JP2009300174A - Surface property discrimination device, sheet material discrimination device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置に関するものである。特に、被測定物の表面摩擦抵抗の差とその要因となる表面粗さの差及び表面材質の差を識別する表面性識別装置、更にシート状被測定物の剛性の差とその要因となる厚さ、密度及び材質の差も検出可能なシート材識別装置の信頼性および性能向上に関するものである。そして、シート材識別装置を備えた加熱装置及び電子写真方式のプリンタ、複写機、インクジェットプリンタ、サーマルヘッドプリンタ、ドットインパクトプリンタ、ファクシミリやこれらの複合機器等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a surface property identification device, a sheet material identification device, and an image forming apparatus. In particular, the surface property identification device for identifying the difference in surface friction resistance of the object to be measured, the difference in surface roughness and the surface material that cause the difference, and the difference in rigidity of the sheet object to be measured and the thickness that causes it Further, the present invention relates to an improvement in the reliability and performance of a sheet material identification device capable of detecting differences in density and material. The present invention also relates to a heating device provided with a sheet material identification device and an image forming apparatus such as an electrophotographic printer, a copying machine, an ink jet printer, a thermal head printer, a dot impact printer, a facsimile, and a composite device thereof.
従来、各種画像形成装置は、一般的に普通紙、はがき、ボール紙、封書、OHP用のプラスチック製薄板等のシート状記録材(以下、単に記録材とする)上に画像を形成する装置である。その代表例としての電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、トナーを現像剤として用いて静電的な画像形成手段によって記録材上にトナー像を形成する。そして、その後、定着手段によって記録材を加熱及び加圧してトナー像を溶融固着させて画像形成するものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, various image forming apparatuses are generally apparatuses that form an image on a sheet-like recording material (hereinafter simply referred to as a recording material) such as plain paper, postcard, cardboard, sealed letter, and OHP plastic thin plate. is there. In a typical image forming apparatus such as a printer, a copying machine, or a facsimile using an electrophotographic system, a toner image is formed on a recording material by electrostatic image forming means using toner as a developer. Thereafter, the recording material is heated and pressed by a fixing unit to melt and fix the toner image to form an image.
また、他の画像形成装置であるインクジェット方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の装置は、インクを現像剤として用いている。そして、機械的または熱的反応を利用して微小なオリフィスを有するノズルを多数用いて構成された記録ヘッドからインクを高速で吐出させる画像形成手段によって記録材上に画像形成するものである。 In addition, other image forming apparatuses such as printers, copiers, and facsimile machines using an inkjet system use ink as a developer. Then, an image is formed on a recording material by image forming means for ejecting ink at a high speed from a recording head constituted by using a large number of nozzles having fine orifices utilizing a mechanical or thermal reaction.
更に、他の画像形成装置である熱転写方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の装置は、インクリボンを現像剤として用い、サーマルヘッドを用いてインクリボンからインクを熱転写させる画像形成手段によって記録材上に画像形成するものである。 In addition, other image forming apparatuses such as printers, copiers, and facsimile machines using a thermal transfer method use an ink ribbon as a developer, and are recorded by an image forming unit that thermally transfers ink from the ink ribbon using a thermal head. An image is formed on the material.
ところで、これらの画像形成装置は近年改良が施され、高画質化と処理速度の高速化に対する工夫が種々の手段によって実現されるようになってきており、同時にコストダウン対策も工夫されて低価格化が進み、広く普及するようになっている。 By the way, these image forming apparatuses have been improved in recent years, and devices for high image quality and high processing speed have been realized by various means, and at the same time, cost reduction measures have been devised to reduce costs. Has become popular and has become widespread.
しかしながら、これらの画像形成装置に使用される記録材の種類は普通紙から封書用に特殊な表面処理を施された高級紙やOHP用の樹脂製シート等多種多様である。更に画像形成装置の普及に伴って世界中で使用されるようになってきたため、各地で使用されるどのような記録材に対しても良好な画像を形成することができるよう対応する必要が生じている。このため、特に画像形成条件に大きく影響する記録材表面の粗さは非常に重要な要素である。 However, the types of recording materials used in these image forming apparatuses are various from plain paper to high-grade paper subjected to a special surface treatment for sealed letters, and resin sheets for OHP. Furthermore, since the use of image forming apparatuses has become widespread, it has come to be used all over the world. Therefore, it is necessary to cope with any recording material used in various places so that a good image can be formed. ing. For this reason, the roughness of the surface of the recording material, which greatly affects the image forming conditions, is a very important factor.
例えば、電子写真方式を採用する画像形成装置では、使用される記録材の表面が平滑な場合(以下、平滑紙と称する)と粗い場合(以下、ラフ紙と称する)では次のような違いがある。すなわち、定着部において加熱源から紙表面へ熱を伝える加熱効率が表面性の差による熱抵抗差に従って異なっており、平滑紙で適正な定着温度でラフ紙を定着しても定着不足を招いてしまう。このため、ラフ紙に対してはより高い温度で定着する必要がある。 For example, in an image forming apparatus that employs an electrophotographic method, the following difference occurs when the surface of a recording material used is smooth (hereinafter referred to as smooth paper) and rough (hereinafter referred to as rough paper). is there. In other words, the heating efficiency for transferring heat from the heating source to the paper surface in the fixing unit varies according to the difference in thermal resistance due to the difference in surface properties, and even if the rough paper is fixed at an appropriate fixing temperature with smooth paper, it causes insufficient fixing. End up. For this reason, it is necessary to fix the rough paper at a higher temperature.
そこで、現状の画像形成装置では、ラフ紙を定着することができる温度を標準の定着温度として用い、平滑紙に対しては常に過剰な温度で定着させたままにしている。更により粗い紙に対しては更に高い定着温度が必要であるため、このような紙を用いる際にはユーザに定着温度の設定を変更させるための選択モードを設けていた。 Therefore, in the current image forming apparatus, the temperature at which the rough paper can be fixed is used as the standard fixing temperature, and the fixing is always performed at an excessive temperature on the smooth paper. Further, since a higher fixing temperature is necessary for a rougher paper, a selection mode for allowing the user to change the setting of the fixing temperature is provided when using such a paper.
これらの具体的な例として電子写真方式を採用するプリンタの基本構成を図11に示す。図11は、従来例に係る電子写真方式の画像形成装置の要部構成断面図である。該プリンタにおいては、帯電ローラ1で感光ドラム2の表面を一様に所定の極性に帯電させた後、レーザー等の露光手段3によって感光ドラム2を露光した領域のみを除電して感光ドラム2上に潜像を形成する。そして、この潜像は現像器4のトナー5によって現像されてトナー像として顕像化される。つまり、まず、現像器4のトナー5を現像ブレード4aと現像スリーブ4bの間で感光ドラム2の帯電表面と同極性に摩擦帯電させる。そして、感光ドラム2と現像スリーブ4bが対向する現像ギャップ部においてDCとACバイアスを重畳印加し、電界の作用によってトナー5を浮遊振動させつつ感光ドラム2の潜像形成部に選択的に付着させる。その後、このトナー5を転写ローラ6(画像形成手段に相当)と感光ドラム2で形成される転写ニップ部まで感光ドラム2の回転によって搬送する。
FIG. 11 shows the basic configuration of a printer that employs an electrophotographic system as a specific example of these. FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part of an electrophotographic image forming apparatus according to a conventional example. In the printer, the surface of the photosensitive drum 2 is uniformly charged with a predetermined polarity by the charging roller 1, and then only the area where the photosensitive drum 2 is exposed by the exposure means 3 such as a laser is discharged to remove the charge on the photosensitive drum 2. To form a latent image. The latent image is developed by the
一方、画像が記録される紙等の記録材であるシート材7は、シート材カセット7aから給紙ローラ対7c(下ローラはパッドでも良い)によって垂直搬送ローラ対7dまで先端部が給紙される。この後、この垂直搬送ローラ対7dによって転写前搬送ローラ7eまで搬送されるか、または手差しトレイ7bから給紙ローラ対7cによって転写前搬送ローラ7eまで搬送されるかのいずれかの経路を通して搬送される。更にこの転写前搬送ローラ7e(シート材搬送手段に相当)によって転写上ガイド板9及び転写下ガイド板9’の間に沿って予め規定された進入角度で転写ニップ部まで搬送される。この転写前搬送ローラ7eから転写ニップ部までシート材7が搬送されるまでの間には、シート材7がこの領域に搬送されて来るまでに接触した種々の部材との摺擦によって該シート材7の表面が帯電している可能性がある。このため、静電的記録を行うに際して画像を乱す要因となるこのような不要な帯電を取り除くための除電ブラシ8が搬送中のシート材7の背面側に接するように設けられ、接地されている。
On the other hand, the
転写部において感光ドラム2上のトナー5を静電的に引き付けてシート材7側に移動させるためにトナー5と逆極性の高電圧がシート材7背面の転写ローラ6に印加される。そして、シート材7の裏面にトナー5が静電的に引き付けられてトナー像がシート材7に転写されるとともに、シート材7の裏面はトナー5と逆極性に帯電され、転写されたトナー5を保持し続けるための転写電荷がシート材7の裏面に付与される。
A high voltage having a polarity opposite to that of the
最後に、トナー像が転写されたシート材7は、加熱回転体13とニップ部を形成する加圧ローラ14で構成される定着器12(定着手段に相当)まで搬送される。そして、ニップ部で予め設定されている定着温度を保持するように加熱回転体13側に設けられたヒータによって温度制御されながら加熱及び加圧されてトナー像が定着される。
Finally, the
尚、トナー像転写後の感光ドラム2の表面には極性の異なるトナー等の付着物が僅かに残る。このため、転写ニップ部を通過した後の感光ドラム2の表面はクリーニング容器10で感光ドラム2表面にカウンター当接されるクリーニングブレード10aによって付着物が掻き落とされて清掃された後、次の画像形成に備えて待機する。
A slight amount of deposits such as toner having different polarities remain on the surface of the photosensitive drum 2 after the toner image is transferred. For this reason, the surface of the photosensitive drum 2 after passing through the transfer nip is cleaned by the
尚、以上の帯電ローラ1、感光ドラム2、現像器4、クリーニング容器10の各構成要素は交換周期が比較的短いため、これらを一体化したカートリッジ11の単位で交換可能にしたカートリッジ交換方式の画像形成装置が主として普及している。
The above-described constituent elements of the charging roller 1, the photosensitive drum 2, the developing
以上の工程の中で、画像の定着方式としては熱効率及び安全性が良好な接触加熱型の定着器が広く知られている。従来は、主に次に説明する熱ローラ定着器が用いられてきた。熱ローラ定着器は、金属製円筒芯金表面に離型性層を形成し、円筒内部にハロゲンヒータを内包する熱定着ローラと、金属芯金に耐熱性ゴムから成る弾性層を形成し、その表面に加圧側離型性層を形成して成る加圧ローラを加圧当接して構成される。しかし、近年、更に加熱効率の高い方式として、フィルム加熱型定着器が用いられるようになっている。フィルム加熱型定着器は、上記熱定着ローラの代わりに低熱容量の耐熱性樹脂フィルムを円筒状に加工してその表面に離型性層を形成した定着フィルムを用い、このフィルムの定着ニップ部の内側からセラミックヒータを当接させて加熱する構成である。 Among the processes described above, a contact heating type fixing device having good thermal efficiency and safety is widely known as an image fixing method. Conventionally, a heat roller fixing device described below has been mainly used. The heat roller fixing device forms a releasable layer on the surface of a metal cylindrical core, forms a heat fixing roller containing a halogen heater inside the cylinder, and forms an elastic layer made of heat-resistant rubber on the metal core. A pressure roller formed by forming a pressure side releasable layer on the surface is configured by pressure contact. However, in recent years, a film heating type fixing device has been used as a method with higher heating efficiency. The film heating type fixing device uses a fixing film in which a heat-resistant resin film having a low heat capacity is processed into a cylindrical shape and a release layer is formed on the surface instead of the heat fixing roller. In this configuration, a ceramic heater is brought into contact with the inside to heat.
この種のフィルム加熱型定着器は、近年の省エネルギー推進の観点から、従来のハロゲンヒータを内包する円筒状の金属を定着ローラとして用いる熱ローラ方式に比べて熱伝達効率が高い。このため、定着器の立ち上がりも速い方式として注目され、より高速の機種にも適用されるようになってきている。しかし、特にこの方式では昇温速度を重視するために定着部の加熱表面の熱容量を小さくする必要があり、結果として加熱面には弾性層を形成することが難しく、硬い加熱面が使用されている。このため、この種の定着方式は、記録材表面の凹凸差によって一層加熱効率に差が生じ易い構成となっている。 This type of film heating type fixing device has higher heat transfer efficiency than the conventional heat roller method using a cylindrical metal containing a halogen heater as a fixing roller from the viewpoint of promoting energy saving in recent years. For this reason, attention is paid to the fast start-up of the fixing device, and it has been applied to higher speed models. However, especially in this method, it is necessary to reduce the heat capacity of the heating surface of the fixing unit in order to emphasize the rate of temperature increase. As a result, it is difficult to form an elastic layer on the heating surface, and a hard heating surface is used. Yes. For this reason, this type of fixing method has a configuration in which a difference in the heating efficiency is more likely to occur due to the unevenness of the recording material surface.
このような定着器を用いたプリンタ等の各種画像形成装置においては、前述のような処理速度の高速化に伴い、紙の種類の違いによって定着性の差が顕著になるという問題が生じている。そして、ユーザが使用しようとする紙種に応じて予め適正な定着モードをユーザ自身がプリンタに入力する必要がある。 In various image forming apparatuses such as a printer using such a fixing device, as the processing speed is increased as described above, there is a problem that a difference in fixing property becomes remarkable due to a difference in paper type. . Then, it is necessary for the user himself / herself to input an appropriate fixing mode to the printer in accordance with the type of paper that the user intends to use.
しかしながら、このように使用する紙の種類によってその都度定着条件を切り替えるためにユーザにモード選択を強いることはユーザの作業負担の増加になる。また、ユーザが選択モードを間違えた場合にはそのプリント分の定着性が不足したり、逆に過剰に加熱して電力を無駄にするとともに高温オフセットによる画像不良が生じたり、定着器のトナー汚染を招くおそれがある等の可能性があった。 However, forcing the user to select a mode in order to switch the fixing condition each time depending on the type of paper used in this way increases the work burden on the user. Also, if the user makes a mistake in the selection mode, the fixability of the print will be insufficient, or conversely, excessive heating will waste power and image defects will occur due to high temperature offset, and toner contamination of the fuser There was a possibility of inviting.
また、近年のように1台のネットワークプリンタを複数のユーザが共有するような使用環境においては、1人のユーザが特殊な紙を用いてそれに応じたモード設定切り替えを行った後、その特殊紙を画像形成装置に残したままになることもあり得る。このため、そのことを知らない他のユーザが使用する際にモードが一致せず、適切な定着がなされないために前記問題が生じてしまう可能性も高くなっている。 Further, in a usage environment in which a single network printer is shared by a plurality of users as in recent years, a special user uses a special paper to switch the mode setting accordingly, and then the special paper is used. May remain in the image forming apparatus. For this reason, when other users who do not know that use the modes, the modes do not match, and there is a high possibility that the problem will occur because proper fixing is not performed.
また、設定可能な定着モードの数に関しても、実際の紙の平滑度には厳密には種々のレベルが存在し、その各々に対して最適な条件を設けることは不可能である。このため、或る範囲の平滑度を有する紙をまとめて同一モードで定着することによって設定モードの数を制限しており、特定の紙に対しては必要以上の電力を用いて定着する場合があり、紙と設定の組み合わせによっては効率の良くない定着が行われる場合もある。 In terms of the number of fixing modes that can be set, there are strictly various levels of actual paper smoothness, and it is impossible to set optimum conditions for each level. For this reason, the number of setting modes is limited by collectively fixing paper having a certain level of smoothness in the same mode, and fixing may be performed on specific paper using more power than necessary. Yes, depending on the combination of paper and settings, inefficient fixing may be performed.
一方、前記インクジェット方式を採用する画像形成装置においては、使用される記録材が平滑紙の場合とラフ紙の場合では必要なインクの量が異なる。すなわち、平滑紙で適正なインク量でラフ紙上に画像形成しても紙の厚さ方向にインクが浸透して濃度不足を招いてしまうため、ラフ紙に対してはより多くのインクを吐出する必要がある。このため、現状の画像形成装置では、これらの異なる表面性の紙に対してユーザが予めその紙種をプリンタに認識させる作業を行う必要があった。 On the other hand, in the image forming apparatus employing the ink jet method, the amount of ink required differs between the case where the recording material used is smooth paper and the case of rough paper. That is, even if an image is formed on rough paper with an appropriate amount of ink using smooth paper, the ink permeates in the thickness direction of the paper and causes a lack of density, so that more ink is ejected onto the rough paper. There is a need. For this reason, in the current image forming apparatus, it has been necessary for the user to perform an operation for the printer to recognize the paper type in advance for the paper having different surface properties.
また、熱転写方式を採用する画像形成装置では、使用される記録材が平滑紙の場合とラフ紙の場合では必要な電力の量が異なっている。このため、平滑紙で適正な電力量でラフ紙上に熱転写しても熱抵抗が大きいためにインクの転写性が低下して濃度不足を招いてしまっていた。 Also, in an image forming apparatus that employs a thermal transfer method, the amount of power required differs between the case where the recording material used is smooth paper and the case of rough paper. For this reason, even if heat is transferred onto rough paper with an appropriate amount of electric power using smooth paper, the thermal resistance is large, so that the transferability of the ink is lowered, resulting in insufficient density.
