JP2007290844A - 搬送シート厚検出装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】シート材の厚さによって変位する変位部材の変位量を増幅させて検出することにより、簡素な構成で、しかも、組み付け等の精密性を高く要求されることなくシート材の厚さを効率よく検出することができる搬送シート厚検出装置を提供する。
【解決手段】
シート材S1の搬送経路16の中途部にこの搬送シート材S1の厚さに応じて変位する変位部材としてのレジストローラ対17が設けられ、このレジストローラ対17の変位量を増幅させる増幅部材としてのアクチュエータ19がレジストローラ対17に係合され、アクチュエータ19によって増幅された状態でのレジストローラ対17の変位量がフォトセンサ30〜34によって測定される。
【選択図】 図2

Description

本発明は、複写機,レーザビームプリンタ,ファクシミリ及びこれらを組み合わせた複合機等の搬送シート厚検出装置及び画像形成装置に関する。
従来、複写機,レーザビームプリンタ,ファクシミリ及びこれらを組み合わせた複合機等の画像形成装置では、所謂コピー用紙、印画紙やラベル用紙、葉書等、様々なシート材を用い、そのシート材の表面にモノクロ画像やカラー画像を形成・定着している。
従って、このような画像形成装置では、画像品質を向上させるために、使用されるシート材の厚さを検出する搬送シート厚検出装置を設け、その検出されたシート材の厚さに応じた画像形成・定着処理を施している(例えば、特許文献1参照。)。
即ち、画像形成・定着対象となるシート材の厚さ(単位面積当たりの重さ)は、トナーを溶融させて定着する一般的な加熱方式の定着装置にあっては、シート材の厚さが厚い程、トナー定着時にシート材によって奪われる熱量が多くなり、その分、トナーの溶融に供される熱量が少なくなるため、使用するトナー量の多い画像にあってはトナーが十分に溶融されずに定着不良を起こす要因となってしまう。
特に、モノクロ画像に対してカラー画像の場合には、使用されるトナー量が多いため、上述したトナー定着不良はシート材の厚さによって大きく左右される。
また、シート材の厚さ(素材の密度)に応じて、トナー像をシート材に転写するための転写条件(例えば、転写バイアス)を変更するといったことなども、良好な転写を行う上で重要である。
図8は、このようなシート材の厚さを検出する従来の搬送シート厚検出装置の要部の説明図である。
図8において、1は図示を略す画像形成部よりもシート材Sの搬送方向上流側に配置されたレジストローラ対である。このレジストローラ対1は、シート材Sの表裏にそれぞれ位置するように対向配置されたローラ1a,1bを備えている。レジストローラ対1は、搬送されてきたシート材Sの搬送方向下流側端縁が突き当たることにより斜め搬送を矯正すると共に、画像形成部とのトナー像の形成動作との同期をとるために用いられている。また、レジストローラ対1の図示上方に位置するローラ1aは、常時は図示下方に配置されたローラ1b側に付勢されており、搬送されてきたシート材Sの厚さによって図示上方へと変位する。この後、レジストローラ対1は、シート材Sを表裏両面から挟み込むようにして下流側へと搬送する。
ローラ1aの図示上方には、ローラ1aの回転中心を通る変位方向と同軸上に測定光P1を照射する発光ダイオード2が配置されている。この発光ダイオード2は、LED制御部3によって駆動(発光)制御されている。発光ダイオード2から照射された測定光P1はローラ1aで反射され、その反射光P2は受光素子4に受光される。
測定光P1は、シート材Sの厚さによって変位するローラ1aの稜線に向かって照射される。ローラ1aの稜線で反射された反射光P2は、ローラ1aのシート厚に連動する変位に伴って受光素子4上での受光位置が変化する。
受光素子4は、1次元のラインセンサ又は2次元のエリアCCDが用いられており、反射光P2の受光位置情報をA/D変換器5を介してシステムコントローラ等に出力する。これにより、システムコントローラは、シート材Sのシート厚を算出し、転写条件等を決定する。
特開2002−187641号公報
ところで、上記の如く構成された搬送シート厚検出装置にあっては、シート材Sの厚さに応じて変位するローラ1aの稜線に向けて測定光P1を照射し、ローラ1aの稜線で反射された反射光P2を受光素子4で受光する構成を採用している。
