(57)【要約】【課題】圧電素子を有するプローブを紙表面に接触させて紙表面粗さを検知させるセンサをプリンタ−内部に装着して実際に使用した場合のセンサ故障防止策と検知精度向上策を兼ねるセンサ保護手段の提供。【解決手段】圧電素子を有するプローブを、圧電素子表面及びプローブ先端部の保護機能と、プローブ先端部へシート状被測定物を滑らかに導くガイド機能と、検知に不要なプローブの過剰変位を抑制する機能を有するセンサケースに収納する。【選択図】        図１
2004317358.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、圧電素子を有するプローブと、前記シート材の搬送方向に直角且つ搬送平面に平行に配置された固定軸と、前記プローブの固定端部を前記回転軸に回転可能に固定し、前記プローブ先端部を前記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とを用い、前記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表面性識別装置において、前記プローブは、前記圧電素子表面及び前記プローブ先端部の保護手段と、前記プローブ先端部へ前記シート材を導くシート材ガイド手段と、前記プローブ先端部の変位量を規制するストッパー手段を有するセンサケースに収納されていることを特徴とする表面性識別装置。
【請求項２】
前記センサケースの前記圧電素子表面保護手段として該センサケースの表面に上カバー、前記プローブ先端部保護手段及び前記シート材ガイド手段として該センサケース下部の前記プローブ可動範囲の左右前後にシートガイドリブ、前記プローブ先端部の変位量を規制するストッパー手段として前記センサケース内部で前記プローブの非圧電素子形成面と接触して前記プローブ先端部が必要以上に上方向に回転する事を防止する上側ストッパー内壁と、前記プローブ先端部が必要以上に下方向に回転する事を防止する下側ストッパー内壁を各々設け、且つ、前記上側ストッパー内壁によって上方向の変位が規制された場合の前記プローブ先端部の位置は前記シートガイドリブの内側、前記下側ストッパー内壁によって下方向の変位が規制された場合の前記プローブ先端部の位置は前記シートガイドリブ表面から識別に必要最小限の長さだけ露出した位置に各々規制されることを特徴とする表面性識別装置。
【請求項３】
請求項１及び２の各装置において、前記センサケースは識別に必要な搬送平面からの基準高さに該センサケースを保持するセンサケース保持板に固定され、該センサケース保持板の搬送方向上流側端部は保持板用回転軸に回転可能に固定され、下流側端部は該保持板用回転軸を中心に開閉可能で前記基準高さを維持するように保持板高さ規制部材に保持板加圧手段によって加圧当接され、該保持板加圧手段の加圧強度Ｐ１と前記プローブ先端部の加圧手段の加圧強度Ｐ２の大小関係はＰ１≫Ｐ２となるように設定され、前記シート材搬送手段は該センサケース保持板の下流側端部を閉じた状態では前記シート材の搬送方向と逆方向への移動を禁止し、該センサケース保持板の下流側端部を開いた状態では前記シート材を搬送方向と逆方向のいずれの方向への移動も可能とするシート材移動方向規制手段を有することを特徴とする表面性識別装置。
【請求項４】
請求項３の装置において、前記シート材移動方向規制手段は、前記シート材搬送手段として前記シート材搬送方向のみに回転する搬送ローラを従動ローラに加圧当接したローラ対を用い、前記センサケース保持板の下流側端部を開く動作に応じて該ローラ対の加圧手段を解除するようにカム機構を作用させるものであることを特徴とする表面性識別装置。
【請求項５】
請求項１及び２の各装置において、前記センサケースは識別に必要な搬送平面からの基準高さに該センサケースを保持するセンサケース保持板に固定され、該センサケース保持板の搬送方向上流側端部は保持板用回転軸に回転可能に固定され、下流側端部は該保持板用回転軸を中心に開閉可能で前記基準高さを維持するように保持板高さ規制部材に保持板加圧手段によって加圧当接されるとともに、前記センサケース保持板は前記センサケースの搬送方向下流側端部にセンサケース用回転軸を有し、前記センサケースは該センサケース用回転軸を中心に回転可能に固定され、前記センサケースの搬送方向上流側端部はセンサケース加圧手段により前記センサケース保持板上に加圧当接されており、該センサケース加圧手段の加圧強度Ｐ３と前記保持板加圧手段の加圧強度Ｐ１と前記プローブ先端部の加圧手段の加圧強度Ｐ２との大小関係はＰ１≧Ｐ３≫Ｐ２となるように設定され、且つ、前記シート材搬送手段は前記センサケース保持板の下流側端部を閉じた状態でも前記シート材の搬送方向と逆方向への移動を可能とし、逆方向に移動させた紙が前記シートガイドリブのシート搬送方向下流側端面及び前記プローブ先端部を搬送方向と逆方向へ押し返す圧力に応じて前記センサケース上流側端部が前記センサケース用回転軸を中心に上下に遥動可能となるように前記センサケース加圧手段の加圧強度Ｐ３が設定されていることを特徴とする表面性識別装置。
【請求項６】
請求項３〜５の各装置において、前記センサケースは、前記プローブの左右両側に前記シートを搬送平面に押さえつける為のシート押さえコロを有し、該シート押さえコロの直径は少なくとも前記プローブ先端部の前記シートガイドリブ表面からの露出長より長く、且つ、該シート押さえコロの搬送平面への当接位置の搬送方向に対する位置は前記プローブ先端部の搬送平面への当接位置の搬送方向に対する位置と略一致し、常に前記プローブ先端部は前記シート押さえコロと前記シートガイドリブによって形成される搬送方向側面から見た輪郭内部に収まり、前記センサケース保持板を開いて該センサケース保持板上流側端部を持ち上げた状態では常に前記シート押さえコロの下端はプローブ先端よりも低い位置に保持され、前記センサケース保持板を閉じる際には前記シート押さえコロから先に搬送平面に接触するように設定されていることを特徴とする表面性識別装置。
【請求項７】
請求項２〜６の各装置において、前記ストッパー内壁は弾性部材で構成されていることを特徴とする表面性識別装置。
【請求項８】
