JP4861442B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、レーザプリンタ、インクジェットプリンタ等の画像形成装置、特に撮像素子により記録紙の紙種判別を行う機能を有した画像形成装置に関するものである。

従来、この種の画像形成装置に用いられる記録紙の種類は、その厚み、坪量、表面性、材質等において多種多様であり、このような多種多様の記録紙を同一のプロセス条件で画像形成を行った場合、ある種の記録紙では良好な画像が出力されるものの、別の種類の記録紙では良好な画像が得られないという問題がある。

特に記録紙の表面性においては、滑らかな表面の記録紙と凹凸の大きい記録紙（ラフ紙）とでは出力画像が最良となるプロセス条件（例えば熱定着方式を用いた電子写真装置の定着温度等）が大きく異なるため、同一プロセス条件で出力した場合には大きな画質の差が生じる。

そのため、例えば特許文献１のように、記録紙の表面画像をＣＣＤ等の撮像素子にて読み込み、その映像を基に所定のアルゴリズムによって記録紙の表面性を検出し、その検出結果に応じてプロセス条件を自動調整することが提案されている。

特開平１１−２７１０３７号公報

しかしながら、上記のような従来の画像形成装置にあっては、次のような問題点があった。

すなわち、上記特許文献１のように撮像素子を搬送路上に配設する構成では、記録紙の搬送中に表面画像を読み取るため、読み取り画像にブレの生じない良好な画像を得るには撮像素子のシャッター速度を速くする必要があり、より高性能で高価な撮像素子を用いることが必要になるとともに、シャッター速度を速くすることにより記録紙の表面に照射する光量を増加させる必要が生じ、結果としてコスト的にユーザに負担を強いることとなる。

また、撮像素子を給紙部に配設する構成では、複数の給紙部を有する画像形成装置の場合においては特定の給紙部の記録紙しか紙種を検知することができなくなる不便が生じるか、もしくは給紙部の数だけ撮像素子を設ける必要が生じ、この場合もコスト的にユーザに負担を強いることとなる。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、撮像素子を用いて紙種判別を行う画像形成装置において、撮像素子のシャッター時間を長くしてもブレがなく、精度の良い画像が読み取り可能な画像形成装置を提供することを目的としている。

また、撮像素子を用いて紙種判別を行う画像形成装置において、複数の給紙部を有する場合においても、より安価に紙種判別を行うことが可能な画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明に係る画像形成装置、次のように構成したものである。

（１）記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
画像が担持される像担持体と、
前記像担持体上の画像を転写位置で記録材に転写する転写手段と、
搬送される記録材を前記像担持体上の画像に同期させるために、前記転写位置よりも記録材搬送方向の上流側で記録材を停止する停止手段と、
前記停止手段により停止された、画像が形成される前の記録材の表面を映像として読み取る読取手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
（２）前記読取手段で読み取られた映像は複数画素からなることを特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。
（３）前記複数画素の濃度情報に基づいて記録材の種類を判定することを特徴とする前記（２）に記載の画像形成装置。
（４）前記読取手段により読み取った映像に基づいて画像形成条件を制御することを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（５）記録材に転写された画像を記録材に定着させる定着手段を備え、
前記画像形成条件は、前記定着手段の定着条件であることを特徴とする前記（４）に記載の画像形成装置。
（６）記録材を供給する供給手段を複数備え、
前記読取手段は、複数の供給手段の夫々から前記転写位置への複数の搬送路が合流する位置より記録材搬送方向の下流側において前記停止手段により停止された記録材の表面を映像として読み取ることを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（７）前記読取手段により記録材の表面を映像として読み取った後、前記停止手段により停止された記録材を搬送し、搬送される記録材に前記転写位置で画像を転写することを特徴とする前記（１）乃至（６）のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（８）前記読取手段は、記録材の表面に光を照射する照射手段と、前記照射手段から照射されて記録材の表面で反射された光を受光する受光手段を有することを特徴とする前記（１）乃至（７）のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（９）前記受光手段は、記録材の表面で反射された光を複数画素からなる映像として読み取る撮像素子であることを特徴とする前記（８）に記載の画像形成装置。

以上説明したように、本発明によれば、撮像素子を用いて紙種判別を行う画像形成装置において、撮像素子のシャッター時間を長くしてもブレがなく、精度の良い画像が読み取り可能になる。

