表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置
【課題】プローブを接触させて摺擦することにより被測定物表面の表面性を識別する際のプローブによるジャム発生防止及びプローブ破損防止性を改善した表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置の提供。
【解決手段】Ｓ字型プローブ１５ａの固定端部を取り付けるネジ穴１５ｃ”と、ネジ穴１５ｃ”に取り付けられたＳ字型プローブ１５ａが回転軸１５ｅに回転可能となるよう固定する軸受け部１５”と、Ｓ字型プローブ１５ａの先端当接部の左右側面に所定の距離を隔てて設けられるプローブ先端保護リブ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）とを有し、Ｓ字型プローブ１５ａを保持するプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８を備え、Ｓ字型プローブ１５ａの先端当接部は、走査方向の側面から見たとき、プローブ先端保護リブ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）からシート材７の側に所定の長さ露出しシート材７の表面に当接する。
【解決手段】Ｓ字型プローブ１５ａの固定端部を取り付けるネジ穴１５ｃ”と、ネジ穴１５ｃ”に取り付けられたＳ字型プローブ１５ａが回転軸１５ｅに回転可能となるよう固定する軸受け部１５”と、Ｓ字型プローブ１５ａの先端当接部の左右側面に所定の距離を隔てて設けられるプローブ先端保護リブ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）とを有し、Ｓ字型プローブ１５ａを保持するプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８を備え、Ｓ字型プローブ１５ａの先端当接部は、走査方向の側面から見たとき、プローブ先端保護リブ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）からシート材７の側に所定の長さ露出しシート材７の表面に当接する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置に関するものである。特に、被測定物の表面摩擦抵抗の差とその要因となる表面粗さの差及び表面材質の差を識別する表面性識別装置、更にシート状被測定物の剛性の差とその要因となる厚さ、密度及び材質の差も検出可能なシート材識別装置の信頼性および性能向上に関するものである。そして、シート材識別装置を備えた加熱装置及び電子写真方式のプリンタ、複写機、インクジェットプリンタ、サーマルヘッドプリンタ、ドットインパクトプリンタ、ファクシミリやこれらの複合機器等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種画像形成装置は、一般的に普通紙、はがき、ボール紙、封書、ＯＨＰ用のプラスチック製薄板等のシート状記録材（以下、単に記録材とする）上に画像を形成する装置である。その代表例としての電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、トナーを現像剤として用いて静電的な画像形成手段によって記録材上にトナー像を形成する。そして、その後、定着手段によって記録材を加熱及び加圧してトナー像を溶融固着させて画像形成するものである。
【０００３】
また、他の画像形成装置であるインクジェット方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の装置は、インクを現像剤として用いている。そして、機械的または熱的反応を利用して微小なオリフィスを有するノズルを多数用いて構成された記録ヘッドからインクを高速で吐出させる画像形成手段によって記録材上に画像形成するものである。
【０００４】
更に、他の画像形成装置である熱転写方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の装置は、インクリボンを現像剤として用い、サーマルヘッドを用いてインクリボンからインクを熱転写させる画像形成手段によって記録材上に画像形成するものである。
【０００５】
ところで、これらの画像形成装置は近年改良が施され、高画質化と処理速度の高速化に対する工夫が種々の手段によって実現されるようになってきており、同時にコストダウン対策も工夫されて低価格化が進み、広く普及するようになっている。
【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る。更に画像形成装置の普及に伴って世界中で使用されるようになってきたため、各地で使用されるどのような記録材に対しても良好な画像を形成することができるよう対応する必要が生じている。このため、特に画像形成条件に大きく影響する記録材表面の粗さは非常に重要な要素である。
【０００７】
例えば、電子写真方式を採用する画像形成装置では、使用される記録材の表面が平滑な場合（以下、平滑紙と称する）と粗い場合（以下、ラフ紙と称する）では次のような違いがある。すなわち、定着部において加熱源から紙表面へ熱を伝える加熱効率が表面性の差による熱抵抗差に従って異なっており、平滑紙で適正な定着温度でラフ紙を定着しても定着不足を招いてしまう。このため、ラフ紙に対してはより高い温度で定着する必要がある。
【０００８】
そこで、現状の画像形成装置では、ラフ紙を定着することができる温度を標準の定着温度として用い、平滑紙に対しては常に過剰な温度で定着させたままにしている。更により粗い紙に対しては更に高い定着温度が必要であるため、このような紙を用いる際にはユーザに定着温度の設定を変更させるための選択モードを設けていた。
【０００９】
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９に示す。図９は、従来例に係る電子写真方式の画像形成装置の要部構成断面図である。この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、レーザー等の露光装置（露光手段）３によって感光ドラム２を露光した領域のみを除電して感光ドラム２上に潜像を形成する。そして、この潜像は現像器４のトナー５によって現像されてトナー像として顕像化される。つまり、まず、現像器４のトナー５を現像ブレード４ａと現像スリーブ４ｂの間で感光ドラム２の帯電表面と同極性に摩擦帯電させる。そして、感光ドラム２と現像スリーブ４ｂが対向する現像ギャップ部においてＤＣとＡＣバイアスを重畳印加し、電界の作用によってトナー５を浮遊振動させつつ感光ドラム２の潜像形成部に選択的に付着させる。その後、このトナー５を転写ローラ６（画像形成手段）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であるシート材７は、シート材カセット７ａから給紙ローラ対７ｃ（下ローラはパッドでも良い）によって垂直搬送ローラ対７ｄまで先端部が給紙される。この後、この垂直搬送ローラ対７ｄによって転写前搬送ローラ７ｅまで搬送されるか、または手差しトレイ７ｂから給紙ローラ対７ｃによって転写前搬送ローラ７ｅまで搬送されるかのいずれかの経路を通して搬送される。更にこの転写前搬送ローラ７ｅ（シート材搬送手段）によって転写上ガイド板９及び転写下ガイド板９’の間に沿って予め規定された進入角度で転写ニップ部まで搬送される。この転写前搬送ローラ７ｅから転写ニップ部までシート材７が搬送されるまでの間には、シート材７がこの領域に搬送されて来るまでに接触した種々の部材との摺擦によってこのシート材７の表面が帯電している可能性がある。このため、静電的記録を行うに際して画像を乱す要因となるこのような不要な帯電を取り除くための除電ブラシ８（帯電防止部材）が搬送中のシート材７の背面側に接するように設けられ、接地されている。
【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シート材７側に移動させるためにトナー５と逆極性の高電圧がシート材７背面の転写ローラ６に印加される。そして、シート材７の裏面にトナー５が静電的に引き付けられてトナー像がシート材７に転写されるとともに、シート材７の裏面はトナー５と逆極性に帯電され、転写されたトナー５を保持し続けるための転写電荷がシート材７の裏面に付与される。
【００１２】
最後に、トナー像が転写されたシート材７は、加熱回転体１３とニップ部を形成する加圧ローラ１４で構成される定着器１２（定着手段）まで搬送される。そして、ニップ部で予め設定されている定着温度を保持するように加熱回転体１３側に設けられたヒータによって温度制御されながら加熱及び加圧されてトナー像が定着される。
【００１３】
尚、トナー像転写後の感光ドラム２の表面には極性の異なるトナー等の付着物が僅かに残る。このため、転写ニップ部を通過した後の感光ドラム２の表面はクリーニング容器１０で感光ドラム２表面にカウンター当接されるクリーニングブレード１０ａによって付着物が掻き落とされて清掃された後、次の画像形成に備えて待機する。
【００１４】
尚、以上の帯電ローラ１、感光ドラム２、現像器４、クリーニング容器１０の各構成要素は交換周期が比較的短いため、これらを一体化したカートリッジ１１の単位で交換可能にしたカートリッジ交換方式の画像形成装置が主として普及している。
【００１５】
以上の工程の中で、画像の定着方式としては熱効率及び安全性が良好な接触加熱型の定着器が広く知られている。従来は、主に次に説明する熱ローラ定着器が用いられてきた。熱ローラ定着器は、金属製円筒芯金表面に離型性層を形成し、円筒内部にハロゲンヒータを内包する熱定着ローラと、金属芯金に耐熱性ゴムから成る弾性層を形成し、その表面に加圧側離型性層を形成して成る加圧ローラを加圧当接して構成される。しかし、近年、更に加熱効率の高い方式として、フィルム加熱型定着器が用いられるようになっている。フィルム加熱型定着器は、上記熱定着ローラの代わりに低熱容量の耐熱性樹脂フィルムを円筒状に加工してその表面に離型性層を形成した定着フィルムを用い、このフィルムの定着ニップ部の内側からセラミックヒータを当接させて加熱する構成である。
【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い。このため、定着器の立ち上がりも速い方式として注目され、より高速の機種にも適用されるようになってきている。しかし、特にこの方式では昇温速度を重視するために定着部の加熱表面の熱容量を小さくする必要があり、結果として加熱面には弾性層を形成することが難しく、硬い加熱面が使用されている。このため、この種の定着方式は、記録材表面の凹凸差によって一層加熱効率に差が生じ易い構成となっている。
【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いる。そして、ユーザが使用しようとする紙種に応じて予め適正な定着モードをユーザ自身がプリンタに入力する必要がある。
【００１８】
しかしながら、このように使用する紙の種類によってその都度定着条件を切り替えるためにユーザにモード選択を強いることはユーザの作業負担の増加になる。また、ユーザが選択モードを間違えた場合にはそのプリント分の定着性が不足したり、逆に過剰に加熱して電力を無駄にするとともに高温オフセットによる画像不良が生じたり、定着器のトナー汚染を招くおそれがある等の可能性があった。
【００１９】
また、近年のように１台のネットワークプリンタを複数のユーザが共有するような使用環境においては、１人のユーザが特殊な紙を用いてそれに応じたモード設定切り替えを行った後、その特殊紙を画像形成装置に残したままになることもあり得る。このため、そのことを知らない他のユーザが使用する際にモードが一致せず、適切な定着がなされないために前述のような問題が生じてしまう可能性も高くなっている。
【００２０】
また、設定可能な定着モードの数に関しても、実際の紙の平滑度には厳密には種々のレベルが存在し、その各々に対して最適な条件を設けることは不可能である。このため、或る範囲の平滑度を有する紙をまとめて同一モードで定着することによって設定モードの数を制限しており、特定の紙に対しては必要以上の電力を用いて定着する場合があり、紙と設定の組み合わせによっては効率の良くない定着が行われる場合もある。
【００２１】
一方、前記インクジェット方式を採用する画像形成装置においては、使用される記録材が平滑紙の場合とラフ紙の場合では必要なインクの量が異なる。すなわち、平滑紙で適正なインク量でラフ紙上に画像形成しても紙の厚さ方向にインクが浸透して濃度不足を招いてしまうため、ラフ紙に対してはより多くのインクを吐出する必要がある。このため、現状の画像形成装置では、これらの異なる表面性の紙に対してユーザが予めその紙種をプリンタに認識させる作業を行う必要があった。
【００２２】
また、熱転写方式を採用する画像形成装置では、使用される記録材が平滑紙の場合とラフ紙の場合では必要な電力の量が異なっている。このため、平滑紙で適正な電力量でラフ紙上に熱転写しても熱抵抗が大きいためにインクの転写性が低下して濃度不足を招いてしまっていた。
【００２３】
以上のように、現状の画像形成装置では何れも記録材の表面粗さによる画像の画質低下を防ぐために余分な温度やインク、電力を消費し、画質の低下を招くことになるおそれがある。これらの問題を防ぐためには記録材の表面粗さに応じてこれらの条件を切り替えることが必要である。しかし、現状ではユーザに設定変更の手間を強いるような方法や一部の画像形成装置に用いられている複雑な構成や信号処理を必要とする光学式センサしか考えられておらず大幅なコストアップを招くしかなかった。
【００２４】
このため、記録材表面の粗さを検知し、その検知結果に応じて画像形成条件を変更して画像形成する装置の提案がこれまでに幾つかなされている。例えば、それらの中で比較的安価且つ高速に記録材表面粗さを検知可能な検知原理を提案したものとして、特許文献１及び特許文献２に示すものが挙げられる。これらの提案では、記録材表面に接触する接触手段が記録材表面との摺擦によって生じる振動や摺擦音等の物理的現象を検知し、その検知量の差を表面粗さの差として検知する方法が開示されている。その具体的構成として接触手段に圧電素子を設けて振動を電気信号に変換して検知する構成が提案されている。
【００２５】
しかしながら、上記提案には実際に記録材表面に接触させる部材（以下、プローブと称する）に必要な具体的構成条件は詳細に開示されていない。すなわち、単純な直線状のプローブが走査方向、すなわち記録材の搬送方向の上流側で一方の端部を固定され、下流側の先端を搬送方向に逆らわないように斜めに当接させる構成が示されているだけに留まっている。したがって、この内容だけで実際に精度の高い検知を実現することは困難であると考えられる。
【００２６】
このため、本願発明者は圧電素子を用いた検知方式で、表面性識別性能を飛躍的に改善して実用可能とするために、センサプローブ形状及び取り付け構成を新たに検討した。その結果、プローブ先端部に先端当接部がシート材搬送平面上を搬送方向前後（走査方向前後）に振動可能となる機械的構造部を付与した。且つ、先端当接部を搬送方向に逆らって測定表面に食い込む角度に当接する構成、すなわち、記録材がプローブ先端部に進入する際のプローブ先端部と記録材とのなす角度が鋭角となる構成とした。尚、当接圧力はシート材の搬送圧力によっては逆方向に跳ね上がり可能な軽圧で良い。このような構成にすることにより非常に高い識別性能が得られることを見出した。このような構造を、記録材搬送を阻害することなく最も安価に実現する構成として、Ｓ字型表面性検知センサ１５（表面性識別装置）（図１０参照）を発明した。Ｓ字型表面性検知センサ１５は、短冊状金属板金を２回折り曲げたＳ字型の側面形状を有するプローブを回転軸に回転可能に固定する構成である。且つ、１つのＳ字型表面性検知センサ１５でシート材カセット７ａまたは手差しトレイ７ｂのどちらからシート材７を給紙しても検知できるように取り付ける。すなわち、このＳ字型表面性検知センサ１５を、両者の記録材搬送経路合流部の記録材搬送方向下流側で記録材の表面側から検知が可能な位置として最適な転写上ガイド板９に取り付けて評価を行った。この結果、記録材搬送を阻害することなく非常に高い識別性能が得られることを確認し、その結果をまとめたものを提案している（例えば、特許文献３参照）。
【００２７】
このＳ字型表面性検知センサ１５は、より詳細には図１０（Ａ）に示すような構成である。すなわち、圧電素子１５ｂ（圧電素子部）を平坦部（平坦部表面）に形成されたＳ字型プローブ１５ａがその反走査側端部を座金付き固定ネジ１５ｄでプローブホルダー１５ｃに固定された固定端部を有している。そして、このプローブホルダー１５ｃは搬送方向に垂直且つシート材搬送平面（走査平面）に平行な方向に軸方向を有するプローブ回転軸１５ｅに回転可能に固定されている。また、Ｓ字型プローブ１５ａの先端部（以下、単にプローブ先端部ともいう）はこのプローブ回転軸１５ｅを中心としてシート材搬送平面に対して０．０１９６〜０．２９４Ｎ程度の当接圧で加圧手段により加圧当接されている。なお、加圧手段は、Ｓ字型プローブ１５ａ自体にバネ機構が備わり当接する構成であっても、あるいは、Ｓ字型プローブ１５ａ自体にバネ機構が備わっていない場合においては、外部からＳ字型プローブ１５ａを加圧する構成であってもよい。更にこのプローブ回転軸１５ｅは軸受け１５ｆを介して転写上ガイド板９を兼ねるセンサ保持板１５ｇ上に固定されており、シート材搬送平面として搬送平面板１５ｈがシート材７の搬送路上に設けられ、シート材識別装置を構成している。
【００２８】
図１０（Ｂ）はこれらの構成部材を上から見た場合の各部材の配置関係を示したものである。センサ保持板１５ｇの中央部にはＳ字型表面性検知センサ１５の先端部をシート材搬送平面に当接させるため角穴が開けられている。また、圧電素子１５ｂ表面とＳ字型プローブ１５ａの板金表面からは検知信号を取り出すための信号線１５ｋがハンダ付けされて画像形成装置の電装部までセンサ保持板１５ｇ表面を長手方向に沿って引き回されている。
【００２９】
図１０（Ｃ）はこのＳ字型表面性検知センサ１５を用いた電子写真方式のプリンタの定着器制御を行うためのブロック図である。画像形成装置の検知部であるＳ字型表面性検知センサ１５（以降、検知部１５とする）から出力された検知信号に基づき、使用される紙種に応じて定着器１２へ最適な制御信号を出力する。このとき、制御部１５’（制御手段）の推測部１５’ａにおいて、使用される紙種に応じて定着器１２へ最適な制御信号を出力する。推測部１５’ａは、予め所定の検知信号（識別結果）に対して最適な制御温度（定着温度）が関連づけられている温度テーブル１５’ｂ（判定テーブル）のデータを参照することで、最適な制御信号を出力することができる。これにより、必要最小限の電力で十分な定着性を得ることが可能となる。なお、判定テーブルとしては、温度テーブル１５’ｂに限らず、検知信号に対してシート材搬送速度や複数シート材搬送時のシート材搬送間隔の情報を関連づけたテーブルでもよい。
【００３０】
図１１はこのようなセンサで実際に複数の紙種を検知して識別性を評価した結果の資料である（シート表面粗さ ｖｓ センサ検知特性）。Ｓ字型表面性検知センサとしてはプローブにＳＵＳ（ステンレス鋼）３０４板金を用い、前述の表面粗さのみを検知するタイプの構成を用いている。この資料中の評価に用いた紙は実際の市場で使用される頻度の高い紙種を１２種類選び、各紙の名称の大文字の記号部が同じものは同じ表面性を示す。ここで、Ｒタイプの紙は微細な凹凸が表面に均一に形成されているラフ紙、Ｆタイプの紙は平滑紙を示し、Ｗタイプの紙は紙表面に波型の修飾が施されたラフ紙を示しており、各紙の数字部は紙の坪量を示している。
【００３１】
図１１のグラフではこれらの紙種を基本的に坪量の小さな紙を左から右へと順にラフ紙と平滑紙を交互に並べ、最後にＯＨＴ用紙（以下ＯＨＴと称する）を配置した。また、各紙に対して非接触表面粗さ計による平均表面粗さ＝Ｒａ［μｍ］の測定結果（黒丸プロット点、破線）をプロットした。そして、上記Ｓ字型表面性検知センサを既存の画像形成装置の中で最も高速の機種に搭載して各紙の全長の１／４程度の距離を走査して表面性を検知させた際の検知信号を積分処理した信号レベルをプロットした（ひし形プロット点、実線）。図１１のグラフはこれらを比較したものであり、大小関係を見やすくするために各データのプロット点を折れ線グラフ表示させている。このグラフから明らかなように、このＳ字型表面性検知センサを用いた紙表面の検知結果は表面粗さ計の測定結果と非常に良い相関がある。従って、Ｓ字型表面性検知センサ１５を用いることにより、搬送されてきたシート材７の表面性の検知を少なくとも定着工程前に完了して定着制御を切り替えることができるようになる。このため、ユーザは使用するシート材７の種類を気にすること無く、且つ、画像不良や不要な電力の消費を招くことなく、画像形成装置を使用することが可能となる。
【００３２】
