(57)【要約】【課題】検出結果のばらつきを抑制可能なセンサ装置を提供すること。【解決手段】センサ装置９は、支持体９１５と、支持体９１５に取り付けられ、シートの搬送経路上の検知位置に向けて検出波を放射する放射手段９１と、支持体９１５に取り付けられ、検知位置を通過するシートからの反射波を受信する受信手段９２と、搬送経路において検知位置よりも上流側の位置でシートと当接して、該シートの法線方向または略法線方向に支持体９１５を揺動させて、検知位置におけるシートと、放射手段９１との距離を調整するリンク部材９１７と、を備えている。【選択図】図１０
2015210160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、
前記支持体に取り付けられ、シートの搬送経路上の検知位置に向けて検出波を放射する放射手段と、
前記支持体に取り付けられ、前記検知位置を通過するシートからの反射波を受信する受信手段と、
前記搬送経路において前記検知位置よりも上流側の位置でシートと当接して、該シートの法線方向または略法線方向に前記支持体を揺動させて、前記検知位置におけるシートと、前記放射手段との距離を調整する当接部材と、を備えたセンサ装置。
【請求項２】
前記支持体は、前記シートの略法線方向に移動可能に構成され、前記当接部材は、前記シートが当接することで、前記シートの略法線方向に移動可能に構成され、前記支持体と連結される、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記シートが前記検知位置を通過後に、前記支持体を元の位置に戻す弾性部材をさらに備える、請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記当接部材と前記支持体とを連結するジョイントをさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記当接部材は、前記支持体に一体的に固定される、請求項１〜３のいずれかに記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記当接部材においてシートが当接する面には粘性抵抗が付与されている、請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のセンサ装置と、
前記搬送経路上に設けられたローラであって、シートを搬送するローラと、
前記受信手段により受信された反射波に基づき、前記搬送経路におけるシートの搬送速度を求め、求めた搬送速度に基づき、前記ローラの回転速度を調整する制御手段と、を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送中のシートに向けて測定波（例えば、電磁波や超音波）を出射し、その反射波を受信するセンサ装置、およびこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置では、スリップジャムの防止等のために、ガイド内を搬送されるシート（例えば用紙やＯＨＰシート）の現在位置、搬送速度または移動量等が検出される。現在位置等の検出のために、センサ装置は、ガイド周辺に設けられ、搬送中のシートに対し測定波を出射し、反射波を受信して、画像形成装置の制御手段に出力している（例えば、特許文献１，２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６７２５８３号
【特許文献１】特開２００５−４１６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、画像形成装置において、搬送経路は、シートの法線方向に幅を有するため、センサ装置からシートまでの直線距離には、シート毎にばらつきが生じる。例えば、図２０上段に示すように、α方向に沿うシートＳｈの両端がローラ対２０１，２０２で挟持されていると、センサ装置２０３からシートＳｈまでの直線距離にばらつきは殆ど生じない。しかし、図２０中段に示すように、シートＳｈの上流端側のみが挟持される場合、センサ装置２０３からシートＳｈまでの直線距離が変動しやすくなる。また、図２０下段に示すように、例えば給紙ローラ対２０４から縦搬送ローラ対２０５までの間では、シートＳｈは、概ね縦方向に搬送される場合がある。この場合、シートＳｈのコシに応じて、搬送ガイド内をシートＳｈが通過する経路が変わる。なお、図２０では、便宜上、搬送ガイドの図示は省略されている。
【０００５】
以上のように、シートＳｈとセンサ装置との間の相対的な位置関係は変動しやすく、それゆえ、従来のセンサ装置を用いた場合、検出結果にばらつきが生じやすいという問題点があった。
【０００６】
それゆえに、本発明の目的は、検出結果のばらつきを抑制可能なセンサ装置、およびそれを用いた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面は、センサ装置であって、支持体と、前記支持体に取り付けられ、シートの搬送経路上の検知位置に向けて検出波を放射する放射手段と、前記支持体に取り付けられ、前記検知位置を通過するシートからの反射波を受信する受信手段と、前記搬送経路において前記検知位置よりも上流側の位置でシートと当接して、該シートの法線方向または略法線方向に前記支持体を揺動させて、前記検知位置におけるシートと、前記放射手段との距離を調整する当接部材と、を備えている。
【０００８】
また、本発明の他の局面は、上記センサ装置を備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
各上記局面に係るセンサ装置により、検出結果に生じるばらつきを抑制可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置におけるシート搬送機構を示すブロック図である。
