JP4369327B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、画像形成装置に関し、より詳細には、シートの厚さの程度を検知して画像の形成条件を制御する機能を備えた画像形成装置に関する。

シートの厚さを判定して、シートの厚さによらず一定の画像が得られるように画像の形成条件を制御する手法が知られている。特に、電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、トナーの転写効率や定着性がシートの厚さの影響を受けやすく、この影響を軽減するため、例えば、シンクロナスモータをシート搬送の駆動に用いた装置において、モータの負荷電流からシートの厚さを判定し、プロセス条件を制御する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。あるいは、直流モータの負荷電流からシート厚さを判定し、定着温度を制御する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、給紙クラッチのオン時とオフ時の駆動モータの負荷電流の差からシート厚さを判定し、プロセス条件を制御する方法が知られている（例えば、特許文献３）。この他にも、専用のシート厚さ判定装置を用いる方法が知られている。
特開平７−９５３１１号公報 特開平２−１１５８８０号公報 特開平５−２８１８７４号公報

シート厚さを判定するために専用の厚さ判定装置を用いると、コスト的な負担が大きい。また、画像形成装置が対象とするシートの厚さは、一般的に０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍのオーダー（例えば、坪量５６/ｍ²〜２００ｇ/ｍ²、標準紙１０５ｇ/ｍ²、および、ＯＨＰフィルム）であるために、一枚のシートの厚さを精度よく判定することは容易ではない。

一方、モータの負荷電流を測定する方法は、比較的安価に実現することができるが、モータの負荷トルクと電流の特性に精度が依存する。直流モータなどでは、駆動負荷とモータ電流は、比例の関係にあるため、モータ電流から負荷トルクを精度よく求めることが比較的容易であるが、例えば、駆動の簡便さやコスト的な理由で近年多用されているステッピングモータ（あるいはパルスモータ、タイミングモータ、階動電動機）では、駆動電流が脈流であり、しかも負荷トルクに対する駆動電流の依存性が、直流モータのように明瞭でないため、駆動電流から精度よく負荷トルクを検出することがむずかしい。

この発明は、給紙搬送の駆動にステッピングモータを用いた画像形成装置において、専用の厚さ判定装置を設けることなく、精度よくシートの厚さの程度を判定し、判定結果に基づいてシートの厚さに係らず画質を一定にしようとするものである。

この発明は、シート上に可視画像を形成する印字部と、印字部へステッピングモータを用いて前記シートを搬送する給紙搬送部と、シート搬送の経路中に設けられ搬送されたシートを検知する通紙センサと、シート搬送用の第１駆動条件とシート厚さの程度を判定するための第２駆動条件とに切り替え、シート厚さの程度判定のためにシートを通紙センサ手前の所定位置で待機させた後に第２駆動条件でステッピングモータを駆動する給紙搬送制御部と、シート待機位置から通紙センサへのシートの到達時間を測定しあるいは所定時間内のシート到達の有無を検知する到達時間測定部と、到達時間測定部からの到達時間あるいは到達有無の検知に基づいてシートの厚さの程度を判定するシート厚さ程度判定部とを備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。

この発明の画像形成装置は、給紙搬送制御部が、シートを通紙センサ手前の所定位置で待機させた後に第２駆動条件でステッピングモータを駆動してシートを搬送し、到達時間測定部が測定した到達時間あるいは到達有無を検知し、シート厚さ程度判定部が到達時間あるいは到達有無の検知に基づいてシートの厚さの程度を判定するので、駆動トルクがシートの厚さに依存することを利用して専用の厚さ判定装置を設けることなくシートの厚さの程度を精度よく判定することができる。さらに、判定結果に基づいて画像形成条件を制御すれば、シートの厚さの程度に係らず画質を一定にし、安定した画像が得られる画像形成装置を実現することができる。

この発明の画像形成装置は、シート上に可視画像を形成する印字部と、印字部へステッピングモータを用いて前記シートを搬送する給紙搬送部と、シート搬送の経路中に設けられ搬送されたシートを検知する通紙センサと、シート搬送用の第１駆動条件とシート厚さの程度を判定するための第２駆動条件とに切り替え、シート厚さの程度判定のためにシートを通紙センサ手前の所定位置で待機させた後に第２駆動条件でステッピングモータを駆動する給紙搬送制御部と、シート待機位置から通紙センサへのシートの到達時間を測定しあるいは所定時間内のシート到達の有無を判定する到達時間測定部と、到達時間測定部からの到達時間あるいは到達有無の情報に基づいてシートの厚さの程度を判定するシート厚さ程度判定部とを備えることを特徴とする。

第２駆動条件が、定電流駆動されるステッピングモータの駆動電流を所定時間ごとに順次増加させる駆動であり、到達時間測定部が、シートが通紙センサに到達するまでの時間を計測することによりシート厚さの程度を判定するようにしてもよい。このようにすれば、専用のシート厚さ検出装置を設けることなく、定電流駆動されるステッピングモータと紙詰まり検知あるいはシート搬送のタイミングを制御する通紙センサとを用いてシート厚さの程度を判定することができる。

