JP2017102225A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録材の速度を加速又は減速させている場合であっても、複雑な検知動作を行うことなく、記録材の表面状態に応じて画像形成条件を決定し、高品質な画像を形成する画像形成装置を提供する。【解決手段】 本発明は、記録材を搬送する搬送部と、前記搬送部によって搬送されている記録材に光を照射する照射部と、前記照射部によって照射され、記録材で反射した光を表面画像として複数回撮像する撮像部と、記録材に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部の画像形成条件を制御する制御部と、を有し、前記撮像部が前記表面画像を複数回撮像する撮像期間の少なくとも一部の期間において、前記搬送部は記録材の搬送速度を加速又は減速させ、前記制御部は、前記撮像部によって撮像された複数の前記表面画像と前記撮像期間における記録材の平均速度に基づいて、前記画像形成条件を制御することを特徴とする。【選択図】 図１１

Description

本発明は、記録材の表面性に応じて画像形成条件を制御する画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、画像形成装置の内部に記録材の種類を判別するセンサを備えているものがある。これらの装置では、自動的に記録材の種類を判別し、判別結果に応じて転写条件（例えば転写電圧や転写時の記録材の搬送速度）や定着条件（例えば定着温度や定着時の記録材の搬送速度）を制御している。

特許文献１に記載された画像形成装置は、一定の速度で搬送されている記録材に光を照射して、記録材で反射した光をＣＭＯＳラインセンサによって画像として撮像している。そして、撮像した画像に基づいて記録材の種類を判別し、画像形成条件を制御している。これによって、高品質な画像を記録材に形成することができる。

特許文献２に記載された画像形成装置は、搬送中の記録材の表面状態を検知することで、記録材に破れている箇所がないか、または穴があいている箇所がないかを判断している。特許文献２では、記録材の速度を加速又は減速させている場合、記録材の速度に応じて照射光量や読み取り速度、いわゆるシャッタースピードを調整している。これによって、一定の速度で記録材が搬送されている場合と近い明るさや解像度で記録材の表面状態を検知することができる様にしている。

特開２０１０−２８３６７０号公報 特開２０１３−１７９５３２号公報

しかしながら、特許文献２に記載されているように、記録材の搬送速度に応じてリアルタイムに読み取り速度を調整し、かつ照射光量を細かく調整することは、記録材の表面状態の検知動作を複雑にする。さらに、通常用いられるＬＥＤの応答性などに鑑みると、記録材の搬送速度の変化に応じて照射光量を精度良く追従させることは難しい。

本発明の目的は、記録材の速度を加速又は減速させる場合であっても、複雑な検知動作を行うことなく、記録材の表面状態に応じて画像形成条件を決定し、高品質な画像を形成する画像形成装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明の画像形成装置は、記録材を搬送する搬送部と、前記搬送部によって搬送されている記録材に光を照射する照射部と、前記照射部によって照射され、記録材で反射した光を表面画像として複数回撮像する撮像部と、記録材に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部の画像形成条件を制御する制御部と、を有し、前記撮像部が前記表面画像を複数回撮像する撮像期間の少なくとも一部の期間において、前記搬送部は記録材の搬送速度を加速又は減速させ、前記制御部は、前記撮像部によって撮像された複数の前記表面画像と前記撮像期間における記録材の平均速度に基づいて、前記画像形成条件を制御することを特徴とする。

本発明によれば、記録材の速度を加速又は減速させる場合であっても、複雑な検知動作を行うことなく、記録材の表面状態に応じて画像形成条件を決定し、高品質な画像を形成する画像形成装置を提供することが可能となる。

画像形成装置の構成を示す図である。 表面性検知部の構成を示す図である。 ラインセンサによって記録材の画像を複数回撮像する様子を示す図である。 平行差分積算の求め方を説明するための図である。 １枚目の記録材に画像を形成する場合における本実施例と比較例のタイミングチャートを示す図である。 ２枚目以降の記録材に画像を形成する場合における本実施例と比較例のタイミングチャートを示す図である。 異なる２つの速度で得られた複数の画素の出力値と平行差分積算を示す図である。 搬送速度比と平行差分積算の関係性を示すグラフである。 記録材の種類を判別するための判別テーブルの例を示す図である。 制御部の機能ブロック図を示す図である。 画像形成条件を決定するためのフローチャートを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

（実施例）
＜画像形成装置の構成の説明＞
本実施例では、画像形成装置として電子写真方式のレーザビームプリンタ１００（以下、プリンタ１００と表記する）を示す。図１は、プリンタ１００の概略構成図である。

プリンタ１００は、タンデム式のカラープリンタであり、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせることで、記録紙１２０（記録材）にカラー画像を形成することができる。収容部である１０１は記録紙１２０を収容するカセットである。図１の破線は記録紙１２０の搬送路を示している。この搬送路には、カセット１０１から記録紙１２０を給紙する給紙ローラ１０２、給紙された記録紙１２０を搬送する搬送ローラ対１１２と１１４、レジストレーションローラ対１１５（以下、レジローラ対１１５と表記する）が設けられている。レジローラ対１１５の近傍には、記録紙１２０を検知するレジストレーションセンサ１１６（以下、レジセンサ１１６と表記する）が設けられている。レジセンサ１１６は記録紙１２０の先端（記録紙１２０の搬送方向において下流側の端部）と記録紙１２０の後端（記録紙１２０の搬送方向において上流側の端部）を検知する。また、１１１は記録紙１２０を収容する手差しトレイであり、１２１は手差しトレイ１１１から記録紙１２０を給紙する給紙ローラである。給紙ローラ１２１によって給紙された記録紙１２０は、搬送ローラ対１１３によって搬送ローラ対１１４へと搬送される。

