JP2006117374A - 用紙厚測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 用紙の厚み量を高精度、かつ、速やかに測定することができる用紙厚測定装置を提供する。
【解決手段】 用紙Ｐを用紙面の上側から押圧する押圧板４２１、可撓性を有し一端が筐体６１に固定された可撓部４２２、可撓部４２２の歪み量を検出する歪みゲージ４２３を備える押圧部４２と、押圧板４２１を−Ｘ方向に移動させるソレノイド４３と、押圧板４２１を用紙Ｐに押圧した際に可撓部４２２に生じる歪み量に基づいて用紙Ｐの厚み量を測定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、用紙の厚み量を測定する用紙厚測定装置に関する。

特許文献１には、発光部及び受光部を備え、発光部により用紙を発光したときの用紙の透過光量を受光部が検出し、検出した透過光量を基に、用紙の厚み量を検出する技術が開示されている。また、用紙がローラを通過する際にローラの位置変位を検出することにより用紙の厚み量を検出する手法が知られている。さらに、給紙ユニット内に設けられ、記録紙の堆積枚数に応じて高さが変動する用紙堆積板の変動量と、堆積板が変動する間に給紙された用紙の枚数とに基づいて、記録紙の厚み量を検出する手法が知られている。
特開２００２−１６７０８１号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明では、色の付いた用紙や、裏面が印字されているような用紙に対しては、透過光量が通常の用紙とは異なるため、検知不良を起こす可能性が高まり、１枚の記録紙の厚み量を高精度に検出することは困難である。また、用紙堆積板の変動量とその間に給紙された用紙の枚数とに基づいて用紙の厚み量を検出する手法では、用紙をある程度の枚数給紙しなければならず、高速に記録紙の厚み量を検出することができないという問題を有している。

さらに、ローラの位置変位を検出する手法では、ローラ自体が弾性を有しているため、この弾性の影響により、１枚の記録紙の厚み量を高精度に検出することは困難である。

本発明の目的は、用紙の材質を問わず、１枚の用紙の厚み量を高速、かつ、高精度に測定することができる用紙厚測定装置を提供することである。

本発明にかかる用紙厚測定装置は、給紙装置によって搬送される用紙の厚み量を測定する用紙厚測定装置であって、筐体と、用紙搬送経路上に設けられた用紙搬送台と、前記用紙搬送台に沿って用紙を１枚ずつ搬送する用紙搬送手段と、前記筐体に接続され、用紙を押圧する押圧面を備え、前記押圧面が前記用紙搬送台上の用紙に向けて移動することで用紙を押圧する押圧手段と、前記押圧手段が用紙を押圧した際に前記筐体との接続点近傍で生じる応力によって前記押圧手段に生じる歪み量を検出する歪み量検出手段と、前記歪み量検出手段により検出された歪み量に基づいて当該用紙の厚み量を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。

また、上記構成において、前記歪み量検出手段は、前記押圧手段が前記用紙搬送台を直接押圧した際に前記筐体との接続点近傍で生じる応力によって前記押圧手段に生じる歪み量を基準歪み量として検出し、前記押圧手段が用紙を押圧したときに前記歪み量検出手段により検出される歪み量と前記基準歪み量との差分を算出する減算手段を更に備え、前記特定手段は、前記減算手段により算出された差分を基に、用紙の厚み量を特定することが好ましい。

また、上記構成において、前記差分と用紙の厚み量との関係を予め記憶する記憶手段を更に備え、前記特定手段は、前記減算手段により算出された差分に対応する厚み量を前記記憶手段から読み出して用紙の厚み量を特定することが好ましい。

また、上記構成において、前記歪み量検出手段は歪みゲージであることが好ましい。

請求項１記載の発明によれば、用紙搬送台上の１枚の用紙は、押圧手段により押圧される。このとき、押圧手段は筐体に接続されているため、接続点近傍にて応力が発生し、この応力によって押圧手段に歪みが生じる。この歪み量は、用紙の厚み量に応じて相違するため、この歪み量を検出すれば、用紙の厚み量を特定することができる。具体的には、用紙の厚み量が増大するにつれて、歪み量は増大する。

従って、用紙の材質を問わず１枚の用紙の厚み量を高精度に測定することができる。また、背景技術で示したように用紙が所定枚数給紙されるのを待つことなく、１枚の用紙が給紙される毎に用紙の厚み量を検出することができるため、高速に用紙の厚み量を測定することができる。

