(57)【要約】【課題】スループットのばらつきを抑えることができ、より安価なソレノイドを給紙ソレノイドとして使用することができ、最適なタイミングでジャムを検出することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】記録用紙上に顕画材で画像を形成する画像形成手段と、記録用紙を前記画像形成手段へ供給する給紙機構と、前記給紙機構を駆動開始するための給紙ソレノイドと、前記給紙ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段で検出した電流の変化から前記給紙ソレノイドの応答時間を測定する応答時間測定手段と、前記給紙機構を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記応答時間測定手段で測定した応答時間にもとづいて後続紙の給紙タイミングを調整する（Ｓ６４，Ｓ６５）画像形成装置により前記課題を解決する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録用紙上に顕画材で画像を形成する画像形成手段と、
記録用紙を前記画像形成手段へ供給する給紙機構と、
前記給紙機構を駆動開始するための給紙ソレノイドと、
前記給紙ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段で検出した電流の変化から前記給紙ソレノイドの応答時間を測定する応答時間測定手段と、
前記給紙機構を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記応答時間測定手段で測定した応答時間にもとづいて後続紙の給紙タイミングを調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、給紙ソレノイドの応答時間が所定の時間よりも遅い場合、給紙間隔を通常よりも広げることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
記録用紙上に顕画材で画像を形成する画像形成手段と、
記録用紙を前記画像形成手段へ供給する給紙機構と、
前記給紙機構を駆動開始するための給紙ソレノイドと、
前記給紙ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段で検出した電流の変化から前記給紙ソレノイドの応答時間を測定する応答時間測定手段と、
記録用紙の搬送におけるジャムを検出するジャム検出手段と、
を備え、
前記ジャム検出手段は、前記応答時間測定手段で測定した前記給紙ソレノイドの応答時間にもとづいてジャム検出タイミングを調整することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、
前記記録用紙の搬送におけるジャムを検出するジャム検出手段を備え、
前記ジャム検出手段は、前記応答時間測定手段で測定した前記給紙ソレノイドの応答時間にもとづいてジャム検出タイミングを調整する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、電子写真・静電記録・磁気記録等の適宜の原理・方式の作像プロセスで記録用紙上にトナー等の顕画材により目的の画像情報に対応した画像を形成する、プリンタ、複写機、記録機、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。そして、特にその給紙機構を駆動開始するためのソレノイドの応答時間の個体ばらつきによる問題の回避に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の給紙機構を駆動させるために、ソレノイドが多く使われている。ソレノイドは、通電を開始してから、フラッパが引かれるまでの応答時間に、ばらつきがある。そのため、給紙を開始してから、記録用紙が動き出すまでの時間が、画像形成装置ごとにばらつき、結果的にスループットが画像形成装置ごとにばらついてしまう。また、ソレノイド自体の昇温によってもソレノイドの応答時間が遅くなり、画像形成装置のスループットがばらつく要因の１つとなっている。さらに、ソレノイド自体の昇温が進むと、ソレノイドの吸引力が落ち、フラッパを吸引することができなくなり、給紙を行うことができなくなる可能性がある。
【０００３】
