JP4681779B2 - SURFACE IDENTIFICATION DEVICE AND IMAGE FORMING DEVICE - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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および表面材質の差を識別する表面性識別装置、前記装置を備えた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。
【0002】
【従来の技術】
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上に画像を形成する装置であり、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した後、定着手段によって記録材を加熱およ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。
【0003】
また、他の方式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、インクを記録剤として用い、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。
【0004】
更に、他の方式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、インクリボンを記録剤として用い、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。
【0005】
ところで、これらの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。
【0006】
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り、更に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おり、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。
【0007】
例えば、電子写真方式を採用する装置では、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。このため、現状の装置では、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おり、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。
【0008】
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2(A)に示す。
【0009】
即ち、図2(A)は従来のプリンタ要部の断面図であり、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、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、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た後、このトナー5を転写ローラ10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。
【0010】
一方、画像が記録される紙等の記録材7は、記録材収納箱7’から給紙ローラ対7”によって垂直搬送ローラ対6’まで先端部が給紙された後、この垂直搬送ローラ対6’によって転写前搬送ローラ6まで搬送され、更にこの転写前搬送ローラ6によって転写ガイド板9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6から転写ニップ部まで記録材7が搬送されるまでの間には、記録材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記録材7の表面が帯電している可能性があるため、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が搬送中の記録材7の背面側に接するように設けられ、接地されている。
【0011】
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記録材7側に移動させるために、トナー5と逆極性の高電圧が記録材7背面の転写ローラ10に印加され、記録材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記録材7に転写されるとともに、記録材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記録材7の裏面に付与される。
【0012】
最後に、トナー像が転写された記録材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まで搬送され、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側に設けられた定温制御手段16によって定温制御されながら加熱および加圧されてトナー像が定着される。
【0013】
なお、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11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11a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。
【0014】
以上の工程の中で、画像の定着方式としては熱効率および安全性が良好な接触加熱型の定着装置が広く知られており、従来は主に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熱ローラ定着器が用いられてきたが、近年、更に加熱効率の高い方式として、図2(B)に示すような、低熱容量の耐熱性樹脂フィルム13’cの上に導電性プライマー層13’bを形成し、更にその表面に離型性層13’aを形成して成る定着フィルム13’と、その内側のセラミックヒータ15およびフィルムガイド部材を兼ねるヒータホルダー13’dと、均一加圧するための金属ステー13’eで構成される定着フィルムユニット13’に、加圧芯金14cの上にシリコンゴム層14bとPFAチューブ層14aを形成して成る加圧ローラ14を加圧当接させるフィルム加熱型定着器が用いられるようになっている。
【0015】
前記フィルム加熱型定着器のセラミックヒータ15においては、図2(C)の断面図に示すように、アルミナ等を材料とするセラミック基板15aの片面に銀パラジウム(Ag/Pd)、RuO2 、Ta2 N等を材質とした帯状パターンから成る通電発熱体15bが2列で形成されており、その表面は保護ガラス15cで覆われ、発熱体形成面と逆側の面には温度検知手段としてサーミスタ15dが形成されている。
【0016】
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く、装置の立上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が、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加熱効率に差が生じ易い構成となっている。
【0017】
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おり、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。図3はこのような従来の装置の画像形成工程における定着工程を示すフローチャートであり、ここでは単純に紙種設定として通常の平滑紙と粗い表面を有するラフ紙の2通りの選択を可能とした例を示している。
【0018】
図3に示すフローチャートにおいては、ラフ紙を選択した場合には通常の紙の定着温度Tに対してα分だけ温度を高くして定着するようになっており、プリント信号を受け取ってから各モードの定着温度に達するまでヒータの定格電力上限値でフルパワー加熱し、目標値に達した後は、紙の通紙に伴って奪われる熱量に応じて低下するヒータ温度を一定に維持して定着温度を保つように最後の紙の定着が終了するまで定温制御されるようになっている。
【0019】
なお、このフローチャートに示す定着工程の流れは熱ローラ定着器もフィルム加熱型定着器も基本的に同じであるが、後者ではヒータ基板裏の温度を検知して温度制御しているため、連続通紙に伴う定着器全体の蓄熱効果によって加圧ローラ等のヒータ以外の部材による加熱作用が働くようになり、実際の定着ニップ部の温度がヒータの制御温度より高くなる場合が生じる(従って、厳密にはこの方式の定着器における制御温度は定着温度と称するのは適正ではなく、今後、この制御温度を温調温度と称する)。このため、過剰加熱によるホットオフセット(トナーが溶け過ぎて定着フィルム側に一部残留し、その後、紙の不適切な位置に再付着する現象)や多量の水蒸気の発生に伴うトナーの後方飛び散りや紙搬送不良等の弊害を防止する対策として、ヒータの加熱温度を通紙枚数に従って予め定めた割合で段階的に下げる必要があり、このとき、ラフ紙の定着開始温度を通常の紙の定着開始温度より高くするとともに、温度を下げる通紙枚数の量も各紙の特性に応じて個々に適正値を求めて設定している。
【0020】
図4はこのように段階的に温調温度を下げるように設計された従来の画像形成装置の各紙および各通紙枚数における温調温度の変化を示すグラフであり、このような設定に従うことによって1分間に16枚の定着速度を有するフィルム加熱型定着器が実現されている。
【0021】
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とともに、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等の可能性があった。
【0022】
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、その特殊紙を装置に残したままになることもあり得るため、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。
【0023】
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悪い定着が行われる場合もある。
【0024】
一方、前記インクジェット方式を採用する装置においては、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っており、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、現状の装置では、ラフ紙用のインク吐出量を標準の吐出量として用い、平滑紙に対しては常に過剰なインクで画像を形成するままにしていた。
【0025】
また、熱転写方式を採用する装置では、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おり、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。
【0026】
以上のように、現状の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、電力を消費することになり、これ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が、現状ではユーザに設定変更の手間を強いるような手法しか考えられていなかった。
【0027】
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おり、それらの中で記録材表面粗さに対する検知手段の検知原理を提案したものとして、特開2000−314618号公報および特開2000−356507号公報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おり、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。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前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おらず、単純な直線状のプローブが走査方向の上流側で一方の端部を固定され、下流側の先端を斜め走査方向に逆らわないように当接させる構成が示されているだけに留まっており、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。
【0029】
即ち、記録材として実際に使用される平滑紙とラフ紙の表面粗さの差は、通常の測定器として使用される表面粗さ計で測定すると、従来平滑紙と認識してきた紙の表面の凹凸差は最大で15〜20μm程度、ラフ紙と認識してきた紙の表面の凹凸差は最大で22〜40μm程度の範囲に収まっており、全体的には両者の間には15μm前後の差しかなく、更にラフ紙寄りの平滑紙と平滑紙寄りのラフ紙の間の差は数μm程度しか離れていない。このような微小な凹凸差を直線状のプローブを搬送中の記録材表面に斜めに当接して読み取るためには、
・プローブ先端には数μm単位の凹凸に追従可能なように非常に鋭い針状の形状が必要
・一方、装置寿命までに数万枚の記録材との摺擦に耐えられる耐磨耗性やジャム発生時に変形した紙を通紙させても容易に変形しない程度の剛性が必要
・記録材の搬送速度で摺擦してもプローブ部先端が跳ね上がらない程度に強い当接圧が必要
・一方、柔らかな記録材表面の凹凸を潰すことなく追従可能な範囲の軽い当接圧が必要
等の制約が考えられ、これらの矛盾する条件を両立させることは非常に困難であり、少なくとも耐久性や信頼性の観点から針状のプローブは事実上使用できず、或る程度剛性の高いプローブで実現せざるを得ない。このため、実用可能なプローブとしてはより剛性が高く、記録材表面も傷付けにくい薄板状のプローブが考えられ、記録材表面を点ではなく有限の長さを有する辺で走査し、この走査幅で平均化された表面粗さに起因する振動の強弱差で識別する手法が考えられ、特開2000−356507号公報にはこの種の構成が示されている。
【0030】
図5に薄板状プローブを用いた表面粗さセンサの構成を示し、図6に薄板状プローブを用いた表面粗さセンサを用いて実際に表面粗さの異なる複数の記録材表面を走査した結果を示す。
【0031】
図5(A)は表面粗さセンサの上面図、図5(B)は同表面粗さセンサを走査方向の側面から見た断面図であり、プローブとしては上面から見た形状がT字型で断面形状が直線状に構成されている直線型断面プローブ17を用いている。
【0032】
この直線型断面プローブ17は、厚さ0.15mmのSUS製T字型板金18上に圧電素子19を接着し、圧電素子側電極19’と板金側電極18’を各々はんだ付けし、回転支持軸20上にT字型の長辺部が固定され、短辺部の幅5mmの先端17’を走査方向下流側で記録材上流側表面と斜め30°の角度で当接し、不図示のねじりコイルバネを回転支持軸20に設け、装置のフレームを固定端としてセンサ先端部に3g〜10g重の加圧力が掛けられるように構成されている。
【0033】
直線型断面プローブ17は、紙との摺擦によって板金先端部17’に生じる上下方向の振動(厳密にはセンサ先端部が描く円弧状軌跡を往復する振動であり、紙搬送性を無視して走査面に垂直に近づけてセンサを当接させれば振動中の水平成分を増すことはできるが、この従来構成ではセンサ先端部が紙と完全に接触できる位置は初期当接位置の1点のみであり、その位置で摺擦されてセンサ先端部が跳ね上げられた後には紙搬送に伴う水平成分の外力は作用し難くなるため、走査方向の振動成分は紙搬送性を犠牲にしても余り増加せず、基本的に紙表面の凹凸に起因する上下方向の振動成分が支配的であると考えて良い)により板金内部に歪を生じて起電される圧電素子の信号は不図示の増幅回路で40倍に増幅されて測定器に2msec周期(通常のプリンタで処理可能なサンプリング速度)で取り込まれる構成となっている(但し、前記構成において回転支持軸を用いてセンサを加圧固定する構成は前記従来例には記載されておらず、単に反当接側端部を固定する構成しか示されていないが、実際に紙を搬送する際に反当接側端部が完全に固定されていると、余程軽圧に設定しない限り紙搬送の障害となったり、紙表面を傷付ける可能性があり、一方、当接圧が低過ぎると十分摺擦されなくなる等の問題があり、搬送される紙の厚さによってもセンサの接触性が変化してしまうため、実験精度の都合上、本発明者が考案した回転支持軸固定方法を用いている)。
【0034】
