(57)【要約】【課題】様々な種類の記録材を精度良く自動判別するとともに、適切な条件において画像形成を行うことができる記録材判別装置を提供すること。【解決手段】記録材に第１の波長を有する光を照射する第１の光照射手段と、記録材に対して第２の波長を有する光を照射する第２の光照射手段と、第１並びに第２の光照射手段による光照射領域内を映像として読み取る光量検出手段とを備え、前記光量検出手段は、第１の光照射手段による記録材からの反射光によって記録材の表面特性を検出し、第２の光照射手段による記録材からの透過光によって記録材の透過特性を検出し、表面特性に係る第１の検出結果と前記透過特性に係る第２の検出結果によって記録材の性質を判別する記録材判別装置において、第２の光照射手段と前記記録材との光路間に、第１の波長を有する光を吸収し、第２の波長を有する光を拡散透過させる特性を有する部材を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に第１の波長を有する光を照射する第１の光照射手段と、記録材に対して第１の光照射手段の反対側となる位置に第２の波長を有する光を照射する第２の光照射手段と、第１並びに第２の光照射手段による光照射領域内を映像として読み取る複数の受光素子から成る光量検出手段とを備え、
前記光量検出手段は、第１の光照射手段による記録材からの反射光によって記録材の表面特性を検出し、第２の光照射手段による記録材からの透過光によって記録材の透過特性を検出し、前記表面特性に係る第１の検出結果と前記透過特性に係る第２の検出結果によって記録材の性質を判別する記録材判別装置において、
第２の光照射手段と前記記録材との光路間に、第１の波長を有する光を吸収し、第２の波長を有する光を拡散透過させる特性を有する部材を備えることを特徴とする記録材判別装置。
【請求項２】
記録材に第１の波長を有する光を照射する第１の光照射手段と、記録材に対して第１の光照射手段の反対側となる位置に第２の波長を有する光を照射する第２の光照射手段と、第１並びに第２の光照射手段による光照射領域内を映像として読み取る複数の受光素子から成る光量検出手段とを備え、
前記光量検出手段は、第１の光照射手段による記録材からの反射光によって記録材の表面特性を検出し、第２の光照射手段による記録材からの透過光によって記録材の透過特性を検出し、前記表面特性に係る第１の検出結果と前記透過特性に係る第２の検出結果によって記録材の性質を判別する記録材判別装置において、
第２の光照射手段と前記記録材との光路間に、第１の波長を有する光を正反射し、第２の波長を有する光を拡散透過させる特性を有する部材を備えることを特徴とする記録材判別装置。
【請求項３】
前記第２の光照射手段と前記記録材との光路間に設置される部材は、記録材に対して必要最小限の空間距離を有するのみの近接した位置に構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の記録材判別装置。
【請求項４】
潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体を露光走査して潜像を形成する露光手段と、前記潜像担持体に現像剤を付与することにより前記潜像を現像剤像として可視化する現像手段と、所定方向に搬送される記録材に前記現像手段による前記現像剤像を転写する転写手段と、前記転写手段によって前記現像剤像を転写された前記記録材を所定の定着処理条件において加熱及び加圧することにより前記現像剤像を記録材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
請求項１〜３の何れかに記載の記録材判別装置を備え、前記記録材判別装置により判別された記録材の種類に対応して、画像処理手段、前記露光手段、前記現像手段、前記転写手段、前記定着手段における処理、出力、速度等の印字条件を可変制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材判別装置及び画像形成装置に関し、より詳細には、記録材の表面からの反射光及び記録材の透過光量を検出してその種類を判別する記録材判別装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置は、潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体を露光走査して潜像を形成する露光手段と、前記潜像担持体に現像剤を付与することにより上記潜像を現像剤像として可視化する現像装置と、所定方向に搬送される記録材に前記現像装置による前記現像剤像を転写する転写手段と、前記転写手段によって上記現像剤像の転写を受けた上記記録材を所定の定着処理条件にて加熱及び加圧することにより上記現像剤像を上記記録材に定着させる定着装置を備えている。