１０４（１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ）はトナーを担持する感光ドラム（以下、ドラム１０４と表記する）であり、不図示の駆動源によって図１の矢印方向に回転する。１０５（１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋ）はドラム１０４を一様に所定の電位に帯電する帯電ローラである。１０６は、帯電されたドラム１０４を露光し、ドラム１０４に静電潜像を形成するレーザスキャナである。１０７（１０７Ｙ、１０７Ｍ、１０７Ｃ、１０７Ｋ）は、ドラム１０４に形成された静電潜像を可視化するためのトナーをドラム１０４に送り出し、ドラム１０４にトナー像を形成する現像ローラである。

１０９（１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋ）は、ドラム１０４に形成されたトナー像を中間転写ベルト１０３（以下、ベルト１０３と表記する）に一次転写する一次転写ローラである。ベルト１０３は、１５０の駆動ローラによって図１の矢印方向に回転する。１０８は、ベルト１０３上に形成されたトナー像を記録紙１２０に転写するための二次転写ローラ（転写部）である。１１８は、記録紙１２０を搬送させながら、記録紙１２０に二次転写されたトナー像を記録紙１２０に定着させる定着器（定着部）である。これらのプロセス部材は、記録紙１２０に画像を形成する画像形成部を構成する。１１９は、定着器１１８によって定着が行われた記録紙１２０を排紙する排紙ローラである。また、Ｐは記録紙１２０の搬送路において二次転写ローラ１０８よりも上流側の位置であり、詳細は後述する。

給紙搬送モータ２０６（以下、モータ２０６と表記する）は、記録紙１２０を給紙、搬送するローラを駆動する駆動源である。記録紙１２０を給紙、搬送するローラ及びモータ２０６は搬送部を構成する。２１０は記録紙１２０の種類を判別するために、記録紙１２０の特性を検知する記録材検知ユニット（以下、検知ユニット２１０と表記する）である。検知ユニット２１０は、記録紙１２０の特性として記録紙１２０の表面性（凹凸状態）を検知する表面性検知部２０４から構成される。２００は、プリンタ１００の動作を制御する制御部である。制御部２００にはＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等が搭載されている。この内ＲＡＭ（記憶部）は、プリンタ１００を制御するのに必要なデータを一時的に記憶するために使われる。ＲＯＭ（記憶部）には、プリンタ１００を制御するプログラムや各種データが格納される。制御部２００の役割について詳しくは後述する。

＜記録材検知ユニットの構成の説明＞
次に、検知ユニット２１０について詳細に説明する。図２は、検知ユニット２１０に含まれる表面性検知部２０４の構成を示している。

図２（ａ）は、記録紙１２０の搬送面と平行で、かつ記録紙１２０の搬送方向と直交する方向（記録紙１２０の幅方向）から見た表面性検知部２０４の構成を示している。表面性検知部２０４は、記録紙１２０の表面に所定の光量の光を照射するＬＥＤ発光部３０１（照射部）と、記録紙１２０の表面で反射した光を表面画像として撮像するラインセンサ３０２（撮像部）で構成される。

図２（ｂ）は、記録紙１２０の搬送方向の上流側からラインセンサ３０２を見た図である。図２（ｂ）に記載された通り、ラインセンサ３０２には光を受光する受光素子３０３が２００個配置されている。これら複数の受光素子３０３は、記録紙１２０の幅方向に沿って並んで配置されている。１つの受光素子は１つの画素に対応しており、ラインセンサ３０２によって１回撮像をすることにより、２００画素分の画像を得ることができる。

図２（ｃ）は１つの受光素子３０３の構成を示している。フォトダイオード５０１は、記録紙１２０から反射された光を受光し電流信号を出力する。フォトダイオード５０１によって出力された電流信号は、Ｉ−Ｖ変換回路によって電圧信号へと変換され、サンプルホールド回路５０２に出力される。サンプルホールド回路５０２は、入力された電圧信号によってチャージポンプ５０３のコンデンサを充電する。そして、サンプルホールド回路５０２は、所定の受光期間Ｔが経過した所でチャージポンプ５０３をホールドする。チャージポンプ５０３に充電された電圧信号は、外部のＡ／Ｄコンバータに送られ、対応する画素の出力値として制御部２００に出力される。

表面性検知部２０４によって記録紙１２０の表面画像を撮像する場合は、図３に示すように記録紙１２０を搬送させながら一連の撮像動作をくり返す。そして、撮像したライン状の画像を記録紙１２０の搬送方向につなげていくことによって、（撮像回数×２００画素）のサイズの画像を得ることができる。図３では、記録紙１２０の先端がＡの位置からＢの位置へと移動する期間において複数回撮像を行っている。ここでは５１２回記録紙１２０の画像を撮像しており、（５１２×２００＝１０２４００画素）のサイズの画像を得ることができる。

