JP2010083644A - シート検出装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の検知位置をシートの後端が通り過ぎたタイミングで速やかに後端の検知信号が出力され、シートの搬送速度が高速化してもシートの位置検知誤差があまり変化しないシート検出装置を提供する。
【解決手段】先端当接レバー部材３１は、シートの先端に押圧されて下流側へ回転する。先端当接レバー部材３１の回転に伴って突き当てアーム３１ａが退避して後端当接レバー部材１８の当接レバー１８ｃがシートに当接する。当接レバー１８ｃはシートの後端を押圧して回転して、後端当接レバー部材１８の所定の回転角度で後端検知フラグ１８ａがフォトインタラプタ３０を遮光して後端検知信号を出力する。
【選択図】図３

Description

本発明は、搬送されるシートの後端を検知するシート検出装置、詳しくは所定の検知位置を後端が通過してから電気的信号が出力されるまでの遅れ時間を短くするための構造に関する。

シートに画像を形成する画像形成装置のシート搬送経路には、搬送されるシートの先端、後端が所定の検知位置を通過したタイミングを検知するシート検出装置が配置されている。

特許文献１には、搬送されるシートの先端及び後端を、共通のフォトインタラプタとレバー部材とを用いて検知するシート検出装置が示される。ここでは、搬送されるシートの先端に押圧されて回転する先端当接レバー部材に固定されて一体に回転する先端検知フラグがフォトインタラプタを開放することによって、シートの先端が検知される。その後、シートの後端が通過すると、先端当接レバー部材が待ち受け位置へ自律的に復帰して、先端検知フラグが再びフォトインタラプタを遮光する。これにより、シートの後端が検知される。

特許文献２には、先端当接レバー部材を用いてシートの後端を検知する場合、所定の検知位置をシートの後端が通り過ぎてから、先端検知フラグがフォトインタラプタを遮光するまでに、遅れが発生することが示される。後端が通過してシートに対する当接が解除されても、先端当接レバー部材が待ち受け位置へ自律的に復帰するまで、後端の検知信号が発生しないからである。ここでは、先端当接レバー部材の形状を非線形に折り曲げて回動軸よりも下流側でシートに当接させることにより、検知の遅れ時間を少し短縮している。

特開２０００−１１８７８８号公報 特開２００７−８４１６９号公報

特許文献２に示されるシート検出装置でも、所定の検知位置をシートの後端が通り過ぎてから、後端の検知信号が出力されるまでの遅れ時間は発生する。シートの後端が先端当接レバー部材を離れてからも、先端当接レバー部材が待ち受け位置へ自律的に復帰して先端検知フラグが再びフォトインタラプタを遮光するまで後端の検知信号が出力されないからである。

そして、シートの搬送速度の高速化に伴って、遅れ時間にシートが走行する距離が大きくなるため、シートの位置検知誤差が増大する。

本発明は、所定の検知位置をシートの後端が通り過ぎたタイミングで速やかに後端の検知信号が出力され、シートの搬送速度が高速化してもシートの位置検知誤差が少ないシート検出装置を提供することを目的としている。

本発明のシート検出装置は、搬送されるシートの先端に押圧されて回転し、シートの後端の通過後にシートの待ち受け位置へ復帰する先端当接レバー部材を備えている。そして、搬送されるシートの後端を押圧して回転する後端当接レバー部材と、前記後端当接レバー部材の所定の回動位置で出力信号が変化する検知手段と、搬送されるシートの先端に押圧されることによる前記先端当接レバー部材の回転中に、前記後端当接レバー部材を開放してシートに当接させ、前記先端当接レバー部材の前記待ち受け位置への復帰中に、前記後端当接レバー部材をシートの待ち受け位置へ退避させるように、前記先端当接レバー部材と前記後端当接レバー部材とを連動させる連動機構とを備える。

本発明のシート検出装置では、シートの後端を押圧して回転する後端当接レバー部材の所定の回動位置で検知手段から後端を検知した出力信号が出力される。このため、所定の検知位置をシートの後端が通り過ぎたタイミングで速やかに後端の検知信号が出力されることとなり、シートの搬送速度が高速化してもシートの位置検知誤差が少ない。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、シートの後端を押圧して回転する後端当接レバー部材の所定の回動位置でシートの後端の検知信号が出力される限りにおいて、実施形態の構成の一部又は全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

本実施形態では、電気的な検知を行う検知手段としてフォトインタラプタを説明するが、検知手段は、マイクロスイッチ、磁気センサ、リードスイッチ、フォトカプラ等に置き換え可能である。本発明の画像形成装置は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１、２に示される画像形成装置及びシート検出装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、請求項で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。

＜画像形成手段＞
図１はシート検出装置を搭載した画像形成装置の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、感光ドラム１０ａに形成したトナー像を、転写ローラ１１とのニップに給送されたシートに転写して、定着部（１２、１３）で定着させることにより、画像を形成する。感光ドラム１０ａと転写ローラ１１とのニップの手前には、画像の書き込み時期等を制御するためのシート検出装置Ｓ１が配置され、定着部（１２、１３）の下流側には、シートの反転時期を制御するためのシート検出装置Ｓ２が配置される。シート検出装置Ｓ１は、第１シート検出装置の一例であり、シート検出装置Ｓ２は第２シート検出装置の一例であって、それぞれの検知結果に基いて、シート搬送のタイミングが調整される。