また、複数の給紙部を有する場合においても、より安価に紙種判別を行うことが可能になる。

本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面図 実施例の映像読取センサの構造を示す説明図 記録紙の表面とデジタル処理例の関係を示す図 実施例１の動作を示すフローチャート 実施例２の動作を示すフローチャート

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

まず、本発明の第１の実施例を説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面図であり、ここでは外部装置であるホストコンピュータ２００と接続された電子写真方式のカラーレーザプリンタ（以下プリンタと記す）１００の構成を模式的に示している。

プリンタ１００は、第１の給紙部であり記録紙Ｐを収納するデッキ１０１を有し、また本体内部に、デッキ１０１内の記録紙Ｐの有無を検知するデッキ紙有無センサ１０２、デッキ１０１から記録紙Ｐを繰り出すピックアップローラ１０３、ピックアップローラ１０３によって繰り出された記録紙Ｐを搬送するデッキ給紙ローラ１０４、デッキ給紙ローラ１０４と対をなし記録紙Ｐの重送を防止するためのリタードローラ１０５が設けられている。

１８０は第２の給紙部である記録紙トレーであり、このトレー１８０上の記録紙Ｐを繰り出すトレー給紙ローラ１８１が設けられている。そして、上記デッキ給紙ローラ１０４とこのトレー給紙ローラ１８１の下流には、後述する映像読取センサ１０６が設けられている。

上記映像読取センサ１０６は、デッキ給紙ローラ１０４によってデッキ１０１から給紙搬送される記録紙Ｐ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、記録紙Ｐのある特定エリアの映像を検出するようになっている。ここで、映像読取センサ１０６による映像検出特定エリア位置と後述するレジストローラ対１０７間の距離は、プリンタ１００で取り扱う各種記録紙サイズの搬送方向の最小長さより短く設定されている。

また、映像読取センサ１０６の下流には記録紙Ｐを同期搬送するレジストローラ対１０７と、このレジストローラ対１０７への記録紙Ｐの搬送状態を検知するレジ前センサ１０８が配設されている。更に、レジストローラ対１０７の下流には中間転写ベルト（以下ＩＴＢと記す）１０９が配設されている。

そして、上記ＩＴＢ１０９上には、４色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢ）分のプロセスカートリッジ１１０、１１１、１１２、１１３とスキャナユニット１１４、１１５、１１６、１１７からなる画像形成部によって形成されたトナー画像が１次転写ローラ１１８、１１９、１２０、１２１によって順次重ね合わされていく。これにより、カラー画像が形成され、このカラー画像は更に２次転写ローラ１２２によって記録紙Ｐ上に転写されて搬送される。

上記２次転写ローラ１２２の下流には、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着するために内部に加熱用のヒータ１２３を備えた定着ローラ１２４と加圧ローラ１２５対、定着ローラ１２４からの記録紙Ｐを搬送するための定着排紙ローラ対１２６、定着部からの搬送状態を検知する定着排紙センサ１２７、定着部からの記録紙Ｐを搬送するための搬送ローラ対１２８、排紙部の記録紙Ｐの搬送状態を検知する排紙センサ１２９、及び記録紙Ｐを排紙する排紙ローラ対１３０が配設されている。

また、上記各スキャナユニット１１４、１１５、１１６、１１７は、図示していないが、後述するビデオコントローラ１３１から送出される各画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット、各レーザユニットからのレーザ光を各感光ドラム１３２、１３３、１３４、１３５上に走査するためのポリゴンミラー、スキャナモータ、及び結像レンズ群より構成されている。

そして、上記各プロセスカートリッジ１１０、１１１、１１２、１１３は、周知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム１３２、１３３、１３４、１３５と、不図示の帯電ローラ及び現像ローラを具備しており、プリンタ１００に対して着脱可能に構成されている。

また、上記ビデオコントローラ１３１は、外部装置であるパーソナルコンピュータ２００等から送出される画像データを受け取ると、上記画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。

１３７はプリンタ１００の制御部であるＤＣコントローラであり、ＲＡＭ１３８ａ、ＲＯＭ１３８ｂ、タイマ１３８ｃ、デジタル入出力ポート１３８ｄ等を具備したＭＰＵ（マイクロコンピュータ）１３８、及び各種入出力制御回路（図示せず）等で構成されている。