さらに上記構成のＳ字型表面性検知センサ１５を用いて実際に電子写真方式のプリンタの定着温度制御を行うための基礎検討として、各紙種に対する必要且つ十分な最適定着温度が実際にどのように紙種に依存して変化するかを調べた。この結果、単純にシート材７の表面粗さのみで分類することが難しい場合があることが判明したため、画像形成装置のシート材搬送路に屈曲構造を設けることによってシート材の剛性や厚みを検知する方法を提案している（例えば、特許文献４参照）。
【００３３】
図１２（Ａ）はその一例として原理説明用のセンサ検知部であるＳ字型表面性検知センサ１５（以下、検知部１５とする）を備えたシート材識別装置の側面模式図を示している。尚、ここでは上記センサの主な構成要素は全てセンサ固定ベース１５ｉ上に設けられた後、このセンサ固定ベース１５ｉごと上記センサ保持板１５ｇの取り付け穴にセットされている。そして、このセンサ固定ベース１５ｉの下部にはシート材をプローブ先端部に誘導してプローブ上部に侵入させないようにするためのシート材ガイドリブ１５ｉ’が形成されている。但し、このシート材ガイドリブ１５ｉ’を余り大きくすると厚いシート材の搬送を阻害するため、リブ最下面とシート材搬送平面板１５ｈ表面との間には１ｍｍ以上の隙間を設けている。
【００３４】
この図からわかるように本構成では、シート材搬送方向の検知部下流側に、センサ保持板１５ｇ及び搬送平面板１５ｈの下流側を下方に折り曲げた屈曲センサ保持板１５ｇ’及び屈曲搬送平面板１５ｈ’（シート材変形手段）を設ける。これらによって屈曲搬送路構造を形成することで薄紙７’と厚紙７”の先端部が検知部１５を通過した場合の検知信号の差を検知することが可能となる。まず、薄紙７’の先端部が検知部１５を通過した場合、図１２（Ａ）に示すように剛性の低い薄紙７’の検知部１５における搬送状態に大きな変化は無い。しかし、剛性の高い厚紙７”は、屈曲センサ保持板１５ｇ’及び屈曲搬送平面板１５ｈ’とから構成される屈曲搬送路によって厚紙７”先端部を下方に折り曲げられる。そして、厚紙７”の剛性によって検知部１５にループを形成してプローブ先端部を持ち上げる力（Ｆｕｐ）を発生する。この力はプローブ当接加圧力に逆らって作用するので相対的に当接圧が上昇して摩擦強度が増大し、結果として検知信号が高くなる。さらにこのようにプローブ先端が持ち上げられた際にプローブの第１折り曲げ部Ｒ１が衝突するようなカバー１５ｊを設けると、この衝突時の衝突強度に応じて検知信号も高くなる。また、このときの反作用でプローブを下方に押し下げる力（Ｆｄｏｗｎ）も生じるのでこの衝突の繰り返しによっても検知信号は増幅される。なお、図１２（Ａ）のＲ２は、Ｓ字型プローブ１５ａの第２折り曲げ部である。
【００３５】
図１２（Ｂ）はこのような構成を用いて、表面粗さがほぼ同じで厚さのみ異なる３種類のシート材７を通紙して検知した結果をグラフ化して示したものである（シート厚さ ｖｓ 信号レベル）。このグラフからわかるように、横軸の各シート材厚さに対して検知信号レベルはほぼ直線近似が可能なほど比例して発生することがわかる。
【００３６】
尚、以上の説明においては、発明の本質を明確化させるためにＳ字型表面性検知センサの基本構成のみを記載している。実際のセンサ構成では、通常のＳＵＳなどの板金を曲げ加工しただけのプローブを回転可能に組み込んで上記センサ固定ベース１５ｉ下部のシート材ガイドリブ１５ｉ’で保護しただけである。このような構成では、万一、シート材（紙）の先端が浮いたまま侵入すると紙先端部がセンサの上方向に侵入してプローブに引っかかってしまい搬送不良を生じるおそれが考えられる。このため、この対策としてプローブの左右に紙押さえ用のコロを設けて、プローブの左右両側で紙をシート材搬送平面に押し付けるように構成している。このようにすることで、この紙押さえコロの紙押さえ力の強度を高くすればするほど紙の搬送安定性と表面粗さ検知精度の向上が期待できる。しかしながらその一方で、紙厚検知性能を付与したい場合には紙押さえを余り強くしすぎると、上記原理から薄紙と厚紙での剛性差に基づく屈曲量の差が生じにくくなって紙厚識別性能が低下してしまう。このため、紙の搬送不良を生じない程度の紙押さえ機能を残すために「プローブの当接圧＜紙押さえコロの当接圧」となるように当接圧強度の大小関係は維持しつつ、紙押さえ力を可能な限り弱く設定している。
【特許文献１】特開２０００−３１４６１８号公報
【特許文献２】特開２０００−３５６５０７号公報
【特許文献３】特開２００２−３４０５１８号公報
【特許文献４】特開２００５−１７０６４０号公報
【特許文献５】特開２００４−３１７３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
しかしながら、上記構成のＳ字型表面性検知センサ１５を用いて実際に電子写真方式のプリンタの定着温度制御を行うための基礎検討を行った結果、さらに次のようなことがわかった。すなわち、実際に印刷に使用されるシート材（紙）には前述のように紙種の区別以外に、紙の保管状態や使用形態を考慮する必要がある。例えば、搬送されてくる紙先端部が大きく上向きにカール変形している場合、上記のシート材ガイドリブ１５ｉ’や紙押さえコロを用いてその影響を防ごうとすると、次のような点に対して高精度に設定する必要がある。
・シート材ガイドリブ１５ｉ’の取り付け位置精度
・紙押さえコロの加圧バネ強度誤差
さらには、
・紙厚（紙の剛性さ）検知性能を向上させるために紙押さえコロの当接圧を抑制する
・高温多湿環境下で薄紙はカール変形しやすい一方で吸湿によって剛性が低下しやすい
なども考慮しなければならない。すなわち、使用目的や使用環境による条件が重なると、例えシート材ガイドリブ１５ｉ’や紙押さえコロを用いても、プローブ先端部による紙先端部の変形防止や紙先端部のプローブ先端部への引っ掛かりによる紙搬送不良の発生を完全に防止できないことがある。そして、特に吸湿してカール変形しやすいうえに剛性も低下しやすいため容易に変形しまう薄紙の先端部に大きな上向きカール変形が生じたまま、薄紙がＳ字型表面性検知センサ１５の検知部に搬送されてくると、上記のような問題を防止することは困難になる。
【００３８】
上記問題の確認検討として、既存製品に後付け搭載可能なようにＳ字型表面性検知センサ１５（以下、単にセンサともいう）を小型化して実機内部に組み込み、次のような評価を行い調べた。すなわち、実際に使用される頻度の高い用紙の中から特に薄い紙として坪量５２ｇの平滑な紙を選んで先端部に上向きカールを形成したうえで通紙評価を行い、この薄紙がセンサの検知部を通過できるかどうかを調べた。
【００３９】
図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はこの実験に使用したＳ字型表面性検知センサ１５のＳ字型プローブ１５ａ、プローブホルダー１５ｃ及びこれらを組み合わせた部品を組み込んだ状態のセンサ全体の主な構成要素を各々示したセンサ全体斜視図である。図１３（Ａ）では圧電素子１５ｂを平坦部に形成されたＳ字型プローブ１５ａ（以下、単にプローブとも記す）を示している。圧電素子１５ｂ表面には信号線接続用のハンダ電極１５ｂ’、プローブ板金後端部にはプローブ固定ネジ取り付け穴１５ａ’、プローブ先端部には耐久磨耗対策としてセラミックチップ１６が各々形成されている。なお、Ｒ１はＳ字型プローブ１５ａの第１折り曲げ部、Ｒ２は第２折り曲げ部である。
【００４０】
一方、図１３（Ｂ）はこのプローブ１５ａを固定保持してプローブ回転軸１５ｅに取り付けるためのプローブホルダー１５ｃを示す。ここで、取り付け座面中央部にプローブ固定用のネジ穴１５ｃ’（取り付け部）、下側にプローブ回転軸１５ｅに取り付けるための軸受け１５ｃ”が設けられている。
【００４１】
両者を組み合わせて座金付き固定ネジ１５ｄで固定し、図１３（Ｃ）に示すように、プローブ１５ａの左右に紙押さえコロ１７（一対のシート材押さえ手段）を、各アームを介してプローブ回転軸１５ｅに回転可能に固定する。そして、不図示のプローブ加圧バネよりも強い加圧強度のバネを用いてシート材７をシート材搬送平面に押し付けるよう構成した。
【００４２】
図１４（Ａ）、（Ｂ）は上記のように構成したＳ字型表面性検知センサ１５の検知部を側面から見た図であるが、センサ先端部をわかりやすくするため、手前側の紙押さえコロ１７を省略して記載している。ここで、図１４（Ａ）のように紙面の右手上流側から先端が上向きにカールした薄紙（シート材７）が侵入してくる場合を考える。Ｓ字型プローブ１５ａのセンサ先端部（ここではセラミックチップ１６の先端部）は、検知性能を高めるために垂直に近い角度で待機している。図１３（Ｃ）に示すように、例え左右の紙押さえコロ１７がシート材７を強く押さえていたとしても、紙押さえコロ１７とＳ字型プローブ１５ａの先端部の板金端面との間には紙押さえコロ１７を当接するためのアーム部材などの厚さ分だけ隙間ができてしまう。また、Ｓ字型プローブ１５ａの当接領域を通過しようとする薄紙の先端部は柔軟性が高いため、図１４（Ａ）のように搬送されてきたシート材７は、図１４（Ｂ）のように局所的にＳ字型プローブ１５ａの上方向に侵入しようとしてさらに変形してしまう。
【００４３】
結果として図１４（Ｃ）のようにＳ字型プローブ１５ａ当接部を中心としたジャム（シート材搬送不良）を生じて紙搬送が停止し、例え通過できたとしても通紙後の紙先端部に局所的な凹形状を残してしまうという現象が生じた。
【００４４】
また、このような構成では、例え紙先端部が通過できたとしても、次のような問題が生じる。例えば、図１５（Ａ）のように通過中の紙先端部がなんらかの他の要因でジャムを生じてしまった場合を考える。さらに、図１５（Ｂ）のように、図１５（Ａ）で生じたジャムを解消するため、ジャム紙を紙搬送上流側に引き戻して除去しなければならないようになった場合を考える。通常このような状態では、転写前搬送ローラ７ｅが逆方向回転不可能に設計されているため、まず、転写上ガイド板９先端部をシート材搬送方向上流側に設けられた回転軸を中心として引き上げる動作を行う。この引き上げ動作に連動し、転写前搬送ローラ７ｅの圧解除機能が作動するようになっており、転写上ガイド板９の先端部を引き上げ、転写前搬送ローラ７ｅの圧解除機能を作動させてからジャム紙を引き戻すように設計されている。このような操作をすれば、転写上ガイド板９上に固定されているＳ字型表面性検知センサ１５全体は紙表面から完全に離間され、どのようにジャム紙を引き戻されてもセンサには影響ないはずである。しかし、ユーザによってはこの操作を行わずに、逆転防止されているジャム紙を強引に引き戻してしまう場合がないとはいえず、そのような場合多くの紙は途中で破れてしまう。このような場合、紙が破れる前にＳ字型表面性検知センサ１５のプローブ当接部に対し、ジャムで変形した紙が引き戻されることによってＳ字型プローブ１５ａに加わる力は、左右の紙を紙押さえコロ１７で押さえていたとしても無視できない。ときには、まず図１５（Ｂ）中央の矢印方向に逆回転してＳ字型プローブ１５ａ先端部がシート材搬送平面に押し付けられ固定状態になった後、さらに下流側のジャム紙が衝突してくるのでプローブ先端部が搬送方向と逆方向に変形して破損するおそれがある。
【００４５】
このような問題に対し、本発明者はすでに特許文献５において、プローブを保護するセンサケースを設け、ケースごと検知部から回避可能とすることでプローブ先端部への力の集中を軽減する構成を提案している。しかし、この対策においても引き戻された紙表面が直接プローブ先端部に接触したまま上方への回転回避動作を行うので、この回避動作中にプローブ先端部に紙の引き戻し力が作用することを完全に防ぐことはできなかった。
【００４６】
上記問題を解消または軽減するには、次のような対策が有効と考えられる。
・上記センサ固定ベース１５ｉの下部に設けられているシート材ガイドリブ１５ｉ’を大きくしてシート材搬送平面との隙間を小さくし、紙（シート材７）とＳ字型プローブ１５ａの接触面積を極力小さくする。
（即ち、カールした薄紙の先端部が乗り越えなければならないプローブ先端部の高さを減少させ、また引き戻されたジャム紙もプローブ先端部をすり抜けやすくする）
・上記紙押さえコロ１７を極力Ｓ字型プローブ１５ａの左右近傍に配置する。
【００４７】
しかし、次のような問題がある。
・シート材ガイドリブ１５ｉ’とシート材搬送平面との隙間を余り少なくすると、厚紙搬送時の紙表面とリブ表面の摺擦が強くなりすぎて紙表面に擦り傷や摺擦帯電などの影響を与え、画質に影響する。
・紙押さえコロ１７を当接するには紙押さえコロ１７を支持するアームが必要であり、このアームの厚さ分だけＳ字型プローブ１５ａとの間には距離を生じるため、十分近傍に設けることは困難である。
【００４８】
また、ジャム処理の問題に対しては、ジャム紙が引き戻された場合は他の部材が紙表面と接触してプローブ先端部と紙表面との接触圧を軽減させることが望ましい。しかし、上記構成ではこのような部材の付与は困難であり、ジャム処理時にこのように作用させるような機構を設けることは構成全体の複雑化とコストアップを招き、好ましくない。
【００４９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、ユーザによる紙種選択設定作業が不要で、如何なる紙が使用されても、良好な熱処理と定着及び画像形成を効率良く行える表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。また、画像形成前のシート材がどのような変形をしたままで使用されても検知部でシート材搬送不良やシート材先端部の局所的な変形を招くことのない表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。さらに、ジャム処理時に逆方向にシート材が引き戻されても検知部に破損を招くことのない表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００５０】
本発明の表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置は、前記課題を解決するため、以下の構成を備える。
【００５１】
（１）圧電素子部と、先端当接部と、前記先端当接部が被測定物の走査方向前後に振動可能となる機械的構造部と、前記走査方向に垂直ないし垂直に近い且つ走査平面に平行ないし平行に近い回転軸に回転可能に固定される固定端部とを有するプローブと、前記回転軸を中心として前記走査方向と逆方向に前記プローブを加圧する加圧手段とを備える表面性識別装置であって、前記プローブの前記固定端部を取り付ける取り付け部と、前記取り付け部に取り付けられた前記プローブが前記回転軸に回転可能となるよう固定する軸受け部と、前記先端当接部の左右側面に所定の距離を隔てて設けられる一対のプローブ先端保護リブとを有し、前記プローブを保持するプローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材を備え、前記先端当接部は、前記走査方向の側面から見たとき、前記一対のプローブ先端保護リブから前記被測定物の側に所定の長さ露出し前記被測定物の表面に当接することを特徴とする表面性識別装置。
【００５２】
（２）前記（１）に記載の表面性識別装置と、シート材を搬送するシート材搬送手段とを備え、前記被測定物は、前記シート材搬送手段により搬送されるシート材であり、前記表面性識別装置は、前記シート材を前記シート材搬送手段により搬送させて、前記プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材によって保持された前記プローブにより走査し、該シート材の表面性を識別することを特徴とするシート材識別装置。
【００５３】
（３）前記（２）に記載のシート材識別装置と、前記先端当接部を通過した前記シート材にトナー像を形成する画像形成手段と、前記トナー像を加熱及び加圧して前記シート材の表面に定着させる定着手段と、前記シート材と該シート材の特性に応じて前記トナー像を前記定着手段により溶融固着するための定着温度とシート材搬送速度及び複数シート材搬送時のシート材搬送間隔の情報とを関連づけた判定テーブルと、前記シート材識別装置の識別結果に基づき前記判定テーブルを参照し、該判定テーブルの情報に応じて前記定着手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【００５４】
（４）前記（２）に記載のシート材識別装置と、前記先端当接部を通過した前記シート材にインクを吐出して画像を形成するインク吐出式画像形成手段と、前記シート材識別装置の識別結果に基づき前記インク吐出式画像形成手段のインク吐出量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【００５５】
（５）前記（２）に記載のシート材識別装置と、前記先端当接部を通過した前記シート材にサーマルヘッドを用いてインクリボンのインクを熱転写させる熱転写式画像形成手段と、前記シート材識別装置の識別結果に基づき前記熱転写式画像形成手段の前記サーマルヘッドへの供給電力を制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、表面粗さ検知用プローブを被測定物表面の大きな凹凸との衝突で破損することを防止できる。また、プローブ先端部周辺において万一何らかの外力が検知方向以外の方向から作用するようなことが生じても作用範囲をプローブ先端部の限られた範囲に制限して、全ての外力がプローブに作用することを避けることができる。
【００５７】
また、プローブ保護部材自体の強度を増すとともに該プローブを樹脂で形成した場合の製造時の変形を防止し、加工精度を高めることで検知結果の信頼性を向上できるようになる。
【００５８】
また、万一先端部が大きく変形したシート状被測定物を通過させた場合にも変形したシート先端部を矯正しながら滑らかに検知部に導いて測定可能とするとともに、シート先端部がプローブ上部に侵入してシート材が搬送停止することを防止できる。また、シート材の一部が通過した後にジャム（シート材搬送不良）が発生して搬送方向と逆方向にシート材を引き戻された場合にも、シート材表面とプローブ先端部の接触圧を軽減して検知動作時と逆方向に力が作用した場合のプローブ破損を防止できる。
【００５９】
また、より高精度にシート材の剛性差を識別することができる。
【００６０】
また、プローブ保護部材と被測定物表面との摺擦帯電の発生を防止できる。
【００６１】
また、画像形成装置本体のシート材搬送を阻害することなく、シート材に応じて次のような画像形成装置を実現できる。すなわち、定着条件を最適化できるトナー像定着式画像形成装置やインク吐出量を最適化できるインク吐出式画像形成装置、加熱電力を最適化できる熱転写式画像形成装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００６３】
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は各々本発明の実施例１に係るシート材識別装置のプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー斜視図、プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー側面図、及びこれらを組み込んだセンサ全体斜視図である。尚、これらの各図において、図１３に示したものと同一要素には同一符号を付している。
【００６４】
本実施例では、図１（Ａ）に示すように、従来のプローブホルダー１５ｃ（図１３（Ｂ）参照）の先端側まで左右の壁を延長したリブが形成されたプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８（プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材）を用いている。そして、その側面形状は、図１（Ｂ）に示すように、リブの最下点を中心として紙面右手の紙搬送上流側は緩やかな曲面部１８ａで構成される（走査方向上流側リブ形状）。一方、紙面左手の紙搬送下流側には第１直線部１８ｂと第２直線部１８ｃの間に角部１８ｄで構成されている（走査方向下流側リブ形状）。
【００６５】
このような特徴を有する新規のプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８に、従来と同様に軸受け１５ｃ”の近傍（軸受け部近傍）にあるプローブ固定ネジ取り付け穴１５ａ’にＳ字型プローブ１５ａをネジ止めする。そして、紙押さえコロ１７付きのセンサ固定ベース１５ｉにセットすると図１（Ｃ）に示すようになる。このように、プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８のリブは、Ｓ字型プローブ１５ａのプローブ先端部の左右側面に所定の距離を隔てて設けられる。また、一対の紙押さえコロ１７は、プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８の両端部近傍に設けられる。
【００６６】
