記録材表面検出装置及びそれを備える画像形成装置
【課題】記録材の表面に光を照射して記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置において、その検出精度を向上させ、良好な画像品質を得る。
【解決手段】照射用ＬＥＤ４２、導光体４５Ｌ、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌ、及び駆動・演算部を有する記録材表面検出装置４０であって、導光体４５Ｌは、記録材Ｐに当接して記録材Ｐを支持する導光体上流部４５Ａ、導光体下流部４５Ｂと、凹部４５Ｓと、を有しており、撮像領域を挟んだ両側の撮像領域外において導光体上流部４５Ａ、導光体下流部４５Ｂが記録材Ｐを支持し、撮像領域が凹部４５Ｓと対向することで撮像領域が導光体４５Ｌに接触せず、導光体４５Ｌによって導かれた光が記録材Ｐの表面に対して斜めから入射することを特徴とする。
【解決手段】照射用ＬＥＤ４２、導光体４５Ｌ、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌ、及び駆動・演算部を有する記録材表面検出装置４０であって、導光体４５Ｌは、記録材Ｐに当接して記録材Ｐを支持する導光体上流部４５Ａ、導光体下流部４５Ｂと、凹部４５Ｓと、を有しており、撮像領域を挟んだ両側の撮像領域外において導光体上流部４５Ａ、導光体下流部４５Ｂが記録材Ｐを支持し、撮像領域が凹部４５Ｓと対向することで撮像領域が導光体４５Ｌに接触せず、導光体４５Ｌによって導かれた光が記録材Ｐの表面に対して斜めから入射することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像手段によって撮像された表面画像に基づいて記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及び、その検出結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置は、現像装置によって可視化された現像剤像を所定の転写条件によって記録材に転写し、現像剤像が転写された記録材を所定の定着条件で加熱、加圧することにより、記録材上に画像を形成している。
【０００３】
かかる画像形成装置では、例えば画像形成装置本体に設けられた操作パネル等に、記録材としての記録紙のサイズや種類（以下、紙種ともいう）がユーザによって設定されることになる。そして、その設定に応じて転写条件（例えば転写バイアスや転写時の記録紙の搬送速度）や定着条件（例えば、定着温度や定着時の記録紙の搬送速度）が制御されている。
【０００４】
また近年では、画像形成装置内部に記録材の表面凹凸状態（以下、表面状態と称する）を検出するセンサを設け、センサの検出結果に基づいて記録材の種類を判別し、転写条件あるいは定着条件等の画像形成条件を制御する手法が提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１、２には、記録材の表面を撮像手段としてのＣＭＯＳセンサによって撮像することで記録材の表面状態を検出する構成が開示されている。また、特許文献３には、判別手段としてのセンサに対向する位置に光源を設け、記録材を透過した透過光をセンサが検出することにより、記録材の厚さを判別する構成が開示されている。また、特許文献４には、記録材に超音波を照射し、その反射率や透過率を検出することにより、記録材の表面状態や厚さを認識する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８２５１８号公報
【特許文献２】特開２００４−３８８７９号公報
【特許文献３】特開２００１−１３９１８９号公報
【特許文献４】特開２００４−２１９８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように記録材の表面状態を検出する構成は多く提案されているが、本発明者らの検討によれば、このような構成の中でも、例えば特許文献１に記載されているような構成が、他の構成よりも表面状態の検出精度に優れていることがわかっている。すなわち、記録材の表面状態をＣＭＯＳセンサのようなイメージセンサによって撮像する手法は、記録材表面の凹凸に起因して生じる陰影を直接的に撮影しているため、超音波を使うといった他の手法よりも検出精度が優れていることがわかっている。特に、コート紙とノンコート紙とを判別する時のように、凹凸の有無あるいはその大きさや深さが視覚的にはきりと区別できる記録材の判別において優れた判別精度が得られている。
【０００８】
しかしながら、例えば記録材の判別として、一般オフィス用普通紙とラフ紙とを判別する時のように、表面状態が異なる２つのノンコート紙を判別する場合などにおいて、凹凸
の大きさや深さの差がはっきりと検出できないことがある。その結果、ラフ紙を普通紙と誤判別したり、普通紙をラフ紙と誤判別し、適正な画像形成条件での画像形成がなされずに画質の低下や画像不良が発生してしまう。
【０００９】
そこで本願発明は、記録材の表面に光を照射して記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置において、その検出精度を向上させ、良好な画像品質を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
光を照射する光源と、前記光源から照射された光を記録材の表面に導く導光部材と、記録材の表面において前記導光部材によって導かれた光が照射される光照射領域を表面画像として撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された表面画像に基づいて記録材の表面の凹凸状態に関する情報を検出する検出手段と、を有する記録材表面検出装置であって、前記導光部材は、記録材に当接して記録材を支持する複数の当接部と、前記当接部の間に設けられた凹部と、を有しており、前記撮像手段によって記録材の表面を撮像する際は、記録材の表面において前記撮像手段が撮像する撮像領域を挟んだ両側の撮像領域外において前記当接部が記録材を支持し、前記当接部に支持された状態で前記撮像領域が前記凹部と対向することで前記撮像領域が前記導光部材に接触せず、前記導光部材によって導かれた光が前記導光部材から出射し、記録材の表面に対して斜めから入射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、記録材の表面に光を照射して記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置において、その検出精度を向上させ、良好な画像品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。
【図３】第１実施形態に係る記録材表面検出装置の撮影像を示す図。
【図４】第１実施形態における記録材表面画像解析の結果を示す図。
【図５】第１実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。
【図６】第１実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。
【図７】第１実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。
【図８】第２実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。
【図９】第３実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
＜第１実施形態＞
本発明を適用可能な第１実施形態に係る記録材表面検出装置、及びそれを備えた画像形成装置について説明する。なお、以下の説明では、まず本実施形態に係る記録材表面検出装置を備えた画像形成装置について説明し、次いで記録材表面検出装置について説明する。
【００１５】
［画像形成装置の構成］
本実施形態に係る記録材表面検出装置は、例えば電子写真方式のカラー画像形成装置に適用することが可能であり、図１はその一例である中間転写ベルトを採用したタンデム方式のカラー画像形成装置の概略構成図である。まず、図１を参照して本実施形態に係る画像形成装置の構成、動作を説明する。
【００１６】
画像形成装置には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各トナー色のステーション毎に回転可能な感光ドラム（感光体）１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋが備えられている。各感光ドラム１の周囲には、一次帯電手段としての帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ、露光手段としての露光スキャナ部１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ、現像手段としての現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋが設けられている。また、各感光ドラム１は中間転写ベルト２４に接触しており、中間転写ベルト２４は張架ローラ１３によって張架され、駆動ローラ２３によって感光ドラム１と反対の方向に回転可能に支持されている。
