JP2004269233A - 透過光量検出装置、これを用いた給紙装置、及びこの給紙装置を用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少数枚の記録紙の残量を正確に検知できる透過光量検出装置、給紙装置、画像形成装置を提供する提供する。
【解決手段】給紙トレイ２１の底板２４上に積載された記録紙２０の束を厚さ方向で挟む位置に発光手段２５０と受光手段２５１を備え、発光手段２５０より発した光が記録紙２０の束を透過することで減衰した光量の光を受光手段２５１にて検出する。受光手段の通常時の出力より一定倍率小さい倍率で出力する補正回路を備え、透過光率１００％の前後で透過光検出出力が透過光率に比例するようにし、紙なし時（透過光率１００％）に発光手段２５０の発光量を調節し、通常時は例えば１００倍の出力となるようにして、１％の透過光率で所望の出力とし、紙なし時の前後で透過光検出手段の出力を透過光率に比例させる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過光量検出装置とこれを用いた給紙装置、さらにはこの給紙装置を用いた電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置では、給紙トレイに積載された記録紙の有無を検知する有り無し検知と、記録紙が５０枚以上や１００枚以上等の有り無しを検知する大雑把な枚数検知に関する技術が知られている。ところが近年、複写機やプリンタのカラー化、高速化に伴い、少数枚の記録紙（例えば５、６枚）の残量を正確に検知する要求が出てきた。これは、現像器や中間転写ベルトの大型化に伴い、中間転写ベルト上に形成できる画像枚数が増えたのに対して給紙トレイから転写部までの間にストックできる記録紙枚数が少なくなったためである。例えば中間転写ベルト上に５枚分の画像が書き込めるのに対し、給紙トレイから転写部まで記録紙が３枚しかストックできていなかったとした場合、２枚分の画像が余ってしまい、余った画像はクリーニング装置で消去され、無駄になってしまうためである。
【０００３】
そこで例えば、トレイ部に第１の透過光検出手段を備え、搬送路に第２の透過光検出手段を備え、その出力を比較、演算することにより記録紙の枚数検知を可能とするもの技術が提案してある。ところが透過光検出手段をなす発光手段及び受光手段の中には使用時間（寿命）や温度に対して不安定な特性を有するものも有る。したがって、任意の時期に透過光検出手段の補正（校正）が可能であることが望ましい。一般の測定機では補正（校正）時は、予め測定結果の判っている基準となる被測定物を測定し、予め判っている値と測定結果を比較し、同じになるように補正を行うが、記録紙の場合は種類やロットにより透過光率が異なるし、また１枚の記録紙内でも場所によって透過光率が異なるため、上述の測定方法では補正（校正）が難しい。また、紙には、しわ、折れ、やぶれ等の破損が発生しやすく、記録紙は補正（校正）用の素材には向いていない。
【０００４】
そこで考えられるのが記録紙が無い状態（透過光率１００％）の値を補正することであり、この方法であれば補正用の記録紙も必要がなくて簡単に補正が行える。ところが一般に、記録紙の透過率は１％未満と小さいため、精度良く枚数を検出するために透過光率１％未満の領域を拡大する必要がある。具体的には、透過光検出手段の出力が０〜５Ｖの電圧で表されるとすると、透過光率１％の時４Ｖ、０．５％の時には２Ｖと表される。したがって、透過光率１．２５〜１００％の時はすべて５Ｖとなる。紙なし時（透過光率１００％）を基準に補正しようとしても、透過光率１００％の前後がすべて５Ｖなため、そのままでは補正できない。
【０００５】
なお、搬送中の記録紙をカウントし、または重送検知する装置は知られているが（例えば特許文献１、２）、給紙トレイに積載された記録紙の枚数を正確に検出できる装置は本願発明者の知るところでは従来存在していなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−４８４３９号公報
【特許文献２】
