(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材の表面に衝突する衝撃印加部材と、
シート材を介して前記衝撃印加部材を受け止める衝撃受け部材と、
前記衝撃受け部材が受け止めた衝撃力に応じた電気信号を出力する圧電素子と、
前記圧電素子に伝達された前記衝撃力を緩衝させる緩衝部材と、を備えたシート材識別装置において、
前記衝撃力に対して前記圧電素子よりも高い曲げ抵抗を有して、前記圧電素子と前記緩衝部材との間に配置された支持部材を備えることを特徴とするシート材識別装置。
【請求項２】
前記支持部材は、前記衝撃受け部材が前記圧電素子に固定された平面領域で前記圧電素子に固定されていることを特徴とする請求項１記載のシート材識別装置。
【請求項３】
前記支持部材は、前記衝撃受け部材よりも大きな質量を有することを特徴とする請求項１または２記載のシート材識別装置。
【請求項４】
前記支持部材は、前記衝撃力に対して前記衝撃受け部材よりも高い曲げ抵抗を有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のシート材識別装置。
【請求項５】
前記支持部材は、ヤング率が１００ＧＰａ以上の材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載のシート材識別装置。
【請求項６】
シート材に画像を形成する画像形成手段を備える画像形成装置において、
前記画像形成手段の上流側のシート材搬送経路に請求項１乃至５いずれか１項記載のシート材識別装置を配置し、
前記シート材識別装置によるシート材の識別結果に応じて前記画像形成手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃印加部材をシート材に衝突させ、シート材を介した衝撃を圧電素子で検知するシート材識別装置、詳しくは、圧電素子の出力の安定性を高めて識別精度を高める技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置、インクジェット方式の画像形成装置、印刷装置等では、処理されるシート材を識別して自動的に画像形成条件、処理条件、搬送速度等を調整することが望ましい。そこで、シート材を自動識別する各種のシート材識別装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、衝撃印加部材をシート材に衝突させた際の衝撃を圧電素子で検知するシート材識別装置が示される。ここでは、衝撃によって圧電素子を曲げ変形させた際の電圧出力を検知してシート材を識別している。
【０００４】
特許文献２には、衝撃印加部材をシート材に衝突させ、シート材を介した衝撃を圧電素子で検知するシート材識別装置が示される。ここでは、圧電素子が衝撃受け部材と緩衝部材とで挟み込まれ、シート材を介して衝撃受け部材が受け止めた衝撃が圧電素子の全面に圧縮力を及ぼしている。緩衝部材は、圧電素子が受け止めた衝撃を緩衝して騒音や筐体振動を防止している。
【０００５】
特許文献３には、シート材に画像を形成する画像形成装置が示される。ここでは、画像形成部で形成された後、シートに転写されたトナー画像をシート材上に定着させる定着装置のヒートローラの温度を検知し、検知された温度に基づいてヒートローラの温度を制御する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０２６４８６号公報
【特許文献２】特開２００５−０２４５５０号公報
【特許文献３】特開２００１−２６５１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示されるシート材識別装置では、衝撃印加部材の衝撃によって圧電素子を積極的に曲げ変形させて大きな出力を獲得している。しかし、圧電素子にほぼ自由な曲げ変形を許容しているので、衝撃やシート材との接触によって圧電素子が曲げ振動を起こし易い。圧電素子の曲げ振動は、圧電素子の面内で複雑な振動モードを形成するため、圧電素子の出力に大きなスパイクノイズを重畳してしまう。そのため、単純にピーク値を検出して仕分けるような単純な出力処理では、再現性の高い測定結果が得られず、シート材の識別の分解能が低くなる。
【０００８】
特許文献２に示されるシート材識別装置では、衝撃受け部材によって曲げ変形を拘束されているため、圧電素子の曲げ振動は起こりにくい。しかし、衝撃受け部材を薄型化して緩衝部材を含む検知部の高さを減少させようとすると、圧電素子の曲げ抵抗が不足して振動が起こり易くなる。圧電素子の出力は、圧電素子のすべり、せん断、圧縮、曲がり等、全ての変形ごとの応力合成に応じた値となる。よって、単一モードでＳＮ良く信号成分を取り出したいという観点では、他モード成分はノイズ成分となり含まれているものと考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は、圧電素子応力の圧縮モードに着目し、圧縮成分のみを取り出す検知部の構成を行い、ノイズの少ない安定した出力を得られる様なされたものである。なお、本発明において圧縮成分のみを取り出すとは、圧縮成分のみを取り出す（１００％圧縮成分）のみの場合だけでなく、取り出した成分の中で圧縮成分が支配的となる場合も含むものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のシート材識別装置は、シート材の表面に衝突する衝撃印加部材と、シート材を介して前記衝撃印加部材を受け止める衝撃受け部材と、前記衝撃受け部材が受け止めた衝撃力に応じた電気信号を出力する圧電素子と、前記圧電素子に伝達された前記衝撃力を緩衝させる緩衝部材とを備えたものである。そして、前記衝撃力に対して前記圧電素子よりも高い曲げ抵抗を有して、前記圧電素子と前記緩衝部材との間に配置された支持部材を備える。なお、本発明における緩衝部材は、明細書中に記載されるダンパー部材を含んでいる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のシート材識別装置では、支持部材によって圧電素子の曲げ抵抗が著しく補強されるので、圧電素子には、圧縮以外の力があまり作用しなくなる。圧電素子の出力は、圧電素子の受圧面が受け止めた圧縮力に応じたものとなり、圧電素子のすべり、せん断、曲げに起因する出力が、支持部材の無い場合に比較して著しく小さくなる。
【００１２】
従って、衝突衝撃に伴う圧電素子の曲げ振動に起因するノイズが無くなるので、圧電素子の自由な曲げ変形を許容する場合に比較して、測定のＳＮ比が著しく高まる。シート材との摩擦に伴う圧電素子の曲げ振動も小さくなるので、シート材の表面性状、材質にかかわらず、再現性の高い出力が得られ、高速搬送中のシート材でもシート材を正確に判別できる。
【００１３】
また、緩衝部材と圧電素子とが直接に接触しないので、緩衝部材の経時的な性質変化や温度変化に伴う性質変化が圧電素子の出力にほとんど影響しなくなる。従って、緩衝部材の選択幅が広がって、薄い緩衝材でも、騒音防止、防振効果を高めた設計が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態であるシート材識別装置４０について、図面を参照して詳細に説明する。本発明のシート材識別装置は、以下に説明する実施形態の限定的な構成には限定されない。衝撃印加部材をシート材に衝突させ、シート材を介した衝撃を圧電素子で検知する限りにおいて、各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実現可能である。
【００１５】
本実施形態では、静電写真方式の画像形成装置にシート材識別装置４０を搭載した例を説明する。しかし、本実施形態のシート材識別装置４０は、インクジェット方式の画像形成装置や各種印刷装置、シート材加工装置、シート材積載装置、ソーター等にも搭載可能である。
【００１６】
なお、特許文献１、２に示されるシート材識別装置の各部構成、信号処理、シート材識別の制御フロー等については、繰り返しの煩雑を回避すべく、図示を省略して詳細な説明も省略する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図７は第１実施形態のシート材識別装置の構成の説明図、図８はシート材識別装置を搭載した画像形成装置の構成の説明図である。図９は検知部の斜視図、図１０は比較例の検知部の斜視図である。図１１は第１実施形態と比較例とにおける圧電素子の応力分布の比較図、図１２は第１実施形態における圧電素子出力の衝撃オフセット位置依存性の線図である。図１３は第１実施形態と比較例とにおける圧電素子出力のピーク値の分布の比較図、図１５は第１実施形態と比較例とにおける圧電素子の出力と温度との関係の線図である。
【００１８】
図７に示すように、シート材４５は、一定の隙間で形成されたシート搬送ガイド４６、４７の間を通過し、搬送ローラ（不図示）により所定の速度（図１矢印方向）で、図８に示す画像形成プロセス部５５へ搬送される。
【００１９】
衝撃印加部材４２は、金属等の材質で形成されている。衝撃印加部材４２は、通常、コイル５０に電源５１が電流を流すことによって発生する磁力により保持されて、実線位置に待機している。しかし、電源５１の電流を切断すると、コイル５０の磁力はなくなり、衝撃印加部材４２は重力により自由落下を始め、その後、シート材４５に衝突してシート材４５を下方にたわみ変形させる（点線位置）。
【００２０】
検知部１００は、筐体構造４３に固定され、シート材４５を介して、衝撃印加部材４２の衝突による衝撃を受け止める。衝撃によって圧電素子１０２が変形すると、圧電素子１０２の両面に貼付された電極間の電気容量が変化する。この容量変化は、検出回路部５３（チャージアンプ）によって電圧信号に変換される。
【００２１】
コントローラ５２は、検出回路部５３の電圧信号のピーク電圧を検知してシート材を識別し、識別結果を、図８に示す画像形成装置３００の制御部５４に出力する。制御部５４はシート材の識別結果に基づいて画像形成装置３００を制御する。
【００２２】
図８に示すように、本実施形態の画像形成装置３００は、画像形成プロセス部５５にてシート材に画像形成する。読み取りユニット３１１は、カラー原稿３１２の画像情報を読み取る。読み取った情報は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーに対応した色別の階調信号に変換される。
