(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状物体が積層された積層体を収納可能に構成された収納部を含み構成される画像形成装置であって、
前記収納部に収納された前記面状物体の面内方向に関する前記積層体の所定の位置に、30GHz以上30THz以下の周波数領域のうち少なくとも一部を含む電磁波を照射するための照射部と、
前記照射部で照射された電磁波のうち、前記積層体を透過した電磁波、又は前記積層体を透過し且つ前記収納部の底で反射した電磁波の強度を検出するための検出部と、
前記収納部に収納された前記積層体が有する面状物体を計数するための計数部と、
面状物体に含まれる水分含有量による電磁波の減衰に関する情報を記憶するための記憶部と、
前記計数部で計数された積層数と前記減衰に関する情報とを用いて、前記収納部に収納された積層体に含まれる水分含有量を取得するための処理部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記収納部はトレイであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記計数部は、使用された面状物体を計数するカウンタを含み構成され、
前記収納部に前記積層体が収納されたときに入力された積層数から、前記カウンタで計数された使用数を引くことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記計数部は、前記収納部に収納された前記積層体の重量を計測する重量計を含み構成され、前記重量を用いて前記積層数を取得することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記記憶部に記憶された前記減衰に関する情報は、前記積層体の厚みと、前記検出部で検出された透過または反射した電磁波の最大振幅値と、前記積層体に含まれる水分含有量との3つのパラメータによって構成される検量線であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記収納された前記面状物体の使用された数に対する最大振幅値の変化を算出し、該算出された変化と前記記憶部に記憶された前記検量線の傾きとから、前記収納された前記積層体に含まれる水分含有量を取得することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記照射部を複数有し、複数の該照射部は夫々周波数が異なる電磁波を照射し、前記検量線は前記複数の周波数に対応して予め記憶されることを特徴とする請求項５あるいは６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記取得された水分含有量に基づいて画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成条件の制御は、定着温度の制御であることを特徴とする請求項８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、電磁波を用いて、紙などの面状物体の積層体の水分含有量の情報を検出するための検出装置を備える画像形成装置等に関する。特には、30GHz以上30THz以下の周波数領域のうち少なくとも一部を含む電磁波（ミリ波からテラヘルツ波と呼ばれる周波数領域の電磁波であり、本明細書ではテラヘルツ波とも呼ぶ）を用いて、紙等の面状物体の積層体の水分含有量の情報を検出する装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタなどの画像形成装置は、温度や湿度などの環境の変化の影響を受け易い。したがって、種々の環境下で安定した画質を得るために、作像系の周辺に温湿度計などのセンサを設置し、このセンサで検出した情報を画像形成条件にフィードバックして作像系の制御を行っている。
【０００３】
しかしながら、作像系の周辺に温湿度を検出するセンサを設けて、このセンサで検出した情報を基に作像系の制御を行なう方法では、センサが温湿度の検出対象とする物体の温湿度を正確に検出しているとは言い難い。そのために、作像系の制御が最適でないということがあった。
【０００４】
そこで、次の様な方法が提案されている（特許文献1参照）。すなわち、ここでは、発光波長の異なる複数の発光部とその発光出力を受光する受光部を有する検出装置を用いる。そして、複数の発光部を順次発光させて紙などの検出物体で反射される反射光を受光部で受信し、これらの受光信号の比較結果から予め設定された値を基に検出物体の水分含有量を判断し、画像形成条件を制御する。