従って、測定光P1として用いられる光束は、平行光束でないとローラ1aで乱反射してしまい、搬送シート圧検出のために必要な光量(又は輝度)の反射光束P2を受光素子4で受光することができなくなってしまう。このため、実際には、図9に示すように、開口絞り6やコリメータレンズ等の光学部材が必要となり、高価な部品点数が増すうえ、狭い部品設置スペースを有効に利用することが困難となってしまう。
また、その測定光P1は、ローラ1aの変位方向と平行、即ち、ローラ1aの回転中心Qの変位方向を含む平面R内から回転中心Qに向かって照射しないと、ローラ1aの変位位置によって照明光P1の照射位置にずれが発生してしまい、反射光P2を受光素子4で受光することが困難となってしまう。このため、ローラ1aと発光ダイオード2の光学的相対位置は高精度が要求される。尚、ここで、光学的相対位置としたのは、図示例の場合は発光ダイオード2から照明光P1を直接ローラ1aに向けて照射しているが、発光ダイオード2とローラ1aとの間に斜設反射ミラーやプリズム等を設けて照明光P1の光路を屈曲させている場合を想定している。
さらに、一般的に使用され得るシート材Sの厚さは、例えば、所謂コピー用紙で約60μm(0.06mm)〜150μm(0.15mm)、印画紙で300μm(0.3mm)前後、葉書で200μm(0.2mm)といったように数μm単位となっており、実際に使用されたシート材Sの厚さの検出はかなりの高精度が要求される。従って、受光素子4の受光感度は高いものが使用される。
しかしながら、ローラ1aと発光ダイオード2との取り付け位置(光学的相対位置)は、シート材Sの厚さ(数μm)以上に誤差が発生し易いうえ、レジストローラ対1としての回転駆動時に発生する振動やシート材Sが突き当たった際の衝撃など、ローラ1aと発光ダイオード2との相対位置が変化する要因はシート材Sの厚さ以外にも多い。
従って、これらの使用環境を考慮して数μm単位の光学的相対位置精度を高く確保するには相当な精密性が要求されるうえ、上述したように受光素子4の受光感度を高感度とした場合には、その精密性はより一層高く供給されてしまうことから、実装するのは非常に困難であるという問題が生じていた。
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、シート材の厚さによって変位する変位部材の変位量を増幅させて検出することにより、簡素な構成で、しかも、組み付け等の精密性を高く要求されることなくシート材の厚さを効率よく検出することができる搬送シート厚検出装置を提供することを目的とする。
本発明の搬送シート厚検出装置は、シート材の搬送経路中途部に設けられて搬送シート材の厚さに応じて変位する変位部材と、該変位部材の変位量を増幅させる増幅部材と、該増幅部材によって増幅された状態での前記変位部材の変位量を測定するセンサとを備えていることを特徴とする。
このような構成によれば、シート材の厚さを検出するためにシート材の厚さによって変位する変位部材の変位量を監視する際、その変位量を増幅させて検出することができ、検出制度を向上させることができる。
本発明の搬送シート厚検出装置は、前記増幅部材は一端を回動可能に支持され且つその中途部で前記変位部材と係合することにより前記一端を支点として前記変位部材の変位に連動して回動するアクチュエータを備え、前記センサは前記アクチュエータの他端の回動位置を検出することを特徴とする。
このような構成によれば、簡素な構成でありながら、変位部材の変位量を確実に増幅させることができる。
本発明の搬送シート厚検出装置は、前記変位部材が搬送シートの両面に位置する一対のローラを備えたレジストローラ対の一方であることを特徴とする。
このような構成によれば、既存の構成部品を利用してシート厚を検出することができる。
本発明の画像形成装置は、上記した何れの発明に記載の搬送シート厚検出装置を備えていることを特徴とする。
このような構成によれば、簡素な構成でありながら、検出精度の高いシート厚検出装置を備えた画像形成装置とすることができる。
本発明の搬送シート厚検出装置は、シート材の厚さによって変位する変位部材の変位量を増幅させて検出することにより、簡素な構成で、しかも、組み付け等の精密性を高く要求されることなくシート材の厚さを効率よく検出することができる。
次に、本発明の一実施形態に係る搬送シート厚検出装置について、図面を参照して説明する。
(画像形成装置の全体構成)
図1は本発明の一実施形態に係る搬送シート厚検出装置を利用した画像形成装置としてのプリンタの説明図である。
