JP5540895B2 - シート厚検知装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、給紙部から給紙したシート材のシート厚を検知するシート厚検知装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置としては形成したトナー像をシート材に転写した後、定着手段によってトナー像をシート材に定着させる電子写真方式の装置が知られている。この種の画像形成装置では、シート材として普通紙と厚紙紙とを使用した場合、シート厚の違いによって転写条件や定着条件を変更する等の制御を行っている。このため、画像形成装置には給紙したシート材の厚さを検知するシート材厚さ検知装置を設け、該装置が検知したシート厚さをフィードバックさせて転写条件や定着条件を制御している。かかるシート材厚さ検知装置は、検知精度が高いだけでなく、安価にて提供することができることが要求されている。

また、他の形式の画像形成装置においてもシート材の厚さに基づいて制御することは画像品質を高める上で有効であり、例えば、インクジェット記録装置ではシート厚によって異なる印字ヘッドからシート材上までの距離を一定にすることができる。

このような観点から画像形成する用紙の厚さを検知することが知られており、かかる検知装置としては変位ローラに接触式変位センサのレバーを直接当接させて変位測定しようとするものであるが、この場合、レバー先端の磨耗によって経時的に検知精度が低下する。

この問題を解決するために、特許文献１には光学式の非接触式変位センサを用いて変位ローラの変位量を測定する装置が提案されている。また、特許文献２には透過光量を光学センサで測定し、透過光量の変化からシート厚を測定する装置が提案されている。さらにまた、特許文献３には変位ローラによって揺動するレバー部材の一端に設けたフラグが光学センサを遮るかで用紙の一定厚以上を検出している。

しかしながら、光学式のセンサをシート厚検知に用いると、検知部に紙粉等が付着することによって、経時的に安定した検知精度を得ることが難しかった。さらに、特許文献１の装置では段落［００２０］に「円筒形状のものの変位を計ろうとした場合、センサの取付け誤差が測定値に影響を及ぼす」と記載されるようにセンサの取付け精度が求められる。これについて、特許文献１では段落［００２０］に「センサが発光素子と受光素子を持つ場合、発光素子と受光素子を軸方向に配置している」とあり、この場合においてもセンサを（光路）を回転体の法線上に置かなければ、回転体上で反射した光を受光部で検知できないおそれがある。いづれにしてもセンサの取付け精度、つまり、回転体の軸中心に対する位置と角度に対する取付け精度が求められる。さらにまた、特許文献１においては段落［００３２］に「ローラの表面を研摩したローラーであると正反射してセンサの性能を発揮させる事ができない」また段落［００３３］に「ローラを白色に塗装した」と記載されており、このように回転体の材質及び表面状態（色、光沢）の制約を受けている。このため、本来用紙を搬送するという機能を有する回転体に対して少なからず影響を与える。また、これらシート厚検知としての材質、表面加工を施すことによってコストアップになる。

特許文献２の構成においては、透過型センサを用いるため、用紙をガイド板に押し付ける部材、アクチュエータ、センサ等の構成が必要となり、検知に必要な部材が多く構成の複雑化、コストアップとなる。

特許文献３においては、被検知部材が支軸を中心に回動変位することにあり、シート厚と被検知部材の角度変位との差により検知誤差が生じることにある。
そこで、特許文献４には非接触式変位センサ（磁気式）を用いて変位ローラの変位量を測定する装置が提案されている。特許文献４の装置では、紙粉の影響を受けないので経時的に安定した検知精度を得られ易く、また光路を精度良く調整しなくてもすむ。

しかしながら、特許文献４の構成においては段落［００７６］に記載されるようにセンサに対する被検知部材の取付け精度が必要となり、センサの位置を調整しながら組み付ける必要がある。さらに、特許文献４は段落［０１７３］にあるように被検知体の部材は導電率が高いものである必要があるため、形状自由度が高く重量も軽い樹脂部品では構成できないまた、一般的にＡｌ材やＳＵＳ材は一般鋼材（ＳＥＣＣ）より値段が高いという問題もあった。

本発明は、上記した従来の問題を解消し、シンプルな構成で安価であり、かつ経時的にも安定したシート厚検知精度を得ることができるシート厚検知装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、固定部材と、該固定部材に対して接触、離間方向に移動可能な変位ローラと、該変位ローラの変位に追従する変位部材を介してシート材の厚みを検知するシート厚検知装置において、前記変位ローラの前記固定部材に対して接触、離間する変位が直線方向で、前記変位部材の移動方向も該変位ローラと同じ方向であって、該変位部材には前記変位ローラの軸を回転自在に支持する軸受の少なくとも一方と一体であるとともに、前記変位部材の前記変位ローラと対向する面に清掃部材を設けられていることを特徴とするシート厚検知装置を提供する。

