(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子及び受光素子を有し通路を搬送されるシート材を検知するシート材検知用センサを備え、前記受光素子からの光信号をしきい値と比較して前記シート材の重送を検知する重送検知装置において、前記受光素子からの光信号を基準電圧と比較する第１のコンパレータと、この第１のコンパレータからの信号により前記光信号と前記基準電圧との大小に応じて充放電を行う積分手段と、この積分手段の出力電圧に比例した電流を前記発光素子に流す電圧電流変換手段とを備えたことを特徴とする重送検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の重送検知装置において、前記第１のコンパレータの前段に設けられ前記積分手段の充放電電流を切り換える切り換え手段を備えたことを特徴とする重送検知装置。
【請求項３】
請求項１記載の重送検知装置において、前記光信号のピーク値を保持するピークホールド回路と、このピークホールド回路の出力電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路の出力電圧と前記光信号とを比較してシート材検知信号を出力する第２のコンパレータとを備え、前記シート材検知信号に基づいて所定のタイミング信号を生成して該タイミング信号により動作することを特徴とする重送検知装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の重送検知装置を備え、該重送検知手段によりシート材の重送を検知する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】
本発明は印刷用紙などのシート材の重送を検知する重送検知装置、及び印刷機、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、重送検知装置は、印刷用紙などの各種のシート材を搬送させる印刷機、複写機、プリンタ、ファクシミリなどに用いられ、特開昭５８−２１２５３９号公報に記載されたものや、特開平平８−４８４３９号公報に記載されたものなどがある。
【０００３】
特開昭５８−２１２５３９号公報に記載された重送検知装置は、シート材が搬送される通路を挟んで配置された発光素子及び受光素子によりシート材を検知し、１枚目のシート材の搬送時に受光素子により得られるシート材の透過光量に比例した信号を増幅した後に積分回路で一定時間平均化してその電圧をサンプルホールド回路でコンデンサに保持し、二枚目のシート材搬送時に上記積分回路の出力電圧をコンパレータで上記サンプルホールド回路の保持する電圧と比較してシート材の重送を判断するものである。
【０００４】
特開平平８−４８４３９号公報に記載されたものは、シート材が搬送される通路を挟んで配置された発光素子及び受光素子によりシート材を検知し、受光素子により得られるシート材の透過光量に比例した信号を増幅した後にコンパレータで基準電圧と比較してシート材の重送を判断するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
シート材の透過光量は一定ではなく、例えば印刷機で良く使われる秤量６０ｋｇの用紙の光透過率が例えば３０％であるとすれば、印刷機で使われる秤量１８０ｋｇの用紙の光透過率は２．７％と非常に小さくなる。従って、薄い用紙から厚い用紙までの重送を検知する場合は、厚い用紙の搬送時には受光素子により得られる用紙の透過光量に比例した信号を増幅した光信号が相対的に小さな値とならざるを得ない。
【０００６】
上記特開昭５８−２１２５３９号公報記載の重送検知装置では、その小さな光信号をサンプルホールド回路で保持し、その保持電圧をコンパレータでの光信号との比較に使っているので、どうしてもノイズやオフセット電圧誤差の影響を受け易くなり、誤った用紙重送の検知を行う（用紙が重送していないのに重送したとして検知する、あるいは用紙が重送しているのにそれを見逃してしまう）という誤動作を行う可能性が高くなっている。
【０００７】
また、サンプルホールド回路でコンデンサに保持した電圧は、微小であるがほぼ一定の特性を持つリーク電流により充放電され、徐々に電圧値が変化してしまう。例えばサンプルホールド回路でコンデンサに保持した電圧に同じ０．１Ｖの変化があったとしても、１０Ｖの電圧は９．９Ｖに変化するだけであるが、１Ｖの電圧は０．９Ｖに変化してしまう。従って、特に用紙が厚紙である時は基準となる電圧が変化してしまい、誤った重送検知を行う可能性が一層高くなる。
【０００８】
