JP4654696B2 - 用紙判定方法及び用紙測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセスなどによって画像形成用の用紙に画像を形成する画像形成装置に係り、詳細には、用紙の紙質と紙厚を判定する用紙判定方法及び用紙の紙質と紙厚を判定可能とする用紙測定装置に関する。

電子写真プロセスを適用した画像形成装置には、プリンタ、複写機、ファクシミリなどに加え、複数の機能を合わせ持つ複合機などがある。このような画像形成装置では、画像データに応じた画像を画像形成用の用紙に形成するときに、画像データに応じて感光体ドラムを走査露光し、トナー現像を施すことによりトナー像を形成して、このトナー像を記録用紙に転写する。

この後に、記録用紙と共にトナー像を加圧しながら加熱する定着処理を施すことにより、トナー像を用紙に定着させて、画像データに応じた画像が用紙に形成されるようにしている。

一方、画像形成装置において、用紙に形成する画像の品質に影響を与える要因としては、温度、湿度などの環境条件に加え、用紙の材質（紙質）や用紙の厚さがあり、画像形成装置においては、これらの影響因子を検出して、検出結果に基づいて各種のパラメータを設定ないし補正することにより、高品質の画像形成が可能となるようにしている。

ところで、画像形成装置では、普通紙、上質紙、再生紙、ＯＨＰフィルムなどに加え、厚紙やコート紙などの各種の紙質の用紙への画像形成が要求される。また、各紙質の用紙において紙厚が異なるものがあり、画像形成装置では、用紙への画像形成に先立って、用紙の紙質及び紙厚を検出して、検出結果に基づいて各種のパラメータの設定ないし補正を行って画像形成を制御するようにしている。

例えば、用紙は、材質に応じて光の反射率に差があることから、光電式の反射型センサを用いて、用紙の表面で反射した反射光の光量を計測することにより、用紙の紙質を判定する方法が一般的となっている。

一方、用紙の厚さ（紙厚）を検出する方法には、スポット状の光の位置を検出できるＰＳＤ（Position Sensitive Detector：半導体位置検出素子）センサを用いる方法がある。この方法では、ＰＳＤセンサとＬＥＤ光源を設けたマイクロ変位センサを用紙の表面に対向され、ＬＥＤ光源からスポット状の光を、用紙の表面に照射し、この反射光をＰＳＤセンサによって検出する。このとき、光の反射位置の変化、すなわち、用紙の厚さの変化によってＰＳＤセンサによって検出される光の重心位置が変化することから、ＰＳＤセンサによって検出する光の重心位置の変位量から用紙の厚さが測定されるようにしている。

しかし、ＰＳＤセンサを用いたマイクロ変位センサは、一般的な光学式のセンサに比べて高価であり、また、僅かな用紙のシワや撓みが測定誤差を生じさせてしまう。

これに対して、用紙などのシート状の部材の厚さを計測する方法としては、所定位置の支点を軸に揺動する揺動部材を設け、この揺動部材とベース部材の間に用紙などのシート材を配置して、揺動部材の先端がシート材の表面に当接することにより、シート材の厚さに応じて揺動部材が支点を軸に揺動することから、この揺動部材の他端側の変位量から、シート材の厚さ計測する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
特開２００２−３４０５４３号公報 特開２００３−１４９８８７号公報

しかしながら、何れの方法においても、用紙の紙質と紙厚を別々の検出手段で検出しなければならないという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、一つの検出手段を用いて効率的にかつ的確に用紙の紙質及び紙厚を検出できる用紙判定方法及び用紙測定装置を提案することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、用紙の紙質及び紙厚を判定する用紙判定方法であって、用紙が載置される基準板上に対向して配置された発光素子と、該発光素子から用紙へ向けて照射した光の反射光を受光する受光素子と、を有し、前記基準板に対して一定位置となる所定の支軸を中心に、前記基準板へ向けて突設した検知レバーの揺動によって前記発光素子及び前記受光素子を一体に回動可能とし、回動前に前記発光素子から前記基準板に載置された用紙に照射した光を前記受光素子で受光した受光量に基づいて該用紙の紙質を判定すると共に、該受光量と、前記基準板に載置された用紙が基準板上を移動し、該用紙の先端が前記検知レバーに当接して前記検知レバーが揺動されることにより、用紙の紙厚に応じて前記発光素子及び前記受光素子が回動されたときに前記発光素子から前記用紙に照射した光を前記受光素子で受光した受光量と、
に基づいて前記用紙の紙厚を判定することを特徴とする。

