JP7287224B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、用紙の厚さ、光沢度及び質度などの用紙情報を検出する機能を有する画像形成装置及びその制御方法に関する。

従来、プリンター、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置内部に用紙の種類を検出するするセンサーを設け、このセンサーによって検出された用紙の種類に応じて、定着条件や搬送条件、転写条件などを自動で設定できる画像形成装置がある。

例えば特許文献１には、用紙の種類を判別する紙種判別センサーを搭載した画像形成装置において、紙種自動判別モード指定時の紙種を判別するまでの定着制御やカートリッジの駆動などのプリント準備動作を、ユーザーの紙種使用履歴に基づき変更する、技術が記載されている。

特開２０１５－１４６９５号公報

ところで、用紙の種類を検知するセンサー（一般に、メディアセンサーと呼ばれている）を搬送経路内に設置する場合、センサーを設置する際の取り付け位置のバラつきや、センサーや機体の歪みなどの経年劣化があるため、設置された状態でセンサーの特性を定期的にキャリブレーションする必要がある。

キャリブレーションには、基準紙として、通常の画像形成で使用する用紙（以下、通常紙と呼ぶ）とは異なる合成紙（ユポ紙など）が使われる。この基準紙は、通常紙よりも物理特性が安定した用紙である。つまり、基準紙は、通常紙と比較して、厚さ、光沢度及び質度などが定まった用紙である。

ここで、基準紙は、耐水、耐久性はあるが、樹脂を原料としたもののため熱に弱いといった特徴がある。よって、通常の画像形成の定着部で使用されるような温度帯域（２００［°Ｃ］付近）では基準紙が大きく収縮しカールする、あるいは基準紙が溶けて定着部にダメージを与えるといった事態が発生する懸念がある。

本発明は、基準紙によるキャリブレーション時の不都合を解消し得る画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置の一つの態様は、
給紙トレイに収容された用紙を搬送路に沿って搬送する搬送部と、
前記搬送部によって搬送された前記用紙に画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部によって形成された前記画像を前期用紙に定着させる定着部と、
前記搬送路に配置され、前記用紙の情報を検出する用紙情報検出部と、
前記用紙情報検出部のキャリブレーション用の用紙としての基準紙が給紙搬送される第１モードのときには、画像形成用の用紙が給紙搬送される第２モードのときよりも、前記定着部によって前記用紙に与える熱量を低く制御する制御部と、
を備える。

本発明によれば、用紙情報検出部のキャリブレーション用の用紙としての基準紙が給紙搬送される第１モードのときには、画像形成用の用紙が給紙搬送される第２モードのときよりも、定着部によって用紙に与える熱量を低く制御したので、基準紙として熱に弱い用紙を用いた場合でも基準紙の熱による損傷を防止できるようになり、その結果、基準紙によるキャリブレーション時の不都合を解消できる。

本実施の形態における画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 メンテナンスモードの処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

＜１＞画像形成装置の全体構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図であり、図２は同装置の制御系の主要部を示す図である。

図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体上に形成されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＫ（ブラック）の各色トナー像を中間転写体に転写（一次転写）し、中間転写体上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に転写（二次転写）することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色に対応する感光体を中間転写体の走行方向に直列配置し、中間転写体に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図１、２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、搬送部５０、定着装置６０、用紙情報検出部８０及び制御部１００を備えている。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２及びＲＡＭ（Random Access Memory）１０３などを備えている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されているＬＵＴ（Look Up Table）などの各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）又はハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）又はＷＡＮ（Wide Area Network）などの通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙に画像を形成する。通信部７１は、例えばＬＡＮカードなどの通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１及び原稿画像走査装置（スキャナー）１２などを備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿Ｄ又はコンタクトガラス上に載置された原稿Ｄを光学的に走査し、原稿Ｄからの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面及び各機能の動作状況などの表示を行う。操作部２２は、テンキー及びスタートキーなどの各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路などを備えている。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正及びシェーディング補正などの各種補正処理、並びに圧縮処理などを施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分及びＫ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、及び中間転写ユニット４２などを備えている。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分及びＫ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５などを備えている。

