JP4383966B2

JP4383966B2 - 媒体処理装置

Info

Publication number: JP4383966B2
Application number: JP2004170512A
Authority: JP
Inventors: 岳彦川崎; 典夫金子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2024-06-08
Also published as: JP2005350172A

Description

本発明は、媒体を処理する媒体処理装置に関する。

近年、シート材などの媒体に対して、画像形成、画像読み取り、搬送、画像定着等の媒体処理を行う画像形成装置、プリンタ、ファックス等の媒体処理装置において、処理する媒体としては多種多様のものが使用される。そして、このような背景から、媒体を処理する際、処理モードを媒体それぞれに適したものに切り替える需要が増している。

ここで、このように処理モードを切り替えるための構成としては、例えば媒体にバーコードやＩＣチップ等により制御情報を付与し、それを読み取り手段により読み取ってモードを切り替える技術が開示されている（特許文献１参照。）。

特開２００２−０８６８６２号公報

しかしながら、このような従来の媒体処理装置においては、処理する媒体に制御情報が付与されていなかったり、また制御情報が付与されていた場合でも、破損などにより制御情報が欠落したりした場合には制御不能になる。つまり、媒体によっては媒体処理に大きな制約が生じる場合がある。

そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、多種多様な媒体に対して適切な処理を行うことのできる媒体処理装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、記録媒体を処理する記録媒体処理部を有する媒体処理装置において、前記記録媒体の特性に対応した記録媒体情報を検出する記録媒体情報検出手段と、前記記録媒体情報検出手段により得られる記録媒体情報に基づいて記録媒体処理条件を設定する処理条件設定手段と、を備え、前記記録媒体情報検出手段は、前記記録媒体に外力として衝突速度の異なる複数回の衝撃を印加する外力印加部と、前記外力印加部によって前記記録媒体に印加され、該記録媒体を介して伝わる前記衝突速度の異なる複数回の衝撃を検知する検出部とを備え、前記検出部が検出した前記衝突速度の異なる複数回の衝撃に基づいて前記記録媒体の特性に対応した前記記録媒体情報を検出し、前記記録媒体処理部は前記処理条件設定手段によって設定された前記記録媒体処理条件に基づいて前記記録媒体を処理することを特徴とするものである。

本発明のように、処理条件設定手段により、処理する媒体の情報を検出する媒体情報検出手段により得られる媒体情報に基づいて媒体処理条件を設定すると共に、媒体を処理する媒体処理部は設定された媒体処理条件に基づいて媒体を処理することにより、多種多様な媒体に対して適切な処理を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る媒体処理装置のブロック構成図であり、本実施の形態に係る媒体処理装置は、図１に示すように、媒体の情報を検出（取得）する媒体情報検出手段である媒体情報検出部１と、媒体情報検出部１からの媒体情報に基づいて媒体処理条件を設定する処理条件設定手段である処理条件設定部２と、処理条件設定部２によって設定された媒体処理条件により媒体を処理する媒体処理部３とを有する。なお、本実施の形態において、媒体とは、記録媒体（例えば、普通紙、光沢紙、コート紙、再生紙、ＯＨＰなど）や原稿を意味するものとする。

ここで、媒体情報検出部１としては、媒体情報として媒体の特性に対応した値の出力（Ｓ）を得ることができるものであれば、特に限定されない。媒体の特性とは例えば以下のようなものである。
(1) 力学特性：撓み剛性、圧縮剛性、摩擦係数（面、端）、バネ定数
(2) 音響特性：音響インピーダンス、吸収特性、共振、Ｑ値
(3) 電気特性：誘電率、面抵抗、厚さ方向の抵抗、絶縁耐圧
(4) 光学特性：反射率、透過率、これらの分布や周期性
(5) 組成：含水率、コート層、填料
(6) 形状：寸法、厚さ、密度、坪量、表面粗さ、透気度
(7) その他：重送の有無、重送の状態や枚数、破損、屈曲、画像、汚れ
そして、これらの特性は単独に計測しても良いし、いくつかの特性間の関連性（例えば含水率と電気抵抗、撓み剛性と厚さ、摩擦係数と表面粗さ、など）を鑑みて複合的に検知しても良い。また、いくつかの特性を別々に検知して組み合わせても構わない。

