(57)【要約】【課題】  簡単な構成で、かつ高速でシート材の識別を行うことのできるシート材識別装置を提供する。【解決手段】  第１の支持手段により、衝撃印加部１０４Ａに設けられると共にシート材１０６に向って移動し、シート材１０６に衝撃を加える衝撃印加手段１０１を、移動可能に、かつ回転可能に支持すると共に、衝撃印加手段１０１がシート材１０６に衝撃を加える方向に移動した後、元の位置に復帰させるようにする。また、シート材１０６を介して伝えられる衝撃を検知する検知部１１１Ａに、衝撃が加えられたシート材１０６と当接して移動する検知手段１０８を、衝撃印加手段１０１とシート材１０６が通過可能な間隔を設けて対向して配置する。そして、この検知手段１０８を、第２の支持手段により、移動可能に、かつ回転可能に支持すると共に、検知手段１０８が衝撃が加えられたシート材１０６と当接して移動した後、元の位置に復帰させるようにする。【選択図】      図２
2005172436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材に衝撃を加え、前記シート材を介して伝えられる前記衝撃に基づいて前記シート材を判別するためのシート材識別装置であって、
前記シート材に衝撃を印加するための衝撃印加部と、
前記シート材を介して伝えられる前記衝撃を検知するための検知部とを備え、
前記衝撃印加部と前記検知部とは互いに対向して前記シート材の搬送方向を規制することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項２】
前記シート材に衝撃を加える衝撃印加部に設けられると共に、前記シート材に向って移動し、該シート材に衝撃を加える衝撃印加手段と、
前記検知部に設けられると共に、前記衝撃印加手段と前記シート材が通過可能な間隔を設けて対向して配置され、前記衝撃が加えられたシート材と当接して移動する検知手段と、
前記衝撃印加手段を移動可能に、かつ回転可能に支持すると共に、該衝撃印加手段が前記シート材に衝撃を加える方向に移動した後、元の位置に復帰させる第１の支持手段と、
前記検知手段を移動可能に、かつ回転可能に支持すると共に、該検知手段が前記衝撃が加えられたシート材と当接して移動した後、元の位置に復帰させる第２の支持手段と、
を備えた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】
前記第１の支持手段により回転可能に保持される前記衝撃印加手段を、球形状、或は円筒形状としたことを特徴とする請求項２記載のシート材識別装置。
【請求項４】
前記第２の支持手段により回転可能に保持される前記検知手段を、球形状、或は円筒形状としたことを特徴とする請求項２記載のシート材識別装置。
【請求項５】
前記第１の支持手段は前記シート材に衝撃を加える方向に移動した衝撃印加手段を、前記第２の支持手段は前記衝撃が加えられたシート材と当接して移動した検知手段を、それぞれ弾性的に元の位置に復帰させることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載のシート材識別装置。
【請求項６】
前記第１の支持手段は前記シート材に衝撃を加える方向に移動した衝撃印加手段を、前記第２の支持手段は前記衝撃が加えられたシート材と当接して移動した検知手段を、それぞれ空気圧、或いは液圧により元の位置に復帰させることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載のシート材識別装置。
【請求項７】
前記第１の支持手段は前記衝撃印加手段の回転軸を介して該衝撃印加手段を、前記第２の支持手段は検知手段の回転軸を介して該検知手段を、それぞれ支持することを特徴とする請求項２記載のシート材識別装置。
【請求項８】
前記衝撃印加部と前記検知部とを同一構成としたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のシート材識別装置。
【請求項９】
前記衝撃印加手段を前記シート材に向って移動させると共に、該衝撃印加手段の移動量を変更可能な移動手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のシート材識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材識別装置に関し、特にシート材に衝撃を加えることによりシート材の種類を識別するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
そして、これら各種のシート材に画像を形成する場合、シート材の種類（材質或は厚さ等）に応じた搬送速度、定着温度等の条件で画像を形成する必要があり、このため使用するシート材の種類を、画像形成装置に一体に、或は別途設けたシート材識別装置により識別するようにしている。