また、第２駆動条件が、定電圧駆動されるステッピングモータの駆動周波数を所定時間ごとに順次減少させる駆動であり、到達時間測定部が、シートが検知センサに到達するまでの時間を計測することによりシート厚さの程度を判定するようにしてもよい。このようにすれば、専用のシート厚さ検出装置を設けることなく、定電圧駆動されるステッピングモータと紙詰まりを検知し、あるいはシート搬送のタイミングを制御する通紙センサとを用いてシート厚さの程度を判定することができる。
あるいは、第２駆動条件が、定電流駆動されるステッピングモータの所定電流での駆動であり、到達時間測定部が、所定時間内にシートが通紙センサに到達するか否かを判定することによりシート厚さが普通か厚いかを判定するようにしてもよい。このようにすれば、専用のシート厚さ検出装置を設けることなく、定電流駆動されるステッピングモータと紙詰まり検知あるいはシート搬送のタイミングを制御する通紙センサとを用いてシート厚さの程度を判定することができる。
あるいはまた、第２駆動条件が、低電圧駆動されるステッピングモータの所定周波数での駆動であり、到達時間測定部が、所定時間内にシートが通紙センサに到達するか否かを判定することによりシート厚さが普通か厚いかを判定するようにしてもよい。このようにすれば、専用のシート厚さ検出装置を設けることなく、定電圧駆動されるステッピングモータと紙詰まり検知あるいはシート搬送のタイミングを制御する通紙センサとを用いてシート厚さの程度を判定することができる。

さらにまた、給紙搬送部が、シートを後退させることができるように構成され、給紙搬送制御部が、前記通紙センサまでシートを給紙した後に所定距離だけシートを後退させて待機させるようにしてもよい。
ここで、所定距離だけシートを後退させる制御は、例えば、通紙センサでシートを検知したのちに所定の駆動周波数で所定の時間だけステッピングモータを逆転させることによって実現することができる。このようにすれば、コストを上昇させずに精度よくシートを所定位置で待機させることができ、シートの厚さの程度を精度よく判定することができる。

また、給紙搬送部が、シート無し状態でのステッピングモータの負荷を検出する負荷検出部をさらに備え、到達時間測定部は、負荷検出部で検出されたシート無し状態での負荷を考慮してシート厚さの程度を判定するようにしてもよい。このようにすれば、駆動トルクのうちシート無し状態の駆動負荷分を検出して測定結果を補正することができるので、より精度よくシートの厚さの程度を判定することができる。

前記画像形成装置が、印字部で印字されて出力される画像の形成条件を制御する画像形成制御部をさらに備え、画像形成制御部が、シートの厚さにかかわらず出力された画像の画質を一定にするようにシート厚さの程度の判定結果に応じて画像の形成条件を制御するようにしてもよい。このようにすれば、判定結果に基づいて、シートの厚さの程度に係らず画質を一定にし、安定した画像が得られる画像形成装置を実現することができる。
ここで、画像の形成条件とは、印字部でシート上に形成される画像の形成に係る画像形成プロセスの諸条件をいう。また、印字部で形成された画像を装置から出力するまでに行う処理があれば、その処理に関する諸条件も含む。例えば、前記画像形成装置が電子写真プロセスを用いる装置であれば、帯電、露光、現像、転写、定着などに関する条件であり、インクジェット方式の装置であれば、ドット当たりのインク吐出量、インクの乾燥時間に係る用紙送り時間間隔などに関する条件である。また、画質を一定にして安定させるとは、出力された画像の画質がシート厚さによって顕著に変わったり、画質が極端に悪くなったりしない程度に一定に保つことをいう。
前記画像形成装置が、電子写真プロセスを用いて画像を形成し、印字部が、感光体表面上に担持されたトナーをシートへ転写させるためにトナーとシートとを介して転写電圧を印加し、画像形成制御部が、シート厚さの判定結果に応じて転写電圧を変化させるように構成されていてもよい。このようにすれば、画像形成制御部が、シート厚さの判定結果に応じて転写電圧を変化させるように構成されるので、トナーとシートとを介して印加される印加電圧を制御することにより、シートの厚さにかかわらずに出力される画像の画質を一定に保つことができる。転写電圧の制御は、転写電圧を定電圧制御制御してもよいが、これに限定されず、例えば、転写電流が一定になるように定電流制御したりするものであってもよい。

あるいは、前記画像形成装置が、電子写真プロセスを用いて画像を形成し、印字部でシートに転写されたトナーに所定の熱を加えてトナーをシート上に定着させる定着部をさらに備え、画像形成制御部が、シート厚さの程度の判定結果に応じて定着部の加熱温度あるいはシートの定着部通過速度を変化させるように構成されていてもよい。このようにすれば、画像形成制御部が、シート厚さの程度の判定結果に応じて定着部の加熱温度あるいはシートの定着部通過速度を変化させるので、シートの厚さにかかわらず定着性を一定に保つことにより出力される画像を一定に保つことができる。

