JP2012123003A - センサシステム及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録剤判別センサの精度を向上する。
【解決手段】記録媒体１０７に光を照射する反射光用ＬＥＤ１と、透過光用ＬＥＤ６から記録媒体に照射されて記録媒体を透過する透過光を受光する受光センサ２とを有し、透過光用ＬＥＤ６からの発光光軸Ｌ１を、受光センサ２の垂直受光軸９からずらしたことを特徴とするセンサシステム。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録媒体を検出するためのセンサシステムに関するものである。より詳細には、画像形成装置における記録媒体を検出するセンサシステム、及びそのセンサシステムを使用する画像形成装置に関する。

従来、電子写真プロセスを用いて記録媒体上にトナー画像を形成する画像形成装置において、記録媒体を判別するための映像読取センサを実装した画像形成装置がある。以下、従来の画像形成装置の構成の一例について説明する。

図８はカラー画像形成装置１００の構成を示す図である。カラー画像形成装置１００の下部には記録媒体１０７が収納された給紙カセット１１１が配置されている。給紙カセット１１１からの記録媒体１０７の搬送経路には、記録媒体１０７の給紙用のピックアップローラ１１２、給紙された記録媒体１０７を画像形成部から定着手段へ搬送するための記録紙搬送部１１３、記録媒体１０７の先端を検出し画像形成プロセスのタイミングを計るための検出センサ１１４、像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋ上に形成された現像剤画像を転写するタイミングをとるために記録媒体１０７を待機させるためのレジストローラ１１５、記録媒体１０７を記録紙搬送部１１３上に静電的に吸着させるための吸着ローラ１１６がある。レジストローラ１１５で待機した記録媒体１０７は、検出センサ１１４の検出結果と画像形成プロセスとのタイミングをとって、各色の画像形成部の像担持体に接するように配置された搬送ベルト１１９上を搬送されるとともに、転写手段１０８Ｙ〜１０８Ｂｋにより順次トナー画像が転写される。図中符号１１７は定着手段であり、記録媒体１０７上に転写された４色のトナー画像を加熱して溶融定着させる。定着された記録媒体１０７は機外に排出され、画像形成動作を終了する。

このような画像形成装置においては、ユーザーに使用される記録媒体は多種多様に存在する。これらのすべての記録媒体に対して良好な画像定着性を確保するためには、事前に記録媒体の種類を判別し、その種類に応じた適切な定着条件に制御を切り替える必要がある。

記録媒体の判別方法としては、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媒体のサイズや種類（以下、紙種ともいう）がユーザーによって設定され、その設定に応じて定着処理条件を設定するよう制御がなされる。なお、定着処理条件とは、例えば、定着温度や定着装置を通過する記録媒体の搬送速度である。

又、記録媒体がＯＨＴ（overhead transparencies）シートの場合には、画像形成装置内部に備えられた光のセンサによって記録媒体がＯＨＴシートであるか否かを自動検知している。記録媒体を光が透過した場合はＯＨＴシートと判定し、記録媒体を光が透過しない場合はＯＨＴシート以外の普通紙と判定し、その判定結果に応じて定着温度或いは記録媒体の搬送速度を設定するよう制御がなされる。

図８に示す画像形成装置１００は、記録媒体判別センサ１１８を備え、用紙カセット１１１から給紙・搬送される記録媒体１０７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、記録媒体１０７のある特定エリアの映像を検出するようになっている。

図９は、従来から知られている記録媒体判別センサ１１８の構造を示す図である。図中符号１は光照射手段であるＬＥＤ（light-emitting diode）、２は画像読取手段である撮像素子、３は集光レンズ、４は結像レンズである。ＬＥＤ１を光源とする光は、集光レンズ３を介し、記録媒体搬送ガイド８の表面、或いは、記録媒体搬送ガイド８上の記録媒体１０７表面に対し照射される。記録媒体１０７からの反射光は、結像レンズ４を介し集光されて撮像素子２に結像される。これによって、記録媒体搬送ガイド８或いは記録媒体１０７の表面映像を読み取る。この例では、ＬＥＤ１は、ＬＥＤ光が記録媒体１０７表面に対し、図９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。

図１０は、記録媒体判別センサ１１８の撮像素子２によって読み取られる記録媒体１０７の表面と撮像素子２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。このディジタル処理は、撮像素子２からのアナログ出力を変換手段である不図示のＡ／Ｄ（analog-to-digital）変換によって例えば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１０において、図中符号５０は、表面の的紙の繊維が比較的がさついている所謂ラフ紙である記録紙Ａの表面拡大映像である。５１は、一般に使用される所謂普通紙である記録紙Ｂの表面拡大映像である。５２は、紙の繊維の圧縮が十分になされている光沢紙（グロス紙）である記録紙Ｃの表面拡大映像である。撮像素子２に読み込まれたこれらの映像５０〜５２が、ディジタル処理され図１０に示す映像５３〜５５となる。

このように、記録媒体の種類によって、表面の映像は異なる。これは、主に記録媒体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。上述のように、撮像素子２で記録媒体表面を読み込まれディジタル処理された映像は、記録媒体の紙繊維の表面状態によって異なり、これにより記録媒体の種類の判別が可能となる。

