JP2005343596A - シート搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 搬送されるシートの厚さや材質にかかわることなく、精度の高いシートの厚さ検知可能なシート搬送装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 レジストローラ対25にシート先端を突き当ててシートに所定のループを形成した後、シートＰを搬送するシート搬送装置において、シートＰを挟持搬送可能であり、且つ一方の上ローラ25ａが他方の下ローラ25ｂに対してシートの厚さに応じて変位可能なレジストローラ対25と、前記変位する上ローラ25ａの変位量から搬送されるシートの厚さを検出する変位量検知センサ304とを有し、変位量検知センサ304によるシートの厚さ検知を、シート搬送により前記ループが消滅した後に行うことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、搬送されるシートの厚さを検知することが可能なシート搬送装置及びこれを備えた複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に関する。

複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置において使用される転写材である記録シートは、それぞれの装置によって推奨されるシートがほぼ決められている。これは、複写機等では、紙などのシートに画像を形成する際、シートの重さ、つまり重さとの相関関係が知られているシートの厚さが、画像の品質を決める上で非常に大きなファクタになっているためである。

特に、４色のトナー（現像剤）を１枚のシート上に重ね合わせて１つの画像を形成するカラー複写機にあっては、白黒複写機に比べてシート上に載せられるトナーの量がかなり多くなるため、シートの厚さの違いが画質に大きく影響する。

そこで、従来より使用されるシートの厚さを検知する技術が開発され、例えば、一方のローラをラジアル方向に変位可能とし、もう一方のローラを変位不可能としたレジストローラ対にシートを狭持搬送しながら、変位可能なローラのラジアル方向の変位量からシートの厚さを判定するという技術が開示されている（特許文献１）。

特開平０９−３４３１０号公報

しかしながら、近年の複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置において、画像形成に要求されるシートが多様化してきており、その厚さも増大している。そのためループを形成してシートの斜行を補正するレジストローラ部での厚さ検知において、ループ形成状態でのローラの変位量が厚さやコシの強さに応じて増加し、検知されるデータに無視できないようになってきている。そのため、シートの種類によっては、従来技術では正確な厚さ検知が困難となるおそれがある。

本発明は上記したような従来技術の各種問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、搬送されるシートの厚さや材質にかかわることなく、精度の高いシートの厚さ検知可能なシート搬送装置及びこれを備えた画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、レジスト部材にシート先端を突き当ててシートに所定のループを形成した後、シートを搬送するシート搬送装置において、シートをその表裏方向から挟み込む一対の検知部材と、前記一方の検知部材に対する他方の検知部材の相対位置を検知してシートの厚さを検知するシート厚検知手段と、を有し、前記シート厚検知手段によるシートの厚さ検知を、シート搬送により前記ループが消滅した後に行うことを特徴とする。

本発明はシートの厚さ検知をシート搬送によりループが消滅した後に行うことにより、ループ形成状態での検知部材の変位量誤差の影響がなくなり、シートの厚さや材質に関係なく、精度の高いシート厚さ検知が可能となる。

〔第１実施形態〕
次に本発明の一実施形態に係るシート搬送装置を備えた画像形成装置について図面を参照して説明する。

｛画像形成装置の全体構成｝
まず、図１を参照して画像形成装置の全体構成について説明する。図１は画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの要部構成図である。

画像形成部内に像担持体としての感光体ドラム（以下、単に「感光体」という）１は図示しないモータで矢印Ａの方向に回転できるように設けられている。感光体１の周囲には、一次帯電器７、露光装置８、回転現像体13、転写装置10、クリーナ装置12が配置されている。

前記回転現像体13はフルカラー現像のためのイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色分の現像装置13Ｙ，13Ｍ，13Ｃ，13Ｋを内蔵する。42は回転現像体の回転を行う駆動モータである。43は回転現像体の位置固定のロック機構を動作させるソレノイド、72はロック機構の動作を検知するフォトインタラプタのロック検知センサである。73は回転現像体に取り付けられた位置検知フラグであり、60は位置検知フラグ73の検知を行うことで回転現像体13の位置検知を行う回転現像体センサである。