以上のように、現状の画像形成装置では何れも記録材の表面粗さによる画像の画質低下を防ぐために余分な温度やインク、電力を消費したり、画質の低下を招くことになるおそれがある。これらの問題を防ぐためには記録材の表面粗さに応じてこれらの条件を切り替えることが必要である。しかし、現状ではユーザに設定変更の手間を強いるような方法や一部の画像形成装置に用いられている複雑な構成や信号処理を必要とする光学式センサしか考えられておらず大幅なコストアップを招くしかなかった。 As described above, in any of the current image forming apparatuses, there is a risk that excessive temperature, ink, and power are consumed or the image quality is deteriorated in order to prevent the image quality of the image from being deteriorated due to the surface roughness of the recording material. . In order to prevent these problems, it is necessary to switch these conditions according to the surface roughness of the recording material. However, at present, only the optical sensor that requires a complicated configuration and signal processing that is used in some image forming apparatuses and a method that forces the user to change the setting is greatly increased. I had no choice but to invite.
このため、記録材表面の粗さを検知し、その検知結果に応じて画像形成条件を変更して画像形成する装置の提案がこれまでに幾つかなされている。例えば、それらの中で比較的安価且つ高速に記録材表面粗さを検知可能な検知原理を提案したものとして、特許文献1及び特許文献2に示すものが挙げられる。これらの提案では、記録材表面に接触する接触手段が記録材表面との摺擦によって生じる振動や摺擦音等の物理的現象を検知し、その検知量の差を表面粗さの差として検知する方法が開示されている。その具体的構成として接触手段に圧電素子を設けて振動を電気信号に変換して検知する構成が提案されている。 For this reason, some proposals have been made so far for detecting the roughness of the surface of the recording material and changing the image forming conditions according to the detection result to form an image. For example, those disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are proposed as the detection principle capable of detecting the surface roughness of the recording material at a relatively low cost and at a high speed. In these proposals, the contact means that contacts the surface of the recording material detects physical phenomena such as vibration and rubbing sound caused by rubbing against the surface of the recording material, and detects the difference in the detected amount as the difference in surface roughness. A method is disclosed. As a specific configuration thereof, a configuration has been proposed in which a piezoelectric element is provided in the contact means and vibration is converted into an electric signal and detected.
しかしながら、上記提案には実際に記録材表面に接触させる部材(以下、プローブと称する)に必要な具体的構成条件は詳細に開示されていない。すなわち、単純な直線状のプローブが走査方向、すなわち記録材の搬送方向の上流側で一方の端部を固定され、下流側の先端を搬送方向に逆らわないように斜めに当接させる構成が示されているだけに留まっている。したがって、この内容だけで実際に精度の高い検知を実現することは困難であると考えられる。 However, the above proposal does not disclose in detail the specific constituent conditions necessary for a member (hereinafter referred to as a probe) that is actually brought into contact with the surface of the recording material. That is, a configuration in which a simple linear probe is fixed at one end on the upstream side in the scanning direction, that is, in the conveyance direction of the recording material, and the downstream end is abutted obliquely so as not to oppose the conveyance direction. Just staying in it. Therefore, it is considered difficult to actually realize highly accurate detection with this content alone.
このため、本願発明者は圧電素子を用いた検知方式で、表面性識別性能を飛躍的に改善して実用可能とするために、センサプローブ形状及び取り付け構成を新たに検討した。その結果、プローブ先端部に先端当接部がシート材搬送平面上を搬送方向前後に振動可能となる機械的構造部を付与した。且つ、先端当接部を搬送方向に逆らって測定表面に食い込む角度に当接する構成、すなわち、記録材がプローブ先端部に進入する際のプローブ先端部と記録材とのなす角度が鋭角となる構成とした。尚、当接圧力はシート材の搬送圧力によっては逆方向に跳ね上がり可能な軽圧で良い。このような構成にすることにより非常に高い識別性能が得られることを見出した。このような構造を、記録材搬送を阻害することなく最も安価に実現する構成として、S字型表面性検知センサ15(表面性識別装置に相当)(図12参照)を発明した。S字型表面性検知センサ15は、短冊状金属板金を2回折り曲げたS字型の側面形状を有するプローブを回転軸に回転可能に固定する構成である。且つ、1つのS字型表面性検知センサ15でシート材カセット7aまたは手差しトレイ7bのどちらからシート材7を給紙しても検知できるように取り付ける。すなわち、このS字型表面性検知センサ15を、両者の記録材搬送経路合流部の記録材搬送方向下流側で記録材の表面側から検知が可能な位置として最適な転写上ガイド板9に取り付けて評価を行った。この結果、記録材搬送を阻害することなく非常に高い識別性能が得られることを確認し、その結果をまとめたものを提案している(例えば、特許文献3参照)。
For this reason, the inventor of the present application newly studied the sensor probe shape and the mounting configuration in order to dramatically improve the surface property discrimination performance and make it practical by a detection method using a piezoelectric element. As a result, a mechanical structure portion is provided at the probe tip portion so that the tip contact portion can vibrate on the sheet material conveyance plane in the conveyance direction. In addition, the configuration in which the tip abutting portion abuts at an angle that bites into the measurement surface against the conveyance direction, that is, the angle formed by the probe tip portion and the recording material when the recording material enters the probe tip portion is an acute angle. It was. The contact pressure may be a light pressure that can jump up in the opposite direction depending on the conveying pressure of the sheet material. It has been found that very high discrimination performance can be obtained by such a configuration. The S-shaped surface property detection sensor 15 (corresponding to a surface property identification device) (see FIG. 12) has been invented as a configuration that realizes such a structure at the lowest cost without hindering recording material conveyance. The S-shaped surface
このS字型表面性検知センサ15は、より詳細には図12(A)に示すように、圧電素子15bを平坦部に形成されたS字型プローブ15aがその反走査側端部を固定ネジ15dでプローブホルダー15cに固定された固定端部を有している。そして、このプローブホルダー15cは搬送方向に垂直且つシート材搬送平面に平行な方向に軸方向を有するプローブ回転軸15eに回転可能に固定されている。また、プローブ先端部はこのプローブ回転軸15eを中心としてシート材搬送平面に対して0.0196〜0.334N程度の当接圧で加圧手段により加圧当接されている。なお、加圧手段は、S字型プローブ15a自体にバネ機構が備わり当接する構成であっても、あるいは、S字型プローブ15a自体にバネ機構が備わっていない場合においては、外部からS字型プローブ15aを加圧する構成であってもよい。更にこのプローブ回転軸15eは軸受け15fを介して上記転写上ガイド板9を兼ねるセンサ保持板15g上に固定されており、シート材搬送平面として搬送平面板15hがシート材7の搬送路上に設けられ、シート材識別装置を構成している。
More specifically, as shown in FIG. 12 (A), the S-shaped surface
図12(B)はこれらの構成部材を上から見た場合の各部材の配置関係を示したものである。センサ保持板15gの中央部にはS字型表面性検知センサ15の先端部をシート材搬送平面に当接させるため角穴が開けられている。また、圧電素子15b表面とS字型プローブ15aの板金表面からは検知信号を取り出すための信号線15kがハンダ付けされて画像形成装置の電装部までセンサ保持板15g表面を長手方向に沿って引き回されている。
FIG. 12B shows the arrangement relationship of each member when these components are viewed from above. A square hole is formed in the central portion of the
図12(C)はこのS字型表面性検知センサ15を用いた電子写真方式のプリンタの定着器制御を行うためのブロック図である。画像形成装置の検知部であるS字型表面性検知センサ15(以降、検知部15とする)から出力された検知信号に基づき、使用される紙種に応じて定着器12へ最適な制御信号を出力する。このとき、制御部15’(制御手段に相当)の推測部15’aにおいて、使用される紙種に応じて定着器12へ最適な制御信号を出力する。推測部15’aは、予め所定の検知信号に対して最適な制御温度が関連づけられている温度テーブル15’b(判定テーブルに相当)のデータを参照することで、最適な制御信号を出力することができる。これにより、必要最小限の電力で十分な定着性を得ることが可能となる。
FIG. 12C is a block diagram for controlling the fixing unit of an electrophotographic printer using the S-shaped surface
図13はこのようなセンサで実際に複数の紙種を検知して識別性を評価した結果の資料である。S字型表面性検知センサとしてはプローブにSUS344板金を用い、前述の表面粗さのみを検知するタイプの構成を用いている。この資料中の評価に用いた紙は実際の市場で使用される頻度の高い紙種を12種類選び、各紙の名称の大文字の記号部が同じものは同じ表面性を示す。ここで、Rタイプの紙は微細な凹凸が表面に均一に形成されているラフ紙、Fタイプの紙は平滑紙を示し、Wタイプの紙は紙表面に波型の修飾が施されたラフ紙を示しており、各紙の数字部は紙の坪量を示している。 FIG. 13 shows data obtained as a result of evaluating the discrimination by actually detecting a plurality of paper types with such a sensor. As the S-shaped surface property detection sensor, a SUS344 sheet metal is used as a probe, and a configuration of a type that detects only the surface roughness described above is used. The paper used for evaluation in this material is selected from 12 types of paper types that are frequently used in the actual market, and the same capital letters in the name of each paper indicates the same surface property. Here, R type paper is rough paper with fine irregularities uniformly formed on the surface, F type paper is smooth paper, and W type paper is rough paper with corrugated modification on the paper surface. Paper is shown, and the numerical part of each paper indicates the basis weight of the paper.
図13のグラフではこれらの紙種を横軸として最初にOHT用紙(以下OHTと称する)を配置した後、基本的に坪量の小さな紙を左から右へと順にラフ紙と平滑紙を交互に並べた。また、各紙に対して非接触表面粗さ計による平均表面粗さ=Ra[μm]の測定結果(丸形プロット点、破線)をプロットした。そして、上記S字型表面性検知センサを既存の高速の画像形成装置と同等の紙搬送速度で通紙可能な冶具に搭載して各紙の全長の1/4程度の距離を走査して表面性を検知させた際の検知信号を積分処理した信号レベルをプロットしたものである。 In the graph of FIG. 13, after placing OHT paper (hereinafter referred to as OHT) first with these paper types as the horizontal axis, basically rough paper and smooth paper are alternately placed in order from left to right on paper with a small basis weight. Lined up. Moreover, the measurement result (round plot point, broken line) of average surface roughness = Ra [μm] by a non-contact surface roughness meter was plotted on each paper. The S-shaped surface property detection sensor is mounted on a jig capable of passing paper at a paper conveyance speed equivalent to that of an existing high-speed image forming apparatus, and the surface property is scanned by scanning a distance of about 1/4 of the total length of each paper. Is a plot of the signal level obtained by integrating the detection signal when the signal is detected.
図13のグラフはこれらを比較したものであり、大小関係を見やすくするために各データのプロット点を折れ線グラフ表示させている。このグラフから明らかなように、このS字型表面性検知センサを用いた紙表面の検知結果は表面粗さ計の測定結果と非常に良い相関がある。従って、S字型表面性検知センサ15を用いることにより、搬送されてきたシート材7の表面性の検知を少なくとも定着工程前に完了して定着制御を切り替えることができるようになる。このため、ユーザは使用するシート材7の種類を気にすること無く、且つ、画像不良や不要な電力の消費を招くことなく、画像形成装置を使用することが可能となる。
The graph of FIG. 13 is a comparison of these, and plot points of each data are displayed in a line graph to make it easier to see the magnitude relationship. As is apparent from this graph, the detection result of the paper surface using this S-shaped surface property detection sensor has a very good correlation with the measurement result of the surface roughness meter. Therefore, by using the S-shaped surface
さらに上記構成のS字型表面性検知センサ15を用いて実際に電子写真方式のプリンタの定着温度制御を行うための基礎検討として、各紙種に対する必要且つ十分な最適定着温度が実際にどのように紙種に依存して変化するかを調べた。この結果、単純にシート材7の表面粗さのみで分類することが難しい場合があることが判明したため、画像形成装置のシート材搬送路に屈曲構造を設けることによってシート材の剛性や厚みを検知する方法を提案している(例えば、特許文献4参照)。
Further, as a basic study for actually controlling the fixing temperature of an electrophotographic printer using the S-shaped surface
図14(A)はその一例として原理説明用のセンサ検知部であるS字型表面性検知センサ15(以下、検知部15とする)を備えたシート材識別装置の側面模式図を示している。尚、ここでは上記センサの主な構成要素は全てセンサ固定ベース15i上に設けられた後、この固定ベースごと上記センサ保持板15gの取り付け穴にセットされており、このセンサ固定ベース15iの下部にはシート材をプローブ先端部に誘導してプローブ上部に侵入させないようにするためのシート材ガイドリブ15i’が形成されている(但し、このガイドリブを余り大きくすると厚いシート材の搬送を阻害するため、リブ最下面とシート材搬送平面板表面との間には1mm以上の隙間を設けている)。
FIG. 14A shows a schematic side view of a sheet material identification apparatus including an S-shaped surface property detection sensor 15 (hereinafter referred to as a detection unit 15), which is a sensor detection unit for explaining the principle, as an example. . Here, after all the main components of the sensor are provided on the sensor fixing base 15i, the fixing base and the fixing base are set in the mounting holes of the
この図からわかるように本構成では、シート材搬送方向の検知部下流側に、センサ保持板15g及び搬送平面板15hの下流側を下方に折り曲げた屈曲センサ保持板15g’及び屈曲搬送平面板15h’(シート材変形手段に相当)を設ける。これらによって屈曲搬送路構造を形成することで薄紙7’と厚紙7”の先端部が検知部15を通過した場合の検知信号の差を検知することが可能となる。まず、薄紙7’の先端部が検知部15を通過した場合、図14(A)に示すように剛性の低い薄紙7’の検知部15における搬送状態に大きな変化は無い。しかし、剛性の高い厚紙7”は、屈曲センサ保持板15g’及び屈曲搬送平面板15h’とから構成される屈曲搬送路によって厚紙7”先端部を下方に折り曲げられる。そして、厚紙7”の剛性によって検知部15にループを形成してプローブ先端部を持ち上げる力(Fup)を発生する。この力はプローブ当接加圧力に逆らって作用するので相対的に当接圧が上昇して摩擦強度が増大し、結果として検知信号が高くなる。さらにこのようにプローブ先端が持ち上げられた際にプローブの第1折り曲げ部R1が衝突するようなカバー15jを設けると、この衝突時の衝突強度に応じて検知信号も高くなる。また、このときの反作用でプローブを下方に押し下げる力(Fdown)も生じるのでこの衝突の繰り返しによっても検知信号は増幅される。
As can be seen from this figure, in this configuration, the bent
図14(B)はこのような構成を用いて、表面粗さがほぼ同じで厚さのみ異なる3種類のシート材7を通紙して検知した結果をグラフ化して示したものである。このグラフからわかるように、横軸の各シート材厚さに対して検知信号レベルはほぼ直線近似が可能なほど比例して発生することがわかる。
FIG. 14B is a graph showing the results of passing through and detecting three kinds of
尚、以上の説明においては、発明の本質を明確化させるためにセンサの基本構成のみを記載しているが、実際のセンサ構成では、通常のSUSなどの板金を曲げ加工しただけのプローブを回転可能に組み込んで上記センサ固定ベース下部のシート材ガイドリブで保護しただけの構成では、万一、紙の先端が浮いたまま侵入すると紙先端部がセンサの上方向に侵入してプローブに引っかかってしまい搬送不良を生じる問題が考えられたため、対策としてプローブの左右に紙押さえ用のコロを設けて、プローブの左右両側で紙をシート材搬送平面に押し付けるように構成しており、この紙押さえコロの紙押さえ力の強度を高くすればするほど紙の搬送安定性と表面粗さ検知精度の向上が期待できる一方、紙厚検知性能を付与したい場合には紙押さえを余り強くしすぎると、上記原理から薄紙と厚紙での剛性差に基づく屈曲量の差が生じにくくなって紙厚識別性能が低下してしまうので、紙の搬送不良を生じない程度の紙押さえ機能を残すために「プロ-ブの当接圧<紙押さえコロの当接圧」となるように当接圧強度の大小関係は維持しつつ、紙押さえ力を可能な限り弱く設定している。 In the above description, only the basic configuration of the sensor is described in order to clarify the essence of the invention. However, in the actual sensor configuration, the probe is simply rotated by bending a normal sheet metal such as SUS. In the configuration where it is incorporated and protected by the sheet material guide rib at the bottom of the sensor fixing base, if the paper tip enters while floating, the paper tip will enter the sensor upward and get caught by the probe. As a problem that could cause conveyance failure was considered, paper pressing rollers were provided on the left and right sides of the probe as countermeasures, and the paper was pressed against the sheet material transfer plane on both the left and right sides of the probe. Increasing the strength of the paper pressing force can be expected to improve paper transport stability and surface roughness detection accuracy. If it is made too strong, the difference in bending amount based on the difference in rigidity between thin paper and thick paper is less likely to occur due to the above principle, and the paper thickness identification performance will deteriorate, so the paper presser will not cause poor paper conveyance. In order to maintain the function, the paper pressing force is set as weak as possible while maintaining the magnitude relationship of the contact pressure strength so that "probe contact pressure <paper press roller contact pressure". .
