JP2005085176A - 紙葉類の枚数検知方法、枚数検知装置、給紙装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 紙葉類の種類によらず、少枚数の紙葉類の枚数を正確に検知するための紙葉類の枚数検知方法、枚数検知装置、給紙装置、および余分なトナーを消費しない画像形成装置を提供する。
【解決手段】 複数枚の紙葉類の一方の側に接する交番磁束発生手段３７と、もう一方の側に接する誘導起電力検出手段３８とを備え、前記誘導起電力検出手段３８で検出した誘導起電力の大小により紙葉類の枚数を検知する紙葉類の枚数検知装置。
【選択図】 図３

Description

本発明は、紙葉類束を構成する枚数を検知する紙葉類の枚数検知方法、給紙装置およびこれを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

従来技術では給紙トレイに積載された紙葉類（記録紙）の有無を検知する有り無し検知と、５０枚以上とか１００枚以上の有無を検知する紙葉類枚数検知が一般に知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし近年コピーやプリンタのカラー化、高速化に伴ってプリント速度を向上させるために現像器や感光体を複数設けて同時に画像形成を行う関係から、中間転写ベルトを大型化する必要が生じている。
中間転写ベルト上に担持する画像枚数を増やしたのに対して、ファーストプリント時間を短くするために搬送路長を短くする必要から給紙トレイから転写部までの間に存在できる記録紙枚数は逆に少なくなっている。
このため、例えば中間転写ベルト上に５枚分の画像を担持しうるのに給紙トレイから転写部までの間には記録紙が３枚しか存在し得ない場合、５−３＝２枚分の画像が余ってしまう。
このとき、余った画像はクリーニング装置にて消去されることになるが、通常の転写残のものと違ってクリーニング装置に過大な負荷がかかりことになる。また、画像を形成するためのトナーを無駄に消費することにもなってしまう。
特許文献１では、搬送中の記録紙のカウントまたは重送検知を、記録紙を透過する光量の変化で行うことを開示している。しかし、記録紙の種類はさまざまでＯＨＰ用紙のようにほとんど透過してしまうから遮光用紙のようにほとんど透過しないものもあり、そのような状況下で正確に記録紙枚数を検知しているとは言えないのが現状である。
特開平８−４８４３９号公報

そこで、本発明の目的は、上記問題点を解決するために、紙葉類の種類によらず、少枚数の紙葉類の枚数を正確に検知するための紙葉類の枚数検知方法、枚数検知装置、給紙装置、および余分なトナーを消費しない画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数枚の紙葉類の一方の側から変化する磁束を投入し、もう一方の側で誘導起電力を検出し、検出した誘導起電力の高低により紙葉類の枚数を検知する紙葉類の枚数検知方法を特徴とする。
請求項２に記載の発明は、給紙動作毎に積載された複数の紙葉類の一方の側から変化する磁束を投入し、もう一方の側から誘導起電力を検出し、給紙動作毎の誘導起電力の変化により紙葉類１枚あたりの厚さによる誘導起電力の変化を求めて紙葉類の枚数を補正する紙葉類の枚数検知方法を特徴とする。
請求項３に記載の発明は、複数枚の紙葉類の一方の側に接する交番磁束発生手段と、もう一方の側に接する誘導起電力検出手段とを備え、前記誘導起電力検出手段で検出した誘導起電力の大小により紙葉類の枚数を検知する紙葉類の枚数検知装置を特徴とする。
請求項４に記載の発明は、複数の紙葉類を積載する積載手段と、積載された紙葉類を給紙する給紙手段とを備えた給紙装置において、複数枚の紙葉類の一方の側に接する交番磁束発生手段と、もう一方の側に接する誘導起電力検出手段とを備え、前記誘導起電力検出手段で検出した誘導起電力の大小により紙葉類の枚数を検知する紙葉類の給紙装置を特徴とする。
請求項５に記載の発明は、複数の紙葉類を積載する積載手段と、積載された紙葉類を給紙する給紙手段とを備えた給紙装置において、複数枚の紙葉類の一方の側に接する交番磁束発生手段と、もう一方の側に接する誘導起電力検出手段とを備え、前記誘導起電力検出手段で検出した誘導起電力の給紙動作毎の変化により紙葉類１枚あたりの厚さによる誘導起電力の変化を求めて紙葉類の枚数を補正する紙葉類の給紙装置を特徴とする。
請求項６に記載の発明は、前記交番磁束発生手段と前記誘導起電力検出手段が、紙葉類表面の直交方向対向位置に設置される請求項３記載の紙葉類の枚数検知装置を特徴とする。