以下、図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳述する。
この発明の画像形成装置の構成について説明する。
図２は、この発明の画像形成装置の一態様である電子写真方式プリンタの機構的な構造を示す説明図である。図２において、画像形成装置１００は、画像読取装置にて読み込ま

れた画像や、画像形成装置１００に外部から接続された機器（例えばパーソナルコンピュータなどの画像処理装置）からのデータを画像として記録出力するものである。

画像形成装置１００には、感光体ドラム３を中心に、画像形成プロセスの各機能を担う各プロセスユニットが配置されこれらにより画像形成部が形成されている。感光体ドラム３の周囲には、帯電手段５、現像ユニット２、転写ローラ６、クリーニングユニット４、光走査ユニット１１および除電ランプ１２等が順次配置されている。

帯電手段５は、感光体ドラム３の表面を均一に帯電させるものである。光走査ユニット１１は、均一に帯電された感光体ドラム３上に光像を走査して静電潜像を書き込むものである。現像ユニット２は、光走査ユニット１１により書き込まれた静電潜像を現像剤補給容器７から供給される現像剤により顕像化するものである。転写ローラ６は、感光体ドラム３上に顕像化された画像を記録材であるシート上に転写してシート上に可視画像を形成する印字部として機能する。クリーニングユニット４は、感光体ドラム３上に残留した現像剤を除去して感光体ドラム３上に新たな画像を記録することを可能にするものである。除電ランプ１２は、感光体ドラム３表面の電荷を除去するものである。

画像形成装置１００の下部には、画像形成装置１００本体内に内装された供給トレイ１０が配置されている。供給トレイ１０は、記録材（シート）を収容する記録材収容トレイである。供給トレイ１０に収容されたシートは、ピックアップローラ１６等により１枚ずつ分離され、レジストローラ１４まで搬送され、レジストローラ１４により感光体ドラム３に形成された画像とのタイミングが計られ、転写ローラ６と感光体ドラム３との間に順次供給される。供給トレイ１０からレジストローラ１４までの給紙搬送駆動は、ステッピングモータで行われる。そして感光体ドラム３上に記録再現された画像はシート上に転写される。なお、供給トレイ１０へのシートの補給は、画像形成装置１００の正面側（操作側）に、供給トレイ１０を引き出して行なう。

画像形成装置１００の下面には、周辺装置として準備されている多段の記録材供給トレイを有する記録材供給装置Ａ、および大量のシートを収容可能とした記録材供給装置Ｂ等から送られてくるシートを受け入れ、画像形成部に向かってシートを順次供給するためのシート受口が設けられている。供給トレイ１００、記録材供給装置Ａあるいは記録材供給装置Ｂのいずれかから供給されたシートは、搬送ローラＲによって搬送され、通紙センサ２００、レジストローラ１４を通過した後、画像形成部へ至る。通紙センサ２００は、センサ部を通過するシートを検知する。図示しない搬送制御部は、通紙センサ２００のシート先端検知に基づいてレジストローラ１４にシートの先端が当たって若干のたわみを作った状態でシートを待機させるように、搬送ローラＲを制御する。また、搬送制御部は、シートを給紙してから所定時間内に休止されたシートが通紙センサ２００を通過しない場合に、紙詰まりと判断して、装置を停止させ、ユーザに紙詰まり除去をさせるように警告表示をする。感光体ドラム３上に形成された画像との同期をとって再搬送する。シート受口からレジストローラ１４までの給紙搬送駆動は、ステッピングモータで行われる。そして、図示しない画像形成制御部は、転写ローラ６をシートが通過する際に感光体ドラム３に対して転写ローラ６に電圧（転写電圧）を印加し、シートの背面側からトナーを静電的に吸引してトナーをシートに転写させる。

画像形成装置１００内上部には、定着装置８が配置されている。定着装置８は、画像が転写されたシートを順次受け入れて、定着ローラ８１と加圧ローラ８２等により、熱と圧力によりシート上に転写された現像画像を定着するものである。これにより、シート上に画像が記録される。図示しない前記画像形成制御部は、定着ローラ８１に熱を供給するヒータ８３を制御して定着ローラ８１の温度あるいは定着装置８のシート搬送速度を制御する。なお、定着装置８のシート搬送速度を変えることができるように、レジストローラ６、感光体ドラム３及び定着装置８より下流側の駆動が、機構的あるいは制御的に同期できるように構成され、一体となって速度を変えるようになっていてもよい。

画像が記録されたシートは、搬送ローラ２５によりさらに上方搬送され、切換えゲート９を通過する。そして、シートの排出トレイが画像形成装置１００の外装に備えられた積載トレイ１５に設定されている場合は、反転ローラ２６により積載トレイ１５に排出される。一方、両面画像形成や後処理が指定されている場合には、一旦反転ローラ２６により積載トレイ１５に向けてシートを排出する。なお、この場合には、シートを完全に排出せず、シートを狭持させたまま反転ローラ２６を逆転させる。そして、上記シートを逆方向、つまり両面画像形成や後処理の為に選択的に装着されている記録材再供給搬送装置や後処理装置の装着されている方向に、反転搬送する。