【０００３】
従来、斯かる画像形成装置においては、例えば、画像形成装置本体に設けられた操作パネル等に記録材たる記録材のサイズや種類（以下、「紙種」とも言う）がユーザによって設定され、その設定に応じて現像条件、転写条件或は定着処理条件（例えば、定着温度や定着装置を通過する記録材の搬送速度）又は画像処理を変える制御を行う。又は、ホストコンピュータからユーザが印刷時に紙種を設定することにより、画像形成装置は指定された紙種に応じて、現像条件、転写条件或は定着処理条件又は画像処理を変える制御を行う。
【０００４】
別の手段としては、画像形成装置内部に反射光により記録材を判別するセンサを用いて、記録材の種類によって現像条件、転写条件或は定着処理条件又は画像処理を可変制御する。
【０００５】
更に、前記記録材を判別するセンサに対向する位置に発光源を設け、透過光を検出することにより、透過光による記録材の判別を行う装置が提案されている。
【０００６】
このような自動的に記録材の種類を検出する技術には、例えば、記録材の表面画像をＣＣＤセンサによって撮像し、この情報をフラクタル次元情報に変換して記録材の表面平滑度を検出する方式、記録材の表面画像をＣＣＤセンサ或はＣＣＭＯＳセンサによって撮像しその光の大小関係から記録材の粗度を検出し表面平滑度から紙種を判別する方法等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
更に、前記記録材を判別するセンサに対向する位置に発光源を設け、透過光を検出することにより、透過光による記録紙の厚さを判別する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１８２５１８号公報
【特許文献２】特開２００１−１３９１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の記録材判別装置及び画像形成装置では、次のような課題がある。
【００１０】
近年では記録材の種類が多様になっているにも拘らず、印字品質に対する要求はより高くなっており、多種多様な記録材を正確に判別することが要求されている。しかし、予め準備されている設定モードだけでは全紙種を判別することができなくなってきており、その結果定着処理条件の設定が最適化されない場合があり、所望の定着性を得られないといった課題があった。
【００１１】
上記課題において従来の方式では、記録材の表面平滑度よる記録材の種類を判別する方法と、受光部に対し記録材を挟んで対向する位置に照射光源を設け、透過光を用いて記録材の材厚を判別する方法を組み合わせ、記録紙を判別する記録材判別装置がある。
【００１２】
前記記録材判別装置においては、記録材を透過させる光源の発光分布の偏りによる光量むらを少なくする必要があり、このため光源と記録材の間に拡散板を配置し光源のむらを除去する等の手段が講じられている。
【００１３】
しかし、記録材のすぐ背面に拡散板を配置すると、表面性検出時に表面性検出用の発光素子によって拡散板が照射され、拡散板による拡散反射光の影響を受けて表面性検出が測定誤差を持つ。特に、ＯＨＴのように透過性の高い記録材の場合、拡散板の反射光量によって普通紙に判別される可能性がある。
【００１４】
従って、拡散板の位置は、光源からの投光が拡散板に当たらないことが必要であり、表面性検出を行う記録材の裏面で且つ記録材裏面から記録材表面性検出に影響のない距離以上離れた位置に構成される必要があった。
【００１５】
このため、記録材判別装置を画像形成装置内に配置する際の設置自由度に限りがあり、装置の小型化に対して問題があった。又、照射光源が映像読取手段から離れた位置に構成されても十分な光量を得るため、高輝度の照射光源を用意する必要があり、装置の低コスト化に対しても問題があった。
【００１６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、様々な種類の記録材を精度良く自動判別するとともに、適切な条件において画像形成を行うことができる記録材判別装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、記録材に第１の波長を有する光を照射する第１の光照射手段と、記録材に対して第１の光照射手段の反対側となる位置に第２の波長を有する光を照射する第２の光照射手段と、第１並びに第２の光照射手段による光照射領域内を映像として読み取る複数の受光素子から成る光量検出手段とを備え、