図1において、画像形成装置10は、本体11の内部に着脱可能に装着される給紙カセット12と、この給紙カセット12に収納されたシート材(図示せず)を取り出す給紙部13と、本体11の側面に設置された手差し給紙部14と、この手差し給紙部14にセットされたシート材(図示せず)を取り出す手差し給紙部15と、各給紙部13,15から供給されたシート材が搬送される搬送経路16と、搬送経路16のシート搬送方向上流側で各給紙部13,15の合流部よりもシート搬送方向下流側に配置されたレジストローラ対17と、このレジストローラ対17よりも搬送経路16のシート搬送方向下流側に配置されて搬送シート材の一面に画像を形成する画像形成部18と、この画像形成部18よりも搬送経路16のシート搬送方向下流側に配置されて搬送シート材の一面に形成された画像(トナー画像)を定着する定着部19と、定着部19を通過した搬送シート材の他面に画像を形成する場合に搬送経路16の定着部19よりも搬送経路下流側からレジストローラ対17よりも搬送経路16のシート搬送方向上流側に引き戻す反転経路20と、搬送経路16の終端部に設けられた排紙部21とを備えている。
尚、図中、22は画像形成部18にトナーを提供するトナーカートリッジ、23は図示を略するパーソナルコンピュータ等からの画像情報に基づいて画像形成部18の感光体ドラム24にレーザ光25を照射する光学部である。
(実施例1)
図2乃至図4は本発明の一実施形態に係る搬送シート厚検出装置の実施例1を示し、図2は本発明の一実施形態に係る搬送シート厚検出装置としてのレジストローラ対の説明図、図3は本発明の一実施形態に係る搬送シート厚検出装置としてのレジストローラ対のシート厚検出状態の説明図、図4は本発明の一実施形態に係る搬送シート厚検出装置としてのレジストローラ対のシート厚検出状態の説明図である。
図2乃至図4に示すように、レジストローラ対17は、搬送経路16を挟むように図示上下に配置された一対のローラ26,27と、図示上方に位置するローラ27を常時は図示下方に位置するローラ26に向けて付勢するコイルスプリング等(ソレノイド他)の付勢部材28と、ローラ27の回転軸27aに当接すると共にシート搬送方向下流側に位置する端部を回動支点29aとするアクチュエータ29と、アクチュエータ29の自由端側に配置されてこの自由端の有無を検出する複数のフォトセンサ30〜34と、各フォトセンサ30〜34からの検出信号が入力される厚さ検出部35とを備えている。
一対のローラ26,27は、各給紙部13,15から供給された搬送シート材の搬送方向下流側端縁が突き当たることにより搬送シート材の斜め搬送を矯正する。また、一対のローラ26,27に搬送シート材が突き当たると、画像形成部18とのトナー像の形成動作との同期をとるためのタイミング信号が画像形成部18やシステムコントローラ(制御回路)等に出力される。尚、これら搬送シート材S1,S2の斜め搬送の強制や画像形成部18との同期制御は周知技術を用いているため、ここではその説明は省略する。
アクチュエータ29は、搬送シート材S1,S2のシート厚に応じて付勢部材28の付勢に抗してローラ27が図示上方に変位すると、そのローラ27の変位量(回転軸27aの変位量)に応じて回動支点29aを中心として回動する。
フォトセンサ30〜34は、ここでは搬送シート材S1,S2がレジストローラ対17に搬送される前の状態、即ち、ローラ26,27が直接接触していてアクチュエータ29が回動動作をしていない状態のときに、アクチュエータ29の延在方向に沿って並列に複数配列されている。
従って、ローラ26,27によって搬送シート材S1,S2がニップされた状態で搬送されているときには、その搬送シート材S1,S2の厚さに応じて付勢部材28の付勢に抗して変位したローラ27の変位量に応じてアクチュエータ29が回動し、その回動量に応じてフォトセンサ30〜34がON/OFFする。
例えば、図3に示すように、比較的薄手の搬送シートS1がローラ26,27にニップされた状態で搬送されているときには、アクチュエータ29の回動によって、フォトセンサ30,31がON(又はOFF)状態を継続し、フォトセンサ32,33,34がOFF(又はON)状態へと切り替えられる。そして、これら、各フォトセンサ30〜34のON/OFF信号は、厚さ検出部35へと出力され、この厚さ検出部35によって各フォトセンサ30〜34のON/OFF信号の組み合わせに基づく搬送シート材S1の紙厚を算出する。
