JP2005001812A - シート材識別装置及び画像形成装置及びシート材識別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シート材にマーキングを施すことなく、シート材の種別ができるシート材識別装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】シート積載手段３に積載されたシート材Ｓを加振手段１により振動させ、加振手段１により振動したシート材Ｓが共振した状態の時、シート積載手段３のシート積載面３ａに設けられた複数の圧力センサ２Ａ〜２Ｅからの振動情報に基づいてシート材Ｓの共振時の圧力分布を求める。そして、このようにして求められた圧力分布と、予め求めたシート材Ｓの共振時の圧力分布とからシート材Ｓの種類を識別する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート材識別装置及び画像形成装置及びシート材識別方法に関し、特にシート材を振動させることによりシート材の種類を識別するものに関する。
【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、このようなさまざまな種類のシート材に画像を形成するようにした画像形成装置においては、シート材識別装置を備え、このシート材識別装置によりシート材の種類を識別した後、シート材に応じた条件で画像を形成するようにしたものがある。例えば、シート材識別装置によりシート材の種類を識別した後、このシート材に応じて搬送速度や定着温度を制御するようにしたものがある。
【０００４】
ところで、このようなシート材識別装置としては、図９に示すように予めシート材Ｓに何らかの数字コードまたは記号等のマーキングＭを施しておき、画像形成の前にマーキングＭを読み取ることにより、シート材Ｓの種類を識別して画像形成モードの最適化を図るというマーキング方式のシート材識別装置がある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３１４４４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のマーキング方式のシート材識別装置においては、シート材Ｓの種類が識別できるのはマーキングＭが施されたシート材Ｓのみであり、マーキングＭが施されていないシート材Ｓは種類を判別することができないという問題があった。なお、シート材ＳにマーキングＭを施すためには、専用の装置が必要となるばかりでなく、マーキングＭを施すための手間も必要となるため、コストも増える。
【０００７】
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、シート材にマーキングを施すことなく、シート材の種別ができるシート材識別装置及び画像形成装置及びシート材識別方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シート積載手段に積載されたシート材の種類を識別するシート材識別装置であって、前記シート積載手段に積載されたシート材を振動させるための加振手段と、前記シート積載手段のシート積載面に設けられ、前記加振手段の振動により振動するシート材の振動を検知する複数の検知手段を備え、前記複数の検知手段により検知された複数の振動情報に基づきシート材の種類を識別することを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明は、前記複数の検知手段は、前記振動するシート材の圧力を検知する複数の圧力検知手段であり、前記加振手段によりシート材を共振させ、前記シート材が共振した状態の時の前記複数の圧力検知手段からの信号に基づいて該シート材の共振時の圧力分布を求め、前記求められた圧力分布と、予め求めたシート材の共振時の圧力分布とから該シート材の種類を識別することを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明は、前記求められた圧力分布と、予め求めたシート材の共振時の圧力分布とから識別する前記シート材の種類は該シート材の厚さ、密度、繊維方向であることを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明は、前記圧力検知手段は圧電素子を用いたものであることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明は、前記シート積載手段を振動させることなく前記シート材を振動させるよう前記加振手段を前記シート積載手段とは別の保持部により保持するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