JP2007076797A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 用紙種類の判別精度をより向上できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 用紙搬送路に関して配置された、発光部及び、当該発光部が放射する光を受ける受光部を備え、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報に基づいて用紙判別処理を実行する画像形成装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリンタや複合機など、用紙上に画像を形成する画像形成装置に関する。

プリンタや複合機などの画像形成装置では、形成される画像の質の向上のため、形成先となる用紙種類に応じて画像形成制御を切り替えることが行われている。

ここで画像形成装置が用紙種類を判別する方法として、光学式センサーを用いるものがある（特許文献１）。この光学式センサーを用いる場合、光学式センサーである受光部と、発光部とを用紙搬送路を挟んで対向して配置し、発光部にて所定光量の光を放射し、その光が用紙搬送路上を搬送される用紙を透過して受光部に到来し、受光部が当該到達した光の量（受光量）を計測し、この計測で得られたデータと、用紙種類に応じて予め設定された基準データとを比較することによって用紙種類を判定する。

なお、汚れや経時変化によってセンサーの感度が変化することに鑑みて、光学式センサーの感度に応じて発光量を調節する技術が例えば特許文献２に開示されている。
特開２００４−２６０３８８号公報 特開２００２−２５５３９７号公報

しかしながら、上記従来の光学式センサーを用いた用紙種類の判別方法では、ある特定の光量で放射された光が、どの程度透過するかを検出するものであるため、普通紙と厚紙の識別（一定の光量範囲では光を透過しない）や、トレーシングペーパーとＯＨＰシートの識別（一定の光量範囲では透過する光量の差が小さくなる）が困難になる。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、用紙種類の判別精度をより向上できる画像形成装置を提供することを、その目的の一つとする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、画像形成装置であって、用紙搬送路に関して配置された、発光部及び、当該発光部が放射する光を受ける受光部を備え、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報に基づいて用紙判別処理を実行することを特徴としている。例えば少なくとも１の発光部を互いに異なる光量で複数回にわたり発光制御し、当該発光部が放射する光を少なくとも１の受光部にて受けるようにする。そして、当該互いに異なる光量で複数回にわたり発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該複数回にわたって取得した受光量に関する情報に基づいて用紙判別処理を実行するようにしてもよい。

ここで前記発光部と受光部との間の光路内に用紙がない状態において、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報に基づいて用紙判別の基準となる情報を生成することとしてもよい。

また、画像形成動作停止中の前記発光部、受光部間の光路内に用紙がない状態において、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する停止中情報を取得し、画像形成動作中の前記発光部、受光部間の光路内に用紙がない状態において、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する動作中情報を取得し、前記停止中情報を、前記動作中情報の値に基づいて補正し、当該補正した停止中情報に基づいて、用紙判別の基準となる情報を生成することを特徴としている。

さらに前記発光部と受光部との間の光路内に用紙がない状態において、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報に基づいて、用紙判別処理における前記発光部の発光制御を行うことを特徴としている。

ここで、前記発光部と受光部との間の光路内に用紙がない状態において、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報に基づいて、受光部の動作状態を判別することを特徴としている。

さらに、前記発光部と受光部との間の光路内に用紙が配置されている状態で、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報を、前記配置されている用紙を特定する情報に関連づけて記憶し、当該記憶している情報が、前記用紙判別処理に供されることとしてもよい。

さらに本発明の一態様は、用紙搬送路に関して配置された、発光部及び、当該発光部が放射する光を受ける受光部を備える画像形成装置の制御方法であって、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報に基づいて用紙判別処理を実行することを特徴としている。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る画像形成装置は、図１に示すように、給紙トレイ１と、画像形成部２と、転写ロール３と、定着部４と、排出トレイ５と、制御部６と、記憶部７とを含んで構成されている。また本実施の形態の画像形成装置は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、この用紙搬送経路に関して配置される、発光部１１と、受光部１２とを備える。すなわち、この発光部１１と受光部１２とは、発光部１１から放射された光が受光部１２に到達するように配置される。具体的な例として、発光部１１と受光部１２とは、用紙搬送路を挟んで対向配置される（図２（ａ））。また、別の例として発光部１１にて放射された光は、用紙搬送路を搬送される用紙にて反射されて受光部１２に到達する（図２（ｂ））。以下の説明では、用紙搬送路を挟んで対向配置される例について述べる。

