(57)【要約】【課題】レバー部材を用いて移動するシート材を検出するシート材検出装置において、チャタリングを防止したシート材検出装置を提供することにある。また、チャタリングを防止したシート材検出装置を用いて、搬送するシート材の高速かつ正確な検知を行える画像形成装置を提供する。【解決手段】シート材の移動に応じて搖動するレバー部材と、レバー部材により遮光もしくは反射される検知光を受光することによってシート材の検知を行うシート材検知装置において、シート材の移動に応じて搖動するレバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が、シート材の有りと無しの変化において、レバー部材の光透過率もしくは光反射率が単調増加あるいは単調減少に変化するように構成したことを特徴とするシート材検知装置。前記シート材検知装置を用いて搬送するシート材の検知を行う画像形成装置。【選択図】        図１
2004217364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材の移動に応じて搖動するレバー部材と、
レバー部材により遮光もしくは反射される検知光を受光することによってシート材の検知を行うシート材検知装置において、
シート材の移動に応じて搖動するレバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が、シート材の有りと無しの変化において、レバー部材の光透過率もしくは光反射率を単調増加あるいは単調減少に変化するように構成したことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項２】
シート材の移動に応じて搖動するレバー部材と、
レバー部材により遮光もしくは反射される検知光を受光することによってシート材の検知を行うシート材検知装置において、
シート材の移動に応じて搖動するレバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が、シート材の有りと無しの変化において、レバー部材の光透過率もしくは光反射率を単調増加あるいは単調減少に変化するように構成し、
そのためにレバー部材として半透明部材の厚さを単調増加あるいは単調減少に変化させたことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項３】
シート材の移動に応じて搖動するレバー部材と、
レバー部材により遮光もしくは反射される検知光を受光することによってシート材の検知を行うシート材検知装置において、
シート材の移動に応じて搖動するレバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が、シート材の有りと無しの変化において、レバー部材の光透過率もしくは光反射率を単調増加あるいは単調減少に変化するように構成し、
そのためにレバー部材として半透明材の着色率を単調増加あるいは単調減少に変化させたことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項４】
シート材の移動に応じて搖動するレバー部材と、
レバー部材により遮光もしくは反射される検知光を受光することによってシート材の検知を行うシート材検知装置において、
シート材の移動に応じて搖動するレバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が、シート材の有りと無しの変化において、レバー部材の光透過率もしくは光反射率を単調増加あるいは単調減少に変化するように構成し、
そのためにレバー部材として半透明材の遮光物質混入率もしくは反射物質混入率を単調増加あるいは単調減少に変化させたことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項５】
請求項１〜４のシート材検知装置において、
レバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が単調増加あるいは単調減少に変化する際に、検知光の光量変化からシート材の有無を判断する制御手段を備えたことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項６】
請求項１〜４のシート材検知装置において、
レバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が単調増加あるいは単調減少に変化する際に、検知光の光量が所定閾値を上回るか下回るかによってシート材の有無を判断する制御手段を
備えたことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項７】
請求項１〜４のシート材検知装置において、
レバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が単調増加あるいは単調減少に変化する際に、検知光の光量が第１の所定閾値および第２の所定閾値を上回るか下回るかによってシート材の有無を判断する制御手段を
備えたことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項８】
請求項１〜４のシート材検知装置において、
レバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が単調増加あるいは単調減少に変化する際に、検知光の光量が第１の所定閾値および第２の所定閾値を上回るか下回るかを検出し、
