JP2012181236A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ユーザがわずらわしい操作をすることなく画像形成条件を設定することができる。
【解決手段】画像形成装置は、リフトモータの端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、給紙カセット内の記録用紙束の厚さを検出する用紙束厚さ検出手段と、1枚あたりの記録用紙の厚さを検出する用紙厚さ検出手段と、記録用紙サイズを検出する用紙サイズ検出手段と、端子間電圧に基づいて記録用紙束の重量を算出し、当該記録用紙束の重量と、記録用紙束の厚さと、1枚あたりの記録用紙の厚さと、記録用紙サイズとに基づいて記録用紙の単位面積あたりの重量を算出し、当該単位面積あたりの重量に基づいて記録用紙の種類を検出する用紙種類検出手段とを具備する。
【選択図】図4

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、転写部において感光体ドラムまたは中間転写ベルトから記録用紙にトナー画像が転写され、その後、定着部において当該トナー画像に対する定着処理が施される。上記転写部では、記録用紙に転写電圧を印加することによりトナー画像を転写させるが、記録用紙の種類(単位面積あたりの重さ)に応じた適切な転写電圧を印加できていない、つまり転写電圧の過剰印加または不足が生じると、中抜け現象などの転写不良が発生する。また、定着部では、トナー画像が転写された記録用紙を所定の定着温度で加圧することによりトナー画像を定着させるが、記録用紙の種類に応じた適切な定着温度にできていない、つまり加熱過剰または加熱不足になると、光沢ムラなどの定着不良が発生する。そのため、用紙種類に応じた転写電圧及び定着温度などの画像形成条件を設定するものとして、例えば、下記特許文献1には、ユーザによる操作によって入力された記録用紙の種類などの情報に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置が開示されている。
特開平7−271246号公報
しかしながら、上記従来技術では、転写電流や定着温度などの画像形成条件の設定のために、ユーザがタッチパネルなどの操作部を操作することによって、記録用紙の種類を入力しなければならない。すなわち、画像形成条件の設定のために、ユーザはわずらわしい操作をしなければならなかった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ユーザがわずらわしい操作をすることなく画像形成条件を設定することができることを目低とする。
上記目的を達成するために、本発明では、画像形成装置に係る第1の解決手段として、記録用紙束を収納する給紙カセットと、給紙カセット内の記録用紙束の最上部に接触し、最上部の記録用紙をピックアップして搬送するピックアップローラとを具備し、前記給紙カセットは、収納された記録用紙束が載置されたリフト板と、前記リフト板を動力により持ち上げることによって記録用紙束の最上部を前記ピックアップローラに接触させるリフトモータとを有する画像形成装置であって、前記リフトモータの端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、前記給紙カセット内の記録用紙束の厚さを検出する用紙束厚さ検出手段と、1枚あたりの記録用紙の厚さを検出する用紙厚さ検出手段と、記録用紙サイズを検出する用紙サイズ検出手段と、前記端子間電圧に基づいて記録用紙束の重量を算出し、当該記録用紙束の重量と、前記記録用紙束の厚さと、前記1枚あたりの記録用紙の厚さと、前記記録用紙サイズとに基づいて記録用紙の単位面積あたりの重量を算出し、当該単位面積あたりの重量に基づいて記録用紙の種類を検出する用紙種類検出手段とを具備するという手段を採用する。
本発明では、画像形成装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記用紙厚さ検出手段は、前記用紙束厚さ検出手段により検出された記録用紙束の厚さ(第1の用紙束厚さ)と、前記給紙カセットから所定枚数搬送された後の記録用紙束の厚さ(第2の用紙束厚さ)との差分を前記所定枚数で割ることで1枚あたりの記録用紙の厚さを検出するという手段を採用する。
