JP2010250017A - 記録材表面検出装置及びそれを備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材の繊維配向方向に依存することなく、精度良く記録材の表面状態を検出することが可能な記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂ、光照射領域を表面画像として撮像するＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａ、記録材Ｐの表面の凹凸状態に関する情報を検出する駆動・演算部４０Ｃ、を有し、照射用ＬＥＤ４２Ａと光照射領域とを結ぶ直線を記録材Ｐに投影した直線と、照射用ＬＥＤ４２Ｂと光照射領域とを結ぶ直線を記録材Ｐに投影した直線と、が交差する関係になるように照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂが配置されており、光照射領域を表面画像として撮像する際には、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂのそれぞれが点灯、消灯するタイミングが異なっており、それぞれのタイミングで得られた表面画像に基づいて、記録材Ｐの表面状態を検出している。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像手段によって撮像された表面画像に基づいて記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及び、その検出結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置に関するものである。

複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置は、現像装置によって可視化された現像剤像を所定の転写条件によって記録材に転写し、現像剤像が転写された記録材を所定の定着条件で加熱、加圧することにより、記録材上に画像を形成している。

かかる画像形成装置では、例えば画像形成装置本体に設けられた操作パネル等に、記録材としての記録紙のサイズや種類（以下、紙種ともいう）がユーザによって設定されることになる。そして、その設定に応じて転写条件（例えば転写バイアスや転写時の記録紙の搬送速度）や定着条件（例えば、定着温度や定着時の記録紙の搬送速度）が制御されている。

また近年では、画像形成装置内部に記録材の表面凹凸状態（以下、表面状態と称する）を検出するセンサを設け、センサの検出結果に基づいて記録材の種類を判別し、転写条件あるいは定着条件等の画像形成条件を制御する手法が提案されている。

例えば特許文献１、２には、記録材の表面を撮像手段としてのＣＭＯＳセンサによって撮像することで記録材の表面状態を検出する構成が開示されている。また、特許文献３には、判別手段としてのセンサに対向する位置に光源を設け、記録材を透過した透過光をセンサが検出することにより、記録材の厚さを判別する構成が開示されている。また、特許文献４には、記録材に超音波を照射し、その反射率や透過率を検出することにより、記録材の表面状態や厚さを認識する構成が開示されている。

特開２００２−１８２５１８号公報 特開２００４−３８８７９号公報 特開２００１−１３９１８９号公報 特開２００４−２１９８５６号公報

上述したように記録材の表面状態を検出する構成は多く提案されているが、本発明者らの検討によれば、このような構成の中でも、例えば特許文献１に記載されているような構成が、他の構成よりも表面状態の検出精度に優れていることがわかっている。すなわち、記録材の表面状態をＣＭＯＳセンサのようなイメージセンサによって撮像する手法は、記録材表面の凹凸に起因して生じる陰影を直接的に撮影しているため、超音波を使うといった他の手法よりも検出精度が優れていることがわかっている。特に、コート紙とノンコート紙とを判別する時のように、凹凸の有無あるいはその大きさや深さが視覚的にはっきりと区別できる記録材の判別において優れた判別精度が得られている。

しかしながら、例えば記録材としての一般オフィス用紙は、用紙の表面の凹凸に起因して生じる陰影の様子が用紙の繊維配向方向（漉き目方向）によって大きく異なる場合があ
り、このことが記録材の判別精度の低下を招く虞がある。すなわち、記録材の繊維配向方向と直交する方向から光を照射すると、記録材の表面の凹凸の様子が強調された、コントラストの高い撮影像が得られる。その一方で、繊維配向方向と同一方向から光を照射した場合には、凹凸に起因した陰影が出づらくコントラストの低い撮影像となってしまう。このため、同一の記録材であっても、光の照射方向と記録材の繊維配向方向との関係がそれぞれ異なると撮影像のコントラスト差が激しくなり、例えばコート紙をノンコート紙と誤判別したり、ノンコート紙をコート紙と誤判別する虞がある。

そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、記録材の繊維配向方向に依存することなく、精度良く表面状態を検出することが可能な記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置であって、記録材の表面に光を照射する第１光源及び第２光源と、記録材の表面において前記第１光源及び前記第２光源からの光が照射される光照射領域を、記録材の表面画像として撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された表面画像に基づいて記録材の表面の凹凸状態に関する情報を検出する検出手段と、を有し、記録材に光が照射されている状態において、前記第１光源と前記光照射領域とを結ぶ直線を記録材に投影した直線と、前記第２光源と前記光照射領域とを結ぶ直線を記録材に投影した直線と、が交差する関係になるように前記第１光源及び前記第２光源が配置されており、前記光照射領域を表面画像として撮像する際には、第１のタイミングにおいて、前記第１光源が点灯し、前記第２光源が消灯して撮像を行い、その後、第２のタイミングにおいて、前記第１光源が消灯し、前記第２光源が点灯して撮像を行い、第１のタイミング、及び第２のタイミングのそれぞれで得られた表面画像に基づいて、記録材の表面状態を検出していることを特徴とする。

以上説明したように、本発明は、記録材の繊維配向方向に依存することなく、精度良く表面状態を検出することが可能な記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 第１実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。 第１実施形態に係る記録材表面検出装置によって得られた撮影像を示す図。 第１実施形態における表面凹凸像の明度情報を表すヒストグラム。 第１実施形態において検出された明度差ΔＩの検出結果を示す図。 第２実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。 第２実施形態における発光タイミング、受光タイミングを示す図。 第２実施形態に係る記録材表面検出装置によって得られた撮影像を示す図。 第３実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。 第３実施形態に係る導光体の概略構成図。 比較例における記録材表面検出装置の上視図。 記録材表面検出装置の検出結果を示す図。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜第１実施形態＞
図１〜図３を参照して、本発明を適用可能な第１実施形態に係る記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置について説明する。

[画像形成装置の構成]
本実施形態に係る記録材表面検出装置は、例えば電子写真方式のカラー画像形成装置に適用することが可能である。図１に、本実施形態に係る画像形成装置としての中間転写ベルトを採用したタンデム方式のカラー画像形成装置の概略構成を示す。

画像形成装置には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色に対応したステーションが備えられている。これらのステーションには、回転可能に構成された感光ドラム（感光体）１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋが設けられている。また、感光ドラム１の周囲には、一次帯電手段としての帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ、露光スキャナ部１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ、現像手段としての現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋが設けられている。各々の感光ドラム体１、帯電ローラ２、現像器８は一体構成となっており、画像形成装置本体に対して脱着可能なトナーカートリッジ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋの形態で取り付けられている。

感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは中間転写ベルト２４に接触しており、中間転写ベルト２４は駆動ローラ２３によって駆動され、張架ローラ１３によって所定の張力で張架されている。また、中間転写ベルト２４には、二次転写対向ローラ２６、一次転写ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ、二次転写ローラ２５が接触している。また、二次転写ローラ２５と二次転写対向ローラ２６とのニップ部（二次転写ニップ部）よりも搬送方向下流側には、トナー像を記録材Ｐ上に定着させる定着部２１が設けられている。また、装置本体の下方には、記録材Ｐを複数積載可能な給送カセット１５が設けられている。なお、画像形成に関わるこれらの部材の動作は、制御部１０によって制御されている。

感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成し、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するもので、駆動モータは感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを画像形成動作に応じて時計方向に回転させる。制御部１０が画像信号を受け取ると、記録材Ｐは給送カセット１５から給送ローラ１７、１８によって画像形成装置内に送り出され、後述の画像形成動作と同期をとるためにレジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持され、その状態で停止して待機する。

一方、制御部１０は、受け取った画像信号に応じて、露光スキャナ部１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋによって帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋにより一定電位に帯電した感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの表面に静電潜像を形成する。静電潜像は、各ステーションにおいて現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋによって各色のトナー像として現像される。各現像器８には、スリーブ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋが設けられており、静電潜像を可視化するための現像バイアスが印加されている。