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）及び電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層することで構成された、光導電性を有する感光体である。感光体ドラム４１３は、例えば負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。レーザー光の照射により感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されると、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。その結果、感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、各色成分の現像剤（例えば、小粒径のトナーと磁性体とからなる二成分現像剤）を収容しており、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有する。一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーは、ドラムクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される。

中間転写ユニット４２（転写装置）は、中間転写体となる中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、二次転写ローラー４２３、駆動ローラー４２４、従動ローラー４２５、及びベルトクリーニング装置４２６などを備えている。

中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、駆動ローラー４２４及び従動ローラー４２５に張架される。中間転写ベルト４２１は、駆動ローラー４２４の回転により矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラー４２２によって、中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されると、中間転写ベルト４２１に各色トナー像が、相互に重なるように順次転写される（一次転写）。そして、中間転写ベルト４２１が二次転写ローラー４２３によって用紙Ｓに圧接されると、中間転写ベルト４２１に転写されたトナー像が用紙Ｓに転写される（二次転写）。

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接されるベルトクリーニングブレードを有する。二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーは、ベルトクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される。

定着装置６０は、中間転写ベルト４２１から転写された時点では未定着であるトナー像を有する用紙Ｓをニップ部で加熱及び加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる（定着工程）。定着装置６０は、定着部６１とエアー分離部６２とを備えて構成されるエアー分離方式の定着装置である。エアー分離部６２は、ファンを有し、定着部６１に巻き付いた用紙をエアーにより分離する。

搬送部５０は、給紙部５１、搬送機構５２、及び排紙部５３などを備えている。給紙部５１を構成する２つの給紙トレイユニット５１ａ～５１ｃには、坪量及びサイズなどに基づいて識別された用紙（規格用紙、特殊用紙）Ｓが種類別に収容される。

給紙トレイユニット５１ａ～５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、レジストローラー５２ａなどの複数の搬送ローラーを備えた搬送機構５２により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー５２ａが配設されたレジスト部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されると共に搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に転写され、定着装置６０において定着工程が施される。定着工程によりトナー像が定着された用紙Ｓは、排紙ローラー５３ａを備えた排紙部５３により画像形成装置１の外部に排紙される。

用紙情報検出部８０は、定着装置６０よりも上流側の搬送路に配置されている。用紙情報検出部８０は、例えば発光素子及び受光素子を有し、搬送路を通る用紙の厚さ、光沢度及び質度などの用紙情報を光学的に検出する。

用紙情報検出部８０によって得られた用紙情報は、制御部１００に入力される。制御部１００は、用紙情報に基づいて、例えば定着温度、定着ニップ圧、搬送速度などを調整することにより、用紙の特性に応じた画像形成処理を行うことができるようになっている。

＜２＞用紙情報検出部のキャリブレーション
本実施の形態の画像形成装置１は、用紙情報検出部８０をキャリブレーションするメンテナンスモードを有する。メンテナンスモードは、制御部１００による制御によって実行される。メンテナンスモードは、画像形成装置１の設置時や、数か月ごとに必要に応じて実行される。メンテナンスモード時には、搬送路に基準紙が給紙され搬送される。基準紙は、上述したように、画像形成で使用される通常紙とは異なる合成紙（ユポ紙など）である。

図３は、本実施の形態によるメンテナンスモードの処理手順を示すフローチャートである。画像形成装置１は、設置初期時や、ユーザーによってメンテナンスモードを開始するための操作が行われた時などにメンテナンスモードを開始する。

制御部１００は、メンテナンスモードを開始すると、ステップＳ１で定着部６１のヒーターをＯＦＦ制御する。具体的には、定着部６１を構成している加熱ローラー（図示せず）のヒーターをＯＦＦ制御する。

