端部位置検出装置および画像形成装置
【課題】 クランクアームを用いて記録材の端部位置の検知を行うと、クランクアームの回転角度に応じて記録材の端部位置の検知精度がばらついてしまう。
【解決手段】
モータのステップ数に応じて、検知精度が落ちるエリアに関しては２倍の分解能を用い、検知精度の良いエリアは通常の分解能を用いるようにしたので、検知精度を向上させ且つＣＰＵ２０１の発生させるタイマ割込みの回数を必要最低限にすることもでき、クランクアーム方式の端部位置検出装置であっても精度よく記録材Ｐの端部位置検出を行うことが可能となる。
【解決手段】
モータのステップ数に応じて、検知精度が落ちるエリアに関しては２倍の分解能を用い、検知精度の良いエリアは通常の分解能を用いるようにしたので、検知精度を向上させ且つＣＰＵ２０１の発生させるタイマ割込みの回数を必要最低限にすることもでき、クランクアーム方式の端部位置検出装置であっても精度よく記録材Ｐの端部位置検出を行うことが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材の端部位置を検知する記録材端部位置検出装置及び端部位置検出装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置において、記録材は、給紙カセットから給送ローラにより画像形成部に給送され、搬送される。搬送される記録材は、搬送ローラの外径差、搬送ローラとの摩耗による搬送速度の差、記録材をガイドする搬送ガイドと記録材の摺擦抵抗などの様々な影響により、記録材の搬送方向に対して斜めの状態（以下、斜行ともいう）で搬送されることがある。記録材が斜行した状態で搬送されて感光ドラム上のトナー像を記録材に転写すると、記録材に対して画像が斜めの状態で印字されてしまう。そこで、画像形成装置では記録材の斜行を抑制するために、レジストローラ対や搬送ローラ対にシャッター部材を設けて記録材先端を当接させて、記録材の先端を揃えてから画像形成部に搬送することで斜行を抑制するものがある。しかしながら、記録材先端を突き当てて斜行を抑制する構成は記録材の搬送方向と平行方向には有効であるが、記録材の搬送方向と直交方向には位置ずれの抑制が出来ない。また、両面印刷する構成では、１面目で定着部を抜けた記録材は、定着部の熱と圧力により収縮するため、２面目の記録材サイズが１面目の記録材サイズより小さくなり、記録材の搬送方向と平行な端部位置が異なる場合がある。
【０００３】
そこで、記録材の搬送方向と直交方向の位置ずれに対応するために、記録材の搬送方向に平行な記録材端部位置を検知する構成を備えているものがある。記録材端部位置を検知する構成として、特許文献１には、記録材の搬送方向と直交方向に、記録材を横切るようにフォトインタラプタを移動させ、基準位置から記録材が光を遮光する位置までの距離により記録材端部位置を検知する。そして、記録材の位置と画像形成位置を相対的に合わせることにより、記録材と画像のずれを補正する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１２４１８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術で説明したように、基準位置からどれだけセンサが移動したかによって記録材の端部位置を検知することができるが、記録材の端部位置を検知するには基準位置からの移動距離を得なければならなかった。そのため、記録材の端部位置を検知する際には、まず基準位置を検知する位置にセンサを移動させ、基準位置を検知してから記録材の端部位置を検知するという動作になっていた。そのため、記録材の端部位置を検知するためには、センサを基準位置まで移動させる方向への駆動と、記録材の端部位置まで移動させる方向と２つの方向に移動させなければならない。つまり、専用の駆動源や、駆動を切り換える部材が必要となりコストアップの原因となっていた。
【０００６】
そこで、センサを往復運動させるために専用の駆動源や部材を用いることなく、記録材の端部位置を検知するために、クランクアームを用いることができる。しかし、クランクアームを用いて記録材の端部位置の検知を行うと、クランクアームの回転角度に応じて記録材の端部位置の検知精度がばらついてしまうという課題があった。
【０００７】
本出願に係る発明は、以上のような状況を鑑みたものであり、クランクアームを用いた端部位置検出装置においても、精度良く記録材の端部位置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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、回転可能に軸支され、駆動部からの駆動により回転する回転部材と、前記回転部材と接続され、前記回転部材が回転することにより往復運動するセンサユニットと、前記センサユニットに搭載され、記録材の有無を検出する記録材検出センサと、前記回転部材が回転することにより前記センサユニットが往復運動している間に、前記記録材検出センサによって記録材が有ると検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度、又は前記回転部材が回転することにより前記センサユニットが往復運動している間に、前記記録材検出センサによって記録材が無いと検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度に基づき、前記記録材検出センサが記録材の搬送方向と直交する側の記録材の端部を検出し、記録材が搬送される位置を算出する制御手段を有し、前記制御手段は、前記回転部材が回転した回転速度を検出する際の分解能を、前記駆動部の状態に応じて制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成によれば、クランクアームを用いた端部位置検出装置においても、精度良く記録材の端部位置を検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】記録材端部位置検出装置の構成を示す図
【図２】記録材端部位置検出装置の動作制御を示す図
【図３】記録材の端部位置を検出している状態を示す図
【図４】記録材検出センサの出力値とクランクアームの回転角度を示すグラフ
【図５】センサユニット１１０の動きとクランクアームの回転角度の変化の様子を示す図
【図６】クランクアーム１０２の回転角度とセンサユニット１１０の直線方向の移動量の関係を示すグラフ
【図７】センサユニットの１ステップ当たりの移動量を示す表
【図８】第１の実施形態における記録材の検知精度のばらつきを解消するための方法を示すフローチャート
【図９】ステッピングモータの２相励磁方式における２つの励磁相信号を示す図
【図１０】第１の実施形態におけるステッピングモータのステップ数とタイマ割込みのタイミングを示す図
【図１１】第１の実施形態における記録材の検知精度のばらつきを解消するための方法を示すフローチャート
【図１２】第２の実施形態におけるステッピングモータのステップ数とタイマ割込みのタイミングを示す図
【図１３】画像形成装置の概略構成図
【図１４】片面プリントの画像形成時に主走査書き出し位置を調整するときのフローチャート
【図１５】画像形成装置の概略構成図
【図１６】両面プリントの画像形成時に主走査書き出し位置を調整するときのフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態における記録材端部位置検出装置の構成を示す図である。記録材端部位置検出装置は、回転中心としてのクランク軸１０１を中心に回転可能に軸支された回転部材としてのクランクアーム１０２を有している。なお、ここではクランクアーム１０２は円盤状に構成されているが、棒状のリンク部材で構成することも可能である。連接リンク１０４の一端は、クランクアーム１０２上の接続部１０３において、クランクアーム１０２と回転可能に接続されている。連接リンク１０４の他方の端部である接続部１０５には、センサユニット１１０が接続されている。クランクアーム１０２はクランクアーム駆動部（不図示）により回転させられる。センサユニット１１０は、クランク軸１０１と接続部１０５とを結んだ直線上を往復運動するような構成となっている。センサユニット１１０には、記録材検出センサの発光部１１１及び受光部１１２が搭載されている。記録材検出センサの発光部１１１及び受光部１１２を合わせて、記録材検出センサとする。クランクアーム１０２が１回転することにより、センサユニット１１０は１往復する。
【００１３】
なお、ここでは発光部１１１と受光部１１２とを対向させて透過型の記録材検出センサとして記録材の有無を検知しているが、発光部１１１と受光部１１２とを同一面上に配置して反射型の記録材検出センサとして記録材の有無を検知することも可能である。
【００１４】
記録材検出センサの発光部１１１と受光部１１２との間に遮るものが存在しない場合、受光部１１２は発光部１１１からの光を受光することができる。発光部１１１と受光部１１２との間に記録材Ｐが存在する場合、記録材Ｐにより発光部１１１からの光が遮光されるため、受光部１１２は光を受光することができない。これより記録材検出センサは、発光部１１１と受光部１１２との光路上に記録材Ｐが存在するか否かを検知することができる。また、受光部１１２の出力を検知し、記録材Ｐの有無の切り替わりを意味する出力の変化点を検知することで、記録材Ｐの端部を検知できる。
【００１５】
次に、クランク軸１０１からセンサユニット１１０の接続部１０５までの距離を求める方法について説明する。図１に示すように、クランク軸１０１と接続部１０３との間の距離、すなわちクランクアームの回転半径をＲ、接続リンク１０４の長さをＬとする。さらに、クランク軸１０１と接続部１０５とを結んだ直線１２２と、クランク軸１０１と接続部１０３とを結んだ直線１２３とが成す角度をθ［ｒａｄ］（以降、「クランクアーム角度」と呼ぶ）とする。このとき、クランク軸１０１から接続部１０５までの距離をＸとすると、距離Ｘは次式で表すことができる。
【００１６】
【数１】
【００１７】
したがって、クランクアーム角度θが得られれば、センサユニットの位置を求めることができる。クランクアーム１０２を回転させてセンサユニット１１０を往復運動させながら、記録材検出センサの出力値を検知し、記録材Ｐの端部を検知したときのクランクアーム角度Φを得ることでクランク軸１０１から記録材Ｐの端部位置までの距離を算出することができる。
【００１８】
図２は、記録材端部位置検出装置の動作制御を示すブロック図の一例である。ＣＰＵ２０１は、記録材検出センサ１１０の発光部１１１及び受光部１１２と接続されており、発光部１１１を点灯させたときの受光部１１２の出力を検知する。発光部１１１と受光部１１２との間に記録材Ｐが無いときは受光部の出力値は大きくなり、出力値はＨｉｇｈと検知される。発光部１１１と受光部１１２との間に記録材Ｐがあるときは受光部１１２の出力値が記録材Ｐに遮光されることにより小さくなり、出力値はＬｏｗと検知される。
【００１９】
また、ＣＰＵ２０１はクランクアーム駆動部２３０の駆動を制御しており、クランクアーム駆動部２３０からの駆動力により、クランクアーム１０２は回転する。クランクアーム駆動部２３０は、ステッピングモータ等のモータ及び制御回路であり、ＣＰＵ２０１からの信号に基づいて角度制御や速度制御を行うことができる。ＣＰＵ２０１では、クランクアーム駆動部２３０へ送る制御信号により、クランクアーム１０２の回転角度を算出することができる。例えば、ステッピングモータが１回転するときの駆動パルス数は決まっているため、ステッピングモータの駆動パルス数をＣＰＵ２０１でカウントすることにより、ステッピングモータの回転角度を算出することができる。ステッピングモータからクランクアーム１０２には、直接、又はギア等を介して駆動が伝えられる構成であれば、ステッピングモータの角度及びギア比等に基づいて、クランクアーム１０２の回転角度を算出することができる。
