JP2012030937A - 用紙搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正確な用紙の厚さを検出することを目的とする。
【解決手段】用紙搬送装置は、用紙を挟持搬送するとともに用紙の厚さに応じて当該用紙に直交する方向（用紙直交方向）に変位する紙厚検出用ローラと、前記紙厚検出用ローラの用紙直交方向の変位量を検出する変位量検出手段と、前記紙厚検出用ローラの回転周期を検出する回転周期検出手段と、用紙を挟持搬送しない場合の前記紙厚検出用ローラの変位量（第１の変位量）と用紙を挟持搬送した場合の前記紙厚検出用ローラの変位量（第２の変位量）とを前記紙厚検出用ローラの回転周期に基づいて同期させ、同期させた上で第２の変位量から第１の変位量を減算した値を用紙の厚さとして検出する紙厚検出手段とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、用紙搬送装置及び画像形成装置に関する。

複合機、プリンター、ファックス等の画像形成装置は、定着ローラにおけるローラ間の圧力や排紙ローラの搬送速度など、画像形成に影響を及ぼす各種パラメータに適切な値を設定するために、記録用紙の厚さを検出して、例えば、普通紙の薄紙や厚紙などに区別する。このような画像形成装置には、記録用紙の厚さを検出する方法として、対向する１対の紙厚検出用ローラに用紙を挟持搬送させ、記録用紙の厚さに応じた紙厚検出用ローラの記録用紙に直交する方向の変位量に基づいて用紙の厚さを検出する方法が採用されている（例えば、下記特許文献１〜３）。

特開２００９−２３４６９８号公報 特開平１−１４５１７５号公報 特開平２−１２３０５５号公報

しかしながら、上記従来技術では、紙厚検出用ローラの変位量に基づいて用紙の厚さを検出しているが、円筒形の紙厚検出用ローラは、必ずしも均一な円形（真円）にはなっておらず、少なからず偏芯している。そのため、紙厚検出用ローラにおける用紙の直交方向の変位量には紙厚検出用ローラの偏芯成分が誤差として含まれているので、当該変位量から正確な用紙の厚さを検出することができない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、正確な用紙の厚さを検出することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、用紙搬送装置に係る第１の解決手段として、用紙を挟持搬送するとともに用紙の厚さに応じて当該用紙に直交する方向（用紙直交方向）に変位する紙厚検出用ローラと、前記紙厚検出用ローラの用紙直交方向の変位量を検出する変位量検出手段と、前記紙厚検出用ローラの周面に設けられたインデックスと、前記インデックスを基準に前記紙厚検出用ローラの回転周期を検出する回転周期検出手段と、用紙を挟持搬送しない場合の前記紙厚検出用ローラの変位量（第１の変位量）と用紙を挟持搬送した場合の前記紙厚検出用ローラの変位量（第２の変位量）とを前記紙厚検出用ローラの回転周期に基づいて同期させ、同期させた上で第２の変位量から第１の変位量を減算した値を用紙の厚さとして検出する紙厚検出手段とを具備するという手段を採用する。

本発明では、用紙搬送装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、回転周期検出手段は、前記紙厚検出用ローラの周面に設けられたインデックスを基準に前記紙厚検出用ローラの回転周期を検出するという手段を採用する。

また、本発明では、画像形成装置に係る第１の解決手段として、上記第１の解決手段を採用する用紙搬送装置を具備し、前記用紙搬送装置によって搬送された記録用紙に画像形成するという手段を採用する。

本発明によれば、用紙を挟持搬送しない場合の前記紙厚検出用ローラの変位量（第１の変位量）と、用紙を挟持搬送した場合の前記紙厚検出用ローラの変位量（第２の変位量）とを前記紙厚検出用ローラの回転周期に基づいて同期させ、同期させた上で第２の変位量から第１の変位量を減算した値を用紙の厚さとして検出する。このように、同期させた上で第２の変位量から第１の変位量を減算した値を用紙の厚さとして検出することにより紙厚検出用ローラの偏芯成分が相殺され、用紙の厚さに紙厚検出用ローラの偏芯成分が含まれないので、紙厚検出用ローラの偏芯成分が誤差として含まれない正確な用紙の厚さ検出することができる。

