(57)【要約】【課題】  同一構造で複数の物性、特性を測定できる小型で安価なセンサー及び検出方法を提供する。【解決手段】  情報記録用のシート材に関する情報を認知するセンサーであって、  シート材に力学的な外力を印加する衝撃印加部と、  該外力に対する物質の応答を検知する信号検知部と、  該信号を処理する信号処理部と、  予め記憶してある情報と前記信号検知部又は前記信号処理部からの信号を比較判断して前記シート材の物性又は特性を求める信号判定部と、を含み、  前記信号処理部は前記信号検知部から出力される信号を複数の物性又は特性に基づく出力信号に分離する分離部を含み、  前記信号処理部は、前記分離した出力信号と前記シート材の物性又は特性との相関を示す相関式を統計処理する処理部と、を含むことを特徴とする。【選択図】  図１
2008116444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報記録用のシート材に関する情報を検知するセンサーであって、
シート材に力学的な外力を印加する衝撃印加部と、
該外力に対する物質の応答を検知する信号検知部と、
該信号を処理する信号処理部と、
予め記憶してある情報と前記信号検知部又は前記信号処理部からの信号を比較判断して前記シート材に関する性質を求める信号判定部と、
を含み、
前記信号処理部は前記信号検知部から出力される信号を複数の前記シート材に関する性質に基づく出力信号に分離する分離部と、
前記分離した出力信号と前記複数のシート材に関する性質との相関を示す相関式を統計処理により求める処理部と、
を含むことを特徴とする複合機能センサー。
【請求項２】
前記相関式は、予め測定対象物の物性の測定結果から回帰分析により求めた相関式であることを特徴とする請求項１に記載の複合機能センサー。
【請求項３】
情報記録用のシート材に関する複数の性質が組合わさった状態や現象を検知する検知方法であって、
センサーからの出力信号を前記複数の性質による情報に分離する工程と、
該複数に分離した出力信号と、前記シート材に関する性質との相関を統計処理により予め求めた相関式とに基づいて前記シート材に関する性質を求める工程と、
を含むことを特徴とする検知方法。
【請求項４】
前記相関式は、測定対象物の測定結果から回帰分析により求めた相関式であることを特徴とする請求項３に記載の検知方法。
【請求項５】
前記測定対象となる物性又は特性がシート材の力学的特性、弾性特性、粘弾性特性、界面、内部構造に関する特性と相関のある性質からなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項３又は４に記載の検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の物性や特性が組合わさった状態や現象を認知するセンサーに関する。
【０００２】
特に、有機物、無機物、およびこれらの混合物や積層体からなる各種の情報記録用紙に代表されるシート材の粘弾性特性を有する物体の力学的特性、力学的物性、界面、内部構造及びそれらが関連する物性評価、及び現象や状態の検知に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来のセンサーは、特定の物理量を検出するものであり、現象や状態を判別しようとすると、複数の物理量を個別に測定してその結果を組み合わせて解析を行っていた。例えば、硬さ、温度などの人間の触覚に関するセンサーでは、に記載されているように、小型化した各々の物理量を検出する複数のセンサーを組み合わせている。（非特許文献１）
インクジェットプリンターや複写機などでは、多様な情報記録用のシート材（以下記録用紙と記す）を使用するが、この記録用紙はすべて粘弾性体である。最適な画像形成を行うためには、記録用紙の物性や特性を検知してその情報を画像形成条件に反映させることが求められている。この場合、記録用紙の情報としては、例えば、紙厚、凹凸、密度、剛性、水分量、電気抵抗値、温度、サイズ、紙種（普通紙、ラフ紙、光沢紙、コート紙などのカテゴリー、紙の型番）などが想定される。剛性などは物性であるが、紙種やカテゴリーは物性ではなく、記録用紙の状態であり、型番は製作者がつけた識別番号である。そして、画像形成においてはこれらが一様な重みで画像形成条件に反映されるわけではない。例えば、複写機などの電子写真では、記録用紙を搬送する場合には、紙厚や剛性、あるいは用紙の変形度合いの重みが大きくなり、現像、転写、定着という工程では、表面抵抗、水分量、凹凸、光沢度、紙種などが重要になる。紙厚、密度などといった物性や特性を個別に測定する手段は、日本工業規格（ＪＩＳ）で決められており、その内容は、非特許文献２に詳しく記述されている。