また、図4に示すように、比較的厚手の搬送シートS2がローラ26,27にニップされた状態で搬送されているときには、アクチュエータ29の回動によって、フォトセンサ30〜34がOFF(又はON)状態へと切り替えられる。そして、これら、各フォトセンサ30〜34のON/OFF信号は、厚さ検出部35へと出力され、この厚さ検出部35によって各フォトセンサ30〜34のON/OFF信号の組み合わせに基づく搬送シート材S2の紙厚を算出する。
このように、実際の搬送シート材S1,S2の実際の厚さに対してアクチュエータ29の回動に伴う自由端部の回動量は大きく増幅され、その増幅された回動量をフォトセンサ30〜34の組み合わせによって厚さ検出部35が搬送シート材S1,S2の厚さとして検出するため、レジストローラ対17の組み付け誤差等による厚さの誤検出等を防止することができる。
(実施例2)
図5は本発明の一実施形態に係る搬送シート厚検出装置の実施例2を示し、搬送シート厚検出装置としてのレジストローラ対のシート厚検出状態の説明図である。
上記実施の形態1では、アクチュエータ29の自由端部に沿って配列された複数のフォトセンサ30〜34によって搬送シート材S1,S2の厚さ検出をしたものを開示したが、この実施例2では、実施例1のフォトセンサ30〜34よりも少ない数のフォトセンサ30,32,34によって搬送シート材Sの厚さ検出を行うものである。
図5に示すように、アクチュエータ29の自由端側には、複数のフォトセンサ30,32,34が配置されている。
これら複数のフォトセンサ30,32,34は、実施例1で示したフォトセンサ30〜34のうち、フォトセンサ31,33に相当するものを省略していると共に、各フォトセンサ30,32,34の配設位置をアクチュエータ29の回動支点29a側に向かうほど検出が遅くなるように段差を設けて配置したものである。
即ち、アクチュエータ29の回動方向を図示と同様に上下方向としたとき、フォトセンサ30,32,34のうち、回動支点29a寄りに位置するフォトセンサ30を最上位とし、アクチュエータ29の自由端部寄りに位置するフォトセンサ34を最下位とし、その間に位置するフォトセンサ32をフォトセンサ30,34の中間としている。
これにより、ローラ26,27によって搬送シート材Sがニップされた状態で搬送されているときに、その搬送シート材Sの厚さに応じて付勢部材28の付勢に抗して変位したローラ27の変位量に応じてアクチュエータ29が回動すると、その回動量に応じたアクチュエータ29の先端位置を、例えば、搬送シートSの厚さを3段階(薄い・中間・厚い)に区分けした状態で検出する。
従って、アクチュエータ29の長さに依存するアクチュエータ29の回動量(=増幅量)が小さい場合であっても、フォトセンサ30,32,34の配設数や位置(隣接間隔や高さ)を検出したい(制御したい)段階等に適応させることができる。
(実施例3)
図6及び図7は本発明の一実施形態に係る搬送シート厚検出装置の実施例3を示し、図6は本発明の一実施形態に係る搬送シート厚検出装置としてのレジストローラ対のシート厚検出状態の説明図、図7は搬送シート厚検出時のセンサ出力結果のグラフ図である。
上記実施の形態1では、アクチュエータ29の自由端部に沿って配列された複数のフォトセンサ30〜34によって搬送シート材S1,S2の厚さ検出をしたものを開示したが、この実施例3では、一つのラインセンサ36によって搬送シート材Sの厚さ検出を行うものである。
図6に示すように、アクチュエータ29の自由端部(先端寄り)には、アクチュエータ29の回動方向(上下方向)に沿って1次元のラインセンサ36が配置されている。
このラインセンサ36は、ローラ26,27によって搬送シート材Sがニップされた状態で搬送されているときに、その搬送シート材Sの厚さに応じて付勢部材28の付勢に抗して変位したローラ27の変位量に応じてアクチュエータ29が回動すると、その回動量に応じたアクチュエータ29の先端位置を検出する。
即ち、アクチュエータ29が回動すると、図7に示すように、ラインセンサ36から出力される電気信号(電圧等)のピークUが変化するため、そのピークUの番地Vを厚さ検出部35で検出することによりシート厚を算出することができる。
このように一つのラインセンサ36によって、シート圧を検出することができるため、本体11の内部空間を有効に利用することができるうえ、上述したフォトセンサ30〜34に比べてその検出範囲を細かく設定することができる。