＜特徴量の算出方法と画像形成条件の決定方法の説明＞
次に、制御部２００が、表面性検知部２０４によって撮像された表面画像から、記録紙１２０の表面性を示す特徴量を算出する方法について説明する。図４には（５１２×２００画素）のサイズの表面画像を示している。

本実施例においては、特徴量として平行差分積算を求める。平行差分積算とは、記録紙１２０の搬送方向と平行な方向の各列上に並ぶ複数の画素の出力値の変化量を積算した値である。ここで所定の列における複数の画素の出力値の変化量は以下に示す方法で求められる。例えば、第１列上には連続して順番に並んだ［１、１］、［２、１］、…、［５１１、１］、［５１２、１］の画素が存在している。制御部２００は、［１、１］の出力値と［２、１］の出力値の差分の絶対値を求め、［２、１］の出力値と［３、１］の出力値の差分の絶対値を求める。そして、この２つの差分の絶対値を積算する。このように、搬送方向において隣り合う２つの画素の出力値の差分の絶対値を求め、積算していく計算を第１列上に存在する全ての画素について継続して行うことで、第１列における複数の画素の出力値の変化量Ｃ１を求める。制御部２００はさらに他の列（第２列〜第２００列）についても同様の計算を行い、最後に全ての列の変化量（Ｃ１〜Ｃ２００）を積算することで平行差分積算Ｃを求める。なお、所定の列上に並んだ複数の画素の出力値の中から最大値と最小値を求め、最大値と最小値の差分の絶対値を求めることによって、所定の列における複数の画素の出力値の変化量を求めてもよい。

制御部２００は平行差分積算の値によって、記録紙１２０の種類（表面性）を判別することができる。例えば、制御部２００は平行差分積算の値が小さければ、グロス紙と呼ばれる表面が滑らかな記録紙１２０であると判別し、平行差分積算の値が大きければ、ラフ紙と呼ばれる表面が粗い記録紙１２０であると判別する。また、制御部２００は平行差分積算の値が中間的な値であれば、記録紙１２０を普通紙であると判別する。そして、制御部２００は判別した種類（表面性）に応じて、画像形成部の画像形成条件を制御する。

同じ厚みをもつ場合、グロス紙はラフ紙に比べて抵抗値が低いため、ラフ紙に比べてトナー像を転写するために多くの転写電流や高い転写電圧が必要となる。従って、制御部２００は転写電流や転写電圧の値が、ラフ紙＜普通紙＜グロス紙となるように制御する。また、グロス紙はラフ紙に比べてトナー像を定着させるために必要な定着温度が低い。従って、制御部２００は定着器１１８の定着温度が、グロス紙＜普通紙＜ラフ紙となるように制御する。このように、様々な画像形成条件を記録紙１２０の種類（表面性）に応じて制御することによって、記録紙１２０に形成される画像の品質を向上させることができる。

画像形成条件としては、例えば記録紙１２０の搬送速度、一次転写ローラ１０９や二次転写ローラ１０８に印加する電圧値、定着器１１８で記録紙１２０に画像を定着する際の温度等が考えられる。ここで、記録紙１２０の搬送速度とは、いわゆるプロセス速度であり、一次転写ローラ１０９や二次転写ローラ１０８の回転速度、定着器１１８を構成する定着ローラの回転速度などが含まれる。さらに、記録紙１２０の搬送速度には、記録紙１２０が給紙口（カセット１０１または手差しトレイ１１１）から搬送路へ給紙される際の速度なども含まれる。また、制御部２００は記録紙１２０の種類（表面性）を判別することなく、算出した特徴量の値から直接的に画像形成条件を制御してもよい。

＜タイミングチャートの説明＞
次に、実際に記録紙１２０に対する画像形成条件を決定するまでのシーケンスについて説明する。本実施例では連続して複数枚の記録紙１２０に画像を形成する。以下、１枚目の記録紙１２０に画像を形成する場合と、２枚目以降の記録紙１２０に画像を形成する場合に分けて説明する。

・１枚目の記録紙に対する画像形成動作
図５（ａ）は本実施例のタイミングチャートを示している。本実施例では、１枚目の記録紙１２０の速度が一定の期間だけでなく、速度が変化している期間も表面性検知部２０４による検知を実行している。つまり、撮像期間の少なくとも一部の期間において、記録紙１２０の速度を加速又は減速させている。図５（ａ）において縦軸は記録紙１２０の速度を示し、横軸は記録紙１２０を給紙してからの経過時間を示している。

図５（ａ）では、ＦＰＯＴ（Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）を短くするために、給紙口（カセット１０１または手差しトレイ１１１）から給紙された１枚目の記録紙１２０を、最大のプロセス速度Ｖｍａｘで表面性検知部２０４まで搬送している。横軸においてＴＱ１は図３に記載されたＱの位置に記録紙１２０の先端が到達したタイミングを示し、ＴＲ１は図３に記載されたＲの位置に記録紙１２０の先端が到達したタイミングを示している。すなわち、ＴＱ１は表面性検知部２０４によって撮像を開始するタイミングであり、ＴＲ１は表面性検知部２０４によって撮像を終了するタイミングである。つまり、図５（ａ）においてＴＱ１からＴＲ１までが表面性検知部２０４によって複数回撮像が行われる撮像期間である。