明は、画像形成装置において、上記の何れかに記載のシート材識別装置を備え、前記シート材識別装置により識別されたシート材の種類に応じた条件で画像を形成する画像形成手段を有することを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明は、シート積載手段に積載されたシート材の種類を識別するシート材識別方法であって、前記シート積載手段に積載されたシート材を振動させる工程と、前記シート材の振動を前記シート材の複数の場所において検知する工程と、前記検知された複数の振動情報に基づき前記シート材の種類を識別する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係るシート材識別装置を備えた画像形成装置の構成を説明する図である。
【００１７】
同図において、５は例えば電子写真方式により画像を形成する不図示の画像形成部を備えた画像形成装置本体、３はシート材Ｓを積載するシート積載手段である給紙トレイ、６は給紙トレイ３に積載されたシート材Ｓを所定のタイミングで画像形成装置本体内に搬送する搬送ローラである。
【００１８】
また、４はシート材識別装置であり、このシート材識別装置４は、シート材Ｓに当接した状態で振動し、シート材Ｓを振動させるための加振手段１と、給紙トレイ３のシート積載面３ａに配された複数の、本実施の形態においては５つの検知手段である圧力センサ２Ａ〜２Ｅとを備えている。
【００１９】
ここで、加振手段１は、ボイスコイルを使用してコイルと永久磁石の振動運動により任意の振動数を与える構成のものであり、シート材Ｓが給紙トレイ３に積載されると、シート材Ｓは加振手段１に、自重、或は不図示の押し付け手段により重力方向Ｚに接触し、この状態で加振手段１が動作すると、シート材Ｓは振動し始めるようになる。なお、この加振手段１は、シート材Ｓを振動させる際、給紙トレイ３を振動させることがないよう給紙トレイ以外の構造体７により支持された状態でシート材Ｓの下面と当接するようになっている。
【００２０】
また、圧力センサ２Ａ〜２Ｅは、加振手段１により振動するシート材Ｓに接触して振動時におけるシート材Ｓの圧力を検知するためのものであり、図２に示すように所定の間隔を設けてシート材搬送方向、同図においてはＹ軸方向に並設されている。なお、本実施の形態において、圧力センサ２Ａ〜２Ｅとしては、圧力または加速度を電気信号に変換することができる圧電素子を使用している。
【００２１】
図３は、このような加振手段１及び５つの圧力センサ２Ａ〜２Ｅを備えたシート材識別装置と画像形成装置本体５との間の制御ブロックを示す図であり、１０２は５つの圧力センサ２Ａ〜２Ｅからそれぞれ入力される振動情報である信号からシート材共振時の、つまり固有モードにおける圧力分布を測定する圧力分布測定部である。
【００２２】
また、１０１はシート材Ｓの固有モード値が記憶されている装置メモリ、１０３は、圧力分布測定部１０２により測定された圧力分布と、装置メモリ１０１に記憶されたシート材の固有モードの値とを比較してシート材Ｓの種類を判断（識別する）シート種類判断部である。
【００２３】
なお、同図において、１０４はシート材Ｓに最適な画像形成を行うよう画像形成に必要な画像形成制御ハード１０５を制御するコントローラであり、このコントローラ１０４は、シート種類判断部１０３によるシート識別結果に基づいてシート材搬送速度、定着温度等の設定を行うようにしている。
【００２４】
ここで、このシート材Ｓの固有モードとはシート材Ｓが共振する時の、それぞれの固有の形であり、シート材Ｓはこれ以外の形では振動することができない。なお、この振動の大きさは、外部からの作用によって変わるが、この形は外的な状況に影響されない。
【００２５】
一方、シート材Ｓは多くの種類が存在し、例えば縦横同じ長さのシート材Ｓであっても、硬い種類と柔らかい種類、密度の高い種類の低い種類等が存在し、各シート材Ｓの種類で、固有モードの形状も違ってくる。
【００２６】
例えば、図４の（ａ）に示すように、外部より振動数１１Ｈｚの振動を与えるとシート材ａは、縦中心Ｘ軸と横中心Ｙ軸を軸として振動し始め、固有モードａの形で振動する。一方、同じサイズで密度の異なる別種類のシート材ｂに同じ振動を与えると、図４の（ｂ）に示すように軸Ｘと軸Ｙの交点を中心に振動し始め固有モードｂの形で振動する。
【００２７】
また、図５の（ａ）に示すように厚み異なるシート材ｃには固有モードｃが存在し、硬さの異なるシート材ｄには図５の（ｂ）に示すように固有モードｄの形状が存在する。
【００２８】
そして、本実施の形態において、この各異なる固有モード（の形状）における圧力分布を５つの圧力センサ２Ａ〜２Ｅが計測するようになっている。
【００２９】
