JP2008261836A - 紙種判別装置及び紙種判別装置を用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象の紙の光拡散特性を検出することにより紙種を判別するようにしたので、より確実に紙種を判別でき、また、簡素にかつ安価に構成できる紙種判別装置及び紙種判別装置を用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】互いに異なる周波数で変調され、基準点を中心に配列された複数の光点１２Ａを、判断対象の紙１５の一面に結像する光学系１１を有する。前記紙１５の他面側には、光検出装置１７が配置されており、この光検出装置には、前記基準点と共通の中心を有する検出視野が設定され、各光点１２Ａから紙１５を透過して前記検出視野内に入る光を検出する。この光検出装置１７の検出信号を濾波回路２３にて周波数毎に弁別し、この濾波回路２３で濾波された周波数毎の信号振幅の値から、紙１５の拡散特性を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタや複写機などに用いられ、印字対象となる記録材としての紙の種別を判別する紙種判別装置、及び紙種判別装置を用いた画像形成装置に関する。

複写機、レーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置では、記録材として用いられる紙種を自動的に判別し、判別された紙種に基づき、現像条件、転写条件、又は定着条件を変更させることが知られている。

この紙種を判別する装置として、記録材の第１面に光を照射してこの記録材の第１面を撮像するとともに、この記録材の第２面に光を照射して、前記第１面を撮像装置で撮像するものがある（例えば、特許文献１参照）。この発明では、撮像手段により撮像された記録材の画像から表面粗さを検出し、この検出された表面粗さと、複数の記録材を判別するための初期設定閾値とを比較し、比較結果に基づき複数の記録材のいずれであるかを判別している。

また、別の発明として、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第１の照射手段を設け、記録材からの透過光を得るために記録材に光を照射する第２の照射手段を設けたものがある（例えば、特許文献２参照）。この発明では、第１の照射手段からの照射により記録材から反射された正反射光と乱反射光、および第２の照射手段からの照射により記録材を透過した正透過光と拡散透過光を読み取る読取手段をそれぞれ設けている。そして、これらにより得られる正反射光量と乱反射光量との反射光比、および正透過光量と散乱透過光量との透過光比を用いて記録材の種類を判別している。

さらに、別の発明として、記録材に対して光を照射し、記録材上によって正反射した光を測定するものがある（例えば、特許文献３参照）。この発明では、記録材によって表面の粗さが異なり、それぞれ異なる光沢度を有していることを利用して紙種を判別する。すなわち、正反射光を測定することで得られる光沢度データと、予め格納されている閾値とを比較することで、記録媒体の種類を識別する。この場合、反射光を受光する受光感度にバラツキがあると検出誤差が発生するので、複数の異なる発光量で発光部から光を照射させ、所定の発光量で光を照射したときに受光部で受光した受光量に基づいて記録媒体の種類を識別するようにしている。
特開２００６−１１７３６３号公報 特開２００６−２３２８８号公報 特開２００５−７５４６９号公報

これらの発明では、ＣＭＯＳセンサーを用いたり、或いは複数の受光素子を用いたりするなど、装置構成が複雑であり、かつ高価なものとなる。また、いずれも紙表面からの反射光を用いて紙の種類を判別することを基本としているが、この手法では紙の表面状態に影響されるなど、紙種判別手段として充分満足できるものではなかった。

本発明の目的は、検査対象の紙の光拡散特性を検出することにより紙種を判別するようにしたので、より確実に紙種を判別でき、また、簡素にかつ安価に構成できる紙種判別装置及び紙種判別装置を用いた画像形成装置を提供することにある。

本発明の紙種判別装置は、互いに異なる周波数で変調され、基準点を中心に配列された複数の光点を、判断対象の紙の一面に結像する光学系と、前記紙の他面側に配置され、前記基準点と共通の中心を有する検出視野が設定され、前記各光点から前記紙を透過して前記検出視野内に入る光を検出する光検出装置と、この光検出装置の検出信号を周波数毎に弁別する濾波回路と、この濾波回路で濾波された周波数毎の信号振幅の値から前記紙の拡散特性を得る拡散特性検出装置とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の紙種判別装置は、互いに異なるディジタル波形で変調され、基準点を中心に配列された複数の光点を、判断対象の紙の一面に結像する光学系と、前記紙の他面側に配置され、前記基準点と共通の中心を有する検出視野が設定され、前記各光点から前記紙を透過して前記検出視野内に入る光を検出する光検出装置と、この光検出装置の検出信号をディジタル波形毎に弁別する波形検出回路と、この波形検出回路で検出された波形毎の信号振幅の値から前記紙の拡散特性を得る拡散特性検出装置とを備えた構成でもよい。

