記録材の種類を判別する判別装置及び画像形成装置
【課題】記録材の種類の判別制度を維持しつつ、判別処理にかかる時間を短縮する判別装置を提供する。
【解決手段】記録材に光を照射する発光部と、複数の撮像素子を有し、記録材によって反射された光を該撮像素子で受光して記録材表面の画像を撮像するセンサ部と、撮像された画像を、所定方向に並んだ複数画素を有する画像データに変換する変換手段と、複数画素のうちの第１の画素と第２の画素の各々の濃度値の差を積算する演算手段とを有し、演算手段によって演算された濃度値の積算値に基づいて記録材の種類を判別する。
【解決手段】記録材に光を照射する発光部と、複数の撮像素子を有し、記録材によって反射された光を該撮像素子で受光して記録材表面の画像を撮像するセンサ部と、撮像された画像を、所定方向に並んだ複数画素を有する画像データに変換する変換手段と、複数画素のうちの第１の画素と第２の画素の各々の濃度値の差を積算する演算手段とを有し、演算手段によって演算された濃度値の積算値に基づいて記録材の種類を判別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材の種類を判別する判別装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、記録材の種類を自動的に判別し、判別された記録材の種類に基づき、現像条件、転写条件、又は定着条件を変更させることが可能な複写機、レーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。
【０００３】
記録材の種類を自動的に判別する方法としては、記録材の表面画像をＣＣＤセンサによって撮像し、得られた表面画像をフラクタル次元情報に変換し、記録材の表面平滑度を求め、表面平滑度に基づき記録材の種類を判別する方法がある。例えば、特許文献１には次に示す方法が開示されている。まず、記録材の表面画像をＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサによって撮像する。記録材表面には繊維等による凹凸があるため、記録材の種類によって異なる光量の濃淡分布画像が得られる。次いで、この濃淡分布画像に基づき当該記録材表面の粗度（表面平滑度）を求め、表面平滑度に基づき記録材の種類を判別する。
【０００４】
しかし、記録材の種類を、記録材の表面平滑度に基づき判別する方法にあっては、例えば厚紙の表面平滑度と当該厚紙より薄い普通紙の表面平滑度とが同一である場合には、当該厚紙は厚紙と判別されず、普通紙と誤って判別される。そこで、この問題を解決するための方法として、画像形成に供される記録材の厚みを検出し、記録材の表面平滑度と記録材の厚みに基づき記録材の種類の判別を行う方法も提案されている。
【０００５】
従来の画像形成装置における表面平滑度に基づいた記録材の判別手法においては、撮像用のセンサは、光源による光量むらを測定してしまう。従来の判別手法では、記録材の表面平滑度を判定するパラメータとして、撮像した画像データの濃度の最大値と最小値との差の値（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値）を用いていた。そのため、記録材の測定時に、表面平滑度の測定結果に光量むらに起因するずれが生じてしまう。この光量むらによる測定結果のずれは、記録材の判別性能を低下させる。従来技術ではこの問題を避けるために、次の処理を行っている。まず、記録材測定時に、記録材を移動させながら記録材を複数回撮影する。次いで、撮影結果を平均化処理することによって光量むらを取得する。つまり、複数回撮影した複数の画像データに基づきシェーディング処理を行って光量むらを得る。そして、最終的に判別に用いるために撮像した画像データから光量むらに相当する画像データを演算除去する。
【０００６】
ここで図６、図８、図９を用いて従来方式の詳細について説明する。
【０００７】
図６に示すように、画像４０、４１、４２が記録材表面の映像であり、これをデジタル処理すると例えば４３、４４、４５で示す画像が得られる。記録材Ａのように表面の紙繊維がガサついている場合には、繊維の影が多く発生し明るい個所と暗い個所の差が大きく出るため、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値は大きくなる。また、記録材Ｃのように、繊維が十分圧縮され平滑度の高い記録材の表面の画像は、繊維の影が少なくＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値は小さくなる。
【０００８】
ＤｍａｘとＤｍｉｎから求まるＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値は、デジタル処理した画像データのうちの１ライン毎（図６の４３参照）に算出可能である。本実施形態の場合は撮像した１つの画像データが８画素×８画素のデータであり８ライン分のデータが得られる。したがって、ＣＭＯＳエリアセンサ８０１によって複数ライン分のＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値を求め、この値を平均処理又は積算処理することでエリア全域の記録材の検出結果が得られる。
【０００９】
前述のように、１ライン中のＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値を算出する方式の場合、１ライン中に光源の光量むら等が存在した場合は、このＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値は光量むらの影響で数値がずれる場合がある。図８にその説明図を示す。図８は測定した２次元のＣＭＯＳエリアセンサ８０１の出力のうち、１ラインのみを取り出したデータである。普通紙と光沢紙でＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値を求めると、両者に差はあるものの、光源の光量むらによって、実際の繊維による各画素の濃淡データよりも大きなデータの傾き（うねり）が光量むらとして生じており、これが測定誤差となる。
【００１０】
従って、このような従来手法においては、複数枚の画像を撮影し、各画像データを画素ごとに平均化することで画像内の光量むらを測定するキャリブレーション処理を行っていた。そして測定した光量むらを除去する補正、すなわちシェーディング補正を行っていた。なお、複数の画像を撮影して測定する代わりに記録材の搬送中に撮影し、画素ごとの繊維粗さが測定されないように撮影する方法もある。図９を用いてシェーディング補正の説明を行う。最上段の図は測定した２次元のＣＭＯＳエリアセンサ８０１の出力のうち、１ラインのみを取り出した概念図である。光量データには、曲線で示した光量むらデータが含まれる。このような画像を複数枚撮影し、各画素の平均処理を行うと、光量むらに近い大きな傾き（うねり）のデータとして光量むらデータ（シェーディング処理用データ）を取得することができる。このデータを実際の撮影画像から減算すると、光量むらが除去された記録材の繊維による濃淡データ（シャーディング補正されたデータ）を得ることができる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１８２５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、センサの光源の光量むらを除去するためにシェーディング処理を行う場合、記録材を移動させながらセンサによって記録材の表面を複数回撮影して光量むらを測定することになる。したがってシェーディング処理を行なうために記録材を撮影する時間が長くなる。記録材を撮影する時間が長いと、記録材の種類の判別処理の時間が増し、画像形成が開始されるのが遅くなる。ひいては、1枚目の印刷物の印刷完了が遅くなる。記録材の種類の判別処理による印刷の遅れは、１枚目の印刷物の印刷完了を遅らせるだけではなく、連続印刷のスピードも低下させる可能性がある。例えば１枚毎に記録剤の種類の検出のための判別処理を行う場合はスピードの低下が顕著となる。
【００１３】
また、従来のように撮像した画像データの濃度の最大値と最小値との差の値（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｒａｋ値）を用いた判別方法では、記録材の判別を十分に出来ない場合もあった。例えば、ユーザが使用する記録材としては種々の表面状態を有するものが存在し、それらの記録材を従来の手法で判別すると普通紙であるかラフ紙であるかの判別が困難な場合もあった。
【００１４】
そこで、本発明は、記録材の種類の判別制度を維持しつつ、判別処理にかかる時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の判別装置は、記録材の種類を判別する判別装置であって、記録材に光を照射する発光部と、複数の撮像素子を有し、記録材によって反射された光を該撮像素子で受光して記録材表面の画像を撮像するセンサ部と、撮像された画像を、所定方向に並んだ複数画素を有する画像データに変換する変換手段と、複数画素のうちの第１の画素と第２の画素の各々の濃度値の差を積算する演算手段とを有し、演算手段によって演算された濃度値の積算値に基づいて記録材の種類を判別することを特徴とする。
【００１６】
本発明の画像形成装置は、記録材に画像を形成するための画像形成部と、記録材に光を照射する発光部と、複数の撮像素子を有し、記録材によって反射された光を該撮像素子で受光して記録材表面の画像を撮像するセンサ部と、撮像された画像を、所定方向に並んだ複数画素を有する画像データに変換する変換手段と、複数画素のうちの第１の画素と第２の画素の各々の濃度値の差を積算する演算手段とを有し、演算手段によって演算された濃度値の積算値に基づいて、画像形成部の画像形成条件を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来手法で行われていたシェーディング処理をせずに、光量むらの影響を受けることが少ない記録材の判別が可能となる。そのため、記録材の判別に要する時間は短くなり、印刷性能を向上させることができる。また、本発明によれば、記録材の判別精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
なお、本発明における記録材の種類の判別とは、特に記録材の表面平滑度に基づく種類の判別である。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
本発明は、図１に示す一般的な画像形成装置に適用可能である。画像形成装置１０１は、用紙カセット１０２、給紙ローラ１０３、搬送ローラ１２４、トップセンサ１２５、転写ベルト駆動ローラ１０４を備える。さらに、画像形成装置１０１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用の転写ローラ１１０〜１１３及び、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用のカートリッジ１１４〜１１７を備える。また、画像形成装置１０１は、画像形成部としての各色用の光学ユニット１１８〜１２１、各色用の感光ドラム１０６〜１０９、転写ベルト１０５、定着ローラを含む定着ユニット１２２を備える。
【００２１】
