JP2003285484A

JP2003285484A - 紙厚検出手段及びそれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP2003285484A
Application number: JP2002091813A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Tominaga; 英和富永
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】特に新たに検出装置を設置することなく、安価
で精度の高い紙厚検出を実現できる。【解決手段】画像形成装置内に搬送される記録紙の紙厚
を検知して、定着温度等の制御を変更して安定した画像
出力を提供する。記録紙の厚さを検出する方法は、搬送
する電流により検出するが、通紙されている紙のＸＹサ
イズを搬送路内のローラごとに管理し、ローラごとに紙
厚を算出しその結果に基づき判定する。算出する具体的
方法は、ローラごとに得られる紙厚の値の平均値を取る
ことにより精度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式の画像
形成装置に関するものであり、特に、画像形成装置内で
通紙される記録紙(以下単に紙と記す)の紙厚を検知する
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図13は、レーザビームプリンタやレーザ
ファックス等の画像形成装置を説明するものである。光
源ユニット、シリンドリカルレンズ、回転多面鏡を有す
るスキャナモータ、結像レンズ、BD検出器等を有するス
キャナユニット61から発射されたレーザ光は、回転ドラ
ム上の感光体62に結像される。レーザによって潜像を露
光された感光体62は現像剤（以後、トナーと呼ぶ）の充
填された現像ユニット63により顕像化され、概略、転写
ベルト65位置でカセット67又はカセット68より供給され
た紙64に転写され、続いて定着器66で定着され、最後に
排出器69に排出される。

【０００３】このような画像形成装置の定着器66として
は、一般に熱ローラ定着装置が用いられる。この定着装
置は、内部に加熱手段であるハロゲンヒータを配置する
紙搬送手段としての金属製の定着ローラと、これに圧接
されるもう一方の紙搬送手段としてゴム製の加圧ローラ
と、ローラのニップに紙64を導入する入口ガイドと、定
着ローラから紙を分離する分離装置と、定着ローラの表
面温度を検知するサーミスタと、故障により温度制御が
暴走した場合、強制的に定着ヒータへの通電を遮断する
サーモスイッチ等から構成される。

【０００４】定着ローラ温度は、サーミスタから出力さ
れる信号をＣＰＵで受け取り、その値によってヒータの
ＯＮ／ＯＦＦを繰り返し行うことで、一定の温度に制御
される。制御される温度は、一般にプリンタが待機状態
の温度とプリント状態の温度の２つの設定値が設けられ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例によれば、公知の電子写真プロセスにより、紙面に
転写されたトナーは、定着プロセスにおいて紙面に定着
されるため、定着状態が悪い場合には、紙が摺擦される
ことによって紙面から剥れたり、あるいは濃度が低下
し、ひどい場合は文字が認識できなくなる場合がある。

【０００６】この定着状態の良否は、紙及びトナーに与
えられる熱と圧力によって決定されるが、プリンタに
は、サイズ、厚さ等が異なる多種類の紙が用いられ、定
着の際の温度条件が異なる。つまり、紙のサイズ、厚さ
により熱容量が異なると、紙によって奪われる温度が異
なり、一定条件のもとで温度制御を行うとトナーの溶融
状態が安定しないからである。

【０００７】そこで従来は、以下の方法により、常に良
好な定着性が得られるようにしている。

【０００８】従来においては、紙のサイズを検出すると
ともに、紙の厚さを検出し、紙の条件に応じた定着制御
を行っていた。紙のサイズは、カセット内に設けられた
紙のサイズに応じて所定のSWがオンオフする機構を有し
たサイズ検出センサを用いて検出される。また、紙の厚
さは、反射型センサを利用した紙の厚さに応じて光の到
達位置が異なることを利用した測距センサを用いる方
法、紙の透過光量を検出し透過光量に応じて紙の厚さを
検出する方法、または、紙を搬送するための搬送ローラ
のトルク差を用いて紙の厚さを検出する方法等がある。
この中でも最後に記述した、紙を搬送するための搬送ロ
ーラのトルク差を用いて紙の厚さを検出する方法は、特
別に紙の厚さを検出するための装置が要らないのでコス
トが増大しない有効な方法である。この方法は、搬送ロ
ーラのうち特に紙のレジストレーションを調整するレジ
部のレジローラに紙が突入する前後のトルクを検出し、
その差によって厚さを検出するというものである。トル
クの検出においては、特別な装置の要らない電流検出法
が多く用いられる。この場合、紙が厚いとトルク差が大
きくなり、それを利用して紙の厚さを検出していた。

