(57)【要約】【課題】安価で簡易な回路構成で、発光素子駆動回路におけるトランジスタのベース−エミッタ間電圧バラツキや電源電圧変動の影響を軽減して様々な種類の記録材を精度良く自動判別すること。【解決手段】ステップＳ１００１〜Ｓ１００４において、発光量A1およびA2と反射光量B1およびB2を求める。そして、以下の式を用いて反射光量変化率αを求める（Ｓ１００５）。この反射光量変化率αが予め工場出荷時に取得後、所定のメモリに格納された基準紙における基準反射光量変化率αREFの何倍に相当するかを示すパラメータRα＝α／αREFを算出する（Ｓ１００５）。普通紙−グロス紙判別閾値T1、グロス紙−OHT判別閾値T2を予め設定しておき、Rα＜T1であれば（Ｓ１００６）普通紙と判別する（Ｓ１００７）。T1≦Rα＜T2ならば（Ｓ１００８）グロス紙（Ｓ１００９）、T2≦RαならOHTと判別する（Ｓ１０１０）。【選択図】図１０
2007153517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材の表面からの反射光を得るために記録材に光を照射する照射手段と、
前記照射手段から照射されて前記記録材から反射された反射光を読み取る反射読取手段と、
前記照射手段により照射される第１の照射光量と、該第１の照射光量と異なる第２の照射光量との差である照射光量差、および該第１の照射光量と第２の照射光量とにそれぞれ対応する第１の反射光量と第２の反射光量との差である反射光量差を求め、前記照射光量差と前記反射光量差から得られる光量変化率に基づいて前記記録材の種類を判別する判別手段と
を備えたことを特徴とする記録材判別装置。
【請求項２】
前記反射読み取り手段は、前記記録材から反射された正反射光を読み取る手段であって
前記判別手段は、前記第１の照射光量及び前記第２の照射光量に対応する前記第１の正反射光量および前記第２の正反射光量との差である正反射光量差を求め、前記照射光量差と前記正反射光量差とから得られる光量変化率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請求項１に記載の記録材判別装置。
【請求項３】
前記光量変化率とは、前記照射光量差と前記正反射光量差との比であることを特徴とする請求項２に記載の記録材判別装置。
【請求項４】
前記第１の正反射光量及び前記第２の正反射光量が、基準となる記録材における第１の正反射光量および第２の正反射光量となるような前記第１の照射光量および前記第２の照射光量を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項２または３に記載の記録材判別装置。
【請求項５】
前記第１の正反射光量および前記第２の正反射光量は、異なる２つの照射光量と反射光量との関数をそれぞれ満たす反射光量の値をとることを特徴とする請求項２または３に記載の記録材判別装置。
【請求項６】
前記照射手段から照射されて前記記録材から反射された乱反射光を読み取る乱反射読取手段をさらに備え、
前記判別手段は、前記照射手段により照射される第１の乱照射光量と、該第１の乱照射光量と異なる第２の乱照射光量との差である乱照射光量差、および該第１の乱照射光量と第２の乱照射光量とにそれぞれ対応する第１の乱反射光量と第２の乱反射光量との差である乱反射光量差を求め、前記乱照射光量差と前記乱反射光量差とから得られる光量変化率と、前記照射光量差と前記正反射光量差とから得られる光量変化率とに基づいて、前記記録材の種類を判別することを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の記録材判別装置。
【請求項７】
前記乱照射光量差と前記乱反射量差とから得られる光量変化率とは、前記乱照射光量差と前記乱反射光量差との比であって、
前記判別手段は、前記照射光量差と前記反射光量差との比と、前記乱照射光量差と前記乱反射光量差との比とに基づいて記録材の種類を判別することを特徴とする請求項６に記載の記録材判別装置。
【請求項８】
記録材の表面からの反射光を得るために記録材に光を照射する照射手段から照射されて前記記録材から反射された反射光を読み取る反射読取ステップと、
前記照射手段により照射される第１の照射光量と、該第１の照射光量と異なる第２の照射光量との差である照射光量差、および該第１の照射光量と第２の照射光量とにそれぞれ対応する第１の反射光量と第２の反射光量との差である反射光量差を求め、前記照射光量差と前記反射光量差とから得られる光量変化率に基づいて前記記録材の種類を判別する判別ステップと
を備えたことを特徴とする記録材判別方法。
【請求項９】
前記反射読み取りステップとは、前記第１の照射光量及び前記第２の照射光量に対応する前記第１の正反射光量および前記第２の正反射光量を読み取るステップであって、
前記判別ステップは、前記第１の正反射光量および前記第２の正反射光量との差である正反射光量差を求め、前記照射光量差と前記正反射光量差とから得られる光量変化率に基づいて前記記録材の種類を判別するステップであることを特徴とする請求項８または９に記載の記録材判別方法。
【請求項１０】
前記光量変化率とは、前記照射光量差と前記正反射光量差との比であることを特徴とする請求項９に記載の記録材判別装置。
【請求項１１】
前記第１の正反射光量及び前記第２の正反射光量が、基準となる記録材における前記第１の正反射光量および前記第２の正反射光量となるような前記第１の照射光量および前記第２の照射光量を検出するステップを有することを特徴とする請求項９または１０に記載の記録材判別方法。
