(57)【要約】【課題】ユーザによる紙種選択設定作業が不要で、如何なる表面粗さ及び剛性・厚みを有する紙が使用されても、良好な熱処理と定着及び画像形成を効率良く行うことができるシート材識別装置の長期間使用中の誤検知防止を実現し、これを用いた加熱装置及び各種画像形成装置を提供する。【解決手段】圧電接触式メディアセンサを有する装置に表面粗さ識別特性校正用シートを添付し、装置の累積検知回数（＝累積通紙枚数）カウント結果が所定回数に達した際に校正要求信号を発信させて表面粗さ識別特性校正用シートの通紙による校正を促す。また、装置の消耗品カートリッジに校正用シートを添付し、カートリッジ交換またはカートリッジ着脱の度に校正を促す。また、シート材の剛性の識別が優先される装置においては低剛性シートと高剛性シートの２種類の校正用シートを添付し、両シートの差分から剛性識別特性の校正を可能とする。【選択図】        図１
2006036425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材を搬送するシート材搬送手段と、圧電素子を内蔵するプローブを有し、該プローブ先端を前記シート材表面に当接させながら前記シート材を搬送することにより、前記圧電素子部に前記シート材表面の凹凸及び摩擦係数に応じた強度の振動及び衝撃による歪を誘起して電気信号を生じさせ、該電気信号強度差を基に前記シート材の種類を識別するシート材識別装置において、該装置の識別性能を校正するために必要な表面粗さを有する校正用シートと、定期的に前記装置に該校正用シートを通紙して校正を促す定期校正誘導手段を設け、前記校正用シートによって前記圧電素子部から生じる信号レベルを基に該プローブの検知特性の変動を補正することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項２】
請求項１の装置において、前記校正用シートは、該装置に通紙されうるシート中で最も表面性の粗いシートと同等の表面粗さを少なくとも片面に有し、該表面粗さを有する面を通紙して前記圧電素子から生じた信号レベルＶｃを記憶する記憶手段と、前記シート材を搬送させて生じた信号レベルＶｓを検知した後Ｖｓ／Ｖｃの比率を演算する演算手段と、標準の各種シートに対する信号レベルＶｓｓと標準の校正用シートに対する信号レベルＶｓｃの比率Ｖｓｓ／Ｖｓｃの大小関係から予め求められた比率における閾値Ｓｒの記録手段とを有し、前記Ｖｓ／Ｖｃの結果を該Ｓｒで分類した結果を用いて前記シート材の識別を行うことで補正することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項３】
請求項１の装置において、前記校正用シートは、該装置に通紙されうるシート中で最も表面性の粗いシートと同等の表面性を片面に有するとともに該装置に通紙されうるシート中で最も平滑なシートと同等の表面性を他方の面に有し、１回の校正において各面を１回ずつ合計２回通紙して粗さの上限と下限の両基準に対して前記圧電素子部から生じる各信号レベルを基に装置の検知特性の変動を補正することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項４】
請求項１の装置において、前記校正用シートは、該装置に通紙されうるシート中で最も表面性の粗いシートと同等の表面粗さを片面の前半部に有するとともに該装置に通紙されうるシート中で最も平滑なシートと同等の表面粗さを同一面の後半部に有し、１回の校正において２種類の表面粗性を同時に検知して粗さの上限と下限の両基準に対して前記圧電素子部から生じる各信号レベルを基に装置の検知特性の変動を補正することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項５】
請求項１〜４の各装置において、少なくとも前記校正用シートの表面性の粗い領域に前記プローブより硬度の高いセラミック粒子が分散塗布固定されていることを特徴とするシート材識別装置。
【請求項６】
請求項１〜５の各装置において、前記プローブは、該プローブ先端部を前記シート材搬送方向に直角且つ搬送平面に平行な固定軸を中心とした円周方向且つ前記シート材の搬送方向と逆方向に加圧する加圧手段で加圧されるとともに、該プローブ先端部に先端当接部が搬送平面上を搬送方向前後に振動可能となる構造を有し、且つ、先端当接部を搬送方向に逆らって測定表面に食い込む角度に設定され、該プローブ先端を前記シート材表面に当接させながら前記シート材を搬送することにより、前記圧電素子部に前記シート材表面の凹凸及び摩擦係数に応じた各強度の振動及び衝撃による歪を誘起して電気信号を発生させ、該電気信号強度差を基に前記シート材表面の表面性を識別するシート材識別機能を有することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項７】
請求項６における前記プローブは、金属板金の先端部を搬送方向の側面から見てＳ字型になるように第１折り曲げ部Ｒ１と第２折り曲げ部Ｒ２の２箇所で折り曲げたＳ字型板金を用い、該Ｓ字型板金の固定端部と第１折り曲げ部の間の平坦部表面に圧電素子を形成したＳ字型プローブであることを特徴とするシート材識別装置。
【請求項８】
請求項１〜７の各装置において、前記定期校正誘導手段として、装置の累積シート材識別回数カウント手段を設け、該カウント手段の結果が予め設定された所定回数に到達するたびに、装置表示部または装置制御ホストに定期校正構成要求信号を送信する手段を用いることを特徴とするシート材識別装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載のシート材識別装置において、前記構成用シートとして耐熱性樹脂を用い、該シート材識別装置を通過した被加熱材上に接触加熱する熱処理手段と、前記シート材識別装置の識別信号に応じて前記熱処理手段の加熱温度を制御する制御手段を備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れかに記載のシート材識別装置と、該シート材識別装置を通過した記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、トナー像が形成された記録材を加熱および加圧して該記録材上に前記トナー像を定着させる定着手段と、前記シート材識別装置の識別信号に応じて前記定着手段の定着温度及び前記記録材の加熱時間または加熱処理間隔を変更する制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０の装置において、前記定期校正誘導手段として少なくともトナー補給用容器を有する消耗部品カートリッジに前記校正用シートを添付し、該消耗部品カートリッジ交換時に、新規の消耗部品カートリッジに添付されている前記校正用シートで校正を行った後に装置が使用可能となるように装置を制御する制御手段を設けることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１０の装置において、前記定期校正誘導手段として少なくともトナー補給用容器を有する消耗部品カートリッジに前記校正用シートを添付し、該消耗部品カートリッジ着脱時に、該プロセスカートリッジに添付されている前記校正用シートで校正を行った後に装置が使用可能となるように装置を制御する制御手段を設けることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１〜８の何れかに記載のシート材識別装置と、該シート材識別装置を通過した記録材上にインクを吐出して画像を形成するインク吐出式画像形成手段と、前記シート材識別装置の識別信号に応じて前記インク吐出式画像形成手段のインク吐出量を制御する制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１〜８の何れかに記載のシート材識別装置と、該シート材識別装置を通過した記録材上にサーマルヘッドを用いてインクリボン上のインクを熱転写させる熱転写式画像形成手段と、前記シート材識別装置の識別信号に応じて前記熱転写式画像形成手段の前記サーマルヘッドへの供給電力を制御する制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
