(57)【要約】【課題】  本発明は、応答性が早く、記録媒体の種類によらず、非接触で、記録媒体の有無／通過を検出することが可能な検出手段を備えた用紙搬送装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  本発明においては、記録媒体の搬送方向の静電結合範囲を小さくなる様に構成して、静電結合量の変化を検出することにより、応答性が早く、記録媒体の種類によらず、非接触で、記録媒体の有無／通過を検出することが可能な検出手段を、任意の個所に配置可能とすることを特徴とする。【選択図】        図１
2006290604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置され、かつ、記録媒体が通過可能な一定のギャップをおいて配置されたセンサ部と導電体部を備え、センサ部と導電体部間の静電結合量の変化に応じた発振周波数の変化により、センサ部と導電体部間の記録媒体の有無、通過を検出する用紙検出手段を備え、
所望の用紙検出精度を満たす様、導電体部の記録媒体搬送方向の形状を短くすることを特徴とする用紙搬送装置。
【請求項２】
互いに対向して配置され、かつ、記録媒体が通過可能な一定のギャップをおいて配置されたセンサ部と導電体部を備え、センサ部と導電体部間の静電結合量の変化に応じた発振周波数の変化により、センサ部と導電体部間の記録媒体の有無、通過を検出する用紙検出手段を備え、
所望の用紙検出精度を満たす様、センサ部の記録媒体搬送方向の形状を短くすることを特徴とする用紙搬送装置。
【請求項３】
前記センサ部は、２次元的に形成されたコイルにより構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の用紙搬送装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３いずれかに記載の用紙搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送される記録媒体の種類によらず記録媒体の有無／通過を検出する検出手段を備えた用紙搬送装置、および、該用紙搬送装置を備えた複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、記録媒体を搬送制御において、所定の位置での記録媒体の有無／通過を検出する方法として、搬送路上にレバーを配置し、記録媒体の有無／通過によるレバー動作を検出する方法が、一般に知られている。しかしながら、この方法には、記録媒体の通過に際して、記録媒体の有り状態を検出してから無し状態を検出するまでの見かけ上の距離が伸びる欠点や、記録媒体がレバーに接触するため、記録媒体に跡が残る、使用個所が限定される（例えば、画像形成装置の搬送装置においては、未定着の現像剤を担持した記録媒体の、現像剤の担持面にレバーを接触させることができない）等の欠点がある。
【０００３】
このため、より検出精度（応答性）が必要な場合や非接触性が必要な場合には、搬送路に透過型または、反射型の光センサを配置する方法が提案されている。特に、反射型の光学センサを配置する場合には、記録媒体の種類によらず（透過型の光学センサでは、ＯＨＰの様な透明な記録媒体の検出は困難である）、非接触で、記録媒体の有無／通過を検出することが可能である。例えば、特許文献１に示されている様な従来の反射型の光学センサを用いた記録媒体の有無／通過の検出について、図７を用いて、説明する。
【０００４】
図７において、反射型光学センサは、発行部７０１から照射した光の搬送される記録媒体７０２表面での反射光または、記録媒体がない場合には、搬送ベルト７０３の反射光を受光部７０４にて受光する。反射受光量は、記録媒体なし（搬送ベルトの反射光）、普通紙、ＯＨＰの順に大きくなるため、反射受光量情報に応じて、搬送される記録媒体の有無／通過を記録媒体と非接触で検出することが可能である。
【０００５】
一方、記録媒体と非接触で記録媒体の有無を検出する別の方法として、例えば、特許文献２に示されている様な、導電性電極間に記録媒体を搬送した際の、静電容量の変化を検出する方法について、図８を用いて説明する。
【０００６】
図８において、記録媒体収納部８０１から搬送機構８０２により搬送された記録媒体８０３は、非導電性の搬送ガイド８０４を経て、導電性電極８０５間を通過する。記録媒体の通過による導電性電極８０５間の静電容量の変化を静電容量増幅器８０６で検出し、記録媒体の有無を記録媒体と非接触で検出するものである。
【特許文献１】特開２００１−１７５１２６号公報
【特許文献２】特開平５−３０１６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、記録媒体の有無／通過を反射型の光学センサにて検出する方法には、以下の様な問題点がある。
・発光素子と受光素子を必要とするので消費電力が多くなる。
・発光素子からの光を受光素子で確実に受光するための配慮が必要である。例えば、紙粉や現像剤で、素子が汚れる可能性がある場所には、配置できない。または、汚れないような構造が必要となる。また、平面以外の搬送部での使用は困難である。
【０００８】