また、媒体情報検出部１は、図２に示すように、媒体に外力を印加する外力印加部４と、外力印加部４によって外力が印加された際、媒体を介して伝わる外力を検出する検出部５とを備え、検出部５が検出した外力に基づいて媒体情報を検出するようにしている。なお、媒体に印加する外力としては、電磁気、熱あるいは熱による気体などの媒体の膨張／収縮、レーザー光などの光、電磁波、音波、あるいは振動、力学的な力など、どのようなものでも用いることができる。

ここで、外力印加部４は、媒体に対して外力を衝撃力として加えても良いが、振動として加えても良い。特に好ましい例としては、強度などを変えた複数の外力を印加して、複数の出力値（Ｓ１，Ｓ２，・・）を得るような構成が挙げられ、このように構成した場合には、精度が上がる。

また、検出部５は、媒体を介して伝わる外力を検出するための、例えば複数の配列された信号検知手段（センサ）を備えている。なお、このような信号検知手段の配列としては、１次元配列でも、２次元配列でもよいが、後者の場合であって、且つシート材（例えば記録媒体）の幅と同一あるいはそれ以上の長さのセンサを有していればシート材の幅の検知も可能である。勿論、複数個のセンサにより、記録媒体の幅を検知することも可能である。

さらに、検出部５が検出した外力に基づいた媒体情報は、検出部５からの出力が、例えば信号波形であればそのまま使用しても、フィルタリング等の簡単な加工を施しただけで使用しても良く、また波形から、電圧、周期、周波数成分、微分値、積分値、減衰、ピーク数などを特徴量として抽出したものを使用しても良い。もちろん、一つの出力から複数の特徴量を抽出し、組み合わせて判定しても構わない。さらに、一つの出力信号を分岐して、夫々異なる処理を行うこともできる。これは例えば、分岐した信号に対して夫々異なるカットオフ周波数のフィルタをかけ、別々の周波数成分を抽出してその強度比を見るという処理である。

また、検出される信号に対して、例えば媒体が搬送されていない場合の出力信号を差し引くなどの信号処理を行ってもよい。ここで、このような信号処理を行なう処理回路は、媒体が搬送されていない時に、外力により信号検知手段が受けた場合の第１の信号と、媒体を挟持搬送している時に、外力により信号検知手段が受けた場合の第２の信号とを用いて信号処理を行なうことができる。

また、媒体情報検出部１としては、媒体の含水率などを検知する機能を併用することも好ましい態様である。

処理条件設定部２は、媒体情報検出部１からの出力信号（媒体情報）に基づいて媒体処理条件を設定する機構を備えており、このような機構としては出力信号の振幅や強度、周波数成分などを電気的に処理して設定しても良いし、論理情報として演算処理することにより設定しても構わない。

なお、処理条件設定部２として行う設定動作として好ましいものの例を以下に述べる。
(1) 制御式による設定
媒体情報検出部１の出力値（Ｓ）を、ある演算式（制御式Ｆ（Ｓ））によって媒体処理条件の値（Ｐ）に設定する。なお、このような一例としては、媒体情報検出部１において媒体の厚みに関係する出力値を得て、これを制御式によって媒体処理装置の媒体を挟むローラのギャップを制御するパラメータなどに設定するものが挙げられる。
(2)制御テーブルによる設定
媒体情報検出部１の出力値（Ｓ）を、ある記憶値の表（制御テーブル）と照合して媒体処理条件の値（Ｐ）に設定する。なお、このような一例として、媒体情報検出部１において出力値が領域Ａであった時は媒体種ａ、出力値が領域Ｂであった時は媒体種ｂであると判断して媒体種ａ，ｂ夫々に適合する媒体処理条件（例えばプリントモード）を切り替える（設定する）というものが挙げられる。

なお、媒体情報検出部１の出力値（Ｓ）は、一つの信号検知手段（センサ）の出力値を用いても良いし、複数の信号検知手段（センサ）、あるいは一つの信号検知手段（センサ）で、複数の検知条件で得た複数の出力値（Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎ）を用いても良い。

