JP2023148545A - 紙種識別装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートの片面の測定しかできない測定器を用いる場合であっても、正確に紙種を識別することができる紙種識別装置を提供する。【解決手段】紙種識別装置１００は、識別対象となるシートの片面の特徴量を測定する表面性測定部１０３と、表面性測定部１０３による測定結果に基づいてシートの種類を識別する制御部４００と、を備える。制御部４００は、表面性測定部１０３によるシートの一方の面の特徴量の測定が終了すると、シートの他方の面の測定を促す通知を操作部５０２により行う。【選択図】図３

Description

本発明は、シートの種類を識別可能な紙種識別装置及びこのような紙種識別装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機等の電子写真方式の画像形成装置は、帯電、露光、現像、転写、定着の各工程により、搬送路を搬送されるシートに画像を形成する。画像形成に使用可能なシートには、様々な種類がある。シートは、種類に応じて紙厚、平滑度、坪量、表面性等の特性（物性）が異なる。画像形成の各工程における最適な動作条件は、使用するシートの物性（剛度、坪量、表面性等）により異なる。そのために画像形成装置は、シートの種類に基づいて、各工程の調整値等の動作条件を変更する必要がある。ユーザは、画像形成装置を使用する際に、使用するシートの種類を予め登録する。しかし、誤った種類が設定されると、画像形成装置は、適切な動作条件で画像を形成できない。この場合、シートには正常な画像が形成されなくなる。例えば、ジャムの発生や定着不良、画像濃度不良等により、シートに形成される画像に異常が生じる。

特許文献１には、シートの特徴量を測定する測定器（メディアセンサ）によりシートの種類を特定して画像形成を行う画像形成装置が開示される。測定器は、シートの測定結果を画像形成装置に通知する。画像形成装置は、予め登録されている複数の用紙プロファイルから、測定結果に一致する用紙プロファイルを検出して表示部に表示する。これにより、シートの種類の誤設定が低減される。

特開２０２０－１２３８３５号公報

ユーザにより手動で挿入されたシートの特徴量を測定する測定器は、コストや構成上の都合により、シートの片面しか測定できない場合がある。この場合、シートの一方の面の特徴量しか測定されない。画像形成装置は、用紙プロファイルに表面（印刷面）の特徴量を登録しておき、測定器による測定時にシートの表面のみを読み取ることで紙種の識別を行う。しかし、表面と裏面とで特徴量が異なり、且つ表裏で見た目が同じシート（例えば再生紙）の場合、表面と裏面とを間違えて測定するリスクが高くなる。表面と裏面との特徴量の差は、紙種の誤検知の原因となる。

本発明は、上述の問題に鑑み、シートの片面の測定しかできない測定器を用いる場合であっても、正確に紙種を識別することができる紙種識別装置を提供することを主たる目的とする。

本発明の紙種識別装置は、識別対象となるシートの片面の特徴量を測定する測定手段と、前記測定手段による測定結果に基づいて前記シートの種類を識別する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記測定手段による前記シートの一方の面の特徴量の測定が終了すると、前記シートの他方の面の測定を促す通知を行うことを特徴とする。

本発明によれば、シートの片面の測定しかできない測定器を用いる場合であっても、正確に紙種を識別することが可能となる。

画像形成装置の構成図。 （ａ）、（ｂ）は、定着器２０１の拡大図。 制御部の説明図。 （ａ）、（ｂ）は、紙種識別装置の説明図。 （ａ）、（ｂ）は、紙種識別装置の説明図。 紙種識別装置の説明図。 ラインセンサの説明図。 紙種データベースの説明図。 パラメータ取得処理を表すフローチャート。 操作画面の例示図。 操作画面の例示図。 操作画面の例示図。 操作画面の例示図。 超音波の透過率と坪量との関係の説明図。 紙種識別処理を表すフローチャート。 表面性の分類の説明図。 銘柄候補画面の例示図。 銘柄候補画面の例示図。

以下に、図面を参照してこの発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。

（画像形成装置）
図１は、本実施形態の画像形成装置の構成図である。本実施形態の画像形成装置２０１は、電子写真プロセスを利用したタンデム方式－中間転写式のレーザビームプリンタである。画像形成装置２０１は、パーソナルコンピュータ等の外部装置からネットワークを介して取得する画像データや、画像読取装置３００から取得する画像データに基づいて、フルカラー又は単色の画像を記録媒体であるシートＰに形成して出力する。

画像形成装置２０１は、本体２０１Ａの内部に画像を形成する構成部品を有し、本体２０１Ａの上部に画像読取装置３００、操作部５０２、及び紙種識別装置１００を備える。画像形成装置２０１の本体２０１Ａと画像読取装置３００との間には、画像形成後のシートＰが排出される排出空間Ｓが設けられる。

画像読取装置３００は、原稿から画像を読み取って画像データを生成するスキャナである。画像読取装置３００は、原稿の複写処理時に用いられる。操作部５０２は、入力インタフェース及び出力インタフェースを備えるユーザインタフェースである。入力インタフェースは、例えば各種キーボタン、タッチパネル等である。出力インタフェースは、ディスプレイ、スピーカ等である。ユーザは、操作部５０２により各種指示を画像形成装置２０１に入力可能である。紙種識別装置１００は、画像形成装置２０１により画像形成（印刷）に用いられるシートＰの種類を識別するための装置である。紙種識別装置１００の詳細は後述する。