請求項２記載の発明によれば、押圧手段が直接用紙搬送台を押圧したときに生じる歪み量が基準歪み量として検出され、押圧手段が用紙を押圧したときに生じる歪み量と基準歪み量との差分に基づいて用紙の厚み量が測定されているため、用紙搬送板及び押圧手段等の特性のばらつきが排除されることとなり、用紙の厚み量をより高精度に測定することができる。

請求項３記載の発明によれば、減算手段により算出される差分と用紙の厚み量との関係を予め記憶手段に記憶させておき、この記憶手段を参照することにより用紙の厚み量が特定されているため、用紙の厚み量をより高精度に測定することができる。

請求項４記載の発明によれば、押圧手段は、歪みゲージを用いて歪み量が検出されているため、用紙の厚み量をより高精度に測定することができる。

図１は、本発明に係る用紙厚測定装置を複写機等の画像形成装置に適用したときの一実施形態を示す外観斜視図である。図１に示すように、画像形成装置１０は、上下方向の中間位置に配設された装置本体部２０と、その上面に配設された原稿処理部３０と、装置本体部２０の下部に配設された給紙装置４０とを備えている。

原稿処理部３０は原稿を所定の画像読取部まで搬送し、ＣＣＤ及びＣＩＳ等の光電変換素子により原稿を光学的に読み取り原稿の画像データを取得する。装置本体部２０は、感光体ドラム、現像装置、及び定着装置等を備え、給紙装置４０から搬送された用紙に原稿の画像データによる画像を形成する。

給紙装置４０は、引き出し自在の用紙カセット４１を備え、用紙カセット４１に収納された各種サイズの用紙を１枚ずつ繰り出して装置本体部２０へ搬送する。装置本体部２０により搬送された用紙は、画像が形成された後、装置本体部２０の側面に配設された排紙トレイ２２に排紙される。

図２は、給紙装置４０の側面図である。図２に示すように給紙装置４０は、用紙カセット４１、押圧部４２（押圧手段）、ソレノイド４３（押圧手段）、ピックアップローラ４４、一対の搬送ローラ４５、及びセンサ４６を備える。用紙カセット４１は、筐体４１１、バネ４１２、ストッパ４１３、及び用紙載置板４１４を備えている。筐体４１１は、上面が開口した直方体形状の部材から構成されている。筐体４１１の前側面４１１ａには把持部４１１ａ１が配設されている。筐体４１１の底面には、バネ４１２が取り付けられている。

バネ４１２の上側（Ｚ方向側）の一端には用紙Ｐが載置される用紙載置板４１４が取り付けられている。用紙載置板４１４は、平板状の部材から構成され、１又は複数枚の用紙Ｐが載置される。また、用紙載置板４１４は、右側（Ｘ方向側）の端部４１４Ｒが筐体４１１の底面に対し回転可能に接続されている。さらに、用紙載置板４１４は、バネ４１２によりＺ方向に付勢されている。従って、用紙載置板４１４は、載置される用紙Ｐの枚数が増大するにつれて、端部４１４Ｒ及び筐体４１１の底面との交線を軸心として、反時計回り（Ａ方向）に移動する。

ストッパ４１３は、端部４１４Ｒに対してＸ方向側に立設された平板状の部材であり、用紙載置板４１４に載置された用紙ＰのＸ方向側の一辺を揃える。

ピックアップローラ４４は、用紙載置板４１４の上側（Ｚ方向側）に配設され、用紙載置板４１４に載置された用紙を１枚ずつピックアップする。搬送ローラ４５は、ピックアップローラ４４の左側（−Ｘ方向側）に配設され、ピックアップローラ４４によりピックアップされた一枚の用紙Ｐを用紙搬送部５０へと導く。ピックアップローラ４４及び搬送ローラ４５は各々駆動クラッチ７４及び７５（図４参照）と接続され、駆動クラッチ７４，７５からの駆動力を受けて用紙Ｐを搬送する。センサ４６は、筐体４１１との接触の有無により、用紙カセット４１が給紙装置４０に収納されているか否かを検出する。

用紙搬送部５０は、用紙Ｐを案内する用紙搬送台５１，５２、用紙検出センサ５３、及び用紙搬送経路上の所定の箇所に配設された複数の搬送ローラ（図略）を備えている。これらの搬送ローラも搬送ローラ４５と同様、各々図略の駆動クラッチと接続され、駆動クラッチからの駆動力を受けて用紙Ｐを搬送する。なお、用紙搬送部５０により搬送される用紙Ｐは、その先端が用紙検出センサ５３に達すると、厚み量を測定するために停止される。

