(57)【要約】【課題】  シート材情報検知装置は、センサ部品の経時変化等よってセンサ出力の変動が起こるため、詳細なシート情報の検知は困難になる。従来は予め検知基準値を記録し、シート材の検知結果との比較により検知結果の補正を行い、センサの個体差の補正を行っているが、部品劣化による系の経時変化等の影響を防ぐことは困難であった。本発明は、最新の基準値による補正を行い、センサ出力に大幅な変化がある場合には、故障判定を行って成果物の品質を保証することを可能にするシート材情報検知装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】  外力を加えるタイミングを制御し、検知基準値を更新することで最新の基準値による補正を行い、センサ出力に変化があっても精度の高い検知結果を提供することと、出力に大幅な変化がある場合センサの故障判定を行い成果物の品質を保証することを可能にするシート材情報検知装置を備えることを特徴とする画像形成装置。【選択図】        図11
2007062855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材に外力を加える外力印加手段と、外力を加えるタイミングを制御するタイミング制御手段と、該外力により信号を出力する外力検知手段と、前記外力検知手段からの信号に基づき該シート材の情報を取得するシート材情報取得装置と、該シート材が無い状態で衝撃を印加した際の前記外力検知手段からの信号を検知基準値として記憶する記憶手段と、前記基準値を該シート材の情報検知結果の補正に用いる検知情報補正手段と、前記タイミング制御手段により規則的に該シート材が無い状態で外力を印加し、前記検知基準値を更新する検知基準値更新手段とより成るシート材情報検知装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
外力印加手段は、外力調整機構と、前記検知基準値を更新する際に外力を低減する外力調整手段とを備えることを特徴とする、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
外力検知手段は、圧電素子を含み構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
検知基準値更新手段は、画像形成装置の起動時及び停止状態からの復帰時に検知基準値更新を行うことを特徴とする、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
検知基準値更新手段は、シート材間を検知する検知手段を有し、連続でシート材を搬送する際に該シート材間で検知基準値更新行うことを特徴とする、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
シート材情報取得装置は、前記検知基準値を更新する際に、新たに検知された信号による検知基準値が、更新される直前の検知基準値に対して、予め設定された範囲外となる場合、センサの故障を判定する故障判定手段を有することを特徴とする、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】
シート材情報検知装置は、複数のシート搬送経路が合流した後の合流搬送経路に配置されることを特徴とする、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７いずれか記載のシート材情報検知装置を有することを特徴とするシート搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材に関する情報を取得できるシート材情報検知装置に係り、詳細には、画像形成装置やシート搬送装置等に用いられるシート材に関する情報を検知する検知装置、及び当該検知装置を備えた画像形成装置及びシート搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のシート情報の検知方法が、特許文献１に記載されている。同公報に記載の技術は、シート材に外力を印加する外力印加部材と、シート材を介して外力に応じた信号を発生する圧電素子などのセンサを具備し、センサ出力に基づいてシート情報の検知を行う。センサが直接シート材に接触する方式であるため、光や超音波などを用いる方式では検知が難しい剛度などのシート材情報の検知が可能である。
【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】
【０００３】
しかしながら、上記検知方式では外力検知部であるセンサに断続的に衝撃などの外力が加えられるため、摩擦や熱などの影響でセンサを構成する部品の劣化などの経時変化が起こり、センサ出力が変動する。また、センサ組付け時のズレや製造上の公差などによるセンサの個体差、センサの使用環境の変化などによってもセンサ出力の変動が起こるため、詳細なシート情報の検知は困難になる。従来は出荷時などに予め補正値として検知基準値を記録し、シート材の検知結果との比較などにより検知結果の補正を行い、センサの個体差の補正を行っている。しかし、部品劣化による系の経時変化や使用環境の変化などの影響を防ぐことは困難である。
【０００４】