【００１７】
中間転写ベルト２４の内側には、二次転写対向ローラ２６、一次転写ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋが設けられている。また、二次転写ローラ２５と二次転写対向ローラ２６とのニップ部よりも搬送方向下流側には、トナー像を記録材Ｐに定着させるための定着部２１が設けられている。本実施形態では、これらの部材の動作が制御部１０によって制御されている。
【００１８】
感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成されており、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するものである。この駆動モータは、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを画像形成動作に応じて時計周り方向に回転させている。
【００１９】
制御部１０が画像信号を受け取ると、記録材Ｐは、給送カセット１５から給送ローラ１７、１８によって画像形成部へ向けて送り出され、後述の画像形成動作と記録材Ｐの搬送との同期をとるためのレジストローラ対１９ａ、１９ｂに一旦挟持され、待機する。一方、制御部１０は、受け取った画像信号に応じて、露光スキャナ部１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋによって帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋの作用により一定電位に帯電した感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの表面に静電潜像を形成する。
【００２０】
感光ドラム１の表面に静電潜像が形成されると、現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋからステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のトナーが供給され、静電潜像を各色のトナー像として現像する。各現像器８には、スリーブ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋが設けられており、スリーブ５には、静電潜像を可視化するための現像バイアスが印加されている。なお、各ステーション毎に感光体１、帯電ローラ２、現像器８は、画像形成装置本体に着脱可能なトナーカートリッジ３１として一体化されている。
【００２１】
中間転写ベルト２４は、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋに接触しており、カラー画像形成時に反時計方向に感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの回転と同期して回転する。感光ドラム１上に現像された単色トナー像は、一次転写ローラ４に印加された一次転写バイアスの作用により順次転写され、中間転写ベルト２４上で多色トナー像となる。その後、中間転写ベルト２４上に形成された多色トナー像は、二次転写ローラ２５と二次転写対向ローラ２６とで形成される二次転写ニップ部に搬送される。
【００２２】
多色トナー像が二次転写ニップ部へ搬送されると、レジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持された状態で待機していた記録材Ｐが、レジストローラ対１９ａ，１９ｂにより中間
転写ベルト２４上の多色トナー像と同期を取りながら二次転写ニップ部に搬送される。そして二次転写ニップ部において中間転写ベルト２４上の多色トナー像が二次転写ローラ２５に印加された二次転写バイアスの作用により記録材Ｐ上に一括転写される。なお、転写されずに中間転写ベルト２４上に残留したトナーは、クリーニング手段２８によって回収され、回収された転写残トナーは、廃トナーとしてクリーナ容器２９に蓄えられる。
【００２３】
多色トナー像が一括転写された記録材Ｐは、定着部２１に搬送される。定着部２１は、記録材Ｐを搬送させながら、転写された多色トナー像を溶融定着させるものであり、図１に示すように記録材Ｐを加熱する定着ローラ２１ａと記録材Ｐを定着ローラ２１ａに圧接させるための加圧ローラ２１ｂとを備えている。定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂは中空状に形成されており、内部にそれぞれヒータ２１ａｈ、２１ｂｈとが内蔵されている。多色トナー像が転写された記録材Ｐが定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂにより搬送され、熱および圧力を加えられることで、トナー像が記録材Ｐの表面に定着する。トナー像定着後の記録材Ｐは、排出ローラ２０によって排出トレイ１６上に排出され、一連の画像形成動作を終了する。
【００２４】
［記録材表面検出装置の構成］
本実施形態に係る記録材表面検出装置４０は、レジストローラ対１９ａ、１９ｂの手前（搬送方向上流側）の記録材表面検出部に設置され、給送カセット１５から撮像可能な位置に搬送された記録材Ｐの表面状態を反映した情報を検出している。なお、ここでいう記録材Ｐの表面状態とは、記録材Ｐの凹凸状態、表面粗さ、または表面平滑性のことを指す。本実施形態において記録材表面検出装置４０による表面状態の検出、及び記録材Ｐの判別は、記録材Ｐが給送カセット１５から給送され、レジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持されて停止している間に行われている。また、記録材表面検出装置４０に接続されている制御部１０は、記録材表面検出装置４０から送られてくる検出結果をもとに、記録材Ｐの種類を判別し、最適な転写バイアス・定着温度を設定して画像形成装置を制御動作させている。
【００２５】
図２を参照して、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の概略構成について説明する。図２は、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の概略構成を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【００２６】
記録材表面検出装置４０は光源としての照射用ＬＥＤ４２、記録材Ｐへ光束を案内する導光体４５Ｌ（導光部材）、撮像手段であるＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌ、及び結像手段である結像レンズアレイ４４Ｌを備えている。本実施形態では、照射用ＬＥＤ４２とＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌとが同一平面上に設置されている。また、照射用ＬＥＤ４２から射出された光束は、記録材Ｐの表面の光照射領域に対して下方から１０°の角度で斜めに入射している。
【００２７】
ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌ、及び結像レンズアレイ４４Ｌは、照射用ＬＥＤ４２から導光体４５Ｌを通って記録材Ｐの所定の光照射領域に照射されてそこから反射する光を受光可能なように、その長手方向が記録材搬送方向と直交するように設置されている。記録材Ｐの表面状態を反映した陰影情報を含む反射光は、結像レンズアレイ４４Ｌで集光され、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌに結像し、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌは結像した各エリア毎に、反射光量に応じて変化する映像電圧信号を出力している。
【００２８】
図示しない駆動・演算部は、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌから出力される映像電圧出力信号を受け取ると、これをＡ−Ｄ変換し、変換後のデジタル信号を制御部１０へ出力している。このような一連の撮像動作は、記録材Ｐを搬送方向に所定の搬送速度で移動させながら行われ、制御部１０が受け取ったデジタル信号を逐次つなぎ合わせることにより、記
録材Ｐ表面のエリア情報が作成される。つまり記録材Ｐの表面状態が検出されることになる。なお、ここで説明した駆動・演算部、及び制御部１０が、本実施形態の「検出手段」に相当する。
【００２９】
本実施形態に用いたＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌは、有効画素長（長手方向）が２０ｍｍで解像度は６００ｄｐｉである。制御部１０は、記録材Ｐがレジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持されて二次転写ニップ部に搬送されるまで待機している間に、記録材Ｐを搬送方向に５ｍｍ移動させながら前述した一連の撮像動作を行う。これによって記録材表面における縦５ｍｍ×横２０ｍｍのエリア情報を、記録材Ｐの「表面画像」として６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉの解像度で検出することができる。
