(57)【要約】【課題】  シート検知センサの故障を検知する。【解決手段】  シートに画像を形成する画像形成装置であって、前記シートを搬送路に沿って搬送する搬送ローラＲ５〜Ｒ９と、ＬＥＤ３０２とフォトダイオード３０３とを備えるシート検知センサ２００と、前記シート検知センサ２００によってシートを検知する制御基板２１０と、シート検知センサの電源線に並列に接続された電流検出抵抗３０６と、前記電源線に設けられたＦＥＴ３０７と、電流検出抵抗３０６に流れる電流を検知する電流検出部２１２と、ＦＥＴ３０７をオフ状態に制御し、電流検出部２１２に前記電流を検知させ、前記電流に基づいてシート検知センサ２００の異常を判定する制御部２１１と、を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートに画像を形成する画像形成手段と、
前記シートを搬送路に沿って搬送する搬送手段と、
前記搬送路に向けて光を発する発光部、当該発光部から発せられた光を受光する受光部とを有するセンサと、
前記センサの前記発光部を発光させ、前記センサの前記受光部の受光結果に基づいて前記搬送路に沿って搬送される前記シートを検知する制御手段と、
前記センサの電源線と、
前記電源線に並列に接続された抵抗と、
前記電源線に設けられ、前記電源線を介して前記センサへ電圧が供給される第１状態と、前記電源線を介して前記抵抗に電圧が供給される第２状態とに制御されるスイッチ手段と、
前記抵抗に流れる電流を検知する検知手段と、
前記スイッチ手段を前記第２状態に制御し、前記検知手段に前記電流を検知させ、前記検知手段により検知された前記電流に基づいて前記センサの異常を判定する判定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記発光部を所定の周期に基づいて発光させながら前記検知手段に前記電流を検知させ、前記検知手段により検知された前記電流の変化する周期に基づいて前記センサの異常を判定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記検知手段により検知された前記電流の変化する周期が前記第１の周期ならば、前記センサが異常でないと判定し、
前記判定手段は、前記検知手段により検知された前記電流の変化する周期が前記第１の周期よりも短い第２の周期ならば、前記センサが異常であると判定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は搬送されるシートを検知する手段を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置には、ＬＥＤなどの光源から搬送路に光を照射し、搬送路を搬送されるシートからの反射光をフォトトランジスタで受光するシート検知センサを備える。画像形成装置は、シート検知センサの検知結果に基づき、シートの搬送を制御している。
【０００３】
シート検知センサは、接触することなくシートを検知できるので、画像形成装置の高速化に有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０２２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、シート検知センサの出力に異常が発生した時、シート検知センサに異常が発生したのか、シート検知センサ以外の箇所に異常が発生したのかを特定するのに時間がかかってしまうという課題があった。例えば、シートを搬送する搬送ローラが摩耗することによって、シートが搬送できなくなったとする。この場合、搬送ローラの不良によりシート検知センサの検知位置にシートが到達していないのか、あるいは、シート検知センサが故障しているのかが識別できなかった。シート検知センサが故障している場合も、シート検知センサの検知位置にシートが到達しているにもかかわらずシート検知センサの出力が変化しないからである。