JP5896950B2 - シート搬送装置、画像形成装置及び画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート搬送装置、画像形成装置及び画像読取装置に関し、特に湾曲したシート搬送路を通過するシートを検知するセンサの構成に関する。

近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びスキャナ等の画像読取装置においては、画像形成動作及び画像読取動作の高速化・高精度化の要望がある。これに伴い、画像形成装置及び画像読取装置に設けられた、記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置においても、高速化、高精度化が求められている。

ところで、従来、シート搬送装置は、シートが通過するシート搬送路を備えており、このシート搬送路にはシートの通過を検知するセンサが多数設けられている。ここで、このようなセンサとしては、フォトインタラプタとメカニカルなフラグを備えた安価なセンサを用いるのが一般的である（特許文献１参照）。しかし、このような構成のセンサでは、シートがフラグに衝突する際のショックでチャタリングを起こしやすく、高速化には不向きであった。

そこで、このようなセンサの代わりにシートに対して光を照射する光源と、光源に並べて配置された受光素子と、受光素子と対向する位置に配置されたプリズムを備えた光学式の透過型センサが用いられることがある（特許文献２参照）。

このような透過型センサの場合、受光素子は、プリズムとの間にシートがない時は、プリズムから反射した光を検出するが、シートがあるときは光が遮られて光を検出しない。このため、プリズムから反射した光を受光素子が検出するか否かにより、シートの有無を検出することができる。しかし、このようなシートが光を遮ることを利用する透過型方式のセンサでは、シートがＯＨＰシート等の光を透過してしまうシートの場合には、シートを検知することができない。

一方、他の光学式のセンサとして、光源と、光源に並べて配置された受光素子を備え、光源からシート搬送路を通過するシートに光を照射し、シートに当たって反射した光を受光素子により受光する反射型のセンサがある。そして、この様な構成の反射型のセンサの場合、透過型のセンサと異なりＯＨＰシート等の光を透過してしまうシートも検知することができる。

特開平７−１２９０２７号公報 特開２００３−０４０４９０号公報

ところで、従来のシート搬送装置において、屈曲しているシート搬送路を備えたものがある。そして、このような屈曲しているシート搬送路に透過型のセンサを配置すると、シート搬送路を通過する際、シートは、光源からの照射光に対して角度がついた状態で搬送されるようになる。ここで、反射型のセンサの場合、照射光に対して角度がついた状態でシートが搬送されると、特にＯＨＰシートのような乱反射の少ないシートでは、後述する図２の（ｂ）に示すように、シートからの反射光を受光素子が検知しにくくなる。

そこで、このように角度のついたＯＨＰシートを検知しやすくするには、例えば照射光を拡散させたり、照度を上げたりする必要がある。しかし、照射光を拡散させたり、照度を上げたりすると、シートではなく、シート搬送路を形成する通路部材に光が当たって反射し、この反射した光を受光素子が検知して誤検知する懸念がある。

したがって、このような誤検知を回避するためには、すなわちシートを確実に検出するためには、例えば通路部材の拡散光が当たる部分に逃げ穴を設ける必要がある。しかし、このように逃げ穴を設けた場合、シートが高速で搬送される場合、シートが逃げ穴に引っ掛かってジャムするおそれがある。

そこで本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、屈曲したシート搬送路を高速で搬送されるシートを確実に検出することのできるシート搬送装置、画像形成装置及び画像読取装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、シートが通過するシート搬送路を備え、前記シート搬送路に、通過するシートを検知する光反射型のセンサを配置したシート搬送装置において、前記光反射型のセンサは、光源、及び、前記光源からの光を集め、シート搬送方向に沿った方向に広げて、通過するシートに照射するためのレンズであって、前記シート搬送方向に長い楕円形状のレンズを備えた発光部と、前記発光部から発光されてシートに当たって反射した光を受光する受光部と、を有することを特徴とするものである。

