JP2012112887A - 用紙速度検出装置、画像形成装置及び画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙の搬送経路上において所望箇所の搬送速度を瞬間速度として検出する。
【解決手段】複数の受光素子４７ａ−３が所定方向に配列する受光部４７ａ−１と、該受光部４７ａ−１に向けて検出光を照射する発光部４７ａ−２とを備え、受光部４７ａ−１の光検出信号を出力する光センサ４７ａと、記録用紙Ｐの搬送経路上において光センサ４７ａに近接して備えられ、搬送状態にある記録用紙Ｐによって押圧されると受光素子４７ａ−３の配列方向に移動あるいは姿勢変化して検出光を遮光する可動片４７ｂと、光検出信号が示す検出電圧の変化率を記録用紙Ｐの搬送速度として特定する演算制御部とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、用紙速度検出装置、画像形成装置及び画像読取装置に関する。

現在、複合機あるいは複写機などの画像形成装置では、高速搬送される記録用紙に対する画像形成の処理タイミングを調整するために、搬送される記録用紙を検出する搬送センサが搭載されている。例えば、下記特許文献１には、搬送センサが搭載され、搬送センサの検出結果に基づいて搬送ローラの回転数を調整する画像形成装置が開示されている。搬送センサとして、例えば、ＰＩ（Photo Interrupter）センサが用いられる。ＰＩセンサは、受光部と、受光部に向けて光を照射する発光部とから構成され、受光部の検出結果に基づいて物体の有無を検出する光センサである。画像形成装置は、搬送ローラによって搬送される記録用紙を搬送経路の２箇所に設けられたＰＩセンサによって検出することにより、２箇所のＰＩセンサ間を通過する記録用紙の搬送速度を算出し、当該搬送速度に基づいて記録用紙に対する画像形成処理のタイミングを調整する。

特開２０００−１５９３８６号公報

ところで、上記従来技術では、２箇所のＰＩセンサにおける記録用紙の検出時刻と搬送経路に沿ったＰＩセンサ間距離とに基づいて搬送速度を算出するものなので、この搬送速度は、２箇所のＰＩセンサ間における記録用紙の平均速度である。しかしながら、記録用紙に対する画像形成処理のタイミング調整では、搬送経路上における特定箇所の瞬間速度が必要な場合があるので、上記従来技術には改善の余地が残されている。
また、上記従来技術では、計測精度を確保するためにＰＩセンサをある程度以上離す必要がある。しかしながら、このような制約の関係で、従来技術には搬送経路上において搬送速度を本来知りたい箇所にＰＩセンサを配置することができないという問題もある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、用紙の搬送経路上において所望箇所の搬送速度を瞬間速度として検出することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、用紙速度検出装置に係る第１の解決手段として、複数の受光素子が所定方向に配列する受光部と、該受光部に向けて検出光を照射する発光部とを備え、受光部の光検出信号を出力する光センサと、用紙の搬送経路上において光センサに近接して備えられ、搬送状態にある用紙によって押圧されると受光素子の配列方向に移動あるいは姿勢変化して検出光を遮光する可動片と、光検出信号に基づいて、当該光検出信号が示す物理量の変化率を用紙の搬送速度として算出する速度算出手段とを具備する、という手段を採用する。

本発明では、用紙速度検出装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、速度算出手段は、物理量の変化率と搬送速度との関係を示す複数のデータからなる搬送速度登録テーブルを記憶し、物理量の変化率に基づいて搬送速度登録テーブルを検索することによって搬送速度を特定する、という手段を採用する。

また、本発明では、画像形成装置に係る第１の解決手段として、第１または第２の解決手段に係る用紙速度検出装置によって記録用紙の搬送速度を検出し、当該検出結果に基づいて前記記録用紙に対する画像形成処理のタイミングを調整する、という手段を採用する。

さらに、本発明では、画像読取装置に係る第１の解決手段として、第１または第２の解決手段に係る用紙速度検出装置によって原稿の搬送速度を検出し、当該検出結果に基づいて前記原稿に対する画像読取処理のタイミングを調整する、という手段を採用する。

