JP6821300B2 - 画像形成装置及び記録材判別装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材の種類を精度良く判別し、判別結果に応じて画像形成条件を制御する技術に関するものである。

従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、画像形成装置の内部に記録材の種類を判別するセンサを備えているものがある。これらの装置では、自動的に記録材の種類を判別し、判別結果に応じて転写条件（例えば転写電圧や転写時の記録材の搬送速度）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）を制御している。

特許文献１には、記録材に光を照射して、記録材で反射した光をＣＭＯＳセンサによって画像として撮像することで、記録材の種類を判別する記録材判別ユニットを備えた画像形成装置が記載されている。この画像形成装置では、記録材判別ユニットで判別した記録材の種類に応じて転写電圧、定着温度、記録材の搬送速度を制御している。これによって、高品質な画像を記録材に形成することができる。

特開２００９−０２９６２２号公報

しかしながら、記録材の製造ばらつき等の影響によって、異なる種類の記録材であってもセンサの検知結果として同じような検知結果が得られる場合がある。このような場合、記録材の種類を正確に判別することは困難であり、誤った種類の記録材であると判別して、記録材の種類に適合しない画像形成条件で画像が形成され、画像品質が低下してしまう場合があった。特許文献１に記載の制御は、当時として望まれる画像品質を十分に満たすものであったが、近年求められるようになった画像品質を満たすために、更なる記録材の種類の判別精度の向上が望まれていた。

本発明の目的は、記録材の種類を精度良く判別し、高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明の画像形成装置は、光を照射する照射部と、前記照射部によって照射され、記録材で反射した光を記録材の画像として撮像する撮像部と、記録材に画像を形成する画像形成部と、前記撮像部によって撮像された前記記録材の画像に基づいて、前記画像形成部の画像形成条件を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、前記制御部は、記録材の平滑度に関する値である第１の特徴量、及び第２の特徴量を求めることが可能であり、第１の解像度である第１の画像から前記第１の特徴量を求め、前記第１の解像度より低い第２の解像度である第２の画像から前記第１の特徴量よりも大きい前記第２の特徴量を求め、記録材の種類に応じて異なる値である前記第１の特徴量と前記第２の特徴量との差分値を求め、前記差分値と閾値との比較に基づいて、前記画像形成条件を制御することを特徴とする。

本発明によれば、記録材の種類を精度良く判別し、高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することが可能となる。

実施例１及び実施例２における画像形成装置の構成を示す図である。 表面性検知部３２を示すブロック図である。 表面性検知部３２によって得られた特徴量を示すグラフである。 実施例１及び実施例２における記録紙Ｐの種類の判別テーブルである。 実施例１における画像形成条件を制御するためのフローチャートである。 実施例２における異なる解像度を有する画像を示す図である。 実施例２における画像形成条件を制御するためのフローチャートである。 実施例３における画像形成装置の構成を示す図である。 坪量検知部３２を示すブロック図である。 実施例３における記録紙Ｐの種類の判別テーブルである。 実施例３における画像形成条件を制御するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
＜画像形成装置の説明＞
本実施例では、画像形成装置として電子写真方式のカラーレーザビームプリンタ１（以下、プリンタ１と表記する）を示す。図１は、プリンタ１の概略構成図である。

プリンタ１は、タンデム式のカラープリンタであり、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の現像剤であるトナーを重ね合わせることで、記録紙Ｐ（記録材）にカラー画像を形成することができる。収容部である２は記録紙Ｐを収容するカセットである。記録紙Ｐの搬送路には、カセット２から記録紙Ｐを給紙する給紙ローラ４、給紙された記録紙Ｐを搬送する搬送ローラ対５、レジストレーションローラ対６（以下、レジローラ対６と表記する）が設けられている。レジローラ対６の近傍には、記録紙Ｐを検知するレジストレーションセンサ３４（以下、レジセンサ３４と表記する）が設けられている。レジセンサ３４は記録紙Ｐの先端（記録紙Ｐの搬送方向において下流側の端部）と記録紙Ｐの後端（記録紙Ｐの搬送方向において上流側の端部）を検知する。

１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）はトナーを担持する感光ドラムである。１２（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）は感光ドラム１１を一様に所定の電位に帯電する帯電ローラである。１３（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）は、帯電された感光ドラム１１を露光し、感光ドラム１１に静電潜像を形成するレーザスキャナである。１４（１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ）は、感光ドラム１１に形成された静電潜像を可視化するためのトナーを収容するプロセスカートリッジである。１５（１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ）は、プロセスカートリッジ１４に収容されたトナーを感光ドラム１１に送り出し、感光ドラム１１にトナー像を形成する現像ローラである。

１６（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）は、感光ドラム１１に形成されたトナー像を中間転写ベルト１７に一次転写する一次転写ローラである。中間転写ベルト１７は、１８の駆動ローラによって図１の矢印方向に回転する。１９は、中間転写ベルト１７上に形成された画像を記録紙Ｐに転写するための二次転写ローラ（転写部）である。２０は、記録紙Ｐを搬送させながら、記録紙Ｐに二次転写されたトナー像を記録紙Ｐに溶融定着させる定着器（定着部）である。記録紙Ｐに画像を形成する画像形成部５０は、以上説明した感光ドラム１１から定着器２０によって構成される。２１は、定着器２０によって定着が行われた記録紙Ｐを排紙する排紙ローラである。

