JP2008032848A - 紙表面性検出センサ及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バラツキに左右され難い記録紙表面性検出センサ及びそれを備えた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】紙表面性検出センサを、記録紙上に所定の角度で光を照射する発光手段、記録紙上の光照射領域に対向して配置された結像レンズ、結像レンズの結像面に配置され、光照射領域を撮像する映像読取センサ及び映像読取センサ出力を入力して、光照射領域にある記録紙の表面性を表す値を出力する紙表面性検出手段を備えて構成する。紙表面性検出手段は、光照射中における映像読取センサからの出力から各画素の出力値の平均値を算出し、平均値に関連して予め設定された範囲の画素数を算出し、算出した画素数を前記記録紙の表面性を表す値として出力する。また、映像読取センサの出力に代えて搬送中の紙の異なる個所に対応する反射光検出センサからの複数の出力値の使用が可能であり、また、透過光による画像等から紙の特性を表す値を得ることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、記録紙の表面性または光透過性を検知して記録紙の表面性を検出するセンサ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画像形成装置は、潜像を担持する潜像担持体と、該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を含む。また、あらかじめ定めた方向に搬送される記録紙に、この現像装置による現像剤像を転写する転写手段も含む。またこの転写手段によって現像剤像の転写を受けた記録紙をあらかじめ定めた定着処理条件にて加熱及び加圧することにより、現像剤像を記録紙に定着させる定着装置を備えている。

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、その設定に応じて定着処理条件を設定するよう制御する。これら条件には、たとえば、定着温度や定着装置を通過する記録紙の搬送速度が含まれる。

あるいは、記録紙の表面画像をＣＭＯＳセンサによって撮像し、このセンサからの出力値に対応して、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（たとえば、特許文献１参照）。この場合、ＣＭＯＳセンサは、画像形成装置内部の用紙カセットから給紙され搬送される位置で、転写部の上流にあたる位置に配置され、搬送中の記録紙の表面に光を照射して表面映像を検出している。また、センサからの出力値は、映像比較がされ、その結果として紙種を判定することが行われている。

特開２００２−１８２５１８号公報

しかしながら、上述の従来の画像形成装置では、次のような課題がある。

読取センサの個体によってばらつきがあり（発光素子の発光強度、受光素子の受光感度等）、そのばらつきによって、および記録紙にも、また記録紙上の位置によってもある程度のばらつきがあり、記録紙の種類を精度よく判別できないものがある。

たとえば、特許文献１では、最大濃度のピクセルＤｍａｘと最低濃度のピクセルＤｍｉｎを求め、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎを見ている。このことから、少数のピクセル値が紙種の判別結果に大きな影響を及ぼすことになる。

したがって、センサ毎による、また記録紙や記録紙上の位置による、ばらつきの影響を抑え、紙種の判別精度が低下しない方式により紙種の判別が求められている。

本発明の目的は、記録紙上の複数の点の反射光を表す出力値とその平均値とから、センサ毎によるばらつきの少ない紙表面性を表す値を検出し、検出した値を出力することによって、高い判別精度で紙種を判別することが可能な紙表面性センサ、及びこの紙表面性検出センサを使用して紙種判別を実行す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、記録紙の表面に、あらかじめ定めた角度で光を照射する第１の発光手段、前記発光手段による前記記録紙の表面の光照射領域に対向して配置された結像レンズ、前記結像レンズの結像面に配置され、前記光照射領域を撮像する映像読取センサ、および前記映像読取センサの出力を入力して、前記光照射領域にある記録紙の表面性を表す値を出力する紙表面性検出手段を備えた紙表面性検出センサであって、前記紙表面性検出手段は、前記第１の発光手段の光照射中における前記映像読取センサからの出力から各画素の出力値の平均値を算出し、前記平均値に関連して予め設定された第１の範囲の画素数を算出し、算出した画素数を前記記録紙の表面性を表す値として出力することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、記録紙の表面に、あらかじめ定めた角度で光を照射する第１の発光手段、前記発光手段による前記記録紙の表面の光照射領域に対向して配置され、前記光照射領域からの反射光を受光する反射光検出センサ、および前記反射光検出センサからの出力を入力し、前記光照射領域にある記録紙の表面性を表す値を出力する紙表面性検出手段を備えた紙種表面性検出センサであって、前記紙種表面性検出手段は、前記第１の発光手段の光照射中における前記反射光検出センサからの出力のサンプリングをあらかじめ定められた第１の回数実行し、搬送中の前記紙の異なる個所の反射光に対応する複数の出力値を生成し、当該複数のサンプリング値の平均値を算出し、前記平均値に関連して予め設定された第２の範囲のサンプリング値の数を算出し、算出した数を前記記録紙の表面性を表す値として出力することを特徴とするものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の紙表面性検出センサであって、前記第１の発光手段による前記光照射領域に対向する前記紙の反対側の領域に対して、前記結像レンズの光軸上から、前記結像レンズに向かって光を照射する第２の発光手段をさらに備え、前記紙表面性検出手段は、さらに、前記第２の発光手段の光照射中における前記映像読取センサからの出力から各画素の出力値の平均値を算出し、前記平均値に関連して予め設定された第３の範囲の画素数を算出することを実行し、前記第１の範囲の画素数と前記第３の範囲の画素数を、前記記録紙の表面性を表す値として出力することを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の紙表面性検出センサであって、前記第１の発光手段による前記光照射領域に対向する前記紙の反対側の領域に対して、前記結像レンズの光軸上から、前記結像レンズに向かって光を照射する第２の発光手段とをさらに備え、前記紙表面性検出手段は、さらに、前記第２の発光手段の光照射中における前記反射光検出センサからの出力のサンプリングをあらかじめ定められた第２の回数実行し、搬送中の前記紙の異なる個所の反射光に対応する複数の出力値を生成し、当該複数のサンプリング値の平均値を算出し、前記平均値に関連して予め設定された第４の範囲のサンプリング値の数を算出することを実行し、前記第２の範囲のサンプリング値の数と前記第４の範囲のサンプリング値の数を、前記記録紙の表面性を表す値として出力することを特徴とするものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４に記載の紙表面性検出センサであって、前記平均値に関連して予め設定された範囲は、平均値の７０％から１３０％の範囲に含まれることを特徴とするものである。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５に記載の紙表面性検出センサであって、前記平均値に関連して予め設定された範囲は平均値の＋１％と８％の間と、−１％と−８％の間であることを特徴とするものである。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項５に記載の紙表面性検出センサであって、前記平均値に関連して予め設定された範囲は平均値の＋１０％以上と−１０％以下の範囲であることを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１又は３に記載の紙表面性検出センサであって、記映像読取センサは、複数の画素を有し各画素のアナログ信号を出力するＣＣＤセンサあるいはＣＭＯＳエリア・センサであることを特徴とするものである。