図15(A)、(B)、(C)は実際の実験に使用したセンサのプローブ、プローブホルダー及びこれらを組み合わせた部品を組み込んだ状態のセンサ全体の主な構成要素を各々示したセンサ全体斜視図であり、図13(A)では圧電素子15bを平坦部に形成されたS字型プローブ15aを示しており、圧電素子表面には信号線接続用のハンダ電極15b’、プローブ板金後端部にはプローブ固定ネジ取り付け穴15a’、プローブ先端部には耐久磨耗対策としてセラミックチップ16が各々形成されている。一方、図15(B)はこのプローブを固定保持して回転軸に取り付けるためのプローブホルダー15cを示し、取り付け座面中央部にプローブ固定用のネジ穴15c’、下側に回転軸に取り付けるための軸受け15c”が設けられており、両者を組み合わせて座金付き固定ネジ15dで固定し、図15(C)に示すように、プローブの左右に紙押さえコロ17を各アームを介して回転軸15eに回転可能に固定し、不図示のプローブ加圧バネよりも強い加圧強度のバネを用いてシート材をシート材搬送平面に押し付けるよう構成している。
しかしながら、上記構成のS字型表面性検知センサを実際に量産する場合、短冊状に切り出した板金の2箇所に鋭角の降り曲げを連続して施す加工方法では、
・各折り曲げ部の長さ及び折り曲げ角度などの誤差がそのまま累積されてプローブ先端位置や当接角度に影響するため、高精度で折り曲げ加工する必要がある
・加工後の検査にも高精度が要求され手間がかかる
などの量産面における懸念点があり、また、高精度に加工できたとしても、その後の運搬時や、取り付け作業時の取り扱いにおいて、
・2箇所の折り曲げ部に不要な外力が加わると鋭角であるため比較的角部がつぶれる方向に変形しやすい
というような懸念点があった。
However, when the S-shaped surface property detection sensor having the above-described configuration is actually mass-produced, in the processing method of continuously applying acute downward bending to two portions of the sheet metal cut into a strip shape,
・ Because errors such as the length and angle of each bent part are accumulated as they are and affect the probe tip position and contact angle, it is necessary to bend with high accuracy. There are concerns in terms of mass production such as it takes time and effort, and even if it can be processed with high precision, during subsequent transportation and handling during installation work,
・ If unnecessary external force is applied to the two bent parts, there is a concern that the corners are relatively easy to deform because of the acute angle.
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、表面粗さの微妙な相違を機械的構造によって増幅して容易に識別可能とするセンサのプローブ構造及び加工方法を工夫することにより、より加工精度を出しやすく、検査も容易で、且つ、より変形しにくく取り扱い易い構造のプローブを用いた表面性識別装置を提供することを目的とする。また、表面性識別装置を備えるシート材(紙種)識別装置、シート材(紙種)識別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。 The present invention has been made in view of the above problems, and by devising a probe structure and a processing method of a sensor that can be easily identified by amplifying a subtle difference in surface roughness by a mechanical structure, the processing accuracy can be further improved. It is an object of the present invention to provide a surface property identification apparatus using a probe that has a structure that is easy to produce, easy to inspect, and less deformable and easy to handle. It is another object of the present invention to provide a sheet material (paper type) identification device including a surface property identification device and an image forming apparatus including a sheet material (paper type) identification device.
本発明の表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置は、前記課題を解決するため、以下の構成を備える。 In order to solve the above problems, a surface property identification device, a sheet material identification device, and an image forming apparatus according to the present invention have the following configurations.
(1)圧電素子部と、先端当接部と、前記先端当接部が被測定物の走査方向前後に振動可能となる機械的構造部と、前記走査方向に垂直乃至垂直に近い且つ走査平面に平行乃至平行に近い回転軸に回転可能に固定される固定端部とを有するプローブと、前記回転軸を中心として前記走査方向と逆方向に前記プローブを加圧する加圧手段とを備える表面性識別装置であって、
前記プローブは、
前記固定端部近傍に前記圧電素子部を形成可能な平坦部と、
該平坦部と前記先端当接部の間に、板厚成分を除いて、前記平坦部の平面に直交する側面または断面を有する立体的構造部を有し、該立体的構造部は、前記固定端部を右側に配置した際の前記平坦部側面方向から見て、少なくとも前記平坦部の左端部との連結中央部と、前記先端当接部と、該先端当接部の右斜め上方部の3点を頂点として含む多角形となる構造部と
を有することを特徴とする表面性識別装置。
(1) Piezoelectric element portion, tip contact portion, mechanical structure portion in which the tip contact portion can vibrate before and after the scanning direction of the object to be measured, and a scanning plane that is perpendicular to or close to the scanning direction. A surface property comprising a probe having a fixed end that is rotatably fixed to a rotation axis that is parallel to or nearly parallel to the rotation axis, and a pressurizing unit that pressurizes the probe in the direction opposite to the scanning direction around the rotation axis. An identification device,
The probe is
A flat part capable of forming the piezoelectric element part in the vicinity of the fixed end part;
Between the flat part and the tip contact part, there is a three-dimensional structure part having a side surface or a cross section perpendicular to the plane of the flat part, excluding the plate thickness component, and the three-dimensional structure part is fixed When viewed from the side of the flat portion when the end portion is disposed on the right side, at least a connecting central portion with the left end portion of the flat portion, the tip contact portion, and a diagonally upper right portion of the tip contact portion. A surface property identification apparatus comprising: a polygonal structure including three points as vertices.
(2)(1)に記載の表面性識別装置において、
前記立体的構造部は、
前記固定端部を右側に配置した際の前記平坦部側面方向から見て、前記平坦部の左端部との連結中央部と、前記先端当接部と、該先端当接部の右斜め上方部の3点を頂点とするΔ型形状となる構造部である
ことを特徴とする表面性識別装置。
(2) In the surface identification device according to (1),
The three-dimensional structure part is
When viewed from the side of the flat portion when the fixed end portion is disposed on the right side, a connecting center portion with the left end portion of the flat portion, the tip contact portion, and a diagonally upper right portion of the tip contact portion A surface property identification device characterized in that the structure has a Δ-shaped shape with the three points as apexes.
(3)(1)に記載の表面性識別装置において、
前記プローブは、前記被測定物が該プローブに進入する際の前記先端当接部と該被測定物とのなす角度が鋭角となるよう、且つ、前記加圧手段による加圧が該プローブにより跳ね上げ可能な強度で加圧当接するよう、該被測定物の表面を走査し、
前記圧電素子部は、前記被測定物表面の凹凸及び摩擦係数に応じた振動及び衝撃による歪を誘起することにより電気信号を発生し、該電気信号の強度差を基に該被測定物表面の表面性を識別することを特徴とする表面性識別装置。
(3) In the surface identification device according to (1),
The probe has an acute angle formed between the tip contact portion when the object to be measured enters the probe and the object to be measured, and the pressure applied by the pressurizing means splashes by the probe. The surface of the object to be measured is scanned so that it can be pressed and contacted with strength that can be raised,
The piezoelectric element section generates an electric signal by inducing strain due to vibration and impact according to the unevenness and friction coefficient of the surface of the object to be measured, and the surface of the object to be measured is based on the intensity difference of the electric signal. A surface property identification apparatus for identifying surface property.
(4)(2)に記載の表面性識別装置において、
前記プローブは、
金属板金から前記平坦部と前記Δ型形状部とを連結部を介して一体で切り出し、
切り出された該加工金属板金の前記連結部を直角に折り曲げて、
加工された板金製プローブであることを特徴とする表面性識別装置。
(4) In the surface identification device according to (2),
The probe is
The flat part and the Δ-shaped part are cut out integrally from a metal sheet metal via a connecting part,
Bending the connecting portion of the cut metal sheet cut out at a right angle,
A surface property identification apparatus, which is a processed sheet metal probe.
(5)(4)に記載の表面性識別装置において、
前記固定端部を右側に配置した際の前記平坦部側面方向から見た前記Δ型形状部の板金下端部の板金側面部に、接着手段を介して、ブロック状セラミックチップを、
該ブロック状セラミックチップの下面が前記Δ型形状部の下辺と平行、
且つ、前記Δ型形状部の下辺より下方
に位置するよう貼り付け、
該ブロック状セラミックチップの最下辺部を前記先端当接部とすることを特徴とする表面性識別装置。
(5) In the surface property identification apparatus according to (4),
A block-like ceramic chip is attached to the sheet metal side surface portion of the lower end portion of the Δ-shaped portion when viewed from the side surface direction of the flat portion when the fixed end portion is disposed on the right side, via an adhesive means.
The lower surface of the block-shaped ceramic chip is parallel to the lower side of the Δ-shaped portion,
And pasting so as to be located below the lower side of the Δ-shaped portion,
The surface property identification apparatus characterized in that the lowermost side portion of the block-shaped ceramic chip is the tip contact portion.
(6)(2)に記載の表面性識別装置において、
前記プローブは、
金属板金から、
前記平坦部と、
第1連結部を介して形成された前記Δ型形状部と、
前記Δ型形状部の底辺部と第2連結部を介して形成された平面部と
を一体で切り出し、
切り出された該加工金属板金の前記第1連結部及び前記第2連結部の各々を、
直角に折り曲げて加工された、
板金製プローブであり、
前記Δ型形状部の下端平面部の下辺部を前記先端当接部とすることを特徴とする表面性識別装置。
(6) In the surface property identification apparatus according to (2),
The probe is
From metal sheet metal
The flat portion;
The Δ-shaped portion formed through the first connecting portion;
The base portion of the Δ-shaped portion and the flat portion formed through the second connecting portion are cut out integrally,
Each of the first connecting portion and the second connecting portion of the machined metal sheet cut out,
Processed by bending at right angles,
A sheet metal probe,
The surface property identification device characterized in that a lower side portion of a lower end flat portion of the Δ-shaped portion is the tip contact portion.
(7)(6)に記載の表面性識別装置において、
前記固定端部を右側に配置した際の前記平坦部側面方向から見た前記Δ型形状部の板金下端部の板金側面部に、
接着手段を介して、
板状セラミックチップを、
前記Δ型形状部の下端平面部と平行、
且つ、当接時に該板状セラミックチップ下辺部が被測定物表面と接触する位置に
貼り付け、
該ブロック状セラミックチップの下辺部を前記先端当接部とすることを特徴とする表面性識別装置。
(7) In the surface identification device according to (6),
In the sheet metal side surface portion of the lower end portion of the Δ-shaped portion as viewed from the flat portion side surface direction when the fixed end portion is arranged on the right side,
Through the glue means
A plate-shaped ceramic chip
Parallel to the lower flat surface portion of the Δ-shaped portion,
At the time of contact, the lower side of the plate-shaped ceramic chip is attached to a position where it contacts the surface of the object to be measured.
The surface property identification apparatus characterized in that a lower side portion of the block-shaped ceramic chip is the tip contact portion.
(8)(4)乃至(7)に記載のいずれかの表面性識別装置において、
前記プローブは、
前記Δ型形状部と前記連結部、
または前記Δ型形状部と前記第1連結部と前記第2連結部と前記平面部
を、各々前記金属板金の前記平坦部両側に前記平坦部の長手方向中心線に対して線対称に2つずつ設けて一体で切り出し、
切り出された該加工金属板金の各連結部を直角に折り曲げて
加工された板金製プローブであることを特徴とする表面性識別装置。
(8) In the surface identification device according to any one of (4) to (7),
The probe is
The Δ-shaped portion and the connecting portion;
Alternatively, the Δ-shaped portion, the first connecting portion, the second connecting portion, and the planar portion are arranged in two lines symmetrically with respect to the longitudinal center line of the flat portion on both sides of the flat portion of the metal sheet metal. Set up one by one, cut out together,
A surface property identification apparatus, which is a sheet metal probe that is formed by bending each connection portion of the cut metal sheet metal cut out at a right angle.
(9)(2)に記載の表面性識別装置において、前記Δ型構造部は樹脂製であることを特徴とする表面性識別装置。 (9) The surface property identification device according to (2), wherein the Δ-type structure is made of resin.
(10)(9)に記載の表面性識別装置において、
前記プローブは、
前記平坦部と前記Δ型形状部が一体成形された樹脂製プローブと、
先端当接部材と
の少なくとも2部品で構成され、接着手段を介して一体化された2体構成Δ型樹脂プローブであり、前記先端当接部材の下辺部を前記先端当接部とすることを特徴とする表面性識別装置。
(10) In the surface identification device according to (9),
The probe is
A resin probe in which the flat part and the Δ-shaped part are integrally molded;
A two-component Δ-type resin probe composed of at least two parts including a tip abutting member and integrated through an adhesive means, and the lower side portion of the tip abutting member is the tip abutting portion. A surface property identification device.
(11)(9)に記載の表面性識別装置において、
前記プローブは、
金属板金製前記平坦部と、
樹脂製前記Δ型形状部と、
先端当接部材と
の少なくとも3部品で構成され、接着手段を介して一体化された3体構成Δ型樹脂プローブであり、前記先端当接部材の下辺部を前記先端当接部とすることを特徴とする表面性識別装置。
(11) In the surface identification device according to (9),
The probe is
The flat portion made of metal sheet metal,
The Δ-shaped portion made of resin;
A three-component Δ-type resin probe composed of at least three parts including a tip abutting member and integrated via an adhesive means, wherein the lower end portion of the tip abutting member is the tip abutting portion. A surface property identification device.
(12)(10)乃至(11)に記載のいずれかの表面性識別装置において、
前記先端当接部材は金属製であることを特徴とする表面性識別装置。
(12) In the surface identification device according to any one of (10) to (11),
The surface property identification device according to claim 1, wherein the tip contact member is made of metal.
(13)(10)乃至(11)に記載のいずれかの表面性識別装置において、
前記先端当接部材はセラミック製であることを特徴とする表面性識別装置。
(13) In the surface identification device according to any one of (10) to (11),
The surface property identification device according to claim 1, wherein the tip contact member is made of ceramic.
(14)(10)乃至(13)に記載のいずれかの表面性識別装置において、
前記Δ型形状部は透明樹脂製、
または、前記平坦部と前記Δ型形状部は透明樹脂製
であり、
前記平坦部と前記Δ型形状部と前記先端当接部材
または前記圧電素子と前記平坦部と前記Δ型形状部と前記先端当接部材
の各界面は、紫外線硬化性接着剤を用いて、紫外線照射することにより、一括で接着されることを特徴とする表面性識別装置。
(14) In the surface identification device according to any one of (10) to (13),
The Δ-shaped part is made of transparent resin,
Alternatively, the flat part and the Δ-shaped part are made of transparent resin,
Each interface between the flat part, the Δ-shaped part, and the tip contact member or the piezoelectric element, the flat part, the Δ-shaped part, and the tip contact member is made of an ultraviolet curable adhesive. A surface property identification apparatus characterized by being bonded together by irradiation.
(15)(10)乃至(13)に記載のいずれかの表面性識別装置において、
前記先端当接部材、
または前記平坦部と前記先端当接部材は、
樹脂製前記Δ型形状部の成形時に、インサート成形によって一体成形されることを特徴とする表面性識別装置。
(15) In the surface identification device according to any one of (10) to (13),
The tip contact member,
Alternatively, the flat portion and the tip contact member are
The surface property identification device, wherein the Δ-shaped portion made of resin is integrally formed by insert molding at the time of molding.
(16)前記(1)乃至(15)に記載のいずれかの表面性識別装置と、
シート材を搬送するシート材搬送手段と
を備え、
前記被測定物は、前記シート材搬送手段により搬送されるシート材であり、
前記表面性識別装置は、前記プローブを前記回転軸に回転可能に固定したまま前記シート材を前記シート材搬送手段により搬送移動させて走査し、該シート材の表面性を識別することを特徴とするシート材識別装置。
(16) The surface property identification device according to any one of (1) to (15),
A sheet material conveying means for conveying the sheet material,
The object to be measured is a sheet material conveyed by the sheet material conveying means,
The surface property identification device is characterized in that the sheet material is transported and moved by the sheet material conveying means while the probe is rotatably fixed to the rotation shaft, and the surface property of the sheet material is identified. Sheet material identification device.
(17)前記(16)に記載のシート材識別装置において、
一定の圧力でシート材搬送平面に先端部を当接され、圧電素子部を有するプローブと、
前記シート材搬送手段により前記プローブの先端当接部との対向位置に搬送された前記シート材を前記シート材搬送平面から該プローブの先端当接部に向かって凸型に屈曲変形させるシート材変形手段と
を備え、
前記圧電素子部は、前記シート材変形手段によって凸型に屈曲変形した前記シート材表面から前記プローブの先端当接部が受ける圧力が各シート材の剛性差に応じて変化することに起因してシート材毎に異なる摩擦抵抗差を誘起し、該摩擦抵抗差に応じて変化する該プローブの先端当接部の振動及び衝撃強度差を歪強度差として電気信号に変換して検出し、該シート材の剛性差を識別することを特徴とするシート材識別装置。
(17) In the sheet material identification device according to (16),
A probe having a piezoelectric element portion abutted against the sheet material conveying plane with a constant pressure, and a piezoelectric element portion;
Sheet material deformation in which the sheet material conveyed to the position facing the tip contact portion of the probe by the sheet material transport means is bent and deformed in a convex shape from the sheet material transport plane toward the probe tip contact portion. Means and
The piezoelectric element portion is caused by the fact that the pressure received by the tip contact portion of the probe from the surface of the sheet material bent into a convex shape by the sheet material deforming means changes according to the difference in rigidity of each sheet material. Inducing a different frictional resistance difference for each sheet material, detecting the vibration and impact strength difference of the probe tip contact portion changing according to the frictional resistance difference by converting it into an electrical signal as a strain strength difference, A sheet material identification device for identifying a difference in rigidity of a material.
