JP2009053386A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 個々の印刷用紙における表面状態に応じて適切な転写制御又は定着制御を可能にする。
【解決手段】 発光部３５は、画像形成のために搬送された画像形成前の印刷用紙４１に対して所定の角度で光を照射する。第１の受光部３７は、印刷用紙４１側からの正反射光を受光しこれに応じた第１の測定信号を出力する。第２の受光部３９は、印刷用紙４１側からの拡散反射光を受光しこれに応じた第２の測定信号を出力する。転写定着制御部１３は、第１および第２の測定信号に基づき印刷用紙４１に対する画像の転写又は定着を制御する制御信号を出力する。
【選択図】 図３

Description

本発明は画像形成装置に係り、種々の表面状態の印刷用紙に対しても良好な画像形成を可能にした例えば複写機や複合機（ＭＦＰ：Multi Function Peripheral）等に好適する画像形成装置に関する。

複写機や複合機等の画像形成装置においては、厚みや表面状態の異なる種々の印刷用紙に対して印刷可能になっており、良好な印刷状態を確保する観点から、それら種々の印刷用紙に応じてトナー画像の転写定着を適切に制御する必要があり、種々の提案がなされている。

例えば特開平７−１９６２０７号公報（特許文献１）に示す用紙種類判別方法がある。

この特許文献１は、ホストコンピュータから印刷指令をプリンタで受け、印刷開始前に、印刷用紙を給紙トレイから給紙して所定位置で停止させ、その印刷用紙を横切る光軸を形成する投光器および受光器によってその印刷用紙を透過する光の透過光量を検出し、この光量に対応した電圧に変換して所定のしきい電圧と比較し、その比較結果に基づいて印刷用紙の種類を判別する構成を有し、操作者による印刷用紙の種類判別を不要とし、異なる印刷用紙に誤って印刷を行うことを防止したものである。

さらに、特開２００６−３０９７８号公報（特許文献２）に示す画像形成装置も提案されている。

この特許文献２の構成は、１回の通紙で用紙両面に画像を転写して両面記録が可能な画像形成装置において、発光部と受光部からなる光沢度検知手段を有し、用紙に反射させた反射光により用紙の一方側の面と他方側の面の光沢度をその光沢度検知手段で検知し、この光沢度検知手段の検知結果に基づいて作像部における像担持体上のトナー付着量を制御し、表裏面で光沢度の異なる用紙を用いた場合でも、用紙両面の画像品質の差異を小さくして高品位な両面画像が得られるようにしたものである。
特開平７−１９６２０７号公報 特開２００６−３０９７８号公報

しかしながら、上述した特許文献１の用紙種類判別方法は、印刷用紙を透過する光の透過光量に対応して印刷用紙の種類を判別して良好な印刷状態を確保するものであり、印刷用紙の表面状態を考慮するものではないから、表面状態の異なる種々の印刷用紙に対して高品位な印刷状態を得るには改善の余地がある。

これに対し、特許文献２の画像形成装置では、用紙からの反射光によって用紙光沢度を算出し、この算出結果に基づいて像担持体上のトナー付着量を制御して用紙両面の画像品質の差異を小さくしたものであり、用紙の光沢度も考慮しているが、高画質を達成するためには、光沢度以外に用紙の厚みや用紙の表面の粗さ等も考慮する必要があり、種々の表面状態を有する印刷用紙に対して良好な高画質の印刷状態を得るには、同様に、改善の余地がある。

本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、印刷用紙における表面の光沢度、厚み又は表面の粗さ等に応じて転写制御又は定着制御が可能で、高画質の印刷状態を得ることの可能な画像形成装置の提供を目的とする。

そのような課題を解決するために本発明に係る画像形成装置は、画像形成のために搬送される画像形成前の印刷用紙に対して所定の角度で光を照射する発光部と、その印刷用紙側からの正反射光を受光しこれに応じた第１の測定信号を出力する第１の受光部と、その印刷用紙側からの拡散反射光を受光しこれに応じた第２の測定信号を出力する第２の受光部と、それら第１および第２の測定信号に基づき印刷用紙に対する画像の転写又は定着を制御する制御信号を出力する転写定着制御部とを具備している。

本発明の画像形成装置では、上記印刷用紙がその照射光の反射を抑える反射防止部上に載置される構成も可能である。

本発明の画像形成装置では、上記発光部がパルス状に断続発光する構成も可能である。

本発明の画像形成装置では、上記転写定着制御部が、それら第１および第２の測定信号に基づき得られたその印刷用紙の光沢度、用紙厚みおよび表面粗さに対する所定の基準値との差に応じたトナー転写量制御信号、定着温度制御信号又は定着速度制御信号を上記制御信号として出力する構成も可能である。

