JP2006264927A - 搬送ローラ、シート情報測定装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 搬送ローラの各シャフトにワイヤレスの発信センサと受信センサとを設けることにより、搬送ローラ自体の基本機能に加え、シート情報を測定する機能を兼ね備える。
【解決手段】 搬送ローラ１１は、第１ローラ１２Ａ、第２ローラ１２Ｂ、ばね部材１８およびシャフト１３Ａに設けられた超音波を発信する発信センサ５０Ａ、シャフト１３Ｂに設けられた超音波を受信する受信センサ５０Ｂを備えている。超音波信号は、シャフト１３Ａ→ピンチロール１４Ａ→（シート２００）→ピンチロール１４Ｂ→シャフト１３Ｂを経由して受信センサ５０Ｂに伝播される。伝搬される際の時間を計測するで、厚さを算出する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば画像形成装置に用いて好適な搬送ローラおよびシート情報測定装置に関する。

一般に、電子写真方式のコピー機やプリンタ等の画像形成装置は、搬送路に沿って搬送されてくるシートに対し、画像形成手段で形成された画像を転写するものである。そして、シートに画像を転写する際、シートの厚さが画像の品質を決める上で重要な要素となっている。シートの厚さを測定する技術が、特許文献１および２に開示されている。
特開平９−３４３１１号公報 特開平８−２７３０２０号公報

この特許文献１には、シートを挟んだ一対のローラのうち、一方のローラの変位を非接触状態で測定することにより、シートの厚さを算出する技術が開示されている。ローラの変位は光学式変位センサで測定される。この光学式変位センサは、一方のローラに向けて発光部から光を照射し、このローラで反射した反射光を受光部で受光してローラの変位を測定する。
特許文献２には、シートに向けて発信器から超音波を発信し、シートを透過してきた超音波を受信器で受信し、その透過強度の変化から厚さ／坪量を測定する技術が開示されている。

これらの文献では、発光部（発信器）および受光部（受信器）は、信号を送信する機器にリード線を経由して接続される。これにより、各リード線を接続するコネクタにおける接触不良が発生したり、リード線に経時劣化等が発生したりして、電気抵抗が増加してしまい、検出精度が低下する虞があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、高い測定精度でシート厚等を測定することができ、またリード線等の配線が不要となる搬送ローラおよびシート情報測定装置を提供することにある。

前述した課題を解決するために、本発明が採用する搬送ローラの構成は、シートを搬送する搬送路を挟んで対向配置された第１ローラ，第２ローラを備えた搬送ローラにおいて、前記第１ローラのシャフト内に、電波信号を受信すると超音波信号を発信する発信センサを設け、前記第２ローラのシャフト内に、この超音波信号を受信すると電波信号を発信する受信センサを設けることを特徴とする。

前述した課題を解決するために、本発明が採用する搬送ローラの他の構成は、軸方向に分離するローラ部を有する第１ローラおよび第２ローラをシートを搬送する搬送路を挟んで対向配置した搬送ローラにおいて、前記第１ローラのローラ部間には、電波信号を受信すると超音波信号を発信する発信センサを設け、前記第２ローラのローラ部間には、前記超音波信号を受信すると電波信号を発信する受信センサを設けることを特徴とする。

上記構成において、前記発信センサは、電波信号を受信して機械振動を発生させる励振部と、前記励振部が発生した機械振動が伝達されて超音波信号として送信する送信部と、を具備し、前記受信センサは、前記超音波信号を受信して機械振動を発生させる励振部と、前記励振振動を電気信号に変換して電波信号として送信する送信部と、を具備したことを特徴とする。

上記構成において、前記第１ローラと該第２ローラとを接触させるように、付勢力を発生させる付勢手段を備えたことを特徴とする。

本発明が採用する情報測定装置の構成は、上記記載の搬送ローラを備えたシート情報測定装置であって、前記発信センサに所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記受信センサから送信される電波信号を受信する送受信手段と、該送受信手段で受信した前記受信センサの電波信号に基づき、シートの厚さを算出する算出手段と、を具備したことを特徴とする。

上記構成において、前記算出手段は、前記超音波信号が発信センサ、第１ローラ、第２ローラおよび受信センサの順で伝搬される時間と、前記超音波信号が発信センサ、第１ローラ、シート、第２ローラおよび受信センサの順で伝搬される時間との差に基づいてシートの厚さを算出することを特徴とする。

本発明が採用する情報測定装置の他の構成は、上記記載の搬送ローラを備えたシート情報測定装置であって、前記発信センサに所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記受信センサから送信される電波信号を受信する送受信手段と、該送受信手段で受信した前記受信センサの電波信号に基づき、シートの坪量を算出する算出手段と、を具備したことを特徴とする。

上記構成において、前記算出手段は、前記超音波信号が前記シートを透過する際の超音波透過率に基づいてシートの坪量を算出することを特徴とする。

本発明が採用する画像形成装置の構成は、上記記載の搬送ローラを含んで形成された搬送路と、画像データに基づいて生成されたトナー像を、前記搬送路に沿って収容部から排出部に搬送されるシートに対して転写および定着することにより、当該シートに画像を形成する画像形成手段と、前記発信センサに所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記受信センサから送信される電波信号を受信する送受信手段と、該送受信手段が受信した電波信号に基づき、前記画像形成手段において用いられる画像形成条件を設定する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

