JP6643413B2 - 記録材判別装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材の表面を撮像することにより、その表面性を判別する記録材判別装置及びそれを備え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電子写真方式の画像形成装置は、潜像を担持する像担持体と、前記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する。更に、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所定の転写条件にて転写する転写手段を有する。更に、前記転写手段によって上記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とにより上記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、このような画像形成装置においては、画像形成装置の制御パネル等によって記録材のサイズや種類がユーザによって設定される。そして、その設定に応じて転写条件（例えば、転写バイアス電圧や転写時の記録材の搬送速度等）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等）が設定されるよう制御されている。

また、近年では、画像形成装置の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、或いは定着条件等が設定されるよう制御するものも提案されている。

例えば、特許文献１には、検知する記録材の表面に対して、比較的浅い角度（１０度〜１５度程度）で光を照射して、記録材表面の凹凸より陰影を発生させ、その陰影を撮像することで精度良く記録材表面の平滑性を判別することが記載されている。

また、特許文献２には、光学センサの検知部に対向する付勢板を設け、検知される記録材を搬送する際、付勢板により記録材を光学センサの検知部に押し付けてバタつきを抑えることが記載されている。

特開２０１０−２６６４３２号公報 特許第４４４７９７５号公報

しかしながら、特許文献１のように、記録材表面に対して比較的浅い角度（１０度〜１５度程度）で光を照射して、記録材表面の凹凸より陰影を発生させる。その陰影を撮像する場合、検知する記録材が搬送される際に記録材の上下の位置変動（ばたつき）が想定以上に生じる場合がある。その場合、記録材の表面性状を光学的に精度良く捕捉出来ないと記録材判別精度が低下する。

そこで、特許文献２のように、記録材表面を撮像するセンサ側に光を透過させる透過部材を設け、記録材を付勢板で透過部材に押さえつけて、バタつきを抑えるつけることが考えられる。しかし、付勢板の押圧力や記録材の種類によっては、透過部材が搬送される記録材による摺擦を繰り返し受けることにより、透過部材が傷ついてしまうことがある。

この場合、記録材表面を撮像するセンサは、傷ついた透過部材を透過した光を受光することになるが、傷によって乱反射成分が増える。このため、記録材表面の陰影を精度良く撮像出来なくなるという問題がある。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、記録材のバタつきを抑えつつ、透過部材の傷付きを抑える記録材判別装置を提供することを目的する。

前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、記録材に光を照射する照射手段と、前記照射手段によって照射され、記録材で反射した光を表面画像として撮像する撮像手段と、前記照射手段によって光が照射された記録材と前記撮像手段との間に設けられ、記録材で反射した光が透過する透過部材を含み、記録材のガイド面を形成するガイド部材と、前記ガイド部材に対向して設けられた対向部材と、記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記撮像手段によって撮像された前記表面画像に基づいて、前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、前記ガイド部材と前記対向部材によって記録材の少なくとも一部の第１領域を挟持している状態において、前記第１領域とは異なる記録材の少なくとも一部の第２領域は、前記透過部材と前記対向部材によって挟持されていない領域であり、前記表面画像のうち前記画像形成条件を制御するために用いられる画像のすべては、前記第２領域に対応する画像であることを特徴とする。

上記構成によれば、記録材に接触する接触領域により記録材のバタつきを抑えつつ、記録材の判別のために使用される画像に対応する部分全域に接触しない非接触領域により透過部材の傷付きを抑えることが出来る。

本発明に係る記録材判別装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面説明図である。 記録材判別装置の光学系の構成を示す斜視説明図である。 記録材判別装置の光学系の構成を示す分解斜視図である。 （ａ）は記録材判別装置の光学部品の配置構成を説明する斜視図、（ｂ）は記録材判別装置の光学部品の配置構成を説明する平面図、側面図及び正面図である。 （ａ）は記録材判別装置の比較例の構成を示す斜視説明図、（ｂ）は透過部材と押圧部材との間を記録材が搬送される様子を示す斜視説明図である。 （ａ）は記録材判別装置の比較例の要部の構成を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。 比較例の記録材判別装置における記録材搬送時の記録材変位量を示す図である。 （ａ）は比較例の記録材判別装置における課題を説明する斜視図である。（ｂ）は比較例の記録材判別装置の透過部材に擦過傷が付いた様子を示す斜視図である。 （ａ）は本発明に係る記録材判別装置の第１実施形態の構成を示す斜視説明図、（ｂ）は第１実施形態の記録材判別装置の透過部材と押圧部材との間を記録材が搬送される様子を示す斜視説明図である。 （ａ）は第１実施形態の記録材判別装置の要部の構成を示す正面説明図、（ｂ）は第１実施形態の記録材判別装置の要部の構成を示す断面説明図である。 第１実施形態の記録材判別装置における記録材搬送時の記録材変位量を示す図である。 （ａ）は第１実施形態の記録材判別装置の透過部材の記録材の判別のために使用される画像領域外に擦過傷が付いた様子を示す斜視図である。（ｂ），（ｃ）は第１実施形態の記録材判別装置の透過部材の記録材の判別のために使用される画像領域外に擦過傷が付いた様子を示す斜視図である。 （ａ）は本発明に係る記録材判別装置の第２実施形態の構成を示す斜視説明図、（ｂ）は第２実施形態の押圧部材の構成を示す正面説明図である。 第２実施形態の記録材判別装置における記録材搬送時の記録材変位量を示す図である。 （ａ）は本発明に係る記録材判別装置の第３実施形態の構成を示す斜視説明図、（ｂ）は第３実施形態の押圧部材の構成を示す正面説明図である。 本発明に係る記録材判別装置の構成を示す斜視説明図である。 （ａ）は第４実施形態の押圧部材の構成を示す正面説明図、（ｂ）は第４実施形態の押圧部材の構成を示す側面説明図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ），（ｂ）は第４実施形態の接触部材が押圧部材に記録材を透過部材に向かって押圧する方向に移動する様子を示す断面説明図である。