また、請求項９に記載の発明は、請求項２または４に記載の紙表面性検出センサであって、前記反射光検出センサは、フォト・トランジスタであることを特徴とするものである。

請求項１０に記載の発明は、潜像を担持する潜像担持体、該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、あらかじめ定めた方向に搬送される記録材に該現像装置による該現像剤像を転写する転写手段、および該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あらかじめ定めた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、を備える画像形成装置であって、さらに、記録紙の表面に、あらかじめ定めた角度で光を照射する第１の発光手段と、前記発光手段による前記記録紙の表面の光照射領域に対向して配置された結像レンズと、前記結像レンズの結像面に配置され、前記光照射領域を撮像する映像読取センサと、前記映像読取センサの出力を入力して、前記光照射領域にある記録紙の表面性を表す値を出力する紙表面性検出手段であって、前記第１の発光手段の光照射中における前記映像読取センサからの出力から各画素の出力値の平均値を算出し、前記平均値に関連して予め設定された第１の範囲の画素数を算出し、算出した画素数を前記記録紙の表面性を表す値として出力する紙表面性検出手段とをさらに備え、前記紙表面性検出手段の出力から搬送される記録材の紙種が判定され、判定された紙種に基づいて、前記定着装置の定着条件が設定されることを特徴とするものである。

請求項１１に記載の発明は、潜像を担持する潜像担持体、該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、あらかじめ定めた方向に搬送される記録材に該現像装置による該現像剤像を転写する転写手段、および該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あらかじめ定めた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、を備える画像形成装置であって、さらに、記録紙の表面に、あらかじめ定めた角度で光を照射する第１の発光手段と、前記発光手段による前記記録紙の表面の光照射領域に対向して配置され、前記光照射領域からの反射光を受光する反射光検出センサと、前記反射光検出センサからの出力を入力し、前記光照射領域にある記録紙の表面性を表す値を出力する紙表面性検出手段であって、前記第１の発光手段の光照射中における前記反射光検出センサからの出力のサンプリングをあらかじめ定められた第１の回数実行し、搬送中の前記紙の異なる個所の反射光に対応する複数の出力値を生成し、当該複数のサンプリング値の平均値を算出し、前記平均値に関連して予め設定された第２の範囲のサンプリング値の数を算出し、算出した数を前記記録紙の表面性を表す値として出力する紙表面性検出手段とをさらに備え、前記紙表面性検出手段の出力から搬送される記録材の紙種が判定され、判定された紙種に基づいて、前記定着装置の定着条件が設定されることを特徴とするものである。

また、請求項１２に記載に発明は、請求項１０又は１１に記載の画像形成装置であって、前記定着装置の前記定着条件は、定着装置の温度に関する条件であることを特徴とするものである。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項１０から１２のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記発光手段と前記センサは、画像形成装置内の用紙カセットから前記転写手段までの記録材の搬送路上の記録紙の紙表面性を検出するように配置され、判定された紙種に基づいて、判定した紙種の前記記録材を搬送する速度が制御されることを特徴とするものである。

本発明の構成によれば、センサ出力から最終的に紙種を判定するにあたり、センサ出力中の、確率的に僅かしか存在しない最大や最小の値を使用せずに、確率的に多くの領域部分を占める範囲の出力値を使用して、記録紙の表面性を表す値を出力する。これにより、センサ毎によるばらつきがある場合でも、また記録紙そのものや記録紙上の位置によりばらつきがある場合でも、記録紙の表面性をばらつきが少ない形で検出することができる。これにより、高い判別精度で紙種を判別することができる。

さらに、前記紙表面性検出センサを有する画像形成装置において様々な種類の記録材を印字する場合においても、記録紙の表面性をばらつきの少ない形で検出して高い判別精度で種類を特定できるので、その種類に応じた条件で印刷することができる。その結果、印刷された記録材の画質を向上させることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における、記録紙の表面性を検出する紙表面性検出センサの概略構成を示す図である。

