JP2019020692A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】結露が生じうる環境下においても精度よくシートを検知できる画像形成装置を提供する。【解決手段】シートを搬送する搬送路と、搬送路を横切るように光を照射する発光手段と、発光手段に対向して設けられ、光を反射する反射部材と、反射部材からの反射光を受光する受光手段と、受光手段の受光ゲインを制御するゲイン制御手段と、受光手段により受光された反射光の光量に基づきシートの有無を判定する判定手段と、を有し、ゲイン制御手段は、反射部材の結露が始まるときから、受光手段により受光された反射光の光量が許容限度を下回るときまでの期間におけるいずれかのタイミングに、受光手段の受光ゲインを第一ゲインから第二ゲインへ増加させることを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は画像形成装置に関する。

定着装置はトナー画像に熱と圧力を加えてシート上にトナー画像を定着させる。この定着装置の内部または近傍で発生するシートのジャムを検知するためにシートセンサが採用される。シートセンサとしては二つのタイプのシートセンサが存在する。第一のタイプはシートに押されて回動することでシートを検知するシートセンサである。第二のタイプはシートによって遮光されたことを検知するシートセンサである（特許文献１）。後者は機械的な動作が無いため、先行するシートと後続のシートとの間が短くなっても精度よくシートを検知できる。

特公平４−１５４３３号公報

従来のシートセンサでは発光部が照射した光を反射部材が反射し、反射光を受光部が受光する。そのため、反射部材の反射率が低下するとシートの検知精度が低下してしまう。たとえば、定着装置の内部または近傍に配置されたシートセンサでは、シートから発生した水蒸気が反射部材に付着して結露し、反射率を低下させることがある。そこで、本発明は、結露が生じうる環境下においても精度よくシートを検知できるようにすることを目的とする。

本発明は、たとえば、
シートを搬送する搬送路と、
前記搬送路を横切るように光を照射する発光手段と、
前記発光手段に対向して設けられ、前記光を反射する反射部材と、
前記反射部材からの反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段の受光ゲインを制御するゲイン制御手段と、
前記受光手段により受光された反射光の光量に基づきシートの有無を判定する判定手段と、を有し、
前記ゲイン制御手段は、前記反射部材の結露が始まるときから、前記受光手段により受光された反射光の光量が許容限度を下回るときまでの期間におけるいずれかのタイミングに、前記受光手段の受光ゲインを第一ゲインから第二ゲインへ増加させることを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明によれば、結露が生じうる環境下においても精度よくシートを検知できるようになる。

画像形成装置の概略断面図 シートセンサの斜視図 シートセンサの平面図 シートセンサに対する通風路を示す断面図 冷却ユニットの駆動回路とシートセンサの検知回路を示す図 反射部材の温度と反射率との関係を説明する図 受光ゲイン制御と冷却制御を示すタイミングチャート 受光ゲイン制御と冷却制御を示すフローチャート シートセンサの検知回路を示す図 受光ゲイン制御と冷却制御を示すフローチャート 受光ゲイン制御と冷却制御を示すフローチャート ＣＰＵの機能を示す図

［実施例１］
図面を参照しながら、画像形成装置の一例として電子写真方式のカラーレーザビームプリンタが説明される。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、本発明に係る画像形成装置はカラーレーザビームプリンタのみに限定するものではなく、複写機、ファクシミリ等、他の画像形成装置であってもよい。

＜画像形成装置＞
図１に示された画像形成装置１００は本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを備えている。なお、参照番号に付与されているＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの文字はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー色を示しており、各色に共通する事項が説明される際には省略される。プロセスカートリッジ５はトナー容器２３、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像ローラ３、クリーニング部材４、廃トナー容器２４を有している。また、プロセスカートリッジ５は露光器７と共に画像形成部１０１を形成している。

トナー容器２３は現像剤（以降ではトナーと記述される）を収容している。感光体ドラム１は静電潜像やトナー画像を担持する像担持体である。帯電ローラ２は感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる。露光器７は画像情報に応じてレーザ光を出力し、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。現像ローラ３は、トナー容器２３から供給されたトナーを静電潜像に付着させて現像し、トナー画像を形成する。

転写手段の一例である中間転写ユニット１０２は、中間転写ベルト８、駆動ローラ９、対向ローラ１０、および、一次転写ローラ６を有している。一次転写ローラ６は感光体ドラム１に対向して配置されており、感光体ドラム１に担持されているトナー画像を中間転写ベルト８に一次転写する。中間転写ベルト８は駆動ローラ９と対向ローラ１０とに張架されており、駆動ローラ９によって駆動されて回転する。中間転写ベルト８は矢印Ａが示す方向に回転し、トナー画像を二次転写部へ搬送する。二次転写部は、中間転写ベルト８と二次転写ローラ１１により形成されている。

給紙カセット１３は複数のシートＰを収容している。シートＰは、紙のように光を透過させずにその表面で光を反射したり、吸収したりする材質で構成された記録媒体（記録材）である。給紙ローラ１４はシートＰをピックアップして搬送路へ送り出す。搬送ローラ１５は給紙ローラ１４から受け渡されたシートＰをさらに搬送方向の下流側へ搬送する。レジストローラ１６は、シートＰが二次転写部に到着するタイミングを、トナー画像を二次転写部に到着するタイミングに同期させる搬送ローラである。二次転写部においてトナー画像がシートＰに二次転写される。ベルトクリーナ２１は中間転写ベルト８上に残ったトナーを除去して廃トナー容器２２へ回収する。

トナー画像を転写されたシートＰは定着装置１７に搬送される。定着装置１７はトナー画像とシートＰに対して熱と圧力を加える加熱ローラ１８および加圧ローラ１９を有している。加熱ローラ１８の内部にはヒータ３０などの発熱手段が設けられている。また、ヒータ３０には加熱ローラ１８またはヒータ３０の温度を計測する温度センサ１２が設けられている。排紙ローラ２０はトナー画像が定着したシートＰを画像形成装置１００の外部に排出する。