図６は、固有モードａの時の５つの圧力センサ２Ａ〜２Ｅの出力分布図であり、縦軸が出力電圧、横軸がシート材ａのＸ軸（短手方向）を示している。なお、同図において、実線が圧力の分布で、点線が半周期後の圧力（電圧）分布を表している。
【００３０】
ここで、同図において、固有モードａの場合、振動し始めたシート材ａ（図４の（ａ））の角部（−ＸＡ、−ＹＡ、−ＺＡ）に対応した圧力センサ２Ａの出力は、図６の（ａ）に示すように（−ＸＡ、−ＹＡ、−ＺＡ）となり、Ｙ軸を中心とする反対側の角部（−ＸＡ、−ＹＡ、ＺＡ）は、圧力センサ２Ａの半周期後の点線部で示されるように（−ＸＡ、−ＹＡ、ＺＡ）となる。
【００３１】
つまり、固有モードａの場合、この両角部の振幅（振動幅）が最も大きく、Ｘ軸を中心とし半周期遅れた形で交互に揺れ続ける。一方、同図の（ｅ）に示すようにＸ軸を軸とした、反対側でも位相が半周期遅れた形で揺れ続ける。そして、この動きが圧力センサの圧力分布として表われる。
【００３２】
図７は、固有モードｂの時のトレイ上に配列された圧力センサ２Ａ〜２Ｅの出力分布図であり、縦軸が出力電圧、横軸がシート材ｂのＸ軸（短手方向）を示している。なお、同図において、実線が圧力の分布で、点線が半周期後の圧力（電圧）分布を表している。
【００３３】
ここで、同図において、固有モードｂの場合、振動し始めたシート材ｂ（図４の（ｂ））の中央部（ＸＣ，ＹＣ，−ＺＣ）に対応した圧力センサ２Ｃの出力は、図７の（ｃ）に示すように（ＸＣ，ＹＣ，−ＺＣ）となり、Ｙ軸を中心とする反対側の中央部（−ＸＣ，ＹＣ，−ＺＣ）に対応した圧力センサ２Ｃの出力は（−ＸＣ，ＹＣ，−ＺＣ）となる。
【００３４】
つまり、固有モードｂの場合、Ｘ軸部とその両脇の振幅が最も大きく、交互に揺れ続ける。そして、この動きが圧力センサの圧力分布として表われる。
【００３５】
図８は、固有モードｃの時のトレイ上に配列された圧力センサ２Ａ〜２Ｅの出力分布図であり、縦軸が出力電圧、横軸がシート材ａのＸ軸（短手方向）を示している。なお、実線が圧力の分布で、点線が半周期後圧力（電圧）分布を表している。
【００３６】
ここで、同図において、固有モードｃの場合、振動し始めたシート材ｃ（図５の（ａ））の角部（ＸＡ，−ＹＡ，ＺＡ）に対応した圧力センサ２Ａの出力は、図８の（ａ）に示すように（ＸＡ，−ＹＡ，ＺＡ）となり、Ｙ軸を中心とする反対側の角部（−ＸＡ，−ＹＡ，ＺＡ）に対応した圧力センサ２Ａの出力は（−ＸＡ，−ＹＡ，ＺＡ）となる。つまり、この固有モードｃの場合、Ｙ軸部とその両脇の振幅が最も大きく交互に揺れ続ける。
【００３７】
以上述べたように、シート材はその種類に応じて異なる固有モードを有すると共に、圧力センサ２Ａ〜２Ｅの出力分布も、固有モードに応じて異なるようになる。したがって、圧力センサ２Ａ〜２Ｅの出力分布が分かれば、固有モードが判り、固有モードが判ればシート材Ｓの種類の識別が可能となる。
【００３８】
次に、本実施の形態に係るシート材識別装置４のシート材識別動作（シート材識別方法）について説明する。
【００３９】
シート材Ｓの種類を識別する際には、まず加振手段１により給紙トレイ上のシート材Ｓを振動させる（振動工程）。これにより、シート材Ｓは振動を始め、やがて給紙トレイ上で共振し始める。そして、シート材Ｓが共振を始めると、５つの圧力センサ２Ａ〜２Ｅの出力が安定し、これら各圧力センサ２Ａ〜２Ｅからの信号に応じて圧力分布測定部１０２により圧力分布を測定する（振動検知工程）。
【００４０】
ここで、あらかじめ装置メモリ１０１にはシート材ａ、ｂ、ｃ、ｄのシート固定モード値（固有モード形状）が記憶されており、この装置メモリ１０１に記憶されたシート固定モード値と、圧力分布測定部１０２により求めた被識別シート材の共振時のデータとをシート種類判断部１０３により比較する。
【００４１】
そして、この比較の結果、例えば圧力分布測定部１０２のデータと、装置メモリ１０１に記憶されたシート材ａの固定モード値とが一致した場合、シート材種類判断部１０３は、給紙トレイ上のシート材Ｓはシート材ａであると判断する（識別工程）。
【００４２】
なお、このようにシート材識別装置４（のシート材種類判断部１０３）により給紙トレイ上のシート材Ｓはシート材ａと判断されると、コントローラ１０３は、画像形成制御ハード１０５を制御し、識別されたシート材ａに最適なモードにて画像形成を行うようにする。
【００４３】
このように、加振手段１により振動したシート材Ｓが共振した状態の時、複数の圧力センサ２Ａ〜２Ｅからの振動情報に基づいてシート材Ｓの共振時の圧力分布を求め、このようにして求められた圧力分布と、予め求めたシート材の共振時の圧力分布とからシート材の種類を識別することにより、シート材にマーキングを施すことなく、シート材の種別ができる。そして、このようにシート材を識別することで、画像形成モードの最適化を図ることが可能となり、高品位の画像形成装置を提供することができる。