本発明の実施形態に係るプリンタＡの概略構成図である。 本発明の実施形態に係るプリンタＡの搬送ローラ４６の構成図である。 本発明の実施形態に係るプリンタＡの回転周期信号ＲＳ、第１の変位量信号、ＣＳ１、第２の変位量信号ＣＳ２及び紙厚信号ＴＳを示す波形図である。動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係るプリンタ（画像形成装置）Ａは、ローカルエリアネットワークを介して複数のクライアントコンピュータに接続し、クライアントコンピュータからプリント指示を受信すると電子写真方式に基づいて記録用紙に画像形成するものである。プリンタＡは、図１に示すように、操作部１、表示部２、通信Ｉ／Ｆ部３、画像形成部４及び演算／制御部（紙厚検出手段）５を備える。

操作部１は、メニューキー、オンラインキー、電源キー、リセットキー、上下左右キーやその他の各種操作キーを備えており、それぞれのキーの操作指示を演算／制御部５に出力する。
表示部２は、例えば液晶モニタであり、演算／制御部５から入力される信号に基づいて画像や文字からなる種々の画面を表示する。
通信Ｉ／Ｆ部３は、ローカルエリアネットワークを介して外部のクライアントコンピュータに接続し、このクライアントコンピュータとの間で各種信号の送受信を行う。

画像形成部４は、演算／制御部５の制御の下、給紙カセット４４（図１参照）から搬送された記録用紙に画像形成するものであり、図１に示すように、各色（Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍ）に対応するトナーからなる画像を形成する画像形成ユニット４１、中間転写ベルト４２、１次転写ローラ４３、給紙カセット４４、ピックアップローラ４５、搬送ローラ４６、２次転写ローラ４７、定着ローラ４８、排紙ローラ４９及び排紙トレイ５０から構成されている。

各画像形成ユニット４１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色に対応するトナーからなる画像を形成するものであり、プリンタＡの正面から視て水平方向に所定間隔で配置され、図１に示すようにそれぞれトナー画像が周面に形成される感光体ドラムなどから構成されている。

中間転写ベルト４２は、画像形成ユニット４１に接するように設けられ、画像形成ユニット４１に形成されたトナー画像が１次転写されるものである。
１次転写ローラ４３は、中間転写ベルト４２を挟むように画像形成ユニット４１に対向配置されており、演算／制御部５の制御の下、回転駆動されながら電圧を中間転写ベルト４２に印加することにより画像形成ユニット４１から中間転写ベルト４２にトナー画像を１次転写させる。
給紙カセット４４は、トナー画像が形成される記録用紙の束を収容する容器である。
ピックアップローラ４５は、給紙カセット４４上において所定の高さで軸支され、モータ（不図示）等の駆動源により回転駆動され、給紙カセット４４に収容される記録用紙束の最上部に接触され、最上部の録用紙束をピックアップして搬送ローラ４６に搬送する。

搬送ローラ４６は、モータ（不図示）等の駆動源により回転駆動され、ピックアップローラ４５によりピックアップされた記録用紙を２次転写ローラ４７に搬送するものであり、演算／制御部５とともに紙厚検出機能を構成する。搬送ローラ４６は、図２に示すように、紙厚検出用ローラ４６１、変位量検出センサ（変位量検出手段）４６２及びＰＩ（Pulse Input）センサ（回転周期検出手段）４６３を備える。

紙厚検出用ローラ４６１は、ピックアップローラ４５により搬送された記録用紙Ｐを２次転写ローラ４７に搬送するローラとしての機能を有し、互いに当接するように配置された駆動ローラ４６１ａと従動ローラ４６１ｂとから構成されている。
駆動ローラ４６１ａは、紙厚検出用ローラ４６１の下方のローラであり、回転軸が軸受を介して回転自在に固定され、当該回転軸にはクラッチを介して駆動源としての駆動モータに接続され、演算／制御部５の制御の下、所定の回転速度で回転駆動されるように構成されている。