このような本発明に係る画像形成装置では、搬送された画像形成前の印刷用紙に対して発光部から光を照射すると、第１の受光部がその印刷用紙側からの正反射光を受光しこれに応じた第１の測定信号を出力し、第２の受光部がその印刷用紙側からの拡散反射光を受光しこれに応じた第２の測定信号を出力し、転写定着制御部がそれら第１および第２の測定信号に基づき印刷用紙に対する画像の転写又は定着を制御する制御信号を出力するから、個々の印刷用紙における表面の光沢度、厚み又は表面の粗さ等に応じて、トナー画像の適切な転写制御又は定着制御が可能で、印刷用紙に対して高画質の印刷状態を得ることが可能である。

本発明の画像形成装置において、上記印刷用紙がその照射光の反射を抑える反射防止部上に載置される構成では、個々の印刷用紙について正確な第１および第２の測定信号が得られるから、これら制御信号の正確な出力を介して、一層、高画質の印刷状態を得ることが可能である。

本発明の画像形成装置では、上記発光部がパルス状に断続発光する構成では、発光部への駆動電力を増加させずに発光部からの光量を高めることが可能で、Ｓ／Ｎ比を良好に保って高画質の印刷状態を得ることが可能である。

本発明の画像形成装置では、上記転写定着制御部が、それら第１および第２の測定信号に基づき得られたその印刷用紙の光沢度、用紙厚み又は表面粗さに対する所定の基準値との差に応じたトナー転写量制御信号、定着温度制御信号又は定着速度制御信号を上記制御信号として出力する構成では、トナー転写量制御、定着温度制御又は定着速度を介して確実に高画質の印刷状態を得ることが可能である。

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、本発明に係る画像形成装置Ａの概略を説明する概略ブロック図である。

図１において、画像形成装置Ａは、制御部１を中心として画像読取部３、記憶部５、印刷部７、操作表示部９、検出部１１および転写定着制御部１３を有し、例えば複合機（ＭＦＰ）を構成している。なお、画像形成装置Ａは、これ以外にも構成を有するが、本発明の要旨ではないので説明および図示を省略する。

画像読取部３は、図２に示すように、装置の本体ケース１５の上部に配置されており、制御部１の制御の下、例えば印刷された複数頁の原稿から画像を光学的に読み込み、フィルタ処理等をして電子的画像データを印刷ジョブとして生成する公知のスキャナ等であり、頁毎の画像データを記憶部５に記憶制御する。

記憶部５は、画像読取部３からの読取り画像データ、後述する基準値、制御管理データを記憶する他、制御部１の動作プログラムを記憶した読み書き可能な例えばハードディスクである。

印刷部７は、本体ケース１５の下部に配置された異なる印刷用紙のセットされる複数の給紙部１７、１９と、これら給紙部１７、１９から１次給紙された印刷用紙を搬送する搬送路２１と、この搬送路２１の途中に配置され印刷用紙の２次給紙タイミングを制御するレジストローラ２３と、トナーの収納されたトナーカセット２５と、上述した画像データから印刷画像イメージデータに展開してトナーカセット２５からのトナーでトナー現像して印刷用紙にトナー転写する転写部２７と、印刷用紙に転写されたトナー画像を定着する定着部２９と、両面印刷用に印刷用紙を反転搬送する反転搬送部３１等を有するモノクロ又はカラーの印刷エンジンである。

なお、カラー構成の場合、トナーカセット２５および転写部２７は３色又は４色分配置される。

操作表示部９は、制御部１の制御の下、画像形成装置Ａの動作を操作指示するタッチ入力部と、動作状態を表示する液晶表示部を兼ねる公知のものである。

検出部１１および転写定着制御部１３の詳細については後述する。

制御部１は、それら画像読取部３、記憶部５、印刷部７、操作表示部９、検出部１１および転写定着制御部１３を制御したりこれらの一部を担うもので、ＣＰＵやこのＣＰＵの起動プログラムを有するＲＯＭ等を有して形成されている。

そして、本発明は、図１における検出部１１および転写定着制御部１３を主体として構成されている。

検出部１１は、図２に示したように、搬送路２１におけるレジストローラ２３の手前に配置されており、図３に示すように、搬送路２１に向けて下方が開放されたセンサハウジングとしての支持部３３と、この支持部３３において搬送路２１に向けて配置された発光素子３５と、正反射用受光素子３７と、拡散反射用受光素子３９とを有して形成された、いわゆるメディアセンサである。

