(57)【要約】【課題】  より確実にシートの種類を識別することのできるシート識別装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  搬送されるシートに当接してシートの種類を識別する識別手段１５にシートに当接する当接手段１５ａを設けると共に、シート変形手段１６によりシートを当接手段側に屈曲変形させ、当接手段１５ａを、当接手段１５ａの当接方向と逆方向に押圧する。そして、識別手段１５はシート変形手段１６により屈曲変形したシートによる、当接部材１５ａに対するシートの剛性に基づいた押圧力の大きさを加味してシートの種類を識別する。【選択図】      図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送されるシートに当接して前記シートの種類を識別する識別手段を備えたシート識別装置において、
前記識別手段に設けられ、前記シートに当接する当接部材と、
前記搬送されるシートを当接手段側に屈曲変形させ、前記当接部材を、該当接部材の当接方向と逆方向に押圧するシート変形手段と、
を備え、
前記識別手段は前記シート変形手段により屈曲変形したシートによる前記当接部材に対する該シートの剛性に基づいた押圧力の大きさを加味して前記シートの種類を識別することを特徴とするシート識別装置。
【請求項２】
前記識別手段は、前記シートの表面の凹凸及び前記屈曲変形したシートにより前記当接部材に作用する力の大きさに応じて信号を出力する圧電素子を備え、前記当接部材と前記圧電素子とにより前記シートの表面性と剛性を検知して前記シートの種類を識別することを特徴とする請求項１記載のシート識別装置。
【請求項３】
前記当接部材は、板金を少なくとも２箇所、それぞれ逆方向に湾曲させて形成され、かつ先端部を前記搬送されるシートと、該シートのシート搬送方向と鋭角を成すように当接するように設けられることを特徴とする請求項１又は２記載のシート識別装置。
【請求項４】
前記当接部材は、前記板金の固定端部と、前記固定端部に近接する湾曲部との間に平坦部を有し、前記平坦部に前記圧電素子を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載のシート識別装置。
【請求項５】
前記シート変形手段は、前記当接部材のシート搬送方向下流側に設けられ、前記シートを前記当接部材の方向に屈曲変形させながら下方に向けて搬送する下流側シート折り曲げ搬送路であることを特徴とする請求項１記載のシート識別装置。
【請求項６】
前記シート変形手段は、前記当接部材のシート搬送方向上流側に設けられ、前記シートを前記当接部材に当接させながら上方に向けて搬送する上流側シート折り曲げ搬送路であることを特徴とする請求項１記載のシート識別装置。
【請求項７】
前記シート変形手段は、前記当接部材のシート搬送方向上流側に設けられ、前記当接部材の前記シートと当接する先端部より高い位置からシートを該当接部材に向けて搬送するように配されたシート搬送手段であることを特徴とする請求項１記載のシート識別装置。
【請求項８】
前記当接部材は、前記シート搬送手段により搬送されたシートが垂れ下がる角度が前記シートの剛性に応じて変化する位置に前記先端部が位置するように配置されていることを特徴とする請求項７記載のシート識別装置。
【請求項９】
前記シート変形手段は、前記当接部材のシート搬送方向上流側及び下流側の少なくとも一方に設けられ、前記当接部材の前記シートと当接する先端部よりも高くなるよう形成された凸部であることを特徴とする請求項１記載のシート識別装置。
【請求項１０】
前記凸部は、前記シートの搬送を妨げないような高さと滑らかさを備えたものであることを特徴とする請求項９記載のシート識別装置。
【請求項１１】
前記シート変形手段は、前記当接部材のシート搬送方向上流側に設けられた上流側搬送手段と、前記当接部材のシート搬送方向下流側に設けられ、前記上流側搬送手段よりもシート搬送速度の遅い下流側搬送手段とにより構成され、前記上流側搬送手段と下流側搬送手段の間のシート搬送速度差によって前記シートを前記当接部材の方向に屈曲変形させるものであることを特徴とする請求項１記載のシート識別装置。
【請求項１２】
シートにトナー画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部の上流に設けられ、前記シートの種類を識別する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のシート識別装置と、
前記トナー画像が形成されたシートに圧接しながら加熱する加熱手段と、
前記シート識別装置からの識別信号に基づき前記加熱手段の制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記シート識別装置からの前記シートの剛性を加味した識別信号に基づき、前記シートの熱容量を推測する推測手段と、前記推測手段により推測されたシートの熱容量に応じて必要最小限の温度で前記トナー画像を前記シート上に溶融固着するための温度テーブルとを有し、前記温度テーブルに従って前記加熱手段の温度制御を行うことを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記シート識別装置からの前記シートの剛性を加味した識別信号に基づき、前記シートの熱容量を推測する推測手段と、前記推測手段により推測されたシートの熱容量に応じて必要最小限の加熱時間または加熱処理間隔で前記トナー画像を前記シート上に溶融固着するための時間テーブルとを有し、前記時間テーブルに従って前記加熱手段の加熱時間または加熱処理間隔を制御することを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１５】
シート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部と、
前記インク吐出式画像形成部の上流に設けられ、前記シートの種類を識別する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のシート識別装置と、
前記シート識別装置からの識別信号に応じて前記インク吐出式画像形成部のインク吐出量を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
シート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部と、
前記熱転写式画像形成部の上流に設けられ、前記シートの種類を識別する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のシート識別装置と、
前記シート識別装置からの識別信号に応じて前記熱転写式画像形成部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と、
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、シート識別装置及びこれを備えた画像形成装置に関し、特にシートの種類をシートの表面の凹凸だけでなく、シートの剛性を加味して識別するようにしたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
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ものであり、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、ファクシミリ等の画像形成装置では、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、定着手段によってシート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ようにしている。
【０００３】
又、他の例であるインクジェット方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、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シート上に画像形成するようにしている。
【０００４】