請求項２〜６の各装置において、前記プローブは該プローブの着脱が可能なプローブホルダーを介して前記固定軸に回転可能に固定され、前記ストッパー機能を実現する手段として該プローブホルダー部に前記プローブの回転規制用の形状を付与したストッパー機能付きプローブホルダーを用い、該ストッパー機能付きプローブホルダーはセンサケースの上下の内壁と前記固定軸近傍で接触することを特徴とする表面性識別装置。
【請求項９】
請求項３〜８の各装置において、前記センサケースには前記センサケース保持板を閉じた状態で前記シートガイドリブの上流側に収納され、前記センサケース保持板を開いた状態では前記プローブ先端部の露出を防ぐよう移動して前記プローブを覆うように機能するプローブ保護シャッターが設けられていることを特徴とする表面性識別装置。
【請求項１０】
請求項３〜９の各装置において、前記シートガイドリブは搬送方向側面から見て、前記センサケースの搬送方向前後端部と該センサケースの中央から前記搬送平面に降ろした垂線上の紙搬送に最小限必要な該搬送平面からの高さ位置の３点を通る円の円弧と略一致する円弧状リブ形状を有し、前記プローブ先端部の前記搬送平面との当接位置は該円弧状リブの最下点より搬送方向下流側に設けないことを特徴とする表面性識別装置。
【請求項１１】
請求項３〜１０の各装置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字型プローブであり、少なくとも前記第２折り曲げ部Ｒ２の搬送方向最上流点は前記シートガイドリブの内側に収められていることを特徴とする表面性識別装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れかに記載の表面性識別装置と、該表面性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、前記表面性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１３】
請求項１〜１１の何れかに記載の表面性識別装置と、該表面性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、前記表面性識別装置の識別信号に応じて前記定着手段の定着温度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１〜１１の何れかに記載の表面性識別装置と、該表面性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、前記表面性識別装置の識別信号に応じて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１５】
請求項１〜１１の何れかに記載の表面性識別装置と、該表面性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、前記表面性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１６】
請求項１〜１１の何れかに記載の表面性識別装置と、該表面性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、前記表面性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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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表面性識別装置と、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。
【０００２】
【従来の技術】
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２に示す。
【０００９】
即ち、図２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を提案したものとして、特開２０００−３１４６１８及び特開２０００−３５６５０７公報に示すものが挙げられる。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、表面性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、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、図２の中央部に示すように、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３（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１０〜３０ｇ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上に固定されており、搬送平面として搬送平面板１５ｈが紙の搬送路上に設けられている。図２（Ｃ）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】
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を用いることにより、搬送されてきた紙の表面性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。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
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センサを組み込んで使用するには未だ不完全な部分があった。図４の各図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、
センサ下流側で紙がジャムした場合：
図４（Ａ）はセンサを通過した後の工程で紙がジャムした際の不具合状況を説明するための模式図で、センサの前方にジャムした紙が詰まった状態を示しており、このようにジャムした紙を除去しようとして図中の矢印方向に紙を引き抜こうとすると、変形したジャム紙の先端部分がセンサ先端部に引っ掛かり、そのまま引き抜き続けるとセンサ先端部が変形したり、圧電素子部や固定軸部を破損する危険が生じる。