【請求項１２】
前記第１の正反射光量および前記第２の正反射光量は、異なる２つの照射光量と反射光量との関数をそれぞれ満たす反射光量の値をとることを特徴とする請求項１０または１１に記載の記録材判別方法。
【請求項１３】
前記照射手段から照射されて前記記録材から反射された乱反射光を読み取る乱反射読取ステップをさらに備え、
前記判別ステップは、前記照射手段により照射される第１の乱照射光量と、該第１の乱照射光量と異なる第２の乱照射光量との差である乱照射光量差、および該第１の乱照射光量と第２の乱照射光量とにそれぞれ対応する第１の乱反射光量と第２の乱反射光量との差である乱反射光量差を求め、前記乱照射光量差と前記乱反射光量差とから得られる光量変化率と、前記照射光量差と前記正反射光量差とから得られる光量変化率とに基づいて、前記記録材の種類を判別することを特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記載の記録材判別方法。
【請求項１４】
前記乱照射光量差と前記乱反射光量差とから得られる光量変化率とは、前記乱照射光量差と前記乱反射光量差との比であって、
前記判別ステップは、前記照射光量差と前記反射光量差との比と、前記乱照射光量差と前記乱反射光量差との比とに基づいて記録材の種類を判別するステップであることを特徴とする請求項１３に記載の記録材判別装置。
【請求項１５】
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およ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、
記録材の表面からの反射光を得るために記録材に光を照射する照射手段と、
前記照射手段から照射されて前記記録材から反射された反射光を読み取る反射読取手段と、
前記照射手段により照射される第１の照射光量と、該第１の照射光量と異なる第２の照射光量との差である照射光量差、および該第１の照射光量と第２の照射光量とにそれぞれ対応する第１の反射光量と第２の反射光量との差である反射光量差を求め、前記照射光量差と前記反射光量差とから得られる光量変化率に基づいて前記記録材の種類を判別する判別手段と
当該判別された記録材の種類に対応する前記定着処理条件により前記定着手段によっ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１６】
更に、前記光量変化率に基づいて前記記録材の種類を判別する判別手段を有し、
当該判別された記録材の種類に対応した前記画像形成条件を設定することを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記画像形成条件とは、前記定着手段における定着処理条件であることを特徴とする請求項１５または１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記反射読取手段は、前記記録材から反射された正反射光を読み取る手段であって
前記判別手段は、前記第１の照射光量及び前記第２の照射光量に対応する前記第１の正反射光量および前記第２の正反射光量との差である正反射光量差を求め、前記照射光量差と前記正反射光量差とから得られる光量変化率に基づいて前記画像形成条件を設定する
ことを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記第１の正反射光量及び前記第２の正反射光量が、基準となる記録材における前記第１の正反射光量および前記第２の正反射光量となるような前記第１の照射光量および前記第２の照射光量を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記第１の正反射光量および前記第２の正反射光量は、それぞれ前記照射手段により所定の前記第１の照射光量および前記第２の照射光量を照射して反射された正反射光を前記正反射読み取り手段により読み取って得られることを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
【請求項２１】
前記第１の正反射光量および前記第２の正反射光量は、異なる２つの照射光量と反射光量との関数をそれぞれ満たす反射光量の値をとることを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
【請求項２２】
前記照射手段から照射されて前記記録材から反射された乱反射光を読み取る乱反射読取手段をさらに備え、
前記照射手段により照射される第１の乱照射光量と、該第１の乱照射光量と異なる第２の乱照射光量との差である乱照射光量差、および該第１の乱照射光量と第２の乱照射光量とにそれぞれ対応する第１の乱反射光量と第２の乱反射光量との差である乱反射光量差を求め、前記乱照射光量差と前記乱反射光量差とから得られる光量変化率と、前記照射光量差と前記正反射光量差とから得られる光量変化率とに基づいて、前記画像形成条件を設定することを特徴とする請求項１８ないし２１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項２３】
前記乱照射光量差と前記乱反射光量差とから得られる光量変化率とは、前記乱照射光量差と前記乱反射光量差との比であって、