このとき評価した記録材は、図6(A)に示すような平滑度の違いを有するラフ紙と平滑紙(Aはボンド系のラフ紙、Bは標準的に使用される平滑紙、Cは表面に波状の凸部が装飾された高級なラフ紙を各々示し、各数字は各種類の紙の坪量を示す)であり、これらの記録材を順番に連続して141mm/secの速度で搬送してセンサを走査させたところ、3g重では信号レベルが低過ぎたため、10g重で加圧させた際の結果が図6(B)のグラフである。図6(A)の平滑度の高い紙ほどセンサには振動が発生しにくく、平滑度の低いラフ紙ほどその凹凸に応じて振動が発生し易いと考えられるため、図6(B)のグラフの信号強度の高低は図6(A)の平滑度の高低と逆の関係になるべきである。
【0035】
しかしながら、図6(B)のグラフから分かるように、平滑度が特に高めの紙であるB75やB105にはややセンサ信号が低くなる傾向はあるものの、全体的には平滑紙とラフ紙の信号強度差が無かったり、逆転したりしており、前述の通り回転支持軸固定法を用いてセンサと紙との接触性を改善しても、この構成のセンサでは十分な紙の平滑度の差を検出して平滑紙とラフ紙の識別をすることは困難であった。
【0036】
このため、本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、図7の例に示すようなセンサプローブ構成の改良を施すことを試み、プローブ先端部に走査平面上を走査方向前後に振動可能且つ先端当接部を走査方向に逆らって測定表面に食い込む角度に設定することにより識別性能の大幅な改善を実現している。
【0037】
図7(A),(B)と図8(A),(B)は、各々本発明者が提案する紙表面粗さ検知センサの上面図、紙表面粗さ検知センサの断面図と紙表面粗さ検知センサのプローブの断面図、紙表面粗さ検知装置のプローブ走査時動作説明のための、平滑度比較グラフ、表面粗さ検知比較グラフである。
【0038】
図7(A)において、図5に示したと同一要素には同一符号を付しており、本構成の特徴は、図7(B)から明らかなように、2つの折り曲げ湾曲部で構成され、走査方向に対して上流側に固定端、先端当接部を下流側に配置したS字型断面形状センサ22を用いており、この設定によってセンサ22全体が走査方向に対して順方向設定で、且つセンサ先端部も搬送される紙の進入を邪魔しない順方向の角度で当接しながら、紙表面に対しては先端部の上流側角部が走査方向に対して逆方向に食い込みながら当接されるS字型当接先端21を設けることにより、図8(A)に示すような平滑度の異なる紙を識別させた結果、図8(B)に示すように全体的に各紙の平滑度に応じて強弱の差が明確に対応する信号波形を得ることができた。
【0039】
前記従来例の構成を含めて本発明の用途に圧電素子を使用した場合、その圧電素子が発生する信号は上述の通りパルス状波形に成り易いと言う特徴があり、これは、
圧電素子が形成されている板金が基本的に片側端部だけを固定し、当接側板金先端部が比較的軽い質量で走査平面の上方に対して自由に変位可能となっているため、比較的軽い当接圧で走査面に当接された板金先端部は高速で変位可能且つ急速停止可能である。
【0040】
走査される紙表面の移動速度が板金先端部の前記特性に対して十分高速であるため、板金先端部は紙表面によって跳ね上げられ、瞬間的に非接触状態が形成された後、再び着地するという工程を繰り返しており、連続走査中にはこの跳ね上げと着地がほぼ同時に発生し、衝撃強度が倍増されるとともに各信号の発生時間も短時間となって検知される。
【0041】
という構成上および使用形態上の特徴によるものであり、逆にこのように設定することによって数μmの凹凸差に対して大きな検知信号レベルを発生させることを可能としている。
【0042】
特に発明者の考案による回転支持軸を用いた反当接側端部の固定方法は、板金先端部の変位の自由度を更に向上するため、より鋭いパルス状波形の発生を促して信号レベルの増幅に寄与しており、更に前記の改良されたセンサ先端部の構造および当接条件の工夫により、板金先端部の紙表面に対する追従性が高まる(最終的には先端部は同様に跳ね上げられるが、摩擦力をより強く受けてより強く跳ね上げられるため、跳ね上げられ時および着地時の信号発生強度もより強くなる)ため、より微小な表面摩擦抵抗差に対しても大きな信号レベル差をつけて発生可能となり、飛躍的に識別性を高めている。
【0043】
しかしながら、このようにパルス状に識別信号を発生させた場合、前記改良を施した方式においても、各波形の細部においてはB163の紙のように平均的には明らかに低いレベルに落ち着いてるにもかかわらず、局所的に高いパルス状のノイズ信号が発生している場合が有り、この例の他にも外部から突発的な振動や強い電気ノイズが加えられたり、紙表面に部分的なシワや傷、変形が存在した場合の信号波形に異常に高いレベルが発生する可能性は否定できず、単純に一つの閾値レベルで識別するには不都合な信号波形であった。
【0044】
従って、紙の種類に応じて複数の加熱条件や定着条件或は画像形成条件を設け、これらの条件の切り替えのために使用する紙に応じてユーザがその都度その紙に適したモードを選択しなければならず、このような画像形成装置において、ユーザが設定を間違えた場合やネットワークプリンタで紙の種類が変更されたことを知らなかった場合等に熱処理不足や定着性、濃度等の不足による画像不良を招いたり、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や定着器のトナー汚染を招いたり、余分な現像剤を消費してしまう場合があるという問題があった。
【0045】
また、前記問題の1つの解決策として既に提案されている記録材の粗さを圧電素子を有する板金を摺擦させることによって粗さの差を振動強度の差として測定し、その結果に基づいて加熱温度や定着温度、画像形成条件等の制御を切り替える方式において、単純に直線型の板金先端を記録材表面に摺擦させるだけでは十分な振動強度差が検出できず、実用的な平滑紙とラフ紙の識別が不可能である。
【0046】
また、前記解決策の改善策として既に提案されているプローブ先端構成の改良を施したセンサを用いた場合には全体的には平滑度に応じた信号が得られるもののパルス状波形の中には局所的に異常に高い信号が発生する危険が有り、識別信号の形態としては不都合な場合があった。
【0047】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、記録材の表面粗さ等を識別誤差の極めて少ない安定した状態で確実に識別できる表面性識別装置、これを用いた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0048】
前記目的を達成するため、本発明では、表面性識別装置を次のとおりに構成する。
(1)圧電素子を有するプローブの先端を被測定表面に当接しながら走査することにより、前記圧電素子からパルス状の電気信号を発生させ、該電気信号の強度差を基に前記被測定表面の表面性を識別する表面性識別装置であって、所定時間内に発生する前記パルス状の電気信号を積分処理する積分処理手段を有し、前記積分処理の積分結果を識別信号とすることを特徴とし、前記圧電素子を有するプローブは、該プローブの当接側先端部に走査方向への変形と復元を繰り返して振動可能となる走査方向振動部を有し、該走査方向に逆らって被測定物表面に走査の障害とならない強度範囲内で食い込みながら走査可能となる角度および加圧力で当接されており、前記走査方向振動部は、前記プローブの反当接側端部に近い側から当接側端部に向かう順に第1折り曲げ部と、該第1折り曲げ部と逆方向に折り曲げた第2折り曲げ部の2箇所の折り曲げ部を有し、前記走査方向上流側を紙面の右側に設定した場合の走査面と直角且つ走査方向と平行な断面から見たプローブの断面形状がS字型となるように加工されたものであることを特徴とする表面性識別装置。
【0074】
【作用】
圧電素子を有するプローブ先端部を被測定物表面に当接して走査する際に、被測定物表面の表面性の差を先端部に発生する振動を介して圧電素子部でパルス状信号波形として検知した場合の問題となる突発的な機械的・電気的ノイズや被測定物表面の部分的な傷・変形による異常に高いパルス信号の発生に対し、新たに設けられた積分処理手段によって、パルス状波形中のこれらの不要な局所的ノイズ成分を緩和し、全体の傾向にほとんど影響を及ぼさないようにして単純比較可能な識別信号として検知できるようにしたため、従来のパルス状波形を基にした識別方式に比べてS/Nが大幅に改善され、識別誤差の極めて少ない安定した識別信号による信頼性の高い被測定物表面の表面性識別が可能となる。
【0075】
また、具体的な積分処理部の構成として、圧電素子部で発生した信号を増幅回路で所望のレベルに増幅させつつ電流ドライブ能力を強化した後、積分用抵抗とコンデンサーで構成された積分回路、より好ましくは該積分回路を2段用いた2段積分回路を介してパルス状信号をハード的に積分することでノイズ成分が抑制されたS/Nの高い良好な信号を得ることができる。
【0076】
また、前記積分回路のコンデンサー部に並列に、前記積分用抵抗より十分大きな抵抗値を有する放電用抵抗を設け、所望の割合で自己放電させることにより被測定物検知後の信号レベルを自動的に初期レベルに復元させることができる。
【0077】
また、前記積分回路のコンデンサー部に並列にスイッチング回路を設けることにより、CPUの制御により前記積分回路部における積分期間と放電期間を所望のタイミングで切り替え可能となる。
【0078】
更に、前記積分回路の後段に増幅回路を設けることでS/Nの低下を招くことなく、所望の信号レベルに自在に調整可能にできる。
【0079】
また、前記圧電素子の発生信号をA/D変換回路を介して前記CPUに導き、該CPUによる積分演算処理の結果を識別信号とする方法を用いることにより、ソフト的に積分処理を実現することができ、回路構成を簡略化できる。
【0080】
また、前記圧電素子の発生信号を直接積分することなく、所定期間中の発生信号中に第1の閾値以上に大きな信号レベルが発生する回数を積算した結果を識別信号とし、第2の閾値との比較によって識別することによっても回路構成を簡略化できる。
【0082】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態をレーザビームプリンタ、インクジェットプリンタ、サーマルヘッドプリンタの実施例により詳しく説明する。なお、本発明は装置の形の限らず、実施例の説明に裏付けられて、方法の形で実施することもできる。
【0083】
【実施例】
(実施例1)
図1(A)〜(C)は、実施例1である“レーザビームプリンタ”で用いる表面粗さ検知信号処理系の構成を示すブロック図、信号処理回路図、積分信号処理による表面粗さ検知比較グラフである。
【0084】
本実施例は、装置本体としては前述の図2(A)と同様の構成の、電子写真方式でフィルム加熱型定着器を採用するレーザビームプリンタを用い、表面粗さ検知センサとしては前述の図7に示した改良された断面形状を有するS字型断面形状センサ22を用いるものである。
【0085】
本実施例では、このセンサの信号処理方法として図1(A)に示すように、本センサを用いた表面粗さセンサ部22が検知した信号を図中の破線部で囲まれた増幅回路部23と積分回路部24を含む信号処理回路部によってハード的に積分することにより、信号の識別性を高め、その結果を予め定めておいた閾値レベルを発生する閾値信号源25の値と比較器26を用いて比較し、その結果、閾値より高い識別信号が出ていればその紙をラフ紙、逆に閾値より低い識別信号が出ていればその紙を平滑紙として2値的に判断し、各場合に対して1と0のフラグを発生させてCPU28に取り込む構成になっており、CPU側では別途設けられた紙先端を検知する紙先端センサ部27(図2の構成では不図示となっているが、通常この種の装置には、紙上に画像を形成し始める位置合わせに必要な基準として紙先端が通過した瞬間を検知する必要が有り、主にフォトインタラプタ等で構成されたセンサを使用している)の情報を基に、紙が通過した瞬間から所定時間後の紙表面粗さセンサの積分信号値と閾値レベルの比較結果のフラグを読み取り(従って、表面粗さセンサの設定位置は必ず紙先端センサに対して紙搬送方向の下流側となる)、その結果に応じてCPUから定着温度および定着温度制御回路部29に予め定められた定着温度およびシーケンスで定着器を制御する信号を送る構成となっている。
【0086】
本実施例では、図1(A)の破線部の具体的な回路構成は図1(B)に示すようになっており、Opアンプと抵抗R0、R1、R2で構成された反転増幅部にてセンサの信号を反転増幅(センサの信号は±両極性で発生)し、抵抗R3とコンデンサーC1で構成される積分回路に信号を蓄積し、同時にC1に並列に接続された、R3より十分大きな放電用抵抗Rdを介して適度な割合でC1の電位を減衰させるように設計されている。
【0087】
図1(C)はこのような信号処理回路を用いた場合の前述の図8(A)の紙種に対するセンサの検知結果の1例を示したものである。この例では各回路の構成要素の値として、R0=10kΩ、R2/R1=1000、R3=100kΩ、C1=1μF、Rd=10MΩの各値を有する素子を用いており、図1(C)のセンサの応答信号は、本実施例の信号処理回路を追加していない図8(B)のセンサの応答信号と比較すると、図8(B)の不安定なパルス状の波形に比べて急激な変動の少ない積分波形はデータのサンプリングが容易であるうえ、図8(B)のB105やB163に含まれていた局所的に異常にレベルが高い信号が発生して識別性を劣化させるという事が無くなるため、例えば単純に図1(C)のグラフで、0.35Vを閾値とすれば容易に各紙種をラフ紙と平滑紙に分類することができるようになり、その際の具体的な信号処理の手順としては、
(1)紙先端センサの信号を基に、表面粗さセンサを紙先端が通過してから紙の中央部が通過するまでの期間に積分したデータを比較器に取り込む。
(2)予め閾値信号を0.35vに設定しておいた、閾値信号源の信号と前記積分値を比較する。
(2−A)紙がラフ紙であれば0.35v以上の積分値になるためそのときのフラグを1として発生。
(2−B)紙が平滑紙であれば0.35vより低い積分値になるためそのときのフラグを0として発生。
(3)CPUが、
(3−A)フラグ1を受け取った場合には定着温度をラフ紙用温度に上げるように制御。
(3−B)フラグ0を受け取った場合には定着温度を平滑紙用温度に下げるように制御。
というようにして制御することができる。
【0088】
但し、実際には前記2種類しか定着モードが存在しない場合にはどちらか一方の紙種に合わせた定着モードを通常は標準モードとして使用し、逆の紙種を検知した場合のみ、その検知結果に応じた定着モードに切り替えることになる。
【0089】
この場合、紙種が不明な初期状態はラフ紙定着用の温度設定を行い、センサの検知後に、
(1)その紙がラフ紙と判断された場合はそのままの定着温度および連続通紙に対する温調シーケンスで定着を実行。
【0090】
(2)その紙が平滑紙と判断された場合は定着温度を平滑紙定着用温度まで低下させ、連続通紙に対する温調シーケンスも平滑紙定着用のシーケンスに切り替える。
というようにラフ紙を優先的に扱う方が万一の誤検知によりラフ紙を低温で定着させて定着不良の画像を形成する危険を避けることができ、反応速度の点でも最初に低い温度を設定しておいてからセンサがラフ紙と検知した後に必要な温度まで昇温させるには時間が掛かり過ぎて性能低下させる可能性があるため、このように設定しておく方が有利である。
【0091】
一方、逆に平滑紙をラフ紙と誤検知してもプリント動作初期から本センサの検知時点までの短時間のみエネルギーを余分に消費するだけの被害に止めることができる。
【0092】
また、本実施例の信号処理の信頼性を確認するために信号波形の再現性を同一紙を連続10枚通紙して評価してみたところ、各紙の信号レベルの変動幅は全ての紙種でともに10%以内に収まっており、図1(C)のグラフ中の平滑紙のB90やB163などの比較的信号レベルが高い平滑紙の信号レベルでさえ、ラフ紙の中で最も信号レベルの低いA60の信号レベルの60%にも満たない程度に収まっていることから、2倍前後のレベル差が存在するラフ紙と平滑紙の信号レベルが安定して10%以内の変動幅を維持して再現できるため、少なくともセンサの耐久寿命の範囲内では誤検知する危険が無いと考えられ、本実施例の信号処理を行うことにより、識別性の改善と信頼性の確保が同時に実現できることがわかった。
【0093】
以上の信号処理機能を有する本センサを、本実施例の電子写真方式のレーザビームプリンタ内部の給紙部と転写部の紙搬送路上に設けることによって、レーザビームプリンタが自動的に使用される紙の表面性を判断して各表面性に応じた定着温度や連続通紙時の温調切り替えシーケンスで定着を行うことができるようになるため、従来のようにユーザが紙を判別して各紙に適した定着温度や連続通紙時の温調切り替えシーケンスを選択する手間を省き、また、ユーザの判断ミスで不適切な定着条件が選択されて定着後の画像が定着不足となるような不具合の発生を防止することができる。
【0094】
更に、現状の装置ではユーザに頻繁に定着条件切り替えの手間を掛けさせたくないため、或る程度のラフ紙はより使用頻度が高い平滑紙と同一条件で定着させることができるように本来の平滑紙に対して必要十分な定着温度よりもやや高めに温度を設定(即ち、普段平滑な紙を使用しているときにユーザが明確にラフ紙と認識できないようなややラフな紙が万一使用されても定着不足を招かないように配慮)したが、このことは一般に使用頻度の高い平滑紙を定着させるときにも常に必要以上の熱エネルギーを余分に消費させていたことになり、省エネルギーの観点からは好ましくない状況であった。
