JP2004315185A

JP2004315185A - 記録媒体識別装置

Info

Publication number: JP2004315185A
Application number: JP2003112965A
Authority: JP
Inventors: Jun Yamaguchi; 純山口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】安定にかつ多種類の記録媒体を識別することができる。
【解決手段】記録媒体を搬送するための複数のローラからなる搬送ローラと、前記搬送ローラの少なくとも１つ以上のローラを駆動するための駆動手段と、前記搬送ローラの回転角度を検出するための回転角度検出手段と、前記搬送ローラが所定回転したときの記録媒体の移動量を検出するための移動量検出手段と、前記移動量に応じて記録媒体の種類を識別するための識別手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，給送される記録媒体の表面粗さ、材質、弾力性に起因する搬送性の違いを検出し、種別の異なる記録媒体を識別する記録媒体識別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、記録媒体の識別は、記録媒体近傍に光学式反射型センサもしくは光学式透過型センサを配置し、反射光もしくは透過光を読取ることによって行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来例では記録媒体ごとの有意差を捉えにくく、普通紙とＯＨＰの識別程度しか行えなかった。そのため、その他の記録媒体を使用する場合はユーザーが設定をしなければならなかった。そしてその設定を行わなかったり、間違えたりすると正常に給送できずジャムがおきたり、正常な画像を得ることができなかったり、定着器に記録媒体が巻きついてしまったりするという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、本発明に係る第１の発明〜第９の発明の目的は、記録媒体の表面粗さ、材質、弾力性に起因する搬送性の違いを検出し、該検出した各搬送量データと、予め記憶してある複数のしきい値とを比較して、安定にかつ多種類の記録媒体を識別することができる記録媒体識別装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明に係る第１の発明は、記録媒体を搬送するための複数のローラからなる搬送ローラと、前記搬送ローラの少なくとも１つ以上のローラを駆動するための駆動手段と、前記搬送ローラの回転角度を検出するための回転角度検出手段と、前記搬送ローラが所定回転したときの記録媒体の移動量を検出するための移動量検出手段と、前記移動量に応じて記録媒体の種類を識別するための識別手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【０００６】
本発明に係る第２の発明は、前記搬送ローラの前段に第二のローラを有し、第二のローラは搬送ローラが記録媒体を搬送する際に負荷として働くことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【０００７】
本発明に係る第３の発明は、前記搬送ローラの回転角度を検出する手段は、搬送ローラに備えたロータリーエンコーダと、それを読取るための光学式センサからなることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【０００８】
本発明に係る第４の発明は、前記駆動手段はステッピングモータであり、前記搬送ローラの回転角度を検出する手段は、ステッピングモータの駆動パルス数をカウントするカウンタに基づくものであることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【０００９】
本発明に係る第５の発明は、前記記録媒体の移動量を検出する手段は光学式ラインセンサであることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１０】
本発明に係る第６の発明は、前記記録媒体の移動量を検出する手段は機械式アクチュエータと光学式ラインセンサであることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１１】
本発明に係る第７の発明は、前記識別手段はあらかじめ記憶した各記録媒体の搬送量データと、前記移動量検出手段により検出した値とを比較し、記録媒体を識別することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１２】
