JP4758870B2 - 用紙異常検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置において、所定の大きさに裁断された用紙を所定の位置に搬送し且つ、用紙の折れ等に関する異常を検知する用紙異常検知装置に関するものである。

従来、プリンタや複写機等の画像形成装置において、所定の大きさに裁断された用紙を所定の位置に搬送し、その搬送過程において用紙に転写された画像の定着処理が行われる。用紙が搬送経路上を搬送される過程において、用紙の角が折れるような用紙の異常が発生することがある。

このような用紙の異常を検知する方法としては、下記特許文献１や特許文献２のように、用紙の搬送方向と直交する方向に用紙両側部と用紙中央部にそれぞれ１個の検知センサを設けて、用紙中央部のセンサと用紙側部のセンサが用紙を検知するタイミングを比較することで、用紙の角が折れる用紙異常を検知している。センサは、反射型センサや透過型センサの光学式センサにより用紙を検知している。

給紙部から搬送される用紙は、給紙部へセットされる用紙位置のずれや、給紙機構、搬送機構の製品毎の差や精度により、すべての給紙された用紙が同じ位置を搬送されるわけではない。そのため、用紙両側部にそれぞれ１個のセンサでは、用紙の角が折れる用紙異常の検知精度が非常に悪くなってしまう。

従来例の一例として、給紙部へセットされる用紙位置のずれや、給紙機構、搬送機構の製品毎の差や精度により、用紙の搬送位置が標準位置より±３ｍｍ変動すると仮定し、図５を用いて説明する。

図５において、用紙搬送が標準位置の用紙（ａ）７では、用紙側部から５ｍｍの位置で用紙の角が折れる等の用紙異常を検知しようとすると、用紙搬送位置が標準位置から±３ｍｍ変動した位置の用紙（ｂ）８又は用紙（ｃ）９では、側部のセンサである第２センサ２又は第３センサ３では、用紙側部から８ｍｍの位置で用紙異常を検知し、もう一方の側部のセンサである第３センサ３又は第２センサ２では、用紙側部から２ｍｍの位置で用紙の用紙異常を検知する。

したがって、用紙異常の検知精度のばらつきが大きく、用紙側部から８ｍｍ以上の用紙異常を検知する用紙異常検知精度となる。用紙両側部にそれぞれ１個の検知センサでは、用紙の角が折れる等の用紙異常検知精度を良くすることが困難である。

また、特許文献３のようなスキャナ用等のイメージセンサを用いて、用紙の角が折れる用紙異常を検知する方法もある。このイメージセンサは、照明手段からの照射光が搬送される用紙により遮られるか否かによって用紙の側部の状態を検出するようになっている。

具体的には、イメージセンサでの用紙の角折れ状況の読み取りは、連続した読取動作や複数回の間欠読取動作を行い、用紙の先端からの用紙両側部の検知位置が急激に変化した場合や、急激に変化した後に変化量が極端に小さくなった場合に用紙の角が折れる等の用紙異常と判断している。

解像度の高いイメージセンサを用いることで精度良く検知することができるが、用紙とイメージセンサの間隔が大きいと光の干渉の影響により、用紙の側部の検知精度が悪くなる。このため、用紙とイメージセンサの間隔をなくすために、用紙をイメージセンサに擦るように搬送させる必要がある。

しかし、用紙の角が折れる現象は、用紙搬送経路のどこでも発生する可能性があり、用紙の角が折れる用紙異常の検出は、なるべく用紙搬送経路の終端に近いところで行う方が望ましい。この場合、用紙は定着処理後となり、用紙は高温になっている。一般にイメージセンサの仕様の動作温度はあまり高くないため、高温の用紙がイメージセンサと接触し、イメージセンサの温度が上昇すると、正しく検出できない場合があり、冷却の必要がでてくる。また、イメージセンサは、ＬＥＤとフォトトランジスタなどで構成された光学式センサと比べ高価であり、コストアップとなってしまう。

特開平０６−１８３６０１号公報 特開２００５−２３１８３８号公報 特開２００５−１７３２３７号公報

用紙の角が折れる等の用紙異常が発生すると、印刷時に用紙が折れた箇所に画像が形成されない等の不都合が発生する。

そのため本発明の目的は、用紙異常検知装置において、より安価な構成で用紙の搬送位置が変動しても、用紙の角折れを精度良く検知し、用紙の搬送方向に対して平行な折れ、垂直な折れを検知する用紙異常検知装置を提供することにある。