図により本発明に係る記録材判別装置及びこれを備えた画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。

［第１実施形態］
先ず、図１〜図12を用いて本発明に係る記録材判別装置及びこれを備えた画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。

本実施形態の記録材判別装置50は、例えば電子写真方式のカラー画像形成装置３に用いることが可能であり、図１は、その一例として中間転写ベルト24を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置３を示す。

＜画像形成装置＞
先ず、図１を用いて本実施形態で用いた画像形成装置３の画像形成部の構成及び動作について説明する。

記録材Ｐにトナー像を形成する画像形成手段となる画像形成部は、給送部となる給送カセット15、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの各色のステーション毎のトナー像が形成される像担持体となる感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを有する。

更に、一次帯電手段としての帯電ローラ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ、露光光スキャナ部11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｂｋ、現像手段としての現像装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂｋを有する。更に、トナー像が形成される像担持体となる中間転写ベルト24、該中間転写ベルト24を駆動する駆動ローラ23、張架ローラ13及び二次転写対向ローラ26を有する。

更に、一次転写ローラ４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋ、中間転写ベルト24に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する転写手段となる二次転写ローラ25を有する。更に、記録材Ｐ上（記録材上）に形成されたトナー像を加熱及び加圧して定着する画像定着手段となる定着部21、及びこれらを制御動作させる制御手段となる制御部10を有して構成されている。

尚、説明の便宜上、感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを感光ドラム１で代表して説明する場合もある。他の画像形成手段についても同様に説明する。

前記感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、アルミニウム製の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。駆動モータは感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを画像形成動作に応じて図１の時計周り方向に回転させる。

前述の制御部10が画像信号を受け取ると、記録材Ｐは、給送カセット15等から給送ローラ17，18によって画像形成装置３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の同期回転体となるレジストローラ19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，11Ｂｋによって帯電ローラ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋの作用により一定電位に帯電した感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの表面に静電潜像を形成する。

ここで、現像装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂｋは感光ドラム１の表面上に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像として可視化する手段であり、ステーション毎にイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの各色の現像を行う。各現像装置８には、現像スリーブ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋが設けられており、該現像スリーブ５には前記静電潜像を可視化するための現像バイアス電圧が印加されている。

このように、感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの表面に形成された前記静電潜像は、現像装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂｋの作用により単色トナー像として現像される。

各々の感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置８は一体的に構成されており、画像形成装置３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，１Ｂｋの表面に接離可能に接触しており、カラー画像形成時に図１の反時計周り方向に感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの回転と同期して回転する。各感光ドラム１の表面上に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電圧の作用により中間転写ベルト24の外周面上に順次転写され、該中間転写ベルト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、レジストローラ19に挟持された状態で待機していた記録材Ｐがレジストローラ19の作用により中間転写ベルト24上の多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。そして、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電圧の作用により記録材Ｐ上に一括転写される。

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り、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共に、熱及び圧力を加えられ、トナーが記録材Ｐの表面に定着される。

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

クリーニング手段となるクリーニングブレード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廃トナー容器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３内に設けられた制御部10によって制御動作される。

図１に示す画像形成装置３において、本実施形態の記録材判別装置50は記録材搬送経路上においてレジストローラ19よりも下流側近傍に設けられる記録材判別部に設置されている。給送カセット15から給送された記録材Ｐの表面平滑性を反映した情報を記録材判別装置50により検出する。本実施形態において記録材判別装置50による記録材Ｐの表面平滑性の判別は、記録材Ｐが給送カセット15から画像形成装置３内に送り出され、レジストローラ19に挟持搬送されている間に行われる。

制御部10は記録材判別装置50から送られてくる記録材Ｐの判別情報（判別結果）に基づいて、画像形成手段の最適な画像形成条件を決定して画像形成装置３を制御動作させる。更に、転写手段となる二次転写ローラ25の転写条件となる最適な転写バイアス電圧を決定して画像形成装置３を制御動作させる。更に、定着手段となる定着部21の定着条件となる最適な定着温度等を決定して画像形成装置３を制御動作させる。

＜記録材判別装置＞
次に、本実施形態の記録材判別装置50の構成について説明する。

＜比較例とその課題＞
先ずは、図２〜図８を用いて比較例の構成とその課題について説明する。図２は記録材判別装置50の単体の全体斜視図を示す。記録材判別装置50は、上蓋部材51と、ハウジング部材52とを有して構成されている。

図３は記録材判別装置50の分解斜視図である。図３に示すように、ハウジング部材52の下部に設けられる基板65上に設置された異なる方向から記録材Ｐに光を照射する光照射手段として２つの光源61Ｒ，61Ｌから図５（ｂ）に示す記録材Ｐに向けて光を照明する。本実施形態の光源61Ｒ，61Ｌはチップ実装型ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）により構成される。