【０００４】
ここで、このようなシート材識別装置としては、例えば振動印加部材によりシート材に振動を与えると共に、この時の振動エネルギーと、シート材を介して伝わる振動エネルギーに応じた圧電素子等のセンサからの出力電圧から、シート材の識別をするようにしたものがある。（特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１２８６１５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような従来のシート材識別装置においては、シート材の種類を識別する際、シート材を、シート材に振動エネルギーを与えるための振動印加機構部と、シート材を介して伝わる振動エネルギーを受信するための圧電素子等のセンサを保持する保持機構との間に停止させ、この状態で識別動作を行うようにしている。このため、振動印加機構部、保持機構の他、シート材抑え機構や紙詰まり対策として通紙時の逃げ機構が設けられている。しかし、このようにシート材抑え機構や逃げ機構を設けた場合には、構造が複雑となるばかりでなく、部品点数が増加する。
【０００７】
また、シート材の識別を行う際、シート材を一旦停止させるようにした場合には、シート材の識別を行うたびにシート材を停止させなければならず、例えばシート材識別装置を画像形成装置等に組み込むようにした場合には、画像形成装置等の性能に影響を及ぼすことになる。
【０００８】
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、かつ高速でシート材の識別を行うことのできるシート材識別装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シート材に衝撃を加え、前記シート材を介して伝えられる前記衝撃に基づいて前記シート材を判別するためのシート材識別装置であって、前記シート材に衝撃を印加するための衝撃印加部と、前記シート材を介して伝えられる前記衝撃を検知するための検知部とを備え、前記衝撃印加部と前記検知部とは互いに対向して前記シート材の搬送方向を規制することを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明は、前記シート材に衝撃を加える衝撃印加部に設けられると共に、前記シート材に向って移動し、該シート材に衝撃を加える衝撃印加手段と、前記検知部に設けられると共に、前記衝撃印加手段と前記シート材が通過可能な間隔を設けて対向して配置され、前記衝撃が加えられたシート材と当接して移動する検知手段と、前記衝撃印加手段を移動可能に、かつ回転可能に支持すると共に、該衝撃印加手段が前記シート材に衝撃を加える方向に移動した後、元の位置に復帰させる第１の支持手段と、前記検知手段を移動可能に、かつ回転可能に支持すると共に、該検知手段が前記衝撃が加えられたシート材と当接して移動した後、元の位置に復帰させる第２の支持手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明は、前記第１の支持手段により回転可能に保持される前記衝撃印加手段を、球形状、或は円筒形状としたことを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明は、前記第２の支持手段により回転可能に保持される前記検知手段を、球形状、或は円筒形状としたことを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明は、前記第１の支持手段は前記シート材に衝撃を加える方向に移動した衝撃印加手段を、前記第２の支持手段は前記衝撃が加えられたシート材と当接して移動した検知手段を、それぞれ弾性的に元の位置に復帰させることを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明は、前記第１の支持手段は前記シート材に衝撃を加える方向に移動した衝撃印加手段を、前記第２の支持手段は前記衝撃が加えられたシート材と当接して移動した検知手段を、それぞれ空気圧、或いは液圧により元の位置に復帰させることを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明は、前記第１の支持手段は前記衝撃印加手段の回転軸を介して該衝撃印加手段を、前記第２の支持手段は検知手段の回転軸を介して該検知手段を、それぞれ支持することを特徴とするものである。
【００１６】
また本発明は、前記衝撃印加部と前記検知部とを同一構成としたことを特徴とするものである。
【００１７】