【００３０】
図３に、記録材Ｐからの反射光をＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌで逐次受光撮影した表面画像を示す。ここで撮影対象として用いた記録材は、その表面状態が全て異なっている。記録材Ｐの種類を判別するには、検出された表面画像から明度情報（デジタル信号）を得た後、明度が最も高い（電圧が高い）５つのエリアからの信号の平均値Ｉｍａｘと、明度の最も低い（電圧が低い）５つのエリアからの信号の平均値Ｉｍｉｎを算出する。そしてそれらの差分であるΔＩをそれぞれの画像に対して求め、求められたΔＩに基づいて、記録材の種類を判別する。
【００３１】
制御部１０は、撮影された表面画像をこの方法で解析演算することで、記録材Ｐの表面状態を検出し、検出結果から記録材Ｐの種類を判別し、最適な二次転写バイアスおよび定着温度によって画像形成装置を制御動作させている。
【００３２】
図４に、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０を用いて記録材Ｐの表面画像を画像解析した結果を示す。ここでは、異なる表面状態を有する記録材Ｐをそれぞれ５回ずつ計測し、表面状態に比例した電圧出力結果を表示している。図示しているように、各記録材によって出力値は異なっているので、例えば図中１点鎖線や２点鎖線で区分けされた範囲に基づいて、それぞれの記録材の種類を判別することができる。
【００３３】
図５を参照して、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の構造に関して詳述する。記録材Ｐが搬送方向上流部（図中右側）から矢印方向に搬送されると、まず導光体上流部４５Ａ（当接部）を記録材Ｐの先端部が通過した後、その先端部が導光体下流部４５Ｂ（当接部）に行き渡る。
【００３４】
照射用ＬＥＤ４２からの光は、導光体４５Ｌにおいて曲率を有するレンズ形状入射部４５Ｒ１（レンズ部）を透過することにより平行化され、導光体４５Ｌ内部を通過、反射した後、出射部４５Ｅから記録材Ｐに対して平行光として照射される。なお、図７に本実施形態に係る記録材表面検出装置４０を記録材Ｐの搬送方向上流側から見た場合の概略構成図を示す。図示するように、本実施形態では、導光体４５Ｌにおいて照射用ＬＥＤ４２からの光束が入射する面をレンズ形状（４５Ｒ１）とすることにより、光束を積極的に平行化することができ、十分な光量によって記録材Ｐを照射することが可能になる。
【００３５】
記録材Ｐからの反射光は、レンズアレイ４４Ｌを通ってＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌに導かれ、これにより記録材Ｐの表面状態に基づいた出力値を得る。
【００３６】
本実施形態では、導光体４５Ｌの上部（記録材Ｐの搬送経路に面する部分）に凹部４５Ｓを設けることにより、導光体４５Ｌを通過する平行光束を直接記録材Ｐに照射する事ができる。この凹部４５Ｓは、導光体下流部４５Ｂが記録材Ｐの搬送方向上流側に向かって記録材Ｐから離れるように傾斜した傾斜面を有していることで形成されている。よって、効率よく高精度に記録材Ｐの所定の照射領域に光を照射することができるので、表面画像
のコントラストが十分に撮影でき、記録材Ｐの表面状態の検出精度を高精度に保つことができる。
【００３７】
また、本実施形態では、記録材Ｐ表面状態を検出している状態において、導光体上流部４５Ａ、及び導光体下流部４５Ｂによって記録材Ｐの撮像領域を挟んだ両側を支持しているので、姿勢を安定させた状態で記録材Ｐの表面状態を検出することができる。図示するように導光体上流部４５Ａ、及び導光体下流部４５Ｂは、撮像領域外において記録材Ｐの表面に当接しているので、表面状態の検出精度に影響を及ぼすことはない。また、導光体上流部４５Ａ、及び導光体下流部４５Ｂに支持された状態において、記録材Ｐの表面とＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌとの間の距離は、所定の焦点距離になるように保たれている。なお、所定の焦点距離とは、例えば結像レンズアレイ４４Ｌの結像性能、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌの受光性能等によって決められる最適な焦点距離のことを指す。これにより、記録材Ｐからの反射光はＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌの受光部（不図示）に好適に集光されることになり、表面状態の検出精度をより向上させることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、導光体４５Ｌには、結像レンズアレイ４４Ｌ、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌをカバーするカバー部４５Ｃが設けられているので、これらの光学部品に対して紙粉やトナー等の塵埃が侵入することを防止することができる。よって、汚れによるＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌの出力低下を防止できる。
【００３９】
また、多数の記録材Ｐが給送トレイ１５から給送されてくるので、その際に紙粉や機内で飛散したトナー等が導光体４５Ｌの表面に付着する場合がある。これに対して本実施形態では、導光体４５Ｌの上下流部の両側において記録材Ｐを支持しているので、記録材Ｐの後端部が導光体４５Ｌの凹部４５Ｓを通過する時に、後端部が凹部４５Ｓに若干落ち込む場合がある。図６（ａ）〜（ｃ）に、記録材Ｐの後端部が凹部４５Ｓに落ち込む様子を示す。（ａ）は導光体４５Ｌへの進入前の様子、（ｂ）は導光体上下流部による記録材支持中の様子、（ｃ）は記録材Ｐの後端部が凹部４５Ｓと擦過中の様子、を示している。かかる構成によれば、凹部４５Ｓの表面に付着する紙粉等を、記録材Ｐの後端部が摺擦することによって除去することが可能であり、導光体４５Ｌの表面を清掃することができる。つまり、本実施形態によれば、塵埃等の付着に起因する光量の低下を防ぐことができる。
【００４０】
また、記録材Ｐが通過する間は、凹部４５Ｓと記録材Ｐとの間に負圧が発生する。この作用により、凹部４５Ｓ周辺に堆積した塵埃等を排除することも可能であるので、例えば記録材Ｐの後端部が落ち込んで凹部４５Ｓと十分に摺擦しない場合であっても、導光体４５Ｌの表面を好適に清掃することができる。
【００４１】
以上より本実施形態によれば、記録材の表面に光を照射して記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置において、その検出精度を向上させ、良好な画像品質を得ることができる。
【００４２】
＜第２実施形態＞
本発明を適用可能な第２実施形態に係る記録材表面検出装置、及びそれを備えた画像形成装置について説明する。なお、以下の説明では、上記第１実施形態と同一の構成については、その説明を省略し、第１実施形態と異なる構成のみ説明を行う。
【００４３】
本実施形態に係る記録材表面検出装置４０は、第１実施形態と同様に、図１の画像形成装置のレジストローラ対１９ａ，１９ｂ手前の記録材表面検出部に設置されている。そして表面状態の検出、及び記録材Ｐの判別は、記録材Ｐが給送カセット１５から給送され、レジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持されながら二次転写ニップ部に搬送されるまで待機している間に行われている。制御部１０は、記録材表面検出装置４０から送られてくる
検出結果をもとに記録材Ｐの種類を判別し、最適な転写バイアス・定着温度を設定して画像形成装置を制御動作させている。
【００４４】
図８に本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の概略構成を示す。図８（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図である。図示するように導光体４５Ｌの形状は、第１実施形態と同一であるが、導光体４５Ｌの各面にマスキングが施されている点が本実施形態の特徴である。なお、図８における斜線部は、マスキングが施されている部分を示している。
【００４５】
導光体４５Ｌの上面側のマスキングは、導光体４５Ｌと記録材Ｐとの間で生じる多重反射の影響を防止する為に施されたものである。また、側面および下面のマスキングは、照射用ＬＥＤ４２からの光が導光体４５Ｌ内部で拡がることによる多重反射を防止する為に施されたものである。なお、当然ながら、光が透過する部分（例えば出射部４５Ｅ、レンズ部等）にはマスキングは施されていない。
【００４６】