【００２０】
図３は、記録材の端部位置を検知している状態を示した図である。記録材Ｐは矢印３２０の方向に搬送される。記録材端部位置検出装置は、記録材Ｐの搬送方向と直交する矢印３２２の方向にセンサユニット１１０が往復運動するように配置される。クランクアーム１０２は、クランク軸１０１で軸支され、矢印３２１の方向に回転する。なお、クランクアーム１０２は矢印３２１と逆方向に回転することも可能である。クランクアーム１０２は、記録材の端部位置を検知している間は一方向に回転するものとする。
【００２１】
クランクアーム１０２がクランクアーム駆動部によって回転されることで、センサユニット１１０は矢印３２２の方向に往復運動する。記録材検出センサの発光部１１１と受光部１１２の光路上に記録材Ｐが存在しなければ、記録材検出センサの出力はＨｉｇｈになる（以降、「記録材なし」とも呼ぶ）。記録材検出センサの発光部１１１と受光部１１２の光路上に記録材Ｐが存在すれば、記録材検出センサの出力はＬｏｗになる（以降、「記録材あり」とも呼ぶ）。センサ出力がＨｉｇｈからＬｏｗ、又はＬｏｗからＨｉｇｈに変わるときに、記録材Ｐの端部が記録材検出センサの発光部１１１と受光部１１２の光路上に存在しているといえる。したがって、記録材検出センサの発光部１１１と受光部１１２の光路が記録材の端部を通過するようにセンサユニットを配置して往復運動させることで、記録材の搬送方向と平行な記録材の端部位置を検知することができる。記録材Ｐの端部位置を検知するときに、記録材Ｐは搬送されていても停止していても構わない。
【００２２】
図４は、記録材検出センサの出力値とクランクアームの回転角度を示したグラフである。上記に記載したように、記録材検出センサの出力値がＨｉｇｈであるときが記録材なし、Ｌｏｗであるときが記録材ありを示している。横軸は、クランクアームの回転角度を示している。記録材検出センサの出力値がＨｉｇｈとなっている期間のクランクアームの回転角度をφとする。ここでは、一例としてクランクアーム駆動部はステッピングモータを用いているため、所定期間におけるクランクアームの回転角度φは、ＣＰＵ２０１により算出することができる。このようにして、記録材検出センサの出力値がＨｉｇｈとなっている期間にクランクアームの回転角度φを算出する。
【００２３】
次に、クランクアームの回転角度φから記録材の端部位置を求める方法について説明する。図５には（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と時間が経過した時のセンサユニット１１０の動きとクランクアームの回転角度の変化の様子を示す。図５（ａ）は、紙有りから紙無しとなった状態であり、図５（ｂ）はリンク部材１０４がクランク軸１０１と接続部１０５とを結ぶ直線１２２上に重なった状態であり、図５（ｃ）は紙無しから紙有りをとなった状態を示している。図５（ａ）に示すように、受光部１１２の出力値がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わるときのクランク軸１０１と接続部１０３とを結ぶと、直線１３１となる。一方、図５（ｃ）に示すように、受光部１１２の出力値がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わるときのクランク軸１０１と接続部１０３とを結ぶと、直線１３２になる。クランク機構の幾何学的な関係から、直線１３１と直線１２３とは、直線１２２を中心に対称となる。したがって、記録材検出センサの受光部１１２の出力値がＨｉｇｈであるときのクランクアームの回転角度φは、図５（ｃ）に示す直線１３１と直線１２３とが成す角度と等しくなる。回転角度φはＣＰＵで算出可能であり、回転角度φの二等分線が直線１２２となる。したがって、図５（ｃ）に示すようにθはφの半分の角度となることがわかる。
【００２４】
【数２】
【００２５】
式（１）、（２）により、クランク軸１０１から記録材Ｐの端部の距離を求めることができる。
【００２６】
このように、受光部１１２で記録材なしを検知している間にクランクアームが回転した角度φをＣＰＵで算出すれば、記録材Ｐの端部位置を算出することができる。また、受光部１１２で記録材ありを検知している間にクランクアームが回転した角度をＣＰＵで算出することでも、記録材Ｐの端部位置を算出することができる。
【００２７】
次に、クランクアーム１０２の回転角度とセンサユニット１１０の直線方向の移動量の関係について説明する。図６は、横軸にクランクアームの回転角度θ、縦軸にセンサユニット１１０の位置を示したグラフである。図１で説明した構成において、クランクアームの回転半径Ｒを３ｍｍ、リンク部材の長さＬを９ｍｍとし、センサユニット１１０の位置を式（１）に基づいて計算し、プロットしたものである。
【００２８】
横軸には、回転角度θを示す軸と共にステップ数を示す軸も置いている。これはクランクアーム駆動用のモータにステッピングモータを用いており、ステッピングモータのステップ数が回転角度と対応しているからである。本実施形態においては、ステッピングモータを２相励磁方式で駆動した際のステップ数が８４ステップでセンサユニット１１０は１往復、すなわちθが３６０度（２π［ｒａｄ］）になるように構成されている。グラフでは、ステップ数が０から８４までの各ステップ数におけるセンサユニット１１０の位置Ｘをプロットしている。角度３６０度が８４ステップに相当するので、１ステップ当たりの角度は３６０÷８４＝４．３度となる。したがってグラフではクランクアームが４．３度回転する毎にセンサユニット位置の変化の様子がわかるようになっている。
【００２９】
図６の６０１、６０３、６０５で示す丸で囲まれたエリアは、プロットが密になっており、１ステップ当たりのセンサユニット移動量が少ないことを示している。一方、図６の６０２、６０４で示す丸で囲まれたエリアは、プロットが粗になっており、１ステップ当たりのセンサユニット移動量が多いことを示している。センサユニットの１ステップ当たりの移動量がセンサユニット１１０の位置によってどのような値になるのか具体的なデータを図７の表に示した。図７の表において最右列のデータは、そのステップ数におけるセンサユニット１１０の位置の値と、ひとつ前のステップ数におけるセンサユニット１１０の位置との差をとったデータである。つまり、１ステップでどれだけセンサユニット１１０が移動するのかを示したデータである。この表から１ステップの移動量が小さいところでは０．０１ｍｍ、大きいところでは０．２４ｍｍとなっていることがわかる。
【００３０】
ＣＰＵがこの表に示した１ステップ単位という分解能としての検出タイミングでクランクアームの回転角度の検知を行うと、同じ１ステップと検知された場合でも、実際のセンサユニット１１０の移動量は０．０１ｍｍから０．２４ｍｍの間でばらつきがあることになる。このばらつきが記録材Ｐの端部位置の検知精度のばらつきとなってしまう。つまり、図６の６０１、６０３、６０５で示す丸で囲まれたエリアは、センサユニット１１０の移動量が少ないため、検知精度が高いエリアとなる。一方、図６の６０２、６０４で示す丸で囲まれたエリアは、センサユニット１１０の移動量が多いため、検知精度が低いエリアとなる。このように、センサユニット１１０の位置によって記録材Ｐの検知精度が変化してしまうことがわかる。
【００３１】
この記録材の検知精度のばらつきを解消するための方法を、図８のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ１０１において、ＣＰＵ２０１はクランクアームの回転角度θが０度になるのを待つ。クランクアームの回転角度θが０度となる位置は、図５を用いて説明したように受光部１１２で記録材なしを検知している間に、クランクアームの回転角度φをＣＰＵ２０１で算出する。そして、算出した回転角度φを２等分する位置が回転角度θの０度に相当することから求めることができる。ＣＰＵ２０１は最初のクランクアームの１回転で回転角度φを算出し、次のクランクアームの１回転の時に、回転角度θが０度となる位置を検知することができる。
【００３２】
Ｓ１０２において、ＣＰＵ２０１は回転角度θが０度となったタイミングでステップ数を０とする。Ｓ１０３において、ＣＰＵ２０１はステッピングモータへの励磁パターンのステップを進めるたびに、ステップ数を１つ加算させていく。これにより、ＣＰＵ２０１はクランクアームの回転角度θをステップ数によって検知することが可能となる。Ｓ１０４において、ＣＰＵ２０１はステッピングモータのステップ数が「１０〜３７」又は「４８〜７５」の範囲にあるか判断する。ステップ数を「１０〜３７」と「４８〜７５」という範囲に設定しているのは、センサユニット１１０の１ステップ当たりの移動量、つまり記録材Ｐの端部位置の検知精度が０．１０ｍｍを超えているエリアを選択しているからである。なお、ここでは所定量として０．１０ｍｍと設定したが、この範囲は本実施形態における一例であり、端部位置の検知精度に応じて、適宜ステップ数の範囲は設定することが可能である。Ｓ１０４において、ステップ数が設定したエリア内であると判断された場合は、Ｓ１０５において、ＣＰＵ２０１はセンサユニット１１０の分解能を通常の２倍の分解能とする。一方、Ｓ１０４において、ステップ数が設定したエリア内でないと判断された場合は、Ｓ１０６において、ＣＰＵ２０１はセンサユニット１１０の分解能を通常の分解能とする。
【００３３】
ここで、図９及び図１０を用いて、２倍の分解能及び通常の分解能について説明する。図９はステッピングモータの２相励磁方式における２つの励磁相信号である。９０１はＡ相信号であり、９０２はＢ相信号である。ＣＰＵ２０１はステッピングモータを２相励磁駆動する場合、９０３で示す矢印のタイミングでタイマ割り込みを発生させ、このタイミングでＡ相信号やＢ相信号のレベルを切り替えていく。１−２相励磁駆動する場合は、ＣＰＵ２０１は９０４で示す矢印のタイミングでタイマ割り込みを発生させ、このタイミングでＡ相信号や、Ｂ相信号に加え、電流制御信号（不図示）を切り替えていく。９０４で示す１−２相励磁駆動は、９０３で示す２相励磁駆動より２倍の割込みタイミングを有している。つまり、９０３のタイミングと９０３のタイミングの半分のタイミングで割り込みを発生させている。なお、９０５に示すように、Ｗ１−２相励磁駆動は９０４で示す１−２相励磁駆動よりさらに２倍の割込みタイミングを有している。ここで説明した励磁駆動は、本実施形態における一例であり、タイマ割込みのタイミングは求めたい記録材Ｐの端部位置の検知精度に応じて、任意に設定することが可能である。
【００３４】
上述した通常の分解能とは、９０３のタイミングでクランクアームの回転角度θを検知し、記録材Ｐの端部位置の検知を行う。このタイミングで検知を行うと、図７の表で示した１ステップ当たりのセンサユニット移動量が記録材Ｐの端部位置の検知精度となる。一方、２倍の分解能とは、９０４のタイミングでクランクアームの回転角度θを検知し、記録材Ｐの端部位置の検知を行う。このタイミングで検知を行うと、図７の表で示した１ステップ当たりのセンサユニット移動量の約半分の移動量で記録材の端部位置を検知することができる。よって、通常の２倍の精度で記録材Ｐの端部位置を検知することができる。
【００３５】
なお、通常の分解能と２倍の分解能を切り替える場合、ステッピングモータの励磁方式を２相励磁から１−２相励磁に実際に切り替えることなく、一定の速度でセンサユニットを駆動し続けたときでも、同様の分解能を実現することも可能である。ＣＰＵ２０１は、タイマ割り込みを通常の分解能で検知するときは９０３のタイミングだけ発生させ、２倍の分解能で検知する場合のみ、タイマ割り込みを９０４のタイミングで発生させればよい。９０４のタイミングでＡ相信号９０１とＢ相信号９０２および電流制御信号（不図示）が変化するのは２回に１回、つまり９０３のタイミングと同じタイミングで変化させるようにする。このようにすれば、ステッピングモータを２相励磁方式で駆動し続けても、クランクアームの回転角度に応じて、ＣＰＵ２０１が発生させるタイマ割り込みを９０３か９０４に切り替えることで、記録材Ｐの端部位置の検知精度を切り換えることができる。ステッピングモータのステップ数とタイマ割込みのタイミングを図１０に示す。記録材Ｐの端部位置の検知精度が高い区間においては、通常の分解能のタイミングでタイマ割込みを発生させ、記録材Ｐの端部位置の検知精度が低い区間においては、２倍の分解能のタイミングでタイマ割込みを発生させていることがわかる。これにより、１ステップにおける検知精度が低い期間においても、タイマ割込みのタイミングを増やすことによって、検知精度を向上させることができる。