一方、記録媒体の有無／通過を、単に、導電性電極間の静電容量の変化で検出する従来の方法においては、静電結合量に関して配慮されておらず、導電性電極の大きさや用紙のサイズによっては、記録媒体の有無／通過の検出精度（応答性）が著しく低下する場合があった。
【０００９】
そこで、本発明は、応答性が早く、記録媒体の種類によらず、非接触で、記録媒体の有無／通過を検出することが可能な検出手段を備えた用紙搬送装置及び画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、
１）互いに対向して配置され、かつ、記録媒体が通過可能な一定のギャップをおいて配置されたセンサ部と導電体部を備え、センサ部と導電体部間の静電結合量の変化に応じた発振周波数の変化により、センサ部と導電体部間の記録媒体の有無、通過を検出する用紙検出手段を備え、
所望の用紙検出精度を満たす様、導電体部の記録媒体搬送方向の形状を短くする。
【００１１】
２）互いに対向して配置され、かつ、記録媒体が通過可能な一定のギャップをおいて配置されたセンサ部と導電体部を備え、センサ部と導電体部間の静電結合量の変化に応じた発振周波数の変化により、センサ部と導電体部間の記録媒体の有無、通過を検出する用紙検出手段を備え、
所望の用紙検出精度を満たす様、センサ部の記録媒体搬送方向の形状を短くする。
【００１２】
３）１）または２）において、センサ部を、２次元的に形成されたコイルにより構成する。
【００１３】
ことを特徴とする用紙搬送装置である。
【００１４】
また、
４）１）から３）いずれかの用紙搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、応答性が早く、記録媒体の種類によらず、非接触で、記録媒体の有無／通過を検出することが可能な検出手段を、任意の個所に配置可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例】
【００１７】
［第１の実施形態］
図２は本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタ２０１の要部構成図である。
【００１８】
画像形成部３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。
【００１９】
前記回転現像体１３はフルカラー現像のための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り、ステッピングモータとして説明を行う。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出するフォトインタラプタのロック検センサである。７３は回転現像体に取り付けられた位置検出フラグであり、６０は位置検出フラグ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ＨＰセンサである。
【００２０】
現像装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、感光体１上の潜像をそれぞれＹ、Ｍ、Ｃ、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出フラグ７３を回転現像体ＨＰセンサで検出することで回転現像体の基準位置を検出した上で、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。
【００２１】
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２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。
【００２２】
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、２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。
【００２３】
記録紙カセット２３内に配置された記録紙はリフタモータ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。記録紙カセット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紙はローラ対２５、２６によってニップ部、つまり２次転写装置２１とベルト２との当接部に給送される。ベルト２上に形成されたトナー像はこのニップ部で記録紙上に転写され、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の方向へ記録紙を搬送する。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、記録紙を搬送ローラ２９方向へ搬送し、搬送ローラ３０、３１で搬送することで、記録紙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。
【００２４】
