(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝撃印加部材が衝突することで印加される衝撃力に基づいて出力する受圧部材を備え、前記受圧部材上にシート材を配設し、前記衝撃印加部材が前記シート材を介して前記受圧部材に衝突した際の前記受圧部材の出力に基づいてシート材を識別するシート材識別装置において、
前記衝撃印加部材及び前記受圧部材を導電性の部材によって構成し、
前記衝撃印加部材の動作開始により導通が遮断され、前記衝撃印加部材が前記受圧部材に接触することにより導通が再開される検知回路と、
導通が遮断されてから導通が再開されるまでの時間を計時する第１の計時手段と、を備える、
ことを特徴とするシート材識別装置。
【請求項２】
前記衝撃印加部材と前記受圧部材との間の距離を調整する距離調整手段を備えた、
ことを特徴とする請求項１に記載のシート材識別装置。
【請求項３】
前記衝撃印加部材が前記受圧部材に接触することにより導通が再開されてから、前記衝撃印加部材が前記受圧部材から離れて導通が遮断されるまでの時間を計時する第２の計時手段を備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシート材識別装置。
【請求項４】
前記受圧部材に対する前記衝撃印加部材の衝撃角度を調整する角度調整手段を備えた、
ことを特徴とする請求項３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、シート材の識別を行うシート材識別装置に関し、特にシート材に衝撃を加えたときのシート材の出力に基づいてシート材の種類などを識別するシート材識別装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置においては、一般に、トナーやインクによって、シート状の記録媒体（シート材）上に画像を形成する。この際、使用されるシート材としては、コピー用紙等の普通紙、普通紙の表面に糊を塗布したコート，アート紙、オーバーヘッドプロジェクター（ＯＨＰ）の投影用に使用される透明の樹脂フィルムなど、多くの異なる種類のシート材がある。ここで、シート材の種類が異なるとは、シート材の種々の物性、例えば、材質をはじめ、剛性，密度，厚さ，含水量などが異なるもののことをいうものとする。
【０００３】
このように種類の異なるシート材に、それぞれ高品質な画像を形成するためには、シート材の種類に合わせて画像形成条件を設定することが望ましい。このため、シート材に画像形成を行う前にそのシート材の種類を自動的に識別できることが望まれる。
【０００４】
そこで、シート材を載せた受圧部材に衝撃印加部材を用いて衝撃を印加し、そのときの衝撃がシート材により減衰等をして得られる出力信号のピーク値やピーク数あるいはピーク間の時間間隔により、あらかじめ記憶されているシート材に関する情報と照合して、シート材の識別を行うシート識別装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０２６４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来のシート識別装置にあっては、以下のような理由でシート材に安定した衝撃を加えることが困難であり、このため、精度よくシート材を識別することができないという問題があった。
【０００７】
その理由は、シート材識別装置自体を製作するときに、組立て誤差によるバラツキが大きく、またシート材識別装置を複写機，プリンタ，ファクシミリ等に組み込む場合にも、衝撃印加部材と受圧部材との距離のズレが大きくなるからである。
【０００８】
そこで、本発明は、衝撃印加部材が受圧部材に接触するまでの時間を精度よく検知することにより、衝撃印加部材と受圧部材との間の距離を精度よく検知することが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。なお、衝撃印加部材と受圧部材との距離を精度よく検知することができれば、その検知結果に基づいて、補正等を加えたり、距離を調整したりすることで、シート材を精度よく識別することができるようになる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、衝撃印加部材が衝突することで印加される衝撃力に基づいて出力する受圧部材を備え、前記受圧部材上にシート材を配設し、前記衝撃印加部材が前記シート材を介して前記受圧部材に衝突した際の前記受圧部材の出力に基づいてシート材を識別するシート材識別装置において、前記衝撃印加部材及び前記受圧部材を導電性の部材によって構成し、前記衝撃印加部材の動作開始により導通が遮断され、前記衝撃印加部材が前記受圧部材に接触することにより導通が再開される検知回路と、導通が遮断されてから導通が再開されるまでの時間を計時する第１の計時手段と、を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、衝撃印加部材及び受圧部材を導電性の部材によって構成されており、検知回路は衝撃印加部材の動作開始により導通が遮断され、また衝撃印加部材が受圧部材に接触することにより導通が再開されるので、この検知回路における導通が遮断されてから導通が再開されるまでの時間を第１の計時手段によって計時することで、衝撃印加部材が動作開始してから受圧部材に接触するまでの時間を精度よく検知することができる。