画像形成装置１０１は、一般に電子写真プロセスを用いて記録材上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を重ねて転写し、定着ユニット１２２によって転写されたトナー画像を温度制御することにより熱定着させる。また、各色の光学ユニット１１８〜１２１は、各感光ドラム１０６〜１０９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に構成される。一連の画像形成動作は搬送される記録材上のあらかじめ決まった位置から画像が転写されるように同期がとられる。
【００２２】
なお、カートリッジ１１４〜１１７のそれぞれは、感光ドラム１０６〜１０９、帯電ローラ１２６〜１２９、現像ローラ１３０〜１３３及びトナー容器１３４〜１３７を有している。感光ドラムの表面に潜像を形成する前に、帯電ローラによって感光ドラム表面の電位が均一に帯電される。帯電が行われる際には高圧電源ユニット２１９から所定の電圧が印加される。その後、レーザビームによって潜像が形成されて、形成された潜像に対して現像ローラによってトナーを供給して現像する。現像が行われる際には高圧電源ユニット２１９から所定の電圧が印加される。そして、現像されたトナー像は搬送される記録材に転写される。転写が行われる際には転写ローラ１１０〜１１３に所定の電圧が印加される。
【００２３】
さらに、画像形成装置１０１は、記録材を給紙、搬送する給紙モータ（図示せず）を備える。給紙された記録材は、転写ベルト１０５、定着ローラへと搬送され、その表面に所望の画像が形成される。
【００２４】
給紙された記録材は、予め設定された速度で搬送ローラ１２４によって搬送される。トップセンサ１２５が記録材の先端を検知してから所定時間経過後に記録材の搬送動作が一時停止する。そして記録材が一時停止している状態で画像読取センサ１２３は、記録材の表面画像を読み取る。
【００２５】
画像読取センサ１２３は、転写ベルト１０５とイエローのカートリッジ１１４の感光ドラム１０６とで形成される画像形成部よりも、記録材の搬送方向の上流側に配置される。転写ベルト１０５に搬送される記録材の表面に照射された光の反射光を集光し結像させて、記録材表面の特定エリアの画像を読み出す。
【００２６】
図４は図１の画像読取センサ１２３の構成を示す。画像読取センサ１２３は、記録材に対して光を照射する発光部と記録材から反射された光または記録材を透過した光を受光するセンサ部から構成される。発光部は、光源としての反射光用のＬＥＤ３０１と、光源としての透過光用のＬＥＤ３０２とから構成される。また光を受光するセンサ部としては、拡散板３０５と、レンズ３０３と、ＣＭＯＳセンサ２１１から構成される。ＣＭＯＳセンサ２１１は、複数の撮像素子を有するセンサである。撮像素子としては光電変換素子を用いる。この光電変換素子を複数列に配置した構造になっている。なおＬＥＤ３０１は記録材表面の平滑度を検出するためのＬＥＤであり、ＬＥＤ３０２は記録材の厚みを検出するためのＬＥＤである。
【００２７】
ＬＥＤ３０１は、記録材３０４が給紙されてセンサ１２３の位置に達したらその第１面（トナー像が転写される面）に対して所定の角度で光を照射する。ＬＥＤ３０２は、記録材３０４の第２面（第１面の裏面）に対して光を照射する。拡散板３０５は、ＬＥＤ３０２とレンズ３０３との間に配置され、ＬＥＤ３０２の照射光を拡散させて発光むらを低減させ、記録材３０４の第２面に均質に光が照射されるようにする。レンズ３０３は、記録材３０４の第１面からの反射光と、拡散板３０５及び記録材３０４を透過した透過光をＣＭＯＳセンサ２１１に集光する。
【００２８】
なお、画像読取センサ１２３は、ＣＭＯＳセンサ２１１に代えてＣＣＤセンサを採用することができる。また、光源としてのＬＥＤ３０１及びＬＥＤ３０２に代えて、例えばキセノン管やハロゲンランプ等を採用することができる。
【００２９】
図１及び図２を用いて、本発明の画像形成装置の一実施形態におけるＣＰＵの動作について説明する。図２は、ＣＰＵ２１０及びＣＰＵ２１０が制御する各ユニットの構成を示す図である。図２において、ＣＰＵ２１０は、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）２２３を介して、ＣＭＯＳセンサ２１１、ポリゴンミラー、モータおよびレーザを含む各色用の光学ユニット２１２〜２１５に接続される。ＣＰＵ２１０は、感光ドラム面上にレーザを走査し、所望の潜像を描くために各色用の光学ユニット２１２〜２１５の制御を行う。また、ＣＰＵ２１０は、給紙モータ２１６、給紙ソレノイド２１７、紙有無センサ２１８、高電圧電源ユニット２１９、ドラム駆動モータ２２０、ベルト駆動モータ２２１、定着ユニット１２２、低電圧電源ユニット２２２を制御する。給紙モータ２１６は、記録材を搬送する。給紙ソレノイド２１７は、記録材を給紙するための給紙ローラ１０３の駆動開始時に使用する。紙有無センサ２１８は、記録材が所定位置にセットされているか否かを検知する。ＣＰＵ２１０は高電圧電源ユニット２１９から出力される電圧（以下バイアスと言う）を制御し、電子写真プロセスにおける１次帯電、現像、１次転写、２次転写の各バイアスを制御する。ドラム駆動モータ２２０は、感光ドラム１０６〜１０９および転写ローラ１１０〜１１３を駆動する。ベルト駆動モータ２２１は、転写ベルト１０５および定着ユニット１２２のローラを駆動する。さらに、ＣＰＵ２１０は、サーミスタ（図示せず）により検出された温度をモニタし、定着温度を一定に保つ制御をする。
【００３０】
また、ＣＰＵ２１０は、バス等を介してメモリ２２４に接続されている。メモリ２２４には、以上の制御および本明細書に記載される各実施形態においてＣＰＵ２１０が行う処理の全て又は一部を実行するためのプログラムおよびデータが格納される。すなわち、ＣＰＵ２１０は、メモリ２２４に格納されたプログラムおよびデータを用いて本発明の各実施形態の動作を制御する。
【００３１】
ＡＳＩＣ２２３は、ＣＰＵ２１０からの指示に基づき、ＣＭＯＳセンサ２１１の動作制御、光学ユニット２１２〜２１５内部のモータ速度制御、給紙モータ２１６の速度制御を行うハードウエア回路である。モータの速度制御は、モータ（図示せず）からのタック信号を検出して、タック信号の間隔が所定の時間となるようにモータに対して加速信号または減速信号を出力して速度制御を行う。複数のモータの速度制御は、ソフトウエアで制御を行うよりもＡＳＩＣ２２３等のハードウエアによって制御する方がＣＰＵ２１０の制御負荷の低減が図れるメリットがある。
【００３２】
ＣＰＵ２１０は、ホストコンピュータ（図示せず）からプリントコマンドを受信すると、紙有無センサ２１８を用いて記録材の有無を判断する。記録材が有る場合は、ＣＰＵ２１０は、給紙モータ２１６、ドラム駆動モータ２２０、ベルト駆動モータ２２１、給紙ソレノイド２１７を駆動して記録材を所定位置まで搬送する。
【００３３】
記録材の先端がトップセンサ１２５で検知されてから所定時間経過後に、記録材がセンサ１２３の設置位置まで搬送されると、ＣＰＵ２１０は、ＡＳＩＣ２２３に対して撮像指示を行う。当該指示を受けたＡＳＩＣ２２３は、ＣＭＯＳセンサ２１１を用いて記録材の表面画像を撮像する。ＡＳＩＣ２２３は、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔをアクティブとした後、所定のタイミングで所定パルスのＳＹＳＣＬＫを出力し、ＣＭＯＳセンサ２１１からＳｌ＿ｏｕｔを経由して出力される撮像データを取り込む。
【００３４】
一方、ＣＰＵ２１０が所定の値をＡＳＩＣ２２３内部のレジスタにセットすると、ＡＳＩＣ２２３は、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔをアクティブにし、所定のタイミングで所定パルスのＳＹＳＣＬＫを出力し、Ｓｌ＿ｉｎを介してＣＭＯＳセンサ２１１のゲインを設定する。
【００３５】
ＡＳＩＣ２２３は、後述する制御回路を内部に備え、記録材の種類を判別するための演算の演算結果は、制御回路内部のレジスタに格納される。そして、ＣＰＵ２１０は、制御回路内部のレジスタに格納された記録材の種類を判別するための演算結果を読み込み、給紙された記録材の種類を判別し、その結果に応じて画像形成条件を変更するよう制御する。
【００３６】
ＣＰＵ２１０が実行する各種の画像形成条件の制御としては、以下のようなものが挙げられる。例えば、記録材の表面繊維が粗い、いわゆるラフ紙の場合は、普通紙の場合よりも現像ローラによる現像時の電圧を下げ、記録材の表面に付着するトナー量を抑えてトナーの飛び散りを防止する制御を行う。これは、特にラフ紙の場合、記録材の表面に付着するトナー量が多いために、紙繊維によるトナーが飛び散って画質が劣化する問題を解消するためである。
【００３７】
また、ＣＰＵ２１０は、給紙された記録材の種類を判別し、その結果に応じて定着ユニット２２の温度条件を可変制御する。光沢紙の場合は、現像時の電圧は普通紙の場合と同様であるが、定着装置における定着温度を普通紙の場合より高く設定する。これは光沢紙の表面繊維が普通しに比べて高密度になっており、よりトナー像の定着性をあげる必要があるからである。
【００３８】
また、ＣＰＵ２１０は、給紙された記録材の種類を判別し、その結果に応じて記録材の搬送速度、特に定着装置における搬送速度を可変制御する。例えば、光沢紙の場合は普通紙の搬送速度よりも速度を遅くして定着性を向上させる。この搬送速度の制御は、ＣＰＵ２１０が速度制御を行なうＡＳＩＣ２２３の速度制御レジスタ値を設定することによっておこなわれる。
【００３９】
現像時の電圧、定着温度、搬送速度を挙げて一例を説明したが、これらの現像時の電圧、定着装置の温度、搬送速度のパラメータや転写時の電圧等のパラメータは記録材の種類に応じて適宜変更することが可能である。
【００４０】
このように本実施形態では、ＡＳＩＣ２２３は、ＣＭＯＳセンサ２１１によって撮像した記録材の表面画像から記録材の種類を判別するための演算を行い、その結果をＡＳＩＣ２２３の内部のレジスタに格納する。次いで、ＣＰＵ２１０は、ＡＳＩＣ２２３の内部のレジスタに格納された演算結果を読み込み、記録材の種類を判別し、その種類に応じて、高電圧圧電源の現像時の電圧条件、定着装置の定着温度、記録材の搬送速度等を変更する制御を行う。
【００４１】
なお、演算結果に応じて現像時の電圧条件、定着ユニットの定着温度、記録材の搬送速度等を変更するようにしても良く、この場合は種類の判別処理を行う工程を省略できる。
【００４２】
図３は、図１のＡＳＩＣ２２３内の制御回路７０２の構成を示す。
【００４３】
制御回路７０２は、インタフェース制御回路７０４、演算回路７０５、レジスタＡ７０６、レジスタＢ７０７、制御レジスタ７０８を備える。ＣＰＵ２１０が、制御レジスタ７０８に対して、ＣＭＯＳセンサ２１１の動作指示を与えると、ＣＭＯＳセンサ２１１に電荷が蓄積される。その後、インタフェース制御回路７０４は、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号を出力することによってＣＭＯＳセンサ２１１を選択する。また、インタフェース制御回路７０４は、所定のタイミングで生成されたシステムクロックＳＹＳＣＬＫをＣＭＯＳセンサ２１１に出力する。ＣＭＯＳセンサ２１１は、撮像したデジタル画像データをシステムクロックＳＹＳＣＬＫに同期させてＳｌ＿ｏｕｔ信号としてインタフェース制御回路７０４に出力する。
【００４４】
制御回路７０２は、デジタル画像データに基づき記録材表面の凹凸量と記録材表面の凹凸エッジ量を演算し、記録材表面の凹凸量をレジスタＡ７０６に格納し、記録材表面の凹凸エッジ量をレジスタＢ７０７に格納する。
【００４５】
図５は、図２のＣＭＯＳセンサ２１１の構成を示す。
【００４６】