上記構成によるカラープリンタでは、次のようにして画像が形成される。まず、帯電装置７に電圧を印加して感光体１の表面を予定の帯電部電位で一様にマイナス帯電させる。続いて、帯電された感光体１上の画像部分が予定の露光部電位になるようにレーザースキャナからなる露光装置８で露光を行い潜像が形成される。露光装置８は画像制御部３８で生成される画像信号に基づいて露光をオン・オフすることにより、画像に対応した潜像を形成する。
【００２５】
上記カラープリンタの画像形成タイミングは、ベルト２上の所定位置を基準とする信号ＩＴＯＰを基準に制御されている。ベルト２は駆動ローラ１７、テンションローラ１８、バックアップローラ１９からなるローラ類に掛け渡されていて、テンションローラ１８によって所定の張力が与えられている。駆動ローラ１７およびローラ１９の間には、基準位置を検知する反射型位置センサ３６が配置されている。
【００２６】
現像装置１３Ｙ等の現像ローラには各色毎に予め設定された現像バイアスが印加されており、前記潜像は該現像ローラの位置を通過時にトナーで現像され、トナー像として可視化される。トナー像は転写装置１０でベルト２に転写され、さらに２次転写装置２１で記録紙に転写された後、定着装置５に送給される。フルカラープリント時はベルト上で４色のトナーが重ね合わされた後、記録紙に転写される。感光体１上に残留したトナーはクリーナ装置１２で除去・回収され、最後に、感光体１は除電装置（不図示）で一様に０ボルト付近まで除電されて、次の画像形成サイクルに備える。
【００２７】
５０は記録紙カセット２３内での紙面高さを検知する紙面高さセンサ、５１〜５８は搬送路上に配置される搬送センサであり各ポイントでの記録紙の有無または記録紙の搬送タイミングを検知する。（センサの構造、動作の詳細については後述する）６０は回転現像体１３の位置検知を行う回転現像体ＨＰセンサであり、７０は記録紙カセット２３の着脱を検知するカセット着脱センサであり、７１は本体内部へのアクセスを可能とするドア４１の開閉に応じて動作するドア開閉スイッチであり、このドア開閉スイッチで駆動負荷への電力供給を遮断／接続することで、装置内部への操作者の接触の際に不意の誤動作などによる操作者への危害を防ぐことができる。
【００２８】
図３にセンサ５１〜５８の構成概略図を示す。センサ５１〜５８は平面の基板の一方に検出素子３０１が配置され、もう一方にプリント配線で２次元的に形成されたコイル３０５が配置されている。検出素子３０１には、コイル３０５に高周波電圧を印加する発振回路部３０２と発振周波数をカウントする周波数カウント部３０３とカウントした周波数データを送信する通信部３０４からなる。通信部３０４はデータを不図示の本体制御部に送信する。
【００２９】
図４にセンサ５１〜５８の動作について、簡単に説明する。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、センサ５１〜５８に高周波電圧を印加した状態で、金属等の導体４０１に対向させると、センサ５１〜５８のコイル部３０５と導体４０１の間に静電結合が発生し、コイル部３０５と導体４０１間距離Ｌに応じて、静電結合量が変化するため、図４（ｂ）に示したグラフのようにコイル３０５に印加される電圧の周波数が変動する。また、コイル部３０５と導体４０１間距離Ｌが一定であっても、静電結合量が変化すれば、同様に電圧の周波数が変動する。本実施例は、この周波数の変動を検出することで、記録紙の有無または記録紙の搬送タイミングを検知するものである。
【００３１】
図１にセンサ５１〜５８をプリンタの用紙搬送路に取り付け、記録紙の有無または記録紙の搬送タイミングを検知する方法について、センサ５３を例に説明する。図１（ａ）に示すように、センサ５３はコイル部３０５が金属製の用紙検出ガイド１０１と距離を一定にして対向するように配置される。搬送された用紙１０２は、非導電体の用紙搬送ガイド１０３にガイドされ、矢印の方向に搬送されコイル部３０５と対向する用紙検出ガイド１０１との間を通過する。この間、用紙１０２の誘電率の影響により、コイル部３０５と用紙検出ガイド１０１の静電結合量が変化するため、センサの出力値（先述した、通信部３０４から送信される周波数データ）は、図１（ｂ）の様に変化する。図１（ａ）の用紙搬送路上の位置Ａ〜Ｄと関連付けて、説明する。
【００３２】
用紙１０２の先端が、用紙検出ガイド１０１にまだ到達していない状態（先端位置Ａ）においては、センサ出力は、定常値Ｆ１である。用紙の先端が用紙検出ガイド１０１に到達してから（先端位置Ｂ）、用紙１０２の先端が用紙検出ガイド１０１上を完全に覆うまで（先端位置Ｃ）の間は、用紙１０２の搬送量（進入量）に応じて、静電結合量が変化するため、センサ出力は、徐々に小さくなり、センサ出力は最小値Ｆ２に至る。用紙１０２が用紙検出ガイド１０１を完全に覆って搬送されている間は、静電結合量は変化しないため、センサ出力値はＦ２のまま変化しない。逆に、用紙１０２が搬送され、後端が用紙検出ガイド１０１を通過していく際には、センサ出力値が徐々に大きくなり、用紙１０２の後端が用紙検出ガイド１０１を完全に通過した状態（後端位置Ｄ）においては、再びセンサ出力は、定常値Ｆ１となる。用紙の有無の判定基準をセンサ出力値Ｆ０（Ｆ１＞Ｆ０＞Ｆ２）とすることにより、用紙の有無（到達／通過）を判定する。
【００３３】
