特開2020-78876(P2020-78876A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-78876(P2020-78876A)
(43)【公開日】2020年5月28日
(54)【発明の名称】画像形成装置
(51)【国際特許分類】
   B41J 29/393 20060101AFI20200501BHJP
   G03G 21/00 20060101ALI20200501BHJP
   B65H 7/14 20060101ALI20200501BHJP
【FI】
   B41J29/393 101
   G03G21/00 510
   B65H7/14
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2018-212294(P2018-212294)
(22)【出願日】2018年11月12日
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100126240
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 琢磨
(74)【代理人】
【識別番号】100124442
【弁理士】
【氏名又は名称】黒岩 創吾
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 慎也
【テーマコード(参考)】
2C061
2H270
3F048
【Fターム(参考)】
2C061AQ06
2C061AR01
2C061AR03
2C061AS02
2C061KK35
2H270KA04
2H270LC10
2H270LC15
2H270LC19
2H270LD02
2H270MC55
2H270MF14
2H270MF15
2H270MH06
2H270MH09
2H270MH12
2H270RA16
2H270RA18
2H270RA19
2H270RB09
2H270ZC03
2H270ZC04
3F048AA01
3F048AB01
3F048BA05
3F048CC01
3F048DA06
3F048DC13
(57)【要約】
【課題】 シート検知センサの故障を検知する。
【解決手段】 シートに画像を形成する画像形成装置であって、前記シートを搬送路に沿って搬送する搬送ローラR5〜R9と、LED302とフォトダイオード303とを備えるシート検知センサ200と、前記シート検知センサ200によってシートを検知する制御基板210と、シート検知センサの電源線に並列に接続された電流検出抵抗306と、前記電源線に設けられたFET307と、電流検出抵抗306に流れる電流を検知する電流検出部212と、FET307をオフ状態に制御し、電流検出部212に前記電流を検知させ、前記電流に基づいてシート検知センサ200の異常を判定する制御部211と、を有する。
【選択図】 図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シートに画像を形成する画像形成手段と、
前記シートを搬送路に沿って搬送する搬送手段と、
前記搬送路に向けて光を発する発光部、当該発光部から発せられた光を受光する受光部とを有するセンサと、
前記センサの前記発光部を発光させ、前記センサの前記受光部の受光結果に基づいて前記搬送路に沿って搬送される前記シートを検知する制御手段と、
前記センサの電源線と、
前記電源線に並列に接続された抵抗と、
前記電源線に設けられ、前記電源線を介して前記センサへ電圧が供給される第1状態と、前記電源線を介して前記抵抗に電圧が供給される第2状態とに制御されるスイッチ手段と、
前記抵抗に流れる電流を検知する検知手段と、
前記スイッチ手段を前記第2状態に制御し、前記検知手段に前記電流を検知させ、前記検知手段により検知された前記電流に基づいて前記センサの異常を判定する判定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記判定手段は、前記発光部を所定の周期に基づいて発光させながら前記検知手段に前記電流を検知させ、前記検知手段により検知された前記電流の変化する周期に基づいて前記センサの異常を判定することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記判定手段は、前記検知手段により検知された前記電流の変化する周期が前記第1の周期ならば、前記センサが異常でないと判定し、
前記判定手段は、前記検知手段により検知された前記電流の変化する周期が前記第1の周期よりも短い第2の周期ならば、前記センサが異常であると判定することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は搬送されるシートを検知する手段を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、画像形成装置には、LEDなどの光源から搬送路に光を照射し、搬送路を搬送されるシートからの反射光をフォトトランジスタで受光するシート検知センサを備える。画像形成装置は、シート検知センサの検知結果に基づき、シートの搬送を制御している。