発光素子３５は、搬送路２１上に搬送された印刷用紙４１のある仮想点Ｐからの仮想垂線Ｓに対して約６０°〜８５°の角度で光軸が位置するよう斜めに配置され、例えば図４に示すように、駆動部４３からの駆動信号によって発光した可視光線又は赤外線等の光を、その仮想点Ｐに向けて照射するＬＥＤ等の発光部である。

なお、図４は検出部１１の発光素子３５、正反射用受光素子３７、拡散反射用受光素子３９および駆動部４３等の電気的なブロック図である。

正反射用受光素子３７は、図３のように仮想垂線Ｓを中心にして発光素子３５とは逆方向に約６０°〜８５°の同じ角度で光軸が位置するよう斜めに配置され、発光素子３５から印刷用紙４１で正反射された光の強弱に応じた電気レベルの第１の測定信号を出力する第１の受光部である。主に印刷用紙４１の表面における光沢度を測定するものである。

拡散反射用受光素子３９は、仮想垂線Ｓ上に光軸を置いてその仮想点Ｐに向けて垂直対面するよう配置され、発光素子３５から印刷用紙４１で拡散反射された光の強弱に応じた電気レベルの第２の測定信号を出力する第２の受光部である。主に印刷用紙４１の厚みを測定するものであり、第１および第２の測定信号によって印刷用紙４１の表面の粗さも測定される。

仮想点Ｐ付近の搬送路２１には、発光素子３５からの照射光を反射させ難い黒色のシート状反射防止部４５が平面度を保って配置されており、少なくとも仮想点Ｐ近傍において、この反射防止部４１に印刷用紙４１が平面度を保って載置されるようになっている。

印刷用紙４１は、この反射防止部４１に載置される位置に搬送されたとき、測定のために一時的に停止制御されるが、停止の有無は本発明の必須の要件ではない。

転写定着制御部１３は、制御部１の制御の下、図４に示すように、正反射用受光素子３７および拡散反射用受光素子３９からの第１および第２の測定信号を入力し、それら第１および第２の測定信号に基づき、印刷用紙４１に対する画像の転写又は定着を制御する制御信号を印刷部９の転写部２７や定着部２９に出力する機能を有している。

すなわち、転写定着制御部１３は、それら第１および第２の測定信号に基づき正反射光量および拡散反射光量を演算測定し、印刷用紙４１の光沢度、厚みおよび表面の粗さを以下の演算式によって数値として算出測定するとともに、測定したそれら光沢度、用紙厚みおよび表面の粗さに応じた転写制御信号および又は定着制御信号を制御信号として出力する機能を有する。なお、次式で符号Ａ、Ｂ、Ｃは定数である。

光沢度 ＝Ａ×（正反射光量）
用紙厚み ＝Ｂ×（拡散反射光量）
表面状態 ＝Ｃ×（（正反射光量）/（拡散反射光量））

印刷用紙４１の表面状態を表す光沢度が低くなるに従って正反射光の成分がより小さくなるから、正反射用受光素子３７で受光される正反射光の強度レベルから印刷用紙４１の光沢度を判別することが可能となり、印刷用紙４１が厚くなるに従って拡散反射光の成分がより大きくなるから、拡散反射用受光素子３９で受光される拡散反射光の強度レベルから印刷用紙４１の厚みを判別することが可能となる。

印刷用紙４１の表面の粗さも、正反射用受光素子３７および拡散反射用受光素子３９で受光した正反射光および拡散反射光の比率を用いて判別することが可能である。

転写定着制御部１３が出力する制御信号は、トナー転写量制御信号として「転写電圧／電流制御信号」および「トナー濃度制御信号」、定着制御信号として「定着温度制御信号」および「定着速度制御信号」等である。

例えば、印刷用紙４１の光沢度が所定の光沢基準値より高い（輝く）場合、図５の制御管理データに示すように、それに応じて定着温度を上げる定着温度制御信号を、定着速度を下げる定着速度制御信号を、トナー濃度を上げるトナー濃度制御信号を各々出力し、光沢度が所定の光沢基準値より低い（暗い）場合、それに応じて定着温度を下げる定着温度制御信号を、定着速度を上げる定着速度制御信号を、トナー濃度を下げるトナー濃度制御信号を各々出力する。

