JP2021139840A - 検出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価かつ簡易な構造で綴じ部材を検出して、シート及び装置各部の損傷を防止する。【解決手段】搬送路（Ｌ２）上のシート（Ｓ）に付いた綴じ部材（４５）を検出する検出装置（３０）が、搬送路から離間して設置された第１の検出電極（３１ａ−３１ｃ）と、第１の検出電極に容量結合する第２の検出電極（３２）と、第１、第２の検出電極の間の静電容量値を測定する測定部（３３）と、静電容量値の変化に応じてシートの綴じ部材を検出する検出部（３４）と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、検出装置及び画像形成装置に関する。

シート束からステイプル針やクリップ等の綴じ部材を外し忘れたまま、画像形成装置の手差しトレイや自動原稿送り装置にシート束がセットされると、シートに付いた綴じ部材によって装置の各部品が傷付けられて故障を招くおそれがある。このため、綴じ部材を磁石に吸着させることで、綴じ部材が付いたシートの搬送を防止する画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、搬送路を通過するシートの電気抵抗の変化から、シートに付いた綴じ部材を検出して、以降の画像形成工程を停止する画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−２９８５１４号公報 特開２００６−３０８９１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、綴じ部材が磁石に吸着されてシートの搬送が停止されるが、シートジャム（紙詰まり）が発生してシートが傷付いてしまう。また、特許文献２に記載の画像形成装置には、電気抵抗検出型の特殊な検出器が必要になってコストが増大する。

そこで、本発明は、安価かつ簡易な構造で綴じ部材を検出して、シート及び装置各部の損傷を防止することを目的とする。

本発明の一態様の検出装置は、搬送路上のシートに付いた綴じ部材を検出する検出装置であって、前記搬送路から離間して設置された第１の検出電極と、前記第１の検出電極に容量結合する第２の検出電極と、前記第１、第２の検出電極の間の静電容量値を測定する測定部と、静電容量値の変化に応じてシートの綴じ部材を検出する検出部と、を備えている。

前記第１の検出電極は、搬送方向に直交する搬送幅方向に並んだ複数の電極であり、前記第２の検出電極は、搬送幅方向に存在する１つの長尺電極又は複数の電極であってもよい。

前記検出部は、綴じ部材を検出した場合に、搬送機構にシートの搬送を停止させるための停止信号を出力してもよい。

前記検出部は、綴じ部材を検出した場合に、表示装置に綴じ部材の検出位置を表示させるための位置信号を出力してもよい。

本発明の一態様の画像形成装置は、上記の検出装置と、シートに対して画像を形成する画像形成部と、を備えている。

本発明によれば、搬送路上のシートが第１、第２の検出電極の間を通過すると、シートの誘電率と綴じ部材の誘電率の違いによって第１、第２の検出電極の間の静電容量値が変化する。静電容量値の変化を利用して安価かつ簡易な構造でシートに付いた綴じ部材を検出することができる。また、綴じ部材が付いたシートの搬送を停止することで、シートジャムが抑えられると共に、搬送路に設けられた各種部品が綴じ部材に傷付けられることがない。

本実施形態の画像形成装置の模式図である。 本実施形態のプリンターの検出構成の模式図である。 本実施形態の綴じ部材がないシートの静電容量値の測定結果である。 本実施形態の綴じ部材付きのシートの静電容量値の測定結果である。 本実施形態の綴じ部材付きのシートの静電容量値の測定結果である。 本実施形態の検出処理動作のフローチャートの一例を示す図である。 変形例のプリンターの検出構成の模式図である。

以下、図面を参照しつつ、本実施形態の検出装置を適用した画像形成装置について説明する。なお、以下の説明では、画像形成装置としてプリンターを例示して説明する。図１は、本実施形態のプリンターの模式図である。各図に適宜付される矢印Ｆｒ、Ｒｅ、Ｕ、Ｌｏは、それぞれプリンターの前側、後側、上側、下側を示している。

