JP6602100B2

JP6602100B2 - シート搬送装置

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Publication number: JP6602100B2
Application number: JP2015162989A
Authority: JP
Inventors: 真也池田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2035-08-20
Also published as: JP2017039591A

Description

本発明は、シートの重送を検知する機能を有するシート搬送装置に関する。

超音波センサを用いて、複数の用紙が重なった状態で搬送される重送を検知する重送検知手段を有する画像形成装置が知られている。超音波センサは、超音波発信部と超音波受信部を有しており、用紙が１枚で搬送される（以後「単送」と呼ぶ）ときの超音波の減衰量と２枚以上の用紙が重なって搬送されるときの超音波の減衰量の違いを利用して、重送を検出する。尚、超音波の減衰量は、超音波発信部からの超音波の振幅と超音波受信部での受信波の振幅レベルの比率である。

この重送検知を行う際に、超音波センサ単品での感度バラつき、超音波センサの周囲温度、受信センサと発信センサのメカ的相対位置の変化等によって超音波発信部から超音波受信部への伝達特性が変動する。伝達特性が変動すると、同じ用紙であっても受信波の振幅レベルが変動してしまい、正しく重送の検出ができなくなる虞がある。

その為、印刷ジョブが投入されると、搬送路に用紙が搬送される前に超音波受信部と超音波発信部の間に用紙が無い状態での超音波センサの特性を取得する必要がある。そのためには、用紙搬送前に超音波を発信し、その時に検知した受信波の振幅レベルに応じて増幅回路の増幅率を補正する（以後、用紙無し補正と呼ぶ）ことで、重送の検知精度を高める手法が提案されている（特許文献１）。

特開２０１２−１８８１７７号公報

１つの印刷ジョブにおける印刷枚数が大量である場合、定着器や周辺のアクチュエーター等の発熱により、超音波センサの周囲温度が印刷ジョブの序盤と終盤とで大きく変動し、その結果、超音波センサの感度も変化する。従って、用紙搬送の開始前に上述した用紙無し補正を行ったとしても、印刷ジョブの終盤では重送を正しく検知できない可能性がある。

また、検知対象とする用紙の種類により超音波の減衰率が異なるため、同一印刷ジョブの途中で搬送する用紙の種類が変わった場合には、１枚目の用紙搬送前に行った用紙無し補正時の設定のままでは、正しく補正が行えない可能性がある。

上記の課題を解決するために、本発明のシート搬送装置は、シートを搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送されるシートの搬送路に設けられ、超音波を発信する発信手段と、前記発信手段に対向して設けられ、前記発信手段から発信される超音波を受信する受信手段と、前記発信手段と前記受信手段との間をシートが搬送されているときに前記発信手段から発信された超音波を前記受信手段が受信した受信波のレベルと閾値との比較に基づいて、前記搬送手段により２枚以上のシートが重なって搬送される重送を検知する重送検知手段と、前記発信手段と前記受信手段との間に次に搬送されるシートの種類を取得する取得手段と、を有し、前記重送検知手段は、前記発信手段と前記受信手段との間に次にシートが搬送されてくるまでに、前記取得手段により取得されるシートの種類に応じた発信条件で超音波を発信させ、前記受信手段が受信した受信波のレベルに基づいて、前記重送検知手段により重送を検知するときの前記閾値を決定する処理を１つの印刷ジョブ内における複数のシートに対して実行することを特徴とする。

本発明によれば、用紙無し補正の設定を搬送される複数のシートとシートとの間で変更することで、印刷ジョブ中搬送されるシートの種類が変更される場合でも、重送検知の精度を向上させることができる。

画像形成システムの概略断面図画像形成システムの制御ブロック図重送検知センサの構成図重送検知センサの制御ブロック図重送検知センサの検知原理を説明する図重送検知センサの発信波数と超音波受信レベルの関係を示す図重送検知センサの相対位置ずれに対する補正について説明する図重送検知センサのセンサ雰囲気温度に対する補正について説明する図通紙枚数と重送検知センサの雰囲気温度の関係を示す図用紙種と超音波の発信条件に関する図発信波数の変更について説明する図重送検知に関わる制御フローを示した図

