JP4829736B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に記録材を検知する検知手段を有する装置に関する。

従来、画像形成部の前、例えば画像をシートに転写する転写位置の前に、シートを判別するシート判別手段を設け、判別結果により画像形成部を制御する装置がある（特許文献１参照）。

この種のシート判別手段は、シートを判別するセンサがシート搬送路に配置され、積層されたシートから一枚に分離された状態で搬送されるシートを検知することが一般的である。

ところで、シートの種類によっては、センサでシートを検知してから最適な画像形成条件にするまでに時間がかかる場合がある。このためセンサから画像形成部までに比較的長めの距離を設けると装置全体が大きくなってしまうという問題がある。また、シートを搬送途中で一旦停止させて時間を稼ぐ方法もあるが、シート一枚の画像形成に時間が掛かり過ぎてしまうという問題がある。

そこで、シート搬送路の最も上流側にあるシートカセットの位置でシートを検知する装置がある（特許文献２参照）。この装置では、センサが直線運動するので、シートの積載量によらず正確なシートの検知が可能である。
特開平１０−３２９９８４号公報 特開２００４−２０１７号公報

しかしながら、特許文献２の装置では、センサがシートを給送ローラに持ち上げる圧板に対向した位置に設けられていない為、主に圧板の位置に積載される小サイズのシートを検知できない可能性があった。またこの圧板はシートの積載量によって傾きが変わるが、特許文献２の装置のセンサはその傾きに対応できるものではなかった。

上記課題を解決するため本発明は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、記録材を積載する積載面が形成された積載部材を備え、前記画像形成手段へ搬送する記録材を収納する収納手段と、前記収納手段に収納されている記録材を検知する検知手段と、を有し、前記検知手段からの出力により前記画像形成手段を制御する画像形成装置において、前記積載部材は、前記積載面に直交する方向及び記録材の搬送方向に直交する回動軸まわりに回動可能であり、前記検知手段を前記回動軸に平行な軸まわりに回動可能に支持する支持部と、前記支持部の前記積載面に直交する方向の位置を変更可能に保持する保持部と、を有し、前記検知手段は前記積載部材と対向する位置にあり、前記検知を行う際、前記支持部が前記積載面に直交する方向の位置を変更するとともに前記検知手段が前記支持部に対して回動することにより、前記検知手段が検知する記録材に合わせて移動して前記積載部材に積載された記録材と接触可能であることを特徴とするものである。

以上説明した様に本発明によれば、装置を大型化することなく、検知手段で検知してからその検知結果に基づき画像形成手段を制御するまでの時間を稼ぐことができ、その際、記録材のサイズによらず、安定した記録材の検知を行うことができる。

以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図を用いて本発明の実施例１を説明する。説明においては、画像形成装置の構成、画像形成装置の動作を説明した後、本質的な部分であるシート判別手段について詳細に説明する。

（画像形成装置の構成）
図１は本発明の実施例である画像形成装置の概略説明図である。本実施例では、画像形成装置としてカラーレーザープリンターを例示して説明する。

図１に示すように、画像形成装置Ａは、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの各色毎に、画像形成部が形成される。画像形成部は、一定速度で回転する像担持体２１と、像担持体２１を帯電する帯電手段（帯電ローラ）２３と、像担持体２１に静電潜像を形成するための走査光学手段１と、静電潜像をトナー像にする現像手段（現像ローラ）２２等で構成される。尚、像担持体２１と、像担持体２１に作用する帯電ローラ２３及び現像ローラ２２等のプロセス手段は一体的に構成されて、プロセスカートリッジ２を形成する。プロセスカートリッジ２は、プリンター本体（画像形成装置本体）に対して個別に着脱可能な構成である。

