JP5197311B2

JP5197311B2 - 記録材判別装置及びそれを用いた画像形成装置

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Publication number: JP5197311B2
Application number: JP2008288705A
Authority: JP
Inventors: 俊一海老原; 功石田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2028-11-11
Also published as: JP2010117417A

Description

本発明は、記録材に光を照射し記録材表面で反射する光を撮像することで記録材の表面粗さ情報を、記録材を透過する光を撮像することで記録材の厚み情報もしくは坪量情報を検知する記録材判別装置およびそれを用いた画像形成装置に関するものである。

複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置は、潜像を担持する潜像担持体と、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を有している。所定方向に搬送される記録材に、現像装置による現像剤像を所定の転写条件にて転写する転写手段と、転写手段によって現像剤像の転写を受けた記録材を所定の定着条件にて加熱及び加圧する。これにより現像剤像を記録材に定着させる定着装置を備えている。

従来の画像形成装置においては、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紙のサイズや種類（以下、紙種ともいう）がユーザによって設定される。その設定に応じて、転写条件（例えば転写バイアスや転写時の記録紙の搬送速度）や定着条件（例えば、定着温度や定着時の記録紙の搬送速度）が設定されるよう制御されている。

また、近年では画像形成装置内部に記録材を判別するセンサを用いて記録材の種類を判別し、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。

具体的には、特許文献１においては、記録材の表面に斜めから光を照射し、表面の凹凸に応じて生じる反射光の陰影をCMOSセンサによって撮像することで表面平滑度を検出して記録材の種類を判別している。また、特許文献２においては、記録材を判別するセンサに対向する位置に発光源を設け、記録材を透過した透過光量を検出することにより厚さもしくは坪量を判別している。さらに、特許文献３においては、記録材に超音波を照射して記録材からの反射率や透過率を検出することにより、表面性や厚さ・坪量を判別するようになっている。
特開２００２−１８２５１８号公報特開２００１−１３９１８９号公報特開２００４−２１９８５６号公報

記録材の表面平滑度および厚み，坪量の２つの検出を行った結果から記録材の種類を判別する場合には、記録材の反射光をイメージセンサによって撮像する手法と、同じイメージセンサを用いて透過光量を検出する手法を組み合わせることが考えられる。このような組合せが、記録材判別装置のコスト、サイズの面で最も有利である。

しかしながら、単に前述２つの手法を組み合わせた場合には、表面平滑度の判別と、厚みもしくは坪量の判別に同一のイメージセンサを用いるため、同時にこれら２つの特性を判別することはできない。つまり、どちらか一方の測定（例えば表面平滑度）を行った後に、改めてもう一方（例えば厚み・坪量）の測定を行う必要があり、判別の遅延を招く結果となる。

特に、記録材の種類判別を精度良く行うためには、記録材表面のなるべく広いエリアの
表面像や透過光像を得ることが望ましい。しかし、イメージセンサとしてラインセンサを用いた場合、記録材を移動させながらの撮像を表面像撮像と透過光撮像の２回繰り返すこととなる。このため撮像に要する時間が長くなってしまい、スループットの低下を招く結果となってしまう。

また、このような記録材判別装置に対しては、判別精度をより向上させて記録材の誤判別率を低減させる要求が強まっている。

しかしながら、記録材の種類を精度良く判別するためには、記録材の表面や坪量（厚み）の情報を得るだけでは充分とは言えず、例えば記録材裏面の平滑度情報を得ることなども重要である。ところが、記録材裏面の平滑度に対する情報を得るためには、記録材の裏面側にも表面側と同じような撮像手段が必要となり、コストアップの要因となってしまう。