中間転写ベルト２４は、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋに接触しつつ、カラー画像形成時に反時計方向に感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの回転と同期して回転する
。感光ドラム１上の単色トナー像は、一次転写ローラ４に印加された一次転写バイアスの作用により順次中間転写ベルト２４上に順に一次転写され、中間転写ベルト２４上には多色トナー像が形成される。

中間転写ベルト２４上に形成された多色トナー像は、二次転写ローラ２５とで形成される二次転写ニップ部に搬送される。多色トナー像が二次転写ニップ部に搬送されるのと同時に、レジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持された状態で待機していた記録材Ｐが二次転写ニップ部に搬送される。そして中間転写ベルト２４上の多色トナー像が、二次転写ローラ２５に印加された二次転写バイアスの作用により記録材Ｐ上に一括転写される。なお、記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト２４上に残った残トナーは、クリーニング手段２８によってクリーニングされ、回収された転写残トナーは廃トナーとしてクリーナ容器２９に蓄えられる。

定着部２１は、記録材Ｐを搬送させながら記録材Ｐ上に二次転写された多色トナー像を溶融定着させるものであり、図１に示すように記録材Ｐを加熱する定着ローラ２１ａと記録材Ｐを定着ローラ２１ａに圧接する加圧ローラ２１ｂとを備えている。定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂは中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ２１ａｈ、２１ｂｈが内蔵されている。多色トナー像を保持した記録材Ｐは、定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂとにより搬送され、その搬送過程で熱および圧力を加えられ、トナー像が表面に定着される。トナー像が定着された記録材Ｐは、排出ローラ２０によって排出トレイ上１６に排出され、画像形成動作を終了する。なお、ここで説明した一連の画像形成動作は、画像形成装置内に設けられた制御部１０によって制御動作されている。

［記録材表面検出装置の構成］
図２を参照して、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の構成について説明する。図２は本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の概略構成を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面図である。

本実施形態に係る記録材表面検出装置４０は、図１で示すレジストローラ対１９ａ、１９ｂの手前（搬送方向上流側）の記録材表面検出部に設置され、給送カセット１５から撮像可能な位置に搬送された記録材Ｐの表面状態を反映した情報を検出している。なお、ここでいう記録材Ｐの表面状態とは、記録材Ｐの凹凸状態、表面粗さ、または表面平滑性のことを指す。本実施形態において記録材表面検出装置４０による表面状態の検出、及び記録材Ｐの判別は、記録材Ｐが給送カセット１５から給送され、レジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持されて停止している間に行われている。また、記録材表面検出装置４０に接続されている制御部１０は、記録材表面検出装置４０から送られてくる検出結果をもとに、記録材Ｐの種類を判別し、最適な転写バイアス・定着温度等の画像形成条件を設定して画像形成装置を制御動作させている。

記録材表面検出装置４０は、光照射手段である光源としての２つの照射用ＬＥＤ４２Ａ（第１光源）、４２Ｂ（第２光源）、撮像手段であるＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａ、及び結像手段である結像レンズ４４ＳＡ、を備えている。本実施形態では、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂとして高い指向性を有する白色ＬＥＤ（日亜化学工業製ＮＳＰＷ３００ＤＳ）を用いている。

これら２つの照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂのうち、一方は光軸方向が記録材Ｐの搬送方向と同一になるように、他方は光軸方向が記録材Ｐの搬送方向と垂直になるように配置されている。さらに、照射用ＬＥＤ４２Ａと光照射領域とを結ぶ直線を記録材Ｐに投影した直線と、照射用ＬＥＤ４２Ｂと光照射領域とを結ぶ直線とを記録材Ｐに投影した直線とが交差する関係になっている。この光照射領域には、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂの両方か
ら光が照射されている。また、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂから照射された光は、記録材Ｐの表面に対して１５°の角度で下方より斜めから入射している。このように、記録材表面に対して低い角度から斜めに光を照射させることにより、記録材Ｐの表面の凹凸によって生じる陰影を際立たせることが可能となる。なお、本発明者らの鋭意検討によれば、この入射角度は０°より大きく２０°以下の範囲であればよいことがわかっている。