用紙カセット４１の上側（Ｚ方向側）には給紙装置４０の筐体６１が配設されている。押圧部４２及びソレノイド４３は、筐体６１に接続されている。図３は、押圧部４２及びソレノイド４３を拡大して示した斜視図である。押圧部４２は、押圧板４２１、可撓部４２２を備えている。可撓部４２２には歪みゲージ４２３（歪み量検出手段）が接続されている。押圧板４２１は、平板状の部材から構成され、プランジャ４３１からの力を受けて−Ｘ方向に移動し、押圧面４２１ａにて用紙Ｐを用紙搬送台５２に向けて押圧する。

可撓部４２２は、押圧部４２と一体形成され、肉厚が押圧板４２１よりも薄く、側面視（−Ｙ方向視）が−Ｘ方向側に突き出た形状を有し、一端が筐体６１に接続されている。なお、用紙搬送台５１，５２は長手方向が、Ｚ方向と平行に配設されているため、押圧板４２１は、用紙Ｐを−Ｘ方向に向けて押すこととなる。また、可撓部４２２は、−Ｘ方向側に撓んでいるため、押圧板４２１をＸ方向とほぼ平行に移動することが可能となる。

ソレノイド４３は、プランジャ形のソレノイドであり、Ｘ方向を長手方向とする棒状のプランジャ４３１が−Ｘ方向に移動し、押圧板４２１を−Ｘ方向に移動させる。

押圧板４２１が用紙Ｐを押圧すると、筐体６１と可撓部４２２との接続点近傍に応力が発生し、この応力により可撓部４２２に歪みが生じる。歪みゲージ４２３はこの歪みの大きさ（歪み量）に応じた電圧を生成することにより、歪み量を検出する。なお、用紙Ｐの厚み量が大きいほど、接続点付近に生じる応力は大きくなるため、歪み量は大きくなる。

図４は、画像形成装置１０の電気的構成を示すブロック図である。図４に示すように、画像形成装置１０は、制御部１００、ＲＡＭ２００、及びＲＯＭ３００等を備える。制御部１００は、ＣＰＵ等から構成され、基準歪み量測定部１０１（歪み量検出手段）、減算部１０２（減算手段）、用紙厚特定部１０３（特定手段）、及び用紙搬送制御部１０４を備えている。ＲＡＭ２００は基準歪み量記憶部２０１を備えている。ＲＯＭ３００は用紙厚特定データ記憶部３０１（記憶手段）を備えている。これらの機能ブロックは、ＣＰＵがＲＯＭ３００に記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

基準歪み量測定部１０１は、測定位置Ｐ１（図２参照）にて用紙Ｐがない状態において、押圧板４２１を移動させて用紙搬送台５２を押圧させ、可撓部４２２に生じる歪み量を歪みゲージ４２３に検出させ、この歪み量を基準歪み量として、基準歪み量記憶部２０１に記憶させる。

減算部１０２は、用紙検出センサ５３が用紙を検出したとき、ソレノイド４３を駆動させて押圧板４２１を用紙Ｐに押圧させ、可撓部４２２に生じる歪み量を歪みゲージ４２３により検出させ、当該歪み量から基準歪み量記憶部２０１に記憶された基準歪み量を減じ、歪み量の差分（差分歪み量）を算出する。

用紙厚特定部１０３は、減算部１０２により算出された差分歪み量に対応する厚み量を用紙厚特定データ記憶部３０１を参照することにより取得し、用紙Ｐの厚み量を特定する。用紙厚特定データ記憶部３０１は、減算部１０２により算出された差分歪み量と用紙Ｐの厚み量との関係を示す用紙厚テーブルを記憶している。

図５は、用紙厚テーブルの一例を示した図面である。図５に示すように用紙厚テーブルは、差分歪み量の欄と厚み量の欄とを備えている。差分歪み量の欄には、予め定められた複数の差分歪み量の値が記載されている。この差分歪み量の値は、例えば１ｍＶ、２ｍＶ、３ｍＶ、・・・というように、所定の刻み幅の電圧値が記載されている。厚み量の欄には、差分歪み量の欄に記載された差分歪み量の値の各々に対応する厚み量の値が記載されている。この厚み量の値は実験等によって得られた値である。なお、用紙Ｐの厚み量の値は差分歪み量の値が増大するにつれて増大する。

