(57)【要約】【課題】  シート材と外力付与部とが接触する前に、凹状の外力受け部の底部とシート材とが接触してしまう事態を抑制する。【解決手段】  シート材に関する信号出力装置であって、前記シート材に外力を付与するための外力付与部と、前記外力付与部が前記シート材に付与する外力を、前記シート材を介して受ける凹状の外力受け部と、前記シート材を介して前記外力受け部が受けた力に応じて、前記シート材の物性に対応した信号を出力する信号出力部と、前記シート材が、前記外力受け部の前記凹状の底部側から前記外力付与部側に向かって湾曲するように、前記底部から前記シート材を離間させるための離間手段と、を備えることを特徴とする信号出力装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材に関する信号出力装置であって、
前記シート材に外力を付与するための外力付与部と、
前記外力付与部が前記シート材に付与する外力を、前記シート材を介して受ける凹状の外力受け部と、
前記シート材を介して前記外力受け部が受けた力に応じて、前記シート材の物性に対応した信号を出力する信号出力部と、
前記シート材が、前記外力受け部の凹状の底部側から前記外力付与部側に向かって湾曲するように、前記底部から前記シート材を離間させるための離間手段と、を備えることを特徴とする信号出力装置。
【請求項２】
前記離間手段は、前記シート材を前記外力受け部の底部上で、前記底部から離れる方向に湾曲させる手段であることを特徴とする請求項１記載の信号出力装置。
【請求項３】
前記外力受け部の前記底部は、前記シート材の他方の面と接触して、前記外力付与部からの力を受けることを特徴とする請求項１記載の信号出力装置。
【請求項４】
前記シート材の物性に対応した信号とは、シート材の曲げ剛性に関する信号を含む請求項１記載の信号出力装置。
【請求項５】
前記シート材の物性に対応した信号とは、シート材の厚み方向の剛性に関する信号を含む請求項４記載の信号出力装置。
【請求項６】
請求項１記載の前記信号出力装置から出力された信号に基づき、画像形成条件を設定するための画像形成条件設定部と、前記画像形成条件設定部で定められた条件により画像形成を行うための画像形成部とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１記載の前記信号出力装置から出力された信号に基づき、前記シート材の搬送条件を設定するための搬送条件設定部と、前記搬送条件設定部で定められた条件によりシート材の搬送を行うための搬送部とを備えることを特徴とする搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材に関する信号の出力装置及び出力方法に関する。また、本発明は複写機やプリンター等の画像形成装置やシート材の搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンターなどの画像形成装置においては、シート材の搬送工程や画像形成工程があり、使用されるシート材に適した条件（搬送条件や画像形成条件など）で行うことが求められる。
【０００３】
そのため、シート材に関する情報の取得はこれらの条件を定める際に重要となる。
【０００４】
シート材に関する情報を取得する技術が特許文献１に記載されている。
【０００５】
同文献においては、図１６に示すように、衝撃を付与するための衝撃印加部２５００と検知部２５１０との間にシート材Ｐを介在させた状態で、当該衝撃印加部によりシート材に衝撃を加える。シート材Ｐを介して衝撃が検知部２５１０に伝わり、検知部に設けられた圧電素子からの圧電信号として出力される。この出力信号が、シート材の物性に応じて変化することを利用して紙の種別を判断している。
【０００６】
また、同文献には、シート材を介して衝撃を受ける側に凹部を設けることで、シート材の撓みを反映した信号が取得できることが記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２６４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、シート材を介して衝撃を受ける側に凹状部材を設けても、外力を付与する前にシート材と当該凹状部材の底部とが意図せず接触してしまう場合があることが分かった。
【０００８】
これは、図１７に示すように、シート材自体のうねり等に起因する。
【０００９】
このように意図しない両者の接触が生じる場合、シート材の撓みに関する情報を取得しようとしても、外力を付与する前に前記底部２６２０とシート材Ｐとが接触しているためにシート材の撓みに関する情報が取得し難くなる。
【００１０】
そこで本発明は、シート材と前記底部とが意図せず接触することを抑制する手段を備えた信号出力装置や信号出力方法などを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る信号出力装置は、前記シート材に外力を付与するための外力付与部と、
前記外力付与部が前記シート材に付与する外力を、前記シート材を介して受ける凹状の外力受け部と、前記シート材を介して前記外力受け部が受けた力に応じて、前記シート材の物性に対応した信号を出力する信号出力部と、前記シート材が、前記外力受け部の前記凹状の底部側から前記外力付与部側に向かって湾曲するように、前記底部から前記シート材を離間させるための離間手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る柔軟なシート材に関する信号出力装置は、
前記シート材の一方の面から他方の面に向かって外力を付与するための外力付与部と、
前記外力付与部が前記シート材に付与する外力を、前記シート材を介して受ける凹状の外力受け部と、
前記シート材を介して前記外力受け部が受けた力に応じて、前記シート材の物性に対応した信号を出力する信号出力部と、