従来、ソレノイドの応答時間の個体ばらつき、昇温による応答時間の遅れを考慮して、スループットのばらつきが許容範囲内に収まるように、またジャムの誤検出が起こらないように、給紙タイミング、ジャム検出タイミングの設計を行う必要があった。さらに、スループットと給紙１回あたりのソレノイドＯＮ時間から、ソレノイドへの通電比率を計算し、その通電比率で通電しても吸引力の低下が許容できるソレノイドを使用する必要があった。
【０００４】
スループットのばらつきを抑えるという観点では、給紙カセットの記録用紙の積載量を検出し、記録用紙の積載量に応じて給紙タイミングの調整を行い、スループットのばらつきを抑える提案もある（特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１―１３９５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、画像形成装置の高速化が進んでいる。さらなる高速化を考慮した場合、ソレノイドの応答時間のばらつきを考慮して、給紙タイミングを設計したとしても、スループットのばらつきを許容範囲内に抑えることができなくなる可能性がある。さらに、ジャムの誤検出を防ぐために、ソレノイドの応答時間のばらつきを考慮して、ジャム検出タイミングを設計すると、ジャム検出タイミングが遅くなり、最適なタイミングでジャムの検出ができない可能性がある。
【０００６】
また、近年、画像形成装置のコストダウンが進み、より安価な部品を使いこなすことが求められている。そのために、昇温の影響により、フラッパの吸引力低下しやすい安価なソレノイドを、給紙機構を駆動させるためのソレノイド（以下給紙ソレノイドという）として使用する可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、スループットのばらつきを抑えることができ、より安価なソレノイドを給紙ソレノイドとして使用することができる画像形成装置を提供することを課題とするものである。また、最適なタイミングでジャムを検出することができる画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次の（１）のとおりに構成する。
【０００９】
（１）記録用紙上に顕画材で画像を形成する画像形成手段と、
記録用紙を前記画像形成手段へ供給する給紙機構と、
前記給紙機構を駆動開始するためのソレノイドと、
前記ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段で検出した電流の変化から前記ソレノイドの応答時間を測定する応答時間測定手段と、
前記給紙機構を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記応答時間測定手段で測定した応答時間にもとづいて後続紙の給紙タイミングを調整する画像形成装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スループットのばらつきを抑えることができ、より安価なソレノイドを給紙ソレノイドとして使用することができ、最適なタイミングでジャムを検出することができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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】
【００１２】
図１は、実施例１である“画像形成装置”の概略構成を示す断面図である。図１において、１２２は有機感光体やアモルファスシリコン感光体でできた感光ドラムであり、時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。この感光ドラム１２２は、帯電ローラ１２３によりその周面が所定の極性、電位に一様に帯電される。そして、その帯電面に、レーザ光学箱１０８から出力され、画像読取装置やコンピュータ等の画像信号発生装置（図示せず）から入力された目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ変換）されたレーザ光が、レーザ光反射ミラー１０７によって偏向されて照射されることにより、走査露光が行われ、画像情報に対応した静電潜像が形成される。このように目的の画像に対応して形成された静電潜像は、現像器１２１により現像される。
【００１３】