また、画像形成部に対向する位置には、画像形成部で現像されたトナー像を順次、記録材であるシートＰに転写部で多重転写するため、シートＰを搬送する記録材搬送手段（記録材搬送ベルト）３５が配設されている。記録材搬送ベルト３５は記録材収納手段である給送カセット４から給送されたシートＰを担持し搬送する。記録材搬送ベルト３５のシート搬送方向下流側には、転写されたトナー像をシートＰに定着させるための定着部６が配置されている。また、定着部６のシート搬送方向下流には、排出トレイ５６等の排出部が構成されている。そしてこれら画像形成部、転写部、定着部等により画像形成手段が構成されている。

次に像担持体２１及び記録材搬送ベルト３５の構成について詳細に説明する。像担持体（感光ドラム）２１と現像ローラ２２は同じ容器に一体的に構成されている。プロセスカートリッジ２は、プリンター本体に対して着脱自在に支持され、像担持体２１の寿命に合わせて容易に単独でユニット交換可能である。本実施例に係わる像担持体２１は、感光ドラムであり、アルミシリンダーの外側に有機光導電体層を塗布して構成され、プロセスカートリッジ２の容器に回転自在に支持されている。

また、像担持体２１は、駆動モータからの駆動力が伝達され、画像形成動作に応じて図示反時計回りに回転させられる。また、現像ローラ２２に対しては別の駆動モータを配置し現像ローラの周速を任意に設定できる構成になっている。

記録材搬送ベルト３５は、像担持体２１の外周速度と同期して図示時計回りに回転する。給送カセット４から搬送されたシートＰは、記録材搬送ベルト上に静電的に保持され、順次各転写部に搬送される。記録材搬送ベルト３５を挟んで、像担持体２１と対向する位置には転写部材（転写ローラ）３４が配置されており、像担持体２１と転写ローラ３４との圧接部で転写部が形成されている。像担持体２１上に形成されたトナー像は、転写ローラ３４に電圧を印加することで記録材搬送ベルト３５上のシートＰ上に多重転写される。

記録材搬送ベルト３５は、３軸のローラ、つまり駆動ローラ３１、テンションローラ（張架ローラ）３２、吸着対向ローラ３３で支持され、これら３軸のローラの回りに移動可能に構成されている。尚、３６はシートＰを記録材搬送ベルトに吸着するための吸着部材（吸着ローラ）である。

記録材搬送ベルト３５は、駆動モータからの駆動力が伝達されることにより、画像形成動作に応じて図示時計回りに回転する。

（画像形成装置の動作）
画像形成装置Ａは、上記構成により、次の様に動作をする。

まず、給送カセット４に積載されたシートＰが搬送される。この動作について説明する。

給送カセット４内に積載収納されたシートＰは、後述のシート判別手段７によって、シートの有無や種類を判別される。シートＰは、給送ローラ（給送手段）４１によって１枚ずつに分離された後、レジストローラ４２に搬送される。給送ローラは画像形成手段にシートを供給する供給部材である。

一方、各画像形成部では、像担持体２１にトナー像が形成される。この動作について説明する。

像担持体２１は、各々所定の外周速度（プロセス速度）で回転している。像担持体２１は、まず帯電手段（帯電ローラ）２３によって、表面が均一に帯電される。次に、像担持体２１は、走査光学手段１によって、レーザー光Ｌによる露光がなされる。これにより像担持体２１上には、静電潜像が形成される。この静電潜像が形成されるのと同時に、現像ローラ２２が駆動される。

次に、像担持体２１の静電潜像に対して、現像ローラ２２によりトナーが供給される。ここで、トナーを静電潜像に供給する時には、現像ローラ２２は、像担持体２１の帯電極性と同極性で略同電位の電圧が印加される。これにより、像担持体２１上には、各色のトナー像が形成される。

そして、画像形成部で形成されたトナー像が、搬送されたシートＰに対して転写され、シートＰ上に画像形成が行われる。この動作について説明する。

レジストローラ４２から送り出されるシートＰは、記録材搬送ベルト３５上に担持され、搬送される。ここで、シートＰが、各色のトナー像の形成された像担持体２１と対向する位置にくると、転写ローラ３４には、トナー像と逆特性の電圧が印加される。これにより、トナー像はシートＰ側に引き付けられ、シートＰ上にはトナー像が転写される。

