JP2001106386A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 新たなセンサ等を設けることなく、安価に且
つ自動的にシート材の種類が検知できるようにするこ
と。 【解決手段】 紙を給紙する給紙機構と、該紙に画像を
形成する画像形成部とを備えた画像形成装置において、
前記給紙機構のモータにかかる負荷の大きさから紙種を
判断し、該紙種に応じた画像形成モード、例えば厚紙の
場合には厚紙モードに切り替えて画像形成を行うように
構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、普通紙や厚紙等の
シート材を給送し、該シート材に画像を形成する自動給
紙機構を備えたプリンタや複写機等の画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動給紙機構を備えた画像形成装
置は、印字しようとする紙の種類を印字前に自動的に検
知する手段を持っていなかった。尚、以降の説明では、
電子写真方式のレーザープリンタを例示して説明を行
う。

【０００３】例えば、レーザープリンタで厚紙（通常用
いられる普通紙よりも厚手の紙）を連続印字しようとす
る場合、該厚紙により奪われる熱量が通常（の普通紙）
よりも多く、定着温度が下がって十分な定着が行われな
いため、印字品位が低下してしまうことがある。

【０００４】そこで、従来は、上述のプリンタに、定着
温度を通常より高くしたり、印字速度を遅くしたりする
特別な印字条件を持つ「厚紙モード」を設け、厚紙を印
字する際にはユーザがオペレーションパネル等から設定
を行うことにより、厚紙モードで印字するようになって
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、プリンタが厚紙であることを検知して、自動
的に厚紙モードに切り替えるわけではなく、ユーザの判
断によって手動で厚紙モードの設定を行い、更に印字終
了後にはその設定を解除する必要があった。

【０００６】このため、上記従来例では手間がかかり、
更には厚紙モードに設定しなければならない場合に、そ
のまま通常の状態で印字してしまい、定着が不十分な印
字が行われてしまうおそれがあった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、新たなセンサ等
を設けることなく、安価に且つ自動的にシート材の種類
が検知できるようにすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の代表的な構成は、シート材を給送する給送部
と、該シート材に画像を形成する画像形成部とを備えた
画像形成装置において、前記給送部にかかる負荷の大き
さからシート材の種類を判断し、該シート材の種類に応
じた画像形成モードに切り替えて画像形成を行うように
構成したことを特徴とする。

【０００９】特に、シート材の給送時に前記給送部の駆
動モータにかかる負荷の大きさを測定し、該測定結果か
らシート材の種類を判断することを特徴とする。

【００１０】上記構成によれば、新たなセンサ等を設け
ることなく、シート材の種類の検知を行うことが可能と
なる。

【００１１】更に、前記モータを駆動する駆動回路にお
いて、モータに流れる電流を一定に保つためのスイッチ
ングトランジスタを駆動する信号から、前記モータにか
かる負荷を測定することで、定電流駆動回路に特別な回
路を設けることなく、負荷を測定することができる。

【００１２】或いは、前記モータを駆動する駆動回路に
おいて、モータに流れる電流量から、前記モータにかか
る負荷を測定することで、定電圧駆動回路に特別な回路
を設けることなく、負荷を測定することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
適用した画像形成装置の実施の形態について詳しく説明
する。尚、以下の説明では、画像形成装置としてプリン
タを例示している。

【００１４】〔第１実施形態〕図１〜図５を用いて、第
１実施形態に係る画像形成装置について説明する。図４
は本実施形態に係るプリンタの概略構成を示す模式断面
図である。給紙カセット17からピックアップローラ18、
フィードローラ19、リタードローラ20により給紙された
紙は、搬送ローラ21，22により画像形成部へと搬送され
る。そして、公知の電子写真プロセスにより感光体ドラ
ム23上に形成されたトナー像が、転写ローラ24により紙
上に転写される。トナー像は定着ローラ25と加圧ローラ
26により加熱・加圧され、永久画像として紙上に定着さ
れる。そして、画像が形成された紙は、排紙ローラ27，
28により機外に排出される。

