JP4944308B2

JP4944308B2 - 表面性識別装置とこれを用いた加熱装置及び画像形成装置

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Publication number: JP4944308B2
Application number: JP2001148715A
Authority: JP
Inventors: 正美竹田
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-05-18
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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の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３（Ａ）に示す。
【０００９】
即ち、図３（Ａ）は従来のプリンタ要部の断面図であり、該プリンタにおいては、帯電ローラ１で感光ドラム２の表面を一様に所定の極性に帯電させた後、レーザー等の露光手段３によって感光ドラム２を露光した領域のみを除電して感光ドラム２上に潜像を形成する。そして、この潜像は現像器４のトナー５によって現像されてトナー像として顕像化される。つまり、現像器４のトナー５を現像ブレード４ａと現像スリーブ４ｂの間で感光ドラム２の帯電表面と同極性に摩擦帯電させ、感光ドラム２と現像スリーブ４ｂが対向する現像ギャップ部においてＤＣとＡＣバイアスを重畳印加し、電界の作用によってトナー５を浮遊振動させつつ感光ドラム２の潜像形成部に選択的に付着させた後、このトナー５を転写ローラ１０と感光ドラム２で形成される転写ニップ部まで感光ドラム２の回転によって搬送する。
【００１０】
一方、画像が記録される紙等の記録材７は、記録材収納箱７’から給紙ローラ対７”によって垂直搬送ローラ対６’まで先端部が給紙された後、この垂直搬送ローラ対６’によって転写前搬送ローラ６まで搬送され、更にこの転写前搬送ローラ６によって転写ガイド板９に沿って予め規定された進入角度で転写ニップ部まで搬送される。この転写前搬送ローラ６から転写ニップ部まで記録材７が搬送されるまでの間には、記録材７がこの領域に搬送されて来るまでに接触した種々の部材との摺擦によって該記録材７の表面が帯電している可能性があるため、静電的記録を行うに際して画像を乱す要因となるこのような不要な帯電を取り除くための除電ブラシ８が搬送中の記録材７の背面側に接するように設けられ、接地されている。
【００１１】
転写部において感光ドラム２上のトナー５を静電的に引き付けて記録材７側に移動させるためにトナー５と逆極性の高電圧が記録材７背面の転写ローラ１０に印加され、記録材７の裏面にトナー５が静電的に引き付けられてトナー像が記録材７に転写されるとともに、記録材７の裏面はトナー５と逆極性に帯電され、転写されたトナー５を保持し続けるための転写電荷が記録材７の裏面に付与される。
【００１２】
最後に、トナー像が転写された記録材７は、加熱回転体１３とニップ部を形成する加圧ローラ１４で構成される定着器１２まで搬送され、ニップ部で予め設定されている定着温度を保持するように加熱回転体１３側に設けられた定温制御手段１６によって定温制御されながら加熱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１１で感光ドラム２表面にカウンター当接されるクリーニングブレード１１ａによって付着物が掻き落とされて清掃された後、次の画像形成に備えて待機する。
【００１４】
以上の工程の中で、画像の定着方式としては熱効率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、図３（Ｂ）に示すような、低熱容量の耐熱性樹脂フィルム１３ｃ’の上に導電性プライマー層１３ｂ’を形成し、更にその表面に離型性層１３ａ’を形成して成る定着フィルム１３’と、その内側のセラミックヒータ１５及びフィルムガイド部材を兼ねるヒータホルダー１３ｄ’と、均一加圧するための金属ステー１３ｅ’で構成される定着フィルムユニット１３’に、加圧芯金１４ｃの上にシリコンゴム層１４ｂとＰＦＡチューブ層１４ａを形成して成る加圧ローラ１４を加圧当接させるフィルム加熱型定着器が用いられるようになっている。
【００１５】
上記フィルム加熱型定着器のセラミックヒータ１５においては、図３（Ｃ）の断面図に示すように、アルミナ等を材料とするセラミック基板１５ａの片面に銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）、ＲｕＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｎ等を材質とした帯状パターンから成る通電発熱体１５ｂが２列で形成されており、その表面は保護ガラス１５ｃで覆われ、発熱体形成面と逆側の面には温度検知手段としてサーミスタ１５ｄが形成されている。
【００１６】
この種のフィルム加熱型定着器は、近年の省エネルギー推進の観点から、従来のハロゲンヒータを内包する円筒状の金属を定着ローラとして用いる熱ローラ方式に比べて熱伝達効率が高く、装置の立上りも速い方式として注目され、より高速の機種にも適用されるようになってきているが、特にこの方式では昇温速度を重視するために定着部の加熱表面の熱容量を小さくする必要があり、結果として加熱面には弾性層を形成することが難しく、硬い加熱面が使用されている。このため、この種の定着方式は、記録材表面の凹凸差によって加熱効率に差が生じ易い構成となっている。
【００１７】
このような定着器を用いたプリンタ等の各種画像形成装置においては、前述のような処理速度の高速化に伴い、紙の種類の違いによって定着性の差が顕著になるという問題が生じており、ユーザが使用しようとする紙種に応じて予め適正な定着モードをユーザ自身がプリンタに入力する必要がある。図４はこのような従来の装置の画像形成工程における定着工程を示すフローチャートであり、ここでは単純に紙種設定として通常の平滑紙と粗い表面を有するラフ紙の２通りの選択を可能とした例を示している。
【００１８】
図４に示すフローチャートにおいては、ラフ紙を選択した場合には通常の紙の定着温度Ｔに対してα分だけ温度を高くして定着するようになっており、プリント信号を受け取ってから各モードの定着温度に達するまでヒータの定格電力上限値でフルパワー加熱し、目標値に達した後は、紙の通紙に伴って奪われる熱量に応じて低下するヒータ温度を一定に維持して定着温度を保つように最後の紙の定着が終了するまで定温制御されるようになっている。
【００１９】
尚、このようなフローチャートによる定着工程の流れは熱ローラ定着器もフィルム加熱型定着器も基本的に同じであるが、後者ではヒータ基板裏の温度を検知して温度制御しているため、連続通紙に伴う定着器全体の蓄熱効果によって加圧ローラ等のヒータ以外の部材による加熱作用が働くようになり、実際の定着ニップ部の温度がヒータの制御温度より高くなる場合が生じる（従って、厳密にはこの方式の定着器における制御温度は定着温度と称するのは適正ではなく、今後、この制御温度を温調温度と称する）。このため、過剰加熱によるホットオフセット（トナーが溶け過ぎて定着フィルム側に一部残留し、その後、紙の不適切な位置に再付着する現象）や多量の水蒸気の発生に伴うトナーの後方飛び散りや紙搬送不良等の弊害を防止する対策として、ヒータの加熱温度を通紙枚数に従って予め定めた割合で段階的に下げる必要があり、このとき、ラフ紙の定着開始温度を通常の紙の定着開始温度より高くするとともに、温度を下げる通紙枚数の量も各紙の特性に応じて個々に適正値を求めて設定している。
【００２０】
図５はこのように段階的に温調温度を下げるように設計された従来の画像形成装置の各紙及び各通紙枚数における温調温度の変化を示すグラフであり、このような設定に従うことによって１分間に１６枚の定着速度を有するフィルム加熱型定着器が実現されている。
【００２１】
しかしながら、このように使用する紙の種類によってその都度定着条件を切り替えるためにユーザにモード選択を強いることはユーザの作業負担の増加になるとともに、選択モードを間違えた場合にはそのプリント分の定着性が不足したり、逆に過剰に加熱して電力を無駄にするとともに高温オフセットによる画像不良が生じたり、定着器のトナー汚染を招く等の可能性があった。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
一方、前記インクジェット方式を採用する装置においては、使用される記録材が平滑紙の場合とラフ紙の場合では必要なインクの量が異なっており、平滑紙で適正なインク量でラフ紙上に画像形成しても紙の厚さ方向にインクが浸透して濃度不足を招いてしまうため、ラフ紙に対してはより多くのインクを吐出する必要がある。このため、現状の装置では、ラフ紙用のインク吐出量を標準の吐出量として用い、平滑紙に対しては常に過剰なインクで画像を形成するままにしていた。
【００２５】
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。
