JP2006052069A

JP2006052069A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006052069A
Application number: JP2004235519A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nakano; 修中野; Yoshihisa Fujiwara; 義久藤原; Hidefumi Matsuura; 英文松浦
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-08-12
Filing date: 2004-08-12
Publication date: 2006-02-23

Abstract

【課題】部品点数を多くすることなく、記録紙の含水量の測定と記録紙の有無を検出することができる画像記録装置を提供する。
【解決手段】この発明は、給紙カセットに載置された記録紙Ｐを取り出し、印刷部で記録紙に画像を形成する画像形成装置において、給紙カセット部分にに水分センサー１００を配置し、記録紙の水分センサー１００からの出力と、記録紙が無いときの水分センサー１００との出力の差異に基づき、給紙カセット内の記録紙の有無を検出するとともに、水分センサー１００で検出した記録紙Ｐの含水量により画像形成装置の印刷制御を行う。
【選択図】図４

Description

この発明は、たとえばシート状の記録紙に画像の形成を行う電子写真複写機、レーザプリンタ、インクジェットプリンタなどの画像形成装置に関し、特に、記録紙の含水量検出並びに用紙切れ検出を行う画像形成装置に関する。

電子写真複写機、インクジェットプリンタなどの画像形成装置においては、使用される転写紙の紙質や含水量の変化により、画像品質が左右される。このため、転写紙の含水量を検出するセンサを設け、そのセンサ出力に応じて画像形成装置の機構部の制御や転写電流等の印字制御などを行い良好な記録を行うように構成されている。図１に、一般的な電子写真複写機の構成を示す。

図１は、電子写真複写機の内部構成を示すものである。電子写真複写機１０の本体１１のほぼ中央には、感光体ドラム１２が配置されている。この感光体ドラム１２の周囲には、帯電装置１３、光学装置１４による露光位置１４ａ、現像装置１６、転写剥離チャージャ１７、クリーニング装置１８、および除電ランプ２０が設けられている。

また、本体１１の右側には、シート状の記録紙Ｐを収容する給紙カセット２１が設けられている。この給紙カセット２１内の記録紙Ｐは、給紙部を経て、上記感光体ドラム１２と転写剥離チャージャ１７との間の転写部へ順に送られるようになっている。

本体１１内には、給紙カセット２１からピックアップローラ２２により取り出され、この給紙部を介して給紙された記録紙Ｐを感光体ドラム１２の転写部を経て、本体１１の左側の排紙トレイ２３に導くための用紙搬送路２４が形成されている。

この用紙搬送路２４の感光体ドラム１２より上流側には、分離ローラ２５およびレジストローラ対２６が設けられ、下流側には搬送ベルト２７、定着ローラ対２８、および排紙ローラ対３０が設けられている。

本体１１の上面には、原稿Ｄを載置する原稿台（透明ガラス）３４、白色のプラテンシート３５ａを有し、原稿台３４を被覆する原稿カバー３５が設けられるとともに、操作部（図示していない）が設けられている。また、原稿台３４の周囲の原稿先端側（排紙側）には、原稿Ｄを載置する際のガイドとなる原稿スケール３２が設けられている。

前記の光学装置１４は、露光ランプ３６、ミラー３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ，３７ｆ、およびレンズブロック１５によって構成されている。

上記露光ランプ３６およびミラー３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、原稿台３４の下面に沿って図示矢印Ｓ方向に移動され、この移動にともなって原稿台３４上の原稿Ｄを露光走査するようになっている。

原稿台３４上に載置された原稿Ｄは、光学系の移動にともなって露光ランプ３６からの光が照射される。この原稿Ｄからの反射光は、ミラー３７ａ，３７ｂ，３７ｃ、レンズブロック１５、およびミラー３７ｄ，３７ｅ，３７ｆを順に介して感光体ドラム１２の露光位置１４ａに導かれ、帯電装置１３で表面が均一に帯電された感光体ドラム１２の表面に結像される。