【非特許文献１】Ｊ．Ｅｎｇｅｌ，ｅｔ．ａｌ．，Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ，Ａ１１７，５０（２００５）
【非特許文献２】江前  敏晴  日本画像学会誌  第４３巻（Ｎｏ．４）２７６（２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
記録用紙の特性や物性の測定手段は規定されているが、一般に記録用紙はセルロースを中心に構成されている植物繊維が集合した物質であり、各セルロース分子及び植物繊維が水素結合で結びついていることがよく知られている。この水素結合のネットワークは、温度や湿度などにより不可逆に変化するため、同一規格の記録用紙であっても使用方法や保管方法により物性や特性も不可逆に変化する。このために、複写機などで多様な記録用紙に対応するためには、製紙メーカーが標記している物性、特性は、あくまでも目安であり、上記装置で画像形成するときには、装置内での画像形成をする段階での詳細な物性、特性の把握が求められている。さらに、複数の物性を測定するために、異なる構造のセンサーを装置に組み込むことは、設計の複雑化やセンサー数の増加によるコスト高だけでなく制御も複雑にしてしまう。
【０００５】
複写機やプリンター装置内で各種測定を行うためには、測定手段が装置内に組み込める必要があるが、日本工業規格で指定されている測定装置、例えば紙厚計、ガーレ剛度計では、いずれも床面積は約３０ｃｍ×３０ｃｍ程度は必要であり、価格も数十万円以上と高価である。さらに、複数の物性や特性を測定するために、多数の測定手段が必要となる。
【０００６】
小型化した複数のセンサーを組み合わせる方法は、計測する物性に対して個別に計測して、各測定結果を何らかのアルゴリズムで解析して、物性だけでなく測定対象物の状態や現象を把握する。この場合、原理の異なるセンサーを小面積に作りこまないといけないために、作製方法が複雑になり、かつ各センサーの出力信号の解析も複雑になる。さらに、測定対象によっては、配線の引き回し（設計）やセンサー同士の干渉などにより必要とされる個別センサーのすべてを所望の大きさに作りこめない場合もある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上のような状況から、本発明では、同一構造で複数の物性、特性を測定できる小型で安価なセンサー（複合機能センサーともいう）及び検出方法を提供するものである。そのための手段としては、センサーから出力される信号には、測定対象物の有する複数の物性や特性に関する情報が含まれており、この複数の情報の中から所望する情報を統計処理により回帰分析するものである。そして、複数の情報が共存しているので、例えば、所望の物性値はどれくらいの値なのかということだけでなく、測定対象物がどんな状態なのかということも判定する。
【０００８】
このことにより、複写機で画像形成を行う場合、定着工程や転写工程など一連の流れの中で重要度の高い物性や特性を判定する際に、それぞれの物性などに対して個別に多種類のセンサーを用いる必要がなくなり、複数の情報を一つのセンサーで測定することが可能となる。
【０００９】
本発明は、上記知見に基づいて本発明者らが鋭意検討した結果完成に至ったものであり、その骨子とするところは、
情報記録用のシート材に関する情報を検知するセンサーであって、
シート材に力学的な外力を印加する衝撃印加部と、
該外力に対する物質の応答を検知する信号検知部と、
該信号を処理する信号処理部と、
予め記憶してある情報と前記信号検知部又は前記信号処理部からの信号を比較判断して前記シート材に関する性質を求める信号判定部と、
を含み、
前記信号処理部は前記信号検知部から出力される信号を複数の前記シート材に関する性質に基づく出力信号に分離する分離部と、
前記分離した出力信号と複数の前記シート材に関する性質との相関を示す相関式を統計処理する処理部と、
を含むことを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明は、情報記録用シート材に関する複数の性質が組合わさった状態や現象を検知する検知方法であって、
センサーからの出力信号を前記複数の性質による情報に分離する工程と、