【００２６】
以上のように、現状の装置では何れも記録材の表面粗さによる画像の画質低下を防ぐために余分な温度やインク、電力を消費することになり、これを防ぐためには記録材の表面粗さに応じてこれらの条件を切り替えることが必要であるが、現状ではユーザに設定変更の手間を強いるような方法しか考えられていなかった。
【００２７】
このため、記録材表面の粗さを検知し、その検知結果に応じて画像形成条件を変更して画像形成する装置の提案がこれまでに幾つかなされおり、それらの中で記録材表面粗さに対する検知手段の検知原理を提案したものとして、特開２０００−３１４６１８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。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
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走査方向の上流側で一方の端部を固定され、下流側の先端を斜め走査方向に逆らわないように当接させる構成が示されているだけに留まっており、この内容だけで実際に精度の高い検知を実現することは困難である。
【００２９】
即ち、記録材として実際に使用される平滑紙とラフ紙の表面粗さの差は、通常の測定器として使用される表面粗さ計で測定すると、従来平滑紙と認識してきた紙の表面の凹凸差は最大で１５〜２０μｍ程度、ラフ紙と認識してきた紙の表面の凹凸差は最大で２２〜４０μｍ程度の範囲に収まっており、全体的には両者の間には１５μｍ前後の差しかなく、更にラフ紙寄りの平滑紙と平滑紙寄りのラフ紙の間の差は数μｍ程度しか離れていない。このような微小な凹凸差を直線状のプローブを搬送中の記録材表面に斜めに当接して読み取るためには、
・プローブ先端には数μｍ単位の凹凸に追従可能なように非常に鋭い針状の形状が必要
・一方、装置寿命までに数万枚の記録材との摺擦に耐えられる耐磨耗性やジャム発生時に変形した紙を通紙させても容易に変形しない程度の剛性が必要
・記録材の搬送速度で摺擦してもプローブ部先端が跳ね上がらない程度に強い当接圧が必要
・一方、柔らかな記録材表面の凹凸を潰すことなく追従可能な範囲の軽い当接圧が必要
等の制約が考えられ、これらの矛盾する条件を両立させることは非常に困難であり、少なくとも耐久性や信頼性の観点から針状のプローブは事実上使用できず、或る程度剛性の高いプローブで実現せざるを得ない。このため、実用可能なプローブとしてはより剛性が高く、記録材表面も傷付けにくい薄板状のプローブが考えられ、記録材表面を点ではなく有限の長さを有する辺で走査し、この走査幅で平均化された表面粗さに起因する振動の強弱差で識別する方法が考えられ、特開２０００−３５６５０７公報にはこの種の構成が示されている。
【００３０】
図６に薄板状プローブを用いた表面粗さセンサの構成を示し、図７に薄板状プローブを用いた表面粗さセンサを用いて実際に表面粗さの異なる複数の記録材表面を走査した結果を示す。
【００３１】
図６（Ａ）は表面粗さセンサの上面図、図６（Ｂ）は同表面粗さセンサを走査方向の側面から見た断面図であり、プローブとしては上面から見た形状がＴ字型で断面形状が直線状に構成されている直線型断面プローブ１７を用いている。
【００３２】
この直線型断面プローブ１７は、厚さ０. １５ｍｍのＳＵＳ製Ｔ字型板金１８上に圧電素子１９を接着し、圧電素子側電極１９’と板金側電極１８’を各々はんだ付けし、回転支持軸２０上にＴ字型の長辺部が固定され、短辺部の幅５ｍｍの先端１７’を走査方向下流側で記録材上流側表面と斜め３０°の角度で当接し、不図示のコイル巻きバネを回転支持軸２０に設け、装置のフレームを固定端としてセンサ先端部に３ｇ〜１０ｇ重の加圧力が掛けられるように構成されている。
【００３３】
直線型断面プローブ１７は、紙との摺擦によって板金先端部１７’に生じる上下方向の振動（厳密にはセンサ先端部が描く円弧状軌跡を往復する振動であり、紙搬送性を無視して走査面に垂直に近づけてセンサを当接させれば振動中の水平成分を増すことはできるが、この従来構成ではセンサ先端部が紙と完全に接触できる位置は初期当接位置の１点のみであり、その位置で摺擦されてセンサ先端部が跳ね上げられた後には紙搬送に伴う水平成分の外力は作用し難くなるため、走査方向の振動成分は紙搬送性を犠牲にしても余り増加せず、基本的に紙表面の凹凸に起因する上下方向の振動成分が支配的であると考えて良い）により板金内部に歪を生じて起電される圧電素子の信号は不図示の増幅回路で４０倍に増幅されて測定器に２ｍｓｅｃ周期（通常のプリンタで処理可能なサンプリング速度）で取り込まれる構成となっている（但し、上記構成において回転支持軸を用いてセンサを加圧固定する構成は前記従来例には記載されておらず、単に反当接側端部を固定する構成しか示されていないが、実際に紙を搬送する際に反当接側端部が完全に固定されていると、余程軽圧に設定しない限り紙搬送の障害となったり、紙表面を傷付ける可能性があり、一方、当接圧が低過ぎると十分摺擦されなくなる等の問題があり、搬送される紙の厚さによってもセンサの接触性が変化してしまうため、実験精度の都合上、本発明の構成の１つである回転時支持軸固定方法を用いている）。
【００３４】
このとき評価した記録材は、図７（Ａ）に示すような平滑度の違いを有するラフ紙と平滑紙（Ａはボンド系のラフ紙、Ｂは標準的に使用される平滑紙、Ｃは表面に波状の凸部が装飾された高級なラフ紙を各々示し、各数字は各種類の紙の坪量を示す）であり、これらの記録材を順番に連続して１４１ｍｍ／ｓｅｃの速度で搬送してセンサを走査させたところ、３ｇ重では信号レベルが低過ぎたため、１０ｇ重で加圧させた際の結果が図７（Ｂ）のグラフである。図７（Ａ）の平滑度の高い紙ほどセンサには振動が発生しにくく、平滑度の低いラフ紙ほどその凹凸に応じて振動が発生し易いと考えられるため、図７（Ｂ）のグラフの信号強度の高低は図７（Ａ）の平滑度の高低と逆の関係になるべきである。
【００３５】
しかしながら、図７（Ｂ）のグラフから分かるように、平滑度が特に高めの紙であるＢ７５やＢ１０５にはややセンサ信号が低くなる傾向はあるものの、全体的には平滑紙とラフ紙の信号強度差が無かったり、逆転したりしており、前述の通り本発明の回転支持軸固定法を用いてセンサと紙との接触性を改善しても、この構成のセンサでは十分な紙の平滑度の差を検出して平滑紙とラフ紙の識別をすることは困難であった。
【００３６】
従って、紙の種類に応じて複数の加熱条件や定着条件或は画像形成条件を設け、これらの条件の切り替えのために使用する紙に応じてユーザがその都度その紙に適したモードを選択しなければならず、このような画像形成装置において、ユーザが設定を間違えた場合やネットワークプリンタで紙の種類が変更されたことを知らなかった場合等に熱処理不足や定着性、濃度等の不足による画像不良を招いたり、逆に過剰に加熱して電力を無駄にするとともに高温オフセットによる画像不良や定着器のトナー汚染を招いたり、余分な現像剤を消費してしまう場合があるという問題があった。
【００３７】
又、上記問題の１つの解決策として既に提案されている記録材の粗さを圧電素子を有する板金を摺擦させることによって粗さの差を振動強度の差として測定し、その結果に基づいて加熱温度や定着温度、画像形成条件等の制御を切り替える方式において、単純に直線型の板金先端を記録剤表面に摺擦させるだけでは十分な振動強度差が検出できず、実用的な平滑紙とラフ紙の識別が不可能である。
【００３８】
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と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。
【００３９】
【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、被測定物の表面に当接する当接部と、弾性的に反り変形する弾性変形部と、が設けられた検知部材と、前記弾性変形部の反り変形量に応じて電気信号を出力する出力部と、を備える検知センサを有し、前記被測定物が移動すると前記当接部が前記被測定物の移動方向に沿って移動可能であり、前記当接部の前記被測定物の移動方向に沿う移動によって前記検知部材の前記弾性変形部が弾性的に反り変形し、前記出力部から出力される電気信号に基づいて、前記検知部材の前記当接部と反対側の端部が固定された前記検知センサに対して移動する前記被測定物の表面性を検知する表面性検知装置において、前記当接部は前記検知部材の先端部に設けられ、前記検知部材の前記弾性変形部と前記当接部の間には、前記被測定物の表面の法線方向及び前記被測定物の移動方向に平行な断面で見て折り曲がった単一の折り曲げ部が形成され、前記被測定物の表面の法線方向及び前記被測定物の移動方向に平行な断面で前記検知部材を見て前記弾性変形部の長さをＬ１’とし、前記折り曲げ部から前記当接部までの部分の長さをＬ２’とすると、Ｌ１’＞Ｌ２’且つＬ２’＞０を満たし、前記弾性変形部における前記検知部材の先端部へ向かう方向は、前記被測定物の移動方向上流から下流に向かう方向であり、前記折り曲げ部から前記当接部までの部分と前記被測定物の表面の前記当接部との当接箇所の下流側の部分とが成す角度をβ１とすると、β１＜９０°を満たすことを特徴とする。
