シート材検知装置及び画像形成装置
【課題】 シート材の種類を正確に検知するシート材検知装置、及び、検知したシート材の種類に基づいて好適な画像形成条件を設定する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 シート材に対して超音波を発信する発信器１１２と、発信器１１２から発信され、シート材を通過した超音波を受信する受信器１１３と、発信器１１２から発信され、シート材で反射した超音波を受信する受信器１１４と、受信器１１３の受信結果と受信器１１４の受信結果から、シート材の種類を判別するＣＰＵ１０４とを有することを特徴とするシート材検知装置。
【解決手段】 シート材に対して超音波を発信する発信器１１２と、発信器１１２から発信され、シート材を通過した超音波を受信する受信器１１３と、発信器１１２から発信され、シート材で反射した超音波を受信する受信器１１４と、受信器１１３の受信結果と受信器１１４の受信結果から、シート材の種類を判別するＣＰＵ１０４とを有することを特徴とするシート材検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材の種類を検知するシート材検知装置に関する。また、シート材の種類に応じて画像形成プロセスを制御する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置において使用されるシート材は、それぞれの装置によって推奨されるシート材がほぼ決められている。これは、複写機等では、紙などのシート材に画像を形成する際、シート材の厚さ、坪量（単位面積あたりの重さ）、表面処理を施したシート材等の表層、シート材のすき目の粗密等、シート材の種類との相関関係が知られており、画像の品質を決める上で非常に大きなファクタになっているためである。
【０００３】
特に、４色のトナー（現像剤）を１枚のシート材上に重ね合わせて１つの画像を形成するカラー複写機にあっては、白黒複写機に比べてシート材上に載せられるトナーの量が多くなるため、シート材の厚さの違いが画質に大きく影響する。すなわち、トナーを溶融させて定着する一般的な加熱方式の定着器にあっては、シート材の厚さが厚い程、定着時にシート材によって奪われる熱量が多くなり、その分、トナーの溶融に供される熱量が少なくなる。
【０００４】
このため、トナー量の多いカラー画像にあってはトナーが十分に溶融されずに定着不良を起こしがちとなる。このような定着不良を防止するため、カラー複写機においては、白黒複写機に比して、特に、シビアな温度管理が要求される。
【０００５】
また、シート材の厚さ（素材の密度）に応じて、トナー像をシート材に転写するための転写条件（例えば、転写バイアス）を変更することなども、良好な転写を行う上で重要である。
【０００６】
上述の定着及び転写を良好に行うべく、従来の画像形成装置においては、ユーザー自身がシート材の種類についての情報を装置本体上の操作部から入力し、この入力情報に基づいて、制御装置により定着温度や定着速度等の定着条件、また転写バイアス等の転写条件を制御するようにしている（例えば、特許文献１参照）。また、この従来の画像形成装置においては、シート材の厚さを検知し、シート材の厚さに応じて画像形成条件の設定を行っている。
【特許文献１】特開平９−３４３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来例によると、シート材の厚さの検出はできるものの、例えば同じ厚さのシート材であっても、表面処理を施したコート紙と普通紙の違いが検出できない。
【０００８】
そのため、ユーザー自身が手入力によってシート材の種類について入力した情報に誤りがあった場合、制御装置はその誤入力に基づいて定着条件、転写条件等の画像形成条件を設定してしまい、不具合が発生するおそれがあった。例えば、定着条件１つをとっても、入力ミスによる定着不良や熱のかけすぎによるシート材の変形等の問題があった。
【０００９】
なお、近時、画像形成に使用されるシート材の種類は非常に多く、シート材についての情報としては、上述の厚さ以外にも、その大きさ、普通紙か特種紙か、さらには紙かそれ以外の樹脂フィルムか等のさまざまなものがある。これらについて、ユーザーが正確に認識し、装置本体に正しく入力することは困難であり、また煩雑な作業でもある。
【００１０】
そこで、本発明は、シート材の種類を正確に検知するシート材検知装置、及び、検知したシート材の種類に基づいて好適な画像形成条件を設定する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係るシート検知装置は、シート材に対して超音波を発信する発信手段と、前記発信手段から発信され、シート材を通過した超音波を受信する第１受信手段と、前記発信手段から発信され、シート材で反射した超音波を受信する第２受信手段と、前記第１受信手段の受信結果と前記第２受信手段の受信結果から、シート材の種類を判別する判別手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る画像形成装置は、シート材に画像を形成する画像形成手段と、シート材に対して超音波を発信する発信手段と、前記発信手段から発信され、シート材を通過した超音波を受信する第１受信手段と、前記発信手段から発信され、シート材で反射した超音波を受信する第２受信手段と、前記第１受信手段の受信結果と前記第２受信手段の受信結果から、シート材の種類を判別する判別手段と、前記判別手段で判別したシート材の種類に応じて、前記画像形成手段の画像形成条件を変更する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シート材に対して超音波を発信する発信手段と、発信手段から発信され、シート材を通過した超音波を受信する第１受信手段と、発信手段から発信され、シート材で反射した超音波を受信する第２受信手段と、第１受信手段の受信結果と第２受信手段の受信結果から、シート材の種類を判別する判別手段とを有することで、シート材の種類を正確に検知することが可能となる。
【００１４】
また、判別手段で判別したシート材の種類に応じて、画像形成手段の画像形成条件を変更する制御手段を有することで、シート材の種類に基づいて好適な画像形成条件を設定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１に、本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例として、デジタルカラーの画像形成装置１の概略構成を示す。
【００１７】
まず、同図を参照してその構成及び動作を説明する。同図の画像形成装置１は、装置本体２の上部にリーダ部１０を、また中間部にプリント部２０を、そして下部にシート材Ｐの給搬送部５０を備えている。
【００１８】
リーダ部１０は、原稿が載置される原稿台１１、載置された原稿を上方から押圧する原稿圧板１２、原稿の画像面を照射する光源１３、画像面からの反射光を導く複数のミラー１４とレンズ１５、反射光の光電変換を行うＣＣＤ１６ａ、そして種々の画像処理を行う画像処理部１６を主要構成部材として構成されている。さらに、画像処理部１６は、図２に示すように、ＣＣＤ１６ａ、Ａ／Ｄ＆Ｓ／Ｈ部１６ｂ、シェーディング補正部１６ｃ、入力マスキング部１６ｄ、変倍処理部１６ｅ、ＬＯＧ変換部１６ｆ、圧伸部１６ｇ、マスキング・ＵＣＲ部１６ｈ、γ補正部１６ｉ、そしてエッジ強調部１６ｊを有している。
【００１９】
上述構成のリーダ部１０の動作は次のとおりである。原稿台１１上に原稿を、その画像面が下方を向くようにして載置し、その上から原稿圧板１２で押える。光源１３は、光を照射しながら矢印Ｋ１方向に移動し、原稿の画像面を走査する。画像面からの反射光像は、複数のミラー１４及びレンズ１５を介して、ＲＧＢの３色のフィルタが施されたＣＣＤ１６上に結像され、ここで、ＲＧＢの各色の信号に光電変換される。
【００２０】
