画像形成装置
【課題】撮光照射の光量や受光センサの受光感度が変動した場合でも、精度良く記録媒体の種類を判別することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】ＣＭＯＳエリアセンサ１１により記録媒体の表面映像が読み取られ、制御回路１３０に画像データとして出力される。また、センサの校正データであるシェーディングデータが取得される。そして、制御回路１３０において、シェーディングデータを用いて画像データが補正されて画像凹凸データが生成される。ついで、画像凹凸データの凹凸量に対して画像凹凸データの全画素平均光量を用いた演算が施され、記録媒体を特徴付ける量である記録媒体表面性データが算出される。最後に、記録媒体表面性データの値を閾値情報と比較して、ＣＰＵ１４０が、記録媒体の種類を判別する。
【解決手段】ＣＭＯＳエリアセンサ１１により記録媒体の表面映像が読み取られ、制御回路１３０に画像データとして出力される。また、センサの校正データであるシェーディングデータが取得される。そして、制御回路１３０において、シェーディングデータを用いて画像データが補正されて画像凹凸データが生成される。ついで、画像凹凸データの凹凸量に対して画像凹凸データの全画素平均光量を用いた演算が施され、記録媒体を特徴付ける量である記録媒体表面性データが算出される。最後に、記録媒体表面性データの値を閾値情報と比較して、ＣＰＵ１４０が、記録媒体の種類を判別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、より詳細には、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザープリンタなどの画像形成装置は、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潜像を現像剤像として可視化する現像装置と、所定方向に搬送される記録媒体に現像装置による現像剤像を転写する転写装置と、転写装置によって現像剤像の転写を受けた記録媒体を所定の定着処理条件で加熱及び加圧することにより現像剤像を記録媒体に定着させる定着装置とを備える。
【０００３】
従来、係る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などを用いて記録媒体のサイズや種類（以下、「紙種」ともいう。）がユーザによって設定され、その設定に応じて現像条件、転写条件、定着処理条件（例えば、定着温度や定着装置を通過する記録媒体の搬送速度）または画像処理などの画像形成条件を変える制御が行われてきている。また、印字時にユーザがホストコンピュータから紙種を設定することにより、画像形成装置が、指定された紙種に応じて画像形成条件を変える制御が行われてきている。
【０００４】
そのような例として、記録媒体の表面映像をＣＭＯＳセンサによって撮影し、記録媒体の表面平滑度を検出する方法により記録媒体の種類を判別し、現像条件、転写条件または定着処理条件を可変制御する装置が提案されている（特許文献１参照）。さらに、記録媒体を判別するセンサに対向する位置に発光源を設け、透過光を検出することにより、透過光による記録媒体の判別を行う装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開2002-182518号公報
【特許文献２】特開2005-114866号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の画像形成装置では、次のような課題があった。記録媒体の表面映像を撮影して記録媒体の種類を判別しようとする場合、光照射に用いるＬＥＤの光量や、記録媒体からの反射光の受光センサの受光感度は、周囲の温度変動や素子自体の経時変化によって変化する可能性がある。このような変化が生じると、記録媒体を撮影して得られる出力結果が変化し、それにより記録媒体の検出精度が低下する。したがって、ユーザが画像形成装置を特殊な周囲温度環境で使用した場合や、素子の経時変化が生じうる画像形成装置の寿命末期に、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を変える制御が適正に行えなくなるという問題が発生する。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光照射の光量や受光センサの受光感度が変動した場合でも、精度良く記録媒体の種類を判別することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、前記記録媒体に光を照射する光照射手段と、前記記録媒体に照射された光の反射光を受光して前記記録媒体の表面映像を撮影し、前記表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段のシェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段と、前記画像データから前記シェーディングデータのシェーディングデータ成分を除去する補正を行い、画像凹凸データを生成するシェーディング補正手段と、前記画像凹凸データの凹凸量を、基準とする補正係数を乗じて補正する画像凹凸データ補正手段と、前記画像凹凸データ補正手段によって補正された前記凹凸量を閾値情報と比較して、前記記録媒体の種類を判別する判別手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、前記記録媒体に光を照射する光照射手段と、前記記録媒体に照射された光の反射光を受光して前記記録媒体の表面映像を撮影し、前記表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データの全画素平均光量が、基準とする全画素平均光量となるように前記画像データを補正する画像データ補正手段と、前記画像データから前記画像データ生成手段のシェーディングデータのシェーディングデータ成分を除去する補正を行うシェーディング補正手段と、前記画像データ補正手段およびシェーディング補正手段によって補正された前記画像データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段と、前記凹凸量を閾値情報と比較して、前記記録媒体の種類を判別する判別手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、前記記録媒体に光を照射する光照射手段と、前記記録媒体に照射された光の反射光を受光して前記記録媒体の表面映像を撮影し、前記表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データの全画素平均光量が、基準とする全画素平均光量となるように前記画像データ生成手段による撮影条件を変更する撮影条件変更手段と、前記基準とする全画素平均光量を有する画像データから画像データ生成手段のシェーディングデータのシェーディングデータ成分を除去する補正を行うシェーディング補正手段と、前記シェーディング補正手段によって補正された、前記基準とする全画素平均光量を有する画像データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段と、前記凹凸量を閾値情報と比較して、前記記録媒体の種類を判別する判別手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像凹凸データの凹凸量を、該凹凸量に基準とする補正係数を乗じることによって補正する。このように補正された凹凸量は、画像凹凸データの補正前の全画素平均光量に依存せずに記録媒体を特徴付ける量であり、したがって、光照射の光量や受光センサの受光感度が変化した場合でも、精度良く記録媒体の種類を判別することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、基準とする全画素平均光量を有するように画像データを補正する、もしくは画像データ生成の際の撮影条件を変更する。したがって、光照射の光量や画像データ生成の際の受光感度が変化した場合でも、一定の全画素平均光量を有する画像データの安定した生成を可能とし、精度良く記録媒体の種類を判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
実施形態１
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００の概略形状を示している。ここではタンデム型のカラー画像形成装置を例に挙げている。符号１４は記録媒体であり、符号１０２は記録媒体を収容する給紙カセットである。符号１０３はピックアップローラ、符号１０５は記録媒体を搬送するための搬送ベルト、符号１０４は搬送ベルトを駆動するためのローラ、符号１０６〜１０９は画像を形成するための像担持体としての感光体ドラム、符号１１０から１１３は感光体ドラム上の画像を記録媒体に転写するための転写ローラである。符号１１４〜１１７は画像形成のためのカートリッジであって画像形成装置に着脱可能な構成になっている。符号１１８〜１２１は感光ドラム上の潜像を形成するためのスキャナユニットであり感光ドラム上にレーザ光を照射する。符号１２２は定着装置であって記録媒体上に転写された画像を定着する。符号１２３は記録媒体の位置を検知するセンサである。
【００１５】
本実施形態に係る画像形成装置１００は、撮像センサ１０と、撮像センサ１０と通信を行う制御回路１３０と、制御回路１３０と通信を行うＣＰＵ１４０とを備えており、これらを用いて記録媒体の種類の判別が行われる。
【００１６】
図２は、撮像センサ１０の構成を示している。撮像センサ１０は、図２に示すように、記録媒体１４に光を照射する照射用ＬＥＤ１２と、記録媒体１４からの反射光を集光する結像レンズ１３と、反射光を読み取るＣＭＯＳエリアセンサ１１とを備えている。照射用光源はＬＥＤに限られず、エリアセンサもＣＭＯＳセンサを有するものに限られない。例えば、エリアセンサは、ＣＭＯＳセンサの代わりにＣＣＤセンサを有するエリアセンサとすることができる。本実施形態では、照射用ＬＥＤ１２は、ＬＥＤ光が記録媒体１４の表面に対して図示のように所定の角度をもって斜めより光が照射するよう配置されているが、可能な配置はこのような配置に限られない。
【００１７】
ＣＭＯＳエリアセンサ１１の内部構成については図７を参照して後述するが、Ａ／Ｄコンバータ７０８を備え、読み取った表面映像を画像データにデジタル処理することができる点についてここで言及しておく。
【００１８】
ＣＭＯＳエリアセンサ１１は、制御回路１３０と通信を行い、制御回路１３０から信号を受信し、また、制御回路１３０における処理のために画像データを制御回路１３０に送信する。この通信の詳細およびＣＰＵ１４０の役割については、図８を参照して後述する。
【００１９】
このような物理的構成において、本実施形態に係る画像形成装置１００は以下のように記録媒体の種類の判別を行う。照射用ＬＥＤ１２を光源とする光が、記録媒体１４の表面に対して照射される。記録媒体１４からの反射光が、レンズ１３を介して集光され、ＣＭＯＳエリアセンサ１１に結像される。これによって、記録媒体１４の表面映像が読み取られる。ついで、読み取られた表面映像が、ＣＭＯＳエリアセンサ１１内でＡＤ変換され、制御回路１３０に画像データとして出力される。また、光学系や照明系等に起因する光量むらなどの、センサの校正データであるシェーディングデータが取得される。具体的には、記録媒体搬送中に撮像センサ１０により記録媒体１４の表面を複数回撮影し、それらの表面映像の画像データを平均化処理することで取得することができる。そして、制御回路１３０において、シェーディングデータを用いて画像データが補正されて画像凹凸データが生成され、画像凹凸データに対して後述の演算が施され、記録媒体を特徴付ける量である記録媒体表面性データが算出される。最後に、記録媒体表面性データの値に基づいて、ＣＰＵ１４０が、記録媒体の種類を判別する。
【００２０】
上述の表面映像のデジタル処理、シェーディング補正、および記録媒体表面性データの算出について、以下にそれぞれ説明する。
【００２１】
（表面映像のデジタル処理）
図３は、撮像センサ１０のＣＭＯＳエリアセンサ１１によって読み取られた記録媒体１４の表面映像と、これらの表面映像を８×８ピクセルにデジタル処理した画像データとを示している。デジタル処理は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１からのアナログ出力を、Ａ／Ｄコンバータ７０８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。ここで、画像データのピクセル数および各ピクセルのビット数は、それぞれ８×８ピクセルおよび８ビット以外とすることもできる。
【００２２】
表面映像３０１は、紙の表面性が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映像である。表面映像３０２は、一般のオフィスで多く使用されるいわゆる普通紙の表面映像である。表面映像３０３は、紙の繊維の圧縮が十分になされている光沢紙（グロス紙）の表面映像である。
【００２３】
ＣＭＯＳセンサ１１に読み込まれたこれらの表面映像３０１、３０２および３０３はデジタル処理され、それぞれ画像データ３０４、３０５および３０６となる。画像データ３０４、３０５および３０６に示すように、記録媒体の種類によって表面の見え方が異なる。これは、主に記録媒体表面における繊維の状態が異なるために起こる現象である。
【００２４】
（シェーディング補正）
図４を参照して、シェーディング補正処理について説明する。８×８ピクセルの画像データ４０１は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１で撮影した画像をデジタル処理したイメージであるが、この画像データには、目的の撮影対象「Ａ」という文字と、シェーディングデータ成分とが共に含まれている。符号４０４は、画像データ４０１を三次元イメージで表したものを示している。画像データ４０２は、画像データ４０１に含まれているシェーディングデータの二次元イメージ、符号４０５は、シェーディングデータの三次元イメージを示している。画像データ４０１からシェーディングデータ４０２のシェーディングデータ成分を除去すると、撮影対象であった「Ａ」という文字が鮮明に得られる。ここで、シェーディングデータ成分とは、シェーディングデータの各ピクセルのデータから、シェーディングデータ全体の平均値（全画素平均光量）を引いたデータをいう。シェーディングデータ自体ではなくシェーディングデータ成分を画像データ４０１から除去することにより、画像データ４０１の全画素平均光量を変えることなくシェーディングデータの影響を取り除くことができる。なぜならば、シェーディングデータの各ピクセルのデータからこのシェーディングデータの全画素平均光量を引いたデータ、すなわちシェーディング成分の全画素平均光量は０だからである。本明細書において、画像データからシェーディングデータ成分を除去し補正した後の画像データを、画像凹凸データと呼ぶ。符号４０６は、画像凹凸データ４０３の三次元イメージを示している。
【００２５】
実際のシェーディング補正処理は１ラインごとに行われる。符号４０７、４０８、および４０９は、画像データ４０１、４０２および４０３から、それぞれ対応する１ラインのみを抽出したグラフである。グラフ４０７とグラフ４０８との間の差分を計算してこの差分に画像データ４０２（シェーディングデータ）の全画素平均光量を加えると、シェーディングデータ成分が除去されたグラフ４０９が得られる。グラフ４０９では、画像データ４０２の全画素平均光量を１００と仮定している。これを８ライン全てについて行うことで画像全体のシェ−ディング補正が行われる。
