媒体厚さ検出装置及び画像形成装置
【課題】媒体厚さを高精度に検出できる媒体厚さ検出装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】用紙Ｐの厚さを検出する媒体厚さ検出装置であって、ＬＥＤ素子１２と、受光面１３ａ上における受光位置を検出してこの受光位置を示す位置信号を出力するＰＳＤセンサ１３と、ＬＥＤ素子１２からの光を案内して受光面１３ａに向けて出射する導光レンズ１４と、導光レンズ１４を支持し、用紙Ｐの厚さに応じて導光レンズ１４を移動させて、受光位置を用紙Ｐの厚さに対応する位置にするホルダ１５とを備えている。
【解決手段】用紙Ｐの厚さを検出する媒体厚さ検出装置であって、ＬＥＤ素子１２と、受光面１３ａ上における受光位置を検出してこの受光位置を示す位置信号を出力するＰＳＤセンサ１３と、ＬＥＤ素子１２からの光を案内して受光面１３ａに向けて出射する導光レンズ１４と、導光レンズ１４を支持し、用紙Ｐの厚さに応じて導光レンズ１４を移動させて、受光位置を用紙Ｐの厚さに対応する位置にするホルダ１５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体の厚さを高精度に検出する媒体厚さ検出装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の媒体厚さ検出装置として、ガラスとプラテンローラの間に挟まれながら搬送される媒体（用紙）の先端部に、光源からガラスを通して斜めに光を照射し、用紙によってプラテンローラ上に形成される影の長さをイメージセンサで検出し、検出された影の長さに基づいて用紙の厚さを算出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６９７９２号公報（段落００２２、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の媒体厚さ検出装置では、用紙の端部の厚さしか検出できず、加えて、用紙の端部の形状は、しわ、折り曲げなどの厚さに影響を与える状態が発生しやすいので、用紙の厚さを高精度に検出できないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、媒体の厚さを高精度に検出できる媒体厚さ検出装置及びこれが適用された画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る媒体厚さ検出装置は、発光部と、受光面を有し、該受光面上における受光位置を検出して該受光位置を示す位置信号を出力する受光位置検出部と、前記発光部からの光を案内して前記受光面に向けて出射する導光部材と、前記導光部材を支持し、前記媒体の厚さに応じて前記導光部材を移動させて、前記受光位置を前記媒体の厚さに対応する位置にする移動部材とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、媒体の厚さを高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置の構造を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の媒体厚さ検出装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】図１の媒体厚さ検出装置の形状及び光路を概略的に示す平面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置の動作を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置の構造を概略的に示す斜視図である。
【図６】図５の媒体厚さ検出装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置の動作を示す説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置の構造を概略的に示す斜視図である。
【図９】図８の画像形成装置の要部の構造を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０の構造を概略的に示す斜視図であり、図２は、図１の媒体厚さ検出装置１０の構造を概略的に示す分解斜視図である。また、図３は、図１の媒体厚さ検出装置１０の形状及び光路を概略的に示す平面図である。媒体厚さ検出装置１０は、例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写機のような画像形成装置に適用することができる。また、媒体厚さ検出装置１０は、媒体の厚さを示す検出信号を利用する装置であれば、画像形成装置以外の装置にも適用可能である。
【００１０】
図１乃至図３に示されるように、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０は、装置本体に固定された構造物である基板１１と、基板１１の面１１ａ上に備えられた発光部としてのＬＥＤ素子１２と、基板１１の面１１ａ上に備えられた受光位置検出部である半導体位置検出素子（ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）素子）１３とを備えている。ＰＳＤ素子１３は、受光面（感光面）１３ａを有し、この受光面１３ａ上における光入射位置（受光位置）を検出してこの受光位置を示す位置信号を出力する。また、媒体厚さ検出装置１０は、ＬＥＤ素子１２からの光を案内し、光の断面サイズを縮小して（集光して）受光面１３ａに向けて出射する導光部材としての導光レンズ１４と、この導光レンズ１４を支持し、搬送ローラ（図示せず）によって矢印Ｄｐ方向に送られる媒体としての用紙Ｐの厚さに応じて導光レンズ１４を移動させる移動部材としてホルダ１５とを備えている。
【００１１】