記録材Ｐの表面状態を反映した陰影情報を含む反射光は、結像レンズ４４ＳＡで集光され、ＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａに結像し、ＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａは結像した各画素エリア毎に反射光量に応じて変化する映像電圧信号を出力する。駆動・演算部４０ｃは、ＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａから出力される映像電圧出力信号を受け取ると、これをＡ−Ｄ変換し、変換後の２５６階調のデジタル信号を制御部１０へ出力している。本実施形態では、ＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａの有効画素サイズは縦１．５ｍｍ×横１．５ｍｍで６００ｄｐｉの解像度を有している。これにより、レンズ４４ＳＡとの組み合わせで記録材表面における縦３．０ｍｍ×横３．０ｍｍの所定サイズのエリアを３００ｄｐｉの解像度で撮像することができる。

また、本実施形態において、記録材Ｐの表面画像の撮像を行う際は、まず２つの照射用ＬＥＤのうち、例えば照射用ＬＥＤ４２Ａを点灯させ、照射用ＬＥＤ４２Ｂを消灯させた状態で１回目の撮影を行う（第１のタイミング）。その後、続いて照射用ＬＥＤ４２Ａを消灯させ、照射用ＬＥＤ４２Ｂを点灯させた状態で２回目の撮影を行う（第２のタイミング）。つまり本実施形態では、２つの照射用ＬＥＤの発光のタイミングを互いにずらせている。なお、ここで説明した２回の撮像動作を行っている間は、記録材Ｐは停止した状態でレジストローラ対１９ａ、１９ｂに保持されている。

このように、記録材Ｐの繊維配向方向に対して異なる２方向から光を照射して撮影を行うと、次の効果を得ることができる。例えば一方の光軸と記録材Ｐの繊維配向方向が一致して表面の凹凸レベルの割にコントラストの低い撮影像しか得ることができなくても、他方の光軸は繊維配向方向に対して垂直となるので表面の凹凸レベルを反映したコントラストの高い撮影像を得ることができる。そしてこれら二つの撮影像を総合的に勘案することで、記録材Ｐの表面状態の検出精度を向上させることができる。

本実施形態の効果を検証するために、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０と従来の記録材表面検出装置を用いて、下記の記録材の判別実験を行った。以下、その実験結果について説明する。

まず記録材として、互いに繊維配向方向の異なる２種類のＬｅｄｇｅｒサイズの普通紙（商品名：Ｘｅｒｏｘ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ ４２００ ２０Ｌｂ）を用いた。一方は上記普通紙を意図的に斜めに断裁して得たＡ４サイズ紙（１）であり、他方は、繊維配向方向に縦方向（長手方向）を揃えて断裁して得たＡ４サイズ紙（２）である。これらを紙（１）、紙（２）として説明する。なお、紙（１）を顕微鏡によって観察したところ、その繊維配向方向は紙の縦方向に対して２０°傾いていた。つまり、紙（１）と紙（２）とは、互いに同じ種類の紙であるが、その繊維配向方向のみが異なっているといえる。

図３に、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０を用いて紙（１）の表面を撮影した際に得られた撮影像を示す。図３（ａ）は、照射用ＬＥＤ４２Ａによって紙（１）の縦方向と同一方向から光を照射した場合における照射領域内をＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａで撮影した際の表面凹凸像（撮影像）である。図３（ｂ）は、照射用ＬＥＤ４２Ｂによって紙（１）の縦方向と垂直な方向（横方向）から光を照射した場合における照射領域内をＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａで撮影した際の表面凹凸像（撮影像）である。これら２つの画像の明度情報をそれぞれ対応する画素毎に平均化すると、図３（ｃ）のような合成画像が
得られる。このように、異なる２方向から光を照射して得られた撮影像を合成することにより、表面凹凸の繊維配向依存性を加味した情報を得ることが可能となる。

さらに、これらの表面凹凸像に対応する明度情報（デジタル信号レベル）をそれぞれヒストグラム化すると、図４のような分布が得られる。図４において、横軸は、各表面凹凸像に対応する明度情報（デジタル信号レベル）を階級ごとに表しており、縦軸は、撮像領域内での該当画素数を頻度として表している。

