特許 7106985 計測装置、搬送装置および画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-19

(45)【発行日】2022-07-27

(54)【発明の名称】計測装置、搬送装置および画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/02 20060101AFI20220720BHJP

   G01N 27/22 20060101ALI20220720BHJP

【ＦＩ】

G01B7/02 J

G01N27/22 C

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018099512

(22)【出願日】2018-05-24

(65)【公開番号】P2019203808

(43)【公開日】2019-11-28

【審査請求日】2021-02-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100110607

【弁理士】

【氏名又は名称】間山 進也

(72)【発明者】

【氏名】近藤 友秀

(72)【発明者】

【氏名】櫛田 陽平

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 隆一

(72)【発明者】

【氏名】井口 純宏

(72)【発明者】

【氏名】松村 恭平

(72)【発明者】

【氏名】上羽 涼太

【審査官】仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】特開平８－７３０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１８４８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１４３６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０２９９０４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ７／００－７／３４

Ｇ０１Ｂ ２１／００－２１／３０

Ｂ６５Ｈ ７／００－７／２０

４３／００－４３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被搬送媒体のサイズを計測する計測装置であって、
搬送経路内で、前記被搬送媒体が通過する通路を形成し、前記被搬送媒体の搬送方向に対し垂直方向での両端が時間差をもって該通路に進入し、該通路から退出するように、前記搬送方向に対し所定角度を有して設けられた少なくとも１つの電極と、
前記被搬送媒体の搬送中の前記少なくとも１つの電極に関連した静電容量を測定する測定手段と、
前記所定角度、および、前記静電容量の経時変化に基づいて、前記被搬送媒体が前記通路への進入または前記通路からの退出を開始してから前記両端で完了させるまでの第１の時間を評価することで、前記被搬送媒体の第１のサイズを算出する第１の算出手段と
を含む、計測装置。

【請求項2】

前記被搬送媒体が前記通路への進入または前記通路からの退出を開始するタイミングは、前記静電容量が略一定値から上昇または下降し始めたことを検知したタイミングであり、前記被搬送媒体が前記通路への進入または前記通路からの退出を前記両端で完了させるタイミングは、前記静電容量が上昇または下降し終わり略一定値となったことを検知したタイミングである、請求項１に記載の計測装置。

【請求項3】

前記第１のサイズは、前記被搬送媒体の前記搬送方向に対し前記垂直方向のサイズであり、前記垂直方向のサイズＸは、前記垂直方向と前記少なくとも１つの電極が延在する方向とがなす所定角度θと、前記被搬送媒体が前記通路への進入または前記通路からの退出を開始してから前記両端で完了させるまでの第１の時間ΔＴ_１と、前記被搬送媒体の搬送速度Ｖとを用いて、下記式（３）により算出される、請求項１または２に記載の計測装置。

【数1】

【請求項4】

前記計測装置は、前記被搬送媒体が前記通路への進入を開始または前記両端で完了させてから、前記通路からの退出を開始または前記両端で完了させるまでの第２の時間を評価することで、前記被搬送媒体の第２のサイズを算出する第２算出手段をさらに含み、前記第２のサイズは、前記被搬送媒体の前記搬送方向のサイズである、請求項１～３のいずれか１項に記載の計測装置。

【請求項5】

前記被搬送媒体の前記搬送方向のサイズＹは、評価される前記第２の時間ΔＴ_２と、前記被搬送媒体の搬送速度Ｖとを用いて、下記式（７）により算出される、請求項４に記載の計測装置。

【数2】

【請求項6】

算出した前記被搬送媒体のサイズに基づいて、さらに記被搬送媒体の特性を表す特性値を算出する第３算出手段をさらに備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の計測装置。

【請求項7】

前記第３算出手段は、前記測定手段により測定された静電容量に基づいて、前記被搬送媒体の含水率を算出し、算出した前記被搬送媒体のサイズに基づいて、算出された含水率を補正することで、前記被搬送媒体の補正された含水率を前記特性値として算出する、請求項６に記載の計測装置。

【請求項8】

前記少なくとも１つの電極は、互いに対向する面で前記被搬送媒体が通過する前記通路を形成する１対の電極を含むか、または、前記計測装置が備える、または、前記計測装置を含む装置が備える筐体板金と対向し、該筐体板金とともに前記被搬送媒体が通過する前記通路を形成する１つの電極を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の計測装置。

【請求項9】

被搬送媒体を搬送する搬送装置であって、
被搬送媒体を搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、
前記搬送経路内で、前記被搬送媒体が通過する通路を形成し、前記被搬送媒体の搬送方向に対し垂直方向での両端が時間差をもって該通路に進入し、該通路から退出するように、前記搬送方向に対し所定角度を有して設けられた少なくとも１つの電極と、
前記被搬送媒体の搬送中の前記少なくとも１つの電極に関連した静電容量を測定する測定手段と、
前記所定角度、および、前記静電容量の経時変化に基づいて、前記被搬送媒体が前記通路への進入または前記通路からの退出を開始してから前記両端で完了させるまでの第１の時間を評価することで、前記被搬送媒体の第１のサイズを算出する第１の算出手段と
を含む搬送装置。