電気信号となった画像信号は、画像処理部１６において、図２に示す流れに従って、以下のように処理される。ＣＣＤ１６ａからの信号は、Ａ／Ｄ＆Ｓ／Ｈ部１６ｂにおいてデジタルデータに変換され、さらに返還されたデジタルデータはシェーディング補正部１６ｃと入力マスキング部１６ｄとによって修正される。また、変倍動作時には変倍処理部１６ｅで変倍処理を受ける。
【００２１】
次に、ＬＯＧ変換部１６ｆでＲＧＢのデータがＣＭＹのデータに変換され、画像データの圧縮、記憶、伸長を行う圧伸部１６ｇに入力される。格納された画像データは、後述するプリント部２０のそれぞれの色に同期して読み出され、マスキング・ＵＣＲ部１６ｈにてマスキング処理された後、γ補正部１６ｉとエッジ強調部１６ｊとによりＹＭＣＫの出力画像データが作られ、次のプリント部２０に送出される。
【００２２】
プリント部２０は、図１に示すように、各色の同期をとる画像制御部２１、４つのレーザー素子、すなわちマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色用のレーザー素子２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２Ｋ、後述の感光ドラム表面をレーザー光によって走査するポリゴンスキャナ２３、４つの画像形成部、すなわちシート材Ｐの搬送方向上流側から下流側に向かって（同図中、右側から左側にかけて）順に配置されたマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色用の画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋ、そして最下流側の画像形成部３０Ｋの更に下流側に配設した定着器４０を主要構成部材として構成されている。
【００２３】
また、上述した最上流側のマゼンタの画像形成部３０Ｍは、矢印方向に回転自在に支持された感光ドラム３１、その周囲にその回転方向に沿ってほぼ順に配設された、感光ドラム３１表面を帯電する一次帯電器３２、感光ドラム３１上の静電潜像を現像する現像器３３、感光ドラム３１上のトナー像をシート材Ｐに転写する転写帯電器３４、感光ドラム３１の転写残トナーを除去するクリーナ３５、除電を行う補助帯電器３６、そして残留電荷を除去する前露光ランプ３７とを備えている。
【００２４】
さらに、現像器３３の現像ローラ３３ａ上の現像剤からの反射光量により現像剤濃度を検出する現像剤濃度センサＳ１と、感光ドラム３１上に形成されたトナー像からの反射光量を検出する現像濃度センサＳ２とが配置されている。
【００２５】
なお、他の色の画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋについては、上述のマゼンタの画像形成部３０Ｍと同様の構成であるのでその説明は省略する。
【００２６】
上述構成のプリント部２０は、前述のリーダ部１０から送出された出力画像データに基づいて、次のようにしてシート材Ｐ上にトナー像を形成する。マゼンタの画像形成部３０Ｍにおいて、一次帯電器３２によって感光ドラム３１表面を所定の電位に均一に帯電する。画像制御部２１により出力画像データに基づいて他の色との同期をとってマゼンタ用のレーザー素子２２Ｍを駆動し、上述の感光ドラム３１表面を走査する。
【００２７】
これにより感光ドラム３１表面には、原稿画像のうちのマゼンタに対応する静電潜像が形成される。静電潜像は、現像バイアスが印加された現像ローラ３３ａによってマゼンタのトナーが付着されてトナー像として現像される。このトナー像は、後述の転写ベルトによって搬送されてくるシート材Ｐの表面に、転写ベルト内側からの転写帯電器３４の放電によって転写される。
【００２８】
トナー像転写後の感光ドラム３１は、表面の転写残トナーがクリーナ３５によって除去され、さらに、補助帯電器３６による除電を受け、前露光ランプ３７によって残留電荷が除去されて、一次帯電器３２の帯電から始まる次の画像形成に供される。
【００２９】
このマゼンタの画像形成部３０Ｍと同様にして、下流側のシアン、イエロー、ブラックの各色の画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋにおいても、各感光ドラム表面にそれぞれの色のトナー像が形成される。表面にマゼンタのトナー像が転写されたシート材Ｐは、転写ベルトによって下流側のシアン、イエロー、ブラックの画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋに順次に搬送され、それぞれの色のトナー像が次々と転写され、表面に４色のトナー像が重ねられる。こうして４色のトナー像が転写されたシート材Ｐは、後述の定着前ベルトによって定着器４０に搬送され、ここで定着ローラ４０ａと加圧ローラ４０ｂとによる加熱加圧を受けて表面のトナー像が定着される。
【００３０】
定着後のシート材Ｐは、裏面に対する画像形成が行われない場合は、そのまま装置本体２外部に排出され、一方、裏面に画像を形成する場合には、次に説明する給搬送部５０によって、再度、画像形成部３０Ｍ等に供給されて、裏面にトナー像が形成された後、装置本体２外部に排出されることになる。
【００３１】
シート材Ｐの給搬送を行う給搬送部５０は、シート材Ｐの搬送路を有し、そのシート材Ｐの搬送方向についての最上流側に、給紙カセット５１ａ、５１ｂ、給紙ローラ５２ａ、５２ｂ、搬送ローラ５３ａ、５３ｂ等を有するシート材送り装置５４を備えている。さらに給紙カセット５１ａ、５１ｂの下方には、これらを装置本体２に装着したときに、これら給紙カセット５１ａ、５１ｂに収納されたシート材Ｐのサイズを検知するためのサイズ検出部Ｓ３、Ｓ４が付設されている。
【００３２】
サイズ検出部Ｓ３、Ｓ４は、給紙カセット５１ａ、５１ｂ側に配置された係合部と装置本体２側のサイズ検知スイッチ（いずれも不図示）とを備えており、給紙カセット５１ａ、５１ｂが装着された際に、係合部がシート材Ｐのサイズに対応したサイズ検知スイッチを作動させ、これによってサイズに対応したコード信号をサイズ情報として装置本体２に対して出力する。
【００３３】
このシート材送り装置５４のほかに、マルチ手差し送り装置５５が設けられている。このマルチ手差し送り装置５５からは画像形成部３０Ｍ等に対して、材質、大きさ等の性状の異なる種々のシート材Ｐを供給することができる。ここから供給されるシート材Ｐについての情報は、例えば、ユーザーが操作部（不図示）から入力したり、あるいは、シート材の種類については、後述のようにシート材種別検知によって自動的に検出したりする。ここで、シート材Ｐについての情報は、例えば材質、サイズ、厚さ等である。
【００３４】
画像形成部３０Ｍの少し上流側には、搬送されてきたシート材Ｐを一旦停止させ、また画像形成部３０Ｍ等に同期させて搬送するレジストローラ５６が配置されている。レジストローラ５６は、上下一対の上ローラと下ローラとを備えており、これらのローラによりシート材Ｐを表裏両面から挟み込むようにして搬送する。
【００３５】
レジストローラ５６の下流側には、前述の各色の画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋの各感光ドラムに下方から接触するようにして矢印Ｋ５７方向に周回する転写ベルト５７が配置されている。転写ベルト５７はその表面にシート材Ｐを担持して、これを各画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋに搬送するように構成されている。
【００３６】
転写ベルトの下流側には、定着器４０との間に、矢印Ｋ５８方向に周回可能な定着前ベルト５８が配設されている。また、定着器４０のすぐ下流側には、定着後のシート材Ｐの腰付けのための加圧を、切り換え可能な複数の加圧力で行うことができる加圧機構部（湾曲加圧装置）５９（後に詳述）が配設されている。
【００３７】
加圧機構部５９の下流側には、シート材Ｐの排出か再給紙かを選択する排出フラッパ６０、排紙トレイ６１が配設され、また、排出フラッパ６０の下方には、反転搬送路６２、反転フラッパ６３が配設され、さらに下流側には、再給紙搬送路６４、再給紙装置６５が配設されている。
【００３８】