前記照射光量差と前記反射光量差との比と、前記乱照射光量差と前記乱反射光量差との比とに基づいて前記画像形成条件を設定することを特徴とする請求項２２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、記録材判別装置および方法に関し、より詳細には、記録材の表面からの反射光を検出してその種類を判別する記録材判別装置および方法に関する。
【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、表面処理など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、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ていた。このようにして、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。またはこれに替えて、画像形成装置内部に記録材を判別するセンサを用いて、記録材の種類により現像条件、転写条件、搬送条件あるいは定着条件を可変制御していた。
【０００４】
特に、後者の画像形成装置内部においては、発光素子を備え、発光素子から発射された光が検出面により反射されて、その反射光を受光する２つの受光センサを異なる角度で受光する位置に設置した装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような装置のセンサを用いると、例えば光沢度の高いグロスフィルムと、光沢度の低い普通紙とを判別することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平２−１３８８０５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、上記従来の記録材判別装置および画像形成装置は、受光素子の電圧出力を２値化せず、CPUのA/D変換ポートに入力し、そのA/D変換結果から記録材表面の反射特性を定量的に判断する演算部を備えている。このため、きめ細かな制御が可能である反面、その回路構成上、発光素子駆動回路におけるトランジスタのベース−エミッタ間電圧バラツキや電源電圧変動の影響を受けてしまい、発光量が安定せず判別精度の低下に繋がる。これに対し、従来の記録材判別装置では、発光素子駆動回路を定電流回路にて構成したり、記録材判別装置の電源回路のみ他とユニットと独立させて専用の定電圧回路を構成したりすることで、回路バラツキや電源電圧変動の影響を回避していた。しかしいずれの場合も回路が複雑になり部品が増えるため、コストが高いという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、安価で簡易な回路構成で、発光素子駆動回路におけるトランジスタのベース−エミッタ間電圧バラツキや電源電圧変動の影響を軽減して様々な種類の記録材を精度良く自動判別することを目的とする。また、適切な条件において画像形成を行う記録材判別装置および画像形成装置ならびにその方法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】
【０００８】
本発明の記録材判別装置は、記録材の表面からの反射光を得るために記録材に光を照射する照射手段と、照射手段から照射されて記録材から反射された正反射光を読み取る正反射読取手段と、照射手段により照射される第１の照射光量と、第１の照射光量と異なる第２の照射光量との差である照射光量差、および第１の照射光量と第２の照射光量とにそれぞれ対応する第１の正反射光量と第２の正反射光量との差である正反射光量差を求め、照射光量差と正反射光量差との比である正反射光比に基づいて記録材の種類を判別する判別手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の画像形成装置は、潜像を担持する潜像担持体と、潜像担持体に現像剤を付与することにより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現像手段による現像剤像を転写する転写手段と、転写手段によって現像剤像を転写された記録材を所定の定着処理条件において加熱および加圧することにより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、記録材の表面からの反射光を得るために記録材に光を照射する照射手段と、照射手段から照射されて記録材から反射された正反射光を読み取る正反射読取手段と、照射手段により照射される第１の照射光量と、第１の照射光量と異なる第２の照射光量との差である照射光量差、および第１の照射光量と第２の照射光量とにそれぞれ対応する第１の正反射光量と第２の正反射光量との差である正反射光量差を求め、照射光量差と正反射光量差との比である正反射光比に基づいて記録材の種類を判別する判別手段とを備え、判別された記録材の種類に対応する定着処理条件により定着手段によって現像剤像を記録材に定着させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の記録材判別方法は、記録材の表面からの反射光を得るために記録材に光を照射する照射手段から照射されて記録材から反射された正反射光を読み取る正反射読取ステップと、照射手段により照射される第１の照射光量と、第１の照射光量と異なる第２の照射光量との差である照射光量差、および第１の照射光量と第２の照射光量とにそれぞれ対応する第１の正反射光量と第２の正反射光量との差である正反射光量差を求め、照射光量差と正反射光量差との比である正反射光比基づいて記録材の種類を判別する判別ステップとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安価で簡易な回路構成で、発光素子駆動回路におけるトランジスタのベース−エミッタ間電圧バラツキや電源電圧変動の影響を軽減して様々な種類の記録材を精度良く自動判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明による記録材判別装置および方法を説明する。  
