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画像形成装置 - キヤノン株式会社
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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−25114(P2007−25114A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−205459(P2005−205459)
出願日 平成17年7月14日(2005.7.14)
代理人 【識別番号】100066061
【弁理士】
【氏名又は名称】丹羽 宏之
発明者 村田 拓馬
要約 課題
高精度の判別性能を持つ記録紙判別センサを備えた画像形成装置を提供することを目的としている。

解決手段
記録紙の表面で反射させるための光を発光する第一の発光手段と、記録紙を透過させるための光を発光する第二の発光手段と、記録紙の表面で反射した正反射光を受光する第一の受光手段と、記録紙の表面で反射した乱反射光と記録紙を透過した光を受光する第二の受光手段を備え、前記第一の受光手段の出力と前記第二の受光手段の出力をあらかじめ決めた閾値とを比較して記録紙の種類を判別する記録紙判別センサを備える画像形成装置において、前記第一の発光手段と第二の発光手段を同時に光らせることによって、坪量の小さい記録紙の乱反射光が暗めに検出されてしまうのを防ぐことで、高精度な判別が出来るような構成となっている。
特許請求の範囲
【請求項1】
記録紙の表面に光を照射する第一の発光手段と、第一の発光手段とは記録紙の対向側に設置された第二の発光手段と、記録紙の表面で反射した正反射光を受光する第一の受光手段と、記録紙の表面で反射した乱反射光と記録紙を透過した透過光を受光する第二の受光手段を備え、前記第一の受光手段の出力と前記第二の受光手段の出力をあらかじめ決めた閾値と比較して記録紙の種類を判別する記録紙判別センサを備える画像形成装置において、
前記第一の発光手段と前記第一、第二の受光手段を用いて反射光を検出する際に前記第二の発光手段を同時に発光することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記第一の発光手段と前記第一、第二の受光手段を用いて反射光を検出する際に、同時に発光する前記第二の発光手段の光量を、前記第二の受光手段によって検出された透過光の光量に応じて適切な光量に制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】
記録紙判別センサの結果に応じて、定着装置の定着条件を設定することの出来ることを特徴とする、請求項1または2に記載の画像形成装置。
【請求項4】
定着装置の定着条件は定着装置の温度を制御することを特徴とする、請求項3に記載の画像形成装置。
【請求項5】
定着装置の定着条件は定着装置に記録紙が通過する速度を制御することを特徴とする、請求項3に記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、記録紙の光沢度または光透過性を検知して記録紙の種類または坪量を判別するセンサに係わる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に現像剤を付与することにより上記潜像を現像剤像として可視化する現像装置と、所定方向に搬送される記録紙に該現像装置による該現像剤像を転写する転写手段と、該転写手段によって上記現像剤像の転写を受けた上記記録紙を所定の定着処理条件にて加熱及び加圧することにより上記現像剤像を上記記録紙に定着させる定着装置を備えている。
【0003】
従来、かかる画像形成装置においては、例えば、画像形成装置本体に設けられた操作パネル等に記録紙たる記録紙のサイズや種類(以下、紙種ともいう)がユーザによって設定され、その設定に応じて定着処理条件(例えば、定着温度や定着装置を通過する記録紙の搬送速度)を設定するよう制御する。
【0004】
あるいは、画像形成装置内部に記録紙を判別するセンサを用いて、例えば、特許文献1において提案されているように記録紙の表面画像をCMOSセンサによって撮像し、記録紙の表面平滑度を検出する方法により記録紙の種類を判別し、現像条件、転写条件あるいは定着条件を可変制御する。