また本発明は、前記衝撃印加手段を前記シート材に向って移動させると共に、該衝撃印加手段の移動量を変更可能な移動手段を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、検知手段を衝撃印加手段とシート部材が通過可能な間隔を設けて対向して配置し、かつ第１の支持手段により、衝撃印加手段を回転可能に支持すると共に、第２の支持手段により検知手段を回転可能に支持することにより、シート材を搬送しながらシート材の識別を行うことができ、高速でシート材の識別を行うことができる。また、第１の支持手段により衝撃印加手段を、移動可能に、かつ衝撃印加手段がシート材に衝撃を加える方向に移動した後、元の位置に復帰させると共に、第２の支持手段により検知手段を移動可能に、かつ検知手段が衝撃が加えられたシート材と当接して移動した後、元の位置に復帰させるようにすることにより、簡単な構成でシート材の識別を行うことができる。
【００１９】
また、衝撃印加部と検知部とを同一構成とすることで、構造の単純化、コストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るシート材識別装置の概要構成を示す斜視図であり、同図において、１０４Ａはシート材１０６に振動（衝撃）を加える衝撃印加部である加振側ユニット、１１１Ａはシート材１０６を介して振動エネルギーが伝えられる受信側ユニットである。
【００２２】
ここで、この加振側ユニットは、図２に示すように加振側ユニット筐体１０４、シート材１０６に衝撃を加えてシート材１０６を振動させる衝撃印加手段である加振部材１０１、電圧印加回路１０５からの電圧印加により伸張する圧電素子（ピエゾ素子）１０２、加振部材１０１と圧電素子１０２との間に設けられ、圧電素子１０２の伸張を加振部材１０１に伝達する伝達部材１０３、加振部材１０１を保持する板バネ群１０７が設けられている。なお、この加振部材１０１と伝達部材１０３との間には所定のギャップｇ１が設けられている。
【００２３】
また、シート材１０６を介して伝えられる振動（エネルギー）を検知するための検知部である受信側ユニット１１１Ａには、受信側ユニット筐体１１１、衝撃が加えられて振動するシート材１０６に当接し、シート材１０６の振動が伝えられる検知手段である受信部材１０８、振動（衝撃）を受けて圧縮することによりセンス回路１１２に電圧信号を出力する圧電素子（ピエゾ素子）１１０、圧電素子１１０と受信部材１０８との間に設けられ、受信部材１０８が受けた振動（衝撃）を圧電素子１１０へ伝達する伝達部材１０９、受信部材１０８を保持する板バネ群１０７が設けられている。なお、受信部材１０８と伝達部材１０９との間には所定のギャップｇ２が設けられている。
【００２４】
また、受信部材１０８は加振部材１０１と対向して、かつ加振部材１０１との間に、シート材１０６が軽く接触または、非接触ですり抜けていくことができるギャップｇ３を有するシート材通過部Ｐを形成するように配されている。
【００２５】
ところで、同図において、１５０はシート材識別部であり、このシート材識別部１５０には、電圧印加回路１０５により印加される電圧及び圧電素子１１０から入力された電圧信号に応じてセンス回路１１２から出力される信号が入力されるようになっている。そして、シート材識別部１５０は、これらの信号に基づいてシート材の種類を識別するようにしている。
【００２６】
図３は、このように構成されたシート材識別装置におけるシート材１０６の識別動作を示したものであり、シート材１０６がシート材通過部Ｐに搬送されると、加振側の圧電素子（以下、加振圧電素子という）１０２に電圧印加回路１０５から電圧が印加され、これにより加振圧電素子１０２は電圧の大きさに応じて逆圧電効果により矢印方向に伸張する。そして、この加振圧電素子１０２の伸張は、伝達部材１０３から加振部材１０１に伝達され、これに伴い加振部材１０１はシート材側に押し出されてシート材１０６に衝突する。
【００２７】
一方、このように加振部材１０１がシート材１０６に衝突すると、この衝撃がシート材１０６と接している受信側の受信部材１０８に伝わり、これにより受信部材１０８は矢印方向に移動する。そして、このように受信部材１０８が矢印方向に移動すると、伝達部材１０９を介して受信側の圧電素子（以下、受信圧電素子という）１１０が圧縮され、受信圧電素子１１０から、圧電効果により伝達された振動（衝撃）の大きさに応じた電圧信号が発生する。そして、電圧信号は、センス回路１１２に入力される。
【００２８】
なお、加振後、加振圧電素子１０２及び受信圧電素子１１０は元の寸法に戻り、加振部材１０３及び受信部材１０８も元の位置に復帰する。
【００２９】
ところで、この電圧印加回路１０５からの印加電圧は、図４の（ａ）に示すように所定の間隔で、かつ段階的に増加するようになっている。また、このような電圧を印加することにより、加振部材１０１を移動させる移動手段である加振圧電素子１０２の伸張量（変位）は図４の（ｂ）に示すように段階的に増加する。
【００３０】