本発明の画像形成装置は、紙を１枚ずつ供給する紙供給機構と、前記紙供給機構により供給された紙を紙排出部まで搬送する紙搬送路と、前記紙搬送路の前記紙排出部より上流側に配置され、画像データに基づく画像を前記紙搬送路によって搬送される紙に印刷する画像形成プロセスを実行する画像形成部と、所定の温度により前記紙に現像材を定着させる定着部と、前記定着部より前記紙搬送路の上流側に設けられ、前記紙の種類を検出する紙種判別装置と、前記紙種判別装置により判別された前記紙の種類に応じて、画像形成プロセスを実行する際の条件を変化させる制御部とを備えた紙上に画像を形成する画像形成装置であって、前記紙種判別装置は、互いに異なる周波数で変調され、基準点を中心に配列された複数の光点を、判断対象の紙の一面に結像する光学系と、前記紙の他面側に配置され、前記基準点と共通の中心を有する検出視野が設定され、前記各光点から前記紙を透過して前記検出視野内に入る光を検出する光検出装置と、この光検出装置の検出信号を周波数毎に弁別する濾波回路と、この濾波回路で濾波された周波数毎の信号振幅の値から前記紙の拡散特性を得る拡散特性検出装置とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、前記紙種判別装置が、互いに異なるディジタル波形で変調され、基準点を中心に配列された複数の光点を、判断対象の紙の一面に結像する光学系と、前記紙の他面側に配置され、前記基準点と共通の中心を有する検出視野が設定され、前記各光点から前記紙を透過して前記検出視野内に入る光を検出する光検出装置と、この光検出装置の検出信号をディジタル波形毎に弁別する波形検出回路と、この波形検出回路で検出された波形毎の信号振幅の値から前記紙の拡散特性を得る拡散特性検出装置とを備えた構成でもよい。

本発明によれば、紙種判別装置は、光を紙に透過させ、その光の拡散特性を得ることにより紙種を判別しているので、紙の表面状態に影響されることなく、的確に紙種を判別することができる。また、画像形成装置は、紙種判別装置によって判別された紙の種類に従って定着時の速度や温度などの条件を設定するため、紙の種類に応じたより細かい定着時の条件設定と定着の実行を迅速に行なうことができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１はこの発明による紙種判別装置の一実施の形態を示している。図１において、発光点結像用の光学系１１は、ＬＥＤなどによる複数の発光素子１２及びその駆動装置１３と、結像レンズ１４とを有する。複数の発光素子１２は、基準点を中心に一列に配列されており、その発光により、結像レンズ１４を介して判断対象の紙１５の一面（図示上面）に、一列に配列された複数の光点１２Ａを形成する。この光点１２Ａは、紙１５を透過して、その他面（図示下面）に現れる。また、複数の発光素子１２は、駆動装置１３により、互いに異なる周波数で変調され、異なる周波数の複数の光点を発光する。

紙１５の他面側（図示下面側）には光検出装置１７が配置されている。この光検出装置１７は、結像レンズ１８、遮蔽板に設けられた検出視野形成用の開口１９、集光レンズ２０、及び光検出器２１を備えている。結像レンズ１８は、光学系１１により紙１５の一面に形成された後、紙１５を透過した複数の光点１２Ａを、開口１９により規定される検出視野内に結像させる。開口１９は、その中心が、前述した複数の発光素子の配列中心である基準点と同じ位置となるように配置されており、その開口面積に応じた所定の検出視野を規定する。光検出器２１は、開口１９を通り、集光レンズ２０により集光された検出光（光点１２Ａ）を受光し、検出信号を出力する。

濾波回路２３は、光検出装置１７から出力される検出信号（検出光に対応する）を周波数ごとに弁別する。すなわち、濾波回路２３は、駆動装置１３により発光制御される発光素子１２の発光周波数ｆ１〜ｆ７を個別に濾波するフィルタを有する。そして、光検出器２１から出力された検出信号を入力して、この検出信号を各周波数ｆ１〜ｆ７に弁別し、出力する。

拡散特性検出装置２４は、濾波回路２３で濾波され、周波数毎に弁別された信号の振幅値から、紙１５の拡散特性（図２のカーブのいずれか）を得る。図２は、紙種によって異なる複数の拡散特性の例を示している。

上記構成において、駆動装置１３は一列に配列された複数の発光素子１２を、発光素子毎に異なる周波数で発光させる。この発光により、紙１５上には異なる周波数で変調された複数の光点１２Ａが、結像レンズ１４を介して結像される。この複数の光点１２Ａは、紙１５を透過して反対側の面にでる。この際、紙１５の拡散特性により複数の光点１２Ａにぼやけが生じる。すなわち、紙１５の光拡散度が大きいほど、光点の像はぼやける。