【0095】
しかしながら、本センサをこの装置に取り付けて自動識別させると、平滑な紙には必要十分な最適定着温度で定着し、ややラフな紙に対してはその紙に対して必要十分な最適定着温度で定着させることが可能となるため、これまでに最も多く使用されてきた平滑紙で余分に消費されてきた熱エネルギーを節約できるようになり、全世界規模でこの差の影響を考えると大規模な省エネルギー効果を得ることも可能となる。
【0096】
一方、逆に平滑紙をラフ紙と誤検知してもプリント動作初期から本センサの検知時点までの短時間のみエネルギーを余分に消費するだけの被害に止めることができる。
【0097】
なお、表面粗さセンサの検知結果により、定着温度を制御するシーケンスの代わりに、記録材の加熱時間または加熱処理間隔を変更するシーケンスで実施することもできる。
【0098】
(実施例2)
図9(A)〜(C)は実施例2である“レーザビームプリンタ”における表面粗さ検知信号処理系の構成を示すブロック図、信号処理回路図、積分信号処理による表面粗さ検知比較グラフである。
【0099】
本実施例では、実施例1と同様の前提条件を用いており、本実施例では表面粗さセンサの信号処理方法として図9(A)に示すように、積分回路によって積分処理された信号を新たに後段に設けた後段増幅回路を用いて積分信号のレベルを所望のレベルに調整可能としている。
【0100】
また、閾値信号源は複数レベルの発生が可能な複数閾値信号源25’となっており、比較器においても多値の比較が可能な多値比較器26’が用いられている。
本実施例では積分回路の出力を後段の増幅回路にて所望のレベルに調整可能であり、識別しやすい信号レベル範囲を選ぶことによって識別性が向上できるうえ、信号レベルを拡大することによってより詳細なレベル分けを行うことも可能になる。
【0101】
本実施例では、図9(A)の破線部の具体的な回路構成は図9(B)に示すようになっており、積分回路の後段に、Opアンプと抵抗R01、R02で構成された非反転増幅回路が形成されており、R02/R01=11として、後段の増幅度は約11倍に設定されている。
【0102】
図1(C)はこのような信号処理回路を用いた場合の前述の図8(A)の紙種に対するセンサの検知結果の1例を示したものである。この例では図9(C)のセンサの応答信号は、本実施例1の後段増幅を追加していない図1(C)のセンサの応答信号と比較すると、全体の波形はほぼ同一形状を維持したまま信号レベルのみが約11倍に拡大されていることがわかり、特にS/Nが低下するような傾向は無く、逆に0.1v以下の微弱な信号レベルで識別を行っていた図1(C)の場合に比べて1v単位での閾値設定も可能なレベルに改善されており、識別の信頼性が著しく向上されている。
【0103】
逆に、後段増幅による前記特性を用いて、識別の種類を複数の段階に細分化することも可能となり、例えば図9(C)の2本の破線に示すように2vと5vの2通りの閾値を設けることができ、これによってグラフ中のOHTのように極端に平滑な紙(シート)に対する信号レベルは2vより十分低くなるため、非常に平滑な紙として分類可能である。
【0104】
OHTは従来、比較的軽度のラフ紙を含む普通紙定着用温度で定着されており、その定着性は元々非常に良好であったが、逆に近年の画像形成装置装置の高速化に伴って定着温度が上昇し、それつれて過剰にOHTの温度が昇温するるようになり、同時に定着部から排紙トレイ上に到達するまでの時間が装置の高速化によって短くなっているため、排紙トレイ上のOHTの温度が高温のまま排紙され、これによって複数のOHTを連続印刷した場合、各OHT間がOHT自身の高い表面温度で再溶融されたトナーによって融着されてしまうという弊害が発生している。
【0105】
一方、他の平滑紙に対する信号レベルは2v以上5v未満の範囲に収まり、ラフ紙は全て5v以上に成っていることから、少なくとも3通りの平滑度の紙種に分類できる。
【0106】
その際の具体的な信号処理の手順としては、
(1) 紙先端センサの信号を基に、表面粗さセンサを紙先端が通過してから紙の中央部が通過するまでの期間に積分したデータを2桁の2進数出力可能な比較器に取り込む。
【0107】
(2) 予め閾値信号を2vと5vの2種類用意しておき、まず、5vの閾値信号源の信号と前記積分値を比較する。
(2−A)紙がラフ紙であれば5v以上の積分値になるためそのときのフラグを11として発生。
(2−B)紙が平滑紙であれば5vより低い積分値になるためそのときの閾値を2vに切り替える。
(2−C)紙が通常の平滑紙であれば2vより高い積分値になるためそのときのフラグを10として発生。
(2−D)紙が非常に平滑であれば2vより低い積分値になるためそのときのフラグを00として発生。
【0108】
(3) CPUが、
(3−A)フラグ11を受け取った場合には定着温度をラフ紙用温度に上げるように制御。
(3−B)フラグ10を受け取った場合には定着温度を平滑紙用温度に下げるように制御。
(3−C)フラグ00を受け取った場合には定着温度を非常に平滑な紙用温度になるまで更に下げるように制御。
というようにして制御することができる。
【0109】
この場合、紙種が不明な初期状態はやはりラフ紙定着用の温度設定を行い、センサの検知後に、
(1)その紙がラフ紙と判断された場合はそのままの定着温度および連続通紙に対する温調シーケンスで定着を実行。
【0110】
(2)その紙が平滑紙と判断された場合は定着温度を平滑紙定着用温度まで低下させ、連続通紙に対する温調シーケンスも平滑紙定着用のシーケンスに切り替える。
【0111】
(3)その紙が非常に平滑な紙と判断された場合は定着温度を非常に平滑な紙定着用温度まで更に低下させ、連続通紙に対する温調シーケンスもその紙定着用のシーケンスに切り替える。
というようにラフ紙を優先的に扱う方が有利であり、逆に平滑紙をラフ紙と誤検知してもプリント動作初期から本センサの検知時点までの短時間のみエネルギーを余分に消費するだけの被害に止めることができる。
【0112】
また、本実施例の信号処理の信頼性は、前記実施例1の信頼性に比べて、特に電気的ノイズに対してより安定した特性が得られるようになり、識別性自体が大きな信号レベルで分類可能になっていることと合わせて、更に改善されている。
【0113】
以上の信号処理機能を有する本センサを、本実施例に係る電子写真方式のレーザビームプリンタ内部の給紙部と転写部の紙搬送路上に設けることによって、前記実施例1と同等以上の効果が得られるうえ、更に低温で定着可能なOHTのような非常に平滑な紙を認識できるようになるので、これらの紙に浪費していた熱エネルギーの節約が可能となるうえ、排紙部においてOHT同士がトナーで融着するという不具合の発生を防止することも可能となる。
【0114】
なお、以上の各実施例においては、説明を単純化するために各構成の閾値レベルを紙の中央部まで積分された識別信号のレベルに合わせて定めていたが、この構成は高速の装置においては1枚目の紙の識別結果が定着部において反映できなくなる可能性が有り、主に連続印刷時(基本的にこのときの紙種は全て同一であることを前提とする)の2枚目以降の紙に対して識別結果をフィードバックして定着制御を最適化するような機能に限定される可能性がある。しかしながら実際には、本発明の積分信号処理手法は必ずしも紙の半分まで積分する必要は無く、紙先端20mm程度の走査分の積分信号においてもラフ紙と平滑紙の識別に必要な信号レベル差は十分形成されており(積分時間に対してほぼ相似的に変化)、全体構成にもよるが検知結果を1枚目の紙の定着制御から反映させることは十分可能である。
【0115】
(実施例3)
図10(A)と(B)は実施例3である“レーザビームプリンタ”における表面粗さ検知信号処理系の構成を示すブロック図、識別信号レベルと定着温度相関グラフである。
【0116】
本実施例では、前提条件は全て前述の実施例と同様で、図10(A)からわかる通り、実施例2の後段増幅回路部の後段に新たにA/D変換回路31を設け、ここでデジィタル化された識別信号を直接CPUに取り込み、特定の閾値や比較器を用いることなく、CPU内部に予め設けられた定着制御式メモリ32にこの識別結果を代入して定着器を制御する構成を用いている。
【0117】
この定着制御式としては、例えば本実施例では図10(B)に示すような識別信号レベルと定着温度の相関を有するy=8X+160を用いており、従来軽度のラフ紙とOHTを含む普通紙用定着温度は195℃であったが、本実施例を用いることにより、識別信号レベルが1v程度の非常に平滑な紙に対しては定着温度は170℃程度に低下し、従来の制御に比べて約25℃も軽減することが可能となり、識別信号レベルが3v程度の平滑な紙に対しては定着温度は185℃程度となって従来定着温度から約10℃の軽減ができ、逆に識別信号レベルが6v以上のラフ紙に対しては定着温度は205℃以上に上昇して十分な定着性を確保するように制御される。
【0118】
本実施例においても、紙種が不明な初期状態はラフ紙定着用の温度設定を行い、センサの検知後に、前記の制御によって各紙種の表面粗さに応じてきめ細かく必要最小限の最適定着温度を選択して制御されるようになるので、どのような表面粗さを有する紙が使用されてもその粗さに応じた識別信号レベルに必要最小限且つ十分な熱量の供給を行うようになるため、より広範囲の紙種に対してより効率的な定着を実現できる。
【0119】
以上の信号処理機能を有する本センサを、本実施例の電子写真方式のレーザビームプリンタ内部の給紙部と転写部の紙搬送路上に設けることによって、低温で定着可能なOHTのような非常に平滑な紙からラフ紙に至るまで、熱エネルギーの節約効率が更に改善するうえ、やはり過剰加熱による排紙部でのOHT同士のトナー融着のような弊害の発生を防止することも可能となる。
【0120】
本実施例は、前述のように、識別信号を制御式に代入し、制御量を算出する例であるが、識別信号を予め定められた複数の段階に分類し、各段階毎に予め定められた制御量に応じて制御するようにしても同様の結果が得られる。
【0121】
なお、以上の積分処理を積分回路を用いてハード的に処理する各積分回路には放電回路を形成してコンデンサーに蓄積された電荷を適度に放電させることで紙が通紙されない場合の信号レベルを自動的に基準レベルに戻す構成を用いていたが、この放電回路の代わりに各実施例において、図11に示すようにCPUによって制御されるスイッチSdを設けることによって、紙先端センサ部で検知した結果を基準として表面粗さセンサ部で紙表面の走査を開始する直前にスイッチをOFFして所望の時間だけ積分を行い、識別の終了とともに速やかにこのスイッチをONしてこの積分回路の電位をリセットする構成を用いても良く、回路構成とCPUの制御がやや複雑になるものの、連続通紙時に後続の紙の識別信号の初期部に前の紙の積分電位の影響が残ることを防げるため、装置が高速化された場合に連続通紙中にも各紙の識別を逐次行いたいという場合に有効な構成となる。
【0122】
(実施例4)
図12(A)と(B)は、実施例4である“レーザビームプリンタ”における表面粗さ検知信号処理系の構成を示すブロック図、識別信号レベルのCPU演算結果グラフである。
【0123】
本実施例では、前提条件は全て前述の各実施例と同様で、図12(A)からわかる通り、実施例1の積分回路部の代わりにA/D変換回路31を設け、ここでデジィタル化された識別信号を直接CPUに取り込み、所定期間中にCPUのサンプリング周期ごとに取り込まれた各信号レベルの和をとる積分演算処理を行った結果を識別信号として用いるもので、外部の閾値や比較器を用いることなく、CPU内部に予め設けられた閾値メモリ25’の閾値と比較することで識別し、定着器を制御する構成を用いている。
【0124】
例えば本実施例では、CPUのサンプリング周期は2msecであり、紙先端センサの検知信号を基にして表面粗さセンサ部に紙が搬送されてくる直前のタイミングで、CPUに2msec毎に入力される信号の足し算を開始させ、紙の先端からほぼ紙の中央部までの走査距離に相当する走査時間である1秒間この演算を繰り返し、最終的に合計した値を積分された識別信号結果として用いている。
【0125】
その結果、前記識別信号の積分結果を信号の上限レベルが3.3v程度に収まるように適度に正規化することで、図12(B)の棒グラフに示すような各紙に対する検知結果の電圧積分値の関係が得られ、紙の平滑度に一致する積分結果の大小関係が成立していることが確認できた。
【0126】
この場合、例えば閾値レベルを0.3vと1.3vの2種類に設定してCPUのメモリに記憶しておくことにより、0.3v未満の信号に対しては平滑度が非常に平滑な紙、0.3v以上1.3v未満の紙を平滑紙、1.3v以上の紙をラフ紙として識別可能であり、本実施例によるソフト的な積分処理手法によっても紙種の識別が実現できることがわかり、前述のハード的に積分処理する手法に比べて、積分回路が不要になるため、信号処理系の構成の簡略化が容易となる。
【0127】
また、本実施例においても、紙表面の走査長は紙の半分まで行う必要は無く、紙全長の1/4の長さ分の積分処理でもほぼ同等の識別性能は確保できている。ただし、本実施例の構成の信頼性は原理上の制約から同一走査期間中にサンプリングできる信号の量が多いほどデータの信頼性が向上し、逆に短い走査長で処理する必要が生じたり、装置の高速化等によって同一走査期間中にサンプリングできる信号量が不足すると検知精度の低下を招きやすくなる。
【0128】
このため、前記サンプリング周期は通常のこの種の装置構成では2msecより短くすることは容易ではないが、本実施例で更に装置を高速化したり、より短時間に識別する必要がある場合には、この表面粗さ検知用に必要なサンプリング周期を満足させることを優先させた装置全体の構成を考える必要がある。
【0129】
前述の点に注意しながら最適なサンプリング周期を有するCPUを用いて、以上の信号処理機能を有する本センサを、本実施例の電子写真方式のレーザビームプリンタ内部の給紙部と転写部の紙搬送路上に設けることによって、低温で定着可能なOHTのような非常に平滑な紙からラフ紙に至るまで、熱エネルギーの節約が可能となり、やはり過剰加熱による排紙部でのOHT同士のトナー融着のような弊害の発生を防止することも可能となる。
【0130】
(実施例5)
図13(A)〜(C)は、実施例5である“レーザビームプリンタ”における表面粗さ検知信号処理系の処理前信号波形、信号処理ブロック図、各紙種に対する識別信号レベル比較結果グラフである。
【0131】
本実施例では、前提条件は全て前述の各実施例と同様であるが、図13(A)のような積分処理を施す前の出力信号において所定の閾値レベルを超える信号が発生する回数に紙種間で差があることに基づいて識別することを特徴としている。
【0132】
図13(B)からわかる通り、センサの信号を増幅回路を介して直接比較器に入力して閾値信号源25から出力される第1の閾値との比較を行い、その結果のフラグをCPU側に入力し、閾値以上の信号成分に対して発生する1のフラグが各紙の検知中の所定期間内に何回発生するかをCPU内部のカウント処理部28’にてカウント(積算)し、その回数の結果を予め記憶されている回数閾値メモリ部25”の閾値と比較することで識別し、定着器を制御する構成を用いている。
【0133】
例えば本実施例では、センサの発生信号に対する第1の閾値を5vとして図13(A)の各紙に発生する全てのパルス状信号との比較を行い、この閾値以上のパルスに対してフラグ1を発生させ、CPU部にてフラグ1の発生回数をカウントすると、図13(C)に示すような回数差が各紙に対して発生する。このグラフからわかるように回数に対する閾値を例えば8回と設定することで各紙の平滑度に一致した識別が実現でき、積分回路が不要になるため、信号処理系の構成の簡略化が容易となる(当然ながら、A/D変換回路を用いればCPU内部のみで全ての閾値比較を処理することも可能である)。
【0134】
以上の信号処理機能を有する本センサを、本実施例の電子写真方式のレーザビームプリンタ内部の給紙部と転写部の紙搬送路上に設けることによって、低温で定着可能なOHTのような非常に平滑な紙からラフ紙に至るまで、熱エネルギーの節約が可能となり、やはり過剰加熱による排紙部でのOHT同士のトナー融着のような弊害の発生を防止することも可能となる。
【0135】
なお、以上の各実施例において、信号処理タイミングの基準となる紙先端位置の検知には専用の紙先端センサを用いていたが、表面粗さセンサ自体に紙先端が衝突した際の信号を発生させる機能があり、この表面粗さセンサに紙が接していない期間のノイズ信号レベルは平滑紙の先端衝突時の信号レベルの20%も無いことから、紙先端の極一部の走査情報を積分処理に取り込めなくなる(むしろ先端衝突時の信号は表面粗さを反映しないため紙種識別用信号としては不要であり、逆に紙先端センサを用いる際にも場合によってはこの表面粗さセンサの極初期信号は取り込まないように制御することもあり得る)ものの、この表面粗さセンサ自体を紙先端検知センサとして使用することは十分可能であり、前記各実施例のブロック図における紙先端センサを省略しても良い。