このとき、切換えゲート９は、図２の実線の状態から破線の状態に切換えられる。両面画像形成を行なう場合は、反転搬送されたシートは、記録材再供給搬送装置を通り、再び画像形成装置１００に供給される。後処理が成される場合は、記録材再搬送装置から別の切換えゲートにて、中継搬送装置を介して、後処理装置に搬送され、後処理がなされるようになっている。

また、画像形成装置１００の内部には、画像形成プロセスを制御する回路基板及び外部機器からの画像データを受け入れるインターフェイス基板等を収容する制御部１１０、そして、これら各種の上記インターフェイス基板、ならびに各上記画像形成プロセスＵＮに対して電力を供給する電源装置１１１等が配置されている。

（実施の形態２）
この実施の形態では、図２の画像形成装置において給紙搬送部のステッピングモータの脱調の有無を判別することにより給紙されたシートの厚さの程度を判定する手法の一例を説明する。

図１は、この発明の画像形成装置におけるシート厚さの程度判定に係る構成と画像形成制御部との機能的な構成の一例を示すブロック図である。図１の通紙センサ２００は、給紙搬送経路の所定位置をシートが通過することを検知するセンサであり、例えば図２に示すようにレジストローラ１４の手前に配置される。

図１に示すシート無し負荷測定部２１１、到達時間測定部２１３およびシート厚さ程度判定部２１４は、給紙されたシートの厚さの程度判定に関するブロックである。これらの各ブロックは、例えばマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにシート厚さの程度の判定処理を実行させるプログラム、マイクロコンピュータが通紙センサからの信号を判定したり、給紙搬送部２２０への制御信号を出力したりするための入出力回路、シートが待機位置から通紙センサまで到達するまでの時間を測定するために用いるタイマなどから構成される。
給紙搬送部２２０は、給紙搬送のステッピングモータを駆動する駆動回路やピックアップローラ１６や給紙ローラ１７を駆動するクラッチの駆動回路を含む。

また、画像形成制御部２３０は、シート上に画像を形成する処理に関する制御を行うブロックである。画像を形成する処理とは、例えば帯電手段５の帯電電圧、現像ユニット２の現像バイアス電圧やトナー濃度、転写ローラ６の転写電圧、光学走査ユニット１１の走査タイミング、除電ランプのオン／オフ、感光体ドラム３上の画像とシート搬送とを同期させるためのレジストローラ１４のスタートタイミング、定着ローラ８１の温度ならびに搬送速度などの制御を含む。画像形成制御部２３０は、例えばマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータに画像形成に関する制御を実行させるプログラム、マイクロコンピュータが画像形成に関する各センサからの信号を判定したり、画像制御に関する信号を出力したりするための入出力回路などから構成される。
転写電圧発生部２４０は、転写ローラ６に転写電圧を印加するための電源装置である。定着駆動部２４２は、定着ローラ８１を駆動するモータであり、例えばステッピングモータで構成される。

給紙搬送制御部２５０は、供給トレイ１０から積載トレイ１５までのシート搬送を制御するブロックであり、搬送制御は、ピックアップローラ１６、給紙ローラ１７などの給紙動作、前記画像形成制御部と連携したレジストローラ１４のオン／オフ制御、搬送駆動のステッピングモータの起動停止や搬送速度などの制御を含む。給紙搬送制御部２５０は、例えばマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにシート搬送に関する制御を実行させるプログラム、マイクロコンピュータがシート搬送に関する各センサからの信号を判定したり、搬送制御に関する信号を出力したりするための入出力回路などから構成される。

また、図３は、図１に示すシート厚さの程度判定に係るブロックで給紙したシートの厚さをの程度を判定する手順の一例を示すフローチャートである。図３の手順に従って、シート厚さの程度判定の手順を説明する。まず、図１の給紙搬送制御部２５０は、図２のピックアップローラを供給トレイ１０に収納されたシートに圧接させてシートを給紙する（Ｓｔｅｐ Ｓ１）。次に、給紙搬送を行うステッピングモータの駆動電流をＩ₀に設定する（Ｓｔｅｐ Ｓ２）。ここで、図２に示す給紙搬送部のステッピングモータステッピングモータは、定電流駆動制御されるものとする。そして、駆動電流をＩ₀は、シート搬送のために十分なトルクを発生するように設定された電流である。給紙搬送制御部２５０は、駆動電流Ｉ₀で所定時間、図示しないピックアップローラの駆動クラッチをオンしてピックアップローラを回転させ、シートの先端を給紙ローラ１７まで搬送する（Ｓｔｅｐ Ｓ３）。その後、ピックアップローラを離接させると共に、前記駆動クラッチをオフしてピックアップローラ１６の駆動を切る（Ｓｔｅｐ Ｓ４）。その後、給紙搬送制御部２５０は、給紙ローラ１７を駆動し続けて給紙ローラ１７に挟まれたシートを、上流側へ搬送する（Ｓｔｅｐ Ｓ５）。これによって、シートの先端は図２の搬送ローラＲに達する（Ｓｔｅｐ Ｓ６）。搬送ローラＲを通過したシートの先端は、やがて、通紙センサ２００に達する。通紙センサ２００がシートの先端を検知したら（Ｓｔｅｐ Ｓ７）、給紙搬送制御部２５０は一旦シートの搬送を停止する。その後、給紙搬送制御部２５０は、シートを距離Ｘ１だけ後退させるように、ステッピングモータを所定時間逆転させた後に停止させる（Ｓｔｅｐ Ｓ８）。

