JP5311279B2 - 紙厚検知装置、給紙搬送装置、画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、ファックス、ＰＰＣ、印刷機などの画像形成装置に関するもので、特に搬送する用紙の紙厚を検知する紙厚検知装置と、これを備えた給紙搬送装置、画像読取装置、画像形成装置に関する。

近年、複写機等の画像形成装置は市場の拡大と共に種々の使われ方が多くなってきており、その中でも用紙の紙厚に関しても例外でなく、従来、使用可能な用紙の範囲が拡大しており、使用する紙圧に応じた適正な画像形成条件を設定するためや用紙の紙厚にあった最適な搬送速度に設定するために、紙厚を知った上で装置を稼動する必要が増加しつつある。

従来から使用されている紙厚検知には搬送路中に設けた搬送ローラ対の変位可能なローラが用紙を挟持した時の変位量を測定して、紙厚を測定する技術が開示されている。

例えば特許文献１、２には、紙厚検知手段として、レジストローラを使って、変位可能なローラ側の変位量を検知する手段が開示されている。また特許文献３には、用紙への追従性を良くし、用紙への搬送に影響を与えることも少なく、装置の振動の影響も受けず、安価な紙厚検知装置が開示されている。さらに特許文献４には、変位可能なローラ側の変位量を検知する手段が開示されている。

特許第３０８１５１７号公報 特許第３５７１８１１号公報 特開２００７−２７７０１１号公報 特開２００７−０３９２４２号公報

しかしながら紙厚検知手段として、レジストローラを使って変位可能なローラ側の変位量を検知する構成とすると、実際上はローラの偏心や用紙挟持時のローラの撓みなどで、正確な用紙の紙厚を測定することが難しいこともあり、また装置自体の振動などにより測定誤差が大きくなったりして正確な用紙の紙厚を測定することが難しくなることもあり得る。

これについては、ローラの偏心や撓みを無くし、ローラの偏心を少なくするために加工精度を上げたり、撓みを無くすためにローラ自体の曲げ強度を上げることが考え得るが、生産コストの上昇やローラ重量の増加、ローラの駆動トルクの増加等が考えられ、その場合、駆動モータの大きさを大きくしなければならないことや、装置自体を大きくしなければならないような場合も生じ得る。また、レジストローラを兼用しているので、紙厚検知後の下流側（転写制御、定着制御、カール制御など）への指令と、それに対応するための制御時間が短くなることが考えられ、そのような場合には、レジストローラでの待機時間が多く掛かることが考えられ、生産性の劣化に繋がりかねないとも考えられる。

また搬送路中に対となるガイド板にそれぞれ突起を相対して配置されたレバーを回動自在にしたもので、レバーの一端に取り付けた光センサにて紙厚を測定するものでは、突起の間に用紙を挟んだ時の揺動量を検出して、用紙の厚さを検出しているが、突起の部分が用紙で擦られるために少量の印刷ではあまり問題ないが、大量の用紙を搬送する装置においてはすぐに摩耗してしまい、正確な紙厚を経時に渡って検知することは難しいことが考え得る。また、ガイド板間に設けた各々のレバーをそれぞれ弾性部材で押圧し、対をなすレバーの位置がバランスよく、ガイド板間の中央に位置するようにするのは難しい面がある。レバーの形状誤差、レバーの支点の摺動負荷や弾性部材の加圧力のバラツキが生じ得るからである。そして、レバーの位置がどちらかのガイド板に寄ったりすると、正確な紙厚を測定するのは難しくなる。

さらには、弾性部材によるレバーの突起への押圧は用紙の搬送上できるだけ軽いものにすることが好ましいが、突起に用紙が突入する時にレバーの跳ね上がりを抑える必要があり、相応の押圧が必要になる。そうした場合、用紙搬送上、突起部に用紙が進入する時の負荷が大きくなり、搬送上不具合が発生し得る。また、用紙搬送速度が速くなる程、その傾向は増大し得る。

変位可能なローラ側の変位量を検知する場合、実際上はローラの偏心や用紙挟持時のローラの撓みなどで、正確な用紙の紙厚を測定し難いこともあり得る。また装置自体の振動などにより、測定誤差が大きくなり、同様に正確な用紙の紙厚を測定するのは難しくなり得る。