尚、本構成におけるＳ字型プローブ１５ａは、より詳しくは短冊状金属板金をシート材の走査方向側面、すなわち搬送方向側面から見てＳ字型になるように折り曲げた第１折り曲げ部Ｒ１と第２折り曲げ部Ｒ２とを有するＳ字型板金である（図１２、図１３参照）。以下、実験結果について記載するが、材質及び寸法や速度などの各数値はあくまで本実施例の一条件であり、本発明のセンサの性能は必ずしもこれらの条件に限定して得られるものではない。また、被測定物や装置の形状及び大きさ、検知速度などさまざまな条件の組み合わせに応じて各々適した材質及び寸法や速度など許容可能範囲も含めて多数存在するものである。
【００６７】
ここで、Ｓ字型プローブ１５ａはＳＵＳ３０４製で厚さが０．１５ｍｍ、幅（走査方向に対して垂直な方向の長さは）が４ｍｍ（４ｍｍ以下）である。このＳ字型プローブ１５ａ（以降、単にプローブということもある）が上下する開口部の寸法は６ｍｍ×６ｍｍ、プローブ平坦部の長さが１５ｍｍである。また、圧電素子１５ｂ（圧電素子部）は３ｍｍ×６ｍｍの大きさで厚さ０．２ｍｍのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いており、この平坦部の第１折り曲げ部Ｒ１の端部から２ｍｍだけ固定端側寄りの位置にエポキシ系接着剤により接着されている。
【００６８】
また、セラミックチップ１６はジルコニア製の厚さ０．３ｍｍで、円形の下端にＤカット面（Ｄカット部）を有する円盤状の形状をしている。そして、サイズとしては円盤の直径＝３．６ｍｍ、Ｄカット幅＝２ｍｍの形状及びサイズのチップを使用し、プローブ先端部にロウ付けされている。そして、必ずこのジルコニアチップの先端部が先に当接するようにジルコニアチップの先端部をプローブ板金先端部から距離ｄだけはみ出して固定されている。ここではｄ＝０．５ｍｍとしてジルコニアチップの先端部が搬送路面と不図示の加圧手段（ねじりコイルバネ）によって略０．１Ｎの力で当接され、搬送されるシート材表面と接触する構成となっている。このＤカット面の水平部でシート材７を摺擦することで搬送方向の前後方向（走査方向前後）及び回転軸を中心とした上下回転方向に振動と離着衝撃を繰り返す。そして、圧電素子１５ｂに、シート材７表面の凹凸及び摩擦係数に応じた振動及び衝撃による歪を誘起することで電気信号を発生し、その強度差（振動及び衝撃強度差）を基に主にシート材表面の粗さ（表面性）を識別している。
【００６９】
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は各々このようにして構成されたプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８を有するセンサユニットに、紙先端が大きく上方向にカール変形した薄紙（シート材７）を通紙させた場合の紙搬送側面から見た紙の搬送状態の概念図である。ここでもやはり、センサ先端部の動作を見やすくするために手前側の紙押さえコロ１７（紙押さえ力＝０．３Ｎ）は省略してある。
【００７０】
まず、図２（Ａ）では、紙面右手から先端がカールした薄紙がセンサの検知部に侵入しようとしている状態である。このように紙が検知部を通過する前の状態では、紙押さえコロ１７もＳ字型プローブ１５ａも完全にシート材搬送平面に当接している。この図からは紙押さえコロ１７の当接状態は観察できないが、当接状態のプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８の右下から０．５ｍｍ程度の高さで露出しているプローブ１５ａの先端セラミックチップ１６はシート材搬送平面に当接していることがわかる。なお、プローブ１５ａの露出は（所定の長さ）少なくともシート材７の表面の凹凸量〜０．５ｍｍの範囲であればよいので、ここでは０．５ｍｍとしている。このときのプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８（以下、単にプローブホルダーともいう）の状態は、先端リブ部の第１直線部１８ｂがシート材搬送平面に対して少なくとも０．２ｍｍ以下の距離で最接近するようにその形状と当接角度が調整されている。形状誤差や取り付け誤差を含めても少なくともプローブ先端部より下側に第１直線部１８ｂが位置することが無いように規制されているので、この当接状態でプローブ先端部がシート材搬送平面から離間することは無い。
【００７１】
次に、紙先端がさらに左方向に搬送されていくと、カールした紙の先端部の位置は０．５ｍｍより十分高いため、プローブ先端部に衝突する前にプローブホルダー１８の先端リブの曲面部１８ａに衝突する。そして、その曲面部１８ａに沿ってカールした紙の先端部が下方に押し下げられる。これとともに、この紙先端変形の反発力によってプローブホルダー１８の先端部も上方に回転して回避するので紙先端部を必要以上に堰き止める作用は働かず、結果として紙先端が局所的に変形することを防止する。このままさらに進行すると、図２（Ｂ）のように紙先端がプローブホルダー１８のリブ外周から露出したＳ字型プローブ１５ａ先端部に差し掛かる。しかし、プローブ先端部はその左右極近傍（ここではプローブ板金端部とリブ表面間の隙間は０．５ｍｍ）にあるプローブホルダー１８のリブで覆われており、且つプローブ板金自体の幅も４ｍｍしかない。このため、合計５ｍｍ（５ｍｍ以下）程度のわずかな隙間に紙先端部の一部が変形して侵入することは極めて困難となる。そして、紙先端部はプローブ先端部の上方に沿って変形することなく、０．５ｍｍ程度露出したプローブ先端部を乗り超えてそのまま検知部を通過することができ、その後は図２（Ｃ）に示すようにプローブ先端部で摺擦されながら紙は搬送されて行く。
【００７２】
このように本構成を用いることにより、Ｓ字型プローブ１５ａと一体で上下回避動作可能な紙ガイド機能を有するリブをプローブホルダー１８に設けることで、次のような利点が得られる。
・可能な限りシート材搬送平面近傍まで紙ガイドリブを延長でき、プローブ先端部と紙先端部の直接衝突を回避して、紙先端部をプローブ先端部に緩やかに誘導できる
・リブはプローブ板金の極近傍に配置できるので、リブ間の隙間を紙先端部が変形して侵入できなくなるほど狭くすることが容易となる
・リブは紙の進行につれてプローブとともに回避動作を行うので余分な負荷が紙先端部に加わらない
【００７３】
また、実際にこれまでの評価に用いた紙種の中で最も薄い坪量５２ｇの薄紙の先端部に約３ｍｍの高さを有する上向きカールを強制的に付与して１０枚通紙を繰り返した結果、次に示すように、先端カール変形した薄紙通性において明確な性能差を確認できた。
・従来構成のセンサでは、
１０枚中７枚で搬送不良が生じ、かろうじて通紙できた残り３枚の紙においても通紙後先端部にプローブとの衝突による局所的な凹み変形がついていた
・これに対して本実施例の構成を用いたセンサで繰り返し同様の通紙を行った結果、
どのような先端カール変形した薄紙を用いてもその搬送を邪魔することなく、且つ、紙先端部に局所的な変形を生じること無く、紙を通過させて紙の表面粗さ及び紙の剛性検知を行うことができた
【００７４】
また、万一、図３（Ａ）に示すように、紙先端部通過後になんらかの他の要因で紙がジャム（搬送不良）を起こして搬送停止した後、ジャム紙を図３（Ｂ）に示すように、無理にシート材搬送方向逆側に除去された場合を考える。
【００７５】
このジャム紙の引き戻し力が作用すると同時に、プローブ先端部及びプローブホルダー１８先端部のリブは通常の検知動作時の左上方向への回避動作と逆方向に回転する。そして、プローブホルダー１８の回転軸近傍湾曲部である曲面部１８ａが、センサ固定ベース１５ｉの回転軸下方近傍のプローブ通過用開口部後端壁の角部に形成されたプローブホルダー下端ストッパー１５ｉ”に衝突して停止する。このとき、プローブホルダー１８のリブ先端角部１８ｄがシート材搬送平面に当接（圧接）し、一方プローブ先端部はシート材搬送平面に最も強く当接する瞬間を通過した後に離間するようにストッパー１５ｉ”の作用位置が決められている。
【００７６】
このため、それ以上引き戻し力が作用してもプローブホルダー１８はそのまま回転できない。さらに引き戻し力が作用するとプローブホルダー１８のリブ先端角部１８ｄがさらに強くシート材搬送平面に押し付けられて、この角部１８ｄを支点としてプローブホルダー１８の軸受け部１５ｃ”が回転軸１５ｅから浮き上がるように回避動作を行う。このため、プローブ先端部は回転軸１５ｅ表面と軸受け部１５ｃ”内面間の隙間分だけプローブホルダー１８とともにさらに上方に離間する。なお、この間の回転軸１５ｅ表面と軸受け部１５ｃ”内面間の隙間はより詳細には、通常のプローブ当接状態では加圧手段により常にこの回転軸表面上端部と軸受け内面は接触状態にある。そして、上記ストッパー１５ｉ”による停止状態でほぼ軸受け部１５ｃ”内面が回転軸１５ｅ表面と非接触状態になり、さらにリブの角部１８ｄを支点として回避動作を行った時点で回転軸１５ｅ表面下端部と軸受け部１５ｃ”内面が接触状態になる。
【００７７】
このようにして、引き戻された検知部下流側のジャム紙は、まずシート材搬送平面に強く当接されたリブの角部１８ｄによって堰き止められ、リブの角部１８ｄはジャム紙表面の凹凸を下方に均すように作用する。このため、その後方でシート材搬送平面から離間しているプローブ先端部に引き戻された紙表面が衝突することをほぼ回避することができる。
【００７８】
但し、万一厚い紙でジャムが発生した場合、基本的に厚紙はその剛性が高いために図３（Ａ）のように変形するようなジャムを生じにくいが、その剛性が高いため、リブの角部１８ｄによってジャム紙表面の凹凸を均し難くなる。このため、この軸受け部１５ｃ”に過剰な圧力が加わってプローブホルダー１８を破損する可能性があるため、より好ましくは特許文献５に記載したようにセンサケース全体が傾いてこの圧力を緩和する構成にするとよい。
【００７９】
または、図３（Ｃ）に示すように、Ｓ字型プローブ１５ａを保持する回転軸１５ｅの軸受け部１５ｃ”を軸受けユニット１５ｌとしてセンサ固定ベース１５ｉから分離可能となるように別体化してもよい。すなわち、センサ固定ベース１５ｉ先端側にプローブ回避用回転軸１５ｅ’を追加してこれに回転軸加圧用ねじりコイルバネ１５ｍ（以下、バネ）を設ける構成とする。そして、このバネ１５ｍの一方の端部をセンサ固定ベース１５ｉ前部の溝に固定し、他方のバネ１５ｍ先端部を延長してプローブ回転軸加圧アーム１５ｎとしてプローブの回転軸１５ｅを上から加圧するように取り付ける。そして、軸受けユニット１５ｌをセンサ固定ベース１５ｉの座面部に加圧当接する構成とする。このように、プローブホルダー１８先端部に逆方向に大きな力が作用した際、プローブとプローブホルダー１８及び回転軸１５ｅを軸受けユニット１５ｌごとセンサ固定ベース１５ｉ先端部の回転軸１５ｅを中心として矢印方向に回転回避させる構成でもよい。なお、この構成では同じ回転軸１５ｅに形成されている紙押さえコロ１７も含まれる。
【００８０】
なお、後者の場合（軸受けユニット１５ｌごと矢印方向に回転回避させる構成）、回避動作をスムーズに行うためにセンサ先端側にも回転軸を設けてＳ字型プローブ１５ａ及び紙押さえコロ１７を回転軸１５ｅごと回転回避させている。しかし、多少のばたつきを許容できる場合には次のようにしてもよい。すなわち、センサ固定ベース１５ｉから分離可能に別体化した軸受けユニット１５ｌを単純に他の加圧手段で垂直方向にプローブ当接圧より十分大きく且つ紙の引き抜きが可能な範囲の圧力で押さえつけて上下方向に揺動可能に固定するだけの構成にしてもよい。
【００８１】
以上により、万一先端部が大きく変形したシート状被測定物を通過させた場合にも変形したシート先端部を矯正しながら滑らかに検知部に導いて測定可能とするとともに、シート先端部がプローブ上部に侵入してシート材が搬送停止することを防止できる。また、シート材の一部が通過した後にジャム（シート材搬送不良）が発生して搬送方向と逆方向にシート材を引き戻された場合にも、シート材表面とプローブ先端部の接触圧を軽減して検知動作時と逆方向に力が作用した場合のプローブ破損を防止できる。
【実施例２】
【００８２】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は各々本発明の実施例２に係るシート材識別装置の補強型プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー斜視図、補強型プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー正面図、及びこれらを組み込んだセンサ全体斜視図である。尚、これらの各図において、図１に示したものと同一要素には同一符号を付している。
【００８３】
本実施例では、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すプローブホルダーを用いる。すなわち、実施例１で示したプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８の左右先端のリブを補強ピラー１９ａで連結した（１箇所以上連結）補強型プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１９を用いる。また、実施例１と同様にＳ字型プローブ１５ａを座金付き固定ネジ１５ｄでネジ止めして、紙押さえコロ１７付きのセンサ固定ベース１５ｉにセットすると図４（Ｃ）に示すようになる。
【００８４】
尚、本構成におけるＳ字型プローブ１５ａ及びＰＺＴの基本的構成は実施例１と同じであるため、説明を省略する。
【００８５】
本実施例では、プローブホルダーの左右先端リブを独立のまま用いるのではなく次のように構成する。すなわち、プローブ板金と接触しないように板金周辺から十分な隙間を確保した位置に、プローブの検知動作中の変形領域を考慮してその動作の妨げとならない大きさの連結部材を設けて左右のリブを部分的に連結補強する。且つ、連結部材の表面側を左右のリブ表面と一体化して形成することを特徴としており、このような連結部材である補強ピラー１９ａを形成することで、次のようなメリットが得られる。
・樹脂加工成形時の、左右のリブの反り変形を抑制し形状精度を向上できる
・リブ先端部の剛性を高くし、外力が作用した際のプローブ先端保護性能を向上できる
・リブの隙間を埋めることで引き戻された際のジャム紙からプローブ先端を保護できる
【００８６】
特に本実施例の構成を用いることにより、実施例１のジャム処理操作において、逆方向に引き戻されるジャム紙表面に万一、左右のリブ間の隙間位置に局所的な突起状の変形を有するジャム紙が引き戻された場合でも、次のような効果が得られる。すなわち、この補強ピラー１９ａによって、ジャム紙の変形部も下方に押し付けて均すことが可能となり、どのような形態のジャム紙が発生してもプローブを損傷することなく、センサの検知性能の安定性向上と破損防止性能の向上を実現できる。
【実施例３】
【００８７】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）は各々本発明の実施例３に係るシート材識別装置の補強型プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１９を組み込んだ紙押さえレス型センサの全体斜視図と厚紙通紙中のセンサ断面図である。この図において、図４に示したものと同一要素には同一符号を付している。
【００８８】
本実施例では、図５（Ａ）に示すように、実施例２の構成に対してＳ字型プローブ１５ａの左右の紙押さえコロ１７を廃止してＳ字型プローブ１５ａのみを取り付けたシンプルな構成になっている。本実施例の構成は、基本的にシート材７の表面粗さのほかにシート材７の厚み情報も検知する構成に対して好的に用いられるべきものである。
【００８９】
本発明の基本構成であるプローブホルダーの先端部を延長してシート材ガイドリブを兼ねる構造とすることにより、特に紙押さえ手段（紙押さえコロ１７）を設けなくても通紙に問題は無い。
【００９０】
一方、紙押さえ手段を設けると、紙搬送時の紙（シート材７）の屈曲変形量が抑制されてしまうため、理想的には紙押さえがないほど紙の厚さ（剛性）情報の検知特性を向上できることは以前から理論的には明らかであった。しかし、以下の理由から紙押さえ手段を用いて検討してきた。
・実際の検討では紙押さえ手段の無い構成で、紙搬送を安定して繰り返すことは困難
・紙押さえ手段の当接圧を適度に調節することで、紙の表面粗さと紙厚情報を適度に調整して所望の制御量に合わせ込むことができる
【００９１】
しかしながら、紙の厚さ情報をより強く検知させたい場合には、本実施例の構成のように紙押さえコロ１７をなくすことで、以下のような点を実現することが可能となった。
・紙厚検知性能の向上
・部品点数の削減及びコストダウン
【００９２】
本構成は、屈曲させた際のシート材の剛性差に応じてシート材のループ高さが変化することを利用して、各シート材の剛性差に応じてプローブ先端部の振動及び衝突強度を変化させてシート材の剛性差を識別する方法である。この本構成の方法を用いることにより、図５（Ｂ）の断面図に示すように厚紙通紙時には本センサのＳ字型プローブ１５ａは従来の紙押さえコロ１７が設けられていた場合よりもはるかに大きな力でホルダーごと大きく矢印方向に回転して跳ね上げられる。そして、上部に設けられたセンサカバー１５ｊの内壁と衝突して強い信号を発生するとともに太矢印方向（Ｆｄｏｗｎ）に大きな反作用力が生じてプローブ先端部をシート材表面に衝突させる。このため、再び強い信号を発生するとともに跳ね上げられるという工程が繰り返され、厚紙が通紙された場合にその紙が厚いことをより強調して検知することが容易となる。 一方、薄紙に対しても、従来の紙押さえコロ１７を用いていた構成では薄紙同士で微妙な厚み差（剛性差）があっても紙押さえコロ１７によっていずれもシート材搬送平面に押し付けられてしまう。このため、表面粗さの差以外を反映しにくく、薄紙同士の微妙な厚み差（剛性差）の識別が困難であったが、上記構成により微妙な厚み差（剛性差）が検出できるようになり、制御の幅を広げることが可能となった。
【００９３】
図６はこのように紙押さえコロ１７を廃止した本実施例を用いた実験結果の一例である。従来の紙押さえコロ１７を用いた構成（プローブ当接力＝０．１Ｎ、紙押さえ力＝０．２Ｎ）と本実施例の紙押さえコロ１７を廃止した構成（プローブ当接力＝０．０５Ｎ）の２通りのセンサを用いて、各々電子写真方式を採用するプリンタ内部に搭載した。そして、今回は紙種を増やして１４種類の紙（シート材７）を搬送速度２６６ｍｍ／秒の速度で高速搬送させながら検知させた際の検知結果を示したものである。なお、各センサの出力の最大値が３．０ｖ以内に収まるように入力電圧または信号処理回路の増幅率で調整している。ここで、グラフの横軸の紙種は左から右に掛けて定着に必要な温度が高くなる順に並べており、基本的に表面粗さが粗いほど、厚さが厚いほど右側に位置するようになっている。ただし、Ｆ９０ｇとＦ１０５ｇのみ逆転しており、これはＦ９０ｇの表面粗さの方がＦ１０５ｇより大きく、その定着性に与える影響の度合いが厚さの差による影響より大きいためと考えられる。
【００９４】
このグラフからわかるように従来の紙押さえコロ１７を用いた構成の検知特性（黒三角印プロットの破線）では平滑紙のＦ５２ｇやＦ１２０ｇ紙、紙表面に波型の修飾が施されたラフ紙Ｗ１０５ｇ紙の信号レベルが特に低くなっている。これは、Ｆ５２ｇについては従来の紙押さえ手段を用いた評価では、その剛性が弱すぎて紙押さえ手段の圧力に負けてしまい、検知部周辺でほとんど屈曲変形がほとんど生じないことが原因とも考えられる。一方、Ｆ１２０ｇやＷ１０５ｇは同系列（種類と厚み）の紙に比べて表面粗さが比較的少なく加工されていることが要因と思われる（Ｗ１０５ｇはラフ紙であるがあまりに定着しにくくなるため同じ系列のＷ９０ｇよりも表面粗さ加工の量が抑制されている）。しかしながらこれらの紙厚は厚いため、その熱容量分に見合った加熱を行わなければ定着性が低下してしまう。従ってこのような検知特性を基に定着器１２の温度制御を切り替えると定着性の不足を招くおそれがあり、その度合いによっては別途紙厚検知用のセンサを設ける必要があった。
【００９５】
一方、本実施例の構成を用いることで余分な紙押さえ力を排除し、紙の剛性に応じて生じさせる屈曲変形量を最大限活用できるようになった。このため、グラフの検知特性（黒丸印プロットの実線）に示すように従来構成のセンサで特に低くなっていた信号レベルを補って所望の制御に一致するレベルまで高くすることができるようになる。また、同時に紙押さえ手段が不要となるので、部品点数を半減でき、コストダウンも可能となる。
【００９６】
ここで、以上の各実施例におけるプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー（１８や１９）はいずれもＰＯＭ（ポリオキシメチレン）などの樹脂で成形された部品を想定している。しかし、特にＳ字型プローブ１５ａとともにこれを加圧する不図示の加圧手段（ねじりコイルバネなど）の加圧力強度とシート材７の材質及びその搬送速度の組み合わせによっては次のような問題が生じる。すなわち、リブ表面とシート材表面との摺擦強度が高くなり過ぎてシート材表面に部分的な帯電を招き、その後の転写工程において画像上に帯電跡を生じるおそれがある。このため、より好ましくは樹脂表面に帯電防止加工を施すか樹脂そのものを導電性材料で構成することが望ましい。また、このホルダーは必ずしも樹脂で成形された部品である必要は無く、同様の機能を果たす形状に加工されていれば金属その他の材料で構成されていてもよい。