【図３】一般的なＬＥＤ方式のセンサ装置（その１）の構成を示す図である。
【図４】シート表面上の凹凸および影を示す模式図である。
【図５】図３のセンサ装置における移動速度等の検出手法を示す図である。
【図６】一般的なＬＥＤ方式のセンサ装置（その２）の構成を示す図である。
【図７】シート表面上の凹凸および干渉縞パターンを示す模式図である。
【図８】図６のセンサ装置における移動速度等の検出手法を示す図である。
【図９】一般的なレーザドップラ方式のセンサ装置の構成を示す図である。
【図１０】第一実施形態に係るセンサ装置の構成を示す図である。
【図１１】図１０のセンサ装置の動作を示す図である。
【図１２】図１０のセンサ装置の第一変形例の構成を示す図である。
【図１３】図１０のセンサ装置の第二変形例の構成を示す図である。
【図１４】図１３のセンサ装置の動作を示す図である。
【図１５】図１０のセンサ装置の第三変形例の構成を示す図である。
【図１６】図１５のセンサ装置の動作を示す図である。
【図１７】回転速度の制御のフロー図である。
【図１８】図１の給紙装置の他の構成例を示す図である。
【図１９】図１８のピックアップローラの寿命診断のフロー図である。
【図２０】搬送中のシートに対する従来のセンサ装置の位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、各実施形態に係る画像形成装置について説明する。
【００１２】
《定義》
まず、いくつかの図面に示されるｘ軸、ｙ軸およびｚ軸と、α軸、β軸およびγ軸と、を定義する。ｘ方向は画像形成装置１の左右方向を、ｙ方向は同装置１の前後方向を、ｚ方向は同装置１の上下方向を示している。また、α方向は、搬送経路ＦＰ上の検知位置ＱにおけるシートＳｈの搬送方向を、β方向は、同位置ＱにおけるシートＳｈの法線方向を、γ方向は、α軸およびβ軸の双方と直交するスキュー方向であって、同位置ＱにおけるシートＳｈのスキュー方向を示す。
【００１３】
《画像形成装置》
図１において、画像形成装置１は、例えば、複写機、プリンタまたはファクシミリ、もしくは、これらの機能を備えた複合機であって、例えば、フルカラー画像をシートＳｈ（例えば、用紙またはＯＨＰ用フィルム）に印刷する。かかる画像形成装置１は、大略的に、少なくとも一つの給紙装置２と、レジストローラ対３と、画像形成部４と、定着器５と、排出ローラ対６と、制御手段７と、が備わる。なお、図１には、少なくとも一つの給紙装置２として、上下方向に配置された二つの給紙装置２が例示されている。
【００１４】
各給紙装置２は、給紙トレイ２１と給紙ローラ対２２とを含む。給紙トレイ２１には、未印刷のシートＳｈが積載される。給紙ローラ対２２は、例えばＤＣブラシレスモータ（以下、ＤＣＢＬＭという）２３からの駆動力で回転し、給紙トレイ２１からシートＳｈを一枚ずつ、図中破線で示す搬送経路ＦＰに送り出す。
【００１５】
レジストローラ対３は、搬送経路ＦＰ上であって給紙ローラ対２２の下流側に設けられており、互いに当接してレジストニップを形成している。レジストローラ対３が停止中、いずれかの給紙装置２から送り出されたシートＳｈはレジストニップに突き当たり一旦停止する。その後、レジストローラ対３は、例えばステッピングモータ（以下、ＳＴＰＭという）３１からの駆動力で回転を開始して、シートＳｈをレジストニップを通過させて、後述の二次転写領域にシートＳｈを送り出す。
【００１６】
ところで、図１には、上下二段の給紙装置２が示される。下段の給紙装置２の給紙ローラ対２２からレジストローラ対３までの搬送経路長は、上段のそれと比較して長くなる。そこで、下段の給紙装置２からの搬送経路ＦＰ上であって給紙ローラ対２２とレジストローラ対３の間には、縦搬送ローラ対８が設けられる。縦搬送ローラ対８は、ＳＴＰＭ８１からの駆動力で回転し、下段の給紙トレイ２１から導入されたシートＳｈをレジストローラ対３に送り出す。
【００１７】
画像形成部４は、例えば、周知の電子写真方式およびタンデム方式により、フルカラーのトナー画像を形成するものであって、中間転写ベルト４１と、駆動ローラ４２と、従動ローラ４３と、二次転写ローラ４４と、を含んでいる。
【００１８】
中間転写ベルト４１は、図示しないモータで生成された駆動力で回転する駆動ローラ４２と、それに従動する従動ローラ４３との間に張り渡された無端状ベルトであって、所定方向に回転する。この中間転写ベルト４１には、画像形成部４によって生成されたフルカラーのトナー画像が転写される。中間転写ベルト４１は、転写されたトナー画像を担持しながら、後述の二次転写領域に向けて、所定方向に搬送する。
【００１９】
二次転写ローラ４４は、中間転写ベルト４１を挟んで右側方から駆動ローラ４２と対向するよう配置され、搬送経路ＦＰ上で、中間転写ベルト４１と当接して、二次転写領域を形成する。この二次転写領域には、レジストローラ対３からシートＳｈが送り込まれる。かかる二次転写領域において、中間転写ベルト４１上のトナー画像は、二次転写領域に送り込まれたシートＳｈ上に転写される。このシートＳｈは、二次転写領域から、搬送経路ＦＰの下流側の定着器５に向けて送り出される。
【００２０】
定着器５は、シートＳｈ上にトナー画像を定着させる。
排出ローラ対６は、例えばＳＴＰＭ６１からの駆動力で回転し、定着器５から送り出されたシートＳｈを、搬送経路ＦＰの下流側の排紙トレイに排出する。
【００２１】
制御手段７は、図２に例示するように、コントローラ基板７１と、エンジン制御基板７２と、を含む。コントローラ基板７１には演算手段７３等が実装されており、該演算手段７３は、主として、画像形成部４を構成する光学系を制御する。エンジン制御基板７２には、ＣＰＵ７４、不揮発性メモリ７５、メインメモリ７６、ＳＴＰＭ３１，６１，８１に対応する駆動ＩＣ７７，７８，７９と、が実装される。
【００２２】