図１１は、従来の記録媒体判別センサ１１８を使用した定着処理条件の制御を示すフローチャートである。図１１の処理フローは、画像形成装置１００が有する制御プロセッサによって実行される。

図１１において、先ず、制御プロセッサはＬＥＤ１を点灯させ（Ｓ００１）、撮像素子２によって記録媒体１０７の映像を読み込む（Ｓ００２）。上記映像の読み込みは複数回にわたり上記記録媒体１０７上の複数箇所において読み込む。

そして、制御プロセッサはＬＥＤ１を消灯させた後（Ｓ００３）、制御プロセッサが有するゲイン調整手段及びフィルタ演算手段（図示せず）のゲイン演算及びフィルタ演算のための定数を調整する（Ｓ００４）。このゲイン演算及びフィルタ演算は、制御プロセッサ内のＲＯＭ（不図示）に予め記憶されているプログラムに基づいて処理される。

例えば、ゲイン演算は、撮像素子２からのアナログ出力のゲインを調整することによって行う。つまり、記録媒体１０７表面より反射される反射光量が多すぎるとき、或いは、逆に少なすぎるときは、記録媒体１０７表面の映像がよく読み取れないので、即ち映像の変化が導けないので、この場合には、制御プロセッサはゲインを調整する。

又、フィルタ演算は、撮像素子２からのアナログ出力をＡ／Ｄ変換し８ビット、２５６階調のディジタルデータとしたときに、例えば、１／３２，１／１６，１／４等の演算処理を行う。つまり、撮像素子２からの出力のノイズ成分を除去させる処理を行う。

そして、制御プロセッサは、次の映像比較演算をする上で十分な映像情報が得られるか否かを判定し（Ｓ００５）、十分な映像情報が得られると判定された場合には後述の映像比較演算を行い（Ｓ００６）、この映像比較演算結果に基づき紙種を判定し（Ｓ００７）、その紙種に応じた定着温度を設定する（Ｓ００８）。

例えば、図１０に示す記録紙Ａのように表面の紙繊維ががさついた紙種であれば定着温度を高くし、記録紙Ｃのように表面の紙繊維がなめらかの場合は定着温度を低い設定として、制御プロセッサは定着ユニット１１７の温調制御を行う。

ここで、上記の映像比較演算の方法について説明する。上記映像比較演算においては、記録媒体１０７表面の複数箇所の映像を読み込んだ結果から、最大出力のピクセルＤｍａｘと最低出力のピクセル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、記録紙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、記録紙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、記録媒体１０７の紙種を判定する。

上述の制御プロセッサは、撮像素子２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。

上述のような記録媒体の紙種を判定する画像形成装置に関連した技術内容を開示した文献がある（特許文献１参照）。

特開２００２−１８２５１８号公報

ここで、上述の従来の画像形成装置においては、近年、扱われる紙種が多くなり、前述従来の記録媒体判別センサの検出系だけでは全紙種をカバーできなくなってきている。その結果、定着処理条件の設定がうまく決まらず、定着性が悪くなる場合がある。特に、ＯＨＴシートは各プリンタ製品に応じて専用シートが存在し、定着処理条件の設定が最適化されないと未定着画像やジャムになってしまう場合がある。

また厚紙等の記録媒体の紙種検知においては、従来、その検出方法として様々な方法がある。例えば、反射型センサを用いて行う方式や、紙の厚みをメカ的に検出する方式では、いずれの場合においても紙の厚みを検出する厚み検出専用のセンサが必要となり、画像形成装置のシステムトータルコストが高くなるためコストパフォーマンスが悪い。

上述のような状況に対する取り組みとして、詳細な記録媒体の判別を目的のため、従来の判別に加え、更に記録媒体の裏面側より光を照射し、透過する光の強さ（光量）に基づいて、厚紙や薄紙などの記録媒体の紙厚を検出する手段についての提案がなされている。

しかしながら、従来の記録媒体の裏面側から光を照射する構成を有するの判別センサは、判別センサに直接正透過光が入射する構成になっている。そのため、ＯＨＴシートや薄紙の識別時にＬＥＤの発光の影響を多大に受けてＯＨＴシートや薄紙の判別精度が低下するという課題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、改良されたセンサシステム及び画像形成装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、記録媒体の種類を検出するための記録媒体判別センサの判別精度を向上させたセンサシステム及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のセンサシステムは、記録材に光を照射する第一発光部と、前記第一発光部に対して記録材を介した反対側から記録材に光を照射する第二発光部と、前記第一発光部に対して記録材を介した反対側に配置され、前記第一発光部から記録材に照射されて記録材を透過した透過光を受光する、及び前記第二発光部から記録材に照射されて記録材に反射した反射光を受光する受光部と、前記第一発光部と記録材の間で且つ前記第一発光部によって光が照射される位置に配置され、前記第一発光部から照射された光を透過し、且つ前記第二発光部から照射され記録材を透過した光を拡散させる光拡散部材とを有することを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、記録材に画像形成を行う画像形成手段と、記録材に光を照射する第一発光部と、前記第一発光部に対して記録材を介した反対側から記録材に光を照射する第二発光部と、前記第一発光部に対して記録材を介した反対側に配置され、前記第一発光部から記録材に照射されて記録材を透過した透過光を受光する、及び前記第二発光部から記録材に照射されて記録材に反射した反射光を受光する受光部と、前記第一発光部と記録材の間で且つ前記第一発光部によって光が照射される位置に配置され、前記第一発光部から照射された光を透過し、且つ前記第二発光部から照射され記録材を透過した光を拡散させる光拡散部材と、を有し、前記第一発光部から照射され前記光拡散部材を透過した後、記録材を透過した透過光を受光した結果、及び前記第二発光部から照射され記録材に反射した反射光を受光した結果に基づき、前記画像形成手段による画像形成の条件を制御することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、記録媒体の種類を検出するための記録媒体判別センサの判別精度を向上することが可能となる。

