７などの設置構造となる。
【００６８】
第２の計測手段１２は、転写バイアス装置の制御を目的として、画像形成前部１０２（画像形成される直前の用紙の位置）に設置される。第２の測定手段１２は、搬送路中を走行する箇所の紙面に対して図３、図７、図１１、図１７、図１２、図１８などの設置構造となる。
【００６９】
第３の計測手段１３は、定着装置の制御（定着温度制御や定着部搬送速度制御）を目的として、定着前部１０３（画像定着される直前の用紙の位置）に設置される。定着前部１０３では、用紙には未定着のトナーが乗っている状態であるため、第３の計測手段１３は、用紙の裏面に対して図７、図１２、図１８などの設置構造となる。
【００７０】
第４の計測手段１４は、定着ファンの制御を目的として、定着後部１０４（画像定着された直後の用紙の位置）に設置される。第４の計測手段１４は、搬送路中を走行する箇所の紙面に対して図３、図１１、図１７などの設置構造となる。
【００７１】
両面印刷時には、用紙を反転させ、画像形成プロセスに戻す必要がある。第５の計測手段１５は、反転ファンの制御を目的として、反転後部１５に設置される。反転後部１５は、搬送路中を走行する箇所の紙面に対して図３、図７、図１１、図１７、図１２、図１８などの設置構造となる。
【００７２】
これら目的とする画像形成装置内の箇所に計測手段１１〜１５を設置し、その部分を通過する用紙３から蒸散する水分を測定した結果をＣＰＵ２０（処理装置）へ入力し、基本情報記憶部２１に予め保存されている各種情報と比較して最適な制御値を演算させ、制御を行う。
また、演算結果によって制御範囲を外れた場合などは、警告部３５に警告信号を出力する。
【００７３】
図２８は、第１の計測手段１１を用いた計測から装置制御までを示したフローチャートである。画像形成装置の電源をＯＮ（ステップＳ１）させた後、ＣＰＵ２０は基本情報記憶部２１に記憶されたタイミングでデータを取得し（ステップＳ２）、第１の計測手段１１から取得したデータが基本情報記憶部２１に記憶された設定範囲内であるかを判断する（ステップＳ３）。第１の計測手段１１によって得られた計測値が設定範囲外であった場合、ＣＰＵ２０は、ヒータ／ファン制御部３１を制御して、給紙トレイ１０１内に配置されたファンやヒータを駆動させる（ステップＳ４）。ＣＰＵ２０は、計測を繰り返し設定範囲内になるまでファンやヒータを駆動し続ける。計測結果が設定範囲内となったら、ＣＰＵ２０はヒータ／ファン制御部３１を制御して、ファンやヒータを停止させる（ステップＳ６）。
【００７４】
また、ステップＳ３の結果、設定範囲内であれば、ＣＰＵ２０は継続して測定を行う（ステップＳ２）。ステップＳ２からステップＳ６までの計測と装置制御とは、装置電源がＯＦＦするまで（ステップＳ７）継続して繰り返す。
【００７５】
図２９は、第２の計測手段１２及び第３の計測手段１３を用いた計測から装置制御までを示したフロー図である。画像形成装置に印刷命令が入力された後、用紙の搬送を開始（ステップＳ８）する。搬送された用紙の先端が計測手段を通過開始することを計測手段に搭載された用紙位置センサが検知すると（ステップＳ９）、ＣＰＵ２０に入力され、計時部２２の時刻をクリア（ステップＳ１０）する。その後、計測手段が計測を開始し、予め基本情報記憶部２１に記憶されたタイミングでデータを取得する（ステップＳ１１）。用紙が計測手段を通過し終わったことを用紙位置センサによって検知した場合（ステップＳ１２）、ＣＰＵ２０は計測手段による計測を終了させるとともに、計測手段によって得られた計測値と基本情報記憶部２１に記憶された各基本情報によって、転写バイアス制御・搬送速度制御部３２、定着温度制御・定着部搬送制御部３３などの制御値を演算（ステップＳ１３）させる。演算した結果を判断し（ステップＳ１４）、制御範囲内であれば、その演算結果を用いプロセス制御を実施（ステップＳ１５）する。また、制御範囲外となった場合は、警告部へ警告信号を出力する（ステップＳ１６）。
【００７６】
図３０は、第４の計測手段及び第５の計測手段を用いた計測から装置制御までを示したフロー図である。画像形成装置に印刷命令が入力された後、用紙３の搬送が開始される（ステップＳ１７）。定着後部１０４や反転ユニット１０５に設置されたファンが停止されている状態の時は、ＣＰＵ２０はファンを駆動させる（ステップＳ１８）。搬送された用紙３の後端が計測手段を通過開始することを計測手段に搭載された用紙位置センサが検知すると（ステップＳ１９）、ＣＰＵに入力され、計時部２２の時刻をクリアする（ステップＳ２０）。
その後、計測手段の計測を開始し、予め基本情報記憶部２１に記憶されたタイミングでデータを取得する（ステップＳ２１）。ＣＰＵ２０は、計測手段によって得られた計測値と基本情報記憶部２１に記憶された設定値とを比較し（ステップＳ２２）、設定範囲内であれば計測手段による計測を終了させると共に、ファンを停止させる（ステップＳ２３）。一方、設定範囲外となった場合は、繰り返し計測手段による計測を行う（ステップＳ２１）。