シート材を搬送するシート材搬送手段と、圧電素子を内蔵するプローブを有し、該プローブ先端を前記シート材表面に当接させながら前記シート材を搬送することにより、前記圧電素子部に前記シート材表面との摩擦力に応じて強度が変化する振動及び衝撃による歪を誘起して電気信号を生じさせ、該電気信号強度差を基に前記シート材の剛性を識別するシート材識別装置において、該装置の識別性能を校正するために必要な基準剛性を有する剛性校正用シートと、定期的に前記装置に該剛性校正用シートを通紙して校正を促す定期校正誘導手段を設け、前記剛性校正用シートによって前記圧電素子部から生じる信号レベルを基に装置の検知特性の変動を補正することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項１６】
請求項１５の装置において、前記剛性校正用シートとして、該装置に通紙されうるシート中で最も剛性の高いシートと同等の剛性を有する高剛性校正用シートと、該装置に通紙されうるシート中で最も剛性の低いシートと同等の剛性を有する低剛性校正用シートの２種類を設け、１回の校正で該２種類の校正用シートを１回ずつ合計２回通紙し、剛性の上限と下限の両基準に対して前記圧電素子部から生じる各信号レベルを基に装置の検知特性の変動を補正することを特徴とするシート材識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の表面摩擦抵抗の差とその要因となる表面粗さの差及び表面材質の差を識別するシート材識別装置と、この装置を備えた加熱装置及び電子写真方式のプリンタ、複写機、インクジェットプリンタ、サーマルヘッドプリンタ、ドットインパクトプリンタ、ファクシミリやこれらの複合機器等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種画像形成装置は、一般的に普通紙、はがき、ボール紙、封書、ＯＨＰ用のプラスチック製薄板等のシート状記録材上に画像を形成する装置であり、その代表例としての電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の装置では、トナーを現像剤として用いて静電的な画像形成手段によって記録材上にトナー像を形成した後、定着手段によって記録材を加熱及び加圧してトナー像を溶融固着させて画像形成するものである。
【０００３】
又、他の装置であるインクジェット方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の装置は、インクを現像剤として用い、機械的又は熱的反応を利用して微小なオリフィスを有するノズルを多数用いて構成された記録ヘッドからインクを高速で吐出させる画像形成手段によって記録材上に画像形成するものである。
【０００４】
更に、他の装置である熱転写方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の装置は、インクリボンを現像剤として用い、サーマルヘッドを用いてインクリボンからインクを熱転写させる画像形成手段によって記録材上に画像形成するものである。
【０００５】
ところで、これらの装置は近年改良が施され、高画質化と処理速度の高速化に対する工夫が種々の手段によって実現されるようになってきており、同時にコストダウン対策も工夫されて低価格化が進み、広く普及するようになっている。
【０００６】
しかしながら、これらの画像形成装置に使用される記録材の種類は普通紙から封書用に特殊な表面処理を施された高級紙やＯＨＰ用の樹脂製シート等多種多様であり、更に装置の普及に伴って世界中で使用されるようになってきたため、各地で使用されるどのような記録材に対しても良好な画像を形成することができるよう対応する必要が生じており、特に画像形成条件に大きく影響する記録材表面の粗さは非常に重要な要素である。
【０００７】
例えば、電子写真方式を採用する装置では、使用される記録材の表面が平滑な場合（以下、平滑紙と称する）と粗い場合（以下、ラフ紙と称する）では定着部において加熱源から紙表面へ熱を伝える加熱効率が表面性の差による熱抵抗差に従って異なっており、平滑紙で適正な定着温度でラフ紙を定着しても定着不足を招いてしまうため、ラフ紙に対してはより高い温度で定着する必要がある。このため、現状の装置では、ラフ紙を定着することができる温度を標準の定着温度として用い、平滑紙に対しては常に過剰な温度で定着させたままにしており、更により粗い紙に対しては更に高い定着温度が必要であるため、このような紙を用いる際にはユーザに定着温度の設定を変更させるための選択モードを設けていた。
【０００８】
これらの具体的な例として電子写真方式を採用するプリンタの基本構成を図３に示す。
【０００９】
即ち、図３は従来のプリンタ要部の断面図であり、該プリンタにおいては、帯電ローラ１で感光ドラム２の表面を一様に所定の極性に帯電させた後、レーザー等の露光手段３によって感光ドラム２を露光した領域のみを除電して感光ドラム２上に潜像を形成する。そして、この潜像は現像器４のトナー５によって現像されてトナー像として顕像化される。つまり、現像器４のトナー５を現像ブレード４ａと現像スリーブ４ｂの間で感光ドラム２の帯電表面と同極性に摩擦帯電させ、感光ドラム２と現像スリーブ４ｂが対向する現像ギャップ部においてＤＣとＡＣバイアスを重畳印加し、電界の作用によってトナー５を浮遊振動させつつ感光ドラム２の潜像形成部に選択的に付着させた後、このトナー５を転写ローラ６と感光ドラム２で形成される転写ニップ部まで感光ドラム２の回転によって搬送する。
【００１０】
一方、画像が記録される紙等の記録材７は、記録材収納箱７ａから給紙ローラ対７ｃ（下ローラはパッドでも良い）によって垂直搬送ローラ対７ｄまで先端部が給紙された後、この垂直搬送ローラ対７ｄによって転写前搬送ローラ７ｄ’まで搬送されるかまたは手差しトレイ７ｂから給紙ローラ対７ｃによって転写前搬送ローラ７ｄ’まで搬送されるかのいずれかの経路を通して搬送され、更にこの転写前搬送ローラ７ｄ’によって転写上ガイド板９及び転写下ガイド板９’の間に沿って予め規定された進入角度で転写ニップ部まで搬送される。この転写前搬送ローラ７ｄ’から転写ニップ部まで記録材７が搬送されるまでの間には、記録材７がこの領域に搬送されて来るまでに接触した種々の部材との摺擦によって該記録材７の表面が帯電している可能性があるため、静電的記録を行うに際して画像を乱す要因となるこのような不要な帯電を取り除くための除電ブラシ８が搬送中の記録材７の背面側に接するように設けられ、接地されている。
【００１１】
転写部において感光ドラム２上のトナー５を静電的に引き付けて記録材７側に移動させるためにトナー５と逆極性の高電圧が記録材７背面の転写ローラ６に印加され、記録材７の裏面にトナー５が静電的に引き付けられてトナー像が記録材７に転写されるとともに、記録材７の裏面はトナー５と逆極性に帯電され、転写されたトナー５を保持し続けるための転写電荷が記録材７の裏面に付与される。
【００１２】
最後に、トナー像が転写された記録材７は、加熱回転体１３とニップ部を形成する加圧ローラ１４で構成される定着器１２まで搬送され、ニップ部で予め設定されている定着温度を保持するように加熱回転体１３側に設けられたヒータによって温度制御されながら加熱及び加圧されてトナー像が定着される。
【００１３】
尚、トナー像転写後の感光ドラム２の表面には極性の異なるトナー等の付着物が僅かに残るため、転写ニップ部を通過した後の感光ドラム２の表面はクリーニング容器１０で感光ドラム２表面にカウンター当接されるクリーニングブレード１０ａによって付着物が掻き落とされて清掃された後、次の画像形成に備えて待機する。
【００１４】
尚、以上の帯電ローラ、感光ドラム、現像容器、クリーニング容器の各構成要素は交換周期が比較的短いため、これらを一体化したカートリッジ１１の単位で交換可能にしたカートリッジ交換方式の装置が主として普及している。