本発明のように、発光部から光を、シート搬送方向に沿って広がった状態でシートに向けて照射し、シートからの反射光を受光部に向かわせるようにすることにより、屈曲したシート搬送路を高速で搬送されるシートを確実に検出することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るシート搬送装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す図。 上記シート搬送装置に配置されたフォトセンサの構造の一例を説明する図。 上記シート搬送装置に設けられた湾曲したシート搬送路をシートが通過する様子を示す図。 上記湾曲したシート搬送路をシートが通過する際の、シートの照射方向に対する傾きの角度を示す図。 上記フォトセンサの照射光のスポット形状を説明する図。 上記湾曲したシート搬送路に配置されるフォトセンサの構造を説明する図。 上記湾曲したシート搬送路に配置されるフォトセンサの位置を説明する図。 本発明の第２の実施の形態に係るシート搬送装置に用いられるフォトセンサの構造を説明する図。 本発明の第３の実施の形態に係るシート搬送装置に用いられるフォトセンサの構造を説明する図。

以下、本発明を実施する形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るシート搬送装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す図である。図１において、１００は画像形成装置、１０１は電子写真方式によりシート上に画像を形成する画像形成部、１０２はシート給送部である。ここで、画像形成部１０１には、感光体ドラム１、現像器４、レーザースキャナ３等が設けられている。また、シート給送部１０２にはシートＳを収容するカセット５及びカセット５に収納されたシートを送り出す給送ローラＲ１が設けられている。

次に、このような構成の画像形成装置１００の動作について説明する。不図示の制御装置から画像信号がレーザースキャナ３に入力されると、レーザースキャナ３は画像信号に対応したレーザ光を矢印で示すように感光体ドラム１上に照射する。このとき感光体ドラム１は、予め帯電されおり、レーザ光が照射されることによって静電潜像が形成され、次いで静電潜像を現像器４によって現像することにより、感光体ドラム上にトナー像が形成される。

一方、制御装置から給紙信号がシート給送部１０２に出力されると、給送ローラＲ１によりカセット５からシートＳが給送される。この後、給送されたシートＳは所定のタイミングで感光体ドラム１と転写帯電器６とにより構成される転写部に送られる。次に、このように転写部に送られたシートＳは、転写部においてトナー像が転写され、この後、定着部８に搬送される。さらにこの後、定着部８によって加熱及び加圧されることにより、シートＳに未定着転写画像が永久定着される。そして、このように画像が定着されたシートＳは、搬送ローラＲ６及び排出ローラＲ７により排出される。

なお、本実施の形態に係る画像形成装置１００は両面画像形成機能及び反転排紙機能を有している。そして、反転排紙モードの場合は、定着部８を通過した後のシートＳは、まず不図示の切換部材の切換えにより、分岐通路Ｐ１に導かれる。次に、搬送ローラＲ８，Ｒ９より反転ローラＲ１０に搬送され、反転ローラＲ１０の逆転と不図示の切換部材の切換えにより、シートは反転排出通路Ｐ２に送られ、この後、搬送ローラＲ１５，Ｒ１６より排出ローラＲ７に搬送されて排出される。

また、シートの両面に画像を形成する両面モードの場合には、定着部８による第１面の定着処理終了後のシートＳは、まず分岐通路Ｐ１に導かれる。次に、反転ローラＲ１０の逆転と、切換部材の切換えにより両面通路Ｐ３に搬送される。この後、両面通路Ｐ３に設けられた搬送ローラＲ１１〜１４によって搬送され、再びトナー像が転写、定着された後、搬送ローラＲ６及び排出ローラＲ７により排出される。

なお、図１において、１０３はシートを搬送するシート搬送装置であり、このシート搬送装置１０３は、既述した搬送ローラＲ６，Ｒ８〜Ｒ１６の他、給送ローラＲ１により給送されたシートＳを転写部に搬送する搬送ローラＲ２〜Ｒ５を備えている。また、このシート搬送装置１０３は、既述した分岐通路Ｐ１、反転排出通路Ｐ２、両面通路Ｐ３の他、給送ローラＲ１により給送されたシートＳを転写部に搬送する搬送通路Ｐ４等からなるシート搬送路を有している。