本発明に係る第８の発明は、前記第二のローラは、記録媒体識別動作をしているときだけ負荷となり、それ以外では負荷にならないよう揺動する機能を持つことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１３】
本発明に係る第９の発明は、前記第二のローラは、クラッチを介し前記駆動手段から駆動力を供給されるものであり、記録媒体識別動作をしているときはクラッチを切り従動ローラとなることで負荷として働き、それ以外では負荷にならないようクラッチをつなぎ駆動ローラとなる機能を持つことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１４】
本発明に係る第１０の発明は、前記搬送ローラは複数のローラで構成され、記録媒体が搬送ローラを通過するときに直進せずにローラ周上の一部に沿ってカーブしながら通過するようにローラを配置し、少なくとも１つ以上のローラは揺動機構を持ち、記録媒体を常に一定の圧力で抑えることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
第１の実施例をＬＥＤアレイを露光系に用いた２値記録デジタルカラー複写機により説明する。
【００１６】
図３はデジタルカラー複写機の横断面概略図である。図３では上部にリーダ部，下部にプリンタ部を配置してある。
【００１７】
リーダ部：図３において１０１はＣＣＤ、３１１はＣＣＤ１０１の実装された基板、３１２は図４の画像処理部からＣＣＤ１０１を除いた部分及び図５の２０１・２０２〜２０５の部分を含む画像処理部、３０１は原稿台ガラス、３０２は原稿給紙装置（ＤＦ）（なお、この原稿給紙装置３０２の代わりに未図示の圧板を装着する構成もある）、３０３及び３０４は原稿を照明する光源（ハロゲンランプ又は蛍光灯）、３０５及び３０６は光源３０３・３０４の光を原稿に集光する反射傘、３０７〜３０９はミラー、３１０は原稿からの反射光又は投影光をＣＣＤ１０１上に集光するレンズ、３１４はハロゲンランプ３０３・３０４と反射傘３０５・３０６とミラー３０７を収容するキャリッジ、３１５はミラー３０８・３０９を収容するキャリッジ、３１３は図示しないプリンタドライバ等とのインターフェイス（Ｉ／Ｆ）部である。なお、キャリッジ３１４は速度Ｖで、キャリッジ３１５は速度Ｖ／２で、ＣＣＤ１０１の電気的走査（主走査）方向に対して垂直方向に機械的に移動することによって、原稿の全面を走査（副走査）する。
【００１８】
図４はデジタル画像処理部３１２の詳細な構成を示すブロック図である。
【００１９】
原稿台ガラス上の原稿は光源３０３・３０４からの光を反射し、その反射光はＣＣＤ１０１に導かれて電気信号に変換される（ＣＣＤ１０１はカラーセンサの場合、ＲＧＢのカラーフィルタが１ラインＣＣＤ上にＲＧＢ順にインラインに乗ったものでも、３ラインＣＣＤで、それぞれＲフィルタ・Ｇフィルタ・ＢフィルタをそれぞれのＣＣＤごとに並べたものでも構わないし、フィルタがオンチップ化又は、フィルタがＣＣＤと別構成になったものでも構わない）。そして、その電気信号（アナログ画像信号）は画像処理部３１２に入力されクランプ＆Ａｍｐ．＆Ｓ／Ｈ＆Ａ／Ｄ部１０２でサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）され、アナログ画像信号のダークレベルを基準電位にクランプし、所定量に増幅され（上記処理順番は表記順とは限らない）、Ａ／Ｄ変換されて、例えばＲＧＢ各８ビットのデジタル信号に変換される。そして、ＲＧＢ信号はシェーディング部１０３で、シェーディング補正及び黒補正が施された後、つなぎ＆ＭＴＦ補正＆原稿検知部１０４で、ＣＣＤ１０１が３ラインＣＣＤの場合、つなぎ処理はライン間の読取位置が異なるため、読取速度に応じてライン毎の遅延量を調整し、３ラインの読取位置が同じになるように信号タイミングを補正し、ＭＴＦ補正は読取速度や変倍率によって読取のＭＴＦが変るため、その変化を補正し、原稿検知は原稿台ガラス上の原稿を走査することにより原稿サイズを認識する。読取位置タイミングが補正されたデジタル信号は入力マスキング部１０５によって、ＣＣＤ１０１の分光特性及び光源３０３・３０４及び反射傘３０５・３０６の分光特性を補正する。入力マスキング部１０５の出力は外部Ｉ／Ｆ信号との切り換え可能なセレクタ１０６に入力される。セレクタ１０６から出力された信号は色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部１０７と下地除去部１１５に入力される。下地除去部１１５に入力された信号は下地除去された後、原稿中の原稿の黒い文字かどうかを判定する黒文字判定部１１６に入力され、原稿から黒文字信号を生成する。