用紙速度検出装置に係る本発明によれば、搬送状態にある用紙によって可動片が押圧されると、当該可動片が受光素子の配列方向に移動あるいは姿勢変化して検出光を遮光する。この結果得られる光センサの光検出信号が示す物理量の変化率は用紙の搬送速度に対応したものとなる。すなわち、用紙速度検出装置に係る本発明によれば、従来のように２箇所のＰＩセンサを必要とせず、単一の光センサの光検出信号が示す物理量の変化率によって搬送速度を求めるので、用紙の搬送経路上において所望箇所の搬送速度を瞬間速度として検出することが可能である。
また、このような用紙速度検出装置に係る本願発明を画像形成装置あるいは画像読取装置に適用することによって、画像形成処理のタイミングあるいは画像読取処理のタイミングを従来よりも最適調整することができる。

本発明の一実施形態に係る複合機Ａの概略構成を示す構成図である。 本発明の一実施形態における搬送速度センサ４７の概略構成を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係る複合機Ａにおける搬送速度の検出原理を示す特性図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る複合機Ａは、図１に示すように、操作表示部１、画像読取部２、画像データ記憶部３、用紙搬送画像形成部４、通信部５及び演算制御部６（速度算出手段）を備える。このような複合機Ａは、コピー機能、プリント機能、スキャン機能、ファクシミリ送信受信機能及び電子メール送信機能を併せ持つ画像形成装置である。

操作表示部１は、操作キー及びタッチパネルを備えており、ユーザと複合機Ａとを関係付けるマンマシンインタフェースとして機能する。操作表示部１は、押下された操作キーまたはタッチパネルに表示された操作ボタンの操作指示を演算制御部６に出力するとともに、演算制御部６の制御信号に基づいてタッチパネルに種々の画面を表示する。

画像読取部２は、演算制御部６から入力される制御信号に基づいてＡＤＦ（Automatic document feeder）により自動給紙される原稿またはプラテンガラス上に載置された原稿の表面画像（原稿画像）をラインセンサで読み取って原稿画像データに変換し、この原稿画像データを出力する。なお、画像読取部２は、原稿画像データを演算制御部６に出力し、一方、演算制御部６は、原稿画像データを画像データ記憶部３に記憶させる。

画像データ記憶部３は、半導体メモリまたはハードディスク装置などであり、演算制御部６から入力される制御信号に基づいて原稿画像データや、通信部５が外部のクライアントコンピュータ（図示略）から受信するプリント画像データや、通信部５がファクシミリ装置から受信したファクシミリ画像データを記憶する。

用紙搬送画像形成部４は、演算制御部６の制御の下、給紙カセット４４内に収容された記録用紙Ｐを搬送し、画像データ記憶部３の画像データに基づいて記録用紙Ｐ上にトナー画像を形成するものである。このような用紙搬送画像形成部４は、図１に示すように、各色（Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍ）に対応するトナーからなる画像を形成する画像形成ユニット４１、中間転写ベルト４２、１次転写ローラ４３、給紙カセット４４、ピックアップローラ４５、搬送ローラ４６、搬送速度センサ４７、レジストローラ４８、２次転写ローラ４９、定着ローラ５０、排紙ローラ５１及び排紙トレイ５２から構成されている。

各画像形成ユニット４１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色（４色）に対応するトナーからなる画像を形成するものであり、複合機Ａの正面から視て水平方向に所定間隔で各色に対応して４つ設けられている。このような画像形成ユニット４１は、図１に示すように、トナー画像が周面に形成される感光体ドラム４１ａを備えている。

中間転写ベルト４２は、各感光体ドラム４１ａに接するように設けられた無端ベルトであり、各感光体ドラム４１ａの周面に形成されたトナー画像が各感光体ドラム４１ａから１次転写されるものである。１次転写ローラ４３は、中間転写ベルト４２を挟むように各感光体ドラム４１ａに対向配置されており、回転しながら１次転写電圧を中間転写ベルト４２に印加することにより各感光体ドラム４１ａから中間転写ベルト４２にトナー画像を１次転写させるローラである。

給紙カセット４４は、Ａ４サイズやＢ５サイズ等、所定形状の記録用紙Ｐの束を収容する容器である。ピックアップローラ４５は、給紙カセット４４上において記録用紙Ｐに圧接するように設けられ、給紙カセット４４内の記録用紙Ｐを１枚づつピックアップして搬送ローラ４６に送り出すローラである。搬送ローラ４６は、ピックアップローラ４５から給紙された記録用紙Ｐをレジストローラ４８に向けて搬送するローラである。

