(57)【要約】【課題】衝撃印加部材の挙動（シート材への衝突タイミング）を正確に検知してシート材判別を精度良く行う。【解決手段】衝撃印加部材（不図示）をシート材の上に落下させると、該部材はバウンドし、その位置がセンサ（不図示）によって検知される。該センサの出力信号は、符号２０１に示すように、衝撃印加部材がシート材に衝突する度に極大値を示すが、閾値Ｖｖとの比較によって同図（ｂ）  に示すようなパルス信号を抽出でき、シート材判別に利用することができる。本発明では、出力信号２０１の減衰を考慮して閾値Ｖｖを小さくしていくため（符号Ｖｋ，Ｖｔ参照）、パルス信号を正確に抽出でき、シート材判別の精度を向上できる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材の種別を検知するためのシート材種別検知装置において、シート材へ衝撃を加える衝撃印加部材、該衝撃により信号を出力するセンサ、前記センサからの出力信号が所定の閾値以上となったときにパルスを発生するパルス発生手段を備え、且つ前記所定の閾値を変更する閾値変更手段を備えていることを特徴とするシート材種別検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート材の種別を検知するシート材種別検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、複写機やプリンタやＦＡＸ等の画像形成装置に使用される用紙の種類が増加する傾向にあるが、それに伴って、シート材の種別を検知するためのシート材種別検知装置も注目されてきている。
【０００３】
また、シート材の種類の判別方法が開示されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３１４４４３号公報
【特許文献２】
米国特許第６０９７４９７号明細書
【０００５】
これらの特許文献に記載の技術は、予めシート材自体に何らかの数字コードまたは記号を付しておき（以降、「マーキング方式」と記載する。）、プリンタや複写機内に設けられたセンサーにより当該数字コードなどの情報を読み取り、当該プリンタがこの情報を利用して印字モードの最適化を図る技術である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記マーキング方式では、数字コード等が付されていないシート材については、その種類を判別することができない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、予めシート材に数字コード等の情報が付されていない場合であっても、シート材の種類に関する情報を出力することができるシート材種別検知装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シート材へ衝撃印加部材により衝撃を加えた場合、その跳ね返りの程度がシート材によって異なることを見出したことに基づきなされたものである。
【０００９】
そして、本発明に係るシート材種別検知装置は、
シート材へ衝撃を加える衝撃印加部材、該衝撃により信号を出力するセンサ、前記センサからの出力信号が所定の閾値以上となったときにパルスを発生するパルス発生手段を備え、且つ前記所定の閾値を変更する閾値変更手段をそなえていることを特徴とする。
【００１０】
シート材上で衝撃印加部材をバウンドさせる際に、センサからの出力信号は減衰していくため、衝突しているにもかかわらず前記パルス発生手段からパルスが発生しない場合があるが、本発明においてはシート材種別検知装置に閾値変更手段を具備させていることにより、所望の回数の衝突に応じたパルスを発生させることができる。このパルス間の時間間隔（ｎ回目とｍ（＞ｎ）回目）にシート材の種別に関する情報が含まれるので、予め記憶されていた情報との照らし合わせ等によりシート材の種別を判断することができる。なお、ここでいう種別には、シート材の有無に関する判別も含むものである。
【００１１】
また、本発明に係るシート材種別検知装置は、
シート材にてバウンドされる衝撃印加部材と、該衝撃印加部材の位置を検知するセンサと、前記衝撃印加部材の前記シート材への衝突に伴い前記センサの出力信号が所定の閾値以上となったときにパルスを発生するパルス発生手段と、該パルス発生手段にて発生した一のパルスと他のパルスとの間隔を求める期間算出手段と、該期間算出手段の検知結果に基きシート材の種別を検知する判別手段と、前記閾値を適正な値に変更する閾値変更手段と、を備え、かつ、
