(57)【要約】【課題】  精度良くシート材を識別することのできるシート材識別装置を提供する。【解決手段】  衝撃印加部材によってシート材に加えられた衝撃により電気信号を出力する検知部３００からの電気信号に基づいてシート材の種類を識別するシート材識別部１０１に、検知部３００からの電気信号が、予め電気信号波形の１波形内で設定された第１の電圧値から第２の電圧値になるまでの時間を検知する時間情報検知手段１０５を設ける。そして、シート材識別部１０１は、検知部３００からの電気信号と時間情報検知手段１０５からの時間情報とに基づいてシート材の種類を識別する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材に衝撃を加える衝撃印加部材と、前記衝撃により電気信号を出力する検知部とを備え、前記検知部からの電気信号に基づいてシート材の種類を識別するシート材識別装置において、
前記検知部からの電気信号に基づいてシート材の種類を識別するシート材識別部と、
前記シート材識別部に設けられ、前記検知部からの電気信号電圧が、予め電気信号波形の１波形内で設定された第１の電圧値から第２の電圧値になるまでの時間を検知する時間情報検知手段と、
を備え、
前記シート材識別部は、前記検知部からの電気信号と前記時間情報検知手段からの時間情報とに基づいてシート材の種類を識別することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項２】
前記第１の電圧値及び第２の電圧値を、前記電気信号波形の立ち上がり期間に設定したことを特徴とする請求項１記載のシート材識別装置。
【請求項３】
前記第１の電圧値を前記電気信号波形の立ち上がり期間に、前記第２の電圧値を前記電気信号波形の立ち下がり期間にそれぞれ設定し、前記時間情報検知手段は前記検知部からの電気信号電圧が、前記電気信号波形の立ち上がり期間に設定された前記第１の電圧値から前記電気信号波形の立ち下がり期間に設定された前記第２の電圧値になるまで時間を検知することを特徴とする請求項１記載のシート材識別装置。
【請求項４】
前記第１の電圧値と前記第２の電圧値とは同じ値であることを特徴とする請求項３記載のシート材識別装置。
【請求項５】
前記時間情報検知手段は、電気信号波形の立ち上がり期間と、前記電気信号波形の立ち上がり期間及び立ち下がり期間の少なくとも一方において電圧変化時間の検知を行なうことを特徴とする請求項１記載のシート材識別装置。
【請求項６】
前記電気信号波形の１波形は、前記検知部からの電気信号電圧が０から立ち上がり再び０まで戻ってくるまでの期間であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のシート材識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材識別装置に関し、特にシート材に衝撃を加えてシート材の種類を識別するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ、あるいはＦＡＸ等の画像形成装置においては、通常のコピー紙の他、光沢紙、コート紙、フィルム状の透明樹脂等のシート材に画像を形成するようにしたものがある。
【０００３】
そして、このようなさまざまな種類のシート材に画像を形成するようにした画像形成装置においては、シート材の種類により、最適な画像形成処理を行なう為、シート材の種類を識別するためのシート材識別装置を備え、このシート材識別装置によってシート材の種類を識別した後、シート材に応じた搬送速度、定着温度等の条件で画像を形成するようにしたものがある。
【０００４】
ここで、このようなシート材識別装置としては、シート材に、その外部から衝撃を加える衝撃印加部と、衝撃により電気信号を出力する圧電素子を備えた検知部とを有し、衝撃印加部材をシート材に衝突させてシート材に衝撃を与え、この衝撃による検知部からの信号のピーク値やピークの数あるいはピーク間の時間間隔等を用いシート材の種類に関する情報を得るようにしたものがある(例えば、特許文献１参照。)。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０２６４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来のシート材識別装置においては、検知部からシート材の剛性、ヤング率、密度、重さ、坪量、厚さ、或はシート材表面の凸凹に基づく出力信号がなされるが、シート材の種類、衝撃条件によっては、ピーク値や数、ピーク間隔が近い値となり、明確にシート材の種類を識別できない場合がある。
【０００７】