【0136】
但し、積分回路を介してCPUに信号が入力される実施例1〜3の構成では積分による初期信号の立ち上がりの遅延が検知精度に影響する可能性もあるため、より高速に精度良く紙先端の検知を兼ねさせるためには、例えば実施例1を基にした場合には図14のブロック図の例に示すように、増幅後のセンサの信号を直接A/D変換してCPUに取り込ませるなどの手法を用いれば良い。
【0137】
(実施例6)
図15は実施例6である“インクジェットプリンタ”の構成を示す断面図である。
【0138】
本実施例では、本発明に関わる紙表面粗さ検知センサとしてS字型断面形状センサ22を用い、その信号処理系の構成として実施例2の構成を用いて紙種検知機能付きインクジェットプリンタ33を構成している。本プリンタはこの断面構造において、給紙トレイ34、インクジェット用給紙ローラ35、紙ガイド36、ピンチローラ37、ピンチローラ対向搬送ローラ37’、記録ヘッド38、プラテン39、排紙ローラ40、拍車40’等で構成されており、通常、プリント信号を受け取ってから給紙ローラ35により給紙トレイ34上の紙をピンチローラ37部まで搬送され、ピンチローラ37部の動作によって必要な送り分だけ紙がプラテン39部まで搬送し、対向する記録ヘッド38によりその送り分の領域の紙上に画像を形成した後、ピンチローラ37部の動作によって順次送り出し、記録後の紙は排紙ローラ部で挟持搬送され、全体の画像形成が終了した後、最終的に排紙されるように構成されている。
【0139】
本実施例では、この給紙ローラ35部とピンチローラ37部の間の紙ガイド36部の対向位置に表面粗さセンサ22を配置し、プリント動作初期の給紙部から紙先端部をピンチローラ37部まで搬送するまでの間の紙表面を走査することによりその紙の表面粗さまたは摩擦抵抗を検知してその紙種を識別し、例えば平滑な紙に対してはインクの突出量を抑えて画像形成することにより、インクの節約と共にインクの不要部分への流れ出しにじみを抑制することができ、逆に表面の粗い紙に対してはインクの紙下層部への染み込みを考慮してインクの突出量を増やすように制御を切り替えることによって濃度低下等の問題の発生を防ぐことが可能となる等、各紙種に適したインク吐出量等の画像形成条件の制御量を切り替えることが可能となっている。
【0140】
なお、この種の用途のセンサとしては既に一部の機種で光学式センサを用いて紙表面の光沢度差等を検知して紙種の識別を行う装置も開発されているが、光学式センサには、光源、レンズやフィルター等の光学系およびフォトダイオードやCCD等の光電変換素子等多数の構成部品が必要であり、各部品の精度にも高精度が要求され、組み立て時にも高精度の取付精度が必要なためにコストが高くなり易く、更に光学系の汚れによって大きく性能が影響され易いという問題がある。
【0141】
これに対し、本発明にかかるセンサは、板金や圧電素子等が広く使用されている汎用部材で安価に構成することができ、センサの検知部表面は通紙の度に自動的に紙表面によって清掃されるとともに、その他の部分にゴミや埃が付着しても基本的に性能に影響はなく、万一あったとしても発生する振動によって振り落とされるため、汚れによる性能劣化を懸念する必要がなく、信頼性の点でも優れている。
【0142】
(実施例7)
図16は、実施例である“サーマルヘッドプリンタ”の構成を示す断面図である。
【0143】
本実施例では、本発明に関わる紙表面粗さ検知センサとしてS字型断面形状センサ22を用い、その信号処理系の構成として実施例2の構成を用いて紙種検知機能付きサーマルヘッドプリンタ41を構成している。本実施例のサーマルヘッドプリンタ41は、インクリボン42、一対のインクリボン搬送ローラ43、サーマルヘッド44、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド45等で構成されており、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および紙搬送ローラにより紙はヘッド対向板兼紙搬送ガイド45と給紙側のインクリボン搬送ローラ43のニップ部まで搬送され、インクリボン42とガイド45の間に挟持された後、インクリボン42に密着したままインクリボン42と共にヘッド44部まで搬送され、ヘッド44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42上のインク層42aを加熱溶融して熱的に紙表面に転写することによりその紙上にインク画像42b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。
【0144】
本実施例では、少なくともガイド45部と給紙側のインクリボン搬送ローラ43のニップ部より手前の、ガイド部45の対向位置にセンサ22を配置し、プリント動作初期の給紙部から紙先端部を前記ニップ部まで搬送するまでの間の紙表面を走査することによりその紙の表面粗さまたは摩擦抵抗を検知してその紙種を識別し、例えば平滑な紙に対しては熱の伝導が良くなるために低い電力で熱転写ができるため、インクヘッドに供給する電力を軽減するように制御を切り替え、逆に表面が粗い紙の場合には熱の伝導性が低下するうえ、粗い表面に十分インクを転写するためにはよりインクの粘性を低下させる必要があるため、より高い電力で十分にインクの粘性を低下させるように制御を切り替えることが可能となる等、各紙種に適した電力の制御量を切り替えることが可能となっている。
【0145】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、記録材の表面粗さ等を識別誤差の極めて少ない安定した状態で確実に識別できる表面性識別装置が提供できる。また、この表面性識別装置を用いることにより、ユーザによる紙種選択設定作業が不要で、如何なる表面粗さを有する紙が使用されても、良好な定着および画像形成ができる画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1における信号処理系の説明図
【図2】 従来の画像形成装置の説明図
【図3】 従来の定着工程を示すフローチャート
【図4】 従来の紙種および通紙枚数による温調温度の変化を示す図
【図5】 従来の表面粗さ検知センサの構成を示す図
【図6】 従来の表面粗さ検知センサによる検知結果の説明図
【図7】 改良された表面粗さ検知センサの構成を示す図
【図8】 図7の検知センサによる検知結果を示す図
【図9】 実施例2における信号処理系の説明図
【図10】 実施例3における信号処理系の説明図
【図11】 積分回路の変形を示す回路図
【図12】 実施例4における信号処理系の説明図
【図13】 実施例5における信号処理系の説明図。
【図14】 紙先端センサを省略した信号処理系の構成を示すブロック図
【図15】 実施例6の構成を示す断面図
【図16】 実施例7の構成を示す断面図
【符号の説明】
19 圧電素子
22 表面粗さセンサ
24 積分回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a surface property identification device that identifies a difference in surface friction resistance of a measured object, a difference in surface roughness that causes the difference, and a difference in surface material.PowerThe present invention relates to an image forming apparatus such as a sub-photo printer, a copying machine, an ink jet printer, a thermal head printer, a dot impact printer, a facsimile, and a composite device thereof.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various image forming apparatuses are apparatuses for forming an image on a sheet-like recording material such as plain paper, postcard, cardboard, sealed letter, OHP plastic thin plate, etc. In an apparatus such as a printer, a copying machine, or a facsimile using the method, a toner image is formed on a recording material by an electrostatic image forming unit using toner as a developer, and then the recording material is heated and heated by a fixing unit. The toner image is melted and fixed under pressure to form an image.
[0003]
In addition, apparatuses such as printers, copiers, and facsimiles using an ink jet system, which is another system, use ink as a recording agent, and use a large number of nozzles having minute orifices utilizing a mechanical or thermal reaction. An image is formed on the recording material by image forming means for ejecting ink from the configured recording head at a high speed.
[0004]
In addition, printers, copiers, facsimiles, and other devices using other types of thermal transfer systems use an ink ribbon as a recording agent, and an image forming unit that thermally transfers ink from the ink ribbon using a thermal head. An image is formed.
[0005]
By the way, these devices have been improved in recent years, and devices for higher image quality and higher processing speed have been realized by various means. At the same time, cost reduction measures have been devised to reduce costs. Advancing and becoming widespread.
[0006]
However, the types of recording materials used in these image forming apparatuses vary widely, from plain paper to high-grade paper with special surface treatment for sealed letters and resin sheets for OHP. Accordingly, since it has been used all over the world, it is necessary to cope with it so that a good image can be formed on any recording material used in various places. The roughness of the recording material surface, which greatly affects the recording material, is a very important factor.
[0007]
For example, in an apparatus employing an electrophotographic system, when the surface of the recording material used is smooth (hereinafter referred to as smooth paper) or rough (hereinafter referred to as rough paper), the paper surface from the heating source in the fixing unit The heating efficiency for transferring heat to the surface differs 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. It is necessary to fix at a high temperature. For this reason, the current apparatus uses the temperature at which rough paper can be fixed as the standard fixing temperature, and is always fixed at an excessive temperature for smooth paper, and even for rougher paper. Since a higher fixing temperature is required, a selection mode is provided for allowing the user to change the setting of the fixing temperature when using such paper.
[0008]
FIG. 2A shows a basic configuration of a printer that employs an electrophotographic system as a specific example of these.
[0009]
That is, FIG. 2A is a cross-sectional view of a main part of a conventional printer. In the printer, the surface of the
[0010]
On the other hand, the recording material 7 such as paper on which an image is recorded is fed at the leading end from the recording material storage box 7 'to the vertical conveying roller pair 6' by the paper feeding roller pair 7 ", and then the vertical conveying roller pair. 6 'is conveyed to the
[0011]
In the transfer portion, in order to electrostatically attract the
[0012]
Finally, the recording material 7 onto which the toner image has been transferred is conveyed to a
[0013]
In addition, since the deposits such as toners having different polarities remain slightly on the surface of the
[0014]