【請求項10】

搬送経路内で、被搬送媒体が通過する通路を形成し、前記被搬送媒体の搬送方向に対し垂直方向での両端が時間差をもって該通路に進入し、該通路から退出するように、前記搬送方向に対し所定角度を有して設けられた少なくとも１つの電極と、
前記被搬送媒体の搬送中の前記少なくとも１つの電極に関連した静電容量を測定する測定手段と、
前記所定角度、および、前記静電容量の経時変化に基づいて、前記被搬送媒体が前記通路への進入または前記通路からの退出を開始してから前記両端で完了させるまでの第１の時間を評価することで、前記被搬送媒体の第１のサイズを算出する第１の算出手段と、
前記第１の算出手段で算出された前記被搬送媒体の前記第１のサイズに基づき、前記被搬送媒体に画像を形成する画像形成手段と
を含む、画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、計測技術に関し、より詳細には、被搬送媒体のサイズを計測するための計測装置、搬送装置および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、ファクシミリおよびこれらを組み合わせた複合機では、標準規格となったサイズの用紙を印刷するほか、定形外の用紙への印刷もできるように構成されたものが知られている。定形外の用紙に印刷する場合、用紙の主走査方向（用紙の搬送方向に対し垂直な方向）の幅を検出する方法として、用紙搬送領域内に用紙の主走査方向にわたって用紙有無を検出するセンサを複数設置する方法が知られている。この方法では、用紙有りの状態を検出しているセンサの数によって主走査幅が検出される。

【0003】

しかしながら、従来の用紙搬送領域内に用紙の主走査方向に用紙有無を検出するセンサを複数設置する方法では、用紙の主走査幅を正確に検出するためには、より数多くのセンサが必要となる。

【0004】

用紙のサイズを計測する技術として、特開平０８‐０７３０７３号公報（特許文献１）が知られている。特許文献１の従来技術は、用紙吸入部に用紙搬送方向に対して斜めに配置され、用紙が無いときと有るときとで状態が変化する一定の長さの電極対と、電極対が構成する静電容量を計測する手段と、用紙搬送路内の特定の位置に配置されて用紙の上端が通過するのを検出する手段とを含む、用紙幅検出装置を開示する。計測される複数回の計測時点と用紙の上端が特定の１点を通過する時点との相対的な時間を計測し、計測された各計測時点での静電容量と計測された時間とにより一定の変換式に従って用紙幅が計算して求められる。

【0005】

しかしながら、特許文献１の従来技術では、相対的な時間を計測するために、用紙搬送路内の特定の位置に配置されて用紙の上端が通過するのを検出する手段が必要であった。したがって、用紙などの被搬送媒体のサイズを求める際に複数のセンサを使用する必要があるという点で充分なものではなかった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示は、上記点に鑑みてなされたものであり、本開示は、より少ないセンサで、被搬送媒体のサイズを求めることが可能な計測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】

【0007】

本開示では、上記課題を解決するために、下記特徴を有する、被搬送媒体のサイズを計測する計測装置を提供する。計測装置は、搬送経路内で、被搬送媒体が通過する通路を形成し、被搬送媒体の搬送方向に対し垂直方向での両端が時間差をもって該通路に進入し、該通路から退出するように、搬送方向に対し所定角度を有して設けられた少なくとも１つの電極を含む。計測装置は、また、被搬送媒体の搬送中の少なくとも１つの電極に関連した静電容量を測定する測定手段を含む。計測装置は、さらに、所定角度、および、静電容量の経時変化に基づいて、被搬送媒体が通路への進入または通路からの退出を開始してから両端で完了させるまでの第１の時間を評価することで、被搬送媒体の第１のサイズを算出する第１の算出手段とを含む。

【発明の効果】

【0008】

上記構成によれば、少なくとも１つの電極に関連した静電容量を測定するだけで被搬送媒体のサイズを求めることができるので、より少ないセンサで済むことになる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態による画像形成装置の構成例を示した図。

【図2】本実施形態による静電容量センサの構成例を示した図。

【図3】搬送中における各時点の用紙と電極対との位置関係を説明する図。

【図4】搬送中における用紙と電極対との位置関係が図３のように推移した場合の静電容量の出力値の経時変化を模式的に示すグラフ。

【図5】本実施形態による静電容量センサが実行する用紙の主走査幅の算出処理を示すフローチャート。

【図6】１または複数の実施形態において用紙の主走査幅の算出の仕方について説明する図。

【図7】他の実施形態による静電容量センサが実行する用紙の主走査幅の算出処理を示すフローチャート。

【図8】本実施形態による静電容量センサが実行する用紙の副走査幅の算出処理を示すフローチャート。

【図9】１または複数の実施形態において用紙の副走査幅の算出の仕方について説明する図。

【図10】静電容量値の経時変化の傾きＳを算出する他の手順について説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本実施形態について説明するが、実施形態は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

【0011】

図１は、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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ等であってもよい。

【0012】

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、画像形成手段としてのプリンタユニット１２、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、計測装置としての静電容量センサ１７を含む。これは一例であるため、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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。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。

【0016】

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。

【0017】

計測装置としての静電容量センサ１７は、給紙ユニット１３や手差しユニット１４から給紙される用紙を搬送する搬送経路内に設けられ、搬送されてきた用紙が、静電容量センサ１７を構成する電極対１８の間を通過するように構成されている。電極対１８は、それぞれ、導電性を有し、互いに対向する面を有し、平行に設けられた２枚の電極板を含み構成され、２枚の電極板は、限定されるものではないが、典型的には、同じ形状、大きさ、厚さとされる。各電極板は、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。