請求項７に記載の発明は、前記交番磁束発生手段と前記誘導起電力検出手段が、紙葉類表面の直交方向対向位置に設置される請求項４または５記載の紙葉類の給紙装置を特徴とする。
請求項８に記載の発明は、前記積載手段が回動可能な底板を有し、給紙動作ごとに紙葉類の給紙開始位置を一定とするような方向に回動させるとともに、前記交番磁束発生手段を前記底板に設置する請求項４、５または７記載の給紙装置を特徴とする。
請求項９に記載の発明は、前記誘導起電力検出手段を前記底板に設置する請求項８記載の給紙装置を特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、前記積載手段が回動可能な底板を有し、給紙動作ごとに紙葉類の給紙開始位置を一定とするような方向に回動させるとともに、前記磁力発生手段または前記誘導起電力検出手段のどちらか一方を前記給紙装置の給紙開始位置に設置する請求項４、５、７、８、９のいずれか１項記載の給紙装置を特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、複数の顕像を担持可能な像担持体と、複数の紙葉類を１枚ずつ給紙する給紙手段を備え、前記像担持体に形成された複数の顕像を順次紙葉類に転写する画像形成装置において、請求項３〜１０に記載した枚数検知装置または給紙装置を備えるとともに紙葉類の検知枚数が所定の値よりも小さい時には前記像担持体上への顕像の形成を行わない画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、複数の紙葉類の一方から変化する磁束を投入しもう一方の誘導起電力を検出することにより、紙葉類の枚数が少ないほど誘導起電力が大きく、枚数が多いほど誘導起電力が小さくなる。これにより、複数枚の紙葉類の枚数を正確に検知することができるようになる。紙葉類の種類があらかじめ分かっていない場合でも枚数を正確に検知することができるようになる。
また、本発明によれば、給紙動作毎の誘導起電力の変化を検出することにより、紙葉類１枚あたりの厚さを把握することができる。それにより紙葉類の種類が予め分かっていない場合でも枚数を正確に検知することができるようになる。

以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明を適用するカラー画像形成装置を示す概略図である。図１において、カラー画像形成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を備えている。必要に応じ別の給紙装置２２を増設することができる。画像形成部１の上方は、原稿を読み取る読み取り部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２０が排紙収納される。
画像形成部１では、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１３の周囲に、感光体１３の表面に帯電処理を行う帯電装置１１、画像情報を感光体１３表面にレーザ光で照射する露光装置７が配置される。
また、画像形成部１には、各感光体１３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１０および感光体１３の残留するトナーを除去回収するクリーニング装置１２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。

図２は図１のカラー画像形成装置の作像プロセスを説明する概略図である。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に転写させる。
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１６、転写後中間転写ベルト５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１７がそれぞれ配置されている。
トナー像を得た記録紙２０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（記録紙の搬送経路での下流）に配置されている。定着装置８を通過した記録紙は排紙ローラ１８により排紙収納部４に排紙収納される。
両面印刷の場合は、分岐部１４にて分岐され、両面装置９を経由して、記録紙が反転され、レジストローラ２３で記録紙のスキューが補正され、裏面画像形成動作に至る。
給紙部２においては、給紙トレイ２１に未使用の記録紙２０が収容されており、回動可能に支持された底板２４が、最上の記録紙２０をピックアップローラ２５が当接可能な位置まで上昇する。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。
レジストローラ２３は記録紙２０の搬送を一時止め、感光体１３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にタイミングをとって、回転が開始するように制御される。
読み取り部３においては、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（図示せず）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（図示せず）の発光により感光体１３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が取り付けられるようになっている。