シート材情報検知装置により検知される情報は、主に画像形成装置において、パラメータ制御によるシート材ごとの画像形成条件の最適化に用いられる。また、画像形成装置やシート搬送装置において、シート材に異なるシート材が混入する異紙混入の防止、及びパラメータ制御によるシート材搬送状態の最適化による装置内でのジャムや重送の防止などにも用いられる。上記の制御は、主にプリントオンデマンドや印刷業などの、多種のシート材を使用し長時間装置を稼動して多数のシート材成果物を生産する業種で使用される画像形成装置やシート搬送装置において、シート材成果物の品質管理や装置のダウンタイム低減のために用いられる。そのため、シート材情報検知装置は、長時間の装置稼動や商品の品質管理のためにセンサの高耐久性とセンサ出力の高信頼性が求められ、センサの出力変動や故障への対策が必要不可欠になる。
【０００５】
外力に応じた信号を出力するセンサのひとつとして、衝撃や外力によるひずみを電圧に変換する圧電素子があげられる。圧電素子をセンサとして用いると、経時変化によるセンサ出力の微増や、素子の破断がおこると、同じ外力を印加しても発生する出力電圧が変動することが確認されている。シート材情報検知装置を剛度センサとして用い、シート材情報検知装置からの情報を画像形成装置の転写手段における転写バイアス制御に用いた場合、シート材情報検知装置がセンサの出力変化や故障などにより誤検知し誤ったシート材情報により転写バイアス制御を行うことがある。この結果、例えば高剛度のシート材用の転写バイアス設定で低剛度のシート材が使用された場合、感光体ドラムへのシート材の巻きつきが発生し、シート材が感光体ドラムに具備されるクリーナーへ突入するなどの重大なジャムの原因となる。
【０００６】
本発明は、以上の点に着目してなされたもので、最新の基準値による補正を行い精度の高い検知結果を提供し、センサ出力に大幅な変化がある場合には、センサの故障判定を行って成果物の品質を保証することを可能にするシート材情報検知装置を備えることを特徴とする画像形成装置及びシート搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の目的を達成するため、以下（１）〜（８）の構成を備えるものである。
【０００８】
（１）シート材に外力を加える外力印加手段と、外力を加えるタイミングを制御するタイミング制御手段と、該外力により信号を出力する外力検知手段と、前記外力検知手段からの信号に基づき該シート材の情報を取得するシート材情報取得装置と、該シート材が無い状態で衝撃を印加した際の前記外力検知手段からの信号を検知基準値として記憶する記憶手段と、前記基準値を該シート材の情報検知結果の補正に用いる検知情報補正手段と、前記タイミング制御手段により規則的に該シート材が無い状態で外力を印加し、前記検知基準値を更新する検知基準値更新手段とより成るシート材情報検知装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【０００９】
（２）外力印加手段は、外力調整機構と、前記検知基準値を更新する際に外力を低減する外力調整手段とを備えることを特徴とする、前記（１）記載の画像形成装置。
【００１０】
（３）外力検知手段は、圧電素子を含み構成されていることを特徴とする前記（１）記載の画像形成装置。
【００１１】
（４）検知基準値更新手段は、画像形成装置の起動時及び停止状態からの復帰時に検知基準値更新を行うことを特徴とする、前記（１）記載の画像形成装置。
【００１２】
（５）検知基準値更新手段は、シート材間を検知する検知手段を有し、連続でシート材を搬送する際に該シート材間で検知基準値更新行うことを特徴とする、前記（１）記載の画像形成装置。
【００１３】
（６）シート材情報取得装置は、前記検知基準値を更新する際に、新たに検知された信号による検知基準値が、更新される直前の検知基準値に対して、予め設定された範囲外となる場合、センサの故障を判定する故障判定手段を有することを特徴とする、前記（１）記載の画像形成装置。
【００１４】
（７）シート材情報検知装置が、複数のシート搬送経路が合流した後の合流搬送経路に配置されることを特徴とする、前記（１）記載の画像形成装置。
【００１５】
（８）前記（１）乃至前記（７）いずれか記載のシート材情報検知装置を有することを特徴とするシート搬送装置。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、画像形成装置のシート材情報検知装置において、シート材に外力を加える外力印加手段と、外力を加えるタイミングを制御するタイミング制御手段と、該外力により信号を出力する外力検知手段と、前記外力検知手段からの信号に基づき該シート材の情報を取得するシート材情報取得装置と、該シート材が無い状態で衝撃を印加した際の該検知部からの信号を検知基準値として記憶する記憶手段と、前記基準値を該シート材の情報検知結果の補正に用いる検知情報補正手段と、前記タイミング制御手段により規則的に該シート材が無い状態で外力を印加し前記検知基準値を更新する検知基準値更新手段とを具備することにより、最新の検知基準値による補正を行うことでセンサ出力に変化があっても精度の高い検知結果が得られる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、画像形成装置において、請求項１記載の外力印加手段において、外力調整機構と前記検知基準値を更新する際に外力を低減する外力調整手段とを備えることにより、外力印加手段及び外力検知手段の磨耗の影響を最小限にしシート材情報検知装置の長寿命化を実現する。