感光ドラム１０ａの周囲には、帯電ローラ１０ｃ、露光装置１７、現像装置１０ｂ、転写ローラ１１、及びクリーニングブレード１０ｅが配置される。

感光ドラム１０ａは、図中矢印方向に回転して、不図示の高圧電源によって帯電電圧を印加された帯電ローラ１０ｃによって一様な電位に帯電される。

露光装置１７は、画像信号に応じてＯＮ−ＯＦＦ変調されたレーザービームを、帯電された感光ドラム１０ａの表面に走査して、感光ドラム１０ａに画像の静電像を形成する。

現像装置１０ｂの中にはトナーが充填されており、現像スリーブ１０ｄの回転に伴って、適量のトナーが適度の帯電を受けた後、現像スリーブ１０ｄに担持されて感光ドラム１０ａとの対向部へ供給される。ここで、現像スリーブ１０ｄから感光ドラム１０ａの静電像へ、トナーが電気的に転移して付着することにより、静電像がトナー像に現像される。

現像されたトナー像は、感光ドラム１０ａの回転に伴って転写ローラ１１とのニップへ搬送され、不図示の転写電源から転写電圧を印加された転写ローラ１１によってシートＰへ電気的に転写される。

クリーニングブレード１０ｅは、転写されずに感光ドラム１０ａ上に残った転写残トナーを掻き落として廃トナー容器１０ｆへ回収する。クリーニングブレード１０ｅによってクリーニングされた感光ドラム１０ａを用いて、同様な手順を繰り返すことにより、後続の画像形成が実行される。

＜シートの搬送経路＞
開閉可能な給紙トレイ１と上方へバネ付勢された給紙板３との上には、シート材幅規制板２によって搬送方向に直交する幅方向をガイドされたシートＰが、束状態で載置される。

ユーザーがプリント開始を操作すると、モータ１６が起動して、給紙ローラ４、レジストローラ８、画像形成部（トナーカートリッジ）１０、定着部（１２、１３）、排紙ローラ１４がシート搬送方向に回転する。

制御基板１１０から給紙開始信号を受け取ると、給紙ローラ４が１回転して、給紙板３上のシートＰを画像形成部１０へ給紙する。

給紙ローラ４がシート搬送方向に回転すると、給紙ローラ４と同軸上に設けられた不図示の給紙カムが回転して給紙板３を上昇させ、給紙板３上のシートＰを給紙ローラ４に当接させる。そして、回転する給紙ローラ４に摩擦して、最上位のシートＰが分離パッド５上に引き出される。

給紙ローラ４がシートＰをシート搬送方向に送り出す一方で、連れ送りされる下層のシートＰが分離パッドばね７に加圧された分離パッド５によって分離されるので、最上位の１枚のシートＰのみがレジストローラ８へ給送される。

給紙ローラ４の１回転動作終了直前には、再び不図示の給紙カムが、給紙板３を給紙待機の位置まで押し下げて、後続のシートＰの連れ送りを阻止する。給紙ローラ４の１回転動作によって給紙されたシートＰは、レジストローラ８によってシート搬送方向に搬送されて、シート検出装置Ｓ１によって先端を検出される。

制御基板１１０は、シート検出装置Ｓ１によってシートの先端が検出されたタイミングを起点にして露光装置１７による露光開始時期を制御する。これにより、感光ドラム１０ａに形成されたトナー像の先頭を、記録材Ｐの画像形成領域（図１０参照）の先頭に一致させる。

感光ドラム１０ａと転写ローラ１１とのニップで挟持搬送されてトナー像を転写されたシートＰは、定着部（１２、１３）へ搬送される。定着部（１２、１３）は、加熱ヒータによって内側から加熱される定着加熱部材１２に、定着加圧ローラ１３を圧接して構成される。

トナー像が転写されたシートＰは、定着加熱部材１２と定着加圧ローラ１３とのニップで挟持搬送されて、加熱、加圧を受けることにより、トナー像がシートＰ上に永久定着される。

片面印刷モードの場合、トナー像が定着されたシートＰは、その後、排紙ローラ１４によって装置外に排出されて、排紙トレイ１５上に積載される。

＜両面印刷モード＞
両面印刷モードの場合、制御基板１１０は、シート検出装置Ｓ２によってシートＰの後端が検出されたタイミングを起点にして、反転搬送手段（１４）を反転させて、シートＰをスイッチバックして、両面搬送路２１へ送り込む。そして、表裏反転状態で画像形成手段（１０）へ再給送する。

シートＰの後端が反転ガイド２０を抜けるタイミングで、排紙ローラ１４の回転方向を反転させることで、シートＰは、スイッチバックして、反転下ガイド２０と反転上ガイド２４とで形成される両面搬送路２１へ導かれる。

そして、両面搬送路２１へ進んだシートＰは、両面搬送ローラ２２によって再給紙パス２３へ搬送されて、表裏反転状態で再びレジストローラ８へ給送される。レジストローラ８は、表裏反転状態のシートＰを感光ドラム１０ａと転写ローラ１１とのニップへ給送する。

