JP2008143638A - シート幅検知装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量を用いてシート（紙葉類）の幅を検知することにより、細やかなシート幅検知を実現する。
【解決手段】本発明によるシート幅検知装置は、シートを搬送するための搬送路を挟んで一定の間隔をおいて平行に対峙するように配設される一対の金属板と、金属板の静電容量を検出し、電圧値に変換して出力する紙幅検知手段と、紙幅検知手段が出力する電圧値に基づいて、搬送路を通過するシートの幅を算出する制御手段と、を備える。これにより、搬送路を通過する用紙の幅に応じて金属板の静電容量が変化することを利用して、用紙幅を細やかに検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置における、静電容量を用いたシート幅検知処理に関する。

従来の画像形成装置では、搬送用紙の紙幅を検知するために、例えば、搬送路上にＡ４の紙幅サイズ位置にフォトインタラプタなどのセンサを設け、そのセンサのＯＮ／ＯＦＦ状態により、実際の紙がＡ４の紙幅より大きいか小さいかを判断している。そして、このようなセンサを紙幅毎に複数個配設することにより、紙幅を所定のレンジに含まれるか否かの程度で判断している。

また、特許文献１には、搬送路内に導電性電極を設置し、この導電性電極の静電容量に基づいて、搬送されてくる用紙の不送り、重送、連送などの搬送異常を検出する検知装置が開示されている。
特開平５−３０１６５５号公報

ところで、上記従来のフォトインタラプタなどのセンサにより紙幅を検知する方式では、紙幅の検出精度が粗いため、印刷しようとする画像に対して、小さい紙幅の用紙が給紙された場合に、二次転写ローラを汚してしまうという問題がある。また、小さい紙幅の場合、定着器の端部温度が上昇する傾向があり、紙幅に応じた定着器端部温度の調整が困難になる。そのため、紙幅をより精度よく検出することが望まれている。

一方、特許文献１には、用紙の不送り、重送、連送などの搬送異常を検出することが記載されているものの、搬送される用紙の紙幅の検出については、何ら記載されていない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、静電容量を用いてシート（紙葉類）の幅を検知することにより、細やかなシート幅検知を実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明によるシート幅検知装置は、シートを搬送するための搬送路を挟んで一定の間隔をおいて平行に対峙するように配設される一対の金属板と、金属板の静電容量を検出し、電圧値に変換して出力する紙幅検知手段と、紙幅検知手段が出力する電圧値に基づいて、搬送路を通過するシートの幅を算出する制御手段と、を備える。

かかる発明によれば、シート幅に応じて静電容量が変化することを検知し、現に搬送中のシートの幅を細やかに検知することができる。また、フォトインタラプタなどのセンサを複数個設けなくても、シート幅を検知することができる。さらに、シート幅が一定でないものであっても、シート長さ方向に対して継続してシート幅を検知可能である。

好適には、一対の金属板のそれぞれは、長方形状の平板であり、短手方向の一辺が前記搬送路の中心線に沿って、かつ、当該辺と対向する辺が搬送路の端部に沿って配設される、ことを特徴とする。かかる発明によれば、シート幅検知装置の大きさを抑えることができる。

また、本発明による画像形成装置は、上記シート幅検知装置を備えるものである。

好適には、制御手段は、算出されたシート幅が予め規定したシート幅より小さい場合に、画像形成装置の動作を停止させる、ことを特徴とする。また、好適には、画像形成装置は、シート上に転写されたトナー像を定着させる定着器を備え、制御手段は、算出されたシート幅が予め規定したシート幅より小さい場合に、算出されたシート幅に応じて定着器の端部温度の調整を行う、ことを特徴とする。

かかる発明によれば、検知されたシート幅の情報を使って、ソフトウェア制御により、指定のシート幅より小さい場合、プリンタ動作を停止したり、シート幅に応じて定着器端部温度の調整を行ったりすることが可能になる。

なお、本明細書等において、手段とは、単に物理的手段を意味するものではなく、その手段が有する機能をソフトウェアによって実現する場合も含む。また、１つの手段が有する機能が２つ以上の物理的手段により実現されても、２つ以上の手段の機能が１つの物理的手段により実現されてもよい。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。

