JP4964086B2

JP4964086B2 - カール検出装置

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Publication number: JP4964086B2
Application number: JP2007270588A
Authority: JP
Inventors: 浩恩田
Original assignee: Ricoh Elemex Corp
Current assignee: Ricoh Elemex Corp
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-10-17
Also published as: JP2009096601A

Description

本発明は、外部装置から排出された用紙の湾曲状態を検出するカール検出装置に関するものである。

複写機やプリンタ、あるいはファクシミリ装置などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体表面に担持されたトナー像などの静電潜像が用紙に転写され、その後、用紙は定着装置により加熱定着されて排出される。この定着装置を用紙が通過する場合に、定着に伴う熱や圧力などによって用紙が湾曲し、いわゆるカールが発生することがある。

このように用紙がカールすることにより、用紙の先端部が折れる等の搬送不良が生じる場合がある。例えば、画像が定着された用紙を、所定の後処理を行う用紙後処理装置に搬送した場合、その搬送路で引っ掛かり、ジャムが発生する原因となる場合がある。また、用紙後処理装置において、用紙を所定部数に揃えるソータ処理、用紙束を綴じるステイプル処理、用紙に孔をあけるパンチ処理を行う場合、揃え不良やステイプラ不良、パンチ不良などが発生する原因となる場合がある。そこで、従来、カールした用紙にストレスを加えてカールを矯正する様々なカール矯正装置が提案されている。このような装置では、例えば接触型のリミットスイッチや非接触型の光センサ等を用いて用紙のカールの検出を行い、その検出結果に応じたカール矯正を行うようにしている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００５−５３６０７号公報

しかしながら、上記のカールの検出において接触型のセンサを用いる場合、用紙のカール部分に接触してその高さを検出するためのアクチュエータの設計が困難である。すなわち、用紙によってはコシのない場合もあり、うまくアクチュエータが機能するようにアクチュエータの差動力を設定しなければならない。また、様々なカール状態に対応するために、広範囲で検出できるようアクチュエータ自体を大型化する必要がある。

また、光センサを用いる場合、カールの状態は様々であり、どこでカールを測定するか、センサの位置決めが難しい。カールを確実に検出するために、光センサを用紙によって移動可能に配設する方法もある。しかし、この方法は光センサを移動させる機構と位置制御が必要になり、大掛かりなものとなってしまう。また、光センサを複数並設する方法もあるが、部品点数が増えることでコストアップになるとともに、複数の光センサを配設するための比較的大きなスペースを確保する必要がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成且つ低コストで用紙のカールを確実に検出することができるカール検出装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、処理対象の用紙を受け入れ、用紙搬送手段によって用紙を搬送しながら用紙のカールを検出するカール検出装置であって、それぞれが超音波送受信兼用センサであって前記用紙の搬送路を挟んで互いに対向させて配置した超音波送信センサ及び超音波受信センサと、前記用紙搬送手段によって前記用紙を搬送した場合に、前記超音波送信センサから前記用紙の一方の表面に向けて超音波を送信して前記超音波受信センサで受信した超音波の強度に基づいて、前記用紙のカールの有無を判別する制御手段と、第１の超音波センサを送信側、第２の超音波センサを受信側とした状態と、第２の超音波センサを送信側、第１の超音波センサを受信側とした状態とに交互に切替える送受信切替手段と、を備え、前記制御手段は、第１の超音波センサを送信側、第２の超音波センサを受信側とした場合に第２の超音波センサが受信した超音波の強度と、第２の超音波センサを送信側、第１の超音波センサを受信側とした場合に第１の超音波センサが受信した超音波の強度とを比較することによって、前記用紙のカールの有無を判別することを特徴とする。

また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のカール検出装置において、前記送受信切替手段は、前記第１の超音波センサと前記第２の超音波センサの送受信を所定の周期で切替えることを特徴とする。

また、請求項３にかかる発明は、請求項２に記載のカール検出装置において、前記第２の超音波センサよりも用紙の搬送方向上流側となる位置に、前記第１の超音波センサから送信された超音波を受信する第３の超音波センサを配設し、前記制御手段は、前記第３の超音波センサで受信した超音波の強度に基づいて前記用紙の有無を判別し、前記第３の超音波センサで受信した超音波の強度に基づいて前記用紙を検出した場合に、前記送受信切替手段に、第１及び第２の超音波センサの送受信を所定の周期で切替えさせるようにしたことを特徴とする。

また、請求項４にかかる発明は、請求項２又は３に記載のカール検出装置において、前記制御手段は、前記第２又は第１の超音波センサの超音波受信強度が予め設定された閾値以下の場合に、前記第１又は第２の超音波センサの超音波送信強度を強めて再送信させることを特徴とする。