撮像センサ１００は、図１に示すように記録紙１０４の表面を照射する発光手段である反射用ＬＥＤ１０１と、それぞれの照射領域を画像として読み取る読取センサ１０２と、読取センサ１０２に結像させるための結像レンズ１０３を備える。また、読取センサ１０２の出力から紙表面性を検出する紙表面性検出手段１０８を備えている。この紙表面性検出手段は、光量分布を表す値、より正確に言えば、紙種に特有な光量分布を表す値を出力する。通常、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのセンサそのものからの出力は、入射光量に比例するので、センサ出力から入射光量を求めることができる。ここで、読取センサ１０２は２次元領域を撮像し、２次元に配置された画素値を表す信号を出力する。

反射用ＬＥＤ１０１より発せられた光は、記録紙１０４の表面に、ある一定の角度を持って照射される。そして記録紙１０４の表面で反射した光は、結像レンズ１０３を介し集光されて、読取センサ１０２の受光面上に結像される。結像された光は読取センサ１０２によって光電変換され、光量に比例した電気信号を出力する。このようにして記録紙１０４の表面画像を読み取る。

なお、記録紙の表面性検出時における反射用ＬＥＤ１０１の照射光量は、発光制御部１０００によって制御されている。また、発光制御部１０００は、後述する画像形成装置の制御ＣＰＵあるいは後述するＡＳＩＣによって制御される。紙表面性検出センサ内の読取センサの駆動、後述するＡＳＩＣとのインターフェース等は図示しない制御部によって実行される。

図２は、３種類の記録媒体の表面画像例と、その下部に、その一部を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。上部の表面画像例は、撮像センサ１００の内部にある読取センサ１０２によって読み取られる記録媒体１０４の表面画像例である。デジタル処理は、読取センサ１０２からのアナログ出力をＡ／Ｄ変換によって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２において、符号１１０で示す図は、記録紙の表面性において比較的粗く紙の繊維による凹凸が判別しやすいいわゆるラフ紙の表面拡大画像である。符号１１１で示す図は、一般のオフィスで普通に使用されるいわゆる普通紙の表面拡大画像であり、符号１１２で示す図は、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）の表面拡大画像である。

読取センサ１０２に読み込まれたこれらの画像１１０、１１１、１１２は、デジタル処理され、それぞれの一部分は、下部に示すような画像１１３、１１４、１１５となる。

このように、記録紙の種類によって表面の画像は異なる。これは、主に記録紙の表面における繊維の状態が異なり、また、ある一定の角度を持って光照射された領域の撮像画像であることに起因する。

上述のように、読取センサ１０２で読み込んだ記録紙の表面画像をデジタル処理することで、記録紙の紙表面性の検出を行い、最終的にこの表面性を表す値から紙種判別をすることになる。実際の検出の方法としては、紙表面性検出手段１０８において、読み取りセンサからのアナログ信号のデジタル処理を行って得た記録紙の表面画像について、画素毎の光量（輝度レベル）の積算値を求める。そしてこの積算値から画素毎の光量（輝度レベル）の平均値を求め、その平均値に関連付けた範囲内の光量（輝度値）を有する画素の数を求める。

図３は、ラフ紙、普通紙、およびグロス紙における、前記発光手段によって照射された記録の一部分の映像読取センサの出力を、平均値に対して１％刻みの範囲内の輝度値の数の分布、言い換えれば、平均値を基準にした光量分布の一例を示している。横軸は平均値に対する割合光量を、縦軸は各光量範囲内とカウントされた画素数を、表している。それぞれの紙について表面の粗さ（または一様性）に違いがある。グロス紙については、紙の繊維の圧縮が十分になされ表面性が均一なため、ほとんどの画素の光量が平均値付近に集中していることを示している。逆にラフ紙に関しては、記録紙の表面性が粗いため、平均値付近の光量を示す画素数は少なく、光量の分布している範囲も広範囲にわたっていることがわかる。なお光量分布を求める際に、その範囲の領域を、平均値に対して７０％から１３０％までの範囲内としている。これは、様々な種類の記録紙を検討した結果、その範囲であれば、記録紙の表面性の特徴を得るためには、より正確に言えば、記録紙の判別を行うためには、十分であることが判明しているからである。

このようにして得られた光量分布より、紙表面性検出手段１０８が平均値に対してある一定の割合内の画素数をカウントして、そのカウントした画素数を元に（画像形成装置内の制御ＣＰＵが）紙種を判別することとなる。

図４は、ラフ紙・普通紙・グロス紙の表面性を表す値の範囲を示す図である。これは、平均値を基準に±４％内に入っている画素数をカウントすることを、同種の複数の紙に対して実行し、そのカウントした複数の画素数を）プロットしたものである。縦軸は、平均値に対してある一定の割合内の画素をカウントした結果を、すなわち、紙表面性検出手段１０８の出力を、横軸は紙種をそれぞれ表している。プロット点を１つの記号で示し、その近傍に複数のプロットがあるので、複数のプロット点が互いに重なって示されている。プロット図中の実線が記録紙の種類を判別する時の閾値を示している。このような閾値を引くことで、ラフ紙・普通紙・グロス紙を判別することができる。また複数のセンサの結果を見た場合でも、センサ毎のばらつきの影響を受けずに判別することができる。

なお本実施形態では平均値を基準に対して±４％内の画素数をカウントしているが、その範囲は＋１％から＋８％の範囲内と、−１％から−８％の範囲内の画素数をカウントしても良い。このように範囲を規定しているのは、この範囲外だとグロス紙−普通紙の判別精度が落ちてしまうためである。