また、ローラの偏心や撓みを無くしたり、ローラの偏心を少なくしたりするために、加工精度を上げたり、撓みを無くすために、ローラ自体の曲げ強度を上げる手段が考えられるが、生産コストの上昇やローラ重量の増加となり、ローラの駆動トルクの増加に繋がり、駆動モータの大きさを大きくしなければならない場合も考えられ、装置自体の大きさを大きくしなければならないような場合も出てくることが考え得る。

そこで本発明は、上述の諸点にかんがみ、操作者が紙厚を入力することなく、装置の中で自動で紙厚を正確に勝つ安価な手段で検知して適切な画像形成条件や搬送条件を設定することにより、画像品質および搬送品質の優れたプリントを可能とするものである。

また本発明は、変位可能な搬送ローラの変位を測定するだけでなく、固定側の搬送ローラの撓み分も合わせて測定するようにした紙厚検知装置およびその給紙装置と画像形成装置を提供するものである。

本発明の紙厚検知装置のうち請求項１に係るものは、
一対の対向する搬送ローラと、前記一対の搬送ローラの支軸と、一対の搬送ガイドで構成される用紙搬送経路を搬送される用紙の厚さを検出する紙厚検知装置であって、
前記一対の搬送ローラの支軸は軸方向の長さが異なっており、
前記一対の対向する搬送ローラで用紙を挟持したときのこれら搬送ローラの変位量を検出して用紙の厚さを検出する開き量検出部を備えた紙厚検知装置であり、
前記開き量検出部が、
前記一対の搬送ガイドの各々に取り付けられ、各々の一端が回転自在に軸支され、該一端側を基点として他端側が回動するアームであって、
前記搬送ローラでの用紙挟持時に該アームの他端側が回動することによる該アームの開き量を検出することによって用紙の厚さを検出するものであり、
前記各搬送ローラの支軸を、前記一対のアームの長手方向において、該アームを回動自在に軸支する回転軸と前記開き量検出部との間に配置し、
前記各アームを該アーム自体の腹部で前記各搬送ローラの対応する支軸と接触するよう押圧する弾性部材を、前記各アーム夫々に取り付けたことを特徴とする。

請求項２に係るものは、請求項１に記載の紙厚検知装置において、前記開き量検出部に光学式センサからなる反射型変位センサを用い、前記光学式センサを前記一対のアームの相対向する面の一方側に設け、該光学式センサから前記一対のアームの相対向する他方の面に投光すると共に、該他方の面からの反射光を受光することを特徴とする。

請求項３に係るものは、請求項１または２に記載の紙厚検知装置において、前記弾性部材を前記搬送ローラの支軸と前記アームを軸支する前記回転軸との間に配置したことを特徴とする。

請求項４に係る給紙搬送装置は、給紙搬送部を複数具備する給紙搬送装置であって、前記複数の給紙搬送部の少なくとも一つが請求項１ないし３のいずれか一つに記載の紙厚検知装置を有することを特徴とする。

請求項５に係る画像読取装置は、請求項４記載の給紙搬送装置を有することを特徴とする。

請求項６に係る画像形成装置は、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の紙厚検知装置または請求項４に記載の給紙搬送装置または請求項５に記載の画像読取装置を有することを特徴とする。

請求項７に係る画像形成装置は、請求項６記載の画像形成装置において、複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機またはインクジェット記録装置のいずれかであるか、またはそれらの少なくとも二つを組み合わせた複合機であることを特徴とする。

本発明によれば、用紙の搬送品質に影響を与えることなく、安価で搬送路の保守やジャム取り時の搬送路の開放に際しても作業が容易化でき、正確な紙厚検知を可能とする紙厚検知装置、給紙搬送装置、原稿読取装置および画像形成装置を提供することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。なお以下に説明する実施例ではプリンタを例にとって説明するが、本発明はプリンタへの実施には限定されず、画像形成を行う種々の装置に適用可能である。

本実施形態の画像形成装置は、いわゆるタンデム方式を採用したフルカラープリンタの適用例である。図１は、このフルカラープリンタ１００の概略を示す中央断面図である。

まず、このフルカラープリンタ１００の内部構成について図１により説明する。このフルカラープリンタ１００の装置の内部には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の画像を形成するための画像形成手段として、４個の潜像担持体であるドラム状の感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ（以下、色を特定する必要が無いときは単に符号２を付すにとどめる）が図中左右方向に等間隔で離間させて並列に配設されている。そして画像形成装置１００の動作時に、不図示の駆動源により、矢印方向に回転する。