特開２０００−３４０３７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点にかんがみてなしたもので、少数枚の記録紙（５枚とか６枚）の残量を正確に検知することができる透過光量検出装置とこれを用いた給紙装置、電子写真方式の画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る透過光量検出装置は、上記目的を達成するために、発光手段と受光手段とを備え、シート状の被検出体の厚さ方向に光を透過させて透過光量を検出する透過光量検出装置において、上記受光手段の通常時の出力より一定倍率小さい倍率で出力する補正回路を備えることを特徴とする。すなわち、透過光率１００％の前後で透過光検出手段の出力が透過光率に比例する（例えば透過光率１００％の時４Ｖ、５０％の時２Ｖなどの）手段があれば、紙なし時（透過光率１００％）に発光手段の発光量を調節して出力を４Ｖとし、通常時はその１００倍の出力となるようにすれば、１％の透過光率で４Ｖの出力とすることができるので、紙なし時（透過光率１００％）の前後で透過光検出手段の出力が透過光率に比例するようにしたものである。
【０００９】
同請求項２に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１の透過光量検出装置において、上記補正回路が、通常使用するように上記受光手段に接続する抵抗とは異なる抵抗値の補正用抵抗であることを特徴とする。
【００１０】
同請求項３に係るものは、上記目的を達成するために、請求項２の透過光量検出装置において、上記補正用抵抗の抵抗値を、通常使用される抵抗値に被検出体の透過率（％）を乗じ、これを１００で除した値とすることを特徴とする。
【００１１】
同請求項４に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１の透過光量検出装置において、上記補正回路が、上記受光手段に接続する増幅回路であって、該増幅回路が、通常使用する増幅率を通常使用する値とは異なる増幅率を使用して上記補正を行うようにしてなることを特徴とする。
【００１２】
同請求項５に係るものは、上記目的を達成するために、請求項４の透過光量検出装置において、上記補正時の増幅率の値を、通常使用される増幅率に被検出体の透過率（％）を乗じ、これを１００で除した値とすることを特徴とする。
【００１３】
同請求項６に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１ないし５のいずれかの透過光量検出装置において、上記被検出体の無い状態を作り出して透過光量検出の補正を行うことを特徴とする。
【００１４】
同請求項７に係る給紙装置は、上記目的を達成するために、請求項６の透過光量検出装置を用いた給紙装置であって、上記被検出体である記録紙を搭載する上下動可能な底板を備え、該底板を下降させて記録紙無し状態として透過光量検出の補正を行うことを特徴とする。
【００１５】
同請求項８に係るものは、上記目的を達成するために、請求項６の透過光量検出装置を用いた給紙装置であって、上記発光手段及び上記受光手段を可動にして備え、これら発光手段及び受光手段の少なくとも一方を記録紙から離間させた状態として透過光量検出の補正を行うことを特徴とする。
【００１６】
同請求項９に係る画像形成装置は、上記目的を達成するために、請求項１ないし６のいずれかの透過光量検出装置を、シート状の被検出体である記録紙の残量検知手段として備えてなることを特徴とする。
【００１７】
同請求項１０に係るものは、上記目的を達成するために、請求項７または８の給紙装置を備えてなることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施対象であるカラー画像形成装置である。装置の略中央に画像形成部１が配置され、この画像形成部１のすぐ下方に給紙部２が配置されている。給紙部２は各段に給紙トレイ２１を備えており、必要に応じて別の給紙装置２２を増設することができる。画像形成部１の上方は、原稿を読み取る読取部３が配設されている。画像形成部１の左側には排紙収納部４が形成され、画像形成された記録紙が排紙収納される。
【００１９】
画像形成部１では、ベルト状をした中間転写ベルト５の上に、複数の作像部６が並列配置され、各々の作像部６では、ドラム状をした感光体６１の周囲に、感光体６１の表面に帯電処理を行う帯電装置６２、画像情報を感光体６１の表面にレーザ光で照射する露光装置７、感光体６１の表面に露光されて形成された静電潜像を可視化する現像装置６３、及び感光体６１の残留するトナーを除去回収するクリーニング装置６４が配置されており、作像プロセスとしては、中間転写ベルト５が、回転して１つのカラー画像を形成している。すなわち、最初にイエロー（Ｙ）の作像部で、イエロー（Ｙ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写する。次に、マゼンタ（Ｍ）の作像部で、マゼンタのトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写する。次に、シアン（Ｃ）の作像部で、シアンのトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写し、最後に、ブラック（ＢＫ）のトナーを現像し中間転写ベルト５に転写する。