搬送速度センサ４７は、給紙カセット４４から搬送ローラ４６、レジストローラ４８、２次転写ローラ４９、定着ローラ５０、排紙ローラ５１を経て排紙トレイ５２に至る記録用紙Ｐの搬送経路において、図１に示すようにレジストローラ４８と２次転写ローラ４９との間に設けられている。この搬送速度センサ４７は、レジストローラ４８から２次転写ローラ４９に搬送される記録用紙Ｐの搬送速度を検出するためのセンサであり、図２に示すように、光センサ４７ａ及び可動片４７ｂから構成されている。このような搬送速度センサ４７は、演算制御部６（速度算出手段）とともに用紙速度検出装置を構成している。

光センサ４７ａは、受光部４７ａ−１と該受光部４７ａ−１に検出光を照射する発光部４７ａ−２とから構成されており、受光部４７ａ−１の検出結果（検出電圧）を光検出信号として演算制御部６に出力する。上記受光部４７ａ−１の受光面には、図２に示すように、６つの受光素子４７ａ−３が上下方向に一列に並んでいる。光センサ４７ａの受光部４７ａ−１は、一列に並ぶ受光素子４７ａ−３の内の光を受光した受光素子４７ａ−３の数に応じた検出電圧を物理量として示す光検出信号を演算制御部６に出力する。なお、図２では、６つの受光素子４７ａ−３からなる受光部４７ａ−１を示しているが、受光素子４７ａ−３の数は複数あればよく、６個以上あるいは６個以下であっても良い。

可動片４７ｂは、図２に示すように、所定の支持部材（図示略）により上下動自在に光センサ４７ａの近接に設けられており、可動方向である上下方向に対して一定角度で傾斜するテーパ部（辺）４７ｂ−１を備える薄板部材である。この可動片４７ｂは、水平方向に搬送されている記録用紙Ｐの先端部（先端辺）がテーパ部（辺）４７ｂ−１に当接することにより上方に移動し、これによって検出光を遮光する。すなわち、レジストローラ４８によって搬送されることにより先端部が可動片４７ｂのテーパ部（辺）４７ｂ−１に当接した記録用紙Ｐは、レジストローラ４８によってさらに搬送されることによって可動片４７ｂを上方に押し上げるので、この結果、可動片４７ｂが光センサ４７ａにおける検出光の光路に侵入して検出光を遮光する。このような可動片４７ｂの上方への移動速度は、記録用紙Ｐの搬送速度に対応するものとなる。

図１に戻り、レジストローラ４８は、搬送ローラ４６から搬送された記録用紙Ｐの２次転写ローラ４９への供給タイミングを調節するためのローラである。
２次転写ローラ４９は、対抗配置された対向ローラとの間に中間転写ベルト４２を挟むように配置され、中間転写ベルト４２との間で２次転写ニップを形成するローラであり、中間転写ベルト４２上のトナー画像を記録用紙Ｐに２次転写させるものである。すなわち、２次転写ローラ４９は、２次転写ニップにおいて中間転写ベルト４２と記録用紙Ｐとを挟んだ状態で２次転写電圧を印加することにより、中間転写ベルト４２上のトナー画像を記録用紙Ｐに２次転写させる。

定着ローラ５０は、内部にヒータを備えた加熱ローラと、加熱ローラに圧接される加圧ローラとから構成され、上記２次転写ローラ４９でトナー画像が２次転写された記録用紙Ｐを挟持することにより、記録用紙Ｐを加熱及び加圧してトナー画像を記録用紙Ｐ上に定着させる。排紙ローラ５１は、定着ローラ５０から搬送されてきた記録用紙Ｐを排紙トレイ５２に排出する。排紙トレイ５２は、排紙ローラ５１によって排出された記録用紙Ｐを収容する受け皿である。

通信部５は、演算制御部６から入力される制御信号に基づいて電話回線を介して外部の複合機あるいはファクシミリ装置、またローカルエリアネットワークを介してクライアントコンピュータなどと通信を行うものである。すなわち、この通信部５は、イーサネット（登録商標）などのＬＡＮ規格に準拠した通信機能と、Ｇ３などのファクシミリ規格に準拠した通信機能とを兼ね備えたものである。通信部５は、例えば、電子メールの送信またはファクシミリの送受信を行う。

演算制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び上述した各部と各種信号の送受信を行うインタフェース回路などから構成されており、上記ＲＯＭに記憶された制御プログラムに基づいて複合機Ａの全体動作を制御する。