エンジン制御基板７２において、ＣＰＵ７４は、不揮発性メモリ７５に格納されたプログラムを、メインメモリ７６を作業領域として使いながら実行して、少なくとも、各ＤＣＢＬＭ２３および各ＳＴＰＭ３１，６１，８１の回転を制御する。より詳しく説明すると、ＣＰＵ７４は、各ＤＣＢＬＭ２３に備わるエンコーダからの信号に基づき、各ＤＣＢＬＭ２３を駆動するために、デューティ比が可変のＰＷＭ信号を生成して、各ＤＣＢＬＭ２３に備わる駆動ＩＣに出力する。なお、ＣＰＵ７４は、必要に応じて、ＤＣＢＬＭ２３の回転方向を切り替えるための制御信号（図示は、回転方向信号）や、その回転にブレーキをかける制御信号（図示は、ブレーキ信号）を出力する。ＣＰＵ７４はさらに、イネーブル信号と、回転速度に応じたクロック信号と、を駆動ＩＣ７７〜７９に出力して、ＳＴＰＭ３１，６１，８１の回転を制御する。かかる回転制御により、シートＳｈは、搬送経路ＦＰ上を、所定の印刷速度（単位時間あたりの印刷枚数）に適合した速度で搬送される。
【００２３】
周知の通り、搬送経路ＦＰ上には、センサ装置９が設けられている。各センサ装置９の検出結果に基づき、ＣＰＵ７４は、シートＳｈの位置ｐ、搬送速度ｖおよび移動量ｍ（以下、搬送速度ｖ等という）を導出する。図１の例では、センサ装置９として、搬送経路ＦＰにおいて所定の検知位置Ｑ1〜Ｑ5に向けて測定波を出射するように、センサ装置９1〜９5が設けられる。ここで、検知位置Ｑ1〜Ｑ5の詳細は、以下の表１に示す通りである。
【００２４】
【表１】
2015210160.tif 000003
【００２５】
各センサ装置９1〜９5は、検知位置Ｑ1〜Ｑ5に向けて測定波を出射する放射手段と、その反射波を受信する受信手段と、を含んでいる。センサ装置９1〜９5は、受信手段が受信した反射波に対し、所定の処理（ＡＤ変換等）を行った後に、ＣＰＵ７４に出力する。以上のようなセンサ装置９1〜９5としては、様々な方式のアクティブセンサを適用することが可能である。以下、代表的なＬＥＤ方式、レーザドップラ方式について例示的に説明する。
【００２６】
《ＬＥＤ方式のセンサ装置（その１）》
以下、図３〜図５を参照して、ＬＥＤ方式のセンサ装置９Ａについて説明する。図３において、センサ装置９Ａは、例えば、放射手段９１と、受信手段９２とを備える。放射手段９１は、少なくとも一つのＬＥＤ９１１を、受信手段９２は、格子状に配列された複数の受光素子からなるエリアイメージセンサ９２１を含んでいる。また、必要に応じて、ＬＥＤ９１１の光軸上には集光レンズ９１２が、受光素子の光軸上には集光レンズ９２２が設けられる。
【００２７】
実際の搬送経路ＦＰはシートＳｈのβ方向に所定の幅を持っているが、《ＬＥＤ方式のセンサ装置（その１）》欄では、便宜上、搬送経路ＦＰは、シートＳｈが通過する代表的な経路であって、γ軸方向からの平面視で線状の経路とする。なお、この点については、《ＬＥＤ方式のセンサ装置（その２）》欄および《レーザドップラ方式のセンサ装置》欄でも同様である。
【００２８】
放射手段９１は、下記条件（１），（２）を満たすように配置される。なお、図３において、各構成は、理解を容易にすべく、実際のサイズよりも大きく誇張して示されている。
【００２９】
（１）ＬＥＤ９１１が検知位置Ｑから所定距離（例えば、５ｍｍ〜１０ｍｍ）離れる。
（２）ＬＥＤ９１１の光軸が各検知位置Ｑにて搬送経路ＦＰと、所定角度で交差する。
【００３０】
放射手段９１において、ＬＥＤ９１１は、検知位置Ｑに向けて測定波の一例である光を放射する。ＬＥＤ９１１の放射光は、集光レンズ９１２で略平行な光に整形され、検知位置Ｑを通過するシートＳｈに照射される。かかる照射光は、検知位置ＱでシートＳｈのβ方向に散乱（拡散）する。
【００３１】
受信手段９２は、下記条件（３），（４）を満たすよう配置される。
（３）エリアイメージセンサ９２１が検知位置Ｑから所定距離（例えば、７ｍｍ〜１２ｍｍ）離れる。
（４）エリアイメージセンサ９２１の受光面がβ方向に略垂直である。
【００３２】
受信手段９２において、集光レンズ９２２は、シートＳｈからの散乱光を略平行光に整形して、エリアイメージセンサ９２１に向けて出射する。エリアイメージセンサ９２１は周期的に、入射光に対し光電変換を行って、入射光量を示す電気信号をＣＰＵ７４に出力する。ここで、検出周期ＤＣは、例えば、約１００μｓｅｃに設定されるが、シートＳｈの種別等に応じて、最大８０μｓｅｃ程度まで変更することが可能である。また、エリアイメージセンサ９２１の画素サイズ（例えば、１／８００インチ）も適宜変更可能である。
【００３３】
図４に示すように、シートＳｈの表面上には凹凸がある。凹凸は、シートＳｈ上に印刷された画像はもちろんのこと、シートＳｈが元々持っている凹凸（用紙の繊維、漉きむら）等、様々な理由で生じる。かかる凹凸により、シートＳｈに光が照射されると、シートＳｈの表面上には影Ｒができる。よって、エリアイメージセンサ９２１の受光面には、シートＳｈの凹凸に応じた明暗パターンが結像する。
【００３４】
次に、図５を参照して、搬送速度ｖおよび移動量ｍの検出手法について説明する。図５上段には、エリアイメージセンサ９２１に、ｎ回目の検出周期ＤＣnで結像する明暗パターンＬＳnが示され、その下段は、一検出周期経過後のｎ＋１回目の検出周期ＤＣn+1で結像する明暗パターンＬＳn+1が示される。ＣＰＵ７４は、連続する二つの明暗パターンＬＳn，ＬＳn+1における共通部分の変位量δ（画素）を求めた後、移動量ｍ（ｍｍ）に変換し、さらに、移動量ｍを検出周期ＤＣで除算して移動速度ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を求める。
【００３５】
《レーザ方式のセンサ装置（その２）》