図４に示す用紙搬送制御部１０４は、駆動クラッチ７４，７５を駆動するための制御信号を出力し、ピックアップローラ４４、搬送ローラ４５等の動作を制御する。

次に、主に図６を参照して本用紙厚測定装置の動作を説明する。図６は、押圧部４２及びソレノイド４３の動作を説明するための図面であり、（ａ）は押圧部４２がホームポジションにある状態を示し、（ｂ）は押圧部４２が用紙Ｐを押圧している状態を示している。

まず、オペレータによりスタートキー４０２が押され、コピー動作の開始が指示されると、基準歪み量測定部１０１は、ソレノイド４３を駆動させ、押圧板４２１を−Ｘ方向に所定距離スライドさせ、押圧面４２１ａを用紙Ｐを介さずに直接用紙搬送台５２に押圧させる。そして、用紙搬送台５２を押圧することにより、可撓部４２２に発生する歪み量を歪みゲージ４２３が検出する。基準歪み量測定部１０１は、この歪み量を基準歪み量として基準歪み量記憶部２０１に記憶させる。

続いて、ピックアップローラ４４は、その摩擦力により用紙載置板４１４に堆積された用紙のうち最上位にある１枚の用紙Ｐをピックアップし、搬送ローラ４５へと搬送し、搬送ローラ４５は、用紙Ｐを用紙搬送部５０へ搬送する。そして、用紙Ｐの先端部が用紙検出センサ５３に到達すると、用紙検出センサ５３は検出信号を制御部１００へと出力する。用紙検出センサ５３からの検出信号を制御部１００が受信すると、用紙搬送制御部１０４は、駆動クラッチ７４，７５により生成されたトルクのピックアップローラ４４及び搬送ローラ４５への伝達を遮断し、ピックアップローラ４４及び搬送ローラ４５の駆動を停止させる。これにより、用紙Ｐは測定位置Ｐ１にて停止される。

なお、図１に示すように用紙搬送経路上の搬送ローラ４５及び用紙検出センサ５３間の距離は、画像形成装置１０で用いられる最小サイズの用紙Ｐの用紙搬送方向の長さよりも短く設定されている。これにより、画像形成装置１０で用いられる全てのサイズの用紙Ｐが測定位置Ｐ１にて確実に停止されることとなる。また、搬送ローラ４５によりニップされた用紙Ｐは、重力によりＸ方向に倒れるが、この倒れ量が小さくなるように用紙搬送台５２及び５１間の距離が設定されているため、押圧板４２１は、測定位置Ｐ１にて用紙Ｐを正確に押圧することができる。

図６に戻り、用紙Ｐの搬送が停止されると、減算部１０２は、再びソレノイド４３を駆動させ、押圧板４２１を−Ｘ方向に移動させ、用紙Ｐを押圧させる（図６（ｂ））。このとき、可撓部４２２には、点線で示すホームポジションの状態に対し、実線で示すような歪みが発生する。そして、この歪みが歪みゲージ４２３により検出され、歪み量に応じた電圧が制御部１００へ出力される。

減算部１０２は、歪みゲージ４２３により検出された歪み量から基準歪み量記憶部２０１に記憶された基準歪み量を差し引き差分歪み量を算出する。用紙厚特定部１０３は、算出された差分歪み量に対応する厚み量を用紙厚特定データ記憶部３０１から読み出し、読み出した値を用紙Ｐの厚み量として特定する。これにより用紙Ｐの厚み量の測定が終了される。ここで、用紙厚特定部１０３は、減算部１０２により算出された差分歪み量に対応する厚み量が用紙厚テーブルに存在しない場合は、最も近い差分歪み量に対する厚み量を用紙Ｐの厚み量として特定してもよいし、補間により用紙Ｐの厚み量を特定してもよい。

具体的には、用紙厚テーブルに記載された差分歪み量のうち、算出された差分歪み量ＶＸに最も近い差分歪み量と、その次に近い差分歪み量とを特定する。そして、両差分歪み量のうち大きい方の差分歪み量をＶ１とし、小さい方をＶ２とし、Ｖ１に対応する厚み量Ｎ１、Ｖ２に対応する厚み量Ｎ２を用紙厚テーブルから読み出し、式（１）の演算を行いＶＸに対する厚み量ＮＸを算出する。