＜プリンタシステム＞
以下、本発明の実施の形態の一例について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態である画像形成システムの一例を説明するための断面図である。図１に示すように、この画像形成システム１０００は、画像形成装置１０と、該画像形成装置１０の用紙（シートとも称す）排出側に接続されるシート処理装置５００と、を備えたシステムである。画像形成装置は、図１に示すように、画像形成装置１０、イメージリーダ２００、原稿給送装置１００、操作部４００で構成されている。

画像形成装置１０の露光制御部１１０は、入力されたビデオ信号に基づきレーザ光を変調して出力し、該レーザ光はポリゴンミラー１１０ａにより走査されながら感光ドラム１１１上に照射される。感光ドラム１１１には走査されたレーザ光に応じた静電潜像が形成される。

この感光ドラム１１１上の静電潜像は、現像器１１３から供給される現像剤によって現像剤像として可視像化される。また、レーザ光の照射開始と同期したタイミングで、各カセット１１４，１１５、手差給紙部１２５または両面搬送パス１２４の何れかから用紙が給紙される。給送された用紙はパスセンサ１３２（図３）を通過し、更に重送センサ１４０を通過する。このとき、重送センサ１４０により用紙が他の用紙と重ならずに搬送される単送であるか、複数の用紙が重なった状態で搬送される重送であるかが判断される。単送であるだと判断された場合に、用紙の搬送は継続される。重送検知については後述する。用紙は感光ドラム１１１と転写部１１６との間に搬送され、感光ドラム１１１に形成された現像剤像が転写部１１６により用紙上に転写される。

現像剤像が転写された用紙は定着部１１７に搬送され、加熱及び加圧されることにより現像剤像は用紙に定着される。定着部１１７を通過した用紙はフラッパ１２１および排出ローラ１１８を経て画像形成装置１０からシート処理装置５００へ排出される。

なお、画像形成面を下向きになる状態（フェイスダウン）で用紙が排出される場合には、定着部１１７を通過した用紙はフラッパ１２１の切換動作により一旦反転パス１２２内に導かれる。用紙の後端がフラッパ１２１を通過した後に、用紙はスイッチバックされて排出ローラ１１８により画像形成装置１０から排出される。以下、この排紙形態を反転排紙と呼ぶ。

さらに、用紙の両面に画像形成を行う両面印刷モードが設定されている場合には、定着部１１７を通過した用紙は、フラッパ１２１の切換動作により反転パス１２２に導かれ、その後スイッチバック搬送されて両面搬送パス１２４へ搬送される。両面搬送パス１２４へ導かれた用紙は所定タイミングで感光ドラム１１１と転写部１１６との間に搬送され、用紙の第２面に画像形成され、定着部１１７を通過してシート処理装置へ排出される。

次に、図２を参照して、画像形成装置１０の制御系について説明する。

＜制御ブロック図＞
本実施例の制御ブロック図について図２を用いて説明する。画像形成装置１０は、画像形成装置１０全体の制御を司るプリンタ制御部１５３を備えている。プリンタ制御部１５３は、ＣＰＵ１５０、ＲＯＭ１５１、ＲＡＭ１５２を内蔵している。ＣＰＵ１５０は、ＲＯＭ１５１に格納されている制御プログラムに従って、搬送モータ５０，原稿給紙装置制御部１０１，イメージリーダ制御部２０１，画像信号制御部２０２を制御して画像形成動作を制御する。また、プリンタ制御部１５３には、重送検知センサ１４０，パスセンサ１３２，操作部４０１が接続されている。ＲＡＭ１５２は制御データを一時的に保持する作業領域として用いられる。

原稿給送装置制御部１０１は、原稿給送装置１００をプリンタ制御部１５３からの指示に基づき駆動制御する。また、イメージリーダ制御部２０１は、スキャナ２００の駆動制御を行う。スキャナ２００から出力された画像信号は画像バス２０３を介して画像信号制御部２０２に転送される。