本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであり、撮像手段によって記録材表面の撮像と透過光量の検出を同時に行うことにより短時間で記録材の種類を判別することを可能とし、更に同一エリアの表面の反射光像と透過光像を得ることで、より精度良く記録材の種類を判別することが可能な記録材判別装置およびそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の記録材判別装置は、記録材の一方の面に光を照射する第１の光照射手段と、記録材の他方の面に前記第１の光照射手段とは異なる波長の光を照射する第２の光照射手段と、前記第１の光照射手段により照射され前記記録材の一方の面からの反射光と、前記第２の光照射手段により照射され前記記録材の他方の面から一方の面に透過する透過光を結像する結像手段と、該結像手段により結像された反射光像及び透過光像を電気信号に変換して出力する撮像手段と、前記結像手段と撮像手段の間に設けられ、前記第１の光照射手段と第２の光照射手段からの各照射光の透過特性が異なる２つのフィルタ部材を並列配置してなるフィルタリング手段を備え、前記２つのフィルタ部材の一方の第１のフィルタ部材は、前記第１の光照射手段からの光に対する透過率が前記第２の光照射手段からの光に対する透過率より高く、もう一方の第２のフィルタ部材は、前記第２の光照射手段からの光に対する透過率が前記第１の光照射手段からの光に対する透過率よりも高くなっていることを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、上記記録材判別装置を用いて記録材を判別し、その判別結果に応じて制御動作されることを特徴とする。

本発明によれば、第１の光照射手段と第２の光照射手段からの各照射光の透過特性が異なる２つのフィルタ部材を並列配置したので、記録材の一方の面の反射光と透過光を区別して撮像手段に結像することができる。

したがって、一つの撮像手段によって、記録材の表面の撮像と透過光の撮像を同時に行うことができる。その結果、記録材の種類を判別する時間を短縮させることが可能な記録材判別装置を提供することが可能となる。さらに、この記録材判別装置を使用することで、スループットの低下を招くことなく記録材の種類に合った最適な転写条件あるいは定着条件を設定することの可能な画像形成装置を提供することができる。

特に、記録材の同一エリアの表面粗さ像と透過光像を得ることができるので、より精度良く記録材の種類を判別することが可能となる。

以下に、図面に沿って、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<実施の形態１>
本発明の記録材判別装置は、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。

まず、図１を用いて本実施の形態で用いた画像形成装置の画像形成部の動作を説明する。
画像形成部は、給紙部１５、ＣＭＹＫ各色のステーション毎の感光体（以下感光ドラムという）１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備えている。また、一次帯電手段としての帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、露光光スキャナ部１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、現像手段としての現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋを有している。さらに、中間転写ベルト２４、中間転写ベルトを駆動する駆動ローラ２３を有している。また、張架ローラ１３、一次転写ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、二次転写ローラ２５、二次転写対向ローラ２６、および定着部２１、さらにこれらを制御動作させる制御部１０を備えた構成となっている。

感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成し、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するものである。駆動モータは感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを、画像形成動作に応じて時計周り方向に回転させる。

制御部１０が画像信号を受け取ると、記録材Ｐは、給紙カセット１５等から給紙ローラ１７、１８によって画像形成装置内に送り出される。そして、後述の画像形成動作と記録材Ｐの搬送との同期をとるためのローラ状同期回転体、即ち、搬送（レジスト）ローラ１９ａ、及び搬送（レジスト）対向ローラ１９ｂに一旦挟持され、停止して待機する。
一方、制御部１０は、受け取った画像信号に応じて、露光光スキャナ部１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋによって、一定電位に帯電された感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に静電潜像を形成する。感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面は、あらかじめ帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの作用により一定電位に帯電されている。

現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋは前記静電潜像を可視化する手段であり、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像を行う。各現像器には、スリーブ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが設けられており、前記静電潜像を可視可するための現像バイアスが印加されている。
このように、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に形成された前記静電潜像は、現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋの作用により単色トナー像として現像される。

各々の感光体１・帯電ローラ２・現像器８は一体構成となっており、画像形成装置本体から脱着可能なトナーカートリッジ３１の形態で取り付けられている。

中間転写ベルト２４は、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに接触しており、カラー画像形成時に反時計周り方向に感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの回転と同期して回転する。現像された単色トナー像は一次転写ローラ４に印加された一次転写バイアスの作用により順次転写され、中間転写ベルト２４上で多色トナー像となる。

その後、中間転写ベルト２４上に形成された多色トナー像は二次転写ローラ２５とで形成される二次転写ニップ部に搬送される。これと同時に、搬送ローラ対１９ａｂに挟持された状態で待機していた記録材Ｐが搬送ローラ対１９ａｂの作用により中間転写ベルト上
の他色トナー像と同期を取りながら二次転写ニップ部に搬送される。中間転写ベルト２４上の多色トナー像が、二次転写ローラ２５に印加された二次転写バイアスの作用により一括転写される。