３は、搬送部であるレジローラ対６を駆動するパルスモータである。その他のローラについては不図示の複数の駆動源によって駆動される構成としているものの、記録紙Ｐを所望の動作で搬送できれば良く、それに限らない。例えば、レジローラ対６だけでなく、搬送ローラ対５もパルスモータ３によって駆動される構成であっても構わない。

３０は記録紙Ｐの種類を判別するために、記録紙Ｐの特性を検知する記録材検知ユニット（以下、検知ユニット３０と表記する）である。検知ユニット３０は、記録紙Ｐの特性として記録紙Ｐの表面性を検知する表面性検知部３２から構成される。表面性検知部３２は、後述する照射部３２ａ、結像部３２ｂ、撮像部３２ｃから構成されており、記録紙Ｐの表面性（凹凸状態）を検知する。

１０は、プリンタ１の動作を制御する制御部である。制御部１０には不図示のＣＰＵ、プリンタ１を制御するのに必要なデータの演算や一時的な記憶等に使われるＲＡＭ、プリンタ１を制御するプログラムや各種データを格納するＲＯＭ等が搭載されている。制御部１０の役割について詳しくは後述する。

＜記録材検知ユニットの説明＞
次に、検知ユニット３０を構成する表面性検知部３２の動作概要について図２を用いて説明する。

図２（ａ）は表面性検知部３２のブロック図である。表面性検知部３２は、照射部３２ａ、結像部３２ｂ、撮像部３２ｃから構成される。照射部３２ａは記録紙Ｐの表面に光を照射する。結像部３２ｂは照射部３２ａから照射され、記録紙Ｐの表面で反射した光を撮像部３２ｃに結像する。撮像部３２ｃは、結像部３２ｂにより結像された光を画像として撮像する。

本実施例では撮像部３２ｃは、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＥＴＡＬ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ラインセンサであり、図２（ｂ）に示すように、光を受光する受光素子が１００個配置されている。ここで１つの受光素子は１つの画素に対応する。すなわち、このＣＭＯＳラインセンサによって１回撮像をすることにより、１００画素分の画像を得ることができる。複数の受光素子は記録紙Ｐの搬送面と平行で、記録紙Ｐの搬送方向と直交する方向（主走査方向と称す）に沿って並んで配置されている。

図２（ｃ）に示すＣＭＯＳラインセンサの標準的な回路を用いて、撮像部３２ｃを構成している受光素子の動作について説明する。受光素子は、フォトダイオード２０１、リセット用ＭＯＳトランジスタ２０２、選択用ＭＯＳトランジスタ２０３、増幅用ＭＯＳトランジスタ２０４から構成される。光電変換により蓄積されたフォトダイオード２０１の電荷は、増幅器である増幅用ＭＯＳトランジスタ２０４と選択用ＭＯＳトランジスタ２０３を通じて、電荷出力信号として表面性制御部４５へ出力される。

ここで、各受光素子の電荷出力信号は共通ラインとして接続されており、各受光素子の選択用ＭＯＳトランジスタ２０３を制御することで、各受光素子の電荷出力を電荷出力信号ラインに順次出力する。この各々の受光素子の制御方式として、例えば、いわゆる電子シャッター制御方式がある。まず各々のフォトダイオード２０１の電荷をリセット用ＭＯＳトランジスタ２０２でリセットする。そして、リセット用ＭＯＳトランジスタ２０２でリセット解除を行うと、フォトダイオード２０１の電荷は光電変換で生成した信号電荷によって蓄積されていく。リセット解除から所定時間（蓄積時間）経過後に増幅用ＭＯＳトランジスタ２０４、選択用ＭＯＳトランジスタ２０３を介して各受光素子の電荷を電荷出力信号として出力する。電荷を読みだした画素のフォトダイオード２０１の電荷は再度リセット用ＭＯＳトランジスタ２０２でリセットされる。このようにフォトダイオード２０１の電荷の蓄積時間は、リセット用ＭＯＳトランジスタ２０２および選択用ＭＯＳトランジスタ２０３の動作タイミングによって制御を行うことができる。

また、記録紙Ｐを搬送させながら一連の撮像動作をくり返し、撮像したライン状の画像を記録紙Ｐの搬送方向（副走査方向と称す）につなげていくことによって、表面性検知部３２は（撮像回数×１００画素）のサイズの画像を得ることができる。

表面性制御部４５は制御部１０からの測定のオンオフ信号、蓄積時間の設定信号、撮像回数の設定信号に従い、照射部３２ａや撮像部３２ｃを制御する。表面性制御部４５はこれらの信号に従い、撮像部３２ｃの各受光素子におけるリセット用ＭＯＳトランジスタ２０２、選択用ＭＯＳトランジスタ２０３のタイミング信号を生成する。これにより、表面性制御部４５は、撮像部３２ｃの撮像開始タイミング、フォトダイオード２０１の電荷の蓄積時間、撮像回数の制御を行う。更に、表面性制御部４５は、撮像部３２ｃから受信した電荷出力信号に対して、例えば相関二重サンプリング回路などのノイズキャンセル回路（不図示）を通じて、受信レベルとして制御部１０へ出力する。