１枚目の記録紙１２０に画像を形成する場合、制御部２００は１枚目の記録紙１２０を表面性検知部２０４によって検知した結果に基づいて、記録紙１２０の速度（プロセス速度）、二次転写ローラ１０８に印加する電圧値、定着器１１８の定着温度を制御する。そのため、１枚目の記録紙１２０の先端が二次転写ローラ１０８に到達する前に１枚目の記録紙１２０を一旦停止させる。具体的には、図１に記載されたＰの位置に１枚目の記録紙１２０の先端が到達したタイミングで１枚目の記録紙１２０を一旦停止させる。図５（ａ）の横軸において、ＴＰ１（＝ＴＲ１）は図１に記載されたＰの位置に記録紙１２０の先端が到達したタイミングを示し、ＴＰ２は所定の停止期間を経てＰの位置から記録紙１２０を再搬送するタイミングを示している。

停止期間中に、制御部２００は１枚目の記録紙１２０に対する画像形成条件を決定する。画像形成条件が決定すると、画像形成部はドラム１０４やベルト１０３にトナー像の形成を開始する。停止期間が経過すると、ベルト１０３に形成されたトナー像とタイミングが合うように、決定されたプロセス速度Ｖｐｓで１枚目の記録紙１２０が再搬送される。その後、二次転写ローラ１０８は決定された電圧値で１枚目の記録紙１２０にトナー像を転写し、定着器１１８は決定された定着温度で１枚目の記録紙１２０にトナー像を定着する。トナー像が形成された記録紙１２０は排紙口からプリンタ１００の外部へ排紙される。

図５（ｂ）は比較例のタイミングチャートを示している。比較例では、１枚目の記録紙１２０の速度が一定の期間でのみ、表面性検知部２０４による検知を実行している。図５（ｂ）の撮像期間はＴＱ１からＴＲ２までであり、図５（ａ）の撮像期間と比較すると、ＴＲ２からＴＲ１の期間の分短くなっている。

ここで、図１に記載されている通り、表面性検知部２０４と二次転写ローラ１０８の間の搬送路上における距離は短い。そのため、最大のプロセス速度Ｖｍａｘから記録紙１２０を停止させるまでの減速期間を鑑みて、図５（ｂ）においては撮像期間がＴＱ１からＴＲ２までに設定されている。このような短い撮像期間では、記録紙１２０の表面画像を十分に撮像することができず、記録紙１２０の種類の判別精度が低下して、画像品質が低下する可能性がある。一方、表面性検知部２０４による撮像期間を長く確保するために、表面性検知部２０４と二次転写ローラ１０８の間の搬送路上における距離を長くすると、プリンタ１００が大型化するという問題がある。また、給紙された１枚目の記録紙１２０の搬送速度を遅くして表面性検知部２０４による撮像期間を長くする方法も考えられるが、ＦＰＯＴが長くなってしまう。

・２枚目以降の記録紙に対する画像形成動作
図６（ａ）は本実施例のタイミングチャートを示している。本実施例では、２枚目以降の記録紙１２０の速度が一定の期間だけでなく、速度が変化している期間も表面性検知部２０４による検知を実行している。つまり、撮像期間の少なくとも一部の期間において、記録紙１２０の速度を加速又は減速させている。図６（ａ）において縦軸は記録紙１２０の速度を示し、横軸は記録紙１２０を給紙してからの経過時間を示している。

図６（ａ）では、１枚目の記録紙１２０を表面性検知部２０４によって検知した際に決定された搬送速度Ｖｐｓによって２枚目以降の記録紙１２０が搬送される。さらに図６（ａ）では、レジセンサ１１６が記録紙１２０の先端を検知したタイミングに基づいて、記録紙１２０の加減速制御を行っている。加減速制御によって記録紙１２０の搬送位置を調整し、記録紙１２０の所望の位置にトナー像が転写されるようにしている。ＴＱ１は表面性検知部２０４によって撮像を開始するタイミングであり、ＴＲ３は表面性検知部２０４によって撮像を終了するタイミングである。つまり、図６（ａ）においてＴＱ１からＴＲ３までが表面性検知部２０４によって複数回撮像が行われる撮像期間である。

２枚目以降の記録紙１２０に画像を形成する場合、記録紙１２０の搬送速度だけでなく、二次転写ローラ１０８に印加する電圧値も１枚目の検知結果を利用する。これによって、二次転写ローラ１０８よりも上流に位置する停止位置Ｐで２枚目以降の記録紙１２０を一旦停止させる必要がなくなり、プリンタ１００の生産性が向上する。２枚目以降の記録紙１２０に画像を形成する場合、制御部２００は２枚目以降の記録紙１２０を表面性検知部２０４によって検知した結果に基づいて、定着器１１８の定着温度を制御する。２枚目以降の記録紙１２０の個体差に応じて定着温度を制御することによって、余分なエネルギーが消費されることを防ぐことができる。また、定着器１１８の定着温度は、１枚目の記録紙１２０の検知結果に基づいて、既に所定の温度まで暖められている。そのため、２枚目以降の記録紙１２０の検知結果に基づいて定着温度を微調整するために、２枚目以降の記録紙１２０を一旦停止させる必要はない。定着器１１８は微調整された定着温度で２枚目以降の記録紙１２０にトナー像を定着する。トナー像が形成された記録紙１２０は排紙口からプリンタ１００の外部へ排紙される。