【0018】

電極対１８の取り付け位置は、搬送装置としての、給紙ユニット１３内、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との間の搬送機構２７内いずれの箇所であってもよいし、他の場所であってもよい。画像形成装置には、一般的には、接地のために複数の筐体板金が配置されているところ、電極対１８のうちの片側の電極板は、接地ＧＮＤでもよい。このため、図１中で静電容量センサ１７’として示すように、画像形成装置が備える１つの筐体板金１９を片方の電極板として利用することができる。

【0019】

図２は、静電容量センサ１７の構成例を示した図である。静電容量センサ１７は、電極対１８と、電流発生装置３１と、静電容量測定装置３２と、コントローラ３３とを備える。電極対１８は、平行に離間して配置された２枚の電極板から構成され、２枚の電極板の間には、被搬送媒体としての用紙３４が進入し、通過する空間（以下、通路と参照する。）３５が形成されている。

【0020】

電流発生装置３１は、電極対１８の電極板間に電流を発生させる。電極対１８は、コンデンサとして機能し、電圧が印加されると、電極板間に電荷が蓄えられる。単位電圧あたり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、電極板の面積ｓ［ｍ^２］、電極対１８を構成する２枚の電極板の間隔ｄ［ｍ］、誘電率ε［Ｆｍ^－１］とすると、下記式（１）により計算することができる。

【0021】

【数1】

【0022】

誘電率εは、電極板間に存在する絶縁体によって変化する。このため、電極板間の絶縁体が、空気のみの場合と、用紙が通過する際の用紙を含む場合とでは、誘電率εは変化する。また、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し得る。１枚の用紙においても含水率が一様ではないため、誘電率εは、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し得る。

【0023】

静電容量測定装置３２は、被搬送媒体としての用紙３４の搬送中の電極対１８の静電容量を測定する。静電容量測定装置３２は、例えば測定対象となる電極対１８に交流電流を流した場合に、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。

【0024】

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に基づいて用紙３４のサイズを算出する処理を行う。コントローラ３３は、さらに、用紙３４の含水率などの特性値を計算するように構成してもよい。

【0025】

コントローラ３３は、電流発生装置３１や静電容量測定装置３２の制御や用紙３４のサイズの算出、含水率などの特性値の算出といった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。あるいは、コントローラ３３は、上述した処理を実行するための回路を備える特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）として構成されてもよいし、上述した処理を実行するための構成データを記憶する記憶装置および構成データに基づいて動作する複数の回路素子を備えるＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのようなプログラマブルデバイスとして構成されてもよい。

【0026】

なお、コントローラ３３は、画像形成装置の部品としての静電容量センサ１７に専用のものであってもよいし、画像形成装置の部品としての搬送装置（例えば、給紙ユニット１３、手差しユニット１４、給紙ユニット１３および手差しユニット１４と搬送機構２７）のコントローラで兼用されてもよいし、画像形成装置の全体を統括するコントローラで兼用されてもよい。

【0027】

本実施形態による静電容量センサ１７においては、電極対１８は、被搬送媒体としての用紙３４の副走査方向（搬送方向）に対し所定角度を有するように設けられる。より具体的には、電極対１８は、その延在する方向と用紙３４の主走査方向（搬送方向に対し垂直方向）とが角度θをなすように設けられる。これにより、用紙３４が搬送経路に沿って搬送される場合に、用紙３４の主走査方向での両端３４Ｌ，３４Ｒが時間差をもって電極対１８の電極間の通路３５に進入し、かつ、該通路３５から退出するように構成される。

【0028】

なお、図２では、電極対１８は、主走査方向に対し角度θを有して延在した長尺な矩形形状を有するものを例示しているが、電極対１８の形状は、これに限定されるものではない。用紙３４の両端３４Ｌ，３４Ｒが電極対１８間の通路３５に進入したタイミングを精度高く検知する観点からは、図２に示すような、角度θで延在する長尺な矩形形状を採用することができる。しかしながら、平均として所定角度θを有するような階段形状とされて、用紙３４の主走査方向での両端３４Ｌ，３４Ｒ間の複数の中間点が時間差をもって通路３５に進入し、かつ、退出するように構成されることを排除するものではない。

【0029】

なお、図２は、静電容量センサ１７が、互いに対向する面で用紙３４が通過する通路３５を形成する１対の電極板を備える場合の構成を例示する。しかしながら、静電容量センサ１７の電極の構成は、これに限定されるものではない。電極の構成としては、１対に限定されず、複数対の電極板を有していてもよい。また、上述したように、電極対１８のうちの一方の電極板として、画像形成装置が備える筐体板金を用いることができるので、静電容量センサ１７としては、少なくとの１つの電極を備えればよいということになる。

【0030】

以下、図３～図１０を参照しながら、静電容量センサ１７を用いて用紙３４のサイズを計測する機能について、より詳細に説明する。

【0031】

図３は、搬送中における各時点の用紙３４と電極対１８との位置関係を説明する図である。図３には、用紙３４が電極対１８間の通路３５に進入する前の状態（状態Ａ）、用紙３４が電極対１８間の通路３５に進入し、用紙３４の主走査幅の一部が電極板と重なった状態（状態Ｂ）、用紙３４が電極対１８間の通路３５に進入し、用紙３４の主走査幅全体が電極板と重なった状態（状態Ｃ）、用紙３４が電極対１８間の通路３５から退出し始めて再び用紙３４の主走査幅の一部が電極板と重なった状態（状態Ｄ）、および、用紙３４が電極対１８間の通路３５から退出し、用紙３４と電極板が重ならなくなった状態（状態Ｅ）が示されている。