【００４４】
従って、本発明によれば、圧電素子を有するプローブ先端部に設けた走査方向の前後に振動可能な走査方向振動部が任意の表面粗さを有する被測定物表面に当接して走査される際、被測定物表面の凹凸に応じて上下方向に変位及び振動する他に、該被測定物表面の摩擦抵抗差に応じてその先端部が振動する走査方向前後方向への変位量に差が生じ、その変位に基づいて生じる振幅と振動強度及び周波数特性の差が機械的構成によって圧電素子形成部の起電力発生方向への振幅と振動強度及び周波数特性の差として効率良く伝達され、振動の強弱を前記圧電素子形成部で電気信号の強弱に変換して検知し、その強弱及び周波数特性の結果によって被測定物表面の摩擦抵抗差及びその摩擦抵抗差の要因となる表面粗さや表面材質差を識別することが可能となり、測定物表面のミクロな特性差をプローブ先端部のマクロな運動エネルギーに機械的に増幅変換して検知するため、従来の表面の凹凸に応じて検地するだけの方式に比べてＳ／Ｎが大幅に改善され、被測定物表面の微小な凹凸差を簡易に高速で識別することができる。
【００４５】
又、具体的な走査方向振動部の構成として、走査面と直角且つ走査方向と平行な断面から見たプローブ断面形状に少なくとも１箇所以上の折り曲げ部を設け、該折り曲げ部を中心としてプローブ先端を走査方向の前後に部分的に振動可能とし、該プローブ先端端部に走査の障害とならない強度で走査方向に逆らって被測定物表面に食い込む力が作用するように角度及び加圧力を設定し、折り曲げ部を中心としてプローブ先端を走査方向の前後に部分的に振動可能とし、記録材表面の凹凸との衝突による上下方向の振動の他に記録材表面の凹凸差に起因する摩擦抵抗差に応じてより大きな強度差を生じる走査方向前後への振動が誘起されるようになる。これは、プローブ折り曲げ先端部が記録材表面との間に作用する摩擦力によって走査方下流側に押されて変形されるとともに、この変形によってプローブ内部に復元力が誘起され、プローブ材質と変形量に応じた復元力が発生し、摩擦力を上回った時点でプローブ先端は慣性によって一度元の位置を通り過ぎてから元の位置に戻り、以後これを繰り返して振動するものであり、この前後方向への振動強度差は、記録材表面とプローブ先端との接触幅及び加圧力に比例して生じるため、記録材表面のミクロな凹凸によって上下に振動するよりもよりマクロな力を振動源とすることができ、この折り曲げ先端部で発生した振動は、該先端部の剛性を十分に確保しておくことにより、走査方向前後への変位に伴って折り曲げ中心部を上下方向に振動させる作用が働くため、この先端部を加圧力によって押さえ付けられながら他方の端部を固定されている圧電素子形成部を屈曲させる力として作用し、その際に素子内部に生じる歪及び衝撃等の強度差に応じた強弱の電圧信号が発生し、識別信号として検出可能となる。
【００４６】
更に、この折り曲げ部から固定端側までの圧電素子形成部の長さよりも折り曲げ部からプローブ先端までの長さを短くすることによって、プローブ全体を同一材質で構成した際の先端部の剛性確保に寄与するとともに、折り曲げ部が支点として作用し、テコの原理によってプローブ先端の微小な振幅の振動が圧電素子形成部においてより大きな振幅の振動に機械的に増幅される作用を付与することもでき、更にＳ／Ｎが向上する。
【００４７】
又、折り曲げられたプローブ先端は走査の障害とならない強度で走査方向に逆らって被測定物表面に食い込む力が作用するように角度及び加圧力を設定されているため、従来のように走査に連れて密着性が低下することがなく、逆にプローブの復元力が作用する限界点までは走査に伴ってプローブ先端部と被測定物表面との密着強度が増すように作用するため、プローブ先端に被測定物表面を傷付けるような大きな加圧力を作用させなくても被測定物表面とプローブ先端部との密着性を高めて表面摩擦抵抗差をより高感度に検知することができる上、被測定物表面凸部とプローブ先端との衝突強度も高くすることができ、この衝突の衝撃によって瞬間的に大きな起電力を得ることも可能となためにＳ／Ｎが向上する。
【００４８】
更に、前記折り曲げ部を１つ有するプローブを用いる場合、そのプローブの固定端側をプローブ先端より走査方向の下流側に配置することによりシート部材を走査する際のシート部材先端がプローブ先端に乗り上げて走査不良を招くことを防止するように作用させることができ、又、前記折り曲げ部を２つ有するプローブを用いる場合、プローブの固定端側をプローブ先端より走査方向の上流側に配置し、プローブの固定端側に近い第１の折り曲げ部と固定端間に圧電素子を形成し、第２の折り曲げ部の折り曲げ方向を第１の折り曲げ部の折り曲げ方向と逆方向に設定し、第２折り曲げ部の折り曲げ曲率半径又はこの折り曲げ部の中心部と走査面との距離をシート部材の厚みより十分大きな値に設定することにより、シート部材の走査の障害とならず、且つ、折り曲げ部が１つの場合よりもより大きな機械的増幅作用を働かせて更にＳ／Ｎの高い識別信号が得られるよう似することができる。
【００４９】
そして、以上の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、被加熱材や記録材の表面特性に応じて各装置の制御条件を最適化することができる。
【００５０】
【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。
【００５１】
＜実施の形態１＞
図１（Ａ）〜（Ｃ）及び図２（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の断面図、紙表面粗さ検知装置の上面図、紙表面粗さ検知装置の断面図と紙表面粗さ検知装置のプローブの断面図、紙表面粗さ検知装置のプローブ走査時動作説明断面図及び表面粗さ検知比較グラフである。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。
【００５２】
本実施の形態では、図１（Ａ）に示すように、転写前記録材搬送ローラ対６の下流側に紙表面粗さ検知装置１７を設けており、本実施の形態ではこの紙表面粗さ検知装置１７として図１（Ｂ）に示すような構成のものを用いている。この紙表面粗さ検知装置１７は、回転可能な回転軸２０に固定された厚さ０. １５ｍｍのＴ字型ＳＵＳ製板金１８の固定端側と先端側の中央に厚さ０. ２ｍｍ、４×８ｍｍサイズのＰＺＴ等の圧電セラミックから成る圧電素子１９と、この圧電子素子１９を板金１８表面にはんだ付けして不図示の測定系に電気的に接続するためのプラス側信号線１９’とマイナス側信号線１８’で構成されており、図１（Ｃ）に示すように断面形状がＪ字型（又はＬ字型）を有するＪ字型断面形状センサ２１を用いている。
【００５３】
本実施の形態では、図１（Ｃ）に示すように、このセンサ２１の固定端側を先端当接部よりも走査方向上流側に配置しているため、センサ２１の先端部は走査方向に対して逆方向に当接されるＪ字型逆方向当接先端２１’で構成されることになり、各部の詳細は、図２（Ａ）の断面図に示すように、圧電素子形成領域をＬ１、折り曲げ部の曲率半径をＲ１、折り曲げ部からセンサ２１の先端当接部までの領域をＬ２とし、このＬ２の長さがＬ１の長さよりも短くなるように設定している。
【００５４】
具体的には、Ｌ１を１５ｍｍ、Ｌ２を１. ５ｍｍとし、Ｒ１の曲率半径も１. ５ｍｍでその中心角∠γ＝９０°、走査平面に対するＬ１の設定角度差を∠α１＝３０°、Ｌ２の設定角度∠β１＝６０°としており、センサ２１の先端部の当接角度は走査方向（本実施の形態では紙の搬送方向）に対して先端部が紙表面に食い込むようなカウンター方向に設定することによって紙表面性の微妙な差を比較的軽圧の当接圧で検出可能としており、実際にその当接圧は紙搬送を妨げたり、紙表面を傷付ける心配のない不図示の加圧手段（本実施の形態では回転軸に取り付けられたコイル巻きバネの一方の端を装置の筐体に固定し、他方の端を先端側の板金に取り付けているが、同等に作用する錘を用いても良い）による３〜３０ｇ重の加圧力で十分であり、本実施の形態では１０ｇの設定を使用しているが、このように比較的軽圧で設定可能な構成はセンサ２１自体の耐久性の点からも有利な構成となっている。
【００５５】
尚、このようにしてセンサ先端部を紙表面に当接させる際、センサ板金を打ち抜き加工等の製法で作製した際に生じるバリ等の微小な突起が当接先端部に存在すると、この突起に紙表面の繊維が引っ掛けられ、本来平滑な紙であってもラフ紙と同じようにセンサ先端部が変位してラフ紙に近い信号が発生してしまうようになる。
【００５６】
一方、ラフ紙にこのような微小突起を有するセンサを用いても、元々信号レベルは高いため、余り大きなレベルの変化は生じず、結果としてラフと平滑の識別信号差が減少して識別性が低下してしまう危険がある。このため、本実施の形態では、このセンサ先端部にバリ取り用の研磨処理を施しており、同時に先端部に左右両端の角部には半径０. ５ｍｍの丸め処理を施してあり、センサ先端部が何らかの要因で左右どちらかに傾いて当接されても、鋭利な角部によって紙表面の繊維を引っ掛けて異常信号が出るようなことがないように配慮されている。
【００５７】