制御部１０はパルスモータ３によってレジローラ対６の回転速度を制御し、記録紙Ｐの搬送速度を制御する。レジセンサ３４は図１に記載されている通り、レジローラ対６と検知ユニット３０の間に配置され、レジセンサ３４が配置された位置に記録紙Ｐが到達したか否かを制御部１０が判断するためのセンサである。レジセンサ３４は、光センサであって、記録紙Ｐによって光が遮蔽されることにより記録紙Ｐの有無を検知することができる。レジセンサ３４は、記録紙Ｐの有無を検知できるセンサであれば良く、その手段は光センサに限定されない。制御部１０は記録紙Ｐがレジセンサ３４の位置に到達したと判断したタイミングに応じて、表面性制御部４５へ測定のオンオフ信号を通知する。

また、制御部１０は表面性制御部４５の受信レベルをＣＰＵ（不図示）のＡＤポートで受信する。ＡＤポートは、入力された電源電圧を基準に２５６分割した分解能で検知可能であり、制御部１０は、ＡＤポートに入力された電圧が分解能に対して何倍の電圧であるかを検知することでｄｅｃ値（出力値）にＡＤ変換する。制御部１０は、受信レベル信号をＡＤ変換した後、各画素の出力値から記録紙Ｐの表面性を示す特徴量を算出する。

この特徴量の算出方法は様々な方法が考えられるが、本実施例においては縦差分積算値を求める。縦差分積算値を求めるためには、まず副走査方向に連続して並んだ２つの画素の出力値の差分の絶対値を計算し、それを１列分積算していく。そして得られた積算値を各列の分さらに積算することによって縦差分積算値を求めることができる。コート紙のような表面が平滑な記録紙Ｐは縦差分積算値が所定の閾値よりも小さくなり、ボンド紙のような表面が粗い記録紙Ｐは縦差分積算値が所定の閾値よりも大きくなる。これにより、制御部１０は記録紙Ｐの種類（表面性）を判別することができる。

制御部１０は、上記の方法によって判別された記録紙Ｐの種類（表面性）に基づいて、画像形成部５０の画像形成条件を制御する。例えば、コート紙はボンド紙に比べて抵抗値が低いため、トナー像を転写する際の転写電圧を高く設定する必要がある。また、コート紙はボンド紙に比べてトナー像を定着させるために必要な定着温度が低く、必要な定着時間も短いため、定着温度や記録紙Ｐの搬送速度などの定着条件を変更する必要がある。このように、様々な画像形成条件を制御することによって、記録紙Ｐに形成される画像の画質を向上させることができる。

また、画像形成条件としては、例えば他に記録紙Ｐの搬送速度、一次転写ローラ１６や二次転写ローラ１９に印加する電圧値、定着器２０で記録紙Ｐに画像を定着する際の温度等が考えられる。さらに制御部１０は、画像形成条件として画像を転写する際における一次転写ローラ１６や二次転写ローラ１９の回転速度を制御してもよい。さらに制御部１０は、画像形成条件として画像を定着する際における定着器２０が有する定着ローラの回転速度を制御してもよい。また、制御部１０は記録紙Ｐの種類を判別することなく、算出した特徴量の値から直接的に画像形成条件を制御してもよい。

＜記録材の種類の判別方法の説明＞
次に表面性検知部３２の検知結果に基づいて、記録紙Ｐの種類を判別する方法について説明する。本実施例では、普通紙とボンド紙を判別することを考える。図３は表面性検知部３２が普通紙とボンド紙をそれぞれ検知し、制御部１０によって算出された特徴量を示している。図３（ａ）は普通紙の結果、図３（ｂ）はボンド紙の結果を示している。

まずは所定の解像度を有する１枚の画像に基づいて、普通紙とボンド紙を判別することを考える。図３における第一の解像度の特徴量に注目する。ここで第一の解像度は６００［ｄｐｉ］を採用した。普通紙の特徴量は１５０［ｄｅｃ］であり、ボンド紙の特徴量は１７０［ｄｅｃ］である。その差は２０［ｄｅｃ］である。ここで、記録紙Ｐは製造機や製造ロット等によって表面性にばらつきがあることが知られている。そのばらつきは特徴量にも表れ、それぞれ平均値から±２０［ｄｅｃ］程度変化する。したがって、例えば普通紙の特徴量がばらつきの中で最も高く、ボンド紙の特徴量がばらつきの中で最も低いような場合には、精度良く記録紙Ｐの種類を判別することができない。

以上より、所定の解像度を有する１枚の画像だけでは、精度良く記録紙Ｐの種類を判別することができない場合があった。そこで、本実施例では、異なる解像度を有する複数の画像を用いて、精度良く記録紙Ｐの種類を判別し、画像形成条件を制御する方法について説明する。

ひき続き図３を用いて説明する。図３には第一の解像度の特徴量だけでなく、第一の解像度とは異なる第二の解像度の特徴量も示している。ここで第二の解像度は３００［ｄｐｉ］を採用した。普通紙の特徴量は１７０［ｄｅｃ］であり、ボンド紙の特徴量は２３０［ｄｅｃ］である。その差は６０［ｄｅｃ］であり、第一の解像度の場合に比べて広がっている。本実施例では、第一の解像度の特徴量と第二の解像度の特徴量の差分値に着目する。図３に記載されているように、普通紙の場合の特徴量の差分値は２０ｄｅｃであり、ボンド紙の場合の特徴量の差分値の６０ｄｅｃよりも小さいことが分かる。これは、記録紙Ｐの表面が持つ周波数特性が各々の種類によって異なるためである。このように、異なる解像度を有する画像を用いることで、周波数特性が異なることによる表面性の違いを容易に得ることができる。