この発明によれば、用紙の紙質ごとに光の反射率が異なることから、発光素子から発して用紙の表面で反射した光の受光量から、用紙の紙質を判定する。また、発光素子と受光素子を一体で用紙表面に対して傾倒させたときに、受光素子の受光量が変化することから、受光素子と発光素子を一体で、用紙の紙厚に応じて回動させて、回動したときの受光量から紙厚を判定する。

これにより、一対の発光素子と受光素子を用いて、用紙の紙質と共に紙厚を判定することが可能となる。

このような本発明では、前記用紙の紙質ごとに、前記発光素子及び前記受光素子の回動角に応じた受光量の変化を計測し、該計測結果と、前記回動前の受光量と前記回動されたときの受光量の差分と、から前記紙厚を判定することができる。

また、本発明の判定方法を適用するための用紙測定装置は、用紙の紙質及び紙厚を判定可能とする用紙測定装置であって、前記用紙が載置される基準板と、前記基準板に対向して設けられて基準板上の前記用紙に光を照射する発光素子と、該発光素子から照射して用紙表面で反射した反射光を受光する受光素子と、前記基準板に対して一定位置に設けられ、前記発光素子及び前記受光素子を一体で回動可能に支持する支軸と、前記基準板へ向けられた先端が基準板上を移動する前記用紙の先端に当接することにより、用紙の紙厚に応じて前記支軸を中心に前記発光素子及び前記受光素子を回動させる検知レバーと、前記用紙の紙厚に応じた回動前の前記受光素子の受光量に基づいて用紙の紙質を判定すると共に、該受光量と、前記用紙の紙厚に応じて回動したときの受光量と、に基づいて、前記用紙の紙厚を判定する判定手段と、を含むものであれば良い。

これにより、特別な駆動手段を用いることなく、簡単な構成で発光素子と受光素子を、用紙の紙厚に応じて回動させることができると共に、簡単に用紙の紙質及び紙厚を判定することが可能となる。

以上説明したように本発明によれば、一対の発光素子と受光素子を用いるのみで、用紙の紙質と共に紙厚を判定することができるという優れた効果が得られる。

また、本発明では、基準板上を用紙が移動するときに、用紙の紙厚に応じて発光素子と受光素子を一体で回動するようにできるので、特別な駆動手段を用いることなく、簡単に用紙の紙質及び紙厚を判定することができる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１には、本実施の形態に係る画像形成装置１０の概略構成を示している。なお、画像形成装置１０としては、プリンタ、複写機、ファクシミリ或いはこれらの機能を併せ持つ複合機など、用紙に画像を形成するものであれば任意の構成を適用することができ、以下では、これらの基本機能を例に説明する。

画像形成装置１０では、用紙１２に画像を形成するようになっており、この用紙１２が装填される給紙部１４が設けられている。また、画像形成装置１０には、電子写真プロセスによって用紙１２に画像を形成するプリントエンジン（画像形成部）１６及び、用紙１２の搬送を担う搬送部１８が設けられている。

プリントエンジン１６は、感光体ドラム２０が設けられた現像モジュール２２及び、レーザービームなどを用いたＲＯＳ（Raster Optical Scanner）などの露光手段（図示省略）を備えており、帯電器などを用いて感光体ドラム２０を均一に帯電させた後、画像データに応じてレーザービームを走査することにより、感光体ドラム２０の表面に静電潜像を形成する。

また、プリントエンジン１６では、感光体ドラム２０に形成した静電潜像に対してトナー現像を行うことにより、トナー像を形成する。このとき、黒（Ｋ）色のトナーを用いてトナー現像を行うことによりK色のトナー像が形成される。

このプリントエンジン１６には、感光体ドラム２０に対向して転写ベルト２４が設けられており、画像形成装置１０では、給紙部１４から取出された用紙１２が、感光体ドラム２０に形成されたトナー像の同期して、感光体ドラム２０と転写ベルト２４の間の転写位置へ送り込まれるようになっている。

プリントエンジン１６は、この用紙１２にトナー像を重ねながら、感光体ドラム２０と転写ベルト２４の間で挟持することにより、感光体ドラム２０上のトナー像を用紙１２に転写する。

なお、ここでは、例えば、Ｋ色などの単色分のトナーを用いたトナー像を形成するようになっているが、プリントエンジン１６では、Ｋ色に加えて、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）及びＣ（シアン）の各色のトナー像を形成し、これらのトナー像を重ねて用紙１２に転写することによりカラー画像の形成が可能となっている。