ここで、加減速制御について詳細に説明する。レジセンサ１１６が先行する記録紙１２０の後端を検知した後、モータ２０６の寄与しないプロセス部材（例えば、二次転写ローラ１０８）で、先行する記録紙１２０が搬送される状態になると、後続する記録紙１２０の加減速制御を行うことが可能になる。そして、制御部２００は、レジセンサ１１６によって後続する記録紙１２０の先端を検知したタイミングが基準のタイミングに比べて早いか遅いかを判断する。ここで、基準のタイミングとは、後続する記録紙１２０をそのままの速度Ｖｐｓで搬送させれば、二次転写ローラ１０８によって後続する記録紙１２０の所望の位置にトナー像が転写されるタイミングである。制御部２００は、レジセンサ１１６による検知タイミングが基準のタイミングと異なると判断した場合、後続する記録紙１２０の所望の位置にトナー像が転写されるように、記録紙１２０の搬送速度をＶｐｓから変化させる。

例えば、後続する記録紙１２０が給紙口（カセット１０１または手差しトレイ１１１）において大幅に連れ出されていると、レジセンサ１１６による検知タイミングは基準のタイミングよりも早くなる。この場合、制御部２００は後続する記録紙１２０の搬送速度をＶｐｓから減速させる。一方、後続する記録紙１２０が給紙ローラ１０２や１２１によって給紙される時にスリップすると、レジセンサ１１６による検知タイミングは基準のタイミングよりも遅くなる。この場合、制御部２００は後続する記録紙１２０の搬送速度をＶｐｓから加速させる。

図６（ｂ）は比較例のタイミングチャートを示している。比較例では、２枚目以降の記録紙１２０の速度が一定の期間でのみ、表面性検知部２０４による検知を実行している。図６（ｂ）の撮像期間はＴＱ２からＴＲ２までであり、図６（ａ）の撮像期間と比較すると、ＴＱ１からＴＱ２の期間の分短くなっている。従って、図５（ａ）の比較例と同様、記録紙１２０の表面画像を十分に撮像することができず、記録紙１２０の種類の判別精度が低下して、画像品質が低下する可能性がある。

本実施例においては、図５（ａ）や図６（ａ）のタイミングチャートで示した通り、記録紙１２０の速度が変化している期間も表面性検知部２０４による検知を実行することで撮像期間を広げている。ここで、記録紙１２０の速度が変化している状態、例えば加速している状態で表面性検知部２０４によって画像を撮像すると、撮像された画像がブレてしまい、得られる特徴量にも影響を与える。ブレのない画像を撮像するためには、記録紙１２０の速度に応じて１枚の画像を撮像するための受光期間Ｔを変化させる方法が考えられる。受光期間Ｔを変化させた場合、撮像された画像の明るさが変化するため、ＬＥＤ発光部３０１から照射される光の光量も調整する必要がある。すなわち、記録紙１２０の速度に応じて、受光期間Ｔと照射光量を細かく調整する必要がある。しかし、受光期間Ｔ及びＬＥＤ発光部３０１からの照射光量を記録紙１２０の速度に応じて細かく調整することは困難なため、本実施例では、受光期間Ｔと照射光量を変えることなく、記録紙１２０の種類を判別し、画像形成条件を決定している。以下、この方法について詳細に説明する。

＜撮像回数による特徴量の正規化の説明＞
図７は、記録紙１２０を異なる２つの速度で搬送させた場合に、表面性検知部２０４によって撮像された表面画像のデータを示したグラフである。図７においては、１００ｍｍ／ｓｅｃと２００ｍｍ／ｓｅｃの速度で記録紙１２０を搬送させた場合の第１列における複数の画素の出力値と平行差分積算を示している。ここでは、１００ｍｍ／ｓｅｃと２００ｍｍ／ｓｅｃいずれの場合も、１つのライン画像を撮像するための受光期間Ｔを４００μｓｅｃに固定している。１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で１回の撮像を行った場合の記録紙１２０の撮像範囲（記録紙１２０の搬送方向における長さ）をｌとすると、２００ｍｍ／ｓｅｃの速度で１回の撮像を行った場合の記録紙１２０の撮像範囲は２ｌになる。つまり、同じ２ｌという範囲を撮像するために、１００ｍｍ／ｓｅｃの場合は２回の撮像が必要であり、２００ｍｍ／ｓｅｃの場合は１回の撮像が必要である。

図７のグラフの縦軸は画素の出力値及び平行差分積算の値の大きさを示しており、横軸は記録紙１２０の撮像範囲を示している。上述した通り、同じ範囲を撮像するためには１００ｍｍ／ｓｅｃの場合に２回、２００ｍｍ／ｓｅｃの場合に１回の撮像が必要なため、１００ｍｍ／ｓｅｃの２画素分の出力値が示されている範囲に、２００ｍｍ／ｓｅｃの１画素分の出力値が示されている。図７に記載されている通り、２００ｍｍ／ｓｅｃの１画素分の出力値は、１００ｍｍ／ｓｅｃの２画素分の出力値の平均値と等しくなる。

