(57)【要約】【課題】高い精度で記録材の種類を判別することでユーザビリティの向上を図りつつ、様々な種類の記録材においても最適な定着処理条件で定着等を行うこと。【解決手段】映像読取センサ１２３は、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ＬＥＤ３０３、ＣＭＯＳエリアセンサ２１１及び結像レンズ３０３を備える。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、記録材３０４からの反射光は、レンズ３０３を介して集光されてＣＭＯＳエリアセンサ２１１に結像する。このとき、透過用ＬＥＤ３０２と記録材３０４の間に、拡散板又は拡散性のある導光体を用いることで光源のムラを除去し測定精度が向上する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に光を照射し該記録材の表面から反射する反射光を読み取ることにより記録材表面の映像を得る映像読取手段を含み、該映像読取手段によって得られた前記記録材表面の映像を用いて該記録材の所定の属性を判定する反射型判定手段を備え、該反射型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別する記録材判別装置において、
所定の照射光を前記記録材に照射する光照射手段を備え、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を配置し、該記録材を透過して得られる透過光を用いて、前記記録材の前記反射型判定手段とは異なる属性を判定する透過型判定手段を備え、前記反射型判定手段により得られた属性に加えて、前記透過型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別することを特徴とする記録材判別装置。
【請求項２】
記録材に光を照射し該記録材の表面から反射する反射光を読み取ることにより記録材表面の映像を得る映像読取手段を含み、該映像読取手段によって得られた前記記録材表面の映像を用いて該記録材の所定の属性を判定する反射型判定手段を備え、該反射型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別する記録材判別装置において、
所定の照射光を前記記録材に照射する光照射手段を備え、光照射手段に指向性の低い光源を用いるか、又は拡散性の高い乳白色の樹脂レンズを備えた光源を用い、該記録材を透過して得られる透過光を用いて、前記記録材の前記反射型判定手段とは異なる属性を判定する透過型判定手段を備え、前記反射型判定手段により得られた属性に加えて、前記透過型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別することを特徴とする記録材判別装置。
【請求項３】
記録材に光を照射し該記録材の表面から反射する反射光を読み取ることにより記録材表面の映像を得る映像読取手段を含み、該映像読取手段によって得られた前記記録材表面の映像を用いて該記録材の所定の属性を判定する反射型判定手段を備え、該反射型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別する記録材判別装置において、
所定の照射光を前記記録材に照射する光照射手段を備え、光照射手段と前記記録材との光路間において拡散性を有する部材を配置し、前記拡散性を有する部材は反射特性を有し、照射手段からの光の向きを変える構造であり、該記録材を透過して得られる透過光を用いて、前記記録材の前記反射型判定手段とは異なる属性を判定する透過型判定手段を備え、前記反射型判定手段により得られた属性に加えて、前記透過型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別することを特徴とする記録材判別装置。
【請求項４】
記録材の表面から反射する反射光を得るため該記録材に所定の光を照射する反射型照射手段と、前記記録材からの反射光または透過光を受光して映像として読み取り及び光量を検出する読み取り手段と、前記反射型照射手段に前記記録材へ光を照射させ、前記読み取り手段に前記反射型照射手段により得られた反射光を映像として読み取らせ、該映像に基づいて前記記録材の種類を判別する制御手段とを備えた記録材判別装置において、
所定の照射光を前記記録材に照射する光照射手段を備え、光照射手段と前記記録材との光路間において拡散性を有する部材を備え、反射特性を有する部材を備え照射手段からの光に対して拡散性能と光の向きを変える構成であることを特徴とし、該記録材を透過して得られる透過光を用いて、前記記録材の前記反射型判定手段とは異なる属性を判定する透過型判定手段を備え、前記反射型判定手段により得られた属性に加えて、前記透過型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別することを特徴とする記録材判別装置。
【請求項５】
前記拡散性を有する部材は、記録材に対して所定の空間距離を有する位置に構成されることを特徴とする前記請求項１〜４の何れかに記載の記録材判別装置。
【請求項６】
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該現像手段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、記録材に光を照射し該記録材の表面から反射する反射光を読み取ることにより記録材表面の映像を得る映像読取手段を含み、該映像読取手段によって得られた前記記録材表面の映像を用いて該記録材の所定の属性を判定する反射型判定手段とを備え該反射型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別し、当該判別された種類に対応する前記定着処理条件により前記現像剤像を記録材に定着させる画像形成装置において、
前記定着手段における定着処理条件は、記録材を定着処理する際の、加熱温度条件又は加圧条件或は記録材の処理速度を可変とする機能を有し、所定の照射光を前記記録材に照射する光照射手段を備え、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を配置し、該記録材を透過して得られる透過光を用いて、前記記録材の前記反射型判定手段とは異なる属性を判定する透過型判定手段を備え、前記定着手段は、前記反射型判定手段により得られた属性に加えて、前記透過型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別し、当該判別された種類に対応する前記定着処理条件を選択適用させて前記現像剤像を記録材に定着させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