以下、図６を参照して、レーザ方式のセンサ装置９Ｂについて説明する。図６において、センサ装置９Ｂは、センサ装置９Ａと比較すると、放射手段９１がＬＥＤ９１１に代えてレーザ光源９１１Ｂを備える点、筐体９３をさらに備える点とで相違する。それ以外に両センサ装置９Ａ，９Ｂの間に相違点は無い。それゆえ、図６において、図３に示す構成に相当するものには同一参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００３６】
放射手段９１および受信手段９２は、前述の（１）〜（４）の関係を満たすように筐体９３に収容されている。また、筐体９３は、エリアイメージセンサ９２１が外光の影響を受けないように、外光を遮っている。ただし、筐体９３において、検知位置Ｑの周辺には開口が設けられており、かかる開口からシートＳｈに向けて、放射手段９１は光を照射可能となっている。
【００３７】
周知の通り、シートＳｈでの反射光のうち、その表面で反射した光の成分（つまり、表面反射成分）は光沢に対し、また、その内部で反射した光の成分（つまり、内部反射成分）は、色（つまり、明度および／または彩度）に対し、相対的に大きく寄与する。また、別の観点、つまり反射角の観点からは、シートＳｈの反射光は、正反射成分と、散乱反射成分とに分類される。ここで、表面反射成分と内部反射成分とを、エリアイメージセンサ９２１を用いて同一受光角で受信すると、それぞれを峻別することはできないが、正反射成分と散乱反射成分とはシートＳｈに対して異なる角度で反射するため峻別することは可能である。ここで、正反射成分は主としてシートＳｈの光沢に対する寄与度が高いため、シートＳｈの移動量または搬送速度を求める場合には、光沢の影響が相対的に少ない散乱反射成分を受光する方が好ましい。それゆえ、第一構成例もそうであったが、センサ装置９Ｂは、θ度入射―０度受光系を採用しており、レーザ光源９１１Ｂの光軸は、β方向に対しθ度傾いており、エリアイメージセンサ９２１の光軸は、同β方向に対し０度の関係になっている。ここで、θは、１６度以下のかすめ角をなすように選ばれることが好ましい。また、レーザ光源９１１Ｂの光軸は固定的な角度θで配置されても良いが、角度θは必要に応じて変化するようレーザ光源９１１Ｂが可動するように構成されても良い。
【００３８】
図７に示すように、シートＳｈの表面上には凹凸がある。かかる凹凸により、シートＳｈに光が照射されると、エリアイメージセンサ９２１の受光面上には干渉縞が形成される。ここで、レーザ光源９１１Ｂの放射光はコヒーレント性が強いため、シートＳｈの表面に微細な凹凸しかなくとも、エリアイメージセンサ９２１は確実に干渉縞を検出することが可能である。エリアイメージセンサ９２１は、例えば、１画素が１／８００インチで、３０画素×３０画素を有しており、周期的に、以上のような干渉縞パターンＩＦを表す信号を生成して、ＣＰＵ７４に出力する。
【００３９】
次に、図８を参照して、移動速度ｖおよび移動量ｍの検出手法について説明する。図８上段は、エリアイメージセンサ９２１に、ｎ回目の検出周期ＤＣnで結像する干渉縞パターンＩＦnが示され、その下段は、一検出周期経過後のｎ＋１回目の検出周期ＤＣn+1で結像する干渉縞パターンＩＦn+1が示される。ＣＰＵ７４は、連続する二つの干渉縞パターンＩＦn，ＩＦn+1における共通部分の変位量δ（画素）を求めた後、移動量ｍ（ｍｍ）に変換し、さらに、移動量ｍを検出周期ＤＣで除算して移動速度ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を求める。
【００４０】
《レーザドップラ方式のセンサ装置》
以下、図９を参照して、レーザドップラ方式のセンサ装置９Ｃについて説明する。図９において、センサ装置９Ｃは、例えばレーザドップラ速度計ＬＶ−２０Ｚ（キャノン社製）であって、２０００ｍｍ／ｓｅｃまでの搬送速度を検出可能である。また、後述の通り、電気光学素子による周波数シフタ９１１，９１２を導入することで、停止状態から高速搬送まで、幅広い搬送速度に対応可能となっている。それゆえ、センサ装置９Ｃは、単位時間当たりの印刷枚数が多い高速な画像形成装置に適している。
【００４１】
かかるセンサ装置９Ｃは、放射手段として、ＬＥＤ９７、コリメータレンズ９８、回折格子９９、集光光学系９１０、周波数シフタ９１１，９１２、集光光学系９１３を備え、受信手段としてフォトダイオード９１４を備えている。
【００４２】
ＬＥＤ９７からの放射光は、コリメータレンズ９８により平行光に整形された後、回折格子９９により二つの光に分岐される。かかる第一光および第二光は、集光光学系９１０を介して、第一周波数シフタ９１１および第二周波数シフタ９１２に入射される。周波数シフタ９１１，９１２は、電気光学素子であって、入射された第一光および第二光の周波数を変調して、これらが所定の周波数差を有するようにシフトさせる。かかる周波数差を有する第一光および第二光は、集光光学系９１３により、検知位置Ｑ周辺に集光される。ここで、第一光は、検知位置Ｑに対しα方向の前方から入射され、第二光は逆に後方から入射される。かかる第一光および第二光は、検知位置Ｑを通過するシートＳｈにて散乱し、集光光学系９１３を介して、検知位置Ｑからβ方向に配置された、フォトダイオード９１４に入射される。
【００４３】
フォトダイオード９１４への入射光には、搬送速度ｖの情報が、光の波長変化という形で入っている。また、第一光の拡散光の波長は、第一光が前方から入射されるため短くなるが、第二光の拡散光の波長は逆に長くなる。フォトダイオード９１４は、両拡散光の波長差をヘテロダイン検波により得て、ＣＰＵ７４に出力する。
【００４４】
以下、より詳細に、搬送速度ｖの検出について説明する。ＬＥＤ９７は、γ方向に放射光Ｌ１が直線偏光となるように配置される。かかる放射光Ｌ１は、コリメータレンズ９８により略平行光に整形後、透過型の回折格子９９の格子配列方向に略垂直に入射される。回折格子９９から得られる回折光のうち、０次以外の＋ｎ次，−ｎ次（ｎは１，２,…）の光Ｌ1+n，Ｌ1―nが、所定の回折角を持って出射され、回折格子９９から光学距離Ｚ１だけ隔てて配置される集光光学系９１０であって、所定の焦点距離Ｚ２を有する薄肉の凸レンズである集光光学系９１０に入射される。その後、光Ｌ1+n，Ｌ1―nは、周波数シフタ９１１，９１２の入射端面に入射される。