（第１実施形態）
本実施形態の記録材判別装置およびその方法は、図１に示すような一般的な画像形成装置で用いられる。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を備えている。さらに、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、および定着ユニット122を備えている。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。また、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ている。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とられている。
【００１３】
さらに、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。記録材判別センサ211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、その反射光を検出して所定の演算を施し、その種類を判断する。
【００１４】
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における制御CPUの動作について説明する。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、記録材判別センサ211、ならびに各色用の光学ユニットに含まれるポリゴンミラー、モータおよびレーザ212〜215にASIC223を介して接続される。これにより、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、および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を制御する。さらに、電子写真プロセスに必要な1次帯電、現像、転写バイアスを制御する高圧電源219を駆動する。また、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220、および転写ベルト105や定着ユニット122のローラを駆動するためのベルト駆動モータ221を駆動する。また、定着ユニット122および低圧電源ユニット222を制御する。さらに、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。
【００１５】
また、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、本明細書に記載される各実施形態において制御CPU210が行う処理のすべてまたは一部を実行するためのプログラムおよびデータが格納される。すなわち、制御CPU210はメモリ224に格納されたプログラムおよびデータを用いて本発明の各実施形態の動作および処理が実行される。
【００１６】
ASIC223は、制御CPU210の指示に基づき、記録材判別センサ211および光学ユニット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 223のハードウエアによる回路で構成したほうが、CPU210の制御負荷低減が図れるメリットがある。
【００１７】
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する。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。記録材が記録材判別センサ211の位置まで搬送されると、制御CPU210はASIC 223に対して記録材判別センサ211のLEDを発光させ、記録材からの反射光がフォトトランジスタに照射される。このときASIC 223は、所定のタイミング、所定パルスでLEDを発光させ、フォトトランジスタに流れる光電流をI/V変換した出力電圧をA/D変換入力ポートより取り込む。
【００１８】
ASIC223でA/D変換された結果は、ASIC 223内部のレジスタに格納される。そして、CPU 210は、ASIC 223内部のレジスタを読み込み、後述する方法に基づく演算を行って、給紙された記録材の種類を判別する。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。
【００１９】
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。また、CPU 210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122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、定着温度などを変えて適正化を図る。だらに、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。