定着部２１は、記録材Ｐを搬送させながら、転写された多色トナー像を溶融定着させるものである。定着部２１は、図１に示すように、記録材Ｐを加熱する定着ローラ２１ａと記録材Ｐを定着ローラ２１ａに圧接させるための加圧ローラ２１ｂを備えている。

定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂは中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ２１ａｈ、２１ｂｈが内蔵されている。
多色トナー像を保持した記録材Ｐは定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂにより搬送されるとともに、熱および圧力を加えられ、トナーが表面に定着される。

トナー像定着後の記録材Ｐは、排出ローラ２０によって排紙トレイ１６に排出され画像形成動作を終了する。

クリーニング手段２８は、中間転写ベルト２４上に転写残として残ったトナーをクリーニングするものであり、ここで回収された転写残トナーは廃トナーとしてクリーナ容器２９に蓄えられる。

このような一連の画像形成動作は画像形成装置内に設けられた制御部１０によって制御動作される。

図１の画像形成装置において、本発明の記録材判別装置４０は搬送ローラ対１９ａｂ手前の記録材判別部に設置されており、給紙カセット１５等から搬送された記録材Ｐの表面平滑性を反映した情報を検出することが可能である。記録材判別装置４０による検出は、記録材Ｐが給紙カセット１５等から画像形成装置内に送り出され、搬送（レジスト）ローラ対１９ａｂに挟持されて停止している間に行われる。

制御部１０は記録材判別装置４０から送られてくる検出情報をもとに、最適な転写バイアス・定着温度を設定して画像形成装置を制御動作させる。

次に、本願発明の一実施形態による記録材判別装置４０について説明する。
図２は記録材判別装置４０の概略構成を示す断面模式図である。
本記録材判別装置４０は、第１の光照射手段である照射用ＬＥＤ４２１、第２の光照射手段である照射用ＬＥＤ４２２、撮像手段であるＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａ及び結像手段である結像レンズ４４Ａを備えている。さらに、フィルタリング手段を構成するフィルタリング部４５Ａおよび駆動・演算部４１を備えている。

照射用ＬＥＤ４２１を光源とする光は、図３のような波長特性を持った青色光であり、記録材Ｐの表面に向けて照射される。青色の照射用ＬＥＤ４２１は紙面から４５度の角度をもって光を照射させるよう配置されており、記録材Ｐの表面に凹凸に応じた陰影を持つ反射光を生じさせる。この反射光は、結像レンズ４４Ａを介し集光され、このうちフィルタリング部４５Ａを透過した波長成分がＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａに反射光像として結像する。
ＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａは、結像した各エリア毎に反射光量に応じて変化する電気信号として映像電圧信号を出力する。駆動・演算部４１は、ＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａの出力する映像電圧出力信号を受け取るとこれをＡ−Ｄ変換し、変換後の２５６階調のデジタル信号を制御部１０へ出力する。

一方、照射用ＬＥＤ４２２を光源とする光は、図４のような波長特性を持った赤色光であり、青色の照射用ＬＥＤ４２１が照射した面とは反対側の面に向けて照射される。赤色の照射用ＬＥＤ４２２は、紙面の法線方向から光を照射させるよう配置されており、記録材Ｐの厚みもしくは坪量に応じた減衰量で光が透過する。この透過光も結像レンズ４４Ａを介し集光され、フィルタリング部４５Ａを透過した波長成分がＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａに透過光像として結像され、透過光量に応じて変化する電気信号としての映像電圧信号を出力する。そして、同様の作用で、駆動・演算部４１は、映像電圧信号を２５６階調のデジタル信号に変換し、制御部１０へ出力する。

本実施の形態において、ＣＭＯＳエリアセンサ４３Ａの有効画素サイズは、縦１．５ｍｍ×横１．５ｍｍで６００ｄｐｉの解像度である。レンズ４４Ａとの組み合わせで記録材表面における縦３．０ｍｍ×横３．０ｍｍのエリアを３００ｄｐｉの解像度で撮像する構成となっている。

