JP2004210496A

JP2004210496A - シート材種別検知方法、シート材種別検知装置、及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2004210496A
Application number: JP2003000711A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Sakai; 昭弘酒井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-01-06
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2023-01-06
Also published as: US20040139783A1; JP4143417B2; US7043962B2

Abstract

【課題】予めシート材に数字コード等の情報が付されていない場合であっても、シート材の種別の検知ができる種別検知方法を提供する。
【解決手段】所定の張力を付与した状態のシート材Ｐに衝撃印加部材１を落下させる。すると、この衝撃印加部材１は何度かバウンドするが、そのバウンドのタイミングを圧電素子２にて検知し、バウンドに要した期間（例えば、１回目のバウンドから２回目のバウンドまでの期間）を期間検知手段５にて検知し、その検知結果に基いて種別検知手段６がシート材種を検知する。このような方法を用いれば、シート材に予め数字コードを付しておかなくてもシート材種を検知できる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート材の種別を検知するシート材種別検知方法、シート材種別検知装置、及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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シート材（紙媒体、透明樹脂シート含む。）の種別を検知するための方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
そのようなシート材種別検知方法の一つとして、シート材自体に何らかの数字コードまたは記号を予め付しておいて、プリンタ内に設けられたセンサにより当該数字コードなどの情報を読み取り、当該プリンタがこの情報を利用して印字モードの最適化を図るようにしたものがある（以下、“マーキング方式”とする）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３１４４４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記マーキング方式では、数字コード等が付されていないシート材については、その種類を判別することができなかった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、予めシート材に数字コード等の情報が付されていない場合であっても、画像形成装置の印字速度を下げることなく、シート材の種別の検知ができるシート材種別検知方法、シート材種別検知装置及び画像形成装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、シート材の種別を検知するシート材種別検知方法において、
シート材の少なくとも一部に張力を付与する張力付与工程と、
該張力を付与した部分にて衝撃印加部材をバウンドさせるバウンド工程と、
該衝撃印加部材が前記シート材に衝突してから特定の状態になるまでの期間を求める期間検知工程と、
該期間に基きシート材の種別を検知するシート材判別工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本願の請求項６に係る発明は、シート材の種別を検知するシート材種別検知装置において、
シート材の少なくとも一部に張力を付与する張力付与手段と、
該張力が付与された部分のシート材にてバウンドされる衝撃印加部材と、
前記衝撃印加部材が前記シート材に衝突するタイミングを検知するセンサと、
該衝撃印加部材が前記シート材に衝突してから特定の状態になるまでの期間を求める期間検知手段と、
該期間検知手段の検知結果に基きシート材の種別を検知する種別検知手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、本願の請求項９に係る発明は、上述したシート材種別検知装置と、