本発明の実施形態１のセンサシステムの構造を示す図である。 本発明の実施形態１のセンサシステムを使用した定着処理条件の制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態１のＬＥＤからの透過光量を用いての紙の坪量判別を行った一例を示す図である。 本発明の実施形態２のセンサシステムの構造を示す図である。 本発明の実施形態３のセンサシステムの構造を示す図である。 本発明の実施形態のカラー画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態の記録媒体判別センサによって記録媒体を検出する画像形成装置の制御ブロック図である。 従来のカラー画像形成装置の構成を示す図である。 従来の記録媒体判別センサの構造を示す図である。 従来の記録媒体判別センサの出力を８×８ピクセルにディジタル処理した一例を示す図である。 従来の記録媒体判別センサを使用した定着処理条件の制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態１に係るセンサシステムの構造を示す図である。 本発明の実施形態４のセンサシステムの構造を示す図である。

以下、図面を参照して本発明を適用できる実施形態を詳細に説明する。なお、本明細書で参照される各図面において同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。

［実施形態１］
（装置構成）
本実施形態１の電子写真プロセスを用いて記録媒体上にトナー画像を形成する画像形成の構成について説明する。図６はカラー画像形成装置１００の構成を示す図である。図６に示すカラー画像形成装置１００には、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の各色ごとに４つの画像形成部が配置されている。それぞれの画像形成部は、像担持体１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｂｋ、像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋを一様に所定の電位に帯電するための帯電手段１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｂｋ、帯電された像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋ上に各色画像データに対応したレーザ光１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ，１０３Ｂｋを照射して静電潜像を形成するためのレーザスキャナユニット１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｂｋ、像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋ上に形成された静電潜像を現像して顕像化するための現像手段１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ，１０５Ｂｋ、現像手段１０５Ｙ〜１０５Ｂｋ内の各色トナーを像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋに送り出すためのスリーブローラ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｂｋ、像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋ上に形成されたトナー画像を記録媒体１０７に転写するための転写手段１０８Ｙ，１０８Ｍ，１０８Ｃ，１０８Ｂｋ、トナーの転写後に像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋ上に残留したトナーを除去するためのクリーニング手段１０９Ｙ，１０９Ｍ，１０９Ｃ，１０９Ｂｋから構成される。また、１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｂｋは廃トナーを収納するための廃トナーユニットである。

カラー画像形成装置１００の下部には記録媒体１０７が収納された給紙カセット１１１が配置されている。給紙カセット１１１からの記録媒体１０７の搬送経路には、記録媒体１０７の給紙用のピックアップローラ１１２、給紙された記録媒体１０７を画像形成部から定着手段へ搬送するための記録紙搬送部１１３、記録媒体１０７の先端を検出し、画像形成プロセスのタイミングをはかるための検出センサ１１４、像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋ上に形成された現像剤画像を転写するタイミングをとるために記録媒体１０７を待機させるためのレジストローラ１１５、記録媒体１０７を記録紙搬送部１１３上に静電的に吸着させるための吸着ローラ１１６である。レジストローラ１１５で待機した記録媒体１０７は、検出センサ１１４の検出結果と画像形成プロセスとのタイミングをとって、各色画像形成部の像担持体と接するように配置された搬送ベルト１１９上を搬送されるとともに、転写手段１０８Ｙ〜１０８Ｂｋにより順次トナー画像が転写される。１１７は定着手段であり、記録媒体１０７上に転写された４色のトナー画像を加熱して溶融定着させる。定着された記録媒体１０７は機外に排出され、画像形成動作を終了する。

図６に示す画像形成装置１００は、記録媒体判別センサ１１８を備え、その部位に記録媒体判別センサ１１８を使用した図１のセンサシステム（後述）が構成されており、用紙カセット１１１から給紙・搬送される記録媒体１０７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、記録媒体１０７のある特定エリアの映像を検出するようになっている。