【0032】

図３には、さらに、上述した複数の状態Ａ、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのうちの２状態の境界となるタイミングでの用紙３４と電極対１８との位置関係も併せて示されている。より具体的には、用紙３４が電極対１８間の通路３５への進入を開始した状態（状態Ａ→状態Ｂ）、用紙３４が電極対１８間の通路３５への進入を両端で完了、つまり主走査幅にわたり完了させた状態（状態Ｂ→状態Ｃ）、用紙３４が電極対１８間の通路３５からの退出を開始した状態（状態Ｃ→状態Ｄ）、用紙３４が電極対１８間の通路３５からの退出を両端で完了、つまり主走査幅にわたり完了させた状態（状態Ｄ→状態Ｅ）が示されている。

【0033】

図４は、搬送中における用紙３４と電極対１８との位置関係が図３のように推移した場合の静電容量の出力値の経時変化を模式的に示すグラフである。上述したように、電極対１８の電極板間に用紙３４が存在するか否かによって誘電率εが変化するため、その静電容量Ｃも、電極板間に用紙３４が存在するか否か、および、重なる程度によって変化する。

【0034】

図３および図４を合わせて参照すると理解されるように、静電容量Ｃは、用紙３４が、電極対１８間の通路３５に未だ進入する前は略一定値となっており（状態Ａ）、通路３５への進入を開始すると上昇を始め（状態Ｂ）、通路３５への進入を両端で完了させて、用紙３４の用紙主走査幅すべてが電極板と重なると飽和し、略一定値となる（状態Ｃ）。静電容量Ｃは、さらに、用紙３４が、電極対１８間の通路３５からの退出を開始すると下降し始め（状態Ｄ）、通路３５からの退出を両端で完了させて、用紙３４の主走査幅が電極板と重ならなくなると、進入前と同様の略一定値に戻る（状態Ｅ）。

【0035】

図４には、用紙３４が電極対１８間の通路３５への進入を開始した状態（状態Ａ→状態Ｂ）となった時刻（タイミング）Ｔ_１、用紙３４が通路３５への進入を主走査幅にわたり完了させた状態（状態Ｂ→状態Ｃ）となった時刻Ｔ_２、用紙３４が通路３５からの退出を開始した状態（状態Ｃ→状態Ｄ）となった時刻Ｔ_３、用紙３４が電極対１８間の通路３５からの退出を主走査幅にわたり完了させた状態（状態Ｄ→状態Ｅ）となった時刻Ｔ_４が併せて示されている。

【0036】

図２に示したコントローラ３３は、搬送中における各時点での用紙３４と電極対１８との重なり状態およびその際の静電容量Ｃの関係を利用して、静電容量Ｃの経時変化に基づいて上述した各タイミングＴ_１，Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４を検出する。コントローラ３３は、算出されたタイミングＴ_１，Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４に基づいて、用紙３４のサイズ（主走査方向および副走査方向のサイズ）を算出する。この際には、適宜、上述した電極対１８の延在方向と主走査方向とがなす角度θおよび用紙３４の搬送速度Ｖが参照される。

【0037】

以下、図５～図１０を参照して、静電容量センサ１７が実行する静電容量の経時変化に基づいて用紙のサイズを計測する処理について、より詳細に説明する。

【0038】

図５は、本実施形態による静電容量センサ１７が実行する用紙の主走査幅の算出処理を示すフローチャートである。図５に示す処理は、例えば、静電容量センサ１７のコントローラ３３が実行する。

【0039】

図５に示す処理は、用紙の主走査幅の算出要求に応答して、ステップ１００から開始される。用紙主走査幅算出要求は、例えば、ユーザからの印刷開始の指示に応答して、用紙への印刷出力を開始する際に、画像形成エンジンから発行される。

【0040】

ステップＳ１０１では、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、用紙搬送前の電極対１８の静電容量値Ｃ_１を測定する。ステップＳ１０２では、コントローラ３３は、搬送速度Ｖにて用紙３４の搬送を開始する。

【0041】

搬送開始後、ステップＳ１０３では、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、再び電極対１８の静電容量値Ｃ_２を測定する。ステップＳ１０４では、コントローラ３３は、搬送開始後に測定した静電容量値Ｃ_２が、用紙搬送前の静電容量値Ｃ_１に所定値αを加えた値よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１０４では、静電容量値Ｃ_２が加算後の値（Ｃ_１＋α）を超えるまで（ＮＯの間）、ステップＳ１０３へのループを繰り返し、静電容量値Ｃ_２を繰り返し取得する。ここで、所定値αは、静電容量値Ｃ_１の有意な変化を検知するための正の値となる。

【0042】

ステップＳ１０４で、搬送開始後の静電容量値Ｃ_２が、比較値（Ｃ_１＋α）よりも大きくなったと判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０５へ制御が進められる。この場合は、状態Ａから状態Ｂへ移行したものと考えられるので、ステップＳ１０５では、コントローラ３３は、Ｃ_２＞Ｃ_１＋αとなった時刻をＴ_１として例えばメモリに記録する。ここで、時刻Ｔ_１は、図３および図４に示すＴ_１に該当する時刻となる。用紙３４が電極対１８間の通路３５に進入するにつれ、電極対１８の静電容量が上昇することから、静電容量が搬送前の略一定値から上昇し始めたこと（Ｃ_２＞Ｃ_１＋α）を検知した時刻Ｔ_１が、用紙３４が通路３５に進入を開始したタイミングとして検知される。