片方の閾値だけを上回ったり下回ったりしている場合にはシート材の有無の判断を保留し、両方の閾値を上回ったかもしくは両方の閾値を下回ったかによってシート材の有無を判断する制御手段を
備えたことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項９】
請求項１〜４のシート材検知装置において、
レバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が単調増加あるいは単調減少に変化する際に、検知光の光量変化の傾きからシート材の有無を判断する制御手段を
備えたことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のシート材検知装置において、
シート材が有りと無しが確定しているときの検知光の光量を測定し、その光量から発光素子の発光量を調整する発光量調整手段を
備えたことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のシート材検知装置において、
シート材が有りと無しが確定しているときの検知光の光量を測定し、その光量から発光素子の発光量を調整する発光量調整手段と、
この調整手段によりあらかじめ検知光の光量のダイナミックレンジが大きくなるように工場で出荷前に調整しておく出荷前調整手段とを
備えたことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項１２】
請求項１〜９のシート材検知装置において、
検知光の光量が所定時間飽和していることをもって、その光量から発光素子の発光量を調整する発光量調整手段を、
備えたことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項１３】
請求項１〜９のシート材検知装置において、
検知光の光量が所定時間飽和していることをもって、その光量から発光素子の発光量を調整する発光量調整手段と、
検知光の光量が所定時間飽和するたびに前記発光量調整手段により発光素子の発光量を調整する調整手段とを
備えたことを特徴とするシート材検知装置。
【請求項１４】
シート材を給紙し搬送する給紙搬送手段と、
電子写真プロセスにより画像を形成させる画像形成手段と
形成された画像をシート材に転写する転写手段と、
シート材に転写された画像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、
請求項１〜１３に記載のシート材検知装置を用いて搬送されるシート材の検出を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動するシート材の状態を検知するために設けられるシート材検知装置、および、搬送されるシート材の状態を検知して電子写真プロセスによってシート材に画像を形成する複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシート材検出装置、およびそのシート材検出装置を用いた画像記録装置においては、シート材の検出に接触式と非接触式の２種類の方式を用いてきた。
【０００３】
接触式においては、移動するシート材がレバー部材を回転させて、レバー部材がフォトインタラプタを遮ることによってシート材を検知する構成がよく用いられている。そして、この接触式シート材検出装置を用いて用紙の搬送を検知して、搬送した用紙に画像形成を行う画像形成装置もつくられている（特開平５−２７８８９７など）。安価に構成できるので、多くの画像形成装置でこの接触式シート材検出装置が使われてきた。
【０００４】
非接触式においては、発光素子と受光素子と反射板からなる光反射型センサによって、発光素子の発光が反射板に反射して受光素子に受光される光路上を横切るようにシート材が移動することで、受光量からシート材を検知する構成がよく用いられている。非接触式は、移動するシート材の移動速度が速くても反応するため、高速移動するシート材の検出によく用いられている。そして、この非接触式シート材検出装置を用いて用紙の搬送を検知して、搬送した用紙に画像形成を行う高速印字の画像形成装置もつくられている（特開平１１−２０８９３９など）。
【０００５】
このような非接触式においては、透明なシート材（たとえばＯＨＰなど）の検知ができない欠点があった。そこで、非接触式と接触式の２つのシート材検出装置を並べて、透明なシート材は接触式によって検知し、透明でないシート材は非接触式によって検知し、シート材に画像形成を行う画像形成装置もつくられている（特開２００１−３１２８９）。つまり、移動速度が速くても検知可能な非接触式シート材検出装置があることによって、透明でないシート材は非接触式で検知できるので高速印字を可能としている。一方、透明のシート材は非接触式では検知できないものの接触式で検知できるので、非接触式による高速印字に比べて印字速度を落として印字を可能としている。このようにすることで、透明でないシート材の高速印字と、高速ではないものの透明であるシート材の印字と、両方のシート材の印字を可能になるよう工夫されている。ＯＨＴなどの透明のシート材検出のために、接触式のシート材検出装置は欠かせない存在になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ますます画像形成装置の高速化が進んできているため、ＯＨＴにおいても高速に印字したいとの要求が出てきており、接触式のシート材検出装置における検出時間を少しでも早くできないかという課題が出てきている。また、高速に移動するシート材の検出には、高価な非接触式シート検出装置を用いているものの、接触式のシート材検出装置における検出時間を少しでも早くして安価な接触式のシート材検出装置に置き換えできないかという課題が出てきている。