【００４４】
なお、これまでの説明においては、密度及び厚みによりシート材を判別する場合について述べてきたが、本発明は、これに限らない。例えば、シート材Ｓによっては繊維方向に対して平行、或いは繊維方向に対して直角に画像形成を行うものがあり、さらに画像形成の最適化を図るために繊維方向に応じて画像形成モードを変更する必要がある場合には、シート材Ｓを繊維方向と平行、或いは直角方向の固有モード値を予め求めてシート材Ｓの識別を行うようにしても良い。
【００４５】
また、加振手段１は例えばシート材Ｓを低振動１０Ｈｚ〜高振動５０Ｈｚ程度の間で振動させることによりシート材Ｓを共振させるようにしているが、本発明は、これに限らずシート材を振動及び共振させることが可能であれば他の方式を用いても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のように、シート積載手段に積載されたシート材を振動させてシート材が共振した状態の時、複数の検知手段からの振動情報に基づいてシート材の共振時の圧力分布を求め、このようにして求められた圧力分布と、予め求めたシート材の共振時の圧力分布とからシート材の種類を識別することにより、シート材にマーキングを施すことなく、シート材の識別を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るシート材識別装置を備えた画像形成装置の構成を説明する図。
【図２】上記シート材識別装置の構成を説明する平面図。
【図３】上記画像形成装置及びシート材識別装置の制御ブロック図。
【図４】シート材の固有モードを説明する図。
【図５】シート材の固有モードを説明する他の図。
【図６】前記シート材の固有モードａに応じた圧力センサの出力分布を説明する図。
【図７】前記シート材の固有モードｂに応じた圧力センサの出力分布を説明する図。
【図８】前記シート材の固有モードｃに応じた圧力センサの出力分布を説明する図。
【図９】従来のシート材識別装置により識別されるシート材を示す図。
【符号の説明】
１ 加振手段
２ 圧力センサ
３ 給紙トレイ
４ シート材
５ 画像形成装置本体
６ 排紙トレイ
１０１ 装置固有モードメモリ
１０２ 圧力センサ分布
１０３ シート材種類判断
１０４ コントローラ

Claims (7)

1. シート積載手段に積載されたシート材の種類を識別するシート材識別装置であって、
   前記シート積載手段に積載されたシート材を振動させるための加振手段と、
   前記シート積載手段のシート積載面に設けられ、前記加振手段の振動により振動するシート材の振動を検知する複数の検知手段を備え、
   前記複数の検知手段により検知された複数の振動情報に基づきシート材の種類を識別することを特徴とするシート材識別装置。
2. 前記複数の検知手段は、前記振動するシート材の圧力を検知する複数の圧力検知手段であり、
   前記加振手段によりシート材を共振させ、前記シート材が共振した状態の時の前記複数の圧力検知手段からの信号に基づいて該シート材の共振時の圧力分布を求め、前記求められた圧力分布と、予め求めたシート材の共振時の圧力分布とから該シート材の種類を識別することを特徴とする請求項１記載のシート材識別装置。
3. 前記求められた圧力分布と、予め求めたシート材の共振時の圧力分布とから識別する前記シート材の種類は該シート材の厚さ、密度、繊維方向であることを特徴とする請求項２記載のシート材識別装置。
4. 前記圧力検知手段は圧電素子を用いたものであることを特徴とする請求項２又は３記載のシート材識別装置。
5. 前記シート積載手段を振動させることなく前記シート材を振動させるよう前記加振手段を前記シート積載手段とは別の保持部により保持するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のシート材識別装置。
6. 前記請求項１乃至５の何れか１項に記載のシート材識別装置を備え、前記シート材識別装置により識別されたシート材の種類に応じた条件で画像を形成する画像形成手段を有することを特徴とする画像形成装置。
7. シート積載手段に積載されたシート材の種類を識別するシート材識別方法であって、
   前記シート積載手段に積載されたシート材を振動させる工程と、
   前記シート材の振動を前記シート材の複数の場所において検知する工程と、
   前記検知された複数の振動情報に基づき前記シート材の種類を識別する工程とを有することを特徴とするシート材識別方法。

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