【0003】
シート検知センサは、接触することなくシートを検知できるので、画像形成装置の高速化に有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−302291号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来、シート検知センサの出力に異常が発生した時、シート検知センサに異常が発生したのか、シート検知センサ以外の箇所に異常が発生したのかを特定するのに時間がかかってしまうという課題があった。例えば、シートを搬送する搬送ローラが摩耗することによって、シートが搬送できなくなったとする。この場合、搬送ローラの不良によりシート検知センサの検知位置にシートが到達していないのか、あるいは、シート検知センサが故障しているのかが識別できなかった。シート検知センサが故障している場合も、シート検知センサの検知位置にシートが到達しているにもかかわらずシート検知センサの出力が変化しないからである。故障箇所を特定するために、搬送ローラもしくはシート検知センサを交換し、搬送を行って確認する必要があり、故障箇所以外の場所を先に交換してしまった場合には、修理にかかる時間が増大してしまっていた。
【0006】
そこで、本発明は、シート検知センサの故障を検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、シートに画像を形成する画像形成手段と、前記シートを搬送路に沿って搬送する搬送手段と、前記搬送路に向けて光を発する発光部、当該発光部から発せられた光を受光する受光部とを有するセンサと、前記センサの前記発光部を発光させ、前記センサの前記受光部の受光結果に基づいて前記搬送路に沿って搬送される前記シートを検知する制御手段と、前記センサの電源線と、前記電源線に並列に接続された抵抗と、前記電源線に設けられ、前記電源線を介して前記センサへ電圧が供給される第1状態と、前記電源線を介して前記抵抗に電圧が供給される第2状態とに制御されるスイッチ手段と、前記抵抗に流れる電流を検知する検知手段と、前記スイッチ手段を前記第2状態に制御し、前記検知手段に前記電流を検知させ、前記検知手段により検知された前記電流に基づいて前記センサの異常を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、シート検知センサの故障を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】画像形成装置の概略断面図
図2】シート検知センサと制御基板の回路構成図
図3】シート検知センサの検知位置のずれを示す模式図
図4】シート検知センサの発光タイミングとサンプリングタイミングとを示す模式図
図5】シート検知センサの故障検知処理を示すフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。図1に、本発明の画像形成装置の一例としてのカラーデジタルプリンタ概略断面図を示す。
【0011】
まず画像形成部を説明する。4つのレーザースキャナ1Y、1M、1C、1Bkはそれぞれ4つの感光ドラム2Y、2M、2C、2Bkに静電潜像を形成し、それぞれ4つの現像器3Y、3M、3C、3Bkによりトナー画像を形成する。4つの感光ドラム2Y、2M、2C、2Bkに形成された各色トナー画像は、それぞれ4つの一次転写部4Y、4M、4C、4Bkにより中間転写ベルト130上に転写される。これによって中間転写ベルト130上にはフルカラーのトナー画像が形成される。中間転写ベルト130上のトナー画像は、中間転写ベルト130が回転することによって、二次転写部R11へと搬送される。
【0012】
シートはカセットCST1〜CST3のいずれかからピックアップユニットPU1〜PU3により給送され、搬送ローラ対R5〜R9によりレジストレーションローラ対R10に向けて搬送される。また、シートが手差しトレイMFから給送される場合にも給送されたシートがレジストレーションローラ対R10に搬送される。
【0013】
レジストレーションローラ対R10は、中間転写ベルト130上のトナー画像がシートの目標位置に転写されるように、シートの送り出しタイミングを制御する。レジストレーションローラ対R10は、搬送タイミングではなく、シートの搬送速度を制御する構成としてもよい。トナー像は、二次転写部R11によってシートに転写される。その後、トナー像が転写されたシートは定着器UN3へ搬送される。定着器UN3は、シート上のトナー像を加熱及び加圧し、トナー像をシートに定着させる。画像が定着されたシートは反転排出部UN4からデカールユニットUN5にてカール取りされた後、ローラ対R15から装置本体の外へ排出される。また両面印刷時の1面目の印刷後は、反転排出部UN4から両面反転部UN6、両面搬送パスUN8を経由し、再びレジストレーションユニットUN1へ給送され、同様に印刷、排出される。
