JP3571811B2

JP3571811B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3571811B2
Application number: JP18449395A
Authority: JP
Inventors: 成道浜野; 達仁片岡
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Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2015-07-20
Also published as: JPH0934310A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置において使用される転写材は、それぞれの装置によって推奨される転写材がほぼ決められている。これは、複写機等では、紙などの転写材に画像を形成する際、転写材の重さ、つまり重さとの相関関係が知られている転写材の厚さが、画像の品質を決める上で非常に大きなファクタになっているためである。特に、４色のトナー（現像剤）を１枚の転写材上に重ね合わせて１つの画像を形成するカラー複写機にあっては、白黒複写機に比べて転写材上に載せられるトナーの量がかなり多くなるため、転写材の厚さの違いが画質に大きく影響する。すなわち、トナーを溶融させて定着する一般的な加熱方式の定着器にあっては、転写材の厚さが厚い程、定着時に転写材によって奪われる熱量が多くなり、その分、トナーの溶融に供される熱量が少なくなる。このため、トナー量の多いカラー画像にあってはトナーが十分に溶融されずに定着不良を起こしがちとなる。このような定着不良を防止するため、カラー複写機においては、白黒複写機に比して、特に、シビアな温度管理が要求される。
【０００３】
また、転写材の厚さ（素材の密度）に応じて、トナー像を転写材に転写するための転写条件（例えば、転写バイアス）を変更することなども、良好な転写を行う上で重要である。
【０００４】
上述の定着及び転写を良好に行うべく、カラー複写機をはじめとする画像形成装置においては、従来、ユーザー自身が転写材の厚さについての情報を装置本体上の操作部から入力し、この入力情報に基づいて、制御装置により定着温度や定着速度等の定着条件、また転写バイアス等の転写条件を制御するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例によると、ユーザー自身が手入力によって転写材の厚さについての情報を入力するため、ユーザーの誤入力があった場合でも、制御装置はその誤入力に基づいて定着条件、転写条件等の画像形成条件を設定してしまい、不具合が発生するおそれがあった。例えば、定着条件１つをとっても、入力ミスによる定着不良や熱のかけすぎによる転写材の変形等の問題があった。
【０００６】
なお、近時、画像形成に使用される転写材の種類は非常に多く、転写材についての情報としては、上述の厚さ以外にも、その大きさ、普通紙か特種紙か、さらには紙かそれ以外の樹脂フィルムか等のさまざまなものがある。これらについて、ユーザーが正確に認識し、装置本体に正しく入力することはほとんど困難であり、また煩雑な作業でもある。
【０００７】
そこで、本発明は、転写材の厚さを正確に検知し、これに基づいて好適な画像形成条件を設定するようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、画像データに基づいて像担持体上に形成したトナー像を、搬送路を介して供給される転写材に転写した後、転写材上に定着して画像形成を行う画像形成装置において、前記搬送路中に配置されて転写材の厚さを検出する厚さ検出手段と、該厚さ検出手段が出力する厚さについてのデータに基づいて画像形成条件を変更する制御手段と、を備え、前記厚さ検出手段は、少なくとも一方の検知部材が他方の検知部材に対して変位可能に配置されるとともに前記搬送路中の転写材をその表裏方向から挟み込む一対の検知部材と、前記他方の検知部材に対する前記一方の検知部材の相対位置を検知する変位量検知手段と、を有し、前記一対の検知部材が転写材を挟み込む前の前記変位量検知手段の出力である第１データと、転写材を挟み込んだ状態での前記変位量検知手段の出力である第２データとをそれぞれ複数個収集し、複数の第２データと複数の第１データとをそれぞれ演算して転写材の厚さを検出するものであり、転写材の連続給紙時に、前記一対の検知部材が２枚目以降のそれぞれの転写材を挟み込む前に収集可能な第１データの数が１枚目の転写材を挟み込む前に収集可能な第１データの数よりも少なくなるような給紙タイミングで２枚目以降の転写材が給紙され、前記厚さ検出手段は、連続給紙時に搬送される転写材毎にそれぞれ複数収集した第２データと１枚目の転写材を挟み込む前の複数の第１データとをそれぞれ演算して転写材毎に厚さを検出する、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記一対の検知部材よりも搬送方向下流に設けられ、転写材を搬送する搬送部材