まず、図１を用いて、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるカラーレーザプリンタ（以下「プリンタ」という。）１０を例にとって、その概要について説明する。

図１は、プリンタ１０を構成する主要構成要素を示す縦断側面図である。本実施形態のプリンタ１０は、単一感光体方式と中間転写方式とを採用したフルカラーの電子写真方式の画像形成装置として構成されている。

図１に示すように、プリンタ１０は、現像手段である現像器１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋを保持する現像器保持ユニット（ロータリー）１４と、像担持体として機能する感光体１６とを備える。現像器１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ，１２Ｋは現像器保持ユニット１４の周方向での位置が決定されることで、感光体１６に対して選択的に隣接し、トナーを感光体１６の表面に供給することができる。これにより、感光体１６上の静電潜像が選択されたトナー色で現像化される。

また、プリンタ１０は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色に色分解された各色毎の画像を帯電された感光体１６上にレーザを照射して静電潜像として形成する露光ユニット１８を備える。さらに、感光体１６上に現像された各色のトナー像を転写ベルト２２に重ねて転写してカラートナー像を形成する一次転写ユニット２０と、給紙カセット２４から搬送路２５を通って供給された用紙を搬送するフィードローラ２６と、フィードローラ２６を介して搬送されてきた用紙を一旦停止させるゲートローラ２７を備える。ゲートローラ２７は、カラートナー像が担持されている転写ベルト２２の回転とタイミングを合わせて用紙を供給する。さらに、供給された用紙に転写ベルト２２に形成されたカラートナー像を転写する二次転写ローラ２８と、用紙上に転写されたカラートナー像を用紙に融着定着させて排紙する定着器３０を備える。また、こうしたプリンタ１０全体の動作を制御するコントローラ３４を備える。

さらに、プリンタ１０は、フィードローラ２６の用紙搬送方向手前側に、紙幅検知ユニット３２を備える。紙幅検知ユニット３２は、２枚の金属板５０，５０を含んで構成される。この２枚の金属板５０，５０は搬送路２５を平行に挟み込み、２枚の金属板５０，５０の間を用紙が通過できるように配設される。なお、詳細は後述する。

こうして感光体１６に現像される各色のトナー像は、一次転写ユニット２０の転写ベルト２２に重ねて転写され、二次転写ローラ２８で給紙カセット２４から搬送された用紙に転写され、定着器３０により定着されてプリンタ１０から排紙される。なお、給紙カセット２４などについては、通常のカラーレーザプリンタやカラーの複写機と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

図２は、コントローラ３４の電気的構成の概略を示すブロック図である。コントローラ３４は、図示するように、ＣＰＵ３６やＲＡＭ３８，ＲＯＭ４０を中心としたマイクロプロセッサとして構成されている。また、紙幅検知ユニット３２による検出値、及び、不図示の各種センサによる検出値やその他の入力信号（例えば、操作者によるプリント指示信号など）が、信号ラインを介して入力されるように構成される。そして、これらの入力信号に基づいて、フィードローラ制御部４２、ゲートローラ制御部４４、及び定着器制御部４６などを介して、フィードローラ２６、ゲートローラ２７、及び定着器３０などのプリンタ１０の各部を駆動・制御する。なお、コントローラ３４は、各部の動作プログラムと、各動作プログラムを選択し動作を制御する制御プログラムとが、記録媒体に記録された構成となっている。

図３は、紙幅検知ユニット３２の概略構成を示す図である。図３（Ａ）は、紙幅検知ユニット３２の概略構成の全体図であり、特に、金属板５０，５０の部分は、搬送路２５の用紙搬送方向に対して直交する面による断面図である。図３（Ｂ）は、紙幅検知ユニット３２の金属板５０，５０の部分を、搬送路２５の用紙搬送面を上から見たモデル図である。なお、図３（Ａ）では、用紙６０が図面の手前側から奥行き方向に向かって搬送される。また、図３（Ｂ）では、用紙６０が矢印６６の方向に向かって搬送される。

図３に示すように、紙幅検知ユニット３２は、一対の金属板５０，５０を含んで構成される。この金属板５０，５０は長方形状の金属性の平板であり、フィードローラ２６の手前部分に、用紙の搬送路２５を挟んで一定の間隔ｄをおいて平行に対峙するように配設される。

