(57)【要約】【課題】簡単な構成でありながら、用紙の種類を判別できるようにする。【解決手段】用紙Ｐの一側の面に、２個の振動発生素子１と１個の振動検出素子２とを配置する。２個の振動発生素子１から発生した音波は互いに干渉し合った後、振動検出素子２により検出される。この状態で、音波の周波数や、振動発生素子と振動検出素子との位置関係のいずれかを変化させてやると、振動検出素子２の検出信号も変化するが、その信号に基き用紙の種類を判別することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材の種類を判別するシート材判別装置において、
振動を発生させる複数の振動発生素子と、それらの振動発生素子から発生されてシート材を伝播してきた振動を検出する振動検出素子と、該振動検出素子の検出信号に基きシート材の種類を判別する判別手段と、
を備えたことを特徴とするシート材判別装置。
【請求項２】
前記複数の振動発生素子及び前記振動検出素子がシート材の一面に接触されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のシート材判別装置。
【請求項３】
前記複数の振動発生素子がシート材の一面に接触され、前記振動検出素子がシート材の他面に接触されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のシート材判別装置。
【請求項４】
少なくとも１つの振動発生素子及び少なくとも１つの振動検出素子がシート材の一面に接触され、少なくとも１つの振動発生素子がシート材の他面に接触されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のシート材判別装置。
【請求項５】
一の振動発生素子と前記振動検出素子との距離、及び他の振動発生素子と前記振動検出素子との距離を異なるように設定し、
前記複数の振動発生素子にて発生させる振動の周波数を変化させた場合における前記振動検出素子の検出信号に基きシート材を判別する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート材判別装置。
【請求項６】
前記判別手段は、前記検出信号が一の極大値を示すときの周波数と他の極大値を示すときの周波数との差、前記検出信号が一の極小値を示すときの周波数と他の極小値を示すときの周波数との差、或いは、前記検出信号が一の極大値を示すときの周波数と一の極小値を示すときの周波数との差に基きシート材を判別する、
ことを特徴とする請求項５に記載のシート材判別装置。
【請求項７】
前記複数の振動発生素子から同一周波数の振動を発生させ、前記振動発生素子又は前記振動検出素子を移動させた場合における前記振動検出素子の検出信号に基きシート材を判別する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート材判別装置。
【請求項８】
一の振動発生素子と前記振動検出素子との距離、及び他の振動発生素子と前記振動検出素子との距離が等しい、
ことを特徴とする請求項７に記載のシート材判別装置。
【請求項９】
前記判別手段は、前記検出信号が一の極大値を示すときの値と他の極大値を示すときの値との差、前記検出信号が一の極小値を示すときの値と他の極小値を示すときの値との差、或いは、前記検出信号が一の極大値を示すときの値と一の極小値を示すときの値との差に基きシート材を判別する、
ことを特徴とする請求項７又は８に記載のシート材判別装置。
【請求項１０】
前記振動発生素子は表面弾性波を発生させる素子であり、前記振動検出素子は表面弾性波を検出する素子である、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシート材判別装置。
【請求項１１】
前記振動発生素子及び前記振動検出素子は、圧電体と、該圧電体に形成された一対の櫛形電極と、によって構成した、
ことを特徴とする請求項１０に記載のシート材判別装置。
【請求項１２】
シート材の種類を判別するシート材判別装置において、
振動を発生させる振動発生素子と、シート材を伝播してきた振動を検出する複数の振動検出素子と、該振動検出素子の検出信号に基きシート材の種類を判別する判別手段と、
を備えたことを特徴とするシート材判別装置。
【請求項１３】
前記振動発生素子及び前記複数の振動検出素子がシート材の一面に接触されている、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシート材判別装置。
【請求項１４】
前記複数の振動検出素子がシート材の一面に接触され、前記振動発生素子がシート材の他面に接触されている、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシート材判別装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの振動発生素子及び及び少なくとも１つの振動検出素子がシート材の一面に接触され、少なくとも１つの振動検出素子がシート材の他面に接触されている、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシート材判別装置。
【請求項１６】
一の振動検出素子と前記振動発生素子との距離、及び他の振動検出素子と前記振動発生素子との距離を異なるように設定し、
前記振動発生素子にて発生させる振動の周波数を変化させた場合における前記複数の振動検出素子の検出信号に基きシート材を判別する、
ことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載のシート材判別装置。
【請求項１７】
前記判別手段は、前記検出信号が一の極大値を示すときの周波数と他の極大値を示すときの周波数との差、前記検出信号が一の極小値を示すときの周波数と他の極小値を示すときの周波数との差、或いは、前記検出信号が一の極大値を示すときの周波数と一の極小値を示すときの周波数との差に基きシート材を判別する、
ことを特徴とする請求項１６に記載のシート材判別装置。
【請求項１８】