【００１５】次に、給紙動作について詳しく説明する。
図５は給紙部の構成を示したものである。給紙カセット
17の、紙が搬送されて行く側は、図のように斜面29にな
っており、紙はその斜面29に沿って積載される。ピック
アップローラ18は複数のギア31，32，33からなるギア列
を介して給紙モータ30と接続されており、カセット17か
ら機内へ紙を一枚送り込む。ピックアップローラ18の回
転力により同図（ａ）に矢印方向に送られた紙は、紙先
端が斜面29に当たった状態で更にピックアップローラ18
により押されるため、一瞬同図（ａ）のようなループ34
を形成する。しかし、同図（ｂ）のように、紙のコシに
より紙先端は斜面29に沿って上方に跳ね上がり、フィー
ドローラ19とリタードローラ20の間に送られる。ここ
で、フィードローラ19は紙を搬送する方向に回転する
が、リタードローラ20はフィードローラと逆方向に回転
するようになっている。しかし、リタードローラ20には
トルクリミッタが付いており、給紙された紙を通して伝
達されるフィードローラ19の回転力により、紙搬送方向
に従動して回転する。しかし、重送紙が給紙されると、
重送した二枚の紙間の摩擦力が弱いため、リタードロー
ラ20へ伝達されるフィードローラ19の回転力は非常に弱
くなる。そのため、リタードローラ20は逆方向に回転
し、重送紙が除かれる。

【００１６】ピックアップローラ18を駆動する給紙モー
タ30には、一般的にステッピングモータが使われる。上
述したように、給紙モータ30が回転し始めると、紙先端
が給紙カセット17の斜面29に突き当たり、ループ34が作
られる。給紙モータ30にかかる負荷はこの時が最も大き
くなり、また紙種によりその負荷は異なる。つまり、厚
紙（通常用いられる普通紙よりも厚手の紙）のようなコ
シの強い紙は負荷が大きくなり、薄紙は小さくなる。

【００１７】そこで本発明では、上記のような特性を利
用し、給紙モータ30にかかる負荷を検知して、その負荷
の大きさから紙種を判断することを特徴としており、特
に本実施形態では、負荷の検知方法として給紙モータ30
を駆動するスイッチングトランジスタのチョッピング信
号を用いることを特徴としている。

【００１８】図１は給紙モータ30に使用されるステッピ
ングモータの駆動回路を示す回路図である。図におい
て、１，２，．．．はステッピングモータ30の各相の巻
線である。モータの種類により巻線の数は異なるが、こ
の図では簡略のために２つだけ図示している。トランジ
スタ３，４，．．．は、コネクタに接続されたモータ30
の各巻線１，２，．．．を制御するものである。各トラ
ンジスタのベースに接続されたモータ駆動ＩＣ５がモー
タ30の励磁方式に従い発生させる駆動信号により、各ト
ランジスタ３，４，．．．が順々にＯＮ、ＯＦＦするこ
とで巻線１，２，．．．に電流が流れ、モータ30が回転
する。これらのトランジスタ３，４，．．．も実際には
巻線１，２，．．．と同数だけ存在するが、この図では
簡略のために２つだけ図示している。

【００１９】このモータの駆動回路は定電流駆動回路で
あり、モータ30に流れる電流が一定となるように、スイ
ッチングトランジスタ11のチョッピングが行われる。モ
ータ30に流れる電流は電流検出抵抗６により電圧に変換
され、基準電圧７とコンパレータ８で比較される。電流
値が基準電圧７より低い時、スイッチングトランジスタ
11はＯＮし、高くなるとＯＦＦするように、その電流値
に応じたパルス幅のチョッピング信号がＰＷＭ回路９で
生成される。このチョッピング信号に従いスイッチング
トランジスタ11はＯＮ・ＯＦＦし、モータ30に流れる平
均電流が一定に保たれる。