前記外力付与部が前記シート材の一方の面と接触する前に、前記シート材の他方の面を前記外力受け部の前記凹状の底部から離間させるために、前記外力付与方向と反対の方向の力を前記シート材に付与する離間手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記信号出力装置から出力された信号に基づき、画像形成条件を設定するための画像形成条件設定部と、前記画像形成条件設定部で定められた条件により画像形成を行うための画像形成部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る搬送装置は、前記信号出力装置から出力された信号に基づき、前記シート材の搬送条件を設定するための搬送条件設定部と、前記搬送条件設定部で定められた条件によりシート材の搬送を行うための搬送部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
更にまた、本発明に係る信号出力方法は、柔軟なシート材の物性に応じた信号を出力する方法であって、
前記シート材の一方の面から他方の面へ向かって外力を付与する工程と、
前記外力の付与により撓んだ前記シート材の他方の面において前記外力を受ける工程と、
受けた外力に応じて前記シート材の物性に対応する信号を出力する工程とを備え、
前記外力を付与する工程の前に、前記シート材に対して前記他方の面から前記一方の面へ向かう力を付与することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、外力付与前にシート材と外力受け部の底部が接触することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１８】
（１）シート材に関する信号出力装置
本発明に係る信号出力装置は、図１に示すように、シート材Ｐの一方の面から他方の面に向かって外力を付与するための外力付与部１０００と、外力付与部１０００が前記シート材Ｐに付与する外力を前記シート材Ｐを介して受ける凹状の外力受け部１０１０と、前記シート材Ｐを介して前記外力受け部が受けた力に応じて、前記シート材の物性に対応した信号を出力する信号出力部１０３０と、前記外力付与部１０００が前記シート材の一方の面と接触する前に前記シート材の他方の面を前記底部から離間させる離間手段１０４０を備えている。
【００１９】
なお、１０２０は、凹状構造体の底部である。このような離間手段は、前記シート材の前記他方の面を前記外力受け部の前記凹状の底部から離間させるために、前記外力付与方向と反対の方向の力を前記シート材に付与することになる。
【００２０】
前記離間手段１０４０は、前記外力受け部１０１０の外側でシート材Ｐを外力付与方向に前記外力受け部１０１０の凸部１０２５より外力印加方向に下がるように押し付ける構成となっているため、前記シート材Ｐは、前記外力受け部の底部１０２０上で当該底部１０２０と離れる方向に湾曲する。これによりシート材に外力を付与する前に、前期底部１０２０とシート材Ｐとが意図せず接触することを抑制することができる。
【００２１】
なお、本発明における離間手段とは、前記シート材Ｐが、前記外力受け部の前記凹状の底部１０２０側から前記外力付与部側に向かって湾曲するように、前記底部から前記シート材を離間させるための離間手段である。
【００２２】
なお、離間手段としては、紙面左右に２箇所記載しているが、上記接触を低減できるのであれば、１箇所でもよい。
【００２３】
シート材の持つうねりは、当該シート材が置かれていた環境（湿度条件や加熱条件）などに依存するが、数ミリから数センチの周期で、高低差は０．１ｍｍから１ｃｍ程度である。従って、外力受け部の低部の面積にもよるが、当該底部と凸部の段差が上記高低差の範囲に含まれる場合には、とりわけ離間手段が重要になる。
【００２４】
例えば、図１のように外力受け部の外周に離間手段を設ける場合には、外力受け部の凸部と離間手段の下部との高低差を０．１ｍｍ以上１ｃｍ以下の範囲にすることができる。
【００２５】
離間手段の一例として図１を示しているが、例えば図２のように外力受け部１２１０の底部１２２０の周囲の少なくとも一部に底部側から外に向かって下がるテーパ形状を凸部１２２５に設け、前記シート材Ｐが、前記外力受け部１２２０上で前記底部１０２０と離れる方向に湾曲するように離間手段１２４０を設けることもできる。なお、同図において１２３０は信号出力部である。
【００２６】
このように本発明において、前記外力受け部とは別に離間手段を設ける場合について説明したが、離間手段として図８に示すように外力受け部１８１０を台座１８８０から突出させる構成にしてもよい。この場合は、台座から外力受け部を突出させる構成自体が離間手段であり、外力受け部周囲で更なる離間手段１８４０を設けなくてもよい。なお、凹状の外力受け部の上面、すなわち凸部が少なくとも台座表面より突出している必要がある。
【００２７】
また、外力受け部底部上で、前記シート材が外力受け部の当該底部から離れるのであれば必ずしも上述のようにシート材は湾曲している必要は無い。
【００２８】
なお、別の離間手段としては、外力受け部の底部等に例えば、外力印加方向と反対方向に空気等の気体を吹き付けることが可能な孔を設け、この吹き付け力によりシート材と外力受け部底部とを離間させることもできる。
【００２９】
更に別の手段として、シート材を外力印加方向と逆方向に吸引することで、シート材と外力受け部底部とを離間させることもできる。吸引に代えて静電引力を用いてシート材を離間させてもよい。また、外力受け部の底部とシート材とが外力付与前に接触する原因が、静電気の影響である場合があるため、例えば外力付与前にシート材を、あるいは外力受け部を除電することも好ましい。
【００３０】
また、図１に示すような離間手段１０４０は必ずしも固定されている必要はなく、外力付与部がシート材に接触する前に離間手段１０４０によりシート材が、外力受け部の底部より離間されればよい。例えば、外力付与前に、まず外力印加方向の所望の位置に離間手段が動き、その後外力付与部がシート材に向かって動き出し外力を印加するという構成も可能である。
【００３１】
なお、本発明において所定の寸法を有する凹部を有する外力受け部を用い、外力印加によって変形するシート材の変形挙動の量を所定の範囲で制限することにより、シート材の機械特性（屈曲、圧縮）を精度良く検知することができる。
【００３２】
本発明における外力受け部が有する凹状構造は、シート材が外力を付与された際に、凹状の底部に向かって撓むことができる段差を意味する。
【００３３】
（シート材）