また、上記制御プログラムには記録用紙Ｐの搬送速度を検出するための搬送速度検出プログラムが含まれており、ＲＯＭには搬送速度検出プログラムに関連する搬送速度登録テーブルが記憶されている。この搬送速度登録テーブルは、検出電圧（物理量）の平均変化率と記録用紙Ｐの搬送速度との関係を示す複数のデータが登録されたテーブルである。演算制御部６は、光センサ４７ａから入力される光検出信号、搬送速度検出プログラム及び搬送速度登録テーブルに基づいて記録用紙Ｐの搬送速度を検出する。

次に、このように構成された複合機Ａの動作について説明する。
例えば、本複合機Ａによって原稿を複写しようとするユーザは、画像読取部２に原稿をセットし、操作表示部１のスタートキーを押下することにより複合機Ａに複写を開始させる。演算制御部６は、操作表示部１のスタートキーがユーザによって押下されると、画像読取部２に原稿表面の画像（原稿画像）を読み取らせ、当該原稿画像の記録用紙Ｐへの複写処理（画像形成処理）を用紙搬送画像形成部４に行わせる。この画像形成処理に際して、演算制御部６は、上述したレジストローラ４８からの記録用紙Ｐの搬送速度を１次転写等の処理に合わせて調節する。つまり、演算制御部６は、記録用紙Ｐに対する画像形成処理のタイミングを調整する。

このような記録用紙Ｐの画像形成処理のタイミング調節は公知のことである。したがって、以下では本複合機Ａの特徴部分である記録用紙Ｐの搬送速度の検出処理について詳しく説明する。

記録用紙Ｐは、画像形成の開始とともに、ピックアップローラ４５によって給紙カセット４４から１枚づつ順次取り出され、搬送ローラ４６を経た後に、レジストローラ４８によって２次転写ローラ４９に向けて搬送される。この際に、記録用紙Ｐは、レジストローラ４８と２次転写ローラ４９との間に設けられた搬送速度センサ４７を通過する。そして、記録用紙Ｐは、搬送速度センサ４７を通過する際に、可動片４７ｂを押圧して上方に押し上げる。この結果、可動片４７ｂが光センサ４７ａの検出光を下方から上方に向けて順次遮断するので、光センサ４７ａから演算制御部６に供給される光検出信号（電圧信号）は、図３に示すように、可動片４７ｂの移動量（上昇量）が増大するに連れて階段状に減少する検出電圧を示すものとなる。

すなわち、搬送状態にある記録用紙Ｐの先端部が可動片４７ｂのテーパ部（辺）４７ｂ−１に初期的に当接し、記録用紙Ｐがさらに搬送されることにより可動片４７ｂが上昇して一列に並ぶ受光素子４７ａ−３にそれぞれ入射する検出光を下側から順次遮光するので、検出光を受光する受光素子４７ａ−３の個数が徐々に減少し、この結果として光検出信号は図３に示すような検出電圧を示す。

ここで、上記検出電圧の平均変化率は、記録用紙Ｐが可動片４７ｂを上昇させた結果に基づくものなので、記録用紙Ｐの搬送速度に相関する値となる。演算制御部６は、例えば検出電圧を所定の分解能でサンプリングすることにより検出データ（サンプリングデータ）を取得し、この検出データに最小二乗法に基づく処理を施すことにより検出電圧に対応する回帰直線Ｌ1を求める（図３参照）。

そして、演算制御部６は、回帰直線Ｌ1の傾きに基づいて搬送速度登録テーブルを検索することにより記録用紙Ｐの搬送速度を特定する。なお、上記回帰直線Ｌ1は、ある比較的大きな搬送速度に対応するものであるが、この搬送速度よりも小さな搬送速度に対応する回帰直線Ｌ2は、回帰直線Ｌ1よりも小さな傾きとなる。演算制御部６は、このようにして記録用紙Ｐの搬送速度を検出すると、当該搬送速度に基づいてレジストローラ４８からの記録用紙Ｐの搬送速度を１次転写等の処理に合わせて調節する。

