JP4532844B2 - SURFACE IDENTIFICATION DEVICE, HEATING DEVICE USING THE SAME, 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及び表面材質の差を識別する表面性識別装置と、この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。
【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】
又、他の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、機械的又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に示す。
【0009】
即ち、図2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6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た後、この垂直搬送ローラ対7dによって転写前搬送ローラ7d'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7d'まで搬送されるかのいずれかの経路を通して搬送され、更にこの転写前搬送ローラ7d'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7d'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6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、感光ドラム、現像容器、クリーニング容器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、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フィルム加熱型定着器が用いられるようになっている。
【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。
【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。
【0019】
又、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。
【0020】
又、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。
【0021】
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、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】
又、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。
【0023】
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、電力を消費したり、画質の低下を招くことになり、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が、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UP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おり、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、特開2000−314618及び特開2000−356507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。
【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おらず、単純な直線状のプローブが搬送方向の上流側で一方の端部を固定され、下流側の先端を斜め搬送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った。
【0026】
このため、筆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、プローブ先端部に先端当接部が搬送平面上を搬送方向前後に振動可能となる構造を付与し、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設定することにより非常に高い識別性能が得られる事を見出し、このような構造を紙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、短冊状の板金を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のS字型表面性検知センサ15を考案し、図2の中央部に示すように、1つのセンサで紙カセットまたは手差しトレイのどちらから紙を給紙しても検知できるようにこのセンサを両者の紙搬送経路の合流部紙搬送方向下流側で紙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9に取り付けて評価を行った結果、紙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事を確認した。
【0027】
このセンサは、より詳細には図3(A)に示すように、圧電素子部15bを平坦部に形成されたS字型プローブ15aがその反搬送側端部を固定ネジ15dでプローブホルダー15cに固定され、このプローブホルダー15cは搬送方向に直角且つ搬送平面に平行な方向に軸方向を有するプローブ回転軸15eに回転可能に固定されており、プローブ先端部はこのプローブ回転軸15eを中心として搬送平面に対して10〜30g程度の当接圧で不図示の加圧手段により加圧当接されている。更にこのプローブ回転軸15eは軸受け15fを介してセンサ保持板15g上に固定されており、搬送平面として搬送平面板15hが紙の搬送路上に設けられている。図2(C)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り、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の先端部を搬送平面に当接させるため角穴が開けられており、圧電素子部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がハンダ付けされて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。
【0028】
以上のように構成され、取り付けられたS字型表面性検知センサ15を用いることにより、搬送されてきた紙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ので、ユーザは使用する紙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、装置を使用する事が可能となる。
【0029】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成は基礎検討レベルでは良好な識別性と紙搬送性を示したが、実際に装置内部にこのセンサを組み込んで使用するには未だ不完全な部分があった。図4の各図はこのような実際の使用において生じる不具合を示したものであり、
センサ下流側で紙がジャムした場合:
図4(A)はセンサを通過した後の工程で紙がジャムした際の不具合状況を説明するための模式図で、センサの前方にジャムした紙が詰まった状態を示しており、このようにジャムした紙を除去しようとして図中の矢印方向に紙を引き抜こうとすると、変形したジャム紙の先端部分がセンサ先端部に引っ掛かり、そのまま引き抜き続けるとセンサ先端部が変形したり、圧電素子部や固定軸部を破損する危険が生じる。
先端部分が大きくカールした紙が通紙された場合:
紙先端部が大きくカールした紙をそのままセンサの検知部分に通紙させると、図4(B)のようにカールした紙先端によって紙先端部が大きく跳ね上げられて装置内部に存在する現像容器の下部等に衝突した後、再び搬送平面に衝突するという大きな動作が生じ、圧電素子表面部分の直接衝突による破損や信号線の過剰な引き伸しや折り曲げを招いてハンダ付け部の剥がれやその周辺の圧電素子にクラックを発生させる危険が増すとともに、浮遊時間が長くなる事によって一定時間内に紙表面を搬送する時間が減少するため、検知精度を低下させる危険がある。
センサ上流側で紙がジャムした場合:
本センサはS字型構造を設けたうえに固定端を回転可能に固定しているため、センサに進入する紙先端部の高さがある程度高く搬送されてきても、その高さがS字の下側湾曲部の直径よりも低ければ紙搬送の障害にはならないが、異常に大きくカールした紙や何らかの紙搬送不良によってS字の下側湾曲部を越えて紙先端部が進入すると図4(C)のようにセンサ先端部を下方向に押さえつける力が作用してセンサの回転が機能しなくなり、そのまま紙の進行を妨害してジャムを招くとともにセンサ先端部が前方に押されて先端部の変形や破損を招く危険がある。
センサの当接圧に比べて紙の腰が弱い場合:
検知精度を高めようとしてセンサの当接圧が比較的高めに設定されていると、設定値によっては一部の薄紙など腰の弱い紙を通紙した場合に、通紙後の紙のセンサ設定位置の紙先端部に図4(D)のような局所的なへこみ変形が生じる危険がある。
などの問題が実際の製品使用時には生じうることを考慮しておく必要がある。
【0030】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、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、良好な熱処理と定着及び画像形成を効率良く行うことができる表面性識別装置の故障防止及び紙搬送信頼性向上を実現し、これを用いた加熱装置及び画像形成装置を提供することにある。
