JP6598831B2 - 検知装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
高画質が要求される場面においては、従来から、画像形成装置内に配置した検知装置によって、記録材上に形成された基準パターンのパッチ画像(被検知材)を検知している。
そして、その出力データと基準パターンのデータとを比較することで補正データを作成し、次に形成される画像の色味等の画質を校正するようになっている。
一方、エコロジー対応のためには、検知装置によって、記録材(記録媒体)の表面性状の画像を検知し、記録材の種類を判別することによって、記録材の種類に応じて画像形成の条件を変え、最小エネルギーで印刷を行うようになっている。
これらの技術に用いられる検知装置は、記録材上のパッチ画像や記録材の表面性状の画像を読み取るため、画像形成時に記録材が搬送される搬送路内に配置することが望ましい。
しかしながら、搬送路内に検知装置を配置すると、紙粉等により検知装置が汚染され、正確に記録材上のパッチ画像(被検知材)や表面性状を検知できなくなるおそれがある。
また、検知装置による読み取り精度を上げるためには、受光素子と記録材との距離を一定に制御することが望ましい。距離を一定にするためには、検知時に検知装置を記録材に密着させることで実現できるので、検知装置を、搬送路の検知装置と対向する対向面に突き当て、記録材を挟み込む方法が考えられる。
しかしながら、恒常的に検知装置を搬送路の対向面に突き当てていると、摩擦等による画像不良やコシの弱い記録材の紙詰まり等が懸念される。よって、読み取り時には、搬送路の対向面に検知装置を当接させ、非読み取り時には、検知装置を対向面から離間させることが望ましい。
このような検知装置の当接離間動作を実現する技術として、例えば、特許文献2には、測色センサ(受光素子)を備えた測色ユニット(検知装置の装置本体)が記録材を押圧する第1の位置と、押圧を解除する第2の位置との間を移動する構成が提案されている。
録材の搬送性の維持のために、検知装置の装置本体を当接離間する構成は個別に存在するだけであった。すなわち、シャッターの開閉機能と被検知材に対しての当接離間機能の両方を有する技術は開示されていない。
本発明の目的は、開閉部材の開閉機構、及び、被検知材に対しての当接離間機構の両方を有することで、汚染防止を図ると共に、被検知材の検知精度向上と非検知時の搬送性維持を両立させることにある。
被検知材に対して光を発光する発光素子と、
前記被検知材からの反射光を受光する受光素子と、
前記発光素子から発光される光、及び前記被検知材からの反射光が通過する開口部を開閉する開閉部材と、を有する装置本体を備え、該装置本体が前記被検知材に当接する第1の位置と、前記被検知材から離間する第2の位置との間を移動可能な検知装置において、
前記装置本体が前記第1の位置に移動することに応じて、前記開口部に前記開閉部材が接触することなく前記開閉部材が開き、
前記装置本体が前記第2の位置に移動することに応じて、前記開口部に前記開閉部材が接触することなく前記開閉部材が閉じるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、上記した検知装置が、被記録材としての記録媒体の搬送路に対向して配設されていることを特徴とする。
以下の説明では、本発明に係る検知装置として測色装置を搭載した画像形成装置を例にとって説明する。画像形成装置としては、電子写真方式のカラーレーザープリンタ(以下LBP)を例示している。測色装置とは、出力された画像の安定した色味を実現することを目的とし、出力した画像の色味を、測色装置を用いて検出し、画像形成装置のプロセス条件にフィードバックをかけるデバイスである。本発明の検知装置としては、測色装置に限定されず、記録材(記録媒体)の表面性状を撮影し、記録材の種類を判別する、いわゆ
るメディアセンサ等に利用することもできる。さらに、ここでは画像形成装置としてLBPに適用しているが、本発明はこれに限定されず、複写機やインクジェットプリンタ等に適用することもできる。
最初に、本発明が適用される画像形成装置としてのLBPの概略構成について、図2を用いて説明する。図2は、本発明が適用されるLBPの概略断面構成である。
まず、画像形成部について説明する。
画像形成部は、YMCK各色のステーション毎の感光体(以下感光ドラムという)31Y、31M、31C、31Kを備えている。感光ドラム31Y、31M、31C、31Kの周囲には、一次帯電手段としての帯電ローラ32Y、32M、32C、32K、露光スキャナ部33Y、33M、33C、33K、現像手段としての現像器38Y、38M、38C、38Kが設けられている。
感光ドラム31Y、31M、31C、31Kは、アルミシリンダの外周に有機光導電層を塗布して構成され、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するものである。駆動モータは感光ドラム31Y、31M、31C、31Kを画像形成動作に応じて時計周り方向に回転させる。
感光ドラム31Y、31M、31C、31K・帯電ローラ32Y、32M、32C、32K・現像器38Y、38M、38C、38Kは一体構成となっている。そして、画像形成装置本体から脱着可能なトナーカートリッジ39Y、39M、39C、39Kを構成している。
この中間転写ベルト37の下方には、記録媒体である記録材Pを収納する給紙カセット44が配置されている。また、給紙カセット44内の記録材Pを、給紙ローラ45,46によって、二次転写ローラ43と中間転写ベルト37の当接部である二次転写部に向けて搬送する給紙搬送路Aが設けられている。さらに、二次転写部の上方には定着部51が配置され、定着部51の上方には、定着部51から排出される記録材Pを、排紙ローラ50によって装置上面の排紙トレイ52に排紙する排紙搬送路Bが設けられている。また、排紙搬送路Bから、本実施形態では、排紙搬送路Bから定着部51を迂回して給紙搬送路に戻す両面搬送路Dが設けられている。
なお、符号55は本体制御部、符号56は作像制御部であり、上記した構成部分を制御動作するものである。