【００１５】
以上の工程の中で、画像の定着方式としては熱効率及び安全性が良好な接触加熱型の定着装置が広く知られており、従来は主に金属製円筒芯金表面に離型性層を形成し、円筒内部にハロゲンヒータを内包する熱定着ローラと、金属芯金に耐熱性ゴムから成る弾性層を形成し、その表面に加圧側離型性層を形成して成る加圧ローラを加圧当接して構成される熱ローラ定着器が用いられてきたが、近年、更に加熱効率の高い方式として、上記熱定着ローラの代わりに低熱容量の耐熱性樹脂フィルムを円筒状に加工してその表面に離型性層を形成した定着フィルムを用い、このフィルムの定着ニップ部の内側からセラミックヒータを当接させて加熱するフィルム加熱型定着器が用いられるようになっている。
【００１６】
この種のフィルム加熱型定着器は、近年の省エネルギー推進の観点から、従来のハロゲンヒータを内包する円筒状の金属を定着ローラとして用いる熱ローラ方式に比べて熱伝達効率が高く、装置の立上りも速い方式として注目され、より高速の機種にも適用されるようになってきているが、特にこの方式では昇温速度を重視するために定着部の加熱表面の熱容量を小さくする必要があり、結果として加熱面には弾性層を形成することが難しく、硬い加熱面が使用されている。このため、この種の定着方式は、記録材表面の凹凸差によって加熱効率に差が生じ易い構成となっている。
【００１７】
このような定着器を用いたプリンタ等の各種画像形成装置においては、前述のような処理速度の高速化に伴い、紙の種類の違いによって定着性の差が顕著になるという問題が生じており、ユーザが使用しようとする紙種に応じて予め適正な定着モードをユーザ自身がプリンタに入力する必要がある。
【００１８】
しかしながら、このように使用する紙の種類によってその都度定着条件を切り替えるためにユーザにモード選択を強いることはユーザの作業負担の増加になるとともに、選択モードを間違えた場合にはそのプリント分の定着性が不足したり、逆に過剰に加熱して電力を無駄にするとともに高温オフセットによる画像不良が生じたり、定着器のトナー汚染を招く等の可能性があった。
【００１９】
又、近年のように１台のネットワークプリンタを複数のユーザが共有するような使用環境においては、１人のユーザが特殊な紙を用いてそれに応じたモード設定切り替えを行った後、その特殊紙を装置に残したままになることもあり得るため、そのことを知らない他のユーザが使用する際にモードが一致せず、適切な定着がなされないために前記問題が生じてしまう可能性も高くなっている。
【００２０】
又、設定可能な定着モードの数に関しても、実際の紙の平滑度には厳密には種々のレベルが存在し、その各々に対して最適な条件を設けることは不可能であるため、或る範囲の平滑度を有する紙をまとめて同一モードで定着することによって設定モードの数を制限しており、特定の紙に対しては必要以上の電力を用いて定着する場合があり、紙と設定の組み合わせによっては効率の悪い定着が行われる場合もある。
【００２１】
一方、前記インクジェット方式を採用する装置においては、使用される記録材が平滑紙の場合とラフ紙の場合では必要なインクの量が異なっており、平滑紙で適正なインク量でラフ紙上に画像形成しても紙の厚さ方向にインクが浸透して濃度不足を招いてしまうため、ラフ紙に対してはより多くのインクを吐出する必要がある。このため、現状の装置では、これらの異なる表面性の紙に対してユーザが予めその紙種をプリンタに認識させる作業を行う必要があった。
【００２２】
又、熱転写方式を採用する装置では、使用される記録材が平滑紙の場合とラフ紙の場合では必要な電力の量が異なっており、平滑紙で適正な電力量でラフ紙上に熱転写しても熱抵抗が大きいためにインクの転写性が低下して濃度不足を招いてしまっていた。
【００２３】
以上のように、現状の装置では何れも記録材の表面粗さによる画像の画質低下を防ぐために余分な温度やインク、電力を消費したり、画質の低下を招くことになり、これらの問題を防ぐためには記録材の表面粗さに応じてこれらの条件を切り替えることが必要であるが、現状ではユーザに設定変更の手間を強いるような方法や一部の装置に用いられている複雑な構成や信号処理を必要とする光学式センサしか考えられておらず大幅なコストＵＰを招くしかなかった。
【００２４】
このため、記録材表面の粗さを検知し、その検知結果に応じて画像形成条件を変更して画像形成する装置の提案がこれまでに幾つかなされおり、それらの中で比較的安価且つ高速に記録材表面粗さを検知可能な検知原理が提案されている。これらの提案では、記録材表面に接触する接触手段が記録材表面との摺擦によって生じる振動や摺擦音等の物理的現象を検知し、その検知量の差を表面粗さの差として検知する方法が開示されており、その具体的構成として接触手段に圧電素子を設けて振動を電気信号に変換して検知する構成が提案されている。
【００２５】
しかしながら、上記提案には実際に記録材表面に接触させる部材（以下、プローブと称する）に必要な具体的構成条件は詳細に開示されておらず、単純な直線状のプローブが搬送方向の上流側で一方の端部を固定され、下流側の先端を斜め搬送方向に逆らわないように当接させる構成が示されているだけに留まっており、この内容だけで実際に精度の高い検知を実現することは困難であった。
【００２６】
このため、筆者は圧電素子を用いた検知方式で、シート材識別性能を飛躍的に改善して実用可能とするために、センサプローブ形状及び取り付け構成を新たに検討し、プローブ先端部に先端当接部が搬送平面上を搬送方向前後に振動可能となる構造を付与し、且つ、先端当接部を搬送方向に逆らって測定表面に食い込む角度に設定することにより非常に高い識別性能が得られる事を見出し、このような構造を紙搬送を阻害することなく最も安価に実現する構成として、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すような短冊状の板金を２回折り曲げたＳ字型の側面形状を有するプローブを回転軸に回転可能に固定する構成のＳ字型表面性検知センサ１５を考案し、１つのセンサで紙カセットまたは手差しトレイのどちらから紙を給紙しても検知できるようにこのセンサを両者の紙搬送経路の合流部紙搬送方向下流側で紙の表面側から検知が可能な位置として最適な図３に示した転写上ガイド９に取り付けて評価を行った結果、紙搬送を阻害することなく非常に高い識別性能が得られる事を確認した。
【００２７】
このセンサは、より詳細には図４（Ａ）に示すように、圧電素子部１５ｂを平坦部に形成されたＳ字型プローブ１５ａがその反搬送側端部を固定ネジ１５ｄでプローブホルダー１５ｃに固定され、このプローブホルダー１５ｃは搬送方向に直角且つ搬送平面に平行な方向に軸方向を有するプローブ回転軸１５ｅに回転可能に固定されており、プローブ先端部はこのプローブ回転軸１５ｅを中心として搬送平面に対して１０〜３１ｇ程度の当接圧で不図示の加圧手段により加圧当接されている。更にこのプローブ回転軸１５ｅは軸受け１５ｆを介してセンサ保持板１５ｇ（＝転写上ガイド）上に固定されており、搬送平面として搬送平面板１５ｈ（＝転写下ガイド板）が紙の搬送路上に設けられている。図４（Ｂ）はこれらの構成部材を上から見た場合の各部材の配置関係を示したものであり、センサ保持板１５ｇの中央部にはＳ字型表面性検知センサ１５の先端部を搬送平面に当接させるため角穴が開けられており、圧電素子部１５ｂ表面とＳ字型プローブ１５ａの板金表面からは検知信号を取り出すための信号線がハンダ付けされて装置の電装部までセンサ保持板１５ｇ表面を長手方向に沿って引き回されている。
【００２８】
図５（Ａ）は以上のように構成されたＳ字型表面性検知センサを用いて、実際に電子写真方式のプリンタに使用される主な紙を連続して通紙した際のセンサの出力信号波形を測定した結果を示しており、グラフの横軸は紙種であり、縦軸は信号電圧である。この測定では通紙する紙の順番としてラフ紙と平滑紙を交互に並べて通紙しており、測定結果には明確にラフ紙の信号レベルが高く平滑紙の信号レベルが低く分類されて検出されている。
【００２９】