紙１５の他面側に配置された光検出装置１７は、紙１５を透過した複数の光点を、結像レンズ１８、開口１９、及び集光レンズ２０を介して光検出器２１の受光面に入射させ、光検出器２１に、その光の強さを測定させ、検出信号を出力する。光検出器２１の検出信号は、複数の光点を検出しているので、前記駆動回路１３により各発光素子１２を発光させた周波数（ｆ１〜ｆ７）信号が重畳されている。そこで、この検出信号を濾波回路２３により濾波し、周波数ｆ１〜ｆ７毎に弁別する。

ここで、複数の発光素子１２は、開口１９により規定される検出視野の中心と同心位置の基準点を中心に左右に一列に配列されている。このため、複数の発光素子１２のうち、中心部に配置され、周波数ｆ４で発光制御された発光素子による光が、光検出器２１に対して最も強く入射される。これに対し、中心から外れるに伴って、光検出器２１に入射され光の強さは減少する。

したがって、濾波回路２３により周波数毎に弁別された信号の振幅は、図２で示すような特性カーブを示す。この傾向は、紙１５の光拡散度が低く、光点のぼやけが少ない場合ほど顕著となる。すなわち、検出視野の中心に位置する光点の周波数ｆ４の振幅は大きくなり、周波数ｆ３，ｆ５からｆ２，ｆ６、さらにｆ１，ｆ７と検出視野の中心から外れるほど、左右対称的に急激に減少する。これは、複数の発光素子１２による各光点の光が、紙１５によってあまり拡散されないため、検出視野中心との位置関係が直接的に影響するためである。

これに対し、紙１５の拡散性が大きく、光点がぼやけるほど、図２のカーブはなだらかになる。すなわち、周波数ｆ４の光点が、検出視野の中心部に位置していても、その光が紙１５を透過する際に大きく拡散されるので光検出器２１に入射される光の強さは弱くなり、周波数ｆ４の振幅はあまり大きくならない。また反対に、光点が検出視野の中心から外れていても、拡散効果により光検出器２１に入射される光の強さが大幅に減少しないので、図２のカーブはなだらかになる。

このように、紙の種類によって異なる拡散特性が得られるので、図２で示すように、予め紙種毎の拡散特性を測定し、これらを拡散特性検出装置２４に記憶させておく。そして、判別対象の紙１５から検出された拡散特性（データ）を、予め記憶させてある紙種毎の拡散特性（データ）と比較することにより、最も拡散特性の近い紙種を、この判断対象の紙１５の紙種と判別することができる。

なお、上述した判別手法では、拡散特性の類似度から紙種を特定しているが、基準となるカーブを記憶させておき、判断対象の紙から検出された拡散特性と、予め記憶された基準となる拡散特性との差分から紙の種別を判別するようにしてもよい。すなわち、拡散特性のカーブは、いずれも中央部を頂点として左右対称的に減少するため、判別対象の紙から検出された拡散特性カーブの頂点レベルを、基準となる拡散特性カーブの頂点レベルと一致させ、他の部分の差分をとることにより、その差分から判別対象の紙１５の紙種を判別することができる。

このように光を紙に透過させ、その光の拡散特性を得ることにより紙種を判別しているので、従来のように紙の表面状態に影響されることなく、的確に紙種を判別することができる。また、受光側にイメージセンサのような大掛かりで高価なものを用いたりすることなく、一つの受光素子を光検出器２１として設ければよいので、装置が簡素化され、安価に構成できる。

次に、この発明の第２の実施態様を説明する。図３は紙種判別装置の他の実施の形態を示しており、前述した実施の形態と同様に、光点結像用の光学系３１を有する。この光学系３１は、ＬＥＤなどによる複数の発光素子３２及びその駆動装置３３と、結像レンズ３４とを有する。複数の発光素子３２は、基準点を中心にその左右に配列されており、その発光により、結像レンズ３４を介して判断対象の紙１５の一面（図示上面）に、一列に配列された複数の光点３２Ａを形成する。この光点３２Ａは、紙１５を透過して、その他面（図示下面）に現れる。

複数の発光素子３２は、駆動装置３３により、互いに異なるディジタル波形に変調され、複数の光点を発光する。すなわち、波長の異なる複数の矩形波を組み合わせることにより、各種波形のディジタル波を形成できるので、駆動装置３３は、これら互いに波形の異なるディジタル波ｘ１〜ｘ７により、複数の発光素子３２を発光させる。

前記紙１５の他面側（図示下面側）には光検出装置３７が配置されている。この光検出装置３７も、第１の実施態様と同じく、結像レンズ３８、検出視野形成用の開口３９、集光レンズ４０、及び光検出器４１を有する。結像レンズ３８は、光学系３１により紙１５の一面に形成され、紙１５を透過した光点３２Ａを、開口３９により規定された検出視野内に結像させる。光検出器４１は、開口３９を通り、集光レンズ４０により集光された検出光（光点３２Ａ）を受光し、検出信号を出力する。