該閾値変更手段は、前記衝撃印加部材の２回目以降の衝突に関して閾値を変更する、ことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
本発明に係るシート材種別検知装置は、シート材の種別を検知するための装置であって、図１に示すように、シート材Ｐにてバウンドされる衝撃印加部材１と、該衝撃印加部材１の位置を検知するセンサ２と、を備えている。このセンサ２は、衝撃印加部材１の位置に応じた信号を出力するが（図３の符号２０１や図４の符号１０１参照）、その出力信号は、前記衝撃印加部材１の前記シート材Ｐへの衝突のときに極大値を取る。パルス発生手段（図２の符号３参照）は、前記衝撃印加部材１の前記シート材Ｐへの衝突に伴い前記センサ２の出力信号１０１，２０１が所定の閾値以上となったときにパルスを発生させるようになっている（図３（ｂ）  図４（ｂ）  参照）。そして、期間算出手段（図２の符号５参照）は、前記パルス発生手段３にて発生した一のパルスと他のパルスとの間隔（反跳期間）を求め、判別手段（図２の符号６参照）は、該期間算出手段５の検知結果に基きシート材の種別を検知する、ようになっている。
【００１４】
そして、上述した閾値（前記衝撃印加部材１の２回目以降の衝突に関しての閾値）は閾値変更手段（図２の符号４参照）によって適正な値に変更されるようになっている。その変更方法としては、
・  時間の経過に伴って閾値を下げていく方法（実施例１参照）や、
・  衝撃印加部材１の衝突回数に応じて閾値を下げていく方法や、
・  極大、極小値変化が起こった場合に閾値を下げる方法
・  前記衝突の際に前記センサ２が出力する信号の最大値と最小値と（例えば、それらの平均値）から閾値を算出し、該算出した閾値を次の衝突の際の閾値として利用する方法（実施例２参照）、
を挙げることができる。
【００１５】
なお、前記衝撃印加部材１の第１回目の衝突に関する閾値（初期閾値）としては、
・  シート材検知の前に予め設定しておいたものや、
・  初期閾値設定手段（図８の符号９０１，９０２，９０３参照）によって、シート材検知の前に衝撃印加部材１をシート材にてバウンド（シート材検知のために行うバウンドではなく、シート材検知の前に行う予備的なバウンド）させて、その衝突の際における前記センサ２の出力から算出した閾値（実施例３参照）、を用いれば良い。
【００１６】
上述した構成のシート材種別検知装置を画像形成装置に配置し、画像形成部では、該シート材種別検知装置によって検知された条件に応じて画像を形成するようにすると良い。そのような画像形成装置において前記初期閾値設定手段による閾値の算出は、画像形成装置の起動時やリセット時（実施例４参照）、或いはシート材の変更が予想される場合（例えば、給紙トレイの変更等。実施例５参照）に行うと良い。
【００１７】
一方、前記衝撃印加部材１の衝撃を受けて歪むように弾性部材（図１の符号Ａ参照）を配置し、該弾性部材Ａにセンサとしての圧電素子を取り付けておくと良い。これにより、前記衝撃印加部材１がシート材Ｐに衝突した場合には弾性部材Ａが歪むこととなり、その結果、圧電素子２が信号を出力する。
【００１８】
ところで、上述した期間算出手段５により求める反跳期間（一のパルスと他のパルスとの間隔）としては、
・  前記衝撃印加部材１が前記シート材Ｐに衝突後滞空している期間や、
・  前記衝撃印加部材１が前記シート材Ｐに衝突してから再度衝突するまでの期間や、
・  前記衝撃印加部材１の前記シート材Ｐへのある衝突から別の衝突までの期間（つまり、第ｎ回目の衝突時から第ｍ回目の衝突時までの期間。但し、ｎは１以上の整数であり、ｍは２以上の整数であって、且つｍ＞ｎである。）、
を挙げることができる。このときの時間の計測には、クロックパルスと、該クロックパルス数を測定する時間カウント回路と、を用いると良い。
【００１９】
次に、本実施の形態の効果について説明する。
【００２０】
本実施の形態によれば、衝撃印加部材のシート材への衝突を正確に検知してシート材判別（例えば、普通紙かコート紙か光沢紙かの区別）を精度良く行うことができる。
【００２１】
衝撃印加部材をシート材にてバウンドさせて、その衝撃印加部材の挙動によってシート材の種別を検知する場合、衝撃印加部材の位置を圧電素子にて検知して図１２（ａ）  の符号１０１で示すような出力信号を得、その出力信号１０１と閾値Ｖｓとをコンパレータ（不図示）で比較し、出力信号波形のピーク部分を２値化し（同図（ｂ）  参照）、そのパルス間隔を時間カウンタ回路で測定し（同図（ｃ）  参照）、その測定結果を用いてシート材判別を行うことができる。
【００２２】