図４は、本実施例における記録紙Ｐの種類と特徴量の差分値の関係を示すテーブルである。このテーブルは制御部１０に搭載されたＲＯＭに記憶されている。図４に記載されたように、普通紙とボンド紙の判別閾値を３０ｄｅｃとすることで精度良く種類の判別を行うことができる。またここでは、二種類の紙種を用いて説明するものの、三種類以上の紙種を判別する場合は図４の様な判別テーブルを複数用いることで対応可能である。

次に、異なる解像度を有する複数の画像を撮像する方法について説明する。本実施例においては、記録紙Ｐを搬送させながら撮像部３２ｃによって画像を撮像する際に、フォトダイオード２０１の電荷の蓄積時間を変更している。これによって、副走査方向において異なる解像度を有する複数の画像を撮像することができる。電荷の蓄積時間と、画像の解像度及び記録紙Ｐの搬送速度の関係性を以下の式（１）に示す。式（１）において、１［ｉｎｃｈ］＝２５．４［ｍｍ］である。
蓄積時間［ｓｅｃ］＝（２５．４［ｍｍ］／解像度［ｄｐｉ］）／搬送速度［ｍｍ／ｓｅｃ］・・・式（１）

本実施例において記録紙Ｐの搬送速度は一定であるから、解像度に応じて蓄積時間は一意に決定される。式（１）によって、第一の解像度に対応する蓄積時間１、第二の解像度に対応する蓄積時間２をそれぞれ求めることができる。

次に、表面性検知部３２による記録紙Ｐの検知幅について説明する。本実施例では第一の解像度および第二の解像度による記録紙Ｐの検知幅を各々副走査方向に１０ｍｍの幅で検知を行う。撮像部３２ｃによる撮像回数、記録紙Ｐの検知範囲及び画像の解像度の関係性を式（２）に示す。
撮像回数［回］＝１０ｍｍ／（２５．４［ｍｍ］／解像度［ｄｐｉ］）・・・式（２）

式（２）によって、第一の解像度に対応する撮像回数１、第二の解像度に対応する撮像回数２をそれぞれ求めることができる。本実施例では、記録紙Ｐの検知幅を１０ｍｍとして説明するものの、求める検知精度や測定時間に応じて適宜設定可能である。

続いて、本実施例における記録紙Ｐの表面性の検知における処理シーケンスについて、図５のフローチャートを用いて説明する。図５のフローチャートに基づく制御は、制御部１０が不図示のＲＯＭ等に記憶されているプログラムに基づき実行する。尚、フローチャートに示す全ての処置を制御部１０が行うのでなく、例えば特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）がプリンタ１に実装されている場合には、フローチャート中のいずれかの処理を実行する機能をＡＳＩＣに持たせても良い。

制御部１０はＰＣ等の外部機器（不図示）から印刷指示を受信後、給紙及び画像形成動作を開始する（Ｓ１０１）。制御部１０は給紙ローラ４によってカセット２から搬送路へ記録紙Ｐを給紙させる。制御部１０は搬送ローラ対５、レジローラ対６によって給紙された記録紙Ｐを搬送させる。記録紙Ｐの先端がレジローラ対６を通過するタイミングで、レジセンサ３４の出力が変化し（Ｓ１０２）、それを起点として制御部１０はパルスモータ３のステップ数Ｓをカウントし始める（Ｓ１０３）。

ここで、記録紙Ｐの到達位置を監視する方法について説明する。本実施例ではパルスモータ３により、記録紙Ｐは１００ｍｍ／ｓｅｃの搬送速度で搬送される。記録紙Ｐの到達位置はレジセンサ３４及びパルスモータ３、制御部１０を用いて監視している。パルスモータ３のステップ数と回転距離は比例関係にあるため、カウントしたステップ数からレジローラ対６通過後に記録紙Ｐが進んだ距離が予測できる。

本実施例では記録紙Ｐの先端がレジセンサ３４に到達した位置を基準として、表面性検知部３２に到達するまでに１００ステップが必要と仮定した。なお、１００ステップは一例であり、使用するパルスモータ３とレジローラ対６の径等から算出する。なお、記録紙Ｐの位置を監視する手段としてパルスモータ３を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、記録紙Ｐが表面性検知部３２に到達したかを判別できればよい。そのため、レジセンサ３４の出力が変動してから所定時間後に計測を開始する、または、モータ回転制御開始タイミングから所定時間後に計測を開始するといった、時間による管理も可能である。

レジセンサ３４の出力が変化したタイミングから１００ステップを経過後（Ｓ１０４）、制御部１０は記録紙Ｐの先端が表面性検知部３２に到達したと判断する。ここで、記録紙Ｐの先端が表面性検知部３２に到達した時には、記録紙Ｐの搬送速度は本実施例における目標値である１００ｍｍ／ｓｅｃで制御されている。

表面性検知部３２に記録紙Ｐが到達したと判断したら、制御部１０は表面性検知部３２の蓄積時間および撮像回数を蓄積時間１および撮像回数１に設定する（Ｓ１０５）。表面性検知部３２は測定を開始し（Ｓ１０６）、制御部１０は第一の特徴量を算出する（Ｓ１０７）。表面性検知部３２は測定を終了し、制御部１０は第一の特徴量をＲＡＭに記憶する（Ｓ１０８）。続いて、制御部１０は表面性検知部３２の蓄積時間および撮像回数を蓄積時間２および撮像回数２に設定する（Ｓ１０９）。表面性検知部３２は測定を開始し（Ｓ１１０）、制御部１０は第二の特徴量を算出する（Ｓ１１１）。表面性検知部３２は測定を終了し、制御部１０は第二の特徴量をＲＡＭに記憶する（Ｓ１１２）。