本発明は、光透過率の高いシート材から光透過率の低いシート材まで確実に重送検知を行うことができる重送検知装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、発光素子及び受光素子を有し通路を搬送されるシート材を検知するシート材検知用センサを備え、前記受光素子からの光信号をしきい値と比較して前記シート材の重送を検知する重送検知装置において、前記受光素子からの光信号を基準電圧と比較する第１のコンパレータと、この第１のコンパレータからの信号により前記光信号と前記基準電圧との大小に応じて充放電を行う積分手段と、この積分手段の出力電圧に比例した電流を前記発光素子に流す電圧電流変換手段とを備えたものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の重送検知装置において、前記第１のコンパレータの前段に設けられ前記積分手段の充放電電流を切り換える切り換え手段を備えたものである。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の重送検知装置において、前記光信号のピーク値を保持するピークホールド回路と、このピークホールド回路の出力電圧を分圧する分圧回路と、この分圧回路の出力電圧と前記光信号とを比較してシート材検知信号を出力する第２のコンパレータとを備え、前記シート材検知信号に基づいて所定のタイミング信号を生成して該タイミング信号により動作するものである。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１、２または３記載の重送検知装置を備え、該重送検知手段によりシート材の重送を検知するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の一実施例の概略を示す。この実施例は孔版印刷機からなる画像形成装置の例である。シート材供給装置としての給紙装置１は印刷用紙２を呼び出しコロ３により呼び出して分離コロ４及び分離パッド５により１枚ずつフィードコロ対６へ給紙する。原版は図示しない製版装置により製版されて印刷ドラム７の外周面に装着され、図示しない駆動部により印刷ドラム７が右回りに回転駆動されて圧胴８が左回れに回転駆動される。
【００１４】
印刷用紙は、フィードローラ６により印刷ドラム７上の原版に合わせて供給され、圧胴７に設けられた開閉可能な用紙クランパにより先端が保持される。印刷ドラム７内のインキ供給装置はインキを印刷ドラム７を通して印刷ドラム７上の原版に供給し、印刷ドラム７及び圧胴８のニップ部で圧胴８上の印刷用紙に原版の画像が印刷される。この印刷用紙はカムによる用紙クランパの開放で圧胴８から分離されて図示しない排紙装置へ排出される。
【００１５】
また、印刷用紙が搬送される通路におけるフィードローラ６の手前にはシート材検知用センサとしての印刷用紙検知用センサを構成する発光素子９及び受光素子１０が上記通路を挟んで配置される。発光素子９は上記通路を介して受光素子１０へ光を照射し、受光素子１０は発光素子９から上記通路を介して入射した光又は発光素子９から印刷用紙を透過して入射した光を受光する。発光素子９は例えば発光ダイオードが用いられ、受光素子１０は例えばフォトトランジスタが用いられる。
【００１６】
図１は本実施例の重送検知装置を示す。
受光素子１０としてのフォトトランジスタは、入射光量に比例した光電流を発生し、この光電流は抵抗１１により電圧に変換される。この電圧は非反転アンプ１２により所定のゲインで増幅されて光信号１３となる。光信号１３は、印刷待機状態における所定のタイミングで、コンパレータ１４において、アナログスイッチ（アナログＳＷ）１５により選択された第１基準電圧１６（本実施例では８．０Ｖ）と比較される。このとき、Ｄフリップフロップ２２はオフしており、アナログスイッチ１５はＤフリップフロップ２２からのロウの信号ＦＦ３により第１基準電圧１６を選択している。ここに、アナログスイッチ１５は基準電圧の切り換えによりＣＲ積分回路１８の充放電電流を切り換える切り換え手段を構成している。
【００１７】
コンパレータ１４の比較結果の電圧（ハイまたはロウの電圧）はオン状態のアナログスイッチ１７を通過して積分手段としての抵抗とコンデンサにより構成されているＣＲ積分回路１８に入力される。光信号１３が第１基準電圧１６より低い場合には、コンパレータ１４からハイ電圧が出力され、ＣＲ積分回路１８のコンデンサが充電される。逆に、光信号１３が第１基準電圧１６より高い場合には、コンパレータ１４からロウ電圧が出力され、ＣＲ積分回路１８のコンデンサが放電される。ここに、アナログスイッチ１７は印刷待機状態における所定のタイミングではタイミング発生回路３１からのＳＨタイミング信号３２によりオンしている。
【００１８】