【００３６】
Ｓ１０７において、ＣＰＵ２０１はセンサユニット１１０が記録材Ｐの端部を検知するか判断する。端部を検知するまでの間、図１０に示したようにクランクアームの回転角度θに応じてＣＰＵ２０１はタイマ割込みの発生タイミングを切り替えることにより、通常の分解能と２倍の分解能を切り替えるようにする。センサユニット１１０が記録材Ｐの端部を検知すると、Ｓ１０８において、ＣＰＵ２０１は回転角度θを求め、式（１）から記録材Ｐの紙端部位置を算出する。なお、回転角度θは、通常の分解能か、通常の２倍の分解能のどちらかで検知され、端部位置の値もその分解能に応じた精度で検知されることになる。本実施形態においては、一例として検知精度が０．１０ｍｍを超えるエリアで２倍の分解能を用いるようにした。したがって、検知精度が落ちるエリアに関しては２倍の分解能を用い、もともと検知精度の良いエリアは通常の分解能を用いるようにしたので、検知精度を向上させ且つＣＰＵ２０１の発生させるタイマ割込みの回数を必要最低限にすることもできる。
【００３７】
このように、クランクアーム方式の端部位置検出装置であっても精度よく記録材Ｐの端部位置検出を行うことが可能となり、低コストと精度の向上を両立させた端部位置検出装置を提供することができる。なお、本実施形態においては、検知精度０．１０ｍｍを超えるか否かを分解能の切り替え判断の基準とした。しかし検知精度０．１０ｍｍに限定されるものではなく、例えば、人間の視覚レベルで有意差が認められる量を基準としてもよい。一般的にオフセット印刷においては視力１．０を人間の眼の標準的な分解能とした印刷解像度が定められている。オフセット印刷物は１７５線、つまり３５０ｄｐｉの解像度で行われている場合が多い。この解像度を超える精度で端部位置検出を行っても人間の視覚的にはほとんど差異は認められない。したがって３５０ｄｐｉすなわち、０．０７２ｍｍを基準にしてもよい。
【００３８】
また、端部位置検出装置の形状、寸法、組立精度などの公差によって決まる量を基準として決めてもよい。ＣＰＵ２０１により分解能を高くして検知精度を上げても、形状や寸法、組立精度などの公差に起因する、いわゆるメカ的なばらつきがある場合、このばらつき量が最終的な端部位置検出の精度に影響する。したがって端部位置検出装置の形状、寸法、組立精度などの公差によって決まるばらつきに応じて、分解能を切り替えるタイミングを設定してもよい。例えば、メカ的なばらつき量が０．０５ｍｍであれば、ＣＰＵ２０１による分解能の切り替え判断の基準は、メカ的なばらつき量と同じ０．０５ｍｍとしてもよいし、メカ的ばらつき量よりも２倍精度の良い０．０２５ｍｍとしてもよい。
【００３９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、センサユニット１１０の１ステップ当たりの移動量、すなわち検知精度が０．１０ｍｍを超えるエリアに限って通常の分解能よりも高い分解能である２倍の分解能を利用し、それ以外のエリアにおいては通常の分解能を利用していた。しかし、０．１０ｍｍを超えるエリア内には０．２０ｍｍを超えるエリアがある。具体的にはステップ数が１９〜３１までの範囲と、５４〜６６までの範囲である。この範囲では分解能を２倍にしても、検知精度は０．１０ｍｍを超えてしまうことになる。そこで本実施形態では、この分解能を２倍にしても、検知精度は０．１０ｍｍを超えてしまう範囲においては、分解能を通常の４倍の分解能とするようにした。その様子を図１２に示す。
【００４０】
なお、センサユニット１１０の最も１ステップ当たりの移動量が多いところでも０．２４ｍｍである。したがって、４倍の分解能を用いて端部位置の検知を行えば、かならず０．１０ｍｍ以下の検知精度で検知できる。これにより、０ステップから８４ステップ、すなわちクランクアームの回転角度θが０度から３６０度までのすべてのエリアで検知精度は０．０１ｍｍ以下にすることができる。なお、４倍の分解能は、図９の９０５に示すように、ステッピングモータの励磁方式としてＷ１−２相励磁方式のときの励磁タイミングでＣＰＵ２０１がタイマ割込みを発生させる。このときのステップ数をカウントすることによりクランクアームの回転角度θを検知すればよい。
【００４１】
本実施形態における制御を図１１のフローチャートを用いて説明する。なお、先の第１の実施形態で説明した図８のフローチャートと同じ処理については同じ符号をつけて説明を省略する。Ｓ１０１からＳ１０８までは図８と同じである。Ｓ４０１において、ＣＰＵ２０１はステッピングモータのステップ数が「１９〜３１」又は「５４〜６６」の範囲にあるか判断する。ステップ数をこの範囲に設定しているのは、センサユニット１１０の１ステップ当たりの移動量、すなわち端部位置の検知の精度が０．２０ｍｍを超えるか否かを判断するためである。Ｓ４０１において、ステップ数が設定したエリア内であると判断された場合は、Ｓ４０２においてＣＰＵ２０１はセンサユニット１１０の分解能を通常の４倍の分解能とする。一方、Ｓ４０１において、ステップ数が設定したエリア内でないと判断された場合は、Ｓ１０５で、第１の実施形態と同様に通常の２倍の分解能とする。以下の制御は第１の実施形態で説明したものと同じである。
【００４２】
このように、本実施形態ではセンサユニット１１０の移動位置に応じて分解能を通常、２倍、４倍の３段階の分解能から１つを選択し、記録材Ｐの端部位置の検知を行うようにした。したがって、クランクアームの回転角度の全域にわたって０．１０ｍｍ以下の検知精度を実現することができた。さらに、検知精度０．１０ｍｍを実現するためのＣＰＵ２０１の割込み回数をできる限り少なくなるように設定したため、ＣＰＵのコストを抑えることもできる。よって、クランクアーム方式の端部位置検出装置であっても精度よく記録材Ｐの端部位置検出を行うことが可能となり、低コストと精度の向上を両立させた端部位置検出装置を提供することができる。なお、分解能は通常、２倍、４倍の３段階だけでなく、４段階、５段階とさらに段階的に設定してもよい。また分解能の倍率も通常、２倍、４倍に限定されるものではなく、通常、４倍、８倍というように任意の倍率を設定してもよい。ステッピングモータの励磁方式も２相励磁、１−２相励磁、Ｗ１−２相励磁に限られるものではなく、２Ｗ１−２相励磁、４Ｗ１−２相励磁等でもよい。
【００４３】
（第３の実施形態）
第１の実施形態及び第２の実施形態では、記録材端部位置検出装置について説明した。本実施形態においては、記録材端部位置検出装置を備えた画像形成装置について説明する。図１３は、第１又は第２の実施形態で示した記録材端部位置検出装置を搭載した画像形成装置の概略構成図である。なお、本実施形態では、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ（以下「画像形成装置」と呼ぶ）を挙げて説明するが、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置であっても構わない。
【００４４】
画像形成装置２０は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」とも呼ぶ）１を備えている。感光ドラム１は、回転自在に支持されており、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ５、クリーニング装置７が配置されている。また、画像形成装置２０の下部には、記録材Ｐを収納した給紙カセット２１が配置されている。さらに、記録材Ｐの搬送経路に沿って順に給紙ローラ１１、搬送ローラ８、記録材端部位置検出装置１００、トップセンサ９、搬送ガイド１０、定着装置６、搬送ローラ１２、排紙ローラ１３、排紙トレイ１４が配置されている。
【００４５】
次に、上述構成の画像形成装置の動作を説明する。駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に駆動された感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１は、その表面に対しレーザスキャナ等からなる露光装置３によって画像情報に基づいた露光がなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。露光装置３の動作はＣＰＵ２０１によって制御される。静電潜像は、現像装置４によって現像される。現像装置４は、現像ローラ４１を有し、この現像ローラ４１に現像バイアスを印加して感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させトナー像として現像（顕像化）する。
【００４６】
トナー像は、転写ローラ５によって記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは、給紙カセット２１に収納されており、給紙ローラ１１によって給紙され、搬送ローラ８によって搬送され、記録材端部位置検出装置１００、トップセンサ９を介して、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部に搬送される。このとき記録材Ｐは、トップセンサ９によって先端が検知され、感光ドラム１上のトナー像と同期がとられる。転写ローラ５には、転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。転写によって表面に未定着トナー像を担持した記録材Ｐは、搬送ガイド１０に沿って定着装置６に搬送され、未定着トナー像が加熱、加圧されて記録材Ｐ表面に定着される。トナー像を定着すると記録材Ｐは、搬送ローラ１２によって搬送され、排紙ローラ１３によって排紙トレイ１４上に排出される。また、記録材Ｐの２面目に画像形成する場合には、記録材Ｐの一部（先端部分）を一旦画像形勢装置の外部へ排出した後に、ＦＤ排紙ローラ１３の回転方向を切り替えることよってスイッチバックして両面搬送路内の両面ローラ、再給紙ローラ５１に送り込む。このようにして表裏逆転された記録材Ｐを再びレジストローラ８により感光ドラム１まで送り込み、記録材Ｐの２面目に対するプリントを行う。
【００４７】
図１４は、片面プリントの画像形成時に主走査書き出し位置を調整するときのフローチャートである。Ｓ２０１において、ＣＰＵ２０１はプリントが開始されるのを待つ。プリントが開始されると、Ｓ２０２において、ＣＰＵ２０１は給紙ローラ１１で記録材Ｐをカセット１０から給紙させ、レジストローラ８で記録材Ｐを搬送する。Ｓ２０３において、ＣＰＵ２０１は記録材Ｐの先端がトップセンサ９で検知されたか否かを判断する。記録材Ｐの先端が検知されると、Ｓ２０４において、ＣＰＵ２０１はモータ１７の駆動を開始し、記録材端部位置検出装置１００が記録材搬送方向と平行な端部位置を検知し、ＣＰＵ２０１に記録材端部位置の情報を送る。Ｓ２０５において、ＣＰＵ２０１は記録材端部位置の情報に基づいて、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向（主走査方向）の画像書き出し位置の調整量を決定する。Ｓ２０６において、ＣＰＵ２０１はトップセンサ９で記録材Ｐの先端を検知したタイミングから所定時間後に、露光手段３の主走査方向の画像書き出し位置を調整し画像形成を行う。Ｓ２０７において、ＣＰＵ２０１は画像形成された記録材Ｐを排紙トレイ１４に排出させる。
【００４８】
