JP5996515B2 - 操作パネル装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作パネルが操作されたことを検出して操作パネルを振動させる操作パネル装置及び画像形成装置に関する。

従来、操作パネル装置では、ユーザーにより操作パネルが操作されると、操作パネルを振動させて、操作パネルに対する操作を受け付けたことをユーザーに知らせることが行われている。

例えば、操作パネルの４隅に圧電素子を設け、圧電素子によって操作パネルに対する押圧力を検出し、押圧力に応じて各圧電素子を駆動して操作パネルを振動させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平11-212725号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、各圧電素子の振動が操作パネル上で干渉して、操作パネルを押した場所によって振動の強さがばらつくことがあった。振動が弱まりユーザーが振動を認識できないことがあった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決することができる技術を提供することを目的とする。

本発明の操作パネル装置は、操作パネルに設けられ、前記操作パネルに加えられた押圧力の変化を検出する複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子それぞれの検出電圧の最大値間の電圧差を検出し、前記操作パネルが押された場所で前記複数の圧電素子の振動が揃うように、前記電圧差に応じて各圧電素子を振動させるタイミングをずらすように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
また、前記制御手段は、前記電圧差が大きい順に複数の圧電素子を振動させてもよい。
また、前記制御手段は、前記複数の圧電素子のいずれか１つの検出電圧の最大値を基準電圧としたときに、該基準電圧に対する前記複数の圧電素子の検出電圧の最大値との電圧差から時間差を求め、該時間差を付けて各圧電素子を振動させてもよい。
また、前記いずれか１つの圧電素子は、前記複数の圧電素子の検出電圧の最大値のうち最大の値を有する圧電素子であってもよい。
また、前記電圧差は、前記複数の圧電素子の検出電圧の最大値のうち最大の値に対する比率として正規化されてもよい。
本発明の画像形成装置は、上記の操作パネル装置を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、操作パネルを押したときに操作パネルが振動する強さのばらつきをなくすことができる技術を提供できる。

本発明に係る実施形態の画像形成装置の斜視図である。 図１に示すタッチパネル装置の構成例を示す平面図である。 図２に示すＡ−Ａ’断面図である。 図１に示す画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。 図２に示す圧電素子による検出電圧を示す図である。 図４に示す制御部の処理の流れを示すフローチャートである。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態のタッチパネル装置１０が搭載された画像形成装置１００は、複写機であり、図１を参照すると、原稿読取部１２０と、原稿給送部１３０と、記録部１４０とを備えている。原稿読取部１２０は、記録部１４０の上部に配設され、原稿給送部１３０は、原稿読取部１２０の上部に配設されている。なお、本件の画像形成装置１００は、複写機で説明したが、スキャナー、複合機等が含まれるのは、言うまでもない。

画像形成装置１００の前面側には、画像形成装置１００の設定や動作指示を行う操作部４が配設されている。操作部４には、タッチパネル装置１０と操作ボタン５０が設けられている。なお、ここでは、操作パネルの一例としてタッチパネル１２を用いたタッチパネル装置１０を例に説明するが、タッチパネルに限らず、実質的な押し込みストロークを持たないような操作パネルを有する操作パネル装置であればよい。タッチパネル装置１０は、図２及び図３を参照すると、操作入力を受け付ける各種操作キーを表示する表示部１１と、表示部１１の表示面に設けられ、操作者の指先やスタイラス等の押圧による入力を検知し、入力が検知された位置に対応する信号を出力することで、表示部１１に表示された操作キーへの操作を受け付けるタッチパネル１２とを備えている。表示部１１としては、例えば液晶表示パネルが用いることができる。

表示部１１は、図２、図３を参照すると、筐体１３内に収納保持され、表示部１１上には、弾性部材１４を介して、タッチパネル１２が保持されている。また、筐体１３には、表示部１１及びタッチパネル１２の周辺領域を覆うアッパーカバー１６が設けられており、当該アッパーカバー１６とタッチパネル１２との間に、弾性部材１５が配設されている。さらに、筐体１３のアッパーカバー１６で覆われた箇所のタッチパネル１２の裏面には、帯状の圧電素子１７ａ〜１７ｆがそれぞれ貼着されている。図２及び図３に示される圧電素子１７ａ〜１７ｆは、タッチパネル１２を振動させる振動手段として機能する。本実施形態では、タッチパネル１２が押されたことをタッチパネル１２の機能により検出するのではなく、タッチパネル１２に設けられた圧電素子１７ａ〜１７ｆにより検出する。