従動ローラ４６１ｂは、紙厚検出用ローラ４６１における上方のローラであり、駆動ローラ４６１ａに当接及び離間するように回転軸が上下方向に移動自在かつ回転自在に支持されており、駆動ローラ４６１ａとともに記録用紙Ｐを挟持した状態で駆動ローラ４６１ａの回転によって記録用紙Ｐを搬送する。従動ローラ４６１ｂは、記録用紙Ｐを挟持した状態で搬送する際に、当該記録用紙Ｐの厚さに応じて用紙に直交する方向（用紙直交方向）、すなわち図２において上方に変位し、駆動ローラ４６１ａによって搬送される記録用紙Ｐの表面に当接し、記録用紙Ｐとの間の摩擦力によって従動回転することにより、駆動ローラ４６１ａとともに記録用紙Ｐを挟持搬送する。

また、従動ローラ４６１ｂは、周面に対して直交方向に凸形状のインデックス４６１ｃが設けられている。このインデックス４６１ｃは、ＰＩセンサ４６３によって紙厚検出用ローラ４６１の回転周期が検出される際の基準となる目印として機能する。

変位量検出センサ４６２は、従動ローラ４６１ｂの上下方向の変位量を検出するものであり、軸を中心にして上下方向に傾動するレバーからなるアクチュエータを有し、アクチュエータが従動ローラ４６１ｂの回転軸に当接され、アクチュエータの上下運動に基づいて従動ローラ４６１ｂの変位量を検出する。すなわち、変位量検出センサ４６２は、記録用紙Ｐの厚さを検出するセンサである。変位量検出センサ４６２は、従動ローラ４６１ｂの変位量を検出すると、当該変位量を電圧信号に変換して演算／制御部５に出力する。なお、変位量検出センサ４６２に出力された電圧信号は、演算／制御部５内に設けられたＡ／Ｄコンバータ（不図示）によってデジタル信号に変換される。
ＰＩセンサ４６３は、例えば光学センサであり、インデックス４６１ｃを基準に従動ローラ４６１ｂの回転周期を検出する。ＰＩセンサ４６３は、従動ローラ４６１ｂの回転周期を検出すると、回転周期に応じたパルス信号を演算／制御部５に出力する。

図１に戻り、２次転写ローラ４７は、演算／制御部５の制御の下、駆動源によって回転駆動されながら電圧を記録用紙に印加することにより中間転写ベルト４２と２次転写ローラ４７との間に搬送される記録用紙に中間転写ベルト４２上のトナー画像を２次転写させる。

定着ローラ４８は、内部にヒータを備えた加熱ローラと、加熱ローラに圧接される圧接ローラとから構成され、２つのローラでトナー画像が転写された記録用紙を挟持搬送することで記録用紙を加熱及び加圧して、トナー画像を記録用紙上に定着させる。
排紙ローラ４９は、モータ（不図示）により回転駆動され、定着ローラ４８から搬送された記録用紙を排紙トレイ５０に排出する。
排紙トレイ５０は、排紙ローラ４９により排出された記録用紙を受け取るトレイである。

演算／制御部５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び上述の各部と信号の入出力を行うインタフェース回路などから構成されており、上記ＲＯＭに記憶された制御プログラムに基づいてプリンタＡの全体動作を制御する。なお、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムには、紙厚検出プログラムが含まれており、演算／制御部５はこの紙厚検出プログラムに基づいて記録用紙Ｐの厚さを演算により検出する。なお、演算／制御部５が実行する処理の詳細については、以下にプリンタＡの動作として説明する。

