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発明の名称 シート材識別装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−22694(P2007−22694A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−203567(P2005−203567)
出願日 平成17年7月12日(2005.7.12)
代理人 【識別番号】100082337
【弁理士】
【氏名又は名称】近島 一夫
発明者 森本 敏嗣
要約 課題
シート材を挟んで衝撃印加部材によって受圧部材に衝撃を印加してシート材の種類を識別するシート材識別装置において、シート材の識別を精度よく行う。

解決手段
衝撃印加部材11、受圧部材12を導電性の部材で構成する。衝撃印加部材11が動作を開始すると、スタートスイッチ17がオフとなり、検知回路19の導通が遮断される。一方、シート材の不在時に衝撃印加部材11が受圧部材12に接触すると検知回路19の導通が再開される。スタート/ストップカウンタ18は、この導通の遮断及び再開の時間を計時することで、衝撃印加部材11の動作開始から受圧部材12に接触するまでの時間を計時する。この時間と、衝撃印加部材11の速度から衝撃印加部材11と受圧部材12との距離を精度よく求めることができる。例えば、距離を補正することで、衝撃力を一定にすることができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
衝撃印加部材が衝突することで印加される衝撃力に基づいて出力する受圧部材を備え、前記受圧部材上にシート材を配設し、前記衝撃印加部材が前記シート材を介して前記受圧部材に衝突した際の前記受圧部材の出力に基づいてシート材を識別するシート材識別装置において、
前記衝撃印加部材及び前記受圧部材を導電性の部材によって構成し、
前記衝撃印加部材の動作開始により導通が遮断され、前記衝撃印加部材が前記受圧部材に接触することにより導通が再開される検知回路と、
導通が遮断されてから導通が再開されるまでの時間を計時する第1の計時手段と、を備える、
ことを特徴とするシート材識別装置。
【請求項2】
前記衝撃印加部材と前記受圧部材との間の距離を調整する距離調整手段を備えた、
ことを特徴とする請求項1に記載のシート材識別装置。
【請求項3】
前記衝撃印加部材が前記受圧部材に接触することにより導通が再開されてから、前記衝撃印加部材が前記受圧部材から離れて導通が遮断されるまでの時間を計時する第2の計時手段を備える、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のシート材識別装置。
【請求項4】
前記受圧部材に対する前記衝撃印加部材の衝撃角度を調整する角度調整手段を備えた、
ことを特徴とする請求項3に記載のシート材識別装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、シート材の識別を行うシート材識別装置に関し、特にシート材に衝撃を加えたときのシート材の出力に基づいてシート材の種類などを識別するシート材識別装置に係る。
【背景技術】
【0002】
複写機,プリンタ,ファクシミリ等の画像形成装置においては、一般に、トナーやインクによって、シート状の記録媒体(シート材)上に画像を形成する。この際、使用されるシート材としては、コピー用紙等の普通紙、普通紙の表面に糊を塗布したコート,アート紙、オーバーヘッドプロジェクター(OHP)の投影用に使用される透明の樹脂フィルムなど、多くの異なる種類のシート材がある。ここで、シート材の種類が異なるとは、シート材の種々の物性、例えば、材質をはじめ、剛性,密度,厚さ,含水量などが異なるもののことをいうものとする。
【0003】
このように種類の異なるシート材に、それぞれ高品質な画像を形成するためには、シート材の種類に合わせて画像形成条件を設定することが望ましい。このため、シート材に画像形成を行う前にそのシート材の種類を自動的に識別できることが望まれる。
【0004】