このとき、光源61Ｒ，61Ｌによって照射される光軸66R1，66L1の照射方向は、図４（ｂ）に示すように、偏光器64Ｒ，64Ｌによって記録材判別装置50内で光軸66R2，66L2のように光路が偏光される。そして、上蓋部材51上に設置され、記録材Ｐを支持して搬送をガイドすると共に、外部からの塵埃侵入を防止する目的を兼ねるガラス等で形成された透明な透過部材となるカバー部材68を透過し、図５に示す記録材Ｐの表面へと導かれる。

透過部材となるカバー部材68は、光源61Ｒ，61Ｌによって光を照射された記録材Ｐと、記録材Ｐの表面（記録材表面）で反射した光を受光する撮像手段となるライン状の撮像素子63との間に設けられ、記録材Ｐの表面（記録材表面）で反射した光が透過する。

偏光器64Ｒ，64Ｌによって偏光誘導された光軸66R2，66L2により透明なカバー部材68を介して記録材Ｐの表面が照射される。これにより、記録材Ｐの表面性状（紙の記録材Ｐの繊維等による凹凸）が光の明暗（陰影）として検知可能な状態となる。そして、基板65に設置された複数の受光画素がライン状に配列されたライン状の撮像素子63によりロッドレンズからなる集光素子62を介して記録材Ｐの表面性状が光の明暗の分布として撮像される。

得られた記録材Ｐの表面性状が反映された画像から、コントラスト等の光学的な特徴量を抽出計算して、その値に基づいて記録材Ｐの表面性を判断する（記録材Ｐの種類を判別する）ことが出来る。

本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、記録材Ｐの表面性状が紙の記録材Ｐの繊維配向方向に拠らず判別出来るように二つの光源61Ｒ，61Ｌからそれぞれ偏光器64Ｒ，64Ｌを介して二方向から記録材Ｐの表面に向けて照射している。

図４（ａ）は、説明の都合上、記録材判別装置50の上蓋部材51とハウジング部材52を省略して光源61Ｒ，61Ｌ、偏光器64Ｒ，64Ｌ等の各部品の立体的な配置構成を示す斜視図である。尚、左右対称に配置されている同様な部品は、説明の都合上、添え字Ｒ，Ｌを省略して説明する場合もある。

図４（ｂ）は光路等を含めた状態を３面図で示したものである。光源61から偏光器64に導光され、カバー部材68を透過して記録材Ｐの表面上に一致する観察画像中心Ｔまでの光路の仮想中心線となる光66L1，66R1，66L2，66R2をそれぞれ２点鎖線で示す。

観察画像中心Ｔを光学的な中心として仮想的な光軸線を示すと同時に、記録材Ｐの表面（カバー部材68の表面）の有効照射領域Ｅを図４（ｂ）の楕円形状の破線で示す。このとき、それぞれの光軸66R2，66L2は、図４（ｂ）に示すように、記録材Ｐの搬送方向（図４（ｂ）のＹ軸方向）に対して傾きθを有している。

更に、カバー部材68上の左右の有効照射領域Ｅ内のそれぞれの観察画像中心Ｔを通る代表的な様子を図４（ｂ）の仮想光軸66R3，66L3で示す。カバー部材の表面（記録材Ｐの表面）の有効照射領域Ｅのうち観察画像中心Ｔを含む１ラインをライン状の撮像素子63で集光素子62を介してライン状に撮像している。

ここで、各部品の配置基準座標を図４（ｂ）に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を用いて説明する。図４（ｂ）のＹ軸が光学的な対称軸を示すと共に、記録材Ｐの搬送方向を示す。そして、撮像素子63上にあるＸ軸が記録材Ｐの搬送方向に対する直交方向を示す。Ｚ軸は記録材Ｐの厚さ方向を示す。記録材Ｐを判別する際には、撮像素子63で撮像された画像のうち、Ｘ軸方向に関して、記録材Ｐの有効照射領域Ｅ_Ｒ，Ｅ_Ｌの部分に対応する画像部分を用いる。

つまり、この記録材Ｐの有効照射領域Ｅ_Ｒ，Ｅ_Ｌの部分に対応する画像部分についてコントラスト等の光学的な特徴量を抽出演算し、その値に基づいて記録材Ｐの表面性を判断する（記録材Ｐの種類を判別する）。

このような光学系を有した記録材判別装置50に対して、記録材Ｐの表面を精度良く観察可能なように、カバー部材68の表面上に記録材Ｐを押さえ付けることが望ましい。記録材Ｐをカバー部材68の表面の平面部に所定の力で押圧しながら記録材Ｐを搬送することによって、光学系の許容する深度内に記録材Ｐの表面の位置変動を設定することが出来る。

これらの様子を図５（ａ），（ｂ）に示す比較例を用いて説明する。図５（ａ）に記録材判別装置50の上面に設けられるカバー部材68に対向して押圧部材として円筒状のローラ70を設置した状態を示す。図５（ｂ）に記録材Ｐの一部分を示すことにより、記録材Ｐをローラ70とカバー部材68とによって狭持しながら搬送している状態を示す。図５（ｂ）の矢印ａ方向は記録材Ｐの搬送方向を示す。図５（ｂ）の矢印Ｆ方向は、ローラ70が記録材Ｐをカバー部材68に向かって押圧する押圧力の方向を示す。