図５は、上述した紙表面性検出センサを適用した画像形成装置の例を示す図である。

図中、符号２０００は画像形成装置を、符号２００１は用紙カセットを、符号２００２は給紙ローラを、符号２００３は転写ベルト駆動ローラを、符号２００４は転写ベルトを示している。また、符号２００５〜２００８はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの感光ドラムを示している。符号２００９〜２０１２は転写ローラを、符号２０１３〜２０１６はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカートリッジを示している。符号２０１７〜２０２０はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの光学ユニットを、符号２０２１は定着ユニットを、符号２０２３はレジ前紙有無センサをそれぞれ示している。

画像形成装置は、電子写真プロセスを用い記録紙上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を重ねて転写し、温度制御された定着ローラによってトナー画像を熱定着させる。また、各色の光学ユニットは、各感光ドラムの表面をレーザ・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紙上の予め決まった位置から画像が転写されるよう同期をとって走査制御している。さらに、画像形成装置は記録紙を給紙・搬送する給紙モータ（図示せず）と、転写ベルト駆動ローラを駆動する転写ベルト駆動モータ（図示せず）を備えている。また、各色感光ドラムおよび転写ローラを駆動する感光ドラム駆動モータ（図示せず）と、定着ローラを駆動する定着駆動モータ（図示せず）を備えている。

符号２０２２は、上述した記録紙の紙表面性検出センサである。この紙表面性検出センサは、給紙・搬送される記録紙の表面に光を照射させて、その記録紙からの反射光を集光し結像させて、記録紙のある特定エリアの画像からの記録紙の表面性を表す値として出力する。画像形成装置が備える制御ＣＰＵ（図示せず）は、定着ユニット２０２１によって、所望の熱量を記録紙に与えることによって、記録紙上のトナー画像を融着し定着させる。

次に、図６を用いて、制御ＣＰＵの動作について説明する。

図６は、画像形成装置内における制御ＣＰＵが制御する各ユニットの構成を表した図である。

図中、符号２０３０は制御ＣＰＵを、符号２０２２は記録紙の紙表面性検出センサをそれぞれ示す。符号２０３２〜２０３５は、ポリゴン・ミラーおよび前記ポリゴン・ミラーをあらかじめ定めた回転数で回転させるモータおよびレーザ及びレーザ駆動回路を備え、感光ドラム面上にレーザ光を走査し、所望の潜像を描くための光学ユニットをそれぞれ示している。符号２０３６は記録紙を搬送するための給紙モータを、符号２０３７は記録紙を給紙するための給紙ローラの駆動開始に使用する給紙ソレノイドをそれぞれ示している。符号２０３８は記録紙１０４が用紙カセット２００１にセットされているか否かを検知する紙有無センサを、２０３９は電子写真プロセスに必要な１次帯電・現像・１次転写・２次転写バイアスを制御する高圧電源をそれぞれ示している。符号２０４０は感光ドラムおよび転写ローラを駆動するドラム駆動モータを、２０４１は転写ベルトおよび定着ユニットのローラを駆動するためのベルト駆動モータを、２０４２は定着ユニットおよび低圧電源ユニットをそれぞれ示している。定着ユニットの定着温度は、制御ＣＰＵによって図示しないサーミスタにより温度をモニタし、一定に保つ制御がなされる。符号２０４３はＡＳＩＣであり、制御ＣＰＵ２０３０の指示に基づき、その右部に順に示される記録紙の紙表面性検出センサとのインターフェースを行い、撮像開始等の指示を出力したり、検出値の入力をしたりする。また、４つの光学ユニット内部のモータ、給紙モータ、ドラム駆動、ベルト駆動モータの速度制御を行う。モータの速度制御は、モータからのタック信号（ＦＧ１〜ＦＧ６）を検出して、タック信号の間隔があらかじめ定めた時間となるようモータに対して加速（ＡＣＣ１〜ＡＣＣ６）または減速信号（ＤＥＣ１〜ＤＥＣ６）を出力して速度制御を行う。このため、制御回路は、ＡＳＩＣ２０４３のハードウエアによる回路で構成した方が、制御ＣＰＵ２０３０の制御負荷低減が図れるメリットがある。

図７は、実際の画像形成装置の動作のうちの紙種判別に関連した部分の動作をフローチャートで表したものである。

制御ＣＰＵ２０３０は、図示しないホスト・コンピュータからの指示によってプリント・コマンドを受けると、紙有無センサ２０３８によってカセット・トレイ２００１内の記録紙１０４の有無を判断する（Ｓ７０１）。この判断の結果、紙有りの場合は給紙モータ２０３６と、ドラム駆動モータ２０４０と、ベルト駆動モータ２０４１を駆動する（Ｓ７０２）とともに、給紙ソレノイド２０３７を駆動する（Ｓ７０３）。

そして記録紙を搬送し、レジ前紙有無センサ２０２３でそこに紙ありかどうかを判断し（Ｓ７０４）、紙ありとなった時点で給紙モータを止め、記録紙を静止させる（Ｓ７０５）。制御ＣＰＵ２０３０はＡＳＩＣ２０４３に対して記録紙表面性検出センサ２０３１に、記録紙の表面性の検出を行うように指示を出し、同時に発光制御部１０００に発光指示を出力する。記録紙表面性検出センサ２０２２は、撮像を開始して、撮像したデータに基づいて、平均値を基準にして±４％の光量を示す画素数をカウントする（Ｓ７０６）。このカウントが完了すると、記録紙表面性検出センサ２０２２は、ＡＳＩＣとインターフェースして、最終的に制御ＣＰＵにカウント値を送る。制御ＣＰＵでは、記録紙表面性検出センサ２０２２でカウントされた画素数、すなわち紙表面性検出センサからの出力を受けて、発光制御部１０００に発光を停止させ、予め設定された閾値を使用して紙種を判別する（Ｓ７０７）。制御ＣＰＵは、判別された紙種の結果に応じて定着ユニット２０４２の温度条件を可変制御し（Ｓ７０８〜７１０）、記録紙１０４の搬送速度を可変制御する（Ｓ７１１〜７１３）。搬送速度の可変制御は、速度制御を司るＡＳＩＣ２０４３の各モータに対する速度制御レジスタ値を、制御ＣＰＵ２０３０が各々設定することによって実現する。