搬送モータ５０は、プリンタ制御部１５３により制御され、用紙を搬送する搬送ローラを駆動する。

操作部４０１は、操作表示装置４００からの各キーの操作に対応するキー信号をプリンタ制御部１５３に出力すると共に、プリンタ制御部１５３からの指示に従い操作表示装置４００の表示部に表示する。

＜重送検知センサ＞
次に重送検知センサ１４０の概要について図３、図４を用いて説明を行う。

重送検知センサ１４０は超音波を発信する超音波発信部１３０と超音波を受信する超音波受信部１３１によって構成される。超音波発信部１３０は、超音波発信センサ１と発信駆動回路３によって構成される。超音波受信部１３１は、超音波受信センサ２と受信信号を増幅する受信増幅回路４と受信増幅器路４のアナログ出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器５と超音波制御部６によって構成される。超音波制御部６は、超音波の発信タイミングの制御や受信波のピーク値の算出などを行う。また、超音波制御部６はプリンタ制御部１５３によって制御される。

本実施形態においては、超音波発信センサ１は３００ｋＨｚの固有周波数をもつ。超音波受信センサ２は、超音波センサ１に対向する位置に配置され、３００ｋＨｚの周波数の超音波に感度を持ち、受信した超音波の音圧を電気信号に変換する。

次に超音波センサを有する重送検知センサ１４０を用いた用紙の重送検知の方法について図５を用いて説明する。

超音波発信部１３０から発せられた超音波は、搬送される用紙を透過して超音波受信部１３１に受信される。超音波受信部１３１は、受信した超音波の強弱を電圧振幅に変換し、それを増幅回路４で増幅し、Ａ／Ｄ変換回路５でＡＤ変換した結果をプリンタ制御１５３へ送信する。プリンタ制御部１５３内のＣＰＵ１５０は、受け取った信号に基づいて、用紙の重送の検知を行う。

図５（ａ）に示すように、超音波が用紙を透過する際に超音波の振幅は減衰する。複数枚の用紙が重なった部分を超音波が透過するときは、振幅の減衰が複数回発生する。従って、図５（ｂ）に示すように、複数枚の用紙を透過した超音波の振幅は用紙が１枚であった場合に比べて小さくなる。従って、超音波の振幅を適切な閾値と比較することにより搬送用紙の重送が検出できる。

また、用紙の厚みや材質によっても超音波の減衰率は異なる。一般的に用紙の厚さが厚くなると減衰率が大きくなる。超音波の発信エネルギーが小さいと、図６（ａ）に示すように、１枚の用紙に対して超音波を発信したときの受信センサの出力レベルと２枚の用紙に対して超音波を発信したときの受信センサの出力レベルの差が小さくなり、重送検知が正確に行えない虞がある。また、発信エネルギーが大きいと、図６（ｂ）に示すように、１枚の用紙に対して超音波を発信したときの受信センサの出力レベルと重なった２枚の用紙に対して超音波を発信したときの受信センサの出力レベルがともに上限値に達してしまう。その結果、重送検知が正確に行えない虞がある。

超音波の発信エネルギーは、発信する超音波の発信条件（発信波の波数、振幅、中心周波数）により制御することができる。従って、検知対象とする用紙の種類に応じて発信する超音波の発信条件を変えることで重送検知の精度を向上させることができる。

超音波の発信条件の制御について図６を用いて説明する。発信される超音波の波数が多いほど発信エネルギーは大きくなる。なお、超音波の波数とは、図５の超音波発信センサ入力で示されるパルスの数に相当し、バースト波の数とも言う。する。したがって、図６（ａ）に示すように、超音波の減衰率の低い用紙に対しては発信波数を増やすことで、単送と重送とにおける受信波のレベルの差を大きくすることができる。図６（ｂ）に示すように、減衰率の高い用紙に対しては発信波数を減らすことで、単送及び重送における受信波の飽和を防止できる。よって、用紙種類に応じて超音波の波数を適切に設定することにより重送検知の精度を向上することが可能である。

また、超音波の振幅が大きいほど発信エネルギーは大きくなる。したがって、図６（ｃ）に示すように、超音波の減衰率の低い用紙に対しては発信する超音波の振幅を大きくすることで、単送と重送とにおける受信波のレベルの差を大きくすることができる。図６（ｄ）に示すように、減衰率の高い用紙に対しては振幅を小さくすることで、単送及び重送における受信波の飽和を防止できる。よって、用紙種類に応じて超音波の振幅を適切に設定することにより重送検知の精度を向上することが可能である。