ＣＲ積分回路１８の出力電圧は電圧電流変換手段としての電界効果トランジスタ１９を含む電圧電流変換（Ｖ／Ｉ変換）回路２０にＳＨ電圧２１として入力され、ＳＨ電圧２１に応じた電流が発光素子９としての発光ダイオードに流れる。発光素子９の発光量は発光素子９に流れる電流とほぼ比例する。
【００１９】
上述のように光信号１３が第１基準電圧１６より低い場合は、ＣＲ積分回路１８のコンデンサが充電され、ＳＨ電圧２１が徐々に高くなる。このため、発光素子９の発光光量が増加し、光信号１３が大きくなる。その結果、光信号１３は第１基準電圧１６より高くなり、ＣＲ積分回路１８のコンデンサが放電されてＳＨ電圧２１が徐々に低くなる。このような動作の繰り返しにより、光信号１３が第１基準電圧１６にほぼ等しい電圧で平衡状態になる。従って、コンパレータ１４、アナログスイッチ１７、ＣＲ積分回路１８、電圧電流変換回路２０は、光信号１３を一定電圧に制御するオート・ゲイン・コントロール回路（ＡＧＣ回路）としての負帰還回路を構成する。
【００２０】
この実施例における印刷機本体の制御系（ＣＰＵ）からＤフリップフロップ２２へ印刷信号２３が入力されてＤフリップフロップ２２がセットされることにより、この重送検知回路が動作可能状態にセットされる。これに伴ってアナログスイッチ１５がＤフリップフロップ２２のハイの出力信号によりオフし、ＣＲ積分回路１８のコンデンサの充放電が停止する。ＣＲ積分回路１８から周辺回路への漏れ電流は非常に小さいので、ＳＨ電圧２１は一定に保たれる。従って、発光素子９の発光光量は変化せず、その結果として光信号１３も第１基準電圧１６付近で変化しない。
【００２１】
この実施例の給紙動作により印刷用紙が発光素子９と受光素子１０との間隙を通過する。このとき、発光素子９の発光光量は変化しないが、発光素子９から印刷用紙を透過して受光素子１０に到達する光の光量が低下し、光信号１３が低下する。ピークホルド回路２４で保持された光信号１３の電圧を抵抗２５、２６からなる分圧回路により分圧した電圧と光信号１３がコンパレータ２７で比較され、光信号１３の電圧が分圧回路の分圧電圧より低くなると、コンパレータ２７からシート材検知信号としての用紙信号２８が出力される。この用紙信号２８は発光素子９と受光素子１０との間を印刷用紙が通過している状態を示す信号である。
【００２２】
タイマー２９は、用紙信号２８の先端でトリガーされて計時動作を開始し、一定時間幅（本実施例では２０ｍｓ）の第１タイマー信号を発生する。次いで、タイマー３０は、タイマー２９からの第１タイマー信号の後端（立ち下がり）でトリガーされて計時動作を開始し、一定時間幅（本実施例では２０ｍｓ）の第２タイマー信号を発生する。タイマー２９からの第１タイマー信号及びタイマー３０からの第２タイマー信号はタイミング発生回路３１に入力される。
【００２３】
タイミング発生回路３１は、印刷待機状態における所定のタイミングではＳＨタイミング信号３２をハイとし、印刷信号２３によりその入力中にＳＨタイミング信号３２をロウとすると共にタイマー３０からの第２タイマー信号によりその入力中にＳＨタイミング信号３２を一旦ハイとする。従って、印刷信号２３により一旦オフしていたアナログスイッチ１７は第２タイマー信号の期間だけオンになる。
【００２４】
また、タイミング発生回路３１は用紙信号２８から信号ＣＫ０３を作成し、Ｄフリップフロップ２２はタイミング発生回路３１からの信号ＣＫ０３により印刷信号２３をラッチして信号ＦＦ３を出力する。アナログスイッチ１５はＤフリップフロップ２２からのハイの信号ＦＦ３により第２基準電圧３３を選択し、光信号１３は、コンパレータ１４において、アナログスイッチ１５により選択された第２基準電圧３３と比較される。従って、光信号１３が第２基準電圧３３の近傍になるように負帰還制御がかかる。
【００２５】
具体的には、発光素子９からの光が印刷用紙を透過して受光素子１０へ入射することにより、受光素子１０の受光光量が大幅に減少し、その受光光量の減少を補償するために発光素子９の発光光量が大幅に増加方向へシフトする。これは、ＳＨ電圧２１が高くなることである。印刷用紙の秤量や色合いにより印刷用紙の光透過率が異なるが、ＳＨ電圧２１が増減して光信号１３が第２基準電圧３３の近傍に制御される。
【００２６】
タイマー３０からの第２タイマー信号の期間が過ぎると、タイミング発生回路３１からのＳＨタイミング信号３２がロウになってアナログスイッチ１７がオフになり、ＳＨ電圧２１がＣＲ積分回路１８で保持される。つまり、発光素子９は印刷用紙が発光素子９と受光素子１０との間を通過した後も一定の光量で発光を続ける。
【００２７】