ＮＸ＝（Ｎ１−Ｎ２）／（Ｖ１−Ｖ２）・・・式（１）
以上説明したように、本用紙厚測定装置によれば、１枚の用紙Ｐを測定位置Ｐ１まで搬送し、押圧板４２１を用紙Ｐに押圧し、可撓部４２２に生じる歪み量を歪みゲージ４２３が検出し、検出した歪み量に基づいて用紙Ｐの厚み量が特定されているため、１枚の用紙Ｐの厚み量を高精度、かつ、速やかに測定することができる。また、用紙Ｐは測定位置Ｐ１にて搬送が一端停止され、厚み量が測定されているため、用紙Ｐが用紙搬送経路から傾いて搬送される斜め給紙を防止することができる。さらに、歪み量に基づいて厚み量を検出しているため、用紙Ｐが撓んでいても厚み量を正確に検出することができる。

上記用紙厚測定装置では、Ｚ方向に搬送される用紙Ｐに対して、押圧板４２１を−Ｘ方向に移動させて用紙Ｐの厚み量を特定する手法を採用していたが、これに限定されず、用紙搬送経路がＺ方向以外の方向を向いている場合においては、押圧板４２１が用紙搬送経路に対して直交する方向に移動されるように押圧部４２及びソレノイド４３を配設すればよい。

上記用紙厚測定装置では、ソレノイド４３により押圧板４２１を移動させていたが、これに限定されず、押圧板４２１をＸ方向に対して移動させるスライド機構を押圧板４２１に接続し、このスライド機構を用いて押圧板４２１をＸ方向に移動させてもよい。

上記用紙厚測定装置では、可撓部４２２はＹ方向視において用紙搬送部５０側に撓んだ形状を有していたが、これに限定されず、Ｙ方向視において直線状の形状のものであってもよい。

本発明に係る用紙厚測定装置を複写機等の画像形成装置に適用したときの一実施形態を示す外観斜視図である。 給紙装置の側面図である。 押圧部及びソレノイドを拡大して示した斜視図である。 画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 用紙厚テーブルの一例を示した図面である。 押圧部及びソレノイドの動作を説明する図面であり、（ａ）は押圧部がホームポジションにある状態を示し、（ｂ）は押圧部が用紙を押圧している状態を示している。

符号の説明

４０ 給紙装置
４１ 用紙カセット
４２ 押圧部
４２１ 押圧板
４２２ 可撓部
４２３ 歪みゲージ
４３ ソレノイド
４３１ プランジャ
４４ ピックアップローラ
４５ 搬送ローラ
４６ センサ
５０ 用紙搬送部
５１ ５２ 用紙搬送台
５３ 用紙検出センサ
６１ 筐体
１００ 制御部
１０１ 基準ひずみ量測定部
１０２ 減算部
１０３ 用紙厚特定部
１０４ 用紙搬送制御部

Claims (4)

1. 給紙装置によって搬送される用紙の厚み量を測定する用紙厚測定装置であって、
   筐体と、
   用紙搬送経路上に設けられた用紙搬送台と、
   前記用紙搬送台に沿って用紙を１枚ずつ搬送する用紙搬送手段と、
   前記筐体に接続され、用紙を押圧する押圧面を備え、前記押圧面が前記用紙搬送台上の用紙に向けて移動することで用紙を押圧する押圧手段と、
   前記押圧手段が用紙を押圧した際に前記筐体との接続点近傍で生じる応力によって前記押圧手段に生じる歪み量を検出する歪み量検出手段と、
   前記歪み量検出手段により検出された歪み量に基づいて当該用紙の厚み量を特定する特定手段とを備えることを特徴とする用紙厚測定装置。
2. 前記歪み量検出手段は、前記押圧手段が前記用紙搬送台を直接押圧した際に前記筐体との接続点近傍で生じる応力によって前記押圧手段に生じる歪み量を基準歪み量として検出し、
   前記押圧手段が用紙を押圧したときに前記歪み量検出手段により検出される歪み量と前記基準歪み量との差分を算出する減算手段を更に備え、
   前記特定手段は、前記減算手段により算出された差分を基に、用紙の厚み量を特定することを特徴とする請求項１記載の用紙厚測定装置。
3. 前記差分と用紙の厚み量との関係を予め記憶する記憶手段を更に備え、
   前記特定手段は、前記減算手段により算出された差分に対応する厚み量を前記記憶手段から読み出して用紙の厚み量を特定することを特徴とする請求項２記載の用紙厚測定装置。
4. 前記歪み量検出手段は歪みゲージであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の用紙厚測定装置。

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