カラー画像を形成するときには、感光体ドラム２０に、各色のトナー像を順に形成して、用紙１２に重畳しながら転写するものであってもよく、また、感光体ドラム２０に換えて中間担持体を用い、図示しない感光体ドラムに形成した各色のトナー像を、中間担持体に重畳しながら転写して形成したカラー画像を用紙１２へ転写するなどの従来公知の任意の構成を適用することができる。

また、画像形成装置１０では、印刷用のデータとして入力される画像データに対して、ＲＩＰ処理を施すことにより、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの各色成分のラスタデータを生成し、生成したラスタデータを用いることにより、各色成分の画像に応じた静電潜像及びトナー像を形成する一般的構成を適用することができる。

一方、画像形成装置１０のプリントエンジン１６には、定着モジュール（定着器）２６が設けられている。この定着モジュールは、図示しないヒータ等の加熱手段によって所定の温度に加熱される定着ローラ２８を備えている。

この定着モジュール２６では、トナー像が転写されて感光体ドラム２０と転写ベルト２４から送り込まれる用紙１２を、定着ローラ２８によって挟持し、加圧しながら加熱して送り出す。

これにより、用紙１２に転写されているトナーが溶融して定着され、画像データに応じた画像が形成された用紙１２が得られる。

この画像形成装置１０の給紙部１４には、それぞれに多数枚の用紙１２を積層して収容する複数の給紙トレイ３０（例えば、給紙トレイ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）が設けられている。

給紙トレイ３０のそれぞれには、取出しローラ及びフィードローラ（何れも図示省略）が設けられており、取出しローラ及びフィードローラによって最上層から用紙１２の取出し及び送り出しがなされるようになっている。

また、搬送部１８は、給紙トレイ３０のそれぞれから送り出される用紙１２を、プリントエンジン１６の感光体ドラム２０と転写ベルト２４の間へ搬送する給紙用搬送路３２、定着モジュール２６から送り出される用紙１２を、画像形成装置１０の機外へ排出する排出用搬送路３４を備えている。

これにより、給紙トレイ３０から取出された用紙１２が、プリントエンジン１６へ給紙される。給紙用搬送路３２には、感光体ドラム２０の手前の所定位置にレジローラ３６が設けられており、プリントエンジン１６へ給紙される用紙１２は、レジローラ３６によって、感光体ドラム２０へのトナー像の形成に同期したタイミングで送り出されて、感光体ドラム２０に形成されたトナー像に重ねられる余になっている。

なお、画像形成装置１０には、手差しトレイ（図示省略）が設けられていてもよく、このときには、手差しトレイから引き入れられた用紙１２が、レジローラ３６より給紙トレイ３０側で給紙搬送路３２へ送り込まれるものであれば良い。

プリントエンジン１６で画像が形成された用紙１２は、図示しない排出用トレイへ排出される。なお、画像形成装置１０には、画像を形成した用紙１２に各種の後処理を行う後処理装置を設けることができ、後処理装置が設けられているときには、排出用搬送路３４によって搬送される用紙１２が、この後処理装置へ送り込まれる。

また、搬送部１８には、切換え部３８、反転部４０及び両面用搬送路４２が設けられている。切換え部３８は、定着モジュール２６から送り出される用紙１２の搬送方向を切換えて反転部４０へ送り込む。この反転部４０へ送り込まれ用紙１２は、反転部４０から送り出されるときに搬送方向が切換えられ、切換え部３８から排紙用搬送路３４へ送り出されることにより、画像形成面が反転されて排出される。

また、両面用搬送路４２は、用紙１２を排出用搬送路３４から給紙用搬送路３２へ戻すようになっており、このときに、用紙１２が反転部４０から両面用搬送路４２へ送り込まれることにより、用紙１２が、給紙トレイ３０から取出されたときと逆の面を感光体ドラム２０側へ向けて給紙される。これにより、画像形成装置１０では、用紙１２の表裏両面に画像を形成する所謂両面印刷が可能となっている。

一方、図２に示すように、画像形成装置１０には、画像処理部５０及びプリントコントローラ５２が設けられている。画像形成装置１０では、例えば、パーソナルコンピュータなどの図示しない画像処理装置と接続され、画像処理装置で作成されたドキュメントやページレイアウトなどが印刷ジョブとして画像処理部５０に入力される。画像処理部５０では、この印刷ジョブの各ページの画像に対して所定の画像処理及びＲＩＰ処理を実行し、印刷用のデータ（ラスタデータ）を生成する。