図６は、ローラ70が記録材Ｐをカバー部材68に向かって押圧する押圧力の方向Ｆと、カバー部材68と記録材Ｐとの配置関係を記録材Ｐの搬送方向上流側から見た状態を示す。図６（ａ）に示すように、ローラ70の回転軸70ａの両端部に鉛直方向（図６（ａ）の上方）から押圧力Ｆが負荷されることにより、カバー部材68上に記録材Ｐは直線状に狭持されている様子が分かる。

また、図６（ａ）におけるＨ−Ｈ断面を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）は記録材Ｐの搬送方向を矢印ａ方向で示し、ローラ70の回転方向を矢印ｂ方向で示す。記録材Ｐが図６（ｂ）の左側方向に搬送されて移動すると、ローラ70は記録材Ｐを押圧しながら矢印ｂ方向に従動回転し、カバー部材68上を記録材Ｐが摺擦しながら移動していく。

このような構成により、記録材Ｐの搬送時における記録材Ｐのカバー部材68の表面の変動量を小さくすることが可能となる。カバー部材68の表面からの記録材Ｐの表面の変動量をレーザ変位計を用いて測定した結果の一例を図７に示す。図７の横軸は時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸は変動量（変位；ｍｍ）を示す。尚、縦軸の１目盛は１００μｍを示す。図７に示されるように、記録材Ｐの表面は縦軸の１目盛間で表わされる１００μｍ以下の変動量（変位）で推移していることが分かる。

しかしながら、ローラ70を用いて記録材Ｐを押圧しながら多種多様な記録材Ｐを数多く搬送すると、記録材Ｐとカバー部材68の表面とが摺擦される。このため、図８に示すように、カバー部材68の表面上に擦過傷Ｄが生じる。図８（ａ）はカバー部材68の表面上に擦過傷Ｄが生じた記録材判別装置50の全体図を示す。図８（ｂ）は擦過傷Ｄが付いたカバー部材68の単体の構成を示す。

図８（ｂ）に示すように、カバー部材68の表面に長手方向（横幅方向）に直線状に擦過傷Ｄが分布している様子が観察出来る。ローラ70によりカバー部材68の表面に記録材Ｐを押し付けることにより、記録材Ｐの表面の変動量を少なくすることを実現した。しかし、長期的な使用に伴い、カバー部材68の表面にローラ70の押し付けニップ部に沿ってカバー部材68の表面に擦過傷Ｄのような無数の細かい傷が生じる結果となった。

記録材Ｐのニップ部で記録材Ｐの表面を観察し、記録材Ｐの表面性状を判断するときに、カバー部材68の表面に生じた擦過傷Ｄは、光学観察系に対して乱反射成分を誘発し、光量の低下と光学的な要因によるノイズ成分を生成する。このために、期待する記録材Ｐの表面観察データが得られ難くなり、記録材Ｐの判別精度が低下するといった課題が発生した。

この課題対策として単純にはローラ70による押圧力Ｆを低下させれば擦過傷Ｄは生成し難いと考えられる。しかし、記録材Ｐの変動量を抑制出来なくなることが生じる。

また、擦過傷Ｄの生成要因となるローラ70の押圧箇所であるローラ70のニップ箇所と光学系による検知箇所とを一致させないために、記録材Ｐの搬送方向上下流へローラ70のニップ箇所をオフセットする場合も考えられる。しかし、擦過傷Ｄの記録材Ｐの搬送方向の長さは数ｍｍ以上になるので、光学系の検知領域から数ｍｍ以上の距離をオフセットする必要がある。そのように構成した場合、記録材Ｐの押圧拘束力の低下は否めず、記録材Ｐの表面を安定して観察することが困難となる。

図５〜図８に示す比較例の課題を解決するために本実施形態では以下の構成とした。

図９（ａ）は記録材判別装置50の透過部材となるカバー部材68に対向して該カバー部材68に向かって記録材Ｐを押圧する押圧部材として、該カバー部材68上（透過部材上）で搬送される記録材Ｐと共に回転する回転部材となるローラ71が設けられている。

記録材判別装置50は撮像素子63の撮像した画像に基づいて光源61によって光を照射された記録材Ｐの種類を判別する。ローラ71の円筒部の軸方向における中央部には記録材Ｐの判別のために使用される画像に対応する部分全域に接触しない非接触領域となる凹部71ａが設けられている。また、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向に関して、ローラ71の非接触領域となる凹部71ａの両側には記録材Ｐに接触する接触領域となる凸部71ｂが設けられている。

図９（ｂ）はローラ71に押圧力Ｆを作用させて荷重を記録材Ｐに付勢した状態でカバー部材68との間で記録材Ｐを狭持搬送する様子を示す。また、光学系とローラ71のみによる設置状態を図10（ａ），（ｂ）に示す。図10（ａ）に示すように、ローラ71の円筒部の両側部に設けられる接触領域となる凸部71ｂとカバー部材68とにより記録材Ｐが狭持されて接触している状態を示す。

ローラ71の非接触領域となる凹部71ａは記録材Ｐを狭持せず接触していない状態を示す。図10（ｂ）に示すように、ローラ71の非接触領域となる凹部71ａの外周面とカバー部材68の表面との間には所定の隙間Ｇが存在する。