そして、このシート搬送路には、光反射型のセンサであるフォトセンサＰＳ１〜１９が配置されており、不図示に制御部は、このフォトセンサＰＳ１〜１９からの信号に基づいてシートＳの通過タイミングを検出し、シート搬送制御を行っている。ここで、このフォトセンサＰＳ１〜１９として、図２に示すように、光源であるＬＥＤ２０を備えた発光部２１と、受光素子３０を備えた受光部３１とを備えたものがある。

なお、発光部２１はＬＥＤ２０からの光を集光してシートＳに向けて照射するための真円形状の発光レンズ２２を備えている。また、受光部３１は発光部２１から照射された後、シートＳから反射した光を集光して受光素子３０に向かわせるための真円形状の受光レンズ３２を備えている。

そして、このような構成のフォトセンサＰＳにおいては、ＬＥＤ２０からの光を発光レンズ２２により集光してシートＳに向けて照射する。この後、シートＳに当たって反射した反射光を受光レンズ３２により集光し、この光を受光素子３０が受光することにより、シートを検知する。

図３は、搬送通路Ｐ４の湾曲部分をシートＳが通過する様子を示すものである。なお、この搬送通路Ｐ４の湾曲部分には、フォトセンサＰＳ３が配置されている。図３の（ａ）は、搬送通路Ｐ４の湾曲部分にシートＳの先端が進入しようとしている状態を示している。このとき、シートＳはフォトセンサＰＳ３の照射方向に対して傾いた状態で搬送されており、この場合、フォトセンサＰＳ３からの照射光は、シートＳに対して垂直でなく、斜めの方向から照射される。

図３の（ｂ）は、シートＳが搬送通路Ｐ４の湾曲部分を通過している状態を示しており、このときフォトセンサＰＳ３からの照射光は、シートＳに対して垂直に照射されるようになる。また、図３の（ｃ）はシートＳの後端が搬送通路Ｐ４の湾曲部分を通過している状態を示しており、このときフォトセンサＰＳ３からの照射光は、シートに対して垂直でなく、斜めの方向から照射される。

ここで、図４の（ａ）に示すようにシートＳの、フォトセンサＰＳ３からシートに向けて垂直に照射される光に対する傾きの角度をＡ（ｄｅｇ）としたとき、図３に示すようにシートＳが搬送通路Ｐ４の湾曲部分を通過する場合、この角度Ａは順次変わってしまう。例えば、この角度Ａは、図４の（ｂ）に示すように、シートＳの搬送通路Ｐ４ほの進入初期においては−１０ｄｅｇ程度であったが、搬送が進むにつれてほぼゼロになり、さらに進むと＋１０ｄｅｇ程度と、進入初期とは逆方向になる。

ところで、図２に示すフォトセンサＰＳのように、発光レンズ２２が真円形状を有している場合、発光部２１から発光された光のスポット光は図５の（ａ）に示すようにほぼ円形となる。しかし、このようにスポット光が円形の場合には、図２の（ｂ）に示すように、シートがフォトセンサＰＳの照射方向に対して傾いた状態で搬送された場合、角度Ａが大きくなると、シートＳから反射した光はフォトセンサＰＳの受光レンズ３３の方向に戻らなくなる。この場合、特に、シートＳが反射率の高いシートの場合には、乱反射成分が少なく、検知しづらくなってしまうため、フォトセンサＰＳは、反射光を受光することができない。

そこで、本実施の形態においては、少なくとも角度Ａが大きくなる搬送通路Ｐ４の湾曲部分には、図６に示すように、発光レンズとして楕円形状の発光レンズ２３を用い、受光レンズとして楕円形状の受光レンズ３３を用いるフォトセンサセンサを配置している。ここで、発光レンズ２３が楕円形状を有している場合、発光部２１から発光された光のスポット光は図５の（ｂ）に示すように楕円形となる。

そして、本実施の形態においては、図５の（ｂ）及び図７に示すようにフォトセンサＰＳの発光レンズ２３及び受光レンズ３３を、長辺がシート搬送方向に対して平行になる方向に配置している。ここで、このように楕円形状の発光レンズ２３を用いた場合、図６の（ｂ）に示すように、シート搬送方向に照射光が拡がるようになるため、シートＳが傾いた状態でもシートＳからの反射光Ｌのうち、一部の反射光Ｌ１が受光レンズ側へ戻るようになる。