現像装置13Ｙ，13Ｍ，13Ｃ，13Ｋは、感光体１上の潜像をそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーで現像する。各色のトナーを現像する際には、モータ42の駆動によって回転現像体13を矢印Ｒ方向に回転させ、回転現像体13に敷設された位置検知フラグ73を回転現像体センサで検知することで回転現像体の基準位置を検知した上で、所定の回転位置まで回転させることで当該色の現像装置が感光体１に当接するように位置合わせされる。

感光体１上に現像された各色のトナー像は、転写装置10によって中間転写体としてのベルト２に順次転写されて、４色のトナー像が重ね合わされる。ベルト２はローラ17，18，19に張架されている。これらのうち、ローラ17は図示しない駆動源に結合されてベルト２を駆動する駆動ローラとして機能し、ローラ18はベルト２の張力を調節するテンションローラとして機能し、ローラ19は二次転写装置としての転写ローラ21のバックアップローラとして機能する。

ベルト２を挟んでローラ17と対向する位置にはベルトクリーナ22が当接/離間可能に設けられていて、二次転写後のベルト２上の残留トナーがクリーナブレードで掻き落とされる。

一方、前記画像形成動作と同期して、記録シートがシート搬送装置によって二次転写部へと搬送される。

すなわち、記録シートカセット23内に配置された記録シートがリフタモータ40の動作により、ピックアップローラ24に当接する位置まで引き上げられる。記録シートカセット23からピックアップローラ24で搬送路に引き出された記録シートは搬送ローラ26、レジストローラ対25によってニップ部、つまり転写ローラ21とベルト２との当接部に給送される。そして、ベルト２上に形成されたトナー像はこのニップ部で搬送される記録シート上に転写され、定着装置５で熱定着されて装置外へ排出される。

両面形成動作の場合、フラッパ32を動作させ、搬送ローラ27の方向へ記録シートを搬送する。搬送ローラ28でフラッパ33を越えるまで搬送を行った後、搬送ローラ28を逆回転するとともにフラッパ33を動作させることで、記録シートを搬送ローラ29方向へ搬送し、搬送ローラ30，31で搬送することで、記録シートカセットからの搬送路に合流させることで、１面目とは反対の面に画像形成を可能とする。

｛シートの厚さ検知構成｝
本実施形態のシート搬送装置は搬送されるシートの厚さを検知可能となっている。次にそのシートの厚さ検知構成について説明する。

本実施形態のシート搬送装置は、図１に示すように、シートカセット23から給送されたシートをシート給送手段としての搬送ローラ26により、その下流側（シート搬送方向下流側）に配置されたレジストローラ対25へ給送する。このとき、停止したレジストローラ対25のニップ部にシート先端を突き当てることによりシートに所定量のループを形成し、これによってシートの斜行を矯正する。そして、トナー像の形成と同期するようにレジストローラ対25が駆動してシートを二次転写部へ搬送する。この搬送に際し、前記レジストローラ対25がシートの厚さに応じて変位し、その変位量をシート厚検知手段によって検知することでシートの厚さを検知するものである。

図２に示すように、レジストローラ対25は上ローラ25ａと下ローラ25ｂによりシートを挟持搬送するローラ対として構成され、且つ一方のローラ（本実施形態では上ローラ25ａ）が他方のローラ（本実施形態では下ローラ25ｂ）に対してシートの厚さに応じてラジアル方向へ変位可能となっている。すなわち、本実施形態のレジストローラ対25はシートを挟持搬送する機能の他に、シートをその表裏方向から挟み込み、シートの厚さを検知するための一対の検知部材として機能する。

図２は上ローラ25ａの変位量を検知するシート厚検知手段の構成概略説明図である。図２に示すように、変位量検知センサ304は、装置を制御する制御基板300に接続されている。制御基板300は、ＣＰＵ301、このＣＰＵ301と信号ラインＳ12及びＳ14で接続された、各種センサのアナログ出力をデジタル信号に変換するＡ/Ｄ交換器302、信号ラインＳ12によってＣＰＵ301と接続された、センサ304のＬＥＤ304ａを駆動するセンサＬＥＤ制御部303を搭載している。