【００４５】
ここで、周波数シフタ９１１，９１２は、電気光学結晶の平板であり、β方向に略平行に光軸合わせされている。また、周波数シフタ９１１，９１２においてγ方向に相対する両端面には電極が設けられ、これら電極間には電源回路からの鋸歯波電圧が印加される。周波数シフタ９１１，９１２において、入射光Ｌ1+n，Ｌ1―nの周波数は、電源回路からの鋸歯波電圧によるセロダイン駆動によりシフトする。よって、周波数シフタ９１１，９１２から、光Ｌ1+n，Ｌ1―nは、所定の周波数差が付与された状態で、集光光学系９１３に向けて出射される。ここで、各周波数シフタ９１１，９１２と集光光学系９１３までの光学距離はＺ４である。
【００４６】
集光光学系９１３は、所定の焦点距離Ｚ３を有する薄肉の凸レンズである。かかる集光光学系９１３において、各光Ｌ1+n，Ｌ1―nは、略平行光に整形されると共に、所定角度に偏向される。そして、光Ｌ1+n，Ｌ1―nは、集光光学系９１３から光学距離Ｚ３（＝Ｚ４）だけ隔てた検知位置Ｑに入射角θで、α方向の前後から入射される。その結果、光Ｌ1+n，Ｌ1―nは、検知位置Ｑにて角度２×θで交差する。そして、光Ｌ1+n，Ｌ1―nは、検知位置Ｑを通過するシートＳｈで散乱する。
【００４７】
検知位置Ｑを基準としてβ方向に集光光学系９１３を挟んで、フォトダイオード９１４が配置される。また、フォトダイオード９１４には、検知位置Ｑで散乱した光の一部Ｌ２が、集光光学系９１３および図示しない集光レンズを経由して入射される。ここで、散乱光Ｌ２の周波数は、搬送速度ｖに相関してドップラシフトする。それによって、フォトダイオード９１４の受光面上で互いに干渉し合って明暗の変化をもたらす。この時の明暗の周波数、すなわち、ドップラ周波数ＤＦは、出射光Ｌ１の波長をλ、光Ｌ1+n，Ｌ1―nの周波数差をΔｆとすると、次式（１）で求められる。
ＤＦ＝２×ｖ×ｓｉｎθ／λ＋Δｆ  …（１）
【００４８】
周波数シフタ９１１，９１２を採用すれば、搬送速度ｖが低速でも、周波数差Δｆを適切な値に調整することで適切に測定できると共に、シートＳｈの搬送方向も同時に測定できる。また、回折格子９９の格子ピッチｄとした時に、０次以外の±ｎ次の光の回折角をθ０とすると、次式（２）が得られる。
ｓｉｎθ０＝±ｎ×λ／ｄ  …（２）
【００４９】
ここで、光Ｌ1+n，Ｌ1―nのシートＳｈへの入射角θと、回折角θ０の間に一定の対応関係をもたせると、周波数差Δｆを除いたドップラ周波数の基本成分ＤＦ０は、搬送速度ｖのみに相関したものとして得ることができ、結果として、フォトダイオード９１４で得られるドップラ周波数ＤＦも、搬送速度ｖに相関するものとして得られる。
【００５０】
例えば、入射角θがθ０となるように、光Ｌ1+n，Ｌ1―nをシートＳｈに照射すれば、式（１），（２）から基本成分ＤＦ０は式（３−１）のようになり、結果として、フォトダイオード９１４で得られるドップラ周波数ＤＦは式（３−２）のようになる。
ＤＦ０＝２×ｖ×ｓｉｎθ０／λ＝２×ｎ×ｖ／ｄ  …（３−１）
ＤＦ＝２×ｎ×ｖ／ｄ＋Δｆ  （３−２）
【００５１】
以上の通り、ＬＥＤ９７からの放射光Ｌ１を回折格子９９により二つの光Ｌ1+n，Ｌ1―nに分岐して計測を行うことにより、計測結果が放射光Ｌ１の波長λの変化の影響を受けなくなる。よって、高精度に搬送速度ｖを求めつつ、波長λについて温度依存性を有する安価のＬＥＤをＬＥＤ９７として採用可能になる。
【００５２】
《付記》
以上の通り、本センサ装置９に適用可能な光学式のセンサ装置９Ａ〜９Ｃについて説明した。また、センサ装置９Ａ，９Ｂにおいて、放射手段９１が複数個のＬＥＤを含んでおり、これら複数のＬＥＤが、γ方向にアレイ状に配置されても良い。また、上記のような光学式のセンサ装置９Ａ〜９Ｃ以外にも、電波や超音波を測定波として用いるセンサ装置も本センサ装置９に適用可能である。
【００５３】
《技術的課題》
上述の通り、搬送経路ＦＰは実際には、β方向に幅を有するため、シートＳｈの通過位置はβ方向に変動する。その結果、放射手段９１および受信手段９２と、シートＳｈとの相対的な位置関係が変動する。その結果、一般的なセンサ装置９Ａ〜９Ｃでは、シートＳｈのβ方向位置により検出結果にばらつきが生じてしまう（図２０を参照）。
【００５４】
《第一実施形態》
上記技術的課題に鑑み、本センサ装置９は、図１０に示すように、上記放射手段９１および受信手段９２に加え、支持体９１５と、アクチュエータ９１６と、を備えている。
【００５５】
放射手段９１および受信手段９２に関しては、前述した通りであるため、それぞれの詳説を控える。
【００５６】
支持体９１５は、放射手段９１および受信手段９２を前述の（１）〜（４）の条件を満たすように支持する。また、支持体９１５は、前述の筐体９３と同様、外光を遮るように構成されても良い。
【００５７】
アクチュエータ９１６は、リンク部材９１７と、弾性部材９１８と、を有する。
リンク部材９１７は、γ方向からの平面視でロッド状の部材である。リンク部材９１７の一方端は、概ね、受信手段９２の光軸とガイド面との交点に位置する。また、リンク部材９１７の他方端は、一方端を基準として、α軸の逆方向およびβ方向のそれぞれに所定距離だけ離れている。これにより、シートＳｈが搬送経路ＦＰのどこを通っても、リンク部材９１７に当接する。なお、この観点で、リンク部材９１７は当接部材として働く。また、リンク部材９１７において、例えば、他方端には回転軸が設けられる。この回転軸は、γ方向に略平行であって、図示しないフレームに設けられた軸受けにより支持される。
