JP4424742B2

JP4424742B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4424742B2
Application number: JP2004368413A
Authority: JP
Inventors: 大青木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2024-12-20
Also published as: JP2006175611A

Description

本発明は、画像形成される記録材についての情報を判別する判別装置および当該判別装置を組み込んだ画像形成装置に関し、より詳細には、記録材の表面平滑性、その表面の反射率、および厚さあるいは透明度に関する情報を画像読取装置からの画像から算出して、その記録材に記録する際に必要とされる情報を判別する記録材判別装置、および当該記録材判別装置を組み込んで、記録材に適さない画像形成の実行を減少させることが可能な画像形成装置に関する。

画像信号に基づいて画像を形成する画像形成装置には、電子写真方式、インクジェット方式、感熱方式など様々な方式の装置がある。このような画像形成装置において、現在、被印字媒体である印字用紙は多様性を持っており、サイズ、透過性、光沢など様々なメディアが存在する。このような背景から、高い画像品質を得るためには、様々なメディアに対して最適な画像形成を行う必要性が求められている。

一般的には、業務用としては電子写真方式としてのレーザー・プリンタが広く使用され、また、一般消費者用としては、記録媒体に対して非接触であるために静粛性に優れ、記録速度を高くできるとともに、高密度記録が可能であり、さらにはカラー化が容易である等の利点を有するインクジェット記録装置が、今日広く用いられている。

複写機、レーザー・プリンタ等の、いわゆる電子写真方式の画像形成装置は、潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体に現像剤を付与することにより前記潜像を現像剤像として可視化する現像装置と、所定方向に搬送される記録材に前記現像装置による前記現像剤像を転写する転写手段と、前記転写手段によって前記現像剤像の転写を受けた前記記録材を所定の定着処理条件にて加熱及び加圧することにより前記現像剤像を前記記録材に定着させる定着装置を備えている。

また、一般にインクジェット記録装置は、記録ヘッドとインクタンクを搭載するキャリッジと、記録紙を搬送する搬送手段と、これらを制御するための制御手段とを具備し、記録ヘッドの複数の吐出口からインク滴を吐出させながら、キャリッジを、記録紙の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）にシリアルスキャンさせ、一方で非記録時に記録紙を記録幅に等しい量で間欠搬送することにより、記録紙上に記録するものである。

従来、かかる画像形成装置においては、たとえば、画像形成装置本体に設けられた操作パネル等に記録材たる記録材のサイズや種類（以下、紙種ともいう）がユーザによって設定され、その設定に応じて、たとえば、上述の電子写真方式の画像形成装置の場合では、露光条件、現像条件、転写条件あるいは定着処理条件（たとえば、定着温度や定着装置を通過する記録材の搬送速度）又は画像処理を変える制御などを、インクジェット方式の画像形成装置の場合では、インクの吐出量の制御、紙種に応じた色変換処理などを、行っている。あるいは、これらの画像形成装置に接続されたホスト・コンピュータからユーザが印字時に紙種を設定することにより、画像形成装置は、指定された紙種に応じて、上述した制御を行っている。

たとえば、ＰＰＣとＯＨＰでは転写条件、定着処理条件が異なり、記録材表面の平滑度に応じて定着条件を設定したり、記録材の透過率によっては、両面記録の場合の裏写りを防止するために現像条件を変更して記録濃度を薄くしたりする。

しかしながら、ユーザが上述した紙種の設定をし忘れたり、設定を誤ったり、あるいは、複数の紙種を混在させる場合があるため、画像形成装置では、特に業務用の画像形成装置においては、紙種を自動的に判別することが行われるようになってきている。

たとえば、記録材の表面画像をＣＭＯＳセンサによって撮像し、記録材の表面平滑度を検出する方法により記録材の種類を判別し、現像条件、転写条件あるいは定着条件を可変制御することも行われている（特許文献１参照）。また、記録材を判別するセンサに対して、記録材を間にして対向する位置に発光源を設けて透過光を検出し、さらに、この発光源から照射された記録材の表面からの反射光を検出することにより、透過光、および透過光と反射光の差、から記録材の判別、たとえば、普通紙、写真紙、ＯＨＰの別を確実に判断できるようにすることも提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

特開２００２−１８２５１８号公報特開２００１−３５６６４０号公報

しかしながら、紙種を自動的に判別する、上述の従来の画像形成装置では、次のような課題がある。

昨今、画像形成装置の単位時間あたりの印字枚数は増加しており、それに伴い連続印字されるすべての記録材の紙種を詳細に検出することは困難となっている。そのため従来技術では、ホストからの一つの印刷ジョブの先頭紙のみを詳細に検出し、２枚目以降は先頭紙と同じ印字条件を使用することが行われている。

現在市場に流通している記録材の種類は多岐に渡っており、本出願における画像形成装置も多数の記録材に対応している。また、ある一種類の記録材であってもその表面性や紙厚等の特性はバラツキを持っており、一様ではない。そのためホスト・コンピュータからの一つの印刷ジョブの先頭紙のみの測定だけでは、高い記録材判別性能、正確に言えば、その記録材に記録を行うに当たって必要とされる情報、具体的には、記録される記録材の表面の平滑度、厚さ、ＯＨＰかＰＰＣか等の情報を得ることは困難なことが予想される。