【００２０】
中間転写ベルト５上で現像された４色のトナー像を用紙に転写する転写装置５１、転写後に中間転写ベルト５の表面に残留するトナーを除去回収する中間転写クリーニング装置５２がそれぞれ配置されている。
【００２１】
トナー像を得た用紙上のトナーを定着処理する定着装置８が上記画像形成装置（手段）下流（用紙の搬送経路での下流）に配置されている。定着装置を通過した用紙は排紙ローラ４１により排紙収納部４に排紙収納される。なお両面印刷時は、分岐部９１にて、分岐され、両面装置９を経由して、用紙が反転され、レジストローラ２３で用紙のスキューが補正され、裏面画像形成動作に至る。
【００２２】
給紙部２においては、給紙トレイ２１に未使用の記録紙が収容されており、回動可能に支持された底板２４が最上位の記録紙をピックアップローラ２５に当接可能な位置まで上昇させる。給紙ローラ２６の回転により、最上紙は給紙トレイ２１から送り出され、レジストローラ２３へと搬送される。
【００２３】
レジストローラ２３は記録紙の搬送を一時止め、感光体６１表面のトナー像と記録紙の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって回転が開始するよう、制御される。
【００２４】
読取部３では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（不図示）の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーよりなる読み取り走行体３２、３３が往復移動する。この読み取り走行体３２、３３により走査された画像情報は、レンズ３４の後方に設置されているＣＣＤ３５に画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。画像処理された信号に基づいて、露光装置７内のレーザダイオードＬＤ（不図示）の発光により感光体６１の表面に静電潜像が形成される。ＬＤからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体６１に至る。読み取り部３の上方に、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送する自動原稿搬送装置３６が取り付けられている。
【００２５】
本例のカラー画像形成装置は、上述したごとく原稿を走査して読み取り、デジタル化して用紙に複写する、いわゆるデジタルカラー複写機としての機能の他に、図示せぬ制御装置により原稿の画像情報を遠隔地と授受するファクシミリの機能や、コンピュータが扱う画像情報を用紙上に印刷するいわゆるプリンタの機能を有する多機能の画像形成装置である。どの機能によって形成された画像もすべて一つの排紙収納部４に排出・収納される。
【００２６】
すなわち分岐爪９１にて分岐され、両面装置９を経由して記録紙を反転させ、反転排紙ローラ９２を経由して排紙ローラ４１から排出された場合、排紙収納部にスタックされた記録紙は画像面が下面になった状態であり、複写、ファクシミリ、プリンタで扱う原稿の処理順が１ページから行われて印刷されても、排紙収納部４から取り出したとき、１ページ目が最上になっており、改めてページを揃えるなどの作業から解放される。
【００２７】
図２は本発明に係る給紙装置の一実施形態を示す概念図（Ａ）と概念的断面図（Ｂ）である。給紙トレイ２１の底板２４上に積載された記録紙２０の束を厚さ方向で挟む位置に発光手段２５０と受光手段２５１を備え、発光手段２５０より発した光が記録紙２０の束を透過することで減衰した光量の光を受光手段２５１にて検出している。また記録紙２０の搬送路上にも発光手段２５０ａと受光手段２５１ａを備え、発光手段２５０ａより発した光が１枚の記録紙２０を透過することで減衰した光量を受光手段２５１ａにて検出している。発光手段２５０、２５０ａとしてはＬＥＤ素子、半導体レーザなどが考えられるが、白熱燈や蛍光灯等その他の発光手段でもかまわない。波長も可視光はもちろん、赤外光や紫外光等が考えられる。
【００２８】