更に、他の例である熱転写方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、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シート上に画像形成するようにしている。
【０００５】
ところで、これら各種の画像形成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シート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、更に画像形成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シート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シート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画像形成装置では、使用されるシートが、表面が平滑なシート（以下、平滑紙という）の場合と、粗いシート（以下、ラフ紙という）の場合とでは、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を行う必要がある。
【０００８】
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ているが、この場合平滑紙に対しては常に過剰な温度で定着させることになる。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。
【０００９】
図１４は、このような画像形成装置の一例である電子写真方式を採用するプリンタの基本構成を示す図であり、この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。
【００１０】
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。
【００１１】
一方、画像が記録される紙等のシート７は、給紙カセット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７ｅ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７ｅ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７ｅによって転写上ガイド板９及び転写下ガイド板９ａ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。
【００１２】
なお、シート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シート７の表面が帯電している可能性があるため、この転写前搬送ローラ７ｅから転写ニップ部までシート７が搬送されるまでの間には、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が搬送中のシート７の背面側に接するように設けられ、接地されている。
【００１３】
そして、このように除電ブラシ８により除電された後、シート７には、転写部において、感光ドラム上のトナー５を静電的に引き付けてシート側に移動させるためにトナー５と逆極性の高電圧がシート背面の転写ローラ６に印加されることにより、トナー５が静電的に引き付けられてトナー像が転写されると共に、シート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付与される。
【００１４】
最後に、トナー像が転写されたシート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。
【００１５】
なお、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部１０において、感光ドラム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。
【００１６】
ところで、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、このような定着装置として、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装置が用いられてきた。
【００１７】
しかし、近年、更に加熱効率の高い方式として、このような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装置が用いられるようになっている。
【００１８】
この種のフィルム加熱型定着装置は、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。
【００１９】
ところが、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、シート表面の凹凸差によって加熱効率に差が生じ易く、このような定着装置を用いたプリンタ等の各種画像形成装置においては、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いる。
【００２０】
ここで、このような定着性の差をなくすためには、ユーザが使用しようとするシートの種類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。しかしながら、このように使用するシート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共に、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だけでなく、高温オフセットによる画像不良が生じたり、定着装置のトナー汚染を招く等の可能性があった。
【００２１】
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シートを用いてそれに応じたモード設定切り替えを行った後、その特殊シートを装置に残したままになることがあり、この場合、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。
【００２２】
さらに、設定可能な定着モードの数に関しても、実際のシート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、従来は、或る範囲の平滑度を有するシート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いることから、特定のシート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、シート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。
【００２３】
一方、インクジェット方式を採用する画像形成装置においては、使用されるシートが平滑紙の場合と、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、シート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、現状の画像形成装置では、これらの異なる表面性のシートに対してユーザが、予めそのシートの種類を画像形成装置に認識させる作業を行う必要があった。
【００２４】
又、熱転写方式を採用する画像形成装置では、使用されるシートが平滑紙の場合と、ラフ紙の場合と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。
【００２５】
以上のように、何れの方式を採用した画像形成装置においても、シート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シート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となる。しかし、このように条件を切り替えるため、ユーザに設定変更の手間を強いるような方法や、一部の画像形成装置に用いられているような複雑な構成や信号処理を必要とする光学式センサを用いる等の方法を採用した場合には、大幅なコストＵＰを招いてしまう。
【００２６】