先端部分が大きくカールした紙が通紙された場合：
紙先端部が大きくカールした紙をそのままセンサの検知部分に通紙させると、図４（Ｂ）のようにカールした紙先端によって紙先端部が大きく跳ね上げられて装置内部に存在する現像容器の下部等に衝突した後、再び搬送平面に衝突するという大きな動作が生じ、圧電素子表面部分の直接衝突による破損や信号線の過剰な引き伸しや折り曲げを招いてハンダ付け部の剥がれやその周辺の圧電素子にクラックを発生させる危険が増すとともに、浮遊時間が長くなる事によって一定時間内に紙表面を搬送する時間が減少するため、検知精度を低下させる危険がある。
センサ上流側で紙がジャムした場合：
本センサはＳ字型構造を設けたうえに固定端を回転可能に固定しているため、センサに進入する紙先端部の高さがある程度高く搬送されてきても、その高さがＳ字の下側湾曲部の直径よりも低ければ紙搬送の障害にはならないが、異常に大きくカールした紙や何らかの紙搬送不良によってＳ字の下側湾曲部を越えて紙先端部が進入すると図４（Ｃ）のようにセンサ先端部を下方向に押さえつける力が作用してセンサの回転が機能しなくなり、そのまま紙の進行を妨害してジャムを招くとともにセンサ先端部が前方に押されて先端部の変形や破損を招く危険がある。
センサの当接圧に比べて紙の腰が弱い場合：
検知精度を高めようとしてセンサの当接圧が比較的高めに設定されていると、設定値によっては一部の薄紙など腰の弱い紙を通紙した場合に、通紙後の紙のセンサ設定位置の紙先端部に図４（Ｄ）のような局所的なへこみ変形が生じる危険がある。
などの問題が実際の製品使用時には生じうることを考慮しておく必要がある。
【００３０】
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表面性識別装置の故障防止及び紙搬送信頼性向上を実現し、これを用いた加熱装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
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、圧電素子を有するプローブと、前記シート材の搬送方向に直角且つ搬送平面に平行に配置された固定軸と、前記プローブの固定端部を前記回転軸に回転可能に固定し、前記プローブ先端部を前記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とを用い、前記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表面性識別装置において、前記プローブは、前記圧電素子表面及び前記プローブ先端部の保護手段と、前記プローブ先端部へ前記シート材を導くシート材ガイド手段と、前記プローブ先端部の変位量を規制するストッパー手段を有するセンサケースに収納されていることを特徴とする。
【００３２】
又本発明は、前記センサケースの前記圧電素子表面保護手段として該センサケースの表面に上カバー、前記プローブ先端部保護手段及び前記シート材ガイド手段として該センサケース下部の前記プローブ可動範囲の左右前後にシートガイドリブ、前記プローブ先端部の変位量を規制するストッパー手段として前記センサケース内部で前記プローブの非圧電素子形成面と接触して前記プローブ先端部が必要以上に上方向に回転する事を防止する上側ストッパー内壁と、前記プローブ先端部が必要以上に下方向に回転する事を防止する下側ストッパー内壁を各々設け、且つ、前記上側ストッパー内壁によって上方向の変位が規制された場合の前記プローブ先端部の位置は前記シートガイドリブの内側、前記下側ストッパー内壁によって下方向の変位が規制された場合の前記プローブ先端部の位置は前記シートガイドリブ表面から識別に必要最小限の長さだけ露出した位置に各々規制されることを特徴とする。
【００３３】
又本発明は、前記センサケースは識別に必要な搬送平面からの基準高さに該センサケースを保持するセンサケース保持板に固定され、該センサケース保持板の搬送方向上流側端部は保持板用回転軸に回転可能に固定され、下流側端部は該保持板用回転軸を中心に開閉可能で前記基準高さを維持するように保持板高さ規制部材に保持板加圧手段によって加圧当接され、該保持板加圧手段の加圧強度Ｐ１と前記プローブ先端部の加圧手段の加圧強度Ｐ２の大小関係はＰ１≫Ｐ２となるように設定され、前記シート材搬送手段は該センサケース保持板の下流側端部を閉じた状態では前記シート材の搬送方向と逆方向への移動を禁止し、該センサケース保持板の下流側端部を開いた状態では前記シート材を搬送方向と逆方向のいずれの方向への移動も可能とするシート材移動方向規制手段を有することを特徴とする。
【００３４】
又本発明は、前記シート材移動方向規制手段は、前記シート材搬送手段として前記シート材搬送方向のみに回転する搬送ローラを従動ローラに加圧当接したローラ対を用い、前記センサケース保持板の下流側端部を開く動作に応じて該ローラ対の加圧手段を解除するようにカム機構を作用させるものであることを特徴とする。
【００３５】
又本発明は、、前記センサケースは識別に必要な搬送平面からの基準高さに該センサケースを保持するセンサケース保持板に固定され、該センサケース保持板の搬送方向上流側端部は保持板用回転軸に回転可能に固定され、下流側端部は該保持板用回転軸を中心に開閉可能で前記基準高さを維持するように保持板高さ規制部材に保持板加圧手段によって加圧当接されるとともに、前記センサケース保持板は前記センサケースの搬送方向下流側端部にセンサケース用回転軸を有し、前記センサケースは該センサケース用回転軸を中心に回転可能に固定され、前記センサケースの搬送方向上流側端部はセンサケース加圧手段により前記センサケース保持板上に加圧当接されており、該センサケース加圧手段の加圧強度Ｐ３と前記保持板加圧手段の加圧強度Ｐ１と前記プローブ先端部の加圧手段の加圧強度Ｐ２との大小関係はＰ１≧Ｐ３≫Ｐ２となるように設定され、且つ、前記シート材搬送手段は前記センサケース保持板の下流側端部を閉じた状態でも前記シート材の搬送方向と逆方向への移動を可能とし、逆方向に移動させた紙が前記シートガイドリブのシート搬送方向下流側端面及び前記プローブ先端部を搬送方向と逆方向へ押し返す圧力に応じて前記センサケース上流側端部が前記センサケース用回転軸を中心に上下に遥動可能となるように前記センサケース加圧手段の加圧強度Ｐ３が設定されていることを特徴とする。