そこで本発明は、記録材の画像形成中に該記録材の判別を行うことにより判別精度を向上させる構成を提案し、様々な条件下においても、紙種に適合した画像形成を行うとともに、その紙種に最適な印刷結果を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、画像形成装置であって、記録材を給紙する給紙手段と、記録材の表面からの反射光を読み取り、かつ、記録材を透過した透過光を読み取る読取手段と、前記読取手段によって読み取った前記反射光を用いて該記録材の第１の属性を検出し、前記読取手段によって読み取った前記透過光を用いて該記録材の第２の属性を検出して、検出した前記第１の属性と前記第２の属性とに基づいて前記記録材の種類を判別する判別手段と、を備え、前記判別手段は、前記給紙手段によって給紙され、画像が形成される前に一時停止した記録材について、前記読取手段によって読み取った前記反射光及び前記透過光を用いて、前記記録材の種類を判別し、一時停止した記録材の搬送を再開して、搬送が再開されて搬送中の該記録材について、再度、前記読取手段によって前記反射光と前記透過光を読み取り、読み取った結果を用いて前記判別手段によって判別した記録材の種類と、記録材を一時停止した際に前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類が異なる場合、搬送中の記録材について前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類を該記録材の種類として判別することを特徴とする。

また、請求項２に記載に発明は、画像形成装置であって、記録材を給紙する給紙手段と、記録材の表面からの反射光を読み取り、かつ、記録材を透過した透過光を読み取る読取手段と、前記読取手段によって読み取った前記反射光を用いて該記録材の第１の属性を検出し、前記読取手段によって読み取った前記透過光を用いて該記録材の第２の属性を検出して、検出した前記第１の属性と前記第２の属性とに基づいて前記記録材の種類を判別する判別手段と、を備え、前記判別手段は、前記給紙手段によって給紙され、画像が形成される前に一時停止した記録材について前記読取手段によって読み取った前記反射光及び前記透過光を用いて、前前記記録材の種類を判別し、一時停止した記録材の搬送を再開して、搬送が再開されて搬送中の該記録材について、再度、前記読取手段によって前記透過光を読み取り、読み取った結果を用いて前記判別手段によって判別した記録材の種類と、記録材を一時停止した際に前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類が異なる場合、搬送中の記録材について前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類を該記録材の種類として判別することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置であって、前記読取手段は、記録材の表面からの前記反射光を記録材表面の映像として読み取り、かつ、前記透過光の光量を読み取る手段であって、前記判別手段は、前記映像に基づき記録材表面の凹凸状態を検出し、前記透過光の光量に基づき記録材の厚みを検出することを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置であって、記録材を一時停止した際に前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類に基づいて、記録材に画像を形成する際の画像形成条件を設定する設定手段を備え、前記設定手段は、搬送中の記録材について前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類と、記録材を一時停止した際に前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類が異なる場合は、前記給紙手段によって次に給紙される記録材に対する前記画像形成条件を、搬送中の記録材について前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類に基づいて設定することを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置であって、記録材に画像を形成するための手段として、像担持体と、前記像担持体に潜像を形成する露光手段と、前記像担持体上の潜像を現像剤像として可視化する現像手段と、記録材に前記現像剤像を転写する転写手段と、前記転写手段によって記録材に転写された前記現像剤像を記録材に定着する定着手段を備え、前記設定手段は、前記画像形成条件として、前記露光手段、前記現像手段、前記転写手段、前記定着手段のうちの少なくとも一つの動作条件を設定することを特徴とする。

以上のように構成することによって、本願発明の記録材判別装置は、記録材の表面の凹凸状況を表す値、記録材表面の反射光量（反射率）を表す値、記録材の透過光量（光透過率）を表す値を獲得し、当該記録判別装置が測定した記録材へ記録する場合に必要とされる情報を判別することが可能になり、その結果、この装置を組み込んだ画像形成装置は、記録材に適した条件でその記録材に対して記録することが可能になる。

また、当該記録材判別装置を組み込んだ画像形成装置によれば、印字前に記録材を判別することにより印字条件を確定し、印字開始した後に該記録材を再度判別し、該判別結果が印字開始前の印字条件と異なる場合には、印字条件の切替えを行うことにより、適切でない印字条件での画像形成の発生を減少させることが可能になる。

また、同一種類の記録材が画像形成装置内の用紙カセットに多数収容されていることを前提にした場合、複数の記録材に対して判別して複数回の判別結果に基づいて、記録材のバラツキを吸収した判別結果を得ることが可能に成り、以後においてはこの判別結果を使用することにより、記録材をその都度判別することをなくして記録スピードを向上させることが可能になるとともに、その記録材に適した記録をすることが可能になる。

また、印字処理条件が確定し、印字が開始した後においても測定を行い、その判別結果が印字開始前の判別結果と異なる場合には、判別結果の修正を行うことで、適切でない印字条件で画像形成した記録材の枚数を減少させることができる。

従って、本発明による画像形成装置は、記録材の特性のばらつき等で適切でない判別結果が初期の時点で得られたとしても、印字開始後の測定により適切な印字処理条件の設定ができ、本発明を用いた画像形成装置は、記録材の表面性、記録材の厚みなどの諸特性に応じて、画像処理や、現像バイアス、定着ユニットの温度制御値あるいは記録材搬送速度を可変制御することによって、記録材に依存しない安定した画質を得ることができる。

（第１の実施形態）
本発明の記録材判別装置は、図１０に示されるような一般的な画像形成装置において用いられる。

図１０において、画像形成装置１０１は、用紙カセット１０２、給紙ローラ１０３、転写ベルト駆動ローラ１０４、転写ベルト１０５、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各感光ドラム１０６〜１０９、各色用の転写ローラ１１０〜１１３、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各カートリッジ１１４〜１１７、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各光学ユニット１１８〜１２１、および定着ユニット１２２、用紙カセット内の用紙の有無を検知する紙有無センサ１１８、用紙を搬送するための搬送ローラ２２５を備えている。

画像形成装置１０１は、一般に電子写真プロセスを用い記録材Ｐ上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を重ねて転写し、定着ローラを含む定着ユニット１２２によって転写されたトナー画像を温度制御することにより熱定着させるが、これに限られない。また、各色の光学ユニット１１８〜１２１は、各感光ドラム１０６〜１０９の表面をレーザ・ビームによって露光走査して潜像を形成するよう構成され、これら一連の画像形成動作は搬送される記録材Ｐ上のあらかじめ決まった位置から画像が転写されるよう同期がとられる。