本発明に用いられる柔軟なシート材とは、画像形成装置に用いられる記録媒体、例えば普通紙、光沢紙、コート紙、再生紙、ＯＨＰ（透明なプラスッチクシート）などである。勿論、シート材には、紙幣や予め原稿が記載されているもの、一方の面にのみ画像が形成されているものも含まれる。柔軟とは、シート材を介して凹部を有する外力受け部に力を加えた時に撓むということである。シート材の一方の面、他方の面とは、例えば紙の表面と裏面である。
【００３４】
（外力付与部）
本発明に用いられる外力付与部は、所定の質量の部材を所定の速度で衝突させて、シート材と外力受け部に外力を付与する物を用いる。例えば、金属製の棒などの部材を、バネにより加速して印加する。当該部材の質量は、適宜設定することができるが、シート材の測定対象となる面積の重量に対して１／１０乃至１０倍程度が好ましい。一例として、１００ｇ／ｍ２程度の坪量のレターサイズ（約２１５．９×２７９．４ｍｍ）紙をシート材に用いる場合には、０．５ｇ乃至５０ｇの範囲が好ましい。
【００３５】
また、衝突速度は、シート材を変形させるのに十分な値とする。ここで変形とは撓みと圧縮を含む。前記と同様の紙の場合は、前記部材の質量や、重力などの加速度の有無にもよるが０．０５ｍ／ｓｅｃ．乃至５ｍ／ｓｅｃ．の範囲が好ましい。
【００３６】
勿論、シート材がより薄い場合は印加部材の質量・衝突速度ともに、より小さな値に設定できるし、より厚い場合はより大きな値に設定する。いずれの場合でも、シート材の破壊が起こらない範囲、より好ましくはシート材に打痕や折れ曲がりなどが起こらない範囲で決定される。
【００３７】
外力付与部は、固体の部材をシート材に接触することに基づきシート材に外力を加えるものでも、空気等の流体を吹き付けるような構成のものでも良い。外力付与部材の駆動源は、機械的あるいは電磁気的エネルギーにより当該部材を駆動するようにしたもの、例えば、重力、ばねなどの機械的手段、モーターやソレノイドやボイスコイルなどの電磁気的な手段、さらにカム、シャフト、歯車などの変換機構を組み合わせてもよく、適宜用いる。一例として、回転式軸受で支持されたハンマーを、モーターとカムにて加速する構成が挙げられる。
【００３８】
なお、外力としては部材をシート材の衝突させて衝撃を加える場合や、所定周期で振動している物体をシート材と非接触状態から接触させることで信号を出力させても良い。
【００３９】
（外力付与）
本発明において好ましい態様として、この外力付与部によって、一のシート材に対して、複数回の外力印加を行うことが挙げられる。
【００４０】
これは、例えば多段のカムなどでバネに蓄えたエネルギーを複数回にわたって解放することで、複数回の衝突を起こさせる機構などで実現できる。夫々の衝突に際して、外力の値（たとえば速度）は同一としても良い。外力の値を同一とした場合は、例えばその際の出力の平均を取るなどの統計処理を行って情報の精度を高めることができる。また、外力の値を異ならせた衝突を行っても良い。外力の値を異ならせた場合は、シート材の反応が異なる為、より多面的な情報を得ることができる。
【００４１】
具体的には、第１の力で外力をシート材に付与した後、該第１の外力よりも弱い第２の力をシート材に付与するのである。勿論、順序は逆でも良いが、このように大小異なる力で外力を付与することにより、第１の力で付与した場合に、シート材の圧縮強度に関する物性を強く反映した信号が取得でき、第１の力よりも弱い第２の力で外力を付与する場合には、シート材の撓み強度に関する物性を強く反映した信号を取得することできる。
【００４２】
このように本発明においては、１種類の外力だけを用いても、複数種類の外力を用いても良い。また、１回の外力付与だけでシート材の物性に応じた信号出力を行ってもよいし、複数回の外力印加を行っても良い。外力付与を複数回行った場合（つまり、１種類の外力を複数回印加したり、複数種類の外力を異なるタイミングで印加したりした場合）には、複数のデータが得られるために識別精度もより高くなる。なお、このように外力印加を複数回行う場合には、一旦加えた外力によるシート材の揺れが十分減衰した後、あるいはある所定値以下になった後に次の外力を加えるのが好ましい。
【００４３】
なお、外力付与の方法としては、離れた位置からシート材に外力付与部材を衝突させる方法や、シート材に印加部材を接触させた状態のままで、印加部材からシート材に衝撃力を加える方法を挙げることができる。つまり、信号出力の工程において、必ず一度は外力付与部とシート材と衝撃受け部とが同時に接触する必要があるが、それ以外の時間は夫々の位置関係は任意に設定して構わない。
【００４４】
上述のような外力の付与は、シート材が静止した状態（例えばストッカーにストックされた状態）や、シート材を搬送している状態や、搬送されてきたシート材Ｐを一旦停止させた状態で行うことができる。
【００４５】
搬送している状態のシート材Ｐに外力を加えた場合には、外力付与部材とシート材との表面が擦れ合うので、シート材の表面状態を検知することも容易となる。停止させている状態のシート材に外力を加えた場合には、外力検知手段において、シート材の移動に伴うノイズ成分を低減することもできる。このような搬送状態は、必要とする情報によって適宜設計、制御するものである。
【００４６】
（外力受け部）
本発明に係る底部を有する凹状の外力受け部について詳述する。
【００４７】
外力受け部は、付与される外力に対して十分な耐久性があり、前記外力を信号出力部としての感圧素子に伝播することができる材料で構成される。好ましいものは、金属、樹脂材料、などである。
【００４８】
底部を有する凹状の外力受け部とは、外力付与によって、シート材を当該底部側に曲がるようにさせることができる形状とする。外力印加によって、シート材を前記底部上で曲げ、さらに当該底部にシート材の面を押し当てることができる形状とする。
【００４９】
外力受け部の凹形状は、矩形でも、鋸型でも、曲面もったものでも、適宜用途に応じて選択する。
【００５０】
図４乃至図７に、外力受け部の例を示す。
【００５１】
図４の例は、外力受け部として、板状部材に幅Ｗ１、Ｗ２、深さｄの矩形の穴状の凹構造を設けたものである。１４２５は凸部、１４２０は底部を示す。
【００５２】
図５の例は、板状部材に幅Ｗ１、長さＷ２、深さｄの溝状の凹構造を設け、さらに段差の側壁部の縁に傾斜構造１５１１、すなわちテーパ形状を設けたものである。傾斜構造１５１１は、シート材等との摩擦により段差構造４の側壁部の縁が磨耗して形状が変化し、幅Ｗ１、長さＷ２、深さｄの関係が変化するが、この磨耗による段差構造の寸法関係の変動を実質的に抑制する目的で設けたものである。具体的な設計は実施例中で詳述する。傾斜構造１５１１は、５％乃至２０％の勾配であることが好ましい。