該装置の検知結果に基き最適な画像を形成する画像形成部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
本発明に係るシート材の種別検知方法は、シート材の種別を検知する方法であって、
・シート材Ｐの少なくとも一部（以下“シート緊張部分”とする）に張力を付与する張力付与工程と、
・該シート緊張部分Ａにて衝撃印加部材１をバウンドさせるバウンド工程と、
・該衝撃印加部材１が前記シート材Ｐに衝突してから特定の状態になるまでの期間を求める期間検知工程と、
・該期間（以下、“反跳期間”とする）に基きシート材Ｐの種別を検知するシート材判別工程と、
を備えている。
【００１２】
前記反跳期間としては、
・前記衝撃印加部材１が前記シート材Ｐに衝突後滞空している期間（図１の符号Ｔ_１参照）や、
・前記衝撃印加部材１の前記シート材Ｐへのある衝突から別の衝突までの期間（つまり、第ｎ回目の衝突時から第ｍ回目の衝突時までの期間。但し、ｎは１以上の整数であり、ｍは２以上の整数であって、且つｍ＞ｎである。図１の符号Ｔ_α１＋Ｔ_１参照）や、
・前記衝撃印加部材１の最初の衝突から静止するまでの期間（図１の符号Ｔ_α１＋Ｔ_１＋Ｔ_α２＋Ｔ_２＋Ｔ_α３＋Ｔ_３＋…）、
を挙げることができる。例えば、第１回目の衝突から第５回目の衝突までに要する時間や、前記衝撃印加部材１が前記シート材Ｐに衝突してから再度衝突するまでの時間を計測し、当該時間を元にシート材種別を判断することができる。また、第ｎ回目の衝突時から第ｎ＋１回目の衝突時までの間、図３（ｂ）に示すように所定のパルスＣを発生させ、該パルスＣと既知周波数の外部クロックパルス（同図（ｃ）の符号Ｄ参照）とのＡＮＤ回路で生じるクロックパルス数から前記反跳期間を計測することもできる（同図（ｄ）参照）。
【００１３】
前記衝撃印加部材１が前記シート材に衝突するタイミングをセンサ２にて検知し、該センサ２の検知結果に基き前記期間を求めるようにすると良い。この場合、前記センサ２の出力信号の極大値（図１（ａ）の符号Ｂ_１，Ｂ_２，…参照）に基き、前記衝撃印加部材１が前記シート材に衝突するタイミングを検知する、ようにすると良い。
【００１４】
次に、本発明に係るシート材の種別検知装置について説明する。
【００１５】
本発明に係るシート材の種別検知装置は、シート材の種別を検知する装置であって、図２に示すように、シート材Ｐの少なくとも一部Ａに張力を付与する張力付与手段３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂと、該張力が付与された部分Ａのシート材にてバウンドされる衝撃印加部材１と、前記衝撃印加部材１が前記シート材に衝突するタイミングを検知するセンサ２と、該衝撃印加部材１が前記シート材に衝突してから特定の状態になるまでの期間を求める期間検知手段（以下、“反跳期間検知部”とする）５と、該反跳期間検知部５の検知結果に基きシート材の種別を検知する種別検知手段６と、を備えている。
【００１６】
ここで、上述したセンサ２としては、衝撃印加部材１により変形可能に保持される圧電素子（つまり、変形可能に保持されていて、前記衝撃印加部材１がシート材Ｐに衝突することに基き変形し信号を出力する圧電素子）を挙げることができる。
【００１７】
前記衝撃印加部材１は、シート材Ｐに衝突する衝撃部１０、可動台部１１、該可動台部１１と該衝撃部１０とを連結する可動軸部１２により構成すると良い。また、該可動軸部１２を一軸方向に移動可能に保持するための軸受部７や、該可動台部上に担持される弾性変形可能部材８を配置すると良く、センサ２としての圧電素子は該弾性変形可能部材８上に載置すると良い。
【００１８】
また、前記可動台部１１と前記弾性変形可能部材８と間には、該弾性変形可能部材８の変形を可能にするための空間１１ａを設ける必要がある。
【００１９】
さらに、前記張力付与手段３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂとして、シート材を搬送するための少なくとも２組の搬送手段を用いることができる。その場合には、シート材搬送方向下流側に配置された搬送手段４ａ，４ｂよりもシート材搬送方向上流側に配置された搬送手段３ａ，３ｂの搬送速度を速く設定することにより、それらの搬送手段の間のシート材に張力が付与されるようにすると良い。
【００２０】
前記弾性変形可能部材８が減圧雰囲気下で保持されていてもよい。
【００２１】
また、前記弾性変形可能部材８は、前記反跳期間において固有振動させてもよい。
【００２２】