上述構成の給搬送装置５０は、次のように動作する。シート材送り装置５４又はマルチ手差し送り装置５５から給紙されたシート材Ｐは、レジストローラ５６によって一時停止され、その後、前述の画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋの感光ドラム上に形成された各色のトナー像に同期するようにして、レジストローラ５６によって挟持搬送され、さらに転写ベルト５７によって担持搬送される。
【００３９】
このとき、レジストローラ５６を有する紙厚検出部Ｓ５により、紙厚が検知される。転写ベルト５７に担持されたシート材Ｐは、マゼンタの画像形成部３０Ｍを通過する際に、転写帯電器３４によって、表面にマゼンタのトナー像が転写される。シート材Ｐは、その後同様にして、シアン、イエロー、ブラックの各画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋを通過する際に、それぞれの色のトナー像が順次に転写される。４色のトナー像の転写が終了したシート材Ｐは、定着前ベルト５８によって定着器４０に運ばれ、ここで加熱、加圧を受けて表面のトナー像が定着される。トナー像定着後のシート材Ｐは、加圧機構部５９によって腰付けが行われる。
【００４０】
ここで、片面画像形成時には、排出フラッパ６０が排出側にセットされ、シート材Ｐは排紙トレイ６１上に排出される。一方、両面画像形成時には、排出フラッパ６０が再給紙側にセットされ、これにより、シート材Ｐは、反転搬送路６２に導かれ、その後端が反転フラッパ６３を通過するまで下方に向けて搬送される。
【００４１】
その後、反転フラッパ６３を切り換え、シート材Ｐを上方に向けて搬送すると、シート材Ｐは、反転フラッパ６３により再給紙搬送路６４に導かれ、再給紙装置６５に収納される。これにより、シート材Ｐは、表裏反転される。シート材Ｐは、ここから画像形成部３０Ｍ等に再給紙され、表面に画像形成を行ったときと同様にして、裏面に画像形成が行われ、その後、排紙トレイ６１上に排出される。以上で、画像形成装置全体についての構成及び動作の説明を終える。
【００４２】
次に、図３に、上述の画像形成装置におけるブロック図を示す。このブロック図は、シート材Ｐに応じた最適な画像形成を行うためのブロック図である。システムコントローラ７１は、画像形成装置の各種制御を行うものであり、内部のＣＰＵによって統括的に制御を行う。同図中、７２はリーダ部１０の一部を構成する画像入力部、１６は画像処理部、２１は画像データに基づき半導体レーザーを変調駆動するレーザー駆動回路（画像制御部）、そして２２はレーザー駆動回路２１によって駆動される半導体レーザー（レーザー素子）である。
【００４３】
また、３１、３３、３４は、前述のマゼンタの画像形成部３０Ｍを構成する部材であり、それぞれ３１は半導体レーザー２２の出力光により静電潜像が形成される感光ドラム、３３は感光ドラム３１上の潜像に応じた現像を行う現像器、そして３４は感光ドラム３１上のトナー像をシート材Ｐに転写する転写帯電器である。さらに、４０はシート材Ｐ上のトナー像を加熱加圧して定着させる定着器、５９は定着後のシート材Ｐに腰を付けるための加圧機構部である。そしてＳ６は、画像処理部１６から出力される画像データに基づいて画像濃度分布を推定する推定回路である。
【００４４】
続いて、図３のブロック図を参照して前述構成の画像形成装置において、最適な画像形成を行うための動作について説明する。原稿の画像情報は、画像入力部７２を通して電気信号として入力され、画像処理部１６において、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、ＬＯＧ変換、ＵＣＲ処理、γ補正など画像形成に必要な画像処理が加えられ、出力画像データとして出力される。
【００４５】
この出力画像データに基づいて、レーザー駆動回路２１が駆動され、半導体レーザー２２を変調駆動する。その半導体レーザー２２の出力光を帯電済の感光ドラム３１上にスキャン露光することにより、感光ドラム３１表面には、画像データに対応する電荷分布、すなわち静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器３３によってトナーが付着されマゼンタのトナー像として現像される。
【００４６】
このマゼンタのトナー像は、前述の給搬送部５０によって搬送されてきたシート材Ｐ表面に転写される。このシート材Ｐは、トナー像転写前に、あらかじめサイズ検出部Ｓ３またはＳ４によってサイズが検出され、また、紙厚検出部Ｓ５によって厚さが検知されたものである。またトナー像の転写によって、現像器３３内のトナーはシート材Ｐ上に転移することになるが、シート材Ｐではトナー像は、トナーの分布として認識される。
【００４７】
推定回路Ｓ６は、このシート材Ｐ上のトナーの分布、すなわち画像濃度分布を、画像形成に用いたものと同じ画像データを基にして推定する。シート材Ｐ上には、さらに、下流側のシアン、イエロー、ブラックの各画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋによって、それぞれの色のトナー像が順次に転写される。これらの転写に際しても、上述の推定回路Ｓ６によって、同様に、それぞれの色の画像濃度分布の推定が行われる。
【００４８】
シート材Ｐ上に転写された４色分のトナー像は、定着器４０によって加熱、加圧されて定着される。このトナーを加熱定着するには、最適な定着温度があり、それは、サイズ検出部Ｓ３、Ｓ４が検出するシート材Ｐのサイズ、シート材種別検知Ｓ５が検出するシート材Ｐの種別をシステムコントローラ７１で判定し、推定回路Ｓ６で推定された画像濃度分布等に基づいて定着条件を変更することで、実現している。
【００４９】
例えば、定着器４０の定着ローラ４０ａと加圧ローラ４０ｂとによってシート材Ｐを挟持搬送しながら加熱するに際し、シート材の種類に応じて、定着ローラ４０ａの回転数制御を行ってシート材Ｐの搬送速度（定着速度）を変化させ、これにより、最適な定着条件を実現している。
【００５０】
一例として、シート材Ｐの厚さが厚い場合には、定着速度を遅くし、反対にシート材Ｐの厚さが薄い場合には、定着速度を速くして、トナー像に対しこれを溶融するに十分な熱量が与えられるようにしている。
【００５１】
また、感光ドラム３１からシート材Ｐ上にトナー像を転写する際に転写帯電器３４に印加する転写バイアスを、シート材Ｐのサイズ、厚さについての情報に基づいて、決定するようにしている。
【００５２】
さらに、シート材Ｐのサイズ、厚さに応じて、加熱定着後のシート材Ｐの腰付けを行う加圧機構部５９の加圧量を切り換えることにより、最適なカール取りの加圧制御が可能となる。
【００５３】
すなわち、図３に示すブロック図においては、サイズ検出部Ｓ３、Ｓ４、シート材種別検知部Ｓ５、推定回路Ｓ６の出力に基づいて、転写帯電器３４、定着器４０、加圧機構部５９等を適宜に制御し、最適な画像形成を行うようにしている。
【００５４】
次に、サイズ検出部Ｓ３、Ｓ４については前述したので、ここでは、推定回路Ｓ６、シート材種別検知部Ｓ５、加圧機構部５９について詳述する。
【００５５】
図４に、推定回路Ｓ６の詳細な回路図を示す。ここで、現像剤（トナー）使用量は概略としては画像データの積算値に比例すると考えられることから、推定回路Ｓ６として一画像中を複数の領域に分け、その各領域での画像データ値の積算を行う回路を用いる。本実施の形態では、図５に示すように、画像を４×４の１６領域に分割した、Ｃ００〜Ｃ３３を算出する例で説明を行う。ここで、Ｃｍｎは各領域の画像濃度値である。
【００５６】
図４中、Ｄａｔａは画像データであり、本実施の形態では８ビットの信号とする。Ｖｃｌｋは画像データの同期信号であり、Ｖｓｙｎｃは一画像区間開始を示す副走査同期信号である。Ｈｅｎａｂｌｅは主走査画像有効区間信号であり、Ｖｅｎａｂｌｅは副走査画像有効区間信号である。サイズ検出部Ｓ３、Ｓ４によって検出されたシート材Ｐのサイズに基づき、システムコントローラ７１は画像形成を行う主走査の画素数Ｎ、副走査の画素数Ｍを導き出し、濃度分布の一領域に対応するＭ／４、Ｎ／４の算出を行う。