定着装置１７の内部であって、加熱ローラ１８および加圧ローラ１９の下流にはシートセンサ３１が設けられている。下流とはシートＰの搬送方向における下流を指している。シートセンサ３１は反射型の光学センサである。シートセンサ３１は加熱ローラ１８および加圧ローラ１９により搬送されてきたシートＰを検知する。

冷却ユニット３２は空気を吹き出すかまたは吸い出すファンと、ファンを駆動するモータとを有している。冷却ユニット３２は、定着装置１７の外部に設けられている。冷却ユニット３２は、たとえば、定着装置１７内の通風路を介して空気を送り込み、シートセンサ３１を冷却する。

制御基板２５は画像形成装置１００の各部を制御する電気回路を有している。たとえば、制御基板２５には制御プログラムを実行することで画像形成装置１００の各部を制御するＣＰＵ２６が搭載されている。ＣＰＵ２６は、シートＰの搬送に関する駆動源（不図示）やシートセンサ３１に関する制御、冷却ユニット３２の制御、プロセスカートリッジ５の駆動源（不図示）の制御、画像形成に関する制御、更には故障検知に関する制御などを担当してもよい。スイッチング電源２８は、外部電源に接続された電源ケーブル２９から入力される交流電源電圧を直流電圧に変換し、制御基板２５などに供給する。

＜シートセンサ＞
図２（Ａ）、図２（Ｂ）はシートセンサ３１の斜視図である。図２（Ａ）と図２（Ｂ）はシートセンサ３１に対する視点が異なっている。なお、シートセンサ３１の向きを理解しやすくするために方向を示す矢印ｘ、ｙ、ｚが付与されている。矢印ｚは画像形成装置１００の高さ方向を示し、定着装置１７におけるシートＰの搬送方向と平行となっている。

第一ガイド３６は、加圧ローラ１９の上方に配置されており、シートＰを誘導するガイド部材である。第一ガイド３６のｚｘ面と平行な断面は略Ｕ字形である。つまり、第一部材４１の一方の端部は第二部材４２の一方の端部と接合している。また、第二部材４２の他方の端部は第三部材４３の一方の端部と接合している。第一部材４１はシートＰをガイドするガイド面を有している。

第二ガイド３７は、加熱ローラ１８の上方で、かつ、第一ガイド３６と対向して設けられ、シートＰを誘導するガイド部材である。第二ガイド３７のｚｘ面と平行な断面は略Ｌ字形である。つまり、第四部材４４の一方の端部は第五部材４５の一方の端部と接合している。第四部材４４はシートＰをガイドするガイド面を有しており、第一部材４１と平行である。

第一ガイド３６の第一部材４１の中央には切欠きが設けられている。第二部材４２から上方に向かって突出した基板保持部材４６には基板３５が固定されている。基板３５には、発光部３３と受光部３４が実装されている。第二部材４２から上方に向かって突出した遮光部材４７は、発光部３３と受光部３４との間に設けられている。

第二ガイド３７の第四部材４４の中央にも切欠きが設けられている。第五部材４５から上方に突出した反射部材保持部４８には反射部材３８が固定されている。この例では、反射部材保持部４８と基板保持部材４６とが平行となっている。また、発光部３３から出力された光が反射部材３８で正反射し、反射光が受光部３４に入射するように、発光部３３、反射部材３８および受光部３４が位置決めされている。なお、反射部材３８は、光を反射する性質を有した部材や反射膜を有していればよい。たとえば、鏡、または、光沢のある金属もしくは樹脂などが、反射部材３８として採用されうる。

図３（Ａ）はシートＰが通過していないときのシートセンサ３１の平面図である。図３（Ｂ）はシートＰが通過しているときのシートセンサ３１の平面図である。図３（Ａ）が示すように発光部３３が照射した光は、搬送路４９を跨いで第二ガイド３７の反射部材３８に届く。照射された光は反射部材３８の表面で反射され、搬送路４９を跨いで受光部３４に届く。これによって、受光部３４はシートＰを検知していないことを示す検知信号を出力する。あるいは受光部３４は、シートＰを検知していることを示す検知信号を出力しない。

図３（Ｂ）が示すように、シートＰが搬送路４９を搬送されているときには、発光部３３の光はシートＰの表面まで届くものの、シートＰの表面で光が遮光される。つまり、反射部材３８まで光が届かず、受光部３４も反射部材３８からの反射光を受光できない。したがって、受光部３４はシートＰを検知していることを示す検知信号を出力する。あるいは受光部３４は、シートＰを検知していることを示す検知信号を出力しない。

＜冷却ユニット＞
図４はシートセンサ３１の冷却機構の断面図である。図４において矢印は空気の流れを示している。排気ガイド３９は冷却ユニット３２から吹き出された空気を第一ガイド３６へ誘導する。排気ガイド３９と第一ガイド３６は通風路４０を形成している。図４が示すように、基板３５は通風路４０内に配置されている。また、第一ガイド３６の第一部材４１と発光部３３との間には排気ガイド３９から侵入してきた空気が通過するための隙間が設けられている。この隙間を通過する空気によって発光部３３が冷却される。さらに、この隙間を通過した空気は、断面形状が台形となる遮光部材４７の一部を構成する壁によって反射部材３８へ誘導される。反射部材３８に空気が送風されることで、反射部材３８の反射面に紙くずなどが付着しにくくなる。また、低湿な空気が送風されることで反射部材３８近傍の水蒸気が拡散し、結露を減少させやすくなる。このように、定着装置１７の外部に配置された冷却ユニット３２からの風を発光部３３に導くことで発光部３３を冷却するとともに、送風された空気によって反射部材３８をクリーニングすることができる。