制御基板１１０は、シート検出装置Ｓ１によってシートの先端が検出されたタイミングを起点にして、露光装置１７を制御して、表面とは搬送方向に逆向きの静電像を感光ドラム１０ａに書き込む。

感光ドラム１０ａと転写ローラ１１とのニップで挟持搬送されて裏面にもトナー像を転写されたシートＰは、定着加熱部材１２と定着加圧ローラ１３とのニップで挟持搬送されてトナー像を永久定着される。

表裏両面にトナー像が定着されたシートＰは、その後、排紙ローラ１４によって装置外に排出されて、排紙トレイ１５上に積載される。

＜実施例１＞
図２は実施例１のシート検出装置の斜視図、図３はシート検出装置の構成の説明図、図４はシート検出装置の動作の説明図である。

図２の（ａ）に示すように、シート検出装置Ｓ２は、説明を容易にするために、反転上ガイド２４、反転下ガイド２０、定着加熱部材１２、及び定着加圧ローラ１３を省略して図示している。

図２の（ｂ）に示すように、先端当接レバー部材３１は、ストッパアーム１８ｂと係合して連動機構を構成する駆動アームの一例である突き当てアーム３１ａと、シートの先端に当接する当接レバー３１ｂとをＡＢＳ樹脂材料で一体に成型して構成される。連動機構は、先端当接レバー部材（３１）と後端当接レバー部材（１８）とを連動させる。そして、先端当接レバー部材（３１）の回転中に、後端当接レバー部材（１８）を開放してシートに当接させ、先端当接レバー部材（３１）の復帰中に、後端当接レバー部材（１８）をシートの待ち受け位置へ退避させる。

図２の（ｃ）に示すように、後端当接レバー部材１８は、後端検知フラグの一例である後端検知フラグ１８ａと、受動アームの一例であるストッパアーム１８ｂと、シートの後端に当接する当接レバー１８ｃとをＡＢＳ樹脂材料で一体に成型して固定している。

図３に示すように、定着部（１２、１３）は、板状加熱部材１２ａに対して円筒状のフィルム１２ｂを挟み込むように定着加圧ローラ１３を圧接して構成される。円筒状のフィルム１２ｂは、定着加圧ローラ１３に接触して従動回転し、加熱ヒータを内蔵した板状加熱部材１２ａは、円筒状のフィルム１２ｂの内側面を加熱する。

定着加熱部材１２と定着加圧ローラ１３のニップのシート搬送方向下流側に、排紙上ガイド２５及び排紙下ガイド１９を配置して、定着後のシートを案内するガイド部を構成している。排紙上ガイド２５の上方には、反転下ガイド２０と反転上ガイド２４とを配置して、両面搬送路２１へシートを導くための分岐路を形成している。

また、排紙下ガイド２５と反転上ガイド２４とで形成される排紙搬送路の下流には、円筒状ゴムローラ及び従動コロにより構成された排紙ローラ１４が配置されて、不図示のバネによって所定の搬送圧が設定されている。

排紙ローラ１４は、不図示の駆動源より外排紙時には図中Ａ方向、内引き込み時には図中Ｂ方向へ回転を制御されるので、正逆両方向にシートを搬送可能である。排紙ローラ１４の排出方向は、定着加熱部材１２と定着加圧ローラ１３とによるシート搬送方向に対して角度θだけ傾いているので、内引き込み時には、反転下ガイド２０と反転上ガイド２４との間にシートが搬送される。

排紙上ガイド２５には、後端当接レバー部材１８が回転自在に軸支され、排紙上ガイド２５には、後端当接レバー部材１８の回転位置を検出する検知素子の一例であるフォトインタラプタ３０が固定されている。フォトインタラプタ３０は、後端当接レバー部材１８の所定の回動位置で出力信号が変化する。

また、後端当接レバー部材１８よりも搬送方向下流側に、先端当接レバー部材３１が回転自在に軸支されている。後端当接レバー部材１８は、不図示のトーションバネによって、搬送されるシートの後端を追いかける方向に付勢力がかけられている。先端当接レバー部材３１には、不図示のトーションバネによって、シートの搬送に逆らう方向に付勢力がかけられている。

先端当接レバー部材３１の当接レバー３１ｂは、シート待ち受け状態では、排紙上ガイド２５と排紙下ガイド１９とを貫くように配置されている。このとき、当接レバー１８ｃは、後端当接レバー部材１８の回動軸よりも搬送方向上流側に先端が延伸している。そして、突き当てアーム３１ａがストッパアーム１８ｂの矢印方向の回転を阻止して、当接レバー１８ｃを、排紙上ガイド２５と排紙下ガイド１９とで形成されるシート搬送路の外側に位置させている。

シートの通過に伴って、シート検出装置Ｓ２は、図４の（ａ）〜（ｆ）に示すように後端当接レバー部材１８を動作させて、シートの後端を検知する。

図４の（ａ）に示すように、シート検出装置Ｓ２は、定着部（１２、１３）から搬送されて来るシートＰを待ち受ける。後端当接レバー部材１８は、先端当接レバー部材３１の突き当てアーム３１ａがストッパアーム１８ｂの回転を阻止することで、当接レバー１８ｃをシート搬送路の外側に位置させている。このとき、後端検知フラグ１８ａは、フォトインタラプタ３０を遮蔽しない位置にあって、制御基板（１１０：図１）へＬｏ信号を送出している。

