(57)【要約】【課題】  熱量の投入および一方側からの熱流量の検出によって少枚数の紙葉類の枚数を正確に検知し、余分なトナーを消費せず、クリーニング装置に過大な負荷を掛けることない紙葉類の枚数検知方法、枚数検知装置、給紙装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】  紙葉類の枚数を検知する紙葉類の検知装置において、複数枚の紙葉類の一方側に接する熱量発生手段４１と、他方側に接する熱流量検出手段４２とを備え、前記熱流量検出手段４２で検出した熱流量の大小により紙葉類の枚数を検知する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙葉類の枚数を検知する紙葉類の枚数検知方法において、複数枚の紙葉類の一方側から熱量を投入し、他方側で熱流量を検出し、検出した熱流量の高低により紙葉類の枚数を検知することを特徴とする紙葉類の枚数検知方法。
【請求項２】
給紙動作毎に積載された複数の紙葉類の一方側から熱量を投入し、他方側から熱流量を検出し、給紙動作毎の熱流量の変化により紙葉類１枚あたりの厚さによる熱流量の変化を求めて検知する紙葉類の枚数補正を行うことを特徴とする紙葉類の枚数検知方法。
【請求項３】
紙葉類の枚数を検知する紙葉類の枚数検知装置において、複数枚の紙葉類の一方側に接する熱量発生手段と、他方側に接する熱流量検出手段とを備え、前記熱流量検出手段で検出した熱流量の大小により紙葉類の枚数を検知することを特徴とする紙葉類の枚数検知装置。
【請求項４】
前記熱量発生手段と前記熱流量発生手段とを、前記紙葉類表面の鉛直対向位置に配置することを特徴とする請求項３記載の紙葉類の枚数検知装置。
【請求項５】
複数の紙葉類を積載する積載手段と、積載された紙葉類を給紙する給紙手段とを備えた紙葉類の給紙装置において、複数枚の紙葉類の一方側に接する熱量発生手段と、他方側に接する熱流量検出手段とを備え、前記熱流量検出手段で検出した熱流量の大小により紙葉類の枚数を検知することを特徴とする紙葉類の給紙装置。
【請求項６】
複数の紙葉類を積載する積載手段と、積載された紙葉類を給紙する給紙手段とを備えた紙葉類の給紙装置において、複数枚の紙葉類の一方側に接する熱量発生手段と、他方側に接する熱流量検出手段とを備え、前記熱流量検出手段で検出した熱流量の給紙動作毎の変化により紙葉類１枚あたりの厚さによる熱流量の変化を求めて紙葉類の枚数を補正することを特徴とする紙葉類の給紙装置。
【請求項７】
前記熱量発生手段と前記熱流量発生手段とを、前記紙葉類表面の鉛直対向位置に配置することを特徴とする請求項５または請求項６記載の紙葉類の給紙装置。
【請求項８】
前記積載手段が回動可能な底板を有し、給紙動作ごとに紙葉類の給紙開始位置を一定とするような方向に回動させるとともに、前記熱量発生手段を前記底板に設置することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項記載の紙葉類の給紙装置。
【請求項９】
前記積載手段が回動可能な底板を有し、給紙動作ごとに紙葉類の給紙開始位置を一定とするような方向に回動させるとともに、前記熱量発生手段または前記熱流量検出手段のいずれか一方を前記給紙装置の給紙開始位置に配置することを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか一項記載の紙葉類の給紙装置。
【請求項１０】
複数の顕像を担持可能な像担持体と、複数の紙葉類を１枚ずつ給紙する給紙手段とを備え、前記像担持体に形成された複数の顕像を順次紙葉類に転写する画像形成装置において、請求項３乃至請求項９のいずれか一項に記載した枚数検知装置または給紙装置を備えるとともに、紙葉類の検知枚数が所定の値よりも小さいときには前記像担持体上への顕像の形成を行わないことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における紙葉類の枚数検知方法および枚数検知装置、これを備えた給紙装置、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では給紙トレイに積載された記録紙の有り・無しを検知する有り・無し検知と、５０枚以上とか１００枚以上の有り・無しを検知する紙葉類枚数検知が一般に知られている。
