JP2014218320A - シート材識別装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シート材の厚さや剛性の影響を受けることなく、シート材と一定の距離関係を保ちながら面情報を得る。
【解決手段】積載手段に積載されたシート材Ｓの表面に対向して、シート材の情報を検知する検知手段１と、検知手段が検知した情報に基づいて、シート材の識別を行う識別手段とを有するシート材識別装置１０であって、積載手段および検知手段のいずれかを、シート材の表面に検知手段が接触する検知位置、およびシート材の表面から検知手段が遠ざかる待機位置に移動可能に支持する手段と、検知手段に対してシート材の表面に向け摺動させる習性を付与し、シート材の表面に接触した際のシート材からの反力により、習性に抗して検知手段を移動させる支持機構と、を備え、支持機構には、検知手段の摺動時の姿勢を安定させてガイドする摺動ガイド部材７が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像が記録されるシート材を識別する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。

複写機やプリンター、ファクシミリ装置などの画像形成装置では、シート材に画像が転写あるいは印刷されることにより画像出力を得ることができる。
画像形成に際しては、使用されるシート材のサイズや種類さらには材質などを予め識別しておき、その識別結果に応じた画像形成条件を適正化することが行われる場合がある。
シート材の識別方式には、非接触方式および接触方式があり、非接触方式では光学センサが用いられ、接触方式では接触子が用いられることが知られている。
非接触方式に用いられる光学センサは、シート材の同一面側に発光部および受光部を備えた反射型検知機構を用いるもの、対向面に発光部および受光部をそれぞれ配置した透過型検知機構を用いるものがある。
接触方式では、接触子をシート材に接触させ、例えば接触時での圧力変化を観察するものがある（例えば、特許文献１）。

非接触方式は、光学センサという比較的安価な部材を用いることができる反面、検出項目においてシート材の有無検出が主眼となるに過ぎず、シート材の厚さや面性状を検出することは殆どできない。そこで、表面の走査が可能なイメージセンサを用いることが考えられるが、光学センサに比較して高価でありコストの上昇となる。また、イメージセンサを用いた場合でも、シート材の厚さや凹凸などの面性状までを割り出すことはできない。

一方、接触方式の場合として挙げた特許文献１に開示された構成では、シート材に接触する接触子が揺動可能に支持され、揺動端に対向させて圧力センサを配置し、接触子の王圧時での圧力分布の変化によりシート材の面性状を割り出すことができる。
また、接触子側に圧力センサの領域に対応して圧力を付加するバックアップ部材を配置し、バックアップ部材によるシート材との圧接時での圧力センサでの圧力分布の変化と坪量との関係から厚さを割り出すこともできるようになっている。
しかし、接触子は圧力センサに対向する面全域をシート材に接触させなければ、圧力センサでの圧力分布の変化を正確に割り出せない虞がある。
つまり、接触子は揺動可能に支持されている部材であることから、シート材の厚さや剛性によって反発を受けた際に接触子の全面が接触しないこともあり、圧力センサでの圧力分布の変化を正確に得ることができなくなる。

本発明の目的は、上記従来のシート材識別装置における問題に鑑み、シート材の厚さや剛性の影響を受けることなく、シート材と一定の距離関係を保ちながら面情報を得ることができる構成を備えたシート材識別装置および画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は、積載手段に積載されたシート材の表面に対向して当該シート材の情報を検知する検知手段と、該検知手段が検知した情報に基づいてシート材の識別を行う識別手段とを有するシート材識別装置であって、前記積載手段および前記検知手段のいずれかを前記シート材の表面に該検知手段が接触する検知位置および該シート材の表面から前記検知手段が遠ざかる待機位置に移動可能に支持する手段と、前記検知手段に対して前記シート材の表面に向け摺動させる習性を付与し、該シート材の表面に接触した際のシート材からの反力により該習性に抗して前記検知手段を移動させる支持機構と、を備え、前記支持機構には、前記検知手段の摺動時の姿勢を安定させてガイドする摺動ガイド部材が設けられていることを特徴とするシート材識別装置にある。