そこで、従来から、画像形成装置にシート表面の粗さを検知することによりシートの種類を識別するシート識別装置を設け、このシート識別装置の識別結果に応じて画像形成条件を変更して画像形成するようにしたものがある。
【００２７】
ここで、このようなシート識別装置としては、例えば比較的安価且つ高速にシート表面粗さの検知が可能となるよう、シート表面に当接する当接手段がシート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ものが開示されており、その具体的構成として当接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（特許文献１及び特許文献２参照。）。
【００２８】
しかしながら、上記提案には実際にシート表面に当接させる当接部材（以下、プローブという）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、下流側の先端をシートに、斜めから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。
【００２９】
このため、発明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、プローブの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た。
【００３０】
そして、このような構造を、シート搬送を阻害することなく安価に実現する構成として、短冊状の板金を少なくとも２ヵ所、例えば２ヵ所折り曲げたＳ字型の側面形状を有するプローブを回動軸に回動可能に固定する構成のＳ字型表面性検知センサを考案した。さらに、このようなＳ字型表面性検知センサを、図１４に示す、給紙カセット７ａと手差しトレイ７ｂのシート搬送経路の合流部の、シート搬送方向下流側に設けられた転写上ガイド９に取り付け、１つのセンサで給紙カセット７ａまたは手差しトレイ７ｂのどちらからシート７を給紙しても、シート７の表面側からの検知が可能となるようにした。この結果、シート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。
【００３１】
ところで、このシートの種類を識別するための識別手段を構成するＳ字型表面性検知センサは、図１５の（Ａ）に示すように、シートに所定の当接圧で当接すると共に、圧電素子１５ｂが平坦部に設けられた当接部材であるＳ字型のプローブ１５ａと、プローブ１５ａの固定側端部が固定ネジ１５ｄにより固定されたプローブホルダー１５ｃと、プローブホルダー１５ｃが固定され、シート搬送方向と直交し、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動軸１５ｅとを備えており、プローブ先端部は、このプローブ回動軸１５ｅを中心として搬送平面に対して０．１Ｎ〜０．２８Ｎ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。
【００３２】
更に、このプローブ回動軸１５ｅは、軸受け１５ｆを介して転写上ガイド９を兼ねるセンサ保持板１５ｇの上面に固定されており、搬送平面としての搬送平面板１５ｈがシート搬送路上に設けられている。
【００３３】
なお、センサ保持板１５ｇの中央部には、図１５の（Ｂ）に示すように、Ｓ字型表面性検知センサ１５のプローブ先端部を搬送平面に当接させるため角穴１５ｉが開けられており、また圧電素子部表面とプローブ１５ａの板金表面からは検知信号を取り出すための信号線１５ｊがハンダ付けされて装置の電装部までセンサ保持板表面を長手方向に沿って引き回されている。
【００３４】
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、搬送されてきたシート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、ユーザは使用するシート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、画像形成装置を使用する事が可能となる。
【００３５】
【特許文献１】特開２０００−２９４６１８号公報
【特許文献２】特開２０００−３３４５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかしながら、上記構成のセンサを用いた従来のシート識別装置を用いて、実際に電子写真方式のプリンタの定着温度制御を行うための基礎検討として、各シートの紙類に対する必要且つ十分な最適定着温度が実際にどのように紙種に依存して変化するかを調べた結果、単純にシートの表面粗さのみで分類することが難しい場合があることが判明した。
【００３７】
図１６及び図１７は、このような実際の使用において生じる不具合を説明するための図であり、この評価においては、実際に使用される頻度の高い紙種を１２種類選んでいる。なお、図１６及び図１７において、各シートの名称の大文字の記号部が同じものは同じ表面性を示しており、大文字Ａで示されるＡタイプのシートは微細な凹凸が表面に均一に形成されているラフ紙、大文字Ｂで示されるＢタイプのシートは平滑紙を示し、大文字Ｃで示されるＣタイプのシートは表面に波型の修飾が施されたラフ紙を示している。また、各紙の数字部は坪量を示している。
【００３８】
図１６の（Ａ）は、これらの紙種を、基本的に坪量の小さなシートを左から右へと順にラフ紙と平滑紙を交互に並べ、最後にＯＨＰ用紙（以下、ＯＨＴという）を配置し、各シートに対して非接触表面粗さ計による平均表面粗さ＝Ｒａ［μｍ］の測定結果（ひし形プロット点）と、Ｓ字型表面性検知センサを用いて各シートの全長の１／４程度の距離を走査して表面性を検知させた際の検知信号を積分処理した信号レベル［ｖ］（四角型プロット点）とを比較したものであり、大小関係を見やすくするために各データのプロット点を折れ線グラフ表示させている。
【００３９】
この図から明らかなように、Ｓ字型表面性検知センサを用いたシート表面の検知結果は表面粗さ計の測定結果と非常に良い相関があり、ラフ紙と平滑紙を十分な信号マージンで識別することが可能であることがわかる。
【００４０】
むしろ、非接触表面粗さ計による測定結果の方が部分的に波型の凹凸のあるＣタイプの紙種の表面粗さの値が実際の凹凸の高さより低めに検出されており、これは測定器の測定エリアが狭い範囲に限定されていたことと、Ｒａとして平均化された影響によると思われる。また、センサの信号レベルは積分回路の後段に設けられた増幅回路によって任意のレベルに調整可能であり、今回の結果では最大値が５ｖ以内に収まるように調整している。
【００４１】
しかしながら、このように表面粗さを非常に正確に識別できるセンサを用いて温度制御を行ったとしても、実際の画像形成装置で各紙種を定着させた際に適正な定着性が得られる最適定着温度と表面粗さとの相関が一致していなければ適正な温度制御は実現できない。
【００４２】
図１６の（Ｂ）は、これを検証するために標準紙に対して毎分４５枚の定着が可能なフィルム加熱型定着装置を用いて実際に各紙種で適正な定着性が得られる定着温度と、Ｓ字型表面性検知センサの検知信号レベルとを比較した図である。
【００４３】
この図から明らかなように、ほとんどのラフ紙の定着温度が高くなることと、それらのシートに対するＳ字型表面性検知センサの検知信号レベルが高くなる点では一致しており、良い相関が認められるが、一方のＢタイプの平滑紙に対しては７５ｇや９０ｇの紙では問題無いが、１０５ｇ以上の紙において最適定着温度が高くなる傾向が認められる。
【００４４】
この場合、少なくとも１３５ｇと１６３ｇの平滑紙を７５ｇや９０ｇの平滑紙と同じ定着温度で定着すると定着性が不足することが予想され、ラフ並みの定着温度が必要であることがわかる。つまり、これらの紙種に対しては単純にシートの表面性だけで最適定着温度を決めることはできず、坪量まで考慮する必要があることがわかる。
【００４５】
なお、ラフ紙においても、坪量の最も小さな６０ｇ紙の最適定着温度は他のラフ紙の定着温度より低く、１０５ｇの平滑紙並みの定着温度で良いことがわかり、やはり坪量の差が最適定着温度に影響することがわかるが、このシートについては他のラフ紙並みの定着温度で制御されたとしても必要以上に過熱されるだけで定着性の不足を招く危険は無いため例外的に許容することは可能である。
【００４６】