【００２３】
カセット３２１内に収容されたシート材４５は、送出ローラ３２２で搬送ベルト３０２へ送られ、搬送ベルト３０２によって転写ドラム３３０へ送られる。転写ドラム３３０の周面には、誘電体シートが設けられている。シート材４５は、吸着コロナ放電器３３１によって転写ドラム３３０に吸着担持される。転写ドラム３３０に吸着担持されたシート材４５に対して、転写コロナ放電器３３２の作用によって、感光ドラム３２３上のトナー像が転写される。
【００２４】
感光ドラム３２３の表面は、ブレードクリーナ３２４により清掃される。その後、前露光ランプ３２５及び前除電器３２６が、感光体ドラム３２３に残留する前回画像形成の影響を除去して、一次帯電器３２７が感光ドラム３２３の表面を一様に帯電させる。
【００２５】
レーザービームスキャナ３２８は、読み取られた色別の階調信号から生成された画像信号で変調されたレーザービームにより、感光ドラム３２３の表面を走査して静電潜像を形成する。
【００２６】
現像器３２９は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の現像ユニットから成り、それぞれの色に対応した現像ユニットが感光ドラム３２３の真下に移動して、感光ドラム３２３上の潜像をトナー像にする。
【００２７】
シート材４５は、４色のトナー像が順次転写されるまで転写ドラム３３０に吸着保持され、４色の転写完了後、分離爪３３３が作動してシート材を転写ドラム３３０から分離させる。分離されたシート材４５は、搬送ベルト３３４により加熱ローラ定着器３３５に送り込まれ、加熱加圧によってトナー像がシート材４５の表面に定着される。
【００２８】
定着終了後のシート材４５は、トレー３３６に排出される。転写終了後の感光ドラム３２３の表面に残留したトナーは、ブレードクリーナ３２４で清掃されて、次の画像形成サイクルに備える。
【００２９】
カセット３２１から画像形成プロセス部５５へシートを案内するシート材搬送経路５６にシート材識別装置４０が配置される。制御部５４は、シート材識別装置４０によるシート材４５の識別結果に応じて転写コロナ放電器３３２の印加電圧と、加熱ローラ定着器３３５の定着温度とを制御する。画像形成装置３００は、シート材４５に応じて帯電量と定着温度を最適化することにより、高品位な画像形成が可能である。
【００３０】
図９に示すように、第１実施形態における検知部１００は、衝撃受け部材１０１と支持部材１０３とで圧電素子１０２を挟み込んで、支持部材１０３下にダンパー部材（緩衝部材ともいう）１０４を接続してある。衝撃受け部材１０１と支持部材１０３とは、いずれも５ｍｍ角で、平面位置を合わせて圧電素子１０２に貼付されている。衝撃受け部材１０１の厚みは１．５ｍｍ、支持部材１０３の厚みは２ｍｍとした。
【００３１】
衝撃受け部材１０１は、圧電素子１０２の上面の広い範囲に衝撃を分散させて圧電素子１０２を保護する部材であり、通常、金属でヤング率１００Ｇｐａ以上のものが使用される。圧電素子１０２は、衝撃印加部材４２の衝突による衝撃力が発生した応力を電気信号に変換し出力する。支持部材１０３は、圧電素子１０２を支持するヤング率１００Ｇｐａ以上の部材である。
【００３２】
本発明で好適に用いることのできる支持部材１０３の材料としては、金属材料では鋼材や銅やステンレス（ＳＵＳ３０４など）が挙げられる。セラミックス材料ではアルミナやジルコニアまたはこれらを主たる構成材料とした高剛性の焼結体材料が好適である。
【００３３】
ダンパー部材（緩衝部材）１０４は、ヤング率が１０Ｍｐａのゴム材料を用いており、圧電素子１０２から支持部材１０３を介して受け止めた衝撃力を緩衝して筐体構造４３（図７）へ伝達させない。ダンパー部材１０４は、いわゆるｔａｎδの高い（衝撃吸収係数の高い）ゴム材料で形成されており、騒音防止、振動防止を兼ね、筐体構造３の振動を圧電素子１０２に影響させない。
【００３４】
本発明で好適に用いることのできるダンパー部材（緩衝部材）１０４の材料としては、粘弾性を有する高分子材料であり、ゴム材料ではシリコーンゴム、ニトリルブタジエンゴムなどが挙げられる。また、これらゴム系の材料を発泡させた材料も好適である。ゴムの硬度は、デュロメータＡ（ショアＡ）硬度で９０以下が好ましく、ゴムの形状安定性が保たれる範囲であれば構わない。また、高分子材料からなるゲル材料で使用温度領域において十分な形状安定性を有するものであればよく、（株）ジェルテック社のαゲル（登録商標）なども好適である。
【００３５】
第１実施形態のシート材識別装置４０の検知部１００では、圧電素子１０２は、衝撃力の印加方向に鉛直な平面で、衝撃受け部材１０１と支持部材１０３とから押されるため、圧電素子１０２には、ほぼ圧縮のみの応力を生じる。
【００３６】
ここで、支持部材１０３のヤング率が低いと、支持部材１０３が曲げ応力、せん断応力により圧電素子１０２と一体に容易に変形してしまい、衝撃力印加方向に鉛直な平面で押すことができない。そのため、圧縮成分のみの応力を取り出すことにならない。
【００３７】
また、ダンパー部材１０４が衝撃受け部材１０１、圧電素子１０２、支持部材１０３よりヤング率が高いと、筐体構造４３への加振、筐体構造４３から圧電素子１０２への加振の影響を受ける。しかし、ヤング率が低すぎると、自重変形によって衝撃受け部材１０１の高さが低くなって、衝撃印加部材４２の衝突条件が狂ってしまう。従って、ダンパー部材１０４は、衝撃受け部材１０１の高さ位置を精度良く確保できる範囲で、なるべくヤング率が小さいほうが良い。
【００３８】
図１０に示す比較例の検知部２００は、図９の検知部１００を置き換えて図７のシート材識別装置４０に搭載可能である。衝撃受け部材１０１の高さを揃えて、衝撃印加部材４２を落下させ、シート材４５を介した衝撃力を測定した。
【００３９】
図１０に示すように、検知部２００は、第１実施形態と同一部材の衝撃受け部材１０１に同一部材の圧電素子１０２を貼付し、圧電素子１０２に直接ダンパー兼支持部材２０１を貼付してある。それぞれの部材間、筐体構造４３（図７）とは接着にて接合される。
【００４０】
図１１に示すように、検知部１００を搭載したシート材識別装置４０と比較例の検知部２００を搭載したシート材識別装置４０とで、圧電素子１０２の全応力分布と圧縮成分の応力分布とを比較した。上記の寸法とヤング率とを用いて、検知部１００、２００の中心に静的な力が加わったとしてシミュレーション演算を行った。端から中心に向かう応力分布が表され、実線が全応力分布、破線が圧縮成分の応力分布である。
【００４１】
この結果、第１実施形態の検知部１００では、比較例の検知部２００に比較して、全応力の積分値は低下するが、全応力に占める圧縮応力の比率は著しく高まっていることが判明した。全応力に占める圧縮成分比（積分値）は、比較例の検知部２００では２８％に過ぎないが、第１実施形態の検知部１００では約７３％に達していた。第１実施形態の検知部１００は、圧電素子１０２における圧縮以外のひずみを比較例の検知部２００に比較して大きく減少させ、圧電素子１０２をほぼ圧縮単一モードで作動させる。
【００４２】
本発明者の知見によれば、全応力に占める圧縮応力の比率が５０％以上となるように構成することで効果が得られる。そして７０％以上となるように構成することにより、実質的に圧縮単一モードで作動させることとなる。ここで言う圧縮応力の比率とは、圧電素子で検出されるの信号のうちの圧縮モードに基づく信号の割合である。
【００４３】
圧縮応力の比率についてさらに説明する。図９において、圧電素子１０２は、圧電セラミックス板と、その両面（衝撃受け部材１０１と支持部材１０３にそれぞれ接する面）にそれぞれ設けた２つの薄層電極より構成される。そして圧電セラミックス板に加えられた応力により該薄層電極に生じる電荷を電圧出力として取り出す。
【００４４】
圧縮応力とは、図９の上下方向、すなわち圧電素子１０２の厚み方向（以下、ｙ方向）に加わる応力である。応力にはこの他に、主に素子全体が撓むことにより圧電素子１０２の板面方向（以下、ｘ方向とまとめて表記）の各方向に伸縮する応力（以下伸縮応力と記す）がある。但し、本発明の説明においては、ｘ方向全方向に加わる応力を合算するのではなく、圧電素子板のｘ方向の一方向（圧電素子板に長手方向がある場合など伸縮に異方性がある場合はその主伸縮方向）に加わる応力を代表値として伸縮応力と記す。
【００４５】
出力電圧をＶ、圧縮応力によるひずみをΔｙ、伸縮応力によるひずみをΔｘとし、それぞれの方向の応力に対して前記電極に発生する電圧を示す圧電定数をそれぞれｄｘ、ｄｙとする。その際の発生電圧Ｖは以下の比例式で表される。
Ｖ ∝ Δｘｄｘ＋Δｙｄｙ
この式に示したΔｙによる出力の割合、すなわちΔｙｄｙ／（Δｘｄｘ＋Δｙｄｙ）を生じせしめる応力の割合が、圧縮応力の比率である。
【００４６】
図１２は、衝撃印加部材４２を、シート材４５を介して検知部１００、２００へ衝突させた際の圧電素子１０２の出力電圧値（ピーク値）の衝撃オフセット量依存性を説明する線図である。図１２の例では、シート材４５として普通紙（ゼロックス社４０２４ＰｒｅｍｉｕｍＭｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅＷｈｉｔｅＰａｐｅｒ７５ｇ／ｍ２）を用いた。
【００４７】
衝撃オフセット量とは、検知部１００と衝撃印加部材４２が何らかの理由で相対的に位置ずれを起こした際の位置ずれ量である。図１２では、衝撃オフセット量は、検知部１００中心に衝撃印加部材４２を衝突させた場合を０％とし、検知部１００の端に衝突させた場合を１００％とする相対値で記した。
【００４８】
このような衝撃の位置ずれは、組み込み時の誤差や、シート材４５の搬送力による摩擦などで衝撃印加部材４２が引きずられるなど、さまざまな理由で発生する。比較例の検知部２００（図１０）の場合、衝撃の位置ずれは、検知部１００の圧電素子１０２に複数の変形モードを引き起し、それぞれのモードが干渉しあう。このため、圧電素子１０２の出力波形は、衝撃オフセット位置で大きく変化し、結果として出力電圧値が大きく変動する。しかし、本実施形態（図９）では、圧縮モード以外の変形モードが抑制されるので、その変動量はごくわずかである。そのため、結果的に出力値の安定性が高まっている。
【００４９】
従って、波形下を積分したり、ローパスフィルタにかけたりしなくても、波形の最大値であるＶ０値を検知して仕分けるだけで、再現性の高い測定結果が得られる。これにより、狭い幅のＶ０値判定領域を密に配置して、シート材をきめ細かく識別できる。