【００５７】
８１は主走査の領域を計数するカウンタ、８２、８５はＯＲゲート、８３は主走査の領域を指示する数値を示すアップカウンタ、８４は副走査の領域を計数するカウンタ、８６は副走査の領域を指示する数値を示すアップカウンタである。
【００５８】
８７はアップカウンタ８３、８６の領域を示す数値をエンコードするエンコーダ、８８は画像データが入力されるフリップフロップ、８９はイネーブル信号を生成するＡＮＤゲートである。
【００５９】
９０は画像データと選択された領域の画像データ積算値とを加算する加算器、９１、９３、９５は各領域の画像データ加算値を記憶するフリップフロップである。
【００６０】
９２、９４、９６は各領域のイネーブルを生成するＡＮＤゲート、９７、９８、９９は各領域の画像データ積算値を加算器に出力する出力イネーブル付きのバッファである。
【００６１】
主走査の領域の計数を行う際には、まず、主走査の領域の画素数Ｎ／４を画像形成前にＶｓｙｎｃによりカウンタにロードし、Ｖｃｌｋを計数しダウンカウントする。そして、Ｎ／４まで計数した時点でＮ／４を再ロードするとともにアップカウンタ８３にｎクロックとなるキャリーを出力し、領域を示すアップカウンタ８３の出力をインクリメントしていくことで、Ｎ／４画素ごとにアップカウンタ８３の出力を増加させることで実現する。
【００６２】
副走査の領域に関しても主走査の場合と同様に、ＨｓｙｎｃをＭ／４個ずつカウントすることで、Ｍ／４ラインごとの領域信号を生成し、エンコーダ８７に出力する。
【００６３】
一方、画像データは、ＨｅｎａｂｌｅとＶｅｎａｂｌｅとのＡＮＤゲート８９によるイネーブル区間の間、フリップロップ８８にＶｃｌｋ同期で記憶される。そのフリップロップ８８の出力は加算器９０の一方の入力に入力される。加算器９０の他方の入力には、各領域を示すエンコード信号によって出力制御されたバッファ９７、９８、９９からの所定の領域のデータ出力が入力される。
【００６４】
この２つのデータを加算しその出力を、所定の領域に対応するようにイネーブル制御されたフリップロップに記憶することで、エンコーダ８７が指示する領域に対応する画像データの積算値Ｃ００〜Ｃ３３が各フリップロップに記憶され、システムコントローラ７１に読み込まれた濃度分布が推定される。また、図６にビデオ系の各信号、すなわちＶｓｙｎｃ、Ｖｅｎａｂｌｅ、Ｈｓｙｎｃ、Ｈｅｎａｂｌｅ、Ｄａｔａ、Ｃの概略のタイミングを示す。
【００６５】
算出された画像濃度データＣ００〜Ｃ３３からの画像濃度分布の推定はシステムコントローラ７１での演算によって行う。
【００６６】
次に、本実施の形態におけるシート材種別検知部Ｓ５を図７に示す。７１はシステムコントローラであり、シート搬送路上のシートセンサーＳ７でシートを検知し、このシート検知信号をトリガーにタイミング発生回路１０１で超音波発生タイミング信号を生成する。
【００６７】
次に、生成されたタイミング信号に基づいて、バースト波回路１０２でパルス信号を生成する。このパルス信号に基づき、基板１１１に設けられたドライバー１１０は、発信器１１２に超音波を発生させる。この超音波はシート材Ｐを透過して減衰し受信器１１３で受信する。また、シート材Ｐで反射した超音波は受信器１１４で受信する。
【００６８】
この受信器１１３、１１４は、各々基板１１５、１１６上に設けられた、プレアンプ、絶対値変換回路、積分回路、増幅回路、Ａ／Ｄコンバータを介してシステムコントローラ７１に信号が送られる。この際、上述の超音波の発信タイミングに整合したタイミングで信号データを、データラッチ回路１０３でラッチする。
【００６９】
ＣＰＵ１０４は、シート材Ｐを透過して減衰した超音波を受信する受信器１１３で受信した信号と、シート材Ｐで反射した超音波を受信する受信器１１４で受信した信号に応じてシート材を判別する。
【００７０】
この判断の一例をあげると、厚紙普通紙の際には、受信器１１３で受信した信号はＡ／Ｄ変換値で０（Ｈ）、受信器１１４で受信した信号はＡ／Ｄ変換値で１０（Ｈ）である。
【００７１】
それに対し、上述の厚紙普通紙と同じ厚さであるが、シート材表面をコートしたコート紙の際には、受信器１１３で受信した信号はＡ／Ｄ変換値で３０（Ｈ）、受信器１１４で受信した信号はＡ／Ｄ変換値で８０（Ｈ）となる。
【００７２】
以上の構成によれば、同じ厚さのシート材で異なるシート種別のものに対しても、高精度で判別可能となる。
【００７３】
さらに、本実施形態に係るシート材検知装置は、例えば、レーザービームプリンタ、インクジェットプリンタ、複写機、複写機のアプリケーションである、ペーパーデッキ、フィニッシャー、スタッカー、ドキュメントフィーダー等のシート搬送装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】画像処理部の詳細を示すブロック図である。
【図３】シート材の種類によって画像形成条件を変更する様子を示す図である。
【図４】推定回路の詳細を示すブロック図である。
【図５】推定回路の算出領域を示す図である。
【図６】推定回路を駆動する各制御信号のタイミングチャートである。
【図７】シート材種別検知部の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
３１ 感光ドラム
３４ 転写帯電器
４０ 定着器
５９ 加圧機構部
７１ システムコントローラ
１０４ ＣＰＵ（判別手段、制御手段）
１１２ 発信器（発信手段）
１１３ 受信器（第１受信手段）
１１４ 受信器（第２受信手段）
Ｓ３ サイズ検出部
Ｓ４ サイズ検出部
Ｓ５ シート材種別検知部
Ｓ６ 推定回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材の種類を検知するシート材検知装置に関する。また、シート材の種類に応じて画像形成プロセスを制御する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置において使用されるシート材は、それぞれの装置によって推奨されるシート材がほぼ決められている。これは、複写機等では、紙などのシート材に画像を形成する際、シート材の厚さ、坪量（単位面積あたりの重さ）、表面処理を施したシート材等の表層、シート材のすき目の粗密等、シート材の種類との相関関係が知られており、画像の品質を決める上で非常に大きなファクタになっているためである。
【０００３】
特に、４色のトナー（現像剤）を１枚のシート材上に重ね合わせて１つの画像を形成するカラー複写機にあっては、白黒複写機に比べてシート材上に載せられるトナーの量が多くなるため、シート材の厚さの違いが画質に大きく影響する。すなわち、トナーを溶融させて定着する一般的な加熱方式の定着器にあっては、シート材の厚さが厚い程、定着時にシート材によって奪われる熱量が多くなり、その分、トナーの溶融に供される熱量が少なくなる。
【０００４】
このため、トナー量の多いカラー画像にあってはトナーが十分に溶融されずに定着不良を起こしがちとなる。このような定着不良を防止するため、カラー複写機においては、白黒複写機に比して、特に、シビアな温度管理が要求される。
【０００５】
また、シート材の厚さ（素材の密度）に応じて、トナー像をシート材に転写するための転写条件（例えば、転写バイアス）を変更することなども、良好な転写を行う上で重要である。
【０００６】
上述の定着及び転写を良好に行うべく、従来の画像形成装置においては、ユーザー自身がシート材の種類についての情報を装置本体上の操作部から入力し、この入力情報に基づいて、制御装置により定着温度や定着速度等の定着条件、また転写バイアス等の転写条件を制御するようにしている（例えば、特許文献１参照）。また、この従来の画像形成装置においては、シート材の厚さを検知し、シート材の厚さに応じて画像形成条件の設定を行っている。
【特許文献１】特開平９−３４３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来例によると、シート材の厚さの検出はできるものの、例えば同じ厚さのシート材であっても、表面処理を施したコート紙と普通紙の違いが検出できない。