なお、基板３５は基板保持部材４６と遮光部材４７とによって挟持されてもよい。これにより基板３５を安定的に位置決めできるようになる。また、遮光部材４７を、空気の誘導部材として兼用できるだけなく、基板３５を保持する部材としても兼用可能となる。

＜回路の説明＞
図５（Ａ）は冷却ユニット３２の駆動回路を示している。この駆動回路は降圧コンバータである。ＣＰＵ２６は冷却ユニット３２を駆動するためにＰＷＭ信号を出力する。ＰＷＭ信号は制限抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴｒ１のベースに入力される。ＰＷＭ信号がＨｉレベルになるとトランジスタＴｒ１はＯＮする。トランジスタＴｒ１がＯＮすると、基準電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２、Ｒ３により分圧して生成された電圧がトランジスタＴｒ２のベースに印加され、トランジスタＴｒ２がＯＮする。トランジスタＴｒ２がＯＮすると、基準電圧ＶｃｃからトランジスタＴｒ２およびコイルＬ１を介して電解コンデンサＣ１へチャージ電流が流れる。ＰＷＭ信号がＬｏｗレベルになると、トランジスタＴｒ１がオフとなり、それによってトランジスタＴｒ２もオフする。これにより、コイルＬ１、電解コンデンサＣ１および回生ダイオードＤ１のルートで電流が流れる。ＰＷＭ信号がＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことでＰＷＭ信号のＯＮデューティに応じた電圧が電解コンデンサＣ１の両端に生成される。この電圧は基準電圧Ｖｃｃよりも低い電圧である。この電圧が冷却ユニット３２にモータに印加され、モータが回転する。モータに印加される電圧に応じてモータの回転数が決定される。

ＣＰＵ２６は、ＰＷＭ信号のＯＮデューティを変更することで、冷却ユニット３２へ供給する電圧を変更する。たとえば、ＣＰＵ２６は、第一デューティのＰＷＭ信号を出力することで、冷却ユニット３２の風量を第一風量に設定する。また、ＣＰＵ２６は、第二デューティのＰＷＭ信号を出力することで、冷却ユニット３２の風量を第二風量に設定する。第二デューティが第一デューティよりも大きければ、第二風量は第一風量よりも多くなる。

図５（Ｂ）は発光部３３の駆動回路を示している。ＣＰＵ２６は発光部３３を駆動するための駆動信号を出力する。ＣＰＵ２６から出力される駆動信号は抵抗Ｒ４とコンデンサＣ２とによって構成された平滑回路により平滑されて、トランジスタＴｒ３のベースに入力される。これによりトランジスタＴｒ３がオンする。トランジスタＴｒ３のコレクタと基準電圧Ｖｃｃとの間には電流を制限する制限抵抗Ｒ５が設けられている。発光ダイオードＤ２は発光部３３を構成している。ＣＰＵ２６は、駆動信号をＯＮ／ＯＦＦすることで、発光部３３の発光／消灯を切り替える。

図５（Ｃ）は受光部３４の検知回路を示している。発光部３３から発せられた光を受光するフォトトランジスタＴｒ４のコレクタ側は、プルアップ抵抗Ｒ６を介して基準電圧Ｖｃｃに接続されているとともに、ＣＰＵ２６に入力ポートに接続されている。フォトトランジスタＴｒ４は受光量に応じた電圧を出力する。そのため、ＣＰＵ２６の入力ポートに入力される電圧はほぼ０ＶからＶｃｃまでの間で変化する。入力ポートは、ＣＰＵ２６がアナログ値を受け取れるように、ＡＤポートであってもよい。フォトトランジスタＴｒ４がＯＮすることができる十分な量の光を受光した場合、ＣＰＵ２６の入力ポートにはほぼ０Ｖの電圧が入力される。一方、フォトトランジスタＴｒ４が反射部材３８からの反射光を受光できない場合、入力ポートにはほぼ基準電圧Ｖｃｃに等しい電圧が入力される。ＣＰＵ２６は入力ポートから入力された電圧に基づきシートＰの有無を検知する。たとえば、ＣＰＵ２６は入力電圧が閾値以下であればシートなしと判定し、ＣＰＵ２６は入力電圧が閾値を超えていればシートありと判定してもよい。抵抗Ｒ７は、受光部３４の受光ゲインの値を切り替えるために設けられた抵抗である。ＣＰＵ２６は、オン信号として０ＶをＦＥＴ１のゲートに出力することで、ＦＥＴ１をオンする。一方、ＣＰＵ２６は、オフ信号としてＶｃｃをＦＥＴ１のゲートに出力することで、ＦＥＴ１をオフする。ＦＥＴ１がオンした場合、フォトトランジスタＴｒ４のコレクタ側はプルアップ抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７の合成抵抗を介して基準電圧Ｖｃｃに接続される。ＦＥＴ１がオフした場合、フォトトランジスタＴｒ４のコレクタ側はプルアップ抵抗Ｒ６のみを介して基準電圧Ｖｃｃに接続される。つまり、ＣＰＵ２６は、ＦＥＴ１のゲートにオン信号もしくはオフ信号を出力することで、受光部３４の受光ゲインの値を切り替える。ＣＰＵ２６はオン信号を出力することで受光ゲインを第一ゲインに設定し、オフ信号を出力することで受光ゲインを第二ゲインに設定する。たとえば、プルアップ抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７として１８０ｋΩの抵抗が採用されてもよい。この場合、ＣＰＵ２６が受光ゲインを第一ゲインに設定するためにオン信号を出力すると、基準電圧Ｖｃｃに接続される抵抗値は９０ｋΩとなる。一方で、ＣＰＵ２６が受光ゲインを第二ゲインに設定するためにオフ信号を出力すると、抵抗値は１８０ｋΩとなる。つまり、第二ゲインは第一ゲインに対して２倍になる。ＣＰＵ２６がオフ信号を出力することで、基準電圧Ｖｃｃに接続される抵抗値が増加する。つまり、第一ゲインと比較して第二ゲインは、より少ない受光量でＣＰＵ２６への入力電圧を十分に低下させることができる。