【００３６】
又本発明は、前記センサケースが前記プローブの左右両側に前記シートを搬送平面に押さえつける為のシート押さえコロを有し、該シート押さえコロの直径は少なくとも前記プローブ先端部の前記シートガイドリブ表面からの露出長より長く、且つ、該シート押さえコロと搬送平面との接点の搬送方向に対する位置は前記プローブ先端部の搬送平面との当接位置の搬送方向に対する位置と略一致し、常に前記プローブ先端部は前記シート押さえコロと前記シートガイドリブによって形成される搬送方向側面から見た輪郭内部に収まり、前記センサケース保持板を開いて該センサケース保持板上流側端部を持ち上げた状態では常に前記シート押さえコロの下端はプローブ先端よりも低い位置に保持され、前記センサケース保持板を閉じる際には前記シート押さえコロから先に搬送平面に接触するように設定されていることを特徴とする。
【００３７】
又本発明は、前記ストッパー内壁が弾性部材で構成されていることを特徴とする。
【００３８】
又本発明は、前記プローブは該プローブの着脱が可能なプローブホルダーを介して前記固定軸に回転可能に固定され、前記ストッパー機能を実現する手段として該プローブホルダー部に前記プローブの回転規制用の形状を付与したストッパー機能付きプローブホルダーを用い、該ストッパー機能付きプローブホルダーはセンサケースの上下の内壁と前記固定軸近傍で接触することを特徴とする。
【００３９】
又本発明は、前記センサケースには前記センサケース保持板を閉じた状態で前記シートガイドリブの上流側に収納され、前記センサケース保持板を開いた状態では前記プローブ先端部の露出を防ぐよう移動して前記プローブを覆うように機能するプローブ保護シャッターが設けられていることを特徴とする。
【００４０】
又本発明は、前記シートガイドリブは搬送方向側面から見て、前記センサケースの搬送方向前後端部と該センサケースの中央から前記搬送平面に降ろした垂線上の紙搬送に最小限必要な該搬送平面からの高さ位置の３点を通る円の円弧と略一致する円弧状リブ形状を有し、前記プローブ先端部の前記搬送平面との当接位置は該円弧状リブの最下点より搬送方向下流側に設けないことを特徴とする。
【００４１】
又本発明は、前記プローブとして金属板金の先端部を搬送方向の側面から見てＳ字型になる様に第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字型プローブであり、少なくとも前記第２折り曲げ部Ｒ２の搬送方向最上流点は前記シートガイドリブの内側に収められていることを特徴とする。
【００４２】
そして、以上の特徴を有する表面性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紙搬送不良や装置の故障を防止するとともに被加熱材や記録材の表面特性の検知精度を向上し、各表面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。
【００４３】
【発明の実施の形態】
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。
【００４４】
＜実施の形態１＞
図１（Ａ）〜（Ｄ）は各々本発明の実施の形態１に係る表面性識別装置の断面図、正面図、紙搬送状態の断面図、及びジャム発生状態の断面図である。尚、図１（Ａ）においては、図３（Ａ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００４５】
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の上部を上カバー１６、下部を前方ガイドリブ１６ｂ、後方ガイドリブ１６ｃ、サイドガイドリブ１６ｄで各々覆うように構成されたセンサケース１６が設けられており、Ｓ字型表面性検知センサ１５はこのセンサケース内部の不図示の軸受け部にて回転可能に取り付けられ、プローブはこれらのガイドリブで囲まれた開口部の中をこの回転軸を中心に上下に振動可能に設定されている。更にセンサケース全体はセンサケース保持板として転写上ガイドにセンサ取り付け穴を加工した転写上ガイド兼用センサケース保持板１５ｇ’に固定され、搬送平面板１５ｈは転写下ガイド板を用いて部材の削減と装置内部スペースの有効活用を図っており、特にこの転写上ガイド兼用センサケース保持板の紙搬送上流側端部には保持板回転軸１５ｉが設けられており保持板の下流側端部はこの回転軸を中心に開閉可能に設定され、保持板先端部には閉じた状態で紙搬送に必要な高さを維持できるように不図示の高さ規制部材が設けられている。
【００４６】
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ている。また、プローブ先端部は１０ｇ重の力で加圧されており、センサケース保持版はこれよりも２桁以上強い２ｋｇ重の力で先端部を押さえつけらているが、実際にジャムした紙はこの先端部を容易に持ち上げるほど強い圧力を生じている。
【００４７】
上記構成において前方ガイドリブ１６ｂ、後方ガイドリブ１６ｃ、サイドガイドリブ１６ｄの搬送方向側面から見たリブの輪郭形状としては図１（Ａ）に示すように、ケースの前端と後端と検知に最低限必要なプローブ先端部の露出長分だけ搬送平面から上方の位置（本実施例では０．５ｍｍの高さに設定しており、通紙する紙の厚みは最大で０．３ｍｍである）の３点を通る円の円弧部分の形状を用いている。但し、紙表面とリブ表面の接触抵抗が大きくなる場合は前方ガイドリブ１６ｂと後方ガイドリブ１６ｃの曲率半径を左右のサイドガイドリブ１６ｄの曲率半径より小さくしても良く、また、前方ガイドリブ１６ｂと後方ガイドリブ１６ｃの最下点の角部は紙を引っ掛け易くなるため、これらの角部には十分大きな曲率半径で丸め加工を施すことが好ましく、あるいはこれらの角部に従動可能なコロ部材を設けても良い。
【００４８】
以上のような形状のセンサケースに収納されたプローブは、紙が検知部に存在しない状態では、不図示の加圧手段によってプローブ先端が搬送平面に加圧当接されており、同時にプローブホルダー下面も後方ガイドリブの下流側角部に設けられた下方向ストッパー内壁ＰＬに接触しており、万一プローブ先端を下方に押し下げようとする外力が作用しても搬送平面の下方にプローブ先端部がめり込む事が防止される。