プリントコントローラ５２には、ＣＰＵ５４を備えた図示しないマイクロコンピュータが設けられている。このプリントコントローラ５２には、画像処理部５０が接続されると共に、給紙部１４、プリントエンジン１６及び搬送部１８のそれぞれに設けられている各種のセンサ、デバイスが接続されている。

また、画像形成装置１０には、操作パネル５６が設けられており、操作パネル５６がプリントコントローラ５２に接続している。操作パネル５６は、例えば、ＬＣＤなどの表示デバイスと共に入力デバイスとなるキーが設けられた一般的構成となっている。プリントコントローラ５２は、操作パネル５６の表示デバイスに各種の情報を表示すると共に、所定のＵＩを表示して、該表示に基づいたキー操作によって各種の設定などがなされるようになっている。

プリントコントローラ５２は、画像処理部５０での画像処理、ＲＩＰ処理を制御すると共に、給紙部１４、プリントエンジン１６及び搬送部１８の各種デバイスの作動を制御し、画像処理部５０で生成したラスタデータに基づいた画像形成処理を実行する。このとき、プリントコントローラ５２では、予め記憶されている各種の設定、操作パネル５６を用いて入力された設定、各種のセンサの検出値及び印刷ジョブ上での印刷設定等に基づいた画像処理及びデバイス制御を行うようにしている。

例えば、給紙部１４には、給紙トレイ３０（図１参照）ごとに用紙サイズを検出するセンサが設けられている。また、給紙トレイ３０には、収容する用紙１２の周辺部に対向して用紙ガイドが設けられており、給紙トレイ３０に用紙１２を収容するときに、用紙１２を所定位置に配置して用紙ガイドを周縁部に当接させる。この用紙ガイドは、サイズ検出用センサに対向する突部が連結されており、用紙１２のサイズに合わせて用紙ガイドを移動することにより、突部のパターンが変化する。

プリントコントローラ５２では、給紙トレイ３０が装填されたときに、サイズ検出用センサによって検出する突部のパターンから、該当給紙トレイ３０に収容されている用紙１２のサイズを判定し、印刷設定で指定されているサイズに応じた用紙１２を収容している給紙トレイ３０を選択し、選択した給紙トレイ３０から用紙１２の取出しを行うようにしている。

これにより、画像形成装置１０では、印刷ジョブの印刷設定で指定されているサイズの用紙１２へ画像を形成するようにしている。

また、搬送部１８には、用紙１２の搬送路に沿った所定位置に、搬送路を搬送される用紙１２を検出するセンサが設けられており、プリントコントローラ５２は、用紙１２の先端部が、レジローラ３６に達するタイミングで用紙１２の搬送を一時停止し、感光体ドラム２０に形成されるトナー像に合わせたタイミングで、レジローラ３６を駆動して用紙１２を転写位置へ送り込む。

これにより、画像形成装置１０では、用紙１２の搬送方向に沿った一定位置に画像を形成できるようになっている。

ところで、図２に示すように、画像形成装置１０には、周囲の温度及び湿度を検出する環境検出センサ（例えば、温度センサ及び湿度センサ）５８が設けられており、この環境検出センサ５８が、プリントコントローラ５２に接続している。

これにより、プリントコントローラ５２では、用紙１２へ画像を形成するときの環境温度、環境湿度の検出が可能となっている。また、プリントコントローラ５２では、環境検出センサ５８の検出結果に基づいて、各種のデバイスを制御するためのパラメータ（制御用パラメータ）を補正することにより、環境温度、環境湿度にかかわらず一定品質の画像形成が可能となっている。

一方、画像形成装置１０では、用紙１２として、普通紙、上質紙、再生紙、ＯＨＰ用フィルム（以下、ＯＨＰ用紙とする）などの各種の材質や、光沢紙、半光沢紙など、表面状態（以下、紙質とする）の異なる用紙１２への画像形成が可能であると共に、厚紙、薄紙などの厚さ（以下、紙厚とする）の異なる用紙１２への画像形成が可能となっている。

図１に示すように、画像形成装置１０には、給紙用搬送路３２に沿って搬送される用紙１２の紙質及び紙厚を検出する検出手段として用紙センサ６０が設けられている。図２に示すように、この用紙センサ６０は、プリントコントローラ５２に接続している。

