JP2005202260A

JP2005202260A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005202260A
Application number: JP2004010027A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Samejima; 啓祐鮫島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】メディアの判別精度を更に上げること。
【解決手段】メディアセンサーにレジシャッターと連動して動作する可動式カバーを設けることを特徴としている。メディアが、レジシャッターの手前にあるときは、メディアセンサーの可動式カバーは閉じており、メディアがレジシャッターを過ぎると、可動式カバーが開き、メディアが再給紙する間に、メディア検知を行う。さらに、給紙が終わり、メディアがレジシャッターを抜けると、可動式カバーは閉じてメディアセンサーの異物防止カバーの役割を持つ。
【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、光照射部ならびにレンズ部が汚れた場合、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。

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、光照射部ならびにレンズ部に得られる画像のコントラストが低下するような異物の進入を防ぐための可動式のカバー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１２５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１２５の平滑度検出方法を使用した画像形成装置において、
上記結像レンズおよび、ＬＥＤの周りに異物混入防止用の筒状の部材を設け、さらに可動式カバーを設けることにより、極めて安価な異物混入防止を達成し、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、記録材１２５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１２５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。

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、１２４はレジシャッター、１２５は記録材である。

画像形成装置は、電子写真プロセスを用い記録材１２５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１２５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１２５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１２５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１２５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１２５に与えることによって、記録材１２５上のトナー画像を融着し定着させる。

次に、図８を用いて、制御ＣＰＵの動作について説明する。

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。

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１２５を搬送するための給紙モータ、１７は記録材１２５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１２５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ＡＳＩＣ２３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１２５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１２５を所定位置まで搬送する。

記録材１２５がＣＭＯＳセンサ１１の位置まで搬送されると、制御ＣＰＵはＡＳＩＣ２３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１２５の表面画像を撮像する。

このときＡＳＩＣ２３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、
ＡＳＩＣ２３内部のレジスタにセットすることによって、ＡＳＩＣ２３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。

ＡＳＩＣ２３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、ＡＳＩＣ２３内部のレジスタに格納される。

ＣＰＵ１０は、前記ＡＳＩＣ２３内部のレジスタを読み込み、給紙された記録材１２５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１２５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１２５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１２５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、ＣＰＵ１０は、給紙された記録材１２５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１２５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、ＣＰＵ１０は、給紙された記録材１２５の種類を判別し、その結果に応じて記録材１２５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ＣＰＵ１０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１２５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１２５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１２５の搬送速度を可変制御することを特徴とする。

次に、図１は、記録材１２５の表面平滑性検出を行う画像読み取りセンサの概略構成を示す模式的断面図である。

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１２５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１２５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１２５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１２５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１２５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１２５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１２５表面を読み込まれディジタル処理された映像は、記録材１２５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１２５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１２５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および、ＬＥＤ１１１１が汚れてしまうと、レンズ１１１３で決定される解像度が落ち、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、異物混入防止用の方法として筒状の部材１１１６が存在するわけだが、この筒状の部材１１１６だけではなく更なる対策について図３を用いて説明することにする。

図３は、画像読み取りセンサ１２３とレジシャッター１２４の一部を使用して可動式カバーをなす構成とした、本発明を最もよく表す図である。

レジシャッター１２４は、給紙されてきた記録材１２５がレジシャッター１２４の給紙記録材突き当て部３３に突き当たることで、記録材１２５が斜行している場合に、斜行をなくすことを目的としている部品である。記録材１２５は、給紙記録材突き当て部３３に突き当たった後に、レジシャッター１２４をレジシャッター回転軸３１の回転方向に動作させ、所定の位置まで給紙を続ける。ここで、レジシャッター１２４が動作する際にレジシャッター１２４の可動式カバー部３２（ａ）も連動して動く。つまり、図３（ａ）のレジシャッター１２４および、画像読み取りセンサー１２３および記録材１２５を含めた断面図に示すように、レジシャッター１２４に記録材１２５が給紙される前には、可動式カバー部３２（ａ）が画像読み取りセンサ１２３の異物混入を防止するようなカバーとなっており、レジシャッター１２４に記録材１２５が給紙され、図３（ｂ）に示すように、画像読み取りセンサ１２３が記録材１２５の表面平滑性検出を行う際には、可動式カバー部３２（ａ）は、画像読み取りセンサ１２３の動作の妨げとならないように動作する。ちなみに、参考として画像読み取りセンサ１２３が読み取り動作に必要なスペースを画像読み取りスペース１２６として点線で表現した。また、図３（ｃ）はレジシャッター１２４を上部から見た図である。可動式カバー部３２（ａ）は、レジシャッター１２４の動作を円滑に回転動作せしめるために、小さな体積で構成されることが望ましい。このようにすることで筒状の部材１１１６だけではなく更に可動式カバーを加えた構成が実現でき、更なる異物混入対策となる。