ここで、例えば、衝撃印加部材が自由落下するものである場合には上述の時間から直ちに受圧部材に衝突する瞬間の衝撃印加部材の速度を知ることができる。また、衝撃印加部材からの受圧部材までの距離がわかっている場合には、上述の時間と距離とから受圧部材が衝突する瞬間の衝撃印加部材の速度を知ることができる。そして、また、衝撃印加部材の質量がわかっている場合には、この質量と上述の速度とから衝撃印加部材が受圧部材に衝突する直前の運動量を求めることができる。そして、この運動量を、衝撃力の１つの指標とすることができ、例えば、運動量を同じにすることにより、印加する衝撃力が同じであるとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の図面又は異なる図面において同一の符合を付したものは、同様の構成あるいは同様の作用をなすものであり、これらについては、適宜、重複説明を省略している。
【００１２】
＜実施の形態１＞
図１，図２に、本発明を適用することができるシート材識別装置を示す。ここで、図１は、シート材識別装置の概略構成を模式的に示す図である。また、図２は、シート材識別装置の動作を示すフローチャートである。
【００１３】
なお、本発明にかかるシート識別装置とは、シート材の種類自体を識別すること（例えば、光沢紙か普通紙かの識別）はもちろん、同一種類のシート材であっても、その力学的特性（圧縮や撓み剛性）が互いに異なるものであることを識別することをも含むものである。
【００１４】
まず、図１を参照して、シート材識別装置の衝撃印加部材１１が衝撃印加をするために動作を開始した時間と、受圧部材に接触するまでの時間とにより、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との距離を検知する構成を説明する。
【００１５】
シート材識別装置は、衝撃印加手段である衝撃印加部材１１と、衝撃力検知手段としてのセンサとして作用する受圧部材１２と、筐体からの振動を軽減するためのダンパー１５と、それらを保持するセンサ保持台１６と、スタートスイッチ１７と、ＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰカウンタ１８（第１の計時手段）と、検知回路１９とを備えている。上述の受圧部材１２は、圧電素子からなるセンサ本体１３と、衝撃印加部材１１による衝撃が直接、受圧部材１２に伝達されないように保護するためのセンサ保護部材１４とを有している。
【００１６】
ここで、衝撃印加部材１１が接触するまでの時間とは、衝撃印加部材１１が動作を開始してスタートスイッチ１７をＯＦＦしたときから、衝撃印加部材１１における衝撃を加える先端が受圧部材１２に接触するまでの時間である。なお、センサ本体１３がセンサ保護部材１４によって保護されていない構成の場合には、衝撃印加部材１１が接触するまでの時間とは、衝撃印加部材１１がセンサ本体１３に接触するまでの時間である。
【００１７】
図１に示す衝撃印加部材１１は、印加した際の衝撃力を自身で吸収しない非弾性部材を用いることが好ましく、例えば導電性があり、弾性率の低い金属、合金等を用いることが考えられる。衝撃印加部材の駆動源に関しては、速度を容易に補正できるものであれば自由落下によるものでよいし、バネやモータ等を使用したものでもよい。
【００１８】
衝撃印加部材１１は、受圧部材１２に接触するまでの時間を検知する場合には、シート材Ｐの不在時に受圧部材１２に衝撃を加える部材である。また、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との間にシート材Ｐがある場合には、シート材Ｐを介して受圧部材１２に衝撃を印加する部材である。
【００１９】
受圧部材１２は、上述のようにセンサ本体１３とセンサ保護部材１４とを有している。センサ本体１３は、衝撃印加部材１１による衝撃力を電気エネルギーに変換する部材であり、例えば圧電素子等を用いるとよい。センサ保護部材１４は、衝撃印加部材１１による衝撃力によって、受圧部材１２が破壊されるのを防ぐために、受圧部材１２を保護するものである。センサ保護部材１４は、衝撃印加部材１１と同じく衝撃力を自身で吸収しない非弾性部材であり、導電性があれば、材質的には特に制約されるものではない。
【００２０】
ダンパー１５は、受圧部材１２の検知制度を向上させるべく、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置の外部筐体やフレーム（いずれも不図示）からの振動を低減するためのものである。
【００２１】
センサ保持台１６は、受圧部材１２とダンパー１５とを保持する台である。
【００２２】
スタートスイッチ１７は、衝撃印加部材１１が保持された状態の間、ＯＮであり、動作を開始した時間にスイッチがＯＦＦされる。
【００２３】
検知回路１９は、衝撃印加部材１１の動作開始により導通が遮断され、また衝撃印加部材１１が受圧部材に接触することにより導通が再開される回路である。
【００２４】
スタート／ストップカウンタ１８（第１の計時手段）は、スタートスイッチ１７がＯＦＦされて上述の検知回路１９の導通が遮断されるとスタートする一方、衝撃印加部材１１が受圧部材１２に接触して検知回路１９の導通が再開されたときにストップされる。つまり、スタートからストップまでに要する時間を計測する。
【００２５】
つぎに図２を参照して、上述構成のシート材識別装置の動作を説明する。
【００２６】