請求項１にかかるカール検出装置によれば、前記用紙の搬送路を挟んで互いに対向させて配置した超音波送信センサ及び超音波受信センサを備え、用紙搬送手段によって用紙を搬送した場合に超音波送信センサから用紙の一方の表面に向けて超音波を送信して超音波受信センサで受信した超音波の強度に基づいて、用紙のカールの有無を判別する構成としたことで、フェイスカール、バックカール等のカール状態によって受信位置を変える必要がなく、簡易な構成且つ低コストで、確実に用紙のカールを判別することができるという効果を奏する。

また、請求項１にかかるカール検出装置によれば、前記超音波送信センサ及び超音波受信センサとして超音波送受信兼用センサを適用し、第１の超音波センサを送信側、第２の超音波送センサを受信側とした状態と、第２の超音波センサを送信側、第１の超音波センサを受信側とした状態とに交互に切替える送受信切替手段を備え、第１の超音波センサを送信側、第２の超音波センサを受信側とした場合に第２の超音波センサが受信した超音波の強度と、第２の超音波センサを送信側、第１の超音波センサを受信側とした場合に第１の超音波センサが受信した超音波の強度とを比較することによって、用紙のカールの有無を判別する構成としたことで、フェイスカール、バックカールといったカールの方向を判別することができるという効果を奏する。

また、請求項２にかかるカール検出装置によれば、送受信切替手段により第１の超音波センサと第２の超音波センサの送受信を所定の周期で切替える構成としたことで、受信した超音波の強度の時間変化を把握することが可能となる。その結果、フェイスカール、バックカールの判別に加えて、カールの形状まで判別することができる。

また、請求項３にかかるカール検出装置によれば、第２の超音波センサよりも用紙の搬送方向上流側となる位置に、第１の超音波センサから送信された超音波を受信する第３の超音波センサを配設し、この第３の超音波センサで受信した超音波の強度に基づいて用紙の有無を判別する構成とし、第３の超音波センサの検出結果に基づいて第１及び第２の超音波センサの送受信を所定の周期で切替えるようにしたことで、用紙が検出されない期間は送信側のセンサの駆動周期を長くとることができるため、ＣＰＵ負荷の軽減、受信回路の電力消費の低減、センサの劣化の低減を図ることができるという効果を奏する。

また、請求項４にかかるカール検出装置によれば、受信側である第２又は第１の超音波センサの超音波受信強度が予め設定された閾値以下の場合に、送信側である第１又は第２の超音波センサの超音波送信強度を強めて再送信する構成としたことで、安定した受信信号が得られ、正確にカールを検出することができるという効果を奏する。

以下に、添付図面を参照して、この発明にかかるカール検出装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態では、本発明における外部装置として画像形成装置を例にあげて説明しているが、これに限定されるものではなく、用紙を排出可能な装置であればいずれの装置も外部装置として適用することが可能である。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかるカール検出装置３０を搭載した画像形成装置の一部を示す断面図である。画像形成装置は、装置本体における画像形成部（不図示）により用紙に画像形成を行った後、カール検出装置３０において用紙端部の湾曲（以下、これを「カール」という）を検出し、用紙後処理装置４０において所定の後処理を実行して、用紙を画像形成装置の外へ排紙するものである。また、画像形成装置とは、複写機、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ機能やコピー、ファックス、プリンタなどの複数の機能を一つの筐体に収納した複合機等の画像処理を行うものであれば、本発明を適用することができる。

図１に示すカール検出装置３０では、図１に示すように、画像形成装置本体内部の定着ユニット（不図示）において定着処理がなされた後に装置本体から排出されて矢印Ｐ方向に搬送されてきた用紙（不図示）が、ガイド部３１によって受け入れられ、矢印方向に搬送される。ガイド部３１により搬送された用紙は、一対の用紙搬送ローラ３２ａ、３２ｂによって挟持されつつ搬送され、その搬送過程に設けられたカール検出部１０Ａにおいてカールの有無が検出される。カール検出部１０Ａを通過した用紙は、用紙受入部３３で受け入れられ、ガイド部３４を介して用紙後処理装置４０へと搬送される。

カール検出装置３０から用紙後処理装置４０へと送られた用紙は、カール処理部４１においてカール検出部１０Ａの検出結果に応じた所定の処理がなされた後、用紙後処理部４２に送られ、複数の用紙を仕分けするソート処理、複数の用紙を整合して用紙束を綴じるステイプル処理、用紙に穴を開けるパンチ処理等の後処理が行われ、排紙トレー４３に排出される。また、ストレート排紙処理の場合には、用紙はカール処理部４１での処理後に、用紙後処理部４２に送られずにそのまま排紙される。

図２は、本実施の形態であるカール検出装置３０のブロック図、図３は、カール検出装置３０におけるカール検出部の一例を示す概念図、図４は、カール検出部を図３のＡ方向から見た図である。なお、図１では、カール検出装置３０における用紙の搬送方向を鉛直下向きとしたが、用紙の搬送方向は限定されるものではなく、図３に示すように搬送方向を水平方向としたり、その他の方向とすることもできる。以下、搬送方向を水平方向とした例について説明する。また、以下の説明では、用紙５０において、画像形成がなされる側の面をフェイス面といい、その裏面をバック面という。そして、フェイス面を内側に湾曲したカールをフェイスカールといい、バック面を内側に湾曲したカールをバックカールという。