画像形成装置２０１は、本体２０１Ａ内に、画像形成部２０１Ｂ、中間転写部２０１Ｃ、二次転写部２０１Ｄ、定着器２０１Ｅ、及びカセット給紙部２３０を備える。

カセット給紙部２３０は、シートＰを収納する給紙カセット１からシートＰを給送する。カセット給紙部２３０は、ピックアップローラ２と、ピックアップローラ２から送り出されたシートＰを分離するためのフィードローラ３及びリタードローラ４からなる分離部と、を備えている。シートＰは、ピックアップローラ２及び分離部により給紙カセット１から１枚ずつ給送される。本実施形態では、カセット給紙部２３０が複数（ここでは４つ）設けられる構成を説明するが、カセット給紙部２３０はいくつであってもよい。カセット給紙部２３０から給紙されたシートＰは、搬送路をレジローラ対２４０へ搬送される。

なお、シートＰは、カセット給紙部２３０の他に、手差し給紙部２３５からも給送可能である。手差し給紙部２３５は、ユーザによりシートＰが載置される手差しトレイ５を備える。手差し給紙部２３５は、カセット給紙部２３０と同様に、ピックアップローラ及び分離部を備え、手差しトレイ５から１枚ずつシートＰを給送する。手差し給紙部２３５から給紙されたシートＰも、搬送路をレジローラ対２４０へ搬送される。

画像形成部２０１Ｂは、４ドラムフルカラー方式であり、レーザスキャナ２１０と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色のトナー画像を形成する４個のプロセスカートリッジ２１１と、を備えている。各プロセスカートリッジ２１１は、感光ドラム２１２、帯電器２１３、及び現像器２１４を備えている。プロセスカートリッジ２１１の上方には、トナーカートリッジ２１５が配置される。トナーカートリッジ２１５は、現像器２１４にトナーを補給する。

中間転写部２０１Ｃは、駆動ローラ２１６ａ及びテンションローラ２１６ｂに巻き掛けられた中間転写ベルト２１６を備えている。中間転写ベルト２１６の内側には、各感光ドラム２１２に対向した位置で中間転写ベルト２１６に当接する４つの一次転写ローラ２１９が設けられている。中間転写ベルト２１６は、不図示の駆動部により駆動される駆動ローラ２１６ａにより矢印方向に回転する。

二次転写部２０１Ｄは、駆動ローラ２１６ａに対向する位置で中間転写ベルト２１６を挟んで設けられる二次転写ローラ２１７を備える。定着器２０１Ｅは、シートＰの搬送方向で二次転写ローラ２１７の下流側に設けられ、加圧ローラ２２０ａ及び加熱ローラ２２０ｂを備えている。シートＰの搬送方向で定着器２０１Ｅの下流側には、第１排出ローラ対２２５ａ、第２排出ローラ対２２５ｂ、及び両面反転部２０１Ｆが配置されている。両面反転部２０１Ｆは、正逆転可能な反転ローラ対２２２及び一面に画像が形成されたシートＰを画像形成部２０１Ｂに搬送する再搬送通路Ｒを備えている。

以上のような構成の画像形成装置２０１は、以下のように動作する。画像形成装置２０１は、画像読取装置３００或いは外部装置から画像データを取得し、該画像データに応じた画像をシートＰに形成する。この際、画像形成装置２０１は、シートＰの種類に応じた動作条件で画像形成の各工程を行うことになる。

画像形成部２０１Ｂは、帯電器２１３により感光ドラム２１２の表面を所定の極性の電位に一様に帯電する。レーザスキャナ２１０は、一様に帯電された感光ドラム２１２の表面に、画像データに基づいて変調されたレーザ光を照射する。これにより各感光ドラム２１２の表面に、対応する色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に応じた静電潜像が形成される。

画像形成部２０１Ｂは、現像器２１４により感光ドラム２１２に形成された静電潜像を現像する。各感光ドラム２１２には、対応する色のトナーにより静電潜像が現像されることで、対応する色のトナー像が形成される。トナー像は、一次転写ローラ２１９により、順次、感光ドラム２１２から回転する中間転写ベルト２１６へ重畳して転写される。これにより中間転写ベルト２１６にフルカラーのトナー像が形成される。中間転写ベルト２１６は、回転することでトナー像を二次転写部２０１Ｄへ搬送する。

このようなトナー像の形成動作に並行して、シートＰは、カセット給紙部２３０或いは手差し給紙部２３５によって１枚ずつレジローラ対２４０に搬送される。レジローラ対２４０は、搬送されてきたシートＰの斜行を補正する。斜行が補正された後、シートＰは、レジローラ対２４０により、中間転写ベルト２１６が担持するトナー像が二次転写部２０１Ｄへ搬送されるタイミングに合わせて、二次転写部２０１Ｄへ搬送される。二次転写部２０１Ｄは、二次転写ローラ２１７に印加した二次転写バイアスにより、フルカラーのトナー像を中間転写ベルト２１６からシートＰ上へ転写する。

トナー像が転写されたシートＰは、定着器２０１Ｅへ搬送される。定着器２０１Ｅは、加圧ローラ２２０ａ及び加熱ローラ２２０ｂにより形成されたローラニップ部により、シートＰを挟持搬送する。定着器２０１Ｅは、シートＰを挟持搬送する際に、シートＰを加熱ローラ２２０ｂにより加熱することで、シートＰ上の各色のトナーを溶融混色する。また、定着器２０１Ｅは、加圧ローラ２２０ａによりシートＰを加圧することで、溶融混色したトナーをシートＰに定着させる。このとき、溶融したトナーの粘着力により、シートＰには加熱ローラ２２０ｂへの張り付き力が発生する。