【０００９】しかしながら、紙のレジ部への突入の仕方
は、紙の突入角度、突入スピード、紙のサイズ等によっ
て大きく異なるので、一概に厚さだけのパラメータにな
らずに検出するのが難しく誤差も大きかった。また、レ
ジ部のニップ面積、レジ部の圧力がそれぞれの画像形成
装置により個体差があるため、検出誤差が大きくなると
いう問題点があった。更に、複数の各搬送ローラに複数
枚の紙が存在し、その紙が各々違う紙サイズ、紙厚であ
っても速やかに紙厚を検出する紙厚検出手段をというも
のは従来無かった。

【００１０】本発明においては、上記問題点を解決し、
特別な装置を用いることなく安価で検出精度の高い紙厚
検出センサを提供し、この紙厚検出手段からの情報を用
いて定着器制御を行う事により、高精度な温度制御を行
い常に良好な定着性を有する画像を出力する事が可能な
画像形成装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、搬送x方向と搬送y方向の両方の紙のサイズを検出
する紙サイズ検出手段、紙の搬送位置を検出する少なく
とも１つ以上の搬送位置検出手段、紙が搬送位置検出手
段を通過してからの通過時間測定手段、紙を挟圧搬送せ
しめる複数の紙搬送手段、紙を搬送する際のモータのト
ルクを検出するモータトルク検出手段、前記紙搬送手段
からの紙を搬入して定着せしめる定着手段を備えた画像
形成装置において、上記紙の搬送x方向紙サイズ検出手
段と上記搬送位置検出手段と上記通過時間測定手段の情
報をもとに複数の紙が複数の搬送手段のどの位置を通過
しているかを特定する紙搬送位置特定手段、該紙搬送位
置特定手段と前記モータトルク検出手段により計測した
トルクとをもとに、複数の搬送手段のうち各搬送手段ご
とのトルクに分解するトルク分解手段を有し、該トルク
分解手段により各搬送手段ごとに分解された各搬送手段
ごとのトルクと各搬送手段を通過する紙の搬送y方向の
紙サイズの情報をもとに各搬送手段ごとに紙の厚さを算
出し、各搬送ごとに算出された厚さをもとに、定着器に
搬入されるまでに随時平均化処理を行い紙の厚さを補正
し算出しなおす事により実現される紙厚検出手段により
達成される。

【００１２】また、本発明によれば、紙厚検出手段に用
いられるモータトルク検出手段は、モータ供給電流をロ
ーパスフィルタにより平滑化された電流を用い、更に紙
の突入時、及び排出時から所定時間は検出しない事によ
り測定精度を高めた事を特徴とする。

【００１３】本発明に於いては、例えば搬送ローラに厚
紙が通過した場合、普通紙が通過した時に較べトルクが
大きくなる。そのトルクの大きさは、紙の搬送y方向の
紙サイズと厚さのパラメータになり、両者のパラメータ
を考慮した精度の高い紙厚検出が可能となる。また、紙
のレジ部の突入時、排出時のトルクが変化した時だけで
なく、常時各搬送手段ごとに、各搬送手段を通過する紙
によるトルクより紙厚を検出し平均値を算出しているの
で、より精度の高い紙厚の検出が可能となる。更に、高
い精度で検出された紙厚情報をもとに定着器の温度制御
をおこなっているので、より精度の高い、安定した定着
器温度制御が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて説明する。

【００１５】〔第１の実施例〕先ず、本発明の実施例を
図１から図６に基づいて説明する。図１ないし図２は本
発明の第１の実施例を示すブロック図であり、図３ない
し図４は本実施例のタイミングを示すタイミングチャー
トであり、図５ないし図６は本実施例のタイミングの詳
細を説明する表、図７は本実施例の動作を説明するグラ
フである。図８は本発明の動作の流れを説明するフロー
チャートである。図14は、本実施例に適用される画像形
成装置の詳細を説明する構成図である。

【００１６】図１において、１はCPUまたはDSPでプリン
タエンジンの主要な制御を司る中央演算装置であり、本
発明の骨子となる、各部のタイミングのための時間計測
及びタイミング制御、紙厚検出、定着器の温度制御が行
われる。２は、搬送モータユニットであり、紙を搬送す
るための搬送手段における各部の搬送ローラを駆動する
モータである。搬送モータユニット２は速度制御が簡単
で効率の良いDCブラシレスモータが多用される。３は実
際に回転駆動するモータであり、４は発振器、５は速度
検出手段、６は速度制御手段、７はモータを回転駆動す
るための駆動手段である。エンジン９内のモータ駆動用
電源が供給され、CPU／DSP１より、回転指示命令がモー
タユニット２に送出されると、発振器４によって作成さ
れた基準クロックを分周した目標速度とモータ２が回転
して得られる速度検出手段５の実際速度から目標速度に
常に追随するように速度制御手段によって所定速度の回
転が行われる。