【０００８】
そのため、ユーザー自身が手入力によってシート材の種類について入力した情報に誤りがあった場合、制御装置はその誤入力に基づいて定着条件、転写条件等の画像形成条件を設定してしまい、不具合が発生するおそれがあった。例えば、定着条件１つをとっても、入力ミスによる定着不良や熱のかけすぎによるシート材の変形等の問題があった。
【０００９】
なお、近時、画像形成に使用されるシート材の種類は非常に多く、シート材についての情報としては、上述の厚さ以外にも、その大きさ、普通紙か特種紙か、さらには紙かそれ以外の樹脂フィルムか等のさまざまなものがある。これらについて、ユーザーが正確に認識し、装置本体に正しく入力することは困難であり、また煩雑な作業でもある。
【００１０】
そこで、本発明は、シート材の種類を正確に検知するシート材検知装置、及び、検知したシート材の種類に基づいて好適な画像形成条件を設定する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係るシート検知装置は、シート材に対して超音波を発信する発信手段と、前記発信手段から発信され、シート材を通過した超音波を受信する第１受信手段と、前記発信手段から発信され、シート材で反射した超音波を受信する第２受信手段と、前記第１受信手段の受信結果と前記第２受信手段の受信結果から、シート材の種類を判別する判別手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る画像形成装置は、シート材に画像を形成する画像形成手段と、シート材に対して超音波を発信する発信手段と、前記発信手段から発信され、シート材を通過した超音波を受信する第１受信手段と、前記発信手段から発信され、シート材で反射した超音波を受信する第２受信手段と、前記第１受信手段の受信結果と前記第２受信手段の受信結果から、シート材の種類を判別する判別手段と、前記判別手段で判別したシート材の種類に応じて、前記画像形成手段の画像形成条件を変更する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シート材に対して超音波を発信する発信手段と、発信手段から発信され、シート材を通過した超音波を受信する第１受信手段と、発信手段から発信され、シート材で反射した超音波を受信する第２受信手段と、第１受信手段の受信結果と第２受信手段の受信結果から、シート材の種類を判別する判別手段とを有することで、シート材の種類を正確に検知することが可能となる。
【００１４】
また、判別手段で判別したシート材の種類に応じて、画像形成手段の画像形成条件を変更する制御手段を有することで、シート材の種類に基づいて好適な画像形成条件を設定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１に、本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例として、デジタルカラーの画像形成装置１の概略構成を示す。
【００１７】
まず、同図を参照してその構成及び動作を説明する。同図の画像形成装置１は、装置本体２の上部にリーダ部１０を、また中間部にプリント部２０を、そして下部にシート材Ｐの給搬送部５０を備えている。
【００１８】
リーダ部１０は、原稿が載置される原稿台１１、載置された原稿を上方から押圧する原稿圧板１２、原稿の画像面を照射する光源１３、画像面からの反射光を導く複数のミラー１４とレンズ１５、反射光の光電変換を行うＣＣＤ１６ａ、そして種々の画像処理を行う画像処理部１６を主要構成部材として構成されている。さらに、画像処理部１６は、図２に示すように、ＣＣＤ１６ａ、Ａ／Ｄ＆Ｓ／Ｈ部１６ｂ、シェーディング補正部１６ｃ、入力マスキング部１６ｄ、変倍処理部１６ｅ、ＬＯＧ変換部１６ｆ、圧伸部１６ｇ、マスキング・ＵＣＲ部１６ｈ、γ補正部１６ｉ、そしてエッジ強調部１６ｊを有している。
【００１９】
上述構成のリーダ部１０の動作は次のとおりである。原稿台１１上に原稿を、その画像面が下方を向くようにして載置し、その上から原稿圧板１２で押える。光源１３は、光を照射しながら矢印Ｋ１方向に移動し、原稿の画像面を走査する。画像面からの反射光像は、複数のミラー１４及びレンズ１５を介して、ＲＧＢの３色のフィルタが施されたＣＣＤ１６上に結像され、ここで、ＲＧＢの各色の信号に光電変換される。
【００２０】
電気信号となった画像信号は、画像処理部１６において、図２に示す流れに従って、以下のように処理される。ＣＣＤ１６ａからの信号は、Ａ／Ｄ＆Ｓ／Ｈ部１６ｂにおいてデジタルデータに変換され、さらに返還されたデジタルデータはシェーディング補正部１６ｃと入力マスキング部１６ｄとによって修正される。また、変倍動作時には変倍処理部１６ｅで変倍処理を受ける。
【００２１】
次に、ＬＯＧ変換部１６ｆでＲＧＢのデータがＣＭＹのデータに変換され、画像データの圧縮、記憶、伸長を行う圧伸部１６ｇに入力される。格納された画像データは、後述するプリント部２０のそれぞれの色に同期して読み出され、マスキング・ＵＣＲ部１６ｈにてマスキング処理された後、γ補正部１６ｉとエッジ強調部１６ｊとによりＹＭＣＫの出力画像データが作られ、次のプリント部２０に送出される。
【００２２】
プリント部２０は、図１に示すように、各色の同期をとる画像制御部２１、４つのレーザー素子、すなわちマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色用のレーザー素子２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２Ｋ、後述の感光ドラム表面をレーザー光によって走査するポリゴンスキャナ２３、４つの画像形成部、すなわちシート材Ｐの搬送方向上流側から下流側に向かって（同図中、右側から左側にかけて）順に配置されたマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色用の画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋ、そして最下流側の画像形成部３０Ｋの更に下流側に配設した定着器４０を主要構成部材として構成されている。
【００２３】
また、上述した最上流側のマゼンタの画像形成部３０Ｍは、矢印方向に回転自在に支持された感光ドラム３１、その周囲にその回転方向に沿ってほぼ順に配設された、感光ドラム３１表面を帯電する一次帯電器３２、感光ドラム３１上の静電潜像を現像する現像器３３、感光ドラム３１上のトナー像をシート材Ｐに転写する転写帯電器３４、感光ドラム３１の転写残トナーを除去するクリーナ３５、除電を行う補助帯電器３６、そして残留電荷を除去する前露光ランプ３７とを備えている。
【００２４】
さらに、現像器３３の現像ローラ３３ａ上の現像剤からの反射光量により現像剤濃度を検出する現像剤濃度センサＳ１と、感光ドラム３１上に形成されたトナー像からの反射光量を検出する現像濃度センサＳ２とが配置されている。
【００２５】
なお、他の色の画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋについては、上述のマゼンタの画像形成部３０Ｍと同様の構成であるのでその説明は省略する。
【００２６】
上述構成のプリント部２０は、前述のリーダ部１０から送出された出力画像データに基づいて、次のようにしてシート材Ｐ上にトナー像を形成する。マゼンタの画像形成部３０Ｍにおいて、一次帯電器３２によって感光ドラム３１表面を所定の電位に均一に帯電する。画像制御部２１により出力画像データに基づいて他の色との同期をとってマゼンタ用のレーザー素子２２Ｍを駆動し、上述の感光ドラム３１表面を走査する。
【００２７】
これにより感光ドラム３１表面には、原稿画像のうちのマゼンタに対応する静電潜像が形成される。静電潜像は、現像バイアスが印加された現像ローラ３３ａによってマゼンタのトナーが付着されてトナー像として現像される。このトナー像は、後述の転写ベルトによって搬送されてくるシート材Ｐの表面に、転写ベルト内側からの転写帯電器３４の放電によって転写される。