ここで、各金属板５０，５０は、長方形状の短手方向の一辺５０ａが搬送路２５の中心線６２に沿って、かつ、当該辺と対向する辺５０ｂが搬送路２５の端部６４に沿って配設される。また、各金属板５０，５０の長手方向の長さ（横幅）は、搬送路２５の許容する最大用紙幅Ｌの１／２に等しい。さらに、金属板５０，５０の短手方向の長さ（中心線６２に沿った辺５０ａの長さ）は、搬送路２５を搬送される用紙の長さに比べて十分短い長さである。

また、各金属板５０，５０は紙幅検知回路（静電容量検知回路）５２に接続され、紙幅検知回路５２はＡ／Ｄ変換器５４を介してＣＰＵ３６に接続される。

このように構成される紙幅検知ユニット３２の動作を説明する。一対の金属板５０，５０は導電性電極として作用し、搬送路２５に用紙が搬送されると、用紙が誘電体として作用するため、搬送される用紙の紙幅に比例して一対の金属板５０，５０の静電容量が変化する。紙幅検知回路５２は、一対の金属板５０，５０の静電容量の変化を検出し、電圧値に変換して出力する。紙幅検知回路５２の出力値はＡ／Ｄ変換器５４を通して、ＣＰＵ３６に入力される。そして、ＣＰＵ３６は、Ａ／Ｄ変換器５４を通して入力された電圧値をもとに金属板５０，５０の静電容量を算出し、この静電容量の値から搬送路２５を通過中の用紙の幅を算出する。

また、ＣＰＵ３６は、Ａ／Ｄ変換器５４を通して入力された電圧値をもとに算出された用紙幅に基づいて、指定紙幅より小さい場合にプリンタ１０の動作停止や、紙幅に応じて定着器３０端部温度の調整を、ソフトウェア制御で行う。

なお、紙幅の検出精度を向上させるために、用紙の厚さや種類（上質紙、ハガキ等）ごとの誘電率を予めＲＡＭ３８等に格納しておき、印刷される用紙に応じた誘電率を用いて、紙幅を算出することが好ましい。このとき、ユーザが用紙の厚さや種類を事前に指定するようにしてもよいし、搬送路２５上にセンサ（不図示）を設け、このセンサにより用紙の厚さや種類を検出するようにしてもよい。

こうして、本発明では、２枚の金属板５０，５０の間を通過する用紙幅に応じて静電容量が変化することを利用して、用紙幅を検出する。これにより、搬送路２５を通過中の用紙幅の細やかな検知を実現する。また、２枚の金属板５０，５０の間を現に通過中の用紙幅を検出できるので、用紙幅が一定でない用紙であっても、搬送方向に対して継続して用紙幅を検出可能である。

図４は、本発明に係る紙幅検知方法を応用した実施形態の一例を示す図である。本実施形態では、図４に示すように、一対の金属板を２組使用して、１組の金属板５０Ａ，５０Ａを給紙カセット２４の用紙幅方向の側面に配設し、他の１組の金属板５０Ｂ，５０Ｂを給紙カセット２４の用紙長さ方向の側面に配設する。そして、２組の金属板５０Ａ，５０Ｂはそれぞれ紙幅検知回路５２に接続され、紙幅検知回路５２はＡ／Ｄ変換器５４を介してＣＰＵ３６に接続される。

そして、２枚の金属板５０Ａ，５０Ａ間の電位差をもとに、金属板５０Ａ，５０Ａの静電容量を求め、用紙幅方向の紙幅を検出する。また、２枚の金属板５０Ｂ，５０Ｂ間の電位差をもとに、金属板５０Ｂ，５０Ｂの静電容量を求め、用紙長さ方向の紙幅を検出する。

こうして、従来は給紙カセットの用紙サイズ設定を手動で行っていたのに対して、本実施形態によれば、給紙カセット２４の用紙セット部分の側面に２枚の金属板を２組設置し、それぞれの方向の紙幅を検出することで、ソフトウェア制御で給紙カセット２４にセットされた用紙サイズを判断できるため、用紙サイズ設定を自動で行うことが可能になる。