＜結露とゲイン制御＞
反射部材３８が結露すると反射率が低下し、受光部３４での受光量が減少し、シートＰの検知精度が低下する。そこで、受光量の減少分を考慮して、受光部３４の受光ゲインを常に高い値に設定することが考えられる。これにより、反射部材３８に結露が生じたり、紙くずが付着したりしても、受光部３４はシートＰの有無に応じた検知電圧を出力できるようになる。しかし、受光部３４の受光ゲインを高く設定すると、画像形成装置１００の近傍で発生したノイズの影響をフォトトランジスタＴｒ４が受けやすくなる。つまり、ノイズによってフォトトランジスタＴｒ４がオンしてしまい、ＣＰＵ２６への入力電圧がほぼ０Ｖになってしまう。よって、シートＰが有るにも関わらず、ＣＰＵ２６はシートＰが無いと誤って判定してしまう。したがって、ＣＰＵ２６は、反射部材３８に結露が生じて受光量が低下していなければ受光ゲインを低くし、受光量が低下すれば受光ゲインを高くしてもよい。たとえば、シートＰが無い条件において、ＣＰＵ２６は受光部３４の受光ゲインを第一ゲインに設定し、シートＰの検知を実行する。ＣＰＵ２６は入力ポートに入力された電圧が予め定められた閾値を超えていれば、受光量が低下したと判定する。

図６（Ａ）は反射部材３８の温度（破線）と露点温度（実線）の変化を示している。なお、破線と実線とに挟まれたハッチングを施された領域は反射部材３８が結露することを示している。図６（Ｂ）は反射部材３８の反射率の変化を示している。図６（Ｃ）は本実施例における受光ゲインの設定値の変化を示している。

時刻ｔ１でＣＰＵ２６は画像形成を開始する。図６（Ａ）の破線が示すように、反射部材３８は定着装置１７の熱源からの輻射熱を受けるため、反射部材３８の温度が上昇する。図６（Ａ）の実線が示すように、反射部材３８の雰囲気の露点温度は、画像形成時間が長くなるにつれて上昇する。これは、反射部材３８の雰囲気の温度が上昇するとともに、シートＰに含まれていた水分が定着装置１７で蒸発し、反射部材３８の雰囲気の水蒸気量が増加するためである。図６（Ａ）が示すように時刻ｔ２で露点温度が反射部材３８の温度を上回ると、反射部材３８に結露が生じる。

図６（Ｂ）が示すように、反射部材３８に生じた結露によって反射部材３８の反射率が低下する。反射部材３８の反射率が低下するにしたがって、受光部３４に入射する反射光の光量が低下する。受光量がシートＰの有無を検知可能となる必要光量を下回ると、ＣＰＵ２６はシートＰが無いにも関わらずシートＰがあると誤検知してしまう。図６（Ｂ）が示すように、限界反射率Ｒは、受光部３４の受光ゲインが第一ゲインＧ１である場合に誤検知が起こる下限の反射率である。また、反射率が限界反射率Ｒとなるタイミングは時刻ｔ１から時間Ｔｂが経過したときである。時間Ｔｂが経過すると反射率は限界反射率Ｒよりも低くなる。

そこで、図６（Ｃ）が示すように、ＣＰＵ２６は、時刻ｔ１から時間Ｔｄが経過したときに、受光部３４の受光ゲインを第一ゲインＧ１から第二ゲインＧ２に切り替える。これにより、シートなしと判定するための必要光量が低下するため、シートＰの検知精度が向上する。

図７は画像形成装置１００の状態、冷却ユニット３２の動作、受光部３４の受光ゲインを示すタイミングチャートである。図８はＣＰＵ２６が実行する制御を示すフローチャートである。図７が示すように時刻ｔ０で画像形成装置１００が起動する。起動するまでは基準電圧Ｖｃｃを０Ｖとしているため、受光ゲインをＯＦＦと表現している。

Ｓ８０１でＣＰＵ２６は受光部３４の受光ゲインを第一ゲインＧ１に設定する。また、ＣＰＵ２６は、時間Ｔｄを計測するためのタイマーをスタートさせる。タイマーはカウンタであってもよい。

Ｓ８０２でＣＰＵ２６はプリント指示（画像形成指示）が操作部や外部のコンピュータから入力されたかを判定する。図７によれば時刻ｔ１でプリント指示が入力されている。なお、画像形成装置１００の状態は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までプリント指示を待ち受けるスタンバイ状態である。画像形成装置１００が起動した直後のスタンバイ状態では冷却ユニット３２は動作しない（風量＝０）。なお、非常に少ない風量となるようにＣＰＵ２６は冷却ユニット３２を駆動してもよい。時刻ｔ１でプリント指示が入力されると、ＣＰＵ２６は画像形成を開始するためにＳ８０３に進む。

Ｓ８０３でＣＰＵ２６はプリントと発光部３３の冷却とを開始し、反射部材３８への送風を開始する。たとえば、ＣＰＵ２６は、冷却ユニット３２を駆動するためのＰＷＭ信号の出力を開始する。これにより、冷却ユニット３２のモータに電力が供給され、ファンが回転し、発光部３３および反射部材３８への送風が開始される。