故障箇所を特定するために、搬送ローラもしくはシート検知センサを交換し、搬送を行って確認する必要があり、故障箇所以外の場所を先に交換してしまった場合には、修理にかかる時間が増大してしまっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、シート検知センサの故障を検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、シートに画像を形成する画像形成手段と、前記シートを搬送路に沿って搬送する搬送手段と、前記搬送路に向けて光を発する発光部、当該発光部から発せられた光を受光する受光部とを有するセンサと、前記センサの前記発光部を発光させ、前記センサの前記受光部の受光結果に基づいて前記搬送路に沿って搬送される前記シートを検知する制御手段と、前記センサの電源線と、前記電源線に並列に接続された抵抗と、前記電源線に設けられ、前記電源線を介して前記センサへ電圧が供給される第１状態と、前記電源線を介して前記抵抗に電圧が供給される第２状態とに制御されるスイッチ手段と、前記抵抗に流れる電流を検知する検知手段と、前記スイッチ手段を前記第２状態に制御し、前記検知手段に前記電流を検知させ、前記検知手段により検知された前記電流に基づいて前記センサの異常を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シート検知センサの故障を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画像形成装置の概略断面図
【図２】シート検知センサと制御基板の回路構成図
【図３】シート検知センサの検知位置のずれを示す模式図
【図４】シート検知センサの発光タイミングとサンプリングタイミングとを示す模式図
【図５】シート検知センサの故障検知処理を示すフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。図１に、本発明の画像形成装置の一例としてのカラーデジタルプリンタ概略断面図を示す。
【００１１】
まず画像形成部を説明する。４つのレーザースキャナ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋはそれぞれ４つの感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋに静電潜像を形成し、それぞれ４つの現像器３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋによりトナー画像を形成する。４つの感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋに形成された各色トナー画像は、それぞれ４つの一次転写部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋにより中間転写ベルト１３０上に転写される。これによって中間転写ベルト１３０上にはフルカラーのトナー画像が形成される。中間転写ベルト１３０上のトナー画像は、中間転写ベルト１３０が回転することによって、二次転写部Ｒ１１へと搬送される。
【００１２】
シートはカセットＣＳＴ１〜ＣＳＴ３のいずれかからピックアップユニットＰＵ１〜ＰＵ３により給送され、搬送ローラ対Ｒ５〜Ｒ９によりレジストレーションローラ対Ｒ１０に向けて搬送される。また、シートが手差しトレイＭＦから給送される場合にも給送されたシートがレジストレーションローラ対Ｒ１０に搬送される。
【００１３】
レジストレーションローラ対Ｒ１０は、中間転写ベルト１３０上のトナー画像がシートの目標位置に転写されるように、シートの送り出しタイミングを制御する。レジストレーションローラ対Ｒ１０は、搬送タイミングではなく、シートの搬送速度を制御する構成としてもよい。トナー像は、二次転写部Ｒ１１によってシートに転写される。その後、トナー像が転写されたシートは定着器ＵＮ３へ搬送される。定着器ＵＮ３は、シート上のトナー像を加熱及び加圧し、トナー像をシートに定着させる。画像が定着されたシートは反転排出部ＵＮ４からデカールユニットＵＮ５にてカール取りされた後、ローラ対Ｒ１５から装置本体の外へ排出される。また両面印刷時の１面目の印刷後は、反転排出部ＵＮ４から両面反転部ＵＮ６、両面搬送パスＵＮ８を経由し、再びレジストレーションユニットＵＮ１へ給送され、同様に印刷、排出される。
【００１４】
シートが搬送される搬送路上には、シートの有無を検知するシート検知センサＰＳ１〜ＰＳ２３が配置されている。シート検知センサＰＳ１〜ＰＳ２３は反射型センサである。
【００１５】
図２は、画像形成装置の制御基板２１０に接続されたシート検知センサ２００の電気回路図である。発光部２０１からの光が検知対象であるシートに反射して受光部２０２に入力され、出力部２０３によって検知結果が出力される。検知結果は入力部２１１にてＣＲフィルタによって信号の高周波成分が除去され、制御部２１１に入力される。制御部２１１は検知結果に基づきシートの搬送を制御する。電流検出部２１２はシート検知センサ２００に供給する電源のラインに設けられ、シート検知センサ２００の駆動電流を検知して検知結果を制御部２１１へ入力する。制御部２１１は駆動電流の検知結果に基づきシート検知センサ２００の故障検知を行う。また制御部２１１は、シート検知センサに流れる電源をモニタしており、制御基板２１０の故障により電源が供給されない異常も検知できる。