但し、この結果のままでは各紙に対して生じる信号は微細なパルス信号の集合波形となっているため、信号の取り込みを高速でタイミング良く処理する必要があるうえ、本来低い信号が出るはずの平滑紙の信号波形中にも局所的ではあるが一部の紙で不測の要因で高いパルス信号が発生する場合もあり、検出結果を装置内部で精度良く認識させるためにはこのままの波形では適切ではなかった。このため、筆者は更にこのセンサに適した信号処理方法として、信号検出回路の後段に積分回路を設け、更に適度に自己放電を行うように工夫した信号処理回路を考案し、前記パルス状信号を処理した結果、図５（Ｂ）に示すような波形が得られ、紙種の識別を容易に実現できるようになった。
【００３０】
更に、本センサの応用として、図４（Ｃ）に示すようなシート材の搬送路に屈曲構造１６を設け、センサとシート材の接触位置で紙のループが形成されやすいように構成することで、このループの高さがシート材の剛性差によって異なる、即ち、材質が同じとして剛性差を紙厚に置き換えると同図の薄紙７’と厚紙７”のような搬送中のシートの形状差が生じ、シートのループ変形量差に伴う下から上方向へプローブ先端部を持ち上げようとする圧力差を招いてセンサのプローブ先端部に加わる当接圧を相対的に変化させ、結果として紙の剛性差を検出する（剛性が高いほど信号レベルが高くなる）ことも可能にでき、材質が同じもの同士の剛性差はシート材の厚さに比例することからシート材の厚さを検出することも実現できるようになった。
【００３１】
以上のように構成され、取り付けられたＳ字型表面性検知センサ１５を用いて信号処理を適切に行うことにより、搬送されてきた紙の表面性及び剛性・厚みの検知を少なくとも定着工程前に完了して定着制御を切り替えることができるようになるので、ユーザは使用する紙の種類を気にすること無く、且つ、画像不良や不要な電力の消費を招くことなく、装置を使用する事が可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
しかしながら、上記の構成は基礎検討レベルでは良好な識別性と紙搬送性を示したが、実際に装置内部にこのＳ字型表面性検知センサを組み込んで連続通紙耐久試験を行うと、長期間使用するには未だ不完全な部分があった。図６はこのような実際の使用において生じる不具合を示したものであり、プリンタの内部に上記センサを組み込み、標準的な紙で連続通紙耐久試験を４５万枚まで行った際の５万枚ごとに定期的に実施したセンサの検知特性評価結果のグラフである。
【００３３】
センサの検知特性評価にはプリンタに使用される主な紙種から代表的なラフ紙と平滑紙を混ぜた１０種類の紙を選んで用いており、紙種の識別記号中のＦ：平滑紙、Ｒ：均一な表面粗さを有するラフ紙、Ｗ：紙表面に波状の修飾を施されたラフ紙を各々意味し、各数字は各紙の坪量を示しており、一般的に坪量が大きい紙ほどの剛性が高く、同時に厚みも厚くなる。また、ＯＨＴは表面の非常に平滑なＯＨＰ用紙を示しており、以下このレベルのシートを超平滑シートと称する。
【００３４】
図６の耐久結果からわかるように、本センサの検知性能は初期から４５万枚通紙後まで各チェック時点においては各紙種を「超平滑シート、平滑紙、ラフ紙及び厚紙（坪量が１３５ｇ以上）」の３種類に分類できるように各紙に対する検知信号レベル差が生じ、「超平滑シートと平滑紙の間」と「平滑紙とラフ紙及び厚紙の間」の各々の領域に閾値を設けて識別することは可能であり、識別性能自体は維持されているが、耐久期間全体を通して各領域に対する閾値を考えた場合、「超平滑シートと平滑紙の間」の閾値は常に一定の閾値（この例では０．７ｖ程度の値）のままでよいが、「平滑紙とラフ紙及び厚紙の間」の領域にはマージンが少なく、５０ｋ時点のＦ１０５と他の耐久時点のラフ紙及び厚紙で比較的低めに検知された際の値にはほぼ同一レベルや逆転する場合が存在しており、耐久期間全体を通して各領域を一つの閾値で識別することは困難であり、使用時点によっては一部の紙同士の間で誤検知する危険がある。
【００３５】
また、上記の耐久評価では比較的坪量の大きな厚紙に対する検知信号レベルの変動が大きい傾向があるが、シート材識別装置の応用先として、同じ電子写真方式の画像形成装置でも複数のカラートナー層からなるトナー像を同時に定着させるカラー機や非常に高速で定着を行う高速機においては前期定着器の定着ローラ表面を耐熱性ゴムの弾性層で構成し、柔らかな表面でシート材表面を包み込んで加熱効率を上げる方式が主に用いられており、このような装置においてはシート材表面の多少の粗さの違いよりも熱容量の差による定着性の変化が重要となるため、シート材の熱容量との相関が高い紙の剛性や紙厚の識別能力に対する信頼性が問題となる場合がある。
【００３６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ユーザによる紙種選択設定作業が不要で、如何なる表面粗さ及び剛性・厚みを有する紙が使用されても、良好な熱処理と定着及び画像形成を効率良く行うことができるシート材識別装置の長期間使用中の誤検知防止を実現し、これを用いた加熱装置及び各種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】
【００３７】
上記目的を達成するため、本発明は、シート材を搬送するシート材搬送手段と、圧電素子を内蔵するプローブを有し、該プローブ先端を前記シート材表面に当接させながら前記シート材を搬送することにより、前記圧電素子部に前記シート材表面の凹凸及び摩擦係数に応じた強度の振動及び衝撃による歪を誘起して電気信号を生じさせ、該電気信号強度差を基に前記シート材の種類を識別するシート材識別装置において、該装置の識別性能を校正するために必要な表面粗さを有する校正用シートと、定期的に前記装置に該校正用シートを通紙して校正を促す定期校正誘導手段を設け、前記校正用シートによって前記圧電素子部から生じる信号レベルを基に該プローブの検知特性の変動を補正することを特徴とする。
【００３８】
また、前記校正用シートは、該装置に通紙されうるシート中で最も表面性の粗いシートと同等の表面粗さを少なくとも片面に有し、該表面粗さを有する面を通紙して前記圧電素子から生じた信号レベルＶｃを記憶する記憶手段と、前記シート材を搬送させて生じた信号レベルＶｓを検知した後Ｖｓ／Ｖｃの比率を演算する演算手段と、標準の各種シートに対する信号レベルＶｓｓと標準の校正用シートに対する信号レベルＶｓｃの比率Ｖｓｓ／Ｖｓｃの大小関係から予め求められた比率における閾値Ｓｒの記録手段とを有し、前記Ｖｓ／Ｖｃの結果を該Ｓｒで分類した結果を用いて前記シート材の識別を行うことで補正することを特徴とする。
【００３９】
また、前記校正用シートは、該装置に通紙されうるシート中で最も表面性の粗いシートと同等の表面性を片面に有するとともに該装置に通紙されうるシート中で最も平滑なシートと同等の表面性を他方の面に有し、１回の校正において各面を１回ずつ合計２回通紙して粗さの上限と下限の両基準に対して前記圧電素子部から生じる各信号レベルを基に装置の検知特性の変動を補正することを特徴とする。
【００４０】
また、前記校正用シートは、該装置に通紙されうるシート中で最も表面性の粗いシートと同等の表面粗さを片面の前半部に有するとともに該装置に通紙されうるシート中で最も平滑なシートと同等の表面粗さを同一面の後半部に有し、１回の校正において２種類の表面粗性を同時に検知して粗さの上限と下限の両基準に対して前記圧電素子部から生じる各信号レベルを基に装置の検知特性の変動を補正することを特徴とする。
【００４１】
また、少なくとも前記校正用シートの表面性の粗い領域に前記プローブより硬度の高いセラミック粒子が分散塗布固定されていることを特徴とする。
【００４２】
また、前記プローブは、該プローブ先端部を前記シート材搬送方向に直角且つ搬送平面に平行な固定軸を中心とした円周方向且つ前記シート材の搬送方向と逆方向に加圧する加圧手段で加圧されるとともに、該プローブ先端部に先端当接部が搬送平面上を搬送方向前後に振動可能となる構造を有し、且つ、先端当接部を搬送方向に逆らって測定表面に食い込む角度に設定され、該プローブ先端を前記シート材表面に当接させながら前記シート材を搬送することにより、前記圧電素子部に前記シート材表面の凹凸及び摩擦係数に応じた各強度の振動及び衝撃による歪を誘起して電気信号を発生させ、該電気信号強度差を基に前記シート材表面の表面性を識別するシート材識別機能を有することを特徴とする。