【実施例４】
【００９７】
図７は本発明の実施例３に係るシート材識別装置を搭載したインクジェット型画像形成装置の断面図である。
【００９８】
本実施例では、Ｓ字型表面性検知センサ１５を図７に示すようなインクジェットプリンタに応用することにより紙種検知機能付きインクジェットプリンタ２２を構成している。
【００９９】
本画像形成装置は、この断面構造において次のように構成されている。すなわち、給紙トレイ２３、インクジェット用の給紙ローラ２５（シート材搬送手段）、紙ガイド２４、ピンチローラ対２６、記録ヘッド２７（吐出式画像形成手段）、プラテン２８、排紙ローラ対２９等で構成されている。
【０１００】
この方式の画像形成装置は、記録ヘッド２７までシート材７を搬送した後、シート材移動方向に対して直角なシート材幅方向に記録ヘッド２７を往復運動させて主走査方向の画像を形成し、副走査方向についてはステップ送りで画像を形成する方式が主流である。本実施例もこの方式であるため、実施例１乃至実施例３で搭載した電子写真方式の画像形成装置に比べると比較的紙搬送速度が遅く、コスト的にもより安価な構成が求められる。このため、本実施例ではコストを安価に抑えるため、実施例３の紙押さえ手段（紙押さえコロ１７）を無くしたセンサ構成を用いてより安価な紙種検知機能付きインクジェットプリンタを実現している。
【０１０１】
尚、本画像形成装置では、一般的にはシート材７の特性としてシート材表面によるインクのはじき性や浸透性などに関連するシート材７の表面粗さや材質差に関する情報の方が厚さ情報より重要である。厚さに関しては薄いシート材７に対してインクを載せすぎた場合の画像の裏移りによる裏面のインク汚れやシート裏面に画像が透けて見えるなどの問題が懸念される程度である。そして、一定以上の厚さを有するシート材７においては搬送路に通紙可能な厚さ範囲内であれば、余り厚紙の識別を細かく行う必要は無く、センサとしては薄紙検知性が十分機能すればよい。しかしながら、本実施例ではこのように紙押さえ手段を廃止して安価に構成させたＳ字型表面性検知センサ１５を用いているため、紙押さえ手段を設けた構成のセンサに比べてより紙厚差に対する検知性能が向上し、余分な厚さ情報まで検知しやすくなる。このため、本画像形成装置の構成では積極的にセンサ検知部周辺にシート材７をその剛性に応じて屈曲変形させるような工夫を設けていない。そのかわり、薄紙の検知信号のみが低く検知されるように、センサ検知部直下の紙ガイド２４の紙搬送面に紙ガイド斜面２４’を設けた段差構造を付与している。これにより、剛性の低い薄紙のみこの斜面に沿って傾斜しながらプローブ先端部と摺擦されるのでプローブ先端と紙表面の当接圧力が低下して摩擦強度が減衰し、結果として検知信号を低くできる。一方、所定以上の厚さ（剛性）を有するシート材７はこの斜面部である紙ガイド斜面２４’に到達してもすぐに斜面に沿って変形することなく、斜面部との間に隙間を生じながら紙ガイドの平端部における高さを各シート材の剛性に応じて一定長さ分だけ維持する。このため、薄紙より厚いシートでは主にその表面粗さのみが検知されるようになる。
【０１０２】
このようにして検知された情報に基づき不図示の制御部（制御手段）が、シート材７の表面粗さや材質及び厚さの差など複数の条件に応じたインク吐出量を最適化し制御することが可能となる。このように、本実施例はシート材７の特性に応じた最も良好な画質が得られるようにしたものであり、本実施例の構成により、先端カールを有する薄紙が搬送されても搬送不良を招くことがない。また、ジャム発生時に万一逆方向に引き戻すような力が作用してもプローブを破損することなく安定してシート材７の識別能力の長期に渡る信頼性向上などを促進できるようになる。
【０１０３】
尚、本実施例では安価に装置を実現することを優先して紙押さえ手段（紙押さえコロ１７）を有しない低コストのセンサ構成を用いた。しかし、特にコストを優先する必要が無い場合には紙押さえ手段とセンサ検知部周辺にシート材屈曲構造または手段を設けてプローブの当接圧と紙押さえ圧力を調整する方法で実現しても良い。
【実施例５】
【０１０４】
図８は本発明の実施例５に係るサーマルヘッド型画像形成装置の断面図である。
【０１０５】
本実施例では、Ｓ字型表面性検知センサ１５を図８に示すようなサーマルヘッドプリンタに応用することにより紙種検知機能付きサーマルヘッドプリンタ３０を構成している。
【０１０６】
本発明におけるサーマルヘッド型画像形成装置は、インクリボン３３、一対のインクリボン搬送ローラ３１、サーマルヘッド３２（熱転写式画像形成手段）、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４等で構成されている。通常、プリント信号を受け取ってから不図示の給紙ローラ及び紙搬送ローラ（シート材搬送手段）によりシート材７はヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４と給紙側のインクリボン搬送ローラ３１のニップ部まで搬送される。そして、シート材７はインクリボン３３とヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４の間に挟持された後、インクリボン３３に密着したままインクリボン３３と共にサーマルヘッド３２部まで搬送される。ここで、サーマルヘッド３２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３３上のインク層３３’を加熱溶融して熱的にシート材表面に転写する。これにより、そのシート材７上にインク画像３３”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。
【０１０７】
この方式の画像形成装置も上記実施例で搭載した電子写真方式の画像形成装置に比べると比較的紙搬送速度が遅く、コスト的にもより安価な構成が求められる。このため、本実施例ではコストを安価に抑えるため、実施例４と同様に紙押さえ手段を無くしたセンサ構成を用いてより安価な紙種検知機能付きサーマルヘッドプリンタを実現している。
【０１０８】
本実施例では、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４部と給紙側のインクリボン搬送ローラ３１のニップ部より手前のヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４部の対向位置に上記のように安価な構成のＳ字型表面性検知センサ１５を配置する。そして、このＳ字型表面性検知センサ１５のプローブ先端当接部のシート材搬送方向上流側近傍には、上流側シート材凸型変形搬送路３４”が設けられている。上流側シート材凸型変形搬送路３４”は、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４の上流側傾斜面と対向する紙搬送斜面上ガイド３４’で構成され、プローブの下方からプローブ先端部を突き上げるようなシート材搬送を可能とする位置及び角度で設けられている。
【０１０９】
この上流側シート材凸型変形搬送路３４”（シート材変形手段）は、シート材搬送平面の下方向（搬送平面に対してプローブから遠ざかる方向）にシート材搬送路を折り曲げた構成である。このように、シート材搬送路に屈曲構造を設けてセンサＳ字型表面性検知センサ１５の検知信号でシート材７の表面性の情報に加えてシート材７の剛性の情報を検知可能とする構成である。このような構成において、特にシート材７の屈曲変形方法としてプローブの斜め下方からシート材７を搬送してセンサのプローブ先端部でシート材７を屈曲させると、斜め上方向へのシート材搬送力とシート材７の屈曲部における上方向への変形圧力が合成される。このため、プローブ先端部はより強く上方向に持ち上げられやすくなり、紙厚（剛性）検知特性を強化することができる。さらに本構成ではＳ字型表面性検知センサ１５自体も紙押さえ手段を廃した紙厚（剛性）検知性能の高い構成であるため、本構成によってシート材７の紙厚差は特に検知されやすくなっている。サーマルヘッド型画像形成装置は使用されるシート材７の表面粗さが熱抵抗となって表面が粗いシート材ほど温度が上がりにくく、インクの転写性が低下する作用が働く。その一方で、その厚さ（熱容量）によっても同じ温度に加熱するために必要な電力が変化し、厚いシート材ほど供給電力を増大させる必要がある。このため、このようにシート材７の厚さ検知性能を強化した構成を用いることが好ましい。そして、検知された情報に基づき不図示の制御部（制御手段）が、シート材表面の接触熱抵抗に加えてシート材７の熱容量に応じたサーマルヘッド３２部への供給電力量を最適化して制御することが可能となる。そして、シート材７の特性に合わせて必要最小限の温度及び電力で最も良好な画質が得られるようになる。
【０１１０】
本実施例はシート材７の特性に応じた最も良好な画質が得られるようにしたものであり、本実施例の構成により、先端カールを有する薄紙が搬送されても搬送不良を招くことがない。さらに、ジャム発生時に万一逆方向に引き戻すような力が作用してもプローブを破損することなく安定してシート材７の識別能力の長期に渡る信頼性向上などを促進できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の実施例１に係るシート材識別装置を示す図で、（Ａ）はシート材識別装置のプローブホルダー斜視図、（Ｂ）はシート材識別装置のプローブホルダー側面図、（Ｃ）はシート材識別装置の全体斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係るシート材識別装置の先端上向きカールシート搬送前後の状態変化を示す図で、（Ａ）はシート材進入直前のシート材識別装置断面図、（Ｂ）はシート材先端部通過途中のシート材識別装置断面図、（Ｃ）はシート材識別中のシート材識別装置断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係るシート材識別装置の検知部下流側シート材搬送不良発生時のジャム処理前後の状態変化を示す図で、（Ａ）は検知部下流側シート材搬送不良停止中のシート材識別装置断面図、（Ｂ）はシート材逆方向引き戻し中のシート材識別装置断面図、（Ｃ）はプローブ回転回避型シート材識別装置斜視図である。
【図４】本発明の実施例２に係るシート材識別装置を示す図で、（Ａ）はシート材識別装置のプローブホルダー斜視図、（Ｂ）はシート材識別装置のプローブホルダー正面図、（Ｃ）はシート材識別装置の全体斜視図である。
【図５】本発明の実施例３に係るシート材識別装置を示す図で、（Ａ）はシート材識別装置の全体斜視図、（Ｂ）はシート材識別装置断面である。
【図６】本発明の実施例３に係るシート材識別装置による紙種検知特性を説明するグラフである。
【図７】本発明の実施例４に係る紙種検知装置付きインクジェットプリンタの概略構成断面図である。
【図８】本発明の実施例５に係る紙種検知装置付きサーマルヘッドプリンタの概略構成断面図である。
【図９】従来例に係る電子写真方式の画像形成装置の要部構成断面図である。
【図１０】従来例に係るＳ字型表面性検知センサを示す図で、（Ａ）はＳ字型表面性検知センサの紙搬送路周辺断面図、（Ｂ）はＳ字型表面性検知センサの取り付け状態上面図、（Ｃ）はＳ字型表面性検知センサによる定着器制御系ブロック図である。
【図１１】従来例に係るシート材識別装置の表面粗さ検知特性を説明するグラフである。
【図１２】（Ａ）は従来例に係るシート材識別装置のシート厚検知原理説明図で、（Ｂ）は従来例に係るシート材識別装置のシート厚検知特性グラフである。
【図１３】（Ａ）は従来例に係るシート材識別装置のプローブ斜視図、（Ｂ）は従来例に係るシート材識別装置のプローブホルダー斜視図、（Ｃ）は従来例に係るシート材識別装置の全体斜視図である。
【図１４】（Ａ）は従来例に係るシート材進入直前のシート材識別装置側面図、（Ｂ）は従来例に係るシート材先端部通過途中のシート材識別装置側面図、（Ｃ）は従来例に係るシート材搬送不良停止中のシート材識別装置側面図である。
【図１５】（Ａ）は従来例に係る検知部下流側シート材搬送不良停止中のシート材識別装置側面図、（Ｂ）は従来例に係るシート材逆方向引き戻し中のシート材識別装置側面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 帯電ローラ
２ 感光ドラム
３ 露光装置（露光手段）
４ 現像器
５ トナー
６ 転写ローラ（画像形成手段）
７ シート材（被測定物）
７’ 薄紙
７” 厚紙
７ｅ 転写前搬送ローラ（シート材搬送手段）
８ 除電ブラシ（帯電防止部材）
１０ クリーニング容器
１２ 定着器（定着手段）
１５ Ｓ字型表面性検知センサ（表面性識別装置）
１５ａ Ｓ字型プローブ
１５ａ’ プローブ固定ネジ取り付け穴
１５ｂ 圧電素子（圧電素子部）
１５ｂ’ ハンダ電極
１５ｃ プローブホルダー
１５ｃ” ネジ穴（取り付け部）
１５ｄ 座金付き固定ネジ
１５ｇ センサ保持板
１５ｇ’ 屈曲センサ保持板（シート材変形手段）
１５ｈ 搬送平面板
１５ｈ’ 屈曲搬送平面板（シート材変形手段）
１５ｉ センサ固定ベース
１５ｉ’ シート材ガイドリブ
１５ｌ 軸受けユニット
１５ｍ 回転軸加圧用ねじりコイルバネ
１５ｎ プローブ回転軸加圧アーム
１６ セラミックチップ
１７ 紙押さえコロ（紙押さえ手段）
１８ プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー（プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材）
１８ａ 曲面部（プローブ先端保護リブ）（走査方向上流側リブ形状）
１８ｂ 第１直線部（プローブ先端保護リブ）（走査方向下流側リブ形状）
１８ｃ 第２直線部（プローブ先端保護リブ）（走査方向下流側リブ形状）
１８ｄ 角部（プローブ先端保護リブ）（走査方向下流側リブ形状）
１９ 補強型プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー（プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材）
１９ａ’ 補強ピラー
２２ 紙種検知機能付きインクジェットプリンタ（画像形成装置）
２５ 給紙ローラ（シート材搬送手段）
２７ 記録ヘッド（吐出式画像形成手段）
３０ 紙種検知機能付きサーマルヘッドプリンタ（画像形成装置）
３２ サーマルヘッド（熱転写式画像形成手段）
３３ インクリボン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置に関するものである。特に、被測定物の表面摩擦抵抗の差とその要因となる表面粗さの差及び表面材質の差を識別する表面性識別装置、更にシート状被測定物の剛性の差とその要因となる厚さ、密度及び材質の差も検出可能なシート材識別装置の信頼性および性能向上に関するものである。そして、シート材識別装置を備えた加熱装置及び電子写真方式のプリンタ、複写機、インクジェットプリンタ、サーマルヘッドプリンタ、ドットインパクトプリンタ、ファクシミリやこれらの複合機器等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種画像形成装置は、一般的に普通紙、はがき、ボール紙、封書、ＯＨＰ用のプラスチック製薄板等のシート状記録材（以下、単に記録材とする）上に画像を形成する装置である。その代表例としての電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、トナーを現像剤として用いて静電的な画像形成手段によって記録材上にトナー像を形成する。そして、その後、定着手段によって記録材を加熱及び加圧してトナー像を溶融固着させて画像形成するものである。
【０００３】
また、他の画像形成装置であるインクジェット方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の装置は、インクを現像剤として用いている。そして、機械的または熱的反応を利用して微小なオリフィスを有するノズルを多数用いて構成された記録ヘッドからインクを高速で吐出させる画像形成手段によって記録材上に画像形成するものである。
【０００４】
更に、他の画像形成装置である熱転写方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の装置は、インクリボンを現像剤として用い、サーマルヘッドを用いてインクリボンからインクを熱転写させる画像形成手段によって記録材上に画像形成するものである。
【０００５】
ところで、これらの画像形成装置は近年改良が施され、高画質化と処理速度の高速化に対する工夫が種々の手段によって実現されるようになってきており、同時にコストダウン対策も工夫されて低価格化が進み、広く普及するようになっている。
【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る。更に画像形成装置の普及に伴って世界中で使用されるようになってきたため、各地で使用されるどのような記録材に対しても良好な画像を形成することができるよう対応する必要が生じている。このため、特に画像形成条件に大きく影響する記録材表面の粗さは非常に重要な要素である。
【０００７】
例えば、電子写真方式を採用する画像形成装置では、使用される記録材の表面が平滑な場合（以下、平滑紙と称する）と粗い場合（以下、ラフ紙と称する）では次のような違いがある。すなわち、定着部において加熱源から紙表面へ熱を伝える加熱効率が表面性の差による熱抵抗差に従って異なっており、平滑紙で適正な定着温度でラフ紙を定着しても定着不足を招いてしまう。このため、ラフ紙に対してはより高い温度で定着する必要がある。
【０００８】
そこで、現状の画像形成装置では、ラフ紙を定着することができる温度を標準の定着温度として用い、平滑紙に対しては常に過剰な温度で定着させたままにしている。更により粗い紙に対しては更に高い定着温度が必要であるため、このような紙を用いる際にはユーザに定着温度の設定を変更させるための選択モードを設けていた。
【０００９】
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９に示す。図９は、従来例に係る電子写真方式の画像形成装置の要部構成断面図である。この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、レーザー等の露光装置（露光手段）３によって感光ドラム２を露光した領域のみを除電して感光ドラム２上に潜像を形成する。そして、この潜像は現像器４のトナー５によって現像されてトナー像として顕像化される。つまり、まず、現像器４のトナー５を現像ブレード４ａと現像スリーブ４ｂの間で感光ドラム２の帯電表面と同極性に摩擦帯電させる。そして、感光ドラム２と現像スリーブ４ｂが対向する現像ギャップ部においてＤＣとＡＣバイアスを重畳印加し、電界の作用によってトナー５を浮遊振動させつつ感光ドラム２の潜像形成部に選択的に付着させる。その後、このトナー５を転写ローラ６（画像形成手段）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であるシート材７は、シート材カセット７ａから給紙ローラ対７ｃ（下ローラはパッドでも良い）によって垂直搬送ローラ対７ｄまで先端部が給紙される。この後、この垂直搬送ローラ対７ｄによって転写前搬送ローラ７ｅまで搬送されるか、または手差しトレイ７ｂから給紙ローラ対７ｃによって転写前搬送ローラ７ｅまで搬送されるかのいずれかの経路を通して搬送される。更にこの転写前搬送ローラ７ｅ（シート材搬送手段）によって転写上ガイド板９及び転写下ガイド板９’の間に沿って予め規定された進入角度で転写ニップ部まで搬送される。この転写前搬送ローラ７ｅから転写ニップ部までシート材７が搬送されるまでの間には、シート材７がこの領域に搬送されて来るまでに接触した種々の部材との摺擦によってこのシート材７の表面が帯電している可能性がある。このため、静電的記録を行うに際して画像を乱す要因となるこのような不要な帯電を取り除くための除電ブラシ８（帯電防止部材）が搬送中のシート材７の背面側に接するように設けられ、接地されている。
【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シート材７側に移動させるためにトナー５と逆極性の高電圧がシート材７背面の転写ローラ６に印加される。そして、シート材７の裏面にトナー５が静電的に引き付けられてトナー像がシート材７に転写されるとともに、シート材７の裏面はトナー５と逆極性に帯電され、転写されたトナー５を保持し続けるための転写電荷がシート材７の裏面に付与される。
【００１２】