【特許文献１】特開平８−４８４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、近年複写またはプリントのカラー化、高速化に伴って次のような問題点が生じるようになってきた。プリント速度を向上させるために現像器や感光体を複数設けて同時に画像形成を行う関係から、中間転写ベルトを大型化する必要が生じる。これに伴って中間転写ベルト上に担持する画像枚数が増加したのに対して、ファーストプリント時間を短くするために搬送路長を短くする必要から給紙トレイから転写部までの間に存在できる記録紙枚数は逆に少なくなっている。
図１０は中間転写ベルト上の画像枚数を説明する概略図である。図１０に示すように、例えば中間転写ベルト５上に５枚分の画像を担持し得るのに給紙トレイ２１から転写部まで記録紙が３枚しかなかった場合、５−３＝２枚分の画像が余ってしまう。
このとき、余った画像はクリーニング装置にて消去されることになるが、通常の転写残のものと違ってクリーニング装置に過大な負荷が掛かることになる。また、画像を形成するためのトナーを無駄に消費することにもなってしまう。
特許文献１では、搬送中の記録紙のカウントまたは重送検知を、記録紙を透過する光量の変化で行うことを開示している。しかし、記録紙の種類はさまざまでＯＨＰ用紙のようにほとんど透過してしまうものから遮光用紙のようにほとんど透過しないものもあり、そのような状況下で正確に記録紙枚数を検知しているとは言えないのが現状である。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、熱量の投入および一方側からの熱流量の検出によって少枚数の紙葉類の枚数を正確に検知し、余分なトナーを消費せず、クリーニング装置に過大な負荷を掛けることない紙葉類の枚数検知方法、枚数検知装置、およびこれを備えた給紙装置およびこの給紙装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、紙葉類の枚数を検知する紙葉類の枚数検知方法において、複数枚の紙葉類の一方側から熱量を投入し、他方側で熱流量を検出し、検出した熱流量の高低により紙葉類の枚数を検知することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、給紙動作毎に積載された複数の紙葉類の一方側から熱量を投入し、他方側から熱流量を検出し、給紙動作毎の熱流量の変化により紙葉類１枚あたりの厚さによる熱流量の変化を求めて検知する紙葉類の枚数補正を行うことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、紙葉類の枚数を検知する紙葉類の枚数検知装置において、複数枚の紙葉類の一方側に接する熱量発生手段と、他方側に接する熱流量検出手段とを備え、前記熱流量検出手段で検出した熱流量の大小により紙葉類の枚数を検知することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記熱量発生手段と前記熱流量発生手段とを、前記紙葉類表面の鉛直対向位置に配置することを特徴とする。
請求項５記載の発明は、複数の紙葉類を積載する積載手段と、積載された紙葉類を給紙する給紙手段とを備えた紙葉類の給紙装置において、複数枚の紙葉類の一方側に接する熱量発生手段と、他方側に接する熱流量検出手段とを備え、前記熱流量検出手段で検出した熱流量の大小により紙葉類の枚数を検知することを特徴とする。
請求項６記載の発明は、複数の紙葉類を積載する積載手段と、積載された紙葉類を給紙する給紙手段とを備えた紙葉類の給紙装置において、複数枚の紙葉類の一方側に接する熱量発生手段と、他方側に接する熱流量検出手段とを備え、前記熱流量検出手段で検出した熱流量の給紙動作毎の変化により紙葉類１枚あたりの厚さによる熱流量の変化を求めて紙葉類の枚数を補正することを特徴とする。
請求項７記載の発明は、前記熱量発生手段と前記熱流量発生手段とを、前記紙葉類表面の鉛直対向位置に配置することを特徴とする。
請求項８記載の発明は、前記積載手段が回動可能な底板を有し、給紙動作ごとに紙葉類の給紙開始位置を一定とするような方向に回動させるとともに、前記熱量発生手段を前記底板に設置することを特徴とする。
請求項９記載の発明は、前記積載手段が回動可能な底板を有し、給紙動作ごとに紙葉類の給紙開始位置を一定とするような方向に回動させるとともに、前記熱量発生手段または前記熱流量検出手段のいずれか一方を前記給紙装置の給紙開始位置に配置することを特徴とする。