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１２５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１２５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。ＣＰＵ７０１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１２５表面の凹凸量演算結果としてレジスタＡ７０６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１２５表面の凹凸エッジ量演算結果としてレジスタＢ７０７にセットされる。ＣＰＵ７０１は、上記２つのレジスタの値から、記録材１２５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４は、画像読み取りセンサ１２３とレジシャッター１２４の一部を使用して可動式カバーをなす構成をあらわした本発明第二の実施例を示した図である。基本的な構成としては、第一の実施例と同じであるものの、給紙方向を考えたとき、画像読み取りセンサ１２３の配置をレジシャッター１２４の下流側に配置している。以下に動作の詳細を示す。レジシャッター１２４の給紙記録材突き当て部３３に記録材１２５が突き当たった後に、レジシャッター１２４はレジシャッター回転軸３１の回転方向に動作し、所定の位置まで給紙を続ける。ここで、レジシャッター１２４が動作する際にレジシャッター１２４の可動式カバー部３２（ｂ）も連動して動く。つまり、図４（ａ）のレジシャッター１２４および、画像読み取りセンサー１２３および記録材１２５を含めた断面図に示すように、レジシャッター１２４に記録材１２５が給紙される前には、可動式カバー部３２（ｂ）が画像読み取りセンサ１２３の異物混入を防止するようなカバーとなっており、レジシャッター１２４に記録材１２５が給紙され、図４（ｂ）に示すように、画像読み取りセンサ１２３が記録材１２５の表面平滑性検出を行う際には、可動式カバー部３２（ｂ）は、画像読み取りセンサ１２３の動作の妨げとならないように動作する。ちなみに、参考として画像読み取りセンサ１２３が読み取り動作に必要なスペースを画像読み取りスペース１２６として点線で表現した。また、図４（ｃ）はレジシャッター１２４を上部から見た図である。可動式カバー部３２（ｂ）は、レジシャッター１２４の動作を円滑に回転動作せしめるために、小さな体積で構成されることが望ましい。このようにすることで筒状の部材１１１６だけではなく更に可動式カバーを加えた構成が実現でき、更なる異物混入対策となる。

なお、上記の内容以外の画像形成装置としての全ての動作は、実施例１と同じものである。

このように、実施例１および実施例２では、レジシャッター１２４に連動して可動式カバーが動作するといった例を示したが、当然のことながら、画像読み取りセンサ１２３の動作が問題なく行えるならば、レジシャッター１２４以外の手段に連動する場合も本発明の及ぶところである。

画像読取装置の概略構成を示す模式的断面図記録材判別結果実施例１の説明図実施例２の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画像形成装置の制御ブロック図

Claims

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該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該現像剤像の転写を受けた該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該現像剤像を該記録材に定着させる定着装置を備え、定着前の記録材の表面に光を照射する光照射手段と、結像レンズを備え、該記録材の表面の該光照射手段による光照射領域内を結像レンズを介して映像として読み取り出力する読取手段で構成され、該読取手段からの出力値に対応して定着装置の定着処理条件を設定するよう制御する定着条件設定手段とを備えることを特徴とする画像形成装置において、該光照射手段の光照射部ならびに該結像レンズのレンズ部に異物混入防止を目的として可動式カバーを設けることを特徴とする画像形成装置。
該可動式カバーは、該光照射領域内を映像として読み取リ動作を行う際には、該光照射手段の光照射部ならびに該結像レンズのレンズ部から移動することで、該読み取リ動作の妨げとならないように機能し、該読み取リ動作が終了した際には、該光照射手段の光照射部ならびに該結像レンズのレンズ部へと戻ることで異物混入防止の役割となるように機能することを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。