【０００７】
接触式のシート材検出装置においては、レバー部材がフォトインタラプタを横切るときの振動によって、あるいは、レバー部材が停止位置決めの当接面に当たって跳ね返ることによって、フォトインタラプタの受光信号がシート材の有り無しを繰り返すような挙動を示す。これは、一般的にチャタリングと称されている現象である。このチャタリングを解消すべく、チャタリングが発生する最大の時間分、シート材の検出を無効にするなどの処理が必要となる。このチャタリングの発生する時間は、シート材の材質や厚さや移動速度などによって異なる。そこで、シート材の誤検知をしないためには、検出すべきシート材のうち最も大きなチャタリング時間分だけ、シート材の検出を無効にしなければならない。すなわち、チャタリングが、接触式でのシート材検出時間を早くする課題に対して、障害となっている。
【０００８】
本発明の目的は，シート材の移動に応じて搖動するレバー部材と、レバー部材により遮光もしくは反射される検知光を受光することによってシート材を検出する接触式のシート材検知装置において、チャタリングを防止するようにしたシート材検知装置を提供することにある。さらに、このチャタリング防止のシート材検知装置を利用した画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため，本発明は，
シート材の移動に応じて搖動するレバー部材と、レバー部材により遮光もしくは反射される検知光を受光することによってシート材の検知を行うシート材検知装置において、シート材の移動に応じて搖動するレバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が、シート材の有りと無しの変化において、レバー部材の光透過率もしくは光反射率を単調増加あるいは単調減少に変化するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
シート部材検出装置にて、レバー部材の光透過率もしくは光反射率を単調増加あるいは単調減少に変化するように構成するために、レバー部材として半透明部材の厚さを単調増加あるいは単調減少に変化させたことを特徴とする。
【００１１】
シート部材検出装置にて、レバー部材の光透過率もしくは光反射率を単調増加あるいは単調減少に変化するように構成するために、レバー部材として半透明材の着色率を単調増加あるいは単調減少に変化させたことを特徴とする。
【００１２】
シート部材検出装置にて、レバー部材の光透過率もしくは光反射率を単調増加あるいは単調減少に変化するように構成するために、レバー部材として半透明材の遮光物質混入率もしくは反射物質混入率を単調増加あるいは単調減少に変化させたことを特徴とする。
【００１３】
そしてこれらのシート部材検出装置にて、レバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が単調増加あるいは単調減少に変化する際に、検知光の光量変化からシート材の有無を判断する制御手段を
備えたことを特徴とする。
【００１４】
これらのシート部材検出装置にて、レバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が単調増加あるいは単調減少に変化する際に、検知光の光量が所定閾値を上回るか下回るかによってシート材の有無を判断する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
これらのシート材検知装置において、レバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が単調増加あるいは単調減少に変化する際に、検知光の光量が第１の所定閾値および第２の所定閾値を上回るか下回るかによってシート材の有無を判断する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
これらのシート材検知装置において、レバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が単調増加あるいは単調減少に変化する際に、検知光の光量が第１の所定閾値および第２の所定閾値を上回るか下回るかを検出し、片方の閾値だけを上回ったり下回ったりしている場合にはシート材の有無の判断を保留し、両方の閾値を上回ったかもしくは両方の閾値を下回ったかによってシート材の有無を判断する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
これらのシート材検知装置において、レバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が単調増加あるいは単調減少に変化する際に、検知光の光量変化の傾きからシート材の有無を判断する制御手段を
備えたことを特徴とする。
【００１８】
これらのシート材検知装置において、シート材が有りと無しが確定しているときの検知光の光量を測定し、その光量から発光素子の発光量を調整する発光量調整手段を
備えたことを特徴とする。
【００１９】
こららのシート材検知装置において、シート材が有りと無しが確定しているときの検知光の光量を測定し、その光量から発光素子の発光量を調整する発光量調整手段と、この調整手段によりあらかじめ検知光の光量のダイナミックレンジが大きくなるように工場で出荷前に調整しておく出荷前調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