前記弾性変形可能部材８の振動を前記圧電素子の圧電流変化で検出し、該圧電流を電圧変換し、該電圧を比較回路で設定した比較電圧以上の電圧にセレクトし、信号をパルス化し、該パルスを該衝突時から設定した時間までの間、カウンターで計数し、該パルスを計数してシート材の種別検知してもよい。
【００２３】
なお、前記弾性変形可能部材８は、該衝突により変形可能に担持されていれば足りる。したがって、両持ち（図２参照）であっても片持ちであっても周囲固定であっても良く、板バネであってもコイルバネであっても良い。また、センサ２は、該変形可能部材の変形を検知可能な位置に配置されていれば足り、上述の構成に限定されるものではない。
【００２４】
なお、本発明における種別検知とは、シート材の構成材料あるいは表面状態が互いに異なるシート材同士を判別することは勿論、構成材料等の異同は問わずシート材の厚さを検知すること、さらにはいわゆる重送（例えば、シート材の紙等が２枚以上重なって印字装置内を搬送されること）も含むものである。
【００２５】
本発明は、衝撃印加部材のシート材への衝突によって生じる弾性変形部材の振動を利用して、該衝撃印加部材の反跳期間を検知するものである。
【００２６】
なお、上述した構成のシート材種別検知装置と、該装置の検知結果に基き最適な画像を形成する画像形成部（不図示）と、によって画像形成装置を構成しても良い。図４は印字装置３００における構成の概略である。センサ（例えば圧電素子）２からの信号が反跳期間検出回路部（反跳期間検知部）５に入力され当該期間を検知し、その後データテーブル（シート材の種類に対応した反跳期間が予め記憶されているデータテーブル）を記憶した種別判断部（種別検知手段）６を通してシート材種を判断する。その後、記録モード制御部９において最適な記録モードで印字あるいは印刷される。なお、シート材種別判断は、印字装置内で行わないで、反跳期間検知部からの信号を外部（当該印字装置に接続されている）コンピュータ１００内で行ってもよい。その場合、記録モード制御信号は、当該外部コンピュータ１００から印字装置３００に送られる。また、シート材種の判断は、１枚毎に行ってもよいし、予め設定された、あるいは使用者により定められた所定枚数毎に行ってもよい。印字装置の主電源を入れた際にのみ検知するような構成も可能である。このように、シート材の種類に対応した反跳期間が予め記憶されているデータテーブルを印字装置内、あるいは当該印字装置に接続されているコンピュータ内に備えさせておき、前記反跳期間検知部５により検知される情報と上記データテーブルとを比較してシート材の種類を判別することができる。シート材の判別を行った後には、印字装置内で、あるいは、当該印字装置に接続されているコンピュータから印字モードの設定を行うことができる。印字モードの設定としては例えばインクの吐出量制御等がある。当該設定は、人が入力しても、自動で行われてもよい。
【００２７】
本発明において、シート材の種別としては、普通紙、コート紙、光沢紙、ＯＨＰ用のシート等の別を見分ける種別、あるいは厚みの種別がある。いずれの種別も上記データテーブルを予め設けておくことで種別判断可能である。
【００２８】
なお、衝撃印加部材の落下方法としては、単に重力を利用するのではなく、バネ力を用い衝撃を与える構成としてもよい（不図示）。
【００２９】
次に、本実施の形態の効果について説明する。
【００３０】
本実施の形態によれば、数字コード等の付されていないシート材であっても種別検知をすることができる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。
【００３２】
（実施例１）
本発明の一実施例について図５等を用いて説明する。
【００３３】
まず、衝撃印加部材１をシート材（記録媒体）に衝突させる（図５のＳ１参照）。当該衝突により圧電素子２から信号が出力されるので、当該信号を用いて該衝撃印加部材１の反跳期間を検知する（Ｓ２）。こうして検知された値と、予め記憶されていたデータテーブル（当該データテーブルには、シート材の種類に対応した反跳期間が予め記憶されている。）とを比較することで紙種を判別することができる。
【００３４】
本実施例にて用いたシート材種別検知装置の構造について図２に沿って説明する。
【００３５】
同図において符号２はセンサーとしての働きをする圧電素子を示し、符号８は、圧電素子２を搭載した弾性変形可能部材（例えば板バネ）を示し、符号１１は、弾性変形可能部材８を台座に固定するための可動台部を示し、１１ａは弾性変形可能部材８の変形変位を可能にするために可動台部１１に形成した溝部を示し、符号１２は可動台部１１に連結した可動軸部を示し、符号１０は可動軸部１２の先端の半球状の衝撃部を示す。可動台部１１、可動軸部１２、衝撃部１０は一体からなっているものであり衝撃印加部材を構成している（なお、分離可能な部材で構成してもよい）。符号７は可動軸部１２の一軸方向の動きを円滑にするための軸受部を示す。