【0031】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、シート材を搬送するシート材搬送手段と、圧電素子部を有するプローブと、前記シート材の搬送方向に直角且つ搬送平面に平行に配置された固定軸と、を備え、前記プローブの固定端部を前記固定軸に回転可能に固定し、前記プローブ先端部を前記固定軸を中心とした円周方向且つ前記シート材の搬送方向と逆方向に加圧する加圧手段によって、前記プローブ先端部を前記シート材表面に当接させながら前記シート材を搬送させることにより、前記シート材表面の凹凸及び摩擦係数に応じた強度の振動及び衝撃による歪を前記圧電素子部に誘起して電気信号を発生させ、該電気信号強度差を基に前記シート材表面の表面性を識別する表面性識別装置において、前記プローブは、前記圧電素子表面及び前記プローブ先端部の保護手段と、前記プローブ先端部へ前記シート材を導くシート材ガイド手段と、前記プローブ先端部の変位量を規制するストッパー手段を有するセンサケースに収納され、前記センサケースは識別に必要な搬送平面からの基準高さに該センサケースを保持するセンサケース保持板に固定され、該センサケース保持板の搬送方向上流側端部は保持板用回転軸に回転可能に固定され、該センサケース保持板の下流側端部は該保持板用回転軸を中心に開閉可能で前記基準高さを維持するように保持板高さ規制部材に保持板加圧手段によって加圧当接され、該保持板加圧手段の加圧強度P1と前記プローブ先端部を加圧する前記加圧手段の加圧強度P2の大小関係はP1≫P2となるように設定され、前記シート材搬送手段は該センサケース保持板の下流側端部を閉じた状態では前記シート材の搬送方向と逆方向への移動を禁止し、該センサケース保持板の下流側端部を開いた状態では前記シート材を搬送方向と逆方向のいずれの方向への移動も可能とするシート材移動方向規制手段を有することを特徴とする。
また、本発明は、シート材を搬送するシート材搬送手段と、圧電素子部を有するプローブと、前記シート材の搬送方向に直角且つ搬送平面に平行に配置された固定軸と、を備え、前記プローブの固定端部を前記固定軸に回転可能に固定し、前記プローブ先端部を前記固定軸を中心とした円周方向且つ前記シート材の搬送方向と逆方向に加圧する加圧手段によって前記プローブ先端部を前記シート材表面に当接させながら前記シート材を搬送させることにより、前記シート材表面の凹凸及び摩擦係数に応じた強度の振動及び衝撃による歪を前記圧電素子部に誘起して電気信号を発生させ、該電気信号強度差を基に前記シート材表面の表面性を識別する表面性識別装置において、前記プローブは、前記圧電素子表面及び前記プローブ先端部の保護手段と、前記プローブ先端部へ前記シート材を導くシート材ガイド手段と、前記プローブ先端部の変位量を規制するストッパー手段を有するセンサケースに収納され、前記センサケースは識別に必要な搬送平面からの基準高さに該センサケースを保持するセンサケース保持板に固定され、該センサケース保持板の搬送方向上流側端部は保持板用回転軸に回転可能に固定され、該センサケース保持板の下流側端部は該保持板用回転軸を中心に開閉可能で前記基準高さを維持するように保持板高さ規制部材に保持板加圧手段によって加圧当接されるとともに、前記センサケース保持板は前記センサケースの搬送方向下流側端部にセンサケース用回転軸を有し、前記センサケースは該センサケース用回転軸を中心に回転可能に固定され、前記センサケースの搬送方向上流側端部はセンサケース加圧手段により前記センサケース保持板上に加圧当接されており、該センサケース加圧手段の加圧強度P3と前記保持板加圧手段の加圧強度P1と前記プローブ先端部を加圧する前記加圧手段の加圧強度P2との大小関係はP1≧P3≫P2となるように設定され、且つ、前記シート材搬送手段は前記センサケース保持板の下流側端部を閉じた状態でも前記シート材の搬送方向と逆方向への移動を可能とし、逆方向に移動させたシート材が前記シート材ガイド手段のシート搬送方向下流側端面及び前記プローブ先端部を搬送方向と逆方向へ押し返す圧力に応じて前記センサケース上流側端部が前記センサケース用回転軸を中心に上下に遥動可能となるように前記センサケース加圧手段の加圧強度P3が設定されていることを特徴とする。
【0042】
そして、以上の特徴を有する表面性識別装置を用いることによって、従来の加熱装置やトナーやインク、インクリボンを用いる画像形成装置を使用する際の紙搬送不良や装置の故障を防止するとともに被加熱材や記録材の表面特性の検知精度を向上し、各表面性に応じて各装置の制御条件を最適化する際の信頼性を向上することができる。
【0043】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0044】
<実施の形態1>
図1(A)〜(D)は各々本発明の実施の形態1に係る表面性識別装置の断面図、正面図、紙搬送状態の断面図、及びジャム発生状態の断面図である。尚、図1(A)においては、図3(A)に示したと同一要素には同一符号を付している。
【0045】
本実施の形態では、図1(A)に示すように、S字型表面性検知センサ15の上部を上カバー16、下部を前方ガイドリブ16b、後方ガイドリブ16c、サイドガイドリブ16dで各々覆うように構成されたセンサケース16が設けられており、S字型表面性検知センサ15はこのセンサケース内部の不図示の軸受け部にて回転可能に取り付けられ、プローブはこれらのガイドリブで囲まれた開口部の中をこの回転軸を中心に上下に振動可能に設定されている。更にセンサケース全体はセンサケース保持板として転写上ガイドにセンサ取り付け穴を加工した転写上ガイド兼用センサケース保持板15g’に固定され、搬送平面板15hは転写下ガイド板を用いて部材の削減と装置内部スペースの有効活用を図っており、特にこの転写上ガイド兼用センサケース保持板の紙搬送上流側端部には保持板回転軸15iが設けられており保持板の下流側端部はこの回転軸を中心に開閉可能に設定され、保持板先端部には閉じた状態で紙搬送に必要な高さを維持できるように不図示の高さ規制部材が設けられている。
【0046】
以上の各構成部材の主な寸法としては、プローブの幅は4mm、このプローブが上下する開口部の寸法は6mm×6mm、プローブ平坦部の長さは15mmであり、厚さ0.2mmの圧電素子は3mm×6mmの大きさでこの平坦部の第1折り曲げ部の端部から2mmだけ固定端側に離れた位置に接着されている。また、プローブ先端部は10g重の力で加圧されており、センサケース保持版はこれよりも2桁以上強い2kg重の力で先端部を押さえつけらているが、実際にジャムした紙はこの先端部を容易に持ち上げるほど強い圧力を生じている。
【0047】
上記構成において前方ガイドリブ16b、後方ガイドリブ16c、サイドガイドリブ16dの搬送方向側面から見たリブの輪郭形状としては図1(A)に示すように、ケースの前端と後端と検知に最低限必要なプローブ先端部の露出長分だけ搬送平面から上方の位置(本実施例では0.5mmの高さに設定しており、通紙する紙の厚みは最大で0.3mmである)の3点を通る円の円弧部分の形状を用いている。但し、紙表面とリブ表面の接触抵抗が大きくなる場合は前方ガイドリブ16bと後方ガイドリブ16cの曲率半径を左右のサイドガイドリブ16dの曲率半径より小さくしても良く、また、前方ガイドリブ16bと後方ガイドリブ16cの最下点の角部は紙を引っ掛け易くなるため、これらの角部には十分大きな曲率半径で丸め加工を施すことが好ましく、あるいはこれらの角部に従動可能なコロ部材を設けても良い。
【0048】
以上のような形状のセンサケースに収納されたプローブは、紙が検知部に存在しない状態では、不図示の加圧手段によってプローブ先端が搬送平面に加圧当接されており、同時にプローブホルダー下面も後方ガイドリブの下流側角部に設けられた下方向ストッパー内壁PLに接触しており、万一プローブ先端を下方に押し下げようとする外力が作用しても搬送平面の下方にプローブ先端部がめり込む事が防止される。
【0049】
一方、図1(C)に示すように紙が通紙されてプローブ先端部が跳ね上げられた場合には、まず、従来例のように紙先端部が大きくカールしていたとしても、本構成では後方およびサイドガイドリブの働きによってカールした紙先端部は検知に必要最小限のギャップ高さ(本実施例では0.5mm)まで低くなるように矯正されてプローブ先端部に導かれるため、プローブは最大でもこのギャップ高さ程度の紙先端にしか押されなくなり、必要以上に大きく跳ね上げられることが防止される。万一、このような構成でもなお強めに跳ね上げらたとしても、圧電素子表面の保護を兼ねる上カバーの斜めに傾斜した搬送方向下流側内壁の上方向ストッパー内壁PHの位置にプローブ板金の第1折り曲げ部の金属表面が徐々に接触して接触時の大きなノイズ信号の発生を抑制しながらプローブの過剰な回転を停止させるので圧電素子表面の損傷防止とプローブの無駄な動きの抑制が可能となる。また、その際、瞬間的に停止したプローブ先端の位置は必ず前後左右のガイドリブの内側に収納されるように各部材の寸法を設定しているので、停止状態のプローブ先端部にさらに紙の圧力が作用して先端部の変形を招くことも防止できるようになっている。
【0050】
また、本構成では図1(D)に示すように紙がセンサの下流側でジャムした場合、停止した紙先端部に向けて紙の後半部や次の紙が次々に衝突して図のように搬送方向に直角な方向に蛇腹状に蓄積されセンサ全体を上方向に押し上げるような力が作用するようになるが、このような状態でも本構成のセンサケースの開口部は10mm×10mm以下の小さな穴しか開けられていないので紙によってプローブ先端部が押し上げられる危険はほとんど無く、万一プローブやセンサケースの変形を招くほど蓄積された紙の圧力が高くなりかけた場合には、この図のように搬送方向上流側の軸を中心として保持版の下流側先端部が上方向に開いて紙の圧力を逃がすように作用するので、センサケース側の変形や損傷をを完全に防止できる。また、このセンサ保持版先端部を開閉することによりこの部分に蓄積されたジャム紙の除去も容易となる。
【0051】
尚、本構成ではこのセンサケース保持版先端部の開閉動作とその上流部に設けられている転写前搬送ローラ7d'の圧解除機構が連動するように設計されており、このセンサケース保持版を上方に開いた時のみ転写前搬送ローラ7d'の圧解除がなされて上流側への紙の引き抜きが容易となるが、このセンサケース保持版を閉じたままの状態では転写前搬送ローラ7d'のローラ対のニップ部は加圧されたままであり、同時にこのローラは逆方向には回転できなくなっているため、そのままの状態ではこのローラ対に挟まれた紙を上流側に引き抜くことは非常に困難であり、無理に引き抜くと紙自体がローラのニップ部を境に破れてしまうため、通常の使用方法ではこのようなジャムが発生した際にはユーザはこのセンサケース保持版を上方に開いたままで紙を上流側に引く抜いて除去するため、この間の動作によってプローブ先端部に大きな機械的ストレスが加わることは無い。
【0052】
<実施の形態2>
図5(A),(B),(C)は各々本発明の実施の形態2を示す紙表面性識別装置の断面図、センサ保持板持ち上げ状態断面図、センサ保持板下げ落とし状態断面図である。尚、図5(A)においては、図1(A)に示したと同一要素には同一符号を付している。
【0053】