これらのシート材検知装置において、検知光の光量が所定時間飽和していることをもって、その光量から発光素子の発光量を調整する発光量調整手段を、備えたことを特徴とする。
【００２１】
これらののシート材検知装置において、検知光の光量が所定時間飽和していることをもって、その光量から発光素子の発光量を調整する発光量調整手段と、検知光の光量が所定時間飽和するたびに前記発光量調整手段により発光素子の発光量を調整する調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
シート材を給紙し搬送する給紙搬送手段と、電子写真プロセスにより画像を形成させる画像形成手段と、形成された画像をシート材に転写する転写手段と、シート材に転写された画像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、これらのシート材検知装置を用いて搬送されるシート材の検出を行うことを特徴とする。
【００２３】
このようなレバー部材の光透過率もしくは光反射率を単調増加あるいは単調減少に変化するように構成した特徴により、シート材がレバー部材を回転させ、レバー部材により遮光もしくは反射される検知光も単調増加あるいは単調減少に徐々に変化するため、振動があってもシート材の有り無しの検知レベルを繰り返すようなことが無くなり、チャタリングを防止することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は，本発明の第１の実施例を示すシート材検出装置の構成を示す図である。レバー部材１０１は、回転軸１０２を中心に回転可能に支持される。また、コ字形に配置されている発光素子と受光素子のスリット光路から成るフォトインタラプタ１０３を設置してある。そして、シート材１０４が白抜き矢印の方向に移動すると、レバー部材１０１が搖動し、レバー部材１０１が矢印方向に回転して、フォトインタラプタ１０３のスリット光路を遮光する。シート材１０４が移動して無くなると、レバー部材１０１は元に戻り、フォトインタラプタ１０３のスリット光路は透過となる。この遮光と透過での受光素子の受光量の違いから、シート材１０１の有無を検知するしくみとなっている。
【００２５】
図２は、本発明の第１の実施例を示すシート材検出装置の構成を示す断面図および光透過率グラフである。図１の図を、図２（Ａ）に断面図で示している。図２（Ａ）において、レバー部材１０１がシート材１０４によって搖動した際に、所定の位置で停止するように停止位置決め部材１０５を設置してある。この停止位置決め部材１０５は、図１では、描くとフォトインタラプタ１０３が見にくくなるので、省略してある。レバー部材１０１にて、フォトインタラプタ１０３の光路を遮る下部分は、半透明部材とし、右側は透明度を高めて光透過率が大きく、左側は透明度を低めて光透過率を小さくしてある。そして、図２（Ａ）の破線Ａにおけるレバー部材１０１の断面を拡大したものが図２（Ｂ）である。半透明部材の厚さを変えてあり、左側の一部は完全に遮光する厚さにしてある。そして、そこから右側へいくに従い、厚さを薄くしていき光透過率が大きくなっていくように工夫してある。図２（Ｃ）は、この半透明部材の部分の光透過率を、図２（Ｂ）に連動して示したグラフである。左側の一部の部分では、完全に遮光する厚さとしているので光透過率は０％である。そこから、右側にいくに従い光透過率が０％から１００％まで単調増加させてある。
【００２６】
図３は、本発明の第１の実施例を示すシート材検出装置の電気的構成を示す回路図である。左から説明していくと、可変抵抗を介して電源と接続された発光素子から発光した光は、破線矢印のように、受光素子に到達する。受光素子は、その受光した光量に応じて、コレクタ電圧が変化し、その電圧値が抵抗を介してコンパレータに入力される（図３のＡポイントでの電圧値）。コンパレータは、所定電圧値との比較を行い、比較値を右側のＢポイントに出力する。レバー部材によって、完全に遮光されているときには、受光素子で受光されることが無いので、所定電圧値より高くなって、Ｂポイントに出力される信号はほぼ電源電圧レベルとなる。一方、完全に透過しているときには、受光素子で受光される光量は大きいので、コレクタ電圧が低下し、所定電圧値より低くなり、Ｂポイントに出力される信号はほぼグランドレベルとなる。Ｂポイントに出力される信号をチェックすることで、シート材の有無を検知できる。詳細を、次の図で説明する。
【００２７】
図４は、本発明の第１の実施例を示すシート材検出装置の検知信号を示すタイムチャートである。図４の上の図は、図３における受光素子で受光した光量によって変化する信号で、コンパレータの＋側へ接続されている信号（つまり図３のＡポイント）出力のタイムチャートである。図４の下の図は、図３における最終出力であるＢポイントの信号出力となるシート材有無検知信号のタイムチャートである。まずシート材が無いときには、レバー部材でフォトインタラプタを遮らないので、受光素子で受光した光量は大きく、Ａポイントの電圧はほぼグランドレベルとなる。そして、コンパレータで所定電圧（この例では、１．６Ｖとしている）と比較して、所定電圧より低いのでＢポイントに出力される電圧はほぼグランドレベルとなる。シート材が移動しレバー部材を搖動し始めると、徐々に受光素子で受光する量が減るため、Ａポイントの電圧はだんだん増加し、完全にレバー部材で遮光されると、Ａポイントの電圧はほぼ電源電圧（この例では、３．３Ｖとしている）になる。レバー部材の光透過率を単調増加してあるので、理想的にはＡポイントの電圧も単調増加するはずである。しかし、レバー部材の振動によって図４に示したように多少の凹凸を持ちながら増加していく。そして、コンパレータで比較する所定電圧１．６Ｖを境に、Ｂポイントに出力される電圧はほぼグランド電圧から電源電圧３．３Ｖへ変化する。この変化に従って、シート材の検知を無しから有りと判断する。シート材が有りから無しに変わる際は、逆の手順になるだけなので、説明を省略する。従来は、レバー部材が振動するとシート材の有無信号が有無を繰り返すチャタリングがあったが、本発明では、レバー部材の光透過率を単調増加するように構成したことによって、振動によって多少の凸凹になるのみで有無信号が有無を繰り返すようなことがなくなりチャタリングが防止される。