【００５８】
ここで、支持体９１５は、α軸の負方向に延在し、β方向からの平面視でリンク部材９１７と重なり合うよう構成される。かかる支持体９１５のα軸の負方向側端部には、回転軸が設けられる。この回転軸はγ方向に略平行である。また、支持体９１５の延在部分とリンク部材９１７との間には、例えばバネのような弾性部材９１８が設けられ、これらを連結している。
【００５９】
《第一実施形態の動作・効果》
次に、図１１を参照して、図１０に示すセンサ装置９の動作を詳説する。図１１最上段に示すように、搬送経路ＦＰを搬送されるシートＳｈがリンク部材９１７に到達した瞬間、リンク部材９１７とシートＳｈとは角度θ１で交差する。この時、放射手段９１からの検出波は反射して受信手段９２に入射されない。また、仮に受信手段９２に入射されたとしても、シートＳｈの明暗パターン等を検出できないため、ＣＰＵ７４は搬送速度ｖとして０を求めることになる。
【００６０】
図１１の上から二段目に示すように、シートＳｈがリンク部材９１７に当接後、さらにα方向に搬送されると、リンク部材９１７の一方端側がβ方向に持ち上げられる。この時、リンク部材９１７とシートＳｈとの交差角度はθ２（θ２＜θ１）とすると、リンク部材９１７は、所定の変動量だけβ方向に持ち上げられる。ここで、θ１−θ２は微小角度であるため、リンク部材９１７のβ方向への変動量は、θ１−θ２に近似される。また、弾性部材９１８は、変動量（θ１−θ２）に相当する量だけβ方向に縮むため、支持体９１５を略β方向に付勢する。これに応じて、支持体９１５はβ方向に揺動する。この時、シートＳｈの先端がリンク部材９１７の先端を通過していないとすると、ＣＰＵ７４は、上記と同様、シートＳｈが検知位置Ｑに到達していないとみなす。
【００６１】
図１１の上から三段目に示すように、シートＳｈがさらに搬送されて、シートＳｈの先端が検知位置Ｑに到達すると、リンク部材９１７の一方端側はさらに持ち上げられる。この時、リンク部材９１７とシートＳｈとの交差角度はθ３（θ３＜θ２）とすると、弾性部材９１８は、θ２−θ３に相当する量だけβ方向に縮むため、支持体９１５を略β方向に付勢する。これに応じて、支持体９１５はβ方向に揺動する。この時、シートＳｈの先端が検知位置Ｑを通過しているため、ＣＰＵ７４は搬送速度ｖや移動量ｍを求める。
【００６２】
図１１の最下段に示すように、シートＳｈの後端が検知位置Ｑを通過すると、弾性部材９１８の復元力により、リンク部材９１７および支持体９１５は元の位置（図１１最上段に示す位置）に復帰する。
【００６３】
以上説明したように、本センサ装置９によれば、例えば、シートＳｈがガイド面に沿って搬送されてきた場合、リンク部材９１７および弾性部材９１８は殆ど作用せず、その結果、放射手段９１および受信手段９２は初期位置（図１１最上段の位置）にて動作する。それに対し、シートＳｈがガイド面から離れて搬送されてきた場合、上述の通り、リンク部材９１７および弾性部材９１８の作用により、放射手段９１および受信手段９２は、β方向に揺動し、初期位置に対してβ方向に離れた位置で動作する。換言すると、シートＳｈのβ方向位置に関わらず、放射手段９１および受信手段９２のシートＳｈに対する相対的な位置関係は実質的に保たれる。したがって、受信手段９２は、ばらつきが抑制された検出結果を出力することが可能となる。
【００６４】
《付記１》
なお、リンク部材９１７において、シートＳｈが当接する面には、粘性抵抗を高める材料を着けておくことが、シート衝突時のダンピングを抑制する観点から好ましい。
【００６５】
《付記２》
また、上記実施形態では、支持体９１５はβ方向に揺動するとして説明した。しかし、これに限らず、略β方向（つまりβ方向に対し所定角度だけ傾いた方向）に支持体９１５を揺動するように、アクチュエータ９１６を構成しても構わない。ここで、所定角度は、約４５°である。
【００６６】
《第一変形例》
次に、上記センサ装置９の第一変形例について、図１２を参照して説明する。まず、図１２上段において、センサ装置９は、図１０のものと比較すると、リンク部材９１７と、放射手段９１および受信手段９２のホルダとが一体的な部品である点で相違する。また、図１２下段において、センサ装置９は、図１０のものと比較すると、リンク部材９１７と、放射手段９１および受信手段９２のホルダを含めた支持体９１５全体が一体的な部品である点で相違する。それ以外に、両センサ装置９の間に相違点は無い。それゆえ、図１２において、図１０の構成に相当するものには同一参照符号を付け、それぞれの説明を省略している。
【００６７】
《第一変形例の効果》
上記の通り、リンク部材９１７は、少なくとも放射手段９１および受信手段９２のホルダと一体的に構成されるため、これらの取り付けばらつきを抑制することが可能となる。
【００６８】
《第二変形例》
次に、上記センサ装置９の第二変形例について、図１３を参照して説明する。図１３において、センサ装置９は、図１０のものと比較すると、リンク部材９１７と支持体９１５とがジョイント９１９により連結されている点で相違する。それ以外に、両センサ装置９の間に相違点は無い。それゆえ、図１３において、図１０の構成に相当するものには同一参照符号を付け、それぞれの説明を省略している。
【００６９】
ジョイント９１９は、γ方向からの平面視で円形形状を有しており、γ方向に延在する。
【００７０】
リンク部材９１７の一方端側をγ方向に貫通する孔９２０が形成される。この孔９２０について、リンク部材９１７の延在方向距離は、ジョイント９１９の径よりも大きく設計される。かかる孔９２０にジョイント９１９が挿通される。ジョイント９１９のγ方向両端は、支持体９１５においてγ方向に相対する内壁に形成された軸受けにより回転可能に支持される。これによって、ジョイント９１９は、リンク部材９１７の回動に伴って、孔９２０内を回転しながら摺動可能となる。
