(57)【要約】【課題】従来、光の入射方向によっては、同じ紙表面が違う画像として捉えられてしまい、読取対象に関する情報を正確に読み取ることできなかったという課題を解決することを目的とする。【解決手段】紙１５の表面に斜め方向より光を照射する発光素子１１と、その照射領域内を映像として読取るエリアセンサ１３とを備え、読取結果から紙１５に関する情報を読取る映像読取装置において、発光素子１１を、紙１５の搬送方向に対し斜めの方向より照射するよう所定の角度をもって配置した。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
読取対象の表面に斜め方向より光を照射する光照射手段と、該読取対象表面の該光照射手段による光照射領域内を映像として読取る読取手段とを備え、該読取手段の結果から読取対象に関する情報を読取る映像読取装置において、
該光照射手段を、該読取対象の搬送方向に対し斜めの方向より照射するよう所定の角度をもって配置することを特徴とする映像読取装置装置。
【請求項２】
記録媒体の表面に斜め方向より光を照射する光照射手段と、該記録媒体表面の該光照射手段による光照射領域内を映像として読取る読取手段とを備え、該読取手段の結果から記録媒体に関する情報を読取る映像読取装置を有する画像形成装置において、
該光照射手段を、該記録媒体の搬送方向に対し斜めの方向より照射するよう所定の角度をもって配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
読取り対象の表面に光を照射する光照射手段と、該読取り対象表面の該光照射手段による光照射領域内を映像として読取る読取手段とを備え、該読取手段に、受光光量に応じた情報を出力する複数の光電変換素子と所定領域内の映像を出力する手段を有する映像読取装置と、該読取り対象を自動で搬送する搬送手段を備えた画像形成装置において、
該映像読取装置より出力される検出結果から該記録媒体表面の平滑度を測定し、平滑度に応じた画像形成制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
読取手段は、複数の画素から成るＣＭＯＳエリアセンサあるいはＣＣＤセンサであって、記録材の表面を映像として撮像することができることを特徴とする請求項２〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザプリンタやインクジェットプリンタ等の画像形成装置、及びそれらに適用可能な映像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、該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該現像装置による該現像剤像を転写する転写手段と、該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、か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で記録材たる記録紙のサイズや種類（以下、紙種ともいう）がユーザーによって設定され、その設定に応じて定着処理条件（例えば、定着温度や定着装置を通過する記録紙の搬送速度）を設定するよう制御がなされる。
【０００４】
又、記録紙がＯＨＴシートの場合には、画像形成装置内部に備えられた透過型のセンサによって記録紙がＯＨＴシートであるか否かを自動検知し、記録紙に光が透過した場合はＯＨＴシートと判定し、記録紙に光が透過しない場合は普通紙と判定し、その判定結果に応じて定着温度或いは記録紙の搬送速度を設定するよう制御がなされる。
【０００５】
近年では紙表面によって反射する正反射光と拡散反射光の量の違いを検出し、自動で用紙の種類を判別することにより、その検出結果に応じた画像形成制御を行い、最適な画像を得る事ができる画像形成装置も存在するようになった。図１５に特開平１１−２１６９３８号広報の発明におけるプリンタ光沢度計の断面図を示す。光沢検出器２００はプリント基板２２０に通常どおり取り付けられたブロック２１０を有している。軸２１３上の光源チューブ２１２及び軸２１５上の反射チューブ２１４が、ブロック２１０中に形成されている。光源２１６は光源チューブ２１２中に位置している。光センサ２２２は反射チューブ２１４中に位置している。このとき、光センサ２２２は主にスペクトル反射光に反応し、低光沢紙と高光沢紙を判別する。
【０００６】