請求項１０記載の発明は、複数の顕像を担持可能な像担持体と、複数の紙葉類を１枚ずつ給紙する給紙手段とを備え、前記像担持体に形成された複数の顕像を順次紙葉類に転写する画像形成装置において、請求項３乃至請求項９のいずれか一項に記載した枚数検知装置または給紙装置を備えるとともに、紙葉類の検知枚数が所定の値よりも小さいときには前記像担持体上への顕像の形成を行わないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、複数の紙葉類の一方から熱量を投入し、他方側からの熱流量を検出することにより、紙葉類の枚数が少ないほど熱流量が大きく、枚数が多いほど熱流量が小さくなる。これにより、複数枚の紙葉類の枚数を正確に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明を実施する画像形成装置を示す概略構成図である。図１において、カラー画像形成装置の略中央に画像形成部１が配置され、この画像形成部１のすぐ下方に給紙部２が配置されている。
給紙部２は各段に給紙トレイ２１を備えている。必要に応じ別の給紙装置２２を増設することができる。画像形成部１の上方は、原稿を読み取る読み取り部３が配設されている。画像形成部１の左側には排紙収納部４が形成され、画像形成された記録紙２０が排紙収納される。
画像形成部１では、ベルト状をした中間転写ベルト５の上に、複数の作像部６が並列配置され、各々の作像部６には、ドラム状をした感光体（像担持体）１０の周囲に、感光体１０の表面に帯電処理を行う帯電装置１２、画像情報を感光体表面にレーザ光で照射する露光装置７がある。
また、各々の作像部６には、感光体１０の表面に露光されて形成された静電潜像を可視化する２つの現像装置１３、および感光体１０の残留するトナーを除去回収するクリーニング装置１１が配置されており、作像プロセスとしては、中間転写ベルト５が、回転して１つのカラー画像を形成している。
最初に、イエロー（Ｙ）の作像部で、イエロー（Ｙ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写する。次に、マゼンタ（Ｍ）の作像部で、マゼンタのトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写する。次に、シアン（Ｃ）の作像部で、シアンのトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写し、最後に、ブラック（ＢＫ）のトナーを現像し中間転写ベルト５に転写させる。
中間転写ベルト５上で現像された４色のトナー像を用紙に転写する転写装置１４、転写後中間転写ベルト５表面に残留するトナーを除去回収する中間転写クリーニング装置１５がそれぞれ配置されている。
トナー像を得た記録紙上のトナーを定着処理する定着装置８が上記画像形成装置下流（記録紙の搬送経路での下流）に配置されている。定着装置８を通過した記録紙は排紙ローラ１８により排紙収納部４に排紙収納される。
両面印刷時は、分岐部１６にて分岐され、両面装置９を経由して、記録紙２０が反転され、レジストローラ２３で記録紙のスキューが補正され、裏面画像形成動作に至る。
給紙部２においては、給紙トレイ２１に未使用の記録紙２０が収容されており、回動可能に支持された底板２４が最上の記録紙２０をピックアップローラ２５が当接可能な位置まで上昇する。給紙ローラ２６の回転により、最上位の記録紙が給紙トレイ２１から送り出され、レジストローラ２３へと搬送される。
レジストローラ２３は記録紙２０の搬送を一時止め、感光体１０表面のトナー像と記録紙の先端との位置関係が所定の位置になるように、タイミングを取って回転が開始するように制御される。
【０００７】
読み取り部３では、コンタクトガラス３1上に載置される原稿（図示せず）の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーよりなる読み取り走行体３２、３３が往復移動する。
この読み取り走行体３２、３３により走査された画像情報は、レンズ３４の後方に設置されているＣＣＤ３５に画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。
画像処理された信号に基づいて、露光装置７内のレーザダイオードＬＤ（図示せず）の発光により感光体１０の表面に静電潜像が形成される。ＬＤからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体に至る。
読み取り部３の上方に、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送する自動原稿搬送装置３６が取り付けられるようになっている。本実施の形態のカラー画像形成装置は、上述したごとく原稿を走査して読み取り、デジタル化して記録紙に複写する。