このように、本実施形態では導光体４５Ｌの各表面をマスキングする事により、光の多重反射、拡散等を防止でき、記録材Ｐの検出出力のダイナミックレンジを拡大する事が可能になる。よって、本実施形態によれば、記録材の表面に光を照射して記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置において、その検出精度を向上させ、良好な画像品質を得ることができる。
【００４７】
＜第３実施形態＞
本発明を適用可能な第３実施形態に係る記録材表面検出装置、及びそれを備えた画像形成装置について説明する。なお、以下の説明では、上記第１、第２実施形態と同一の構成については、その説明を省略し、第１、第２実施形態と異なる構成のみ説明を行う。
【００４８】
本実施形態に係る記録材表面検出装置４０は、第１実施形態と同様に、図１の画像形成装置のレジストローラ対１９ａ、１９ｂ手前の記録材表面検出部に設置されている。そして表面状態の検出、及び記録材Ｐの判別は、記録材Ｐが給送カセット１５から給送され、レジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持されながら二次転写ニップ部に搬送されるまで待機している間に行われている。制御部１０は、記録材表面検出装置４０から送られてくる検出結果をもとに記録材Ｐの種類を判別し、最適な転写バイアス・定着温度を設定して画像形成装置を制御動作させている。
【００４９】
図９に本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の概略構成を示す。図９は、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の側面図を示すものである。第１、第２実施形態では、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌと同一平面上に照射用ＬＥＤ４２を設けたが、本実施形態では、所謂、砲弾型ＬＥＤ４２Ｐを光源として採用している点が特徴である。
【００５０】
かかる構成によると、砲弾型ＬＥＤ４２Ｐにおいて射出光を平行化することができるので、例えば上記で説明したような「曲率を有するレンズ形状入射部４５Ｒ１」を導光体４５Ｐに設ける必要がない。よって、導光体４５Ｐを小型化することができる。また、導光体４５Ｐを小型化した場合であっても、上記で説明した、記録材Ｐの安定支持、レンズアレイやセンサ部への塵埃進入の防止、及び記録材Ｐへの光の直接照射の機能は確保されている。
【００５１】
よって、本実施形態によれば、記録材の表面に光を照射して記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置において、その検出精度を向上させ、良好な画像品質を得ることができる。
【００５２】
＜その他の実施形態＞
上記第１〜第３実施形態では、いずれの実施形態においても照射用の光源にＬＥＤを用いているが、例えばキセノン管やハロゲンランプ等を用いてもよい。また、撮像手段としてＣＭＯＳタイプのセンサの代わりにＣＣＤタイプのセンサを用いても良い。
【００５３】
また、記録材表面検出装置４０での検出結果をもとに制御部１０で判別された結果は、転写バイアス・定着温度の制御にフィードバックされると説明しているが、制御部１０の制御対象はこれに限られるものではない。例えば、潜像形成や現像の各プロセスにおける各種制御パラメータや、一連の画像形成速度（プロセス速度）等の画像形成条件にフィードバックさせることも可能である。
【００５４】
また、上記では撮像領域内を通過する記録材Ｐを、２つの当接部（導光体上流部４５Ａ、導光体下流部４５Ｂ）で支持しているが、このような当接部は複数あればよい。例えば３つの当接部によって記録材Ｐを支持する構成であってもよい。
【００５５】
また、照射用ＬＥＤ４２の光が記録材Ｐに入射する際の入射角はいずれも１０°としているが、この角度についても記録材表面の凹凸を反映した陰影像を得ることができる角度であれば、どのような角度でもよい。ただし、本発明者らの鋭意検討の結果、入射角度が２０°を超えると、記録材Ｐの表面状態の違いによるコントラストが検出されにくくなることが判明している。よって、照射用ＬＥＤ４２の光の記録材Ｐに対する入射角度は、記録材Ｐの搬送方向に対して０°より大きく、２０°以下であることが望ましい。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 制御部
４２ 照射用ＬＥＤ（光源）
４３Ｌ ＣＭＯＳラインセンサ（撮像手段）
４４Ｌ 結像レンズアレイ（結像手段）
４５Ａ 導光体上流部（当接部）
４５Ｂ 導光体下流部（当接部）
４５Ｌ 導光体（導光部材）
４５Ｓ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像手段によって撮像された表面画像に基づいて記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及び、その検出結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置は、現像装置によって可視化された現像剤像を所定の転写条件によって記録材に転写し、現像剤像が転写された記録材を所定の定着条件で加熱、加圧することにより、記録材上に画像を形成している。
【０００３】
かかる画像形成装置では、例えば画像形成装置本体に設けられた操作パネル等に、記録材としての記録紙のサイズや種類（以下、紙種ともいう）がユーザによって設定されることになる。そして、その設定に応じて転写条件（例えば転写バイアスや転写時の記録紙の搬送速度）や定着条件（例えば、定着温度や定着時の記録紙の搬送速度）が制御されている。
【０００４】
また近年では、画像形成装置内部に記録材の表面凹凸状態（以下、表面状態と称する）を検出するセンサを設け、センサの検出結果に基づいて記録材の種類を判別し、転写条件あるいは定着条件等の画像形成条件を制御する手法が提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１、２には、記録材の表面を撮像手段としてのＣＭＯＳセンサによって撮像することで記録材の表面状態を検出する構成が開示されている。また、特許文献３には、判別手段としてのセンサに対向する位置に光源を設け、記録材を透過した透過光をセンサが検出することにより、記録材の厚さを判別する構成が開示されている。また、特許文献４には、記録材に超音波を照射し、その反射率や透過率を検出することにより、記録材の表面状態や厚さを認識する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８２５１８号公報
【特許文献２】特開２００４−３８８７９号公報
【特許文献３】特開２００１−１３９１８９号公報
【特許文献４】特開２００４−２１９８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように記録材の表面状態を検出する構成は多く提案されているが、本発明者らの検討によれば、このような構成の中でも、例えば特許文献１に記載されているような構成が、他の構成よりも表面状態の検出精度に優れていることがわかっている。すなわち、記録材の表面状態をＣＭＯＳセンサのようなイメージセンサによって撮像する手法は、記録材表面の凹凸に起因して生じる陰影を直接的に撮影しているため、超音波を使うといった他の手法よりも検出精度が優れていることがわかっている。特に、コート紙とノンコート紙とを判別する時のように、凹凸の有無あるいはその大きさや深さが視覚的にはきりと区別できる記録材の判別において優れた判別精度が得られている。
【０００８】
しかしながら、例えば記録材の判別として、一般オフィス用普通紙とラフ紙とを判別する時のように、表面状態が異なる２つのノンコート紙を判別する場合などにおいて、凹凸
の大きさや深さの差がはっきりと検出できないことがある。その結果、ラフ紙を普通紙と誤判別したり、普通紙をラフ紙と誤判別し、適正な画像形成条件での画像形成がなされずに画質の低下や画像不良が発生してしまう。
【０００９】
そこで本願発明は、記録材の表面に光を照射して記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置において、その検出精度を向上させ、良好な画像品質を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
光を照射する光源と、前記光源から照射された光を記録材の表面に導く導光部材と、記録材の表面において前記導光部材によって導かれた光が照射される光照射領域を表面画像として撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された表面画像に基づいて記録材の表面の凹凸状態に関する情報を検出する検出手段と、を有する記録材表面検出装置であって、前記導光部材は、記録材に当接して記録材を支持する複数の当接部と、前記当接部の間に設けられた凹部と、を有しており、前記撮像手段によって記録材の表面を撮像する際は、記録材の表面において前記撮像手段が撮像する撮像領域を挟んだ両側の撮像領域外において前記当接部が記録材を支持し、前記当接部に支持された状態で前記撮像領域が前記凹部と対向することで前記撮像領域が前記導光部材に接触せず、前記導光部材によって導かれた光が前記導光部材から出射し、記録材の表面に対して斜めから入射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、記録材の表面に光を照射して記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置において、その検出精度を向上させ、良好な画像品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。