【００５３】
図６の例は、図５の例にさらに逃げ構造１６１２を設けたものである。図６の例は、特に搬送されているシート材の情報を検知する場合に用いるもので、逃げ構造１６１２は、受け部材３のシート材の進行方向に相対する面（シート材の先端が向かってくる面）に設け、シート材の先端と受け部材の衝突による過大な力を逃がす為に設けている。図６に示す例では、高速に搬送されるシート材でも、素子の破損を防止し、安定した情報検知が可能になる効果がある。なお、図７に示すように、外力受け部１７０３の底部１７２０の片側にのみ凸部１７２５を有するような構成も可能である。
【００５４】
（信号出力部）
信号出力部は、例えば感圧素子で構成される。
【００５５】
感圧素子とは、圧力や振動などの機械的作用を、電気信号もしくは光信号に変換する素子である。
【００５６】
機械的作用を電気信号に変換する素子（電気機械変換）の例としては、半導体ダイヤフラム型、静電容量型、弾性体ダイヤフラム型、圧電型等の素子が用いられる。好ましい物として、圧電特性を有する無機材料あるいは有機材料を含み構成でき、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やＰＬＺＴ、ＢａＴｉＯ３、ＰＭＮ−ＰＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）などの無機材料や有機圧電体材料でもよい。圧電素子を用いた場合には、外力は電圧信号として検出される。ここでいう、信号出力部は、素子自体が直接露出している場合や被覆等されている場合も含む。
【００５７】
機械的作用を光信号に変換する素子としては、部材の機械的動きにより部材からの光の反射や、部材からの透過や偏光が変動する事を利用した素子を用いる。例えば、レーザー光を部材に当てて部材からの反射光の方向変化を受光素子（分割フォトダイオードなど）で読み取ることで部材の運動を読み取る方法や、二光束のレーザー光を部材に当ててその干渉から部材の運動速度を読み取る方法（いわゆる「レーザードップラー速度計」）なども好適である。
【００５８】
なお、信号出力部は、図面においては外力受け部側に設けた場合を例示しているが、外力付与部側に設けることも可能である。例えば、外力受け部上に衝撃により撓むことが可能に保持された板バネを設け当該バネの変位を圧電素子などで検知すればよい。
【００５９】
信号出力部として機能する感圧素子として圧電セラミックス板を用い、衝撃受け部及び固定材に、感圧素子よりも十分に高い剛性を有する部材を用い、外力付与部による外力で、感圧素子が主に厚み方向に圧縮される変形モードをとる構成とする。
【００６０】
また、感圧素子として圧電セラミックスを用いる別の好ましい例としては、外力受け部に感圧素子を撓み変形させる程度の弾性を有する弾性体を用いるとともに、固定材に例えばゴムなどの弾性変形をする材料を用いたり、固定材で感圧素子の一端のみを固定するなどの構成として、外力付与部による外力で、受け部が撓み変形するのに応じて感圧素子５が主に伸縮する変形モードをとる構成とする。感圧素子からは配線が引き出される。配線６は感圧素子５に不要な拘束を与えないように柔軟性の高い物を用いる。さらに、これらは適宜台座８に固定される。台座８は高い剛性を有し、温度安定性の高い物が好ましく、材質は金属や樹脂から適宜選択される。また、振動を適当に制動するため、防振材を敷設することも好ましい。防振材の設置位置は、不要な振動を制動できればどこでも良い。
【００６１】
図８を用いて、本発明に用いられる固定材１８７０について詳述する。
【００６２】
固定材１８７０を適当に選択することで、シート材の情報をより高効率に検知できる。感圧素子１８５０として圧電セラミックスの薄板を用いた場合の例で説明する。例えば固定材１８７０としてシート材に印加した力で変形を起こすような弾性体もしくは粘弾性体（ゴムなど）を用いると、感圧素子１８５０及び受け部材１８１０は実質的にユニモルフ素子として動作し主に撓み変形を起こして比較的高い電圧を得ることができるので、信号処理のＳ／Ｎが向上する効果がある。
【００６３】
また、例えば固定材１８７０として剛体を用いると、感圧素子１８５０は主に圧縮変形を起こすが、この場合は印加された力に対して感圧素子が全体に圧縮される為、比較的外力の加わる場所による発生電圧の差が小さいので、例えば素子組み立ての公差等による出力振動の個体差が抑制できる効果がある。また、固定材１８７０として温度や湿度など環境の変化で、硬度や粘弾性や抵抗率などの特性が適当に変化するものを選択すると、出力を環境に応じて変えることができるので、シート材の環境変化による出力の変動を補正することもできる。また、固定材１８７０は、外力印加や外部からの振動によって不要な共振を起こさない形状に設計されることが好ましく、さらには、ゴムなどのダンパーで外部と振動が遮断されていることが好ましい。また、固定材７は、外力印加による反発に対向するため、ある程度以上の慣性質量を有することが好ましく、少なくとも外力印加部材よりも大きな質量を有し、さらには外力印加部材の５倍以上の質量を有することがより好ましい。なお、図中、１８４０は離間手段、１８９０はシート材支持手段、１８８０は基板、１８２５は外力受け部における凸部、１８２０は底部、１８６０は配線である。
【００６４】
図８において、シート材を紙面手前から奥に向かって搬送する場合は、離間手段１８４０、支持手段１８９０、外力受け部１８１０に、紙面手前に向かって基板１８８０側に下がるようなテーパ形状を設けておくのが良い。
【００６５】
（シート材の物性）
「シート材の物性」とは、シート材の曲げの剛性、すなわち撓みやすさ、撓み難さに関する物性や、厚み方向の剛性（圧縮強度）である。本発明に係る信号出力装置からは、少なくとも曲げの剛性に対応した信号が出力される。
【００６６】
（２）シート材に関する信号出力方法
本発明に係る信号出力方法について説明する。
【００６７】
具体的には、前記シート材の一方の面から他方の面へ向かって外力を付与する工程と、前記外力の付与により撓んだ前記シート材の他方の面において前記外力を受ける工程と、受けた外力に応じて前記シート材の物性に対応する信号を出力する工程とを備え、前記外力を付与する工程の前に、前記シート材に対して前記他方の面から前記一方の面へ向かう力を付与する。このようにすることで、シート材と外力付与部とが接触する前に、前記凹構造を有する外力受け部の底部とシート材とが接触することを低減することができる。