セレクト信号であるＳｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号８１３がアクティブになると、複数画素を撮像できるＣＭＯＳエリアセンサ８０１によって受光された光が光電変換されて電荷が蓄積される。本実施例においては、８×８＝６４画素分の光電変換素子を有するＣＭＯＳエリアセンサを用いた。図５に示すようにＣＭＯＳエリアセンサは８×８＝６４個の光電変換素子Ａ（１〜６４）を有している。ついで、垂直方向シフトレジスタ８０２、８０３から読み出される画素の列が、タイミングジェネレータ８０７により、システムクロックであるＳＹＳＣＬＫ８０６に同期して、順次選択され、読み出されたデータが、出力バッファ８０４に順次格納される。出力バッファ８０４のデータは、水平方向シフトレジスタ８０５によって、Ａ／Ｄコンバータ８０８に転送され、デジタル画素データに変換される。すなわち、垂直方向シフトレジスタ８０２、８０３と水平方向シフトレジスタ８０５によって、撮像された画像は、所定方向に並んだ複数画素を有する二次元のデジタル画素データに変換される。そのデジタル画素データは、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号８１３がアクティブである間に、出力インタフェース回路８０９から所定のタイミングで出力信号としてのＳｌ＿ｏｕｔ信号８１０として出力される。
【００４７】
そして、最良の画像コントラストを得るため、ＣＰＵ２１０からＡ／Ｄ変換ゲインの変更要求があると、ＡＳＩＣ２２３内の制御回路７０２は、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号８１３をアクティブにする。次いで、制御回路７０２は、所定のタイミングでシステムクロックＳＹＳＣＬＫ８０６をＣＭＯＳセンサ２１１に出力する。また、制御回路７０２は、Ｓｌ＿ｉｎ信号８１２をＣＭＯＳセンサ２１１に出力する。Ｓｌ＿ｉｎ信号８１２を入力したＣＭＯＳセンサ２１１内の制御回路８１１は、Ａ／Ｄコンバータ８０８のＡ／Ｄ変換ゲインを変更する。
【００４８】
（記録材の種類を判別する判別部）
異なる種類の記録材Ａ、Ｂ、Ｃに対して、記録材の第１面をＬＥＤ３０１により照射し、当該記録材の第１面の表面画像をＣＭＯＳセンサ２１１により撮像すると、例えば図６の４０、４１、４２に示す画像が得られる。図６では、画像を拡大して示す。記録材Ａは、表面の紙の繊維が比較的がさついている、いわゆるラフ紙である。記録材Ｂは、一般に使用されるいわゆる普通紙である（ラフ紙よりもがさつきが少ない、即ちラフ紙よりも平滑度が高い紙）。記録材Ｃは、紙の繊維の圧縮が十分になされている光沢紙（普通紙よりも平価都度が高い紙）である。画像４０は、記録材Ａの画像であり、画像４１は、記録材Ｂの画像であり、画像４２は、記録材Ｃの画像である。これらの画像からわかるように、記録材は、主に記録材の表面における繊維の状態が種類によって異なるため、撮像した表面画像も記録材の種類によって異なる。
【００４９】
従来手法による記録材表面の繊維の状態に基づく記録材の判別は、前述したように次のプロセスにより行われる。まず、記録材の表面画像を撮像し、得られた各画像において、最大濃度となる画素の濃度Ｄｍａｘと、最低濃度となる画素の濃度Ｄｍｉｎとを検出する。次いで、記録材ごとに、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎの値をＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値として算出する。次いで、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値の大きな記録材はラフ紙と判断し、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値の小さい記録材は光沢紙と判断し、その中間のＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値を示す記録材は普通紙と判断する。このように、撮像された画像の画素濃度に基づき、記録材の材質（平滑度）、すなわち記録材の種類を判定する。
【００５０】
従来手法においては、実際に判別用の画像を撮影する前にシェーディング補正を実施しなければならないため検知及び処理に時間がかかり、印刷速度が遅くなるという課題があった。
【００５１】
従って、本実施形態ではシェーディング補正を行わずとも光量むらの影響を受けず、かつ、検出精度の低下を抑制することができる記録材判別の手法を提案する。本実施形態の手法を用いれば、結果として印刷速度の低下を防ぐことが可能となり、高速な画像形成装置を実現できる。
【００５２】
以下に、シェーディング補正を行わない場合の具体的な検知方法を説明する。
【００５３】
図７は、８×８ピクセルのＣＭＯＳセンサ部８０１により読み取った記録材３０４の表面の画像の一例を拡大した模式図である。このような８×８＝６４画素の画像データに基づき以下に説明する処理を実行することによって記録材の表面平滑度を判別する。
【００５４】
図１０は、測定したＣＭＯＳエリアセンサ８０１から出力される画像データのうち、１ライン分の出力を取り出したデータである。普通紙と光沢紙の表面性検出データには、大きな光量むらによる全体的な傾き変動と、各画素の濃度（＝光量）が上下に変化する細かい変動がある。前述のＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値による判別する従来の方式では光量むらによる全体的な傾きの影響を大きく受ける。本実施形態では光量むらの影響を低減するために各画素の上下変動の変化量を積算する。つまり、各画素間の濃度値の差（例えば、第１の画素と第２の画素の各々の濃度値の差）を積算する。この方式を用いれば、光量むらによる全体的な傾き変動が存在したとしても、各画素間の濃度値の差の積算値はその光量むらよりも大幅に大きな値を示す。従って相対的に光量むらによる影響を減じることができる。なお、図１０の折れ線の各頂点が各画素の濃度値（＝光量データ値）を示している。
【００５５】
図１４を用いて、本実施形態における濃度値の差の積算処理について説明する。ＣＭＯＳセンサ２１１を用いた基本的な制御は前述の図３で行った説明と同じである。ＣＭＯＳセンサ２１１から読み取った撮像画像データはＡＳＩＣ２２３の演算回路７０５内におけるＦＩＦＯメモリ７０４に書き込まれる。次いで、差分演算部７０７は、撮像画像の隣り合う画素データの濃度値の差分を演算する。差分値は絶対値変換部７０８によって絶対値に変換され、積算演算部７０９で積算される。積算結果はレジスタ７０６に格納されて、所定の画像取得が終了したことをもって、ＣＰＵ２１０はレジスタ７０６を参照する。一方、メモリ２２４には記録材毎の所定の判別しきい値が格納されており、ＣＰＵ２１０はこの判別しきい値と検出結果とを比較することで記録材を判別する。このしきい値とは、記録材が普通紙であるかラフ紙であるかを判別するための値α、普通紙であるか光沢紙であるかを判別するための値βとして示すことができ、α＞βの関係である。
【００５６】
図１１は、普通紙、光沢紙、ラフ紙、それぞれの記録材を６４×６４ピクセルを有するＣＭＯＳセンサで撮影して得られた１ライン分の画像データである。データは光量に応じたアナログ電圧圧をＡ／Ｄ変換した値である。この１ライン分のデータで比較すると、ラフ紙が最もデータの上下変化量が大きく、次いで普通紙の上下変化量が大きい。光沢紙はこれら３種の記録材の中では最も上下変化量が小さい。これらデータの変化量を示すパラメータとして演算部において上述した積算処理を行った結果に基づいて記録材の種類を判別する。
【００５７】
なお、８×８ピクセル、６４×６４ピクセルのデータを示しているが、ＣＭＯＳセンサとしては画素数を多くして撮像する領域を増やせば得られるデータ量が多くなりより精度を向上できる可能性がある。ＣＭＯＳセンサの画素数は得られるデータ量やデータ処理能力、コストの観点から適宜選択することができる。
【００５８】
図１２は図１１で示したデータから従来通りのＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値に基づく判別方式と、本実施例の差分データを積算処理して得られた値に基づく方式とを比較したグラフである。Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値の３種類の記録材（光沢紙、普通紙、ラフ紙）では絶対値が小さく近接しており種類を判別しにくいデータとなっている。一方、差分データを積算処理して求めた場合は、画素間の凹凸による変化量を積算しているため３種類の記録材のそれぞれで絶対値も大きく記録材の種類の違いが判別しやすい。この絶対値が大きいことは測定のダイナミックレンジを広げるため、精度向上に対しても非常に有利である。
【００５９】
図１３は、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値に基づく判別方式と、差分データを積算処理した値に基づく判別方式とを、普通紙を１として正規化したグラフである。これより、差分データを積算処理して求める方が、データ比が大きくなるため、判別性能に対して有利であることが分かる。数値を表１に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
以上のようにＬＥＤの光量むらの影響を受け易いＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値に基づく判別方式よりも、差分データを積算処理して得られた値に基づく判別方式の方が好ましい方式であることがわかる。つまり、複数の画素間の差分データを積算した場合の方が、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値（濃度の最大値と最小値との差）よりも大きな値になるため、同じ程度の光量むらがデータに含まれる場合には影響が少なく精度が出る。
【００６２】
本実施例では１ライン分の画像データの処理について詳細に説明したが、複数ライン分の画像データを同様の手順で積算処理した値を用いても良いし、１ライン毎に咳宣した値を複数ライン分で平均化した結果を用いることもできる。
【００６３】
また、図中の画像データの横方向の１ライン分のデータを処理したが、これに限らず、画像データの縦方向の１列のデータを処理しても良い。
【００６４】
なお、普通紙、ラフ紙、光沢紙の種類を判別して、その結果に応じて電子写真プロセスにおける画像形成条件を制御することが可能である。画像形成条件としては、上述したように現像時の電圧、定着温度、搬送速度を制御することができるし、その他、１次帯電の電圧、１次転写の電圧、２次転写の電圧を制御することも可能である。
【００６５】
（透過光による検出）
記録材ごとに、透過用ＬＥＤ３０２からの光を拡散板３０５で拡散してから記録材の第２面を照射し、当該記録材の第２面をＣＭＯＳセンサ２１１により撮像すると、例えば図６の４６、４７、４８で示すような異なる画像が得られる。図６では、画像を拡大して示す。
【００６６】
画像４６は薄紙である記録材Ｄの画像である。画像４７は普通紙である記録材Ｅの画像である。画像４８は厚紙である記録材Ｆの画像である。このように記録材の種類によって、主に記録材の表面における繊維の状態と繊維の密度または圧縮状態が異なるため、得られる画像が異なる。
【００６７】
８×８ピクセルのＣＭＯＳセンサエリア８０１により読み取った記録材３０４を透過して得られた画像は、画像４６、４７、４８をデジタル処理して得られた画像は、それぞれ、図６において４９、５０、５１で示すような画像になる。
【００６８】