図４の（ｂ）に示すように、定着部（１２、１３）から搬送されて来るシートＰの先端が先端当接レバー部材３１と当接し始める。搬送されるシートＰに押圧されて、当接レバー３１ｂが図中矢印方向に回転を始める。当接レバー３１ｂの回転に伴って一体に形成された突き当てアーム３１ａも同時に矢印方向に回転する。後端当接レバー部材１８は不図示のトーションバネによって図中矢印方向に付勢されているので、ストッパアーム１８ｂに追従して矢印方向に回転を始める。

図４の（ｃ）に示すように、シートＰの先端が当接レバー３１ｂの先端を抜けたとき、当接レバー１８ｃは、既にシートＰの表面に着地している。シートＰによって後端当接レバー部材１８のさらなる回転が阻止されるため、後端当接レバー部材１８と先端当接レバー部材３１との係合は解除されている。フォトインタラプタ３０の出力は依然Ｌｏのままである。

図４の（ｄ）に示すように、シートＰの後端が後端当接レバー部材１８を通過する。当接レバー１８ｃは、回動軸から搬送方向上流に向かって延伸して不図示のトーションバネによって図中矢印方向に付勢されているので、シートＰの後端に追従して回動を始める。つまり、当接レバー１８ｃは、搬送されるシートの後端を押圧しながら回動する。

図４の（ｅ）に示すように、シートＰの後端がさらに移動すると、後端検知フラグ１８ａがフォトインタラプタ３０を遮光する。これにより、フォトインタラプタ３０は、出力を反転させて、制御基板（１１０：図１）へＨｉ信号を出力する。即ち、当接レバー１８ｃがシートの後端を押圧しながらシートの搬送方向へ回動しているとき、その動きに応じた信号をフォトインタラプタ３０が出力する。

図４の（ｆ）に示すように、シートＰの後端が当接レバー３１ｂを通過すると、先端当接レバー部材３１は、不図示のトーションバネによって図中矢印方向に回転して、再び後端当接レバー部材１８と係合する。そして、突き当てアーム３１ａがストッパアーム１８ｂを矢印方向に回転させて、後端当接レバー部材１８を図４の（ａ）に示すシートの待ち受け状態に復帰させる。

図３に示すように、フォトインタラプタ３０の出力がＬｏ→Ｈｉに反転するシートＰの後端位置と反転下ガイド２０の先端位置との距離をＤ１（ｍｍ）とする。また、反転下ガイド２０の先端から排紙ローラ１４までの距離をＤ２（ｍｍ）とし、排紙ローラ１４のシート搬送速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とする。このとき、フォトインタラプタ３０の出力がＬｏ→Ｈｉに反転してから排紙ローラ１４によるシートＰの搬送が反転されるまでの時間ｔは、次のように設定する必要がある。
（Ｄ１／Ｖ）＜ｔ＜（（Ｄ１＋Ｄ２）／Ｖ）

以上説明したように、実施例１のシート検出装置Ｓ２によれば、シートの後端が所定の後端検知位置を通過した瞬間に、後端検知フラグ１８ａがフォトインタラプタ３０を遮光する。このため、フォトインタラプタ３０の出力反転時刻を起点にした演算によって、以後のシートの刻々の後端位置を精度良く求めることができる。

特許文献１に示される先端追従型のセンサフラグ構成では後端検知時のフラグ戻りによるバラツキが発生していた。本実施形態では、当接レバー１８ｃがシートの後端を押圧しながらシートの搬送方向へ移動するので、後端検知時のばらつきが少なく検知精度が向上する。特許文献１に示される先端追従型のセンサフラグ構成において生じていた後端検知時のフラグ戻りによるバラツキ分を考慮して余裕を確保したシートの反転制御を行う必要がない。これにより、反転下ガイド２０の先端と排紙ローラ１４との距離Ｄ２を短くすることが可能となり、画像形成装置１００のさらなる小型化が可能となった。

また、シートＰの搬送速度Ｖに関わらず一意的な後端位置の検出が可能となるため、画像形成装置１００の内部部品を変更することなく、搬送速度を高めることが可能となり、コストアップ無しに生産性を向上できた。

なお、実施例１においては、説明を容易にするため、先端当接レバー部材３１と後端当接レバー部材１８の回動軸をシート搬送方向にオフセットさせている。しかし、両者の回動軸は、略同一の中心線上に配置しても問題は無いし、よりコンパクトなシート検出装置Ｓ２を構成可能である。

＜実施例２＞
図５は実施例２のシート検出装置の斜視図、図６はシート検出装置の構成の説明図、図７はシート検出装置の前半動作の説明図、図８はシート検出装置の後半動作の説明図である。図９はシートの通過に伴うフォトインタラプタの出力変化の説明図である。

図５の（ａ）に示すように、シート検出装置Ｓ２は、説明を容易にするために、反転上ガイド２４、反転下ガイド２０、定着加熱部材１２、及び定着加圧ローラ１３を省略して図示している。