【００２０】
また、CPU 210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CPU 210によって設定しなお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する。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。または、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。さらに、OHTあるいはグロス紙などの場合において、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。
【００２１】
このように本実施形態では、記録材判別センサ211によって取得した記録材304の反射光量から、CPU210内部で後述する方法に基づく演算を行う。その結果からCPU210は、高圧電源219の現像条件、あるいは定着ユニット122の制御温度条件、あるい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。
【００２２】
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。記録材判別センサ211は、図３に示すように、照射手段である反射用LED301、読取手段である正反射光用フォトトランジスタ302、および乱反射光用フォトトランジスタ303を備える。ここでフォトトランジスタ302および303はフォトダイオードとすることもできる。
【００２３】
反射用LED301を光源とする光は、スリット11を介して記録材搬送ガイド305上の記録材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、スリット12、13を介し正反射光用フォトトランジスタ302および乱反射光用フォトトランジスタ303に集光される。これによって記録材304の反射光特性を読み取ることができる。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。
【００２４】
図４を用いてセンサ制御部の回路構成について説明する。ASIC223の出力ポート401から出力される信号により、LED駆動用トランジスタ402のベースに電圧V_ctrlを与える。このベース駆動電圧V_ctrlは、ASIC223から直接DC電圧を出力してもよいし、PWM信号を出力した後CRフィルタ等で平滑処理してもよい。ベース駆動電圧V_ctrlからトランジスタのベース−エミッタ間電圧VBEを差し引いたものを電流制限抵抗403で除した値の電流がLED301を流れることになる。
【００２５】
記録材からの反射光を受けたフォトトランジスタ302および303の出力電流は、フォトトランジスタのエミッタ−GND間のI/V変換抵抗404および405によって電圧信号に変換される。これが記録材判別センサの出力電圧(正反射：V_sr、乱反射：V_dr)であり、ASIC223のA/D変換ポート406に入力後ディジタル値に変換されたものが反射光量としてレジスタ(図示せず)に格納される。
【００２６】
本発明における全ての実施形態において、PWM信号の出力分解能ならびにA/D変換精度とも10bit即ち1024段階と設定した。しかし、設定値は10bitに限定されるものではなく要求される精度に応じて適宜変更可能である。一般にbit数が上がるほど1LSBの変化幅が小さくなり、高精度な制御および検出が可能となる。なお、ベース駆動電圧がLED駆動用トランジスタ402のベース−エミッタ間電圧VBEを超えないと、十分な反射光が検出されない。このため、バイアス抵抗407を用いてLED駆動用トランジスタ402のベースに予めベース−エミッタ間電圧VBE程度のバイアス電圧を与え、出力信号の分解能を生かした構成にしてもよい。
【００２７】
ここで、図４および図５を用いて、記録材判別センサへ供給されている電源電圧Vccが変動した場合の挙動について説明する。電源電圧Vccが上昇すると、LED駆動トランジスタのベース駆動電圧V_ctrlも同じ割合だけ上昇する。しかし、ベース−エミッタ間電圧VBEは、電源電圧に影響されずほぼ一定であるため、LED駆動電流は、電源電圧Vccの上昇割合を超える割合で上昇する。これは、反射光量変化率の上昇よりも反射光を受光素子で検出するのに必要な発光量が小さくなる度合いの大きいことを意味する。この現象は、ベースにバイアス電圧をかける回路構成の場合には更に顕著であり、図５の白矢印で示すように、同じ発光量において得られる反射光量が非常に大きな変動幅を持つことになる。また、個々のトランジスタにおけるエミッタ−ベース間電圧VBEのバラツキも存在する。つまり、反射光を受光素子で検出するのに必要な発光量の小さくなる度合いについての個々の製品によるバラツキの影響も存在する。
【００２８】