【００５０】
次に、構造の異なる２つの検知部１００、２００でシート材４５に衝撃力を印加するシミュレーション演算を行って、検知部１００、２００の出力頻度を比較した結果を図１３に示す。
【００５１】
ここで、出力は、衝撃印加時の検知部１００、２００の出力波形のピーク値であり、９０回試行したデータから平均値と標準偏差を求めて分布図として表している。図中、（ａ）は検知部１００、（ｂ）は検知部２００である。シート材４５として、坪量、厚みの異なるシート材Ａ、シート材Ｃを使用し、シート材Ａの平均値を基準１００％として算出したそれぞれの分布を現している。
【００５２】
図１３の（ａ）に示される第１実施形態の検知部１００では、図１３の（ｂ）に示される比較例の検知部２００に比較して、シート材なし（空衝突）、シート材Ａ、シート材Ｃにおける頻度ピークの間隔が長くなり、頻度ピークの裾の重なる割合が減っている。検知部１００では、各分布間の幅が検知部２００に比較して倍程度に拡大しており、識別能力が向上するとともにノイズが少なくなっている。例えば、比較例の検知部２００では重なって誤判定が多くなるシート材なし（空衝突）とシート材Ａとを、第１実施形態の検知部１００ではほぼ完全に識別できる。
【００５３】
この結果をみると、ヤング率１００ＧＰａの支持部材１０３がダンパー部材１０４に結合される検知部１００は、ダンパー部材２０１で圧電素子１０２が直接支持される検知部２００より優れる。また、検知部１００の構成で、支持部材１０３がヤング率７０Ｇｐａのアルミ部材では、上記実験結果には届かず、上記実験結果には１００Ｇｐａ以上は必要である。
【００５４】
次に、環境温度が変化した場合の検知部１００、２００の出力の変化を説明する。図１４のグラフは、湿度条件が５０％の一定条件下で、シート材４５無しでの一定衝撃印加時の検知部１００、２００の出力のピーク値の平均値（試行数１００）をプロットしたものである。
【００５５】
図１４に示すように、ヤング率１００Ｇｐａの支持部材１０３がヤング率１０Ｍｐａのダンパー部材１０４に接続された検知部１００は、温度変化が少ない。一方、ダンパー部材２０１で圧電素子１０２が直接支持される検知部２００は温度変化が著しい。これにより、検知部１００は、検知部２００に比較して幅広い温度環境での出力の安定性が良いことが確認できている。
【００５６】
このように、第１実施形態の検知部１００は、比較例の検知部２００に比較して、ピーク電圧測定のＳＮ比が高く、温度特性も良いということになる。
【００５７】
圧電素子１０２のヤング率は、数１００Ｇｐａであるため、圧電素子１０２の曲げ抵抗を上げるためには、支持部材１０３のヤング率はできる限り高くし、厚みも増すほうが良い。また、衝撃受け部材１０１と支持部材１０３は同一材料、同一寸法にしても良いが、支持部材１０３を衝撃受け部材１０１よりも厚くすることが望ましい。また、第１実施形態では、衝撃受け部材１０１、圧電素子１０２、支持部材１０３は正方形板上のものを重ねているが、円板状、長方形状等でも構わない。
【００５８】
従来、複写機、プリンタ、あるいはＦＡＸ等の画像形成装置においては、通常のコピー紙の他、光沢紙、コート紙、フィルム状の透明樹脂等のシート材に画像を形成するようにしたものがある。そして、このようなさまざまな種類のシート材に画像を形成するようにした画像形成装置においては、シート材の種類により、最適な画像形成処理を行うことが望まれる。このため、シート材の種類を識別するためのシート材識別装置を備え、シート材識別装置によってシート材の種類を識別した後、シート材に応じた搬送速度、定着温度等の条件で画像形成する。
【００５９】
このようなシート材識別装置としては、シート材に、その外部から衝撃を加える衝撃印加部と、衝撃により電気信号を出力する圧電素子を備えた検知部とを有する構成が知られている。そして、衝撃印加部材をシート材に衝突させてシート材に衝撃を与え、この衝撃による検知部からの信号のピーク値やピークの数あるいはピーク間の時間間隔等を用いシート材の種類に関する情報を得るものがある（特許文献１）。その検知部の構成例としては、衝撃印加部とシート材をはさんで相対する側に板状の衝撃受け部材、圧電素子、ダンパーを兼ねた圧電素子の支持部材を三層に重ねて基台に結合されるものがある。ダンパー兼支持部材は主にヤング率１０Ｍｐａ程度のゴム系の部材が選定されている。
【００６０】
しかし、このような従来のシート材識別装置において、検知部の出力は圧電素子のすべり、せん断、圧縮、曲がり等、全てのモードの応力合成となる。よって、単一モードでＳＮ良く信号成分を取り出したいという観点では、他モード成分はノイズ成分となり含まれているものと考えられる。
【００６１】
これに対して、第１実施形態のシート材識別装置は、圧電素子１０２の応力の圧縮モードに着目している。圧縮成分を取り出す検知部１００の構成、支持部材１０３の選定を行い、ノイズの少ない安定した出力を得られるようにしている。
【００６２】
＜発明との対応＞
シート材識別装置４０は、シート材４５の表面に衝突する衝撃印加部材４２と、シート材４５を介して衝撃印加部材４２を受け止める衝撃受け部材１０１とを備える。さらに、衝撃受け部材１０１が受け止めた衝撃力に応じた電気信号を出力する圧電素子１０２と、圧電素子１０２に伝達された衝撃力を緩衝させるダンパー部材１０４とを備える。そして、前記衝撃力に対して圧電素子１０２よりも高い曲げ抵抗を有して、圧電素子１０２とダンパー部材（緩衝部材）１０４との間に配置された支持部材１０３を備える。
【００６３】
シート材識別装置４０では、支持部材１０３によって圧電素子１０２の曲げ抵抗が著しく補強されるので、圧電素子１０２には、圧縮以外の力があまり作用しなくなる。圧電素子１０２の出力は、圧電素子１０２の受圧面が受け止めた圧縮力に応じたものとなり、圧電素子１０２のすべり、せん断、曲げ等に起因する出力が、支持部材１０３の無い場合に比較して著しく小さくなる。
【００６４】
従って、衝突衝撃に伴う圧電素子１０２の曲げ振動に起因する巨大な振幅のノイズが無くなるので、圧電素子１０２の自由な曲げ変形を許容する特許文献１の構成に比較して、簡単なピーク値の検出だけでも、測定のＳＮ比が著しく高まる。シート材４５との摩擦に伴う圧電素子１０２の曲げ振動も小さくなるので、シート材４５の表面性状、材質にかかわらず、再現性の高い出力が得られ、高速搬送中のシート材４５でもシート材４５を正確に判別できる。
【００６５】
また、ダンパー部材１０４と圧電素子１０２とが直接に接触しないので、ダンパー部材１０４の経時的な性質変化や温度変化に伴う性質変化が圧電素子１０２の出力にほとんど影響しなくなる。従って、ダンパー部材１０４の選択幅が広がって、薄いダンパー部材１０４でも、騒音防止、防振効果を高めた設計が可能となる。
【００６６】
支持部材１０３は、衝撃受け部材１０１が圧電素子１０２に接する平面領域で圧電素子１０２に接触している。従って、支持部材１０３と衝撃受け部材１０１との平面位置のずれに起因する曲げ応力やせん断応力が圧電素子１０２に作用しない。
【００６７】
支持部材１０３は、衝撃受け部材１０１よりも大きな質量を有する。従って、衝撃受け部材１０１から衝撃を伝達された際に、衝撃受け部材１０１よりも質量が小さい場合に比較して、大きな質量支持部材１０３の慣性による大きな圧縮力が圧電素子１０２に作用する。
【００６８】
支持部材１０３は、前記衝撃力に対して衝撃受け部材１０１よりも高い曲げ抵抗を有する。従って、衝撃受け部材１０１から衝撃を伝達された際に、衝撃受け部材１０１よりも曲げ抵抗が小さい場合に比較して、圧電素子１０２に作用する曲げ応力が小さくなる。
【００６９】
支持部材１０３は、ヤング率が１００ＧＰａ以上の材料により形成されている。従って、衝撃受け部材１０１から衝撃を伝達された際に、ヤング率が１００ＧＰａ未満の場合に比較して、圧電素子１０２に作用する曲げ応力が小さくなる。
【００７０】
画像形成装置３００は、シート材４５に画像を形成する画像形成プロセス部５５を備える。画像形成プロセス部５５の上流側のシート材搬送経路５６にシート材識別装置４０を配置し、シート材識別装置４０によるシート材４５の識別結果に応じて画像形成プロセス部５５を制御する制御部５４を備える。
【００７１】
シート材識別装置４０は、シート材４５の表面に衝撃印加部材４２を衝突させ、シート材４５を介して受け止めた衝撃を圧電素子１０２で検知してシート材４５を識別する。圧電素子１０２を前記衝撃により曲げ変形させることなく圧縮変形させ、前記圧縮変形によって圧電素子１０２が出力する電圧信号を検知し、前記電圧信号に基づいてシート材４５を識別する。
【００７２】
従って、出力が不安定な曲げ変形に起因するノイズが除去されて、ＳＮ比の高いピーク電圧値の検知が可能である。検知電圧波形の高速積分処理、ローパスフィルタ処理等をしなくても、単純にピーク値を検知して仕分けるだけでも、かなり高い精度と再現性とでシート材を識別できる。
【００７３】
シート材識別装置４０では、圧電素子１０２を用いてシート材４５に関する情報を取得する。シート材４５に外力を印加する工程と、前記外力の印加によって圧電素子１０２内に誘起される信号のうち５０％以上が圧縮モードに基づく信号となるように前記外力を印加する工程と、前記信号に基づいてシート材に関する情報を得る工程とを実行している。そして、実際には、前記誘起される信号のうち圧縮モードに基づく信号が７０％以上である。
【００７４】
＜第２実施形態＞ 
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置等のシート材処理装置の構成を示す図であり、このシート材処理装置は、シート材情報出力装置１Ａと、シート材に対し画像定着等の処理プロセスを施すプロセス部７と、プロセス制御部１Ｂとを備えている。
【００７５】
このシート材情報出力装置１Ａは、プロセス部７による処理プロセスを経たシート材Ｐの状態を検知するシート材情報検知装置（後）１を備えている。さらに、このシート材情報検知装置（後）１からの信号を受けてシート材情報を出力する処理を行うシート材情報処理装置２を備えている。
【００７６】
ここで、処理プロセスとは、例えば画像形成装置における画像形成プロセスのことである。この画像形成プロセスには、シート材へのトナーの定着させたり、シート材へのインクの吐出させたり、複写機などの画像形成装置内でのシート材を搬送することをも含むものである。また、本発明における処理プロセスとは、例えば画像形成工程におけるシート材への加熱、及び／または加圧処理、インク（液体）等を吹き付ける処理が含まれる。