【図３】第１実施形態に係る記録材表面検出装置の撮影像を示す図。
【図４】第１実施形態における記録材表面画像解析の結果を示す図。
【図５】第１実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。
【図６】第１実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。
【図７】第１実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。
【図８】第２実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。
【図９】第３実施形態に係る記録材表面検出装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
＜第１実施形態＞
本発明を適用可能な第１実施形態に係る記録材表面検出装置、及びそれを備えた画像形成装置について説明する。なお、以下の説明では、まず本実施形態に係る記録材表面検出装置を備えた画像形成装置について説明し、次いで記録材表面検出装置について説明する。
【００１５】
［画像形成装置の構成］
本実施形態に係る記録材表面検出装置は、例えば電子写真方式のカラー画像形成装置に適用することが可能であり、図１はその一例である中間転写ベルトを採用したタンデム方式のカラー画像形成装置の概略構成図である。まず、図１を参照して本実施形態に係る画像形成装置の構成、動作を説明する。
【００１６】
画像形成装置には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各トナー色のステーション毎に回転可能な感光ドラム（感光体）１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋが備えられている。各感光ドラム１の周囲には、一次帯電手段としての帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ、露光手段としての露光スキャナ部１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ、現像手段としての現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋが設けられている。また、各感光ドラム１は中間転写ベルト２４に接触しており、中間転写ベルト２４は張架ローラ１３によって張架され、駆動ローラ２３によって感光ドラム１と反対の方向に回転可能に支持されている。
【００１７】
中間転写ベルト２４の内側には、二次転写対向ローラ２６、一次転写ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋが設けられている。また、二次転写ローラ２５と二次転写対向ローラ２６とのニップ部よりも搬送方向下流側には、トナー像を記録材Ｐに定着させるための定着部２１が設けられている。本実施形態では、これらの部材の動作が制御部１０によって制御されている。
【００１８】
感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成されており、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するものである。この駆動モータは、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを画像形成動作に応じて時計周り方向に回転させている。
【００１９】
制御部１０が画像信号を受け取ると、記録材Ｐは、給送カセット１５から給送ローラ１７、１８によって画像形成部へ向けて送り出され、後述の画像形成動作と記録材Ｐの搬送との同期をとるためのレジストローラ対１９ａ、１９ｂに一旦挟持され、待機する。一方、制御部１０は、受け取った画像信号に応じて、露光スキャナ部１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋによって帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋの作用により一定電位に帯電した感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの表面に静電潜像を形成する。
【００２０】
感光ドラム１の表面に静電潜像が形成されると、現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋからステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のトナーが供給され、静電潜像を各色のトナー像として現像する。各現像器８には、スリーブ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋが設けられており、スリーブ５には、静電潜像を可視化するための現像バイアスが印加されている。なお、各ステーション毎に感光体１、帯電ローラ２、現像器８は、画像形成装置本体に着脱可能なトナーカートリッジ３１として一体化されている。
【００２１】
中間転写ベルト２４は、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋに接触しており、カラー画像形成時に反時計方向に感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの回転と同期して回転する。感光ドラム１上に現像された単色トナー像は、一次転写ローラ４に印加された一次転写バイアスの作用により順次転写され、中間転写ベルト２４上で多色トナー像となる。その後、中間転写ベルト２４上に形成された多色トナー像は、二次転写ローラ２５と二次転写対向ローラ２６とで形成される二次転写ニップ部に搬送される。
【００２２】
多色トナー像が二次転写ニップ部へ搬送されると、レジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持された状態で待機していた記録材Ｐが、レジストローラ対１９ａ，１９ｂにより中間
転写ベルト２４上の多色トナー像と同期を取りながら二次転写ニップ部に搬送される。そして二次転写ニップ部において中間転写ベルト２４上の多色トナー像が二次転写ローラ２５に印加された二次転写バイアスの作用により記録材Ｐ上に一括転写される。なお、転写されずに中間転写ベルト２４上に残留したトナーは、クリーニング手段２８によって回収され、回収された転写残トナーは、廃トナーとしてクリーナ容器２９に蓄えられる。
【００２３】
多色トナー像が一括転写された記録材Ｐは、定着部２１に搬送される。定着部２１は、記録材Ｐを搬送させながら、転写された多色トナー像を溶融定着させるものであり、図１に示すように記録材Ｐを加熱する定着ローラ２１ａと記録材Ｐを定着ローラ２１ａに圧接させるための加圧ローラ２１ｂとを備えている。定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂは中空状に形成されており、内部にそれぞれヒータ２１ａｈ、２１ｂｈとが内蔵されている。多色トナー像が転写された記録材Ｐが定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂにより搬送され、熱および圧力を加えられることで、トナー像が記録材Ｐの表面に定着する。トナー像定着後の記録材Ｐは、排出ローラ２０によって排出トレイ１６上に排出され、一連の画像形成動作を終了する。
【００２４】
［記録材表面検出装置の構成］
本実施形態に係る記録材表面検出装置４０は、レジストローラ対１９ａ、１９ｂの手前（搬送方向上流側）の記録材表面検出部に設置され、給送カセット１５から撮像可能な位置に搬送された記録材Ｐの表面状態を反映した情報を検出している。なお、ここでいう記録材Ｐの表面状態とは、記録材Ｐの凹凸状態、表面粗さ、または表面平滑性のことを指す。本実施形態において記録材表面検出装置４０による表面状態の検出、及び記録材Ｐの判別は、記録材Ｐが給送カセット１５から給送され、レジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持されて停止している間に行われている。また、記録材表面検出装置４０に接続されている制御部１０は、記録材表面検出装置４０から送られてくる検出結果をもとに、記録材Ｐの種類を判別し、最適な転写バイアス・定着温度を設定して画像形成装置を制御動作させている。
【００２５】