【００２６】
（記録媒体表面性データの算出）
シェーディング補正処理を実施し画像凹凸データを算出した後は、画像凹凸データを複数のブロックに分割し、分割したデータ毎に、最大濃度のピクセル値Ｄｍａｘと、最低濃度のピクセル値Ｄｍｉｎを導く。これを分割ブロック毎に実行してＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを算出し、各ブロック毎のＤｍａｘ−Ｄｍｉｎの平均をとることにより画像凹凸データ全体の凹凸量Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎを得る。
【００２７】
次に、画像凹凸データの全画素平均光量を導き、数式（１）により定義される記録媒体表面性データを算出する。
【００２８】
【数１】
【００２９】
つまり、画像凹凸データ全体の凹凸量を、補正係数である１／（前記画像凹凸データの全画素平均光量）を乗じて補正することで、記録媒体表面性データを得る。
【００３０】
ラフ紙のように記録媒体の表面繊維がガサついている場合には、繊維の影が多く発生する。その結果、明るい箇所と暗い箇所の差が大きく出るため、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは大きくなる。一方、光沢紙のような表面では、繊維の影が少なく、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎが小さくなる。
【００３１】
このような意味で、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは記録媒体を特徴付ける量であるが、ＣＭＯＳエリアセンサ１１により読み込まれた光量の絶対値にも依存することに注意が必要である。すなわち、照射用ＬＥＤ１２の光量およびＣＭＯＳエリアセンサ１１の受光感度が周囲温度の変動もしくは素子自体の経時変化により変化した場合には、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎが変化する可能性があるのである。この点について、図５を参照して説明する。
【００３２】
図５は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１が検出する光量の合計と、得られる画像データとの関係を示している。グラフ５０１および５０２は、同じ記録媒体表面を測定して得られた画像データの１ライン分を抜き出したグラフであり、これらの測定は、グラフ５０１の方がグラフ５０２よりもＣＭＯＳエリアセンサ１１により読み込まれる光量の合計が大きい条件で行った。グラフ５０３および５０４は、グラフ５０１および５０２のデータをそれぞれシェーディング補正した画像データの１ライン分を示している。
【００３３】
グラフ５０３とグラフ５０４を比較すると分かるように、ＣＭＯＳエリアセンサ１１により生成された画像データの光量の合計が大きいと、画像データの凹凸、およびそれにより生じる凹凸量Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎが、光量の合計が小さい場合と比べて大きい。これは、明るい場所と暗い場所のコントラストの違いが、光量が多い場合に強調されるために起こる現象である。つまり、同じ凹凸の記録媒体を測定した場合でも、センサが検出する光量の大きさが異なるとＣＭＯＳセンサが検出する凹凸の見え方は異なるのである。
【００３４】
諸条件の下で測定を行う中で、凹凸量が全画素平均光量に正比例することが経験的に見出された。したがって、数式（1）より計算される記録媒体表面性データは、ＣＭＯＳエリアセンサ１１により読み込まれた光量の合計が異なる場合でも変化せず、記録媒体表面の繊維状態が異なる場合にのみ変化するパラメータである。
【００３５】
上記の計算を行う制御回路１３０内のプロセッサは、ＣＭＯＳエリアセンサ１１からの映像サンプリング処理、ゲイン及びフィルタ演算処理をリアルタイムで処理する必要がある。演算処理には、例えば、デジタルシグナルプロセッサまたはゲートアレイまたは高速なＣＰＵを用いることが望ましい。
【００３６】
ここで図６を参照して、記録媒体の種類の判別を含む、画像形成処理の全体的流れを説明する。画像形成装置は、図６に示すフローチャートに従って以下の処理を実行する。まず、給紙カセット１０２からピックアップローラ１０３により記録媒体が給紙され、記録媒体搬送動作が開始する（Ｓ６０１）。記録媒体が撮像センサ１０の正面位置に来たら（Ｓ６０２）、記録媒体搬送中に所定の光蓄積時間で記録媒体１４の表面を撮影してシェーディングデータを取得する（Ｓ６０３）。シェーディングデータ取得後は、記録媒体の搬送を停止し（Ｓ６０４）、所定の光蓄積時間で記録媒体表面の撮影を行い、画像データを生成する（Ｓ６０５）。次に、画像データとシェーディングデータから記録媒体表面性データを算出し、記録媒体の種類を判別する（Ｓ６０６）。判別した記録媒体の種類に応じた最適な条件で記録媒体の搬送を再開し（Ｓ６０７）、画像形成動作を行う（Ｓ６０８）。
【００３７】
ＣＭＯＳエリアセンサ１１の回路構成について、図７のブロック図を参照して説明する。符号７０１はＣＭＯＳセンサ部であり、例えば８×８画素分のセンサがエリア状に配置されている。符号７０２および７０３は、垂直方向シフトレジスタ、符号７０４は出力バッファ、符号７０５は水平方向シフトレジスタ、符号７０７はタイミングジェネレータである。符号７０８はＡ／Ｄコンバータ、符号７０９は出力インターフェース、符号７１１はＣＭＯＳエリアセンサ１１の制御回路である。この回路構成は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の一例として開示するものであり、使用することのできるエリアセンサを限定することは意図されていない。
【００３８】
Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号７１３をアクティブにすると、ＣＭＯＳセンサ部７０１は受光した光に基づく電荷の蓄積を開始する。次に、システムクロック７０６を与えると、タイミングジェネレータ７０７によって、垂直方向シフトレジスタ７０２および７０３は、読みだす画素の列を順次選択し、出力バッファ７０４にデータを順次セットする。
【００３９】
出力バッファ７０４にセットされたデータは、水平方向シフトレジスタ７０５によって、Ａ／Ｄコンバータ７０８ヘと転送される。Ａ／Ｄコンバータ７０８でデジタル変換された画像データは、出力インターフェース回路７０９により所定のタイミングで制御されて、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号７１３がアクティブである期間、符号７１０のＳｌ＿ｏｕｔ信号に出力される。
【００４０】
また、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の制御回路７１１を通じて、Ｓｌ＿ｉｎ信号７１２によりＡ／Ｄ変換ゲインを可変制御できる。例えば、撮影した画像データのコントラストが明瞭でない場合は、ゲインを変更して、好適なコントラストを得ることができる。
【００４１】
図８は、制御回路１３０のブロック図を示している。符号８０４はインターフェース回路、符号８０５は演算回路、符号８０６は記録媒体表面性データがセットされるレジスタ、符号８０８は制御レジスタである。
【００４２】
ＣＰＵ１４０が制御レジスタ８０８に対して、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の動作指示を与えると、ＣＭＯＳエリアセンサ１１によって記録媒体表面画像の撮影が開始される。つまり、ＣＭＯＳエリアセンサ１１に電荷の蓄積が開始される。インターフェース回路８０４から、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔによってＣＭＯＳエリアセンサ１１を選択し、所定のタイミングにてＳＹＳＣＬＫを生成すると、ＣＭＯＳエリアセンサ１１からＳｌ＿ｏｕｔ信号を経由して、撮影された画像データが送信される。
【００４３】
インターフェース回路８０４を経由して受信した画像データは、演算回路８０５に送信される。演算回路８０５では、インターフェース回路８０４を経由して受信した画像データから、上述の演算に基づき記録媒体表面性データが算出され、その結果がレジスタ８０６にセットされる。レジスタ８０６にセットされた記録媒体表面性データの値に基づいて、ＣＰＵ１４０が、記録媒体の種類を判別する。この際、使用可能な記録媒体の各種類の閾値情報、すなわち、ある記録媒体は記録媒体表面性データがいくつからいくつまでであり、別のある記録媒体はいくつからいくつまでであるという情報が参照される。そのような閾値情報と記録媒体表面性データを比較することで記録媒体の種類が判別されるが、閾値情報は制御回路１３０内などの不揮発メモリ（図示せず）にあらかじめ保存しておいてもよいし、比較時に閾値情報を保持している記録媒体にアクセスしてもよい。
【００４４】
図８に示した回路は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１を制御し、また諸処理を行うための例示的構成として提示されているのみで、本発明に係る画像形成装置の物理的構成を制限するものではない。
【００４５】
以上説明したように、本発明に係る画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、以下の手段を備えることを特徴とする。括弧内に示す各要素は、本実施形態において各手段として機能するものであるが、各手段としての機能を果たすことができるものは本発明に包含されることが意図されていることに留意されたい。それらの手段は、記録媒体に光を照射する光照射手段（照射用ＬＥＤ１２）と、記録媒体に照射された光の反射光を受光して記録媒体の表面映像を撮影し、表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、画像データからシェーディングデータ成分を除去する補正を行い、画像凹凸データを生成するシェーディング補正手段（演算回路８０５）と、画像凹凸データの凹凸量を、補正係数である１／（画像凹凸データの全画素平均光量）を乗じて補正して記録媒体表面性データを生成する画像凹凸データ補正手段（演算回路８０５）と、記録媒体表面性データを閾値情報と比較して、記録媒体の種類を判別する判別手段（ＣＰＵ１４０）である。
【００４６】
記録媒体表面性データは、次のような演算により求めることもできる。すなわち、画像凹凸データを、全画素平均光量が１単位量となるように補正し、この補正した画像凹凸データの凹凸量を算出することで記録媒体表面性データを得ることができる。
【００４７】
画像凹凸データ補正手段による補正で得られた記録媒体表面性データは、画像データ生成手段により読み込まれた光量の合計の影響を受けないため、ユーザビリティの高い画像形成装置を提供することができる。すなわち、周囲温度変化や経時変化により、光照射手段の光量や画像データ生成手段の受光感度特性が変化した場合においても、精度よく記録媒体判別を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【００４８】
実施形態２
本実施形態に係る画像形成装置の物理的構成は、実施形態１のそれと制御回路１３０を除いて同一である。本実施形態では、図９に示すように制御回路１３０が不揮発メモリ９０９ならびに２つの演算回路Ａ９０５およびＢ９１０を備えている。不揮発メモリ９０９には、撮影した画像のシェーディング補正の際に使用するシェーディングデータがあらかじめ記憶してある。シェーディングデータは、工場出荷時に測定して記憶しておいてもよいし、工場出荷後にシェーディングデータを定期的に書き換えてもよい。この書き換えは、新しいシェーディングデータとして、搬送中の記録媒体表面を撮像センサ１０により複数回撮影し、それらの表面映像を平均化処理することで取得したデータを記憶することで行うことができる。このようなあらかじめ記憶しておいたシェーディングデータを記録媒体の種類の判別に用いることで、シェーディングデータを取得する動作が不要となり、記録媒体の種類の判別に要する時間を短縮することができる。本実施形態に係る制御回路１３０の詳細については、図９を参照して後述する。
【００４９】
このような物理的構成において、本実施形態に係る画像形成装置における記録媒体の種類の判別は、以下のように行われる。照射用ＬＥＤ１２を光源とする光が、記録媒体１４の表面に対して照射される。記録媒体１４からの反射光が、レンズ１３を介して集光され、ＣＭＯＳエリアセンサ１１に結像される。これによって、記録媒体１４の表面映像が読み取られる。ついで、読み取られた表面映像が、ＣＭＯＳエリアセンサ１１内でＡＤ変換され、制御回路１３０に画像データとして出力される。そして、制御回路１３０において、画像データの各画素が、後述する処理により、画像データの全画素平均光量がシェーディングデータの全画素平均光量と等しくなるように補正される。以下、本明細書においては、こうして得られた画像データを平均値補正画像データと呼ぶ。次いで、平均値補正画像凹凸データが、平均値補正画像データからシェーディングデータ成分を除去することで算出され、この平均値補正画像凹凸データの凹凸量であるＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを閾値情報と比較して、ＣＰＵ１４０が、記録媒体の種類を判別する。画像データの生成処理およびシェーディングデータ成分の除去処理に関しては、実施形態１で説明したのと同じであるので、以下、平均値補正画像凹凸データの算出に関して図１０を参照して説明する。
【００５０】
（平均値補正画像凹凸データの算出）
グラフ１００１は、不揮発メモリに記憶しているシェーディングデータの１ライン分のデータを示している。以下では、不揮発メモリ９０９に記憶しているシェーディングデータの全画素平均光量を１Ｓａｖｅと表現することにする。グラフ１００２は、同じ記録媒体表面を撮影した画像データ１、２および３の中から対応するラインのデータを抜き出したグラフを示している。撮影した画像データの全画素平均光量はそれぞれ異なり、画像データ１が１．５Ｓａｖｅ、画像データ２が０．８Ｓａｖｅ、画像データ３が０．５Ｓａｖｅである。グラフ１００３に示すように、画像データ１、２、３の各画素の値をそれぞれ１／１．５倍、１／０．８倍、１／０．５倍して全画素平均光量が１Ｓａｖｅとなるよう補正すると、補正前の全画素平均光量に依存しない画像データを得ることができることを見出した。各画素の受光光量は、その画像データの全画素平均光量に正比例するのである。このような平均値補正画像データは、数式（２）により算出することができる。
【００５１】
【数２】
【００５２】
平均値補正画像データから、不揮発メモリ９０９に記憶されているシェーディングデータ成分を除去し、グラフ１００４に示されているような平均値補正画像凹凸データを算出する。
【００５３】