Ｓ８０４でＣＰＵ２６はタイマーから取得したタイマー値に基づき、プリントを開始したタイミングからの経過時間がＴｄになったかを判定する。図７が示すように、時刻ｔ２において経過時間がＴｄに達すると、ＣＰＵ２６はＳ８０５に進む。時間Ｔｄは、Ｔｄ＜Ｔｂを満たす時間である。たとえば、時間Ｔｂは２０秒であり、時間Ｔｄは１５秒であってもよい。

Ｓ８０５でＣＰＵ２６は受光部の受光ゲインを第二ゲインＧ２に設定する。つまり、受光ゲインが増大する。

Ｓ８０６でＣＰＵ２６はプリントが終了したかどうかを判定する。たとえば、ＣＰＵ２６は、操作部などによって指定されたプリントジョブがすべて完了したかどうかを判定する。時刻ｔ３でプリントが終了すると、ＣＰＵ２６はＳ８０７に進む。

Ｓ８０７でＣＰＵ２６は、プリント終了からの経過時間が所定時間Ｔｘになったかどうかを判定する。図７によれば時刻ｔ４で経過時間が所定時間Ｔｘとなっている。所定時間Ｔｘは反射部材３８の結露がなくなるまでに必要となる時間である。経過時間が所定時間Ｔｘになると、ＣＰＵ２６はＳ８０８に進む。図６（Ａ）が示すように、時刻ｔ１０で反射部材３８の温度が反射部材３８の雰囲気の露点温度を超える。つまり、時刻ｔ１０以降で反射部材３８の結露が解消されてゆく。図６（Ｂ）を参照すると、冷却ユニット３２からの送風により水蒸気が拡散し、結露が減少することで、反射部材３８の反射率もやがて限界反射率Ｒを超えることが分かる。反射部材３８の反射率が限界反射率Ｒを超える時刻はｔ１１と仮定される。したがって、ＣＰＵ２６は、時刻ｔ１１になると、受光部３４の受光ゲインを第二ゲインＧ２から第一ゲインＧ１へと切り替えることが可能だと判定する。

Ｓ８０８でＣＰＵ２６は冷却ユニット３２を停止させる。たとえば、冷却ユニット３２はＰＷＭ信号の出力を停止するか、または、ＰＷＭ信号のデューティを減少させる。なお、冷却ユニット３２は停止しなくてもよい。たとえば、冷却ユニット３２の風量が非常に少ない風量となるようにＰＷＭ信号のデューティを変更してもよい。

Ｓ８０９でＣＰＵ２６は受光部３４の受光ゲインを第二ゲインＧ２から第一ゲインＧ１へと切り替える。

本実施例によれば、シートセンサ３１の温度と結露の程度に応じて予め定められたタイミングで受光部３４の受光ゲインを増加させる。これにより結露が生じうる環境下においても精度よくシートＰを検知できるようになる。また、結露しない状況では受光部３４の受光ゲインを第一ゲインＧに設定することで、画像形成装置１００近傍で発生しうるノイズの影響が低減される。つまり、フォトトランジスタＴｒ４の誤動作が減少し、シートＰの誤検知も減少するだろう。

なお、本実施例では時間Ｔｄに基づき結露状態が判断されている。前述したように、ＣＰＵ２６に入力される電圧値に基づいて結露状態が判断されてもよい。つまり、受光部３４が受光した光量に基づいて受光ゲインを変化させるタイミングが決定されてもよい。その場合、Ｓ８０４で、ＣＰＵ２６は、シートＰが無いときにＣＰＵ２６に入力される電圧値が閾値以上かどうかを判定する。ＣＰＵ２６に入力される電圧値が閾値未満であれば、ＣＰＵ２６が受光ゲインを第一ゲインＧ１に維持する。これによりノイズに起因したシートＰの誤検知が減少し、かつ、精度良くシートＰが検知されるだろう。

ところで、経過時間がＴｄになる前にプリントが終了することもある。このような場合にも、Ｓ８０４で経過時間がＴｄになったと判定されると、Ｓ８０５で受光ゲインが第二ゲインＧ２に切り替えられてしまう。しかし、既にプリントが終了している場合には、水蒸気の発生も抑えられるだろう。そこで、ＣＰＵ２６は、Ｓ８０４とＳ８０５の間でプリントの終了を判定してもよい。経過時間がＴｄになる前にプリントが終了すると、ＣＰＵ２６は、Ｓ８０５、Ｓ８０６をスキップする。これにより受光ゲインは第二ゲインＧ２に切り替えられることなく、第一ゲインＧ１に維持されよう。

［実施例２］
実施例２は実施例１を改良したものである。実施例２では第二ゲインＧ２の値が、加熱ローラ１８の温度または加熱ローラ１８に設けられたヒータ３０の温度に応じて決定される。加熱ローラ１８やヒータ３０の温度は結露のしにくさの尺度となる。したがって、結露しにくい状況では受光部３４の受光ゲインの値を低くすることで、より耐ノイズ性に優れたロバストなシート検知が実現される。

図９は実施例２おける受光部３４の検知回路を示している。図５（Ｃ）に対して、抵抗Ｒ８とＦＥＴ２が追加されている。ＣＰＵ２６はＦＥＴ２の動作を制御することで受光部３４の受光ゲインを切り替える。たとえば、ＣＰＵ２６はオン信号として０ＶをＦＥＴ２のゲートに出力することで実施例１の受光ゲインとは異なる受光ゲインを設定することができる。たとえば、Ｒ８が５６０ｋΩであり、ＣＰＵ２６がＦＥＴ１にオフ信号を出力し、ＦＥＴ２にオン信号を出力すると、基準電圧Ｖｃｃに接続される抵抗値は約１３６ｋΩとなる。つまり、第二ゲインＧ２は第一ゲインＧ１に対して１．５倍になる。ＣＰＵ２６がＦＥＴ１にオフ信号を出力し、ＦＥＴ２にオン信号を出力することで、第一ゲインＧ１よりも大きく、かつ、実施例１の第二ゲインＧ２よりも小さな第二ゲインＧ２'を受光ゲインに設定することが可能となる。つまり、第二ゲインＧ２は、ＦＥＴ２のオン／オフに応じて、第一ゲインＧ１の１．５倍または２倍に設定される。このようにＣＰＵ２６は受光ゲインを三段階で調整できる。