このデジタルカラー複写機としての機能の他に、図示せぬ制御装置により原稿の画像情報を遠隔地と授受するファクシミリの機能や、コンピュータが扱う画像情報を用紙上に印刷するいわゆるプリンタの機能を有する多機能の画像形成装置である。どの機能によって形成された画像もすべて１つの排紙収納部４に排出収納される。
分岐部１６にて、分岐され両面装置９を経由して記録紙を反転させ反転排紙ローラ１７を経由して排紙ローラ１８から排出された場合、排紙収納部４にスタックされた記録紙は画像面が下面になった状態である。
複写、ファクシミリ、プリンタで扱う原稿の処理順が１ページから行われて印刷されても、排紙収納部４から取り出したとき、１ページ目が最上位になっており、改めてページを揃えるなどの作業から開放される。以下、枚数検知部分について詳細に内容説明を行う。
【０００８】
図２は本発明の第１の実施の形態としての枚数検知装置の概略図である。
枚数測定の対象である記録紙２０の記録紙束４０を挟んで熱量発生手段４１、熱流量検出手段４２を設置している。熱量発生手段４１は、例えばヒータに通電するなどして温度Ｔに制御される金属片により構成され熱量を発生する。
熱流量検出手段４２は、例えば温度Ｔ０に制御された金属片により構成される。温度Ｔ０を保つためのエネルギ量の大小に応じて熱流量を検知することができる。図示しない演算部により熱流量検出手段で検出した熱流量を通じて記録紙の枚数を演算する。
次に、枚数検知の原理を次の式で説明する。
式１：Ｑ＝ｋ（Ｔ−Ｔ０）／（ｎｘ）
ここで、Ｑ：熱流量、ｋ：係数、ｎ：記録紙枚数、ｘ：記録紙厚さである。
熱量発生手段４１と熱流量検出手段４２の温度差（Ｔ−Ｔ０）に対して、記録紙枚数と記録紙厚さの積（ｎｘ）が熱抵抗として作用して熱流量Ｑとなるわけである（電流＝電圧／抵抗の関係に似ている）。
図３は記録紙枚数と熱流量の関係をグラフで示す図である。図３では、便宜的に用紙１枚のときの熱流量を１としたときの熱流量の用紙枚数による変化のグラフである。熱流量が分かれば記録紙の枚数が求められる。
図４は枚数と熱流量の範囲をグラフで表した図である。次のアルゴリズムで枚数を決定する。出力がＡ未満であるので記録紙束４０の枚数は５枚以上と判断する。出力がＢ未満Ａ以上であるので記録紙束４０の枚数は４枚と判断する。
出力がＣ未満Ｂ以上であるので記録紙束４０の枚数は３枚と判断する。出力がＤ未満Ｃ以上であるので記録紙束４０の枚数は２枚と判断する。出力がＥ未満Ｄ以上であるので記録紙束４０の枚数は１枚と判断する。
出力がＥ以上であるので記録紙束４０の枚数は０枚と判断する。なお、前記Ａ〜Ｅは予め実験あるいは計算により求めて設定した数値であり、環境条件、記録紙の種類等の変動要因により任意に設定されるものである。
【０００９】
図５は第２の実施の形態に係る枚数検知装置の概略図である。記録紙２０は、記録紙束４０として給紙トレイ２１（図１参照）の底板２４上に積載される。底板２４は給紙トレイ２１に回動自在に支持されている。
底板２４は、図示しない上昇機構により記録紙束４０の上面をピックアップローラ２５に接触する位置まで上昇させることが可能である。熱量発生手段４１は底板２４に設置され、底板２４の回動とともに記録紙束４０の下面に接触するように設置している。
図６は第２の実施の形態での枚数と熱流量の範囲をグラフで表した枚数検知の説明図である。基本的な枚数検知方法は第１の実施の形態と同じであるが、給紙動作ごとの熱流量の変化を取り入れて枚数検知をより正確なものとしている。
給紙動作により枚数は１枚ずつ少なくなるが、その熱流量の変化が大きい場合には、例えばある時点での出力がＢ未満Ａ以上であったのに、次の給紙動作時にはＤ未満Ｃ以上となった場合（これは第１の実施の形態の図４とは異なる）には、記録紙２０の厚さが大きいと判断して記録紙束４０の枚数を補正するのである。
また、熱量発生手段４１を底板２４に設置させたことにより、底板２４が回動しても記録紙束４０と熱量発生手段４１の位置関係は保たれる。このようにして、記録紙の枚数をカウントして、残り枚数と中間転写ベルト５に担持できる顕像の数を比較して記録紙２０の残り枚数が少ない場合には、作像を中止して中間転写ベルト５へトナー像が転写されないように制御する。
これにより中間転写クリーニング装置１５（図１参照）に多量のトナー像が行くことがなくなり負荷が掛かることがなくなる。また、無駄なトナー消費を抑えることもできる。
【００１０】