前記光量検出手段は、第１の光照射手段による記録材からの反射光によって記録材の表面特性を検出し、第２の光照射手段による記録材からの透過光によって記録材の透過特性を検出し、前記表面特性に係る第１の検出結果と前記透過特性に係る第２の検出結果によって記録材の性質を判別する記録材判別装置において、
第２の光照射手段と前記記録材との光路間に、第１の波長を有する光を吸収し、第２の波長を有する光を拡散透過させる特性を有する部材を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の発明は、記録材に第１の波長を有する光を照射する第１の光照射手段と、記録材に対して第１の光照射手段の反対側となる位置に第２の波長を有する光を照射する第２の光照射手段と、第１並びに第２の光照射手段による光照射領域内を映像として読み取る複数の受光素子から成る光量検出手段とを備え、
前記光量検出手段は、第１の光照射手段による記録材からの反射光によって記録材の表面特性を検出し、第２の光照射手段による記録材からの透過光によって記録材の透過特性を検出し、前記表面特性に係る第１の検出結果と前記透過特性に係る第２の検出結果によって記録材の性質を判別する記録材判別装置において、
第２の光照射手段と前記記録材との光路間に、第１の波長を有する光を正反射し、第２の波長を有する光を拡散透過させる特性を有する部材を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記第２の光照射手段と前記記録材との光路間に設置される部材は、記録材に対して必要最小限の空間距離を有するのみの近接した位置に構成されることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体を露光走査して潜像を形成する露光手段と、前記潜像担持体に現像剤を付与することにより前記潜像を現像剤像として可視化する現像手段と、所定方向に搬送される記録材に前記現像手段による前記現像剤像を転写する転写手段と、前記転写手段によって前記現像剤像を転写された前記記録材を所定の定着処理条件において加熱及び加圧することにより前記現像剤像を記録材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
請求項１〜３の何れかに記載の記録材判別装置を備え、前記記録材判別装置により判別された記録材の種類に対応して、画像処理手段、前記露光手段、前記現像手段、前記転写手段、前記定着手段における処理、出力、速度等の印字条件を可変制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、透過型判定手段に用いる照射光源が高輝度のものでなくとも十分な光量を得ることが可能となり、記録材判別装置及び前記記録材判別装置を備えた画像形成装置を小型且つ安価に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明による記録材判別装置及び画像形成装置並びにその方法を説明する。
【００２３】
（画像形成装置）
本発明の記録材判別装置及びその方法は、図１に示すような一般的な画像形成装置で用いられる。
【００２４】
図１において、画像形成装置１０１は、用紙カセット１０２、給紙ローラ１０３、転写ベルト駆動ローラ１０４、転写ベルト１０５、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各感光ドラム１０６〜１０９、各色用の転写ローラ１１０〜１１３、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各カートリッジ１１４〜１１７、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各光学ユニット１１８〜１２１及び定着ユニット１２２を備えている。
【００２５】
画像形成装置１０１は、一般に電子写真プロセスを用い記録材上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を重ねて転写し、定着ローラを含む定着ユニット１２２によって転写されたトナー画像を温度制御することにより熱定着させる。
【００２６】
又、各色の光学ユニット１１８〜１２１は、各感光ドラム１０６〜１０９の表面をレーザビームによって露光走査して潜像を形成するよう構成され、これら一連の画像形成動作は搬送される記録材上の予め決まった位置から画像が転写されるよう同期が取られている。