図２を参照して、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の概略構成について説明する。図２は、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の概略構成を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【００２６】
記録材表面検出装置４０は光源としての照射用ＬＥＤ４２、記録材Ｐへ光束を案内する導光体４５Ｌ（導光部材）、撮像手段であるＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌ、及び結像手段である結像レンズアレイ４４Ｌを備えている。本実施形態では、照射用ＬＥＤ４２とＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌとが同一平面上に設置されている。また、照射用ＬＥＤ４２から射出された光束は、記録材Ｐの表面の光照射領域に対して下方から１０°の角度で斜めに入射している。
【００２７】
ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌ、及び結像レンズアレイ４４Ｌは、照射用ＬＥＤ４２から導光体４５Ｌを通って記録材Ｐの所定の光照射領域に照射されてそこから反射する光を受光可能なように、その長手方向が記録材搬送方向と直交するように設置されている。記録材Ｐの表面状態を反映した陰影情報を含む反射光は、結像レンズアレイ４４Ｌで集光され、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌに結像し、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌは結像した各エリア毎に、反射光量に応じて変化する映像電圧信号を出力している。
【００２８】
図示しない駆動・演算部は、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌから出力される映像電圧出力信号を受け取ると、これをＡ−Ｄ変換し、変換後のデジタル信号を制御部１０へ出力している。このような一連の撮像動作は、記録材Ｐを搬送方向に所定の搬送速度で移動させながら行われ、制御部１０が受け取ったデジタル信号を逐次つなぎ合わせることにより、記
録材Ｐ表面のエリア情報が作成される。つまり記録材Ｐの表面状態が検出されることになる。なお、ここで説明した駆動・演算部、及び制御部１０が、本実施形態の「検出手段」に相当する。
【００２９】
本実施形態に用いたＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌは、有効画素長（長手方向）が２０ｍｍで解像度は６００ｄｐｉである。制御部１０は、記録材Ｐがレジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持されて二次転写ニップ部に搬送されるまで待機している間に、記録材Ｐを搬送方向に５ｍｍ移動させながら前述した一連の撮像動作を行う。これによって記録材表面における縦５ｍｍ×横２０ｍｍのエリア情報を、記録材Ｐの「表面画像」として６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉの解像度で検出することができる。
【００３０】
図３に、記録材Ｐからの反射光をＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌで逐次受光撮影した表面画像を示す。ここで撮影対象として用いた記録材は、その表面状態が全て異なっている。記録材Ｐの種類を判別するには、検出された表面画像から明度情報（デジタル信号）を得た後、明度が最も高い（電圧が高い）５つのエリアからの信号の平均値Ｉｍａｘと、明度の最も低い（電圧が低い）５つのエリアからの信号の平均値Ｉｍｉｎを算出する。そしてそれらの差分であるΔＩをそれぞれの画像に対して求め、求められたΔＩに基づいて、記録材の種類を判別する。
【００３１】
制御部１０は、撮影された表面画像をこの方法で解析演算することで、記録材Ｐの表面状態を検出し、検出結果から記録材Ｐの種類を判別し、最適な二次転写バイアスおよび定着温度によって画像形成装置を制御動作させている。
【００３２】
図４に、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０を用いて記録材Ｐの表面画像を画像解析した結果を示す。ここでは、異なる表面状態を有する記録材Ｐをそれぞれ５回ずつ計測し、表面状態に比例した電圧出力結果を表示している。図示しているように、各記録材によって出力値は異なっているので、例えば図中１点鎖線や２点鎖線で区分けされた範囲に基づいて、それぞれの記録材の種類を判別することができる。
【００３３】
図５を参照して、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の構造に関して詳述する。記録材Ｐが搬送方向上流部（図中右側）から矢印方向に搬送されると、まず導光体上流部４５Ａ（当接部）を記録材Ｐの先端部が通過した後、その先端部が導光体下流部４５Ｂ（当接部）に行き渡る。
【００３４】
照射用ＬＥＤ４２からの光は、導光体４５Ｌにおいて曲率を有するレンズ形状入射部４５Ｒ１（レンズ部）を透過することにより平行化され、導光体４５Ｌ内部を通過、反射した後、出射部４５Ｅから記録材Ｐに対して平行光として照射される。なお、図７に本実施形態に係る記録材表面検出装置４０を記録材Ｐの搬送方向上流側から見た場合の概略構成図を示す。図示するように、本実施形態では、導光体４５Ｌにおいて照射用ＬＥＤ４２からの光束が入射する面をレンズ形状（４５Ｒ１）とすることにより、光束を積極的に平行化することができ、十分な光量によって記録材Ｐを照射することが可能になる。
【００３５】
記録材Ｐからの反射光は、レンズアレイ４４Ｌを通ってＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌに導かれ、これにより記録材Ｐの表面状態に基づいた出力値を得る。
【００３６】
本実施形態では、導光体４５Ｌの上部（記録材Ｐの搬送経路に面する部分）に凹部４５Ｓを設けることにより、導光体４５Ｌを通過する平行光束を直接記録材Ｐに照射する事ができる。この凹部４５Ｓは、導光体下流部４５Ｂが記録材Ｐの搬送方向上流側に向かって記録材Ｐから離れるように傾斜した傾斜面を有していることで形成されている。よって、効率よく高精度に記録材Ｐの所定の照射領域に光を照射することができるので、表面画像
のコントラストが十分に撮影でき、記録材Ｐの表面状態の検出精度を高精度に保つことができる。
【００３７】
また、本実施形態では、記録材Ｐ表面状態を検出している状態において、導光体上流部４５Ａ、及び導光体下流部４５Ｂによって記録材Ｐの撮像領域を挟んだ両側を支持しているので、姿勢を安定させた状態で記録材Ｐの表面状態を検出することができる。図示するように導光体上流部４５Ａ、及び導光体下流部４５Ｂは、撮像領域外において記録材Ｐの表面に当接しているので、表面状態の検出精度に影響を及ぼすことはない。また、導光体上流部４５Ａ、及び導光体下流部４５Ｂに支持された状態において、記録材Ｐの表面とＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌとの間の距離は、所定の焦点距離になるように保たれている。なお、所定の焦点距離とは、例えば結像レンズアレイ４４Ｌの結像性能、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌの受光性能等によって決められる最適な焦点距離のことを指す。これにより、記録材Ｐからの反射光はＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌの受光部（不図示）に好適に集光されることになり、表面状態の検出精度をより向上させることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、導光体４５Ｌには、結像レンズアレイ４４Ｌ、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌをカバーするカバー部４５Ｃが設けられているので、これらの光学部品に対して紙粉やトナー等の塵埃が侵入することを防止することができる。よって、汚れによるＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌの出力低下を防止できる。
【００３９】
また、多数の記録材Ｐが給送トレイ１５から給送されてくるので、その際に紙粉や機内で飛散したトナー等が導光体４５Ｌの表面に付着する場合がある。これに対して本実施形態では、導光体４５Ｌの上下流部の両側において記録材Ｐを支持しているので、記録材Ｐの後端部が導光体４５Ｌの凹部４５Ｓを通過する時に、後端部が凹部４５Ｓに若干落ち込む場合がある。図６（ａ）〜（ｃ）に、記録材Ｐの後端部が凹部４５Ｓに落ち込む様子を示す。（ａ）は導光体４５Ｌへの進入前の様子、（ｂ）は導光体上下流部による記録材支持中の様子、（ｃ）は記録材Ｐの後端部が凹部４５Ｓと擦過中の様子、を示している。かかる構成によれば、凹部４５Ｓの表面に付着する紙粉等を、記録材Ｐの後端部が摺擦することによって除去することが可能であり、導光体４５Ｌの表面を清掃することができる。つまり、本実施形態によれば、塵埃等の付着に起因する光量の低下を防ぐことができる。