通常は、ＣＭＯＳセンサエリア８０１のエリア全体、もしくは所定の範囲において各画素に入射された光量の合計値もしくは平均値を透過光量とする。記録材の坪量と透過光は、厚紙のように坪量の大きい記録材ほど透過光量が少なく、薄紙のような坪量の小さい記録材ほど透過光量が多くなるという関係を有する。したがって、この透過光量に基づき、記録材の厚みを判別することができる。
【００６９】
次に、次に示すような７つの記録材を判別する方法を説明する。
（１）薄紙（坪量：〜６４ｇ／ｍ２）
（２）普通紙（坪量：６５〜１０５ｇ／ｍ２）
（３）厚紙１（坪量：１０６〜１３５ｇ／ｍ２）
（４）厚紙２（坪量：１３６／ｍ２〜）
（５）光沢紙
（６）光沢フィルム
（７）ＯＨＴ
まず、上記７つの記録材のうちＯＨＴは、透明で光の透過率が高い。したがって、前述の記録材表面性を検出した場合、ＯＨＴについては光沢度が非常に高い結果が得られる。よって、上記７つの記録材から、ＯＨＴと、ＯＨＴを除く第１グループと、を容易に区別することができる。第１グループとは、薄紙、普通紙、厚紙１、厚紙２、光沢紙、及び光沢フィルムにより構成されるグループをいう。
【００７０】
次に、記録材からの反射光による画像の濃淡比に基づき、第１グループから、第２グループと、光沢紙と、光沢フィルムとを区別することができる。第２グループとは薄紙、普通紙、厚紙１、及び厚紙２により構成されるグループをいう。
【００７１】
さらに、第２グループにおいて、透過光量については、薄紙＞普通紙＞厚紙１＞厚紙２の関係があるから、記録材の透過光量に基づき、第２グループから、薄紙と普通紙と厚紙１と厚紙２とを区別することができる。
【００７２】
なお、厚みの異なる記録材に対し、記録材は厚みが増すほど熱容量が大きいので、記録材の定着装置における搬送速度を遅くし記録材に与える単位時間あたりの熱量を多くするか、または、定着温度を高くする制御を行う。また、この制御をＯＨＴの場合に適用すると、記録材の表面に付着するトナーの定着性が良くないとＯＨＴの透過性が低下するといった問題に対しても効果がある。例えば、ＯＨＴ等の透過性の記録材に対しては定着温度条件を変え、透過性を上げる為に定着温度を上げるよう制御する。または記録材の種類が透過型のものか否かによって、記録材搬送速度を変えるように制御してもよい。この定着条件は前述した厚みのある記録材の条件と異なる印刷制御となる場合もあるので印刷モードとしては異なる設定を備えるのが良い。
【００７３】
以上、記録材表面平滑度の検出に基づく記録材の判別と、透過光の検出に基づく記録材の判別とを行って両方の結果を用いて記録材の種類の判別を行う。これにより、薄紙、普通紙、厚紙１、厚紙２、光沢紙、光沢フィルム、ＯＨＴ等の多くの記録材の種類を判別することができる。
【００７４】
＜第２の実施形態＞
本実施形態は、第１の実施の形態と比較して、ＡＳＩＣ２２３の演算回路７０５における演算処理が異なる。本実施形態の目的は、撮像された画像データに含まれる光量むら成分をできるだけ除去する工夫を追加し、さらなる判別精度向上を実現した実施形態である。本実施形態は記録材表面を撮像する部分における演算処理のみが第１の実施の形態と異なる部分である。従って、透過光量の検出及び、その他の画像形成装置の動作概説については説明を省略する。
【００７５】
図１５は、撮像された画像データに含まれる光量むら成分の除去を説明するための図である。図１５はＣＭＯＳセンサ２１１によって測定した２次元の出力データのうち、１ラインのみを取り出したデータである。図１５左図において画像データ内における光量むら成分によって、左側のデータが右側のデータに対して大きい光量値を示している。右図に示すように本実施形態ではこのデータの左右差に注目し、１ラインにおけるデータの左右傾きを求める。１ライン中のデータを移動平均等の処理によってデータ全体傾きを求め、図１５左図に示すようにデータ中に含まれる光量むら成分を抽出する。本実施形態では４画素ごとに移動平均演算を行い、１ライン中の移動平均処理後の傾き成分データの［最大値―最小値］の値を光量むらによる１ライン中の傾き成分として用いた。抽出された光量むら成分の値は、実施形態１で説明した画像データの変化量の積算値から減算される。
【００７６】
図１６を用いて、本実施形態における変化量の積算処理について説明する。ＣＭＯＳセンサ２１１を用いた基本的な制御は前述の図３で行った説明と同じである。ＣＭＯＳセンサ２１１から読み取った撮像画像データはＡＳＩＣの演算回路７０５内におけるＦＩＦＯメモリ７０４に書き込まれる。次いで、差分演算部７０７は、撮像画像データの各画素間の濃度値の差分を演算する。差分値は絶対値変換部７０８によって絶対値に変換され、積算演算部７０９で積算される。一方、撮像画像データは、移動平均演算部７１０へ送られ、１ライン中の各画素の移動平均データが生成される。移動平均演算部７１０の出力結果は、計算部７１１によってその１ライン中の傾き量が計算される。１ライン中の傾き量の計算結果と、積算演算部７０９で求められたデータ変動量の積算値は、光量むら補正部７１２においてその差分（積算値−傾き量）が演算され、最終的な記録材に対する検出結果としてレジスタ７０６に格納される。本実施形態ではこのデータの傾き量は簡単のため［最大値―最小値］データを用いることで実現したがデータの変化は最小２乗法等を用いて近似して求めてもよい。
【００７７】
レジスタ７０６内の検出結果は、所定の画像取得が終了すると、ＣＰＵ２１０によって参照される。一方、メモリ２２４には記録材毎の所定の判別しきい値が格納されており、ＣＰＵ２１０はこの判別しきい値と検出結果とを比較することで記録材を判別する。
【００７８】
表２に実施形態１の前後差データの変化量の積算のみに基づく検出結果と、実施形態２の演算方法に基づく検出結果を示す。計算は図１１で説明した普通紙のデータを１．０として正規化してある。普通紙に比較して実施形態２の演算結果の方が、光沢紙はより小さい値を示し、ラフ紙はより大きい値を示している。
【００７９】
【表２】
【００８０】
以上の演算処理方法を実現することにより、実施形態１で説明した記録材の表面性を検出する方式において、光量むらの影響をより低減することができる。従って、さらに精度の高い記録材の種類の検知が可能となるシステムを提供することができる。また本実施形態２で示した構成は、ＡＳＩＣ等で容易に実現することができるため低いコストでシステムを構築できる。
【００８１】
また、上述の実施形態によれば、判別された記録材の種類に応じて所望の印刷制御を行うことができる。所望の印刷制御とは、例えば、記録材が光沢紙として検出された場合は、記録材に現像剤が適切に定着されるように記録材の搬送速度や定着時の温度、圧力等の条件、現像剤の現像濃度を変更して光沢紙に最適な印刷がされるように制御することである。また、表面の粗いラフ紙と呼ばれる記録材においても、定着装置の温度等を変えることで現像剤の定着性能を向上させることができる。
【００８２】
なお、記録材の種類の判別を行わずに、演算結果に応じて現像バイアス条件、定着ユニットの定着温度、記録材の搬送速度等を変更するようにしても良く、この場合は種類の判別処理を行う工程を省略できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の画像形成装置の構造を示す断面図である。
【図２】本実施形態の基本構成を説明する図である。
【図３】制御回路７０２の構成を示すブロック図である。
【図４】図１の画像読取センサ１２３の構成の一例を示す図である。
【図５】図１のＣＭＯＳセンサ２１１の構成を示すブロック図である。
【図６】記録材の表面画像と、ＣＭＯＳセンサ２１１により読み取られデジタル化された画像とを対応させて示す図である。
【図７】８×８ピクセルのＣＭＯＳセンサ部８０１により読み取った記録材３０４の表面の画像の一例を示す模式図である。
【図８】普通紙と光沢紙の場合のＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値のグラフを示す図である。
【図９】シェーディング補正の説明図である。
【図１０】普通紙と光沢紙におけるデータ変化量差の説明図である。
【図１１】普通紙と光沢紙とラフ紙における１ライン分の測定データのグラフを示す図である。
【図１２】従来方式による演算結果と本実施形態による演算結果を比較するためのグラフを示す図である。
【図１３】従来方式による演算結果と本実施形態による演算結果を比較するためのグラフを示す図である。
【図１４】実施形態１の構成を示すブロック図である。
【図１５】実施形態２を説明するための図である。
【図１６】実施形態２の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
２１０ ＣＰＵ
２１１ ＣＭＯＳセンサ
２２４ メモリ
７０４ ＦＩＦＯメモリ
７０５ 演算回路
７０６ レジスタ
７０７ 差分演算部
７０８ 絶対値変換部
７０９ 積算演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材の種類を判別する判別装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、記録材の種類を自動的に判別し、判別された記録材の種類に基づき、現像条件、転写条件、又は定着条件を変更させることが可能な複写機、レーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。
【０００３】
記録材の種類を自動的に判別する方法としては、記録材の表面画像をＣＣＤセンサによって撮像し、得られた表面画像をフラクタル次元情報に変換し、記録材の表面平滑度を求め、表面平滑度に基づき記録材の種類を判別する方法がある。例えば、特許文献１には次に示す方法が開示されている。まず、記録材の表面画像をＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサによって撮像する。記録材表面には繊維等による凹凸があるため、記録材の種類によって異なる光量の濃淡分布画像が得られる。次いで、この濃淡分布画像に基づき当該記録材表面の粗度（表面平滑度）を求め、表面平滑度に基づき記録材の種類を判別する。
【０００４】
しかし、記録材の種類を、記録材の表面平滑度に基づき判別する方法にあっては、例えば厚紙の表面平滑度と当該厚紙より薄い普通紙の表面平滑度とが同一である場合には、当該厚紙は厚紙と判別されず、普通紙と誤って判別される。そこで、この問題を解決するための方法として、画像形成に供される記録材の厚みを検出し、記録材の表面平滑度と記録材の厚みに基づき記録材の種類の判別を行う方法も提案されている。
【０００５】
従来の画像形成装置における表面平滑度に基づいた記録材の判別手法においては、撮像用のセンサは、光源による光量むらを測定してしまう。従来の判別手法では、記録材の表面平滑度を判定するパラメータとして、撮像した画像データの濃度の最大値と最小値との差の値（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値）を用いていた。そのため、記録材の測定時に、表面平滑度の測定結果に光量むらに起因するずれが生じてしまう。この光量むらによる測定結果のずれは、記録材の判別性能を低下させる。従来技術ではこの問題を避けるために、次の処理を行っている。まず、記録材測定時に、記録材を移動させながら記録材を複数回撮影する。次いで、撮影結果を平均化処理することによって光量むらを取得する。つまり、複数回撮影した複数の画像データに基づきシェーディング処理を行って光量むらを得る。そして、最終的に判別に用いるために撮像した画像データから光量むらに相当する画像データを演算除去する。
【０００６】
ここで図６、図８、図９を用いて従来方式の詳細について説明する。
【０００７】