波形検出回路４３は、光検出装置３７でから出力された検出信号から、各波形ｘ１〜ｘ７に相当する信号波を弁別し、出力する。

拡散特性検出装置４４は、波形検出回路４３で弁別された波形ｘ１〜ｘ７に相当する信号波の振幅値から、紙１５の拡散特性（図４のカーブのいずれか）を得る。図４は、紙種によって異なる複数の拡散特性の例を示している。

上記構成において、駆動装置３３は一列に配列された複数の発光素子３２を、発光素子毎に互いに異なる波形ｘ１〜ｘ７のディジタル波で発光させる。この発光により、紙１５上には複数の光点３２Ａが、結像レンズ３４を介して結像される。この複数の光点３２Ａは、紙１５の他面に透過する。この際、紙１５の拡散特性により複数の光点３２Ａにぼやけが生じる。

紙１５の他面側に配置された光検出装置３７は、紙１５を透過した複数の光点３２Ａを、結像レンズ３８、開口３９、及び集光レンズ４０を介して光検出器４１の受光面に入射させて、その光の強さを測定させ、検出信号を出力する。光検出器４１の検出信号は、複数の光点を検出しているので、駆動回路３３により各発光素子３２に供給された波形（ｘ１〜ｘ７）に相当する信号が重畳されている。そこで、この検出信号を波形検出回路４３により波形ｘ１〜ｘ７毎に弁別する。

ここで、複数の発光素子３２は、開口３９により規定される検出視野の中心と共通の基準点を中心に、左右に配列されている。このため、複数の発光素子３２のうち、中心部に配置され、波形ｘ４で発光制御された光点の光が、光検出器４１に対して最も強く入射される。これに対し、中心から外れるに伴って、光検出器４１に入射され光の強さは減少する。

したがって、波形検出回路４３により波形ｘ１〜ｘ７毎に弁別された信号の振幅は、図４で示すような特性カーブを示す。この傾向は、紙１５の拡散性が低く、光点のぼやけが少ない場合ほど顕著となる。すなわち、視野中心の光点から検出された波形ｘ４に相当する信号の振幅は大きくなり、他の検出視野の中心から外れる光点の振幅ほど、左右対称的に急激に減少する。

これに対し、紙１５の拡散性が大きく、光点がぼやけるほど、図４のカーブはなだらかになる。すなわち、波形ｘ４で発光された光点が、検出視野の中心部に位置していても、その光が紙１５を透過する際に大きく拡散されるので、光検出器４１に入射される光の強さは弱くなり、その検出信号の振幅はあまり高くならない。また反対に、検出視野の中心から外れていても、拡散効果により光検出器４１に入射される光の強さが大幅に減少しないので、図４のカーブはなだらかになる。

このように、紙の種類によって異なる拡散特性が得られるので、図４で示すように、予め紙種毎に拡散特性を測定し、これらを拡散特性検出装置４４に記憶させておけば、検出された拡散特性（データ）を、予め記憶させてある紙種毎の拡散特性（データ）と比較することにより、最も拡散特性の近い紙種と判別することができる。

また、基準となるカーブを設定しておき、得られた拡散特性カーブの頂点レベルを基準となる拡散特性カーブの頂点レベルと一致させ、他の部分の差分をとることにより、検出された拡散特性の紙種を判別することもできる。

このように光を紙に透過させ、その光の拡散特性を得ることにより紙種を判別しているので、従来のように紙の表面状態に影響されることなく、的確に紙種を判別することができる。また、受光側にイメージセンサのような大掛かりで高価なものを用いたりすることなく、一つの受光素子を光検出器４１として設ければよいので、装置が簡素化され、安価に構成できる。

次に、上述した紙種判別装置を画像形成装置に適用した場合について説明する。

図５は画像形成装置の構成例を示した図である。図５に示すように、装置本体６０１の上部には例えばガラス板のような透明な材質によって形成される原稿載置用の原稿台６０２が設けられる。また、この原稿台６０２を覆うようにカバー６０３が装置本体６０１に開閉自在に設置される。

装置本体６０１内部の原稿台６０２の下面側には、原稿台６０２に載置された原稿の画像を光学的に読取るスキャンユニットが設けられる。例えばこのスキャンユニットは、キャリッジ６０４と、原稿に反射した露光ランプ６０５の光を反射する反射ミラー６０６，６０７，６０８と、この反射された光を変倍する変倍用レンズブロック６０９と、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）６１０とを有する。キャリッジ６０４は原稿台６０２に向けて光を照射する露光ランプ６０５を備え、原稿台６０２の下面に沿って往復動可能に構成される。