図２に示すように、本実施の形態であるカール検出装置３０は、用紙搬送手段（用紙搬送ローラ）３２ａ，３２ｂ、カール検出部１０Ａ及び制御部２０Ａとを備えて構成してある。

用紙搬送ローラ３２ａ，３２ｂは、図１に示すガイド部３１から搬送されてきた用紙５０をニップ位置で挟持して回転することにより、用紙５０を図３に示す搬送方向へ搬送し、カール検出部１０Ａへと送るものである。用紙搬送手段としてローラ以外の搬送手段を適用してもよい。なお、以下の説明では、カール検出部１０Ａにおける用紙５０の搬送域を「搬送路」と呼ぶことにする。

カール検出部１０Ａは、超音波送信センサ１１ａ，１２ａと超音波受信センサ１１ｂ，１２ｂとから構成されるものである。超音波送信センサ１１ａ，１２ａは、電源部及び発振部（ともに図示せず）を備え、発振部における圧電素子の振動により超音波を発振する公知のものを適用している。この２つの超音波送信センサ１１ａ，１２ａは、図３に示すように、用紙５０がカール検出部１０Ａに搬送された場合に用紙５０の両端部の直上に位置するように、搬送路３５の上方に配設してある。

超音波受信センサ１１ｂ，１２ｂは、電源部、増幅部、振動子（ともに図示せず）を備え、超音波送信センサ１１ａ，１２ａから送信された超音波を受信し、受信した超音波の振動を電気信号に変換し増幅する機能を有する公知のものを適用している。この超音波受信センサ１１ｂ，１２ｂは、図４に示すように、搬送路３５を挟んで超音波送信センサ１１ａ，１２ａとそれぞれ対向する位置に配設してある。図４に示すように、超音波送信センサ１１ａと超音波受信センサ１１ｂは、搬送路３５からの距離が互いに等しくなるように配置される。同様に、超音波送信センサ１２ａと超音波受信センサ１２ｂは、搬送路３５からの距離が互いに等しくなるように配置される。なお、超音波送信センサ１２ａ及び超音波受信センサ１２ｂは、超音波送信センサ１１ａ及び超音波受信センサ１１ｂと同一の構成であるので、以下の説明では、超音波送信センサ１１ａと超音波受信センサ１１ｂによるカールの検出についてのみ説明する。

上記構成を有するカール検出部１０Ａでは、図３及び図４に示すように、超音波送信センサ１１ａから超音波Ｕ_１が送信され、用紙搬送ローラ３２ａ，３２ｂによって搬送された用紙５０のフェイス面端部に向けて送信される。超音波Ｕ_１は用紙５０の搬送方向に直交する方向に進み、用紙５０に当たって反射するが（図４のＵ_３）、一部は用紙５０を透過し、この用紙５０を透過した超音波Ｕ_２が超音波受信センサ１１ｂで受信される。超音波受信センサ１１ｂは、受信した超音波の振動を電気信号に変換し、これを制御部２０Ａに送信する。

ところで、超音波受信センサ１１ｂで受信される超音波の強度は、超音波送信センサ１１ａから用紙５０までの距離に応じて変化する。具体的には、超音波送信センサ１１ａから用紙５０までの距離が短くなるほど、用紙５０での超音波強度は距離の２乗に反比例して大きくなり、用紙５０を透過した超音波の強度は大きくなる。つまり、図４に示すように用紙５０の端部がフェイスカールしている場合、超音波送信センサ１１ａから用紙５０までの距離は、用紙５０が平紙の場合（すなわちカールしていない場合）と比べて短くなる。従って、用紙５０がフェイスカールしている場合、平紙の場合よりも用紙５０を透過する超音波の量が多くなる。一方、図示は省略するが、用紙５０の端部がバックカールしている場合、超音波送信センサ１１ａから用紙５０までの距離は、用紙５０が平紙の場合と比べて長くなる。従って、用紙５０がバックカールしている場合には、平紙の場合よりも用紙５０を透過する超音波の量が少なくなる。

制御部２０Ａは、超音波受信センサ１１ｂで受信した超音波の強度に基づいて、用紙５０のカールの有無を判別するものであり、図２に示すように演算処理部２１を備えている。演算処理部２１には、用紙５０が平紙の場合に超音波受信センサ１１ｂで受信される超音波の強度が予め設定してある。制御部２０Ａは、演算処理部２１を介して、この設定値と、超音波受信センサ１１ｂから受け取った超音波の強度とを比較する。超音波受信センサ１１ｂから受け取った超音波の強度がこの設定値と一致する場合、制御部２０Ａは、用紙５０にカールがない（すなわち平紙である）と判別する。また、超音波受信センサ１１ｂから受け取った超音波の強度が設定値より大きい場合、制御部２０Ａは、用紙５０にフェイスカールがあると判別する。一方、超音波受信センサ１１ｂから受け取った超音波の強度が設定値より小さい場合、制御部２０Ａは、用紙５０にバックカールがあると判別する。