【００７７】
なお、シート材の両面に画像を形成する際に、一方の面に画像形成後（処理プロセス後）は、その前（即ち、全く画像が形成されていない状態）と比べてシート材の物性（剛性や含水量）は変化する。従って、本発明のように、処理プロセスを一旦経た後のシート材の情報を検知し、その情報をもとに、次の処理プロセスにおけるプロセス条件に反映させることで、より好適なシート材への画像形成が可能となる。
【００７８】
勿論、複数枚のシート材について、処理プロセス後の当該シート材の情報（紙の物性に関する情報や含水量や温度など）を逐次取得し、その情報が所定値以上変化した場合には、処理プロセス条件に対してフィードバック制御をかけることもできる。
【００７９】
ここで、シート材情報検知装置（後）１としては、特にシート材の力学特性を検知できるものが好ましい。図２は、このようなシート材情報検知装置（後）１の好ましい例を示している。このシート材情報検知装置（後）１は、少なくともシート材Ｐに外力を印加する外力印加手段１ａと、外力印加手段１ａにより印加された外力を、シート材Ｐを介して検知する外力検知手段１ｂとを備えている。
【００８０】
そして、このような構成のシート材情報検知装置（後）１におけるシート材情報検知動作の一例としては、外力印加手段１ａを、シート材Ｐを挟み込むように配置して、外力印加手段１ａによりシート材Ｐに外力を印加する。そして、このように印加された外力を外力検知手段１ｂによりシート材Ｐの裏側から検知すると共に、外力検知手段１ｂの検知結果に基づきシート材Ｐに関する情報を取得する。なお、シート材情報検知装置（後）１からの信号は、例えば電圧波形として得られる。
【００８１】
ここで、本発明に係るシート材情報検知装置（後）１としては、他にシート材の含水量を検知するもの、抵抗値を検知するもの、表面状態を検知するもの、光沢を検知するもの、画像自体の質やトラブルを検知するもの、色合いを検知するもの等がある。本発明で言うところのシート材情報とは、シート材自体の情報に加え、シート材上に形成された画像や加工などの処理結果に係るものも含むものである。
【００８２】
一方、シート材情報処理装置２は、シート材情報検知装置（後）１からの信号を処理して、処理プロセス制御に必要なシート材情報に変換して出力するものである。ここで、図３にシート材情報の一例を示す。なお、図３は、図２に示したシート材情報検知装置（後）１において様々な状態のシート材に対して所定の外力を印加した際の、外力検知手段１ｂからの出力電圧（Ｖ）とシート材の強さ（こわさ）の相関を示したものである。本説明においては、熊谷理機工業株式会社製・ガーレーステフネステスターにより計測した値を用いた。
【００８３】
即ち、このシート材情報処理装置２において、図３のような情報変換を行うことで、シート材情報出力装置１Ａはシート材の強さ（こわさ）を情報として出力することが出来る。なお、出力できる情報はこの限りではなく、後述するようシート材の種類、密度、厚さ等が含まれる。
【００８４】
また、このシート材情報処理装置２は、シート材情報検知装置（後）１と一体化しても良いし、後述のシート材処理装置にＣＰＵなどの一部として組み込んでも良いし、外部ＰＣやネットワークサーバーなどに機能を預託しても良い。
【００８５】
なお、より高精度なシート材情報を得るためには処理プロセスを経る前のシート材Ｐの状態を情報として得ることが好ましい。ここで、処理プロセスを経る前のシート材Ｐの状態については、例えば、事前にシート材Ｐの型番をインプットしたり、この情報にさらに別途センサで計測した温度・湿度などを加味することである程度推測することが出来る。
【００８６】
しかし、例えばシート材として紙を考えた場合などは、吸湿・乾燥の繰り返しなどで徐々に紙質が不可逆に変化するため、必ずしも処理プロセス直前の状態を精度良く反映出来ない場合がある。このため、より好ましくは、図１に示すように処理プロセスを経る前のシート材Ｐの状態を検知するシート材情報検知装置（前）３を設けるようにする。
【００８７】
そして、このようにシート材情報検知装置（前）３を設け、処理プロセスを経る前のシート材Ｐの状態を情報として得ることで、シート材の初期状態によらず、処理プロセスでのシート材の変化を値として読み取ることが出来、より高精度な情報を出力できる。なお、シート材情報検知装置（前）３は、シート材情報検知装置（後）１と同様のものを用いる。さらには、シート材の搬送経路によって、例えば複写機の両面コピーの際のリターンパス等のように、シート材が処理プロセス前後で同一の箇所を通過する場合などは、両者を一箇所に設置した一つのシート材情報検知装置で兼用してもよい。この場合はシート材情報検知装置の個体差に起因する誤差がなくなるため、より精度があがる。
【００８８】
ところで、以上述べてきた少なくともシート材情報出力装置（後）１を有し、このシート材情報出力装置（後）１からのシート材情報に応じてシート材処理条件を制御するシート材処理装置としては、以下のような装置がある。即ち、画像形成装置、画像読取装置（スキャナー、ページリーダー）、シート搬送装置（シートフィーダー）、シート材枚数測定機、シート材種類分別機、シート繰り出し装置、情報記録装置、情報読取装置等がある。
【００８９】
ここで、代表的なシート材処理装置である画像形成装置の一例としてのＬＢＰ、複写機等の電子写真装置における、制御対象となる主なシート材処理と、制御について述べる。処理工程としては、ドラムからトナーなどの色材をシート材に転写付着させる工程（以下、転写処理プロセスという）、色材の載ったシート材に加熱と加圧を行い定着させる工程（以下、定着処理プロセスという）がある。その他の工程としては、シート材を所定の経路・姿勢で搬送する搬送工程等がある。
【００９０】
また、これら画像形成の工程に付随して、紙のカールを補正する工程や、ステイプルやソートなどの製本に関する工程もある。さらに、シート材処理装置内部や外部で保管されたりあるいは搬送途中のシート材の状態（特にシート材として紙を用いる場合の含水率など）を調整する工程がある。さらに、インプットされる画像情報から実際の印刷を行う印刷画像への変換や、カラーバランスなどの画像調整の工程もある。
【００９１】
さらに、制御は、これら各工程のそれぞれに対して行っても良いし、各工程のバランスを考慮して複数の工程を制御しても良く、制御の方法としては、工程を経たシート材の情報を検知して、処理工程に対してフィードバック制御を行うことが挙げられる。
【００９２】
これにより、工程後のシート材や画像の状態が一定もしくは好ましい方向に収束させる制御をおこなうものである。また、もちろん、シート材情報が所定の値を超えたときはプロセスを中止したり、一定期間停止したりということも制御として含まれる。
【００９３】
一方、プロセス制御部１Ｂは、シート材情報出力装置１Ａからの情報を受けてシート材処理条件を制御するものである。このようなシート材処理条件としては、例えば、画像形成条件の調整、搬送に用いるローラへの押圧力の調整などの搬送条件の調整、印字の中止、記録媒体の搬送の停止、警告信号の発生などを含む。
【００９４】
ここで、プロセス制御部１Ｂは、シート材処理装置の内部に設けたものを用いても、外部に設けたものを用いても良いが、内部に設けたものを用いた場合には、外部とのデータ信号の送受信を省略できる。また、必要に応じて外部ＰＣ等に接続されても良い。
【００９５】
次に、本発明のシート材処理装置におけるシート材処理条件の制御について、図１を用い、両面コピーの画像形成処理プロセス制御を例にとって説明する。
【００９６】
ここで、シート材Ｐに対して加熱と加圧を行う定着プロセスでは、シート材自体も変化を受ける。具体的には、定着による加熱で、例えばシート材が紙の場合は水分の蒸発で強さ（こわさ）が増大したり、光沢フィルムなどの樹脂材の場合は軟化が起こったりするため、シート材の種類によって状態変化は大きく異なる。このような状態変化の違いに関する情報に応じて定着プロセス条件の制御を行うことで、より高品位な画像形成等のシート材処理を行うことが出来る。
【００９７】
そこで、このような定着プロセス制御の場合、まず定着プロセスを経る前のシート材Ｐの状態を例えばシート材情報検知装置（前）３により検知し、その情報より一面目の定着温度を最適な条件とする。続いて、一面目の定着プロセスを経た後のシート材Ｐの状態をシート材情報出力装置（後）１により検知し、これを定着プロセスを経る前のシート材Ｐの状態と比較して、一面目の定着プロセスでのシート材Ｐの状態変化の情報を得る。この情報を用いて、二面目の定着温度を適正な値に制御する。
【００９８】
そして、このようにシート材情報検知装置（後）１によって定着プロセス（処理プロセス）を経たシート材の情報を検知し、処理プロセスによるシート材の変化を検知すると共に処理プロセスを制御することにより、良好なシート材処理を行うことができる。
【００９９】
なお、制御する定着プロセス条件としては、シート材の二面目の定着条件のみならず、シート材の搬送条件、シート材の転写条件、シート材を含む積載方法の制御等がある。また、複数のシート材を連続で処理を行う場合は、最初のシート材以降に処理されるシート材の処理条件の制御を行っても良い。さらには、処理プロセスでのシート材Ｐの状態変化が所定の許容範囲を超えた場合は、後工程の処理プロセスや次以降のシート材処理を中止したり、あるいは処理プロセスの異常と判定して警報を発したりすることもできる。
【０１００】
なお、本シート材情報出力装置１Ａにおけるプロセス部７とシート材情報検知装置１，３の関係は設計に応じて任意に決めることが出来る。ただし、シート材はその薄さゆえに比較的短時間で状態が変化したり戻ったりするので、制御する処理プロセスを行う直前に検知することがより好ましい。
【０１０１】
ここで、本発明においてシート材とは、薄板状の物全体を意味するものであり、所定寸法にカットされたもの、ロール状に巻かれた物など、形態は問わない。また、一枚の物であっても、二枚以上が重なっていたり、貼り合わされたものでもよい。とりわけ、本発明を適用して効果の大きな対象としては、記録媒体（例えば、普通紙、光沢紙、コート紙、再生紙、ＯＨＰなど）や原稿である。
【０１０２】