【0005】
さらに、前記記録紙を判別するセンサに対向する位置に発光源を設け、透過光を検出することにより、透過光による記録紙の厚さを判別する装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開 2002−182518号公報
【特許文献2】特開 2001−139189号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述の従来の画像形成装置では、次のような課題がある。
【0007】
検出する記録紙によって、その記録紙の厚みに差があり、記録紙が厚い場合は光が記録紙を透過することなく乱反射光が正しく検出されるものの、記録紙が薄い場合は光が記録紙を透過してしまい乱反射光が暗めに検出されてしまう。その結果、記録紙の光沢度が高めに検出されてしまい記録紙の光沢度を誤判別するという現象が起きてしまう。
【0008】
そこで本発明では、透過光の検出結果を利用して、反射光を検出する際に同時に透過光を発光させることにより、記録紙の乱反射光が暗めに検出されてしまうのを防ぐ画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、上述した課題を解決することを目的としてなされたもので、係る目的を達成する一手段として以下の構成を備える。
【0010】
第一の発明は、記録紙の種類及び厚さを記録紙の表面で反射した反射光量と前記記録紙を透過した透過光量に基づいて判別する記録紙判別センサにおいて、記録紙の表面で反射させるための光を発光する第一の発光手段と、記録紙を透過させるための光を発光する第二の発光手段と、記録紙の表面で反射した正反射光と記録紙を透過した拡散透過光を、時間をずらして受光する第一の受光手段と、記録紙の表面で反射した乱反射光と記録紙を透過した正透過光を、時間をずらして受光する第二の受光手段を備え、前記第一および第二の発光手段を同時に発光させることが出来ることを特徴としている。
【0011】
第二の発明は、第一及び第二の発光手段を同時に発光させる時に、第二の発光手段の発光量を検知した紙厚に応じて変化させることを特徴としている。
【0012】
また、この検出結果を用いて、画像形成装置の転写手段、定着装置の条件を可変制御する手段を備える。
【0013】
なお、さらに説明すれば、本発明の第一の発明について下記のように示す。
【0014】
(1)記録紙の表面に光を照射する第一の発光手段と、第一の発光手段とは記録紙の対向側に設置された第二の発光手段と、記録紙の表面で反射した正反射光を受光する第一の受光手段と、記録紙の表面で反射した乱反射光と記録紙を透過した透過光を受光する第二の受光手段を備え、前記第一の受光手段の出力と前記第二の受光手段の出力をあらかじめ決めた閾値と比較して記録紙の種類を判別する記録紙判別センサを備える画像形成装置において、
前記第一の発光手段と前記第一、第二の受光手段を用いて反射光を検出する際に前記第二の発光手段を同時に発光することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、紙表面の光沢度が同じでも厚さが違うことが原因で検出結果が異なっていた場合でも、本発明によって紙の厚さに影響せずに正確に光沢度を検出できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例1】
【0017】
図1に本発明の第一の実施例に関わる記録紙判別センサ100の構成を示す。記録紙判別センサ100は、図1に示すように、第一の発光手段であるLED101、第二の発光手段であるLED104、第一の受光手段であるフォトトランジスタ103、第二の受光手段であるフォトトランジスタ102を有している。
【0018】
記録紙の透過光を検出する際は、LED104を発光させることにより、LED104より発せられた光が、光を集光させるためにある集光ガイド14を通り拡散板によって拡散させられた後、記録紙Pの裏面へ照射される。
【0019】
記録紙Pからの透過光は、スリット12を介し、集光されてフォトトランジスタ102に受光される。これによって、記録紙Pの透過率を検出する。
【0020】