そこで、シート材を載せた受圧部材に衝撃印加部材を用いて衝撃を印加し、そのときの衝撃がシート材により減衰等をして得られる出力信号のピーク値やピーク数あるいはピーク間の時間間隔により、あらかじめ記憶されているシート材に関する情報と照合して、シート材の識別を行うシート識別装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】特開2004−026486号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述の従来のシート識別装置にあっては、以下のような理由でシート材に安定した衝撃を加えることが困難であり、このため、精度よくシート材を識別することができないという問題があった。
【0007】
その理由は、シート材識別装置自体を製作するときに、組立て誤差によるバラツキが大きく、またシート材識別装置を複写機,プリンタ,ファクシミリ等に組み込む場合にも、衝撃印加部材と受圧部材との距離のズレが大きくなるからである。
【0008】
そこで、本発明は、衝撃印加部材が受圧部材に接触するまでの時間を精度よく検知することにより、衝撃印加部材と受圧部材との間の距離を精度よく検知することができるシート材識別装置を提供することを目的とするものである。なお、衝撃印加部材と受圧部材との距離を精度よく検知することができれば、その検知結果に基づいて、補正等を加えたり、距離を調整したりすることで、シート材を精度よく識別することができるようになる。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1に係る発明は、衝撃印加部材が衝突することで印加される衝撃力に基づいて出力する受圧部材を備え、前記受圧部材上にシート材を配設し、前記衝撃印加部材が前記シート材を介して前記受圧部材に衝突した際の前記受圧部材の出力に基づいてシート材を識別するシート材識別装置において、前記衝撃印加部材及び前記受圧部材を導電性の部材によって構成し、前記衝撃印加部材の動作開始により導通が遮断され、前記衝撃印加部材が前記受圧部材に接触することにより導通が再開される検知回路と、導通が遮断されてから導通が再開されるまでの時間を計時する第1の計時手段と、を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によると、衝撃印加部材及び受圧部材を導電性の部材によって構成されており、検知回路は衝撃印加部材の動作開始により導通が遮断され、また衝撃印加部材が受圧部材に接触することにより導通が再開されるので、この検知回路における導通が遮断されてから導通が再開されるまでの時間を第1の計時手段によって計時することで、衝撃印加部材が動作開始してから受圧部材に接触するまでの時間を精度よく検知することができる。ここで、例えば、衝撃印加部材が自由落下するものである場合には上述の時間から直ちに受圧部材に衝突する瞬間の衝撃印加部材の速度を知ることができる。また、衝撃印加部材からの受圧部材までの距離がわかっている場合には、上述の時間と距離とから受圧部材が衝突する瞬間の衝撃印加部材の速度を知ることができる。そして、また、衝撃印加部材の質量がわかっている場合には、この質量と上述の速度とから衝撃印加部材が受圧部材に衝突する直前の運動量を求めることができる。そして、この運動量を、衝撃力の1つの指標とすることができ、例えば、運動量を同じにすることにより、印加する衝撃力が同じであるとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の図面又は異なる図面において同一の符合を付したものは、同様の構成あるいは同様の作用をなすものであり、これらについては、適宜、重複説明を省略している。
【0012】
<実施の形態1>
図1,図2に、本発明を適用することができるシート材識別装置を示す。ここで、図1は、シート材識別装置の概略構成を模式的に示す図である。また、図2は、シート材識別装置の動作を示すフローチャートである。
【0013】
なお、本発明にかかるシート識別装置とは、シート材の種類自体を識別すること(例えば、光沢紙か普通紙かの識別)はもちろん、同一種類のシート材であっても、その力学的特性(圧縮や撓み剛性)が互いに異なるものであることを識別することをも含むものである。
【0014】
まず、図1を参照して、シート材識別装置の衝撃印加部材11が衝撃印加をするために動作を開始した時間と、受圧部材に接触するまでの時間とにより、衝撃印加部材11と受圧部材12との距離を検知する構成を説明する。
【0015】