上記構成において、前記搬送ローラは、前記搬送路のうち前記画像形成手段の上流側に配置され、前記制御手段は、転写電圧、定着温度或いは用紙搬送速度を含む画像形成条件を設定することを特徴とする。

本発明による搬送ローラは、搬送ローラ自体の持つシートを搬送するという基本機能に加え、シート情報を測定する測定手段としての機能を兼ね備えることができる。
しかも、前記測定手段の発信センサおよび受信センサはワイヤレスとしているため、これらのセンサには外部の機器と接続するためのリード線は必要なく、リード線による接触不良や電気抵抗の増加等の不具合を防止でき、高精度の測定を行うことができる。

以下、本発明における実施形態について図面を参照しつつ説明する。
＜Ａ．第１実施形態＞
まず、図１は、本発明に係る搬送ローラが組み込まれた画像形成装置１００の構成を示す図である。
以下、本実施形態では、タンデム型のデジタルカラー複写機を画像形成装置１００として説明する。
この画像形成装置１００は、原稿１９９の画像を読み取る画像読取部（ＩＩＴ：Ｉｍａｇｅ Ｉｎｐｕｔ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）１１０と、画像処理部（ＩＰＳ：Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）１２０と、制御部３０と、画像形成部（ＩＯＴ：Ｉｍａｇｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）１４０とを有している。

ここで、画像処理部１２０は、画像読取部１１０や図示しないパーソナルコンピュータ等から出力される画像データ、あるいは電話回線やＬＡＮ等を介して送られてくる画像データを一時的に蓄積し、この画像データに所定の画像処理を施すものである。制御部３０は、カラー複写機における処理全般を制御すると共に、後述するシート情報測定装置１０から出力される信号に基づき、転写電圧、定着温度或いは用紙搬送速度を制御する。

画像形成部１４０は、前記画像処理部１２０で所定の画像処理が施された画像データに基づいて画像を出力するものである。この画像形成部１４０は、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色に対応した画像形成ユニット１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１Ｋが、水平方向に沿って一定の間隔を隔てて配列されており、この画像形成ユニット１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１Ｋの下方には、これらの画像形成部で順次形成される各色のトナー像を、互いに重ね合わせた状態で転写する無端状の像担持体ベルトとなる中間転写ベルト（中間転写体）１４８が、矢印Ｂ方向に循環移動可能に配設されている。
この画像形成部１４０において中間転写ベルト１４８上に多重に転写された各色のトナー像は、給紙トレイ２２１等から給紙されるシート２００（記録媒体）上に一括して転写された後、定着器１５５によってシート２００上に定着され、カラー画像が形成されたシート２００が外部に排出されるようになっている。

画像形成装置１００の上部には、原稿１９９を載置するプラテンガラス１１１が設けられている。画像読取部１１０は、プラテンガラス１１１上に載置された原稿１９９に対して２本の光源１１２から光を照明し、原稿１９９からの反射光像を、走査光学系を介してＣＣＤセンサ等からなる画像読取素子１１３上に走査露光する。この画像読取素子１１３は、原稿１９９の色材反射光像を所定のドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るように構成されている。

画像読取部１１０によって読み取られた原稿１９９の色材反射光像は、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の原稿反射率データとして画像処理部１２０に送られる。この画像処理部１２０では、原稿１９９の反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の所定の画像処理が施される。

この画像処理部１２０により画像処理が施された画像データは、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）（各８ｂｉｔ）の４色の階調データ（ラスタデータ）に変換される。そして、イエロー色の階調データは、イエロー（Ｙ）色の画像形成ユニット１４１ＹのＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）１４４Ｙに送られ、マゼンタ（Ｍ）色の階調データは、マゼンタ（Ｍ）色の画像形成ユニット１４１ＭのＲＯＳ１４４Ｍに送られ、シアン（Ｃ）色の階調データは、シアン（Ｃ）色の画像形成ユニット１４１ＣのＲＯＳ１４４Ｃに送られ、黒（Ｋ）色の階調データは、黒（Ｋ）色の画像形成ユニット１４１ＫのＲＯＳ１４４Ｋに送られる。これらのＲＯＳ１４４Ｙ，１４４Ｍ，１４４Ｃ，１４４Ｋでは、所定の色の階調データに応じてレーザー光による画像露光が行われる。

画像形成ユニット１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１Ｋは、形成される画像の色が異なる以外は、すべて同様に構成されている。以下では、特に区別する必要がない場合には、これらを画像形成ユニット１４１と総称する。

画像形成ユニット１４１は、矢印Ａ方向に所定の回転速度で回転する感光体ドラム１４２と、この感光体ドラム１４２の表面を一様に帯電させる一次帯電用のコロトロン１４３と、当該感光体ドラム１４２の表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成するＲＯＳ（：画像露光装置）１４４と、感光体ドラム１４２上に形成された静電潜像を現像する現像装置１４５と、この現像装置１４５に所定の色のトナーを供給するトナー供給装置１４６と、クリーニング装置１４７とから構成される。