次に、制御部１０は第一の特徴量と第二の特徴量の差分値を演算し、判別閾値３０ｄｅｃとの比較を行う（Ｓ１１３）。判別閾値３０ｄｅｃよりも大きいと判断したら、制御部１０は記録紙Ｐの種類をボンド紙と判別する（Ｓ１１４）。逆に判別閾値３０ｄｅｃ以下と判断したら、制御部１０は記録紙Ｐの種類を普通紙と判別する（Ｓ１１５）。そして、制御部１０は判別した記録紙Ｐの種類に基づいて、画像形成条件を決定する（Ｓ１１６）。

以上より本実施例によれば、異なる解像度を有する複数の画像を撮像することによって、記録材の種類を精度良く判別し、高品質な画像を形成することができる。

なお、本実施例においては図５に示す通り、制御部１０が記録紙Ｐの種類の判別を行う前に、表面性検知部３２は異なる解像度を有する２枚の画像を撮像している。しかし、これに限定されない。例えば、表面性検知部３２によって第一の解像度を有する１枚の画像が撮像された後、制御部１０はその１枚の画像から得られた特徴量に基づいて記録紙Ｐの種類の判別を行う。そして、制御部１０が記録紙Ｐの種類を一意に判別できない場合に、表面性検知部３２によって第二の解像度を有する画像が追加で撮像されるように制御してもよい。この場合、２つの特徴量の差分値を計算することなく、単純に第二の解像度から得られた特徴量のみに基づいて記録紙Ｐの種類を判別し、画像形成条件を制御してもよい。

なお、本実施例においては異なる解像度を有する複数の画像を撮像するために、フォトダイオード２０１の電荷の蓄積時間を変更していた。しかし、これに限定されない。撮像中の記録紙Ｐの搬送速度を変更することによっても、副走査方向において異なる解像度を有する複数の画像を撮像することができる。電荷の蓄積時間と、画像の解像度及び記録紙Ｐの搬送速度の関係性は前述した通り式（１）で示され、これを変形すると式（３）となる。
搬送速度［ｍｍ／ｓｅｃ］＝（２５．４［ｍｍ］／解像度［ｄｐｉ］）／蓄積時間［ｓｅｃ］・・・式（３）

ここで、電荷の蓄積時間を一定にすれば、解像度に応じて搬送速度は一意に決定される。式（３）によって、第一の解像度に対応する搬送速度１、第二の解像度に対応する搬送速度２をそれぞれ求めることができる。そして、図５のフローチャートのＳ１０５及びＳ１０９において、蓄積時間を搬送速度に変更することで同様の制御を実施することができる。また、電荷の蓄積時間を変更する場合は記録紙Ｐの搬送速度を一定にし、記録紙Ｐの搬送速度を変更する場合は電荷の蓄積時間を一定にしていたが、これに限定されない。どちらも変更することによって、異なる解像度を有する複数の画像を撮像してもよい。

なお、本実施例においては副走査方向の解像度を変更したものの、主走査方向の解像度を変更しても良く、同様の効果を得ることが可能である。主走査方向の解像度を変更する方法としては例えば、撮像部３２ｃあるいは表面性制御部４５に、各々の受光素子の出力値の加算あるいは間引を行うハードウェア切り替え出力回路（不図示）を取り付ける。そして、１つの受光素子の出力値をそのまま１つの画素の出力値とすることで第一の解像度の画像を取得する。また、主走査方向に連続して並んだ２つの受光素子の出力値を加算して１つの画素の出力値とすることで第二の解像度の画像を取得することが可能である。

また、このハードウェア出力回路を用いる方法で、副走査方向の解像度を変更してもよいし、副走査方向の解像度及び主走査方向の解像度のどちらも変更してもよい。このとき、副走査方向あるいは主走査方向の解像度を各々個別に変更しても良いし、副走査方向と主走査方向の解像度を同時に変更しても構わない。ハードウェア出力回路を用いることによって、撮像部３２ｃが１枚の画像を撮像するだけで、制御部１０は異なる解像度を有する２枚の画像の特徴量を取得することができる。

（実施例２）
実施例１では、表面性検知部３２のハードウェア制御によって、異なる解像度を有する複数の画像の特徴量を取得していた。本実施例ではソフトウェア制御を行うことで、異なる解像度を有する複数の画像の特徴量を取得する方法について説明する。主な部分の説明は実施例１と同様であり、ここでは実施例１と異なる部分のみを説明する。

本実施例では、撮像部３２ｃとしてＣＭＯＳエリアセンサを用いて説明する。撮像部３２ｃの受光素子は、主走査方向に８０個、副走査方向に８０個配置されている。ここで１つの受光素子は１つの画素に対応する。図６（ａ）はこのＣＭＯＳエリアセンサによって撮像された１枚の画像を示している。ここで、ｍは副走査方向における画素の位置を示し、ｎは主走査方向における画素の位置を示す。なお、本実施例においてＣＭＯＳエリアセンサを用いて説明するものの、実施例１で説明したＣＭＯＳラインセンサを用いてもよい。