例えば画像形成装置の電源の立上げ時などの衝撃印加部材１１と受圧部材１２との間にシート材Ｐ（図１参照）が介在していない時に、衝撃印加部材１１が所定の位置に保持されている状態から動作を開始する。衝撃印加部材１１の動作開始（図２のＳ１）によりスタートスイッチ１７がＯＦＦされ、スタート／ストップカウンタ１８がスタートする。衝撃印加部材１１が受圧部材１２に向かって動作を開始した後、受圧部材１２の表面に接触して衝撃を加えると（Ｓ２）、検知回路１９が電気的に導通となり、スタート／ストップカウンタ１８がストップする。上述のステップＳ１，Ｓ２により、衝撃印加部材１１が動作を開始してから、受圧部材１２に接触するまでの時間Ｔを検知する（Ｓ３）。これにより、あらかじめ衝撃印加部材１１の速度を計算しておくことで、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との距離を検知することでき、常にシート材Ｐに加える衝撃力が一定であるかどうか検知することが可能となる。
【００２７】
以上説明したように、本実施の形態に係るシート材識別装置によれば、例えば画像形成装置に対するシート材識別装置の取付け時や、部材の経時変化や、外的な要因により、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との距離が所定の距離からズレが生じた場合があっても、そのズレを把握することが可能である。そして、このズレに相当する分だけ受圧部材１２の出力データに補正を加えたり、また後述するように、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との距離を調整したりすることにより、シート材Ｐに対して安定した衝撃力を加えることが可能となり、シート材Ｐの識別を精度よく行うことができるようになる。
【００２８】
＜実施の形態２＞
図３，図４を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置を示す。ここで、図３は、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との接触時間を計測するための概略構成を模式的に示す図である。また、図４は、本実施の形態のシート材識別装置の、シート材不在時における動作を説明するフローチャートである。
【００２９】
なお、本実施の形態のシート材識別装置は、上述の実施の形態１の上記実施の形態１のシート材識別装置を一部変更したものであって、図３において図１と同一符号は、同一の部分又は相当する部分を示し、その説明を省略する。
【００３０】
まず、図３を参照して、本実施の形態のシート材識別装置における、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との接触時間を計測するための構成を説明する。
【００３１】
図３に示すシート材識別装置は、図１で示した衝撃印加部材１１と、受圧部材１２と、ダンパー１５と、センサ保持台１６とを備えている。さらにこれに加え、カウンタ（第２の計時手段）２０と、検知回路２１とを備えている。上述の衝撃印加部材１１と受圧部材１２とは導電性のある部材のため電気的接点となる。上述のカウンタ２０は、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との接触時間を検知するためのものである。ここで、接触時間とは、衝撃印加部材１１と受圧部材１２の接触により、検知回路２１がクローズ（閉鎖）されている間の時間を、カウンタ２０が検知する時間である。なお、上述の受圧部材１２は、実施の形態１と同様、圧電素子からなるセンサ本体１３と、衝撃印加部材１１による衝撃が直接、受圧部材１２に伝達されないように保護するためのセンサ保護部材１４とを有している。
【００３２】
図３に示すカウンタ２０は、衝撃印加部材１１が受圧部材１２と接触した瞬間に検知回路２１がクローズされることで時間検知を開始する。一方、カウンタ２０は、衝撃印加部材１１が受圧部材１２から離れた瞬間に検知回路２１がオープン（開放）されることで時間検知を終了する。
【００３３】
つぎに図４を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置の動作を説明する。
【００３４】
例えば画像形成装置の電源の立上げ時などの衝撃印加部材１１と受圧部材１２との間にシート材Ｐ（不図示）が介在していない時に、衝撃印加部材１１が所定の位置に保持されている状態から動作を開始し（Ｓ１１）、衝撃印加部材１１により受圧部材１２に衝撃を加える。衝撃印加部材１１と受圧部材１２とが接触した瞬間に検知回路２１がクローズされ、カウンタ２０による、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との接触時間の検知を開始する（Ｓ１２）。衝撃印加部材１１は、受圧部材１２に衝撃を加えると、衝撃を加えた向きと反対の向きに反発する力が与えられて、受圧部材１２から離れる。この瞬間、検知回路２１はオープンとなり、カウンタ２０による時間検知が終了する（Ｓ１３）。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態に係るシート材識別装置によれば、衝撃印加部材１１が受圧部材１２に加える衝撃力を、接触時間と受圧部材１２の出力信号から力積として求めることができ、より正確に衝撃力を把握することが可能となり、シート材の識別を精度よく行うことができるようになる。