【００４０】
また、記録材Ｐが通過する間は、凹部４５Ｓと記録材Ｐとの間に負圧が発生する。この作用により、凹部４５Ｓ周辺に堆積した塵埃等を排除することも可能であるので、例えば記録材Ｐの後端部が落ち込んで凹部４５Ｓと十分に摺擦しない場合であっても、導光体４５Ｌの表面を好適に清掃することができる。
【００４１】
以上より本実施形態によれば、記録材の表面に光を照射して記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置において、その検出精度を向上させ、良好な画像品質を得ることができる。
【００４２】
＜第２実施形態＞
本発明を適用可能な第２実施形態に係る記録材表面検出装置、及びそれを備えた画像形成装置について説明する。なお、以下の説明では、上記第１実施形態と同一の構成については、その説明を省略し、第１実施形態と異なる構成のみ説明を行う。
【００４３】
本実施形態に係る記録材表面検出装置４０は、第１実施形態と同様に、図１の画像形成装置のレジストローラ対１９ａ，１９ｂ手前の記録材表面検出部に設置されている。そして表面状態の検出、及び記録材Ｐの判別は、記録材Ｐが給送カセット１５から給送され、レジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持されながら二次転写ニップ部に搬送されるまで待機している間に行われている。制御部１０は、記録材表面検出装置４０から送られてくる
検出結果をもとに記録材Ｐの種類を判別し、最適な転写バイアス・定着温度を設定して画像形成装置を制御動作させている。
【００４４】
図８に本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の概略構成を示す。図８（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図である。図示するように導光体４５Ｌの形状は、第１実施形態と同一であるが、導光体４５Ｌの各面にマスキングが施されている点が本実施形態の特徴である。なお、図８における斜線部は、マスキングが施されている部分を示している。
【００４５】
導光体４５Ｌの上面側のマスキングは、導光体４５Ｌと記録材Ｐとの間で生じる多重反射の影響を防止する為に施されたものである。また、側面および下面のマスキングは、照射用ＬＥＤ４２からの光が導光体４５Ｌ内部で拡がることによる多重反射を防止する為に施されたものである。なお、当然ながら、光が透過する部分（例えば出射部４５Ｅ、レンズ部等）にはマスキングは施されていない。
【００４６】
このように、本実施形態では導光体４５Ｌの各表面をマスキングする事により、光の多重反射、拡散等を防止でき、記録材Ｐの検出出力のダイナミックレンジを拡大する事が可能になる。よって、本実施形態によれば、記録材の表面に光を照射して記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置において、その検出精度を向上させ、良好な画像品質を得ることができる。
【００４７】
＜第３実施形態＞
本発明を適用可能な第３実施形態に係る記録材表面検出装置、及びそれを備えた画像形成装置について説明する。なお、以下の説明では、上記第１、第２実施形態と同一の構成については、その説明を省略し、第１、第２実施形態と異なる構成のみ説明を行う。
【００４８】
本実施形態に係る記録材表面検出装置４０は、第１実施形態と同様に、図１の画像形成装置のレジストローラ対１９ａ、１９ｂ手前の記録材表面検出部に設置されている。そして表面状態の検出、及び記録材Ｐの判別は、記録材Ｐが給送カセット１５から給送され、レジストローラ対１９ａ、１９ｂに挟持されながら二次転写ニップ部に搬送されるまで待機している間に行われている。制御部１０は、記録材表面検出装置４０から送られてくる検出結果をもとに記録材Ｐの種類を判別し、最適な転写バイアス・定着温度を設定して画像形成装置を制御動作させている。
【００４９】
図９に本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の概略構成を示す。図９は、本実施形態に係る記録材表面検出装置４０の側面図を示すものである。第１、第２実施形態では、ＣＭＯＳラインセンサ４３Ｌと同一平面上に照射用ＬＥＤ４２を設けたが、本実施形態では、所謂、砲弾型ＬＥＤ４２Ｐを光源として採用している点が特徴である。
【００５０】
かかる構成によると、砲弾型ＬＥＤ４２Ｐにおいて射出光を平行化することができるので、例えば上記で説明したような「曲率を有するレンズ形状入射部４５Ｒ１」を導光体４５Ｐに設ける必要がない。よって、導光体４５Ｐを小型化することができる。また、導光体４５Ｐを小型化した場合であっても、上記で説明した、記録材Ｐの安定支持、レンズアレイやセンサ部への塵埃進入の防止、及び記録材Ｐへの光の直接照射の機能は確保されている。
【００５１】
よって、本実施形態によれば、記録材の表面に光を照射して記録材の表面状態を検出する記録材表面検出装置、及びそれを備える画像形成装置において、その検出精度を向上させ、良好な画像品質を得ることができる。
【００５２】
＜その他の実施形態＞
上記第１〜第３実施形態では、いずれの実施形態においても照射用の光源にＬＥＤを用いているが、例えばキセノン管やハロゲンランプ等を用いてもよい。また、撮像手段としてＣＭＯＳタイプのセンサの代わりにＣＣＤタイプのセンサを用いても良い。
【００５３】
また、記録材表面検出装置４０での検出結果をもとに制御部１０で判別された結果は、転写バイアス・定着温度の制御にフィードバックされると説明しているが、制御部１０の制御対象はこれに限られるものではない。例えば、潜像形成や現像の各プロセスにおける各種制御パラメータや、一連の画像形成速度（プロセス速度）等の画像形成条件にフィードバックさせることも可能である。
【００５４】
また、上記では撮像領域内を通過する記録材Ｐを、２つの当接部（導光体上流部４５Ａ、導光体下流部４５Ｂ）で支持しているが、このような当接部は複数あればよい。例えば３つの当接部によって記録材Ｐを支持する構成であってもよい。
【００５５】
また、照射用ＬＥＤ４２の光が記録材Ｐに入射する際の入射角はいずれも１０°としているが、この角度についても記録材表面の凹凸を反映した陰影像を得ることができる角度であれば、どのような角度でもよい。ただし、本発明者らの鋭意検討の結果、入射角度が２０°を超えると、記録材Ｐの表面状態の違いによるコントラストが検出されにくくなることが判明している。よって、照射用ＬＥＤ４２の光の記録材Ｐに対する入射角度は、記録材Ｐの搬送方向に対して０°より大きく、２０°以下であることが望ましい。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 制御部
４２ 照射用ＬＥＤ（光源）
４３Ｌ ＣＭＯＳラインセンサ（撮像手段）
４４Ｌ 結像レンズアレイ（結像手段）
４５Ａ 導光体上流部（当接部）
４５Ｂ 導光体下流部（当接部）
４５Ｌ 導光体（導光部材）
４５Ｓ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を照射する光源と、
前記光源から照射された光を記録材の表面に導く導光部材と、
記録材の表面において前記導光部材によって導かれた光が照射される光照射領域を表面画像として撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された表面画像に基づいて記録材の表面の凹凸状態に関する情報を検出する検出手段と、
を有する記録材表面検出装置であって、
前記導光部材は、
記録材に当接して記録材を支持する複数の当接部と、
前記当接部の間に設けられた凹部と、
を有しており、
前記撮像手段によって記録材の表面を撮像する際は、
記録材の表面において前記撮像手段が撮像する撮像領域を挟んだ両側の撮像領域外において前記当接部が記録材を支持し、
前記当接部に支持された状態で前記撮像領域が前記凹部と対向することで前記撮像領域が前記導光部材に接触せず、
前記導光部材によって導かれた光が前記導光部材から出射し、記録材の表面に対して斜めから入射することを特徴とする記録材表面検出装置。
【請求項２】
前記撮像手段が記録材の表面を撮像する際に、前記複数の当接部が前記撮像領域外において記録材を支持することにより、
前記当接部に支持されている状態の記録材の前記撮像領域の表面と、
前記撮像手段と、
の間の距離が所定の焦点距離となるように保たれていることを特徴とする請求項１に記載の記録材表面検出装置。
【請求項３】
前記導光部材は、
前記光源から照射される光を平行化するレンズ部を有しており、
前記レンズ部によって平行化された光が記録材の表面に対して斜めから前記表面に入射していることを特徴とする請求項１または２に記載の記録材表面検出装置。
【請求項４】
前記レンズ部によって平行化された光が記録材の表面に入射する角度は、
記録材の表面に対して０°よりも大きく２０°以下であることを特徴とする請求項３に記載の記録材表面検出装置。
【請求項５】