この露光位置１４ａで画像が露光されることにより、表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置１６によってトナーが付着されることにより可視像化される。一方、これにタイミングをあわせて、上記給紙カセット２１より取り出された記録紙Ｐが、レジストローラ対２６によって感光体ドラム１２方向へ送られる。

この記録紙Ｐは、転写部において、転写剥離チャージャ１７の作用により感光体ドラム１２上のトナー像が転写される。この転写された記録紙Ｐは、搬送ベルト２７によって定着ローラ対２８へ送られ、ここで転写像の定着が行われた後、排紙ローラ対３０によって本体１１外の排紙トレイ２３上に排出される。

なお、転写後の感光体ドラム１２は、クリーニング装置１８で表面の残留トナーが除去され、さらに除電ランプ２０によって残像が消去されることにより、初期状態に復帰される。

上述の如く、給紙カセット２１内より取り出された記録紙Ｐは、図示矢印方向から送られ、給紙ガイド４１，４２間を順に通り、一旦、レジストローラ対２６の位置で停止される。この後、このレジストローラ対２６により紙搬送ガイド４３上を案内されて、感光体ドラム１２と転写剥離チャージャ１７との間の転写部に導かれる。

上記したような電子写真複写機において、記録紙Pの含水量を測定し、記録紙Pの含水量に応じ、含水量が多いときには、転写電流が大きくなるように制御し、逆に含水量吸湿量が少ない場合には転写電流を少なくして、転写部の転写条件を最適にして高品質な画像を得る方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、記録紙の含水量を測定するために湿度センサーを用い、その湿度センサーを給紙カセットに設けた装置がある（例えば、特許文献２参照）。

一方、給紙カセットを用いた画像形成装置においては、給紙カセット内の記録紙の有無をフォトカプラなどのセンサーで検出し、記録紙が無くなった場合には、用紙切れを通知するように構成されている。
特開平６−２６６２４９号公報特開平６−２６２７９４号公報

上記したように、紙の含水量は印刷品質や紙の搬送に大きく影響することが知られている。このため、湿度センサー等を設けて、紙の含水量を測定し、その湿度に応じた制御がなされている。また、給紙カセットを用いた装置においては、記録紙の有無も検出している。このため、従来の装置においては、湿度を検出する装置と記録紙の有無を検出するための装置を必要とし、部品点数が多くなり、コストがアップするなどの難点があった。

この発明は、上述した従来の問題点に鑑みなされたものにして、部品点数を多くすることなく、記録紙の含水量の測定と記録紙の有無を検出することができる画像記録装置を提供することを目的とする。

この発明は、給紙部に載置された記録紙を取り出し、印刷部で記録紙に画像を形成する画像形成装置において、給紙部に水分センサーを配置し、記録紙の水分センサーからの出力と、記録紙が無いときの水分センサーとの出力の差異に基づき、給紙部の記録紙の有無を検出するとともに、水分センサーで検出した記録紙の含水量により画像形成装置の印刷制御を行うことを特徴とする。

前記水分センサーとして光学式湿度センサーを用い、給紙部の底板に鏡面部を設けて構成することができる。

また、前記水分センサーとして光学式湿度センサーを用い、給紙部の底板に低反射部を設けて構成することができる。

また、前記水分センサーとして一対のプローブからなる電気式水分センサーを用い、給紙部の底板に導電体部を設けて構成することができる。

上記の構成によれば、水分センサー１つで、記録紙の含水量の測定と記録紙の有無を検出することができる。また、水分センサーとして、光学式湿度センサーを用いた場合、給紙部の底板に鏡面部または低反射部を設けることで、記録紙がある時のセンサー出力と無いときのセンサー出力の差異を多くとることができ、確実な記録紙の有無の検出が行える。