前述の本体制御部55が画像信号を受け取ると、記録材Pは、給紙カセット44から給紙ローラ45、46によって送り出される。そして、後述の画像形成動作と記録材Pの搬送との同期をとるためのローラ状同期回転体、即ち、搬送ローラ対(レジストローラ対)47に一旦挟持され、停止して待機する。
一方、作像制御部56は、受け取った画像信号に応じ、露光スキャナ部33Y、33M、33C、33Kを駆動する。そして、帯電ローラ32Y、32M、32C、32Kにより一様に帯電した感光ドラム31Y、31M、31C、31Kの表面を露光走査して静電潜像を形成する。
現像器38Y、38M、38C、38Kは前記静電潜像を可視化する手段であり、ステーション毎にイエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の現像を
行う。各現像器38Y、38M、38C、38Kには、スリーブ35Y、35M、35C、35Kが設けられており、前記静電潜像を可視化するための現像バイアスが印加されている。このように、感光ドラム31Y、31M、31C、31Kの表面に形成された静電潜像は、現像器38Y、38M、38C、38Kの作用により単色トナー像として現像される。
中間転写ベルト37は、感光ドラム31Y、31M、31C、31Kに接触しており、カラー画像形成時に反時計周り方向に感光ドラム31Y、31M、31C、31Kの回転と同期して回転する。現像された単色トナー像は一次転写ローラ34に印加された一次転写バイアスの作用により順次転写され、中間転写ベルト37上で多色トナー像となる。
ローラ43とで形成される二次転写ニップ部に搬送される。これと同時に、搬送ローラ対47に挟持された状態で待機していた記録材Pが搬送ローラ対47の作用により中間転写ベルト37上の多色トナー像と同期を取りながら二次転写ニップ部に搬送される。中間転写ベルト37上の多色トナー像が二次転写ローラ43に印加された二次転写バイアスの作用により一括転写される。
定着部51は、記録材Pを搬送させながら、転写された多色トナー像を溶融定着させるものであり、記録材Pを加熱する定着ローラ51aと記録材Pを定着ローラ51aに圧接させるための加圧ローラ51bを備えている。定着ローラ51aと加圧ローラ51bは中空状に形成され、定着ローラ内部にはヒータ51ahが内蔵されている。
多色トナー像を保持した記録材Pは定着ローラ51aと加圧ローラ51bにより搬送されるとともに、熱および圧力を加えられ、トナーが記録材表面に定着される。
トナー像定着後の記録材Pは、排紙ローラ50によって排紙トレイ52に排紙され画像形成動作を終了する。もしくは、2面目への画像形成が行われる場合には、排紙搬送路Bでのスイッチバック動作によって、両面搬送路Dを経由して、給紙搬送路Aに戻り、再び搬送ローラ対47(レジストローラ対)に一旦挟持され、停止して待機する。その後、上述した一連の画像形成動作が行われて記録材Pの2面目への画像形成が行われる。両面搬送路Dは、排紙搬送路Bから定着部51を迂回するように斜め下方に傾斜して延び、次いで垂直下方に延び、さらにU字状に方向転換して給紙搬送路Aに合流するように構成される。両面搬送路Dには、排紙搬送路B側から、下方に向かって、第1搬送ローラ対61、第2搬送ローラ対62、第3搬送ローラ対63が所定間隔で順次配置されている。
クリーニング手段48は、中間転写ベルト37上に転写残トナーとして残ったトナーをクリーニングするものであり、ここで回収された転写残トナーは廃トナーとしてクリーナ容器49に蓄えられる。
次に、本発明の検知装置を構成する測色装置100によるトナーパッチの測色について説明する。
図2に示すように、測色装置100は、両面搬送路Dの垂直に延びる領域、図示例では、第2搬送ローラ対62と第3搬送ローラ対63の間に設けられている。この測色装置100は、記録材Pの画像を測色して電子データとして出力する装置本体としての測色ユニット10を備えている。
トナーパッチTの測色モードが開始されると、まず始めに、前述した一連の動作により、記録材Pに、図3に示すような画質校正用のパッチ画像であるトナーパッチTが形成される。トナーパッチTは、各色について、濃度が異なる複数の基本パターンの画像を、記録材Pの搬送方向と直交する幅方向中央部に、搬送方向に沿って一列に形成したものである。
定着部51を通過した記録材Pは、排紙搬送路Bでのスイッチバック動作によって、両面搬送路Dに移送され、記録材Pに形成されたトナーパッチTが、測色ユニット10によって、記録材Pの搬送と同期しながら順次測色される。測色ユニット10は、記録材Pの幅方向中央に形成されたトナーパッチTを測色するために、両面搬送路Dの搬送方向Y(図示例では垂直下方)とは直交方向、すなわち第2、第3搬送ローラ対62,63の長手方向の中央部に対向配置されている。
測色ユニット10により測色され、両面搬送路Dを通過した記録材Pは、両面搬送路Dの下端でUターンして給紙搬送路Aに戻り、2次転写部・定着部51を通過して排紙ローラ50によって排紙トレイ52に排出される。
このような一連の画像形成動作およびトナーパッチ測色動作は、本体制御部55によって制御されるもので、測色ユニット10によって測色されたトナーパッチTの測色データは本体制御部55に送られる。本体制御部55では、この測色データに基づいて色補正データが作製され、次に形成される画像の画像情報にフィードバックされる。
次に、本発明の実施形態1に係る測色装置(検知装置)100について、図1、図4乃至図7を用いて詳細に説明する。
(測色ユニットについて)
まず、図4を参照して、測色装置100を構成する測色ユニット10の概略構成について説明する。図4(a)は測色ユニット10が記録材Pを案内する搬送面Daから離間した離間状態、図4(b)は測色ユニット10が搬送面Daに当接した当接状態を示している。図4(c)は、図4(b)の測色ユニット10の内部構成をY方向から見た模式図である。
この測色ユニット10は、両面搬送路Dに面して配設され、対向する両面搬送路Dの搬送面Daに対して直交方向に前進、後退可能となっている。以下の説明では、搬送面Daに当接する当接方向をX、記録材Pの搬送方向をYとする。また、各構成部材について、搬送面Da側の面を前面、搬送面Daと反対側を背面として説明する。