【００１７】CPU／DSP１は、紙が所定のカセットから所
定のピックアップ動作を完了すると搬送経路内を搬送さ
せるために、各部の搬送ローラを駆動するために搬送モ
ータを回転させる。75、76はそれぞれ入り口センサ、レ
ジセンサで搬送手段内に設置され、その情報は常にCPU
／DSP１により監視される。77、78は、カセット１サイ
ズ検出手段、カセット２サイズ検出手段であり、上段カ
セット67、及び下段カセット68に内蔵された紙の搬送ｘ
方向の紙サイズと搬送y方向の紙サイズの両方を検出す
る手段でありその情報はCPU／DSP１により監視される。
カセット内の紙が交換されると、紙を設置する規制板
(不図示)が移動し、規制板の位置を検出するSW(不図示)
等の検出により、紙サイズの変更がCPU／DSP１に伝えら
れる。発振器10は、CPU／DSP１内の基準クロックを作成
するためのもので、この基準クロックをもとにCPU／DSP
１内の時間測定手段としてのタイマが機能する。11は本
発明の骨子となる駆動電流検出手段で、搬送モータユニ
ット２の搬送トルクを電流値によって検出するものであ
る。

【００１８】電流検知の具体例を図２によって説明す
る。

【００１９】図２(a)において、16は演算増幅器で、22
は電流検知用コイル、17、18、19、20は差動増幅の差動
ゲインを決めるための抵抗である。17はツェナーダイオ
ードで、CPU１内のA/Dコンバータの電源電圧AVccである
ところの例えば3.3V以上にならないようにクランプする
ためのものである。演算増幅器16による動作は、搬送モ
ータユニット２に流れる電流が電流検知用の抵抗24にお
いて電圧降下を発生させ、その発生した電圧を差動増幅
器11により基準変換電圧AVccを基準に差動増幅するとい
うものである。

【００２０】尚、コイル22はコンデンサ23とともにロー
パスフィルタを形成し電流波形の平滑化を行っている。
電流波形の平滑化を行い電流値の平均を検出する理由
は、DCブラシレスモータは一般に効率の良いPWM駆動を
行っているので、電流が流れたり流れなかったりすると
いうチョッピング動作を行っているからである。このよ
うにして得られた電流検知用の抵抗24の両端の電圧をV
１、V２、又R２とR４をそれぞれR２=R１、R４=R３として
簡略化して計算すると計算式１のようになる。

【００２１】(計算式１) V０＝（R３/R１）×（V２-V１）+ AVcc

【００２２】これは図２(b)において実線で示すように
搬送モータユニット２への供給電流が増すとともにAVcc
から右肩下がりで直線的に下がる特性となる。DCブラシ
レスモータにおいては、ほぼ電流値とトルクは比例する
ので、このようにして得られる電流値からトルクを算出
することが可能となる。

【００２３】さて、このようにしてトルクを検出する本
発明の構成において、実際に紙厚を検出する方法を以下
に説明する。

【００２４】図３においてタイミング図の動作を、図14
において搬送手段における各々の搬送ローラ及び搬送手
段における紙の位置を確認する搬送手段センサとともに
説明する。図14において、71、72、73、74はそれぞれ、
縦パスローラ、レジストレーション前ローラ(通称レジ
ローラ以下レジ前ローラと記す)、レジストレーション
ローラ(通称レジローラ以下レジローラと記す)、転写ロ
ーラが設置され、その後、不図示の定着部以降の搬送ロ
ーラに引き渡される。縦パスローラ71、転写ローラは搬
送モータユニット２のギヤに直結しているため搬送モー
タ３が回転すると同期して回転する。レジ前ローラ72、
レジローラ73は、クラッチ(不図示)を介して搬送モータ
ユニット２に連結しているので搬送モータ３を回転さ
せ、所定のクラッチを連結させないとそれぞれのローラ
は回転しない。搬送手段の途中には、紙が正常に搬送さ
れているか、所望の位置に到達されたかを検出するため
の入り口センサ75、レジセンサ76が設置されている。