【００２７】
更に、画像形成装置１０１は、記録材としての記録紙を給紙、搬送する給紙モータを備え、給紙された記録紙は、転写ベルト、定着ローラへと搬送されながらその表面上に所望の像を形成する。
【００２８】
画像読み取りセンサ１２３は、記録紙が転写ベルトまで搬送される前に配置され、搬送されてきた記録材の表面に光を照射させて、その反射光を集光し結像させて、記録材表面の特定エリアの画像を読み出す。
【００２９】
次に、図２を用いて本発明の記録材判別装置及びその方法を用いる画像形成装置の一実施形態の制御ＣＰＵの動作について説明する。
【００３０】
図２は制御ＣＰＵ２１０が制御する各ユニットの構成を示す図である。図２において、ＣＰＵ２１０は、ＣＭＯＳセンサ２１１、並びに各色用の光学ユニットに含まれるポリゴンミラー、モータ及びレーザ２１２〜２１５に接続され、感光ドラム面上にレーザを走査し、所望の潜像を描くための光学ユニットの制御を行う。
【００３１】
同様に、記録材を搬送するための給紙モータ２１６、記録材を給紙するための給紙ローラの駆動開始に使用する給紙ソレノイド２１７、記録材が所定位置にセットされているか否かを検知する紙有無センサ２１８、電子写真プロセスに必要な１次帯電、現像、１次転写、２次転写バイアスを制御する高圧電源２１９、感光ドラム及び転写ローラを駆動するドラム駆動モータ２２０、転写ベルト及び定着ユニットのローラを駆動するためのベルト駆動モータ２２１、定着ユニット及び低圧電源ユニット１２２を制御する。
【００３２】
更に、制御ＣＰＵ２１０によってサーミスタ（図示せず）により温度をモニタし、定着温度を一定に保つ制御がなされる。
【００３３】
又、制御ＣＰＵ２１０は、バス等（図示せず）によりメモリ２２３に接続されており、メモリ２２３には、以上の制御及び本明細書に記載される各実施形態において制御ＣＰＵ２１０が行う処理の全て又は一部を実行するためのプログラム及びデータが格納される。即ち、制御ＣＰＵ２１０は、メモリ２２３に格納されたプログラム及びデータを用いて本発明の各実施形態の動作を実行する。
【００３４】
ＡＳＩＣ２２３は、制御ＣＰＵ２１０の指示に基づき、ＣＭＯＳセンサ２１１及び光学ユニット２１２〜２１５内部のモータ速度制御、給紙モータの速度制御を行う。モータの速度制御は、モータ（図示せず）からのタック信号を検出して、タック信号の間隔が所定の時間となるようモータに対して加速又は減速信号を出力して速度制御を行う。このため、制御回路はＡＳＩＣ２２３のハードウエアによる回路で構成した方が、ＣＰＵ２１０の制御負荷低減が図れるメリットがある。
【００３５】
制御ＣＰＵ２１０は、ホストコンピュータ（図示せず）からの指示のプリントコマンドを受信すると、紙有無センサ２１８によって記録材の有無を判断し、紙有りの場合は、給紙モータ２１６、ドラム駆動モータ２２０、ベルト駆動モータ２２１を駆動するとともに、給紙ソレノイド２１７を駆動して記録材を所定位置まで搬送する。
【００３６】
記録材がＣＭＯＳセンサ２１１の位置まで搬送されると、制御ＣＰＵ２１０は、ＡＳＩＣ２２３に対してＣＭＯＳセンサ２１１撮像指示を行い、ＣＭＯＳセンサ２１１は、記録材の表面画像を撮像する。このとき、ＡＳＩＣＣ２２３は、Sl_select をアクティブとした後、所定のタイミング、所定パルスのＳＹＳＬＫを出力させて、ＣＭＯＳセンサ２１１からSl_outを経由して出力される撮像データを取り込む。
【００３７】
一方、ＣＭＯＳセンサ２１１のゲイン設定は、予め制御ＣＰＵ２１０が取り決めた値をＡＳＩＣ２２３内部のレジスタにセットすることによって、ＡＳＩＣ２２３がSl_select をアクティブとした後、所定のタイミング、所定パルスのＳＹＳＣＬＫを出力させて、ＣＭＯＳセンサ２１１に対し、Sl_in を経由してゲインを設定する。
【００３８】
ＡＳＩＣ２２３は、以下に説明する本発明の記録材判別装置及びその方法を実現するための第１の演算部及び第２の演算部に基づく回路を備え、それぞれの演算結果は、ＡＳＩＣ２２３内部のレジスタに格納される。そして、ＣＰＵ２１０は、ＡＳＩＣ２２３内部のレジスタを読み込み、給紙された記録材の種類を判別し、その結果に応じて高圧電源２１９の現像バイアス条件を変更するよう制御する。
【００３９】
例えば、記録材の表面繊維が粗い、いわゆるラフ紙の場合は、普通紙よりも現像バイアスを下げ、記録材の表面に付着するトナー量を抑えてトナーの飛び散りを防止する制御を行う。これは、特にラフ紙の場合、記録材の表面に付着するトナー量が多いために、紙繊維によるトナーが飛び散って画質が悪化する問題を解消するためである。