本方法によれば、用紙の種類（材質、厚さ等）や、透明性（普通紙／ＯＨＰ）、吸湿性によらず、用紙の有無／通過を検出できる。但し、センサ出力の最大値Ｆ２の値が変化するので、判定基準をセンサ出力値Ｆ０は、あらゆる場合を想定して、Ｆ２より大きくなるように設定する。
【００３４】
さらに、装置に応じた紙搬送位置精度を満たすように、用紙検出ガイド１０１の用紙搬送方向の長さ（ｌｅｎｇ）を設定することで、所望の応答性で、用紙の有無を検出可能となる。具体的には、本実施例においては、良好な紙搬送、画像形成を実現するために、紙搬送位置精度５ｍｍが必要である（詳細は省略する）。これを実現するため、用紙検出ガイド１０１の用紙搬送方向の長さ（ｌｅｎｇ）を５ｍｍとしている。これは、上述の説明の通り、センサの出力値の変化区間が、用紙検出ガイド１０１の用紙搬送方向の長さに対応するためである。これにより、（検出素子３０１の応答速度は、十分に高速なため、）用紙の有無の判定基準をセンサ出力値Ｆ０（Ｆ１＞Ｆ０＞Ｆ２）が、Ｆ１近傍であったとしても、用紙位置５ｍｍ以内で紙無から紙有、紙有から紙無を検出可能となる。
【００３５】
また、本方法では、用紙に非接触で、用紙の有無／通過が検出可能なため、図１のセンサ５４の様に、用紙上に未定着のトナー像を担持して搬送されている場合にもトナー像の担持面（上方）から用紙の有無／通過の検出が可能となっている。また、この部分は、紙詰まり等により、トナーの飛散が懸念されるが、本方方においては光学式のセンサのように汚れに対して大きな配慮を必要としないため、配置可能となっている。
【００３６】
また、本方法では、前述の用紙の有無をコイル部３０５と対向するガイド１０１との間への用紙の搬送量（進入量）に応じて検出するため、センサ５２の様なＵ字搬送部においても、用紙の有無／通過が検出可能である。センサ５２部の構成を図５に示す。
【００３７】
上述の様に本発明によれば、所望の用紙検出精度を満たす様に設定した用紙検出ガイドとセンサコイル間に用紙を搬送させ、静電結合量の変化から用紙の有無／通過を検出することにより、応答性が早く、記録媒体の種類によらず、非接触で、記録媒体の有無／通過を検出することが可能となる。また、同じ検出構成を、素子の汚れが懸念される個所や、平面以外の搬送部等、任意の個所に配置可能となる。
【００３８】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態の図３のセンサ構成、特にコイル形状が異なる。
【００３９】
図２、図４、図１、図５を共用し、図６に本発明の第２の実施形態のセンサ５１〜５８の構成概略図を示す。
【００４０】
センサ５１〜５８は平面の基板の一方に検出素子３０１が配置され、もう一方にプリント配線で２次元的に形成されたコイル６０５が配置されている。検出素子３０１には、コイル６０５に高周波電圧を印加する発振回路部３０２と発振周波数をカウントする周波数カウント部３０３とカウントした周波数データを送信する通信部３０４からなる。通信部３０４はデータを不図示の本体制御部に送信する。
【００４１】
本発明の第２の実施形態は、コイル６０５の形状を用紙搬送方向の長さを短くして、用紙検出ガイド１０１との静電結合する面積（特に、用紙搬送方向へ影響する範囲）を小さくした点が、第１の実施形態と異なる。
【００４２】
さらに、装置に応じた紙搬送位置精度を満たすように、コイル６０５の形状を用紙搬送方向の長さ（ｌｅｎｇ２）を設定することで、所望の応答性で、用紙の有無を検出可能となる。具体的には、本実施例においては、良好な紙搬送、画像形成を実現するために、紙搬送位置精度５ｍｍが必要であるが、これを実現するため、コイル６０５の形状を用紙搬送方向の長さ（ｌｅｎｇ２）を短くし、用紙検出ガイド１０１の用紙搬送方向で静電結合する範囲が５ｍｍ以内になるようにする。この結果、センサの出力値の変化区間は、用紙検出ガイド１０１の用紙搬送方向の長さ（ｌｅｎｇ）によらず、静電結合する範囲に対応する。従って、（検出素子３０１の応答速度は、十分に高速なため、）用紙の有無の判定基準をセンサ出力値Ｆ０（Ｆ１＞Ｆ０＞Ｆ２）が、Ｆ１近傍であったとしても、用紙位置５ｍｍ以内で紙無から紙有、紙有から紙無を検出可能となり、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の記録媒体検出センサの検出方法の説明図
【図２】フルカラープリンタの要部構成図
【図３】本発明の記録媒体検出センサの構成図
【図４】本発明の記録媒体検出センサの動作説明図
【図５】本発明の別の記録媒体検出センサの構成図
【図６】本発明の第２の実施例における記録媒体検出センサの構成図
【図７】従来の反射型光学センサを用いた記録媒体検出を説明する構成図
【図８】従来の静電容量を利用した記録媒体検出を説明する構成図
【符号の説明】
【００４４】
５１〜５８  搬送センサ
１０１、４０１  導電体
１０２  記録媒体
３０１  検出素子
３０５、７０５  コイル
【図２】
2006290604.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図５】
2006290604.tif 000009
【図８】
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