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、外力検知手段が圧電素子を含み構成されることで、外力検知手段からの信号を電圧信号として検出することが可能となる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、画像形成装置において、検知基準値更新は、画像形成装置及びシート搬送装置の起動時及び停止状態からの復帰時に行われる。また、請求項５記載の発明によれば、検知基準値更新手段がシート材間を検知する検知手段を有し、連続でシート材を搬送する際に該シート間で検知基準値更新が行われる。これらにより、規則的に検知基準値の更新が可能となる。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、画像形成装置において、請求項１記載のシート材情報取得装置は、前記検知基準値を更新する際に、新たに検知された信号による検知基準値が、更新される直前の検知基準値に対して、予め設定された割合以上に異なる場合、センサの故障を判定する故障判定手段を有することにより、シート情報の誤検知を防止し、成果物の品質を保証することを可能にする。
【００２１】
請求項７記載の発明によれば、画像形成装置において、請求項１記載のシート材情報検知装置が、複数のシート搬送経路が合流した後の合流搬送経路に配置されることにより、最小限のシート材情報検知装置の配置でシート情報の検知が可能となる。
【００２２】
請求項８記載の発明によれば、シート搬送装置において、前記請求項１から請求項７記載の画像形成装置の発明と同様な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例】
【００２４】
以下、図１及び図２を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２５】
本発明に係るシート材情報検知装置は、図１に示すように、シート材搬送路Ａに沿ってシート材Ｐを搬送するシート材搬送手段１ａ，１ｂと、該搬送されるシート材Ｐに外力を印加する外力印加手段２と、該外力に起因する信号を検知する信号検知手段３とを備えており、前記信号検知手段３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ように構成されている。
【００２６】
また、本実施の形態に係るシート材情報検知装置は、外力を加えるタイミングを制御するタイミング制御手段と、シート材が無い状態で衝撃を印加した際の該検知部からの信号を検知基準値として記憶する記憶手段を有する。そして、前記基準値を該シート材の情報検知結果の補正に用いる検知情報補正手段と、前記タイミング制御手段により規則的に該シート材が無い状態で外力の印加を行い、前記検知基準値を更新する検知基準値更新手段とを具備しており、該検知基準値の更新を規則的に行うように構成されている。
【００２７】
シート材に関する情報の取得は、信号検知手段３の検知結果に基づき人が行っても、信号検知手段３の検知結果をシート材情報取得装置（図２の符号５参照）に入力することに基づき自動的に行うようにしても良い。なお、信号検知手段３の検知結果は、そのまま使用しても、フィルタリング等の簡単な加工を施しただけで使用しても、検知した波形から、電圧、周期、周波数成分、微分値、積分値、減衰、ピーク数などを特徴量として抽出したものを使用しても良い。なお、周波数成分を抽出する場合、もちろん、一つの出力波形から複数の特徴量を抽出し、組み合わせて判定しても構わない。さらに、一つの出力信号を分岐して、夫々異なる処理を行うこともできる。これは例えば、分岐した信号に対して夫々異なるカットオフ周波数のフィルタをかけ、別々の周波数成分を抽出してその強度比を見るなどである。
【００２８】
上述したシート材情報取得装置５は、前記信号検知手段３の検知結果をデータと照らし合わせることによりシート材の情報を取得するようにしても良い。つまり、シート材情報取得装置５は、これらの特徴量を予めシート材の信号が記録されたデータテーブルと照らし合わせて、シート材の種別や型番、状態変化、印刷状態、重送などを判定した情報として出力するようにしてもよい。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、予め記録されている検知基準値を用いてシート信号の相対値を算出し、シート材情報取得装置の個体差を補償したうえで、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。なお、検出される信号に対して、例えばシート材情報取得装置ごとにシート材が無い場合の出力信号を検知基準値として用いて信号処理を行ってもよい。検知基準値は、シート材が無い場合の出力信号を取得する毎に更新する。また、検知基準値更新は規則的に行われることが望ましい。検知基準値を更新して信号処理に用いることにより、シート材情報取得装置の部品の経時変化による劣化や使用環境の変化による出力変動を補償することが可能になる。
【００２９】
また、シート材が無い場合の出力信号を取得し検知基準値を更新するのと並行してシート材情報取得装置の故障検知を行うことが可能である。検知基準値を更新する際に、新たな検知基準値の出力信号が、更新される直前の検知基準値に対して、予め設定された範囲外となる場合、信号検知手段の故障を判定する故障判定手段を有することにより、シート材情報取得装置の故障によるシート材情報の誤検知を防止することが可能になる。シート材情報取得装置の故障は図３のように行われ、故障検知の結果はユーザーへの通知や画像処理装置及びシート搬送装置の停止などに用いることが望ましい。このような構成にすれば故障検知及び検知基準の更新を、シート材情報を検知するモードから特別なモードに切り替えることなく行うことができるため、シート材情報取得装置の構成や制御シーケンスの効率化をはかることができる。