この様な転写工程を各画像形成部で行うことで、４色のトナー像が重畳してシートＰに転写される。尚、重畳するように転写する際には、シートＰ上のトナー像の先端が一致するようなタイミングで行う必要がある。これにより、フルカラーの画像がシートＰ上に形成されることになる。

その後、シートＰは、記録材搬送ベルト３５から剥離させられ、定着部６へ搬送される。定着部６では、シートＰ上に転写された未定着のトナー像に対して加熱、加圧が行われる。これにより、シートＰにはトナー像が定着する。そして、シートＰは、排出ローラ対５３を介して、本体上部の排出トレイ５６上へ画像面を下向きにして排出される。これにより、一連の画像形成動作が終了する。この様にして画像形成手段によりシート上に画像が形成される。

（シート判別手段）
本発明の特徴部分に関わる、シート判別手段及びその周辺の給送カセットの構成について詳細に説明する。

まず、シート判別手段が関わる給送カセットの構成について説明する。

図２は給送カセットの全体斜視図であり、図３はシートの給送動作時の給送カセット及びシート判別手段の動作を示す図である。

図２に示す様に、給送カセット４は、シートを収納するシート収納部４ａ、シートガイド部、引出し取手部、外装部、表示部等から構成されている。そして給送カセット４は画像形成装置本体に対して着脱可能である。

シート収納部４ａには、シートを積載するシート載置板（記録材積載部材）４３が設けられている。シート載置板は移動可能であり、支点４４を中心に回転自在（揺動可能）に構成され、バネ等の弾性部材４５により給送ローラ４１側に付勢されている。このため、図１に示す様に、シート載置板４３に積載されたシートＰは、積載量にかかわらず、確実に給送ローラ４１に当接することになる。

シート載置板４３は、給送ローラ４１と対向した位置に、分離シート（分離部材）が配置されている。分離シートとシートＰの摩擦抵抗は、シートＰ同士の摩擦抵抗よりも大きい。このため、図３（ａ）に示す様な、少ない積載量のシートＰに対しての給送時においても、最上位のシートＰのみが給送ローラ４１に給送され、それ以外のシートＰはシート載置板４３に載置された状態を維持する。即ち、シートＰは１枚ずつ確実に分離されることとなる。

シート収納部４ａには、シート載置板４３に載置されるシートＰの側端（シート搬送方向に対して直交する方向（幅方向）におけるシートの両端部）を規制するサイド規制部（サイド規制板）４６が配設されている。またシート収納部４ａには、シートＰの後端を規制する後端規制部（後端規制板）４７が配設されている。これにより、シート収納部４ａにおけるシートＰの位置を確保している。

シート収納部４ａの上方には、画像形成装置本体と一体的に構成された本体構成枠８が形成されている。そして、シート収納部４ａに収納されたシートＰを判別するためのシート判別手段７が本体構成枠８に固定配置されている。

次に、このシート判別手段７の構成について説明する。図４はシート判別手段７の斜視図であり、図５は給送カセット４の抜き差し時の様子を示す断面図である。

シート判別手段７は、主に、ベース部材７１、アーム部材７２及び検知手段であるセンサ部材７６の３つの部材から構成される２リンク構成である。

センサ部材は７６は、発光部７７と２つの受光部７８ａ、７８ｂを有し、給送カセット４に収納されているシートＰを検知する。つまりセンサ部材７６は、発光部７７からシートに向けて光を発し、シートからの反射光を受光部７８ａ、７８ｂで受けることで、シートの有無、種類等を検知、判別する。受光部７８ａはシートからの乱反射光を受光し、受光部７８ｂはシートからの正反射光を受光する。そしてセンサ部材７６からの出力により画像形成手段が制御される。１００はセンサ部材７６からの出力を受け、画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段である。