ここで、図１１を参照して、記録媒体の種類の判別を含む、画像形成処理の全体的流れを説明する。画像形成装置は、図１１に示すフローチャートに従って以下の処理を実行する。まず、給紙カセット１０２からピックアップローラ１０３により記録媒体が給紙され、記録媒体搬送動作が開始する（Ｓ１１０１）。記録媒体が撮像センサ１０の正面位置に来たら記録媒体搬送動作を停止し（Ｓ１１０３）、所定の光蓄積時間で記録媒体表面の撮影を行い、画像データを生成する（Ｓ１１０４）。画像データと不揮発メモリ９０９に記憶しているシェーディングデータより算出した平均値補正画像データのＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを算出し、この値から記録媒体の種類を判別する（Ｓ１１０５）。判別した記録媒体の種類に応じた最適な条件にて記録媒体の搬送を再開し（Ｓ１１０６）、画像形成動作を行う（Ｓ１１０７）。
【００５４】
図９を参照して、本実施形態に係る制御回路１３０の詳細を説明する。インターフェース回路９０４を経由して受信した画像データは、演算回路Ａ９０５に送信される。演算回路Ａ９０５では、インターフェース回路８０４を経由して受信した画像データから、数式（２）に基づき平均値補正画像データを算出し、演算回路Ｂ９１０に送信する。演算回路Ｂでは、不揮発メモリ９０９に記憶されているシェーディングデータと、演算回路Ａ９０５から受信した平均値補正画像データより、平均値補正画像凹凸データの凹凸量Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎが演算され、その結果がレジスタ９０６にセットされる。レジスタ９０６にセットされた凹凸量の値を閾値情報と比較して、ＣＰＵ１４０が、記録媒体の種類を判別する。なお、演算回路Ａと演算回路Ｂは、別個の構成要素として示してあるが、単一の演算回路を用いて上述の処理を行うこともできる。さらに、図９に示した回路は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１を制御し、また諸処理を行うための例示的構成として提示されているのみで、本発明に係る画像形成装置の物理的構成を制限するものではない。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、以下の手段を備えることを特徴とする。括弧内に示す各要素は、本実施形態において各手段として機能するものであるが、各手段としての機能を果たすことができるものは本発明に包含されることが意図されていることに留意されたい。それらの手段は、記録媒体に光を照射する光照射手段（照射用ＬＥＤ１２）と、記録媒体に照射された光の反射光を受光して記録媒体の表面映像を撮影し、表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、画像データの全画素平均光量がシェーディングデータの全画素平均光量と等しくなるように画像データを補正して平均値補正画像データを算出する画像データ補正手段（演算回路Ａ９０５）と、シェーディングデータを記憶しておくシェーディングデータ記憶手段（不揮発メモリ９０９）、平均値補正画像データからシェーディングデータ成分を除去する補正を行い、平均値補正画像凹凸データを算出するシェーディング補正手段（演算回路Ｂ９１０）と、平均値補正画像凹凸データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段（演算回路Ｂ９１０）と、凹凸量を閾値情報と比較して、記録媒体の種類を判別する判別手段（ＣＰＵ１４０）である。
【００５６】
平均値補正画像凹凸データは、画像データ生成手段により読み込まれた光量の合計の影響を受けないため、光照射手段の光量や画像データ生成手段の受光感度が変化した場合でも、精度よく記録媒体の判別を行うことのできる画像形成装置を提供することができる。さらに、あらかじめ保持しているシェーディングデータを用いて判別動作を行うため、シェーディングデータ取得にかかる時間を短縮することができ、より短時間で記録媒体の種類を判別することが可能となる。
【００５７】
実施形態３
本実施形態に係る画像形成装置の物理的構成は、実施形態２のそれと同一である。実施形態２では、不揮発メモリ９０９に工場出荷時に測定したシェーディングデータを記憶していたが、本実施形態では、異なるデータを記憶しておく。そのデータは、白チャート紙等の基準となる記録媒体を撮影し測定した全画素平均光量、および記録媒体を判別する際に用いる、基準記録媒体の全画素平均光量に対応する閾値情報である。ここで、本実施形態に係る閾値情報とは、使用可能な記録媒体の各種類に関して、基準記録媒体の全画素平均光量が特定の値であるときに、ある記録媒体は凹凸量がいくつからいくつまでであり、別のある記録媒体はいくつからいくつまでであるという情報である。
【００５８】
本実施形態に係る画像形成装置は以下のように記録媒体の判別動作を行う。照射用ＬＥＤ１２を光源とする光が、記録媒体１４の表面に対して照射される。記録媒体１４からの反射光が、レンズ１３を介して集光され、ＣＭＯＳエリアセンサ１１に結像される。これによって、記録媒体１４の表面映像が読み取られる。ついで、読み取られた表面映像が、ＣＭＯＳエリアセンサ１１内でＡＤ変換され、制御回路１３０に画像データとして出力される。そして、制御回路１３０において、シェーディングデータを用いて画像データが補正されて画像凹凸データが生成され、画像凹凸データの凹凸量に対して後述の演算が施され、記録媒体を特徴付ける量である補正後Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎが算出される。最後に、補正後Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎの値を閾値情報と比較して、ＣＰＵ１４０が、記録媒体の種類を判別する。
【００５９】
補正後Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎの算出は、画像データの全画素平均光量と不揮発メモリ９０９に記憶している全画素平均光量の値とを比較し、数式（３）で表される補正により行う。
【００６０】
【数３】
【００６１】
本実施形態では、画像データの全画素平均光量と、工場出荷時に測定したセンサの全画素平均光量とを比較し、比に応じてＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを補正する手段を例に挙げている。しかし、不揮発メモリ９０９に記憶している閾値を補正してもよい。後者においては、不揮発メモリ９０９に閾値情報を記憶しておくことが必要であるが、前者においては、記憶しておくことは必ずしも必要ではなく、比較時に閾値情報を保持している記録媒体にアクセスしてもよい。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、以下の手段を備えることを特徴とする。括弧内に示す各要素は、本実施形態において各手段として機能するものであるが、各手段としての機能を果たすことができるものは本発明に包含されることが意図されていることに留意されたい。それらの手段は、記録媒体に光を照射する光照射手段（照射用ＬＥＤ１２）と、記録媒体に照射された光の反射光を受光して記録媒体の表面映像を撮影し、表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、基準記録媒体を撮影して生成した画像データの全画素平均光量、および基準記録媒体の判別に用いる閾値情報を記憶しておく記憶手段（不揮発メモリ９０９）と、シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、画像データからシェーディングデータ成分を除去する補正を行い、画像凹凸データを生成するシェーディング補正手段（演算回路Ａ９０５またはＢ９１０）と、画像凹凸データの凹凸量を、補正係数である（基準記録媒体の全画素平均光量）／（画像凹凸データの全画素平均光量）を乗じて補正する画像凹凸データ補正手段（演算回路Ａ９０５またはＢ９１０）と、画像凹凸データ補正手段によって補正された凹凸量と閾値情報とを比較することにより、記録媒体の種類を判別する判別手段（ＣＰＵ１４０）である。
【００６３】
補正された画像凹凸データの凹凸量Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは、次のような演算により求めることもできる。すなわち、画像凹凸データを、全画素平均光量が基準記録媒体の全画素平均光量と等しくなるように補正し、この補正した画像凹凸データの凹凸量を算出すればよい。
【００６４】
補正後Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは、画像データ生成手段により読み込まれた光量の合計の影響を受けないため、光照射手段の光量や画像データ生成手段の受光感度が変化した場合でも、精度よく記録媒体判別を行うことのできる画像形成装置を提供することができる。
【００６５】
実施形態４
本実施形態に係る画像形成装置の物理的構成は、実施形態１のそれと同一である。本実施形態では、撮像センサ１０により撮影する画像の全画素平均光量が所定範囲内の値となるよう測定条件を最適化し、安定したデータ出力を得ることができるようにする点に特徴がある。すなわち、撮影手段の検出時間である光蓄積時間を変更することで測定条件の最適化を実現している。なお、測定条件の最適化手段はこれに限定されるものではなく、反射ＬＥＤ１２の発光光量制御または撮像センサ１０の受光感度を制御によって実現することもできることに留意されたい。
【００６６】
図１２を参照して画像形成処理の全体的流れを説明する。画像形成装置は、図１２に示すフローチャートに従って以下の処理を実行する。まず、給紙カセット１０２からピックアップローラ１０３により記録媒体が給紙され記録媒体搬送動作が開始する（Ｓ１２０１）。記録媒体が撮像センサ１０の正面位置にきたら記録媒体搬送動作を停止する（Ｓ１２０３）。次に、照射用ＬＥＤ１２より記録媒体表面に光を照射し、反射してくる光量の全画素平均光量を第１の光蓄積時間Ｔ１でＣＭＯＳエリアセンサ１１により測定する（Ｓ１２０４）。全画素平均光量が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下になっているかを演算回路７０２において確認する（Ｓ１２０５）。ここで閾値Ａおよび閾値Ｂは、生成される画像データの全画素平均光量が一定の値付近となるように定められた下限および上限であり、この全画素平均光量は、使用可能な記録媒体の画像データの凹凸が、どの種類の記録媒体を撮影しても明瞭である任意の値とする。
【００６７】
全画素平均光量が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下の場合は記録媒体搬送動作を再開し、記録媒体搬送中に第２の光蓄積時間Ｔ２で記録媒体表面を撮影し、シェーディングデータを取得する（Ｓ１２０７）。シェーディングデータ取得後は、再び記録媒体の搬送を停止し（Ｓ１２０８）、第３の光蓄積時間Ｔ３で記録媒体表面の撮影を行い、画像データを生成する（Ｓ１２０９）。次に、画像データをＳ１２０７で取得したシェーディングデータによりシェーディング補正した画像データからＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを算出し、この値に基づいて記録媒体の種類を判別する（Ｓ１２１０）。判別した記録媒体の種類に応じた最適な条件で記録媒体の搬送を再開し（Ｓ１２１１）、画像形成動作を行う（Ｓ１２１２）。ここで、光蓄積時間Ｔ１、Ｔ２およびＴ３の長さは等しい。
【００６８】
Ｓ１２０５において、全画素平均光量が閾値Ａ未満または閾値Ｂより大きい値の場合、数式（４）の計算を行い、Ｔ１’を算出し（Ｓ１２１３）、光蓄積時間Ｔ１’で再び記録媒体表面を撮影する（Ｓ１２１４）。
【００６９】
【数４】
【００７０】
Ｓ１２１４で測定した画像の全画素平均光量が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下になっているか確認し（Ｓ１２１５）、全画素平均光量が閾値Ａ未満または閾値Ｂより大きい値の場合は、Ｓ１２１３に戻り再び測定を行う。Ｓ１２１４で全画素平均光量がＡ以上かつ閾値Ｂ以下の場合は記録媒体搬送動作を再開し（Ｓ１２１６）、記録媒体搬送中に数式（５）で計算された光蓄積時間Ｔ２’でシェーディング測定を行う（Ｓ１２１７）。
【００７１】
【数５】
【００７２】
シェーディング測定終了後は、再び記録媒体搬送を停止し（Ｓ１２１８）、数式（６）で計算された光蓄積時間Ｔ３’で記録媒体表面撮影を行い、画像データを生成する（Ｓ１２１９）。
【００７３】
【数６】
【００７４】
次に、画像データをＳ１２０８で取得したシェーディングデータによりシェーディング補正した画像データからＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを算出し、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎの値に基づいて記録媒体の種類を判別する（Ｓ１２２０）。判別した記録媒体の種類に応じた最適な条件で記録媒体の搬送を再開し（Ｓ１２２１）、画像形成動作を行う（Ｓ１２２２）。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置では、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、以下の手段を備えることを特徴とする。括弧内に示す各要素は、本実施形態において各手段として機能するものであるが、各手段としての機能を果たすことができるものは本発明に包含されることが意図されていることに留意されたい。それらの手段は、記録媒体に光を照射する光照射手段（照射用ＬＥＤ１２）と、記録媒体に照射された光の反射光を受光して記録媒体の表面映像を撮影し、表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、基準とする全画素平均光量を有するように画像データ生成手段の光蓄積時間を変更する撮影条件変更手段（演算回路８０５）と、シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、基準とする全画素平均光量を有する画像データからシェーディングデータ成分を除去する補正を行うシェーディング補正手段（演算回路８０５）と、シェーディング補正手段によって補正された基準とする全画素平均光量を有する画像データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段（演算回路８０５）と、凹凸量を閾値情報と比較して、記録媒体の種類を判別する判別手段（ＣＰＵ１４０）である。
【００７６】
先に述べたように、変更する撮影条件は、光蓄積時間に限られず、光照射手段の光量や画像データ生成手段の受光感度とすることもできる。
【００７７】
記録媒体を撮影する際、画像データ生成手段の受光光量が所定の光量になるように調整してから撮影を行うため、ユーザビリティの高い画像形成装置を提供することができる。すなわち、周囲温度変化や経時変化により、光照射手段の光量特性や画像データ生成手段の受光感度特性が変化した場合においても、精度よく記録媒体判別を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【００７８】
実施形態５
本実施形態に係る画像形成装置の物理的構成は、実施形態２のそれと同一である。本実施形態では、撮像センサ１０により撮影する画像の全画素平均光量が、不揮発メモリ９０９に記憶しているシェーディングデータの全画素平均光量と一致するように、測定条件を最適化し安定した出力を得ることができるようにする点に特徴がある。すなわち、撮影手段の検出時間である光蓄積時間を変更することで測定条件の最適化を実現している。なお、測定条件の最適化手段はこれに限定されるものではなく、反射ＬＥＤ１２の発光光量制御もしくは、撮像センサ１０の受光感度を制御によって実現することもできることに留意されたい。