また、シート材に関する情報とは、強さ（こわさ）に限らず、シート材の種別や、シート材の密度や、シート材の厚さや、シート材の凹凸や、シート材の状態変化や、印刷状態や、重送の有無、残数等がある。なお、シート材の状態変化とは、水分の吸収や乾燥による変化、力学的な力による弾性変形や塑性変形等（伸び、屈曲、つぶれ、破断、折れ曲がりなど）がある。さらに、シート材に加えられた張力や圧縮力による物理特性の変化、振動、繊維や塗工材などシート材の構成物の欠落、シート材への異物の付着、インクやトナーやコーティング材等の付着状態、その他シート材処理装置において必要とされる情報を全て含む。
【０１０３】
ところで、シート材情報検知装置１，３を構成する外力印加手段１ａは、固体の外力印加部材がシート材に接触することに基づきシート材に外力を加えるものでも、空気等の流体を吹き付けるような構成のものでも良い。外力印加部材１ａの駆動源は、機械的あるいは電磁気的エネルギーにより外力印加部材を駆動するようにしたものが良い。例えば、重力、ばねなどの機械的手段、モータやソレノイドやボイスコイルなどの電磁気的な手段、さらにカム、シャフト、歯車などの変換機構を組み合わせてもよく、適宜用いる。最も好ましい物の例としては、回転式軸受で支持されたハンマーを、モータとカムにて加速する構成が挙げられる。
【０１０４】
また、外力の印加方法としては、
・  離れた位置からシート材に外力印加部材を衝突させる方法
・  シート材に外力印加部材を接触させた状態のままで、外力印加部材からシート材に衝撃力を加える方法
を挙げることができる。
【０１０５】
つまり、情報検知の工程において、必ず一度は外力印加部材、シート材・受け部材が同時に接触する必要があるが、それ以外の時間における夫々の位置関係は任意に設定して構わない。
【０１０６】
また上述のような外力の印加は、以下のいずれの状態で行っても構わない。
・  シート材が静止した状態（例えばストッカーにストックされた状態）
・  シート材を搬送している状態
・  搬送されてきたシート材Ｐを一旦停止させた状態
【０１０７】
ここで、搬送している状態のシート材Ｐに外力を加えた場合には、外力印加部材とシート材表面が擦れ合うので、シート材の表面状態を検知することも容易となる。また、停止させている状態のシート材に外力を加えた場合には、外力検知手段において、シート材の移動に伴うノイズ成分を低減することもできる。このような搬送状態は、必要とする情報によって適宜設計、制御するものである。
【０１０８】
さらに、印加する外力としては、１種類の外力だけを用いても、複数種類の外力を用いても良い。また、１回の外力印加だけでシート材の情報取得を行っても、複数回の外力印加を行うことによりシート材の情報取得をしても良い。
【０１０９】
ここで、外力印加を複数回行った場合、例えば１種類の外力を複数回印加したり、複数種類の外力を異なるタイミングで印加したりした場合には、複数のデータが得られるために識別精度もより高くなる。なお、このように外力印加を複数回行う場合には、一旦加えた外力によるシート材の揺れが十分減衰した後、あるいはある所定値以下になった後に次の外力を加えるのが好ましい。
【０１１０】
また、シート材情報検知装置１，３を構成する外力検知手段１ｂは外力印加手段１ａからの外力を直接、またはシート材Ｐを介して受け止め、図２に示す感圧素子１４に伝播させる機能を持つ受け部材１５を備えている。図２に示した例では、受け部材１５と感圧素子１４は、その面同士が接合されている。しかし、本発明の機能を発現するには、受け部材１５と感圧素子１４は必ずしも別部材を接合したものである必要はない。受け部材１５が感圧素子１４の一部となるように構成されたり、受け部材１５と感圧素子１４が何らかの伝播部材を介して結合されたりする構成でも良い。さらに、必要に応じて固定材１６に接合され、台座１７に固定される構成でも良い。
【０１１１】
そして、これら受け部材１５、感圧素子１４、固定材１６等の材質と形状を適宜選択することで、素子特性が適宜決定される。ここで、感圧素子１４として好ましいものは、圧力や振動などの機械的作用を、電気信号もしくは光信号に変換する素子である。また、機械的作用を電気信号に変換する素子（電気機械変換）の例としては、半導体ダイヤフラム型、静電容量型、弾性体ダイヤフラム型、圧電型等の素子が用いられる。
【０１１２】
好ましい物として、圧電特性を有する無機材料あるいは有機材料を含んで構成されたものが挙げられる。または、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やＰＬＺＴ、ＢａＴｉＯ３、ＰＭＮ−ＰＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）などの無機材料や有機圧電体材料でもよい。なお、圧電素子を用いた場合には、外力は電圧信号として検出される。ここでいう、外力を検知する手段は、検知素子自体が直接露出している場合や被覆等されている場合も含む。
【０１１３】
また、機械的作用を光信号に変換する素子としては、部材の機械的動きにより部材からの光の反射や、部材からの透過や偏光が変動する事を利用した素子を用いる。例えば、レーザー光を部材に当てて部材からの反射光の方向変化を受光素子（分割フォトダイオードなど）で読み取ることで部材の運動を読み取る方法が好適である。さらに、二光束のレーザー光を部材に当ててその干渉から部材の運動速度を読み取る方法（いわゆる「レーザードップラー速度計」）なども好適である。
【０１１４】
受け部材１５、固定材１６はこの感圧素子１４に応じて適宜決定される。その一例として、感圧素子１４として圧電セラミックス板を用いた場合は、受け部材１５及び固定材１６に、感圧素子１４よりも十分に高い剛性（曲げ抵抗ともいう）を有する部材を用いる。そして、外力印加手段による外力で、感圧素子１４が主に厚み方向に圧縮される変形モードをとる構成とする。
【０１１５】
なお、このような構成では、感圧素子１４は主に圧縮変形を起こす。この場合は印加された力に対して感圧素子が全体に圧縮される為、比較的外力の加わる場所による発生電圧の差が小さいので、例えば素子組み立ての公差等による出力振動の個体差が抑制できる効果がある。
【０１１６】
また、感圧素子１４として圧電セラミックスを用いる別の好ましい例としては、以下の構成が挙げられる。即ち、受け部材１５に感圧素子１４を撓み変形させる程度の弾性を有する弾性体を用いると共に、固定材１６に例えばゴムなどの弾性変形をする材料を用いることができる。また、固定材１６で感圧素子１４の一端のみを固定するなどの構成として、外力印加手段１ａによる外力で、受け部材１５が撓み変形するのに応じて感圧素子１４が主に伸縮する変形モードをとる構成とする。このような構成では、感圧素子１４及び受け部材１５は実質的にユニモルフ素子として動作し、主に撓み変形による比較的高い電圧を得ることができるので、信号処理のＳ／Ｎが向上する効果がある。
【０１１７】
また、固定材１６として温度や湿度など環境の変化に応じて硬度や粘弾性や抵抗率などの特性が適当に変化するものを選択すると、出力を環境に応じて変えることができるので、シート材の環境変化による出力の変動を補正することもできる。
【０１１８】
なお、感圧素子１４からは不図示の配線が引き出されるが、この配線としては感圧素子１４に不要な拘束を与えないように柔軟性の高い物を用いると共に、この配線は適宜台座１７に固定するようにする。
【０１１９】
ここで、この台座１７は高い剛性を有し、温度安定性の高い物が好ましく、材質は金属や樹脂から適宜選択される。また、振動を適当に制動するため、防振材を敷設することも好ましい。なお、この防振材の設置位置は、不要な振動を制動できればどこでも良い。また、台座１７は、外力印加や外部からの振動によって不要な共振を起こさない形状に設計されることが好ましく、さらには、ゴムなどのダンパーで外部と振動が遮断されていることが好ましい。さらに、台座１７は、外力印加による反発に対向するため、ある程度以上の慣性質量を有することが好ましく、少なくとも外力印加部材よりも大きな質量を有し、さらには外力印加部材の５倍以上の質量を有することがより好ましい。
【０１２０】
また、シート材情報検知装置を、例えば特開２００４−２６４８６号公報に記載されているように、シート材へ衝撃を印加することを利用してシート材の物性に関する情報を取得してもよい。この場合、シート材を介して衝撃付与部と衝撃受け部とが接触する際に、シート材が撓んで、両者に接触する構成が好ましい。
【０１２１】
シート材の圧縮に関する情報と撓みに関する情報を包含した信号が得られるからである。
【０１２２】
なお、画像形成のための加熱等の処理プロセスの前後の両方で、シート材の情報を取得する場合は、次のような構成にすることが望ましい。処理プロセスの前後において、シート材の同一面に衝撃を加えて、情報を検知するのがよい。シート材の裏と表とでは、表面性等が異なる場合があるからである。勿論、衝撃を加えることにより情報を取得せずに、例えばシート材へあてた光の照射による散乱光や反射光や透過光を利用して、紙に関する情報を取得する場合も同様である。
【０１２３】
次に、本実施の形態の実施例について説明する。
【０１２４】
まず、実施例に係るシート材処理装置の構成について説明する。
【０１２５】
本実施例に係るシート材処理装置を構成するシート材情報出力装置１Ａに設けられるシート材情報検知装置（後）１としては、図２に示すように外力印加部材１０、ばね１１、カム１２、モータ１３から構成される外力印加手段１ａを備える。さらに、感圧素子１４、受け部材１５、固定材１６、台座１７を有する外力検知手段１ｂとを備えている。なお、受け部材１５の表面と、台座１７に設けられたシート材摺動面１８との間で所定の深さの段差部が形成されている。
【０１２６】
さらに、外力検知手段１ｂは、押えばねと曲面を有する押え材からなり、シート材Ｐをシート材摺動面１８との間に挟み込んで図中の高さ方向の位置決めを行うシート材押え１９を有している。さらに、シート材Ｐが搬送状態にある場合、シート材Ｐの位置をモニタしてシート材情報検知装置（後）１の動作タイミング等を決定する紙端検知センサ２０とを有している。なお、このシート材押え１９及び紙端検知センサ２０は、シート材Ｐの搬送経路を構成する搬送ガイド２１，２２のうちの一方の搬送ガイド２１に固定されている。
【０１２７】