搬送する用紙両側部に用紙の折れを検知する複数の光学式のセンサを用紙搬送方向と直交する方向に位置をずらして配置し、用紙中央側のセンサは用紙が必ず搬送する位置とする。用紙の搬送位置により、用紙の折れを検知するセンサを選択し、用紙を検知した上側部のセンサと下側部のセンサの用紙先端及び、用紙後端を検知するタイミングを比較することにより達成される。また、用紙の長さと用紙搬送速度から算出した用紙標準通過時間と用紙中央側のセンサの用紙通過時間を比較することにより、用紙が折れた箇所に画像が形成されない印刷不正を解消することができる。

上記手段によれば、用紙搬送機構の用紙搬送の変動量に合わせて、用紙の異常を検知するセンサの数とセンサの実装位置間隔を決めることで、要求される用紙異常検知精度を満たし、更に用紙の搬送方向に対して平行な折れ、垂直な折れを検知することができる。これにより、印刷不正等の重大な障害を防ぐことができる。

前述したように本発明では、用紙搬送方向に沿った用紙両側部に搬送方向と直交する方向にそれぞれ複数の用紙の折れを検知する光学式センサを設ける。

本発明の一実施例として、給紙部へ用紙セットのずれや給紙機構、搬送機構の機差により、用紙の搬送位置が用紙搬送方向と直交する方向に標準位置より±３ｍｍ変動すると仮定し、用紙搬送方向に沿った用紙の両側部、先端及び、後端から用紙の用紙中央側に３ｍｍ以上の折れを検知する用紙異常検出精度とする。

用紙搬送方向に沿った両側部に用紙の折れを検知するセンサを用紙搬送方向と直交する方向に各３個の計６個実装した場合において図１〜４を用いて説明する。図２〜４において、用紙搬送方向に沿った両側部の上側を上側部、下側を下側部とする。

図１は本発明の一実施例における用紙の角折れ、平行折れ、垂直折れ検知のフローチャート、図２は用紙の平行折れ検知の説明図、図３は用紙の先端及び後端の角折れ検知の説明図、図４は用紙の垂直折れ検知の説明図である。

角折れとは、用紙の四隅が折れることとする。平行折れとは、用紙搬送方向に対して平行に用紙が折れることとする。垂直折れとは、用紙搬送方向に対して垂直に用紙が折れることとする。

図２〜４において、第１センサ１から第３センサ３は、用紙搬送方向と直交する方向に３ｍｍの等間隔で用紙の下側部を検知する位置に配置し、第４センサ４から第６センサ６は、用紙搬送方向と直交する方向に３ｍｍの等間隔で用紙の上側部を検知する位置に配置する。用紙の搬送位置の変動を考慮し、最も用紙中央側に配置された用紙の下側部を検知する第３センサ３と、用紙の上側部を検知する第４センサ４は、必ず用紙を検知する位置に配置する。第１センサ１と第４センサ４、第２センサ２と第５センサ５、第３センサ３と第６センサ６のセンサ間隔を用紙幅以内とし、６個のセンサのうち４個以上のセンサが必ず用紙の幅以内に配置する。

搬送経路上に用紙の上側部及び下側部を検知する位置に配置された第１センサ１から第６センサ６は、用紙の上部または、下部に実装する。用紙の異常検出に使用する第１センサ１から第６センサ６は、反射型または、透過型の光学式センサにより用紙を検知する。

用紙搬送方向に対して平行な折れの検知方法について、図１を用いて説明する。搬送経路上に用紙の上側部及び下側部を検知する位置に配置された第１センサ１から第６センサ６にて、どのセンサで用紙を検知しているかを確認する（図１のＳ１）。第３センサ３と第４センサ４は、用紙の搬送方向に直交する方向の搬送位置の変動を考慮し、必ず用紙を検知する位置に配置されているため、第３センサ３と第４センサ４のどちらか一つでも用紙を検知できない場合は用紙搬送方向に対して平行に折れていることを検知する（図１のＳ２、Ｓ４）。また、第１センサ１と第４センサ４、第２センサ２と第５センサ５、第３センサ３と第６センサ６のセンサ間隔を用紙幅以内とすることで、６個のセンサのうち４個以上のセンサが必ず用紙の幅以内に配置されるため、４個未満のセンサしか用紙を検知できない場合は、用紙搬送方向に対して平行に折れていることを検知する（図１のＳ３、Ｓ４）。