１３９はメインモータであり、不図示の駆動伝達系を介してＩＴＢ１０９や感光ドラム１３２、１３３、１３４、１３５、定着ローラ１２４等の各搬送系ローラを回転駆動させるとともに、クラッチ１４０を介してレジストローラ対１０７を回転駆動させている。また、１４１はステッピングモータであり、ピックアップローラ１０３とデッキ排紙ローラ１０４を回転駆動させている。

次に、図２を用いて映像読取センサ１０６の構造について説明する。この映像読取センサ１０６は、同図に示すように、光照射手段たるＬＥＤ３、読取手段たるＣＭＯＳセンサ４、結像レンズたるレンズ５、６等を有している。そして、ＬＥＤ３を光源とする光は、レンズ５を介し、記録紙搬送ガイド１表面、あるいは記録紙搬送ガイド（記録紙搬送路）１上の記録紙Ｐの表面に対し照射される。

また、記録紙Ｐからの反射光は、レンズ６を介して集光され、ＣＭＯＳセンサ４に結像される。これによって、記録紙搬送ガイド１あるいは記録紙Ｐの表面映像を読み取る。本実施例では、ＬＥＤ３は、ＬＥＤ光が記録紙Ｐの表面に対して図２に示すように所定の角度を持って斜めより照射させるよう配置されている。

図３は上記映像読取センサ１０６のＣＭＯＳセンサ４によって読み取られた記録紙Ｐの表面と、ＣＭＯＳセンサ４からの出力を８×８ピクセルにデジタル処理した例との関係を示す図である。上記デジタル処理は、ＣＭＯＳセンサ４からのアナログ出力を変換手段たるＡ／Ｄ変換器（図示せず）によって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３の（ａ）は表面の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、（ｂ）は一般に使用されている所謂普通紙である記録紙Ｂの表面拡大映像、（ｃ）は紙の繊維の圧縮が十分になされているグロス紙である記録紙Ｃの表面拡大映像をそれぞれ示している。そして、ＣＭＯＳセンサ４に読み込まれたこれらの映像がデジタル処理されて、同図の（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示す映像となる。

このように、記録紙の種類によって表面の映像は異なる。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。したがって、上述のように、ＣＭＯＳセンサ４で記録紙表面を読み込まれてデジタル処理された映像は、記録紙の紙繊維の表面状態によって判別が可能となる。

そして、例えば図３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にして定着ローラ１２４の温調制御を行う。

次に、図４のフローチャートを用いて読取タイミング制御手段たるＤＣコントローラ１３７に備えられたＭＰＵ１３８による本実施例の制御動作について説明する。

先ず、Ｓ１０１で画像形成動作開始であるかを判断し、画像形成動作開始の場合には、Ｓ１０２で記録紙Ｐが画像形成動作時に伴うレジストローラ対１０７によるレジスト調整での記録紙レジストローラ前待機（以下レジ前待機と記す）状態となるまで待つ。そして、レジ前待機状態となると、Ｓ１０３でＬＥＤ３を点灯させ、Ｓ１０４でＣＭＯＳセンサ４により記録紙Ｐの映像を読み込む。

次に、Ｓ１０５でＬＥＤ３３を消灯させた後、Ｓ１０６で再度記録紙Ｐがレジ前待機中であることをＳ１０６で判断する。これは、画像読み込み中に記録紙Ｐが搬送状態となって良好な映像の読み込みができなかった場合（読取画像のブレ等）に、再度映像の読み込みを行うためである。そして、Ｓ１０６でレジ前待機状態であった場合には、Ｓ１０７で後述の映像比較演算を行い、Ｓ１０８でその映像比較演算結果に基づいて紙種を判定する。

ここで、上記の映像比較演算の方法について説明する。この映像比較演算においては、記録紙表面の複数箇所の映像を読み込んだ結果から、最大濃度のピクセルＤｍａｘと最低濃度のピクセルＤｍｉｎを導く。そして、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がさ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、記録紙の紙種を判定することができる。

なお、上述の映像比較演算は、ＣＭＯＳセンサ４からの映像のサンプリング処理、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、デジタルシグナルプロセッサを用いることが望ましい。

このように、本実施例では、ＣＭＯＳセンサ４やＣＣＤセンサなどの撮像素子を用いて紙種判別を行う画像形成装置において、ＬＥＤ３及びＣＭＯＳセンサ４を記録紙搬送ガイド１上に配設するとともに、ＣＭＯＳセンサ４による記録紙表面画像の読み取り動作を記録紙Ｐの停止時に行っているので、撮像素子のシャッター時間を長くしてもブレがなく、精度の良い画像が読み取り可能になる。