制御部１０は、明度情報（デジタル信号レベル）のうち明度が最も高い（電圧が高い）方から順に５つの信号の平均値Ｉｍａｘと、明度の最も低い（電圧が低い）方から順に５つの信号の平均値Ｉｍｉｎを算出している。そして、それらの差分である明度差ΔＩをそれぞれの撮影像に対して求めている。

図５に、前述した２種類の紙（１）、紙（２）に関する明度差ΔＩの検出結果を示す。図５に示すように、それぞれの紙（１）、紙（２）の平均明度差ΔＩ（ａｖｅ）はほぼ同じ値に収束していることがわかる。つまり、異なる２方向から異なるタイミングで同一の光照射領域を撮像して、その表面状態を検出し、平均明度差ΔＩ（ａｖｅ）を求めることによって、繊維配向方向が異なる場合も記録材を正確に判別することができる。すなわち記録材の種類の判別精度が向上する。

これに対して比較例として、図１１に示すような従来の一光源一撮像タイプの記録材表面検出装置を試作し、それぞれの装置によって前述した繊維配向方向が異なる２種類の紙（１）、（２）の表面状態を検出した。ここでは、照射用ＬＥＤ４２の光軸が記録材Ｐの搬送方向に対して４５°傾くように照射用ＬＥＤ４２を配置した。

図１２に、従来の記録材表面検出装置を用いて得られた記録材Ｐの表面状態に関する検出結果を示す。従来の装置によると、Ａ４サイズ紙の縦方向（長手方向）に繊維配向方向が一致するよう断裁した紙（２）を検出した際の明度差ΔＩが、紙の縦方向に対して繊維配向方向が２０°傾いた紙（１）を検出した際の明度差ΔＩよりも小さくなっていることがわかる。つまり、比較例として用いた従来の記録材表面検出装置では、同一の記録材の表面画像を検出しているにも関わらず、その検出結果が紙の繊維配向方向に依存して変動していることがわかる。これに対して本実施形態では、紙の繊維配向方向が検出結果に及ぼす影響を低減させることができ、検出結果のばらつきを軽減できるので、記録材の判別精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、光源として照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂを用いているが、例えばキセノンランプやハロゲンランプを光源として用いてもよい。すなわち、記録材Ｐの表面凹凸によって生じる陰影を際立たせるのに十分な光量を照射できるような光源であればよい。また、撮像手段として、ＣＭＯＳタイプのセンサの代わりにＣＣＤタイプのセンサを用いてもよく、記録材の表面状態を確実に撮像できるセンサであれば他のセンサを用いてもよい。なお、上記では照射用ＬＥＤ４２Ａを第１光源、照射用ＬＥＤ４２Ｂを第２光源として説明しているが、第１光源、第２光源はこれに限られるものではなく、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂを順に第２光源、第１光源としてもよい（第２、第３実施形態でも同様）。

また、本実施形態では、ＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａによって撮像された表面画像のコントラストを検出する検出機能を、記録材表面検出装置４０の制御部１０に設けているが、これを画像形成装置の駆動・演算部４０Ｃに備える構成であってもよい。

また、本実施形態では、記録材表面検出装置４０によって検出された記録材Ｐの表面状
態に基づき、制御部１０が転写バイアスもしくは定着温度を制御する構成とした。しかしながら、制御対象はこれらに限られるものではなく、制御部１０が、例えば静電潜像形成や現像の各プロセスにおける各種制御パラメータや、一連の画像形成速度（プロセス速度）を制御することも可能である。つまり、制御部１０は、記録材に画像を形成する画像形成動作に関する条件であれば、いかなる画像形成条件を制御するものであってもよい。

以上より、本実施形態によれば、記録材の繊維配向方向に依存することなく、精度良く記録材の表面状態を検出することが可能な記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