【００３６】
搬送ローラー（搬送手段）３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂには、摩擦係数の大きな弾性ゴムローラを使用しており、シート材Ｐの一方は搬送ローラー３ａ，３ｂ、他方は搬送ローラー４ａ，４ｂ、により所定の圧力で狭持（以下をニップ圧）されている。
【００３７】
上記の複数の搬送ローラー３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂは、装置の動力により回転駆動されて、シート材Ｐを搬送するように構成されている。
【００３８】
本実施例では、シート材のシート搬送速度の目標値を１００ｍｍ／ｓとしており、この１００ｍ／ｓの速度になるように搬送ローラー３ａ，３ｂの回転数を決定している。
【００３９】
これに対して搬送ローラー４ａ，４ｂは数％遅い回転になるように設定され、更にニップ圧も搬送ローラー３ａ，３ｂよりも低いニップ圧で狭持されている。これによりシート材Ｐは搬送ローラー３ａ，３ｂの回転速度（つまり、１００ｍｍ／ｓの搬送速度）で搬送される。相対的に回転数の異なる搬送ローラー間でニップされたシート材は緊張を保ちながら、移動搬送されている。
【００４０】
図２では、シート緊張部分Ａは湾曲せずに平面を構成しているが、図６のように搬送ローラー間に湾曲ガイド４００を存在させ、シート材Ｐを湾曲ガイド４００に沿わせてシート材に張力を与えても同じ効果が得られる（湾曲ガイド衝撃部分は部分的に穴が空いていてシート材は振動できる）。又、シート材を停止した状態で張力を与えても同様な効果が得られる、この場合搬送ローラー４ａ，４ｂの回転を固定して、搬送ローラー３ａ，３ｂをシート材に張力が働く方向（前記と逆方向）に回転する構成となる。
【００４１】
次に、本実施例の作用について説明する。
【００４２】
いま、衝撃印加部材１を所定の高さからシート材Ｐに落下させると、該衝撃印加部材１は何度かシート材Ｐにてバウンドを繰り返し、最終的には静止状態になる。この衝撃印加部材１がバウンドすると、板バネ（弾性変形可能部材）８が撓み、圧電素子２が変形して圧電流を出力する。このときの圧電流の大きさは歪速度に比例するため、衝撃印加部材１がシート材Ｐに衝突する瞬間において歪速度が最大となり圧電流（該圧電流に比例して圧電素子の両極に電圧Ｖが生ずる）も極大値を取る。圧電素子の内部インピーダンスにより、該圧電素子の両極から該圧電流を電圧信号としてピックアップできる。したがって、そのような極大値信号を検知したタイミングから反跳期間を知ることができ、シート材の種別を検知することができる。以下、詳細に説明する。
【００４３】
可動台部１１を高さＨ_０から緊張部分Ａに落下させると、図１（ｂ）に示すように、その衝撃部１０は時間Ｔ_０後にシート材Ｐに衝突し、該シート材の変形（塑性変形及び弾性変形）期間Ｔα１を経て、該衝撃部１０は反跳する。その後、一軸方向の可動を許容する軸受部７に沿って高さＨ_１まで跳ね上がり、該衝撃部１０に一体と成っている該可動台部１１は再び落下し始め、該シート材Ｐと再び衝突する。そして、該紙種の変形期間Ｔα２を経て該衝撃部１０は再度反跳し、そして上記動作を繰り返しながら最終的には静止する。
【００４４】
このように衝撃印加部材１が次第に該反跳高さを減少させていく過程において、可動台部１１（圧電素子２、板バネ８、可動軸部１２、衝撃部１０を含む）とシート材Ｐとの衝突の際の力積で板バネ８は運動量変化を生じる。すなわち、該板バネ８は静止状態から運動状態に入って振動を開始し、該振動は板バネ振動系の粘性抵抗による急激な減衰により振動振幅を小さくしていき、最終的には一旦停止状態になる。かかる板バネの歪みに応じて圧電素子２からは圧電信号が出力される（図１（ａ）参照）。その後、上記のような該衝突及び該落下を繰り返す過程で、それぞれ急激な歪変形及び板バネ振動系の粘性抵抗による急激な該振動減衰を繰り返す。なお、緊張部分Ａには上述のように一定の張力が付与されているので、圧電信号はシート材の材質や厚さに応じたものとなる。
【００４５】
そして、図１に見るような該衝撃印加部材の落下後の経過時間において、該各衝突時の該圧電素子２に生ずる電圧の極大信号間隔の時間を計測することにより、紙種を検知することができるのである。これは紙種の違いにより、変形能あるいは剛性に差があることを利用しているのである。
【００４６】
計測する時間としては、