【００２５】このように設置された搬送ローラの駆動タ
イミングとその時の各搬送ローラのトルクの挙動を図３
のタイミング図を用いて説明する。

【００２６】図３において、ｑａ、ｑｂ、ｑｃ、ｑｄは
それぞれ縦パスローラ、レジ前ローラ、レジローラ、転
写ローラでのトルクの挙動を示す。ｑｔｔｌは縦パスロ
ーラ、レジ前ローラ、レジローラ、転写ローラでのトル
クを合計したものである。

【００２７】つまり、本発明では、この合計トルクが搬
送モータユニット２にかかる全トルクということにな
る。IAは搬送モータユニット２に供給する電流値であ
る。搬送モータユニット２に供給する電流値IAは拡大し
た図のようにチョッピング動作で電流が供給されてい
る。この電流を図２の実施例で説明したようにコイルと
コンデンサのローパスフィルタを挿入した前の電流値で
測定するとIBのようになる。これは、ほぼ搬送モータユ
ニット２の全トルクと比例した波形となる。つまり、IB
を測定すれば搬送モータユニット２のトルクを簡単に測
定する事ができる。

【００２８】図14において、まず不図示のカセット内の
ピックアップローラによりピックアップされた紙は縦パ
スローラ71に導かれる。それに先立ち、ｔ１においてCP
U／DSP１より搬送モータユニット２を回転させる指示を
発する。ｔ１において搬送モータユニット２を回転させ
ると、搬送モータユニット２にギヤにより直接連結され
た縦パスローラ71と、転写ローラ74のローラの空回転に
よるトルクが発生する。ここで空回転のトルクとは、紙
が搬送されていない状態でローラの摩擦だけによるトル
クのことをいう。ｔ２において縦パスローラ71を通過す
ると紙の搬送y方向の紙サイズと紙の厚さに応じたトル
クが発生する。トルクは縦パスローラに紙が突入するタ
イミングで一瞬オーバシュートがあり、その後一定値に
収束する。

【００２９】続いて、ｔ３において入り口センサ75位置
を紙が通過したところで、レジ前クラッチを連結する。
ｔ４でレジ前ローラを通過した紙は紙の斜行を直すため
のレジローラでレジストレーションをとるためにレジ前
ローラだけ所定量駆動しその後ｔ５で一旦停止する。レ
ジ前ローラだけ駆動し、レジローラを駆動しないので紙
がループし、その紙の戻ろうとするループ力でレジスト
レーションがとれる。続いて、不図示のプリンタコント
ローラが紙にプリントする画像情報の準備ができると垂
直同期信号VSYNCで垂直同期をとり、不図示のレーザで
画像情報を感光ドラム62に書き込む。感光ドラム上の画
像情報の書き出し位置が回転して転写ローラ74位置に到
達する時間に紙の先端が所定の位置に到達するように、
ｔ６のタイミングでレジ前ローラ62とはレジローラ73を
連結して紙を搬送する。

【００３０】続いて、ｔ７で転写ローラに紙が突入し感
光ドラム上のトナーが紙に転写され、ｔ８、ｔ９、ｔ1
1、ｔ13のタイミングで、それぞれ、縦パスローラ、レ
ジ前ローラ、レジローラ、転写ローラの各ローラから紙
が抜ける。先に説明したように、ｔ２、ｔ３、ｔ６、ｔ
７のタイミングで紙が、縦パスローラ、レジ前ローラ、
レジローラ、転写ローラの各ローラに突入する時は、ト
ルクが一瞬オーバーシュートし、逆にｔ８、ｔ９、ｔ1
1、ｔ13のタイミングで紙が、縦パスローラ、レジ前ロ
ーラ、レジローラ、転写ローラの各ローラに脱出する時
は、トルクが一瞬アンダーシュートする。

【００３１】本発明の特徴は、このオーナーシュート、
アンダーシュートは、紙の搬送ローラへの突入の仕方及
び脱出の仕方によって大きく変動するので、このオーバ
ーシュート、アンダーシュートをノイズと考え、できる
だけノイズの影響を受けずに紙厚を検出する事を可能と
する。具体的には、オーバーシュート、アンダーシュー
トがある図３における斜線部分の期間はトルク検知を行
わないという事で解決した。

【００３２】同様に図４において、連続して紙が搬送手
段を通過する場合の一例を示す。本実施例では、同一サ
イズの紙が連続して通紙している場合を示しているが、
各々別のサイズの紙が連続して通紙しても構わない。ま
た、紙間についても所定のタイミングである必要は無く
紙間も変動しても構わない。このように、各搬送手段ご
とに、現在どのサイズの紙が通過しているかを管理する
チャートを作成することにより、次のステップの紙厚を
精度良く検出する重要なステップとなる。