本実施の形態では、図5(A)に示すように、実施の形態1とほぼ同一形状のセンサを用いつつ、実施例1のセンサケース内の下方向ストッパー内壁PLおよび上方向ストッパー内壁PHの位置に弾性部材で構成された弾性下方向ストッパー18と弾性上方向ストッパー17が各々設けられている。本実施例では弾性下方向ストッパー18用の弾性部材としてJisA硬度40°の高硬度ゴムを用い、この部分が柔らかすぎてプローブ先端部が後方に引き戻された際のストッパー機能が不足しないようにしており、一方、弾性上方向ストッパー17用の弾性部材としてはこの部分への衝突が信号ノイズや圧電素子の破損を招かないように十分に衝撃を吸収できる柔らかなJisA硬度5°の低硬度ゴムを用いている。特に図5(B)のようにジャム処理時などにセンサケース保持板を上方向に大きく開いてから図5(C)のように再び閉じる際に、保持板先端をゆっくり降ろさずにその高さから落としてしまうと、その高さに応じた力で加速されて搬送平面にプローブ先端部が衝突してしまい、さらにその反作用で強く上方向に跳ね上げられることがあり、上方向ストッパーが硬い場合にはセンサを損傷や過剰なノイズ信号が発生する危険があったが、上方向ストッパーを柔らかな弾性体で構成することでこのような不具合を防止できるようになる。
【0054】
以上の構成によって、本実施例ではセンサの耐久性と検知信号の信頼性をさらに向上することが可能となった。尚、本実施例では弾性材としてゴムを用いたが、他のモルトプレンや衝撃吸収ゲルなどの緩衝材を用いても良いことは言うまでも無い。
【0055】
<実施の形態3>
図6(A),(B),(C)は各々本発明の実施の形態3を示す紙表面性識別装置の断面図、センサ保持板持ち上げ状態断面図、センサ保持板下げ落とし状態断面図である。尚、図6(A)においては、図1(A)に示したと同一要素には同一符号を付している。
【0056】
本実施の形態では、図6(A)に示すように、実施の形態1とほぼ同一形状のセンサを用いつつ、実施例1の上方向ストッパー内壁PHの代わりにプローブホルダー15c上部および下部にストッパー突起15c’を設けており(下方向のストッパーとしては下部の突起は必ずしも必要ではなく、上記実施例と同様にプローブホルダーの下面をそのまま使用しても良い)、この突起はプローブ平坦部上の圧電素子形成部よりも回転軸寄りに設けられているため、、図6(B)のようにセンサケース保持板先端部を持ち上げて図(C)のように落下させた際の反作用でプローブ先端部が上方向に跳ね上げられた際でも、プローブの第1折り曲げ部で停止させるよりも小さな動きでセンサケース内壁に衝突してプローブの回転を停止でき、プローブの損傷や機械的ストレスを与えずに停止させることが可能となるのでセンサの耐久性が向上できるうえ不要な衝突信号ノイズも抑制できる。さらに、圧電素子形成部よりも内側で衝突させるので、圧電素子部の先端と後端には板金の反りによる変位差がほとんど無くなり、したがって内部歪も誘起されにくくなるので、圧電素子部における衝突ノイズ信号自体も小さくできる。また、この突起部を弾性部材で構成することにより、さらに衝突ノイズの軽減が可能である。
【0057】
<実施の形態4>
図7(A),(B)は各々本発明の実施の形態4を示す紙表面性識別装置の断面図、センサケース持ち上げ状態断面図である。尚、図7(A)においては、図6(A)に示したと同一要素には同一符号を付している。
【0058】
本実施の形態では、図7(A)に示すように、実施の形態3とほぼ同一構成のセンサを用いつつ、センサケースの搬送方向下流側先端部に新たにセンサケース用回転軸15jを設け、この回転軸を介してセンサケースはセンサケース保持板上に回転可能に固定され、不図示の加圧手段によって1kg重の力で搬送方向上流側端部をセンサ保持板表面に加圧当接されている。このように構成されたセンサを用いることにより、図7(B)に示すようにセンサの搬送方向下流側で紙がジャムして搬送方向上流側にジャム紙を無理に引き抜こうとした際に、その引き抜き圧力は主としてセンサケースの下部ガイドリブの搬送方向下流側に面する円弧状表面に作用し、この圧力の一部は円弧形状の作用によってセンサケース上流側端部を上方に持ち上げる方向の成分に分離され、その上方へ分離された圧力がセンサケースの加圧手段の圧力を上回るほど強くなった場合に、この図のようにセンサケース搬送方向上流側端部が持ち上がり、回転軸を中心に回転してプローブ先端部をこのジャム紙の引き抜き経路から逃がすように作用するので、ジャムした紙を無理に搬送方向の逆方向に引き抜こうとした場合でもプローブ先端部にはほとんど力が作用せず、プローブ先端部の破損や変形を防止することができる。
【0059】
尚、このとき各部材の加圧強度の大小関係は、
「センサ保持板金の加圧手段強度>センサケースの加圧手段強度度≫プローブの加圧手段強度」
となっているので通常の検知時にプローブにが紙から受ける上方向への圧力程度のレベルではプローブにとってセンサケースやセンサケース保持板はほぼ固定された剛体として作用するので本構成による識別性能への影響はほとんど無視できる。
【0060】
<実施の形態5>
図8(A)、(B)、(C)は各々本発明の実施の形態5を示す紙表面性識別装置の断面図、正面図、センサケース持ち上げ状態断面図である。尚、図8(A)においては、図1(A)に示したと同一要素には同一符号を付している。
【0061】
本実施の形態では、図8(A)および(B)に示すように、実施の形態1とほぼ同一構成のセンサを用いつつ、プローブの左右側面に近接して紙押さえコロ19がプローブの回転軸と同軸に固定されたコロアーム19'と不図示のコロ加圧手段によって搬送平面に加圧当接されている。この紙押さえコロの直径は同図のようにプローブ先端の搬送平面への当接位置にほぼ一致する位置で搬送平面に接触しており、その直径は搬送方向側面から見てプローブ先端部の少なくともガイドリブから露出した部分を完全に内包できるだけの大きさを選んでおり、本実施例ではプローブの第2折り曲げ部の湾曲部の曲率半径よりも大きな曲率半径のコロを用いている。このため、プローブ先端部に搬送されてきた紙はプローブ先端に接触する前に常にこの紙押さえコロと先に接触するようになるのでプローブが紙先端部との衝突で受ける衝撃を事前にコロ部で緩和させることができ、従来例や他の実施例のような紙先端によるプローブの強い跳ね上げやプローブ先端との衝突による紙先端の局所的なへこみ現象の発生を防止することが可能となる。特に上記の弊害は紙搬送速度が速い高速機において顕著であり、本構成は高速機においては必須の構成である。
【0062】
尚、上記図面では本実施の形態の紙押さえコロをセンサケース保持板のみに回転軸を設けた構成への適用を示しているが、本実施の形態の紙押さえコロは実施の形態4の構成のようにセンサケースの下流側端部に回転軸を設けた構成に適用しても良い事は言うまでも無く、その際、プローブの搬送方向下流側でジャムした紙を上流側に引き抜こうとしても、引き抜かれるジャム紙に対して常に先にコロが接触してジャム紙を下方に押さえ込みながら上流側への紙の移動を促すのでプローブ先端部には引き抜かれるジャム紙による力が直接作用しにくくなり、プローブ先端部の変形やセンサの破損をより安全に防止できるようになる。
【0063】
また、このコロには搬送中の紙を搬送平面に押さえつけて紙のバタツキや先端カールなどを十分に抑制できるだけの加圧力が与えられているので、プローブ先端部は純粋に紙表面の凹凸のみを検知しやすくなり、検知精度が向上できる。
【0064】
また、本実施例のコロはアームの可動域の設定によって図8(C)のようにセンサケース保持板先端部を持ち上げた際には必ずプローブ先端部の最下点より距離tだけ低い位置にコロの最下点が位置するようになっており、これによってセンサケース保持板先端部を降ろした際に必ずコロから先に搬送平面に接触するようになるので、ジャム処理時にセンサケース保持板先端部を持ち上げた後そのまま落とされた場合でも、プローブ先端が搬送平面に衝突する前にコロが衝突してその衝撃を緩和してからプローブが搬送平面に当接されるようになり、強い衝撃によるプローブ先端部の変形やセンサの破損を防止できる。
【0065】
<実施の形態6>
図9(A)、(B)、(C)は各々本発明の実施の形態6を示す紙表面性識別装置の断面図、センサケース持ち上げ途中状態断面図、センサケース持ち上げ完了状態断面図である。尚、図9(A)においては、図1(A)に示したと同一要素には同一符号を付している。
【0066】
本実施の形態では、図8(A)に示すように、実施の形態1とほぼ同一構成のセンサおよびセンサケースを用いつつ、センサケースの搬送方向下流側先端部分にプローブ保護シャッター20、シャッタージョイント20a、シャッターアーム20b、シャッターアーム回転軸20c、シャッター先端コロ20dが各々設けられており、シャッターアームは固定軸に設けられた不図示の加圧手段によってプローブ当接圧と同程度の加圧力で下方に押し下げられるような力が常時作用している。
【0067】
プローブシャッター20は通常状態では図8(A)のようにセンサケースの前に収納されており、先端部のコロ(コロの直径はやはりプローブの露出長より大きい)によって搬送されてくる紙を押さえて下流側に受け流すように作用するのでシャッターの上部に紙が侵入することは防止されている。
【0068】
このプローブ保護シャッターは図9(B)に示すようにジャム処理時にセンサケース保持板先端部を持ち上げた際にはシャッターアームは加圧手段の作用によってプローブ保護シャッターを下方に下げるように移動し(このときシャッターアームはセンサケースに開けられた不図示の溝を通って移動する)、シャッターアームはシャッタージョイント部がプローブ開口部の搬送方向下流側端部で停止するように設定(アームの溝による規制でもシャッタージョイントが前方ガイドリブに当接することによる規制でもいずれの方法でも良い)され、それ以降はプローブ保護シャッターは先端部のコロの自重によって鉛直下方を向くように設定されているので、センサケース保持板先端部が図9(C)のように垂直以上に持ち上げられた状態では、プローブシャッターは完全にプローブの開口部を覆い隠すように移動するので、ユーザは無理にシャッターを上方向に持ち上げない限り、プローブ先端部を直接触ることはできなくなる。
【0069】
一方、ジャム処理後にセンサケース保持板先端部を降ろす際には、センサケース保持板先端部に加えられている加圧力がこのシャッターアーム部に作用している加圧力より十分大きいため、搬送平面に接触したシャッター先端部のコロがシャッタージョイント部を押し上げるように作用し、シャッターアーム部はこの力に逆らうほど強く加圧されていないためシャッタージョイント部で折り曲がりながらプローブ保護シャッターは再びセンサケースの搬送方向下流側先端部分に収納されるようになる。
【0070】
本実施例ではこのようにユーザが不用意にプローブを触ることができなくなるので、上記各実施例のプローブ保護構成に加えて用いることにより、どのような条件下でもプローブ先端部が保護されるようになり、実際に使用されるいかなる状況においても十分な性能と耐久性を維持できるようになる。
【0071】
<実施の形態7>
図10は本発明の実施の形態7を示すインクジェット型画像形成装置の断面図である。
【0072】