また、媒体処理条件の値（Ｐ）も、一つの条件に対応する値でも良いし、複数の処理パラメータあるいは一つの処理項目に対する複数のパラメータよりなる処理条件の値（Ｐ１，Ｐ２，・・，Ｐｎ）としてもよい。もちろん、出力値（Ｓ）と媒体処理条件の値（Ｐ）は、１対１、１対複数、複数対１、複数対複数、いずれの対応でも良いことは言うまでもない。ただし、媒体への画像形成など複雑な処理工程の場合は、複数の出力値（Ｓ）により、複数の媒体処理条件の値（Ｐ）を得ることが好ましい。

なお、このような処理条件設定部２は、以下のような所に設置することが好ましい。
(1) 媒体処理装置内
(2) 媒体処理装置に接続された制御装置（コンピュータなど）内
(3) 媒体処理装置が接続されたネットワーク内
以上のようにして設定された媒体処理条件の値（Ｐ）は、媒体処理部３に送られて媒体の処理制御に用いられる。

媒体処理部３は、処理条件設定部２によって設定された媒体処理条件により媒体を処理するが、この媒体の処理とは、画像形成、画像読み取り、搬送、位置決め、スタックや製本、など一般的に行われていること全てが対応する。

ここで、処理条件設定部２により設定される媒体処理条件としては、例えばレーザービームプリンタなどの電子写真装置の場合は、搬送速度、搬送ローラギャップ、搬送間隔、トナー供給量、転写電圧、転写圧力、定着温度、定着圧力、画像形成に問題のある媒体の際の処理停止、警報や警報レベル、媒体サイズ変動などに対応する画像調整、コントラスト調整など極めて多岐にわたる。

次に、本実施の形態に係る媒体情報検出部１の一例を、図３を用いて説明する。

この媒体情報検出部１は、媒体搬送路Ａに沿って搬送手段６ａ，６ｂにより搬送されてくる媒体Ｍに対して、外力を印加する外力印加部４と、検出部５とを備えており、検出部５の出力に基づき媒体Ｍに関する情報を取得（検出）するように構成されている。検出部５は、力学的な力を検出できるものであればどのようなものでも良いが、例えば圧電特性を有する無機材料あるいは有機材料にて構成すれば良く、具体的にはＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やＰＬＺＴ、ＢａＴｉＯ_３、ＰＭＮ−ＰＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３）などの無機材料や有機圧電体材料にて構成すればよい。このような圧電材料を用いることにより、外力は電圧信号として検出される。

なお、このような検出部５により検出された電圧信号は、この後、所定の処理が施され、処理条件設定部２に出力される。そして、処理条件設定部２において、検出部５からの信号（媒体情報）に基づいて媒体処理条件が設定され、この後、媒体処理部３は、この処理条件設定部２によって設定された媒体処理条件により媒体を処理する。

そして、このように処理条件設定部２により、媒体情報検出部１により得られる検出信号（媒体情報）に基づいて媒体処理条件を設定すると共に、媒体処理部３は設定された媒体処理条件に基づいて媒体を処理することにより、多種多様な媒体に対して適切な処理を自動的に設定して処理を行うことができる。

（実施例）
以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。

（実施例１）
本実施例においては、媒体処理装置の一例である電子写真装置に既述した図３に示した媒体情報検出部１を搭載した。

なお、本実施例において、媒体情報検出部１は、図３に示すように外力印加部材８を備えた外力印加部４と検出部５からなり、外力印加部材８により外力として力学的な衝撃力を媒体Ｍに印加するものとした。

ここで、本実施例では、搬送ローラ６ａ，６ｂにより搬送されてくる媒体Ｍの先端が補助センサ（光学式位置センサ）７の位置を通過するのと同時に、外力印加部材８をコイルばね（駆動源）９の圧縮・解放により加速して所定の速度で媒体Ｍに衝突させる構成とした。なお、コイルばね９の圧縮・解放はカム１０及びモータ１１で行うと共に、カム１０は２段式としてモータの１回転で速度を違えた２回の外力印加（第１の外力印加、第２の外力印加）を行う構成とした。