測色ユニット10は、両面搬送路Dを通過する記録材Pのトナーパッチを測色する検知部としての測色器11と、測色器11の開口部である測色窓11aを開閉する開閉部材としてのシャッター14と、を有している。また、測色器11を固定する測色器ベース13と、測色器11及びシャッター14を覆うカバー部材としての測色器カバー12とを備えている。測色窓11aは、例えばガラスやカバーシート等によって開口面が塞がれることによって、粉塵や紙粉等が測色器11内に入らないように保護されている。シャッター14は、測色窓11aのガラスやカバーシート等からなる開口面が粉塵や紙粉等により汚れてしまうことを防ぐための部材である。
測色器11は、記録材Pのトナーパッチに光を照射するLED等の光源(発光素子)111と、トナーパッチからの反射光を受光するラインセンサ等の受光素子112と、を有している。照射窓11aは、光源111から発光される光、及び記録材Pからの反射光が通過する部分であり、シャッター14によって開閉される。
測色器11の内部構成は、図4(c)に例示するように、記録材Pからの拡散反射光を分光する回折格子115を有し、回折格子115によって分光された光を受光素子112で受光する構成となっている。光源111からの記録材反射光路中には、光源111からの照射光を記録材に集光するレンズを備えた導光部材113が、また、記録材から回折格子115に至る光路中には、反射光を回折格子115に集光するレンズを備えた導光部材114と、スリット116が配置されている。もっとも、測色器11の内部構成は、図示の構成に限定されるものではなく、図示例の回折格子115やプリズム等の分光手段を有する構成であればよい。光源111、受光素子112、回折格子115の配置及び光路の構成は、配置スペース、測色窓11aの位置等によって種々の構成を採ることができる。
測色器ベース13は、測色器11の背面に固定される板状部材で、搬送面Daに対して平行に設けられている。測色器ベース13の背面には、図1に示すようなスライドカム15に係合する当接部13aを備えたL字形状の係合片130が設けられている。係合片130は、測色器ベース13の背面から当接方向Xと反対方向に延びる基部13bと、基部13bの先端から搬送方向Yに平行に屈曲する屈曲部13cとを有し、屈曲部13cに当接部13aが突設されている。スライドカムについては、後述する。
測色器カバー12は、測色器ベース13側が開いた開ボックス断面形状で、端部が測色器ベース13に固定されて、測色器カバー12と共に筐体を構成している。そして、両面搬送路Dと対向する前面12bが、対向する両面搬送路Dの搬送面Daと平行な平面となっている。この測色器カバー12の前面12bにも、開口部12aが設けられている。開口部12aは、照射窓11aのようにガラスやカバーシート等により開口面が塞がれていない。これは、開口部12aは、搬送面Daに当接する部材であり、ガラスやカバーシート等があると、検知時に記録材Pに当接によって傷がついたり、粉塵や紙粉が付着したりで検知精度が低下しないようにするためである。しかし、開口部12aが空洞であると、粉塵や紙粉が開口部12aを通過してしまうため、シャッター14により測色窓11aの開口面を覆うことで汚れないような構成としている。
測色ユニット10は、第1の付勢部材である付勢部材18によって、測色ユニット10が搬送面Daに対して当接方向Xに付勢されている。付勢部材18は、測色ユニット10の背面を押圧するように配置されている。すなわち、付勢部材18は圧縮状態で、その一端が測色器ベース13の背面に係合し、他端が不図示の本体フレームに係合している。
離間位置では、測色器カバー12の前面12bと搬送面Daとの隙間が、両面搬送路Dの隙間程度に設定され、測色ユニット10のトナーパッチTの記録面側を案内する搬送面として機能する。測色ユニット10の前面の上流側の部分は上流端に向かって徐々に搬送面Daとの隙間が広がるように傾斜する傾斜面が設けられている。
トナーパッチの測色時には、当接位置では、測色器カバー12の前面12bが、付勢部材18の付勢力(トナー画像に影響しない・搬送に支障がない)によって、記録材Pを搬送面Daに押圧し、測色ユニット10と搬送面Daとによって記録材Pを挟持しながら搬送する。これは、記録材Pと測色ユニット10内の測色器11との距離の変動を極力減らした状態で搬送するためである。これによって、記録材Pに形成された測色用のトナーパッチTを安定して読み取ることができ、トナーパッチTの測色精度を高精度に保証することができる。
すなわち、記録材PのトナーパッチTを測色する前に、測色ユニット10の測色器カバー12の前面12bを搬送面Daとの当接位置に移動し、白基準板30に密着させる(図4(b)参照)。その時に白基準板30を測色し、基準色として本体制御部55に記憶する。その後、前述のように、記録材PのトナーパッチTを測色し、記憶された基準色の情報とトナーパッチの測色結果を比較することで色補正データを作成し、画像形成のプロセス条件にフィードバックする。
次に、図1を参照し、測色装置100を構成する測色ユニット10と、両面搬送路Dに対する測色ユニット10の進退動作(当接離間動作)を実現する作動機構22について詳細に説明する。
図1は、本実施形態1に係る測色ユニット10とその作動機構を示す概略斜視図であり、図1(a)は測色ユニット10を前面側から見た斜視図、図1(b)は図1(a)の測色ユニット10を上下に反転し背面側から見た斜視図である。
・測色ユニット10のシャッター14及び測色窓11aの構成
測色ユニット10は、上記した通り、測色器11、測色器ベース13、測色器カバー12、シャッター14から構成されており、これらは一体で、当接方向X及び当接方向Xとは反対の離間方向に移動可能となっている。測色器ベース13及び測色器カバー12は、図4で説明した通りであり、ここでは、主として、測色器11に設けられるシャッター14と測色窓11aについて説明する。
シャッター14は、測色ユニット10と連動して、測色ユニット10が当接位置(第1の位置)にあるときにシャッター14が開き、測色ユニット10が離間位置(第2の位置)にあるときにシャッター14が閉じる構成である。