図５の（ｂ）に示すように、先端当接レバー部材４１は、駆動アームの一例である突き当てアーム４１ａと、シートの先端に当接する当接レバー４１ｂと、先端検知フラグの一例である先端検知フラグ４１ｃとをＡＢＳ樹脂材料で一体に成型して構成される。実施例２のシート検出装置Ｓ２は、先端当接レバー部材４１に先端検知フラグ４１ｃを設けることによって、共通のフォトインタラプタ３０を用いて、シートの後端に加えて先端も検知できるようにしている。

図５の（ｃ）に示すように、後端当接レバー部材４０は、後端検知フラグの一例である後端検知フラグ４０ａと、受動アームの一例であるストッパアーム４０ｂと、シートの後端に当接する当接レバー４０ｃとをＡＢＳ樹脂材料で一体に成型して構成される。

図６に示すように、実施例２のシート検出装置Ｓ２は、実施例１のシート検出装置を置き換えて画像形成装置（１００：図１）に配置される。画像形成装置及びシート検出装置の構成等に関して実施例１と重複する説明は省略し、差異のある部分のみ説明を行なう。

実施例１と同様に、排紙上ガイド２５と排紙下ガイド１９とが、定着後のシートを案内するガイド部を構成し、反転下ガイド２０と反転上ガイド２４とが、両面搬送路２１へシートを導く分岐路を形成している。

排紙下ガイド１９と反転上ガイド２６とが形成される外排紙搬送路の下流側に排紙ローラ１４が配置される。排紙ローラ１４は、不図示のバネによって所定の搬送圧で圧接し、不図示の駆動源よって外排紙時には図中Ａ方向、内引き込み時には図中Ｂ方向へ回転を制御される。排紙ローラ１４の排出方向は、定着加熱部材１２と定着加圧ローラ１３のシート排出方向に対して角度θだけ傾いているので、内引き込み時には、反転下ガイド２０及び反転上ガイド２４により形成される分岐路へ反転したシートが導かれる。

排紙上ガイド２５には、後端当接レバー部材４０が回転自在に軸支され、排紙上ガイド２５には、後端当接レバー部材４０の回転位置を検出する検知素子の一例であるフォトインタラプタ３０が固定されている。

また、後端当接レバー部材４０よりも搬送方向下流側に、先端当接レバー部材４１が回転自在に軸支されている。後端当接レバー部材４０は、不図示のトーションバネによって、搬送されるシートの後端を追いかける方向に付勢力がかけられている。先端当接レバー部材４１には、不図示のトーションバネによって、シートの搬送に逆らう方向に付勢力がかけられている。

先端当接レバー部材４１の当接レバー４１ｂは、シート待ち受け状態では、排紙上ガイド２５と排紙下ガイド１９とを貫くように配置され、先端検知フラグ４１ｃがフォトインタラプタ３０を遮光している。

このとき、当接レバー４０ｃは、後端当接レバー部材４０の回動軸よりも搬送方向上流側に先端が延伸している。そして、突き当てアーム４１ａがストッパアーム４０ｂの矢印方向の回転を阻止して、当接レバー４０ｃを、排紙上ガイド２５と排紙下ガイド１９とで形成されるシート搬送路の外側に位置させている。

その後、先端当接レバー部材４１の当接レバー４１ｂが記録材に押されて回転すると、フォトインタラプタ３０から先端検知フラグ４１ｃが抜けて、シートの先端の通過が検知される。その後、実施例１と同様に、後端当接レバー部材４０が記録材の後端に追従して作動し、フォトインタラプタ３０が後端検知フラグ４１ｃによって遮光されることにより、シートの後端の通過が検知される。

シートの通過に伴って、シート検出装置Ｓ２は、図７の（ａ）〜（ｆ）及び図８の（ｇ）に示すように、シートの先端及び後端を検知する。

図７の（ａ）に示すように、シートＰの待ち受け状態では、先端当接レバー部材４１の先端検知フラグ４１ｃがフォトインタラプタ３０を遮光するので、フォトインタラプタ３０は、Ｈｉ信号を出力する。

図７の（ｂ）に示すように、シートＰの先端が当接し始めると、先端当接レバー部材４１の当接レバー４１ｂが図中矢印方向に回転を始め、突き当てアーム４１ａに回転を抑えられていた後端当接レバー部材４０も追従して矢印方向に回転を始める。これにより、先端検知フラグ４１ｃがフォトインタラプタ３０を遮光しなくなって、フォトインタラプタ３０は、Ｌｏ信号を出力する。これにより、シートの先端が所定の検出位置を通過したことが検知される。

図７の（ｃ）に示すように、シートＰの先端が当接レバー４１ｂの先端を抜けたとき、後端当接レバー部材４０の当接レバー４０ｃは、既にシートＰの表面に着地している。シートＰによって後端当接レバー部材１８のさらなる回転が阻止されるため、後端当接レバー部材４０と先端当接レバー部材４１との係合は解除されている。

図７の（ｄ）に示すように、後端当接レバー部材４０の当接レバー４０ｃは、不図示のトーションバネによって図中矢印方向に付勢されているので、シートＰの後端に追従して回動を始める。

図７の（ｅ）に示すように、シートＰの後端が所定の検知位置に到達すると、後端検知フラグ４０ａがフォトインタラプタ３０を遮光するので、フォトインタラプタ３０は、出力を反転させてＨｉ信号を出力する。