ここで、このようにシート材押え１９によりシート材Ｐをシート材摺動面１８との間で挟み込むことにより、例えばシート材Ｐの搬送途中でシート材情報を検知する際における、シート材のバタツキなどの不要な振動を抑えることができる。なお、このシート材押え１９は、シート材Ｐを適宜変位させる力を発生させるばねやソレノイドなどのアクチュエータ、及びシート材Ｐの振動を抑えるためゴムなどの防振材や慣性質量をもつウエイトなどの制振機構で適宜構成される。特にシート材Ｐと接触する部分は摩擦が少なく耐磨耗性の高い材質で構成される。
【０１２８】
また、シート材Ｐは張力がない緩んだ状態の場合には、不要なうねりやたわみが生じるので、シート材押え１９はシート材Ｐに対して適当な引っ張り張力を与える構成が好ましく、このようにすることで安定した情報検知が可能になる。さらに、シート材押え１９は、特に搬送中のシート材Ｐとの接触により磨耗などの劣化が生じるので、シート材情報の検知を行うとき以外は搬送経路外に退避するような構成も好ましい。ただし、対磨耗性を有する押え材を用いる限りは固定式でもかまわない。
【０１２９】
そして、このような構成の本実施例のシート材情報検知装置（後）１において、外力印加手段１ａは、例えば金属製の棒などの所定質量の外力印加部材１０をバネ１１により加速してシート材Ｐに所定の速度で衝突させる。そして、シート材Ｐと外力検知手段１ｂに衝撃を与える。ここで、外力印加部材１０の質量は、シート材Ｐの測定対象となる面積の重量に対して１／１０乃至１０倍程度が好ましい。一例として１００ｇ／ｍ２程度の坪量のＬｅｔｔｅｒサイズ（約２１５．９×２７９．４ｍｍ）の紙を検知対象とする場合は、０．５ｇ乃至５０ｇの範囲が好ましい。
【０１３０】
また、衝突速度は、シート材Ｐを変形させるのに十分な値とすることが必要である。このような衝突速度としては、検知対象が上記と同様のものであれば、外力印加部材１０の質量や、重力などの加速度の有無にもよるが０．０５ｍ／ｓｅｃ．乃至５ｍ／ｓｅｃ．の範囲が好ましい。
【０１３１】
もちろん、検知対象がより薄い場合は外力印加部材１０の質量・衝突速度ともにより小さな値をとるし、より厚い場合はより大きな値をとる。いずれの場合でも、シート材Ｐの破壊が起こらない範囲、より好ましくはシート材Ｐに打痕や折れ曲がりなどが起こらない範囲で決定される。本実施例では、外力印加部材１０として、ステンレス材（ＳＵＳ３１６）からなる、質量４ｇ、先端形状は半径２０ｍｍの球面加工を施したハンマーを用いる。
【０１３２】
また、印加する外力は、例えば多段のカム１２でばね１１に蓄えたエネルギーを複数回にわたって解放することで、複数回の衝突を起こさせる構成とした。なお、夫々の衝突に際して、外力の値（例えば速度）は同一としても良く、このように外力の値を同一とした場合は、例えばその際の出力の平均を取るなどの統計処理を行って情報の精度を高めることができる。また、外力の値を異ならせた衝突を行っても良い。外力の値を異ならせた場合は、シート材の反応が異なる為、より多面的な情報を得ることができる。
【０１３３】
本実施例では、２段階のカム１２及びモータ１３を用い、外力印加部材１０をシート材Ｐに対して、０．５ｍｍ／ｓｅｃ．及び０．２ｍ／ｓｅｃ．で、速度を変えて強弱２回衝突させることで外力を印加し、シート材情報検知を行う構成とした。ここで、２回の外力印加の間隔は、０．１ｓｅｃ．となるように設計した。また、外力印加時以外、とりわけシート材Ｐの搬送に伴いシート材先端が外力印加部材１０の近傍を通過する時点においては、両者の衝突を防止するため外力印加部材１０を搬送ガイド２１の搬送経路側の面より後退させておく設計としている。
【０１３４】
さらに、本実施例のシート材情報出力装置１Ａにおいては、シート材情報検知装置（後）１、並びにシート材情報検知装置（前）３を別々に設け、両者とも前記構成のものを用いた。また、本実施例では、シート材Ｐがない状態で、同様に外力印加と検知とを行い、その際の信号を基準値として用いるようにしている。
【０１３５】
なお、このシートなし時の信号は、シート材情報検知装置自体の状態検知としても用いる。例えば、シート材なし時の信号の値が所定の範囲を越えた場合は、シート材情報検知装置１，３の異常と判定して故障表示や調整もしくは交換の指令を出す。あるいはシート材情報検知装置１，３を使用しないモードにシート材処理装置の動作を切り替える処置を行う。
【０１３６】
また、シート材Ｐとして紙類を使用する際は紙から発生する塵芥（以下、紙粉という）が付着する場合がある。あるいはシート材処理装置が、レーザービームプリンタや複写機などの粉体のトナーを用いる装置の場合は、飛散したトナーが付着したりして、シート材情報検知装置１，３の性能低下を招くことがある。この問題に対しては、シート材Ｐがない状態での外力印加で、適当な振動を付与することで上記の紙粉やトナーを脱落させてクリーニングを行うこともできる。
【０１３７】
また本実施例では、感圧素子１４として、配線引き出し部を除いて５ｍｍ×５ｍｍの大きさで０．３ｍｍの厚さのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックス板の両面に銀電極を形成したものを用いた。また、受け部材１５には、シート材搬送と平行方向に７ｍｍ、直交方向に５ｍｍの大きさで最厚部で１．５ｍｍの厚さを持ち、シート材搬送と平行方向の断面がかまぼこ型になる曲面形状のステンレス材（ＳＵＳ３１６）板材を用いた。さらに、この感圧素子１４は、５ｍｍ×５ｍｍの大きさで１．５ｍｍ厚さのステンレス材（ＳＵＳ３１６）からなる固定材１６に接着され、この固定材１６を介して高摺動性のＰＢＴ樹脂からなる台座１７に接着した。
【０１３８】
また、本実施例では、台座１７にシート材搬送方向の間隔（以下幅Ｗ）が１０ｍｍとなるようにシート材摺動面１８を２箇所設けると共に、受け部材１５の表面（外力印加部材１０先端に対向する箇所）が低くなるよう段差深さｄが０．３ｍｍの凹状の構造とした。なお、この段差構造は、外力印加によって、シート材Ｐを段差構造内に屈曲変位させることができる形状とする。なお、この段差構造の幅Ｗ、段差深さｄは、検知したい情報に応じて適宜選択される。段差深さｄが０の場合も含まれる。
【０１３９】
さらに、本実施例では、シート材押え１９として、ステンレス（ＳＵＳ３１６）からなる曲面を有する押え材を、押えばねで押し込み、シート材Ｐをシート材摺動面１８との間に挟み込む構成とした。
【０１４０】
また、本実施例では、シート材Ｐの位置をモニタしてシート材情報検知装置１の動作タイミング等を決定する紙端検知センサ２０としては、以下センサを用いることができる。即ち、光学式のフォトカプラ、力学式のフラップ式センサなど、使用するシート材Ｐの先端が通過したことを検知できるセンサであれば、特に限定されずに用いることができる。
【０１４１】
なお、本実施例においては、図２において搬送されてくるシート材Ｐは、その先端がまず紙端検知センサ２０を通過し、この時点から搬送速度等を鑑みて適当な時間の後にシート材情報検知装置１，３の動作タイミングを設定するようにしている。なお、この紙端検知センサ２０は、静止しているシート材Ｐの情報を検知する場合や、予めシート材Ｐがシート材情報検知装置１，３を通過するタイミングが分かっている場合（例えば専用のシート材ピックアップ機構を有する場合、など）には不要である。
【０１４２】
次に、本実施例に係るシート材情報検知装置１，３のシート材情報検知動作について説明する。
【０１４３】
まず、外力印加手段１ａによってシート材Ｐに外力が印加される（以下、工程Ｓ１という）。次に、印加された外力によってシート材Ｐが屈曲し、外力印加手段１ａの外力印加部材１０に減速の力が加わる（以下、工程Ｓ２という）。この後、外力印加部材１０と一体的にシート材Ｐが、外力検知手段１ｂ（受け部材１５）に衝突し、これによりシート材Ｐが圧縮され、シート材Ｐを介して感圧素子１４に外力が伝播して検知される（以下、工程Ｓ３という）。
【０１４４】
即ち、工程Ｓ１において外力印加手段１ａより印加された外力は、工程Ｓ２においてシート材Ｐを屈曲および／または圧縮することによって減衰を受け、工程Ｓ３において最終的に外力検知手段１ｂによって検知される。このため、検知される外力の信号波形には、シート材Ｐのヤング率などの物性情報と、シート材Ｐの厚みなどの形状の情報が含まれることになる。その他にシート材Ｐの拘束条件や応力なども加味されるが、これらは不要な場合は、なるべくシート材Ｐが自由な状態で検知を行う。
【０１４５】
ここで、本実施例では、前記の２種類の外力を印加して検知を行うとともに、シート材Ｐがないときの信号も加味するので、高精度な情報検知が可能である。
【０１４６】
なお、シート材Ｐの材質や外力の大きさ、溝の形状などによっては、前記工程Ｓ２の段階で外力印加手段１ａが反発力を受けて、溝の底部に衝突する前に跳ね返されてしまうことがある。この場合には、シート材Ｐが一定以上のたわみ剛性を有すると言う情報を得ることができ、本発明の範疇であることはいうまでもない。
【０１４７】
以上、本実施例のシート材情報検知装置１，３のシート材情報検知動作を説明したが、これは模式的に示したにすぎない。実際の装置においては、外力印加などに伴って発生する振動などにより部材同士が複数回衝突と反跳を繰り返したりすることがあるが、これは本発明の原理を妨げるものではない。
【０１４８】
次に、本実施例に係るシート材情報出力装置１Ａを構成するシート材情報処理装置２について説明する。このシート材情報処理装置２は、以上述べてきたシート材情報検知装置１，３より発生する電気信号を処理するものである。既述した図３に示したような、外力検知手段１ｂからの出力電圧の値をシート材の強さ（こわさ）に対応する信号に変換して出力するものである。
【０１４９】
なお、図３においては、既述した外力印加手段１ａにより、４ｇの外力印加部材１０を０．２ｍ／ｓｅｃでシート材Ｐに衝突させたときの値を代表例として示している。
【０１５０】
そして、本実施例のシート材情報処理装置２は、シート材の強さ（こわさ）を、図３に示した出力電圧よりおおむね以下の式にて変換する。
・シート材の強さ（こわさ）（Ｎ）＝Ａ×出力電圧（Ｖ）＋Ｂ；Ａ、Ｂは定数
【０１５１】
なお、図３の例では、Ａは約−６６７、Ｂは約−４００である。
【０１５２】
そして、このようにして求めたシート材Ｐの強さ（こわさ）に関する情報を、適当な端子電圧（例えば、０Ｖ〜５Ｖ）に分配して変換出力するようにしている。なお、出力できる情報はこの限りではない。さらに、複数の信号の平均化や、シート材Ｐがないときに外力印加した際の出力等による相対値化、などの統計的な処理も適宜行う。
【０１５３】