【００６８】
前記一方の面へ向かう力とは、例えば前述した離間手段により生じるものである。一例を挙げると、例えば図１に示す外力受け部１０１０の底部１０２０上で、シート材Ｐが前記底部１０２０から離れる方向に湾曲した状態で、外力付与部１０００により前記シート材に外力を付与する。このように、シート材を湾曲させた状態で、シート材に外力を付与することで、外力付与部トシート材が接触する前に、前記シート材と前記底部とが接触することを抑制することができる。より具体的には、図１３（ａ）に示すように、シート材Ｐが底部２３２０から離れるように湾曲した状態でシート材に外力を付与する。外力付与部２３００は、底部２３２０上でシート材を接触する。シート材は外力印加方向に撓む（図１３（ｂ））。最終的には、シート材が外力付与部と外力受け部間に挟まれ、圧縮される（図１３（ｃ））。
【００６９】
（３）画像形成装置、搬送装置
図１０から１２を用いて、本発明に係る信号出力装置を画像形成装置に用いる場合の工程について説明する。
【００７０】
図１０に示すように、前述した信号出力装置を用いて、シート材に外力を付与し（Ｓ１工程）、該信号出力装置から信号を得る（Ｓ２工程）。出力された信号を用いて画像形成条件の設定を行う（Ｓ３工程）。そして、この設定された条件で、画像形成を行う（Ｓ４工程）。
【００７１】
条件設定の際には、予め出力信号とその出力信号の場合の設定条件が予め記憶されたテーブルと実際に出力された信号を比較することで条件を定めることでできる。
【００７２】
ここで、画像形成の条件とは、例えばインクの吐出量やシート材の搬送時における搬送用ローラーの間隔、シート材に画像形成を行う場合の温度条件（例えば、電子写真のようにトナーを定着させる際の温度条件や定着させる際の加圧条件など）である。その他にも、シート材の搬送条件（搬送速度、搬送用ローラー間の圧力、ローラー間の間隔）や仕分排紙（ソーター）への排紙条件、画像形成後のシート材の乾燥条件、ステイプルに関する条件などがある。
【００７３】
なお、本発明に係る信号出力装置を画像形成装置に用いる場合について説明したが、画像形成工程の無い、シート材搬送装置に適用することもできる。その場合は、信号出力装置からの情報に基づき、シートを搬送する際に用いるローラー間の圧力を調整する。
【００７４】
勿論、信号出力装置から出力された電圧信号をもとにユーザーが直接、シート材への画像形成条件やシート材の搬送条件等を制御してもよい。
【００７５】
次に、図１１及び図１２を用いて、シート材がどのような種類のものか、例えば紙の種類などを判別する工程を含む場合について説明する。
【００７６】
例えば、画像形成装置において、まずシート材を判別するか否かの判断を行う（Ｓ０）。この工程は省略することもできる。
【００７７】
次に、シート材に外力を付与する（Ｓ１）。これにより、情報出力装置から情報が出力される（Ｓ２）。そして、図１２に示すように予め記憶部に記憶されている記憶部における情報を元にシート材判別可能かを判別部で判断し（Ｓ３）、判別できる場合には、画像形成等の条件を設定し（Ｓ４）、画像形成を行う（Ｓ５）。工程Ｓ３で判別できない場合は、再度外力を付与する工程を経ることも可能である。
【００７８】
なお、本発明に係る信号出力装置は、上記画像形成装置（複写機、プリンタ、ファクシミリ）の他にも、シート材を搬送するための搬送部、すなわちシート材の搬送機構を有する搬送装置は勿論のこと、この搬送装置を用いた、例えばシート材枚数測定機、シート材種類分別機、紙幣の搬送機構を有する自動現金預入払出機などにも適用できる。
【００７９】
（信号処理）
本発明のシート材信号出力装置からの信号を処理する処理回路について説明する。
【００８０】
図１４に、シート材情報検知装置より発生する電圧波形の例を示す。図１４（ａ）は、シート材が、外力付与部と外力受け部間に介在しない場合の出力波形である。
【００８１】
図１４（ｂ）は、シート材を挟んだ場合の出力波形である。
【００８２】
両図中、領域Ａは外力付与部材の先端が、外力受け部の凹形状内部に入っているものの底部に衝突する以前の時間帯である（図１４（ｂ）の場合はシート材が撓み変形している。）。
【００８３】
領域Ｂは外力受け部の底部に衝突（図１４（ｂ）の場合はシート材を挟んで衝突）した後の時間領域を示す。尚、ここでは、シート材として、紙（Ｘｅｒｏｘ社、ＰＲＥＭＩＵＭ  ＭＵＬＴＩＰＵＲＰＯＳＥ  ４０２４  ＰＡＰＥＲ  ７５ｇ／ｍ２）用いたデータを例にとる。
【００８４】
図１４（ａ）に示すように、シート材なしの場合は領域Ａにおいては電圧が発生しておらず、領域Ｂになって電圧が発生する。これに対して、図１４（ｂ）に示すように、シート材を挟んだ場合は、領域Ａにおいて発生電圧が漸増する出力が得られる。これは、シート材が徐々に変形し、それに応じて信号出力部として機能する感圧素子に加わる圧力も漸増する事による発生電圧が見られている。
【００８５】
さらに図１４（ｂ）の領域Ｂにおいてピーク状の発生電圧が生じすぐに減衰している。これは、印加部材がシート材を挟んで受け材と衝突し、さらに反跳して離れる挙動に対応している。
【００８６】
尚、本発明で検知している信号は、シート材が受け部材に直接接触した際に感圧素子より発生する電気信号（例えば電圧信号）である。
【００８７】
本発明では、図１４に例を示した波形中より、前記領域Ａと領域Ｂの波形を処理回路により処理して、特徴量を抽出して出力する。処理回路にて抽出することが好ましい情報としては、例えば漸増率や立ち上がり、最大発生電圧値（ピーク電圧）、振幅や周波数成分、ピーク幅、微分値、積分値、減衰などである。もちろん、領域Ａの特徴量のみを抽出したり、領域Ｂの特徴量のみを抽出したりしても構わないし、いずれかの特徴量のみを情報として使用しても良いことは言うまでもない。
【００８８】
また、図１４（ａ）のシート材なしの場合の波形はシート材情報検知装置の状態を検知する情報として用いられる。具体的には、シート材情報検知装置の固体差、磨耗やその他の原因による劣化、環境（特に温度、湿度）や振動や電気ノイズ等の外乱による変動、後述するシート材情報出力装置やシート材処理装置への組み込み時の誤差、などにより、シート材情報検知装置の出力信号の状態が変動することを検知する。