画像処理部１２０からは、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各画像形成ユニット１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１ＫのＲＯＳ１４４Ｙ，１４４Ｍ，１４４Ｃ，１４４Ｋに各色の画像データ（ラスタデータ）が順次出力され、これらのＲＯＳ１４４Ｙ，１４４Ｍ，１４４Ｃ，１４４Ｋから画像データに応じて出射されるレーザービームＬＢが、それぞれの感光体ドラム１４２Ｙ，１４２Ｍ，１４２Ｃ，１４２Ｋの表面に走査露光されて静電潜像が形成される。感光体ドラム１４２Ｙ，１４２Ｍ，１４２Ｃ，１４２Ｋに形成された静電潜像は、現像装置１４５Ｙ，１４５Ｍ，１４５Ｃ，１４５Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

上記各画像形成ユニット１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１Ｋの感光体ドラム１４２Ｙ，１４２Ｍ，１４２Ｃ，１４２Ｋ上に、順次形成されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１Ｋの下方に配置された中間転写ベルト（中間転写体）１４８上に、１次転写手段としての１次転写コロトロン１４３Ｙ，１４３Ｍ，１４３Ｃ，１４３Ｋによって多重に転写される。この中間転写ベルト１４８は、ドライブローラ１４９Ａと、各１４９Ｂとの間に一定のテンションで掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用のモーターによって回転駆動されるドライブローラ１４９Ａにより、矢印Ｂ方向に所定の速度で循環駆動される。

中間転写ベルト１４８は、例えば、可撓性を有するポリイミド等の合成樹脂フィルムを帯状に形成し、この帯状に形成された合成樹脂フィルムの両端を溶着等の手段によって接続することにより、無端ベルト状に形成したものが用いられる。

中間転写ベルト１４８上には、イエロー，マゼンタ，シアン，黒の４つの画像形成ユニット１４１Ｙ，１４１Ｍ，１４１Ｃ，１４１Ｋは、上述したように、それぞれイエロー色，マゼンタ色，シアン色，黒色のトナー像が所定のタイミングで順次形成される。

一方、シート２００は、給紙トレイ２２１から所定のサイズのものが、給紙ローラ２２２及びシート搬送用のローラ対２１０を備えたシート搬送路２２０を介して、１枚ずつ分離されてレジストローラ２２３まで一旦搬送され、停止される。このように、給紙トレイ２２１から供給されたシート２００は、所定のタイミングで回転駆動されるレジストローラ２２３によって中間転写ベルト１４８上へ送出される。

中間転写ベルト１４８上に多重に転写されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色のトナー像は、バックアップローラ１５０に圧接する２次転写ローラ１５１によって、圧接力及び静電気力でシート２００上に２次転写される。これら各色のトナー像が転写されたシート２００は、複数個のローラ対２１０によって定着器１５５へと搬送される。そして、上記各色のトナー像が転写されたシート２００は、定着器１５５によって熱及び圧力で定着処理を受け、画像形成装置１００の外部に設けられた排出トレイ１５６上に排出される。
以上がタンデム型のデジタルカラー複写機１の構成および動作である。

本実施形態では、シート２００の厚さを検出し、この厚さから転写電圧、定着温度、用紙搬送速度等の画像形成条件が設定される。

次に、本発明に係る搬送ローラを備えたシート情報測定装置について、図２を参照しつつ説明する。
このシート情報測定装置１０は、搬送ローラ１１、送受信機２０および制御部３０を具備する。搬送ローラ１１は、画像形成部１４０の上流側位置（図１中のａ部）に配置される。そして、搬送ローラ１１は、図２に示すように、第１ローラ１２Ａ、第２ローラ１２Ｂ、ばね部材１８およびワイヤレスの発信センサ５０Ａ、受信センサ５０Ｂ（総称としてワイヤレスセンサ５０という）等を具備している。

搬送ローラ１１の構成を、図３に基づいて説明する。
第１ローラ１２Ａは、樹脂製のシャフト１３Ａに対して弾性材料からなる３つのピンチロール１４Ａ，１４Ａ，１４Ａが略等間隔で配設され、前記シャフト１３Ａの両端部には軸受１５Ａ，１５Ａが設けられる。シャフト１３Ａは、各軸受１５Ａを介してフレームに回転可能に固定される。また、シャフト１３Ａには発信センサ５０Ａが埋設される。この第１ローラ１２Ａは駆動側となるためシャフト１３Ａの一方の軸受１５Ａの外側には歯車列１６を介して駆動モータ１７が設けられる。
一方、第２ローラ１２Ｂは、第１ローラ１２Ａと同様に、シャフト１３Ｂ、ピンチロール１４Ｂ，１４Ｂ，１４Ｂ、軸受１５Ｂ，１５Ｂを備え、前記シャフト１３Ｂには受信センサ５０Ｂが埋設される。また、軸受１５Ｂはバネ部材１８を介して支持フレーム１９に架設される。バネ部材１８は、第２ローラ１２Ｂを第１ローラ１２Ａ側に押圧することにより、第１ローラ１２Ａに対して所定の付勢力を発生させる。