前記振動発生素子から一定周波数の振動を発生させ、前記振動発生素子又は前記振動検出素子を移動させた場合における前記複数の振動検出素子の検出信号に基きシート材を判別する、
ことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載のシート材判別装置。
【請求項１９】
前記判別手段は、前記検出信号が一の極大値を示すときの値と他の極大値を示すときの値との差、前記検出信号が一の極小値を示すときの値と他の極小値を示すときの値との差、或いは、前記検出信号が一の極大値を示すときの値と一の極小値を示すときの値との差に基きシート材を判別する、
ことを特徴とする請求項１８に記載のシート材判別装置。
【請求項２０】
前記振動発生素子は表面弾性波を発生させる素子であり、前記振動検出素子は表面弾性波を検出する素子である、
ことを特徴とする請求項１２乃至１９のいずれか１項に記載のシート材判別装置。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか１項に記載のシート材判別装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート材の種類を判別するシート材判別装置、及び該シート材判別装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、シート材の種類を自動判別するためのシート材判別装置が、様々な技術分野で注目されている。以下、その一例として、用紙の種類を判別する用紙種類判別装置について説明する。
【０００３】
インクジェットプリンタ等に用いる用紙の種類は年々増えてきている。例えば、昨今のインクジェットプリンタ市場においては、デジタルカメラの普及等により写真画質の印刷に対するニーズが高まって来ていてフォト光沢紙の利用が増えてきている。また、ＯＨＰ用紙やコート紙や普通紙等も使用されている。
【０００４】
このインクジェットプリンタにおいては、印刷時に用紙の種類を設定する必要があるが、その設定を行うことが煩雑であり、設定を間違うと印刷画像品質が悪くなってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、用紙種類判別装置をインクジェットプリンタに搭載して、自動的に用紙の種類を判別し、その判別結果に基き印刷を行うようにする技術が注目されており、照射源から用紙に光を照射し、用紙の種類により反射光、散乱光あるいは透過光に違いが生じることを利用してその用紙の種類を判別するようにした光学的方法が提案されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−４０２２７号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０１８０５号公報
【特許文献３】
特開２００１−６３８７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような光学的検知方法を用いる場合は、照射源、及び反射光、散乱光、透過光を検出するレンズなどの検出手段を必要とするため、当該用紙検出装置を構成する部品数が多くなるという欠点があった。
【０００８】
そこで、本発明では、レンズなどの光学部品を用いることなく判別が可能なシート材判別装置、及び該シート材判別装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、シート材の種類を判別するシート材判別装置において、振動を発生させる複数の振動発生素子と、それらの振動発生素子から発生されてシート材を伝播してきた振動を検出する振動検出素子と、該振動検出素子の検出信号に基きシート材の種類を判別する判別手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本願の請求項１２に係る発明は、シート材の種類を判別するシート材判別装置において、
振動を発生させる振動発生素子と、シート材を伝播してきた振動を検出する複数の振動検出素子と、該振動検出素子の検出信号に基きシート材の種類を判別する判別手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本願の請求項２１に係る発明は、上述したシート材判別装置を備えた画像形成装置に関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図９を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
本実施の形態に係るシート材判別装置は、シート材の種類を判別するための装置であって、図１に例示するように、振動を発生させる複数の振動発生素子１と、該振動発生素子１により発生されシート材Ｐを伝播してきた振動を検出する振動検出素子２と、該振動検出素子２の検出信号に基きシート材Ｐの種類を判別する判別手段３と、を備えている。
【００１４】
この場合、振動発生素子１には、交流電圧を発生させる電源４を接続しておくと良く、その周波数を任意に変えられるようにしておくと良い（詳細は後述）。また、上述した振動検出素子２には、その検出信号を増幅する増幅器（不図示）や、他の信号処理装置を接続し、さらに前記判別手段３を接続しておくと良い。
【００１５】
なお、前記振動発生素子１や振動検出素子２は一定の荷重（該素子をシート材に密着させるための荷重）をかけておくと良い。
【００１６】
ここで、
・  図１や図２に示すように、前記複数の振動発生素子１及び前記振動検出素子２をシート材Ｐの一面（つまり、一側の面）に接触させても、
・  図３に示すように、前記複数の振動発生素子１をシート材の一面に接触させ、前記振動検出素子２をシート材の他面（つまり、他側の面）に接触させても、
・  図４に示すように、少なくとも１つの振動発生素子１及び少なくとも１つの振動検出素子２をシート材の一面に接触させ、少なくとも１つの振動発生素子１をシート材の他面に接触させても、
良い。なお、前記複数の振動発生素子１及び前記振動検出素子２をシート材Ｐの表裏両面にそれぞれ配置しても良い。その場合は、シート材の表裏検知も精度良くできる。
