JP2005345927A - 記録材判別装置および画像形成装置並びにその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 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】 特性の似通った紙種の場合は、一定の第１の値または第２の値を閾値とすることによって判別することが困難な可能性がある。ここでは、第２の値を閾値算出式（１）のｘに代入し、閾値ｙを得る。
ｙ＝−０．４ｘ＋３５・・（１）
第１の値が、計算結果ｙより大きければ紙種a、閾値ｙ以下であれば紙種bと判別することができ、一定の閾値による結果よりも良好な判別結果を得ることができる。
第１の値 ＞ ｙ ：紙種ａ
第１の値 ≦ ｙ ：紙種ｂ
【選択図】 図１０

Description

本発明は、記録材判別装置および画像形成装置並びにその方法に関し、より詳細には、記録材の表面からの反射光およ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および画像形成装置並びにその方法に関する。

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。

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、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。

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、転写条件あるいは定着条件を可変制御する技術が提案されている。

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し表面平滑度から紙種を判別する方法、または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（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１８２５１８号公報

しかしながら、上記の記録材の表面平滑度を検出する方法は、表面平滑度が同様で紙繊維の圧縮状態が異なる記録材、例えば普通紙と厚紙を検出すると厚紙が普通紙と判定されてしまい、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。

一方、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。

本発明は、このような問題に鑑みて為されたものであり、様々な種類の記録材を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記録材判別装置および画像形成装置並びにその方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明の記録材判別装置は、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記録材の反射光による属性を判定し、属性を数値として算出して第１の値を得る反射型判定手段と、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量を第２の値とする透過型判定手段とを備え、第２の値を所定の関数に代入して得られる値を閾値とし、第１の値が該閾値を超えるか否かにより記録材の種類を判別することを特徴とする。

また、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記録材の反射光による属性を判定し、属性を数値として算出して第１の値を得る反射型判定手段と、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量を第２の値とする透過型判定手段とを備え、第２の値を所定の関数に代入して得られる値を閾値とし、第１の値が該閾値を超えるか否かにより記録材の種類を判別し、判別された種類に対応する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ことを特徴とする。

さらに、本発明の記録材判別方法は、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ステップを含み、映像読取ステップによって得られた記録材表面の映像を用いて記録材の反射光による属性を判定し、属性を数値として算出して第１の値を得る反射型判定ステップと、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量を第２の値とする透過型判定ステップと、第２の値を所定の関数に代入して得られる値を閾値とし、第１の値が該閾値を超えるか否かにより記録材の種類を判別するステップとを備えたことを特徴とする。

また、本発明の画像形成方法は、潜像を担持する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ステップと、所定方向に搬送される記録材に現像ステップにより可視化された現像剤像を転写する転写ステップと、転写ステップ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ステップとを備えた画像形成方法において、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ステップを含み、映像読取ステップによって得られた記録材表面の映像を用いて記録材の反射光による属性を判定し、属性を数値として算出して第１の値を得る反射型判定ステップと、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量を第２の値とする透過型判定ステップと、第２の値を所定の関数に代入して得られる値を閾値とし、第１の値が閾値を超えるか否かにより記録材の種類を判別し、判別された種類に対応する定着処理条件により現像剤像を記録材に定着させるステップとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、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記録材の反射光による属性を判定し、属性を数値として算出して第１の値を得る反射型判定手段と、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量を第２の値とする透過型判定手段とを備え、第２の値を所定の関数に代入して得られる値を閾値とし、第１の値が該閾値を超えるか否かにより記録材の種類を判別するので、記録材の種類を正確に判別することができる。

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画像形成装置並びにその方法を説明する。

（画像形成装置）
本発明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、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、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がとられている。

さらに、画像形成装置101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。

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、搬送されてき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。

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。

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。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、制御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、モータおよびレーザ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電圧電源219、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、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221、定着ユニットおよび低電圧電源ユニット122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。

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、以上の制御およ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を実行する。

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、以上の制御およ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を実行する。

ASIC223は、制御CPU210の指示に基づき、CMOS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、制御CPU210の制御負荷低減が図れるメリットがある。

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。

記録材がCMOS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CMOSセンサ211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ASIC 223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。

一方、CMOSセンサ211のゲイン設定は、あらかじめ制御CPU210が取り決めた値をASIC 223内部のレジスタにセットすることによって、ASIC 223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、Sl_inを経由してゲインを設定する。