【００７９】
図１３を参照して画像形成処理の全体的流れを説明する。画像形成装置は、図１３に示すフローチャートに従って以下の処理を実行する。まず、給紙カセット１０２からピックアップローラ１０３により記録媒体が給紙され記録媒体搬送動作が開始する（Ｓ１３０１）。記録媒体が撮像センサ１０の正面位置にきたら記録媒体搬送動作を停止する（Ｓ１３０３）。次に、照射用ＬＥＤ１２より記録媒体表面に照射し反射してくる光量の全画素平均光量を第１の光蓄積時間Ｔ１でＣＭＯＳエリアセンサ１１により測定する（Ｓ１３０４）。ついで、全画素平均光量が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下になっているかを演算回路９０２において確認する（Ｓ１３０５）。ここで、閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下の範囲は、不揮発メモリ９０９に記憶しているシェーディングデータの全画素平均光量付近の、画像データに対して適切にシェーディング補正を行うために許容できる範囲である。この範囲は、例えばシェーディングデータの全画素平均光量±１０％とすることができる。
【００８０】
全画素平均光量が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下の場合は、第３の光蓄積時間Ｔ３で記録媒体表面撮影を行い、画像データを生成する（Ｓ１３０６）。次に、画像データを不揮発メモリ９０９に記憶しているシェーディングデータによりシェーディング補正した画像データからＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを算出し、この値に基づいて記録媒体の種類を判別する（Ｓ１３０７）。判別した記録媒体の種類に応じた最適な条件にて記録媒体の搬送を再開し（Ｓ１３０８）、画像形成動作を行う（Ｓ１３０９）。ここで、光蓄積時間Ｔ１およびＴ３の長さは等しい。
【００８１】
Ｓ１３０５において、全画素平均光量が閾値Ａ未満または閾値Ｂより大きい値の場合、数式（４）の計算を行い、Ｔ１’を算出し（Ｓ１３１０）、光蓄積時間Ｔ１’で再び記録媒体表面を撮影する（Ｓ１３１１）。Ｓ１３１１で測定した画像の全画素平均光量が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下になっているか確認し（Ｓ１３１２）、全画素平均光量が閾値Ａ未満または閾値Ｂより大きい値の場合は再び、Ｓ１３１０に戻り再び測定を行う。Ｓ１３１２で全画素平均光量がＡ以上かつ閾値Ｂ以下の場合は記録媒体搬送動作を再開し、数式（６）で計算される光蓄積時間Ｔ３’で記録媒体表面の撮影を行い、画像データを生成する（Ｓ１３１３）。次に、画像データを不揮発メモリ９０９に記憶しているシェーディングデータによりシェーディング補正した画像データからＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを算出し、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎの値に基づいて記録媒体の種類を判別する（Ｓ１３１４）。判別した記録媒体の種類に応じた最適な条件で記録媒体の搬送を再開し（Ｓ１３１５）、画像形成動作を行う（Ｓ１３１６）。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置では、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、以下の手段を備えることを特徴とする。括弧内に示す各要素は、本実施形態において各手段として機能するものであるが、各手段としての機能を果たすことができるものは本発明に包含されることが意図されていることに留意されたい。それらの手段は、記録媒体に光を照射する光照射手段（照射用ＬＥＤ１２）と、記録媒体に照射された光の反射光を受光して記録媒体の表面映像を撮影し、表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、シェーディングデータを記憶しておくシェーディングデータ記憶手段（不揮発メモリ９０９）と、画像データの全画素平均光量が、基準とする全画素平均光量となるように画像データ生成手段の光蓄積時間を変更する撮影条件変更手段（演算回路Ａ９０５またはＢ９１０）と、基準とする全画素平均光量を有する画像データからシェーディングデータ成分を除去する補正を行うシェーディング補正手段（演算回路Ａ９０５またはＢ９１０）と、シェーディング補正手段によって補正された、基準とする全画素平均光量を有する画像データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段（演算回路Ａ９０５またはＢ９１０）と、凹凸量を閾値情報と比較して、記録媒体の種類を判別する判別手段（ＣＰＵ１４０）である。
【００８３】
先に述べたように、変更する撮影条件は、光蓄積時間に限られず、光照射手段の光量や画像データ生成手段の受光感度とすることもできる。
【００８４】
記録媒体を撮影する際、画像データの光量がシェーディングデータの光量と等しくなるように調整するため、光照射手段の光量や画像データ生成手段の受光感度が変化した場合でも、精度よく記録媒体判別を行うことのできる画像形成装置を提供することができる。さらに、あらかじめ保持しているシェーディングデータを用いて判別動作を行うため、シェーディングデータ取得にかかる時間を短縮することができ、より短時間で記録媒体の種類を判別することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態１に係る、画像形成装置の概略形状をを示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る、撮像センサの構成を示す図である。
【図３】ＣＭＯＳエリアセンサにより読み取られた記録媒体の表面映像と、これらの表面映像の画像データとを示すイメージ図である。
【図４】シェーディングデータ補正処理に係る画像データを示す図である。
【図５】ＣＭＯＳエリアセンサが検出する光量の合計と、得られる画像データとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態１に係る、画像形成処理の全体的流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態１に係る、ＣＭＯＳエリアセンサの回路構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る、ＣＭＯＳエリアセンサの制御回路のブロック図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る、ＣＭＯＳエリアセンサの制御回路のブロック図である。
【図１０】平均値補正画像凹凸データの算出処理の流れを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態３に係る、画像形成処理の全体的流れを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態４に係る、画像形成処理の全体的流れを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態５に係る、画像形成処理の全体的流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 撮像センサ
１１ ＣＭＯＳエリアセンサ
１２ 照射用ＬＥＤ
１３ 結像レンズ
１３０ 制御回路
１４０ ＣＰＵ
７０８ Ａ／Ｄコンバータ
８０５ 演算回路
９０５ 演算回路Ａ
９０９ 不揮発性メモリ
９１０ 演算回路Ｂ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、より詳細には、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザープリンタなどの画像形成装置は、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潜像を現像剤像として可視化する現像装置と、所定方向に搬送される記録媒体に現像装置による現像剤像を転写する転写装置と、転写装置によって現像剤像の転写を受けた記録媒体を所定の定着処理条件で加熱及び加圧することにより現像剤像を記録媒体に定着させる定着装置とを備える。
【０００３】
従来、係る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などを用いて記録媒体のサイズや種類（以下、「紙種」ともいう。）がユーザによって設定され、その設定に応じて現像条件、転写条件、定着処理条件（例えば、定着温度や定着装置を通過する記録媒体の搬送速度）または画像処理などの画像形成条件を変える制御が行われてきている。また、印字時にユーザがホストコンピュータから紙種を設定することにより、画像形成装置が、指定された紙種に応じて画像形成条件を変える制御が行われてきている。
【０００４】
そのような例として、記録媒体の表面映像をＣＭＯＳセンサによって撮影し、記録媒体の表面平滑度を検出する方法により記録媒体の種類を判別し、現像条件、転写条件または定着処理条件を可変制御する装置が提案されている（特許文献１参照）。さらに、記録媒体を判別するセンサに対向する位置に発光源を設け、透過光を検出することにより、透過光による記録媒体の判別を行う装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開2002-182518号公報
【特許文献２】特開2005-114866号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の画像形成装置では、次のような課題があった。記録媒体の表面映像を撮影して記録媒体の種類を判別しようとする場合、光照射に用いるＬＥＤの光量や、記録媒体からの反射光の受光センサの受光感度は、周囲の温度変動や素子自体の経時変化によって変化する可能性がある。このような変化が生じると、記録媒体を撮影して得られる出力結果が変化し、それにより記録媒体の検出精度が低下する。したがって、ユーザが画像形成装置を特殊な周囲温度環境で使用した場合や、素子の経時変化が生じうる画像形成装置の寿命末期に、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を変える制御が適正に行えなくなるという問題が発生する。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光照射の光量や受光センサの受光感度が変動した場合でも、精度良く記録媒体の種類を判別することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、前記記録媒体に光を照射する光照射手段と、前記記録媒体に照射された光の反射光を受光して前記記録媒体の表面映像を撮影し、前記表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段のシェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段と、前記画像データから前記シェーディングデータのシェーディングデータ成分を除去する補正を行い、画像凹凸データを生成するシェーディング補正手段と、前記画像凹凸データの凹凸量を、基準とする補正係数を乗じて補正する画像凹凸データ補正手段と、前記画像凹凸データ補正手段によって補正された前記凹凸量を閾値情報と比較して、前記記録媒体の種類を判別する判別手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、前記記録媒体に光を照射する光照射手段と、前記記録媒体に照射された光の反射光を受光して前記記録媒体の表面映像を撮影し、前記表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データの全画素平均光量が、基準とする全画素平均光量となるように前記画像データを補正する画像データ補正手段と、前記画像データから前記画像データ生成手段のシェーディングデータのシェーディングデータ成分を除去する補正を行うシェーディング補正手段と、前記画像データ補正手段およびシェーディング補正手段によって補正された前記画像データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段と、前記凹凸量を閾値情報と比較して、前記記録媒体の種類を判別する判別手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、前記記録媒体に光を照射する光照射手段と、前記記録媒体に照射された光の反射光を受光して前記記録媒体の表面映像を撮影し、前記表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データの全画素平均光量が、基準とする全画素平均光量となるように前記画像データ生成手段による撮影条件を変更する撮影条件変更手段と、前記基準とする全画素平均光量を有する画像データから画像データ生成手段のシェーディングデータのシェーディングデータ成分を除去する補正を行うシェーディング補正手段と、前記シェーディング補正手段によって補正された、前記基準とする全画素平均光量を有する画像データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段と、前記凹凸量を閾値情報と比較して、前記記録媒体の種類を判別する判別手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像凹凸データの凹凸量を、該凹凸量に基準とする補正係数を乗じることによって補正する。このように補正された凹凸量は、画像凹凸データの補正前の全画素平均光量に依存せずに記録媒体を特徴付ける量であり、したがって、光照射の光量や受光センサの受光感度が変化した場合でも、精度良く記録媒体の種類を判別することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、基準とする全画素平均光量を有するように画像データを補正する、もしくは画像データ生成の際の撮影条件を変更する。したがって、光照射の光量や画像データ生成の際の受光感度が変化した場合でも、一定の全画素平均光量を有する画像データの安定した生成を可能とし、精度良く記録媒体の種類を判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
実施形態１
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００の概略形状を示している。ここではタンデム型のカラー画像形成装置を例に挙げている。符号１４は記録媒体であり、符号１０２は記録媒体を収容する給紙カセットである。符号１０３はピックアップローラ、符号１０５は記録媒体を搬送するための搬送ベルト、符号１０４は搬送ベルトを駆動するためのローラ、符号１０６〜１０９は画像を形成するための像担持体としての感光体ドラム、符号１１０から１１３は感光体ドラム上の画像を記録媒体に転写するための転写ローラである。符号１１４〜１１７は画像形成のためのカートリッジであって画像形成装置に着脱可能な構成になっている。符号１１８〜１２１は感光ドラム上の潜像を形成するためのスキャナユニットであり感光ドラム上にレーザ光を照射する。符号１２２は定着装置であって記録媒体上に転写された画像を定着する。符号１２３は記録媒体の位置を検知するセンサである。