本発明の一実施例として、図２を用いて説明する。図２に示すように用紙の上側部が用紙搬送方向に対して平行に折れている場合、用紙搬送が標準位置の用紙（ａ）７と用紙搬送位置が３ｍｍ変動した位置の用紙（ｃ）９では、用紙を検知しているセンサが４個未満であるため、用紙搬送方向に対して平行に折れていることを検知する。また、用紙搬送位置が３ｍｍ変動した位置の用紙（ｂ）８では、第４センサ４が用紙を検知できない、且つ、用紙を検知しているセンサが４個未満であるため、用紙搬送方向に対して平行に折れていることを検知する。

用紙の上側部及び、下側部を検知する第４センサ４から第６センサ６及び、第１センサ１から第３センサ３は、用紙搬送方向と直交する方向に、３ｍｍの等間隔で配置しているため、３ｍｍ以上の用紙の平行折れを検知することができる。

前記の用紙の平行折れ検知に続いて、用紙先端の角折れ検知方法について、図１を用いて説明する。

搬送経路上に用紙の上側部及び下側部を検知する位置に配置された第１センサ１から第６センサ６の上部または下部を搬送する用紙を検知できなかったセンサは、用紙の角折れ検知には使用せず、上側部を検知できたセンサと、下側部を検知できたセンサとの全てのセンサの組み合わせにおいて、用紙先端を検知するタイミングを比較し（図１のＳ５）、各センサの組み合わせの用紙先端を検知するタイミングの時間差Ｔの絶対値が閾値αを超えた場合、用紙の角折れを検知する（図１のＳ６、Ｓ９）。

本発明の一実施例として、図３を用いて説明する。図３に示すように用紙先端の上側部の角が折れている場合、用紙搬送が標準位置の用紙（ａ）７の位置では、第２センサ２、第３センサ３、第４センサ４と第５センサ５が用紙（ａ）７を検知しているため、第２センサ２と第４センサ４、第２センサ２と第５センサ５、第３センサ３と第４センサ４、第３センサ３と第５センサ５の用紙（ａ）７の先端を検知するタイミングを比較し、第２センサ２及び第３センサ３に対して、第４センサ４は時間Ｔ１遅れてオンし、第５センサ５は時間Ｔ２遅れてオンする。時間Ｔ１または、時間Ｔ２の絶対値が用紙の角折れ検知の閾値αを超えた場合、用紙（ａ）７の先端が角折れしていることを検知する。

用紙搬送位置が３ｍｍ変動した用紙（ｂ）８の位置では、第１センサ１、第２センサ２、第３センサ３と第４センサ４が用紙（ｂ）８を検知しているため、第１センサ１と第４センサ４、第２センサ２と第４センサ４、第３センサ３と第４センサ４の用紙（ｂ）８の先端を検知するタイミングを比較し、第１センサ１、第２センサ２及び第３センサ３に対して、第４センサ４は時間Ｔ３遅れてオンする。時間Ｔ３の絶対値が用紙の角折れ検知の閾値αを超えた場合、用紙（ｂ）８の先端が角折れしていることを検知する。

用紙搬送位置が３ｍｍ変動した用紙（ｃ）９の位置では、第３センサ３、第４センサ４、第５センサ５と第６センサ６が用紙（ｃ）９を検知しているため、第３センサ３と第４センサ４、第３センサ３と第５センサ５、第３センサ３と第６センサ６の用紙（ｃ）９の先端を検知するタイミングを比較し、第３センサ３に対して、第４センサ４は時間Ｔ４遅れてオンし、第５センサ５は時間Ｔ５遅れてオンし、第６センサ６は時間Ｔ６遅れてオンする。時間Ｔ４または、時間Ｔ５、時間Ｔ６の絶対値が用紙の角折れ検知の閾値αを超えた場合、用紙（ｃ）９の先端が角折れしていることを検知する。閾値αは、用紙異常検知の要求精度を３ｍｍ以上としているため、『閾値α＝要求精度３ｍｍ／用紙搬送速度』で算出できる。