つまり、カム１０を大きい方のカム１０ａと小さい方のカム１０ｂとの２つのカムを備えたものとし、このような２つのカム１０ａ，１０ｂを備えることにより、モータ１１が１回転すると、例えばまず大きい方のカム１０ａとコイルバネ９とにより外力印加部材８を媒体Ｍに衝突させ、次に、小さい方のカム１０ｂとコイルバネ９とにより外力印加部材８を媒体Ｍに衝突させることができる。

この場合、大きい方のカム１０ａと小さい方のカム１０ｂとではコイルバネ９の縮み距離が異なるので、媒体Ｍに加えられる外力が異なることとなる。なお、本実施例では、外力印加部材８はステンレス鋼製で、質量４ｇ、先端に１ｍｍφの平坦部を備えた曲面の構成とし、第１の外力印加における媒体Ｍの法線方向の速度が０．５ｍ／ｓｅｃ、第２の外力印加における媒体Ｍの法線方向の速度が０．２ｍ／ｓｅｃとなるように、コイルばね９及びカム１０を設計した。

検出部５は、圧電体であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を銀電極により上下を挟まれる構造とし、圧電体のサイズは長さ８ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍとした。また、検出部５は、ゴムよりなる緩衝材１１を介して樹脂固定部材１２に固定し、さらに検出部５上の外力印加部材８と衝突する面にはステンレス鋼よりなる受け材１３を設けた。

なお、本実施例では、受け材１３の外力印加部材８と対向する面は、媒体搬送ガイド１３に設けた切り欠き１４より媒体Ｍに対して後退した位置（下方位置）に配した。ここで、切り欠き１４の幅は１０ｍｍ、媒体搬送ガイド１３の面に対する受け材１２の後退距離は０．３ｍｍとしている。

本実施例において媒体がトレイから供給される前に初期状態として媒体のない場合のデータを読み込んでおく。なお、初期状態の読み込みは省略することもできる。

図４は、本実施例における検出部５からの出力波形を示すものである。なお、この図は、媒体としてゼロックス社ＰＲＥＭＩＵＭＭＵＬＴＩＰＵＲＰＯＳＥ４０２４ＰＡＰＥＲ（７５ｇ／ｍ^２）を１枚搬送供給した場合の例である。

そして、この図４に示すように、媒体先端が補助センサ７の位置を通過した時を時間０とし、約２０ｍｓｅｃ後に第１の外力印加を、約９０ｍｓｅｃ後に第２の外力印加を行うように設定しており、これ結果、両外力印加による発生電圧が２つのピークとして発生している。

次に、不図示の回路により出力波形から２つのピークの最大電圧を読み取って演算し、媒体情報検出部１の出力値（Ｓ）とした。本実施例では、第１の外力印加による最大電圧を媒体Ｍの無い場合の同様の外力印加による最大電圧で除した値を出力値Ｓ１、第２の外力印加による最大電圧を媒体Ｍの無い場合の同様の外力印加による最大電圧で除した値を出力値Ｓ２としている。ここで、このような媒体情報としての出力波形は、搬送給紙する媒体Ｍに応じて異なり、例えば媒体の坪量が小さい薄紙の場合は、外力の吸収が小となり、これにより出力値（Ｓ）が大きくなる。

次に、処理条件設定部２により、媒体情報検出部１からの出力値（媒体情報）に基づいて媒体処理条件に設定する。なお、本実施例では、以上のような各種媒体の給紙搬送時の出力値（Ｓ）に対する、媒体処理装置における処理条件の値（Ｐ）の一例として、電子写真装置の定着工程で定着器に供給する電力制限回路の制御を行う下記の制御式を作成した。なお、この制御式は当該電子写真装置において実験的に求めた。