給紙トレイ１から搬送された用紙は、用紙搬送経路を通じて、画像形成部２に導かれる。ここで、画像形成部２において形成された像が、転写ロールに到来するタイミングで、用紙が転写ロール３に到達するよう搬送タイミングが制御される。

ここで用紙搬送経路には、裏面印刷の際に、用紙を再度転写ロール３へ搬送する反転経路（Ｃ）が設けられている。

なお、この図１に示した画像形成部２は、ドラムＤ上に形成した画像を直接、用紙に転写するものとしているが、ドラムＤから中間転写ベルトに転写し、この中間転写ベルト上の画像を、中間転写ベルトと転写ロール３との間に挟み込んだ用紙に転写することとしてもよい。

転写ロール３では、ドラムＤに形成されたトナー像を用紙側に引きつける電圧を印加し、トナー像を用紙へ転写する。その後、用紙は定着部４へ搬送され、定着部４にて加熱・加圧されて、像が定着される。像の定着を受けた用紙は、さらに用紙搬送路を介して排出トレイ５に導く。

また、本実施の形態の画像形成装置の制御部６は、ＣＰＵ等であり、記憶部７に格納されているプログラムに従って動作する。この制御部６は、画像形成部２を制御し、また、用紙の搬送を制御する。また、この制御部６は、発光部１１の発光制御を行うとともに、受光部１２にて受けた光量の情報を用いて、搬送している用紙の種類を判別する処理（用紙判別処理）を実行する。この制御部６の具体的な処理の内容については、後に詳しく述べる。

記憶部７は、ＲＡＭや、ＮＶＲＡＭ（不揮発性ＲＡＭ）等を含んで構成される。この記憶部７は、制御部６のワークメモリとして動作する。また、この記憶部７には、光量制御に係るパラメータや、用紙判別処理の基礎となる受光量に関する情報が格納されている。

ここで、制御部６による用紙判別処理の例について説明する。この処理を実行する制御部６のプログラムは、機能的には図３に示すように、発光部１１の発光光量を制御する光量制御部２１と、受光部１２での受光量の検知レベルをディジタル値に変換する受光量検知部２２と、比較部２３とを含んで構成されている。

光量制御部２１は、光量制御に関するパラメータとして予め定められ、記憶部７に格納されている初期光量設定値Ｘと、最終光量設定値Ｙと、光量変化値Ｚとを記憶部７から読み出す。そして、図４に示す処理を実行する。すなわち、発光光量Ｐを初期光量設定値Ｘに設定し（Ｓ１）、発光光量Ｐに対応する光量の光を放射するよう発光部１１を制御する（Ｓ２）。そして受光量検知部２２に検知を実行すべき旨の信号を出力する（Ｓ３）。次に、発光光量Ｐに光量変化値Ｚを加算し（Ｓ４）、加算後の発光光量Ｐが最終光量設定値Ｙを超えたか否かを調べる（Ｓ５）。ここで、加算後の発光光量Ｐが最終光量設定値Ｙを超えていないならば、処理Ｓ２に戻って処理を続ける。また、処理Ｓ５において、加算後の発光光量Ｐが最終光量設定値Ｙを超えた場合は、処理を終了する。

受光量検知部２２は、光量制御部２１から検知を実行するべき旨の信号を受信すると、受光部１２が出力している受光量の信号をディジタル値に変換し、その時点で発光部１１が放射している光の光量に係る情報と、当該ディジタル値とを関連づけて、受光光量変化情報として記憶部７に蓄積して格納する。

これにより、互いに異なる発光光量にて発光部１１を発光制御させたときの受光部１２での受光量に関する情報を取得する。この情報は、発光光量に関する値（ここでは例えば発光部１１の発光させる際のドライブ電流であるとし、発光部１１は、このドライブ電流に比例した光量の光を放射するものとする）に対し、受光部１２にて受けた光のレベルを表した情報であり、模式的に、図５に示すように表すことができる。そこで、このように発光光量の変化に対する受光量の模式的変化量を表す情報を、用紙種類に関連づけて、用紙判別基準情報として記憶部７に格納しておく。

