JP2014032090A - 記録材検知装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導光手段67L、67Rにより、第1の光源61Lが発する第1の光、第2の光源61Rが発する第2の光を記録材表面の法線方向で見た時に平行でない2方向からそれぞれ記録材の表面に入射させ、記録材表面の第1の光の照射領域及び第2の光の照射領域を撮像した撮像手段63の出力に基づいて記録材の表面状態に関する情報を出力する記録材検知装置60において、第2の光源61Rは第1の光源61Lと同型の光源であり、第1の光源61L、第2の光源61Rの中心光軸に沿う方向から見た時、第1の光源61L、第2の光源61Rは、各々の中心光軸周りの回転位相の基準線が、第1の光源61Lと第2の光源61Rとの配列方向に直交する直線に対し、反対方向に略同じ角度回転させた関係で配置される。
【選択図】図3
Description
近年では、画像形成装置内部に記録材を検知するセンサを用いて記録材のサイズや種類を判別し、判別結果に応じて転写条件あるいは定着条件等が設定されるよう制御する手法が提案されている。特許文献1には記録材の表面をCMOSセンサによって撮像することで表面平滑性を判別することが記載されている。
記録材の表面を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、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。しかし、例えば一般オフィス用紙を判別する場合などにおいて、表面の凹凸に起因して生じる陰影の様子は用紙製造時の繊維配向方向(漉き目)によって異なることが多い。つまり、用紙の繊維配向方向と直交する方向から光を照射すると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。一方、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難くコントラストの低い撮影像となる。このため、同一の用紙であっても縦通紙した場合と横通紙した場合では異なる判別結果になってしまう場合があった。
これに対し、特許文献1では光の照射方向を用紙の搬送方向に対して斜めにすることで判別精度の向上を図っている。しかし、用紙の繊維方向は必ずしも搬送方向と一致もしくは直交しているとは限らず、搬送方向に対して斜め方向に繊維配向した用紙の表面性を用紙自体の表面特性として判別してしまう課題があった。
そこで、特許文献2では独立した2つの光源を用いて、記録材表面の法線方向で見て平行でない異なる2方向から記録材に光を照射し、それぞれの方向で光を照射された記録材表面の陰影を撮像し、得られた2種の画像を用いることで、記録材の搬送方向に対する繊維配向方向の違いの影響を低減し、判別精度の向上を図っている。
第1の光を発する第1の光源と、
第2の光を発する第2の光源と、
前記第1の光、前記第2の光を、記録材表面の法線方向で見た時に平行でない2方向からそれぞれ記録材の表面に入射させる導光手段と、
記録材の表面の前記第1の光が照射された領域、及び、前記第2の光が照射された領域を撮像する撮像手段と、
を備え、前記撮像手段の出力に基づいて記録材の表面状態に関する情報を出力する記録材検知装置において、
前記第2の光源は前記第1の光源と同型の光源であり、前記第1の光源及び前記第2の光源の中心光軸に沿う方向から見た時、前記第1の光源と前記第2の光源は、各々の前記中心光軸周りの回転位相の基準線が、前記第1の光源と前記第2の光源との配列方向に直交する直線に対し、反対方向に略同じ角度回転させた関係で配置されていることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の記録材検知装置は、
第1の光を発する第1の光源と、
第2の光を発する第2の光源と、
前記第1の光、前記第2の光を、記録材表面の法線方向で見た時に平行でない2方向からそれぞれ記録材の表面に入射させる導光手段と、
記録材の表面の前記第1の光が照射された領域及び前記第2の光が照射された領域を含む長尺状の撮像領域を撮像する撮像手段と、