次に、上記構成の本実施形態に係るプリンタＡの動作について、図３を参照して詳しく説明する。
まず、プリンタＡによってプリントをしようとするユーザは、クライアントコンピュータ（図１参照）を操作してプリント指示をプリンタＡに送信する。
演算／制御部５は、クライアントコンピュータからプリント指示を受信すると、記録用紙Ｐを給紙カセット（不図示）から紙厚検出用ローラ４６１まで所定の搬送ローラ（不図示）に搬送させ、駆動ローラ４６１ａを回転させることにより記録用紙Ｐを紙厚検出用ローラ４６１に搬送させる。

紙厚検出用ローラ４６１では、記録用紙Ｐの搬送時に、従動ローラ４６１ｂが記録用紙Ｐの厚さだけ上方向に変位する。変位量検出センサ４６２は、従動ローラ４６１ｂの変位量を電圧信号として演算／制御部５に出力する。また、ＰＩセンサ４６３は、インデックス４６１ｃを基準に従動ローラ４６１ｂの回転周期を検出し、当該回転周期をパルス信号として出力する。

演算／制御部５は、変位量検出センサ４６２から電圧信号が入力されるとともに、ＰＩセンサ４６３からパルス信号が入力されると、両信号を記憶する。つまり、演算／制御部５は、記録用紙Ｐを搬送しない場合の紙厚検出用ローラ４６１における従動ローラ４６１ｂの変位量を示す電圧信号（第１の変位量信号ＣＳ１）と、記録用紙Ｐを挟持搬送した場合の紙厚検出用ローラ４６１における従動ローラ４６１ｂの変位量を示す電圧信号（第２の変位量信号ＣＳ２）と、従動ローラ４６１ｂの回転周期を示すパルス信号（回転周期信号ＲＳ）とを記憶する。

演算／制御部５は、第１の変位量信号ＣＳ１、第２の変位量信号ＣＳ２及び回転周期信号ＲＳの時間情報に基づいて第１の変位量信号ＣＳ１と回転周期信号ＲＳとを時間的に同期させるとともに、第２の変位量信号ＣＳ２と回転周期信号ＲＳとを時間的に同期させる。そして、演算／制御部５は、図３に示すように、回転周期信号ＲＳの『ＯＮ』信号を基準に第１の変位量信号ＣＳ１と第２の変位量信号ＣＳ２とを同期させる。なお、図３に示す第１の変位量信号ＣＳ１及び第２の変位量信号ＣＳ２は正弦波形状をしているが、これは、円筒形の紙厚検出用ローラ４６１が均一の円形になっておらず、偏芯しているためである。

演算／制御部５は、同期させた上で第２の変位量信号の各時間の値から第１の変位量信号の値を減算する。これにより、演算／制御部５は、第２の変位量信号と第１の変位量信号との差である紙厚信号ＴＳ（図３参照）を取得し、紙厚信号ＴＳの各時間の値の平均値を記録用紙Ｐの厚さとして検出する。なお、通常の記録用紙Ｐの厚さは、約９０μｍであり、薄紙から厚紙まで５０〜２５０μｍ程度の幅がある。

このようにすることで、第２の変位量信号ＣＳ２に含まれる偏芯成分が、第１の変位量信号ＣＳ１に含まれる偏芯成分により相殺され、正確な記録用紙の厚さを検出することができる。そして、演算／制御部５は、検出した記録用紙Ｐの厚さに基づいて画像形成機構における定着ローラ（不図示）や排紙ローラの搬送速度などの画像形成における各種パラメータに適切な値を設定する。

