JP2003312890A

JP2003312890A - シートの曲げ強さを検出可能なシート搬送装置

Info

Publication number: JP2003312890A
Application number: JP2002116920A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yano; 崇史矢野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】シートの曲げ強さを利用することにより厚紙
検出の信頼性と精度を向上させる。【解決手段】従来の紙厚を検出する方法とは異なり、
シートの曲げ強さを利用することによって「厚紙度」を
検出し，転写器や定着部への突入ショックの緩和、定着
器の温度制御、転写条件の最適化などを図る。具体的に
は、シート表面をレバーで押し、その時の変位と力の関
係や時間など、様々なパラメータのうちのいずれかを利
用して、曲げ強さを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マテリアルの特徴
を検出し、それに応じた画像形成プロセスを選択可能な
画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シートには薄紙から厚紙まで様々な坪量
の物が存在するが、それらの中でも特に画像形成上工夫
を要するのが厚紙である。厚紙に対して画像形成を行う
場合には、そのコシの強さに起因して発生する転写部や
定着部への突入ショックを緩和するための制御や、シー
トが定着部から熱を奪いすぎることによる温度低下を防
止する制御、転写条件を最適化する制御など、必要に応
じて様々な方法が存在する。この判断を誤ると、転写不
良や定着不良の他、装置構成によっては駆動源の過負荷
による誤動作などが発生する場合がある。

【０００３】そのため、厚紙検出機構としては従来から
様々な方法が考えられてきた。一般的な画像形成装置に
採用されている例を２つ紹介する。

【０００４】一つ目は、ローラ変位を測定する方法であ
る。この方式は、反射型の光学式変位センサで搬送ロー
ラ対の加圧側ローラの表面をモニターし、シート通過時
のローラの垂直方向変位を反射光の位相変化を元に測定
することにより、シートの厚みを検出する。二つ目は、
搬送路を形成する一方のガイド７２へとシートＳ抑えつ
けるレバー７０を設け、その変位をコンデンサ７１の電
気容量変化で測定する方法である（図５参照）。いずれ
の方式も、シートの厚みを直接測定しようとするもので
あり、類似した検出機構としては、可変抵抗を利用した
物など、センサデバイスの組み合わせが異なるものが、
他にも複数存在する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上で
紹介した従来の厚紙検出機構は、いずれもシートの厚さ
を直接検出しようとするものであるが故の弱点を持って
いる。弱点の原因は、次の２つである。（１）シートの厚みと坪量の関係は、対応していると
は限らない（２）検出対象が微小であるが故、外乱に弱いシートの厚みは、シート製造時の圧縮条件に依存するた
め、例えば坪量９０ｇ／ｍ^２のシートの方が坪量１６０
ｇ／ｍ^２のシートよりも薄いといった逆のケースも存在
する。従来の検出方法では、このようなケースに対応で
きず、実質的な「厚紙度」が検出できない。また、ミク
ロンオーダの違いを識別するには検出機構の精度や信頼
性が低く、シートのカールなどといった外乱の影響を受
けて、誤った検出結果を出力しやすい。

【０００６】これらの弱点を克服し、実質的な「厚紙
度」を検出可能な厚紙検出機構が求められている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】給紙部から画像形成部ま
でシートを案内するための搬送路と、シートを搬送する
ための搬送手段と、該搬送手段の下流に位置し、シート
表面を押す事のできる押し込み部材と、該押し込み部材
の押し込み位置周辺の搬送路に形成されたおり、該押し
込み部材がシート表面を押す際、シートが撓んで変形可
能である押し込み空間と、該押し込み部材の動作と連携
し、該シートの曲げ強さを検出可能な検出手段とを有す
ることを特徴とした画像形成装置。

【０００８】本発明を用いることにより、シートの曲げ
強さを元にした厚紙検出が可能になる。シートの曲げ強
さを厚紙検出方法に利用することの主なメリットには、
次の２つが挙げられる。

【０００９】まず１つ目は、曲げ強さは厚さよりも坪量
との相関があることである。先にも述べた通り、シート
の厚みと坪量は必ずしも対応関係にはない。実際の画像
形成時に問題になるのは、シートの厚みよりも坪量やシ
ートの曲げ強さであって、従来の厚みを利用した検出方
法は有効性が低かった。これに対し、本発明では坪量と
の相関が強い曲げ強さで厚紙検出を行うため、見かけの
厚みにとらわれず、信頼性の高い検出を行うことが可能
となる。