測色窓11aは、測色器11の測色器11の前面に設けられ、この測色窓11aを通して、搬送面Da上の記録材PのトナーパッチTや、搬送面Da上の白基準板30の画像を測色する。測色器カバー12の前面12bにも、測色器11の測色窓11aに対応する測色窓12aが形成されている。
シャッター14は、測色器11の前面に沿って配置される薄板によって構成され、支軸14bを介して測色器11の前面に沿って揺動し、測色窓11aを当接方向Xに対して直交方向に横切って開閉するようになっている。支軸14bは、シャッター14の一端部を測色器ベース13に対して回転自在に支持するもので、シャッター14の遮光面部14aが、測色窓11aを閉じる閉位置と、測色窓11aを開く開位置との間を揺動するようになっている。支軸14bは、当接方向Xと平行に伸び、測色器ベース13の背面側に突出しており、突出端にはシャッター14を回転するためのレバー14cが取り付けられている。
作動機構22は、駆動源としてのモータ20と、モータ20の出力軸に取り付けられるウォーム16と、ウォーム16に噛み合うカムギア17と、を備えている。カムギア17は、ウォーム16に噛み合ってウォームギアを構成するウォームホイール17cと、回転カム170が、回転軸17bを共通として一体となった構成で、ウォームホイール17cの回転によって回転カム170が回転する。さらに、回転カム170に係合し、カムギア17の回転運動によって、所定距離だけ直線駆動(直線往復運動)するスライドカム15と、を備えた構成となっている。スライドカム15の移動方向は、記録材Pの搬送方向Yに対して直交し、かつ測色ユニット10の当接方向Xに対して直交する方向である。このスライドカム15の移動方向のうち、一方への移動方向を往動方向F,他方への移動方向を復動方向Hとする。
モータ20は不図示の本体フレームに固定され、モータ20の出力軸は、スライドカム15の記録材の搬送方向Yに対して直交し、かつ測色ユニット10の動作方向と直交する方向に向けられている。このモータ20の回転はウォーム16によって、カムギア17の回転軸の方向を測色ユニット10の当接方向Xと平行方向に変換している。
カム本体部150は、所定間隔を隔ててスライド方向に互いに平行に伸びる上下一対のスライド片15e,15eの両端が縦片によって連結された枠体で、このスライド片15e,15eの間の空間を利用して前記付勢部材18が配設されている。
カム受け部151は当接方向Xと直交する板状部によって構成され、カムギア17の回転カム170が嵌合する矩形状の開口部152が設けられている。開口部152は、スライド方向と直交方向に延びる互いに対向する2つの内側面である第1,第2カム受け面15a,15bと、スライド方向(F,H)と平行方向に延びる互いに対向する2つの内側面15g1、15g2と、を有している。スライド方向と直交方向に延びる2つの内側面の内、第1カム受け面15aはカム本体部150から遠く、第2カム受け面15bがカム本体部150に近い。
カムギア17の回転カム170は、回転軸17bに固定される卵形状の板カムで、カム面の最も半径が大きい部分を頂部カム面17aとすると、回転カム170の長径は、第1カム受け面15aと第2カム受け面15bとの間の距離と等しくなっている。一方、スライド方向と平行の2つの内側面15g1、15g2は、回転する回転カム170の頂部カム面17aが干渉しない構成となっており、15g1と15g2の間の距離は、頂部カム面17aとは干渉しない間隔となっている。カムギア17の回転によって、スライドカム15はスライド方向に往復移動する。
スライド片15eの背面は、この当接部13aの摺動範囲において、復動限から往動限に向かって徐々に搬送面に近づく方向に傾斜する斜面15cとなっている。すなわち、スライド片15eの背面は、斜面15cを隔てて、搬送面Daから遠い第1面15e1と、搬送面Daに近い第2面15e2を有する段差を備えた構成となっている。また、斜面15cと搬送面Daから遠い第1面15e1との境界部には、クリック部15fが突出形成されている。
図1は、当接部13aは往動限位置、すなわち、斜面15cと搬送面Daに近い第2面15e2との境界部付近に位置し、測色ユニット10を当接位置に保持する状態を示している。
カムギア17の頂部カム面17aは第2カム受け面15bに位置し、スライドカム15が往動限に位置する間は(測色ユニット10は当接位置)、シャッター押圧部15dはレバー14cに係合せず、シャッター14は自由状態で開位置にある。スライドカム15が復動限に達すると(測色ユニット10は離間位置)、シャッター押圧部15dがレバー1
4cに係合してシャッター14を閉位置に移動させる。
次に、測色ユニット10の当接離間動作について、図5及び図6を参照して説明する。
図5は、図1のカムギア17とスライドカム15の関係を表す概略図、図6は、スライドカム15と測色ユニット10の関係を表す概略図であり、スライドカム15を下方から見た図である。図6では、記録材PのトナーパッチTを測色する場合、搬送面Daの白基準板30を測色する場合で被検知材が異なり、当接位置は記録材Pの厚み分だけ異なるが、合わせて被検知材の測色面Zとしている。白基準板30が無い場合には、被検知材が搬送面Daそのものの場合もある。
(離間位置から当接位置への遷移動作)
まず、測色ユニット10が、測色面Zに対して離間位置から当接位置へ遷移する際の動作について説明する。
通常、測色ユニット10は、測色面Zから退避した離間位置にある(図6(a))。このとき、回転カム170の頂部カム面17aは、図5(a)に示すように、スライドカム15のカム受け部151の第1カム受け面15aに対して直交するように当接している。この時のカムギア17の位相を0°(第1死点)とする。この時点では、スライドカム15は復動方向Hの復動限に位置する。復動方向Hは、スライドカム15のカム本体部150がカムギアの回転軸17b側に移動する方向である。スライド片15eに当接する測色
ユニット10の係合片130の当接部13aは、測色面Zから遠い第1面15e1上であって、斜面15cとの境界部付近に位置し、境界部に突出するクリック部15fに係合している(図6(a)参照)。