を有し、前記厚さ検出手段は、転写材が前記一対の検知部材から前記搬送部材に到達するまでの間で前記第２データを収集する、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の画像形成装置において、前記第１データを収集する期間は前記第２データを収集する期間よりも長い、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記制御装置が変更する画像形成条件が、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する際の転写バイアスの大きさと、転写材上に転写されたトナー像を熱定着する際の定着温度と、同じく定着速度と、定着後の転写材のカールを矯正する湾曲加圧装置における加圧量とのうちの少なくとも１の画像形成条件である、ことを特徴とする。
【００１２】
（作用）
以上構成に基づき、一対の検知部材が転写材を挟む前の第１データと、挟んでいる状態での第２データとに基づいて、転写材の厚さを検知するので、まさに画像形成に供される直前の転写材の厚さを正確に検知することができる。そしてこの厚さについての情報に基づいて、制御装置が定着条件、転写条件等の画像形成条件を設定するので、これらの画像形成条件はその画像形成に供される転写材にとって最適なものとなる。また、連続画像形成時においては、１枚目の転写材についての第１データを、２枚目以降の転写材についての第１データとして流用する。これは、これは、第１データについては、１枚目の転写材の画像形成前に、多数収集することができるため、厚さ検知についての精度を上げることが可能であること、また、２枚目以降の転写材についての第１データをとろうとすると、先行する転写材との紙間で取らなければならないため、多数のデータの収集が困難で精度を上げることが難しいこと、２枚目以降の転写材の第１データは、１枚目のそれとほとんど同じであることが予想されること等の理由による。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
〈実施の形態１〉
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として、デジタルカラーの画像形成装置１の概略構成を示す。
【００１４】
まず、同図を参照してその構成及び動作を説明する。
【００１５】
同図の画像形成装置１は、装置本体２の上部にリーダ部１０を、また中間部にプリント部２０を、そして下部に転写材Ｐの給搬送部５０を備えている。
【００１６】
リーダ部１０は、原稿が載置される原稿台１１、載置された原稿を上方から押圧する原稿圧板１２、原稿の画像面を照射する光源１３、画像面からの反射光を導く複数のミラー１４とレンズ１５、反射光の光電変換を行うＣＣＤ１６ａ、そして種々の画像処理を行う画像処理部１６を主要構成部材として構成されている。さらに、画像処理部１６は、図２に示すように、ＣＣＤ１６ａ、Ａ／Ｄ＆Ｓ／Ｈ部１６ｂ、シェーディング補正部１６ｃ、入力マスキング部１６ｄ、変倍処理部１６ｅ、ＬＯＧ変換部１６ｆ、圧伸部１６ｇ、マスキング・ＵＣＲ部１６ｈ、γ補正部１６ｉ、そしてエッジ強調部１６ｊを有している。
【００１７】
上述構成のリーダ部１０の動作は次のとおりである。
【００１８】
原稿台１１上に原稿を、その画像面が下方を向くようにして載置し、その上から原稿圧板１２で押える。光源１３は、光を照射しながら矢印Ｋ１方向に移動し、原稿の画像面を走査する。画像面からの反射光像は、複数のミラー１４及びレンズ１５を介して、ＲＧＢの３色のフィルタが施されたＣＣＤ１６上に結像され、ここで、ＲＧＢの各色の信号に光電変換される。電気信号となった画像信号は、画像処理部１６において、図２に示す流れに従って、以下のように処理される。ＣＣＤ１６ａからの信号は、Ａ／Ｄ＆Ｓ／Ｈ部１６ｂにおいてデジタルデータに変換され、さらに返還されたデジタルデータはシェーディング補正部１６ｃと入力マスキング部１６ｄとによって修正される。また、変倍動作時には変倍処理部１６ｅで変倍処理を受ける。次に、ＬＯＧ変換部１６ｆでＲＧＢのデータがＣＭＹのデータに変換され、画像データの圧縮、記憶、伸長を行う圧伸部１６ｇに入力される。格納された画像データは、後述のプリント部２０のそれぞれの色に同期して読み出され、マスキング・ＵＣＲ部１６ｈにてマスキング処理された後、γ補正部１６ｉとエッジ強調部１６ｊとによりＹＭＣＫの出力画像データが作られ、次のプリント部２０に送出される。
【００１９】