図７のグラフにおいて、同じ範囲を撮像した結果を比較すると、１００ｍｍ／ｓｅｃの場合の平行差分積算値に比べて２００ｍｍ／ｓｅｃの場合の平行差分積算値の方が小さい。本実施例においては、１つのライン画像を撮像するための受光期間Ｔが一定なので、同じ範囲を撮像するために、１００ｍｍ／ｓｅｃの場合に比べて２００ｍｍ／ｓｅｃの場合は撮像回数が半分となる。それに伴って、平行差分積算の対象となるデータの個数も半分となるため、平行差分積算値が小さくなる。従って、撮像回数が変化した場合は、平行差分積算の値を基準の撮像回数で正規化する必要がある。正規化の詳細な方法については後述する。

＜記録紙の速度と正規化された特徴量の関係性の説明＞
図８は、基準の撮像回数で正規化を行った平行差分積算の値を示したグラフである。図８のグラフの縦軸は正規化した平行差分積算の値を示しており、横軸は基準の搬送速度に対する記録紙１２０の平均速度の比率を示している。ここで、記録紙１２０の平均速度とは、撮像期間における平均速度である。図８のグラフに記載されている通り、搬送速度比が大きくなると、平行差分積算の値が小さくなっている。また、搬送速度比と平行差分積算の関係は、記録紙１２０の種類によって変わり、判別したい記録紙１２０の種類ごとにその関係性を予め求めておく必要がある。具体的には、少なくとも２つ以上の搬送速度比での平行差分積算のデータから、（式１）の一次方程式における傾きａと切片ｂを求める。
ｙ＝ａ×ｘ＋ｂ ・・・（式１）
（式１）において、ｘは基準の搬送速度Ｖを１とした時の記録紙１２０の平均速度の搬送速度比、ｙは基準の撮像回数で正規化した平行差分積算を示している。

このようにして求められた搬送速度比に対する関係性を反映した判別テーブルを図９に示す。図９の判別テーブルには二つの閾値（第１の閾値、第２の閾値）が記載されている。正規化された平行差分積算値が第１の閾値以下で第２の閾値以上である場合、制御部２００は記録紙１２０の種類を普通紙と判別する。正規化された平行差分積算値が第１の閾値よりも大きい場合、制御部２００は記録紙１２０の種類をラフ紙と判別する。正規化された平行差分積算値が第２の閾値よりも小さい場合、制御部２００は記録紙１２０の種類をグロス紙と判別する。図９に記載された判別テーブルは制御部２００に搭載されたＲＯＭに記憶されている。

以上をまとめると、制御部２００は表面性検知部２０４によって撮像された画像から平行差分積算値を求め、基準の撮像回数で正規化を行う。そして、制御部２００は撮像期間における記録紙１２０の平均速度を求め、図９の判別テーブルを用いて、記録紙１２０の種類（表面性）を判別する。制御部２００は判別された種類（表面性）に応じて、画像形成条件を決定する。

なお、ここでは記録紙１２０の同じ範囲を撮像するために、表面性検知部２０４による撮像回数を変化させた場合について説明したが、これに限定されない。表面性検知部２０４による撮像回数が常に同じ回数（基準の撮像回数）となるように撮像を行った場合、得られた特徴量を正規化することなく、図９の判別テーブルを用いて記録紙１２０の種類（表面性）を判別し、画像形成条件を決定することができる。

＜制御部の機能ブロック図の説明＞
図１０は、上記の制御を実現するための本実施例の制御部２００の機能ブロック図を示している。これらの機能は、制御部２００に搭載されたＣＰＵがＲＯＭ等に記憶されているプログラムを実行することで実現される。

制御部２００は、モータ制御部２０５、プロファイル生成部２０７、検知タイミング決定部２０９を有している。プロファイル生成部２０７は、レジセンサ１１６によって記録紙１２０の先端を検知したタイミングに基づいて、記録紙１２０の速度プロファイル情報を生成する。ここで、速度プロファイル情報とは、図５（ａ）や図６（ａ）に記載されたような、記録紙１２０の搬送速度をどのタイミングで加速又は減速させるか、またどの程度加速又は減速させるかを示した情報である。プロファイル生成部２０７は、生成した速度プロファイル情報をモータ制御部２０５と検知タイミング決定部２０９へと送信する。モータ制御部２０５は、受信した速度プロファイル情報に基づいてモータ２０６を制御し、記録紙１２０の搬送速度を加速又は減速させる。検知タイミング決定部２０９は、受信した速度プロファイル情報に基づいて表面性検知部２０４が記録紙１２０の撮像を開始及び終了するタイミングを決定し、表面性検知部２０４へと送信する。また、検知タイミング決定部２０９は、決定した検知タイミングから記録紙１２０の撮像範囲及び撮像期間の長さを算出し、それらの情報を後述する撮像回数算出部２１１と平均速度算出部２１２へと送信する役割も担っている。

表面性検知部２０４は、検知タイミング決定部２０９から送信された検知タイミングに基づいて、記録紙１２０の撮像を実行する。得られた画像情報は特徴量算出部２０３へと送信され、記録紙１２０の表面性を示す特徴量として前述した平行差分積算が算出される。制御部２００はさらに、補正部２０８、判別部２０１、決定部２１４を有している。補正部２０８は、撮像回数算出部２１１によって算出された撮像回数によって、特徴量算出部２０３によって算出された特徴量を補正する。判別部２０１は、補正部２０８によって補正された特徴量と平均速度算出部２１２によって算出された記録紙１２０の平均速度に基づいて、記録紙１２０の種類（表面性）を判別する。決定部２１４は、判別部２０１によって判別された記録紙１２０の種類（表面性）に応じて、画像形成条件を決定する。