次に、給紙カセットから記録用紙が給紙ローラ１０２により１枚給紙され、搬送ローラ１０３、レジローラ１０４により搬送され、この感光ドラム１２２に対して送り込まれ、転写ローラ１０６により転写される。これにより、前記記録用紙に対して感光ドラム１２２側の鏡像トナー像が形成される。この転写ローラ１０６は記録用紙の背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで、感光ドラム１２２から記録用紙にトナー像を転写するものである。このようにトナー像の転写を受けた記録用紙は、感光ドラム１２２から分離されて熱定着装置１３０へ送り込まれ、ヒータ１３２、定着フィルム１３３、加圧ローラ１３４によってトナー像の熱定着を受ける。
熱定着を受けた記録用紙は、ＦＵローラ１１０（印字面を上にするローラ）とＦＤローラ１１１（印字面を下にするローラ）により搬送されＦＤトレイ１１３に排出される。
【００１４】
図２は制御系の構成を示すブロック図である。画像形成装置制御手段２００は、画像形成装置全体を制御するマイクロプロセッサ、制御プログラムを格納したＲＯＭ、データ等を記憶するＲＡＭ、及びゲート素子等により構成される。そして、画像形成装置制御手段２００には、記録用紙の先端を検出するためのセンサ（以下ＴＯＰセンサ１０５と記載する）、給紙ローラ１０２の駆動を開始するためのソレノイド（以下、給紙ソレノイド１４０と記載する）などが接続されている。
【００１５】
機能的には、記録用紙に画像を形成し熱定着させるために、高圧、スキャナ、定着を制御する画像形成制御手段２０１、
用紙搬送路に配置されたセンサ、画像形成制御手段２０１、応答時間測定手段２０３からの情報を元に給紙、紙搬送を制御する給紙搬送制御手段２０２
給紙搬送制御手段２０２とソレノイド電流検出手段２０４からの情報を元に、給紙ソレノイド１４０の応答時間を測定する応答時間測定手段２０３、
給紙ソレノイド１４０に流れる電流を検出し、検出された電流を電圧に変換するソレノイド電流検出手段２０４
等から構成されている。
【００１６】
まず、給紙ソレノイド１４０に流れる電流を電圧に変換する手法を説明する。
図３にソレノイド電流検出手段２０４の構成を示す。ソレノイド電流検出手段２０４は、画像形成装置全体を制御するマイクロプロセッサ３００、マイクロプロセッサ３００に搭載されたＡ／Ｄ変換回路３０１、給紙ソレノイド１４０を駆動するためのトランジスタ３０２、トランジスタ３０２保護用のダイオード３０３、電流検出抵抗３０４、電流検出抵抗３０４の両端の電位差を検出するためのオペアンプ３０５から構成されている。
【００１７】
まず、マイクロプロセッサ３００がトランジスタ３０２につながる端子を“Ｌｏｗ”状態に設定すると、トランジスタ３０２がＯＮし、給紙ソレノイド１４０に電流を供給する。給紙ソレノイド１４０は電流が供給されるとフラッパを引き始める。電流検出抵抗３０４には、給紙ソレノイド１４０に流れる電流と同じ電流が流れ、電流に応じて、両端に電位差が生じる。電流検出抵抗３０４の両端の電位差は、オペアンプ３０５で電圧に変換され、マイクロプロセッサ３００に搭載されているＡ／Ｄ変換回路３０１でデジタル値に変換される。
【００１８】
次に、給紙ソレノイドの応答時間の測定手法を説明する。
図４は給紙ソレノイドを駆動した際に流れる一般的な電流波形の模式図である。
給紙ソレノイドの駆動を開始すると、電流がポイントＡに向かって上昇し、フラッパが動き始めると磁路が閉じ始めることで給紙ソレノイドのインダクタンスが増加し、このため電流はポイントＢに向かって下降する。磁路が完全に閉じると給紙ソレノイドのインダクタンスの変化がなくなるので電流は給紙ソレノイドのインダクタンスと抵抗分で決まる勾配で増加してゆく。本実施例では、この電流の変化をソレノイド電流検出手段２０４で電圧に変換し、変換された電圧値をＡＤ変換し、デジタル値として得る。このデジタル値の変化を応答時間測定手段２０３でサンプリングし、給紙ソレノイドの駆動開始からポイントＢまでの時間を計測することで応答時間を測定する。
【００１９】
図５のフローチャートで、応答時間測定手段２０３の具体的な処理を説明する。この処理は、画像形成装置制御手段内のマイクロプロセッサ３００によりなされる（他のフローチャートについても同様）。
給紙搬送制御手段２０２から給紙ソレノイド１４０の駆動が開始されたことを通知されると、ステップ５１（図ではＳ５１と略記する、以下同様）へ進み、応答時間測定用のタイマをスタートさせ、ステップ５２へ進む。
ステップ５２では、給紙ソレノイド１４０に流れる電流を監視し、電流の下降が開始されるまでウェイトする（図４のポイントＡまでウェイトする。）。
給紙ソレノイド１４０に流れる電流の下降が開始するとステップ５３ヘス進み、電流が再度上昇するまでウェイトする（図４のポイントＢまでウェイトする。）。