を備え、前記撮像手段の出力に基づいて記録材の表面状態に関する情報を出力する記録材検知装置において、
記録材表面上の所定の光量以上の前記第1の光で照射される領域、及び、所定の光量以上の前記第2の光で照射される領域は、それぞれ略楕円形であり、該楕円形の長軸が前記撮像領域の長手方向と一致するように、前記第1の光源及び前記第2の光源が配置されていることを特徴とする。
上記記録材検知装置と、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
を備え、
前記記録材検知装置の出力に応じて、前記画像形成部による画像形成条件を設定することを特徴とする。
<画像形成装置の全体構成>
図1は、本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す模式的断面図である。本発明の実施例に係る記録材検知装置は、例えば電子写真方式のカラー画像形成装置で用いられることが可能であり、図1はその一例である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を示す構成図である。なお、本発明を適用できる画像形成装置の構成はこれに限定されるものではない。
θの傾きを有している。さらに、66−3は、撮像素子63が集光素子62を介してターゲットTを含む記録材表面部Aをライン状に参照する際において、ターゲットTを通って撮像素子63に入射する光の仮想光路を示している。ここで、図3(b)において、各部品の配置基準座標をX、Y、Z軸で示す。Y軸は、光学的な対称軸を示すとともに、記録材搬送方向を示し、撮像素子63上にあるX軸が記録材搬送方向直交方向を示す。Z軸が記録材厚さ方向を示す。
<第1の反射光像の光量の強度分布>
図5(a)に示すのは右側LED1(LED61R)によってカバーガラス68上左側(図3のZ軸方向から参照して)にクロスして照明される光の強度分布例である。図中縦軸であるY座標0上をとなる撮像素子参照位置の光量値を図5(b)に示す。
<第2の反射光像の光量の強度分布>
次に、図6(a)に示すのが左側LED2(LED61L)によって照明されるカバーガラス68上右側の光の強度分布例である。図6(b)にY軸0上の撮像素子参照位置での光量値を示す。
<合成反射光像の光量の強度分布>
そして実際には両側のLEDを同時に発光させるので、カバーガラス上は図7(a)に示すような光強度分布となり、その時の撮像素子参照位置となるY=0での光強度出力値を示したのが図7(b)である(片側ずつのLED発光分布も重ねて図示している)。
なお、有効画素範囲L、Rで大きく見ると、撮像素子出力は中央が高く左右に減少する傾向を示している。このように左右の有効画素範囲L、Rで左右それぞれ左下、右下がり
の出力になっているのは、光源から撮像素子参照部までの距離が遠くなる為、記録材表面に照射される光の強度(照度)が低下し暗くなっているからである。記録材の表面性状が同じであっても、照射される光の強度が異なると、記録材の表面性状(繊維の凹凸)に対応するコントラスト比は光の強度が異なる。このため、上述した出力を大きく見た時の傾き量は、次に述べる方法で補正することは可能であるが、記録材の表面性状に対応するコントラスト比となる光量変動値を補正することは難しい。従って、左右の有効画素範囲内での大きく見た場合の光量出力傾き量が同程度であれば、左右の有効画素範囲内でほぼ同条件で検知されたコントラスト比を得ることができ、記録材表面性をより正確に判断することができる。
図12(a)は指向特性のベクトル分布が正円に近い理想的な状態を示し、0°のP0に対して、α°の角度で対称位置にあるP1およびP−1はそれぞれ大きさ(長さ)が同一であり、方向(角度)はP0に対して線対称な関係になっている。また、それより外側の角度β°でのP2、P−2もそれぞれ大きさ(長さ)が同一である。ここで、このような発光面EXPの法線(中心光軸)を中心として線対称の照度分布状態を示すものを、発光特性が“対称性を有する”と表現する。