基板１１は、例えば、媒体厚さ検出装置１０の本体部分又は媒体厚さ検出装置１０が組み込まれている装置（後述する図８に一例を示す）の本体部分に固定されている。第１の実施形態においては、基板１１の同じ面１１ａに、ＬＥＤ素子１２とＰＳＤ素子１３とが備えられている。このため、ＬＥＤ素子１２の発光面とＰＳＤ素子１３の受光面１３ａとは、同じ方向を向いている。また、基板１１の同じ面１１ａにＬＥＤ素子１２とＰＳＤ素子１３とが備えられているので、ＬＥＤ素子１２とＰＳＤ素子１３との間の相対的位置の精度を高めることができる。ただし、ＬＥＤ素子１２とＰＳＤ素子１３とをそれぞれ別個の基板に取付けることもできる。
【００１２】
ＬＥＤ素子１２は、媒体厚さ検出装置１０の光源として好適であるが、他の種類の光源を採用することもできる。
【００１３】
ＰＳＤ素子１３は、受光面（半導体面）１３ａ上のスポット状の入射光の位置（本実施形態においては１次元の位置）を検出できる光センサである。受光面１３ａは、入射した光の光量に応じた電荷を発生する材料が一様に塗布された面である。受光面１３ａのサイズは、例えば、数ｍｍ〜十数ｍｍの範囲内とすることができるが、このサイズには限定されない。ＰＳＤ素子１３の受光面１３ａ上にスポット状の入射光を照射すると、入射光量に応じた電荷が発生し、発生した電荷は両端の電極（図示せず）に到達する。到達した電荷の量は、入射光の位置から電極までの距離に反比例する。したがって、両端の電極から取り出した電流の値は、入射光のスポット光の位置に応じたデータとして使用することができる。なお、第１の実施形態においては、図１の上下方向に長尺な受光面１３ａを有し、受光面１３ａの上端と下端のそれぞれに電極（図示せず）が接続された１次元ＰＳＤ素子１３を用いている。
【００１４】
導光レンズ１４は、ガラスなどからなる平面形状が概ねＵ字状の光学素子である。導光レンズ１４は、ＬＥＤ素子１２に対向する光入射面１４ａと、ＬＥＤ素子１２から光入射面１４ａに入射した光を所定方向に導く第１の導光部１４ｂと、第１の導光部１４ｂを伝搬した光の伝搬方向を変える第１の反射面１４ｃと、第１の反射面１４ｃで反射した光を所定方向に導く第２の導光部１４ｄと、第２の導光部１４ｄを伝搬した光の伝搬方向を変える第２の反射面１４ｅと、第２の反射面１４ｅで反射した光を所定方向に導くとともに、光の断面サイズ（受光面１３ａの長手方向のサイズ）を小さくする（すなわち、集光する）テーパー状の第３の導光部１４ｆと、受光面１３ａに対向する光出射面１４ｇとを有している。光出射面１４ｇの図１の上下方向（導光レンズ１４の光出射面１４ｇの移動方向でもある）のサイズは、テーパー状の第３の導光部１４ｆによって、光入射面１４ａの図１の上下方向のサイズよりも小さくなるように形成されている。これは、受光面１３ａ上に受光面１３ａよりも断面形状が十分に小さい光線を照射するためである。また、導光レンズ１４の光入射面１４ａの図１の上下方向のサイズは、ＬＥＤ素子１２の発光面の図１の上下方向のサイズよりも大きい。これは、光入射面１４ａが移動しても、発光部１２ａからの光を入射できるようにするためである。なお、導光レンズ１４の形状は、ＬＥＤ素子１２とＰＳＤ素子１３の配置、形状などに応じて変更された、他の形状であってもよい。
【００１５】
ホルダ１５は、図示しない装置本体に支持された支軸１５ａを中心に回動可能に備えられており、導光レンズ１４を支持するホルダ本体１５ｂと、ホルダ本体１５ｂの一部に形成され、用紙Ｐの表面に当接する当接部１５ｃとを有している。第１の実施形態においては、支軸１５ａは、受光面１３ａに直交する方向の軸であることが望ましい。ホルダ本体１５ｂは、当接部１５ｃに用紙Ｐが当接することによって支軸１５ａを中心に回動し、この回動によってホルダ本体１５ｂに支持される導光レンズ１４の光出射面１４ｇが上下方向Ｄｖに移動する。
【００１６】
また、当接部１５ｃから支軸１５ａまでの第１の距離は、支軸１５ａから導光レンズ１４の光出射面１４ｇまでの第２の距離よりも短いことが望ましい。例えば、レバー比（＝第１の距離／第２の距離ホルダ）を調節することによって、当接部１５ｃの小さな変位を光出射面１４ｇの大きな変位にすることができ、ＰＳＤ素子１３を利用して、用紙Ｐの厚さなどの微量の変位を検出することができる。
【００１７】
図４（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０の動作を示す説明図であり、同図（ａ）は、ホルダ１５の当接部１５ｃがガイド板３１に当接している状態を示し、同図（ｂ）は、ホルダ１５の当接部１５ｃがガイド板３１上の用紙Ｐに当接している状態を示す。
【００１８】
図４（ａ）に示されるように、第１のステップとして、図示しない制御部は、ＬＥＤ素子１２を発光させ、ホルダ１５の当接部１５ｃがガイド板３１に当接しているときのＰＳＤ素子１３の検出信号を第１の情報として図示しないメモリに記憶させる。この第１の情報は、例えば、媒体厚さ検出装置１０が搭載されている画像形成装置の電源が投入されたときに取得されるようにしてもよい。
【００１９】
続く第２のステップとして、図示しない制御部は、図示しない搬送ローラ（後述する図８に示す）によって用紙Ｐを搬送する。搬送される用紙Ｐは、図４（ｂ）に示されるように、ホルダ１５の当接部１５ｃに当接して当接部１５ｃを用紙Ｐの厚さ分だけ押し上げる。この押し上げによって、ホルダ本体１５ｂが支軸１５ａを中心に回動し、この回動に伴って導光ガイド１４が回動し、導光ガイド１４の光出射面１４ｇが下降する。
【００２０】
続く第３のステップとして、制御部は、ＬＥＤ素子１２を発光させ、用紙Ｐが当接部１５ｃを押し上げているときのＰＳＤ素子１３の検出信号（第２の情報）を取得し、メモリに記憶されている第１の情報と取得された第２の情報とレバー比に基づいて、用紙Ｐの厚さを算出する。なお、制御部は、第２の情報を所定時間間隔又は所定距離間隔で複数回取得し、用紙Ｐの厚さの平均値を算出してもよい。
【００２１】
以上に説明したように、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０によれば、構成の簡素化を実現でき、また、用紙Ｐの厚さ用紙Ｐの各位置で検出できるので、用紙Ｐの厚さを高精度に検出することができる。
【００２２】