本実施の形態では、本発明によるS字型表面性検知センサを収納するセンサケースおよびセンサケース保持板を含む構成要素をユニット化した紙表面粗さ検知センサユニット25を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21を構成している。本装置はこの断面構造において給紙トレイ22、インクジェット用給紙ローラ23、紙ガイド24、ピンチローラ対26、記録ヘッド27、プラテン28、排紙ローラ対29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23により給紙トレイ22上の紙はピンチローラ対26部まで搬送され、ピンチローラ対26部の動作によって必要な送り分だけ紙がプラテン28部まで搬送され、対向する記録ヘッド27によりその送り分の領域の紙上に画像を形成した後、ピンチローラ対26部の動作によって順次送り出され、記録後の紙は排紙ローラ対29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。
【0073】
本実施の形態では、この給紙ローラ対23部とピンチローラ対26部の間の紙ガイド24部の対向位置に本センサユニット25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対26部まで搬送するまでの間の紙表面を搬送することによりその紙の表面粗さ又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突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。
【0074】
尚、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及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欠点がある。
【0075】
これに対し、本発明の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。
【0076】
<実施の形態8>
図11は本発明の実施の形態8を示すサーマルヘッド型画像形成装置の断面図である。
【0077】
本実施の形態では、本発明によるS字型表面性検知センサを収納するセンサケースおよびセンサケース保持板を含む構成要素をユニット化した紙表面粗さ検知センサユニット25を用いて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。本実施例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、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド34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及び紙搬送ローラにより紙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、インクリボン33とガイド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と共にヘッド部まで搬送され、ヘッド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紙表面に転写することによりその紙上にインク画像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。
【0078】
本実施の形態では、少なくともガイド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ガイド部34の対向位置に本センサユニット25を配置し、プリント動作初期の給紙部から紙先端部を上記ニップ部まで搬送するまでの間の紙表面を搬送することによりその紙の表面粗さ又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上、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。
【0079】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、圧電素子部を有するプローブの固定端部をシート材表面の搬送方向に直角且つ搬送平面に平行に配置された固定軸に回転可能に固定し、前記プローブ先端部を該固定軸を中心とした円周方向且つ搬送方向と逆方向に加圧する加圧手段を用いて前記シート材表面に当接させながら搬送することにより、前記圧電素子部に前記シート材表面の凹凸及び摩擦係数に応じた強度の振動及び衝撃による歪を誘起して電気信号を発生させ、該電気信号強度差を基に前記シート材表面の表面性を識別する表面性識別装置において、前記プローブは前記圧電素子表面及び前記プローブ先端部の保護機能と前記プローブ先端部へ前記シート材を滑らかに導くためのシート材ガイド機能と識別に不要な前記プローブ先端部の過剰変位を抑制するストッパー機能を有するセンサケースに収納されるようにし、前記センサケースは識別に必要な搬送平面からの基準高さに該センサケースを保持するセンサケース保持板に固定され、該センサケース保持板の搬送方向上流側端部は保持板用回転軸に回転可能に固定され、該センサケース保持板の下流側端部は該保持板用回転軸を中心に開閉可能で前記基準高さを維持するように保持板高さ規制部材に保持板加圧手段によって加圧当接され、該保持板加圧手段の加圧強度P1と前記プローブ先端部を加圧する前記加圧手段の加圧強度P2の大小関係はP1≫P2となるように設定され、前記シート材搬送手段は該センサケース保持板の下流側端部を閉じた状態では前記シート材の搬送方向と逆方向への移動を禁止し、該センサケース保持板の下流側端部を開いた状態では前記シート材を搬送方向と逆方向のいずれの方向への移動も可能とするシート材移動方向規制手段を有することによって、実際に使用される状況においても十分な性能と耐久性を維持できるようになるという効果が得られる。
また、さらにこのセンサケース自体を前後に回転可能に固定し、プローブ先端部の両サイドに紙押さえコロを設け、また、ジャム処理時にユーザが触れる可能性のある状態ではプローブ表面が保護シャッターでカバーされるように構成したため、どのような条件下でもプローブ先端部が保護されるようになり、実際に使用されるいかなる状況においても十分な性能と耐久性を維持できるようになるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の実施の形態1に係る表面性識別装置の断面図、
(B)は正面図、
(C)は紙搬送状態の断面図、
(D)はジャム発生状態の断面図
である。
【図2】従来の電子写真方式の画像形成装置の断面図である。
【図3】(A)は従来のS字型表面性検知センサの紙搬送路断面図、
(B)は上面図
である。
【図4】(A)はS字型表面性検知センサの紙搬送路下流側で紙がジャムした場合の断面図、
(B)はS字型表面性検知センサの紙搬送路に先端カール紙が侵入した場合の断面図、
(C)はS字型表面性検知センサの紙搬送路上流側で紙がジャムした場合の断面図、
(D)は紙先端にヘコミが発生場合の上面図
である。
【図5】(A)は本発明の実施の形態2に係る紙表面性識別装置の断面図、
(B)はセンサ保持板持ち上げ状態断面図、
(C)はセンサ保持板下げ落とし状態断面図
である。
【図6】(A)は本発明の実施の形態3に係る紙表面性識別装置の断面図、
(B)はセンサ保持板持ち上げ状態断面図、
(C)はセンサ保持板下げ落とし状態断面図
である。
【図7】(A)は本発明の実施の形態4に係る紙表面性識別装置の断面図、
(B)はセンサケース持ち上がり状態断面図
である。
【図8】(A)は本発明の実施の形態5に係る紙表面性識別装置の断面図、
(B)は上面図、
(C)はセンサ保持板持ち上げ状態断面図
である。
【図9】(A)は本発明の実施の形態6に係る紙表面性識別装置の断面図、
(B)はセンサ保持板持ち上げ途中状態断面図、
(C)はセンサ保持板持ち上げ完了状態断面図
である。
【図10】本発明の実施の形態7に係る紙種検知装置付きインクジェットプリンタの断面図である。
【図11】本発明の実施の形態8に係るサーマルヘッドプリンタの断面図である。
【符号の説明】
1 帯電ローラ
2 感光ドラム
3 露光手段
4 現像器
5 トナー
7 記録材
10 転写ローラ
12 定着器
15 S字型表面性検知センサ
15c プローブホルダー
15c’ ストッパー突起
15e プローブ回転軸
15g センサ保持板
15g’ 転写上ガイド兼用センサケース保持板15g’
15h 搬送平面板
15i 保持板回転軸
15j センサケース用回転軸
16 センサケース
16a センサケース上カバー
16b 前方ガイドリブ
16c 後方ガイドリブ
16d サイドガイドリブ
17 弾性上方向ストッパー
18 弾性下方向ストッパー
19 紙押さえコロ
19’ コロアーム
20 プローブ保護シャッター
20a シャッタージョイント
20b シャッターアーム
20c シャッターアーム回転軸
20d シャッター先端コロ
21 インクジェットプリンタ
27 記録ヘッド
30 サーマルヘッドプリンタ
33 インクリボン
32 サーマルヘッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface property identification device for identifying a difference in surface frictional resistance of a measured object, a difference in surface roughness and a surface material as a cause thereof, and a heating device and an electrophotographic printer equipped with this device The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, an ink jet printer, a thermal head printer, a dot impact printer, a facsimile, or 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 apparatuses such as printers, copiers, and facsimile machines that use this method, a toner image is formed on a recording material by electrostatic image forming means using toner as a developer, and then the recording material is heated and heated by fixing means. The toner image is melted and fixed under pressure to form an image.