プリント部２０は、図１に示すように、各色の同期をとる画像制御部２１、４つのレーザー素子、すなわちマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色用のレーザー素子２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２Ｋ、後述の感光ドラム表面をレーザー光によって走査するポリゴンスキャナ２３、４つの画像形成部、すなわち転写材Ｐの搬送方向上流側から下流側に向かって（同図中、右側から左側にかけて）順に配置されたマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色用の画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋ、そして最下流側の画像形成部３０Ｋの更に下流側に配設した定着器４０を主要構成部材として構成されている。また、上述の最上流側のマゼンタの画像形成部３０Ｍは、矢印方向に回転自在に支持された感光ドラム３１、その周囲にその回転方向に沿ってほぼ順に配設された、感光ドラム３１表面を帯電する一次帯電器３２、感光ドラム３１上の静電潜像を現像する現像器３３、感光ドラム３１上のトナー像を転写材Ｐに転写する転写帯電器３４、感光ドラム３１の転写残トナーを除去するクリーナ３５、除電を行う補助帯電器３６、そして残留電荷を除去する前露光ランプ３７とを備えている。さらに、現像器３３の現像ローラ３３ａ上の現像剤からの反射光量により現像剤濃度を検出する現像剤濃度センサＳ_１と、感光ドラム３１上に形成されたトナー像からの反射光量を検出する現像濃度センサＳ_２とが配置されている。
【００２０】
なお、他の色の画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋについては、上述のマゼンタの画像形成部３０Ｍと同様の構成であるのでその説明は省略するものとする。
【００２１】
上述構成のプリント部２０は、前述のリーダ部１０から送出された出力画像データに基づいて、次のようにして転写材Ｐ上にトナー像を形成する。
【００２２】
マゼンタの画像形成部３０Ｍにおいて、一次帯電器３２によって感光ドラム３１表面を所定の電位に均一に帯電する。画像制御部２１により出力画像データに基づいて他の色との同期をとってマゼンタ用のレーザー素子２２Ｍを駆動し、上述の感光ドラム３１表面を走査する。これにより感光ドラム３１表面には、原稿画像のうちのマゼンタに対応する静電潜像が形成される。静電潜像は、現像バイアスが印加された現像ローラ３３ａによってマゼンタのトナーが付着されてトナー像として現像される。このトナー像は、後述の転写ベルトによって搬送されてくる転写材Ｐの表面に、転写ベルト内側からの転写帯電器３４の放電によって転写される。トナー像転写後の感光ドラム３１は、表面の転写残トナーがクリーナ３５によって除去され、さらに、補助帯電器３６による除電を受け、前露光ランプ３７によって残留電荷が除去されて、一次帯電器３２の帯電から始まる次の画像形成に供される。
【００２３】
このマゼンタの画像形成部３０Ｍと同様にして、下流側のシアン、イエロー、ブラックの各色の画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋにおいても、各感光ドラム表面にそれぞれの色のトナー像が形成される。表面にマゼンタのトナー像が転写された転写材Ｐは、転写ベルトによって下流側のシアン、イエロー、ブラックの画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋに順次に搬送され、それぞれの色のトナー像が次々と転写され、表面に４色のトナー像が重ねられる。こうして４色のトナー像が転写された転写材Ｐは、後述の定着前ベルトによって定着器４０に搬送され、ここで定着ローラ４０ａと加圧ローラ４０ｂとによる加熱加圧を受けて表面のトナー像が定着される。定着後の転写材Ｐは、裏面に対する画像形成が行われない場合は、そのまま装置本体２外部に排出され、一方、裏面に画像を形成する場合には、次に説明する給搬送部５０によって、再度、画像形成部３０Ｍ等に供給されて、裏面にトナー像が形成された後、装置本体２外部に排出されることになる。
【００２４】
転写材Ｐの給搬送を行う給搬送部５０は、転写材Ｐの搬送路を有し、その転写材Ｐの搬送方向についての最上流側に、給紙カセット５１ａ、５１ｂ、給紙ローラ５２ａ、５２ｂ、搬送ローラ５３ａ、５３ｂ等を有する用紙送り装置５４を備えている。さらに給紙カセット５１ａ、５１ｂの下方には、これらを装置本体２に装着したときに、これら給紙カセット５１ａ、５１ｂに収納された転写材Ｐのサイズを検知するための用紙サイズ検出部Ｓ_３、Ｓ_４が付設されている。用紙サイズ検出部Ｓ_３、Ｓ_４は、給紙カセット５１ａ、５１ｂ側に配置された係合部と装置本体２側のサイズ検知スイッチ（いずれも不図示）とを備えており、給紙カセット５１ａ、５１ｂが装着された際に、係合部が転写材Ｐのサイズに対応したサイズ検知スイッチを作動させ、これによってサイズに対応したコード信号をサイズ情報として装置本体２に対して出力する。この用紙送り装置５４のほかに、マルチ用紙送り装置５５が設けられている。このマルチ用紙送り装置５５からは画像形成部３０Ｍ等に対して、材質、大きさ等の性状の異なる種々の転写材Ｐを供給することができる。ここから供給される転写材Ｐについての情報、例えば、材質、サイズ、厚さ等は、例えば、ユーザーが操作部（不図示）から入力したり、あるいは、厚さについては、後述のように紙厚検出部によって自動的に検出したりする。
【００２５】