【００１０】２つ目は、曲げ強さを検出手段に利用した
方が、マテリアル間の特徴が明確に表れる点である。例
えば、同じ程度の厚みのシートであっても、種類によっ
て曲げ強さが大きく異なるケースもあれば、同一のシー
トであっても、漉き目方向によってその曲げ強さが全く
異なるマテリアルも存在する。従来の方法では、これら
の違いは検出不可能であった。また、従来はミクロンオ
ーダーの微妙な厚みの違いを元に厚紙検出を行っていた
ために検知精度が悪かったが、本発明の方法では、説明
したようなマテリアルによって異なる明確な特徴を元に
検出を行うため、検知精度とその有効性が大幅に向上す
る。

【００１１】以上により、本発明を用いると、マテリア
ルの特性に応じた、より綿密な画像形成制御が可能とな
り、画像形成装置の性能が大きく向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１および図４を用
いて、本発明の第１の実施例を説明する。図４は、本発
明を利用した厚紙検出機構を備えるプリンタの断面図で
ある。１はプリンタ本体であり、プリンタ本体１の上部
には、感光ドラム１２へと画像を書き込むためのレーザ
ースキャナ１１が設けられている。パソコン等の外部機
器から送信されてきた印刷データは、プリンタ本体１を
制御するコントローラ４０で受信され、書き込み画像デ
ータとしてレーザースキャナ１１へ出力される。

【００１３】給紙部は、シート搬送の最上流に位置し、
本実施例のプリンタでは、装置下部に全４段設けられて
いる。給紙部は、シートを積載収納する給紙カセット３
０ａ〜ｄと、該給紙カセット内に収納されているシート
を分離して給送する給紙ユニット３１ａ〜ｄとから構成
される。

【００１４】給紙部の下流には、シートを画像形成部へ
と搬送する為の縦搬送パス３５が存在する。縦搬送パス
３５内には、シートＳを搬送するための複数の搬送ロー
ラ３６ａ〜ｄと、シートＳの位置を検知する為の複数の
シート検知センサ３３ａ〜ｄが設けられている。シート
検知センサ３３ａ〜ｄの出力情報は、搬送動作を制御し
たり、シートのジャムを検知したりする目的で利用され
る。縦搬送パス３５の最下流位置には、レジストローラ
対８１があり、ここで最終的なシートの斜行補正と、画
像形成部での画像書き込みとシート搬送のタイミング合
わせを行う。

【００１５】画像形成部は、感光ドラム１２と、感光ド
ラム１２の表面に均一な帯電を施すための帯電器１３
と、帯電器１３により帯電された感光ドラム１２の表面
に前記レーザースキャナ１１が光像を描くことで形成さ
れた静電潜像を、シートＳに転写すべきトナー像へと現
像するための現像器１４と、感光ドラム１２の表面に現
像されたトナー像をシートＳに転写するための転写ロー
ラ１９と、トナー像を転写した後、感光ドラム１２に残
留したトナーを除去するためのクリーナ２６とを備えて
いる。

【００１６】画像形成部の下流側にはトナー像が転写さ
れたシートＳを搬送するための搬送部２１と、搬送部２
１により搬送されるシートＳ上の像を永久画像として定
着するための定着器２２が設けられている。また、定着
器２２で像が定着されたシートＳをプリンタ本体１から
排出するための排出ローラ２４が設けられており、さら
に、プリンタ本体１の上部外側には、排出ローラ２４で
排出されたシートＳを受け取るための排出シート積載ト
レイ２５が構成されている。

【００１７】さて、次に厚紙検出機構について説明す
る。厚紙検出機構６０は、最上段給紙部３１ａの出口よ
りも下流の縦搬送パス３５中に設けられており、搬送ロ
ーラ３６ａの下流に位置する。厚紙検出機構の概略断面
を図１に示す。縦搬送パス３５中をシートＳが搬送され
て来て、シート検知センサ３３ａをＯＮすると、それか
ら所定の時間後に搬送ローラ３６はシートＳの搬送を一
時停止する（図１ａ）。この所定の時間とは、搬送停止
時にシートＳの先端が搬送ローラ３３ａニップの下流４
０ｍｍの所に位置するための搬送時間である。シートの
搬送が停止すると、ソレノイド５１がＯＮして押し込み
レバー３４を引く。押し込みレバー３４は、回動軸３４
ｃを中心に回動可能に設けられているため、ソレノイド
５１のＯＮ動作と同時に回動し、その一端のシート押し
込み部３４ａがシート表面を押す（図１ｂ）。押し込み
レバー３４の押し込み方向には、搬送路３５中に押し込
み空間５０が形成されており、シートはその空間内へ自
由に変形可能となっている。ソレノイド５１と押し込み
レバー３４は、引っ張りバネ５３を介して連結されてい
るため、シートの曲げ強さに応じて押し込みレバー３４
の回動量（＝シートの撓み量）は変化する。押し込みレ
バーの他端３４ｂは可変ボリューム５２と係合してお
り、可変ボリューム５２の出力によって、押し込みレバ
ー３４の回動量すなわちシートＳのたわみ量を検出する
ことができる。