さらに、画像形成装置１０１は、記録材Ｐを給紙および搬送する給紙モータを備え、給紙された記録材Ｐは、転写ベルト１０４から定着ユニット１２２へと搬送されながらその表面上に所望の像を形成する。

また記録材判別装置としての映像読取りセンサ１２３は、搬送ローラ２２５の直後の位置に配置されており、給紙された記録紙Ｐが搬送ローラ２２５によって搬送されて所定時間後に一時停止して、その状態で記録材Ｐの種類を判別するための検出動作を行う。

図１は、記録材に記録する場合に必要とされる情報、すなわち記録材の表面平滑性及び表面の反射率（あるいは反射率を表す値、具体的には反射光量を表す値）、および透過率（あるいは透過率を表す値、具体的には透過光量を表す値）の検出を行う記録材判別装置の概略構成を示す模式的断面図で、本発明の構成を最もよく表している図である。ここで、光源から照射される光量があらかじめ決まっている場合、反射光量を表す値から反射率が、透過光量を表す値から透過率が、少なくとも画像形成装置の各種設定に必要な精度で算出可能である。

画像読取センサ１２３は、図１に示すように、記録材上の撮像領域の画像を結像させる結像レンズ１１１３と、この結像面に配置されたエリア・センサ１１１０、この撮像領域を斜め上方から照射する第一の光照射手段としての反射光用ＬＥＤ１１１１、記録材１１１４の撮像領域面の裏面側後方に設置され、結像レンズの光軸上をこの撮像領域の裏面に対して結像レンズが配置されている方向に光を照射する、記録材の透過光量検出用の第二の光照射手段としてのＬＥＤ１１１２を備えている。ここで、センサ１１１０は、ＣＭＯＳエリア・センサでも、ＣＣＤセンサでもよい。

反射光用ＬＥＤ１１１１を光源とする光は、記録材１１１４の表面、すなわち記録される面に対して、所定の入射角を有するように照射される。反射光用ＬＥＤ１１１１から入射して、記録材１１１４の表面から反射する反射光の一部は、結像レンズ１１１３を介し集光されてＣＭＯＳエリア・センサ１１１０上（受光部）に結像される。ＣＭＯＳエリア・センサを制御して、受光量に比例した電気信号を取り出すことによって、記録材１１１４の表面からの反射画像を読み取ることができる。

本実施形態では、ＬＥＤ１１１１は、記録材１１１４表面上の撮像領域に対し、ＬＥＤ光が図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ので、記録材１１１４の表面から反射画像は、撮像領域の紙面の凹凸状況を表すことになる。すなわち、反射画像の明るい部分は、凹面あるいは凸面の光源側に向いた面（ＬＥＤからの直接光が入射して反射する部分）を表し、反射画像の暗い部分は凹面あるいは凸面の光源の反対側に向いた面（ＬＥＤからの直接光が入射しない部分であり、内部に透過して屈折した光が出る、あるいは近傍の直接光が入射した部分からの反射光が再度反射する部分）を表すことになる。

図２は、画像読取センサ１２３のＣＭＯＳエリア・センサ１１１０によって読み取られた、図において右方向から光照射された場合の記録材１１１４の表面の画像（図中で符号４０、４１、４２で表す）と、ＣＭＯＳエリア・センサ１１１０からのこれらの画像出力を、１例として８×８ピクセルにディジタル処理した場合を示す図（図中でそれぞれ符号４３、４４、４５で表す）の１例を示す図である。なお、ここで、右方向から光照射された場合としたが、これは後述するように、例示した画像の左右方向で輝度の差を検出するようにしたためであり、検出の仕方に応じて異なる方向から照射された場合とすることができる。

前記ディジタル処理は、ＣＭＯＳエリア・センサ１１１０からのアナログ出力を変換手段たるＡ／Ｄ変換（図示せず）によって８ビットのピクセル・データに変換した後に行われる。

図２において、符号４０は、記録材の表面性において比較的粗く記録材の繊維による凹凸が判別しやすいいわゆるラフ紙の記録材Ａの表面拡大画像である。符号４１は、一般のオフィスで普通に使用されるいわゆる普通紙の記録材Ｂの表面拡大画像であり、符号４２は、紙の繊維の圧縮が十分になされている光沢紙（以下グロス紙と呼ぶ）の記録材Ｃの表面拡大画像である。

これらの符号４０〜４２で示すような記録材の表面反射光が、ＣＭＯＳセンサ１１１０に読み込まれて、ディジタル処理され、図２の符号４３〜４５で示す画像（画像データ）となる。なお、４０〜４２の画像と４３〜４５の画像の間には、直接的な対応関係はない。

このように、記録材の種類によって、表面の撮像画像は異なることになる。これは、主に紙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。

またこのとき、画素の輝度レベルと、この輝度レベルを得たセンサのゲイン設定に基づいて、センサに入力された記録材からの反射光量を表す情報を検出する。この検出においては１受光画素の結果のみを用いても良い。この反射光量を表す情報から、一般化された記録材の反射率を算出することも可能である。しかしながら、一般化された値としての反射率としなくとも、撮像した領域への入射光量が所定の値を維持している限り、反射光量を表す値を、反射率を表わす値として使用することが可能である。

上述のように、ＣＭＯＳエリア・センサ１１１０で撮像されてディジタル処理された記録材の表面画像に基づいて、記録材の紙繊維の表面凹凸状態と、表面の反射率に関する判別が可能となる。

記録材の紙繊維の表面状態の判別について説明する。一般的には、撮像した画像データ中の最小輝度値と最大の輝度値との間の輝度値の分布状況を調べることによって可能となる。たとえば、図２の記録紙Ａの画像４０の場合は、広い範囲に広がった輝度値の分布が得られ、図２の記録紙Ｃの画像４２の場合は、輝度値の分布範囲が狭まる傾向を示す。