操作ボタン５０には、図２を参照すると、印刷枚数等の数値を入力するためのテンキー、設定情報を初期化させる指示を入力するためのリセットキー、複写動作を停止させたり、入力された数値を消去させたりするためのストップキー、印刷動作を開始させる出力指示を入力するためのスタートキー等の常設操作キー、機能モードを切り換える機能選択実行キーと、機能選択実行キーによって切り換えられた機能モードに応じて表示される機能別操作キーなどが設けられている。

原稿読取部１２０は、図１を参照すると、スキャナー１２１と、プラテンガラス１２２と、原稿読取スリット１２３とを備える。スキャナー１２１は、露光ランプ及びＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサー等から構成され、原稿給送部１３０による原稿ＭＳの搬送方向に移動可能に構成されている。プラテンガラス１２２は、ガラス等の透明部材により構成された原稿台である。原稿読取スリット１２３は、原稿給送部１３０による原稿ＭＳの搬送方向と直交方向に形成されたスリットを有する。

プラテンガラス１２２に載置された原稿ＭＳを読み取る場合には、スキャナー１２１は、プラテンガラス１２２に対向する位置に移動され、プラテンガラス１２２に載置された原稿ＭＳを走査しながら原稿ＭＳを読み取って画像データを取得し、取得した画像データを記録部１４０に出力する。また、原稿給送部１３０により搬送された原稿ＭＳを読み取る場合には、スキャナー１２１は、原稿読取スリット１２３と対向する位置に移動され、原稿読取スリット１２３を介し、原稿給送部１３０による原稿ＭＳの搬送動作と同期して原稿ＭＳを読み取って画像データを取得し、取得した画像データを記録部１４０に出力する。

原稿給送部１３０は、原稿載置部１３１と、原稿排出部１３２と、原稿搬送機構１３３とを備えている。原稿載置部１３１に載置された原稿ＭＳは、原稿搬送機構１３３によって、１枚ずつ順に繰り出されて、原稿読取部１２０の原稿読取スリット１２３に対向する位置へ搬送され、その後、原稿排出部１３２に排出される。なお、原稿給送部１３０は、可倒式に構成され、原稿給送部１３０を上方に持ち上げることで、プラテンガラス１２２の上面を開放させることができる。

記録部１４０は、画像形成部１５０を備えると共に、給紙部１６０と、搬送路１７０と、搬送ローラー１８１と、排出ローラー１８２と、排出トレイ１９０とを備えている。

給紙部１６０は、記録紙Ｐを収納する複数の給紙カセット１６１ａ〜ｄと、給紙カセット１６１ａ〜ｄから記録紙Ｐを１枚ずつ搬送路１７０に繰り出す給紙ローラー１６２とを備えている。給紙ローラー１６２、搬送ローラー１８１及び排出ローラー１８２が搬送部として機能し、記録紙Ｐが搬送される。給紙ローラー１６２によって搬送路１７０に繰り出された記録紙Ｐは、搬送ローラー１８１によって画像形成部１５０に搬送される。そして、画像形成部１５０によって記録が施された記録紙Ｐは、排出ローラー１８２によって機外に出力される。記録が施された記録紙Ｐは、排出ローラー１８２に導かれ、排出トレイ１９０に出力される。

画像形成部１５０は、感光体ドラム１５１と、帯電部１５２、露光部１５３と、現像部１５４と、転写部１５５と、クリーニング部１５６と、定着部１５７とを備えている。露光部１５３は、レーザー装置やミラー等を備えた光学ユニットであり、画像データに基づいてレーザー光を出力して、露光部１５３によって帯電された感光体ドラム１５１を露光し、感光体ドラム１５１の表面に静電潜像を形成する。現像部１５４は、トナーを用いて感光体ドラム１５１に形成された静電潜像を現像する現像ユニットであり、静電潜像に基づいたトナー像を感光体ドラム１５１上に形成させる。転写部１５５は、現像部１５４によって感光体ドラム１５１上に形成されたトナー像を記録紙Ｐに転写させる。定着部１５７は、転写部１５５によってトナー像が転写された記録紙Ｐを加熱してトナー像を記録紙Ｐに定着させる。