【０００５】
しかし、トレイにセットされた紙の水分含有量の分布は、紙の積層方向では均一でなく、積層された紙の上部、中央部、下部では水分含有量に差異が生じている。そのため、上記方法で検出される水分含有量は紙の積層された上部の水分含有量である。したがって、特に、高速プリンタなどで印刷する場合には、検出された紙の水分含有量と実際に印刷される紙の水分含有量に差異が生じることがある。
【特許文献１】特開平8-137145号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の様な状況に鑑みて成されたものであり、面状物体の積層体の水分含有量の情報（例えば、トレイにセットされた紙全体の平均的な水分含有量）を検出する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、面状物体が積層された積層体を収納可能に構成された収納部を含み構成される本発明の画像形成装置は、
前記収納部に収納された前記面状物体の面内方向に関する前記積層体の所定の位置に、30GHz以上30THz以下の周波数領域のうち少なくとも一部を含む電磁波を照射するための照射部と、
前記照射部で照射された電磁波のうち、前記積層体を透過した電磁波、又は前記積層体を透過し且つ前記収納部の底で反射した電磁波の強度を検出するための検出部と、
前記収納部に収納された前記積層体が有する面状物体を計数するための計数部と、
面状物体に含まれる水分含有量による電磁波の減衰に関する情報を記憶するための記憶部と、
前記計数部で計数された積層数と前記減衰に関する情報とを用いて、前記収納部に収納された積層体に含まれる水分含有量を取得するための処理部と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、検出された電磁波の情報と面状物体の水分による電磁波の減衰に関する情報とを比較し、積層体の水分含有量の情報を検出する。したがって、積層体全体についての水分含有量の情報（例えば、トレイにセットされた紙全体の平均的な水分含有量）を、電磁波の検出物体への照射という非接触な態様で検出することができる。よって、例えば、水分含有量の情報を画像形成条件にフィードバックすることで、より紙の状態に合った作像系の制御を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明による、紙などの面状物体が積層された積層体の情報を検出するための検出装置ないし方法の実施の形態を明らかにすべく、具体的な実施例について、以下に説明する。
【００１０】
ここでは、ミリ波からテラヘルツ領域の周波数を含む電磁波を用いて、紙の水分含有量を検出する装置ないし方法について説明する。本発明の典型的な実施の形態は、Print On Demand(POD)機の様に大量の紙を高速で印刷するプリンタで使用するものである。これは、紙一枚ずつの水分含有量を検出するよりも、プリンタのトレイ内にセットされた紙全体の水分含有量を検出することに適している。
【００１１】
（実施例1）
図1は、本発明の実施例1の構成を示す概略図である。実施例1では、図1の様に、検出物体である面状物体である紙4が入ったトレイ3の上方に電磁波発生器1を設置し、ミリ波からテラヘルツ領域の周波数を含む電磁波（テラヘルツ波）8を紙4の紙面に垂直に照射する。電磁波は連続波でも、パルス波でもよい。テラヘルツ波8は紙4を透過するので、透過電磁波9が、トレイ3の下方に設置した電磁波検出器2で検出される。このとき、トレイ3の上部と下部には電磁波を通過させるための穴を設けておく。
【００１２】
実施例1において、演算処理部5では、電磁波検出器2で検出された透過電磁波9から、最大振幅値を算出する。ここでは、この最大振幅値が電磁波検出器2で検出された電磁波の情報である。この最大振幅値と紙の枚数と紙に含まれる水分含有量の間には、例えば、図2に示す様な関係があるので、これを予め用意して保存して検量線として使用することができる。すなわち、紙の枚数が既知のとき、演算処理部5で算出された最大振幅値から、紙に含まれる水分含有量（例えば、紙の総重量に対する水分量の比率）を検出することができる。ここで、求めるポイントが図2で示す直線上にない場合は、補間法や外挿法などを用いて水分含有量を求めるようにすればよい。なお、図2の横軸は線形で表示しているが、縦軸は対数を用いて表示している。最大振幅値を算出する理由は、ＳＮ比を向上させるためである。
【００１３】