【００１５】
本実施形態に係る画像形成装置１００は、撮像センサ１０と、撮像センサ１０と通信を行う制御回路１３０と、制御回路１３０と通信を行うＣＰＵ１４０とを備えており、これらを用いて記録媒体の種類の判別が行われる。
【００１６】
図２は、撮像センサ１０の構成を示している。撮像センサ１０は、図２に示すように、記録媒体１４に光を照射する照射用ＬＥＤ１２と、記録媒体１４からの反射光を集光する結像レンズ１３と、反射光を読み取るＣＭＯＳエリアセンサ１１とを備えている。照射用光源はＬＥＤに限られず、エリアセンサもＣＭＯＳセンサを有するものに限られない。例えば、エリアセンサは、ＣＭＯＳセンサの代わりにＣＣＤセンサを有するエリアセンサとすることができる。本実施形態では、照射用ＬＥＤ１２は、ＬＥＤ光が記録媒体１４の表面に対して図示のように所定の角度をもって斜めより光が照射するよう配置されているが、可能な配置はこのような配置に限られない。
【００１７】
ＣＭＯＳエリアセンサ１１の内部構成については図７を参照して後述するが、Ａ／Ｄコンバータ７０８を備え、読み取った表面映像を画像データにデジタル処理することができる点についてここで言及しておく。
【００１８】
ＣＭＯＳエリアセンサ１１は、制御回路１３０と通信を行い、制御回路１３０から信号を受信し、また、制御回路１３０における処理のために画像データを制御回路１３０に送信する。この通信の詳細およびＣＰＵ１４０の役割については、図８を参照して後述する。
【００１９】
このような物理的構成において、本実施形態に係る画像形成装置１００は以下のように記録媒体の種類の判別を行う。照射用ＬＥＤ１２を光源とする光が、記録媒体１４の表面に対して照射される。記録媒体１４からの反射光が、レンズ１３を介して集光され、ＣＭＯＳエリアセンサ１１に結像される。これによって、記録媒体１４の表面映像が読み取られる。ついで、読み取られた表面映像が、ＣＭＯＳエリアセンサ１１内でＡＤ変換され、制御回路１３０に画像データとして出力される。また、光学系や照明系等に起因する光量むらなどの、センサの校正データであるシェーディングデータが取得される。具体的には、記録媒体搬送中に撮像センサ１０により記録媒体１４の表面を複数回撮影し、それらの表面映像の画像データを平均化処理することで取得することができる。そして、制御回路１３０において、シェーディングデータを用いて画像データが補正されて画像凹凸データが生成され、画像凹凸データに対して後述の演算が施され、記録媒体を特徴付ける量である記録媒体表面性データが算出される。最後に、記録媒体表面性データの値に基づいて、ＣＰＵ１４０が、記録媒体の種類を判別する。
【００２０】
上述の表面映像のデジタル処理、シェーディング補正、および記録媒体表面性データの算出について、以下にそれぞれ説明する。
【００２１】
（表面映像のデジタル処理）
図３は、撮像センサ１０のＣＭＯＳエリアセンサ１１によって読み取られた記録媒体１４の表面映像と、これらの表面映像を８×８ピクセルにデジタル処理した画像データとを示している。デジタル処理は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１からのアナログ出力を、Ａ／Ｄコンバータ７０８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。ここで、画像データのピクセル数および各ピクセルのビット数は、それぞれ８×８ピクセルおよび８ビット以外とすることもできる。
【００２２】
表面映像３０１は、紙の表面性が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映像である。表面映像３０２は、一般のオフィスで多く使用されるいわゆる普通紙の表面映像である。表面映像３０３は、紙の繊維の圧縮が十分になされている光沢紙（グロス紙）の表面映像である。
【００２３】
ＣＭＯＳセンサ１１に読み込まれたこれらの表面映像３０１、３０２および３０３はデジタル処理され、それぞれ画像データ３０４、３０５および３０６となる。画像データ３０４、３０５および３０６に示すように、記録媒体の種類によって表面の見え方が異なる。これは、主に記録媒体表面における繊維の状態が異なるために起こる現象である。
【００２４】
（シェーディング補正）
図４を参照して、シェーディング補正処理について説明する。８×８ピクセルの画像データ４０１は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１で撮影した画像をデジタル処理したイメージであるが、この画像データには、目的の撮影対象「Ａ」という文字と、シェーディングデータ成分とが共に含まれている。符号４０４は、画像データ４０１を三次元イメージで表したものを示している。画像データ４０２は、画像データ４０１に含まれているシェーディングデータの二次元イメージ、符号４０５は、シェーディングデータの三次元イメージを示している。画像データ４０１からシェーディングデータ４０２のシェーディングデータ成分を除去すると、撮影対象であった「Ａ」という文字が鮮明に得られる。ここで、シェーディングデータ成分とは、シェーディングデータの各ピクセルのデータから、シェーディングデータ全体の平均値（全画素平均光量）を引いたデータをいう。シェーディングデータ自体ではなくシェーディングデータ成分を画像データ４０１から除去することにより、画像データ４０１の全画素平均光量を変えることなくシェーディングデータの影響を取り除くことができる。なぜならば、シェーディングデータの各ピクセルのデータからこのシェーディングデータの全画素平均光量を引いたデータ、すなわちシェーディング成分の全画素平均光量は０だからである。本明細書において、画像データからシェーディングデータ成分を除去し補正した後の画像データを、画像凹凸データと呼ぶ。符号４０６は、画像凹凸データ４０３の三次元イメージを示している。
【００２５】
実際のシェーディング補正処理は１ラインごとに行われる。符号４０７、４０８、および４０９は、画像データ４０１、４０２および４０３から、それぞれ対応する１ラインのみを抽出したグラフである。グラフ４０７とグラフ４０８との間の差分を計算してこの差分に画像データ４０２（シェーディングデータ）の全画素平均光量を加えると、シェーディングデータ成分が除去されたグラフ４０９が得られる。グラフ４０９では、画像データ４０２の全画素平均光量を１００と仮定している。これを８ライン全てについて行うことで画像全体のシェ−ディング補正が行われる。
【００２６】
（記録媒体表面性データの算出）
シェーディング補正処理を実施し画像凹凸データを算出した後は、画像凹凸データを複数のブロックに分割し、分割したデータ毎に、最大濃度のピクセル値Ｄｍａｘと、最低濃度のピクセル値Ｄｍｉｎを導く。これを分割ブロック毎に実行してＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを算出し、各ブロック毎のＤｍａｘ−Ｄｍｉｎの平均をとることにより画像凹凸データ全体の凹凸量Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎを得る。
【００２７】
次に、画像凹凸データの全画素平均光量を導き、数式（１）により定義される記録媒体表面性データを算出する。
【００２８】
【数１】
【００２９】
つまり、画像凹凸データ全体の凹凸量を、補正係数である１／（前記画像凹凸データの全画素平均光量）を乗じて補正することで、記録媒体表面性データを得る。
【００３０】
ラフ紙のように記録媒体の表面繊維がガサついている場合には、繊維の影が多く発生する。その結果、明るい箇所と暗い箇所の差が大きく出るため、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは大きくなる。一方、光沢紙のような表面では、繊維の影が少なく、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎが小さくなる。
【００３１】
このような意味で、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは記録媒体を特徴付ける量であるが、ＣＭＯＳエリアセンサ１１により読み込まれた光量の絶対値にも依存することに注意が必要である。すなわち、照射用ＬＥＤ１２の光量およびＣＭＯＳエリアセンサ１１の受光感度が周囲温度の変動もしくは素子自体の経時変化により変化した場合には、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎが変化する可能性があるのである。この点について、図５を参照して説明する。
【００３２】
図５は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１が検出する光量の合計と、得られる画像データとの関係を示している。グラフ５０１および５０２は、同じ記録媒体表面を測定して得られた画像データの１ライン分を抜き出したグラフであり、これらの測定は、グラフ５０１の方がグラフ５０２よりもＣＭＯＳエリアセンサ１１により読み込まれる光量の合計が大きい条件で行った。グラフ５０３および５０４は、グラフ５０１および５０２のデータをそれぞれシェーディング補正した画像データの１ライン分を示している。
【００３３】
グラフ５０３とグラフ５０４を比較すると分かるように、ＣＭＯＳエリアセンサ１１により生成された画像データの光量の合計が大きいと、画像データの凹凸、およびそれにより生じる凹凸量Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎが、光量の合計が小さい場合と比べて大きい。これは、明るい場所と暗い場所のコントラストの違いが、光量が多い場合に強調されるために起こる現象である。つまり、同じ凹凸の記録媒体を測定した場合でも、センサが検出する光量の大きさが異なるとＣＭＯＳセンサが検出する凹凸の見え方は異なるのである。
【００３４】
諸条件の下で測定を行う中で、凹凸量が全画素平均光量に正比例することが経験的に見出された。したがって、数式（1）より計算される記録媒体表面性データは、ＣＭＯＳエリアセンサ１１により読み込まれた光量の合計が異なる場合でも変化せず、記録媒体表面の繊維状態が異なる場合にのみ変化するパラメータである。
【００３５】
上記の計算を行う制御回路１３０内のプロセッサは、ＣＭＯＳエリアセンサ１１からの映像サンプリング処理、ゲイン及びフィルタ演算処理をリアルタイムで処理する必要がある。演算処理には、例えば、デジタルシグナルプロセッサまたはゲートアレイまたは高速なＣＰＵを用いることが望ましい。
【００３６】
ここで図６を参照して、記録媒体の種類の判別を含む、画像形成処理の全体的流れを説明する。画像形成装置は、図６に示すフローチャートに従って以下の処理を実行する。まず、給紙カセット１０２からピックアップローラ１０３により記録媒体が給紙され、記録媒体搬送動作が開始する（Ｓ６０１）。記録媒体が撮像センサ１０の正面位置に来たら（Ｓ６０２）、記録媒体搬送中に所定の光蓄積時間で記録媒体１４の表面を撮影してシェーディングデータを取得する（Ｓ６０３）。シェーディングデータ取得後は、記録媒体の搬送を停止し（Ｓ６０４）、所定の光蓄積時間で記録媒体表面の撮影を行い、画像データを生成する（Ｓ６０５）。次に、画像データとシェーディングデータから記録媒体表面性データを算出し、記録媒体の種類を判別する（Ｓ６０６）。判別した記録媒体の種類に応じた最適な条件で記録媒体の搬送を再開し（Ｓ６０７）、画像形成動作を行う（Ｓ６０８）。
【００３７】
ＣＭＯＳエリアセンサ１１の回路構成について、図７のブロック図を参照して説明する。符号７０１はＣＭＯＳセンサ部であり、例えば８×８画素分のセンサがエリア状に配置されている。符号７０２および７０３は、垂直方向シフトレジスタ、符号７０４は出力バッファ、符号７０５は水平方向シフトレジスタ、符号７０７はタイミングジェネレータである。符号７０８はＡ／Ｄコンバータ、符号７０９は出力インターフェース、符号７１１はＣＭＯＳエリアセンサ１１の制御回路である。この回路構成は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の一例として開示するものであり、使用することのできるエリアセンサを限定することは意図されていない。
【００３８】
Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号７１３をアクティブにすると、ＣＭＯＳセンサ部７０１は受光した光に基づく電荷の蓄積を開始する。次に、システムクロック７０６を与えると、タイミングジェネレータ７０７によって、垂直方向シフトレジスタ７０２および７０３は、読みだす画素の列を順次選択し、出力バッファ７０４にデータを順次セットする。
【００３９】
出力バッファ７０４にセットされたデータは、水平方向シフトレジスタ７０５によって、Ａ／Ｄコンバータ７０８ヘと転送される。Ａ／Ｄコンバータ７０８でデジタル変換された画像データは、出力インターフェース回路７０９により所定のタイミングで制御されて、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号７１３がアクティブである期間、符号７１０のＳｌ＿ｏｕｔ信号に出力される。
【００４０】
また、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の制御回路７１１を通じて、Ｓｌ＿ｉｎ信号７１２によりＡ／Ｄ変換ゲインを可変制御できる。例えば、撮影した画像データのコントラストが明瞭でない場合は、ゲインを変更して、好適なコントラストを得ることができる。
【００４１】
図８は、制御回路１３０のブロック図を示している。符号８０４はインターフェース回路、符号８０５は演算回路、符号８０６は記録媒体表面性データがセットされるレジスタ、符号８０８は制御レジスタである。
【００４２】
ＣＰＵ１４０が制御レジスタ８０８に対して、ＣＭＯＳエリアセンサ１１の動作指示を与えると、ＣＭＯＳエリアセンサ１１によって記録媒体表面画像の撮影が開始される。つまり、ＣＭＯＳエリアセンサ１１に電荷の蓄積が開始される。インターフェース回路８０４から、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔによってＣＭＯＳエリアセンサ１１を選択し、所定のタイミングにてＳＹＳＣＬＫを生成すると、ＣＭＯＳエリアセンサ１１からＳｌ＿ｏｕｔ信号を経由して、撮影された画像データが送信される。
【００４３】
インターフェース回路８０４を経由して受信した画像データは、演算回路８０５に送信される。演算回路８０５では、インターフェース回路８０４を経由して受信した画像データから、上述の演算に基づき記録媒体表面性データが算出され、その結果がレジスタ８０６にセットされる。レジスタ８０６にセットされた記録媒体表面性データの値に基づいて、ＣＰＵ１４０が、記録媒体の種類を判別する。この際、使用可能な記録媒体の各種類の閾値情報、すなわち、ある記録媒体は記録媒体表面性データがいくつからいくつまでであり、別のある記録媒体はいくつからいくつまでであるという情報が参照される。そのような閾値情報と記録媒体表面性データを比較することで記録媒体の種類が判別されるが、閾値情報は制御回路１３０内などの不揮発メモリ（図示せず）にあらかじめ保存しておいてもよいし、比較時に閾値情報を保持している記録媒体にアクセスしてもよい。