【００３０】
また、信号検知手段３を複数個設けたり、外力の印加条件を変えて複数回の信号検知を行う場合などは夫々に対応したデータテーブルを設ける。さらに、シート材に関して別の手段（たとえば人為的に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。さらに、これら複数の検知結果や判定結果を組み合わせて判断する為の論理回路を設けることも好ましい。
【００３１】
ところで、本明細書においてシート材とは、記録媒体（例えば、普通紙、光沢紙、コート紙、再生紙、ＯＨＰなど）や原稿を意味するものとする。また、「シート材に関する情報」とは、シート材の種別や、型番、シート材の密度、シート材の厚さ、シート材表面の凹凸、シート材の状態変化、印刷状態、重送の有無あるいは重送枚数、残数、あるいはシート材の有無、シート材の重なり位置などを意味するものとする。
【００３２】
この外力印加手段２は、シート材に接触することに基づき該シート材に外力を加える外力印加部材（図１の符号２０参照）を備えたものでも、空気等の気体を吹き付けるような構成のものでも良い。なお、外力印加部材２０は駆動源（図１の符号２１参照）によって駆動するようにすると良い。本発明で用いられる外力は、電磁気、熱あるいは熱による気体などの媒体の膨張／収縮、レーザー光などの光、電磁波、音波、あるいは振動、力学的力など、どのようなものでも用いることができる。図１０に、外力印加手段として光源を用いたシート材情報検知装置の構造の一例を示す。本発明においては外力を衝撃力として加えても良いが、振動として加えても良い。衝撃力を加える場合の駆動源としては、外力印加部材２０をシート材Ｐの上方に保持し、適宜その部材２０をシート材Ｐに落下させることができるようにしたものや、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２０を衝突させるようにしたものを挙げることができる。例えば、ばねなどの機械的手段、ソレノイドやボイスコイルなどの電磁気的な手段などがある。モーター、あるいはシート材の搬送系に用いられるローラーなどの回転力をギア、カム等の変換機構により方向や大きさを変換して用いることも安定性の点で好ましい。また、振動を加える場合の駆動源としては、外力印加部材２０を振動させる加振手段を挙げることができる。
【００３３】
ところで、上述のような外力の印加は、搬送されている状態のシート材Ｐに行っても、一時停止されている状態のシート材Ｐに行っても良い。前者の場合（搬送されている状態のシート材Ｐに外力印加をする場合）にはシート材の表面（外力印加手段側）の表面状態を検知することが容易となるメリットがある。後者の場合（一時停止されている状態のシート材Ｐに外力印加をする場合）には、シート材搬送に伴うノイズが無い分だけ検知を正確に行えるというメリットがあり、どちらの状態で行うかは必要に応じて選択すれば良い。
【００３４】
また、外力としては上述したように複数種類のものが挙げられるが、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。さらに、１種類の外力を用いる場合、１回の外力印加だけでシート材の情報取得をしても、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。外力印加を複数回行った場合（つまり、１種類の外力を複数回印加したり、複数種類の外力を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。
【００３５】
そのような複数回の外力印加は、１つの外力印加部材により行っても、複数の外力印加部材により行っても良く、さらに外力の強度（衝撃力や振動の強度）は等しくしても異ならせても良い。なお、このように複数回の外力印加を行う場合には、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。また、検知基準値を更新することを目的として、シート材が無い場合の出力信号を検知するタイミングとしては、画像形成装置及びシート搬送装置の起動時や停止状態からの復帰時、もしくはシート材を連続搬送する際に該シート間毎に規則的に行う。
【００３６】
さらに、この両者で検知基準値を更新することが望ましい。検知基準値の更新間隔を短くすることで、シート材成果物の品質保証の精度を向上することができる。さらに、衝突速度の異なる複数回の衝撃や周波数成分の異なる振動など複数回の外力印加を行う際の好ましい態様として以下のものが挙げられる。このような外力の印加により、高分子よりなるシート材の粘弾性の差を効率的に出力信号に反映することが可能となる為、シート材のより詳細な情報を出力できる。また、このような複数回の外力印加を行う場合、信号検知手段３からも複数の情報を出力できる。また、検知基準値を更新することを目的として、シート材が無い場合の出力信号を検知するために外力を印加する場合には、外力の強度を低減させることにより、外力印加手段及び信号検知手段の磨耗など部品の劣化による出力の変動を最小限に抑え、シート材情報検知装置の長寿命化をはかることができる。
【００３７】