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該現像手段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、記録材に光を照射し該記録材の表面から反射する反射光を読み取ることにより記録材表面の映像を得る映像読取手段を含み、該映像読取手段によって得られた前記記録材表面の映像を用いて該記録材の所定の属性を判定する反射型判定手段とを備え該反射型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別し、当該判別された種類に対応する前記定着処理条件により前記現像剤像を記録材に定着させる画像形成装置において、
前記定着手段における定着処理条件は、記録材を定着処理する際の、加熱温度条件又は加圧条件或は記録材の処理速度を可変とする機能を有し、所定の照射光を前記記録材に照射する光照射手段を備え、光照射手段に指向性の低い光源を用いるか、又は拡散性の高い乳白色の樹脂レンズを備えた光源を用い、該記録材を透過して得られる透過光を用いて前記記録材の前記反射型判定手段とは異なる属性を判定する透過型判定手段を備え、前記定着手段は、前記反射型判定手段により得られた属性に加えて、前記透過型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別し、当該判別された種類に対応する前記定着処理条件を選択適用させて前記現像剤像を記録材に定着させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
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該現像手段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、記録材に光を照射し該記録材の表面から反射する反射光を読み取ることにより記録材表面の映像を得る映像読取手段を含み、該映像読取手段によって得られた前記記録材表面の映像を用いて該記録材の所定の属性を判定する反射型判定手段とを備え、該反射型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別し、当該判別された種類に対応する前記定着処理条件により前記現像剤像を記録材に定着させる画像形成装置において、
前記定着手段における定着処理条件は、記録材を定着処理する際の加熱温度条件又は加圧条件或は記録材の処理速度を可変とする機能を有し、所定の照射光を前記記録材に照射する光照射手段を備え、光照射手段と前記記録材との光路間において拡散性を有する部材を配置し、前記拡散性を有する部材は反射特性を有し、照射手段からの光の向きを変える構造であり、該記録材を透過して得られる透過光を用いて、前記記録材の前記反射型判定手段とは異なる属性を判定する透過型判定手段を備え、前記定着手段は、前記反射型判定手段により得られた属性に加えて、前記透過型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別し、当該判別された種類に対応する前記定着処理条件を選択適用させて前記現像剤像を記録材に定着させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
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該現像手段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、記録材に光を照射し該記録材の表面から反射する反射光を読み取ることにより記録材表面の映像を得る映像読取手段を含み、該映像読取手段によって得られた前記記録材表面の映像を用いて該記録材の所定の属性を判定する反射型判定手段とを備え、該反射型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別し、当該判別された種類に対応する前記定着処理条件により前記現像剤像を記録材に定着させる画像形成装置において、
前記定着手段における定着処理条件は、記録材を定着処理する際の加熱温度条件又は加圧条件或は記録材の処理速度を可変とする機能を有し、所定の照射光を前記記録材に照射する光照射手段を備え、光照射手段と前記記録材との光路間において拡散性を有する部材を備え、反射特性を有する部材を備え照射手段からの光に対して拡散性能と光の向きを変える構成であることを特徴とし、該記録材を透過して得られる透過光を用いて、前記記録材の前記反射型判定手段とは異なる属性を判定する透過型判定手段を備え、前記定着手段は、前記反射型判定手段により得られた属性に加えて、前記透過型判定手段により得られた属性に基づいて前記記録材の種類を判別し、当該判別された種類に対応する前記定着処理条件を選択適用させて前記現像剤像を記録材に定着させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記拡散性を有する部材は、記録材に対して所定の空間距離を有する位置に構成されることをと特徴とする請求項６〜９の何れかに記載の画像形成装置。
【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、記録材に現像部により可視化・現像された像を転写して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上記現像剤像を定着させる。この所定の定着条件は、記録材の材質、厚さ、表面処理等によって大きく異なるため、複数種類の記録材を使用するためには、記録材の種類に応じたきめ細かな設定が必要である。
【０００３】
従来、斯かる画像形成装置においては、例えば、コンピュータに表示されるプリンタドライバにより印字毎にユーザが設定するか、画像形成装置本体に設けられた操作パネル等に記録材のサイズや種類（記録材が紙の場合は紙種）をユーザに設定させ、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材の搬送速度）を変更していた。
【０００４】
このため、近年では画像形成装置内部に記録材を判別するセンサを用いて記録材の種類を自動的に判別し、判別された種類に対応して現像条件、転写条件或は定着条件を可変制御する技術が提案されている。
【０００５】