【００４３】
また、前記プローブは、金属板金の先端部を搬送方向の側面から見てＳ字型になるように第１折り曲げ部Ｒ１と第２折り曲げ部Ｒ２の２箇所で折り曲げたＳ字型板金を用い、該Ｓ字型板金の固定端部と第１折り曲げ部の間の平坦部表面に圧電素子を形成したＳ字型プローブであることを特徴とする。
【００４４】
また、前記定期校正誘導手段として、装置の累積シート材識別回数カウント手段を設け、該カウント手段の結果が予め設定された所定回数に到達するたびに、装置表示部または装置制御ホストに定期校正構成要求信号を送信する手段を用いることを特徴とする。
【００４５】
また、前記シート材識別装置を加熱装置に用い、前記構成用シートとして耐熱性樹脂を用い、該シート材識別装置を通過した被加熱材上に接触加熱する熱処理手段と、前記シート材識別装置の識別信号に応じて前記熱処理手段の加熱温度を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００４６】
また、前記シート材識別装置を画像形成装置に用い、該シート材識別装置を通過した記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、トナー像が形成された記録材を加熱および加圧して該記録材上に前記トナー像を定着させる定着手段と、前記シート材識別装置の識別信号に応じて前記定着手段の定着温度及び前記記録材の加熱時間または加熱処理間隔を変更する制御手段を備えることを特徴とする。
【００４７】
また、前記定期校正誘導手段として少なくともトナー補給用容器を有する消耗部品カートリッジに前記校正用シートを添付し、該消耗部品カートリッジ交換時に、新規の消耗部品カートリッジに添付されている前記校正用シートで校正を行った後に装置が使用可能となるように装置を制御する制御手段を設けることを特徴とする。
【００４８】
また、前記定期校正誘導手段として少なくともトナー補給用容器を有する消耗部品カートリッジに前記校正用シートを添付し、該消耗部品カートリッジ着脱時に、該消耗部品カートリッジに添付されている前記校正用シートで校正を行った後に装置が使用可能となるように装置を制御する制御手段を設けることを特徴とする。
【００４９】
また、前記シート材識別装置を画像形成装置に用い、該シート材識別装置を通過した記録材上にインクを吐出して画像を形成するインク吐出式画像形成手段と、前記シート材識別装置の識別信号に応じて前記インク吐出式画像形成手段のインク吐出量を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００５０】
また、前記シート材識別装置を画像形成装置に用い、該シート材識別装置を通過した記録材上にサーマルヘッドを用いてインクリボン上のインクを熱転写させる熱転写式画像形成手段と、前記シート材識別装置の識別信号に応じて前記熱転写式画像形成手段の前記サーマルヘッドへの供給電力を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００５１】
また、シート材を搬送するシート材搬送手段と、圧電素子を内蔵するプローブを有し、該プローブ先端を前記シート材表面に当接させながら前記シート材を搬送することにより、前記圧電素子部に前記シート材表面との摩擦力に応じて強度が変化する振動及び衝撃による歪を誘起して電気信号を生じさせ、該電気信号強度差を基に前記シート材の剛性を識別するシート材識別装置において、該装置の識別性能を校正するために必要な基準剛性を有する剛性校正用シートと、定期的に前記装置に該剛性校正用シートを通紙して校正を促す定期校正誘導手段を設け、前記剛性校正用シートによって前記圧電素子部から生じる信号レベルを基に装置の検知特性の変動を補正することを特徴とする。
【００５２】
また、前記剛性校正用シートとして、該装置に通紙されうるシート中で最も剛性の高いシートと同等の剛性を有する高剛性校正用シートと、該装置に通紙されうるシート中で最も剛性の低いシートと同等の剛性を有する低剛性校正用シートの２種類を設け、１回の校正で該２種類の校正用シートを１回ずつ合計２回通紙し、剛性の上限と下限の両基準に対して前記圧電素子部から生じる各信号レベルを基に装置の検知特性の変動を補正することを特徴とする。
【００５３】
そして、以上の特徴を有するシート材識別装置を用いることによって、従来の加熱装置やトナーやインク、インクリボンを用いる画像形成装置を使用する際の装置の誤検知を防止して被加熱材や記録材の表面特性及び剛性の検知精度を向上し、各表面性及び剛性に応じて各装置の制御条件を最適化する際の信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明によれば、シート材を搬送するシート材搬送手段と、圧電素子を内蔵するプローブを有し、該プローブ先端を前記シート材表面に当接させながら前記シート材を搬送することにより、前記圧電素子部に前記シート材表面の凹凸及び摩擦係数に応じた強度の振動及び衝撃による歪を誘起して電気信号を生じさせ、該電気信号強度差を基に前記シート材の種類を識別するシート材識別装置において、該装置の識別性能を校正するために必要な表面粗さを有する校正用シートまたは必要な剛性を有する校正用シートと、定期的に前記装置に該校正用シートを通紙して校正を促す定期校正誘導手段を設け、定期的に前記校正用シートによって前記圧電素子部から生じる信号レベルを基に該プローブの検知特性の変動を補正することができるようになるため、シート材上に画像を形成する電子写真方式や、インクジェット方式及び熱転写方式の各種画像形成装置において、使用するシート材の種類を識別して各種類ごとに最適な画像形成条件を自動選択する性能を長期間維持できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００５６】
＜実施の形態１＞
図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２（Ａ）、（Ｂ）は各々本発明の実施の形態１に係るシート材識別装置の断面図、フローチャート図、及び補正後の耐久結果とキャリブレーションシート収納部断面図である。尚、図１（Ａ）においては、図４（Ａ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００５７】
本実施の形態では、図１（Ａ）に示すように、Ｓ字型表面性検知センサ１５のプローブ先端部１５ａが当接するシート搬送平面部に表面にラフ紙並みの粗し加工を施されたキャリブレーションシート１７を搬送し、このシートをセンサに検知させた信号レベルを基にセンサのキャリブレーションを行っている。
【００５８】
以上の各構成部材の主な寸法としては、プローブの幅は４ｍｍ、このプローブが上下する開口部の寸法は６ｍｍ×６ｍｍ、プローブ平坦部の長さは１５ｍｍであり、厚さ０．２ｍｍの圧電素子は３ｍｍ×６ｍｍの大きさでこの平坦部の第１折り曲げ部の端部から２ｍｍだけ固定端側に離れた位置に接着され、プローブ先端部はこの搬送面に１０ｇ重の加圧力で当接されている。
【００５９】
一方キャリブレーションシートは幅１０５ｍｍ、長さ２４２ｍｍの封筒サイズで、厚さ１００μｍの耐熱性樹脂フィルムであり、具体的な材質は少なくとも装置の本体寿命の一つのシートを繰り返し使用しつづけられるような耐久性を考慮して、少なくとも表面はプローブの硬度以上の硬さを有するアルミナ粒子の粉末を分散接着したＰＥＴフィルムを用いており、図中の矢印方向にこのシート材が通常の搬送速度で搬送された際にプローブ先端部に生じる振動によって圧電素子が検知する信号レベル強度がほぼラフ紙の信号レベルと同一かまたはそれ以上となるようにシート表面に塗布接着するアルミナ粒子の平均粒径を１０μｍ程度とし、標準的なラフ紙と同レベルの平均表面粗さＲａ＝５μｍ以上の微小な凹凸が形成されるように接着されている。