図２は、定着器２０１Ｅの拡大図である。シートＰの剛度（コシ）が弱い場合、シートＰに発生した加熱ローラ２２０ｂへの張り付き力により、シートＰが回転する加熱ローラ２２０ｂに巻き取られてしまう可能性がある（図２（ｂ））。そのため、シートＰを分離させる分離板２０２が、シートＰの搬送方向で加熱ローラ２２０ｂの下流側に設けられている（図２（ａ））。

画像形成装置２０１は、シートＰの種類に応じて分離板２０２の状態を決定してもよい。例えば剛度の弱い種類のシートＰに画像形成する場合、分離板２０２は、図２（ａ）に示すように先端が加熱ローラ２２０ｂの表面に接するように配置され、加熱ローラ２２０ｂからシートＰを分離させる。剛度の強い種類のシートＰに画像形成する場合、シートＰは加熱ローラ２２０ｂに巻き取られない。そのために分離板２０２は、先端が加熱ローラ２２０ｂの表面に接触しないように配置される。これにより、加熱ローラ２２０ｂの表面が分離板２０２により摩耗することを防止することができる。

画像が定着されたシートＰは、第１排出ローラ対２２５ａ及び第２排出ローラ対２２５ｂのいずれか一方により排出空間Ｓに排出される。シートＰは、排出空間Ｓの底面に突出して設けられた積載部２２３に積載される。なお、シートＰの両面に画像を形成する場合、一面に画像が定着されたシートＰは、反転ローラ対２２２により再搬送通路Ｒに搬送され、再度、画像形成部２０１Ｂに搬送されて反転した面に画像が形成される。

（制御部）
図３は、このような画像形成装置２０１の動作を制御する制御部の説明図である。制御部４００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えた情報処理装置である。なお、制御部４００は、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により実現されてもよい。制御部４００は、画像形成装置２０１による上記の画像形成処理を制御する。また、本実施形態では制御部４００は、紙種識別装置１００に接続されており、紙種識別装置１００を制御する。制御部４００は、メモリ４０１及び操作部５０２が接続される。メモリ４０１は、紙種データベース４０２を備える。紙種データベース４０２は、シートの各種銘柄の特徴量、最適な画像形成時の各構成部品の動作条件のパラメータ、画像形成装置２０１における通紙可否、使用可能給紙口等の情報を保存する。

紙種識別装置１００は、情報処理部１６０を備える。情報処理部１６０は、例えばＣＰＵ、ＭＰＵ、或いはＡＳＩＣ等により実現される情報処理装置である。情報処理部１６０は、制御部４００と通信可能に接続されており、制御部４００と協働で動作する。情報処理部１６０には、上流シートセンサ１０４、下流シートセンサ１０５、機械物性測定部１０２、及び表面性測定部１０３が接続される。機械物性測定部１０２は、超音波センサ１２０及び紙厚センサ１４０を含む。表面性測定部１０３は、光学センサ１５０を含む。情報処理部１６０は、上流シートセンサ１０４、下流シートセンサ１０５、機械物性測定部１０２、及び表面性測定部１０３の動作を制御し、各々の測定結果を取得する。

上流シートセンサ１０４は、紙種識別装置１００へのシートＰの挿入を検知するセンサである。情報処理部１６０は、上流シートセンサ１０４がシートＰを検知することで、シートＰの特徴量の測定シーケンスを開始する。下流シートセンサ１０５は、紙種識別装置１００内のシートＰが挿入可能な最奥部（後述の突き当て部）に、シートＰが到達したことを検知するセンサである。超音波センサ１２０は、シートＰの坪量の測定に用いられるセンサである。紙厚センサ１４０は、シートＰの紙厚の測定に用いられるセンサである。光学センサ１５０は、シートＰの隣接画素差分積算値及び明度等の表面性情報の測定に用いられるセンサである。隣接画素差分積算値は、光学センサ１５０による１ラインの測定方向で、隣接する画素毎の検出値（測定結果）の差分を積算した値である。光学センサ１５０は、画素毎の輝度値を測定結果として出力する。情報処理部１６０は、測定結果を保存し、測定結果に基づいて表面性情報を生成する。超音波センサ１２０、紙厚センサ１４０、及び光学センサ１５０の詳細は後述する。

情報処理部１６０は、機械物性測定部１０２により取得した機械物性情報（坪量と紙厚）及び表面性測定部１０３により取得した表面性情報を制御部４００へ送信する。制御部４００は、取得した表面性情報に基づいて、シートＰの紙種を判断する。その後、制御部４００は、紙種データベース４０２により、紙種及び機械物性情報（坪量と紙厚）に基づいてシートＰの銘柄を特定し操作部５０２のディスプレイに表示する。

（画像形成装置に使用されるシートの種類）
画像形成処理時の各工程における各構成部品の動作条件（定着時の搬送速度、定着温度、二次転写時の転写電圧等）は、画像が形成されるシートＰの坪量、剛度、表面性、材料等の特徴量（物性）によって異なる。したがって、画像形成時には使用するシートＰの種類を予め把握しておくことが重要である。

シートＰには、画像形成装置２０１の給紙口にセットする際に制限がある場合がある。給紙口は、給紙カセット１や手差しトレイ５である。例えば剛度の高い厚紙は、搬送路の曲率が小さい手差しトレイ５からのみ給紙可能なものがある。表面の性状がなめらかであり且つシート同士の密着力が強いコート紙は、手差しトレイ５から一枚ずつ給紙する必要がある。パルプを原料とする紙は、製法上の理由で発生するパルプ繊維の配向方向（漉き目方向）の偏りから、一般的に縦横の方向によって曲げ剛度が異なる。そのためにパルプを原料とする紙は、搬送路における屈曲に対する曲げ剛度が低くなるように、給紙口にセットする際の縦横の推奨方向があるものが存在する。また、普通紙に対して片面のみコートした片面コート紙では、コートされた面に画像形成するために、セットする際に上下の向きの指定がある。