度α°のP1’に対応するP−1’の大きさ(長さ)が異なり、また0°軸方向に対し角度β°のP2’に対応するP−2’も大きさが異なっている。すなわち、発光面EXPの法線方向を中心として見た際に、ベクトル矢印の終点が非対称の位置になっている。この様に、発光面EXPの法線方向に直交するいずれかの方向(中心光軸に直交するいずれかの方向)で見た時の照度分布の指向特性が、発光面EXPの法線(中心光軸)を中心として線対称となる(絶対値が同じの放射角度の照度が異なる)指向特性を持つLEDの発光特性を“非対称性を有する”として表現する。
図18〜図20を参照して、本発明の実施例2に係る記録材検知装置について説明する。なお、ここで説明しない事項については、上記実施例と同様であり説明を省略する。本実施例に係る記録材検知装置は、実施例1の反射部の機能を有すると同時に、光を集光する機能を有する、いわゆるライトガイド(導光手段)を用い、表面実装した2つのLEDの配置を線対称でかつ180°回転配置したものである。図18は、本実施例に係る記録材検知装置の構成を説明するための模式的斜視図である。図中のライトガイド部材70以外は実施例1と同様構成であるので各部の名称説明は省略する。図19にライトガイド各
面の機能を示し、更に図20に各部品の配置関係を示す。ライトガイド70は全体をアクリル等の樹脂で成形したものである。
図21〜図23を参照して、本発明の実施例3に係る記録材検知装置について説明する。なお、ここで説明しない事項については、上記実施例と同様であり説明を省略する。本実施例は、実施例2で示した集光能力を高めることによる判別精度の向上を更に改善したものである。図21は、本実施例に係る記録材検知装置の構成を説明するための模式的斜視図である。合わせて理解し易いようにLEDのパッケージ配置状態を図22(斜視図)、図23(上視図)に単純に示した。なお、図23は2つのLED61´L、Rの中心光軸に沿う方向から見た図である。
準線を定義し、且つ、上述したように2つの光源(LED)は、対称軸Yに対し、各々の回転位相の基準線が反対方向に実質的に同じ角度回転させた関係となる配置とすることで、2つの光源が照射する光の光量分布を対称軸Yに対して線対称とすることができる。
本発明の実施例4に係る記録材検知装置について説明する。なお、ここで説明しない事項については、上記実施例と同様であり説明を省略する。説明を分かり易くするために前述の特許文献2に則した記録材検知装置40と比較して説明する。
性を持つLEDを“異方性を有する”として定義する。また、この直交する指向特性はLEDのパッケージ形状の長方形の長辺と短辺と同様の方向性にて示され、短辺側の照射範囲が狭量となっている。
次に反射後の光束(II)のモデル式を図31を用いて示す。
ここで、反射面の法線ベクトルaを示すと
反射面における鏡映変換行列を用いてyz平面上での式を示す。
ここで
である。
式(1)を式(3)を用いて鏡映変換することにより反射後の光束(II)のモデル式が求まる。
x成分なしでのモデル式
x成分追加した場合のモデル式
次に紙面上の光束(III)のモデル式を図32を用いて求める。
Z=0平面でのモデル式を求めればよいから式(6)において
式(7)からh=−Lsinαcosθ/sinθを代入してhを消去すれば紙面上の光束(III)は以下で示される。
以上から紙面上の捩れ角度γを求める式は以下となる。
て、照明時のコントラストを十分得る為に、入射角(侵入角度)θは10〜15°程度が適当である。このとき、捩れ角度(LED光軸の捩れ角度)αは初期設定角度から9〜15°程度が適当な値であるといえる。その範囲を図34中に破線の□で示す。
本発明の実施例5に係る記録材検知装置について説明する。なお、ここで説明しない事項については、上記実施例と同様であり説明を省略する。本実施例は実施例4で示した詳細の構成における反射部の部分を有すると同時に、光を集光する機能を有するいわゆるライトガイドを一体化したしたものを用い、表面実装LEDの光軸に所定の角度付与した構成となっている。
、光偏向部となる反射面72に光線を反射させて、出射部73を介して光線を出射し、カバー部材68を透過してターゲット部tを光学中心としてその周囲を照射する。また、図では省略しているが、Y軸に対して線対称にLED61とライトガイド70をもう一つ配置することにより、記録材に対して二方向からの照射を実現している。
本発明の実施例6に係る記録材検知装置について説明する。なお、ここで説明しない事項については、上記実施例と同様であり説明を省略する。