【0043】

ステップＳ１０６では、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、さらに、電極対１８の静電容量値Ｃ_３を測定する。コントローラ３３は、ステップＳ１０７で、所定時間ｔだけ待ち、ステップＳ１０８で、再び、電極対１８の静電容量値Ｃ_４を測定し、ステップＳ１０９で、所定時間ｔの前後で測定した静電容量値Ｃ_３，Ｃ_４に基づいて、静電容量値の経時変化の傾きＳを算出する。静電容量値の経時変化の傾きＳは、下記式（２）により算出することができる。

【0044】

【数2】

【0045】

静電容量値の経時変化の傾きＳは、静電容量が上昇している間は、正の値となり、静電容量が飽和し変化しなくなると、略ゼロとなる。ステップＳ１１０では、静電容量値の経時変化の傾きＳが、所定の閾値Ｓ_ＴＨよりも小さくなったか否かを判定する。ステップＳ１１０で、大きいと判定されている間（ＮＯの間）は、静電容量が上昇中であるので、ステップＳ１０６へ戻り、静電容量値Ｃ_３，Ｃ_４の測定および傾きＳの算出を繰り返し、監視を継続する。なお、閾値Ｓ_ＴＨは、静電容量が変化しなくなったことを検出するための小さな正の値となる。なお、図５では、ステップＳ１１０でＮＯの場合、ステップＳ１０６へ戻すように示されているが、現在の静電容量値Ｃ_４を次の静電容量値Ｃ_３として、ステップＳ１０７へ戻すこともできる。

【0046】

ステップＳ１１０で、静電容量値の経時変化の傾きＳが、所定の閾値Ｓ_ＴＨよりも小さくなったと判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１１１へ制御が進められる。この場合は、状態Ｂから状態Ｃへ移行したものと考えられるので、ステップＳ１１１では、コントローラ３３は、Ｓ＜Ｓ_ＴＨとなった時刻をＴ_２として例えばメモリに記録する。ここで、時刻Ｔ_２は、図３および図４に示すＴ_２に該当する時刻となる。電極対１８が搬送方向に対して傾斜して配置されている場合、主走査方向の用紙幅全体が電極対１８の通路３５に進入を完了させたとき、用紙３４と電極対１８との重なる面積が一定（最大）となるため、それ以上静電容量が上昇しなくなる。このことから、静電容量値の経時変化の傾きＳが、所定の閾値Ｓ_ＴＨよりも小さくなったこと（Ｓ＜Ｓ_ＴＨ）を検知した時刻Ｔ_２が、用紙３４が通路３５への進入を両端で完了させたタイミングとして検知される。

【0047】

ステップＳ１１２では、コントローラ３３は、記録された時刻Ｔ_１，Ｔ_２を用いて、用紙主走査幅（主走査方向のサイズ）を算出し、ステップＳ１１３で、当該用紙主走査幅算出処理は、終了する。

【0048】

図６は、１または複数の実施形態において用紙の主走査幅の算出の仕方を説明する図である。図６（Ａ）は、一例を示す。図６（Ａ）に示すように、用紙３４の主走査幅Ｘは、電極対１８の延在方向と主走査方向とがなす角度θ、搬送速度Ｖ、静電容量Ｃの経時変化に基づいて、下記式（３）により算出することができる。

【0049】

【数3】

【0050】

上記式（３）中、ΔＴ_１は、静電容量Ｃの経時変化に基づいて評価される、用紙３４が通路３５への進入を開始してから進入を両端で完了させるまでの第１の時間であり、ΔＴ_１［ｓｅｃ］＝Ｔ_２［ｓｅｃ］－［ｓｅｃ］Ｔ_１で計算される。

【0051】

図７は、他の実施形態による静電容量センサが実行する用紙の主走査幅の算出処理を示すフローチャートである。図７に示す処理は、用紙主走査幅の算出要求に応答して、ステップ２００から開始される。

【0052】

ステップＳ２０１では、コントローラ３３は、搬送速度Ｖで用紙の搬送を開始する。用紙搬送開始後、ステップＳ２０２では、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、電極対１８の静電容量値Ｃ_１を測定する。コントローラ３３は、ステップＳ２０３で、所定時間ｔだけ待ち、ステップＳ２０４で、電極対１８の静電容量値Ｃ_２を再び測定し、ステップＳ２０５で、所定時間ｔの前後で測定した静電容量値Ｃ_１，Ｃ_２に基づいて、静電容量値の経時変化の傾きＳ_１を算出する。静電容量値の経時変化の傾きＳ_１は、下記式（４）により算出することができる。

【0053】

【数4】

【0054】

傾きＳ_１は、静電容量が略一定値にある間は、略ゼロであり、上昇を開始すると、正の値となる。ステップＳ２０６では、静電容量値の経時変化の傾きＳ_１が、所定の閾値Ｓ_ＴＨ１よりも大きくなったか否かを判定する。ステップＳ２０６で、小さいと判定されている間（ＮＯの間）は、静電容量が略一定値に留まっているということなので、ステップＳ２０２へ戻り、静電容量値Ｃ_１，Ｃ_２の測定および傾きＳ_１の算出を繰り返し、監視を継続する。なお、閾値Ｓ_ＴＨ１は、有意に静電容量が上昇し始めたことを検出するための小さな正の値となる。また、ステップＳ２０６でＮＯの場合、現在の静電容量値Ｃ_２を次の静電容量値Ｃ_１として、ステップＳ２０３へ戻すこともできる。