【００２８】
図５は、本発明の第１の実施例を示すシート材検出装置の調整時の出力信号を示すタイムチャートである。図４にて説明したように、シート材が無くレバー部材がフォトインタラプタを遮らない時には、受光素子に多くの光が受光されるため、Ａポイントにはほぼグランドレベルの電圧が出力される。しかし、何も遮ることが無い場合、Ａポイントに出力される電圧は、発光素子で発光する発光量および、受光素子の受光感度に左右される。つまり、発光素子や受光素子の個体差に左右される。従って、発光素子の発光量が少なく、受光素子の受光感度が悪いと、Ａポイントに出力される電圧は、グランドレベルよりも高くなってくる。図５の上の図では、レバー部材によって遮られていない状態で、Ａポイントに０．７Ｖが出力されている例を示している。この例だと、レバー部材が遮らない状態０．７Ｖと完全に遮った状態３．３Ｖの差として、ダイナミックレンジが２．６Ｖと小さくなってしまう。図３に示してある発光素子と電源を接続している可変抵抗を調整することで、発光素子の発光量を増減させることが可能としている。レバー部材で遮らない状態でこのようにダイナミックレンジが小さくなっている時には、可変抵抗を調整して発光素子の発光量を増やす。このようにすることで、図５の下の図のように、レバー部材が遮らない状態のＡポイントの電圧をほぼ０Ｖにでき、ダイナミックレンジも３．３Ｖを確保できる。また、すでにＡポイントの電圧がほぼ０Ｖになっていた時でも、発光素子の発光量が大きく、受光素子の受光感度が良い場合には、必要以上に発光素子を発光させている可能性がある。この時には、レバー部材が遮らない状態で可変抵抗を調整して、発光素子の発光量を減らしていって、ちょうどＡポイントの電圧が０Ｖより少し大きくなったところで調整完了させる。このようにすることで、無駄に発光素子を光らせることがなくなり、発光素子の寿命を長くしたり消費電力を小さくしたりする効果が得られる。この調整を、シート材検出装置を工場にて出荷前に行っておくことで、良好なシート材検出装置を提供できることとなる。
【００２９】
以上説明したように、レバー部材の光透過率を単調増加に変化させたことによって、チャタリング防止したシート材検出装置を可能とした。さらに、出荷前にシート材有無検知における発光素子の発光量を調整しておくことにより、シート材検出の検知感度を良好とした。なお、この実施例では、レバー部材の光透過率を単調増加に変化するように構成して光透過型のフォトインタラプタを用いているが、レバー部材の光反射率を単調増加に変化するように構成させて、光反射型の光センサを用いてもよい。また、レバー部材の光透過率あるいは光反射率を単調増加でなく、単調減少に変化するように構成させても良い。
【００３０】
（第２の実施例）
第２の実施例は、本発明によるシート材検出装置と、そのシート材検出装置を用いて用紙を検知して搬送し画像形成させる画像形成装置の例である。
【００３１】
図６は，本発明の第２の実施例を示す画像形成装置の構成を示す断面図である。レーザプリンタの例を示している。プリンタ本体１は，記録媒体を収納する上段カセット２と下段カセット５を有している。これらカセットには、紙サイズを検知する機構（図示しない）を持っている。上段カセット２から上段ピックアップ給紙ローラ４により記録媒体を繰り出し、上段給紙搬送ローラ５により記録媒体を搬送する。また、下段カセット６から下段ピックアップ給紙ローラ７により記録媒体を繰り出し、下段給紙搬送ローラ８により記録媒体を搬送する。上段カセット２もしくは下段カセット６より搬送された記録媒体は、下流の給紙センサ８により検知され、再給紙ローラ９によりさらに搬送される。また、記録媒体を収納するマルチトレー１０からは、マルチピックアップ給紙ローラ１１により記録媒体を繰り出し、マルチ給紙搬送ローラ１２により記録媒体を搬送する。上段カセット２、下段カセット６、マルチトレー１０から給紙搬送された記録媒体は、さらに下流のレジセンサ１３により検知され、レジストローラ対１４に所定のループ量を作成して搬送を停止する。画像形成タイミング（ＶＳＹＮＣ信号）と同期をとって、レジストローラ対１４により記録媒体の搬送が再開される。レジストローラ対１４の下流にはレーザスキャナ部３０からのレーザ光に基づいて感光ドラム１５上にトナー像を形成する着脱可能なプロセスカートリッジ３５が設けられている。感光ドラム１５上のトナー像は，転写帯電器４０によって記録媒体に転写される。さらに，下流には記録媒体上に形成されたトナー像を熱加圧定着する定着器２８が設けられており，定着器２８の下流には搬送状態を検知する定着排紙センサ１８および記録媒体を排紙部へ搬送する定着排紙ローラ１７が設けられており、記録媒体はさらに、排紙ローラ２０により排紙積載トレー２１に排紙される。両面印字する場合は、両面フラッパ１９により、記録媒体を反転機構部分へ導く。