しかしながら、固定の閾値では圧電素子出力を２値化できない場合が想定される。例えば、圧電素子の出力信号が図１３に符号２０１で示すように大きく減衰し、閾値よりも低くなってしまうような場合である。一方で、予め閾値を低くしすぎると、ノイズまでも拾ってしまう。そこで、本実施形態では、衝撃印加部材のバウンド途中で閾値を変更することにより上記懸念点を解決するのである。
【００２３】
従って、衝撃印加部材がバウンドする際に、それが減衰振動であれば、ｎ回目の衝突における閾値（第１の閾値）よりも、ｍ（＞ｎ）回目の衝突における閾値（第２の閾値）を低くすることになる。
【００２４】
なお、衝撃により信号を出力するセンサを、本文中では衝撃印加部材の位置センサと称する場合がある。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。
【００２６】
（実施例１）
本実施例では、図１及び図２に示すシート材種別検知装置を作製し、時間の経過に伴って閾値を２段階に切り替えるようにした（図３（ａ）  の符号Ｖｖ参照）。
【００２７】
図１及び図２（ａ）  において、符号１は、シート材Ｐにてバウンドされる衝撃印加部材を示し、符号２は、衝撃印加部材１に取り付けた圧電素子（センサ）を示し、符号３は、圧電素子２の出力信号２０１と閾値Ｖｖを比較して該出力信号２０１が閾値Ｖｖを上回ったときに出力Ｈｉｇｈ、下回ったときに出力Ｌｏｗ（２値化出力）を発生させるコンパレータ回路ブロック（パルス発生手段）を示し、符号４は、コンパレータ回路ブロック３に比較用の閾値電圧を供給する可変比較値発生ブロック（閾値変更手段）を示す。この可変比較値発生ブロック４は、図２（ｂ）  に詳示するように、電源４０や、高閾値Ｖｋや低閾値Ｖｔを決定するための抵抗４１や、閾値を切り替えるためのスイッチ４３や、スイッチ４３を作動させるための回路４４を有している。一方、図２（ａ）  における符号５０は、コンパレータ回路ブロックのＨｉｇｈ出力回数をカウントする回路を示し、符号５１は既定の回数から既定の回数までの時間（反跳期間）を測定する時間カウント回路ブロックを示す。また、符号６０は、シート材種別により予め設定されている既定の回数から既定の回数までのデータテーブル（つまり、様々なシート材についての反跳期間がメモリされているデータテーブル）である。符号６１は時間カウント回路ブロックの測定時間とデータテーブル６０のシート種別データを比較するカウンタ値比較回路ブロックである。符号６２はデータ比較回路ブロック６１の結果に基づきシート材の種別を判断する回路ブロックである。
【００２８】
次に、シート材種別検知方法について説明する。
【００２９】
いま、衝撃印加部材１を落下させてシート材Ｐにてバウンドさせると、圧電素子２の出力信号（図３の符号２０１参照）がコンパレータ回路ブロック３に送られる。一方、閾値可変回路ブロック４からコンパレータ回路ブロック３には初期時に予め決められていた閾値（固定値）が入力され、コンパレータ回路ブロック３からピークカウンタ回路ブロック５０には（圧電素子の出力信号が閾値Ｖｖを超えた場合にのみ）パルスが出力される（図３（ｂ）  参照）。なお、この閾値Ｖｖは図３（ａ）  に示すように、当初は高閾値Ｖｋで一定時間後低閾値Ｖｔへと切り替わるようになっている。したがって、１回目、２回目のピークは高閾値Ｖｋと比較され、３回目以降は低閾値Ｖｔで比較され、衝撃印加部材１がシート材Ｐに衝突する度にパルスが出力されることとなる。なお、圧電素子２の出力信号が図４の符号１０１に示すような波形であっても、パルスが出力される。
【００３０】
このようにして得られたコンパレータの２値化パルスをピークカウンタ回路ブロック５０でカウントし、カウント数を出力する（図３（ｃ）  、図４（ｃ）  参照）。時間カウンタ回路ブロック５１では、既定のカウント数でスタート、ストップをかけ時間を計測し、反跳時間としている。この計測時間と予めシート材種別に定められたデータをカウンタ値比較ブロックで比較することでシート材の種別を判定している。
【００３１】
閾値の発生をＡ／Ｄコンバータを使用したマイコン処理回路に行わせてもよい。
【００３２】
（実施例２）
本実施例は、第２回目以降の衝突時の波形をコンパレートする閾値を前回の衝突時の極大電圧と極小電圧から算出し、段階的に閾値を変えていくことを特徴とする。
【００３３】