そして、このように加振圧電素子１０２の伸張量（加振ストローク）が変化すると、この加振圧電素子１０２の伸張量に応じて受信圧電素子１１０の発生電圧が変化するが、既述したように加振部材１０１と伝達部材１０３との間及び受信部材１０８と伝達部材１０９との間には、それぞれギャップｇ１，ｇ２が設けられており、またシート材通過部Ｐにもギャップｇ３が設けられていることから、加振圧電素子１０２の伸張量が所定量以下の場合には、加振部材１０１がシート材１０６に衝突したときの衝撃は、受信部材１０８に伝わらない。
【００３１】
即ち、加振側圧電素子１０２の変位量が下記の式を満たすまでは、受信圧電素子１１０からの電圧信号はゼロである。
（シート材通過部Ｐのギャップｇ３）−（シート材１０６の厚み）＋（加振部材１０１と伝達部材１０３のギャップｇ１）＋（受信部材１０８と伝達部材１０９のギャップｇ２）
＜  加振側圧電素子変位量
【００３２】
図４の（ｃ）は、このような受信圧電素子１１０の発生電圧の変化を示すものであり、図４の（ｂ）に示すように、加振圧電素子１０２の伸張量（変位）がａのときは、上記の式を満足しないことから、受信圧電素子１１０の発生電圧はゼロであるが、加振圧電素子１０２の伸張量（変位）がｂとなると、上記の式を満足することから受信圧電素子１１０から電圧信号が発生する。
【００３３】
そして、この受信圧電素子１１０から出力された電圧信号は、センス回路１１２に入力され、この後、この電圧信号に応じた信号がセンス回路１１２から、既述したように電圧印加回路１０５からの印加電圧と共にシート材識別部１５０に入力される。
【００３４】
ここで、加振部材１０１と伝達部材１０３のギャップｇ１と、受信部材１０８と伝達部材１０９のギャップｇ２は機械的に決まる既知の値となるため、シート材識別部１５０は、電圧印加回路１０５からの印加電圧がどの大きさとなったときに、受信側出力が入力されるようになったかを検知することで、上記の式によりシート材１０６の厚みを検知できる。また、このときの受信圧電素子１１０の出力結果により、シート材１０６の種類（材質等）を識別することができる。
【００３５】
ところで、本実施の形態において、加振部材１０１は、球形状、或はホイール形状（円柱形状）を有すると共に、図５に示すように両端部が上方、或は下方に湾曲したカップ形状の受け部４０１に回転自在に保持されている。さらに、この受け部４０１は、加振側ユニット筐体１０４に設けられた可撓性を有する支持体４０２で支持されている。
【００３６】
ここで、この支持体４０２には、２つのバネ４０３，４０４が加振部材１０１の移動方向にそれぞれ対向して設けられている。そして、支持体４０２は張力が釣り合った状態のバネ４０３，４０４により、加振前は図５の（ａ）に示す状態に保持されている。つまり、支持体４０２は、受け部４０１と、支持体４０２と、２つのバネ４０３，４０４により構成される第１の支持手段であるダンパー４００により、加振前は図５の（ａ）に示す状態に保持されるようになっている。
【００３７】
一方、加振時、加振圧電素子１０２が伸張し、加振部材１０１が押し出されると、これに伴い図５の（ｂ）に示すように受信側のバネ４０３を圧縮、圧電素子側のバネ４０４を伸張させながら、支持体４０２が変形する。なお、加振後、加振圧電素子１０２が元の寸法に収縮すると、受信側のバネ４０３の伸張、圧電素子側のバネ４０４の収縮作用により、支持体４０２は元の位置に復帰し、これに伴い加振部材１０１も元の位置に戻る。
【００３８】
つまり、加振部材１０１は、加振前は２つのバネ４０３，４０４により保持された支持体４０２に支持され、加振時には、受信側のバネ４０３を圧縮、圧電素子側のバネ４０４を伸張させ、かつ支持体４０２を変形させながらシート材１０６と衝突し、加振後はバネ４０３，４０４の復帰力により自動復帰する支持体４０２と共に元の位置に戻るようになっている。
【００３９】
ここで、加振部材１０１が球形状、或はホイール形状（円柱形状）を有すると共に加振部材１０１をカップ形状の受け部４０１に回転自在に保持する一方、ダンパー４００により加振部材１０１を押し出し可能に、かつ元の位置に復帰可能に保持することにより、シート材１０６を停止させることなく、シート材１０６に衝撃を加えることができる。
【００４０】
一方、伝達部材１０３も同様に、球形状、或はホイール形状（円柱形状）を有すると共に不図示の受け部に回転自在に保持され、さらに加振部材側と同じ構成の第２の支持手段である不図示のダンパーにより、受信圧電素子側に移動可能に、かつ元の位置に復帰可能に保持されており、これによりシート材１０６を停止させることなく、シート材１０６に加えられた衝撃を受信圧電素子１１０に伝えることができる。
【００４１】
このように、加振部材１０１及び伝達部材１０３を球形状、或はホイール形状（円柱形状）とする一方、加振部材１０１をダンパー４００により押し出し可能に、かつ元の位置に復帰可能に保持すると共に、伝達部材１０３をダンパーにより受信圧電素子側に移動可能に、かつ元の位置に復帰可能に保持することにより、シート材１０６を停止させることなく、シート材１０６の種類の識別を行うことができる。