ところで、情報検知を精度良く行うには、シート材Ｐを挟んで外力印加部材２０に対向する位置に部材（以下、「外力受け部材」とする）を配置してその外力を受けるようにすると良い。なお、シート材変位手段４を外力印加部材２０に対向するように配置した場合には、該変位手段４を外力受け部材として機能させれば良い（つまり、別途外力受け部材は設けずにこの変位手段によって外力を受ければ良い）。変位手段４を外力印加部材２０に対向しない位置に配置した場合には、外力印加部材２０に対向する位置に外力受け部材を設ければ良い。このような外力受け部材は、シート材との接触面を平面としてもよいし、曲面としてもよい。
【００３８】
またシート材を介して外力印加部材２０の先端と対向する位置などに凹部を設けることで、外力が一点に集中するのを分散させることも、素子寿命などの点で好ましい。またこのような凹部を設けることにより、シート材が外力印加によって凹部に撓むことによる外力の吸収を検知することが可能となり好ましい例である。
【００３９】
上述したシート材変位手段４は、シート材を変位させることができるものであればどのような構造のものでも良い。例えば、空気などの緩衝層を介してシート材を変位させるようなものでも、変位部材をシート材搬送路内に突設させてシート材に接触させることにより該シート材を変位させるようなものでも良い。但し、シート材変位手段を外力受け部材としても利用する場合には、後者である必要がある。
【００４０】
このシート材変位手段によって、前記信号検知手段３に対するシート材の位置（つまり、シート材Ｐと信号検知手段３との間隔）を規定しても、前記外力印加部材２０に対するシート材の位置（つまり、シート材Ｐと外力印加部材２０との間隔）を規定しても良い。更に、前記外力受け部材に対するシート材の位置（つまり、シート材Ｐと外力受け部材との間隔）を規定しても良い。
【００４１】
なお、前記外力受け部材に対するシート材の位置を規定するようにした場合には、外力印加に起因したシート材の撓みの量を一定にしてこれによる外力吸収量を一定にできるので、印加した外力に対して安定した検知が可能になる。より好ましくは、このシート材変位手段によって前記シート材Ｐが前記外力受け部材に接触するようにすると良い。このような制御のためには、搬送されるシート材に対して外力受け部材を押し付けるような配置とする。あるいは、シート材変位手段によりシート材を外力受け部材に対して押さえ込む方向の変位を与える構成とすることもできる。
【００４２】
また、外力印加時にシート材が変位する領域を制限する制限部材を設けることも好ましい。図５に制限部材を用いた本発明のシート材情報検知装置の例を、図６に制限部材を用いたシート材情報検知の動作を、夫々示す。
【００４３】
図５において、搬送されてくるシート材Ｐを、シート材変位手段４により所定の位置に変位させる。この際、図６に示すように、制限部材３０１にシート材が押し付けるようにすることが好ましい。制限部材３０１には所定の形状の穴３０２が設けられる。さらに好ましい態様として、制限部材の穴３０２内に外力受け部材３０４を設ける。この外力受け部材３０４の上面を、制限部材の穴３０２の上面より所定の深さｄだけ後退させた位置に配置する。このような配置とすることで、図６に示すようにシート材Ｐに対する外力印加時にたわみを発生させ、シート材の状態によるこのたわみの挙動の違いを検知することができる。
【００４４】
一例として、図６に示したように圧縮コイルバネなどを駆動源３０３として、外力印加部材２０をあるストローク量を持ってシート材に衝突させ（第１の衝突）、さらにその衝突でシート材Ｐをたわませ（たわみ過程）、さらに外力受け部材３０４に衝突させる（第２の衝突）工程で外力印加を行う。
【００４５】
このような工程では、第１の衝突時の外力印加部材２０の速度（υ１）が撓み過程においてシート材による減速を受ける。この減速量は、シート材の厚みや材質などの特性によって異なる為、第２の衝突時の速度（υ２）はシート材の情報を反映したものとなる。外力受け部材３０４に信号検知手段３を設けておくとその出力は、シート材の情報を反映したυ２に依存することになる。本実施態様では、特にシート材のたわみ剛性、ならびにそれに関連のある情報を検出するのに有効であり、例えば、シート材厚さ、材質、密度、さらにシート材の張力や、含水による剛度変化などを検知できる。
【００４６】
ここで、このような制限部材３０１の好ましい形状を図７、及び図８に示す。図中の「＋」印は外力の印加位置を、「×」印はシート材変位手段４によりシート材を押し付ける位置を示す。図７の例では、穴３０２はシート材の搬送方向に対して長手形状とし、搬送方向に直交する方向の幅Ｗ１と搬送方向に平行な方向の幅Ｗ２が、Ｗ１＜Ｗ２となるようにした。また、長手方向が搬送に対して並行となるようにしている。このようにすると、異方性を持つシート材、とりわけ「横目」「縦目」を持つカット紙のような裁断辺方向に異方性を持つシート材が、どの裁断辺の向きに搬送されてきているかを検知することなどに効果がある。
【００４７】
また、図８の例では、穴３０２は外力の印加位置を概ね中心とした円形としＷ１＝Ｗ２としている。このような形状では、シート材の異方性に対しても概ね等方的なたわみが生じるので、シート材の裁断辺の向きによらずにその物性を検知することに有効である。なお、この制限部材３０１においては、シート材の搬送に対する干渉を低減する形状を取ることが好ましい。特に穴３０２においては、進行してくる紙においてその先端部が穴の壁面に衝突することを逃がす形状が好ましい。一例として図７の例のように穴３０２を搬送下流側に向かって穴幅を狭くする、あるいは搬送下流側に向かってシート材との間隔を増加させる曲面構造にする、さらには図９のように下流側を開放する形状としても良い。
【００４８】