紙種に応じて適切な定着温度、搬送速度を設定することは、安定した画質を得るためである。特にグロス紙の場合において、記録紙の表面に付着するトナーの定着性を上げ、印刷品質を高める目的がある。

このように本実施形態では、記録紙の紙表面性検出センサから、記録紙の表面性を表す値を得て、記録紙の種類を判別している。この表面性を表す値は、平均値を基準にして±４％の光量を示す画素数であり、確率的に存在が多い画素を使用したものである。確率的にも存在数が少ない、最大濃度のピクセルや、またと最低濃度のピクセルを使用していない。したがって、この記録紙の表面性を表し値そのもののばらつきも少ない。したがって、記録紙の種類の判別も正確に行われる。判別した記録紙の種類に基づいて制御ＣＰＵが、定着ユニットの制御温度条件、あるいは記録紙の搬送速度を可変制御することにより、印刷され出力される記録紙の画質、あるいは耐久性を向上させることが可能になる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、記録紙の紙表面性を検出する、別の方法について説明する。

なお、本実施形態においては、紙表面性検出センサの構成、画像形成装置の構成、制御ＣＰＵの動作に関しては第１の実施形態と同様であるため説明を省く。

図８は、ラフ紙・普通紙・グロス紙の表面性を表す値の範囲を示す図である。これは、平均値を基準に＋１０％以上と−１０％以下の領域にある画素数をカウントすることを、同種の複数の紙に対して実行し、そのカウントした複数の画素数をプロットしたものである。縦軸は、平均値に対してある一定の割合内の画素をカウントした結果を、すなわち、紙表面性検出手段１０８の出力を、横軸は紙種をそれぞれ表している。プロット図中の実線が記録紙の種類を判別する時の閾値を示している。このような閾値を引くことで、ラフ紙・普通紙・グロス紙を判別することができる。また複数のセンサの結果を見た場合でも、センサ毎のばらつきの影響を受けずに判別することができる。

紙表面性検出センサの結果を元にした本実施形態における画像形成装置の動作に関しては、上述した第１の実施形態における動作（図７のフローチャート）と同様である。

このようにして第２の実施例形態では、画像形成装置内の制御ＣＰＵが、紙表面性検出センサから記録紙の表面性を表す値を得て、記録紙を判別している。定着ユニットの制御温度条件、または記録紙の搬送速度を、制御ＣＰＵが、判別した記録紙の種類に基づいて可変制御することで、印刷された記録紙の画質、あるいは耐久性を向上させる効果がある。

（第３の実施形態）
図９は、図１に示した紙表面性検出センサと異なる構成の紙表面性検出センサの概略構成を示す図である。

図９に示す紙表面性検出センサは、図１の結像レンズ１０３と読取センサ１０２が受光部１０６に代わっている。すなわち、図１に示す紙表面性検出センサはある範囲の領域の映像を一時に撮像して、２次元領域の複数の点からの反射光量を光電変換するが、図９の受光部は、一時に１つの点からの反射光量を受光し、光電変換する。また、図９の紙表面性検出手段１０８は、図１と同じよう表記しているが、この動作は図１の紙表面性検出手段とは、一部異なる動作をする。

反射用ＬＥＤ１０１より発せられた光は、記録紙１０４の表面にある一定の角度を持って照射される。受光部１０６は、一定の角度を持って照射された点からの反射光量を受光する。結像した光は受光部１０６によって光電変換され、光量に比例した電気信号を出力する。受光部１０６からのアナログ出力は、Ａ／Ｄ変換によって８ビットのピクセル・データに変換され、紙表面性検出手段に送られる。

なお、記録紙の表面性検出時における反射用ＬＥＤ１０１の照射光量は、発光制御部１０００によって制御されている。

次に記録紙判別における実際の画像形成装置の動作について説明する。この動作は、図７におけるＳ７０５の処理が「給紙モータを低速駆動する」となるだけで、以外の動作は、前述した図７に示す動作と同様である。

この実施形態における表面性検出手段の動作を説明する。制御ＣＰＵ２０３０からＡＳＩＣ２０４３を介して、記録紙の表面性の検出を行うように指示を受けると、読取センサからのアナログ信号をあらかじめ定めたサンプリング・クロックでＡ／Ｄ変換する。そしてＡ／Ｄ変換されたサンプリング値を格納する。

このサンプリングと低速駆動された給紙モータによって搬送される記録紙との関係は、スキャナにおける副走査方向のサンプリングと同様である。サンプリングを継続し、サンプリング値の格納があらかじめ定めた数に達すると、サンプリングを終える。次に、格納した複数のデータを積算して平均値を求める。この求めた平均値を基準として±４％の光量を示すサンプリング値の数（画素数と見なすことができる）をカウントする。このカウントが完了すると、記録紙表面性検出センサ２０２２は、ＡＳＩＣとインターフェースして、最終的に制御ＣＰＵにカウント値を送る。制御ＣＰＵは、記録紙表面性検出センサからの出力を受けて、紙種を判別する。紙表面性検出センサの結果を元にした本実施形態における画像形成装置の動作に関しては、上述した第１の実施形態における動作（図７のフローチャート）と同様である。