【００４４】
図８に示した回路は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１を制御し、また諸処理を行うための例示的構成として提示されているのみで、本発明に係る画像形成装置の物理的構成を制限するものではない。
【００４５】
以上説明したように、本発明に係る画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、以下の手段を備えることを特徴とする。括弧内に示す各要素は、本実施形態において各手段として機能するものであるが、各手段としての機能を果たすことができるものは本発明に包含されることが意図されていることに留意されたい。それらの手段は、記録媒体に光を照射する光照射手段（照射用ＬＥＤ１２）と、記録媒体に照射された光の反射光を受光して記録媒体の表面映像を撮影し、表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、画像データからシェーディングデータ成分を除去する補正を行い、画像凹凸データを生成するシェーディング補正手段（演算回路８０５）と、画像凹凸データの凹凸量を、補正係数である１／（画像凹凸データの全画素平均光量）を乗じて補正して記録媒体表面性データを生成する画像凹凸データ補正手段（演算回路８０５）と、記録媒体表面性データを閾値情報と比較して、記録媒体の種類を判別する判別手段（ＣＰＵ１４０）である。
【００４６】
記録媒体表面性データは、次のような演算により求めることもできる。すなわち、画像凹凸データを、全画素平均光量が１単位量となるように補正し、この補正した画像凹凸データの凹凸量を算出することで記録媒体表面性データを得ることができる。
【００４７】
画像凹凸データ補正手段による補正で得られた記録媒体表面性データは、画像データ生成手段により読み込まれた光量の合計の影響を受けないため、ユーザビリティの高い画像形成装置を提供することができる。すなわち、周囲温度変化や経時変化により、光照射手段の光量や画像データ生成手段の受光感度特性が変化した場合においても、精度よく記録媒体判別を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【００４８】
実施形態２
本実施形態に係る画像形成装置の物理的構成は、実施形態１のそれと制御回路１３０を除いて同一である。本実施形態では、図９に示すように制御回路１３０が不揮発メモリ９０９ならびに２つの演算回路Ａ９０５およびＢ９１０を備えている。不揮発メモリ９０９には、撮影した画像のシェーディング補正の際に使用するシェーディングデータがあらかじめ記憶してある。シェーディングデータは、工場出荷時に測定して記憶しておいてもよいし、工場出荷後にシェーディングデータを定期的に書き換えてもよい。この書き換えは、新しいシェーディングデータとして、搬送中の記録媒体表面を撮像センサ１０により複数回撮影し、それらの表面映像を平均化処理することで取得したデータを記憶することで行うことができる。このようなあらかじめ記憶しておいたシェーディングデータを記録媒体の種類の判別に用いることで、シェーディングデータを取得する動作が不要となり、記録媒体の種類の判別に要する時間を短縮することができる。本実施形態に係る制御回路１３０の詳細については、図９を参照して後述する。
【００４９】
このような物理的構成において、本実施形態に係る画像形成装置における記録媒体の種類の判別は、以下のように行われる。照射用ＬＥＤ１２を光源とする光が、記録媒体１４の表面に対して照射される。記録媒体１４からの反射光が、レンズ１３を介して集光され、ＣＭＯＳエリアセンサ１１に結像される。これによって、記録媒体１４の表面映像が読み取られる。ついで、読み取られた表面映像が、ＣＭＯＳエリアセンサ１１内でＡＤ変換され、制御回路１３０に画像データとして出力される。そして、制御回路１３０において、画像データの各画素が、後述する処理により、画像データの全画素平均光量がシェーディングデータの全画素平均光量と等しくなるように補正される。以下、本明細書においては、こうして得られた画像データを平均値補正画像データと呼ぶ。次いで、平均値補正画像凹凸データが、平均値補正画像データからシェーディングデータ成分を除去することで算出され、この平均値補正画像凹凸データの凹凸量であるＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを閾値情報と比較して、ＣＰＵ１４０が、記録媒体の種類を判別する。画像データの生成処理およびシェーディングデータ成分の除去処理に関しては、実施形態１で説明したのと同じであるので、以下、平均値補正画像凹凸データの算出に関して図１０を参照して説明する。
【００５０】
（平均値補正画像凹凸データの算出）
グラフ１００１は、不揮発メモリに記憶しているシェーディングデータの１ライン分のデータを示している。以下では、不揮発メモリ９０９に記憶しているシェーディングデータの全画素平均光量を１Ｓａｖｅと表現することにする。グラフ１００２は、同じ記録媒体表面を撮影した画像データ１、２および３の中から対応するラインのデータを抜き出したグラフを示している。撮影した画像データの全画素平均光量はそれぞれ異なり、画像データ１が１．５Ｓａｖｅ、画像データ２が０．８Ｓａｖｅ、画像データ３が０．５Ｓａｖｅである。グラフ１００３に示すように、画像データ１、２、３の各画素の値をそれぞれ１／１．５倍、１／０．８倍、１／０．５倍して全画素平均光量が１Ｓａｖｅとなるよう補正すると、補正前の全画素平均光量に依存しない画像データを得ることができることを見出した。各画素の受光光量は、その画像データの全画素平均光量に正比例するのである。このような平均値補正画像データは、数式（２）により算出することができる。
【００５１】
【数２】
【００５２】
平均値補正画像データから、不揮発メモリ９０９に記憶されているシェーディングデータ成分を除去し、グラフ１００４に示されているような平均値補正画像凹凸データを算出する。
【００５３】
ここで、図１１を参照して、記録媒体の種類の判別を含む、画像形成処理の全体的流れを説明する。画像形成装置は、図１１に示すフローチャートに従って以下の処理を実行する。まず、給紙カセット１０２からピックアップローラ１０３により記録媒体が給紙され、記録媒体搬送動作が開始する（Ｓ１１０１）。記録媒体が撮像センサ１０の正面位置に来たら記録媒体搬送動作を停止し（Ｓ１１０３）、所定の光蓄積時間で記録媒体表面の撮影を行い、画像データを生成する（Ｓ１１０４）。画像データと不揮発メモリ９０９に記憶しているシェーディングデータより算出した平均値補正画像データのＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを算出し、この値から記録媒体の種類を判別する（Ｓ１１０５）。判別した記録媒体の種類に応じた最適な条件にて記録媒体の搬送を再開し（Ｓ１１０６）、画像形成動作を行う（Ｓ１１０７）。
【００５４】
図９を参照して、本実施形態に係る制御回路１３０の詳細を説明する。インターフェース回路９０４を経由して受信した画像データは、演算回路Ａ９０５に送信される。演算回路Ａ９０５では、インターフェース回路８０４を経由して受信した画像データから、数式（２）に基づき平均値補正画像データを算出し、演算回路Ｂ９１０に送信する。演算回路Ｂでは、不揮発メモリ９０９に記憶されているシェーディングデータと、演算回路Ａ９０５から受信した平均値補正画像データより、平均値補正画像凹凸データの凹凸量Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎが演算され、その結果がレジスタ９０６にセットされる。レジスタ９０６にセットされた凹凸量の値を閾値情報と比較して、ＣＰＵ１４０が、記録媒体の種類を判別する。なお、演算回路Ａと演算回路Ｂは、別個の構成要素として示してあるが、単一の演算回路を用いて上述の処理を行うこともできる。さらに、図９に示した回路は、ＣＭＯＳエリアセンサ１１を制御し、また諸処理を行うための例示的構成として提示されているのみで、本発明に係る画像形成装置の物理的構成を制限するものではない。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、以下の手段を備えることを特徴とする。括弧内に示す各要素は、本実施形態において各手段として機能するものであるが、各手段としての機能を果たすことができるものは本発明に包含されることが意図されていることに留意されたい。それらの手段は、記録媒体に光を照射する光照射手段（照射用ＬＥＤ１２）と、記録媒体に照射された光の反射光を受光して記録媒体の表面映像を撮影し、表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、画像データの全画素平均光量がシェーディングデータの全画素平均光量と等しくなるように画像データを補正して平均値補正画像データを算出する画像データ補正手段（演算回路Ａ９０５）と、シェーディングデータを記憶しておくシェーディングデータ記憶手段（不揮発メモリ９０９）、平均値補正画像データからシェーディングデータ成分を除去する補正を行い、平均値補正画像凹凸データを算出するシェーディング補正手段（演算回路Ｂ９１０）と、平均値補正画像凹凸データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段（演算回路Ｂ９１０）と、凹凸量を閾値情報と比較して、記録媒体の種類を判別する判別手段（ＣＰＵ１４０）である。
【００５６】
平均値補正画像凹凸データは、画像データ生成手段により読み込まれた光量の合計の影響を受けないため、光照射手段の光量や画像データ生成手段の受光感度が変化した場合でも、精度よく記録媒体の判別を行うことのできる画像形成装置を提供することができる。さらに、あらかじめ保持しているシェーディングデータを用いて判別動作を行うため、シェーディングデータ取得にかかる時間を短縮することができ、より短時間で記録媒体の種類を判別することが可能となる。
【００５７】
実施形態３
本実施形態に係る画像形成装置の物理的構成は、実施形態２のそれと同一である。実施形態２では、不揮発メモリ９０９に工場出荷時に測定したシェーディングデータを記憶していたが、本実施形態では、異なるデータを記憶しておく。そのデータは、白チャート紙等の基準となる記録媒体を撮影し測定した全画素平均光量、および記録媒体を判別する際に用いる、基準記録媒体の全画素平均光量に対応する閾値情報である。ここで、本実施形態に係る閾値情報とは、使用可能な記録媒体の各種類に関して、基準記録媒体の全画素平均光量が特定の値であるときに、ある記録媒体は凹凸量がいくつからいくつまでであり、別のある記録媒体はいくつからいくつまでであるという情報である。
【００５８】
本実施形態に係る画像形成装置は以下のように記録媒体の判別動作を行う。照射用ＬＥＤ１２を光源とする光が、記録媒体１４の表面に対して照射される。記録媒体１４からの反射光が、レンズ１３を介して集光され、ＣＭＯＳエリアセンサ１１に結像される。これによって、記録媒体１４の表面映像が読み取られる。ついで、読み取られた表面映像が、ＣＭＯＳエリアセンサ１１内でＡＤ変換され、制御回路１３０に画像データとして出力される。そして、制御回路１３０において、シェーディングデータを用いて画像データが補正されて画像凹凸データが生成され、画像凹凸データの凹凸量に対して後述の演算が施され、記録媒体を特徴付ける量である補正後Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎが算出される。最後に、補正後Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎの値を閾値情報と比較して、ＣＰＵ１４０が、記録媒体の種類を判別する。
【００５９】
補正後Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎの算出は、画像データの全画素平均光量と不揮発メモリ９０９に記憶している全画素平均光量の値とを比較し、数式（３）で表される補正により行う。
【００６０】
【数３】
【００６１】
本実施形態では、画像データの全画素平均光量と、工場出荷時に測定したセンサの全画素平均光量とを比較し、比に応じてＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを補正する手段を例に挙げている。しかし、不揮発メモリ９０９に記憶している閾値を補正してもよい。後者においては、不揮発メモリ９０９に閾値情報を記憶しておくことが必要であるが、前者においては、記憶しておくことは必ずしも必要ではなく、比較時に閾値情報を保持している記録媒体にアクセスしてもよい。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、以下の手段を備えることを特徴とする。括弧内に示す各要素は、本実施形態において各手段として機能するものであるが、各手段としての機能を果たすことができるものは本発明に包含されることが意図されていることに留意されたい。それらの手段は、記録媒体に光を照射する光照射手段（照射用ＬＥＤ１２）と、記録媒体に照射された光の反射光を受光して記録媒体の表面映像を撮影し、表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、基準記録媒体を撮影して生成した画像データの全画素平均光量、および基準記録媒体の判別に用いる閾値情報を記憶しておく記憶手段（不揮発メモリ９０９）と、シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、画像データからシェーディングデータ成分を除去する補正を行い、画像凹凸データを生成するシェーディング補正手段（演算回路Ａ９０５またはＢ９１０）と、画像凹凸データの凹凸量を、補正係数である（基準記録媒体の全画素平均光量）／（画像凹凸データの全画素平均光量）を乗じて補正する画像凹凸データ補正手段（演算回路Ａ９０５またはＢ９１０）と、画像凹凸データ補正手段によって補正された凹凸量と閾値情報とを比較することにより、記録媒体の種類を判別する判別手段（ＣＰＵ１４０）である。
【００６３】
補正された画像凹凸データの凹凸量Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは、次のような演算により求めることもできる。すなわち、画像凹凸データを、全画素平均光量が基準記録媒体の全画素平均光量と等しくなるように補正し、この補正した画像凹凸データの凹凸量を算出すればよい。
【００６４】
補正後Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは、画像データ生成手段により読み込まれた光量の合計の影響を受けないため、光照射手段の光量や画像データ生成手段の受光感度が変化した場合でも、精度よく記録媒体判別を行うことのできる画像形成装置を提供することができる。
【００６５】
実施形態４
本実施形態に係る画像形成装置の物理的構成は、実施形態１のそれと同一である。本実施形態では、撮像センサ１０により撮影する画像の全画素平均光量が所定範囲内の値となるよう測定条件を最適化し、安定したデータ出力を得ることができるようにする点に特徴がある。すなわち、撮影手段の検出時間である光蓄積時間を変更することで測定条件の最適化を実現している。なお、測定条件の最適化手段はこれに限定されるものではなく、反射ＬＥＤ１２の発光光量制御または撮像センサ１０の受光感度を制御によって実現することもできることに留意されたい。