Among the above processes, a contact heating type fixing device with good thermal efficiency and safety is widely known as an image fixing method. Conventionally, a release layer is mainly formed on the surface of a metal cylindrical metal core. Then, a heat fixing roller containing a halogen heater inside the cylinder and an elastic layer made of heat-resistant rubber formed on the metal core, and a pressure roller formed by forming a pressure-side release layer on the surface are pressed. In recent years, a heat roller fixing device constituted by contact has been used. However, as a method with higher heating efficiency, a heat resistance resin film 13'c having a low heat capacity as shown in FIG. A
[0015]
In the
[0016]
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, and the apparatus is also started up. Although it has been attracting attention as a fast method and has been applied to higher-speed models, 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. It is difficult to form an elastic layer on the heating surface, and a hard heating surface is used. For this reason, this type of fixing method has a configuration in which a difference in heating efficiency is likely to occur due to unevenness on the surface of the recording material.
[0017]
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. The user himself / herself needs to input an appropriate fixing mode to the printer in advance according to the type of paper that the user intends to use. FIG. 3 is a flowchart showing the fixing process in the image forming process of such a conventional apparatus. Here, two kinds of selections can be made, that is, normal smooth paper and rough paper having a rough surface as a paper type setting. An example is shown.
[0018]
In the flowchart shown in FIG. 3, when rough paper is selected, fixing is performed by raising the temperature by α by the fixing temperature T of normal paper. Full power heating is performed at the upper limit of the rated power of the heater until it reaches the fixing temperature, and after reaching the target value, fixing is performed by keeping the heater temperature constant, which decreases according to the amount of heat taken away as the paper passes. In order to keep the temperature, constant temperature control is performed until the last paper is fixed.
[0019]
The flow of the fixing process shown in this flowchart is basically the same for both the heat roller fixing device and the film heating type fixing device. However, in the latter, the temperature is controlled by detecting the temperature behind the heater substrate. The heat storage effect of the entire fixing device accompanying the paper causes the heating action by members other than the heater such as the pressure roller to work, and the actual fixing nip temperature may be higher than the control temperature of the heater. In this type of fixing device, it is not appropriate to refer to the control temperature as the fixing temperature, and this control temperature will be referred to as the temperature control temperature in the future). For this reason, hot offset caused by excessive heating (a phenomenon in which the toner is excessively melted and partially remains on the fixing film side, and then reattaches to an inappropriate position on the paper) and the toner splatters due to the generation of a large amount of water vapor. As a measure to prevent bad effects such as paper conveyance failure, it is necessary to lower the heating temperature of the heater step by step at a predetermined rate according to the number of sheets. The amount of sheets to be passed that is made higher than the temperature and lowers the temperature is set by individually obtaining an appropriate value according to the characteristics of each paper.
[0020]
FIG. 4 is a graph showing changes in temperature control temperature for each sheet and each number of sheets of the conventional image forming apparatus designed to lower the temperature control temperature step by step, and according to such setting, FIG. A film heating type fixing device having a fixing speed of 16 sheets per minute has been realized.
[0021]
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, and if the selection mode is wrong, fixing the print amount. However, there is a possibility that power is wasted due to excessive heating, power is wasted, image defects occur due to high temperature offset, and toner contamination of the fixing device is caused.
[0022]
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 be left on the device, and when used by other users who do not know that, the modes may not match and may not be properly fixed, causing the problem described above. It is high.
[0023]
Also, regarding the number of fixing modes that can be set, there are strictly different levels of actual paper smoothness, and it is impossible to set optimum conditions for each of them. The number of setting modes is limited by batch-fixing papers with smoothness in a range in the same mode. For certain papers, fixing may be performed using more power than necessary. Depending on the combination, inefficient fixing may be performed.
[0024]
On the other hand, in the 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, and an image on the rough paper with an appropriate amount of ink on smooth paper. Even if it is formed, the ink permeates in the thickness direction of the paper and causes a lack of density, so it is necessary to eject more ink to the rough paper. For this reason, in the current apparatus, the ink discharge amount for rough paper is used as the standard discharge amount, and images are always formed with excess ink on smooth paper.
[0025]
In addition, the amount of electric power required for the recording material used for smooth paper and rough paper is different in devices that employ the thermal transfer method. However, since the thermal resistance is large, the transferability of the ink is lowered and the density is insufficient.
[0026]
As described above, all current apparatuses consume extra temperature, ink, and power to prevent image quality deterioration due to the surface roughness of the recording material. To prevent this, the surface roughness of the recording material It is necessary to switch these conditions depending on the situation, but at present, only a method that forces the user to change the setting has been considered.
[0027]
For this reason, several proposals have been made so far for detecting the roughness of the recording material surface and changing the image forming conditions in accordance with the detection result, and among them, the recording material surface roughness Examples of the proposed detection principle of the detection means for the above are those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2000-314618 and 2000-356507. 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. As a specific configuration thereof, a configuration is proposed in which a piezoelectric element is provided in the contact means and vibration is converted into an electrical signal and detected.
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described proposal does not disclose in detail the specific configuration conditions necessary for a member (hereinafter referred to as a probe) that is actually brought into contact with the surface of the recording material, and a simple linear probe is located upstream in the scanning direction. However, only one configuration is shown in which one end is fixed and the downstream end is brought into contact with the diagonal scanning direction so as not to be opposed to the oblique scanning direction. It is difficult.