図2の様な関係が得られるのはテラヘルツ波が水に吸収されやすい性質があるからである。そのため使用するテラヘルツ波の周波数は、水分に特に吸収される周波数を用いることが好ましく、例えば1THz近傍の周波数を使用するとよい。紙の枚数については、トレイに紙をセットする段階でオペレータが装置に入力するものとすれば、トレイから取り出されて印刷された紙の枚数はプリンタに搭載されたカウンタで計数されるので、印刷開始後にトレイ3にある紙の枚数を常に知ることができる。または、別の方法として、トレイ3の下部に設置した重量計などから紙4の枚数を検出してもよい。
【００１４】
面状物体である紙の水分による電磁波の減衰に関する情報である検量線については、紙種ごとにそれぞれの検量線を使うものとし、紙種は印刷時にオペレータが装置に入力するものとする。こうした検量線のデータをデータベース6として装置内に保存しておけば、演算処理部5で算出された検出器2での検出電磁波の情報である最大振幅値から、これらを比較して紙4の水分含有量の情報（ここでは、積層紙の平均的な水分含有量）を検出できる。
【００１５】
また別の方法として、検量線の傾きを利用して紙の積層体の水分含有量を検出してもよい。この場合には、オペレータが紙4をトレイ3にセットする段階で紙の枚数を入力してなくても紙の水分含有量を検出することができる。具体的には、データベース6に検量線の傾きをデータベースとして登録しておけば、演算処理部5で紙の枚数変化に対する最大振幅値の変化を算出することにより、紙4の水分含有量を検出することができる。すなわち、或る時点で演算処理部5により算出した最大振幅値がV1であったとする。印刷した紙の枚数はプリンタに搭載されたカウンタによって知ることができるので、或る時点から、例えば、100枚印刷後の時点において演算処理部5で算出した最大振幅値がV2であったとすれば、最大振幅値の紙の枚数による変化は、(V2−V1)/100と得られる。これから、この値を、データベース6に登録した紙の枚数変化に対する最大振幅値の変化の値（検量線の傾き）と比較することによって、紙の積層体の水分含有量を検出することができる。この方法では、この変化が電磁波検出器2で検出された電磁波の情報である。
【００１６】
この様にして検出した、紙の内部の水分含有量を反映した紙積層体全体の平均的な水分含有量を、画像形成装置の感光ドラムにおける定着温度制御などの画像形成条件を制御する画像形成制御部7に反映させるべくフィードバックする。このことによって、より紙の状態に合った作像系の制御を行なうことが可能となる。すなわち、紙の積層体全体の平均的な水分含有量の情報に基づいて画像形成制御部7をフィードバック制御するので、積層された紙の水分含有量に多少のバラツキがある場合でも、紙積層体の各紙に対して全体的に比較的良好に画像を形成できることになる。尚、この場合、最大振幅値の紙の枚数による変化を得る過程で印刷される紙は、作像系の制御が行なわれる前に印刷されるものであるから、印刷状態があまり良くない可能性もある。印刷状態が許容範囲内であれば、そのまま使用すればよいし、許容できない場合は破棄すればよい。
【００１７】
（実施例2）
図3は、本発明の実施例2の構成を示す概略図である。実施例2では、図3の様に、検出物体である紙4が入るトレイ3の上方斜め方向に電磁波発生器1が設置され、ミリ波からテラヘルツ領域の周波数を含む電磁波（テラヘルツ波）8を紙4の紙面に斜めから照射する。このとき、紙4がトレイ3にない状態で、電磁波8がトレイ3の底のほぼ中心に照射する様にしておく。トレイ3の底は電磁波8を反射する材料、例えば、アルミで作成しておくことにより、電磁波8はトレイ3の底で反射される。反射された反射電磁波10は、電磁波発生器1と同じくトレイ3の上方に設置した電磁波検出器2で検出される。トレイ3の上部には電磁波8と反射電磁波10が通過させるための穴を設けておく。ミリ波からテラヘルツ領域の周波数を含む電磁波8は紙4を透過するので、紙4がトレイ3にある場合でも反射電磁波10は電磁波検出器2で検出することができる。
【００１８】
本実施例でも、演算処理部5では、電磁波検出器2で得られた反射電磁波10から、最大振幅値を算出する。このとき、反射電磁波10には、紙の積層体中の様々な面からの反射電磁波が含まれるが、積層体の底まで透過してそこで反射してきた電磁波は、その位相などから識別できるので、それを識別してそれの最大振幅値を算出すればよい。そして、この最大振幅値と紙の枚数と紙に含まれる水分含有量の関係を検量線として使用することにより、紙4の枚数が既知のとき、演算処理部5で算出された最大振幅値から、紙4の積層体に含まれる平均的な水分含有量を検出できる。