以下、この発明の実施形態につき図面を参照して説明する。図２は、この発明の実施形態による画像形成装置の給紙カセット部分を示す概略構成図、図３乃至図５は、同要部斜視図である。

図２ないし図５に示すように、この発明にかかる画像形成装置の給紙カセット２１には、ピックアップローラ２２の記録紙搬送方向の上流側に水分センサ１００が設けられている。水分センサ１００は、近赤外線を領域に発光強度を持つ発光ダイオードからなる発光部１０１と、発光部１０１から発光され、被測定物で反射された反射光を受光する受光部１０２とを有する。受光部１０２で受光した反射光に応じた反射率を求め、算出した反射率により記録紙Ｐの含水量を求めるように構成されている。

給紙カセット２１の底板２１ａ上に記録紙Ｐが載置され、給紙カセット２１内に記録紙Ｐがセットされている場合には、最上部の記録紙Ｐの含水量を水分センサー１００で測定する。給紙カセット２１内に記録紙が無くなった場合には、水分センサー１００は、給紙カセット２１の底板２１ａ部分の反射光を受光部１０２で測定することになる。

この水分センサ１００は、近赤外線を領域、即ち、水の吸収波長帯域１．４５μｍまたは１．９μｍに発光強度を持つ発光ダイオードと、近赤外線を領域、即ち、水の吸収波長帯域１．４５μｍまたは１．９μｍに感度を持つ光学センサで構成される。水の吸収帯は１．４５μｍ、１．９μｍにあり、含水量に応じて、発光ダイオードから出射された光が吸収され、記録紙から反射する反射光が変化し、光学センサの出力が変化する。この出力の変化により含水量を検出する。含水量は水分率（％）で表され、試料の任意の状態の重さとその絶乾燥重量との差の元の重量に対する百分率で示したものである。

そこで、この発明は、記録紙Ｐからの反射光を測定した時の水分センサー１００の出力と、給紙カセット２１の底板２１ａからの反射光を測定した時の水分センサー１００の出力の相違を判断し、記録紙Ｐの含水量の測定と記録紙の有無の検出を水分センサー１００で行うように構成したものである。

このため、この発明の実施形態においては、給紙カセット２１の底板２１ａからの反射光量が記録紙Ｐからの反射光量の想定範囲から著しく外れるように、底板２１ａに加工を施している。記録紙Ｐでの反射光量の想定範囲を５％＜反射率＜８０％とした場合、図４に示す例では、反射光量が過多になるように、底板２１ａに鏡面シート２１ｂを設けている。

記録紙Ｐがある場合には、水分センサー１００は想定範囲内の反射率を検出し、この反射率に応じた含水量が測定される。一方、記録紙Ｐが無くなった場合には、鏡面シート２１ｂからの反射光を検出することになり、過多な反射光（反射率≧８０％）でセンサ出力が異常値を出力することになる。センサー１００の出力が異常になると、紙切れを検出することになる。

図５に示した例は、図４とは逆に、記録紙Ｐが無いときの反射光量を過小になるように、黒色低反射シート２１ｃを底板２１ａに設けている。この黒色低反射シート２１ｃは、例えば、反射率３％のものを用いる。この図５に示したものでは、記録紙Ｐがある場合には、水分センサー１００は想定範囲内の反射率を検出し、この反射率に応じた含水量が測定される。一方、記録紙Ｐが無くなった場合には、低反射シート２１ｃからの反射光を検出することになり、過小な反射光（反射率≦５％）でセンサ出力が異常値を出力することになる。センサー１００の出力が異常になると、紙切れを検出することになる。

図６は、この発明にかかる画像形成装置の構成を示すブロック図である。水分センサ１００の発光部１０１は、近赤外線を領域、即ち、水の吸収波長帯域１．４５μｍまたは１．９μｍに発光強度を持つ発光ダイオードで構成され、発光部駆動回路１０３により、点灯制御される。発光部駆動回路１０３は、マイクロコンピュータ等で構成された制御部１１０により制御される。

