JP4811455B2 - 検知装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、検知装置及びこれを備えた画像形成装置に関し、より特定的には、シートの先端を検知する検知装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置では、以下の理由により、複数のシートを連続して搬送する際に、シート間の隙間の大きさをできるだけ小さくすることが望ましい。より詳細には、画像形成装置において、シート間の隙間が通過している期間においても搬送ローラや転写ベルト等が回転する。そのため、シート間の隙間の大きさが相対的に大きい場合には、シート間の隙間の大きさが相対的に小さい場合に比べて、搬送ローラや転写ベルト等の走行距離が長くなり、搬送ローラや転写ベルト等が劣化し易い。更に、シート間の隙間の大きさが相対的に大きい場合には、シート間の隙間の大きさが相対的に小さい場合に比べて、生産性が低くなってしまう。よって、複数のシートを連続して搬送する際に、シート間の隙間の大きさをできるだけ小さくすることが望ましい。

ところで、画像形成装置では、シートに画像を転写するタイミングを調整するために、搬送経路の所定位置において、シートの先端を検知する必要がある。シートの先端の検知は、例えば、図７に示す従来の検知装置２００を用いて行われている。図７は、従来の検知装置２００の構成図である。以下に、検知装置２００について図７を参照しながら説明する。

検知装置２００は、図７に示すように、検知爪２０２及びセンサ２０４により構成されている。検知爪２０２は、図７に示すように、その上端を中心として回転可能に支持された爪である。センサ２０４は、図示しない発光部と受光部とを備えている。センサ２０４は、発光部と受光部との間が遮られていない状態において、ハイレベルの電圧を有する信号を出力し、発光部と受光部との間が遮られている状態において、ローレベルの電圧を有する信号を出力する素子である。

検知爪２０２は、図７（ｂ）に示すように、シートＰ１，Ｐ２が検知爪２０２の直下を通過している場合には、該シートＰ１，Ｐ２により押し上げられている。この場合、センサ２０４の発光部と受光部との間が、検知爪２０２により遮られ、センサ２０４は、ローレベルの信号を出力する。一方、検知爪２０２は、図７（ａ）に示すように、シートＰ１，Ｐ２が検知爪２０２の直下を通過していない場合（すなわち、シートＰ１，Ｐ２の隙間が通過している場合）には、自重により下方へと垂れ下がる。この場合、センサ２０４の発光部と受光部との間が、検知爪２０２により遮られなくなり、センサ２０４は、ハイレベルの信号を出力する。したがって、検知装置２００では、画像形成装置の制御部が、信号がハイレベルからローレベルに切り替わることを検知することにより、シートＰ２の先端を検知することができる。

しかしながら、前記検知装置２００では、シートＰ１，Ｐ２間の隙間を小さくした場合において、制御部がシートＰ２の先端を検知できないおそれがある。より詳細には、図７（ｂ）に示すように、シートＰ１，Ｐ２間の隙間が小さい場合には、該隙間が検知爪２０２の直下を通過するのにかかる時間が短くなる。そのため、検知爪２０２は、シートＰ１，Ｐ２間の隙間に落下する前に、用紙Ｐ２によって上側に押し戻される。その結果、センサ２０４から出力される信号がハイレベルのまま変化せず、シートＰ２の先端が検知されない。

なお、シートの先端を検知する検知装置としては、例えば、特許文献１に記載の用紙エッジ部検出構造が知られている。しかしながら、該用紙エッジ検出構造では、センサと用紙との距離を一定に保って、用紙の波うちやカール等の影響を受けにくくしているに過ぎない。そのため、特許文献１には、シートＰ１，Ｐ２間の距離が小さくなった場合において、シートＰ２の先端をどのように検知するかについては、言及されていない。
実開平５−８６９４５号公報

そこで、本発明の目的は、シート間の間隔が小さくなっても、後続のシートの先端を正確に検知できる検知装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

本発明の一形態に係る検知装置は、シートの進路上に設けられている検知手段と、前記シートの進路を変更する変更手段と、前記シートの先端が衝突してきたことを前記検知手段が検知した場合には、前記変更手段に該シートの進路を変更させる制御手段と、を備えていること、を特徴とする。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、複数のシートを重ねた状態で格納するトレイと、前記トレイから１枚ずつ前記シートを取り出して搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送されてくるシートの先端を検知する前記検知装置と、を備えていること、を特徴とする。

以下に、本発明の一実施形態に係る検知装置及び画像形成装置について説明する。

（画像形成装置の構成）
以下に、本発明の一実施形態に係る検知装置を備えた画像形成装置について図面を参照しながら説明する。図１は、該画像形成装置１の全体構成を示した図である。