【００６６】
図１２を参照して画像形成処理の全体的流れを説明する。画像形成装置は、図１２に示すフローチャートに従って以下の処理を実行する。まず、給紙カセット１０２からピックアップローラ１０３により記録媒体が給紙され記録媒体搬送動作が開始する（Ｓ１２０１）。記録媒体が撮像センサ１０の正面位置にきたら記録媒体搬送動作を停止する（Ｓ１２０３）。次に、照射用ＬＥＤ１２より記録媒体表面に光を照射し、反射してくる光量の全画素平均光量を第１の光蓄積時間Ｔ１でＣＭＯＳエリアセンサ１１により測定する（Ｓ１２０４）。全画素平均光量が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下になっているかを演算回路７０２において確認する（Ｓ１２０５）。ここで閾値Ａおよび閾値Ｂは、生成される画像データの全画素平均光量が一定の値付近となるように定められた下限および上限であり、この全画素平均光量は、使用可能な記録媒体の画像データの凹凸が、どの種類の記録媒体を撮影しても明瞭である任意の値とする。
【００６７】
全画素平均光量が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下の場合は記録媒体搬送動作を再開し、記録媒体搬送中に第２の光蓄積時間Ｔ２で記録媒体表面を撮影し、シェーディングデータを取得する（Ｓ１２０７）。シェーディングデータ取得後は、再び記録媒体の搬送を停止し（Ｓ１２０８）、第３の光蓄積時間Ｔ３で記録媒体表面の撮影を行い、画像データを生成する（Ｓ１２０９）。次に、画像データをＳ１２０７で取得したシェーディングデータによりシェーディング補正した画像データからＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを算出し、この値に基づいて記録媒体の種類を判別する（Ｓ１２１０）。判別した記録媒体の種類に応じた最適な条件で記録媒体の搬送を再開し（Ｓ１２１１）、画像形成動作を行う（Ｓ１２１２）。ここで、光蓄積時間Ｔ１、Ｔ２およびＴ３の長さは等しい。
【００６８】
Ｓ１２０５において、全画素平均光量が閾値Ａ未満または閾値Ｂより大きい値の場合、数式（４）の計算を行い、Ｔ１’を算出し（Ｓ１２１３）、光蓄積時間Ｔ１’で再び記録媒体表面を撮影する（Ｓ１２１４）。
【００６９】
【数４】
【００７０】
Ｓ１２１４で測定した画像の全画素平均光量が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下になっているか確認し（Ｓ１２１５）、全画素平均光量が閾値Ａ未満または閾値Ｂより大きい値の場合は、Ｓ１２１３に戻り再び測定を行う。Ｓ１２１４で全画素平均光量がＡ以上かつ閾値Ｂ以下の場合は記録媒体搬送動作を再開し（Ｓ１２１６）、記録媒体搬送中に数式（５）で計算された光蓄積時間Ｔ２’でシェーディング測定を行う（Ｓ１２１７）。
【００７１】
【数５】
【００７２】
シェーディング測定終了後は、再び記録媒体搬送を停止し（Ｓ１２１８）、数式（６）で計算された光蓄積時間Ｔ３’で記録媒体表面撮影を行い、画像データを生成する（Ｓ１２１９）。
【００７３】
【数６】
【００７４】
次に、画像データをＳ１２０８で取得したシェーディングデータによりシェーディング補正した画像データからＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを算出し、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎの値に基づいて記録媒体の種類を判別する（Ｓ１２２０）。判別した記録媒体の種類に応じた最適な条件で記録媒体の搬送を再開し（Ｓ１２２１）、画像形成動作を行う（Ｓ１２２２）。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置では、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、以下の手段を備えることを特徴とする。括弧内に示す各要素は、本実施形態において各手段として機能するものであるが、各手段としての機能を果たすことができるものは本発明に包含されることが意図されていることに留意されたい。それらの手段は、記録媒体に光を照射する光照射手段（照射用ＬＥＤ１２）と、記録媒体に照射された光の反射光を受光して記録媒体の表面映像を撮影し、表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、基準とする全画素平均光量を有するように画像データ生成手段の光蓄積時間を変更する撮影条件変更手段（演算回路８０５）と、シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、基準とする全画素平均光量を有する画像データからシェーディングデータ成分を除去する補正を行うシェーディング補正手段（演算回路８０５）と、シェーディング補正手段によって補正された基準とする全画素平均光量を有する画像データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段（演算回路８０５）と、凹凸量を閾値情報と比較して、記録媒体の種類を判別する判別手段（ＣＰＵ１４０）である。
【００７６】
先に述べたように、変更する撮影条件は、光蓄積時間に限られず、光照射手段の光量や画像データ生成手段の受光感度とすることもできる。
【００７７】
記録媒体を撮影する際、画像データ生成手段の受光光量が所定の光量になるように調整してから撮影を行うため、ユーザビリティの高い画像形成装置を提供することができる。すなわち、周囲温度変化や経時変化により、光照射手段の光量特性や画像データ生成手段の受光感度特性が変化した場合においても、精度よく記録媒体判別を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【００７８】
実施形態５
本実施形態に係る画像形成装置の物理的構成は、実施形態２のそれと同一である。本実施形態では、撮像センサ１０により撮影する画像の全画素平均光量が、不揮発メモリ９０９に記憶しているシェーディングデータの全画素平均光量と一致するように、測定条件を最適化し安定した出力を得ることができるようにする点に特徴がある。すなわち、撮影手段の検出時間である光蓄積時間を変更することで測定条件の最適化を実現している。なお、測定条件の最適化手段はこれに限定されるものではなく、反射ＬＥＤ１２の発光光量制御もしくは、撮像センサ１０の受光感度を制御によって実現することもできることに留意されたい。
【００７９】
図１３を参照して画像形成処理の全体的流れを説明する。画像形成装置は、図１３に示すフローチャートに従って以下の処理を実行する。まず、給紙カセット１０２からピックアップローラ１０３により記録媒体が給紙され記録媒体搬送動作が開始する（Ｓ１３０１）。記録媒体が撮像センサ１０の正面位置にきたら記録媒体搬送動作を停止する（Ｓ１３０３）。次に、照射用ＬＥＤ１２より記録媒体表面に照射し反射してくる光量の全画素平均光量を第１の光蓄積時間Ｔ１でＣＭＯＳエリアセンサ１１により測定する（Ｓ１３０４）。ついで、全画素平均光量が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下になっているかを演算回路９０２において確認する（Ｓ１３０５）。ここで、閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下の範囲は、不揮発メモリ９０９に記憶しているシェーディングデータの全画素平均光量付近の、画像データに対して適切にシェーディング補正を行うために許容できる範囲である。この範囲は、例えばシェーディングデータの全画素平均光量±１０％とすることができる。
【００８０】
全画素平均光量が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下の場合は、第３の光蓄積時間Ｔ３で記録媒体表面撮影を行い、画像データを生成する（Ｓ１３０６）。次に、画像データを不揮発メモリ９０９に記憶しているシェーディングデータによりシェーディング補正した画像データからＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを算出し、この値に基づいて記録媒体の種類を判別する（Ｓ１３０７）。判別した記録媒体の種類に応じた最適な条件にて記録媒体の搬送を再開し（Ｓ１３０８）、画像形成動作を行う（Ｓ１３０９）。ここで、光蓄積時間Ｔ１およびＴ３の長さは等しい。
【００８１】
Ｓ１３０５において、全画素平均光量が閾値Ａ未満または閾値Ｂより大きい値の場合、数式（４）の計算を行い、Ｔ１’を算出し（Ｓ１３１０）、光蓄積時間Ｔ１’で再び記録媒体表面を撮影する（Ｓ１３１１）。Ｓ１３１１で測定した画像の全画素平均光量が閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ以下になっているか確認し（Ｓ１３１２）、全画素平均光量が閾値Ａ未満または閾値Ｂより大きい値の場合は再び、Ｓ１３１０に戻り再び測定を行う。Ｓ１３１２で全画素平均光量がＡ以上かつ閾値Ｂ以下の場合は記録媒体搬送動作を再開し、数式（６）で計算される光蓄積時間Ｔ３’で記録媒体表面の撮影を行い、画像データを生成する（Ｓ１３１３）。次に、画像データを不揮発メモリ９０９に記憶しているシェーディングデータによりシェーディング補正した画像データからＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを算出し、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎの値に基づいて記録媒体の種類を判別する（Ｓ１３１４）。判別した記録媒体の種類に応じた最適な条件で記録媒体の搬送を再開し（Ｓ１３１５）、画像形成動作を行う（Ｓ１３１６）。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置では、記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、以下の手段を備えることを特徴とする。括弧内に示す各要素は、本実施形態において各手段として機能するものであるが、各手段としての機能を果たすことができるものは本発明に包含されることが意図されていることに留意されたい。それらの手段は、記録媒体に光を照射する光照射手段（照射用ＬＥＤ１２）と、記録媒体に照射された光の反射光を受光して記録媒体の表面映像を撮影し、表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段（結像レンズ１３およびＣＭＯＳエリアセンサ１１）と、シェーディングデータを記憶しておくシェーディングデータ記憶手段（不揮発メモリ９０９）と、画像データの全画素平均光量が、基準とする全画素平均光量となるように画像データ生成手段の光蓄積時間を変更する撮影条件変更手段（演算回路Ａ９０５またはＢ９１０）と、基準とする全画素平均光量を有する画像データからシェーディングデータ成分を除去する補正を行うシェーディング補正手段（演算回路Ａ９０５またはＢ９１０）と、シェーディング補正手段によって補正された、基準とする全画素平均光量を有する画像データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段（演算回路Ａ９０５またはＢ９１０）と、凹凸量を閾値情報と比較して、記録媒体の種類を判別する判別手段（ＣＰＵ１４０）である。
【００８３】
先に述べたように、変更する撮影条件は、光蓄積時間に限られず、光照射手段の光量や画像データ生成手段の受光感度とすることもできる。
【００８４】
記録媒体を撮影する際、画像データの光量がシェーディングデータの光量と等しくなるように調整するため、光照射手段の光量や画像データ生成手段の受光感度が変化した場合でも、精度よく記録媒体判別を行うことのできる画像形成装置を提供することができる。さらに、あらかじめ保持しているシェーディングデータを用いて判別動作を行うため、シェーディングデータ取得にかかる時間を短縮することができ、より短時間で記録媒体の種類を判別することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態１に係る、画像形成装置の概略形状をを示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る、撮像センサの構成を示す図である。
【図３】ＣＭＯＳエリアセンサにより読み取られた記録媒体の表面映像と、これらの表面映像の画像データとを示すイメージ図である。
【図４】シェーディングデータ補正処理に係る画像データを示す図である。
【図５】ＣＭＯＳエリアセンサが検出する光量の合計と、得られる画像データとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態１に係る、画像形成処理の全体的流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態１に係る、ＣＭＯＳエリアセンサの回路構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る、ＣＭＯＳエリアセンサの制御回路のブロック図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る、ＣＭＯＳエリアセンサの制御回路のブロック図である。
【図１０】平均値補正画像凹凸データの算出処理の流れを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態３に係る、画像形成処理の全体的流れを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態４に係る、画像形成処理の全体的流れを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態５に係る、画像形成処理の全体的流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 撮像センサ
１１ ＣＭＯＳエリアセンサ
１２ 照射用ＬＥＤ
１３ 結像レンズ
１３０ 制御回路
１４０ ＣＰＵ
７０８ Ａ／Ｄコンバータ
８０５ 演算回路
９０５ 演算回路Ａ
９０９ 不揮発性メモリ
９１０ 演算回路Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、
前記記録媒体に光を照射する光照射手段と、
前記記録媒体に照射された光の反射光を受光して前記記録媒体の表面映像を撮影し、前記表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段のシェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段と、
前記画像データから前記シェーディングデータのシェーディングデータ成分を除去する補正を行い、画像凹凸データを生成するシェーディング補正手段と、
前記画像凹凸データの凹凸量を、基準とする補正係数を乗じて補正する画像凹凸データ補正手段と、
前記画像凹凸データ補正手段によって補正された前記凹凸量を閾値情報と比較して、前記記録媒体の種類を判別する判別手段と
を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記基準とする補正係数は、１／（前記画像凹凸データの全画素平均光量）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。