(18)前記(16)乃至(17)に記載のシート材識別装置と、
前記プローブの当接位置を通過した前記シート材上にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記トナー像を加熱加圧して前記シート材表面に永久固着させる定着手段と、
シート材と該シート材の特性に応じて前記トナー像を前記定着手段により溶融固着するための定着温度とシート材搬送速度及び複数シート材搬送時のシート材搬送間隔の情報とを関連づけた判定テーブルと、
前記シート材識別装置の識別信号に基づき前記判定テーブルを参照し、該判定テーブルの情報に応じて前記定着手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
(18) The sheet material identification device according to (16) to (17),
Image forming means for forming a toner image on the sheet material that has passed through the contact position of the probe;
Fixing means for heating and pressurizing the toner image to permanently fix the toner image to the surface of the sheet material;
A determination table associating a sheet material and a fixing temperature for fusing and fixing the toner image by the fixing unit according to characteristics of the sheet material, sheet material conveyance speed, and information on a sheet material conveyance interval when conveying a plurality of sheet materials When,
An image forming apparatus comprising: a control unit that refers to the determination table based on an identification signal of the sheet material identification device and controls the fixing unit in accordance with information in the determination table.
(19)前記(16)乃至(17)に記載のシート材識別装置と、
前記プローブの当接位置を通過した前記シート材上にインクを吐出して画像を形成するインク吐出式画像形成手段と、
前記シート材識別装置の識別信号に応じて前記インク吐出式画像形成手段のインク吐出量を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
(19) The sheet material identification device according to (16) to (17),
An ink ejection type image forming unit that forms an image by ejecting ink onto the sheet material that has passed the contact position of the probe;
An image forming apparatus comprising: a control unit that controls an ink discharge amount of the ink discharge type image forming unit in accordance with an identification signal of the sheet material identification device.
(20)前記(16)乃至(17)に記載のシート材識別装置と、
前記プローブの当接位置を通過した前記シート材上にサーマルヘッドを用いてインクリボン上のインクを熱転写させる熱転写式画像形成手段と、
前記シート材識別装置の識別信号に応じて前記熱転写式画像形成手段の前記サーマルヘッドへの供給電力を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
(20) The sheet material identification device according to (16) to (17),
A thermal transfer image forming means for thermally transferring the ink on the ink ribbon onto the sheet material that has passed through the contact position of the probe using a thermal head;
An image forming apparatus comprising: control means for controlling power supplied to the thermal head of the thermal transfer image forming means in accordance with an identification signal of the sheet material identifying apparatus.
本出願に係る第1の発明によれば、表面粗さ検知用プローブの機械的増幅構造部の走査方向側面部から見た場合の形状を、従来の加工後の形状が比較的ばらつきやすい折り曲げ加工によって形成する代わりに、より加工精度を高めやすい切り出し加工によって形成するとともに、立体構造の付与に対しても従来の鋭角折り曲げ加工より加工誤差を生じにくい直角折り曲げを用いるので、量産時の各プローブを搭載した装置間の識別性能バラツキをより少なくできる。 According to the first invention of the present application, the shape when viewed from the side surface in the scanning direction of the mechanical amplifying structure of the surface roughness detection probe is a bending process in which the shape after the conventional processing is relatively easy to vary. In addition to forming with a cutting process that makes it easier to improve the processing accuracy, and using a right-angle bend that is less prone to processing errors than conventional sharp-angle bends to give a three-dimensional structure, each probe in mass production It is possible to reduce the variation in discrimination performance between installed devices.
本出願に係る第2の発明によれば、さらに折り曲げ回数を削減できるため、折り曲げ加工による、形状精度の低下を抑制でき、量産時の各プローブを搭載した装置間の識別性能バラツキをより少なくできる。 According to the second invention of the present application, since the number of bendings can be further reduced, it is possible to suppress a decrease in shape accuracy due to the bending process, and to further reduce the discriminating performance variation between the devices on which the probes are mounted during mass production. .
本出願に係る第3の発明によれば、従来プローブではプローブの各折り曲げ中心軸と走査方向が直交するため通紙ごとに折り曲げ部に負荷が加わりやすいうえ、各折り曲げ角度が鋭角であるため、ジャム処理時など万一プローブの平坦面と先端間を押しつぶすよな方向に何らかの外力が作用すると変形の恐れがあるという懸念点があったが、本発明のプローブでは折り曲げ中心軸と走査方向が平行なため折り曲げ部に通紙による負荷が加わりにくく、さらに直角に折り曲げられているためこのような方向に作用する外力による変形の問題を無視できる。 According to the third invention of the present application, in the conventional probe, each bending center axis of the probe and the scanning direction are orthogonal to each other, so that a load is easily applied to the bending portion for each sheet passing, and each bending angle is an acute angle. There is a concern that some external force may be applied in the direction of crushing between the flat surface of the probe and the tip, such as during jam processing, but there is a concern that it may be deformed. However, with the probe of the present invention, the bending center axis is parallel to the scanning direction. Therefore, it is difficult to apply a load due to the sheet passing through the bent portion, and since it is bent at a right angle, the problem of deformation due to an external force acting in such a direction can be ignored.
本出願に係る第4の発明によれば、圧電素子を形成する平坦部の左右両脇に平坦部の中心線に対して線対称に板金による直角折り曲げ構造を形成できるため、プローブ全体の剛性を高めて全体的により変形しにくくし、部品搬送時や組み立て時に加わる外力による変形も防止しやすくなる。 According to the fourth invention of the present application, a right-angle bending structure by a sheet metal can be formed symmetrically with respect to the center line of the flat portion on both the left and right sides of the flat portion forming the piezoelectric element. As a result, it becomes harder to be deformed as a whole, and it is easy to prevent deformation due to external force applied during parts conveyance and assembly.
本出願に係る第5の発明によれば、表面粗さ検知用プローブの機械的増幅構造部をΔ型の側面形状を有するブロック状樹脂で形成するので、加工寸法精度及びΔ構造部の機械的強度を折り曲げ板金プローブよりさらに高くでき、量産時の各プローブを搭載した装置間の識別性能バラツキもより少なく、製造時や使用中に変形破損する問題も防止しやすくなる。 According to the fifth aspect of the present application, since the mechanical amplification structure portion of the surface roughness detection probe is formed of a block-shaped resin having a Δ-shaped side surface shape, the processing dimensional accuracy and the Δ structure portion mechanical The strength can be made higher than that of a bent sheet metal probe, and there is less discriminating performance variation between devices equipped with each probe in mass production, and it becomes easy to prevent problems of deformation and breakage during manufacturing and use.
本出願に係る第6の発明によれば、表面粗さ検知用プローブの機械的増幅構造部をΔ型の側面形状を有する透明なブロック状樹脂で形成し、この樹脂構造部の加工時に先端当接部材と圧電素子形成用板金部材を紫外線硬化型接着剤を用いて紫外線照射するので、各部材を同時に短時間で強固に接着することができ、製造時間短縮と工程簡略化が促進でき、より安価に製造可能となる。 According to the sixth aspect of the present application, the mechanical amplification structure portion of the surface roughness detection probe is formed of a transparent block-shaped resin having a Δ-shaped side surface, and the tip end is abutted when the resin structure portion is processed. Since the contact member and the sheet metal member for forming the piezoelectric element are irradiated with ultraviolet rays using an ultraviolet curable adhesive, each member can be firmly bonded simultaneously in a short time, and the manufacturing time can be shortened and the process can be simplified. It can be manufactured at low cost.
本出願に係る第7の発明によれば、表面粗さ検知用プローブの機械的増幅構造部をΔ型の側面形状を有するブロック状樹脂で形成するので、この樹脂構造部の加工時に先端当接部材と圧電素子形成用板金部材をインサート成形法により同時に形成することができ、製造工程を簡略化し、接着剤も不要となるのでより安価に製造可能となる。 According to the seventh invention of the present application, the mechanical amplification structure portion of the surface roughness detection probe is formed of a block-shaped resin having a Δ-shaped side surface, so that the tip contact is made when the resin structure portion is processed. The member and the sheet metal member for forming a piezoelectric element can be formed simultaneously by the insert molding method, simplifying the manufacturing process, and eliminating the need for an adhesive, so that it can be manufactured at a lower cost.
本出願に係る第8の発明によれば、シート材の剛性差の検知もよりばらつきが少なく安定して識別することができる。 According to the eighth aspect of the present application, detection of the difference in rigidity of the sheet material can be stably identified with less variation.
本出願に係る第9の発明によれば、よりばらつきが少なく安定してシート材に応じて定着条件を最適化できるトナー像定着式画像形成装置を実現できる。 According to the ninth aspect of the present application, it is possible to realize a toner image fixing type image forming apparatus capable of optimizing the fixing conditions according to the sheet material stably with less variation.
本出願に係る第10の発明によれば、よりばらつきが少なく安定してシート材に応じてインク吐出量を最適化できるインク吐出式画像形成装置を実現できる。 According to the tenth aspect of the present application, it is possible to realize an ink ejection type image forming apparatus that can stably optimize the ink ejection amount according to the sheet material with less variation.
本出願に係る第11の発明は、よりばらつきが少なく安定してシート材に応じて加熱電力を最適化できる熱転写式画像形成装置を実現できる。 The eleventh invention according to the present application can realize a thermal transfer image forming apparatus that can stably optimize the heating power according to the sheet material with less variation.
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。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.
図1(A)〜(D)は各々本発明の実施例1に係るシート材識別装置のプローブ板金展開図、プローブ板金斜視図、圧電素子および先端セラミックチップ取り付け位置説明図、及びこれらを取り付けたプローブ全体斜視図である。尚、これらの各図において、図13に示したものと同一要素には同一符号を付している。 1 (A) to 1 (D) are respectively a developed view of a probe sheet metal, a probe sheet metal perspective view, a piezoelectric element and a tip ceramic chip attachment position explanatory diagram of the sheet material identification apparatus according to the first embodiment of the present invention, and attached these. It is a whole probe perspective view. In these drawings, the same elements as those shown in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals.
本実施例では、母材となる大判の板金から短冊状に切り出して先端側を2回折り曲げ処理していた従来のプローブ板金と異なり、図1(A)に示すように、短冊状板金部分の長辺方向の両端部において、一方の端部付近に従来と同様のネジ止め用穴15a’を開け、逆側端部の両脇にΔ形状部18a及び長方形形状部18bを有する先端構造形成用展開部の形状に沿って折り曲げ代18cを設けて板金を切り出し、同図の各点線部でこの板金を各々直角に折り曲げて図1(B)に示すような平坦部の先端部左右両脇から折り曲げた板金で側面Δ形状部と底面部を有するΔ型構造部を形成した左右折り曲げ底面付きΔ型プローブ板金18を形成している。
In the present embodiment, unlike a conventional probe sheet metal that is cut out from a large sheet metal as a base material into a strip shape and bent at the tip side twice, as shown in FIG. At both ends in the long side direction, a
図1(C)は左右折り曲げ底面付きΔ型プローブ板金の平坦部に圧電素子部15b、Δ構造底面部に円盤状セラミックチップ16を取り付ける位置関係を示しており、本実施例ではまず後者をロウ付けによって接着した後、前者をエポキシ系接着剤で薄層接着することで、圧電素子の下電極表面と板金表面との電気的導通を確保しながら接着している。このように両者を接着することで図1(d)の斜視図に示すような外観の左右折り曲げ底面付きΔ型センサプローブ18’が完成する。(尚、本構成では被測定物表面と摺擦される先端当接部の耐久性を考慮してセラミックチップを取り付けているが、長期間に渡る耐久性を保証する必要の無い場合には板金先端部をそのまま当接させても良い)
このようにして加工されたプローブは先端部にΔ型形状を斜めに傾けた形状の構造を有することを特徴としているが、図1(C)のように側面から見た際のこのΔ型形状部の最下端部の位置及び底面部の形成する角度は従来のS字型センサの板金先端位置及び先端側折り曲げ部の形成する角度と同じであり、プローブ先端当接部が走査される被測定物表面の粗さなどに起因する摩擦抵抗差に応じて走査方向に変位した際に生じるプローブ平坦部の歪強度ならびに回転可能に取り付けられた回転軸を中心としてプローブ全体が先端部の摩擦力の反作用により跳ね上げられた際の跳ね上げ方向上部衝突時と跳ね戻り方向下部衝突時に各々生じる歪強度は本実施例のΔ型プローブと従来のS字型プローブで大差ないようにシミュレーション解析を基に作成しているため、これらの歪強度(より厳密には歪加速度)に応じて発生起電力が変化する圧電素子部から得られた検知電気信号の強弱によって被測定物表面の摩擦抵抗即ち同種の材質間ではその表面粗さをほぼ同じように検知することができるようになる。
FIG. 1 (C) shows a positional relationship in which the
The probe machined in this way is characterized by having a structure in which a Δ shape is inclined at the tip, and this Δ shape when viewed from the side as shown in FIG. The position of the bottom end of the probe and the angle formed by the bottom surface are the same as the angle formed by the sheet metal tip position and the tip side bent part of the conventional S-shaped sensor, and the probe tip contact part is scanned. The strain of the flat part of the probe that occurs when it is displaced in the scanning direction according to the frictional resistance difference due to the roughness of the object surface, etc., and the entire probe around the rotating shaft that is rotatably mounted Based on simulation analysis, the strain intensity generated at the time of the upper collision in the flip-up direction and the lower collision in the return direction at the time of the bounce-up reaction is not different between the Δ-type probe of this embodiment and the conventional S-shaped probe. Therefore, the frictional resistance of the surface of the object to be measured, that is, the same kind of force, is detected by the strength of the detected electric signal obtained from the piezoelectric element portion in which the generated electromotive force changes according to the strain strength (more strictly, the strain acceleration). The surface roughness between the materials can be detected almost in the same manner.
このようにS字型プローブとΔ型プローブを用いた場合の両者の検知特性に基本的に差が無いことは、より詳細にはその検知原理から次のように説明できる。 The fact that there is basically no difference in the detection characteristics between the S-shaped probe and the Δ-type probe as described above can be explained in more detail from the detection principle as follows.
まず、S字型表面性検知センサの基本的な検知原理は図2(A)に示すように、L1、L2、L3の3つの平坦部とR1、R2表の2つの折り曲げ部で構成されるS字型プローブを用いて、圧電素子を形成する比較的長い平坦部L1を紙搬送平面に対して∠αだけ傾けて先端部を当接されるとプローブ先端部は基本的に∠αより大きく90°以下の∠Βの角度を有して搬送平面に接触する。このとき仮想的に先端部と第1折り曲げ部R1を結ぶ辺をLx、水平面とのなす角度を∠εとする。この先端部に紙面右方向から表面に数μmの微小な凹凸を有するシート材7が搬送されてくると、先端部はこの凹凸に応じて上下方向にVu及びVdの力が作用して微小変位振動するが、このときの変位量は微小すぎてプローブ全体に大きな変形を招くことはできない。一方、水平方向に対しては、プローブ先端部とシート材の表面粗さに比例して生じる摩擦力によってまずHfの力が紙面左方向に作用してプローブ全体を変形させながら変位し、変位量がプローブ全体の変形量の限界に達すると板金のバネ性によって逆方向にHbの力で引き戻されて水平方向の変位振動を生じることができる。このとき、図2(B)に示すようにまず、この水平方向のHfの力で先端部が左方向にLfだけ変位にすると、この板金の材質(ヤング率)と板厚の組み合わせ及びL1、L2、L3の各長さの組み合わせによって比較的短いL2、L3はほとんど変形することなく、最も長いL1部に変形を集中させることができる。このとき、仮想的な辺Lxはほぼ同じ長さのままLxと水平面とのなす角度がより大きな∠ε’に増加する方向に立ち上がるため第1折り曲げ部R1の位置が押し上げられて高くなり、固定端部との間でL1はLh分の反り変形を生じるので、ここに形成される圧電素子に歪を生じさせて起電し、シート材の表面粗さが数μmであっても摩擦力として十分な力が作用できれば、検知に十分な大きさの信号を発生することが可能となり、表面粗さの微小な差をより明確な摩擦強度差に変換することで大きな検知信号の強弱差として検知可能にするというものであった。
First, the basic detection principle of the S-shaped surface property detection sensor is composed of three flat portions L1, L2, and L3 and two bent portions in the R1 and R2 tables as shown in FIG. When a relatively long flat portion L1 forming a piezoelectric element is inclined by ∠α with an S-shaped probe and the tip is brought into contact, the probe tip is basically larger than ∠α. Contact the transport plane with a heel angle of 90 ° or less. At this time, the side that virtually connects the tip end portion and the first bent portion R1 is Lx, and the angle formed with the horizontal plane is ∠ε. When the
さらに、上記構成ではプローブ全体の当接圧にもよるが、L1の片方の端部を固定されたままではプローブ先端部に常に板金のバネ性の限界付近まで強い力が作用するため、被測定物表面を引きずって傷つけやすくなり、シート材のような破れやすい材質の測定に対しては負担が大きく、さらにその後工程で画像を形成するようなデリケートな測定対象物に対しては好ましくない。このため、この固定端部を回転軸に置き換えてプローブ全体を回転可能とし、プローブ先端に板金のバネ性の限界付近までの強い力が作用する前に先端部を回転軌跡に沿って跳ね上げ可能とし、跳ね戻り時の紙表面との衝突衝撃(及び別途回転軌跡上方に衝突壁を設けた場合には跳ね上げ直後の上部衝突壁との衝突衝撃)を誘発してL1部に瞬間的に大きな歪(歪加速度)を発生させるようにすると、この跳ね上げ力もプローブ先端部とシート材表面との摩擦力の強度に応じて変化するため、その衝撃強度差を識別信号の強度差として取り込むことが可能となり、シート材表面を傷つけることなく十分な検知信号を得ることを可能となる。 Furthermore, in the above configuration, although depending on the contact pressure of the entire probe, if one end of L1 is fixed, a strong force always acts on the tip of the probe to the vicinity of the limit of the spring property of the sheet metal. The object surface is easily damaged by dragging, and a burden is great for measurement of a material that is easily broken such as a sheet material, and is not preferable for a delicate measurement object that forms an image in a subsequent process. For this reason, the entire probe can be rotated by replacing this fixed end with a rotating shaft, and the tip can be flipped up along the rotation trajectory before a strong force is applied to the probe tip near the limit of the spring property of the sheet metal. And a collision impact with the paper surface at the time of rebounding (and a collision impact with the upper collision wall immediately after jumping if a collision wall is provided above the rotation trajectory) and momentarily large in the L1 portion. When strain (strain acceleration) is generated, the jumping force also changes according to the strength of the frictional force between the probe tip and the sheet material surface, so that the impact strength difference can be captured as the strength difference of the identification signal. Therefore, it is possible to obtain a sufficient detection signal without damaging the surface of the sheet material.