またセンサ部材７６は、シートＰと当接する当接部である車輪（回転部材）７３を有する。つまりセンサ部材７６は、シート載置板４３と対向する位置にあり、給送カセット４に積載されたシートＰと接触可能である。

このように本実施例では、センサ部材７６はシート載置板４３と対向する位置にあるので、センサ部材７６は小サイズの記録材も容易に検知可能である。

アーム部材７２は、第１回動支点であるヒンジ７１ｐを固定支点として回動自在に構成され、センサ部材７６は、第２回動支点であるヒンジ７２ｐを可動支点として回動自在に構成されている。つまりアーム部材は固定支点と可動支点を、センサ部材は可動支点を有し、センサ部材７６は支持部材であるアーム部材７２に回動可能に支持され、アーム部材７２は保持部であるベース部材７１に回動可能に保持されている。

また、ベース部材７１とアーム部材７２の間には、第１付勢部材であるバネ（アーム付勢手段）７４が配設されており、アーム部材７２とセンサ部材７６との間には、第２付勢部材であるバネ（センサ付勢手段）７５が配設されている。つまり第１付勢部材はベース部材に対してアーム部材をシート側に付勢するものであり、第２付勢部材は、アーム部材とセンサ部材の相対角度を大きくするように付勢するものであり、アーム部材に対してセンサ部材をシート側に付勢するものである。

シート判別手段７のベース部材７１は、本体構成枠８に一体的に固定されている。一方、アーム部材７２及びセンサ部材７６は、前述のヒンジ７１ｐ及びヒンジ７２ｐで連結され、回動自在な構成である。この構成により、アーム部材７２やセンサ部材７６は、互いの自重や自重を補助する付勢力により、Ｒ７２、Ｒ７６の方向（図３参照）に、一定量の回転自由度をもって自在に回動しながら位置の安定化が図られる。

従って図３（ａ）、（ｂ）に示す様に、シートの量が少なくても多くても、シート判別手段７は、センサ部材７６に配設された４つの車輪７３がシートＰに当接することによって、センサ部材７６はシートＰ上で適切な位置（姿勢）をとることができる。また車輪７３によりセンサ部材７６とシートＰとの距離を適切にすることができる。

この様に、センサ部材のシートに対する姿勢、及び距離を適切にすることができ、シートＰの有無や種類を正確に判別することができる。

上述した様に、車輪７３をシートＰに当接させることで判別を行うため、４つの車輪７３を全てシートＰに当接させることが好ましい。ここで、本実施例においては、次のように、センサ部材７６の車輪７３が、確実にシートＰに当接するように構成されている。尚、ここでは、車輪７３のうち、前方（記録材移動方向下流側）にあるものを前車輪７３ａ、後方（記録材移動方向上流側）にあるものを後車輪７３ｂという。

具体的には、センサ部材７６の車輪７３が、確実にシートＰに当接するために、バネ７４の付勢力は、バネ７５の付勢力よりも大きく構成されている。更に具体的にいえば、バネ７４がアーム部材７２を介してセンサ部材７６の前車輪７３ａに与える力をＦ１とし、バネ７５がセンサ部材７６の後車輪７３ｂに与える力をＦ２とすると、Ｆ１＞Ｆ２の関係になるようにバネ７４、７５の力を設定している。

これにより、前車輪７３ａの方が後車輪７３ｂよりも強くシートＰに付勢されることになり、センサ部材７６の車輪７３の全てを確実にシートＰ上に当接させることができる。

また、センサ部材７６とアーム部材７２とを連結するヒンジ７２ｐは、その軸部とこの軸部が差し込まれる穴部との間に間隙を設けている。すると、軸部が穴部に対して傾き、その軸部の傾きに追従して、軸部と一体となっているセンサ部材７６の姿勢も傾く。すると、図４の矢印Ｒ８方向である鉛直方向（軸と直交する方向）において、センサ部材７６が一定量移動することができる。これにより、車輪７３をシートＰに対して更に確実に当接させることができ、安定したシートＰの判別を行うことができる。