また、フィルタリング部４５Ａは、互いに透過率特性の異なる２種類のフィルタ部材から成る。これらフィルタ部材は、公知の樹脂に、着色材料として、有機顔料、無機顔料、染料等のうち所望の吸収特性を持つものを単体もしくは、これらのうちのいくつかの混合物として配合することによって得られる。公知の樹脂は、例えば、メタクリル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂（ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂）、エポキシ系樹脂を有する。さらに、ウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン共重体樹脂等も含まれる。特に、耐久性を含む透過率の安定性を勘案すると、有機顔料が着色材料として最も好ましい。上記有機顔料としては、溶性アゾ系、不溶性アゾ系、縮合アゾ系等のアゾ系顔料をはじめ、フタロシアニン系顔料が適用可能である。そしてインジゴ系，アントラキノン系，ペリレン系，ペリノン系，ジオキサジン系，キナクリドン系，イソインドリノン系，フタロン系，メチン・アゾメチン系、その他金属錯体系を含む縮合多環系顔料が用いられる。あるいは、これらのうちのいくつかの混合物が用いられる。

この他に、たとえば、ガラス基板に誘電体膜と金属膜をコートし、光の干渉作用を利用することで任意の波長を取り出すことのできる干渉フィルタを用いるなどしても良い。

本実施形態においては、透過率特性をもった第１、第２のフィルタ部材として、図５および図６のような、青、赤２種類のフィルタ部材４５Ｂ、４５Ｒが、図７に示すように並列配置されている。

以上のような構成の記録材判別装置の動作にあたっては、照射用ＬＥＤ４２１および４４２を同時発光させ、前述の一連の動作によってデジタル信号を得る。このデジタル信号を明度情報として画像化すると図８のようになる。

図８（ａ）は表面の平滑な厚紙（坪量２２０ｇ／ｍ^２）の像、図８（ｂ）は表面の粗い薄紙（坪量６０ｇ／ｍ^２）の表面の像である。図８（ａ）（ｂ）ともにＲ１の部分が、第２のフィルタ部材である赤色のフィルタ部材４５Ｒを配置した部分に、Ｂ２の部分が、青色のフィルタ部材４５Ｂを配置した部分に相当する。

フィルタリング部４５Ａの赤色のフィルタ部材４５Ｒでは、記録材表面で反射した青色光は吸収され、記録材Ｐを透過した赤色光のみが透過される。このような構成とすることで、赤色領域Ｒ１の部分は記録材Ｐの坪量もしくは厚さを反映した画像情報となり、坪量が大きいほど（もしくは厚みが厚いほど）明度の低い画像となる。画像の階調は、坪量がおおよそ５０〜２５０ｇ／ｃｍ^２程度の記録材Ｐに対する透過像の明度が０階調から２５５階調に割り振られるよう予め調整されている。制御部１０は、Ｒ１の部分の明度情報（
デジタル信号）の平均値を求めることで記録材Ｐの坪量もしくは厚みを識別する。

通常の画像形成装置に使用される市販の記録材に対して、上記の手法にて坪量識別を行った結果を図９に示す。明度情報の平均値と記録材の坪量に良い相関関係があり、十分な識別能力を持っていることが判る。

一方、フィルタリング部４５Ａの青色のフィルタ部材４５Ｂでは、記録材Ｐを透過した赤色光は吸収され、記録材Ｐ表面で反射した青色光のみが透過される。つまり、前記青色領域Ｂ２は記録材の表面粗さを反映した画像情報となる。制御部１０は、青色領域Ｂ２の部分の明度情報（デジタル信号）を、その全平均が中間調（階調数２５６のうちの１２８階調程度）となるように全画素一律の明度補正をかける。その後、明度が最も高い５つのエリアからの信号の平均値Imaxと、明度の最も低い５つのエリアからの信号の平均値Ｉｍｉｎを算出し、それらの差分であるΔＩを求める。

例えば、表面の粗いボンド紙では反射光の陰影がはっきりしているので、ΔＩは大きくなり、表面が平滑なコート紙では反射光の陰影の差があまり無いのでΔＩは小さくなる。このように制御部１０は、ΔＩの大きさから記録材Ｐの表面粗さを識別する。

市販のボンド紙、普通紙（２種）、コート紙の表面粗さの異なる４種類の記録材に対して上記の手法にて表面粗さ識別を行った結果を、図１０に示す。ΔＩの大きさと記録材の表面粗さに良い相関関係があり、十分な識別能力を持っていることが判る。すなわち、この図１０のΔＩと記録材Ｐの表面粗さの関係をテーブルに格納し、あらかじめ不図示のメモリに記憶しておき、制御部１０は、ΔＩの結果に基づいて、メモリを参照して表面粗さ情報を読み出す。