この実施形態において、サンプリングした値をその都度格納するとしたが、高速サンプリングして、あらかじめ定めた間隔を置いたサンプリング値、たとえば、３つおきのサンプリング値を格納することもできる。

上述した説明では、スキャナのように、撮像対象の紙を低速で移動させながらサンプリングするとしたが、搬送モータを間欠駆動させて、紙の停止時にサンプリングさせることも可能である。この場合、搬送モータの間欠駆動とサンプル・タイミングを同期させる必要があり、またあらかじめ定めた数のサンプリング数を得るに必要な時間が長くなる可能性がある。

このようにして第３の実施形態では、紙表面性検出センサから、記録紙の表面性を表す値を得て、記録紙を判別している。この判別結果を用いて、制御ＣＰＵによって定着ユニットの制御温度条件、または記録紙の搬送速度を可変制御することで、印刷される記録紙の画質を向上させる効果がある。

（第４の実施形態）
図１０は、図１に示した紙表面性検出センサと一部異なる本実施形態における紙表面性検出センサの概略構成を示す図であり、透過用ＬＥＤが追加された構成を示している。また、構成図では、図１と同じであるが、図１０の紙表面性検出手段１０８の動作は、図１の紙表面性検出手段１０８の動作とは異なる動作をする。

透過用ＬＥＤ１０７は、図に示すように結像レンズ１０３の光軸上に配置され、透過用ＬＥＤ１０７より発せられた光は、記録紙１０４の裏面から、結像レンズに向けて照射される。そして記録紙１０４で透過した光は撮像レンズ１０３を介し集光されて読取センサ１０２に結像される。このようにして記録紙１０４の透過画像を読み取る。

なお、記録紙の表面性検出時における反射用ＬＥＤ１０１と透過用ＬＥＤ１０７の検出する時の光量は、発光制御部１０００によって制御されている。また、発光制御部１０００は、後述する画像形成装置の制御ＣＰＵあるいは後述するＡＳＩＣによって制御される。紙表面性検出センサ内の読取センサの駆動、後述するＡＳＩＣとのインターフェース等は図示しない制御部によって実行される。この実施形態では、第１の実施形態で説明した図７の反射光による検出処理のＳ７０６の処理後に、透過光による検出処理を実行する。この２つの処理については、制御ＣＰＵから別々に指示されることも、また一括した処理を指示されることも可能である。その理由は、紙表面性検出センサ内の処理時間は短時間であり、双方が時間を見計らって実行することができるからである。したがって、反射光ＬＥＤのみの照射中に反射光からの出力値を、次に透過光ＬＥＤのみの照射中に透過光からの出力を得ることができる。

また、この実施形態においては、第１の実施形態と異なり、紙種の判別は、反射光からの出力値と透過光からの出力の２つから、後述するように行われる。

図１１は、第１の実施形態と同様にして、透過用ＬＥＤによって得られた映像読取センサの出力について画素毎の光量分布を求めた結果を示す。

なお、透過光による透過画像から求めた、たとえば、平均値を基準に対して±４％内の画素数のカウント値は、「紙表面性を表す値」と表現することは適切でないかも知れない。しかし、本明細書においては、透過画像から求めたそのようなカウント値も、説明の簡単化のために、「紙表面性を表す値」、あるいは「紙表面性検出値」と呼ぶこととする。

図１１と前述の図３と較べると、普通紙とグロス紙の分布の上下関係が反転していることがわかる。この違いを利用することで、たとえば、反射光と透過光からの紙表面性検出値の双方から紙種を判別ことにより、一方のみから判別するよりも精度よく、紙種を判別することができる。たとえば、反射光からの紙表面性検出値が近接していても、透過光からの紙表面性検出値が近接しているとは限らず、この場合、透過光から紙種を判別することができる。

本実施形態では、反射光と透過光による２つの画像からの、平均値を基準にして±４％の光量を示す画素数を元に、紙種を判別することとなる。

図１２は、複数のセンサを用いて、ラフ紙、普通紙、およびグロス紙について、反射光画像と透過光画像からの画素数（それぞれの平均値を基準に±４％内に入っているそれぞれの画素数）をプロットしたものである。横軸は前記第１の発光手段によって得られた出力について、平均値を基準にして±４％の光量を示す画素数をカウントした結果を表している。縦軸は前記第２の発光手段によって得られた出力について、平均値を基準にして±４％の光量を示す画素数をカウントする結果をそれぞれ表している。プロット図中の点線が記録紙の種類を判別する時の閾値を示している。このような閾値を引くことで、ラフ紙・普通紙・グロス紙を正確に判別することができる。また複数のセンサの結果を見た場合でも、センサ毎に閾値を微調整することなく、同じ閾値を使用して、センサ毎のばらつきの影響を受けずに正確に判別することができる。

なお第４の実施形態では平均値を基準に±４％内の画素数をカウントしているが、第１の実施形態もしくは第２の実施形態と同様に、その範囲は＋１％から＋８％の間と、−１％から−８％の間の画素数をカウントしても良い。または７０％から９０％の間と１１０％から１３０％の間の画素数をカウントしても良い。このように範囲を規定しているのは、この範囲外だとグロス紙−普通紙の判別精度が落ちてしまうためである。