本発明では、画像形成装置に係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、記録用紙束厚さ検出手段は、持ち上げられたリフト板の高さを検出する測距センサを有し、前記測距センサの検出結果に基づいて記録用紙束の厚さを検出するという手段を採用する。
本発明では、画像形成装置に係る第4の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記記録用紙束厚み検出手段は、前記リフト板に連動するスライドボリュームの出力に基づいて記録用紙束の厚さを検出するという手段を採用する。
本発明では、画像形成装置に係る第5の解決手段として、上記第1〜第4のいずれか1つの解決手段において、前記端子間電圧検出手段は、前記リフトモータの動作時に、変動が所定の範囲内になった端子間電圧の平均値を算出し、当該平均値を端子間電圧として検出するという手段を採用する。
本発明によれば、前記端子間電圧検出手段により検出された端子間電圧に基づいて記録用紙束の重量を算出し、当該記録用紙束の重量と、前記用紙束厚さ検出手段により検出された記録用紙束の厚さと、前記用紙厚さ検出手段により検出された1枚あたりの記録用紙の厚さと、前記用紙サイズ検出手段により検出された記録用紙サイズとに基づいて記録用紙の単位面積あたりの重量を算出し、当該単位面積あたりの重量に基づいて記録用紙の種類を検出する。このように、本発明は、自動的に検出した端子間電圧、記録用紙束の厚さ、1枚あたりの記録用紙の厚さ及び記録用紙サイズに基づいて記録用紙の種類を検出するので、わずらわしい入力操作、すなわち記録用紙の種類の入力操作をしなくても画像形成条件を設定することができる。
本発明の実施形態に係る複合機Aの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る複合機Aの給紙カセット44の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る複合機Aのリフトモータ443と演算/制御部6との接続関係を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る複合機Aの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る複合機Aのリフトモータ443の逆起電圧Ecを示すグラフである。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る複合機(画像形成装置)Aは、コピー機能、プリント機能、スキャン機能、ファクシミリ送信/受信機能及び電子メール送信機能を併せ持つ。複合機Aは、図1に示すように、操作表示部1、画像読取部2、画像データ記憶部3、用紙搬送/画像形成部4、通信部5及び演算/制御部6を備える。
なお、演算/制御部6は、本実施形態における端子間電圧検出手段、用紙厚さ検出手段及び用紙種類検出手段である。また、演算/制御部6と後述の測距センサ444は、本実施形態における用紙束厚さ検出手段を構成する。さらに、演算/制御部6と後述の用紙ガイド板445は、本実施形態における用紙サイズ検出手段を構成する。
操作表示部1は、操作キー及びタッチパネルを備えており、ユーザと複合機Aとを関係付けるマンマシンインタフェースとして機能する。操作表示部1は、押下された操作キーまたはタッチパネルに表示された操作ボタンの操作指示を演算/制御部6に出力するとともに、演算/制御部6の制御信号に基づいてタッチパネルに種々の画面を表示する。
画像読取部2は、演算/制御部6から入力される制御信号に基づいてDP(Document Processor:自動原稿送り装置)により自動給紙される原稿またはプラテンガラス上に載置された原稿の画像(原稿画像)をラインセンサで読み取って原稿画像データに変換し、この原稿画像データを画像データ記憶部3に出力する。
画像データ記憶部3は、半導体メモリまたはハードディスク装置などであり、演算/制御部6から入力される制御信号に基づいて原稿画像データ、プリント画像データ及びファクシミリ画像データ(通信部5が外部から受信)を記憶し、これら画像データを用紙搬送/画像形成部4に出力する。