【００４２】
そして、このように構成することにより、構成を単純化できるほか、搬送中であってもシート材１０６の識別が可能となる。これにより、高速化に対応しつつ、シート材１０６の種類に応じた画像プロセスへの最適化が可能となり、この結果、高画質化、省電力化が可能となる。さらに、加振側ユニット１０４Ａ（衝撃印加部）と受信側ユニット１１１Ａ（検知部）とを同一構成とすることで、構造の単純化、コストダウンを図ることができる。また、紙送りを妨げないため場所を選ばない設置、高速紙送りに対応することができる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００４４】
図６は、本実施の形態に係るシート材識別装置の要部斜視図である。なお、同図において、図２と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
【００４５】
同図において、５０１はホイール形状（円柱形状）を有した加振部材１０１の回転軸であり、この回転軸５０１には、２つのバネ５０３，５０４が加振部材１０１の移動方向にそれぞれ対向して設けられている。そして、この回転軸５０１は張力が釣り合った状態の、第１の支持手段であるダンパー５００を構成するバネ５０３，５０４により、加振前は同図に示す状態に保持されている。
【００４６】
一方、この回転軸５０１は、加振時、加振圧電素子１０２が伸張し、加振部材１０１が押し出されると、これに伴い受信側のバネ５０３を圧縮、圧電素子側のバネ５０４を伸張させながら、加振部材１０１と一体で受信側に移動する。なお、この回転軸５０１は、加振後、加振圧電素子１０２が元の寸法に収縮すると、受信側のバネ５０３の伸張、圧電素子側のバネ５０４の収縮作用により、元の位置に復帰し、これに伴い加振部材１０１も元の位置に戻る。なお、図示はしないが、伝達部材１０３も同様の構成の第２の支持手段であるダンパーにより回転軸を介して、受信圧電素子側に移動可能に、かつ元の位置に復帰可能に保持されている。
【００４７】
そして、このように加振部材１０１及び伝達部材１０３をホイール形状（円柱形状）とする一方、加振部材１０１を回転軸５０１を介してダンパー５００により押し出し可能に、かつ元の位置に復帰可能に保持すると共に、伝達部材１０３を回転軸５０１をダンパーにより受信圧電素子側に移動可能に、かつ元の位置に復帰可能に保持することにより、シート材１０６を停止させることなく、シート材１０６の種類の識別を行うことができる。
【００４８】
これにより、既述した第１の実施の形態と同様、シート材１０６を停止させることなく、シート材１０６の識別を行うことができる。
【００４９】
ところで、これまでの説明においては、加振部材１０１及び伝達部材１０３を移動可能に、かつ元の位置に復帰可能に保持するダンパー４００，５００としてバネを用いたもの例に挙げて説明したが、本発明は、これに限らずバネの変わりに空気圧や液圧を利用したダンパーを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシート材識別装置の概要構成を示す斜視図。
【図２】上記シート材識別装置の概要構成を示す断面図。
【図３】上記シート材識別装置のシート材識別動作を示す図。
【図４】上記シート材識別装置のシート材識別動作の印加電圧、加振ストローク及び受信側出力を示す図。
【図５】上記シート材識別装置に設けられたダンパーの動作を説明する図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るシート材識別装置の要部斜視図。
【符号の説明】
【００５１】
１０１          加振部材
１０２          加振圧電素子
１０４Ａ        加振側ユニット
１０６          シート材
１０８          検知手段
１１０          受信圧電素子
１１１Ａ        受信側ユニット
１５０          シート材識別部
４００          ダンパー
４０１          受け部
４０２          支持体
４０３，４０４  バネ
５００          ダンパー
５０１          （加振部材の）回転軸
５０３，５０４  バネ
Ｐ              シート材通過部
【図１】
2005172436.tif 000003
【図２】
2005172436.tif 000004
【図３】
2005172436.tif 000005
【図４】
2005172436.tif 000006
【図５】
2005172436.tif 000007
【図６】
2005172436.tif 000008