＜フローチャートの説明＞
次に、本実施例におけるフローチャートを図１１に示す。図１１のフローチャートに基づく制御は、制御部２００に搭載されたＣＰＵが不図示のＲＯＭ等に記憶されているプログラムに基づき実行する。

ステップ１（Ｓ１）において、制御部２００は基準パラメータの設定を行う。本実施例においては、基準の搬送速度Ｖを１００ｍｍ／ｓｅｃ、基準の撮像回数Ｎを５１２回、１回の撮像を行うための受光期間Ｔを０．４２３ｍｓｅｃと設定する。

ステップ２（Ｓ２）において、制御部２００はレジセンサ１１６によって記録紙１２０の先端を検知したタイミングに基づいて、速度プロファイル情報、表面性検知部２０４による撮像開始タイミングと撮像終了タイミングを設定する。

ステップ３（Ｓ３）において、制御部２００は表面性検知パラメータを設定する。表面性検知パラメータとは、表面性検知部２０４による記録紙１２０の撮像範囲Ｌ（記録紙１２０の搬送方向における長さ）、表面性検知部２０４による撮像期間Ｄｔである。

ステップ４（Ｓ４）において、制御部２００は特徴量を補正するための補正係数を決定する。制御部２００はＳ２で設定された速度プロファイル情報から、補正係数として撮像期間における記録紙１２０の平均速度Ｖａｖｅを（式２）によって求める。また、制御部２００は補正係数として撮像期間Ｄｔにおける撮像回数Ｍを（式３）によって求める。
Ｖａｖｅ＝Ｌ／Ｄｔ ・・・（式２）
Ｍ＝Ｄｔ／Ｔ ・・・（式３）

ステップ５（Ｓ５）において、表面性検知部２０４がＳ２で決められた撮像開始タイミングから記録紙１２０の撮像を開始し、Ｓ２で決められた撮像終了タイミングまで複数回撮像を行う。Ｓ５において撮像が終了すると、ステップ６（Ｓ６）において、制御部２００が撮像された表面画像から特徴量として平行差分積算値Ｃｉｎｔを求める。そして、制御部２００はＳ１で設定された基準の撮像回数Ｎ、Ｓ４で求めた撮像回数Ｍによって、平行差分積算値Ｃｉｎｔを正規化する。正規化された平行差分積算値Ｃｒｅｖは（式４）によって求められる。
Ｃｒｅｖ＝Ｃ＿ｉｎｔ×（Ｎ／Ｍ）・・・（式４）

ステップ７（Ｓ７）において、制御部２００はＳ６で求めた正規化された平行差分積算値Ｃｒｅｖ、Ｓ４で求めた平均速度Ｖａｖｅによって、記録紙１２０の種類を判別する。記録紙１２０の種類は図９に記載された判別テーブルによって判別することができる。例えば、搬送速度比が２．０で、正規化された平行差分積算値Ｃｒｅｖが２５００００の場合には、第２の閾値６００００から第１の閾値３８００００の間にあるため、制御部２００によって普通紙と判別される。

なお、１枚目の記録紙１２０に画像を形成する場合においては、表面性検知部２０４と停止位置Ｐの間の搬送路上における距離、最大のプロセス速度Ｖｍａｘ、モータ２０６の減速度などによって、Ｓ２乃至Ｓ４におけるパラメータは一意に決定される。従って、プリンタ１００の構成に基づいて、予め設定されたパラメータをＲＯＭ等に記憶させておき、これを利用するように制御してもよい。例えば、プリンタ１００の構成に基づいて、予め設定された平均速度ＶａｖｅをＲＯＭ等に記憶させておき、これを利用するように制御してもよい。

一方、２枚目以降の記録紙１２０に画像を形成する場合においては、レジセンサ１１６によって記録紙１２０の先端を検知するタイミングがその都度異なる。従って、プロファイル生成部２０７は２枚目以降の記録紙１２０それぞれについて速度プロファイル情報を生成する必要がある。つまり、制御部２００は２枚目以降の記録紙１２０それぞれについてＳ２乃至Ｓ４の各種パラメータを算出する必要がある。

以上より、本実施例によれば、記録材の速度を加速又は減速させる場合であっても、複雑な検知動作を行うことなく、記録材の表面状態に応じて画像形成条件を決定し、高品質な画像を形成する画像形成装置を提供することが可能となる。また、ＦＰＯＴの短縮、２枚目以降の生産性の向上が見込めると共に、撮像範囲を広げることが可能になる。

（変形例）
上記の実施例においては、図９に記載した通り、平行差分積算値と記録紙１２０の搬送速度比の判別テーブルを用いて記録紙１２０の種類（表面性）を判別していた。しかし、これに限定されない。例えば、記録紙１２０の搬送速度比に基づいて、特徴量である平行差分積算値を補正するような制御であってもよい。

また、上記の実施例において、検知ユニット２１０はプリンタ１００に固定して設けられている構成であったが、検知ユニット２１０はプリンタ１００に対して着脱可能な構成であってもよい。検知ユニット２１０を着脱可能な構成にすれば、例えば、検知ユニット２１０が故障した場合にユーザが容易に交換することができる。または単純に検知ユニット２１０がプリンタ１００に対して追加で装着可能な構成であってもよい。