変位量検知センサ304はレジストローラ対25の変位可能な上ローラ25ａのラジアル方向の変位を検知できるよう、上ローラ25ａの近傍に取り付けられている。

変位量検知センサ304のＬＥＤ304ａからの照射光Ｌiは、上ローラ25ａの測定面である反射面25ｒで反射され、反射光Ｌrは受光位置センサ304ｂに入射される。レジストローラ対25の下ローラ25ｂはラジアル方向には変位しないよう固定されており、上ローラ25ａはラジアル方向には変位可能に設置さているため、記録シートＰが上下のローラ25ａ，25ｂに挟まれると、記録シートＰの厚さに応じて上ローラ25ａが移動する構成になっている。

従って、記録シートＰの厚さに対応して反射面25ｒが移動することになる。反射面25ｒは、記録シートＰが厚い場合は上方に移動してＬＥＤ304ａに近寄り、薄い場合は下方に移動してＬＥＤ304ａから離れるようになっている。この結果、記録シートＰの厚さに応じて受光位置センサ304ｂに入射する反射光位置が変化し、記録シートＰの厚さ信号であるアナログ信号Ｓ11としてＡ/Ｄ交換器302に入力される。

ここで、ＬＥＤ304ａの明滅及び光量制御はＣＰＵ301からの制御信号Ｓ12によってセンサＬＥＤ制御部303から出力される信号Ｓ13を介して制御されている。また、制御信号Ｓ12はＡ/Ｄ交換器302のＡ/Ｄ変換タイミングをも制御しており、Ａ/Ｄ交換器302からのデジタル化された記録シートＰの厚さに対応した信号Ｓ14がＣＰＵ301に送られ、上ローラ25ａの位置情報が演算される。記録シートＰの厚さは記録シートＰをローラ25に狭持していないときと狭持しているとき時の位置情報より演算される。

｛シートの厚さ検知タイミング｝
次に、図３及び図４を用いて、記録シートＰの搬送制御と厚さ検知のタイミングについて説明する。なお、図３は記録シートＰの搬送タイミングごとの記録シートＰの状態を示す。図３(a)はレジストローラ対25の上流側（シート搬送方向上流側）に位置する搬送ローラ26を速度Ｖ₁で回転させて記録シートＰを搬送している状態を示す。図３(b)は記録シートＰがシート検知手段であるシート検知センサ53を通過後、レジストローラ対25に到達した状態を示す。図３(c)は記録シートＰがレジストローラ対25に到達した後、斜行の補正を行うためにループが形成された状態を示している。図３(d)はループ形成後、画像形成領域へ記録シートＰを速度Ｖ₂で搬送する状態を示している。また、図４は記録シートＰの搬送制御及び厚さ検知のタイミングチャートである。

プリンタの動作が開始してから、まずレジストローラ対25を駆動させた後、ＣＰＵ301はセンサ304のＬＥＤ304ａを点灯させ、受光位置センサ304ｂの出力をＡ/Ｄ交換器302を介して記録シートＰを挟んでいない状態での上ローラ25ａの位置情報を示すセンサ304のデータを取得する。ここでローラ25の偏芯を相殺するために、所定のサンプリングで所定周回分のセンサ304のデータを取得する。

前記記録シートＰを挟んでいない状態での上ローラ25ａの位置情報を示すセンサ304のデータ取得と同時か、あるいはその後に搬送ローラ26を速度Ｖ₁[mm/sec]で回転させて記録シートＰを搬送し（図３(a)）、搬送ローラ26とレジストローラ対25の間に配置されたシート検知センサ53に到達した後、図４に示す、記録シートＰがレジストローラ対25に到達する時間ｔ₁[sec]を式１で算出する。なお、図３に示すように、シート検知センサ53からレジストローラ対25までのシート搬送距離はＬ[mm]とする。

ｔ₁＝Ｌ／Ｖ₁………（式１）

そして、図４に示す時間ｔ_loop、すなわち、記録シート先端がレジストローラ対25に到達してからシートに所定量のループを形成する時間ｔ_loop[sec]は、形成するループ量をｌ_loop[mm]とすると、式２で算出される。

ｔ_loop＝ｌ_loop／Ｖ₁………（式２）

従って、記録シートＰはシート検知センサ53の位置を通過した後、式３で算出される時間ｔ[sec]だけ搬送され、図３(c)に示されるように、所定量のループを形成して停止する。