・衝撃印加部材１が跳ね上がっているときの時間（すなわち、図１のＴ１）や、
・衝撃印加部材１の第１の衝突から第３の衝突までの時間（すなわち、図１のＴ１＋Ｔ２）や、
・衝撃印加部材１の第１の衝突から第４の衝突までの時間（すなわち、図１のＴ１＋Ｔ２＋Ｔ３）
を挙げることができる。このような計測時間を用いてデータ処理（例えば、予めシート材種毎の反跳期間のデータをメモリーしておき、計測されたデータと計測された値が一致するかどうか、あるいはどのシート材種に近似した値かを比較するデータ処理である。その際、湿度や温度に関するパラメーターも加味したデータテーブルをメモリーしておき、判断に際して、温度、湿度も計測しシート材種の判断を行なってもよい。）することにより、紙種を特定することもできる。紙種検知時には該シート材は、実質的に静止（印刷装置内を搬送中ではなく、搬送が止まっている状態であり、搬送開始前、搬送終了後でもよい。）させておいてもよいし、該シート材の搬送中（即ち、移動中）に紙種検知を行ってもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、数字コード等の付されていないシート材であっても種別検知をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシート材種別検知方法の原理を説明するための模式図。
【図２】本発明に係るシート材種別検知装置の構成を示す模式図。
【図３】反跳期間の測定方法を説明するための波形図。
【図４】本発明に係る画像形成装置の構成を示すブロック図。
【図５】シート材種別検知方法を説明するためのフローチャート図。
【図６】本発明に係るシート材種別検知装置の構成の他の例を示す模式図。
【符号の説明】
１衝撃印加部材
２圧電素子（センサ）
３ａ，３ｂ搬送ローラー（張力付与手段、搬送手段）
４ａ，４ｂ搬送ローラー（張力付与手段、搬送手段）
５期間検知手段
６種別検知手段
Ａ張力が付与された部分
Ｐシート材

Claims

シート材の種別を検知するシート材種別検知方法において、
シート材の少なくとも一部に張力を付与する張力付与工程と、
該張力を付与した部分にて衝撃印加部材をバウンドさせるバウンド工程と、
該衝撃印加部材が前記シート材に衝突してから特定の状態になるまでの期間を求める期間検知工程と、
該期間に基きシート材の種別を検知するシート材判別工程と、
を備えたことを特徴とするシート材種別検知方法。
前記期間検知工程では、前記衝撃印加部材が前記シート材に衝突した後に滞空している期間を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載のシート材種別検知方法。
前記期間検知工程では、前記衝撃印加部材の前記シート材へのある衝突から別の衝突までの期間を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載のシート材種別検知方法。
前記衝撃印加部材が前記シート材に衝突するタイミングをセンサにて検知し、
該センサの検知結果に基き前記期間を求める、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシート材種別検知方法。
前記センサの出力信号の極大値に基き、前記衝撃印加部材が前記シート材に衝突するタイミングを検知する、
ことを特徴とする請求項４に記載のシート材種別検知方法。
シート材の種別を検知するシート材種別検知装置において、
シート材の少なくとも一部に張力を付与する張力付与手段と、
該張力が付与された部分のシート材にてバウンドされる衝撃印加部材と、
前記衝撃印加部材が前記シート材に衝突するタイミングを検知するセンサと、
該衝撃印加部材が前記シート材に衝突してから特定の状態になるまでの期間を求める期間検知手段と、
該期間検知手段の検知結果に基きシート材の種別を検知する種別検知手段と、
を備えたシート材種別検知装置。
前記張力付与手段が、シート材を搬送するための少なくとも２組の搬送手段であり、
シート材搬送方向下流側に配置された搬送手段よりもシート材搬送方向上流側に配置された搬送手段の搬送速度を速く設定することにより、それらの搬送手段の間のシート材に張力が付与されるようにした、
ことを特徴とする請求項６に記載のシート材種別検知装置。
前記センサは圧電素子を有する、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のシート材種別検知装置。
請求項６乃至８のいずれか１項に記載のシート材種別検知装置と、
該装置の検知結果に基き最適な画像を形成する画像形成部と、
を備えた画像形成装置。