【００２８】
トナー像転写後の感光ドラム３１は、表面の転写残トナーがクリーナ３５によって除去され、さらに、補助帯電器３６による除電を受け、前露光ランプ３７によって残留電荷が除去されて、一次帯電器３２の帯電から始まる次の画像形成に供される。
【００２９】
このマゼンタの画像形成部３０Ｍと同様にして、下流側のシアン、イエロー、ブラックの各色の画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋにおいても、各感光ドラム表面にそれぞれの色のトナー像が形成される。表面にマゼンタのトナー像が転写されたシート材Ｐは、転写ベルトによって下流側のシアン、イエロー、ブラックの画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋに順次に搬送され、それぞれの色のトナー像が次々と転写され、表面に４色のトナー像が重ねられる。こうして４色のトナー像が転写されたシート材Ｐは、後述の定着前ベルトによって定着器４０に搬送され、ここで定着ローラ４０ａと加圧ローラ４０ｂとによる加熱加圧を受けて表面のトナー像が定着される。
【００３０】
定着後のシート材Ｐは、裏面に対する画像形成が行われない場合は、そのまま装置本体２外部に排出され、一方、裏面に画像を形成する場合には、次に説明する給搬送部５０によって、再度、画像形成部３０Ｍ等に供給されて、裏面にトナー像が形成された後、装置本体２外部に排出されることになる。
【００３１】
シート材Ｐの給搬送を行う給搬送部５０は、シート材Ｐの搬送路を有し、そのシート材Ｐの搬送方向についての最上流側に、給紙カセット５１ａ、５１ｂ、給紙ローラ５２ａ、５２ｂ、搬送ローラ５３ａ、５３ｂ等を有するシート材送り装置５４を備えている。さらに給紙カセット５１ａ、５１ｂの下方には、これらを装置本体２に装着したときに、これら給紙カセット５１ａ、５１ｂに収納されたシート材Ｐのサイズを検知するためのサイズ検出部Ｓ３、Ｓ４が付設されている。
【００３２】
サイズ検出部Ｓ３、Ｓ４は、給紙カセット５１ａ、５１ｂ側に配置された係合部と装置本体２側のサイズ検知スイッチ（いずれも不図示）とを備えており、給紙カセット５１ａ、５１ｂが装着された際に、係合部がシート材Ｐのサイズに対応したサイズ検知スイッチを作動させ、これによってサイズに対応したコード信号をサイズ情報として装置本体２に対して出力する。
【００３３】
このシート材送り装置５４のほかに、マルチ手差し送り装置５５が設けられている。このマルチ手差し送り装置５５からは画像形成部３０Ｍ等に対して、材質、大きさ等の性状の異なる種々のシート材Ｐを供給することができる。ここから供給されるシート材Ｐについての情報は、例えば、ユーザーが操作部（不図示）から入力したり、あるいは、シート材の種類については、後述のようにシート材種別検知によって自動的に検出したりする。ここで、シート材Ｐについての情報は、例えば材質、サイズ、厚さ等である。
【００３４】
画像形成部３０Ｍの少し上流側には、搬送されてきたシート材Ｐを一旦停止させ、また画像形成部３０Ｍ等に同期させて搬送するレジストローラ５６が配置されている。レジストローラ５６は、上下一対の上ローラと下ローラとを備えており、これらのローラによりシート材Ｐを表裏両面から挟み込むようにして搬送する。
【００３５】
レジストローラ５６の下流側には、前述の各色の画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋの各感光ドラムに下方から接触するようにして矢印Ｋ５７方向に周回する転写ベルト５７が配置されている。転写ベルト５７はその表面にシート材Ｐを担持して、これを各画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋに搬送するように構成されている。
【００３６】
転写ベルトの下流側には、定着器４０との間に、矢印Ｋ５８方向に周回可能な定着前ベルト５８が配設されている。また、定着器４０のすぐ下流側には、定着後のシート材Ｐの腰付けのための加圧を、切り換え可能な複数の加圧力で行うことができる加圧機構部（湾曲加圧装置）５９（後に詳述）が配設されている。
【００３７】
加圧機構部５９の下流側には、シート材Ｐの排出か再給紙かを選択する排出フラッパ６０、排紙トレイ６１が配設され、また、排出フラッパ６０の下方には、反転搬送路６２、反転フラッパ６３が配設され、さらに下流側には、再給紙搬送路６４、再給紙装置６５が配設されている。
【００３８】
上述構成の給搬送装置５０は、次のように動作する。シート材送り装置５４又はマルチ手差し送り装置５５から給紙されたシート材Ｐは、レジストローラ５６によって一時停止され、その後、前述の画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋの感光ドラム上に形成された各色のトナー像に同期するようにして、レジストローラ５６によって挟持搬送され、さらに転写ベルト５７によって担持搬送される。
【００３９】
このとき、レジストローラ５６を有する紙厚検出部Ｓ５により、紙厚が検知される。転写ベルト５７に担持されたシート材Ｐは、マゼンタの画像形成部３０Ｍを通過する際に、転写帯電器３４によって、表面にマゼンタのトナー像が転写される。シート材Ｐは、その後同様にして、シアン、イエロー、ブラックの各画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋを通過する際に、それぞれの色のトナー像が順次に転写される。４色のトナー像の転写が終了したシート材Ｐは、定着前ベルト５８によって定着器４０に運ばれ、ここで加熱、加圧を受けて表面のトナー像が定着される。トナー像定着後のシート材Ｐは、加圧機構部５９によって腰付けが行われる。
【００４０】
ここで、片面画像形成時には、排出フラッパ６０が排出側にセットされ、シート材Ｐは排紙トレイ６１上に排出される。一方、両面画像形成時には、排出フラッパ６０が再給紙側にセットされ、これにより、シート材Ｐは、反転搬送路６２に導かれ、その後端が反転フラッパ６３を通過するまで下方に向けて搬送される。
【００４１】
その後、反転フラッパ６３を切り換え、シート材Ｐを上方に向けて搬送すると、シート材Ｐは、反転フラッパ６３により再給紙搬送路６４に導かれ、再給紙装置６５に収納される。これにより、シート材Ｐは、表裏反転される。シート材Ｐは、ここから画像形成部３０Ｍ等に再給紙され、表面に画像形成を行ったときと同様にして、裏面に画像形成が行われ、その後、排紙トレイ６１上に排出される。以上で、画像形成装置全体についての構成及び動作の説明を終える。
【００４２】
次に、図３に、上述の画像形成装置におけるブロック図を示す。このブロック図は、シート材Ｐに応じた最適な画像形成を行うためのブロック図である。システムコントローラ７１は、画像形成装置の各種制御を行うものであり、内部のＣＰＵによって統括的に制御を行う。同図中、７２はリーダ部１０の一部を構成する画像入力部、１６は画像処理部、２１は画像データに基づき半導体レーザーを変調駆動するレーザー駆動回路（画像制御部）、そして２２はレーザー駆動回路２１によって駆動される半導体レーザー（レーザー素子）である。
【００４３】
また、３１、３３、３４は、前述のマゼンタの画像形成部３０Ｍを構成する部材であり、それぞれ３１は半導体レーザー２２の出力光により静電潜像が形成される感光ドラム、３３は感光ドラム３１上の潜像に応じた現像を行う現像器、そして３４は感光ドラム３１上のトナー像をシート材Ｐに転写する転写帯電器である。さらに、４０はシート材Ｐ上のトナー像を加熱加圧して定着させる定着器、５９は定着後のシート材Ｐに腰を付けるための加圧機構部である。そしてＳ６は、画像処理部１６から出力される画像データに基づいて画像濃度分布を推定する推定回路である。
【００４４】
続いて、図３のブロック図を参照して前述構成の画像形成装置において、最適な画像形成を行うための動作について説明する。原稿の画像情報は、画像入力部７２を通して電気信号として入力され、画像処理部１６において、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、ＬＯＧ変換、ＵＣＲ処理、γ補正など画像形成に必要な画像処理が加えられ、出力画像データとして出力される。