次に、給紙搬送制御部２５０は、シート厚さと相関のある前進時間Ｔｆの測定結果を格納する変数領域を初期化し、給紙搬送のステッピングモータの駆動電流をＩ₁に設定し、シートを通紙センサ側へ前進させるように駆動する（Ｓｔｅｐ Ｓ９）。ここで、駆動電流Ｉ₁は、シート厚さの程度判定を行う範囲のうち最も薄いシート、即ち最も駆動負荷の小さなシートを搬送できるが、それより厚いシートは駆動負荷が大きすぎてモータが脱調し、シートを搬送できない程度に設定された電流値である。この駆動電流で時間Δｔだけモータを駆動し、通紙センサ２００が時間内にシートを検知するかどうかを判定する。ここでΔｔは、モータが脱調せずにシートを搬送した場合に、シートが通紙センサ２００に達するまでに十分な時間を設定する。もし、この間に通紙センサ２００が用紙を検知しなかった場合、ルーチンはＳｔｅｐ Ｓ１１へ進み、現在の前進時間Ｔｆの値をΔｔだけ増加させる。そして、モータ駆動電流をΔＩだけ増加させて、より大きな駆動トルクでシートの搬送を試みる（Ｓｔｅｐ Ｓ１２）。その後、ルーチンはＳｔｅｐ Ｓ１０へ進み、Δｔだけモータを駆動し、通紙センサ２００が時間内にシートを検知するかどうかの判定を繰り返す。このようにして、順次駆動電流を増加させ、モータが脱調せずにシートを搬送するまで前述のループ処理を行い、前進時間Ｔｆとモータ駆動電流ΔＩとを更新する。ここで、駆動電流をＩ₀まで増加しても通紙センサが用紙を検知しない場合は、エラー処理を行うようにしてもよい。

一方、Ｓｔｅｐ Ｓ１０で通紙センサがシートを検知した場合、ルーチンはＳ１３へ進み、現在の前進時間Ｔｆの値を取得し、Ｔｆの値に基づいてシート厚さの程度を求める（Ｓｔｅｐ Ｓ１４）。この判定は、計算によって行うこともできるが、予め用意されたデータテーブルを用いるようにしてもよい。また、通紙センサがシートを検知した後は、モータの駆動電流をＩ₀に設定し、十分なトルクで搬送して所定時間シートを搬送し、レジストローラ１４にシートの先端が当たって若干のたわみを作った状態でシートを待機させるように、搬送ローラＲを制御する。その後、画像先端と同期をとってシートを搬送し、印字部へ搬送して画像を転写し、定着装置を経てシートを積載トレイ１５へ出力させる（Ｓｔｅｐ Ｓ１６）。

また、図３のフローチャートは、給紙搬送のステッピングモータの駆動電流を順次増加させる場合の処理を示したが、シートが普通紙か厚紙かを判定するだけであれば、閾値に対応する駆動電流でシートを待機位置から前進させ、シートが搬送されるか否かを判定すればよい。図４は、シートが普通紙か厚紙かを判定する処理手順の一例を示すフローチャートである。図４において、図３と同様の処理には、同じ番号を付している。具体的には、Ｓｔｅｐ Ｓ１〜Ｓ１０の処理は、図３と同じである。また、Ｓｔｅｐ Ｓ９で設定する駆動電流Ｉ₁は、前述のようにシートが普通紙か厚紙かの判定の閾値に対応する電流である。従って、駆動電流Ｉ₁で搬送されて通紙センサ２００で検出されるシートは普通紙と判定し、脱調して搬送されないシートは厚紙と判定する。図４のＳｔｅｐ Ｓ１０は、この判定を示している。所定時間Δｔ内に通紙センサ２００に達して検知された場合は、普通紙と判定し（Ｓｔｅｐ Ｓ２０）、モータの駆動電流をシート搬送用の通常の設定値Ｉ₀に戻し（Ｓｔｅｐ Ｓ２１）、その後の印刷処理を行う（Ｓｔｅｐ Ｓ２６）。一方、所定時間を経過しても通紙センサがシートを検知しない場合は厚紙と判定し（Ｓｔｅｐ Ｓ２３）、モータの駆動電流をシート搬送用の通常の設定値Ｉ₀に戻し（Ｓｔｅｐ Ｓ２４）て待機位置に留まっているシートを通紙センサ２００まで搬送し（Ｓｔｅｐ Ｓ２５）、その後の印刷処理を行う（Ｓｔｅｐ Ｓ２６）。