【００１９】
紙の枚数の検出法、検量線、データベース6の役割などについては、実施例1で説明したことと同様なことが本実施例にも適用できる。
【００２０】
本実施例でも、こうして検出した、紙の内部の水分含有量を反映した紙全体の水分含有量を、感光ドラムにおける画像形成条件を制御する画像形成制御部7に反映させることによって、より紙の状態に合った作像系の制御を行なうことが可能となる。
【００２１】
（実施例3）
図4は、本発明の実施例3の構成を示す概略図である。本実施例では、2つの透過電磁波を用いて紙の積層体の水分含有量を検出する。図4の様に、検出物体である紙4が入ったトレイ3の上方に2つの電磁波発生器1を設置し、一方は0.1THzの電磁波を、もう一方は1THzの電磁波8を紙4の紙面に垂直に照射する。ミリ波からテラヘルツ領域の周波数を含む電磁波8は紙4を透過するので、2つの透過電磁波9が、トレイ3の下方に設置した2つの電磁波検出器2でそれぞれ検出される。このとき、トレイ3の上部と下部には電磁波を通過させるための穴をそれぞれ設けておく。
【００２２】
本実施例でも、演算処理部5では、2つの電磁波検出器2で得られた透過電磁波から、それぞれ最大振幅値を算出する。ここでも、これらの最大振幅値と紙の枚数と紙に含まれる水分含有量の間には、図2に示す様な関係があるので、検量線として使用することができる。こうして、紙の枚数が既知のとき、演算処理部5で算出された最大振幅値から、紙に含まれる水分含有量を検出することができる。
【００２３】
本実施例でも、紙の枚数の検出法、検量線、データベース6の役割などについては、実施例1で説明したことと同様なことが適用できる。
【００２４】
本実施例では、0.1THzと1THzの2つの電磁波発生器1を用いている。図5は、0.1THzと1THzの2つの電磁波発生器1をそれぞれ用いたときの、紙の枚数変化に対する最大振幅値の変化の違いを表す図である。なお、このとき使用した紙の水分含有量は同じであり、紙の枚数が0枚の時に2つの最大振幅値が一致する様に規格化してある。また、図5の横軸は線形で表示しているが、縦軸は対数を用いて表示している。
【００２５】
図5に示す様に、0.1THzの周波数の電磁波は、紙の厚さが厚くても比較的よく紙を透過する性質がある。そこで、検出しようとする紙の枚数が厚い時には0.1THzの電磁波で紙の水分含有量を検出し、紙の枚数が厚くないときには1THzの電磁波で紙の水分含有量を検出する様に、紙の枚数によって使用する電磁波を自動的に切り替えて使用する。また、紙の厚さが厚くないときには2つの電磁波発生器1を併用することで、紙の水分含有量の検出精度を上げることもできる。すなわち、紙の厚さが厚くないときには演算処理部5で2つの最大振幅値が得られるので、使用した電磁波ごとの検量線を用いて、2つの紙の水分含有量を算出する。これにより、これら2つの紙の水分含有量を平均化するなどして、紙の積層体の水分含有量の検出精度を上げることができる。
【００２６】
2つの電磁波発生器1は、同じ周波数の電磁波を照射するようにしてもよい。この場合は、紙の厚さに係らず2つの電磁波検出器2を常に用いて、これらの検出値を用いて得られる2つの紙の水分含有量を平均化するなどして、紙の積層体の水分含有量を検出すればよい。
【００２７】
本実施例でも、この様にして検出した紙全体の水分含有量を画像形成制御部7に反映させることによって、より紙の状態に合った作像系の制御を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】透過電磁波を用いて紙の水分含有量検出を行なう本発明の実施例1の検出装置の構成を示す概略図である。
【図２】水分含有量（水分量）と紙の枚数と最大振幅値からなる検量線の例を示す図である。
【図３】反射電磁波を用いて紙の水分含有量検出を行なう本発明の実施例2の検出装置の構成を示す概略図である。
【図４】複数の透過電磁波を用いて紙の水分含有量検出を行なう本発明の実施例3の検出装置の構成を示す概略図である。
【図５】実施例3における2つの電磁波の、紙の枚数変化に対する最大振幅値の変化の違いを表す図である。
【符号の説明】
【００２９】
1…照射部（電磁波発生器）
2…検出部（電磁波検出器）
4…面状物体（検出物体、紙）
5…演算処理部
6…データベース
7…画像形成制御部
8…電磁波
9…透過電磁波
10…反射電磁波
【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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