【００８９】
このようにしてシート材情報検知装置の状態を検知した信号は、シート材の情報を検知する際の基準情報として用いられる。基準情報は以下のように用いる。この基準情報とシート材を鋏んだ場合の情報、例えば両者のデータ値の比や差分、偏差等を取ることで、補正を行い検知精度を向上させることができる。また、このような基準情報が一定範囲を越えたり、あるいはこの基準情報を複数回取得した際の値のばらつきが一定範囲を越えたりした場合、装置の異常であると判定し、警報を発したりすることもできる。さらに、このような基準情報が一定範囲に収まるように、シート材情報検知装置それ自体の動作を制御する（たとえば印加する外力の強度を変更したり、出力に対してバイアスを与えたり）事も可能である。
【００９０】
本発明のシート材信号出力装置では、上記特徴量を予めシート材の信号が記録されたテーブルと照らし合わせて、シート材の種別や型番、状態変化、印刷状態、重送などを判定した情報として出力するようにしてもよい。尚、シート材の信号が、環境条件、搬送の状態などに応じて異なる場合は、夫々に対応した複数のテーブルを用意してこれをもとに判定を行うと良い。また、本発明のシート材情報出力装置では、上記特徴量の値自体を判定情報としても良いし、上記特徴量に所定の変換を行った値を判定情報としても良い。また、尚、シート材の信号が、環境条件、搬送の状態などに応じて異なる場合は、値を補正する処理を行っても良い。
【００９１】
本発明の、シート材信号出力装置では、上記特徴量、もしくは特徴量より判定した結果を、所定の計算式によりシート材情報に対応する制御値に変換して出力することもできる。すなわち、例えば画像形成装置の一例である電子写真装置では、感圧素子の最大発生電圧に応じて定着器の加熱のための電力を制御するパラメータ値を出力する、などを行うことができる。
【００９２】
さらに、シート材に関して別の手段（たとえば人為的なセットされる用紙型番の入力や、別途設けられたセンサーからの信号など）をあわせて判定してもよい。
【００９３】
また、シート材に関する情報を取得するには、必ずしも全てを処理回路において判定する必要はなく、信号出力部から出力される信号に基づき人が判定しても構わない。
【実施例】
【００９４】
（実施例１）
本実施例では、図８に示す構造のシート材情報検知装置を作製し、シート材情報出力装置を構成した上、電子写真装置（シート材処理装置）に搭載した。図８は断面図であり図９は斜視図である。
【００９５】
該装置は以下のように構成した。
【００９６】
まず、信号出力部１８５０、外力受け部１８１０、固定材１８７０は以下のようにした。固定材は必要に応じて設ければよい。
【００９７】
外力受け部１８１０は、ステンレス材（ＳＵＳ３１６）の幅１５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの板材に、段差構造４として、幅Ｗ１が１０ｍｍ、長さＷ２が１０ｍｍ、深さｄが０．３ｍｍの溝状の凹構造を設けたものを用いた。図中１８２５は凸部、１８２０は底部、１８５０は感圧素子、１８６０は配線である。
【００９８】
また、外力受け部の底部周囲の側壁部の縁に１０％の勾配で幅０．５ｍｍの傾斜構造（図６の１６１１）を設けた。さらに、受け部材の片側の端には緩やかな傾斜構造からなる逃げ構造（図６の１６１２）を設けた。
【００９９】
感圧素子としては、圧電体であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を銀電極により上下を挟まれる構造のものを用い、圧電体のサイズは長さ５ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．３ｍｍとした。
【０１００】
固定材としては、ステンレス材（ＳＵＳ３１６）の幅１５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの板材を用いた。
【０１０１】
このような受け部材１８１０、感圧素子１８５０、固定材１８７０は、相互にエポキシ樹脂を主成分とする接着剤で貼りあわせ、さらに固定材７を基板としての台座１８８０に接着した。台座１８８０は、室温近傍で硬度の安定性の高い高耐熱性の樹脂に不図示の金属ウエイトを埋め込んだものを用いた。金属ウエイトは、印加する外力に対して台座を含む素子部に十分な慣性質量を付与し、出力信号を安定せるために効果がある。
【０１０２】
また、台座１８８０には第１の紙ガイド（シート材支持手段）１８９０を設けた。また、第１の紙ガイド１８９０に対向して、本発明に係る離間手段として、第２の紙ガイド１８４０を設けた。
【０１０３】
第１の紙ガイド１８９０と第２の紙ガイド１８４０でシート材Ｐを挟み込むため、外力受け部１８２０の底部上でシート材は、底部から離れる方向に湾曲した。そのため、当該底部上で、外力付与前に、後述の外力印加部とシート材が接触することは無かった。
【０１０４】
台座１８８０は、不図示のダンパー（Ｏリング状のゴム材）を介して、後述するシート材処理装置に固定される。
【０１０５】
一方、外力受け部に対向する位置には、シート材Ｐに外力を印加するための外力印加手段１８００を配置した。外力印加手段１８００は、ステンレス材（ＳＵＳ３１６）を用い、質量４ｇ、先端形状は半径５０ｍｍの球面加工を施したハンマーとした。
【０１０６】
なお、図３にシート材に外力を付与した場合の感圧素子からの出力信号と、本実施例のように離間手段を設けず、予めシート材が外力受け部の底部に接触した状態で外力を付与した場合の出力信号との比較を示す。図３（ａ）は、離間手段を設けず予め接触している場合のデータであり、図３（ｂ）は、離間手段を設けた場合のデータである。紙は坪量１６３ｇ／ｍ２、厚さ２０４μｍのシートである。図３より明らかなように、同じシート材であるにも関わらず、外力付与前に意図しない接触がある場合と無い場合では、出力信号に大きな相違があることが分かる。このように意図しない接触がある場合に比べ、本発明を用いることでより精度の高い出力信号を得ることができる。また、外力付与時にシート材と外力受け部の底部が接触していない為、必ずシート材は外力印加によって撓むことになる為、圧縮に関する物性と共に、撓みを反映した信号が出力されることになる。
【０１０７】
（実施例２）