ここでは、輝度値の分布状況を簡単に検出するために、以下の方法を採る。すなわち、記録材表面の撮像データのうち、たとえば、記録材表面の凹面部あるいは凸面部の光源側に向いた面（ＬＥＤからの直接光が入射する部分）の部分を表す高いレベルの輝度値を有するピクセルと、凹面部あるいは凸面部の光源の反対側に向いた面（ＬＥＤからの直接光が入射しない部分）の部分を表す低いレベルの輝度値を有するピクセルとの間の輝度値の差分を撮像データ全般について調べることで、記録材の紙繊維の表面状態の判別を実行する。

つまり、記録材Ａのように表面の紙繊維がガサついている場合には、記録材の紙繊維の凹凸が大きく、従って、記録材表面を斜め上方から光照射した場合に、光源からの直接光が入射しない部分、すなわち影になる部分の面積が大きく、直接光が入射する部分の輝度に較べて、その部分の輝度値は低くなり、特に周囲からの反射光などが届きにくい部分が増加する。その結果、明るい個所と暗い個所の差が大きく出るため、その輝度の差分は大きくなる。一方、記録材Ｃのような紙繊維の凹凸が小さい場合は、凹凸が大きい場合に較べて、影になる部分の面積が小さく、従って、撮像方法にも依るが、影になる部分の低い輝度が、たとえば、一つの画素の輝度値に与える寄与度として小さなものとなり、あるいは、近傍の直接光が入射する部分からの反射光を受けるなどして、結果として、撮像した明るい個所と暗い個所の画素間の輝度差が小さくなる。従って、記録材の表面からの反射光を撮像した画像から、記録材への記録に当たって必要とされる情報、具体的には撮像された記録材の種類（普通紙、ラフ紙、グロス紙）、を得ることができる。

まず、図５および図６を用いて、本実施形態に使用したＣＭＯＳエリア・センサ１１１０とその制御ブロックを説明し、次に本発明の実施形態を詳しく説明する。

図５は、ＣＭＯＳエリア・センサ１１１０の制御回路ブロック図を示す。図中、符号５０１は、ＣＰＵであり、図１の反射光用ＬＥＤ１１１１と、透過光用ＬＥＤ１１１２と、及び図５の符号５０２で示すセンサ１１１０を制御する制御回路５０２と、インターフェースする。制御回路５０２は、その内部構成を示しているが、主要な構成のみを示しており、符号５０４はインターフェース制御回路、符号５０５は演算回路、符号５０６は、記録材表面の凹凸量表現値ＡがセットされるレジスタＡ、符号５０７は記録材表面の凹凸エッジ量表現値ＢがセットされるレジスタＢ、符号５０８は制御レジスタである。また、図示していないが、制御回路５０２には、センサ１１１０からのデータおよびセンサ１１１０への制御値から、演算回路５０５を介して撮像対象の記録材の反射光量を表すデータがセットされるレジスタ、あるいは、後述する撮像対象の記録材の透過光量を表すデータがセットされるレジスタを設けることができる。

次に、図５に関連して、それぞれの動作について説明する。ＣＰＵ５０１は、制御レジスタ５０８に対して、ＣＭＯＳエリア・センサ１１１０の動作指示を与えると、ＣＭＯＳエリア・センサ１１１０によって記録材表面画像の撮像が開始される。つまり、ＣＭＯＳエリア・センサに電荷の蓄積が開始される。この際、反射光用ＬＥＤあるいは透過光用ＬＥＤの照射が、ＣＰＵ５０１によって図示しない制御ラインによって何れか一方のＬＥＤが点灯制御される。

インターフェース回路５０４から、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔによってＣＭＯＳエリア・センサ１１１０を選択し、所定のタイミングにてＳＹＳＣＬＫを生成すると、ＣＭＯＳエリア・センサ１１１０からＳｌ＿ｏｕｔ信号を経由して、撮像されたディジタル画像データが送信される。

インターフェース回路５０４を経由して受信した撮像データは、その撮像データが反射光用ＬＥＤ１１１１のみを点灯させて撮像したデータである場合、まず、制御回路５０２にて後述する第一の算出方法に基づき算出され、その結果が記録材表面の凹凸量表現値ＡとしてレジスタＡ５０６にセットされる。また、上述したように演算回路５０５にて撮像対象の記録材の反射光量を表すデータとして凹凸量が演算され、不図示のレジスタにセットされる。

次に、制御回路５０２によって、後述する第２の算出方法に基づき算出されて、その結果が、記録材表面の凹凸エッジ量表現値ＢとしてレジスタＢ５０７にセットされる。ＣＰＵ５０１は、前記２つのレジスタの値から、記録材の表面平滑性を判断する。あるいは、不図示のレジスタからの反射光量を表すデータを加えることで、ＣＰＵ５０１は、表面平滑性の分類を含む記録材の種類を判定することができる。

上述の制御回路５０２は、ＣＭＯＳエリア・センサ１１１０に対する信号処理、後述するゲイン処理、及び入力した画像データに対する加減算を含む演算処理、平均化処理等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。

次に図６を用いてセンサ回路ブロック図について説明する。図は、ＣＭＯＳエリア・センサの回路ブロック図を示した図である。図中、符号６０１はＣＭＯＳセンサ部分であり、たとえば８×８画素分のセンサがエリア状に配置される。符号６０２及び６０３は垂直方向シフト・レジスタ、符号６０４は出力バッファ、符号６０５は水平方向シフト・レジスタ、符号６０６はシステム・クロック、符号６０７はタイミング・ジェネレータである。

次に動作について説明する。

Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号６１３をアクティブとすると、ＣＭＯＳセンサ部６０１は以後に受光した光に基づく電荷の蓄積を開始する。次に、システム・クロック６０６を与えると、タイミング・ジェネレータ６０７によって、垂直方向シフト・レジスタ６０２及び６０３は読みだす画素の列を順次選択し、出力バッファ６０４にデータを順次セットする。