本発明によれば、支持機構により検知手段の摺動時での姿勢を安定させるようになっているので、シート材の表面と検知手段との対向関係を適正に維持することが可能となる。これにより、シート材の表面に対して検知手段の接触不良が防止されて正確な面性状を取得することが可能となる。

本発明の実施形態にかかるシート識別装置を用いるシート給送装置を示す図である。 本発明の実施形態にかかるシート識別装置に関する第１の例で用いられる原理構成を説明するための図である。 本発明の実施形態にかかるシート識別装置に関する第２の例で用いられる原理構成を説明するための図である。 本発明の実施形態にかかるシート識別装置に関する第３の例で用いられる原理構成を説明するための図である。 図４に示した原理構成の一部変形例を説明するための図である。 本発明の実施形態にかかるシート識別装置に関する第４の例で用いられる原理構成を説明するための図である。 図２に示した構成の要部変形例を説明するための図である。 本発明の実施形態にかかるシート識別装置に用いられる検知センサ本体による情報検知の原理を説明するための図である。 図８に示した検知センサ本体を用いる識別手段を含む制御部の構成を説明するためのブロック図である。 図９に示した制御部において実行される情報探索処理の一部を説明するための図である。 図９に示した制御部において実行される情報探索処理のうちで、図１０に示した段階を経過した後の処理を説明するための図である。 図９に示した制御部において実行される情報探索処理のうちで、新規情報と判断した場合の処理を説明するための図である。 図１に示した第１の例において、シート材の積載手段を移動させる場合の構成を説明するための図である。

以下、図示実施例により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、シート材識別装置１０を備えた画像形成装置の給紙部１０１を示す説明図である。
給紙部１０１には、複数のシートを積載可能な積載手段としての給紙トレイ１０２が設けられており、積載されたシート材ＳＳの上方に検知手段に相当する検知センサ本体１を備えたシート識別装置１０が配置されている。
積載手段である給紙トレイ１０２およびシート識別装置１０は、そのいずれかが、検知センサ本体１がシート材の表面に接触する検知位置およびシート材の表面から遠ざかる待機位置に移動できるようになっている。
図１（Ａ）には、シート識別装置１０が図示しない駆動手段を用いて給紙トレイ１０２に積載されているシートに対して昇降することにより上述した検知位置および待機位置に移動できる構成が示されている。
図１（Ｂ）には、積載手段である給紙トレイ１０２を昇降装置１０３により昇降させることにより、シート識別装置１０に対して上述した検知位置および待機位置に移動できる構成が示されている。

図２は、図１（Ａ）に示した場合を対象としてシート識別装置１０の構成を示す図である。
同図においてシート識別装置１０は、検知センサ本体１が摺動可能に挿入されている筐体２を備えている。
シート識別装置１０には、シート材Ｓの表面に向け摺動させる習性を付与し、かつシート材の表面に接触した際のシート材からの反力により習性に抗して検知センサ本体１を移動させる支持機構が設けられている。
支持機構には、筐体２内でシート材Ｓと対向する側の面と反対側の面との間に配置されているバネなどの伸縮可能な弾性体３および、摺動ガイド部材７が用いられている。
弾性体３は、検知センサ本体１をシート材Ｓの表面に向け摺動させる習性を付与する部材として用いられ、摺動ガイド部材７は、検知センサ本体１の摺動時での姿勢を安定させてガイドする部材として用いられる。

検知センサ本体１は、摺動方向一方側を弾性体３に懸垂支持されており、弾性体３の伸長時での弾性力と自重とが均衡する位置を基準位置として決められている。本実施例では、検知センサ本体１における基準位置として、検知センサ本体１におけるシート材Ｓと対向する検知面が筐体２の同一側の面から外側に突出している位置とされている。
これにより検知センサ本体１は、シート材Ｓに接触すると、シート材Ｓからの反力を受けて上記習性に抗してシート材と対向する筐体２の端面内に向け移動し、移動した位置で弾性体３から一定の圧力を維持されてシート材Ｓに密着する習性を付与される。
上述した検知位置は、検知センサ本体１が筐体２内に向け移動して検知面が筐体端面と一致する位置に相当している。