【００３３】次に、各搬送ローラにおける各期間におけ
るトルクの変遷をまとめたものを図５、図６に示す。

【００３４】期間ｐ１とは、時刻ｔ０からｔ１までの期
間を表す。ｐａｒは、縦パスローラにおける空回転のト
ルクを示し、ｐａｐは縦パスローラにおける紙が通過す
る時のトルクを示す。同様に、ｐｂｒは、レジ前ローラ
における空回転のトルクを示し、ｐｂｐはレジ前ローラ
における紙が通過する時のトルクを示す。ｐｃｒは、レ
ジローラにおける空回転のトルクを示し、ｐｃｐはレジ
ローラにおける紙が通過する時のトルクを示す。ｐｄｒ
は、転写ローラにおける空回転のトルクを示し、ｐｄｐ
は転写ローラにおける紙が通過する時のトルクを示す。
図５は図３のタイミングチャートに対応し、図６は図４
のタイミングチャートに対応する。図６において、図５
におけるｐ０からｐ11までのチャートと同じなので省略
してある。

【００３５】このチャートを作成し、現在どこのタイミ
ングとどこのタイミングの期間にいるかで、通紙してい
る紙の各搬送ローラごとのトルクを算出することが可能
となる。搬送モータユニット２のｐ１、ｐ２期間におけ
る全トルクは、ｔｔｌｑ（ｐ１）＝ｑａｒ＋ｑｄｒｔｔｌｑ（ｐ２）＝ｑａｒ＋ｑａｐ＋ｑｄｒで表され、ｑａｐ＝ｔｔｌｑ（ｐ２）−ｔｔｌｑ（ｐ１）より、縦パスローラの紙が通紙した時のトルクは、ｐ２
の全トルクから、ｐ１の全トルクの差から計算する事が
可能である。

【００３６】同様に、搬送モータユニット２のｐ３、ｐ
４期間における全トルクは、ｔｔｌｑ（ｐ３）＝ｑａｒ＋ｑａｐ＋ｑｂｒ＋ｑｄｒｔｔｌｑ（ｐ４）＝ｑａｒ＋ｑａｐ＋ｑｂｒ＋ｑｂｐ＋
ｑｄｒで表され、ｑｂｐ＝ｔｔｌｑ（ｐ４）−ｔｔｌｑ（ｐ３）より、レジ前ローラの紙が通紙した時のトルクは、ｐ２
の全トルクから、ｐ１の全トルクの差から計算する事が
可能である。

【００３７】レジローラの紙通紙時のトルクに関して
は、同様にｑｃｒ＋ｑｃｐ＝ｔｔｌｑ（ｐ６）−ｔｔｌｑ（ｐ５）で算出できるが、左辺はｑｃｒつまりレジローラの空回
転時のトルクを含んだトルクが算出される。

【００３８】しかしながら、レジローラは単独に動作さ
せる事が可能であるので、プリントに先だち、搬送ドラ
ムモータユニット２を回転させた状態で、レジと連結し
たクラッチを動作させその前後の差を計算すれば、ｑｃ
ｒを算出できるのでその値を差し引けばよい。ここで、
搬送モータユニット２の各期間におけるトルクは、電流
値より算出するが、ノイズに影響されないように期間内
で複数回サンプルして平均化処理するとなお良いのは言
うまでもない。このように得られた縦パスローラ及びレ
ジ前ローラを通過時に発生するトルクが、紙のサイズ、
厚さによってどのようにトルクが変動するかをあらかじ
め測定して代表値を示したのが、図７の（ａ）、（ｂ）
である。

【００３９】図７は、ｘ軸方向に紙の厚さ、ｙ軸方向に
搬送y方向の紙サイズ、ｚ軸方向にトルクをとって３次
元的にデータをプロットしたものである。このように、
紙がローラに通紙した時のトルクは、搬送y方向の紙サ
イズと紙の厚さがパラメータとなっていることがわか
る。各ローラを通過している紙の搬送y方向の紙サイズ
はあらかじめカセットから紙をピックアップした時にカ
セット内の紙サイズ情報から既にわかっているので、逆
に現在通紙しているローラのトルクにより紙の厚さを算
出することが可能となる。(ｂ)はレジ前ローラの同様に
厚さと紙のサイズとトルクの関係を示しているが、同様
にレジローラ、転写ローラについてもあらかじめ関係を
とっておくことで紙厚を検出する事が可能である。この
ように、複数のローラにおいて紙厚を検出したあと、も
う一度平均化することにより、各ローラの個体のばらつ
き、突発的なノイズによる誤差を丸め込む事ができ、精
度の高い紙の検出が可能となる。このようにして搬送ロ
ーラユニット２に供給される電流値によって検出された
紙の厚さは、最終的に定着器の温度制御に反映される。