本実施の形態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、デジタル化して記録紙に複写する、いわゆるデジタルカラー複写機としての機能を有している。
この機能の他に、図示してない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記録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１つの排紙収納部４に排出・収納される。
分岐部１４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１５を経由して排紙ローラ１８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る。
したがって、複写機、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開放される。

図３は本発明による紙葉類枚数検知装置の第１の実施の形態を示す概略断面図である。枚数測定の対象である記録紙（紙葉類）２０の束（紙葉類束）３０を挟んでその下面と上面に夫々交番磁束発生手段３７、誘導起電力検出手段３８を設置している。
交番磁束発生手段３７はコイルに交流電圧を印加したもの、永久磁石を振動させる等の手段を用いることができる。誘導起電力検出手段３８はコイルからなり、付近の磁束の変化により誘導起電力の検出を行う。図示しない演算部により誘導起電力検出手段３８で検出した誘導起電力を通じて記録紙の枚数を演算する。
紙葉類の枚数検知の原理は次の式で説明できる。
式１：Ｖ＝Ｋ／ｎ^２／ｘ^２
ここで、
Ｖ：誘導起電力（交流電圧）
Ｋ：係数
ｎ：記録紙枚数
ｘ：記録紙厚さ
図４は枚数検知の原理を便宜的に記録紙１枚のときの誘導起電力を１としたときの誘導起電力の記録紙枚数による変化をグラフで示す図である。図４から理解されるように、誘導起電力が分かれば記録紙の枚数が求められる。
図５は記録紙枚数と出力（誘導起電力）の範囲を表した特性図である。図５から次のアルゴリズムで枚数を決定する。出力がＡ未満であるので記録紙束３０の枚数は５枚以上と判断する。
出力がＢ未満Ａ以上であるので記録紙束３０の枚数は４枚と判断する。出力がＣ未満Ｂ以上であるので記録紙束３０の枚数は３枚と判断する。出力がＤ未満Ｃ以上であるので記録紙束３０の枚数は２枚と判断する。出力がＥ未満Ｄ以上であるので記録紙束３０の枚数は１枚と判断する。出力がＥ以上であるので記録紙束３０の枚数は０枚と判断する。
なお、前記Ａ〜Ｅは予め実験あるいは計算により求めて設定した数値であり、環境条件、記録紙の種類等の変動要因により任意に設定されることができる。
以下、枚数検知部分について詳細に内容説明を行う。
紙葉類束３０の一方の面から交番磁束を投入しもう一方の面から誘導起電力を検出することにより、紙葉類の枚数が少ないほど検出される誘導起電力が大きく、枚数が多いほど検出される誘導起電力が小さくなる。これにより、複数枚の紙葉類の枚数を正確に検知することができるようになる。