一方、摺動ガイド部材７は、筐体２におけるシートの表面に対向する側の端面２ａと同一位置となる面を持ち、筐体２の断面形状が矩形の場合、検知線ション体１の外周を囲繞できる位置に配置されている。図２に示す構成では、検知センサ本体の四方の側面と筐体２の内面との間に配置されて検知センサ本体１の摺動をガイドできるようになっている。
図２に示した摺動ガイド部材７は、検知センサ本体１の表面に接触可能な低摩擦部材からなる板状部材が用いられている。
なお、摺動ガイド部材７の配置構成としては、筐体２の断面形状や検知センサ本体の外形に応じて適所に複数配置することが可能であり、例えば、曲率を有する形状であれば、最低限３箇所での配置も可能である。

以上の構成においては、検知センサ本体１が待機位置と検知位置との間で摺動する際に摺動ガイド部材７により摺動時の姿勢を安定化される。特に、シート材Ｓに対して垂直方向に摺動する場合の姿勢安定性が強化されることにより、検知センサ本体１の全面が良好にシート材Ｓの表面に接触することになり、シート材の面情報を正確に取り込むことが可能となる。

次に本実施形態にかかるシート識別装置に関する第２の例について説明する。
図３には、摺動ガイド部材７として、検知センサ本体の外周を囲繞できる位置に配置されたローラ７ｂを用いた場合および、球体７ｃを用いた場合が示されている。
本実施例においては、ローラ７Ｂあるいは球体７Ｃがいずれの回転を含めて転動可能な部材であるので、検知センサ本体１の外周面に接触しながら摺動時には転動することにより摺動抵抗を少なくした状態で検知センサ本体１を摺動ガイドすることができる。
この構成により作用は、図２に示した場合と同様に、検知センサ本体１における検知面をシート材Ｓの表面に密着させることができ、シート材の表面に対して接触不良を起こすことなく面情報を取り込むことが可能となる。

次に本実施形態にかかるシート識別装置に関する第３の例について説明する。
図４に示す例では、（Ｃ）に示すように、検知センサ本体１１の一部において昇降方向に貫通して形成された溝状嵌合部１１ａの内部に支持部材１２側に設けられている摺動ガイド部１７が嵌め込まれて検知センサ本体１を摺動ガイドできる構成が用いられている。
支持部材１２には、その上部に天井部材１８が一体化されており、（Ａ）、（Ｂ）に示すように、昇降部材により天井部材１８が昇降すると、支持部材１２の摺動部１７に沿って検知センサ本体１１が摺動する。
本実施例における検知センサ本体１１の支持構造は、図２に示した場合と同様に弾性体１３を用いた懸垂支持構造が用いられている。
本実施例においては、検知センサ本体１の一部で昇降方向に貫通している溝状嵌合部１１ａに対して摺動ガイド部１７が嵌合しているので、検知センサ本体１の昇降方向での傾きを抑止することができる。これにより、シート材の表面に対する検知センサ本体１側での傾きが生じないので、検知面とシート材の表面との密着が確保できる。
なお、摺動ガイド部１７は、支持部材の素材部に対して低摩擦係数を有した部分とすることが摺動抵抗軽減のためには好都合である。

次に、図５に示した構成の一部変形例について説明する。
図５に示す構成では、図４に示した摺動ガイド部１７の位置に摺動抵抗を小さくできるローラ１７ｂあるいは球体１７ｃが配置されている。
この構成においては、図４に示した構成と同様に、検知センサ本体１１での傾きを抑止しながら検知センサ本体１１の摺動時での抵抗を抑制して迅速な昇降動作が可能となる。