【００６０】
図１（Ｂ）は上記キャリブレーションシートを用いたシート材識別装置による電子写真方式のプリンタの制御を示すフローチャートであり、装置の電源がＯＮされた直後にまず、識別検知回数（≒通紙枚数）が所定回数（本実施の形態では２万５千回ごとに設定）に到達していない場合にはそのままプリント信号待ち状態に移行し、所定回数に到達している場合にはホスト側にキャリブレーションシート通紙要求信号を発信して、キャリブレーションシートをプリンターに通紙させ、このとき検知した信号レベルをキャリブレーションレベルとして認識し、その検出した信号レベルが極端に低過ぎる場合や高過ぎて補正が困難な場合と、許容範囲内にある場合の２通りに分類（今回は標準の値を２．６ｖと設定し、１．０ｖ以下と３．３ｖ以上の場合は異常と判断している）し、前者の場合にはセンサが異常であると判断してホスト側にセンサ故障を通知してセンサの交換を要求し、ホスト側で交換すると判断した場合には装置の動作を終了させ、もし交換せずに使用しつづけると判断した場合には、シート材の識別を行わない従来の標準的な定着制御等の画像形成に関わる制御を実施してプリントを実行する。一方、後者の場合にはその際のキャリブレーションレベルＶｃ及び累積キャリブレーション回数をＣＰＵ内に記憶しておき、その後プリント信号を受信して給紙を開始し、検知部にシート材が搬送されてセンサが検知した際、シートに対する検知信号レベルの値Ｖｓと、このキャリブレーションレベルＶｃの比率であるＶｓ／Ｖｃの演算を行い、基本的に同一仕様のキャリブレーションシートを用いて予め求められている標準的なキャリブレーションレベルＶｓｃと各紙種を代表する標準的な各種シートに対する信号レベルＶｓｓの比率Ｖｓｓ／Ｖｓｃの対応テーブル、即ちキャリブレーションシートの信号レベルによって正規化された各紙種判断レベルのテーブルを参照して、Ｖｓ／Ｖｃの演算結果を照合することで使用された紙の紙種を各信号の比率を基に識別し、その紙種に応じた最適な画像形成条件（ここでは主に定着温度及び速度制御条件）を選択して画像形成を実効する。
【００６１】
図２はこのようにキャリブレーションシートの検知信号レベルによって正規化された各紙種の検知信号レベルが４５万枚通紙耐久中にどのように変動するかを評価した結果を示しており、この図からわかるように多少の変動は残っているものの、紙種全体を、「超平滑シート、平滑紙、ラフ紙及び厚紙」の３種類に分類でき、４５万枚耐久しつづけても、耐久期間全体を通して超平滑シートと平滑紙の間、平滑紙とラフ紙及び厚紙の間の各識別領域を各々一つの閾値（比率０．３と０．６）で分類することが可能となり、従来結果のように「平滑紙とラフ紙及び厚紙」の間の領域で一つの閾値で識別することができなくなるという不具合を解消することができるようになる。
【００６２】
尚、以上の構成において、キャリブレーションシートは基本的に１枚であり、長期間使用中に紛失する恐れがあるため、本実施の形態では図２（Ｂ）に示すような手差しトレイ内にキャリブレーションシート収納スペースを有する収納機能付手差しトレイ７ｂ’を用いてキャリブレーションを行わない間は常にキャリブレーションシートをこのトレイ内に収納して保管できるように構成している。
【００６３】
また、以上の構成ではキャリブレーション方法としてキャリブレーションレベルと各シートに対する検知信号レベルの比率を求めて正規化した際の閾値で比較することで変動の影響をキャンセルしたが、予め初期登録された標準のキャリブレーションレベルを設けて各キャリブレーション時のキャリブレーションレベルとの比率を演算し、その結果を基に通常の閾値レベルをシフトさせたり、検知信号レベルをシフトさせることで補正を行っても良いことは言うまでも無い。
【００６４】
＜実施の形態２＞
図７（Ａ）、（Ｂ）は各々本発明の実施の形態２に係るシート材識別装置の断面図、フローチャート図である。尚、図７（Ａ）においては、図１（Ａ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００６５】
本実施の形態では、図７（Ａ）に示すように、Ｓ字型表面性検知センサ１５のプローブ先端部１５ａが当接するシート搬送平面部に表面にラフ紙並みの粗し加工を施された面と平滑紙並みの平滑性を有する逆の面の両面を有する２面キャリブレーションシート１７’を裏表各１回計２回通紙搬送させて搬送し、各シート面をセンサに検知させた信号レベルを基にセンサのキャリブレーションを行っている点が異なり、以上の各構成部材及びキャリブレーションシートの主な寸法は実施の形態１と同様である。
【００６６】
図７（Ｂ）は上記２面キャリブレーションシートを用いたシート材識別装置による電子写真方式のプリンタの制御を示すフローチャートであり、装置の電源がＯＮされた直後にまず、識別検知回数（≒通紙枚数）が所定回数（本実施の形態では２万５千回ごとに設定）に到達しているかどうかを判定し、所定回数に到達していない場合にはそのままプリント信号待ち状態に移行し、所定回数に到達している場合にはホスト側にキャリブレーションシート通紙要求信号を発信して、キャリブレーションシートを片面ずつ続けてプリンタに通紙させ、このとき検知したラフ面と平滑面の各々に対するラフ信号レベルと平滑信号レベルの２つをキャリブレーションレベルとして認識し、その検出した信号レベルが極端に低過ぎる場合や高過ぎて補正が困難な場合と、許容範囲内にある場合の２通りに分類（今回は標準の値を２．６ｖと設定し、１．０ｖ以下と３．３ｖ以上の場合は異常と判断している）し、前者の場合にはセンサが異常であると判断してホスト側にセンサ故障を通知してセンサの交換を要求し、ホスト側で交換すると判断した場合には装置の動作を終了させ、もし交換せずに使用しつづけると判断した場合には、シート材の識別を行わない従来の標準的な定着制御等の画像形成に関わる制御を実施してプリントを実行する。一方、後者の場合にはその際のラフ信号レベルＶｃｒと平滑信号レベルＶｃｆをＣＰＵに記憶して両者の差分を演算した結果をキャリブレーション時のダイナミックレンジＤｃとしてＣＰＵに記憶し、装置に初期登録されている標準のラフ信号レベルＶｓｒと平滑信号レベルＶｓｆとの差分を演算した標準ダイナミックレンジＤｏとの比率Ｒｄ＝Ｄｏ／Ｄｃを演算し、その結果とキャリブレーション回数をＣＰＵに記憶してプリント信号待ち状態に復帰する。その後プリント信号を受信して給紙を開始し、検知部にシート材が搬送されてセンサが検知した際、シートに対する検知信号レベルの値Ｖｓと前記Ｒｄとの積を演算子、その結果Ｖｓ’＝Ｒｄ×Ｖｓと初期登録されている標準閾値との比較から識別し、その紙種に応じた最適な画像形成条件（ここでは主に定着温度及び速度制御条件）を選択して画像形成を実行する。
【００６７】
本実施の形態では上記のように表面の粗い面と平滑な面の両方を用いてキャリブレーションを行うので、粗い面だけでキャリブレーションを行うよりも平滑なシートに対する識別精度を向上でき、このフローチャートによって４５万枚耐久しつづけても、紙種全体を「超平滑シート、平滑紙、ラフ紙及び厚紙」の３種類に分類し続けることが可能となり、従来結果のように「平滑紙とラフ紙及び厚紙」の間の領域で一つの閾値で識別することができなくなるという不具合を解消することができるようになる。
【００６８】
＜実施の形態３＞
図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各々本発明の実施の形態３に係るシート材識別装置を用いた電子写真方式プリンタのカートリッジ装着方法説明図、キャリブレーションシートセット方法説明図、及びカートリッジ交換方法説明図である。
【００６９】
本実施の形態では、図８（Ａ）に示すように、従来カートリッジの容器上面にキャリブレーションシート１７を装着したキャリブレーションシート付カートリッジ１１’を用いて前記定期校正誘導手段としており、プリンタ本体１８を最初に使用する際、プリンタのトップカバー１８ａを矢印方向に開き、キャリブレーションシート付カートリッジ１１’を装着する際、プリンタ本体からカートリッジに付属されているキャリブレーションシートを用いてキャリブレーションの実行を要求する信号がプリンタ本体表示部またはホスト側に通知され、カートリッジを装着後、図８（Ｂ）に示すようにカートリッジから取り外したキャリブレーションシートを手差しトレイ（または紙カセット）にセットし、キャリブレーションを実行して検知したキャリブレーションレベルを本体に記憶するまでプリンタが使用できなくなる構成となっている。