なお、本発明は、前記固定部材がローラであると効果的である。
さらに、本発明は、前記変位ローラの変位を直線方向に規制する部材を設け、該規制部材が変位部材の回動を規制すると効果的である。

さらにまた、本発明は、前記変位部材の変位量を測定する変位センサは当該変位部材の移動方向を規制する部材に取り付けられていると効果的である。
さらにまた、本発明は、前記変位部材は前記変位ローラの軸受に嵌合されていると効果的である。

さらにまた、本発明は、前記変位部材は前記変位センサが検知する面が前記変位ローラのローラ径よりも大きな曲率の面に形成されていると効果的である。
さらにまた、本発明は、前記変位部材は前記変位センサが検知する面が前記変位ローラの変位方向に対して垂直な面に形成されていると効果的である。

上記の目的を達成するため、本発明は、請求項１ないし９の何れかに記載のシート厚検知装置がレジストローラ部に設けることを特徴とする画像形成装置を提案する。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、請求項１ないし９の何れかに記載のシート厚検知装置が給紙手段とレジストローラ部の間の搬送ローラ部に設けることを特徴とする画像形成装置を提案する。

なお、本発明は、前記シート厚検知装置によるシート材の検知結果に応じてトナー像を転写する転写装置内の転写手段の印加電流値を自動で制御すると効果的である。

さらに、本発明は、前記シート厚検知装置によるシート材の検知結果に応じて定着手段の定着温度を自動で制御すると効果的である。
さらにまた、本発明は、前記シート厚検知装置によるシート材の検知結果に基づいて、両面印刷の可否を判定し、不可能な場合はシート材を両面搬送部に送らないよう制御すると効果的である。

請求項１の構成によれば、変位ローラの固定部材に対して接触、離間する変位が直線方向で、変位部材の移動方向も該変位ローラと同じ方向であって、該変位部材には変位ローラの軸を回転自在に支持する軸受の少なくとも一方と一体であるので、変位ローラの移動方向に対して精度良く変位部材を配置するとともに、摩擦摺動部を減らし、変位ローラの移動に伴う変位部材の移動をスムーズに行うことが可能となる。

請求項２の構成によれば、固定部材がローラであるので、変位ローラが磨耗変形を抑えることができる。
請求項３の構成によれば、変位ローラの変位を直線方向に規制する部材を設け、該規制部材が変位部材の回動を規制するので、部材の共通使用となり、低コスト、省スペースに寄与することができる。

請求項４の構成によれば、変位部材の変位量を測定する変位センサは当該変位部材の移動方向を規制する部材に取り付けられているので、経時的にも安定した紙厚検知精度を得ることができる。

請求項５の構成によれば、変位部材は変位ローラの軸受に嵌合されているので、変位部材の回動規制部を新たに追加することなく、変位ローラの移動方向に対して、精度良く変位部材を配置し、かつ摩擦摺動部を減らし、変位ローラの移動に伴う変位部材の移動をスムーズに行とともに、特殊な形状の軸受けを使うことなく、汎用的な軸受けを用いて構成することが可能となる。

請求項６の構成によれば、変位部材は変位センサが検知する面が変位ローラのローラ径よりも大きな曲率の面に形成されているので、変位センサを変位ローラに接触させた場合に比べ、検知誤差を低減させるとともに、変位部材長手方向の変形を抑えることが可能となる。

請求項７の構成によれば、変位部材は変位センサが検知する面が変位ローラの変位方向に対して垂直な面に形成されているので、変位センサを変位ローラに接触させた際生じる検知誤差をなくすことを可能としている。

請求項８の構成によれば、変位部材の変位ローラと対向する面に清掃部材を設けたので、変位ローラ表面に異物が付着することによって生じる検知誤差を低減させることが可能となる。