＜第２実施形態＞
図６〜図８を参照して、本発明を適用可能な第２実施形態に係る記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置について説明する。図６は、本実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上視図、（ｃ）は側面図である。記録材表面検出装置４０は、光源である照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂ、撮像手段であるＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌ、及び、結像手段である結像レンズアレイ４４Ａを備えている。なお、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂにスタンダードタイプの砲弾型白色ＬＥＤ（ローム社製：型番ＳＬＲ３４３）を用いている。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂは、一方を光軸方向が記録材Ｐの搬送方向に対して＋４５°になるように、もう一方を光軸方向が記録材Ｐの搬送方向に対して−４５°となるように逆ハの字型に配置されている。そして、これらの光源から照射される光は、記録材搬送路上において、記録材搬送方向と直交する直線上の同一箇所を照射しており、搬送される記録材Ｐの表面に対して下方から１５°の角度で入射されている。この入射角度は０°より大きく２０°以下の範囲であればよい。

ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌ、及び結像レンズアレイ４４Ａは、それらの長手方向が記録材搬送方向と直交するように設置されている。さらに、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂからの光が照射される光照射領域内において、記録材搬送方向と直交する同一直線上の同一の光照射領域を撮影可能な位置に配置されている。

記録材Ｐの表面状態を反映した陰影情報を含む反射光は、結像レンズアレイ４４Ａによって集光されてＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌによってライン画像として撮像される。ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌはライン画像として撮像したライン内の画素毎に反射光量に応じて変化する映像電圧信号を検出し、駆動・演算部４０Ｃに出力する。検出手段としての駆動・演算部４０Ｃは、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌから出力された映像電圧出力信号を受け取ると、これをＡ−Ｄ変換し、変換後のデジタル信号（明度情報）を検出する。

記録材Ｐの判別を行う際は、記録材Ｐを搬送方向に移動させながら、このような一ライン毎の撮像動作を行いつつ、デジタル信号（明度情報）を逐次つなぎ合わせることによりエリアとしての明度情報を作成する。ここで、駆動・演算部４０Ｃは、エリアとしてのデジタル信号（明度情報）からコントラスト（明度差）を算出し、制御部１０へ出力している。つまり、検出手段としての駆動・演算部４０Ｃは、撮像手段としてのＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌによって撮像されたライン画像を逐次つなぎ合わせたエリアの明度情報から算出したコントラストを検出している。本実施形態では、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌ、及び駆動・演算部４０Ｃは、記録材表面検出装置４０に備えられている。

本実施形態におけるＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌは、有効画素長（長手方向）が１０ｍ
ｍで解像度は６００ｄｐｉである。制御部１０は、記録材Ｐがレジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持されながら二次転写ニップ部に搬送されるまでの間に、記録材Ｐを搬送方向に５ｍｍ移動させながら前述した一ライン毎の撮像動作を行っている。

また本実施形態では、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂの点灯・消灯タイミング（発光タイミング）、及びＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌの受光タイミングを図７に示すように制御している。光照射領域の撮像を行う際は、まず照射用ＬＥＤ４２Ａを点灯させ、照射用ＬＥＤ４２Ｂを消灯させた状態で１回目の撮像を行う（第１のタイミング）。この１回目の撮像では、記録材Ｐ上の１０ｍｍ×０．０４２ｍｍ（６００ｄｐｉの１画素分）の所定のエリアが撮像されることになる。続いて記録材Ｐが０．０２１ｍｍ移動したところで照射用ＬＥＤ４２Ａが消灯し、照射用４２Ｂが点灯して２回目の撮像(１０ｍｍ×０．０４２ｍ
ｍ)が行なわれる（第２のタイミング）。引き続き、記録材は０．０２１ｍｍ移動し、照
射用ＬＥＤ４２Ａが点灯し、照射用ＬＥＤ４２Ｂが消灯して３回目の撮像が行われる。以後、の撮像動作を繰り返す。

このような一連の撮像動作を行いつつ記録材Ｐを少しずつ搬送方向に移動させ、制御部１０は受け取ったデジタル信号を照射用ＬＥＤ４２Ａが点灯している時と照射用ＬＥＤ４２Ｂが点灯している時とを分別しながら逐次つなぎ合わせる。つまり、制御部１０は記録材Ｐがレジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持されて待機している間に、記録材Ｐを搬送方向に１０ｍｍ移動させながら前述した一連の撮像動作を行っている。これにより、記録材Ｐ上の同一領域を異なる２方向からの光を照射して撮像した縦１０ｍｍ×横１０ｍｍの２つの撮影像を６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉの解像度で得ることができる。