【００３６】
＜実施の形態３＞
図５，図６を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置を説明する。ここで、図５（ａ），（ｂ）は、受圧部材１２に対する衝撃印加部材１１の衝撃角度（相対角度）αが違う場合の説明図であり、図６は、動作を説明するフローチャートである。なお、本実施の形態に係るシート材識別装置は、上述の実施の形態２と同様とする。
【００３７】
まず、図５（ａ）を用いて、受圧部材１２の表面に対する衝撃印加部材１１による衝撃角度αが、例えば９０°の場合と、９０°以外（９０°未満）の場合を説明する。ただし、衝撃印加部材１１が持つ衝撃力は等しいものとする。衝撃角度αが９０°の場合と９０°以外の場合とでは、衝撃印加部材１１の衝突に起因する、受圧部材１２及びダンパー１５の押し込み量が異なる。ここで、押し込み量とは、衝撃印加部材１１が受圧部材１２の表面に対して衝撃角度９０°で押したときの量をいう。これによると、図９（ｂ）に示すように、衝撃角度αがα＜９０°である場合には、押し込み量は、衝撃力をＦ２とすると、Ｆ２・ｓｉｎαということになる。この押し込み量は、受圧部材１２と衝撃印加部材１１の接触時間に比例する。例えば、衝撃角度αがα＝９０°のときの接触時間をｔ１、衝撃角度αがα＜９０°の時の接触時間をｔ２とすると、衝撃力Ｆ１，Ｆ２が等しい場合には、ｔ１＞ｔ２となる。また、接触時間は、衝撃角度αが小さいほど、小さくなる。これにより、受圧部材１２の出力信号と、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との接触時間を検知することで、シート材Ｐに加える衝撃力と向きが常に一定であるかどうか検知することが可能となる。ただし、常に衝撃角度が一定であれば、その大きさについては何度であってもよい。
【００３８】
つぎに図６を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置の動作を説明する。
【００３９】
例えば画像形成装置の電源の立上げ時などの、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との間にシート材Ｐが介在していないときに、衝撃印加部材１１が所定の位置に保持されている状態から動作を開始し（Ｓ２１）、衝撃印加部材１１により受圧部材１２に衝撃を加える。衝撃印加部材１１と受圧部材１２とが接触した瞬間に検知回路２１（図３参照）がクローズされ、カウンタ２０による時間検知が開始される（Ｓ２２）。衝撃印加部材１１が受圧部材１２に衝撃を加えると、衝撃を加えた向き（衝撃角度）と反対の向きに反発する力が与えられて、衝撃印加部材１１と受圧部材１２とは離れる（Ｓ２３）。その瞬間に検知回路２１はオープンとなり、カウンタ２０による時間検知が終了して、接触時間が求まる（Ｓ２３）。時間検知と同時に得られる受圧部材１２出力信号を保持する（Ｓ２４）。それから、検知された接触時間と受圧部材１２の出力信号を、あらかじめ保存している所定値と比較する（Ｓ２５）。接触時間と受圧部材１２の出力信号の双方とも、所定値とほぼ同じ値が得られれば、衝撃を加える側である衝撃印加部材１１が衝撃を加える向きと、衝撃を加えられる側の受圧部材１２の面との角度が所定の角度範囲内で常に動作しているといえる。
【００４０】
なお、上述の所定値は、例えばＲＯＭやデータベース（不図示）などにあらかじめ格納されているものである。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態に係るシート材識別装置によれば、例えば衝撃印加部材１１による衝撃力が著しく異なってしまい、さらに、受圧部材１２の表面に衝撃を加える向きが異なっているが、受圧部材１２の出力信号は変わらないといったような、実際は、シート材の識別が不可能な状態を検知することが可能となる。これにより、より安定した衝撃をシート材に加えることが可能となり、シート材の識別を精度よく行うことができるようになる。
【００４２】
＜実施の形態４＞
図７，図８を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置を説明する。ここで、図７は、衝撃印加部材１１が受圧部材１２に接触するまでの時間を検知する構成に、さらにフィードバック機能を追加した構成の模式図である。図８は、動作説明を示すフローチャートである。なお、図７に示すシート材識別装置は、前述の実施の形態１のシート材識別装置の一部を変更したものであり、図７において図１と同一符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
【００４３】
まず、図７を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置の、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との接触時間を検知して、結果をフィードバックする構成を説明する。スタート／ストップカウンタ１８は、時間検知結果を出力する機構を持ち、高さ調整台２２は、フィードバック結果により、センサ保持台１６の高さ（したがって、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との距離）を調整する高さ調整手段、及び衝撃角度αを調整する角度調整手段として作用する。なお、高さ調整台２２は、高さ調整及び衝撃角度を補正することができれば、その駆動については、電圧、電流、パルス信号等のいずれを採用してもよい。