すなわち、測色ユニット10が離間位置(第2の位置)に到達した後に、スライドカム15に回転カム170から駆動が伝達されない空走期間を有する。
この間、測色ユニット10は、図6(a)に示すように、不図示の付勢部材によって当接方向Xに付勢されており、また、測色ユニット10は不図示のガイド部により、図6における左右方向には移動しない構成となっている。
そして、カムギア17が、さらに回転すると、回転カム170の頂部カム面17aが、カム受け部の第2カム受け面15bを押圧し始め(図5(b)から図5(c)に至る期間)、スライドカム15は往動方向Fに移動を開始する。往動方向Fは、スライドカム15のカム本体部150がカムギア17の回転軸から離れる方向に移動する方向である。
クリック部15fが、測色ユニット10の係合片130の当接部13aを通過すると、図6(b)のように、測色器ベース13の当接部13aは、第1面15e1からから斜面15cに移動する。そして、付勢部材18の付勢力により、当接部13aが斜面15cを、往動方向Fに押す分力が発生する。これにより、スライドカム15は、カムギア17の駆動力から解放され、スライドカム15とカムギア17の関係は、図5(c)のように、回転カム170の頂部カム面17aが、第2カム受け面15bから離れた状態になる。このとき、スライドカム15および測色ユニット10は、図6(d)に示すように、測色ユニット10の前面12bは測色面Zに当接する。この当接位置X1では、当接部13aはスライドカム15の搬送面に近い側の第1面15e1とは離れており、測色ユニット10は安定的に測色面Zに当接する。一方、カムギア17がさらに回転し、回転位相が180°に達すると、回転カム170の頂部カム面17aが、第2カム受け面15bに対して直交状態で当接し、スライドカム15が、往動方向Fの往動限に達する(図5(d))。
この時、測色ユニット10の当接状態は図5に示すフォトセンサ19で検知している。図5(a)の離間位置から図5(c)の当接位置へ移行する間に、スライドカム15の遮光部15hがフォトセンサ19を遮光するタイミングがあり、そのタイミングからカムギア17をある位相分回転させた位置を当接状態と判断している。詳細な説明は後述する。
次に、測色ユニット10が当接位置から離間位置へ遷移する際の動作について説明する。
測色等が終了し、離間位置へ遷移する場合には、モータ20が回転駆動される。このときも離間位置から当接位置へ遷移させるときと同じE方向に回転させる。すなわち、駆動連結されたカムギア17は、図5のE方向に回転する。本実施形態においては、モータ20を逆転駆動させず、常に一方向(E方向)に回転させることにより、モータ制御のための回路構成を簡略化し、コストダウンを行っている。すなわち、回転カム170はモータ20から1方向の回転駆動のみが与えられている。
カムギア17が回転し、図5(e)の状態に到達すると、回転カム170の頂部カム面17aは、スライドカム15の第1カム受け面15aに対する当接が始まる。その後、カムギア17は、図5(f)の状態に達する(第1死点)。このときの状態は図5(a)と等価である。
一方、スライドカム15は、図5(d)から図5(e)に遷移する期間、すなわち、回転位相が180°から270°を所定量越えてカムギア17が第1カム受け面15aに当接するまでは、移動しない。したがって、測色ユニット10が当接位置(第1の位置)に到達した後に、スライドカム15に回転カム170から駆動が伝達されない空走期間を有する。
このとき、測色ユニット10は付勢部材18によって、図6の当接方向Xに付勢されており、この付勢力により測色器カバー12の前面12bは測色面Zに当接した状態になっている。ここで測色面Zは記録材Pの有無によって変わる。つまり、測色の対象が記録材Pであるときには、測色面Zは記録材Pの表面であり、記録材Pが存在しないときには測色面Zは白基準板30の表面となる。
カムギア17が回転し、図5(e)から図5(f)に至る期間において、回転カム170の頂部カム面17aがスライドカム15の第1カム受け面15aを押すことにより、スライドカム15は、往動方向Fとは反対の復動方向Hにスライド移動を開始する。
以上説明した通り、測色ユニット10を当接方向に付勢する付勢部材18と、モータ20、カムギア17及びスライドカム15が本発明のユニット駆動部(装置本体駆動部)を構成する。このうち、カムギア17及びスライドカム15が、測色ユニット10を当接位置(第1の位置)と離間位置(第2の位置)の間を往復移動させるカム機構を構成する。そして、測色ユニット10が当接位置(第1の位置)にある時には、測色ユニット10が付勢部材18によって記録材Pに押圧される。また、測色ユニット10が離間位置(第2の位置)にある時には、測色ユニット10はカム機構を構成するスライドカム17及びカムギア17の回転カム170によって付勢部材18の押圧力に抗して離間位置に保持される。
次に、この測色ユニット10のシャッター14の動きについて、図7を参照して説明する。図7は、カムギア17およびスライドカム15の位相と、シャッター14の動きを示した図であり、図5と同じく、図1における(a)の測色窓側の面から見た図である。
(測色ユニット10が離間位置から当接位置へと遷移する際のシャッター14)
測色ユニット10が離間位置にある時、図7(a)に示すように、シャッター14の遮光面部14aは、測色ユニット10の読取部である測色器11の測色窓11aを塞ぐ形で配設されている。この時の状態をシャッター閉状態とする。シャッター14は、支軸14bの回転中心を中心に、測色器ベース13に、回転可能に保持されており、シャッター重心Gに、矢印方向に自重による付勢力が付与されている。図7(a)の状態において、シャッター14は、自重による回転力を、シャッター14の支軸14bに固定されたレバー
14cが、スライドカム15のシャッター押圧部15dに当接することで保持されている。