図１０は実施例２においてＣＰＵ２６が実行する制御を示すフローチャートである。図１０において図８と共通する箇所には同一の参照符号が付与されている。実施例２では、Ｓ８０３とＳ８０４との間にＳ１００１とＳ１００２とが追加されている。Ｓ１００１でＣＰＵ２６は温度センサ１２を用いてヒータ３０の温度を計測する。Ｓ１００２でＣＰＵ２６は計測された温度に応じて第二ゲインＧ２を決定する。ＣＰＵ２６はヒータ３０や加熱ローラ１８の温度をサーミスタなどの温度センサ１２を用いて計測する。温度を第二ゲインに変換する演算式や変換テーブルは画像形成装置１００が工場から出荷される際に不揮発性メモリなどに格納される。ＣＰＵ２６は演算式や変換テーブルを用いて温度に対応する第二ゲインＧ２を設定し、第二ゲインＧ２に応じてＦＥＴ１とＦＥＴ２の動作を制御する。つまり、ＣＰＵ２６は、温度に応じてＦＥＴ１のゲートに印加される信号のオン／オフと、ＦＥＴ２のゲートに印加される信号のオン／オフを決定する。

たとえば、ヒータ３０の検知温度が所定温度よりも高い場合、ＣＰＵ２６はＦＥＴ１にオフ信号を出力し、ＦＥＴ２にオン信号を出力する。これにより、第一ゲインＧ１に対して約１．５倍となる第二ゲインＧ２が受光部３４に設定される。これは、ヒータ３０の検知温度が所定温度よりも高ければ、反射率が限界反射率Ｒを下回ることがないからである。一方で、ヒータ３０の検知温度が所定温度よりも高くない場合、ＣＰＵ２６はＦＥＴ１とＦＥＴ２にオフ信号を出力する。これにより、第一ゲインＧ１に対して約２倍となる第二ゲインＧ２が受光部３４に設定される。これは、ヒータ３０の検知温度が所定温度以下であれば、反射率が限界反射率Ｒを下回ることがありうるからである。

このように本実施例によれば定着装置１７の内部や近傍の温度に応じて受光ゲインが決定される。結露しにくい状況では受光部３４の受光ゲインが必要以上に大きく設定されないようになる。そのため、画像形成装置１００近傍で発生したノイズの影響がシート検知に影響しにくくなる。つまり、実施例２は実施例１よりもシートの検知精度が向上するだろう。結露しやすい状況においては、受光部３４の受光ゲインが大きくなる。これにより、シートＰが存在しないことを示す光量が低下し、シート無しの判定精度が向上する。

［実施例３］
実施例３は実施例１の構成に発光部３３の発光量を変更する構成が追加されている。実施例２の構成に発光部３３の発光量を変更する構成が追加されてもよい。実施例３ではＣＰＵ２６から発光部３３に駆動信号としてＰＷＭ信号が出力される。受光部３４の受光ゲインとともに、発光部３３の発光量を変化させることで発光部３３の劣化を軽減しつつ、耐ノイズ性の高いシート検知が実現される。

図１１は実施例３においてＣＰＵ２６が実行する制御を示すフローチャートである。図１１において図８と共通する箇所には同一の参照符号が付与されている。実施例３ではＳ８０１、Ｓ８０５およびＳ８０９がＳ１１０１、Ｓ１１０５およびＳ１１０９にそれぞれ置換されている。

Ｓ１１０１でＣＰＵ２６は受光部３４の受光ゲインを第一ゲインＧ１に設定するとともに、発光部３３の発光量をＬｏレベルに設定する。ＣＰＵ２６は、ＰＷＭ信号のデューティを変更することで、発光部３３の発光量を切り替える。たとえば、ＣＰＵ２６は、第一デューティのＰＷＭ信号を出力することで、発光部３３の光量を第一光量であるＬｏレベルに設定する。

Ｓ１１０５でＣＰＵ２６は受光部３４の受光ゲインを第一ゲインＧ１から第二ゲインＧ２に変更するとともに、発光部３３の発光量を変更する。ＣＰＵ２６は、第二デューティのＰＷＭ信号を出力することで、発光部３３の光量を第二光量であるＨｉレベルに設定する。第二デューティを第一デューティよりも大きくすることで、第二光量は第一光量よりも多くなる。なお、実施例３の第二ゲインＧ２は実施例１の第二ゲインＧ２よりも小さくてよい。なぜなら、発光部３３の発光量が増加されるからである。

Ｓ１１０９でＣＰＵ２６は受光部３４の受光ゲインを第二ゲインＧ２から第一ゲインＧ１に変更するとともに、発光部３３の発光量をＨｉレベルからＬｏレベルに変更する。

このように本実施例によればシートセンサ３１の温度と結露の程度に応じて予め定められたタイミングで受光部３４の受光ゲインと発光部３３の発光量が増加される。これにより結露が生じうる環境下においても精度よくシートが検知されるようになる。また、発光部３３の発光量を増加させることで、受光部３４の受光ゲインの増加が抑えられ、かつ、シートも検知可能となる。そのため、耐ノイズ性がより高められる。

なお、本実施例では、受光部３４の受光ゲインと発光部３３の光量とが切り替えられている。しかし、受光部３４の受光ゲインと発光部３３の光量を独立して切り替えられてもよい。つまり、受光ゲインを増加／減少させるための条件と、発光量を増加／減少させるための条件とは異なっていてもよい。これにより、より多様な条件に適応することが可能となる。