次に、画像形成装置１００のハードウェア構成例について図４を参照して説明する。
画像形成装置１００のタッチパネル装置１０、原稿読取部１２０、原稿給送部１３０、画像形成部１５０及び搬送部（給紙ローラー１６２、搬送ローラー１８１、排出ローラー１８２）は、制御部１に接続され、制御部１によって動作制御される。また、制御部１には、記憶部２と、画像処理部３とが接続されている。

制御部１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータ等の情報処理部である。ＲＯＭには画像形成装置１００の動作制御を行うための制御プログラムが記憶されている。制御部１は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをＲＡＭに展開させることでタッチパネル装置１０から入力された所定の指示情報等に応じて装置全体の制御を行う。

記憶部２は、半導体メモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶手段であり、原稿読取部１２０によって原稿を読み取ることで取得された画像データが記憶される。

画像処理部３は、画像データに対して所定の画像処理を行う手段であり、例えば、拡大縮小処理や、濃度調整、階調調整等の画像改善処理が行われる。

タッチパネル装置１０には、図４を参照すると、圧電素子１７ａ〜１７ｆを駆動する振動駆動部２１が設けられている。振動駆動部２１は、制御部１の制御に基づいて、圧電素子１７ａ〜１７ｆに電圧信号を印加してタッチパネル１２を振動させる。

図５は、図２に示す位置Ｋが押されたときの圧電素子１７ａ〜１７ｆによる検出電圧を示した図である。検出電圧は、検出用圧電素子１７ａ〜１７ｆにより、タッチパネル１２が押されて押圧力が変化しているときに検出される電圧である。タッチパネル１２が押された状態、すなわちユーザーがタッチパネル１２を押し込んで停止した状態（タッチパネル１２から指を離す前の状態であり、押圧力が変わっていない状態）では、タッチパネル１２の変位量（撓み）が変わらないので、検出用圧電素子１７ａ〜１７ｆによる検出電圧は出力されない。また、タッチパネル１２が押された場合以外（例えば、タッチパネル１２から指を離した場合）で変位量が変化しても、検出用圧電素子１７ａ〜１７ｆは検出しないように構成されている。

タッチパネル１２が押されたときの変位量は、タッチパネル１２上の操作面において、押された場所が最大となり、押された場所から遠ざかるほど小さくなる。そのため、タッチパネル１２上の押された場所に近い圧電素子１７ａ〜１７ｆほど検出電圧が大きくなり、変位ありと検出する時間が長くなる。ここでは、圧電素子１７ａが位置Ｋに最も近く配設されている。そのため、圧電素子１７ａによる検出電圧が、圧電素子１７ａ〜１７ｆの中で最も大きく、変位ありと検出する時間が長くなっている。つまり、タッチパネル１２が押された場所からの距離が近いほど、圧電素子１７ａ〜１７ｆによる検出電圧値が高くなり、変位ありと検出する時間が長くなる。本実施形態では、制御部１は、この圧電素子１７ａ〜１７ｆ間の電圧差を検出して、電圧差に応じて圧電素子１７ａ〜１７ｆを振動させるタイミングをずらし、タッチパネル１２が押された場所で圧電素子１７ａ〜１７ｆの振動の位相が同一となるように制御する。

図６を参照して、具体的にタッチパネル１２が押されたときの制御部１の処理の流れを説明する。制御部１は、圧電素子１７ａ〜１７ｆによる検出電圧を常時監視している。

制御部１は、圧電素子１７ａ〜１７ｆによる検出電圧がすべて所定閾値電圧を超えるまで待機しており（ステップｓ１１でＮｏ）、すべて所定閾値電圧を超えると（ステップｓ１１でＹｅｓ）、圧電素子１７ａ〜１７ｆによる検出電圧がすべて基準電圧に戻ったか、すなわち、圧電素子１７ａ〜１７ｆによる検出電圧すべてがＨｉｇｈからＬｏｗになったか判定する（ステップｓ１２）。圧電素子１７ａ〜１７ｆによる検出電圧すべてがＬｏｗになっていない場合（ステップｓ１２でＮｏ）、ステップｓ１２の処理に戻る。