【００１６】
発光部２０１は検知対象であるシートに光を照射するＬＥＤ３０２と、ＬＥＤ３０２へ流れる電流を制限する制限抵抗３０１、そしてＬＥＤ３０２をパルス駆動するためのスイッチ素子３２０によって構成される。受光部２０２は、ＬＥＤ３０２から照射され、シートに反射して入力された光をフォトダイオード３０３で電流に変換し、オペアンプ及びコンパレータの機能を有するＩＣ３０４にて電圧に変換、増幅して、所定の閾値である電圧値と比較を行う。所定の閾値は、どの程度の光量が反射してきた場合に出力論理を変化するかを決定づける値であり、実現したいシートの位置検知特性に応じて設計される。ＩＣ３０４は比較した結果に基づき、ＨｉｇｈもしくはＬｏｗの出力信号を出力部２０３へ出力する。
【００１７】
またＩＣ３０４は、スイッチ素子３２０をオフ・オン制御してＬＥＤ３０２の発光をパルス制御する機能と、フォトダイオード３０３の検出をパルス制御する機能も有しており、周期的に発光・検知を行うことで外乱光に対する耐性を高めている。パルス制御による外乱光耐性の向上に関しては詳細を後述する。
【００１８】
受光部２０２の出力は、出力部２０３にてエミッタ接地のトランジスタ３０５のベースに接続され、シート検知センサ２００の出力をシートの有無に応じてＯＰＥＮとＧＮＤに切り替える。
【００１９】
出力部２０３の出力は制御基板２１０の入力部２１３に接続される。入力部２１３はプルアップ抵抗３１４と高周波成分を除去するＣＲフィルタである抵抗３１５とコンデンサ３１６、及びバッファ３１７によって構成される。入力部２１３はシート検知センサ２００の検知結果に応じてＨｉｇｈもしくはＬｏｗに２値化された信号を制御部２１１へ入力する。
【００２０】
制御部２１１はＣＰＵ３００、ＲＯＭ３１８、ＲＡＭ３１９によって構成され、シート検知センサ２００の検知結果に応じてシートの搬送を制御する。ＣＰＵ３００はシート検知センサ２００に供給する電源も監視しており、制御基板２１０の故障により電源が出力されない異常も検知する。
【００２１】
電流検出部２１２は、前記制御基板２１０の電源をシート検知センサ２００に供給する電源のラインに設けられる。電流検出部２１２は、電流検出抵抗３０６、電流検出抵抗３０６に並列に接続されたスイッチ素子であるＦＥＴ３０７、及び電流検出抵抗３０６の下流の電圧値を検出する検出素子であるコンパレータ３１２によって構成される。スイッチ素子はＦＥＴに限る必要はなく、スイッチ機能を有するＩＣであっても良い。また検出素子もコンパレータに限る必要はなく、電圧値を検出できればよく、例えばＡＤ変換機能を有するＩＣであってもよい。
【００２２】
なお３０９及び３１０はＦＥＴ３０７の動作に必要なバイアス電圧をかける抵抗であり、３０８はＦＥＴ３０７のオン動作およびオフ動作のタイミングを制御するコンデンサである。また３１１はスイッチ素子３０７のバイアス電圧を変化させて、スイッチ素子３０７をオンまたはオフさせるためのトランジスタである。３１３はコンパレータ３１２の出力論理を確定するプルアップ抵抗である。これら部品の種類および数量はこの回路構成に限定されるものではなく、装置の都合に応じて適宜に選定し配置して構わない。
【００２３】
ＦＥＴ３０７はＣＰＵ３００からの信号に応じてオフ・オンの切替が行われる。シート検知センサ２００の故障検知を行う時にはＦＥＴ３０７はオフ状態に切り替えられ、電流検出抵抗３０６へ流れる電流が増大する。これにより電流検出抵抗３０６下流の電圧値はＦＥＴ３０７がオンの時に比べ低下する。その低下量はシート検知センサ２００の駆動電流に応じて変化する。そのため、ＣＰＵ３００は電圧値をコンパレータ３１２により検出し、シート検知センサ２００の駆動電流を算出することができ、シート検知センサ２００の駆動電流が正常な状態であるか否かを判断することができる。
【００２４】