図６に示すように、画像４０、４１、４２が記録材表面の映像であり、これをデジタル処理すると例えば４３、４４、４５で示す画像が得られる。記録材Ａのように表面の紙繊維がガサついている場合には、繊維の影が多く発生し明るい個所と暗い個所の差が大きく出るため、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値は大きくなる。また、記録材Ｃのように、繊維が十分圧縮され平滑度の高い記録材の表面の画像は、繊維の影が少なくＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値は小さくなる。
【０００８】
ＤｍａｘとＤｍｉｎから求まるＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値は、デジタル処理した画像データのうちの１ライン毎（図６の４３参照）に算出可能である。本実施形態の場合は撮像した１つの画像データが８画素×８画素のデータであり８ライン分のデータが得られる。したがって、ＣＭＯＳエリアセンサ８０１によって複数ライン分のＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値を求め、この値を平均処理又は積算処理することでエリア全域の記録材の検出結果が得られる。
【０００９】
前述のように、１ライン中のＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値を算出する方式の場合、１ライン中に光源の光量むら等が存在した場合は、このＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値は光量むらの影響で数値がずれる場合がある。図８にその説明図を示す。図８は測定した２次元のＣＭＯＳエリアセンサ８０１の出力のうち、１ラインのみを取り出したデータである。普通紙と光沢紙でＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値を求めると、両者に差はあるものの、光源の光量むらによって、実際の繊維による各画素の濃淡データよりも大きなデータの傾き（うねり）が光量むらとして生じており、これが測定誤差となる。
【００１０】
従って、このような従来手法においては、複数枚の画像を撮影し、各画像データを画素ごとに平均化することで画像内の光量むらを測定するキャリブレーション処理を行っていた。そして測定した光量むらを除去する補正、すなわちシェーディング補正を行っていた。なお、複数の画像を撮影して測定する代わりに記録材の搬送中に撮影し、画素ごとの繊維粗さが測定されないように撮影する方法もある。図９を用いてシェーディング補正の説明を行う。最上段の図は測定した２次元のＣＭＯＳエリアセンサ８０１の出力のうち、１ラインのみを取り出した概念図である。光量データには、曲線で示した光量むらデータが含まれる。このような画像を複数枚撮影し、各画素の平均処理を行うと、光量むらに近い大きな傾き（うねり）のデータとして光量むらデータ（シェーディング処理用データ）を取得することができる。このデータを実際の撮影画像から減算すると、光量むらが除去された記録材の繊維による濃淡データ（シャーディング補正されたデータ）を得ることができる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１８２５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、センサの光源の光量むらを除去するためにシェーディング処理を行う場合、記録材を移動させながらセンサによって記録材の表面を複数回撮影して光量むらを測定することになる。したがってシェーディング処理を行なうために記録材を撮影する時間が長くなる。記録材を撮影する時間が長いと、記録材の種類の判別処理の時間が増し、画像形成が開始されるのが遅くなる。ひいては、1枚目の印刷物の印刷完了が遅くなる。記録材の種類の判別処理による印刷の遅れは、１枚目の印刷物の印刷完了を遅らせるだけではなく、連続印刷のスピードも低下させる可能性がある。例えば１枚毎に記録剤の種類の検出のための判別処理を行う場合はスピードの低下が顕著となる。
【００１３】
また、従来のように撮像した画像データの濃度の最大値と最小値との差の値（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｒａｋ値）を用いた判別方法では、記録材の判別を十分に出来ない場合もあった。例えば、ユーザが使用する記録材としては種々の表面状態を有するものが存在し、それらの記録材を従来の手法で判別すると普通紙であるかラフ紙であるかの判別が困難な場合もあった。
【００１４】
そこで、本発明は、記録材の種類の判別制度を維持しつつ、判別処理にかかる時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の判別装置は、記録材の種類を判別する判別装置であって、記録材に光を照射する発光部と、複数の撮像素子を有し、記録材によって反射された光を該撮像素子で受光して記録材表面の画像を撮像するセンサ部と、撮像された画像を、所定方向に並んだ複数画素を有する画像データに変換する変換手段と、複数画素のうちの第１の画素と第２の画素の各々の濃度値の差を積算する演算手段とを有し、演算手段によって演算された濃度値の積算値に基づいて記録材の種類を判別することを特徴とする。
【００１６】
本発明の画像形成装置は、記録材に画像を形成するための画像形成部と、記録材に光を照射する発光部と、複数の撮像素子を有し、記録材によって反射された光を該撮像素子で受光して記録材表面の画像を撮像するセンサ部と、撮像された画像を、所定方向に並んだ複数画素を有する画像データに変換する変換手段と、複数画素のうちの第１の画素と第２の画素の各々の濃度値の差を積算する演算手段とを有し、演算手段によって演算された濃度値の積算値に基づいて、画像形成部の画像形成条件を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来手法で行われていたシェーディング処理をせずに、光量むらの影響を受けることが少ない記録材の判別が可能となる。そのため、記録材の判別に要する時間は短くなり、印刷性能を向上させることができる。また、本発明によれば、記録材の判別精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
なお、本発明における記録材の種類の判別とは、特に記録材の表面平滑度に基づく種類の判別である。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
本発明は、図１に示す一般的な画像形成装置に適用可能である。画像形成装置１０１は、用紙カセット１０２、給紙ローラ１０３、搬送ローラ１２４、トップセンサ１２５、転写ベルト駆動ローラ１０４を備える。さらに、画像形成装置１０１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用の転写ローラ１１０〜１１３及び、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用のカートリッジ１１４〜１１７を備える。また、画像形成装置１０１は、画像形成部としての各色用の光学ユニット１１８〜１２１、各色用の感光ドラム１０６〜１０９、転写ベルト１０５、定着ローラを含む定着ユニット１２２を備える。
【００２１】
画像形成装置１０１は、一般に電子写真プロセスを用いて記録材上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を重ねて転写し、定着ユニット１２２によって転写されたトナー画像を温度制御することにより熱定着させる。また、各色の光学ユニット１１８〜１２１は、各感光ドラム１０６〜１０９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に構成される。一連の画像形成動作は搬送される記録材上のあらかじめ決まった位置から画像が転写されるように同期がとられる。
【００２２】
なお、カートリッジ１１４〜１１７のそれぞれは、感光ドラム１０６〜１０９、帯電ローラ１２６〜１２９、現像ローラ１３０〜１３３及びトナー容器１３４〜１３７を有している。感光ドラムの表面に潜像を形成する前に、帯電ローラによって感光ドラム表面の電位が均一に帯電される。帯電が行われる際には高圧電源ユニット２１９から所定の電圧が印加される。その後、レーザビームによって潜像が形成されて、形成された潜像に対して現像ローラによってトナーを供給して現像する。現像が行われる際には高圧電源ユニット２１９から所定の電圧が印加される。そして、現像されたトナー像は搬送される記録材に転写される。転写が行われる際には転写ローラ１１０〜１１３に所定の電圧が印加される。
【００２３】
さらに、画像形成装置１０１は、記録材を給紙、搬送する給紙モータ（図示せず）を備える。給紙された記録材は、転写ベルト１０５、定着ローラへと搬送され、その表面に所望の画像が形成される。
【００２４】
給紙された記録材は、予め設定された速度で搬送ローラ１２４によって搬送される。トップセンサ１２５が記録材の先端を検知してから所定時間経過後に記録材の搬送動作が一時停止する。そして記録材が一時停止している状態で画像読取センサ１２３は、記録材の表面画像を読み取る。
【００２５】
画像読取センサ１２３は、転写ベルト１０５とイエローのカートリッジ１１４の感光ドラム１０６とで形成される画像形成部よりも、記録材の搬送方向の上流側に配置される。転写ベルト１０５に搬送される記録材の表面に照射された光の反射光を集光し結像させて、記録材表面の特定エリアの画像を読み出す。
【００２６】
図４は図１の画像読取センサ１２３の構成を示す。画像読取センサ１２３は、記録材に対して光を照射する発光部と記録材から反射された光または記録材を透過した光を受光するセンサ部から構成される。発光部は、光源としての反射光用のＬＥＤ３０１と、光源としての透過光用のＬＥＤ３０２とから構成される。また光を受光するセンサ部としては、拡散板３０５と、レンズ３０３と、ＣＭＯＳセンサ２１１から構成される。ＣＭＯＳセンサ２１１は、複数の撮像素子を有するセンサである。撮像素子としては光電変換素子を用いる。この光電変換素子を複数列に配置した構造になっている。なおＬＥＤ３０１は記録材表面の平滑度を検出するためのＬＥＤであり、ＬＥＤ３０２は記録材の厚みを検出するためのＬＥＤである。
【００２７】
ＬＥＤ３０１は、記録材３０４が給紙されてセンサ１２３の位置に達したらその第１面（トナー像が転写される面）に対して所定の角度で光を照射する。ＬＥＤ３０２は、記録材３０４の第２面（第１面の裏面）に対して光を照射する。拡散板３０５は、ＬＥＤ３０２とレンズ３０３との間に配置され、ＬＥＤ３０２の照射光を拡散させて発光むらを低減させ、記録材３０４の第２面に均質に光が照射されるようにする。レンズ３０３は、記録材３０４の第１面からの反射光と、拡散板３０５及び記録材３０４を透過した透過光をＣＭＯＳセンサ２１１に集光する。
【００２８】
なお、画像読取センサ１２３は、ＣＭＯＳセンサ２１１に代えてＣＣＤセンサを採用することができる。また、光源としてのＬＥＤ３０１及びＬＥＤ３０２に代えて、例えばキセノン管やハロゲンランプ等を採用することができる。
【００２９】