本実施例では図５に示すシート材種別検知装置を作製した。同図において、符号８０は、圧電素子２の出力信号の最大値を得る最大値検波回路ブロックを示し、符号８１は、圧電素子２の出力信号の最小値を得る最小値検波回路ブロックを示す。また、符号８２は、それらの最大値と最小値を加算する加算回路ブロックを示し、符号８３は、加算回路ブロック８２の出力を２で割ることにより最大値と最小値の平均値を算出する１／２回路ブロックを示し、符号８４は、最大値と最小値から得られた平均値を保持するホールド回路ブロックを示す。さらに、符号９は、最大値検波回路ブロック８０、最小値検波回路ブロック８１へ検波タイミングを、ホールド回路ブロック８４にはホールド値変更タイミングを設定する閾値変更タイミング用タイマー回路ブロックを示す。符号７は、第１回目の衝突時の閾値をコンパレータ回路ブロック３に与える初期閾値ブロックである。該閾値は１回目の衝突時のみ選択される。
【００３４】
図６（ａ）  に示すように、コンパレータ回路ブロック３に入力された圧電素子２の出力信号２０１は、第１回目の衝突の際は初期閾値ｓｉｋｉｉ（１）と比較され、２値化パルスを出力する（図６（ｂ）  参照）。
【００３５】
ところで、第１回目の衝突時、圧電素子の出力信号の最大値ｍａｘ（１）及び最小値ｍｉｎ（１）が最大値検波回路ブロック８０及び最小値検波ブロック８１で検出され、加算回路ブロック８２及び１／２回路ブロック８３で平均値（この値をｓｉｋｉｉ（２）とする。）化されホールド回路ブロック８４へ入力される。その後、閾値変更タイミング用タイマー回路ブロック９によるタイミングでホールド回路ブロック８４の出力を最大値ｍａｘ（１）と最小値ｍｉｎ（１）の平均値ｓｉｋｉｉ（２）へと切替え、第２回目の衝突時の閾値としてｓｉｋｉｉ（２）がコンパレータ回路ブロック３へ供給される。
【００３６】
更に第３回目の衝突時の閾値ｓｉｋｉｉ（３）は第２回目の衝突時の極大値ｍａｘ（２）、極小値ｍｉｎ（２）の平均値となる。
【００３７】
つまり、本実施例においては、第ｎ回の衝突時に使用される閾値ｓｉｋｉｉ（ｎ）は
ｓｉｋｉｉ（ｎ）＝（ｍａｘ（Ｉ）＋ｍｉｎ（Ｉ））／２
但し、Ｉ＝ｎ−１であり、ｎは２以上の整数である。
で表されることとなる。そして、第１回目の衝突においては初期閾値が使用され、第２回目以降の衝突においては上式に基き「その前の衝突の際の出力信号の最大値と最小値の平均値」が閾値として用いられる。
【００３８】
圧電素子２の出力信号が、図７（ａ）  に符号１０１で示すような形状であっても、衝撃印加部材１の衝突を正確に検知して、シート材判別することができる。
【００３９】
極大電圧、極小電圧をＡ／Ｄ変換、マイコン処理により閾値をＡ／Ｄ変換し与えてもよい。
【００４０】
（実施例３）
上述した実施例１では初期閾値（第１回目の衝突時のコンパレータの閾値）は予め設定した閾値であったが、本実施例では、「実際の紙種検知（以下“本測定”とする）」を行う前に「予備的な紙種検知（閾値を求めるためだけに行う紙種検知であり、以下“試行”とする）」を試行しその試行により決定された閾値を「実際の紙種検知の第１回目の衝突の際の初期閾値」として使用することを特徴とする。つまり、本実施例では、予備的な紙種検知測定の試行により、試行時の第１回目衝突時の最大値を検知し、その値（最大値）の１／２を本測定時（実際の紙種検知時）の初期閾値とするものである。
【００４１】
本実施例では図８に示す装置を作製した。図中の符号９０１は、試行時に圧電素子出力の最大値を検出する試行最大値検波回路を示し、符号９０２は、試行最大値検波回路９０１で得られた試行時の最大値を本測定までホールドしておく試行ピークホールド回路を示し、符号９０３は、ホールドされた最大値を１／２にする試行ピーク値１／２回路ブロックを示す。その他の構成は図２に示すものと同様とした。
【００４２】
＜試行時＞
まず、試行として衝撃印加部材１をシート材Ｐに衝突させる（図９のＳ１、Ｓ２参照）。その際に圧電素子出力の第１回目衝突時の最大値を試行最大値検波回路ブロック９０１で検波し、それを試行ピークホールド回路９０２で保持し、その値を試行ピーク１／２回路９０３で半分の値とし（図９のＳ３参照）、コンパレータ回路３に閾値として供給する。
【００４３】
＜本測定時＞
本測定の為に衝撃印加部材１をシート材Ｐに衝突させ（図９のＳ４参照）、実施例１と同様の方法でシート材判別を行った（図９のＳ５，Ｓ６参照）。但し、初期閾値としては試行によって求めたものを用いた。
【００４４】
試行時の最大値をＡ／Ｄ変換、マイコン処理により閾値をＤ／Ａ変換しコンパレータ回路に与えてもよい。
【００４５】
（実施例４）
本実施例では、図１０に示す構成のシート材種別検知装置を複写機等の機器（以下“紙種検知搭載機器”とする）に搭載すると共に、実施例３の試行（閾値を求めるためだけに行う紙種検知）を該紙種検知搭載機器の電源投入時及びリセット時に行うことを特徴とする。