【0055】

ステップＳ２０６で、静電容量値の経時変化の傾きＳ_１が、所定の閾値Ｓ_ＴＨ１よりも大きくなったと判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２０７へ制御が進められる。この場合は、状態Ａから状態Ｂへ移行したものと考えられるので、ステップＳ２０７では、コントローラ３３は、Ｓ＞Ｓ_ＴＨ１となった時刻をＴ_１として例えばメモリに記録する。

【0056】

ステップＳ２０８～ステップＳ２１５は、図５に示したステップＳ１０６～ステップＳ１１３の処理と同様であり、傾きＳおよび傾きに対する閾値Ｓ_ＴＨをそれぞれ、傾きＳ_２および傾きに対する閾値Ｓ_ＴＨ２で読み替えればよく、このため、詳細な説明は割愛する。図５に示す処理では、搬送後の静電容量値が搬送前の値に所定値αを加算した値を超えるか否かで時刻Ｔ_１を検出していたが、図７に示す他の処理は、時刻Ｔ_２の検出の際と同様に、静電容量値の経時変化の傾きＳ_１に基づいて時刻Ｔ_１を検出するものである。

【0057】

図８は、本実施形態による静電容量センサ１７が実行する用紙の副走査幅の算出処理を示すフローチャートである。図５に示す処理は、静電容量センサ１７のコントローラ３３が実行する。

【0058】

図８に示す処理は、用紙副走査幅の算出要求に応答して、ステップ３００から開始される。ステップＳ３０１では、図５または図７に示した用紙主走査幅算出処理が実行され、時刻Ｔ_１，Ｔ_２が測定される。図５に示したステップＳ１０２または図７に示したステップＳ２０１により、搬送速度Ｖでの用紙３４の搬送が開始される。

【0059】

ステップＳ３０２では、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、電極対１８の静電容量値Ｃ_５を測定する。コントローラ３３は、ステップＳ３０３で、所定時間ｔだけ待ち、ステップＳ３０４で、再び電極対１８の静電容量値Ｃ_６を測定し、ステップＳ３０５で、所定時間ｔの前後で測定した静電容量値Ｃ_５，Ｃ_６に基づいて、同様にして、静電容量値の経時変化の傾きＳ_３を算出する。静電容量値の経時変化の傾きＳ_３は、下記式（５）により算出することができる。

【0060】

【数5】

【0061】

図５または図７に示した処理で時刻Ｔ_１，Ｔ_２が測定された後は、図４に状態Ｃで示すように静電容量値は、大きな略一定値となっている。経時変化の傾きＳ_３は、静電容量が略一定値となっている間は、略ゼロであり、下降を開始すると、負の値となる。ステップＳ３０６では、静電容量値の経時変化の傾きＳ_３が、所定の閾値Ｓ_ＴＨ３よりも小さくなったか否かを判定する。ステップＳ３０６で大きいと判定されている間（ＮＯの間）は、静電容量が略一定値に留まっているということなので、ステップＳ３０２へ戻り、静電容量値Ｃ_５，Ｃ_６の測定および傾きＳ_３の算出を繰り返し、監視を継続する。なお、閾値Ｓ_ＴＨ３は、有意に静電容量が下降し始めたことを検出するための絶対値の小さな負の値となる。また、ステップＳ３０６でＮＯの場合、現在の静電容量値Ｃ_６を次の静電容量値Ｃ_５として、ステップＳ３０３へ戻すこともできる。

【0062】

ステップＳ３０６で、静電容量値の経時変化の傾きＳ_３が、所定の閾値Ｓ_ＴＨ３よりも小さく（より負に）なったと判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ３０７へ制御が進められる。この場合は、状態Ｃから状態Ｄへ移行したものと考えられるので、ステップＳ３０７では、コントローラ３３は、Ｓ_３＜Ｓ_ＴＨ３となった時刻をＴ_３として例えばメモリに記録する。ここで、時刻Ｔ_３は、図３および図４に示すＴ_３に該当する時刻となる。用紙３４が電極対１８間の通路３５から退出し始めると、電極対１８の静電容量が下降し始めることから、電容量値の経時変化の傾きＳ_３が、所定の閾値Ｓ_ＴＨ３よりも負になったこと（Ｓ_３＜Ｓ_ＴＨ３）を検知した時刻Ｔ_３が、用紙３４が通路３５からの退出を開始したタイミングとして検知される。

【0063】

ステップＳ３０８では、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、電極対１８の静電容量値Ｃ_７を測定する。コントローラ３３は、ステップＳ３０９で、所定時間ｔだけ待ち、ステップＳ３１０で、電極対１８の静電容量値Ｃ_８を再度測定し、ステップＳ３１１で、所定時間ｔの前後で測定した静電容量値Ｃ_７，Ｃ_８に基づいて、同様にして、静電容量値の経時変化の傾きＳ_４を算出する。静電容量値の経時変化の傾きＳ_４は、下記式（６）により算出することができる。