制御部２０Ａは、用紙５０にフェイスカール又はバックカールが有ると判別した場合に、カール処理部４１に対してカール処理指令を送信し、カール処理部４１に所定のカール処理を行わせる。カール処理部４１が行うカール処理としては、用紙５０のカールの矯正、あるいは、カールが発生したことにより搬送品質、スタック品質等が確保されない等のメッセージを表示パネル（不図示）に表示する等の処理が挙げられる。

以上説明したように、本実施の形態であるカール検出装置３０Ａによれば、超音波送信センサ１１ａ，１２ａ及び超音波受信センサ１１ｂ，１２ｂを用紙の搬送路を挟んで対向配置し、用紙搬送ローラ３２ａ，３２ｂによって用紙５０を搬送した場合に、超音波送信センサ１１ａ，１２ａから用紙５０の一方の表面に向けて超音波を送信し、超音波受信センサ１１ｂ，１２ｂで受信した超音波の強度に基づいて、用紙のカールの有無を判別する構成としたことで、フェイスカール、バックカール等のカール状態によって受信位置を変える必要がなく、簡易な構成且つ低コストで、確実に用紙のカールを判別することができる。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２であるカール検出装置３０のブロック図である。また、図６−１及び図６−２は、カール検出装置３０におけるカール検出部１０Ｂの一例を示す概念図であり、カール検出部１０Ｂを、図４と同じ方向から見た図である。なお、実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。実施の形態２のカール検出装置３０は、上述した実施の形態１で適用した超音波送信センサ及び超音波受信センサをそれぞれ超音波送受信兼用とし、後述する送受信切替部によって超音波の送受信を交互に切替える構成とした点において、実施の形態１と異なっている。図５に示すように、カール検出装置３０は、カール検出部１０Ｂ、用紙搬送ローラ３２ａ，３２ｂ、送受信切替部２４及び制御部２０Ｂとを備えて構成してある。

カール検出部１０Ｂは、第１超音波送受信センサ１３ａ，１４ａと第２超音波送受信センサ１３ｂ，１４ｂから構成されるものである。以下、第１超音波送受信センサ１３ａ，１４ａを、省略して「第１超音波センサ１３ａ，１４ａ」という。また、第２超音波送受信センサ１３ｂ，１４ｂを省略して「第２超音波センサ１３ｂ，１４ｂ」という。この第１超音波センサ１３ａ，１４ａ及び第２超音波センサ１３ｂ，１４ｂは、受信と送信を同一センサチップとした構造を有する公知の送受信兼用センサを適用している。図には明示されていないが、第１超音波センサ１３ａ，１４ａは、上述した実施の形態１の超音波送信センサ１１ａ，１２ａと同様に、用紙５０がカール検出部１０Ｂに搬送された場合に用紙５０の両端部の直上に位置するように、搬送路３５の上方にそれぞれ配設してある。一方、第２超音波センサ１３ｂ，１４ｂも、実施の形態１の超音波受信センサ１１ｂ，１２ｂと同様に、搬送路３５を挟んで第１超音波センサ１３ａ，１４ａとそれぞれ対向する位置に配設してある。なお、第１超音波センサ１４ａ及び第２超音波センサ１４ｂは、第１超音波センサ１３ａ、第２超音波センサ１３ｂと同一の構成である。従って、以下の説明では第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂによるカールの検出についてのみ説明する。

送受信切替部２４は、第１超音波センサ１３ａを送信側、第２超音波センサ１３ｂを受信側とした状態と、第２超音波センサ１３ｂを送信側、第１超音波センサ１３ａを受信側とした状態とに交互に切替えるスイッチである。本実施の形態では、この送受信切替部２４が、第１超音波センサ１３ａと第２超音波センサ１３ｂの送受信の切替えを、所定の周期で行うように設定してある。なお、以下の説明では、図６−１に示すように、第１超音波センサ１３ａを送信側とした場合の超音波の送信方向を「正方向」とし、図６−２に示すように、第２超音波センサ１３ｂを送信側とした場合の超音波の送信方向を「逆方向」という。

実施の形態１でも説明したように、送信側のセンサから用紙５０までの距離が短いほど用紙５０を透過した超音波の強度は大きくなる。本実施の形態では、第１超音波センサ１３ａを送信側とした場合に第２超音波センサ１３ｂが受信する超音波の強度と、第２超音波センサ１３ｂを送信側とした場合に第１超音波センサ１３ａが受信する超音波の強度とを比較することによって、用紙５０のカールがフェイスカールかバックカールであるかの判別を行う。