図１及び図２を用いて、本発明の画像形成装置の一実施形態におけるＣＰＵの動作について説明する。図２は、ＣＰＵ２１０及びＣＰＵ２１０が制御する各ユニットの構成を示す図である。図２において、ＣＰＵ２１０は、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）２２３を介して、ＣＭＯＳセンサ２１１、ポリゴンミラー、モータおよびレーザを含む各色用の光学ユニット２１２〜２１５に接続される。ＣＰＵ２１０は、感光ドラム面上にレーザを走査し、所望の潜像を描くために各色用の光学ユニット２１２〜２１５の制御を行う。また、ＣＰＵ２１０は、給紙モータ２１６、給紙ソレノイド２１７、紙有無センサ２１８、高電圧電源ユニット２１９、ドラム駆動モータ２２０、ベルト駆動モータ２２１、定着ユニット１２２、低電圧電源ユニット２２２を制御する。給紙モータ２１６は、記録材を搬送する。給紙ソレノイド２１７は、記録材を給紙するための給紙ローラ１０３の駆動開始時に使用する。紙有無センサ２１８は、記録材が所定位置にセットされているか否かを検知する。ＣＰＵ２１０は高電圧電源ユニット２１９から出力される電圧（以下バイアスと言う）を制御し、電子写真プロセスにおける１次帯電、現像、１次転写、２次転写の各バイアスを制御する。ドラム駆動モータ２２０は、感光ドラム１０６〜１０９および転写ローラ１１０〜１１３を駆動する。ベルト駆動モータ２２１は、転写ベルト１０５および定着ユニット１２２のローラを駆動する。さらに、ＣＰＵ２１０は、サーミスタ（図示せず）により検出された温度をモニタし、定着温度を一定に保つ制御をする。
【００３０】
また、ＣＰＵ２１０は、バス等を介してメモリ２２４に接続されている。メモリ２２４には、以上の制御および本明細書に記載される各実施形態においてＣＰＵ２１０が行う処理の全て又は一部を実行するためのプログラムおよびデータが格納される。すなわち、ＣＰＵ２１０は、メモリ２２４に格納されたプログラムおよびデータを用いて本発明の各実施形態の動作を制御する。
【００３１】
ＡＳＩＣ２２３は、ＣＰＵ２１０からの指示に基づき、ＣＭＯＳセンサ２１１の動作制御、光学ユニット２１２〜２１５内部のモータ速度制御、給紙モータ２１６の速度制御を行うハードウエア回路である。モータの速度制御は、モータ（図示せず）からのタック信号を検出して、タック信号の間隔が所定の時間となるようにモータに対して加速信号または減速信号を出力して速度制御を行う。複数のモータの速度制御は、ソフトウエアで制御を行うよりもＡＳＩＣ２２３等のハードウエアによって制御する方がＣＰＵ２１０の制御負荷の低減が図れるメリットがある。
【００３２】
ＣＰＵ２１０は、ホストコンピュータ（図示せず）からプリントコマンドを受信すると、紙有無センサ２１８を用いて記録材の有無を判断する。記録材が有る場合は、ＣＰＵ２１０は、給紙モータ２１６、ドラム駆動モータ２２０、ベルト駆動モータ２２１、給紙ソレノイド２１７を駆動して記録材を所定位置まで搬送する。
【００３３】
記録材の先端がトップセンサ１２５で検知されてから所定時間経過後に、記録材がセンサ１２３の設置位置まで搬送されると、ＣＰＵ２１０は、ＡＳＩＣ２２３に対して撮像指示を行う。当該指示を受けたＡＳＩＣ２２３は、ＣＭＯＳセンサ２１１を用いて記録材の表面画像を撮像する。ＡＳＩＣ２２３は、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔをアクティブとした後、所定のタイミングで所定パルスのＳＹＳＣＬＫを出力し、ＣＭＯＳセンサ２１１からＳｌ＿ｏｕｔを経由して出力される撮像データを取り込む。
【００３４】
一方、ＣＰＵ２１０が所定の値をＡＳＩＣ２２３内部のレジスタにセットすると、ＡＳＩＣ２２３は、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔをアクティブにし、所定のタイミングで所定パルスのＳＹＳＣＬＫを出力し、Ｓｌ＿ｉｎを介してＣＭＯＳセンサ２１１のゲインを設定する。
【００３５】
ＡＳＩＣ２２３は、後述する制御回路を内部に備え、記録材の種類を判別するための演算の演算結果は、制御回路内部のレジスタに格納される。そして、ＣＰＵ２１０は、制御回路内部のレジスタに格納された記録材の種類を判別するための演算結果を読み込み、給紙された記録材の種類を判別し、その結果に応じて画像形成条件を変更するよう制御する。
【００３６】
ＣＰＵ２１０が実行する各種の画像形成条件の制御としては、以下のようなものが挙げられる。例えば、記録材の表面繊維が粗い、いわゆるラフ紙の場合は、普通紙の場合よりも現像ローラによる現像時の電圧を下げ、記録材の表面に付着するトナー量を抑えてトナーの飛び散りを防止する制御を行う。これは、特にラフ紙の場合、記録材の表面に付着するトナー量が多いために、紙繊維によるトナーが飛び散って画質が劣化する問題を解消するためである。
【００３７】
また、ＣＰＵ２１０は、給紙された記録材の種類を判別し、その結果に応じて定着ユニット２２の温度条件を可変制御する。光沢紙の場合は、現像時の電圧は普通紙の場合と同様であるが、定着装置における定着温度を普通紙の場合より高く設定する。これは光沢紙の表面繊維が普通しに比べて高密度になっており、よりトナー像の定着性をあげる必要があるからである。
【００３８】
また、ＣＰＵ２１０は、給紙された記録材の種類を判別し、その結果に応じて記録材の搬送速度、特に定着装置における搬送速度を可変制御する。例えば、光沢紙の場合は普通紙の搬送速度よりも速度を遅くして定着性を向上させる。この搬送速度の制御は、ＣＰＵ２１０が速度制御を行なうＡＳＩＣ２２３の速度制御レジスタ値を設定することによっておこなわれる。
【００３９】
現像時の電圧、定着温度、搬送速度を挙げて一例を説明したが、これらの現像時の電圧、定着装置の温度、搬送速度のパラメータや転写時の電圧等のパラメータは記録材の種類に応じて適宜変更することが可能である。
【００４０】
このように本実施形態では、ＡＳＩＣ２２３は、ＣＭＯＳセンサ２１１によって撮像した記録材の表面画像から記録材の種類を判別するための演算を行い、その結果をＡＳＩＣ２２３の内部のレジスタに格納する。次いで、ＣＰＵ２１０は、ＡＳＩＣ２２３の内部のレジスタに格納された演算結果を読み込み、記録材の種類を判別し、その種類に応じて、高電圧圧電源の現像時の電圧条件、定着装置の定着温度、記録材の搬送速度等を変更する制御を行う。
【００４１】
なお、演算結果に応じて現像時の電圧条件、定着ユニットの定着温度、記録材の搬送速度等を変更するようにしても良く、この場合は種類の判別処理を行う工程を省略できる。
【００４２】
図３は、図１のＡＳＩＣ２２３内の制御回路７０２の構成を示す。
【００４３】
制御回路７０２は、インタフェース制御回路７０４、演算回路７０５、レジスタＡ７０６、レジスタＢ７０７、制御レジスタ７０８を備える。ＣＰＵ２１０が、制御レジスタ７０８に対して、ＣＭＯＳセンサ２１１の動作指示を与えると、ＣＭＯＳセンサ２１１に電荷が蓄積される。その後、インタフェース制御回路７０４は、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号を出力することによってＣＭＯＳセンサ２１１を選択する。また、インタフェース制御回路７０４は、所定のタイミングで生成されたシステムクロックＳＹＳＣＬＫをＣＭＯＳセンサ２１１に出力する。ＣＭＯＳセンサ２１１は、撮像したデジタル画像データをシステムクロックＳＹＳＣＬＫに同期させてＳｌ＿ｏｕｔ信号としてインタフェース制御回路７０４に出力する。
【００４４】
制御回路７０２は、デジタル画像データに基づき記録材表面の凹凸量と記録材表面の凹凸エッジ量を演算し、記録材表面の凹凸量をレジスタＡ７０６に格納し、記録材表面の凹凸エッジ量をレジスタＢ７０７に格納する。
【００４５】
図５は、図２のＣＭＯＳセンサ２１１の構成を示す。
【００４６】
セレクト信号であるＳｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号８１３がアクティブになると、複数画素を撮像できるＣＭＯＳエリアセンサ８０１によって受光された光が光電変換されて電荷が蓄積される。本実施例においては、８×８＝６４画素分の光電変換素子を有するＣＭＯＳエリアセンサを用いた。図５に示すようにＣＭＯＳエリアセンサは８×８＝６４個の光電変換素子Ａ（１〜６４）を有している。ついで、垂直方向シフトレジスタ８０２、８０３から読み出される画素の列が、タイミングジェネレータ８０７により、システムクロックであるＳＹＳＣＬＫ８０６に同期して、順次選択され、読み出されたデータが、出力バッファ８０４に順次格納される。出力バッファ８０４のデータは、水平方向シフトレジスタ８０５によって、Ａ／Ｄコンバータ８０８に転送され、デジタル画素データに変換される。すなわち、垂直方向シフトレジスタ８０２、８０３と水平方向シフトレジスタ８０５によって、撮像された画像は、所定方向に並んだ複数画素を有する二次元のデジタル画素データに変換される。そのデジタル画素データは、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号８１３がアクティブである間に、出力インタフェース回路８０９から所定のタイミングで出力信号としてのＳｌ＿ｏｕｔ信号８１０として出力される。
【００４７】
そして、最良の画像コントラストを得るため、ＣＰＵ２１０からＡ／Ｄ変換ゲインの変更要求があると、ＡＳＩＣ２２３内の制御回路７０２は、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号８１３をアクティブにする。次いで、制御回路７０２は、所定のタイミングでシステムクロックＳＹＳＣＬＫ８０６をＣＭＯＳセンサ２１１に出力する。また、制御回路７０２は、Ｓｌ＿ｉｎ信号８１２をＣＭＯＳセンサ２１１に出力する。Ｓｌ＿ｉｎ信号８１２を入力したＣＭＯＳセンサ２１１内の制御回路８１１は、Ａ／Ｄコンバータ８０８のＡ／Ｄ変換ゲインを変更する。
【００４８】
（記録材の種類を判別する判別部）
異なる種類の記録材Ａ、Ｂ、Ｃに対して、記録材の第１面をＬＥＤ３０１により照射し、当該記録材の第１面の表面画像をＣＭＯＳセンサ２１１により撮像すると、例えば図６の４０、４１、４２に示す画像が得られる。図６では、画像を拡大して示す。記録材Ａは、表面の紙の繊維が比較的がさついている、いわゆるラフ紙である。記録材Ｂは、一般に使用されるいわゆる普通紙である（ラフ紙よりもがさつきが少ない、即ちラフ紙よりも平滑度が高い紙）。記録材Ｃは、紙の繊維の圧縮が十分になされている光沢紙（普通紙よりも平価都度が高い紙）である。画像４０は、記録材Ａの画像であり、画像４１は、記録材Ｂの画像であり、画像４２は、記録材Ｃの画像である。これらの画像からわかるように、記録材は、主に記録材の表面における繊維の状態が種類によって異なるため、撮像した表面画像も記録材の種類によって異なる。
【００４９】
従来手法による記録材表面の繊維の状態に基づく記録材の判別は、前述したように次のプロセスにより行われる。まず、記録材の表面画像を撮像し、得られた各画像において、最大濃度となる画素の濃度Ｄｍａｘと、最低濃度となる画素の濃度Ｄｍｉｎとを検出する。次いで、記録材ごとに、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎの値をＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値として算出する。次いで、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値の大きな記録材はラフ紙と判断し、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値の小さい記録材は光沢紙と判断し、その中間のＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値を示す記録材は普通紙と判断する。このように、撮像された画像の画素濃度に基づき、記録材の材質（平滑度）、すなわち記録材の種類を判定する。