このようにして本実施形態では紙表面性検出センサによって記録紙を判別した結果を用いて、制御ＣＰＵによって定着ユニットの制御温度条件、または記録紙の搬送速度を可変制御することで、印刷される記録紙の画質を向上させる効果がある。

（第５の実施形態）
図１３は、図９に示した紙表面性検出センサと一部異なる本実施形態における紙表面性検出センサの概略構成図を示した図であり、透過用ＬＥＤが追加された構成を示している。また、構成図では、図９と同じであるが、図１３の紙表面性検出手段１０８の動作は、図９の紙表面性検出手段１０８の動作とは異なる動作をする。

透過用ＬＥＤ１０７は、図１０に示すように配置され、反射用ＬＥＤと透過用ＬＥＤは、図１０を使用して説明したように駆動される。その他の受光部１０６の関連は、上述した第３の実施形態と同様であり、透過光用ＬＥＤによる照射による透過光画像からの処理も、実施形態３で示したような処理が、実施形態４で示したように繰り返される。

この実施例の場合、前述した実施形態３の場合よりも、反射光画像と透過光画像から２つの紙表面性検出値を得ることになるため、対象の記録紙を低速度で長い距離を移動させることが必要になる。しかし、反射光画像と透過光画像から紙種を判別することが可能になるので、実施形態４と同様な効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態３の紙表面性検出センサを複数設けたり、あるいは実施形態５において、反射光用と透過光用の紙表面性検出センサを別々に設けたりすることも可能である。この場合、ともに検出時間を短縮することができる。同じ検出センサ（たとえば、反射光センサ、または透過光センサ）を２つ（づつ）設けた場合は、どちらか一方の出力のみを紙種判定に使用することも、また２つの出力値を合成して、その合成値を紙種判定に使用することもできる。

第１の実施形態における紙表面性検出センサの概略構成を示す模式断面図である。 ３種類の記録媒体の表面画像例と、その下部に、その一部を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。 ラフ紙、普通紙、およびグロス紙における、前記発光手段によって得られた映像読取センサの出力を、平均値に対して１％刻みの範囲内の輝度値の数の分布、言い換えれば、平均値を基準にした光量分布の一例を示す図である。 ラフ紙・普通紙・グロス紙の表面性を表す値の範囲を示す図である。これは、平均値を基準に±４％内に入っている画素数をカウントすることを、同種の複数の紙に対して実行し、そのカウントした複数の画素数を）プロットしたもの図である。 紙表面性検出センサを適用した画像形成装置の例を示す図である。 画像形成装置内における制御ＣＰＵが制御する各ユニットの構成を表した図である。 画像形成装置の動作のうちの紙種判別に関連した部分の動作の概略を示す図である。 第２の実施形態における紙種の表面性表す値の範囲を示す図である。 第３の実施形態における紙表面性検出センサの概略構成を示す模式断面図である。 第４の実施形態における紙表面性検出センサの概略構成を示す模式断面図である。 第４の実施形態における紙種による透過光量の光量分布を示す図である。 複数のセンサを用いて、ラフ紙、普通紙、およびグロス紙について、反射光画像と透過光画像からの画素数（それぞれの平均値を基準に±４％内に入っているそれぞれの画素数）をプロットした図である。 第３の実施形態と一部異なる。第５の実施形態における紙表面性検出センサの概略構成図を示した図である。

符号の説明

２０００ 画像形成装置
２００１ 用紙カセット
２００２ 給紙ローラ
２００３ 転写ベルト駆動ローラ
２００４ 転写ベルト
２００５〜２００８ 感光ドラム
２００９〜２０１２ 転写ローラ
２０１３〜２０１６ カートリッジ
２０１７〜２０２０ 光学ユニット
２０２１ 定着ユニット
２０２２ 記録紙表面性検出センサ
２０２３ レジ前紙有無センサ
２０３０ ＣＰＵ
２０３２〜２０３５ 光学ユニット
２０３６ 給紙モータ
２０３７ 給紙ソレノイド
２０３８ 紙有無センサ
２０３９ 高圧電源
２０４０ ドラム駆動モータ
２０４１ ベルト駆動モータ
２０４２ 定着ユニットおよび低圧電源ユニット
２０４３ ＡＳＩＣ

Claims (13)