Ｐ＝Ｆ（Ｓ１，Ｓ２）＝〔１−（ａＳ１＋ｂＳ２）／（ａ＋ｂ）〕^Ｃ×ｄ
なお、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、いずれも電子写真装置及び使用状況に応じて適宜変更されるパラメータであり、本実施例では、ａ＝１、ｂ＝２、ｃ＝１、ｄ＝１とした。また、この制御式は、最も定着性が悪く、このため最大の定着電力を要する媒体の場合の定着器への供給電力を基準としたものであり、処理条件の値（Ｐ）に応じて供給電力を減ずるものである。

図５は、このような制御式の概念を示す図である。ここで、図５では簡単の為、出力値Ｓは１つとして記載しているが、出力値（Ｓ１、Ｓ２）に対して、制御式Ｆ（Ｓ１，Ｓ２）をもって処理条件の値（Ｐ）を変更している。本実施例では概略として、上述のように薄紙になるほど出力値（Ｓ）が大となることより、制御式により処理条件の値（Ｐ）を大きくして供給電力を減じるようにしている。

そして、このような制御式によって媒体情報検出部１の出力値に基づいて媒体処理条件を設定することにより、それぞれ適したプリントモードを割り付け、最適な画像形成が可能となった。この結果、過大な熱量の供給によるカールなどの異常の発生を抑制し、さらに省エネルギーを実現することが可能となった。

（実施例２）
図６は、媒体処理装置の一例であるインクジェットプリンタに搭載された本実施例に係る媒体情報検出部１の構成を示すものであり、図６において、図３と同一符号は、同一又は相当部分を示している。

本実施例では、図６に示すようには２種類の媒体情報検出部１Ａ，１Ｂを用いて媒体Ｍの情報を検知するようにしている。即ち、図６において、１Ａは第１媒体情報検出部であり、この第１媒体情報検出部１Ａは、外力印加部４と検出部５とを備えている。また、１Ｂは第２媒体情報検出部であり、この第２媒体情報検出部１Ｂは外力印加部４ａと検出部５ａとを備えている。

ここで、第１媒体情報検出部１Ａとしては、既述した実施例１と同様の、外力として力学的な衝撃力を印加するものを用い、第２媒体情報検出部１Ｂとしては、外力として赤外領域の光を用いた。即ち、外力印加部４ａとして発光ダイオードを用いると共に検出部５ａとしてＣＣＤなどの光量センサを用い、媒体Ｍの光の反射量を検知するようにした。

そして、本実施例では、第１媒体情報検出部１Ａにおける第１の外力印加による最大電圧を媒体Ｍの無い場合の同様の外力印加による最大電圧で除した値を出力値Ｓ１、第２媒体情報検出部１Ｂにおける媒体Ｍの光反射量の程度を出力値Ｓ２としている。即ち、本実施例では、出力値Ｓ１は媒体の剛度等の力学的な特性を、出力値Ｓ２は媒体Ｍの光沢等の光学的な特性をそれぞれ主要な検知内容（媒体情報）としている。

また、処理条件設定部２は、第１及び第２媒体情報検出部１Ａ，１Ｂからの出力値に基づいて媒体処理条件に設定するが、本実施例では、この設定を、図７に示す制御テーブルに基づいて行うようにした。即ち、出力値Ｓ１，Ｓ２それぞれを、所定の閾値（Ｔｈ）によりある領域に分け、各領域（Ｐｘｙ）に対してプリントモードを割り当てて設定するようにした。

例えば、図７に示すように、出力値Ｓ１を５段階に、出力値Ｓ２を３段階に、それぞれ分け、合計で１５領域に対応するプリントモードを割り当て、設定を行った。本実施例では、画像形成に係る複数のパラメータ値（インクジェットプリンタにおけるインク滴サイズ、吐出ノズル、パス数、送り速度、など）を組としてプリントモード（媒体処理条件）として一括設定するものである。

なお、第１及び第２媒体情報検出部１Ａ，１Ｂより、この１５領域より外れる出力値が出力された場合には、エラーとして処理を停止し、表示もしくは警報を行うものとした。

本実施例では、出力値Ｓ１が大きいほど媒体の剛性が低いもの（所謂、腰が弱いもの）、出力値Ｓ２が大きいほど光沢が高いものと判定し、それぞれに適したプリントモードに設定するように設計した。