なお、本実施形態において、記録材端部位置検出装置１００はレジストローラ８とトップセンサ９との間に配置されている。しかし、この配置に限定されるものではなく、記録材の搬送経路上で、露光手段３が感光ドラム１に対して露光を開始する前で、主走査書き出し位置の調整が可能なタイミングで記録材端部位置を検知できれば、どの位置に配置されても構わない。
【００４９】
このように、記録材端部位置検出装置を備えた画像形成装置では、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向に対する位置ずれが発生した場合でも、画像の書き出し位置を調整することで、記録材Ｐに対する画像のずれを低減することができる。また、記録材端部位置を検知する回数は１回でも複数回でも構わない。複数回検知を行うことで、記録材の斜行を検知することも可能である。記録材の斜行を検知した際も、主走査方向の画像書き出し位置を調整することで、記録材と画像の位置ずれを低減できる。
【００５０】
次に、記録材端部位置検出装置が両面搬送路に備えられた画像形成装置について、図１５を用いて説明する。なお、先の図１３と同様の構成については、同様の符号を付け、説明を省略する。１５は両面センサであり、両面搬送路を搬送される記録材Ｐを検知する。１７は、記録材端部位置検出装置１００の駆動源であるモータである。モータ１７は、両面搬送路内の両面ローラ１６及び再給紙ローラ５１の駆動源も兼ねている。
【００５１】
図１６は、本実施形態の両面プリントの画像形成時に主走査方向の画像書き出し位置を調整するときのフローチャートである。この構成においては、画像書き出し位置の調整は、１面目をプリントした後の記録材Ｐの２面目に行う。なお、先の図１４のフローチャートと同様のステップには同様の符号を付け、その説明は省略する。
【００５２】
Ｓ３０１において、ＣＰＵ２０１は現在の画像形成命令が両面プリントであるかを判断する。両面プリントでなければ、１面目に画像形成した記録材Ｐを排紙トレイに排出する。両面プリントであれば、Ｓ３０２において、ＣＰＵ２０１は記録材Ｐの反転タイミングを待つ。反転タイミングになると、Ｓ３０３において、ＣＰＵ２０１はＦＤ排紙ローラ１３を反転駆動させ、記録材Ｐを両面搬送路に搬送する。Ｓ３０４において、ＣＰＵ２０１は両面センサ１５で記録材Ｐの先端を検知したかを判断する。記録材Ｐを検知すると、Ｓ３０５において、ＣＰＵ２０１は記録材端部位置検出装置１００により記録材の搬送方向と平行な端部位置を検知させ、記録材端部位置の情報を送らせる。
【００５３】
Ｓ３０６において、ＣＰＵ２０１は記録材端部位置検出装置によって検知された記録材端部位置の情報に基づいて、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向（主走査方向）の画像書き出し位置の補正量を決定する。なお、記録材端部位置検出装置１００の駆動は、モータ１７がすでに記録材Ｐを搬送するために駆動しているので、あらためて行う必要はない。また、記録材Ｐを両面搬送中にモータ１７の加減速制御を行う場合がある。このとき記録材端部位置検出装置１００内のクランクアームの回転速度も同時に加減速することになる。しかし、ステップ数でクランクアームの回転角度の検知を行っているので、モータの速度がどのような速度となっても正しくクランクアームの回転角度の検知を行い、記録材Ｐの端部位置の検知を行うことができる。
【００５４】
Ｓ３０７において、ＣＰＵ２０１は再給紙ローラ５１によって再びレジストローラに向けて搬送された記録材Ｐを、トップセンサ９で検知されたかを判断する。トップセンサ９で記録材Ｐの先端を検知すると、Ｓ３０８において、ＣＰＵ２０１は記録材の先端を検知したタイミングから所定時間後に、露光手段３の主走査方向の画像書き出し位置を調整し画像形成する。
【００５５】
このように、記録材端部位置検出装置１００を両面搬送路内に配置し、両面搬送した記録材Ｐに対して端部位置検出を行い、その結果を用いて書き出し位置の補正を行うことができる。また、記録材端部位置検出装置１００の駆動源のモータ１７を記録材Ｐの搬送用の駆動源と兼用するようにした。一般的に記録材Ｐの搬送用に利用するモータと、本実施形態のようなセンサユニットを動作させるモータでは、必要とされるステップ分解能に隔たりが大きくなる。よって、単純にモータを兼用するとセンサユニットによる端部位置検出の精度が上がらない可能性がある。しかし、本実施形態のように、モータの１ステップにおけるセンサユニットの移動量に応じて、分解能を上げるように制御することにより、モータのステップによってばらつく検知精度を上げることが可能となる。また、それにより精度よく記録材Ｐの端部位置検出を行うことが可能となり、低コストと精度の向上を両立させた端部位置検出装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１００ 記録材端部位置検出装置
１０１ クランク軸
１０２ クランクアーム
１０３ 接続部
１０４ 接続リンク
１０５ 接続部
１１０ センサユニット
１１１ 発光部
１１２ 受光部
２０１ ＣＰＵ
２３０ クランクアーム駆動部
Ｐ 記録材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材の端部位置を検知する記録材端部位置検出装置及び端部位置検出装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置において、記録材は、給紙カセットから給送ローラにより画像形成部に給送され、搬送される。搬送される記録材は、搬送ローラの外径差、搬送ローラとの摩耗による搬送速度の差、記録材をガイドする搬送ガイドと記録材の摺擦抵抗などの様々な影響により、記録材の搬送方向に対して斜めの状態（以下、斜行ともいう）で搬送されることがある。記録材が斜行した状態で搬送されて感光ドラム上のトナー像を記録材に転写すると、記録材に対して画像が斜めの状態で印字されてしまう。そこで、画像形成装置では記録材の斜行を抑制するために、レジストローラ対や搬送ローラ対にシャッター部材を設けて記録材先端を当接させて、記録材の先端を揃えてから画像形成部に搬送することで斜行を抑制するものがある。しかしながら、記録材先端を突き当てて斜行を抑制する構成は記録材の搬送方向と平行方向には有効であるが、記録材の搬送方向と直交方向には位置ずれの抑制が出来ない。また、両面印刷する構成では、１面目で定着部を抜けた記録材は、定着部の熱と圧力により収縮するため、２面目の記録材サイズが１面目の記録材サイズより小さくなり、記録材の搬送方向と平行な端部位置が異なる場合がある。
【０００３】
そこで、記録材の搬送方向と直交方向の位置ずれに対応するために、記録材の搬送方向に平行な記録材端部位置を検知する構成を備えているものがある。記録材端部位置を検知する構成として、特許文献１には、記録材の搬送方向と直交方向に、記録材を横切るようにフォトインタラプタを移動させ、基準位置から記録材が光を遮光する位置までの距離により記録材端部位置を検知する。そして、記録材の位置と画像形成位置を相対的に合わせることにより、記録材と画像のずれを補正する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１２４１８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術で説明したように、基準位置からどれだけセンサが移動したかによって記録材の端部位置を検知することができるが、記録材の端部位置を検知するには基準位置からの移動距離を得なければならなかった。そのため、記録材の端部位置を検知する際には、まず基準位置を検知する位置にセンサを移動させ、基準位置を検知してから記録材の端部位置を検知するという動作になっていた。そのため、記録材の端部位置を検知するためには、センサを基準位置まで移動させる方向への駆動と、記録材の端部位置まで移動させる方向と２つの方向に移動させなければならない。つまり、専用の駆動源や、駆動を切り換える部材が必要となりコストアップの原因となっていた。
【０００６】
そこで、センサを往復運動させるために専用の駆動源や部材を用いることなく、記録材の端部位置を検知するために、クランクアームを用いることができる。しかし、クランクアームを用いて記録材の端部位置の検知を行うと、クランクアームの回転角度に応じて記録材の端部位置の検知精度がばらついてしまうという課題があった。
【０００７】
本出願に係る発明は、以上のような状況を鑑みたものであり、クランクアームを用いた端部位置検出装置においても、精度良く記録材の端部位置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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、回転可能に軸支され、駆動部からの駆動により回転する回転部材と、前記回転部材と接続され、前記回転部材が回転することにより往復運動するセンサユニットと、前記センサユニットに搭載され、記録材の有無を検出する記録材検出センサと、前記回転部材が回転することにより前記センサユニットが往復運動している間に、前記記録材検出センサによって記録材が有ると検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度、又は前記回転部材が回転することにより前記センサユニットが往復運動している間に、前記記録材検出センサによって記録材が無いと検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度に基づき、前記記録材検出センサが記録材の搬送方向と直交する側の記録材の端部を検出し、記録材が搬送される位置を算出する制御手段を有し、前記制御手段は、前記回転部材が回転した回転速度を検出する際の分解能を、前記駆動部の状態に応じて制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成によれば、クランクアームを用いた端部位置検出装置においても、精度良く記録材の端部位置を検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】記録材端部位置検出装置の構成を示す図
【図２】記録材端部位置検出装置の動作制御を示す図
【図３】記録材の端部位置を検出している状態を示す図
【図４】記録材検出センサの出力値とクランクアームの回転角度を示すグラフ
【図５】センサユニット１１０の動きとクランクアームの回転角度の変化の様子を示す図
【図６】クランクアーム１０２の回転角度とセンサユニット１１０の直線方向の移動量の関係を示すグラフ
【図７】センサユニットの１ステップ当たりの移動量を示す表
【図８】第１の実施形態における記録材の検知精度のばらつきを解消するための方法を示すフローチャート
【図９】ステッピングモータの２相励磁方式における２つの励磁相信号を示す図
【図１０】第１の実施形態におけるステッピングモータのステップ数とタイマ割込みのタイミングを示す図
【図１１】第１の実施形態における記録材の検知精度のばらつきを解消するための方法を示すフローチャート
【図１２】第２の実施形態におけるステッピングモータのステップ数とタイマ割込みのタイミングを示す図
【図１３】画像形成装置の概略構成図
【図１４】片面プリントの画像形成時に主走査書き出し位置を調整するときのフローチャート
【図１５】画像形成装置の概略構成図