水分センサ１００の受光部１０２は、近赤外線を領域、即ち、水の吸収波長帯域１．４５μｍまたは１．９μｍに感度を持つ光学センサで構成され、受光部１０２で検出した受光量に応じた電圧をＡ／Ｄ変換回路１０４でデジタルデータに変換され、制御部１１０に与える。

制御部１１０には、基準となるべく予め定められた所定の基準含水量を持つ基準紙を測定したデータに基づく反射率と含水量との関係を示すテーブルを備える。このテーブルに基づき、受光部１０２からの出力により、含水量を算出する。

このテーブルは、例えば、基準となるべく予め定められた所定の基準含水量を持つ基準紙を水分センサー１００で測定し、受光部１０２で検出した受光量から紙の反射率を算出する。そして、その反射率と所定の基準含水量（水分率）の変換テーブルを作成する。

表１に算出した反射率と水分率との関係を示す変換テーブルの例を示す。

なお、記録紙として色紙を用いる場合には、反射率が白色紙とは異なるため、変換テーブルの値が白色紙と異なる。このような場合には、可視光域に帯域を有する発光部と受光部とを追加することで、可視光帯域のセンサ出力で変換テーブルを切り替えて対応するように構成すればより正確な制御が行える。

そして、記録紙Ｐからの反射光量を受光部１０２で受光し、受光部１０２からの出力で反射率を求め、反射率から変換テーブルに基づいて更に含水量を算出する。

制御部１１０は、算出した反射率に基づき、記録紙の有無、記録紙がある場合には記録紙の含水量（水分率）を算出し、印刷部１０６の印字制御を行う。

記録紙Ｐが無くなった場合には、センサ出力が異常値を出力することにより、制御部１１０は記録紙が無いと判断し、用紙切れを示す表示器（ＬＥＤ）１０５を点灯させる。また、水分センサー１００が想定範囲内の反射率を検出すると、検出した反射率に基づき含水量を検出し、含水量に応じて印刷部１０６の制御が行われる。

例えば、上記したような電子写真複写機においては、記録紙Ｐの含水量に応じ、含水量が多いときには、転写電流が大きくなるように制御し、逆に含水量が少ない場合には転写電流を少なくして、転写部の転写条件を最適にして高品質な画像を得るように制御する。

また、電子写真方式以外の画像形成装置においても含水量に応じてそれぞれ適した制御が行われる。例えば、この発明をインクジェットプリンタに用いた場合には、記録紙の含水量が低い場合には、吐出インク量を多くし、含水量が多い場合には、吐出インク量を少なくなるように制御すればよい。

次に、この発明をインクジェットプリンタに用いた場合の制御部の動作につき図７のフロー図に従い説明する。動作を開始すると、インターバルタイマが動作し（ステップＳ１）、紙切れ計測の要求が出され（ステップＳ２）、そして、水分センサー１００からデータを取りこむ（ステップＳ３）。

続いて、反射率を算出し（ステップＳ４）、算出した反射率が想定範囲内、反射率が５％を越え、８０％未満か否か判断される（ステップＳ５）。反射率が想定範囲内に無い場合には、記録紙が無いと判断し、用紙切れＬＥＤ１０５を点灯させ（ステップＳ６）、使用者に用紙切れを通知する。そして、印刷終了か否か判断され（ステップＳ１４）、印刷終了の場合には動作を終了する。

算出した反射率が想定範囲内であれば、、用紙切れＬＥＤ１０５を消灯し（ステップＳ７）、含水量を算出する（ステップＳ８）。

続いて、算出した含水量が低含水量か否か、含水量が５％未満か否か判断され（ステップＳ９）、５％未満の場合には、低含水量であると判断し、インク吐出量を多くして印刷し（ステップＳ１１）、そして、印刷終了か否か判断され（ステップＳ１４）、印刷終了の場合には動作を終了する。