プリントコントローラ５２では、この用紙センサ６０の検出結果に基づいて、用紙１２の紙質と共に紙厚の判定を行うようになっている。

また、プリントコントローラ５２には、各種のデータを記憶するＲＯＭ６２が設けられており、このＲＯＭ６２に、用紙１２の紙質及び紙厚に応じた制御パラメータが記憶されている。なお、ＲＯＭ６２としては、データの書換えが可能であると共に、書き込まれたデータを保持可能な不揮発性メモリを用いることができ好ましい。

プリントコントローラ５２では、用紙センサ６０の検出結果に基づいて、用紙１２の紙質及び紙厚を判定すると、判定した紙質及び紙厚に応じた制御パラメータをＲＯＭ６２から読み出して設定することにより、用紙１２の紙質及び紙厚にかかわらず、高品質の画像形成が可能となっている。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）には、本実施の形態に適用した用紙センサ６０の概略構成を示している。この用紙センサ６０は、ケーシング６４内に発光素子６６と受光素子６８が設けられ、発光素子６６から被検出体へ向けて照射した光の反射光を受光素子６８で受光する一般的な、反射型光学式センサを形成している。

用紙センサ６０は、発光素子６６及び受光素子６８が、搬送路（給紙用搬送路３２）に対向して配置されており、これにより、給紙用搬送路３２を搬送される用紙１２の表面で反射した光を受光可能となっている。

また、用紙搬送路３２には、用紙センサ６０に対向してガイド板７０が設けられており、用紙１２は、このガイド板７０上を、レジローラ３６（図１参照）へ向けて矢印Ａ方向に搬送されるようになっている。

これにより、画像形成装置１０では、用紙１２が用紙センサ６０に対向する一定位置を通過するようになっている。

一方、用紙センサ６０は、支軸７２を中心に回動可能に取付けられている。用紙センサ６０は、支軸７２よりも用紙１２の搬送方向上流側に発光素子６６と受光素子６８が設けられており、用紙センサ６０は、ガイド板７０に対して一定位置となる支軸７２を中心に回動するようになっている。

また、用紙センサ６０のケーシング６４には、用紙１２の搬送方向下流側の短部に検知レバー７４が設けられている。検知レバー７４は、ケーシング６４から、ガイド板７０へ向けて突設されており、用紙センサ６０は、ケーシング６４と検知レバー７４が、支軸７２を中心に一体で回動するようになっている。

図３（Ａ）に示すように、用紙センサ６０は、定常状態で検知レバー７４の先端側がガイド板７０上へ向いて、先端がガイド板７０の表面に接近している。また、この状態で、用紙センサ６０は、ガイド板７０の表面ないしガイド板７０上の用紙１２の表面に対して正対している。

これにより、用紙センサ６０は、発光素子６６から照射して用紙１２で反射した光を受光素子６８で受光したときの受光量が最大となるようになっている。すなわち、用紙センサ６０は、測定軸７６が、用紙１２の表面に対して垂直となっている。

これに対して、図３（Ｂ）に示すように、用紙センサ６０は、ガイド板７０上を搬送される用紙１２の先端部が、検知レバー７４に当接することにより、検知レバー７４が用紙１２に押されて支軸７２を中心に揺動し、さらに用紙１２が移動することにより、検知レバー７４の先端がガイド板７０上の用紙１２の表面に当接する。

用紙センサ６０は、検知レバー７４と一体でケーシング６４が揺動するようになっており、これにより、用紙１２の垂直線７８に対して、用紙センサ６０の測定軸７６が傾く。このときの垂直線７８に対する測定軸７６の角度θは、用紙１２の厚さである紙厚ｔに応じた値となる。なお、角度θは、用紙センサ６０が用紙１２に表面に対して正対しているとき（図３（Ａ）に示す状態）では、０°（θ＝０）となっている。

一方、用紙１２の紙質の検出には、反射型の光学式センサを用い、反射光の受光量から用紙１２の紙質を判定するのが一般的方法となっている。

ここで、表１には、紙質として、普通紙、半光沢紙、光沢紙及びＯＨＰ用紙を例に、角度θが０°のときと、０°を中心に０．５°、１．０°と変化させたときの受光量の測定結果を示している。なお、受光素子６８の受光量は、受光素子６８の出力電圧Ｖとして示し、用紙１２の紙厚ｔは同じとしている。

また、図４には、表１の測定結果をグラフとして表しており、図５には、用紙センサ６０の受光量が最大のときを１００％として、角度θを変化させたときの受光量の比率を示している。

図４及び図５に示すように、用紙センサ６０は、用紙１２の紙質にかかわらず、角度θ＝０°で最大となり、また、そのときの受光素子６８の受光量は、用紙１２の紙質によって異なる。ここから、角度θ＝０°のときの受光素子６８の受光量から用紙１２の紙質の判定が可能となる。