感光体２の周囲には、現像装置など、電子写真方式の画像形成装置に必要な部材、装置が配備され、４箇所に画像形成部として構成されているが、作像する画像のトナー色に対応させるよう説明するときは、上述の感光体と同様に、便宜上各作像装置を示す番号の後ろに、その色を表わすＹ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｂｋ（ブラック）を添え字として附すことにする。ただし、一般的説明では、感光体２と同様に、これらの添え字を省略する場合もある。

４個の画像形成部１は、いずれも同じ構成となっている。各画像形成部１はそれぞれの感光体２の周囲には帯電装置４、現像装置５、クリーニング装置３が配設されている。また、感光体１は無端ベルト状のものを用いることも可能である。

図１に示すように、感光体２の下方には各色毎の画像データ対応のレーザ光を、帯電手段で一様に帯電済みの各感光体２の表面に走査し、静電潜像を形成するための露光装置８が設けられている。各帯電装置４と各現像装置５との間には、この露光装置８により照射するレーザ光が感光体に向けて入り込むように、細長いスペースが感光体２の回転軸の方向に確保されている。

図示の例の露光装置８は、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用いたレーザスキャン方式の露光装置で、不図示の４個の半導体レーザから、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｂｋを発する。露光装置８は金属あるいは樹脂製の筐体により、光学部品、制御用部品を収納し、上面の出射口には、透光性の防塵部材を備えている。実施例は１個の筐体で構成されているが、複数の露光装置を、各画像形成部に個別に設けることもできる。上記レーザを採用する露光装置のほかに、公知のＬＥＤアレイと結像手段とを組合せた露光装置も採用できる。

イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色トナーは、各色を扱う各現像装置５で消費されると、不図示のトナー検知手段により検知され、画像形成装置１００の上部に備える各色のトナーを収納しているトナーカートリッジ４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋから、不図示の供給手段により、各現像装置５に供給される。各色のトナーカートリッジ４０が誤って装着されて別の色を扱う現像装置にトナーが補給されないよう、収納部ＴＳとトナーカートリッジ４０の形状が対をなすようにするなど、誤装着防止手段が設けてある。

感光体２の上部には、中間転写ユニット６が配備されている。複数のローラ６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅにより支持・張架された像担持体としての中間転写ベルト６ａが矢印方向に走行するよう、ローラ６ｂが回転する。この中間転写ベルト６ａは無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。ベルト内周部には各感光体に対向させて一次転写ローラ７が設けられている。

中間転写ベルト６ａの外周部には、ローラ６ｅに対向する位置にクリーニング装置６ｈが設けられている。このクリーニング装置６ｈはベルト６ａの表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。このクリーニング装置６ｈに対向するローラ６ｅは、ベルト６ａにテンションを与える機構を備える。常に適切なベルトテンションを確保するため移動するが、対向するクリーニング装置も連動して移動が可能となっている。

中間転写ベルト６ａの外周で、支持ローラ６ｂの近傍には、二次転写ローラ１４ａが設けてある。中間転写ベルト６ａと二次転写ローラ１４ａの間に用紙Ｓを通過させながら、バイアスを印加することで中間転写ベルト６ａが担持するトナー画像が用紙Ｓに静電的に転写される。

露光装置８の下方には複数段、例えば２段の給紙カセット９Ａ、９Ｂが引出し可能に配設されている。これらの給紙カセット内に収納された用紙Ｓは、対応するピックアップユニット１０Ａ、１０Ｂの回転により選択的に送り出され、分離手段１１Ａ、１１Ｂと、搬送ローラ対１２Ａ、１２Ｂにより給紙搬送経路Ｐ１に送られる。なおピックアップユニットの詳細は後述する。

給紙搬送経路Ｐ１には、二次転写部へ用紙Ｓを送り出す給送タイミングをとるため、一対のレジストローラ１３が設けてある。用紙Ｓは、レジストローラ対１３から、中間転写ベルト６ａと二次転写ローラ１４ａで構成される二次転写部に向けて搬送される。

図の右側に設けてある手差し給紙装置２５は使用しないとき、回動させて画像形成装置本体１００の一部のフレームＦに収納が可能である。手差し給紙装置２５に収納された最上位の用紙Ｓは、給紙ローラ２６により給紙され、確実に一枚だけ搬送されるように分離手段２７で分離され、搬送ローラ対２２、２４により搬送路Ｐ１を経て前記一対のレジストローラ１３に送られる。