次に本実施形態にかかるシート識別装置に関する第４の例について説明する。
図６に示す例では、摺動ガイド部材として、図５に示した支持部材１２の一部で検知センサ本体１１との間にラック・ピニオン機構が設けられている。
つまり、検知センサ本体１１側にはピニオン１７ｄがそして、これに対向する支持部材１２の位置にはピニオン１２ｄが噛み合うラック１７ｅが備えられている。
上記構成においては、検知センサ本体１１の昇降時、ピニオン１７ｄが回転することによりラック１７ｅ上を移動することができるので、摺動抵抗の少ない状態での移動が可能となる。しかも、図４，５に示した場合と同様に、ラック１７ｅを有する支持部材１２は検知センサ本体１１の一部に形成されている凹状嵌合部内に嵌合されているので、検知センサ本体１１の傾きを抑えて検知面とシート材の表面との密着を可能にしている。

次に、図２に示した構成の要部変形例について図７を用いて説明する。
図７には、検知センサ本体３１をシート材Ｓの表面に向け付勢する習性を付与する構成が示されている。
シートの表面に向けて検知センサ本体３１を付勢するための加圧手段として、筐体３２内に存在する空気３３を利用している。つまり、筐体３２内で摺動する検知センサ本体３１をピストンとして用い、摺動時に生じる空気圧の上昇を検知センサ本体３１の下降動作のための加圧手段として用いている（図７（Ａ）、（Ｂ）参照）。
また、バネなどの弾性体に代えて、検知センサ本体３１の摺動位置に応じて膨縮変形可能なゴム３４を用いることも可能である（図７（Ｃ），（Ｄ）参照）。
この場合には、検知センサ本体３１が上昇すると膨張状態にあるゴム３４が収縮変形し、検知センサ本体３１が下降してシート材Ｓの表面に接触する際には、ゴム３４の形状復元力を加圧力として用いる。
なお、この場合には、摺動ガイド部が図２に示した構造のものが用いられている（図７中、符号７で示す部材）。

次に、待機位置と検知位置とに周動可能な検知センサ本体シート識別方法について説明する。
図８は、検知センサ本体により出力可能な情報の内容を示す図である。同図において検知センサ本体が取得する情報は、例えば検知面が検知可能な領域をそれよりも小さい任意の面積に分割、あるいは所定間隔に配列される点の集合など小単位４０の区分毎での情報に変換して出力される。
小単位４０において変換された情報は、それぞれ所定時間内に得られた結果を結合させて、面情報４１と認識し、シート材を区別する。

図９は、取得したシート材の情報を処理するために用いられる識別手段の構成を示すブロック図である。
同図において識別手段は、検知センサ本体（便宜上、図２に示した符号１を用いる）が入力側に接続されたＣＰＵなどを用いる処理手段５１を備えており、処理手段５１の出力側には記憶手段５２が接続されている。
記憶手段５２には、少なくとも複数のシートＰに対応する情報が予め保存されており、その情報として、例えば、図１０に示すように、既存の面情報４２が登録保存されている。面情報には、銘柄や厚ささらには色、材質などに関する情報が用いられる。

本実施形態で用いられる検知センサ本体１は、圧力検知を対象としており、シートＰと検知センサ１１の間に、所定の加圧力関係が働くことにより、図１５に示したようなマトリックス化された区分毎での情報分布を検知できる構成が用いられる。
圧力を検知する構成としては、例えば、特開平８−６８７０４号公報に記載されている構成が用いられる。この構成では、下面に導電膜を有する可撓性の圧力シートと、アクティブマトリクス型液晶駆動用回路基板を用いた面圧パネルが用いられ、圧力シートの撓みに応じて通電が確認されるのを利用して面情報を取得することができる。

次に、情報の照合方法について記載する。
記憶手段５２には、少なくとも複数のシートＰに対する、既存面情報４２が蓄積されているものとする。既存面情報４２は、それを特定するための情報、例えば銘柄、厚さ、色、材質等といった情報に紐付けられて、記憶手段５２に格納されている。