【００１８】プリンタ本体１は、以上で得られる情報を
元にシートの「厚紙度」を識別し、画像形成部や定着部
のプロセス制御を最適化する。

【００１９】ところで、搬送ローラ３６の一時停止動作
について補足説明すると、これは厚紙検出用に新たに設
ける動作ではなく、プレレジ動作と言い、高速の画像形
成装置では一般的に行われている動作である。

【００２０】最終的には、レジローラ８１でシートと画
像の同期を取って書き込み位置を合わせるが、高速機な
どシート間の距離が狭い機械では、給紙部３１でのシー
トの位置ズレをレジローラ８１だけで補正するのは困難
である。このため、シートが給紙部３１を出た後、レジ
ローラ８１に到達するまでの間に、紙検知センサ３３の
ＯＮタイミングを元に位置ズレに応じた時間だけシート
を一時停止させ、そのズレ分を補正するのである。本発
明に基づく検出動作は、このプレレジ時の一時停止中に
行うことが可能であるため、検出用に新たにシートを停
止させる必要はない。

【００２１】（実施例２）次に、図２および図３を用い
て、本発明に基づく第２の実施例について説明する。プ
リンタ本体の構成および厚紙検出機構の位置は実施例１
と同様であるため、ここでは省略する。図中の番号も、
共通要素は同番号とする。

【００２２】本実施例において、押し込みレバー３７は
センサ軸５５に対してねじりコイルばね５４を介して取
り付けられている（図２参照）。このため、押し込みレ
バー３７は該センサ軸周りに自由に回転できるが、回転
角度が増加するほど、ねじりコイルばね５４から大きな
戻しトルクを受ける。センサ軸５５の端部には小型のＤ
Ｃモータ５７が駆動接続されており、必要に応じてセン
サ軸５５を回転させることができるようになっている。
押し込みレバー３７には、回動時にシートＳの表面を押
すためのシート押し込み部３７ａと、フォトインタラプ
タ５６を遮光するためのセンサフラグ部３７ｂとが構成
されており、該センサフラグ部３７ｂは、該シート押し
込み部３７ａがシートＳを押し切って空振る瞬間にフォ
トインタラプタ５６をＯＮし、更に該押し込みレバー３
７が回転して待機位置に戻った時にＯＦＦするように、
その形状が設計されている。

【００２３】搬送路３５中をシートＳが搬送されて来
て、搬送ローラ３６ａをシートＳ先端が４０ｍｍ通過し
た位置で搬送動作が一時停止すると（図３−ａ）、該Ｄ
Ｃモータ５７が回転を開始し、押し込みレバー３７のシ
ート押し込み部３７ａがシート表面に加圧接触する。更
に回転が進むと、シートＳの曲げ強さが押し込みレバー
３７の回転を阻止しようとするため、ねじりコイルばね
５４が撓んでセンサ軸５５と押し込みレバー３７の位相
ズレが大きくなる（図３−ｂ）。やがて、所定の変位量
だけシートＳが撓むと、押し込みレバー３７はシートＳ
を押し切って空振りする（図３−ｃ）。空振りの瞬間、
押し込みレバー３７のセンサフラグ部３７ｂがフォトイ
ンタラプタ５６をＯＮするが、ＤＣモータ５７の回転開
始からフォトインタラプタＯＮまでの所要時間は、シー
トＳの曲げ強さに応じて異なるため、この時間情報を元
にシートＳの曲げ強さを検出することができるのであ
る。押し込みレバー３７の回転が進んでセンサフラグ部
３７ｂがフォトインタラプタ５６を通り過ぎると、その
ＯＦＦタイミングを検知してＤＣモータ５７の駆動を停
止する。これにより、押し込みレバー３７は待機状態に
復帰する（図１−ａ）。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、従来のシートの厚みを利用し
た信頼性の低い手法ではなく、シートの坪量特性が明確
に表れる曲げ強さを利用した厚紙検出を実現するもので
ある。これを用いることにより、見かけ上同じ厚みだが
坪量の異なるシートについても、その違いを確実に検出
できるようになるだけでなく、似たような坪量でも曲げ
強さが異なるものや、同一のシートでも漉き目方向によ
って曲げ強さが異なるものについても、その違いを識別
することが可能になる。