圧電素子１７ａ〜１７ｆによる検出電圧すべてがＬｏｗになると（ステップｓ１２でＹｅｓ）、制御部１は、検出電圧が最もＬｏｗになる時間が遅かった圧電素子を特定する（ステップｓ１３）。これにより、タッチパネル１２上の押された場所に最も近い圧電素子が特定される。なお、制御部１は、圧電素子１７ａ〜１７ｆによる検出電圧が所定閾値電圧を超えてからＬｏｗになるまでの最大電圧値の中で、最も電圧値が高かった圧電素子を特定してもよい。つづいて、制御部１は、特定した圧電素子による検出電圧が所定閾値電圧値を超えてからＬｏｗになるまでの間の最大電圧値を基準として、圧電素子１７ａ〜１７ｆそれぞれによる検出電圧が所定閾値電圧値を超えてからＬｏｗになるまでの間の最大電圧値との電圧差を求める（ステップｓ１４）。つづいて、制御部１は、求めた電圧差が大きい順に圧電素子１７ａ〜１７ｆを振動させるように振動駆動部２１を制御する（ステップｓ１５）。

このとき、制御部１は、タッチパネル１２上の押された場所で圧電素子１７ａ〜１７ｆの振動が揃うように電圧差に応じて予め定めた係数を電圧差に乗じて（又は加算等して）、圧電素子１７ａ〜１７ｆを振動させるタイミングをずらしてもよい。この係数は、予め測定し、又は計算して求めたりして、テーブル等に記憶しておくとよい。

また、以下の計算により各圧電素子をずらすタイミングを求めてもよい。具体的には、タッチパネル１２上の各点を押圧して、圧電素子１７ａ〜１７ｆの検出電圧Ｖを観測し、最も大きく観測された検出電圧Ｖｍａｘと各圧電素子の検出電圧Ｖとの電圧差ΔＶをＶｍａｘに対する比率として正規化（規格化）し、α＝ΔＶ／Ｖｍａｘ＝１−Ｖ／Ｖｍａｘとして予め求める。そして、押圧点から各圧電素子までの距離Ｌの関係を、Ｌ＝ｋαとして不図示のテーブルに記憶しておく。但しｋはこの測定でＬとαの比例係数として定められた値である。また、各圧電素子から発生した振動がタッチパネル１２上を伝わる伝播速度ｖを予め求めて不図示のメモリに記憶しておく。なお、このように正規化することで、パネルの押し方が変わっても距離を同じに検出できる。ここでは、各圧電素子から発生する波の位相が振動開始時点で全て同じであるとする。

タッチパネル１２が押圧されると、圧電素子１７ａ〜１７ｆは検出電圧Ｖを出力する。この検出電圧Ｖのうち最も大きな検出電圧をＶｍａｘとし、Ｖｍａｘと各圧電素子の検出電圧Ｖとの正規化された電圧差α＝ΔＶ／Ｖｍａｘをα＝１−Ｖ／Ｖｍａｘとして求める。そして、テーブルに記憶されたＬ＝ｋαの関係を用いて、押圧点から各圧電素子までの距離Ｌを求める。

求められた距離Ｌを、大きさの順にＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・・とすると、各圧電素子から押圧点まで振動波が届く時間は、ｔ１＝Ｌ１／ｖ、ｔ２＝Ｌ２／ｖ、ｔ３＝Ｌ３／ｖ、・・・となる。各圧電素子からの振動波が押圧点に届く時間のうち最も大きい時間ｔ１と、各圧電素子からの振動波が押圧点に届く時間ｔｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）との時間差Δｔｎは、
Δｔ１＝ｔ１−ｔ１＝０（基準）
Δｔ２＝ｔ１−ｔ２
Δｔ３＝ｔ１−ｔ３
・
・
となる。上の式を変形すると、
ｔ１＋Δｔ１＝ｔ１
ｔ２＋Δｔ２＝ｔ１
ｔ３＋Δｔ３＝ｔ１
・
・
となる。すなわち、各ｔｎに各Δｔｎを加えると全てｔ１となる。

これは、各圧電素子の振動を開始するタイミングを対応するΔｔｎだけ遅らせることにより、各圧電素子から押圧点に振動波が届く時間を全て一致させることができることを意味する。そのため、このようにすれば、各圧電素子から押圧点に届く振動波の位相を全て同じにすることができ、押圧点における振動波の干渉を防ぐことができる。