図２に戻って、制御部３０は、インターフェース等の入出力部３０Ａ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０Ｂ、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０Ｃ、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０Ｄ等を具備して構成されている。入出力部３０Ａは、発信部２１および受信部２２を備えた送受信機２０との間で信号の授受を行う。ＲＯＭ３０Ｃには、画像形成装置１００の動作を制御するプログラムを始め、ワイヤレスセンサ５０から検出した信号に基づいてシートの厚さを算出する演算機能等を実行するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭ３０Ｄは、前記プログラムを実行する際のワークエリアとして利用される。また、記憶エリア３０Ｅには、センサ間の伝達時間からシートの厚さを算出するためのテーブル（または演算式）および画像形成条件を算出するためのテーブル等が記憶されている。

次に、発信センサ５０Ａ，受信センサ５０Ｂの構成および動作について説明する。ここでは、特に区別する必要のない場合には、ワイヤレスセンサ５０として述べる。
まず、ワイヤレスセンサ５０の基本構成を図４のブロック図を参照しつつ説明する。
発信センサ５０Ａは、受信部ＲＸと電気／音波変換部ＥＰＣとを有している。受信部ＲＸは、フェライト磁石の上に、所望の周波数範囲において同調するようにコイルを複数巻き付けた構成となっている。電気／音波変換部ＥＰＣは、特定の共振周波数を有する圧電素子によって構成され、受信部ＲＸから供給される電気信号を音波に変換する。
次に、受信センサ５０Ｂは、音波／電気変換部ＰＥＣと送信部ＴＸを有している。音波／電気変換部ＰＥＣは、送受信機２０が送信した音波を受信し、これを電気信号に変換するものであり、特定の共振周波数を有する圧電素子によって構成され、共振周波数に対応する音波を受信すると、それを電気信号に変換する。送信部ＴＸは、フェライト磁石の上に、所望の周波数範囲において同調するようにコイルを複数巻き付けた構成となっており、音波／電気変換部ＰＥＣから供給された電気信号を電波に変換して出力する。
また、発信センサ５０Ａと受信センサ５０Ｂとの間には遅延部材となるシート２００が狭持される。

音波／電気変換部に用いられる圧電材料としては、ＳｉＯ₂，ＳｒＴｉＯ₃，ＢａＴｉＯ₃，ＢａＺｒＯ₃，ＬａＡｌＯ₃，ＺｒＯ₂，Ｙ２Ｏ₃８％−ＺｒＯ₂，ＭｇＯ，ＭｇＡｌ₂Ｏ₄，ＬｉＮｂＯ₃，ＬｉＴａＯ₃，Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｎＯ等の酸化物、ＡＢＯ₃型のペロブスカイト型として、ＢａＴｉＯ₃，ＰｂＴｉＯ₃，Ｐｂ_1-xＬａ_x（Ｚｒ_yＴｉ_1-y）_1-x/4Ｏ₃（ｘおよびｙの値によりＰＺＴ，ＰＬＴ，ＰＬＺＴ），ＫＮｂＯ₃等の正方晶，斜方晶もしくは擬立方晶系材料、擬イルメナイト構造体としてＬｉＮｂＯ₃，ＬｉＴａＯ₃等に代表される強誘電体等、またはタングステンブロンズ型として、Ｓｒ_xＢａ_1-xＮｂ₂Ｏ₆，Ｐｂ_xＢａ_1-xＮｂ₂Ｏ₆等が挙げられる。この他に、Ｂｉ₄Ｔｉ₃Ｏ₁₂，Ｐｂ₂ＫＮｂ₅Ｏ₁₅，Ｋ₃Ｌｉ₂Ｎｂ₅Ｏ₁₅，Ｐｂ（Ｚｎ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃，Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃，Ｐｂ（Ｎｉ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃，Ｐｂ（Ｉｎ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃，Ｐｂ（Ｓｃ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃，Ｐｂ（Ｓｃ_1/3Ｎａ_2/3）Ｏ₃，Ｐｂ（Ｃｄ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃等のリラクサー系強誘電体、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の高分子材料、さらに以上列挙した強誘電体の置換誘導体等から選択される複合材料も好適に用いられる。これらの材料のうち、特に、ＰＺＴ，ＰＶＤＦあるいはその複合体等の材料がコスト、結合係数、圧電定数等の点から好ましい。

これらの圧電体材料を用いて、共振条件によって定める厚さの板状あるいは円筒状に形成し、両面あるいは片面に電極を配置して、近傍を別途基板にて保持した構造とし、共振条件を満たす電気信号を電極から印加することにより、圧電体にたて振動、ひろがり振動、もしくは厚みすべり振動を生じさせ音波を発生する。

アンテナ部は、フェライト磁石上に、所望の周波数範囲において整合条件が適合するようにコイルを複数回巻きつけたアンテナとコンデンサ等により形成され、圧電体に接合した形状にしているが、電磁波/音波変換器と同一基板上に形成しても良い。