【0014】
シートが搬送される搬送路上には、シートの有無を検知するシート検知センサPS1〜PS23が配置されている。シート検知センサPS1〜PS23は反射型センサである。
【0015】
図2は、画像形成装置の制御基板210に接続されたシート検知センサ200の電気回路図である。発光部201からの光が検知対象であるシートに反射して受光部202に入力され、出力部203によって検知結果が出力される。検知結果は入力部211にてCRフィルタによって信号の高周波成分が除去され、制御部211に入力される。制御部211は検知結果に基づきシートの搬送を制御する。電流検出部212はシート検知センサ200に供給する電源のラインに設けられ、シート検知センサ200の駆動電流を検知して検知結果を制御部211へ入力する。制御部211は駆動電流の検知結果に基づきシート検知センサ200の故障検知を行う。また制御部211は、シート検知センサに流れる電源をモニタしており、制御基板210の故障により電源が供給されない異常も検知できる。
【0016】
発光部201は検知対象であるシートに光を照射するLED302と、LED302へ流れる電流を制限する制限抵抗301、そしてLED302をパルス駆動するためのスイッチ素子320によって構成される。受光部202は、LED302から照射され、シートに反射して入力された光をフォトダイオード303で電流に変換し、オペアンプ及びコンパレータの機能を有するIC304にて電圧に変換、増幅して、所定の閾値である電圧値と比較を行う。所定の閾値は、どの程度の光量が反射してきた場合に出力論理を変化するかを決定づける値であり、実現したいシートの位置検知特性に応じて設計される。IC304は比較した結果に基づき、HighもしくはLowの出力信号を出力部203へ出力する。
【0017】
またIC304は、スイッチ素子320をオフ・オン制御してLED302の発光をパルス制御する機能と、フォトダイオード303の検出をパルス制御する機能も有しており、周期的に発光・検知を行うことで外乱光に対する耐性を高めている。パルス制御による外乱光耐性の向上に関しては詳細を後述する。
【0018】
受光部202の出力は、出力部203にてエミッタ接地のトランジスタ305のベースに接続され、シート検知センサ200の出力をシートの有無に応じてOPENとGNDに切り替える。
【0019】
出力部203の出力は制御基板210の入力部213に接続される。入力部213はプルアップ抵抗314と高周波成分を除去するCRフィルタである抵抗315とコンデンサ316、及びバッファ317によって構成される。入力部213はシート検知センサ200の検知結果に応じてHighもしくはLowに2値化された信号を制御部211へ入力する。
【0020】
制御部211はCPU300、ROM318、RAM319によって構成され、シート検知センサ200の検知結果に応じてシートの搬送を制御する。CPU300はシート検知センサ200に供給する電源も監視しており、制御基板210の故障により電源が出力されない異常も検知する。
【0021】
電流検出部212は、前記制御基板210の電源をシート検知センサ200に供給する電源のラインに設けられる。電流検出部212は、電流検出抵抗306、電流検出抵抗306に並列に接続されたスイッチ素子であるFET307、及び電流検出抵抗306の下流の電圧値を検出する検出素子であるコンパレータ312によって構成される。スイッチ素子はFETに限る必要はなく、スイッチ機能を有するICであっても良い。また検出素子もコンパレータに限る必要はなく、電圧値を検出できればよく、例えばAD変換機能を有するICであってもよい。
【0022】
なお309及び310はFET307の動作に必要なバイアス電圧をかける抵抗であり、308はFET307のオン動作およびオフ動作のタイミングを制御するコンデンサである。また311はスイッチ素子307のバイアス電圧を変化させて、スイッチ素子307をオンまたはオフさせるためのトランジスタである。313はコンパレータ312の出力論理を確定するプルアップ抵抗である。これら部品の種類および数量はこの回路構成に限定されるものではなく、装置の都合に応じて適宜に選定し配置して構わない。
【0023】
FET307はCPU300からの信号に応じてオフ・オンの切替が行われる。シート検知センサ200の故障検知を行う時にはFET307はオフ状態に切り替えられ、電流検出抵抗306へ流れる電流が増大する。これにより電流検出抵抗306下流の電圧値はFET307がオンの時に比べ低下する。その低下量はシート検知センサ200の駆動電流に応じて変化する。そのため、CPU300は電圧値をコンパレータ312により検出し、シート検知センサ200の駆動電流を算出することができ、シート検知センサ200の駆動電流が正常な状態であるか否かを判断することができる。