【００４０】
又、ＣＰＵ２１０は、給紙された記録材の種類を判別し、その結果に応じて定着ユニット２２２の温度条件を変更するよう制御する。例えば、前記ラフ紙の場合は表面繊維が粗いことからトナーの融着性が悪く、定着温度等を変えて適正化を図る場合がある。又、ＯＨＴの場合、記録材の表面に付着するトナーの定着性が悪いとＯＨＴの透過性が悪化するといった問題に対して効果がある。
【００４１】
更に、ＣＰＵ２１０は、給紙された記録材の種類を判別し、その結果に応じて記録材の搬送速度を変更するように制御する。搬送速度の制御は、速度を実際に制御しているＡＳＩＣ２２３の速度制御レジスタ値をＣＰＵ２１０によって設定し直すことによって実現する。坪量が異なる記録材に対し定着温度条件を変え、例えば、比較的厚みのある記録材では、熱容量が大きいので定着温度を高めに制御し、一方、比較的厚みが少ない、つまり熱容量が小さい記録材は、定着温度を低めにして定着する。又は、記録材の坪量によって記録材搬送速度を変えて制御することもできる。
【００４２】
又、ＯＨＴ或はグロス紙等の場合において、これらを判別して記録材の表面に付着するトナーの定着性を上げ、グロスを高めて画質の向上を図ることもできる。
【００４３】
このように本実施形態では、ＣＭＯＳエリアセンサによって撮像した記録材の表面画像から、ＡＳＩＣによるハード回路によって、第１の演算及び第２の演算を行い、その結果からＣＰＵは、高圧電源の現像条件、或は定着ユニットの制御温度条件、或は記録材の搬送速度を変更するように制御することができる。
【００４４】
次に、本発明の一実施形態による記録材判別装置について説明する。
【００４５】
図３は、記録材の表面平滑性、反射光量及び透過光量検出を行うための概略構成を示す模式図で、本発明を最も良く表す図である。
【００４６】
映像読取センサ１２３は、図３に示すように、第１の照射手段である反射用ＬＥＤ３０１、記録材３０４に対して反対側に設置された透過光量検出用の第２の照射手段である透過用ＬＥＤ３０２、第２の光照射手段と前記記録材との光路間に拡散性を有する部材（「拡散板」と呼ぶ）３０５、読取手段であるＣＭＯＳエリアセンサ２１１及結像レンズ３０３を備える。ここで、センサ２１１はＣＣＤセンサとすることもできる。
【００４７】
反射用ＬＥＤ３０１を光源とする光は、記録材３０４の表面に向けて照射される。本実施形態では光源をＬＥＤとしたが、例えばキセノン管やハロゲンランプ等を用いることもできる。記録材３０４からの反射光は、レンズ３０３を介し集光されてＣＭＯＳエリアセンサ２１１に結像する。これによって記録材３０４の表面の映像を読み取ることができる。
【００４８】
本実施形態では、ＬＥＤ３０１は、ＬＥＤ光が記録材３０４表面に対し、図３に示すように所定の角度をもって斜めより光を照射させるよう配置されている。
【００４９】
（記録材の種類の判別）
図４は、映像読取センサ１２３のＣＭＯＳエリアセンサ２１１によって読み取られる記録材３０４の表面のアナログ画像とＣＭＯＳエリアセンサ２１１からの出力を８×８ピクセルにディジタル処理したディジタル画像との対比を示す図である。ここで、ディジタル処理はＣＭＯＳエリアセンサ２１１からのアナログ出力をＡ／Ｄ変換によって８ビットのピクセルデータに変換することによって行われる。
【００５０】
図４において、４０の記録材Ａは表面の紙の繊維が比較的がさついている所謂ラフ紙、４１の記録材Ｂは一般に使用される所謂普通紙、４２の記録材Ｃは紙の繊維の圧縮が十分になされているグロス紙であり、それぞれの表面拡大映像である。ＣＭＯＳセンサ２１１に読み込まれたこれらの映像４０〜４２が、ディジタル処理され図４に示す映像４３〜４５となる。このように、記録材の種類によって表面の映像は異なる。これは、主に紙の表面における繊維の状態が異なるために起こる現象である。
【００５１】
又、このとき、一般にそれぞれの画素に入力された光の合計若しくは平均値から記録材の反射光量を算出する。実施例によっては、１受光画素の結果のみを用いることもできる。
【００５２】
上述のように、ＣＭＯＳエリアセンサ２１１で記録材表面を読み込んだ結果の映像をディジタル処理した像により、記録材の紙繊維の表面状態を識別することができ、これに加え反射光量によって記録材の判別が可能となる。
【００５３】
上記記録材表面の識別は、複数箇所の映像を読み込み、各映像で最大濃度となる画素の濃度Ｄｍａｘと最低濃度となる画素の濃度Ｄｍｉｎを検出し、複数箇所で得られた値を平均処理する。記録材ごとに平均処理されたＤｍａｘとＤｍｉｎとによって、その記録材の属性である材質（平滑度）を判定することができる。