【００１７】
シート材の判別のためには、
・  振動発生素子１にて発生させる振動の周波数（以下“振動周波数”とする）を変化させていく方法と、
・  振動発生素子１と振動検出素子２との位置関係を変化させていく方法と、
を用いることができる。以下、これらの方法について詳細に説明する。
【００１８】
振動発生素子１の振動周波数を変化させていく場合、
・  一の振動発生素子１と振動検出素子２との距離ａと、他の振動発生素子１と振動検出素子２との距離ｂ（振動発生素子１と振動検出素子２とのシート材Ｐに沿った距離をいう。図３等のように振動発生素子１と振動検出素子２とがシート材Ｐの別々の側にそれぞれ配置されているような場合にはシート材Ｐに投影したときの投影距離に相当する。）とは異なるように設定しておき、
・  各振動発生素子１の振動周波数を変化させた場合における前記振動検出素子２の検出信号に基きシート材を判別する、
ようにすれば良い。なお、振動周波数を変化させる過程において各振動発生素子１の振動周波数は等しくしておくと良い。ここで、各振動発生素子１が振動を発生させると、それらの振動はシート材中を伝播する過程で干渉するが、その干渉が振動検出素子２によって検出され、その検出信号の振幅は振動周波数に応じて変化する。例えば、振動発生素子１や振動検出素子２を図１に示すように配置した場合、振動発生素子１にて発生した振動がシート材中を伝播し、シート材の対向面で反射して振動検出素子２に到達するが、振動検出素子２の検出信号の振幅は図５に示すような挙動を示す。つまり、
・  受信強度極大条件（式１参照）を満たす周波数では、２つの振動発生素子１にて発生した振動は強め合い、検出信号の振幅は極大値を取り（式２参照）、
・  逆に、受信強度極小条件を満たす周波数では、２つの振動発生素子１にて発生した振動は弱め合い、検出信号の振幅は極小値を取る。
【００１９】
【数１】
2004210497.tif 000003
【００２０】
【数２】
2004210497.tif 000004
【００２１】
ところで、図５のような特性曲線において、
・  前記検出信号が一の極大値を示すときの周波数と他の極大値を示すときの周波数との差（周波数差）や、
・  前記検出信号が一の極小値を示すときの周波数と他の極小値を示すときの周波数との差（周波数差）や、
・  前記検出信号が一の極大値を示すときの周波数と一の極小値を示すときの周波数との差（周波数差）
は、シート材中における振動の伝播速度（つまり音速）やシート材の厚さに応じて異なることから、上記判別手段３にて上記周波数差を求めてシート材の厚さを加味することによりシート材の材質を求めることができる。なお、シート材が、複数の層からなる多層構造のものである場合、振動の反射は各層界面で起こるため、受信強度の周波数依存性はシート材の各層の音速（ｖ）および各層の厚さ（ｔ１、ｔ２、、、）により変化し、振動の干渉ピークの周波数差はその種類のシート材特有の値となる。このことよりシート材の種類を識別することができる。
【００２２】
また、振動発生素子１と振動検出素子２との位置関係を変化させていく場合、
・  全ての振動発生素子１の振動周波数は同一かつ一定とし、
・  前記振動発生素子１又は前記振動検出素子２を移動させた場合における前記振動検出素子２の検出信号に基きシート材を判別する、
ようにすると良い。ここで、図６は、振動発生素子１を移動させる様子を示す模式図であり、図７は、振動検出素子２を移動させる様子を示す模式図である。なお、素子１，２の移動を開始する前の段階で、上記距離（つまり、一の振動発生素子１と前記振動検出素子２との距離ａ、及び他の振動発生素子１と前記振動検出素子２との距離ｂ）は等しく設定されていても、異なるように設定されていても良い。ここで、各振動発生素子１が振動を発生させると、それらの振動はシート材中を伝播する過程で干渉するが、その干渉が振動検出素子２によって検出され、その検出信号の振幅は上記距離の差「ａ−ｂ」に応じて変化する。すなわち、
・  受信強度極大条件を満たす「ａ−ｂ」の値では、２つの振動発生素子１にて発生した振動は強め合い、検出信号の振幅は極大値を取り、
・  逆に、受信強度極小条件を満たす「ａ−ｂ」の値では、２つの振動発生素子１にて発生した振動は弱め合い、検出信号の振幅は極小値を取る。
【００２３】
ところで、その特性曲線において、
・  前記検出信号が一の極大値を示すときの値と他の極大値を示すときの値との差や、
・  前記検出信号が一の極小値を示すときの値と他の極小値を示すときの値との差や、
・  前記検出信号が一の極大値を示すときの値と一の極小値を示すときの値との差は、シート材中における振動の伝播速度（つまり音速）やシート材の厚さに応じて異なることから、上記判別手段３にて上記差を求めてシート材の厚さを加味することによりシート材の材質を求めることができる。
【００２４】
ところで、上述した振動発生素子１には
・  ある特定の方向へのみ進行する表面弾性波を誘起するものを用いても、
・  広い範囲の方向に進行する振動を誘起するものを用いても、
良い。また、振動検出素子２には、
・  ある特定の方向からの表面弾性波を検出するものを用いても、
・  広い範囲の方向からの振動を検出するものを用いても、
良い。
【００２５】
ここで、ある特定の方向に進行する弾性波を誘起或いは検出する振動発生素子１や振動検出素子２は、図８に詳示するように、圧電体Ａと電極Ｂ１，Ｂ２とによって構成すれば良い。また、圧電体Ａはシリコン基板Ｃ等に支持させれば良く、その形成にはスパッタ法やＣＶＤ法やレーザーアブレーション法等を用いると良い。さらに、圧電体Ａには酸化亜鉛ＰＺＴを用いると良い。電極Ｂ１，Ｂ２としては、互いに対向するように配置した櫛形電極が好ましい。この電極Ｂ１，Ｂ２は圧電体Ａの表面に形成すると良く、フォトリソグラフィー法やエッチング処理等を用いることにより電極Ｂ１，Ｂ２と圧電体Ａとが同一表面を呈するようにすると良い。これらの電極Ｂ１，Ｂ２は、金や白金等で形成すると良い。
【００２６】