また、もう一つのセレクタ１０６の出力が入力された色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部１０７では、色空間圧縮は読み取った画像信号がプリンタで再現できる範囲に入っているかどうか判断し、入っている場合はそのまま、入っていない場合は画像信号をプリンタで再現できる範囲に入るように補正する。そして、下地除去処理を行い、ＬＯＧ変換でＲＧＢ信号からＣＭＹ信号に変換する。そして、黒文字判定部１１６で生成された信号とタイミングを補正するため色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部１０７の出力信号は遅延１０８でタイミングを調整される。この２種類の信号はモワレ除去部１０９でモワレが除去され、１１０で、主走査方向に変倍処理される。１１１はＵＣＲ＆マスキング＆黒文字反映部で、変倍処理部で処理されたＣＭＹ信号はＵＣＲ処理でＣＭＹＫ信号が生成され、マスキング処理部でプリンタの出力にあった信号に補正されると共に黒文字判定部１１６で生成された判定信号がＣＭＹＫ信号にフィードバックされる。ＵＣＲ＆マスキング＆黒文字反映部１１１で処理された信号はγ補正部１１２で濃度調整された後フィルタ部１１３でスムージング又はエッジ処理される。以上処理された信号は図５の２０１の２値変換部で８ビットの多値信号から２値信号に変換される。（変換方法はディザ法・誤差拡散法・誤差拡散の改良したものいずれでも構わない。）
【００２０】
プリンタ部の構成
図３において、３１７はＹ画像形成部、３１８はＭ画像形成部、３１９はＣ画像形成部、３２０はＫ画像形成部で、それぞれの構成は同一なのでＹ画像形成部３１７を詳細に説明し、他の画像形成部の説明は省略する。
【００２１】
Ｙ画像形成部３１７において、３４２は感光ドラムであり図示しない超音波モータにより駆動される。ＬＥＤアレイ２１０からの光によって、その表面に潜像が形成される。３２１は一次帯電気で、感光ドラム３４２の表面を所定の電位に帯電させ、潜像形成の準備をする。３２２は現像器で、感光ドラム３４２上の潜像を現像して、トナー画像を形成する。なお、現像器３２２には、現像バイアスを印加して現像するためのスリーブ３４５が含まれている。３２３は転写帯電気で、転写ベルト３３３の背面から放電を行い、感光ドラム３４２上のトナー画像を、転写ベルト３３３上の記録媒体へ転写する。本実施例は転写効率がよいため、クリーナ部が配置されていない。（クリーナ部を装着しても問題ないことは言うまでもない。）
【００２２】
次に、記録媒体の上へ画像を形成する手順を説明する。カセット３４０・３４１に格納された記録媒体等はピックアップローラ３３９・３３８により１枚毎給紙し後述する記録媒体識別部に給送される。記録媒体識別部により種別を識別された記録媒体は，レジストローラ３３６・３３７で斜行除去した後に転写ベルト３３３上に供給される。給紙された記録媒体は、吸着帯電器３４６で帯電させられる。３４８は転写ベルトローラで、転写ベルト３３３を駆動し、かつ、吸着帯電器３４６と対になって記録媒体を帯電させ、転写ベルト３３３に記録媒体を吸着させる。３４７は紙先端センサで、転写ベルト３３３上の記録媒体の先端を検知する。なお、紙先端センサの検出信号はプリンタ部からカラーリーダ部へ送られて、カラーリーダ部からプリンタ部にビデオ信号を送る際の副走査同期信号として用いられる。
【００２３】
この後、記録媒体は、転写ベルト３３３によって搬送され、画像形成部３１７〜３２０においてＹＭＣＫの順にその表面にトナー画像が形成される。Ｋ画像形成部３２０を通過した記録媒体は、転写ベルト３３３からの分離を容易にするため、除電帯電器３４９で除電された後、転写ベルト３３３から分離される。３５０は剥離帯電器で、記録媒体が転写ベルト３３３から分離する際の剥離放電による画像乱れを防止するものである。分離された記録媒体は、トナーの吸着力を補って画像乱れを防止するために、定着前帯電器３５１・３５２で帯電された後、定着器３３４でトナー画像が熱定着された後、３３５の排紙トレーに排紙される。
【００２４】
ＬＥＤ画像記録について説明する。図４及び図５の画像処理部で生成された２値のＹＭＣＫの画像信号は紙先端センサ３４７からの紙先端信号を基に，それぞれ遅延部２０２〜２０５によって紙先端センサとそれぞれの画像形成部との距離の違いを調整することにより４色を所定の位置に印字することが可能となる。ＬＥＤ駆動２０６〜２０９はＬＥＤ２１０〜２１３を駆動するための信号を生成する。
【００２５】
次に本発明で特徴的な記録媒体識別装置について説明する。
【００２６】