【００５０】
従来手法においては、実際に判別用の画像を撮影する前にシェーディング補正を実施しなければならないため検知及び処理に時間がかかり、印刷速度が遅くなるという課題があった。
【００５１】
従って、本実施形態ではシェーディング補正を行わずとも光量むらの影響を受けず、かつ、検出精度の低下を抑制することができる記録材判別の手法を提案する。本実施形態の手法を用いれば、結果として印刷速度の低下を防ぐことが可能となり、高速な画像形成装置を実現できる。
【００５２】
以下に、シェーディング補正を行わない場合の具体的な検知方法を説明する。
【００５３】
図７は、８×８ピクセルのＣＭＯＳセンサ部８０１により読み取った記録材３０４の表面の画像の一例を拡大した模式図である。このような８×８＝６４画素の画像データに基づき以下に説明する処理を実行することによって記録材の表面平滑度を判別する。
【００５４】
図１０は、測定したＣＭＯＳエリアセンサ８０１から出力される画像データのうち、１ライン分の出力を取り出したデータである。普通紙と光沢紙の表面性検出データには、大きな光量むらによる全体的な傾き変動と、各画素の濃度（＝光量）が上下に変化する細かい変動がある。前述のＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値による判別する従来の方式では光量むらによる全体的な傾きの影響を大きく受ける。本実施形態では光量むらの影響を低減するために各画素の上下変動の変化量を積算する。つまり、各画素間の濃度値の差（例えば、第１の画素と第２の画素の各々の濃度値の差）を積算する。この方式を用いれば、光量むらによる全体的な傾き変動が存在したとしても、各画素間の濃度値の差の積算値はその光量むらよりも大幅に大きな値を示す。従って相対的に光量むらによる影響を減じることができる。なお、図１０の折れ線の各頂点が各画素の濃度値（＝光量データ値）を示している。
【００５５】
図１４を用いて、本実施形態における濃度値の差の積算処理について説明する。ＣＭＯＳセンサ２１１を用いた基本的な制御は前述の図３で行った説明と同じである。ＣＭＯＳセンサ２１１から読み取った撮像画像データはＡＳＩＣ２２３の演算回路７０５内におけるＦＩＦＯメモリ７０４に書き込まれる。次いで、差分演算部７０７は、撮像画像の隣り合う画素データの濃度値の差分を演算する。差分値は絶対値変換部７０８によって絶対値に変換され、積算演算部７０９で積算される。積算結果はレジスタ７０６に格納されて、所定の画像取得が終了したことをもって、ＣＰＵ２１０はレジスタ７０６を参照する。一方、メモリ２２４には記録材毎の所定の判別しきい値が格納されており、ＣＰＵ２１０はこの判別しきい値と検出結果とを比較することで記録材を判別する。このしきい値とは、記録材が普通紙であるかラフ紙であるかを判別するための値α、普通紙であるか光沢紙であるかを判別するための値βとして示すことができ、α＞βの関係である。
【００５６】
図１１は、普通紙、光沢紙、ラフ紙、それぞれの記録材を６４×６４ピクセルを有するＣＭＯＳセンサで撮影して得られた１ライン分の画像データである。データは光量に応じたアナログ電圧圧をＡ／Ｄ変換した値である。この１ライン分のデータで比較すると、ラフ紙が最もデータの上下変化量が大きく、次いで普通紙の上下変化量が大きい。光沢紙はこれら３種の記録材の中では最も上下変化量が小さい。これらデータの変化量を示すパラメータとして演算部において上述した積算処理を行った結果に基づいて記録材の種類を判別する。
【００５７】
なお、８×８ピクセル、６４×６４ピクセルのデータを示しているが、ＣＭＯＳセンサとしては画素数を多くして撮像する領域を増やせば得られるデータ量が多くなりより精度を向上できる可能性がある。ＣＭＯＳセンサの画素数は得られるデータ量やデータ処理能力、コストの観点から適宜選択することができる。
【００５８】
図１２は図１１で示したデータから従来通りのＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値に基づく判別方式と、本実施例の差分データを積算処理して得られた値に基づく方式とを比較したグラフである。Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値の３種類の記録材（光沢紙、普通紙、ラフ紙）では絶対値が小さく近接しており種類を判別しにくいデータとなっている。一方、差分データを積算処理して求めた場合は、画素間の凹凸による変化量を積算しているため３種類の記録材のそれぞれで絶対値も大きく記録材の種類の違いが判別しやすい。この絶対値が大きいことは測定のダイナミックレンジを広げるため、精度向上に対しても非常に有利である。
【００５９】
図１３は、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値に基づく判別方式と、差分データを積算処理した値に基づく判別方式とを、普通紙を１として正規化したグラフである。これより、差分データを積算処理して求める方が、データ比が大きくなるため、判別性能に対して有利であることが分かる。数値を表１に示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
以上のようにＬＥＤの光量むらの影響を受け易いＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値に基づく判別方式よりも、差分データを積算処理して得られた値に基づく判別方式の方が好ましい方式であることがわかる。つまり、複数の画素間の差分データを積算した場合の方が、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値（濃度の最大値と最小値との差）よりも大きな値になるため、同じ程度の光量むらがデータに含まれる場合には影響が少なく精度が出る。
【００６２】
本実施例では１ライン分の画像データの処理について詳細に説明したが、複数ライン分の画像データを同様の手順で積算処理した値を用いても良いし、１ライン毎に咳宣した値を複数ライン分で平均化した結果を用いることもできる。
【００６３】
また、図中の画像データの横方向の１ライン分のデータを処理したが、これに限らず、画像データの縦方向の１列のデータを処理しても良い。
【００６４】
なお、普通紙、ラフ紙、光沢紙の種類を判別して、その結果に応じて電子写真プロセスにおける画像形成条件を制御することが可能である。画像形成条件としては、上述したように現像時の電圧、定着温度、搬送速度を制御することができるし、その他、１次帯電の電圧、１次転写の電圧、２次転写の電圧を制御することも可能である。
【００６５】
（透過光による検出）
記録材ごとに、透過用ＬＥＤ３０２からの光を拡散板３０５で拡散してから記録材の第２面を照射し、当該記録材の第２面をＣＭＯＳセンサ２１１により撮像すると、例えば図６の４６、４７、４８で示すような異なる画像が得られる。図６では、画像を拡大して示す。
【００６６】
画像４６は薄紙である記録材Ｄの画像である。画像４７は普通紙である記録材Ｅの画像である。画像４８は厚紙である記録材Ｆの画像である。このように記録材の種類によって、主に記録材の表面における繊維の状態と繊維の密度または圧縮状態が異なるため、得られる画像が異なる。
【００６７】
８×８ピクセルのＣＭＯＳセンサエリア８０１により読み取った記録材３０４を透過して得られた画像は、画像４６、４７、４８をデジタル処理して得られた画像は、それぞれ、図６において４９、５０、５１で示すような画像になる。
【００６８】
通常は、ＣＭＯＳセンサエリア８０１のエリア全体、もしくは所定の範囲において各画素に入射された光量の合計値もしくは平均値を透過光量とする。記録材の坪量と透過光は、厚紙のように坪量の大きい記録材ほど透過光量が少なく、薄紙のような坪量の小さい記録材ほど透過光量が多くなるという関係を有する。したがって、この透過光量に基づき、記録材の厚みを判別することができる。
【００６９】
次に、次に示すような７つの記録材を判別する方法を説明する。
（１）薄紙（坪量：〜６４ｇ／ｍ２）
（２）普通紙（坪量：６５〜１０５ｇ／ｍ２）
（３）厚紙１（坪量：１０６〜１３５ｇ／ｍ２）
（４）厚紙２（坪量：１３６／ｍ２〜）
（５）光沢紙
（６）光沢フィルム
（７）ＯＨＴ
まず、上記７つの記録材のうちＯＨＴは、透明で光の透過率が高い。したがって、前述の記録材表面性を検出した場合、ＯＨＴについては光沢度が非常に高い結果が得られる。よって、上記７つの記録材から、ＯＨＴと、ＯＨＴを除く第１グループと、を容易に区別することができる。第１グループとは、薄紙、普通紙、厚紙１、厚紙２、光沢紙、及び光沢フィルムにより構成されるグループをいう。
【００７０】
次に、記録材からの反射光による画像の濃淡比に基づき、第１グループから、第２グループと、光沢紙と、光沢フィルムとを区別することができる。第２グループとは薄紙、普通紙、厚紙１、及び厚紙２により構成されるグループをいう。
【００７１】
さらに、第２グループにおいて、透過光量については、薄紙＞普通紙＞厚紙１＞厚紙２の関係があるから、記録材の透過光量に基づき、第２グループから、薄紙と普通紙と厚紙１と厚紙２とを区別することができる。
【００７２】
なお、厚みの異なる記録材に対し、記録材は厚みが増すほど熱容量が大きいので、記録材の定着装置における搬送速度を遅くし記録材に与える単位時間あたりの熱量を多くするか、または、定着温度を高くする制御を行う。また、この制御をＯＨＴの場合に適用すると、記録材の表面に付着するトナーの定着性が良くないとＯＨＴの透過性が低下するといった問題に対しても効果がある。例えば、ＯＨＴ等の透過性の記録材に対しては定着温度条件を変え、透過性を上げる為に定着温度を上げるよう制御する。または記録材の種類が透過型のものか否かによって、記録材搬送速度を変えるように制御してもよい。この定着条件は前述した厚みのある記録材の条件と異なる印刷制御となる場合もあるので印刷モードとしては異なる設定を備えるのが良い。
【００７３】
以上、記録材表面平滑度の検出に基づく記録材の判別と、透過光の検出に基づく記録材の判別とを行って両方の結果を用いて記録材の種類の判別を行う。これにより、薄紙、普通紙、厚紙１、厚紙２、光沢紙、光沢フィルム、ＯＨＴ等の多くの記録材の種類を判別することができる。
【００７４】
＜第２の実施形態＞
本実施形態は、第１の実施の形態と比較して、ＡＳＩＣ２２３の演算回路７０５における演算処理が異なる。本実施形態の目的は、撮像された画像データに含まれる光量むら成分をできるだけ除去する工夫を追加し、さらなる判別精度向上を実現した実施形態である。本実施形態は記録材表面を撮像する部分における演算処理のみが第１の実施の形態と異なる部分である。従って、透過光量の検出及び、その他の画像形成装置の動作概説については説明を省略する。
【００７５】
図１５は、撮像された画像データに含まれる光量むら成分の除去を説明するための図である。図１５はＣＭＯＳセンサ２１１によって測定した２次元の出力データのうち、１ラインのみを取り出したデータである。図１５左図において画像データ内における光量むら成分によって、左側のデータが右側のデータに対して大きい光量値を示している。右図に示すように本実施形態ではこのデータの左右差に注目し、１ラインにおけるデータの左右傾きを求める。１ライン中のデータを移動平均等の処理によってデータ全体傾きを求め、図１５左図に示すようにデータ中に含まれる光量むら成分を抽出する。本実施形態では４画素ごとに移動平均演算を行い、１ライン中の移動平均処理後の傾き成分データの［最大値―最小値］の値を光量むらによる１ライン中の傾き成分として用いた。抽出された光量むら成分の値は、実施形態１で説明した画像データの変化量の積算値から減算される。