出力バッファ６０４にセットされたデータは、水平方向シフト・レジスタ６０５によって、Ａ／Ｄコンバータ６０８ヘと転送される。Ａ／Ｄコンバータ６０８でディジタル変換された画素データは、出力インターフェース回路６０９によって所定のタイミングで制御されて、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号６１３がアクティブの期間、符号６１０のＳｌ＿ｏｕｔ信号に出力される。

一方、制御回路６１１によって、Ｓｌ＿ｉｎ信号６１２よりＡ／Ｄ変換ゲインが可変制御できる。たとえば、撮像した画像のコントラストが得られない場合は、ＣＰＵはゲインを変更して、常に最良なコントラストで撮像することができる。ここで、設定したゲインと得られた撮像画像のレベルから、このゲインとこのレベル（平均レベル）の関数として、撮像した記録材表面の反射光量を表す値（正確にはセンサが受光して光電変換し光量に対応する値）を導き出すことができる。

次に図７を用いて、既にその概要を上述した記録材の紙繊維の表面状態の判別、すなわち、記録材表面の凹凸量表現値Ａを算出する第１の算出方法、すなわち上述したレジスタＡにセットする値の算出方法（第一の演算手段による）について説明する。図７の画像７０は、記録材の表面の反射光による撮像画像をディジタル処理した画像の１例を示す図である。

ＣＣＤエリア・センサのセンサ部から出力されたアナログ信号が、Ａ／Ｄ変換されて８ビットのピクセル・データに変換され、この８ビットデータは、記録材表面の反射光による映像のそれぞれの画素の部分の光量に比例する。

図７の画像７０において、最大輝度値７１は、８×８画素のうち最初の１ライン内の画素列における明るい画素値であり、図の例では’８０’ｈのレベルを有し、最小輝度値７２は８×８画素のうち最初の１ライン内における最も暗い画素値であり、図の例では’１０’ｈのレベルであることを示している。このとき、この２つ画素値の輝度値の差は、’８０’ｈ−‘１０’ｈ＝’７０’ｈとなる。つまり、第１ライン内の画素のコントラストを表す値、たとえば輝度値の最大値と最小値の差は’７０’ｈになる。ここで、コントラストを表す値として、演算の簡単化のために最大値と最小値の差としたが、最大値の次に大きい値と、最小値の次に小さい値の差でも良い。あるいは、最大値近傍の値を有する複数の画素値の平均と、最小値近傍の値を有する複数の各画素値の平均との差、あるいは対象画素列の分散値、などとしても良い。

同様に、最大輝度値７３は、第２ライン内の画素列における最も明るい画素値であり’８０’ｈのレベルを有し、最小輝度値７４は第２ライン内の画素列における最も暗い画素値であり’２０’ｈのレベルを有し、この輝度値の差は’８０’ｈ−‘２０’ｈ＝’６０’ｈとなる。

最大輝度値７５は、第８ライン目の画素列における最も明るい画素値であり’８０’ｈのレベルを有し、最小輝度値７６は第８ライン目の画素列における最も暗い画素値であり’１０’ｈのレベルを有し、この輝度値の差は’８０’ｈ−‘１０’ｈ＝’７０’ｈとなる。

このように各ラインごとの画素列における最大輝度値と最小輝度値の差を全ライン分（全画素列）について加算した積算値を、対象画素列のコントラストを表す値として、図５のレジスタ５０６にセットする。このようにして求めた積算値を、ここでは、記録材表面の凹凸量表現値Ａとして定義する。なお、図７においては、撮像画像データを格納するメモリに対するアドレス制御の容易さから、各水平ラインについての最大輝度値と最小輝度値の差を求めて、各水平ラインについて加算したが、水平ラインに変えて垂直ラインとすることも、あるいは、水平ラインを複数のブロックとしても、同じように記録材表面の凹凸量表現値Ａとして利用することができる。

次に図８を用いて、既にその概要を上述した記録材の紙繊維の表面状態の判別、すなわち、記録材表面の凹凸量表現値Ｂを算出する第２の算出方法、すなわち上述したレジスタＢにセットする値の算出方法（第二の演算手段による）について説明する。

図８に示す画像８０は、記録材の表面の反射光による撮像画像をディジタル処理した画像の１例を示す図である。画像８１は、あらかじめ一つ前のサンプリング・タイミングによって撮像された画像８０の画像から各画素値の平均値を求め、この平均値をしきい値として、次のサンプリング・タイミングによって撮像された８×８画素を２値化した結果の１例を示した図である。

この２値化された２次元画像の各１ラインを走査した場合にデータの１／０の反転部をエッジと定義する。このとき符号８２で示すエッジ数は、第１ラインにおけるエッジの数であり、この例の場合’０５’ｈである。符号８３は、第２ラインにおけるエッジの数であり、この例の場合’０３’ｈである。

同様に、符号８４は、第８ラインにおけるエッジの数であり、この例の場合’０３’ｈとなる。

これらラインごとにエッジの数を加算して、全ライン分加算した値、すなわち総エッジ数を、記録材表面の凹凸エッジ量表現値Ｂとして定義する。

続いて、記録材１１１４の透過光量を表すデータの算出方法について説明する。第２の光照射手段としての透過光用ＬＥＤ１１１２を光源とする光は、記録材１１１４に対し画像読取センサ１２３の反対側から、記録材上の画像読取センサ１２３の読取エリアを照射する。

図３は、透過光用ＬＥＤ１１１２を用いて、画像読取センサ１２３のＣＭＯＳエリア・センサ１１１０によって読み取られる記録材１１１４の表面とＣＭＯＳエリア・センサ１１１０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。