これに対して、広い範囲の方向からの弾性波を誘起或いは検出する振動発生素子１０や振動検出素子２０は、図９に詳示するように、圧電体Ｄと、該圧電体Ｄの両面（対向する二面）に形成された電極Ｅ１，Ｅ２と、によって構成すると良い。圧電体Ｄにはチタン酸ジルコン酸亜鉛やチタン酸バリウム、酸化亜鉛などの酸化物セラミクスを用いると良い。電極Ｅ１，Ｅ２は、金や白金や銀等の金属（又はそれらを含む合金）で形成しても、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）や酸化亜鉛などの酸化物電極で形成しても良い。そして、一方の電極Ｅ２には、シート材に接触させる部位Ｆを取り付けると良く、該部位Ｆは耐磨耗性に富んだ材料で構成すると良い。また、該部位Ｆは、弾性波の伝播方向を広い範囲にするために球面にすると良い。なお、上述した圧電体Ｄや電極Ｅ１，Ｅ２の替わりに、磁歪素子とコイル、永久磁石とコイル、またはモーターとクランプ等を用いてもよい。
【００２７】
ところで、振動発生素子を少なくとも１つ配置し、振動検出素子を複数配置して、該振動検出素子の検出信号に基き判別手段がシート材の種類を判別するようにしても良い。
【００２８】
この場合、
・  前記振動発生素子及び前記複数の振動検出素子がシート材の一面に接触されていても、
・  前記複数の振動検出素子がシート材の一面に接触され、前記振動発生素子がシート材の他面に接触されていても、
・  少なくとも１つの振動発生素子及び及び少なくとも１つの振動検出素子がシート材の一面に接触され、少なくとも１つの振動検出素子がシート材の他面に接触されていても、
良い。なお、前記振動発生素子及び前記複数の振動検出素子をシート材の表裏両面にそれぞれ配置し、シート材の表裏検知を行うようにしても良い。
【００２９】
シート材を判別する方法としては、一の振動検出素子と前記振動発生素子との距離、及び他の振動検出素子と前記振動発生素子との距離を異なるように設定し、前記振動発生素子にて発生させる振動の周波数を変化させた場合における前記複数の振動検出素子の検出信号に基きシート材を判別する方法を取ることができる。その場合、前記判別手段は、前記検出信号が一の極大値を示すときの周波数と他の極大値を示すときの周波数との差、前記検出信号が一の極小値を示すときの周波数と他の極小値を示すときの周波数との差、或いは、前記検出信号が一の極大値を示すときの周波数と一の極小値を示すときの周波数との差に基きシート材を判別すれば良い。
【００３０】
また、別のシート材判別方法としては、前記振動発生素子から一定周波数の振動を発生させ、前記振動発生素子又は前記振動検出素子を移動させた場合における前記複数の振動検出素子の検出信号に基きシート材を判別する方法を取ることができる。その場合、前記判別手段は、前記検出信号が一の極大値を示すときの値と他の極大値を示すときの値との差、前記検出信号が一の極小値を示すときの値と他の極小値を示すときの値との差、或いは、前記検出信号が一の極大値を示すときの値と一の極小値を示すときの値との差に基きシート材を判別すれば良い。なお振動発生素子としては表面弾性波を発生させる素子を用いることができ、振動検出素子としては表面弾性波を検出する素子を用いることができる。
【００３１】
なお、上述した構成のシート材判別装置によって用紙の種類、すなわち、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙（表面にアルミナ等がコートしてある用紙）、光沢紙等の別を判別すれば良い。そして、このシート材判別装置を画像形成装置に組み込んで記録媒体である印字用紙の種類を判別するようにすると良い。
【００３２】
次に、本実施の形態の効果について説明する。
【００３３】
本実施の形態によれば、レンズなどの光学部品を用いることなく簡単な装置でシート材の判別が可能となる。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明の実施例に関して具体的に説明する。
【００３５】
（実施例１）
本実施例では、図１に示すように、２個の表面弾性波発生素子（振動発生素子）１と１個の表面弾性波検出素子（振動検出素子）２とを用紙（シート材）Ｐの一面に接触させた。なお、２個の表面弾性波発生素子１の間に表面弾性波検出素子２を配置し、用紙との接触ポイントが一直線上になるようにした。また、本実施例における表面弾性波発生素子１や表面弾性波検出素子２は、図８に詳示する構造とした。さらに、表面弾性波発生素子１には高周波発生装置（電源）４を接続し、表面弾性波検出素子２には判別部（判別手段）３を接続した。
【００３６】
次に、本実施例で用いる表面弾性波発生素子１及び表面弾性波検出素子２の作製方法を図１０に沿って説明する。
【００３７】
まず、シリコン基板Ｃ上にスパッタ法により圧電体Ａである酸化亜鉛を約１０μｍ成膜する（図１０（ａ）  参照）。
【００３８】
次に、この酸化亜鉛膜Ａの表面にリソグラフィー法によってレジストＲを形成する。このレジストＲには図１０（ｂ）  に示すように櫛歯状をした溝部を一対形成しておいて、この溝部に相当する部分だけ酸化亜鉛膜Ａを露出させておく。そして、約３３％に希釈した酢酸を用いて、酸化亜鉛膜Ａを３００ｎｍの厚さだけエッチングをする。その後、Ｐｔ電極をスパッタ法によって約３００ｎｍの厚さに形成し、アセトン等の有機溶媒を用いてレジストＲを取り除く。これにより、図１０（ｃ）  に示すように、一対の櫛歯形状をした電極Ｂ１，Ｂ２が酸化亜鉛膜Ａに形成された。なお、表面弾性波発生素子１及び表面弾性波検出素子２のサイズは８ｍｍ×１０ｍｍ×０．８ｍｍ程度とした。
【００３９】
次に、用紙判別方法について説明する。
【００４０】
いま、高周波発生装置４から表面弾性波発生素子１に交流信号（交流電圧）を印加すると、その表面弾性波発生素子１は表面弾性波（交流信号に対応した周波数の表面弾性波）を発生させる。その表面弾性波は用紙表面を伝播した後に表面弾性波検出素子２により検出される。
【００４１】
各表面弾性波発生素子１からの表面弾性波は干渉し合うが、高周波発生装置３により交流信号の周波数を２ＭＨｚから５ＭＨｚまで変化させていくと、表面弾性波検出素子２にて検出される信号の振幅は図１１に示すように変化する。すなわち、
