(57)【要約】  【課題】  従来の厚みセンサにおいては、基台上に置いた試料上にボールなどを乗り上げさせ、そのボールの持ち上がった寸法を測定して厚みとするものであり、軟質部材ではボールの乗り上げにより試料が変形し、正確な厚みの測定は不可能であった。  【解決手段】  本発明により、厚みセンサ１はシート状部材７の厚み面の所定に範囲に所定の角度として赤外光を含む光線を照射する投光部２と、前記投光部からの光の前記厚み面からの反射光の光量を測定する受光部３と、前記受光部による測定器に基づき前記シート状部材７の厚みを測定する測定部４とから成ることを特徴とする厚みセンサとすることで、被測定物に応力を与えることなく測定可能として正確な寸法の測定を可能とし課題を解決する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状部材の裁断面の厚みを測定する厚みセンサであり、前記厚みセンサはシート状部材の裁断面の所定の範囲に所定の角度として赤外光を含む光線を照射する投光部と、前記投光部からの光の前記厚み面からの反射光の光量を受光する受光部と、前記受光部が受光した光量に基づき前記シート状部材の厚みを特定する測定部とから成ることを特徴とする厚みセンサ。
【請求項２】
前記測定部は、前記受光部が受光した光量を電圧に変換し、あらかじめの測定に基づいて特定されたシート状部材の厚みと電圧の関係から、前記シート部材の厚みを測定する請求項１記載の厚みセンサ。
【請求項３】
前記投光部および受光部は、前記シート状部材の厚みの方向と、面の方向との２方向の反射光量の測定を行う、請求項１または請求項２記載の厚みセンサ。
【請求項４】
前記測定部は、面方向の出力により前記シート状部材の種類の特定を行う、請求項１または請求項２記載の厚みセンサ。
【請求項５】
前記測定部は、面方向の出力により厚み方向の出力補正を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の厚みセンサ。
【請求項６】
前記測定部には、所定の範囲の反射光の光量以上或いは以下の反射光が検出されたときには、所定の被測定物以外の異物の混入であると判定し、対応する動作を行うものとされていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の厚みセンサ。
【請求項７】
前記投光部と受光部との少なくとも一方には焦点距離、若しくは、照射範囲を可変可能とする光学機構が設けられ、対象とする被測定物に応じて検出範囲、或いは、検出精度の適正化が行われることを特徴とすることを請求項１または請求項２記載の厚みセンサ。
【請求項８】
上記請求項１〜請求項７何れかに記載の厚みセンサが設けられ、該厚みセンサにより予めに測定されたシート状部材の厚みに応じてインク、トナーの供給量、定着手段が調整されることを特徴とする厚みセンサを備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙、プラスチックなどシート状部材に対して印刷により画像形成を行う複写機やプリンタなどの印刷装置において、印刷対象となる紙などシート状部材の裁断面の厚みを測定する厚みセンサに関し、詳細には、シート部材の厚み面（裁断面）に光を照射し、その光の反射量により厚みを測定する方法とした測定方式の厚みセンサと、該厚みセンサを備える印刷装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、黒色のトナーを使用した複写機で、シート状部材、即ち、代表的には紙に対して印刷を行うときには、まず紙の表面（紙面）に所望の文字、図形などを静電気で付着させておき、この紙を一方の面、若しくは、双方の面からローラー状とした発熱部材で加熱することで、熱溶融性の樹脂で形成された前記トナーを溶融させ、紙面に付着、固定させるものである。
【０００３】
前記された発熱部材（１０）の構成の例を示すものが図７であり、例えばシリコンゴムなど適宜の耐熱性と撥液性とを有する部材でローラー状に形成され、内部にはハロゲンランプ（１１）（１２）が封入されて前記発熱部材（１０）の加熱源とされている。尚、ハロゲンランプを加熱源とするのは、加熱時の応答性が優れるからである。
【０００４】
そして、前記発熱部材（１０）の外表面には温度センサ（１４）が設けられて表面温度を常時に測定しており、この温度センサ（１４）には制御部（１５）およびスイッチング回路（１６）、（１７）が電源（１３）に接続されていて、発熱部材（１０）の表面温度を一定に保つものとされている。