【００２０】図２（ａ）に、チョッピング駆動によりモ
ータ30に印加される電圧と電流の関係を示す。電圧波形
はスイッチングトランジスタ11に入力されるチョッピン
グ信号のＯＮ・ＯＦＦに同期してＯＮ・ＯＦＦを繰り返
す。チョッピング信号がＯＮすると、スイッチングトラ
ンジスタ11がＯＮし、モータ30に電圧が印加される（時
刻ｔ0）と、電流が流れ始めるが、巻線のインダクタン
ス成分により電流は徐々にしか増加しない。そして電流
がある設定値（Vref）を超える（時刻ｔ1）と、チョッ
ピング信号はＯＦＦし、スイッチングトランジスタ11も
ＯＦＦし、印加電圧は０となる。電圧が０となると、電
流は徐々に減っていき、設定値（Vref）より小さくなる
（時刻ｔ2）と、再びスイッチングトランジスタ11がＯ
Ｎして、モータ30に電圧が印加され、電流が増加して行
く。このようにスイッチングトランジスタ11がＯＮ・Ｏ
ＦＦすることにより、モータ30に流れる平均電流が一定
となるような制御を行っている。

【００２１】上記のような定電流駆動方式であるため、
モータ30にかかる負荷の大きさは電圧を印加した時の電
流の増加率に現れる。そのため、図２（ｂ）のように、
厚紙で負荷が大きい場合、電流の増加率は小さくなるた
め、モータ起動時の電流が設定値になるまでの時間（ｔ
1−ｔ0）が通常の普通紙の時に比べて長くなる。このこ
とから、モータ30が回転し始める時刻ｔ0から、電流が
設定値を超える時刻ｔ1までの、チョッピング信号がＯ
Ｎしている時間を測定することにより、負荷の大小の検
知を行うことができる。この判断はチョッピング信号を
ＣＰＵ13の入出力ポート14（Ｉ／Ｏポート）に入力させ
て、ＣＰＵ13内のタイマ15を用いて行っており、ＯＮし
ている時間が予め決められた設定値より長い時、負荷が
大きい、つまり厚紙であると判断し、紙種に応じた画像
形成モードに切り替えられ、即ち厚紙モードに切り替え
られ、厚紙モードでの印字を行う。ここで、ＣＰＵ13は
プリンタ全体の動作の制御を行っているものである。

【００２２】図３に、本実施形態における制御のフロー
チャートを示す。給紙モータ30を回転させるチョッピン
グ信号がＯＮするのを待ち（ステップＳ０１）、ＯＮし
たらタイマ15をスタートさせる（ステップＳ０２）。そ
して、電流が設定値を超えチョッピング信号がＯＦＦす
るのを待つ（ステップＳ０３）。チョッピング信号がＯ
ＦＦしたら、タイマ15をストップさせ（ステップＳ０
４）、ＯＮしていた時間Ｔonが予め決められた設定値Ｔ
thより長い（大きい）かどうか判断する（ステップＳ０
５）。Ｔthより長い場合は厚紙であると判断し、厚紙モ
ードで印字を行い（ステップＳ０６）、Ｔthより短い場
合は通常のモードで印字を行う（ステップＳ０７）。

【００２３】このように、チョッピング信号がＯＮして
いる時間から、モータ30にかかる負荷の大きさを推定し
て紙種を判断することにより、特別にセンサを設けるこ
となく安価に、且つ自動的に紙種検知を行うことができ
るようになる。

【００２４】そして、この紙種に応じて画像形成モード
が自動的に切り替えられ、該紙種に応じたモードで印字
が行われるので、手間がかからず、定着不良等の画像不
良も防止できる。

【００２５】〔第２実施形態〕図６を用いて、第２実施
形態に係る画像形成装置について説明する。図６は、本
実施形態におけるモータの駆動回路の構成を示す回路図
である。本実施形態の特徴は、定電圧駆動回路を用い
て、モータに流れる電流量により負荷の大小を判断する
ことである。

【００２６】モータの巻線35，36にはそれぞれトランジ
スタ37〜40が接続され、そのＯＮ・ＯＦＦにより抵抗4
2，43を介して電源電圧41が印加され、モータが回転す
る。トランジスタ37〜40の制御は、各トランジスタのベ
ースに接続されたモータ駆動ＩＣ５から、決められた励
磁方式に従い発生する駆動信号により行われる。このよ
うな定電圧駆動回路の場合、モータにかかる負荷の大き
さはモータに流れる電流に比例する。モータに流れる電
流は電流検知抵抗44により電圧に変換され、ＣＰＵ13の
アナログ／デジタル変換ポート45（Ａ／Ｄポート）でデ
ジタル変換されて、ＣＰＵ13に値が読み込まれる。