制御部２０Ｂは、第１超音波センサ１３ａを送信側とした場合に第２超音波センサ１３ｂが受信する超音波の強度と、第２超音波センサ１３ｂを送信側とした場合に第１超音波センサ１３ａが受信する超音波の強度に基づいて、搬送される用紙５０のカールの有無を判別するものであり、演算処理部２２及び切替指令部２３を備えている。

演算処理部２２は、図６−１に示すように第１超音波センサ１３ａから超音波を送信した場合に第２超音波センサ１３ｂが受信する超音波の強度と、図６−２に示すように第２超音波センサ１３ｂから超音波を送信した場合に第１超音波センサ１３ａが受信する超音波の強度との比較を行うものである。本実施の形態では、第１超音波センサ１３ａで受信した超音波の強度から第２超音波センサ１３ｂで受信した超音波の強度を差し引いた値Ｘの正負によってカールの判別を行っている。すなわち、Ｘ＝０の場合、制御部２０Ｂは、用紙５０にカールがない（平紙である）と判別する。また、Ｘ＜０の場合、制御部２０Ｂは、用紙５０にフェイスカールがあると判別する。一方、Ｘ＞０の場合、制御部２０Ｂは、用紙５０にバックカールがあると判別する。

切替指令部２３は、送受信切替部２４における第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂの送受信の切替周期を設定し、設定された切替周期で各センサの送受信の切替えを行う指令を送受信切替部２４に与えるものである。本実施の形態では、切替周期を例えば１ｍｓとしてある。

以下、図６−１及び６−２を参照して、実施の形態２であるカール検出装置３０のカール検出動作について説明する。上述したように、第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂの送受信は、所定の周期で切り替わるように設定してある。用紙搬送ローラ３２ａ，３２ｂによってカール検出部１０Ｂに搬送された用紙５０は、図６−１及び図６−２に示すように、第１超音波センサ１３ａと第２超音波センサ１３ｂとの間を通過する。第１超音波センサ１３ａを送信側とした場合、第１超音波センサ１３ａから送信された超音波Ｕ_１は、用紙５０のフェイス面で反射するが、一部が用紙５０を透過し、透過した超音波Ｕ_２が第２超音波センサ１３ｂで受信される。第２超音波センサ１３ｂは、受信した超音波の強度を制御部２０Ｂへ送信する。一方、送受信切替部２４によって第２超音波センサ１３ｂを送信側に切替えた場合、第２超音波センサ１３ｂから送信された超音波Ｕ_１は、用紙５０のバック面で反射するが、一部が用紙５０を透過し、透過した超音波Ｕ_２が第１超音波センサ１３ａで受信される。第１超音波センサ１３ａは、受信した超音波の強度を制御部２０Ｂへ送信する。制御部２０Ｂは、演算処理部２２を介して、第１超音波センサ１３ａから受け取った超音波の強度から、第２超音波センサ１３ｂから受け取った超音波の強度を差し引いた値Ｘの正負によってカールの判別を行う。

用紙５０にカールがない場合、第１超音波センサ１３ａから用紙５０までの距離と、第２超音波センサ１３ｂから用紙５０までの間の距離は等しい。従って、第１超音波センサ１３ａから受け取った超音波の強度と、第２超音波センサ１３ｂから受け取った超音波の強度は一致することになる。従って、Ｘ＝０となり、制御部２０Ｂは、用紙にカールがないと判別する。

また、用紙５０が、図６−１及び図６−２に示すように上側にカールしている場合、第１超音波センサ１３ａから用紙５０までの距離は、第２超音波センサ１３ｂから用紙５０までの間の距離よりも短くなるから、第１超音波センサ１３ａから受け取った超音波の強度は、第２超音波センサ１３ｂから受け取った超音波の強度よりも小さくなる。従って、Ｘ＜０となり、制御部２０Ｂは、用紙５０にフェイスカールがあると判別する。

また、用紙５０が下側にカールしている場合、第１超音波センサ１３ａから用紙５０までの距離は、第２超音波センサ１３ｂから用紙５０までの間の距離よりも長くなるから、第１超音波センサ１３ａから受け取った超音波の強度は、第２送受信センサ１３ｂから受け取った超音波の強度よりも大きくなる。従って、Ｘ＞０となり、制御部２０Ｂは、用紙５０にバックカールがあると判別する。

なお、上記のカール検出では、フェイスカール、バックカール、カールなしの３通りを検出したが、本実施の形態では、以下に述べるように、カールの形状の検出を行うことも可能である。上述したように、第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂの送受信は、所定の周期で切り替わるように設定してあるから、第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂでの超音波の受信が交互に繰り返し行われることになる。従って、受信した超音波の強度の時間変化を把握することができる。例えば、用紙５０の端部に発生するカールは、ロール状に癖がつく場合があるが、第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂで受信した超音波の強度を所定の周期で測定し、第１超音波センサ１３ａで受信した超音波の強度から第２超音波センサ１３ｂで受信した超音波の強度を差し引いた値Ｘの時間変化を見ることで、カールの形状を検出することが可能である。

