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

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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