なお、ｄ、Ｗ１、Ｗ２の好ましい範囲は、０．１ｍｍ＜ｄ＜２．０ｍｍ、５ｍｍ＜Ｗ１＜２０ｍｍ、５ｍｍ＜Ｗ１＜４０ｍｍ、程度の範囲である。この程度の範囲で、記録媒体（例えば、普通紙、光沢紙、コート紙、再生紙、ＯＨＰなど）の情報を好適に検知できる。
【００４９】
また、シート材Ｐの状態や位置（外力印加手段２や信号検知手段３とシート材との相互作用）を検知するシート材センサが付加されていることも好ましい。ここで、「シート材Ｐの状態や位置（外力印加手段２や信号検知手段３とシート材との相互作用）」とは、外力印加手段２や信号検知手段３とシート材との接触状況や、シート材の先端位置や通過状態、外力印加手段２や信号検知手段３がシート材から受ける圧力や、シート材の変形などを意味する。このシート材センサとしては、接触や変形を検知する機械式センサや光学式センサ、圧力を検知する圧力センサ、振動を検知する加速度センサなどを挙げることができる。このようなシート材センサは外力印加手段２や信号検知手段３に直接接合されていてもよいし、外力印加手段２や信号検知手段３の近傍に設置されていてもよく、用いるセンサに応じて適宜設計できる。
【００５０】
このシート材センサからの信号をフィードバックすることで、外力印加手段２や信号検知手段３の制御の適正化を行うことができ、より高い精度でのシート情報の検知が可能となる。また、このシート材センサからの信号を基準として、外力印加の開始・終了のタイミングや強度などの条件を決定することもできる。また、外力印加手段２や信号検知手段３とシート材との相互作用を検知する（シート材からの圧力、シート材の変形など）ことによれば、本発明の外力印加による信号と複合的に用いて、シート材のより多くの情報を得ることができる。
【００５１】
一方、上述した信号検知手段３は、圧電特性を有する無機材料あるいは有機材料にて構成すれば良い。具体的には、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にて構成すればよい。このような圧電材料を用いることにより、外力は電圧信号として検出される。
【００５２】
この信号検知手段３を配置する位置は、外力に起因する信号を検知できる位置であればどこでも良く、例えば、図１や図２に示すように、シート材Ｐを挟んで外力印加手段２に対向する位置であっても、外力印加手段２の側の位置であっても良い。図示の信号検知手段３は、外力受け部材としてのシート材変位手段４を支持しているので、該信号検知手段３は該変位手段４が受けた外力を検知することとなる。このような配置では、印加した外力に対するシート材の吸収を効率的に検知できる。
【００５３】
また、外力印加手段２の側に信号検知手段が設けられている例としては、板バネ等の弾性部材（不図示）を外力印加手段に取り付けておいて、外力印加時における該弾性部材の振動や位置変化を検知するようにしたものや、外力印加手段自体に信号検知手段を搭載したものを挙げることができる。
【００５４】
このような配置では、印加した外力に対するシート材の反発を効率的に検知できる。なお、シート材Ｐを挟んで外力印加手段２に対向する側と、外力印加手段２の側との両方に信号検知手段を配置しても良い。また、外力印加手段に信号検知手段を搭載した場合など、シート材との接触時に外力印加手段自体の共振周波数や変形などの変化を検出してもよい。さらには印加した外力の停止後に残存する残響や、その減衰特性などを検知することも含まれる。
【００５５】
なお、信号検知手段は、１次元配列でも、２次元配列でもよいが、後者の場合であって、且つシート材（例えば記録媒体）幅と同一あるいはそれ以上の長さのセンサ部を有していればシート材の幅の検知も可能である。勿論、複数個のセンサ部により、記録媒体の幅を検知することも可能である。
【００５６】
また、シート材情報検知装置は、複数のシート搬送経路が合流した後の、合流搬送経路に配置されることが望ましい。合流搬送経路に配置されることにより、最小限のシート材情報検知装置の配置でシート情報の検知が可能となる。
【００５７】
ところで、本発明に係るシート材処理装置は、図１に示すように、シート材情報検知装置（符号Ｂ参照）と、該シート材情報検知装置Ｂの検知結果を加味してシート材Ｐの処理を行うシート材処理部Ｃとによって構成される。ここで、シート材処理部Ｃとしては、画像を形成する画像形成部や、画像の読取りを行うスキャナ部や、その他の装置を挙げることができる。そして、シート材処理装置としては、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、画像読取り用のスキャナ、あるいは自動原稿送り装置を挙げることができる。そして、シート材情報検知装置Ｂの検知結果に基づきＣＰＵが印字モードの変更（例えば、画像形成条件の調整、搬送に用いるローラー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）を行うようにすると良い。ここで、ＣＰＵとしては、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。
【００５８】
ところで、シート材Ｐに外力を印加する外力印加手段２と、該外力印加手段２と（シート材を介して）対向する位置に配置されてシート材Ｐの位置を制御するシート材変位手段４と、前記外力に起因した信号を検知する信号検知手段３とによって信号出力装置を構成すると良い。このような信号出力装置を構成した場合、該信号出力装置に外部機器を接続し、該外部機器が前記信号出力部の出力信号に基づきシート材に関する情報を取得するようにすると良い。