画像形成装置１は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で４色（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラック）の画像を合成するように構成したものである。該画像形成装置１は、画像データに基づいて、用紙（シート）Ｐに画像を形成する機能を有し、印刷部２、給紙部１５、タイミングローラ２０、定着装置２２、排紙トレイ２３及び検知装置２６ａ〜２６ｄを備えている。

給紙部１５は、用紙Ｐを一枚ずつ供給する役割を果たし、用紙トレイ１６、給紙ローラ１７及び捌きローラ１８を含む。用紙トレイ１６は、印刷前の状態の複数枚の用紙Ｐを重ねて格納する。給紙ローラ１７及び捌きローラ１８は、搬送手段を構成している。具体的には、給紙ローラ１７は、用紙トレイ１６に載置された用紙Ｐを一枚ずつ取り出す。捌きローラ１８は、給紙ローラ１７が取り出した用紙Ｐを一枚ずつ捌くと共に、捌いた一枚の用紙Ｐを搬送する。タイミングローラ２０は、捌きローラ１８により搬送されてきた用紙Ｐを印刷部２へと搬送する。

印刷部２は、タイミングローラ２０から搬送されてくる用紙Ｐにトナー画像を形成し、図１に示すように、作像部２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋ、１次転写ローラ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ、中間転写ベルト１１、駆動ローラ１２、従動ローラ１３、２次転写ローラ１４及びクリーニング装置２１を含んでいる。また、作像部２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋは、感光体ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、帯電器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ、露光装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ、現像装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ及びクリーナー９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋを含んでいる。なお、以下では、感光体ドラム、帯電器、露光装置、現像装置、１次転写ローラ、クリーナー、及び、作像部のそれぞれを総称する場合には、単に、感光体ドラム４、帯電器５、露光装置６、現像装置７、１次転写ローラ８、クリーナー９、及び、作像部２４と記載し、個別の感光体ドラム、帯電器、露光装置、現像装置、１次転写ローラ、クリーナー、及び、作像部を指す場合には、感光体ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、帯電器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ、露光装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ、現像装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ、１次転写ローラ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ、クリーナー９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ、及び、作像部２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋと記載する。

帯電器５は、感光体ドラム４の周面を帯電させる。露光装置６は、露光制御部（図１には図示せず）の制御により、レーザを照射する。これにより、感光体ドラム４の周面には静電潜像が形成される。すなわち、帯電器５及び露光装置６は、感光体ドラム４の周面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段としての役割を果たしている。

現像装置７は、感光体ドラム４にトナーを付与して、該感光体ドラム４の周面にトナー画像を形成する現像手段としての役割を果たす。より詳細には、現像装置７は、トナーを収納しており、該トナーを撹拌等することにより負に帯電させる。そして、現像装置７は、現像ローラによりトナーを感光体ドラム４近傍まで搬送する。この際、負に帯電したトナーは、静電潜像による電界の影響を受けて、現像ローラから感光体ドラム４へと移動する。これにより、感光体ドラム４の周面にはトナー画像が形成される。

中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２と従動ローラ１３との間に張り渡されており、感光体ドラム４に形成されたトナー画像が１次転写される。１次転写ローラ８は、中間転写ベルト１１の内周面に接するように配置されており、図示しない電圧印加部から１次転写電圧が印加されることにより、感光体ドラム４に形成されたトナー画像を中間転写ベルト１１に１次転写する役割を果たす。クリーナー９は、１次転写後に感光体ドラム４の周面に残存したトナーを回収する役割を果たす。駆動ローラ１２は、中間転写ベルト駆動部（図１には記載せず）により回転させられることにより、中間転写ベルト１１を駆動させる。これにより、中間転写ベルト１１は、トナー画像を２次転写ローラ１４まで搬送する。

２次転写ローラ１４は、中間転写ベルト１１と対向することによりニップ部Ｎを形成していると共に、中間転写ベルト１１が搬送してきたトナー画像を、タイミングローラ２０から搬送されニップ部Ｎを通過する用紙Ｐに２次転写する。クリーニング装置２１は、用紙Ｐへのトナー画像の２次転写後に、中間転写ベルト１１に残存したトナーを除去する。

トナー画像が２次転写された用紙Ｐは、定着装置２２に搬送される。定着装置２２は、用紙Ｐに対して加熱処理及び加圧処理を施すことにより、トナー画像を用紙Ｐに定着させる。排紙トレイ２３には、印刷済みの用紙Ｐが載置される。