その後、カムギア17の回転に伴ってスライドカム15が往動方向Fに移動するにつれて、徐々に測色窓11aが露出し、図7(b)の状態を経て、図7(c)の状態に達する。図7(c)の状態に達した時には、シャッター14は受面14dが不図示の突き当て部に当接することにより、保持され測色窓11aは完全に露出した全開状態となる。この全開状態をシャッター開状態とする。すなわち測色ユニット10が当接状態にある時にはシャッター開状態となっている。
以上の通り、モータ20、カムギア17、スライドカム15及びスライドカム15に設けられたシャッター押圧部15dが本発明のシャッター駆動部(開閉部材駆動部)を構成するものである。すなわち、シャッター駆動部とユニット駆動部は同一の駆動源であるモータ20によって駆動される。
そして、シャッター14は自重によって開方向に付勢されており、シャッター駆動部は、シャッター14の付勢方向と逆方向、この例では閉方向のみの駆動を行うようになっている。シャッター14を自重によって閉方向に付勢し、シャッター駆動部は、開方向のみの駆動を行うように構成してもよい。
次に、この測色ユニット10が当接位置から離間位置へ遷移する際のシャッター14の動きについて、図7を用いて説明する。
測色ユニット10が当接位置にある時、図7(c)に示すようにシャッター14の遮光面部14aは測色ユニット10の読取部である測色器11の測色窓11aを完全に解放したシャッター開状態となっている。図7(c)の状態において、シャッター14は自重による回転力を受面14dが不図示の突き当て部に当接することで保持されている。その後カムギア17の回転に伴いスライドカム15がH方向に移動するに伴い、徐々に測色窓11aを塞いでいき、図7(d)の状態を経て、図7(e)(図7(a))の状態に達する。
このとき、測色ユニット10は離間状態であり、シャッター14の遮光面部14aは測色ユニット10の読取部である測色器11の測色窓11aを完全に塞いだシャッター閉状態となっている。ここまで説明したシャッター開状態、シャッター閉状態を含むシャッター14の遮光面部14aによる測色窓11aの開放度合いをシャッター開度と定義する。
ここで、測色ユニット10の当接位置、離間位置の検知手段について説明する。
前述したように測色ユニット10が、図5(a)離間位置から図5(c)当接位置への移行時にスライドカム15がF方向へ移動し、遮光部15hがセンサ19を遮光したタイミングで、図8に示すように、センサ19の出力はWとなる。本実施形態では、この遮光したタイミングから、カムギア17を、ある所定の位相αdeg回転させたタイミングを測色ユニット10が当接位置、シャッター14が開状態に移動したと判断している。これは、測色ユニット10が当接位置であるθ1degの間、かつシャッター14が開状態になるθ3degの間になる角度に設定している。
このセンサが透過したタイミングから、カムギア17をある所定の位相βdeg回転させたタイミングを測色ユニット10が離間位置、シャッター14が閉状態に移動したと判断している。これは、測色ユニット10が離間位置であるθ2degの間、かつシャッター14が閉状態であるθ4degの間になる角度に設定している。
このように、測色ユニット10が当接位置および離間位置であるときのカムギア17の
位相は、それぞれθ1、θ2の幅をもって存在している。また、シャッター開状態とシャッター閉状態であるときも、同様に、カムギア17の位相もそれぞれθ3、θ4の幅を持っている。こうすることによって、測色ユニット10の当接離間動作、シャッター14の開閉動作を行う駆動源であるモータ20の停止位置(センサ出力Wからのαdeg、及びセンサ出力Vからのβdeg)をラフに設定することができ、制御を簡略化することができる。
また、本実施形態ではモータ20にDCブラシモータを使用している。DCブラシモータは廉価である半面、負荷トルクによって回転速度が変化するという特性を持っている。つまり、負荷トルクが軽いと回転は速くなり、負荷トルクが重いと回転は遅くなる。
本実施形態におけるカムギア17の位相とモータ20にかかる負荷トルクの関係を示した図を図9に示す。横軸にカムギア17の位相を示し、縦軸にモータ20の負荷トルクを示している。
すなわち、離間位置から当接位置に遷移する時間と、当接位置から離間位置に変化する時間は異なってくる。そのため、当接離間動作の耐久を通して、モータにかかるトルクが変動したとしても、前述のように、測色ユニット10の当接位置、離間位置、及び、シャッター14の開状態、閉状態である時のカムギア17の位相に幅を持たせている。したがって、このトルク変動によるカムギア17の回転時間の変動を吸収する事ができ、測色ユニット10及び、シャッター14を所定の位置で止める事ができる。
以上、本実施形態によれば、測色ユニット10の測色器11を保護するシャッター14の開閉機構と、測色ユニット10の記録材Pに対する当接離間機構の両方を兼ね備えることで、読取部の汚染防止及び、記録材Pの検知精度向上と非読み取り時の搬送性の維持を両立させることができる。
また、シャッター14の開閉動作と測色ユニット10の当接離間動作を一つのモータ20(アクチュエータ)で連動させているので、測色ユニット10の当接離間状態とシャッター14の開閉状態の制御を同一の部品で行う事ができるため、両者の動作タイミングを精度よく制御することができる。また、アクチュエータとしてのモータ20を一つに集約することで省スペース化にも有利である。
次に、本発明の実施形態2について図10、図11を参照して説明する。本実施形態において、本発明が適用される画像形成装置、画像形成装置が備える測色ユニットの基本構成は、実施形態1のものと同じであるので、実施形態1のものと同一もしくは相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
図10(a)、(b)は測色ユニットの構成図、図11(a)〜(e)はカムギア、スライドカム、シャッターの動作説明図であり、実施形態1の測色ユニットの当接離間動作
と、シャッターの開閉動作を2つのアクチュエータであるモータ20,200で駆動させたものである。