・  受信強度極大条件を満たす周波数では、２つの表面弾性波発生素子１にて発生した振動は強め合い、検出信号の振幅は極大値を取り、
・  逆に、受信強度極小条件を満たす周波数では、２つの表面弾性波発生素子１にて発生した振動は弱め合い、検出信号の振幅は極小値を取る。
【００４２】
用紙を伝播するときの音速はその用紙の種類によって異なり、当該グラフのピーク間隔も用紙に固有の値となる。従って、当該グラフのピーク間隔を測定することにより、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙、光沢紙等の種類を判別することができる。
【００４３】
（実施例２）
本実施例では、図７に示すように、２個の表面弾性波発生素子１と１個の表面弾性波検出素子２とを用紙（シート材）の一面に接触させた。なお、２個の表面弾性波発生素子１の間に表面弾性波検出素子２を配置し、用紙との接触ポイントが一直線上になるようにした。また、一方の表面弾性波発生素子１と表面弾性波検出素子２との距離ａと、他方の表面弾性波発生素子１と表面弾性波検出素子２との距離ｂとは１０ｍｍとし、表面弾性波検出素子２は駆動機構によって（表面弾性波発生素子１を結ぶ直線上を）移動できるようにした。ところで、表面弾性波発生素子１及び表面弾性波検出素子２は実施例１と同一のものを使用した。
【００４４】
次に、用紙判別方法について説明する。
【００４５】
いま、各表面弾性波発生素子１から２ＭＨｚの周波数の表面弾性波を発生させると、それらの表面弾性波は用紙表面を伝播し干渉し合った後に表面弾性波検出素子２により検出される。この状態で表面弾性波検出素子２を初期位置から１〜５ｍｍ離れた部分を移動させると、表面弾性波検出素子２にて検出される信号の振幅は図１２に示すように変化する。
【００４６】
用紙を伝播するときの音速はその用紙の種類によって異なり、当該グラフのピーク間隔も用紙に固有の値となる。従って、当該グラフのピーク間隔を測定することにより、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙、光沢紙等の種類を判別することができる。
【００４７】
（実施例３）
本実施例では、図６に示すように、２個の表面弾性波発生素子１と１個の表面弾性波検出素子２とを用紙（シート材）の一面に接触させた。なお、２個の表面弾性波発生素子１の間に表面弾性波検出素子２を配置し、用紙との接触ポイントが一直線上になるようにした。また、一方の表面弾性波発生素子１と表面弾性波検出素子２との距離ａと、他方の表面弾性波発生素子１と表面弾性波検出素子２との距離ｂとは１０ｍｍとし、一方の表面弾性波発生素子１は駆動機構によって（表面弾性波発生素子１を結ぶ直線上を）移動できるようにした。ところで、表面弾性波発生素子１及び表面弾性波検出素子２は実施例１と同一のものを使用した。
【００４８】
次に、用紙判別方法について説明する。
【００４９】
いま、各表面弾性波発生素子１から２ＭＨｚの周波数の表面弾性波を発生させると、それらの表面弾性波は用紙表面を伝播し干渉し合った後に表面弾性波検出素子２により検出される。この状態で表面弾性波発生素子１を０〜５ｍｍの範囲で移動させると、表面弾性波検出素子２にて検出される信号の振幅は図１３に示すように変化する。
【００５０】
用紙を伝播するときの音速はその用紙の種類によって異なり、当該グラフのピーク間隔も用紙に固有の値となる。従って、当該グラフのピーク間隔を測定することにより、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙、光沢紙等の種類を判別することができる。
【００５１】
（実施例４）
本実施例では、広い範囲の方向に進行する振動を誘起する振動発生素子１０や、広い範囲の方向からの振動を検知する振動検出素子２０を用いた。それらの素子１０，２０の構成は図９に示す通りとした。すなわち、チタン酸ジルコン酸鉛セラミクス製の圧電体Ｄを用い、該圧電体Ｄの対向する二つの面に白金ペーストによる電極Ｅ１，Ｅ２を形成した。なお、圧電体Ｄは、直方体とし、厚み（電極間寸法）を０．２ｍｍとし、電極に沿った面の寸法を０．１×０．１ｍｍとした。さらに、一方の電極Ｅ２を覆うようにアルミナ製の半球状（半径０．１ｍｍ）の凸部Ｆを配置し、この凸部Ｆが用紙に接触されるようにした。
【００５２】
本実施例では、図１４に示すように、２個の振動発生素子１０と１個の振動検出素子２０とをマニピュレータＭにて位置調整可能に支持させた上で用紙（シート材）の一面に接触させた。なお、２個の振動発生素子１０の間に振動検出素子２０を配置し、用紙との接触ポイントが一直線上になるようにした。また、一方の振動発生素子１０と振動検出素子２０との間隔を０．６ｍｍとし、他方の振動発生素子１０と振動検出素子２０との間隔を０．５ｍｍとした。さらに、振動発生素子１０の電極Ｅ１は高周波発生装置４に接続し、振動検出素子２０の電極Ｅ１は交流電圧計に接続した。
【００５３】
次に、用紙判別方法について説明する。
【００５４】
いま、高周波発生装置４から振動発生素子１０に振幅２０Ｖの交流信号（交流電圧）を印加すると、その振動発生素子１０は音波（交流信号に対応した周波数の音波）を発生させる。その音波は用紙表面を伝播した後に振動検出素子２０により検出される。
【００５５】
各振動発生素子１０からの音波は干渉し合うが、高周波発生装置４により交流信号の周波数を２０ＭＨｚから５０ＭＨｚまで変化させていくと、振動検出素子２０にて検出される信号の振幅は図５に示すように変化する。すなわち、
・  受信強度極大条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は強め合い、検出信号の振幅は極大値を取り、
・  逆に、受信強度極小条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は弱め合い、検出信号の振幅は極小値を取る。
【００５６】
用紙を伝播するときの音速はその用紙の種類によって異なり、当該グラフのピーク間隔も用紙に固有の値となる。従って、当該グラフのピーク間隔を測定することにより、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙、光沢紙等の種類を判別することができる。