実施例１と構成は同様にして、２回の外力印加を行って、シート材の種類を判別する例について説明する。
【０１０８】
図８の外力付与部１８００は、外力付与時以外はその先端がシート材Ｐから約２ｍｍ離れた位置に保持されるが、外力印加に際して駆動源により加速され、外力として衝撃力を与える。本実施例では、駆動源は回転式軸受で支持されたハンマーを、モーターとカムにて加速する構成とした。本実施例では一回のシート材情報検知に２種の外力を印加する構成とした。第１の外力印加は前記外力付与部を０．５ｍ／秒に加速して衝突させた。第１の外力印加後、一旦外力付与部１８００をシート材Ｐより離し、さらにその後第２の外力印加を行う。第２の外力印加は前記外力付与部を０．２ｍ／秒に加速してシート材Ｐに衝突させた。第２の外力印加後、外力印加手段１はシート材Ｐから離れた位置に支持するようにした。尚、第１の外力印加と第２の外力印加はシート材Ｐがおよそ０．２ｍ／秒で図の紙面手前から奥向きに相当する向きに搬送されている状態で行い、２回の外力印加の間隔は０．１秒とした。
【０１０９】
次に、本実施例の作用について説明する。
【０１１０】
まず、シート材Ｐがない状態で、外力受け部に対して外力印加を行った。外力印加は第１の外力印加ならびに第２の外力印加を前記の条件で行った。その際の感圧素子１８５０からの出力電圧（以下「シートなし時の信号」と記載）は、処理回路に付与した記憶部にメモリする。
【０１１１】
このシートなし時の信号は、後述するシート材を狭み込んだ際の出力と比較する基準信号として用いる。本実施例では、１１．０Ｖのピーク値を持つ電圧波形が得られた（図１４（ａ）参照）。さらに、このシート材なし時の信号は、シート材に関する信号出力装置自体の状態検知としても用いる。例えば、シート材なし時の信号の値が所定の範囲を越えた場合には、シート材情報検知装置の異常と判定して故障表示や調整もしくは交換指令をだしたり、あるいはシート材情報検知装置を使用しないモードにシート材処理装置の動作を切り替える処置を行う。
【０１１２】
また、シート材Ｐとして紙類を使用する際は紙から発生する塵芥（以下、紙粉と記載）が付着したり、あるいはシート材処理装置としてレーザービームプリンタや複写機などの粉体のトナーを用いる装置の場合は飛散したトナーが付着ずる場合があるが、シート材Ｐがない状態での外力印加で、適当な振動を付与してやることで上記の紙粉やトナーを脱落させてクリーニングを行うこともできる。
【０１１３】
次に、シート材Ｐを挟み込んだ状態で、外力印加は第１の外力印加ならびに第２の外力印加を前記の条件で行った。
【０１１４】
以下、シート材に外力印加を行った際の出力波形（図１４（ｂ）参照）を説明する。尚、本図では、一例として、外力印加は前記第１の外力印加条件で、紙は複写機用紙（Ｘｅｒｏｘ社、ＰＲＥＭＩＵＭ  ＭＵＬＴＩＰＵＲＰＯＳＥ  ４０２４  ＰＡＰＥＲ  ７５ｇ／ｍ２）の例を示す。領域Ａは印加部材先端が受け部の段差構造の内部に入っているものの段差構造の底部に衝突する以前の時間帯（図１４（ｂ）の場合はシート材が撓み変形している。）、領域Ｂは段差構造の底部に衝突（図１４（ｂ）の場合はシート材を挟んで衝突）した後の時間領域となる。
【０１１５】
図１４（ｂ）の領域Ａにおいては、発生電圧が漸増する出力が得られる。これは、シート材が徐々に屈曲変形し、それに応じて感圧素子に加わる圧力も漸増する事による発生電圧が見られている。本実施例では、処理回路で、領域Ａの終端付近での発生電圧が０．３２Ｖであることを領域Ａの特徴量として検出した。なお、この工程において、外力付与部はシート材の屈曲による抵抗を受けて減速する。
【０１１６】
続く図１４（ｂ）の領域Ｂにおいては、ピーク状の発生電圧が生じすぐに減衰している。これは、印加部材がシート材を挟んで受け材と衝突し、さらに反跳して離れる挙動に対応している。この際、シート材はその厚み方向に押しつぶされる方向に変形し、圧縮の機械特性が反映された出力が得られる。本実施例では、処理回路で、領域Ｂのピークでの発生電圧が３．５０Ｖであることを領域Ｂの特徴量として検出した。
【０１１７】
さらに、同様にして、第２の外力印加の際の出力波形を処理した。第２の外力印加では、領域Ａの特徴量である終端付近での発生電圧が０．２０Ｖ、領域Ｂの特徴量であるピークでの発生電圧が１．２０Ｖであった。
【０１１８】
本実施例の装置により、シート材として３種の銘柄の識別を行った例を示す。シート材としては、シート材Ａ（Ｘｅｒｏｘ社、ＰＲＥＭＩＵＭ  ＭＵＬＴＩＰＵＲＰＯＳＥ  ４０２４  ＰＡＰＥＲ  ７５ｇ／ｍ２）、シート材Ｂ（ＦＯＸ  ＲＩＶＥＲ  ＰＡＰＥＲ社、ＦＯＸ  ＲＩＶＥＲ  ＢＯＮＤ  ７５ｇ／ｍ２）、シート材Ｃ（住友スリーエム社、ＣＧ３３００）。一例として、特徴量としては前記領域Ｂにおけるピークでの発生電圧値のみを用い、外力印加条件としては前記第１の外力印加条件および第２の外力印加条件とした。尚、この識別実験に際しては、実用上後段の信号処理がやりやすいように、波形より不要な周波数帯の振動を除供するフィルタを用いており、このため、同一のシート材に対してのピーク値が前記波形の説明に用いた値と若干の相違がある。尚、全てシートなし時の信号値で除して相対値として以下の判定を行っている。
【０１１９】
【表１】
2006306578.tif 000003
【０１２０】
第１あるいは第２の外力印加ピーク電圧値だけでもシート材の識別は可能であるが、両者を用いることでより精度の高い識別が可能となる。
【０１２１】
上記のように、シート材Ａ及びシート材Ｂは紙であり衝撃力が吸収された分シートなし時の信号値に対して相対値が小さくなり、値が異なることより判定可能であった。また、シート材ＣはＯＨＰシートであり、比較的高度の高い樹脂であることより高い周波数の振動が検知される為ピーク値の高い信号が得られる。尚、紙の場合は漉きむら（紙をすく際のムラ）などにより厚みなどに分布があることなどに起因して、ピーク値は上記の値に対して数％のばらつきを持つが、必要に応じて複数回の検知における値を平均化してより高精度に判定することも可能である。
【０１２２】
以上述べてきたように、第１の外力印加ならびに第２の外力印加における、それぞれの出力の特徴量より判断して、シート材が当該の紙であることを判定することができる。尚、当該の紙と同等の構成（材質、紙厚、繊維密度、含水率など）を有するシート材は機械特性も同等であり同様の判定結果が得られる。一般に、特性の違うシート材、例えば機械特性である剛度の高い厚紙では領域Ａの特徴量として用いた終端付近での発生電圧が相対的に大きくなり、領域Ｂの特徴量であるピーク電圧は相対的に小さくなる。