図１７は各シートの最適定着温度と、シート厚を比較した図であり、この図から明らかなように、坪量の観点以外にも少なくとも平滑紙に関してはシートの厚みに依存して最適定着温度が高くなる傾向があることがわかる。なお、１３３ｇ紙と１６３ｇ紙の紙厚保の関係と最適定着温度の大小関係は逆転しているように見えるが、これは表面荒さの点で１３３ｇ紙の方がより粗いため、表面粗さと紙厚の差が複合的に作用した結果と考えられる。
【００４７】
以上のことから、電子写真方式のプリンタや複写機においては、その定着工程において使用されるシートの表面粗さ、即ち接触熱抵抗に相当する物理量を事前に検知して定着温度制御を行うだけでは十分ではなく、より広範囲な紙種に対してより高精度に定着温度の制御を行うには、使用されるシートの坪量や厚さ、即ち熱容量に相当する物理量をも検知しておく必要がある。なお、これは熱容量の高いシートほど表面に加えられた熱を内部に拡散しやすくなるため、接触熱抵抗が同じでも表面温度が上がりにくくなるという現象に基づいていると考えられる。
【００４８】
また、他の方式の画像形成装置に関しても、画像形成の前に使用するシートの坪量や厚みの差を知ることは重要であり、例えば、同じように熱エネルギーを用いて画像を形成する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プリンタではやはりシートの接触熱抵抗のほかに熱容量の差が消費電力に大きく影響する。
【００４９】
また、インクジェット方式の画像形成装置では、シートの表面粗さが粗い紙ほどインクが吸収されて濃度が低下しやすくなる傾向に加えて、同じ表面性のシート同士では厚さが厚いほど厚さ方向へのインクの拡散が増えてやはり濃度が低下しやすくなる傾向があり、逆に薄い紙に対してはインク量が多すぎると紙裏へのインクのにじみ、裏移りなどが懸念される。
【００５０】
更に、その表面に光沢やインクのにじみを調整するために樹脂製のコート層を設けたり、樹脂製のシートを用いるなど特殊なシートを使用する場合があり、この場合、これらのシートは、他のシートと画像形成に要する適切なインクの吐出量が異なっているため、そのようなシートを用いる際には事前にそのシートにあったモードに切り変えて使用する必要がある。
【００５１】
ここで、事前にこれらのシートの種類を検知できればユーザの手間を省くことが出来るようになるが、これらの特殊なシートの識別には表面性の検知だけでは不十分と考えられ、より確実にシートの種類を識別するためには、剛性や厚さ、坪量など多角的な情報を基に識別する必要がある。
【００５２】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、より確実にシートの種類を識別することのできるシート識別装置及びこれ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。
【課題を解決するための手段】
【００５３】
本発明は、搬送されるシートに当接して前記シートの種類を識別する識別手段を備えたシート識別装置において、前記識別手段に設けられ、前記シートに当接する当接部材と、前記搬送されるシートを当接手段側に屈曲変形させ、前記当接部材を、該当接部材の当接方向と逆方向に押圧するシート変形手段と、を備え、前記識別手段は前記シート変形手段により屈曲変形したシートによる前記当接部材に対する該シートの剛性に基づいた押圧力の大きさを加味して前記シートの種類を識別することを特徴とするものである。
【００５４】
また本発明は、前記識別手段は、前記シートの表面の凹凸及び前記屈曲変形したシートにより前記当接部材に作用する力の大きさに応じて信号を出力する圧電素子を備え、前記当接部材と前記圧電素子とにより前記シートの表面性と剛性を検知して前記シートの種類を識別することを特徴とするものである。
【００５５】
また本発明は、前記当接部材は、板金を少なくとも２箇所、それぞれ逆方向に湾曲させて形成され、かつ先端部を前記搬送されるシートと、該シートのシート搬送方向と鋭角を成すように当接するように設けられることを特徴とするものである。
【００５６】
また本発明は、前記当接部材は、前記板金の固定端部と、前記固定端部に近接する湾曲部との間に平坦部を有し、前記平坦部に前記圧電素子を設けたことを特徴とするものである。
【００５７】
また本発明は、前記シート変形手段は、前記当接部材のシート搬送方向下流側に設けられ、前記シートを前記当接部材の方向に屈曲変形させながら下方に向けて搬送する下流側シート折り曲げ搬送路であることを特徴とするものである。
【００５８】
また本発明は、前記シート変形手段は、前記当接部材のシート搬送方向上流側に設けられ、前記シートを前記当接部材に当接させながら上方に向けて搬送する上流側シート折り曲げ搬送路であることを特徴とするものである。
【００５９】
また本発明は、前記シート変形手段は、前記当接部材のシート搬送方向上流側に設けられ、前記当接部材の前記シートと当接する先端部より高い位置からシートを該当接部材に向けて搬送するように配されたシート搬送手段であることを特徴とするものである。
【００６０】
また本発明は、前記当接部材は、前記シート搬送手段により搬送されたシートが垂れ下がる角度が前記シートの剛性に応じて変化する位置に前記先端部が位置するように配置されていることを特徴とするものである。
【００６１】
また本発明は、前記シート変形手段は、前記当接部材のシート搬送方向上流側及び下流側の少なくとも一方に設けられ、前記当接部材の前記シートと当接する先端部よりも高くなるよう形成された凸部であることを特徴とするものである。
【００６２】
また本発明は、前記凸部は、前記シートの搬送を妨げないような高さと滑らかさを備えたものであることを特徴とするものである。
【００６３】
また本発明は、前記シート変形手段は、前記当接部材のシート搬送方向上流側に設けられた上流側搬送手段と、前記当接部材のシート搬送方向下流側に設けられ、前記上流側搬送手段よりもシート搬送速度の遅い下流側搬送手段とにより構成され、前記上流側搬送手段と下流側搬送手段の間のシート搬送速度差によって前記シートを前記当接部材の方向に屈曲変形させるものであることを特徴とするものである。
【００６４】
また本発明は、画像形成装置において、シートにトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部の上流に設けられ、前記シートの種類を識別する上記のいずれかに記載のシート識別装置と、前記トナー画像が形成されたシートに圧接しながら加熱する加熱手段と、前記シート識別装置からの識別信号に基づき前記加熱手段の制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００６５】
また本発明は、前記制御手段は、前記シート識別装置からの前記シートの剛性を加味した識別信号に基づき、前記シートの熱容量を推測する推測手段と、前記推測手段により推測されたシートの熱容量に応じて必要最小限の温度で前記トナー画像を前記シート上に溶融固着するための温度テーブルとを有し、前記温度テーブルに従って前記加熱手段の温度制御を行うことを特徴とするものである。
【００６６】
また本発明は、前記制御手段は、前記シート識別装置からの前記シートの剛性を加味した識別信号に基づき、前記シートの熱容量を推測する推測手段と、前記推測手段により推測されたシートの熱容量に応じて必要最小限の加熱時間または加熱処理間隔で前記トナー画像を前記シート上に溶融固着するための時間テーブルとを有し、前記時間テーブルに従って前記加熱手段の加熱時間または加熱処理間隔を制御することを特徴とするものである。
【００６７】
また本発明は、画像形成装置において、シート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部と、前記インク吐出式画像形成部の上流に設けられ、前記シートの種類を識別する上記のいずれかに記載のシート識別装置と、前記シート識別装置からの識別信号に応じて前記インク吐出式画像形成部のインク吐出量を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００６８】