本実施形態における記録材Ｐの表面の変動量を図11に示す。図11の横軸は時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸は変位量（変位）を示す。また、縦軸の１目盛は１００μｍである。

ローラ71の非接触領域となる凹部71ａを設けたことで、記録材Ｐに対する押下拘束力が低下する。これにより図７に示す比較例における記録材Ｐの表面の変動量に比べて記録材Ｐの表面は多少の変動が生じる。しかし、図11に示すように、本実施形態においても光学系の深度が許容する変動量の１００μｍ以下が実現している。これにより、本実施形態の記録材判別装置50により記録材Ｐの表面性を観察して記録材Ｐの種類を判別するには十分な精度であることが分かる。

更に、本実施形態のように、凹部71ａを有するローラ71を用いて多種多様な記録材Ｐを大量に狭持搬送したときのカバー部材68の表面の様子を図12に示す。図12（ａ）は記録材判別装置50の全体の概観を示す斜視図である。図12（ｂ）はカバー部材68のみを拡大して示す斜視図である。図12（ｃ）は図４で示した記録材Ｐの判別のために使用される画像に対応する部分の有効照射領域Ｅ_Ｒ，Ｅ_Ｌを破線で示したものである。

図４に示すＸ軸方向に関して、本実施形態では図12に示すように、カバー部材68の表面のローラ71の有効照射領域Ｅ_Ｒ，Ｅ_Ｌの全域を含む凹部71ａに対応する位置においては、記録材Ｐの擦過傷Ｄは見受けられなかった。

また、ローラ71の凹部71ａ以外の記録材Ｐを押圧する箇所では、比較例と同様な擦過傷Ｄが発生した。このように、記録材Ｐを大量に搬送した後であってもカバー部材68の表面のローラ71の凹部71ａに対応する位置においては擦過傷Ｄが発生せず、カバー部材68の表面に変化が無い。これにより、記録材Ｐの表面の照射観察状態は初期状態が維持されている。従って、本実施形態では、良好な観察状況が大量の記録材Ｐの搬送前後を通じて維持されている。

これは、初期における記録材Ｐの判別精度を長期間維持出来ることを示しており、記録材Ｐの表面変動を最小限に押さえつつカバー部材68の表面上の擦過傷Ｄによる乱反射成分による判別精度の低下を引き起こさない構成が実現出来た。

以上のように、移動する記録材Ｐに対して２方向から光を照射し、記録材Ｐの表面性状を観察して記録材Ｐの種類を判別する。その際に、光学的な測定保証範囲内に記録材Ｐの表面変動を収めるために観察表面に記録材Ｐを押圧するローラ71を使用する。そして、ローラ71の一部に凹部71ａを設けることにより、多種多様な記録材Ｐの大量搬送に関わらず、記録材Ｐの表面性状の観察性能を長期的に維持することが出来る。これにより、記録材Ｐの判別精度を保証することが可能である。また、本実施形態の記録材判別装置50は小型で安価に構成出来、高精度な記録材Ｐの判別精度を有する装置を実現することが出来る。

尚、本実施形態では、光源61として表面実装型のＬＥＤを用いて説明したが、記録材Ｐを搬送方向に対して２方向から所定の条件で照明することが出来れば、砲弾型のＬＥＤを採用しても良い。また、他の照明手段であっても良い。

また、光源61からの照明光を偏光器64等の導光体を用いて記録材Ｐの表面まで誘導したが、導光体を用いなくても、光路を設定し、反射板等を用いた導光路を設定しても良い。

［第２実施形態］
次に、図13及び図14を用いて本発明に係る記録材判別装置を備えた画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、光照射手段として異なる方向から記録材Ｐに光を照射する２つの光源61Ｒ，61Ｌを備える。そして、押圧部材であって回転部材となるローラ72は記録材Ｐの２つの光源61Ｒ，61Ｌにそれぞれ照射された部分に対応する２つの非接触領域となる凹部72a1，72a2を備える。

記録材Ｐの搬送方向に直交する方向（ローラ72の軸方向）に関して、非接触領域となる凹部72a1，72a2の間に接触領域となる凸部72b1が設けられ、更に凹部72a1，72a2の両側に接触領域となる凸部72b2，72b3が設けられている。

図13（ａ）は記録材判別装置50のカバー部材68に対して記録材Ｐを押圧する押圧部材であって回転部材となるローラ72を示す斜視説明図である。本実施形態ではローラ72に設けた非接触領域となる凹部72a1，72a2の間に記録材Ｐに接触する接触領域となる凸部72b1を更に追加したものである。

記録材Ｐは多種多様であり、また、画像形成装置３本体も様々な環境で使用される。前記第１実施形態のローラ71の凹部71ａの範囲で記録材Ｐが確実に安定して搬送されることが完全に保証出来るものではない。前述したように、記録材判別装置50は円筒形状のローラ71に設置した凹部71ａ内の両側に記録材Ｐを判別するための有効照射領域Ｅ_Ｒ，Ｅ_Ｌが設定されている。

逆に設定された有効照射領域Ｅ_Ｒ，Ｅ_Ｌの間の位置は記録材Ｐを判別するための測定に関与していない。そこで、記録材Ｐを検知判別するために関係のない部位に凸部72b1を追加し、記録材Ｐの押圧部を凹部72a1，72a2の両側とその中間部に設けることにより、安定した記録材Ｐの搬送を実現することが出来る。