画像形成装置２０１で使用することが不可能なシートも存在する。例えば、剛度の高すぎる厚紙は、屈曲した搬送路を搬送させる際の抵抗で紙の搬送が停止してしまう場合がある。剛度の低すぎる薄紙は、上記の通り、定着器２０１Ｅを通過する際に溶融したトナーと加熱ローラ２２０ｂとの張り付き力の影響を強く受ける。そのために剛度の低すぎる紙は、分離板２０２で加熱ローラ２２０ｂから引き剥がされず、そのまま巻き付いてしまう（図２（ｂ））可能性がある。また、原料にパルプではなく合成樹脂を用いた合成紙は、定着器２０１Ｅで加熱されることで溶融してしまい、加熱ローラ２２０ｂを汚染してしまう可能性がある。

（紙種識別装置）
図４、図５、及び図６は、紙種識別装置１００の説明図である。図４は、紙種識別装置１００にシートＰが挿入される前の状態を表す。図５は、紙種識別装置１００にシートＰが挿入された状態を表す。図４（ａ）及び図５（ａ）は、紙種識別装置１００を横方向（図１の画像形成装置２０１の正面方向）から見た図である。図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、紙種識別装置１００を上方向から見た図である。図６は、紙種識別装置１００をシートＰの挿入方向から見た図である。

紙種識別装置１００は、識別対象となるシートＰが挿入される溝部１０１を有しており、溝部１０１から挿入されたシートＰの特徴量を測定する。シートＰの挿入は、ユーザによる手動で行われる。溝部１０１は、上部に上ブロック１０９を備え、下部に下ブロック１１０を備える。

下ブロック１１０の溝部奥側には、シート抑え部材１０６が設けられる。シート抑え部材１０６は、付勢部材１０７により上ブロック１０９側に付勢されている。シートＰは、シート抑え部材１０６を下方に押しのけて挿入される。上ブロック１０９は、シート抑え部材１０６の端部（シートＰが挿入可能な最奥部）で下ブロック１１０側に突出して突き当て部１０８を形成している。突き当て部１０８がシートＰの挿入を制限しているために、シートＰは、突き当て部１０８までしか挿入できない。突き当て部１０８の奥には情報処理部１６０が配置される。

シートＰの特徴量を測定する測定部は、上記の通り機械物性測定部１０２及び表面性測定部１０３からなる。シートＰが測定部を通過することで、シートＰの坪量、表面性、紙厚等の特徴量が取得される。シートＰの挿入方向で表面性測定部１０３の上流側には上流シートセンサ１０４が配置される。シートＰの挿入方向で突き当て部１０８の上流側近傍には下流シートセンサ１０５が配置される。つまりシートＰの挿入開始位置に上流シートセンサ１０４が配置され、シートＰの挿入終了位置に下流シートセンサ１０５が配置される。上流シートセンサ１０４及び下流シートセンサ１０５は、それぞれ挿入されたシートＰを検知する。

機械物性測定部１０２は、図６に示すように、シートＰを挿入する挿入路を挟むように、超音波発信子１３０が下ブロック１１０側に、超音波受信子１３１が上ブロック１０９側に配置される。超音波発信子１３０及び超音波受信子１３１は超音波センサ１２０を構成している。機械物性測定部１０２は、超音波センサ１２０によりシートＰの挿入路を介して超音波を送受信することで、シートＰの坪量を検知することができる。坪量は、シートＰの単位面積当たりの質量であり、単位［ｇｓｍ］で表される。

超音波発信子１３０と超音波受信子１３１は、いずれも、機械的変位と電気信号の相互変換素子である圧電素子（ピエゾ素子ともいう）及び電極端子から構成される。超音波発信子１３０は、電極端子に所定周波数のパルス電圧が入力されることで、圧電素子が発振して超音波を発生する。発生した超音波は空気中を伝搬する。超音波がシートＰまで到達すると、超音波によってシートＰが振動する。超音波発信子１３０で発生した超音波は、シートＰを介して超音波受信子１３１に伝搬する。超音波受信子１３１の圧電素子は、受信した超音波の振幅に応じた出力電圧を電極端子に発生させる。出力電圧は、シートＰの坪量に応じた電圧値となる。出力電圧は、測定値として情報処理部１６０へ送信される。

超音波発信子１３０と超音波受信子１３１との間にシートＰが無い場合に比較して、シートＰを介して伝達した超音波による出力電圧の方が減衰している。情報処理部１６０は、シートＰが有るときと無いときの出力電圧の比により、シートＰの透過率を算出する。シートＰの厚みに応じて超音波の透過率が変化するため、情報処理部１６０は、超音波透過係数－坪量変換式によりシートＰの坪量を推定可能である。このように超音波センサ１２０を用いてシートＰの坪量が検知される。

シートＰの挿入方向で表面性測定部１０３の上流側の上ブロック１０９に設けられる上流シートセンサ１０４は、紙種識別装置１００へのシートＰの挿入を検知する。シートＰの挿入方向で表面性測定部１０３の下流側の上ブロック１０９に設けられる下流シートセンサ１０５は、完全に挿入されたシートＰの突き当て部１０８への到達を検知する。

紙厚センサ１４０は、突き当て部１０８付近に配置される。紙厚センサ１４０はレバー式であり、シートＰの厚みに応じてレバーが倒れることにより、レバーの倒れた量に応じてエンコーダが回転する。紙厚センサ１４０は、エンコーダが回転する間、パルス信号を紙厚の測定値として情報処理部１６０へ送信する。紙厚センサ１４０は、下流シートセンサ１０５がシートＰを検知した際に紙厚を計測できるように、下流シートセンサ１０５に対して、シートＰの挿入方向のやや下流側に配置されている。