ｔ＝ｔ₁＋ｔ_loop………（式３）

一時停止した後、画像形成領域へと記録シートＰを搬送するために、レジストローラ対25が駆動される。この際、レジストローラ対25より上流側の搬送ローラ26はワンウェイクラッチ等が取り付けられており、搬送ローラ26を駆動しなくてもレジストローラ対25により記録シートＰを引き抜き、搬送することが可能となっている。

レジストローラ対25の駆動により、図３(d)に示したように、ループが消滅する。そして、図４に示すループが消滅する時間ｔ_loop,delete[sec]は、レジストローラ対25によるシート搬送速度をＶ₂[mm/sec]とすると、式４で算出される。

ｔ_loop,delete＝ｌ_loop／Ｖ₂………（式４）

ここで、ｌ_loopは、式１、式２、式３より（ｔ・Ｖ₁−Ｌ）であるから、式４は、

ｔ_loop,delete＝（ｔ・Ｖ₁−Ｌ）／Ｖ₂………（式５）

上記のように、レジストローラ対25の駆動開始時点から、式５に示されるように、予め設定された値によって求められる時間ｔ_loop,deleteが経過した後に、ＣＰＵ301はセンサ304のＬＥＤ304ａを点灯させ、受光位置センサ304ｂの出力をＡ/Ｄ交換器302を介して記録シートＰが通過している状態の上ローラ25ａの位置情報を示すセンサ304のデータを取得する。ここでも前述のように所定周回分のセンサ304のデータを取得する。

そして、記録シートＰが通過してない時と通過しているときの上ローラ25ａの位置情報から記録シートＰの厚さを判定し、画像形成の条件を調整したり、定着制御を調整する。例えば、記録シートＰの厚さが所定の値より厚いと判定した場合は、定着温調温度を予め決められた高い温度に設定し、その温度で記録シートＰの定着を実施する。

｛シートの厚さ検知手順｝
次に図５に示すフローチャートを参照して記録シートの厚さ検知の手順を説明する。

プリンタ301の動作が開始してから、まずステップＳ101にて、レジストローラ対25を駆動させる。そして、ステップＳ102にて、ＣＰＵ301はセンサ304のＬＥＤ304ａを点灯させ、受光位置センサ304ｂの出力をＡ/Ｄ交換器302を介して記録シートＰを挟んでいない状態での上ローラ25ａの位置情報を示すセンサ304のデータ（Ｄr）を取得する。ここでローラ25の偏芯を相殺するために、ステップＳ103にて、所定のサンプリングで所定周回のセンサ304のデータを取得するまでステップＳ102にてデータ取得を繰り返す（Ｄr1、Ｄr2、・・・、Ｄrm、ｍ回測定）。

レジストローラ対25の所定周回分のデータ取得が終了すると、ステップＳ104にて、レジストローラ対25の駆動を停止させ、ステップＳ105にて、記録シートＰの給送を開始する。搬送ローラ26を通過し、ステップＳ106にてシート検知センサ53に記録シートＰが到達したことが検知されると、ステップＳ107にて、そのタイミングから前述した式３にて算出される時間ｔが経過したことを確認したあと、ステップＳ108にて搬送ローラ26を停止させる。このとき、記録シートには所定のループが形成され、斜行が矯正されている。

その後、画像形成領域へ記録シートＰを搬送するためにステップＳ109にてレジストローラ対25を駆動させ、ステップＳ110にて、前述の式５により算出される時間ｔ_loop,deleteが経過したことを確認した後、ステップＳ111にて、ＣＰＵ301はセンサ304のＬＥＤ304ａを点灯させ、受光位置センサ304ｂの出力をＡ/Ｄ交換器302を介して記録シートＰを挟んでいる状態での上ローラ25ａの位置情報を示すセンサ304のデータ（Ｄp）を取得する。ここでローラ25の偏芯を相殺するために、ステップＳ112にて、所定のサンプリングで所定周回のセンサ304のデータを取得するまでステップＳ111にてデータ取得を繰り返す（Ｄp1、Ｄp2、・・・、Ｄpn、ｎ回測定）。

レジストローラ対25の所定周回分のデータ取得が終了すると、ステップＳ113にて、以下の式６にてシートの厚さを算出する。

シート厚＝ΣＤrm／ｍ−ΣＤpn／ｎ………（式６）
その後、ステップＳ114にて、記録シートＰが最終かどうかを判定し、最終であることが判断された場合、ステップＳ115にて、その記録シートがレジストローラ対25を通過したことを確認して、ステップＳ116にて、レジストローラ対25を停止させる。