図２（Ｂ）はこのように設定されたＪ字型センサで紙表面を走査した際のセンサ断面形状の変化を示したもので、センサ先端部が右から左に向かう矢印方向に移動する紙表面によってＬｆの距離だけ下流側に押されると、Ｌ２とＲ１で構成されている部分はその短辺の短さと湾曲構造の作用によってＬ１部の剛性よりも高い剛性を有するため、このＬ２とＲ１部の変形量は比較的小さく、ほほ同一形状を維持したまま当接部の角度が∠β１からより鈍角の∠β１’に立ち上がるため、この変化に伴ってＬ１の反固定端側がセンサの加圧方向に逆らう方向にＦｖの力で矢印方向に持ち上げられる。
【００５８】
その結果、Ｌ１部には下に凸方向の反り変形が誘起され、更にセンサ先端部が下流側に押され続けるうちにＲ１の曲率が緩く（曲率半径が増大する）なる方向に湾曲構造が広げられるが、この変形に伴って板金内部にこの変形を元に戻そうとする復元力が板金自体のばね性に比例する割合で蓄積され、これが不図示の加圧手段による加圧力の作用とともに先端部を元の位置に押し戻そうとして働き、この復元力が紙の搬送力によるセンサの変形許容量を上回った瞬間にセンサ先端部は紙表面を走査方向と逆方向に滑り出し、紙表面との摺擦によって跳ね上げられながら元の位置に戻ろうとする。
【００５９】
ここで、センサ先端部は慣性によって一旦元の位置よりも上流側に戻った後、再び前記工程を繰り返し、結果としてセンサ先端部には復元する度に紙表面との衝突による衝撃を含む振動を生じ、この間にＬ１部にも衝撃が伝達されるとともに上下双方向への反りを繰り返して振動するようになるため、このＬ１部に形成されている圧電素子に衝撃と変形による歪が生じて十分な起電力が発生するようになり、パルス状に振動する電気信号が得られる。このとき、これらの振動の強度は紙がセンサ先端部をどのくらい強く押してＬ１部を大きく変形させることができるかの強さに比例しており、この紙がセンサ先端部を押す力の強度は紙表面とセンサ先端部に働く摩擦力の差に比例するため、紙表面が粗いラフ紙は平滑な紙よりもセンサにより強い振動を生じさせることができる。
【００６０】
このことから、逆にセンサをこのように設定して表面粗さの異なる紙を走査することによって、圧電素子から得られる電気信号の強度差を比較することにより紙の表面粗さを識別することが可能となる。
【００６１】
図２（Ｃ）のグラフは以上の構成を用いて図７（Ａ）と同じ平滑度の紙を同じ順番に通紙して評価した結果を示し、明らかに従来例のグラフに比べて紙の平滑度に対応する信号強度及びその密度の相違が顕在化し、平滑度の高い紙に対しては低強度低密度の信号、平滑度の低い紙に対しては対しては高強度高密度の信号を発生する傾向が得られるようになり、これらの相違点を強調する不図示の電気的な信号処理を施すことによって、装置の制御に用いられている不図示のＣＰＵに対して十分に識別可能なレベル差を有する識別信号を与えることが可能となることが分かった。
【００６２】
尚、従来構成と本実施の形態に係る構成差はあくまで本センサがセンサ先端部を折り曲げた湾曲構造を有し、この湾曲を利用して先端部を走査方向に対してカウンター当接可能としている点にあり、この構造上の特徴によって走査方向の変位を圧電素子形成面の垂直方向（起電力発生方向）への変位に機械的に効率良く変換できるため、紙表面の微細な凹凸差を大きな振動強度差に変換可能として識別性が高めれらているのであり、従来のように圧電素子を形成した平坦な板金先端部を紙表面に当接させただけでは上記の効果は得られない。仮にこの従来構成で素子形成面に対して走査方向の紙搬送抵抗力を起電力発生方向に作用させようとすると、そのためには走査面に対して可能な限り垂直に近い角度でセンサ全体を設定する必要があり、その際には紙搬送性が阻害されるとともに、更にセンサを押さえ付ける加圧力の作用方向と紙搬送の作用方向が反発し合う関係ではなくなるため、加圧力が復元方向に作用せず、板金自体のばね性による復元力だけで振動させなければならず、十分な振動強度差が得られなくなり、識別性も不十分となる。
【００６３】
又、上記内容では振動の強度差のみを評価対象としているが、装置内部に周波数解析回路を設けることが可能な場合には、各紙に対する本センサの出力信号の周波数解析を行うことにより、各紙後とに異なる周波数スペクトル波形を比較することでも紙の表面性を識別することは可能である。最も単純な例としては、本実施の形態の形状及びサイズのセンサでは主な共振周波数が５００Ｈｚあたりに存在するが、この共振周波数の周辺でラフ紙に対してはスペクトル波形の持ち上がりが顕著化するのに対して、平滑紙の場合にはほぼフラットな波形のままとなる傾向の差がある。
【００６４】
尚、上記紙搬送性に対する影響という点からは本実施の形態の構成でも紙先端部がセンサ先端部にそのまま搬送されてくるとカウンター方向に向いている板金先端のカーブに紙が巻き込まれて容易にジャムを生じてしまう。このため、本実施の形態の構成においては、紙先端部がセンサの検出位置を十分通過するまではセンサ先端部を回転指示軸を回転中心として紙搬送面から５ｍｍ上方に離間した状態で待機させ、紙先端が検出位置を通過した後、紙表面に降ろす不図示のセンサ先端離間手段が設けられており、この手段によってセンサ先端が紙表面と接触した後、信号を読み出すようなシーケンスとなっている。
【００６５】
以上の特徴を有する本センサを、本実施の形態に係る電子写真方式のレーザビームプリンタ内部の図１（Ａ）に示す位置に設けることによって、プリンタが自動的に使用される紙の表面性を判断して各表面性に応じた定着温度や連続通紙時の温調切り替えシーケンスで定着を行うことができるようになるため、従来のようにユーザが紙を判別して各紙に適した定着温度や連続通紙時の温調切り替えシーケンスを選択する手間を省き、又、ユーザの判断ミスで不適切な定着条件が選択されて定着後の画像が定着不足となるような不具合の発生を防止することができる。
【００６６】
更に、現状の装置ではユーザに頻繁に定着条件切り替えの手間を掛けさせたくないため、或る程度のラフ紙はより使用頻度が高い平滑紙と同一条件で定着させることができるように本来の平滑紙に対して必要十分な定着温度よりもやや高めに温度を設定（即ち、普段平滑な紙を使用しているときにユーザが明確にラフ紙と認識できないようなややラフな紙が万一使用されても定着不足を招かないように配慮）したが、このことは一般に使用頻度の高い平滑紙を定着させるときにも常に必要以上の熱エネルギーを余分に消費させていたことになり、省エネルギーの観点からは好ましくない状況であった。
【００６７】
しかしながら、本センサをこの装置に取り付けて自動識別させると、平滑な紙には必要十分な最適定着温度で定着し、ややラフな紙に対してはその紙に対して必要十分な最適定着温度で定着させることが可能となるため、これまでに最も多く使用されてきた平滑紙で余分に消費されてきた熱エネルギーを節約できるようになり、全世界規模でこの差の影響を考えると大規模な省エネルギー効果を得ることも可能となる。
【００６８】
尚、本センサを用いて定着条件を切り替える際の切り替え方としては、
（Ａ）単純にラフと平滑の２値に分類するための１つの閾値を設定する方式。
【００６９】
→この場合、紙種が不明な初期状態はラフ紙定着用の温度設定を行い、センサの検知後に、
（Ａ−１）その紙がラフ紙と判断された場合はそのままの定着温度及び連続通紙に対する温調シーケンスで定着を実行。
（Ａ−２）その紙が平滑紙と判断された場合は定着温度を平滑紙定着用温度まで低下させ、連続通紙に対する温調シーケンスも平滑紙定着用のシーケンスに切り替える。
というようにラフ紙を優先的に扱う方が万一の誤検知によりラフ紙を低温で定着させて定着不良の画像を形成する危険を避けることができ、反応速度の点でも最初に低い温度を設定しておいてからセンサがラフ紙と検知した後に必要な温度まで昇温させるには時間が掛かり過ぎて性能低下させる可能性があるため、このように設定しておく方が有利である。
【００７０】
一方、逆に平滑紙をラフ紙と誤検知してもプリント動作初期から本センサの検知時点までの短時間のみエネルギーを余分に消費するだけの被害に止めることができる。
（Ｂ）ラフ度を複数の段階に分類するための複数の敷値を設ける方式。
【００７１】
→例えば表面粗さを「平滑、ラフ、非常にラフ」の３段階に分類した場合、
（Ｂ−１）平滑とラフに対しては上記（Ａ）のように設定。
（Ｂ−２）非常にラフと検知された場合のみ定着温度を更に高い専用温度に切り替え、連続通紙に対する温調シーケンスも専用のシーケンスに切り替える（又は定着速度やスループットを低下させる）。
【００７２】
これにより、上記（Ａ）で紙種が不明な状態の初期設定定着温度で非常に粗いラフ紙を対象としなくて済むようになるため、この間に消費されるエネルギー及びラフ紙の定着に消費されるエネルギーを更に節約でき、非常にラフな紙の定着性も十分に確保できるようになる。尚、この方式においては、この他にも表面が非常に平滑な特殊紙やＯＨＰ用紙等の樹脂シートに対して「非常に平滑」という分類を追加することにより、この種の紙に対してより低い温度での定着が可能となり、エネルギーの節約を更に促進できるようになる。
【００７３】