図７は、上述の記録媒体判別センサ１１８によって記録媒体１０７を検出する画像形成装置１００の制御ブロック図である。図７において、図中符号５０はホストコンピュータからの指示に従ってプリント信号を画像形成装置１００のエンジン部分に送信するコントローラ、５１は画像形成装置１００のエンジン部分を制御するエンジンコントローラである。５２は制御プロセッサのＣＰＵで、図１の画像センサシステム（後述）及び画像形成装置１００の各動作ブロックを制御する。５３はＣＰＵ５２からの指示に従って定着ユニット１１７へ電力を供給する定着制御部、５４はＣＰＵ５２からの指示に従って画像形成装置１００の各駆動部５５の制御を行う駆動制御部、５５は画像形成装置１００の画像形成に関わる駆動部５５である。駆動制御部５４及び駆動部５５は、詳細には通常給紙・搬送部、画像形成部、定着・排紙部等複数のユニットから構成されているが本実施形態１の説明においてはまとめて駆動制御部５４及び駆動部５５としている。

上述の構成において、コントローラ５０からプリント信号が送出されると、ＣＰＵ５２は記録媒体１０７の給紙を開始する。レジストローラ１１５前で記録媒体１０７が停止した位置で記録媒体判別センサ１１８からの出力に基づき、ＣＰＵ５２によって記録媒体１０７の紙種を判別される。ＣＰＵ５２は判別された紙種に応じて、最適な定着温度の目標値・搬送速度を設定し、それぞれの設定値を定着制御部５３、駆動制御部５４に指示として送る。各制御部はＣＰＵ５２からの指示に従い、所定の設定値に基づき搬送・定着を行い記録媒体１０７が画像形成装置１００から排出される。

図１は、記録媒体判別センサ１１８を使用した本実施形態１のセンサシステムの構造を示す図である。図中符号１は光照射手段であるＬＥＤ、２は画像読取手段である受光素子としての撮像素子、３は集光レンズ、４は結像レンズである。ＬＥＤ１を光源とする光は、集光レンズ３を介し、記録媒体搬送ガイド８の表面、或いは、記録媒体搬送ガイド８上の記録媒体１０７表面に対し照射される。記録媒体１０７からの反射光は、結像レンズ４を介し集光されて撮像素子２に結像される。本実施形態１において、ＬＥＤ１は、ＬＥＤ光が記録媒体１０７表面に対し、図１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。

さらに図１において、符号５は画像センサ１１８と記録媒体１０７を挟んで反対側の位置に配置されるＬＥＤユニット、６は記録媒体１０７の裏面側から光を照射するための透過光用ＬＥＤ（ＬＥＤ１を反射光用ＬＥＤとする）、７は透過光用ＬＥＤ６からの照射光を集光するための集光レンズであり記録媒体１０７の裏面に対して光を出射する。８は記録媒体１０７の搬送ガイド部材であり、本実施形態１では記録媒体１０７の裏面側から光を照射するための窓を設けてある。

以上の構造を有する図１のセンサシステムよって、記録媒体１０７の表面映像及び裏面からの透過光量を読み取る。尚、図１において、符号９は記録媒体１０７に対して記録媒体判別センサ１１８と反対側であって前述の記録媒体１０７の裏面側から光を照射するための窓部分から垂直に線を引いた垂線である。

この垂線は、本実施形態においては、受光素子である撮像素子の垂直受光軸に対応している。

（動作説明）
図２は、本実施形態１の図１のセンサシステムを使用した定着処理条件の制御を示すフローチャートである。図２の処理フローは、画像形成装置１００が有する制御プロセッサのＣＰＵ５２によって実行される。以下図１と図２を用いて実施形態１の画像形成装置１００の動作について説明する。図２のフローチャートにおいて、Ｓ１０１〜Ｓ１０６は、上述の背景技術において図１１を参照し説明した制御フローＳ００１〜Ｓ００６と基本的に同様な処理である。

先ず、ＣＰＵ５２はＬＥＤ１を点灯させ（Ｓ１０１）、撮像素子２によって記録媒体１０７の映像を読み込む（Ｓ１０２）。上記映像の読み込みは複数回にわたり上記記録媒体１０７上の複数箇所において読み込む。そして、ＣＰＵ５２は制御プロセッサが有するゲイン調整手段及びフィルタ演算手段（図示せず）のゲイン演算及びフィルタ演算のための定数を調整する（Ｓ１０３）。そして、ＣＰＵ５２は次の映像比較演算をする上で十分な映像情報が得られるか否かを判定し（Ｓ１０４）、十分な映像情報が得られると判定された場合には映像比較演算を行い（Ｓ１０５）、ＬＥＤ１を消灯する（Ｓ１０６）。

次にＣＰＵ５２は上述の映像比較演算結果に基づいて紙種を判定する（Ｓ１０７）。Ｓ１０７における紙種判定では、記録媒体１０７の表面平滑性から判定するため、普通紙、ＯＨＴシート、光沢紙（グロス紙）の判別が可能である。しかし一般に記録媒体１０７として取り扱われる紙種として薄紙、厚紙があり、その坪量（ｇ／ｍ^２）も多種存在する。例えば薄紙の坪量は〜６４（ｇ／ｍ^２）として扱われる。そして普通厚紙（普通紙）は６５〜１０５（ｇ／ｍ^２）、厚紙１は１０６〜１３５（ｇ／ｍ^２）、厚紙２は１３６〜（ｇ／ｍ^２）とされている。