また、角度θを変化させたときの受光素子６８の受光量の変化（変化率）は、紙質によって異なるが、何れの紙質においても角度θが増加することにより、受光量の比率が低下する。

すなわち、用紙センサ６０の受光量は、用紙１２の垂直線７８に対する用紙センサ６０の測定軸７６の傾き（角度θ、用紙センサ６０の用紙表面に対する傾き）が大きくなることにより減少する。

一方、用紙センサ６０のケーシング６４が検知レバー７４と一体で回動し、検知レバー７４の回動角が大きくなると、用紙１２に対する用紙センサ６０の傾き、すなわち、角度θも大きくなる。また、検知レバー７４は、用紙１２の紙厚ｔが大きくなることにより、回動角も大きくなり、これにより、用紙センサ６０の測定軸７６の傾きである角度θも大きくなる。

したがって、用紙センサ６０では、検知レバー７４の先端が用紙１２の表面に当接しているときの受光量は、用紙１２の紙厚ｔに応じた値となる。

すなわち、図６に示すように、受光量が最大の時の電圧Ｖmaxとしたとき（角度θ＝０°）に、この電圧Ｖmaxから用紙１２の紙質を判定することができる。また、用紙センサ６０の出力電圧Ｖは、用紙１２の紙厚ｔに応じて減少することから、紙質と受光量から用紙１２の紙厚ｔを判定することができる。

これにより、用紙１２の紙質ごとの電圧Ｖmaxと、紙厚ｔに応じた出力電圧Ｖを予め測定して、測定結果のテーブルをプリントコントローラ５２のＲＯＭ６２に記憶することにより、用紙センサ６０の測定結果と、ＲＯＭ６２に記憶しているテーブルから、用紙１２の紙質と紙厚ｔを適正に判定することができる。

一方、用紙１２の光の反射率は、紙質が同じであれば、ほぼ同じであるが、用紙センサ６０は、発光素子６６、受光素子６８の個体差、取り付け状態などによって、同じ紙質の用紙１２でも、用紙センサ６０（画像形成装置１０）ごとに出力電圧が異なることがある。

図４に示すように、角度θに対する受光素子の出力電圧Ｖの変化は、二次曲線で近似可能となる。

ここから、紙質ごとに、角度θに対する出力電圧Ｖの近似式を求める。すなわち、図６の角度θ−出力電圧Ｖの特性を曲線ｆ（θ）としたときの、近似式（例えば二次曲線）を紙質ごとに求める。このような曲線ｆ（θ）では、電圧Ｖmaxが異なっても、電圧Ｖmaxと任意の角度θにおける電圧Ｖａとの電圧差ΔＶは同じとなる。ここから、電圧差ΔＶを角度θに変換することができる。これにより、紙質ごとに電圧差Ｖから角度θに変換する変換式を推定することができる。

これにより、電圧Ｖmaxと、用紙１２の紙厚ｔに応じて用紙センサ６０が回動したときの受光量に応じた出力電圧を電圧Ｖａから、紙厚ｔに応じた角度θをえることができる。

また、角度θと紙厚ｔは、用紙センサ６０の形状、大きさ（寸法）、ガイド板７０と支軸７２の間隔などの構造によって異なるが、紙厚ｔが０mm≦ｔ≦２mm程度の範囲であれば、例えばｔ＝ｂ・θ＋ｃ（ただし、ｂ、ｃは予め設定している定数）などの一次曲線（直線）で近似することも可能である。

プリントコントローラ５２のＲＯＭ６２には、測定結果から求めて用紙１２の紙質ごとに設定した用紙センサ６０の出力電圧Ｖの電圧差ΔＶから角度θを得るための変換式及び、角度θから紙厚ｔを算出する演算式をを予め記憶されており、また、画像形成装置１０では、製造時や設置時に用紙１２の紙質ごとに測定される最大電圧Ｖmaxが入力されて、プリントコントローラ５２のＲＯＭ６２に記憶させるようにしている。

これにより、画像形成装置１０のプリントコントローラ５２では、用紙センサ６０の測定結果から用紙１２の紙質及び紙厚ｔの判定が可能となっている。

また、プリントコントローラ５２には、紙質及び紙厚ｔに応じた制御パラメータ又は制御パラメータの補正値が設定されて記憶されており、プリントコントローラ５２では、画像を形成する用紙１２の紙質及び紙厚ｔを判定すると、この判定結果に基づいて制御パラメータの設定ないし補正を行い、設定又は補正した制御パラメータを用いて、各デバイスの制御を行いながら、画像形成処理を実行するようにしている。