[0003]
In addition, other devices such as printers, copiers, and facsimiles using an ink jet system use ink as a developer and use a number of nozzles having minute orifices utilizing mechanical or thermal reactions. 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, other apparatuses such as printers, copiers, and facsimile machines using a thermal transfer method use an ink ribbon as a developer and use a thermal head to transfer ink from the ink ribbon to the recording material by means of image forming means. 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. 2 shows the basic configuration of a printer that employs an electrophotographic system as a specific example of these.
[0009]
That is, FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a conventional printer. In this printer, the surface of the photosensitive drum 2 is uniformly charged to a predetermined polarity by the charging roller 1 and then exposed by an exposure means 3 such as a laser. Only the area where the photosensitive drum 2 is exposed is neutralized to form a latent image on the photosensitive drum 2. The latent image is developed by the toner 5 of the developing device 4 to be visualized as a toner image. That is, the toner 5 of the developing device 4 is frictionally charged with the same polarity as the charging surface of the photosensitive drum 2 between the developing blade 4a and the developing
[0010]
On the other hand, a
[0011]
In order to electrostatically attract the toner 5 on the photosensitive drum 2 and move it to the
[0012]
Finally, the
[0013]
In addition, since the deposits such as toners having different polarities remain slightly on the surface of the photosensitive drum 2 after the toner image transfer, the surface of the photosensitive drum 2 after passing through the transfer nip portion is the surface of the photosensitive drum 2 by the cleaning container 10. After the adhering matter is scraped off and cleaned by the
[0014]
The above-described components of the charging roller, the photosensitive drum, the developing container, and the cleaning container have a relatively short replacement cycle. Therefore, a cartridge replacement type apparatus that can be replaced in units of the
[0015]
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 constructed by abutting has been used. However, as a method with higher heating efficiency, a surface of a heat resistant resin film having a low heat capacity is processed into a cylindrical shape instead of the heat fixing roller. A film heating type fixing device is used in which a fixing film on which a release layer is formed is used and a ceramic heater is brought into contact with and heated from the inside of the fixing nip portion of the film.
[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.
[0018]
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.
[0019]
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 and switches 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.
[0020]
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.
[0021]
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, it is necessary for the user to perform an operation for causing the printer to recognize the paper type in advance for the paper having different surface properties.
[0022]
Also, in the apparatus adopting the thermal transfer method, the amount of power required differs between the case where the recording material used is smooth paper and the case of rough paper. However, since the thermal resistance is large, the transferability of the ink is lowered and the density is insufficient.
[0023]
As described above, in all current apparatuses, excessive temperature, ink, and power are consumed to prevent image quality deterioration due to the surface roughness of the recording material, and image quality is deteriorated. In order to prevent this, it is necessary to switch these conditions according to the surface roughness of the recording material, but at present, complicated methods used in methods and some devices that force the user to change settings In addition, only optical sensors that require signal processing have been considered, leading to a significant increase in cost.
[0024]
For this reason, several proposals have been made so far for detecting the roughness of the surface of the recording material and changing the image forming conditions according to the detection result. Examples of the detection principle capable of detecting the recording material surface roughness include 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.
[0025]
However, the above 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 transport direction. However, only one configuration is shown in which one end is fixed and the downstream end abuts against the oblique transport direction so as not to be opposed to the diagonal conveyance direction. It was difficult.
[0026]
For this reason, in order to dramatically improve the surface property discrimination performance and make it practical with a detection method using a piezoelectric element, the author newly studied the sensor probe shape and mounting configuration, and applied the tip to the probe tip. A structure that allows the contact portion to vibrate on the transport plane in the front and rear directions in the transport direction is provided, and the tip contact portion is set at an angle that bites into the measurement surface against the transport direction, resulting in extremely high discrimination performance. As a configuration that realizes such a structure at the lowest cost without impeding paper conveyance, a probe having an S-shaped side surface formed by bending a strip-shaped sheet metal twice is fixed to a rotating shaft for rotation. The S-shaped surface
[0027]
More specifically, as shown in FIG. 3 (A), this sensor has an S-shaped
[0028]
By using the S-shaped surface
[0029]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the above configuration showed good discrimination and paper transportability at the basic examination level, there was still an incomplete part to actually use this sensor incorporated in the apparatus. Each figure in FIG. 4 shows such a malfunction that occurs in actual use.
If paper jams downstream of the sensor:
FIG. 4A is a schematic diagram for explaining a failure situation when the paper is jammed in the process after passing through the sensor, and shows the jammed paper jammed in front of the sensor. If you try to pull out the paper in the direction of the arrow in the figure to remove the jammed paper, the leading edge of the deformed jammed paper will be caught on the sensor leading edge, and if you continue to pull it out, the sensor leading edge will be deformed, or the piezoelectric element or fixed Risk of damaging the shaft.
When paper with a large curled tip is passed:
If the paper with a large paper curl is passed through the detection part of the sensor as it is, the paper front is greatly bounced up by the curled paper front as shown in FIG. After colliding with the lower part, etc., a large movement occurs, again colliding with the transport plane, causing damage due to direct collision of the piezoelectric element surface part, excessive stretching and bending of the signal line, peeling of the soldered part and its surroundings This increases the risk of generating cracks in the piezoelectric element, and also increases the floating time, thereby reducing the time for transporting the paper surface within a certain period of time, thereby reducing the detection accuracy.
If paper jams upstream of the sensor:
Since this sensor is provided with an S-shaped structure and its fixed end is rotatably fixed, even if the height of the leading edge of the paper entering the sensor is conveyed to a certain extent, the height is S-shaped. If the diameter is lower than the diameter of the lower curved portion, it does not hinder the paper conveyance. However, when the paper leading edge enters beyond the lower curved portion of the S-shape due to an abnormally large curled paper or some paper conveyance failure, FIG. As shown in C), the force that presses the sensor tip downward acts and the rotation of the sensor stops functioning, and the paper advances as it is, leading to a jam and pushing the sensor tip forward, Risk of deformation and damage.
If the paper is weaker than the sensor contact pressure:
If the contact pressure of the sensor is set to be relatively high in order to increase the detection accuracy, depending on the setting value, the sensor setting of the paper after passing may pass when some thin paper such as thin paper is passed There is a risk that local dent deformation as shown in FIG.
It is necessary to consider that problems such as these can occur during actual product use.
[0030]
The present invention has been made in view of the above problems, and the intended process is that the user does not need to select and set the paper type, and no matter what surface roughness is used, good heat treatment and fixing, An object of the present invention is to provide a heating device and an image forming apparatus using the surface property identifying apparatus capable of performing image formation efficiently, preventing failure and improving paper conveyance reliability.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a sheet material conveying means for conveying a sheet material, and a piezoelectric element.PartA probe having a fixed axis arranged perpendicular to the conveyance direction of the sheet material and parallel to the conveyance plane;WithThe fixed end of the probe isFixed shaftThe probe tip is fixed to the probe tip by a pressurizing means that pressurizes the probe tip in a circumferential direction around the fixed axis and in a direction opposite to the conveying direction of the sheet material.PartThe sheet material is conveyed while contacting the surface of the sheet material.MakeBy virtue of this, the vibration due to the vibrations and impacts according to the unevenness of the surface of the sheet material and the friction coefficient is reduced.In the piezoelectric element sectionIn the surface property identification device that induces an electrical signal to identify the surface property of the surface of the sheet material based on the electrical signal intensity difference, the probe includes a protection means for the surface of the piezoelectric element and the probe tip. And a sheet material guide means for guiding the sheet material to the probe tip, and a stopper case for restricting the amount of displacement of the probe tip.The sensor case is fixed to a sensor case holding plate that holds the sensor case at a reference height from the transfer plane necessary for identification, and the upstream end of the sensor case holding plate in the transfer direction is connected to the rotating shaft for the holding plate. A holding plate pressurizing means is provided on the holding plate height regulating member so that the downstream end portion of the sensor case holding plate can be opened and closed around the rotating shaft for the holding plate and maintains the reference height. The pressure relationship between the pressure intensity P1 of the holding plate pressure means and the pressure intensity P2 of the pressure means that pressurizes the probe tip is set so that P1 >> P2, When the downstream end of the sensor case holding plate is closed, the sheet material conveying means prohibits movement of the sheet material in the direction opposite to the conveying direction, and the downstream end of the sensor case holding plate is opened. In the direction opposite to the conveying direction of the sheet material Having a sheet moving direction regulating means also movable in either directionIt is characterized by that.