【0024】
一方、シート検知センサ200を用いてシートの位置を検知する場合には、FET307はオン状態に切り替えられ、電流検出抵抗306へ流れる電流が減少する。これにより電流検出抵抗306下流の電圧の低下を低減する。これはシート検知センサ200へ供給する電源電圧が低下しないようにするためである。シート検知センサ200は、電源電圧が低下すると検出性能が低下してしまう虞がある。電源電圧の低下によって、シート検知センサ200のLED302に流れる電流が減少して光量が低下したり、シート検知センサ200の検出/非検出を決定する閾値が低下したりすることで、シートを検知する位置がずれてしまう可能性がある。図3はシートの検知位置を表した図である。図3(a)は正常時のシート検知位置を表しており、搬送中のシートがシート検知センサ200の中心位置に到達した時にシートを検知している。一方、図3(b)は電源電圧の低下によってシート検知位置がずれてしまっている場合を表しており、シートの検知位置は、シート検知センサ200の中心位置からずれDだけずれた位置で検知している。このようなずれが発生すると、例えばシートとシート上に形成される画像にずれが発生してしまう。
【0025】
本発明では、FET307のオフ状態とオン状態とを切り替えることによって、シート位置検知時はシート検知センサ200の電源電圧低下を低減して検知位置のずれを防止する。一方、故障検知時はシート検知センサ200の駆動電流に応じて低下した電圧を検知することで、シート検知センサ200の故障を検知可能とする。以上のFETの切替制御により故障検知機能とシート位置検知特性を両立させることができる。
【0026】
以下にシート検知センサ200のパルス制御による外乱光耐性の向上について図4を用いて説明する。図4は、シート検知センサの検知領域内にシートが存在する時のシート検知センサ200の発光タイミングとサンプリングタイミング(受光結果)、IC304内部のコンパレータ後出力を示している。図4(a)は外乱光が無い状態、図4(b)は外乱光を検出してしまっている状態を表している。発光タイミングはHighの場合に発光している状態、サンプリングタイミングはHighの場合にフォトダイオード303を用いて検知している状態を示している。コンパレータ後出力は、サンプリングタイミングにおいてフォトダイオード303が光を検出した場合にHigh、サンプリングタイミングではない場合、もしくはサンプリングタイミングで光を検出していない場合にLowを出力するようになっている。IC304は所定の周期でLED302をパルス発光し、発光したタイミングと消灯したタイミングの両方でフォトダイオード303の検知を行う。
【0027】
図4(a)のように外乱光の無い状態であれば、LED302が発光したタイミングではコンパレータ後出力はHighとなり、LED302が消灯したタイミングではコンパレータ後出力はLowとなる。
【0028】
図4(b)のように外乱光がある状態では、LED302が消灯したタイミングであっても、外乱光を受けてコンパレータ後出力はHighになってしまう。この時には、LED302が発光したタイミングのコンパレータ後出力に関しても、シートを検知したのではなく、外乱光を受けてHighが出力されている可能性が考えられるので、シートを検知したと判断してしまうと誤検知してしまう虞がある。
【0029】
IC304は、上記の外乱光がある場合の誤検知を防止するために、図4(a)のように、コンパレータ後出力がHighとLowとが交互に3回続いた場合にシートを検知したことを示すHigh信号を出力する。即ち、図4(b)のようにコンパレータ後出力にHighが続く場合はLow信号を出力する。これにより外乱光があった場合には非検知とすることができ、外乱光による誤検知を防止することができる。また、この発光タイミングの周期を、発生する可能性が高い外乱光、例えば蛍光灯の発光周期等とずらすことで、周期的な外乱光に対する耐性も向上させることができる。
【0030】
以下にシート検知センサ200の故障検知方法の詳細について説明する。シート検知センサ200の故障検知は、電流検出抵抗306に流れる電流値変化の周期を検知して行う。一般的にシート検知センサ200は図4に示した発光タイミングのように所定の周期で発光を繰り返している。この周期に応じて駆動電流の変化も発生する。そのため、CPU300が検知した電流値の変化タイミングが、予め記憶しておいたシート検知センサ200の発光タイミングの周期に近い値であるかを判断することで、シート検知センサ200が正常に駆動しているかを判断することができる。例えば電流変化の周期が250μsのシート検知センサであれば、回路の応答性ばらつきも考慮して、検知した電流変化の周期が200μsから300μsの範囲内であれば正常、範囲外であれば故障と判断する。これにより、LED302もしくはIC304が故障し、電流が流れない状態や電流が流れっ放しになってしまう状態を検知することができる。