【００４４】
つぎに図８を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置の動作を説明する。
【００４５】
例えば画像形成装置の電源の立上げ時などの、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との間にシート材Ｐが介在していないときに、衝撃印加部材１１が所定の位置に保持されている状態から動作を開始する（Ｓ３１）。同時にスタートスイッチ１７がＯＦＦされ、スタート／ストップカウンタ１８がスタートをする。衝撃印加部材１１が受圧部材１２に向かって動作を開始した後、衝撃印加部材１１が受圧部材１２の表面に衝撃を加えると（Ｓ３２）、検知回路１９が電気的に導通となり、スタート／ストップカウンタ１８がストップする。上述のＳ３１，Ｓ３２により、衝撃印加部材１１が動作を開始して、受圧部材１２と接触するまでの時間Ｔを検知する（Ｓ３３）。それから、あらかじめ保存している所定値と比較する（Ｓ３４）。接触するまでの時間Ｔが、所定値とほぼ同じ値であれば（Ｔ≒所定値）、衝撃印加部材１１と受圧部材１２の距離がほぼ一定に保たれていると判断できる（Ｓ３４のＹＥＳ）。もし、所定値からのズレが大きければ（Ｓ３４のＮＯ）、距離が一定に保たれていないと判断され、高さ調整台２２に対して結果がフィードバックされる。接触するまでの時間Ｔが所定値より短ければ、衝撃印加部材１１と離れる方向へ、長ければ近づく方向へ高さ調整をする（Ｓ３５）。
【００４６】
このように、本実施の形態に係るシート材識別装置によれば、例えば取付け時や、部材の経時変化や、外的な要因により、衝撃印加部材１１と受圧部材１２との距離が所定の距離からズレが生じた場合があっても、正確な距離に調整または補正が可能であり、受圧部材１２に加える衝撃力をコントロールすることができる。これによって、より安定した衝撃をシート材に加えることが可能となり、シート材の識別を精度よく行うことができるようになる。
【００４７】
上述の実施の形態１〜４においては、シート材識別装置は、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置に装着することを想定して説明している。上述のシート材識別装置が装着された画像形成装置は、シート材の種類に最適な定着温度やインク量を設定することができ、より良い品質の画像を提供できるとともに、消費電力を低減することや、インクの浪費を抑えることが可能となる。なお、上述のシート材識別装置は、画像形成装置ばかりではなく、例えば、券売機や自動販売機等、シート材の種類の識別を必要とするものであれば何に用いてもよい。
【００４８】
また、実施の形態１〜４におけるシート材識別装置は、受圧部材１２等の組立てや、画像形成装置等に取付ける時に、良否判定等の検査をするために使用してもよい。
【００４９】
実施の形態１〜４においては、衝撃印加部材１１から受ける衝撃力によって受圧部材１２で生じる出力信号には、適宜、フィルタ等でノイズ成分の除去やアンプによる増幅等を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施の形態１における、衝撃印加部材が動作を開始してから受圧部材（センサ）に接触するまでの時間を計測するための構成を説明する模式図である。
【図２】実施の形態１におけるシート材識別装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】実施の形態２における、衝撃印加部材の接触時間を計時するための構成を説明する模式図である。
【図４】実施の形態２におけるシート材識別装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】（ａ）は実施の形態３において、受圧部材に対する衝撃印加部材の衝撃角度αが９０°である場合を説明する図である。（ｂ）は実施の形態３において、受圧部材に対する衝撃印加部材の衝撃角度αが９０°未満である場合を説明する図である。
【図６】実施の形態３におけるシート材識別装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７】実施の形態４において、衝撃印加部材が動作を開始してから受圧部材に接触するまでの時間を計時するための構成に、さらにフィードバック機能を追加した構成を模式的に示す図である。
【図８】実施の形態４におけるシート材識別装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１１        衝撃印加部材
１２        受圧部材（センサ）
１３        センサ本体
１４        センサ保護部材
１５        ダンパー
１６        センサ保持台
１７        スタートスイッチ
１８        スタート／ストップカウンタ（第１の計時手段）
１９        検知回路
２０        カウンタ（第２の計時手段）
２２        高さ調整台（距離調整手段、角度調整手段）
Ｐ          シート材
【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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