本実施形態においては、図３，図４、および図５，図６から判るように、赤色のフィルタ部材４５Ｒの照射用ＬＥＤ４２２からの光に対する透過率は９８％以上であり、青色の照射用ＬＥＤ４２１からの光に対する透過率は５％以下である。同様に、青色のフィルタ部材４５Ｂの照射用ＬＥＤ４２１からの光の透過率は９８％以上であり、赤色の照射用ＬＥＤ４２２からの光の透過率は５％以下である。

赤色のフィルタ部材４５Ｒにおける、青色の照射用ＬＥＤ４２１からの光に対する透過率が高すぎると、坪量もしくは厚さの判別に使用する赤色領域Ｒ１の画像部分に、記録材表面で反射した青色光が充分に吸収されず入り込んでしまう。そのため、精度良く坪量もしくは厚さを判別することが困難となる。具体的には、図９の、Ａで示される９０ｇ／ｃｍ^２の普通紙の判別値と、Ｂで示される１２０ｇ／ｃｍ２の厚紙の判別値の差はおおよそ５０階調ある。
ここで、１２０ｇ／ｃｍ^２の厚紙を判別する場合を想定する。記録材表面で反射した青色光が赤色のフィルタ部材４５Ｒを２５階調分に相当する以上の光量、即ち平均光量１２８階調のうちの２０％を超える光量で透過してしまうと、明度情報の平均値がその分大きな値となってしまう。その結果、普通紙として誤判別することとなる。

同様のことは、青色のフィルタ部材４５Ｂの、赤色の照射用ＬＥＤ４２２からの光に対する透過率についても言える。例えば、図１０のＡで示される普通紙と、Ｂで示されるボンドの判別値の差は、およそ２０階調ある。一方、図８からも判るように、記録材を透過した照射用ＬＥＤ４２２の赤色の光は、記録材Ｐの漉き目ムラを反映して画素毎に光量分布を持っていることが判る。この光量差、即ち明部と暗部の差は、例えばコート紙においても５０階調程度生じることがある。ここで、Ａの普通紙を判別する場合に、記録材を透過した光が１０階調以上の分布を持って第１のフィルタ部材４５Ｂを透過するとする。つまり５０階調程度の光量ムラを持った光が２０％を超える透過率で第１のフィルタ部材４
５Ｂを透過してしまうと、表面粗さの識別値が本来の値以上に大きな値となってしまい、普通紙として誤判別することとなる。

このように、記録材Ｐを透過した赤色光が、青色のフィルタ部材４５Ｂを、記録材表面で反射した青色光が赤色の第２フィルタ部材４５Ｒを、それぞれ２０％程度透過することを考慮すると、その影響を相対的に小さく抑えるためには、赤色の第２フィルタ部材４５Ｒの赤色光透過率および青色の第１のフィルタ部材４５Ｂの青色光透過率を高く設定しておく必要がある。具体的には少なくとも８０％以上の透過率とすることが好適である。

フィルタリング部４５Ａの青色、赤色のフィルタ部材４５Ｂ,４５Ｒの組み合わせは、一方のフィルタ部材が２つの照射用ＬＥＤ光のうちの一方に対する透過率が高ければ高いほどよく、他方に対する透過率が低ければ低いほど良い。

具体的には、２つのフィルタ部材の組み合わせとして、一方の照射用ＬＥＤの光に対する透過率を少なくとも８０％以上とすると共に、他方の照射用ＬＥＤの光に対する透過率を２０％以下となるように選択することが好ましい。

このような透過率特性の組み合わせは、フィルタ部材の選択のみでなされるのではなく、照射用ＬＥＤの選択も重要な要素である。本実施例にて説明した照射用ＬＥＤ４２１，４２２の発光波長特性に限らず、一方が発する光が４００ｎｍから５００ｎｍの間に最大波長を有し、他方が発する光は６００ｎｍから７００ｎｍの間に最大波長を有する組合せとすればよい。このようにすれば、容易にフィルタ部材を選択することが可能となる。

以上説明した一連の判別動作によって識別した坪量（厚み）情報および表面粗さ情報の結果から、制御部１０は最適な二次転写バイアスおよび定着温度を算出し、算出した設定にて画像形成装置を制御動作させる。