【００５４】
即ち、記録材Ａのように表面の紙繊維がガサついている場合には、繊維の影が多く発生する。その結果、明るい個所と暗い個所の差が大きく出るため、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは大きくなる。一方、記録材Ｃのように繊維が十分圧縮され平滑度の高い記録材の表面の映像は、繊維の影が少なく、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは小さくなる。この比較によって、記録材の材質を判定する。
【００５５】
同様に、図４において、映像４６は、薄紙である記録紙Ｄの透過用ＬＥＤ３０２により記録材を透過してきた光の光照射領域における表面拡大映像であり、映像４７は、一般的に使用される所謂普通紙である記録紙Ｅの透過用ＬＥＤ３０２による光照射領域の表面拡大映像であり、映像４８は、厚紙である記録紙Ｆの透過用ＬＥＤ３０２による光照射領域の表面拡大映像である。ＣＭＯＳセンサ２１１に読み込まれたこれらの映像４６〜４８が、ディジタル処理され図４の映像４９〜５１となる。
【００５６】
このように、記録紙の種類によって、透過光量及びその映像は異なってくる。これは、主に紙の表面における繊維の状態及び紙の繊維の圧縮状態が異なるために起こる現象である。
【００５７】
次に、記録材３０４の透過率測定方法について説明する。
【００５８】
第２の照射手段である透過用ＬＥＤ３０２を光源とする光は、記録材３０４に向けて映像読取センサ１２３の反対側から、記録材上の映像読取センサ１２３の読取エリアに入射するように照射される。
【００５９】
図５は、透過用ＬＥＤ３０２を用いて、映像読取センサ１２３のＣＭＯＳエリアセンサ２１１によって読み取られる記録材３０４の表面を、ＣＭＯＳエリアセンサ２１１からの出力を８×８ピクセルにディジタル処理して示した図である。
【００６０】
記録材３０４の透過光は、レンズ３０３を介し集光されてＣＭＯＳエリアセンサ２１１に入射する。このとき、通常は、センサのエリア全体、若しくは所定の範囲において各画素に入力した光量の合計値若しくは平均値を透過光量とするが、１受光画素の結果のみを用いることもできる。
【００６１】
図６は、記録材の坪量と透過光の関係を示す図である。
【００６２】
例えば、厚紙のように坪量の多い記録材は透過光量が少ない、一方薄紙のような坪量の低い記録材は透過光量が多い。この特性によって、記録材の属性の１つである材厚を透過光量によって判定し、記録材の種類を判別する情報の１つとする。
【００６３】
以上の動作を行うためのＣＭＯＳエリアセンサ２１１の制御回路を図７を用いて説明する。
【００６４】
図７は、ＣＭＯＳエリアセンサ２１１の制御回路を示すブロック図である。図７において、判断部であるＣＰＵ２１０は、制御回路７０２、ＣＭＯＳエリアセンサ２１１、インターフェース制御回路７０４、演算回路７０５、記録材表面の凹凸量演算結果が格納されるレジスタＡ７０６、記録材表面の凹凸エッジ量演算結果が格納されるレジスタＢ７０７及び制御レジスタ７０８を備える。
【００６５】
次に、動作について説明する。
【００６６】
ＣＰＵ２１０は制御レジスタ７０８に対して、ＣＭＯＳエリアセンサ２１１の動作指示を与えると、ＣＭＯＳエリアセンサ２１１によって記録材表面画像の撮像が開始される。つまり、ＣＭＯＳエリアセンサ２１１に電荷の蓄積が開始される。インターフェース回路７０４から、Sl_select によってＣＭＯＳエリアセンサ２１１を選択し、所定のタイミングにてＳＹＳＣＬＫを生成すると、ＣＭＯＳエリアセンサ２１１からSl_out信号を経由して、撮像されたディジタル画像データが送信される。
【００６７】
インターフェース回路７０４を経由して受信した撮像データは、制御回路７０２にて後述する第１の演算方法に基づき演算され、その結果が記録材表面の凹凸量演算結果としてレジスタＡ７０６に格納される。
【００６８】
一方、インターフェース回路７０４を経由して受信した撮像データから制御回路７０２によって、後述する第２の演算方法に基づき演算された結果は、記録材表面の凹凸エッジ量演算結果としてレジスタＢ７０７に格納される。ＣＰＵ２１０は、上記２つのレジスタの値から、記録材の表面平滑性を判定する。
【００６９】
次に、図８を用いてセンサ回路ブロック図について説明する。
【００７０】
図８はＣＭＯＳエリアセンサの回路ブロック図を示す図である。
【００７１】