図８に本実施形態に係る記録材表面検出装置４０によって得られた撮影像を示す。例えば、第１実施形態で説明したものと同様の手法によって得たＡ４サイズの紙（１）を検出した場合に得られる２つの表面画像は、図７（ａ）、図７（ｂ）のようになる。そして駆動・演算部４０Ｃは、第１実施形態で説明したものと同様の解析手法により、記録材Ｐの表面状態を検出し、記録材の種類を判別し、制御部１０は判別結果に基づいて最適な転写バイアスや定着温度といった画像形成条件を制御している。

以上説明したように、本実施形態では、撮像手段としてラインセンサ４３Ｌを用い、記録材Ｐを搬送させながら照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂを交互に点灯させながら撮影を行っている。よって、記録材Ｐ表面に対して異なる２つの方向から光を照射させ、撮影像を得ることができるので、第１実施形態と同様に記録材Ｐの検出精度を向上させることが可能になる。そしてその検出結果から記録材の種類を判別し、最適な画像形成条件（例えば転写条件、定着条件等）を設定することができる。

以上より、本実施形態によれば、記録材の繊維配向方向に依存することなく、精度良く記録材の表面状態を検出することが可能な記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

＜第３実施形態＞
図９、図１０を参照して、本発明を適用可能な第３実施形態に係る記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置について説明する。図９は、本実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上視図、（ｃ）は側面図である。記録材表面検出装置４０は、光源である照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂ、撮像手段であるＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌ、及び、結像手段である結像レンズアレイ４４Ａを備えている。なお、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係る記録材表面検出装置４０には、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂから照射された光を記録材表面に導く導光部材として導光体４５が設けられていることが特徴である。照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂには、スタンダードタイプのチップ型白色ＬＥＤ（日亜化学工業製ＮＳＳＷ１００ＣＴ）を用いている。ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌ、及び結像レンズアレイ４４Ａは、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂが照射する同一の光照射領域を撮影可能なように、その長手方向が記録材搬送方向と直交するように設置されている。かかる構成で、第２実施形態で説明したように照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂを互いに異なるタイミングで点灯、消灯させ、撮像することで、上記と同様の効果を得ることができる。

図１０（（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図）に導光体４５の概略構成図を示す。図示するように、導光体４５において照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂからの光が入射される面（以下、入射部）は、その断面が曲率を持ったレンズ構造となっている。これにより、入射部から導光体４５に入射した光は、平行な光束に揃えられた状態で導光体４５内を進む。その後、導光体４５から射出され、記録材Ｐの表面に対して下方から１５°の入射角度で、記録材Ｐ表面における記録材送方向と直交する同一直線上の同一箇所に照射される。なお、この入射角度は０°より大きく２０°以下の範囲であればよい。

このように、導光体４５を用いて照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂからの光を記録材表面に照射することで、記録材搬送方向に対して垂直な方向（記録材Ｐの法線方向）に光路長を稼ぐことができる。よって、記録材表面検出装置４０の小型化を図ることができる。例えば、上記で説明した第２実施形態に係る記録材表面検出装置（図６）と比較すると、装置幅を約４割削減することができる。

また、導光体４５を用いることにより、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂとして安価なチップ型のＬＥＤをＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌと同一基板上に設置することが可能となる。また、導光体４５の入射部が曲率を有しているので、照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂからの光を集光して記録材表面に照射することが可能になり、Ｓ／Ｎ比の改善や高速化を図るのに十分な光量を確保することができる。

また、導光体４５の入射部を図１０に示すレンズ形状とすることで、２つの照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂの間隔を狭めることが可能となり、記録材表面検出装置４０の更なる小型化を図ることが可能になる。例えば、図１０に示した構成では、図６の構成（第２実施形態）と比較すると装置幅を半減することができる。