用紙搬送/画像形成部4は、演算/制御部6から入力される制御信号に基づいて給紙カセット44(図1参照)から記録用紙を搬送し、画像データ記憶部3から入力された画像データに基づくトナー画像を記録用紙に形成するものであり、図1に示すように、各色(K,Y,C,M)に対応するトナー画像を形成する画像形成ユニット41、中間転写ベルト42、1次転写ローラ43、給紙カセット44、ピックアップローラ45、搬送ローラ46、2次転写ローラ47、定着ローラ48、排紙ローラ49及び排紙トレイ50から構成されている。
各画像形成ユニット41は、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の各色に対応するトナー画像を形成するものであり、複合機Aの正面から視て水平方向に所定間隔で配置され、図1に示すようにそれぞれトナー画像が周面に形成される感光体ドラムなどから構成されている。
中間転写ベルト42は、画像形成ユニット41に接するように設けられ、画像形成ユニット41に形成されたトナー画像が1次転写される記録媒体である。
1次転写ローラ43は、中間転写ベルト42を挟むように画像形成ユニット41に対向配置されており、演算/制御部6の制御の下、回転駆動されながら電圧を中間転写ベルト42に印加することにより画像形成ユニット41から中間転写ベルト42にトナー画像を1次転写させる。
給紙カセット44は、トナー画像が形成される記録用紙の束を収容する容器であり、図2に示すように、リフト板441、リフト板支持部442、リフトモータ443、測距センサ444及び用紙ガイド板445を備えている。
リフト板441は、給紙カセット44に記録用紙束が収容された際に、記録用紙束が載置される板であり、リフトモータ443の動力によって、記録用紙束の最上部がピックアップローラ45に接するように持ち上げられる。
リフト板支持部442は、リフト板441を下面側から支持するものであり、リフトモータ443に連結され、リフトモータ443の駆動によりリフト板441を持ち上げる。
リフトモータ443は、DCブラシモータであり、リフト板支持部442に連結され、
演算/制御部6の制御の下、動力によってリフト板支持部442を駆動することによりリフト板441を持ち上げ、記録用紙束の最上部がピックアップローラ45に接するようにする。
測距センサ444は、リフト板441の下面に光を発する発光素子と、リフト板441からの反射光を受光する受光素子とを備え、受光素子が反射光の入射角を検出し、入射角を示す検出信号を演算/制御部6に出力する。
用紙ガイド板445は、記録用紙の幅方向及び長さ方向それぞれに設けられた記録用紙を収容するためのガイド板であり、記録用紙の用紙サイズに合わせて移動可能にリフト板441上に取り付けられている。演算/制御部6は、用紙ガイド板445の位置に基づいて記録用紙の用紙サイズを検出する。
ピックアップローラ45は、給紙カセット44上において所定の高さで軸支され、モータ(不図示)等の駆動源により回転駆動され、給紙カセット44に収容される記録用紙束の最上部に接触され、最上部の記録用紙をピックアップして搬送ローラ46に搬送する。
搬送ローラ46は、モータ(不図示)等の駆動源により回転駆動され、ピックアップローラ45によりピックアップされた記録用紙を2次転写ローラ47に搬送するものである。
2次転写ローラ47は、演算/制御部6の制御の下、駆動源によって回転駆動されながら電圧を記録用紙に印加することにより中間転写ベルト42と2次転写ローラ47との間に搬送される記録用紙に中間転写ベルト42上のトナー画像を2次転写させる。
定着ローラ48は、内部にヒータを備えた加熱ローラと、加熱ローラに圧接される圧接ローラとから構成され、2つのローラでトナー画像が転写された記録用紙を挟持搬送することで記録用紙を加熱及び加圧して、トナー画像を記録用紙上に定着させる。
排紙ローラ49は、モータ(不図示)により回転駆動され、定着ローラ48から搬送された記録用紙を排紙トレイ50に排出する。
排紙トレイ50は、排紙ローラ49により排出された記録用紙を受け取るトレイである。