該複数に分離した出力信号と、前記シート材に関する性質との相関を統計処理により予め求めた相関式とに基づいて前記シート材に関する性質を求める工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により一つのセンサーであっても、複数の物性や特性が組合わさっている現象や状態に対して、その現象と相関のある異質な物理量を定量的に決定できるだけでなく、現象や状態に対しても原理の異なる複数のセンサーを用いなくても判定することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明において、シート材に関する性質とは、シート材の物性又は特性を含むものである。
【００１３】
また、本発明における測定対処となる性質とは、シート材の物性やシート材の特性に相当するもの、或いは、当該物性や特性と相関をもつ性質である。例えば、シート材の、力学的特性、弾性特性、粘弾性特性、界面、及び内部構造に関する特性からなる群から選択される少なくとも一種である。
【００１４】
力学的特性とは、例えば、ガーレ剛度、クラーク剛度等のシート材の硬さ、引っ張り強度や圧縮による変形量である。
【００１５】
弾性特性及び粘弾性特性とは、例えば、ヤング率である。そしてヤング率ＹをＹ＝Ｙ１＋ｉＹ２と複素表示した場合に、実数成分（実部ともいう）Ｙ１を弾性特性、虚数成分（虚部ともいう）Ｙ２及び損失率ｔａｎδ＝Ｙ２／Ｙ１の２つの値を粘弾性特性という。つまり、ヤング率に含まれる成分のうち、実数成分が弾性特性、虚数成分及び損失率が粘弾性特性である。
【００１６】
界面に関する特性とは、例えばシート材の凹凸、シート材表面や多層構造を有するシート材の層界面における水分量、電子写真法により転写／定着したトナー量（トナーの厚さ、階調）等である。
【００１７】
内部構造に関する特性とは、例えば密度、坪量、紙厚等である。
【００１８】
図１に本発明の原理を示す。測定対象物は、記録用紙などのシート材を例にする。本発明のセンサー（複合機能センサー）は、測定対象物３に外力を印加する印加手段と該外力に対する測定対象物の応答を検出する圧力センサー１が試料台２に取り付けた構成である。外力印加手段は、図１では剛体ｍが自由落下により任意の速度で測定対象物に衝突させる例を示す。試料台２には、凹部が設けられているので、図１（１）で剛体ｍが測定対象物３に衝突すると、図１（２）のように測定対象物は撓み、その後図１（３）に示したように凹部に配置された圧力センサー１に押し付けられる。図１（３）の段階で、圧力センサー１から信号が出力される。つまり、剛体ｍは、測定対象物３を撓ませることにより剛体の速度が減衰し、その後剛体の速度はゼロになるまで凹部底に測定対象物を圧縮する。圧力センサー１の出力は、測定対象物が圧縮されないと出力はゼロであるが、測定対象物３が撓む際に剛体の速度が減速されるので、結局、圧力センサーの出力には、測定対象物の撓みと圧縮による複数の情報が含まれることになる。
【００１９】
測定物に印加する外力印加の方式は、上記に記した自由落下に限定されるものではなく、バネ、磁力、静電力など目的により選択すればよい。また、衝撃印加部材の数やその配置にも制限はない。目的に応じて自由に設計することができる。さらに、圧力センサーの種類、形状にも制限はないが圧電素子を好適に用いることができる。さらに、衝撃印加材と圧力センサーは、図１では別々に配置してあるが、これらは一体になっていてもかまわないし、衝撃印加材と圧力センサーの数が同じである必要もない。また、これらの配置は図１では測定対象物を介して対向しているが、これに限定されるものではない。
【００２０】
図２に、本発明のセンサーの出力信号に及ぼす要因を示した。出力に影響する機械構造的な因子の中で主なものは、凹部の溝深さと幅、奥行き、剛体と測定対象物が衝突した時の断面積、圧力センサー（図２では省略した）の弾性係数、剛体の質量と衝突する際の速度である。測定対象物として記録用紙を例にすると出力に関わる因子としては、厚さ、実効的な変形幅、密度、ヤング率、剛度、平面性、平滑度、含水量及びこれらの環境（温度、湿度、取り扱い履歴など）などによる変化が考えられる。
【００２１】
これらの因子において、機械構造的なものは、その構造を決めてしまえば定数として扱える。従って、予め当該定数を求めておくことにより、測定時には出力信号には、測定対象物の厚さ、密度、ヤング率や環境など測定対象物に起因する因子が反映されることになる。
【００２２】
測定対象物が記録用紙とは異なる場合には、関わる因子の種類が変化する。
【００２３】
なお、図１の凹部であるが、これは必須ではない。つまり、圧縮だけの場合であっても、厚さ、密度、ヤング率など測定対象物に起因する因子が圧力センサーからの出力に含まれることは明らかである。逆に、衝撃印加部材と圧力センサーを一体化したり、あるいは測定対象物の同じ側に配置すれば、圧縮しなくてもよい。