表面性測定部１０３は、上記の通り、シートＰの表面性を検出するための光学センサ１５０を含む。光学センサ１５０は、発光部１３２及びラインセンサ１３３を備える。光学センサ１５０は、例えばＣＩＳ（Contact Image Sensor）である。発光部１３２は、例えばＬＥＤ（Light Emitted Diode）である。ラインセンサ１３３は複数の受光素子が配列されて構成される。例えばラインセンサ１３３は、受光素子としてＣＭＯＳセンサを備えたＣＭＯＳラインセンサであってもよい。

図６に示すように、表面性測定部１０３（光学センサ１５０）は上ブロック１０９側に発光部１３２及びラインセンサ１３３を備える。ラインセンサ１３３は、紙種識別装置１００のシートＰの挿入方向に対して交差する方向に複数の受光素子が配列される。そのためにラインセンサ１３３は、シートＰの挿入方向に対して交差する方向を１ラインとして、シートＰの表面を検出する。ラインセンサ１３３は、画素サイズと光学系の結像倍率に応じた分解能で紙面領域の検出が可能である。

シートＰからラインセンサ１３３への反射光の光量は、シートＰの表面性によって変化する。例えば、普通紙に対して光沢紙は表面の平滑度が高い（凹凸が少ない）。そのため、光沢紙は普通紙に比べて正反射光の光量が大きくなり、且つ乱反射光（拡散光）の光量が小さくなる。すなわち、反射光量は実質的にシートＰの表面の平滑度を示している。このようなラインセンサ１３３に入射するシートＰからの正反射光量、乱反射光量、或いはその両方を用いることで、シートＰの種類を判別することができる。ラインセンサ１３３は所定のサンプリング周波数のクロック信号に基づいて反射光のサンプリングを行うよう構成されている。本実施例における表面性測定部１０３を用いたシートＰの表面性測定方法は、複数回のサンプリング結果を用いて行われる。

表面性測定部１０３は、光学的焦点位置にシートＰを保持する必要がある。そのために付勢部材１０７は、シート抑え部材１０６により表面性測定部１０３側にシートＰを付勢して姿勢を安定させる。これによりシートＰの表面を検出する際にシートＰの位置及び姿勢のばらつきが低減するため、表面性測定部１０３は、安定して表面性の検出を行うことができる。付勢部材１０７は、挿入されたシートＰを表面性測定部１０３側へ１００［ｇｆ］程度の力で押し付けるよう設定されている。

図７は、ラインセンサ１３３の説明図である。ラインセンサ１３３は、一度に、シートＰの挿入方向に対して直交する方向にｎ画素分の画像を検出することができる。そのために、受光素子は、例えば、シートＰの挿入方向に対して直交する方向に、ｎ個直列に配置される。

（表面性情報）
情報処理部１６０は、光学センサ１５０が検出した画像にデジタル処理を行い、画素毎の検出値（輝度値）を取得する。検出値（輝度値）は情報処理部１６０内部のメモリに蓄積される。情報処理部１６０は、メモリに蓄積した検出値に基づいて、表面性情報として隣接画素差分積算値及び明度を取得する。情報処理部１６０は、表面性情報をメモリに蓄積する。

隣接画素差分積算値は、上記の通り１ラインの方向に隣接する画素の検出値（輝度値）の差分を積算した値であり、シートＰの表面の凹凸を表現する指標となる。図７で各画素の検出値（１回のサンプリング結果）を画素の位置に応じて「Ａ１」～「Ａｎ」とすると、隣接画素差分積算値ｋは、以下の式で表される。
ｋ＝（Ａ２－Ａ１）＋（Ａ３－Ａ２）…＋（Ａｎ－Ａ（ｎ－１））

明度は、光学センサ１５０の各画素の検出値の積算値であり、シートＰの反射率（明るさ）と相関があるパラメータである。例えば、ＰＥＴ等の樹脂から構成される透明フィルムは、反射光が少ないために明度が低く計測される。エンボス紙のような表面に幾何学的な凹凸形状を有するシートＰは、凹凸により隣り合う画素の輝度差が多くなるため、隣接画素差分積算値が大きくなる。再生紙は、目方向が不均一であり、パルプ繊維が幾度かの再生工程を経ることで短くなるため、表面性が粗く計測される傾向にある。コート紙は、表面のコート層によって凹凸が少なく見え、隣接画素差分積算値は小さくなる傾向にある。

（紙種データベース）
図８は、画像形成装置２０１のメモリ４０１に保存される紙種データベース４０２の説明図である。紙種データベース４０２には、紙種識別装置１００で測定された特徴量が銘柄情報に紐付けされて保存される。特徴量は、物性値（坪量、紙厚）、表面（印刷面）の表面性を表す表面性情報（第１表面性）、及び裏面の表面性を表す表面性情報（第２表面性）である。表面性情報は、隣接画素差分積算値及び明度を含む。

（紙種識別）
図９は、シートＰの紙種を識別するためのパラメータ取得処理を表すフローチャートである。図１０、図１１、図１２、及び図１３は、パラメータ取得処理中に操作部５０２のディスプレイに表示される操作画面の例示図である。ユーザは、シートＰを使用する際に、図１０に例示する操作画面を操作部５０２のディスプレイに表示させる。この操作画面は、シートＰの種類をユーザが手動で入力するための「シート手動選択」ボタンと、シートＰの種類を紙種識別装置１００が自動的に選択するための「シート自動識別」ボタンとを含む。本実施形態では、ユーザが操作部５０２により選択画面から「シート自動識別」ボタンを選択することで、選択内容が制御部４００に入力される。