このため、反射率の高いシートＳが傾いた状態で搬送された場合でもシートＳを確実に検出することができる。なお、このとき、受光レンズ３３も楕円形状を有しているので、確実に反射光を受光することができる。このように、少なくとも発光レンズ２３を楕円形状のレンズとすることにより、フォトセンサＰＳは、シートＳがシート搬送方向に沿って傾斜した状態で搬送された場合でも反射光を受光することができる。

以上説明したように、本実施の形態においては、楕円形状の発光レンズ２３を用いることにより、発光部２１の光を、シート搬送方向に沿って細長くした状態、言い換えればシート搬送方向に広げた状態でシートに向けて照射するようにするようにしている。これにより、発光部２１からの光をシートに対してシート搬送方向に広い範囲で照射することができ、ＯＨＰシートのような乱反射の小さいシートに角度がついた状態でも確実に検知することができる。つまり、発光部２１から光を、シート搬送方向に沿って広がった状態でシートＳに向けて照射し、シートＳからの反射光を受光部に向かわせるようにすることにより、屈曲したシート搬送路を高速で搬送されるシートを確実に検出することができる。

また、この場合、照射光の拡散を必要な方向、すなわちシート搬送方向にのみ拡げることができるため、例え搬送通路Ｐ４を形成するガイド部材に逃げ穴を形成した場合でも、逃げ穴を大きくする必要がなくなる。これにより、シートが屈曲したシート搬送路を高速で搬送される場合でも、シートのジャムの発生を抑えることができる。

なお、シートが、例えば図２の（ｂ）に示すようにシート搬送方向に傾くことはシート搬送路の屈曲部分では容易にあり得るが、シート搬送方向と直交する幅方向に対してシートが傾くことはない。このため、幅方向に光を拡げる必要はない。逆に、幅方向に光を拡げた場合には、搬送通路Ｐ４を形成するガイド部材等からの不要な反射による誤検知の可能性を高めてしまうことになりかねない。したがって、本実施の形態のように、楕円形状の発光レンズ２３をシート搬送方向に沿って配置して照射光をシート搬送方向に拡げるようにすることは、高反射率のシートを誤検知なく確実に検出する上で効果的である。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図８は、本実施の形態に係るシート搬送装置に用いられるフォトセンサの構造を説明する図である。なお、図８において、既述した図２と同一符号は、同一又は相当部分を示している。

図８において、３４〜３６は、真円形状の発光レンズであり、この３つの（複数の）発光レンズ３４〜３６は、シート搬送方向に沿って配置されている。つまり、本実施の形態において、発光部２１の発光レンズ３４〜３６をシート搬送方向に３つ並べている。そして、このように構成した場合、図８の（ａ）に示すように、発光源であるＬＥＤ２０から照射された光は、シート搬送方向に沿って並べられた３つの発光レンズ３４〜３６により、シート搬送方向において、３つの異なる方向の光軸を形成する。これにより、発光部２１の光を、シート搬送方向に沿って細長くした状態、言い換えればシート搬送方向に広げた状態でシートに向けて照射することができる。

この結果、シートＳが傾いて角度Ａがついている場合でも、図８の（ｂ）に示すように、シートＳからの反射光Ｌのうち、一部の反射光Ｌ１が受光レンズ側へ戻るようになる。このため、反射率の高いシートＳが傾いた状態で搬送された場合でもシートＳを確実に検出することができる。なお、本実施の形態では、発光レンズ３４〜３６を３つ配置しているが、２つ以上の発光レンズがあれば複数の異なる方向の光軸を形成することができ、同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図９は、本実施の形態に係るシート搬送装置に用いられるフォトセンサの構造を説明する図である。なお、図９において、既述した図２と同一符号は、同一又は相当部分を示している。