【００２４】
センサーからの出力例を図３に示した。この図では、異なる速度の衝撃を２回印加し、速い速度の場合を衝撃強として、遅い速度の場合を衝撃弱として示してある。センサーからの信号は、発生電圧に限るものではなく、例えば、電圧ピークの半値幅、電圧曲線の傾き、周波数依存性、面積など何でも良い。衝撃印加部材を自由落下させた場合には、測定対象物からの反発により複数回繰り返して衝突するが、所定時間内の衝突回数でも良いし、所定の回数の衝撃が繰り返される時間の長さでもよい。
【００２５】
また、外力の強さ、印加の回数、周期にも、測定対象物が変質しなければ、制限はない。本発明のセンサーに使用する材料にも制限がない。圧力を検出するセンサーの種類にも制限はなく、圧電素子のように圧力を直接測定するものでも、衝撃印加部材の速度を測定し、衝突後の速度変化で圧力に代用することもできる。用途に合わせた性能を有する方式、材料、部材を用いればよい。衝撃印加部と信号検出部の数は、同じである必要はない。すなわち、１つの衝撃印加部に対して、複数の信号検知部を用いてもよいし、逆に、複数の衝撃印加部に対して１つの信号検知部を用いてもよい。そして、これらの構成を複数組み合わせて使用してもよい。
【００２６】
次に、本発明のセンサー構成の一例を図４に示した。衝撃印加部は、測定対象物に外力を印加する機能を有している。測定対象物に与えられた外力に対する応答を検知するのが信号検知部である。この信号検知部で検出された信号は、出力信号として信号処理部又は信号判定部に送られる。信号処理部は、２つの機能を含む。第１は、該出力信号の各種処理、例えばノイズ除去や、信号の強度、振幅、位相など必要な信号成分を分離して取り出す分離部を含む。そして、この結果を信号判定部に送る。第２は、第１の機能により処理された結果に基づいて、統計処理（例えば回帰分析）を行う処理部である。この２つの機能によって分離、処理された情報が、情報記憶部に記憶される。
【００２７】
信号判定部は、情報記憶部に記憶された情報と信号処理部の分離部により取り出された信号成分を比較判断して、所望の物性値や状態などに関する結果を判定する。この判定結果は、必要に応じて表示部に表示するが、この表示内容をインターネットなどで伝送することもできる。
【００２８】
信号処理部、分離部、信号判定部、情報記憶部、表示部でどのように信号を扱うかを電子写真などに用いられる記録用紙を例に説明する。ここでは、記録用紙の特性として紙厚、剛度と密度に注目し、未知の用紙に対して用紙の型番やカテゴリーなどに関する判別をする場合について記述する。
【００２９】
まず、上記目的を達成するために、各物性、特性とセンサー出力の相関を決定し、本発明の測定の信頼性を確認する必要がある。本発明では、信号処理部、分離部、信号判定部、情報記憶部、表示部としてマイクロソフト社製Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）２０００をＯＳとするパソコンを用い、統計処理には表計算ソフトマイクロソフト社製Ｅｘｃｅｌｌ（登録商標）を用いた。また、比較のために紙厚と剛度はＪＩＳ規格に準拠した紙厚計（熊谷理機工業  ＴＭ６００）と自動ガーレ剛度計（熊谷理機工業）を用いた。また、密度は文献２（Ｐ２７７）に記載されているが、Ａ４用紙の重さを電子天秤で測定して算出した坪量を、紙厚計ＴＭ６００で測定した紙厚を用いて算出した。
【００３０】
信号処理部では、以下のような処理を実行する。複数の記録用紙を用いて、紙厚をｔ（ｍｍ）、密度をρ（ｇ／ｃｍ３）、ｖ１ｍ／ｓの時に発生する電圧をＶ１（Ｖ）、ｖ２ｍ／ｓの時の電圧をＶ１（Ｖ）とする。このとき、例えばこれらの相関を表す相関式として以下（１）、（２）の形式の重回帰式を仮定し、上記Ｅｘｃｅｌｌの持つ関数機能を用いて最小二乗法により、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，の値を求める。重回帰式は、複数の目的変数の変動が説明変数の変動にどの程度影響されるかを表す式であるが、目的変数が紙厚と密度とすると、説明変数である電圧は、２回又はそれ以上の衝撃による実測値を用いることにより重回帰式が求められる。
ｔ＝ａＶ１−ｂＶ２＋ｃ              （１）
ρ＝ｄＶ１−ｅＶ２＋ｆ              （２）