一方、Δ型プローブを用いた表面性検知センサの検知原理としては図3(A)に示すように、S字型表面性検知センサのS字型に折り曲げた先端構造の代わりに、L1部の先端にL1’の長さの連結部を設け(ここではL1部先端の一部をL1’として使用)、S字プローブで仮想的に設けた辺Lxはそのまま上記連結部先端側とS字プローブの先端当接部と同じ位置の先端当接部を結ぶ実際の立体構造部の稜線になっており、この立体構造部の底辺部はS字プローブのL3とほぼ同等の長さLy及び水平面との当接角度で設定され、その右端部と上記連結部の後端部とを直線で結ぶ長さLzの辺で構成された形状となっている。この状態で右方向から表面に凹凸を有するシート材7が搬送されてくると、基本的に上記S字プローブの挙動と同様に微小な上下方向の振動も生じるがやはり摩擦力の作用によってより大きな水平方向の振動を発生し、図3(B)に示すようにまず、この水平方向のHfの力で先端部が左方向にLfだけ変位すると、このプローブの構成上、Δ型構造部の各辺Lx、Ly、Lzはともに変形することが無視できるため、上記S字型プローブよりもより確実にL1部に作用力を集中させることが可能となり、辺Lxの長さは変化しないので、辺Lxと水平面とのなす角度がより大きな∠ε’に増加するにつれてL1の先端位置がS字型プローブ以上に確実に押し上げられて高くなり、固定端部との間でL1はより確実にLh分の反り変形を生じるようになるので、ここに形成される圧電素子にシート材の表面粗さ(摩擦抵抗)に応じて歪強度差(歪加速度差)を生じさせて強弱差の明確な電気信号を起電させるというものであり、上記S字型プローブと同様に被測定物表面の傷を防止するために、回転軸に取り付ける構成として用いても良い。
On the other hand, as the detection principle of the surface property detection sensor using the Δ-type probe, as shown in FIG. 3 (A), instead of the tip structure bent into the S shape of the S character type surface property detection sensor, A connecting portion having a length of L1 ′ is provided at the tip (in this case, a part of the tip of the L1 portion is used as L1 ′), and the side Lx virtually provided by the S-shaped probe is directly connected to the tip of the connecting portion and the S-shaped probe. This is the ridgeline of the actual three-dimensional structure portion connecting the tip contact portions at the same position as the tip contact portion, and the bottom portion of this three-dimensional structure portion has a length Ly and a horizontal plane substantially equal to L3 of the S-shaped probe. And a shape constituted by a side having a length Lz that connects the right end portion and the rear end portion of the connecting portion with a straight line. In this state, when the
このように本実施例に用いたΔ型表面性検知センサは基本的にS字型表面性検知センサと同様の検知原理ではあるが、S字型の折り曲げ方向に対する永久変形や各折り曲げ部での一時的変形による押し上げ力の吸収などを生じることがないため、S字型表面性検知センサ以上の性能と安定性が期待できるようになる。 As described above, the Δ-type surface property detection sensor used in the present embodiment basically has the same detection principle as that of the S-shaped surface property detection sensor. Since the push-up force is not absorbed due to temporary deformation, performance and stability higher than those of the S-shaped surface property detection sensor can be expected.
尚、このようなプローブ先端当接部の剛性差が検知特性への影響しないかどうかを確認するため、上記S字型とΔ型の2通りのプローブ先端部に同一の圧力を作用させて変形させた場合の各L1部に生じる応力分布をシミュレーション解析した結果、Δ型では新たに連結部の固定端寄り付け根部に設けた曲げ代部分にも強い応力が集中する傾向があることはわかったが、圧電素子形成部の領域においては両者ともにほぼ同等の強度の応力と分布傾向になることを確認している。(但し、本構成ではL1部とΔ構造部の連結部が必要であるが、基本的にこの連結部の剛性はより高く変形が少ないため、この領域が余り長くなるとL1部で歪を生じる領域が狭くなり圧電素子を形成できる面積も減少するので、同じサイズでプローブを作成する場合には全体的な信号レベルは低下する傾向になる。このため、本実施例ではこの連結部の長さを極力少なくし、1mmに留めている)
以上のように基本検知特性に問題は無いと予想される一方、本実施例のプローブの他の特徴として、下記の通り、加工精度や機械的安定性の面でも有利となる。
In order to check whether or not the difference in rigidity of the probe tip contact portion has an influence on the detection characteristics, deformation is caused by applying the same pressure to the two probe tip portions of the S shape and Δ type. As a result of simulation analysis of the stress distribution generated in each L1 part when it was made, it was found that in the Δ type, a strong stress tends to concentrate also on the bending margin part newly provided at the fixed end approaching base part. However, it has been confirmed that in the region of the piezoelectric element forming portion, both have stresses and distribution tendencies that are substantially equal. (However, in this configuration, a connecting portion between the L1 portion and the Δ structure portion is necessary, but basically the rigidity of the connecting portion is higher and the deformation is less, so if this region becomes too long, the region where distortion occurs in the L1 portion. Therefore, when the probe is made with the same size, the overall signal level tends to decrease.In this embodiment, therefore, the length of the connecting portion is reduced. (Minimize as much as possible and keep it at 1mm)
While it is expected that there is no problem in the basic detection characteristics as described above, as other characteristics of the probe of this embodiment, it is advantageous in terms of machining accuracy and mechanical stability as described below.
◎加工性の面において、
板金切り出し加工精度で先端構造部の形状が加工でき、折り曲げ加工精度も単純な直角折り曲げのみで加工できるため、加工後の先端位置や角度の精度を向上しやすい
◎機械的強度の面において
従来S字型プローブは、
・2箇所の折り曲げ部の折り曲げ中心軸は回転可能にプローブを保持する回転軸の回転平面と交差するため、プローブの回転動作中(走査時の順方向とジャム処理時の逆方向の2方向がある)にこれらの折り曲げ部を変形させる外力が作用しやすい
・2箇所の折り曲げ部の折り曲げ角度が鋭角なためより鋭角になる方向に変形しやすい
など機械的強度に不安が残るが、
本実施例のプローブでは、
・各折り曲げ部の折り曲げ中心軸は回転可能にプローブを保持する回転軸の回転平面と平行なため、プローブの回転動作中に折り曲げ部を変形させる外力が作用しにくい
・2箇所の折り曲げ部の折り曲げ角度が直角なため、各面に対して垂直に作用する外力によって鋭角部を圧縮するような場合や鈍角部を広げるような場合に比べてより変形しにくい
以下に上記の左右折り曲げ底面付きΔ型センサプローブ18’を実際のユニットに取り付けて表面粗さの異なるシート材を搬送させながら検知させた際の構成の実験結果について記載する(但し、材質及び寸法や速度などの各数値はあくまで本実施例の一条件であり、本発明のセンサの性能は必ずしもこれらの条件に限定して得られるものではなく、被測定物や装置の形状及び大きさ、検知速度などさまざまな条件の組み合わせに応じて各々適した材質及び寸法や速度など許容可能範囲も含めて多数存在することは言うまでも無い)。
◎ In terms of workability
The shape of the tip structure can be machined with sheet metal cutting accuracy, and the bending accuracy can be done only with simple right angle bending, so it is easy to improve the accuracy of the tip position and angle after machining. ◎ In terms of mechanical strength Conventional S The character probe
・ Because the bending center axis of the two bent portions intersects the rotation plane of the rotating shaft that rotatably holds the probe, the probe is rotating (the two directions, the forward direction during scanning and the reverse direction during jam processing). However, mechanical strength remains uneasy, for example, because the bending angle of the two bent parts is acute, and the deformation tends to be more acute.
In the probe of this example,
・ Because the bending center axis of each bending part is parallel to the rotation plane of the rotating shaft that rotatably holds the probe, external force that deforms the bending part is difficult to act during the rotation of the probe. ・ Bending of the two bending parts Since the angle is right, it is more difficult to deform than when the acute angle part is compressed by an external force acting perpendicularly to each surface or when the obtuse angle part is widened. The experimental results of the configuration when the
まず、本実験において、左右折り曲げ底面付きΔ型センサ18’は図4(A)のセンサユニットに紙を通紙させた場合の紙搬送側面図に示すように設定されており、プローブの材質はSUS344製で厚さが0.15mm、上平坦部の幅が4mm、長さが15mmである。また、圧電素子15bは3mm×5mmの大きさで厚さ0.2mmのPZTを用いており、この上平坦部の左右折り曲げ部側端部から3mmだけ固定端側寄りの位置にエポキシ系接着剤により接着されている(圧電素子の長さは上記構成上、従来のS字型センサよりも1mm短くなっており、このため、若干の信号出力の低下が生じている)。
First, in this experiment, the Δ-
また、セラミックチップ16は厚さ0.3mmのジルコニア製で、円盤状の形状をしており、サイズとしては円盤の直径=3.6mmのチップを使用し、プローブ板金先端の底面部にロウ付けされている。そして、必ずこのジルコニアチップの先端部が先に当接するようにジルコニアチップの先端部をプローブ板金先端部から距離dだけはみ出して固定されている。ここではd=0.5mmとしてジルコニアチップの先端部が搬送路面と不図示の加圧手段(ねじりコイルバネ)によって0.1Nの力で当接され、搬送されるシート材表面と接触する構成となっており、ジルコニアチップの円周最下点部でシート材7を摺擦することで搬送方向の前後方向及び回転軸15eを中心とした上下回転方向に振動と離着衝撃を繰り返して、圧電素子15bにひずみを誘起し、その強弱によって主にシート材表面の粗さを識別している。
The
図4(B)はこのようにして構成されたプローブを有するセンサユニットに前記図13のグラフ作成時と同様に最初にOHT用紙(以下OHTと称する)を通紙した後、基本的に坪量の小さな紙を左から右へと順にラフ紙と平滑紙を交互に通紙した際の各紙種を横軸、その検知信号レベルを縦軸に取って作成したグラフであり、同時に各紙に対して非接触表面粗さ計による平均表面粗さ=Ra[μm]の測定結果(丸形プロット点、破線)もプロットしている。尚、上記検知結果はセンサの純粋な表面粗さ検知特性のみを評価するためにセンサを既存の高速の画像形成装置と同等の紙搬送速度で通紙可能、且つ、紙に対して屈曲変形を生じないような反走路を有する冶具に搭載して各紙の全長の1/4程度の距離を走査して表面性を検知させた際の検知信号を積分処理した信号レベルをプロットしたものである。 FIG. 4B shows a basic basis weight after first passing an OHT sheet (hereinafter referred to as OHT) through the sensor unit having the probe thus configured, as in the case of the graph of FIG. Is a graph created by taking each paper type on the horizontal axis and the detection signal level on the vertical axis when passing rough paper and smooth paper alternately in order from left to right. The measurement result (round plot point, broken line) of average surface roughness = Ra [μm] by a non-contact surface roughness meter is also plotted. Note that the detection result described above is to evaluate only the pure surface roughness detection characteristics of the sensor, so that the sensor can be fed at a paper transport speed equivalent to that of an existing high-speed image forming apparatus, and the paper is bent and deformed. It is a plot of the signal level obtained by integrating the detection signal when the surface property is detected by scanning a distance of about ¼ of the total length of each paper mounted on a jig having a counter-runway that does not occur.
このグラフから明らかなように、この左右折り曲げ底面付きΔ型センサプローブ18’を用いた紙表面の検知結果は、前記図13の従来方式のS字型表面性検知センサ以上に表面粗さ計の測定結果と非常に良い相関が得られていることがわかる(但し、本センサの圧電素子部の寸法は小型化しているため、出力信号レベルは全体に低くなっている)
As is apparent from this graph, the detection result of the paper surface using the Δ-
図5(A)〜(C)は各々本発明の実施例2に係るシート材識別装置のプローブ板金展開図、プローブ板金斜視図、圧電素子および先端セラミックチップ取り付け後のプローブ全体斜視図である。尚、これらの各図において、図13に示したものと同一要素には同一符号を付している。 FIGS. 5A to 5C are a probe sheet metal development view, a probe sheet metal perspective view, and a perspective view of the entire probe after attaching a piezoelectric element and a tip ceramic chip, respectively, of the sheet material identification apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In these drawings, the same elements as those shown in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals.
本実施例では、母材となる大判の板金から図5(A)に示すように、短冊状板金部分の長辺方向の両端部において、一方の端部付近に従来と同様のネジ止め用穴15a’を開け、逆側端部の片脇に片側用Δ形状部19a及び片側用長方形形状部19bを有する先端構造形成用展開部の形状に沿って片側折り曲げ代19cを設けて板金を切り出し、同図の各点線部でこの板金を各々直角に折り曲げて図5(B)に示すような平坦部の先端部左脇から折り曲げた板金で側面Δ形状部と底面部を有するΔ型構造部を形成した片側折り曲げ底面付きΔ型プローブ板金19を形成している。この板金に実施例1と同様の方法で圧電素子部と円盤状セラミックチップを取り付けて線さプローブを完成させると図5(C)の斜視図に示すようになる。
In this embodiment, as shown in FIG. 5 (A) from a large sheet metal serving as a base material, a screw hole similar to the conventional one is provided near one end at both ends in the long side direction of the strip-shaped sheet metal part. 15a 'is opened, and a sheet metal is cut out by providing a one-
本実施例の特徴としては、基本的に実施例1と同様、プローブ先端部にΔ型形状を斜めに傾けた形状の構造を有しているが、実施例1のプローブが板金平坦部の左右両側から折り曲げた板金でプローブ先端部を形成していたのに対し、片側だけで形成しているため、材料と加工工程が節約できるようになる。一方、実施例1の構成に比べるとプローブの側面側から強い外力が加わった場合の形状安定性の面で不利となるが、実際に装置に組み込んだ状態では紙の搬送方向に直交するような側面方向から外力が作用することはほとんどありえず、本プローブを用いても問題は無い。 As a feature of the present embodiment, basically, as in the first embodiment, the probe tip has a structure in which a Δ shape is inclined obliquely. The tip of the probe is formed of sheet metal bent from both sides, but is formed only on one side, so that material and processing steps can be saved. On the other hand, it is disadvantageous in terms of shape stability when a strong external force is applied from the side surface side of the probe as compared with the configuration of the first embodiment. However, when it is actually incorporated in the apparatus, it is perpendicular to the paper conveyance direction. There is almost no external force acting from the side, and there is no problem using this probe.
本実施例のプローブを用いたセンサにおいても、実施例1と同様、このΔ型形状部の最下端部の位置及び底面部の形成する角度は従来のS字型センサの板金先端位置及び先端側折り曲げ部の形成する角度と同じで、プローブ先端当接部が走査される被測定物表面の粗さなどに起因する摩擦抵抗差に応じて走査方向に変位した際に生じるプローブ平坦部の歪強度ならびに回転可能に取り付けられた回転軸を中心としてプローブ全体が先端部の摩擦力の反作用により跳ね上げられた際の跳ね上げ方向上部衝突時と跳ね戻り方向下部衝突時に各々生じる歪強度は従来のS字型プローブと大差ないようにシミュレーション解析を基に作成しているため、これらの歪強度(より厳密には歪加速度)に応じて発生起電力が変化する圧電素子部から得られた検知電気信号の強弱によって被測定物表面の摩擦抵抗即ち同種の材質間ではその表面粗さをほぼ同じように検知することができるようになる。 Also in the sensor using the probe of the present embodiment, as in the first embodiment, the position of the lowermost end portion and the angle formed by the bottom surface portion of the Δ-shaped portion are the sheet metal tip position and the tip side of the conventional S-shaped sensor. The strain strength of the flat portion of the probe that occurs when the probe tip contact portion is displaced in the scanning direction according to the frictional resistance difference caused by the roughness of the surface of the object being scanned, etc. In addition, when the entire probe is bounced up by the reaction force of the frictional force of the tip portion around the rotation shaft that is rotatably attached, the strain strength generated at the time of the upper collision and the lower collision of the rebound direction is the conventional S Since it was created based on simulation analysis so that it is not much different from the shape probe, it was obtained from the piezoelectric element where the generated electromotive force changes according to these strain strengths (more strictly, strain acceleration) So substantially can be detected in the same way the surface roughness between knowledge by the intensity of the electric signal of the frictional resistance or the same kind of the workpiece surface material.