給紙ソレノイド１４０に流れる電流の上昇が再び開始すると、ステップ５４へ進み、ステップ５１でスタートさせた応答時間測定用のタイマ値を取得する。計測された給紙ソレノイド１４０の応答時間は、ステップ５５で給紙搬送制御手段２０２へ通知される。
【００２０】
次に、給紙搬送制御手段２０２が行っているスループット調整制御について、図６のフローチャートで説明する。
画像形成制御手段２０１から、１枚目の給紙要求を受け取ると、ステップ６１へ進み、給紙ソレノイド１４０を駆動し給紙を行い、ステップ６２へ進む。
ステップ６２では、給紙した記録用紙の先端がＴＯＰセンサ１０５に到達するまでウェイトする。
給紙した記録用紙の先端がＴＯＰセンサ１０５に到達すると、ステップ６３へ進み、スループット制御用のタイマをスタートさせ、ステップ６４へ進む。ステップ６３でスタートさせるタイマは、カウントダウンタイマで、タイマのスタート時の値Ｔｔｐは、以下の式１で計算できる。
【００２１】
【数１】
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ここで、ＬｐはＴＯＰセンサ１０５に到達した記録用紙の長さ、Ｌｅは記録用紙のサイズや、排紙口、などで設定される紙間距離、Ｐｓは用紙の搬送速度である。
【００２２】
ステップ６４では、ステップ６３でスタートしたタイマの値が、給紙時間以下になるまでウェイトする。ここでいう給紙時間とは、給紙ソレノイド１４０の駆動を開始してから、給紙された記録用紙の先端がＴＯＰセンサ１０５に到達するまでの時間である。
給紙時間Ｔｐｉｃｋは、式２に示すように、給紙ソレノイド１４０を駆動してから給紙ソレノイドのフラッパが引かれるまでの時間Ｔｓｌと、フラッパが引かれてから記録用紙が動き出し、その記録用紙の先端がＴＯＰセンサ１０５に到達するまでの時間Ｔｆｅｅｄに分けることができる。
【００２３】
【数２】
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Ｔｓｌは、応答時間測定手段２０３で測定された時間である。Ｔｆｅｅｄはあらかじめ測定、もしくは計算して設定される時間である。Ｔｓｌに対して、実測された給紙ソレノイドの応答時間を代入するため、給紙ソレノイドの応答時間の個体ばらつきを吸収することができる。
ステップ６５では、画像形成制御手段２０１から給紙要求があるかどうかチェックし、給紙要求があれば、ステップ６１へ進み、給紙を行う（請求項でいう後続紙の給紙タイミングに相当する）。給紙要求がなければスループット調整制御を終了する。
【００２４】
以上説明したように、本実施例によれば、給紙ソレノイドの応答時間の個体ばらつき吸収し、スループットのばらつきを抑えることができる。
【実施例２】
【００２５】
実施例２である“画像形成装置”について説明する。本実施例では、測定された給紙ソレノイド１４０の応答時間を、ジャム検出制御に使用することで、最適なタイミングでジャムの検出を行う例である。
本実施例の画像形成装置のハードウエア構成、および応答時間測定手段２０３の処理は、実施例１と同じなので、図１〜図５およびその説明を援用し、ここでの説明を省略する。
【００２６】
給紙搬送制御手段２０２が行っているジャム検出制御について、図７のフローチャートで説明する。
画像形成制御手段２０１から給紙要求があり、給紙搬送制御手段２０２が給紙タイミングであると判断すると、ステップ７１へ進み、ジャム検出用タイマをスタートさせ、ステップ７２へ進む。
ステップ７１でスタートさせるタイマは、カウントダウンタイマで、タイマのスタート時の値Ｔｊａｍは、以下の式３で計算できる。
【００２７】
【数３】
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Ｔｓｌは給紙ソレノイド１４０を駆動してから給紙ソレノイドのフラッパが引かれるまでの時間であり、応答時間測定手段２０３で測定された時間を設定する。ただし、１枚目の給紙など、応答時間測定手段２０３での応答時間の測定が完了していない場合、給紙ソレノイドの仕様上の最大時間を設定する。Ｔｓｌに対して、実測された給紙ソレノイドの応答時間を代入するため、給紙ソレノイドの応答時間の個体ばらつきを吸収することができる。
Ｔｆｅｅｄはフラッパが引かれてから記録用紙が動き出し、その記録用紙の先端がＴＯＰセンサ１０５に到達するまでの見込み時間である。Ｔｊｍはジャムへのマージン時間であり、記録用紙の先端がＴＯＰセンサ１０５に到達するであろうタイミングから、Ｔｊｍ経過したときに、ＴＯＰセンサ１０５で記録用紙の先端を検出できなかった場合、ジャムと判断する。
【００２８】