また、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０によれば、ＬＥＤ素子１２からの光を導光レンズ１４を用いてＰＳＤ素子１３に照射しているので、これらの構成をケースに収めることによって、外光の影響を受けない安定した検出ができる。
【００２３】
さらに、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０によれば、ホルダ１５のレバー比を変更（調整）することで、検出倍率を変化させることができる。
【００２４】
第２の実施形態．
図５は、本発明の第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置２０の構造を概略的に示す斜視図であり、図６は、図５の媒体厚さ検出装置２０の構造を概略的に示す分解斜視図である。図５及び図６において、図１及び図２（第１の実施形態）における構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置２０は、ホルダ２５の構造が、第１の実施形態におけるホルダ１５の構造と相違する。媒体厚さ検出装置２０は、例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写機のような画像形成装置に適用することができ、また、画像形成装置以外の装置にも適用可能である。
【００２５】
ホルダ２５は、図示しない装置本体に支持された支軸２５ａを中心に回動可能に備えられており、導光レンズ１４を支持するホルダ本体２５ｂと、ホルダ本体２５ｂの一部に形成され、用紙Ｐの表面に当接する当接部２５ｃとを有している。第２の実施形態においては、支軸２５ａは、受光面１３ａに平行な方向の軸であることが望ましい。ホルダ本体２５ｂは、当接部２５ｃに用紙Ｐが当接することによって支軸２５ａを中心に回動し、この回動によってホルダ本体２５ｂに支持される導光レンズ１４の光出射面１４ｇが上下方向Ｄｖに移動する。このように、第２の実施形態においては、ホルダ２５の支軸２５ａを基板１１と平行な軸として、当接部２５ｃの動きでホルダ本体２５ｂを回転動作させることで、導光レンズ１４を傾けることによって、導光レンズ１４の光出射面１４ｇの位置をＰＳＤ素子１３の受光面１３ａ上で移動させることができるように配置した。第２の実施形態の場合には、ホルダ２５の支軸２５ａを中心とする重量バランスをほぼ均衡させることができるので、当接部２５ｃに加えられる小さな押し上げ力で、ホルダ２５を回転動作させることができる。
【００２６】
また、当接部２５ｃから支軸２５ａまでの第１の距離は、支軸２５ａから導光レンズ１４の光出射面１４ｇまでの第２の距離よりも短いことが望ましい。例えば、レバー比（＝第１の距離／第２の距離ホルダ）を調節することによって、当接部２５ｃの小さな変位を光出射面１４ｇの大きな変位にすることができ、ＰＳＤ素子１３を利用して、用紙Ｐの厚さなどの微量の変位を検出することができる。
【００２７】
図７（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０の動作を示す説明図であり、同図（ａ）は、ホルダ２５の当接部２５ｃがガイド板３１に当接している状態を示し、同図（ｂ）は、ホルダ２５の当接部２５ｃがガイド板３１上の用紙Ｐに当接している状態を示す。
【００２８】
図７（ａ）に示されるように、第１のステップとして、図示しない制御部は、ＬＥＤ素子１２を発光させ、ホルダ２５の当接部２５ｃがガイド板３１に当接しているときのＰＳＤ素子１３の検出信号を第１の情報として図示しないメモリに記憶させる。この第１の情報は、例えば、媒体厚さ検出装置２０が搭載されている画像形成装置の電源が投入されたときに取得されるようにしてもよい。
【００２９】
続く第２のステップとして、図示しない制御部は、図示しない搬送ローラ（後述する図８に示す）によって用紙Ｐを搬送する。搬送される用紙Ｐは、図７（ｂ）に示されるように、ホルダ２５の当接部２５ｃに当接して当接部２５ｃを用紙Ｐの厚さ分だけ押し上げる。この押し上げによって、ホルダ本体２５ｂが支軸２５ａを中心に回動し、この回動に伴って導光ガイド１４が回動し、導光ガイド１４の光出射面１４ｇが下降する。
【００３０】
続く第３のステップとして、制御部は、ＬＥＤ素子１２を発光させ、用紙Ｐが当接部２５ｃを押し上げているときのＰＳＤ素子１３の検出信号（第２の情報）を取得し、メモリに記憶されている第１の情報と取得された第２の情報とに基づいて、用紙Ｐの厚さを算出する。なお、制御部は、第２の情報を所定時間間隔又は所定距離間隔で複数回取得し、用紙Ｐの厚さの平均値を算出してもよい。
【００３１】
以上に説明したように、第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置２０によれば、構成の簡素化を実現でき、また、用紙Ｐの厚さ用紙Ｐの各位置で検出できるので、用紙Ｐの厚さを高精度に検出することができる。
【００３２】
また、第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置２０によれば、ＬＥＤ素子１２からの光を導光レンズ１４を用いてＰＳＤ素子１３に照射しているので、これらの構成をケースに収めることによって、外光の影響を受けない安定した検出ができる。
【００３３】
さらに、第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置２０によれば、ホルダ２５のレバー比を変更（調整）することで、検出倍率を変化させることができる。
【００３４】
第３の実施形態．
図８は、本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置の構造を概略的に示す斜視図であり、図９は、図８の画像形成装置の要部の構造を概略的に示す斜視図である。
【００３５】
図８又は図９に示されるように、第３の実施形態に係る画像形成装置は、ドットインパクトプリンタ４０である。このドットインパクトプリンタ４０は、印字位置において用紙Ｐの下面を支えるプラテン４１と、用紙Ｐの厚さを検出するＰＳＤセンサユニット５０（例えば、第１又は第２の実施形態における媒体厚さ検出装置１０又は２０）と、用紙Ｐを矢印Ｄｐ方向に搬送するフロントフィードローラ４２及びリヤフィードローラ４３と、印字ヘッド４４と、ガイドシャフト４５と、印字ヘッド４４をガイドシャフト４５に移動可能に支持するキャリッジ４６と、キャリッジ４６をガイドシャフト４５に沿って移動させるスペースモータ４７とを備えている。