記録材１１１４の透過光は、レンズ１１１３を介し集光されてＣＭＯＳエリア・センサ１１１０に照射される。このとき、センサのエリア全体、若しくは所定の範囲におけるそれぞれの画素の輝度値と、センサで設定したゲインの関数として得られる値を記録材の透過光量を表す値として定義する。このとき使用する画素の輝度値として、複数受光画素のうち任意画素のみの輝度値を用いても良い。

図４に坪量と透過光量の関係図を示す。坪量は一平方メートルの面積あたりの重さであり、たとえば、厚紙のように坪量の多い記録材は透過光量が少ない、一方薄紙のような坪量の低い記録材は透過光量が多い。なお、図４に示されているように、４種類の坪量の紙を識別することが可能である。（薄紙（坪量：〜６４ｇ／ｍ^２）、普通紙（坪量：６５〜１０５ｇ／ｍ^２）、厚紙１（坪量：１０６〜１３５ｇ／ｍ^２）、厚紙２（坪量：１３６ｇ／ｍ^２〜））

以上に説明したように、図１に示した記録材判別装置によって、記録材の表面の凹凸状況を示す情報として２種類の情報、記録材の表面の反射光量あるいは反射率を表す情報、記録材の光透過光量あるいは透過率から記録材の厚さ、あるいは透明度を表す情報を得ることができる。これらの情報は、単独で、あるいは組み合わせて、画像記録装置のそれぞれの手段に対して動作条件や駆動条件等を設定する際に使用される。また、同時に、これらの情報から記録材の紙種について判別することが可能になる。ここで判別される記録材の種類は、少なくとも普通紙、ラフ紙、グロス氏、薄紙、厚紙１、厚紙２の６種類である。

次に、上述した記録材判別装置を電子写真方式の画像形成装置（図１０）に適用した場合の実施形態を説明する。図９は、用いて画像形成装置としての記録材判別に係わる制御フローである。図９において、まず、搬送路途中に配置されている記録材判別装置で記録材の判別を行わせるために、所定の記録材の搬送を実行して、記録材判別装置の被撮像領域に記録材を位置させた段階で、搬送を一時停止させ、記録材判別装置に反射光用ＬＥＤ１１１１による測定を行わせ（Ｓ９０２）、次に透過光用ＬＥＤ１１１２による測定を行わせる（Ｓ９０４）。ここで、記録材判別装置は、上述した各撮像データを得て、上述した各種の演算を実行し、記録材の表面の凹凸を表現する値、反射率を表す値、透過率を表す値を算出し、撮像した記録材に記録するにあたって画像形成装置が必要とする情報を決定する、すなわち、紙種の判別を実行する（正確には記録材に記録する場合に必要とされる情報の決定）（Ｓ９０６）。判別された紙種によって印字処理条件を変更する（あるいは設定し）（Ｓ９０８）。次に、停止させた記録材の搬送を開始する。

なお、測定をする際に記録材の搬送を一時停止させるとしたが、停止させないで測定することも可能である。たとえば、記録材上の微細な表現画像をエリア・センサで撮像する場合、記録材を搬送させながら撮像した場合には、エリア・センサにおける光電変換中に、結像した画像が変化すると、ピントが合っていない画像が記録されてしまうが、しかし、極短時間に強力な光照射をする（ＬＥＤ発光光量を強くする）ことで露出時間を短時間とし、被写体が動くことによる画像のボケが許容される範囲にすることも可能であるし、あるいは、光学的手段を使用して撮像される記録材表面と結像される映像との関係が実質的に一定の関係を保つようにすることで、画像のボケを防止することも可能である。また、搬送路中に一時的に撓み部分を作成して、その撓み部分を搬送中に記録材の後部を一時的に停止させ、この部分を撮像するようにすることによって画像のボケを防止することも可能であり、また、図１に示した部分を一体構造として、記録材の搬送に合わせて一時的に移動させて撮像することも可能である。このように記録材を移動させながら撮像して画像を検出するいくつかの方法はあるが、そのためにＬＥＤ発光光量の制御や搬送路の構造の変更、判別装置の構成を変更する必要がある。

ステップ９０８の後、設定した印字条件に従って、画像形成装置の画像形成動作を開始させる（Ｓ９１０）。次に、記録材を搬送させながら、ステップＳ９１０、９１２で、上述したステップＳ９０２、Ｓ９０４と同じ処理を実行させ、前回測定した同じ記録材に対して、２回目の判別結果を得る（Ｓ９１４）。この結果に基づき第二回目の紙種判別（正確には記録材に記録する場合に必要とされる情報の決定）（Ｓ９１６）を行う。次に、第一回目及び第２回目の判別結果を比較する（Ｓ９１８）。この比較において、判別結果が同等でない場合には、第２回目に判別された判別結果によって印字処理条件を変更し、次ページからの印字を開始する。比較結果が同等であるとした場合には印字処理条件は変更せずに次ページの印字を開始する。

なお、２回目の判定では記録材を搬送させながら反射光による測定及び透過光による測定を行うことになるため、ＬＥＤの発光時間及び発光光量、エリア・センサのゲイン設定は１回目の測定時とは異なる設定にしている。つまり、２回目の測定時には、１回目よりもＬＥＤ発光時間を長く、発光光量を強く設定し、エリア・センサのゲイン設定は１回目の設定より出力が得られるように設定する。

以上、記録材について、その記録材に記録を行う前に記録材の判別を行い、この判別結果に基づいて印字開始した後に該記録材を再度判別し、判別結果が印字開始前の印字条件と異なる場合には、次ページの印字処理条件の切替えを行うことにより、適切でない印字条件での画像形成の発生を減少させることが可能となる。

ここで、２回目の測定として、ステップＳ９１２を省略することも可能であり、この場合、ステップＳ９１８においては、１回目と２回目の透過光による測定結果（透過光量データ）の比較のみが実行される。この場合、ステップ９１８において、透過光による測定結果が異なっていた場合、ステップ９２０では、透過光による測定結果に応じて対応する各種条件のみが変更される。このステップ９１２を省略する場合というのは、図特に記録材の厚みまたは、ステップ９０２における測定結果とステップ９１４による測定結果から得られる判別結果におうじて、対応する各種条件を変更しても良い。