請求項８の構成によれば、変位センサは変位ローラを支持する部材に固定されているので、変位ローラ移動方向に対して、精度良く変位センサを配置することが可能となる。

請求項９ないし１３の構成によれば、経時的にも安定した紙厚検知精度を得られるシート厚検知装置を搭載した画像形成装置を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 その画像形成装置のシート材搬送手段を示す斜視図である。 シート材搬送手段のレジストローラ支持部の説明図である。 レジストローラ支持部にレジストローラを装着した状態の説明図である。 変位部材の外観斜視図である。 変位部材を取り付けたレジストローラ軸部の拡大断面図である。 レジストローラの軸受の斜視図である。 変位センサの斜視図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は変位ローラ保持部と変位部材の回動規制を示す説明図である。 変位センサを取り付けたシート材搬送手段を示す斜視図である。 変位ローラ、変位部材及び変位センサのは位置関係を示す説明図である。 別の変位部材の外観斜視図である。 図１２の変位部材の規制部を示す説明図である。 図１３のＸＶ−ＸＶ線に従う断面図である。 変位部材の別の例を示す斜視図である。 変位部材の変位センサ当接面を示す説明図である。 レジストローラと変位センサの接触指との当接部を示す模式図である。 レジストローラの変位移動量と検知誤差の関係を示すグラフである。 変位部材の変位センサ当接面を示す説明図である。 画像形成装置の別の例を示す概略構成図である。 画像形成装置のさらに別の例を示す概略構成図である。 変位部材の変形例を示す断面図である。 変位部材のさらに別の変形例を示す断面図である。 変位ローラの清掃部材を設けた変位部材を示す説明図である。 変位ローラの清掃部材を設けた別の変位部材を示す説明図である。 変位センサの出力を示すグラフである。 シート厚検出方法の１つの方法を示す説明図である。 シート厚検出方法の別の方法を示す説明図である。 シート厚検出方法のさらに別の方法を示す説明図である。 本発明の制御部を示すブロック図である。 本発明に係る画像形成装置の他の実施形態を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明に係るシート厚検知装置を備える画像形成装置の一形態であるカラー画像形成装置の概略構成を示す中央断面図である。ここに示したカラー画像形成装置１は、画像形成装置筐体のほぼ中央部に４つの作像ユニット６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ、６Ｋを並べており、作像ユニット６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ、６Ｋの上方には、作像ユニットの感光体ドラム１１に潜像を形成するための露光手段５が配置されている。作像ユニット６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ、６Ｋの下方には、複数の支持ローラ７、８に巻き掛けられ、反時計方向に回転する中間転写手段としての中間転写ベルト３が設けられ、支持ローラ７に該中間転写ベルト３を介して第２転写手段９が配置されている。

図１の作像ユニット６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ、６Ｋは、形成するトナー像の色がイエロー、マゼンタ、シアン、黒と相違しているが、トナー像を形成する構成や作用は全て同じであるので、作像ユニット６をＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの添え字を外して説明する。作像ユニット６の下部には、中間転写ベルト３に対向するように像担持体である感光体ドラム１１が設けられ、不図示の駆動手段によって時計方向に回転駆動される。感光体ドラム１１の周りには、１次転写後の残トナーを掻き取るクリーニング手段１２、感光体ドラム１１に当接する帯電手段１３、トナー像を形成する現像手段１４が配置され、現像手段１４の中央領域は未使用トナー室１５であり、ここに微小着色粉体として所定色のトナーが充填されている。また、感光体ドラム１１と中間転写ベルト３を挟んで対向する位置には第１転写手段１６が設けられている。

画像形成時には、作像ユニット６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ、６Ｋに各色に応じたトナー像が形成され、これらトナー像が順次中間転写ベルト３上に重ね転写される。他方、中間転写ベルト３の下方には清掃により発生した廃トナーを貯める廃トナータンク４と、用紙等のシート状の記録媒体であるシート材Ｐを給紙する給紙手段２とが配置され、その給紙手段２より給紙されたシート材Ｐが後述するシート材搬送手段３０を介して上記重ねトナー像に同期するように２次転写手段９へ給送される。なお、２次転写手段９に印加される電流値は５〜３９μＡ程度であり、画像形成装置の設置環境、シート材Ｐのサイズ、シート材Ｐの厚み、シート材Ｐの搬送速度等の条件に応じて手適切な値に制御されるものである。

画像が転写されたシート材Ｐは定着ローラ２１とそれに対向する加圧ローラ２２を有する定着装置２０へ送られ、該定着装置２０において加えられる熱及び圧力の作用によってトナー像がシート材Ｐに定着される。なお、このときの定着ローラ２１の表面温度は、１５０〜２００℃程度であり、画像形成装置の設置環境、シートの厚み、シートの搬送速度等の条件に応じて適切な値に制御されるものである。