Further, the present invention comprises a sheet material conveying means for conveying a sheet material, a probe having a piezoelectric element portion, and a fixed shaft that is arranged perpendicular to the conveying direction of the sheet material and parallel to the conveying plane, The probe is fixed by a pressurizing unit that fixes a fixed end of the probe to the fixed shaft so as to be rotatable, and pressurizes the probe tip in a circumferential direction around the fixed shaft and in a direction opposite to the conveying direction of the sheet material. By conveying the sheet material while bringing the tip portion into contact with the surface of the sheet material, the piezoelectric element portion is induced by causing vibration and shock distortion having a strength corresponding to the unevenness and friction coefficient of the surface of the sheet material. In the surface property identification apparatus for generating a signal and identifying the surface property of the sheet material surface based on the difference in electric signal intensity, the probe protects the surface of the piezoelectric element and the tip of the probe. The sensor case is housed in a sensor case having a step, a sheet material guide means for guiding the sheet material to the probe tip, and a stopper means for restricting the amount of displacement of the probe tip. Is fixed to a sensor case holding plate that holds the sensor case at a reference height, and the upstream end of the sensor case holding plate in the transport direction is rotatably fixed to a rotating shaft for the holding plate. The downstream end is capable of being opened and closed about the holding plate rotating shaft and is pressed against the holding plate height regulating member by the holding plate pressurizing means so as to maintain the reference height, and the sensor case The holding plate has a sensor case rotation shaft at the downstream end of the sensor case in the transport direction, and the sensor case is fixed to be rotatable about the sensor case rotation shaft. The upstream end in the transport direction of the case is pressed against the sensor case holding plate by the sensor case pressurizing means, and the pressure strength P3 of the sensor case pressurizing means and the holding plate pressurizing means The magnitude relationship between the pressurizing strength P1 and the pressurizing strength P2 of the pressurizing unit that pressurizes the probe tip is set to satisfy P1 ≧ P3 >> P2, and the sheet material transporting unit holds the sensor case. Even in a state where the downstream end of the plate is closed, the sheet material can be moved in the direction opposite to the conveyance direction, and the sheet material moved in the opposite direction is the downstream end surface in the sheet conveyance direction of the sheet material guide means and the sheet material The sensor case pressurizing means pressurizes the sensor case upstream end so that it can swing up and down around the sensor case rotation shaft in response to the pressure that pushes back the probe tip in the direction opposite to the conveying direction. Strength P3 Is set.
[0042]
By using the surface property identification device having the above characteristics, it is possible to prevent paper conveyance failure and device failure when using a conventional heating device or an image forming device using toner, ink, or ink ribbon, and to be heated. It is possible to improve the detection accuracy of the surface characteristics of the recording material and the recording material, and to improve the reliability when optimizing the control conditions of each apparatus according to each surface property.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0044]
<Embodiment 1>
1A to 1D are a cross-sectional view, a front view, a cross-sectional view of a paper conveyance state, and a cross-sectional view of a jam occurrence state, respectively, of the surface property identification apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1A, the same elements as those shown in FIG.
[0045]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the upper portion of the S-shaped surface
[0046]
The main dimensions of each of the above components are: a probe having a width of 4 mm, a dimension of an opening in which the probe moves up and down is 6 mm × 6 mm, a length of the flat part of the probe is 15 mm, and a thickness of 0.2 mm. The element has a size of 3 mm × 6 mm and is bonded to a position 2 mm away from the end of the first bent portion of the flat portion toward the fixed end. The tip of the probe is pressurized with a force of 10g, and the sensor case holding plate is holding down the tip with a force of 2kg, which is two orders of magnitude stronger than this. The higher the tip is lifted, the greater the pressure.
[0047]
In the above configuration, as shown in FIG. 1 (A), the
[0048]
The probe housed in the sensor case having the above shape is such that when the paper is not present in the detection unit, the probe tip is pressed against the transport plane by a pressing means (not shown) and at the same time, the bottom surface of the probe holder. Is also in contact with the lower stopper inner wall PL provided at the downstream corner of the rear guide rib, and even if an external force is applied to push the probe tip downward, the probe tip will sink below the transport plane. Things are prevented.
[0049]
On the other hand, as shown in FIG. 1C, when the paper is passed and the probe tip is flipped up, even if the paper tip is largely curled as in the conventional example, this configuration is used. Then, the paper tip curled by the action of the rear and side guide ribs is corrected so as to be lowered to the minimum gap height necessary for detection (0.5 mm in this embodiment) and guided to the tip of the probe. At most, it can be pushed only by the leading edge of the paper with this gap height, and it is prevented that the paper is flipped up more than necessary. Even if such a configuration still causes a strong jump, the probe sheet metal plate is positioned at the position of the upper stopper inner wall PH on the inner wall on the downstream side in the transport direction inclined obliquely of the upper cover that also protects the surface of the piezoelectric element. Since the metal surface of one bent part gradually contacts and suppresses the excessive rotation of the probe while suppressing the generation of a large noise signal at the time of contact, it is possible to prevent damage to the surface of the piezoelectric element and suppress unnecessary movement of the probe. Become. At that time, the dimensions of each member are set so that the position of the probe tip that stops instantaneously is always stored inside the front, rear, left, and right guide ribs. It is also possible to prevent the tip portion from being deformed by the action of.
[0050]
Further, in this configuration, as shown in FIG. 1D, when the paper jams on the downstream side of the sensor, the second half of the paper or the next paper collides one after another toward the stopped paper leading end as shown in the figure. In this state, the opening of the sensor case of the present configuration is 10 mm × 10 mm or less. Since there is only a small hole, there is almost no danger that the tip of the probe will be pushed up by paper, and in the unlikely event that the accumulated paper pressure is high enough to cause deformation of the probe or sensor case, As described above, the downstream end portion of the holding plate is opened upward with the axis on the upstream side in the conveying direction as the center so as to release the pressure of the paper, so that deformation and damage on the sensor case side can be completely prevented. Further, the jammed paper accumulated in this portion can be easily removed by opening and closing the front end portion of the sensor holding plate.
[0051]
In this configuration, the opening / closing operation of the front end portion of the sensor case holding plate and the pressure release mechanism of the pre-transfer conveying
[0052]
<Embodiment 2>
5A, 5B, and 5C are a sectional view, a sensor holding plate lifted state sectional view, and a sensor holding plate lowered state sectional view, respectively, of the paper surface property identification device showing Embodiment 2 of the present invention. is there. In FIG. 5A, the same elements as those shown in FIG.
[0053]
In the present embodiment, as shown in FIG. 5 (A), while using a sensor having substantially the same shape as in the first embodiment, the lower stopper inner wall PL and the upper stopper inner wall PH in the sensor case of the first embodiment. An elastic
[0054]
With the above configuration, in this embodiment, the durability of the sensor and the reliability of the detection signal can be further improved. In this embodiment, rubber is used as the elastic material, but it goes without saying that other buffer materials such as maltoprene and shock absorbing gel may be used.
[0055]
<
6 (A), (B), and (C) are a sectional view, a sensor holding plate lifted state sectional view, and a sensor holding plate lowered state sectional view, respectively, of the paper surface property identification
[0056]
In the present embodiment, as shown in FIG. 6 (A), while using a sensor having substantially the same shape as in the first embodiment, instead of the upper stopper inner wall PH of the first embodiment, stoppers are provided above and below the
[0057]
<Embodiment 4>
7A and 7B are a cross-sectional view and a sensor case lifting state cross-sectional view, respectively, of the paper surface property identification device showing Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 7A, the same elements as those shown in FIG.
[0058]
In the present embodiment, as shown in FIG. 7A, a sensor case rotating shaft 15j is newly provided at the downstream end in the transport direction of the sensor case while using a sensor having substantially the same configuration as in the third embodiment. The sensor case is rotatably fixed on the sensor case holding plate via the rotating shaft, and the upstream end in the transport direction is pressed against the surface of the sensor holding plate with a force of 1 kg by a pressing means (not shown). Has been. By using the sensor configured as described above, when the paper jams on the downstream side in the conveyance direction of the sensor and the jammed paper is forcibly pulled out on the upstream side in the conveyance direction as shown in FIG. The pull-out pressure mainly acts on the arcuate surface facing the downstream side of the conveyance direction of the lower guide rib of the sensor case, and a part of this pressure is separated into components in the direction in which the upstream end of the sensor case is lifted upward by the action of the arc shape. When the pressure separated upward becomes higher than the pressure of the pressurizing means of the sensor case, the upstream end of the sensor case transport direction is lifted as shown in this figure, and it rotates around the rotation axis. The tip of the probe works to escape from the jam paper pull-out path, so even if you try to pull out the jammed paper in the opposite direction of the transport direction, Most force does not act on the parts, it is possible to prevent damage or deformation of the probe tip.