なお、制御部１は、各圧電素子を振動させるタイミングを求め、求めたタイミングをメモリに一旦記憶させ、メモリに記憶されたタイミングに基づいて各圧電素子にそれぞれの振動タイミングを示すデータを一斉に送り、各圧電素子が、制御部１から送られた遅れ時間のデータに基づいて振動を開始するようにすることもできる。

これにより、タッチパネル１２上の押された場所において、圧電素子１７ａ〜１７ｆによる振動の位相差がなくなり、圧電素子１７ａ〜１７ｆの振動が干渉しない。そのため、ユーザーがタッチパネル１２を押し込んで停止した状態のときに、いつも均等の強さでタッチパネル１２が振動する。以上により、本処理が終了する。なお、このあとで、ユーザーによりタッチパネル１２が押された場合には、再び本処理がスタートする。

このように、本実施形態では、圧電素子１７ａ〜１７ｆによりタッチパネル１２が押されたことを検出すると、圧電素子１７ａ〜１７ｆによる検出電圧の電圧差を検出し、タッチパネル１２が押された場所で振動の位相が揃うように、電圧差に応じて圧電素子１７ａ〜１７ｆを振動させるタイミングをずらしている。そのため、タッチパネル１２が押されたときに、いつも均等な強さでタッチパネル１２を振動させることができ、タッチパネル１２が押されたときの振動のばらつきをなくすことができる。

なお、上記処理では、検出電圧が最もＬｏｗになる時間が遅かった圧電素子の最大検出電圧を基準としたが、圧電素子１７ａ〜１７ｆのいずれか１つの最大検出電圧を基準としてもよい。その基準電圧に対する圧電素子１７ａ〜１７ｆの最大検出電圧の電圧差から上記計算により時間差を求めて、この時間差を付けて圧電素子１７ａ〜１７ｆを振動させるように制御部１により制御してもよい。

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々様々に変更が可能であることは言うまでもない。

１ 制御部
２ 記憶部
３ 画像処理部
４ 操作部
１０ タッチパネル装置
１１ 表示部
１２ タッチパネル（操作パネル）
１３ 筐体
１４、１５ 弾性部材
１６ アッパーカバー
１７ａ〜１７ｆ 圧電素子
２１ 振動駆動部
５０ 操作ボタン
１００ 画像形成装置
１２０ 原稿読取部
１２１ スキャナー
１２２ プラテンガラス
１２３ 原稿読取スリット
１３０ 原稿給送部
１３１ 原稿載置部
１３２ 原稿排出部
１３３ 原稿搬送機構
１４０ 記録部
１５０ 画像形成部
１５１ 感光体ドラム
１５２ 帯電部
１５３ 露光部
１５４ 現像部
１５５ 転写部
１５６ クリーニング部
１５７ 定着部
１６０ 給紙部
１６１ａ〜ｄ 給紙カセット
１６２ 給紙ローラー
１７０ 搬送路
１８１ 搬送ローラー
１８２ 排出ローラー
１９０ 排出トレイ

Claims (6)

1. 操作パネルに設けられ、前記操作パネルに加えられた押圧力の変化を検出する複数の圧電素子と、
   前記複数の圧電素子それぞれの検出電圧の最大値間の電圧差を検出し、前記操作パネルが押された場所で前記複数の圧電素子の振動が揃うように、前記電圧差に応じて各圧電素子を振動させるタイミングをずらすように制御する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする操作パネル装置。
2. 前記制御手段は、
   前記電圧差が大きい順に複数の圧電素子を振動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の操作パネル装置。
3. 前記制御手段は、
   前記複数の圧電素子のいずれか１つの検出電圧の最大値を基準電圧としたときに、該基準電圧に対する前記複数の圧電素子の検出電圧の最大値との電圧差から時間差を求め、該時間差を付けて各圧電素子を振動させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の操作パネル装置。
4. 前記いずれか１つの圧電素子は、前記複数の圧電素子の検出電圧の最大値のうち最大の値を有する圧電素子である
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の操作パネル装置。
5. 前記電圧差は、前記複数の圧電素子の検出電圧の最大値のうち最大の値に対する比率として正規化されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の操作パネル装置。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載の操作パネル装置を設けた
   ことを特徴とする画像形成装置。

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