算出した含水量が低含水量か否か、含水量が５％未満か否か判断され（ステップＳ９）、５％以上の場合には、続いて、算出した含水量が高含水量か否か、含水量が１０％を越える否か判断され（ステップＳ１０）、１０％を越えた場合には高含水量であると判断し、インク吐出量を少なくして印刷し（ステップＳ１２）、そして、印刷終了か否か判断され（ステップＳ１４）、印刷終了の場合には動作を終了する。

また、算出した含水量が高含水量か否か、含水量が１０％を越える否か判断され（ステップＳ１０）、１０％以下の場合には最適な含水量であると判断し、適量なインク吐出量で印刷し（ステップＳ１３）、そして、印刷終了か否か判断され（ステップＳ１４）、印刷終了の場合には動作を終了する。

上記した実施形態においては、水分センサーとして、光学式水分センサー１００を用いたが、電気式水分センサー１００ａを用いても良い。図８、図９は、電気式水分センサー１００ａを用いた例を示している。電気式水分センサー１００ａは、例えば、一対のプローブ１２０、１２０間の電気容量を測定することにより行われる。図８に示すように、記録紙Ｐがある場合には、プローブ１２０，１２０は記録紙Ｐに接触しており、プローブ１２０，１２０間の電気容量（電気抵抗）は想定範囲内（抵抗値＞１ＫΩ）であり、含水量検出を行う。含水量は、電気式水分センサー１００ａを用い、予め既知の測定対象物を測定したデータに基づく電気特性から含水量との関係を示すテーブルを作成し、テーブルを格納する。そして、このテーブルに基づき制御部１１０が含水量を算出する。

給紙カセット２１の底板２１ａに導電体部２１ｄを設けている。図９に示すように、記録紙Ｐが無くなると、電気式水分センサー１００ａのプローブ１２０，１２０間は導通状態となる。プローブ１２０，１２０間の電気容量（電気抵抗）は異常範囲（抵抗値が≦１ＫΩ）となるので、用紙切れが検出できる。

図１０は、電気式水分センサーを用いたこの発明にかかる画像形成装置の構成を示すブロック図である。プローブ１２０，１２０間に抵抗を抵抗計１１１で測定し、制御部１１０に与える。

制御部１１０には、測定したデータに基づく抵抗値と含水量との関係を示すテーブルが備え、このテーブルに基づき、抵抗計１１１からの出力により、含水量を算出する。

制御部１１０は、算出した抵抗値に基づき、記録紙の有無、記録紙がある場合には記録紙の含素分量を算出し、印刷部１０６の印字制御を行う。

記録紙Ｐが無くなった場合には、抵抗値が異常値を出力し、、制御部１１０は記録紙が無いと判断し、用紙切れを示す表示器１０５を点灯させる。また、電気式水分センサー１００aが想定範囲内の抵抗値を検出すると、検出した抵抗値に基づき含水量を検出し、含水量に応じたて印刷部１０６の制御が行われる。

次に、この発明をインクジェットプリンタに用いた場合の制御部の動作につき図１２のフロー図に従い説明する。動作を開始すると、インターバルタイマが動作し（ステップＳ２０）、紙切れ計測の要求が出され（ステップＳ２１）、そして、電気式水分センサー１００ａから抵抗値を取りこむ（ステップＳ２２）。

続いて、算出した抵抗値が想定範囲内、抵抗値が１ＫΩ未満か否か判断される（ステップＳ２３）。抵抗値率が想定範囲内に無い場合には、記録紙が無いと判断し、用紙切れ表示器１０５を点灯させ（ステップＳ２４）、使用者に用紙切れを通知する。そして、印刷終了か否か判断され（ステップＳ３２）、印刷終了の場合には動作を終了する。