このように、本実施例の記録材判別装置の動作においては、表面粗さの判別動作と坪量（厚み）の判別動作を同時に実行できるため、判別動作に要する記録材の搬送停止時間を最小限に抑えることが可能となる。

尚、本実施の形態１の説明では、フィルタ部材の配置をＣＭＯＳエリアセンサの受光面を２分割する形態としたが、たとえば、図１４に示されるように、ＣＭＯＳエリアセンサの１画素ごとに千鳥格子状に配置するなどしてもよい。

<実施の形態２>

次に、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施の形態２において使用する画像形成装置は、記録材判別装置４０の詳細構成および判別動作を除いては、実施の形態１にて説明したのと同じであり、図１を用いて説明したのと同様に制御動作される。

図１１（ａ）は本実施形態１における記録材判別装置４０の概略構成を示す断面模式図である。
本記録材判別装置４０は、第１の光照射手段を構成する照射用ＬＥＤ４２１と導光板４６１、第２の光照射手段を構成する照射用ＬＥＤ４２２と導光板４６２、撮像手段であるＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌを備えている。
さらに、結像手段である結像レンズアレイ４４Ｌ、フィルタリング部４５Ｌ、駆動・演算部４１を備える。
ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌおよび結像レンズアレイ４４Ｌの長手方向は、搬送方向と
直交するように設置されている。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示される記録材判別装置の照明系の概略構成を矢印Ａの方向から見た模式図である。

照射用ＬＥＤ４２１（および４２２）は、導光板４６１（および４６２）の側面部に取り付けられている。図８（ｂ）においては、照射用ＬＥＤ４２１から発せられた照射光は導光板４６１の作用により図中矢印方向へ照射され、記録材Ｐの被撮像部ＩＬを長手方向全域にわたって均一に照射する構成となっている。断面方向から見た照射光の照射方向は記録材Ｐの表面と照射方向のなす角度が４５°となるように照射用ＬＥＤ４２１および導光板４６１を設置してある。

なお、第２の照射手段である照射用ＬＥＤ４２２および導光板４６２については図示されていないが、第１の照明手段と同様の構成により、記録材Ｐ表面の法線方向から光が照射されるように設置されている。

記録材Ｐの表面からの反射光および記録材Ｐを透過した透過光は、レンズアレイ４４Ｌを介して集光され、フィルタリング部４５Ｌを透過した波長成分がＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌに結像する。ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌは、結像した各エリア毎に受光した反射光像及び透過光像の光量に応じて変化する映像電圧信号を出力する。
駆動・演算部４０ｃはＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌの出力する電気信号である映像電圧出力信号を受け取ると、これをＡ−Ｄ変換し、変換後の２５６階調デジタル信号を制御部１０へ出力する。

本実施の形態において、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌは、図１２に示される通り、受光素子列が６００ｄｐｉの解像度ピッチで２０ｍｍの幅に一次元配列したａ〜ｆの受光素子列を1列もしくは複数列並列に配置した構成となっている。この例では、６列並列に配列されている。

制御部１０は、記録材Ｐを搬送（レジスト）ローラ対１９ａｂに挟持されながら、二次転写ニップ部に搬送されるまで待機している間に、搬送方向に１０ｍｍ移動させながら上述一連の撮像動作を行う。受け取ったデジタル信号は、ａ〜ｆの各画素列毎に逐次つなぎ合わされる。これにより、記録材の縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ部のエリアについて、画素列ａ〜ｆに対応する６個分の情報を、６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉの解像度で得ることができる。

青色の照射用ＬＥＤ４２１および赤色の照射用ＬＥＤ４２２を光源とする光は、実施形態１にて説明したのと同様に、それぞれ図３、図４のような波長特性を持った青色光・赤色光である。フィルタリング部を構成する青色、赤色のフィルタ部材４５Ｂ，４５Ｒの透過率特性も、実施形態１と同じく図５、図６に示される通りである。

ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌ上に設けられたフィルタリング部は、図１２に示されるように、２つのフィルタ部材４５Ｂ,４５Ｒを画素列と同一方向に並列配置されている。このため、実施の形態１と同様の原理により、図１２に示す、ａ〜ｃの受光素子列では、坪量（厚み）を反映した画像情報が、ｄ〜ｆの受光素子列では表面粗さを反映した画像情報がそれぞれ得られる。