【００３６】
図示しない制御部からの指示により駆動されるパルスモータによってフロントフィードローラ４２及びリヤフィード４３が回転すると、用紙Ｐが搬送される。制御部は、用紙Ｐが印字位置に到達したときに、スペースモータ４７を起動させ、キャリッジ４６をガイドシャフト４５に沿って移動させる。キャリッジ４６に搭載された印字ヘッド４５は、制御部の指示により、印字ヘッド４５のピンを電磁石により駆動し、このピンが印字リボンを介して用紙Ｐを叩くことにより、リボンに含浸させたインクを用紙Ｐに転写する。転写されたインクのドットの並びにより、文字が構成される。
【００３７】
ＰＳＤセンサユニット５０は、キャリッジ４６に取り付けられたリボンプロテクタ４８に搭載されており、検出レバー（例えば、第１及び第２の実施形態におけるホルダ１５又は２５の当接部１５ｃ又は２５ｃ）が、用紙Ｐ側に突出している。ＰＳＤセンサユニット５０は、用紙Ｐが搬送されているときに、用紙Ｐの厚さを検出する動作を行う。印字ヘッド４４の横にＰＳＤセンサユニット５０が搭載されていることで、印字の直前の用紙Ｐの厚さを検出して、印字条件をフィードバック制御することができる。
【００３８】
ＰＳＤセンサユニット５０は、一定間隔を置いて、用紙Ｐの厚さを検出しており、常に１０回分の厚さの平均を取りながら用紙Ｐの厚さを判別し、判別された値に応じて、印刷時のキャリッジ４６の走行速度、印字ヘッド４４のピンによるインパクト強度などを変化させる。
【００３９】
以上に説明したように、第３の実施形態に係る画像形成装置４０によれば、用紙Ｐの厚さに応じて印字条件を変更することができるので、高品位の印刷を行うことができる。
【００４０】
また、例えば、ＰＳＤセンサユニット５０が、極端に厚い用紙を検出したときには、印字ヘッド４４を保護するために印字を停止させることもできる。
【００４１】
さらに、ＰＳＤセンサユニット５０が、用紙無しを検出したときには、プラテン４１の保護のため、印字を停止させることもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１０，２０ 媒体厚さ検出装置、 １１ 基板、 １１ａ 面、 １２ ＬＥＤ素子、 １２ａ 受光面（感光面）、 １３ ＰＳＤ素子、 １４ 導光レンズ、 １４ａ 光入射面、 １４ｇ 光出射面、 １５，２５ ホルダ、 １５ａ，２５ａ 支軸、 １５ｂ，２５ｂ ホルダ本体、 １５ｃ，２５ｃ 当接部、 ３１ ガイド板、 ４０ 画像形成装置、 ４１ プラテン、 ４２ フロントフィードローラ、 ４３ バックフィードローラ、 ４４ 印字ヘッド、 ４５ ガイドシャフト、 ４６ キャリッジ、 ４７ スペースモータ、 ５０ ＰＳＤセンサユニット、 Ｐ 用紙。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体の厚さを高精度に検出する媒体厚さ検出装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の媒体厚さ検出装置として、ガラスとプラテンローラの間に挟まれながら搬送される媒体（用紙）の先端部に、光源からガラスを通して斜めに光を照射し、用紙によってプラテンローラ上に形成される影の長さをイメージセンサで検出し、検出された影の長さに基づいて用紙の厚さを算出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６９７９２号公報（段落００２２、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の媒体厚さ検出装置では、用紙の端部の厚さしか検出できず、加えて、用紙の端部の形状は、しわ、折り曲げなどの厚さに影響を与える状態が発生しやすいので、用紙の厚さを高精度に検出できないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、媒体の厚さを高精度に検出できる媒体厚さ検出装置及びこれが適用された画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る媒体厚さ検出装置は、発光部と、受光面を有し、該受光面上における受光位置を検出して該受光位置を示す位置信号を出力する受光位置検出部と、前記発光部からの光を案内して前記受光面に向けて出射する導光部材と、前記導光部材を支持し、前記媒体の厚さに応じて前記導光部材を移動させて、前記受光位置を前記媒体の厚さに対応する位置にする移動部材とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、媒体の厚さを高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置の構造を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の媒体厚さ検出装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】図１の媒体厚さ検出装置の形状及び光路を概略的に示す平面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置の動作を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置の構造を概略的に示す斜視図である。
【図６】図５の媒体厚さ検出装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置の動作を示す説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置の構造を概略的に示す斜視図である。