反転機構へ導かれた記録媒体は、反転センサ２２により検知され、反転ローラ２３により引き込みされる。引き込みが終了すると、反転ローラ２３の回転方向を逆にすることで記録媒体を反転させ、両面搬送部へ導く。両面搬送部へ導かれた記録媒体は、切り欠けローラ２５で搬送され、切り欠けローラ２５の切り欠け部分が記録媒体と接する位置で搬送を停止し、記録媒体が自由になったところで横レジスト調整板２４にて斜行を補正する。その後、切り欠けローラ２５により搬送を再開し、下流の両面ローラ２６に引き継がれ、両面センサ２７で記録媒体の搬送位置を確認する。そして、再給紙ローラ９にて搬送されて２面目の画像形成を行う。また，前記レーザスキャナ部３０は，外部装置４２から送出される画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット３１，このレーザユニット３１からのレーザ光を感光ドラム１５上に走査するためのスキャナモータユニット３２，結像レンズ群３３，折り返しミラー３４により構成されている。スキャナモータユニット３２は，スキャナモータ３２ａおよびポリゴンミラー３２ｂから構成される。そして，プロセスカートリッジ３５は，電子写真プロセスに必要な感光ドラム１５，前露光ランプ３６，一時帯電器３７，現像器３８，転写帯電器４０，クリーナー３９から構成される。また，定着器２８は，加熱加圧ローラ対１６，ローラ内部に設けられたハロゲンヒータ２９から構成されている。そして，プリンタ制御装置４１はプリンタ本体１を制御する装置で，ＲＯＭ４１ｂ、ＲＡＭ４１ｃ，タイマ４１ｄから成るマイクロコンピュータ４１ａおよび不揮発メモリ４１ｅで構成される。図示しないが、マイクロコンピュータには、Ａ／Ｄ変換機能とＤ／Ａ変換機能をも搭載している。プリンタ制御装置４１は，インターフェース４３を介して外部装置４２（ホストＰＣなど）と通信可能な状態で接続されている。また、ここでは図示しないが、プリンタ本体１には、ユーザに情報を通知したりユーザが選択設定を操作したりするための表示操作パネルを持っている。
【００３２】
図１は，本発明の第２の実施例を示すシート材検出装置の構成を示す図であり、第１の実施例と同じであるため、説明を省略する。図６で示した画像形成装置において、給紙センサ８、レジセンサ１３に、このシート材検出装置を使用している。定着排紙センサ１８や反転センサ２２や両面センサ２７に比べて、この２つのセンサでは、給紙印字する際の紙間調整など高速な検知が必要であるため、このシート材検出装置を採用している。
【００３３】
図７は、本発明の第２の実施例を示すシート材検出装置の構成を示す断面図および光透過率グラフである。図１の図を、断面図で示したものが図７（Ａ）であり、第１の実施例の図２（Ａ）と同様であるので説明を省略する。図７（Ａ）の破線Ａにおけるレバー部材１０１の断面を拡大したものが図７（Ｂ）である。半透明部材に混入している黒色混入物の量を変えてあり、左側の一部は完全に遮光するように混入物を多くしてある。そして、そこから、少しずつ混入物の量を減らして光透過率を大きくする工夫をしている。図７（Ｃ）は、この半透明部材の部分の光透過率を、図７（Ｂ）に連動して示したグラフである。左側の一部の部分では、完全に遮光するように混入物を多くしているので光透過率は０％である。そこから、右側にいくに従い光透過率が０％から１００％まで単調増加させてある。
【００３４】
図８は、本発明の第２の実施例を示すシート材検出装置の電気的構成を示す回路図である。抵抗を介して電源と接続された発光素子から発光した光は、破線矢印のように、受光素子に到達する。受光素子は、その受光した光量に応じて、コレクタ電圧が変化し、その電圧値が抵抗を介してＣＰＵのＡ／Ｄ変換に入力される。レバー部材によって、完全に遮光されているときには、受光素子で受光されることが無いので、ＣＰＵに入力される検出信号はほぼ電源電圧レベルとなる。一方、完全に透過しているときには、受光素子で受光される光量は大きいので、コレクタ電圧が低下し、ＣＰＵに入力される検出信号はほぼグランドレベルとなる。ＣＰＵに入力されてＡ／Ｄ変化されたデジタル値をチェックすることで、シート材の有無を検知できる。また、第１の実施例では、発光素子の発光量を可変抵抗を調整することで実現していた。第２の実施例では、ＣＰＵから調整可能としている。ＣＰＵのＤ／Ａ変換から出力された電圧は、オペアンプの非反転入力端子に入力され、その電位に応じてトランジスタのエミッタ電位（オペアンプの反転入力端子）が増減する。このエミッタ電位と抵抗によって、発光素子に流れる電流量が決まり、その電流量に応じて発光量が変化する。この例では、ＣＰＵからのＤ／Ａ出力電圧値を大きくすると発光量は小さくなり、Ｄ／Ａ出力電圧値を小さくすると発光量は大きくなる。この実施例では、このシート検出装置のＣＰＵを、画像形成装置のマイクロプロセッサ４１ａとして画像形成装置に組み込んでいる。
【００３５】