【００４５】
この出力画像データに基づいて、レーザー駆動回路２１が駆動され、半導体レーザー２２を変調駆動する。その半導体レーザー２２の出力光を帯電済の感光ドラム３１上にスキャン露光することにより、感光ドラム３１表面には、画像データに対応する電荷分布、すなわち静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器３３によってトナーが付着されマゼンタのトナー像として現像される。
【００４６】
このマゼンタのトナー像は、前述の給搬送部５０によって搬送されてきたシート材Ｐ表面に転写される。このシート材Ｐは、トナー像転写前に、あらかじめサイズ検出部Ｓ３またはＳ４によってサイズが検出され、また、紙厚検出部Ｓ５によって厚さが検知されたものである。またトナー像の転写によって、現像器３３内のトナーはシート材Ｐ上に転移することになるが、シート材Ｐではトナー像は、トナーの分布として認識される。
【００４７】
推定回路Ｓ６は、このシート材Ｐ上のトナーの分布、すなわち画像濃度分布を、画像形成に用いたものと同じ画像データを基にして推定する。シート材Ｐ上には、さらに、下流側のシアン、イエロー、ブラックの各画像形成部３０Ｃ、３０Ｙ、３０Ｋによって、それぞれの色のトナー像が順次に転写される。これらの転写に際しても、上述の推定回路Ｓ６によって、同様に、それぞれの色の画像濃度分布の推定が行われる。
【００４８】
シート材Ｐ上に転写された４色分のトナー像は、定着器４０によって加熱、加圧されて定着される。このトナーを加熱定着するには、最適な定着温度があり、それは、サイズ検出部Ｓ３、Ｓ４が検出するシート材Ｐのサイズ、シート材種別検知Ｓ５が検出するシート材Ｐの種別をシステムコントローラ７１で判定し、推定回路Ｓ６で推定された画像濃度分布等に基づいて定着条件を変更することで、実現している。
【００４９】
例えば、定着器４０の定着ローラ４０ａと加圧ローラ４０ｂとによってシート材Ｐを挟持搬送しながら加熱するに際し、シート材の種類に応じて、定着ローラ４０ａの回転数制御を行ってシート材Ｐの搬送速度（定着速度）を変化させ、これにより、最適な定着条件を実現している。
【００５０】
一例として、シート材Ｐの厚さが厚い場合には、定着速度を遅くし、反対にシート材Ｐの厚さが薄い場合には、定着速度を速くして、トナー像に対しこれを溶融するに十分な熱量が与えられるようにしている。
【００５１】
また、感光ドラム３１からシート材Ｐ上にトナー像を転写する際に転写帯電器３４に印加する転写バイアスを、シート材Ｐのサイズ、厚さについての情報に基づいて、決定するようにしている。
【００５２】
さらに、シート材Ｐのサイズ、厚さに応じて、加熱定着後のシート材Ｐの腰付けを行う加圧機構部５９の加圧量を切り換えることにより、最適なカール取りの加圧制御が可能となる。
【００５３】
すなわち、図３に示すブロック図においては、サイズ検出部Ｓ３、Ｓ４、シート材種別検知部Ｓ５、推定回路Ｓ６の出力に基づいて、転写帯電器３４、定着器４０、加圧機構部５９等を適宜に制御し、最適な画像形成を行うようにしている。
【００５４】
次に、サイズ検出部Ｓ３、Ｓ４については前述したので、ここでは、推定回路Ｓ６、シート材種別検知部Ｓ５、加圧機構部５９について詳述する。
【００５５】
図４に、推定回路Ｓ６の詳細な回路図を示す。ここで、現像剤（トナー）使用量は概略としては画像データの積算値に比例すると考えられることから、推定回路Ｓ６として一画像中を複数の領域に分け、その各領域での画像データ値の積算を行う回路を用いる。本実施の形態では、図５に示すように、画像を４×４の１６領域に分割した、Ｃ００〜Ｃ３３を算出する例で説明を行う。ここで、Ｃｍｎは各領域の画像濃度値である。
【００５６】
図４中、Ｄａｔａは画像データであり、本実施の形態では８ビットの信号とする。Ｖｃｌｋは画像データの同期信号であり、Ｖｓｙｎｃは一画像区間開始を示す副走査同期信号である。Ｈｅｎａｂｌｅは主走査画像有効区間信号であり、Ｖｅｎａｂｌｅは副走査画像有効区間信号である。サイズ検出部Ｓ３、Ｓ４によって検出されたシート材Ｐのサイズに基づき、システムコントローラ７１は画像形成を行う主走査の画素数Ｎ、副走査の画素数Ｍを導き出し、濃度分布の一領域に対応するＭ／４、Ｎ／４の算出を行う。
【００５７】
８１は主走査の領域を計数するカウンタ、８２、８５はＯＲゲート、８３は主走査の領域を指示する数値を示すアップカウンタ、８４は副走査の領域を計数するカウンタ、８６は副走査の領域を指示する数値を示すアップカウンタである。
【００５８】
８７はアップカウンタ８３、８６の領域を示す数値をエンコードするエンコーダ、８８は画像データが入力されるフリップフロップ、８９はイネーブル信号を生成するＡＮＤゲートである。
【００５９】
９０は画像データと選択された領域の画像データ積算値とを加算する加算器、９１、９３、９５は各領域の画像データ加算値を記憶するフリップフロップである。
【００６０】
９２、９４、９６は各領域のイネーブルを生成するＡＮＤゲート、９７、９８、９９は各領域の画像データ積算値を加算器に出力する出力イネーブル付きのバッファである。
【００６１】
主走査の領域の計数を行う際には、まず、主走査の領域の画素数Ｎ／４を画像形成前にＶｓｙｎｃによりカウンタにロードし、Ｖｃｌｋを計数しダウンカウントする。そして、Ｎ／４まで計数した時点でＮ／４を再ロードするとともにアップカウンタ８３にｎクロックとなるキャリーを出力し、領域を示すアップカウンタ８３の出力をインクリメントしていくことで、Ｎ／４画素ごとにアップカウンタ８３の出力を増加させることで実現する。
【００６２】
副走査の領域に関しても主走査の場合と同様に、ＨｓｙｎｃをＭ／４個ずつカウントすることで、Ｍ／４ラインごとの領域信号を生成し、エンコーダ８７に出力する。
【００６３】
一方、画像データは、ＨｅｎａｂｌｅとＶｅｎａｂｌｅとのＡＮＤゲート８９によるイネーブル区間の間、フリップロップ８８にＶｃｌｋ同期で記憶される。そのフリップロップ８８の出力は加算器９０の一方の入力に入力される。加算器９０の他方の入力には、各領域を示すエンコード信号によって出力制御されたバッファ９７、９８、９９からの所定の領域のデータ出力が入力される。
【００６４】
この２つのデータを加算しその出力を、所定の領域に対応するようにイネーブル制御されたフリップロップに記憶することで、エンコーダ８７が指示する領域に対応する画像データの積算値Ｃ００〜Ｃ３３が各フリップロップに記憶され、システムコントローラ７１に読み込まれた濃度分布が推定される。また、図６にビデオ系の各信号、すなわちＶｓｙｎｃ、Ｖｅｎａｂｌｅ、Ｈｓｙｎｃ、Ｈｅｎａｂｌｅ、Ｄａｔａ、Ｃの概略のタイミングを示す。
【００６５】
算出された画像濃度データＣ００〜Ｃ３３からの画像濃度分布の推定はシステムコントローラ７１での演算によって行う。
【００６６】
次に、本実施の形態におけるシート材種別検知部Ｓ５を図７に示す。７１はシステムコントローラであり、シート搬送路上のシートセンサーＳ７でシートを検知し、このシート検知信号をトリガーにタイミング発生回路１０１で超音波発生タイミング信号を生成する。
【００６７】
次に、生成されたタイミング信号に基づいて、バースト波回路１０２でパルス信号を生成する。このパルス信号に基づき、基板１１１に設けられたドライバー１１０は、発信器１１２に超音波を発生させる。この超音波はシート材Ｐを透過して減衰し受信器１１３で受信する。また、シート材Ｐで反射した超音波は受信器１１４で受信する。
【００６８】
この受信器１１３、１１４は、各々基板１１５、１１６上に設けられた、プレアンプ、絶対値変換回路、積分回路、増幅回路、Ａ／Ｄコンバータを介してシステムコントローラ７１に信号が送られる。この際、上述の超音波の発信タイミングに整合したタイミングで信号データを、データラッチ回路１０３でラッチする。
【００６９】