1. 記録紙の表面に、あらかじめ定めた角度で光を照射する第１の発光手段、
   前記発光手段による前記記録紙の表面の光照射領域に対向して配置された結像レンズ、
   前記結像レンズの結像面に配置され、前記光照射領域を撮像する映像読取センサ、および
   前記映像読取センサの出力を入力して、前記光照射領域にある記録紙の表面性を表す値を出力する紙表面性検出手段
   を備えた紙表面性検出センサであって、
   前記紙表面性検出手段は、前記第１の発光手段の光照射中における前記映像読取センサからの出力から各画素の出力値の平均値を算出し、前記平均値に関連して予め設定された第１の範囲の画素数を算出し、算出した画素数を前記記録紙の表面性を表す値として出力する
   ことを特徴とする紙表面性検出センサ。
2. 記録紙の表面に、あらかじめ定めた角度で光を照射する第１の発光手段、
   前記発光手段による前記記録紙の表面の光照射領域に対向して配置され、前記光照射領域からの反射光を受光する反射光検出センサ、および
   前記反射光検出センサからの出力を入力し、前記光照射領域にある記録紙の表面性を表す値を出力する紙表面性検出手段
   を備えた紙種表面性検出センサであって、
   前記紙種表面性検出手段は、前記第１の発光手段の光照射中における前記反射光検出センサからの出力のサンプリングをあらかじめ定められた第１の回数実行し、搬送中の前記紙の異なる個所の反射光に対応する複数の出力値を生成し、当該複数のサンプリング値の平均値を算出し、前記平均値に関連して予め設定された第２の範囲のサンプリング値の数を算出し、算出した数を前記記録紙の表面性を表す値として出力する
   ことを特徴とする紙表面性検出センサ。
3. 前記第１の発光手段による前記光照射領域に対向する前記紙の反対側の領域に対して、前記結像レンズの光軸上から、前記結像レンズに向かって光を照射する第２の発光手段をさらに備え、
   前記紙表面性検出手段は、さらに、前記第２の発光手段の光照射中における前記映像読取センサからの出力から各画素の出力値の平均値を算出し、前記平均値に関連して予め設定された第３の範囲の画素数を算出することを実行し、前記第１の範囲の画素数と前記第３の範囲の画素数を、前記記録紙の表面性を表す値として出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の紙表面性検出センサ。
4. 前記第１の発光手段による前記光照射領域に対向する前記紙の反対側の領域に対して、前記結像レンズの光軸上から、前記結像レンズに向かって光を照射する第２の発光手段とをさらに備え、
   前記紙表面性検出手段は、さらに、前記第２の発光手段の光照射中における前記反射光検出センサからの出力のサンプリングをあらかじめ定められた第２の回数実行し、搬送中の前記紙の異なる個所の反射光に対応する複数の出力値を生成し、当該複数のサンプリング値の平均値を算出し、前記平均値に関連して予め設定された第４の範囲のサンプリング値の数を算出することを実行し、前記第２の範囲のサンプリング値の数と前記第４の範囲のサンプリング値の数を、前記記録紙の表面性を表す値として出力する
   ことを特徴とする請求項２に記載の紙表面性検出センサ。
5. 前記平均値に関連して予め設定された範囲は、平均値の７０％から１３０％の範囲に含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の紙表面性検出センサ。
6. 前記平均値に関連して予め設定された範囲は平均値の＋１％と８％の間と、−１％と−８％の間であることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の紙表面性検出センサ。
7. 前記平均値に関連して予め設定された範囲は平均値の＋１０％以上と−１０％以下の範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の紙表面性検出センサ。
8. 前記映像読取センサは、複数の画素を有し各画素のアナログ信号を出力するＣＣＤセンサあるいはＣＭＯＳエリア・センサであることを特徴とする請求項１又は３に記載の紙表面性検出センサ。
9. 前記反射光検出センサは、フォト・トランジスタであることを特徴とする請求項２または４に記載の紙表面性検出センサ。
10. 潜像を担持する潜像担持体、該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、あらかじめ定めた方向に搬送される記録材に該現像装置による該現像剤像を転写する転写手段、および該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あらかじめ定めた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、を備える画像形成装置であって、さらに、
    記録紙の表面に、あらかじめ定めた角度で光を照射する第１の発光手段と、
    前記発光手段による前記記録紙の表面の光照射領域に対向して配置された結像レンズと、
    前記結像レンズの結像面に配置され、前記光照射領域を撮像する映像読取センサと、
    前記映像読取センサの出力を入力して、前記光照射領域にある記録紙の表面性を表す値を出力する紙表面性検出手段であって、前記第１の発光手段の光照射中における前記映像読取センサからの出力から各画素の出力値の平均値を算出し、前記平均値に関連して予め設定された第１の範囲の画素数を算出し、算出した画素数を前記記録紙の表面性を表す値として出力する紙表面性検出手段と
    をさらに備え、
    前記紙表面性検出手段の出力から搬送される記録材の紙種が判定され、判定された紙種に基づいて、前記定着装置の定着条件が設定されることを特徴とする画像形成装置。
11. 潜像を担持する潜像担持体、該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、あらかじめ定めた方向に搬送される記録材に該現像装置による該現像剤像を転写する転写手段、および該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あらかじめ定めた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、を備える画像形成装置であって、さらに、
    記録紙の表面に、あらかじめ定めた角度で光を照射する第１の発光手段と、
    前記発光手段による前記記録紙の表面の光照射領域に対向して配置され、前記光照射領域からの反射光を受光する反射光検出センサと、
    前記反射光検出センサからの出力を入力し、前記光照射領域にある記録紙の表面性を表す値を出力する紙表面性検出手段であって、前記第１の発光手段の光照射中における前記反射光検出センサからの出力のサンプリングをあらかじめ定められた第１の回数実行し、搬送中の前記紙の異なる個所の反射光に対応する複数の出力値を生成し、当該複数のサンプリング値の平均値を算出し、前記平均値に関連して予め設定された第２の範囲のサンプリング値の数を算出し、算出した数を前記記録紙の表面性を表す値として出力する紙表面性検出手段と
    をさらに備え、
    前記紙表面性検出手段の出力から搬送される記録材の紙種が判定され、判定された紙種に基づいて、前記定着装置の定着条件が設定されることを特徴とする画像形成装置。
12. 前記定着装置の前記定着条件は、定着装置の温度に関する条件であることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の画像形成装置。
13. 前記発光手段と前記センサは、画像形成装置内の用紙カセットから前記転写手段までの記録材の搬送路上の記録紙の紙表面性を検出するように配置され、判定された紙種に基づいて、判定した紙種の前記記録材を搬送する速度が制御されることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の画像形成装置。