本実施形態においては、ａ〜ｆの受光素子列毎に得られた６個のエリア情報のうち、坪量（厚み）情報としてｅ列で得られた画像を、表面粗さ情報としてｂ列で得られた画像をそれぞれ解析することとした。

制御部１０は２つのエリア情報を実施の形態１にて説明したのと同様の手法により、表面粗さおよび坪量もしくは厚みを識別する。更に、図１３に模式図を示したように、表面粗さ情報として得たｂ列の画像から坪量（厚み）情報として得たｅ列画像のネガ画像を差し引くことで、擬似的に裏面粗さ像を得ることができる。

例えば、ｂ列の画像において周囲より明るい部分は表面が凸の部分に相当するが、同一個所の透過像も周囲より明るいのであればその部分は局所的に厚みが薄くなっている部分であり、裏面は凹部になっていることがわかる。

本実施例においては、ｂ列で得た画像とｅ列で得た画像とで記録材の搬送方向に３列分（約１３０μｍ）のズレが生じる。このため、制御部１０では、この３画素分のズレを補正した上で上述の演算により裏面粗さ像を得た。

ここで、記録材の特徴量を検出するのに差し支えない程度のズレ量であれば、上記のズレ補正は必ずしも必要でなく、両方の画像を同一エリアの像として扱っても問題ない。具体的には、通常の画像形成装置において、画質に影響を与える記録材の凹凸うねりの周波数を勘案すれば、おおよそ１００μｍ程度以内のズレ量であれば、同一エリア像として扱うことが可能である。

制御部１０は、このようにして得られた裏面粗さ像に対して、表面粗さ像に施したのと同様の操作をすることで裏面粗さを識別する。

以上のようにして求められた表面粗さ・裏面粗さ・坪量（厚み）の識別結果から、制御部１０は最適な二次転写バイアスおよび定着温度を算出し、算出した設定にて画像形成装置を制御動作させる。

以上説明した本実施例の記録材判別装置の動作においても、表面粗さの判別動作と坪量（厚み）の判別動作を同時に実行できる。特に、本実施例はラインセンサ４５Ｌを用いて、受光素子の一次元配列方向と直交する方向に記録材Ｐを移動させながら画像スキャン動作を行うため、エリアセンサ４５Ａを用いた実施の形態１よりもスキャン時間短縮の効果が大きくなる。その結果、判別動作に要する時間を最小限に抑えることが可能となる。

さらに、記録材Ｐの同一で広いエリアについて表面粗さ像と透過光像を得ることが可能となるので、それらの情報から裏面粗さ情報を得ることができ、記録材Ｐの判別精度を向上させることも可能となる。

なお、本実施形態の説明では、ＣＭＯＳラインセンサとして２０ｍｍ幅の受光素子列を複数列並列配置、この実施の形態では６列並列配置されている。フィルタリング手段を構成するフィルタ部材４５Ｂ，４５Ｒの配置を受光素子列と同一方向に２列並列配置する形態となっている。
これに限らず、ＣＭＯＳラインセンサ４５Ｌは受光素子列を１列配置したものでもよく、この場合には、青色、赤色のフィルタ部材４５Ｂ,４５Ｒを、図１５に示されるように、１画素ごとに交互配置するなどしてもよい。

また、以上説明した本発明の実施形態１および２では、表面検出における光源を赤色もしくは青色の照射用ＬＥＤとしたが、例えば白色照射用ＬＥＤに赤色や青色のフィルタを組み込んだ光源を使用してもよい。また、照射用ＬＥＤ以外に例えばキセノン管やハロゲンランプ等を用いることもできる。

光源の波長とフィルタの透過特性についても、実施形態１および２で例示した赤色と青色の組み合わせ以外に、緑色光や赤外光・紫外光などの中からフィルタ部材との組み合わせで分離可能な２つを選択すればよい。

また、撮像手段としてＣＭＯＳタイプのセンサの代わりにＣＣＤタイプのセンサを用いても良い。

また、記録材判別装置４０での判別結果に応じて、制御部１０で識別された結果は、転写バイアス・定着温度の制御にフィードバックされると説明しているが、このような制御に限定されるものではない。例えば、潜像形成や現像の各プロセスにおける各種制御パラメータや、一連の画像形成速度（プロセス速度）にフィードバックさせることも可能である。