これらの表面平滑性のみでは判別が十分ではない記録媒体１０７に対して、透過光用のＬＥＤ６を含むＬＥＤユニット５を用いたさらなる紙種判別が行われる。先ず、ＣＰＵ５２はＬＥＤ６を点灯させ（Ｓ１０８）、撮像素子２によって記録媒体１０７の透過光量を読み込む（Ｓ１０９）。そして、ＣＰＵ５２は制御プロセッサが有するゲイン調整手段及びフィルタ演算手段（図示せず）のゲイン演算及びフィルタ演算のための定数を調整する（Ｓ１１０）。そして、ＣＰＵ５２は次の透過光量を比較演算する上で十分な入射光量が得られるか否かを判定し（Ｓ１１１）、十分な入射光量が得られると判定された場合には透過光量の比較演算を行い（Ｓ１１２）、ＬＥＤ６を消灯させる（Ｓ１１３）。ここで、透過光量の比較演算においては、例えば８ｂｉｔ分解能を有する光量検出であれば、撮像素子２によって読み込まれた透過光量を０〜２５５の値（LSB；least significant byte）に換算する。

次にＣＰＵ５２は、上述の透過光量の比較演算結果に基づいて紙種を判定する（Ｓ１１４）。この処理について、ＬＥＤ６からの透過光量を用いての紙の坪量判別を行った一例を図３に示す。図３に示すように、透過光量レベルによってしきい値を設定することで薄紙、普通厚紙（普通紙）、厚紙１、厚紙２を判別することが可能である。例えば８ｂｉｔ分解能を有する光量検出であれば、１２０/２５５付近にしきい値を設定することにより薄紙と普通厚紙を判別することができる。また８０/２５５付近にしきい値を設定することにより普通厚紙と厚紙１を判別することができる。さらに６５/２５５付近にしきい値を設定することにより厚紙１と厚紙２を判別することができる。

そしてＣＰＵ５２はＳ１１４の紙種判定において、Ｓ１０７及びＳ１１４の判定結果を合わせた紙種（記録媒体の種類と紙厚）が判別された場合には、判別された紙種に応じた定着温度を設定する(Ｓ１１６)。また上記以外の特殊紙や誤検知などによって紙種の判別不能であった場合には、ＣＰＵ５２は、エラー報知をホストコントローラに対して行うか又は、普通紙によるデフォルトの定着温度を設定して終了する（Ｓ１１５）。

ここで撮像素子２の垂線９の方向にセンサ１１８と記録媒体１０７を介して対向する位置にＬＥＤユニット５が配置されている場合を考える。この場合ＬＥＤ６の発光映像が直接撮像素子２に入射されてしまうため、紙搬送経路上の記録媒体１０７としてＯＨＴシートや薄紙を判別する場合に、ＬＥＤ６の発光出力レベルが大きすぎる、または出力レンジを逸脱してしまうことがある、そうなると、記録媒体１０７による出力レベル差を検出することができない。

そのため本実施形態１では、ＬＥＤユニット５は撮像素子２の垂線９の方向からある一定の角度（角度は製品の仕様に合わせて設定することができる。）ずらした位置に配置しており、撮像素子２には拡散透過光を入射するように構成している。

また、ＬＥＤユニット５が記録媒体判別センサ１１８のＬＥＤ１からのＬＥＤ光と記録媒体１０７を介して対向する位置図１２のようにＬＥＤユニット５位置、垂線９に対してＢ側の領域にある場合を考える。図１２の構成において記録媒体判別センサ１１８による記録媒体１０７の表面検知を行う場合に、ＯＨＴシートなどの透過性の高い紙種に光を照射した時の透過光成分がＬＥＤユニット５まで届き、ＬＥＤユニット５からの反射光成分が撮像素子２に入射されてしまう。つまり、ＬＥＤユニット５からの反射光が撮像素子２の入射光成分に影響を及ぼしてしまう。したがって、図１のように、透過光用ＬＥＤユニット５の配置は記録媒体判別センサ１１８のＬＥＤ１からのＬＥＤ光と記録媒体１０７を介して対向しない位置、つまり、図１における垂線９に対してＡ側の領域に設置するのが望ましい。

このＬＥＤユニット５の配置位置について具体的に説明する。

図１に示される構成において、ＬＥＤ６から照射される光の発光光軸線をＬ１とする。
このＬ１と垂線９とがなす角度をα１とし、ＬＥＤ１から照射される光の発光光軸をＬ２とし、Ｌ２とＬ１とがなす角度をα２とする。また、Ｌ２と垂線９とがなす角度をβとする。 そして、角度α１＜９０°であり、かつ、α２＜βの関係になるようにＬＥＤユニット５を配置すればよい。

上述のように、記録媒体判別センサ１１８に対して、透過光検出用のＬＥＤ６の配置角度を図１のように傾斜させることによって、記録媒体１０７を媒介とした透過光量を拡散透過光を用いて検出する。これにより詳細に記録媒体１０７の紙種の判別を行うことができる。