これらの重回帰式から、未知試料に対する２つの電圧から、紙厚と密度の情報を分離することができる。さらに、これらの値を縦軸、横軸にしたグラフを利用したり、他の物理量との因果関係を利用したりすることにより、未知試料の型番や所属するカテゴリーの種類などという物理量では記述できないような情報を得ることもできる。ガーレ剛度に関しても同様であり、密度とガーレ剛度、紙厚とガーレ剛度、あるいは密度、紙厚及びガーレ剛度という組み合わせで重回帰式を求めてもよい。
【００３１】
なお、重回帰式の形式は、上記のような一次式に限定されるものではなく、取り扱う情報の種類も２種類に限定されるものではない。いずれも、目的により、重回帰式の形式、変数の数を設定すればよく、また、回帰式の相関係数なども所望の限定を行えばよい。任意の測定対象に対して、複数の回帰式を導出し、相関係数の値により重みを付けて判断してもよい。
【００３２】
次に、ＪＩＳ準拠の測定方法による測定結果と上記回帰式から求めた値の関係をしらべ、両者の測定結果が十分満足できるレベルで一致しているかどうかを確認する。
【００３３】
この結果、目的に適した信頼性が確認できたら、この重回帰式を情報記憶部に記憶する。なお、重回帰式の導出及び検証は、未知試料を測定する直前に行ってもよいし、予め同一又は別のセンサーで決定しておき、この情報を情報記憶部に記憶させておいてもよい。
【００３４】
その後、未知の試料に対して測定を行い、信号判定部において記憶してある重回帰式から目的の物性、特性を算出したり、記録用紙の型番、分類、全体形状などの判定を行う。これらの結果は、表示部に表示され、場合によってはインターネットなどで情報が伝送される。信号処理部、信号判定部などは、上記のように市販のパソコンでも十分であるが、専用のマイクロコンピューターを用いても良い。また、すでに本発明以外の各種機器に記憶されている情報と比較して、信号判定を行っても良い。
【００３５】
本発明のセンサーでは、図４の表示部は、必ずしも必須ではない。たとえば、複写機などの場合には、表示部を省略して、センサー計測結果を用いて、紙搬送条件や転写、定着条件などの制御に用いてもよい。
【００３６】
本発明の測定面積、すなわち図２における衝突断面積にも制限がない。原子レベルの測定でもかまわないし、数平方ミリメートルでも数平方メートルでもかまわない。用途に合わせて、所望の大きさに設定すればよい。すなわち、シート材の微小部分の評価をしたい場合には、衝突断面積を小さくすればよいし、平均的な物性や特性を評価したい場合には、大きくすればよい。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００３８】
［実施例１］
図５に本発明の構成概念図を示した。１は、圧力センサー、２は測定対象物を載せる試料台、３は測定対象物、４は測定対象物に外力を与える衝撃印加材、５は４を駆動するためのカムであり、６の動力発生装置により動力が与えられる。６からの動力によりカム５が回転し、この回転に応じて４が自由落下して測定対象物に外力を印加する。衝撃印加材４は、測定対象物３に衝突すると反発により、繰り返して衝突するが、カム５により、一回の衝撃が終了した時点で引き上げられるようにした。台２の上面は、受け材７の上面よりも高くしてあり、この段差は０．２５ｍｍである。受け材７は、圧力センサー１の破損を防止する機能を有するとともに、衝撃印加材４による外力を圧力センサー１に伝達する役割も兼ねている。８は、圧力センサー１と圧力センサーの固定台９を接続する部材である。
【００３９】
衝撃印加材４は重さが４ｇ、直径３．５ｍｍのステンレスであり先端は直径１００ｍｍの曲率をつけてある。０．４８ｍ／ｓと０．２４ｍ／ｓで０．２秒以内で２回外力を印加させるようにカム５を設計した。本発明では、圧力センサー１に圧電素子を用いた。
【００４０】
測定対象物として、電子写真などに用いられる記録用紙（キヤノン製ＯＨＴ  ＣＧ３３００、オフィスプランナーＯＰ６４，バジャーボンドＢＢ６０、ゼロックスＸｘ７５、ニーナボンドＮＢ６０，フォックスリバーボンドＦＲＢ７５）に対して、マイクロソフト社製Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）２０００をＯＳとするパソコンにインストールした表計算ソフトマイクロソフト社製Ｅｘｃｅｌｌ（登録商標）を用いて重回帰式を求めた。また、比較のために紙厚はＪＩＳ規格に準拠した紙厚計（熊谷理機工業  ＴＭ６００）を用いた。また、密度は前記非特許文献２（Ｐ２７７）に記載されているが、Ａ４用紙の重さを電子天秤で測定して算出した坪量を、紙厚計ＴＭ６００で測定した紙厚を用いて算出した。
【００４１】