二次転写部の上方には加熱手段を有する定着装置１５が設けられている。この例では、ヒータを内蔵したローラ１５ａ、１５ｂから構成されているが、ベルトを採用したタイプ、また加熱の方式もＩＨを採用したものなど、適宜採用できる。

切り換えガイドＧ１は回動可能で、図示の状態では、定着の終了した用紙を排紙路Ｐ３に案内し、一対の排紙ローラ１６により、画像形成装置１００上部の排紙スタック部Ｔに排紙、スタックさせる。

図１のプリンタ１００は、用紙の両面に自動的に画像を形成することができるよう、用紙の反転、再給紙のための搬送路やローラを備えている。具体的にはスイッチバック路Ｐ５を排紙部の上部に設けたものである。給紙部より送られた用紙Ｓは二次転写部、定着装置を経由して、片面に作像される。

第１切り換えガイドＧ１は時計方向に回動して、用紙ガイド３０の左側面で一部を形成された搬送路Ｐ４を経由して、反転可能な搬送ローラ１８ａ、１８ｂへ送られる。搬送ローラ１８により、用紙Ｓはインナートレイ３１で形成されるスイッチバック路Ｐ５に導かれる。

用紙ガイド３０の搬送下流側先端を用紙の後端が抜けてから、搬送ローラ１８ａは反時計方向に回転し、用紙Ｓを再給紙路Ｐ６に導く。用紙Ｓは再給紙路Ｐ６中に配置された搬送ローラ対２０、１４ｄと２１、１４ｃを経由して、反転可能なローラ２２とローラ２３が当接しており、用紙Ｓを挟持して、搬送路Ｐ１を経由して、レジストローラ１３へ再給紙させる。

前述したように、反転可能の駆動ローラ２２には、ローラ２３、２４が当接しており、このローラ２２が時計方向に回転するとき、ローラ２４と協働して手差し給紙装置２５からの用紙搬送をおこない、反時計方向に回転するとき、ローラ２３と協働して、Ｐ６からの再給紙の用紙Ｓをレジストローラ１３の方向に搬送する。

図１に示した装置は、下部に別の給紙装置５０を備えている。この例では２個の給紙カセット９Ｃ、９Ｄを備えているが、さらに個数を増やしたタイプのものも採用でき、用紙収納数を多くした給紙カセットを内蔵したタイプでもよい。

このような構成において、用紙Ｓの片面に画像を形成する片面印刷時の動作について説明する。
まず、露光装置８の作動により半導体レーザから出射されたイエロー用の画像データ対応のレーザ光８Ｙが、帯電装置４Ｙにより一様帯電された感光体２Ｙの表面に照射されることにより静電潜像が形成される。

この静電潜像は現像装置５Ｙによる現像処理を受けてイエロートナーで現像され、可視像となり、感光体２Ｙと同期して移動する中間転写ベルト６ａ表面に一次転写ローラ７Ｙによる転写作用を受けて一次転写される。このような潜像形成、現像、一次転写動作は感光体２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋでもタイミングをとって順次同様に行われる。

この結果、中間転写ベルト６ａの表面上には、イエローＹ、シアンＣ、マゼンタＭ、及びブラックＢｋの各色トナー画像が、順次重なり合った４色トナー画像として担持され中間転写ベルト６ａとともに矢印の方向に移動される。一方感光体２の表面は、クリーニング装置３により、残存するトナーや異物がクリーニングされる。

中間転写ベルト６ａ上に形成された４色トナー画像は、中間転写ベルト６ａと同期して搬送される用紙Ｓ上に、二次転写ローラ１４ａによる転写作用を受けて転写される。そして、中間転写ベルト６ａ側ではその表面が、ベルトクリーニング装置６ｈによりクリーニングされ、次の作像・転写工程に備える。

画像が転写された用紙Ｓは、定着装置１５による定着作用を受け、排紙ローラ１６により排紙スタック部Ｔに、画像面が下向き（フェースダウン）で排紙される。

またこのような構成において、用紙Ｓの両面に画像を形成する両面記録時の動作について説明する。上記のとおりの動作により、まず用紙Ｓの片面に画像を中間転写ベルト６ａから転写し、定着装置１５を通過した用紙を、第１切り換えガイドＧ１によりローラ対１８へ向けて案内する。インナートレイ３１により構成された搬送路Ｐ５へ、ローラ１８ａと１８ｂで搬送されるが、反転可能の駆動ローラ１８ａは、用紙Ｓの後端が用紙ガイド３０の先端を抜けたところで反時計方向に回転する。いままで用紙後端であった方を先端としてローラ対１４ｄ、２０と１４ｃ、２１により、ローラ対２２、２３に向け搬送させる。あとは上記のようにレジストローラ対１３に到達させる。レジストローラ対１３でタイミングをとって、片面に画像を有している用紙Ｓを再度、二次転写ローラ１４ａのある二次転写部に向けて搬送させることにより、中間転写ベルト６ａ上のトナー画像が用紙Ｓの他面側に転写される。