例えば、図９は、普通紙とラフ紙に衝撃を加えたとき、検知部（の圧電素子）から出力される普通紙の波形３０１とラフ紙の波形３０２を示しており、このようにシート材の種類が異なる場合でもピーク値が同じになると、精度良くシート材の識別を行なうことができない場合がある。
【０００８】
そこで本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、精度良くシート材を識別することのできるシート材識別装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シート材に衝撃を加える衝撃印加部材と、前記衝撃により電気信号を出力する検知部とを備え、前記検知部からの電気信号に基づいてシート材の種類を識別するシート材識別装置において、前記検知部からの電気信号に基づいてシート材の種類を識別するシート材識別部と、前記シート材識別部に設けられ、前記検知部からの電気信号電圧が、予め電気信号波形の１波形内で設定された第１の電圧値から第２の電圧値になるまでの時間を検知する時間情報検知手段と、を備え、前記シート材識別部は、前記検知部からの電気信号と前記時間情報検知手段からの時間情報とに基づいてシート材の種類を識別することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のように、シート材識別部に、検知部からの電気信号が、予め電気信号波形の１波形内で設定された第１の電圧値から第２の電圧値になるまでの時間を検知する時間情報検知手段を設け、この時間情報検知手段からの時間情報と、検知部からの電気信号とに基づいてシート材の種類を識別することにより、精度良くシート材を識別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るシート材識別装置の概略構成を示す図であり、図１において、１００は衝撃印加部材、２００はシート材、３００は検知部である。そして、この検知部３００は、衝撃力（機械エネルギー）を電気エネルギーに変換するためのセンサーである圧電素子３０１と、圧電素子３０１の出力信号を取り出すための電極３０４，３０５とを備えている。
【００１３】
なお、この検知部３００は、衝撃印加部材１００の衝撃力により、圧電素子３０１が破壊されるのを防ぐための保護部材３０２，３０３を備えており、このような保護部材３０２，３０３によって圧電素子３０１を挟み込むことにより、圧電素子３０１を保護している。
【００１４】
このようなシート材識別装置において、シート材２００の種類を識別する際には、衝撃印加部材１００をシート材２００に衝突させるようにしている。ここで、このように衝撃印加部材１００をシート材２００に衝突させると、衝撃エネルギーの一部がシート材２００に吸収されると共に、シート材２００により吸収されない残りの衝撃エネルギーが検知部３００に加えられる。
【００１５】
そして、この残りの衝撃エネルギーは、まず検知部３００において、圧電素子３０１により機械エネルギーから電気エネルギーへと変換され、圧電素子３０１から電気信号として出力される。さらに、この電気信号は、この後、シート材識別部に送られ、このシート材識別部において、シート材２００の種類が識別されるようになっている。
【００１６】
図２は、このようなシート材識別部の構成を示す図であり、このシート材識別部１０１は、検知部３００からの電気信号が入力される検出回路１０２と、検出回路１０２が検出した情報を演算する演算判定回路１０３と、演算判定回路１０３により演算されたシート材の種別判断に必要な情報に基づいてシート材の種別を判断する最終判断回路１０４とを備えている。
【００１７】
そして、このようなシート材識別部１０１において、検出回路１０２に検知部３００から電気信号が入力されると、まず検出回路１０２はシート材２００の種別判断に必要な情報であるピーク値、ピーク間隔、回数等を取り出すための情報を検出し、この情報を演算判定回路１０３に出力する。次に、この演算判定回路１０３は、この情報を演算してシート材の種別判断に必要な情報とし、この後、この情報を最終判断回路１０４に出力し、最終判断回路１０４は、この情報により、シート材の種別を判断する。
【００１８】
ところで、本実施の形態においては、シート材識別部１０１に、検知部３００からの１つの波形内で所定の２つの電圧値を設定し、電圧値が設定された第１の電圧値から第２の電圧値になるまでの時間を検知する時間情報検知手段である時間情報検知回路１０５を設けており、最終判断回路１０４は、この時間情報検知回路１０５によって検知した時間情報と、演算判定回路１０３からの種別情報とによりシート材の種別判定を合わせて行なうようにしている。
【００１９】