画像形成部３０Ｍの少し上流側には、搬送されてきた転写材Ｐを一旦停止させ、また画像形成部３０Ｍ等に同期させて搬送するレジストローラ５６が配置されている。レジストローラ５６は、上下一対の上ローラ５６ａ（図７参照）と下ローラ５６ｂとを備えており、これらのローラ５６ａ、５６ｂにより転写材Ｐを表裏両面から挟み込むようにして搬送する。このとき、転写材Ｐの厚さに応じて、上ローラ５６ａが移動し、下ローラ５６ｂに対する上ローラ５６ａの位置が変化することを利用して、このレジストローラ５６を紙厚検知ローラとしても流用している。このレジストローラ５６と、後述のセンサ等によって、紙厚検出部（厚さ検出手段）Ｓ_５が構成されている。なお、紙厚検出部Ｓ_５の詳細な構成及び動作については後に説明する。
【００２６】
レジストローラ５６の下流側には、前述の各色の画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋの各感光ドラムに下方から接触するようにして矢印Ｋ５７方向に周回する転写ベルト５７が配置されている。転写ベルト５７はその表面に転写材Ｐを担持して、これを各画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋに搬送するように構成されている。
【００２７】
転写ベルトの下流側には、定着器４０との間に、矢印Ｋ５８方向に周回可能な定着前ベルト５８が配設されている。また、定着器４０のすぐ下流側には、定着後の転写材Ｐの腰付けのための加圧を、切り換え可能な複数の加圧力で行うことができる加圧機構部（湾曲加圧装置）５９（後に詳述）が配設されている。加圧機構部５９の下流側には、転写材Ｐの排出か再給紙かを選択する排出フラッパ６０、排紙トレイ６１が配設され、また、排出フラッパ６０の下方には、反転搬送路６２、反転フラッパ６３が配設され、さらに下流側には、再給紙搬送路６４、再給紙装置６５が配設されている。
【００２８】
上述構成の給搬送装置５０は、次のように動作する。用紙送り装置５４又はマルチ用紙送り装置５５から給紙された転写材Ｐは、レジストローラ５６によって一時停止され、その後、前述の画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋの感光ドラム上に形成された各色のトナー像に同期するようにして、レジストローラ５６によって挟持搬送され、さらに転写ベルト５７によって担持搬送される。このとき、レジストローラ５６を有する紙厚検出部Ｓ_５により、紙厚が検知される。転写ベルト５７に担持された転写材Ｐは、マゼンタの画像形成部３０Ｍを通過する際に、転写帯電器３４によって、表面にマゼンタのトナー像が転写される。転写材Ｐは、その後同様にして、シアン、イエロー、ブラックの各画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋを通過する際に、それぞれの色のトナー像が順次に転写される。４色のトナー像の転写が終了した転写材Ｐは、定着前ベルト５８によって定着器４０に運ばれ、ここで加熱、加圧を受けて表面のトナー像が定着される。トナー像定着後の転写材Ｐは、加圧機構部５９によって腰付けが行われる。ここで、片面画像形成時には、排出フラッパ６０が排出側にセットされ、転写材Ｐは排紙トレイ６１上に排出される。一方、両面画像形成時には、排出フラッパ６０が再給紙側にセットされ、これにより、転写材Ｐは、反転搬送路６２に導かれ、その後端が反転フラッパ６３を通過するまで下方に向けて搬送される。その後、反転フラッパ６３を切り換え、転写材Ｐを上方に向けて搬送すると、転写材Ｐは、反転フラッパ６３により再給紙搬送路６４に導かれ、再給紙装置６５に収納される。これにより、転写材Ｐは、表裏反転される。転写材Ｐは、ここから画像形成部３０Ｍ等に再給紙され、表面に画像形成を行ったときと同様にして、裏面に画像形成が行われ、その後、排紙トレイ６１上に排出される。
【００２９】
以上で、画像形成装置全体についての構成及び動作の説明を終える。
【００３０】
次に、図３に、上述の画像形成装置におけるブロック図を示す。このブロック図は、転写材Ｐに応じた最適な画像形成を行うためのブロック図である。システムコントローラ７１は、画像形成装置の各種制御を行うものであり、内部のＣＰＵによって統括的に制御を行う。同図中、７２はリーダ部１０の一部を構成する画像入力部、１６は画像処理部、２１は画像データに基づき半導体レーザーを変調駆動するレーザー駆動回路（画像制御部）、そして２２はレーザー駆動回路２１によって駆動される半導体レーザ（レーザー素子）である。また、３１、３３、３４は、前述のマゼンタの画像形成部３０Ｍを構成する部材であり、それぞれ３１は半導体レーザー２２の出力光により静電潜像が形成される感光ドラム、３３は感光ドラム３１上の潜像に応じた現像を行う現像器、そして３４は感光ドラム３１上のトナー像を転写材Ｐに転写する転写帯電器である。さらに、４０は転写材Ｐ上のトナー像を加熱加圧して定着させる定着器、５９は定着後の転写材Ｐに腰を付けるための加圧機構部である。そしてＳ_６は、画像処理部１６から出力される画像データに基づいて画像濃度分布を推定する濃度分布推定回路（以下適宜「推定回路」という、後に詳述）である。