【請求項３】
基準記録媒体を撮影して生成した画像データの全画素平均光量を記憶しておく記憶手段
を備え、
前記基準とする補正係数は、（前記基準記録媒体の全画素平均光量）／（前記画像凹凸データの全画素平均光量）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。
【請求項４】
基準記録媒体を撮影して生成した画像データの全画素平均光量、および前記基準記録媒体の全画素平均光量に対応する閾値情報を記憶しておく記憶手段と、
前記記録手段に記録された閾値情報を、（前記画像凹凸データの全画素平均光量）／（前記基準記録媒体の全画素平均光量）という補正係数を乗じて補正する閾値情報補正手段と
を備え、
前記基準とする補正係数は、１であり、
前記判別手段は、前記凹凸量と前記補正された閾値情報とを比較することにより前記記録媒体の種類を判別する手段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。
【請求項５】
記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、
前記記録媒体に光を照射する光照射手段と、
前記記録媒体に照射された光の反射光を受光して前記記録媒体の表面映像を撮影し、前記表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データの全画素平均光量が、基準とする全画素平均光量となるように前記画像データを補正する画像データ補正手段と、
前記画像データから前記画像データ生成手段のシェーディングデータのシェーディングデータ成分を除去する補正を行うシェーディング補正手段と、
前記画像データ補正手段およびシェーディング補正手段によって補正された前記画像データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段と、
前記凹凸量を閾値情報と比較して、前記記録媒体の種類を判別する判別手段と
を備える画像形成装置。
【請求項６】
前記シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段
を備え、
前記シェーディング補正手段は、前記画像データ補正手段の前に前記画像データを補正し、
前記基準とする全画素平均光量は、１単位量であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記シェーディングデータを記憶しておくシェーディングデータ記憶手段
を備え、
前記シェーディング補正手段は、前記画像データ補正手段の後に前記画像データを補正し、
前記基準とする全画素平均光量は、前記シェーディングデータの全画素平均光量であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段と、
基準記録媒体を撮影して生成した画像データの全画素平均光量を記憶しておく記憶手段と
を備え、
前記シェーディング補正手段は、前記画像データ補正手段の前に前記画像データを補正し、
前記基準とする全画素平均光量は、前記基準記録媒体の全画素平均光量であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段と、
基準記録媒体を撮影して生成した画像データの全画素平均光量、および前記基準記録媒体の全画素平均光量に対応する閾値情報を記憶しておく記憶手段と、
前記記録手段に記録された閾値情報を、（前記画像凹凸データの全画素平均光量）／（前記基準記録媒体の全画素平均光量）という補正係数を乗じて補正する閾値情報補正手段と
を備え、
前記シェーディング補正手段は、前記画像データ補正手段の前に前記画像データを補正し、
前記基準とする全画素平均光量は、前記画像データの全画素平均光量であり、
前記判別手段は、前記凹凸量と、前記補正された閾値情報とを比較することにより前記記録媒体の種類を判別する手段であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、
前記記録媒体に光を照射する光照射手段と、
前記記録媒体に照射された光の反射光を受光して前記記録媒体の表面映像を撮影し、前記表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データの全画素平均光量が、基準とする全画素平均光量となるように前記画像データ生成手段による撮影条件を変更する撮影条件変更手段と、
前記基準とする全画素平均光量を有する画像データから画像データ生成手段のシェーディングデータのシェーディングデータ成分を除去する補正を行うシェーディング補正手段と、
前記シェーディング補正手段によって補正された、前記基準とする全画素平均光量を有する画像データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段と、
前記凹凸量を閾値情報と比較して、前記記録媒体の種類を判別する判別手段と
を備える画像形成装置。
【請求項１１】
前記シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段
を備え、
前記基準とする全画素平均光量は、第１の閾値以上かつ第２の閾値以下であり、
前記第１および第２の閾値は、生成される画像データの全画素平均光量が一定の値付近となるように定められた下限および上限であり、前記一定の値は、使用可能な記録媒体の画像データの凹凸が、どの種類の記録媒体を撮影しても明瞭である任意の値であり、
前記撮影条件は、前記光照射手段の光量、前記画像生成手段の光蓄積時間、および前記画像生成手段の受光感度のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記シェーディングデータを記憶しておくシェーディングデータ記憶手段
を備え、
前記基準とする全画素平均光量は、前記シェーディングデータの全画素平均光量であり、
前記撮影条件は、前記光照射手段の光量、前記画像生成手段の光蓄積時間、および前記画像生成手段の受光感度のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記シェーディングデータ取得手段は、前記記録媒体の搬送中に、前記画像データ生成手段により前記記録媒体の表面映像を複数回撮影して複数のデータを取得し、前記複数のデータを平均化処理することでシェーディングデータを取得する手段であることを特徴とする請求項１、２、３、４、６、８、９または１１に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記シェーディングデータ記憶手段に記憶してあるシェーディングデータは、書き換え可能であることを特徴とする請求項７または１２に記載の画像形成装置。
【請求項１】
記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、
前記記録媒体に光を照射する光照射手段と、
前記記録媒体に照射された光の反射光を受光して前記記録媒体の表面映像を撮影し、前記表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段のシェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段と、
前記画像データから前記シェーディングデータのシェーディングデータ成分を除去する補正を行い、画像凹凸データを生成するシェーディング補正手段と、
前記画像凹凸データの凹凸量を、基準とする補正係数を乗じて補正する画像凹凸データ補正手段と、
前記画像凹凸データ補正手段によって補正された前記凹凸量を閾値情報と比較して、前記記録媒体の種類を判別する判別手段と
を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記基準とする補正係数は、１／（前記画像凹凸データの全画素平均光量）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。
【請求項３】
基準記録媒体を撮影して生成した画像データの全画素平均光量を記憶しておく記憶手段
を備え、
前記基準とする補正係数は、（前記基準記録媒体の全画素平均光量）／（前記画像凹凸データの全画素平均光量）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。
【請求項４】
基準記録媒体を撮影して生成した画像データの全画素平均光量、および前記基準記録媒体の全画素平均光量に対応する閾値情報を記憶しておく記憶手段と、
前記記録手段に記録された閾値情報を、（前記画像凹凸データの全画素平均光量）／（前記基準記録媒体の全画素平均光量）という補正係数を乗じて補正する閾値情報補正手段と
を備え、
前記基準とする補正係数は、１であり、
前記判別手段は、前記凹凸量と前記補正された閾値情報とを比較することにより前記記録媒体の種類を判別する手段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。
【請求項５】
記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、
前記記録媒体に光を照射する光照射手段と、
前記記録媒体に照射された光の反射光を受光して前記記録媒体の表面映像を撮影し、前記表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データの全画素平均光量が、基準とする全画素平均光量となるように前記画像データを補正する画像データ補正手段と、
前記画像データから前記画像データ生成手段のシェーディングデータのシェーディングデータ成分を除去する補正を行うシェーディング補正手段と、
前記画像データ補正手段およびシェーディング補正手段によって補正された前記画像データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段と、
前記凹凸量を閾値情報と比較して、前記記録媒体の種類を判別する判別手段と
を備える画像形成装置。
【請求項６】
前記シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段
を備え、
前記シェーディング補正手段は、前記画像データ補正手段の前に前記画像データを補正し、
前記基準とする全画素平均光量は、１単位量であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記シェーディングデータを記憶しておくシェーディングデータ記憶手段
を備え、
前記シェーディング補正手段は、前記画像データ補正手段の後に前記画像データを補正し、
前記基準とする全画素平均光量は、前記シェーディングデータの全画素平均光量であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段と、
基準記録媒体を撮影して生成した画像データの全画素平均光量を記憶しておく記憶手段と
を備え、
前記シェーディング補正手段は、前記画像データ補正手段の前に前記画像データを補正し、
前記基準とする全画素平均光量は、前記基準記録媒体の全画素平均光量であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段と、
基準記録媒体を撮影して生成した画像データの全画素平均光量、および前記基準記録媒体の全画素平均光量に対応する閾値情報を記憶しておく記憶手段と、
前記記録手段に記録された閾値情報を、（前記画像凹凸データの全画素平均光量）／（前記基準記録媒体の全画素平均光量）という補正係数を乗じて補正する閾値情報補正手段と
を備え、
前記シェーディング補正手段は、前記画像データ補正手段の前に前記画像データを補正し、
前記基準とする全画素平均光量は、前記画像データの全画素平均光量であり、
前記判別手段は、前記凹凸量と、前記補正された閾値情報とを比較することにより前記記録媒体の種類を判別する手段であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
記録媒体の種類に応じて画像形成条件を選択する方式の画像形成装置であって、
前記記録媒体に光を照射する光照射手段と、
前記記録媒体に照射された光の反射光を受光して前記記録媒体の表面映像を撮影し、前記表面映像の画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データの全画素平均光量が、基準とする全画素平均光量となるように前記画像データ生成手段による撮影条件を変更する撮影条件変更手段と、
前記基準とする全画素平均光量を有する画像データから画像データ生成手段のシェーディングデータのシェーディングデータ成分を除去する補正を行うシェーディング補正手段と、
前記シェーディング補正手段によって補正された、前記基準とする全画素平均光量を有する画像データの凹凸量を算出する凹凸量算出手段と、
前記凹凸量を閾値情報と比較して、前記記録媒体の種類を判別する判別手段と
を備える画像形成装置。
【請求項１１】
前記シェーディングデータを取得するシェーディングデータ取得手段
を備え、
前記基準とする全画素平均光量は、第１の閾値以上かつ第２の閾値以下であり、
前記第１および第２の閾値は、生成される画像データの全画素平均光量が一定の値付近となるように定められた下限および上限であり、前記一定の値は、使用可能な記録媒体の画像データの凹凸が、どの種類の記録媒体を撮影しても明瞭である任意の値であり、
前記撮影条件は、前記光照射手段の光量、前記画像生成手段の光蓄積時間、および前記画像生成手段の受光感度のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記シェーディングデータを記憶しておくシェーディングデータ記憶手段
を備え、
前記基準とする全画素平均光量は、前記シェーディングデータの全画素平均光量であり、
前記撮影条件は、前記光照射手段の光量、前記画像生成手段の光蓄積時間、および前記画像生成手段の受光感度のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記シェーディングデータ取得手段は、前記記録媒体の搬送中に、前記画像データ生成手段により前記記録媒体の表面映像を複数回撮影して複数のデータを取得し、前記複数のデータを平均化処理することでシェーディングデータを取得する手段であることを特徴とする請求項１、２、３、４、６、８、９または１１に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記シェーディングデータ記憶手段に記憶してあるシェーディングデータは、書き換え可能であることを特徴とする請求項７または１２に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−１０３９１４（Ｐ２００８−１０３９１４Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８３８８２（Ｐ２００６−２８３８８２）
【出願日】平成１８年１０月１８日（２００６．１０．１８）
【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２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１８日（２００６．１０．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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