【００４９】
一方、図１（Ｃ）に示すように紙が通紙されてプローブ先端部が跳ね上げられた場合には、まず、従来例のように紙先端部が大きくカールしていたとしても、本構成では後方およびサイドガイドリブの働きによってカールした紙先端部は検知に必要最小限のギャップ高さ（本実施例では０．５ｍｍ）まで低くなるように矯正されてプローブ先端部に導かれるため、プローブは最大でもこのギャップ高さ程度の紙先端にしか押されなくなり、必要以上に大きく跳ね上げられることが防止される。万一、このような構成でもなお強めに跳ね上げらたとしても、圧電素子表面の保護を兼ねる上カバーの斜めに傾斜した搬送方向下流側内壁の上方向ストッパー内壁ＰＨの位置にプローブ板金の第１折り曲げ部の金属表面が徐々に接触して接触時の大きなノイズ信号の発生を抑制しながらプローブの過剰な回転を停止させるので圧電素子表面の損傷防止とプローブの無駄な動きの抑制が可能となる。また、その際、瞬間的に停止したプローブ先端の位置は必ず前後左右のガイドリブの内側に収納されるように各部材の寸法を設定しているので、停止状態のプローブ先端部にさらに紙の圧力が作用して先端部の変形を招くことも防止できるようになっている。
【００５０】
また、本構成では図１（Ｄ）に示すように紙がセンサの下流側でジャムした場合、停止した紙先端部に向けて紙の後半部や次の紙が次々に衝突して図のように搬送方向に直角な方向に蛇腹状に蓄積されセンサ全体を上方向に押し上げるような力が作用するようになるが、このような状態でも本構成のセンサケースの開口部は１０ｍｍ×１０ｍｍ以下の小さな穴しか開けられていないので紙によってプローブ先端部が押し上げられる危険はほとんど無く、万一プローブやセンサケースの変形を招くほど蓄積された紙の圧力が高くなりかけた場合には、この図のように搬送方向上流側の軸を中心として保持版の下流側先端部が上方向に開いて紙の圧力を逃がすように作用するので、センサケース側の変形や損傷をを完全に防止できる。また、このセンサ保持版先端部を開閉することによりこの部分に蓄積されたジャム紙の除去も容易となる。
【００５１】
尚、本構成ではこのセンサケース保持版先端部の開閉動作とその上流部に設けられている転写前搬送ローラ７ｄ’の圧解除機構が連動するように設計されており、このセンサケース保持版を上方に開いた時のみ転写前搬送ローラ７ｄ’の圧解除がなされて上流側への紙の引き抜きが容易となるが、このセンサケース保持版を閉じたままの状態では転写前搬送ローラ７ｄ’のローラ対のニップ部は加圧されたままであり、同時にこのローラは逆方向には回転できなくなっているため、そのままの状態ではこのローラ対に挟まれた紙を上流側に引き抜くことは非常に困難であり、無理に引き抜くと紙自体がローラのニップ部を境に破れてしまうため、通常の使用方法ではこのようなジャムが発生した際にはユーザはこのセンサケース保持版を上方に開いたままで紙を上流側に引く抜いて除去するため、この間の動作によってプローブ先端部に大きな機械的ストレスが加わることは無い。
【００５２】
＜実施の形態２＞
図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各々本発明の実施の形態２を示す紙表面性識別装置の断面図、センサ保持板持ち上げ状態断面図、センサ保持板下げ落とし状態断面図である。尚、図５（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。
【００５３】
本実施の形態では、図５（Ａ）に示すように、実施の形態１とほぼ同一形状のセンサを用いつつ、実施例１のセンサケース内の下方向ストッパー内壁ＰＬおよび上方向ストッパー内壁ＰＨの位置に弾性部材で構成された弾性下方向ストッパー１８と弾性上方向ストッパー１７が各々設けられている。本実施例では弾性下方向ストッパー１８用の弾性部材としてＪｉｓＡ硬度４０°の高硬度ゴムを用い、この部分が柔らかすぎてプローブ先端部が後方に引き戻された際のストッパー機能が不足しないようにしており、一方、弾性上方向ストッパー１７用の弾性部材としてはこの部分への衝突が信号ノイズや圧電素子の破損を招かないように十分に衝撃を吸収できる柔らかなＪｉｓＡ硬度５°の低硬度ゴムを用いている。特に図５（Ｂ）のようにジャム処理時などにセンサケース保持板を上方向に大きく開いてから図５（Ｃ）のように再び閉じる際に、保持板先端をゆっくり降ろさずにその高さから落としてしまうと、その高さに応じた力で加速されて搬送平面にプローブ先端部が衝突してしまい、さらにその反作用で強く上方向に跳ね上げられることがあり、上方向ストッパーが硬い場合にはセンサを損傷や過剰なノイズ信号が発生する危険があったが、上方向ストッパーを柔らかな弾性体で構成することでこのような不具合を防止できるようになる。
【００５４】
以上の構成によって、本実施例ではセンサの耐久性と検知信号の信頼性をさらに向上することが可能となった。尚、本実施例では弾性材としてゴムを用いたが、他のモルトプレンや衝撃吸収ゲルなどの緩衝材を用いても良いことは言うまでも無い。
【００５５】
＜実施の形態３＞
図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各々本発明の実施の形態３を示す紙表面性識別装置の断面図、センサ保持板持ち上げ状態断面図、センサ保持板下げ落とし状態断面図である。尚、図６（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。
【００５６】
本実施の形態では、図６（Ａ）に示すように、実施の形態１とほぼ同一形状のセンサを用いつつ、実施例１の上方向ストッパー内壁ＰＨの代わりにプローブホルダー１５ｃ上部および下部にストッパー突起１５ｃ’を設けており（下方向のストッパーとしては下部の突起は必ずしも必要ではなく、上記実施例と同様にプローブホルダーの下面をそのまま使用しても良い）、この突起はプローブ平坦部上の圧電素子形成部よりも回転軸寄りに設けられているため、、図６（Ｂ）のようにセンサケース保持板先端部を持ち上げて図（Ｃ）のように落下させた際の反作用でプローブ先端部が上方向に跳ね上げられた際でも、プローブの第１折り曲げ部で停止させるよりも小さな動きでセンサケース内壁に衝突してプローブの回転を停止でき、プローブの損傷や機械的ストレスを与えずに停止させることが可能となるのでセンサの耐久性が向上できるうえ不要な衝突信号ノイズも抑制できる。さらに、圧電素子形成部よりも内側で衝突させるので、圧電素子部の先端と後端には板金の反りによる変位差がほとんど無くなり、したがって内部歪も誘起されにくくなるので、圧電素子部における衝突ノイズ信号自体も小さくできる。また、この突起部を弾性部材で構成することにより、さらに衝突ノイズの軽減が可能である。