【００４６】
図１０において符号１００１は、信号を送って衝撃印加部材１をシート材Ｐにてバウンドさせ、かつ試行時に試行最大値検波回路ブロック９０１へ動作許可を与える為の試行許可回路ブロックを示し、符号１００２は紙種検知搭載機器のリセット信号を検知するリセット検知回路ブロックを示す。
【００４７】
紙種検知搭載機器からのリセット信号をリセット検知回路ブロック１００２で検知し試行許可回路１００１へ伝達する。試行許可回路１００１は衝撃印加動作指示を与えるとともに試行最大値検波回路ブロック９０１の動作許可信号を送り、試行動作を行う。
【００４８】
（実施例５）
本実施例では、図１１に示す構成のシート材種別検知装置を複写機等の機器（以下“紙種検知搭載機器”とする）に搭載すると共に、該紙種検知搭載機器の紙種変更が予想される場合に実施例３の試行（閾値を求めるためだけに行う紙種検知）を行うことを特徴とする。
【００４９】
符号１１０１は紙種検知装置搭載機器の給紙トレイ変更を検知する為の回路ブロックである。
【００５０】
紙種検知搭載機器の給紙トレイ変更を検出した機器給紙トレイ交換検知回路ブロック１１０１は、試行許可回路１００１へ給紙トレイ変更信号を送る。試行許可回路１００１は給紙トレイ変更信号により動作し、衝撃印加ドライバ回路３０１、試行最大値検波回路ブロック９０１へ試行動作指示を行い、試行動作を行う。その他は、前記実施例と同様である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、衝撃印加部材のシート材への衝突を正確に検知してシート材判別を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシート材種別検知装置の構成の一例を説明するための模式図。
【図２】本発明に係るシート材種別検知装置の構成の一例を説明するためのブロック図。
【図３】（ａ）  は圧電素子の出力信号と閾値とを比較する様子を示す波形図であり、（ｂ）  は該比較に基き出力されたパルスを示す波形図であり、（ｃ）  はパルス間隔検知の様子を示す図。
【図４】（ａ）  は圧電素子の出力信号と閾値とを比較する様子を示す波形図であり、（ｂ）  は該比較に基き出力されたパルスを示す波形図であり、（ｃ）  はパルス間隔検知の様子を示す図。
【図５】本発明に係るシート材種別検知装置の構成の一例を説明するためのブロック図。
【図６】（ａ）  は圧電素子の出力信号と閾値とを比較する様子を示す波形図であり、（ｂ）  は該比較に基き出力されたパルスを示す波形図であり、（ｃ）  はパルス間隔検知の様子を示す図。
【図７】（ａ）  は圧電素子の出力信号と閾値とを比較する様子を示す波形図であり、（ｂ）  は該比較に基き出力されたパルスを示す波形図であり、（ｃ）  はパルス間隔検知の様子を示す図。
【図８】本発明に係るシート材種別検知装置の構成の一例を説明するためのブロック図。
【図９】シート材判別の様子を説明するためのフローチャート図。
【図１０】本発明に係るシート材種別検知装置の構成の一例を説明するためのブロック図。
【図１１】本発明に係るシート材種別検知装置の構成の一例を説明するためのブロック図。
【図１２】従来の問題点を説明するための図であり、（ａ）  は圧電素子の出力信号と閾値とを比較する様子を示す波形図であり、（ｂ）  は該比較に基き出力されたパルスを示す波形図であり、（ｃ）  はパルス間隔検知の様子を示す図。
【図１３】従来の問題点を説明するための図であり、（ａ）  は圧電素子の出力信号と閾値とを比較する様子を示す波形図であり、（ｂ）  は該比較に基き出力されたパルスを示す波形図であり、（ｃ）  はパルス間隔検知の様子を示す図。
【符号の説明】
１        衝撃印加部材
２        圧電素子（センサ）
３        コンパレータ回路（パルス発生手段）
４        可変比較値発生回路（閾値変更手段）
５        期間算出手段
６        判別手段
【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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【図１２】
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【図１３】
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