図14に本実施形態を用いた場合の記録材Ｐの搬送時の表面の変位量の測定例を示す。図14の横軸は時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸は変位量（ｍｍ）を示す。また、縦軸の１目盛は１００μｍである。

図14に示すように、本実施形態においても図７に示す比較例と比べて多少の変動はあるものの光学系の深度が十分許容する変動量である１００μｍ以下が実現している。これにより、記録材Ｐの表面性を観察して記録材Ｐの種類を判別するには十分な状態であることが分かる。

本実施形態は、測定に影響の無い範囲で最大限に記録材Ｐの押圧部となる凸部72b1を追加することにより、更に記録材Ｐの搬送時の変動量を抑制することが可能となる。即ち、多種多様な記録材Ｐや画像形成装置３の使用環境等の外的要因による変化を内部で阻止する仕組みであるロバスト性を確保することが出来る。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

［第３実施形態］
次に、図15を用いて本発明に係る記録材判別装置を備えた画像形成装置の第３実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

図15（ａ）は記録材判別装置50のカバー部材68に対向して設けられ、該カバー部材68に向かって記録材Ｐを押圧する押圧部材であって回転部材となるローラ74を示している。

本実施形態のローラ74は、ロックウェル硬度８０〜１２０の硬質部材により線状に記録材Ｐに接触する接触領域となる両端部75を有する。更に、アスカーＣ硬度１０〜３０若しくはゴム硬度１０〜３０の軟質部材により弾性的に記録材Ｐに接触する接触領域となる中央部76とを有して構成される。

本実施形態では、図９に示す第１実施形態で示した凹部71ａを有するローラ71に対して、その凹部71ａに新たな押圧部材（中央部76）を追加したものである。

記録材Ｐは多種多様であり、また、画像形成装置３本体も様々な環境で使用される。従って、前記第１実施形態のローラ71の凹部71ａの範囲で記録材Ｐが確実に安定して搬送されることが完全に保証出来るものではない。前述したように、カバー部材68に対して積極的に押圧付勢する手段を設置することは、カバー部材68の表面の損傷を誘発する場合がある。

その対策として、前記第１実施形態では押圧部材であるローラ71の外周面の一部に凹部71ａを設けたものである。本実施形態においては、円筒状のローラ74の構成を両端部75と中央部76とで２分化した構成である。

カバー部材68に損傷を与えることを許容する箇所には、ローラ74の本体として樹脂部材に代表されるような比較的硬質な材質で両端部75を形成して記録材Ｐを積極的に押圧し、記録材Ｐの変位量を抑制する。

一方、カバー部材68に損傷を与えたくない中央部76には、いわゆるゴムやスポンジ等の比較的軟質な材質で中央部76を形成する。このような軟質部材によって記録材Ｐを背後からある程度弾性的に押圧支持はするものの積極的に付勢加圧しない。これにより、記録材Ｐの表面の変位量を抑制しつつ、カバー部材68への損傷を抑制する。

軟質部材からなる中央部76は完全な空間では無いので、軽微な押圧力は発生するものの、画像形成装置３の寿命を考慮して設定された記録材Ｐの搬送枚数の中でカバー部材68の擦過傷Ｄが許容する範囲であれば本実施形態を採用することが可能である。

本実施形態では、記録材Ｐの押圧部における硬度を適宜変更して中央部76を軟質な別体として設定することにより、記録材Ｐの搬送時の変動量を抑制することと、カバー部材68への損傷を抑制することが可能となる。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

［第４実施形態］
次に、図16〜図18を用いて本発明に係る記録材判別装置を備えた画像形成装置の第４実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

図16（ａ）は記録材判別装置50のカバー部材68に対して記録材Ｐを押圧する押圧部材であって回転部材となるローラ77を示す。ローラ77は記録材Ｐの判別のために使用される画像に対応する部分全域に接触しない非接触領域に対向して設けられ、ローラ77の記録材Ｐの判別のために使用される画像に対応する部分に接触可能な接触部材となる筒状部材80を有する。筒状部材80はローラ77が記録材Ｐをカバー部材68に向かって押圧する方向に関して該ローラ77に対して独立して移動可能に構成される。

本実施形態では図９に示す第１実施形態の凹部71ａを有するローラ71に対して、ローラ部の構成を変更し、凹部71ａに記録材Ｐを拘束し得る筒状部材80を追加したものである。

記録材Ｐは多種多様であり、また、画像形成装置３本体も様々な環境で使用される。従って、図９の第１実施形態で示すローラ71の凹部71ａの範囲で記録材Ｐが確実に安定して搬送されることが完全に保証出来るものではない。前述したように、カバー部材68に対して積極的に押圧する付勢手段を設置することは、カバー部材68の表面の損傷を誘発する場合がある。

そこで、本実施形態においては、円筒状のローラ77の別構成の一例を示したものである。図17（ａ）はローラ77の全体構成を示す正面図、図17（ｂ）は側面図、図17（ｃ）は図17（ａ）のＡ−Ａ断面図、図17（ｄ）は図17（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図である。

図17に示すように、ローラ77の本体部は軸部材78と記録材Ｐを押圧する押圧部79Ｒ，79Ｌとを備える。そして、軸部材78の軸方向に関して記録材Ｐを押圧する押圧部79Ｒ，79Ｌの間に記録材Ｐに接触可能で記録材Ｐを拘束する部材となる筒状部材80を軸部材78に対して回転自在に挿入して設置する。筒状部材80は軸部材78に対して所定の隙間Ｇを有しながら軸部材78に対して回転可能に保持されている。