【図１６】両面プリントの画像形成時に主走査書き出し位置を調整するときのフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態における記録材端部位置検出装置の構成を示す図である。記録材端部位置検出装置は、回転中心としてのクランク軸１０１を中心に回転可能に軸支された回転部材としてのクランクアーム１０２を有している。なお、ここではクランクアーム１０２は円盤状に構成されているが、棒状のリンク部材で構成することも可能である。連接リンク１０４の一端は、クランクアーム１０２上の接続部１０３において、クランクアーム１０２と回転可能に接続されている。連接リンク１０４の他方の端部である接続部１０５には、センサユニット１１０が接続されている。クランクアーム１０２はクランクアーム駆動部（不図示）により回転させられる。センサユニット１１０は、クランク軸１０１と接続部１０５とを結んだ直線上を往復運動するような構成となっている。センサユニット１１０には、記録材検出センサの発光部１１１及び受光部１１２が搭載されている。記録材検出センサの発光部１１１及び受光部１１２を合わせて、記録材検出センサとする。クランクアーム１０２が１回転することにより、センサユニット１１０は１往復する。
【００１３】
なお、ここでは発光部１１１と受光部１１２とを対向させて透過型の記録材検出センサとして記録材の有無を検知しているが、発光部１１１と受光部１１２とを同一面上に配置して反射型の記録材検出センサとして記録材の有無を検知することも可能である。
【００１４】
記録材検出センサの発光部１１１と受光部１１２との間に遮るものが存在しない場合、受光部１１２は発光部１１１からの光を受光することができる。発光部１１１と受光部１１２との間に記録材Ｐが存在する場合、記録材Ｐにより発光部１１１からの光が遮光されるため、受光部１１２は光を受光することができない。これより記録材検出センサは、発光部１１１と受光部１１２との光路上に記録材Ｐが存在するか否かを検知することができる。また、受光部１１２の出力を検知し、記録材Ｐの有無の切り替わりを意味する出力の変化点を検知することで、記録材Ｐの端部を検知できる。
【００１５】
次に、クランク軸１０１からセンサユニット１１０の接続部１０５までの距離を求める方法について説明する。図１に示すように、クランク軸１０１と接続部１０３との間の距離、すなわちクランクアームの回転半径をＲ、接続リンク１０４の長さをＬとする。さらに、クランク軸１０１と接続部１０５とを結んだ直線１２２と、クランク軸１０１と接続部１０３とを結んだ直線１２３とが成す角度をθ［ｒａｄ］（以降、「クランクアーム角度」と呼ぶ）とする。このとき、クランク軸１０１から接続部１０５までの距離をＸとすると、距離Ｘは次式で表すことができる。
【００１６】
【数１】
【００１７】
したがって、クランクアーム角度θが得られれば、センサユニットの位置を求めることができる。クランクアーム１０２を回転させてセンサユニット１１０を往復運動させながら、記録材検出センサの出力値を検知し、記録材Ｐの端部を検知したときのクランクアーム角度Φを得ることでクランク軸１０１から記録材Ｐの端部位置までの距離を算出することができる。
【００１８】
図２は、記録材端部位置検出装置の動作制御を示すブロック図の一例である。ＣＰＵ２０１は、記録材検出センサ１１０の発光部１１１及び受光部１１２と接続されており、発光部１１１を点灯させたときの受光部１１２の出力を検知する。発光部１１１と受光部１１２との間に記録材Ｐが無いときは受光部の出力値は大きくなり、出力値はＨｉｇｈと検知される。発光部１１１と受光部１１２との間に記録材Ｐがあるときは受光部１１２の出力値が記録材Ｐに遮光されることにより小さくなり、出力値はＬｏｗと検知される。
【００１９】
また、ＣＰＵ２０１はクランクアーム駆動部２３０の駆動を制御しており、クランクアーム駆動部２３０からの駆動力により、クランクアーム１０２は回転する。クランクアーム駆動部２３０は、ステッピングモータ等のモータ及び制御回路であり、ＣＰＵ２０１からの信号に基づいて角度制御や速度制御を行うことができる。ＣＰＵ２０１では、クランクアーム駆動部２３０へ送る制御信号により、クランクアーム１０２の回転角度を算出することができる。例えば、ステッピングモータが１回転するときの駆動パルス数は決まっているため、ステッピングモータの駆動パルス数をＣＰＵ２０１でカウントすることにより、ステッピングモータの回転角度を算出することができる。ステッピングモータからクランクアーム１０２には、直接、又はギア等を介して駆動が伝えられる構成であれば、ステッピングモータの角度及びギア比等に基づいて、クランクアーム１０２の回転角度を算出することができる。
【００２０】
図３は、記録材の端部位置を検知している状態を示した図である。記録材Ｐは矢印３２０の方向に搬送される。記録材端部位置検出装置は、記録材Ｐの搬送方向と直交する矢印３２２の方向にセンサユニット１１０が往復運動するように配置される。クランクアーム１０２は、クランク軸１０１で軸支され、矢印３２１の方向に回転する。なお、クランクアーム１０２は矢印３２１と逆方向に回転することも可能である。クランクアーム１０２は、記録材の端部位置を検知している間は一方向に回転するものとする。
【００２１】
クランクアーム１０２がクランクアーム駆動部によって回転されることで、センサユニット１１０は矢印３２２の方向に往復運動する。記録材検出センサの発光部１１１と受光部１１２の光路上に記録材Ｐが存在しなければ、記録材検出センサの出力はＨｉｇｈになる（以降、「記録材なし」とも呼ぶ）。記録材検出センサの発光部１１１と受光部１１２の光路上に記録材Ｐが存在すれば、記録材検出センサの出力はＬｏｗになる（以降、「記録材あり」とも呼ぶ）。センサ出力がＨｉｇｈからＬｏｗ、又はＬｏｗからＨｉｇｈに変わるときに、記録材Ｐの端部が記録材検出センサの発光部１１１と受光部１１２の光路上に存在しているといえる。したがって、記録材検出センサの発光部１１１と受光部１１２の光路が記録材の端部を通過するようにセンサユニットを配置して往復運動させることで、記録材の搬送方向と平行な記録材の端部位置を検知することができる。記録材Ｐの端部位置を検知するときに、記録材Ｐは搬送されていても停止していても構わない。
【００２２】
図４は、記録材検出センサの出力値とクランクアームの回転角度を示したグラフである。上記に記載したように、記録材検出センサの出力値がＨｉｇｈであるときが記録材なし、Ｌｏｗであるときが記録材ありを示している。横軸は、クランクアームの回転角度を示している。記録材検出センサの出力値がＨｉｇｈとなっている期間のクランクアームの回転角度をφとする。ここでは、一例としてクランクアーム駆動部はステッピングモータを用いているため、所定期間におけるクランクアームの回転角度φは、ＣＰＵ２０１により算出することができる。このようにして、記録材検出センサの出力値がＨｉｇｈとなっている期間にクランクアームの回転角度φを算出する。
【００２３】
次に、クランクアームの回転角度φから記録材の端部位置を求める方法について説明する。図５には（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と時間が経過した時のセンサユニット１１０の動きとクランクアームの回転角度の変化の様子を示す。図５（ａ）は、紙有りから紙無しとなった状態であり、図５（ｂ）はリンク部材１０４がクランク軸１０１と接続部１０５とを結ぶ直線１２２上に重なった状態であり、図５（ｃ）は紙無しから紙有りをとなった状態を示している。図５（ａ）に示すように、受光部１１２の出力値がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わるときのクランク軸１０１と接続部１０３とを結ぶと、直線１３１となる。一方、図５（ｃ）に示すように、受光部１１２の出力値がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わるときのクランク軸１０１と接続部１０３とを結ぶと、直線１３２になる。クランク機構の幾何学的な関係から、直線１３１と直線１２３とは、直線１２２を中心に対称となる。したがって、記録材検出センサの受光部１１２の出力値がＨｉｇｈであるときのクランクアームの回転角度φは、図５（ｃ）に示す直線１３１と直線１２３とが成す角度と等しくなる。回転角度φはＣＰＵで算出可能であり、回転角度φの二等分線が直線１２２となる。したがって、図５（ｃ）に示すようにθはφの半分の角度となることがわかる。
【００２４】
【数２】
【００２５】
式（１）、（２）により、クランク軸１０１から記録材Ｐの端部の距離を求めることができる。
【００２６】
このように、受光部１１２で記録材なしを検知している間にクランクアームが回転した角度φをＣＰＵで算出すれば、記録材Ｐの端部位置を算出することができる。また、受光部１１２で記録材ありを検知している間にクランクアームが回転した角度をＣＰＵで算出することでも、記録材Ｐの端部位置を算出することができる。
【００２７】
次に、クランクアーム１０２の回転角度とセンサユニット１１０の直線方向の移動量の関係について説明する。図６は、横軸にクランクアームの回転角度θ、縦軸にセンサユニット１１０の位置を示したグラフである。図１で説明した構成において、クランクアームの回転半径Ｒを３ｍｍ、リンク部材の長さＬを９ｍｍとし、センサユニット１１０の位置を式（１）に基づいて計算し、プロットしたものである。
【００２８】
横軸には、回転角度θを示す軸と共にステップ数を示す軸も置いている。これはクランクアーム駆動用のモータにステッピングモータを用いており、ステッピングモータのステップ数が回転角度と対応しているからである。本実施形態においては、ステッピングモータを２相励磁方式で駆動した際のステップ数が８４ステップでセンサユニット１１０は１往復、すなわちθが３６０度（２π［ｒａｄ］）になるように構成されている。グラフでは、ステップ数が０から８４までの各ステップ数におけるセンサユニット１１０の位置Ｘをプロットしている。角度３６０度が８４ステップに相当するので、１ステップ当たりの角度は３６０÷８４＝４．３度となる。したがってグラフではクランクアームが４．３度回転する毎にセンサユニット位置の変化の様子がわかるようになっている。
【００２９】
図６の６０１、６０３、６０５で示す丸で囲まれたエリアは、プロットが密になっており、１ステップ当たりのセンサユニット移動量が少ないことを示している。一方、図６の６０２、６０４で示す丸で囲まれたエリアは、プロットが粗になっており、１ステップ当たりのセンサユニット移動量が多いことを示している。センサユニットの１ステップ当たりの移動量がセンサユニット１１０の位置によってどのような値になるのか具体的なデータを図７の表に示した。図７の表において最右列のデータは、そのステップ数におけるセンサユニット１１０の位置の値と、ひとつ前のステップ数におけるセンサユニット１１０の位置との差をとったデータである。つまり、１ステップでどれだけセンサユニット１１０が移動するのかを示したデータである。この表から１ステップの移動量が小さいところでは０．０１ｍｍ、大きいところでは０．２４ｍｍとなっていることがわかる。
【００３０】
ＣＰＵがこの表に示した１ステップ単位という分解能としての検出タイミングでクランクアームの回転角度の検知を行うと、同じ１ステップと検知された場合でも、実際のセンサユニット１１０の移動量は０．０１ｍｍから０．２４ｍｍの間でばらつきがあることになる。このばらつきが記録材Ｐの端部位置の検知精度のばらつきとなってしまう。つまり、図６の６０１、６０３、６０５で示す丸で囲まれたエリアは、センサユニット１１０の移動量が少ないため、検知精度が高いエリアとなる。一方、図６の６０２、６０４で示す丸で囲まれたエリアは、センサユニット１１０の移動量が多いため、検知精度が低いエリアとなる。このように、センサユニット１１０の位置によって記録材Ｐの検知精度が変化してしまうことがわかる。
【００３１】
この記録材の検知精度のばらつきを解消するための方法を、図８のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ１０１において、ＣＰＵ２０１はクランクアームの回転角度θが０度になるのを待つ。クランクアームの回転角度θが０度となる位置は、図５を用いて説明したように受光部１１２で記録材なしを検知している間に、クランクアームの回転角度φをＣＰＵ２０１で算出する。そして、算出した回転角度φを２等分する位置が回転角度θの０度に相当することから求めることができる。ＣＰＵ２０１は最初のクランクアームの１回転で回転角度φを算出し、次のクランクアームの１回転の時に、回転角度θが０度となる位置を検知することができる。