図6(A)〜(C)は各々本発明の実施例3に係るシート材識別装置のプローブ板金展開図、プローブ板金斜視図、圧電素子および先端セラミックチップ取り付け後のプローブ全体斜視図である。尚、これらの各図において、図13に示したものと同一要素には同一符号を付している。 6A to 6C are a probe sheet metal development view, a probe sheet metal perspective view, and a probe whole perspective view after attachment of a piezoelectric element and a tip ceramic chip, respectively, of a sheet material identification apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In these drawings, the same elements as those shown in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals.
本実施例では、母材となる大判の板金から図6(A)に示すように、短冊状板金部分の長辺方向の両端部において、一方の端部付近に従来と同様のネジ止め用穴15a’を開け、逆側端部の片脇に片側1回折り用Δ形状部20aを有する先端構造形成用展開部の形状に沿って実施例2と同じ片側折り曲げ代19cを設けて板金を切り出し、同図の各点線部でこの板金を各々直角に折り曲げて図6(B)に示すような平坦部の先端部左脇から折り曲げた板金で側面Δ形状部を有するΔ型構造部を形成した片側1回折り曲げΔ型プローブ板金20を形成している。この板金に実施例1と同様の方法で圧電素子部を取り付ける一方、上記円盤状セラミックチップに替えて図6(C)に示すような断面形状が正方形で1辺の長さが3mm、長さ6mmの正四角柱形状のブロック状セラミックチップ16’を用いており、その側面部をプローブ板金のΔ形状部20aの内側面にロウ付けによって、
・板金下辺部にブロック状セラミックチップの長手方向を平行に揃える
・セラミックチップの長方形下面部が板金下辺部より下側に0.5mmはみ出させる
・セラミックチップの正方形下面部が板金最下端部の角部より板金下辺部下方延長方向に0.5mmはみ出させる
という条件で取り付けている。
In this embodiment, as shown in FIG. 6 (A) from a large sheet metal serving as a base material, a screw hole similar to the conventional one is provided near one end at both ends in the long side direction of the strip-shaped sheet metal portion. 15a ′ is opened, and a sheet metal is cut out by providing the same one-
・ Align the longitudinal direction of the block-shaped ceramic chip in parallel with the lower side of the sheet metal. ・ Make the rectangular lower surface of the ceramic chip protrude 0.5 mm below the lower side of the sheet metal. ・ The square lower surface of the ceramic chip is the corner of the lower end of the sheet metal. It is attached under the condition that it protrudes 0.5mm from the part in the direction extending downward from the lower side of the sheet metal.
本実施例の特徴としては、基本的に実施例2と同様、プローブ先端部にΔ型形状を斜めに傾けた形状の構造を有しているが、実施例2のプローブが2回直角に折り曲げた板金で構成したのに対して、本実施例では1回直角に折り曲げただけの板金で構成し、従来及び実施例1のようにプローブ先端部に平面を形成して板状セラミックチップを取り付ける代わりに、側面部に十分な接着強度が得られるだけの接着面積を有するブロック状セラミックチップを用いて上記板金の内側面部に接着しており、折り曲げ回数を従来及び実施例1の2回に対して1回に減らせるため、加工精度の向上と加工コストの抑制を促進できるようになる。但し、本実施例の構成ではブロック状セラミックチップの底面部がシート材表面と接触するため、このブロック状セラミックチップの底面の幅を細くし過ぎて針状に近づけてしまうと摺擦するシート材表面に傷や先端部の局所的凹み跡をつけてしまう問題が発生するため、本実施例のように3mm以上の幅を持たせることが好ましい。 As a feature of the present embodiment, basically, as in the second embodiment, the probe tip portion has a structure in which a Δ shape is inclined obliquely, but the probe of the second embodiment is bent twice at a right angle. In the present embodiment, it is composed of a sheet metal which is bent once at a right angle, and a flat ceramic chip is attached by forming a flat surface at the tip of the probe as in the prior art and in the first embodiment. Instead, it is bonded to the inner side surface of the sheet metal using a block-shaped ceramic chip having a bonding area sufficient to obtain a sufficient bonding strength on the side surface, and the number of bendings is twice that of the conventional and the first embodiment. Therefore, the processing accuracy can be improved and the processing cost can be suppressed. However, in the configuration of the present embodiment, the bottom surface portion of the block-shaped ceramic chip is in contact with the surface of the sheet material. Therefore, if the width of the bottom surface of the block-shaped ceramic chip is too narrow and approaches a needle shape, the sheet material rubs. Since the problem of creating scratches and local dents on the tip occurs on the surface, it is preferable to have a width of 3 mm or more as in this embodiment.
本実施例のプローブを用いたセンサにおいても、実施例1及び2と同様、このΔ型形状部の最下端部の位置及び底面部の形成する角度は従来のS字型センサの板金先端位置及び先端側折り曲げ部の形成する角度と同じで、プローブ先端当接部が走査される被測定物表面の粗さなどに起因する摩擦抵抗差に応じて走査方向に変位した際に生じるプローブ平坦部の歪強度ならびに回転可能に取り付けられた回転軸を中心としてプローブ全体が先端部の摩擦力の反作用により跳ね上げられた際の跳ね上げ方向上部衝突時と跳ね戻り方向下部衝突時に各々生じる歪強度は従来のS字型プローブと大差ないようにシミュレーション解析を基に作成しているため、これらの歪強度(より厳密には歪加速度)に応じて発生起電力が変化する圧電素子部から得られた検知電気信号の強弱によって被測定物表面の摩擦抵抗即ち同種の材質間ではその表面粗さをほぼ同じように検知することができるようになる。 Also in the sensor using the probe of the present embodiment, as in the first and second embodiments, the position of the lowermost end portion of the Δ-shaped portion and the angle formed by the bottom portion are determined by the position of the tip of the sheet metal of the conventional S-shaped sensor and This is the same as the angle formed by the tip side bent part, and the probe flat part generated when the probe tip contact part is displaced in the scanning direction according to the frictional resistance difference caused by the roughness of the surface of the object to be scanned etc. The strain strength and the strain strength generated when the entire probe is bounced up by the reaction force of the frictional force of the tip part around the rotating shaft that is rotatably mounted, respectively, at the time of the upper collision and the lower collision of the rebound direction are conventional. Since it is created based on simulation analysis so that it is not much different from the S-shaped probe, it is obtained from the piezoelectric element part where the generated electromotive force changes according to these strain strengths (more precisely, strain acceleration). So than between the material of the frictional resistance or the same type of workpiece surface can be detected and its surface roughness in much the same way by the intensity of the detection electric signal.
図7(A)〜(E)は各々本発明の実施例4に係るシート材識別装置のプローブ先端樹脂部材斜視図、プローブ先端樹脂部材側面図、プローブ先端樹脂部材底面部へのセラミックチップ取り付け説明図、プローブ平坦部上面、プローブ平坦部への先端樹脂部取り付け説明図と完成プローブ斜視図である。尚、これらの各図において、図13に示したものと同一要素には同一符号を付している。
FIGS. 7A to 7E are perspective views of a probe tip resin member, a probe tip resin member side view, and a description of attaching a ceramic chip to the probe tip resin member bottom surface of a sheet material identification device according to
本実施例では、プローブ先端部に形成するΔ型構造部として図7(A)の斜視図に示すような樹脂製Δ型構造部21を用いており、その側面形状として図7(B)の側面図に示すようにΔ型形状を有するΔ型側面部21a、上部に板金取り付け用突起21c、セラミックチップ取り付け部付き底面部21dなどで構成され、この底面部21dを正面から見ると図7(C)に示すように、底面下側に上側より低い高さの円弧状段差部21eが予め設計された位置に形成されており、ここに円盤状セラミックチップ16を差し込むように突き当てて取り付け、接着剤で接着すると矢印右側のように下辺部からセラミックチップ先端部を距離dだけはみ出させて取り付けることができ、本実施例では円弧状段差部21eの段差を0.5mmとし、厚さ0.5mm、Φ3.6mmの円盤状セラミックチップを用いて実施例1と同様d=0.5mmで取り付け可能となるように円弧状段差部21eの形状を設計しているが、このはみ出し量は樹脂の加工精度で容易に得られるため、組み立て加工工程を簡略化できる。
In this embodiment, a resin Δ-
次に、この樹脂製Δ型構造部21を取り付けるためのプローブ平坦部は図7(D)の上面図に示すように、別体の板金で構成された樹脂製プローブ用平坦板金22を用いており、この上面図からわかるように、板金の片方の端部には従来と同様のネジ止め用穴15a’が設けられ、中央部に圧電素子15bと信号線接続用のハンダ電極15b’が形成され、その先の逆側端部には樹脂製Δ型構造部の突起を取り付けるための樹脂製Δ型構造部取り付け穴22aが設けられている。図7(E)に示すように、樹脂プローブ用平坦板金22の下方から樹脂製Δ型構造部の突起部21bを取り付け穴22aに差込み、接着剤により接着することで、矢印先の斜視図に示すような樹脂製Δ型プローブ23となる。
Next, as shown in the top view of FIG. 7D, the probe flat portion for attaching the resin Δ-
本実施例の特徴としては、
・板金加工は板金の切り出しのみとなり折り曲げ加工が不要となる
・プローブ先端部に設けるΔ型構造部を樹脂の加工精度で実現できる
・Δ型構造部の変形が無視できる
・先端部に取り付けるセラミックチップ取り付け工程を高精度且つ容易化できる
などの点があり、平坦部とΔ型構造部の接着工程が増えるものの、全体としてはより高精度且つ安価に製造することが可能となる。
As a feature of this embodiment,
・ Sheet metal processing only requires cutting out of the metal plate and bending is not necessary. ・ Delta structure provided at the probe tip can be realized with resin processing accuracy. ・ Deformation of Δ structure can be ignored. ・ Ceramic chip attached to the tip. Although the attachment process can be made highly accurate and easy, and the number of bonding steps between the flat portion and the Δ-type structure portion is increased, the whole can be manufactured with higher accuracy and lower cost.
尚、この接着方法に関してはセラミックチップを取り付ける樹脂には耐熱性の制約からロウ付けを施すことは困難であるため、接着剤を使用することになるが、効率化のために、
・圧電素子の接着に使用するエポキシ系接着剤を用いて、
・圧電素子と平坦板、平坦板とΔ型樹脂部、Δ型樹脂部とセラミックチップの各界面を同時に接着することが好ましい。
Regarding this bonding method, it is difficult to braze the resin to which the ceramic chip is attached due to heat resistance restrictions, so an adhesive is used, but for efficiency,
・ Using an epoxy adhesive used for bonding piezoelectric elements,
It is preferable to bond the interfaces of the piezoelectric element and the flat plate, the flat plate and the Δ-type resin portion, and the Δ-type resin portion and the ceramic chip at the same time.
本実施例ではさらに樹脂を用いることを利用して効率化するため、
・樹脂材料として透明なポリカーボネートを使用
・接着剤としてUV硬化型接着剤を使用
とすることで、平坦部と樹脂部及び樹脂部とセラミックチップ部の接着をUV光照射により同時に短時間で接着処理している(尚、平坦部もΔ型部とともにポリカーボネートで形成し圧電素子の接着も同時に行う可能であるが、この場合には圧電素子の裏面電極と配線の接続に工夫が必要となる)。
In this example, in order to improve efficiency by using the resin,
・ Uses transparent polycarbonate as the resin material. ・ Uses UV curable adhesive as the adhesive, so that the bonding between the flat part and the resin part and between the resin part and the ceramic chip part can be simultaneously performed in a short time by UV light irradiation. (The flat part is also formed of polycarbonate together with the Δ-type part, and the piezoelectric element can be bonded at the same time. In this case, it is necessary to devise a connection between the back electrode of the piezoelectric element and the wiring).
尚、樹脂を用いることを利用する他の手段として、
・樹脂の加工型に平坦部の板金と先端部のセラミックチップを組み込む
・インサート成形により樹脂成形工程と同時に平坦部と先端部を一体化する
というインサート成形による加工工程の効率化も可能である。
In addition, as other means utilizing the use of resin,
・ Establishing a flat sheet metal and a tip ceramic chip in the resin processing mold ・ Establishing the efficiency of the insert molding by integrating the flat and tip simultaneously with the resin molding process by insert molding.
本実施例のプローブを用いたセンサにおいても、このΔ型形状部の最下端部の位置及び底面部の形成する角度は従来のS字型センサの板金先端位置及び先端側折り曲げ部の形成する角度と同じであり、プローブ先端当接部が走査される被測定物表面の粗さなどに起因する摩擦抵抗差に応じて走査方向に変位した際に生じるプローブ平坦部の歪強度ならびに回転可能に取り付けられた回転軸を中心としてプローブ全体が先端部の摩擦力の反作用により跳ね上げられた際の跳ね上げ方向上部衝突時と跳ね戻り方向下部衝突時に各々生じる歪強度は従来のS字型プローブと大差ないようにシミュレーション解析を基に作成しているため、これらの歪強度(より厳密には歪加速度)に応じて発生起電力が変化する圧電素子部から得られた検知電気信号の強弱によって被測定物表面の摩擦抵抗即ち同種の材質間ではその表面粗さをほぼ同じように検知することができるようになる。 Also in the sensor using the probe of the present embodiment, the position of the bottom end portion and the bottom surface portion of the Δ-shaped portion is the angle formed by the sheet metal tip position and the tip side bent portion of the conventional S-shaped sensor. The probe tip abutment part is attached to the probe flat part so that it is displaced in the scanning direction according to the frictional resistance difference caused by the roughness of the surface of the object to be scanned. When the entire probe is bounced up by the reaction force of the frictional force at the tip, the strain intensity generated at the time of the upper collision and the lower collision of the return direction is largely different from the conventional S-shaped probe. Because it is created based on simulation analysis so as not to detect, the detected electrical signal obtained from the piezoelectric element part where the generated electromotive force changes according to these strain strengths (more precisely, strain acceleration) In between the material of the frictional resistance or the same kind of the workpiece surface it becomes possible to detect the surface roughness in much the same way by the intensity.
図8(A)、(B)は各々本発明の実施例5に係るシート材識別装置のプローブ先端樹脂部材底面へのセラミックチップ取り付け説明図、プローブ平坦部への先端樹脂部取り付け説明図と完成プローブ斜視図である。尚、これらの各図において、図13に示したものと同一要素には同一符号を付している。
FIGS. 8A and 8B are each an explanatory diagram of attaching a ceramic chip to the bottom surface of the probe tip resin member of the sheet material identification device according to
本実施例では、プローブ先端部に形成するΔ型構造部として基本的に実施例4と同様の樹脂製Δ型構造部でその底面部にカット面付きセラミックチップを取り付ける構成とした先端カット面付き樹脂製Δ型構造部24を用いており、その底面部24dを正面から見ると図8(A)に示すように、底面下側に上側より低い高さで中央部に測定面に平行となる水平部とその左右に円弧状部を有する水平部付き円弧状段差部24eが予め設計された位置に形成されており、ここに上下に2つの平行な水平方向のカット面を有する平行カット面付きセラミックチップ16”を差し込むように突き当てて取り付けて接着すると矢印右側のように下辺部からセラミックチップ先端部を距離dだけはみ出させて取り付けることができ、本実施例では3mm幅の水平部付き円弧状段差部24eの段差を0.5mmとし、厚さ0.5mmでΦ3.6mmの円弧部と3mm幅の2つの平行なカット面付きセラミックチップを用いて実施例1と同様d=0.5mmで取り付け可能となるように水平部付き円弧状段差部24eの形状を設計している。
In this embodiment, a Δ-type structure formed on the probe tip is basically a resin Δ-type structure similar to that of Example 4, and a ceramic chip with a cut surface is attached to the bottom of the structure. The resin Δ-
次に、この先端カット面付き樹脂製Δ型構造部24を取り付けるためのプローブ平坦部は実施例1と同様の樹脂プローブ用平坦板金22を用いており、図8(B)に示すように、樹脂プローブ用平坦板金22の下方から突起部21bを取り付けて、矢印先の斜視図に示すような先端カット面付き樹脂製Δ型センサプローブ25となる。
Next, the
本実施例の特徴としては、プローブ先端に被測定平面と平行な辺を有する平坦当接部を形成してこの平坦当接部の幅を調整することでプローブとシート材表面の間に作用する摩擦力強度を選択可能とする場合の平坦当接部の取り付け方法を樹脂製部品を活用することで簡易化した点にあり、具体的には
・樹脂製Δ型構造部の底面部セラミックチップ取り付け用段差部の測定面に平行な水平部を設ける。
As a feature of the present embodiment, a flat contact portion having a side parallel to the plane to be measured is formed at the probe tip, and the width of the flat contact portion is adjusted to act between the probe and the sheet material surface. The mounting method of the flat contact part when the friction force strength can be selected is simplified by using resin parts. Specifically, the bottom surface ceramic chip attachment of the resin Δ type structure part Provide a horizontal part parallel to the measurement surface of the step part.
・取り付ける側のセラミックチップとして円盤状チップを基に先端当接部に所望の幅のカット面を形成しこのカット面に平行なカット面を形成する(本実施例では2つのカット面の幅を同一にしているが必ずしも同じにする必要は無く、先端当接部と逆側のカット面の幅は樹脂座面に設けた水平部の幅に収まるように設定されていれば良い)。 A cut surface having a desired width is formed at the tip contact portion based on the disk-shaped chip as the ceramic chip to be attached, and a cut surface parallel to the cut surface is formed (in this embodiment, the widths of the two cut surfaces are Although it is the same, it is not necessarily required to be the same, and the width of the cut surface opposite to the tip contact portion may be set to be within the width of the horizontal portion provided on the resin seat surface).