【図９】図８の画像形成装置の要部の構造を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０の構造を概略的に示す斜視図であり、図２は、図１の媒体厚さ検出装置１０の構造を概略的に示す分解斜視図である。また、図３は、図１の媒体厚さ検出装置１０の形状及び光路を概略的に示す平面図である。媒体厚さ検出装置１０は、例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写機のような画像形成装置に適用することができる。また、媒体厚さ検出装置１０は、媒体の厚さを示す検出信号を利用する装置であれば、画像形成装置以外の装置にも適用可能である。
【００１０】
図１乃至図３に示されるように、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０は、装置本体に固定された構造物である基板１１と、基板１１の面１１ａ上に備えられた発光部としてのＬＥＤ素子１２と、基板１１の面１１ａ上に備えられた受光位置検出部である半導体位置検出素子（ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）素子）１３とを備えている。ＰＳＤ素子１３は、受光面（感光面）１３ａを有し、この受光面１３ａ上における光入射位置（受光位置）を検出してこの受光位置を示す位置信号を出力する。また、媒体厚さ検出装置１０は、ＬＥＤ素子１２からの光を案内し、光の断面サイズを縮小して（集光して）受光面１３ａに向けて出射する導光部材としての導光レンズ１４と、この導光レンズ１４を支持し、搬送ローラ（図示せず）によって矢印Ｄｐ方向に送られる媒体としての用紙Ｐの厚さに応じて導光レンズ１４を移動させる移動部材としてホルダ１５とを備えている。
【００１１】
基板１１は、例えば、媒体厚さ検出装置１０の本体部分又は媒体厚さ検出装置１０が組み込まれている装置（後述する図８に一例を示す）の本体部分に固定されている。第１の実施形態においては、基板１１の同じ面１１ａに、ＬＥＤ素子１２とＰＳＤ素子１３とが備えられている。このため、ＬＥＤ素子１２の発光面とＰＳＤ素子１３の受光面１３ａとは、同じ方向を向いている。また、基板１１の同じ面１１ａにＬＥＤ素子１２とＰＳＤ素子１３とが備えられているので、ＬＥＤ素子１２とＰＳＤ素子１３との間の相対的位置の精度を高めることができる。ただし、ＬＥＤ素子１２とＰＳＤ素子１３とをそれぞれ別個の基板に取付けることもできる。
【００１２】
ＬＥＤ素子１２は、媒体厚さ検出装置１０の光源として好適であるが、他の種類の光源を採用することもできる。
【００１３】
ＰＳＤ素子１３は、受光面（半導体面）１３ａ上のスポット状の入射光の位置（本実施形態においては１次元の位置）を検出できる光センサである。受光面１３ａは、入射した光の光量に応じた電荷を発生する材料が一様に塗布された面である。受光面１３ａのサイズは、例えば、数ｍｍ〜十数ｍｍの範囲内とすることができるが、このサイズには限定されない。ＰＳＤ素子１３の受光面１３ａ上にスポット状の入射光を照射すると、入射光量に応じた電荷が発生し、発生した電荷は両端の電極（図示せず）に到達する。到達した電荷の量は、入射光の位置から電極までの距離に反比例する。したがって、両端の電極から取り出した電流の値は、入射光のスポット光の位置に応じたデータとして使用することができる。なお、第１の実施形態においては、図１の上下方向に長尺な受光面１３ａを有し、受光面１３ａの上端と下端のそれぞれに電極（図示せず）が接続された１次元ＰＳＤ素子１３を用いている。
【００１４】
導光レンズ１４は、ガラスなどからなる平面形状が概ねＵ字状の光学素子である。導光レンズ１４は、ＬＥＤ素子１２に対向する光入射面１４ａと、ＬＥＤ素子１２から光入射面１４ａに入射した光を所定方向に導く第１の導光部１４ｂと、第１の導光部１４ｂを伝搬した光の伝搬方向を変える第１の反射面１４ｃと、第１の反射面１４ｃで反射した光を所定方向に導く第２の導光部１４ｄと、第２の導光部１４ｄを伝搬した光の伝搬方向を変える第２の反射面１４ｅと、第２の反射面１４ｅで反射した光を所定方向に導くとともに、光の断面サイズ（受光面１３ａの長手方向のサイズ）を小さくする（すなわち、集光する）テーパー状の第３の導光部１４ｆと、受光面１３ａに対向する光出射面１４ｇとを有している。光出射面１４ｇの図１の上下方向（導光レンズ１４の光出射面１４ｇの移動方向でもある）のサイズは、テーパー状の第３の導光部１４ｆによって、光入射面１４ａの図１の上下方向のサイズよりも小さくなるように形成されている。これは、受光面１３ａ上に受光面１３ａよりも断面形状が十分に小さい光線を照射するためである。また、導光レンズ１４の光入射面１４ａの図１の上下方向のサイズは、ＬＥＤ素子１２の発光面の図１の上下方向のサイズよりも大きい。これは、光入射面１４ａが移動しても、発光部１２ａからの光を入射できるようにするためである。なお、導光レンズ１４の形状は、ＬＥＤ素子１２とＰＳＤ素子１３の配置、形状などに応じて変更された、他の形状であってもよい。
【００１５】
ホルダ１５は、図示しない装置本体に支持された支軸１５ａを中心に回動可能に備えられており、導光レンズ１４を支持するホルダ本体１５ｂと、ホルダ本体１５ｂの一部に形成され、用紙Ｐの表面に当接する当接部１５ｃとを有している。第１の実施形態においては、支軸１５ａは、受光面１３ａに直交する方向の軸であることが望ましい。ホルダ本体１５ｂは、当接部１５ｃに用紙Ｐが当接することによって支軸１５ａを中心に回動し、この回動によってホルダ本体１５ｂに支持される導光レンズ１４の光出射面１４ｇが上下方向Ｄｖに移動する。
【００１６】
また、当接部１５ｃから支軸１５ａまでの第１の距離は、支軸１５ａから導光レンズ１４の光出射面１４ｇまでの第２の距離よりも短いことが望ましい。例えば、レバー比（＝第１の距離／第２の距離ホルダ）を調節することによって、当接部１５ｃの小さな変位を光出射面１４ｇの大きな変位にすることができ、ＰＳＤ素子１３を利用して、用紙Ｐの厚さなどの微量の変位を検出することができる。
【００１７】
図４（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０の動作を示す説明図であり、同図（ａ）は、ホルダ１５の当接部１５ｃがガイド板３１に当接している状態を示し、同図（ｂ）は、ホルダ１５の当接部１５ｃがガイド板３１上の用紙Ｐに当接している状態を示す。