二枚目の印刷用紙（二番目に通紙された印刷用紙）が発光素子９と受光素子１０との間を通過すると、上述のようにピークホールド回路２４、抵抗２５、３６、コンパレータ２７の動作により用紙信号２８が発生する。上述のように発光素子９の発光光量は変化しないので、二枚目の印刷用紙が重送されていない状態（印刷用紙が１枚だけ発光素子９と受光素子１０との間を通過する状態）であれば、光信号１３は第２基準電圧３３の近傍に制御されている。また、二枚目の印刷用紙が重送されている状態（印刷用紙が二枚以上重なって発光素子９と受光素子１０との間を通過する状態）であれば、光信号１３は第２基準電圧３３よりも低い電圧（重送される印刷用紙の光透過率に応じた低い電圧）に制御される。
【００２８】
この光信号１３が低いしきい電圧（しきい電圧低）とコンパレータ３４で比較され、その比較結果はタイミング発生回路３１からの信号ＣＫ０２により、印刷用紙先端が発光素子９と受光素子１０との間を通過するタイミングから２０ｍｓ経過したタイミング、即ち、タイマー２９からの第１タイマー信号の後端にてＤフリップフロップ３５に保持される。このＤフリップフロップ３５に保持された信号が重送検知信号３６となる。図３は、このような二枚目の印刷用紙の重送検知時の各信号を示す。
【００２９】
次に、１枚目の印刷用紙（最初に通紙された印刷用紙）が重送されて二番目の印刷用紙が１枚だけ通紙されたとする。二枚目の印刷用紙の通紙時には、１枚目の印刷用紙の通紙時に比較して、印刷用紙の透過光量が多くなるので、光信号１３は第２基準電圧３３よりも高い電圧となる。光信号１３は高いしきい電圧（しきい電圧高）とコンパレータ３７で比較され、その比較結果はタイミング発生回路３１からの信号ＣＫ０２により、印刷用紙先端が発光素子９と受光素子１０との間を通過するタイミングから２０ｍｓ経過したタイミング、即ち、タイマー２９からの第１タイマー信号の後端にてＤフリップフロップ３５に保持される。このＤフリップフロップ３５に保持された信号が前重送検知信号３８となる。これは前回通紙された１枚目の印刷用紙が重送されていることを検知した信号である。
【００３０】
前重送検知信号３８がＤフリップフロップ３５に保持された時には、ＣＲ積分回路１８に保持されているＳＨ電圧２１は、通紙１枚目の印刷用紙として重送された２枚以上の印刷用紙の光透過率を反映した電圧になっており、１枚の印刷用紙の光透過率を反映した電圧に設定し直す必要がある。
【００３１】
上述のように、印刷信号２３により一旦オフしていたアナログスイッチ１７は再度二枚目印刷用紙の通紙時に第２タイマー信号の期間だけオンになり、光信号１３はアナログスイッチ１５により選択された第２基準電圧３３とコンパレータ１４で比較されて光信号１３が第２基準電圧３３の近傍になるように負帰還制御がかかることにより、ＣＲ積分回路１８に保持されているＳＨ電圧２１が２枚目通紙時の１枚の印刷用紙の光透過率に応じた電圧に再設定（記憶）される。
【００３２】
ＳＨ電圧２１はＣＲ積分回路１８によりアナログ的に保持されるので、その周辺回路の漏れ電流が非常に小さいとはいえ徐々に変化する。これでは重送検知、前重層検知の判定基準がずれてくるので、ＳＨ電圧２１は通紙の度に第２タイマー信号のオン期間に再設定（記憶）し直され、これにより、ＳＨ電圧２１は１枚の印刷用紙の光透過率を反映した電圧に設定し直すことができる。但し、重送検知時は、誤ったＳＨ電圧２１を設定することになるので、タイミング発生回路１は重送検知信号でアナログスイッチ制御信号（ＳＨタイミング信号３２）をゲートしてアナログスイッチ１７のオンを阻止している。図４は、このような前重送検知時の各信号を示す。
【００３３】
また、ＣＲ積分回路１８からのＳＨ電圧２１はコンパレータ３９において調整電圧と比較され、このコンパレータ３９の比較結果はタイミング発生回路３１からの信号ＣＫ０１により、Ｄフリップフロップ４０に保持される。このＤフリップフロップ４０に保持された信号は印刷用紙が通常良く使われる秤量６０ｋｇの印刷用紙よりも厚い秤量１００ｋｇ以上の印刷用紙であることを示す信号（紙厚１）となる。
【００３４】
この実施例によれば、発光素子９及び受光素子１０を有し通路を搬送されるシート材としての印刷用紙を検知するシート材検知用センサを備え、受光素子１０からの光信号をしきい値と比較して印刷用紙の重送を検知する重送検知装置において、受光素子１０からの光信号を基準電圧と比較する第１のコンパレータ１４と、この第１のコンパレータ１４からの信号により上記光信号と上記基準電圧との大小に応じて充放電を行う積分手段としてのＣＲ積分回路１８と、このＣＲ積分回路１８の出力電圧に比例した電流を発光素子９に流す電圧電流変換手段としての電圧電流変換回路２０とを備えた構成により、光信号を基準電圧にほぼ等しい電圧に制御する負帰還回路（ＡＧＣ回路）を構成することができる。