図10に示すように、測色ユニット10の当接離間動作は、実施形態1と同様に、モータ20を用いて、ウォーム16、カムギア17、スライドカム15を介して行われる。一方、シャッター14の開閉は、モータ200を用いて、モータ200の出力軸上に取り付けられたウォーム161、ウォーム161と噛み合い回転するカムギア171を介して、カムギア171からの駆動によって行われる構成となっている。カムギア171は、ウォーム161に噛み合ってウォームギアを構成するウォームホイール171cと、回転カム1710が、回転軸17bを共通として一体となった構成で、ウォームホイール17cの回転によって回転カム1710が回転する。
すなわち、測色ユニット10の移動とシャッター14の開閉動作が独立しており、シャッター駆動部とユニット駆動部が、それぞれ別の駆動源であるモータ20,200によって駆動される。
・シャッター閉状態から開状態への動作説明(図11(a)〜(c))
まず、測色ユニット10の離間位置から当接位置へ遷移する際のシャッター14の動きについて説明する。
図11は、カムギア171およびスライドカム15の位相とシャッター14の動きを示した図である。測色ユニット10が離間位置にある時、図11(a)に示すようにシャッター14は測色ユニット10の読み取り部である測色窓11aを塞ぐ形で配設されている。この時、シャッター押圧部14cにカムギア171のカム面171aを当接させることで、シャッター14を閉状態に保持している。その後、モータ200からカムギア171へ駆動力が伝達され、カムギア171のE方向への回転に伴い、カムギア171の頂部カム面171aとシャッター押圧部14cの当接状態が変移する。この変移により、シャッター14は自重でI方向へ回転し、徐々に測色窓11aが露出し、図11(b)の状態を経て、図11(c)の状態に達する。
図11(c)の状態に達した時には、シャッター14のシャッター押圧部14cとカムギア171の頂部カム面171aは、完全に離れた状態になっており、シャッター14は受面14dが不図示の突き当て部に当接することにより、測色窓11aは完全に露出した全開状態となる。この全開状態をシャッター開状態とする。すなわち測色ユニット10が当接状態にある時にはシャッター開状態となっている。
次に、この測色ユニット10が当接位置から離間位置へ遷移する際のシャッターの動きについて説明する。
測色ユニット10が当接位置にある時、図11(c)に示すように、シャッター14は測色ユニット10の測色窓11aを完全に解放したシャッター開状態となっている。図11(c)の状態において、シャッター14は、自重による回転力で受面14dを不図示の突き当て部に当接することで保持されている。その後、カムギア171のE方向への回転に伴い、カムギア171のカム面171aがシャッター14のシャッター押圧部14cに当接し始め、シャッター14をQ方向へ回転させる。徐々に測色窓11aを塞いでいき、図11(d)の状態を経て、図11(e)(図11(a))の状態に達する。このとき、測色ユニット10は離間状態であり、シャッター14は測色ユニット10の測色器11の測色窓11aを完全に塞いだシャッター閉状態となっている。
このように、測色ユニット10の測色器11を保護するシャッター14の開閉機構と、測色ユニット10の記録材に対する当接離間機構を兼ね備え、それぞれの機構を2つのモ
ータ20.200によって駆動させる。そして、駆動タイミングを連動させることで、測色器11の汚染防止を図ることができ、記録材Pの検知精度向上と非読み取り時の搬送性の維持を両立させることができる。
また、本実施形態は、アクチュエータにモータを用いたものであるが、それに限定するものではなく、ソレノイドやクラッチなどのその他のアクチュエータを用いても良い。
次に、本発明の実施形態3について、図12〜図14を参照して説明する。本実施形態3においても、本発明が適用される画像形成装置、画像形成装置が備える測色ユニットの基本構成は、実施形態1のものと同じであるので、実施形態1のものと同一もしくは相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
図12は、本発明の実施形態3に係る画像形成装置の断面図、図13(a)、(b)は測色ユニットの構成図、図14(a)〜(e)はカムギア、スライドカム、シャッターの動作説明図である。実施形態1の測色ユニットの搬送路に対する配置を変え、シャッターの開閉構成を変更したものである。
本実施形態では、図12に示すように、測色ユニット10を、両面搬送路Dが水平になっている箇所に設け、記録材Pが測色ユニット10の下側を搬送される構成になっている。また、図13(a)、(b)に示すように、シャッター14の開閉動作は、シャッター14を付勢する第2の付勢部材であるシャッター付勢部材21とスライドカム15によって制御される。
・シャッター閉状態から開状態への動作説明(図14(a)〜(c))
まず、測色ユニット10の離間位置から当接位置へ遷移する際のシャッター14の動きについて説明する。図14は、カムギア17およびスライドカム15の位相とシャッター14の動きを示した図である。
測色ユニット10が離間位置にある時、図14(a)に示すように、シャッター14は測色ユニット10の読み取り部である測色窓11aを塞ぐ形で配設されている。シャッター14は支軸14bを中心に回転可能に保持され、シャッター押圧部14cにシャッター付勢部材21から矢印I方向に付勢力を付与されている。図14(a)の状態において、シャッター14は、シャッター付勢部材21からの付勢力による回転力を、シャッター14のレバー14cが、スライドカム15のシャッター押圧部15dに当接することで保持されている。
その後、カムギア17の回転に伴い、スライドカム15がF方向に移動し、シャッター14はシャッター押圧部材21より力を受けてI方向へ回転する。この回転により、徐々に測色窓11aが露出し、図14(b)の状態を経て、図14(c)の状態に達する。
図14(c)の状態に達した時には、シャッター14は受面14dが不図示の突き当て部に当接することにより、測色窓11aは完全に露出した全開状態となる。この全開状態をシャッター開状態とする。すなわち測色ユニット10が当接状態にある時にはシャッター開状態となっている。
次に、この測色ユニット10が当接位置から離間位置へ遷移する際のシャッターの動きについて説明する。