【００７１】
なお、支持体９１５とアクチュエータ９１６とが独立した構成になっているため、自重により放射手段９１および受信手段９２が傾くことが予想される。それゆえ、支持体９１５をγ軸の正方向側からバネ等で吊るすことが望しい。このバネのバネ定数は極力小さいことが望ましい。
【００７２】
《第二変形例の動作・効果》
次に、図１４を参照して、図１３に示すセンサ装置９の動作を詳説する。図１４上段には、シートＳｈがリンク部材９１７と当接することなく搬送経路ＦＰの検知位置Ｑを通過する場合が示される。それに対し、図１４下段に示すように、シートＳｈが当接部材の一例としてのリンク部材９１７と当接する場合、リンク部材９１７は他方端を中心として反時計回りに回転する。それに応じて、ジョイント９１９は、孔９２０内をリンク部材９１７の他方端側に向けて転がりながら移動する。支持体９１５は、ジョイント９１９のγ方向両端に支持されているため、β軸の正方向に向かって移動する。これにより、放射手段９１および受信手段９２と、シートＳｈとの相対的な位置関係を、シートＳｈが通過する位置によらず概ね一定に保つことが可能となる。
【００７３】
《第三変形例》
次に、上記センサ装置９の第三変形例について、図１５を参照して説明する。図１５において、センサ装置９は、図１０のものと比較すると、アクチュエータ９１６に代えて、アクチュエータ９２５を備えている点で相違する。それ以外に、両センサ装置９の間に相違点は無い。それゆえ、図１３において、図１０の構成に相当するものには同一参照符号を付け、それぞれの説明を省略している。
【００７４】
アクチュエータ９２５は、第一リンク部材９２６と、第二リンク部材９２７と、弾性部材９２８と、を有する。
リンク部材９２６，９２７はそれぞれ、γ方向からの平面視で概ね同じ長さのロッド状の部材である。リンク部材９２６の一方端の位置は、受信手段９２の光軸とガイド面との交点と概ね同じである。また、リンク部材９２６の他方端は、一方端を基準として、α軸の逆方向およびβ方向のそれぞれに所定距離だけ離れている。また、リンク部材９２６の両端には、γ方向に略平行な回転軸が設けられる。一方端側の回転軸は、支持体９１５においてγ方向に相対する内壁に形成された軸受けにより回転可能に支持され、他方端側の回転軸は、図示しないフレームに設けられた軸受けにより回転可能に支持される。
【００７５】
リンク部材９２７は、リンク部材９２６に対しβ方向に所定距離だけ離れて略平行に配置される。それ以外に、両リンク部材９２６，９２７の間に相違点は無いので、リンク部材９２７の詳細な説明を控える。
【００７６】
弾性部材９２８は、例えばバネであって、その一方端が、リンク部材９２６，９２７のいずれか一方に、β方向に延在するように取り付けられる。弾性部材９２８の他方端は、図示しないフレームに取り付けられる。
【００７７】
《第三変形例の動作・効果》
次に、図１６を参照して、図１５に示すセンサ装置９の動作を詳説する。図１６上段には、シートＳｈがリンク部材９２６と当接することなく搬送経路ＦＰの検知位置Ｑを通過する場合が示される。それに対し、図１６下段には、シートＳｈがリンク部材９２６と当接する場合が示される。この観点で、リンク部材９２６は、当接部材の一例して機能する。シートＳｈが当接すると、リンク部材９２６，９２７は他方端を中心として反時計回りに回転する。支持体９１５は、リンク部材９２６，９２７の一方端側の回転軸に連結されているためβ軸の正方向に向かって移動する。これにより、放射手段９１および受信手段９２と、シートＳｈとの相対的な位置関係を、シートＳｈが通過する位置によらず概ね一定に保つことが可能となる。
【００７８】
《第一応用例》
上記のようなセンサ装置９は、検知位置Ｑ（詳細は表１を参照）に設けられて、図２に示すようにＣＰＵ７４が各種ローラ対の回転速度の制御等に使用される。
例えば、下段側の給紙ローラ対２２はＤＣＢＬＭ２３により駆動され、この給紙ローラ対２２の直ぐ下流にセンサ装置９2が設けられている。ＣＰＵ７４は、センサ装置９2の検出結果から、シートＳｈの搬送速度ｖおよび位置ｐが導出され、導出した搬送速度ｖおよび位置ｐに基づきＤＣＢＬＭ２３の回転速度を制御する。
【００７９】
次に、図１７を参照して、より詳細な回転速度の制御について説明する。図１７において、ＣＰＵ７４は、シートＳｈが縦搬送ローラ対８に到達する前に、起動が完了するようＤＣＢＬＭ２３の起動を行う（Ｓ０１，Ｓ０２）。
【００８０】
その後、ＣＰＵ７４は、センサ装置９2から検出結果を受け取ったか否かを判断し（Ｓ０３）、Ｙｅｓと判断した場合には、シートＳｈの搬送速度ｖを導出する（Ｓ０４）。その後、ＣＰＵ７４は、Ｓ０４で導出した搬送速度ｖが予め定められた搬送速度（目標速度）となるように、ＰＩ制御やＰＩＤ制御により、ＤＣＢＬＭ２３の回転速度を調整する（Ｓ０５）。ここで、多くの場合、シートＳｈは給紙ローラ対２２でスリップするため、搬送速度ｖは目標速度よりも遅くなる傾向がある。その場合、ＤＣＢＬＭ２３の回転速度は高速にされる。
【００８１】
それに対し、例えば、シートＳｈの検出前やセンサ装置９2が何等かの異状により検出結果を出力できない場合、Ｓ０３でＮｏと判断した場合には、ＣＰＵ７４は、ＤＣＢＬＭ２３の回転速度を予め定められた標準速度に調整する（Ｓ０６，Ｓ０７）。
【００８２】
Ｓ０５，Ｓ０７の次に、ＣＰＵ７４は、シートＳｈの現在位置ｐを導出する（Ｓ０８）。具体的には、Ｓ０３でセンサ装置９2がシートＳｈを検出した時点で、シートＳｈの先端位置は検知位置Ｑ2である。ＣＰＵ７４は、シート検出からの経過時間を搬送速度ｖに乗じて、検知位置Ｑ2に対する移動量ｍを現在位置ｐとして導出する。
【００８３】