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ＣＭＯＳ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）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８２５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の記録材の表面平滑度によって記録材の種類を判別する方法は、厚みが異なる記録材において表面平滑度が同様である場合、例えば普通紙と厚紙において、厚紙が普通紙と判定される場合があり、現像条件、定着条件、転写条件をその記録紙に適した設定にできないため、定着性が悪くなるといった課題がある。
【０００８】
一方、上記の記録材の材厚のみを判定する方法では、記録材表面の平滑度が分からないため、表面平滑度が異なる記録材、例えばグロス紙等は普通紙を判定される場合があり、現像条件、定着条件、転写条件をその記録紙に適した設定ができないため、定着性が悪くなるといった課題がある。
【０００９】
更に、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。この課題を解決するために、本発明においては、表面平滑度と材厚の検出の両方を安価な構成で実現する。
【００１０】
しかし、精度良く記録材種類の判別を行うことが求められているものの、特に透過光量検出においては、検出部品の特性ばらつきにより精度が悪くなる場合があった。
【００１１】
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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、記録材に光を照射し記録材の表面から反射する反射光を読み取ることにより記録材表面の映像を得る映像読取手段を含み、映像読取手段によって得られた記録材表面の映像を用いて該記録材の所定の属性を判定する反射型判定手段を備え、反射型判定手段により得られた属性に基づいて記録材の種類を判別する記録材判別装置において、所定の照射光を記録材に照射することにより、記録材を透過して得られる透過光を用いて、記録材の反射型判定手段とは異なる属性を判定する透過型判定手段を備え、反射型判定手段により得られた属性に加えて、透過型判定手段により得られた属性に基づいて記録材の種類を判別する。
【００１３】
本発明における透過光判定を精度よく行うために、先ず第１に、前記映像読取手段を複数の撮像素子によって構成し透過光検出を行うことにより、記録材の部分的なむらによらず安定した透過光量の測定を行うことができる。第２に、前記複数の撮像素子それぞれにおいて精度の高い検出を行うために、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る。このため、本発明は、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ことにより透過光検出を精度良く行うことを特徴とする。
【００１４】
又、検出制御において、構成要素である発光素子及び受光素子、レンズ等の光学部品等の特性ばらつきによる誤差を減少させるために、予め検出光量の校正を行う。このとき、その校正精度を高めるために、前記拡散板を備え、その拡散板の拡散性能は、発光素子の発光むらを分散させ、複数の受光素子におけるそれぞれの受光光量データが飽和しないレベルで均質な光量を得られる拡散性能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、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ことにより透過光検出を精度良く行うことができる。
【００１６】
又、検出光量を校正することにより、記録材検出の際には、校正時の光量との比較により、発光素子、受光素子、光学系等のばらつきによらず精度の高い透過率を求めることが可能となるため、精度の良い透過型判定手段を実現できる。
【００１７】
本発明により記録材の種類を正確に判別することができるため、ユーザビリティの向上を図りつつ、様々な種類の記録材においても最適な定着処理条件で定着等を行って良好な定着画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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について説明する。
【００１９】
＜実施の形態１＞
（画像形成装置）
本発明の記録材判別装置は、図１に示すような一般的な画像形成装置で用いられる。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。
【００２０】
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。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。
【００２１】
更に、画像形成装置１０１は、記録材である記録紙を給紙、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。
【００２２】
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、搬送されて来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。
【００２３】
以下に図２を参照して説明する画像形成装置１０１の制御手段である制御ＣＰＵ２１０は、定着ユニット１２２によって所望の熱量を記録材に与えることによって、記録材上のトナー画像を融着し定着させる。
【００２４】
次に、図２を用いて、本発明の記録材判別装置およ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。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。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。
【００２７】
又、制御ＣＰＵ２１０は、バス等（図示せず）によりメモリ２２４に接続されており、メモリ２２４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２２４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。
【００２８】
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。
【００２９】
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られるメリットがある。
【００３０】
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。