通信部5は、演算/制御部6による制御の下に、LAN(Local Area Network)や電話回線を用いて外部の複合機、ファクシミリ装置あるいはクライアントコンピュータ等と通信を行うものである。すなわち、この通信部5は、イーサネット(登録商標)等のLAN規格に準拠した通信機能とG3等のファクシミリ規格に準拠した通信機能とを兼ね備えたものである。この通信部5により、例えば、電子メールの送受信を行うことができる。
演算/制御部6は、内部メモリに記憶された制御プログラム及び上記操作表示部1から入力される操作指示に基づいて、複合機Aの全体動作を制御する。このような演算/制御部6とリフトモータ443との接続関係は、図3に示すようになっている。つまり、トランジスタ61は、エミッタ端子が電源(図示略)に接続され、コレクタ端子がリフトモータ443の入出力端子T1に接続され、ベース端子がCPU(Central Processing Unit)62に接続され、CPU62からの制御信号に基づいて電源電圧Vbをリフトモータ443に供給する。
抵抗R1と抵抗R2とは直列に接続され、抵抗R1の一端は、トランジスタ61のコレクタ端子及びリフトモータ443の入出力端子T1に接続され、抵抗R2の一端は、グランドに接続されている。抵抗R3は、一端がリフトモータ443の入出力端子T2に接続され、他端がグランドに接続されている。差動増幅回路63は、非反転入力端子が抵抗R1と抵抗R2との接続点C1に接続され、反転入力端子がリフトモータ443の入出力端子T2と抵抗R3との接続点C2に接続され、接続点C1と接続点C2との電位差を示す端子間電圧V1をCPU62に出力する。また、リフトモータ443の等価回路は、巻線抵抗Raと逆起電圧Ecとによって表される。
次に、上記構成の本実施形態に係る複合機Aの動作について、図4を参照して詳しく説明する。
まず、給紙カセット44内の記録用紙がなくなると、ユーザは、新たな記録用紙の束を給紙カセット44に収容する。
演算/制御部6は、新たな記録用紙束が収容され、リフト板441上に記録用紙束が載置されると、記録用紙束の最上部がピックアップローラ45に接するようにリフト板441をリフトモータ443に持ち上げさせる。演算/制御部6は、リフトモータ443を動作させる際、リフトモータ443における端子間電圧V1を図3に示す回路によって検出し、その端子間電圧V1に基づいて逆起電圧Ecを検出する(ステップS1)。
ここで、ステップS1における逆起電圧Ecの検出について詳細に説明する。
接続点C1の電圧Vp1は、抵抗R1,R2と電源電圧Vbとによって下記式(1)で表され、また接続点C2の電圧Vp2は、抵抗R3,Raと電源電圧Vbと逆起電圧Ecとによって下記式(2)で表される。
Vp1=R2/(R1+R2)×Vb … (1)
Vp2=R3/(R3+Ra)×(Vb−Ec) … (2)
接続点C1の電圧Vp1は差動増幅回路63の非反転入力端子に入力され、また接続点C2の電圧Vp2は反転入力端子に入力されるので、端子間電圧V1は、記式(3)で表される。
V1=Vp1−Vp2={R2/(R1+R2)×Vb}−{R3/(R3+Ra)×(Vb−Ec)}={R2/(R1+R2)×Vb}−{R3/(R3+Ra)×Vb}+{R3/(R3+Ra)×Ec} … (3)
抵抗R1,R2,R3,Raを、R1:Ra=R2:R3という関係になるように設けると、端子間電圧V1は下記式(4)で表される。
V1=R3/(R3+Ra)×Ec=R2/(R1+R2)×Ec …(4)
逆起電圧Ecは、上記式(4)から以下式(5)で表される。
Ec=V1/{R3/(R3+Ra)}=V1/{R2/(R1+R2)} …(5)
つまり、演算/制御部6は、端子間電圧V1を上記式(5)に代入することで、逆起電圧Ecを検出することができる。そして、上記において検出された逆起電圧Ecは、図5に示すように、検出開始時に急激に上昇し、その後一定の値を示す。演算/制御部6は、図5における一定になった逆起電圧Ecの平均値、すなわち変動が所定の範囲内になった逆起電圧Ecの平均値を算出し、当該平均値を逆起電圧Ecとして検出する。