・セラミックチップを樹脂の段差部にはめ込み接着するだけで、プローブ先端の平坦当接部は被測定平面と平行となる。 ・ Since the ceramic chip is fitted into the stepped portion of the resin and bonded, the flat contact portion at the probe tip becomes parallel to the plane to be measured.
のようにして容易に実現できる。 It can be easily realized as follows.
先端部に平坦部を設けることは上記のように接触する幅を調整可能にできるので生じる摩擦強度を所望の強度に合わせる際に有効となり、通常の繊維で構成される紙系のシート材では平坦部の幅を大きくするほど検知信号が低くなり、逆に密着性の高い表面を有する樹脂系シート材では摩擦強度が増して信号レベルも増大する傾向があるが、平坦当接部の平坦面を設けたために左右の角部も形成されるため、万一カット面付きセラミックチップが大きく傾いて取り付けられてしまうと、逆に鋭い先端形状で走査することになり、逆特性になり兼ねないため、本実施例のように構成することが有効である。 Providing a flat portion at the tip can be adjusted when adjusting the contact width as described above, so that it is effective when adjusting the generated friction strength to a desired strength, and flat for paper-based sheet materials composed of ordinary fibers. The detection signal decreases as the width of the portion increases, and conversely, the resin-based sheet material having a surface with high adhesion tends to increase the frictional strength and increase the signal level. Since the left and right corners are also formed because it is provided, if the ceramic chip with a cut surface is attached with a large inclination, it will scan with a sharp tip shape, and it may become reverse characteristics, It is effective to configure as in this embodiment.
本実施例のプローブを用いたセンサにおいても、このΔ型形状部の最下端部の位置及び底面部の形成する角度は従来のS字型センサの板金先端位置及び先端側折り曲げ部の形成する角度と同じであり、プローブ先端当接部が走査される被測定物表面の粗さなどに起因する摩擦抵抗差に応じて走査方向に変位した際に生じるプローブ平坦部の歪強度ならびに回転可能に取り付けられた回転軸を中心としてプローブ全体が先端部の摩擦力の反作用により跳ね上げられた際の跳ね上げ方向上部衝突時と跳ね戻り方向下部衝突時に各々生じる歪強度は従来のS字型プローブと大差ないようにシミュレーション解析を基に作成しているため、これらの歪強度(より厳密には歪加速度)に応じて発生起電力が変化する圧電素子部から得られた検知電気信号の強弱によって被測定物表面の摩擦抵抗即ち同種の材質間ではその表面粗さをほぼ同じように検知することができるようになる。 Also in the sensor using the probe of the present embodiment, the position of the bottom end portion and the bottom surface portion of the Δ-shaped portion is the angle formed by the sheet metal tip position and the tip side bent portion of the conventional S-shaped sensor. The probe tip abutment part is attached to the probe flat part so that it is displaced in the scanning direction according to the frictional resistance difference caused by the roughness of the surface of the object to be scanned. When the entire probe is bounced up by the reaction force of the frictional force at the tip, the strain intensity generated at the time of the upper collision and the lower collision of the return direction is largely different from the conventional S-shaped probe. Because it is created based on simulation analysis so as not to detect, the detected electrical signal obtained from the piezoelectric element part where the generated electromotive force changes according to these strain strengths (more precisely, strain acceleration) In between the material of the frictional resistance or the same kind of the workpiece surface it becomes possible to detect the surface roughness in much the same way by the intensity.
ここで、上記実施例4と5において先端部に取り付ける当接部材としてセラミックチップ(本発明においてはいずれもジルコニア製)を使用したが、これはシート材が200mm/秒以上の高速で搬送され、且つその繰り返し回数が45万回以上の高い耐久性を要求される製品に対して使用したものであり、センサ先端部に高い耐磨耗性が求められないような製品寿命の比較的短い製品や製品寿命中に複数回交換する部品に取り付けられるような構成においては必ずしもセラミックチップを用いる必要は無く、求められる耐久性に応じてSUS板金など少なくとも樹脂よりも硬度の高い材質でより安価な材料を用いても良いことは言うまでも無い。 Here, a ceramic chip (both made of zirconia in the present invention) was used as an abutting member to be attached to the tip in Examples 4 and 5, but this is because the sheet material is conveyed at a high speed of 200 mm / second or more, In addition, it is used for products requiring high durability with a repetition count of 450,000 times or more, and products with a relatively short product life that do not require high wear resistance at the sensor tip. It is not always necessary to use a ceramic chip in a configuration that can be attached to a part that is to be replaced multiple times during the product life. Depending on the required durability, a material that is at least harder than resin, such as SUS sheet metal, is cheaper. Needless to say, it may be used.
図9は本発明の実施例6に係るシート材識別装置を搭載したインクジェット型画像形成装置の断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view of an ink jet image forming apparatus equipped with a sheet material identification device according to Embodiment 6 of the present invention.
本実施例では、実施例3に示した片側1回折り曲げΔ型プローブ板金20をプローブに用いたS字型表面性検知センサ15を図9に示すようなインクジェットプリンタに応用することにより紙種検知機能付きインクジェットプリンタ26を構成している。
In this embodiment, paper type detection is performed by applying the S-shaped surface
本画像形成装置は、この断面構造において次のように構成されている。すなわち、給紙トレイ27、インクジェット用の給紙ローラ29(シート材搬送手段に相当)、紙ガイド28、ピンチローラ対30、記録ヘッド31(吐出式画像形成手段に相当)、プラテン32、排紙ローラ対33等で構成されている。
The image forming apparatus is configured as follows in this cross-sectional structure. That is, a
この方式の画像形成装置は、記録ヘッド31までシート材7を搬送した後、シート材移動方向に対して直角なシート材幅方向に記録ヘッド31を往復運動させて主走査方向の画像を形成し、副走査方向についてはステップ送りで画像を形成する方式が主流である。本実施例もこの方式であるため、実施例1乃至実施例6で搭載した電子写真方式の画像形成装置に比べると比較的紙搬送速度が遅く、コスト的にもより安価な構成が求められる。このため、本実施例ではコストを安価に抑えるため、片側1回折り曲げΔ型プローブ板金20を用いて加工精度を向上しつつより安価な紙種検知機能付きインクジェットプリンタを実現している。
In this type of image forming apparatus, after the
尚、本画像形成装置では、一般的にはシート材の特性としてシート材表面によるインクのはじき性や浸透性などに関連するシート材の表面粗さや材質差に関する情報の方が厚さ情報より重要であり、厚さに関しては薄いシート材に対してインクを載せすぎた場合の画像の裏移りによる裏面のインク汚れやシート裏面に画像が透けて見えるなどの問題が懸念される程度で、一定以上の厚さを有するシート材においては搬送路に通紙可能な厚さ範囲内であれば、余り厚紙の識別を細かく行う必要は無く、センサとしては薄紙検知性が十分機能すればよい。しかしながら、本実施例ではこのように紙押さえ手段を廃止して安価に構成させたS字型表面性検知センサ15を用いているため、紙押さえ手段を設けた構成のセンサに比べてより紙厚差に対する検知性能が向上し、余分な厚さ情報まで検知しやすくなる。このため、本装置の構成では積極的にセンサ検知部周辺にシート材をその剛性に応じて屈曲変形させるような工夫を設けずに、薄紙の検知信号のみが低く検知されるように、センサ検知部直下の紙ガイド24の紙搬送面に紙ガイド斜面24’を設けた段差構造を付与している。これにより、剛性の低い薄紙のみこの斜面に沿って傾斜しながらプローブ先端部と摺擦されるのでプローブ先端と紙表面の当接圧力が低下して摩擦強度が減衰し、結果として検知信号を低くできる。一方、所定以上の厚さ(剛性)を有するシート材はこの斜面部に到達してもすぐに斜面に沿って変形することなく、斜面部との間に隙間を生じながら紙ガイドの平端部における高さを各シート材の剛性に応じて一定長さ分だけ維持するので、薄紙より厚いシートでは主にその表面粗さのみが検知されるようになる。
In this image forming apparatus, in general, information on the surface roughness and material difference of the sheet material related to the ink repellency and penetrability on the surface of the sheet material is more important than the thickness information as the characteristic of the sheet material. As for the thickness, the ink is smeared on the back side of the image when the ink is placed on the thin sheet material, and there is a concern that the image may show through the back side of the sheet. In the case of a sheet material having a thickness of 5 mm, it is not necessary to discriminate too much thick paper as long as it is within a thickness range in which the paper can be passed through the conveyance path, and it is sufficient that the thin paper detectability functions sufficiently as a sensor. However, in this embodiment, since the S-shaped surface
このようにして検知された情報に基づき不図示の制御部(制御手段に相当)が、シート材7の表面粗さや材質及び厚さの差など複数の条件に応じたインク吐出量を最適化し制御することが可能となる。このように、本実施例はシート材7の特性に応じた最も良好な画質が得られるようにしたものであり、本実施例の構成により、先端カールを有する薄紙が搬送されても搬送不良を招くことなく、またジャム発生時に万一逆方向に引き戻すような力が作用してもプローブを破損することなく安定してシート材7の識別能力の長期に渡る信頼性向上などを促進できるようになる。
Based on the information thus detected, a control unit (not shown) optimizes and controls the ink discharge amount in accordance with a plurality of conditions such as the surface roughness of the
尚、本実施例では安価に装置を実現することを優先して紙押さえ手段を有しない低コストのセンサ構成を用いたが、特にコストを優先する必要が無い場合には紙押さえ手段とセンサ検知部周辺にシート材屈曲構造または手段を設けてプローブの当接圧と紙押さえ圧力を調整する方法で実現しても良いことは言うまでも無い。 In this embodiment, a low-cost sensor configuration that does not have paper pressing means is used in order to prioritize the realization of the apparatus at low cost. However, when there is no need to prioritize cost, the paper pressing means and sensor detection are used. Needless to say, this may be realized by a method of adjusting the contact pressure of the probe and the paper pressing pressure by providing a sheet material bending structure or means around the portion.
図10は本発明の実施例7に係るサーマルヘッド型画像形成装置の断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a thermal head type image forming apparatus according to
本実施例では、S字型表面性検知センサ15を図8に示すようなサーマルヘッドプリンタに応用することにより紙種検知機能付きサーマルヘッドプリンタ34を構成している。
In this embodiment, the thermal head printer 34 with a paper type detection function is configured by applying the S-shaped surface
本発明におけるサーマルヘッド型画像形成装置は、インクリボン37、一対のインクリボン搬送ローラ35、サーマルヘッド36(熱転写式画像形成手段に相当)、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド38等で構成されている。通常、プリント信号を受け取ってから不図示の給紙ローラ及び紙搬送ローラ(シート材搬送手段に相当)によりシート材7はヘッド対向板兼紙搬送ガイド38と給紙側のインクリボン搬送ローラ35のニップ部まで搬送される。そして、シート材7はインクリボン37とヘッド対向板兼紙搬送ガイド38の間に挟持された後、インクリボン37に密着したままインクリボン37と共にサーマルヘッド36部まで搬送される。ここで、サーマルヘッド36部にプリント信号に応じて必要な電力が供給されてインクリボン37上のインク層37’を加熱溶融して熱的にシート材表面に転写する。これにより、そのシート材7上にインク画像37”を形成した後、搬送ローラ部の動作によって順次送り出されるように構成されている。
The thermal head type image forming apparatus according to the present invention includes an
この方式の画像形成装置も上記実施例で搭載した電子写真方式の画像形成装置に比べると比較的紙搬送速度が遅く、コスト的にもより安価な構成が求められる。このため、本実施例ではコストを安価に抑えるため、実施例3に示した片側1回折り曲げΔ型プローブ板金20をプローブに用いたS字型表面性検知センサ15を用いてより安価な紙種検知機能付きサーマルヘッドプリンタを実現している。
This type of image forming apparatus is also required to have a construction with a lower paper conveyance speed and a lower cost in comparison with the electrophotographic type image forming apparatus mounted in the above embodiment. For this reason, in this embodiment, in order to keep the cost low, a cheaper paper type can be obtained by using the S-shaped surface
本実施例では、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド38部と給紙側のインクリボン搬送ローラ35のニップ部より手前のヘッド対向板兼紙搬送ガイド38部の対向位置に上記のように安価な構成のS字型表面性検知センサ15を配置する。そして、このS字型表面性検知センサ15のプローブ先端当接部のシート材搬送方向上流側近傍には、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド38の上流側傾斜面と対向する紙搬送斜面上ガイド38’で構成される上流側シート材凸型変形搬送路38”がプローブの下方からプローブ先端部を突き上げるようなシート材搬送を可能とする位置及び角度で設けられている。この上流側シート材凸型変形搬送路38”(シート材変形手段に相当)は、シート材搬送平面の下方向(搬送平面に対してプローブから遠ざかる方向)にシート材搬送路を折り曲げた構成である。このように、シート材搬送路に屈曲構造を設けてセンサS字型表面性検知センサ15の検知信号でシート材7の表面性の情報に加えてシート材7の剛性の情報を検知可能とする構成において、特にシート材の屈曲変形方法としてプローブの斜め下方からシート材を搬送してセンサのプローブ先端部でシート材を屈曲させると、斜め上方向へのシート材搬送力とシート材の屈曲部における上方向への変形圧力が合成されるため、プローブ先端部はより強く上方向に持ち上げられやすくなり、紙厚(剛性)検知特性を強化することができる。さらに本構成ではセンサ自体も紙押さえ手段を廃した紙厚(剛性)検知性能の高い構成であるため、本構成によってシート材の紙厚差は特に検知されやすくなっている。サーマルヘッド型画像形成装置は使用されるシート材の表面粗さが熱抵抗となって表面が粗いシート材ほど温度が上がりにくく、インクの転写性が低下する作用が働く一方、その厚さ(熱容量)によっても同じ温度に加熱するために必要な電力が変化し、厚いシート材ほど供給電力を増大させる必要があるので、このようにシート材の厚さ検知性能を強化した構成を用いることが好ましく、検知された情報に基づき不図示の制御部(制御手段に相当)が、シート材表面の接触熱抵抗に加えてシート材7の熱容量に応じたサーマルヘッド36部への供給電力量を最適化して制御することが可能となる。そして、シート材7の特性に合わせて必要最小限の温度及び電力で最も良好な画質が得られるようになる。
In the present embodiment, as described above, an inexpensive structure is provided at a position opposite to the head facing plate /
ここで、以上の各実施例においてプローブ先端部の構造部の形状は側面から見てΔ型になるものを用いてきたが、これは先端構造部の側面形状として必要最小限の基も単純な形状の代表として用いたものであり、少なくともこのΔ形状部と平坦部との連結部の中央部、3点を網羅する形状であれば先端部及び右上方部の使用条件に対して許容できる機械的強度及びサイズ範囲内においてより複雑な多角形、即ち、図16(A)の側面図及び斜視図に示すような側面形状がS字型になるように板金を切り抜かれたS字型切抜きプローブ39や、図16(A)の側面図及び斜視図に示すような側面形状がL字型になるように板金を切り抜かれたL字型切抜きプローブ40などの多角形に変形して用いても良く、これは樹脂製プローブにおいても同様であり、シート材の搬送やプローブ自体の可動範囲に対して弊害の無い限り、さまざまな多角形を用いてもよいことは言うまでも無い。
Here, in each of the embodiments described above, the shape of the structure of the probe tip is a Δ-type when viewed from the side, but this is a simple and minimal basis for the shape of the side of the tip structure. This machine is used as a representative of the shape, and at least the center part of the connecting part between the Δ-shaped part and the flat part, and a machine that can tolerate the usage conditions of the tip and upper right part as long as the shape covers three points. S-shaped cut-out probe in which sheet metal is cut out so that the side shape as shown in the side view and perspective view of FIG. 39, or an L-shaped cut-
1 帯電ローラ
2 感光ドラム
3 露光手段
4 現像器
5 トナー
6 転写ローラ(画像形成手段に相当)
7 シート材(被測定物に相当)
7’ 薄紙
7” 厚紙
7e 転写前搬送ローラ(シート材搬送手段に相当)
8 除電ブラシ
10 クリーニング容器
12 定着器(定着手段に相当)
15 S字型表面性検知センサ(表面性識別装置に相当)
15a S字型プローブ
15a’ プローブ固定ネジ取り付け穴
15b 圧電素子
15b’ ハンダ電極
15c プローブホルダー
15d 座金付き固定ネジ
15g センサ保持板
15g’ 屈曲センサ保持板(シート材変形手段に相当)
15h 搬送平面板
15h’ 屈曲搬送平面板(シート材変形手段に相当)
15i センサ固定ベース
15i’ シート材ガイドリブ
15’ 制御部
15’a 推測部
15’b 温度テーブル
16 円盤状セラミックチップ
16’ ブロック状セラミックチップ
16” 平行カット面付きセラミックチップ
17 紙押さえコロ
18 左右折り曲げ底面付きΔ型プローブ板金
18a Δ形状部
18b 長方形形状部
18c 折り曲げ代
18’ 左右折り曲げ底面付きΔ型センサプローブ
19 片側折り曲げ底面付きΔ型プローブ板金
20 片側1回折り曲げΔ型プローブ板金
21 樹脂製Δ型構造部
22 樹脂製プローブ用平坦板金
22a 樹脂製Δ型構造部取り付け穴
23 樹脂製Δ型プローブ
24 先端カット面付き樹脂製Δ型構造部
25 先端カット面付き樹脂製Δ型センサプローブ
26 紙種検知機能付きインクジェットプリンタ
29 給紙ローラ(シート材搬送手段に相当)
31 記録ヘッド(吐出式画像形成手段に相当)
34 紙種検知機能付きサーマルヘッドプリンタ
36 サーマルヘッド(熱転写式画像形成手段に相当)
37 インクリボン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charging roller 2 Photosensitive drum 3 Exposure means 4
7 Sheet material (equivalent to the object to be measured)
7 '
8
15 S-shaped surface property detection sensor (equivalent to surface property identification device)
15a S-shaped
15h
15i sensor fixing base 15i ′ sheet
31 recording head (equivalent to ejection-type image forming means)
34 Thermal head printer with paper
37 Ink Ribbon
Claims (20)
前記プローブは、
前記固定端部近傍に前記圧電素子部を形成可能な平坦部と、
該平坦部と前記先端当接部の間に、板厚成分を除いて、前記平坦部の平面に直交する側面または断面を有する立体的構造部を有し、該立体的構造部は、前記固定端部を右側に配置した際の前記平坦部側面方向から見て、
少なくとも前記平坦部の左端部との連結中央部と、
前記先端当接部と、
該先端当接部の右斜め上方部と、
の3点を頂点として含む多角形となる構造部と
を有することを特徴とする表面性識別装置。 A piezoelectric element portion, a tip contact portion, a mechanical structure portion in which the tip contact portion can vibrate before and after the scan direction of the object to be measured, and parallel to a scan plane perpendicular to or near the scan direction. A surface property identification apparatus comprising: a probe having a fixed end rotatably fixed to a rotation axis close to parallel; and a pressurizing unit that pressurizes the probe in a direction opposite to the scanning direction around the rotation axis. There,
The probe is
A flat part capable of forming the piezoelectric element part in the vicinity of the fixed end part;
Between the flat part and the tip contact part, there is a three-dimensional structure part having a side surface or a cross section perpendicular to the plane of the flat part, excluding the plate thickness component, and the three-dimensional structure part is fixed Seen from the side of the flat part when the end is placed on the right side,
At least a connecting central part with the left end of the flat part;
The tip contact portion;
An obliquely upper right portion of the tip contact portion;
A surface property identification device comprising: a polygonal structure including the three points as vertices.