用紙の第２面に形成すべき画像は、この用紙Ｓが所定のところまで搬送されたとき、開始される作像工程により順次形成される。この場合の作像工程もまた前述の片面印刷時のフルカラートナー画像形成と同様であり、このフルカラートナー画像を中間転写ベルト６ａ上に担持させる。ただし、用紙は搬送路で前後が反転されているため、最初に作像されたときに対し、用紙搬送方向で逆から作像されるよう、露光装置から出射される画像データの作成が制御、実行される。このようにして両面にフルカラートナー像が転写された用紙Ｓは再度、定着装置１５による定着処理を経て排紙ローラ１６により排紙スタック部Ｔ上に排紙される。

両面作像の効率を上げるため、搬送路には同時に数枚の用紙を搬送させることができる。また、用紙の表、裏に形成すべき画像の形成タイミングは制御手段（不図示）により実行される。なお、これらの片面印刷、両面印刷動作に関して、フルカラー印刷を実行させる例で説明したが、ブラックによるモノクロ印刷時にあっては、使用されない感光体が存在する。使用されない感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍあるいは現像装置５Ｙ、５Ｃ、５Ｍを稼動させないだけでなく、これらの使用されない感光体と中間転写ベルト６ａとを非接触に保つための機構を備えている。本実施形態では、ローラ６ｄと一次転写ローラ７Ｙ、７Ｃおよび７Ｍを支持する内部フレーム６ｆを、軸６ｇを中心に回動可能に支持し、感光体から遠ざかる方向（図１で時計方向）に回動させることにより、感光体２Ｂｋだけが中間転写ベルト６ａと接触して、作像工程を実行することにより、ブラックトナーによるモノクロ画像を作成する。寿命向上の点で有利である。

また、搬送路でのジャム発生時にはフレームＦを下方の回動軸Ｆａを回動中心として、上方を開放可能な構造（不図示）にしてある。開放に先立ち、図示していないロックレバーの操作により、開放させることにより、ほとんどの搬送路が開放できるため、ジャムした用紙の処置が容易にできる。

搬送路Ｐ２とＰ６を両側に形成した二次転写ユニット１４は、ローラ２３の中心を回動中心としており、フレームＦを開放したとき、二次転写ローラ１４ａが中間転写ベルト６ａから離れ、かつローラ１４ｃと１４ｄがローラ２１と２０から離れるように、二次転写ユニット１４に回動習性を与えてある。この二次転写ユニット１４は、内部に電源１４ｂを備え、ケース外部は用紙の搬送機能を有したユニットである。

次に本発明の紙厚検知装置を図２以下で説明する。図２は紙厚検知装置の概略図である。対となる搬送ローラ１２Ａに配置した紙厚検知装置として説明する。説明上、搬送路を水平にして説明するが、実施上は搬送路が斜めでも垂直方向でも同様である。また、図１で説明した対となる搬送ローラ１２Ｂ、別の給紙装置５０の対となる搬送ローラ１２Ｃ、１２Ｄでも同様に実施することができる。

対となる搬送ローラ１２Ａは、固定側の駆動を入力される搬送ローラ６１と搬送方向と直交方向に変位可能に取り付けられ、搬送ローラ６１に適度な加圧力にて接触し従動される搬送ローラ６２で構成される。搬送ローラ６１、６２に対応して、搬送ガイド６３、６４が配置され、各々の搬送ガイド６３、６４にアーム６５、６６の一端（６５ａ、６６ａ）を支軸６０に取り付け、回転自在に取り付けると、各アーム６５、６６の腹（６５ｂ、６６ｂ）が各搬送ローラ６１、６２の軸（６１ａ、６２ａ）に接触し、搬送路方向に付勢されるように適度な加圧力で押圧する弾性部材（６７、６８）と支軸６０とは反対側のアームの他端（６５ｃ、６６ｃ）には反射型変位センサ６９、反射板７０が取り付けられた構成となっている。アーム６５、６６の材質としては金属軸と接触しても磨耗が少ない摺動性の良い樹脂が好ましい。例えばローラを押圧する弾性部材は圧縮スプリング、引張りスプリング、板バネが考えられるが、これらに限定されるものでもない。