測色ユニット10が当接位置にある時、図14(c)に示すようにシャッター14は測色ユニット10の測色窓11aを完全に解放したシャッター開状態となっている。図14(c)の状態において、シャッター14はシャッター押圧部材21からの付勢力による回転力を受面14dが不図示の突き当て部に当接することで保持されている。その後、カムギア17の回転に伴いスライドカム15がH方向に移動し、シャッター14はスライドカム15のシャッター押圧部15dより力を受けて、Q方向へ回転する。このシャッター14の回転により、徐々に測色窓11aを塞いでいき、図14(d)の状態を経て、図14(e)(図14(a))の状態に達する。このとき、測色ユニット10は離間状態であり、シャッター14は測色ユニット10の読み取り部である測色窓11aを完全に塞いだシャッター閉状態となっている。
このように、実施形態3におけるシャッター14の動作をスライドカム15とシャッター押圧部材21で規制することで、測色ユニット10の設置方向による影響を受けず制御する事ができ、実施形態1と同様の効果を得る事ができる。
動動作についてスライドカムを用いて動作説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば回転カムを用いたものを適用しても良い。また、実施形態中に例示したシャッターの開方向への付勢手段、付勢方向等は、一例を示したものであり、本願発明の要件を満たしているものであればどのような構成であっても使用は可能である。
なお、上記各実施形態では、測色装置として、カラーのパッチ画像を測色する測色ユニットを例にとって説明したが、白黒のパッチ画像を測色する測色ユニットであってもよい。また、検知装置としては、パッチ画像を測色するのではなく、記録材の表面性状の画像を撮像し、記録材の種類を判別する撮像装置、いわゆるメディアセンサ等に利用することもできる。
11・・・・測色器、11a・・・・測色窓(開口部)
14・・・・シャッター(開閉部材)
P・・・・記録材、D・・・・両面搬送路(搬送路)
Claims (16)
- 被検知材に対して光を発光する発光素子と、
前記被検知材からの反射光を受光する受光素子と、
前記発光素子から発光される光、及び前記被検知材からの反射光が通過する開口部を開閉する開閉部材と、を有する装置本体を備え、該装置本体が前記被検知材に当接する第1の位置と、前記被検知材から離間する第2の位置との間を移動可能な検知装置において、
前記装置本体が前記第1の位置に移動することに応じて、前記開口部に前記開閉部材が接触することなく前記開閉部材が開き、
前記装置本体が前記第2の位置に移動することに応じて、前記開口部に前記開閉部材が接触することなく前記開閉部材が閉じるように構成されていることを特徴とする検知装置。 - 前記装置本体の移動と前記開閉部材の開閉動作が連動していることを特徴とする請求項1に記載の検知装置。
- 前記開閉部材を開閉する開閉部材駆動部と、
前記装置本体を移動させる装置本体駆動部と、を有し、
前記開閉部材駆動部と前記装置本体駆動部は、同一の駆動源によって駆動されることを特徴とする請求項1または2に記載の検知装置。 - 前記装置本体の移動と前記開閉部材の開閉動作が独立している請求項1に記載の検知装置。
- 前記開閉部材を開閉する開閉部材駆動部と、
前記装置本体を移動させる装置本体駆動部と、を有し、
前記開閉部材駆動部と前記装置本体駆動部は、それぞれ別の駆動源によって駆動される請求項4に記載の検知装置。 - 前記装置本体駆動部は
前記装置本体を第1の位置の当接方向に付勢する第1の付勢部材と、
前記装置本体を、前記第1の位置と前記第2の位置の間を往復移動させるカム機構と、を有し、
前記装置本体が第1の位置にある時には、前記装置本体が付勢部材によって前記被検知材に向かって押圧され、
前記装置本体が第2の位置にある時には、前記装置本体は前記カム機構によって付勢部材の押圧力に抗して第2の位置に保持されることを特徴とする請求項3または5のいずれか一の項に記載の検知装置。 - 前記カム機構は、前記装置本体の動作方向と直交する方向に動作するスライドカムを有することを特徴とする請求項6に記載の検知装置。
- 前記カム機構は、前記駆動源によって回転駆動され、前記スライドカムを直線駆動する回転カムを有し、前記装置本体が第1の位置または第2の位置に到達した後に、前記スライドカムに前記回転カムから駆動が伝達されない空走期間を有することを特徴とする請求項7に記載の検知装置。
- 前記回転カムは前記駆動源から1方向の回転駆動のみが与えられることを特徴とする請求項8に記載の検知装置。
- 前記開閉部材は開方向または閉方向いずれかに付勢されており、前記開閉部材駆動部は、前記開閉部材の付勢方向と逆方向のみの駆動を行うことを特徴とする請求項3に記載の検知装置。
- 前記開閉部材は自重によって開方向に付勢されており、
前記開閉部材駆動部は前記開閉部材を閉じる方向にのみ駆動することを特徴とする請求項10に記載の検知装置。 - 前記開閉部材は該開閉部材を付勢する第2の付勢部材によって付勢されていることを特徴とする請求項10に記載の検知装置。
- 前記受光素子は、前記被検知材の色を測色するセンサであり、前記被検知材の測色装置として用いられることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一の項に記載の検知装置。
- 前記受光素子は、記録媒体に形成された前記被検知材としてのパッチ画像を測色することを特徴とする請求項13に記載の検知装置。
- 前記受光素子は、前記被検知材の表面性状を撮像するセンサであり、前記被検知材の種類を判断する撮像装置として用いられることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一の項に記載の検知装置。
- 請求項1乃至15のいずれかの項に記載の検知装置が、前記被検知材としての記録媒体の搬送路に対向して配設されていることを特徴とする画像形成装置。
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