以上のように、本実施形態は、記録用紙Ｐを挟持搬送しない場合の紙厚検出用ローラ４６１の従動ローラ４６１ｂの変位量を示す第１の変位量信号ＣＳ１と記録用紙Ｐを挟持搬送した場合の紙厚検出用ローラ４６１の変位量を示す第２の変位量信号ＣＳ２とを紙厚検出用ローラ４６１の回転周期に基づいて同期させ、同期させた上で第２の変位量信号ＣＳ２の各時間の値から第１の変位量信号ＣＳ１の値を減算した値を記録用紙Ｐの厚さとして検出する。このようにすることで、第２の変位量信号ＣＳ２に含まれる偏芯成分が、第１の変位量信号ＣＳ１に含まれる偏芯成分により相殺されるので、紙厚検出用ローラ４６１の偏芯成分が誤差として含まれない正確な用紙の厚さを検出することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態は、画像形成装置であるプリンタＡに本発明の用紙搬送装置を適用したものであるが、本発明はこれに限定されない。
例えば、原稿用紙を搬送する画像読取装置に本発明の用紙搬送装置を適用するようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、紙厚検出用ローラ４６１の回転周期を検出するために、従動ローラ４６１ｂの周面にインデックス４６１ｃを設け、ＰＩセンサ４６３は、インデックス４６１ｃを基準に紙厚検出用ローラ４６１の回転周期を検出したが、本発明これに限定されない。
例えば、従動ローラ４６１ｂの回転軸に回転センサを取り付け、当該回転センサが従動ローラ４６１ｂの回転周期を検出し、回転周期に応じた信号を演算／制御部５に出力するようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、従動ローラ４６１ｂの変位量をアクチュエータの上下運動に基づい検出する変位量検出センサ４６２を用いたが、本発明はこれに限定さない。
例えば、光学センサを利用して従動ローラ４６１ｂの変位量を検出するようにしてもよい。

（４）上記実施形態では、演算／制御部５は、紙厚信号ＴＳの各時間の値の平均値を記録用紙Ｐの厚さとして検出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、演算／制御部５は、紙厚信号ＴＳの各時間の値の値から、所定の範囲外の値、すなわち異常値を排除した上で平均値を算出し、当該平均値を記録用紙Ｐの厚さとして検出するようにしてもよい。また、演算／制御部５は、平均値を算出せずに、紙厚信号ＴＳにおける所定の時間の値を記録用紙Ｐの厚さとして検出するようにしてもよい。

Ａ…プリンタ、１…操作部、２…表示部、３…通信Ｉ／Ｆ部、４…画像形成部、５…演算／制御部（紙厚検出手段）、４１…画像形成ユニット、４２…中間転写ベルト、４３…１次転写ローラ、４４…給紙カセット、４５…ピックアップローラ、４６…搬送ローラ、４７…２次転写ローラ、４８…定着ローラ、４９…排紙ローラ、５０…排紙トレイ、４６１…紙厚検出用ローラ、４６１ａ…駆動ローラ、４６１ｂ…従動ローラ、４６１ｃ…インデックス、４６２…変位量検出センサ（変位量検出手段）、４６３…ＰＩセンサ（回転周期検出手段）、４６４…演算／制御部（紙厚検出手段）

Claims (3)

1. 用紙を挟持搬送するとともに用紙の厚さに応じて当該用紙に直交する方向（用紙直交方向）に変位する紙厚検出用ローラと、
   前記紙厚検出用ローラの用紙直交方向の変位量を検出する変位量検出手段と、
   前記紙厚検出用ローラの回転周期を検出する回転周期検出手段と、
   用紙を挟持搬送しない場合の前記紙厚検出用ローラの変位量（第１の変位量）と用紙を挟持搬送した場合の前記紙厚検出用ローラの変位量（第２の変位量）とを前記紙厚検出用ローラの回転周期に基づいて同期させ、同期させた上で第２の変位量から第１の変位量を減算した値を用紙の厚さとして検出する紙厚検出手段とを具備することを特徴とする用紙搬送装置。
2. 回転周期検出手段は、前記紙厚検出用ローラの周面に設けられたインデックスを基準に前記紙厚検出用ローラの回転周期を検出することを特徴とする請求項１に記載の用紙搬送装置。
3. 請求項１または２に記載の用紙搬送装置を具備し、前記用紙搬送装置によって搬送された記録用紙に画像形成することを特徴とする画像形成装置。
   
   

Images