JP2006335559A - Sheet material identifying device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シート材識別装置に関し、特にシート材に衝撃を加えてシート材の種類を識別するものに関する。 The present invention relates to a sheet material identification device, and more particularly to an apparatus for identifying a type of a sheet material by applying an impact to the sheet material.
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。 Conventional image forming apparatuses such as copiers, printers, and fax machines, in addition to ordinary copy paper, form images on sheet materials such as glossy paper, coated paper, and film-like transparent resin. .
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、シート材の種類により、最適な画像形成処理を行う為、シート材の種類を識別するためのシート材識別装置を備え、このシート材識別装置によってシート材の種類を識別した後、シート材に応じた搬送速度、定着温度等の条件で画像を形成するようにしたものがある。 In such an image forming apparatus that forms an image on various types of sheet materials, a sheet for identifying the type of the sheet material in order to perform an optimal image forming process depending on the type of the sheet material. There is a material identification device, and after identifying the type of the sheet material by the sheet material identification device, an image is formed under conditions such as a conveyance speed and a fixing temperature according to the sheet material.
ここで、このようなシート材識別装置としては、シート材に、その外部から衝撃を加える衝撃印加部と、衝撃により電気信号を出力する圧電素子を備えた検知部とを有し、衝撃印加部材をシート材に衝突させ、衝撃印加部材の反跳期間やシート材が吸収する衝撃力の差を圧電素子から得られる出力信号により検知し、これに基づいてシート材の種類を識別するようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Here, as such a sheet material identification device, an impact application member having an impact application unit that applies an impact to the sheet material from the outside and a detection unit that includes a piezoelectric element that outputs an electric signal by the impact is provided. Is detected by the output signal obtained from the piezoelectric element, and the type of the sheet material is identified based on this detection. The thing is proposed (for example, refer patent document 1).
しかしながら、このような従来のシート材識別装置において、衝撃印加部材の衝撃力を受けると、検知部は圧縮力及びせん断力を受け、これに伴い圧電素子から圧縮力及びせん断力に対応した出力信号が発生する。 However, in such a conventional sheet material identification device, when receiving the impact force of the impact application member, the detection unit receives a compression force and a shear force, and accordingly, an output signal corresponding to the compression force and the shear force from the piezoelectric element. Will occur.
そして、このような出力信号が生じると、この出力信号はノイズとなり、このノイズが図6に示すように所望のシート材の種別に用いられる出力電圧波形に重畳される。そして、高精度にシート材の識別を行うために、このようなノイズ成分による影響を低減させることが求められている。 When such an output signal is generated, the output signal becomes noise, and this noise is superimposed on an output voltage waveform used for a desired sheet material type as shown in FIG. And in order to identify a sheet | seat material with high precision, reducing the influence by such a noise component is calculated | required.
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、精度良くシート材を識別することの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。 Therefore, the present invention has been made in view of such a current situation, and an object of the present invention is to provide a sheet material identification device capable of accurately identifying a sheet material.
本発明は、シート材に衝撃を加える衝撃印加部材と、前記衝撃により電気信号を出力する検知部とを備え、前記検知部からの電気信号に基づいてシート材の種類を識別するシート材識別装置において、前記検知部は、該検知部の厚み方向、長さ方向及び幅方向の固有の振動周波数が互いに異なることを特徴とするものである。 The present invention includes a sheet material identification device that includes an impact applying member that applies an impact to a sheet material, and a detection unit that outputs an electrical signal by the impact, and identifies the type of the sheet material based on the electrical signal from the detection unit The detection unit is characterized in that the vibration frequencies inherent in the thickness direction, the length direction, and the width direction of the detection unit are different from each other.