一方、シート検知センサ２００を用いてシートの位置を検知する場合には、ＦＥＴ３０７はオン状態に切り替えられ、電流検出抵抗３０６へ流れる電流が減少する。これにより電流検出抵抗３０６下流の電圧の低下を低減する。これはシート検知センサ２００へ供給する電源電圧が低下しないようにするためである。シート検知センサ２００は、電源電圧が低下すると検出性能が低下してしまう虞がある。電源電圧の低下によって、シート検知センサ２００のＬＥＤ３０２に流れる電流が減少して光量が低下したり、シート検知センサ２００の検出／非検出を決定する閾値が低下したりすることで、シートを検知する位置がずれてしまう可能性がある。図３はシートの検知位置を表した図である。図３（ａ）は正常時のシート検知位置を表しており、搬送中のシートがシート検知センサ２００の中心位置に到達した時にシートを検知している。一方、図３（ｂ）は電源電圧の低下によってシート検知位置がずれてしまっている場合を表しており、シートの検知位置は、シート検知センサ２００の中心位置からずれＤだけずれた位置で検知している。このようなずれが発生すると、例えばシートとシート上に形成される画像にずれが発生してしまう。
【００２５】
本発明では、ＦＥＴ３０７のオフ状態とオン状態とを切り替えることによって、シート位置検知時はシート検知センサ２００の電源電圧低下を低減して検知位置のずれを防止する。一方、故障検知時はシート検知センサ２００の駆動電流に応じて低下した電圧を検知することで、シート検知センサ２００の故障を検知可能とする。以上のＦＥＴの切替制御により故障検知機能とシート位置検知特性を両立させることができる。
【００２６】
以下にシート検知センサ２００のパルス制御による外乱光耐性の向上について図４を用いて説明する。図４は、シート検知センサの検知領域内にシートが存在する時のシート検知センサ２００の発光タイミングとサンプリングタイミング（受光結果）、ＩＣ３０４内部のコンパレータ後出力を示している。図４（ａ）は外乱光が無い状態、図４（ｂ）は外乱光を検出してしまっている状態を表している。発光タイミングはＨｉｇｈの場合に発光している状態、サンプリングタイミングはＨｉｇｈの場合にフォトダイオード３０３を用いて検知している状態を示している。コンパレータ後出力は、サンプリングタイミングにおいてフォトダイオード３０３が光を検出した場合にＨｉｇｈ、サンプリングタイミングではない場合、もしくはサンプリングタイミングで光を検出していない場合にＬｏｗを出力するようになっている。ＩＣ３０４は所定の周期でＬＥＤ３０２をパルス発光し、発光したタイミングと消灯したタイミングの両方でフォトダイオード３０３の検知を行う。
【００２７】
図４（ａ）のように外乱光の無い状態であれば、ＬＥＤ３０２が発光したタイミングではコンパレータ後出力はＨｉｇｈとなり、ＬＥＤ３０２が消灯したタイミングではコンパレータ後出力はＬｏｗとなる。
【００２８】
図４（ｂ）のように外乱光がある状態では、ＬＥＤ３０２が消灯したタイミングであっても、外乱光を受けてコンパレータ後出力はＨｉｇｈになってしまう。この時には、ＬＥＤ３０２が発光したタイミングのコンパレータ後出力に関しても、シートを検知したのではなく、外乱光を受けてＨｉｇｈが出力されている可能性が考えられるので、シートを検知したと判断してしまうと誤検知してしまう虞がある。
【００２９】
ＩＣ３０４は、上記の外乱光がある場合の誤検知を防止するために、図４（ａ）のように、コンパレータ後出力がＨｉｇｈとＬｏｗとが交互に３回続いた場合にシートを検知したことを示すＨｉｇｈ信号を出力する。即ち、図４（ｂ）のようにコンパレータ後出力にＨｉｇｈが続く場合はＬｏｗ信号を出力する。これにより外乱光があった場合には非検知とすることができ、外乱光による誤検知を防止することができる。また、この発光タイミングの周期を、発生する可能性が高い外乱光、例えば蛍光灯の発光周期等とずらすことで、周期的な外乱光に対する耐性も向上させることができる。
【００３０】
以下にシート検知センサ２００の故障検知方法の詳細について説明する。シート検知センサ２００の故障検知は、電流検出抵抗３０６に流れる電流値変化の周期を検知して行う。一般的にシート検知センサ２００は図４に示した発光タイミングのように所定の周期で発光を繰り返している。この周期に応じて駆動電流の変化も発生する。そのため、ＣＰＵ３００が検知した電流値の変化タイミングが、予め記憶しておいたシート検知センサ２００の発光タイミングの周期に近い値であるかを判断することで、シート検知センサ２００が正常に駆動しているかを判断することができる。例えば電流変化の周期が２５０μｓのシート検知センサであれば、回路の応答性ばらつきも考慮して、検知した電流変化の周期が２００μｓから３００μｓの範囲内であれば正常、範囲外であれば故障と判断する。これにより、ＬＥＤ３０２もしくはＩＣ３０４が故障し、電流が流れない状態や電流が流れっ放しになってしまう状態を検知することができる。
【００３１】