【０１２３】
尚、以上述べた印加部材先端の挙動と感圧素子の出力の関係は、レーザードップラー速度計（キヤノン株式会社製、Ｐ−２０Ｚ型）による印加部材の速度計測と、出力波形の計測を時間を同期させて行い、さらに必要に応じて高速度撮影によるシート材Ｐの挙動観察を併用して検証することができる。
【０１２４】
（実施例３）
本実施例では、画像形成装置として、本実施例ではレーザービームプリンタを例にして説明する。
【０１２５】
ここでは、画像形成装置として、電子写真技術を適用したカラーレーザビームプリンタに本発明に係る信号出力装置を適用した構成例を図１７を用いて示す。
【０１２６】
２７０１は収納カセット２７０２に累積状態に保持される被記録材（以下では転写シートと呼ぶ）であり、２７０３は収納カセット２７０２から最上層に位置する転写シート１を１枚ずつ送給する送給ローラ、２７０４は送給ローラ２７０３により送給されてきた転写シート２７０１の先端をいったん停止させ、転写のタイミングに合わせて転写シート２７０１を転写ドラム２７０５に転写するレジストローラである。６は転写ドラム２７０５に保持される転写シート２７０１上に記録画像を転写する感光ドラム、２７０７は本例の場合、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｂｋ）のトナーをスリーブ７Ｃ，７Ｍ，７Ｙおよび７Ｂｋ別に収容し、感光ドラム２７０６上に色別の静電潜像を形成する色別現像器である。
【０１２７】
また、２７０８はレーザスキャナであり、レーザスキャナ２７０８は例えば不図示のホスト装置から送られてきた画像情報信号に基づいてレーザ光２７０９の強度を変調し、変調されたレーザ光２７０９を感光ドラム２７０６上に投光することにより色別に静電潜像を形成する。
【０１２８】
２７１０は転写シート１上に転写されたトナー画像を定着させるための定着ローラ、２７１１は排出ローラ、２７１２は排出トレイである。２７１３は帯電器であり、帯電器２７１３により感光ドラム６上に静電潜像形成のための電位が荷電される。
【０１２９】
以上述べた構成により感光ドラム６上に形成された各色の静電潜像が各スリーブ７Ｃ〜７Ｂｋに印加されている電圧と帯電器２７１３により荷電された表面電位とによって形成される電界により選択的に顕像化されるもので、顕像化された画像が転写ドラム２７０５上の転写シートに転写され、このような転写動作が通常、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの４色について繰返される。
【０１３０】
本実施例においては、シート材が送給ローラ２７０３とレジストローラ２７０４の間に、信号出力装置を設けている。１０００は外力付与部、１０４０は離間手段、１０３０はくぼみを有する外力受け部である。
【０１３１】
本実施例では、シート材信号出力装置を、紙搬送経路内の紙のトレイと転写ユニットの間に敷設し、さらに処理回路はプリンタ内の制御回路（不図示）に設置した。このようにして、シート材の物性に応じた出力信号を取得した後、予め記憶されていたデータテーブルと比較し、画像形成条件として、定着器の加熱のために供給する電力の制御を行った。本実施例によれば、シート材の物性に応じて、定着温度の加熱条件を適宜制御することができる。
【０１３２】
なお、画像形成装置として、レーザープリンターを例に示したが、その他にも電子写真技術を利用した複写機、インク吐出タイプや熱転写型などのプリンターをはじめシート材に画像を形成する装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明を説明する為の模式的断面図である。
【図２】本発明を説明する為の模式的断面図である。
【図３】本発明説明する為の表である。
【図４】本発明に適用される外力受け部の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明に適用される外力受け部の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明に適用される外力受け部の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明に適用される外力受け部の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明を説明する為の模式的断面図である。
【図９】本発明を説明する為の模式的斜視図である。
【図１０】本発明を説明する為のフローチャート図である。
【図１１】本発明を説明する為のフローチャート図である。
【図１２】本発明を説明するためのブロック図である。
【図１３】本発明を説明する為の模式的断面図である。
【図１４】本発明を説明する為の信号出力図である。
【図１５】画像形成装置に本発明を適用した場合の模式的断面図である。
【図１６】従来例を説明する為の図である。
【図１７】従来例を説明する為の図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１０００  外力付与部
１０１０  外力受け部
１０２０  外力受け部の底部
１０３０  信号出力部
１０４０  離間手段
１０２５  凹状の外力受け部の凸部
【図１】
2006306578.tif 000004
【図２】
2006306578.tif 000005
【図３】
2006306578.tif 000006
【図４】
2006306578.tif 000007
【図５】
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【図６】
2006306578.tif 000009
【図７】
2006306578.tif 000010
【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2006306578.tif 000018
【図１６】
2006306578.tif 000019
【図１７】
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