インピーダンスマッチング部は、キャパシタ・抵抗・インダクタのずれかをアンテナ部に並列もくしは直列接続することにより形成され、アンテナ部での所望の周波数に同調する役割と圧電部との電気的整合を取る役割を持つ。

次に、図５に基づいて、ワイヤレスセンサ５０の具体的な構造について述べる。
このワイヤレスセンサ５０は、基台となるＳｉを材料とする基板１と、該基板１上に酸化膜１Ａを介して形成され、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）が伝播する誘電体薄膜２と、誘電体薄膜２上に形成され、電気信号から弾性表面波又は弾性表面波から電気信号に変換するために一対の櫛型電極（ＩＤＴ：Inter-digital Transducer）として形成された音波／電気変換部３Ａ，３Ｂと、この一対の音波／電気変換部３Ａ，３Ｂの一方にインピーダンスマッチング部５Ａ，５Ｂを介して接続され、外部の送受信機２０との間で電波の授受を行う送受信部としてのアンテナ４Ａ，４Ｂと、一対の音波／電気変換部３Ａ，３Ｂの他方に接続されたグランド６Ａ，６Ｂと、基板１の裏面に形成され、グランド６Ａ，６Ｂにスルーホール（図示しない）を介して接続されたグランド電極７とを具備している。

ここで、発信センサ５０Ａは、アンテナ４Ａ（４Ｂ）が発信部２１から低周波の電波信号を無線で受信すると、電波信号はアンテナ４Ａ（４Ｂ），インピーダンスマッチング５Ａ部（５Ｂ）および音波／電気変換部（３Ｂ）により低周波の超音波に変換される。その超音波信号は、外部の全方位に放出され、シャフト１３Ａ→ピンチロール１４Ａ→（シート２００）→ピンチロール１４Ｂ→シャフト１３Ｂを経由して受信センサ５０Ｂまで伝播される。一方、受信センサ５０Ｂでは、発信センサ５０Ａとは逆の動作で、伝搬されてきた超音波信号を電波信号に代え、この電波信号をアンテナ４Ａ（４Ｂ）を介して送信する。

次に、図６を参照しつつ、シート２００の厚さの算出方法について説明する。
図６中において、ｙは発信センサ５０Ａから受信センサ５０Ｂまでの距離、ｄはシート２００の厚さとする。
図６（ａ）に示すように、ローラ１２Ａ，１２間にシート２００が挟まれていない状態では、発信センサ５０Ａから発生した超音波信号は、シャフト１３Ａ→ピンチロール１４Ａ→ピンチロール１４Ｂ→シャフト１３Ｂと伝搬され、受信センサ５０Ｂに到達し、その時間をｔ０とする。図６（ｂ）に示すように、ローラ１２Ａ，１２間にシート２００が挟まれている状態では、バネ部材１８の付勢力に抗して第２ローラ１２Ｂが厚さｄ分だけ移動する。そこで、発信センサ５０Ａから発生した超音波信号は、シャフト１３Ａ→ピンチロール１４Ａ→シート２００→ピンチロール１４Ｂ→シャフト１３Ｂと伝搬され、受信センサ５０Ｂに到達し、その時間をｔ１とする。そこで、超音波信号の伝搬速度をｖとすると、ｄ＝（ｔ１−ｔ０）／ｖの式によって算出される。
このように、制御部３０は、発信センサ５０Ａと受信センサ５０Ｂからの電波信号を検出し、ワイヤレスセンサ５０の発信から受信までの時間を計測することによって、この時間からシート２００の厚さを検出する。
この実施形態においては、発信センサ５０Ａにおける超音波信号の発信部分および受信センサ５０Ｂにおける超音波信号の受信部分は、ローラ１２Ａ，１２Ｂの回転に関係なく、常に相対的に一定の場所にあるものとする。

次に、図７のフローチャートを参照しつつ、画像形成条件設定処理について説明する。
制御部３０のＣＰＵ３０Ｂは、装置の電源投入と同時にシート厚測定処理（ステップＳ１）を実行する。この処理は前述しているのでその説明は省略するが、ＣＰＵ３０Ｂは、算出されたシート２００の厚さをＲＡＭ３０Ｄに記憶する。
次に、ＣＰＵ３０Ｂは、ＲＡＭ３０Ｄから前記シート厚測定処理（サブルーチン；ステップＳ１）で記憶されたシート２００の厚さを読み出し、この厚さに基づき、記憶エリア３０Ｅに記憶された画像形成条件を設定するためのテーブルを参照して定着器１５５の定着温度、シート２００の搬送速度、転写電圧を設定する（ステップＳ２）。
なお、一般に、画像形成条件は、坪量（単位面積当たりのシート１枚の重さ）に基づいて設定されており、この坪量とシート２００の厚さとの関係は、図８に示すようになっている。

具体的には、シート２００が比較的厚い場合には、シート２００に熱が伝わり難いため、定着温度および転写電圧を標準より高めに設定し、シート２００の搬送速度を標準より遅く設定する。一方、シート２００が比較的薄い場合には、シート２００に熱が伝わり易いため、定着温度および転写電圧を標準より低めに設定し、シート２００の搬送速度を標準より早く設定する。
さらに、ＣＰＵ３０Ｂは、電源がオフするまで、ステップＳ１およびＳ２の処理を繰り返し、電源がオフされた場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）にこの処理を終了する。