また本発明は、画像形成装置において、シート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部と、前記熱転写式画像形成部の上流に設けられ、前記シートの種類を識別する上記のいずれかに記載のシート識別装置と、前記シート識別装置からの識別信号に応じて前記熱転写式画像形成部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と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００６９】
本発明によれば、シート変形手段によりシートを識別手段に設けられた当接手段側に屈曲変形させ、当接手段を、当接手段の当接方向と逆方向に押圧することによって当接部材に対するシートの剛性に基づいた押圧力の大きさを加味することにより、より確実にシートの種類を識別することができる。
【００７０】
そして、このように、より確実にシートの種類を識別することができるようにすることにより、電子写真方式や熱転写方式の画像形成装置などのシート表面を加熱する装置に対しては、加熱条件、インク吐出量等を最適に制御することができる。さらに、一つの識別手段により表面熱抵抗とシートの剛性に基づく熱容量の２つの物理特性に相関の高い物理量を考えうる最も安価な構成で検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００７２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るシート識別装置の構成を示す図である。なお、同図において、図１５と同一符号は、同一または相当部分を示している。また、このシート識別装置は、例えば既述した図１４に示す電子写真方式を採用するプリンタに設けられるようになっている。
【００７３】
同図において、１６はＳ字型表面性検知センサ１５のシート搬送方向下流に設けられた下流側シート折り曲げ搬送路であり、この下流側シート折り曲げ搬送路１６は、転写上ガイド兼用センサ保持板１５ｇのシート搬送方向下流側端から下方に傾斜するようにシート搬送方向に延設された上部ガイド板１６ａと、搬送平面板１５ｈのシート搬送方向下流側端から下方に傾斜するようにシート搬送方向に延設された下部ガイド板１６ｂとにより形成されている。
【００７４】
なお、本実施の形態では、この下流側シート折り曲げ搬送路１６は３０°の角度で下方に傾斜している。また、Ｓ字型表面性検知センサ（以下、検知センサという）１５の主な寸法としては、プローブ１５ａの厚さが０．１５ｍｍで幅が４ｍｍ、このプローブ１５ａが上下する開口部（図１５の（Ｂ）参照）の寸法は６ｍｍ×６ｍｍ、プローブ平坦部の長さが１５ｍｍ、圧電素子１５ｂは厚さ０．２ｍｍ、３ｍｍ×６ｍｍの大きさで、プローブ平坦部の第１折り曲げ部の端部から２ｍｍだけ固定端側寄りの位置に接着されている。
【００７５】
ここで、このように検知センサ１５のシート搬送方向下流に下流側シート折り曲げ搬送路１６を設けることにより、プローブ１５ａを通過した後、シートは下流側シート折り曲げ搬送路１６に沿って搬送平面板１５ｈにより構成される水平搬送平面に対して下方に折り曲げられながら搬送されるようになる。そして、このように下方に折り曲げられる際、シートは上方、即ちプローブ側にループ（屈曲変形）してプローブ１５ａを下方より押圧するようになる。
【００７６】
なお、検知センサ１５の上流にはシートの先端部をプローブ先端部へ導くための不図示のブレードやコロ等で構成された先端押さえガイド部材が設けられており、この先端押さえガイド部材により、検知センサ１５の上流側からシートが進入する際、Ｓ字型の上湾曲部１５ｋにシートの先端部が進入してジャムが発生するのを防ぐようにしている。
【００７７】
ここで、このガイド部材のシート押さえ圧力が高すぎると、本実施の形態の特徴であるシートの剛性に応じたプローブ先端部の持ち上げ機能が損なわれてしまうため、この押さえ力は軽微なほど好ましく、少なくとも後述するプローブ自体の当接圧（約０．１Ｎ）以下にする必要がある。よって、本実施の形態を含む以下の全ての実施の形態において、このガイド部材の紙押さえ圧力は０．０３Ｎ以下の軽圧に設定している。
【００７８】
なお、この程度まで軽圧にすると紙押さえ機能としては弱くなり、実際に先端がカールしたシートを完全に搬送平面に密着させながら搬送させることは困難となり、特に剛性の高いシートがカールした場合には密着度は低下するが、本発明ではこれらの要素も含めてシートの剛性差を検知することを目的としており、完全な押さえ機能が無くとも少なくともプローブ先端部に進入してきたシート先端が、プローブ１５ａの下側湾曲部の下半分より低い高さで進入するようにシート先端を滑らかに導くガイド機能が保たれていれば良い。
【００７９】
ところで、このような下流側シート折り曲げ搬送路１６により下方に折り曲げられながら搬送される際、シートに生じる折り曲げ部の曲率は、シートの腰の強さ、即ち剛性によって異なるようになる。例えば、硬い紙や厚い紙のように剛性が高いシートほど鋭角には曲がりにくくなり、曲率が小さくなる。したがって、剛性が高くなるほどシートは、より大きなループを形成して折り曲がるようになり、その結果、プローブ当接位置においてシートが搬送平面板から浮き上げられるように変形する量も大きくなる。
【００８０】
図２の（Ａ）と（Ｂ）はこのようなシートの剛性差によるプローブ当接位置におけるシートの持ち上げ量の差及びそれに伴うプローブ先端部の持ち上がり量の差を示したものであり、ここではシートの材質及び密度は同じ種類を使用し、剛性差の要因としてシートの厚さを変えた場合の例を示している（以下の各実施の形態においても同様にシートの剛性差は厚さの差で代表させる）。
【００８１】
図２の（Ａ）は薄いシート７ａを使用した場合を示しており、このシート７ａは剛性が弱いため、シート折り曲げ搬送路１６に沿って比較的小さな曲率半径で折れ曲がりながら搬送されており、その結果プローブ当接位置におけるシート７ａの浮き上がり量も比較的軽微なままである。一方、図２の（Ｂ）に示すように、厚いシート７ｂを使用した場合には、シート７ｂは下流側シート折り曲げ搬送路１６の曲げ角に追従し難くなり、より大きな曲率半径で折れ曲がるため、その結果プローブ当接位置におけるシート７ｂの浮き上がり量も大きくなる。
【００８２】
なお、本実施の形態では、不図示の加圧手段により、プローブ１５ａがシート側に回動軸１５ｅを中心として回動すると共にシートとの当接圧が約０．１Ｎとなるように加圧されているが、シート７ｂの変形による浮き上がりがシート表面に当接しているプローブ先端部を上方に持ち上げる力として作用するようになるため、この浮き上がり量に応じて、シート表面とプローブ先端部との間に作用する接触圧は、本来設定されている当接圧よりも相対的に高くなる。なお、この浮き上がり量はシート７ｂの剛性が高くなるほど高くなり、これに伴い接触圧も高くなる。
【００８３】
さらに、このような接触圧の上昇に応じてプローブ先端部が搬送中のシート表面から受ける摩擦力も高くなり、その結果、検知センサ１５による検知信号レベルも高くなるため、最終的には剛性の高いシート７ｂほど検知信号レベルが高くなる。
【００８４】
即ち、図２の（Ａ）では、シート７ａがプローブ１５ａを持ち上げる力Ｆｕｐ１は比較的小さいため、プローブ１５ａとシート表面間の摩擦強度の増大にほとんど寄与しないが、図２の（Ｂ）ではシート７ｂにより、プローブ１５ａに、本来のプローブ当接圧に逆らって搬送路の高さ方向の中央付近までプローブ先端部を持ち上げられるほどの強い力Ｆｕｐ２が作用するようになるので相対的にプローブ先端部とシート表面間の接触圧が高まり、摩擦強度が上がるため、検知信号レベルも高い値にシフトするようになる。これにより、検知センサ１５からは、シート表面の粗さを表す信号にシート７の剛性の差による信号強度差が重畳した検知信号、即ち識別信号が出力される。
【００８５】
図３は、各紙種に対する検知センサ１５の検知特性と、既述した毎分４５枚の定着が可能なフィルム加熱型定着装置を用いて求めた、各紙種に対する最適定着温度との相関を検証するためのものであり、図３の（Ａ）は、既述した従来の図１６の（Ｂ）に、本実施の形態の構成によってシート７の剛性差の影響を検知信号に反映させた表面粗さと剛性差の合成検知信号レベル［ｖ］（三角型プロット点）を挿入して比較したものである。
【００８６】
そして、この図から明らかなように、従来の表面粗さのみを検知していた信号の折れ線波形に対し、本実施の形態の信号の折れ線波形はシートの坪量増加に伴ってラフ紙も平滑紙も共に信号レベルが上昇するように改善されている。