【００７６】
図１６を用いて、本実施形態における変化量の積算処理について説明する。ＣＭＯＳセンサ２１１を用いた基本的な制御は前述の図３で行った説明と同じである。ＣＭＯＳセンサ２１１から読み取った撮像画像データはＡＳＩＣの演算回路７０５内におけるＦＩＦＯメモリ７０４に書き込まれる。次いで、差分演算部７０７は、撮像画像データの各画素間の濃度値の差分を演算する。差分値は絶対値変換部７０８によって絶対値に変換され、積算演算部７０９で積算される。一方、撮像画像データは、移動平均演算部７１０へ送られ、１ライン中の各画素の移動平均データが生成される。移動平均演算部７１０の出力結果は、計算部７１１によってその１ライン中の傾き量が計算される。１ライン中の傾き量の計算結果と、積算演算部７０９で求められたデータ変動量の積算値は、光量むら補正部７１２においてその差分（積算値−傾き量）が演算され、最終的な記録材に対する検出結果としてレジスタ７０６に格納される。本実施形態ではこのデータの傾き量は簡単のため［最大値―最小値］データを用いることで実現したがデータの変化は最小２乗法等を用いて近似して求めてもよい。
【００７７】
レジスタ７０６内の検出結果は、所定の画像取得が終了すると、ＣＰＵ２１０によって参照される。一方、メモリ２２４には記録材毎の所定の判別しきい値が格納されており、ＣＰＵ２１０はこの判別しきい値と検出結果とを比較することで記録材を判別する。
【００７８】
表２に実施形態１の前後差データの変化量の積算のみに基づく検出結果と、実施形態２の演算方法に基づく検出結果を示す。計算は図１１で説明した普通紙のデータを１．０として正規化してある。普通紙に比較して実施形態２の演算結果の方が、光沢紙はより小さい値を示し、ラフ紙はより大きい値を示している。
【００７９】
【表２】
【００８０】
以上の演算処理方法を実現することにより、実施形態１で説明した記録材の表面性を検出する方式において、光量むらの影響をより低減することができる。従って、さらに精度の高い記録材の種類の検知が可能となるシステムを提供することができる。また本実施形態２で示した構成は、ＡＳＩＣ等で容易に実現することができるため低いコストでシステムを構築できる。
【００８１】
また、上述の実施形態によれば、判別された記録材の種類に応じて所望の印刷制御を行うことができる。所望の印刷制御とは、例えば、記録材が光沢紙として検出された場合は、記録材に現像剤が適切に定着されるように記録材の搬送速度や定着時の温度、圧力等の条件、現像剤の現像濃度を変更して光沢紙に最適な印刷がされるように制御することである。また、表面の粗いラフ紙と呼ばれる記録材においても、定着装置の温度等を変えることで現像剤の定着性能を向上させることができる。
【００８２】
なお、記録材の種類の判別を行わずに、演算結果に応じて現像バイアス条件、定着ユニットの定着温度、記録材の搬送速度等を変更するようにしても良く、この場合は種類の判別処理を行う工程を省略できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の画像形成装置の構造を示す断面図である。
【図２】本実施形態の基本構成を説明する図である。
【図３】制御回路７０２の構成を示すブロック図である。
【図４】図１の画像読取センサ１２３の構成の一例を示す図である。
【図５】図１のＣＭＯＳセンサ２１１の構成を示すブロック図である。
【図６】記録材の表面画像と、ＣＭＯＳセンサ２１１により読み取られデジタル化された画像とを対応させて示す図である。
【図７】８×８ピクセルのＣＭＯＳセンサ部８０１により読み取った記録材３０４の表面の画像の一例を示す模式図である。
【図８】普通紙と光沢紙の場合のＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値のグラフを示す図である。
【図９】シェーディング補正の説明図である。
【図１０】普通紙と光沢紙におけるデータ変化量差の説明図である。
【図１１】普通紙と光沢紙とラフ紙における１ライン分の測定データのグラフを示す図である。
【図１２】従来方式による演算結果と本実施形態による演算結果を比較するためのグラフを示す図である。
【図１３】従来方式による演算結果と本実施形態による演算結果を比較するためのグラフを示す図である。
【図１４】実施形態１の構成を示すブロック図である。
【図１５】実施形態２を説明するための図である。
【図１６】実施形態２の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
２１０ ＣＰＵ
２１１ ＣＭＯＳセンサ
２２４ メモリ
７０４ ＦＩＦＯメモリ
７０５ 演算回路
７０６ レジスタ
７０７ 差分演算部
７０８ 絶対値変換部
７０９ 積算演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に光を照射する発光部と、
複数の撮像素子を有し、記録材によって反射された光を該撮像素子で受光して記録材表面の画像を撮像するセンサ部と、
撮像された前記画像を、所定方向に並んだ複数画素を有する画像データに変換する変換手段と、
前記複数画素のうちの第１の画素と第２の画素の各々の濃度値の差を積算する演算手段を備え、
前記演算手段によって演算された濃度値の積算値に基づいて記録材の種類を判別することを特徴とする判別装置。
【請求項２】
前記画像データは、第１の方向に並んだ複数画素と第２の方向に並んだ複数画素からなる二次元の画像データであって、
前記演算手段は、前記第１の方向の複数画素から得られる前記積算値に基づいて前記記録材の種類を判別することを特徴とする請求項１に記載の判別装置。
【請求項３】
前記積算値としきい値とを比較して前記記録材の種類を判別することを特徴とする請求項１に記載の判別装置。
【請求項４】
更に、前記画像データの複数画素の濃度値を用いて移動平均処理を行って光量むら成分を演算し、演算した光量むら成分を前記積算値から減算した結果に基づいて記録材の種類を判別することを特徴とする請求項１に記載の判別装置。
【請求項５】
前記第１の画素と前記第２の画素は隣り合った画素であることを特徴とする請求項１に記載の判別装置。
【請求項６】
記録材に画像を形成するための画像形成部と、
記録材に光を照射する発光部と、
複数の撮像素子を有し、記録材によって反射された光を該撮像素子で受光して記録材表面の画像を撮像するセンサ部と、
撮像された前記画像を、所定方向に並んだ複数画素を有する画像データに変換する変換手段と、
前記複数画素のうちの第１の画素と第２の画素の各々の濃度値の差を積算する演算手段を備え、
前記演算手段によって演算された濃度値の積算値に基づいて、前記画像形成部の画像形成条件を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記画像データは、第１の方向に並んだ複数画素と第２の方向に並んだ複数画素からなる二次元の画像データであって、
前記演算手段は、前記第１の方向の複数画素から得られる積算値に基づいて前記記録材の種類を判別することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記積算値としきい値とを比較して前記記録材の種類を判別する判別部を更に有し、
前記判別部によって判別された前記記録材の種類に応じて前記画像形成条件を設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
更に、前記画像データの複数画素の濃度値を用いて移動平均処理を行って光量むら成分を演算し、演算した光量むら成分を前記積算値から減算した結果に基づいて前記画像形成条件を設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１の画素と前記第２の画素は隣り合った画素であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１】
記録材に光を照射する発光部と、
複数の撮像素子を有し、記録材によって反射された光を該撮像素子で受光して記録材表面の画像を撮像するセンサ部と、
撮像された前記画像を、所定方向に並んだ複数画素を有する画像データに変換する変換手段と、
前記複数画素のうちの第１の画素と第２の画素の各々の濃度値の差を積算する演算手段を備え、
前記演算手段によって演算された濃度値の積算値に基づいて記録材の種類を判別することを特徴とする判別装置。
【請求項２】
前記画像データは、第１の方向に並んだ複数画素と第２の方向に並んだ複数画素からなる二次元の画像データであって、
前記演算手段は、前記第１の方向の複数画素から得られる前記積算値に基づいて前記記録材の種類を判別することを特徴とする請求項１に記載の判別装置。
【請求項３】
前記積算値としきい値とを比較して前記記録材の種類を判別することを特徴とする請求項１に記載の判別装置。
【請求項４】
更に、前記画像データの複数画素の濃度値を用いて移動平均処理を行って光量むら成分を演算し、演算した光量むら成分を前記積算値から減算した結果に基づいて記録材の種類を判別することを特徴とする請求項１に記載の判別装置。
【請求項５】
前記第１の画素と前記第２の画素は隣り合った画素であることを特徴とする請求項１に記載の判別装置。
【請求項６】
記録材に画像を形成するための画像形成部と、
記録材に光を照射する発光部と、
複数の撮像素子を有し、記録材によって反射された光を該撮像素子で受光して記録材表面の画像を撮像するセンサ部と、
撮像された前記画像を、所定方向に並んだ複数画素を有する画像データに変換する変換手段と、
前記複数画素のうちの第１の画素と第２の画素の各々の濃度値の差を積算する演算手段を備え、
前記演算手段によって演算された濃度値の積算値に基づいて、前記画像形成部の画像形成条件を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記画像データは、第１の方向に並んだ複数画素と第２の方向に並んだ複数画素からなる二次元の画像データであって、
前記演算手段は、前記第１の方向の複数画素から得られる積算値に基づいて前記記録材の種類を判別することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記積算値としきい値とを比較して前記記録材の種類を判別する判別部を更に有し、
前記判別部によって判別された前記記録材の種類に応じて前記画像形成条件を設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
更に、前記画像データの複数画素の濃度値を用いて移動平均処理を行って光量むら成分を演算し、演算した光量むら成分を前記積算値から減算した結果に基づいて前記画像形成条件を設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１の画素と前記第２の画素は隣り合った画素であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−８３６８９（Ｐ２００８−８３６８９Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１７４５５（Ｐ２００７−２１７４５５）
【出願日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【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４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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