キャリッジ６０４は、露光ランプ６０５を点灯させながら往動することにより、原稿台６０２に載置された原稿に露光する。この露光による原稿台６０２に載置されている原稿の反射光像は、反射ミラー６０６，６０７，６０８および変倍用レンズブロック６０９を経由してＣＣＤ６１０に投影される。ＣＣＤ６１０は投影された原稿の反射光像に対応する画像信号を出力する。

装置本体６０１内部のスキャンユニットの下方には画像形成部２２０が設けられる。画像形成部２２０は、例えばプリントエンジンとプロセスユニットを備える。

プリントエンジンは露光ユニット６１１を含む。プロセスユニットは、露光ユニット６１１に沿って配置される感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４と、感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４を挟んで露光ユニット６１１と対向して配置される無端状の転写ベルト６２５と、転写ベルト６２５を駆動するドライブローラ６２６と、転写ベルト６２５を挟んで感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４と対向して配置される１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４と、１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４を駆動させる転写ローラ駆動ユニットを含む。

転写ベルト６２５は、ドライブローラ６２６、ガイドローラ６２７，６２８，６２９、及び従動ローラ６３０に掛け渡され、ドライブローラ６２６から動力を受けて反時計方向に回転走行する。ガイドローラ６２７は上下動自在に設けられており、カム６３１の回動を受けて転写ベルト６２５側に移動する。これにより、ガイドローラ６２７は転写ベルト６２５を感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４側に変位させる。

この画像形成部２２０は、画像データ（ＣＣＤ６１０から出力された画像信号）に基づく画像を形成し、その画像を搬送途中の紙に印刷する画像形成プロセスを実行する。すなわち、ＣＣＤ６１０から出力された画像信号は適宜に処理された後、露光ユニット６１１に供給される。露光ユニット６１１はイエローカラーの画像信号に応じたレーザビームＢ１をイエローカラー用の感光体ドラム６２１に、マゼンタカラーの画像信号に応じたレーザビームＢ２をマゼンタカラー用の感光体ドラム６２２に、シアンカラーの画像信号に応じたレーザビームＢ３をシアンカラー用の感光体ドラム６２３に、ブラックカラーの画像信号に応じたレーザビームＢ４をブラックカラー用の感光体ドラム６２４に向けてそれぞれ発する。

１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４は、転写ベルト６２５側へ移動（下降）されることにより、その転写ベルト６２５を感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４に接触させて、感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４上の可視像を転写ベルト６２５に転写させる。

感光体ドラム６２１の周囲には、図示しないドラムクリーナ，除電ランプ，帯電ユニット，現像ユニットが順次に配設されている。ドラムクリーナは感光体ドラム６２１の表面に接するドラムクリーニングブレードを有し、感光体ドラム６２１の表面に残留している現像材をドラムクリーニングブレードによって掻き落とす。

除電ランプは感光体ドラム６２１の表面に残留している電荷を除去する。帯電ユニットは高電圧を感光体ドラム６２１に印加することにより、感光体ドラム６２１の表面に静電荷を帯電させる。この帯電が済んだ感光体ドラム６２１の表面に、露光ユニット６１１から発せられるレーザビームＢ１が照射される。この照射により、感光体ドラム６２１の表面に静電潜像が形成される。現像ユニットは、感光体ドラム６２１の表面にイエローカラーの現像材（トナー）を供給することにより、感光体ドラム６２１の表面の静電潜像を可視像化する。

他の感光体ドラム６２２，６２３，６２４も同様に、それぞれ対応した色の現像材を用いて各感光体ドラム６２２，６２３，６２４の表面の静電潜像を可視像化する。

画像形成部２２０のドライブローラ６２６と対向する位置には、転写ベルト６２５を挟んでクリーナ６３６が設けられている。このクリーナ６３６は転写ベルト６２５に接するクリーニングブレード６３６ａを有し、転写ベルト６２５に残留している現像材をクリーニングブレード６３６ａによって掻き落とす。

印刷モードの変更は次のように行なう。１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４の近傍には、フック６７１，６７２，６７３，６７４が設けられている。このフック６７１，６７２，６７３，６７４は、回動しながら１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４の軸に係合してその軸を持ち上げ、１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４を感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４から引き離す方向に移動させる。１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４をいずれも移動させないか、又は移動させるものの組み合わせを変えることによりフルカラーモード、全離間モード、モノクロモードなどの印刷モードの変更を行なう。