図９は、本発明の第２の実施例を示すシート材検出装置の検知信号を示すタイムチャートである。図９の上の図は、図８における検出信号（ＣＰＵのＡ／Ｄ変換に入力される信号）出力のタイムチャートである。図９の下の図は、この検出信号をもとに、ＣＰＵでシート材の有無を判断した結果を示したタイムチャートである。まずシート材が無いときには、レバー部材でフォトインタラプタを遮らないので、受光素子で受光した光量は大きく、検出信号はほぼグランドレベルとなる。シート材が移動しレバー部材を搖動し始めると、徐々に受光素子で受光する量が減るため、検出信号の電圧はだんだん増加し、完全にレバー部材で遮光されると、検出信号の電圧はほぼ電源電圧（この例では、３．３Ｖとしている）になる。レバー部材の光透過率を単調増加にしてあるので、理想的には検出信号の電圧も単調増加するはずである。しかし、レバー部材の振動によって図９に示したように多少の凹凸を持ちながら増加していく。逆に、シート材が無くなり搖動するレバー部材が元に戻っていくと、徐々に受光素子で受光する量が増えて、検出信号の電圧はだんだん現象し、完全にレバー部材で遮光されると検出信号の電圧はほぼグランドレベルとなる。ＣＰＵでのシート材有無の判断は、次に説明するように行う。第１の所定電圧（この例では１．０Ｖ）および第２の所定電圧（この例では２．３Ｖ）の２つの所定電圧をあらかじめ決定しておく。そして、第１の所定電圧と第２の所定電圧の両方の電圧より、検知電圧が大きくなったことをもって、シート材有りと判断する。逆に、第１の所定電圧と第２の所定電圧の両方の電圧より、検知電圧が小さくなったことをもって、シート材無しと判断する。そして、このいずれかの条件が満たされない期間（第１の所定電圧より大きくて、第２の所定電圧より小さい期間）は、以前判断したシート材の有無を保持する。このような判断をすることにより、図９の下の図のようにシート材の有無を検出判断することとなる。従来は、レバー部材が振動するとシート材の有無信号が有無を繰り返すチャタリングがあったが、本発明では、レバー部材の光透過率を単調増加するように構成したことによって、振動によって多少の凸凹になるのみで有無信号が有無を繰り返すようなことがなくなりチャタリングが防止される。また、振動による凹凸が大きくなってきても、２つの所定電圧値と比較して、両方大きいもしくは両方小さいとしてヒステリシスを持たせたシート材の有無判断をしているため、良好にシート材の有無を検知できる。
【００３６】
図１０は、本発明の第２の実施例を示すシート材検出装置の調整時の検知信号を示すタイムチャートである。第１の実施例で説明した通り、何も遮ることが無い場合、検知信号の電圧は、発光素子で発光する発光量および、受光素子の受光感度に左右される。従って、発光素子の発光量が少なく、受光素子の受光感度が悪いと、検知信号の電圧は、グランドレベルよりも高くなってくる。図１０において調整前と書いた部分においては、レバー部材によって遮られていない状態で、検知信号として０．５Ｖが出力されている例を示している。この例だと、レバー部材が遮らない状態０．５Ｖと完全に遮った状態３．３Ｖの差として、ダイナミックレンジが２．８Ｖと小さくなってしまう。ＣＰＵにおいて、図１０の安定期間と書いた部分、つまり第１の所定電圧および第２の所定電圧の両方より小さくて、シート材が無しの確定が所定時間経過したことをもって、その時の検知電圧を測定する。このときの検知電圧は０．５Ｖであるので、グランドレベル０Ｖを目標に調整を行う。図８で説明したように、ＣＰＵからのＤ／Ａ出力電圧値を大きくすると発光量は小さくなり、Ｄ／Ａ出力電圧値を小さくすると発光量は大きくなる。そこで、Ｄ／Ａ出力電圧値を少しずつ小さくしていき、Ａ／Ｄ入力の検知電圧がほぼ０Ｖ（たとえば、目標電圧を０．１Ｖ〜０．２Ｖ）になるまで調整していく。このようにすることで、図１０の調整期間と書かれた部分に示したように、検知電圧はほぼ０Ｖになるまで調整される。そして、図１０の調整後と書かれた部分では、レバー部材が遮らない状態の検知電圧をほぼ０Ｖにでき、ダイナミックレンジも３．３Ｖを確保できることとなる。また、すでに検知電圧がほぼ０Ｖになっていた時でも、発光素子の発光量が大きく、受光素子の受光感度が良い場合には、必要以上に発光素子を発光させている可能性がある。この時には、Ｄ／Ａ出力電圧を少しずつ大きくしていき、Ａ／Ｄ入力の検知電圧が０Ｖよりも少し大きくなるところ（目標電圧を、０．１Ｖ〜０．２Ｖ）をもって、調整完了とする。このようにすることで、無駄に発光素子を光らせることがなくなり、発光素子の寿命を長くする効果が得られる。この調整を、安定期間が確認されるたびに、行うことで、発光素子や受光素子の劣化などの経時変化にも対応した良好なシート材検出装置を提供できることとなる。図１１は、第２の実施例を示す画像形成装置のプリンタ制御部４１における用紙検知に関する処理を示すフローチャートである。電源投入された時に、初期値として「用紙無し」に設定する（ステップＳ２０１）。用紙検知信号（Ａ／Ｄ変換値）が第１の所定電圧と第２の所定電圧（この例では、１．０Ｖと２．３Ｖ）より大きいかチェックする（ステップＳ２０２）。条件を満たせば、「用紙有り」に設定を更新し（ステップＳ２０３）、ステップ２０２へ戻る。条件を満たさなければ、用紙検知信号が第１の所定電圧と第２の所定電圧より小さいかチェックする（ステップＳ２０４）。そして、条件を満たさなければ、ステップＳ２０２へ戻る。条件を満たせば、「用紙無し」に設定を更新し（ステップＳ２０５）、同時にタイマをスタートさせる（ステップＳ２０６）。用紙無しの期間の経過時間を測定するため、、用紙検知信号が第１の所定電圧と第２の所定電圧より小さいかチェックを継続する（ステップＳ２０７）。条件を満たさなくなったら、ステップＳ２０２へ戻る。条件を満たしたら、タイマが所定時間経過しているか、つまり用紙無しが安定した期間続いていたかをチェックする（ステップＳ２０８）。所定時間経過していなければ、所定時間経過を待つためステップＳ２０７へ戻る。所定時間経過していれば、用紙検知電圧（Ａ／Ｄ変換値）が目標電圧範囲内（ここでは０．１Ｖ〜０．２Ｖ）かどうかチェックする（ステップＳ２０９）。目標電圧範囲内であれば、ステップＳ２０７に戻る。目標電圧範囲内であれば、Ｄ／Ａ変換の設定値を変えて発光素子の発光量を調整する（ステップＳ２１０）。目標電圧より大きければ、Ｄ／Ａ変換出力値を１デジタル分減算し、目標電圧より小さければ、Ｄ／Ａ変換出力値を１デジタル分加算する。この調整で、目標電圧範囲内に入るかどうか、ステップＳ２０７へ戻り、ステップＳ２１０で目標電圧内に入るまで調整を続ける。