このように、画像形成条件設定処理において設定された条件を用いて画像形成装置１００を駆動させることにより、シートの厚さに応じた厳格な温度管理を自動的に行うことができる。この結果、トナーが十分に溶融されずに起きる定着不良が防止することができる。しかも、定着温度・転写電圧等の画像形成条件をシート２００の厚さによって設定することで、トナーが解けてシート２００同士を融着してしまうトナーブロッキング等の不具合をなくすことができる。

このように、本実施形態の画像形成装置にあっては、シート２００の厚さを測定するのに、搬送ローラ１１のシャフト１３内に埋設したワイヤレスセンサ５０（発信センサ５０Ａ、受信センサ５０Ｂ）を用いている。これにより、ワイヤレスセンサ５０と制御部３０とを繋ぐリード線が不要となり、リード線の引き回し作業が省略できると共に、リード線を繋ぐコネクタもなくすことにより、接触不良等による測定精度の低下を防止することができ、長期に渡って測定精度を高めることができる。しかも、ワイヤレスセンサ５０は、外部の送受信機２０からの電波信号を受けて動作を行うから、バッテリーレスにでき、メンテナンス性を向上できる。

また、シート情報測定装置１０では、第１ローラ１２Ａと第２ローラ１２Ｂからなる搬送ローラ１１によってシート２００を直接挟んでシートの厚さを測定している。このため、波打った状態にあるシートであっても、ローラ１２Ａ，１２Ｂで挟まれたシート２００の厚さを測定しているため、正確な厚さ測定を実現できる。

＜Ｂ．第２実施形態＞
次に、本発明による第２実施形態について説明する。本実施形態の特徴は、第１ローラのローラ部間には超音波を発信する発信センサを設け、第２ローラのローラ部間には前記超音波を受信する受信センサを設けた点にある。なお、本実施形態では、前述した第１実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。
この第２実施形態では、シート２００の坪量を算出し、この坪量から転写電圧、定着温度、搬送速度等の画像形成条件が設定される。

この実施形態による搬送ローラ６１は、図９に示すように、ローラ部６３Ａ，６３Ａ´を有する第１ローラ６２Ａと、ローラ部６３Ｂ，６３Ｂ´を有する第２ローラ６２Ｂと、ローラ部６３Ａ，６３Ａ´間に設けられた発信センサ５０Ａと、ローラ部６３Ｂ，６３Ｂ´間に設けられた受信センサ５０Ｂとを備える。発信センサ５０Ａおよび受信センサ５０Ｂは、図示しないブラケット等で所定位置に固定される。
なお、図９中において、搬送ローラ６１では、シート２００の下側にある部位には数字に添え字「Ａ」を付し、上側にある部位には数字に添え字「Ｂ」を付し、左側にある部位には数字に添え字「Ａ」または「Ｂ」を付し、右側にある部位には数字に添え字「Ａ´」または「Ｂ´」を付して区別している。特に、区別する必要のない場合には、ローラ部６２、ローラ部６３等として数字のみで記載する。

第１ローラ６２Ａのうち、左側に位置したローラ部６３Ａは、シャフト６４Ａに対して比較的弾性力の高い２つのピンチロール６６Ａが略等間隔で配設され、前記シャフト６４Ａの両端部には軸受６５Ａが設けられる。シャフト６４Ａは、各軸受６５Ａを介してフレームに回転可能に固定される。同様に、右側に位置したローラ部６３Ａ´は、シャフト６４Ａ´、軸受６５Ａ´およびピンチロール６６Ａ´を備えている。
また、第１ローラ６２Ａは駆動側となるため、シャフト６４Ａには歯車列１６ａ，１６ｂを介して駆動モータ１７が設けられる。
一方、第２ローラ６２Ｂのうち、左側に位置したローラ部６３Ｂにおいても、右側に位置した６３Ｂ´においても、ほぼ同様に構成されているため、図９へ図示するのみで、その説明は省略する。

第１ローラ６２Ａのローラ部６３Ａ，６３Ａ´間には、発信センサ５０Ａが設けられ、第２ローラ６２Ｂのローラ部６３Ｂ，６３Ｂ´間には、受信センサ５０Ｂが設けられる。これにより、センサ５０Ａ，５０Ｂは、シート２００が搬送される搬送路２２０を挟んで対向配置される。

この搬送ローラ６１では、発信センサ５０Ａと受信センサ５０Ｂとの間にはシート２００以外の部位は配置されない。このため、発信センサ５０Ａから発生する超音波信号は、直接物質を伝搬せずに空気を伝搬し、受信センサ５０Ｂで受信されることになる。この際、超音波信号はシート２００を透過するため、超音波透過率が変化する。