【００７０】
図８（Ｃ）はその後プリンタを使用してカートリッジのトナーが無くなった際のカートリッジ交換を行う状態を示しており、使用済みカートリッジをプリンタ本体から取り除き、新規のキャリブレーションシート付カートリッジを新たに装着する際、再度プリンタ本体からカートリッジに付属されているキャリブレーションシートを用いてキャリブレーションの実行を要求する信号がプリンタ本体表示部またはホスト側に通知され、やはり、カートリッジを装着後、図８（Ｂ）に示すようにカートリッジから取り外したキャリブレーションシートを手差しトレイ（または紙カセット）にセットし、キャリブレーションを実行して検知したキャリブレーションレベルを本体に記憶するまでプリンタが使用できなくなる。
【００７１】
本実施の形態では以上のようにキャリブレーションシートをカートリッジに付属（必ずしも一体化させる必要は無く、少なくとも同梱されていれば良い）させることで、カートリッジ初期装着時から毎回のカートリッジ交換ごとにキャリブレーションを実行するように義務付けることでカートリッジ寿命を所定期間として定期的なキャリブレーションの誘導を可能としており、本実施の形態ではカートリッジ寿命を１万枚に設定している。
【００７２】
また、このような設定によりキャリブレーションシートを定期的に新品に交換しながら使用できるため、本実施の形態のキャリブレーションシートは実施の形態１のように本体寿命期間中までの耐久性を備える必要は無く、単にＰＥＴフィルム表面にラフ紙と同様の凹凸パターンを加工しただけの安価なシートが使用できるようになる。    
【００７３】
尚、上記の例ではキャリブレーション周期をカートリッジ寿命としたが、必ずしもこの寿命に限定する必要は無く、特に使用中にジャムが発生した場合、センサの設定条件がジャムした紙によって微妙にずれる可能性も考えられるため、カートリッジ交換時を含めてジャム時など何らかの要因でカートリッジをプリンタ本体から着脱する度にプリンタにキャリブレーション要求信号を発信させ、カートリッジに付属のキャリブレーションシート（この場合にはキャリブレーションシートは使い捨てにせず、使用後必ず元のカートリッジに戻すように義務付けられている）でキャリブレーションを実行させ、より信頼性の高い識別性能を実現することも可能である。
【００７４】
＜実施の形態４＞
図９（Ａ）、（Ｂ）は各々本発明の実施の形態４を示すシート材識別装置の断面図、インクジェットプリンタ断面図である。尚、図１（Ａ）においては、図４（Ａ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００７５】
本実施の形態では、図９（Ａ）に示すように、Ｓ字型表面性検知センサ１５のプローブ先端部１５ａが当接するシート搬送平面部に、シート前半部の表面にラフ紙並みの粗し加工を施された面とシート後半部の表面に平滑紙並みの平滑性を有する面の２種類の面を片面に有する複合キャリブレーションシート１９を用いて１回の通紙搬送でラフ面と平滑面に対するキャリブレーションレベルを同時に検知することが可能となっており、他の各構成部材及びキャリブレーションシートの主な寸法は実施の形態１と同様である。
【００７６】
本実施の形態では、ユーザの手間を省いて１回のキャリブレーションで実施の形態２と同様にラフ面と平滑面の両方に対するキャリブレーションを実現して幅広い表面粗さに対応できる識別性を実現できる事を特徴とするが、構成上シート材の剛性さを検知する性能の評価には適しておらず、画像形成条件が比較的シート材の剛性さに依存しないインクジェット方式のプリンタに対して好適に用いられるものである。
【００７７】
図９（Ｂ）は上記のキャリブレーションシートを用いたインクジェット型画像形成装置の断面図であり、Ｓ字型表面性検知センサを内蔵する紙種検知機能付きインクジェットプリンタ２０の構成を示したものである。
【００７８】
本装置はこの断面構造において給紙トレイ２１、インクジェット用給紙ローラ２２、紙ガイド２３、ピンチローラ対２４、記録ヘッド２５、プラテン２６、排紙ローラ対２７等で構成されており、本実施の形態では、センサのキャリブレーション手段として上記キャリブレーションシート１９を採用し、Ｓ字型表面性検知センサ１５を給紙ローラ２２とピンチローラ対２４の間に設定するとともに、キャリブレーションシート１９が給紙トレイ２１に表面の粗い側を先端にしてセットされている。
【００７９】
このキャリブレーションシートを用いたインクジェットプリンタのキャリブレーション方法としては基本的に実施の形態２と同様であり、異なる点としては１枚のシートの前半部でラフ面レベルの検知を終了し、後半部で平滑面レベルの検知を終了して各レベルを記憶するようにするためのデータの取り込みタイミングが必要となる点である。尚、このとき、通常のインクジェットプリンタの画像形成時にはシート材はピンチローラ対により記録ヘッドが通紙方向と直角方向に副走査される度にステップ送りされるが、このキャリブレーション時には、少なくともキャリブレーションシート先端がＳ字型表面性検知センサを通過して後端部が通過しきるまでの期間はキャリブレーションシートは一定の速度で搬送される必要があるため、このキャリブレーション時のピンチローラ対と排紙ローラ対はシートを等速で連続搬送させるように制御される。
【００８０】
このようにキャリブレーションシートで検知された信号レベルを基に、上記実施の形態２と同様のフローチャートに従って耐久中の信号レベルの変動を補正することにより、使用された紙の紙種を識別し、その紙種に応じた最適な画像形成条件（ここでは主にインク吐出量）を選択して画像形成を実行する事ができるようになり、紙の表面粗さや厚さ及び材質の差など複数の条件に応じたインク吐出量の最適化を可能とし、用紙の特性に応じた最も良好な画質が長期間安定して得られるようになる。
【００８１】
＜実施の形態５＞
図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各々本発明の実施の形態５を示すサーマルヘッド型画像形成装置の断面図、プローブ先端突き上げ型屈曲構造作用説明図、キャリブレーションシート通紙説明図である。
【００８２】
本実施の形態では、キャリブレーションシートとして実施例１と同じキャリブレーションシート１７を用いてＳ字型表面性検知センサを有するサーマルヘッドプリンタにおけるキャリブレーション例を示している。
【００８３】
図１０（Ａ）に示すように本発明におけるサーマルヘッド型画像形成装置は、インクリボン３１、一対のインクリボン搬送ローラ２９、サーマルヘッド３０、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド３２等で構成されており、通常、プリント信号を受け取ってから不図示の給紙ローラ及び紙搬送ローラにより紙７はヘッド対向板兼紙搬送ガイド３２と給紙側のインクリボン搬送ローラ２９のニップ部まで搬送され、インクリボン３１とガイド３２の間に挟持された後、インクリボン３１に密着したままインクリボン３１と共にヘッド部まで搬送され、ヘッド部にプリント信号に応じて必要な電力が供給されてインクリボン３１上のインク層３１’を加熱溶融して熱的に紙表面に転写することによりその紙上にインク画像３１”を形成した後、搬送ローラ部の動作によって順次送り出されるように構成されている。
【００８４】
本実施の形態では、少なくともガイド３２部と給紙側のインクリボン搬送ローラ２９のニップ部より手前のガイド部３２の対向位置にＳ字型表面性検知センサを配置しているが、サーマルヘッド型画像形成装置はシート材表面に直接接触して過熱することでインクリボンのインクを溶融転写するため、前記のインクジェット型画像形成装置と異なり、画質がシート材の熱容量に影響されやすく、シート材の剛性さ（≒熱容量）も検知する必要がある。このため、このサーマルヘッド型画像形成装置のシート材識別装置の剛性さ識別性能強化のため、そのシート材搬送方向上流側のシート材搬送路には、プローブ先端突き上げ型屈曲構造１６’が設けられている。