【0064】

【数6】

【0065】

経時変化の傾きＳ_４は、静電容量が下降している間は、負の値となり、静電容量が変化しなくなると、略ゼロとなる。ステップＳ３１２では、静電容量値の経時変化の傾きＳ_４が、所定の閾値Ｓ_ＴＨ４よりも大きくなったか否かを判定する。ステップＳ３１２で小さい（より負である）と判定去られている間（ＮＯの間）は、ステップＳ３０８へ戻り、静電容量値Ｃ_７，Ｃ_８の測定および傾きＳ_４の算出を繰り返し、監視を続ける。なお、閾値Ｓ_ＴＨ４は、静電容量が搬送前の状態に戻り、有意に静電容量が変化しなくなったことを検出するための絶対値の小さな負の値となる。また、ステップＳ３１２でＮＯの場合、現在の静電容量値Ｃ_８を次の静電容量値Ｃ_７として、ステップＳ３０９へ戻すこともできる。

【0066】

ステップＳ３１２で、静電容量値の経時変化の傾きＳ_４が、所定の閾値Ｓ_ＴＨ４よりも大きくなったと判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ３１３へ制御が進められる。この場合は、状態Ｄから状態Ｅへ移行したものと考えられるので、ステップＳ３１３では、コントローラ３３は、Ｓ_４＞Ｓ_ＴＨ４となった時刻をＴ_４として例えばメモリに記録する。ここで、時刻Ｔ_４は、図３および図４に示すＴ_４に該当する時刻となる。電極対１８が搬送方向に対して傾斜して配置されている場合、用紙３４が通路３５からの退出を両端で完了させると、電極対１８は、用紙３４と重ならなくなり、それ以上電極対１８の静電容量が下降しなくなる。このことから、静電容量値の経時変化の傾きＳ_４が、所定の閾値Ｓ_ＴＨ４よりも大きくなったこと（Ｓ_４＞Ｓ_ＴＨ４）を検知した時刻Ｔ_４が、用紙３４が通路３５からの退出を両端で完了させたタイミングとして検知される。

【0067】

ステップＳ３１４は、コントローラ３３は、保存された時刻Ｔ_２，Ｔ_４を用いて、用紙副走査幅を算出し、ステップＳ３１５で、コントローラ３３は、当該用紙副走査幅算出処理を終了する。

【0068】

図９は、１または複数の実施形態において用紙の副走査幅の算出の仕方を説明する図である。図９（Ａ）は、一例を示す。図９（Ａ）に示すように、用紙３４の副走査幅Ｙは、電極対１８の延在方向と主走査方向とがなす角度θ、搬送速度Ｖ、静電容量Ｃの経時変化に基づいて、下記式（７）により算出することができる。

【0069】

【数7】

【0070】

上記式（７）中、ΔＴ₂は、静電容量Ｃの経時変化に基づいて評価される、用紙３４が通路３５への進入を両端で完了させてから通路３５からの退出を両端で完了させるまでの第２の時間であり、ΔＴ_２［ｓｅｃ］＝Ｔ_４［ｓｅｃ］－Ｔ_２［ｓｅｃ］で計算される。

【0071】

なお、図８に示す処理において、ステップＳ３０７で、Ｔ_３を記録するものとして説明したが、説明する実施形態では、時刻Ｔ_３は、使用しないため、省略してもよい。時刻Ｔ_３は、以下に説明する他の実施形態で使用され得る。

【0072】

以下、さらに、図６（Ｂ）および図９（Ｂ）を参照しながら、用紙主走査幅および用紙副走査幅を算出する処理について他の例を説明する。

【0073】

図６（Ｂ）は、用紙の主走査幅を算出する方法の他の例を示す。図６（Ａ）を参照して説明した実施形態では、静電容量が略一定値から上昇し始めたことを検知したタイミングＴ_１を、用紙３４が通路３５への進入を開始したタイミングとし、静電容量が上昇し終わり略一定値となったことを検知したタイミングＴ_２を、用紙３４が通路３５への進入を両端で完了させたタイミングとし、そして、これらの時刻Ｔ_１、Ｔ_２を用いて主走査用紙幅を算出するものであった。一方、主走査用紙幅の算出方法は、図６（Ａ）に示す方法の他、図６（Ｂ）に示す方法も想定される。

【0074】

図６（Ｂ）に示す方法では、図４に示す静電容量の上昇側のスロープではなく、下降側のスロープで求めるものである。図６（Ｂ）に示す方法の場合、静電容量が略一定値から下降し始めたことを検知したタイミングＴ_３を、用紙３４が通路３５からの退出を開始したタイミングとし、静電容量が下降し終わり略一定値となったことを検知したタイミングＴ_４を、用紙３４が通路３５からの退出を両端で完了させたタイミングとし、時刻Ｔ_３、Ｔ_４を用いて主走査用紙幅を算出する。この場合、ΔＴ_１’＝Ｔ_４－Ｔ_３で計算することができる。

【0075】

図９（Ｂ）は、用紙の副走査幅を算出する方法の他の例を示す。図９（Ａ）を参照して説明した実施形態では、静電容量が上昇をし終わり略一定値となったことを検知したタイミングＴ_２を、用紙３４が電極対１８間の通路３５への進入を完了させたタイミングとし、静電容量が定常値から下降し始めて、さらに、下降し終わり略一定値となったことを検知したタイミングＴ_４を、用紙３４が電極対１８間の通路３５からの退出を完了させたタイミングとし、そして、時刻Ｔ_２、Ｔ_４を用いて副走査方向の用紙幅を算出するものであった。一方、用紙副走査幅の算出方法は、図９（Ａ）に示す方法の他、図９（Ｂ）に示す方法も想定される。