そこで、本実施形態では、ある一つの発光量に対する反射光量のみを検出するのではなく、図５の太点線で示すように、二つの発光量に対するそれぞれの反射光量から算出した反射光比である反射光量変化率を用いる。これは、照射光量に対する反射光の量の値そのものを使用した場合、記録材判別基準が電気特性等に影響され易いのに対して、変化率をとった場合そのような特性の影響を受けにくいからである。これによって、電源電圧変動やエミッタ−ベース間電圧VBEのバラツキによる影響を低減し、安定して記録材の判別を行う。なお、図５〜図８では、便宜上y軸の下に行くほど反射光量が多い、即ち明るいことを示している。
【００２９】
次に、本実施形態における記録材判別方法について説明する。先ず、LED301を予め定めた発光量A1で発光させフォトトランジスタ303で受光して正反射光量B1を得る。次に、発光量A2で発光させ、反射光量B2を得る。図６に基準紙における上記発光量A1およびA2と反射光量B1およびB2の関係を示す。図１１に、本実施形態にかかる正反射光変化率を算出する例について説明するフローチャートを示す。ステップＳ１１０１〜Ｓ１１０４において、発光量A1およびA2と反射光量B1およびB2を求める。そして、以下の式を用いて反射光量変化率αを求める（Ｓ１１０５）。
反射光量変化率α＝(反射光量B1−反射光量B2)／(発光量A1−発光量A2)
【００３０】
次に、この反射光量変化率αが予め工場出荷時に取得後、ASIC223内に設けられたメモリに格納された基準紙における基準反射光量変化率αREFの何倍に相当するかを示すパラメータRα＝α／αREFを算出する（Ｓ１１０５）。すなわち、Rαの大小に応じて記録材を判別するのである。具体的には、普通紙−グロス紙判別閾値T1、グロス紙−OHT判別閾値T2を予め設定しておき、Rα＜T1であれば（Ｓ１１０６）普通紙と判別する（Ｓ１１０７）。T1≦Rα＜T2ならば（Ｓ１１０８）グロス紙（Ｓ１１０９）、T2≦RαならOHTと判別する（Ｓ１１１０）。なお、上述の所定のメモリはASIC223に包含されるものでなくともよく、特に限定されるものではない。例えば、このようなメモリは、CPU210の内部、或いは外部に存在し、図示しないバス等で接続されたメモリでも構わない。
【００３１】
上述の方法に従って判別された記録材の種類に応じて、CPU210は、高圧電源219の現像条件、定着ユニット122の制御温度条件、あるいは記録材の搬送速度などの画像形成条件を変更するように制御を行う。これによって、記録材の種類毎に最適な印字条件で画像形成装置を動作せしめることにより、高画質な印字結果を常時ユーザに提供することができる。本実施形態では、予め発光量を定めておき、その発光量に対する反射光量を検出するため、簡易な制御で効果を上げることができる。また、感度が低い、即ちどの記録材においても反射光量変化率が低めに検出される記録材判別センサ211において特に効果的に記録材の反射光量変化率を検出することができる。
【００３２】
なお、画像形成条件の変更制御は、例えば記録材の種類の判別を行うことなく、反射光量変化率に基づいて画像形成条件を変更制御しても良い。
【００３３】
以上、予め定めた二つの発光量に対するそれぞれの反射光量を検出し、演算により求めた反射光量変化率を用いることで、電源電圧変動や回路バラツキによる影響を低減させることができ、安価な構成で記録材の種類をより高い確度で判別することが可能となる。
【００３４】
（第２実施形態）
本実施形態において、反射光量変化率を算出するための２つの発光量および２つの反射光量を取得する方法が異なること以外、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。本実施形態では、２つの所定の反射光量F1、F2を予め設定しておき、その反射光量が得られるような発光量E1、E2を、記録材の検知毎にキャリブレーションすることによって求める。例として、図７に、本実施形態の基準紙における上記発光量E1およびE2、反射光量F1およびF2を示す。
【００３５】
所望の反射光量F1、F2が得られる発光量E1、E2を求める方法としては、発光量を最大或いは最小の値からスイープさせ、所望の反射光量F1、F2が得られる発光量E1、E2を検知する方法がある。またはまず発光量設定値の最上位bitを発光させ、そのときの反射光量と所望の反射光量F1、F2の大小比較を行ってそのbitのON/OFFを決め、同様の作業を最下位bitに至るまで繰り返して最終的な発光量E1、E2を求める方法などがある。後者の方法を採れば、前者に比べてキャリブレーション作業の所要時間を大幅に短縮することができる。
【００３６】
本実施形態では、予め反射光量を定めておき、反射光量に対応する発光量を検出するため、感度が高い、即ちどの記録材においても反射光量変化率が高めに検出される記録材判別センサ211において特に効果的に記録材の反射光量変化率を検出することができる。
【００３７】
以上、本実施形態では、先ず２つの反射光量F1、F2を予め設定しておき、その反射光量が得られるような発光量E1、E2を、記録材の検知毎にキャリブレーションすることで求める。その結果から算出した反射光量変化率を用いることにより、電源電圧変動や回路バラツキによる影響を低減させることができ、安価な構成で記録材の種類をより高い確度で判別することが可能となる。
【００３８】
（第３実施形態）
本実施形態においては、反射光量変化率を算出するための２つの発光量および２つの反射光量を取得する方法以外の基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。本実施形態では、以下の式で表される、予め定めた２つの関数を用いる。