図１に示すように、プリンター１は、各種機器が収容された箱型形状のハウジング５を備えている。ハウジング５の下部にはシート束Ｓ１がセットされるシートカセット１１が着脱可能に収容され、ハウジング５の上部には排紙トレイ１２が設けられている。ハウジング５内には、複数のローラーによってシートカセット１１から排紙トレイ１２に向かうシートＳのメイン搬送路Ｌ１が形成されている。メイン搬送路Ｌ１には上流から下流に向かって給紙装置１３、画像形成部１４、定着装置１５、排紙装置１６が設けられている。画像形成部１４の上方にはトナーコンテナ１７及び露光装置１８が設けられている。

プリンター１の画像形成時には、露光装置１８からのレーザー光によって画像形成部１４の感光体ドラム１９の表面に静電潜像が形成され、静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１９の表面にトナー像が形成される。一方で、給紙装置１３によってシートカセット１１からシートＳが取り出され、画像形成動作にタイミングを合わせて画像形成部１４に向けてシートＳが搬送される。画像形成部１４において感光体ドラム１９の表面からシートＳの表面にトナー像が転写され、定着装置１５においてシートＳにトナー像が定着されて、定着済みのシートＳが排紙装置１６によって排紙トレイ１２に排出される。

ハウジング５の前面には、シート束Ｓ１がセットされる手差しトレイ２１が設けられている。ハウジング５内には手差しトレイ２１からメイン搬送路Ｌ１に向かう手差し用搬送路Ｌ２が形成されている。手差しトレイ２１の近傍には、手差しトレイ２１のシート束Ｓ１からシートＳを取り出すピックアップローラー２２と、シートＳを１枚ずつ分離して手差し用搬送路Ｌ２の上流端に送り出す給紙ローラー２３とが設けられている。このような手差しトレイ２１には、ハガキ、封筒、ＯＨＰ（Over Head Projector）シート等の特殊紙の他に、ユーザーによって使用済みのシートＳが載置される場合がある。

使用済みのシートＳにステイプル針やクリップ等の綴じ部材４５（図２参照）が残ったままだと、給紙ローラー２３でシートジャムが発生したり、綴じ部材４５によって搬送路Ｌ１、Ｌ２に設けられた各種部品が傷付けられる場合がある。このため、本実施形態のプリンター１には、シートＳと綴じ部材４５の誘電率の違いを利用して、手差し用搬送路Ｌ２上でシートＳに付いた綴じ部材４５を検出する静電容量型の検出装置３０が設けられている。検出装置３０の検出結果に応じてシートＳの搬送を停止することで、綴じ部材４５が付いたシートＳの搬送による不具合が防止される。

図２を参照して、プリンターの綴じ部材４５の検出構成について説明する。図２は、本実施形態のプリンターの検出構成の模式図である。なお、図２では、プリンターが通常備えている構成については備えているものとし、説明は省略する。

図２に示すように、検出装置３０には手差し用搬送路Ｌ２を挟んで対向した第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２が設けられている。第１の検出電極３１ａ−３１ｃは、金属板によって形成されており、それぞれ搬送方向に直交する搬送幅方向に並んでいる。第２の検出電極３２は、長尺の金属板によって形成されており、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと平行になるように搬送幅方向に延在している。第１の検出電極３１ａ−３１ｃは手差し用搬送路Ｌ２から上方に離間し、第２の検出電極３２は手差し用搬送路Ｌ２から下方に離間しており、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２がギャップを介して容量結合している。

また、検出装置３０には、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間の静電容量値を測定する測定部３３と、静電容量値の変化に応じてシートＳの綴じ部材４５を検出する検出部３４とが設けられている。測定部３３から第１の検出電極３１ａ−３１ｃ及び第２の検出電極３２に対して交流電圧が印加されて、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間の静電容量値が測定される。第１の検出電極３１ａ−３１ｃ及び第２の検出電極３２が搬送幅方向に存在しているため、シートＳが搬送方向に送り出されることでシート全域が通過したときの静電容量値が測定される。

第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間の静電容量値は検出部３４によって監視されている。第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間の静電容量値は、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間を通過する材質に応じて大きく変化する。シートＳは紙等の誘電体シートであり、綴じ部材４５はステイプル針やクリップ等の導体片である。このため、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間をシートＳが通過するときよりも、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間を綴じ部材４５が通過するときの静電容量値が高くなって綴じ部材４５が検出される。