記録紙の光沢度を検出する際は、LED101、102を同時に発光させる。LED101より発せられた光が、スリット11を介して記録紙搬送ガイド105上の記録紙Pの表面に対し照射され、LED104より発せられた光が、光を集光させるためにある集光ガイド14を通り拡散板によって拡散させられた後、記録紙Pの裏面へ照射される。
【0021】
記録紙Pからの反射光は、スリット12、13を介し集光されてフォトトランジスタ102,103に受光され、透過光はスリット12を介し、集光されてフォトトランジスタ102に受光される。これによって、記録紙Pの光沢度を検出する。
【0022】
本実施形態では、LED101は、LED光が記録紙P表面に対し、図1に示すように所定の角度をもって斜めより光を照射させるよう配置されている。
【0023】
次に、図2を用いてセンサ制御部の内部構成を示すブロック図について説明する。
【0024】
301、302は発光素子、303,304は受光素子を表す。305は、発光素子301,302を駆動するための発光素子駆動部、306は、発光素子駆動部を制御するためのメイン制御部である。307は、受光素子からの出力値を10bitの分解能でA/D変換を行う、フォトトランジスタ102,103の出力値を演算するなどの信号処理部を示す。また、308は信号処理部で行われた結果を基にあらかじめメモリ309に格納されている設定値と比較演算する比較演算部である。メモリ309は、EEPROMのような不揮発メモリを表し、記録紙判別のための設定値が格納されている。また、メモリ309には、発光素子302に対して、少なくとも1種類の発光光量値が格納されている。例えば、工場出荷時などに基準紙を用いて基準紙の透過光光量を検出し、その結果とその結果を用いて演算により求めることによって得られる発光光量値を、メモリ308に格納する。
【0025】
透過光量を用いて、記録紙の坪量を検出する方法においては、LED104の設定光量をある所定の光量に設定したときの、記録紙の透過光量値と、予め設定した閾値と比較することにより、記録紙Pの坪量を判別することができる。例えば、75g/m以下の坪量のものを薄紙、75g/mより大きく105g/m以下の坪量のものを普通紙、105g/mより大きく120g/m以下の坪量のものを厚紙1、120g/mより大きい坪量のものを厚紙2とすると、上記検出方法により、薄紙、普通紙、厚紙1、厚紙2の4種類に判別することができる。
【0026】
反射光量を用いて、記録紙の光沢度を検出する方法においては、次のようになる。
【0027】
図3に発光光量を横軸に、縦軸に正反射光量/乱反射光量の比をとった測定結果を模式的に示す。点線部は、LED101の発光光量をある所定の光量に設定したときの設定光量値を示す。この図より、OHT>グロスフィルム>グロス紙>普通紙の順に正反射光量/乱反射光量の比が小さくなっていくことがわかる。Ta、Tb、Tcは、それぞれ、OHTとグロスフィルム、グロスフィルムとグロス紙、グロス紙と普通紙を判別するための閾値を示している。
【0028】
したがって、LED101を設定光量値で光らせたときの正反射光量/乱反射光量の比を求め、予め設定した閾値Ta、Tb、Tcと比較することにより、記録紙Pの種類を判別することができる。
【0029】
図4に記録紙判別センサの制御フローチャートを示す。
【0030】
先ず、LED104をあらかじめ調整した光量Laで発光させる(S401)。その際、LED101は消灯している。フォトトランジスタ102で正透過光量を受光し(S402)、得られた出力値を信号処理(S403)し、記録紙の光沢度を示す値Pb(正透過光量)を求める。そして、予めメモリに格納されている透過度判別閾値Saと比較演算する(S404)。Sa≦Pbならば、薄紙と判別する(S405)。Pb<Saの場合は、予めメモリに格納されている透過度判別閾値Sbと比較演算する(S406)。Sb≦Pbなら、普通紙と判別する(S407)。Pb<Sbの場合は、予めメモリに格納されている透過度判別閾値Scと比較演算する(S408)。Sc≦Pbなら、厚紙1と判別する(S409)。Pb<Scの場合は、厚紙2と判別する。
【0031】