上記したシート材搬送手段３０は、図１及び図２に示すように、ユニットとして構成され、そのユニット筐体３１には給紙されたシート材Ｐの先端を突き当てて一旦停止させ、その後２次転写部に向けて搬送するレジストローラ対３３、３４、該レジストローラ対３３、３４にシート材Ｐが到達したことを検知するレジスト前センサ３２、上記２次転写手段９及び用紙搬送ガイド等が搭載されている。

このように構成された画像形成装置には、シート材を給紙する給紙手段２から２次転写手段９までの間に、給紙したシート材厚を検知するためのシート厚検知装置が設けられている。本実施形態のシート厚検知装置は、レジストローラ対３３、３４を用いており、一方のレジストローラ３３を固定部材として用い、他方のレジストローラ３４をレジストローラ３３に対して接触、離間方向に移動可能な変位ローラとして用いている。このため、レジストローラ３３は図３及び図９（ａ）に示すように、丸孔に形成されたユニット筐体３１に形成された位置固定のローラ保持部４１に保持され、レジストローラ３３は同じくユニット筐体３１に形成された長孔溝状に形成された変位ローラ保持部４２に保持されている。

実際には、図４に示すように、ローラ保持部４１にレジストローラ３３の軸３３Ａが軸受３５を介して嵌合され、変位ローラ保持部４２にレジストローラ３４の軸３４Ａが軸受３６を介して移動可能に嵌合されている。このとき、変位ローラであるレジストローラ３４の移動方向は、変位ローラ保持部４２に長孔溝の延びる方向に規制され、その延びる方向がレジストローラ３３の中心から一直線に延びるの方向であるため、レジストローラ３４はその軸受３６とユニット筐体３１に形成された変位ローラ保持部４２によって、レジストローラ３３に対して一直線方向のみに変位可能となっている。

レジストローラ３４には、図４に示すように、軸受３６を介してレジストローラ３３に当接する方向に付勢力がスプリング３７によって与えられており、該スプリング３７によってレジストローラ対３３、３４のシート狭持圧が与えられている。さらに、レジストローラ３３は軸方向端部に設けられた駆動ギヤ３８が画像形成装置本体に配置された駆動源より駆動力が伝達され、駆動ギヤ３８の回転によってレジストローラ対３３、３４が回転駆動されてシート材Ｐを搬送する。また、図示していないが、レジストローラ３３、レジストローラ３４のもう一方の端部にはそれぞれアイドラギヤが設けられ、レジストローラ３３が受けた駆動力がアイドラギヤを介してレジストローラ３４に伝達される。

画像形成時に給紙されたシート材は、レジスト前センサ３２に検知された後、停止しているレジストローラ対３３、３４のニップに突き当てられる。突き当て後、給紙手段２の給紙ローラ２Ａにて所定量シート材が搬送したタイミングでその給紙ローラ２Ａの駆動を停止させることでシート材Ｐにたわみを作ることができ、給紙手段２の送り出し等によって生じたシート材の斜行を矯正することができる。その後、レジストローラ対３３、３４は中間転写ベルト３上のトナー画像とシート材の位置が一致するように所定のタイミングで駆動開始し、シート材Ｐを２次転写装置９に搬送する。

なお、本実施形態においてシート材搬送手段３０のユニット筐体３１はカラー画像形成装置１の内部を開放するカバー５０に着脱自在に取付けられている。そして、シート材搬送手段３０は該カバー５０をカラー画像形成装置１に備えた回動支点５１を中心に図１の時計方向に回動することにより現出し、該カバー５０からの取り出しや、清掃もしくはジャム紙の除去等のメンテナンスを行うことができる。

また、本実施形態のカラー画像形成装置１には給紙カセットを備えた給紙手段２のほかに手差し給紙手段５２が設けられており、この手差し給紙手段５２は手差し給紙トレイ５３に積載されたシートＰを給紙手段２と同様に２次転写手段９に向けて給送するものである。

２次転写手段９においてトナー像を転写されるとシートＰは定着手段１０へ搬送されて熱と圧とによってトナー像がシートＰに定着される。定着後のシートＰは、排出ローラ５４を介して装置上面の排紙トレイ５５へ排出される。また、両面モードが選択されているときは、定着を終えたシートＰの後端がシート搬送路の分岐点５６を越えた後、排出ローラ５４を反回転してシートＰをスイッチバックさせて両面搬送部５７へ送り込み、再びレジストローラ対３３、３４を経て画像形成を行う。