また、超音波の中心周波数は超音波センサ１の固有周波数に近いほど発信エネルギーは大きくなる。したがって、図６（ｅ）に示すように、超音波の減衰率の高い用紙に対しては超音波センサ１の固有周波数に近い周波数で超音波発信センサ１を駆動することで、単送と重送とにおける受信波のレベルの差を大きくすることができる。図６（ｆ）に示すように、減衰率の高い用紙に対しては固有周波数から外れた周波数で駆動することで、単送及び重送における受信波の飽和を防止できる。よって、用紙種類に応じて超音波の周波数を適切に設定することにより重送検知の精度を向上することが可能である。

続いて、重送検知センサ１４０に用紙がない状態で行う超音波発信センサ１の補正（用紙無し補正）について図７から図１０を用いて説明する。

図７（ａ）に示すように、超音波発信部１３０と超音波受信部１３１との相対位置がセンサの取り付け公差などにより理想位置（称呼位置）からのずれ量が大きくなるほど、超音波の受信レベルが低下する。従って、固定の閾値が設定されていると、装置位置ずれ量が所定量よりも大きくなると、単送時の超音波のレベルが閾値を下回ってしまい、重送を検知できなくなる。

また、超音波発信センサ１は、設置環境の雰囲気温度により感度が変化してしまうため、図８（ａ）に示すように、雰囲気温度の違いにより超音波受信レベルが変化してしまう。従って、固定の閾値が設定されている、雰囲気温度が所定温度よりも高くなると、単送時の超音波の受信波のレベルが閾値を下回ってしまい、重送を検知できなくなる。

そこで、印刷ジョブの開始時に、重送検知センサ１４０に用紙がない状態で超音波の発信を行い、そのときの受信波の受信レベルに基づいて単送と重送を区別する閾値を決定する。用紙無し補正における受信波のレベルは単送時の受信波のレベルよりも高くなってしまう。そこで、本実施形態では、用紙無し補正における受信波のレベルが単送時の受信波レベルと重送時の受信波レベルとの間のレベルになるように、用紙無し補正における受信増幅回路４の増幅率が予め設定されている。この増幅率は実験的に求めた値である。このようにすることで、超音波発信センサ１と超音波受信センサ２との相対位置ずれ量及び重送検知センサ１４０の雰囲気温度によらず、常に用紙無し補正における受信波のレベルを単送時の受信波レベルと重送時の受信波レベルの間にすることができる。従って、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、用紙無し補正における受信波レベルに所定の係数を乗算した値を閾値として決定することで、相対位置ずれ量や雰囲気温度によらず、正確に重送検知を行うことができる。尚、本実施形態では、用紙無し補正は、ジョブ開始時だけでなく、用紙の紙間毎に行われる。尚、この紙間とは、１枚の用紙の後端が重送検知センサ１４０を通過してから次の用紙の先端が重送検知センサ１４０に到達するまでの、重送検知センサ１４０に用紙がない期間のことを意味する。

用紙無し補正は重送検知ための閾値を決定することを目的としているため、検知対象とする用紙に対して超音波を発信するときと同様の条件で超音波を発信しなければ正しい閾値を決定することができない。超音波を発信するときの条件とは、超音波の発信波の振幅や周波数、発信波数などであるが、本実施形態においては発信波数について説明する。

重送検知センサ１４０の雰囲気温度は、両面印刷における第２面印刷時に一度定着器を通過した用紙が再び搬送されることや、近傍に配置されたアクチュエーター等の熱により、印刷ジョブ実行中に徐々に上昇する（図９）。従って、印刷ジョブ実行中に重送検知のための閾値の補正を行う必要がある。印刷の生産性を落とさずに閾値の補正を行うためには、用紙の搬送を止めずに、搬送される用紙と次の用紙の間の紙間での閾値の補正を行う必要がある。また、複数の種類の用紙を同一の印刷ジョブで使用する場合、例えばＮ枚目の用紙とＮ＋１枚目の用紙の種類が異なる場合、前述したようにＮ枚目の用紙とＮ＋１枚目の用紙に対する発信波数を変更する必要がある。更に、Ｎ枚目とＮ＋１枚目との紙間で、用紙無し補正を行う場合、用紙無し補正における超音波の発信波数も変更する必要がある。