なお、この実施の形態では通紙センサ２００にシートが達した後に、シートを一旦後退させる例を示したが、例えば、給紙搬送経路中に紙詰まり検知のためのセンサが通紙センサよりも下流側に設けられている場合は、紙詰まりセンサ通過後にシートを一旦停止させてシートを待機させ、その状態で駆動電流を順次増加させて通紙センサにシートが達するまでの時間を測定することによってシートの厚さの程度を判定することもできる。このような構成の場合は、シートを後退させる必要がない。

（実施の形態３）
実施の形態２では、定電流駆動される給紙搬送部のステッピングモータの駆動電流を順次増加させ、モータが脱調しなくなって用紙が通紙センサまで搬送されるまでの時間を判別することにより、給紙されたシートの厚さの程度を判定する手法の一例について説明した。この実施の形態３では、給紙搬送部のステッピングモータを定電圧駆動する場合に適用可能なシート厚さの程度の判定方法に付いて説明する。駆動負荷がかかった状態で、ステッピングモータが脱調せずに起動するかどうかは、一定範囲で駆動周波数に依存し、周波数の低い方が大きな起動トルクが得られることが知られている。そこで、定電圧駆動の場合に、駆動周波数を高い方から順次低くし、モータが脱調せずに起動できるようになってシートが待機位置から通紙センサ２００へ到達するまでの時間を測定することによってシートの厚さの程度を判定することができる。

より具体的には、図３のフローチャートのＳｔｅｐ Ｓ２、Ｓ１５の処理に代えて、駆動周波数をｆ₀に設定し、Ｓｔｅｐ Ｓ９の処理に代えて駆動周波数をｆ₁に設定し、Ｓｔｅｐ Ｓ１２の処理に変えて駆動周波数をΔｆだけ現在の駆動周波数よりも低くする。ここで、駆動周波数ｆ₀は、通常の用紙搬送時の駆動周波数であり、駆動周波数ｆ₁は、シート厚さの程度判定範囲の内、最も薄いシート、即ち最も駆動負荷の小さなシートを搬送できるが、それより厚いシートは駆動負荷が大きすぎてモータが脱調し、シートを搬送できない程度に設定された駆動周波数である。この場合、Δｔは、最も遅い駆動周波数でシートを搬送した場合でも、シートが通紙センサ２００に達するまでに十分な時間を設定する。

前述のような処理手順によって、給紙搬送部のステッピングモータを定電圧駆動する場合でも、ステッピングモータの駆動周波数を順次低くし、モータが脱調しなくなって用紙が通紙センサまで搬送されるまでの時間を判別することにより、給紙されたシートの厚さの程度を判定することができる。

（実施の形態４）
この実施の形態では、シート無し状態で給紙搬送部を駆動した場合にステッピングモータにかかる負荷を予め測定し、測定結果を用いてシート厚さの程度の判定結果を補正する手法について説明する。

シートを搬送しない状態で給紙搬送部のステッピングモータが起動する最小駆動電流または最高自起動周波数を、所定の期間が経過する毎に測定すれば、給紙搬送部の駆動負荷の経時変化を補正することができる。

例えば、ステッピングモータを定電流駆動する場合、給紙に先立って給紙搬送部のモータをスタートさせる場合に、駆動電流を徐々に上げていって、モータが脱調せずに回転するようになったことを検知し、そのときの駆動電流を給紙搬送部の駆動負荷と相関のある値として保持しておく。モータの状態が脱調か回転かを判別するには、例えば駆動軸にロータリーエンコーダを取り付けて、回転の有無を検出する方法がある。さらに、簡便な方法として、例えば特開昭６４−１６２９８号公報には、モータ巻線を流れる相電流のインダクタンスが回転状態で変化することを利用し、相電流の立ち上がり時間を測定して立ち上がり時間が所定時間より短い場合は脱調、長い場合は回転と判断する手法が開示されている。このような手法を用いて、設定した駆動電流に対する回転の有無を判断することができる。

これらの手段を用いて画像形成装置の初期状態における給紙搬送部のシート無し状態の駆動電流を求めて保持しておき、例えばシートを１０万枚給紙する毎に、同様の測定を行って給紙搬送部のシート無し状態の駆動電流を求め、初期状態の駆動電流との差分を求める。これが、給紙搬送部の駆動負荷の変動分である。前述の実施の形態２で説明したように、シート待機位置から通紙センサまでの到達時間を求める際に、給紙搬送系の駆動電流の変化分に見合った補正を行うことにより、シートの厚さの程度判定をより正確に行うことができる。