【００３２】
Ｓ１０２において、ＣＰＵ２０１は回転角度θが０度となったタイミングでステップ数を０とする。Ｓ１０３において、ＣＰＵ２０１はステッピングモータへの励磁パターンのステップを進めるたびに、ステップ数を１つ加算させていく。これにより、ＣＰＵ２０１はクランクアームの回転角度θをステップ数によって検知することが可能となる。Ｓ１０４において、ＣＰＵ２０１はステッピングモータのステップ数が「１０〜３７」又は「４８〜７５」の範囲にあるか判断する。ステップ数を「１０〜３７」と「４８〜７５」という範囲に設定しているのは、センサユニット１１０の１ステップ当たりの移動量、つまり記録材Ｐの端部位置の検知精度が０．１０ｍｍを超えているエリアを選択しているからである。なお、ここでは所定量として０．１０ｍｍと設定したが、この範囲は本実施形態における一例であり、端部位置の検知精度に応じて、適宜ステップ数の範囲は設定することが可能である。Ｓ１０４において、ステップ数が設定したエリア内であると判断された場合は、Ｓ１０５において、ＣＰＵ２０１はセンサユニット１１０の分解能を通常の２倍の分解能とする。一方、Ｓ１０４において、ステップ数が設定したエリア内でないと判断された場合は、Ｓ１０６において、ＣＰＵ２０１はセンサユニット１１０の分解能を通常の分解能とする。
【００３３】
ここで、図９及び図１０を用いて、２倍の分解能及び通常の分解能について説明する。図９はステッピングモータの２相励磁方式における２つの励磁相信号である。９０１はＡ相信号であり、９０２はＢ相信号である。ＣＰＵ２０１はステッピングモータを２相励磁駆動する場合、９０３で示す矢印のタイミングでタイマ割り込みを発生させ、このタイミングでＡ相信号やＢ相信号のレベルを切り替えていく。１−２相励磁駆動する場合は、ＣＰＵ２０１は９０４で示す矢印のタイミングでタイマ割り込みを発生させ、このタイミングでＡ相信号や、Ｂ相信号に加え、電流制御信号（不図示）を切り替えていく。９０４で示す１−２相励磁駆動は、９０３で示す２相励磁駆動より２倍の割込みタイミングを有している。つまり、９０３のタイミングと９０３のタイミングの半分のタイミングで割り込みを発生させている。なお、９０５に示すように、Ｗ１−２相励磁駆動は９０４で示す１−２相励磁駆動よりさらに２倍の割込みタイミングを有している。ここで説明した励磁駆動は、本実施形態における一例であり、タイマ割込みのタイミングは求めたい記録材Ｐの端部位置の検知精度に応じて、任意に設定することが可能である。
【００３４】
上述した通常の分解能とは、９０３のタイミングでクランクアームの回転角度θを検知し、記録材Ｐの端部位置の検知を行う。このタイミングで検知を行うと、図７の表で示した１ステップ当たりのセンサユニット移動量が記録材Ｐの端部位置の検知精度となる。一方、２倍の分解能とは、９０４のタイミングでクランクアームの回転角度θを検知し、記録材Ｐの端部位置の検知を行う。このタイミングで検知を行うと、図７の表で示した１ステップ当たりのセンサユニット移動量の約半分の移動量で記録材の端部位置を検知することができる。よって、通常の２倍の精度で記録材Ｐの端部位置を検知することができる。
【００３５】
なお、通常の分解能と２倍の分解能を切り替える場合、ステッピングモータの励磁方式を２相励磁から１−２相励磁に実際に切り替えることなく、一定の速度でセンサユニットを駆動し続けたときでも、同様の分解能を実現することも可能である。ＣＰＵ２０１は、タイマ割り込みを通常の分解能で検知するときは９０３のタイミングだけ発生させ、２倍の分解能で検知する場合のみ、タイマ割り込みを９０４のタイミングで発生させればよい。９０４のタイミングでＡ相信号９０１とＢ相信号９０２および電流制御信号（不図示）が変化するのは２回に１回、つまり９０３のタイミングと同じタイミングで変化させるようにする。このようにすれば、ステッピングモータを２相励磁方式で駆動し続けても、クランクアームの回転角度に応じて、ＣＰＵ２０１が発生させるタイマ割り込みを９０３か９０４に切り替えることで、記録材Ｐの端部位置の検知精度を切り換えることができる。ステッピングモータのステップ数とタイマ割込みのタイミングを図１０に示す。記録材Ｐの端部位置の検知精度が高い区間においては、通常の分解能のタイミングでタイマ割込みを発生させ、記録材Ｐの端部位置の検知精度が低い区間においては、２倍の分解能のタイミングでタイマ割込みを発生させていることがわかる。これにより、１ステップにおける検知精度が低い期間においても、タイマ割込みのタイミングを増やすことによって、検知精度を向上させることができる。
【００３６】
Ｓ１０７において、ＣＰＵ２０１はセンサユニット１１０が記録材Ｐの端部を検知するか判断する。端部を検知するまでの間、図１０に示したようにクランクアームの回転角度θに応じてＣＰＵ２０１はタイマ割込みの発生タイミングを切り替えることにより、通常の分解能と２倍の分解能を切り替えるようにする。センサユニット１１０が記録材Ｐの端部を検知すると、Ｓ１０８において、ＣＰＵ２０１は回転角度θを求め、式（１）から記録材Ｐの紙端部位置を算出する。なお、回転角度θは、通常の分解能か、通常の２倍の分解能のどちらかで検知され、端部位置の値もその分解能に応じた精度で検知されることになる。本実施形態においては、一例として検知精度が０．１０ｍｍを超えるエリアで２倍の分解能を用いるようにした。したがって、検知精度が落ちるエリアに関しては２倍の分解能を用い、もともと検知精度の良いエリアは通常の分解能を用いるようにしたので、検知精度を向上させ且つＣＰＵ２０１の発生させるタイマ割込みの回数を必要最低限にすることもできる。
【００３７】
このように、クランクアーム方式の端部位置検出装置であっても精度よく記録材Ｐの端部位置検出を行うことが可能となり、低コストと精度の向上を両立させた端部位置検出装置を提供することができる。なお、本実施形態においては、検知精度０．１０ｍｍを超えるか否かを分解能の切り替え判断の基準とした。しかし検知精度０．１０ｍｍに限定されるものではなく、例えば、人間の視覚レベルで有意差が認められる量を基準としてもよい。一般的にオフセット印刷においては視力１．０を人間の眼の標準的な分解能とした印刷解像度が定められている。オフセット印刷物は１７５線、つまり３５０ｄｐｉの解像度で行われている場合が多い。この解像度を超える精度で端部位置検出を行っても人間の視覚的にはほとんど差異は認められない。したがって３５０ｄｐｉすなわち、０．０７２ｍｍを基準にしてもよい。
【００３８】
また、端部位置検出装置の形状、寸法、組立精度などの公差によって決まる量を基準として決めてもよい。ＣＰＵ２０１により分解能を高くして検知精度を上げても、形状や寸法、組立精度などの公差に起因する、いわゆるメカ的なばらつきがある場合、このばらつき量が最終的な端部位置検出の精度に影響する。したがって端部位置検出装置の形状、寸法、組立精度などの公差によって決まるばらつきに応じて、分解能を切り替えるタイミングを設定してもよい。例えば、メカ的なばらつき量が０．０５ｍｍであれば、ＣＰＵ２０１による分解能の切り替え判断の基準は、メカ的なばらつき量と同じ０．０５ｍｍとしてもよいし、メカ的ばらつき量よりも２倍精度の良い０．０２５ｍｍとしてもよい。
【００３９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、センサユニット１１０の１ステップ当たりの移動量、すなわち検知精度が０．１０ｍｍを超えるエリアに限って通常の分解能よりも高い分解能である２倍の分解能を利用し、それ以外のエリアにおいては通常の分解能を利用していた。しかし、０．１０ｍｍを超えるエリア内には０．２０ｍｍを超えるエリアがある。具体的にはステップ数が１９〜３１までの範囲と、５４〜６６までの範囲である。この範囲では分解能を２倍にしても、検知精度は０．１０ｍｍを超えてしまうことになる。そこで本実施形態では、この分解能を２倍にしても、検知精度は０．１０ｍｍを超えてしまう範囲においては、分解能を通常の４倍の分解能とするようにした。その様子を図１２に示す。
【００４０】
なお、センサユニット１１０の最も１ステップ当たりの移動量が多いところでも０．２４ｍｍである。したがって、４倍の分解能を用いて端部位置の検知を行えば、かならず０．１０ｍｍ以下の検知精度で検知できる。これにより、０ステップから８４ステップ、すなわちクランクアームの回転角度θが０度から３６０度までのすべてのエリアで検知精度は０．０１ｍｍ以下にすることができる。なお、４倍の分解能は、図９の９０５に示すように、ステッピングモータの励磁方式としてＷ１−２相励磁方式のときの励磁タイミングでＣＰＵ２０１がタイマ割込みを発生させる。このときのステップ数をカウントすることによりクランクアームの回転角度θを検知すればよい。
【００４１】
本実施形態における制御を図１１のフローチャートを用いて説明する。なお、先の第１の実施形態で説明した図８のフローチャートと同じ処理については同じ符号をつけて説明を省略する。Ｓ１０１からＳ１０８までは図８と同じである。Ｓ４０１において、ＣＰＵ２０１はステッピングモータのステップ数が「１９〜３１」又は「５４〜６６」の範囲にあるか判断する。ステップ数をこの範囲に設定しているのは、センサユニット１１０の１ステップ当たりの移動量、すなわち端部位置の検知の精度が０．２０ｍｍを超えるか否かを判断するためである。Ｓ４０１において、ステップ数が設定したエリア内であると判断された場合は、Ｓ４０２においてＣＰＵ２０１はセンサユニット１１０の分解能を通常の４倍の分解能とする。一方、Ｓ４０１において、ステップ数が設定したエリア内でないと判断された場合は、Ｓ１０５で、第１の実施形態と同様に通常の２倍の分解能とする。以下の制御は第１の実施形態で説明したものと同じである。
【００４２】
このように、本実施形態ではセンサユニット１１０の移動位置に応じて分解能を通常、２倍、４倍の３段階の分解能から１つを選択し、記録材Ｐの端部位置の検知を行うようにした。したがって、クランクアームの回転角度の全域にわたって０．１０ｍｍ以下の検知精度を実現することができた。さらに、検知精度０．１０ｍｍを実現するためのＣＰＵ２０１の割込み回数をできる限り少なくなるように設定したため、ＣＰＵのコストを抑えることもできる。よって、クランクアーム方式の端部位置検出装置であっても精度よく記録材Ｐの端部位置検出を行うことが可能となり、低コストと精度の向上を両立させた端部位置検出装置を提供することができる。なお、分解能は通常、２倍、４倍の３段階だけでなく、４段階、５段階とさらに段階的に設定してもよい。また分解能の倍率も通常、２倍、４倍に限定されるものではなく、通常、４倍、８倍というように任意の倍率を設定してもよい。ステッピングモータの励磁方式も２相励磁、１−２相励磁、Ｗ１−２相励磁に限られるものではなく、２Ｗ１−２相励磁、４Ｗ１−２相励磁等でもよい。
【００４３】
（第３の実施形態）
第１の実施形態及び第２の実施形態では、記録材端部位置検出装置について説明した。本実施形態においては、記録材端部位置検出装置を備えた画像形成装置について説明する。図１３は、第１又は第２の実施形態で示した記録材端部位置検出装置を搭載した画像形成装置の概略構成図である。なお、本実施形態では、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ（以下「画像形成装置」と呼ぶ）を挙げて説明するが、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置であっても構わない。
【００４４】