そして、このように最終判断回路１０４が、演算判定回路１０３の種別情報の他、このような時間情報検知回路１０５からの時間情報に基づいてシート材の種別を行なうことにより、精度よくシート材の識別を行なうことができる。なお、本実施の形態において、検知部３００からの１つの波形内とは、１つの衝撃により検知部３００からの電気信号出力（電圧）が０から立ち上がり再び０まで戻ってくるまでの期間の出力を意味している。
【００２０】
図３は、このような時間情報検知回路１０５の回路構成を示したものであり、２０１、２０２は第１及び第２コンパレータ、２０５、２０６は第１及び第２コンパレータ２０１，２０２の、それぞれ異なる第１及び第２の電圧値である第１及び第２の設定電圧値であるＶＬ、ＶＨ（ＶＬ＞ＶＨ）を決める回路、２０３は第１及び第２コンパレータ２０１，２０２からの信号に応じて時間の計測を開始、或は停止する時間計測回路である。
【００２１】
なお、２０４は基準クロックを発生するクロック発生回路であり、このクロック発生回路２０４から時間計測回路２０３にクロックが入力され、時間計測回路２０３では、このクロックの数をカウントすることにより、時間を計測するようにしている。
【００２２】
そして、このような構成の時間情報検知回路１０５において、検知部３００からの電気信号がそれぞれ第１及び第２コンパレータ２０１，２０２に入力されると、まず検知部３００からの出力信号電圧が第１の設定電圧値ＶＬを超える。これにより、第１コンパレータ２０１から時間計測回路２０３にＨｉｇｈレベル信号が入力され、これに伴い時間計測回路２０３はクロック発生回路２０４からのクロックのカウントを開始する。
【００２３】
この後、検知部３００からの出力電圧がさらに上昇すると、検知部３００からの出力信号電圧が第２の設定電圧値ＶＨを超える。これにより、第２コンパレータ２０２から時間計測回路２０３にＨｉｇｈレベル信号が入力され、これに伴い時間計測回路２０３はクロックのカウントを停止するようになっている。
【００２４】
図４は、２つの種類のシート材の波形、例えば普通紙の波形３０１とラフ紙の波形３０２における時間計測回路２０３のカウント開始とカウント停止のタイミング、言い換えれば検知部３００からの出力信号電圧が第１の設定電圧値ＶＬから第２の設定電圧値ＶＨになるまでの時間を示すものである。
【００２５】
ここで、図４に示すように、ラフ紙の波形３０２において、時間計測回路２０３の時間情報であるカウント時間ｔ１０１と、普通紙の波形３０１における時間情報である時間計測回路２０３のカウント時間ｔ１０２を比べてみると、ｔ１０１＞ｔ１０２であり、このような時間情報により、既述した図９に示すようにピーク値が同じであってもシート材の種別情報を得ることができる。
【００２６】
このように、シート材識別部１０１に、検知部３００からの電気信号が、予め電気信号波形の１波形内で設定された第１の設定電圧値ＶＬから第２の設定電圧値ＶＨになるまでの時間を検知する時間情報検知回路１０５を設け、この時間情報検知回路１０５からの時間情報と、検知部３００からの電気信号とに基づいてシート材の種類を識別することにより、精度良くシート材を識別することができる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００２８】
図５は、本実施の形態に係るシート材識別装置に設けられた時間情報検知部の構成を示したものであり、４０３、４０４は第１及び第２コンパレータ、ＶＬ、ＶＨは第１及び第２コンパレータ４０３，４０４の、それぞれ異なる設定電圧である第１及び第２の設定電圧値、４０５は第１及び第２コンパレータ４０３，４０４からの信号に応じてクロック発生回路４０６からのクロックのカウントを開始、或は停止するカウンタである。
【００２９】
なお、本実施の形態において、第１コンパレータ４０３の設定電圧である第１の設定電圧値ＶＬの方が、第２コンパレータ４０４の設定電圧である第２の設定電圧値ＶＨよりも低く設定されている。
【００３０】
これにより、検知部３００からの電気信号がそれぞれ第１及び第２コンパレータ４０３，４０４に入力されると、まず検知部３００からの出力電圧が第１の設定電圧値ＶＬを超え、これに伴い第１コンパレータ４０３からカウンタ４０５にＨｉｇｈレベル信号が入力されるようになっている。
【００３１】
そして、このようにＨｉｇｈレベル信号が入力されると、カウンタ４０５はクロック発生回路４０６からのクロックのカウントを開始（ＳＴＡＲＴ）する。更に、この後、検知部３００からの出力信号電圧が上昇し、やがて検知部３００からの出力信号電圧が第２の設定電圧値ＶＨを超え、これに伴い第２コンパレータ４０４からＬｏｗレベル信号が入力されると、カウンタ４０５はカウントを停止（ＳＴＯＰ）する。
【００３２】