【００１８】
図４（ａ）に示されるように、第１のステップとして、図示しない制御部は、ＬＥＤ素子１２を発光させ、ホルダ１５の当接部１５ｃがガイド板３１に当接しているときのＰＳＤ素子１３の検出信号を第１の情報として図示しないメモリに記憶させる。この第１の情報は、例えば、媒体厚さ検出装置１０が搭載されている画像形成装置の電源が投入されたときに取得されるようにしてもよい。
【００１９】
続く第２のステップとして、図示しない制御部は、図示しない搬送ローラ（後述する図８に示す）によって用紙Ｐを搬送する。搬送される用紙Ｐは、図４（ｂ）に示されるように、ホルダ１５の当接部１５ｃに当接して当接部１５ｃを用紙Ｐの厚さ分だけ押し上げる。この押し上げによって、ホルダ本体１５ｂが支軸１５ａを中心に回動し、この回動に伴って導光ガイド１４が回動し、導光ガイド１４の光出射面１４ｇが下降する。
【００２０】
続く第３のステップとして、制御部は、ＬＥＤ素子１２を発光させ、用紙Ｐが当接部１５ｃを押し上げているときのＰＳＤ素子１３の検出信号（第２の情報）を取得し、メモリに記憶されている第１の情報と取得された第２の情報とレバー比に基づいて、用紙Ｐの厚さを算出する。なお、制御部は、第２の情報を所定時間間隔又は所定距離間隔で複数回取得し、用紙Ｐの厚さの平均値を算出してもよい。
【００２１】
以上に説明したように、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０によれば、構成の簡素化を実現でき、また、用紙Ｐの厚さ用紙Ｐの各位置で検出できるので、用紙Ｐの厚さを高精度に検出することができる。
【００２２】
また、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０によれば、ＬＥＤ素子１２からの光を導光レンズ１４を用いてＰＳＤ素子１３に照射しているので、これらの構成をケースに収めることによって、外光の影響を受けない安定した検出ができる。
【００２３】
さらに、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０によれば、ホルダ１５のレバー比を変更（調整）することで、検出倍率を変化させることができる。
【００２４】
第２の実施形態．
図５は、本発明の第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置２０の構造を概略的に示す斜視図であり、図６は、図５の媒体厚さ検出装置２０の構造を概略的に示す分解斜視図である。図５及び図６において、図１及び図２（第１の実施形態）における構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置２０は、ホルダ２５の構造が、第１の実施形態におけるホルダ１５の構造と相違する。媒体厚さ検出装置２０は、例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写機のような画像形成装置に適用することができ、また、画像形成装置以外の装置にも適用可能である。
【００２５】
ホルダ２５は、図示しない装置本体に支持された支軸２５ａを中心に回動可能に備えられており、導光レンズ１４を支持するホルダ本体２５ｂと、ホルダ本体２５ｂの一部に形成され、用紙Ｐの表面に当接する当接部２５ｃとを有している。第２の実施形態においては、支軸２５ａは、受光面１３ａに平行な方向の軸であることが望ましい。ホルダ本体２５ｂは、当接部２５ｃに用紙Ｐが当接することによって支軸２５ａを中心に回動し、この回動によってホルダ本体２５ｂに支持される導光レンズ１４の光出射面１４ｇが上下方向Ｄｖに移動する。このように、第２の実施形態においては、ホルダ２５の支軸２５ａを基板１１と平行な軸として、当接部２５ｃの動きでホルダ本体２５ｂを回転動作させることで、導光レンズ１４を傾けることによって、導光レンズ１４の光出射面１４ｇの位置をＰＳＤ素子１３の受光面１３ａ上で移動させることができるように配置した。第２の実施形態の場合には、ホルダ２５の支軸２５ａを中心とする重量バランスをほぼ均衡させることができるので、当接部２５ｃに加えられる小さな押し上げ力で、ホルダ２５を回転動作させることができる。
【００２６】
また、当接部２５ｃから支軸２５ａまでの第１の距離は、支軸２５ａから導光レンズ１４の光出射面１４ｇまでの第２の距離よりも短いことが望ましい。例えば、レバー比（＝第１の距離／第２の距離ホルダ）を調節することによって、当接部２５ｃの小さな変位を光出射面１４ｇの大きな変位にすることができ、ＰＳＤ素子１３を利用して、用紙Ｐの厚さなどの微量の変位を検出することができる。
【００２７】
図７（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係る媒体厚さ検出装置１０の動作を示す説明図であり、同図（ａ）は、ホルダ２５の当接部２５ｃがガイド板３１に当接している状態を示し、同図（ｂ）は、ホルダ２５の当接部２５ｃがガイド板３１上の用紙Ｐに当接している状態を示す。
【００２８】
図７（ａ）に示されるように、第１のステップとして、図示しない制御部は、ＬＥＤ素子１２を発光させ、ホルダ２５の当接部２５ｃがガイド板３１に当接しているときのＰＳＤ素子１３の検出信号を第１の情報として図示しないメモリに記憶させる。この第１の情報は、例えば、媒体厚さ検出装置２０が搭載されている画像形成装置の電源が投入されたときに取得されるようにしてもよい。
【００２９】
続く第２のステップとして、図示しない制御部は、図示しない搬送ローラ（後述する図８に示す）によって用紙Ｐを搬送する。搬送される用紙Ｐは、図７（ｂ）に示されるように、ホルダ２５の当接部２５ｃに当接して当接部２５ｃを用紙Ｐの厚さ分だけ押し上げる。この押し上げによって、ホルダ本体２５ｂが支軸２５ａを中心に回動し、この回動に伴って導光ガイド１４が回動し、導光ガイド１４の光出射面１４ｇが下降する。
【００３０】