また、ＣＣＤエリアセンサで紙の表面画像を捉え、フラクタル次元を求めることにより、紙の粗度を求める方法が発明されている。図１６に特開平１１−２７１０３７号広報の発明による平滑度検出器の基本動作を示した処理フロー図を示す。記録媒体の表面に光を面積照射する（ステップＳ２−１）。その後画像読取手段を含めた画像検出手段にて面積照射の反射光により形成される陰影像を平面画像として読み取り、その濃淡情報を多値画像データとして検出する（ステップＳ２−２）。つまり、照射した光は記録媒体の凹凸により反射光に陰影がつき、凹の部分は暗く、凸の部分は明るくなり、この陰影像を画像読み取り手段のＣＣＤにより検出する。検出された多値画像データである濃淡情報を情報加工処理手段により画像処理を施すことで記録媒体の表面粗度を計測算出する（ステップＳ２−３）。その後、計測算出された表面粗度に対応した画像形成パラメータ値を画像形成制御手段により決定し制御する（ステップＳ２−４）。ＣＣＤからの濃淡情報を読取ることによって記録媒体の表面粗度を推察することが出来る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
紙などの繊維状なものにおける表面形状は方向性を持つ。そのような方向性をもつ表面形状の読取対象において、表面形状を撮影し演算を行うことによりその表面形状を測定する場合、光源の入射方向と繊維の方向が一定でないと測定結果にばらつきが発生してしまう。図９に繊維方向に対して直角の方向から光を当てた場合の表面画像を示す。たとえば、図９のように紙の繊維の配向角度に対して直角に光を入射させた場合は、繊維による凹凸の影がはっきりと現れる。
【０００８】
一方で、図１０に繊維方向に対して平行になるような方向から光を当てた場合の表面画像を示す。図１０のように繊維の方向と同一方向に光を入射させた場合は、繊維による凹凸の影は薄くなってしまう。
このように、光の入射方向によっては、同じ紙表面が違う画像として捉えられてしまうという問題が生じてしまう。本発明は係る課題を解決することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決しようとする手段】
本発明によれば、読取り対象の表面に光を照射する光照射手段と、前記読取り対象の表面の該光照射手段による光照射領域内を映像として読取る読取手段とを備え、該読取手段に、受光光量に応じた情報を出力する複数の光電変換素子と読取り対象のある所定領域に受光した受光光量に応じて電圧を出力する複数の光電変換素子と所定領域内の映像を出力する手段を有する映像読取装置と該読取り対象を自動で搬送する搬送手段を備える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１〜図８を用いて、本発明の第１の実施例について説明する。図１に映像読取装置の概略構成図を示す。映像読取装置は光源１１、レンズ１２、ＣＭＯＳエリアセンサ１３、搬送機構１４より構成される。このときＣＭＯＳエリアセンサ１３はＣＣＤセンサでも良い、またラインセンサでも良い。
【００１１】
光源１１より記録媒体１５へ光を照射し、そのときの記録媒体１５の表面画像はレンズ１２を介してＣＭＯＳエリアセンサ１３に結像させる。
【００１２】
図２に映像読取装置と読取り対象の撮影面を上から見た図を示す。繊維の方向は縦方向もしくは横方向の場合が多いため、紙が自動で搬送され、自動で測定を行う場合、光源の入射方向をセンサの繊維の方向に対しななめ４５°にすることにより、紙の繊維配向方向に対してほぼ４５°の状態を保つことができ、検出結果がばらつきの少ない構成をとることができる。
【００１３】
このとき、必ず４５°である必要はない。繊維の配向角度は１５°以下であるので、±３０°以内の角度に設置すれば、検出結果のばらつきを減少させることに対して効果がある。
【００１４】
図２ではセンサの配置角度は光源の入射方向と一致している。しかしながら、センサの配置向きは光源の入射方向に合わせなくてもよい。
【００１５】
次に図３を用いてＣＭＯＳエリアセンサの回路ブロック図について説明する。
【００１６】
図中、２０１はＣＭＯＳセンサ部分であり、例えば６４×６４画素分のセンサがエリア状に配置される。２０２および２０３は垂直方向シフトレジスタ、２０４は出力バッファ、２０５は水平方向シフトレジスタ、２０６はシステムクロック、２０７はタイミングジェネレータである。
【００１７】
次に動作について説明する。
【００１８】
Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号２１３をアクディブとすると、ＣＭＯＳセンサ部２０１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２０６を与えると、タイミングジェネレータ２０７によって、垂直方向シフトレジスタ２０２および２０３は読みだす画素の列を順次選択し、出力バッファ２０４にデータを順次セットする。
【００１９】