ゼロックスＸｘ７５用紙を測定した時の圧電素子からの出力例を図３に示した。図中、衝撃強と記載したピークが０．４８ｍ／ｓで外力を印加した時、衝撃弱のピークが０．２４ｍ／ｓの時の発生電圧である。上記６種類の記録用紙の各々１０枚に対して測定場所を変化させて３０回測定を行った。この結果を用いて、紙厚をｔ（ｍｍ）、密度をρ（ｇ／ｃｍ３）、０．４８ｍ／ｓの時に発生する電圧をＶ１（Ｖ）、０．２４ｍ／ｓの時の電圧をＶ１（Ｖ）として、情報処理部で統計処理を行った。その結果、以下の重回帰式が得られた。なお、相関係数は２つの重回帰式共に０．９８以上であり、各用紙に対して３０回の測定を行った。
ｔ＝１．０５×１０−３Ｖ１−３．３３×１０−２Ｖ２＋０．１２７    （３）
ρ＝０．１５０Ｖ１−０．１３２Ｖ２＋０．３０４                    （４）
上記重回帰式を用いて算出した値とＪＩＳ準拠で測定した結果を比較したのが、図６及び７である。これらの図は、本発明で測定した値は、ＪＩＳ準拠の測定方法による測定と同じ結果であることを示している。そこで、この回帰式（３）と（４）を情報記憶部に記憶させた。
【００４２】
次に、未知の記録用紙について測定を行うと、２回の衝撃に対して発生した電圧は、３．８１Ｖと０．９５Ｖであった。これらの値から、情報記憶部に記憶させた上記（３）及び（４）式から、この未知の記録用紙は、紙厚が０．０９９ｍｍ、密度が０．７５ｇ／ｃｍ３であることがわかった。
【００４３】
［実施例２］
図８に本発明のセンサーの衝撃印加部と信号検知部の構成原理図を示す。測定対象物３は、複写機やレーザービームプリンターなどに用いる記録用紙である。６はモーターでカム５を回転させてバネ１０を利用して衝撃印加材４を測定対象物に外力を与える。衝撃印加部材４は、直径３．５ｍｍのステンレスで重さが５．６ｇである。カムと衝撃印加部材は７個あり、Ａ４用紙の長辺に対して左右対称的に配置されている。４−１及び４−７の衝撃印加材は用紙端から１．５ｃｍの位置に外力を印加するようにした。モーター６の回転速度とカム５の形状、バネ１０の強さにより、測定対象物に加える外力の強さと周期、衝撃印加回数を所望の条件に設定する。本発明では、０．１５秒の間に２回の外力を印加するようにした。１１Ａ及びＢは、測定対象物３が、不図示の搬送装置により、図面上方から下方に向かって搬送される時のガイド板である。ガイド板１１Ｂの上面位置で用紙がないときに、０．４２ｍ／ｓと０．２１ｍ／ｓの速度になるように設定した。ガイド板１１Ｂの表面を基準面として、圧力センサー１の上面が０．３ｍｍだけ低くなるように設置されており、圧力センサーは台９に固定されている。
【００４４】
測定対象物として、電子写真などに用いられる記録用紙（キヤノン製ＯＨＴ  ＣＧ３３００、オフィスプランナーＯＰ６４，バジャーボンドＢＢ６０、ゼロックスＸｘ７５、ニーナボンドＮＢ６０，フォックスリバーボンドＦＲＢ７５）に対して、マイクロソフト社製Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）２０００をＯＳとするパソコンにインストールした表計算ソフトマイクロソフト社製Ｅｘｃｅｌｌ（登録商標）を用いて重回帰式を求めた。また、比較のために紙厚はＪＩＳ規格に準拠した紙厚計（熊谷理機工業  ＴＭ６００）を用いた。また、密度は前記非特許文献２（Ｐ２７７）の記載にしたがって、Ａ４用紙の重さを電子天秤で測定して算出した坪量を、紙厚計ＴＭ６００で測定した紙厚を用いて算出した。
【００４５】
用紙が、センサー設置場所に搬送されてくると、モーター５が動作して、用紙に外力を印加する。Ｘｘ７５用紙を例にすると、中央部のセンサー４−４の位置における圧力センサーの出力は図３に示したものと同じパターンを示した。
【００４６】
７つの衝撃印加部材４を同時に作動させて、各用紙を３．５ｃｍ／ｍｉｎで搬送させながら、用紙１枚あたり３回づつ、３０枚の用紙に対して測定を行った。紙厚をｔ（ｍｍ）、密度をρ（ｇ／ｃｍ３）、０．４２ｍ／ｓの時に発生する電圧をＶ１（Ｖ）、０．２１ｍ／ｓの時の電圧をＶ１（Ｖ）とすると、全測定結果を用いた場合、以下の重回帰式が得られた。なお、相関係数は２つの重回帰式共に０．９８以上であった。
ｔ＝１．０４×１０−３Ｖ１−３．３１×１０−２Ｖ２＋０．１３１    （５）
ρ＝０．１４８Ｖ１−０．１２９Ｖ２＋０．３１０                    （６）
なお、１から７の個別の衝撃印加部材４に対する重回帰式も決定したが、重回帰式は大差なく、各係数、定数の値は、最大でも０．６％のばらつきであった。
【００４７】