画像形成装置２０は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」とも呼ぶ）１を備えている。感光ドラム１は、回転自在に支持されており、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ５、クリーニング装置７が配置されている。また、画像形成装置２０の下部には、記録材Ｐを収納した給紙カセット２１が配置されている。さらに、記録材Ｐの搬送経路に沿って順に給紙ローラ１１、搬送ローラ８、記録材端部位置検出装置１００、トップセンサ９、搬送ガイド１０、定着装置６、搬送ローラ１２、排紙ローラ１３、排紙トレイ１４が配置されている。
【００４５】
次に、上述構成の画像形成装置の動作を説明する。駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に駆動された感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１は、その表面に対しレーザスキャナ等からなる露光装置３によって画像情報に基づいた露光がなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。露光装置３の動作はＣＰＵ２０１によって制御される。静電潜像は、現像装置４によって現像される。現像装置４は、現像ローラ４１を有し、この現像ローラ４１に現像バイアスを印加して感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させトナー像として現像（顕像化）する。
【００４６】
トナー像は、転写ローラ５によって記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは、給紙カセット２１に収納されており、給紙ローラ１１によって給紙され、搬送ローラ８によって搬送され、記録材端部位置検出装置１００、トップセンサ９を介して、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部に搬送される。このとき記録材Ｐは、トップセンサ９によって先端が検知され、感光ドラム１上のトナー像と同期がとられる。転写ローラ５には、転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。転写によって表面に未定着トナー像を担持した記録材Ｐは、搬送ガイド１０に沿って定着装置６に搬送され、未定着トナー像が加熱、加圧されて記録材Ｐ表面に定着される。トナー像を定着すると記録材Ｐは、搬送ローラ１２によって搬送され、排紙ローラ１３によって排紙トレイ１４上に排出される。また、記録材Ｐの２面目に画像形成する場合には、記録材Ｐの一部（先端部分）を一旦画像形勢装置の外部へ排出した後に、ＦＤ排紙ローラ１３の回転方向を切り替えることよってスイッチバックして両面搬送路内の両面ローラ、再給紙ローラ５１に送り込む。このようにして表裏逆転された記録材Ｐを再びレジストローラ８により感光ドラム１まで送り込み、記録材Ｐの２面目に対するプリントを行う。
【００４７】
図１４は、片面プリントの画像形成時に主走査書き出し位置を調整するときのフローチャートである。Ｓ２０１において、ＣＰＵ２０１はプリントが開始されるのを待つ。プリントが開始されると、Ｓ２０２において、ＣＰＵ２０１は給紙ローラ１１で記録材Ｐをカセット１０から給紙させ、レジストローラ８で記録材Ｐを搬送する。Ｓ２０３において、ＣＰＵ２０１は記録材Ｐの先端がトップセンサ９で検知されたか否かを判断する。記録材Ｐの先端が検知されると、Ｓ２０４において、ＣＰＵ２０１はモータ１７の駆動を開始し、記録材端部位置検出装置１００が記録材搬送方向と平行な端部位置を検知し、ＣＰＵ２０１に記録材端部位置の情報を送る。Ｓ２０５において、ＣＰＵ２０１は記録材端部位置の情報に基づいて、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向（主走査方向）の画像書き出し位置の調整量を決定する。Ｓ２０６において、ＣＰＵ２０１はトップセンサ９で記録材Ｐの先端を検知したタイミングから所定時間後に、露光手段３の主走査方向の画像書き出し位置を調整し画像形成を行う。Ｓ２０７において、ＣＰＵ２０１は画像形成された記録材Ｐを排紙トレイ１４に排出させる。
【００４８】
なお、本実施形態において、記録材端部位置検出装置１００はレジストローラ８とトップセンサ９との間に配置されている。しかし、この配置に限定されるものではなく、記録材の搬送経路上で、露光手段３が感光ドラム１に対して露光を開始する前で、主走査書き出し位置の調整が可能なタイミングで記録材端部位置を検知できれば、どの位置に配置されても構わない。
【００４９】
このように、記録材端部位置検出装置を備えた画像形成装置では、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向に対する位置ずれが発生した場合でも、画像の書き出し位置を調整することで、記録材Ｐに対する画像のずれを低減することができる。また、記録材端部位置を検知する回数は１回でも複数回でも構わない。複数回検知を行うことで、記録材の斜行を検知することも可能である。記録材の斜行を検知した際も、主走査方向の画像書き出し位置を調整することで、記録材と画像の位置ずれを低減できる。
【００５０】
次に、記録材端部位置検出装置が両面搬送路に備えられた画像形成装置について、図１５を用いて説明する。なお、先の図１３と同様の構成については、同様の符号を付け、説明を省略する。１５は両面センサであり、両面搬送路を搬送される記録材Ｐを検知する。１７は、記録材端部位置検出装置１００の駆動源であるモータである。モータ１７は、両面搬送路内の両面ローラ１６及び再給紙ローラ５１の駆動源も兼ねている。
【００５１】
図１６は、本実施形態の両面プリントの画像形成時に主走査方向の画像書き出し位置を調整するときのフローチャートである。この構成においては、画像書き出し位置の調整は、１面目をプリントした後の記録材Ｐの２面目に行う。なお、先の図１４のフローチャートと同様のステップには同様の符号を付け、その説明は省略する。
【００５２】
Ｓ３０１において、ＣＰＵ２０１は現在の画像形成命令が両面プリントであるかを判断する。両面プリントでなければ、１面目に画像形成した記録材Ｐを排紙トレイに排出する。両面プリントであれば、Ｓ３０２において、ＣＰＵ２０１は記録材Ｐの反転タイミングを待つ。反転タイミングになると、Ｓ３０３において、ＣＰＵ２０１はＦＤ排紙ローラ１３を反転駆動させ、記録材Ｐを両面搬送路に搬送する。Ｓ３０４において、ＣＰＵ２０１は両面センサ１５で記録材Ｐの先端を検知したかを判断する。記録材Ｐを検知すると、Ｓ３０５において、ＣＰＵ２０１は記録材端部位置検出装置１００により記録材の搬送方向と平行な端部位置を検知させ、記録材端部位置の情報を送らせる。
【００５３】
Ｓ３０６において、ＣＰＵ２０１は記録材端部位置検出装置によって検知された記録材端部位置の情報に基づいて、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向（主走査方向）の画像書き出し位置の補正量を決定する。なお、記録材端部位置検出装置１００の駆動は、モータ１７がすでに記録材Ｐを搬送するために駆動しているので、あらためて行う必要はない。また、記録材Ｐを両面搬送中にモータ１７の加減速制御を行う場合がある。このとき記録材端部位置検出装置１００内のクランクアームの回転速度も同時に加減速することになる。しかし、ステップ数でクランクアームの回転角度の検知を行っているので、モータの速度がどのような速度となっても正しくクランクアームの回転角度の検知を行い、記録材Ｐの端部位置の検知を行うことができる。
【００５４】
Ｓ３０７において、ＣＰＵ２０１は再給紙ローラ５１によって再びレジストローラに向けて搬送された記録材Ｐを、トップセンサ９で検知されたかを判断する。トップセンサ９で記録材Ｐの先端を検知すると、Ｓ３０８において、ＣＰＵ２０１は記録材の先端を検知したタイミングから所定時間後に、露光手段３の主走査方向の画像書き出し位置を調整し画像形成する。
【００５５】
このように、記録材端部位置検出装置１００を両面搬送路内に配置し、両面搬送した記録材Ｐに対して端部位置検出を行い、その結果を用いて書き出し位置の補正を行うことができる。また、記録材端部位置検出装置１００の駆動源のモータ１７を記録材Ｐの搬送用の駆動源と兼用するようにした。一般的に記録材Ｐの搬送用に利用するモータと、本実施形態のようなセンサユニットを動作させるモータでは、必要とされるステップ分解能に隔たりが大きくなる。よって、単純にモータを兼用するとセンサユニットによる端部位置検出の精度が上がらない可能性がある。しかし、本実施形態のように、モータの１ステップにおけるセンサユニットの移動量に応じて、分解能を上げるように制御することにより、モータのステップによってばらつく検知精度を上げることが可能となる。また、それにより精度よく記録材Ｐの端部位置検出を行うことが可能となり、低コストと精度の向上を両立させた端部位置検出装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１００ 記録材端部位置検出装置
１０１ クランク軸
１０２ クランクアーム
１０３ 接続部
１０４ 接続リンク
１０５ 接続部
１１０ センサユニット
１１１ 発光部
１１２ 受光部
２０１ ＣＰＵ
２３０ クランクアーム駆動部
Ｐ 記録材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に軸支され、駆動部からの駆動により回転する回転部材と、
前記回転部材と接続され、前記回転部材が回転することにより往復運動するセンサユニットと、
前記センサユニットに搭載され、記録材の有無を検出する記録材検出センサと、
前記回転部材が回転することにより前記センサユニットが往復運動している間に、前記記録材検出センサによって記録材が有ると検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度、又は前記回転部材が回転することにより前記センサユニットが往復運動している間に、前記記録材検出センサによって記録材が無いと検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度に基づき、記録材の端部位置を検出する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記回転部材の回転角度に応じて検出タイミングを制御することを特徴とする記録材端部位置検出装置。
【請求項２】
前記回転部材と前記センサユニットを接続する連接リンクをさらに有し、
前記連接リンクの一端に前記回転部材が接続され、前記連接リンクの他方の端部にセンサユニットが接続されることを特徴とする請求項１に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項３】
前記記録材検出センサは、前記センサユニットと前記連接リンクの接続部と、前記回転部材の回転中心とを結んだ直線上を往復運動することを特徴とする請求項２に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項４】
前記駆動部はステッピングモータであることを特徴とする請求項１に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記ステッピングモータのステップ数に応じて検出タイミングを制御することを特徴とする請求項４に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ステッピングモータの１ステップにおける前記センサユニットの移動量が所定量より多くなるときに、検出タイミングを増やすように制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項７】
前記ステッピングモータからの駆動力は、前記センサユニットと他の部材とで兼用されることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項８】