図９において、２４〜２６は発光源であるＬＥＤであり、この３つの（複数の）ＬＥＤ２４〜２６は、シート搬送方向に沿って配置されている。つまり、本実施の形態において、３つのＬＥＤ２４〜２６を、シート搬送方向に並べている。そして、このように構成した場合、図９の（ａ）に示すように、各ＬＥＤ２４〜２６と発光レンズ２２とは異なる角度を形成し、シート搬送方向において、方向の異なる３つの光軸を形成する。

この結果、シートＳが傾いて角度Ａがついている場合でも、図９の（ｂ）に示すように、シートＳからの反射光Ｌのうち、一部の反射光Ｌ１が受光レンズ側へ戻るようになる。このため、反射率の高いシートＳが傾いた状態で搬送された場合でもシートＳを確実に検出することができる。なお、本実施の形態では光源であるＬＥＤ２４〜２６を３つ配置しているが、２つ以上の光源があれば複数の異なる方向の光軸を形成することができ、同様の効果を得ることができる。

なお、これまでの説明においては、画像形成装置に設けられたシート搬送装置について説明したが、本発明は、これに限らず、画像読取部を備えた画像読取装置のシート搬送装置にも適用することができる。

２０、２４〜２６…ＬＥＤ、２１…発光部、２２，２３…発光レンズ、３０…受光素子、３１受光部、３２，３３，３４〜３６…受光レンズ、１００…画像形成装置、１０１…画像形成部、１０３…シート搬送装置、Ｐ１…分岐通路、Ｐ２…反転排出通路、Ｐ３…両面通路、Ｐ４…搬送通路、ＰＳ１〜１９…フォトセンサ、Ｓ…シート

Claims (8)

1. シートが通過するシート搬送路を備え、前記シート搬送路に、通過するシートを検知する光反射型のセンサを配置したシート搬送装置において、
   前記光反射型のセンサは、
   光源、及び、前記光源からの光を集め、シート搬送方向に沿った方向に広げて、通過するシートに照射するためのレンズであって、前記シート搬送方向に長い楕円形状のレンズを備えた発光部と、
   前記発光部から発光されてシートに当たって反射した光を受光する受光部と、を有することを特徴とするシート搬送装置。
2. シートが通過するシート搬送路を備え、前記シート搬送路に、通過するシートを検知する光反射型のセンサを配置したシート搬送装置において、
   前記光反射型のセンサは、
   光源、及び、前記光源からの光を集め、シート搬送方向に沿った方向に広げて、通過するシートに照射するための、前記シート搬送方向に沿って複数並設されたレンズを備えた発光部と、
   前記発光部から発光されてシートに当たって反射した光を受光する受光部と、を有することを特徴とするシート搬送装置。
3. シートが通過するシート搬送路を備え、前記シート搬送路に、通過するシートを検知する光反射型のセンサを配置したシート搬送装置において、
   前記光反射型のセンサは、
   光源、及び、前記光源からの光を集め、シート搬送方向に沿った方向に広がった状態でシートに照射するためのレンズであって、前記シート搬送方向に長い楕円形状のレンズを備えた発光部と、
   前記発光部から発光されてシートに当たって反射した光を受光する受光部と、を有することを特徴とするシート搬送装置。
4. シートが通過するシート搬送路を備え、前記シート搬送路に、通過するシートを検知する光反射型のセンサを配置したシート搬送装置において、
   前記光反射型のセンサは、
   光源、及び、前記光源からの光を集め、シートに光を照射するレンズを備えた発光部と、
   前記発光部から発光されてシートに当たって反射した光を受光する受光部と、を備え、
   前記レンズは、光軸と垂直な断面において、シート搬送方向に直交する方向よりも前記シート搬送方向に拡がった光を出すように構成されている楕円形状のレンズであることを特徴とするシート搬送装置。
5. 前記光反射型のセンサは、前記シート搬送路の湾曲部分に配置され、
   前記発光部は、前記シート搬送路の湾曲部分を通過するシートに、前記光源からの光を照射することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
6. 前記受光部は、シートに当たって反射した光を集めるレンズと、前記レンズにより集められた光を受光する受光素子と、を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
7. 画像形成部と、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシート搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 画像読取部と、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシート搬送装置を備えたことを特徴とする画像読取装置。

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