次に本実施形態のシート厚検知装置について詳細を説明する。
レジストローラ対３３、３４に搭載されている本実施形態のシート厚検知装置は、レジストローラ３４の変位に追従する図５及び図６に示す変位部材４３がそのレジストローラ３４の軸受３６に取り付けられている。この変位部材４３は、レジストローラ３４の軸線方向の幅より長い長さを持つ帯状の細板状に形成され、その両端がローラの軸心方向に折り曲げらている。そして、折り曲げられた部分には軸受３６に嵌合する嵌合孔４４が形成されている。このとき、軸受３６は図７及び図９（ｂ）に示すように、汎用的に用いられる小判柄フランジつきすべり軸受、すなわち、周面に平行な平面が形成された小判型フランジを持つ軸受である。これに嵌合する嵌合孔４４の形状も図９（ｃ）に示すように、同形の小判型に形成され、嵌合孔４４は軸受３６に精度良く嵌合されるとともに、小判型形状の嵌合によって変位部材４３の回動が規制されつつ、レジストローラ３４の移動に伴って移動、すなわち変位することが可能となっている。

本実施形態のシート厚検知装置が用いる変位センサ５０は、図８に示すように、支点回動するレバー型の接触指５１を備えたもので、センサ内部に有するエンコーダー（図示せず）により上記接触指５１の角度変位から接触指押し込み方向の変位として検知するものである。この変位センサ５０は６μｍ以上の検知分解能を具備し、シート材Ｐの紙厚を検知するには十分な精度である。

このように構成されたシート厚検知装置は、変位センサ５０が変位部材４３と当接して移動を検知可能な位置に配置すれば、レジストローラ対３３、３４がシート材Ｐを狭持した際、シート材Ｐの厚みを検知可能となる。加えて、変位センサ５０に当接する変位部材４３は回転方向の移動を上記小判型で規制されているため、変位センサ５０の接触指５１を回動する前ジストローラ３４表面に当接した場合に比べ、接触指５１の磨耗を低減することができる。

次に、変位センサ５０及び変位部材４３の好ましい配置について説明する。
図１０及び図１１において、変位センサ５０は変位部材４３と当接可能な位置で、シート材搬送手段３０のユニット筐体３１に一体または固定して設けたセンサ取り付け部３９に接触指５１が変位部材４３と向い合うように固定している。このとき、変位センサ５０への給電、及び信号伝達は、シート材搬送手段３０のユニット筐体３１と画像形成装置本体が近接する位置で接触離間可能な接点（図示せず）を用いて行うこととしている。

このようにして配置する変位センサ５０の接触指５１の押し込み方向とレジストローラ３４の移動方向が一致するすることが望ましく、また変位センサ５１の接触指５１の先端である接触点は図１１に示すように、レジストローラ３３とレジストローラ３４の中心を通る直線の延長線上に配置することが望ましい。

よって、シート材搬送手段３０のユニット筐体３１には固定部材であるレジストローラ３３のローラ保持部４１及び変位部材であるレジストローラ３４の変位ローラ保持部４２に加えてセンサ取り付け部３９を設けることで、精度良く変位センサ５０を配置することができる。

次に、変位部材４３の別の実施例について説明する。
図１２ないし図１４において、ここに示した変位部材４３は折り曲げ部にレジストローラ３４の軸３４Ａに嵌合する孔４５が形成され、その手前、すなわち曲げ部側にピン状の回動規制部４６を設けられている。この回動規制部４６は、図１４に示すように、長孔溝である変位ローラ保持部４２の短方向の幅と同寸の直径を有し、小判型フランジを持つ軸受３６と同様に変位ローラ保持部４２に挿入されている。

このように構成された変位部材４３は変位ローラ保持部４２の長孔溝方向であるレジストローラ３４との変位に追従することができるとともに、変位ローラ保持部４２に挿入された回動規制部４６によってその回動が規制される。

図１５は、変位部材４３のさらに別の実施例を示す斜視図であって、レジストローラ３４の軸受３６がシート材搬送手段３０のユニット筐体３１でなく、変位部材４３に固着されている。そして、この軸受３６が上記実施形態と同様の小判型フランジを持つことで変位部材４３がレジストローラ３４との変位に追従するとともに回動が規制される。

次に、変位部材４３における変位センサ５０の当接面について説明する。
変位部材４３における変位センサ５０の当接面は、図１６に示すように、少なくともレジストローラ３４の径よりも大きな曲率を持つ曲面で構成されている。