図３の４０６が記録媒体識別部でありレジストローラの直前に位置している。図１に記録媒体識別部の構成を示す。図３のピックアップローラ３３９・３３８から送られた記録媒体は、図１の負荷ローラ４００を通過し、記録媒体ガイドやローラに導かれ、識別ローラ４０１，４０２に至る。識別ローラ４０１は上下方向に揺動し、通過する記録媒体に対し常に一定の力を加えられるように、バネ材４０３によって備え付けられている。識別ローラ４０２は駆動ローラである。識別ローラを通過した記録媒体はＣＣＤラインセンサ（以下移動量センサ）４０４の直下を通過する。移動量センサ４０４は２００ｄｐｉで素子が４００個ライン状に並んでおり、有効読取り長さは５０．４ｍｍである。ＣＣＤラインセンサ４０４で読取った信号は記録媒体制御部４０７に送られる。記録媒体制御部４０７ではＣＣＤラインセンサ４０４のからの信号とカウンタ４０８の値により、識別ローラ４０２の回転を制御するための信号をドライバ４０９に送り、ステッピングモータ４１０を駆動する。モータ４１０の出力は１／６減速器４１１で減速され、識別ローラ４０２を駆動する。
【００２７】
次に記録媒体識別部の一連の制御について図２により説明する。
【００２８】
プリントシーケンス開始と同時に記録媒体識別制御を開始する：５００。この時点ではピックアップローラ３３９・３３８から送られた記録媒体が通過しやすいように、負荷ローラ４００を図示しないソレノイドにより離脱させてある。記録媒体が識別ローラ４０２を通過し送り量センサ４０４の１素子目に到達する（５０１）と５０２でモータを停止させる。モータを停止させるまでにタイムラグがあるので、記録媒体先端は送り量センサ４０４の１素子目より先に進むので、モータを停止したあと５０３で記録媒体の先端が送り量センサ４０４の何素子目にあるかを検出し、その値を記録媒体識別制御部４０７内のレジスタＭに格納する。またここで負荷ローラ４００をＯＮして、識別ローラ４０１，４０２で記録媒体を搬送させる際の負荷とする。負荷ローラ４００によって、負荷をかけるのは、全く負荷がないとどのような記録媒体でも識別ローラを回転させた量に対しリニアに搬送されてしまい、識別ができないからである。次に５０４でモータ４１０を駆動開始し、識別ローラ４０１，４０２を回転させる。モータ回転と同時にモータ４１０を駆動するパルスをカウンタ４０８により計測し始める。５０５でカウンタ４０８のカウント数が１２００になると５０６でモータを停止する。カウント数が１２００の時に識別ローラ４０２はちょうど一回転する。識別ローラ４０２の直径は１６ｍｍであり、その周長は５０．２４ｍｍである。よって記録媒体が識別ローラ４０２に対し滑ることなく搬送されれば、レジスタＭに格納された位置から５０．２４ｍｍ進んだ位置（３９６素子分）で停止することになる。（ステッピングモータは２相でステップ角は１．８度であり、２００パルスで１回転する。１２００パルスだと６回転し、１／６減速器により識別ローラ４０２は１回転となる。）５０７でカウント値をリセットした後、５０８で記録媒体の停止位置を検出し、記録媒体識別制御部４０７内のレジスタＬに格納する。それと同時に負荷ローラ４００は離脱させ、これ以降の搬送では負荷にならないようにする。５０９でレジスタＬからレジスタＭを引いた値をレジスタＮに格納する。（Ｌ−Ｍ）は識別ローラ４０２が一回転したときの記録媒体の送り量である。５１０でレジスタＮの値とあらかじめ記録媒体識別制御部内に記憶させた各記録媒体の送り量データとを比較し、５１１で記録媒体の種類を決定する。５１２では５１１で決定した記録媒体の種類に応じて、プロセススピード、定着制御、画像処理などを選定する。次に５１３でモータ４１０をＯＮする。５１４では５１２で選定した制御に応じて画像を形成する。５１５で終了する。
【００２９】
本特許では識別ローラ４０１と４０２を記録媒体に対し線対称の位置ではなく、搬送方向にずらして配置している。また識別ローラ４０１が記録媒体に対し常に一定の圧力で接するようにばね４０３を備える。このような構成にすることにより記録媒体の弾性力の違いを顕著に検出することが可能となる。図６で説明する。図６の（ａ）は弾性力の高い記録媒体が識別ローラを通過しているときの様子である。弾性力が高いため識別ローラ４０１は押し上げられている。それにより識別ローラ４０２に記録媒体が接する面積は小さくなりその内角はθ１である。次に弾性力の低い記録媒体のときには（ｂ）のようになり、識別ローラ４０１の位置は（ａ）に対し下がり、その結果識別ローラ４０２に接する記録媒体の面積は広くなりその内角はθ２となる。ここでθ２＞θ１である。このように弾性力の違いにより識別ローラと接する面積が変わり、識別ローラと記録媒体との間の摩擦力が変わる。よって、たとえ記録媒体表面の粗さ（識別ローラに対する摩擦係数）が同じもの同士でも、弾性力が高いものは移動量が小さく、また弾性力が低いものは移動量が大きくなるのである。
【００３０】