制御部４００は、操作部５０２から「シート自動識別」ボタンが選択されたことを表す情報を取得すると、動作モードをシートＰの自動識別モードに設定する（Ｓ１）。制御部４００は、自動識別モードが設定されると、紙種識別装置１００の情報処理部１６０へシートＰの測定を指示する。情報処理部１６０は、この指示に応じて機械物性測定部１０２及び表面性測定部１０３の初期化処理を行う。また、制御部４００は、自動識別モードが設定されると、図１１に例示する操作画面を操作部５０２のディスプレイに表示する。この操作画面は、シートＰの片面のみを測定するための「片面読み」ボタンと、シートＰの両面を測定するための「両面読み」ボタンとを含む。ユーザは、いずれかのボタンを選択することで、シートＰの片面測定或いは両面測定の選択を行う。制御部４００は、操作部５０２から「片面読み」ボタン或いは「両面読み」ボタンが選択されたことを表す情報を取得する（Ｓ２）。制御部４００は、測定する面が選択されると、操作部５０２のディスプレイに図１２に例示する操作画面を表示して、ユーザにシートＰの挿入を指示する（Ｓ３）。ユーザは、この操作画面に応じてシートＰを紙種識別装置１００の溝部１０１へ挿入開始する。

情報処理部１６０は、Ｓ１の処理で初期化処理が終了すると、溝部１０１へのシートＰの挿入を待機する。情報処理部１６０は、図１２の操作画面に応じてユーザが溝部１０１にシートＰを挿入することで、該シートＰの表面（第１面）の特徴量の測定を開始する（Ｓ４）。特徴量の測定は以下のように行われる。なお、情報処理部１６０は、表面（第１面）の特徴量の測定が終了すると、制御部４００に測定の終了を通知する。

情報処理部１６０は、上流シートセンサ１０４によるシートＰの検知をトリガとして、所定時間経過後に表面性測定部１０３（光学センサ１５０）によるシートＰの表面性の測定を開始する。情報処理部１６０は、光学センサ１５０にシートＰを読み取らせ、その読取結果（検出値）を逐次取得する。光学センサ１５０は、搬送されるシートＰを所定時間間隔で複数回走査することで、シートＰの表面性を測定する。情報処理部１６０は、光学センサ１５０による読取結果（検出値）に上記の処理を行い、表面性情報を生成して内部のメモリに蓄積する。

情報処理部１６０は、上流シートセンサ１０４によるシートＰの検知から所定時間ｔ２（ｔ２＞ｔ１）経過後に、機械物性測定部１０２によりシートＰの物性の測定を開始する。情報処理部１６０は、超音波センサ１２０によりシートＰの超音波の透過率を測定し、測定値を坪量情報へ変換し、該坪量情報をメモリに蓄積する。図１４は、超音波の透過率と坪量との関係の説明図である。情報処理部１６０は、このような超音波の透過率と坪量との関係を示す変換式、或いは変換テーブルを保持する。情報処理部１６０は、このような変換式或いは変換テーブルにより、測定値の坪量への変換を行う。このような物性の測定により、情報処理部１６０のメモリにシートＰの坪量情報が格納される。また、情報処理部１６０は、上流シートセンサ１０４によるシートＰの検知をトリガとして、紙厚センサ１４０から出力されるパルス信号のカウントを待機する。

情報処理部１６０は、下流シートセンサ１０５がシートＰを検知するまで待機する。下流シートセンサ１０５は、シートＰが最奥の突き当て部１０８まで挿入されているとシートＰを検知する。下流シートセンサ１０５がシートＰを検知した場合、情報処理部１６０は、紙厚センサ１４０から測定値であるパルス信号を取得する。情報処理部１６０は、取得したパルス信号の数（パルス数）に基づいてシートＰの紙厚を計測する。シートＰの紙厚は、情報処理部１６０のメモリに蓄積される。また、下流シートセンサ１０５がシートＰを検知すると、情報処理部１６０は、表面性測定部１０３の光学センサ１５０によるシートＰの読み取りを停止する。

制御部４００は、情報処理部１６０から表面の特徴量の測定終了が通知されると、Ｓ２の処理で片面測定と両面測定とのいずれが選択されたかを確認する（Ｓ５）。片面測定が選択されている場合（Ｓ５：Y）、制御部４００は、情報処理部１６０から表面（第１面）の測定結果（特徴量）を取得して、後述の紙種識別処理を行い、シートの銘柄候補を操作部５０２のディスプレイに表示する（Ｓ６）。ユーザは、ディスプレイに表示された銘柄候補を確認して、裏面（第２面）の測定を行うか否かを判断する。ユーザは、判断結果に応じて、操作部５０２により裏面の測定を行うか否かを指示する。例えばユーザは、銘柄候補に予想した銘柄が含まれない場合に、裏面の測定を行うと判断する。

制御部４００は、操作部５０２から裏面の測定を行うか否かの指示を取得する（Ｓ７）。裏面の測定を行わない場合（Ｓ７：N）、制御部４００は、パラメータ取得処理を終了する。裏面の測定を行う場合（Ｓ７：Y）、制御部４００は、操作部５０２のディスプレイに図１３に例示する操作画面を表示して、ユーザにシートＰの挿入を指示する（Ｓ８）。なお、両面測定が選択されている場合（Ｓ５：N）、制御部４００は、Ｓ６、Ｓ７の処理を行わずに、操作部５０２のディスプレイに図１３に例示する操作画面を表示して、ユーザにシートＰの挿入を指示する（Ｓ８）。図１３の操作画面により、ユーザに対してシートＰの表裏を入れ替えて紙種識別装置１００に挿入を促す通知が行われる。