ASIC 223は、以下に説明する本発明の記録材判別装置およびその方法を実現するための回路702を備え、記録材の属性を判別するための後述する演算の演算結果は、制御回路702内部のレジスタＡおよびレジスタＢに格納される。そして、制御CPU210は、制御回路702内部のレジスタＡおよびレジスタＢに格納された記録材の属性を判別するための演算結果を読み込み、給紙された記録材の種類を判別し、その結果に応じて画像形成条件を変更するよう制御する。

制御CPU210が実行する各種の画像形成条件の制御としては、以下のようなものが挙げられる。

例えば、制御CPU210は、記録材の種類が普通紙よりも光沢度の高いグロス紙の場合は、普通紙よりも現像バイアスを上げ（感光ドラムの表面電位に対する電位差を大きくし）、記録材の表面に付着するトナー量を増加させて記録材上の画像の光沢度を増加させる制御を行う。これは、グロス紙を用いてプリントする場合、記録材上の画像の光沢度を高くすることが望まれているからである。なお、現像バイアス（電圧）は図１に示すように、制御CPU210の指示に基づいて、高電圧電源219から現像ローラに印加される電圧をいう。

また、制御CPU210は、給紙された記録材の種類に応じて定着ユニット222の定着温度（定着ユニット222内の不図示のヒータが維持すべき目標温度）を変更するよう制御する。普通紙よりも厚みがある厚紙の場合、厚紙は普通紙より熱容量が大きいため普通紙と同じ定着温度にて厚紙にトナー像を定着させようとしても定着性が悪くなってしまうという問題がある。そこで、制御CPU210は、記録材が厚紙であると判別した場合には、普通紙における定着温度よりも高い定着温度として、厚紙に対するトナーの定着性を確保するよう制御する。

さらに、制御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制御CPU210によって設定しなおすことによって実現する。具体的には、記録材の種類が普通紙よりも厚みがある厚紙の場合、厚紙は普通紙より熱容量が大きいため普通紙と同じ搬送速度にて厚紙にトナー像を定着させようとしても定着性が悪くなってしまうという問題がある。そこで、制御CPU210は記録材の種類が厚紙であると判別した場合は、単位時間あたりに厚紙に供給される熱量が大きくなるように、記録材の搬送速度を普通紙を通紙する場合の搬送速度よりも遅く設定する。

また、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方法も考えられる。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。

また、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。

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、第一の演算および第二の演算を行い、その結果からCPUは、高伝圧電源の現像バイアス条件、あるいは定着ユニットの定着温度、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。

［第１実施形態］
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、本発明を最もよく表す図であるということができる。

映像読取センサ123は、図３に示すように、反射用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透過用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、および結像レンズ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。

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。

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。

（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。

図４において、記録材Ａ４０１は表面の紙の繊維が比較的がさ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。

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もしくは平均値から算出するが、実施例によっては、１受光画素の結果のみを用いることもできる。

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。

上記記録材表面の識別は、記録材の表面の一部を８×８ピクセルからなる映像として読み込み、映像において記録材の搬送方向に直交する方向の１ラインについて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、各ラインについてＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを平均処理する。そして、平均処理して得られたＤｍａｘ−Ｄｍｉｎの値、すなわち本実施形態の第１の値によって、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。

すなわち、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（明部）と暗い個所（暗部）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。

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。

このように、記録紙の種類によって、透過光量およ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およ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。

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。

次に、記録材304の透過率測定方法について説明する。透過用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。

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、も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もしくは平均値を第２の値である透過光量とするが、１受光画素の結果のみを用いることもできる。

（記録材判別の原理）
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。

記録材の種類には、一般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が、これはほんの一例であって本実施形態ではさらに多くの種類の記録材が判別可能となる。なお、以下に述べる坪量とは、記録材の単位体積あたりの重量をいう。

（１）薄紙（坪量：単位面積あたりの重量〜６４ｇ／ｍ^２）
（２）普通紙（坪量：６５〜１０５ｇ／ｍ^２）
（３）厚紙１（坪量：１０６〜１３５ｇ／ｍ^２）
（４）厚紙２（坪量：１３６ｇ／ｍ^２〜）
（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。

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。すなわち、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。

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、８×８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。

以上の判定を組み合わせることによって、（１）〜（７）の記録材を判別することができるが、より多くの種類をより正確に判別するためには、このような固定の閾値のみでは困難な場合があるので、本実施形態では後述する方法により判別を行う。

（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。図７において、判断部である制御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、レジスタＡ706、レジスタＢ707、および制御レジスタ708を備える。

次に動作について説明する。制御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。

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にて演算が実行され、その演算結果がＡ 706およびレジスタＢ 707に格納される。制御CPU210は、上記２つのレジスタの値から、記録材の属性を判定する。