【００３１】
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に撮像指示を行い、ＣＭＯＳセンサ２１１は記録材の表面画像を撮像する。このとき、ＡＳＩＣ２２３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。
【００３２】
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に対してSl_in を経由してゲインを設定する。
【００３３】
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。
【００３４】
例えば、記録材の表面繊維が粗い、所謂ラフ紙の場合は、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。
【００３５】
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いラフ紙も存在するため、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
次に、本願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。図３及び図１０は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り、本発明を最も良く表す図である。
【００４０】
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、読み取り手段であるＣＭＯＳエリアセンサ２１１及び結像レンズ３０３を備える。ここで、センサ２１１はＣＣＤセンサとすることができる。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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ピクセルにデジタル処理したデジタル画像との対比を示す図である。ここで、デジタル処理は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。
【００４４】
図４において、記録材Ａ４０１は表面の紙の繊維が比較的ガサついている所謂ラフ紙、記録材Ｂ４０２は一般に使用される所謂普通紙、記録材Ｃ４０３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４０１〜４０３がデジタル処理され図４に示す映像４０４〜４０６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。
【００４５】
これとは別に、記録材の反射光量は、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算出するが、実施の形態によっては、１受光画素の結果のみを用いることもできる。
【００４６】
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。
【００４７】
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。記録材毎に平均処理された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。
【００４８】
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し、種類を判別するための情報の一部とするのである。
【００４９】
同様に、図４において、映像４０７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４０８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４０９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。ＣＣＤセンサ２１１に読み込まれたこれらの映像４０７〜４０９がデジタル処理され図４の映像４１０〜４１２となる。
【００５０】
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。
【００５１】
上述の制御プロセッサは、ＣＭＯＳエリアセンサ２１１からの映像サンプリング処理、ゲイン及びフィルタ演算処理をリアルタイムにて処理する必要があるため、デジタルシグナルプロセッサを用いることが望ましい。
【００５２】
次に、記録材３０４の透過率測定方法について説明する。
【００５３】
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。
【００５４】
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ピクセルにデジタル処理して示した図である。記録材３０４の透過光は、レンズ３０３を介して集光されて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。
【００５５】
図６は記録材の坪量と透過光の関係を示す図である。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つとするのである。
【００５６】
本実施形態で想定する記録材の種類には、以下のようなものがあり、次に説明するように表面の状態や材厚によってその種類を判別する。  
（１）薄紙（坪量：単位面積当たりの重量〜６４ｇ／ｍ2）
（２）普通紙（坪量：６５〜１０５ｇ／ｍ2）
（３）厚紙１（坪量：１０６〜１３５ｇ／ｍ2）
（４）厚紙２（坪量：１３６／ｍ2〜）
（５）グロス紙
（６）グロスフィルム
（７）ＯＨＴ
記録材からの反射光量によって判定されるのは、（７）は透明で光の透過率が高いため、（１）〜（６）、（７）という２組である。
【００５７】
記録材の反射光から得られた映像による濃淡比から判定されるのは、（１）〜（４）、（５）、（６）という３組である。ここで、本実施の形態では、この判定のため濃淡比を検出する際、反射光量による正規化をする。即ち、２次元画像の全体の光量に差があるとＤｍａｘ−Ｄｍｉｎの値も変わってきてしまうので、２次元画像全体の光量の平均値が一致するように正規化する。
【００５８】
透過光量によって判定されるのは、（１）〜（４）の坪量がそれぞれ異なっており、一定の光量を紙の背面から照射した場合の透過光の受光光量は、（１）＞（２）＞（３）＞（４）となるため、（１）、（２）、（３）、（４）の４種となる。ここで、本実施形態においては、６４×６４ピクセルからなる全画素の透過光量の平均値を用いて判定を行う。