ところで、画像形成装置１では、捌きローラ１８とタイミングローラ２０との間に、用紙Ｐの先端を検知するための検知装置２６ａ〜２６ｄが設けられている。以下に、第１の実施形態ないし第４の実施形態に係る検知装置２６ａ〜２６ｄについて説明する。

（第１の実施形態）
以下に、図面を参照しながら、第１の実施形態に係る検知装置２６ａについて図面を参照しながら説明する。図２は、検知装置２６ａの構成を示した図である。図２では、用紙Ｐ１，Ｐ２が搬送されていく様子が示されている。また、図２では、理解の容易のために、図１の検知装置２６ａを時計回りに９０度回転させて表記してある。

検知装置２６ａは、図１及び図２に示すように、検知機構２８ａ及び制御部３０により構成されている。検知機構２８ａは、進路変更部３２、検知部３８及びガイドＧ１，Ｇ２により構成されている。ガイドＧ１は、捌きローラ１８により搬送されてくる用紙Ｐを検知部３８に導く。検知部３８は、圧電素子４０及び検知部材４２により構成されており、用紙Ｐの進路上に設けられている。圧電素子４０は、用紙Ｐの衝突に応じて波形が変動する検知信号（電気信号）を制御部３０に出力する。具体的には、圧電素子４０は、通常ではローレベルの検知信号を制御部３０に出力しており、用紙Ｐが衝突してきた場合にはハイレベルの検知信号を制御部３０に出力する。検知部材４２は、棒状部材であり、その先端において圧電素子４０を保持している。

進路変更部３２は、突き上げ部材３４及びソレノイドクラッチ３６により構成されている。そして、進路変更部３２は、検知装置２６ａ内において、用紙トレイ１６内の複数枚の用紙Ｐが重ねられている方向の上方向に対応する方向（すなわち、図２の上方向）に、用紙Ｐを押し上げて、該用紙Ｐの進路を変更する。具体的には、突き上げ部材３４は、棒状の部材である。ソレノイドクラッチ３６は、駆動時には図２（ｃ）に示すように突き上げ部材３４を突出させ、非駆動時には図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように突き上げ部材３４を突出させない。

制御部３０は、用紙Ｐの先端が衝突してきたことを圧電素子４０が検知した場合には、進路変更部３２に用紙Ｐの進路を変更させる。具体的には、制御部３０は、圧電素子４０から出力されてくる検知信号がローレベルからハイレベルに切り替わった場合には、用紙Ｐの先端が圧電素子４０により検知されたと判定し、ソレノイドクラッチ３６を駆動する。これにより、図２（ｃ）に示すように、用紙Ｐは、突き上げ部材３４により押し上げられる。また、制御部３０は、進路変更部３２の動作の制御のほか、画像形成装置１全体の制御も行う。

ガイドＧ２は、進路変更部３２を通過した用紙Ｐ１，Ｐ２を図１のタイミングローラ２０に導く。

以上のように構成された検知装置２６ａの動作について、以下に図面を参照しながら説明する。図３は、用紙Ｐ１，Ｐ２が連続して搬送されてきた場合において、用紙Ｐ２の先端を検知するときに制御部３０が行う動作を示したフローチャートである。

図２（ａ）に示すように、用紙Ｐ１が先行して搬送され、用紙Ｐ２が用紙Ｐ１に続いて搬送されている。図２（ａ）において、用紙Ｐ１は、図１のタイミングローラ２０により搬送され、用紙Ｐ２は、図１の捌きローラ１８により搬送されている。このとき、制御部３０は、用紙Ｐ２の先端を検知したか否かの判定を繰り返している（ステップＳ１）。より詳細には、制御部３０は、圧電素子４０から出力されてくる検知信号がローレベルからハイレベルに切り替わったか否かの判定を繰り返している。検知信号がローレベルからハイレベルに切り替わった場合には、制御部３０は、圧電素子４０が用紙Ｐ２の先端を検知したと判定する。そして、本処理はステップＳ２に進む。一方、検知信号がローレベルからハイレベルへと切り替わらない場合には、制御部３０は、圧電素子４０が用紙Ｐ２の先端を検知していないと判定する。そして、本処理はステップＳ１に戻る。