また、２回目の測定でステップＳ９１２を省略する場合は、記録材判別装置の配置位置から記録材に画像を転写する位置までの距離が短い装置構成の場合等である。つまり、２回目の測定時に記録材を一時停止させてしまうと、記録材上に転写される画像がズレてしまうなど、画像に良くない影響があるため、記録材を給紙してから画像を転写するまでの搬送路が短い小型の画像形成装置において２回目測定時に透過光による測定結果の比較のみを行うようにする。この場合には、１回目で測定した透過光による測定結果と比較して特に記録材の坪量情報の判別を行うことになる。

なお、ステップ９１８において測定結果が異なっている場合で合っても、印字条件として同じ結果が導き出される場合は、同等であるとされる。

また、ステップ９２０における印字条件とは、画像形成装置における露光条件、現像条件、転写条件、定着条件、あるいは記録材の搬送速度などがある。画像形成装置が、たとえば、インクジェット方式の場合は、色変換処理やインクの吐出量などに関連する条件などである。

（第２の実施形態）
実施例２は、印字処理条件の変更時期以外の、基本的な構成は実施例１と同様であるため詳細な説明は省略する。

上述した第１の実施形態において、ホスト・コンピュータからの複数枚で構成される一連の印刷依頼を印刷ジョブとし、同一印刷ジョブ内で、画像処理、露光手段、現像手段、転写手段、又は定着手段の処理、出力、速度などの印字処理条件を変更した場合、同一印刷ジョブのそれぞれのページ（記録材）が別々の印字処理条件で印字される場合が発生する。そのため、同一印刷ジョブのページ（記録材）でグロス値や定着性などの画質が異なるページ（記録材）が発生し、ユーザにとって好ましくない場合がある。

そのため本実施例では、同一種類の記録材が画像形成装置内の用紙カセットに多数収容されていることを前提にして、前記印字処理条件の変更時期を次ページ印字前ではなく、次印刷ジョブの印字前とし、同一印刷ジョブ内では前記印字処理条件は変更しない。本実施例により、連続した内容の記録材でグロス値や定着性などの画質が異なることはなくなる。

（第３の実施形態）
実施例３は、記録紙の測定結果処理以外の、基本的な構成は実施例１と同様であるため詳細な説明は省略する。

現在市場に流通している記録材の種類は多岐に渡っており、本出願における画像形成装置も多数の記録材に対応することが可能である。また、ある同一種類の記録材であっても表面性や透過光特性等はバラツキを持っており、一様ではない。そのため印刷ジョブの先頭紙の測定だけでは、高い記録材判別性能（正確には、その記録材に記録するにあたって必要とされる情報）を得ることは困難な場合が存在する。

本実施例では、同一種類の記録材が画像形成装置内の用紙カセットに多数収容されていることを前提にして、印字中に測定した測定結果を複数枚分累積し、その平均値にて判別を行うことにより高い判別性能（正確には、その記録材に記録するにあたって必要とされる情報）を得ることが可能となる。この処理は以下の通りである。

まず、記録材に記録する毎に、同時に測定した測定結果の累積平均の算出として、記録材の判別（正確には、その記録材に記録するにあたって必要とされる情報の決定）を行う。判別結果がそれまでの結果と異なった時点の次ページ又は次印刷ジョブからの印字処理条件を変更する。この動作により記録材の測定バラツキを吸収して、高い記録材判別結果を得ることが可能となる。このような判別結果を使用することにより、そのような記録材に対して、全体として好ましい記録動作あるいは記録結果を得ることができるようになる。

ここでは単純平均を用いて説明したが、測定結果の累積方法は、たとえば最大値及び最小値を除いた測定結果の平均を取る方法を用いても良い。

（第４の実施形態）
実施例４は、基本的な構成は実施例１と同様であるため詳細な説明は省略する。

本実施例では、複数種の記録材を保持するために複数の給紙口を備えた画像形成装置において、記録材判別装置が判別した記録材の種類を給紙口毎に記憶し、次に印字される印刷ジョブでは、あらかじめ記憶されている判別結果を使用する。さらに、画像形成装置には、給紙口への記録材の補充を（扉の開閉検出、用紙量の変化の検出などにより）検出して、この検出後においては、検出した給紙口から給紙される記録材への記録にあってはあらかじめ記憶されている判別結果を使用せずに、記録材判別装置によって再度判別することにより印字条件を変更することを特徴とする。なお記録材の種類に係わる情報はＣＰＵ５０１（図５）内の不揮発性メモリ（不図示）などに記憶される。

図１１は本実施例にかかわる画像形成装置であり、記録材を保持するための複数の給紙口１０２、２０１、２０２を備えている。なお図示してはいないが給紙口２０１及び２０２も給紙口１０２と同様に給紙ローラ１０３、紙有無センサ１１８を有している。

なお図１１について、第１の実施形態で説明した図１０と共通の部分に関しての説明は省略する。

このようにすることにより、給紙口に補充される紙種は単一であることが大多数であるため、印字ジョブごとに記録材判別を行う必要がなくなり、ファースト・プリント時間を短縮することが可能となる。この場合、それぞれの給紙口から給紙カセット（または不図示のトレイ）が脱着（トレイの場合は開閉）されたタイミングにて、その給紙口に関連付けられて記憶されている判別結果を消去あるいは無効化し、次回のその給紙口から給紙される記録材への記録時に、消去あるいは無効化されていることを検出して、記録材判別装置により再判別を行い、次ジョブからの印字条件を見直すようにしても良い。

給紙カセットの脱着（トレイの開閉）が検知できない状態、たとえば省電力モード時や電源ＯＦＦ時から復帰した場合、給紙口に対する判別結果の消去や無効化、あるいは記録材の再判別を行うことが望ましい。