また、本実施形態では、光源として照射用ＬＥＤ４２Ａ、４２Ｂを用いているが、例えばキセノンランプやハロゲンランプを光源として用いてもよい。すなわち、記録材Ｐの表面凹凸によって生じる陰影を際立たせるのに十分な光量を照射できるような光源であればよい。また、撮像手段として、ＣＭＯＳタイプのセンサの代わりにＣＣＤタイプのセンサを用いてもよく、記録材の表面状態を確実に撮像できるセンサであれば他のセンサを用いてもよい。

また、本実施形態では、記録材表面検出装置４０によって検出された記録材Ｐの表面状態に基づき、制御部１０が転写バイアスもしくは定着温度を制御する構成とした。しかしながら、制御対象はこれらに限られるものではなく、制御部１０が、例えば静電潜像形成や現像の各プロセスにおける各種制御パラメータや、一連の画像形成速度（プロセス速度）を制御することも可能である。つまり、制御部１０は、記録材に画像を形成する画像形成動作に関する条件であれば、いかなる画像形成条件を制御するものであってもよい。

以上より、本実施形態によれば、記録材の繊維配向方向に依存することなく、精度良く記録材の表面状態を検出することが可能な記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形
成装置を提供することが可能になる。

１０ 制御部
４０ 記録材表面検出装置
４０Ｃ 駆動・演算部（検出手段）
４２Ａ 照射用ＬＥＤ（第１光源）
４２Ｂ 照射用ＬＥＤ（第２光源）
４３Ａ ＣＭＯＳエリアセンサ（撮像手段）
４３Ｌ ＣＭＯＳラインセンサ（撮像手段）
４４Ａ 結像レンズアレイ（結像手段）

Claims (4)

1. 記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置であって、
   記録材の表面に光を照射する第１光源及び第２光源と、
   記録材の表面において前記第１光源及び前記第２光源からの光が照射される光照射領域を、記録材の表面画像として撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された表面画像に基づいて記録材の表面の凹凸状態に関する情報を検出する検出手段と、を有し、
   記録材に光が照射されている状態において、
   前記第１光源と前記光照射領域とを結ぶ直線を記録材に投影した直線と、
   前記第２光源と前記光照射領域とを結ぶ直線を記録材に投影した直線と、
   が交差する関係になるように前記第１光源及び前記第２光源が配置されており、
   前記光照射領域を表面画像として撮像する際には、
   第１のタイミングにおいて、
   前記第１光源が点灯し、前記第２光源が消灯して撮像を行い、その後、
   第２のタイミングにおいて、
   前記第１光源が消灯し、前記第２光源が点灯して撮像を行い、
   第１のタイミング、及び第２のタイミングのそれぞれで得られた表面画像に基づいて、記録材の表面状態を検出していることを特徴とする記録材表面検出装置。
2. 前記撮像手段は、
   前記光照射領域内における所定サイズのエリアを表面画像として撮像するエリアセンサであることを特徴とする請求項１に記載の記録材表面検出装置。
3. 前記検出手段は、
   前記撮像手段によって撮像された表面画像のコントラストを検出していることを特徴とする請求項１または２に記載の記録材表面検出装置。
4. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、
   記録材の表面に光を照射する第１光源及び第２光源と、
   記録材の表面において前記第１光源及び前記第２光源からの光が照射される光照射領域を、記録材の表面画像として撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された表面画像に基づいて記録材の表面の凹凸状態に関する情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出される記録材の表面の凹凸状態に関する情報に基づいて前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   記録材に光が照射されている状態において、
   前記第１光源と前記光照射領域とを結ぶ直線を記録材に投影した直線と、
   前記第２光源と前記光照射領域とを結ぶ直線を記録材に投影した直線と、
   が交差する関係になるように前記第１光源及び前記第２光源が配置されており、
   前記光照射領域を表面画像として撮像する際には、
   第１のタイミングにおいて、
   前記第１光源が点灯し、前記第２光源が消灯して撮像を行い、その後、
   第２のタイミングにおいて、
   前記第１光源が消灯し、前記第２光源が点灯して撮像を行い、
   第１のタイミング、及び第２のタイミングのそれぞれで得られた表面画像に基づいて、記録材の表面状態を検出し、
   検出結果に基づいて前記制御手段が前記画像形成条件を制御することを特徴とする画像形成装置。

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