最後に、トナー像が転写されたシート材７は、加熱回転体１３とニップ部を形成する加圧ローラ１４で構成される定着器１２（定着手段）まで搬送される。そして、ニップ部で予め設定されている定着温度を保持するように加熱回転体１３側に設けられたヒータによって温度制御されながら加熱及び加圧されてトナー像が定着される。
【００１３】
尚、トナー像転写後の感光ドラム２の表面には極性の異なるトナー等の付着物が僅かに残る。このため、転写ニップ部を通過した後の感光ドラム２の表面はクリーニング容器１０で感光ドラム２表面にカウンター当接されるクリーニングブレード１０ａによって付着物が掻き落とされて清掃された後、次の画像形成に備えて待機する。
【００１４】
尚、以上の帯電ローラ１、感光ドラム２、現像器４、クリーニング容器１０の各構成要素は交換周期が比較的短いため、これらを一体化したカートリッジ１１の単位で交換可能にしたカートリッジ交換方式の画像形成装置が主として普及している。
【００１５】
以上の工程の中で、画像の定着方式としては熱効率及び安全性が良好な接触加熱型の定着器が広く知られている。従来は、主に次に説明する熱ローラ定着器が用いられてきた。熱ローラ定着器は、金属製円筒芯金表面に離型性層を形成し、円筒内部にハロゲンヒータを内包する熱定着ローラと、金属芯金に耐熱性ゴムから成る弾性層を形成し、その表面に加圧側離型性層を形成して成る加圧ローラを加圧当接して構成される。しかし、近年、更に加熱効率の高い方式として、フィルム加熱型定着器が用いられるようになっている。フィルム加熱型定着器は、上記熱定着ローラの代わりに低熱容量の耐熱性樹脂フィルムを円筒状に加工してその表面に離型性層を形成した定着フィルムを用い、このフィルムの定着ニップ部の内側からセラミックヒータを当接させて加熱する構成である。
【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い。このため、定着器の立ち上がりも速い方式として注目され、より高速の機種にも適用されるようになってきている。しかし、特にこの方式では昇温速度を重視するために定着部の加熱表面の熱容量を小さくする必要があり、結果として加熱面には弾性層を形成することが難しく、硬い加熱面が使用されている。このため、この種の定着方式は、記録材表面の凹凸差によって一層加熱効率に差が生じ易い構成となっている。
【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いる。そして、ユーザが使用しようとする紙種に応じて予め適正な定着モードをユーザ自身がプリンタに入力する必要がある。
【００１８】
しかしながら、このように使用する紙の種類によってその都度定着条件を切り替えるためにユーザにモード選択を強いることはユーザの作業負担の増加になる。また、ユーザが選択モードを間違えた場合にはそのプリント分の定着性が不足したり、逆に過剰に加熱して電力を無駄にするとともに高温オフセットによる画像不良が生じたり、定着器のトナー汚染を招くおそれがある等の可能性があった。
【００１９】
また、近年のように１台のネットワークプリンタを複数のユーザが共有するような使用環境においては、１人のユーザが特殊な紙を用いてそれに応じたモード設定切り替えを行った後、その特殊紙を画像形成装置に残したままになることもあり得る。このため、そのことを知らない他のユーザが使用する際にモードが一致せず、適切な定着がなされないために前述のような問題が生じてしまう可能性も高くなっている。
【００２０】
また、設定可能な定着モードの数に関しても、実際の紙の平滑度には厳密には種々のレベルが存在し、その各々に対して最適な条件を設けることは不可能である。このため、或る範囲の平滑度を有する紙をまとめて同一モードで定着することによって設定モードの数を制限しており、特定の紙に対しては必要以上の電力を用いて定着する場合があり、紙と設定の組み合わせによっては効率の良くない定着が行われる場合もある。
【００２１】
一方、前記インクジェット方式を採用する画像形成装置においては、使用される記録材が平滑紙の場合とラフ紙の場合では必要なインクの量が異なる。すなわち、平滑紙で適正なインク量でラフ紙上に画像形成しても紙の厚さ方向にインクが浸透して濃度不足を招いてしまうため、ラフ紙に対してはより多くのインクを吐出する必要がある。このため、現状の画像形成装置では、これらの異なる表面性の紙に対してユーザが予めその紙種をプリンタに認識させる作業を行う必要があった。
【００２２】
また、熱転写方式を採用する画像形成装置では、使用される記録材が平滑紙の場合とラフ紙の場合では必要な電力の量が異なっている。このため、平滑紙で適正な電力量でラフ紙上に熱転写しても熱抵抗が大きいためにインクの転写性が低下して濃度不足を招いてしまっていた。
【００２３】
以上のように、現状の画像形成装置では何れも記録材の表面粗さによる画像の画質低下を防ぐために余分な温度やインク、電力を消費し、画質の低下を招くことになるおそれがある。これらの問題を防ぐためには記録材の表面粗さに応じてこれらの条件を切り替えることが必要である。しかし、現状ではユーザに設定変更の手間を強いるような方法や一部の画像形成装置に用いられている複雑な構成や信号処理を必要とする光学式センサしか考えられておらず大幅なコストアップを招くしかなかった。
【００２４】
このため、記録材表面の粗さを検知し、その検知結果に応じて画像形成条件を変更して画像形成する装置の提案がこれまでに幾つかなされている。例えば、それらの中で比較的安価且つ高速に記録材表面粗さを検知可能な検知原理を提案したものとして、特許文献１及び特許文献２に示すものが挙げられる。これらの提案では、記録材表面に接触する接触手段が記録材表面との摺擦によって生じる振動や摺擦音等の物理的現象を検知し、その検知量の差を表面粗さの差として検知する方法が開示されている。その具体的構成として接触手段に圧電素子を設けて振動を電気信号に変換して検知する構成が提案されている。
【００２５】
しかしながら、上記提案には実際に記録材表面に接触させる部材（以下、プローブと称する）に必要な具体的構成条件は詳細に開示されていない。すなわち、単純な直線状のプローブが走査方向、すなわち記録材の搬送方向の上流側で一方の端部を固定され、下流側の先端を搬送方向に逆らわないように斜めに当接させる構成が示されているだけに留まっている。したがって、この内容だけで実際に精度の高い検知を実現することは困難であると考えられる。
【００２６】
このため、本願発明者は圧電素子を用いた検知方式で、表面性識別性能を飛躍的に改善して実用可能とするために、センサプローブ形状及び取り付け構成を新たに検討した。その結果、プローブ先端部に先端当接部がシート材搬送平面上を搬送方向前後（走査方向前後）に振動可能となる機械的構造部を付与した。且つ、先端当接部を搬送方向に逆らって測定表面に食い込む角度に当接する構成、すなわち、記録材がプローブ先端部に進入する際のプローブ先端部と記録材とのなす角度が鋭角となる構成とした。尚、当接圧力はシート材の搬送圧力によっては逆方向に跳ね上がり可能な軽圧で良い。このような構成にすることにより非常に高い識別性能が得られることを見出した。このような構造を、記録材搬送を阻害することなく最も安価に実現する構成として、Ｓ字型表面性検知センサ１５（表面性識別装置）（図１０参照）を発明した。Ｓ字型表面性検知センサ１５は、短冊状金属板金を２回折り曲げたＳ字型の側面形状を有するプローブを回転軸に回転可能に固定する構成である。且つ、１つのＳ字型表面性検知センサ１５でシート材カセット７ａまたは手差しトレイ７ｂのどちらからシート材７を給紙しても検知できるように取り付ける。すなわち、このＳ字型表面性検知センサ１５を、両者の記録材搬送経路合流部の記録材搬送方向下流側で記録材の表面側から検知が可能な位置として最適な転写上ガイド板９に取り付けて評価を行った。この結果、記録材搬送を阻害することなく非常に高い識別性能が得られることを確認し、その結果をまとめたものを提案している（例えば、特許文献３参照）。
【００２７】
このＳ字型表面性検知センサ１５は、より詳細には図１０（Ａ）に示すような構成である。すなわち、圧電素子１５ｂ（圧電素子部）を平坦部（平坦部表面）に形成されたＳ字型プローブ１５ａがその反走査側端部を座金付き固定ネジ１５ｄでプローブホルダー１５ｃに固定された固定端部を有している。そして、このプローブホルダー１５ｃは搬送方向に垂直且つシート材搬送平面（走査平面）に平行な方向に軸方向を有するプローブ回転軸１５ｅに回転可能に固定されている。また、Ｓ字型プローブ１５ａの先端部（以下、単にプローブ先端部ともいう）はこのプローブ回転軸１５ｅを中心としてシート材搬送平面に対して０．０１９６〜０．２９４Ｎ程度の当接圧で加圧手段により加圧当接されている。なお、加圧手段は、Ｓ字型プローブ１５ａ自体にバネ機構が備わり当接する構成であっても、あるいは、Ｓ字型プローブ１５ａ自体にバネ機構が備わっていない場合においては、外部からＳ字型プローブ１５ａを加圧する構成であってもよい。更にこのプローブ回転軸１５ｅは軸受け１５ｆを介して転写上ガイド板９を兼ねるセンサ保持板１５ｇ上に固定されており、シート材搬送平面として搬送平面板１５ｈがシート材７の搬送路上に設けられ、シート材識別装置を構成している。
【００２８】
図１０（Ｂ）はこれらの構成部材を上から見た場合の各部材の配置関係を示したものである。センサ保持板１５ｇの中央部にはＳ字型表面性検知センサ１５の先端部をシート材搬送平面に当接させるため角穴が開けられている。また、圧電素子１５ｂ表面とＳ字型プローブ１５ａの板金表面からは検知信号を取り出すための信号線１５ｋがハンダ付けされて画像形成装置の電装部までセンサ保持板１５ｇ表面を長手方向に沿って引き回されている。
【００２９】
図１０（Ｃ）はこのＳ字型表面性検知センサ１５を用いた電子写真方式のプリンタの定着器制御を行うためのブロック図である。画像形成装置の検知部であるＳ字型表面性検知センサ１５（以降、検知部１５とする）から出力された検知信号に基づき、使用される紙種に応じて定着器１２へ最適な制御信号を出力する。このとき、制御部１５’（制御手段）の推測部１５’ａにおいて、使用される紙種に応じて定着器１２へ最適な制御信号を出力する。推測部１５’ａは、予め所定の検知信号（識別結果）に対して最適な制御温度（定着温度）が関連づけられている温度テーブル１５’ｂ（判定テーブル）のデータを参照することで、最適な制御信号を出力することができる。これにより、必要最小限の電力で十分な定着性を得ることが可能となる。なお、判定テーブルとしては、温度テーブル１５’ｂに限らず、検知信号に対してシート材搬送速度や複数シート材搬送時のシート材搬送間隔の情報を関連づけたテーブルでもよい。
【００３０】
図１１はこのようなセンサで実際に複数の紙種を検知して識別性を評価した結果の資料である（シート表面粗さ ｖｓ センサ検知特性）。Ｓ字型表面性検知センサとしてはプローブにＳＵＳ（ステンレス鋼）３０４板金を用い、前述の表面粗さのみを検知するタイプの構成を用いている。この資料中の評価に用いた紙は実際の市場で使用される頻度の高い紙種を１２種類選び、各紙の名称の大文字の記号部が同じものは同じ表面性を示す。ここで、Ｒタイプの紙は微細な凹凸が表面に均一に形成されているラフ紙、Ｆタイプの紙は平滑紙を示し、Ｗタイプの紙は紙表面に波型の修飾が施されたラフ紙を示しており、各紙の数字部は紙の坪量を示している。
【００３１】
図１１のグラフではこれらの紙種を基本的に坪量の小さな紙を左から右へと順にラフ紙と平滑紙を交互に並べ、最後にＯＨＴ用紙（以下ＯＨＴと称する）を配置した。また、各紙に対して非接触表面粗さ計による平均表面粗さ＝Ｒａ［μｍ］の測定結果（黒丸プロット点、破線）をプロットした。そして、上記Ｓ字型表面性検知センサを既存の画像形成装置の中で最も高速の機種に搭載して各紙の全長の１／４程度の距離を走査して表面性を検知させた際の検知信号を積分処理した信号レベルをプロットした（ひし形プロット点、実線）。図１１のグラフはこれらを比較したものであり、大小関係を見やすくするために各データのプロット点を折れ線グラフ表示させている。このグラフから明らかなように、このＳ字型表面性検知センサを用いた紙表面の検知結果は表面粗さ計の測定結果と非常に良い相関がある。従って、Ｓ字型表面性検知センサ１５を用いることにより、搬送されてきたシート材７の表面性の検知を少なくとも定着工程前に完了して定着制御を切り替えることができるようになる。このため、ユーザは使用するシート材７の種類を気にすること無く、且つ、画像不良や不要な電力の消費を招くことなく、画像形成装置を使用することが可能となる。
【００３２】
さらに上記構成のＳ字型表面性検知センサ１５を用いて実際に電子写真方式のプリンタの定着温度制御を行うための基礎検討として、各紙種に対する必要且つ十分な最適定着温度が実際にどのように紙種に依存して変化するかを調べた。この結果、単純にシート材７の表面粗さのみで分類することが難しい場合があることが判明したため、画像形成装置のシート材搬送路に屈曲構造を設けることによってシート材の剛性や厚みを検知する方法を提案している（例えば、特許文献４参照）。
【００３３】
図１２（Ａ）はその一例として原理説明用のセンサ検知部であるＳ字型表面性検知センサ１５（以下、検知部１５とする）を備えたシート材識別装置の側面模式図を示している。尚、ここでは上記センサの主な構成要素は全てセンサ固定ベース１５ｉ上に設けられた後、このセンサ固定ベース１５ｉごと上記センサ保持板１５ｇの取り付け穴にセットされている。そして、このセンサ固定ベース１５ｉの下部にはシート材をプローブ先端部に誘導してプローブ上部に侵入させないようにするためのシート材ガイドリブ１５ｉ’が形成されている。但し、このシート材ガイドリブ１５ｉ’を余り大きくすると厚いシート材の搬送を阻害するため、リブ最下面とシート材搬送平面板１５ｈ表面との間には１ｍｍ以上の隙間を設けている。
【００３４】
この図からわかるように本構成では、シート材搬送方向の検知部下流側に、センサ保持板１５ｇ及び搬送平面板１５ｈの下流側を下方に折り曲げた屈曲センサ保持板１５ｇ’及び屈曲搬送平面板１５ｈ’（シート材変形手段）を設ける。これらによって屈曲搬送路構造を形成することで薄紙７’と厚紙７”の先端部が検知部１５を通過した場合の検知信号の差を検知することが可能となる。まず、薄紙７’の先端部が検知部１５を通過した場合、図１２（Ａ）に示すように剛性の低い薄紙７’の検知部１５における搬送状態に大きな変化は無い。しかし、剛性の高い厚紙７”は、屈曲センサ保持板１５ｇ’及び屈曲搬送平面板１５ｈ’とから構成される屈曲搬送路によって厚紙７”先端部を下方に折り曲げられる。そして、厚紙７”の剛性によって検知部１５にループを形成してプローブ先端部を持ち上げる力（Ｆｕｐ）を発生する。この力はプローブ当接加圧力に逆らって作用するので相対的に当接圧が上昇して摩擦強度が増大し、結果として検知信号が高くなる。さらにこのようにプローブ先端が持ち上げられた際にプローブの第１折り曲げ部Ｒ１が衝突するようなカバー１５ｊを設けると、この衝突時の衝突強度に応じて検知信号も高くなる。また、このときの反作用でプローブを下方に押し下げる力（Ｆｄｏｗｎ）も生じるのでこの衝突の繰り返しによっても検知信号は増幅される。なお、図１２（Ａ）のＲ２は、Ｓ字型プローブ１５ａの第２折り曲げ部である。
【００３５】
図１２（Ｂ）はこのような構成を用いて、表面粗さがほぼ同じで厚さのみ異なる３種類のシート材７を通紙して検知した結果をグラフ化して示したものである（シート厚さ ｖｓ 信号レベル）。このグラフからわかるように、横軸の各シート材厚さに対して検知信号レベルはほぼ直線近似が可能なほど比例して発生することがわかる。
【００３６】
尚、以上の説明においては、発明の本質を明確化させるためにＳ字型表面性検知センサの基本構成のみを記載している。実際のセンサ構成では、通常のＳＵＳなどの板金を曲げ加工しただけのプローブを回転可能に組み込んで上記センサ固定ベース１５ｉ下部のシート材ガイドリブ１５ｉ’で保護しただけである。このような構成では、万一、シート材（紙）の先端が浮いたまま侵入すると紙先端部がセンサの上方向に侵入してプローブに引っかかってしまい搬送不良を生じるおそれが考えられる。このため、この対策としてプローブの左右に紙押さえ用のコロを設けて、プローブの左右両側で紙をシート材搬送平面に押し付けるように構成している。このようにすることで、この紙押さえコロの紙押さえ力の強度を高くすればするほど紙の搬送安定性と表面粗さ検知精度の向上が期待できる。しかしながらその一方で、紙厚検知性能を付与したい場合には紙押さえを余り強くしすぎると、上記原理から薄紙と厚紙での剛性差に基づく屈曲量の差が生じにくくなって紙厚識別性能が低下してしまう。このため、紙の搬送不良を生じない程度の紙押さえ機能を残すために「プローブの当接圧＜紙押さえコロの当接圧」となるように当接圧強度の大小関係は維持しつつ、紙押さえ力を可能な限り弱く設定している。
【特許文献１】特開２０００−３１４６１８号公報
【特許文献２】特開２０００−３５６５０７号公報
【特許文献３】特開２００２−３４０５１８号公報
【特許文献４】特開２００５−１７０６４０号公報
【特許文献５】特開２００４−３１７３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
しかしながら、上記構成のＳ字型表面性検知センサ１５を用いて実際に電子写真方式のプリンタの定着温度制御を行うための基礎検討を行った結果、さらに次のようなことがわかった。すなわち、実際に印刷に使用されるシート材（紙）には前述のように紙種の区別以外に、紙の保管状態や使用形態を考慮する必要がある。例えば、搬送されてくる紙先端部が大きく上向きにカール変形している場合、上記のシート材ガイドリブ１５ｉ’や紙押さえコロを用いてその影響を防ごうとすると、次のような点に対して高精度に設定する必要がある。
・シート材ガイドリブ１５ｉ’の取り付け位置精度
・紙押さえコロの加圧バネ強度誤差
さらには、
・紙厚（紙の剛性さ）検知性能を向上させるために紙押さえコロの当接圧を抑制する
・高温多湿環境下で薄紙はカール変形しやすい一方で吸湿によって剛性が低下しやすい
なども考慮しなければならない。すなわち、使用目的や使用環境による条件が重なると、例えシート材ガイドリブ１５ｉ’や紙押さえコロを用いても、プローブ先端部による紙先端部の変形防止や紙先端部のプローブ先端部への引っ掛かりによる紙搬送不良の発生を完全に防止できないことがある。そして、特に吸湿してカール変形しやすいうえに剛性も低下しやすいため容易に変形しまう薄紙の先端部に大きな上向きカール変形が生じたまま、薄紙がＳ字型表面性検知センサ１５の検知部に搬送されてくると、上記のような問題を防止することは困難になる。
【００３８】
上記問題の確認検討として、既存製品に後付け搭載可能なようにＳ字型表面性検知センサ１５（以下、単にセンサともいう）を小型化して実機内部に組み込み、次のような評価を行い調べた。すなわち、実際に使用される頻度の高い用紙の中から特に薄い紙として坪量５２ｇの平滑な紙を選んで先端部に上向きカールを形成したうえで通紙評価を行い、この薄紙がセンサの検知部を通過できるかどうかを調べた。
【００３９】
図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はこの実験に使用したＳ字型表面性検知センサ１５のＳ字型プローブ１５ａ、プローブホルダー１５ｃ及びこれらを組み合わせた部品を組み込んだ状態のセンサ全体の主な構成要素を各々示したセンサ全体斜視図である。図１３（Ａ）では圧電素子１５ｂを平坦部に形成されたＳ字型プローブ１５ａ（以下、単にプローブとも記す）を示している。圧電素子１５ｂ表面には信号線接続用のハンダ電極１５ｂ’、プローブ板金後端部にはプローブ固定ネジ取り付け穴１５ａ’、プローブ先端部には耐久磨耗対策としてセラミックチップ１６が各々形成されている。なお、Ｒ１はＳ字型プローブ１５ａの第１折り曲げ部、Ｒ２は第２折り曲げ部である。
【００４０】
一方、図１３（Ｂ）はこのプローブ１５ａを固定保持してプローブ回転軸１５ｅに取り付けるためのプローブホルダー１５ｃを示す。ここで、取り付け座面中央部にプローブ固定用のネジ穴１５ｃ’（取り付け部）、下側にプローブ回転軸１５ｅに取り付けるための軸受け１５ｃ”が設けられている。
【００４１】
両者を組み合わせて座金付き固定ネジ１５ｄで固定し、図１３（Ｃ）に示すように、プローブ１５ａの左右に紙押さえコロ１７（一対のシート材押さえ手段）を、各アームを介してプローブ回転軸１５ｅに回転可能に固定する。そして、不図示のプローブ加圧バネよりも強い加圧強度のバネを用いてシート材７をシート材搬送平面に押し付けるよう構成した。
【００４２】