続くステップＳ２において、制御部１００は、エアー分離部６２を構成している定着分離ファンをＯＮ制御する。

続くステップＳ３において、制御部１００は、定着部６１を構成している加圧ローラー（図示せず）の定着圧着力が弱くなるように変更する。

ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３を実行することにより、メンテナンスモード時に、定着部６１によって用紙（基準紙）に与える熱量を低く制御することができる。つまり、ステップＳ１、Ｓ２を行うことにより定着部６１の温度そのものを低くすることができるとともに、ステップＳ３を行うことによりローラーを介しての用紙（基準紙）への熱伝導を小さくできる。

続くステップＳ４において、制御部１００は、定着部６１の温度が所定値（例えば１００［°Ｃ］）以下であるか否か判断する。因みに、定着部６１の温度は、定着部６１内に設けられた温度センサー（図示せず）によって測定される。

定着部６１の温度が所定値以下になると、制御部１００は、ステップＳ５に移って、給紙部５１から基準紙の給紙を開始する。

続くステップＳ６において、制御部１００は、用紙情報検出部８０の位置で基準紙を停止させ、続くステップＳ７において、用紙情報検出部８０のセンサーキャリブレーションを実行する。

続くステップＳ８において、制御部１００は、用紙情報検出部８０から基準紙を搬送し、ステップＳ９において、排紙部５３から基準紙が排出される。このステップＳ８からステップＳ９の間に、基準紙は定着部６１を通ることになるが、定着部６１はステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３の処理によって基準紙に与える熱量が低くなるように制御されているので、基準紙は定着部６１による熱のダメージを受けずにすむ。

＜３＞まとめ
以上説明したように、本実施の形態によれば、制御部１００が、用紙情報検出部８０のキャリブレーション用の用紙としての基準紙が給紙搬送されるメンテナンスモードのときには、画像形成用の通常紙が給紙搬送される通常モードのときよりも、定着部６１によって用紙に与える熱量を低く制御したことにより、基準紙として熱に弱い用紙を用いた場合でも基準紙の熱による損傷を防止できるようになる。この結果、基準紙によるキャリブレーション時の不都合（基準紙が大きく収縮しカールする、あるいは基準紙が溶けて定着部６１にダメージを与えるといった事態）を解消できる。

つまり、本実施の形態の定着部６１は、通常の画像形成時には、熱と圧力によって用紙にトナーを定着させるが、メンテナンスモード時には、この必要が無いので、熱と圧力が小さくなるように制御され、基準紙に極力熱が伝わらないように制御される。

また、制御部１００は、メンテナンスモード時には、定着部６１での用紙への加圧ローラーの圧着力が通常モード（画像形成時に通常紙が給紙搬送されるモード）時よりも小さくなるように制御する（ステップＳ３）。これにより、圧力を弱くして、定着部６１の熱量が基準紙へ伝達されるのを極力防ぐことができる。なお、このときの圧着力は、基準紙を搬送可能できる最低の圧着力であることが好ましい。

また、制御部１００は、メンテナンスモード時には、定着部６１に巻き付いた用紙をエアーにより分離するエアー分離部６２のファンをオン動作させる（ステップＳ２）ことで定着部６１の温度を下げる。このようにすることで、定着部６１の加熱を停止してから、定着部６１の温度が所望温度まで下がる時間を短縮でき、その結果、センサーキャリブレーションを行うまでの待ち時間を短縮できる。

なお、上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

一般に、画像形成装置には、定着部６１の温度異常を検出する温度異常検出機能が備わっている。この場合において、上記メンテナンスモード時には、温度異常検出機能のうち、少なくとも異常低温検出機能を停止させることが好ましい。このようにすることで、メンテナンスモード時に温度異常検出機能によって定着部６１が異常であると誤検出されることを防止できる。