図８において、ＣＭＯＳエリアセンサ２１１は、ＣＭＯＳセンサ部分８０１を含み、例えば８×８画素分のセンサがエリア状に配置される。ＣＭＯＳエリアセンサ２１１は、更に垂直方向シフトレジスタ８０２及び８０３、出力バッファ８０４、水平方向シフトレジスタ８０５、システムクロック８０６及びタイミングジェネレータ８０７を含む。
【００７２】
次に、動作について説明する。
【００７３】
Sl_select 信号８１３をアクディブとすると、ＣＭＯＳセンサ部８０１は受光した光に基づく電荷の蓄積を開始する。次に、システムクロック８０６を与えると、タイミングジェネレータ８０７によって、垂直方向シフトレジスタ８０２及び８０３は読み出す画素の列を順次選択され、出力バッファ８０４にデータを順次格納される。
【００７４】
出力バッファ８０４に格納されたデータは、水平方向シフトレジスタ８０５によって、Ａ／Ｄコンバータ８０８ヘと転送される。Ａ／Ｄコンバータ８０８でディジタル変換された画素データは、出力インターフェース回路８０９によって所定のタイミングで制御され、Sl_select 信号８０３がアクティブの期間、Sl_out  信号８１０に出力される。
【００７５】
一方、制御回路８１１によって、Sl_in 信号８１２よりＡ／Ｄ変換ゲインを変更するよう制御することができる。例えば、撮像した画像のコントラストが得られない場合は、ＣＰＵは、ゲインを変更して常に最良なコントラストで撮像することができる。
【００７６】
このように、第１の照射手段である反射用ＬＥＤ３０１と、第２の照射手段である透過用ＬＥＤ３０２との２つの照射手段を用いることによって、様々な記録材の表面状態、反射率及び透過率を検出することができ記録材の種類の判別が可能となる。
【００７７】
このような複数の受光素子で光量測定を行う構成において、透過光量を精度良く判別するために、光量をむらの少ない均質な照射となる構成にしなければならない。本発明ではこのような照射光量を得るために拡散板を、透過光光源と受光素子の中間位置に備え、透過光光源の発光むらを低減している。均一な光量を得られれば複数の受光素子において、ダイナミックレンジの広い受光感度設定も可能となり測定誤差が減る上に演算誤差も少なくなるためである。
【００７８】
更に、拡散板の材質及び位置並びに照射光の波長について説明する。
【００７９】
本実施の形態では、拡散板の反射、吸収及び透過特性が照射される光の波長への依存性を示す材質で拡散板を構成する。一般に、表面性検出時に表面性検出用の発光素子によって拡散板へ光が照射されると、拡散板による反射光の影響を受けて表面性検出が測定誤差を持ってしまう。
【００８０】
しかし、表面性検出用の照射光の波長を図１０中のＡとし、透過光光源からの照射光の波長を同図中Ｂとし、拡散板の記録剤側表層を、図１０に示す透過・吸収及び反射スペクトルを持つ材質で構成し、拡散板の透過用ＬＥＤ側を、拡散性を有する材質で構成することで、図９に示すように、記録材を透過した照射光は拡散板で吸収されるため、表面性検出時に拡散板による拡散反射光の影響を受けず、精度良く表面性検出を行うことができる。
【００８１】
又、従来は上記理由により拡散板の位置を、表面性検出を行う記録材の裏面で且つ記録材裏面から記録材表面性検出に影響のない距離以上離れた位置に構成する必要があったが、本実施の形態においては、上記材質の拡散板を用いることにより、画像形成装置の構成上許す限り記録材に近接した位置に拡散板を配置することができ、記録材判別装置及び画像形成装置を小型化することが可能となる。これは即ち、透過光光源と撮像素子とをより近接して配置できることを示し、そのため透過光光源に求められる発光量が少なくて済み、低コストの部品を用いることが可能となる。
【００８２】
＜実施の形態２＞
実施の形態２において、透過光検出部の構成以外の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため詳細な説明は省略する。本実施の形態において、拡散板の反射及び透過特性が照射される光の波長への依存性を示す材質を用いて拡散板を構成する。一般に、表面性検出時に表面性検出用の発光素子によって拡散板へ光が照射されると、拡散板による反射光の影響を受けて表面性検出が測定誤差を持ってしまう。
【００８３】
しかし、表面性検出用の照射光の波長を図１２中のＡとし、透過光光源からの照射光の波長を同図中Ｂとし、拡散板の記録剤側表層を、図１２に示す透過及び反射スペクトルを持つ材質で構成し、拡散板の透過用ＬＥＤ側を、拡散性を有する材質で構成することで、図１１に示すように、記録材を透過した照射光は拡散板で正反射されるため、表面性検出時に拡散板による拡散反射光の影響を受けず、精度良く表面性検出を行うことができる。