又、特に平滑な樹脂シートに対しては熱の伝達・吸収・保温性が良過ぎるため、従来構成で装置を高速化していくと連続定着させた際に定着後排紙トレイ上で高い温度を維持し易くなる上、十分に冷却する時間も無くなり、連続定着されたシート同士が重なった際に表面に形成されたトナー像が溶けてシート同士を結合してしまうという不具合を招く危険があったが、本方式の設定によってこの種のシートに対しても必要最小限の低温定着が可能となるため、この種の不具合の発生も防止できるようになる。
（Ｃ）ラフ度を複数の段階に分類するための複数の閾値を設ける方式。
【００７４】
→（Ｂ）の方式を更に発展させ、特定の閾値を設けず、得られた検知信号を予め定められた制御に代入して木目細かく制御する。
等の方式があり、分類を少なくするほどコストダウンや信頼性を向上させることができ、一方、詳細に分類するほど前記省エネルギー効果をより高めることができる。
【００７５】
＜実施の形態２＞
図８（Ａ），（Ｂ）と図９（Ａ），（Ｂ）は各々本発明の実施の形態２を示す紙表面粗さ検知装置の上面図、紙表面粗さ検知装置の断面図と紙表面粗さ検知装置のプローブ走査時動作説明断面図及び表面粗さ検知比較グラフである。
【００７６】
図８（Ａ）においは図１に示したと同一要素には同一符号を付しており、本実施の形態では、図８（Ａ）に示すように、実施の形態１とほぼ同一形状のセンサを用い、図８（Ｂ）に示すように、センサ全体の設定方向を逆にして走査方向に対して下流側に固定端、先端当接部を上流側を配置したカウンター設定Ｊ字型断面形状センサ２２を用いており、この設定によってセンサ先端部は走査方向に対して順方向当接にされたＪ字型順方向当接先端２２’で構成されることになる。
【００７７】
本センサ２２の各部の詳細寸法及び角度は実施の形態１と同様であるが、設定方向が逆向きのため、図９（Ａ）に示すように、この先端部だけで判断するとセンサ先端は走査方向に対して順方向の当接状態になっている。このセンサ先端部の当接角度で実施の形態１と同様に走査方向（本実施の形態では紙の搬送方向）に対して先端部が紙表面に食い込むような作用を生じさせるため、本実施の形態ではセンサ２２の固定端部と先端部を結ぶ直線と下流側走査平面との成す角度∠δが∠δ＜９０°の条件を満たすようにセンサ２２全体の当接角度を設定しており、この設定であれば固定端部の回転軸を中心とした時計回りの回転方向に加圧されている板金先端部の上流側角部が紙表面に食い込みながら走査可能となり、紙表面の微小な凹凸差を精度良く、且つ、比較的軽圧の当接圧で検出可能としており、実際にその当接圧は実施の形態１と同じ１０ｇに設定しているが、紙表面を傷付けることなく（先端部の表面処理は実施の形態１と同様に研磨）、十分な検知信号レベルを確保することができ、センサ２２自体の耐久性の点からも有利な構成となっている。
【００７８】
図９（Ｂ）はこのように設定されたＪ字型センサ２２で紙表面を走査した際のセンサ断面形状の変化を示したもので、センサ先端部が右から左に向かう矢印方向に移動する紙表面によってＬｆの距離だけ下流側に押されると、Ｌ２とＲ１で構成されている部分はその短辺の短さと湾曲構造の作用によってＬ１部の剛性よりも高い剛性を有するため、このＬ２とＲ１部の変形量は比較的小さく、ほほ同一形状を維持したまま当接部の角度が∠β２からより鋭角の∠β２’に沈み込むため、この変化に伴ってＬ１の反固定端側がセンサ２２の加圧方向にＦｖ’の力で矢印方向に引き下げられる。その結果、Ｌ１部には上に凸方向の反り変形が誘起され、更にセンサ先端部が下流側に押され続けるうちにＲ１の曲率が大きく（曲率半径が減少する）なる方向に湾曲構造が縮められるが、この変形に伴って板金内部にこの変形を元に戻そうとする復元力が板金自体のばね性に比例する割合で蓄積されて先端部を元の位置に押し戻そうとして働き、この復元力が紙の搬送力によるセンサ２２の変形許容量を上回った瞬間にセンサ先端部は紙表面を走査方向と逆方向に滑り出し、紙表面との摺擦によって跳ね上げられながらに元の位置に戻ろうとする。
【００７９】
ここで、センサ先端部は慣性によって一旦元の位置よりも上流側に戻った後、再び前記工程を繰り返し、結果としてセンサ先端部には復元する度に紙表面との衝突による衝撃を含む振動を生じ、この間にＬ１部にも衝撃が伝達されるとともに上下双方向への反りを繰り返して振動するようになるため、このＬ１部に形成されている圧電素子に衝撃と変形による歪が生じて十分な起電力が発生するようになり、パルス状に振動する電気信号が得られ、実施の形態１の場合と同様の原理でセンサ２２をこのように設定して表面粗さの異なる紙を走査することによって、圧電素子から得られる電気信号の強度差を比較することにより紙の表面粗さを識別することが可能となる。
【００８０】
図９（Ｃ）のグラフは本実施の形態の構成を用いて図７（Ａ）と同じ平滑度の紙を同じ順番に通紙して評価した結果を示しており、局所的に不規則に発生しているレベルの高いノイズ成分を除くと明らかに従来例のグラフに比べて紙の平滑度に対応する信号強度及びその密度の相違が顕在化し、平滑度の高い紙に対しては高強度高密度の信号、平滑度の低い紙に対しては対しては低強度低密度の信号を発生する傾向が得られるようになり、ノイズ成分の影響を抑制し、これらの相違点を強調する不図示の電気的な信号処理を施すことによって、装置の各種制御に用いられている不図示のＣＰＵに対して十分に識別可能なレベル差を有する識別信号を与えることが可能となることが分かった。
【００８１】
本実施の形態の構成を用いることにより、実施の形態１と同様の識別性能が得られるとともに、本実施の形態の構成ではセンサ先端部自体は走査方向に対して順方向の角度で当接されているため、紙先端部がセンサ２２の検知位置に侵入してきてもセンサ先端部をそのまま前記加圧力で走査面に当接させたまま走査することが可能であり、実際に紙厚６５μｍの薄紙を通紙させても紙先端の変形や搬送不良等の弊害は発生せず、加圧力を３０ｇ重に強化しても問題ないことを確認している。
【００８２】
又、この特徴から本センサ２２を搬送中の紙の先端通過タイミングを検知する紙先端検知センサとして用いることも可能である。即ち、センサ当接位置で待機している本センサ２２はそのままの静止状態では装置全体の僅かな振動ノイズや電気的ノイズによる微弱な電圧レベルのノイズ信号が出力されているだけであるが、搬送されてきた紙先端が本センサ２２に衝突した瞬間にセンサ２２にはノイズレベルより桁違いに大きなパルス状信号が発生するため、少なくとも紙と紙が通過する間の紙間時間以上の間ノイズレベルの信号が出ている状態から最初に桁違いの大きなパルス状信号が発生した瞬間に紙先端がセンサ当接位置に進入したという判断が可能であり、この瞬間を紙先端検知信号として処理することによって各画像形成要素の作動時間を決めることができるため、従来の紙先端検知センサとして用いられてきたフォトインタラプタのような光学式のセンサを用いる必要がなくなり、本センサ１つで紙質と紙先端の検出の両機能を低コストで実現する事が可能となる。
【００８３】
＜実施の形態３＞
図１０（Ａ），（Ｂ）と図１１（Ａ），（Ｂ）及び図１２（Ａ），（Ｂ）は各々本発明の実施の形態３を示す紙表面粗さ検知装置の上面図、紙表面粗さ検知装置の断面図と紙表面粗さ検知装置のプローブの断面図、紙表面粗さ検知装置のプローブ走査時動作説明のための断面図と本実施の形態に用いた紙の平滑度比較グラフ、表面粗さ検知比較グラフである。
【００８４】
図１０（Ａ）においては図１に示したと同一要素には同一符号を付しており、本実施の形態は、図１０（Ｂ）から明らかなように、実施の形態１，２のＪ字型断面形状と異なり２つの折り曲げ湾曲部で構成され、走査方向に対して上流側に固定端、先端当接部を下流側に配置したＳ字型断面形状センサ２３を用いており、この設定によってセンサ２３全体が走査方向に対して順方向設定、且つ、センサ先端部も搬送される紙の進入を邪魔しない順方向の角度で当接しながら、紙表面に対しては先端部の上流側角部が走査方向に対して逆方向食い込みながら当接されるＳ字型当接先端２３’を有することを特徴としている。
【００８５】
各部の詳細は図１１（Ａ）の断面模式図に示すように、圧電素子形成領域をＬ１、固定端側から見て最初の折り曲げ部の曲率半径をＲ１、折り曲げ部からセンサ先端当接部までの領域をＬ２とし、このＬ２の長さはＬ１の長さよりも短くなるように設定し、その先に設けられた第２の折り曲げ部の曲率半径をＲ２、折り曲げ部からセンサ先端当接部までの領域をＬ３とし、このＬ３の長さはＬ２の長さよりも更に短くなるように設定されている。具体的には、Ｌ１を１３．５ｍｍ、Ｌ２を５．０ｍｍ、Ｌ３を１．５ｍｍとし、Ｒ１の曲率半径は０. ５ｍｍでその中心角は１６０°、Ｒ２の曲率半径は２．０ｍｍでその中心角は１２０°、走査平面に対するＬ１の設定角度差を∠α３＝３０°、Ｌ３の設定角度∠β３＝６０°である。
【００８６】
尚、Ｌ２及びＬ３部は必ずしも直線である必要はないが、Ｌ２部が直線である場合の走査平面に対する角度は、Ｒ１寄りの端部を中心として水平面からプラス方向に３０°未満、マイナス方向に−６０°未満程度が本構成の実用範囲であり、本実施の形態ではほぼ水平に設定されている。一方、Ｌ３部は当接角度が保たれればＲ２の円弧の端部をそのまま先端として用いても良い。
【００８７】