図１４（Ａ）、（Ｂ）は上記のように構成したＳ字型表面性検知センサ１５の検知部を側面から見た図であるが、センサ先端部をわかりやすくするため、手前側の紙押さえコロ１７を省略して記載している。ここで、図１４（Ａ）のように紙面の右手上流側から先端が上向きにカールした薄紙（シート材７）が侵入してくる場合を考える。Ｓ字型プローブ１５ａのセンサ先端部（ここではセラミックチップ１６の先端部）は、検知性能を高めるために垂直に近い角度で待機している。図１３（Ｃ）に示すように、例え左右の紙押さえコロ１７がシート材７を強く押さえていたとしても、紙押さえコロ１７とＳ字型プローブ１５ａの先端部の板金端面との間には紙押さえコロ１７を当接するためのアーム部材などの厚さ分だけ隙間ができてしまう。また、Ｓ字型プローブ１５ａの当接領域を通過しようとする薄紙の先端部は柔軟性が高いため、図１４（Ａ）のように搬送されてきたシート材７は、図１４（Ｂ）のように局所的にＳ字型プローブ１５ａの上方向に侵入しようとしてさらに変形してしまう。
【００４３】
結果として図１４（Ｃ）のようにＳ字型プローブ１５ａ当接部を中心としたジャム（シート材搬送不良）を生じて紙搬送が停止し、例え通過できたとしても通紙後の紙先端部に局所的な凹形状を残してしまうという現象が生じた。
【００４４】
また、このような構成では、例え紙先端部が通過できたとしても、次のような問題が生じる。例えば、図１５（Ａ）のように通過中の紙先端部がなんらかの他の要因でジャムを生じてしまった場合を考える。さらに、図１５（Ｂ）のように、図１５（Ａ）で生じたジャムを解消するため、ジャム紙を紙搬送上流側に引き戻して除去しなければならないようになった場合を考える。通常このような状態では、転写前搬送ローラ７ｅが逆方向回転不可能に設計されているため、まず、転写上ガイド板９先端部をシート材搬送方向上流側に設けられた回転軸を中心として引き上げる動作を行う。この引き上げ動作に連動し、転写前搬送ローラ７ｅの圧解除機能が作動するようになっており、転写上ガイド板９の先端部を引き上げ、転写前搬送ローラ７ｅの圧解除機能を作動させてからジャム紙を引き戻すように設計されている。このような操作をすれば、転写上ガイド板９上に固定されているＳ字型表面性検知センサ１５全体は紙表面から完全に離間され、どのようにジャム紙を引き戻されてもセンサには影響ないはずである。しかし、ユーザによってはこの操作を行わずに、逆転防止されているジャム紙を強引に引き戻してしまう場合がないとはいえず、そのような場合多くの紙は途中で破れてしまう。このような場合、紙が破れる前にＳ字型表面性検知センサ１５のプローブ当接部に対し、ジャムで変形した紙が引き戻されることによってＳ字型プローブ１５ａに加わる力は、左右の紙を紙押さえコロ１７で押さえていたとしても無視できない。ときには、まず図１５（Ｂ）中央の矢印方向に逆回転してＳ字型プローブ１５ａ先端部がシート材搬送平面に押し付けられ固定状態になった後、さらに下流側のジャム紙が衝突してくるのでプローブ先端部が搬送方向と逆方向に変形して破損するおそれがある。
【００４５】
このような問題に対し、本発明者はすでに特許文献５において、プローブを保護するセンサケースを設け、ケースごと検知部から回避可能とすることでプローブ先端部への力の集中を軽減する構成を提案している。しかし、この対策においても引き戻された紙表面が直接プローブ先端部に接触したまま上方への回転回避動作を行うので、この回避動作中にプローブ先端部に紙の引き戻し力が作用することを完全に防ぐことはできなかった。
【００４６】
上記問題を解消または軽減するには、次のような対策が有効と考えられる。
・上記センサ固定ベース１５ｉの下部に設けられているシート材ガイドリブ１５ｉ’を大きくしてシート材搬送平面との隙間を小さくし、紙（シート材７）とＳ字型プローブ１５ａの接触面積を極力小さくする。
（即ち、カールした薄紙の先端部が乗り越えなければならないプローブ先端部の高さを減少させ、また引き戻されたジャム紙もプローブ先端部をすり抜けやすくする）
・上記紙押さえコロ１７を極力Ｓ字型プローブ１５ａの左右近傍に配置する。
【００４７】
しかし、次のような問題がある。
・シート材ガイドリブ１５ｉ’とシート材搬送平面との隙間を余り少なくすると、厚紙搬送時の紙表面とリブ表面の摺擦が強くなりすぎて紙表面に擦り傷や摺擦帯電などの影響を与え、画質に影響する。
・紙押さえコロ１７を当接するには紙押さえコロ１７を支持するアームが必要であり、このアームの厚さ分だけＳ字型プローブ１５ａとの間には距離を生じるため、十分近傍に設けることは困難である。
【００４８】
また、ジャム処理の問題に対しては、ジャム紙が引き戻された場合は他の部材が紙表面と接触してプローブ先端部と紙表面との接触圧を軽減させることが望ましい。しかし、上記構成ではこのような部材の付与は困難であり、ジャム処理時にこのように作用させるような機構を設けることは構成全体の複雑化とコストアップを招き、好ましくない。
【００４９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、ユーザによる紙種選択設定作業が不要で、如何なる紙が使用されても、良好な熱処理と定着及び画像形成を効率良く行える表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。また、画像形成前のシート材がどのような変形をしたままで使用されても検知部でシート材搬送不良やシート材先端部の局所的な変形を招くことのない表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。さらに、ジャム処理時に逆方向にシート材が引き戻されても検知部に破損を招くことのない表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００５０】
本発明の表面性識別装置、シート材識別装置及び画像形成装置は、前記課題を解決するため、以下の構成を備える。
【００５１】
（１）圧電素子部と、先端当接部と、前記先端当接部が被測定物の走査方向前後に振動可能となる機械的構造部と、前記走査方向に垂直ないし垂直に近い且つ走査平面に平行ないし平行に近い回転軸に回転可能に固定される固定端部とを有するプローブと、前記回転軸を中心として前記走査方向と逆方向に前記プローブを加圧する加圧手段とを備える表面性識別装置であって、前記プローブの前記固定端部を取り付ける取り付け部と、前記取り付け部に取り付けられた前記プローブが前記回転軸に回転可能となるよう固定する軸受け部と、前記先端当接部の左右側面に所定の距離を隔てて設けられる一対のプローブ先端保護リブとを有し、前記プローブを保持するプローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材を備え、前記先端当接部は、前記走査方向の側面から見たとき、前記一対のプローブ先端保護リブから前記被測定物の側に所定の長さ露出し前記被測定物の表面に当接することを特徴とする表面性識別装置。
【００５２】
（２）前記（１）に記載の表面性識別装置と、シート材を搬送するシート材搬送手段とを備え、前記被測定物は、前記シート材搬送手段により搬送されるシート材であり、前記表面性識別装置は、前記シート材を前記シート材搬送手段により搬送させて、前記プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材によって保持された前記プローブにより走査し、該シート材の表面性を識別することを特徴とするシート材識別装置。
【００５３】
（３）前記（２）に記載のシート材識別装置と、前記先端当接部を通過した前記シート材にトナー像を形成する画像形成手段と、前記トナー像を加熱及び加圧して前記シート材の表面に定着させる定着手段と、前記シート材と該シート材の特性に応じて前記トナー像を前記定着手段により溶融固着するための定着温度とシート材搬送速度及び複数シート材搬送時のシート材搬送間隔の情報とを関連づけた判定テーブルと、前記シート材識別装置の識別結果に基づき前記判定テーブルを参照し、該判定テーブルの情報に応じて前記定着手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【００５４】
（４）前記（２）に記載のシート材識別装置と、前記先端当接部を通過した前記シート材にインクを吐出して画像を形成するインク吐出式画像形成手段と、前記シート材識別装置の識別結果に基づき前記インク吐出式画像形成手段のインク吐出量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【００５５】
（５）前記（２）に記載のシート材識別装置と、前記先端当接部を通過した前記シート材にサーマルヘッドを用いてインクリボンのインクを熱転写させる熱転写式画像形成手段と、前記シート材識別装置の識別結果に基づき前記熱転写式画像形成手段の前記サーマルヘッドへの供給電力を制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、表面粗さ検知用プローブを被測定物表面の大きな凹凸との衝突で破損することを防止できる。また、プローブ先端部周辺において万一何らかの外力が検知方向以外の方向から作用するようなことが生じても作用範囲をプローブ先端部の限られた範囲に制限して、全ての外力がプローブに作用することを避けることができる。
【００５７】
また、プローブ保護部材自体の強度を増すとともに該プローブを樹脂で形成した場合の製造時の変形を防止し、加工精度を高めることで検知結果の信頼性を向上できるようになる。
【００５８】
また、万一先端部が大きく変形したシート状被測定物を通過させた場合にも変形したシート先端部を矯正しながら滑らかに検知部に導いて測定可能とするとともに、シート先端部がプローブ上部に侵入してシート材が搬送停止することを防止できる。また、シート材の一部が通過した後にジャム（シート材搬送不良）が発生して搬送方向と逆方向にシート材を引き戻された場合にも、シート材表面とプローブ先端部の接触圧を軽減して検知動作時と逆方向に力が作用した場合のプローブ破損を防止できる。
【００５９】
また、より高精度にシート材の剛性差を識別することができる。
【００６０】
また、プローブ保護部材と被測定物表面との摺擦帯電の発生を防止できる。
【００６１】
また、画像形成装置本体のシート材搬送を阻害することなく、シート材に応じて次のような画像形成装置を実現できる。すなわち、定着条件を最適化できるトナー像定着式画像形成装置やインク吐出量を最適化できるインク吐出式画像形成装置、加熱電力を最適化できる熱転写式画像形成装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００６３】
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は各々本発明の実施例１に係るシート材識別装置のプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー斜視図、プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー側面図、及びこれらを組み込んだセンサ全体斜視図である。尚、これらの各図において、図１３に示したものと同一要素には同一符号を付している。
【００６４】
本実施例では、図１（Ａ）に示すように、従来のプローブホルダー１５ｃ（図１３（Ｂ）参照）の先端側まで左右の壁を延長したリブが形成されたプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８（プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材）を用いている。そして、その側面形状は、図１（Ｂ）に示すように、リブの最下点を中心として紙面右手の紙搬送上流側は緩やかな曲面部１８ａで構成される（走査方向上流側リブ形状）。一方、紙面左手の紙搬送下流側には第１直線部１８ｂと第２直線部１８ｃの間に角部１８ｄで構成されている（走査方向下流側リブ形状）。
【００６５】
このような特徴を有する新規のプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８に、従来と同様に軸受け１５ｃ”の近傍（軸受け部近傍）にあるプローブ固定ネジ取り付け穴１５ａ’にＳ字型プローブ１５ａをネジ止めする。そして、紙押さえコロ１７付きのセンサ固定ベース１５ｉにセットすると図１（Ｃ）に示すようになる。このように、プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８のリブは、Ｓ字型プローブ１５ａのプローブ先端部の左右側面に所定の距離を隔てて設けられる。また、一対の紙押さえコロ１７は、プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８の両端部近傍に設けられる。
【００６６】
尚、本構成におけるＳ字型プローブ１５ａは、より詳しくは短冊状金属板金をシート材の走査方向側面、すなわち搬送方向側面から見てＳ字型になるように折り曲げた第１折り曲げ部Ｒ１と第２折り曲げ部Ｒ２とを有するＳ字型板金である（図１２、図１３参照）。以下、実験結果について記載するが、材質及び寸法や速度などの各数値はあくまで本実施例の一条件であり、本発明のセンサの性能は必ずしもこれらの条件に限定して得られるものではない。また、被測定物や装置の形状及び大きさ、検知速度などさまざまな条件の組み合わせに応じて各々適した材質及び寸法や速度など許容可能範囲も含めて多数存在するものである。
【００６７】
ここで、Ｓ字型プローブ１５ａはＳＵＳ３０４製で厚さが０．１５ｍｍ、幅（走査方向に対して垂直な方向の長さは）が４ｍｍ（４ｍｍ以下）である。このＳ字型プローブ１５ａ（以降、単にプローブということもある）が上下する開口部の寸法は６ｍｍ×６ｍｍ、プローブ平坦部の長さが１５ｍｍである。また、圧電素子１５ｂ（圧電素子部）は３ｍｍ×６ｍｍの大きさで厚さ０．２ｍｍのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いており、この平坦部の第１折り曲げ部Ｒ１の端部から２ｍｍだけ固定端側寄りの位置にエポキシ系接着剤により接着されている。
【００６８】
また、セラミックチップ１６はジルコニア製の厚さ０．３ｍｍで、円形の下端にＤカット面（Ｄカット部）を有する円盤状の形状をしている。そして、サイズとしては円盤の直径＝３．６ｍｍ、Ｄカット幅＝２ｍｍの形状及びサイズのチップを使用し、プローブ先端部にロウ付けされている。そして、必ずこのジルコニアチップの先端部が先に当接するようにジルコニアチップの先端部をプローブ板金先端部から距離ｄだけはみ出して固定されている。ここではｄ＝０．５ｍｍとしてジルコニアチップの先端部が搬送路面と不図示の加圧手段（ねじりコイルバネ）によって略０．１Ｎの力で当接され、搬送されるシート材表面と接触する構成となっている。このＤカット面の水平部でシート材７を摺擦することで搬送方向の前後方向（走査方向前後）及び回転軸を中心とした上下回転方向に振動と離着衝撃を繰り返す。そして、圧電素子１５ｂに、シート材７表面の凹凸及び摩擦係数に応じた振動及び衝撃による歪を誘起することで電気信号を発生し、その強度差（振動及び衝撃強度差）を基に主にシート材表面の粗さ（表面性）を識別している。
【００６９】
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は各々このようにして構成されたプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８を有するセンサユニットに、紙先端が大きく上方向にカール変形した薄紙（シート材７）を通紙させた場合の紙搬送側面から見た紙の搬送状態の概念図である。ここでもやはり、センサ先端部の動作を見やすくするために手前側の紙押さえコロ１７（紙押さえ力＝０．３Ｎ）は省略してある。
【００７０】
まず、図２（Ａ）では、紙面右手から先端がカールした薄紙がセンサの検知部に侵入しようとしている状態である。このように紙が検知部を通過する前の状態では、紙押さえコロ１７もＳ字型プローブ１５ａも完全にシート材搬送平面に当接している。この図からは紙押さえコロ１７の当接状態は観察できないが、当接状態のプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８の右下から０．５ｍｍ程度の高さで露出しているプローブ１５ａの先端セラミックチップ１６はシート材搬送平面に当接していることがわかる。なお、プローブ１５ａの露出は（所定の長さ）少なくともシート材７の表面の凹凸量〜０．５ｍｍの範囲であればよいので、ここでは０．５ｍｍとしている。このときのプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８（以下、単にプローブホルダーともいう）の状態は、先端リブ部の第１直線部１８ｂがシート材搬送平面に対して少なくとも０．２ｍｍ以下の距離で最接近するようにその形状と当接角度が調整されている。形状誤差や取り付け誤差を含めても少なくともプローブ先端部より下側に第１直線部１８ｂが位置することが無いように規制されているので、この当接状態でプローブ先端部がシート材搬送平面から離間することは無い。
【００７１】
次に、紙先端がさらに左方向に搬送されていくと、カールした紙の先端部の位置は０．５ｍｍより十分高いため、プローブ先端部に衝突する前にプローブホルダー１８の先端リブの曲面部１８ａに衝突する。そして、その曲面部１８ａに沿ってカールした紙の先端部が下方に押し下げられる。これとともに、この紙先端変形の反発力によってプローブホルダー１８の先端部も上方に回転して回避するので紙先端部を必要以上に堰き止める作用は働かず、結果として紙先端が局所的に変形することを防止する。このままさらに進行すると、図２（Ｂ）のように紙先端がプローブホルダー１８のリブ外周から露出したＳ字型プローブ１５ａ先端部に差し掛かる。しかし、プローブ先端部はその左右極近傍（ここではプローブ板金端部とリブ表面間の隙間は０．５ｍｍ）にあるプローブホルダー１８のリブで覆われており、且つプローブ板金自体の幅も４ｍｍしかない。このため、合計５ｍｍ（５ｍｍ以下）程度のわずかな隙間に紙先端部の一部が変形して侵入することは極めて困難となる。そして、紙先端部はプローブ先端部の上方に沿って変形することなく、０．５ｍｍ程度露出したプローブ先端部を乗り超えてそのまま検知部を通過することができ、その後は図２（Ｃ）に示すようにプローブ先端部で摺擦されながら紙は搬送されて行く。
【００７２】
このように本構成を用いることにより、Ｓ字型プローブ１５ａと一体で上下回避動作可能な紙ガイド機能を有するリブをプローブホルダー１８に設けることで、次のような利点が得られる。
・可能な限りシート材搬送平面近傍まで紙ガイドリブを延長でき、プローブ先端部と紙先端部の直接衝突を回避して、紙先端部をプローブ先端部に緩やかに誘導できる
・リブはプローブ板金の極近傍に配置できるので、リブ間の隙間を紙先端部が変形して侵入できなくなるほど狭くすることが容易となる
・リブは紙の進行につれてプローブとともに回避動作を行うので余分な負荷が紙先端部に加わらない
【００７３】
また、実際にこれまでの評価に用いた紙種の中で最も薄い坪量５２ｇの薄紙の先端部に約３ｍｍの高さを有する上向きカールを強制的に付与して１０枚通紙を繰り返した結果、次に示すように、先端カール変形した薄紙通性において明確な性能差を確認できた。
・従来構成のセンサでは、
１０枚中７枚で搬送不良が生じ、かろうじて通紙できた残り３枚の紙においても通紙後先端部にプローブとの衝突による局所的な凹み変形がついていた
・これに対して本実施例の構成を用いたセンサで繰り返し同様の通紙を行った結果、
どのような先端カール変形した薄紙を用いてもその搬送を邪魔することなく、且つ、紙先端部に局所的な変形を生じること無く、紙を通過させて紙の表面粗さ及び紙の剛性検知を行うことができた
【００７４】
また、万一、図３（Ａ）に示すように、紙先端部通過後になんらかの他の要因で紙がジャム（搬送不良）を起こして搬送停止した後、ジャム紙を図３（Ｂ）に示すように、無理にシート材搬送方向逆側に除去された場合を考える。
【００７５】
このジャム紙の引き戻し力が作用すると同時に、プローブ先端部及びプローブホルダー１８先端部のリブは通常の検知動作時の左上方向への回避動作と逆方向に回転する。そして、プローブホルダー１８の回転軸近傍湾曲部である曲面部１８ａが、センサ固定ベース１５ｉの回転軸下方近傍のプローブ通過用開口部後端壁の角部に形成されたプローブホルダー下端ストッパー１５ｉ”に衝突して停止する。このとき、プローブホルダー１８のリブ先端角部１８ｄがシート材搬送平面に当接（圧接）し、一方プローブ先端部はシート材搬送平面に最も強く当接する瞬間を通過した後に離間するようにストッパー１５ｉ”の作用位置が決められている。
【００７６】
このため、それ以上引き戻し力が作用してもプローブホルダー１８はそのまま回転できない。さらに引き戻し力が作用するとプローブホルダー１８のリブ先端角部１８ｄがさらに強くシート材搬送平面に押し付けられて、この角部１８ｄを支点としてプローブホルダー１８の軸受け部１５ｃ”が回転軸１５ｅから浮き上がるように回避動作を行う。このため、プローブ先端部は回転軸１５ｅ表面と軸受け部１５ｃ”内面間の隙間分だけプローブホルダー１８とともにさらに上方に離間する。なお、この間の回転軸１５ｅ表面と軸受け部１５ｃ”内面間の隙間はより詳細には、通常のプローブ当接状態では加圧手段により常にこの回転軸表面上端部と軸受け内面は接触状態にある。そして、上記ストッパー１５ｉ”による停止状態でほぼ軸受け部１５ｃ”内面が回転軸１５ｅ表面と非接触状態になり、さらにリブの角部１８ｄを支点として回避動作を行った時点で回転軸１５ｅ表面下端部と軸受け部１５ｃ”内面が接触状態になる。