このように構成されている画像形成装置１０では、印刷ジョブが入力されることにより、印刷ジョブの印刷設定で指定されている用紙１２のサイズから、該当サイズの用紙１２を収容している給紙トレイ３０を選択して、選択した給紙トレイ３０から取り出した用紙１２への画像形成を行う。

また、画像形成装置１０では、画像形成処理に先だって環境検出センサ５８によって環境温度及び環境湿度を検出し、現像モジュール２２内の各種のバイアス電圧、定着モジュール２６の定着温度、用紙１２の搬送速度などの各種の制御パラメータの設定や設定されている制御パラメータの補正等を行うことにより、用紙１２に高品質の画像形成が可能となるようにしている。なお、制御パラメータとしては、用紙１２に高品質の画像形成を可能とするための公知のパラメータを適用でき、ここでは詳細な説明を省略する。

ところで、画像形成装置１０では、用紙１２として、普通紙、再生紙、上質紙、光沢紙、半光沢紙、ＯＨＰ用紙などの各種の紙質に加え、厚紙、薄紙などの異なる紙厚ｔなどの用紙１２への画像形成が可能となっている。各種の用紙１２野それぞれへ適正なトナー像の転写及び定着処理を行って高品質の画像を形成するためには、用紙１２のサイズのみならず、紙質や紙厚ｔに基づいた制御パラメータの設定ないし補正が必要となっており、画像形成装置１０では、ひとつの用紙センサ６０を用いて、用紙１２の紙質と共に紙厚ｔの判定を行うようにしている。

ここで、図７を参照しながら、画像形成装置１０における用紙センサ６０を用いた用紙１２の紙質及び紙厚ｔの判定処理の概略を説明する。

図７には、用紙判定処理の概略を示しており、このフローチャートは、給紙トレイ３０から取出した用紙１２をプリントエンジン１６へ向けて搬送するときに実行され、最初のステップ１００では、給紙用搬送路３２を搬送される用紙１２の先端が、用紙センサ６０に対向する位置に達したか否かを確認する。

用紙１２の先端が用紙センサ６０に達する位置に達したか否かは、給紙用搬送路３２に設けて用紙１２を検出するセンサと、用紙１２の搬送速度から判断することができる。また、用紙１２がガイド板７０に達して用紙センサ６０に対向することにより、用紙センサ６０の出力電圧Ｖが変化することから判断してもよい。

ここで、用紙１２の先端が用紙センサ６０に対向する位置に達してステップ１００で肯定判定されるとステップ１０２へ移行し、用紙センサ６０の出力電圧Vを読み込む。

次のステップ１０４では、読み込んだ用紙センサ６０の出力電圧Ｖから、用紙１２の紙質を判定する。このとき、用紙１２の先端が用紙センサ６０に設けている検知レバー７４に接触していないので、用紙センサ６０の出力電圧Ｖは、用紙１２の紙質によって定まる最大電圧Ｖmaxとなる。また、プリントコントローラ５２には、紙質ごとの最大電圧Ｖmaxが測定されてＲＯＭ６２に記憶されており、これにより、簡単にかつ的確に用紙１２の紙質が判断される。

これと共に、ステップ１０６では、用紙１２の先端部が用紙センサ６０に設けている検知レバー７４に接触するタイミングに達したか、すなわち、検知レバー７４と共に用紙センサ６０が、用紙１２によって回動され、検知レバー７４の先端が、ガイド板７０上の用紙１２に載ったか否かを判断する。

なお、検知レバー７４の先端が用紙１２の表面に載ったか否かは、用紙１２の通過を検知するセンサの検出結果と、搬送速度、経過時間から判断するものであってもよく、また、検知レバー７４が用紙１２の表面に載ることにより用紙センサ６０の出力電圧Ｖが変化することから判断してもよい。

ここで、用紙センサ６０の検知レバー７４の先端が用紙１２の表面に載ったと判断すると、ステップ１０６で肯定判定してステップ１０８へ移行し、用紙センサ６０の出力電圧Ｖを電圧Ｖａとして読み込む。

この後、ステップ１１０では、用紙センサ６０によって検出した最大電圧Ｖmaxと電圧Ｖａから電圧差ΔＶを演算し、電圧差ΔＶから用紙１２の紙厚ｔを演算する（ステップ１１２）。