【0031】
なお、シート検知センサ200の故障検知方法は、電流変化の周期に基づいた検知方法に限らず、電流値の大きさに基づいたものであっても良い。この場合には、例えばシート検知センサのLED302が発光した時の電流が100mA程度であれば、LED302の発光タイミングにて検知した電流が50から150mAの範囲内であれば正常、範囲外であれば故障と判断する。これにより、LED302もしくはIC304が故障し、電流が流れない状態や電流が異常に流れてしまう状態を検知することができる。
【0032】
図5を用いてシート検知センサ200の故障検知を行う処理について説明する。図5は、CPU300が故障検知を行う時の処理を表すフローチャートである。まずCPU300は、搬送制御においてシート検知センサ200の出力に異常があった場合に故障検知を開始する(S101)。ここで、CPU300は、例えば所定のタイミングになってもシートがシート検知センサ200の検知位置に到達しなかったり、所定のタイミングになってもシートがシート検知センサ200の検知位置を離脱しなかった場合、処理をステップS102へ移行させる。
【0033】
一方、異常がない場合には、異常が発生したかどうかの判断を繰り返す(S101のN)。故障診断を開始すると(S101のY)、電源が正常であるか否かを判断する(S102)。シート検知センサ200の故障検知を行う前に電源の故障検知を行うことで、制御基板210の故障をシート検知センサ200の故障と誤検知することを防止する。電源が正常であるかの判断は、制御基板210からシート検知センサ200に供給する電源電圧5Vに対し、検知した電源電圧が4.5Vから5.5Vの範囲内であれば正常、範囲外であれば異常とすることで行う。電源が異常である場合(S102のN)には、画像形成装置の操作部IFに制御基板210が故障である旨を表示(S103)し、故障検知を終了する。
【0034】
電源が正常である場合(S102のY)には、FET307をオフ状態にし(S104)、電流検出抵抗306に流れる電流を検出して電流が正常であるかを判断する(S105)。電流が正常であるかの判断は、シート検知センサ200の発光周期が250μsであるのに対し、検知した電流変化の周期が200μsから300μsの範囲内であれば正常、範囲外であれば異常とすることで行う。検出した電流が異常である場合(S105のN)には、操作部IFにシート検知センサ200が故障である旨を表示し(S106)、故障検知を終了する。
【0035】
電流が正常である場合(S105のY)には、ジャムが発生していることを操作部IFに表示し(S107)、故障検知を終了する。
【0036】
本発明によれば、シート検知センサ200を制御する制御基板210において、シート検知センサ200の電源線に電流検出抵抗306を設け、この電流検出抵抗306に流れる電流を検知可能とした。シート検知センサ200に流れる電流を検知することで、検知電流に基づきシート検知センサ200の故障を特定することができ、故障箇所を特定するために費やす時間を短縮することができる。
【0037】
なお、シート検知センサ200の電源線に電流検出抵抗を設けることで、電源電圧が低下し、検出性能が担保できない可能性がある。電源電圧の低下によって、シート検知センサ200の発光部の光量が低下したり、シート検知センサ200がシートを検出したか否かを判定するための閾値が変動してしまうと、シートを検知する位置がずれてしまう可能性がある。
【0038】
そこで、本発明においては、シート検知センサの電源線に抵抗と並列にFET307を設け、シート検知時はFET307を制御して電源電圧が低下することを抑制し、センサ性能の低下を抑制している。
【0039】
シート検知センサ200によりシートを検知する場合、FET307をオン状態に制御し、FET307の経路にて電流の大部分が流れるようにして電圧低下を防止する。一方、シート検知センサ200の故障を検知する場合、FET307をオフ状態に制御し、電流検出抵抗306の経路に電流の大部分が流れるようにして電流検出抵抗の両端の電圧差を増大させ、電流を検出する。このように、電流検出抵抗306と並列にFET307を設け、シート検知とセンサの故障検知のタイミングを別にすることで、シート検知センサ200の検知性能を低下させることなく、シート検知センサ200の故障検知を行うことを可能にしている。
【符号の説明】
【0040】
R5〜R9 搬送ローラ
200 シート検知センサ
201 制御基板
211 制御部
212 電流検出部
302 LED
303 フォトダイオード
306 電流検出抵抗
307 FET
図1
図2
図3
図4
図5