アーム６５の他端６５ｃに取り付けられた反射型変位センサ６９ともう一方のアーム６６の他端６６ｃに取り付けられた反射板７０は搬送路を境に相対して取り付けられている。また、反射型変位センサ６９と反射板７０をそれぞれ逆のアーム６５、６６に取り付けてもよい。

次に動作を説明する。図２は用紙がない時の図である。用紙が無い状態のときに搬送ローラ６１、６２を回転させて、反射型変位センサ６９にて反射板７０までの距離Ｌ０．を測定しておく。次に用紙が搬送されて、搬送ローラ６１、６２が用紙を挟持した時（図３参照）の反射型変位センサでの測定した距離Ｌ１を紙なし時の距離Ｌ０から差し引いて、アーム比を換算して、紙厚を検知する。

ここで、なぜ固定側の搬送ローラ６１の変位を含めて変位量を測定するかというと、特許文献１および３では固定側のローラは変位しないという観点で、変位可能な従動ローラ側だけの変位を測定しているが、実際の搬送ローラでは用紙挟持時には少なからず固定側の搬送ローラの撓みが生じてしまい、その分、変位可能な搬送ローラの変位量は少なく検知されてしまい、正確な紙厚が測定できず、誤検知する可能性が高まってしまう。

そこで、本実施例では紙厚の測定値の中に取り入れられるべき、固定側の搬送ローラの撓み分を紙厚測定値の中にはいるように変位可能な搬送ローラの変位量だけでなく、固定側の搬送ローラの撓み分も含めた変位を同時に測定できるようにしたものである。

本案の有利な点を図６で説明する。図６は横軸を紙厚、縦軸を搬送ローラの変位量とすると、（１）変位可能な搬送ローラのみ測定時は点線、（２）固定側搬送ローラの撓み分を含めた時は実線で示すような関係になる。測定時の他の条件は全て同条件とする。

図６では（１）の変位可能な搬送ローラのみ変位量測定時も、（２）の固定側の撓み分を入れて測定した時も、可動側搬送ローラと固定側搬送ローラの両方の加工精度であるローラの振れ、偏心などは共通して影響を受けることから測定値のばらつきは同じと考えてよい。その時のばらつき幅をδとすると、各測定条件で紙厚範囲は紙厚下限を同じ位置にしてばらつき幅Ｗを考えた時、（１）の時は紙厚の検知ばらつきはＷ１となり、（２）の時はＷ２となり、Ｗ１＞Ｗ２となるのが明らかである。

このように、ばらつき幅Ｗが狭いほど、正確な紙厚が測定することができるので、固定側の搬送ローラの撓み分を含めて測定した方が、正確な紙厚を測定できることがわかる。

図４は搬送ローラの撓みの状態を表した模式図である。駆動側になる位置を固定された搬送ローラ６１は装置の側板７３に軸受７４を介して、回転自在に取り付けられ、通紙幅外に取り付けられたギヤ７５を介して、図示しない駆動源より駆動を受けるようになっている。

一方、対となる搬送ローラ６２は図示しない搬送ガイドに設けられた上下に移動可能に取り付けられた軸受７１を介して回転自在に取り付けられ、用紙を搬送するのに必要な搬送力を出すための弾性部材７２により、搬送ローラ６１側にそれぞれ押圧力Ｐが掛けられている。

そのために、搬送ローラ６１、６２のローラ部を介して、それぞれ押圧力Ｐの力で押圧されるため、搬送ローラ６１は軸６１ａが図の通り搬送ローラ６２の軸６２ａの軸長さよりも長くなっているため、一点鎖線で示すような形で撓みが生じることになる。この状態で、更に用紙Ｓを搬送ローラ６１、６２間で挟持したときはさらに撓みが増加することになる。

これらのことを踏まえて、本実施例では各搬送ローラ６１、６２の変位量を搬送中心で同時に測定することにより、従来と比べて、より正確な紙厚を測定することができる。

再び動作の説明に戻る。図３で対となる搬送ローラ６１、６２が用紙Ｓを挟持した時、反射型変位センサ６９からの検知データ（Ｌ１）は図５に示すように制御部Ｃに送られ、前述したように用紙のない時の検知データ（Ｌ０）と比較演算して紙厚を求め、その値に基づいて画像条件設定や搬送条件設定を決定して、必要に応じて変更することが可能である。