上述のように検出した記録紙１枚の場合の透過光量と、給紙トレイ２１内に積載されたシート束状態での透過光量とを比較演算すれば、トレイ２１内にある記録紙２０の残量を算出できる。なお、受光手段２５１、２５１ａの出力から記録紙２０の枚数を演算する演算部は、図１に示す装置の例えばエンジン部、給紙部、コントローラ部等のどこに設けてもよい。また図２において、２０―１、２０―２、２０―３は記録紙２０が何枚目であるかを示し、Ｐ―１、Ｐ―２・・・は中間転写ベルト５上に現像された画像が何枚目であるかを示す。
【００２９】
図３は、受光手段２５１、２５１ａの検出光量（出力）を縦軸に、時系列を横軸に示したもので、図３（Ａ）は、通常時の受光手段２５１の受光量と出力を示したグラフ、図３（Ｂ）は、通常時より一定倍率小さい出力を示したグラフである。図３（Ａ）では、記録紙２０の１枚の透過光率は１％未満であるため、受光量（透過率）が１％以下の領域で０〜５Ｖの出力が得られる設定となっている。したがって既に述べたように、紙なし時（透過光率１００％）の前後では飽和して出力が５Ｖとなっている。これに対し図３（Ｂ）では、通常時より一定倍率小さい出力を設定しているため、受光量（透過率）が１％以下の領域での出力は非常に小さいが、紙なし時（透過光率１００％）の前後では受光量に比例した出力が得られている。したがって、紙なし時に発光素子２５０の発光量をＤ／Ａ変換等により変化させ、受光素子２５１の出力を所定の値に設定した後、受光素子２５１の出力を一定倍率上げることにより、図３（Ａ）のグラフの傾きは狙い通りに補正（校正）されたことになる。
【００３０】
つぎに上述のような補正を行うための手段について説明する。
図４は抵抗を用いた補正回路の回路図である。一対の抵抗Ｒ１、Ｒ２を備えており、通常使用される抵抗Ｒ１より一定倍率小さい補正用抵抗Ｒ２へスイッチＳＷで切り替え可能となっている。補正用抵抗Ｒ２の抵抗値は、通常使用される抵抗Ｒ１の抵抗値に被検出体の透過率（％）を乗じ、これを１００で除した値とすればよい。例えば通常使用される抵抗値を５０ｋΩ、記録紙２０の透過率を０．５％とすると、補正用抵抗Ｒ２の抵抗値は２５０Ωとなる。なお通常使用される抵抗値Ｒ１は、出力が最も精度よく見られる範囲に設定してある。例えば出力が０〜５Ｖで記録紙２０の透過光率が０．２５％〜１％ならば、出力は１Ｖ〜４Ｖがよい。補正時も通常時と同様に１Ｖ〜４Ｖの中の任意の値（たとえば３Ｖ等）とすることができるので、たとえば１Ｖ以下や４Ｖ以上等レンジの少ない範囲での補正（校正）を回避でき、高精度な補正が可能となる。
【００３１】
図５は、増幅回路の増幅率を切り替え可能とした補正回路の回路図である。そのために、増幅回路Ａ１と増幅制御部Ａ２とを備えている。この例では、補正時の増幅率の値を、通常使用される増幅率に被検出体の透過率（％）を乗じ、これを１００で除した値とすればよい。例えば通常使用される増幅率を２００倍、記録紙２０の透過率を０．５％とすると、補正時増幅率は１倍となる。なお一般には、抵抗よりも増幅回路にて増幅した方が出力波形が崩れないため、図４の例よりも高精度な結果が得られることを期待できる。
【００３２】
図６は、給紙トレイ２１上に実際にあるいは擬似的に記録紙２０が無い状態を作り出す手段を示す概念図である。この例は、記録紙２０の透過光率にはほとんどの場合に個体差が存在し、透過光率にはバラツキが生じる。また記録紙２０の残量を検出する場合、発光手段２５０、と受光手段２５１の間には常に複数枚の記録紙２０が存在するので、その状態では記録紙無し時に補正を行うことはできないが、バラツキが無い状態で補正するのが最も精度が良くなるので、その状態を作り出すためのものである。具体的には、補正時に底板２４を下降させ、発光手段２５０と受光手段２５１間に記録紙２０が無い状態を作り出している。なお図中２４ａは切り欠きである。
【００３３】
図７は、給紙トレイ２１上に実際にあるいは擬似的に記録紙２０が無い状態を作り出す他の手段を示す概念図である。具体的には、発光手段２５０及び受光手段２５１を上下方向に移動させ、あるいは左右方向に移動させることを可能とし、補正時に記録紙２０から両手段２５０、２５１を離間させ補正を行うことを可能にしている。移動させる手段には適宜公知のものを用いればよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る透過光量検出装置は、以上説明してきたように、シート状の被検出体が無い透過光率１００％の状態の前後で透過光検出手段の出力が透過光率に比例する手段を提供でき、これにより、高精度な残量検知が可能となる。
【００３５】