図５は、本発明に係る紙幅検知方法を応用した実施形態の他の一例を示す図である。本実施形態では、図５に示すように、一対の金属板５０，５０を給紙カセット２４の上面及び下面に配設する。そして、一対の金属板５０，５０は紙幅検知回路５２に接続され、紙幅検知回路５２はＡ／Ｄ変換器５４を介してＣＰＵ３６に接続される。

そして、２枚の金属板５０，５０間の電位差をもとに、金属板５０，５０の静電容量を求め、用紙高さ方向の紙幅を検出する。

こうして、給紙カセット２４の高さ方向に金属板２枚を設置することにより、給紙カセット２４に用紙が何枚程度セットされているかを検知できる。そして、それを元にソフトウェア制御でユーザに通知することで、ユーザは紙の補充を柔軟に行うことが可能になる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な形で実施することができる。このため、上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。例えば、上述の各処理ステップは処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる。

本実施形態では、金属板５０，５０の横幅を搬送路２５の幅の１／２として、搬送される用紙の半分側を用いて金属板５０，５０の静電容量の変化を検知して用紙幅を算出するものとしたが、金属板５０，５０の幅はこれに限定されない。例えば、金属板５０，５０の横幅を搬送路２５の幅と等しくしてもよい。

また、本実施形態では、搬送路２５を挟み込むように金属板５０，５０を配設するものとしたが、金属板５０，５０の代わりに、任意の導電体（導電性電極）を用いることができる。また、金属板５０，５０を搬送路２５で代用してもよい。すなわち、搬送路２５の上下面の一部を導電性の平板で形成し、この上下一対の導電性平板を紙幅検知回路５２に接続して、紙幅検知ユニット３２を構成してもよい。この場合には、搬送路２５に形成された導電性平板の静電容量の変化によって、紙幅を検出する。

さらに、本実施形態では、用紙の幅を検出する例を示したが、本発明は用紙を含むシート（紙葉類）全般の幅検出処理に適用可能である。

プリンタ１０を構成する主要構成要素を示す縦断側面図である。 コントローラ３４の電気的構成の概略を示すブロック図である。 紙幅検知ユニット３２の概略構成を示す図である。 本紙幅検知方法を応用した実施形態の一例を示す図である。 本紙幅検知方法を応用した実施形態の他の一例を示す図である。

符号の説明

１０ プリンタ、１２ 現像器、１４ 現像器保持ユニット、１６ 感光体、１８ 露光ユニット、２０ 一次転写ユニット、２２ 転写ベルト、２４ 給紙カセット、２５ 搬送路、２６ フィードローラ、２７ ゲートローラ、２８ 二次転写ローラ、３０ 定着器、３２ 紙幅検知ユニット、３４ コントローラ、３６ ＣＰＵ、５０，５０ 金属板、５２ 紙幅検知回路（紙幅検知手段）、５４ Ａ／Ｄ変換器

Claims (5)

1. シートを搬送するための搬送路を挟んで一定の間隔をおいて平行に対峙するように配設される一対の金属板と、
   前記金属板の静電容量を検出し、電圧値に変換して出力する紙幅検知手段と、
   前記紙幅検知手段が出力する電圧値に基づいて、前記搬送路を通過する前記シートの幅を算出する制御手段と、
   を備えるシート幅検知装置。
2. 前記一対の金属板のそれぞれは、長方形状の平板であり、短手方向の一辺が前記搬送路の中心線に沿って、かつ、当該辺と対向する辺が前記搬送路の端部に沿って配設される、
   ことを特徴とする請求項１記載のシート幅検知装置。
3. 請求項１又は２のいずれかに記載のシート幅検知装置を備える画像形成装置。
4. 前記制御手段は、算出されたシート幅が予め規定したシート幅より小さい場合に、前記画像形成装置の動作を停止させる、
   ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成装置は、シート上に転写されたトナー像を定着させる定着器を備え、
   前記制御手段は、算出されたシート幅が予め規定したシート幅より小さい場合に、前記算出されたシート幅に応じて前記定着器の端部温度の調整を行う、
   ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

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