[0029]
That is, the difference in surface roughness between smooth paper and rough paper actually used as a recording material is measured by a surface roughness meter used as a normal measuring instrument. The unevenness difference is 15 to 20 μm at the maximum, and the unevenness on the surface of the paper that has been recognized as rough paper is within the range of 22 to 40 μm at the maximum. Further, the difference between the smooth paper near the rough paper and the rough paper near the smooth paper is only about several μm apart. In order to read such a small unevenness by obliquely contacting the surface of the recording material being conveyed with a linear probe,
-The probe tip must have a very sharp needle shape so that it can follow irregularities of several μm.
-On the other hand, wear resistance that can withstand rubbing with tens of thousands of recording materials by the end of the life of the device and rigidity that does not easily deform even when paper deformed when a jam occurs is required
-A contact pressure that is strong enough to prevent the tip of the probe from jumping up even when rubbed at the recording material conveyance speed is required.
-On the other hand, a light contact pressure that can be followed without crushing the uneven surface of the soft recording material is required.
It is very difficult to make these contradictory conditions compatible, and at least from the viewpoint of durability and reliability, a needle-like probe cannot be used practically, and a probe that is somewhat rigid It must be realized. For this reason, as a practical probe, a thin plate-like probe having higher rigidity and less scratching the recording material surface is conceivable, and the recording material surface is scanned by a side having a finite length instead of a point. A method of discriminating by the difference in strength of vibration caused by the averaged surface roughness is conceivable, and this type of configuration is shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-356507.
[0030]
FIG. 5 shows the configuration of a surface roughness sensor using a thin plate probe, and FIG. 6 shows the result of scanning a plurality of recording material surfaces actually having different surface roughnesses using the surface roughness sensor using a thin plate probe. Indicates.
[0031]
FIG. 5A is a top view of the surface roughness sensor, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the surface roughness sensor viewed from the side in the scanning direction. The shape of the probe viewed from the top is T-shaped. The linear
[0032]
This
[0033]
The
[0034]
The recording materials evaluated at this time are rough paper and smooth paper having a difference in smoothness as shown in FIG. 6A (A is a bond-type rough paper, B is a standard smooth paper, and C is High-quality rough paper with corrugated protrusions on the surface, and each number indicates the basis weight of each type of paper), and these recording materials are sequentially and continuously provided at a speed of 141 mm / sec. When the sensor was transported and scanned, the signal level was too low at 3 g weight, and the result when pressure was applied at 10 g weight is the graph of FIG. The graph of FIG. 6B is because the paper with higher smoothness in FIG. 6A is less likely to generate vibration in the sensor, and the rough paper with lower smoothness is more likely to generate vibration according to the unevenness. The level of the signal strength should be opposite to the level of the smoothness shown in FIG.
[0035]
However, as can be seen from the graph of FIG. 6B, although the sensor signal tends to be slightly lower in B75 and B105, which are papers with particularly high smoothness, the signals of smooth paper and rough paper as a whole. There is no difference in strength or it is reversed. Even if the contact between the sensor and the paper is improved by using the rotation support shaft fixing method as described above, the difference in smoothness of the paper is sufficient with this sensor. It was difficult to distinguish between smooth paper and rough paper by detecting.
[0036]
For this reason, the present inventor has improved the sensor probe configuration as shown in the example of FIG. 7 in order to dramatically improve the surface property discrimination performance and make it practical by a detection method using a piezoelectric element. Thus, the discrimination performance can be greatly improved by setting the probe tip portion to be able to vibrate back and forth on the scanning plane in the scanning direction and setting the tip contact portion to the measurement surface against the scanning direction.
[0037]
FIGS. 7A and 7B and FIGS. 8A and 8B are respectively a top view of a paper surface roughness detection sensor proposed by the present inventor, a cross-sectional view of the paper surface roughness detection sensor, and a paper surface. It is sectional drawing of the probe of a roughness detection sensor, the smoothness comparison graph for explaining operation | movement at the time of the probe scanning of a paper surface roughness detection apparatus, and a surface roughness detection comparison graph.
[0038]
In FIG. 7A, the same elements as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the feature of this configuration is composed of two bending curved portions, as is apparent from FIG. An S-shaped
[0039]
When a piezoelectric element is used for the application of the present invention including the configuration of the conventional example, the signal generated by the piezoelectric element is likely to be a pulse waveform as described above.
Since the sheet metal on which the piezoelectric element is formed basically fixes only one end, the tip of the abutting sheet metal can be freely displaced above the scanning plane with a relatively light mass. The front end of the sheet metal that is in contact with the scanning surface with a light contact pressure can be displaced at high speed and can be stopped quickly.
[0040]
Since the moving speed of the surface of the paper to be scanned is sufficiently high with respect to the above characteristics of the front end of the sheet metal, the front end of the sheet metal is flipped up by the surface of the paper, and after a momentary non-contact state is formed, it landes again. During the continuous scanning, the jumping and landing occur almost simultaneously, the impact strength is doubled and the generation time of each signal is detected in a short time.
[0041]
This is due to the features of the configuration and the usage pattern. By setting in this way, a large detection signal level can be generated with respect to the unevenness difference of several μm.
[0042]
In particular, the method of fixing the end portion on the abutting side using the rotation support shaft devised by the inventor further improves the degree of freedom of displacement of the tip end portion of the sheet metal. Contributing to amplification, and further improving the structure of the sensor tip and the contact condition described above, the followability of the sheet metal tip to the paper surface is increased (finally the tip is flipped up similarly) However, the signal generation intensity at the time of landing and landing becomes stronger because the frictional force is received more strongly and the signal generation strength at the time of landing is also stronger). It can be generated by attaching and dramatically improving the distinctiveness.
[0043]
However, when the identification signal is generated in the form of a pulse in this way, even in the improved method, the details of each waveform are clearly settled at a low level on average, as in B163 paper. Regardless, there is a case where a high pulse noise signal is generated locally. In addition to this example, sudden vibration or strong electrical noise is applied from the outside, or partial wrinkles and The possibility that an abnormally high level is generated in the signal waveform when there is a flaw or deformation cannot be denied, and it is an inconvenient signal waveform for simply identifying with one threshold level.
[0044]
Therefore, a plurality of heating conditions, fixing conditions, or image forming conditions are set according to the type of paper, and the user selects a mode suitable for the paper each time according to the paper used for switching these conditions. In such an image forming apparatus, if the user makes a mistake or the user does not know that the paper type has been changed by a network printer, the heat treatment is insufficient, the fixing property, the density, etc. This may cause image defects, conversely waste heat due to excessive heating, image defects due to high temperature offset, toner contamination of the fixing device, and excessive developer consumption. It was.
[0045]
Further, the roughness of the recording material already proposed as one solution to the above problem is measured as a difference in vibration intensity by rubbing a sheet metal having a piezoelectric element, and based on the result. In the method of switching the control of heating temperature, fixing temperature, image forming conditions, etc., it is not possible to detect a sufficient vibration intensity difference by simply rubbing the linear sheet metal tip against the surface of the recording material. It is impossible to identify rough paper.
[0046]
In addition, when a sensor with an improved probe tip configuration that has already been proposed as an improvement measure of the above solution is used, a signal corresponding to the smoothness can be obtained as a whole. There is a risk that an abnormally high signal is generated locally, and there are cases where the form of the identification signal is inconvenient.
[0047]
The present invention has been made under such circumstances, and uses a surface property identification device that can reliably identify the surface roughness and the like of a recording material in a stable state with very little identification error.PaintingAn object of the present invention is to provide an image forming apparatus.
[0048]
In order to achieve the above object, in the present invention, a surface identification device is provided as follows.NotoConfigure the cage.
(1) By scanning the tip of the probe having a piezoelectric element while contacting the surface to be measured, a pulsed electric signal is generated from the piezoelectric element, and the surface of the surface to be measured is generated based on the intensity difference of the electric signal. A surface property identification device for identifying surface properties, comprising integration processing means for integrating the pulse-shaped electric signal generated within a predetermined time, wherein the integration result of the integration processing is used as an identification signal. The probe having the piezoelectric element has a scanning direction vibration part that can vibrate by repeatedly deforming and restoring in the scanning direction at the tip of the contact side of the probe, and the object to be measured is against the scanning direction. The surface is brought into contact with an angle and a pressure that enable scanning while biting within a strength range that does not hinder scanning, and the scanning direction vibrating portion comes into contact with a side closer to the end of the probe opposite to the contact side On the side edge A scanning surface in the case where the first bent portion and the second bent portion bent in the direction opposite to the first bent portion are arranged in this order, and the upstream side in the scanning direction is set to the right side of the paper surface; A surface property identification apparatus, wherein the probe is processed so that a cross-sectional shape of the probe viewed from a cross section perpendicular to the scanning direction is an S-shape.
[0074]
[Action]
When scanning the probe tip with a piezoelectric element in contact with the surface of the object to be measured, a difference in surface properties of the surface of the object to be measured is detected as a pulse signal waveform at the piezoelectric element through vibration generated at the tip. In response to sudden mechanical / electrical noise and abnormally high pulse signal generation due to partial scratches / deformation on the surface of the object being measured These unwanted local noise components in the waveform are mitigated so that they can be detected as a simple comparable identification signal with little effect on the overall trend, so identification based on conventional pulsed waveforms Compared with the method, the S / N is greatly improved, and the surface property of the surface of the object to be measured can be identified with high reliability by a stable identification signal with very little identification error.
[0075]
In addition, as a specific configuration of the integration processing unit, after amplifying the signal generated in the piezoelectric element unit to a desired level by the amplification circuit and strengthening the current drive capability, an integration circuit configured by an integration resistor and a capacitor, More preferably, a good signal with a high S / N in which the noise component is suppressed can be obtained by hardware integration of the pulse signal through a two-stage integration circuit using two stages of the integration circuit.
[0076]
In addition, a discharging resistor having a resistance value sufficiently larger than the integrating resistor is provided in parallel with the capacitor portion of the integrating circuit, and the signal level after the object to be measured is automatically detected by self-discharging at a desired ratio. It can be restored to the initial level.
[0077]
Further, by providing a switching circuit in parallel with the capacitor part of the integration circuit, the integration period and the discharge period in the integration circuit part can be switched at a desired timing under the control of the CPU.
[0078]
Further, by providing an amplifier circuit in the subsequent stage of the integration circuit, it is possible to freely adjust the signal level to a desired level without causing a decrease in S / N.
[0079]
Further, the integration process can be realized in software by using a method in which a signal generated by the piezoelectric element is guided to the CPU via an A / D conversion circuit and the result of the integration calculation process by the CPU is used as an identification signal. The circuit configuration can be simplified.
[0080]
Further, without directly integrating the generated signal of the piezoelectric element, the result obtained by integrating the number of times that a signal level higher than the first threshold is generated in the generated signal during a predetermined period is used as an identification signal, The circuit configuration can also be simplified by identifying by comparison.
[0082]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to examples of laser beam printers, ink jet printers, and thermal head printers. The present invention is not limited to the form of the apparatus, and can be implemented in the form of a method supported by the description of the embodiments.
[0083]
【Example】
Example 1
1A to 1C are a block diagram showing a configuration of a surface roughness detection signal processing system used in the “laser beam printer” of
[0084]
In this embodiment, a laser beam printer adopting an electrophotographic film heating type fixing device having the same configuration as that shown in FIG. 2A is used as the apparatus main body, and the surface roughness detection sensor is shown in the above-described figure. The S-shaped
[0085]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, as the signal processing method of this sensor, the signal detected by the surface
[0086]
In this embodiment, the specific circuit configuration of the broken line portion in FIG. 1A is as shown in FIG. 1B, and the inverting amplification portion composed of an Op amplifier and resistors R0, R1, and R2 is used. The signal of the sensor is inverted and amplified (the sensor signal is generated with ± bipolarity), the signal is accumulated in the integrating circuit composed of the resistor R3 and the capacitor C1, and simultaneously connected to C1 in parallel, sufficiently larger than R3 It is designed to attenuate the potential of C1 at an appropriate rate via the discharge resistor Rd.