なお、図５において、（上）や（下）はそれらの変化が定着温度、定着速度、転写電圧およびトナー濃度に僅かに影響し、（−）は殆ど影響しないことを示している。

また、印刷用紙４１の厚みが所定の厚み基準値より厚い場合、それに応じて定着温度を上げる定着温度制御信号を、定着速度を下げる定着速度制御信号を、転写電圧を上げる転写電圧／電流制御信号を各々出力し、厚みが厚み基準値より薄い場合、それに応じて定着温度を下げる定着温度制御信号を、定着速度を上げる定着速度制御信号を、転写電圧を下げる転写電圧／電流制御信号を各々出力する。

さらに、印刷用紙４１の表面の粗さが粗さ基準値より細かい場合、それに応じて定着温度を上げる定着温度制御信号を、定着速度を上げる定着速度制御信号を、転写電圧を上げる転写電圧／電流制御信号を各々出力し、表面が粗さ基準値より粗い場合、それに応じて定着温度を下げる定着温度制御信号を、定着速度を下げる定着速度制御信号を、転写電圧を下げる転写電圧／電流制御信号を各々出力する。

なお、それら転写電圧／電流制御信号、トナー濃度制御信号、定着温度制御信号および定着速度制御信号は、予め設定された比率関係で出力され、転写電圧／電流制御信号およびトナー濃度制御信号が印刷部９の転写部２７に、定着温度制御信号および定着速度制御信号が印刷部９の定着部２９に出力される。

そして、転写部２７は、光沢度が高い印刷用紙４１の表面に対応するトナー転写量を光沢度が低い場合のそれよりも大きくするよう制御するが、例えば、転写電圧／電流制御信号に応じてトナー画像を印刷用紙４１に転写する際に当該印刷用紙４１への帯電量を大きくし、トナー濃度制御信号に応じて転写部２７を形成する転写ドラム（図示せず。）への潜像量形成光量を大きくする。

定着部２９は、同様に、光沢度が高い印刷用紙４１の表面に対応するトナー定着を光沢度が低い場合のそれよりも強くするよう制御するが、定着温度の制御信号に応じて加熱ローラの加熱温度を高め、定着速度の制御信号に応じてその加熱ローラと加圧ローラによる印刷用紙４１の搬送速度を下げるよう可変する。

次に、本発明の画像形成装置の動作を、図６のフローチャートを参照して簡単に説明する。

まず、印刷動作プログラムがスタートすると、ステップＳ１にて印刷部７が給紙部１７又は１９から印刷用紙４１を１次給紙して搬送路２１を搬送し、検出部１１において印刷用紙４１を一時的に停止させる。

続く、ステップＳ２において、検出部１１の発光素子３５から可視光線が印刷用紙４１に向けて照射され、正反射用受光素子３７にて印刷用紙４１からの正反射光が受光され、その強弱に応じた第１の測定信号が正反射用受光素子３７から出力されるとともに、拡散反射用受光素子３９からは、印刷用紙４１で拡散反射された光の強弱に応じた第２の測定信号が出力され、それら第１および第２の測定信号に基づき転写定着制御部１３が正反射光量および拡散反射光量を演算測定する。

さらに、ステップＳ３において、転写定着制御部１３が、それら正反射光量および拡散反射光量から印刷用紙４１の光沢度、厚みおよび表面の粗さを算出し、これらに基づき、転写電圧やトナー濃度を上下する制御信号（転写電圧／電流制御信号、トナー濃度制御信号）を印刷部９の転写部２７に、定着温度や定着速度を上下する制御信号（定着温度制御信号、定着速度制御信号）を印刷部９の定着部２９に出力する。

その後は、上述したように、転写部２７が、転写電圧に応じてトナー画像を印刷用紙４１に転写する際に当該印刷用紙４１への帯電量を可変し、トナー濃度の制御信号に応じて転写部２７を形成する転写ドラムへの潜像量形成光量を可変するから、表面が測定され、レジストローラ２３から２次給紙された印刷用紙４１に対し、それに応じてトナー転写量が制御されるとともに転写される。

さらに、定着部２９は、定着温度の制御信号に応じて加熱ローラを加熱制御して印刷用紙４１への定着温度を可変したり、加熱ローラと加圧ローラによる定着搬送速度を可変し、印刷用紙４１へのトナー定着度が制御されて排紙される。

このように、本発明の画像形成装置Ａは、搬送された画像形成前の印刷用紙４１に対して所定の角度で光を照射する発光素子（発光部）３５と、その印刷用紙４１側からの正反射光を受光しこれに応じた第１の測定信号を出力する正反射用受光素子（第１の受光部）３７と、その印刷用紙４１側からの拡散反射光を受光しこれに応じた第２の測定信号を出力する拡散反射用受光素子（第２の受光部）３９と、それら第１および第２の測定信号に基づき印刷用紙４１に対する画像の転写又は定着を制御する制御信号を出力する転写定着制御部１３とを具備している。