＜記録材の種類の判別方法の説明＞
次に表面性制御部４５から出力された各画素の受信レベル（出力値）から、制御部１０がソフトウェア処理をすることで異なる解像度を有する２枚の画像の特徴量を取得する方法について説明する。第一の解像度の画像の第一の特徴量は、図６（ａ）に示す様に各々の画素（８０×８０画素）の受信レベルを基に、制御部１０が実施例１で説明した方法（縦差分積算）から求める。次に、第二の解像度の画像の第二の特徴量を求めるために、まず制御部１０は式（４）に基づいて４つの画素の受信レベルを１つにまとめる。ここで受信レベル１［ｍ，ｎ］は第一の解像度の画像におけるｍ行ｎ列目の画素の受信レベルを示す。そして、受信レベル２［ｍ，ｎ］は第二の解像度の画像におけるｍ行ｎ列目の画素の受信レベルを示す。
受信レベル２［ｍ，ｎ］＝受信レベル１［ｍ×２−１，ｎ×２−１］＋受信レベル１［ｍ×２−１，ｎ×２−１＋１］＋受信レベル１［ｍ×２−１＋１，ｎ×２−１］＋受信レベル１［ｍ×２−１＋１，ｎ×２−１＋１］・・・式（４）

図６（ｂ）はこのソフトウェア処理によって得られた第二の解像度の画像を示している。制御部１０は各々の画素（４０×４０画素）の受信レベルを基に第二の特徴量を求める。

続いて、本実施例における記録紙Ｐの表面性の検知における処理シーケンスについて、図７のフローチャートを用いて説明する。図７のフローチャートに基づく制御は、制御部１０が不図示のＲＯＭ等に記憶されているプログラムに基づき実行する。なお、図５のフローチャートと重複する部分には同一の記号を用いて説明する。

図７のフローチャートにおいて、Ｓ１０１からＳ１０６、Ｓ１１３からＳ１１６については実施例１と同じであるため説明を省略する。Ｓ３０１において制御部１０は、撮像部３２ｃによって撮像された第一の解像度を有する画像から第一の特徴量を算出する（Ｓ３０１）。表面性検知部３２は測定を終了し、制御部１０は第一の特徴量をＲＡＭに記憶する（Ｓ３０２）。そして、制御部１０は式（４）を用いて受信レベル２［ｍ，ｎ］を算出する。すなわち、第二の解像度を有する画像を算出する（Ｓ３０３）。Ｓ３０４において制御部１０は、第二の解像度を有する画像から第二の特徴量を算出する（Ｓ３０４）。制御部１０は第二の特徴量をＲＡＭに記憶する（Ｓ３０５）。

以上より本実施例によれば、実施例１のように撮像部３２ｃの蓄積時間の設定を切り替えるといったハードウェア制御を不要とすることができるため、構成を簡素化することができる。また、撮像部３２ｃによって複数回、画像を撮像する必要が無くなるので、その分検知時間を短縮することができる。

なお、本実施例では４つの画素の受信レベルを加算して１つにまとめたものの、第一の解像度とは異なる解像度を有する画像に変換できれば良く、加算する個数は限定されない。また、４つの画素の加算に限らず、副走査方向のみ、あるいは主走査方向のみの画素の加算を行っても良く、更に、加算ではなく画素の出力値を間引きするなどの方法で解像度を変更してもよい。

（実施例３）
実施例１乃至２では、検知ユニット３０は表面性検知部３２によって構成されていた。本実施例では、検知ユニット３０にさらに記録紙Ｐの坪量を検知する坪量検知部３１が設けられている構成について説明する。坪量検知部３１と表面性検知部３２それぞれの検知結果を用いることで、より精度良く記録紙Ｐの種類を判別することができる。主な部分の説明は実施例１と同様であり、ここでは実施例１と異なる部分のみを説明する。

＜画像形成装置及び記録材判別ユニットの説明＞
本実施例における、プリンタ１及び検知ユニット３０の構成について説明する。図８は本実施例におけるプリンタ１の概略構成図である。図１と異なるのは検知ユニット３０に坪量検知部３１が設けられている点である。坪量検知部３１は、記録紙Ｐに超音波を発信する超音波発信部３１ａ（送信部）、記録紙Ｐを介して減衰した超音波を受信する超音波受信部３１ｂ（受信部）から構成されている。

図９に検知ユニット３０を構成する坪量検知部３１のブロック図を示す。超音波発信部３１ａと超音波受信部３１ｂは、搬送されてくる記録紙Ｐを挟みこむように対向して配置される。超音波発信部３１ａと超音波受信部３１ｂは坪量制御部４６に接続されている。超音波発信部３１ａは坪量制御部４６の指示に従い所定の周波数の超音波を送信する。超音波受信部３１ｂは記録紙Ｐを透過した超音波を受信し、受信した超音波に応じた電圧値を出力する。坪量制御部４６は超音波受信部３１ｂから出力された電圧値のピーク値を制御部１０へ出力する。

＜記録材の種類の判別方法の説明＞
本実施例では実施例１や実施例２で説明した方法によって異なる解像度を有する複数枚の画像を取得し、さらに坪量検知部３１によって得られた結果を用いることで、より精度良く記録紙Ｐの種類を判別する。本実施例では、坪量が７０ｇ／ｍ^２未満の薄紙と薄いボンド紙、坪量が７０ｇ／ｍ^２以上の普通紙とボンド紙について種類の判別を行う。