ステップ７２では、ステップ７１でスタートしたタイマが“０”かどうかチェックし、“０”であれば、ステップ７４へ進み、画像形成制御手段２０１へ記録用紙のジャムを報知する。タイマ値が“０”でなければステップ７３へ進む。
ステップ７３では、記録用紙の先端がＴＯＰセンサ１０５に到達したかどうかチェックし、到達していれば、ジャム検出制御を終了する。記録用紙の先端がＴＯＰセンサ１０５に到達していない場合、ステップ７２へ進み、タイマ値をチェックする。
【００２９】
以上説明したように、本実施例によれば、測定された給紙ソレノイド１４０の応答時間をジャム検出制御に使用することにより、給紙ソレノイドの応答時間の個体ばらつき吸収し、最適なタイミングでジャムが検出できる。
【００３０】
なお、本実施例の処理を実施例１における給紙ソレノイドの応答時間に応じた給紙タイミングの調整動作と組み合わせて実行すれば、スループットのばらつきの低減及びジャム検出のタイミングの最適化が可能になる。
【実施例３】
【００３１】
実施例３である“画像形成装置”について説明する。本実施例では、測定された給紙ソレノイド１４０の応答時間から、給紙ソレノイド１４０の昇温の度合いを判断し、所定の応答時間を超えた場合は、給紙間隔を通常よりもあけることで、給紙ソレノイド１４０の吸引力低下による問題を回避する例である。
本実施例の画像形成装置のハードウエア構成、および応答時間測定手段２０３の処理は、実施例１と同じなので、図１〜図５およびその説明を援用し、ここでの説明を省略する。
【００３２】
図８は、給紙ソレノイドを駆動した際に流れる一般的な電流波形の模式図である。給紙ソレノイドが通常の温度である場合の電流波形を点線で、給紙ソレノイドが高温である場合の電流波形を実線で示す。
給紙ソレノイドの温度が上がると、巻き線の抵抗値が上がり、電流が減るとともに吸引力が低下する。吸引力が低下すると、フラッパの吸引に要する時間も増加し、ポイントＡ、ポイントＢともに、ポイントＡ’、ポイントＢ’まで遅れる。そのため、給紙ソレノイドの応答時間から、給紙ソレノイドの昇温の度合いを検出することができる。
【００３３】
給紙搬送制御手段２０２が行っている給紙ソレノイド昇温回避制御について、図９のフローチャートで説明する。
画像形成制御手段２０１から給紙要求があり、給紙搬送制御手段２０２が給紙タイミングであると判断すると、ステップ９１へ進み、給紙ソレノイド１４０の応答時間がＴｈを超えていないかチェックする。ここで、Ｔｈとは、実験的に求められる時間であり、給紙ソレノイド１４０が正常に動作する温度に対してマージンを持った温度での応答時間である。給紙ソレノイド１４０の応答時間がＴｈよりも大きければ（Ｓ９１でＹｅｓ）、ステップ９２へ進む。
ステップ９２では、所定時間ウェイトしたあと、ステップ９３へ進み、給紙を行う。ステップ９２でウェイトする時間は、実験的に求められる時間であり、次の給紙を行うために、給紙ソレノイド１４０に通電しても、給紙ソレノイド１４０が正常に動作する温度を超えない状態になるまでの時間である。
ステップ９１で、給紙ソレノイド１４０の応答時間がＴｈ以下であると判断されると、ステップ９３へ進み、すぐに給紙を行う。
【００３４】
以上説明したように、本実施例によれば、応答時間から給紙ソレノイドの昇温の度合いを判断し、それを給紙搬送制御にフィードバックすることで、より安価なソレノイドを給紙ソレノイドとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１である画像形成装置の概略構成を示す断面図
【図２】実施例１における制御系の構成を示すブロック図
【図３】実施例１におけるソレノイド電流検出手段の構成を示す図
【図４】給紙ソレノイドに流れる電流の波形を示す模式図
【図５】実施例１における応答時間測定手段の処理を表すフローチャート
【図６】実施例１における給紙搬送制御手段の処理を表すフローチャート
【図７】実施例２における給紙搬送制御手段の処理を表すフローチャート
【図８】給紙ソレノイドに流れる電流波形を示す模式図
【図９】実施例３における給紙搬送制御手段の処理を表すフローチャート
【符号の説明】
【００３６】
１００    画像形成装置
１０２    給紙ローラ
１４０    給紙ソレノイド
２０１    画像形成制御手段
２０２    給紙搬送制御手段
２０３    応答時間測定手段
２０４    ソレノイド電流検出手段
【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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