【００４０】図８において、紙の厚さによって定着器の
温度制御を変更するフローチャートの一例を示す。先
ず、不図示のコントローラの支持でプリント知れが発令
されると搬送手段を紙が通過し、所定の作像処理を終了
し、定着器に紙が通過することになる。ここでは、定着
器に通過する紙があるかを判断する分岐である（ステッ
プＳ41）。プリントが終了し直ちにプリント動作を行う
ことがなく、定着器を通過する紙が無い場合は、終了と
なり（ステップＳ42）、それ以外は紙の厚さを計算する
（ステップＳ43）。紙の厚さを計算する方法は前述説明
した通りである。

【００４１】続いて紙の厚さが100μm以下であるか否か
を判断し（ステップＳ44）、100μm未満の場合は定着温
度の目標値を例えば180℃に設定する（ステップＳ4
5）。続いて紙の厚さが100μm以上150μm未満であるか
否かを判断し（ステップＳ46）、100μm以上150μm未満
の場合は定着温度の目標値を例えば182℃に設定する
（ステップＳ47）。続いて紙の厚さが150μm以上200μm
未満であるか200μm以上かを判断し（ステップＳ48）、
150μm以上200μm未満の場合は定着温度の目標値を例え
ば184℃に設定し（ステップＳ47）、200μm以上の場合
は定着温度の目標値を例えば186℃に設定する（ステッ
プＳ48）。

【００４２】このように、厚さに応じて奪われる熱を検
出してきめ細かく目標温度を設定しているので、より精
度の高い、安定した定着器温度制御が可能となる。尚、
本実施例では、単に紙の厚さで目標温度の設定値を変え
るのみの制御の一例を示したが、これに関わることな
く、例えば熱モデルを用いて定着器ローラの表面温度を
推定しその推定結果を用いて制御する際にも有効であ
る。その場合には、単に目標温度を変更するのではな
く、紙の厚さによって奪われる熱量を変更することによ
り表面温度を推定するという制御によって可能ならしめ
る。

【００４３】〔第２の実施例〕次に、本発明の第２の実
施例を図９、図10に基づいて説明する。なお、第１の実
施例との共通箇所には同一符号を付して説明を省略す
る。本発明の第２の実施例では、モータ搬送ユニット２
の構成を変更し、トルク検出に相当する電源電流検出手
段を電源電流からの供給電流を直接ローパスフィルタを
かけて検出する第１の実施例に替えて、モータユニット
内で使用される駆動電流検出手段を利用するというもの
である。

【００４４】本発明によれば、第１の実施例のようにハ
イサイド側の電流値を検出するのではなく、ローサイド
側の電流値を検出するので、実施例１の図２で使用した
ような差動増幅器を用いた電流電圧変換器は必要ない。
なぜなら、ローサイド側に電流検出手段を設置したの
で、電流検出を行うGNDへの供給ラインに低抵抗の電流
電圧変換素子を設置して低抵抗の両端をCPU／DSP１のA
／Dコンバータに入力すればよいからである。

【００４５】尚、実施例１で説明したように電流値は平
滑化する必要があるが、電流検出素子の両端のGND側で
はないA/Dコンバータに接続するラインに抵抗とコンデ
ンサからなるローパスフィルタを挿入すればよい。ま
た、CPU／DSP１において、ディジタルサンプリングする
際に、高い周波数でオーバーサンプリングして内部演算
によりフィルタリングしても構わない。

【００４６】本発明においては、実施例１とはアナログ
によるモータ制御とは異なり、強力な処理能力を備えた
CPU／DSP１を有効に利用するために、ディジタルによる
モータ制御の一例を示した。図10はディジタルモータ制
御のブロック図である。図９において、目標速度設定手
段32、ディジタル位相補償手段33、PWM信号作成手段34
は、ディジタル信号処理の部分で、CPU／DSP１内のディ
ジタル演算によって実現できる。目標速度設定手段32
は、速度検出手段によってCPU／DSP１のＡ／Ｄコンバー
タポートより得られる速度信号を用いて得られる速度デ
ィジタル値をあらかじめ設定された所定の目標速度に追
随させるべく設定する値である。

【００４７】ここの設定値を大きくとればより速度は増
し、逆に小さくとれば速度は減ずる。ディジタル位相補
償手段33は、目標速度値とＡ／Ｄコンバータポートより
得られるサンプリングされた速度値との差をとり、その
誤差値に対して例えばPI(Proportional Integral)制御
を行うところである。PI制御は比例積分制御であり、入
力量に比例しかつ積分する制御を行うことによりDC的な
偏差をゼロにする制御である。PI制御に使用されるフィ
ルタは、公知のディジタル積和演算により簡単に実現す
る事ができる。