図１０は本実施例における記録紙Ｐの種類の判別テーブルを示している。図１０に示すように、薄紙と薄いボンド紙を判別するための特徴量の差分の閾値は２０［ｄｅｃ］であり、普通紙とボンド紙を判別するための閾値３０［ｄｅｃ］とは異なる。このように、坪量の範囲に応じて、さらに詳細に記録紙Ｐの種類を判別するための閾値を変更する。これによって、坪量によらず様々な記録紙Ｐの種類の判別が可能となる。

また、本実施例では坪量の範囲に応じて特徴量の差分の閾値を変更したものの、坪量の範囲に応じて特徴量の差分を補正することで種類の判別を行っても良い。例えば、坪量検知部３１によって記録紙Ｐの坪量が７０ｇ／ｍ^２未満と検知したら、それぞれの特徴量の差分に対して＋１０［ｄｅｃ］の補正を行う。これによって、記録紙Ｐの坪量が７０ｇ／ｍ^２以上の場合の閾値３０［ｄｅｃ］を用いて、記録紙Ｐの種類の判別を行うことができる。また、本実施例に用いた記録紙Ｐの坪量は一例であり、判別したい記録紙Ｐの種類などに応じて適宜設定可能である。

続いて、本実施例における記録紙Ｐの表面性の検知における処理シーケンスについて、図１１のフローチャートを用いて説明する。図１１のフローチャートに基づく制御は、制御部１０が不図示のＲＯＭ等に記憶されているプログラムに基づき実行する。なお、図５のフローチャートと重複する部分には同一の記号を用いて説明する。

図１１のフローチャートにおいて、Ｓ１０１からＳ１１２については実施例１と同じであるため説明を省略する。制御部１０は、Ｓ１０６からＳ１１２における表面性検知部３２の測定と並行して、坪量検知部３１による測定を開始させる（Ｓ２０１）。そして、坪量検知部３１は測定を終了し、制御部１０は坪量検知部３１の検知結果をＲＡＭに記憶する（Ｓ２０２）。Ｓ２０３において、制御部１０は図１０に示す判別テーブルに基づいて、記録紙Ｐの種類を判別する。そして、制御部１０は判別した記録紙Ｐの種類に基づいて、画像形成条件を決定する（Ｓ１１６）。

以上より本実施例によれば、実施例１や実施例２の効果に加え次の効果がある。すなわち、異なる解像度を有する複数枚の画像から得られる特徴量だけでなく、記録紙Ｐの坪量の検知結果を用いることで、より詳細な種類の判別が可能となる。それによって、坪量が異なる様々な種類の記録紙Ｐに対して最適な画像形成条件を設定することができ、画像の品質を向上させることができる。

なお、本実施例によれば検知ユニット３０に記録紙Ｐの坪量を検知する坪量検知部３１が設けられている構成について説明した。しかしこれに限定されない。例えば、記録紙Ｐの厚みを検知するセンサが設けられていてもよい。厚みを検知するセンサとしては、記録紙Ｐに光を照射し、記録紙Ｐを透過した光を受光して、受光した光の光量から記録材Ｐの厚みを検知するセンサを用いることができる。センサは受光した光量に応じた電圧値を出力する。そして制御部１０はこのセンサによって出力された電圧値と異なる解像度を有する複数枚の画像の特徴量に基づいて、記録材Ｐの種類を判別し、画像形成条件を制御してもよい。

上記の実施例においては、異なる解像度を有する複数枚の画像に基づいて、記録紙Ｐの種類を判別し、画像形成条件を制御していた。そして、異なる解像度を有する複数枚の画像から得られた特徴量を単純に四則演算するだけでよい。ゆえに、画像データをフーリエ変換などによって周波数成分データに変換する複雑な演算処理を不要とすることができる。したがって、コストを増加させることなく、記録紙Ｐの種類の判別及び画像形成条件を決定することができる。

また、上記の実施例においては、撮像部３２としてＣＭＯＳラインセンサを用いて説明したがこれに限定されない。ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサなど、電荷の蓄積時間を調整可能な他のセンサであっても良い。また、受光素子のサイズ、個数についても、求める検知精度やコストまたはサイズの制約に応じて適宜設定可能である。また、一行分だけ受光素子を配置したＣＭＯＳラインセンサだけでなく、複数行にわたって受光素子を配置したＣＭＯＳエリアセンサでも適応可能である。

また、上記の実施例においては、特徴量の差分値を演算するための解像度は、表面性検知部３２の検知可能な解像度の範囲やその検知精度、判別したい種類に応じて適宜設定可能である。また、異なる解像度を有する２枚の画像から得られた特徴量の差分値を用いて記録紙Ｐの種類を判別したものの、演算の方法は差分に限定されない。例えば、比率、加算、除算、乗算、又はそれらを組み合わせた演算式を用いても良い。また、二種類に限らず三種類以上の解像度で測定しても良い。その場合、撮像回数は増加するものの、記録紙Ｐの種類の判別精度を向上させることができる。

また、上記の実施例において、検知ユニット３０はプリンタ１に固定して設けられている構成であったが、検知ユニット３０はプリンタ１に対して着脱可能な構成であってもよい。検知ユニット３０を着脱可能な構成にすれば、例えば、検知ユニット３０が故障した場合にユーザが容易に交換することができる。または単純に検知ユニット３０がプリンタ１に対して追加で装着可能な構成であってもよい。