シート材識別装置は、衝撃印加手段である衝撃印加部材11と、衝撃力検知手段としてのセンサとして作用する受圧部材12と、筐体からの振動を軽減するためのダンパー15と、それらを保持するセンサ保持台16と、スタートスイッチ17と、START/STOPカウンタ18(第1の計時手段)と、検知回路19とを備えている。上述の受圧部材12は、圧電素子からなるセンサ本体13と、衝撃印加部材11による衝撃が直接、受圧部材12に伝達されないように保護するためのセンサ保護部材14とを有している。
【0016】
ここで、衝撃印加部材11が接触するまでの時間とは、衝撃印加部材11が動作を開始してスタートスイッチ17をOFFしたときから、衝撃印加部材11における衝撃を加える先端が受圧部材12に接触するまでの時間である。なお、センサ本体13がセンサ保護部材14によって保護されていない構成の場合には、衝撃印加部材11が接触するまでの時間とは、衝撃印加部材11がセンサ本体13に接触するまでの時間である。
【0017】
図1に示す衝撃印加部材11は、印加した際の衝撃力を自身で吸収しない非弾性部材を用いることが好ましく、例えば導電性があり、弾性率の低い金属、合金等を用いることが考えられる。衝撃印加部材の駆動源に関しては、速度を容易に補正できるものであれば自由落下によるものでよいし、バネやモータ等を使用したものでもよい。
【0018】
衝撃印加部材11は、受圧部材12に接触するまでの時間を検知する場合には、シート材Pの不在時に受圧部材12に衝撃を加える部材である。また、衝撃印加部材11と受圧部材12との間にシート材Pがある場合には、シート材Pを介して受圧部材12に衝撃を印加する部材である。
【0019】
受圧部材12は、上述のようにセンサ本体13とセンサ保護部材14とを有している。センサ本体13は、衝撃印加部材11による衝撃力を電気エネルギーに変換する部材であり、例えば圧電素子等を用いるとよい。センサ保護部材14は、衝撃印加部材11による衝撃力によって、受圧部材12が破壊されるのを防ぐために、受圧部材12を保護するものである。センサ保護部材14は、衝撃印加部材11と同じく衝撃力を自身で吸収しない非弾性部材であり、導電性があれば、材質的には特に制約されるものではない。
【0020】
ダンパー15は、受圧部材12の検知制度を向上させるべく、プリンタ,複写機,ファクシミリ等の画像形成装置の外部筐体やフレーム(いずれも不図示)からの振動を低減するためのものである。
【0021】
センサ保持台16は、受圧部材12とダンパー15とを保持する台である。
【0022】
スタートスイッチ17は、衝撃印加部材11が保持された状態の間、ONであり、動作を開始した時間にスイッチがOFFされる。
【0023】
検知回路19は、衝撃印加部材11の動作開始により導通が遮断され、また衝撃印加部材11が受圧部材に接触することにより導通が再開される回路である。
【0024】
スタート/ストップカウンタ18(第1の計時手段)は、スタートスイッチ17がOFFされて上述の検知回路19の導通が遮断されるとスタートする一方、衝撃印加部材11が受圧部材12に接触して検知回路19の導通が再開されたときにストップされる。つまり、スタートからストップまでに要する時間を計測する。
【0025】
つぎに図2を参照して、上述構成のシート材識別装置の動作を説明する。
【0026】
例えば画像形成装置の電源の立上げ時などの衝撃印加部材11と受圧部材12との間にシート材P(図1参照)が介在していない時に、衝撃印加部材11が所定の位置に保持されている状態から動作を開始する。衝撃印加部材11の動作開始(図2のS1)によりスタートスイッチ17がOFFされ、スタート/ストップカウンタ18がスタートする。衝撃印加部材11が受圧部材12に向かって動作を開始した後、受圧部材12の表面に接触して衝撃を加えると(S2)、検知回路19が電気的に導通となり、スタート/ストップカウンタ18がストップする。上述のステップS1,S2により、衝撃印加部材11が動作を開始してから、受圧部材12に接触するまでの時間Tを検知する(S3)。これにより、あらかじめ衝撃印加部材11の速度を計算しておくことで、衝撃印加部材11と受圧部材12との距離を検知することでき、常にシート材Pに加える衝撃力が一定であるかどうか検知することが可能となる。
【0027】
以上説明したように、本実施の形態に係るシート材識別装置によれば、例えば画像形成装置に対するシート材識別装置の取付け時や、部材の経時変化や、外的な要因により、衝撃印加部材11と受圧部材12との距離が所定の距離からズレが生じた場合があっても、そのズレを把握することが可能である。そして、このズレに相当する分だけ受圧部材12の出力データに補正を加えたり、また後述するように、衝撃印加部材11と受圧部材12との距離を調整したりすることにより、シート材Pに対して安定した衝撃力を加えることが可能となり、シート材Pの識別を精度よく行うことができるようになる。