【００５９】
次に以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。
【００６０】
本実施例では、図１に示す構造の紙種検知装置（シート材情報検知装置）を作製し、電子写真装置（シート材処理装置）に搭載した。
【００６１】
該装置においてはシート材搬送路Ａを一対の搬送ガイド１０ａ，１０ｂによって形成し、そのシート材搬送路Ａには、記録用紙（シート材）Ｐを搬送する搬送ローラー（シート材搬送手段）１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを配置した。また、搬送ガイド１０ａの一部に切り欠き部分を設け、該部分を覆うようにブラケット１２を配置し、該ブラケット１２には、緩衝材１３や検知センサ（信号検知手段）３や変位部材（シート材変位手段）４を図示のように取り付けた。つまり、緩衝材１３には検知センサ３を支持させて該センサ３には変位部材４を支持させて、該変位部材４は搬送路中に突出させた。
【００６２】
変位部材４の突出量は搬送路Ａの幅（変位部材４が配置されている部分における幅）の１／４とし、本実施例の装置内においては搬送される記録用紙がどの種類（紙やＯＨＰシート）であっても該変位部材４に接触するようにした。また、この変位部材４は、図示のような所謂かまぼこ型をした金属部材にて形成し、記録用紙Ｐに接触する面が、用紙搬送方向上流端及び下流端において、搬送ガイド１０ａの切り欠き部の搬送路Ａに対する開口面より後退し、中央部において、搬送ガイド１０ｂの方へ突出するようにした。ここで、符号１４は押し圧調整器を示す。
【００６３】
なお、検知センサ３は、圧電体であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を銀電極により上下を挟まれる構造とした。圧電体のサイズは長さ２０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍとした。また、緩衝材１３にはゴム材を用いたが、緩衝材１３を搬送ガイド１０ａと検知センサ３との間に配置することにより、搬送ガイド１０ａから検知センサ３への機械的振動の伝播を低減でき、検知精度を高めることができる。
【００６４】
本実施例では、シート材Ｐが変位部材４に接触するのを補助するため、紙押え１５を設けている。紙押さえ１５は弾力性を有する板材と固定材により構成し、板材の弾性によりシート材を変位部材４に押し付ける方向に力を加えている。図１には不図示としたが、紙押さえ１５は外力印加と連動して動く機構を有し、不要な際は搬送経路外へ退避するようにした。なお、本実施例ではシート材と変位部材４は接触式としたが、これは必ずしも必須ではなく、離れていてもよい。
【００６５】
一方、変位部材４に対向する位置には、記録用紙Ｐに外力を印加するための外力印加手段２を配置した。すなわち、搬送ガイド１０ｂに切り欠き部分を設け、該部分にブラケット２１１を配置した。このブラケット２１１には略筒状のガイド部材２１５を取り付け、そのガイド部材２１５の内部には、垂直方向に移動自在にロッド２１７を配置し、該ロッド２１７の先端（記録用紙側先端）には押圧部材（外力印加部材）２０を取り付けた。そして、ロッド２１７には鍔状のストッパ部材２１４を設け、該ストッパ部材２１４とガイド部材２１５との間にはコイルスプリング２１０を縮設した。
【００６６】
一方、上述したブラケット２１１には、モーター２１３を取り付け、その出力軸にはカム２１２を取り付けて、ロッド２１７の端部に取り付けた突出部２１８にカム２１２が干渉し得るようにした。なお、符号２１６はガイド部材内の空気によるダンピングを低減する為の圧抜き孔を示す。
【００６７】
なお、上述した押圧部材２０はコイルスプリング２１０及びカム２１２により、所定の速度で記録用紙Ｐに衝突して外力を加える。そのときの外力の大きさは、たとえば押圧部材２０が非拘束の状態であれば、押圧部材２０の質量ｍと衝突速度υの積「ｍυ」と、押圧部材２０と記録用紙Ｐ及び外力受け材との相互作用で定まる。一例として通常の紙葉類の種別判断であるならば、０．１ｇｍ／ｓ乃至１０ｇｍ／ｓ程度の範囲が好適に用いられる。また、この外力印加は一回の信号出力にあたって複数、好ましくは外力の値を異なるものとして行う。このようにすることで、記録用紙の情報をより高精度で検知できる。
【００６８】
本実施例では、カム２１２を段差を変えた２段式として、モーター２１３による１回の回転で２回の異なった外力を印加できるようにしている。つまり、大きい方のカム２１２が突出部２１８と干渉して押圧部材２０を上方向に移動させ、カム２１２の係止が解除された瞬間にコイルスプリング２１０のバネ力によって押圧部材２０が記録用紙Ｐに衝突される。また、小さい方のカム２１２が突出部２１８と干渉して押圧部材２０を上方向に移動させ、カム２１２の係止が解除された瞬間にコイルスプリング２１０のバネ力によって押圧部材２０が記録用紙Ｐに衝突される。この場合、大きい方のカム２１２と小さい方のカム２１２とではコイルスプリング２１０の縮み距離が異なるので、記録用紙Ｐに加えられる外力が異なることとなる。また、このようなカム２１２の駆動軸（すなわちモーターの回転軸）には、別のカムを付与し、変位部材や補助変位部材を外力印加と連動して変位させることも好ましい。本実施例では、変位部材４は押圧部材２０に対向する位置に配置されていて、変位部材４が外力を受けるように構成されている。
【００６９】
次に、本実施例の作用について説明する。
【００７０】