[0059]
At this time, the magnitude relationship of the pressure strength of each member is
“Pressure means strength of sensor holding sheet metal> Pressure means strength level of sensor case >> Pressure means strength of probe”
Therefore, at the level of the upward pressure that the probe receives from the paper during normal detection, the sensor case and sensor case holding plate act as an almost fixed rigid body for the probe. The effect is almost negligible.
[0060]
<Embodiment 5>
FIGS. 8A, 8B, and 8C are a cross-sectional view, a front view, and a sensor case lift-up cross-sectional view, respectively, of the paper surface property identification device according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 8A, the same elements as those shown in FIG.
[0061]
In this embodiment, as shown in FIGS. 8A and 8B, the
[0062]
In the above drawings, the paper pressing roller according to the present embodiment is applied to the configuration in which the rotation shaft is provided only on the sensor case holding plate. However, the paper pressing roller according to the present embodiment is configured according to the fourth embodiment. Needless to say, the present invention may be applied to a configuration in which a rotating shaft is provided at the downstream end of the sensor case. At this time, the paper jammed on the downstream side in the probe transport direction is to be pulled out upstream. However, the roller always comes into contact with the jammed paper to be pulled out first and presses the jammed paper down to facilitate upstream paper movement, so that the force of the jammed paper that is pulled out is less likely to act directly on the probe tip. Thus, deformation of the probe tip and sensor damage can be prevented more safely.
[0063]
In addition, the roller is pressed against the transport plane to sufficiently suppress the paper flutter and tip curl, so the probe tip is purely uneven on the paper surface. It becomes easy to detect and the detection accuracy can be improved.
[0064]
In addition, the roller of this embodiment is always at a position lower than the lowest point of the probe tip by a distance t when the tip of the sensor case holding plate is lifted as shown in FIG. 8C by setting the movable range of the arm. The lowermost point of the roller is positioned so that when the tip of the sensor case holding plate is lowered, it always comes into contact with the transport plane first from the roller. Even if the probe is dropped after being lifted up, the probe will come into contact with the transfer plane after the roller collides and alleviates the impact before the probe tip hits the transfer plane. Deformation of the probe tip and sensor damage can be prevented.
[0065]
<Embodiment 6>
FIGS. 9A, 9B, and 9C are a cross-sectional view, a cross-sectional view of the sensor case in the middle of lifting the sensor case, and a cross-sectional view in the completed state of lifting the sensor case, respectively, illustrating Embodiment 6 of the present invention. . In FIG. 9A, the same elements as those shown in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals.
[0066]
In the present embodiment, as shown in FIG. 8A, a
[0067]
In a normal state, the
[0068]
As shown in FIG. 9B, this probe protection shutter moves so as to lower the probe protection shutter downward by the action of the pressurizing means when the front end of the sensor case holding plate is lifted during jam processing ( At this time, the shutter arm moves through a groove (not shown) opened in the sensor case), and the shutter arm is set so that the shutter joint portion stops at the downstream end in the transport direction of the probe opening (depending on the groove of the arm). Since either the regulation or regulation by the shutter joint coming into contact with the front guide rib may be used), the probe protection shutter is set so as to face vertically downward by the weight of the roller at the tip. In the state where the tip of the holding plate is lifted above the vertical as shown in FIG. Since probe shutter moves completely to cover the opening of the probe, the user is forcibly unless lift the shutter upward, is no longer possible to touch the probe tip directly.
[0069]
On the other hand, when lowering the front end of the sensor case holding plate after jamming, the applied pressure applied to the front end of the sensor case holding plate is sufficiently larger than the applied pressure acting on the shutter arm, so The contact roller at the front end of the shutter acts to push up the shutter joint, and the shutter arm is not pressurized enough to resist this force, so the probe protection shutter is transported again to the sensor case while it is bent at the shutter joint. It comes to be accommodated in the tip portion on the downstream side in the direction.
[0070]
In this embodiment, since the user cannot carelessly touch the probe in this way, the probe tip can be protected under any conditions by using it in addition to the probe protection configuration of each of the above embodiments. Thus, sufficient performance and durability can be maintained in any actual use situation.
[0071]
<
FIG. 10 is a sectional view of an ink jet image forming
[0072]
In the present embodiment, a paper surface roughness
[0073]
In this embodiment, the
[0074]
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 accuracy is required, the cost is likely to increase, and further, the performance is greatly affected by contamination of the optical system.
[0075]
On the other hand, the sensor of the present invention can be constructed at a low cost with a general-purpose member in which sheet metal, piezoelectric elements, etc. are widely used, and the surface of the sensor detection part is automatically cleaned by the paper surface every time paper is passed. In addition, even if dust or dirt adheres to other parts, there is basically no effect on performance, and even if there is any chance, it will be shaken off by vibrations that occur, so there is no need to worry about performance deterioration due to dirt, Excellent in terms of reliability.
[0076]
<Eighth embodiment>
FIG. 11 is a sectional view of a thermal head type image forming
[0077]
In the present embodiment, a paper type detection function is provided using a paper surface roughness
[0078]
In the present embodiment, the
[0079]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the piezoelectric elementPartA fixed end of a probe having a surface of the sheet material is fixed to a fixed shaft that is perpendicular to the transport direction of the sheet material and parallel to the transport plane, and the probe tip is circumferentially centered on the fixed shaft and By using a pressurizing means that pressurizes the sheet material in a direction opposite to the conveying direction, the sheet is conveyed while being brought into contact with the surface of the sheet material. In the surface property identification device that induces distortion due to the electric field to generate an electric signal and identifies the surface property of the sheet material surface based on the electric signal intensity difference, the probe protects the surface of the piezoelectric element and the tip of the probe Sensor having a function and a sheet material guide function for smoothly guiding the sheet material to the probe tip and a stopper function for suppressing excessive displacement of the probe tip unnecessary for identification So as to be accommodated in the over vinegar,The sensor case is fixed to a sensor case holding plate that holds the sensor case at a reference height from the transfer plane necessary for identification, and the upstream end of the sensor case holding plate in the transfer direction rotates around the holding plate rotation shaft. The downstream end of the sensor case holding plate can be opened and closed about the holding plate rotating shaft, and the holding plate height restricting member is held by a holding plate pressurizing means so as to maintain the reference height. The magnitude relationship between the pressure intensity P1 of the holding plate pressure means and the pressure intensity P2 of the pressure means that pressurizes the probe tip is set so that P1 >> P2 The material conveying means prohibits movement of the sheet material in the direction opposite to the conveying direction when the downstream end of the sensor case holding plate is closed, and when the downstream end of the sensor case holding plate is opened. The sheet material is in a direction opposite to the conveying direction. By having the sheet material moving direction regulating means allowing also moving in the direction of the deviation, the effect is obtained that it becomes possible to maintain a satisfactory performance and durability even in a situation that is actually used.
In addition, this sensor case itself is fixed so that it can be rotated back and forth, and paper pressing rollers are provided on both sides of the probe tip, and the probe surface is covered with a protective shutter when the user may touch it during jam processing. As a result, the probe tip is protected under any conditions, and it is possible to maintain sufficient performance and durability in any actual use situation. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a cross-sectional view of a surface property identification apparatus according to Embodiment 1 of the present invention;
(B) is a front view,
(C) is a cross-sectional view of the paper transport state,
(D) is a cross-sectional view of a jam occurrence state
It is.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional electrophotographic image forming apparatus.
FIG. 3A is a sectional view of a paper conveyance path of a conventional S-shaped surface property detection sensor;
(B) is a top view.
It is.
FIG. 4A is a cross-sectional view when the paper jams on the downstream side of the paper conveyance path of the S-shaped surface property detection sensor;
(B) is a cross-sectional view when the leading curled paper enters the paper conveyance path of the S-shaped surface property detection sensor,
(C) is a cross-sectional view when paper jams on the upstream side of the paper conveyance path of the S-shaped surface property detection sensor,
(D) is a top view when dents are generated at the leading edge of the paper.
It is.
FIG. 5A is a cross-sectional view of a paper surface property identification apparatus according to Embodiment 2 of the present invention;
(B) is a sectional view of the sensor holding plate lifted,
(C) is a sectional view of the sensor holding plate lowered
It is.
FIG. 6A is a cross-sectional view of a paper surface property identification apparatus according to
(B) is a sectional view of the sensor holding plate lifted,
(C) is a sectional view of the sensor holding plate lowered
It is.