本発明によれば、シート材に加えられた衝撃によってシート材の種類を識別する電気信号を出力する検知部を、検知部の厚み方向、長さ方向及び幅方向の固有の振動周波数が互いに異なるようにすることにより、ノイズの影響を小さくすることができ、精度良くシート材を識別することができる。 According to the present invention, the detection unit that outputs an electric signal for identifying the type of the sheet material by the impact applied to the sheet material is different from each other in the inherent vibration frequency in the thickness direction, the length direction, and the width direction of the detection unit. By doing so, the influence of noise can be reduced, and the sheet material can be identified with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態に係るシート材識別装置の概略構成を示す図であり、図1において、100は衝撃印加部材、200はシート材、300は検知部である。そして、この検知部300は、衝撃力(機械エネルギー)を電気エネルギーに変換するための圧電素子301と、圧電素子301の出力信号を取り出すための電極304,305とを備えている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a sheet material identification device according to the present embodiment. In FIG. 1, 100 is an impact applying member, 200 is a sheet material, and 300 is a detection unit. The
ここで、この検知部300は、衝撃印加部材100の衝撃力により、圧電素子301が破壊されるのを防ぐための保護部材302,303を備えており、このような保護部材302,303によって圧電素子301を挟み込むことにより、圧電素子301を保護している。なお、衝撃印加部材100は、一般に固体物質(金属、プラスチック、合金など)が用いられ、保護部材302,303は、一般には剛性の大きい金属が用いられる。
Here, the
このようなシート材識別装置において、シート材200の種類を識別する際には、衝撃印加部材100をシート材200に衝突させるようにしている。ここで、このように衝撃印加部材100をシート材200に衝突させると、衝撃エネルギーの一部がシート材200に吸収されると共に、シート材200により吸収されない残りの衝撃エネルギーが検知部300に加えられる。
In such a sheet material identification device, when the type of the
そして、この残りの衝撃エネルギーは、まず検知部300において、圧電素子301により機械エネルギーから電気エネルギーへと変換され、圧電素子301から電気信号として出力される。さらに、この電気信号は、この後、例えば不図示のシート材識別部に送られ、このシート材識別部において、予め記憶されているシート材200の種類に応じたデータと比較されることにより、シート材200の種類が識別されるようになっている。
The remaining impact energy is first converted from mechanical energy to electrical energy by the
図2は、衝撃印加部材100をシート材200に衝突させ、この衝突によりシート材200により吸収された残りの衝撃エネルギーが検知部300に加わった場合の、検知部300の振動の様子を示すものであり、このときの検知部300の固有振動周波数は、圧電素子301及び保護部材302,303の材質、厚み、長さ、幅によりほぼ決定される。
FIG. 2 shows how the detecting
一方、矢印Cに示すように上方から衝撃印加部材100の衝撃力を受けると、検知部300は衝撃力により圧縮され、図2に示す圧縮力Aを受けることにより、圧電素子301から圧縮力Aに対応した電気信号が電極304,305間に発生する。
On the other hand, when the impact force of the
また、衝撃力を受けると、検知部300は屈曲する振動も同時に発生すると共にせん断力Bも同時に発生し、これに伴い圧電素子301から、せん断力Bに対応した電気信号が電極304,305間に発生する。つまり、衝撃印加部材100により衝撃力を受けると、検知部300は圧縮力A及びせん断力Bを受けることになり、これに伴い圧電素子301からは、圧縮力A及びせん断力Bに対応した電気信号が同時に電極304,305間に発生する。
When receiving the impact force, the
ここで、衝撃印加部材100により、シート材200に衝撃を与えた場合、シート材200の機械的特性(例えば、シート材200の剛性、ヤング率、密度、重さ、坪量など)による固有振動周波数は低いため、比較的低い周波数の電気信号が出力されるが、検知部300の寸法、形状は、シート材200に比較すると、はるかに小さいため固有振動周波数は高くなる。
Here, when an impact is applied to the
例えば、本実施の形態においては、シート材200の固有振動周波数は、約1KHz〜1.2KHzであるのに対し、圧電素子301として5mm×25mmのものを用い、保護部材302,303として5mm×5mmのものを用いた場合の検知部300の固有振動周波数は約10KHzである。
For example, in the present embodiment, the natural vibration frequency of the
そして、このように圧電素子301から圧縮力A及びせん断力Bに対応した電気信号が同時に発生した場合、検知部300からの出力信号は、シート材200の機械的特性による比較的低い周波数の電気信号に、検知部300の固有の振動により発生する圧縮力A及びせん断力Bによる、比較的高い周波数の出力信号が重畳されたものとなる。