このように構成することにより、変位センサ５０の接触指５１を変位ローラ３４の表面に当接した場合に比べ、レジストローラ３３が変位し、変位部材４３の移動で変位センサ５０の接触指５１の当接位置が動くことによって生じる誤差を低減することができる。また、変位部材４３の当接面の変形も抑止できる。

ここで、前述の変位センサ接触指の当接位置が移動することによって生じる誤差について説明する。
図１７は、レジストローラ３４と変位センサ５０の接触指５１との当接部を示す模式図である。

図１７において、破線で示すものが変位前のレジストローラ３４と変位センサ５０の接触指５１の位置関係であり、実線で示すものが変位後のレジストローラ３４と変位センサ５０の接触指５１の位置関係を示している。

図示するようにレジストローラ３４が移動すると、レジストローラ３４表面における、変位センサ５０の接触位置が移動し、レジストローラ３４の移動量と、変位センサ５０の接触指５１の移動量において差が生じる。この差が変位センサ５０の接触指５１の当接位置が移動することによって生じる誤差である。

上記誤差は図１８に示すようにレジストローラ３４の変位量が増すとともに増大し、また、変位部材４３における変位センサ５０の当接面の曲率が小さくなれば増大するものである。

また、本図ではレジストローラ３４の当初の状態において変位センサ５０の接触指５１がレジストローラ３４の移動方向に対して該ローラの頂点に接触しているものを想定しているが、変位センサ５０を配置して時点でその位置がずれていれば、上記誤差も増大するものである。

よって、変位部材４３における変位センサ５０の当接面は少なくともレジストローラ３４よりも大きな曲率を持つ曲面で構成することにより、変位センサ５０の接触指５１を直接レジストローラ３４の表面に当接した場合に比べ、変位センサ５０の接触指５１の当接位置が移動することによって生じる誤差を低減することができる。このことから、変位部材４３における変位センサ５０の当接面は図１９に示すように、少なくとも変位センサ接触指の可動範囲内が平面で構成されることが好ましいといえる。

次に、本発明のシート厚検知装置を搭載した画像形成装置における画像形成動作について説明をする。
画像形成動作にかかわる画像形成部、及びシート搬送に関連する動作は上記のものと大きく変わることはなく、詳しい説明は省略する。

給紙手段２から給紙されたシート材Ｐは、レジストローラ対３３、３４に突き当たり、たわみを作ることで給紙ローラ２Ａの送り出しで生じたシート材Ｐの斜行を矯正したのち、中間転写ベルト３上のトナー画像とシートの位置が一致するように所定のタイミングで駆動開始してシートをレジストローラ対３３、３４で狭持し、２次転写手段９に搬送する。

レジストローラ対３３、３４がシート材Ｐを狭持した際、変位センサ５０の検知結果から各種画像形成条件を自動的に変更することによって、シート材Ｐの厚みに応じた適切な画像形成を行うことができる。

上記画像形成条件について具体的には、定着手段１０の定着温度、２次転写手段のローラ印加電流がある。
定着温度について具体的には、定着ローラの表面温度を制御して、シート材Ｐが厚み０．０８ｍｍ程度の普通紙の場合は１７５℃程度、厚み０．１ｍｍ程度の中厚口紙の場合は１８０℃程度と設定され、シートの厚みが増せばシートの熱容量が増すためより高い温度に設定される。

また、２次転写電流値について具体的には、シートが厚み０．０８ｍｍ程度の普通紙の場合は１４μＡ程度、厚み０．１７ｍｍ程度の厚口紙の場合は８μＡ程度と設定され、シート材Ｐの厚みが増せばより低い電流値に設定される。これはシート材Ｐの厚みが増すとその抵抗値が増すことによる。トナー像を良好にシート材Ｐに転写するためには、厚みに係らずシート材Ｐにかかわる電位を一定に保つ必要があり、Ｖ＝Ｉ＊Ｒの関係から低い電流値を設定する必要がある。

上記画像形成条件の設定は、従来では使用者によるシート種情報に基づいて画像形成装置本体に入力することで行っていたが、本構成を用いれば、画像形成の過程で自動的に設定が可能となるため、使用者によるシート種情報の入力を行わずとも良好な画像形成を行うことができる。