本発明による記録材判別装置の概略構成を示す図である。記録材の表面画像例と、本発明による記録材判別装置内の画像読み取り部から読み取った記録材表面からの反射画像をディジタル処理した画像例を示す図である。本発明による記録材判別装置内の画像読み取り部から読み取った記録材の透過光画像をディジタル処理した画像例を示す図である。坪量と透過光量の関係を示す図である。本発明による記録材判別装置内のセンサとしてのＣＭＯＳエリア・センサとインターフェースする制御回路のブロックを示す図である。本発明によるセンサとしてのＣ−ＭＯＳセンサ回路のブロックを示す図である。本発明による記録材表面の凹凸量表現値Ａを算出する第１の算出方法を説明するための図である。本発明による記録材表面の凹凸量表現値Ｂを算出する第２の算出方法を説明するための図である。本発明による記録材判別装置を組み込んだ本発明による画像形成装置における記録材判別に係わる制御フローを示す図である。本発明の記録材判別装置を組み込んだ画像形成装置を示す図である。本発明の第４の実施形態に係わる画像形成装置を示す図である。

符号の説明

１２３画像読取センサ
１１１０ＣＭＯＳエリア・センサ
１１１１反射光用ＬＥＤ
１１１２透過光用ＬＥＤ
１１１３結像レンズ
１１１４記録材
４０ラフ紙の記録材Ａの表面拡大画像
４１普通紙の記録材Ｂの表面拡大画像
４２光沢紙（以下グロス紙と呼ぶ）の記録材Ｃの表面拡大画像
４３符号４０のディジタル処理画像
４４符号４１のディジタル処理画像
４５符号４２のディジタル処理画像
５０１判断部
５０２制御回路
５０３Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号
５０４インターフェース制御回路
５０５演算回路
５０６記録材表面の凹凸量表現値ＡがセットされるレジスタＡ
５０７記録材表面の凹凸量表現値Ｂ（総エッジ数）がセットされるレジスタＢ
５０８制御レジスタ
６０１ＣＭＯＳセンサ部分
６０２、６０３垂直方向シフト・レジスタ
６０４出力バッファ
６０５水平方向シフト・レジスタ
６０６システム・クロック
６０７タイミング・ジェネレータ
６０８Ａ／Ｄコンバータ
６０９出力インターフェース回路
６１０Ｓｌ＿ｏｕｔ信号
６１１制御回路
６１２Ｓｌ＿ｉｎ信号
６１３Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号
７０、８０記録材の表面の画像をディジタル処理した画像
８１画像８０の画像から平均値を求め、この平均値をしきい値として２値化した結果を表す画像

Claims

記録材を給紙する給紙手段と、
記録材の表面からの反射光を読み取り、かつ、記録材を透過した透過光を読み取る読取手段と、
前記読取手段によって読み取った前記反射光を用いて該記録材の第１の属性を検出し、前記読取手段によって読み取った前記透過光を用いて該記録材の第２の属性を検出して、検出した前記第１の属性と前記第２の属性とに基づいて前記記録材の種類を判別する判別手段と、を備え、
前記判別手段は、
前記給紙手段によって給紙され、画像が形成される前に一時停止した記録材について、前記読取手段によって読み取った前記反射光及び前記透過光を用いて、前記記録材の種類を判別し、
一時停止した記録材の搬送を再開して、搬送が再開されて搬送中の該記録材について、再度、前記読取手段によって前記反射光と前記透過光を読み取り、読み取った結果を用いて前記判別手段によって判別した記録材の種類と、記録材を一時停止した際に前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類が異なる場合、搬送中の記録材について前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類を該記録材の種類として判別する
ことを特徴とする画像形成装置。
記録材を給紙する給紙手段と、
記録材の表面からの反射光を読み取り、かつ、記録材を透過した透過光を読み取る読取手段と、
前記読取手段によって読み取った前記反射光を用いて該記録材の第１の属性を検出し、前記読取手段によって読み取った前記透過光を用いて該記録材の第２の属性を検出して、検出した前記第１の属性と前記第２の属性とに基づいて前記記録材の種類を判別する判別手段と、を備え、
前記判別手段は、
前記給紙手段によって給紙され、画像が形成される前に一時停止した記録材について前記読取手段によって読み取った前記反射光及び前記透過光を用いて、前前記記録材の種類を判別し、
一時停止した記録材の搬送を再開して、搬送が再開されて搬送中の該記録材について、再度、前記読取手段によって前記透過光を読み取り、読み取った結果を用いて前記判別手段によって判別した記録材の種類と、記録材を一時停止した際に前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類が異なる場合、搬送中の記録材について前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類を該記録材の種類として判別することを特徴とする画像形成装置。
前記読取手段は、記録材の表面からの前記反射光を記録材表面の映像として読み取り、かつ、前記透過光の光量を読み取る手段であって、
前記判別手段は、前記映像に基づき記録材表面の凹凸状態を検出し、前記透過光の光量に基づき記録材の厚みを検出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
記録材を一時停止した際に前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類に基づいて、記録材に画像を形成する際の画像形成条件を設定する設定手段を備え、
前記設定手段は、搬送中の記録材について前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類と、記録材を一時停止した際に前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類が異なる場合は、前記給紙手段によって次に給紙される記録材に対する前記画像形成条件を、搬送中の記録材について前記読取手段によって読み取った結果を用いて判別した記録材の種類に基づいて設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
記録材に画像を形成するための手段として、像担持体と、前記像担持体に潜像を形成する露光手段と、前記像担持体上の潜像を現像剤像として可視化する現像手段と、記録材に前記現像剤像を転写する転写手段と、前記転写手段によって記録材に転写された前記現像剤像を記録材に定着する定着手段を備え、
前記設定手段は、前記画像形成条件として、前記露光手段、前記現像手段、前記転写手段、前記定着手段のうちの少なくとも一つの動作条件を設定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。