【００４８】続いて得られたディジタル制御値は、D／A
変換してアナログ制御によりモータを駆動することも可
能であるが、更にシンプルな構成にすべく、ディジタル
値をアナログ値に変換せずに、PWM信号によってアナロ
グ量を表わす方法をとった。PWM信号作成手段34によっ
て、パルス巾の割合によってアナログ量を割り当ててあ
るので、この信号の先にローパスフィルタを挿入すれ
ば、所望のアナログ量を取り出すことができる。ローパ
スフィルタは、コイルとコンデンサを用いても構わない
し、またモータによるコイル部分をローパスフィルタと
して用いても構わない。このPWM信号によるＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号を駆動手段６に入力し、搬送モータ３を駆動する
ことにより、安定な回転動作が可能となる。

【００４９】このようなディジタルモータ制御を画像形
成装置内に使用すれば、モータによって駆動される紙の
搬送手段内の位置及び速度、電流を検出する事によるト
ルクを随時高精度で管理、及び制御する事が可能である
ので、本発明の適用には好都合である。

【００５０】〔第３の実施例〕次に、本発明の第３の実
施例を図11、図12に基づいて説明する。なお、第１の実
施例との共通箇所には同一符号を付して説明を省略す
る。

【００５１】図11は本実施例のブロック図である。

【００５２】本発明では、第１の実施例、第２の実施例
において、搬送モータ２にDCブラシレスモータを適用し
ていたものを、ステップモータに適用した例である。ス
テップモータのトルクの検出であるところの電流値の検
出は、第一の実施例と同様である。ステップモータの駆
動方法は、図12（ａ）に示すように、例えば２−２相励
磁の場合は、A相、B相、A／相、Ｂ／相を順次駆動し定
電流制御により駆動すると、Ａ相、Ｂ相の各コイルには
ＩＡ、及びＩＢの電流が流れ回転する。所望の回転速度
で回転するには、A相、B相、A／相、Ｂ／相を順次切替
る周波数を変更すればよい。ステップモータの制御はオ
ープンに制御可能なのでＣＰＵ／ＤＳＰ１と相性が良く
多用される。

【００５３】しかしながら、図12の（ｂ）に示すよう
に、ＤＣブラシレスモータがトルクに対して検出電流値
がほぼリニアな特性になっているのに対し、ステップモ
ータのトルク対電流値の特性は太線で示すような傾向を
示す。ステップモータの場合は、ＤＣブラシレスモータ
の時と違いリニアではないので相対値として電流値から
トルクへの換算はできないが、あらかじめ使用するステ
ップモータのトルクと電流の特性を調べておく事によ
り、電流値からトルクへの変換は可能である。

【００５４】尚、本実施例１から実施例３において、定
着器66より前の搬送手段にのみ注視して説明したので、
定着器66部及びそれ以降の搬送手段部と別々のモータを
使用しているように書かれているが、１個のモータで全
ての搬送手段を駆動する場合であっても定着器66部及び
それ以降の搬送手段部のトルクは、前述同様な手法で既
にわかっているので、定着器66部及びそれ以降の搬送手
段部のトルクを差し引く事により同様な処理が可能であ
る。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、例えば搬送ローラに厚
紙が通過した場合、普通紙が通過した時に較べトルクが
大きくなる。そのトルクの大きさは、紙の搬送y方向の
紙サイズと厚さのパラメータになり、両者のパラメータ
を考慮した精度の高い紙厚検出が可能とした。また、紙
の突入時、排出時のトルクガ変化した時だけでなく、常
時複数の搬送手段を通過する複数の紙を検出して、各搬
送手段を通過する紙によるトルクより上記検出手段を用
いて検出しているので、より精度の高い紙厚の検出が可
能となった。更に、高い精度出検出された紙厚により定
着器での奪われる熱を検出しているのでより精度の高
い、安定した定着器温度制御が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例１のブロック図であ
る。