一方、前記ステッピングモータが低電圧駆動される場合には、給紙に先立って給紙搬送部のモータをスタートさせる場合に、駆動周波数を徐々に上げていって、モータが脱調せずに回転するようになったことを検知し、そのときの駆動周波数を給紙搬送部の駆動負荷と相関のある値として保持しておく。そして、画像形成装置の初期状態における給紙搬送部のシート無し状態の駆動周波数を求めて保持しておき、例えばシートを１０万枚給紙する毎に、同様の測定を行って給紙搬送部のシート無し状態の駆動周波数を求め、初期状態の駆動周波数との差分を求める。これが、給紙搬送部の駆動負荷の変動分である。前述の実施の形態３で説明したように、シート待機位置から通紙センサまでの到達時間を求める際に、給紙搬送系の駆動周波数の変化分に見合った補正を行うことにより、シートの厚さの程度判定をより正確に行うことができる。図１に点線で示すシート無し負荷測定部２１１は、前記のような給紙搬送部の搬送負荷の経時変化を測定して負荷変動を求め、シート厚さの程度を判定するシート厚さ程度判定部２１４に対して、搬送負荷の経時変化を補正するように指示する。シート無し負荷測定部２１１を点線で示したのは、この部分が必須の構成でないことを明示するためである。

（実施の形態５）
この実施の形態では、判定したシート厚さの程度に基づいて、画像形成の条件を変化させ、出力される画像の画質の変化を抑制する手法について説明する。
転写電圧が一定の場合、画像が転写されるシートの厚さが変わると、転写電圧による電界の強さは電圧が印加される電極間の距離に依存して変化し、従ってトナーを用紙側に吸引する静電気力が変わる。転写電圧は、感光体ドラム３と転写ローラ６との間に印加するので、両者間の距離に依存するが、この距離は、感光体の膜圧、トナー層の厚さ、通過するシートの厚さによって決まる。従って、厚いシートの場合は転写電圧を高くしなければ、トナーの転写効率が低下し、シート状に形成される画像濃度が低くなる傾向にある。シート厚さの程度の判定結果に応じて厚いシートの場合に高い転写電圧を印加して、シートの厚さに係らず、良好な転写効率が得られ、感光体ドラム３上のトナーの大半がシート状に転写されるように、図１の画像形成制御部２３０の転写電圧補正部２３１が転写電圧制御部２３２を制御する。

また、シートが厚いと、定着装置８通過後のシート状のトナーの定着状態が変わる。厚いシートは、シートの熱容量が大きいため、定着ローラ８１から供給される熱がシートに奪われ、トナーを十分に溶融させることができなくなるからである。逆に、シートが薄すぎると、シートの熱容量が小さいためにシート上のトナーに過剰な熱が供給され、溶けたトナーの一部が定着ローラ８１側に付着するオフセット現象が生じることもある。従って、シートの厚さに応じて定着装置８から適正な熱量が供給されるように制御する必要がある。

定着装置８を通過するシートに供給される熱量は、定着ローラ８１の表面温度と定着ローラ８１と加圧ローラ８２との間のニップ部をシートが通過する通過時間に依存する。そして、前記通過時間は、定着装置の搬送速度に依存する。定着ローラ８１の表面温度が高いほど、また、定着装置８の搬送速度が低いほどシートに供給される熱量が多い。

従って、判定したシートの厚さに応じて、定着温度補正部２３３が、定着加熱ヒータ８３への通電のオン／オフを制御する定着温度制御部２３４に対して、定着温度の補正を指示するように構成すればよい。あるいは、判定したシートの厚さに応じて、定着速度補正部２３５が、定着装置８を駆動する定着駆動部２４２の搬送速度を適当に選択するように定着速度制御部２３６に指示するように構成してもよいし、その両方を行ってもよい。このようにすれば、いろいろな厚さのシートに対して定着性を良好に保つことができる。
また、湿度により用紙の剛性（紙の腰）は変化するので、たとえば画像形成プロセス制御のための湿度センサの検出結果に応じて、上述、用紙厚みの検出結果を補正してもよい。

この発明の画像形成装置におけるシート厚さの程度判定に係る構成と画像形成制御部との機能的な構成の一例を示すブロック図である。（実施の形態２） この発明の画像形成装置の一態様である電子写真方式プリンタの機構的な構造を示す説明図である。 図１に示すシート厚さの程度判定に係るブロックで、給紙したシートの厚さを判定する手順の一例を示すフローチャートである。（実施の形態２） シートが普通紙か厚紙かを判定する処理手順の一例を示すフローチャートである。（実施の形態２）