【００３１】
つづいて、図３のブロック図を参照して前述構成の画像形成装置において、最適な画像形成を行うための動作についてを説明する。原稿の画像情報は、画像入力部７２を通して電気信号として入力され、画像処理部１６において、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、ＬＯＧ変換、ＵＣＲ処理、γ補正など画像形成に必要な画像処理が加えられ、出力画像データとして出力される。この出力画像データに基づいて、レーザー駆動回路２１が駆動され、半導体レーザー２２を変調駆動する。その半導体レーザー２２の出力光を帯電済の感光ドラム３１上にスキャン露光することにより、感光ドラム３１表面には、画像データに対応する電荷分布、すなわち静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器３３によってトナーが付着されマゼンタのトナー像として現像される。
【００３２】
このマゼンタのトナー像は、前述の給搬送部５０によって搬送されてきた転写材Ｐ表面に転写される。この転写材Ｐは、トナー像転写前に、あらかじめ用紙サイズ検出部Ｓ_３（Ｓ_４）によってサイズが検出され、また、紙厚検出部Ｓ_５によって厚さが検知されたものである。またトナー像の転写によって、現像器３３内のトナーは転写材Ｐ上に転移することになるが、転写材Ｐではトナー像は、トナーの分布として認識される。推定回路Ｓ_６は、この転写材Ｐ上のトナーの分布、すなわち画像濃度分布を、画像形成に用いたものと同じ画像データを基にして推定する。転写材Ｐ上には、さらに、下流側のシアン、イエロー、ブラックの各画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋによって、それぞれの色のトナー像が順次に転写される。これらの転写に際しても、上述の推定回路Ｓ_６によって、同様に、それぞれの色の画像濃度分布の推定が行われる。
【００３３】
転写材Ｐ上に４色分のトナー像は、定着器４０によって加熱、加圧されて定着される。このトナーを加熱定着するには、最適な定着温度があり、それは、用紙サイズ検出部Ｓ_３、Ｓ_４が検出する転写材Ｐのサイズ、紙厚検出部Ｓ_５が検出する転写材Ｐの厚さ、そして推定回路Ｓ_６が推定する画像濃度分布等に基づいて定着条件を変更することで、実現している。
【００３４】
例えば、定着器４０の定着ローラ４０ａと加圧ローラ４０ｂとによって転写材Ｐを挟持搬送しながら加熱するに際し、転写材Ｐの厚さに応じて、定着ローラ４０ａの回転数制御を行って転写材Ｐの搬送速度（定着速度）を変化させ、これにより、最適な定着条件を実現している。すなわち、転写材Ｐの厚さが厚い場合には、定着速度を遅くし、反対に転写材Ｐの厚さが薄い場合には、定着速度を速くして、トナー像に対しこれを溶融するに十分な熱量が与えられるようにしている。
【００３５】
また、感光ドラム３１から転写材Ｐ上にトナー像を転写する際に転写帯電器３４に印加する転写バイアスを、転写材Ｐのサイズ、厚さについての情報に基づいて、決定するようにしている。
【００３６】
さらに、転写材Ｐのサイズ、厚さに応じて、加熱定着後の転写材Ｐの腰付けを行う加圧機構部５９の加圧量を切り換えることにより、最適なカール取りの加圧制御が可能となる。
【００３７】
すなわち、図３に示すブロック図においては、用紙サイズ検出部Ｓ_３、Ｓ_４、紙厚検出部Ｓ_５、推定回路Ｓ_６の出力に基づいて、転写帯電器３４、定着器４０、加圧機構部５９等を適宜に制御し、最適な画像形成を行うようにしている。
【００３８】
次に、用紙サイズ検出部Ｓ_３、Ｓ_４については前述したので、ここでは、推定回路Ｓ_６、紙厚検知部Ｓ_５、加圧機構部５９について詳述する。
【００３９】
図４に、推定回路Ｓ_６の詳細な回路図を示す。ここで、現像剤（トナー）使用量は概略としては画像データの積算値に比例すると考えられることから、推定回路Ｓ_６として一画像中を複数の領域に分け、その各領域での画像データ値の積算を行う回路を考え、本実施の形態では画像を４×４の１６領域に分割した、図５に示すＣ_００〜Ｃ_３３を算出する例で説明を行う。ここで、Ｃ_ｍｎは各領域の画像濃度値である。
【００４０】
図４中、Ｄａｔａは画像データであり、本実施の形態では８ビットの信号とする。Ｖ_ｃｌｋは画像データの同期信号であり、Ｖ_ｓｙｎｃは一画像区間開始を示す副走査同期信号である。Ｈ_{ｅｎａｂｌｅ}は主走査画像有効区間信号であり、Ｖ_{ｅｎａｂｌｅ}は副走査画像有効区間信号である。用紙サイズ検出部Ｓ_３、Ｓ_４によって検出された転写材Ｐのサイズに基づき、システムコントローラ７１は画像形成を行う主走査の画素数Ｎ、副走査の画素数Ｍを導き出し、濃度分布の一領域に対応するＭ／４、Ｎ／４の算出を行う。８１は主走査の領域を計数するカウンタ、８２、８５はＯＲゲート、８３は主走査の領域を指示する数値を示すアップカウンタ、８４は副走査の領域を計数するカウンタ、８６は副走査の領域を指示する数値を示すアップカウンタ、８７はアップカウンタ８３、８６の領域を示す数値をエンコードするエンコーダ、８８は画像データが入力されるフリップフロップ、８９はイネーブル信号を生成するＡＮＤゲート、９０は画像データと選択された領域の画像データ積算値とを加算する加算器、９１、９３、９５は各領域の画像データ加算値を記憶するフリップフロップ、９２、９４、９６は各領域のイネーブルを生成するＡＮＤゲート、９７、９８、９９は各領域の画像データ積算値を加算器に出力する出力イネーブル付きのバッファである。