用紙Ｐ２の先端が検知された場合には、制御部３０は、ステップＳ１より所定時間が経過したか否かの判定を行う（ステップＳ２）。本処理では、用紙Ｐ２の先端が圧電素子４０に衝突してから、図２（ｂ）に示すように用紙Ｐ２が少し撓むまで、制御部３０が動作を待機している。制御部３０が待機している間において、用紙Ｐ２は圧電素子４０に引っ掛かって停止し、用紙Ｐ１は搬送される。そのため、用紙Ｐ１，Ｐ２が重なることが防止される。所定時間が経過した場合には、本処理はステップＳ３に進む。所定時間が経過していない場合には、本処理はステップＳ２に戻る。

所定時間が経過した場合には、制御部３０は、進路変更部３２を駆動する（ステップＳ３）。具体的には、制御部３０は、ソレノイドクラッチ３６に電流を流す。ソレノイドクラッチ３６が、図２（ｃ）に示すように、突き上げ部材３４を上方に突き出す。これにより、用紙Ｐ２が上側に押し上げられ、用紙Ｐ２の進路が変更される。この後、用紙Ｐ１，Ｐ２は、捌きローラ１８及びタイミングローラ２０により搬送される。これにより、本処理は、１ループ分の処理を終了し、ステップＳ１に戻る。そして、用紙Ｐ２の後続の用紙Ｐ３の先端の検知が行われる。

以上のように構成された検知装置２６ａ及びこれを備えた画像形成装置１によれば、用紙Ｐ１，Ｐ２間の間隔が小さくなっても、用紙Ｐ２の先端を正確に検知できるようになる。より詳細には、圧電素子４０は、図２に示すように、用紙Ｐ２の進路上に動かない状態で設けられている。そのため、捌きローラ１８により搬送されてくる用紙Ｐ２の先端は、用紙Ｐ１，Ｐ２間の隙間が小さくても、必ず圧電素子４０に衝突するようになる。よって、用紙Ｐ２の先端が圧電素子４０によって確実に検知されるようになる。更に、検知装置２６ａでは、用紙Ｐ２の先端が検知された後に、用紙Ｐ２の進路が進路変更部３２により変更されている。そのため、用紙Ｐ２は、圧電素子４０によって先端の検知が行われた後、紙詰まりを起こすことなく、用紙Ｐ１に続いて搬送されるようになる。

また、検知装置２６ａでは、以下に説明するように、用紙Ｐ１，Ｐ２が重なっていても、用紙Ｐ２の先端を検知することができる。より詳細には、用紙Ｐは、用紙トレイ１６に重なった状態で格納されており、上に積み重ねられた用紙Ｐから順に搬送される。そのため、用紙Ｐ２は、用紙Ｐ１と重なっている場合には、図２の状態において用紙Ｐ１の下側に位置する。そこで、進路変更部３２は、検知装置２６ａ内において、用紙トレイ１６内の複数の用紙Ｐが重ねられている方向の上方向に対応する方向（すなわち、図２の上方向）に、用紙Ｐ１を押し上げている。これにより、用紙Ｐ１が用紙Ｐ２の先端と圧電素子４０との間を通過することがなくなり、用紙Ｐ１が用紙Ｐ２の先端が圧電素子４０に衝突することを妨げなくなる。その結果、検知装置２６ａでは、用紙Ｐ１，Ｐ２が重なっていても、用紙Ｐ２の先端を検知することが可能となる。

また、検知装置２６ａでは、図２に示すように、捌きローラ１８により搬送されてくる用紙Ｐ２を検知部３８に導くガイドＧ１が設けられている。そのため、用紙Ｐ２の先端がより確実に圧電素子４０に衝突するようになる。その結果、検知装置２６ａでは、用紙Ｐ２の先端をより確実に検知することができるようになる。

（第２の実施形態）
以下に、図面を参照しながら、第２の実施形態に係る検知装置について図面を参照しながら説明する。図４は、検知装置２６ｂの構成を示した図である。図４では、理解の容易のために、図１の検知装置２６ｂを時計回りに９０度回転させて表記してある。

検知装置２６ａと検知装置２６ｂとの相違点は、弾性部材４４の有無である。検知装置２６ｂでは、用紙Ｐの進路に沿って変位可能に検知部材４２を保持する弾性部材４４が設けられている。これにより、用紙Ｐの先端が衝突した際に、用紙Ｐに加わる衝撃を緩和することが可能となる。その結果、用紙Ｐが折れ曲がることが抑制される。なお、検知装置２６ｂのその他の構成は、検知装置２６ａのその他の構成と同じであるので、説明を省略する。

（第３の実施形態）
以下に、図面を参照しながら、第３の実施形態に係る検知装置について図面を参照しながら説明する。図５は、検知装置２６ｃの構成を示した図である。図５では、理解の容易のために、図１の検知装置２６ｃを時計回りに９０度回転させて表記してある。