次に、ガーレ式剛度計（熊谷理機工業  自動ガーレ式剛度計）で測定した剛度と密度とを用いて、重回帰処理を行った。得られた重回帰式の密度に対しては、上記（６）式と同じ回帰式が得られ、ガーレ式剛度Ｇ（ｍｇｆ）については、以下のような重回帰式が得られた。相関係数は、０．９６であった。
Ｇ＝８．６３Ｖ１−１．２９×１０２Ｖ２＋１．７７×１０２    （７）
ＪＩＳ準拠の測定結果と、重回帰式（７）により算出した結果をそれぞれ横軸、縦軸として図示すると、図９のようであった。ガーレ剛度の対する本発明による測定結果は、ＪＩＳ準拠の測定結果と非常に良い対応を示しており、各用紙の測定結果のバラツキも全体的にはＪＩＳ準拠の測定と同程度である。また、回帰式（５）、及び（６）で算出した結果も、ＪＩＳ準拠の測定結果とよい対応を示した。
【００４８】
ニーナボンド６０用紙の１０枚について、測定を行った。各用紙１枚あたり３回の衝撃（０．４２ｃｍ／ｓと０．２１ｍ／ｓの衝撃を１周期として、これを１回と数える）を印加した。用紙が、搬送されているので、各回の衝撃印加場所は、１枚の用紙の中でも異なっており、全体で２１箇所で測定を行ったことになる。この結果、最初に測定した１枚における２１箇所の測定結果は、約５％程度のばらつきであり、ニーナボンド６０用紙の平均紙厚は０．１０１ｍｍ、密度は０．６０ｇ／ｃｍ３であることがわかった。また、ガーレ式剛度は、平均で９９ｍｇｆの範囲であった。この結果より、測定した用紙は、全体的に密度、紙厚のばらつきは比較的少なく、このことは全体形状のゆがみが少ないことを示しており、用紙全体が平坦であることも判明した。残りの９枚についてもほぼ同様の結果であり、例えば、各用紙における平均紙厚は０．０９９、０．１００、０．０９８、０．１０２、０．１０１、０．０９９、０．１０１、０．１０１、０．１０２ｍｍであった。
【００４９】
重回帰式（６）、（７）を用いて、縦軸を密度、横軸をガーレ剛度とすると、図１０のようになる。この図に点線で示した部分を境界にしてＡ，Ｂ，Ｃの３領域に分けると、用紙の分類が判定できる。すなわち、ＡはＯＨＴ、Ｂは普通紙、Ｃはボンド紙と呼ばれるカテゴリーになる。より細かく境界線を設けることにより、用紙の型番も識別できる。すなわち、本発明のセンサーでは、図１０と重回帰式（５）、（６）、（７）により、各用紙の紙厚、密度、ガーレ剛度だけでなく、用紙内の物性分布など品質管理的な情報やそれぞれの用紙の属するカテゴリーや型番まで識別できることになる。
【００５０】
［実施例３］
本発明のセンサー構成を図４に示した。衝撃印加部の構成は図５に示した。信号処理部、信号判定部、情報記憶部、表示部としてマイクロソフト社製Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＸＰをＯＳとするパソコンを用い、統計処理には表計算ソフトマイクロソフト社製Ｅｘｃｅｌｌ（登録商標）を用いた。また、比較のために記録用紙の各種物性は、ＪＩＳ規格に準拠した測定方法で測定した。密度は文献２（Ｐ２７７）に記載されている。
【００５１】
複数の記録用紙を用いて、以下の手順により被測定物の物性、特性を求める。紙厚をｔ（ｍｍ）、密度をρ（ｇ／ｃｍ３）、ガーレ剛度Ｇ（ｍｇｆ）、水分量Ｈ（ｇ／ｃｍ２）、平滑度Ｒ（μｍ）、とした時に、記録用紙に衝撃印加部により記録用紙にｖ１ｍ／ｓの衝撃を印加する。そしてこの時に発生する電圧をＶ１（Ｖ）、ｖ２ｍ／ｓの時の電圧をＶ２（Ｖ）とする。各用紙について、複数回の測定を行い、Ｖ１、Ｖ２を測定し、以下（８）、（９）、（１０）、（１１）、（１２）の形式の重回帰式により、上記Ｅｘｃｅｌｌの持つ関数機能を用いて最小二乗法により、係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏの値を求める。
ｔ＝ａＶ１−ｂＶ２＋ｃ              （８）
ρ＝ｄＶ１−ｅＶ２＋ｆ              （９）
Ｇ＝ｇＶ１−ｈＶ２＋ｉ            （１０）
Ｈ＝ｊＶ１−ｋＶ２＋ｌ            （１１）
Ｒ＝ｍＶ１−ｎＶ２＋ｏ            （１２）
【００５２】
次に、ＪＩＳ準拠の測定方法による測定結果と上記回帰式から求めた値の関係をしらべ、重回帰式の相関係数の値とともに、この重回帰式を情報記憶部に記憶する。この際、重回帰式より求めた値とＪＩＳ準拠の測定で求めた値との相関係数が、所定の値よりも小さい場合には、（８）から（１２）の一部またはすべての回帰式の関数形を変えて再度、最小二乗法で係数を求める。また、相関係数の値は、目的により設定しておけばよいが、各記録用紙の物性や特性の絶対値を問題にする場合には、より１に近いこと（たとえば、０．９程度以上）が好ましいが、大小関係を議論すれば良いような場合には、小さな値（たとえば、０．７程度）でもかまわない。