より詳細に説明すると、発信センサ５０Ａと受信センサ５０Ｂとの間に位置したシート２００はピンチロール６６で直接挟まれていない。このため、シート２００は、空気を伝搬してきた発信センサ５０Ａから超音波信号を受けて振動される。この振動はシート２００の厚さに応じて振幅が減衰された振動となる。そして、受信センサ５０Ｂ側にはシート２００の厚さに応じて振幅が減衰した超音波信号が発生し、受信センサ５０Ｂでこの超音波信号を受信する。この減衰率を超音波透過率とすると、シートの坪量に対する超音波透過率は、図１０に示すようになる。このように、シート２００の坪量が大きくなるに従って透過率が小さくなる傾向にある。
そして、図１０に基づき、制御部３０では、超音波信号の超音波透過率からシート２００の坪量を算出するようになっている。

第２実施形態による画像形成条件設定処理についても、シート２００の特性の測定方法が相違する点以外は、前述した第１実施形態とほぼ同様であるので、その説明を省略する。
このように、本実施形態の画像形成装置にあっても、シート２００の坪量を測定するのに、搬送ローラ１１に設けたワイヤレスセンサ５０（発信センサ５０Ａ、受信センサ５０Ｂ）を用いている。これにより、ワイヤレスセンサ５０と制御部３０とを繋ぐリード線が不要にでき、長期に渡って測定精度を高めることができると共に、メンテナンス性を向上できる等の効果を奏する。
しかも、本実施形態による搬送ローラ６１では、所定位置に固定された発信センサ５０Ａ、受信センサ５０Ｂによってシート２００の超音波透過率を算出するものであるから、第１実施形態のように、シート２００が挟まれた際に、第１ローラ６２Ａと第２ローラ６２Ｂとの間隔を変化させる必要はない。このため、付勢力を発生させるためのバネ部材１８を省略することができる。

＜Ｃ．他の実施形態＞
（１）前記各実施形態では、画像形成条件を定着温度、転写電圧、搬送速度とした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、シート２００の厚さ／坪量に応じて変更した方が良いと思われるパラメータであればよい。例えば、厚さからシートの種類（ハクリ紙、透明フィルムなど）が特定できれば、その種類に応じたパラメータを設定するようにしてもよい。

（２）前記実施形態による搬送ローラ１１（６１）では、シャフト１３とピンチロール１４とを一体的に形成するようにしたが、シャフト１３をフレームに固定して、軸受を介してピンチロール１４を回転自在にしてもよい。
搬送ローラ１１（６１）には、歯車列１６および駆動モータ１７を必ず備える必要はない。搬送路２２０のガイドとして用いる場合にはシート２００の移動に対して回転する機能を備えていれば十分である。

（３）前記第１実施形態では、発信センサ５０Ａの超音波信号を発信する部分および受信センサ５０Ｂの超音波信号を受信する部分は、ローラ１２Ａ，１２Ｂの回転に関係なく、常に相対的に一定の場所にあるものとしていたが、各部分がシャフト１３Ａ，１３Ｂの中心位置からずれている場合には、各部分間の距離が回転に応じて変動する。
この場合、ローラ１２Ａ，１２Ｂ間に歯車或いはベルトを架設し、発信する部分および受信する部分と回転に対して同期するようにしてもよい。より具体的には、各部分が中心からずれている場合、発信する部分が中心から右側にずれた場合は、受信する部分も右側にずらし、発信する部分が中心から左側にずれた場合は、受信する部分も左側にずらすようにする。これにより、シート２００が挟まれていない場合、どの回転位置であっても、発信する部分と受信する部分との距離が変動しないようにする。
また、受信する部分がシャフト１３Ｂの中心位置からずれていない場合、制御部３０が、電波信号の発生するタイミングを制御してもよい。この場合、電波信号の発生タイミングは、発信する部分が所定位置に来たときに発生するようにすればよい。

さらに、制御部３０において、シート２００がローラ１２Ａ，１２Ｂ間に挟まれていない場合と挟まれている場合とにおいて、超音波信号の発信から受信までの時間を複数計測し、その平均値から各部分間の距離に対応した相対的な時間を算出する。これにより、各部分の位置ずれによる測定誤差を相殺するようにしてもよい。
一方、ローラ１２の回転に拘わらず、センサ５０を同じ位置に固定できれば構造であってもよい。例えば、シャフトを中空にし、この中にセンサが一定方向を向くように錘をもった振り子を設けてもよい。これにより、ローラの回転に拘わらず、センサが常に一定方向を向くため、測定される時間の誤差は低減される。

本発明の第１実施形態に係るシート情報測定装置を備えた画像形成装置を示す図である。 第１実施形態に係るシート情報測定装置を示す図である。 第１実施形態に係る搬送ローラを示す構成図である。 第１実施形態によるワイヤレスセンサの機能を示すブロック図である。 第１実施形態によるワイヤレスセンサを示す図である。 第１実施形態によるシートの厚さ測定を模式的に示す図である。 第１実施形態による画像形成条件設定処理を示す流れ図である。 シートの厚さに対する坪量を示す特性図である。 第２実施形態に係る搬送ローラを示す構成図である。 シートの坪量に対する超音波透過率を示す特性図である。