【００４１】
主走査の領域の計数は主走査の領域の画素数Ｎ／４を画像形成前にＶ_ｓｙｎｃによりカウンタにロードし、Ｖ_ｃｌｋを計数しダウンカウントし、Ｎ／４まで計数した時点でＮ／４を再ロードするとともにアップカウンタ８３にｎクロックとなるキャリーを出力し、領域を示すアップカウンタ８３の出力をインクリメントしていくこで、Ｎ／４画素ごとにアップカウンタ８３の出力を増加させることで実現する。副走査の領域に関しても主走査の場合と同様に、Ｈ_ｓｙｎｃをＭ／４個ずつカウントすることで、Ｍ／４ラインごとの領域信号を生成し、エンコーダ８７に出力する。一方、画像データは、Ｈ_{ｅｎａｂｌｅ}とＶ_{ｅｎａｂｌｅ}とのＡＮＤゲート８９によるイネーブル区間の間、フリップロップ８８にＶ_ｃｌｋ同期で記憶される。そのフリップロップ８８の出力は加算器９０の一方の入力に入力される。加算器９０の他方の入力には、各領域を示すエンコード信号によって出力制御されたバッファ９７、９８、９９からの所定の領域のデータ出力が入力される。この２つのデータを加算しその出力を、所定の領域に対応するようにイネーブル制御されたフリップロップに記憶することで、エンコーダ８７が指示する領域に対応する画像データの積算値Ｃ_００〜Ｃ_３３が各フリップロップに記憶され、システムコントローラ７１に読み込まれた濃度分布が推定される。また、図６にビデオ系の各信号、すなわちＶ_ｓｙｎｃ、Ｖ_{ｅｎａｂｌｅ}、Ｈ_ｓｙｎｃ、Ｈ_{ｅｎａｂｌｅ}、Ｄａｔａ、Ｃの概略のタイミングを示す。
【００４２】
算出された画像濃度データＣ_００〜Ｃ_３３からの画像濃度分布の推定はシステムコントローラ７１での演算によって行う。
【００４３】
次に、図７に本実施の形態で使用した紙厚検出部Ｓ_５を示す。紙厚検知部Ｓ_５は、変位量検知手段１００と紙厚検知ローラ（検知部材）５６とを備えている。なお、この紙厚検知ローラ５６は、前述のレジストローラと兼用されている。変位量検知手段１００の発光ダイオード１０１からの照射光Ｌ_ｉは、レジストローラ（紙厚検知ローラ）５６の上ローラ５６ａの測定面である反射面５６ｒで反射され、反射光Ｌ_ｒは受光位置センサ１０２に入射される。レジストローラ５６の下ローラ５６ｂはスラスト方向には固定されており、上ローラ５６ａはフリーの状態に設置さているため、転写材Ｐが上下のローラ５６ａ、５６ｂに挟まれると、転写材Ｐの厚さに応じて上ローラ５６ａが移動する構成になっている。したがって、転写材Ｐの厚さに対応して反射面５６ｒが移動することになる。反射面５６ｒは、転写材Ｐが厚い場合は上方に移動して発光ダイオード１０１に近寄り、薄い場合は下方に移動して発光ダイオード１０１から離れるようになっている。この結果、転写材Ｐの厚さに応じて受光位置センサ１０２に入射する反射光位置が変化し、転写材Ｐの厚さ信号であるアナログ信号Ｓ_１１としてＡ／Ｄ変換器１０３に入力される。ここで、発光ダイオード１０１の明滅及び光量制御はシステムコントローラ７１からの制御信号Ｓ_１２によってセンサＬＥＤ制御部１０４から出力される信号Ｓ_１３を介して制御されている。また、制御信号Ｓ_１２はＡ／Ｄ変換器１０３のＡ／Ｄ変換タイミングをも制御しており、Ａ／Ｄ変換器１０３からのデジタル化された転写材Ｐの厚さに対応した信号Ｓ_１４がシステムコントローラ７１に送られ、ここでＣＰＵにより転写材Ｐの厚さが演算される。
【００４４】
次に、図８に、加圧機構部５９の詳細図を示す。一般に、転写材Ｐ上に転写されたトナー像が加熱定着されると、定着後の転写材Ｐは、トナー像側にカールすることが知られている。こうした状態では排紙トレイ６１上での積載性が著しく損なわれると同時に、複写機、プリンタ等で広く使用されているソータ（後処理装置）への排紙性の悪化、さらにはジャム等へも発展する可能性があり、定着後のカール量の管理は非常に重要な問題である。本実施の形態ではカール量の管理方法として、一対のスポンジローラ５９ａと金属ローラ５９ｂとにより定着後の転写材Ｐを挟み込むことで実現している。カールは転写材Ｐの上面にトナー像が形成されていることから、それと反対の方向にカールを加えるべく上側にスポンジローラ５９ａ、下側に金属ローラ５９ｂを配置し、金属ローラ５９ｂがスポンジローラ５９ａに食い込むことを利用して、カールを抑えている。また、加圧量の調整は、カム５９ｃを駆動することにより、軸５９ｄを中心にして揺動可能な金属ローラ可動板５９ｅを、同図中の矢印方向に上下させて制御している。この加圧量はカム５９ｃの形状に応じて、複数段又は無段階に調整可能である。また、５９ｆは転写材Ｐの搬送性をよくするために設けられた搬送ローラである。加圧機構部５９のカム５９ｃ及び金属ローラ可動板５９ｅによる、加圧量の調整は、前述の紙厚検出部Ｓ_５による転写材Ｐの厚さ及び推定回路Ｓ_６による画像濃度分布等のデータを参照して、システムコントローラ７１上のＣＰＵにより統括的に制御されている。