また、第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂとの間に用紙５０がない場合、送信側のセンサから送信された超音波Ｕ_１は直接受信側のセンサに届くため、用紙５０を透過する場合と比べると、受信される超音波の強度が強くなる。従って、第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂを所定の周期で切替え、受信した超音波の時間変化を見ることで、用紙５０の端部の識別を行うことが可能である。

以上説明したように、実施の形態２のカール検出装置によれば、送受信兼用である第１超音波センサ１３ａ，１４ａ及び第２超音波センサ１３ｂ，１４ｂを用紙の搬送路を挟んで対向配置し、第１超音波センサ１３ａ，１４ａを送信側、第２超音波センサ１３ｂ，１４ｂを受信側とした状態と、第２超音波センサ１３ｂ，１４ｂを送信側、第１超音波センサ１３ａ，１４ａを受信側とした状態とに交互に切替え、第１超音波センサ１３ａ，１４ａを送信側とした場合に第２超音波センサ１３ｂ，１４ｂが受信する超音波の強度と、第２超音波センサ１３ｂ，１４ｂを送信側とした場合に第１超音波センサ１３ａ，１４ａが受信する超音波の強度とを比較することによって、用紙のカールの有無を判別する構成としたことで、フェイスカール、バックカール、カールなしの３通りの用紙の状態を、簡易な構成且つ低コストで、確実に判別することができる。

また、上述した実施の形態１では、用紙が平紙の場合に超音波受信センサで受信される超音波の強度を予め設定しておき、この設定値と超音波受信センサで受信した超音波の強度とを比較することによってカールの判別を行ったが、実施の形態２では、この設定値を設定する必要がない。従って、用紙が平紙の場合に受信側のセンサで受信される超音波の強度が予め分からないような場合であっても、カールの判別を行うことができる。

さらに、実施の形態２のカール検出装置によれば、送受信切替部２４において第１超音波センサと第２超音波センサの送受信を所定の周期で切替える構成としたので、受信した超音波の強度の時間変化を把握することが可能となる。その結果、フェイスカール、バックカールの判別に加えて、カールの形状まで判別することができる。

（実施の形態３）
図７は、実施の形態３であるカール検出装置３０のブロック図である。また、図８は、カール検出装置３０におけるカール検出部１０Ｃの一例を示す概念図であり、カール検出部１０Ｃを、図４と同じ方向から見た図である。なお、実施の形態１，２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。実施の形態３のカール検出装置３０は、上述した実施の形態２において、第２超音波センサよりも用紙５０の搬送方向上流側となる位置に、第１超音波センサから送信された超音波を受信する第３の超音波センサを配設した構成としている。図７に示すように、このカール検出装置３０は、カール検出部１０Ｃ、用紙搬送ローラ３２ａ，３２ｂ、送受信切替部２４及び制御部２０Ｃとを備えて構成してある。

カール検出部１０Ｃは、図７に示すように、第１超音波センサ１３ａ，１４ａ、第２超音波センサ１３ｂ，１４ｂ及び第３超音波センサ１５ａ，１５ｂから構成されるものである。第１超音波センサ１３ａ，１４ａ及び第２超音波センサ１３ｂ，１４ｂは、上記実施の形態２と同様のものを適用しており、上記実施の形態２と同一位置に配設してある。なお、第１超音波センサ１４ａ、第２超音波センサ１４ｂ及び第３超音波センサ１５ｂは、第１超音波センサ１３ａ、第２超音波センサ１３ｂ及び第３超音波センサ１５ａと同一の構成であるので、以下の説明では第１超音波センサ１３ａ、第２超音波センサ１３ｂ、第３超音波センサ１５ａを用いたカールの検出についてのみ説明する。

第３超音波センサ１５ａは、図８に示すように、第１超音波センサ１３ａから送信された超音波Ｕ_１を受信する受信専用のセンサである。この第３超音波センサ１５ａは、図８に示すように、第２超音波センサ１３ｂよりも用紙５０の搬送方向上流側となる位置に配設してある。第３超音波センサ１５ａは、後述するように、用紙搬送手段３２ａ，３２ｂによって搬送される用紙５０の検出に用いられるものであり、受信した超音波の強度を制御部２０Ｃの用紙検出部２５に送信する。

本実施の形態では、第３超音波センサ１５ａによって用紙５０が検出されるまで、第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂの送受信を正方向に固定しておき、第３超音波センサ１５ａによって用紙が検出された後に、第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂの送受信を交互に切替える構成とした点に特徴がある。

制御部２０Ｃは、第３超音波センサ１５ａで受信した超音波の強度に基づいて用紙５０の有無を判別する一方、第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂで受信した超音波の強度に基づいて用紙５０のカールの有無を判別するものである。制御部２０Ｃは、図７に示すように、演算処理部２２、切替指令部２３及び用紙検出部２５を備えている。演算処理部２２及び切替指令部２３は、上記実施の形態２と同様である。