また、給送カセット４は、図５に示すように、シート補給又はジャム処理等の際に、画像形成装置本体に対して矢印Ｒ４方向に抜き差しされる。本実施例のセンサ部材７６の構成によれば、給送カセット４の抜き差し時のセンサ部材７６への衝撃を緩和し、シート判別の精度を維持することができる。これについて説明する。

まず、給送カセット４を画像形成装置本体に装着する場合において、給送カセット４がシート判別手段７の下部を通過する際、給送カセット４の上部の干渉部（突出部）４ｂは、シート判別手段７のセンサ部材７６の車輪７３が最初に当接するように構成されている。また、センサ部材７６のセンサの読取方向（矢印Ｒ７方向）は、自重及びバネ７４、７５の付勢力により、給送カセット４の抜き差し口（装着口）４ｃ（図１参照）側に傾いている。ここでセンサ部材７６のセンサの読取方向（矢印Ｒ７方向）は、センサ部材７６の検知面７６ｂと直交する方向、概略で言うと、センサ部材で検知される被検知部と受光部７８ａを結ぶ方向である。つまり給送カセット４を画像形成装置本体に装着する前の状態において、センサ部材７６の検知方向は給送カセット４の抜き差し口４ｃの方向へ傾いている。

これによりセンサ部材７６は、給送カセット４が装着される際、ヒンジ７２ｐを回転中心として容易に回動することができる。このため、センサ部材７６を含むシート判別手段７は、円滑に上方へ退避することができる。

また、給送カセット４を画像形成装置から抜き取る場合において、給送カセット４の干渉部４ｂには、シート判別手段７のテーパ部７６ａが最初に当接するように構成されている。このため、給送カセット４側に干渉部４ｂがあったとしても、センサ部材７６のテーパ部７６ａが干渉部４ｂとの引掛りを防ぎつつ、センサ部材７６を含むシート判別手段７を、円滑に上方へ退避させることができる。

これらの構成により、給送カセット４の抜き差し動作によっても、給送カセット４がシート判別手段７のセンサ部材７６に与える衝撃を最小限に抑えることができる。また、給送カセット４の抜き差し時、上述の様にシート判別手段７が円滑に上方に退避することにより、給送カセット４の操作性を妨げることはない。

また、本実施例においては、給送カセット４のシート収納部４ａの上方にシート判別手段７を配置し、給送カセット４内のシートＰの判別を直接行うこととした。

従来技術のように、レジストローラの後でシートの判別を行う構成であると、判別手段を設置するためのスペースが必要となり、その分装置全体が大型化することになる。

本実施例においては、上述のように、給送カセット４の上部にシート判別手段７を配置したので、図１におけるレジストローラ４２と吸着ローラ３６との間に空間が必要とならない。このように、空間を削減することで、装置全体の小型化に寄与することができる。

また、従来の様に、トナー像の転写直前にシート判別を行うと、時間的な余裕がないため、最適な画像形成、画像定着信号を送ることが困難な場合もある。本実施例においては、シート収納部４ａにてシート判別を行うため、シート判別をしてからシートＰが画像形成部に到達する前に、十分な余裕がある。これにより、本実施例は、最適な画像形成、画像定着を行うことが可能となる。

また、本実施例では、アーム部材及びセンサ部材が軸を支点として回動可能であるので、センサ部材はシート載置板（又はシート）の傾きに追随して向きが変わることができ、正確なシートの判別が可能である。

図を用いて本発明の実施例２を説明する。図６は実施例２に係るシート判別装置７の構成を示す図である。前述した実施例１と同様の構成については同符号を付し、説明を省略する。

