JPH0922151A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型の装置で、検知精度よく記録材の厚さを
検出すること。 【解決手段】 記録材１３の通過を確認するフォトセン
サ１０の出力でタイミングを取り、記録材１３をローラ
１，２で挟持し、歯車３，４でローラを回転させる。ロ
ーラ１，２の記録材１３を挟持していない時と、した時
の軸間距離の違いを搬送ローラ１の支持部材６に取り付
けたフォトセンサ８で検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成を行う記録
材の厚さに応じて、画像形成を行う際の諸条件を最適化
する必要がある、電子写真方式画像形成装置やインクジ
ェット式画像形成装置などに適用することが可能であ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真方式やインクジェット方
式の画像形成技術が発達し、装置側ではフルカラーで画
像形成が行えるものも広く普及し始めている。一方、記
録材側ではより広範な種類のものの画像形成を行う為様
々な種類が開発されている。

【０００３】特にカラー画像形成装置では厚紙に記録を
行うと品位の高い画像が得られるため、様々な厚さの記
録材に対応して画像形成を行うことが要求されている。

【０００４】しかし、様々な厚さの記録材に対応しつつ
画質を維持するためには、画像形成時の諸条件を最適化
する必要があるばかりでなく、給紙条件が厳しくなるた
め、重送を検知する機構が必要とされている。

【０００５】例えば、電子写真方式では記録材上に転写
されたトナーを加熱、加圧し、溶融、定着させる定着プ
ロセスでは記録材が薄い場合と厚い場合に必要になる熱
量が異なるため、記録材の厚さに応じて定着時の温度を
制御する必要がある。

【０００６】また、同材質の記録材でも厚さが異なると
体積抵抗値も異なるため、均質な画像を得るためには転
写プロセスに於いて、転写帯電器を駆動する転写電流も
記録材の厚さに応じて変化させることが必要である。ま
た重送した記録材が定着器に達した場合、ローラに巻き
付くなどの重大問題も発生するため、重送した状態を検
知して定着器に達する前に記録材を止める事が必要にな
る。

【０００７】一方、インクジェット方式に於いては、記
録ヘッドと記録材の距離が画質に大きな影響を与える。
そして、常に一定の画質を維持するためには記録材の厚
さに関わらず、記録材表面と記録ヘッドとの距離を一定
に保つ必要がある。

【０００８】また、画像形成をシリアルスキャン方式で
行うため、記録材を正確に記録幅に等しい量で間欠的に
搬送する必要があるが、搬送ローラの回転角速度が一定
である場合、記録材の厚さに応じて記録材の搬送量が変
化する。

【０００９】上記に述べた問題点を解決するため、近
年、記録材の厚さを検出する手段を備えた画像形成装置
が開発されている。

【００１０】従来、記録材の厚さを検出するためには図
８に示す機構が多く用いられてきた。

【００１１】即ち、記録材の搬送路にアクチュエーター
６１を配し、記録材が搬送されることに伴いアクチュエ
ーターを作動させ記録材の厚さを検出するものである。
この方法は機構が簡略でかつ紙を直接センシングしない
ため色のついた記録材、またはＯＨＰなどの透明な記録
材に関しても容易に検出する事ができる。また支点から
記録材までの距離（Ａ）とセンサ６２までの距離（ａ）
の比を変える事により紙厚を増幅して検出できる利点が
ある。

【００１２】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、従
来の方法では検知能力の正確性が欠けていたため広範囲
な種類の記録材の厚さを検出することが困難であった。
そのため薄い記録紙の重送と、厚紙を判別する事は困難
であった。例えば、厚さの薄い記録材に対応するために
はアクチュエーターの付勢圧を最小限にする必要があ
る。しかし、その様な状態でカール状態にある比較的厚
い記録材の厚さを検出することは困難である。カールを
抑えるために付勢圧を大きくした場合、薄い記録材を流
すとジャムが頻繁に起こる。またアクチュエーターを取
り付けるためには装置が大型化してしまう欠点がある。

【００１３】この点を改善するのが記録材を挟持して搬
送するローラ対を構成し、その軸間距離の変化を検出す
ることで記録材の厚さを判別する方法である。なぜなら
ば紙搬送するために画像形成装置内には何対かのローラ
部を有している。このローラ対を利用する事により装置
の大型化を防止でき、かつ軸間距離の変化を検出するセ
ンサーを用いるだけで厚みを判別する事が出来るからで
ある。