【００４５】
図９に、本実施の形態によって連続給紙を行う際の、転写材Ｐの厚さを算出するフローチャートを示す。この転写材Ｐの厚さ算出もすべてシステムコントローラ７１上のＣＰＵにより統括的に制御演算される。用紙送り装置５４、５５（図１参照）から用紙搬送路を通り給紙された転写材Ｐが紙厚検出部Ｓ_５に到達し転写材Ｐの紙厚検知が実行される（Ｓ１）。レジストローラ５６に転写材Ｐが到達する前のデータを収集すべく、レジストローラをＯＮする（Ｓ２）。レジストローラ５６は前述のように紙厚検知ローラを兼ねている。ここで、転写材Ｐの厚さは、前述のように、レジストローラ５６の上ローラ５６ａの変位量を測定することによって求めているため、レジストローラ５６が転写材Ｐを挟んでいない状態でのデータを収集することが必要である。転写材Ｐの厚さはレジストローラ５６が転写材Ｐを挟んでいないときの第１データと挟んでいるときの第２データの差から導き出されるため、この転写材Ｐを挟んでいないときの第１データは転写材Ｐの厚さを算出する際の基準値となる。レジストローラ５６は転写材Ｐを挟む前の状態の第１データ（Ｄ_ｒ１、Ｄ_ｒ２…、Ｄ_ｒｎ）のデータ収集が開始される（Ｓ３）。本実施の形態の給紙を開始する前の比較的時間に余裕のある時点で、ここでのデータを数多く収集し、データの信頼性をアップするという観点から、レジストローラ５６の５回転分のデータを収集する（Ｓ４）。レジストローラ５６が５回転した時点で、これが転写材Ｐを挟む前の状態の第１データの収集は停止され、レジストローラ５６に給紙が開始され（Ｓ５）、この間データ収集は中断される。レジストローラ５６に転写材Ｐが到達すると（Ｓ６）、レジストローラ５６が転写材Ｐを挟んだ状態の第２データ（Ｄ_ｐ１、Ｄ_ｐ２…、Ｄ_ｐｍ）のデータ収集が開始される（Ｓ７）。ここでのデータ収集はレジストローラ５６が転写材Ｐを挟んだ状態のデータ収集であり、レジストローラ５６の１回転分としている（Ｓ８）が、これはレジストローラ５６から転写材Ｐを順次搬送する際に、転写材Ｐが転写ベルト５７に到達することにより発生する衝突ノイズ成分を含んだデータを使用しないためである。このため、レジストローラ５６から転写ベルト５７までの距離以下の長さとして、レジストローラ１回転分のデータを収集する。レジストローラ５６が１回転した時点で、レジストローラ５６が転写材Ｐを挟んだ状態のデータの収集が終了し、Ｓ３〜Ｓ４で収集されたレジストローラ５６が転写材Ｐを挟む前の状態のｎ個の第１データの平均値と、Ｓ７〜Ｓ８で収集されたレジストローラ５６が転写材Ｐを挟んだ状態のｍ個の第２データの平均値との差Ｋにより１枚目の転写材Ｐの厚みを表す紙厚値が決定される（Ｓ９）。転写材Ｐがレジストローラ５６を通過し、その転写材Ｐが最終の転写材Ｐかどうかを判別され、最終の転写材Ｐでなければ、２枚目の転写材Ｐについての紙厚検知が実行される（Ｓ１０）。２枚目以降の転写材Ｐについては、転写材Ｐがレジストローラ５６に到達するまでデータ収集は中断され、レジストローラ５６が転写材Ｐを挟む前の状態の第１データは収集しないで、レジストローラ５６が転写材Ｐを挟んでいない状態の第１データについては１枚目のそれを用いることにする。これは連続給紙時の２枚目以降については、連続給紙時の各転写材Ｐの給紙タイミングの関係から通常、レジストローラ５６が転写材Ｐを挟む前の状態の収集できるデータ数が１枚目のデータ数ほど収集できず、１枚目のデータ数よりもかなり減少してしまうためである。そこで、数多くのデータを用いてデータの信頼性をアップするとう観点からこのようにしている。また、２枚目以降のレジストローラ５６は転写材Ｐを挟む前の状態の第１データの大きさは１枚目のそれと比較してあまり変わらないことは確認されており、そのため、レジストローラ５６が１枚目の転写材Ｐを挟む前の状態の第１データを、２枚目以降も用いることは十分可能である。転写材Ｐがレジストローラ５６に到達すると、レジストローラ５６が転写材Ｐを挟んだ状態の第２データの収集が開始され、以下、上述のＳ６〜Ｓ１０が繰り返される。Ｓ１０において、最終の転写材Ｐであると判別された場合には、転写材Ｐがレジストローラ５６を通過後レジストローラ５６がＯＦＦされ（Ｓ１１）、紙厚検知は終了する（Ｓ１２）。
〈実施の形態２〉
前述の実施の形態１では、画像形成装置がカラー複写機である場合について説明してきたが、本発明は、白黒の複写機等の画像形成装置に対しても適用できるのはもちろんである。白黒機においても転写材Ｐの種類、特に厚さの違いによる転写条件または定着条件の制御、選択は高精細な画像を形成する場合（特にデジタル複写機）には大きなファクタになっており、今後、更なる高精細な画質を担う場合には必須な技術である。
【００４６】