＜その他＞
図１２はＣＰＵ２６が記憶装置６０に記憶されている制御プログラムを実行することで実現する機能を示している。以下では図１２を参照しながら上記の実施例から導かれる技術思想が説明される。なお、記憶装置６０はＲＡＭやＲＯＭなどのメモリを有しており、制御プログラム、変換式、変換テーブルおよび閾値などを保持している。

図３（Ａ）などに示したように搬送路４９はシートＰを搬送する搬送路の一例である。発光部３３は搬送路４９を横切るように光を照射する発光手段の一例である。図１２に示した光量制御部５０は、発光部３３の光量を制御する光量制御手段の一例である。光量制御部５０は、図５（Ｂ）に示した回路を有する駆動回路５６を通じて発光部３３の発光ダイオードＤ２を点灯させる。図２（Ｂ）などに示した反射部材３８は発光部３３に対向して設けられ、光を反射する反射部材の一例である。受光部３４は、反射部材３８からの反射光を受光する受光手段の一例である。ゲイン制御部６１は、図５（Ｃ）に示した検知回路における受光ゲインを制御することで、フォトトランジスタＴｒ４により生成される電圧を変化させる。冷却ユニット３２は発光部３３に対して空気を送ることで発光部３３を冷却しつつ、反射部材３８をクリーニングする冷却手段の一例である。図１２が示す風量制御部５１は冷却ユニット３２の風量を制御する風量制御手段の一例である。判定部５４は、受光部３４により受光された反射光の光量に基づきシートＰの有無を判定する判定手段の一例である。判定部５４は、シートＰの有無の判定結果に基づき、さらにシートＰのジャムを検知してもよい。図６（Ｂ）などを用いて説明したように、ゲイン制御部６１は、反射部材３８の結露が始まるときから、反射光の光量が許容限度を下回るときまでの期間内のいずれかのタイミングで受光部３４の受光ゲインを第一のゲインから第二のゲインへ増加させる。上述したように結露に起因して反射部材３８の反射率が限界反射率Ｒ以下になると、反射光の光量が許容限度を下回る。したがって、このような期間において受光ゲインを増加させることで、結露が生じうる環境下においても精度よくシートが検知可能となる。

図７を用いて説明されたように、タイマー５２は冷却ユニット３２が冷却動作を開始したタイミングからの経過時間を計時する計時手段の一例である。ゲイン制御部６１は、経過時間が所定時間Ｔｄとなったときに受光部３４の受光ゲインを第一のゲインから第二のゲインへと増加させる。これにより、結露が生じうる環境下においても精度よくシートが検知可能となる。

図１に示したように、定着装置１７は、シートＰに転写されたトナー画像に対して熱を加えることでトナー画像をシートＰに定着させる定着手段の一例である。温度センサ１２は、定着装置１７の温度を計測する温度計測手段として利用されてもよい。図１２に示した決定部５３は温度センサ１２により計測された温度に応じて受光ゲインの値を決定する決定手段の一例である。定着装置１７の温度に応じて反射部材３８が受ける輻射熱の量が変化する。また、露点温度も変化する。したがって、定着装置１７の温度は結露のしやすさの尺度である。定着装置１７の温度に応じて受光ゲインが決定されるため、耐ノイズ性が向上するだろう。

温度センサ１２は、画像形成装置１００が画像の形成を開始したときに温度を計測してもよい。画像形成装置１００が画像の形成を開始したときの温度は結露のしやすさに影響する。したがって、画像形成装置１００が画像の形成を開始したときに温度を測ることで正確に結露のしやすさが判明する。

図１に示したように、発光部３３、受光部３４および反射部材３８は定着装置１７の内部または近傍に配置されていてもよい。このような配置では反射部材３８の結露が問題となりやすいため、本発明が特に必要とされよう。なお、定着装置１７の近傍とは、定着装置１７の輻射熱とシートＰからの蒸気によって結露が生じうる程度に定着装置１７から近い位置を意味する。

なお、温度センサ１２は、反射部材３８の雰囲気温度を計測する温度計測手段として配置位置が変更されてもよい。あるいは、温度センサ１２とは別の温度センサが追加されてもよい。決定部５３は、反射部材３８の雰囲気温度に応じてＨｉレベルの値や受光ゲインを決定してもよい。図６（Ａ）を用いて説明したように、反射部材３８の雰囲気温度は結露の生じやすさの指標となるからである。この場合の温度センサ１２は画像形成装置１００が画像の形成を開始したときに反射部材３８の雰囲気温度を計測してもよい。画像形成装置１００が画像の形成を開始したときの雰囲気温度は結露のしやすさに影響を及ぼすからである。

図４を用いて説明したように冷却ユニット３２から吹き出されるか、または、冷却ユニット３２により吸引される空気が反射部材３８に吹き当たるように反射部材３８に空気を導く通風路４０が設けられてもよい。このような通風路４０を設けることで効率よく反射部材３８をクリーニングし、また、シートＰから発生した蒸気を反射部材３８の付近から追い出すことが可能となる。

図３（Ａ）などが示すように、第一ガイド３６と第二ガイド３７は搬送路４９において対向して設けられ、シートＰをガイドする第一ガイド部材および第二ガイド部材の一例である。発光部３３および受光部３４は、第一ガイド３６に固定されていてもよい。反射部材３８は、第二ガイド３７に固定されていてもよい。遮光部材４７は発光部３３と受光部３４との間に設けられた遮光部材の一例である。遮光部材４７は、発光部３３から受光部３４へ向かう直接光を遮光する。また、図３（Ｂ）においてシートＰが搬送路４９を搬送されているとき、発光部３３からの光はほとんど反射部材３８まで届かないが、シートＰの表面には届いている。ゆえに、シートＰの種類（表面状態）によっては、シートＰの表面で光が反射し、その反射光が受光部３４へと向かう可能性がある。このような反射光が受光部３４により受光されると、シートＰが搬送路４９を搬送されているにも関わらず、受光部３４はシートＰを検知していないことを示す検知信号を出力してしまう可能性がある。そのため、遮光部材４７は、このようなシートＰの表面で反射して受光部３４へ向かう反射光を少なくとも一部遮光するように構成されていてもよい。これにより、シートＰの有無が精度よく検知されるようになろう。