つまり、ローラ77の本体部が記録材Ｐをカバー部材68に向かって押圧する方向に関して、筒状部材80はローラ77の本体部に対して独立して移動可能である。図18（ａ）は軸部材78の軸中心と筒状部材80の軸中心とが一致している状態で軸部材78の外周面と筒状部材80の内周面との間に隙間Ｇが形成された様子を示す。

図18（ａ）では、隙間Ｇが軸部材78の周りに均等に形成されるように示しているが、実際は重力等の影響で何れかの方向に付勢された状態となる。そして、更に、記録材Ｐがローラ77とカバー部材68との間に進入してきた場合、図18（ｂ）に示すように、筒状部材80は回転しながら記録材Ｐを搬送しつつ記録材Ｐと接触する。そして、ローラ77の本体部が記録材Ｐをカバー部材68に向かって押圧する方向と反対方向（図18（ｂ）の上方向）に移動する。

そして、図18（ｂ）の下側の隙間Ｇを排除して上側に最大「２×Ｇ」分だけの隙間を有した状態になる。記録材Ｐの搬送時に記録材Ｐの表面の変動が小さい間は筒状部材80の自重等の影響で搬送時の記録材Ｐの変形分を比較的緩やかに拘束する。そして、筒状部材80が有する軸部材78との間の隙間Ｇ分を最大押しのける変形までに至ると、記録材Ｐに比べて高い剛性を有した軸部材78と筒状部材80であれば、それ以上の変形を許容させない状態を実現することが出来る。

通常の記録材Ｐの搬送時は、筒状部材80が回転しながら隙間Ｇ量以下の変動量程度に移動し、記録材Ｐの搬送時の変動量を比較的緩やかに拘束した状態を保つ。このとき記録材Ｐがカバー部材68の表面を押圧する力は軽微であるので、カバー部材68内の有効照射領域Ｅ_Ｒ，Ｅ_Ｌに擦過傷Ｄを与えるまでには至らない。

本実施形態では、記録材Ｐの変動量を緩やかに拘束する筒状部材80をローラ77に追加することにより、記録材Ｐの搬送時の変動量を抑制することと、カバー部材68への損傷を抑制することが可能となった。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

Ｐ …記録材
50 …記録材判別装置
61，61Ｒ，61Ｌ …光源（光照射手段）
63 …撮像素子（撮像手段）
68 …カバー部材（透過部材）
71 …ローラ(押圧部材;回転部材)
71ａ …凹部(非接触領域)
71ｂ …凸部(接触領域)

Claims (19)