図７の（ｆ）に示すように、シートＰの後端が通過し終わると、先端当接レバー部材４１は、不図示のトーションバネに付勢されて回転して、再び後端当接レバー部材４０と係合する。そして、突き当てアーム４１ａがストッパアーム４０ｂを矢印方向に回転させて、後端当接レバー部材４０を図７の（ａ）に示すシートの待ち受け状態に向かって復帰させる。

図８の（ｇ）に示すように、先端当接レバー部材４１が最初の待ち受け位置へ復帰した時点で、初めて先端検知フラグ４１ｃがフォトインタラプタ３０を遮光して、フォトインタラプタ３０がＨｉ信号を出力する。

図７を参照して図９に示すように、時刻ｔ１でシートの先端が所定の検知位置を通過して、フォトインタラプタ３０の出力がＨｉからＬｏへ反転する。その後、時刻ｔ２でシートの後端が所定の検知位置を通過して、フォトインタラプタ３０の出力がＨｉへ反転する。時刻ｔ３で、図７の（ｆ）に示すように、後端検知フラグ４０ａがフォトインタラプタ３０を遮光しなくなって、フォトインタラプタ３０の出力がＬｏへ反転する。時刻ｔ４で、図８の（ｇ）に示すように、先端検知フラグ４１ｃがフォトインタラプタ３０を遮光して、フォトインタラプタ３０がＨｉ信号を出力する。

すなわち、先端検知フラグ４１ｃは、シートの先端と一体に動作するため、シート搬送経路上のほぼ一意的な検知位置で高精度な先端検出が可能となる。しかし、シートの後端の通過後に不図示のトーションバネによる待ち受け位置への復帰を待たないとシートの後端を検知できない。このため、時刻ｔ２−ｔ３の遅延が発生して、後端検出精度は期待できない。

シートの移動と先端当接レバー部材４１の動作が同期しないため、シートの後端の位置と検出タイミングとにずれが生じる。後端の検出位置は、シートの先端の検出位置よりも下流側にシフトする。加えて、後端が抜けてから先端検知フラグ４１ｃがフォトインタラプタ３０を遮光するまでの検出時間にタイムラグが生じる。このためシートの後端の検知位置は、先端の検知位置に比べて位置精度が劣る。このため、先端検知フラグ４１ｃに頼ってシート反転制御を行なう場合、シートを反転するための領域を十分広く取る必要があった。

これに対して、後端検知フラグ４１ｃは、不図示のトーションバネに付勢されてシートの後端と一体に動作するため、シート搬送経路上のほぼ一意的な検知位置で高精度な後端検出が可能となる。

従って、先端検知フラグ４１ｃと後端検知フラグ４１ｃとを用いることによって、共通のフォトインタラプタ３０を用いて、シートの先端と後端の両方を高精度に検出できる。

以上説明した通り、実施例１で説明した先端当接レバー部材３１の代わりに先端当接レバー部材４１を用いることで、シートの先端位置を検出することが可能となる。またこれによりシートの搬送状態を監視する紙詰まり検知等のエラー処理の機能を容易に付加することが可能となった。また、シートの先端と後端の通過タイミングを精度良く測定することが可能となったので、シートサイズの精密な演算が可能となった。そして、設定されたシートサイズと実際に使用されたシートのサイズとを比較することで、ユーザーにサイズミスマッチエラー等の注意を表示することが可能となった。

実施例２においては、先端当接レバー部材４１と後端当接レバー部材４０の回動中心をオフセットして配置していたが、略同軸に配置して、更にコンパクトなシート検出装置Ｓ２を構成してもよい。スナップフィットや多重成型技術を用いることで、シート幅方向にもコンパクトなシート検出装置Ｓ２を実現して、画像形成装置１００を小型化してもよい。

実施例２においては、図７の（ｅ）に示すシートの後端の検知位置を、図７の（ｂ）に示すシートの先端の検知位置よりも下流に設定した。これにより、より反転分岐に近い位置での正確なシートの後端検出が可能となるので、よりシート反転位置を安定させることが可能となる。

＜実施例３＞
図１０は実施例３の画像長さ補正制御の説明図である。

実施例３は、実施例２のシート検出装置Ｓ２を、図１に示すシート検出装置Ｓ１としても使用することにより、定着前後のシートの長さの収縮率δを求めて、画像サイズ及び画像の先端書き出し位置を補正する。シート検出装置Ｓ１は、実質的に実施例２のシート検出装置Ｓ２と同一に構成されるので、構成及び動作に関する説明を省略し、シートの先端と後端とを検知して行う制御について説明する。

図１０の（ａ）に示すように、画像形成装置（１００：図１）は、想定されるシートＰのハッチングを施した領域に画像データの画像を形成する。

画像データは、余白（Ｍ）と画像領域（Ｉ）とで構成され、シートＰの搬送方向の理論的な長さをＬｄ、先端余白の長さをＬｔ、画像（Ｉ）の搬送方向長さをＬｉ、後端余白の長さをＬｂとする。このとき、以下の関係が成立する。
Ｌｄ＝Ｌｔ＋Ｌｉ＋Ｌｂ