続く第３のステップとして、制御部は、ＬＥＤ素子１２を発光させ、用紙Ｐが当接部２５ｃを押し上げているときのＰＳＤ素子１３の検出信号（第２の情報）を取得し、メモリに記憶されている第１の情報と取得された第２の情報とに基づいて、用紙Ｐの厚さを算出する。なお、制御部は、第２の情報を所定時間間隔又は所定距離間隔で複数回取得し、用紙Ｐの厚さの平均値を算出してもよい。
【００３１】
以上に説明したように、第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置２０によれば、構成の簡素化を実現でき、また、用紙Ｐの厚さ用紙Ｐの各位置で検出できるので、用紙Ｐの厚さを高精度に検出することができる。
【００３２】
また、第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置２０によれば、ＬＥＤ素子１２からの光を導光レンズ１４を用いてＰＳＤ素子１３に照射しているので、これらの構成をケースに収めることによって、外光の影響を受けない安定した検出ができる。
【００３３】
さらに、第２の実施形態に係る媒体厚さ検出装置２０によれば、ホルダ２５のレバー比を変更（調整）することで、検出倍率を変化させることができる。
【００３４】
第３の実施形態．
図８は、本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置の構造を概略的に示す斜視図であり、図９は、図８の画像形成装置の要部の構造を概略的に示す斜視図である。
【００３５】
図８又は図９に示されるように、第３の実施形態に係る画像形成装置は、ドットインパクトプリンタ４０である。このドットインパクトプリンタ４０は、印字位置において用紙Ｐの下面を支えるプラテン４１と、用紙Ｐの厚さを検出するＰＳＤセンサユニット５０（例えば、第１又は第２の実施形態における媒体厚さ検出装置１０又は２０）と、用紙Ｐを矢印Ｄｐ方向に搬送するフロントフィードローラ４２及びリヤフィードローラ４３と、印字ヘッド４４と、ガイドシャフト４５と、印字ヘッド４４をガイドシャフト４５に移動可能に支持するキャリッジ４６と、キャリッジ４６をガイドシャフト４５に沿って移動させるスペースモータ４７とを備えている。
【００３６】
図示しない制御部からの指示により駆動されるパルスモータによってフロントフィードローラ４２及びリヤフィード４３が回転すると、用紙Ｐが搬送される。制御部は、用紙Ｐが印字位置に到達したときに、スペースモータ４７を起動させ、キャリッジ４６をガイドシャフト４５に沿って移動させる。キャリッジ４６に搭載された印字ヘッド４５は、制御部の指示により、印字ヘッド４５のピンを電磁石により駆動し、このピンが印字リボンを介して用紙Ｐを叩くことにより、リボンに含浸させたインクを用紙Ｐに転写する。転写されたインクのドットの並びにより、文字が構成される。
【００３７】
ＰＳＤセンサユニット５０は、キャリッジ４６に取り付けられたリボンプロテクタ４８に搭載されており、検出レバー（例えば、第１及び第２の実施形態におけるホルダ１５又は２５の当接部１５ｃ又は２５ｃ）が、用紙Ｐ側に突出している。ＰＳＤセンサユニット５０は、用紙Ｐが搬送されているときに、用紙Ｐの厚さを検出する動作を行う。印字ヘッド４４の横にＰＳＤセンサユニット５０が搭載されていることで、印字の直前の用紙Ｐの厚さを検出して、印字条件をフィードバック制御することができる。
【００３８】
ＰＳＤセンサユニット５０は、一定間隔を置いて、用紙Ｐの厚さを検出しており、常に１０回分の厚さの平均を取りながら用紙Ｐの厚さを判別し、判別された値に応じて、印刷時のキャリッジ４６の走行速度、印字ヘッド４４のピンによるインパクト強度などを変化させる。
【００３９】
以上に説明したように、第３の実施形態に係る画像形成装置４０によれば、用紙Ｐの厚さに応じて印字条件を変更することができるので、高品位の印刷を行うことができる。
【００４０】
また、例えば、ＰＳＤセンサユニット５０が、極端に厚い用紙を検出したときには、印字ヘッド４４を保護するために印字を停止させることもできる。
【００４１】
さらに、ＰＳＤセンサユニット５０が、用紙無しを検出したときには、プラテン４１の保護のため、印字を停止させることもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１０，２０ 媒体厚さ検出装置、 １１ 基板、 １１ａ 面、 １２ ＬＥＤ素子、 １２ａ 受光面（感光面）、 １３ ＰＳＤ素子、 １４ 導光レンズ、 １４ａ 光入射面、 １４ｇ 光出射面、 １５，２５ ホルダ、 １５ａ，２５ａ 支軸、 １５ｂ，２５ｂ ホルダ本体、 １５ｃ，２５ｃ 当接部、 ３１ ガイド板、 ４０ 画像形成装置、 ４１ プラテン、 ４２ フロントフィードローラ、 ４３ バックフィードローラ、 ４４ 印字ヘッド、 ４５ ガイドシャフト、 ４６ キャリッジ、 ４７ スペースモータ、 ５０ ＰＳＤセンサユニット、 Ｐ 用紙。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体の厚さを検出する媒体厚さ検出装置において、
発光部と、
受光面を有し、該受光面上における受光位置を検出して該受光位置を示す位置信号を出力する受光位置検出部と、
前記発光部からの光を案内して前記受光面に向けて出射する導光部材と、
前記導光部材を支持し、前記媒体の厚さに応じて前記導光部材を移動させて、前記受光位置を前記媒体の厚さに対応する位置にする移動部材と
を備えたことを特徴とする媒体厚さ検出装置。
【請求項２】
前記導光部材は、
前記発光部に対向する光入射面と、
前記受光面に対向し、前記導光部材の移動に伴って所定方向に移動する光出射面と
を有し、
前記光出射面の前記所定方向のサイズは、前記受光面の前記所定方向のサイズよりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項３】
前記導光部材の前記光入射面の前記所定方向のサイズは、前記発光部の前記所定方向のサイズよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項４】
前記導光部材は、
前記光入射面から入射した光を案内する導光部と、
前記導光部内における光の伝搬方向を変える光反射面と