【００８４】
又、従来は上記理由により拡散板の位置を、表面性検出を行う記録材の裏面で且つ記録材裏面から記録材表面性検出に影響のない距離以上離れた位置に構成する必要があった。本実施の形態においては、上記材質の拡散板を用いることにより、画像形成装置の構成上許す限り記録材に近接した位置に拡散板を配置することができ、記録材判別装置及び画像形成装置を小型化することが可能となる。これは即ち、透過光光源と撮像素子とをより近接して配置できることを示し、そのため透過光光源に求められる発光量が少なくて済み、低コストの部品を用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態１で用いられる画像形成装置を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１による制御ＣＰＵが制御する各ユニットの構成を示す図である。
【図３】記録材の表面平滑性及び反射光量及び透過光量検出を行うための概略構成を示す模式図である。
【図４】映像読取センサによって読み取られる記録材表面のアナログ画像とアナログ出力を８×８ピクセルにディジタル処理したディジタル画像との対比を示す図である。
【図５】透過用ＬＥＤを用いて、映像読取センサによって読み取られる記録材の像を８×８ピクセルにデジタル処理して示した図である。
【図６】記録材の坪量と透過光の関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１によるＣＭＯＳエリアセンサの制御回路を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１によるＣＭＯＳエリアセンサの回路ブロック図を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１による拡散板の作用概略を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態１による拡散板の特性概略例を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態２による拡散板の作用概略を示す模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態２による拡散板の特性概略例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０１  画像形成装置
１０２  用紙カセット
１０３  給紙ローラ
１０４  転写ベルト駆動ローラ
１０５  転写ベルト
１０６〜１０９  イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各感光ドラム
１１０〜１１３  各色用の転写ローラ
１１４〜１１７  イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各カートリッジ
１１８〜１２１  イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各光学ユニット
１２２  定着ユニット
１２３  画像読取センサ
２１０  制御ＣＰＵ
２１１  ＣＭＯＳセンサ
２１２〜２１５  ポリゴンミラー、モータ及びレーザ
２１６  給紙モータ
２１７  給紙ソレノイド
２１８  紙有無センサ
２１９  高圧電源
２２０  ドラム駆動モータ
２２１  ベルト駆動モータ
２２２  低圧電源
２２３  ＡＳＩＣ
２２４  メモリ
３０１  反射用ＬＥＤ
３０２  透過用ＬＥＤ
３０３  レンズ
３０４  記録材
３０５  拡散板
７０２  制御回路
７０４  インターフェース制御回路
７０５  演算回路
７０６  レジスタＡ
７０７  レジスタＢ
７０８  制御レジスタ
８０１  ＣＭＯＳセンサ部分
８０２，８０３  垂直方向シフトレジスタ
８０４  出力バッファ
８０５  水平方向シフトレジスタ
８０６  システムクロック
８０７  タイミングジェネレータ
８０８  Ａ／Ｄコンバータ
８０９  出力インターフェース回路
８１０  Sl_out信号
８１１  制御回路
８１２  Sl_in 信号
８１３  Sl_select 信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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