前述の実施例１ではセンサの読取方向Ｒ７が給送カセット４の抜き差し口４ｃ側に傾くようにセンサ部材７６のヒンジ７２ｐを配置していた。

本実施例では、給送カセット４を装着する前の状態において、センサ部材１７６の読取方向Ｒ７が自重で鉛直下方を向くように、センサ部材１７６の回転中心となるヒンジ１７２ｐをセンサ部材１７６の略中央付近に配置している。ここでセンサ部材１７６の読取方向Ｒ７は、センサ部材１７６の検知面１７６ｂと直交する方向、概略で言うと、センサ部材で検知される被検知部と受光部７８ａを結ぶ方向である。

これにより、アーム部材やセンサ部材を付勢するためのバネを配する必要が無くなり、部品点数の削減に寄与する。

また、本実施例においては、ヒンジ１７２ｐがセンサ部材１７６の中央上部に配置されることで、前車輪７３ａと後車輪７３ｂに掛かる力を自重で釣り合わせている。また、下部にシートＰが当接した場合、ヒンジ１７２ｐを中心に自由に回動することで、４つの車輪７３は確実にシートＰに当接する。これにより、本実施例も確実にシートＰの検知を行うことができ、安定したシート判別を行うことができる。

上記実施例では、ベース部材は本体枠体に設けたが、本体枠体がベース部材を兼ねても良い。

また上記実施例では、シート判別手段は装置本体側に設けたが、給送カセット内に設けても良い。

本発明の実施例である画像形成装置を示す図。 シート判別手段を備えた給送カセット斜視図。 給送カセットにおけるシート判別手段の動作を示す図。 シート判別手段の斜視図。 給送カセットの着脱時の様子を示す図。 本発明の他の実施例に係るシート判別手段を示す図。

符号の説明

１ 走査光学手段
２ プロセスカートリッジ
４ 給送カセット
６ 定着部
７ 検知手段
２１ 像担持体
２２ 現像ローラ
２３ 帯電ローラ
３４ 転写ローラ
３５ 記録材搬送ベルト
４３ 積載部材
７１ 保持部
７２ 支持部
Ｐ シート

Claims (9)

1. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、記録材を積載する積載面が形成された積載部材を備え、前記画像形成手段へ搬送する記録材を収納する収納手段と、前記収納手段に収納されている記録材を検知する検知手段と、を有し、前記検知手段からの出力により前記画像形成手段を制御する画像形成装置において、
   前記積載部材は、前記積載面に直交する方向及び記録材の搬送方向に直交する回動軸まわりに回動可能であり、
   前記検知手段を前記回動軸に平行な軸まわりに回動可能に支持する支持部と、前記支持部の前記積載面に直交する方向の位置を変更可能に保持する保持部と、を有し、
   前記検知手段は前記積載部材と対向する位置にあり、前記検知を行う際、前記支持部が前記積載面に直交する方向の位置を変更するとともに前記検知手段が前記支持部に対して回動することにより、前記検知手段が検知する記録材に合わせて移動して前記積載部材に積載された記録材と接触可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 記録材を前記画像形成手段に供給するための供給部材を有し、前記積載部材は前記供給部材側に付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記支持部は保持部に対して軸まわりに回動することで前記積載方向の位置を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記検知手段は記録材と接触する当接部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記当接部は回転部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記検知手段と前記支持部材を連結する連結部は軸と穴で構成され、前記軸と前記穴の間には隙間があり、前記検知手段は前記軸と直交する方向に移動可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記収納手段は装置本体に対して着脱可能であり、前記収納手段を装着する前の状態において、前記検知手段の検知方向は、前記収納手段の装置本体への装着口方向へ傾いていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記保持部に対して前記支持部材を記録材側に付勢する第１付勢部材と、前記支持部材に対して前記検知手段を記録材側に付勢する第２付勢部材と、を有し、前記第１付勢部材の付勢力は、前記第２付勢部材の付勢力より大きいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記収納手段は装置本体に対して着脱可能であり、前記収納手段を装着する前の状態において、前記検知手段の検知方向は、自重で鉛直方向を向くことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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