【００１４】軸間距離の測定方法としては、一方のロー
ラと一体に支持された部材から、他方のローラと一体に
支持された部材迄の距離をギャップセンサで測定する方
法、或いは、更に安価な方法として、一方のローラと一
体に支持された部材に反射型のフォトセンサを搭載し、
他方のローラと一体に支持された部材へ赤外光を照射
し、その距離に応じて変化する反射光を測定する方法等
がある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明の画像形成装置は、画像形成部の上
流側に配された記録材を挟持するローラ対を有し、前記
ローラ対の軸間距離の変化を検知する手段を有する画像
形成装置において、前記検知手段の信号に応じて記録材
の厚さを検出して画像形成時の諸条件を変える事を特徴
とするものである。

【００１６】上記の目的を達成するため、請求項２の発
明の画像形成装置は、画像形成部の上流側に配された記
録材を挟持するローラ対を有し、前記ローラ対の軸間距
離の変化を検知して記録材の厚さを検出する手段を有
し、個々のユーザが用いる記録材の種類を登録できる手
段を有する画像形成装置において、重送検知も併せて行
う事を特徴とするものである。

【００１７】上記の目的を達成するため、請求項３の発
明の画像形成装置は、請求項２において、画像形成部の
上流側に配された記録材を挟持するローラ対を有し、前
記ローラ対の軸間距離の変化を検知して記録材の厚さを
検出する手段を有し、個々のユーザが用いる記録材の種
類を登録できる手段を有する画像形成装置において、前
記検出信号が登録した記録材の厚みの整数倍に相当する
信号であった場合、重送と識別する機能を有することを
特徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明を最も良く表す画像
形成装置の記録材の厚さ検出部の概略図である。図２に
この場合の動作を表すフローチャートを示す。

【００１９】図１に於いて１及び２は記録材１３を挟
持、搬送するローラ対で、１は搬送ローラ、２は加圧ロ
ーラである。１０は前記ローラ対１，２より、記録材１
３の搬送方向上流に配置された透過型のフォトセンサで
記録材１３が光路を遮断する事で記録材１３の先端を検
出する。同ローラ対１，２は各々、その軸端にローラ
１，２と一体で回転する歯車３及び４が取り付けられて
いる。前記歯車３，４はそのピッチ円直径が各ローラ
１，２の外径と略等しいため、互いに噛み合い、各ロー
ラ１，２の回転方向の位相関係は常に一定である。この
位相関係が一定になる事の利点は記録材１３の厚さを検
出する際の動作に関わってくるため後述する。前記歯車
３にはローラ１，２を駆動するための駆動源５が配設さ
れている。前記ローラ１，２はベアリング１４を介して
支持部材６で支持されており、特に加圧ローラ２は矢印
ａ方向にのみ移動可能に支持されており、その両端部を
バネ７で搬送ローラ１に圧接する方向に付勢されてい
る。両ローラ１，２の材質は変形を防止するため、共に
金属である。またローラ１，２で記録材１３を挟持する
場合、ローラ対１，２の偏心が測定時の誤差になるため
に極めて高精度に加工する必要がある。例えば各々のロ
ーラ１，２が２０μｍずつ偏心している場合、ローラ対
１，２を構成したときの双方のローラ１，２の軸間距離
は位相によって最大±４０μｍの変化が生じるため１０
０μと２００μの記録材１３を判別する事も困難になる
からである。

【００２０】搬送ローラ１の支持部材６には反射型のフ
ォトセンサ８が取り付けられている。同センサ８は加圧
ローラ２の軸端へ向けて発光素子により、赤外光を照射
し、同部で反射した反射光を受光素子で受けることによ
り、反射光量に応じた電圧を出力する。この場合、ロー
ラ対１，２の距離にほぼ比例した出力電圧が前記センサ
８より得られる。しかしながらローラ１，２のような円
筒形状のものの変位を計ろうとした場合センサ８の取付
誤差が測定値に影響を及ぼす。ローラ１，２の曲率を小
さくするためにローラ１，２の径を大きくする事は装置
の大型化につながり好ましくない。そこでセンサ８が発
光素子と受光素子を持つ場合、発光素子と受光素子を軸
方向に配置している。この配置によってローラ１，２に
曲率による影響を弱める事が出来る。センサ８からの出
力はＡＤ変換器によりデジタル信号化された後中央演算
装置（ＣＰＵ）９に送られる。

【００２１】さて本装置で実際に記録材の厚さを検出す
る際の動作を図２を用いて以下に説明する。本装置の場
合は記録材の厚さが１５０μ以上の場合とそれ未満の場
合で画像形成プロセスを切り替える必要がある。本装置
ではあらかじめローラ対に記録材が挟持されていない場
合の反射型フォトセンサの出力値がメモリに記録されて
いる。また本装置に通紙する記録材の種類はあらかじめ
操作部より入力されている。本件の場合普通紙（厚さ８
０μｍ）、厚紙（厚さ１８０μ）が登録されているとす
る。