用紙検出部２５は、第１超音波センサ１３ａと第３超音波センサ１５ａとの間に用紙５０がない場合に第３超音波センサ１５ａが受信する超音波の強度が予め設定されており、この設定値と、第３超音波センサ１５ａから受け取った超音波の強度とを比較する。第１超音波センサ１３ａと第３超音波センサ１５ａとの間に用紙５０がない場合、第１超音波センサ１３ａから送信された超音波Ｕ_１は直接、第３超音波センサ１５ａに届くため、用紙５０を透過する場合と比べると、受信される超音波の強度が強くなる。第３超音波センサ１５ａから受け取った超音波の強度が設定値と一致する場合、用紙検出部２５は、カール検出部１０Ｃに用紙５０がないと判別する。一方、第３超音波センサ１５ａから受け取った超音波の強度が設定値より小さい場合、用紙検出部２５は、カール検出部１０Ｃに用紙５０があると判別する。制御部２０Ａは、用紙検出部２５によって用紙５０が検出された場合に、切替指令部２３を通じて、送受信切替部２４に第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂの送受信の切替指令を与える。

第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂの送受信の切替が所定の周期で行われている間、第３超音波センサ１５ａは、第１超音波センサ１３ａから送信された超音波Ｕ_１の受信を継続し、受信した超音波の強度を用紙検出部２５に送信し続ける。用紙検出部２５は、第３超音波センサ１５ａから受け取った超音波の強度が再び設定値と一致した場合に、カール検出部１０Ｃに用紙５０がないと判別する。制御部２０Ａは、送受信切替部２４に対して、第１超音波センサ１３ａを送信側、第２超音波センサ１３ｂを受信側（すなわち正方向）に固定する旨の指令を与える。

以下、図８を参照して、実施の形態３であるカール検出装置３０のカール検出動作について説明する。上述したように、カール検出部１０Ｃに用紙５０がない場合、第１送受信センサ１３ａ及び第２送受信センサ１３ｂの送受信は、正方向に設定してある。用紙搬送ローラ３２ａ，３２ｂによって搬送された用紙５０が第１送受信センサ１３ａと第３超音波センサ１５ａとの間の超音波Ｕ_１に達すると、第３超音波センサ１５ａで受信される超音波の強度は、用紙５０が超音波Ｕ_１に達する以前と比べて小さくなり、用紙検出部２５によって用紙５０が検出される。用紙検出部２５によって用紙５０が検出されると、第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂの送受信は、超音波を正方向に固定したモードから、正方向と逆方向を所定の周期で繰り返すモードに切り替えられる。

図８に示すように、第１超音波センサ１３ａから送信される超音波Ｕ_１が搬送路３５と交差する点をＡ、Ｂとし、ＡＢ間の距離をＬとすると、上述した第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂの送受信の切替えは、用紙５０の前端がＡを通過してから（すなわち用紙検出部２５で用紙５０が検出されてから）、用紙５０の前端がＬだけ進んでＢに到達するまでに行われる。

第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂの送受信の切替えが行われると、上記実施の形態２で説明したように、第１超音波センサ１３ａから超音波を送信した場合に第２超音波センサ１３ｂが受信する超音波の強度と、第２超音波センサ１３ｂから超音波を送信した場合に第１超音波センサ１３ａが受信する超音波の強度との比較を行うことにより、用紙５０のカールの判別が行われる。

上述したカールの検出動作を行う場合、第１超音波センサ１３ａから送信される超音波の送信タイミングを、用紙５０を検出する前後で変化させてもよい。図９は、第１超音波センサ１３ａから送信される超音波の送信タイミングの一例を概略的に示したものである。図９に示すように、用紙５０の前端が図８におけるＡに到達するまでの、第１超音波センサ１３ａの駆動周期をｔ_１とする。一方、第３超音波センサ１５ａによって用紙５０が検出されている間（すなわち、用紙５０の前端がＡに達してから後端がＢを通過するまでの間）の第１超音波センサ１３ａの駆動周期を、ｔ_１よりも短いｔ_２としている。そして、用紙５０の後端がＢを通過した後の第１超音波センサ１３ａの駆動周期を、再びｔ_１とする。ｔ_１、ｔ_２の一例としては、ｔ_１が１０ｍｓであり、ｔ_２が２ｍｓ程度である。

また、第２超音波受信センサ１３ｂの受信強度が弱い場合に、第１超音波センサ１３ａの超音波送信強度を強めて再送信する構成としてもよい。この場合、図７に示すように、制御部２０Ｃに閾値比較部２６を設ける。閾値比較部２６は、第２超音波センサ１３ｂから受け取った超音波の強度を、予め設定された閾値と比較するものである。第２超音波センサ１３ｂから受け取った超音波の強度が閾値を下回る場合、閾値比較部２６は、閾値以上の所定の値を駆動部２７に送信する。駆動部２７は、閾値比較部２６から受け取った送信強度で第１超音波センサ１３ａを駆動させる。