情報処理部１６０は、Ｓ４の処理と同様に、挿入されたシートＰの裏面（第２面）の特徴量の測定を行う（Ｓ９）。情報処理部１６０は、裏面（第２面）の特徴量の測定が終了すると、制御部４００に測定の終了を通知する。制御部４００は、情報処理部１６０から裏面の特徴量の測定終了が通知されると、情報処理部１６０から表面及び裏面のそれぞれの測定結果（特徴量）を取得して、後述の紙種識別処理を行い、シートの銘柄候補を操作部５０２のディスプレイに表示する（Ｓ１０）。以上により、パラメータ取得処理が終了する。

図１５は、Ｓ６の処理及びＳ１０の処理で行われる紙種識別処理を表すフローチャートである。ここでは片面測定（Ｓ６の処理）と両面測定（Ｓ１０の処理）のそれぞれの場合についての紙種識別処理を説明する。

片面測定の場合、制御部４００は、表面（第１面）の測定結果（特徴量）に基づいて紙種を識別する。制御部４００は、シートＰの表面の表面性の測定結果に基づいて、シートＰの種類の分類を行う（Ｓ２１）。図１６は、表面性の分類の説明図である。図１６では、表面性の指標として、縦軸が隣接画素差分積算値、横軸が明度のマトリックスを用い、シートＰの表面性を予め測定して分類している。制御部４００は、光学センサ１５０が検出した検出値から得られる表面性情報（隣接画素差分積算値と明度）に応じてマトリックスを参照し、シートＰの種類を分類する。制御部４００は、紙種データベース４０２の第１表面性のシート情報と、測定結果（表面性情報）が一致する銘柄を紙種データベース４０２から選択することで、シートＰの種類の分類を行う。

制御部４００は、表面性による分類から、測定した坪量の所定の範囲内（例えば±５［ｇｓｍ］）の銘柄を選択する（Ｓ２２）。さらに制御部４００は、選択した銘柄から、測定した紙厚の所定の範囲内（例えば±５［μｍ］）の銘柄を選択する（Ｓ２３）。制御部４００は、選択したシートの銘柄候補を操作部５０２のディスプレイに表示する（Ｓ２４）。表面性情報に加えて、坪量及び紙厚を紙種選択のパラメータに使用することで、銘柄をさらに選別して銘柄識別精度が向上する。

図１７は、このようにして表示される銘柄候補画面の例示図である。図１７の銘柄候補画面は、図９のＳ６の処理で表示される。Ｓ７の処理で裏面の測定を指示できるように、図１７の銘柄候補画面は、「シート自動識別裏面測定」ボタンが設けられる。このボタンが選択されることで、Ｓ７の処理で裏面の測定が行われると判断される。機械物性測定部１０２及び表面性測定部１０３による測定結果に最も合致する紙種には「推奨」の文字が表示される。

両面測定の場合、制御部４００は、片面測定の場合と同様に、表面、裏面のそれぞれの表面性情報（隣接画素差分積算値と明度）に基づいて紙種を識別する。坪量の測定値は、超音波の透過率から検出されるため、表面と裏面とで測定値に差がない。紙厚についても、表面と裏面とで測定値に差がない。そのために坪量と紙厚には、それぞれの測定値の平均値が用いられる。

制御部４００は、表面（第１面）と裏面（第２面）のそれぞれの測定結果（特徴量）に基づいて紙種を識別する。制御部４００は、シートＰの表面及び裏面の表面性の測定結果に基づいて、シートＰの種類の分類を行う（Ｓ２１）。制御部４００は、紙種データベース４０２の第１表面性のシート情報と表面の測定結果（表面性情報）が一致し、且つ第２表面性のシート情報と裏面の測定結果（表面性情報）が一致する銘柄を紙種データベース４０２から選択する。このとき選択された銘柄を「第１銘柄」とする。ユーザは、シートＰの測定の際に表面と裏面を間違えて挿入している可能性がある。そのため、制御部４００は、第１表面性のシート情報と裏面の測定結果（表面性情報）が一致し、且つ第２表面性のシート情報と表面の測定結果（表面性情報）が一致する銘柄を紙種データベース４０２から選択する（第２銘柄）。このようにして、シートＰの種類の分類が行われる。

制御部４００は、表面性による分類（第１銘柄及び第２銘柄）から、測定した坪量の所定の範囲内（例えば±５［ｇｓｍ］）の銘柄を選択する（Ｓ２２）。さらに制御部４００は、選択した銘柄から、測定した紙厚の所定の範囲内（例えば±５［μｍ］）の銘柄を選択する（Ｓ２３）。制御部４００は、選択したシートの銘柄候補を操作部５０２のディスプレイに表示する（Ｓ２４）。表面性情報に加えて、坪量及び紙厚を紙種選択のパラメータに使用することで、銘柄識別精度が向上する。

図１８は、このようにして表示される銘柄候補画面の例示図である。図１８の銘柄候補画面は、図９のＳ１０の処理で表示される。ユーザが決定したい紙種が銘柄候補にない場合に備えて、図１８の銘柄候補画面には「シート自動識別再測定」ボタンが設けられる。このボタンが選択されることで、図９の処理が再度実行される。機械物性測定部１０２及び表面性測定部１０３による測定結果に最も合致する紙種には「推奨」の文字が表示される。

以上のように本実施形態の紙種識別装置１００は、ユーザがシートＰを挿入して一方の測定が終了すると、シートＰを裏返して他方の面を挿入するようにユーザに通知する。裏面を測定することで、両面の特徴量の差の影響による銘柄分類の誤検知を防止することができる。