【００７７】
本実施形態にかかる画像形成装置は、用紙搬送路中において、一枚ごとに搬送中の位置や姿勢が異なる用紙の表面の状態（蒸散水分）を再現性良く定量的に測定できる。
【００７８】
なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれらに限定されることなく様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかる水分量検出構造の構成を示す図である。
【図２】搬送される用紙によってセンサ支持部が撓む様子を示す図である。
【図３】水分量センサが自重によって用紙と面接触した状態を示す図である。
【図４】搬送経路の下側に第１の実施形態にかかる水分量検出構造を配置した状態を示す図である（センサ支持部の弾性弱）。
【図５】搬送経路の下側に第１の実施形態にかかる水分量検出構造を配置した状態を示す図である（センサ支持部の弾性強）。
【図６】本発明を好適に実施した第２の実施形態にかかる水分量検出構造の構成を示す図である。
【図７】水分量センサがセンサ支持部の弾性力によって用紙と面接触した状態を示す図である。
【図８】本発明を好適に実施した第３の実施形態にかかる水分量検出構造に用いるガイドの形状を示す図である。
【図９】ガイドをセンサ支持部に装着した状態を示す図である。
【図１０】搬送される用紙によってセンサ支持部が撓む様子を示す図である。
【図１１】水分量センサが用紙と平行となるようにガイドが用紙と接触した状態を示す図である。
【図１２】水分量センサが用紙と平行となるようにガイドが用紙と接触した状態を示す図である。
【図１３】水分量センサの検出面をセンサ支持部と対面させない場合の水分量センサとセンサ支持部との接続状態を示す図である。
【図１４】水分量センサの検出面をセンサ支持部と対面させない場合に用いるガイドの形状を示す図である。
【図１５】水分量センサの検出面をセンサ支持部と対面させない場合の水分量測定構造の構成を示す図である。
【図１６】搬送される用紙よってセンサ支持部が撓む様子を示す図である。
【図１７】水分量センサが用紙と平行となるようにガイドが用紙と接触した状態を示す図である。
【図１８】水分量センサが用紙と平行となるようにガイドが用紙と接触した状態を示す図である。
【図１９】測定対象が無端状ベルトである場合のガイドの形状を示す図である。
【図２０】測定対象が無端状ベルトである場合の水分量測定構造の構成を示す図である。
【図２１】無端状ベルトに近接させて水分量検出センサが配置された状態を示す図である。
【図２２】用紙の測定ポイントを示す図である。
【図２３】搬送される用紙の挙動を示す図である。
【図２４】本発明を好適に実施した第４の実施形態にかかる水分量測定構造の構成を示す図である。
【図２５】水分量センサの配置による検出結果の違いを示す図である。
【図２６】本発明を好適に実施した第５の実施形態にかかる画像形成装置の機能構成を示す図である。
【図２７】本発明を好適に実施した第５の実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２８】第５の実施形態にかかる画像形成装置の第１の計測手段を用いた装置制御フローである。
【図２９】第５の実施形態にかかる画像形成装置の第２又は第３の計測手段を用いた装置制御フローである。
【図３０】第５の実施形態にかかる画像形成装置の第４又は第５の計測手段を用いた装置制御フローである。
【図３１】水分量センサと用紙との距離が離れるにしたがって検出精度が低下することを示す図である。
【図３２】水分量センサを用紙に近接させることにより、検出精度が向上することを示す図である。
【図３３】静止状態の用紙表面から蒸散する水分を示す図である。
【図３４】移動中の用紙から蒸散する水分を示す図である。
【図３５】移動中の用紙から蒸散する水分と検出距離との関係を示す図である。
【図３６】搬送中の用紙と検出距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１    水分量センサ
２    センサ支持部
３    用紙
４    ガイド
５    用紙位置センサ
【図１】
2008064619.tif 000003
【図２】
2008064619.tif 000004
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2008064619.tif 000031
【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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