図4に戻り、演算/制御部6は、ステップS1の後に、記録用紙束の厚さを検出する(ステップS2)。つまり、演算/制御部6は、測距センサ444から入力される検出信号に基づいてリフト板441からの反射光の入射角を認識し、持ち上げられたリフト板441の高さを反射光の入射角に基づいて算出し、リフト板441の高さに基づいて記録用紙厚さを算出(検出)する。
演算/制御部6は、ステップS2の後に、記録用紙サイズを検出する(ステップS3)。つまり、演算/制御部6は、用紙ガイド板445の位置に基づいて用紙幅や、用紙長さを検出し、この用紙幅及び用紙長さに基づいて記録用紙サイズ(A3、A4、A5など)を検出する。
演算/制御部6は、ステップS3の後に、1枚あたりの記録用紙の厚さを検出する(ステップS4)。つまり、演算/制御部6は、ステップS2において検出された記録用紙束の厚さ(第1の用紙束厚さ)と、給紙カセット44から所定枚数搬送された後に検出された記録用紙束の厚さ(第2の用紙束厚さ)との差分を算出し、搬送された所定枚数で差分を割ることで1枚あたりの記録用紙の厚さを検出する。
演算/制御部6は、ステップS4の後に、ステップS1において検出された逆起電圧Ecに基づいて記録用紙束の重量を算出し、当該記録用紙束の重量と、ステップS2において検出された記録用紙束の厚さと、ステップS3において検出された記録用紙サイズと、ステップS4において検出された1枚あたりの記録用紙の厚さとに基づいて記録用紙の単位面積あたりの重量を算出し、当該単位面積あたりの重量に基づいて記録用紙の種類を検出する(ステップS5)。
ここで、ステップS5における記録用紙の種類を検出について詳細に説明する。
演算/制御部6は、例えば、逆起電圧Ecに応じた記録用紙束の重量が登録された重量テーブルを記憶し、逆起電圧Ec及び重量テーブルに基づいて記録用紙の重量を算出するようにしてもよい。また、リフトモータ443の逆起電圧Ecとトルクとは逆比例関係にあり、演算/制御部6は、逆起電圧Ecからトルク算出し、当該トルクから記録用紙の重量を算出するようにしてもよい。
演算/制御部6は、記録用紙束の厚さを、1枚あたりの記録用紙の厚さで割ることにより記録用紙の枚数を算出し、記録用紙束の重量を記録用紙の枚数で割ることにより記録用紙1枚あたりの重量を算出し、記録用紙1枚あたりの重量を記録用紙サイズから導かれる記録用紙の面積で割ることにより記録用紙の単位面積あたりの重量を算出する。そして、演算/制御部6は、記録用紙の単位面積あたりの重量から記録用紙の種類を判断し、記録用紙の種類を特定(検出)する。
以上のように、本実施形態は、演算/制御部6は、リフトモータ443の逆起電圧Ecと、記録用紙束の厚さと、1枚あたりの記録用紙の厚さと、検出された記録用紙サイズとを検出し、逆起電圧Ecに基づいて記録用紙束の重量を算出し、記録用紙束の重量と、記録用紙束の厚さと、1枚あたりの記録用紙の厚さと、記録用紙サイズとに基づいて記録用紙の単位面積あたりの重量を算出し、当該単位面積あたりの重量に基づいて記録用紙の種類を検出する。このように、本実施形態は、自動的に検出した逆起電圧Ec、記録用紙束の厚さ、1枚あたりの記録用紙の厚さ及び記録用紙サイズに基づいて記録用紙の種類を検出するので、わずらわしい入力操作、すなわち記録用紙の種類の入力操作をしなくても画像形成条件を設定することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
(1)上記実施形態は、測距センサ444の検出結果に基づいて記録用紙束の厚さを検出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、演算/制御部6は、リフト板441に連動するスライドボリューム(図示略)の出力に基づいて記録用紙束の厚さを検出するようにしてもよい。
(2)上記実施形態は、記録用紙束の厚さ(第1の用紙束厚さ)と、給紙カセット44から所定枚数搬送された後に検出された記録用紙束の厚さ(第2の用紙束厚さ)との差分を算出し、搬送された所定枚数で差分を割ることで1枚あたりの記録用紙の厚さを検出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、用紙搬送経路上に記録用紙の厚さを検出するセンサを設け、給紙カセットから用紙搬送経路上に搬送された記録用紙の厚さを検出することにより、1枚あたりの記録用紙の厚さを検出するようにしてもよい。