【００８５】
この構造を設けることでシート材は図１０（Ｂ）に示すように、下方の給紙部からプローブ先端部を下から上へ突き上げるように搬送されるようになり、このときのシート材の剛性差、ここでは即ち紙厚の差により、薄紙７’の搬送機軌跡は低く、厚紙７”の搬送軌跡は高くなるため、各シート材によってプローブ先端部がシート表面から受ける圧力が変化し、同じ表面性を有するシート同士でも紙厚が厚いほど高い信号レベルが生じて紙厚差を反映した結果が得られるようになる。
【００８６】
以上の構成の装置にキャリブレーションシート１７を用いて、実施の形態１とフローチャートに従って耐久中の信号レベルの変動を補正しながら使用された紙の紙種を識別し、その紙種に応じた最適な画像形成条件（ここでは主にサーマルヘッド部への供給電力量）を選択して画像形成を実行する事ができるようになり、紙表面の接触熱抵抗及び紙の熱容量に応じたサーマルヘッド部への供給電力量の最適化を可能とし、用紙の特性に合わせて必要最小限の温度及び電力で最も良好な画質が長期間安定して得られるようになる。
【００８７】
＜実施の形態６＞
図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は各々本発明の実施の形態６を示すカラー定着器断面図、剛性識別装置用キャリブレーションシート、低剛性シート通紙時状態説明図、高剛性シート通紙時状態説明図の断面図である。
【００８８】
本実施の形態では、Ｓ字型表面性検知センサを図１１（Ａ）に示すような定着ローラ表面に耐熱性ゴム層を有する弾性定着ローラ１３’を用いたカラー画像形成装置用定着器１２’を備えた電子写真方式のカラー画像形成装置に応用した場合のシート材識別装置のキャリブレーション方法に関するものであり、キャリブレーションシートとして図１１（Ｂ）に示すように装置に通紙されうるシート中最も剛性の低いシートと同等の剛性を有する低剛性シート１８ａと、通紙されうるシート中最も剛性の高いシートと同等の剛性を有する高剛性シート１８ｂの２種類のシートを用いている。
【００８９】
同じ電子写真方式の画像形成装置でも複数のカラートナー層からなるトナー像を同時に定着させるカラー機では前記定着器の定着ローラ表面を耐熱性ゴムの弾性層で構成し、柔らかな表面でシート材表面を包み込んで加熱効率を上げる方式が主に用いられており、このような装置においてはシート材表面の多少の粗さの違いよりも熱容量の差による定着性の変化がより重要となるため、シート材の熱容量との相関が高い紙の剛性や紙厚の識別能力に対する信頼性が優先される。
【００９０】
このため、本実施の形態では上記Ｓ字型表面性検知センサのプローブ先端部表面に電解研磨処理を施して摩擦係数を低下させ、表面粗さに対する感度を低下させる構成とするとともに、キャリブレーションシートとして上記の平滑な表面を有する低剛性シートと高剛性シートの２種類を用意し、図１１（Ｃ）、（Ｄ）に示すように前記屈曲構造１６を設けたシート材識別装置に各キャリブレーションシートを通紙することで、シート材識別装置におけるシート材の剛性差の識別性能のみをキャリブレーションする事を特徴としており、図１１（Ｃ）のように低剛性キャリブレーションシートが通紙された場合にはシートが屈曲構造によって形成するループは低くなり、その際のプローブ持ち上げ力Ｆｕｐ１も低くなって摩擦抵抗は低下し、結果としてセンサの検知信号レベルは低くなる。一方、図１１（Ｄ）のように高剛性キャリブレーションシートが通紙された場合にはシートが屈曲構造によって形成するループは高くなり、その際のプローブ持ち上げ力Ｆｕｐ２も高くなって摩擦抵抗は増加し、結果としてセンサの検知信号レベルは高くなる。
【００９１】
このように２種類の剛性の異なるキャリブレーションシートを用いたシート材識別装置によるカラー画像形成装置の制御に関しては、基本的に実施の形態２の方式を用いても良く、各キャリブレーションシートで検知された信号レベルを基に、各フローチャートに従って耐久中の信号レベルの変動を補正しながら使用された紙の剛性さ（≒紙厚）を識別し、その紙種に応じた最適な画像形成条件（ここでは主に定着温度及び速度制御条件）を選択して画像形成を実行する事ができるようになり、紙の厚さ及び材質の差など複数の条件に応じた定着制御の最適化を可能とし、用紙の特性に応じた最も良好な画質が長期間安定して得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態１に係るシート材識別装置の断面図、（Ｂ）はフローチャート図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るシート材識別装置の耐久評価結果グラフである。
【図３】従来の電子写真方式の画像形成装置の断面図である。
【図４】（Ａ）は従来のＳ字型表面性検知センサの紙搬送路断面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は紙剛性差検知原理説明図である。
【図５】（Ａ）はＳ字型表面性検知センサの圧電素子発生信号波形図、（Ｂ）はＳ字型表面性検知センサの積分処理信号波形図である。
【図６】は従来のシート材識別装置の耐久評価結果グラフである。
【図７】（Ａ）は本発明の実施の形態２に係るＳ字型表面性検知センサの紙搬送路断面図、（Ｂ）は本発明の実施の形態２に係るフローチャート図である。
【図８】（Ａ）は本発明の実施の形態３に係るカートリッジ装着方法説明図、（Ｂ）は本発明の実施の形態３に係るキャリブレーションシートセット方法説明図、（Ｃ）は本発明の実施の形態３に係るカートリッジ交換方法説明図である。
【図９】（Ａ）は本発明の実施の形態４を示すシート材識別装置の断面図、（Ｂ）は本発明の実施の形態４を示すインクジェットプリンタ断面図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の実施の形態５に係るサーマルヘッドプリンタの断面図、（Ｂ）は本発明の実施の形態５に係るプローブ先端突き上げ型屈曲構造作用説明図、（Ｃ）は本発明の実施の形態５に係るキャリブレーションシート通紙説明図である。
【図１１】（Ａ）は本発明の実施の形態６に係るカラー定着器断面図、（Ｂ）は本発明の実施の形態６に係る剛性識別装置用キャリブレーションシート、（Ｃ）は本発明の実施の形態６に係る低剛性シート通紙時状態説明図、（Ｄ）は本発明の実施の形態６に係る高剛性シート通紙時状態説明図である。
【符号の説明】
【００９３】
１          帯電ローラ
２          感光ドラム
３          露光手段
４          現像器
５          トナー
６          転写ローラ
７          記録材
１２        定着器
１１        カートリッジ
１１’      キャリブレーションシート付きカートリッジ
１５        Ｓ字型表面性検知センサ
１５ｃ      プローブホルダー
１５ｄ      固定ネジ
１５ｅ      プローブ回転軸
１５ｇ      センサ保持板
１５ｈ      搬送平面板
１６        屈曲構造
１７        キャリブレーションシート
１７’      ２面キャリブレーションシート
１８        プリンタ本体
１９        複合キャリブレーションシート
２０        インクジェットプリンタ
２５        記録ヘッド
３８        サーマルヘッドプリンタ
３０        サーマルヘッド
３１        インクリボン
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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