[0087]
FIG. 1C shows an example of a sensor detection result for the paper type shown in FIG. 8A when such a signal processing circuit is used. In this example, elements having values of R0 = 10 kΩ, R2 / R1 = 1000, R3 = 100 kΩ, C1 = 1 μF, and Rd = 10 MΩ are used as the values of the constituent elements of each circuit, as shown in FIG. Compared with the response signal of the sensor of FIG. 8B in which the signal processing circuit of this embodiment is not added, the response signal of the sensor is sharper than the unstable pulse waveform of FIG. 8B. The integrated waveform with little fluctuation is easy to sample data, and a signal having a locally abnormally high level included in B105 or B163 in FIG. For example, in the graph of FIG. 1C, if the threshold value is 0.35 V, each paper type can be easily classified into rough paper and smooth paper, and a specific signal at that time As a processing procedure,
(1) Based on the signal from the paper leading edge sensor, data integrated in a period from when the paper leading edge passes through the surface roughness sensor to when the central portion of the paper passes is taken into the comparator.
(2) The threshold signal is set to 0.35v in advance, and the signal of the threshold signal source is compared with the integrated value.
(2-A) If the paper is rough paper, the integrated value is 0.35v or more, so the flag at that time is set to 1.
(2-B) If the paper is smooth paper, the integrated value is lower than 0.35v, so the flag at that time is set to 0.
(3) The CPU
(3-A) When
(3-B) When the
In this way, it can be controlled.
[0088]
However, when there are actually only two types of fixing modes, the fixing mode corresponding to one of the paper types is normally used as the standard mode, and the detection result only when the opposite paper type is detected. The mode is switched to the fixing mode according to the condition.
[0089]
In this case, set the temperature for rough paper fixing in the initial state where the paper type is unknown, and after detecting the sensor,
(1) When it is determined that the paper is rough paper, fixing is performed with the fixing temperature as it is and a temperature control sequence for continuous paper passing.
[0090]
(2) When the paper is determined to be smooth paper, the fixing temperature is lowered to the smooth paper fixing temperature, and the temperature adjustment sequence for continuous paper feeding is also switched to the smooth paper fixing sequence.
Thus, preferential treatment of rough paper can avoid the risk of fixing the rough paper at low temperatures and forming an image with poor fixing due to an erroneous detection. Since it takes too much time to raise the temperature to the required temperature after the sensor detects rough paper after setting, it is more advantageous to set in this way.
[0091]
On the other hand, even if the smooth paper is erroneously detected as rough paper, it is possible to stop the damage by consuming excess energy only for a short time from the initial printing operation to the detection time of the sensor.
[0092]
Further, when the reproducibility of the signal waveform was evaluated by passing 10 sheets of the same paper continuously in order to confirm the reliability of the signal processing of this embodiment, the fluctuation range of the signal level of each paper is the same for all paper types. In both cases, the signal level of smooth paper such as B90 and B163 of smooth paper in the graph of FIG. Since the signal level is less than 60% of the low A60 signal level, the signal level of rough paper and smooth paper with a level difference of about twice is stable and the fluctuation range within 10% is maintained. Therefore, it is considered that there is no risk of false detection at least within the range of the durable life of the sensor, and it can be seen that improvement of discrimination and reliability can be achieved at the same time by performing the signal processing of this example. It was.
[0093]
By providing the sensor having the above signal processing function on the paper feeding path of the paper feeding section and the transfer section inside the electrophotographic laser beam printer of this embodiment, the paper on which the laser beam printer is automatically used is provided. Therefore, it is possible to perform fixing with a fixing temperature corresponding to each surface property and a temperature control switching sequence during continuous paper feeding. This eliminates the trouble of selecting an appropriate fixing temperature and temperature control switching sequence during continuous paper feeding, and also causes improper fixing conditions to be selected due to a user's judgment error, resulting in insufficient fixing of the image after fixing. Occurrence can be prevented.
[0094]
In addition, since the current apparatus does not require the user to frequently change the fixing conditions, a certain amount of rough paper can be fixed on the same smoothing condition as smooth paper that is used more frequently under the same conditions. Set the temperature slightly higher than the necessary and sufficient fixing temperature for the paper (that is, use a slightly rough paper that the user cannot clearly recognize as rough paper when using smooth paper normally) However, this generally means that excessive heat energy is always consumed when fixing smooth paper that is frequently used, which saves energy. It was an unfavorable situation from the viewpoint.
[0095]
However, when this sensor is attached to this device for automatic identification, it is fixed at the optimum fixing temperature that is necessary and sufficient for smooth paper, and at an optimum fixing temperature that is necessary and sufficient for slightly rough paper. Since it becomes possible to fix, it becomes possible to save the heat energy that has been consumed excessively by the smooth paper that has been used most often so far, considering the effect of this difference on a global scale It is also possible to obtain an energy saving effect.
[0096]
On the other hand, even if the smooth paper is erroneously detected as rough paper, it is possible to stop the damage by consuming excess energy only for a short time from the initial printing operation to the detection time of the sensor.
[0097]
It should be noted that, depending on the detection result of the surface roughness sensor, it is also possible to implement a sequence in which the recording material heating time or heating processing interval is changed instead of the sequence for controlling the fixing temperature.
[0098]
(Example 2)
9A to 9C are a block diagram, a signal processing circuit diagram, and a surface roughness detection comparison graph by integrated signal processing, showing the configuration of the surface roughness detection signal processing system in the “laser beam printer” of the second embodiment. It is.
[0099]
In this embodiment, the same preconditions as in
[0100]
The threshold signal source is a multiple
In this embodiment, the output of the integrating circuit can be adjusted to a desired level by the amplifier circuit at the subsequent stage, and the discriminability can be improved by selecting a signal level range that is easy to discriminate, and more detailed by expanding the signal level. It is also possible to perform various level divisions.
[0101]
In this embodiment, the specific circuit configuration of the broken line portion in FIG. 9A is as shown in FIG. 9B, and is configured by an Op amplifier and resistors R01 and R02 at the subsequent stage of the integration circuit. A non-inverting amplifier circuit is formed, and R02 / R01 = 11, and the amplification factor at the subsequent stage is set to about 11 times.
[0102]
FIG. 1C shows an example of a sensor detection result for the paper type shown in FIG. 8A when such a signal processing circuit is used. In this example, the response signal of the sensor shown in FIG. 9C is substantially the same as the response signal of the sensor shown in FIG. 1C to which the subsequent amplification of the first embodiment is not added. FIG. 1 shows that only the signal level is enlarged about 11 times as it is, and there is no particular tendency for the S / N to decrease, and conversely, discrimination was performed with a weak signal level of 0.1 V or less. Compared to the case of (C), the threshold value setting in 1v unit is improved to a level that can be set, and the reliability of identification is remarkably improved.
[0103]
On the contrary, it becomes possible to subdivide the type of identification into a plurality of stages by using the above-mentioned characteristic by the latter stage amplification. For example, as shown by two broken lines in FIG. Since a threshold value can be set, and the signal level for extremely smooth paper (sheet) like OHT in the graph is sufficiently lower than 2v, it can be classified as very smooth paper.
[0104]
Conventionally, OHT has been fixed at a fixing temperature for plain paper including relatively light rough paper, and its fixing property was originally very good, but conversely with the recent increase in the speed of image forming apparatus devices. As the fixing temperature rises, the OHT temperature rises excessively, and at the same time, the time until it reaches the discharge tray from the fixing unit is shortened due to the higher speed of the apparatus. When the OHT on the paper tray is discharged at a high temperature, and a plurality of OHTs are continuously printed, the OHT is fused with the toner remelted at the high surface temperature of the OHT itself. Has occurred.
[0105]
On the other hand, the signal levels for other smooth papers fall within the range of 2v or more and less than 5v, and all the rough papers are 5v or more, and therefore can be classified into at least three types of smoothness.
[0106]
As a specific signal processing procedure at that time,
(1) Based on the signal from the paper tip sensor, a comparator that can output 2-digit binary data that is integrated from the surface roughness sensor to the passage of the center of the paper after the paper tip passes. take in.
[0107]
(2) Two types of threshold signals 2v and 5v are prepared in advance, and first, the signal of the 5v threshold signal source is compared with the integrated value.
(2-A) If the paper is rough paper, the integrated value is 5v or more, so the flag at that time is set to 11.
(2-B) If the paper is smooth paper, the integrated value is lower than 5v, so the threshold at that time is switched to 2v.
(2-C) If the paper is normal smooth paper, the integrated value is higher than 2v, so the flag at that time is set to 10.
(2-D) If the paper is very smooth, the integrated value is lower than 2v, so the flag at that time is generated as 00.
[0108]
(3) The CPU
(3-A) When the flag 11 is received, control is performed so that the fixing temperature is raised to the temperature for rough paper.
(3-B) When the
(3-C) When the
In this way, it can be controlled.
[0109]
In this case, in the initial state where the paper type is unknown, the temperature is set for fixing the rough paper, and after detection of the sensor,
(1) When it is determined that the paper is rough paper, fixing is performed with the fixing temperature as it is and a temperature control sequence for continuous paper passing.
[0110]
(2) When the paper is determined to be smooth paper, the fixing temperature is lowered to the smooth paper fixing temperature, and the temperature adjustment sequence for continuous paper feeding is also switched to the smooth paper fixing sequence.
[0111]
(3) When it is determined that the paper is very smooth paper, the fixing temperature is further lowered to a very smooth paper fixing temperature, and the temperature adjustment sequence for continuous paper feeding is also switched to the paper fixing sequence.
In other words, it is advantageous to handle rough paper with priority, and conversely, even if smooth paper is mistakenly detected as rough paper, only excess energy is consumed for a short period from the initial printing operation to the detection time of this sensor. Can be stopped by damage.
[0112]
In addition, the signal processing reliability of the present embodiment is more stable than that of the first embodiment, in particular, more stable characteristics against electrical noise. It is further improved in combination with being classifiable.
[0113]
By providing the sensor having the above signal processing function on the paper conveyance path of the paper feeding unit and the transfer unit in the electrophotographic laser beam printer according to the present example, an effect equal to or greater than that of the first example can be obtained. In addition, since it becomes possible to recognize very smooth paper such as OHT that can be fixed at a low temperature, it is possible to save the thermal energy that was wasted on these papers, and in the paper discharge unit, OHT It is also possible to prevent the occurrence of a problem that the toners are fused with each other.
[0114]
In each of the above-described embodiments, the threshold level of each component is determined according to the level of the identification signal integrated to the center of the paper for the sake of simplification. There is a possibility that the identification result of the first sheet may not be reflected in the fixing unit, and the second sheet is mainly for continuous printing (assuming that all the paper types are basically the same). There is a possibility that the function is limited to a function that optimizes the fixing control by feeding back the identification result to subsequent sheets. In practice, however, the integral signal processing method of the present invention does not necessarily integrate up to half of the paper, and the signal level difference necessary for distinguishing between rough paper and smooth paper is even in the integrated signal for scanning of about 20 mm at the leading edge of the paper. It is sufficiently formed (substantially similar to the integration time), and although it depends on the overall configuration, it is possible to reflect the detection result from the fixing control of the first sheet.