出力バッファ２０４にセットされたデータは、水平方向シフトレジスタ２０５によって、Ａ／Ｄコンバータ２０８ヘと転送される。Ａ／Ｄコンバータ２０８でデ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２０９によって所定のタイミングで制御されて、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号２１３がアクティブの期間、２１０のＳｌ＿ｏｕｔ　信号に出力される。
【００２０】
一方、２１１の制御回路によって、Ｓｌ＿ｉｎ信号２１２よりＡ／Ｄ変換ゲインが可変制御できる。
【００２１】
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、常に最良なコントラストで撮像することができる。
【００２２】
次に算出方法について説明する。
【００２３】
図５に表面の凹凸が大きい場合の記録媒体１５の表面画像を示す。図４は小さい場合の記録媒体１５の表面画像である。このとき、表面凹凸の大きい場合は表面凹凸が小さい場合と比べてコントラストが高くなる。コントラストは検出結果の最大値と最小値の差を演算することにより算出することが出来る。よって最大値と最小値の差を算出することにより、表面の凹凸の大きさを検出することが出来る。
【００２４】
図６に、画像を２値化したときの画像を示す。凹凸の幅は、表面画像を２値化した画像のエッジの数を数えることにより、算出することができる。
【００２５】
凹凸の大きさもしくは凹凸の幅どちらか一方もしくは両方の検出結果を用いて、表面平滑度を測定する。
【００２６】
次に、映像読取装置が搭載された画像形成装置に関して説明する。
【００２７】
図７は、本発明第１の実施例である画像形成装置を示した図である。
【００２８】
図中１５０１は画像形成装置、１５０２は用紙カセット、１５０３は給紙ローラ、１５０４は転写ベルト駆動ローラ、１５０５は転写ベルト、１５０６〜１５０９はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの感光ドラム、１５１０〜１５１３は転写ローラ、１５１４〜１５１７はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカートリッジ、１５１８〜１５２１はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの光学ユニット、１５２２は定着ユニットである。
【００２９】
画像形成装置は、電子写真プロセスを用い記録紙上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を重ねて転写し、定着ローラによってトナー画像を温度制御に基づき熱定着させる。
【００３０】
また、各色の光学ユニットは、各感光ドラム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紙上のあらかじめ決まった位置から画像が転写されるよう同期をとって走査制御している。
【００３１】
さらに、画像形成装置は記録材であるところの記録紙を給紙、搬送する給紙モータと転写ベルト駆動ローラを駆動する転写ベルト駆動モータと各色感光ドラムおよび転写ローラを駆動する感光ドラム駆動モータと定着ローラを駆動する定着駆動モータを備えている。
【００３２】
１５２３は画像読み取りセンサであり、給紙、搬送される記録紙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、記録材のある特定エリアの画像を検出する。
【００３３】
画像形成装置が備える制御ＣＰＵ（図示せず）は、定着ユニット１５２２によって、所望の熱量を記録紙に与えることによって、記録紙上のトナー画像を融着し定着させる。
【００３４】
次に、図８を用いて、制御ＣＰＵの動作について説明する。
【００３５】
図８は、制御ＣＰＵが制御する各ユニットの構成を表した図である。
【００３６】
図中、１６１０はＣＰＵ、１６１１はＣＭＯＳセンサ、１６１２〜１６１５はポリゴンミラーおよびモータおよびレーザを備え、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、１６１６は記録材を搬送するための給紙モータ、１６１７は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、１６１８は、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、１６１９は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、１６２０は感光ドラムおよび転写ローラを駆動するドラム駆動モータ、１６２１は転写ベルトおよ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、１６２２は定着ユニットおよび低圧電源ユニットであり、制御ＣＰＵによって図示しないサーミスタ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。