そのため、個々の印刷用紙４１における表面の光沢度、厚み又は表面の粗さ等に応じて適切な転写制御および定着制御が可能で、印刷用紙４１に対して高画質の印刷状態を得ることが可能である。

しかも、転写定着制御部１３が、それら第１および第２の測定信号に基づき得られたその印刷用紙４１の光沢度、用紙厚み又は表面粗さに対する所定の基準値との差に応じたトナー転写量制御信号、定着温度制御信号又は定着速度制御信号を上記制御信号として出力するから、トナー転写量制御、定着温度制御又は定着速度を介して確実に高画質の印刷状態を得ることが可能である。

また、印刷用紙４１の厚みを測定する際に、印刷用紙４１のベース部分が反射すると印刷用紙４１を通過した光が反射し易く、再度、印刷用紙４１を通過して正反射用受光素子３７および又は拡散反射用受光素子３９に入光してしまう可能性があるが、光の照射を受ける印刷用紙４１がその照射光の反射を抑える反射防止部４５上に載置されるから、反射防止部４５の配置によって印刷用紙４１を通過した光の反射を抑え、測定精度を上げることが可能である。

なお、反射防止部４５は、上述したようにシート状部材に限定されず、発光素子３５からの光が照射される仮想点Ｐを含む領域において、印刷用紙４１の裏面が当接する部材であれば本発明の目的達成が可能である。

ところで、本発明の画像形成装置において、上述した図４中の駆動部４３にて発光素子３５をパルス状に断続発光させる構成、すなわち、所定のデューティ比で例えば数ｍ秒〜数十ｍ秒ずつパルス点灯させる構成にすると、連続発光させる場合に比べて例えば駆動電流を増大させることが可能である。

このような構成では、所定期間内における駆動電力を増大させずに発光量を上げることが可能となり、Ｓ／Ｎ比を良好に保って高画質の印刷状態を得ることが可能である。

上述した本発明の画像形成装置Ａでは、表面のみの片面印刷を念頭に説明したが、本発明では両面印刷においても実施可能であり、この場合、印刷用紙４１の裏面側に上述した検出部１１と同様な検出部（図示せず。）を配置し、裏面用に転写定着制御部１３から制御信号を出力可能に構成すれば良い。

本発明に係る画像形成装置を実施の形態を示す概略ブロック図である。 本発明における画像形成装置の構成例を示す図である。 本発明における画像形成装置の要部を説明する要部構成図である。 本発明における画像形成装置の要部を説明する要部ブロック図である。 本発明の画像形成装置における制御管理データを示す図である。 本発明における画像形成装置の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 制御部
３ 画像読取部
５ 記憶部
７ 印刷部
９ 操作表示部
１１ 検出部
１３ 転写定着制御部
１５ 本体ケース
１７、１９ 給紙部
２１ 搬送路
２３ レジストローラ
２５ トナーカセット
２７ 転写部
２９ 定着部
３１ 反転搬送部
３３ 支持部（センサハウジング）
３５ 発光素子（発光部）
３７ 正反射用受光素子（第１の受光部）
３９ 拡散反射用受光素子（第２の受光部）
４１ 印刷用紙
４３ 駆動部
４５ 反射防止部
Ａ 画像形成装置

Claims (4)

1. 画像形成のために搬送される画像形成前の印刷用紙に対して所定の角度で光を照射する発光部と、
   前記印刷用紙側からの正反射光を受光しこれに応じた第１の測定信号を出力する第１の受光部と、
   前記印刷用紙側からの拡散反射光を受光しこれに応じた第２の測定信号を出力する第２の受光部と、
   前記第１および第２の測定信号に基づき前記印刷用紙に対する画像の転写又は定着を制御する制御信号を出力する転写定着制御部と、
   を具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記印刷用紙は、前記照射光の反射を抑える反射防止部上に載置される請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記発光部は、パルス状に断続発光する請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記転写定着制御部は、前記第１および第２の測定信号に基づき得られた前記印刷用紙の光沢度、用紙厚みおよび表面粗さに対する所定の基準値との差に応じたトナー転写量制御信号、定着温度制御信号又は定着速度制御信号を前記制御信号として出力する請求項１〜３いずれか１記載の画像形成装置。

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