今、新たなシートＰを検知センサ１１が検知すると、その情報に基づき処理手段５１によって新たな面情報４１が生成される。
処理手段５１は、図１０に示すように、記憶手段５２に対してそこに記憶されている面情報との照会を行う。
処理手段５１は、既存面情報４２と、任意の閾値Ｎ％以上一致している情報があるかどうかを、記憶手段５２内の既存面情報４２に対して検索する。検索結果を対比した結果が一致する情報があれば、その面情報４２に対応する情報を記憶手段５２から取得する。この処理の流れは、図１１に示す通りである。

また、一致する情報が検索されなかった場合には、図１２に示すように、新規情報と区別され、図示しない入力手段により得られる新しい特定情報４３を入力する。
処理手段５１では、新規の面情報４１を記憶手段５２に格納して登録保存する処理が行われる。

以上の構成によれば、シート材は所定面積内の複数の情報に基づき、区別・照合されるため、詳細且つ膨大な種類のシート材の区別を行うことができる。
また、このような、シート材識別装置１０は、シート材の識別を必要とする様々な装置への応用が考えられるが、その中でも、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置分野への応用が期待される。

画像形成装置内に上記構成によるシート材識別装置１０を組込むことにより、印刷のために画像形成装置内のシート材の給送装置にシート材をセットあるいは１枚通紙等を行うなどするだけでシート材の各種情報が自動設定可能となる。このため、ユーザによる各種情報入力の手間を助け、また、入力ミス等のヒューマンエラー抑制効果が期待できる。

そして、自動設定された情報によって、画像形成装置としては、作像プロセス速度を変化させる等、ユーザの情報入力を待たずに、マシンの設定も可能となるため、プリントタイムの短縮等、効率化が期待できる。

なお、シート材識別装置１０は給紙部に限らず、画像形成装置内のシート材が通る適宜位置に配置することができる。

上述した構成は、いずれも検知センサ本体を備えた検知手段が積載手段である給紙トレイ１０２上のシート材に対して昇降する構成を対象としているが、検知手段を固定して給紙トレイ１０２を昇降させる構成を対象とすることも可能である。
図１３は、この場合を示している。
同図において給紙トレイ１０２は、昇降装置１０３により昇降可能に設けられ、給紙トレイ１０２におけるシート材の繰り出し位置には給送装置２０２が設けられている。
給送装置２０３には、給紙トレイ１０２上の最上位のシート材と対向当接可能な繰り出しローラ２０２ａ、重送されたシート材を一枚に分離する分離ローラ対２０２ｂそして給送ローラ２０２ｃが備えられている。
この場合には、繰り出しローラ２０３ａの高さ方向の位置に整合させてシート識別装置１０が配置されており、繰り出されるシート材を対象としてシート識別装置１０の検知センサ本体が接触することで面情報を取得する。
このような構成では、シート材が繰り出しローラに接触を開始する位置よりも多少低い位置にシート識別装置１０を配置すると、繰り出しローラ２０２ａにシート材が接触する前での間にシート識別装置１０の検知センサ本体が接触する。これにより、給紙トレイ１０２に上昇動作中にシート材の面情報を取得できるので、シート材の面情報取得のための動作時間を給紙トレイ１０２の上昇時間内に含められる。この結果、シート材の面情報取得に要する時間を短縮することが可能となる。

以上の構成においては、シート材の識別情報を取得するために用いられる検知センサ本体が直接シート材に接触および非接触な位置へ摺動する構成である。これにより、例えば、シート材を挟持搬送するために用いられるローラ対の一方の変位を対象とする情報取得構造とは違って、情報取得に用いる構成部材を少なくすることができる。このようなローラ対を対象として間接的なシート材の情報を取得する構成は、例えば、本出願人の先願である特開２０１１−７９６６５号公報などがある。
また、シート材の表面に対して揺動運動ではなく摺動運動により直接検知センサ本体の検知面全体を密着させる構成であるので、シート材の厚さや剛性の影響を受けて検知面が偏倚するようなことがない。これにより、図８において説明したマトリックス状の区分毎での情報を正確に得ることが可能となる。