請求項２、３に係る透過光量検出装置は、以上説明してきたように、受光手段に接続した抵抗を切り替えるだけで透過光検出の補正（校正）が可能となり、非常に安価で省スペース、低電力とすることができる。
【００３６】
請求項４、５に係る透過光量検出装置は、以上説明してきたように、増幅率を切り替えるだけで透過光検出の補正（校正）が可能となり、抵抗を用いるよりも高精度な結果が得られる。
【００３７】
請求項６ないし８に係る透過光量検出装置は、以上説明してきたように、透過光率にバラツキがあっても非検出体が無い状態を作り出すことで精度良く補正できる。
【００３８】
請求項９、１０の画像形成装置は、以上説明してきた透過光量検出装置や給紙装置を用いることで、給紙トレイから送り出せる記録紙の枚数以上の画像を中間転写ベルト等の画像担持体上に書き込むことを防止でき、トナーの無駄や、大量のトナー消去のために発生するクリーニング装置への負荷等を低減させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施対象であるカラー画像形成装置である。
【図２】本発明に係る給紙装置の一実施形態を示す概念図（Ａ）と概念的断面図（Ｂ）である。
【図３】図２に示す受光手段の検出光量（出力）と時系列を示した図である。
【図４】抵抗を用いた補正回路の回路図である。
【図５】増幅回路の増幅率を切り替え可能とした補正回路の回路図である。
【図６】給紙トレイ上に記録紙が無い状態を作り出す手段を示す概念図である。
【図７】給紙トレイ上に記録紙が無い状態を作り出す他の手段を示す概念図である。
【符号の説明】
１ 画像形成部
２ 給紙部
３ 読取部
４ 排紙収納部
５ 中間転写ベルト
６ 作像部
７ 露光装置
８ 定着装置
９ 両面装置
２０ 記録紙
２１ 給紙トレイ
２２ 給紙装置
２３ レジストローラ
２４ 底板
２５ ピックアップローラ
２６ 給紙ローラ
３６ 自動原稿搬送装置
５１ 転写装置
５２ 中間転写クリーニング装置
６１ 感光体
６２ 帯電装置
６３ 現像装置
６４ クリーニング装置
２５０、２５０ａ 発光手段
２５１、２５１ａ 受光手段
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
Ａ１ 増幅回路
Ａ２ 増幅制御部

Claims (10)

1. 発光手段と受光手段とを備え、シート状の被検出体の厚さ方向に光を透過させて透過光量を検出する透過光量検出装置において、上記受光手段の通常時の出力より一定倍率小さい倍率で出力する補正回路を備えることを特徴とする透過光量検出装置。
2. 請求項１の透過光量検出装置において、上記補正回路が、通常使用するように上記受光手段に接続する抵抗とは異なる抵抗値の補正用抵抗であることを特徴とする透過光量検出装置。
3. 請求項２の透過光量検出装置において、上記補正用抵抗の抵抗値を、通常使用される抵抗値に被検出体の透過率（％）を乗じ、これを１００で除した値とすることを特徴とする透過光量検出装置。
4. 請求項１の透過光量検出装置において、上記補正回路が、上記受光手段に接続する増幅回路であって、該増幅回路が、通常使用する増幅率を通常使用する値とは異なる増幅率を使用して上記補正を行うようにしてなることを特徴とする透過光量検出装置。
5. 請求項４の透過光量検出装置において、上記補正時の増幅率の値を、通常使用される増幅率に被検出体の透過率（％）を乗じ、これを１００で除した値とすることを特徴とする透過光量検出装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかの透過光量検出装置において、上記被検出体の無い状態を作り出して透過光量検出の補正を行うことを特徴とする透過光量検出装置。
7. 請求項６の透過光量検出装置を用いた給紙装置であって、上記被検出体である記録紙を搭載する上下動可能な底板を備え、該底板を下降させて記録紙無し状態として透過光量検出の補正を行うことを特徴とする給紙装置。
8. 請求項６の透過光量検出装置を用いた給紙装置であって、上記発光手段及び上記受光手段を可動にして備え、これら発光手段及び受光手段の少なくとも一方を記録紙から離間させた状態として透過光量検出の補正を行うことを特徴とする給紙装置。
9. 請求項１ないし６のいずれかの透過光量検出装置を、シート状の被検出体である記録紙の残量検知手段として備えてなることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項７または８の給紙装置を備えてなることを特徴とする画像形成装置。

Images