When electrical signals corresponding to the compression force A and the shearing force B are simultaneously generated from the
既述した図6は、このようにシート材200の機械的特性による比較的低い周波数の電気信号に、圧縮力A及びせん断力Bによる検知部300の固有の振動により発生する、比較的高い周波数の出力信号が重畳された一例を示すものである。
FIG. 6 described above shows a relatively high frequency generated by the inherent vibration of the
ここで、既述したように、シート材200の機械的特性による出力信号、即ちシート材200を識別するための所望する出力信号に、検知部300の固有の振動により発生する出力信号、即ちノイズ成分が重畳することは、この出力信号を処理してシート材200の識別を行ったときのシート材200の識別精度を大きく悪化させる。
Here, as described above, an output signal based on the mechanical characteristics of the
なお、検知部300は、厚み、長さ、或は幅が異なった場合、厚み、長さ、幅に応じて各々の固有の振動(共振)周波数が異なるようになっていることから、厚み、長さ、幅によっては固有の振動(共振)周波数が同じになる場合もある。そして、このように検知部300の厚み、長さ、幅各々の固有の振動(共振)周波数が同じになった場合には、振動が共振(共鳴)作用により大きくなり、圧縮力A及びせん断力Bによる出力信号がさらに大きな値でノイズ成分として重畳出力される。
When the thickness, length, or width of the
ここで、シート材200の機械的特性による出力信号、即ち所望の出力信号と、検知部300の固有の振動により発生する出力信号、即ちノイズ成分を分別するためには、所望の帯域制限を行ったフィルタを設けても良いが、このようにフィルタを設けた場合、装置が複雑になると共にコストも高くなる。
Here, in order to separate the output signal based on the mechanical characteristics of the
そこで、本実施の形態においては、フィルタを設けることなく圧縮力A及びせん断力Bによる出力信号がノイズ成分として重畳出力されることを軽減するため、検知部300の厚み、長さ、幅各々の固有の振動(共振)周波数が異なるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, in order to reduce that the output signals due to the compression force A and the shear force B are superimposed and output as noise components without providing a filter, each of the thickness, length, and width of the
なお、この場合、検知部300の厚み、長さ、幅各々の固有の振動(共振)周波数が整数倍の高調波関係にならないこととするのが好ましい。更には、検知部300の厚み、長さ、幅各々の固有の振動(共振)周波数の比が、それぞれ1:1+圧電素子の誘電損失(tanδ)以上とすることが好ましい。
In this case, it is preferable that the inherent vibration (resonance) frequency of each of the thickness, length, and width of the
ここで、このような検知部300の固有の振動は、圧電素子301及び保護部材302,303の材質、厚み、長さ、幅によりほぼ決定されることから、検知部300の厚み、長さ、幅各々の固有の振動(共振)周波数が、それぞれ異なる周波数となるようにするには、例えば圧電素子301及び保護部材302,303の材質を決め、この後、圧電素子301及び保護部材302,303の寸法を最適化すれば良い。
Here, since the inherent vibration of the
なお、検知部300の厚み、長さ、幅各々の固有の振動(共振)周波数を制御するために、検知部300に弾性体を付加しても良い。図3は、このように検知部300に弾性体を付加した例を示す図であり、図3において、306は圧電素子301に付加された弾性体であり、307は保護部材303に付加された弾性体である。
Note that an elastic body may be added to the
このように、検知部300の厚み、長さ、幅各々の固有の振動(共振)周波数が異なる周波数であること、整数倍の高調波関係外にあること、比が1:1+圧電素子の誘電損失(tanδ)以上となるように機械的な寸法を最適化すること、或は固有の振動(共振)周波数を制御するために、検知部300に弾性体306,307を付加することにより、シート材200の機械的特性による出力信号、即ち所望の出力信号に、検知部300の固有の振動により発生する出力信号、即ちノイズ成分が重畳するのを軽減することができる。
As described above, the vibration (resonance) frequency inherent in each of the thickness, length, and width of the
つまり、本実施の形態のように、検知部300を、検知部300の厚み方向、長さ方向及び幅方向の固有の振動周波数が互いに異なるようにすることにより、ノイズの影響を小さくすることができ、精度良くシート材200を識別することができる。
That is, as in the present embodiment, the influence of noise can be reduced by making the