具体的には、用紙が重送検知センサ１４０を通過するよりも前に、ＣＰＵ１５０は、用紙種類に応じた超音波の発信波数を決定する。図１０に示すような、用紙の種類の情報、用紙の種類と発信波数との対応関係を表すデータを格納したテーブルがＲＯＭ１５１或いはＲＡＭ１５２に格納されている。用紙の種類の情報としては、用紙の表面性や用紙の坪量が用いられる。ＣＰＵ１５０は、操作表示装置４００より入力された用紙の種類と上記のテーブルに基づいて、用紙無し状態での超音波センサの補正時及び重送検知時の発信波数を決定する。

例えば、図１１に示すように、用紙種類Ａである用紙がＮ枚目に搬送され、用紙種類Ｂである用紙がＮ＋１枚目に搬送され、用紙種類Ｃである用紙がＮ＋２枚目に搬送される状況を想定する。この場合、図１０のテーブルに従い、Ｎ枚目の用紙が搬送される前の用紙無し補正時とＮ枚目の用紙に対しする重送検知では、発信波数が４波に決定される。また、Ｎ＋１枚目の用紙が搬送される前の用紙無し補正時とＮ＋１枚目の用紙に対する重送検知では、は発信波数が５波に決定される。また、Ｎ＋２枚目の用紙の搬送前の用紙無し補正時とＮ＋２枚目の用紙に対する重送検知時では、発信波数が６波に決定される。

次に、重送検知に係る制御フローを、図１２を用いて説明する。このフローＣＰＵ１５０により実行される。

印刷ジョブが開始されると、ＣＰＵ１５０は、用紙の搬送枚数を表すＮを１に設定し（Ｓ１００）、操作表示装置４００から入力された情報から、一枚目に搬送される用紙の種類に基づいて超音波の発信波数を決定する（Ｓ１０１）。そして、ＣＰＵ１５０は、その発信波数で用紙がない状態で超音波発信センサ１の補正のための超音波発信を行い（Ｓ１０２）、超音波受信センサ２の受信レベルに基づいて閾値を決定する（Ｓ１０３）。その後、用紙が搬送され、パスセンサ１３２が用紙を検知する（Ｓ１０４）と、ＣＰＵ１５０は、所定時間後に用紙に対して超音波発信センサ１から決定された発信波数で超音波の発信を行わせる（Ｓ１０４）。この所定時間は、予め決められている用紙の搬送速度と重送検知センサ１４０とパスセンサ１３２との距離に基づいて決まる時間である。ＣＰＵ１５０は、超音波受信センサ２の受信レベルが決定した重送閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ１０５）。受信レベルが重送閾値より小さい場合には、用紙が重送しているとみなせるので、ＣＰＵ１５０は、用紙の搬送を中止し、操作表示装置４００に用紙が重送している旨を通知する。受信レベルが重送閾値以上である場合には、用紙は重送していないとみなせるので、印刷ジョブは継続される。そして、ＣＰＵは、Ｎ枚目の用紙がジョブの最終用紙か否かを判断し（Ｓ１０８）、最終用紙でなければ、次の用紙の重送検知のために、Ｎを１つインクリメントし（Ｓ１０９）、処理をＳ１０１へ戻す。Ｎ枚目の用紙が最終用紙であれば、ＣＰＵ１５０は、重送検知処理を終了する。

以上の方法により、印刷ジョブ中の用紙種類の変更や印刷ジョブ中の雰囲気温度上昇による重送検知センサ１４０の感度変動に対して補正を行い、正しく重送検知を行うことができる。

また、上述した実施形態においては、超音波の発信条件のうち発信波数を変更する方法について述べたが、発信波の振幅および中心周波数のいずれか、または上記の超音波の発信条件のうち２つ以上を用紙種類によって変更してもよい。