【0028】
<実施の形態2>
図3,図4を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置を示す。ここで、図3は、衝撃印加部材11と受圧部材12との接触時間を計測するための概略構成を模式的に示す図である。また、図4は、本実施の形態のシート材識別装置の、シート材不在時における動作を説明するフローチャートである。
【0029】
なお、本実施の形態のシート材識別装置は、上述の実施の形態1の上記実施の形態1のシート材識別装置を一部変更したものであって、図3において図1と同一符号は、同一の部分又は相当する部分を示し、その説明を省略する。
【0030】
まず、図3を参照して、本実施の形態のシート材識別装置における、衝撃印加部材11と受圧部材12との接触時間を計測するための構成を説明する。
【0031】
図3に示すシート材識別装置は、図1で示した衝撃印加部材11と、受圧部材12と、ダンパー15と、センサ保持台16とを備えている。さらにこれに加え、カウンタ(第2の計時手段)20と、検知回路21とを備えている。上述の衝撃印加部材11と受圧部材12とは導電性のある部材のため電気的接点となる。上述のカウンタ20は、衝撃印加部材11と受圧部材12との接触時間を検知するためのものである。ここで、接触時間とは、衝撃印加部材11と受圧部材12の接触により、検知回路21がクローズ(閉鎖)されている間の時間を、カウンタ20が検知する時間である。なお、上述の受圧部材12は、実施の形態1と同様、圧電素子からなるセンサ本体13と、衝撃印加部材11による衝撃が直接、受圧部材12に伝達されないように保護するためのセンサ保護部材14とを有している。
【0032】
図3に示すカウンタ20は、衝撃印加部材11が受圧部材12と接触した瞬間に検知回路21がクローズされることで時間検知を開始する。一方、カウンタ20は、衝撃印加部材11が受圧部材12から離れた瞬間に検知回路21がオープン(開放)されることで時間検知を終了する。
【0033】
つぎに図4を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置の動作を説明する。
【0034】
例えば画像形成装置の電源の立上げ時などの衝撃印加部材11と受圧部材12との間にシート材P(不図示)が介在していない時に、衝撃印加部材11が所定の位置に保持されている状態から動作を開始し(S11)、衝撃印加部材11により受圧部材12に衝撃を加える。衝撃印加部材11と受圧部材12とが接触した瞬間に検知回路21がクローズされ、カウンタ20による、衝撃印加部材11と受圧部材12との接触時間の検知を開始する(S12)。衝撃印加部材11は、受圧部材12に衝撃を加えると、衝撃を加えた向きと反対の向きに反発する力が与えられて、受圧部材12から離れる。この瞬間、検知回路21はオープンとなり、カウンタ20による時間検知が終了する(S13)。
【0035】
以上説明したように、本実施の形態に係るシート材識別装置によれば、衝撃印加部材11が受圧部材12に加える衝撃力を、接触時間と受圧部材12の出力信号から力積として求めることができ、より正確に衝撃力を把握することが可能となり、シート材の識別を精度よく行うことができるようになる。
【0036】
<実施の形態3>
図5,図6を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置を説明する。ここで、図5(a),(b)は、受圧部材12に対する衝撃印加部材11の衝撃角度(相対角度)αが違う場合の説明図であり、図6は、動作を説明するフローチャートである。なお、本実施の形態に係るシート材識別装置は、上述の実施の形態2と同様とする。
【0037】