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
光を照射する光源と、
前記光源から照射された光を記録材の表面に向けて導く導光部材と、
記録材の表面において前記導光部材によって導かれた光が照射される光照射領域を表面画像として撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された表面画像に基づいて記録材の表面の凹凸状態に関する情報を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出される情報に基づいて前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、
前記撮像手段に対向した位置に記録材を搬送する搬送手段と、
を有する画像形成装置であって、
前記導光部材は、
記録材に当接して記録材を支持する複数の当接部と、
前記当接部の間に設けられた凹部と、
を有しており、
前記撮像手段によって記録材の表面を撮像する際は、
記録材の表面において前記撮像手段が撮像する撮像領域を挟んだ両側の撮像領域外において前記当接部が記録材を支持し、
前記当接部に支持された状態で前記撮像領域が前記凹部と対向することで前記撮像領域が前記導光部材に接触せず、
前記導光部材によって導かれた光が前記導光部材から出射し、記録材の表面に対して斜めから入射することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記撮像手段が記録材の表面を撮像する際に、前記複数の当接部が、
前記撮像領域よりも記録材の搬送方向上流側にある前記撮像領域外と、
前記撮像領域よりも記録材の搬送方向下流側にある前記撮像領域外と、
にそれぞれ当接して記録材を支持することにより、
前記当接部に支持されている状態の記録材の前記撮像領域の表面と、
前記撮像手段と、
の間の距離が所定の焦点距離となるように保たれてい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】
前記複数の当接部のうち、記録材を支持している状態において前記撮像領域よりも記録材の搬送方向下流側にある当接部は、
記録材に当接している位置から記録材の搬送方向上流側に向かって、支持されている状態の記録材の表面から離れるように傾斜した傾斜面を有していることを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記光源から照射される光は、
前記傾斜面を通過して記録材の表面に対して斜めに入射することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記導光部材は、
前記光源から照射される光を平行化するレンズ部を有しており、
前記レンズ部によって平行化された光が記録材の表面に対して斜めから入射することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記レンズ部によって平行化された光が記録材の表面に入射する角度は、
前記表面に対して０°よりも大きく２０°以下であることを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
光を照射する光源と、
前記光源から照射された光を記録材の表面に導く導光部材と、
記録材の表面において前記導光部材によって導かれた光が照射される光照射領域を表面画像として撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された表面画像に基づいて記録材の表面の凹凸状態に関する情報を検出する検出手段と、
を有する記録材表面検出装置であって、
前記導光部材は、
記録材に当接して記録材を支持する複数の当接部と、
前記当接部の間に設けられた凹部と、
を有しており、
前記撮像手段によって記録材の表面を撮像する際は、
記録材の表面において前記撮像手段が撮像する撮像領域を挟んだ両側の撮像領域外において前記当接部が記録材を支持し、
前記当接部に支持された状態で前記撮像領域が前記凹部と対向することで前記撮像領域が前記導光部材に接触せず、
前記導光部材によって導かれた光が前記導光部材から出射し、記録材の表面に対して斜めから入射することを特徴とする記録材表面検出装置。
【請求項２】
前記撮像手段が記録材の表面を撮像する際に、前記複数の当接部が前記撮像領域外において記録材を支持することにより、
前記当接部に支持されている状態の記録材の前記撮像領域の表面と、
前記撮像手段と、
の間の距離が所定の焦点距離となるように保たれていることを特徴とする請求項１に記載の記録材表面検出装置。
【請求項３】
前記導光部材は、
前記光源から照射される光を平行化するレンズ部を有しており、
前記レンズ部によって平行化された光が記録材の表面に対して斜めから前記表面に入射していることを特徴とする請求項１または２に記載の記録材表面検出装置。
【請求項４】
前記レンズ部によって平行化された光が記録材の表面に入射する角度は、
記録材の表面に対して０°よりも大きく２０°以下であることを特徴とする請求項３に記載の記録材表面検出装置。
【請求項５】
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
光を照射する光源と、
前記光源から照射された光を記録材の表面に向けて導く導光部材と、
記録材の表面において前記導光部材によって導かれた光が照射される光照射領域を表面画像として撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された表面画像に基づいて記録材の表面の凹凸状態に関する情報を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出される情報に基づいて前記画像形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、
前記撮像手段に対向した位置に記録材を搬送する搬送手段と、
を有する画像形成装置であって、
前記導光部材は、
記録材に当接して記録材を支持する複数の当接部と、
前記当接部の間に設けられた凹部と、
を有しており、
前記撮像手段によって記録材の表面を撮像する際は、
記録材の表面において前記撮像手段が撮像する撮像領域を挟んだ両側の撮像領域外において前記当接部が記録材を支持し、
前記当接部に支持された状態で前記撮像領域が前記凹部と対向することで前記撮像領域が前記導光部材に接触せず、
前記導光部材によって導かれた光が前記導光部材から出射し、記録材の表面に対して斜めから入射することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記撮像手段が記録材の表面を撮像する際に、前記複数の当接部が、
前記撮像領域よりも記録材の搬送方向上流側にある前記撮像領域外と、
前記撮像領域よりも記録材の搬送方向下流側にある前記撮像領域外と、
にそれぞれ当接して記録材を支持することにより、
前記当接部に支持されている状態の記録材の前記撮像領域の表面と、
前記撮像手段と、
の間の距離が所定の焦点距離となるように保たれてい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】
前記複数の当接部のうち、記録材を支持している状態において前記撮像領域よりも記録材の搬送方向下流側にある当接部は、
記録材に当接している位置から記録材の搬送方向上流側に向かって、支持されている状態の記録材の表面から離れるように傾斜した傾斜面を有していることを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記光源から照射される光は、
前記傾斜面を通過して記録材の表面に対して斜めに入射することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記導光部材は、
前記光源から照射される光を平行化するレンズ部を有しており、
前記レンズ部によって平行化された光が記録材の表面に対して斜めから入射することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記レンズ部によって平行化された光が記録材の表面に入射する角度は、
前記表面に対して０°よりも大きく２０°以下であることを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２４９６１４（Ｐ２０１０−２４９６１４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９８３５７（Ｐ２００９−９８３５７）
【出願日】平成２１年４月１４日（２００９．４．１４）
【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２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１４日（２００９．４．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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