【００２２】上流方向より搬送されてきた記録材１３は
その先端が透過型フォトセンサ１０を遮光した時点で同
センサ１０の出力が変化し、その到達を検出する（＃
２）。同時にＣＰＵ９は駆動源５を駆動し、ローラ対
１，２は記録材の搬送速度に等しい周速で回転し始める
（＃３〜＃５）。記録材１３の先端がローラ対１，２に
到達すると、ローラ対１，２に挟持され更に搬送され
る。記録材１３を挟持した時点でローラ対１，２の軸間
距離は記録材の厚さに相当する分増加するが、その距離
はローラ対１，２の偏心の影響でローラ対１，２の回転
に伴い時々刻々変化している。しかしながら前述したよ
うに搬送ローラ１と加圧ローラ２は歯車３，４で噛み合
わさっているため図３に示すように周期的な波形がセン
サ８より出力される。

【００２３】そのためローラ１，２の回転周期Ｔ１また
は半周期Ｔ２または４分の１周期Ｔ３ごとにデータを取
り込めばローラ対１，２の偏心が１０μずつあっても、
以降に記述する平均化の処理をする事によりローラ対
１，２の偏心の大きさに左右されないセンサ８の出力値
を算出する事ができる。記録材１３がローラ対１，２上
流側のセンサ１０に到達した時点から、ローラ対１，２
は回転を始めるが、回転を始めた時点からある時間
（Ｔ）経った後、Ｔ１またはＴ２またはＴ３ごとにデー
ターをメモリにストアする。このデーター点数が予めメ
モリされている所定数に達した時点でデーターを加算し
所定数で除算して平均値を算出しメモリにストアする
（＃６〜＃９）。そして予めメモリ内にストアされてい
る値（記録材１３がローラ対１，２に挟持される前の
値）を減算する。そしてメモリにストアされている、ロ
ーラ対１，２が１５０μの記録材を挟持した場合の電圧
値と比較し（＃１０）記録の厚さを識別して最適な画像
形成条件で画像形成を行う（＃１１，１２）。また演算
後の厚みが普通紙（厚さ８０μｍ）、厚紙（厚さ１８０
μｍ）の整数倍であった場合は、重送と判断され記録材
を取り出し易い位置まで記録材を送る。

【００２４】つぎに本発明の記録材の厚み判別機構を備
えた画像形成の用紙判別装置を説明する。図６に示す電
子写真装置は本発明の記録材の厚さを識別できる手段を
適用する場合を示している。前記画像を形成する機構は
一般の電子写真を用いた複写機の場合と同様に現像装置
１００、クリーニング装置１０１、帯電器１０２、転写
器１０３、及び書き込み装置１０４から構成されてい
る。そして帯電器１０２により一様な帯電が行われた感
光体ドラム１２０に対して、書き込み装置１０４からレ
ーザビームによる書き込みが行われて静電潜像を形成
し、その静電潜像に対して現像装置からトナーを供給し
てカラトナー画像として可視化する。前記感光体ドラム
１２０に形成されたトナー画像は、転写器１０３からの
放電に記録材１０５に転写し、その後で感光体ドラム１
２０に残留するトナーをクリーニング装置１０１により
除去する。

【００２５】前記図６に示される例では、４つの感光体
ドラムを、搬送ベルトによる用紙の移動経路によって配
置しており、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの
カラートナー画像を、それぞれの感光体ドラム１２０に
形成するような機構を構成している。前記搬送ベルトに
対して用紙を供給するために給紙トレイ１０６と用紙を
送り出すためのピックアップローラ１０７とさばきロー
ラ１０８を配置している。そして給紙トレイ１０６から
ピックアップローラ１０７により記録紙Ｐを送り出しさ
ばきローラ１０８で１枚に分離して給紙部に向けて搬送
する。前記給紙装置ではプリレジストローラ１０９とレ
ジストローラ１１０を順次配置しており従来のレジ装置
と同様に用紙の先端部をレジストローラ１１０で止めた
状態でプリレジストローラ１０９により若干の追加送り
を行って用紙にループを形成し、そのループ力により用
紙の先端部の整合作用を行い該レジストローラ１１０に
より搬送ベルトに向けて送り出す作用を行わせる。また
図６に示すように、給紙カセット１１１、大容量給紙デ
ッキ１１２を備えている物もある。本発明による厚み判
別装置機構は、レジストローラ１１０、またプリレジス
トローラ１０９を用いて行う。レジストローラ１１０を
用いる利点として、給紙トレイ１０６、給紙カセット１
１１、大容量給紙デッキ１１２より給紙された記録材の
合流部がレジストローラ１１０の為プリレジストローラ
１０９を用いる場合と異なりレジストローラ１１０１つ
で兼用出来、安価な装置となる。