【特許文献１】特開平１１−１５３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、現状において、紙あるいはＯＨＰ(Overhead Projector)シートなどのシート状部材に印刷処理を行う、複写機あるいはプリンタなどの印刷による画像形成装置においては、トナーの定着温度や定着時間の適正化をすることで印刷性能の向上や省資源化を図ることが望まれている。そのため、このような画像形成装置では、シート状部材の裁断面の厚みの数値（以下、厚み）を特定する必要性が近年高まっている。そして、このような画像形成装置にシート状部材の厚みを測定するためのセンサを取付ける場合には、印刷前の工程にて動作可能な小型のセンサであることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、主に装置内の設置スペースやコスト面を考慮して、従来の画像形成装置にはシート状部材の厚みを特定するセンサが備えられていない場合が多々あった。また、従来の画像形成装置において、厚みを特定するセンサが備えられている場合には、接触型のセンサを用いる場合が多く、このような接触型のセンサを用いた場合には、設置スペースが大きくなる問題点を生じると共に、測定時にシート状部材に対して力を加えるので変形を生じさせ、正確な寸法の測定が困難となる問題点を生じていた。
【０００７】
尚、印刷機には、熱転写式、昇華式と称されて、耐熱性の高い部材で形成されたリボン上に熱溶融性、熱昇華性のインクを塗布したものを付着しておき、例えば、半導体製造技術など微細加工技術を応用して、微少なマトリクス状のヒーターを形成し、そのヒーターを紙面上を移動させながら、所望の場所に位置するヒーターに通電して発熱させ、インキを溶融させて紙面に付着させ、所望の文字、図形を印刷する方式のものもあるが、この場合にも、紙厚とヒーター温度との関係で、付着力不足など上記と同様な問題点を生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、シート状部材の厚みを測定する厚みセンサであり、前記厚みセンサはシート状部材の裁断面の所定に範囲に所定の角度として赤外光を含む光線を照射する投光部と、前記投光部からの光の前記厚み面からの反射光の光量を受光する受光部と、前記受光部が受光した光量に基づき前記シート状部材の厚みを特定する測定部とから成ることを特徴とする厚みセンサ、および、上記厚みセンサが設けられ、該厚みセンサにより予めに測定されたシート状部材の厚みに応じてインク、トナーの供給量、および、それらインク、トナーに対する適正な定着手段が調整されることを特徴とする厚みセンサを備える画像形成装置を提供することで、課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、被測定物に全く力を加えることなく、正確な厚み測定を行うことが可能な厚みセンサを開発し、この厚みセンサを、複写機、印刷機など画像形成装置に採用し、使用する紙材の厚みをトナー、あるいは、インキを被測定物（紙材など）に付着させる以前の状態で被測定物の厚みを測定する印刷装置としたことで、当該の被測定物（紙材など）にトナー、或いは、インキを付着させるのに最適な加熱を行えるものとして、均一な仕上がりの印刷物を得られるものとすると共に、印刷可能とする紙厚、あるいは、材質も広い範囲のものとして、この種の画像形成装置の性能の向上と、汎用性の拡大とに極めて優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。ここで、理解を容易とするために、まず、最初に、本発明の主要部である厚みセンサ１の構成、作用に付いて説明を行い、続いて、当該の厚みセンサを取付けた画像形成装置の構成、作用について説明を行うものとする。
【００１１】
図１に示すものは本発明に係る厚みセンサ１の第一実施形態であり、この第一実施形態においては厚みセンサ１は、投光部２と受光部３と、測定部４とから構成され、前記投光部２は赤外線発光ＬＥＤなど発光素子２１と、レンズなど発光部光学機構２２とで構成され、受光部３は受光部光学機構３１、及び、受光素子３２から構成され、前記受光素子３２からの出力は測定部４で処理が行われる。
【００１２】
前記投光部２の発光素子２１から放射された光は、前記発光部光学機構２２により、例えば、紙などシート状部材である被測定物７の厚み面７ａ（枚葉化するときの切断面）の所定の範囲に照射され、その照射された範囲の光の反射光はレンズなどである受光部光学機構３１により収束され、受光素子３２に入射が行われ、これにより受光素子３２に出力電力を生じる。そして測定部４は前記受光素子３２の出力電力を電圧化し、内部に記憶した基準値と比較するなど適宜の手段で被測定物７の厚みを演算し、表示する。
【００１３】
被測定物７（シート状部材）の厚みを測定するに当たっては、図２に示すように、発光素子２１からの光を発光部光学機構２２により適宜の照射角として、被測定物７の厚み面７ａに照射する。そして、前記受光部光学機構３１は前記発光部光学機構２２が照射している範囲内の光の反射光を収束し受光素子３２に入射させるようにされている。
【００１４】
このようにすることで、受光素子３２には、発光素子２１と発光部光学機構２２とにより照明が行われた範囲内の被測定物７からの反射光が入射するものとなる。このとき、外光の影響を減じるために、外光を遮光する、或いは、発光素子２１をパルス的に点灯させることで、発光素子２１が消灯されてときの受光素子３２の出力電流から外光の量を想定し除外するなど、測定精度を向上させるための手段を講じることが好ましい。