符号の説明

１…基板、２…誘電体薄膜、２Ｂ…ダイヤフラム、３…櫛型電極、４Ａ，４Ｂ…アンテナ、５Ａ，５Ｂ…インピーダンスマッチング部、６Ａ，６Ｂ…グランド、７…グランド電極、１０…シート情報測定装置、１１，６１…搬送ローラ、１２Ａ，６２Ａ…第１ローラ、１２Ｂ，６２Ｂ…第２ローラ、１３Ａ，１３Ｂ，６４Ａ，６４Ａ´，６４Ｂ，６４Ｂ´…シャフト、１４Ａ，１４Ｂ，６６Ａ，６６Ａ´，６６Ｂ，６６Ｂ´…ピンチロール、１５Ａ，１５Ｂ，６５Ａ，６５Ａ´，６５Ｂ，６５Ｂ´…軸受、１８…バネ部材、２０…送受信機、２１…送信部、２２…受信部、３０…制御部、３０Ａ…入出力部、３０Ｂ…ＣＰＵ、３０Ｃ…ＲＯＭ、３０Ｄ…ＲＡＭ、５０…ワイヤレスセンサ、５０Ａ…発信センサ、５０Ｂ…受信センサ、１００…画像形成装置、１１０…画像読取部、１２０…画像処理部、１４０…画像形成部、１５５…定着器、２２０…搬送路、２２１…給紙トレイ、２００…記録シート。

Claims (10)

1. シートを搬送する搬送路を挟んで対向配置された第１ローラ，第２ローラを備えた搬送ローラにおいて、
   前記第１ローラのシャフト内に、電波信号を受信すると超音波信号を発信する発信センサを設け、前記第２ローラのシャフト内に、この超音波信号を受信すると電波信号を発信する受信センサを設ける
   ことを特徴とする搬送ローラ。
2. 軸方向に分離するローラ部を有する第１ローラおよび第２ローラをシートを搬送する搬送路を挟んで対向配置した搬送ローラにおいて、
   前記第１ローラのローラ部間には、電波信号を受信すると超音波信号を発信する発信センサを設け、前記第２ローラのローラ部間には、前記超音波信号を受信すると電波信号を発信する受信センサを設ける
   ことを特徴とする搬送ローラ。
3. 請求項１または２記載の搬送ローラにおいて、
   前記発信センサは、電波信号を受信して機械振動を発生させる励振部と、
   前記励振部が発生した機械振動が伝達されて超音波を発生して送信する振動媒体部により構成された送信部と、を具備し、
   前記受信センサは、前記超音波信号を受信して機械振動を発生させる励振部と、
   前記励振部が発生した機械振動を電気信号に変換して電波信号として送信する送信部と、を具備した
   ことを特徴とする搬送ローラ。
4. 請求項１，２または３記載の搬送ローラにおいて、
   前記第１ローラと該第２ローラとを接触させるように、付勢力を発生させる付勢手段を備えた
   ことを特徴とする搬送ローラ。
5. 前記請求項１記載の搬送ローラを備えたシート情報測定装置であって、
   前記発信センサに所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記受信センサから送信される電波信号を受信する送受信手段と、
   該送受信手段で受信した前記受信センサの電波信号に基づき、シートの厚さを算出する算出手段と、を具備した
   ことを特徴とするシート情報測定装置。
6. 前記請求項５記載のシート情報測定装置において、
   前記算出手段は、前記超音波信号が発信センサ、第１ローラ、第２ローラおよび受信センサの順で伝搬される時間と、前記超音波信号が発信センサ、第１ローラ、シート、第２ローラおよび受信センサの順で伝搬される時間との差に基づいてシートの厚さを算出する
   ことを特徴とするシート情報測定装置。
7. 前記請求項２記載の搬送ローラを備えたシート情報測定装置であって、
   前記発信センサに所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記受信センサから送信される電波信号を受信する送受信手段と、
   該送受信手段で受信した前記受信センサの電波信号に基づき、シートの坪量を算出する算出手段と、を具備した
   ことを特徴とするシート情報測定装置。
8. 前記請求項７記載のシート情報測定装置において、
   前記算出手段は、前記超音波信号が前記シートを透過する際の超音波透過率に基づいてシートの坪量を算出する
   ことを特徴とするシート情報測定装置。
9. 請求項１または２に記載の搬送ローラを含んで形成された搬送路と、
   画像データに基づいて生成されたトナー像を、前記搬送路に沿って収容部から排出部に搬送されるシートに対して転写および定着することにより、当該シートに画像を形成する画像形成手段と、
   前記発信センサに所定周波数の電波信号を送信すると共に、前記受信センサから送信される電波信号を受信する送受信手段と、
   該送受信手段が受信した電波信号に基づき、前記画像形成手段において用いられる画像形成条件を設定する制御手段と、を備えた
   ことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９に記載の画像形成装置において、
    前記搬送ローラは、前記搬送路のうち前記画像形成手段の上流側に配置され、
    前記制御手段は、転写電圧、定着温度或いは用紙搬送速度を含む画像形成条件を設定する
    ことを特徴とする画像形成装置。

Images