記録媒体の表面粗さ、弾性力と送り量の関係を図７に示す。ここでは例として普通紙、厚紙、ＯＨＰシートの３種を識別する場合について述べる。普通紙は表面粗さが比較的大きく弾性力が小さいので、送り量は大きくなる。該複写機では３８５素子分の送り量を中心にプラスマイナス１５素子分の範囲内に分布している。よって４００〜３７０素子分の送り量の設定にしておけばよいが、環境変化、経時変化に加えマージンを考慮し３９６〜３５０としている。（最大値が３９６なのは前述したように、識別ローラが１回転したときの最大送り量が３９６だからである）同様に厚紙では３４９〜２００、ＯＨＰでは１９９〜０としている。これら予め記憶させる送り量と実際の送り量を比較することで、記録媒体の識別を行うことができる。予め記憶させる送り量は、識別ローラ４０２の摩擦係数、識別ローラ４０１と４０２の位置関係、負荷ローラ４００の摩擦係数と負荷、記録媒体パス上の搬送抵抗に影響される値であるので、本特許採用時には各装置での検討を要する。また本特許では識別する記録媒体を３種として例をあげたが、より多い種類を識別できることはいうまでもない。
【００３１】
これまで述べたように記録媒体を自動的に識別し、記録媒体に応じた画像形成制御をおこなうことで、画質の向上、ユーザの利便性を図ることが可能となる。
【００３２】
（第２の実施例）
本発明はデジタルカラーＬＥＤ複写機に限定されず，複数の記録媒体を使用する全ての画像形成装置に適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，記録媒体固有の表面粗さ、材質、弾力性に起因する搬送性の違いを検出し、記録媒体を識別することができ、画質の向上、ユーザの利便性を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴を最もよく表す構成図
【図２】本発明の第１の実施例に係る制御フローチャート
【図３】本発明の第１の実施例に係るデジタルカラー複写機の横断面図
【図４】本発明の第１の実施例に係るデジタルカラー複写機の画像処理フローチャート
【図５】本発明の第１の実施例に係るデジタルカラー複写機のＬＥＤ駆動ブロック図
【図６】本発明の第１の実施例に係る弾性力の違いによる記録媒体とローラの関係
【図７】本発明の第１の実施例に係る記録媒体と送り量の関係

Claims

記録媒体を搬送するための複数のローラからなる搬送ローラと、前記搬送ローラの少なくとも１つ以上のローラを駆動するための駆動手段と、前記搬送ローラの回転角度を検出するための回転角度検出手段と、前記搬送ローラが所定回転したときの記録媒体の移動量を検出するための移動量検出手段と、前記移動量に応じて記録媒体の種類を識別するための識別手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記搬送ローラの前段に第二のローラを有し、第二のローラは搬送ローラが記録媒体を搬送する際に負荷として働くことを特徴とする前記請求項１に記載の画像形成装置。
前記搬送ローラの回転角度を検出する手段は、搬送ローラに備えたロータリーエンコーダと、それを読取るための光学式センサからなることを特徴とする前記請求項１に記載の画像形成装置。
前記駆動手段はステッピングモータであり、前記搬送ローラの回転角度を検出する手段は、ステッピングモータの駆動パルス数をカウントするカウンタに基づくものであることを特徴とする前記請求項１に記載の画像形成装置。
前記記録媒体の移動量を検出する手段は光学式ラインセンサであることを特徴とする前記請求項１に記載の画像形成装置。
前記記録媒体の移動量を検出する手段は機械式アクチュエータと光学式ラインセンサであることを特徴とする前記請求項１に記載の画像形成装置。
前記識別手段はあらかじめ記憶した各記録媒体の搬送量データと、前記移動量検出手段により検出した値とを比較し、記録媒体を識別することを特徴とする前記請求項１に記載の画像形成装置。
前記第二のローラは、記録媒体識別動作をしているときだけ負荷となり、それ以外では負荷にならないよう揺動する機能を持つことを特徴とする、前記請求項２に記載の画像形成装置。
前記第二のローラは、クラッチを介し前記駆動手段から駆動力を供給されるものであり、記録媒体識別動作をしているときはクラッチを切り従動ローラとなることで負荷として働き、それ以外では負荷にならないようクラッチをつなぎ駆動ローラとなる機能を持つことを特徴とする、前記請求項２に記載の画像形成装置。
前記搬送ローラは複数のローラで構成され、記録媒体が搬送ローラを通過するときに直進せずにローラ周上の一部に沿ってカーブしながら通過するようにローラを配置し、少なくとも１つ以上のローラは揺動機構を持ち、記録媒体を常に一定の圧力で抑えることを特徴とする、前記請求項１に記載の画像形成装置。