【００２５】また、曲げ強さにはシートの「厚紙度」の
特性が明確に表れる事から、従来の検出方法と比較して
も、その検出精度が大幅に向上し、誤検知による画像形
成不良を防止することができる。

【００２６】なお、本発明の機構はシートの曲げ強さを
検出する構成であることから、厚紙検出に限定されたも
のではなく、例えば重送検知といった他の用途にも応用
でき得ることは言うまでもない。重送検知の例として
は、連続通紙中に曲げ強さが大きなシートが混入してい
る場合は重送と判定する手法が考えられる。

【００２７】以上で述べたように、本発明は、マテリア
ルに応じたよりきめ細かな画像形成制御の実現に寄与す
るものであり、その効果は非常に大きいと言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における厚紙検出機構の概略
断面および動作図である。

【図２】本発明の実施例２における厚紙検出機構の概略
断面および動作図である。

【図３】本発明の実施例２における厚紙検出機構の概略
断面および動作図である。

【図４】本発明に基づく画像形成装置の概略断面図であ
る。

【図５】厚紙検出機構の従来例を示した図である。

【符号の説明】

Ｓシート３３シート検知センサ３４押し込みレバー３５縦搬送パス３６搬送ローラ５０押し込み空間５１ソレノイド５２可変ボリューム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】給紙部から画像形成部までシートを案内
するための搬送路と、シートを搬送するための搬送手段と、該搬送手段により拘束されているシート表面を押す押し
込み部材と、該押し込み部材の押し込み位置周辺の搬送路に形成され
ており、該押し込み部材がシート表面を押す際、シート
が撓んで変形可能である押し込み空間と、該押し込み部材の動作と連携し、該シートの曲げ強さを
検出可能な検出手段とを有することを特徴としたシート
搬送装置。
【請求項２】該押し込み部材は、該搬送手段の下流に
位置することを特徴とした請求項１記載のシート搬送装
置。
【請求項３】該搬送手段は、シートが搬送路中を上流
から搬送されて来ると、該シートの先端から所定の距離
のところを挟持した状態で搬送動作を一時停止すること
を特徴とした請求項２記載のシート搬送装置。
【請求項４】該押し込み部材は、通常の搬送動作中は
該搬送走路の外に待機しているが、該搬送手段が該シー
トの搬送動作を一時停止している間のみ、該搬送路内へ
突出して該シートを該押し込み空間へ撓ませ、この時、
該検出手段が曲げ強さ検出を行うことを特徴とした請求
項３記載のシート搬送装置。
【請求項５】該搬送手段は、搬送ローラとこれに対向
する搬送コロであることを特徴とした請求項１記載のシ
ート搬送装置。
【請求項６】該検出手段は、スライドボリューム等の
変位センサであり、該押し込み部材がシート面をある力
で押した時、その押し込み変位から、シートの曲げ強さ
を検出することを特徴とした請求項１記載のシート搬送
装置。
【請求項７】該検出手段は力センサであり、該押し込
み部材が所定量だけシートを撓ませた際、その時点での
押し込み力により、シートの曲げ強さを検出することを
特徴とした請求項１記載のシート搬送装置。
【請求項８】該押し込み部材はセンサレバー部とセン
サフラグ部とを有し、センサ軸上にねじりコイルばねで
一方向へ付勢された状態で回動可能に設けられており、該検出手段は検知部としてフォトインタラプタを有し、該センサ軸が回転して、該押し込み部材のセンサレバー
部がシート表面に加圧接触すると、該ねじりコイルばね
が撓むことでセンサレバーがシートに与える押し込み力
は徐々に増大し、やがてセンサレバーがシートを押し切
ると、該センサフラグ部がフォトインタラプタを遮光す
るが、該検出手段は、この時の回転開始からフォトイン
タラプタを遮光するまでの所要時間により、シートの曲
げ強さを検出することを特徴とした請求項１記載のシー
ト搬送装置。
【請求項９】該搬送手段が、シートを一時停止させる
際のシート挟持位置は、シートの先端から３０〜５０ｍ
ｍ程度の所であり、該押し込み部材がシートを押す地点
は、シート先端から２０ｍｍ程度の範囲における特定の
位置であることを特徴とした請求項３記載のシート搬送
装置。
【請求項１０】該検出手段が検出したシートの曲げ強
度に応じて、画像形成部の転写条件や画像定着部の定着
条件などを切替える事を特徴とした請求項１〜８記載の
シート搬送装置。
【請求項１１】請求項１〜１０記載のシート搬送装置
を備えた画像形成装置ならびに原稿読み取り装置。