【００５９】
以上の判定を組み合わせることによって、（１）〜（７）の多様な記録材を正確に判別することができる。
【００６０】
（記録材判別機能の実装）
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。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。
【００６１】
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。
【００６２】
次に、動作について説明する。
【００６３】
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、撮像されたデジタル画像データが送信される。
【００６４】
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。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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。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８０２，８０３、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。
【００６７】
次に、動作について説明する。
【００６８】
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８０２，８０３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。
【００６９】
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８１３がアクティブの期間、Sl_out  信号８１０に出力される。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
このような構成において、透過光量を精度良く判別するために、複数の受光素子で光量測定を行う本構成において、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少なくすることを提案する。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好適である。
【００７３】
更に、拡散板の位置について実施形を説明する。
【００７４】
拡散板は発光素子と受光素子に対して、受光素子に近い位置に配置することを特徴とする。理由は拡散板を発光素子に近い側に配置すると素子近傍の輝度分布が拡散板に投影されてしまい、一様な拡散性を得ることが難しい。一方、拡散板を受光素子に近い側に配置すると発光部分の輝度むらの影響を受けず、受光素子に配向された光を受光素子が撮影する位置において分散させることができる。
【００７５】
更に、拡散板の位置は、表面性検出用の発光素子による光照射が行われない位置とすることとする。例えば、図９に示すように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。従って、本発明における拡散板の位置は、図１０に示すように、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することを特徴とする。
【００７６】
本発明は均質な光源の下で、次の検出部の校正を行うことにより精度の高い検出、測定を可能とするものである。
【００７７】
次に、光量の校正方法について詳細を説明する。
【００７８】
先ず、記録材が検出部にない場合において検出構成部における光量を測定する。このとき光量のむらがあると、Ａ／Ｄ変換した光量測定結果においてデータが飽和してしまう場合がある。又、光量が飽和しないように発光素子の発光光量を下げると、一部の受光素子では光量が不足し、測定ダイナミックレンジが狭くなるために精度が低下してしまう。従って、前述の拡散板による光源の均質化は不可欠である。
【００７９】
以上、反射型光照射手段である記録材表面撮影用の反射用ＬＥＤと、透過光による記録材の厚み検出用の透過型光照射手段である透過用ＬＥＤの２つの照射手段を用い、且つ、透過型光照射手段と記録材との間の空間に拡散手段を用いて透過型光照射手段の光を均質化させることによって、様々な記録材の表面性状態、反射率及び透過率を精度良く検出でき、記録材種類の判断が可能となる。
【００８０】
＜実施の形態２＞
本実施の形態において、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、透過光の検出に用いる光源について提案する。
【００８１】
本実施の形態では、拡散性の高い素子を光源として用いることを特徴とする。例えば、透過光用の光源を、放射指向性の低い分散した配向を持つＬＥＤか、又は乳白色樹脂を用いたＬＥＤを採用することにより、受光部に検出される光量むらを軽減させることを目的とする。本構成を図１１に示す。但しこの場合、受光側から観測すると、光源であるＬＥＤの輪郭内側部分においては輝度むらが分散されるものの、光源周辺は暗部のままである。撮像エリアが広い構成の場合は光源の明部と光源周辺部の暗部の差があり、暗部においては測定時のダイナミックレンジが減少し、実施の形態１よりも測定精度は下がる。しかしながら、要求精度に余裕がある実施形においては明部の輝度むらを減少させるだけで十分な場合もあり、拡散板を別途設ける必要がないため、本実施の形態が適用可能である。
【００８２】
以上、反射型光照射手段である記録材表面撮影用の反射用ＬＥＤと、透過光による記録材の厚み検出用の透過型光照射手段である透過用ＬＥＤの２つの照射手段を用い、且つ、透過型光照射手段に拡散性の高い素子を用いることによって、様々な記録材の表面性状態、反射率及び透過率を精度良く検出でき、記録材種類の判断が可能となる。
【００８３】
＜実施の形態３＞
本実施の形態において、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、透過光の検出に用いる光源について提案する。
【００８４】
本実施の形態は、拡散性の高い導光部材を用いることを特徴とする。図１２に示す本実施の形態の構成において、樹脂部材は、透過光用の光源から照射される光を受光し、記録材の面付近まで導光する透過性能を有し、これを導光体と呼ぶ。このような導光体は、一般にアクリル等の透過性の高い樹脂を用いることが一般的である。この導光体に拡散性を持たせることで、導光性能と拡散性能を併せせ持つことが可能となり、部品点数が減るため、安いコストで性能の高い検出制御を実現できる。