【００３７】
以上説明したように、レバー部材の光透過率を単調増加に変化させたことによって、チャタリング防止したシート材検出装置を可能とした。さらに、シート材有無検知において、シート材の無しが安定して確定する度に、発光素子の発光量を調整しておくことにより、発光素子や受光素子の経時変化にも対応してシート材検出の検知感度を良好とした。そして、このシート材検出装置を、画像形成装置の搬送路上の用紙検知に用いることで、高速かつ正確な搬送用紙位置が検知できるため、画像形成装置の高速化が可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００３９】
シート材の移動に応じて搖動するレバー部材と、レバー部材により遮光もしくは反射される検知光を受光することによってシート材の検知を行うシート材検知装置において、シート材の移動に応じて搖動するレバー部材によって遮光もしくは反射される検知光が、シート材の有りと無しの変化において、レバー部材の光透過率もしくは光反射率を単調増加あるいは単調減少に変化するように構成したことによって、振動があってもシート材の有り無しの検知レベルを繰り返すようなことが無くなり、チャタリングを防止することができる。
【００４０】
また、シート材を給紙し搬送する給紙搬送手段と、電子写真プロセスにより画像を形成させる画像形成手段と、形成された画像をシート材に転写する転写手段と、シート材に転写された画像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、これらのシート材検知装置を用いることによって、用紙の正確で高速な位置検出を行うことができ、高速印字が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１および第２の実施例に関するシート検知装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例に関するシート材検出装置の構成を示す断面図および光透過率グラフである。
【図３】本発明の第１の実施例に関するシート材検出装置の電気的構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施例を示すシート材検出装置の検知信号を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の第１の実施例を示すシート材検出装置の調整時の出力信号を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第２の実施例を示す画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例を示すシート材検出装置の構成を示す断面図および光透過率グラフである。
【図８】本発明の第２の実施例を示すシート材検出装置の電気的構成を示す回路図である。
【図９】本発明の第２の実施例を示すシート材検出装置の検知信号を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施例を示すシート材検出装置の調整時の検知信号を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施例を示す画像形成装置のプリンタ制御部おける用紙検知に関する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…プリンタ本体
２…上段カセット
３…上段ピックアップ給紙ローラ
４…上段給紙搬送ローラ
５…下段カセット
６…下段ピックアップ給紙ローラ
７…下段給紙搬送ローラ
８…給紙センサ
９…再給紙ローラ
１０…マルチトレー
１１…マルチピックアップ給紙ローラ
１２…マルチ給紙搬送ローラ
１３…レジセンサ
１４…レジストローラ対
１５…感光ドラム
１６…加熱加圧ローラ対
１７…定着排紙ローラ
１８…定着排紙センサ
１９…両面フラッパ
２０…排紙ローラ
２１…排紙積載トレー
２２…反転センサ
２３…反転ローラ
２４…横レジスト調整板
２５…切り欠けローラ
２６…両面ローラ
２７…両面センサ
２８…定着器
２９…ハロゲンヒータ
３０…レーザスキャナ部
３１…レーザユニット
３２…スキャナモータユニット
３３…結像レンズ群
３４…折り返しミラー
３５…プロセスカートリッジ
３６…前露光ランプ
３７…一次帯電器
３８…現像器
３９…クリーナー
４０…転写帯電器
４１…プリンタ制御装置
４２…外部機器
４３…インターフェース
１０１…レバー部材
１０２…回転軸
１０３…フォトインタラプタ
１０４…シート材
１０５…停止位置決め部材
【図１】
2004217364.tif 000003
【図２】
2004217364.tif 000004
【図３】
2004217364.tif 000005
【図４】
2004217364.tif 000006
【図５】
2004217364.tif 000007
【図６】
2004217364.tif 000008
【図７】
2004217364.tif 000009
【図８】
2004217364.tif 000010
【図９】
2004217364.tif 000011
【図１０】
2004217364.tif 000012
【図１１】
2004217364.tif 000013