を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項５】
前記移動部材は、
支軸を中心に回動可能であり、前記導光部材を支持する移動部材本体と、
前記移動部材本体の一部に形成され、前記媒体の表面に当接する当接部と
を有し、
前記当接部に前記媒体が当接することによって前記移動部材本体が回動し、該回動によって前記移動部材本体に支持される前記導光部材の前記光出射面が移動する
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項６】
前記支軸は、前記受光面に直交する方向の軸であることを特徴とする請求項５に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項７】
前記支軸は、前記受光面に平行な方向の軸であることを特徴とする請求項５に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項８】
前記当接部から前記支軸までの距離は、前記支軸から前記導光部材の前記光出射面までの距離よりも短いことを特徴とする請求項６又は７に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項９】
前記受光面は、入射した光の光量に応じた電荷を発生する材料が一様に塗布された半導体光位置検出器であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項１０】
基板をさらに備え、
前記発光部と前記受光位置検出部は、前記発光部の発光面と前記受光面とが同じ方向を向くように、前記基板の同じ面上に配置された
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項１１】
媒体を搬送する媒体搬送部と、
前記媒体の厚さを検出する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の媒体厚さ検出装置と、
前記媒体の厚さに応じた印刷条件で印刷を行う印刷部と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
媒体の厚さを検出する媒体厚さ検出装置において、
発光部と、
受光面を有し、該受光面上における受光位置を検出して該受光位置を示す位置信号を出力する受光位置検出部と、
前記発光部からの光を案内して前記受光面に向けて出射する導光部材と、
前記導光部材を支持し、前記媒体の厚さに応じて前記導光部材を移動させて、前記受光位置を前記媒体の厚さに対応する位置にする移動部材と
を備えたことを特徴とする媒体厚さ検出装置。
【請求項２】
前記導光部材は、
前記発光部に対向する光入射面と、
前記受光面に対向し、前記導光部材の移動に伴って所定方向に移動する光出射面と
を有し、
前記光出射面の前記所定方向のサイズは、前記受光面の前記所定方向のサイズよりも小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項３】
前記導光部材の前記光入射面の前記所定方向のサイズは、前記発光部の前記所定方向のサイズよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項４】
前記導光部材は、
前記光入射面から入射した光を案内する導光部と、
前記導光部内における光の伝搬方向を変える光反射面と
を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項５】
前記移動部材は、
支軸を中心に回動可能であり、前記導光部材を支持する移動部材本体と、
前記移動部材本体の一部に形成され、前記媒体の表面に当接する当接部と
を有し、
前記当接部に前記媒体が当接することによって前記移動部材本体が回動し、該回動によって前記移動部材本体に支持される前記導光部材の前記光出射面が移動する
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項６】
前記支軸は、前記受光面に直交する方向の軸であることを特徴とする請求項５に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項７】
前記支軸は、前記受光面に平行な方向の軸であることを特徴とする請求項５に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項８】
前記当接部から前記支軸までの距離は、前記支軸から前記導光部材の前記光出射面までの距離よりも短いことを特徴とする請求項６又は７に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項９】
前記受光面は、入射した光の光量に応じた電荷を発生する材料が一様に塗布された半導体光位置検出器であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項１０】
基板をさらに備え、
前記発光部と前記受光位置検出部は、前記発光部の発光面と前記受光面とが同じ方向を向くように、前記基板の同じ面上に配置された
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の媒体厚さ検出装置。
【請求項１１】
媒体を搬送する媒体搬送部と、
前記媒体の厚さを検出する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の媒体厚さ検出装置と、
前記媒体の厚さに応じた印刷条件で印刷を行う印刷部と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−８８２２７（Ｐ２０１２−８８２２７Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３６３６４（Ｐ２０１０−２３６３６４）
【出願日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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