又、当接圧については、回転軸を中心として回転する円周の接線方向に加圧力が作用するようにコイル巻きバネを設けることにより、センサ先端部に２０ｇ重の加圧力が加えられている。
【００８８】
図１１（Ａ）から明らかなように、上記構成で設定されたセンサのＲ１先端部とセンサ当接先端部を結ぶ直線Ｌｘと下流側走査平面との間には∠εの角度が形成され、本構成ではセンサ全体が回転軸を中心として回転方向に逃げてしまうほど強い力がセンサ先端部に作用しない限り、Ｒ１は仮想的に固定端として作用するため、この∠εが∠ε＜９０°を満たす範囲にある限り、センサ先端部には実施の形態２のカウンター配置したＪ字型センサと同様に走査方向に逆らって紙表面に先端上流側角部を押し付ける作用が働き、先端を紙表面に食い込ませながら走査することによって、紙表面性の微妙な差を比較的軽圧の当接圧で検出可能としている。
【００８９】
特に、本センサはその構造の特徴により、ミクロな観点からは湾曲部が仮想的に支点として作用するため、センサ先端部の短辺に生じる微小変位が２つの湾曲部を介してＬ１部に伝えられる間にテコの作用によってより大きな変位としてＬ１部の長辺に伝えられる機械的増幅作用があり、一方、マクロな観点からは、図１１（Ｂ）に示すように、実施の形態１，２と同様にセンサ先端部が紙との間に働く摩擦力によって走査方向下流側に変形されると、∠εはより大きな角度に立ち上がり、このとき、Ｒ１から下の構造部は短辺と湾曲構造で構成されていてＬ１部の長辺部よりも剛性が高いため、不要な変形に力を吸収される（作図上ではＲ１から下の長さを長くするほどＬ１部の変形を大きくできるが、均一な厚さの同一部材を用いる限り、過剰にこの長さを長くすると剛性が低下して変形し易くなり、走査方向への変位及び振動強度がこの部分で吸収されて識別性が低下するため、スペース効率の観点からも上記の設定が好ましい）ことなく先端部に作用する力を効率良くＲ１先端部を持ち上げる力に変換することができ、これによってＬ１部を反り変形させて圧電素子内部に強い歪みを誘起して大きな信号を取り出すことができる。
【００９０】
尚、マクロな変位に対しても本センサは実施の形態１に比べて先端そのものは順方向当接であるために下流側により変形し易く、実施の形態２のように下流側に固定端がないため、センサ全体の下流側への振動範囲もより広くなるため、実施の形態１，２の場合よりもより大きな変形が可能であり、この特性によってより大きな摩擦抵抗を有する紙に対してより大きな信号を発生することが可能となるため、結果として識別性能が更に向上する。
【００９１】
以上の本センサの構造上の特徴により、図１２（Ａ）に示すような平滑度の異なる紙を交互に通紙させてその識別信号を評価した結果、図１２（Ｂ）に示すような信号波形が得られ、実施の形態１，２の結果に比べて信号レベル全体が高くなるとともに、ラフ紙と平滑紙の間の信号レベル差が大幅に拡張され、紙表面の識別性能が格段に高く改善されていることが分かった。
【００９２】
尚、以上の各実施の形態においては、センサ先端部を上面から見た平面方向の形状は図１３（Ａ）に示すように先端が走査方向と直交する方向にフラットで、左右の角部のみ丸め加工を施した形状の板金を用いている。
【００９３】
本発明のセンサの検知方式はあくまで被測定物表面の当接面内で平均化された表面摩擦抵抗の差を機械的に振動強度差に変換して識別しており、従来の表面粗さ測定装置に用いられているような針状の鋭い先端を有するプローブを用いると逆に平滑紙でもその表面の紙繊維に先端部が引っ掛かり易くなり、被測定物表面を傷付ける可能性があると同時に信号強度が不要に増大してラフ紙の信号との区別が困難となり、識別性能が低下してしまう。この傾向は走査速度が速くなるほど大きくなるため、逆に本発明のセンサは従来方式では検知できないような高速走査でも識別できる利点がある。このため、本方式で摩擦抵抗を調整するために当接部の先端形状を変化させる必要が生じたとしても、先端部に鋭い角部を設けるべきではなく、もし設けたとしてもその角度は鈍角に収める必要がある。
【００９４】
実際に図１３（Ｂ）のような１２０°の角度のクサビ型で先端に丸め処理を施した場合の識別信号は上記フラット先端形状の場合と大差なかったが、図１３（Ｃ）に示すように６０°の角部を設けると平滑紙に対する信号が不要に増大して識別性は大幅に低下してしまい、図１３（Ｄ）のように鋭角の角部の数を増やして１つの角部に掛かる荷重を分散させても改善困難であった。
【００９５】
一方、センサの先端部の固定精度が不十分であったり、使用中に変動して走査方向に対する直交性の維持が確実でない可能性がある場合には、先端部が左右に傾いて角側に荷重が集中して識別性が低下する可能性があるため、図１３（Ｅ）に示すような先端全体を予め滑らかな円弧状に加工する方法が有利である。
【００９６】
＜実施の形態４＞
図１４（Ａ），（Ｂ）は各々本発明の実施の形態４を示す紙表面粗さ検知装置の断面図であり、本図においては図１０に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００９７】
本実施の形態では、図１１（Ａ）ではセンサ板金先端部を折り曲げた折り曲げ曲面先端２４、図１１（Ｂ）ではセンサ板金先端部を打ち出して表面側に部分的に突出させた打ち出し曲面先端２４’等の機械的加工を施した先端構造を用いている。これらの加工により金属表面の表面性をそのまま利用して当接面の形成が可能となり、板金全体のプレス加工時に同時形成することも可能であるため、板金作製時に先端当接部を後加工によって必要な粗さまで研磨する手間を省くことができる。
【００９８】
特に、図１１（Ａ）では折り曲げた板金の左右断面部の当接面側にバリ等の微小突起が存在すると平滑紙の識別性が低下する可能性は残るが、図１１（Ｂ）では打ち出した曲面が左右に存在し得るバリ等の微小突起よりも大きく当接面表面から突出するような大きさに加工することによりこれらの懸念要素を解消することが可能である。但し、この場合にはこの打ち出し突出量が大き過ぎると不連続な面で紙表面を摺擦することになるため、紙先端部を変形させたり、搬送性を劣化させる危険があり、その突出量を適正な範囲に収めるか、連続した面を残しながら突出させるような加工方法が必要であり、同時に突出量や突出位置のばらつきも高精度に抑える必要がある。
【００９９】
本構成では金属切断面のバリ等の微小突起が紙繊維を引っ掛けて平滑紙に対して不要な信号を発生させる危険を防止できるようになるが、逆にその走査方向に対する曲率半径が余り大き過ぎるとラフ紙に対する識別性も低下してしまうために適度な鋭さも必要であり、その曲率半径は実際の加工技術上の制約も考慮して０. ０５〜０. ３ｍｍ程度に収めることが好ましい。
【０１００】
尚、以上のように本実施の形態の研磨の必要の無い金属曲面で当接させる方法としては上記の２例に限定されるものではなく、これらの他にも先端部を３次元的に加工する等、他の形状や加工方法も考えられることは当然であり、基本的に金属曲面を利用する点では全て同じで、それらの中で製造コストが安価で加工精度が高い方法を選択すれば良い。
【０１０１】
＜実施の形態５＞
図１５は本発明の実施の形態５を示す紙表面粗さ検知装置の断面図であり、本図においては図１０に示したと同一要素には同一符号を付している。
【０１０２】
本実施の形態では、センサ板金先端部に研磨処理や前記実施の形態４のような加工を行う代わりに所望の表面性や耐久性を有する材質で被覆した表面被覆先端２５を用いている。
【０１０３】
本実施の形態では、ポリイミドテープを先端部に貼り付けた構成となっており、これにより板金先端部を研磨することなくテープの表面性を用いて平滑紙の識別性を向上させることが可能となっている。この先端部の被覆方法としては本実施の形態のテープ貼りの他、コーティング、ディッピング、蒸着、メッキ処理等の他の方法を用いても良く、被覆する材質としてもフッ素樹脂、高密度ポリマー樹脂等の他の樹脂材料や金属、セラミック、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の無機材料等、先端部に付与させたい特性及び強度に応じて必要な材料を選べば良い。但し、樹脂材料等の絶縁性材料で帯電し易い材質を使用する場合には装置の構成によってセンサと紙表面との摺擦強度が強くなった場合に紙側を不要に帯電させて後の転写工程において転写不良を招く危険があるため、必要に応じて帯電防止処理を施す必要がある。
【０１０４】
＜実施の形態６＞
図１６は本発明の実施の形態６を示す紙表面粗さ検知装置の断面図であり、本図においては図１０に示したと同一要素には同一符号を付している。
【０１０５】
本実施の形態では、センサ板金先端部を圧電素子形成部の板金と別部材で構成した別体型先端２６を用いている。本実施の形態では、ＰＯＭ（ポリアセタール）で構成された先端樹脂プローブを用いてフラットな圧電素子形成部の板金に接着しており、この樹脂形成時にはプローブ先端部に必要な立体的形状と表面性を付与させている。
【０１０６】
本実施の形態の構成でセンサを作製することにより、センサ先端部に必要な形状と表面性及び材質を容易に付与・選択できるようになるとともに、前記各実施の形態のようにＪ字やＳ字等の立体的な形状に板金を加工してから圧電素子形成部を形成する際には専用の加工台が必要であったが、本実施の形態では圧電素子形成部をフラットな板金表面に別途形成しておくことが可能となるため、圧電素子形成工程の量産性を向上することができる。