前記の用紙先端の角折れ検知に続いて、用紙後端の角折れ検知方法について、図１を用いて説明する。

搬送経路上に用紙の上側部及び下側部を検知する位置に配置された第１センサ１から第６センサ６の上部または下部を搬送する用紙を検知できなかったセンサは、用紙の角折れ検知には使用せず、上側部を検知できたセンサと、下側部を検知できたセンサとの全てのセンサの組み合わせにおいて、用紙後端を検知するタイミングを比較し（図１のＳ７）、各センサの組み合わせの用紙後端を検知するタイミングの時間差Ｔの絶対値が閾値αを超えた場合、用紙の角折れを検知する（図１のＳ８、Ｓ９）。

本発明の一実施例として、図３を用いて説明する。図３に示すように用紙後端の下側部の角が折れている場合、用紙搬送が標準位置の用紙（ａ）７の位置では、第２センサ２、第３センサ３、第４センサ４と第５センサ５が用紙（ａ）７を検知しているため、第２センサ２と第４センサ４、第２センサ２と第５センサ５、第３センサ３と第４センサ４、第３センサ３と第５センサ５の用紙（ａ）７の後端を検知するタイミングを比較し、第４センサ４及び第５センサ５に対して、第２センサ２は時間Ｔ１２早くオフし、第３センサ３は時間Ｔ１１早くオフする。時間Ｔ１１または、Ｔ１２の絶対値が用紙の角折れ検知の閾値αを超えた場合、用紙（ａ）７の後端が角折れしていることを検知する。

用紙搬送位置が３ｍｍ変動した位置の用紙（ｂ）８の位置では、第１センサ１、第２センサ２、第３センサ３と第４センサ４が用紙（ｂ）８を検知しているため、第１センサ１と第４センサ４、第２センサ２と第４センサ４、第３センサ３と第４センサ４の用紙（ｂ）８の後端を検知するタイミングを比較し、第４センサ４に対して、第１センサ１は時間Ｔ１５早くオフし、第２センサ２は時間Ｔ１４早くオフし、第３センサ３は時間Ｔ１３早くオフする。時間Ｔ１３または、時間Ｔ１４または、時間Ｔ１５の絶対値が用紙の角折れ検知の閾値αを超えた場合、用紙（ｂ）８の後端が角折れしていることを検知する。

用紙搬送位置が３ｍｍ変動した位置の用紙（ｃ）９の位置では、第３センサ３、第４センサ４、第５センサ５と第６センサ６が用紙（ｃ）９を検知しているため、第３センサ３と第４センサ４、第３センサ３と第５センサ５、第３センサ３と第６センサ６の用紙（ｃ）９の後端を検知したタイミングを比較し、第３センサ３、第４センサ４及び第５センサ５に対して、第３センサ３は時間Ｔ１６早くオフする。時間Ｔ１６の絶対値が用紙の角折れ検知の閾値αを超えた場合、用紙（ｃ）９の後端が角折れしていることを検知する。閾値αは、用紙異常検知の要求精度を３ｍｍ以上としているため、『閾値α＝要求精度３ｍｍ／用紙搬送速度』で算出できる。

また、用紙先端及び後端の用紙搬送方向に垂直な方向の用紙両側部が両方折れた場合においても同様に、用紙を検知したセンサの用紙先端を検知するタイミング及び、用紙後端を検知するタイミングを比較することで用紙搬送方向に垂直な方向の用紙両側部の両方の角折れを検知することができる。

前記の用紙後端の角折れ検知に続いて、用紙搬送方向に対して垂直な折れの検知方法について、図１を用いて説明する。用紙の先端が用紙搬送方向に対して垂直に折れている場合、必ず用紙が搬送される位置に実装された第３センサ３又は、第４センサ４による用紙の通過時間を計測する（図１のＳ１０）。用紙の長さを時間に換算した用紙標準通過時間Ｔｒｅｆから用紙の通過時間を減算した値が用紙の垂直折れ検知の閾値βを超えた場合、用紙の垂直折れを検知する（図１のＳ１２）)。