すなわち、光を透過（あるいは反射）する割合は、光量の変化に応じ、用紙の種類によって例えば、図６に示すように変化する。

比較部２３は、この用紙種類ごとの相違を利用し、発光部１１と受光部１２との光路内に用紙があるときに、上記図４に示した処理により発光光量を変化させながら取得した受光光量変化情報と、記憶部７に格納した用紙判別基準情報と比較し、取得した受光光量変化情報に最も一致する用紙判別基準情報における用紙種類の情報を出力する。この用紙種類の情報は、例えば、画像形成部２に出力され、画像形成部２における画像形成パラメータとして利用される。

ある受光部１２の例では、図６に例示したように、発光部１１から受ける光量が一定の値Ｉminとなるまでは、受け入れた光量に関する情報（例えば抵抗値）はほとんど最大値ＭＡＸに近い状態で推移する。Ｉminを超える光量から、所定のＩmaxまでは、受け入れた光量に略比例し、Ｉmaxを超えると受け入れた光量に関する情報が最小値ＭＩＮとなって飽和する。

本実施の形態の比較部２３は、用紙を透過した後の光量がＩminとなるときの発光部１１の発光量Ｒ１（下限時発光量）と、Ｉmaxとなるときの発光部１１の発光光量Ｒ２（上限時発光量）とを、用紙判別基準情報に含まれる各用紙種類に対応する模式的変化量の情報から見いだしておく。そして、上記図４に示した処理により発光光量を変化させながら取得した受光光量変化情報からも、用紙を透過した後の光量がＩminとなるときの発光部１１の発光光量Ｒ１と、Ｉmaxとなるときの発光部１１の発光光量Ｒ２とを検出する。

そして、ｊ番目の用紙種類における下限時発光量Ｒj１、上限時発光量Ｒj２を、搬送している用紙における下限時発光量Ｒp１、上限時発光量Ｒp2と比較する。この比較は、下限時発光量の差と、上限時発光量の差とを用い、例えばその和、
｜Ｒj１−Ｒp１｜＋｜Ｒj２−Ｒp２｜
が最小となる用紙種類（ｊ）を、搬送している用紙の種類と判断する。そして、このｊ番目の用紙種類を特定する情報を出力する。

なお、光学式センサである発光部１１や受光部１２は、その取り付けの精度や個体差によって上記下限時発光量や、上限時発光量が異なってしまう場合がある。また、用紙搬送時とそうでないときとでは、用紙搬送路近傍に生じる紙による埃や、温度変化の影響によっても、上記下限時発光量や、上限時発光量が異なってしまう場合がある。

そこで、これらの変動を補正するべく、用紙判別基準情報を補正してもよい。例えば、本実施の形態の制御部６は、発光部１１と受光部１２との間の光路内に用紙がない状態において、光量制御部２１の動作（図４に示す処理）を実行して、用紙がない場合での受光光量変化情報を取得する。

そして、ここで取得した用紙がない場合の受光光量変化情報に基づいて、例えば用紙判別基準情報に含まれる、各用紙種類における下限時発光量Ｒj１、上限時発光量Ｒj２を補正する。この補正の具体的な例は、次のようなものである。すなわち、用紙がない場合の受光光量変化情報における下限時発光量をＲo１、上限時発光量をＲo２とする。また用紙種類ごとに、用紙の透過光量に基づいて、下限時発光量Ｒj１、上限時発光量Ｒj２と、この用紙がない場合の受光光量変化情報における下限時発光量をＲo１、上限時発光量をＲo２との間の比ｒj１、ｒj２を、予め定めて記憶部７に格納しておく。そして、
Ｒj１＝ｒj１×Ｒo１
Ｒj２＝ｒj２×Ｒo２
として、ｊ番目の用紙についての下限時発光量Ｒj１、上限時発光量Ｒj２を定め、記憶部７に格納している用紙判別基準情報に含まれる当該情報に置き換えて格納する。

なお、ここでは、予め定めた比の情報を用いて補正を行なう例を示したが、これに限らず、所定の関数によって演算して求めてもよい。また、ここでは下限時発光量Ｒj１、上限時発光量Ｒj２を定めたが、これに限らず、下限時発光量Ｒj１と、比例変化部分における変化率とを定めてもよい。