【００８５】
以上、反射型光照射手段である記録材表面撮影用の反射用ＬＥＤと、透過光による記録材の厚み検出用の透過型光照射手段である透過用ＬＥＤの２つの照射手段を用い、且つ、透過型光照射手段に拡散性の高い素子を用いることによって、様々な記録材の表面性状態、反射率及び透過率を精度良く検出でき、記録材種類の判断が可能となる。
【００８６】
＜実施の形態４＞
実施の形態１における拡散性能を有する拡散部材と、実施の形態３における拡散性を有する導光部材の応用例について、拡散性能を実現するために、乳白色の部材を用いると述べた。実施の形態３においてその他の拡散性能を実現する実施形を説明する。構成は実施の形態３と同様の構成であり、図１２にて説明される。
【００８７】
前記拡散部材において、表面粗さを下げる加工を施す方法を提案する。前記拡散部材を、表面に細かい凹凸を加工する、所謂シボを成型するか、加工後にサンドブラスト等により表面を荒らすことにより、透明部材を用いて拡散性能を有する部材が形成できる。これは実施の形態３における導光部材に対しても有効である。半透明部材を用いるか、表面粗さの粗い部材を用いるかは、拡散性能の要求精度に次第であり、基本的にはどちらでも同様の効果を得ることができる。
【００８８】
＜実施の形態５＞
本実施の形態おいては、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、透過光の検出に用いる光源について提案する。
【００８９】
本実施の形態では、拡散性を持たせた導光部材を用いることは実施の形態３又は４と同様である。これら樹脂部材は、透過光用の光源から照射される光を受光し、記録材の面付近まで導光する透過性能を有し、これを導光体と呼ぶ。本実施の形態の構成は、この導光体は、図１３に示すように、内部に反射面を有し、光の向きを変える構造であることを特徴とする。このような導光部材は、一般にアクリル等の透過性の高い樹脂を用いることが一般的である。この導光部材に拡散性を持たせることで、導光性能と拡散性能を併せ持つことが可能となり、部品点数が減るため安いコストで性能の高い検出制御を実現できる。光の向きを変えることができることにより、構成上、直線光路に拡散板が配置できない場合においても反射特性を利用して有効に空間スペースを活用できるようになる。
【００９０】
以上、反射型光照射手段である記録材表面撮影用の反射用ＬＥＤと、透過光による記録材の厚み検出用の透過型光照射手段である透過用ＬＥＤの２つの照射手段を用い、且つ、透過型光照射手段に拡散性の高い素子を用いることによって、様々な記録材の表面性状態、反射率及び透過率を精度良く検出でき、記録材種類の判断が可能となる。
【００９１】
＜実施の形態６＞
本実施の形態おいては、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、透過光の検出に用いる光源について提案する。
【００９２】
本実施の形態は、拡散性を持たせた反射部材を用いることを提案する。この反射部材材は、透過光用の光源から照射される光を受光し、記録材の検出面位置へ反射する。本実施の形態の構成は、図１４に示すように、反射部材によって光の向きを変える構造をしており、且つ、反射部材が鏡面ではなく、拡散性を有することを特徴とする。このような反射部材は、一般に表面粗さを有する樹脂や、白色等の乱反射特性を有する樹脂を用いることで実現できる。光の向きを変えることができることにより、構成上、直線光路に拡散板が配置できない場合においても反射特性を利用して有効に空間スペースを活用できるようになる。
【００９３】
以上、反射型光照射手段である記録材表面撮影用の反射用ＬＥＤと、透過光による記録材の厚み検出用の透過型光照射手段である透過用ＬＥＤの２つの照射手段を用い、且つ、透過型光照射手段と記録材との間の空間に拡散性を有する反射部材を用いて透過型光照射手段の光を均質化させることによって、様々な記録材の表面性状態、反射率及び透過率を精度良く検出でき、記録材種類の判断が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、記録材の表面から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これを備える画像形成装置に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【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ピクセルにデジタル処理したデ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】本発明に関連する拡散板の構成の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における拡散板の構成の説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における構成説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態３及び４における構成説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態５における構成説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態６における構成説明図である。
【符号の説明】
【００９６】
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、モータおよびレーザ
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
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】
2005234472.tif 000003
【図２】
2005234472.tif 000004
【図３】
2005234472.tif 000005
【図４】
2005234472.tif 000006
【図５】
2005234472.tif 000007
【図６】
2005234472.tif 000008
【図７】
2005234472.tif 000009
【図８】
2005234472.tif 000010
【図９】
2005234472.tif 000011
【図１０】
2005234472.tif 000012
【図１１】
2005234472.tif 000013
【図１２】
2005234472.tif 000014
【図１３】
2005234472.tif 000015
【図１４】
2005234472.tif 000016