例えば、求められた紙厚が所定厚さより厚い場合はプロセスの速度を遅くするとか、画像形成のための諸条件を変更することもできるし、用紙搬送であれば、用紙搬送速度を遅くして、安定した搬送品質を得ることができる。また、紙厚検知装置で搬送ローラ６１、６２が用紙を挟持したときの開き量の変化（Ｌ０⇒Ｌ１）によって、用紙先端検知や用紙搬送が進んで、用紙後端が搬送ローラ６１、６２のニップより抜けた時の変化（Ｌ１⇒Ｌ０）によって、用紙後端検知として使用することは可能である。

すなわち本発明では、対となる搬送ローラの変位可能な搬送ローラの変位量を測定して、紙厚を検知する装置では、通常、固定側の搬送ローラは駆動ローラとして、駆動を入力する関係で通紙幅以上の軸長を用意して、装置の側板間に橋渡しして回転駆動のためのギヤなどを取り付けている一方で、変位可能な搬送ローラは通常、固定側の搬送ローラの駆動を受けて回転する従動ローラとして配置され、その軸長は通紙紙幅より十分短い長さで対応可能であるため、従動ローラを摩擦回転するための押圧を掛けた状態（図４参照）では固定側の搬送ローラのほうが撓みやすい。このような状態で、更に用紙を挟持したとき、固定側の搬送ローラは撓みを増幅させるため、紙厚の検出が不安定となってしまう。そこで、本発明は固定側の搬送ローラの撓み分も計測の範囲に入れて計測可能としており、更には、アームの作用点と計測点を変えて、変位量を増幅しているため、用紙の紙厚を正確に測定することができるようにしている。

また光学式センサ、具体的には反射型変位センサを用い、搬送する用紙に対して非接触とし、用紙への負荷を掛けず、搬送上の影響を与えることなく、用紙の厚さを計測するものである。各搬送ガイドにそれぞれアームを配置することで、保守やジャムなどが生じたときに、他方の搬送ガイドとは関係なしに開放できるため、操作性が簡易で扱いやすくなる。

さらに、一対のアームの支点を中心にして、アームの腹部の作用点で常に搬送ローラに押圧する弾性部材によって、搬送ローラの変位を安定して計測できるとともに、支点との他端となる計測点では搬送ローラの変位量を増幅して測定することができるので、正確な用紙の紙厚を測定することができる。

また、給紙搬送部を複数具備する給紙搬送装置であって、複数の給紙搬送部の少なくとも一つが、上述のいずれかの紙厚検知装置を有することにより、正確な紙厚情報を持って、搬送制御や画像形成のための条件設定など本体への制御条件の基になり、搬送品質や画像品質の維持向上に役立つ。また、複数の給紙搬送装置の搬送の最下流に紙厚検知装置を具備した給紙搬送装置を配置することにより、他の給紙搬送装置に紙厚検知装置をつけることなく、全給紙搬送装置の各々の使用されている用紙の厚さを知ることができるため、より安価な給紙搬送装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態を示すカラープリンタの略中央断面図 本発明の紙厚検知装置（用紙なし時） 紙厚検知装置（用紙挟持時） 搬送ローラ撓みの模式図 制御ブロック図 搬送ローラの変位量と紙厚の関係図