【００３７】
１６２３はＡＳＩＣであり、制御ＣＰＵ１０の指示に基づき、ＣＭＯＳセンサ１６１１および光学ユニット１６１２〜１６１５内部のモータ速度制御、給紙モータの速度制御を行う。
【００３８】
モータの速度制御は、図示していないモータ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また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　ＡＳＩＣ　１６２３のハードウエアによる回路で構成したほうが、ＣＰＵ１６１０の制御負荷低減が図れるメリットがある。
【００３９】
制御ＣＰＵ１６１０は、図示しないホストコンピュータからの指示によって、プリントコマンドを受けると、紙有無センサ１６１８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１６１６、ドラム駆動モータ１６２０、ベルト駆動モータ１６２１を駆動するとともに、給紙ソレノイド１６１７を駆動し、記録材を所定位置まで搬送する。
【００４０】
記録材がＣＭＯＳセンサ１６１１の位置まで搬送されると、制御ＣＰＵはＡＳＩＣ１６２３に対してＣＭＯＳセンサ１６１１撮像指示を行い、ＣＭＯＳセンサ１６１１は、記録材の表面画像を撮像する。
【００４１】
このときＡＳＩＣ　１６２３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ＳＹＳＣＬＫを出力させて、ＣＭＯＳセンサ１６１１からＳｌ＿ｏｕｔを経由して出力される撮像データを取り込む。
【００４２】
一方、ＣＭＯＳセンサ１６１１のゲイン設定は、あらかじめ制御ＣＰＵ１６１０が取り決めた値を
ＡＳＩＣ　１６２３内部のレジスタにセットすることによって、ＡＳＩＣ　１６２３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１６１１に対し、Ｓｌ＿ｉｎを経由してゲインを設定する。
【００４３】
ＡＳＩＣ　１６２３は、実施例１で説明した第一の演算手段および第二の演算手段に基づく回路を備え、それぞれの演算結果は、ＡＳＩＣ　１６２３内部のレジスタに格納される。
【００４４】
ＣＰＵ　１６１０は、前記ＡＳＩＣ　１６２３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１６１９の現像バイアス条件を可変制御する。
【００４５】
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。
【００４６】
また、ＣＰＵ　１６１０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１６２２の温度条件を可変制御する。
【００４７】
これは、特に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。
【００４８】
さらに、ＣＰＵ　１６１０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可変制御する。搬送速度の可変制御は、速度制御を司るＡＳＩＣ１６２３の速度制御レジスタ値をＣＰＵ　１６１０によって設定することによって実現する。
【００４９】
これは、特にＯＨＴあるいはグロス紙などの場合において、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ができる。
【００５０】
このように本実施例では、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、第一の演算および第二の演算を行い、その結果からＣＰＵは、高圧電源の現像条件、あるいは定着ユニットの制御温度条件、あるいは記録材の搬送速度を可変制御する。
【００５１】
図９、図１０に同じ紙の表面において、光源の入射方向を繊維方向に対し、０°とした場合と９０°とした場合の表面画像を示す。０°の場合は紙凹凸を捕らえることができない。しかし、９０°の場合は紙凹凸を捕らえることができる。
【００５２】
図１１、図１２に同じ繊維方向が縦方向の場合（縦目）において、光照射方向を右斜め４５°から入射したときの画像と左斜め４５°から入射したときの画像を示す。
【００５３】
光照射方向と読取り対象繊維方向との角度が所定の角度になるように配置することにより、紙の繊維の配光性による画像の違いを抑えることができ、ばらつきの少ない検出を行うことができる。
【００５４】