図６は本発明の紙葉類枚数検知装置の第２の実施の形態を示す概略図である。記録紙２０は、記録紙束３０として給紙トレイ２１の底板２４上に積載される。底板２４は給紙トレイ２１に回動自在に支持されている。
底板２４は図示してない上昇機構により記録紙束３０の上面をピックアップローラ２５に接触する位置まで上昇させることが可能である。交番磁束発生手段３７は底板２４に設置され、底板２４の回動とともに記録紙束３０の下面に接触するように設置している。
図７は図６の第２の実施の形態での紙葉類枚数検知を説明する説明図である。基本的な紙葉類枚数検知方法は第１の実施例と同じであるが、給紙動作ごとの誘導起電力の変化を取り入れて紙葉類の枚数検知をより正確なものとしている。
給紙動作により枚数は１枚ずつ少なくなるが、その誘導起電力の変化が大きい場合には、例えば、ある時点での出力がＢ未満Ａ以上であったのに、次の給紙動作時にはＤ未満Ｃ以上となった場合（これは第１の実施の形態の図５とは異なる）には、記録紙２０の厚さが大きいと判断して記録紙束３０の枚数を補正するのである。
また、交番磁束発生手段３７を底板２４に設置させたことにより、底板２４が回動しても記録紙束３０と交番磁束発生手段３７の位置関係は保たれる。
交番磁束発生手段３７と誘導起電力検出手段３８を紙葉類表面の直交方向対向位置（表面と直交しかつ対向する位置）に設置することにより、設置距離が最小となり枚数の変化に対する誘導起電力の高低差が大きくなりより高精度に検知を行えるようになる。
給紙動作ごとに高さが変化する底板上に交番磁束発生手段３７を設けることによって、紙葉類との位置関係が一定となりより正確に枚数検知を行うことができる。
複数の紙葉類の一方から交番磁束を投入しもう一方の誘導起電力を検出することにより、紙葉類の枚数が少ないほど誘導起電力が大きく、枚数が多いほど誘導起電力が小さくなる。これにより、複数枚の紙葉類の枚数を正確に検知することができるようになる。
給紙動作ごとに高さが変化する底板に誘導起電力検出手段３８を設けることにより、紙葉類との位置関係が一定となりより正確に枚数検知を行うことができる。
給紙開始位置に交番磁束発生手段３７または誘導起電力検出手段３８を設けることにより、紙葉類の枚数によらず紙葉類との位置関係が一定となりより正確に枚数検知を行うことができる。
このようにして、記録紙の枚数をカウントして、残り枚数と中間転写ベルト５に担持できる顕像の数を比較して記録紙２０の残り枚数が少ない場合には、作像を中止して中間転写ベルト５へトナー像が転写されないように制御する。
これによって中間転写クリーニング装置１７に多量のトナー像が行くことがなくなり負荷が掛かることがなくなる。また、無駄なトナー消費を抑えることもできる。

図８は本発明による紙葉類枚数検知装置の第３の実施の形態を示す概略正面図である。図９は図８の紙葉類枚数検知装置の第３の実施の形態を別の角度（矢印Ａ方向）から見た側面図である。
第２の実施の形態との違いは、誘導起電力検出手段３８（交番磁束発生手段３７としても良い）の給紙方向に対する位置を、給紙開始位置であるピックアップローラ２５と略同一とした点である。
給紙動作ごとに記録紙束３０はピックアップローラ２５に接触するように底板２４が回動するが、その位置と同一の位置に誘導起電力検出手段３８を配置することにより、記録紙束３０が上昇したさいの位置が固定され、誘導起電力が安定し、記録紙（紙葉類）枚数検知の精度も向上する。
図１０は本発明による紙葉類枚数検知装置の第４の実施の形態を示す概略図である。第２の実施例との違いは、誘導起電力検出手段３８が底板２４に設置されていることである。
記録紙２０の枚数を検知するための誘導起電力検出手段３８は交番磁束発生手段３７に対向して最短距離の位置に設置するのが最も望ましい。記録紙２０を積載する底板２４に誘導起電力検出手段３８を設けることにより、底板２４の回動により記録紙束３０の角度が変化しても、記録紙束に対する誘導起電力検出手段３８の位置関係は一定となる。
紙葉類の残り枚数が少ない時には、中間転写体にトナー像を作成しないようにすることにより、無駄なトナー消費を防ぎ、クリーニング部へ掛かる過大な負荷を防止することができる。

本発明を適用するカラー画像形成装置を示す概略図である。 図１のカラー画像形成装置の作像プロセスを説明する概略図である。 本発明による紙葉類枚数検知装置の第１の実施の形態を示す概略断面図である。 枚数検知の原理を便宜的に記録紙１枚のときの誘導起電力を１としたときの誘導起電力の記録紙枚数による変化をグラフで示す図である。 記録紙枚数と出力（誘導起電力）の範囲を表した特性図である。 本発明の紙葉類枚数検知装置の第２の実施の形態を示す概略図である。 図６の第２の実施の形態での紙葉類枚数検知を説明する説明図である。 本発明による紙葉類枚数検知装置の第３の実施の形態を示す概略正面図である。 図８の紙葉類枚数検知装置の第３の実施の形態を別の角度から見た側面図である。 本発明による紙葉類枚数検知装置の第４の実施の形態を示す概略図である。