また、ここで用紙搬送中における紙粉の発生や温度変化による受光量の変化を補正するため、画像形成動作停止中（用紙搬送が行なわれていない間）での用紙なし時の受光光量変化情報（停止中情報）と、画像形成動作中（用紙搬送が行なわれている間）での用紙なし時の受光光量変化情報（動作中情報）とを取得し、停止中情報を動作中情報の値に基づいて補正し、この補正後の停止中情報によって、用紙判別基準情報に含まれる各用紙種類における下限時発光量Ｒj１、上限時発光量Ｒj２を補正してもよい。

ここで動作中情報による停止中情報の補正は、例えば次のようにして行なわれる。すなわち、動作中情報と、停止中情報とのそれぞれから、下限時発光量と上限時発光量とを得ておき（以下、動作中情報について下限時発光量Ｒop１と上限時発光量Ｒop２とし、停止中情報について下限時発光量Ｒnop１と上限時発光量Ｒnop２とする）、動作中情報と停止中情報との差（紙粉などによる光量の変化量に相当する）を求める。すなわち、
ΔＲ１＝Ｒop１−Ｒnop１と、
ΔＲ２＝Ｒop２−Ｒnop２と、
を求める。

そして、用紙判別基準情報に含まれる各用紙種類における下限時発光量Ｒj１、上限時発光量Ｒj２を、
Ｒj１＝ｒj１×Ｒop１−ΔＲ１
Ｒj２＝ｒj２×Ｒop２−ΔＲ２
として求める。

これによると、動作中の条件下における受光量の変化に対応した用紙判別基準情報を生成できる。

また、制御部６は、用紙がない場合の受光光量変化情報における下限時発光量Ｒo１と上限時発光量Ｒo２（これらは動作中のものであっても、停止中のものであってよい）に基づいて、初期光量設定値Ｘと、最終光量設定値Ｙと、光量変化値Ｚとを設定し、発光部１１での発光制御を行なってもよい。例えば、初期光量設定値Ｘを、下限時発光量Ｒo１または、下限時発光量Ｒo１から所定値ΔＬだけ下回る値Ｒo１−ΔＬに設定し、また、最終光量設定値Ｙを、上限時発光量Ｒo２に所定値ΔＨだけ加算した値に設定する。そして、光量変化値Ｚを、用紙の搬送速度に応じて用紙が発光部１１と受光部１２との光路内にある期間に、発光部１１を発光制御可能な回数Ｎを用いて、このＮ以下の値ｎについて、
Ｚ＝（Ｙ−Ｘ）／ｎ
と定める。この発光制御可能な回数Ｎは、用紙サイズ（送り長）と、用紙の搬送速度とに応じて定められる。

このように検出時の光の制御範囲をなるべく、応答が比例的に変化する区間に近くなるようにして、検出にかかる時間を低減する。なお、用紙がない場合の受光光量変化情報を取得する際、例えば動作中情報や停止中情報を取得する際には、初期光量設定値Ｘを、発光部１１により発光させることのできる最小光量、最終光量設定値Ｙを、発光部１１により発光させることのできる最大光量と設定する。また、光量変化値Ｚは、発光部１１における光量の単位変化量があれば、当該単位変化量としてもよい。

また、停止中情報に比べて動作中情報を取得する際の光量変化値Ｚを大きくして、受光光量変化情報の取得回数を低減してもよい。

また、制御部６は、用紙がない場合の受光光量変化情報（これらは動作中のものであっても、停止中のものであってよい）に基づいて、受光部１２の動作状態を判別する処理を実行してもよい。例えば、その下限時発光量Ｒo１が予め定めた判定基準しきい値を超えている場合などでは、発光部１１ないし受光部１２に何らかの故障があったと判断して、その旨を利用者に報知する。この報知は、例えば表示部（不図示）にその旨を表示することによって行なってもよい。

さらに、ここまでの説明では、用紙判別基準情報は、予め定められているか、または用紙がない場合での受光光量変化情報に基づいて生成されるものとしたが、利用者からの指示に従い、利用者が供した用紙を、用紙搬送経路に沿って搬送させつつ、当該用紙について受光光量変化情報を取得し、利用者から入力される用紙を特定する情報に関連づけて、当該受光光量変化情報に関する情報を、用紙判別基準情報に含めて記憶部７に格納してもよい。この場合、比較部２３では、当該利用者が供した用紙に関する用紙判別基準情報との比較が行なわれることになる。