次に、紙の収納機構と供給機構について説明する。露光ユニット６１１の下方には紙を収納する複数の紙カセット６５０が設けられている。これら紙カセット６５０には互いに異なる紙種の多数枚の紙Ｐが積層状態で収容されている。これら紙カセット６５０の出口部分（図示右側）には紙カセット６５０内の紙を上部から１枚ずつ供給する紙供給機構２２１がそれぞれ設けられている。そして、この紙供給機構２２１により、いずれか１つの紙カセット６５０から紙Ｐが１枚ずつ取り出される。この取り出し用の紙供給機構２２１はピックアップローラ６５１と、紙供給ローラ６５２ａと、分離ローラ６５２ｂとを含み、紙カセット６５０から取り出された紙Ｐを１枚ずつ分離して紙搬送路６５３に供給する。

次に、紙の搬送経路について説明する。紙搬送路６５３は前記画像形成部２２０の従動ローラ６３０を経由して上方の紙排出口６５４まで延びている。紙排出口６５４は装置本体６０１の外周面に連なる紙排出部６５５に臨んでいる。また、搬送路６５３の始端側には、各紙供給機構２２１の近傍にそれぞれ搬送ローラ６５６が設けられている。この紙搬送路６５３はいずれかの紙供給機構２２１により紙が供給されると、供給された紙を上記記紙排出部６５５まで搬送する。

また、２次転写ローラ６５７が紙搬送路６５３の途中の従動ローラ６３０と転写ベルト６２５を挟んで対向する位置に設けられている。これら従動ローラ６３０および２次転写ローラ６５７の搬送方向手前位置にレジストローラ６５８が設けられている。

レジストローラ６５８は、転写ベルト６２５と２次転写ローラ６５７とによる、現像材（トナー）によって形成された画像の紙への転写を行なう動作である転写動作と同期したタイミングにより、紙Ｐを転写ベルト６２５と２次転写ローラ６５７の間に送り込む。２次転写ローラ６５７は、レジストローラ６５８から送り込まれた紙Ｐを従動ローラ６３０上の転写ベルト６２５と挟み込みながら、転写ベルト６２５に転写されている現像材（トナー）によって形成された可視画像をこの紙Ｐに転写させ、印刷する。このように、レジストローラ６５８は、転写ベルト６２５及び２次転写ローラ６５７を有する画像形成部２２０に対し、画像形成部２２０の転写動作と同期して紙Ｐを搬送する。

紙搬送路６５３の２次転写ローラ６５７より下流側の位置に、熱定着用のヒートローラ６５９と、このヒートローラ６５９に接する圧接ローラ６６０とが設けられる。このヒートローラ６５９と圧接ローラ６６０によって紙Ｐに転写された画像を定着させる。なお、紙搬送路６５３の終端には紙排出ローラ６６１が設けられている。

装置本体６０１には自動両面ユニット（以下、ＡＤＵと呼ぶ）２２２が設けられてもよい。ＡＤＵ２２２は紙搬送路６５３の終端とレジストローラ６５８への入り口に、ＡＤＵ２２２内の紙Ｐを搬送する経路である副搬送路６６２を連結するように設置する。副搬送路６６２は紙搬送路６５３の画像形成部２２０に対する下流側（紙搬送路６５３の終端）から分岐し、この紙搬送路６５３の画像形成部２２０に対する上流側（レジストローラ６５８の上流側位置）に合流する。

この副搬送路６６２は両面印刷のために紙Ｐの表裏を反転させる。副搬送路６６２には紙供給ローラ６６３，６６４，６６５が設けられており、ＡＤＵ２２２は画像形成部２２０から紙排出部６５５に搬送される紙Ｐを逆送させ、副搬送路６６２を搬送して画像形成部２２０の上流側において紙搬送路６５３に合流させる。このように搬送すると、紙Ｐの表裏は反転する。

副搬送路６６２により画像形成部２２０の上流側に戻された紙Ｐは、紙搬送路６５３に合流した後、レジストローラ６５８により画像形成部２２０の転写動作に同期をとって、転写ベルト６２５と２次転写ローラ６５７が接する転写位置に送り込まれる。このように、紙Ｐの裏面に対しても転写ベルト６２５上の可視像が転写され、印刷される。

このＡＤＵ２２２の副搬送路６６２は装置本体６０１に設けられた操作パネル７２４やネットワークを経由して装置本体６０１に接続しているコンピュータなどにより両面印刷が指定されると、上述した紙Ｐの表裏を反転させる作動を行なう状態となる。

次に、付加的に設けられる装置について説明する。図５に図示した装置本体６０１の例においては紙の供給源として２つの紙カセット６５０が設けられている。紙カセット６５０は装置本体６０１に３つ以上設けてもよい。この他に、図示しないが手差しの紙供給機構（以下、ＳＦＢと呼ぶ）や、数千枚の紙を積層して収納することができる紙供給機構である大容量紙フィーダ（以下、ＬＣＦと呼ぶ）を設けることもできる。これらＳＦＢやＬＣＦは、その紙を供給する経路が紙搬送路６５３に合流するように装置本体６０１に設置される。