符号の説明

５ 中間転写ベルト
２０ 記録紙（紙葉類）
２１ 積載手段（給紙トレイ）
２２ 給紙装置
２４ 底板
２６ 給紙手段（給紙ローラ）
３０ 記録紙束
３７ 交番磁束発生手段
３８ 誘導起電力検出手段

Claims (11)

1. 紙葉類束の一方の面から変化する磁束を投入し、他方の面から誘導起電力を検出し、検出した誘導起電力の高低により紙葉類束の枚数を検知することを特徴とする紙葉類の枚数検知方法。
2. 給紙動作毎に積載された紙葉類束の一方の面から変化する磁束を投入し、他方の面から誘導起電力を検出し、給紙動作毎の誘導起電力の変化により紙葉類１枚あたりの厚さによる誘導起電力の変化を求めて紙葉類の枚数を補正することを特徴とする紙葉類の枚数検知方法。
3. 紙葉類束の一方の面に接する交番磁束発生手段と、他方の面に接する誘導起電力検出手段とを備え、前記誘導起電力検出手段で検出した誘導起電力の大小により紙葉類の枚数を検知することを特徴とする紙葉類の枚数検知装置。
4. 紙葉類束を積載する積載手段と、積載された紙葉類束を給紙する給紙手段とを備えた給紙装置において、紙葉類束の一方の面に接する交番磁束発生手段と、他方の面に接する誘導起電力検出手段とを備え、前記誘導起電力検出手段で検出した誘導起電力の大小により紙葉類の枚数を検知することを特徴とする紙葉類の給紙装置。
5. 紙葉類束を積載する積載手段と、積載された紙葉類束を給紙する給紙手段とを備えた給紙装置において、紙葉類束の一方の側に接する交番磁束発生手段と、他方の面に接する誘導起電力検出手段とを備え、前記誘導起電力検出手段で検出した誘導起電力の給紙動作毎の変化により紙葉類１枚あたりの厚さによる誘導起電力の変化を求めて紙葉類の枚数を補正することを特徴とする紙葉類の給紙装置。
6. 前記交番磁束発生手段と前記誘導起電力検出手段が、紙葉類表面の直交方向対向位置に設置されることを特徴とする請求項３記載の紙葉類の枚数検知装置。
7. 前記交番磁束発生手段と前記誘導起電力検出手段が、紙葉類表面の直交方向対向位置に設置されることを特徴とする請求項４または５記載の紙葉類の給紙装置。
8. 前記積載手段が回動可能な底板を有し、給紙動作ごとに紙葉類の給紙開始位置を一定とするような方向に回動させるとともに、前記交番磁束発生手段を前記底板に設置することを特徴とする請求項４、５または７記載の給紙装置。
9. 前記誘導起電力検出手段を前記底板に設置することを特徴とする請求項８記載の給紙装置。
10. 前記積載手段が回動可能な底板を有し、給紙動作ごとに紙葉類の給紙開始位置を一定とするような方向に回動させるとともに、前記磁力発生手段または前記誘導起電力検出手段のどちらか一方を前記給紙装置の給紙開始位置に設置することを特徴とする請求項４、５、７、８、９のいずれか１項記載の給紙装置。
11. 複数の顕像を担持可能な像担持体と、紙葉類束から１枚ずつ給紙する給紙手段を備え、前記像担持体に形成された複数の顕像を順次紙葉類に転写する画像形成装置において、請求項３ないし１０に記載した枚数検知装置または給紙装置を備えるとともに紙葉類の検知枚数が所定の値よりも小さい時には前記像担持体上への顕像の形成を行わないことを特徴とする画像形成装置。

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