例えば、図７のＰ１３には腰が強く光沢が高いフォト光沢紙（例えばキヤノン製「プロフェッショナルフォトペーパーＰＲ−１０１」）、Ｐ２２には腰がやや強く光沢を抑えたフォト用紙（例えばキヤノン製「マットフォトペーパーＭＰ−１０１」）、Ｐ４１には腰が弱く光沢の低い普通紙（例えばキヤノン製「カラーＢＪ用普通紙ＬＣ−３０１」などが対応するようにし、それぞれに適したプリントモード（インク量、搬送速度など）を指定する設定を行った。

そして、このような制御テーブルと第１及び第２媒体情報検出部１Ａ，１Ｂの出力値とに基づいて媒体処理条件に設定することにより、多種多様な媒体に対して、それぞれ適したプリントモードを割り付け、最適な画像形成が可能となった。

なお、本実施例では、同じような光沢性を有する複数種の媒体でも、その腰の強さなどによって異なる媒体であることを認識して適したプリントモードを設定することも可能である。

また、本実施例では、一例として媒体情報検出部１Ａ，１Ｂを２つ用い、それぞれの出力値を１つづつ用いて２次元の判定テーブルとしたが、媒体情報検出部を１つとして、検知条件の異なる２種の出力値を用いて判定テーブルとしても構わない。なお、この場合、例えば既述した実施例１で述べたような、衝突速度の異なる２回の外力印加（第１の外力印加、第２の外力印加）を２種の出力値として用いるようにすれば良い。

また、出力値の数は特に制限は無く、また制御テーブルも１次元から極めて多数の次元に至るまで特に制限は無い。これらは、必要とされる精度と、処理能力やコストなどを鑑みて適宜設計すればよい。

本発明の実施の形態に係る媒体処理装置のブロック構成図。上記媒体処理装置に設けられた媒体情報検出部のブロック構成図。上記媒体情報検出部の構成を示す図。上記媒体情報検出部における出力波形を示す図。上記媒体情報検出部の出力値を媒体処理条件に設定する制御式の概念を示す図。上記媒体情報検出部の他の構成を示す図。上記媒体情報検出部の出力値を媒体処理条件に設定する制御テーブルを示す図。

符号の説明

１媒体情報検出部
１Ａ第１媒体情報検出部
１Ｂ第１媒体情報検出部
２処理条件設定部
３媒体処理部
４外力印加部
４ａ外力印加部
５検出部
５ａ検出部
８外力印加部材
Ｍ媒体

Claims

記録媒体を処理する記録媒体処理部を有する媒体処理装置において、
前記記録媒体の特性に対応した記録媒体情報を検出する記録媒体情報検出手段と、
前記記録媒体情報検出手段により得られる記録媒体情報に基づいて記録媒体処理条件を設定する処理条件設定手段と、
を備え、
前記記録媒体情報検出手段は、前記記録媒体に外力として衝突速度の異なる複数回の衝撃を印加する外力印加部と、前記外力印加部によって前記記録媒体に印加され、該記録媒体を介して伝わる前記衝突速度の異なる複数回の衝撃を検知する検出部とを備え、前記検出部が検出した前記衝突速度の異なる複数回の衝撃に基づいて前記記録媒体の特性に対応した前記記録媒体情報を検出し、前記記録媒体処理部は前記処理条件設定手段によって設定された前記記録媒体処理条件に基づいて前記記録媒体を処理することを特徴とする媒体処理装置。
前記処理条件設定手段は予め求めた制御式に基づいて前記記録媒体処理条件の設定を行うことを特徴とする請求項１記載の媒体処理装置。
前記処理条件設定手段は制御テーブルに基づいて前記記録媒体処理条件の設定を行うことを特徴とする請求項１記載の媒体処理装置。
前記記録媒体情報検出手段は、異なる種類の前記外力を印加する外力印加部と、前記外力印加部によって前記記録媒体に印加され、該記録媒体を介して伝わる前記異なる種類の外力を検知する検出部とを備え、前記検出部が検出したそれぞれの外力に基づいて前記記録媒体の情報を検出することを特徴とする請求項１記載の媒体処理装置。