また、上述の構成に加えて、画像形成装置１が、メンテナンスモードの実施履歴を記憶する記憶部を有し、この実施履歴に基づいて、定着部６１への給電を制御すると好ましい。この構成により、例えば、メンテナンスモードが予め定められた期間以上実施されていない場合には、電源スイッチが操作されても定着部６１への給電を停止させることができる。つまり、電源がＯＮされると通常は自動的にウォーミングアップモードに入るが、メンテナンスモードの実施履歴においてメンテナンスモードが実施されていない場合にはウォーミングアップさせない。このようにすることで、定着部６１のウォーミングアップがされていない状態でメンテナンスモードを開始することができるので、定着部６１の温度が下がるのを待たずにメンテナンスモードを開始することができ、センサーキャリブレーションを行うまでの待ち時間を短縮できる。また、エアー分離部６２のファンをオン動作させる必要が無いので、消費電力を低減できる。

また、制御部１００は、メンテナンスモードのときには、基準紙の搬送経路を、用紙情報検出部８０は通るが定着部６１は通らない経路に切替えるようにしてもよい。例えば、基準紙を用紙情報検出部８０の位置まで搬送してセンサーキャリブレーションが行われた後に、基準紙を元の給紙部５１の方向に戻すように搬送してもよい。また、定着部６１を通らない別の搬送経路を設けて排紙してもよい。これにより、結果的に、メンテナンスモード時に定着部６１によって基準紙に与えられる熱量が０となるように制御される。

さらに、上述の実施の形態では、用紙情報検出部８０のキャリブレーションを行うメンテナンスモードを有する画像形成装置１について述べたが、本発明はこれに限らず、メンテナンスモードを有さない画像形成装置にも適用可能である。要は、制御部１００は、用紙情報検出部８０のキャリブレーション用の用紙としての基準紙が給紙搬送される第１モードのときには、画像形成用の通常紙が給紙搬送される第２モードのときよりも、定着部６１によって用紙に与える熱量を低く制御すればよい。つまり、上述の実施の形態のメンテナンスモードは、用紙情報検出部８０のキャリブレーション用の用紙としての基準紙が給紙搬送される第１モードと読み替えることができる。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
２１ 表示部
２２ 操作部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
５０ 搬送部
６０ 定着装置
６１ 定着部
６２ エアー分離部
７１ 通信部
７２ 記憶部
８０ 用紙情報検出部
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ

Claims (8)

1. 給紙トレイに収容された用紙を搬送路に沿って搬送する搬送部と、
   前記搬送部によって搬送された前記用紙に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部によって形成された前記画像を前期用紙に定着させる定着部と、
   前記搬送路に配置され、前記用紙の情報を検出する用紙情報検出部と、
   前記用紙情報検出部のキャリブレーション用の用紙としての基準紙が給紙搬送される第１モードのときには、画像形成用の用紙が給紙搬送される第２モードのときよりも、前記定着部によって前記用紙に与える熱量を低く制御する制御部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記第１モードは、前記用紙情報検出部のキャリブレーションを行うメンテナンスモードを含む、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記第１モード時には、前記定着部での前記用紙への加圧ローラーの圧着力が前記第２モード時よりも小さくなるように制御する、
   請求項１又は２画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記第１モード時には、前記定着部に巻き付いた用紙をエアーにより分離するエアー分離部のファンをオン動作させることで前記定着部の温度を下げる、
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記定着部の温度異常検出を行う温度異常検出機能を有し、
   前記第１モード時には、前記温度異常検出機能のうち、少なくとも異常低温検出機能を停止させる、
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
6. 前記メンテナンスモードの実施履歴を記憶する記憶部を有し、
   前記実施履歴に基づいて、前記定着部への給電を制御する、
   請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記メンテナンスモードが所定期間以上実施されていない場合に、前期定着部への給電を行わない、
   請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記第１モードのときには、前記基準紙の搬送経路を、前記用紙情報検出部は通るが前記定着部は通らない経路に切替える、
   請求項１に記載の画像形成装置。

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