【００５７】
＜実施の形態４＞
図７（Ａ），（Ｂ）は各々本発明の実施の形態４を示す紙表面性識別装置の断面図、センサケース持ち上げ状態断面図である。尚、図７（Ａ）においては、図６（Ａ）に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００５８】
本実施の形態では、図７（Ａ）に示すように、実施の形態３とほぼ同一構成のセンサを用いつつ、センサケースの搬送方向下流側先端部に新たにセンサケース用回転軸１５ｊを設け、この回転軸を介してセンサケースはセンサケース保持板上に回転可能に固定され、不図示の加圧手段によって１ｋｇ重の力で搬送方向上流側端部をセンサ保持板表面に加圧当接されている。このように構成されたセンサを用いることにより、図７（Ｂ）に示すようにセンサの搬送方向下流側で紙がジャムして搬送方向上流側にジャム紙を無理に引き抜こうとした際に、その引き抜き圧力は主としてセンサケースの下部ガイドリブの搬送方向下流側に面する円弧状表面に作用し、この圧力の一部は円弧形状の作用によってセンサケース上流側端部を上方に持ち上げる方向の成分に分離され、その上方へ分離された圧力がセンサケースの加圧手段の圧力を上回るほど強くなった場合に、この図のようにセンサケース搬送方向上流側端部が持ち上がり、回転軸を中心に回転してプローブ先端部をこのジャム紙の引き抜き経路から逃がすように作用するので、ジャムした紙を無理に搬送方向の逆方向に引き抜こうとした場合でもプローブ先端部にはほとんど力が作用せず、プローブ先端部の破損や変形を防止することができる。
【００５９】
尚、このとき各部材の加圧強度の大小関係は、
「センサ保持板金の加圧手段強度＞センサケースの加圧手段強度度≫プローブの加圧手段強度」
となっているので通常の検知時にプローブにが紙から受ける上方向への圧力程度のレベルではプローブにとってセンサケースやセンサケース保持板はほぼ固定された剛体として作用するので本構成による識別性能への影響はほとんど無視できる。
【００６０】
＜実施の形態５＞
図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各々本発明の実施の形態５を示す紙表面性識別装置の断面図、正面図、センサケース持ち上げ状態断面図である。尚、図８（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。
【００６１】
本実施の形態では、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、実施の形態１とほぼ同一構成のセンサを用いつつ、プローブの左右側面に近接して紙押さえコロ１９がプローブの回転軸と同軸に固定されたコロアーム１９’と不図示のコロ加圧手段によって搬送平面に加圧当接されている。この紙押さえコロの直径は同図のようにプローブ先端の搬送平面への当接位置にほぼ一致する位置で搬送平面に接触しており、その直径は搬送方向側面から見てプローブ先端部の少なくともガイドリブから露出した部分を完全に内包できるだけの大きさを選んでおり、本実施例ではプローブの第２折り曲げ部の湾曲部の曲率半径よりも大きな曲率半径のコロを用いている。このため、プローブ先端部に搬送されてきた紙はプローブ先端に接触する前に常にこの紙押さえコロと先に接触するようになるのでプローブが紙先端部との衝突で受ける衝撃を事前にコロ部で緩和させることができ、従来例や他の実施例のような紙先端によるプローブの強い跳ね上げやプローブ先端との衝突による紙先端の局所的なへこみ現象の発生を防止することが可能となる。特に上記の弊害は紙搬送速度が速い高速機において顕著であり、本構成は高速機においては必須の構成である。
【００６２】
尚、上記図面では本実施の形態の紙押さえコロをセンサケース保持板のみに回転軸を設けた構成への適用を示しているが、本実施の形態の紙押さえコロは実施の形態４の構成のようにセンサケースの下流側端部に回転軸を設けた構成に適用しても良い事は言うまでも無く、その際、プローブの搬送方向下流側でジャムした紙を上流側に引き抜こうとしても、引き抜かれるジャム紙に対して常に先にコロが接触してジャム紙を下方に押さえ込みながら上流側への紙の移動を促すのでプローブ先端部には引き抜かれるジャム紙による力が直接作用しにくくなり、プローブ先端部の変形やセンサの破損をより安全に防止できるようになる。
【００６３】
また、このコロには搬送中の紙を搬送平面に押さえつけて紙のバタツキや先端カールなどを十分に抑制できるだけの加圧力が与えられているので、プローブ先端部は純粋に紙表面の凹凸のみを検知しやすくなり、検知精度が向上できる。
【００６４】
また、本実施例のコロはアームの可動域の設定によって図８（Ｃ）のようにセンサケース保持板先端部を持ち上げた際には必ずプローブ先端部の最下点より距離ｔだけ低い位置にコロの最下点が位置するようになっており、これによってセンサケース保持板先端部を降ろした際に必ずコロから先に搬送平面に接触するようになるので、ジャム処理時にセンサケース保持板先端部を持ち上げた後そのまま落とされた場合でも、プローブ先端が搬送平面に衝突する前にコロが衝突してその衝撃を緩和してからプローブが搬送平面に当接されるようになり、強い衝撃によるプローブ先端部の変形やセンサの破損を防止できる。
【００６５】
＜実施の形態６＞
図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各々本発明の実施の形態６を示す紙表面性識別装置の断面図、センサケース持ち上げ途中状態断面図、センサケース持ち上げ完了状態断面図である。尚、図９（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。