次に、LED101、104をあらかじめ調整した光量で同時に発光させる(S410)。フォトトランジスタ102,103で乱反射光量、正反射光量を受光し(S411)、得られた出力値を信号処理(S412)し、記録紙の光沢度を示す値Pa(正反射光量/乱反射光量)を求める。そして、予めメモリに格納されている光沢度判別閾値Taと比較演算する(S413)。Ta≦PaならばOHTと判別する(S414)。Ta>Paの場合は、予めメモリに格納されている光沢度判別閾値Tbと比較演算する(S415)。Tb<Paならグロスフィルムと判別される(S416)。Pa≦Tbの場合は、予めメモリに格納されている光沢度判別閾値Tcと比較演算する(S417)。Tc<Paの場合は、グロス紙と判別される(S418)。Pa≦Tcならば、普通紙と判断する(S419)。
【実施例2】
【0032】
本実施例における記録紙判別のための動作に関しては、上述した実施例1における動作と同様に説明できる。
【0033】
本実施例では、実施例1の制御に加え、光沢度を検出する際に、LED104の発光光量を記録紙の坪量によって変化させる制御となっている。
【0034】
図5はその制御のフローチャートを示している。
【0035】
先ず、LED104をあらかじめ調整した光量Laで発光させる(S701)。その際、LED101は消灯している。フォトトランジスタ102で正透過光量を受光し(S702)、得られた出力値を信号処理(S703)し、記録紙の光沢度を示す値Pb(正透過光量)を求める。そして、予めメモリに格納されている透過度判別閾値Saと比較演算する(S704)。Sa≦Pbならば、薄紙と判別する(S705)。Pb<Saの場合は、予めメモリに格納されている透過度判別閾値Sbと比較演算する(S706)。Sb≦Pbなら、普通紙と判別する(S707)。Pb<Sbの場合は、予めメモリに格納されている透過度判別閾値Scと比較演算する(S708)。Sc≦Pbなら、厚紙1と判別する(S709)。Pb<Scの場合は、厚紙2と判別する。
【0036】
次に、LED101をあらかじめ調整した光量で同時に発光させる(S710)。そして透過光検知の結果が薄紙かどうかを判断し(S711)、薄紙だった場合、LED104をαLaで光らせる(S712)。透過光検知の結果が普通紙かどうかを判断し(S713)、普通紙だった場合、LED104をβLa(α>β)で光らせる(S714)。フォトトランジスタ102,103で乱反射光量、正反射光量を受光し(S715)、得られた出力値を信号処理(S716)し、記録紙の光沢度を示す値Pa(正反射光量/乱反射光量)を求める。そして、予めメモリに格納されている光沢度判別閾値Taと比較演算する(S717)。Ta≦PaならばOHTと判別する(S718)。Ta>Paの場合は、予めメモリに格納されている光沢度判別閾値Tbと比較演算する(S719)。Tb<Paならグロスフィルムと判別される(S720)。Pa≦Tbの場合は、予めメモリに格納されている光沢度判別閾値Tc+と比較演算する(S721)。Tc<Paの場合は、グロス紙と判別される(S722)。Pa≦Tcならば、普通紙と判断する(S723)。
【実施例3】
【0037】
図6は、本発明第二の実施例である画像形成装置を示した図である。
【0038】
図中1001は画像形成装置、1002は用紙カセット、1003は給紙ローラ、1004は転写ベルト駆動ローラ、1005は転写ベルト、1006〜1009はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの感光ドラム、1010〜1013は転写ローラ、1014〜1017はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカートリッジ、1018〜1021はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの光学ユニット、1022は定着ユニットである。
【0039】
画像形成装置は、電子写真プロセスを用い記録紙上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を重ねて転写し、定着ローラによってトナー画像を温度制御に基づき熱定着させる。
【0040】
また、各色の光学ユニットは、各感光ドラムの表面をレーザビームによって露光走査して潜像を形成するよう構成され、これら一連の画像形成動作は搬送される記録紙上のあらかじめ決まった位置から画像が転写されるよう同期をとって走査制御している。
【0041】
さらに、画像形成装置は記録紙であるところの記録紙を給紙、搬送する給紙モータと転写ベルト駆動ローラを駆動する転写ベルト駆動モータと各色感光ドラムおよび転写ローラを駆動する感光ドラム駆動モータと定着ローラを駆動する定着駆動モータを備えている。