尚、この実施例3で示したラインセンサ36に換えて、スライド抵抗やボリュームスイッチといった可変抵抗方式の検出部材を利用することも可能である。
ところで、上記実施の形態では、本発明の搬送シート厚検出装置をレジストローラ対17のローラ26,27を利用したもので説明したが、画像形成部18よりもシート搬送方向上流側の搬送経路16内であれば、専用の検出ローラ等を配置するなど、上記実施の形態に限定されるものではない。
さらに、上記実施の形態では、画像形成装置としてのプリンタ10で説明したが、複写機。或いはファクシミリ等の複合機など、上記実施の形態に限定されるものではない。
本発明の一実施形態に係る実施例1の搬送シート厚検出装置を利用した画像形成装置としてのプリンタの説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例1の搬送シート厚検出装置としてのレジストローラ対の説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例1の搬送シート厚検出装置としてのレジストローラ対のシート厚検出状態の説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例1の搬送シート厚検出装置としてのレジストローラ対のシート厚検出状態の説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例2の搬送シート厚検出装置としてのレジストローラ対のシート厚検出状態の説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例3の搬送シート厚検出装置としてのレジストローラ対のシート厚検出状態の説明図である。 本発明の一実施形態に係る実施例3の搬送シート厚検出装置を示し、搬送シート厚検出時のセンサ出力結果のグラフ図である。 従来の搬送シート厚検出装置の要部の説明図である。 従来の搬送シート厚検出装置のシート圧検出に係わる説明図である。
符号の説明
10…プリンタ(画像形成装置)
11…本体
12…給紙カセット
13…給紙部
14…手差し給紙部
15…手差し給紙部
16…搬送経路
17…レジストローラ対
18…画像形成部
19…定着部
20…反転経路
21…排紙部
22…トナーカートリッジ
23…光学部
24…感光体ドラム
25…レーザ光
26…ローラ
27…ローラ
27a…回転軸
28…付勢部材
29…アクチュエータ
29a…回動支点
30…フォトセンサ(センサ)
31…フォトセンサ(センサ)
32…フォトセンサ(センサ)
33…フォトセンサ(センサ)
34…フォトセンサ(センサ)
35…厚さ検出部
36…ラインセンサ(センサ)

Claims (4)

  1. シート材の搬送経路中途部に設けられて搬送シート材の厚さに応じて変位する変位部材と、該変位部材と係合して前記変位部材の変位量を増幅させる増幅部材と、該増幅部材によって増幅された状態での前記変位部材の変位量を測定するセンサとを備えていることを特徴とする搬送シート厚検出装置。
  2. 前記増幅部材は一端を回動可能に支持され且つその中途部で前記変位部材と係合することにより前記一端を支点として前記変位部材の変位に連動して回動するアクチュエータを備え、前記センサは前記アクチュエータの他端の回動位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の搬送シート厚検出装置。
  3. 前記変位部材が搬送シートの両面に位置する一対のローラを備えたレジストローラ対の一方であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の搬送シート厚検出装置。
  4. 請求項1乃至請求項3の何れか1の請求項に記載の搬送シート厚検出装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
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GB2486990A (en) * 2012-01-24 2012-07-04 Acco Uk Ltd Sheet processing machine having thickness and displacement measuring means

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