次に、紙種判別装置の設置位置について説明する。図６は紙搬送経路６５３付近を詳細に表した図である。以下、ヒートローラ６５９と圧接ローラ６６０を合わせて定着部７２１と呼ぶ。この定着部７２１は、現像材（トナー）が転写されている紙Ｐを、ヒートローラ６５９が加熱し、圧接ローラ６６０が圧力を加えながら搬送することにより現像材を記録媒体Ｐに定着させる。

装置本体６０１には図示しない制御部が設けられている。この制御部は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ，ＬＳＩなどを用いて構成することができる。制御部はヒートローラ６５９の温度を制御する。例えば、ヒートローラ６５９は制御部からの信号がない場合には紙Ｐの種類に応じてあらかじめ定められた温度を維持して待機し、定着開始の信号を受信した場合、その指示に従って温度を変化させる。

装置本体６０１はこのような構成をとって現像材の定着を行なうため、紙種判別装置は紙搬送経路６５３の定着部７２１よりも上流側に設置する。

紙種判別装置を１個だけ用いる場合には、図５に示した、第１の設置位置２２３に設置する。第１の設置位置２２３は、紙搬送路６５３の画像形成部２２０に対する上流側であり、レジストローラ６５８より上流側の位置である。また、第１の設置位置２２３は、ＳＦＢ７１２又はＬＣＦ７０５を設置する場合には、ＳＦＢ７１２及びＬＣＦ７０５からの紙供給経路と紙搬送路６５３との合流地点より下流側の位置である。紙種判別装置は搬送される紙の表面に向けて設置される。

この第１の設置位置２２３に紙種判別装置を配置することにより、１個の紙種判別装置により全ての記録媒体の供給源から記録媒体搬送路６５３上を搬送される記録媒体Ｐの種類を検出することができる。

画像形成装置の機種によっては、装置本体６０１の内部の各種部品の配置の関係により、第１の設置位置２２３に設置できない場合がある。また、ＳＦＢ７１２をオプションにより取り付ける機種もある。これらの場合には、紙種判別装置を次の２箇所に設けることもできる。

図６を用いて説明する。第２の設置位置７１５は、紙搬送路６５３において、紙搬送路６５３の画像形成部２２０より上流側であり、レジストローラ６５８より上流側の位置であり、最上段のカセット装置６５０の紙供給ローラ６５２ａと分離ローラ６５２ｂの下流側であって、ＬＣＦ７０５からの紙供給経路と紙６５３との合流位置より下流側の位置である。紙種判別装置は搬送される紙の表面に向けて設置される。紙種判別装置は第２の設置位置７１５にある搬送ローラ６５６の近傍に設置してもよい。

第３の設置位置７１８は、ＳＦＢ７１２からの紙供給経路の紙搬送路６５３との合流位置より上流側の位置である。紙種判別装置は搬送される紙の表面に向けて設置される。紙種判別装置は第３の設置位置７１８にある搬送ローラ７１７の近傍に設置してもよい。

この第２の設置位置７１５及び第３の設置位置７１８に紙種判別装置を配置することにより、ＳＦＢ７１２をオプションにより取り付ける機種において、必要に応じて設置位置７１８に紙種判別装置を設置することができるという効果がある。

次に、紙種判別装置から出力された判定結果の信号の処理に関する応用例について説明する。装置本体６０１の上面には、紙Ｐの種類を選択し、また、情報の表示やデータ設定の際の入力にも用いられる操作パネル７２４が取り付けられる。操作パネル７２４は制御部に接続される。この制御部は紙を搬送するための各ローラを回転駆動するモータの速度を制御し、紙の搬送の停止や再開をも行う。

先ず、制御部はデフォルトの紙の種類、又は操作パネル７２４により入力された紙の種類を設定紙としてメモリに記憶し、この紙に応じた、ヒートローラ６５９の待機温度を設定する。

次に、紙記録媒体Ｐが搬送され、紙種判別装置が記録媒体Ｐの種類を判別すると、紙種判別装置は制御部に判別結果の信号を出力する。制御部は判別結果に従い、例えば紙の搬送速度、定着部７２１の回転速度、ヒートローラ６５９の定着時の温度を設定し、これらの装置に指示を送信する。

このように、本応用例の画像形成装置は、設定紙を先ず設定し、次いで紙種判別装置によって判別された紙の種類に従って定着時の速度や温度などの条件をさらに設定する。このため、紙の種類に応じたより細かい定着時の条件設定と定着の実行を迅速に行なうことができるという効果がある。