また、上記構成によって、記録媒体判別センサ１１８の検出精度の低下を防止し、かつ、高精度に検出することができる。

［実施形態２］
（装置構成）
本実施形態２の画像形成装置は、基本的な構成については実施形態１において図６、７を参照し説明した構成と同様である。本実施形態２は、実施形態１における上述の図１のセンサシステムに替えて、以下のように図４のセンサシステムを適用している。 図４は、記録媒体判別センサ１１８を使用した本実施形態２のセンサシステムの構造を示す図である。図中符号１は光照射手段であるＬＥＤ、２は画像読取手段である撮像素子、３は集光レンズ、４は結像レンズである。ＬＥＤ１を光源とする光は、集光レンズ３を介し、記録媒体搬送ガイド８の表面、或いは、記録媒体搬送ガイド８上の記録媒体１０７表面に対し照射される。記録媒体１０７からの反射光は、結像レンズ４を介し集光されて撮像素子２に結像される。本実施形態２において、ＬＥＤ１は、ＬＥＤ光が記録媒体１０７表面に対し、図４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。

さらに図４において、符号５は画像センサ１１８と記録媒体１０７を挟んで反対側の位置に配置されるＬＥＤユニット、６は記録媒体１０７の裏面側から光を照射するための透過光用ＬＥＤ（ＬＥＤ１を反射光用ＬＥＤとする）、７は透過光用ＬＥＤ６からの照射光を集光するための集光レンズであり記録媒体１０７の裏面に対して光を出射する。８は記録媒体１０７の搬送ガイド部材であり、本実施形態２では記録媒体１０７の裏面側から光を照射するための窓を設けてある。

図４においては、さらに図中符号１１のポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）材料等に代表される光拡散板が設けられている。このポリアセタール樹脂材料は型成形性が容易であるため安価かつ簡単に使用することができる。光拡散板１１は記録媒体１０７を介して記録媒体判別センサ１１８と対向する側であって、記録媒体１０７とＬＥＤユニット５の間の位置（図４に示される位置）に設置されている。以上の構造を有する図４のセンサシステムよって、記録媒体１０７の表面映像及び裏面からの透過光量を読み取る。

（動作説明）
本実施形態２による動作に関しては、上述した実施形態１において図２、３を参照し説明した動作と同様である。

図４において、光拡散板１１の下方側にＬＥＤユニット５から光を照射すると、光拡散板１１の上方側は拡散板によって均一化された光の面光源として見ることができる。このためＬＥＤユニット５は撮像素子２に対向する垂線方向の位置に配置されてもＬＥＤ６の発光映像が直接撮像素子２に入射されてしまうことがない。つまりＬＥＤ６の発光強度レベルが拡散板によって均一化されるため、撮像素子２はＯＨＴシートや薄紙の判別においても出力のレベル差を検出することができる。また反射光用ＬＥＤ１から照射された光が記録媒体１０７を透過してきた透過光に対しても、光拡散板１１は表面性が粗く照射された光は拡散するため低反射性を示す。このため実施形態１において前述したような再反射の影響、つまり、ＬＥＤ１からの光の透過光が拡散板によって再反射される影響は最小限に留めることができる。

従って本実施形態２によれば、ＬＥＤユニット５からの照射光を光拡散板１１を介して撮像素子２に入射することによってＬＥＤユニット５の設置位置を自由に選択することができる。

また、拡散板１１をＬＥＤユニット５からの照射光を光拡散板１１を介して受光素子である撮像素子２入射することで、記録媒体判別センサ１１８の検出精度の低下を防止し、かつ、高精度に検出することができる。

本実施形態２で説明した光拡散板１１は、材料や表面処理、濃度によってその反射率が異なる。光拡散板１１の反射率に対しては、撮像素子２への入射光が影響を与えないような材料や表面処理、濃度を自由に選択することができる。また拡散板による影響については、記録媒体１０７が無い時の撮像素子２への影響を予め測定しておき、記録媒体１０７の有る場合の測定値から演算によってキャンセル処理することも可能である。

［実施形態３］
（装置構成）
本実施形態３の画像形成装置は、基本的な構成については実施形態１、２において図６、７を参照し説明した構成と同様である。本実施形態３は、実施形態１、２における上述の図１、４のセンサシステムに替えて、以下のように図５のセンサシステムを適用している。

図５は、記録媒体判別センサ１１８を使用した本実施形態３のセンサシステムの構造を示す図である。図中符号１は光照射手段であるＬＥＤ、２は画像読取手段である撮像素子、３は集光レンズ、４は結像レンズである。ＬＥＤ１を光源とする光は、集光レンズ３を介し、記録媒体搬送ガイド８の表面、或いは、記録媒体搬送ガイド８上の記録媒体１０７表面に対し照射される。記録媒体１０７からの反射光は、結像レンズ４を介し集光されて撮像素子２に結像される。本実施形態３において、ＬＥＤ１は、ＬＥＤ光が記録媒体１０７表面に対し、図５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。