前記駆動部は、前記記録材検出センサによって記録材端部位置の検出を行っている際は一方向に前記回転部材が回転するように駆動させることを特徴とする請求項１に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項９】
前記回転部材が１回転する毎に、前記センサユニットが１往復し、前記センサユニットを１往復させることにより、前記記録材検出センサによって記録材が有ると検出している期間、又は前記記録材検出センサによって記録材が無いと検出している期間を検出することを特徴とする請求項１に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項１０】
前記記録材検出センサによって記録材が有ると検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度、又は前記記録材検出センサによって記録材が無いと検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度を二等分した角度に基づいて、前記記録材検出センサが記録材の搬送方向と直交する側の記録材の端部を検出し、記録材が搬送される位置を算出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項１１】
前記記録材検出センサによって記録材が有ると検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度を二等分した角度をθ、
前記回転部材の回転中心から前記回転部材と前記連接リンクとの接続部までの距離をＲ、
前記回転部材と前記連接リンクの接続部から前記連接リンクと前記センサユニットとの接続部までの距離をＬ、とすると、
前記記録材検出センサが記録材の搬送方向と直交する側の記録材の端部を検出したときの前記回転部材の回転中心から前記連接リンクと前記センサユニットとの接続部までの距離Ｘは、
【数１】
で求めることができることを特徴とする請求項１０に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項１２】
前記回転部材はクランクアームであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項１３】
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
回転可能に軸支され、駆動部からの駆動により回転する回転部材と、
前記回転部材と接続されるセンサユニットと、
前記センサユニットに搭載され、記録材の有無を検出する記録材検出センサと、を有する画像形成装置において、
前記回転部材が回転することにより前記センサユニットが往復運動している間に、前記記録材検出センサによって記録材が有ると検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度、又は前記回転部材が回転することにより前記センサユニットが往復運動している間に、前記記録材検出センサによって記録材が無いと検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度に基づき、記録材の端部位置を検出し、検出した記録材の端部位置に応じて前記画像形成手段による画像書き出し位置を調整する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記回転部材の回転角度に応じて検出タイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
前記駆動部はステッピングモータであることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、前記ステッピングモータのステップ数に応じて検出タイミングを制御することを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記ステッピングモータの１ステップにおける前記センサユニットの移動量が所定量より多くなるときに、検出タイミングを増やすように制御することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記ステッピングモータからの駆動力は、前記センサユニットと他の部材とで兼用されることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
回転可能に軸支され、駆動部からの駆動により回転する回転部材と、
前記回転部材と接続され、前記回転部材が回転することにより往復運動するセンサユニットと、
前記センサユニットに搭載され、記録材の有無を検出する記録材検出センサと、
前記回転部材が回転することにより前記センサユニットが往復運動している間に、前記記録材検出センサによって記録材が有ると検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度、又は前記回転部材が回転することにより前記センサユニットが往復運動している間に、前記記録材検出センサによって記録材が無いと検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度に基づき、記録材の端部位置を検出する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記回転部材の回転角度に応じて検出タイミングを制御することを特徴とする記録材端部位置検出装置。
【請求項２】
前記回転部材と前記センサユニットを接続する連接リンクをさらに有し、
前記連接リンクの一端に前記回転部材が接続され、前記連接リンクの他方の端部にセンサユニットが接続されることを特徴とする請求項１に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項３】
前記記録材検出センサは、前記センサユニットと前記連接リンクの接続部と、前記回転部材の回転中心とを結んだ直線上を往復運動することを特徴とする請求項２に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項４】
前記駆動部はステッピングモータであることを特徴とする請求項１に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記ステッピングモータのステップ数に応じて検出タイミングを制御することを特徴とする請求項４に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ステッピングモータの１ステップにおける前記センサユニットの移動量が所定量より多くなるときに、検出タイミングを増やすように制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項７】
前記ステッピングモータからの駆動力は、前記センサユニットと他の部材とで兼用されることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項８】
前記駆動部は、前記記録材検出センサによって記録材端部位置の検出を行っている際は一方向に前記回転部材が回転するように駆動させることを特徴とする請求項１に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項９】
前記回転部材が１回転する毎に、前記センサユニットが１往復し、前記センサユニットを１往復させることにより、前記記録材検出センサによって記録材が有ると検出している期間、又は前記記録材検出センサによって記録材が無いと検出している期間を検出することを特徴とする請求項１に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項１０】
前記記録材検出センサによって記録材が有ると検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度、又は前記記録材検出センサによって記録材が無いと検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度を二等分した角度に基づいて、前記記録材検出センサが記録材の搬送方向と直交する側の記録材の端部を検出し、記録材が搬送される位置を算出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項１１】
前記記録材検出センサによって記録材が有ると検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度を二等分した角度をθ、
前記回転部材の回転中心から前記回転部材と前記連接リンクとの接続部までの距離をＲ、
前記回転部材と前記連接リンクの接続部から前記連接リンクと前記センサユニットとの接続部までの距離をＬ、とすると、
前記記録材検出センサが記録材の搬送方向と直交する側の記録材の端部を検出したときの前記回転部材の回転中心から前記連接リンクと前記センサユニットとの接続部までの距離Ｘは、
【数１】
で求めることができることを特徴とする請求項１０に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項１２】
前記回転部材はクランクアームであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の記録材端部位置検出装置。
【請求項１３】
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
回転可能に軸支され、駆動部からの駆動により回転する回転部材と、
前記回転部材と接続されるセンサユニットと、
前記センサユニットに搭載され、記録材の有無を検出する記録材検出センサと、を有する画像形成装置において、
前記回転部材が回転することにより前記センサユニットが往復運動している間に、前記記録材検出センサによって記録材が有ると検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度、又は前記回転部材が回転することにより前記センサユニットが往復運動している間に、前記記録材検出センサによって記録材が無いと検出している期間に前記回転部材が回転した回転角度に基づき、記録材の端部位置を検出し、検出した記録材の端部位置に応じて前記画像形成手段による画像書き出し位置を調整する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記回転部材の回転角度に応じて検出タイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
前記駆動部はステッピングモータであることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、前記ステッピングモータのステップ数に応じて検出タイミングを制御することを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記ステッピングモータの１ステップにおける前記センサユニットの移動量が所定量より多くなるときに、検出タイミングを増やすように制御することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記ステッピングモータからの駆動力は、前記センサユニットと他の部材とで兼用されることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２３２８２８（Ｐ２０１２−２３２８２８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０２６７１（Ｐ２０１１−１０２６７１）
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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