【００６６】
本実施の形態では、図８（Ａ）に示すように、実施の形態１とほぼ同一構成のセンサおよびセンサケースを用いつつ、センサケースの搬送方向下流側先端部分にプローブ保護シャッター２０、シャッタージョイント２０ａ、シャッターアーム２０ｂ、シャッターアーム回転軸２０ｃ、シャッター先端コロ２０ｄが各々設けられており、シャッターアームは固定軸に設けられた不図示の加圧手段によってプローブ当接圧と同程度の加圧力で下方に押し下げられるような力が常時作用している。
【００６７】
プローブシャッター２０は通常状態では図８（Ａ）のようにセンサケースの前に収納されており、先端部のコロ（コロの直径はやはりプローブの露出長より大きい）によって搬送されてくる紙を押さえて下流側に受け流すように作用するのでシャッターの上部に紙が侵入することは防止されている。
【００６８】
このプローブ保護シャッターは図９（Ｂ）に示すようにジャム処理時にセンサケース保持板先端部を持ち上げた際にはシャッターアームは加圧手段の作用によってプローブ保護シャッターを下方に下げるように移動し（このときシャッターアームはセンサケースに開けられた不図示の溝を通って移動する）、シャッターアームはシャッタージョイント部がプローブ開口部の搬送方向下流側端部で停止するように設定（アームの溝による規制でもシャッタージョイントが前方ガイドリブに当接することによる規制でもいずれの方法でも良い）され、それ以降はプローブ保護シャッターは先端部のコロの自重によって鉛直下方を向くように設定されているので、センサケース保持板先端部が図９（Ｃ）のように垂直以上に持ち上げられた状態では、プローブシャッターは完全にプローブの開口部を覆い隠すように移動するので、ユーザは無理にシャッターを上方向に持ち上げない限り、プローブ先端部を直接触ることはできなくなる。
【００６９】
一方、ジャム処理後にセンサケース保持板先端部を降ろす際には、センサケース保持板先端部に加えられている加圧力がこのシャッターアーム部に作用している加圧力より十分大きいため、搬送平面に接触したシャッター先端部のコロがシャッタージョイント部を押し上げるように作用し、シャッターアーム部はこの力に逆らうほど強く加圧されていないためシャッタージョイント部で折り曲がりながらプローブ保護シャッターは再びセンサケースの搬送方向下流側先端部分に収納されるようになる。
【００７０】
本実施例ではこのようにユーザが不用意にプローブを触ることができなくなるので、上記各実施例のプローブ保護構成に加えて用いることにより、どのような条件下でもプローブ先端部が保護されるようになり、実際に使用されるいかなる状況においても十分な性能と耐久性を維持できるようになる。
【００７１】
＜実施の形態７＞
図１０は本発明の実施の形態７を示すインクジェット型画像形成装置の断面図である。
【００７２】
本実施の形態では、本発明によるＳ字型表面性検知センサを収納するセンサケースおよびセンサケース保持板を含む構成要素をユニット化した紙表面粗さ検知センサユニット２５をインクジェットプリンタに応用することにより紙種検知機能付きインクジェットプリンタ２１を構成している。本装置はこの断面構造において給紙トレイ２２、インクジェット用給紙ローラ２３、紙ガイド２４、ピンチローラ対２６、記録ヘッド２７、プラテン２８、排紙ローラ対２９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給紙ローラ２３により給紙トレイ２２上の紙はピンチローラ対２６部まで搬送され、ピンチローラ対２６部の動作によって必要な送り分だけ紙がプラテン２８部まで搬送され、対向する記録ヘッド２７によりその送り分の領域の紙上に画像を形成した後、ピンチローラ対２６部の動作によって順次送り出され、記録後の紙は排紙ローラ対２９部で挟持搬送され、全体の画像形成が終了した後、最終的に排紙されるように構成されている。
【００７３】
本実施の形態では、この給紙ローラ対２３部とピンチローラ対２６部の間の紙ガイド２４部の対向位置に本センサユニット２５を配置し、プリント動作初期の給紙部から紙先端部をピンチローラ対２６部まで搬送するまでの間の紙表面を搬送することによりその紙の表面粗さ又は摩擦抵抗を検知してその紙種を識別し、例えば平滑な紙に対してはインクの突出量を抑えて画像形成することにより、インクの節約と共にインクの不要部分への流れ出しにじみを抑制することができ、逆に表面の粗い紙に対してはインクの紙下層部への染み込みを考慮してインクの突出量を増やすように制御を切り替えることによって濃度低下等の問題の発生を防ぐことが可能となる等、各紙種に適したインク突出量等の画像形成条件の制御量を切り替えることが可能となっている。
【００７４】
尚、この種の用途のセンサとしては既に一部の機種で光学式センサを用いて紙表面の光沢度差等を検知して紙種の識別を行う装置も開発されているが、光学式センサには光源、レンズやフィルター等の光学系及びフォトダイオードやＣＣＤ等の光電変換素子等多数の構成部品が必要であり、各部品の精度にも高精度が要求され、組み立て時にも高精度の取付精度が必要なためにコストが高くなり易く、更に光学系の汚れによって大きく性能が影響され易いという欠点がある。
【００７５】
これに対し、本発明のセンサは板金や圧電素子等が広く使用されている汎用部材で安価に構成することができ、センサの検知部表面は通紙の度に自動的に紙表面によって清掃されるとともに、その他の部分にゴミや埃が付着しても基本的に性能に影響はなく、万一あったとしても発生する振動によって振り落とされるため、汚れによる性能劣化を懸念する必要がなく、信頼性の点でも優れている。
【００７６】
＜実施の形態８＞
図１１は本発明の実施の形態８を示すサーマルヘッド型画像形成装置の断面図である。
【００７７】