さらに、本実施例のシート材情報処理装置２においては、好ましくは処理プロセスを経る前のシート材Ｐの状態との比較処理も行う。例えば、処理プロセスを経たシート材Ｐの状態を検知する装置をシート材情報検知装置（後）１とする。そして、処理プロセスを経る前のシート材Ｐの状態を検知する他のシート材情報検知装置を、シート材情報検知装置（前）３とする。そして当該シート材情報検知装置（後）１と、シート材情報検知装置（前）３からの入力を比較して、その変化量として出力することが好ましい。
【０１５４】
例えば、定着処理プロセス前後でシート材の強さ（こわさ）が変動する情報を出力する場合、二つのシート材情報検知装置１，３からの情報を処理して、強さ（こわさ）の変化量として変換し、適当な端子電圧（例えば０Ｖ〜５Ｖ）に分配して変換出力する。
【０１５５】
また、本実施例のシート材情報処理装置２では、処理プロセスを経る前のシート材Ｐの状態を検知するシート材情報検知装置（前）３からの出力を利用して、このシート材Ｐに対する処理プロセスの条件を制御しても良い。このようにすることで、より高品質なシート材処理が可能となる。
【０１５６】
さらに、本実施例のシート材情報処理装置２においては、上記のようなシート材Ｐの情報に係る特徴量を、予めシート材の信号が記録されたテーブルと照らし合わせて判定した情報として出力するようにしても良い。なお、シート材の信号が、環境条件、搬送の状態などに応じて異なる場合は、夫々に対応した複数のテーブルを用意してこれをもとに判定を行うと良い。また、シート材Ｐの信号が、環境条件、搬送の状態などに応じて異なる場合は、値を補正する処理を行っても良い。
【０１５７】
本発明の、シート材情報処理装置２では、上記特徴量、もしくは特徴量より判定した結果を、所定の計算式によりシート材情報に対応する制御値に変換して出力することもできる。即ち、例えば画像形成装置の一例である電子写真装置では、感圧素子の最大発生電圧に応じて定着装置の加熱のための電力を制御するパラメータ値を出力する、などを行うことができる。
【０１５８】
さらに、シート材Ｐに関して別の手段（例えば、人為的なセットされる用紙型番の入力や、別途設けられたセンサからの信号など）をあわせて判定してもよい。また、シート材情報処理装置２は、シート材情報検知装置１，３と一体化しても良いし、後述のシート材処理装置にＣＰＵなどの一部として組み込んでも良く、また外部ＰＣやネットワークサーバーなどに機能を預託しても良い。さらに、シート材Ｐに関する情報を取得するには、必ずしも全てを処理回路において判定する必要はなく、人が判定しても構わない。
【０１５９】
次に、このようなシート材情報処理装置２及びシート材情報検知装置１，３を備えたシート材情報出力装置１Ａを搭載したシート材処理装置の一例として電子写真装置について説明する。
【０１６０】
図１は、このような電子写真装置（シート材処理装置）の構成を示すものである。シート材情報出力装置１Ａ、シート材情報出力装置１Ａからの情報に基づいて処理プロセス条件を決定して制御するプロセス制御部１Ｂ、シート材Ｐに対して処理プロセスのすべてもしくは一部を行うプロセス部７を少なくとも有する。
【０１６１】
ここで、シート材情報出力装置１Ａは既述した構成のものである。プロセス制御部１Ｂは、シート材情報出力装置１Ａからの情報に基づいて処理プロセス条件を決定する制御部（ＣＰＵ）４、及び実際のプロセス部７の駆動を行うプロセス駆動回路５を少なくとも有する。さらに、必要に応じて外部ＰＣ等８と情報のやり取りを行う。
【０１６２】
なお、このプロセス部７は、図１では定着装置７として記載したが、この限りではなく、シート材Ｐの搬送、トナーの転写、定着、積載、製本など、シート材Ｐの処理を行うプロセス部、または全部のプロセス部を含む。
【０１６３】
次に、このような構成の電子写真装置におけるシート材処理方法の第一の例について図４に示す工程図を用いて説明する。
【０１６４】
なお、この処理方法は、特定のシート材Ｐｎ（ｎは正の整数）と、その後に処理を行うシート材Ｐｎ＋ｍ（ｎ、ｍは正の整数）とに対して処理プロセスを行う場合の処理方法である。処理プロセスを経たシート材Ｐｎの情報を検知して、その情報に基づき、その後で当該処理プロセスを行うシート材Ｐｎ＋ｍの処理条件を制御する。即ち、本実施例は、例えば複数のシート材を用いた連続コピーなどの処理の例である。また、電子写真装置では、特に定着工程前後のシート材Ｐの変化が大きいので、以下、これを例にとって説明する。
【０１６５】
工程１：処理プロセス前のシート材Ｐｎの情報を取得する
本工程は、まずシート材Ｐがない状態で、シート材情報検知装置１，３を動作させて、シート材がない場合の信号を取得し、基準信号としてメモリする。以下の工程ではこの基準信号との比較で値を算出する。次に、シート材Ｐｎを搬送し、シート材情報処理装置２によって、処理プロセス前のシート材Ｐｎの情報を取得して出力する。
【０１６６】
工程２：シート材Ｐｎに処理プロセスを行う
本工程は、シート材Ｐｎに定着処理プロセスを施すものであるが、この処理プロセスとしては白紙のシート材に対して画像形成をして排紙や製本をして結果物として排出するまでの一連の処理プロセス全体でも良い。また、この一連の処理プロセス中の、シート材のストック、搬送、先端合わせ、印刷画像のデータ処理、色材の転写、定着、排紙、積載、製本等々、個々の工程でも良い。なお、本工程の処理条件は、工程１で得られたシート材Ｐｎの情報に基づいて決定することも好ましい。
【０１６７】
工程３：処理プロセス後のシート材Ｐｎの情報を検知する
本工程は、工程１で説明したのと同様にして、シート材情報処理装置（後）１によって、処理プロセス後のシート材Ｐｎの情報を取得して出力する。ここで、シート材が処理プロセスで受けた変化は、場合によっては放置により短時間で回復する場合がある。例えば、定着工程で水分が蒸発した場合、処理装置内の環境に出た瞬間から回復し、数秒から数分間で概ね飽和する。したがって、このような場合は、次に述べるの工程４の直前に情報を検知するのが好ましい。
【０１６８】
工程４：シート材の情報を処理する
本工程では、工程３、または工程１と工程３で得られたシート材Ｐｎの情報より、電子写真装置の制御値を決定するのに必要な情報を抽出する。ここでは、例えば定着処理プロセス前後のシート材Ｐの剛性変化を検知し、その変化量を出力する。なお、適宜、平均値や、累積した情報の統計的処理なども行う。
【０１６９】
工程５：処理プロセスの電子写真装置の制御値を決定し、出力する
本工程では、工程４で得られた情報を元にして、処理プロセスのための制御値を決定して出力する。ここで、この制御値とは、電子写真装置において、処理プロセスを行う諸ユニットそれぞれの条件である。定着処理プロセスを例にとって説明すると、電子写真装置を起動したときのウォームアップ温度、印刷命令が来た際の立ち上げ制御、シート材Ｐが通過する際の温調プロファイル、連続処理時の再加熱温調プロファイルが挙げられる。さらにシート材Ｐが定着装置７を通過する速度や間隔（カット紙の場合）など、多数の項目にわたるものである。
【０１７０】
さらに、電子写真装置全体の制御を行うことが好ましい。この場合、制御値としては、電子写真装置の全体の運転調整を行うことがより好ましい。即ち、搬送、転写、定着などの条件に加えて、必要に応じて以下の条件を加味する。即ち、印刷する画像データの調整、全体の運転速度や印刷間隔などのマネジメント、カール補正、印刷後のシート材の積載や製本などの条件や、ステイプル条件なども加味し、適当な値に全体調整されるのがよい。なお、この制御値は、電子写真装置が自動で制御できるようにすることが好ましい。
【０１７１】
ここで、このような制御値を決定するに際しては、以下のことを考慮する。即ち、処理プロセス中に、シート材Ｐには本来の処理とは別に、ストック時の吸湿や乾燥、搬送時の屈曲や摩擦などの機械的ストレスによる変化が起きる。さらに、色材の転写による厚みなどの変化（同様にインクジェットプリンタの場合はインクに含まれる水分等の吸収による剛性変化）、定着時の加熱と加圧による水分蒸発や剛性や厚みの変化、などの変化が起きる。したがって、制御値を決定するに際には、これらの変化が、本来行いたい処理、例えば定着時であれば色材の固着の度合いなどが良好な範囲で、なるべく低減するような制御を行うことができる値とするのが良い。
【０１７２】
工程６：シート材Ｐｎ＋ｍに処理プロセスを行う
本工程では、工程５で得られた制御値を元にして、シート材Ｐｎ＋ｍに処理プロセスを行う。
【０１７３】
工程７：処理プロセスの電子写真装置の処理条件を変更する
本工程では、工程５で得られた制御値を元にして、処理プロセスの処理条件を変更する。この変更は、以上述べてきた工程により１回のみ行っても良いし、シート材Ｐの処理を行うごとに情報の取得と制御条件の変更を繰り返しても良い。またより好ましくは、取得した情報の履歴を記録して、さらに統計処理し、当該電子写真装置とシート材Ｐに関して最適な値に回帰するような解析により、順次処理条件を改良していくことが良い。
【０１７４】
なお、本実施例が適用される好ましい電子写真装置の処理プロセスの制御としては、例えば定着装置７に供給する電力値の制御がある。例えば、シート材Ｐは、定着工程での加熱や加圧によって強さ（こわさ）が変動（多くの紙の場合は増大、樹脂シート等の場合は軟化により減少）するが、この変化量に応じて、処理プロセス条件を決定する。例えば、処理プロセスで強さ（こわさ）が一定以上増大してしまった場合は、定着装置に供給する電力を抑制して、過大な強さ（こわさ）の増大を回避する。
【０１７５】
さらに、他の好ましい電子写真装置の処理プロセスの制御としては、例えば搬送条件の制御がある。これは、シート材Ｐが処理プロセスの加熱により軟化した場合などは、搬送を一時停止して温度低下を待ち、軟化が回復した時点で次の処理プロセスへまわすことなどである。
【０１７６】
そして、このような工程によりシート材Ｐを処理したところ、トナーの定着も良好で適正な画像が形成された。また、シート材Ｐの強さ（こわさ）も一定範囲に制御され、後工程も正常に行われた。さらに、シート材Ｐの質感を大きく損なうことが回避され、良好なシート材処理を行うことが出来た。
【０１７７】