また、上記画像形成装置においては、両面搬送部５７の搬送経路上にＵターン部を構成しているため、シート材Ｐの厚みが増すとシート材Ｐの腰も強くなることから、Ｕターン部で搬送負荷が増し、シートを搬送できなくなる恐れがある。
よって、変位センサ５０の検知結果から、裏面への画像形成が可能かを判断し、不可能なシートの場合は、両面搬送部５７にシートを搬送せず、そのまま排紙トレイ５５へ排出すれば、画像形成装置内での紙つまりを抑止できる。

また、このとき３ページ以上の画像形成が入力された際は奇数ページのみ画像形成を行った後、偶数ページの印刷を行うため、使用者に排紙されたシートの再セットを促してもよい。

以上のように、本発明のシート厚検知装置を画像形成装置に搭載することによって、使用者がシート種情報の入力を行わずとも良好な画像形成を行うことが可能となる。

ところで、変位センサ５０の設置箇所は上記画像形成装置において、図２０に示すレジストローラ対３３，３４近傍の搬送ガイド部材６０や図２１に示す廃トナータンク４がある。

図２０の搬送ガイド部材６０の設置では、搬送ガイド部材６０が樹脂で構成される場合、長手方向の剛性を増すため箱型で形成される。そのため搬送ガイド部材６０の裏面はデッドスペースとなっており、そのデッドスペースに変位センサ５０を配置すれば限られた空間を有効利用することができる。

図２１の廃トナー収容部４については、その機能が流動体の収容であることから収容部自体の形状はその機能に影響しないように変更できるので、変位センサ５０と直接取付けた場合または、近傍の部材に取付けられた場合でも、変位センサ５０により占有されるスペースを容易に確保でき、限られた空間を有効利用することができる。

また、上記変位部材４３はレジストローラ３４の軸線方向の幅より長い細板状に形成されているが、これを薄板金属で構成した場合、図２２に示すように、その長手方向の一縁に沿って曲げ部４３Ａを設けると、前記変位部材当接面の変形を抑止できる。また、変位部材４３を樹脂で構成した場合には図２３に示すように、コの字型にすることで上記と同様変位部材４３当接面の変形を抑止することができる。

さらに、好ましい変位部材４３としてレジストローラ３４の対向面に、清掃部材として図２４に示すようなレジストローラ３４表面と摺接する樹脂シート材６１や図２５に示すようなスポンジ等の発泡材料からなる弾性部材６２を設けることである。このような構成を追加することにより、変位ローラであるレジストローラ３４表面に付着した異物（たとえば紙紛など）を除去することができるため、レジストローラ対３３，３４のニップ間に検知対象のシート材以外の物質が狭持されたことで生じるレジストローラ３４の移動誤差を低減することができる。

ところで、シート材Ｐの紙厚は変位センサ５０の出力においてシート未達状態時とシート通過時での差分から検出しているが、変位センサ５０の出力はレジストローラ３４には偏芯ががあるため、図２６に示すように、ローラ１周周期の波形が存在する。このため、変位センサ５０の任意の出力からシートの厚みを検出しようとしてもローラ偏芯による検知誤差が生ずることが避けられない。

そこで、図２７に示す方法ではシート未達状態時とシート通過時においてそれぞれレジストローラ３４の１周周期における出力の積分値を算出し、積分値の差からシート厚を検出している。

また、図２８に示す方法ではシート未達状態時とシート通過時においてそれぞれローラの１周分以上の所定幅の平均値を算出し、平均値の差からシート厚を検出している。

さらにまた、図２９に示す方法ではシート未達状態時とシート通過時における出力の最小値または最大値の差分でシート厚を検出している。このとき、最小値の差で検出することが好ましい。なぜならば、最大値であると、シート上またはローラ状に付着物が存在した場合、付着物の凸量分が最大値として検出される検知誤差が生ずるが、最小値であれば部分的の凹部があったとしてもそれが出力として検出されることがないからである。

図３０において、本実施形態のシート厚検知装置はレジストローラ３４にシート材Ｐが進入する前の変位センサ５０が出力した信号をＣＰＵ１００にて記録する。次に、レジストローラ３４にシート材Ｐが進入する後の変位センサ５０の出力と進入する前の変位センサ５０の出力との差分を演算することによってレジストローラ対３３、３４に進入したシート材Ｐの厚みを把握することができる。