この発明に係る紙種判別装置の一実施の形態を概略的に示す構成図である。 この一実施の形態における拡散特性のカーブを説明する特性図である。 この発明に係る紙種判別装置の他の実施の形態を概略的に示す構成図である。 この他の実施の形態における拡散特性のカーブを説明する特性図である。 この発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す構成図である。 この画像形成装置における紙供給部分の構成図である。

符号の説明

１１ 光学系
１２Ａ 光点
１５ 判断対象の紙
１７ 光検出装置
１９ 検出視野を形成する開口
２１ 光検出器
２３ 濾波回路
２４ 拡散特性検出装置

Claims (7)

1. 互いに異なる周波数で変調され、基準点を中心に配列された複数の光点を、判断対象の紙の一面に結像する光学系と、
   前記紙の他面側に配置され、前記基準点と共通の中心を有する検出視野が設定され、前記各光点から前記紙を透過して前記検出視野内に入る光を検出する光検出装置と、
   この光検出装置の検出信号を周波数毎に弁別する濾波回路と、
   この濾波回路で濾波された周波数毎の信号振幅の値から前記紙の拡散特性を得る拡散特性検出装置と、
   を備えたことを特徴とする紙種判別装置。
2. 互いに異なるディジタル波形で変調され、基準点を中心に配列された複数の光点を、判断対象の紙の一面に結像する光学系と、
   前記紙の他面側に配置され、前記基準点と共通の中心を有する検出視野が設定され、前記各光点から前記紙を透過して前記検出視野内に入る光を検出する光検出装置と、
   この光検出装置の検出信号をディジタル波形毎に弁別する波形検出回路と、
   この波形検出回路で検出された波形毎の信号振幅の値から前記紙の拡散特性を得る拡散特性検出装置と、
   を備えたことを特徴とする紙種判別装置。
3. 前記複数の光点は、複数の発光素子を各光点位置に対応して設けて構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の紙種判別装置。
4. 前記拡散特性検出装置は、得られた拡散特性と予め設定された各紙の拡散特性とを比較し、それらの類似度により紙の種別を判別する機能を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の紙種判別装置。
5. 前記拡散特性検出装置は、得られた拡散特性と予め設定された基準となる拡散特性とを比較して、それらの差分から紙の種別を判別する機能を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の紙種判別装置。
6. 紙を１枚ずつ供給する紙供給機構と、
   前記紙供給機構により供給された紙を紙排出部まで搬送する紙搬送路と、
   前記紙搬送路の前記紙排出部より上流側に配置され、画像データに基づく画像を前記紙搬送路によって搬送される紙に印刷する画像形成プロセスを実行する画像形成部と、
   所定の温度により前記紙に現像材を定着させる定着部と、
   前記定着部より前記紙搬送路の上流側に設けられ、前記紙の種類を検出する紙種判別装置と、
   前記紙種判別装置により判別された前記紙の種類に応じて、画像形成プロセスを実行する際の条件を変化させる制御部と、
   を備えた紙上に画像を形成する画像形成装置であって、
   前記紙種判別装置は、
   互いに異なる周波数で変調され、基準点を中心に配列された複数の光点を、判断対象の紙の一面に結像する光学系と、
   前記紙の他面側に配置され、前記基準点と共通の中心を有する検出視野が設定され、前記各光点から前記紙を透過して前記検出視野内に入る光を検出する光検出装置と、
   この光検出装置の検出信号を周波数毎に弁別する濾波回路と、
   この濾波回路で濾波された周波数毎の信号振幅の値から前記紙の拡散特性を得る拡散特性検出装置と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. 紙を１枚ずつ供給する紙供給機構と、
   前記紙供給機構により供給された紙を紙排出部まで搬送する紙搬送路と、
   前記紙搬送路の前記紙排出部より上流側に配置され、画像データに基づく画像を前記紙搬送路によって搬送される紙に印刷する画像形成プロセスを実行する画像形成部と、
   所定の温度により前記紙に現像材を定着させる定着部と、
   前記定着部より前記紙搬送路の上流側に設けられ、前記紙の種類を検出する紙種判別装置と、
   前記紙種判別装置により判別された前記紙の種類に応じて、画像形成プロセスを実行する際の条件を変化させる制御部と、
   を備えた紙上に画像を形成する画像形成装置であって、
   前記紙種判別装置は、
   互いに異なるディジタル波形で変調され、基準点を中心に配列された複数の光点を、判断対象の紙の一面に結像する光学系と、
   前記紙の他面側に配置され、前記基準点と共通の中心を有する検出視野が設定され、前記各光点から前記紙を透過して前記検出視野内に入る光を検出する光検出装置と、
   この光検出装置の検出信号をディジタル波形毎に弁別する波形検出回路と、
   この波形検出回路で検出された波形毎の信号振幅の値から前記紙の拡散特性を得る拡散特性検出装置と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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