図６は、２つの種類のシート材の波形、例えば普通紙の波形３０１とラフ紙の波形３０２におけるカウンタ４０５のカウント開始とカウント停止のタイミング、言い換えれば検知部３００からの出力信号電圧が第１の設定電圧値ＶＬから第２の設定電圧値ＶＨになるまでの時間を示すものである。
【００３３】
ここで、図６に示すように、ラフ紙の波形３０２において、時間情報であるカウンタ４０５のカウント時間ｔ３０２と、普通紙の波形３０１におけるカウント時間ｔ３０１を比べてみると、ｔ３０２＞ｔ３０１であり、このような時間情報により、シート材の種別が判別でき、ピーク値が同じであってもシート材の種別情報が得ることができる。
【００３４】
なお、これまでの説明においては、時間情報を出力信号波形の立ち上がり期間において得るようにした場合について説明したが、本発明は、これに限らず、波形の立ち上がり期間及び波形の立下り期間において時間情報を求めるようにしても良い。
【００３５】
次に、このような波形の立ち上がり期間及び波形の立下り期間において時間情報を求めるようにした本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００３６】
図７は、本実施の形態に係るシート材識別装置に設けられた時間情報検知部の構成を示すものであり、５０２〜５０５は第１〜第４コンパレータ、ＶＬは第１及び第４コンパレータ５０２，５０５の設定電圧値、ＶＨは第２及び第３コンパレータ５０３，５０４の設定電圧値である。
【００３７】
５０６は第１コンパレータ５０２からの信号に応じてクロック発生回路５０８からのクロックのカウントを開始（ＳＴＡＲＴ）し、第４コンパレータ５０５からの信号に応じてクロックのカウントを停止（ＳＴＯＰ）する第１カウンタ、５０７は第２コンパレータ５０３からの信号に応じてクロックのカウントを開始（ＳＴＡＲＴ）し、第３コンパレータ５０４からの信号に応じてクロックのカウントを停止（ＳＴＯＰ）する第２カウンタである。
【００３８】
なお、本実施の形態において、設定電圧値ＶＬの方が設定電圧値ＶＨよりも低く設定されており、これにより検知部３００からの電気信号がそれぞれ第１〜第４コンパレータ５０２〜５０５に入力されると、まず第１コンパレータ５０２から第１カウンタ５０６に、Ｈｉｇｈレベル信号が入力されるようになっている。これにより、それまで停止状態にあった第１カウンタ５０６がクロックのカウントを開始する。
【００３９】
次に、検知部３００からの出力信号電圧が上昇し、第２コンパレータ５０２から第２カウンタ５０７にＨｉｇｈレベル信号が入力されると、それまで停止状態にあった第２カウンタ５０７がクロックのカウントを開始する。
【００４０】
一方、この後、波形のピークを過ぎ、出力信号電圧が下降すると、第３コンパレータ５０４から第２カウンタ５０７にＨｉｇｈレベル信号が入力されるようになっている。これにより、それまで第２コンパレータ５０３からのＨｉｇｈレベル信号によりクロックのカウントを行なっていた第２カウンタ５０７は、クロックのカウントを停止する。
【００４１】
また、この後、さらに電圧信号の電圧が下降すると、第４コンパレータ５０５から第１カウンタ５０６にＨｉｇｈレベル信号が入力され、これにより、それまで第１コンパレータ５０２からのＨｉｇｈレベル信号によりクロックのカウントを行なっていた第１カウンタ５０６は、クロックのカウントを停止する。
【００４２】
図８の（ａ）は、２つの種類のシート材の波形、例えば普通紙の波形３０１とラフ紙の波形３０２における第１及び第２カウンタ５０６，５０７のカウント開始とカウント停止のタイミング、言い換えれば検知部３００からの出力信号電圧が第１の設定電圧値である波形の立ち上がり期間に設定された設定電圧ＶＬ，ＶＨから、第２の設定電圧値である波形の立ち下がり期間に設定された同じ電圧値の設定電圧ＶＬ，ＶＨになるまでの時間を示すものである。
【００４３】
また、図８の（ｂ）は、普通紙及びラフ紙以外の他の種類のシート材のピーク近辺に衝撃印加による副振動が生じた結果としての波形５０１における第１及び第２カウンタ５０６，５０７のカウント開始とカウント停止のタイミングを示すものである。
【００４４】
ここで、図８の（ａ）に示すように、ラフ紙の波形３０２において、ｔ３０２ｂは第１カウンタ５０６のカウント時間であり、ｔ３０２ａは第２カウンタ５０７のカウント時間である。また、普通紙の波形３０１において、ｔ３０１ｂは第１カウンタ５０６のカウント時間であり、ｔ３０１ａは第２カウンタ５０７のカウント時間である。
【００４５】
また、図８の（ｂ）に示すように、他の種類のシート材の波形５０１において、ｔ５０１ａは第１カウンタ５０６のカウント時間であり、ｔ５０１ｂは第２カウンタ５０７のカウント時間である。なお、この他の種類のシート材の波形５０１においては、図８の（ａ）に示す普通紙の波形３０１と比べると、ピーク値は同じであるが、設定電圧値ＶＨ付近の波形が細くｔ５０１ａが短くなっている。