なお、レジスタＡ706に格納される値は、ＣＭＯＳエリアセンサ211が映像として取得した記録材の表面の一部について、８ライン分のＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを平均した値であり、この映像を取得する際には、ＬＥＤ301が記録材の表面を照射している。また、レジスタＢ707に格納される値は、ＣＭＯＳエリアセンサ211が映像として取得した記録材の表面の一部について、８×８ピクセルの各ピクセルの光量を平均した値であり、この映像を取得する際には、透過用ＬＥＤ302が記録材の裏面を照射している。

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。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、さらに垂直方向シフトレジスタ802および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、およびタイミングジェネレータ807を含む。

次に動作について説明する。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および803は読みだ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。

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。

一方、811の制御回路によって、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。

このように、反射用照射手段である反射用ＬＥＤ301と、透過用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、反射率およ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。

（記録材判別のための閾値設定）
図９および図１０を用いて、判別閾値の設定方法について説明する。これらの図において、第１の値は表面性の測定結果であり、図の上方ほど表面が粗いことを示している。また、第２の値は透過率の測定結果であり、図の右側ほど透過光量が多いことを示している。このように、記録材をセンサによってスキャンすることにより測定される値は、第１の値と第２の値とで形成される二次元空間にプロットすることができるが、一般に記録材の種別によりプロットされる点は一定の領域に含まれることとなる。したがって、所定の閾値を決めることによりその一定の領域を特定できれば、それに基づいて第１の値と第２の値とから記録材の種別を判別することができる。

図９に示すように、特性の異なる紙種の測定結果は、上下あるいは左右に分離されている場合が多く、これらの紙種はある一定の閾値（図９においては、２０）によって判別することができる。
第１の値 ＞ ２０ ：紙種ａ
第１の値 ≦ ２０ ：紙種ｂ

しかし、図１０に示すように、特性の似通った紙種の場合は、一定の第１の値または第２の値を閾値とすることによって判別することが困難な可能性がある。

そこで、特性の似通った紙種、紙種aおよび紙種bに関して、実際に複数枚（ここでは１００枚）の測定データの計測を行った。その後、取得した第１の値及び第２の値を用いてグラフ上にプロットを行い、それぞれの紙種を分離することのできる直線を設定した。その直線の方程式を算出することにより、しきい値算出式（１）を導くことが可能となった。ここでは、第２の値を所定の関数である閾値算出式（１）のｘに代入し、閾値ｙを得る。
ｙ＝−０．４ｘ＋３５・・（１）

第１の値が、計算結果ｙより大きければ紙種a、閾値ｙ以下であれば紙種bと判別することができ、一定の閾値による結果よりも良好な判別結果を得ることができる。
第１の値 ＞ ｙ ：紙種ａ
第１の値 ≦ ｙ ：紙種ｂ
また、第１の値が３２よりも大きいもの及び第２の値が５１よりも大きいものを紙種aと判別することにより、より良い判別精度を得ることもできる。

上記の説明では、一定の閾値を２０、閾値算定式を式（１）のように仮定したが、これらはセンサの種類や性能、機器の構成等に依存する。そのため機器ごとに最適な閾値及び閾値判定式を設定する必要がある。また、本実施例では閾値算出式に１次関数を利用したが、これは２次関数や別の関数、二次元領域のテーブル等を利用しても良い。

以上、第１の値に基づいて第２の値の閾値を変化させることにより、一定の閾値では判別が困難であった記録材の種別も判別可能となり、様々な記録材種類の判断が可能となり、システム全体として簡単な構成にすることができる。

［第２実施形態］
本実施形態２は、閾値の判別法以外の、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する。本実施形態は、固定閾値による判別を行った後に、可変閾値により判別することを特徴とする。図１１を使用して、本実施形態における閾値算出の例を示す。

（１）表面性の第１の値を固定閾値１（一点鎖線：１１０１、１１０２）により、記録材A・記録材Bを判別する。

（２）透過率の第２の値を固定閾値２（二点鎖線：１１０３、１１０５）により、記録材C・記録材Dを判別する。

（３）表面性の第１の値から可変閾値（破線：１１０４）を算出し、透過率の第２の値を算出された閾値により、記録材E・記録材Fを判別する。

本実施形態における紙種によっては他の紙種とは異なる特性を示す記録材も存在する。これらの紙種は、固定閾値を使用しても精度良く判別を行うことができる。固定閾値は可変閾値と異なり、閾値の算出の必要が無いため、処理時間の短縮が可能となる。したがって、固定閾値と可変閾値とを組み合わせてより効率的で高精度な記録材種別の判断ができる。