図１０の（ｂ）に示すように、実際に画像形成されるシートＰの長さをＬ１とし、図中の破線で示す理論的なシート長さＬｄからの搬送方向のずれ量をｅとする。このとき、以下のように定義する。
Ｌ１＝Ｌｄ＋ｅ

図１に示すように、実施例３の場合、シート検出センサＳ１を用いて検出した所定の検出位置におけるシートＰの先端の通過タイミングを基準にして画像形成が行なわれる。これにより、シートＰに形成される実際の後端余白の長さは、Ｌｂ＋ｅとなる。また、Ｌｄ＝Ｌｔ＋Ｌｉ＋Ｌｂ、Ｌ１＝Ｌｄ＋ｅの関係から実際の後端余白の長さＬｆは以下のようになる。
Ｌｆ＝Ｌｂ＋ｅ＝Ｌ１−（Ｌｔ＋Ｌｉ）

図１に示すように、制御基板１１０は、シート検出装置Ｓ１を用いて検知したシートＰの先端通過時刻から後端通過時刻までの時間に、搬送速度を乗じて、画像形成前のシートＰの長さＬ１を演算する。また、シート検出装置Ｓ２を用いて検知したシートＰの先端通過時刻から後端通過時刻までの時間に、搬送速度を乗じて、定着後のシートＰの長さＬ２を演算する。一般的に熱定着後のシートは、定着前のシートに対してほぼ一様に縮小することが知られており、シートの縮小率をδ＝Ｌ２／Ｌ１と定義する。

シートＰは、反転再給紙されて２面目にも画像形成が行なわれるが、シートＰをスイッチバックして表裏を反転させる画像形成装置１００の場合、１面目と２面目の描画においてシートの先端と後端が逆転する。このため、シートＰの表裏で印字される画像領域を一致させるためには、１面目の定着後の後端余白の長さを２面目画像の書き出し基準とすればよい。

従って、２面目の画像形成前の後端余白の長さは、露光装置１７を制御して、１面目の画像形成前の後端余白の長さに収縮率δを乗じて計算される。

つまり、２面目の画像形成開始位置は、次のように補正される。
δ×（Ｌ１−（Ｌｔ＋Ｌｉ））＝Ｌ２−δ（Ｌｔ＋Ｌｉ）

また、２面目の画像長さは、シートの搬送速度を制御して、次のように補正される。
δ×Ｌｉ

以上説明した通り、シート検出装置Ｓ１、Ｓ２によってシートの先端と後端とを検知して、シートの実際の長さＬ１、Ｌ２を求めることで、１面目の画像形成によるシートの収縮率δを正確に求めることができる。

そして、正確な収縮率δを用いて２面目の画像書き出し位置及び画像長さを補正することで、１面目の画像に対して２面目の画像を正確に位置決めできる。これにより、定着後のシート長の変化を考慮した両面印字を行なうことが可能となり、安価な構成で表裏の印字精度が要求される製本印刷等が可能となった。シートの先端および後端検知を精度良く行なうことができるので、両面印刷時の１面目と２面目の画像位置合わせ精度が向上した。

なお、実施例３では、２つのシート検出装置Ｓ１、Ｓ２を用いた。しかし、シートＰの定着後の縮小率δが予め分かっている場合、定着後のシート検出装置Ｓ２のみでも同様な補正を実現することも可能である。この場合、更なる低コストで上記製本印刷等を実現することが可能となる。

実施例３は、画像形成部がひとつしかないモノクロの画像形成装置１００について説明したが、複数の画像形成部を備えたフルカラー画像形成装置でも、収縮率δを用いた同様な制御を実施できる。

実施例３では、図７の（ｅ）に示すシートの後端の検知位置を、図７の（ｂ）に示すシートの先端の検知位置と等しく設定した。これにより、シートＰの長さを精密に測定きる。補正処理の演算が簡略化され、高速な画像処理を実現することが可能となる。これによりより高生産性への対応も可能となる。

＜実施例４＞
実施例４では、実施例３の構成を用いて、シートの先端及び後端を検知することにより、実施例３で説明した以外のエラー処理の制御を実現する。

図１に示すように、シート検出装置Ｓ１がシートの先端を検知してから所定時間が経過してもシートの後端が検知されない場合、制御基板１１０は、搬送を停止して、画像形成部１０におけるシートのジャムを表示する。

シート検出装置Ｓ２がシートの先端を検知してから所定時間が経過してもシートの後端が検知されない場合、制御基板１１０は、搬送を停止して、排紙ローラ１４におけるシートのジャムを表示する。

シート検出装置Ｓ１がシートの先端を検知してから後端を検知するまでの時間がシートサイズごとに定められた基準時間と異なる場合、制御基板１１０は、搬送を停止して、シートの確認を求める表示を行う。

その他、シート検出装置Ｓ１の出力を用いて画像書き出しタイミングを決定し、シート検出装置Ｓ２の出力を用いて両面印刷時のシート反転のタイミングを決定する。

以上説明したように、実施例１乃至４によれば、シートの後端をトレースする後端当接レバー部材を追加することで、精度良くシートの後端を検出することが可能となり、両面印刷時のシート反転可能領域を狭め画像形成装置の小型が可能となった。