このことにより、１８０ｋｇの印刷用紙のような光透過率の非常に小さい厚紙を通紙して印刷する場合でも光信号の大きさを基準電圧にほぼ等しい大きさに保つことができ、従来技術で問題であったノイズやオフセット電圧誤差の影響を受けにくくなり、また、同様に従来技術で問題であったサンプルホールド回路でのリーク電流の影響も受けにくくなる。これらから、誤った重送検知を行う可能性を非常に低くすることができ、光透過率の高い印刷用紙から光透過率の低い印刷用紙まで確実に重送検知を行うことができる。また、一般に印刷用紙の通路に紙粉がたまったり、発光素子、受光素子自身の劣化により印刷用紙の透過光量が弱くなったとされる経時変化が予測されるが、本実施例によれば、多少の経時変化はＡＧＣ回路により自動的に補正されてしまうので、経時変化に対して強くなる。
【００３５】
また、本実施例によれば、第１のコンパレータ１４の前段に設けられＣＲ積分回路１８の充放電電流を切り換える切り換え手段としてのアナログスイッチ１５を備えた構成により、１枚目の印刷用紙が通紙されたときに、先端より所定のタイミングでアナログスイッチをオンにしてＡＧＣ回路を動作させることで光信号を一定に制御し、一定時間後にアナログスイッチをオフにしてＡＧＣ回路にＳＨ電圧を保持させることができる。ＳＨ電圧により発光素子の発光光量が決められて保持されるので、２枚目の印刷用紙が通紙されたときに重送していなければ同じ大きさの光信号電圧が発生することになる。このようにＳＨ電圧を保持することで１枚目の印刷用紙の透過光量を保持することができて重送検知をより確実に行うことができる。
【００３６】
さらに、本実施例によれば、光信号のピーク値を保持するピークホールド回路２４と、このピークホールド回路２４の出力電圧を分圧する抵抗２５、２６からなる分圧回路と、この分圧回路の出力電圧と光信号とを比較してシート材検知信号を出力する第２のコンパレータ２７とを備え、シート材検知信号に基づいて所定のタイミング信号を生成して該タイミング信号により動作する構成により、重送検知に用いられる発光素子９及び受光素子１０自身からの信号から光の印刷用紙透過を示す信号を発生させ、この信号から所定のタイミングで回路系を動作させることで、印刷機本体を制御する制御系（ＣＰＵ）から重送検知装置が受け取る信号は印刷開始を知らせるタイミングのゆるい印刷信号以外必要としない。このことは印刷機本体制御系の負荷を低減することになる。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、例えば印刷機以外の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に適用することができ、また、画像形成装置以外にもシート材の重送を検知する重送検知装置に適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、光透過率の高いシート材から光透過率の低いシート材まで確実に重送検知を行うことができる。
請求項２に係る発明によれば、光透過率の高いシート材から光透過率の低いシート材まで確実に重送検知を行うことができるだけでなく、更にシート材の透過光量を保持することができて重送検知をより確実に行うことができる。
【００３９】
請求項３に係る発明によれば、光透過率の高いシート材から光透過率の低いシート材まで確実に重送検知を行うことができるだけでなく、外部から受け取る信号を少なくすることができる。
請求項４に係る発明によれば、光透過率の高いシート材から光透過率の低いシート材まで確実に重送検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の重送検知装置を示すブロック図である。
【図２】同実施例を示す概略図である。
【図３】同実施例における二枚目の印刷用紙の重送検知時の各信号を示すタイミングチャートである。
【図４】同実施例における前重送検知時の各信号を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
９      発光素子
１０      受光素子
１１、２５、２６      抵抗
１２      非反転アンプ
１４、２７、３４、３７      コンパレータ
１５、１７      アナログスイッチ
１８      ＣＲ積分回路
２０      電圧電流変換回路
２２、３５、４０      Ｄフリップフロップ
２４      ピークホールド回路
２９、３０      タイマー
３１      タイミング発生回路
【図１】
0004558922.tif 000002
【図２】
0004558922.tif 000003
【図３】
0004558922.tif 000004
【図４】
0004558922.tif 000005