算出した抵抗値が想定範囲内であれば、、用紙切れ表示器１０５を消灯し（ステップＳ２５）、含水量を算出する（ステップＳ２６）。

続いて、算出した含水量が低含水量か否か、含水量が５％未満か否か判断され（ステップＳ２７）、５％未満の場合には、低含水量であると判断し、インク吐出量を多くして印刷し（ステップＳ２９）、そして、印刷終了か否か判断され（ステップＳ３２）、印刷終了の場合には動作を終了する。

算出した含水量が低含水量か否か、含水量が５％未満か否か判断され（ステップＳ２７）、５％以上の場合には、続いて、算出した含水量が高含水量か否か、含水量が１０％を越える否か判断され（ステップＳ２８）、１０％を越えた場合には高含水量であると判断し、インク吐出量を少なくして印刷し（ステップＳ３０）、そして、印刷終了か否か判断され（ステップＳ３２）、印刷終了の場合には動作を終了する。

また、算出した含水量が高含水量か否か、含水量が１０％を越える否か判断され（ステップＳ２８）、１０％以下の場合には最適な含水量であると判断し、適量なインク吐出量で印刷し（ステップＳ３１）、そして、印刷終了か否か判断され（ステップＳ３２）、印刷終了の場合には動作を終了する。

なお、電子写真式複写機、インクジェットプリンタの印字制御の例につき説明したが他の種類のプリンタも含水量に適した制御を行えばよい。例えば、熱昇華型プリンタの場合には、記録紙の含水量が低い場合には、転写温度を低くし、含水量が多い場合には、転写温度を高くなるように制御すればよい。

また、用紙の搬送速度を制御しても良い。用紙搬送速度の場合、記録紙の含水量が多い場合には遅く、記録紙の含水量が少ない場合には、早くするように制御することもできる。更に、記録紙を乾燥させる機能を有するものの場合には、用紙乾燥ファンに対しては、記録紙の含水量が低い場合には低速回転、記録紙の含水量が多い場合には、高速回転、乾燥ヒータの場合には記録紙の含水量が低い場合には、ヒータの強度を弱、含水量が多い場合には、強に制御するように構成してもよい。

また、上記した実施形態では、給紙カセットを用いた場合を説明したが、給紙カセットを用いずに、給紙トレイに記録紙を載置するタイプの画像形成装置にもこの発明は適用できる。

一般的な電子写真複写機の内部構成を示す概略構成図である。この発明の実施形態による画像形成装置の給紙カセット部分を示す概略構成図である。この発明の実施形態による画像形成装置の給紙カセット部分の要部斜視図である。この発明の実施形態による画像形成装置の給紙カセット部分の要部斜視図である。この発明の実施形態による画像形成装置の給紙カセット部分の要部斜視図である。この発明の実施形態にかかる画像形成装置の構成を示すブロック図である。この発明をインクジェットプリンタに用いた場合の制御部の動作を示すフロー図である。この発明の他の実施形態による画像形成装置の給紙カセット部分の要部斜視図である。この発明の他の実施形態による画像形成装置の給紙カセット部分の要部斜視図である。この発明の他の実施形態にかかる画像形成装置の構成を示すブロック図である。この発明をインクジェットプリンタに用いた場合の制御部の動作を示すフロー図である。

符号の説明

１００水分センサー
１０１発光部
１０２受光部
２１給紙カセット
２１ａ底板

Claims

給紙部に載置された記録紙を取り出し、印刷部で記録紙に画像を形成する画像形成装置において、給紙部に水分センサーを配置し、記録紙の水分センサーからの出力と、記録紙が無いときの水分センサーとの出力の差異に基づき、給紙部の記録紙の有無を検出するとともに、水分センサーで検出した記録紙の含水量により画像形成装置の印刷制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
前記水分センサーとして光学式湿度センサーを用い、給紙部の底板に鏡面部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記水分センサーとして光学式湿度センサーを用い、給紙部の底板に低反射部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記水分センサーとして一対のプローブからなる電気式水分センサーを用い、給紙部の底板に導電体部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。