1. 記録材に光を照射する照射手段と、
   前記照射手段によって照射され、記録材で反射した光を表面画像として撮像する撮像手段と、
   前記照射手段によって光が照射された記録材と前記撮像手段との間に設けられ、記録材で反射した光が透過する透過部材を含み、記録材のガイド面を形成するガイド部材と、
   前記ガイド部材に対向して設けられた対向部材と、
   記録材に画像を形成する画像形成手段と、
   前記撮像手段によって撮像された前記表面画像に基づいて、前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記ガイド部材と前記対向部材によって記録材の少なくとも一部の第１領域を挟持している状態において、前記第１領域とは異なる記録材の少なくとも一部の第２領域は、前記透過部材と前記対向部材によって挟持されていない領域であり、前記表面画像のうち前記画像形成条件を制御するために用いられる画像のすべては、前記第２領域に対応する画像であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記対向部材は前記ガイド部材の上で搬送される記録材に従動して回転する回転部材であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記回転部材はローラであり、前記第１領域の半径に比べて、前記第２領域の半径が短いことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 記録材の搬送方向に直交する方向に関して、前記第２領域の両側に前記第１領域が形成され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. 前記照射手段は、異なる方向から前記記録材に光を照射する２つの光源を備え、前記対向部材には、前記２つの光源によってそれぞれ光が照射された部分に対応する２つの前記第２領域が形成され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. 記録材に光を照射する照射手段と、
   前記照射手段によって照射され、記録材で反射した光を表面画像として撮像する撮像手段と、
   前記照射手段によって光が照射された記録材と前記撮像手段との間に設けられ、記録材で反射した光が透過する透過部材を含み、記録材のガイド面を形成するガイド部材と、
   前記ガイド部材に対向して設けられた対向部材と、
   記録材に画像を形成する画像形成手段と、
   前記撮像手段によって撮像された前記表面画像に基づいて、前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記ガイド部材と第１対向部材によって記録材の少なくとも一部の第１領域を挟持している状態において、前記第１領域とは異なる記録材の少なくとも一部の第２領域は、前記透過部材と前記第１対向部材よりも軟らかい第２対向部材によって挟持された領域であり、前記表面画像のうち前記画像形成条件を制御するために用いられる画像のすべては、前記第２領域に対応する画像であることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記第１対向部材及び前記第２対向部材は前記ガイド部材の上で搬送される記録材に従動して回転する回転部材であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記第１対向部材はロックウェル硬度８０〜１２０の硬質部材により構成され、前記第２対向部材はアスカーＣ硬度１０〜３０もしくはゴム硬度１０〜３０の軟質部材により構成されることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 前記第１対向部材及び前記第２対向部材は前記ガイド部材に対して記録材を押圧することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記画像形成条件とは、前記画像形成手段に含まれる転写手段に印加する電圧値、または前記画像形成手段に含まれる定着手段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９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 記録材に光を照射する照射手段と、
    前記照射手段によって照射され、記録材で反射した光を表面画像として撮像する撮像手段と、
    前記照射手段によって光が照射された記録材と前記撮像手段との間に設けられ、記録材で反射した光が透過する透過部材を含み、記録材のガイド面を形成するガイド部材と、
    前記ガイド部材に対向して設けられた対向部材と、
    を有し、
    前記撮像手段によって撮像された前記表面画像に基づいて、記録材の種類を判別する記録材判別装置において、
    前記ガイド部材と前記対向部材によって記録材の少なくとも一部の第１領域を挟持している状態において、前記第１領域とは異なる記録材の少なくとも一部の第２領域は、前記透過部材と前記対向部材によって挟持されていない領域であり、前記表面画像のうち記録材の種類を判別するために用いられる画像のすべては、前記第２領域であることを特徴とする記録材判別装置。
12. 前記対向部材は前記ガイド部材の上で搬送される記録材に従動して回転する回転部材であることを特徴とする請求項１１に記載の記録材判別装置。
13. 前記回転部材はローラであり、前記第１領域の半径に比べて、前記第２領域の半径が短いことを特徴とする請求項１２に記載の記録材判別装置。
14. 記録材に光を照射する照射手段と、
    前記照射手段によって照射され、記録材で反射した光を表面画像として撮像する撮像手段と、
    前記照射手段によって光が照射された記録材と前記撮像手段との間に設けられ、記録材で反射した光が透過する透過部材を含み、記録材のガイド面を形成するガイド部材と、
    前記ガイド部材に対向して設けられた対向部材と、
    前記撮像手段によって撮像された前記表面画像に基づいて、記録材の種類を判別する記録材判別装置において、
    前記ガイド部材と第１対向部材によって記録材の少なくとも一部の第１領域を挟持している状態において、前記第１領域とは異なる記録材の少なくとも一部の第２領域は、前記透過部材と前記第１対向部材よりも軟らかい第２対向部材によって挟持された領域であり、前記表面画像のうち記録材の種類を判別するために用いられる画像のすべては、前記第２領域であることを特徴とする記録材判別装置。
15. 前記第１対向部材及び前記第２対向部材は前記ガイド部材の上で搬送される記録材に従動して回転する回転部材であることを特徴とする請求項１４に記載の記録材判別装置。
16. 記録材に光を照射する照射手段と、
    前記照射手段によって照射され、記録材で反射した光を表面画像として撮像する撮像手段と、
    前記照射手段によって光が照射された記録材と前記撮像手段との間に設けられ、記録材で反射した光が透過する透過部材を含み、記録材のガイド面を形成するガイド部材と、
    前記ガイド部材に対向して設けられ、前記ガイド部材の上で搬送される記録材に従動して回転する回転部材と、
    記録材に画像を形成する画像形成手段と、
    を有する画像形成装置において、
    前記ガイド部材と前記回転部材によって記録材の少なくとも一部の第１領域を挟持している状態において、前記第１領域とは異なる記録材の少なくとも一部の第２領域は、前記透過部材と前記回転部材によって挟持されていない領域であり、前記表面画像のうち、前記第２領域に対応する画像に基づいて、前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
17. 前記回転部材はローラであり、前記第１領域の半径に比べて、前記第２領域の半径が短いことを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
18. 記録材に光を照射する照射手段と、
    前記照射手段によって照射され、記録材で反射した光を表面画像として撮像する撮像手段と、
    前記照射手段によって光が照射された記録材と前記撮像手段との間に設けられ、記録材で反射した光が透過する透過部材を含み、記録材のガイド面を形成するガイド部材と、
    前記ガイド部材に対向して設けられ、前記ガイド部材の上で搬送される記録材に従動して回転する回転部材と、
    記録材に画像を形成する画像形成手段と、
    を有する画像形成装置において、
    前記ガイド部材と第１回転部材によって記録材の少なくとも一部の第１領域を挟持している状態において、前記第１領域とは異なる記録材の少なくとも一部の第２領域は、前記透過部材と前記第１回転部材よりも軟らかい第２回転部材により挟持された領域であり、前記表面画像のうち、前記第２領域に対応する画像に基づいて、前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
19. 記録材に光を照射する照射手段と、
    前記照射手段によって照射され、記録材で反射した光を表面画像として撮像する撮像手段と、
    前記照射手段によって光が照射された記録材と前記撮像手段との間に設けられ、記録材で反射した光が透過する透過部材を含み、記録材のガイド面を形成するガイド部材と、
    前記ガイド部材に対向して設けられ、前記ガイド部材の上で搬送される記録材に従動して回転する回転部材と、
    記録材に画像を形成する画像形成手段と、
    を有する画像形成装置において、
    前記ガイド部材と第１回転部材によって記録材の少なくとも一部の第１領域を挟持している状態において、前記第１領域とは異なる記録材の少なくとも一部の第２領域は、前記透過部材と前記第１回転部材よりも弱い力で記録材を押圧する第２回転部材により挟持された領域であり、前記表面画像のうち、前記第２領域に対応する画像に基づいて、前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

Images