符号の説明

１：画像形成部（プロセスカートリッジ）
２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋ：感光体ドラム
３：クリーニング装置
４：帯電装置
５：現像装置
６：中間転写ユニット
６ａ：中間転写ベルト
６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ：ベルト支持ローラ
６ｆ：内部フレーム
６ｇ：回動軸
６ｈ：ベルトクリーニング装置
７：一次転写ローラ
８：露光装置
８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｂｋ：ビーム光
９Ａ、９Ｂ：給紙カセット
１０Ａ、１０Ｂ：ピックアップユニット
１１Ａ、１１Ｂ：分離手段
１２Ａ、１２Ｂ：搬送ローラ対
１３：レジストローラ対
１４：二次転写ユニット
１４ａ：二次転写ローラ
１４ｂ：電源
１４ｃ：搬送用ローラ
１４ｄ：搬送用ローラ
１５：定着装置
１５ａ：定着ローラ
１５ｂ：加圧ローラ
１６：排紙ローラ対
１８、２０、２１、２２、２３、２４：搬送用ローラ
２５：手差し給紙装置
２６：給紙ローラ
２７：分離手段
４０：トナーカートリッジ
５０：給紙装置（バンク）
６０：支軸
６１：搬送ローラ（固定側）
６１ａ：（搬送ローラ）軸
６２：搬送ローラ（可動側）
６２ａ：（搬送ローラ）軸
６３：搬送ガイド（固定側搬送ローラのガイド）
６４：搬送ガイド（可動側搬送ローラのガイド）
６５：アーム
６５ａ：支点側端部
６５ｂ：腹部（ローラ接触部）
６５ｃ：センサ取付側端部
６６：アーム
６６ａ：支点側端部
６６ｂ：腹部（ローラ接触部）
６６ｃ：センサ取付側端部
６７、６８：弾性部材
６９：光学式センサ（反射型変位センサ）
７０：反射面
７１：軸受
７２：弾性部材
７３：側板（装置の）
７４：軸受
７５：ギヤ（駆動入力用）
Ｆ：フレーム
Ｆａ：回動軸
Ｇ１：第１切り換えガイド
Ｐ１：（給紙）搬送路
Ｐ２：搬送路
Ｐ３：排紙搬送路
Ｐ４：搬送路（反転入り口）
Ｐ５：スイッチバック路
Ｐ６：再給紙路
Ｐ７：給紙搬送路
Ｓ：用紙（記録媒体）
Ｔ：排紙スタック部（排紙トレイ）
ＴＳ：トナーカートリッジ収納部
Ｌ０：用紙なし時の測定距離
Ｌ１：用紙挟持時の測定距離
δ：ローラ変位量のばらつき
Ｗ：紙厚検知幅
Ｗ１：変位可能な搬送ローラのみの紙厚検知幅
Ｗ２：変位可能な搬送ローラと固定側搬送ローラの撓み分を含めた時の紙厚検知幅

Claims (7)

1. 一対の対向する搬送ローラと、前記一対の搬送ローラの支軸と、一対の搬送ガイドで構成される用紙搬送経路を搬送される用紙の厚さを検出する紙厚検知装置であって、
   前記一対の搬送ローラの支軸は軸方向の長さが異なっており、
   前記一対の対向する搬送ローラで用紙を挟持したときのこれら搬送ローラの変位量を検出して用紙の厚さを検出する開き量検出部を備えた紙厚検知装置であり、
   前記開き量検出部が、
   前記一対の搬送ガイドの各々に取り付けられ、各々の一端が回転自在に軸支され、該一端側を基点として他端側が回動するアームであって、
   前記搬送ローラでの用紙挟持時に該アームの他端側が回動することによる該アームの開き量を検出することによって用紙の厚さを検出するものであり、
   前記各搬送ローラの支軸を、前記一対のアームの長手方向において、該アームを回動自在に軸支する回転軸と前記開き量検出部との間に配置し、
   前記各アームを該アーム自体の腹部で前記各搬送ローラの対応する支軸と接触するよう押圧する弾性部材を、前記各アーム夫々に取り付けたことを特徴とする紙厚検知装置。
   
2. 請求項１に記載の紙厚検知装置において、
   前記開き量検出部に光学式センサからなる反射型変位センサを用い、
   前記光学式センサを前記一対のアームの相対向する面の一方側に設け、
   該光学式センサから前記一対のアームの相対向する他方の面に投光すると共に、該他方の面からの反射光を受光することを特徴とする紙厚検知装置。
3. 請求項１または２に記載の紙厚検知装置において、
   前記弾性部材を前記搬送ローラの支軸と前記アームを軸支する前記回転軸との間に配置したことを特徴とする紙厚検知装置。
   
4. 給紙搬送部を複数具備する給紙搬送装置であって、
   前記複数の給紙搬送部の少なくとも一つが請求項１ないし３のいずれか一つに記載の紙厚検知装置を有することを特徴とする給紙搬送装置。
5. 請求項４記載の給紙搬送装置を有することを特徴とする画像読取装置。
6. 請求項１ないし３のいずれか一つに記載の紙厚検知装置または請求項４に記載の給紙搬送装置または請求項５に記載の画像読取装置を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６記載の画像形成装置において、複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機またはインクジェット記録装置のいずれかであるか、またはそれらの少なくとも二つを組み合わせた複合機であることを特徴とする画像形成装置。