以上説明したように、実施の形態３のカール検出装置は、第２超音波センサ１３ｂよりも用紙の搬送方向上流側となる位置に、第１超音波センサ１３ａから送信された超音波を受信する第３超音波センサ１５ａを配設し、この第３超音波センサ１５ａで受信した超音波の強度に基づいて用紙５０の有無を判別する構成とし、第３超音波センサ１５ａの検出結果に基づいて第１超音波センサ１３ａ及び第２超音波センサ１３ｂの送受信を所定の周期で切替える構成としている。従って、例えば、用紙５０が検出されない期間は送信側のセンサの駆動周期を長くとることで、ＣＰＵ負荷の軽減、受信回路の電力消費の低減、センサの劣化の低減を図ることができる。

また、実施の形態３のカール検出装置によれば、受信側センサの超音波受信強度が予め設定された閾値以下の場合に、送信側センサの超音波送信強度を強めて再送信する構成としたことで、安定した受信信号が得られ、正確にカールを検出することができる。

なお、実施の形態３で適用した閾値比較部２６及び駆動部２７を、実施の形態１の制御部２０Ａ、及び、実施の形態２の制御部２０Ｂに設けた構成としてもよい。

本発明のカール検出装置を搭載した画像形成装置の一部を示す断面図である。実施の形態１にかかるカール検出装置のブロック図である。実施の形態１にかかるカール検出装置におけるカール検出部の一例を示す概念図である。図３に示すカール検出部のカール検出を説明する図である。実施の形態２にかかるカール検出装置のブロック図である。実施の形態２にかかるカール検出装置におけるカール検出部の一例を示す概念図である。実施の形態２にかかるカール検出装置におけるカール検出部の一例を示す概念図である。実施の形態３にかかるカール検出装置のブロック図である。実施の形態３にかかるカール検出装置におけるカール検出部の一例を示す概念図である。第１超音波センサから送信される超音波の送信タイミングの一例を概略的に示す図である。

符号の説明

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃカール検出部
１１ａ，１２ａ超音波送信センサ
１１ｂ，１２ｂ超音波受信センサ
１３ａ，１４ａ第１超音波送受信センサ
１３ｂ，１４ｂ第２超音波送受信センサ
１５ａ，１５ｂ第３超音波受信センサ
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ制御部
２１，２２演算処理部
２３切替指令部
２４送受信切替部
２５用紙検出部
２６閾値比較部
２７駆動部
３０カール検出装置
３１ガイド部
３２ａ，３２ｂ用紙搬送ローラ
３３用紙受入部
３４ガイド部
３５搬送路
４０用紙後処理装置
４１カール処理部
４２用紙後処理部
４３排紙トレー
５０用紙
Ｕ_１，Ｕ_２，Ｕ_３超音波

Claims

処理対象の用紙を受け入れ、用紙搬送手段によって用紙を搬送しながら用紙のカールを検出するカール検出装置であって、
それぞれが超音波送受信兼用センサであって前記用紙の搬送路を挟んで互いに対向させて配置した超音波送信センサ及び超音波受信センサと、
前記用紙搬送手段によって前記用紙を搬送した場合に、前記超音波送信センサから前記用紙の一方の表面に向けて超音波を送信して前記超音波受信センサで受信した超音波の強度に基づいて、前記用紙のカールの有無を判別する制御手段と、
第１の超音波センサを送信側、第２の超音波センサを受信側とした状態と、第２の超音波センサを送信側、第１の超音波センサを受信側とした状態とに交互に切替える送受信切替手段と、
を備え、
前記制御手段は、
第１の超音波センサを送信側、第２の超音波センサを受信側とした場合に第２の超音波センサが受信した超音波の強度と、第２の超音波センサを送信側、第１の超音波センサを受信側とした場合に第１の超音波センサが受信した超音波の強度とを比較することによって、前記用紙のカールの有無を判別することを特徴とするカール検出装置。
前記送受信切替手段は、前記第１の超音波センサと前記第２の超音波センサの送受信を所定の周期で切替えることを特徴とする請求項１に記載のカール検出装置。
前記第２の超音波センサよりも前記用紙の搬送方向上流側となる位置に、前記第１の超音波センサから送信された超音波を受信する第３の超音波センサを配設し、
前記制御手段は、
前記第３の超音波センサで受信した超音波の強度に基づいて前記用紙の有無を判別し、
前記第３の超音波センサの検出結果に基づいて、前記送受信切替手段に、前記第１及び第２の超音波センサの送受信の切替えを行わせることを特徴とする請求項２に記載のカール検出装置。
前記制御手段は、
前記第１又は第２の超音波センサの超音波受信強度が予め設定された閾値以下の場合に、超音波送信強度を強めて再送信を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載のカール検出装置。