【００２６】逆にプリレジストローラ１０９を厚み検知
機構として用いる場合、画像形成部より離れているため
フレキシブルに他の装置を制御できる事が利点である。

【００２７】詳細に述べると前述のようにレジストロー
ラ部１１０で紙を止めたループを形成する状態がある。
つまり図３の波形がループ形成時までに取り込む事が出
来、ループ形成時には紙厚の情報を得る事が出来る。し
たがって紙厚を検知して装置の機器内の制御を変える場
合、時間的余裕があるためシーケンスを組む上で自由度
を広げる事が出来る。さらに本体の構成の観点からピッ
クアップローラ１０７、さばきローラ１０８対、プリレ
ジストローラ１０９対、レジストローラ１１０対を同一
の側板対に設けた構成を取る。これによって各ローラ間
の平行度が出るのみならず、転写ユニットが前面に出る
本体構成を取る場合ジャム処理を容易に行う事が出来
る。

【００２８】次に紙厚検知機構の操作方法を重送検知と
併せて述べる。操作部にはユーザが用いる紙の種類をあ
らかじめ入力するモードを備えている。これによってユ
ーザが入力した記録材１０５に相当する厚みの整数倍の
厚みを検出した場合は、重送であると判断し、それ以外
は厚紙と判断できるため、厚み検知と、重送検知を切り
分ける事ができる。また重送と検知した場合はレーザー
をストップさせて画像書き込みをやめ、記録材１０５が
取り出し易い処理を行い易い箇所で重送した記録材１０
５を止め、ジャム処理をユーザに行わせる。操作部には
紙厚を自動検知するＡＵＴＯモードとユーザが紙の種類
を選択できるマニュアルモードの２つを備えている。こ
れによって一般のユーザがＡＵＴＯモードを用い、より
高画質を求めるユーザはマニュアルモードを用いる事に
より様々な用途に応える事が可能となる。ただしマニュ
アルモードの場合ユーザの誤入力という問題がある。

【００２９】そこで画像形成装置に通紙する紙厚と著し
く異なる紙厚の記録材をユーザが選択した場合はワーニ
ング表示が操作部に現れる。これにマニュアルモードの
場合、前述の紙厚識別装置をプロテクト機能として用い
る事が出来る。

【００３０】

【発明の効果】本発明を適用した画像形成装置では記録
材の厚さを部品精度に関わらず高精度で検出することが
可能である。また、広範な厚さの記録材に対応すること
が出来、更にカール量などの影響を受けず、記録材の記
録面を汚損することなくその厚さを検出することが可能
である。

【００３１】特にローラ対を各々の外径と等しいピッチ
円直径を有する歯車対で連結した場合には、検出精度は
ローラの偏心に全く依存しないため、部品を高精度に加
工する必要がなく、安価に記録材の厚さを検出する手段
を構成できる。

【００３２】また、記録材がローラ対に挟持される際の
ショックなどで、ローラ対の距離が外乱の影響を受ける
場合があるが、本発明で述べた様に、記録材の厚さを検
出するローラ対と、同部に記録材が到達したことを検出
するセンサを配設することで、これらの影響をうけずに
記録材の厚さを検出することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を最も良く表す画像形成装置の記録材の
厚さ検出部の斜視図である。

【図２】実施例の動作を表すフローチャートである。

【図３】センサの出力波形である。

【図４】実施例を表す概略図である。

【図５】実施例を表す概略図である。

【図６】実施例を表す装置図である。

【図７】従来の構成である。

【図８】従来の紙厚検知の方法である。

【符号の説明】

１…搬送ローラ ２…加圧ローラ ３，４…歯車
５…駆動源 ６…支持部材 ７…バネ ８…フォトセンサ ９
…中央演算装置 １０…フォトセンサ １３…記録材 １４…ベアリ
ング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成部の上流側に配された記録材を
   挟持するローラ対を有し、前記ローラ対の軸間距離の変
   化を検知する手段を有する画像形成装置において、 前記検知手段の信号に応じて記録材の厚さを検出して画
   像形成時の諸条件を変える事を特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 画像形成部の上流側に配された記録材を
   挟持するローラ対を有し、前記ローラ対の軸間距離の変
   化を検知して記録材の厚さを検出する手段を有し、個々
   のユーザが用いる記録材の種類を登録できる手段を有す
   る画像形成装置において、 重送検知も併せて行う事を特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 画像形成部の上流側に配された記録材を
   挟持するローラ対を有し、前記ローラ対の軸間距離の変
   化を検知して記録材の厚さを検出する手段を有し、個々
   のユーザが用いる記録材の種類を登録できる手段を有す
   る画像形成装置において、 前記検出信号が登録した記録材の厚みの整数倍に相当す
   る信号であった場合、重送と識別する機能を有した請求
   項第２項記載の画像形成装置。