【００４６】
ところで、このような３種類のシート材の波形３０１，３０２，５０１において、第１カウンタ５０６のカウント時間（設定電圧値ＶＬを越えている時間）は、ｔ３０２ｂ＞ｔ３０１ｂ≒ｔ５０１ｂとなり、第１カウンタ５０６のカウント時間だけでは、シート材の種別が判別できない。
【００４７】
しかし、第２カウンタ５０７のカウント時間（設定電圧値ＶＨを越えている時間）は、ｔ３０２ａ＞ｔ３０１ａ＞ｔ５０１ａとなり、このような時間情報により、シート材の種別が判別でき、ピーク値が同じであってもシート材の種別情報が得ることができる。
【００４８】
このように、波形の立ち上がり期間及び波形の立下り期間において時間情報を求めることにより、波形の立ち上がり期間における時間情報だけではシート材の種別の判別ができない場合でも、シート材の識別が可能となる。
【００４９】
なお、これまでは設定電圧値ＶＬを越えている時間が同じで設定電圧値ＶＨを越えている時間が異なる場合について説明したが、シート材、衝撃印加方法、センサーの種類等により、センサーの出力波形の変化が設定電圧値ＶＨを越えている時間がほぼ等しい場合であっても同様に設定電圧値ＶＬを越えている時間の大小からシート材の種別判定が可能となる。
【００５０】
また、センサーの出力波形の変化が設定電圧値ＶＨを越えている時間、設定電圧値ＶＬを越えている時間を和、差、積算、除算することによりシート材の種別判定の情報としてもよい。
【００５１】
さらに、第１〜第３の実施の形態を組み合わせてシート材の種別判定の情報としてもよい。即ち、通常は波形の立ち上がり期間における時間情報だけでシート材の識別を行い、波形の立ち上がり期間における時間情報だけではシート材の識別を行種別の判別ができない場合には、波形の立ち上がり期間及び波形の立下り期間において時間情報を求めるようにすることにより、シート材の識別が可能となる。
【００５２】
また、以上の処理をＡＤ変換し、コンピュータによるデータ処理により算出して時間情報を取り出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシート材識別装置の概略構成を示す図。
【図２】上記シート材識別装置に設けられたシート材識別部の構成を示す図。
【図３】上記シート材識別部に設けられた時間情報検知回路の回路構成を示した図。
【図４】上記シート材識別装置に設けられた検知部からの検知出力波形及び時間情報検知回路のカウント開始とカウント停止のタイミングを示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るシート材識別装置に設けられた時間情報検知部の構成を示す図。
【図６】上記シート材識別装置に設けられた検知部からの検知出力波形及び時間情報検知回路のカウント開始とカウント停止のタイミングを示す図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るシート材識別装置に設けられた時間情報検知部の構成を示す図。
【図８】上記シート材識別装置に設けられた検知部からの検知出力波形及び時間情報検知回路のカウント開始とカウント停止のタイミングを示す図。
【図９】従来のシート材識別装置に設けられた検知部からの検知出力波形を示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１００      衝撃印加部材
１０１      シート材識別部
１０２      検出回路
１０３      演算判定回路
１０４      最終判断回路
１０５      時間情報検知回路
２００      シート材
２０１      第１コンパレータ
２０２      第２コンパレータ
２０３      時間計測回路
３００      検知部
３０１      圧電素子
４０３      第１コンパレータ
４０４      第２コンパレータ
４０５      カウンタ
５０２〜５０５  第１〜第４コンパレータ
５０６      第１カウンタ
５０７      第２カウンタ
ＶＬ        第１の設定電圧値
ＶＨ        第２の設定電圧値
【図１】
2006335536.tif 000003
【図２】
2006335536.tif 000004
【図３】
2006335536.tif 000005
【図４】
2006335536.tif 000006
【図５】
2006335536.tif 000007
【図６】
2006335536.tif 000008
【図７】
2006335536.tif 000009
【図８】
2006335536.tif 000010
【図９】
2006335536.tif 000011