反射光量y ＝ P1 × 発光量x ＋ Q1        …関数1
反射光量y ＝ P2 × 発光量x ＋ Q2        …関数2
【００３９】
また、実際の記録材の反射光量−発光量曲線は以下の式で表されるものとする。
反射光量y ＝ f (発光量x)
【００４０】
以上の式を用いると、図８に示すように記録材の反射光量−発光量曲線fは、関数１および関数２とのそれぞれの交点I1およびI2 において交わるのが理解される。本実施形態では、交点I1 (発光量G1，反射光量H1)、I2 (発光量G2，反射光量H2)をキャリブレーションによって検出し、発光量G1およびG2、反射光量H1およびH2を用いて反射光量変化率を求める。但し、P1、P2、Q1、Q2は定数、f (x)は実際の記録材の反射光量−発光量特性を便宜上関数として表したものを示す。図８は、基準紙における上記交点I1 (発光量G1，反射光量H1)、I2 (発光量G2，反射光量H2)の例を示す図である。このような関数を使用して変化率を求める点をサンプリングするのは、図８を参照すると理解できるように、各記録紙の特性は、このような関数との交点付近で特性が安定しているからである。このように、記録紙の特性が安定している点が得られる所定の関数を用いることによって、全ての記録紙について単純に同一の発光量または反射光量を用いて変化率を求めるよりも安定した記録紙判別が可能になるのである。
【００４１】
交点I1 、I2を求める方法としては、発光量を最大或いは最小の値からスイープさせ、交点における発光量と反射光量の関係に一致する点を順次検知する方法がある。または、まず発光量設定値の最上位bitを発光させ、検知された反射光量と、予め定めた関数上のその発光量に対応する反射光量とを比較して、そのbitのON/OFFを決め、同様の作業を最下位bitに至るまで繰り返して最終的な交点を求める方法もある。前者の方法は、制御が簡易にでき、後者の方法は、前者の方法に比してキャリブレーション作業の所要時間を大幅に短縮できる。
【００４２】
ここでは、図９のフローチャートを参照し、後者の交点探索方法の一例として交点I1 を求める際の制御の詳細について説明する。まず、LED301を制御する10bitのPWM信号のn bit目のON/OFFを上位bitから決めていくため、nに9をセットする(S501)。続いて発光量AnでLEDを発光させ(S502)、反射光量Bnを検出する(S503)。ここで、発光量Anは、最上位bitから(n+1)bit目までのON/OFFが決定された結果An+1に加えてn bit目をONした光量と帰納的に定義される。例えば、n＝6のとき、本制御フローによって既に9〜7bit目が1(ON)、0(OFF)、0(OFF)と決定されていたとすると、A6は1001000000(二進数、十進数では576)という発光量となる。
【００４３】
次に、検出された反射光量Bnを、関数1のxに発光量Anを代入したときの値ynと比較演算する(S504)。反射光量Bnが、関数値yn以上であればbit nはONと決定され(S505)、関数値yn未満であればbit nはOFFと決定される(S506)。ここで、nが0かどうかを判断し(S507)、0でなければnをデクリメントして(S508)、S502からの作業を繰り返し、順次下位bitのON/OFFを決める。nが0であれば、全てのbitのON/OFFが確定、即ち発光量G1が決定したことを示して作業を終了する。このとき、発光量G1が決定すると、関数1を用いて自動的にH1も決まって交点I1が求まる。
【００４４】
以上の作業を関数2について繰り返せば、もう一つの交点I2も同様に求まり、反射光量変化率αを以下の式により算出することができる。
【００４５】
反射光量変化率α＝(反射光量H1−反射光量H2)／(発光量G1−発光量G2)
以上、発光量と反射光量との関係を示す予め定めた第一の関数で示される条件を満たす第一の発光量と第一の発光量において検出された第一の反射光量検出結果とを、発光量を調整することにより求める。同様に、発光量と反射光量との関係を示す予め定めた第二の関数で示される条件を満たす第二の発光量と第二の発光量において検出された第二の反射光量検出結果を、発光量を調整することにより求める。ついで、第一の発光量および第一の反射光量と、第二の発光量および第二の反射光量とを用いて記録材の反射光量変化率を演算によって求める。これにより、電源電圧変動や回路バラツキによる影響を低減させることができ、安価な構成で幅広い反射光量変化率を持つ種々の記録材について、センサ感度の高低にかかわらず効果的に、より高い確度で判別することが可能となる。
【００４６】
（第４実施形態）
本実施形態においては、さらに乱反射光を用いる点以外の基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。本実施形態では、正反射光における光量変化率と乱反射光における光量変化率との比を演算により求め、その演算結果を用いて記録材の種類を判別する。
【００４７】
本実施形態では、LED301を予め定めた発光量A1で発光させ、正反射用フォトトランジスタ303で受光して正反射光量B1を得る。次に、発光量A2で発光させ、正反射光量B2を得る。乱反射についても同様に発光量C1でLED301を発光させ、乱反射用フォトトランジスタ302で受光する乱反射光量D1、および発光量C2に対応する乱反射光量D2を得る。例として、図６に基準紙における発光量A1およびA2、正反射光量B1およびB2の関係を、図１０に基準紙における発光量C1およびC2、乱反射光量D1およびD2を示す。そして、以下の式を用いて正反射光量変化率αおよび乱反射光量変化率βを求める。