【００５７】
（実施例５）
本実施例では、実施例４と同じ構成の振動発生素子１０や振動検出素子２０やマニピュレータＭを用いた。そして、実施例４と同様に、２個の振動発生素子１０と１個の振動検出素子２０とを用紙（シート材）の一面に接触させたが、各振動発生素子１０と振動検出素子２０との間隔をそれぞれ０．５５ｍｍとした。その他の構成や製造方法は実施例４と同様とした。
【００５８】
いま、高周波発生装置４から振動発生素子１０に交流信号（振幅２０Ｖで周波数２０ＭＨｚの交流電圧）を印加すると、その振動発生素子１０は音波（交流信号に対応した周波数の音波）を発生させる。その音波は用紙表面を伝播した後に振動検出素子２０により検出される。
【００５９】
各振動発生素子１０からの音波は干渉し合うが、振動検出素子２０を
−０．１ｍｍ≦ｘ≦＋０．１ｍｍ
但し、ｘは初期位置からの移動距離であり、「−」は一方の振動発生素子１０に近づく方向で、「＋」は他方の振動発生素子１０に近づく方向を意味する。
の範囲で移動させると、振動検出素子２０にて検出される信号の振幅は図１５に示すように変化する。すなわち、
・  受信強度極大条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は強め合い、検出信号の振幅は極大値を取り、
・  逆に、受信強度極小条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は弱め合い、検出信号の振幅は極小値を取る。
【００６０】
用紙を伝播するときの音速はその用紙の種類によって異なり、当該グラフのピーク間隔も用紙に固有の値となる。従って、当該グラフのピーク間隔を測定することにより、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙、光沢紙等の種類を判別することができる。
【００６１】
（実施例６）
本実施例では、実施例４と同じ構成の振動発生素子１０や振動検出素子２０やマニピュレータＭを用いた。そして、実施例４と同様に、２個の振動発生素子１０と１個の振動検出素子２０とを用紙（シート材）の一面に接触させたが、各振動発生素子１０と振動検出素子２０との間隔をそれぞれ０．５５ｍｍとした。その他の構成や製造方法は実施例４と同様とした。
【００６２】
いま、高周波発生装置４から振動発生素子１０に交流信号（振幅２０Ｖで周波数２０ＭＨｚの交流電圧）を印加すると、その振動発生素子１０は音波（交流信号に対応した周波数の音波）を発生させる。その音波は用紙表面を伝播した後に振動検出素子２０により検出される。
【００６３】
各振動発生素子１０からの音波は干渉し合うが、一方の振動発生素子１０を
０．４５ｍｍ≦距離ｂ≦０．６５ｍｍ
但し、距離ｂは、移動する振動発生素子と振動検出素子との間の距離の範囲で移動させると、振動検出素子２０にて検出される信号の振幅は図１６に示すように変化する。すなわち、
・  受信強度極大条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は強め合い、検出信号の振幅は極大値を取り、
・  逆に、受信強度極小条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は弱め合い、検出信号の振幅は極小値を取る。
【００６４】
用紙を伝播するときの音速はその用紙の種類によって異なり、当該グラフのピーク間隔も用紙に固有の値となる。従って、当該グラフのピーク間隔を測定することにより、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙、光沢紙等の種類を判別することができる。
【００６５】
（実施例７）
本実施例では、実施例４と同じ構成の振動発生素子１０や振動検出素子２０やマニピュレータＭを用いた。そして、図１７に示すように、２個の振動発生素子１０を用紙（シート材）の一面に接触させ、１個の振動検出素子２０を用紙（シート材）の他面に接触させた。各素子の接触ポイントが一直線上になるようにし、一方の振動発生素子１０と振動検出素子２０との間隔を０．６ｍｍとし、他方の振動発生素子１０と振動検出素子２０との間隔を０．５ｍｍとした。その他の構成や製造方法は実施例４と同様とした。
【００６６】
次に、用紙判別方法について説明する。
【００６７】
いま、高周波発生装置４から振動発生素子１０に振幅２０Ｖの交流信号（交流電圧）を印加すると、その振動発生素子１０は音波（交流信号に対応した周波数の音波）を発生させる。その音波は用紙表面を伝播した後に振動検出素子２０により検出される。
【００６８】
各振動発生素子１０からの音波は干渉し合うが、高周波発生装置４により交流信号の周波数を２０ＭＨｚから５０ＭＨｚまで変化させていくと、振動検出素子２０にて検出される信号の振幅は図５に示すように変化する。すなわち、
・  受信強度極大条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は強め合い、検出信号の振幅は極大値を取り、
・  逆に、受信強度極小条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は弱め合い、検出信号の振幅は極小値を取る。
【００６９】
用紙を伝播するときの音速はその用紙の種類によって異なり、当該グラフのピーク間隔も用紙に固有の値となる。従って、当該グラフのピーク間隔を測定することにより、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙、光沢紙等の種類を判別することができる。
【００７０】
（実施例８）
本実施例では、実施例４と同じ構成の振動発生素子１０や振動検出素子２０やマニピュレータＭを用いた。そして、実施例７と同様に、２個の振動発生素子１０を用紙（シート材）の一面に接触させ、１個の振動検出素子２０を用紙（シート材）の他面に接触させたが、各振動発生素子１０と振動検出素子２０との間隔をそれぞれ０．５５ｍｍとした。その他の構成や製造方法は実施例７と同様とした。