本発明の記録材判別装置が適用可能なタンデム方式のカラー画像形成装置を示す構成図。本発明の実施の形態１に係る記録材判別装置の概略構成を示す断面模式図。青色の照射用ＬＥＤの波長特性のグラフ。赤色の照射用ＬＥＤの波長特性のグラフ。青色のフィルタ部材の透過特性のグラフ。赤色のフィルタ部材の透過特性のグラフ。図２のフィルタリング部の構成を示す斜視図。（ａ）は表面の平滑な厚紙（坪量２２０ｇ／ｍ^２）の像、（ｂ）は表面の粗い薄紙（坪量６０ｇ／ｍ^２）の表面の像。記録材に対して坪量識別を行った結果を示すグラフ。記録材に対して表面粗さ識別を行った結果を示すグラフ。（ａ）は本発明の実施の形態２に係る記録材判別装置の概略構成を示す断面模式図、（ｂ）は（ａ）に示される記録材判別装置の照明系の概略構成を矢印Ａの方向から見た模式図。図１１のフィルタ部とＣＭＯＳラインセンサの関係を示す概略斜視図。表面粗さ情報として得たｂ列の画像から坪量（厚み）情報として得たｅ列画像のネガ画像を差し引くことで擬似的に裏面粗さ像を得る方法の説明図。フィルタ部材の配置をＣＭＯＳエリアセンサの１画素ごとに千鳥格子状に配置した構成例を示す図である。ＣＭＯＳラインセンサは画素列を１列配置し、フィルタ部材を１画素ごとに交互配置した構成例を示す図である。

符号の説明

４０記録材判別装置
４１駆動・演算部
４２１照射用ＬＥＤ（青色）（第１の光照射手段）
４２２照射用ＬＥＤ（赤色）（第２の光照射手段）
４３ＡＣＭＯＳエリアセンサ（撮像手段）
４３ＬＣＭＯＳラインセンサ（撮像手段）
４４Ａ結像レンズ（結像手段）
４４Ｌ結像レンズアレイ（結像手段）
４５Ａフィルタリング部（フィルタリング手段）
４５Ｂフィルタ部材（青色）
４５Ｒフィルタ部材（赤色）
４５Ｌフィルタリング部（フィルタリング手段）
４６１、４６２導光板

Claims

記録材の一方の面に光を照射する第１の光照射手段と、
記録材の他方の面に前記第１の光照射手段とは異なる波長の光を照射する第２の光照射手段と、
前記第１の光照射手段により照射され前記記録材の一方の面からの反射光と、前記第２の光照射手段により照射され前記記録材の他方の面から一方の面に透過する透過光を結像する結像手段と、
該結像手段により結像された反射光像及び透過光像を電気信号に変換して出力する撮像手段と、
前記結像手段と撮像手段の間に設けられ、前記第１の光照射手段の照射光と第２の光照射手段の照射光の透過特性が異なる第１のフィルタ部材と第２のフィルタ部材を並列配置してなるフィルタリング手段を備え、
前記第１のフィルタ部材は、前記第１の光照射手段からの光に対する透過率が前記第２の光照射手段からの光に対する透過率より高く、第２のフィルタ部材は、前記第２の光照射手段からの光に対する透過率が前記第１の光照射手段からの光に対する透過率よりも高くなっていることを特徴とする記録材判別装置。
前記第１のフィルタ部材は、前記第１の光照射手段からの光に対する透過率が８０％以上で、前記第２の光照射手段からの光に対する透過率が２０％以下で、前記第２のフィルタ部材は、前記第２の光照射手段からの光に対する透過率が８０％以上で、前記第１の光照射手段からの光に対する透過率が２０％以下である請求項１に記載の記録材判別装置。
前記撮像手段は、受光素子を一次元配列した受光素子列を１列もしくは複数列並列配置したラインセンサであり、前記受光素子の一次元配列方向と直交する方向に前記記録材を移動させながら前記撮像手段による撮像を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の記録材判別装置。
前記第１の光照射手段が発する光は、４００ｎｍから５００ｎｍの間に最大波長を有し、他方の第２の光照射手段が発する光は６００ｎｍから７００ｎｍの間に最大波長を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の記録材判別装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の記録材判別装置を用いて記録材を判別し、その判別結果に応じて制御動作されることを特徴とする画像形成装置。