【0042】
1023は記録紙判別センサであり、給紙、搬送される記録紙の表面に光を照射させて、その反射光を集光し結像させて、記録紙のある特定エリアの画像を検出する。
【0043】
画像形成装置が備える制御CPU(図示せず)は、定着ユニット1022によって、所望の熱量を記録紙に与えることによって、記録紙上のトナー画像を融着し定着させる。
【0044】
次に、図7を用いて、制御CPUの動作について説明する。
【0045】
図7は、制御CPUが制御する各ユニットの構成を表した図である。
【0046】
図中、20はCPU、21は記録紙判別センサ、22〜25はポリゴンミラーおよびモータおよびレーザを備え、感光ドラム面上にレーザを走査し、所望の潜像を描くための光学ユニット、26は記録紙を搬送するための給紙モータ、27は記録紙を給紙するための給紙ローラの駆動開始に使用する給紙ソレノイド、28は記録紙が所定位置にセットされているか否かを検知する紙有無センサ、29は電子写真プロセスに必要な1次帯電、現像、1次転写、2次転写バイアスを制御する高圧電源、30は感光ドラムおよび転写ローラを駆動するドラム駆動モータ、31は転写ベルトおよび定着ユニットのローラを駆動するためのベルト駆動モータ、32は定着ユニットおよび低圧電源ユニットであり、制御CPUによって図示しないサーミスタにより温度をモニタし、定着温度を一定に保つ制御がなされる。
【0047】
33はASICであり、制御CPU20の指示に基づき、記録紙判別センサ11および光学ユニット22〜25内部のモータ速度制御、給紙モータの速度制御を行う。
【0048】
モータの速度制御は、図示していないモータからのタック信号を検出して、タック信号の間隔が所定の時間となるようモータに対して加速または減速信号を出力して速度制御を行う。このため、制御回路はASIC33のハードウエアによる回路で構成したほうが、CPU20の制御負荷低減が図れるメリットがある。
【0049】
制御CPU20は、図示しないホストコンピュータからの指示によって、プリントコマンドを受けると、紙有無センサ28によって記録紙の有無を判断し、紙有りの場合は、給紙モータ26、ドラム駆動モータ30、ベルト駆動モータ31を駆動するとともに、給紙ソレノイド27を駆動し、記録紙を所定位置まで搬送する。
【0050】
記録紙が記録紙判別センサ21の位置まで搬送されると、制御CPUはASIC33に対して記録紙判別センサ21に記録紙判別の指示を行い、記録紙判別センサ21は、記録紙の種類を判別する。
【0051】
そして記録紙センサ21で判別された紙種の結果に応じて定着ユニット32の温度条件を可変制御する。
【0052】
これは、特にOHTの場合、記録紙の表面に付着するトナーの定着性が悪いとOHTの透過性が悪化するといった問題に対して効果がある。さらに薄紙の場合に定着温度が高いと、排紙される際に紙がカールしてしまうという問題がある。
【0053】
さらに、記録紙の搬送速度を可変制御する。搬送速度の可変制御は、速度制御を司るASIC33の速度制御レジスタ値をCPU20によって設定することによって実現する。
【0054】
これは、特にOHTあるいはグロス紙などの場合において、記録紙の表面に付着するトナーの定着性を上げ、グロスを高めて画質の向上を図ることができる。
【0055】
このように本実施例では、記録紙判別センサによって記録紙の種類を判別し、その結果からCPUは、あるいは定着ユニットの制御温度条件、あるいは記録紙の搬送速度を可変制御することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】記録紙判別センサの構成を示す図
【図2】センサ制御部の内部構成を示すブロック図
【図3】記録紙判別の方法を説明するための図
【図4】第1の実施例を説明するためのフローチャート
【図5】第2の実施例を説明するためのフローチャート
【図6】第3の実施例における画像形成装置を示す図
【図7】第3の実施例における画像形成装置の制御ブロック図
【符号の説明】
【0057】
11,12、13 スリット
100 記録紙判別センサ
101,104 LED
102,103 フォトトランジスタ




 

 


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