【０１０７】
尚、本実施の形態のプローブ材質としては、より耐摩耗性の高い樹脂材料やセラミックの他に金属材料も当然使用可能であり、プローブ形状に加工された複数の板金をタンブリング処理や化学処理によってそれらの端面をまとめて滑らかに研磨処理した後、圧電素子形成板金と接着や圧着又は溶接によって一体化することも可能である。
【０１０８】
＜実施の形態７＞
図１７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。
【０１０９】
本実施の形態では、本発明による紙表面粗さ検知センサとしてＳ字型断面形状センサ２３を用いて紙種検知機能付きインクジェットプリンタ２７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２８、インクジェット用給紙ローラ２９、紙ガイド３０、ピンチローラ３１、ピンチローラ対向搬送ローラ３１’、記録ヘッド３２、プラテン３３、排紙ローラ３４、拍車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給紙ローラ２９により給紙トレイ２８上の紙をピンチローラ３１部まで搬送され、ピンチローラ３１部の動作によって必要な送り分だけ紙がプラテン３３部まで搬送し、対向する記録ヘッド３２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３１部の動作によって順次送り出し、記録後の紙は排紙ローラ部で挟持搬送され、全体の画像形成が終了した後、最終的に排紙されるように構成されている。
【０１１０】
本実施の形態では、この給紙ローラ２９部とピンチローラ３１部の間の紙ガイド３０部の対向位置に本センサ２３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３１部まで搬送するまでの間の紙表面を走査することによりその紙の表面粗さ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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
又、汚れの付着強度が強く、通常の検知時の振動レベルでは汚れを振り落とせないような場合には、図１８に示すようにセンサ２３の読み出し回路の増幅回路３５に接続されている信号配線部に切替スイッチ３６と交流電圧印加手段３６’を設け、任意の非検知期間に交流電圧印加手段に接続を切り替えることにより、圧電素子形成部を任意の強度及び周波数で強制振動させて汚れを効率的に振り落とせるように調整することも可能であり、本センサ２３では５Ｖ振幅の電圧をこのセンサ２３の共振周波数付近の５００Ｈｚの周波数で印加することにより少ない電力で効率的にセンサ２３を強制振動可能とし、センサ２３表面に付着した汚れを効率的に除去することができる。
【０１１４】
＜実施の形態８＞
図１９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。
【０１１５】
本実施の形態では、本発明による紙表面粗さ検知センサとしてＳ字型断面形状センサ２３を用いて紙種検知機能付きサーマルヘッドプリンタ３７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３８、一対のインクリボン搬送ローラ３９、サーマルヘッド４０、ヘッド対向板兼紙搬送ガイド４１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はヘッド対向板兼紙搬送ガイド４１と給紙側のインクリボン搬送ローラ３９のニップ部まで搬送され、インクリボン３９とガイド４１の間に挟持された後、インクリボン３８に密着したままインクリボン３８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３８上のインク層３８ａ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３８ｂ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。
【０１１６】
本実施の形態では、少なくともガイド４１部と給紙側のインクリボン搬送ローラ３９のニップ部より手前のガイド部４１の対向位置に本センサ２３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走査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。
【０１１７】
【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、被測定物表面に当接して走査することにより該被測定物表面の表面性を識別するプローブを備える表面性識別装置において、前記プローブに、当接側先端部が走査方向への変形と復元を繰り返して振動可能な走査方向振動部と、該走査方向振動部と固定側端部との間に設けられた圧電素子形成部と、走査時に被測定物表面の摩擦抵抗差に応じて前記走査方向振動部に生ずる走査方向への変形量差と振動強度差及び衝撃強度差を機械的に伝達して前記圧電素子形成部の起電力発生方向への変形量差と振動強度差及び衝撃強度差を誘起する機械的構造部を設け、前記圧電素子形成部に生じる電気信号の強弱を被測定物の表面摩擦抵抗の差として検知するようにしたため、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が可能と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に係る画像形成装置の断面図、（Ｂ）は表面粗さ検知装置の上面図（Ｃ）は同表面粗さ検知装置の断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の実施の形態１に係る表面粗さ検知装置のプローブの断面図、（Ｂ）はプローブ走査時の動作説明断面図、（Ｃ）は表面粗さ検知結果比較グラフである。
【図３】（Ａ）は従来の画像形成装置の断面図、（Ｂ）は従来例フィルム加熱定着器の断面図、（Ｃ）は従来のフィルム加熱定着器のヒータの断面図である。
【図４】従来の定着制御工程を示すフローチャートである。
【図５】従来の紙種及び通紙枚数による温調設定変更図である。
【図６】（Ａ）は従来の表面粗さ検知装置の上面図、（Ｂ）は同検知装置の断面図である。
【図７】（Ａ）は評価紙の平滑度比較グラフ、（Ｂ）は従来の表面粗さ検知装置を用いた表面粗さ検知結果比較グラフである。
【図８】（Ａ）は本発明の実施の形態２に係る表面粗さ検知装置の上面図、（Ｂ）は同表面粗さ検知装置の断面図である。
【図９】（Ａ）は本発明の実施の形態２に係る表面粗さ検知装置のプローブの断面図、（Ｂ）は同プローブ走査時の動作説明断面図、（Ｃ）は表面粗さ検知結果比較グラフである。
【図１０】（Ａ）は本発明の実施例の形態３に係る表面粗さ検知装置の上面図、（Ｂ）は同表面粗さ検知装置の断面図である。
【図１１】（Ａ）は本発明の実施の形態３に係る表面粗さ検知装置のプローブの断面図、（Ｂ）は同プローブ走査時の動作説明断面図である。
【図１２】（Ａ）は本発明の実施の形態３において用いた評価紙の平滑度比較グラフ、（Ｂ）は表面粗さ検知結果比較グラフである。
【図１３】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明に係る表面粗さ検知装置のプローブ先端上面図である。
【図１４】（Ａ）は本発明の実施の形態４に係る先端折り曲げ型表面粗さ検知装置の断面図、（Ｂ）は先端打ち出し型表面粗さ検知装置の断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態５に係る表面粗さ検知装置の断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係る表面粗さ検知装置の断面図である。
【図１７】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１８】表面粗さ検知装置の清掃手段の構成図である。
【図１９】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
１７紙表面粗さ検知装置
１８Ｔ字型ＳＵＳ製板金
１９圧電素子
２０回転軸
２１Ｊ字型断面形状センサ
２２カウンター設定Ｊ字型断面形状センサ
２３Ｓ字型断面形状センサ
２７インクジェットプリンタ
３２記録ヘッド
３６切替スイッチ
３６’ 交流電圧印加手段
３７サーマルヘッドプリンタ
３８インクリボン
４０サーマルヘッド
４２記録ヘッド

Claims

被測定物の表面に当接する当接部と、弾性的に反り変形する弾性変形部と、が設けられた検知部材と、前記弾性変形部の反り変形量に応じて電気信号を出力する出力部と、を備える検知センサを有し、