まず、図5(a)を用いて、受圧部材12の表面に対する衝撃印加部材11による衝撃角度αが、例えば90°の場合と、90°以外(90°未満)の場合を説明する。ただし、衝撃印加部材11が持つ衝撃力は等しいものとする。衝撃角度αが90°の場合と90°以外の場合とでは、衝撃印加部材11の衝突に起因する、受圧部材12及びダンパー15の押し込み量が異なる。ここで、押し込み量とは、衝撃印加部材11が受圧部材12の表面に対して衝撃角度90°で押したときの量をいう。これによると、図9(b)に示すように、衝撃角度αがα<90°である場合には、押し込み量は、衝撃力をF2とすると、F2・sinαということになる。この押し込み量は、受圧部材12と衝撃印加部材11の接触時間に比例する。例えば、衝撃角度αがα=90°のときの接触時間をt1、衝撃角度αがα<90°の時の接触時間をt2とすると、衝撃力F1,F2が等しい場合には、t1>t2となる。また、接触時間は、衝撃角度αが小さいほど、小さくなる。これにより、受圧部材12の出力信号と、衝撃印加部材11と受圧部材12との接触時間を検知することで、シート材Pに加える衝撃力と向きが常に一定であるかどうか検知することが可能となる。ただし、常に衝撃角度が一定であれば、その大きさについては何度であってもよい。
【0038】
つぎに図6を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置の動作を説明する。
【0039】
例えば画像形成装置の電源の立上げ時などの、衝撃印加部材11と受圧部材12との間にシート材Pが介在していないときに、衝撃印加部材11が所定の位置に保持されている状態から動作を開始し(S21)、衝撃印加部材11により受圧部材12に衝撃を加える。衝撃印加部材11と受圧部材12とが接触した瞬間に検知回路21(図3参照)がクローズされ、カウンタ20による時間検知が開始される(S22)。衝撃印加部材11が受圧部材12に衝撃を加えると、衝撃を加えた向き(衝撃角度)と反対の向きに反発する力が与えられて、衝撃印加部材11と受圧部材12とは離れる(S23)。その瞬間に検知回路21はオープンとなり、カウンタ20による時間検知が終了して、接触時間が求まる(S23)。時間検知と同時に得られる受圧部材12出力信号を保持する(S24)。それから、検知された接触時間と受圧部材12の出力信号を、あらかじめ保存している所定値と比較する(S25)。接触時間と受圧部材12の出力信号の双方とも、所定値とほぼ同じ値が得られれば、衝撃を加える側である衝撃印加部材11が衝撃を加える向きと、衝撃を加えられる側の受圧部材12の面との角度が所定の角度範囲内で常に動作しているといえる。
【0040】
なお、上述の所定値は、例えばROMやデータベース(不図示)などにあらかじめ格納されているものである。
【0041】
以上説明したように、本実施の形態に係るシート材識別装置によれば、例えば衝撃印加部材11による衝撃力が著しく異なってしまい、さらに、受圧部材12の表面に衝撃を加える向きが異なっているが、受圧部材12の出力信号は変わらないといったような、実際は、シート材の識別が不可能な状態を検知することが可能となる。これにより、より安定した衝撃をシート材に加えることが可能となり、シート材の識別を精度よく行うことができるようになる。
【0042】
<実施の形態4>
図7,図8を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置を説明する。ここで、図7は、衝撃印加部材11が受圧部材12に接触するまでの時間を検知する構成に、さらにフィードバック機能を追加した構成の模式図である。図8は、動作説明を示すフローチャートである。なお、図7に示すシート材識別装置は、前述の実施の形態1のシート材識別装置の一部を変更したものであり、図7において図1と同一符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
【0043】
まず、図7を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置の、衝撃印加部材11と受圧部材12との接触時間を検知して、結果をフィードバックする構成を説明する。スタート/ストップカウンタ18は、時間検知結果を出力する機構を持ち、高さ調整台22は、フィードバック結果により、センサ保持台16の高さ(したがって、衝撃印加部材11と受圧部材12との距離)を調整する高さ調整手段、及び衝撃角度αを調整する角度調整手段として作用する。なお、高さ調整台22は、高さ調整及び衝撃角度を補正することができれば、その駆動については、電圧、電流、パルス信号等のいずれを採用してもよい。
【0044】
つぎに図8を参照して、本実施の形態に係るシート材識別装置の動作を説明する。
【0045】