検知装置２６ａと検知装置２６ｃとの相違点は、進路変更部３２，３２'の構成である。検知装置２６ｃでは、進路変更部３２'は、モータとファンにより構成されている。そして、進路変更部３２'は、モータがファンを回転させることにより、図５の上方向に向かって風を発生させる。その結果、用紙Ｐは、図５の上方向に押し上げられるようになる。なお、検知装置２６ｃのその他の構成は、検知装置２６ａのその他の構成と同じであるので、説明を省略する。

（第４の実施形態）
以下に、図面を参照しながら、第４の実施形態に係る検知装置について図面を参照しながら説明する。図６は、検知装置２６ｄの構成を示した図である。図６では、理解の容易のために、図１の検知装置２６ｄを時計回りに９０度回転させて表記してある。

検知装置２６ａと検知装置２６ｄとの相違点は、ガイドＧ１，Ｇ１'の構成である。検知装置２６ｄでは、用紙Ｐは、図６の下方から上方へと搬送されてくる。そこで、用紙Ｐを湾曲させて、圧電素子４０へと導くようにガイドＧ１'が設けられている。なお、検知装置２６ｄのその他の構成は、検知装置２６ａのその他の構成と同じであるので、説明を省略する。

なお、検知装置２６ａ〜２６ｄにおいて、進路変更部３２，３２'は、１つだけ設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。進路変更部３２，３２'が１つだけ設けられる場合には、用紙Ｐの進行方向に垂直な方向における用紙Ｐの中心の位置に進路変更部３２，３２'が設けられることが望ましい。また、進路変更部３２，３２'が複数設けられる場合には、用紙Ｐの進行方向に垂直な方向に進路変更部３２，３２'が等間隔に設けられることが望ましい。

なお、検知装置２６ａ〜２６ｄにおいて、圧電素子４０は、検知部材４２の先端に取り付けられているが、該圧電素子４０が取り付けられる位置はこれに限らない。例えば、圧電素子４０は、検知部材４２の後端側に取り付けられてもよい。この場合、用紙Ｐの先端は、検知部材４２に衝突し、圧電素子４０は、検知部材４２を伝わってくる衝突時の衝撃を検知する。よって、圧電素子４０には、用紙Ｐの先端が直接に接触することがなくなり、圧電素子４０の長寿命化が図られる。

画像形成装置の全体構成を示した図である。 第１の実施形態に係る検知装置の構成を示した図である。 用紙Ｐ１，Ｐ２が連続して搬送されてきた場合において、用紙Ｐ２の先端を検知するときに制御部が行う動作を示したフローチャートである。 第２の実施形態に係る検知装置の構成を示した図である。 第３の実施形態に係る検知装置の構成を示した図である。 第４の実施形態に係る検知装置の構成を示した図である。 従来の検知装置の構成図である。

符号の説明

Ｇ１，Ｇ１'，Ｇ２ ガイド
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ 用紙
１ 画像形成装置
２６ａ〜２６ｄ 検知装置
２８ａ〜２８ｄ 検知機構
３０ 制御部
３２，３２' 進路変更部
３４ 突き上げ部材
３６ ソレノイドクラッチ
３８ 検知部
４０ 圧電素子
４２ 検知部材
４４ 弾性部材

Claims (5)

1. シートの進路上に設けられている検知手段と、
   前記シートの進路を変更する変更手段と、
   前記シートの先端が衝突してきたことを前記検知手段が検知した場合には、前記変更手段に該シートの進路を変更させる制御手段と、
   を備えていること、
   を特徴とする検知装置。
2. 前記シートを前記検知手段に導くガイドを、
   更に備えていること、
   を特徴とする請求項１に記載の検知装置。
3. 前記検知手段は、
   前記シートの先端の衝突に応じて変動する波形を有する電気信号を前記制御手段に出力する圧電素子と、
   前記圧電素子を保持する検知部材と、
   前記シートの進路に沿って変位可能に前記検知部材を支持する弾性体と、
   含んでいること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の検知装置。
4. 複数のシートを重ねた状態で格納するトレイと、
   前記トレイから１枚ずつ前記シートを取り出して搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段により搬送されてくるシートの先端を検知する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検知装置と、
   を備えていること、
   を特徴とする画像形成装置。
5. 前記変更手段は、前記検知装置内において、前記トレイ内の前記複数のシートが重ねられている方向の上方向に対応する方向に、前記シートを押し上げること、
   を特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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