以上、反射用光照射手段である表面性撮影用のLEDと、透過光による記録材の厚み検出用の透過用光照射手段である透過LEDの２つの照射手段を用い、固定閾値とある測定結果から算出された可変閾値との双方を利用することによって、様々な記録材の表面性及び反射率及び透過率から、精度の良い高速な記録材種類の判断が可能となる。

本発明の一実施形態で用いられる画像形成装置を示す概略図である。 本発明の一実施形態による制御CPUが制御する各ユニットの構成を示す図である。 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。 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。 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。 記録材の坪量と透過光の関係を示す図である。 本発明の一実施形態によるＣＭＯＳエリアセンサの制御回路を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるCMOSエリアセンサの回路ブロック図を示す図である。 本発明の一実施形態による固定閾値で紙種を判別する例を示す図である。 本発明の一実施形態による閾値を変化させることで紙種を判別する例を示す図である。 本発明の一実施形態による固定閾値にて判別し、その後可変閾値で紙種を判別する例を示す図である。

符号の説明

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 高電圧電源
２２０ ドラム駆動モータ
２２１ ベルト駆動モータ
２２２ 低電圧電源
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

Claims (8)

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反射光による属性を判定し、該属性を数値として算出して第１の値を得る反射型判定手段と、
   所定の照射光を前記記録材に照射することにより、該記録材を透過して得られる透過光量を第２の値とする透過型判定手段と
   を備え、前記第２の値を所定の関数に代入して得られる値を閾値とし、前記第１の値が該閾値を超えるか否かにより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。
2. 前記反射光による属性は、前記記録材の表面の粗さであって、前記反射光により得られた映像から最も明るい明部および最も暗い暗部を検出し、該明部と暗部との光量の差を前記第１の値と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。
3. 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、
   前記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反射光による属性を判定し、該属性を数値として算出して第１の値を得る反射型判定手段と、
   所定の照射光を前記記録材に照射することにより、該記録材を透過して得られる透過光量を第２の値とする透過型判定手段と
   を備え、前記第２の値を所定の関数に代入して得られる値を閾値とし、前記第１の値が該閾値を超えるか否かにより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ことを特徴とする画像形成装置。
4. 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ステップを含み、該映像読取ステップ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反射光による属性を判定し、該属性を数値として算出して第１の値を得る反射型判定ステップと、
   所定の照射光を前記記録材に照射することにより、該記録材を透過して得られる透過光量を第２の値とする透過型判定ステップと、
   前記第２の値を所定の関数に代入して得られる値を閾値とし、前記第１の値が該閾値を超えるか否かにより記録材の種類を判別するステップと
   を備えたことを特徴とする記録材判別方法。
5. 潜像を担持する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ステップと、所定方向に搬送される記録材に該現像ステップにより可視化された該現像剤像を転写する転写ステップと、該転写ステップ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ステップとを備えた画像形成方法において、
   前記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ステップを含み、該映像読取ステップ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反射光による属性を判定し、該属性を数値として算出して第１の値を得る反射型判定ステップと、
   所定の照射光を前記記録材に照射することにより、該記録材を透過して得られる透過光量を第２の値とする透過型判定ステップと、
   前記第２の値を所定の関数に代入して得られる値を閾値とし、前記第１の値が該閾値を超えるか否かにより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ステップと
   を備えたことを特徴とする画像形成方法。
6. 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に基づいて第１の値を得る反射型検出手段と、
   所定の照射光を前記記録材に照射することにより、該記録材を透過して得られる透過光量を第２の値とする透過型検出手段と
   前記第１の値と前記第２の値とから、前記記録剤の種類を判別するための閾値を求める処理手段とを備え、
   前記閾値と、前記第１の値または前記第２の値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記録材判別装置。
7. 前記第１の値は、前記記録材の表面の粗さに関わる値であって、
   前記反射光により得られた映像から最も明るい明部および最も暗い暗部を検出し、該明部と暗部との光量の差の値であることを特徴とする請求項６に記載の記録材判別装置。
8. 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ステップを含み、該映像読取ステップによって得られた前記記録材表面の映像に基づいて第１の値を得る反射光検出ステップと、
   所定の照射光を前記記録材に照射することにより、該記録材を透過して得られる透過光量を第２の値とする透過光検出ステップと、
   前記第１の値と前記第２の値とから、前記記録剤の種類を判別するための閾値を求める処理ステップと、
   前記閾値と、前記第１の値または前記第２の値と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。
   

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