【図２】図２は、本発明の実施例１の電流検出回路であ
る。

【図３】図３は、本発明の実施例１における１枚通紙時
のタイミングチャートである。

【図４】図４は、本発明の実施例１における連続通紙時
のタイミングチャートである。

【図５】図５は、本発明の実施例１の図３を詳細に説明
する表である。

【図６】図６は、本発明の実施例１の図４を詳細に説明
する表である。

【図７】図７は、本発明の実施例１のフローチャートで
ある。

【図８】図８は、本発明の実施例１の紙サイズと紙厚と
トルクの関係を示すグラフである。

【図９】図９は、本発明の実施例２のブロック図であ
る。

【図10】図10は、本発明の実施例２の詳細ブロック図で
ある。

【図11】図11は、本発明の実施例３のブロック図であ
る。

【図12】図12は、本発明の実施例３のタイミングチャー
トである。

【図13】図13は、本発明に適用される画像形成装置であ
る。

【図14】図14は、本発明に適用される画像形成装置の詳
細説明のための構成図である。

【符号の説明】

１は、CPU ２は、搬送モータユニット３は、負荷電流検知手段 11は、モータ用駆動電源 12は、駆動電流検出手段 13は、温度検出手段 14は、ヒータ駆動手段 61は、スキャナユニット 62は、感光体 63は、現像ユニット 64は、記録紙 65は、転写ベルト 66は、定着器 67、68は、カセット 75、76は、カセットサイズ検出手段 77は入り口センサ78は入り口センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｌ 5/00 Ｇ０１Ｌ 5/00 Ｈ２Ｈ０３３Ｇ０３Ｇ 15/00 ５１０Ｇ０３Ｇ 15/00 ５１０２Ｈ０７２ 15/20 １０９ 15/20 １０９３Ｆ０４８ 21/00 ３７０ 21/00 ３７０３Ｆ３４３Ｆターム(参考） 2C058 AB17 AC08 GB18 2C061 AQ06 HK11 HN08 HN15 2F051 AA15 AB06 BA03 2F069 AA46 BB20 DD15 DD19 DD26 GG11 GG20 HH09 NN04 NN08 NN13 2H027 DA01 DA38 DC02 DC05 DC10 DE04 DE07 EA12 EC07 ED16 ED25 EE01 EE03 EE04 EE07 EF09 ZA07 2H033 AA02 AA18 AA47 BB02 CA16 CA17 CA22 CA23 CA30 CA48 2H072 AA12 AA16 AA23 AA24 AB20 3F048 AA01 AB01 BA06 BB05 CA02 CC01 CC15 EB37 3F343 FA01 FB01 HD07 MA03 MA09 MA15 MA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】搬送方向と搬送方向に対して垂直方向の
両方の紙のサイズを検出する紙サイズ検出手段、紙の搬
送位置を検出する少なくとも１つ以上の搬送位置検出手
段、紙が搬送位置検出手段を通過してからの通過時間測
定手段、紙を挟圧搬送せしめる複数の紙搬送手段、紙を
搬送する際のモータのトルクを検出するモータトルク検
出手段、前記紙搬送手段からの紙を搬入して定着せしめ
る定着手段を備えた画像形成装置において、上記紙の搬
送方向紙サイズ検出手段と上記搬送位置検出手段と上記
通過時間測定手段の情報をもとに複数の紙が複数の搬送
手段のどの位置を通過しているかを特定する紙搬送位置
特定手段、該紙搬送位置特定手段と前記モータトルク検
出手段により計測したトルクとをもとに、複数の搬送手
段のうち各搬送手段ごとのトルクに分解するトルク分解
手段を有し、該トルク分解手段により各搬送手段ごとに
分解された各搬送手段ごとのトルクと各搬送手段を通過
する紙の搬送方向に対して垂直方向の紙サイズの情報を
もとに各搬送手段ごとに紙の厚さを算出し、各搬送手段
ごとに算出された厚さをもとに、定着器に搬入されるま
でに随時紙の厚さを補正し算出しなおす事を特徴とする
紙厚検出手段、及びこの紙厚検出手段を備える画像形成
装置。
【請求項２】特許請求の第１項記載の定着器に搬入さ
れるまでに随時紙の厚さを補正し算出しなおす事を特徴
とする紙厚検出手段とは、各搬送手段により算出された
厚さの平均化処理を行う事を特徴とする紙厚検出手段。
【請求項３】特許請求の第１項記載の紙厚検出手段に
用いられるモータトルク検出手段は、モータ供給電流を
ローパスフィルタにより平滑化された電流を用いるこ
と、及び／又は紙の搬送手段への突入時、及び紙の搬送
手段からの排出時から所定時間は検出しない事を特徴と
するモータトルク検出手段。
【請求項４】特許請求の第１項及び特許請求の紙厚検
出手段を備える画像形成装置は、紙厚検出手段により得
られた厚さに応じて前記定着器の温度制御を変更する事
を特徴とする画像形成装置。