【００８７】
特に、制御の分類上、問題があると思われたＢタイプの１３５ｇと１６３ｇのシートの信号レベルはラフ紙並みのレベルに改善されており、これらのシートにおいて定着温度が他の平滑紙と同様に低く設定されて定着不良を招く危険が回避されている。なお、坪量の小さな紙種に対する信号レベルは逆に従来より低く検知しているように見えるが、これは全体の増幅度を調整した結果によるものであり、今回の構成によって表面粗さの検知性能が低下したことを示すものではない。
【００８８】
また、図３の（Ｂ）は、これらの改善効果を確認するため、シート別の最適定着温度と検知センサ１５の検知信号（検知特性）との相関性を求めた結果を示す図である。この図から明らかなように、各シートに対するプロット点はグラフ中の破線で示したような傾きの線形近似がほぼ可能であり、この近似直線から得られる制御式に従って、検知センサ１５の検知結果に対する定着温度を算出して定着温度を制御すれば、そのシートの定着性は少なくとも定着不良の無い良好な画質を保証できるようになり、大半のシートに対して必要最小限のエネルギーでこれを達成することが可能となることがわかる。
【００８９】
なお、Ｂタイプの９０ｇのシートのみ必要な温度より約３０℃高めの制御が行われる可能性があるが、これはむしろセンサの検知結果の方が熱抵抗及び熱容量の特徴を素直に反映しており、物理的には正しいと考えられるため、このシートの最適定着温度を求めた際の測定データに誤差があった可能性のほうが高いと思われるが、いずれにしても定着不良を招くような制御にはならず、許容出来る範囲の例外として処理可能である。
【００９０】
つまり、本実施の形態においては、シート変形手段を構成するシート折り曲げ搬送路１６によって上方にループ（変形）したシート表面からプローブ先端部が受ける押圧力が、シート７の剛性差に応じて変化することに起因して各シート毎に異なる摩擦抵抗差を誘起し、摩擦抵抗差に応じて変化するプローブ先端部の振動及び衝撃強度差を圧電素子１５ｂの歪強度差として電気信号に変換して検出することにより、シート７の剛性差を識別することができる。そして、シート識別装置は、この屈曲変形したシート７によるプローブ１５ａに対するシート７の剛性に基づいた押圧力の大きさを加味してシート７の種類を識別することができる。
【００９１】
ところで、このように構成されたシート識別装置からの識別信号は、図１に示す制御部５０に入力されるようになっている。ここで、この制御部５０は、画像形成動作全般を制御すると共に、シート識別装置からの識別信号に基づき接触式加熱手段である定着器１２（図１４参照）の温度制御を行うようになっている。
【００９２】
そして、この制御手段である制御部５０は、シート識別装置からのシートの剛性を加味した識別信号に基づき、シートの熱容量を推測する推測手段である推測部５１と、推測部５１により推測されたシートの熱容量に応じて必要最小限の温度でトナー像をシート上に溶融固着するための温度テーブル５２とを有し、温度テーブル５２に従って定着器１２の温度制御を行ってトナー像をシート表面に永久固着するようにしている。
【００９３】
なお、この温度テーブル５２の代わりに、推測部５１により推測されたシートの熱容量に応じて必要最小限の加熱時間または加熱処理間隔でトナー像をシート上に溶融固着するための時間テーブルを備え、この時間テーブルに従って定着器１２による加熱時間または加熱処理間隔の制御を行ってトナー像をシート表面に永久固着するようにしてもよい。
【００９４】
このように、下流側シート折り曲げ搬送路１６によりシート７をプローブ側に屈曲変形させてプローブ１５ａを、プローブ１５ａの当接方向と逆方向に押圧し、このシート７の剛性に基づいた押圧力の大きさを加味することにより、シートの表面粗さだけでなく、シートの剛性を加味してシートの種類を識別することができる。さらに、このようにシートの剛性を加味してシートの種類を識別し、この識別結果に応じて定着温度を制御することにより、どのような種類のシートが使用されても、良好な定着動作を効率良く行うことができる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、定着制御を目的としてシートの表面粗さとシート厚（剛性）の両方の検知を可能な構成としたが、単にシート厚の差、即ちシート７の剛性差のみを検知したい場合には、検知センサ１５における検知信号の信号レベル及びＳ／Ｎは低下するものの、上記構成におけるプローブ１５ａを短冊状の平板に換えてＳ字効果を無くすなどの方法を用いて表面粗さ検知性能を低下させることで実現することが可能である。
【００９６】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００９７】
図４は、本実施の形態に係るシート識別装置の構成を示す図である。なお、同図において、図１と同一符号は、同一または相当部分を示している。
【００９８】
同図において、１７は検知センサ１５のシート搬送方向上流に設けられた上流側シート折り曲げ搬送路であり、この上流側シート折り曲げ搬送路１７は、転写上ガイド兼用センサ保持板１５ｇのシート搬送方向上流側端からシート搬送方向と逆方向に斜め下方に傾斜するように延設された上部ガイド板１７ａと、搬送平面板１５ｈのシート搬送方向上流側端からシート搬送方向と逆方向に下方に傾斜するように延設された下部ガイド板１７ｂとにより形成されている。なお、本実施の形態では、この上流側シート折り曲げ搬送路１７は３０°の角度で傾斜している。
【００９９】
ここで、このように検知センサ１５のシート搬送方向上流に、シート変形手段を構成する上流側シート折り曲げ搬送路１７を設けることにより、シートはプローブ１５の下方からプローブ先端部を突き上げるように当接しながら、かつ上流側シート折り曲げ搬送路１７の折れ曲がりに合わせて上方向に折れ曲がりながら、即ち上方にループを形成しながら搬送されるようになる。
【０１００】
そして、このように搬送される際、シートの折れ曲がり部にできるループの大きさは、既述した第１の実施の形態と同様に、使用されるシートの厚さの差によって変化する。例えば、図５の（Ａ）に示すように、薄いシート７ａが使用された場合には、シート折り曲げ搬送路１７を通過する際に形成されるループも大きくならず、逆に、プローブ先端部を持ち上げるために必要な剛性もない場合には、プローブ１５ａの当接圧によりシート７ａが当接圧を吸収する方向に変形してループの形成が抑制されてしまい、プローブ先端部とシート表面との接触圧はプローブ自体の当接圧とほとんど変わらなくなる。
【０１０１】
一方、図５の（Ｂ）に示すように、厚いシート７ｂが使用された場合には、シート折り曲げ搬送路１７を通過する際に形成されるループも大きくなり、プローブ先端部を持ち上げるために必要な剛性も確保されるようになるので、プローブ先端部はシート７ｂのループによって大きく持ち上げられるようになる。
【０１０２】
これにより、プローブ先端部とシート表面との接触圧も相対的に高くなって摩擦抵抗が上がり、結果として検知センサ１５の検知信号レベルが上昇し、第１の実施の形態と同様に、シート７の剛性に基づいた押圧力の大きさを加味した、即ちシート７の厚さ（熱容量）の影響を含めたシート８の識別性能が得られるようになり、適切な定着温度制御が実現できるようになる。
【０１０３】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【０１０４】
図６は、本実施の形態に係るシート識別装置の構成を示す図である。なお、同図において、図１と同一符号は、同一または相当部分を示している。
【０１０５】
同図において、１８は検知センサ１５のプローブ１５ａの上流側に近接して設けられた搬送ローラ対であり、この搬送ローラ対１８は、駆動ローラ１８ａと、従動コロ１８ｂとからなるものである。
【０１０６】
ここで、この搬送ローラ対１８は、駆動ローラ１８ａと従動コロ１８ｂとのニップ部が、搬送平面板１５ｈの平面高さ、即ちプローブ先端部より高く、転写上ガイド兼用センサ保持板１５ｇより低い位置となるように配置されている。なお、従動コロ１８ｂは、軸方向に適度な間隔をおいて複数に分割配置されており、転写上ガイド兼用センサ保持板１５ｇはこれらの従動コロ１８ｂの間に設けられている。
【０１０７】