また、綴じ部材４５の有無だけでなく、検出部３４によって綴じ部材４５の位置が検出される。第１の検出電極３１ａと第２の検出電極３２の間、第１の検出電極３１ｂと第２の検出電極３２の間、第１の検出電極３１ｃと第２の検出電極３２の間のいずれかの静電容量値が高くなることで、搬送幅方向における綴じ部材４５の位置が検出される。この静電容量値が高くなったときのシートＳの送り量（シート位置）によって、搬送方向における綴じ部材４５の位置が検出される。なお、シートＳの送り量は、搬送機構３７のローラーに設けられたエンコーダーから送信されるパルス数に基づいて算出される。

検出部３４によって綴じ部材４５が検出されると、検出部３４から搬送機構３７にシートＳの搬送を停止させるための停止信号が出力される。搬送機構３７は、メイン搬送路Ｌ１及び手差し用搬送路Ｌ２に沿って並んだ複数のローラーと、ローラーを回転駆動させるモーターとを含んでいる。停止信号によって搬送機構３７のモーターが停止されて、メイン搬送路Ｌ１及び手差し用搬送路Ｌ２上のシートＳの搬送が中断される。これにより、シートジャムの発生が抑えられると共に、綴じ部材４５によって搬送機構３７の各ローラー、感光体ドラム１９（図１参照）が傷付けられることがない。

また、検出部３４によって綴じ部材４５が検出されると、検出部３４から表示装置３８に綴じ部材４５の検出位置を表示させるための位置信号が出力される。表示装置３８は、タッチパネル式のディスプレイであり、印刷条件等の各種設定画面が表示されている。位置信号によって表示装置３８に警告情報が表示されて、プリンター１からのシートＳの取り除き作業とシートＳに付いた綴じ部材４５の取り外し作業とがユーザーに促される。警告情報にはシートＳに付いた綴じ部材４５の位置が表示されているため、警告情報を参照してユーザーがシートＳから綴じ部材４５を容易に取り外すことができる。

なお、測定部３３及び検出部３４は、プロセッサを用いてソフトウェアによって実現されてもよいし、集積回路等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現されてもよい。プロセッサを用いる場合には、プロセッサがメモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することで各種処理が実施される。プロセッサとしては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が使用される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体によって構成されている。

図３から図５を参照して、検出装置による綴じ部材の検出動作について説明する。図３は、本実施形態の綴じ部材がないシートの静電容量値の測定結果である。図４及び図５は、本実施形態の綴じ部材付きのシートの静電容量値の測定結果である。ここでは、図２の符号を適宜使用して説明する。

図３に示すように、第１の検出電極３１ａと第２の検出電極３２の間、第１の検出電極３１ｂと第２の検出電極３２の間、第１の検出電極３１ｃと第２の検出電極３２の間のそれぞれ静電容量値Ｃ１−Ｃ３が搬送方向のシート位置によって変化していない。それぞれの静電容量値Ｃ１−Ｃ３は閾値Ｔｈよりも低い状態で略一定である。このため、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間をシートＳが通過しても、閾値Ｔｈ以上の静電容量値が測定されず、シートＳには綴じ部材４５が付いていないと認識される。

図４に示すように、第１の検出電極３１ａと第２の検出電極３２の間の静電容量値Ｃ１が搬送方向のシート前端位置で高くなる。第１の検出電極３１ｂと第２の検出電極３２の間、第１の検出電極３１ｃと第２の検出電極３２の間の静電容量値Ｃ２、Ｃ３は搬送方向のシート位置によって変化していない。第１の検出電極３１ａと第２の検出電極３２の間の静電容量値Ｃ１だけが、搬送方向のシート前端位置で一時的に閾値Ｔｈを超えている。このため、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間をシートＳが通過すると、シートＳの搬送方向の前端４１と搬送幅方向の一端４２の角部付近に付いた綴じ部材４５が検出される。