また、上述した実施形態では、用紙が１枚搬送される毎の各紙間で用紙無し補正が実行される例を説明した。しかし、用紙が１枚搬送される毎に重送検知センサの特性が大きく変化する可能性は低い。従って、同一種類の用紙が搬送されている場合は、所定数の紙間毎（所定枚数、例えば３枚の用紙が重送検知センサ１４０を通過する毎）に用紙無し補正を実行するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、シート搬送装置として画像形成装置を例にして、画像が形成される用紙（記録シート）に対する重送検知について説明した。しかし、シート搬送装置としての画像読取装置に設けられる原稿給送装置における原稿シートに対する重送検知にも上述した方法を適用できる。

１超音波発信センサ
２超音波受信センサ
１３０超音波発信部
１３１超音波受信部
１３２パスセンサ
１４０重送検知センサ
１５０ＣＰＵ

Claims

シートを搬送する搬送手段と、
前記搬送手段により搬送されるシートの搬送路に設けられ、超音波を発信する発信手段と、
前記発信手段に対向して設けられ、前記発信手段から発信される超音波を受信する受信手段と、
前記発信手段と前記受信手段との間をシートが搬送されているときに前記発信手段から発信された超音波を前記受信手段が受信した受信波のレベルと閾値との比較に基づいて、前記搬送手段により２枚以上のシートが重なって搬送される重送を検知する重送検知手段と、
前記発信手段と前記受信手段との間に次に搬送されるシートの種類を取得する取得手段と、を有し、
前記重送検知手段は、前記発信手段と前記受信手段との間に次にシートが搬送されてくるまでに、前記取得手段により取得されるシートの種類に応じた発信条件で超音波を発信させ、前記受信手段が受信した受信波のレベルに基づいて、前記重送検知手段により重送を検知するときの前記閾値を決定する処理を１つの印刷ジョブ内における複数のシートに対して実行することを特徴とするシート搬送装置。
前記重送検知手段は、前記発信手段と前記受信手段との間をシートが搬送されているときに、前記シートの種類に応じた発信条件で超音波を発信させることを特徴とする請求項１記載のシート搬送装置。
前記重送検知手段は、前記発信条件として超音波の発信波数、振幅、中心周波数の少なくとも１つを前記シートの種類に応じて変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のシート搬送装置。
前記重送検知手段は、前記超音波の発信波数を変更する場合、超音波の減衰率が高い用紙よりも低い用紙に対する発信波数を少なく設定することを特徴とする請求項３記載のシート搬送装置。
前記重送検知手段は、前記超音波の振幅を変更する場合、超音波の減衰率が高い用紙よりも低い用紙に対する振幅を小さく設定することを特徴とする請求項３記載のシート搬送装置。
前記重送検知手段は、前記超音波の中心周波数を変更する場合、超音波の減衰率が高い用紙よりも低い用紙に対する発信波数を少なく設定することを特徴とする請求項３記載のシート搬送装置。
前記１つの印刷ジョブ内において複数のシートが搬送される場合、前記重送検知手段は、前記発信手段と前記受信手段との間を各シートの後端が通過してから次のシートの先端が到達するまでの各期間の各々で前記シートの種類に応じた発信条件で超音波を発信させ、前記閾値を決定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のシート搬送装置。
前記１つの印刷ジョブ内において同一種類の複数のシートが搬送される場合、前記重送検知手段は、前記発信手段と前記受信手段との間を各シートの後端が通過してから次のシートの先端が到達するまでの各期間のうち、所定数の期間ごとに前記シートの種類に応じた発信条件で超音波を発信させ、前記閾値を決定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のシート搬送装置。
前記取得手段は、シートの表面性及び坪量に関する情報を取得することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のシート搬送装置。
請求項１乃至９の何れか１項に記載のシート搬送装置と、前記シート搬送装置により搬送されたシートに像形成する像形成手段を有することを特徴とする画像形成装置。
請求項１乃至９の何れか１項に記載のシート搬送装置と、前記シート搬送装置により搬送されたシートの画像を読み取る読取手段を有することを特徴とする画像読取装置。