前記立体的構造部は、
前記固定端部を右側に配置した際の前記平坦部側面方向から見て、前記平坦部の左端部との連結中央部と、前記先端当接部と、該先端当接部の右斜め上方部の3点を頂点とするΔ型形状となる構造部である
ことを特徴とする表面性識別装置。 The surface property identification apparatus according to claim 1,
The three-dimensional structure part is
When viewed from the side of the flat portion when the fixed end portion is disposed on the right side, a connecting center portion with the left end portion of the flat portion, the tip contact portion, and a diagonally upper right portion of the tip contact portion A surface property identification device characterized in that the structure has a Δ-shaped shape with the three points as apexes.
前記プローブは、前記被測定物が該プローブに進入する際の前記先端当接部と該被測定物とのなす角度が鋭角となるよう、且つ、前記加圧手段による加圧が該プローブにより跳ね上げ可能な強度で加圧当接するよう、該被測定物の表面を走査し、
前記圧電素子部は、前記被測定物表面の凹凸及び摩擦係数に応じた振動及び衝撃による歪を誘起することにより電気信号を発生し、該電気信号の強度差を基に該被測定物表面の表面性を識別することを特徴とする表面性識別装置。 In the surface identification device according to claim 1,
The probe has an acute angle formed between the tip contact portion when the object to be measured enters the probe and the object to be measured, and the pressure applied by the pressurizing means splashes by the probe. The surface of the object to be measured is scanned so that it can be pressed and contacted with strength that can be raised,
The piezoelectric element section generates an electric signal by inducing strain due to vibration and impact according to the unevenness and friction coefficient of the surface of the object to be measured, and the surface of the object to be measured is based on the intensity difference of the electric signal. A surface property identification apparatus for identifying surface property.
前記プローブは、
金属板金から前記平坦部と前記Δ型形状部とを連結部を介して一体で切り出し、
切り出された該加工金属板金の前記連結部を直角に折り曲げて
加工された板金製プローブであることを特徴とする表面性識別装置。 In the surface property identification device according to claim 2,
The probe is
The flat part and the Δ-shaped part are cut out integrally from a metal sheet metal via a connecting part,
A surface property identification apparatus, which is a sheet metal probe which is formed by bending the connecting portion of the cut metal sheet metal cut at a right angle.
前記固定端部を右側に配置した際の前記平坦部側面方向から見た前記Δ型形状部の板金下端部の板金側面部に、
接着手段を介して、
ブロック状セラミックチップを、
該ブロック状セラミックチップの下面が前記Δ型形状部の下辺と平行、
且つ、前記Δ型形状部の下辺より下方
に位置するよう貼り付け、
該ブロック状セラミックチップの最下辺部を前記先端当接部とすることを特徴とする表面性識別装置。 The surface property identification apparatus according to claim 4, wherein
In the sheet metal side surface portion of the lower end portion of the Δ-shaped portion as viewed from the flat portion side surface direction when the fixed end portion is arranged on the right side,
Through the glue means
Block-shaped ceramic chip
The lower surface of the block-shaped ceramic chip is parallel to the lower side of the Δ-shaped portion,
And pasting so as to be located below the lower side of the Δ-shaped portion,
The surface property identification apparatus characterized in that the lowermost side portion of the block-shaped ceramic chip is the tip contact portion.
前記プローブは、
金属板金から、
前記平坦部と、
第1連結部を介して形成された前記Δ型形状部と、
前記Δ型形状部の底辺部と第2連結部を介して形成された平面部と
を一体で切り出し、
切り出された該加工金属板金の前記第1連結部及び前記第2連結部の各々を、
直角に折り曲げて加工された、
板金製プローブであり、
前記Δ型形状部の下端平面部の下辺部を前記先端当接部とすることを特徴とする表面性識別装置。 In the surface property identification device according to claim 2,
The probe is
From metal sheet metal
The flat portion;
The Δ-shaped portion formed through the first connecting portion;
The base part of the Δ-shaped part and the flat part formed through the second connecting part are cut out integrally,
Each of the first connecting portion and the second connecting portion of the machined metal sheet cut out,
Processed by bending at right angles,
A sheet metal probe,
The surface property identification device characterized in that a lower side portion of a lower end flat portion of the Δ-shaped portion is the tip contact portion.
前記固定端部を右側に配置した際の前記平坦部側面方向から見た前記Δ型形状部の板金下端部の板金側面部に、
接着手段を介して、
板状セラミックチップを、
前記Δ型形状部の下端平面部と平行、
且つ、当接時に該板状セラミックチップ下辺部が被測定物表面と接触する位置に
貼り付け、
該ブロック状セラミックチップの下辺部を前記先端当接部とすることを特徴とする表面性識別装置。 In the surface property identification device according to claim 6,
In the sheet metal side surface portion of the lower end portion of the Δ-shaped portion as viewed from the flat portion side surface direction when the fixed end portion is arranged on the right side,
Through the glue means
A plate-shaped ceramic chip
Parallel to the lower flat surface portion of the Δ-shaped portion,
At the time of contact, the lower side of the plate-shaped ceramic chip is attached to a position where it contacts the surface of the object to be measured.
The surface property identification apparatus characterized in that a lower side portion of the block-shaped ceramic chip is the tip contact portion.
前記プローブは、
前記Δ型形状部と前記連結部、
または前記Δ型形状部と前記第1連結部と前記第2連結部と前記平面部
を、各々前記金属板金の前記平坦部両側に前記平坦部の長手方向中心線に対して線対称に2つずつ設けて一体で切り出し、
切り出された該加工金属板金の各連結部を直角に折り曲げて
加工された板金製プローブであることを特徴とする表面性識別装置。 In the surface property identification device according to any one of claims 4 to 7,
The probe is
The Δ-shaped portion and the connecting portion;
Alternatively, the Δ-shaped portion, the first connecting portion, the second connecting portion, and the planar portion are arranged in two lines symmetrically with respect to the longitudinal center line of the flat portion on both sides of the flat portion of the metal sheet metal. Set up one by one, cut out together,
A surface property identification apparatus, which is a sheet metal probe that is formed by bending each connection portion of the cut metal sheet metal cut out at a right angle.
前記プローブは、
前記平坦部と前記Δ型形状部が一体成形された樹脂製プローブと、
先端当接部材と
の少なくとも2部品で構成され、接着手段を介して一体化された2体構成Δ型樹脂プローブであり、前記先端当接部材の下辺部を前記先端当接部とすることを特徴とする表面性識別装置。 In the surface property identification device according to claim 9,
The probe is
A resin probe in which the flat part and the Δ-shaped part are integrally molded;
A two-component Δ-type resin probe composed of at least two parts including a tip abutting member and integrated through an adhesive means, and the lower side portion of the tip abutting member is the tip abutting portion. A surface property identification device.
前記プローブは、
金属板金製前記平坦部と、
樹脂製前記Δ型形状部と、
先端当接部材と
の少なくとも3部品で構成され、接着手段を介して一体化された3体構成Δ型樹脂プローブであり、前記先端当接部材の下辺部を前記先端当接部とすることを特徴とする表面性識別装置。 In the surface property identification device according to claim 9,
The probe is
The flat portion made of metal sheet metal,
The Δ-shaped portion made of resin;
A three-component Δ-type resin probe composed of at least three parts including a tip abutting member and integrated via an adhesive means, wherein the lower end portion of the tip abutting member is the tip abutting portion. A surface property identification device.
前記先端当接部材は金属製であることを特徴とする表面性識別装置。 The surface property identification device according to any one of claims 10 to 11,
The surface property identification device according to claim 1, wherein the tip contact member is made of metal.
前記先端当接部材はセラミック製であることを特徴とする表面性識別装置。 The surface property identification device according to any one of claims 10 to 11,
The surface property identification device according to claim 1, wherein the tip contact member is made of ceramic.
前記Δ型形状部は透明樹脂製、
または、前記平坦部と前記Δ型形状部は透明樹脂製
であり、
前記平坦部と前記Δ型形状部と前記先端当接部材
または前記圧電素子と前記平坦部と前記Δ型形状部と前記先端当接部材
の各界面は、紫外線硬化性接着剤を用いて、紫外線照射することにより、一括で接着されることを特徴とする表面性識別装置。 The surface property identification device according to any one of claims 10 to 13,
The Δ-shaped part is made of transparent resin,
Alternatively, the flat part and the Δ-shaped part are made of transparent resin,
Each interface between the flat part, the Δ-shaped part, and the tip contact member or the piezoelectric element, the flat part, the Δ-shaped part, and the tip contact member is made of an ultraviolet curable adhesive. A surface property identification apparatus characterized by being bonded together by irradiation.
前記先端当接部材、
または前記平坦部と前記先端当接部材は、
樹脂製前記Δ型形状部の成形時に、インサート成形によって一体成形されることを特徴とする表面性識別装置。 The surface property identification device according to any one of claims 10 to 13,
The tip contact member,
Alternatively, the flat portion and the tip contact member are
The surface property identification device, wherein the Δ-shaped portion made of resin is integrally formed by insert molding at the time of molding.
前記表面性識別装置は、前記プローブを前記回転軸に回転可能に固定したまま前記シート材を前記シート材搬送手段により搬送移動させて走査し、該シート材の表面性を識別することを特徴とするシート材識別装置。 A surface property identification device according to any one of claims 1 to 15 and a sheet material conveying means for conveying a sheet material, wherein the object to be measured is a sheet material conveyed by the sheet material conveying means. Yes,
The surface property identification device is characterized in that the sheet material is transported and moved by the sheet material conveying means while the probe is rotatably fixed to the rotation shaft, and the surface property of the sheet material is identified. Sheet material identification device.
一定の圧力でシート材搬送平面に先端部を当接され、圧電素子部を有するプローブと、
前記シート材搬送手段により前記プローブの先端当接部との対向位置に搬送された前記シート材を前記シート材搬送平面から該プローブの先端当接部に向かって凸型に屈曲変形させるシート材変形手段
とを備え、
前記圧電素子部は、前記シート材変形手段によって凸型に屈曲変形した前記シート材表面から前記プローブの先端当接部が受ける圧力が各シート材の剛性差に応じて変化することに起因してシート材毎に異なる摩擦抵抗差を誘起し、該摩擦抵抗差に応じて変化する該プローブの先端当接部の振動及び衝撃強度差を歪強度差として電気信号に変換して検出し、該シート材の剛性差を識別することを特徴とするシート材識別装置。 The sheet material identification device according to claim 16,
A probe having a piezoelectric element portion abutted against the sheet material conveying plane with a constant pressure, and a piezoelectric element portion;
Sheet material deformation in which the sheet material conveyed to the position facing the tip contact portion of the probe by the sheet material transport means is bent and deformed in a convex shape from the sheet material transport plane toward the probe tip contact portion. Means and
The piezoelectric element portion is caused by the fact that the pressure received by the tip contact portion of the probe from the surface of the sheet material bent into a convex shape by the sheet material deforming means changes according to the difference in rigidity of each sheet material. Inducing a different frictional resistance difference for each sheet material, detecting the vibration and impact strength difference of the probe tip contact portion changing according to the frictional resistance difference by converting it into an electrical signal as a strain strength difference, A sheet material identification device for identifying a difference in rigidity of a material.
シート材と該シート材の特性に応じて前記トナー像を前記定着手段により溶融固着するための定着温度とシート材搬送速度及び複数シート材搬送時のシート材搬送間隔の情報とを関連づけた判定テーブルと、
前記シート材識別装置の識別信号に基づき前記判定テーブルを参照し、該判定テーブルの情報に応じて前記定着手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 18. The sheet material identification device according to claim 16, an image forming unit that forms a toner image on the sheet material that has passed through the contact position of the probe, and the sheet by heating and pressing the toner image. Fixing means for permanently fixing the material surface;
A determination table associating a sheet material and a fixing temperature for fusing and fixing the toner image by the fixing unit according to characteristics of the sheet material, sheet material conveyance speed, and information on a sheet material conveyance interval when conveying a plurality of sheet materials When,
An image forming apparatus comprising: a control unit that refers to the determination table based on an identification signal of the sheet material identification device and controls the fixing unit in accordance with information in the determination table.
前記プローブの当接位置を通過した前記シート材上にインクを吐出して画像を形成するインク吐出式画像形成手段と、
前記シート材識別装置の識別信号に応じて前記インク吐出式画像形成手段のインク吐出量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 The sheet material identification device according to claim 16 to 17,
An ink ejection type image forming unit that forms an image by ejecting ink onto the sheet material that has passed the contact position of the probe;
An image forming apparatus comprising: a control unit that controls an ink discharge amount of the ink discharge type image forming unit according to an identification signal of the sheet material identification device.
前記プローブの当接位置を通過した前記シート材上にサーマルヘッドを用いてインクリボン上のインクを熱転写させる熱転写式画像形成手段と、
前記シート材識別装置の識別信号に応じて前記熱転写式画像形成手段の前記サーマルヘッドへの供給電力を制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 The sheet material identification device according to claim 16 to 17,
A thermal transfer image forming means for thermally transferring the ink on the ink ribbon onto the sheet material that has passed through the contact position of the probe using a thermal head;
An image forming apparatus comprising: control means for controlling power supplied to the thermal head of the thermal transfer image forming means in accordance with an identification signal of the sheet material identification apparatus.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106442309A (en) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 威海华菱光电股份有限公司 | Detection equipment and method |
JP2021139688A (en) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Information processing device and information processing program |
JP2021139689A (en) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Information processing device and information processing program |
CN116619046A (en) * | 2023-06-06 | 2023-08-22 | 广州市声特优电子有限公司 | Cabinet sheet metal forming machine based on stainless steel case |
CN116840526A (en) * | 2023-09-01 | 2023-10-03 | 江苏协和电子股份有限公司 | Needle head, PCB detection equipment using needle head and use method |
-
2008
- 2008-06-11 JP JP2008153168A patent/JP2009300174A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106442309A (en) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 威海华菱光电股份有限公司 | Detection equipment and method |
CN106442309B (en) * | 2016-08-31 | 2023-10-24 | 威海华菱光电股份有限公司 | Detection device and method |
JP2021139688A (en) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Information processing device and information processing program |
JP2021139689A (en) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Information processing device and information processing program |
JP7500999B2 (en) | 2020-03-03 | 2024-06-18 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Information processing device and information processing program |
JP7500998B2 (en) | 2020-03-03 | 2024-06-18 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | Information processing device and information processing program |
CN116619046A (en) * | 2023-06-06 | 2023-08-22 | 广州市声特优电子有限公司 | Cabinet sheet metal forming machine based on stainless steel case |
CN116619046B (en) * | 2023-06-06 | 2024-01-30 | 广州市声特优电子有限公司 | Cabinet sheet metal forming machine based on stainless steel case |
CN116840526A (en) * | 2023-09-01 | 2023-10-03 | 江苏协和电子股份有限公司 | Needle head, PCB detection equipment using needle head and use method |
CN116840526B (en) * | 2023-09-01 | 2023-10-31 | 江苏协和电子股份有限公司 | Needle head, PCB detection equipment using needle head and use method |
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