このような本実施形態によれば、搬送状態にある記録用紙Ｐが可動片４７ｂを押圧し、当該可動片４７ｂの上昇移動によって光センサ４７ａの検出光を遮光するので、光センサ４７ａの光検出信号が示す検出電圧（物理量）の平均変化率は記録用紙Ｐの搬送速度に対応したものとなる。すなわち、本実施形態によれば、従来のように２箇所のＰＩセンサを必要とせず、単一の光センサ４７ａの光検出信号が示す検出電圧の平均変化率によって搬送速度を求めるので、搬送経路上における所望箇所の記録用紙Ｐの搬送速度を瞬間速度として検出することが可能である。また、このような本実施形態によれば、ある区間の平均速度ではなく１箇所の瞬間速度を検出するものなので、画像形成処理のタイミングを従来よりも最適調整することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態は、画像形成装置の一種である複合機Ａに本発明に係る用紙速度検出装置を適用したものであるが、本発明はこれに限定されない。例えば、上述した画像読取部２のような画像読取装置に本発明に係る用紙速度検出装置を適用することが考えられる。この場合の画像読取装置は、自動原稿送り装置を備えた画像読取部２に搬送速度センサ４７を組み込んだものであり、当該搬送速度センサ４７によって自動原稿送り装置によって搬送される原稿の搬送速度に対応する物理量を発生させ、当該物理量と画像読取部２に組み込まれた演算制御部（速度算出手段）とによって原稿の搬送速度を検出し、当該検出結果に基づいて原稿に対する画像読取処理のタイミングを調整する。

（２）上記実施形態における搬送速度センサ４７は、記録用紙Ｐによって可動片４７ｂを上昇（移動）させる構成のものであるが、本発明はこれに限定されない。例えば、可動片４７ｂを所定の軸によって回転自在に支持し、記録用紙Ｐによって可動片４７ｂを回転（姿勢変化）させるものであっても良い。この場合、可動片４７ｂの回転速度は、記録用紙Ｐの搬送速度に対応したものとなる。また、可動片４７ｂの移動方向は上下方向に限定されない。すなわち、バネ等の付勢手段によって可動片４７ｂを記録用紙Ｐの搬送経路に突出した状態とし、記録用紙Ｐの通過によって可動片４７ｂが付勢力に抗して移動するように構成しても良い。

（３）上記実施形態における光センサ４７ａは、記録用紙Ｐの搬送速度に対応する電圧（検出電圧）を物理量として出力するものであるが、本発明はこれに限定されない。例えば記録用紙Ｐの搬送速度に対応する電流を物理量として出力する光センサであっても良い。

Ａ…複合機、１…操作表示部、２…画像読取部、３…画像データ記憶部、４…用紙搬送画像形成部、５…通信部、６…演算制御部、４１…画像形成ユニット、４２…中間転写ベルト、４３…１次転写ローラ、４４…給紙カセット、４５…ピックアップローラ、４６…搬送ローラ、４７…搬送速度センサ、４８…レジストローラ、４９…２次転写ローラ、５０…定着ローラ、５１…排紙ローラ、５２…排紙トレイ、４７ａ…光センサ、４７ｂ…可動片、４７ａ−１…受光部、４７ａ−２…発光部、４７ａ−３…受光素子、Ｐ…記録用紙

Claims (4)

1. 複数の受光素子が所定方向に配列する受光部と、該受光部に向けて検出光を照射する発光部とを備え、前記受光部の光検出信号を出力する光センサと、
   前記用紙の搬送経路上において前記光センサに近接して備えられ、搬送状態にある用紙によって押圧されると前記受光素子の配列方向に移動あるいは姿勢変化して前記検出光を遮光する可動片と、
   前記光検出信号に基づいて、当該光検出信号が示す物理量の変化率を前記用紙の搬送速度として算出する速度算出手段と
   を具備することを特徴とする用紙速度検出装置。
2. 前記速度算出手段は、前記物理量の変化率と前記搬送速度との関係を示す複数のデータからなる搬送速度登録テーブルを記憶し、前記物理量の変化率に基づいて前記搬送速度登録テーブルを検索することによって前記搬送速度を特定することを特徴とする請求項１記載の用紙速度検出装置。
3. 請求項１または２に記載の用紙速度検出装置によって記録用紙の搬送速度を検出し、当該検出結果に基づいて前記記録用紙に対する画像形成処理のタイミングを調整することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または２に記載の用紙速度検出装置によって原稿の搬送速度を検出し、当該検出結果に基づいて前記原稿に対する画像読取処理のタイミングを調整することを特徴とする画像読取装置。

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