Claims (10)
- 第1の光を発する第1の光源と、
第2の光を発する第2の光源と、
前記第1の光、前記第2の光を、記録材表面の法線方向で見た時に平行でない2方向からそれぞれ記録材の表面に入射させる導光手段と、
記録材の表面の前記第1の光が照射された領域、及び、前記第2の光が照射された領域を撮像する撮像手段と、
を備え、前記撮像手段の出力に基づいて記録材の表面状態に関する情報を出力する記録材検知装置において、
前記第2の光源は前記第1の光源と同型の光源であり、前記第1の光源及び前記第2の光源の中心光軸に沿う方向から見た時、前記第1の光源と前記第2の光源は、各々の前記中心光軸周りの回転位相の基準線が、前記第1の光源と前記第2の光源との配列方向に直交する直線に対し、反対方向に略同じ角度回転させた関係で配置されていることを特徴とする記録材検知装置。 - 前記第1の光源及び前記第2の光源は、前記中心光軸に直交する方向で見た時、照度分布が前記中心光軸に対して非線対称な分布となる発光特性をそれぞれ有することを特徴とする請求項1に記載の記録材検知装置。
- 前記第1の光源及び前記第2の光源の中心光軸に沿う方向から見た時、前記第1の光源と前記第2の光源は、各々の前記中心光軸周りの回転位相の基準線が、前記第1の光源と前記第2の光源との配列方向に直交する直線に対し、反対方向に略90°回転させた関係で配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の記録材検知装置。
- 前記異なる向きの配置は、前記第1の光源及び前記第2の光源におけるそれぞれの電力被供給部の位置が互いに近くなる配置であり、
前記第1の光源及び前記第2の光源は、それぞれの前記電力被供給部が共通の電源ラインにそれぞれ接続されることを特徴とする請求項3に記載の記録材検知装置。 - 前記導光手段は、
前記第1の光及び前記第2の光を集光するガイド部と、
記録材に対する入射角が所定の角度になるように、集光した光を反射する反射部と、
を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の記録材検知装置。 - 第1の光を発する第1の光源と、
第2の光を発する第2の光源と、
前記第1の光、前記第2の光を、記録材表面の法線方向で見た時に平行でない2方向からそれぞれ記録材の表面に入射させる導光手段と、
記録材の表面の前記第1の光が照射された領域及び前記第2の光が照射された領域を含む長尺状の撮像領域を撮像する撮像手段と、
を備え、前記撮像手段の出力に基づいて記録材の表面状態に関する情報を出力する記録材検知装置において、
記録材の表面上の所定の光量以上の前記第1の光で照射される領域、及び、所定の光量以上の前記第2の光で照射される領域は、それぞれ略楕円形であり、該楕円形の長軸が前記撮像領域の長手方向と一致するように、前記第1の光源及び前記第2の光源が配置されていることを特徴とする記録材検知装置。 - 前記撮像手段は複数の光電変換素子が一方向に配列されたラインセンサであり、前記撮像領域の長手方向は前記複数の光電変換素子の配列方向と平行であることを特徴とする請
求項6に記載の記録材検知装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の記録材検知装置と、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
を備え、
前記記録材検知装置の出力に応じて、前記画像形成部による画像形成条件を設定することを特徴とする画像形成装置。 - 前記画像形成部は、現像剤像を記録材に転写する転写手段を有し、
前記記録材検知装置の出力に応じて、前記転写手段による転写条件を設定することを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成部は、記録材に形成された現像剤像を記録材に定着させる定着手段を有し、
前記記録材検知装置の出力に応じて、前記定着手段による定着条件を設定することを特徴とする請求項8または9に記載の画像形成装置。
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