図１３、図１４に６３種類の紙種における繊維配向角度分布図を示す。繊維配向角度は紙の繊維の縦横比より求めた角度のことである。殆ど全ての紙の配向角度が０°もしくは９０°付近でばらつきも１５°以内に収まっていることがわかる。このように、紙の繊維の方向は紙の縦目と横目にほぼ分類され、ほぼ０°もしくは９０°である。そのため、光源の入射方向と搬送方向が斜め４５°になるように配置することにより、繊維方向と光入射方向を常にほぼ４５°の一定に保つことができ、センサの検出精度を向上させることができる。
【００５５】
また、このとき、必ず４５°である必要はない。繊維の配向角度は１５°以下であるので、±３０°以内の角度に設置すれば、検出結果のばらつきを減少させることに対して効果がある。
【００５６】
【発明の効果】
紙繊維の方向に対し光源の入射方向を一定にすることにより、検出精度をあげることができる。
【００５７】
そこで、光源の入射方向と記録媒体の搬送方向の角度を斜めにする構成をとることにより、紙繊維の向きに対する影響を抑える構成をとることができる。よってより正確な表面の平滑度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における映像読取装置の概略構成図
【図２】第１の実施例における映像読取装置と読取り対象の撮影面を上から見た図
【図３】第１の実施例におけるＣＭＯＳエリアセンサの回路ブロック図
【図４】第１の実施例を説明する為の説明図
【図５】第１の実施例を説明する為の説明図
【図６】第１の実施例を説明する為の説明図
【図７】第１の実施例における画像形成装置構成図
【図８】第１の実施例における画像形成装置処理系構成図
【図９】発明の解決する課題における繊維配向角度に対して光源入射角を９０°に配置した場合の表面画像
【図１０】発明の解決する課題における繊維配向角度に対して光源入射角を０°に配置した場合の表面画像
【図１１】発明の解決する課題における繊維配向角度に対して光源入射角を右４５°に配置した場合の表面画像
【図１２】発明の解決する課題における繊維配向角度に対して光源入射角を左４５°に配置した場合の表面画像
【図１３】発明の解決する課題を説明する為の紙における繊維配向角度の分布図
【図１４】発明の解決する課題を説明する為の紙における繊維配向角度の分布図
【図１５】特開平１１−２１６９３８号広報の発明におけるプリンタ光沢度計の断面図
【図１６】特開平１１−２７１０３７号広報の発明による平滑度検出器の基本動作を示した処理フロー図
【符号の説明】
１１　光源（発光素子）
１２　レンズ
１３　ＣＭＯＳエリアセンサ
１４　絞り
１５　記録媒体
２０１　ＣＭＯＳセンサ部分
２０２および２０３　垂直方向シフトレジスタ
２０４　出力バッファ
２０５　水平方向シフトレジスタ
２０６　システムクロック
２０７　タイミングジェネレータ
２１３　Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号
２１３　Ａ／Ｄコンバータ
２０９　出力インターフェース回路
２１０　Ｓｌ＿ｏｕｔ
２１２　Ｓｌ＿ｉｎ信号
２１１　制御回路
１６　搬送ローラ
１５０１　画像形成装置
１５０２　用紙カセット
１５０３　給紙ローラ
１５０４　転写ベルト駆動ローラ
１５０５　転写ベルト
１５０６〜１５０９　イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの感光ドラム
１５１０〜１５１３　転写ローラ
１５１４〜１５１７　イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカートリッジ
１５１８〜１５２１　イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの光学ユニット
１５２２　定着ユニット
１５２３　画像読み取りセンサ
１６１０　ＣＰＵ
１６１１　ＣＭＯＳセンサ
１６１２〜１６１５　光学ユニット
１６１６　給紙モータ
１６１７　給紙ソレノイド
１６１８　紙有無センサ
１６１９　高圧電源
１６２０　ドラム駆動モータ
１６２１　ベルト駆動モータ
１６２２　定着ユニットおよび低圧電源ユニット
１６２３　ＡＳＩＣ
２００　光沢検出器
２１０　ブロック
２１１　ブロック
２１２　光源チューブ
２１３　入射方向
２１４　反射チューブ
２１５　反射方向
２１６　光源
２１８　隅肉
２２０　プリント回路基板
２２２　光センサ
２２４　隅肉
２２６　反射角
２２８　入射角
２３０　見本平面
【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】
2004038879.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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