符号の説明

２ 現像ユニット
３ 感光体ドラム
４ クリーニングユニット
５ 帯電手段
６ 転写ローラ
７ 現像剤補給容器
８ 定着装置
９ 切換え
１０ 供給トレイ
１１ 光学走査ユニット
１２ 除電ランプ
１４ レジストローラ
１５ 積載トレイ
１６ ピックアップローラ
１７ 給紙ローラ
２５ 搬送ローラ
２６ 反転ローラ
８１ 定着ローラ
８２ 加圧ローラ
８３ ヒータ
１００ 画像形成装置
１１０ 制御部
１１１ 電源装置
２００ 通紙センサ
２１１ シート無し負荷測定部
２１３ 到達時間測定部
２１４ シート厚さ程度判定部
２２０ 給紙搬送部
２３０ 画像形成制御部
２３１ 転写電圧補正部
２３２ 転写電圧制御部
２３３ 定着温度補正部
２３４ 定着温度制御部
２３５ 定着速度選択部
２３６ 定着速度制御部
２４０ 転写電圧発生部
２４２ 定着駆動部
２５０ 給紙搬送制御部

Claims (8)

1. シート上に可視画像を形成する印字部と、
   印字部へステッピングモータを用いて前記シートを搬送する給紙搬送部と、
   シート搬送の経路中に設けられ搬送されたシートを検知する通紙センサと、
   シート搬送用の第１駆動条件でシートを給送して通紙センサ手前の所定位置で待機させ、シート厚さ判定用の第２駆動条件でステッピングモータを駆動するように制御する給紙搬送制御部と、
   シート待機位置から通紙センサへのシートの到達時間を測定しあるいは所定時間内のシート到達の有無を検知する到達時間測定部と、
   到達時間測定部からの到達時間あるいは到達有無の検知に基づいてシートの厚さの程度を判定するシート厚さ程度判定部とを備え、
   前記給紙搬送制御部は、第１駆動条件として、所定範囲の厚さのシートを搬送し得るよう予め定められた電流でステッピングモータを定電流駆動し、第２駆動条件として、前記範囲のうち薄いシートを搬送できるが厚いシートを搬送できないよう予め定められた電流でステッピングモータの駆動を開始し、搬送されるシートが通紙センサに到達するまで所定時間ごとにその電流を順次増加させ、
   前記シート厚さ程度判定部は、前記シートが通紙センサに到達するまでに要した時間を各厚さの程度に応じた基準とそれぞれ比較してそのシートの厚さの程度を求めることを特徴とする画像形成装置。
2. シート上に可視画像を形成する印字部と、
   印字部へステッピングモータを用いて前記シートを搬送する給紙搬送部と、
   シート搬送の経路中に設けられ搬送されたシートを検知する通紙センサと、
   シート搬送用の第１駆動条件でシートを給送して通紙センサ手前の所定位置で待機させ、シート厚さ判定用の第２駆動条件でステッピングモータを駆動するように制御する給紙搬送制御部と、
   シート待機位置から通紙センサへのシートの到達時間を測定しあるいは所定時間内のシート到達の有無を検知する到達時間測定部と、
   到達時間測定部からの到達時間あるいは到達有無の検知に基づいてシートの厚さの程度を判定するシート厚さ程度判定部とを備え、
   前記給紙搬送制御部は、第１駆動条件として、所定範囲の厚さのシートを搬送し得るよう予め定められた駆動周波数でステッピングモータを定電圧駆動し、第２駆動条件として、前記範囲のうち薄いシートを搬送できるが厚いシートを搬送できないよう予め定められた駆動周波数でステッピングモータの駆動を開始し、搬送されるシートが通紙センサに到達するまで所定時間ごとにその駆動周波数を順次低下させ、
   前記シート厚さ程度判定部は、前記シートが通紙センサに到達するまでに要した時間を所定の基準と比較してそのシートの厚さの程度を求めることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記シート厚さ程度判定部は、所定時間内にシートが通紙センサに到達した場合はそのシートの厚さが普通であり、前記所定時間内にシートが通紙センサに到達しなかった場合はそのシートの厚さが厚いと判定する請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 給紙搬送部が、シートを後退させることができるように構成され、
   給紙搬送制御部は、前記通紙センサまでシートを給紙した後に所定距離だけシートを後退させて待機させる請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
5. 給紙搬送部が、シート無し状態でのステッピングモータの負荷を検出する負荷検出部を更に備え、
   到達時間測定部は、負荷検出部で検出されたシート無し状態での負荷を考慮してシート厚さの程度を判定する請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像形成装置。
6. 印字部で印字されて出力される画像の形成条件を制御する画像形成制御部をさらに備え、
   画像形成制御部が、シートの厚さにかかわらず出力された画像の画質を一定にするようにシート厚さの程度の判定結果に応じて画像の形成条件を制御する請求項１〜５のいずれか一つに記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成装置が、電子写真プロセスを用いて画像を形成し、
   印字部が、感光体表面上に担持されたトナーをシートへ転写させるためにトナーとシートとを介して転写電圧を印加し、
   画像形成制御部が、シート厚さの程度の判定結果に応じて転写電圧を変化させる請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成装置が、電子写真プロセスを用いて画像を形成し、
   印字部でシートに転写されたトナーに所定の熱を加えてトナーをシート上に定着させる定着部をさらに備え、
   画像形成制御部が、シート厚さの程度の判定結果に応じて定着部の加熱温度あるいはシートの定着部通過速度を変化させる請求項６記載の画像形成装置。

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