例えば画像形成装置の電源の立上げ時などの、衝撃印加部材11と受圧部材12との間にシート材Pが介在していないときに、衝撃印加部材11が所定の位置に保持されている状態から動作を開始する(S31)。同時にスタートスイッチ17がOFFされ、スタート/ストップカウンタ18がスタートをする。衝撃印加部材11が受圧部材12に向かって動作を開始した後、衝撃印加部材11が受圧部材12の表面に衝撃を加えると(S32)、検知回路19が電気的に導通となり、スタート/ストップカウンタ18がストップする。上述のS31,S32により、衝撃印加部材11が動作を開始して、受圧部材12と接触するまでの時間Tを検知する(S33)。それから、あらかじめ保存している所定値と比較する(S34)。接触するまでの時間Tが、所定値とほぼ同じ値であれば(T≒所定値)、衝撃印加部材11と受圧部材12の距離がほぼ一定に保たれていると判断できる(S34のYES)。もし、所定値からのズレが大きければ(S34のNO)、距離が一定に保たれていないと判断され、高さ調整台22に対して結果がフィードバックされる。接触するまでの時間Tが所定値より短ければ、衝撃印加部材11と離れる方向へ、長ければ近づく方向へ高さ調整をする(S35)。
【0046】
このように、本実施の形態に係るシート材識別装置によれば、例えば取付け時や、部材の経時変化や、外的な要因により、衝撃印加部材11と受圧部材12との距離が所定の距離からズレが生じた場合があっても、正確な距離に調整または補正が可能であり、受圧部材12に加える衝撃力をコントロールすることができる。これによって、より安定した衝撃をシート材に加えることが可能となり、シート材の識別を精度よく行うことができるようになる。
【0047】
上述の実施の形態1〜4においては、シート材識別装置は、複写機,プリンタ,ファクシミリ等の画像形成装置に装着することを想定して説明している。上述のシート材識別装置が装着された画像形成装置は、シート材の種類に最適な定着温度やインク量を設定することができ、より良い品質の画像を提供できるとともに、消費電力を低減することや、インクの浪費を抑えることが可能となる。なお、上述のシート材識別装置は、画像形成装置ばかりではなく、例えば、券売機や自動販売機等、シート材の種類の識別を必要とするものであれば何に用いてもよい。
【0048】
また、実施の形態1〜4におけるシート材識別装置は、受圧部材12等の組立てや、画像形成装置等に取付ける時に、良否判定等の検査をするために使用してもよい。
【0049】
実施の形態1〜4においては、衝撃印加部材11から受ける衝撃力によって受圧部材12で生じる出力信号には、適宜、フィルタ等でノイズ成分の除去やアンプによる増幅等を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】実施の形態1における、衝撃印加部材が動作を開始してから受圧部材(センサ)に接触するまでの時間を計測するための構成を説明する模式図である。
【図2】実施の形態1におけるシート材識別装置の動作を説明するフローチャートである。
【図3】実施の形態2における、衝撃印加部材の接触時間を計時するための構成を説明する模式図である。
【図4】実施の形態2におけるシート材識別装置の動作を説明するフローチャートである。
【図5】(a)は実施の形態3において、受圧部材に対する衝撃印加部材の衝撃角度αが90°である場合を説明する図である。(b)は実施の形態3において、受圧部材に対する衝撃印加部材の衝撃角度αが90°未満である場合を説明する図である。
【図6】実施の形態3におけるシート材識別装置の動作を説明するフローチャートである。
【図7】実施の形態4において、衝撃印加部材が動作を開始してから受圧部材に接触するまでの時間を計時するための構成に、さらにフィードバック機能を追加した構成を模式的に示す図である。
【図8】実施の形態4におけるシート材識別装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【0051】
11 衝撃印加部材
12 受圧部材(センサ)
13 センサ本体
14 センサ保護部材
15 ダンパー
16 センサ保持台
17 スタートスイッチ
18 スタート/ストップカウンタ(第1の計時手段)
19 検知回路
20 カウンタ(第2の計時手段)
22 高さ調整台(距離調整手段、角度調整手段)
P シート材




 

 


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