【００７１】
いま、高周波発生装置４から振動発生素子１０に交流信号（振幅２０Ｖで周波数２０ＭＨｚの交流電圧）を印加すると、その振動発生素子１０は音波（交流信号に対応した周波数の音波）を発生させる。その音波は用紙表面を伝播した後に振動検出素子２０により検出される。
【００７２】
各振動発生素子１０からの音波は干渉し合うが、振動検出素子２０を
−０．１ｍｍ≦ｘ≦＋０．１ｍｍ
但し、ｘは初期位置からの移動距離であり、「−」は一方の振動発生素子１０に近づく方向で、「＋」は他方の振動発生素子１０に近づく方向を意味する。の範囲で移動させると、振動検出素子２０にて検出される信号の振幅は図１５に示すように変化する。すなわち、
・  受信強度極大条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は強め合い、検出信号の振幅は極大値を取り、
・  逆に、受信強度極小条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は弱め合い、検出信号の振幅は極小値を取る。
【００７３】
用紙を伝播するときの音速はその用紙の種類によって異なり、当該グラフのピーク間隔も用紙に固有の値となる。従って、当該グラフのピーク間隔を測定することにより、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙、光沢紙等の種類を判別することができる。
【００７４】
（実施例９）
本実施例では、実施例４と同じ構成の振動発生素子１０や振動検出素子２０やマニピュレータＭを用いた。そして、実施例７と同様に、２個の振動発生素子１０を用紙（シート材）の一面に接触させ、１個の振動検出素子２０を用紙（シート材）の他面に接触させたが、各振動発生素子１０と振動検出素子２０との間隔をそれぞれ０．５５ｍｍとした。その他の構成や製造方法は実施例４と同様とした。
【００７５】
いま、高周波発生装置４から振動発生素子１０に交流信号（振幅２０Ｖで周波数２０ＭＨｚの交流電圧）を印加すると、その振動発生素子１０は音波（交流信号に対応した周波数の音波）を発生させる。その音波は用紙表面を伝播した後に振動検出素子２０により検出される。
【００７６】
各振動発生素子１０からの音波は干渉し合うが、一方の振動発生素子１０を
０．４５ｍｍ≦距離ｂ≦０．６５ｍｍ
但し、距離ｂは、移動する振動発生素子と振動検出素子との間の距離
の範囲で移動させると、振動検出素子２０にて検出される信号の振幅は図１６に示すように変化する。すなわち、
・  受信強度極大条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は強め合い、検出信号の振幅は極大値を取り、
・  逆に、受信強度極小条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は弱め合い、検出信号の振幅は極小値を取る。
【００７７】
用紙を伝播するときの音速はその用紙の種類によって異なり、当該グラフのピーク間隔も用紙に固有の値となる。従って、当該グラフのピーク間隔を測定することにより、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙、光沢紙等の種類を判別することができる。
【００７８】
（実施例１０）
本実施例では、実施例４と同じ構成の振動発生素子１０や振動検出素子２０やマニピュレータＭを用いた。そして、図１８や図１９に示すように、用紙（シート材）の一面には振動発生素子１０及び振動検出素子２０を１つずつ接触させ、用紙の他面には１個の振動発生素子１０を接触させた。各素子の接触ポイントが一直線上になるようにし、一方の振動発生素子１０と振動検出素子２０との間隔を０．６ｍｍとし、他方の振動発生素子１０と振動検出素子２０との間隔を０．５ｍｍとした。その他の構成や製造方法は実施例４と同様とした。
【００７９】
次に、用紙判別方法について説明する。
【００８０】
いま、高周波発生装置４から振動発生素子１０に振幅２０Ｖの交流信号（交流電圧）を印加すると、その振動発生素子１０は音波（交流信号に対応した周波数の音波）を発生させる。その音波は用紙表面を伝播した後に振動検出素子２０により検出される。
【００８１】
各振動発生素子１０からの音波は干渉し合うが、高周波発生装置４により交流信号の周波数を２０ＭＨｚから５０ＭＨｚまで変化させていくと、振動検出素子２０にて検出される信号の振幅は図５に示すように変化する。すなわち、
・  受信強度極大条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は強め合い、検出信号の振幅は極大値を取り、
・  逆に、受信強度極小条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は弱め合い、検出信号の振幅は極小値を取る。
【００８２】
用紙を伝播するときの音速はその用紙の種類によって異なり、当該グラフのピーク間隔も用紙に固有の値となる。従って、当該グラフのピーク間隔を測定することにより、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙、光沢紙等の種類を判別することができる。
【００８３】
（実施例１１）
本実施例では、実施例４と同じ構成の振動発生素子１０や振動検出素子２０やマニピュレータＭを用いた。そして、実施例１０と同様に、用紙（シート材）の一面には振動発生素子１０及び振動検出素子２０を１つずつ接触させ、用紙の他面には１個の振動発生素子１０を接触させたが、各振動発生素子１０と振動検出素子２０との間隔をそれぞれ０．５５ｍｍとした。その他の構成や製造方法は実施例１０と同様とした。
【００８４】
いま、高周波発生装置４から振動発生素子１０に交流信号（振幅２０Ｖで周波数２０ＭＨｚの交流電圧）を印加すると、その振動発生素子１０は音波（交流信号に対応した周波数の音波）を発生させる。その音波は用紙表面を伝播した後に振動検出素子２０により検出される。
【００８５】
各振動発生素子１０からの音波は干渉し合うが、振動検出素子２０を