【0076】

図９（Ｂ）に示す方法では、静電容量が略一定値から上昇し始めたことを検知したタイミングＴ_１を、用紙３４が電極対１８間の通路３５への進入を開始したタイミングとし、静電容量が上昇し終わり略一定値となった後に、下降し始めたことを検知したタイミングＴ_３を、用紙３４が電極対１８間の通路３５からの退出を開始したタイミングとし、時刻Ｔ_１、Ｔ_３を用いて副走査方向の用紙幅を算出する。この場合、ΔＴ_２’＝Ｔ_３－Ｔ_１で計算することができる。

【0077】

以下、図１０を参照しながら、図５のステップＳ１０６～ステップＳ１０９、図７のステップＳ２０２～ステップＳ２０５、図７のステップＳ２０８～ステップＳ２１１、図８のステップＳ３０２～ステップＳ３０５および図８のステップＳ３０８～ステップＳ３１１で静電容量値の経時変化の傾きＳ（Ｓ_２，），Ｓ_１，Ｓ_３，Ｓ_４を算出する他の手順について説明する。上述した実施形態では、上記式（２）、（４）、（５）および（６）に従って、所定時間ｔの前後で測定した２つの静電容量値に基づいて傾きＳ（Ｓ_２，），Ｓ_１，Ｓ_３，Ｓ_４が算出されていた。

【0078】

これに対し、図１０に示す実施形態では、ｔ時間経過毎に静電容量Ｃｎをｎ回取得し、下記式（８）に示した最小二乗法による回帰直線の回帰係数の計算方法に従って、図１０に示す近似曲線の傾きＳを求めることにより、静電容量値の経時変化の傾きＳ（Ｓ，Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３，Ｓ_４）を求めることができる。

【数8】

【0079】

以下、上述した処理によって求められた用紙３４のサイズ情報（主走査幅や副走査幅）の利用方法について説明する。電子写真プロセスでは、トナーを付着させる用紙に含まれる含水率が画像品質に影響を与えるため、静電容量センサを用いて用紙含水率を検知し、画像形成制御に反映することが好ましい。ここで、用紙のサイズと静電容量センサの出力値には相関があるため、静電容量センサを用いて用紙含水率を算出する際には、あらかじめ用紙のサイズを計測することが好ましい。そこで、特定の実施形態においては、上述までで求めた用紙３４のサイズ（主走査幅や副走査幅）を、用紙の特性値としての含水率の算出の際に使用することができる。

【0080】

コントローラ３３は、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３４のサイズとを用い、用紙３４の特性を表す特性値としての含水率を算出することができる。含水率は、一般に、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３４が電極対１８の電極間を通過する際に、静電容量を測定し、測定された静電容量に基づいて算出することができる。そして、算出された用紙３４の含水率や用紙３４における各領域の含水率から用紙３４の含水率分布を得ることができる。特定の実施形態では、算出した用紙３４のサイズに基づいて、算出された含水率（用紙全体としての値または分布）を補正することで、補正された用紙含水率を特性値として算出する。これにより、用紙のより正確な含水率を算出することが可能となる。

【0081】

以上説明した実施形態によれば、より少ないセンサで、被搬送媒体のサイズを求めることが可能な計測装置、搬送装置および画像形成装置を提供することが可能となる。

【0082】

上記実施形態では、被搬送媒体である用紙３４の搬送時の静電容量値の経時変化特性から、搬送方向に対して斜めに配置した電極対１８と用紙３４の位置関係を得ることができる。そして、この得られた位置関係に基づいて、被搬送媒体のサイズを計測することができる。

【0083】

従来の静電容量センサを用いた用紙含水率検知技術では、静電容量センサの他に用紙サイズを検知するためのセンサ・機構が必要であった。上述した実施形態では、含水率を求めるために用いられる静電容量センサ１７を用いて、被搬送媒体である用紙３４のサイズを計測しているため、従来技術で必要であった用紙サイズを検知するための追加のセンサ・機構が不要となり、簡素な構造とすることができ、計装コストも削減することができる。特許文献１の従来技術で必要であった、用紙上端が用紙搬送経路の特定の一点を通過することを検出するセンサも必要としない。

【0084】

なお、上述した実施形態では、被搬送媒体として用紙を一例として説明したが、紙に限定されず、透明シートなどの他の材質の記録媒体、織物や樹脂板、金属板などの他の媒体であってもよく、空気と誘電率に有意な差がある種々の材料の媒体に対して適用することができる。また、画像形成装置の用紙搬送経路上に設けられる構成に限定されるものでもなく、織物や樹脂板、金属板などを被搬送媒体として、被搬送媒体のサイズを計測するいかなる用途の計測装置、装置の部品として用いることが可能である。

【0085】

これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、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、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】

【0086】

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…電極対、１９…筐体板金、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…搬送機構、３１…電流発生装置、３２…静電容量測定装置、３３…コントローラ、３４…用紙、３４Ｌ、３４Ｒ…端部、３５…通路

【先行技術文献】

【特許文献】

【0087】

【文献】特開平０８‐０７３０７３号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】