本実施形態の画像形成装置では、かくして得られたシート材Ｐの厚み情報からレジストローラ対３３、３４に進入したシート材Ｐが普通紙か、中厚口紙か、厚口紙かに分類する。また、本画像形成装置ではシート材Ｐが普通紙、中厚口紙及び厚口紙の何れかに属するかによって表１に示すように、２次転写手段９の転写電流値と定着手段１０の定着温度が予め設定されている。したがって、シート材Ｐの紙種が把握されると、それに応じて２次転写手段９は２次転写電流値を制御する２次転写電流制御部１０１を介して予め設定された２次転写電流値を印加し、定着手段１０は定着温度制御部１０２を介して予め設定された定着温度に温度制御され、かかる制御によってシート厚に応じた良好な画像品質が得られる。なお、図３０では２次転写電流値、定着温度に加えて紙厚の影響を受ける両面時の制御のため、両面給紙制御部１０３を介してそれらに用いるステッピングモータやソレノイド等の両面給紙アクチュエータを制御している。

本実施形態のシート厚検知装置は、レジストローラ３３を固定部材、レジストローラ３４をレジストローラ３３に対して接触、離間方向に移動可能な変位ローラとして利用しているが、レジストローラ対以外に搭載することも可能である。このとき、画像形成装置はシート厚検知装置の検出によって２次転写電流値を制御するので、少なくとも２次転写手段９よりもシート材搬送方向の上流側にシート厚検知装置を設置する必要がある。なお、図３１は給紙手段２とレジストローラ対３３，３４の間に設けた搬送ローラ対６３，６４に搭載している。また、かかる例において、搬送ローラ対６４は変位ローラであるが、固定部材である搬送ローラ６３はローラでなく、板状の部材等で構成すこともできる。

２ 給紙手段
９ ２次転写手段
１０ 定着手段
３３ レジストローラ（固定部材）
３４ レジストローラ（変位ローラ）
４３ 変位部材
５０ 変位センサ

特開平７−１１７８９０号公報 特開２００８−９４６００号公報 特開平１１−１３９６２１号公報 特開２００８−２５４８５５号公報

Claims (12)

1. 固定部材と、該固定部材に対して接触、離間方向に移動可能な変位ローラと、該変位ローラの変位に追従する変位部材を介してシート材の厚みを検知するシート厚検知装置において、
   前記変位ローラの前記固定部材に対して接触、離間する変位が直線方向で、前記変位部材の移動方向も該変位ローラと同じ方向であって、該変位部材には前記変位ローラの軸を回転自在に支持する軸受の少なくとも一方と一体であるとともに、前記変位部材の前記変位ローラと対向する面に清掃部材を設けられていることを特徴とするシート厚検知装置。
2. 請求項１に記載のシート厚検知装置において、前記固定部材がローラであることを特徴とするシート厚検知装置。
3. 請求項１に記載のシート厚検知装置において、前記変位ローラの変位を直線方向に規制する部材を設け、該規制部材が変位部材の回動を規制することを特徴とするシート厚検知装置。
4. 請求項１ないし３の何れかに記載のシート厚検知装置において、前記変位部材の変位量を測定する変位センサは当該変位部材の移動方向を規制する部材に取り付けられていることを特徴とするシート厚検知装置。
5. 請求項１ないし３の何れかに記載のシート厚検知装置において、前記変位部材は前記変位ローラの軸受に嵌合されていることを特徴とするシート厚検知装置。
6. 請求項１ないし５の何れかに記載のシート厚検知装置において、前記変位部材は前記変位センサが検知する面が前記変位ローラのローラ径よりも大きな曲率の面に形成されていることを特徴とするシート厚検知装置。
7. 請求項１ないし５の何れかに記載のシート厚検知装置において、前記変位部材は前記変位センサが検知する面が前記変位ローラの変位方向に対して垂直な面に形成されていることを特徴とするシート厚検知装置。
8. 請求項１ないし７の何れかに記載のシート厚検知装置がレジストローラ部に設けることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１ないし７の何れかに記載のシート厚検知装置が給紙手段とレジストローラ部の間の搬送ローラ部に設けることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項８または９に記載の画像形成装置において、前記シート厚検知装置によるシート材の検知結果に応じてトナー像を転写する転写装置内の転写手段の印加電流値を自動で制御することを可能とした画像形成装置。
11. 請求項８または９に記載の画像形成装置において、前記シート厚検知装置によるシート材の検知結果に応じて定着手段の定着温度を自動で制御することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項８または９に記載の画像形成装置において、前記シート厚検知装置によるシート材の検知結果に基づいて、両面印刷の可否を判定し、不可能な場合はシート材を両面搬送部に送らないよう制御することを特徴とする画像形成装置。

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