ＣＰＵ１０４は、シート材Ｐを透過して減衰した超音波を受信する受信器１１３で受信した信号と、シート材Ｐで反射した超音波を受信する受信器１１４で受信した信号に応じてシート材を判別する。
【００７０】
この判断の一例をあげると、厚紙普通紙の際には、受信器１１３で受信した信号はＡ／Ｄ変換値で０（Ｈ）、受信器１１４で受信した信号はＡ／Ｄ変換値で１０（Ｈ）である。
【００７１】
それに対し、上述の厚紙普通紙と同じ厚さであるが、シート材表面をコートしたコート紙の際には、受信器１１３で受信した信号はＡ／Ｄ変換値で３０（Ｈ）、受信器１１４で受信した信号はＡ／Ｄ変換値で８０（Ｈ）となる。
【００７２】
以上の構成によれば、同じ厚さのシート材で異なるシート種別のものに対しても、高精度で判別可能となる。
【００７３】
さらに、本実施形態に係るシート材検知装置は、例えば、レーザービームプリンタ、インクジェットプリンタ、複写機、複写機のアプリケーションである、ペーパーデッキ、フィニッシャー、スタッカー、ドキュメントフィーダー等のシート搬送装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】画像処理部の詳細を示すブロック図である。
【図３】シート材の種類によって画像形成条件を変更する様子を示す図である。
【図４】推定回路の詳細を示すブロック図である。
【図５】推定回路の算出領域を示す図である。
【図６】推定回路を駆動する各制御信号のタイミングチャートである。
【図７】シート材種別検知部の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
３１ 感光ドラム
３４ 転写帯電器
４０ 定着器
５９ 加圧機構部
７１ システムコントローラ
１０４ ＣＰＵ（判別手段、制御手段）
１１２ 発信器（発信手段）
１１３ 受信器（第１受信手段）
１１４ 受信器（第２受信手段）
Ｓ３ サイズ検出部
Ｓ４ サイズ検出部
Ｓ５ シート材種別検知部
Ｓ６ 推定回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材に対して超音波を発信する発信手段と、
前記発信手段から発信され、シート材を通過した超音波を受信する第１受信手段と、
前記発信手段から発信され、シート材で反射した超音波を受信する第２受信手段と、
前記第１受信手段の受信結果と前記第２受信手段の受信結果から、シート材の種類を判別する判別手段と、
を有することを特徴とするシート材検知装置。
【請求項２】
シート材に画像を形成する画像形成手段と、
シート材に対して超音波を発信する発信手段と、
前記発信手段から発信され、シート材を通過した超音波を受信する第１受信手段と、
前記発信手段から発信され、シート材で反射した超音波を受信する第２受信手段と、
前記第１受信手段の受信結果と前記第２受信手段の受信結果から、シート材の種類を判別する判別手段と、
前記判別手段で判別したシート材の種類に応じて、前記画像形成手段の画像形成条件を変更する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成手段は、シート材に画像を転写する転写手段を有し、
前記制御手段は、前記判別手段で判別したシート材の種類に応じて、前記転写手段の転写バイアスを変更することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成手段は、シート材に画像を転写する転写手段と、該転写手段により転写された画像を定着する定着手段とを有し、
前記制御手段は、前記判別手段で判別したシート材の種類に応じて、前記定着手段の定着速度を変更することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成手段は、シート材を加圧して腰付けを行う加圧手段を有し、
前記制御手段は、前記判別手段で判別したシート材の種類に応じて、前記加圧手段の加圧量を変更することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１受信手段は、シート材に対して前記発信手段と反対側に設けられ、
前記第２受信手段は、シート材に対して前記発信手段を同じ側に設けられていることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項７】
シート材のサイズを検知するサイズ検知手段と、
シート材上の画像濃度分布を推定する推定手段を有し、
前記制御手段は、前記サイズ検知手段で検知したシート材のサイズ、前記判別手段で判別したシート材の種類、及び前記推定手段で推定した画像濃度分布に応じて、前記画像形成手段の画像形成条件を変更することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項１】
シート材に対して超音波を発信する発信手段と、
前記発信手段から発信され、シート材を通過した超音波を受信する第１受信手段と、
前記発信手段から発信され、シート材で反射した超音波を受信する第２受信手段と、
前記第１受信手段の受信結果と前記第２受信手段の受信結果から、シート材の種類を判別する判別手段と、
を有することを特徴とするシート材検知装置。
【請求項２】
シート材に画像を形成する画像形成手段と、
シート材に対して超音波を発信する発信手段と、
前記発信手段から発信され、シート材を通過した超音波を受信する第１受信手段と、
前記発信手段から発信され、シート材で反射した超音波を受信する第２受信手段と、
前記第１受信手段の受信結果と前記第２受信手段の受信結果から、シート材の種類を判別する判別手段と、
前記判別手段で判別したシート材の種類に応じて、前記画像形成手段の画像形成条件を変更する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成手段は、シート材に画像を転写する転写手段を有し、
前記制御手段は、前記判別手段で判別したシート材の種類に応じて、前記転写手段の転写バイアスを変更することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成手段は、シート材に画像を転写する転写手段と、該転写手段により転写された画像を定着する定着手段とを有し、
前記制御手段は、前記判別手段で判別したシート材の種類に応じて、前記定着手段の定着速度を変更することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成手段は、シート材を加圧して腰付けを行う加圧手段を有し、
前記制御手段は、前記判別手段で判別したシート材の種類に応じて、前記加圧手段の加圧量を変更することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１受信手段は、シート材に対して前記発信手段と反対側に設けられ、
前記第２受信手段は、シート材に対して前記発信手段を同じ側に設けられていることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項７】
シート材のサイズを検知するサイズ検知手段と、
シート材上の画像濃度分布を推定する推定手段を有し、
前記制御手段は、前記サイズ検知手段で検知したシート材のサイズ、前記判別手段で判別したシート材の種類、及び前記推定手段で推定した画像濃度分布に応じて、前記画像形成手段の画像形成条件を変更することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２９３１４４（Ｐ２００６−２９３１４４Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１５６５６（Ｐ２００５−１１５６５６）
【出願日】平成１７年４月１３日（２００５．４．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１３日（２００５．４．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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