JP2005159800A - 映像読取装置ならびに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価な構成で異物のレンズに対する影響を最小限に抑えることができる。
【解決手段】 レンズの周りに異物の進入を防ぐための筒状の部材を設ける構成。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録材の表面平滑性及び記録材の透過光量を検出する検出装置ならびに記録材の表面平滑性の検出結果から画像条件を制御する複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置に関するものである。

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。

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たる記録材のサイズや種類（以下、紙種ともいう）がユーザによって設定され、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材の搬送速度）を設定するよう制御する。

あるいは、画像形成装置内部に記録材を判別するセンサを用いて、記録材の種類によって現像条件、転写条件あるいは定着条件を可変制御する。

特に、後者の画像形成装置内部においては、例えば、特開平１１−２７１０３７において提案されているように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や、特開2002-182518で提案されているように記録材の表面画像をＣＣＤセンサあるいは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する方法や、記録材端部に出来る影の長さから記録材の厚みを検出する方法が提案されている。

このように、記録材の表面画像から記録材の特徴を検出する方式において、レンズが汚れた場合、レンズの解像度が劣化し、得られる画像のコントラストが低下する。そのため、センサの誤認識を発生させる場合がある、といった課題がある。

また、このような汚れに画像劣化を補正するのは非常に困難である。

本発明によれば、上記課題を、レンズの周りに異物の進入を防ぐための筒状の部材を設けることにより、安価な構成で異物の影響を最小限に抑えることが可能である。

以上説明したように、本発明は、記録材表面に光を照射する光照射手段と、上記表面に光を照射する第一の光照射領域内を映像として読み取る読取手段を備えた記録材の平滑度検出方法において、上記結像レンズの周りに異物混入防止用の筒状の部材を設けることにより、極めて安価な汚れ防止を達成し、記録材種類の検出精度劣化を最小限に押さえる効果がある。

また、これを用いた画像形成装置においては、記録材の表面性に応じて、現像バイアス、定着ユニットの温度制御値あるいは記録材搬送速度を可変制御することによって、記録材の表面性に依存しない安定した画質を得ることができる効果がある。

（実施例１）
図1は、記録材の表面平滑性検出を行う装置の概略構成を示す模式的断面図で、本発明を最もよくあらわす図である。

映像読取センサ123は、図1に示すように、読取手段たるＣＭＯＳエリアセンサ1110と（このときセンサはＣＣＤセンサでもよい。）、記録材を照明するLED1111と（このとき照明手段はハロゲンランプでもキセノン管でもよい。）、結像レンズたるレンズ1113と、絞り1115を有している。

LED1111により照射された記録材1114の読取可能領域1117からの反射光は、レンズ1113を介し集光されてＣＭＯＳエリアセンサ1110に結像される。ＣＭＯＳセンサは決像された光を光電変換し、電気信号に変換する。その結果、記録材1114の表面映像を読み取ることができる。このとき、レンズ1113に外部の異物が付着し、レンズの解像度が劣化するのを防ぐ為、レンズ1113の周りには筒状の部材1116が設けられている。

図２は、映像読取センサ123のＣＭＯＳエリアセンサ1110によって読み取られる記録材1114の表面とＣＭＯＳエリアセンサ1110からの出力を８×８ピクセルにディジタル処理した例との関係を示す図である。

上記ディジタル処理は、ＣＭＯＳエリアセンサ1110からのアナログ出力を変換手段たるＡ／Ｄ変換（図示せず）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。

図２において、４０は、表面の的紙の繊維が比較がさついている所謂ラフ紙である記録材Ａの表面拡大映像であり、４１は、一般に使用される所謂普通紙である記録材Ｂの表面拡大映像であり、４２は、紙の繊維の圧縮が十分になされているグロス紙である記録材Ｃの表面拡大映像である。

ＣＭＯＳセンサ1113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２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。

またこのとき、それぞれの画素に入力された光の合計もしくは平均値から記録材の反射光量を検出する。

上述のように、ＣＭＯＳエリアセンサ1110で記録材表面を読み込まれディジタル処理された映像は、記録材の紙繊維の表面状態と、反射光量による判別が可能となる。

上記映像比較演算においては、記録材表面の複数箇所の映像を読み込んだ結果から、最大濃度のピクセルＤｍａｘと最低濃度のピクセルＤｍｉｎを導く。これを読み込んだ映像毎に実行し平均処理する。

つまり、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のような表面では、繊維の影が少なく、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは小さくなる。

この比較によって、記録材の紙種を判定する。

上述の制御プロセッサは、ＣＭＯＳエリアセンサ1110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、ディジタルシグナルプロセッサを用いることが望ましい。

このとき、レンズ1113が汚れてしまうと、レンズ1113の解像度が落ち、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは小さくなってしまう。よって、表面がガサついている紙が、より平滑度の高い紙種と誤判別してしまう場合がある。そのため、異物混入防止用の筒状の部材1116を設置している。

図4を用いて筒状の部材1116の内径の大きさについて説明する。筒状の部材1116の内径は、絞り1115の位置からどれだけ離れた位置に設置されるかどうかによって決定される。

絞り1115径の大きさに関わらず、絞りの中心から筒状の部材までの距離Aと、検出可能範囲Cから計算できる領域Dよりも筒状の部材の内径は大きくなくてはならない。このときの最小内径Dは、D=C×A/Bで求めることができる。

実際は、その値に、絞り径の大きさによる分、センサ取り付け公差、レンズ取り付け公差等を加味する必要があるため、さらに大きな内径になる。それぞれの公差を加味した内径をEとする。またこの内径の形状は円でなくても、多角形でもよい。