また、上記の実施例において、検知ユニット２１０と制御部２００を一体化して記録材判別装置とし、プリンタ１００に対して着脱可能な構成にしてもよい。このように、検知ユニット２１０と制御部２００を一体化して交換可能であれば、検知ユニット２１０の機能を更新したり追加したりする場合に、新たな機能を有するセンサにユーザが容易に交換することができる。または単純に検知ユニット２１０と制御部２００が一体化され、プリンタ１００に対して追加で装着可能な構成であってもよい。

また、上記の実施例においては、レーザビームプリンタの例を示したが、本発明を適用する画像形成装置はこれに限られるものではなく、インクジェットプリンタ等、他の印刷方式のプリンタ、又は複写機でもよい。

１００ レーザビームプリンタ
１０８ 二次転写ローラ
１１５ レジストレーションローラ
１１８ 定着器
２００ 制御部
３０１ ＬＥＤ発光部
３０２ ラインセンサ

Claims (13)

1. 記録材を搬送する搬送部と、
   前記搬送部によって搬送されている記録材に光を照射する照射部と、
   前記照射部によって照射され、記録材で反射した光を表面画像として複数回撮像する撮像部と、
   記録材に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部の画像形成条件を制御する制御部と、を有し、
   前記撮像部が前記表面画像を複数回撮像する撮像期間の少なくとも一部の期間において、前記搬送部は記録材の搬送速度を加速又は減速させ、
   前記制御部は、前記撮像部によって撮像された複数の前記表面画像と前記撮像期間における記録材の平均速度に基づいて、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。
2. 前記撮像期間が長いほど前記撮像部が前記表面画像を撮像する回数は増え、前記撮像期間が短いほど前記撮像部が前記表面画像を撮像する回数は減り、
   前記制御部は、前記撮像部によって撮像された複数の前記表面画像から画像形成条件を制御するための特徴量を求め、前記特徴量を前記撮像部が前記表面画像を撮像した回数に基づいて補正し、補正した前記特徴量と前記記録材の平均速度から、前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記撮像部によって撮像された複数の前記表面画像において、記録材の搬送方向と平行な第１列と第２列にはそれぞれ複数の画素が存在し、
   前記制御部は、前記第１列に並んだ複数の画素の出力値の変化量と、前記第２列に並んだ複数の画素の出力値の変化量を積算することによって、前記特徴量を求めることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記撮像部によって撮像された複数の前記表面画像において、記録材の搬送方向と平行な所定の列には複数の画素が存在し、
   前記制御部は、前記所定の列に存在する全ての画素について、記録材の搬送方向において隣り合う２つの画素の出力値の差分の絶対値を求め、積算することによって、前記複数の画素の出力値の変化量を求めることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成部は記録材に画像を転写する転写部を含み、
   前記撮像部によって記録材の前記表面画像を撮像した後、前記制御部によって前記記録材に対する前記画像形成条件を制御するために、前記搬送部が記録材の搬送方向において前記転写部よりも上流側の所定の位置で前記記録材を停止させる場合、
   前記撮像期間の少なくとも一部の期間において、前記搬送部は前記記録材を前記所定の位置で停止させるために、前記記録材の搬送速度を減速させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成部によって１枚目の記録材に画像を形成する場合、前記搬送部は前記所定の位置で前記記録材を停止させることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 予め設定された前記撮像期間における前記記録材の平均速度を記憶する記憶部を有し、
   前記制御部は、前記撮像部によって撮像された複数の前記表面画像と前記記憶部に記憶された前記撮像期間における前記記録材の平均速度に基づいて、前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成部は記録材に画像を転写する転写部を含み、
   記録材の搬送方向において前記転写部よりも上流側で記録材を検知する検知部を有する画像形成装置において、
   前記検知部によって記録材を検知したタイミングに基づいて、前記搬送部が、前記転写部によって前記記録材に画像が転写されるように、前記記録材を停止させることなく、前記記録材の搬送速度を加速又は減速させる場合、
   前記撮像期間の少なくとも一部の期間において、前記搬送部は前記記録材の搬送速度を加速又は減速させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成部によって２枚目以降の記録材に画像を形成する場合、前記搬送部は前記記録材を停止させることなく、前記記録材の搬送速度を加速又は減速させることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、前記検知部によって前記記録材を検知した前記タイミングに基づいて、前記撮像期間における前記記録材の平均速度を求め、前記撮像部によって撮像された複数の前記表面画像と求めた前記撮像期間における前記記録材の平均速度に基づいて、前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
11. 前記撮像期間において、前記照射部は記録材に照射する光の光量を変えず、前記撮像部は前記表面画像を１回撮像するために記録材で反射した光を受光する受光期間を変えないことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記撮像部は複数の受光素子を含み、前記複数の受光素子が記録材の搬送面と平行で、かつ記録材の搬送方向と直交する方向に並んだラインセンサであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記画像形成条件とは、記録材の搬送速度、または前記画像形成部に含まれる転写部に印加する電圧値、または前記画像形成部に含まれる定着部が記録材に画像を定着する際の温度であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
    

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