FIG. 7A is a sectional view of a paper surface property identification apparatus according to Embodiment 4 of the present invention;
(B) is a sectional view of the sensor case lifted up
It is.
FIG. 8A is a sectional view of a paper surface property identification apparatus according to Embodiment 5 of the present invention;
(B) is a top view,
(C) is a sectional view of the sensor holding plate lifted up
It is.
FIG. 9A is a cross-sectional view of a paper surface property identification apparatus according to Embodiment 6 of the present invention;
(B) is a sectional view of the sensor holding plate in the middle of lifting,
(C) is a sectional view of the sensor holding plate lifting completed
It is.
FIG. 10 is a cross-sectional view of an ink jet printer with a paper type detection device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a sectional view of a thermal head printer according to an eighth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Charging roller
2 Photosensitive drum
3 Exposure means
4 Developer
5 Toner
7 Recording material
10 Transfer roller
12 Fixing device
15 S-shaped surface detection sensor
15c probe holder
15c 'Stopper projection
15e Probe rotation axis
15g sensor holding plate
15g 'transfer upper guide and sensor
15h Transport plate
15i Holding plate rotation axis
15j Rotating shaft for sensor case
16 Sensor case
16a Sensor case top cover
16b Front guide rib
16c Rear guide rib
16d Side guide rib
17 Elastic upper stopper
18 Elastic downward stopper
19 Paper roller
19 'roller arm
20 Probe protection shutter
20a Shutter joint
20b Shutter arm
20c Shutter arm rotation axis
20d shutter tip roller
21 Inkjet printer
27 Recording head
30 Thermal head printer
33 Ink Ribbon
32 Thermal head
Claims (15)
前記プローブは、前記圧電素子表面及び前記プローブ先端部の保護手段と、前記プローブ先端部へ前記シート材を導くシート材ガイド手段と、前記プローブ先端部の変位量を規制するストッパー手段を有するセンサケースに収納され、
前記センサケースは識別に必要な搬送平面からの基準高さに該センサケースを保持するセンサケース保持板に固定され、該センサケース保持板の搬送方向上流側端部は保持板用回転軸に回転可能に固定され、該センサケース保持板の下流側端部は該保持板用回転軸を中心に開閉可能で前記基準高さを維持するように保持板高さ規制部材に保持板加圧手段によって加圧当接され、該保持板加圧手段の加圧強度P1と前記プローブ先端部を加圧する前記加圧手段の加圧強度P2の大小関係はP1≫P2となるように設定され、
前記シート材搬送手段は該センサケース保持板の下流側端部を閉じた状態では前記シート材の搬送方向と逆方向への移動を禁止し、該センサケース保持板の下流側端部を開いた状態では前記シート材を搬送方向と逆方向のいずれの方向への移動も可能とするシート材移動方向規制手段を有することを特徴とする表面性識別装置。A sheet conveying means for conveying the sheet material, a probe having a piezoelectric element, and a fixed shaft arranged in parallel at right angles and the transport plane in the conveying direction of the sheet material, the fixed end portion of the probe the rotatably fixed to the fixed shaft, by pressurizing the pressure means in the direction opposite to the conveying direction of the circumferential direction and the sheet material of the probe tip around the fixed shaft, the said probe tip sheet By causing the sheet material to be conveyed while being in contact with the material surface, an electrical signal is generated by inducing distortion in the piezoelectric element portion by vibration and impact having a strength according to the unevenness and friction coefficient of the sheet material surface, In the surface property identification device for identifying the surface property of the sheet material surface based on the electric signal intensity difference,
The probe has a sensor case having protection means for the surface of the piezoelectric element and the probe tip, sheet material guide for guiding the sheet material to the probe tip, and stopper means for restricting the amount of displacement of the probe tip. It is housed in,
The sensor case is fixed to a sensor case holding plate that holds the sensor case at a reference height from the transfer plane necessary for identification, and the upstream end of the sensor case holding plate in the transfer direction rotates around the holding plate rotation shaft. The downstream end of the sensor case holding plate can be opened and closed about the holding plate rotating shaft, and the holding plate height restricting member is held by a holding plate pressurizing means so as to maintain the reference height. The magnitude relationship between the pressurizing strength P1 of the holding plate pressurizing means and the pressurizing strength P2 of the pressurizing means that pressurizes the probe tip is set to satisfy P1 >> P2.
When the downstream end portion of the sensor case holding plate is closed, the sheet material conveying means prohibits movement of the sheet material in the direction opposite to the conveying direction, and opens the downstream end portion of the sensor case holding plate. The surface property identification apparatus according to claim 1, further comprising a sheet material movement direction restricting unit that enables the sheet material to move in any direction opposite to a conveyance direction .
前記プローブは、前記圧電素子表面及び前記プローブ先端部の保護手段と、前記プローブ先端部へ前記シート材を導くシート材ガイド手段と、前記プローブ先端部の変位量を規制するストッパー手段を有するセンサケースに収納され、
前記センサケースは識別に必要な搬送平面からの基準高さに該センサケースを保持するセンサケース保持板に固定され、該センサケース保持板の搬送方向上流側端部は保持板用回転軸に回転可能に固定され、該センサケース保持板の下流側端部は該保持板用回転軸を中心に開閉可能で前記基準高さを維持するように保持板高さ規制部材に保持板加圧手段によって加圧当接されるとともに、前記センサケース保持板は前記センサケースの搬送方向下流側端部にセンサケース用回転軸を有し、前記センサケースは該センサケース用回転軸を中心に回転可能に固定され、前記センサケースの搬送方向上流側端部はセンサケース加圧手段により前記センサケース保持板上に加圧当接されており、該センサケース加圧手段の加圧強度P3と前記保持板加圧手段の加圧強度P1と前記プローブ先端部を加圧する前記加圧手段の加圧強度P2との大小関係はP1≧P3≫P2となるように設定され、且つ、前記シート材搬送手段は前記センサケース保持板の下流側端部を閉じた状態でも前記シート材の搬送方向と逆方向への移動を可能とし、逆方向に移動させたシート材が前記シート材ガイド手段のシート搬送方向下流側端面及び前記プローブ先端部を搬送方向と逆方向へ押し返す圧力に応じて前記センサケース上流側端部が前記センサケース用回転軸を中心に上下に遥動可能となるように前記センサケース加圧手段の加圧強度P3が設定されていることを特徴とする表面性識別装置。 A sheet material conveying means for conveying the sheet material; a probe having a piezoelectric element portion; and a fixed shaft disposed at right angles to the conveying direction of the sheet material and parallel to the conveying plane. The probe tip is fixed to the fixed shaft, and the probe tip is pressed by a pressurizing unit that pressurizes the probe tip in a circumferential direction about the fixed shaft and in a direction opposite to the conveying direction of the sheet material. By causing the sheet material to be conveyed while being in contact with the material surface, an electrical signal is generated by inducing distortion in the piezoelectric element portion by vibration and impact having a strength according to the unevenness and friction coefficient of the sheet material surface, In the surface property identification device for identifying the surface property of the sheet material surface based on the electric signal intensity difference,
The probe has a sensor case having protection means for the surface of the piezoelectric element and the probe tip, sheet material guide for guiding the sheet material to the probe tip, and stopper means for restricting the amount of displacement of the probe tip. Stored in
The sensor case is fixed to a sensor case holding plate that holds the sensor case at a reference height from the transfer plane necessary for identification, and the upstream end of the sensor case holding plate in the transfer direction rotates around the holding plate rotation shaft. The downstream end of the sensor case holding plate can be opened and closed about the holding plate rotating shaft, and the holding plate height restricting member is held by a holding plate pressurizing means so as to maintain the reference height. While being in pressure contact, the sensor case holding plate has a sensor case rotation shaft at the downstream end of the sensor case in the transport direction, and the sensor case is rotatable about the sensor case rotation shaft. The upstream end of the sensor case in the transport direction is in pressure contact with the sensor case holding plate by the sensor case pressurizing unit, and the pressure intensity P3 of the sensor case pressurizing unit and the holding plate Addition The magnitude relation between the pressurized pressure strength P2 of the pressurizing means for pressurizing the probe tip and the pressing pressure strength P1 means is set to be P1 ≧ P3»P2, and, the sheet material conveying means said sensor Even when the downstream end of the case holding plate is closed, the sheet material can be moved in the direction opposite to the conveyance direction, and the sheet material moved in the opposite direction is the downstream end surface in the sheet conveyance direction of the sheet material guide means. And the sensor case pressurizing means so that the upstream end of the sensor case can be swung up and down around the rotation axis for the sensor case according to the pressure that pushes back the tip of the probe in the direction opposite to the conveying direction. A surface property identification device in which a pressure strength P3 is set.
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