このとき、筒状の部材の内径は小さい方が、汚れ防止の効果がある。よって内径は、Eの二倍以下にすることが望ましい。

次に、図4を用いて筒状の部材1116の高さFについて説明する。筒状の部材1116の先端とレンズ1113の中心との距離Fが小さいと、汚れ防止の効果が少ない。よって、先端の高さFは内径Eよりも大きくすることが望ましい。

次に、図５を用いて、ＣＭＯＳエリアセンサ1110の制御回路ブロック図について説明する。

図中、701は判断部であるCPU、702は制御回路、1110はCMOSエリアセンサ、704はインターフェース制御回路、705は演算回路、706は第一の演算手段である記録材表面の凹凸量演算結果がセットされるレジスタＡ、707は第二の演算手段である記録材表面の凹凸エッジ量演算結果がセットされるレジスタＢ、708は制御レジスタである。

次に動作について説明する。CPU 701は制御レジスタ708に対して、CMOSエリアセンサ1110の動作指示を与えると、CMOSエリアセンサ1110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1110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1110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。

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にて後述する第一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Ａ 706にセットされる。

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、後述する第二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Ｂ 707にセットされる。CPU 701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断する。

次に図６を用いてセンサ回路ブロック図について説明する。

図は、CMOSエリアセンサの回路ブロック図を示した図である。

図中、601はCMOSセンサ部分であり、例えば８×８画素分のセンサがエリア状に配置される。602および603は垂直方向シフトレジスタ、604は出力バッファ、605は水平方向シフトレジスタ、606はシステムクロック、607はタイミングジェネレータである。

次に動作について説明する。

Sl_select信号613をアクディブとすると、CMOSセンサ部601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606を与えると、タイミングジェネレータ607によって、垂直方向シフトレジスタ602および603は読みだす画素の列を順次選択し、出力バッファ604にデータを順次セットする。

出力バッファ604にセットされたデータは、水平方向シフトレジスタ605によって、A/Dコンバータ608ヘと転送される。A/Dコンバータ608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609によって所定のタイミングで制御されて、Sl_select信号613がアクティブの期間、610のSl_out信号に出力される。

一方、611の制御回路によって、Sl_in信号612よりA/D変換ゲインが可変制御できる。

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。

（実施例２）
図7は、本発明第二の実施例である画像形成装置を示した図である。

図中101は画像形成装置、102は用紙カセット、103は給紙ローラ、104は転写ベルト駆動ローラ、105は転写ベルト、106〜109はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの感光ドラム、110〜113は転写ローラ、114〜117はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカートリッジ、118〜121はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの光学ユニット、122は定着ユニットである。

画像形成装置は、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、定着ローラによってトナー画像を温度制御に基づき熱定着させる。

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材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。

さらに、画像形成装置は記録材であるところの記録材を給紙、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。

123は画像読み取りセンサであり、給紙、搬送される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、記録材のある特定エリアの画像を検出する。

画像形成装置が備える制御CPU（図示せず）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。

次に、図９を用いて、制御CPUの動作について説明する。

図９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。

図中、10はCPU、11はCMOSセンサ、12〜15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、16は記録材を搬送するための給紙モータ、17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、18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、19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、20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、21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、22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。

23はASICであり、制御CPU10の指示に基づき、CMOSセンサ11および光学ユニット12〜15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、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 23のハードウエアによる回路で構成したほうが、CPU10の制御負荷低減が図れるメリットがある。

制御CPU10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18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16、ドラム駆動モータ20、ベルト駆動モータ21を駆動するとともに、給紙ソレノイド17を駆動し、記録材を所定位置まで搬送する。

記録材がCMOSセンサ11の位置まで搬送されると、制御CPUはASIC 23に対してCMOSセンサ11撮像指示を行い、CMOSセンサ11は、記録材の表面画像を撮像する。

このときASIC 23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11からSl_outを経由して出力される撮像データを取り込む。

一方、CMOSセンサ11のゲイン設定は、あらかじめ制御CPU10が取り決めた値をASIC 23内部のレジスタにセットすることによって、ASIC 23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11に対し、Sl_inを経由してゲインを設定する。

ASIC 23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 23内部のレジスタに格納される。

CPU 10は、前記ASIC 23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19の現像バイアス条件を可変制御する。

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 10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22の温度条件を可変制御する。

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。

さらに、CPU 10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ASIC23の速度制御レジスタ値をCPU 10によって設定することによって実現する。

例えば、OHTあるいはグロス紙に対し、定着温度を上げて制御し、グロスを高めて画質の向上を図る。或いは、記録材の種類によって、記録材搬送速度を変えて制御してもよい。

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ことを特徴とする。

実施例１における概略構成を示す模式的断面図。 記録材判別結果。 記録材判別結果。 筒状の部材の内径決定方法説明図。 第二の演算手段を表す図。 CMOSエリアセンサ回路ブロック図。 センサ回路ブロック図。 実施例２における画像形成装置の制御ブロック図。

Claims (3)

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み取る読取手段と、該読取対象の表面画像を該画像検知部材へ結像させる結像レンズとを備えた映像読取装置において、
   該結像レンズと、該読取対象との間の領域に、筒状の部材を配置することを特徴とする映像読取装置。
2. 第一の請求項の映像読取装置において、
   筒状の部材における内面の大きさを、読取対象の読取可能領域よりも大きくすることと、筒状の部材の先端とレンズとの距離が、内面の最小径よりも大きいことを特徴とした映像読取装置。
3. 第一の請求項の映像読取装置を有することを特徴とする、画像形成装置。
   

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