以上説明したように、本実施形態の画像形成装置は、シートの厚さ検知手段からのデータをループが消滅した後に取得することで、ループ形成状態での検知部材の変位量誤差の影響がなくなり、シートの厚さや材質に関係なく、精度の高いシート厚さ検知が可能となる。このため、シート厚に応じた画像形成や定着が可能であり、高品位の画像形成が可能となる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態ではシートを表裏方向から挟み込み、その厚さに応じて変位する一対の検知部材としてレジストローラ対25を用い、このレジストローラ対25がシートの先端を突き当ててループを形成する際のレジスト部材としても機能する例を示した。しかし、レジスト部材と検知部材とを別部材で構成するようにしてもよい。

例えば、シートにループを形成させるためにシート先端を突き当てる突当部材を設け、これとは別に搬送されるシートに対して表裏方向からシートを挟み込む一対の検知部材を設ける。そして、シートの厚さに応じて変位する一方の検知部材に対する他方の検知部材の相対位置をシート厚検知手段によって検知することで、シートの厚さを検知するようにしても、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。従って、レジスト部材や一対の検知部材は必ずしもローラ形状でなくてもよい。

また、前述した実施形態では画像形成装置としてフルカラーの画像形成装置を例示したが、前述したシートの厚さ検知が可能なシート搬送装置はモノクロ画像形成装置に対しても好適に用いることができる。

フルカラープリンタの要部構成図である。 ローラ変位量を検知するセンサの概略説明図である。 記録シートの搬送タイミングごとの記録シートの状態を示す説明図である。 記録シートの搬送制御及び厚さ検知のタイミングチャートである。 記録シートの厚さ検知の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｐ …記録シート
１ …感光体
２ …ベルト
21 …転写ローラ
23 …シートカセット
24 …ピックアップローラ
25 …レジストローラ対
25ａ …上ローラ
25ｂ …下ローラ
25ｒ …反射面
53 …シート検知センサ
300 …制御基板
301 …ＣＰＵ
302 …Ａ/Ｄ交換器
303 …センサＬＥＤ制御部
304 …変位量検知センサ
304ａ …ＬＥＤ
304ｂ …受光位置センサ

Claims (4)

1. レジスト部材にシート先端を突き当ててシートに所定のループを形成した後、シートを搬送するシート搬送装置において、
   シートをその表裏方向から挟み込む一対の検知部材と、
   前記一方の検知部材に対する他方の検知部材の相対位置を検知してシートの厚さを検知するシート厚検知手段と、
   を有し、
   前記シート厚検知手段によるシートの厚さ検知を、シート搬送により前記ループが消滅した後に行うことを特徴とするシート搬送装置。
2. レジストローラ対にシート先端を突き当ててシートに所定のループを形成した後、シートを搬送するシート搬送装置において、
   シートを挟持搬送可能であり、且つ一方のローラが他方のローラに対してシートの厚さに応じて変位可能なレジストローラ対と、
   前記変位するローラの変位量から搬送されるシートの厚さを検出するシート厚検知手段と、
   を有し、
   前記シート厚検知手段によるシートの厚さ検知を、シート搬送により前記ループが消滅した後に行うことを特徴とするシート搬送装置。
3. 前記レジストローラ対よりもシート搬送方向上流側に前記レジストローラ対にシートを給送するシート給送手段と、該シート給送手段により給送されるシートを検知するシート検知手段を有し、
   前記シート検知手段から前記レジストローラ対までの距離をＬ、
   前記シート給送手段によるシート搬送速度をＶ₁、
   前記シート検知手段がシートを検知してから前記レジストローラ対にシート先端を突き当て、ループを形成するまでの時間をｔ、
   前記レジストローラ対によるシート搬送速度をＶ₂、
   としたとき、
   前記シートのループが消滅する時間をｔ_loop,deleteを、
   ｔ_loop,delete＝（ｔ・Ｖ₁−Ｌ）／Ｖ₂
   として判定することを特徴とする請求項２記載のシート搬送装置。
4. シートを搬送して画像形成部において画像を形成する画像形成装置において、
   前記画像形成部へシート搬送するシート搬送装置として、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のシート搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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