【００５３】
その後、未知の試料に対して測定を行い、信号判定部において記憶してある重回帰式（８）、（９）、（１０）、（１１）、（１２）から目的の物性、特性を算出する。このことにより、同一構造のセンサーで、同一観測（本発明では、Ｖ１、Ｖ２）で、複数の物性、特性が測定することができる。
【００５４】
さらに、これらの値を縦軸、横軸にしたグラフを利用したり、他の物理量との因果関係を利用したりすることにより、未知資料の型番や所属するカテゴリーの種類などという物理量では記述できないような情報を得ることもできる。これらの結果は、表示部に表示される。
【００５５】
［実施例４］
電子写真用記録用紙ゼロックスＸｘ７５に各種カラートナーのテストパターンを定着させた用紙（以下、テスト用紙と呼ぶ）を用いて、テスト用紙の厚さα（μｍ）やトナー厚さβ（μｍ）、平滑度Ｒ（μｍ）を求める場合について説明する。本発明のセンサー構成を図４に示した。衝撃印加部の構成は図５に示した。信号処理部、信号判定部、情報記憶部、表示部としてマイクロソフト社製Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＸＰをＯＳとするパソコンを用い、統計処理には表計算ソフトマイクロソフト社製Ｅｘｃｅｌｌ（登録商標）を用いた。また、比較のためにテスト用紙の厚さ、平滑度は、ＪＩＳ規格に準拠した測定方法で測定した。トナー厚さは、電子顕微鏡観察により測定した。
【００５６】
衝撃印加部によりテスト用紙にｖ１ｍ／ｓの衝撃を印加した時に発生する電圧をＶ１（Ｖ）、ｖ２ｍ／ｓの時の電圧をＶ２（Ｖ）とする。各テスト用紙について、複数回の測定を行い、Ｖ１、Ｖ２を測定し、以下（１３）、（１４）、（１５）の形式の重回帰式により、上記Ｅｘｃｅｌｌの持つ関数機能を用いて最小二乗法により、係数ｐ，ｑ，ｒ，ｓ，ｔ，ｕ，ｗ，ｘ，ｙの値を求める。
α＝ｐＶ１＋ｑＶ２＋ｒ              （１３）
β＝ｓＶ１＋ｔＶ２＋ｕ            （１４）
Ｒ＝ｗＶ１＋ｘＶ２＋ｙ            （１５）
【００５７】
次に、ＪＩＳ準拠の測定方法による測定結果、電子顕微鏡観察から求めたトナーの厚さと上記回帰式から求めた値の関係をしらべ、重回帰式の相関係数の値とともに、この重回帰式を情報記憶部に記憶する。この際、重回帰式より求めた値とＪＩＳ準拠の測定で求めた値との相関係数が、所定の値よりも小さい場合には、（１３）から（１５）の一部またはすべての回帰式の関数形を変えて再度、最小二乗法で係数を求める。また、相関係数の値は、目的により設定しておけばよいが、各テスト用紙の物性や特性の絶対値を問題にする場合には、より１に近いこと（たとえば、０．９程度以上）が好ましいが、大小関係を議論すれば良いような場合には、小さな値（たとえば、０．７程度）でもかまわない。なお、相関係数は、回帰式を求める際の実験内容（本発明の場合にはテスト用紙の数、測定回数など）によって変化することもある。回帰式の関数形を変えても相関係数が当初、設定した値より小さい場合には、測定回数やテスト用紙の数を変化させたり、ｖ１ｍ／ｓやｖ２ｍ／ｓの値を変化させることにより、所望の相関係数を得ることが出来る。
【００５８】
その後、トナーの厚さが未知の試料に対して測定を行い、信号判定部において記憶してある重回帰式（１３）、（１４）、（１５）から目的の物性、特性を算出する。このことにより、同一構造のセンサーで、同一観測（本発明では、Ｖ１、Ｖ２）で、テスト用紙の厚さ、トナーの厚さ、平滑度という異なる測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の原理を示す図
【図２】本発明の信号に関係する要因を示す図
【図３】本発明の出力例を示す図
【図４】本発明の構成図
【図５】本発明の構成原理図
【図６】本発明の測定結果の１例
【図７】本発明の測定結果の１例
【図８】本発明の構成原理図
【図９】本発明の測定結果の１例
【図１０】本発明の判定基準の１例
【符号の説明】
【００６０】
１  圧力センサー
２  試料台
３  測定対象物
４  衝撃印加材
５  カム
６  動力発生装置
７  受け材
８  部材
９  台
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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