[0115]
(Example 3)
FIGS. 10A and 10B are a block diagram showing the configuration of the surface roughness detection signal processing system in the “laser beam printer” which is
[0116]
In this embodiment, all the preconditions are the same as those in the above-described embodiment, and as can be seen from FIG. 10A, a new A /
[0117]
As this fixing control formula, for example, y = 8X + 160 having a correlation between the identification signal level and the fixing temperature as shown in FIG. 10B is used in this embodiment, and conventionally, conventional rough paper and plain paper including OHT are used. The fixing temperature for printing was 195 ° C. However, by using this embodiment, the fixing temperature is lowered to about 170 ° C. for very smooth paper having an identification signal level of about 1 v, which is compared with the conventional control. It can be reduced by about 25 ° C, and for smooth paper with an identification signal level of about 3v, the fixing temperature is about 185 ° C, which can be reduced by about 10 ° C from the conventional fixing temperature. For rough paper with a signal level of 6v or higher, the fixing temperature is controlled to rise to 205 ° C. or higher to ensure sufficient fixing performance.
[0118]
Also in this embodiment, in the initial state in which the paper type is unknown, the temperature for rough paper fixing is set, and after the detection of the sensor, the above-mentioned control finely adjusts the minimum necessary optimum fixing temperature according to the surface roughness of each paper type. Therefore, even if paper having any surface roughness is used, the minimum and sufficient amount of heat is supplied to the identification signal level corresponding to the roughness. Therefore, more efficient fixing can be realized for a wider range of paper types.
[0119]
By providing this sensor having the above signal processing functions on the paper feeding path of the paper feeding section and the transfer section inside the electrophotographic laser beam printer of this embodiment, it can be fixed at a very low temperature such as an OHT. From smooth paper to rough paper, the efficiency of saving thermal energy is further improved, and it is also possible to prevent the occurrence of harmful effects such as toner fusion between OHTs in the paper discharge section due to excessive heating. .
[0120]
In the present embodiment, as described above, the identification signal is substituted into the control equation and the control amount is calculated. However, the identification signal is classified into a plurality of predetermined stages, and is determined in advance for each stage. Even if the control is performed according to the control amount, the same result can be obtained.
[0121]
In addition, the signal level when paper is not passed by forming a discharge circuit in each integration circuit that performs the above integration processing in a hardware manner using an integration circuit and discharging the charge accumulated in the capacitor appropriately. In this embodiment, instead of this discharge circuit, a switch Sd controlled by the CPU as shown in FIG. Based on the result, the switch is turned off immediately before the surface roughness sensor unit starts scanning the paper surface and integration is performed for a desired time. Although the circuit configuration and CPU control may be slightly complicated, the integration power of the previous paper is added to the initial part of the identification signal of the subsequent paper during continuous paper feeding. Since possible to prevent the influence of remains, apparatus becomes valid configuration if wanted sequentially perform identification of each paper even during continuous printing when it is faster.
[0122]
Example 4
FIGS. 12A and 12B are a block diagram showing the configuration of the surface roughness detection signal processing system in the “laser beam printer” of Example 4, and a CPU calculation result graph of the identification signal level.
[0123]
In this embodiment, all the preconditions are the same as those in each of the above-described embodiments. As can be seen from FIG. 12A, an A /
[0124]
For example, in this embodiment, the sampling period of the CPU is 2 msec, and is input to the CPU every 2 msec just before the paper is conveyed to the surface roughness sensor unit based on the detection signal of the paper leading edge sensor. The signal addition is started, this calculation is repeated for 1 second, which is a scanning time corresponding to the scanning distance from the leading edge of the paper to the central portion of the paper, and finally the total value is used as the integrated identification signal result. Yes.
[0125]
As a result, the integration result of the identification signal is appropriately normalized so that the upper limit level of the signal is about 3.3 v, whereby the voltage integration value of the detection result for each sheet as shown in the bar graph of FIG. It was confirmed that the magnitude relation of the integration result that matches the smoothness of the paper was established.
[0126]
In this case, for example, by setting the threshold level to two types of 0.3 v and 1.3 v and storing them in the memory of the CPU, the paper having a very smoothness for signals less than 0.3 v. The paper of 0.3v or more and less than 1.3v can be identified as smooth paper, and the paper of 1.3v or more can be identified as rough paper, and the paper type can also be identified by the soft integration processing method according to this embodiment. Obviously, the integration circuit is not necessary as compared with the hardware integration method described above, and the configuration of the signal processing system can be simplified.
[0127]
Also in this embodiment, the scanning length of the paper surface does not need to be half of the paper, and almost the same identification performance can be ensured even by integration processing for a quarter of the total length of the paper. However, the reliability of the configuration of the present embodiment increases the reliability of the data as the amount of signals that can be sampled during the same scanning period is larger due to the restriction in principle, and conversely, it is necessary to process with a shorter scanning length, If the amount of signal that can be sampled during the same scanning period is insufficient due to an increase in the speed of the apparatus or the like, the detection accuracy tends to decrease.
[0128]
For this reason, it is not easy to make the sampling period shorter than 2 msec in a normal device configuration of this type. However, in the present embodiment, when it is necessary to further speed up the device or to identify the device in a shorter time, It is necessary to consider the configuration of the entire apparatus giving priority to satisfying the sampling period necessary for detecting the surface roughness.
[0129]
Using the CPU having the optimum sampling period while paying attention to the above points, the sensor having the above signal processing function is connected to the paper in the sheet feeding unit and the transfer unit in the electrophotographic laser beam printer of this embodiment. By providing it on the transport path, it is possible to save heat energy from very smooth paper such as OHT that can be fixed at low temperature to rough paper, and also the toner fusion between OHTs in the paper discharge section due to overheating. It is also possible to prevent the occurrence of harmful effects such as wearing.
[0130]
(Example 5)
13A to 13C are pre-processing signal waveforms, a signal processing block diagram, and identification signal level comparison results graphs for each paper type in the surface roughness detection signal processing system in the “laser beam printer” of Example 5. FIG. is there.
[0131]
In this embodiment, all the preconditions are the same as those in the above-described embodiments, but the number of times that a signal exceeding a predetermined threshold level is generated in the output signal before the integration processing as shown in FIG. It is characterized by identifying based on the difference between species.
[0132]
As can be seen from FIG. 13B, the sensor signal is directly input to the comparator via the amplifier circuit and compared with the first threshold value output from the
[0133]
For example, in the present embodiment, the first threshold for the signal generated by the sensor is set to 5v and compared with all the pulse signals generated on each sheet of FIG. 13A, and
[0134]
By providing this sensor having the above signal processing functions on the paper feeding path of the paper feeding section and the transfer section inside the electrophotographic laser beam printer of this embodiment, it can be fixed at a very low temperature such as an OHT. From smooth paper to rough paper, it is possible to save thermal energy, and it is also possible to prevent the occurrence of adverse effects such as toner fusion between OHTs at the paper discharge section due to overheating.
[0135]
In each of the above embodiments, a dedicated paper leading edge sensor is used to detect the paper leading edge position that is a reference for signal processing timing, but a signal is generated when the paper leading edge collides with the surface roughness sensor itself. Since the noise signal level during the period when the paper is not in contact with the surface roughness sensor is not 20% of the signal level when the leading edge of the smooth paper collides, the scanning information of a very small part of the leading edge of the paper is integrated. (Rather, the signal at the time of the front end collision does not reflect the surface roughness, so it is not necessary as a signal for identifying the paper type. Although it may be controlled not to capture the initial signal), it is sufficiently possible to use the surface roughness sensor itself as a paper leading edge detection sensor. The tip sensor may be omitted.
[0136]
However, in the configurations of the first to third embodiments in which a signal is input to the CPU through the integration circuit, the delay of the rising edge of the initial signal due to the integration may affect the detection accuracy. For example, in the case of the first embodiment, as shown in the example of the block diagram of FIG. 14, the amplified sensor signal is directly A / D converted and taken into the CPU. This method may be used.
[0137]
(Example 6)
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an “inkjet printer” according to the sixth embodiment.
[0138]
In the present embodiment, the S-shaped
[0139]
In the present embodiment, the
[0140]
In addition, as a sensor for this type of application, a device for identifying a paper type by detecting a difference in glossiness of the paper surface using an optical sensor has already been developed in some models. Requires a large number of components such as light sources, optical systems such as lenses and filters, and photoelectric conversion elements such as photodiodes and CCDs. Since the mounting accuracy is required, there is a problem that the cost is likely to be high, and further, the performance is easily influenced by dirt on the optical system.
[0141]
On the other hand, the sensor according to the present invention can be configured at a low cost with a general-purpose member in which sheet metal, piezoelectric elements, etc. are widely used. Even if dust or dirt adheres to other parts, the performance is basically not affected, and even if it happens, it will be shaken off by vibrations that occur, so there is a need to worry about performance degradation due to dirt. It is also excellent in terms of reliability.
[0142]
(Example 7)
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of a “thermal head printer” as an embodiment.
[0143]
In the present embodiment, an S-shaped
[0144]
In this embodiment, the
[0145]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a surface property identification apparatus that can reliably identify the surface roughness and the like of a recording material in a stable state with very little identification error. Further, by using this surface property identification apparatus, it is possible to provide an image forming apparatus that does not require the user to select and set the paper type, and can perform good fixing and image formation regardless of the surface roughness of the paper. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a signal processing system according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional image forming apparatus.
FIG. 3 is a flowchart showing a conventional fixing process.
FIG. 4 is a diagram showing a change in temperature control temperature according to a conventional paper type and the number of paper passing
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional surface roughness detection sensor.
FIG. 6 is an explanatory diagram of detection results obtained by a conventional surface roughness detection sensor.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an improved surface roughness detection sensor
8 is a view showing a detection result by the detection sensor of FIG. 7;
FIG. 9 is an explanatory diagram of a signal processing system according to the second embodiment.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a signal processing system according to the third embodiment.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a modification of the integrating circuit.
12 is an explanatory diagram of a signal processing system in
13 is an explanatory diagram of a signal processing system in
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a signal processing system in which a paper leading edge sensor is omitted.
FIG. 15 is a sectional view showing the structure of Example 6;
FIG. 16 is a sectional view showing the structure of Example 7;
[Explanation of symbols]
19 Piezoelectric element
22 Surface roughness sensor
24 Integration circuit
Claims (9)
所定時間内に発生する前記パルス状の電気信号を積分処理する積分処理手段を有し、前記積分処理の積分結果を識別信号とすることを特徴とし、
前記圧電素子を有するプローブは、該プローブの当接側先端部に走査方向への変形と復元を繰り返して振動可能となる走査方向振動部を有し、該走査方向に逆らって被測定物表面に走査の障害とならない強度範囲内で食い込みながら走査可能となる角度および加圧力で当接されており、
前記走査方向振動部は、前記プローブの反当接側端部に近い側から当接側端部に向かう順に第1折り曲げ部と、該第1折り曲げ部と逆方向に折り曲げた第2折り曲げ部の2箇所の折り曲げ部を有し、前記走査方向上流側を紙面の右側に設定した場合の走査面と直角且つ走査方向と平行な断面から見たプローブの断面形状がS字型となるように加工されたものであることを特徴とする表面性識別装置。By scanning the tip of a probe having a piezoelectric element while contacting the surface to be measured, a pulsed electric signal is generated from the piezoelectric element, and the surface property of the surface to be measured is determined based on the intensity difference of the electric signal. A surface identification device for identifying,
Have integration processing means said pulsed electrical signal integration process occurring within a predetermined time, characterized in that the identification signal integration result of the integration process,
The probe having the piezoelectric element has a scanning direction vibrating portion that can vibrate by repeatedly deforming and restoring in the scanning direction at the tip of the contact side of the probe, and is placed on the surface of the object to be measured against the scanning direction. It is in contact with an angle and applied pressure that enables scanning while biting within an intensity range that does not hinder scanning,
The scanning direction vibration portion includes a first bent portion and a second bent portion bent in a direction opposite to the first bent portion in the order from the side close to the non-contact side end of the probe toward the contact side end. Processed so that the cross-sectional shape of the probe is S-shaped when viewed from a cross-section perpendicular to the scanning plane and parallel to the scanning direction when there are two bent portions and the upstream side in the scanning direction is set to the right side of the page. The surface property identification device characterized by the above-mentioned .
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