【００２７】ここで、電流検知抵抗44の抵抗値は可能な
限り小さくし、電流検知抵抗44によるモータの印加電圧
の低下をできるだけ小さくする。

【００２８】ＣＰＵ13はモータに流れる電流量を常に監
視し、その値が予め決められた設定値を超えた時、負荷
が大きい、つまり厚紙であると判断して、厚紙モードで
印字を行う。

【００２９】このように定電圧駆動回路において、モー
タに流れる電流量からモータにかかる負荷を推定して紙
種を判断することにより、特別にセンサを設けることな
く安価に、且つ自動的に紙種検知を行うことができる。

【００３０】そして、前述した実施形態と同様に、この
紙種に応じて画像形成モードが自動的に切り替えられ、
該紙種に応じたモードで印字が行われるので、手間がか
からず、定着不良等の画像不良も防止できる。

【００３１】〔他の実施形態〕前述した実施形態では、
画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えばスキャナ、複写
機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置であっても
良く、該画像形成装置に用いられるシート材搬送系に本
発明を適用することにより同様の効果を得ることができ
る。

【００３２】また前述した実施形態では、記録方式とし
て電子写真方式を例示したが、これに限定されるもので
はなく、例えばインクジェット方式等の他の記録方式で
あっても良い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シート材を給送する給送部にかかる負荷の大きさからシ
ート材の種類を判断し、該シート材の種類に応じた画像
形成モードに切り替えて画像形成を行うように構成し、
特にシート材の給送時に前記給送部の駆動モータにかか
る負荷の大きさを測定し、該測定結果からシート材の種
類を判断するようにしたので、新たなセンサ等を設ける
ことなく、安価に且つ自動的にシート材の種類を検知す
ることができ、該シート材に適した条件で画像形成を行
うことにより、画像品位の低下を未然に防ぐことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態におけるモータ駆動回路
の回路図

【図２】本発明の第１実施形態におけるモータに印加さ
れる電圧と流れる電流の関係を示す図

【図３】本発明の第１実施形態における紙種検知方法の
フローチャート

【図４】本発明の第１実施形態におけるレーザープリン
タの模式概略構成図

【図５】本発明の第１実施形態における給紙機構の模式
構成図

【図６】本発明の第２実施形態におけるモータ駆動回路
の回路図

【符号の説明】

１，２ …巻線 ３，４ …トランジスタ ５ …モータ駆動ＩＣ ６ …電流検出抵抗 ７ …基準電圧 ８ …コンパレータ ９ …ＰＷＭ回路 10 …電源 11 …スイッチングトランジスタ 12 …ダイオード 13 …ＣＰＵ 14 …入出力ポート 15 …タイマ 16 …プリンタ 17 …給紙カセット 18 …ピックアップローラ 19 …フィードローラ 20 …リタードローラ 21，22 …搬送ローラ 23 …感光体ドラム 24 …転写ローラ 25 …定着ローラ 26 …加圧ローラ 27，28 …排紙ローラ 29 …斜面 30 …給紙モータ 31，32，33 …ギア 34 …ループ 35，36 …巻線 37〜40 …トランジスタ 41 …電源電圧 42，43 …抵抗 44 …電流検知抵抗 45 …アナログ／デジタル変換ポート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート材を給送する給送部と、該シート
   材に画像を形成する画像形成部とを備えた画像形成装置
   において、 前記給送部にかかる負荷の大きさからシート材の種類を
   判断し、該シート材の種類に応じた画像形成モードに切
   り替えて画像形成を行うに構成したことを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 シート材の給送時に前記給送部の駆動モ
   ータにかかる負荷の大きさを測定し、該測定結果からシ
   ート材の種類を判断することを特徴とする請求項１に記
   載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記モータを駆動する駆動回路におい
   て、モータに流れる電流を一定に保つためのスイッチン
   グトランジスタを駆動する信号から、前記モータにかか
   る負荷を測定することを特徴とする請求項２に記載の画
   像形成装置。
4. 【請求項４】 前記モータを駆動する駆動回路におい
   て、モータに流れる電流量から、前記モータにかかる負
   荷を測定することを特徴とする請求項２に記載の画像形
   成装置。