図4は、検知部300の厚み、長さ、幅各々の固有の振動(共振)周波数を最適化して得られた出力電圧の波形の一例を示す図である。この図4からも明らかなように、検知部300の厚み、長さ、幅各々の固有の振動(共振)周波数を最適化することにより、別途、ノイズ成分を分別するための所望の帯域制限を行ったフィルタを設けることなく、圧縮力A及びせん断力Bによるノイズ成分を軽減することができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a waveform of an output voltage obtained by optimizing the inherent vibration (resonance) frequency of each of the thickness, length, and width of the
そして、このようにノイズ成分を軽減することにより、シート材200の種別による差のみを出力電圧・出力波形として得ることができると共に、その結果に基づいて検知部300よりの信号を処理することにより、シート材200の種類を精度良く識別することができる。これにより、複写機、プリンタ、あるいはFAX等の画像形成装置において、最適な画像形成が可能となる。
By reducing the noise component in this way, only the difference depending on the type of the
ところで、これまでの説明においては、検知部300は、シート材200を介して衝撃印加部材100と対向する位置に設けているが、本発明はこれに限らず、図5に示すように、検知部300を、衝撃印加部材100と一体化した弾性変形可能部材400の上に設けても良い。なお、図5において、500は固定台であり、この固定台500により、衝撃印加部材100によって衝撃が加えられた際の、シート材200の下方への移動を規制するようにしている。
In the above description, the
そして、このようなシート材識別装置において、シート材200の種類を識別する際、衝撃印加部材100をシート材200に衝突させると、衝撃エネルギーの一部がシート材200に吸収されると共に、シート材200により吸収されない残りの衝撃エネルギーが衝撃印加部材100を介して弾性変形可能部材400に伝達される。これにより、弾性変形可能部材400に設けられた検知部300は、弾性変形可能部材400と一体に振動し、このように残りの衝撃エネルギーにより弾性変形可能部材400と一体に検知部300が振動すると、圧電素子301から電気信号が出力される。
In such a sheet material identification device, when the
また、これまでの説明では、検知部300を水平に設置する構成を例に説明したが、検知部300を垂直に設置し、水平方向から衝撃印加部材100によりシート材200に衝撃を加えるようにしても良い。
In the description so far, the configuration in which the
100 衝撃印加部材
200 シート材
300 検知部
301 圧電素子
302 保護部材
303 保護部材
304 電極
305 電極
306 弾性体
307 弾性体
400 弾性変形可能部材
500 固定台
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記検知部は、該検知部の厚み方向、長さ方向及び幅方向の固有の振動周波数が互いに異なることを特徴とするシート材識別装置。 In a sheet material identification device that includes an impact applying member that applies an impact to a sheet material, and a detection unit that outputs an electrical signal by the impact, and identifies the type of the sheet material based on the electrical signal from the detection unit,
The sheet material identification device, wherein the detection unit has different vibration frequencies in the thickness direction, the length direction, and the width direction of the detection unit.
The sheet material identification device according to claim 7, wherein the detection unit is provided on an elastically deformable member provided in the impact applying member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005165796A JP2006335559A (en) | 2005-06-06 | 2005-06-06 | Sheet material identifying device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005165796A JP2006335559A (en) | 2005-06-06 | 2005-06-06 | Sheet material identifying device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006335559A true JP2006335559A (en) | 2006-12-14 |
Family
ID=37556431
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005165796A Pending JP2006335559A (en) | 2005-06-06 | 2005-06-06 | Sheet material identifying device |
Country Status (1)
Country | Link |
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2005
- 2005-06-06 JP JP2005165796A patent/JP2006335559A/en active Pending
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