本実施の形態では、本発明によるＳ字型表面性検知センサを収納するセンサケースおよびセンサケース保持板を含む構成要素をユニット化した紙表面粗さ検知センサユニット２５を用いて紙種検知機能付きサーマルヘッドプリンタ３０を構成している。本実施例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３３、一対のインクリボン搬送ローラ３１、サーマルヘッド３２、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４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３４と給紙側のインクリボン搬送ローラ３１のニップ部まで搬送され、インクリボン３３とガイド３４の間に挟持された後、インクリボン３３に密着したままインクリボン３３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３３上のインク層３３’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３３”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。
【００７８】
本実施の形態では、少なくともガイド３４部と給紙側のインクリボン搬送ローラ３１のニップ部より手前のガイド部３４の対向位置に本センサユニット２５を配置し、プリント動作初期の給紙部から紙先端部を上記ニップ部まで搬送するまでの間の紙表面を搬送することによりその紙の表面粗さ又は摩擦抵抗を検知してその紙種を識別し、例えば平滑な紙に対しては熱の伝導が良くなるために低い電力で熱転写ができるため、インクヘッドに供給する電力を軽減するように制御を切り替え、逆に表面が粗い紙の場合には熱の伝導性が低下する上、粗い表面に十分インクを転写するためにはよりインクの粘性を低下させる必要があるため、より高い電力で十分にインクの粘性を低下させるように制御を切り替えることが可能となる等、各紙種に適した電力の制御量を切り替えることが可能となっている。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、圧電素子を有するプローブの固定端部をシート材表面の搬送方向に直角且つ搬送平面に平行に配置された固定軸に回転可能に固定し、前記プローブ先端部を該固定軸を中心とした円周方向且つ搬送方向と逆方向に加圧する加圧手段を用いて前記シート材表面に当接させながら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表面性識別装置において、前記プローブは前記圧電素子表面及び前記プローブ先端部の保護機能と前記プローブ先端部へ前記シート材を滑らかに導くためのシート材ガイド機能と識別に不要な前記プローブ先端部の過剰変位を抑制するストッパー機能を有するセンサケースに収納されるようにし、さらにこのセンサケース自体を前後に回転可能に固定し、プローブ先端部の両サイドに紙押さえコロを設け、また、ジャム処理時にユーザが触れる可能性のある状態ではプローブ表面が保護シャッターでカバーされるように構成したため、どのような条件下でもプローブ先端部が保護されるようになり、実際に使用されるいかなる状況においても十分な性能と耐久性を維持できるようになるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態１に係る表面性識別装置の断面図、
（Ｂ）は正面図、
（Ｃ）は紙搬送状態の断面図、
（Ｄ）はジャム発生状態の断面図
である。
【図２】従来の電子写真方式の画像形成装置の断面図である。
【図３】（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
である。
【図４】（Ａ）はＳ字型表面性検知センサの紙搬送路下流側で紙がジャムした場合の断面図、
（Ｂ）はＳ字型表面性検知センサの紙搬送路に先端カール紙が侵入した場合の断面図、
（Ｃ）はＳ字型表面性検知センサの紙搬送路上流側で紙がジャムした場合の断面図、
（Ｄ）は紙先端にヘコミが発生場合の上面図
である。
【図５】（Ａ）は本発明の実施の形態２に係る紙表面性識別装置の断面図、
（Ｂ）はセンサ保持板持ち上げ状態断面図、
（Ｃ）はセンサ保持板下げ落とし状態断面図
である。
【図６】（Ａ）は本発明の実施の形態３に係る紙表面性識別装置の断面図、
（Ｂ）はセンサ保持板持ち上げ状態断面図、
（Ｃ）はセンサ保持板下げ落とし状態断面図
である。
【図７】（Ａ）は本発明の実施の形態４に係る紙表面性識別装置の断面図、
（Ｂ）はセンサケース持ち上がり状態断面図
である。
【図８】（Ａ）は本発明の実施の形態５に係る紙表面性識別装置の断面図、
（Ｂ）は上面図、
（Ｃ）はセンサ保持板持ち上げ状態断面図
である。
【図９】（Ａ）は本発明の実施の形態６に係る紙表面性識別装置の断面図、
（Ｂ）はセンサ保持板持ち上げ途中状態断面図、
（Ｃ）はセンサ保持板持ち上げ完了状態断面図
である。
【図１０】本発明の実施の形態７に係る紙種検知装置付きインクジェットプリンタの断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態８に係るサーマルヘッドプリンタの断面図である。
【符号の説明】
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
７  記録材
１０  転写ローラ
１２  定着器
１５  Ｓ字型表面性検知センサ
１５ｃ  プローブホルダー
１５ｃ’  ストッパー突起
１５ｅ  プローブ回転軸
１５ｇ  センサ保持板
１５ｇ’  転写上ガイド兼用センサケース保持板１５ｇ’
１５ｈ  搬送平面板
１５ｉ  保持板回転軸
１５ｊ  センサケース用回転軸
１６  センサケース
１６ａ  センサケース上カバー
１６ｂ  前方ガイドリブ
１６ｃ  後方ガイドリブ
１６ｄ  サイドガイドリブ
１７  弾性上方向ストッパー
１８  弾性下方向ストッパー
１９  紙押さえコロ
１９’  コロアーム
２０  プローブ保護シャッター
２０ａ  シャッタージョイント
２０ｂ  シャッターアーム
２０ｃ  シャッターアーム回転軸
２０ｄ  シャッター先端コロ
２１  インクジェットプリンタ
２７  記録ヘッド
３０  サーマルヘッドプリンタ
３３  インクリボン
３２  サーマルヘッド
【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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【図１１】
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