さらに図５において、符号５は記録媒体判別センサ１１８と記録媒体１０７を挟んで反対側の位置に配置されるＬＥＤユニット、６は記録媒体１０７の裏面側から光を照射するための透過光用ＬＥＤ（ＬＥＤ１を反射光用ＬＥＤとする）、７は透過光用ＬＥＤ６からの照射光を集光するための集光レンズであり記録媒体１０７の裏面に対して光を出射する。８は記録媒体１０７の搬送ガイド部材であり、本実施形態３では記録媒体１０７の裏面側から光を照射するための窓を設けてある。

図５においては、さらにライトガイド１２が（図５に示される位置）に設置されている。これは光伝導管として光路を導くためのものである。以上の構造を有する図５のセンサシステムよって、記録媒体１０７の表面映像及び裏面からの透過光量を読み取る。

（動作説明）
本実施形態３による動作に関しては、上述した実施形態１、２において図２、３を参照し説明した動作と同様である。

図５において、ライトガイド１２は記録媒体１０７の裏面側から光拡散板１１を介した位置に配置することが望ましい。このライトガイド１２を記録媒体１０７の裏面側から光拡散板１１を介した位置に配置することによって、ＬＥＤユニット５から照射された光がライトガイド１２及び拡散板１１を通過するので、直接記録媒体１０７に照射されることがない。尚、本実施形態３ではライトガイド１２においては、図５に示すＣ部分（ライトガイド１２の折り返し面）で正反射としている。

従って撮像素子２はＯＨＴシートや薄紙の判別においても出力のレベル差を検出することができる。

そしてこのライトガイド１２を設置することによって、ＬＥＤユニット５は、搬送ガイド部材８に設けられた光透過用の窓の近傍に配置する制約がなくなり、画像形成装置１００の製品個々の構成による都合に合わせて所望の位置に配置することが可能である。

また、拡散板１１をＬＥＤユニット５からの照射光を光拡散板１１を介して受光素子である撮像素子２に入射することで、記録媒体判別センサ１１８の検出精度の低下を防止し、かつ、高精度に検出することができる。

［実施形態４］
（装置構成）
本実施形態４の画像形成装置は、基本的な構成については実施形態１において図６を参照し説明した構成と同様である。本実施形態４は、実施形態１における上述の図１のセンサシステムに替えて、以下のように図１３のセンサシステムを適用している。

図１３は、本実施形態４のセンサシステムの構造を示す図である。
図中符号２００は本実施形態の記録媒体判別センサユニット２００である。２０１は光照射手段であるＬＥＤ、２０２及び２０３は受光素子であるフォトトランジスタ、２０５、２０６、２０７はスリットである。ＬＥＤ２０１を光源とする光は、スリット２０５を介して記録媒体搬送ガイド８上の記録媒体１０７表面に対し照射される。記録媒体１０７からの反射光のうち正反射光は、スリット２０７を介しフォトトランジスタ２０３に入射される。また拡散反射光は、スリット２０６を介してフォトトランジスタ２０２に入射される。本実施形態４においては、記録媒体１０７から反射される正反射光と拡散反射光の光量の比を演算して、その結果に基づいて、記録媒体１０７の種類を判別する。ここでＬＥＤ２０１は、ＬＥＤ光が記録媒体１０７表面に対し、図１３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。

また、記録媒体の坪量を判別するためにＬＥＤユニット５が設けられている。ＬＥＤユニット５は実施形態１と同様の構成であり、ＬＥＤ６と集光レンズ７とから構成される。ＬＥＤ２０６から照射されて記録媒体１０７を透過してスリット２０６を介してＬＥＤ２０２に入射される光量に基づいて、記録媒体の坪量を判別している。

本実施形態においても、実施形態１と同様に、ＬＥＤユニット５は受光素子であるフォトトランジスタ２０２の垂線９の方向からある一定の角度ずらした位置に配置しており、受光素子に対して拡散透過光を入射するように構成している。なお、角度は製品の仕様に合わせて設定することができる。この垂線は、実施形態１と同様、受光素子であるフォトトランジスタの垂直受光軸に対応している。

なお、ＬＥＤユニット５の配置位置については、図１３には図示しないが、実施形態１で説明した構成と同様に、ＬＥＤ６から照射される光の発光光軸線をＬ１とする。このＬ１と垂線９とがなす角度をα１とし、ＬＥＤ２０１から照射される光の発光光軸をＬ２とし、Ｌ２とＬ１とがなす角度をα２とする。また、Ｌ２と垂線９とがなす角度をβとする。 そして、角度α１＜９０°であり、かつ、α２＜βの関係になるようにＬＥＤユニット５を配置すればよい。

このように、記録媒体判別センサ２００の受光素子２０２に対して、透過光用のＬＥＤユニット５の配置角度を図１３のように傾斜させることによって、記録媒体１０７を媒介とした透過光量を拡散透過光を用いて検出する。これにより、詳細に記録媒体１０７の紙種の判別を行うことができる。また、記録媒体の検出精度の低下を防止し、かつ、高精度に検出することができる。