−０．１ｍｍ≦ｘ≦＋０．１ｍｍ
但し、ｘは初期位置からの移動距離であり、「−」は一方の振動発生素子１０に近づく方向で、「＋」は他方の振動発生素子１０に近づく方向を意味する。
の範囲で移動させると、振動検出素子２０にて検出される信号の振幅は図１６に示すように変化する。すなわち、
・  受信強度極大条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は強め合い、検出信号の振幅は極大値を取り、
・  逆に、受信強度極小条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は弱め合い、検出信号の振幅は極小値を取る。
【００８６】
用紙を伝播するときの音速はその用紙の種類によって異なり、当該グラフのピーク間隔も用紙に固有の値となる。従って、当該グラフのピーク間隔を測定することにより、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙、光沢紙等の種類を判別することができる。
【００８７】
（実施例１２）
本実施例では、実施例４と同じ構成の振動発生素子１０や振動検出素子２０やマニピュレータＭを用いた。そして、実施例１０と同様に、用紙（シート材）の一面には振動発生素子１０及び振動検出素子２０を１つずつ接触させ、用紙の他面には１個の振動発生素子１０を接触させたが、各振動発生素子１０と振動検出素子２０との間隔をそれぞれ０．５５ｍｍとした。その他の構成や製造方法は実施例１０と同様とした。
【００８８】
いま、高周波発生装置４から振動発生素子１０に交流信号（振幅２０Ｖで周波数２０ＭＨｚの交流電圧）を印加すると、その振動発生素子１０は音波（交流信号に対応した周波数の音波）を発生させる。その音波は用紙表面を伝播した後に振動検出素子２０により検出される。
【００８９】
各振動発生素子１０からの音波は干渉し合うが、一方の振動発生素子１０を
０．４５ｍｍ≦距離ｂ≦０．６５ｍｍ
但し、距離ｂは、移動する振動発生素子と振動検出素子との間の距離の範囲で移動させると、振動検出素子２０にて検出される信号の振幅は図１６に示すように変化する。すなわち、
・  受信強度極大条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は強め合い、検出信号の振幅は極大値を取り、
・  逆に、受信強度極小条件を満たす状態では、２つの振動発生素子１０にて発生した振動は弱め合い、検出信号の振幅は極小値を取る。
【００９０】
用紙を伝播するときの音速はその用紙の種類によって異なり、当該グラフのピーク間隔も用紙に固有の値となる。従って、当該グラフのピーク間隔を測定することにより、普通紙、ＯＨＰシート、コート紙、光沢紙等の種類を判別することができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、レンズなどの光学部品を用いることなく簡単な装置でシート材の判別が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシート材判別装置の構成の一例を示す断面図。
【図２】本発明に係るシート材判別装置の構成の一例を示す断面図。
【図３】本発明に係るシート材判別装置の構成の一例を示す断面図。
【図４】本発明に係るシート材判別装置の構成の一例を示す断面図。
【図５】検出信号の振幅と振動周波数との関係を示す図。
【図６】本発明に係るシート材判別装置の構成の一例を示す断面図。
【図７】本発明に係るシート材判別装置の構成の一例を示す断面図。
【図８】振動発生素子及び振動検出素子の構成を示す外観斜視図。
【図９】振動発生素子及び振動検出素子の構成を示す側面図。
【図１０】振動発生素子及び振動検出素子の製造方法を説明するための模式図。
【図１１】検出信号の振幅と振動周波数との関係を示す図。
【図１２】検出信号の振幅と振動検出素子の移動距離との関係を示す図。
【図１３】検出信号の振幅と距離ｂ（振動検出素子と振動発生素子との間の距離）との関係を示す図。
【図１４】本発明に係るシート材判別装置の構成の一例を示す外観斜視図。
【図１５】検出信号の振幅と振動検出素子の移動距離との関係を示す図。
【図１６】検出信号の振幅と距離ｂ（振動検出素子と振動発生素子との間の距離）との関係を示す図。
【図１７】本発明に係るシート材判別装置の構成の一例を示す外観斜視図。
【図１８】本発明に係るシート材判別装置の構成の一例を示す外観斜視図。
【図１９】本発明に係るシート材判別装置の構成の一例を示す断面図。
【符号の説明】
１          表面弾性波発生素子（振動発生素子）
２          表面弾性波検出素子（振動検出素子）
３          判別部（判別手段）
４          高周波発生装置（電源）
１０        振動発生素子
２０        振動検出素子
Ｐ          用紙（シート材）
【図１】
2004210497.tif 000005
【図２】
2004210497.tif 000006
【図３】
2004210497.tif 000007
【図４】
2004210497.tif 000008
【図５】
2004210497.tif 000009
【図６】
2004210497.tif 000010
【図７】
2004210497.tif 000011
【図８】
2004210497.tif 000012
【図９】
2004210497.tif 000013
【図１０】
2004210497.tif 000014
【図１１】
2004210497.tif 000015
【図１２】
2004210497.tif 000016
【図１３】
2004210497.tif 000017
【図１４】
2004210497.tif 000018
【図１５】
2004210497.tif 000019
【図１６】
2004210497.tif 000020
【図１７】
2004210497.tif 000021
【図１８】
2004210497.tif 000022
【図１９】
2004210497.tif 000023