前記被測定物が移動すると前記当接部が前記被測定物の移動方向に沿って移動可能であり、前記当接部の前記被測定物の移動方向に沿う移動によって前記検知部材の前記弾性変形部が弾性的に反り変形し、前記出力部から出力される電気信号に基づいて、前記検知部材の前記当接部と反対側の端部が固定された前記検知センサに対して移動する前記被測定物の表面性を検知する表面性検知装置において、
前記当接部は前記検知部材の先端部に設けられ、前記検知部材の前記弾性変形部と前記当接部の間には、前記被測定物の表面の法線方向及び前記被測定物の移動方向に平行な断面で見て折り曲がった単一の折り曲げ部が形成され、
前記被測定物の表面の法線方向及び前記被測定物の移動方向に平行な断面で前記検知部材を見て前記弾性変形部の長さをＬ１’とし、前記折り曲げ部から前記当接部までの部分の長さをＬ２’とすると、
Ｌ１’＞Ｌ２’且つＬ２’＞０を満たし、
前記弾性変形部における前記検知部材の先端部へ向かう方向は、前記被測定物の移動方向上流から下流に向かう方向であり、前記折り曲げ部から前記当接部までの部分と前記被測定物の表面の前記当接部との当接箇所の下流側の部分とが成す角度をβ１とすると、β１＜９０°を満たすことを特徴とする表面性検知装置。
被測定物の表面に当接する当接部と、弾性的に反り変形する弾性変形部と、が設けられた検知部材と、前記弾性変形部の反り変形量に応じて電気信号を出力する出力部と、を備える検知センサを有し、
前記被測定物が移動すると前記当接部が前記被測定物の移動方向に沿って移動可能であり、前記当接部の前記被測定物の移動方向に沿う移動によって前記検知部材の前記弾性変形部が弾性的に反り変形し、前記出力部から出力される電気信号に基づいて、前記検知部材の前記当接部と反対側の端部が固定された前記検知センサに対して移動する前記被測定物の表面性を検知する表面性検知装置において、
前記当接部は前記検知部材の先端部に設けられ、前記検知部材の前記弾性変形部と前記当接部の間には、前記被測定物の表面の法線方向及び前記被測定物の移動方向に平行な断面で見て折り曲がった単一の折り曲げ部が形成され、
前記被測定物の表面の法線方向及び前記被測定物の移動方向に平行な断面で前記検知部材を見て前記弾性変形部の長さをＬ１’とし、前記折り曲げ部Ｒ１から当接部までの部分の長さをＬ２’とすると、
Ｌ１’＞Ｌ２’且つＬ２’＞０を満たし、
前記折り曲げ部から前記当接部までの部分と前記被測定物の表面の前記当接部との当接箇所の上流側の部分とが成す角度をβ２とすると、
β２＜９０°を満たし、
前記当接部と前記検知部材の前記当接部の反対側の端部とを結ぶ直線が、前記被測定物の表面の前記当接部との当接箇所の下流側の部分と成す角度をδとすると、
δ＜９０°を満たすことを特徴とする表面性検知装置。
被測定物の表面に当接する当接部と、弾性的に反り変形する弾性変形部と、が設けられた検知部材と、前記弾性変形部の反り変形量に応じて電気信号を出力する出力部と、を備える検知センサを有し、
前記被測定物が移動すると前記当接部が前記被測定物の移動方向に沿って移動可能であり、前記当接部の前記被測定物の移動方向に沿う移動によって前記検知部材の前記弾性変形部が弾性的に反り変形し、前記出力部から出力される電気信号に基づいて、前記検知部材の前記当接部と反対側の端部が固定された前記検知センサに対して移動する前記被測定物の表面性を検知する表面性検知装置において、
前記当接部は前記検知部材の先端部に設けられ、前記検知部材の前記弾性変形部と前記当接部の間には、前記被測定物の表面の法線方向及び前記被測定物の移動方向に平行な断面で見て折り曲がった第１の折り曲げ部と第２の折り曲げ部とが形成され、前記検知部材の先端部に向かって前記第１折り曲げ部、前記第２折り曲げ部の順で設けられており、前記被測定物の表面の法線方向及び前記被測定物の移動方向に平行な断面で前記検知部材を見て前記弾性変形部の長さをＬ１’とし、前記第１折り曲げ部から前記第２折り曲げ部までの部分の長さをＬ２’とし、前記第２折り曲げ部から前記当接部までの部分の長さをＬ３’とすると、
Ｌ１’＞Ｌ２’＞Ｌ３’且つＬ３’＞０を満たし、
前記弾性変形部において前記検知部材の先端部に向かう方向は、前記被測定物の移動方向上流から下流に向かう方向であり、
前記第２折り曲げ部から前記当接部までの部分と前記被測定物の表面の前記当接部との当接箇所の上流側の部分とが成す角度をβ３とすると、
β３＜９０°を満たし、
前記当接部と前記第１折り曲げ部の中央を結ぶ直線と前記被測定物の表面の前記当接部との当接箇所の下流側の部分とが成す角度をεとすると、
ε＜９０°を満たすことを特徴とする表面性検知装置。
前記検知部材の弾性変形部に配置される前記出力部としての圧電素子を前記検知部材が備え、前記圧電素子は前記検知部材の前記弾性変形部の変形量に応じた電気信号を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表面性検知装置。
前記検知センサは、前記被測定物の移動方向に直交する回転軸を備え、前記検知部材は、前記検知部材の前記当接部と反対側の端部が前記回転軸に固定され、前記回転軸を中心として回転可能に設けられ、前記検知部材は前記当接部が前記被測定物の表面に当接するよう加圧されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表面性検知装置。
前記当接部を前記被測定物に当接する当接位置と離れた離間位置との間を移動可能であり、
前記被測定物がシート状部材である場合、前記当接部は、前記シート状部材の先端に当接しないよう前記離間位置にあり、前記シート状部材の先端部が前記当接部に当接しない位置まで前記シート状部材が移動されると前記当接位置に移動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表面性検知装置。
前記当接部の前記被測定物表面に当接する面は曲面であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の表面性検知装置。
前記検知部材は板金で形成され、前記当接部の前記被測定物の表面と接触可能な領域は板金が薄膜で被覆されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の表面性検知装置。
前記検知部材は、前記弾性変形部を備える第１部材と前記当接部を備える第２部材とを一体化して形成された部材であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の表面性検知装置。
前記検知部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段を有し、前記被測定物を検知していない間に前記交流電圧印加手段により前記検知部材に交流電圧を印加することにより、前記検知部材の表面に付着した汚れを前記検知部材を振動させて除去することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の表面性検知装置。
前記被測定物の表面性に基づく摩擦抵抗強度に応じて前記当接部は前記被測定物の移動方向に沿って移動し、前記検知部材は前記当接部の前記被測定物の移動方向に沿った移動量に応じて復元可能に弾性的に変形し、前記検知部材の変形量に基づいて前記被測定物表面の表面性を検知することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の表面性検出装置。
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の表面性検知装置と、前記被測定物としての記録材を搬送する搬送手段と、前記表面性検知装置を通過した前記記録材に画像形成する画像形成手段と、を有し、
前記表面性検知装置の検知結果に基づいて前記画像形成手段の画像形成条件を制御することを特徴とする画像形成装置。
前記画像形成手段は、トナー像が形成された記録材を加熱及び加圧して該記録材上に前記トナー像を定着させる定着手段であり、
前記表面性検知装置の検知結果に応じて前記定着手段の定着温度を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
前記表面性検知装置の検知結果に応じて前記記録材の加熱時間又は加熱処理間隔を変更することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の表面性検知装置と、前記被測定物としての記録材を搬送する搬送手段と、該表面性検知装置を通過した被測定物としての記録材上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、前記表面性検知装置の検知結果に応じて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１乃至１１の何れか一項に記載の表面性検知装置と、前記被測定物としての記録材を搬送する搬送手段と、該表面性検知装置を通過した被測定物としての記録材上にサーマルヘッドを用いてインクリボン上のインクを熱転写させる熱転写式画像形成手段と、前記表面性検知装置の検知結果に応じて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。