なお、シート検知センサ２００の故障検知方法は、電流変化の周期に基づいた検知方法に限らず、電流値の大きさに基づいたものであっても良い。この場合には、例えばシート検知センサのＬＥＤ３０２が発光した時の電流が１００ｍＡ程度であれば、ＬＥＤ３０２の発光タイミングにて検知した電流が５０から１５０ｍＡの範囲内であれば正常、範囲外であれば故障と判断する。これにより、ＬＥＤ３０２もしくはＩＣ３０４が故障し、電流が流れない状態や電流が異常に流れてしまう状態を検知することができる。
【００３２】
図５を用いてシート検知センサ２００の故障検知を行う処理について説明する。図５は、ＣＰＵ３００が故障検知を行う時の処理を表すフローチャートである。まずＣＰＵ３００は、搬送制御においてシート検知センサ２００の出力に異常があった場合に故障検知を開始する（Ｓ１０１）。ここで、ＣＰＵ３００は、例えば所定のタイミングになってもシートがシート検知センサ２００の検知位置に到達しなかったり、所定のタイミングになってもシートがシート検知センサ２００の検知位置を離脱しなかった場合、処理をステップＳ１０２へ移行させる。
【００３３】
一方、異常がない場合には、異常が発生したかどうかの判断を繰り返す（Ｓ１０１のＮ）。故障診断を開始すると（Ｓ１０１のＹ）、電源が正常であるか否かを判断する（Ｓ１０２）。シート検知センサ２００の故障検知を行う前に電源の故障検知を行うことで、制御基板２１０の故障をシート検知センサ２００の故障と誤検知することを防止する。電源が正常であるかの判断は、制御基板２１０からシート検知センサ２００に供給する電源電圧５Ｖに対し、検知した電源電圧が４．５Ｖから５．５Ｖの範囲内であれば正常、範囲外であれば異常とすることで行う。電源が異常である場合（Ｓ１０２のＮ）には、画像形成装置の操作部ＩＦに制御基板２１０が故障である旨を表示（Ｓ１０３）し、故障検知を終了する。
【００３４】
電源が正常である場合（Ｓ１０２のＹ）には、ＦＥＴ３０７をオフ状態にし（Ｓ１０４）、電流検出抵抗３０６に流れる電流を検出して電流が正常であるかを判断する（Ｓ１０５）。電流が正常であるかの判断は、シート検知センサ２００の発光周期が２５０μｓであるのに対し、検知した電流変化の周期が２００μｓから３００μｓの範囲内であれば正常、範囲外であれば異常とすることで行う。検出した電流が異常である場合（Ｓ１０５のＮ）には、操作部ＩＦにシート検知センサ２００が故障である旨を表示し（Ｓ１０６）、故障検知を終了する。
【００３５】
電流が正常である場合（Ｓ１０５のＹ）には、ジャムが発生していることを操作部ＩＦに表示し（Ｓ１０７）、故障検知を終了する。
【００３６】
本発明によれば、シート検知センサ２００を制御する制御基板２１０において、シート検知センサ２００の電源線に電流検出抵抗３０６を設け、この電流検出抵抗３０６に流れる電流を検知可能とした。シート検知センサ２００に流れる電流を検知することで、検知電流に基づきシート検知センサ２００の故障を特定することができ、故障箇所を特定するために費やす時間を短縮することができる。
【００３７】
なお、シート検知センサ２００の電源線に電流検出抵抗を設けることで、電源電圧が低下し、検出性能が担保できない可能性がある。電源電圧の低下によって、シート検知センサ２００の発光部の光量が低下したり、シート検知センサ２００がシートを検出したか否かを判定するための閾値が変動してしまうと、シートを検知する位置がずれてしまう可能性がある。
【００３８】
そこで、本発明においては、シート検知センサの電源線に抵抗と並列にＦＥＴ３０７を設け、シート検知時はＦＥＴ３０７を制御して電源電圧が低下することを抑制し、センサ性能の低下を抑制している。
【００３９】
シート検知センサ２００によりシートを検知する場合、ＦＥＴ３０７をオン状態に制御し、ＦＥＴ３０７の経路にて電流の大部分が流れるようにして電圧低下を防止する。一方、シート検知センサ２００の故障を検知する場合、ＦＥＴ３０７をオフ状態に制御し、電流検出抵抗３０６の経路に電流の大部分が流れるようにして電流検出抵抗の両端の電圧差を増大させ、電流を検出する。このように、電流検出抵抗３０６と並列にＦＥＴ３０７を設け、シート検知とセンサの故障検知のタイミングを別にすることで、シート検知センサ２００の検知性能を低下させることなく、シート検知センサ２００の故障検知を行うことを可能にしている。
【符号の説明】
【００４０】
Ｒ５〜Ｒ９  搬送ローラ
２００  シート検知センサ
２０１  制御基板
２１１  制御部
２１２  電流検出部
３０２  ＬＥＤ
３０３  フォトダイオード
３０６  電流検出抵抗
３０７  ＦＥＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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