そして、このような位置に搬送ローラ対１８を配置することにより、搬送ローラ対１８から排出されたシートの先端部は、ニップ部から搬送平面板１５ｈまでの落差に応じてシートの自重と、シートの剛性に応じた角度で垂れ下がりながら搬送され、やがて搬送平面板１５ｈに接触し、この後、搬送平面板１５ｈに沿って搬送されていく。
【０１０８】
ここで、このシートの垂れ下がり角度は、主にシートの剛性に支配されやすいことから、本実施の形態においては、シート厚（剛性）に差のある複数のシートを用いてこの垂れ下がり角度が最も変化しやすい位置、即ち高さ方向の変動が激しくなる位置を求め、その位置にプローブ先端部が接触するように検知センサ１５の配置を調整している。
【０１０９】
そして、このような位置に検知センサ１５を配置することにより、シートの厚さ（剛性）の差をシートの搬送高さの差に変化してプローブ１５ａとの接触圧の差を導き、既述した各実施の形態と同様にそれによって生じる摩擦強度の差から検知センサ１５の検知信号にシート厚の差の影響を重畳することができる。
【０１１０】
なお、一般的には剛性の高いシートは同時に単位体積当りの重さも重くなるので垂れ下がりやすくする要因も含んでいるが、シートの重さ自体に力学的に大きな作用をするほどの影響力が無く、２〜３倍程度の坪量の差ではその剛性の差のほうが水平方向にシートの端部を保持した際の垂れ下がり量により強く影響する。
【０１１１】
図７の（Ａ）は、検知センサ１５のプローブ先端部に薄いシート７ａが搬送されてきた場合を示したものであり、このように剛性の弱いシート７ａでは搬送ローラ対１８から垂れ下がるシート７ａの角度が大きく変化し、プローブ１５ａとの接触部で生じる接触圧は軽微となり、プローブ１５ａを当接圧と逆方向に押し返すほどの強い押圧力は発生しないのでプローブ先端部とシート表面との接触圧は、プローブ自体の当接圧とほとんど変わらなくなる。
【０１１２】
一方、図７の（Ｂ）は、検知センサ１５のプローブ先端部に厚いシート７ｂが搬送されてきた場合を示したものであり、このように厚いシート７ｂの場合には、垂れ下がるシート７ｂの角度変化は減少し、プローブ１５ａとの接触位置でも水平に近い角度で搬送されつづけている。この場合、プローブ先端部も搬送ローラ対１８のニップ部の高さ近くまで持ち上げられるため、プローブ先端部とシート表面との接触圧も相対的に高くなって摩擦抵抗が上がり、結果として検知センサ１５の検知信号レベルが上昇する。
【０１１３】
これにより、既述した各実施の形態と同様に、シート７の剛性に基づいた押圧力の大きさを加味した、即ちシート７の厚さ（熱容量）の影響を含めたシート７の識別性能が得られるようになり、適切な定着温度制御が実現できるようになる。
【０１１４】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【０１１５】
図８は、本実施の形態に係るシート識別装置の構成を示す図である。なお、同図において、図１と同一符号は、同一または相当部分を示している。
【０１１６】
同図において、１９、２０は、搬送平面板１５ｈに所定の間隔を設けて形成された凸部であり、検知センサ１５は、これら凸部１９，２０の間にプローブ１５ａが位置するように配置されている。なお、この凸部１９，２０は、搬送平面板１５ｈ、言い換えればプローブ先端部よりも高くなるように形成されている。また、この凸部１９，２０は、シートの搬送を妨げない高さを有すると共に、シートの搬送を妨げないよう少なくともシート搬送方向上流側斜面はなだらかに形成されている。
【０１１７】
ここで、このような凸部１９，２０をシート変形手段として搬送平面板１５ｈに設けることにより、薄いシートが搬送された場合には、図９の（Ａ）に示すように、２つの凸部上を通過する際、シート７ａは剛性が弱いため、２つの凸部１９，２０に沿って凹型に変形しやすくなる。そして、このように凹型に変形した場合、プローブ先端部との当接位置においてシート７ａがプローブ先端部を持ち上げる作用が小さくなり、摩擦強度に応じた信号レベルの上昇は少ないままとなる。
【０１１８】
一方、厚いシートが搬送された場合には、図９の（Ｂ）に示すように、２つの凸部上を通過する際、シート７ｂは剛性が高いため、２つの凸部１９，２０の上を略水平な状態を保ちながら通過する。そして、このように略水平な状態を保ちながら通過する場合、プローブ先端部との当接位置において、シート７ｂがプローブ先端部を持ち上げる作用も大きくなり、これに伴って摩擦強度に応じた信号レベルの上昇が促され、結果として同じ表面性であれば薄いシート７ａより厚いシート７ｂの信号レベルの方が、より高く検知されるようになる。
【０１１９】
これにより、既述した各実施の形態と同様に、シート７の剛性に基づいた押圧力の大きさを加味した、即ちシート７の厚さ（熱容量）の影響を含めたシート７の識別性能が得られるようになり、適切な定着温度制御が実現できるようになる。
【０１２０】
なお、本実施の形態において、凸部１９，２０は必ずしもプローブ１５ａの上流側と下流側の両方に設ける必要は無く、いずれか一方に設けるだけでも、剛性差の検知強度は低下するものの、プローブ当接位置を適正に調整することで十分な検知性能を得ることは可能である。
【０１２１】
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
【０１２２】
図１０は、本実施の形態に係るシート識別装置の構成を示す図である。なお、同図において、図１と同一符号は、同一または相当部分を示している。
【０１２３】
同図において、２１，２２は検知センサ１５のプローブ１５ａの上流側と下流側の両部分に設けられたシート搬送手段である搬送ローラ対であり、これらの搬送ローラ対２１，２２のシート搬送速度は、上流側の搬送ローラ対２１よりも、下流側の搬送ローラ２２の方が遅くなるように設定されている。
【０１２４】
そして、このようにプローブ１５ａの前後にシート変形手段としてシート搬送速度の異なる搬送ローラ対２１，２２を設けてシートを搬送させると、その速度差によりシートは、下流側の搬送ローラ対２２の近傍で屈曲変形し、ループが形成される。なお、このループは、シートの下方向には搬送平面板１５ｈがあるため上方向にしか形成されず、結果として上方向に凸状のループが形成される。
【０１２５】
ここで、例えば薄いシートが搬送された場合、シートの剛性が弱いため図１１の（Ａ）に示すように、ループは下流側の搬送ローラ対２２の直前に急峻な形状で形成されるようになるので、両搬送ローラ対間の中央部に位置する検知センサ１５のプローブ先端部との当接部ではシート７ａの浮き上がり量が少なく、浮き上がったとしても剛性が弱いためにプローブ１５ａの当接圧に負けて、プローブ先端部を十分持ち上げる作用も小さくなる。このため、摩擦強度に応じた信号レベルの上昇は少ないままとなる。
【０１２６】
一方、厚いシートが搬送された場合には、シートの剛性が高いため、図１１の（Ｂ）に示すように、ループは下流側の搬送ローラ対２２の直前から緩やかな形状で形成されるようになるので、プローブ先端部との当接部のシート７ｂの浮き上がり量が大きく、また剛性が強いため、プローブ１５ａには当接圧に逆らってプローブ先端部を十分持ち上げる押圧力が働くようになる。
【０１２７】
なお、本実施の形態では、上流側の搬送ローラ対２１の搬送速度Ｖｔと、下流側の搬送ローラ対２２の搬送速度Ｖｈとを、１−Ｖｈ／Ｖｔ＝０．０１程度になるように調整しており、このように上流側の搬送ローラ対２２のシート搬送速度を１％程度速くすることでプローブ当接部における厚いシート７ｂのループ高さが１〜２ｍｍとなるように設定している。
【０１２８】
ここで、このようにシート７ｂによりプローブ１５ａにプローブ先端部を十分持ち上げる大きさの押圧力が働くようになると、摩擦強度に応じた信号レベルの上昇が促され、結果として同じ表面性であれば薄いシート７ａより厚いシート７ｂの信号レベルの方が、より高く検知されるようになる。
【０１２９】
これにより、既述した各実施の形態と同様に、シート７の剛性に基づいた押圧力の大きさを加味した、即ちシート７の厚さ（熱容量）の影響を含めたシート７の識別性能が得られるようになり、適切な定着温度制御が実現できるようになる。
【０１３０】