【００１５】
以上の構成としたことで、受光素子３２には、例えば紙などである被測定物７の、発光部光学機構２２と発光素子２１とで照明される所定の範囲内の反射光の光量が入射するものとなる。よって、受光する反射光の範囲を、受光部光学機構３１により被測定物７の長さ方向に対して一定の値としておけば、光量は被測定物７の厚みの係数として変化するものとなる。
【００１６】
よって、予めに被測定物７に応力を与えることなく正確な測定が可能な工具顕微鏡などにより、種々の既知の厚さを有する試料を用意しておき、それらの試料を厚みセンサ１で測定し、それぞれの試料に対応する受光素子３２からの出力電流を電圧化し、紙厚と電圧とを関係化して測定部４に収納しておけば、例えばルックアップテーブル（ＬＵＴ）法などの様々な方法によって紙厚と電圧との関係を導き出すことで迅速に紙厚が得られるものとなる。
【００１７】
図３は、本発明による厚みセンサ１の紙の厚みと出力Ｐとの関係を示すグラフであり、紙厚は0.05mmのものから0.25mmのものまで0.05mm間隔の試料を測定した結果で示してあり、厚みの薄い紙から厚い紙になるにつれて、出力Ｐを示す曲線はほぼリニアに増加し、この結果で判定すれば、明らかに0.05mmの差異は見分けられる性能を有することが明確である。
【００１８】
図４は、本発明に係る厚みセンサ１の第二実施形態であり、現実に上記のようにして被測定物７の厚みを測定してみると、一定の厚みであっても測定結果にある程度のバラツキを生じることがあり、特に近年のリサイクルの風潮により通常的に使用されるようになった再生紙においては反射率のバラツキも大きく生じるものであることが判明した。
【００１９】
この第二実施形態は、上記の情況に対応するために行われたものであり、前に説明した第一実施形態の厚みセンサ１に加えて、前記厚みセンサ１とほぼ同じ構成を有する反射率センサ５が採用され、まず、被測定物７自体の基本的な反射率を測定するものとしている。
【００２０】
前記反射率センサ５は、上記したように、前記厚みセンサ１とほぼ同様な構成で形成されており、反射センサ発光素子５１からの光を適宜に収束、或いは、拡散するレンズなど反射センサ発光側光学機構５２と、反射センサ受光側光学機構５３と、反射センサ受光素子５４とから構成されている。そして、反射率センサ５は、光を紙など被測定物７の表面７ｂ側を照射し、被測定物７自体の反射率を測定する。
【００２１】
また、この第二実施形態の厚みセンサ１においては、上記のように反射率センサ５により被測定物７自体の反射率を測定すると共に、第一実施形態に記載したように厚みセンサ１により、被測定物７の厚みも同時に測定している。ここで、具体的には、被測定物７自体の反射率が例えば予想していた値に対して８０％（２０％減）であれば、厚みセンサ１による測定値も約８０％（２０％減）の出力が得られるものとなる。
【００２２】
ちなみに、図３に示した表によれば、厚みセンサ１の出力が２０％減の状態では、厚みが約0.05mm薄い状態に相当する値となり、到底、正確な厚みの測定が行われているとは云えないものである。よって、この第二実施形態においては演算部６が設けられており、厚みセンサ１で得られた数値が、反射率センサ５により得られた数値で補正が行われるものとされている。
【００２３】
上記を簡単に説明すれば、演算部６には、種々の反射率を有する被測定物７を測定したときの、厚みセンサ１で得られる結果が予めに記憶されているものであり、従って、反射率センサ５からの出力（反射率）に対応する厚みセンサ１の出力、即ち、厚みの値を読み出し、これを表示する。
【００２４】
従って、被測定物７が再生紙などであり反射率にバラツキを生じているときにも、本発明の第二実施形態の厚みセンサ１によれば正確な厚みの測定が可能となるものである。また、このときに、反射率センサ５の側で選別装置（図示せず）などを駆動できるようにしておき、規定以外の反射率の用紙を除去するなども自在である。また、同様に厚みセンサ１側においても規定の厚み以外のものを除去する選別装置（図示せず）などを設けるのも自在である。
【００２５】
尚、特に厚みセンサ１においては測定面積が小さいものであるので、発光素子２５は発光面積が小径で高輝度であり、発光側光学機構２２であるレンズなどは短焦点で大口径の明るいレンズとし、厚み面に当たる光をスポット状の輝度の高いものとすることが、検出感度の向上の面から好ましい。
【００２６】
以上に説明したように、本発明による厚みセンサ１は、第一には、被測定物に何らの応力も与えることなく、厚みが測定できるものであるので、つぶれによる誤差を生じることなく正確な測定が可能である。また、第二には、厚みセンサと、反射率センサとを設けたことで、例えば、５５％程度から９０％程度まで反射率に差がある再生紙の厚みも測定可能なものとして汎用性を高めるものである。
【００２７】
次いで、上記に説明した厚みセンサ１を採用した画像形成装置８について説明を行う。この厚みセンサ１を設けるに当たっては、この厚みセンサ１が取付けられる位置は、図５に示すように、シート状部材である被測定物７のそれぞれの枚葉が単独で存在する場所であり、且つ、当該の被測定物７に対して感光ドラム８１などにより、画像を形成するための処理が行われる以前の状態であることが好ましい。