本発明の一実施例として、図４を用いて説明する。図４に示すように用紙の先端が用紙搬送方向に対して垂直に折れている場合、用紙搬送が標準位置の用紙（ａ）７、用紙搬送位置が３ｍｍ変動した位置の用紙（ｂ）８及び、用紙（ｃ）９の位置における各センサが検知した用紙の通過時間は同じである。用紙標準通過時間Ｔｒｅｆから用紙の通過時間Ｔ３１を減算した値が用紙の垂直折れ検知の閾値βを超えた場合、用紙が用紙搬送方向に対して垂直に折れていることを検知する。用紙標準通過時間Ｔｒｅｆは『用紙標準通過時間Ｔｒｅｆ＝用紙の長さ／用紙搬送速度』で算出できる。閾値βは、用紙異常検知の要求精度の３ｍｍ以上としているため、『閾値β＝要求精度３ｍｍ／用紙搬送速度』で算出できる。

また、用紙後端が用紙搬送方向に対して垂直に折れている場合も同様に、第３センサ３又は、第４センサ４にて検知した用紙通過時間が、用紙の長さを時間に換算した用紙標準通過時間Ｔｒｅｆと比較することで用紙後端の垂直折れを検知することができる。

本発明において、センサ間隔を狭くし、用紙側部を検出するセンサの数量を増やすことで、用紙の角折れ、平行折れ、垂直折れの用紙異常検知精度を更に向上することができる。

本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置に所定の大きさに裁断された用紙を所定の位置に搬送し且つ、用紙の異常を検知するすべての用途に適用できる。

本発明の一実施例における用紙の角折れ、平行折れ、垂直折れ検知のフローチャートである。 本発明の一実施例における用紙の平行折れ検知の説明図である。 本発明の一実施例における用紙の角折れ検知の説明図である。 本発明の一実施例における用紙の垂直折れ検知の説明図である。 従来における角折れ検知の説明図である。

符号の説明

１は第１センサ、２は第２センサ、３は第３センサ、４は第４センサ、５は第５センサ、６は第６センサ、７は用紙（ａ）、８は用紙（ｂ）、９は用紙（ｃ）である。

Claims (4)

1. 搬送経路を搬送される用紙の搬送方向に沿った一側部と他側部の両側部を検知するために、用紙の搬送方向と直交する方向に、前記一側部から搬送経路中央側に等間隔で第１から第３の光学式センサを配置するとともに、前記搬送経路中央側から前記他側部に等間隔で第４から第６の光学式センサを配置し、用紙の搬送経路が標準搬送位置から変動しても必ず用紙を検知できるように前記第１から第６の光学式センサのうち少なくとも４つの光学式センサは用紙の搬送方向と直交する用紙の幅以内に配置されるとともに、最も搬送経路中央側に配置された第３と第４の光学式センサは必ず用紙を検知する位置に配置され、第１から第６の光学式センサのうち用紙を検知した光学式センサを選択し、前記選択された光学式センサが４つ未満の場合は用紙搬送方向に対して用紙の平行折れを検知し、４つ以上の場合は選択された前記第１から第３の光学式センサと前記第４から第６の光学式センサとのすべての光学式センサの組み合わせで用紙先端または後端の検知タイミングを比較し、各組み合わせの前記用紙先端または後端の検知タイミングの時間差が閾値α以上であると前記用紙先端または後端の角折れを検知し、前記第３と第４の光学式センサの用紙通過時間を計測し該用紙通過時間と用紙標準通過時間との差が閾値β以上であると用紙搬送方向に対して用紙の垂直折れを検知することを特徴とする用紙異常検知装置。
2. 前記閾値αおよび閾値βは、用紙異常検出の要求精度を用紙搬送速度で除した値であることを特徴とする請求項１記載の用紙異常検知装置。
3. 前記要求精度は、前記用紙搬送方向に沿った用紙の両側部、先端及び、後端から用紙の用紙中央側に３ｍｍ以上の折れの検知であることを特徴とする請求項２記載の用紙異常検知装置。
4. 給紙部にセットされた用紙を所定の位置に搬送し画像を形成する画像形成装置において、請求項１から３のいずれか１項に記載の用紙異常検知装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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