上述の実施の形態１においては、検知部材としての紙厚検知ローラ５６は、下ローラ５６ｂを固定配置し、上ローラ５６ａを変位可能に配置しているが、両ローラ５６ａ、５６ｂを変位可能に配置し、両者間の距離を検出することで、転写材Ｐの厚さを検知するようにしてもよい。ただし、この場合は、これに応じて変位量検知手段１００の構成も変更することが必要である。また、検知部材としては、必ずしもローラ状の紙厚検知ローラ５６に限らず、ブロック状の部材を使用することも可能である。この場合には、ブロック状の部材と転写材Ｐとの間の摩擦力が小さくなるようにする。
【００４７】
さらに、紙厚検知ローラ５６は、レジストローラと兼用することなく独立に設けることもできる。この場合は、紙厚検知ローラ５６の配設位置について自由度が増す。
【００４８】
【発明の効果】
以上以上説明したように、本発明によると、一対の検知部材が転写材を挟む前の第１データと、挟んでいる状態での第２データとに基づいて、転写材の厚さを検知するので、まさに画像形成に供される直前の転写材の厚さを正確に検知することができる。そしてこの厚さについての情報に基づいて、制御装置が定着条件、転写条件等の画像形成条件を設定するので、これらの画像形成条件はその画像形成に供される転写材にとって最適なものとなる。また、連続画像形成時においては、多数のデータ収集が可能な、１枚目の転写材についての第１データを、２枚目以降の転写材についての第１データとして流用することで、２枚目以降の転写材の厚さについての検出精度を向上させることができる。したがって、１枚の画像形成時においても、また、連続画像形成時においても良好な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図２】画像処理部の詳細を示すブロック図。
【図３】画像形成に供せられる転写材の性状によって画像形成条件を変更する様子を示す図。
【図４】推定回路の詳細を示すブロック図。
【図５】推定回路の算出領域を示す図。
【図６】推定回路を駆動する各制御信号のタイミングチャート。
【図７】紙厚検出部の構成の詳細を示す図。
【図８】加圧機構部の構成の詳細を示す図。
【図９】連続給紙時の転写材の厚さを検知するフローチャート。
【符号の説明】
１画像形成装置
５６検知部材（レジストローラ）
５６ａ上ローラ
５６ｂ下ローラ
５９湾曲加圧装置（加圧機構部）
７１制御装置（システムコントローラ）
１００変位量検出手段
Ｐ転写材
Ｓ_３、Ｓ_４用紙サイズ検出部
Ｓ_５厚さ検出手段（紙厚検出部）
Ｓ_６推定回路

Claims

画像データに基づいて像担持体上に形成したトナー像を、搬送路を介して供給される転写材に転写した後、転写材上に定着して画像形成を行う画像形成装置において、
前記搬送路中に配置されて転写材の厚さを検出する厚さ検出手段と、
該厚さ検出手段が出力する厚さについてのデータに基づいて画像形成条件を変更する制御手段と、を備え、
前記厚さ検出手段は、
少なくとも一方の検知部材が他方の検知部材に対して変位可能に配置されるとともに前記搬送路中の転写材をその表裏方向から挟み込む一対の検知部材と、
前記他方の検知部材に対する前記一方の検知部材の相対位置を検知する変位量検知手段と、を有し、
前記一対の検知部材が転写材を挟み込む前の前記変位量検知手段の出力である第１データと、転写材を挟み込んだ状態での前記変位量検知手段の出力である第２データとをそれぞれ複数個収集し、複数の第２データと複数の第１データとをそれぞれ演算して転写材の厚さを検出するものであり、
転写材の連続給紙時に、前記一対の検知部材が２枚目以降のそれぞれの転写材を挟み込む前に収集可能な第１データの数が１枚目の転写材を挟み込む前に収集可能な第１データの数よりも少なくなるような給紙タイミングで２枚目以降の転写材が給紙され、
前記厚さ検出手段は、連続給紙時に搬送される転写材毎にそれぞれ複数収集した第２データと１枚目の転写材を挟み込む前の複数の第１データとをそれぞれ演算して転写材毎に厚さを検出する、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記一対の検知部材よりも搬送方向下流に設けられ、転写材を搬送する搬送部材を有し、
前記厚さ検出手段は、転写材が前記一対の検知部材から前記搬送部材に到達するまでの間で前記第２データを収集する、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第１データを収集する期間は前記第２データを収集する期間よりも長い、
ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記制御装置が変更する画像形成条件が、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する際の転写バイアスの大きさと、転写材上に転写されたトナー像を熱定着する際の定着温度と、同じく定着速度と、定着後の転写材のカールを矯正する湾曲加圧装置における加圧量とのうちの少なくとも１の画像形成条件である、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。