【００２８】
そして、順次に通過するそれぞれの前記被測定物７に対する厚みの測定が、それぞれに厚みセンサ１により行われると、それぞれの被測定物７（枚葉）に対する最適な印刷条件が決定され、実行されるものとなるのである。よって、本発明の画像形成装置８においては、全ての被測定物７に対し最適な印刷条件で画像形成が行われるものとなるのである。
【００２９】
上記を、具体的に、被測定物７に対するトナーの定着の場合で説明したものが図６に示すフローチャートであり、まず、制御装置８３により前記厚みセンサ１にから投光が行われ（ＳＴ１）、これから印刷が行われる被測定物７からの反射光が上記にも説明したように受光素子の出力電流として受光（ＳＴ２）され、この出力電流が電圧変換され（ＳＴ３）て、この出力電圧に基づいて、上記にも説明した例えばルックアップテーブル（ＬＵＴ）法などが行われ（ＳＴ４）て、紙厚が設定され（ＳＴ５）る。そして、この紙厚に基づき最適の定着条件が設定（ＳＴ６）され出力される。
【００３０】
ここで、この実施形態においては、一定温とした定着用ドラム８２間を通過させる時間を調整することで、被測定物７に加わる熱量を調整し、最適な定着を行わせようとするものであり、具体的には、定着ドラム８２の回転速度を変化させることで通過時間の調整を行う。
【００３１】
従って、前記定着ドラム８２を駆動させる電動機８２ａはステッピングモータ、あるいは、同期モータなど回転数を任意値として制御可能なものが採用され、上記厚みセンサ１の設定に基づいて、図６中に示した（ＳＴ６）では、パルス間隔、或いは駆動周波数など回転数を制御する要素が定められ、これに基づき回転する定着ドラム８２間を通過するものとされ、適正な時間とした定着が行われる。
【００３２】
尚、厚みの変動が大きく、回転数の変化（加熱時間の変化）のみでは、例えば感光ドラム８１との作業効率に差を生じすぎる場合などにおいては、前記定着ドラム８２の加熱量を調整するなどの手段を併用しても良いものであり、これは、下記にも説明するが、特に紙厚を変更する場合などに有効である。
【００３３】
以上は、被測定物７の枚葉ごとの厚みのバラツキ、あるいは、ロットによるバラツキに対応する動作について説明を行ったものであるが、更に云えば、前記厚みセンサ１を画像形成装置８に備えることで、従来にない新しい機能が追加される可能性も生じるものとなる。
【００３４】
現状では、処理速度の向上による事務効率の向上が、この種のＯＡ機器に要求されるものとなっており、複写機、印刷機においても、例外ではない。ここで、本発明の厚みセンサ１を備える画像形成装置８を用いれば、現在使用されている普通紙以上に薄い普通紙であっても前記定着ドラム８２の温度と回転数とを適正化することで、適正な定着が可能となり、画像形成装置８全体としての処理時間の短縮が可能となる。
【００３５】
また、より薄い普通紙を用いて、複写、印刷を行うときには、それらが集合、作成されて形成されるファイルなどの厚さも薄いものとなって、オフイスのスペースファクターを向上できるなどの利点が期待できるものとなる。尚、前記画像形成装置８に使用する厚みセンサは、第一実施形態のもの、第二実施形態のもの何れでも良いものであることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る厚みセンサの第一実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明に係る厚みセンサの使用状態を示す説明図である。
【図３】本発明に係る厚みセンサの出力の例を示すグラフである。
【図４】本発明に係る厚みセンサの第二実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明に係る厚みセンサを備える画像形成装置を略示的に示す説明図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置の作動を定着時間を設定するときの例で示すフローチャートである。
【図７】従来例の定着ローラーの構成の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…厚みセンサ
２…投光部
２１…発光素子
２２…発光部光学機構
３…受光部
３１…受光部光学機構
３２…受光素子
４…測定部
５…反射率センサ
５１…反射センサ発光素子
５２…反射センサ発光側光学機構
５３…反射センサ受光側光学機構
５４…反射センサ受光素子
５５…反射センサ測定部
６…演算部
７…被測定物（シート状部材）
７ａ…厚み面
７ｂ…表面
８…画像形成装置
８１…感光ドラム
８２…定着ドラム
８２ａ…電動機
８３…制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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