(3)上記実施形態は、変動が所定の範囲内になった逆起電圧Ecの平均値を算出し、当該平均値を逆起電圧Ecとして検出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、演算/制御部6は、平均値ではなく、所定のポイントの逆起電圧Ecを検出するようにしてもよい。
(4)上記実施形態は、端子間電圧V1から逆起電圧Ecを検出し、当該逆起電圧Ecに基づいて記録用紙の重量を検出したが、本発明はこれに限定されない。
端子間電圧V1と逆起電圧Ecとは、比例関係にあり、演算/制御部6は、逆起電圧Ecを検出しなくても、端子間電圧V1に基づいて記録用紙の重量を検出するようにしてもよい。
A…複合機、1…操作表示部、2…画像読取部、3…画像データ記憶部、4…用紙搬送/画像形成部、5…通信部、6…演算/制御部、41…画像形成ユニット、42…中間転写ベルト、43…1次転写ローラ、44…給紙カセット、45…ピックアップローラ、46…搬送ローラ、47…2次転写ローラ、48…定着ローラ、49…排紙ローラ、50…排紙トレイ、441…リフト板、442…リフト板支持部、443…リフトモータ、444…測距センサ、445…用紙ガイド板、61…トランジスタ、62…CPU、63…差動増幅回路、R1,R2,R3,Ra…抵抗、Ec…逆起電圧、C1,C2…接続点、Vp1…接続点C1の電圧、Vp2…接続点C2の電圧、Vb…電源電圧

Claims (5)

  1. 記録用紙束を収納する給紙カセットと、給紙カセット内の記録用紙束の最上部に接触し、最上部の記録用紙をピックアップして搬送するピックアップローラとを具備し、前記給紙カセットは、収納された記録用紙束が載置されたリフト板と、前記リフト板を動力により持ち上げることによって記録用紙束の最上部を前記ピックアップローラに接触させるリフトモータとを有する画像形成装置であって、
    前記リフトモータの端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、
    前記給紙カセット内の記録用紙束の厚さを検出する用紙束厚さ検出手段と、
    1枚あたりの記録用紙の厚さを検出する用紙厚さ検出手段と、
    記録用紙サイズを検出する用紙サイズ検出手段と、
    前記端子間電圧に基づいて記録用紙束の重量を算出し、当該記録用紙束の重量と、前記記録用紙束の厚さと、前記1枚あたりの記録用紙の厚さと、前記記録用紙サイズとに基づいて記録用紙の単位面積あたりの重量を算出し、当該単位面積あたりの重量に基づいて記録用紙の種類を検出する用紙種類検出手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記用紙厚さ検出手段は、前記用紙束厚さ検出手段により検出された記録用紙束の厚さ(第1の用紙束厚さ)と、前記給紙カセットから所定枚数搬送された後の記録用紙束の厚さ(第2の用紙束厚さ)との差分を前記所定枚数で割ることで1枚あたりの記録用紙の厚さを検出することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 記録用紙束厚さ検出手段は、持ち上げられたリフト板の高さを検出する測距センサを有し、前記測距センサの検出結果に基づいて記録用紙束の厚さを検出することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記記録用紙束厚み検出手段は、前記リフト板に連動するスライドボリュームの出力に基づいて記録用紙束の厚さを検出することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  5. 前記端子間電圧検出手段は、前記リフトモータの動作時に、変動が所定の範囲内になった端子間電圧の平均値を算出し、当該平均値を端子間電圧として検出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。

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