本実施形態は、紙種識別装置１００内に情報処理部１６０を備え、機械物性測定部１０２や表面性測定部１０３による測定結果を処理して画像形成装置２０１の制御部４００へ送信する構成である。しかし、これらの測定結果の処理は、直接、制御部４００で行われてもよい。この場合、情報処理部１６０の機能が制御部４００に含まれることになる。また、紙種識別装置１００は、機械物性測定部１０２や表面性測定部１０３による測定結果をそのまま制御部４００へ送信することになる。

本実施形態では、紙種データベース４０２を画像形成装置２０１が備えているが、紙種識別装置１００が紙種データベース４０２を備えた構成であってもよい。この場合、制御部４００が行うシートＰの銘柄の特定を、紙種識別装置１００の情報処理部１６０が行うことになる。また、上流シートセンサ１０４のシート検知をトリガにする例を説明したが、下流シートセンサ１０５のシート検知をトリガにすることも可能である。この場合、シートＰを紙種識別装置１００から引き抜く際に表面性計測が行われる。下流シートセンサ１０５の代わりに紙厚センサ１４０のエンコーダ回転を検知し、そのタイミングに基づいて表面性測定部１０３による読み取り区間を決定してもよい。

以上、紙種識別装置１００で検知した特徴からシート区分やシート銘柄を選択することで、画像形成装置２０１の動作条件（制御パラメータ）を決定する例を説明した。紙種識別装置１００は、紙物性計測装置でもよく、計測したシートの特徴量から直接制御パラメータを決定してもよい。また、紙種データベース４０２や制御部４００はクラウド上に設けられてもよい。その場合、画像形成装置２０１がネットワークを通じてクラウドに接続されていれば、常に最新の紙種設定情報や識別アルゴリズムが選択可能となる。

Claims (9)

1. 識別対象となるシートの片面の特徴量を測定する測定手段と、
   前記測定手段による測定結果に基づいて前記シートの種類を識別する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記測定手段による前記シートの一方の面の特徴量の測定が終了すると、前記シートの他方の面の測定を促す通知を行うことを特徴とする、
   紙種識別装置。
2. 前記シートが挿入される溝部をさらに備えており、
   前記測定手段は、前記溝部に挿入された前記シートの片面の特徴量を測定するように構成されており、
   前記制御手段は、所定のディスプレイに、前記シートの表裏を入れ替えて前記溝部への前記シートの挿入を促す画面を表示することで、前記通知を行うことを特徴とする、
   請求項１記載の紙種識別装置。
3. ユーザからの指示が入力される入力手段をさらに備えており、
   前記制御手段は、前記入力手段により前記シートの両面の測定が選択されている場合に、前記通知を行うことを特徴とする、
   請求項２記載の紙種識別装置。
4. 前記制御手段は、前記入力手段により前記シートの片面の測定が選択されている場合に、前記一方の面の特徴量の測定が終了すると、前記他方の面の測定の指示が入力可能な画面を前記ディスプレイに表示することを特徴とする、
   請求項３記載の紙種識別装置。
5. 前記シートの第１面の表面性を表す第１表面性情報と第２面の表面性を表す第２表面性情報とが銘柄情報に紐付いたデータベースをさらに備えており、
   前記制御手段は、前記測定手段による測定結果と前記データベースの前記第１表面性情報と前記第２表面性情報とにより、前記シートの種類を識別することを特徴とする、
   請求項１～４のいずれか１項記載の紙種識別装置。
6. 前記測定手段は、前記シートの表面性を測定する光学センサを備えており、
   前記制御手段は、前記光学センサにより測定された前記シートの第１面の表面性と第２面の表面性と、前記データベースの前記第１表面性情報と前記第２表面性情報とにより、前記シートの種類を識別することを特徴とする、
   請求項５記載の紙種識別装置。
7. 前記データベースは、前記シートの物性値が前記銘柄情報に紐付いており、
   前記測定手段は、前記シートの物性を測定する物性測定手段を含み、
   前記制御手段は、前記物性測定手段により測定された前記シートの物性と前記データベースとにより、前記シートの第１面の表面性と第２面の表面性と、前記データベースの前記第１表面性情報と前記第２表面性情報とにより識別されたシートの種類をさらに選別することを特徴とする、
   請求項６記載の紙種識別装置。
8. シートに画像を形成するための構成部品と、
   前記シートの種類を識別する紙種識別装置と、
   前記紙種識別装置により識別された前記シートの種類に基づいて、前記構成部品の動作条件を設定する制御手段と、を備え、
   前記紙種識別装置は、
   識別対象となるシートの片面の特徴量を測定する測定手段と、
   前記測定手段による測定結果に基づいて前記シートの種類を識別する情報処理手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記測定手段による前記シートの一方の面の特徴量の測定が終了すると、前記シートの他方の面の測定を促す通知を行うことを特徴とする、
   画像形成装置。
9. シートに画像を形成するための構成部品と、
   前記シートの種類を識別するための紙種識別装置と、
   前記シートの種類に基づいて、前記構成部品の動作条件を設定する制御手段と、を備え、
   前記紙種識別装置は、
   識別対象となるシートの片面の特徴量を測定する測定手段と、
   前記測定手段による測定結果に基づいて前記シートの種類を識別するためのパラメータを取得する情報処理手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記パラメータに基づいて前記シートの種類を識別し、
   前記制御手段は、前記測定手段による前記シートの一方の面の特徴量の測定が終了すると、前記シートの他方の面の測定を促す通知を行うことを特徴とする、
   画像形成装置。

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