次に、ＣＰＵ７４は、下段の給紙ローラ対２２に対し下流側にある縦搬送ローラ対８にシートＳｈが到達したか否かを判断する（Ｓ０９）。この判断は、検知位置Ｑ2に対する縦搬送ローラ対８までの経路長は予め定められているため、ＣＰＵ７４は、移動量ｍをこの経路長と比較して判断する。Ｓ０９でＮｏと判断した場合、ＣＰＵ７４は、Ｓ０３に戻るが、Ｙｅｓと判断した場合、両ローラ対２２，８の回転速度差をなくすために、ＤＣＢＬＭ２３の回転速度を標準速度に変更する（Ｓ０１０，Ｓ０１１）。
【００８４】
次に、ＣＰＵ７４は、Ｓ０８と同様にしてシートＳｈの現在位置ｐを導出し（Ｓ０１２）、シートＳｈの後端が給紙ローラ２２を通過したか否かを判断する（Ｓ０１３）。Ｎｏと判断すると、ＣＰＵ７４は、Ｓ０１２に戻るが、Ｙｅｓと判断すると、次のシートＳｈの有無を判断する（Ｓ０１４）。Ｙｅｓと判断すると、ＣＰＵ７４は、Ｓ０３に戻り、Ｎｏと判断すると、ＤＣＢＬＭ２３を停止させる（Ｓ０１５）。
【００８５】
《付記》
上記第一応用例では、搬送速度ｖが目標速度となるように制御された。しかし、周知の通り、画像形成装置１では、現在位置ｐが理想位置となるように制御される場合もある。この場合にも、センサ装置９を適用可能である。
【００８６】
また、上記第一応用例では、下段の給紙ローラ対２２を例に、ＤＣＢＬＭ２３の回転速度の制御について採り上げた。しかし、これに限らず、上記制御は、上段の給紙ローラ対２２、縦搬送ローラ対８、レジストローラ対３、排出ローラ対６のＳＴＰＭ８１，３１，６１の回転制御にも同様に適用可能である。
【００８７】
《第二応用例》
ところで、図１には、各給紙装置２が給紙ローラ対２２を備える例を示した。しかし、給紙装置２は、図１８に示すように、給紙ローラ対２２に加え、周知のピックアップローラ２４を備えている場合がある。センサ装置９は、上記以外にも、ピックアップローラ２４の寿命（メンテナンス時期）の診断にも適用可能である。センサ装置９は、かかる用途のために、給紙トレイ２１に積載された最上位のシートＳｈに対向するように配置される。ＣＰＵ７４は、かかるセンサ装置９の検出結果から、シートＳｈのα方向への搬送速度ｖや移動量ｍを導出して、これらが基準値よりも遅くなっている場合、ピックアップローラ２４の寿命またはメンテナンスの時期が到来しているとみなす。
【００８８】
次に、図１９を参照して、より詳細な寿命等の診断について説明する。図１９において、ＣＰＵ７４は、シートＳｈを送り出すタイミングになると、ＤＣＢＬＭ２３の起動を行う（Ｓ１１，Ｓ１２）。この後、ＣＰＵ７４は、シートＳｈの搬送制御を実施するが、第二応用例では、搬送制御に関しては重要ではなく周知技術で良いため、その説明を控える。
【００８９】
その後、ＣＰＵ７４は、センサ装置９から検出結果を受け取ったか否かを判断し（Ｓ１３）、Ｎｏと判断した場合、検出結果を受け取ることを待機するため、Ｓ１３に戻る。それに対し、Ｙｅｓと判断した場合には、ＣＰＵ７４は、シートＳｈの搬送速度ｖを導出する（Ｓ１４）。その後、ＣＰＵ７４は、Ｓ０４で導出した搬送速度ｖが予め定められた基準値未満か否かを判断する（Ｓ１５）。Ｙｅｓと判断した場合、ＣＰＵ７４は、ＤＣＢＬＭ２３を停止させて（Ｓ１６）、ピックアップローラ２４の寿命が到来したことをディスプレイ（図示せず）に表示したり、サービスセンターに通知したりする（Ｓ１７）。それに対し、Ｓ１５でＮｏと判断した場合、ＣＰＵ７４は、Ｓ１３に戻る。
【００９０】
《付記》
なお、Ｓ１３でＮｏと判断した場合、ＣＰＵ７４は、ピックアップローラ２４がシートＳｈをピックアップできていない可能性があるため、ＤＣＢＬＭ２３を停止させた後、再起動させても良い。
【００９１】
また、シートＳｈの種別によってはスリップしやすい場合もあるため、ＣＰＵ７４は、ピックアップローラ２４の寿命診断の精度を上げるために、シート種別情報や通算印刷枚数を加味しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係るセンサ装置および画像形成装置は、複写機、ファクシミリまたは印刷機、もしくはこれらの機能を備えた複合機等に好適である。
【符号の説明】
【００９３】
１  画像形成装置
２２  給紙ローラ対
３  レジストローラ対
６  排出ローラ対
７  制御手段
８  縦搬送ローラ対
９，９1〜９5  センサ装置
９１  放射手段
９２  受信手段
９１５  支持体
９１６  アクチュエータ
９１７  リンク部材（当接部材）
９１９  ジョイント
９２６  第一リンク部材（当接部材）
９２７  第二リンク部材（当接部材）
【図１】
2015210160.tif 000004
【図２】
2015210160.tif 000005
【図３】
2015210160.tif 000006
【図４】
2015210160.tif 000007
【図５】
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【図６】
2015210160.tif 000009
【図７】
2015210160.tif 000010
【図８】
2015210160.tif 000011
【図９】
2015210160.tif 000012
【図１０】
2015210160.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
2015210160.tif 000015
【図１３】
2015210160.tif 000016
【図１４】
2015210160.tif 000017
【図１５】
2015210160.tif 000018
【図１６】
2015210160.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
2015210160.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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