図５に示すように、第１の検出電極３１ａと第２の検出電極３２の間の静電容量値Ｃ１が搬送方向のシート後端位置で高くなる。第１の検出電極３１ｂと第２の検出電極３２の間、第１の検出電極３１ｃと第２の検出電極３２の間の静電容量値Ｃ２、Ｃ３は搬送方向のシート位置によって変化していない。第１の検出電極３１ａと第２の検出電極３２の間の静電容量値Ｃ１だけが、搬送方向のシート後端位置で一時的に閾値Ｔｈを超えている。このため、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間をシートＳが通過すると、シートＳの搬送方向の後端４３と搬送幅方向の一端４２の角部付近に付いた綴じ部材４５が検出される。

このように、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間をシートＳが通過したときに、静電容量値が一時的に高くなることでシートＳに付いた綴じ部材４５が検出される。また、静電容量値が高くなったときに、第１の検出電極３１ａ−３１ｃの下方を通過するシート位置によって、搬送方向における綴じ部材４５の検出位置が特定される。さらに、第１の検出電極３１ａ−３１ｃのいずれの検出電極で静電容量値が高くなるかで、搬送幅方向における綴じ部材４５の検出位置が特定される。なお、閾値Ｔｈとしては、過去データ等から経験的、実験的、又は理論的に求められた値が使用される。

図６を参照して、検出装置による検出処理動作の流れについて説明する。図６は、本実施形態の検出処理動作のフローチャートの一例を示す図である。ここでは、図２の符号を適宜使用して説明する。

図６に示すように、シートＳの搬送が開始されると、測定部３３によって第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間の静電容量値Ｃ１−Ｃ３が測定される（ステップＳ０１）。次に、検出部３４によって第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間の静電容量値Ｃ１−Ｃ３が閾値Ｔｈ以上か否かが判定される（ステップＳ０２）。静電容量値Ｃ１−Ｃ３のいずれも閾値Ｔｈよりも低い場合には（ステップＳ０２でＮｏ）、測定部３３による静電容量値Ｃ１−Ｃ３の測定が終了するまで、ステップＳ０１、Ｓ０２の処理が繰り返される（ステップＳ０３）。

静電容量値Ｃ１−Ｃ３の少なくとも１つが閾値Ｔｈ以上になると（ステップＳ０２でＹｅｓ）、シートＳに綴じ部材４５が付いているため、検出部３４から搬送機構３７に停止信号が出力される（ステップＳ０４）。これにより、綴じ部材４５が付いたシートＳの搬送が防止される。次に、高い静電容量値が測定されたときの検出電極とシート位置から、検出部３４によってシートＳに付いた綴じ部材４５の位置が特定され、検出部３４から表示装置３８に位置信号が出力される（ステップＳ０５）。これにより、表示装置３８には、シートＳの取り除き作業と綴じ部材４５の取り外し作業を促すメッセージが表示される。

以上、本実施形態によれば、搬送路上のシートＳが第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間を通過すると、シートＳの誘電率と綴じ部材４５の誘電率の違いによって第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の間の静電容量値が変化する。静電容量値の変化を利用して安価かつ簡易な構造でシートＳに付いた綴じ部材４５を検出することができる。また、綴じ部材４５が付いたシートＳの搬送を停止することで、シートジャムが抑えられると共に、搬送路に設けられた各種部品が綴じ部材４５に傷付けられることがない。よって、シートＳに付いた綴じ部材４５に起因した画像形成装置の故障を防ぐことができる。

また、第１の検出電極３１ａ−３１ｃが搬送幅方向に並び、第２の検出電極３２が搬送幅方向に延びているため、シートＳの搬送幅方向のどの位置に綴じ部材４５が付けられていても、シートＳに付いた綴じ部材４５を検出することができる。

なお、本実施形態では、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２が搬送路を挟んで対向している構成にしたが、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２は対向していなくてもよい。例えば、図７に示すように、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２は並列に設置されていてもよい。このように、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２が容量結合可能であれば、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２が共に搬送路Ｌ２から上方に離間して設置されてもよい。