なお、画像形成装置１００は、露点温度を計測するための露点温度センサや、露点温度を演算して求めるための温度センサと湿度センサとを有していてもよい。これらは反射部材３８の結露を検知する結露検知手段として機能する。ＣＰＵ２６は、結露検知手段の検知結果に基づいて、反射部材３８の結露が始まるときから、受光部３４により受光された反射光の光量が許容限度を下回るときまでの期間を決定してもよい。たとえば、ＣＰＵ２６は反射部材３８の温度と、その雰囲気における露点温度とから結露量を推定し、限界反射率Ｒとなるタイミングを求めてもよい。ＣＰＵ２６は、このタイミングが到来する前に、受光部３４の受光ゲインを第一のゲインから第二のゲインに切り替える。

図５（Ｃ）や図９が示すように、受光部３４は、受光素子であるフォトトランジスタＴｒ４と、受光素子と判定手段であるＣＰＵ２６との間に接続された可変抵抗とを有している。なお、抵抗Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８およびＦＥＴ１，ＦＥＴ２は可変抵抗の一例である。ゲイン制御部６１は、可変抵抗の抵抗値を変更することで受光ゲインを制御してもよい。可変抵抗は、並列に接続された少なくとも二つの抵抗Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８と、少なくとも二つの抵抗のうち少なくとも一つの抵抗Ｒ７，Ｒ８に直列に接続されたスイッチ素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２と、を有していてもよい。ゲイン制御部６１は、スイッチ素子を制御することで、少なくとも二つの抵抗の合成抵抗値を変更することで受光ゲインを制御してもよい。

１００...画像形成装置、４９...搬送路、２６...ＣＰＵ、３８...反射部材、３４...受光部、３３...発光部、３２...冷却ユニット、

Claims (14)

1. シートを搬送する搬送路と、
   前記搬送路を横切るように光を照射する発光手段と、
   前記発光手段に対向して設けられ、前記光を反射する反射部材と、
   前記反射部材からの反射光を受光する受光手段と、
   前記受光手段の受光ゲインを制御するゲイン制御手段と、
   前記受光手段により受光された反射光の光量に基づきシートの有無を判定する判定手段と、を有し、
   前記ゲイン制御手段は、前記反射部材の結露が始まるときから、前記受光手段により受光された反射光の光量が許容限度を下回るときまでの期間におけるいずれかのタイミングに、前記受光手段の受光ゲインを第一ゲインから第二ゲインへ増加させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記反射部材に対して空気を送る送風手段と、
   前記送風手段の風量を制御する風量制御手段と、
   前記送風手段が送風を開始してからの経過時間を計時する計時手段をさらに有し、
   前記ゲイン制御手段は、前記経過時間が所定時間となったときに前記受光手段の受光ゲインを前記第二ゲインから前記第一ゲインへ低下させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記送風手段から吹き出されるか、または、前記送風手段により吸引される空気が前記反射部材に吹き当たるように前記反射部材に前記空気を導く通風路をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記シートに転写されたトナー画像に対して熱を加えることで前記トナー画像を前記シートに定着させる定着手段と、
   前記定着手段の温度を計測する温度計測手段と、
   前記温度に応じて前記第二ゲインの値を決定する決定手段と、
   をさらに有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記温度計測手段は、前記画像形成装置が画像の形成を開始したときに前記温度を計測することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記発光手段、前記受光手段および前記反射部材は前記定着手段の内部または近傍に配置されていることを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
7. 前記反射部材の雰囲気温度を計測する温度計測手段と、
   前記雰囲気温度に応じて前記第二ゲインの値を決定する決定手段と、
   をさらに有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記温度計測手段は、前記画像形成装置が画像の形成を開始したときに前記雰囲気温度を計測することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記搬送路において対向して設けられ、前記シートをガイドする第一ガイド部材および第二ガイド部材をさらに有し、
   前記発光手段および前記受光手段は、前記第一ガイド部材に固定されており、
   前記反射部材は、前記第二ガイド部材に固定されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記発光手段と前記受光手段との間に設けられた遮光部材をさらに有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記発光手段の光量を制御する光量制御手段をさらに有し、
    前記光量制御手段は、前記反射部材の結露が始まるときから、前記受光手段により受光された反射光の光量が許容限度を下回るときまでの期間におけるいずれかのタイミングに、前記発光手段の光量を第一光量から第二光量へ増加させることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 前記反射部材の結露を検知する結露検知手段をさらに有し、
    前記結露検知手段での検知結果に基づいて、前記反射部材の結露が始まるときから、前記受光手段により受光された反射光の光量が許容限度を下回るときまでの期間を決定することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
13. 前記受光手段は、
    受光素子と、
    前記受光素子と前記判定手段との間に接続された可変抵抗と、を有し、
    前記ゲイン制御手段は、前記可変抵抗の抵抗を変更することで前記受光ゲインを制御することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
14. 前記可変抵抗は、
    並列に接続された少なくとも二つの抵抗と、
    前記少なくとも二つの抵抗のうち少なくとも一つの抵抗に直列に接続されたスイッチ素子と、を有し、
    前記ゲイン制御手段は、前記スイッチ素子を制御することで、前記少なくとも二つの抵抗の合成抵抗値を変更することで前記受光ゲインを制御することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。

Images