図７は第３の実施の形態に係る枚数検知装置の正面断面図である。図８は図７に示した第３の実施の形態に係る枚数検知装置の側面断面図である。この第３の実施の形態にかかる枚数検知装置と、第２の実施の形態にかかる枚数検知装置との違いは、熱流量検出手段４２（熱量発生手段４１としても良い）の給紙方向に対する位置が、給紙開始位置であるピックアップローラ２５と略同一としたことである。
給紙動作ごとに記録紙束４０はピックアップローラ２５に接触するように底板２４が回動するが、その位置と同一の位置に熱流量検出手段４２を配置することにより、記録紙束４０が上昇したさいの位置が固定され、熱流量が安定し、記録紙枚数検知の精度も向上する。
図９は第４の実施の形態に係る枚数検知装置の第４の概略図である。この第４の実施の形態に係る枚数検知装置と、第２の実施の形態に係る枚数検知装置との違いは熱流量検出手段４２を底板２４に設置していることである。
記録紙の枚数を検知するための熱流量検出手段４２は熱量発生手段４１に対向して最短距離の位置に設置するのが最も望ましい。記録紙を積載する底板２４に熱流量検出手段４２を設けることにより、底板２４の回動により記録紙束４０の角度が変化しても、記録紙束４０に対する熱流量検出手段４２の位置関係は一定となる。
【００１１】
本発明によれば、給紙動作毎の熱流量の変化を検出することにより、紙葉類１枚あたりの厚さを把握することができ、それにより紙葉類の種類が予め分かっていない場合でも枚数を正確に検知することができるようになる。
本発明によれば、複数の紙葉類の一方から熱量を投入しもう一方の熱流量を検出することにより、紙葉類の枚数が少ないほど熱流量が大きく、枚数が多いほど熱流量が小さくなる。これにより、複数枚の紙葉類の枚数を正確に検知することができるようになる。
給紙動作毎の熱流量の変化を検出することにより、紙葉類１枚あたりの厚さを把握することができる。それにより紙葉類の種類が予め分かっていない場合でも枚数を正確に検知することができるようになる。
熱量発生手段４１と熱流量検出手段４２を紙葉類表面の鉛直方向対向位置に設置することにより、設置距離が最小となり枚数の変化に対する熱流量の高低差が大きくなりより高精度に検知を行えるようになる。
給紙動作ごとに高さが変化する底板２４上に熱量発生手段４１を設けることにより、紙葉類との位置関係が一定となりより正確に枚数検知を行うことができる。
給紙開始位置に熱量発生手段４１または熱流量検出手段４２を設けることにより、紙葉類の枚数によらず紙葉類との位置関係が一定となるので、より正確に枚数検知を行うことができる。
複数の顕像を担持可能な像担持体と、複数の紙葉類を１枚ずつ給紙する給紙手段を備え、前記像担持体に形成された複数の顕像を順次紙葉類に転写する画像形成装置に本発明による紙葉類の枚数検知装置を設けることによって、トナーの無駄な消費、像担持体のクリーニングへの過大な負荷を防止する。
また、紙葉類の残り枚数が少ないときには、中間転写体にトナー像を作成しないようにすることにより、無駄なトナー消費を防ぎ、クリーニング部へ掛かる過大な負荷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態としての画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る枚数検知装置を示す概略図である。
【図３】記録紙枚数と熱流量の関係をグラフで示す図である。
【図４】枚数と熱流量の範囲をグラフで表した図である。
【図５】第２の実施の形態に係る枚数検知装置を示す概略図である。
【図６】第２の実施の形態での枚数と熱流量の範囲をグラフで表した枚数検知の説明図である。
【図７】第３の実施の形態に係る枚数検知装置の正面断面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る枚数検知装置の側面断面図である。
【図９】第４の実施の形態に係る枚数検知装置の概略図である。
【図１０】中間転写ベルト上の画像枚数を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  画像形成部、２  給紙部（給紙装置）、３  読み取り部、５  中間転写ベルト、６  作像部、１０  像担持体（感光体）、２０  記録紙、２１  積載手段（給紙トレイ）、２４  底板、４０  記録紙束、４１  熱量発生手段、４２  熱流量検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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