【００７７】
このようにして、引き戻された検知部下流側のジャム紙は、まずシート材搬送平面に強く当接されたリブの角部１８ｄによって堰き止められ、リブの角部１８ｄはジャム紙表面の凹凸を下方に均すように作用する。このため、その後方でシート材搬送平面から離間しているプローブ先端部に引き戻された紙表面が衝突することをほぼ回避することができる。
【００７８】
但し、万一厚い紙でジャムが発生した場合、基本的に厚紙はその剛性が高いために図３（Ａ）のように変形するようなジャムを生じにくいが、その剛性が高いため、リブの角部１８ｄによってジャム紙表面の凹凸を均し難くなる。このため、この軸受け部１５ｃ”に過剰な圧力が加わってプローブホルダー１８を破損する可能性があるため、より好ましくは特許文献５に記載したようにセンサケース全体が傾いてこの圧力を緩和する構成にするとよい。
【００７９】
または、図３（Ｃ）に示すように、Ｓ字型プローブ１５ａを保持する回転軸１５ｅの軸受け部１５ｃ”を軸受けユニット１５ｌとしてセンサ固定ベース１５ｉから分離可能となるように別体化してもよい。すなわち、センサ固定ベース１５ｉ先端側にプローブ回避用回転軸１５ｅ’を追加してこれに回転軸加圧用ねじりコイルバネ１５ｍ（以下、バネ）を設ける構成とする。そして、このバネ１５ｍの一方の端部をセンサ固定ベース１５ｉ前部の溝に固定し、他方のバネ１５ｍ先端部を延長してプローブ回転軸加圧アーム１５ｎとしてプローブの回転軸１５ｅを上から加圧するように取り付ける。そして、軸受けユニット１５ｌをセンサ固定ベース１５ｉの座面部に加圧当接する構成とする。このように、プローブホルダー１８先端部に逆方向に大きな力が作用した際、プローブとプローブホルダー１８及び回転軸１５ｅを軸受けユニット１５ｌごとセンサ固定ベース１５ｉ先端部の回転軸１５ｅを中心として矢印方向に回転回避させる構成でもよい。なお、この構成では同じ回転軸１５ｅに形成されている紙押さえコロ１７も含まれる。
【００８０】
なお、後者の場合（軸受けユニット１５ｌごと矢印方向に回転回避させる構成）、回避動作をスムーズに行うためにセンサ先端側にも回転軸を設けてＳ字型プローブ１５ａ及び紙押さえコロ１７を回転軸１５ｅごと回転回避させている。しかし、多少のばたつきを許容できる場合には次のようにしてもよい。すなわち、センサ固定ベース１５ｉから分離可能に別体化した軸受けユニット１５ｌを単純に他の加圧手段で垂直方向にプローブ当接圧より十分大きく且つ紙の引き抜きが可能な範囲の圧力で押さえつけて上下方向に揺動可能に固定するだけの構成にしてもよい。
【００８１】
以上により、万一先端部が大きく変形したシート状被測定物を通過させた場合にも変形したシート先端部を矯正しながら滑らかに検知部に導いて測定可能とするとともに、シート先端部がプローブ上部に侵入してシート材が搬送停止することを防止できる。また、シート材の一部が通過した後にジャム（シート材搬送不良）が発生して搬送方向と逆方向にシート材を引き戻された場合にも、シート材表面とプローブ先端部の接触圧を軽減して検知動作時と逆方向に力が作用した場合のプローブ破損を防止できる。
【実施例２】
【００８２】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は各々本発明の実施例２に係るシート材識別装置の補強型プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー斜視図、補強型プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー正面図、及びこれらを組み込んだセンサ全体斜視図である。尚、これらの各図において、図１に示したものと同一要素には同一符号を付している。
【００８３】
本実施例では、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すプローブホルダーを用いる。すなわち、実施例１で示したプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１８の左右先端のリブを補強ピラー１９ａで連結した（１箇所以上連結）補強型プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１９を用いる。また、実施例１と同様にＳ字型プローブ１５ａを座金付き固定ネジ１５ｄでネジ止めして、紙押さえコロ１７付きのセンサ固定ベース１５ｉにセットすると図４（Ｃ）に示すようになる。
【００８４】
尚、本構成におけるＳ字型プローブ１５ａ及びＰＺＴの基本的構成は実施例１と同じであるため、説明を省略する。
【００８５】
本実施例では、プローブホルダーの左右先端リブを独立のまま用いるのではなく次のように構成する。すなわち、プローブ板金と接触しないように板金周辺から十分な隙間を確保した位置に、プローブの検知動作中の変形領域を考慮してその動作の妨げとならない大きさの連結部材を設けて左右のリブを部分的に連結補強する。且つ、連結部材の表面側を左右のリブ表面と一体化して形成することを特徴としており、このような連結部材である補強ピラー１９ａを形成することで、次のようなメリットが得られる。
・樹脂加工成形時の、左右のリブの反り変形を抑制し形状精度を向上できる
・リブ先端部の剛性を高くし、外力が作用した際のプローブ先端保護性能を向上できる
・リブの隙間を埋めることで引き戻された際のジャム紙からプローブ先端を保護できる
【００８６】
特に本実施例の構成を用いることにより、実施例１のジャム処理操作において、逆方向に引き戻されるジャム紙表面に万一、左右のリブ間の隙間位置に局所的な突起状の変形を有するジャム紙が引き戻された場合でも、次のような効果が得られる。すなわち、この補強ピラー１９ａによって、ジャム紙の変形部も下方に押し付けて均すことが可能となり、どのような形態のジャム紙が発生してもプローブを損傷することなく、センサの検知性能の安定性向上と破損防止性能の向上を実現できる。
【実施例３】
【００８７】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）は各々本発明の実施例３に係るシート材識別装置の補強型プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー１９を組み込んだ紙押さえレス型センサの全体斜視図と厚紙通紙中のセンサ断面図である。この図において、図４に示したものと同一要素には同一符号を付している。
【００８８】
本実施例では、図５（Ａ）に示すように、実施例２の構成に対してＳ字型プローブ１５ａの左右の紙押さえコロ１７を廃止してＳ字型プローブ１５ａのみを取り付けたシンプルな構成になっている。本実施例の構成は、基本的にシート材７の表面粗さのほかにシート材７の厚み情報も検知する構成に対して好的に用いられるべきものである。
【００８９】
本発明の基本構成であるプローブホルダーの先端部を延長してシート材ガイドリブを兼ねる構造とすることにより、特に紙押さえ手段（紙押さえコロ１７）を設けなくても通紙に問題は無い。
【００９０】
一方、紙押さえ手段を設けると、紙搬送時の紙（シート材７）の屈曲変形量が抑制されてしまうため、理想的には紙押さえがないほど紙の厚さ（剛性）情報の検知特性を向上できることは以前から理論的には明らかであった。しかし、以下の理由から紙押さえ手段を用いて検討してきた。
・実際の検討では紙押さえ手段の無い構成で、紙搬送を安定して繰り返すことは困難
・紙押さえ手段の当接圧を適度に調節することで、紙の表面粗さと紙厚情報を適度に調整して所望の制御量に合わせ込むことができる
【００９１】
しかしながら、紙の厚さ情報をより強く検知させたい場合には、本実施例の構成のように紙押さえコロ１７をなくすことで、以下のような点を実現することが可能となった。
・紙厚検知性能の向上
・部品点数の削減及びコストダウン
【００９２】
本構成は、屈曲させた際のシート材の剛性差に応じてシート材のループ高さが変化することを利用して、各シート材の剛性差に応じてプローブ先端部の振動及び衝突強度を変化させてシート材の剛性差を識別する方法である。この本構成の方法を用いることにより、図５（Ｂ）の断面図に示すように厚紙通紙時には本センサのＳ字型プローブ１５ａは従来の紙押さえコロ１７が設けられていた場合よりもはるかに大きな力でホルダーごと大きく矢印方向に回転して跳ね上げられる。そして、上部に設けられたセンサカバー１５ｊの内壁と衝突して強い信号を発生するとともに太矢印方向（Ｆｄｏｗｎ）に大きな反作用力が生じてプローブ先端部をシート材表面に衝突させる。このため、再び強い信号を発生するとともに跳ね上げられるという工程が繰り返され、厚紙が通紙された場合にその紙が厚いことをより強調して検知することが容易となる。 一方、薄紙に対しても、従来の紙押さえコロ１７を用いていた構成では薄紙同士で微妙な厚み差（剛性差）があっても紙押さえコロ１７によっていずれもシート材搬送平面に押し付けられてしまう。このため、表面粗さの差以外を反映しにくく、薄紙同士の微妙な厚み差（剛性差）の識別が困難であったが、上記構成により微妙な厚み差（剛性差）が検出できるようになり、制御の幅を広げることが可能となった。
【００９３】
図６はこのように紙押さえコロ１７を廃止した本実施例を用いた実験結果の一例である。従来の紙押さえコロ１７を用いた構成（プローブ当接力＝０．１Ｎ、紙押さえ力＝０．２Ｎ）と本実施例の紙押さえコロ１７を廃止した構成（プローブ当接力＝０．０５Ｎ）の２通りのセンサを用いて、各々電子写真方式を採用するプリンタ内部に搭載した。そして、今回は紙種を増やして１４種類の紙（シート材７）を搬送速度２６６ｍｍ／秒の速度で高速搬送させながら検知させた際の検知結果を示したものである。なお、各センサの出力の最大値が３．０ｖ以内に収まるように入力電圧または信号処理回路の増幅率で調整している。ここで、グラフの横軸の紙種は左から右に掛けて定着に必要な温度が高くなる順に並べており、基本的に表面粗さが粗いほど、厚さが厚いほど右側に位置するようになっている。ただし、Ｆ９０ｇとＦ１０５ｇのみ逆転しており、これはＦ９０ｇの表面粗さの方がＦ１０５ｇより大きく、その定着性に与える影響の度合いが厚さの差による影響より大きいためと考えられる。
【００９４】
このグラフからわかるように従来の紙押さえコロ１７を用いた構成の検知特性（黒三角印プロットの破線）では平滑紙のＦ５２ｇやＦ１２０ｇ紙、紙表面に波型の修飾が施されたラフ紙Ｗ１０５ｇ紙の信号レベルが特に低くなっている。これは、Ｆ５２ｇについては従来の紙押さえ手段を用いた評価では、その剛性が弱すぎて紙押さえ手段の圧力に負けてしまい、検知部周辺でほとんど屈曲変形がほとんど生じないことが原因とも考えられる。一方、Ｆ１２０ｇやＷ１０５ｇは同系列（種類と厚み）の紙に比べて表面粗さが比較的少なく加工されていることが要因と思われる（Ｗ１０５ｇはラフ紙であるがあまりに定着しにくくなるため同じ系列のＷ９０ｇよりも表面粗さ加工の量が抑制されている）。しかしながらこれらの紙厚は厚いため、その熱容量分に見合った加熱を行わなければ定着性が低下してしまう。従ってこのような検知特性を基に定着器１２の温度制御を切り替えると定着性の不足を招くおそれがあり、その度合いによっては別途紙厚検知用のセンサを設ける必要があった。
【００９５】
一方、本実施例の構成を用いることで余分な紙押さえ力を排除し、紙の剛性に応じて生じさせる屈曲変形量を最大限活用できるようになった。このため、グラフの検知特性（黒丸印プロットの実線）に示すように従来構成のセンサで特に低くなっていた信号レベルを補って所望の制御に一致するレベルまで高くすることができるようになる。また、同時に紙押さえ手段が不要となるので、部品点数を半減でき、コストダウンも可能となる。
【００９６】
ここで、以上の各実施例におけるプローブ先端保護リブ付きプローブホルダー（１８や１９）はいずれもＰＯＭ（ポリオキシメチレン）などの樹脂で成形された部品を想定している。しかし、特にＳ字型プローブ１５ａとともにこれを加圧する不図示の加圧手段（ねじりコイルバネなど）の加圧力強度とシート材７の材質及びその搬送速度の組み合わせによっては次のような問題が生じる。すなわち、リブ表面とシート材表面との摺擦強度が高くなり過ぎてシート材表面に部分的な帯電を招き、その後の転写工程において画像上に帯電跡を生じるおそれがある。このため、より好ましくは樹脂表面に帯電防止加工を施すか樹脂そのものを導電性材料で構成することが望ましい。また、このホルダーは必ずしも樹脂で成形された部品である必要は無く、同様の機能を果たす形状に加工されていれば金属その他の材料で構成されていてもよい。
【実施例４】
【００９７】
図７は本発明の実施例３に係るシート材識別装置を搭載したインクジェット型画像形成装置の断面図である。
【００９８】
本実施例では、Ｓ字型表面性検知センサ１５を図７に示すようなインクジェットプリンタに応用することにより紙種検知機能付きインクジェットプリンタ２２を構成している。
【００９９】
本画像形成装置は、この断面構造において次のように構成されている。すなわち、給紙トレイ２３、インクジェット用の給紙ローラ２５（シート材搬送手段）、紙ガイド２４、ピンチローラ対２６、記録ヘッド２７（吐出式画像形成手段）、プラテン２８、排紙ローラ対２９等で構成されている。
【０１００】
この方式の画像形成装置は、記録ヘッド２７までシート材７を搬送した後、シート材移動方向に対して直角なシート材幅方向に記録ヘッド２７を往復運動させて主走査方向の画像を形成し、副走査方向についてはステップ送りで画像を形成する方式が主流である。本実施例もこの方式であるため、実施例１乃至実施例３で搭載した電子写真方式の画像形成装置に比べると比較的紙搬送速度が遅く、コスト的にもより安価な構成が求められる。このため、本実施例ではコストを安価に抑えるため、実施例３の紙押さえ手段（紙押さえコロ１７）を無くしたセンサ構成を用いてより安価な紙種検知機能付きインクジェットプリンタを実現している。
【０１０１】
尚、本画像形成装置では、一般的にはシート材７の特性としてシート材表面によるインクのはじき性や浸透性などに関連するシート材７の表面粗さや材質差に関する情報の方が厚さ情報より重要である。厚さに関しては薄いシート材７に対してインクを載せすぎた場合の画像の裏移りによる裏面のインク汚れやシート裏面に画像が透けて見えるなどの問題が懸念される程度である。そして、一定以上の厚さを有するシート材７においては搬送路に通紙可能な厚さ範囲内であれば、余り厚紙の識別を細かく行う必要は無く、センサとしては薄紙検知性が十分機能すればよい。しかしながら、本実施例ではこのように紙押さえ手段を廃止して安価に構成させたＳ字型表面性検知センサ１５を用いているため、紙押さえ手段を設けた構成のセンサに比べてより紙厚差に対する検知性能が向上し、余分な厚さ情報まで検知しやすくなる。このため、本画像形成装置の構成では積極的にセンサ検知部周辺にシート材７をその剛性に応じて屈曲変形させるような工夫を設けていない。そのかわり、薄紙の検知信号のみが低く検知されるように、センサ検知部直下の紙ガイド２４の紙搬送面に紙ガイド斜面２４’を設けた段差構造を付与している。これにより、剛性の低い薄紙のみこの斜面に沿って傾斜しながらプローブ先端部と摺擦されるのでプローブ先端と紙表面の当接圧力が低下して摩擦強度が減衰し、結果として検知信号を低くできる。一方、所定以上の厚さ（剛性）を有するシート材７はこの斜面部である紙ガイド斜面２４’に到達してもすぐに斜面に沿って変形することなく、斜面部との間に隙間を生じながら紙ガイドの平端部における高さを各シート材の剛性に応じて一定長さ分だけ維持する。このため、薄紙より厚いシートでは主にその表面粗さのみが検知されるようになる。
【０１０２】
このようにして検知された情報に基づき不図示の制御部（制御手段）が、シート材７の表面粗さや材質及び厚さの差など複数の条件に応じたインク吐出量を最適化し制御することが可能となる。このように、本実施例はシート材７の特性に応じた最も良好な画質が得られるようにしたものであり、本実施例の構成により、先端カールを有する薄紙が搬送されても搬送不良を招くことがない。また、ジャム発生時に万一逆方向に引き戻すような力が作用してもプローブを破損することなく安定してシート材７の識別能力の長期に渡る信頼性向上などを促進できるようになる。
【０１０３】
尚、本実施例では安価に装置を実現することを優先して紙押さえ手段（紙押さえコロ１７）を有しない低コストのセンサ構成を用いた。しかし、特にコストを優先する必要が無い場合には紙押さえ手段とセンサ検知部周辺にシート材屈曲構造または手段を設けてプローブの当接圧と紙押さえ圧力を調整する方法で実現しても良い。
【実施例５】
【０１０４】
図８は本発明の実施例５に係るサーマルヘッド型画像形成装置の断面図である。
【０１０５】
本実施例では、Ｓ字型表面性検知センサ１５を図８に示すようなサーマルヘッドプリンタに応用することにより紙種検知機能付きサーマルヘッドプリンタ３０を構成している。
【０１０６】
本発明におけるサーマルヘッド型画像形成装置は、インクリボン３３、一対のインクリボン搬送ローラ３１、サーマルヘッド３２（熱転写式画像形成手段）、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４等で構成されている。通常、プリント信号を受け取ってから不図示の給紙ローラ及び紙搬送ローラ（シート材搬送手段）によりシート材７はヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４と給紙側のインクリボン搬送ローラ３１のニップ部まで搬送される。そして、シート材７はインクリボン３３とヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４の間に挟持された後、インクリボン３３に密着したままインクリボン３３と共にサーマルヘッド３２部まで搬送される。ここで、サーマルヘッド３２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３３上のインク層３３’を加熱溶融して熱的にシート材表面に転写する。これにより、そのシート材７上にインク画像３３”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。
【０１０７】
この方式の画像形成装置も上記実施例で搭載した電子写真方式の画像形成装置に比べると比較的紙搬送速度が遅く、コスト的にもより安価な構成が求められる。このため、本実施例ではコストを安価に抑えるため、実施例４と同様に紙押さえ手段を無くしたセンサ構成を用いてより安価な紙種検知機能付きサーマルヘッドプリンタを実現している。
【０１０８】
本実施例では、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４部と給紙側のインクリボン搬送ローラ３１のニップ部より手前のヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４部の対向位置に上記のように安価な構成のＳ字型表面性検知センサ１５を配置する。そして、このＳ字型表面性検知センサ１５のプローブ先端当接部のシート材搬送方向上流側近傍には、上流側シート材凸型変形搬送路３４”が設けられている。上流側シート材凸型変形搬送路３４”は、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド３４の上流側傾斜面と対向する紙搬送斜面上ガイド３４’で構成され、プローブの下方からプローブ先端部を突き上げるようなシート材搬送を可能とする位置及び角度で設けられている。
【０１０９】
この上流側シート材凸型変形搬送路３４”（シート材変形手段）は、シート材搬送平面の下方向（搬送平面に対してプローブから遠ざかる方向）にシート材搬送路を折り曲げた構成である。このように、シート材搬送路に屈曲構造を設けてセンサＳ字型表面性検知センサ１５の検知信号でシート材７の表面性の情報に加えてシート材７の剛性の情報を検知可能とする構成である。このような構成において、特にシート材７の屈曲変形方法としてプローブの斜め下方からシート材７を搬送してセンサのプローブ先端部でシート材７を屈曲させると、斜め上方向へのシート材搬送力とシート材７の屈曲部における上方向への変形圧力が合成される。このため、プローブ先端部はより強く上方向に持ち上げられやすくなり、紙厚（剛性）検知特性を強化することができる。さらに本構成ではＳ字型表面性検知センサ１５自体も紙押さえ手段を廃した紙厚（剛性）検知性能の高い構成であるため、本構成によってシート材７の紙厚差は特に検知されやすくなっている。サーマルヘッド型画像形成装置は使用されるシート材７の表面粗さが熱抵抗となって表面が粗いシート材ほど温度が上がりにくく、インクの転写性が低下する作用が働く。その一方で、その厚さ（熱容量）によっても同じ温度に加熱するために必要な電力が変化し、厚いシート材ほど供給電力を増大させる必要がある。このため、このようにシート材７の厚さ検知性能を強化した構成を用いることが好ましい。そして、検知された情報に基づき不図示の制御部（制御手段）が、シート材表面の接触熱抵抗に加えてシート材７の熱容量に応じたサーマルヘッド３２部への供給電力量を最適化して制御することが可能となる。そして、シート材７の特性に合わせて必要最小限の温度及び電力で最も良好な画質が得られるようになる。