１，１１，３１ 検知センサ本体
２ 筐体
７ 摺動ガイド部材
７ｂ、１７ｂ ローラ
７ｃ、１７ｃ 球体
１０，３０ シート識別装置
１１ａ 凹状嵌合部
１７ 摺動ガイド部
１７ｄ ピニオン
１７ｅ ラック
３４ ゴム
５１ 処理手段
５２ 記憶手段
Ｓ シート材
ＳＳ シート束

特開２０１１−７５８６９号公報

Claims (13)

1. 積載手段に積載されたシート材の表面に対向して当該シート材の情報を検知する検知手段と、該検知手段が検知した情報に基づいてシート材の識別を行う識別手段とを有するシート材識別装置であって、
   前記積載手段および前記検知手段のいずれかを前記シート材の表面に該検知手段が接触する検知位置および該シート材の表面から前記検知手段が遠ざかる待機位置に移動可能に支持する手段と、
   前記検知手段に対して前記シート材の表面に向け摺動させる習性を付与し、該シート材の表面に接触した際のシート材からの反力により該習性に抗して前記検知手段を移動させる支持機構と、を備え、
   前記支持機構には、前記検知手段の摺動時の姿勢を安定させてガイドする摺動ガイド部材が設けられていることを特徴とするシート材識別装置。
2. 前記検知手段は、検知センサ本体が挿入されている筐体内に配置された弾性体により摺動方向一方側を支持されて前記シート材の表面に向け摺動する習性を付与され、この習性により該シートの表面に対向する検知面が前記筐体の外側に突出し、前記シート表面に当接すると前記シートの表面と対向する側の筐体端面と一致する位置に向け前記習性に抗して移動することを特徴とする請求項１記載のシート識別装置。
3. 前記摺動ガイド部材は、前記筐体における前記シートの表面に対向する側の端面と同一位置となる面を持ち、前記筐体の断面形状が矩形である場合に、前記検知センサ本体の外周を囲繞できる位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシート識別装置。
4. 前記摺動ガイド部材は、前記検知センサ本体に形成された嵌合部に嵌め込まれて該検知センサ本体を摺動ガイドすることを特徴とする請求項１または２に記載のシート識別装置。
5. 前記摺動ガイド部材は、前記検知センサ本体の表面に接触する面を有した板状部材が用いられることを特徴とする請求項１または３に記載のシート識別装置。
6. 前記摺動ガイド部材は、前記検知センサ本体の表面を転動可能なローラが用いられることを特徴とする請求項１または３に記載のシート識別装置。
7. 前記摺動ガイド部材は、前記検知センサ本体との間に設けられているラックおよびピニオンが用いられることを特徴とする請求項１または３に記載のシート識別装置。
8. 前記筐体内には、前記検知センサ本体を前記シート材の表面に向けて摺動させる加圧手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のシート識別装置。
9. 前記加圧手段として、空気圧が用いられることを特徴とする請求項８記載のシート識別装置。
10. 前記加圧手段として膨縮変形可能なゴムが用いられることを特徴とする請求項８記載のシート識別装置。
11. 前記検知センサ本体は、前記シート材に当接する検知面が複数に分割された区分毎にシート材の表面から得られる情報を出力可能であることを特徴とする請求項１記載のシート識別装置。
12. 前記識別手段は、シート材に対応する情報を予め保存している記憶手段を備え、前記検知センサ本体から得られた前記区分毎での情報分布に基づいて求められる識別情報を前記記憶手段に保存されている情報と対比した結果によりシート材の種類を特定することを特徴とする請求項１または１１に記載のシート識別装置。
13. 請求項１乃至１２のうちのいずれか一つに記載のシート識別装置を備えたシート材の給送装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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