すなわち、紙厚ｔを判定するときには、電圧差ΔＶ（ΔＶ＝Ｖmax−Ｖａ）を演算し、紙質ごとに設定している電圧差ΔＶと角度θの変換式を用いて、角度θを算出し、算出した角度θを、紙厚ｔに変換することにより求められる。

これにより、用紙１２の紙質及び紙厚ｔが判定される。

このように、画像形成装置１０では、光学式の用紙センサ６０のみを用いて、用紙１２の紙質のみならず、紙厚ｔの判定も的確に行うことができる。また、紙厚ｔの判定も、簡単な演算処理で行うことができるので、プリントエンジン１６へ給紙する用紙１２の紙質及び紙厚ｔを迅速に判定することができるので、制御パラメータを用紙１２の紙質及び紙厚ｔに基づいて的確に制御して、用紙１２へ画像形成を行うことができるので、迅速に高品質の画像形成が可能となる。

なお、以上説明した本実施の形態では、画像形成装置１０を例に説明したが、これに限らず、本発明は、光学式センサを用いて用紙１２の紙質を検出するときに、紙質に合わせて紙厚ｔを検出するときの任意の構成に適用することができる。

本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 画像形成装置に設けられる制御部の概略構成図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明を適用した用紙センサの一例を示す概略図であり、（Ａ）は回動前の状態を示し、（Ｂ）は紙厚に応じて回動した状態を示している。 紙質ごとの角度θに対する用紙センサの出力電圧の変化の測定結果を示す線図である。 出力電圧の最大値を１００％としたときの紙質ごとの角度θに対する用紙センサの出力変化を示す線図である。 用紙センサの角度に応じた出力変化の概略を示す線図である。 用紙センサを用いた紙質及び紙厚の判定処理の概略を示す流れ図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 用紙
１４ 給紙部
１６ プリントエンジン
１８ 搬送部
２２ 現像モジュール
２６ 定着モジュール
５２ プリントコントローラ（判定手段）
５４ ＣＰＵ（判定手段）
５８ 環境検出センサ
６０ 用紙センサ
６４ ケーシング
６６ 発光素子
６８ 受光素子
７０ ガイド板（基準板）
７２ 支軸
７４ 検知レバー（アクチュエータ）

Claims (3)

1. 用紙の紙質及び紙厚を判定する用紙判定方法であって、
   用紙が載置される基準板上に対向して配置された発光素子と、該発光素子から用紙へ向けて照射した光の反射光を受光する受光素子と、を有し、前記基準板に対して一定位置となる所定の支軸を中心に、前記基準板へ向けて突設した検知レバーの揺動によって前記発光素子及び前記受光素子を一体に回動可能とし、
   回動前に前記発光素子から前記基準板に載置された用紙に照射した光を前記受光素子で受光した受光量に基づいて該用紙の紙質を判定すると共に、
   該受光量と、
   前記基準板に載置された用紙が基準板上を移動し、該用紙の先端が前記検知レバーに当接して前記検知レバーが揺動されることにより、用紙の紙厚に応じて前記発光素子及び前記受光素子が回動されたときに前記発光素子から前記用紙に照射した光を前記受光素子で受光した受光量と、
   に基づいて前記用紙の紙厚を判定することを特徴とする用紙判定方法。
2. 前記用紙の紙質ごとに、前記発光素子及び前記受光素子の回動角に応じた受光量の変化を計測し、
   該計測結果と、前記回動前の受光量と前記回動されたときの受光量の差分と、から前記紙厚を判定することを特徴とする請求項１に記載の用紙判定方法。
3. 用紙の紙質及び紙厚を判定可能とする用紙測定装置であって、
   前記用紙が載置される基準板と、
   前記基準板に対向して設けられて基準板上の前記用紙に光を照射する発光素子と、
   該発光素子から照射して用紙表面で反射した反射光を受光する受光素子と、
   前記基準板に対して一定位置に設けられ、前記発光素子及び前記受光素子を一体で回動可能に支持する支軸と、
   前記基準板へ向けられた先端が基準板上を移動する前記用紙の先端に当接することにより、用紙の紙厚に応じて前記支軸を中心に前記発光素子及び前記受光素子を回動させる検知レバーと、
   前記用紙の紙厚に応じた回動前の前記受光素子の受光量に基づいて用紙の紙質を判定すると共に、該受光量と、前記用紙の紙厚に応じて回動したときの受光量と、に基づいて、前記用紙の紙厚を判定する判定手段と、
   を含むことを特徴とする用紙測定装置。

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