また、シートの後端位置を検出するシート反転制御に関して、検出位置のオフセットや、タイムラグによって検出位置および検出時間にばらつきが生じることが無い。後端検出時のタイムラグがゼロになるため、搬送速度を上げた場合においても搬送可能領域を拡大する必要がなく、画像形成装置を大型化することなく装置の生産性を向上することが可能となった。

更に、後端検知精度の向上により、安定してシート反転位置が出来ることから紙詰まりマージンを向上することが可能となった。高額な反射型や透過型のセンサを用いる必要が無いため、画像形成装置１００のコストアップに繋がらない。また、小型プリンタの場合でも、無理なくシートサイズ検出を行うことができ、紙サイズ設定を間違えて紙詰まりを生じることを予防できる。また、反転領域に屈曲した搬送路があってシートの坪量によって搬送路内を通る経路が変化する場合でも、シートの後端位置を精度高く追跡して紙詰まりを予防できる。

シート検出装置を搭載した画像形成装置の構成の説明図である。 実施例１のシート検出装置の斜視図である。 シート検出装置の構成の説明図である。 シート検出装置の動作の説明図である。 実施例２のシート検出装置の斜視図である。 シート検出装置の構成の説明図である。 シート検出装置の前半動作の説明図である。 シート検出装置の後半動作の説明図である。 シートの通過に伴うフォトインタラプタの出力変化の説明図である。 実施例３の画像長さ補正制御の説明図である。

符号の説明

１０ 画像形成手段（画像形成部）
１２、１３ 定着手段（定着加熱部材、定着加圧ローラ）
１４ 反転搬送手段（排紙ローラ）
１８、４０ 後端当接レバー部材
１８ａ、４０ａ 後端検知フラグ
１８ｂ、４０ｂ 連動機構、受動アーム（ストッパアーム）
１８ｃ、４０ｃ 当接レバー
１９ 排紙下ガイド
２０ 反転下ガイド
２４ 反転上ガイド
２５ 排紙上ガイド
３０ 検知手段、検知素子（フォトインタラプタ）
３１、４１ 先端当接レバー部材
３１ａ、４１ａ 連動機構、駆動アーム（突き当てアーム）
３１ｂ、４１ｂ 当接レバー
４１ｃ 先端検知フラグ
１１０ 制御手段（制御基板）
Ｐ シート
Ｓ１、Ｓ２ シート検出装置

Claims (8)

1. 搬送されるシートの先端に押圧されて回転し、シートの後端の通過後にシートの待ち受け位置へ復帰する先端当接レバー部材と、
   搬送されるシートの後端を押圧して回転する後端当接レバー部材と、
   前記後端当接レバー部材の所定の回動位置で出力信号が変化する検知手段と、
   搬送されるシートの先端に押圧されることによる前記先端当接レバー部材の回転中に、前記後端当接レバー部材を開放してシートに当接させ、前記先端当接レバー部材の前記待ち受け位置への復帰中に、前記後端当接レバー部材をシートの待ち受け位置へ退避させるように、前記先端当接レバー部材と前記後端当接レバー部材とを連動させる連動機構と、を備えたことを特徴とするシート検出装置。
2. 前記検知手段は、前記後端当接レバー部材に固定された後端検知フラグと、前記後端検知フラグの所定の回動位置で出力信号が反転する検知素子とを有し、
   前記連動機構は、前記先端当接レバー部材に固定された駆動アームに対して、前記後端当接レバー部材に固定された受動アームを突き当て可能に配置していることを特徴とする請求項１記載のシート検出装置。
3. 前記先端当接レバーの所定の回動位置で前記検知素子を作動させるように、前記先端当接レバー部材に固定された先端検知フラグを有し、
   シートの通過に伴ってシートの先端を検知して反転した前記検知素子の出力信号が、後端を検知して反転することを特徴とする請求項２記載のシート検出装置。
4. 前記検知素子によってシートの後端が検知される位置は、前記検知素子によってシートの先端が検知される位置に一致させて設定されていることを特徴とする請求項３記載のシート検出装置。
5. シートに画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段から搬送されたシートの後端を検知する請求項１乃至４いずれか１項記載のシート検出装置と、
   前記シート検出装置の出力信号に基づいてシートをスイッチバックさせて表裏反転状態で前記画像形成手段へ再給送する反転搬送手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. シートに画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段へ給送されるシートの先端及び後端を検知する請求項３又は４に記載のシート検出装置と、
   前記シート検出装置の出力信号に基づいてエラー処理を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. シートに画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段へ給送されるシートの先端及び後端を検知する請求項３又は４に記載のシート検出装置と、
   前記シート検出装置の出力信号に基づいてシートに形成される画像の先端書き出し位置を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. トナー像が転写されたシートを加熱してトナー像を定着させる定着手段と、
   前記画像形成手段に給送されるシートの先端及び後端を検知する第１シート検出装置と、
   前記画像形成手段から排出されるシートの先端及び後端を検知する第２シート検出装置と、
   前記画像形成手段から排出されたシートを表裏反転状態で前記画像形成手段へ再給送する反転搬送手段と、
   前記第１及び第２シート検出装置の検知結果に基いて、再給送されたシートに形成される画像の長さを調整する制御手段と、を備え、
   前記第１及び第２シート検出装置は、請求項４記載のシート検出装置であることを特徴とする画像形成装置。

Images