また、上記の実施例において、検知ユニット３２と制御部１０を一体化して記録材判別装置とし、プリンタ１に対して着脱可能な構成にしてもよい。このように、検知ユニット３０と制御部１０を一体化して交換可能であれば、検知ユニット３０の機能を更新したり追加したりする場合に、新たな機能を有するセンサにユーザが容易に交換することができる。または単純に検知ユニット３０と制御部１０が一体化され、プリンタ１に対して追加で装着可能な構成であってもよい。

また、上記の実施例においては、レーザビームプリンタの例を示したが、本発明を適用する画像形成装置はこれに限られるものではなく、インクジェットプリンタ等、他の印刷方式のプリンタ、又は複写機でもよい。

１ レーザビームプリンタ
１０ 制御部
３２ａ 照射部
３２ｃ 撮像部
５０ 画像形成部

Claims (18)

1. 光を照射する照射部と、
   前記照射部によって照射され、記録材で反射した光を記録材の画像として撮像する撮像部と、
   記録材に画像を形成する画像形成部と、
   前記撮像部によって撮像された前記記録材の画像に基づいて、前記画像形成部の画像形成条件を制御する制御部と、を有する画像形成装置において、
   前記制御部は、記録材の平滑度に関する値である第１の特徴量、及び第２の特徴量を求めることが可能であり、第１の解像度である第１の画像から前記第１の特徴量を求め、前記第１の解像度より低い第２の解像度である第２の画像から前記第１の特徴量よりも大きい前記第２の特徴量を求め、記録材の種類に応じて異なる値である前記第１の特徴量と前記第２の特徴量との差分値を求め、前記差分値と閾値との比較に基づいて、前記画像形成条件を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記差分値と閾値との比較により、前記差分値が閾値よりも大きい場合は第１の紙種であると判断し、前記差分値が閾値以下の場合は前記第１の紙種より表面が平滑な第２の紙種であると判断することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１の紙種はボンド紙であり、前記第２の紙種は普通紙であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記撮像部は、前記第１の解像度である第１の画像と、前記第２の解像度である第２の画像を撮像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. 記録材を搬送する搬送部と、を有し、
   前記撮像部は、前記搬送部によって搬送されている記録材から反射した光を記録材の画像として撮像することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記撮像部は、光を受光して電荷を蓄積する時間を変えることによって、前記第１の解像度である第１の画像と、前記第２の解像度である第２の画像を撮像することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記搬送部によって搬送される記録材の速度を変えることによって、前記撮像部に前記第１の解像度である第１の画像と、前記第２の解像度である第２の画像を撮像させることを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
8. 前記撮像部は、所定の解像度である１つの記録材の画像を撮像し、撮像した１つの記録材の画像から前記第１の解像度である第１の画像と、前記第２の解像度である第２の画像を出力する出力回路を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 前記撮像部は、所定の解像度である１つの記録材の画像を撮像し、前記制御部は、前記撮像部によって撮像された１つの記録材の画像から第１の解像度である第１の画像と、前記第２の解像度である第２の画像を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
10. 所定の解像度である１つの記録材の画像は複数の画素から構成され、少なくとも２つの連続して並んだ画素から出力されたそれぞれの出力値が前記出力回路または前記制御部によって加算され、新たな１つの画素の出力値となることによって、前記所定の解像度とは異なる解像度を有する記録材の画像が得られることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
11. 超音波を送信する送信部と、
    前記送信部によって送信され、記録材を透過した超音波を受信する受信部と、を有し、
    前記制御部は、前記第１の解像度である第１の画像と、前記第２の解像度である第２の画像と前記受信部によって受信された超音波に基づいて、前記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１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記撮像部は複数の受光素子を含み、前記複数の受光素子が記録材の搬送面と平行で、かつ記録材の搬送方向と直交する方向に並んだラインセンサであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記画像形成条件とは、記録材の搬送速度、または前記画像形成部に含まれる転写部に印加する電圧値、または前記画像形成部に含まれる定着部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１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 光を照射する照射部と、
    前記照射部によって照射され、記録材で反射した光を記録材の画像として撮像する撮像部と、
    前記撮像部によって撮像された前記記録材の画像に基づいて、記録材の種類を判別する制御部と、を有する記録材判別装置において、
    前記制御部は、記録材の平滑度に関する値である第１の特徴量、及び第２の特徴量を求めることが可能であり、第１の解像度である第１の画像から前記第１の特徴量を求め、前記第１の解像度より低い第２の解像度である第２の画像から前記第１の特徴量よりも大きい前記第２の特徴量を求め、記録材の種類に応じて異なる値である前記第１の特徴量と前記第２の特徴量との差分値を求め、前記差分値と閾値との比較に基づいて、記録材の種類を判別することを特徴とする記録材判別装置。
15. 前記制御部は、前記差分値と閾値との比較により、前記差分値が閾値よりも大きい場合は第１の紙種であると判断し、前記差分値が閾値以下の場合は前記第１の紙種より表面が平滑な第２の紙種であると判断す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. 前記第１の紙種はボンド紙であり、前記第２の紙種は普通紙であることを特徴とする請求項１５に記載の記録材判別装置。
17. 超音波を送信する送信部と、
    前記送信部によって送信され、記録材を透過した超音波を受信する受信部と、を有し、
    前記制御部は、前記第１の解像度である第１の画像と、前記第２の解像度である第２の画像と前記受信部によって受信された超音波に基づいて、記録材の種類を判別することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の記録材判別装置。
18. 前記制御部は、前記受信部によって受信された超音波に基づいて、記録材の坪量を判別することを特徴とする請求項１７に記載の記録材判別装置。

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