なお、既述した工程１は、例えば事前にシート材Ｐの型番をインプットしたり、この情報にさらに別途センサで計測した温度・湿度などを加味することである程度推測することにより取得してもかまわない。そして、この場合は、シート材処理方法の第２の例である図５に示す工程図のようになる。なお、図５に示す工程図は、図４の工程図における工程１を省略し、以下の工程の工程番号を一つづつ繰り上げているが、対応する各工程の詳細は図４の工程図とおおむね同一であるので、詳しい説明は省略する。
【０１７８】
次に、電子写真装置におけるシート材処理方法の第３の例について図６に示す工程図を用いて説明する。なお、この例は、複数の処理プロセスを、特定のシート材Ｐｎ（ｎは正の整数）に対して行う場合、処理プロセスを経たシート材Ｐｎの情報を検知して、その情報によりその後の処理プロセスの処理条件を制御する例である。即ち、例えば一枚のシート材に対して２回の画像形成を行う、両面コピーなどの処理の例である。なお、各工程において、工程１、工程３、工程４及び工程６は、概要が既述した図４に示す各工程と同様であるので説明は省略する。
【０１７９】
工程１：処理プロセス前のシート材Ｐｎの情報を取得する
工程２：シート材Ｐｎに第一の処理プロセスを行う
本工程では、シート材Ｐｎに画像形成の第一の処理プロセスを行う。この第一の処理プロセスは両面コピーの第一面の画像形成である。また、この第一の処理プロセスは第一面の画像形成中におけるシート材Ｐのストック、搬送、先端合わせ、印刷画像のデータ処理、色材の転写、定着、排紙、積載、製本等々、個々の工程でも良い。なお、本工程の処理条件は、工程１で得られたシート材Ｐｎの情報に基づいて決定することも好ましい。
【０１８０】
工程３：第一の処理プロセス後のシート材Ｐｎの情報を検知する
工程４：シート材の情報を処理する
工程５：第二の処理プロセスの電子写真装置の制御値を決定し出力する
本工程では、工程４で得られた情報を元にして、第二の処理プロセスのための制御値を決定して出力する。ここで、この後段の第二の処理プロセスの制御値の決定は、シート材Ｐに対して複数の処理プロセスを行う際の、前段の処理プロセス後のシート材Ｐの変化などの情報により決定する。
【０１８１】
例えば両面コピーの処理などにおいて、一面目の画像形成の定着においてシート材Ｐの強さ（こわさ）が過剰に増大した場合、二面目の定着条件を強さ（こわさ）の増大を抑制するように、定着装置への供給電力を下げて定着装置温度をやや下げる。そして、水分の過剰な蒸発を防いだりするものである。また、強さ（こわさ）の増大より蒸発による水分量の減少を換算し、例えば、それによるシート材Ｐの縮みなどを推算して、形成する画像データの伸縮を行うなども本発明の範疇である。
【０１８２】
具体的な制御値に関しては、既述した図４に示す工程図の場合と同様である。
【０１８３】
工程６：シート材Ｐｎに第二の処理プロセスを行う
なお、処理プロセス制御としては、このような両面コピーの制御のほか、例えば、転写に供給する電圧の制御がある。ここで、この転写電圧は、シート材の抵抗値に応じて適当な値が決められる。例えば、シート材Ｐとして紙を用いた場合、シート材Ｐの第一の処理プロセスにおける定着工程での加熱により水分が蒸発して、抵抗率が変化するとともに、強さ（こわさ）が増大する。そして、この強さ（こわさ）の増大量の変化を検知し、これを含水率の変化に換算することにより、最適な転写条件を制御することが出来る。
【０１８４】
近年、シート材などの媒体に対して、画像形成、画像読み取り、搬送、画像定着等の処理を行う画像形成装置、プリンタ、ファックス等のシート材処理装置においては、以下のような対応がなされている。即ち、高画質化、処理の高速化の要求が高まるにつれて、様々なセンサを用いて処理に関連する情報を取得し、これを用いて処理条件の最適化を図ることが行われている。
【０１８５】
しかし、このような従来のシート材処理装置には、もとより結果物である処理後のシート材、及びシート材に対して形成された画像などが高品位であることが求められる。例えば、定着処理プロセスでは、同一の条件であってもシート材の種類や状態によってシート材の変化が異なり、強さ（こわさ）の変化やカールなどが起きて紙質が大きく損なわれる場合があった。
【０１８６】
特に、多色の画像を重ね書きするカラーコピーや両面コピーなどシート材に複数回の処理プロセスを施す装置、あるいは連続印刷など大量の同一種のシート材に対して処理プロセスを施す装置においては、この問題は深刻であった。さらにシート材に対し製本等の処理プロセスを施す装置においては、この問題は深刻であった。
【０１８７】
第２実施形態のシート材情報処理装置２は、このような現状に鑑みて構成され制御されており、良好なシート材処理を行うことのできる画像形成装置を提供している。言い換えれば、シート材情報検知装置１によって処理プロセスを経たシート材Ｐの情報を検知し、処理プロセスによるシート材Ｐの変化を検知すると共に処理プロセスを制御することにより、良好なシート材処理を行うことができる。
【０１８８】
＜発明との対応＞
シート材情報出力装置１Ａは、シート材Ｐに外力を印加する外力印加部材１０と、外力印加部材１０により印加された外力をシート材Ｐより検知する外力検知手段１ｂとを備える。また、外力検知手段１ｂの検知結果に基づきシート材Ｐに関する情報を取得するシート材情報処理装置２を備える。外力検知手段１ｂは、厚み方向に作用した圧縮力に応じた電気信号を出力する感圧素子１４を備える。さらに、シート材Ｐを介して外力印加部材１０を受け止めて感圧素子１４の全面に圧縮力を及ぼす受け部材１５と、受け部材１５との間隔に感圧素子１４を挟み込んで感圧素子１４に一体に固定され、感圧素子１４に作用する曲げ力に抵抗する固定材１６とを備える。
【０１８９】
このような構造によって、圧縮力は、感圧素子１４の全面に隈なく作用しており、圧縮変形以外は、曲げばかりでなく、せん断、横滑り（ずれ）、ねじれ等の変形と、これらの変形に伴う応力発生とが効果的に抑制されている。そして、固定材１６と受け部材１５とを用いたサンドイッチ構造によって、感圧素子１４の中心と周辺とで応力差を生じても感圧素子１４を湾曲させるモードの振動が発生しにくく持続しにくい。そもそも、上記サンドイッチ構造によって応力分散されるので、受け部材１５の中心に外力印加部材１０を衝突させても、感圧素子１４の中心と周辺との間で応力差が発生しにくい。これにより、感圧素子１４を湾曲させるモードの振動によって発生する感圧素子１４の出力ノイズは問題とならないレベルにまで抑制されている。
【０１９０】
シート材情報出力装置１Ａにおけるシート材情報処理装置２は、処理プロセスを経る前のシート材Ｐに印加された外力と、処理プロセスを経た後のシート材Ｐに印加された外力とを検知する。
【０１９１】
シート材情報出力装置１Ａにおけるシート材情報処理装置２は、処理プロセスを経る前のシート材Ｐの情報と、処理プロセスを経たシート材Ｐの情報により、処理プロセスにおけるシート材Ｐの状態の変化量を検知する。そして、検知した変化量に基づいてシート材Ｐの情報を検知出力する。
【０１９２】
シート材情報出力装置１Ａは、処理プロセスを経る前のシート材Ｐの情報を検知する他のシート材情報検知装置３を備える。
【０１９３】
シート材情報検知装置１は、シート材Ｐの表面に外力印加部材１０を衝突させ、シート材Ｐを介して受け部材１５で受け止めた衝撃を感圧素子１４で検知する。感圧素子１４を受け部材１５と固定材１６とで挟み込んだ構造によって、感圧素子１４を衝撃によりあまり曲げ変形させることなく専ら圧縮変形させる。シート材情報処理装置２は、圧縮変形によって感圧素子１４が出力する電圧信号を検知し、電圧信号に基づいてシート材Ｐを識別する。
【０１９４】
シート材情報出力装置１Ａは、画像形成装置に搭載可能である。そのような画像形成装置は、シート材Ｐに対し画像形成の処理プロセスを施すプロセス部を備え、シート材情報出力装置１Ａから出力されるシート材情報に応じてプロセス部のシート材処理条件を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置等のシート材処理装置の構成を示す図。
【図２】上記シート材処理装置に備えられたシート材情報出力装置に設けられたシート材情報検知装置の構成の一例を示す図。
【図３】本発明に係るシート材情報検知装置の出力の一例を示す図。
【図４】本発明に係る電子写真装置におけるシート材処理方法の第１の例に係る工程図。
【図５】本発明に係る電子写真装置におけるシート材処理方法の第２の例に係る工程図。
【図６】本発明に係る電子写真装置におけるシート材処理方法の第３の例に係る工程図。
【図７】第１実施形態のシート材識別装置の構成の説明図である。
【図８】シート材識別装置を搭載した画像形成装置の構成の説明図である。
【図９】検知部の斜視図である。
【図１０】比較例の検知部の斜視図である。
【図１１】第１実施形態と比較例とにおける圧電素子の応力分布の比較図である。
【図１２】第１実施形態における圧電素子出力の衝撃オフセット位置依存性の線図である。
【図１３】第１実施形態と比較例とにおける圧電素子出力のピーク値の分布の比較図である。
【図１４】第１実施形態と比較例とにおける圧電素子の出力と温度との関係の線図である。
【符号の説明】
【０１９６】
１Ａ  シート材情報出力装置
１Ｂ  プロセス制御部
１  シート材情報検知装置（後）
１ａ  外力印加手段
１ｂ  外力検知手段
２  シート材情報処理装置
３  シート材情報検知装置（前）
７  プロセス部
１０  外力印加部材
１４  感圧素子
１５  受け部材
１６  固定材
Ｐ  シート材
４０  シート材識別装置
４２  衝撃印加部材
４３  筐体構造
４５  シート材
４６、４７  シート搬送ガイド
５０  コイル
５１  電源
５２  コントローラ
５３  検出回路部
５４  制御手段（制御部）
５５  画像形成手段（画像形成プロセス部）
５６  シート材搬送経路
１００  検知部
１０１  衝撃受け部材
１０２  圧電素子
１０３  支持部材
１０４  緩衝部材（ダンパー部材）
【図１】
0004684939.tif 000002
【図２】
0004684939.tif 000003
【図３】
0004684939.tif 000004
【図４】
0004684939.tif 000005
【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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【図１４】
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