搬送ローラーにより記録用紙Ｐが搬送されてくると、押圧部材２０によって記録用紙Ｐに外力が印加され、そのときの外力は、変位部材４を介して検知センサ３に伝わり、図４に示すような信号が出力される。この信号は、普通紙（坪量５２ｇｓｍ、厚さ７９μｍ）を検知したときのものであるが、該信号におけるピークの電圧値、複数ピークの間隔、複数ピーク間の減衰や、この波形を周波数解析することにより、記録用紙Ｐの表面凹凸、摩擦、厚さ分布などの情報を抽出できる。
【００７１】
図１１に示すように、本実施例では、検知基準値の更新を画像形成装置及びシート搬送装置の起動時や停止状態からの復帰時と、シート材を連続搬送する際にシート間毎に規則的に行う。さらに、検知基準値を更新するのと並行してシート材情報検知装置の故障検知を行っている。本実施例では、新たな検知基準値をα、更新される直前の検知基準値をβとして｜α／β｜が一定の範囲外になる場合に、故障判定手段により故障を判定し、検知の結果はユーザーへの通知や画像処理装置及びシート搬送装置の停止などに用いる。規則的に更新される検知基準値を用いて補正を行うことで最新の基準値による補正を行い、部品劣化等系の経時変化や使用環境の変化によりセンサ出力に変化があっても精度の高い検知結果を提供できる。さらに、検知基準値を更新するのと並行してシート材情報検知装置の故障検知を行うことで、成果物の品質を保証することができる。
【００７２】
上記実施例の場合、検知基準値の更新の際にもモーター２１３による１回の回転で２回の異なった外力を印加する構成にしているが、カムの形状とモーターの回転を制御することにより紙種検知の際に印加される衝撃を低減することができ、衝撃による部品の劣化等の影響を緩和することが出来る。
【００７３】
図１２（ａ）に示す構成によれば、一回の検知ではモーターを半回転利用し、シート材があるときにはＸの領域、シート材間にはＹの領域を用いて衝撃印加を行う。本実施例では、カム４０１を段差を変えた３段式として、モーター２１３による１回の回転で３回の異なった外力を印加できるようにしている。つまり、図１２（ｂ）に示されるように、シート材検知手段により用紙を検知すると設定されたタイミングｔ１経過後に、モーターを制御しカム位相を１８０度回転させると、Ｘの領域でシート材に大小２回の衝撃が印加される。さらに、シート材間を検知する手段により紙間を検知すると設定されたタイミングｔ２経過後に、モーターを制御しカム位相を１８０度回転させＹの領域でさらに小さな衝撃を１回印加し、検知基準値を更新する。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係るシート材情報検知装置の構造の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係るシート材情報検知装置の構造の一例を示す図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図３】本発明に係るシート材情報検知装置の故障検知を示す流れ図である。
【図４】信号検知手段の検知信号の一例を示す波形図である。
【図５】本発明による、シート材搬送ユニットの一例を示す図である。
【図６】本発明による、制限部材を用いたシート材情報検知の動作を示す図である。
【図７】制限部材の形状の一例を示す平面図である。
【図８】制限部材の形状の一例を示す平面図である。
【図９】制限部材の形状の一例を示す平面図である。
【図１０】本発明に係るシート材情報検知装置の構造の一例を示す断面図である。
【図１１】本発明に係るシート材情報検知装置の検知基準値更新と故障検知の作用を説明するためのフローチャート図である。
【図１２】本発明に係るシート材情報検知装置の検知基準値を更新する、（ａ）部品劣化等の影響を緩和する外力印加手段を構成するカムの一例と、（ｂ）その位相図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ａ，１ｂ  搬送ローラー（シート材搬送手段、斜行補正手段に対応）
１ｃ，１ｄ  搬送ローラー（シート材搬送手段に対応）
２  外力印加手段
３  信号検知手段
４  変位部材（シート材変位手段に対応）
５  シート材情報取得装置
３０１  制限部材
３０２  穴
３０３  駆動源（外力印加手段に対応）
４０１  カム（外力印加手段に対応）
５０１  搬送機構
５０２  斜行補正部材（シャッター）
１００１  光源（外力印加手段に対応）
１００２  受光素子（信号）
Ａ  シート材搬送路
Ｂ  紙種検知装置（外力検知手段に対応）
Ｃ  シート材処理部
Ｐ  記録用紙（シート材）
Ｖ  出力信号
Ｘ  シート材検知に用いられる領域（外力検知手段に対応）
Ｙ  検知基準値の更新に用いられる領域（検知基準値更新手段に対応）
α  検知基準値（検知情報補正手段、検知基準値更新手段に対応）
β  直前の検知基準値（検知情報補正手段、検知基準値更新手段に対応）
γ、ε  故障判定パラメータ
ｔ１  シート材検知後、衝撃を印加するまでの時間
ｔ２  シート材間検知後、衝撃を印加するまでの時間
【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】
2007062855.tif 000011
【図１０】
2007062855.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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