【０１１０】
本実施例はシート材７の特性に応じた最も良好な画質が得られるようにしたものであり、本実施例の構成により、先端カールを有する薄紙が搬送されても搬送不良を招くことがない。さらに、ジャム発生時に万一逆方向に引き戻すような力が作用してもプローブを破損することなく安定してシート材７の識別能力の長期に渡る信頼性向上などを促進できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の実施例１に係るシート材識別装置を示す図で、（Ａ）はシート材識別装置のプローブホルダー斜視図、（Ｂ）はシート材識別装置のプローブホルダー側面図、（Ｃ）はシート材識別装置の全体斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係るシート材識別装置の先端上向きカールシート搬送前後の状態変化を示す図で、（Ａ）はシート材進入直前のシート材識別装置断面図、（Ｂ）はシート材先端部通過途中のシート材識別装置断面図、（Ｃ）はシート材識別中のシート材識別装置断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係るシート材識別装置の検知部下流側シート材搬送不良発生時のジャム処理前後の状態変化を示す図で、（Ａ）は検知部下流側シート材搬送不良停止中のシート材識別装置断面図、（Ｂ）はシート材逆方向引き戻し中のシート材識別装置断面図、（Ｃ）はプローブ回転回避型シート材識別装置斜視図である。
【図４】本発明の実施例２に係るシート材識別装置を示す図で、（Ａ）はシート材識別装置のプローブホルダー斜視図、（Ｂ）はシート材識別装置のプローブホルダー正面図、（Ｃ）はシート材識別装置の全体斜視図である。
【図５】本発明の実施例３に係るシート材識別装置を示す図で、（Ａ）はシート材識別装置の全体斜視図、（Ｂ）はシート材識別装置断面である。
【図６】本発明の実施例３に係るシート材識別装置による紙種検知特性を説明するグラフである。
【図７】本発明の実施例４に係る紙種検知装置付きインクジェットプリンタの概略構成断面図である。
【図８】本発明の実施例５に係る紙種検知装置付きサーマルヘッドプリンタの概略構成断面図である。
【図９】従来例に係る電子写真方式の画像形成装置の要部構成断面図である。
【図１０】従来例に係るＳ字型表面性検知センサを示す図で、（Ａ）はＳ字型表面性検知センサの紙搬送路周辺断面図、（Ｂ）はＳ字型表面性検知センサの取り付け状態上面図、（Ｃ）はＳ字型表面性検知センサによる定着器制御系ブロック図である。
【図１１】従来例に係るシート材識別装置の表面粗さ検知特性を説明するグラフである。
【図１２】（Ａ）は従来例に係るシート材識別装置のシート厚検知原理説明図で、（Ｂ）は従来例に係るシート材識別装置のシート厚検知特性グラフである。
【図１３】（Ａ）は従来例に係るシート材識別装置のプローブ斜視図、（Ｂ）は従来例に係るシート材識別装置のプローブホルダー斜視図、（Ｃ）は従来例に係るシート材識別装置の全体斜視図である。
【図１４】（Ａ）は従来例に係るシート材進入直前のシート材識別装置側面図、（Ｂ）は従来例に係るシート材先端部通過途中のシート材識別装置側面図、（Ｃ）は従来例に係るシート材搬送不良停止中のシート材識別装置側面図である。
【図１５】（Ａ）は従来例に係る検知部下流側シート材搬送不良停止中のシート材識別装置側面図、（Ｂ）は従来例に係るシート材逆方向引き戻し中のシート材識別装置側面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 帯電ローラ
２ 感光ドラム
３ 露光装置（露光手段）
４ 現像器
５ トナー
６ 転写ローラ（画像形成手段）
７ シート材（被測定物）
７’ 薄紙
７” 厚紙
７ｅ 転写前搬送ローラ（シート材搬送手段）
８ 除電ブラシ（帯電防止部材）
１０ クリーニング容器
１２ 定着器（定着手段）
１５ Ｓ字型表面性検知センサ（表面性識別装置）
１５ａ Ｓ字型プローブ
１５ａ’ プローブ固定ネジ取り付け穴
１５ｂ 圧電素子（圧電素子部）
１５ｂ’ ハンダ電極
１５ｃ プローブホルダー
１５ｃ” ネジ穴（取り付け部）
１５ｄ 座金付き固定ネジ
１５ｇ センサ保持板
１５ｇ’ 屈曲センサ保持板（シート材変形手段）
１５ｈ 搬送平面板
１５ｈ’ 屈曲搬送平面板（シート材変形手段）
１５ｉ センサ固定ベース
１５ｉ’ シート材ガイドリブ
１５ｌ 軸受けユニット
１５ｍ 回転軸加圧用ねじりコイルバネ
１５ｎ プローブ回転軸加圧アーム
１６ セラミックチップ
１７ 紙押さえコロ（紙押さえ手段）
１８ プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー（プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材）
１８ａ 曲面部（プローブ先端保護リブ）（走査方向上流側リブ形状）
１８ｂ 第１直線部（プローブ先端保護リブ）（走査方向下流側リブ形状）
１８ｃ 第２直線部（プローブ先端保護リブ）（走査方向下流側リブ形状）
１８ｄ 角部（プローブ先端保護リブ）（走査方向下流側リブ形状）
１９ 補強型プローブ先端保護リブ付きプローブホルダー（プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材）
１９ａ’ 補強ピラー
２２ 紙種検知機能付きインクジェットプリンタ（画像形成装置）
２５ 給紙ローラ（シート材搬送手段）
２７ 記録ヘッド（吐出式画像形成手段）
３０ 紙種検知機能付きサーマルヘッドプリンタ（画像形成装置）
３２ サーマルヘッド（熱転写式画像形成手段）
３３ インクリボン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子部と、先端当接部と、前記先端当接部が被測定物の走査方向前後に振動可能となる機械的構造部と、前記走査方向に垂直ないし垂直に近い且つ走査平面に平行ないし平行に近い回転軸に回転可能に固定される固定端部とを有するプローブと、前記回転軸を中心として前記走査方向と逆方向に前記プローブを加圧する加圧手段とを備える表面性識別装置であって、
前記プローブの前記固定端部を取り付ける取り付け部と、
前記取り付け部に取り付けられた前記プローブが前記回転軸に回転可能となるよう固定する軸受け部と、
前記先端当接部の左右側面に所定の距離を隔てて設けられる一対のプローブ先端保護リブと、
を有し、前記プローブを保持するプローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材を備え、
前記先端当接部は、前記走査方向の側面から見たとき、前記一対のプローブ先端保護リブから前記被測定物の側に所定の長さ露出し前記被測定物の表面に当接することを特徴とする表面性識別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表面性識別装置において、
前記プローブは、前記被測定物が該プローブに進入する際の前記先端当接部と該被測定物とのなす角度が鋭角となるよう、且つ、前記加圧手段による加圧が該プローブにより跳ね上げ可能な強度で加圧当接するよう、該被測定物の表面を走査し、
前記圧電素子部は、前記被測定物の表面の凹凸及び摩擦係数に応じた振動及び衝撃による歪を誘起することにより電気信号を発生し、該電気信号の強度差を基に該被測定物の表面の表面性を識別することを特徴とする表面性識別装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の表面性識別装置において、
前記プローブは、短冊状金属板金を前記走査方向の側面から見てＳ字型になるように折り曲げた第１折り曲げ部と第２折り曲げ部とを有するＳ字型板金であり、
前記圧電素子部は、前記固定端部と前記第１折り曲げ部の間の平坦部表面に形成され、
前記第２折り曲げ部の先端部は、前記先端当接部であり、
前記プローブは、前記圧電素子部及び前記先端当接部が前記一対のプローブ先端保護リブと非接触になるように、前記プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材により保持されることを特徴とする表面性識別装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の表面性識別装置において、
前記一対のプローブ先端保護リブは、前記プローブの動作を阻害しない領域で少なくとも１箇所以上連結されることを特徴とする表面性識別装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の表面性識別装置と、シート材を搬送するシート材搬送手段とを備え、
前記被測定物は、前記シート材搬送手段により搬送されるシート材であり、
前記表面性識別装置は、前記シート材を前記シート材搬送手段により搬送させて、前記プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材によって保持された前記プローブにより走査し、該シート材の表面性を識別することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項６】
請求項５に記載のシート材識別装置において、
前記一対のプローブ先端保護リブは、前記シート材を前記先端当接部へ導く走査方向上流側リブ形状と、前記シート材が前記先端当接部を通過した後に搬送方向と逆方向に引き戻された際、該シート材の表面に圧接して前記先端当接部と該シート材の表面の接触圧を軽減する走査方向下流側リブ形状と、を有することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載のシート材識別装置において、
前記プローブの前記走査方向に対して垂直な方向の長さは４ｍｍ以下であり、
前記一対のプローブ先端保護リブの間の前記所定の距離は５ｍｍ以下であり、
前記先端当接部が前記一対のプローブ先端保護リブから露出する前記所定の長さは、少なくとも前記シート材の表面の凹凸量〜０．５ｍｍの範囲であることを特徴とするシート材識別装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかに記載のシート材識別装置において、
前記シート材搬送手段により前記先端当接部との対向位置に搬送された前記シート材をシート材搬送平面から前記先端当接部に向かって凸型に屈曲変形させるシート材変形手段を備え、
前記圧電素子部は、前記シート材変形手段によって凸型に屈曲変形した前記シート材の表面から各シート材の剛性差に応じて変化する前記先端当接部の振動及び衝撃強度差に基づき該シート材の剛性差を識別することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれかに記載のシート材識別装置において、
前記プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材の両端部近傍に、前記シート材を前記シート材搬送平面に密着させる一対のシート材押さえ手段を備えることを特徴とするシート材識別装置。
【請求項１０】
請求項５乃至９のいずれかに記載のシート材識別装置と、
前記先端当接部を通過した前記シート材にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記トナー像を加熱及び加圧して前記シート材の表面に定着させる定着手段と、
前記シート材と該シート材の特性に応じて前記トナー像を前記定着手段により溶融固着するための定着温度とシート材搬送速度及び複数シート材搬送時のシート材搬送間隔の情報とを関連づけた判定テーブルと、
前記シート材識別装置の識別結果に基づき前記判定テーブルを参照し、該判定テーブルの情報に応じて前記定着手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像形成装置において、
前記プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材と前記シート材とが接触する領域に、帯電防止部材を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項５乃至９のいずれかに記載のシート材識別装置と、
前記先端当接部を通過した前記シート材にインクを吐出して画像を形成するインク吐出式画像形成手段と、
前記シート材識別装置の識別結果に基づき前記インク吐出式画像形成手段のインク吐出量を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項５乃至９のいずれかに記載のシート材識別装置と、
前記先端当接部を通過した前記シート材にサーマルヘッドを用いてインクリボンのインクを熱転写させる熱転写式画像形成手段と、
前記シート材識別装置の識別結果に基づき前記熱転写式画像形成手段の前記サーマルヘッドへの供給電力を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
圧電素子部と、先端当接部と、前記先端当接部が被測定物の走査方向前後に振動可能となる機械的構造部と、前記走査方向に垂直ないし垂直に近い且つ走査平面に平行ないし平行に近い回転軸に回転可能に固定される固定端部とを有するプローブと、前記回転軸を中心として前記走査方向と逆方向に前記プローブを加圧する加圧手段とを備える表面性識別装置であって、
前記プローブの前記固定端部を取り付ける取り付け部と、
前記取り付け部に取り付けられた前記プローブが前記回転軸に回転可能となるよう固定する軸受け部と、
前記先端当接部の左右側面に所定の距離を隔てて設けられる一対のプローブ先端保護リブと、
を有し、前記プローブを保持するプローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材を備え、
前記先端当接部は、前記走査方向の側面から見たとき、前記一対のプローブ先端保護リブから前記被測定物の側に所定の長さ露出し前記被測定物の表面に当接することを特徴とする表面性識別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表面性識別装置において、
前記プローブは、前記被測定物が該プローブに進入する際の前記先端当接部と該被測定物とのなす角度が鋭角となるよう、且つ、前記加圧手段による加圧が該プローブにより跳ね上げ可能な強度で加圧当接するよう、該被測定物の表面を走査し、
前記圧電素子部は、前記被測定物の表面の凹凸及び摩擦係数に応じた振動及び衝撃による歪を誘起することにより電気信号を発生し、該電気信号の強度差を基に該被測定物の表面の表面性を識別することを特徴とする表面性識別装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の表面性識別装置において、
前記プローブは、短冊状金属板金を前記走査方向の側面から見てＳ字型になるように折り曲げた第１折り曲げ部と第２折り曲げ部とを有するＳ字型板金であり、
前記圧電素子部は、前記固定端部と前記第１折り曲げ部の間の平坦部表面に形成され、
前記第２折り曲げ部の先端部は、前記先端当接部であり、
前記プローブは、前記圧電素子部及び前記先端当接部が前記一対のプローブ先端保護リブと非接触になるように、前記プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材により保持されることを特徴とする表面性識別装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の表面性識別装置において、
前記一対のプローブ先端保護リブは、前記プローブの動作を阻害しない領域で少なくとも１箇所以上連結されることを特徴とする表面性識別装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の表面性識別装置と、シート材を搬送するシート材搬送手段とを備え、
前記被測定物は、前記シート材搬送手段により搬送されるシート材であり、
前記表面性識別装置は、前記シート材を前記シート材搬送手段により搬送させて、前記プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材によって保持された前記プローブにより走査し、該シート材の表面性を識別することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項６】
請求項５に記載のシート材識別装置において、
前記一対のプローブ先端保護リブは、前記シート材を前記先端当接部へ導く走査方向上流側リブ形状と、前記シート材が前記先端当接部を通過した後に搬送方向と逆方向に引き戻された際、該シート材の表面に圧接して前記先端当接部と該シート材の表面の接触圧を軽減する走査方向下流側リブ形状と、を有することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載のシート材識別装置において、
前記プローブの前記走査方向に対して垂直な方向の長さは４ｍｍ以下であり、
前記一対のプローブ先端保護リブの間の前記所定の距離は５ｍｍ以下であり、
前記先端当接部が前記一対のプローブ先端保護リブから露出する前記所定の長さは、少なくとも前記シート材の表面の凹凸量〜０．５ｍｍの範囲であることを特徴とするシート材識別装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかに記載のシート材識別装置において、
前記シート材搬送手段により前記先端当接部との対向位置に搬送された前記シート材をシート材搬送平面から前記先端当接部に向かって凸型に屈曲変形させるシート材変形手段を備え、
前記圧電素子部は、前記シート材変形手段によって凸型に屈曲変形した前記シート材の表面から各シート材の剛性差に応じて変化する前記先端当接部の振動及び衝撃強度差に基づき該シート材の剛性差を識別することを特徴とするシート材識別装置。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれかに記載のシート材識別装置において、
前記プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材の両端部近傍に、前記シート材を前記シート材搬送平面に密着させる一対のシート材押さえ手段を備えることを特徴とするシート材識別装置。
【請求項１０】
請求項５乃至９のいずれかに記載のシート材識別装置と、
前記先端当接部を通過した前記シート材にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記トナー像を加熱及び加圧して前記シート材の表面に定着させる定着手段と、
前記シート材と該シート材の特性に応じて前記トナー像を前記定着手段により溶融固着するための定着温度とシート材搬送速度及び複数シート材搬送時のシート材搬送間隔の情報とを関連づけた判定テーブルと、
前記シート材識別装置の識別結果に基づき前記判定テーブルを参照し、該判定テーブルの情報に応じて前記定着手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像形成装置において、
前記プローブ先端保護リブ付きプローブ保持部材と前記シート材とが接触する領域に、帯電防止部材を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項５乃至９のいずれかに記載のシート材識別装置と、
前記先端当接部を通過した前記シート材にインクを吐出して画像を形成するインク吐出式画像形成手段と、
前記シート材識別装置の識別結果に基づき前記インク吐出式画像形成手段のインク吐出量を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項５乃至９のいずれかに記載のシート材識別装置と、
前記先端当接部を通過した前記シート材にサーマルヘッドを用いてインクリボンのインクを熱転写させる熱転写式画像形成手段と、
前記シート材識別装置の識別結果に基づき前記熱転写式画像形成手段の前記サーマルヘッドへの供給電力を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−２５０２９（Ｐ２００９−２５０２９Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８５７４０（Ｐ２００７−１８５７４０）
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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