正反射光量変化率α＝(正反射光量B1−正反射光量B2)／(発光量A1−発光量A2)
乱反射光量変化率β＝(乱反射光量D1−乱反射光量D2)／(発光量C1−発光量C2)
【００４８】
次に、以下の式に従って正乱比、即ち正反射と乱反射における光量変化率の比を算出する。
正乱比γ＝正反射光量変化率α／乱反射光量変化率β
【００４９】
最後に、この正乱比γが予め工場出荷時に取得後メモリに格納された基準紙の基準正乱比γREFの何倍に相当するかを示すパラメータRγ＝γ／γREFを算出する。算出されたパラメータRγの大小に応じて記録材を判別する。具体的には、普通紙−グロス紙判別閾値T1、グロス紙−OHT判別閾値T2を予め設定しておき、Rγ＜T1であれば普通紙、T1≦Rγ＜T2ならばグロス紙、T2≦RγならOHTと判別する。
【００５０】
正乱両反射光の変化率からその比γを求めることで、耐久によるLED301の劣化や記録材判別センサ211に付着した紙粉などの塵埃による反射光量変化率の変動を相殺することができ、長期的に安定して記録材を判別することが可能となる。
【００５１】
なお、正反射光に関する点(発光量A1，正反射光量B1)、(発光量A2，正反射光量B2)、本実施形態に示した予め定めた発光量における反射光量を取得する方法に限定されるものではない。また、乱反射光に関する点(発光量C1，正反射光量D1)、(発光量C2，正反射光量D2)の検出方法についても、本実施形態に示した予め定めた発光量における反射光量を取得する方法に限定されるものではない。例えば、第２実施形態で示したように、予め２つの反射光量を設定しておき、その反射光量が得られるような２つの発光量をキャリブレーションすることで求める方法でもよい。また、第３実施形態で示したように、予め定めた２つの関数と実際の記録材の反射光量−発光量曲線の交点をキャリブレーションによって求める方法を用いてもよい。
【００５２】
以上、正反射光における光量変化率と乱反射光における光量変化率との比を演算により求め、前記演算結果を用いることで、電源電圧変動や回路バラツキならびに耐久劣化による影響を低減させることができる。また、安価な構成で記録材の種類をより高い確度で判別することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による制御部が制御する各ユニットの構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による記録材判別装置を示す図である。
【図４】本実施形態のセンサ制御部の回路構成を示す図である。
【図５】本実施形態の記録材判別センサへ供給されている電源電圧が変動した場合の挙動を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の基準紙における発光量A1およびA2と反射光量B1およびB2の関係を示を示す図である。
【図７】本実施形態の基準紙における上記発光量E1およびE2、反射光量F1およびF2を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態第にかかる基準紙における交点I1 (発光量G1，反射光量H1)、I2 (発光量G2，反射光量H2)の例を示す図である。
【図９】本実施形態にかかる交点探索方法の一例として交点I1 を求める際の制御の詳細について説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態第にかかる基準紙における発光量C1およびC2、乱反射光量D1およびD2の例を示す図である。
【図１１】本実施形態にかかる正反射光変化率を算出する例について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
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  記録媒体判別センサ
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  LED
３０２  正反射用フォトトランジスタ
３０３  乱反射光用フォトトランジスタ
３０４  記録媒体
３０５  記録媒体搬送ガイド
４０１  ASIC２２３の出力ポート
４０２  LED駆動用トランジスタ
４０３  電流制限抵抗
４０４  正反射用I/V変換抵抗
４０５  乱反射用I/V変換抵抗
４０６  ASIC２２３のA/D変換入力ポート
４０７  LED駆動用トランジスタ４０２のベースバイアス抵抗
【図１】
2007153517.tif 000003
【図２】
2007153517.tif 000004
【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】
2007153517.tif 000009
【図８】
2007153517.tif 000010
【図９】
2007153517.tif 000011
【図１０】
2007153517.tif 000012
【図１１】
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