［他の実施形態］
以上述べた実施形態の他に次の形態を実施できる。
（１）本実施形態１〜３における画像形成装置１００にはカラー画像形成装置の構成を用いて説明したが、モノクロ用の画像形成装置においても本実施形態１〜３における画像センサシステムの適用は可能である。
（２）実施形態１における画像センサシステムは、表面画像を読み取る画像センサ１１８と透過光用の第二の照射手段（ＬＥＤユニット５）とに区別された部材による構成として説明したが、第二の照射手段までも含めて画像センサユニットとして構成することも可能である。
（３）実施形態２では光拡散板１１を記録媒体１０７とＬＥＤユニット５の間に設置される板として説明したが、例えばＬＥＤユニットに一体型の光出射口を覆う光拡散キャップとしても良い。さらに光拡散部材１１は搬送ガイド部材８側に取り付けることも可能である。
（４）実施形態２における画像センサシステムは、表面画像を読み取る画像センサ１１８と透過光用の第二の照射手段（ＬＥＤユニット５、光拡散板１１）とに区別された部材による構成として説明したが、第二の照射手段までも含めて画像センサユニットとして構成することも可能である。
（５）実施形態３ではライトガイド１２においては、図５に示すＣ部分（ライトガイド１２の折り返し面）で正反射として説明したが、Ｃ部分の折り返し面の表面処理を粗くし拡散面とすることもできる。またはＣ部分の折り返し面に光拡散部材を添付して折り返し光を拡散光とすることで記録媒体１０７へ照射する光にＬＥＤ６の発光映像の影響を軽減することができる。
（６）実施形態３における画像センサシステムは、表面画像を読み取る画像センサ１１８と透過光用の第二の照射手段（ＬＥＤユニット５、光拡散板１１、ライトガイド１２）とに区別された部材による構成として説明したが、第二の照射手段までも含めて画像センサユニットとして構成することも可能である。
（７）本実施形態１〜３における画像形成装置１００として電子写真方式の装置について説明したが、これに限らず、例えばインクジェット方式の画像形成装置などにおいても本実施形態１〜３における画像センサシステムの適用は可能である。
（８）本実施形態１、４において透過光用ＬＥＤの配置を受光素子の垂線方向からずらすように配置する構成を示したが、この構成に加えて、本実施形態２，３で説明した拡散板をさらに設けて、透過用ＬＥＤからの出力レベルを調整することも可能である。つまり、拡散透過光でも発光出力レベルが強い場合には、拡散透過光を更に拡散板を介して受光して出力レベルを調整すればよい。
（９）実施形態２，３において、受光素子として撮像素子ではなく、実施形態４で示したようなフォトトランジスタを用いた構成を適用することも可能である。

１ 反射光用ＬＥＤ
２ 撮像素子
３ 集光レンズ
４ 結像レンズ
５ ＬＥＤユニット
６ 透過光用ＬＥＤ
７ 集光レンズ
８ 搬送ガイド部材
９ 記録媒体の裏面側から垂直に線を引いた垂線
１０ 架空のＬＥＤユニット
１１ 光拡散板
１２ ライトガイド
１００ 画像形成装置
１０７ 記録媒体
１１８ 画像センサ

Claims (6)

1. 記録材に光を照射する第一発光部と、
   前記第一発光部に対して記録材を介した反対側から記録材に光を照射する第二発光部と、
   前記第一発光部に対して記録材を介した反対側に配置され、前記第一発光部から記録材に照射されて記録材を透過した透過光を受光する、及び前記第二発光部から記録材に照射されて記録材に反射した反射光を受光する受光部と、
   前記第一発光部と記録材の間で且つ前記第一発光部によって光が照射される位置に配置され、前記第一発光部から照射された光を透過し、且つ前記第二発光部から照射され記録材を透過した光を拡散させる光拡散部材とを有することを特徴とするセンサシステム。
2. 前記第一発光部及び前記第二発光部は、記録材の搬送経路を挟むように設置されることを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
3. 前記受光部は、映像を撮影する撮像素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサシステム。
4. 前記光拡散部材はポリアセタール樹脂材料であることを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
5. 前記第一発光部から照射された光を、前記光拡散部材を透過し前記受光部に受光されるように導く導光手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサシステム。
6. 記録材に画像形成を行う画像形成手段と、
   記録材に光を照射する第一発光部と、
   前記第一発光部に対して記録材を介した反対側から記録材に光を照射する第二発光部と、
   前記第一発光部に対して記録材を介した反対側に配置され、前記第一発光部から記録材に照射されて記録材を透過した透過光を受光する、及び前記第二発光部から記録材に照射されて記録材に反射した反射光を受光する受光部と、
   前記第一発光部と記録材の間で且つ前記第一発光部によって光が照射される位置に配置され、前記第一発光部から照射された光を透過し、且つ前記第二発光部から照射され記録材を透過した光を拡散させる光拡散部材と、を有し、
   前記第一発光部から照射され前記光拡散部材を透過した後、記録材を透過した透過光を受光した結果、及び前記第二発光部から照射され記録材に反射した反射光を受光した結果に基づき、前記画像形成手段による画像形成の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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