また、複数の給紙部を有する場合においても、ＬＥＤ３及びＣＭＯＳセンサ４を各給紙部からの記録紙搬送路の合流点より下流側に配設することにより、より安価に紙種判別を行うことが可能になる。

次に、本発明の第２の実施例を説明する。なお、図１〜図４に示す第１の実施例と同様の構成に関しては、同一符号を付して、その説明を省略する。

図５は本実施例に係る読取タイミング制御手段たるＤＣコントローラ１３７に備えられたＭＰＵ１３８による制御動作を示すフローチャートである。

実施例１と異なるのは、画像読み込み動作を、画像形成動作が開始されてレジ前待機状態で記録紙Ｐが停止されるまで待つのではなく、Ｓ２０１で記録紙Ｐを給紙する給紙部が確定された時点で、Ｓ２０２で記録紙Ｐの給紙を行い、Ｓ２０３で記録紙Ｐをレジ前待機位置に搬送し、Ｓ２０４でレジ前待機状態とさせて、Ｓ１０３のＬＥＤ点灯からＳ１０８の紙種判定までの一連の動作を行う点である。

この制御により、記録紙Ｐをレジ前で待機させる時間をより長く設けることが可能になることから、画像読み込み時にレジ前で記録紙Ｐを強制的に停止させることが可能となる。

このように、本実施例では、ＬＥＤ３及びＣＭＯＳセンサ４を記録紙搬送ガイド１上に配設するとともに、ＣＭＯＳセンサ４による記録紙表面画像の読み取り動作時には記録紙Ｐの搬送を停止させており、上述の実施例と同様の作用効果が得られる。

なお、上記の処理の後に、記録紙Ｐがレジ前待機状態から通常の画像形成動作を行うことが可能であることは言うまでもないため、ここでは説明を省略する。

１ 記録紙搬送ガイド
３ ＬＥＤ（光照射手段）
４ ＣＭＯＳセンサ（読取手段）
５ レンズ
６ レンズ
１００ カラーレーザプリンタ（画像形成装置）
１０１ デッキ
１０６ 映像読取センサ
１０７ レジストローラ対（搬送手段）
１０９ 中間転写ベルト
１１４ スキャナユニット（画像形成手段）
１１５ スキャナユニット（画像形成手段）
１１６ スキャナユニット（画像形成手段）
１１７ スキャナユニット（画像形成手段）
１１８ １次帯電ローラ
１１９ １次帯電ローラ
１２０ １次帯電ローラ
１２１ １次帯電ローラ
１２２ ２次帯電ローラ（転写手段）
１２４ 定着ローラ（定着手段）
１３１ ビデオコントローラ
１３２ 感光ドラム
１３３ 感光ドラム
１３４ 感光ドラム
１３５ 感光ドラム
１３７ ＤＣコントローラ
１３８ ＭＰＵ
１４１ 給紙モータ
１８０ 記録紙トレー
２００ ホストコンピュータ
Ｐ 記録紙

Claims (9)

1. 記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
   画像が担持される像担持体と、
   前記像担持体上の画像を転写位置で記録材に転写する転写手段と、
   搬送される記録材を前記像担持体上の画像に同期させるために、前記転写位置よりも記録材搬送方向の上流側で記録材を停止する停止手段と、
   前記停止手段により停止された、画像が形成される前の記録材の表面を映像として読み取る読取手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記読取手段で読み取られた映像は複数画素からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記複数画素の濃度情報に基づいて記録材の種類を判定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記読取手段により読み取った映像に基づいて画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 記録材に転写された画像を記録材に定着させる定着手段を備え、
   前記画像形成条件は、前記定着手段の定着条件であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 記録材を供給する供給手段を複数備え、
   前記読取手段は、複数の供給手段の夫々から前記転写位置への複数の搬送路が合流する位置より記録材搬送方向の下流側において前記停止手段により停止された記録材の表面を映像として読み取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。
7. 前記読取手段により記録材の表面を映像として読み取った後、前記停止手段により停止された記録材を搬送し、搬送される記録材に前記転写位置で画像を転写することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記読取手段は、記録材の表面に光を照射する照射手段と、前記照射手段から照射されて記録材の表面で反射された光を受光する受光手段を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記受光手段は、記録材の表面で反射された光を複数画素からなる映像として読み取る撮像素子であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

Images