なお、この下流側の搬送ローラ対２２は、新たに設けても良いが、既述した図１４に示すように、上流側の搬送ローラ対２１の下流側に感光ドラム２と転写ローラ６で構成される搬送ローラ対が存在する場合には、グリップ力の高いゴム表面を有する転写ローラ側の搬送速度にほぼ依存する、感光ドラム２と転写ローラ６とで構成される下流側の搬送ローラ対のシート搬送速度に対し、上流側の搬送ローラ対２１の搬送速度をわずかに速く設定させるようにしても良い。なお、この場合、画像形成にかかわる転写工程部の搬送速度は基本的に変化させないようにする。
【０１３１】
ところで、これまでは第１〜第５の実施の形態におけるシート識別装置を、電子写真方式を採用するプリンタに設けた場合について述べてきたが、本発明は、これに限らず、各実施の形態におけるシート識別装置を他の画像形成装置、例えばインクジェット型画像形成装置の一例であるインクジェットプリンタ、或いはサーマルヘッド型画像形成装置の一例であるサーマルヘッドプリンタに設けるようにしても良い。
【０１３２】
図１２は、このような各実施の形態のうちの、例えば第５の実施の形態に係るシート識別装置を備えたインクジェット型画像形成装置の一例であるインクジェットプリンタの構成を示す図である。
【０１３３】
同図おいて、３０はインクジェットプリンタであり、このインクジェットプリンタ３０は、給紙トレイ３１、給紙ローラ３２、シートガイド３３、ピンチローラ対３４、記録ヘッド３５、プラテン３６、排紙ローラ対３７等を備えている。
【０１３４】
そして、このようなインクジェットプリンタ３０では、検知センサ１５を給紙ローラ３２とピンチローラ対３４の間に配置すると共に、給紙ローラ２３のシート搬送速度の方がピンチローラ対３４のシート搬送速度よりも速くすることにより、検知センサ１５のプローブ先端当接部に、上方向のループをシート７の剛性に応じた高さで生じさせるようにする。これにより、検知センサ１５からの検知信号（識別信号）として、シート７の表面性の情報にシート７の剛性情報を加味した信号を出力することが可能となる。
【０１３５】
そして、このようにシート７の剛性を加味した検知信号（識別信号）によってシート７の種類を識別することにより、シート７の表面粗さや厚さ及び材質の差など複数の条件に応じたインク吐出量の最適化が可能となり、シート７の特性に応じた最も良好な画質が得られるようになる。
【０１３６】
なお、このインクジェットプリンタ３０では、シート変形手段として、インクジェットプリンタ３０に本来設けられている給紙ローラ３２とピンチローラ対３４を用いて既述した第５の実施の形態の方式を採用したが、構成の差によってこれらのローラ等を用いることが困難な場合には、別途専用ローラを設けるようにする。
【０１３７】
また、図１３は、既述した第１〜第５の実施の形態のうち、例えば第２の実施の形態に係るシート識別装置を備えたサーマルヘッド型画像形成装置の一例であるサーマルヘッドプリンタの構成を示す図である。
【０１３８】
同図において、４０はサーマルヘッドプリンタであり、このサーマルヘッドプリンタ４０は、インクリボン４１、一対のインクリボン搬送ローラ４２、サーマルヘッド４３、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド４４等で構成されている。
【０１３９】
そして、シート７に画像を形成する場合は、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搬送ローラによりシート７を、まずヘッド対向板兼紙搬送ガイド４４と給紙側のインクリボン搬送ローラ４２のニップ部まで搬送する。
【０１４０】
次に、このシートを、インクリボン４１とヘッド対向板兼紙搬送ガイド４４の間に挟持した後、インクリボン４１と密着させたままインクリボン４１と共にサーマルヘッド４３まで搬送する。この後、サーマルヘッド４３にプリント信号に応じて必要な電力を供給することによりインクリボン上のインク層４５を加熱溶融し、このインク層４５をシートに熱的に転写することにより、シート上にインク画像４６を形成する。
【０１４１】
ところで、このサーマルヘッドプリンタ４０においては、少なくともヘッド対向板兼紙搬送ガイド４４とインクリボン搬送ローラ４２のニップ部よりも上流に検知センサ１５を配置し、かつこの検知センサ１５のプローブ先端当接部の上流側近傍に、シート折り曲げ搬送路１７を設け、プローブ１５ａの下方からプローブ先端部を突き上げるようにシート７を搬送するようにしている。
【０１４２】
そして、このように構成することにより、検知センサ１５からの検知信号（識別信号）として、シート７の表面性の情報にシート７の剛性情報を加味した信号を出力することが可能となり、このようなシート７の剛性を加味した検知信号（識別信号）によってシートの種類を識別することにより、シート表面の接触熱抵抗に加えてシート７の熱容量に応じたサーマルヘッド４３への供給電力量の最適化が可能となり、シート７の特性に合わせて必要最小限の温度及び電力で最も良好な画質を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシート識別装置の構成を示す図。
【図２】上記シート識別装置におけるシートの剛性の差を検知する原理を説明する図。
【図３】（Ａ）はシート別最適定着温度とＳ字センサ検知特性のシート剛性検知特性有無差比較図、（Ｂ）はシート別最適定着温度とシート剛性検知兼用Ｓ字センサ検知特性相関図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るシート識別装置の構成を示す図。
【図５】上記シート識別装置におけるシートの剛性の差を検知する原理を説明する図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るシート識別装置の構成を示す図。
【図７】上記シート識別装置におけるシートの剛性の差を検知する原理を説明する図。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るシート識別装置の構成を示す図。
【図９】上記シート識別装置の剛性の差を検知する原理を説明する図。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係るシート識別装置の構成を示す図。
【図１１】上記シート識別装置におけるシートの剛性の差を検知する原理を説明する図。
【図１２】上記第５の実施の形態に係るシート識別装置を備えたインクジェット型画像形成装置の一例であるインクジェットプリンタの構成を示す図。
【図１３】第２の実施の形態に係るシート識別装置を備えたサーマルヘッド型画像形成装置の一例であるサーマルヘッドプリンタの構成を示す図。
【図１４】従来の電子写真方式の画像形成装置の構成を示す図。
【図１５】従来のシート識別装置に設けられたＳ字型表面性検知センサの構成を示す図。
【図１６】（Ａ）はシート表面粗さＲａとＳ字センサの検知特性相関図、（Ｂ）はシート別最適定着温度とＳ字センサの検知特性相関図。
【図１７】シート別最適定着温度と表面粗さ及びシート厚との関係比較図。
【符号の説明】
【０１４４】
２          感光ドラム
６          転写ローラ
７          シート
７ａ        薄いシート
７ｂ        厚いシート
１５        Ｓ字型表面性検知センサ
１５ａ      プローブ
１５ｂ      圧電素子
１５ｅ      プローブ回動軸
１５ｇ      センサ保持板
１５ｈ      搬送平面板
１６        下流側シート折り曲げ搬送路
１６ａ      上部ガイド板
１６ｂ      下部ガイド板
１７        上流側シート折り曲げ搬送路
１７ａ      上部ガイド板
１７ｂ      下部ガイド板
１８        搬送ローラ対
１８ａ      駆動ローラ
１８ｂ      従動コロ
１９，２０  凸部
２１，２２  搬送ローラ対
３０        インクジェットプリンタ
３２        給紙ローラ
３４        ピンチローラ対
４０        サーマルヘッドプリンタ
４２        インクリボン搬送ローラ
４４        ヘッド対向板兼紙搬送ガイド
５０        制御部
５１        推測部
５２        温度テーブル
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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