さらに、ここまでの説明における制御部６の動作による用紙判別の処理は、印字が行なわれた後の用紙（裏紙や、既に表面が印刷され裏面を印刷するために画像形成装置内部で再搬送されている用紙）について行なうと、当該印字の内容によって受光光量変化情報に影響が表れる可能性がある。そこで、発光部１１から受光部１２へ至る光路が、用紙の端部など、印字が行なわれない場所となるよう、発光部１１と受光部１２とを、用紙搬送軌跡の端部（用紙の端部側）に近接して設置してもよい。また、画像形成部２の処理内容を参照して、裏面側の印刷中であるか否かを判断し、裏面側の印刷中である場合には、上記処理を行わないこととしてもよい。この場合、表面側の印刷（最初の印刷）である場合にのみ上記処理を行うことになる。

このために、本実施の形態の発光部１１と受光部１２とは、裏面印刷時の再搬送経路上に設けないこととしてもよい。具体的な例としては、用紙トレイ近傍に設ければよい（図１のＡの位置）。また、発光部１１からの放射光を反射させて受光部１２に到達させる場合は、ローラによる印字面とは反対側において発光部１１からの光が反射されるよう、用紙搬送経路について印字面とは反対側に発光部１１と受光部１２とを配置することとすればよい（図１のＢの位置）。

また、本実施の形態では、用紙種別を判断した後、当該判断の結果を画像形成部２における画像形成処理に用いることとしているが、これに代えて、利用者がプリントジョブにおいて指定した種類の紙と異なる用紙であるか否かを調べ、その旨警告する処理や、画像形成動作を停止する等の処理に用いてもよい。

このように本実施の形態では、用紙搬送時に用紙の先端から後端に掛けて、発光光量を段階的ないし連続的に変化させ、当該光量を変化させたときに、用紙を透過（あるいは用紙面で反射）した光量の受光検知結果の変化を取得する。そして、当該受光検知結果の変化に基づいて用紙の種別を判断する。これにより、用紙種類の判別精度をより向上できる。

なお、図４における処理Ｓ４では、発光光量を増加させる方向に変化させているが、これに対して当初の光量を、最終光量よりも大きくして、処理Ｓ４において発光光量を漸減させてもよい。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成例を表す概要図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における発光部と受光部との配置例を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の用紙検知に係る機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の用紙検知に係る動作を表すフローチャート図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置において設定される用紙判別基準情報の概要例を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置において測定する受光光量変化情報の概要例を表す説明図である。

符号の説明

１ 給紙トレイ、２ 画像形成部、３ 転写ロール、４ 定着部、５ 排出トレイ、６ 制御部、７ 記憶部、１１ 発光部、１２ 受光部、２１ 光量制御部、２２ 受光量検知部、２３ 比較部。

Claims (7)

1. 用紙搬送路に関して配置された、発光部及び、当該発光部が放射する光を受ける受光部を備え、
   互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報に基づいて用紙判別処理を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記発光部と受光部との間の光路内に用紙がない状態において、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報に基づいて用紙判別の基準となる情報を生成することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   画像形成動作停止中の前記発光部、受光部間の光路内に用紙がない状態において、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する停止中情報を取得し、
   画像形成動作中の前記発光部、受光部間の光路内に用紙がない状態において、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する動作中情報を取得し、
   前記停止中情報を、前記動作中情報の値に基づいて補正し、当該補正した停止中情報に基づいて、用紙判別の基準となる情報を生成することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または２に記載の画像形成装置であって、
   前記発光部と受光部との間の光路内に用紙がない状態において、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報に基づいて、用紙判別処理における前記発光部の発光制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   前記発光部と受光部との間の光路内に用紙がない状態において、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報に基づいて、受光部の動作状態を判別することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   前記発光部と受光部との間の光路内に用紙が配置されている状態で、互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報を、前記配置されている用紙を特定する情報に関連づけて記憶し、当該記憶している情報が、前記用紙判別処理に供されることを特徴とする画像形成装置。
7. 用紙搬送路に関して配置された、発光部及び、当該発光部が放射する光を受ける受光部を備える画像形成装置の制御方法であって、
   互いに異なる光量にて前記発光部を発光制御させ、当該互いに異なる光量で発光させたときの前記受光部での受光量に関する情報を取得し、当該取得した複数の受光量に関する情報に基づいて用紙判別処理を実行することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
   

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