また、本実施形態では、第１の検出電極３１が搬送幅方向に並んだ複数の電極、第２の検出電極３２が搬送幅方向に延びた長尺電極である構成にしたが、第１、第２の検出電極３１、３２の個数及び形状は適宜変更可能である。例えば、第１、第２の検出電極３１、３２が搬送幅方向に並んだ複数の電極で構成されてもよい。

また、本実施形態では、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２は電極板に限定されず、ストリップライン等の導体路によって形成されてもよい。

また、本実施形態では、綴じ部材４５が、ステイプル針等の導体片である構成について説明したが、綴じ部材４５はシートＳと誘電率が異なる材質で形成された部材であればよい。

また、本実施形態では、検出部３４がシートＳにおける綴じ部材４５の有無及び綴じ部材４５の位置を検出する構成にしたが、静電容量値から綴じ部材４５の種類を識別することも可能である。例えば、静電容量値の変化量の違いからステイプル針とクリップが識別されてもよい。この場合、検出部３４に対して予め第１の閾値と第１の閾値よりも大きな第２の閾値を設定する。第１の閾値以上かつ第２の閾値未満の場合にステイプル針が検出され、第２の閾値以上の場合にクリップが検出されてもよい。なお、第１、第２の閾値は、過去データ等から経験的、実験的、又は理論的に求められた値が使用される。

また、本実施形態では、測定部３３が第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の静電容量値を個別に測定する構成にしたが、第１の検出電極３１ａ−３１ｃと第２の検出電極３２の合成静電容量値を測定してもよい。このような場合でも、綴じ部材４５の有無を検出することができる。

また、本実施形態では、検出装置３０が手差し用搬送路Ｌ２でシートＳに付いた綴じ部材４５を検出する構成にしたが、検出装置３０はメイン搬送路Ｌ１でシートＳに付いた綴じ部材４５を検出してもよい。この場合、ハウジング５に開閉可能に取り付けられた各種サイドカバーによって、手差し用搬送路Ｌ２及びメイン搬送路Ｌ１を外部に露出可能な位置に検出装置３０が設けられることが好ましい。これにより、ユーザーによるシートＳの取り除き作用が容易になる。

また、本実施形態では、画像形成装置としてプリンターを例示したが、画像形成装置は、コピー機及びファクシミリの他、プリント機能、コピー機能及びファックス機能等を複合的に備えた複合機でもよい。また、検出装置は、給紙装置、給紙カセット、自動原送り装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）に搭載されていてもよい。

また、本実施形態において、シートＳは、画像の形成対象となるシート状のものであればよく、例えば、普通紙、コート紙、トレーシングペーパー、ＯＨＰ（Over Head Projector）シートでもよい。

なお、本実施形態を説明したが、他の実施形態として、上記実施形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の技術は上記の実施形態に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方によって実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

１ ：プリンター（画像形成装置）
１４ ：画像形成部
３０ ：検出装置
３１ａ−３１ｃ：第１の検出電極
３２ ：第２の検出電極
３３ ：測定部
３４ ：検出部
３７ ：搬送機構
３８ ：表示装置
４５ ：綴じ部材
Ｌ１、Ｌ２ ：搬送路
Ｓ ：シート

Claims (5)

1. 搬送路上のシートに付いた綴じ部材を検出する検出装置であって、
   前記搬送路から離間して設置された第１の検出電極と、
   前記第１の検出電極に容量結合する第２の検出電極と、
   前記第１、第２の検出電極の間の静電容量値を測定する測定部と、
   静電容量値の変化に応じてシートの綴じ部材を検出する検出部と、を備えていることを特徴とする検出装置。
2. 前記第１の検出電極は、搬送方向に直交する搬送幅方向に並んだ複数の電極であり、
   前記第２の検出電極は、搬送幅方向に存在する１つの長尺電極又は複数の電極であることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
3. 前記検出部は、綴じ部材を検出した場合に、搬送機構にシートの搬送を停止させるための停止信号を出力することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
4. 前記検出部は、綴じ部材を検出した場合に、表示装置に綴じ部材の検出位置を表示させるための位置信号を出力することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の検出装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の検出装置と、
   シートに対して画像を形成する画像形成部と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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