JP5388838B2 - 記録材判別装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材の表面平滑性を検出する検出装置並びに記録材の表面平滑性の検出結果から画像条件を制御するインクジェットプリンタ、複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置に関する。

複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置は、潜像担持体に潜像を担持し、現像装置により潜像担持体に現像剤を付与することによって潜像を現像剤像として可視化する。所定方向に搬送される記録材に転写手段により現像剤像を転写し、転写手段によって現像剤像が転写された記録材を、定着装置により所定の定着処理条件にて加熱及び加圧することで現像剤像を記録材に定着させる。従来、かかる画像形成装置においては、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。そして、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材の搬送速度）又は画像処理を変える制御を行う。また例えばホストコンピュータからユーザが印字時に紙種を設定することにより、画像形成装置は指定された紙種に応じて、現像条件、転写条件、定着処理条件又は画像処理を変える制御を行う。

また特許文献１には次のような構成が提案されている。記録材の表面映像をＣＭＯＳセンサによって撮像し、表面映像の最大濃度のピクセルＤｍａｘと、最低濃度のピクセルＤｍｉｎと、ＤｍａｘとＤｍｉｎの差であるコントラストとを導き、このコントラストによって記録材の表面平滑性（表面の繊維の状態）を判別する。画像形成に使用される記録材には、普通紙、普通紙よりも表面の繊維が圧縮されている光沢紙、普通紙よりも表面の繊維が圧縮されていないラフ紙等の複数種類の記録材がある。画像形成装置は、このような記録材の種類によって、現像条件、転写条件又は定着条件を可変制御して、記録材の種類に応じた適正な画像になるように画像形成する。

特開２００２−１８２５１８号公報

従来の画像形成装置における記録材判別は、記録材の撮影映像の画素間のコントラスト差から表面平滑度を算出し記録材の判別を行う方式であり、検出及び判別方法が簡易であり、上記の普通紙、光沢紙、ラフ紙について判別可能な精度が得られている。しかしながら、画像形成に用いられる記録材の種類は多種類あり、その表面平滑性も様々である。例えば、ラフ紙の中でも複数種類あり、夫々の表面平滑性に違いがある。従来の記録材判別の方式では、このような微妙な表面平滑性の違いを判別するには限界があった。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、記録材の特徴量を正確に抽出することができ、より精度の高い記録材判別を行うことを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。

（１）記録材の表面の映像を読み取る読取手段を備える記録材判別装置であって、前記読取手段により読み取られた映像を２次元の空間周波数領域のデータに変換する変換手段と、前記変換手段により変換された前記空間周波数領域のデータから振幅スペクトルを算出し、算出した前記振幅スペクトルの分布に基づき前記記録材の特徴量を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された前記特徴量に基づき前記記録材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記録材判別装置。

（２）像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像手段と、所定の搬送速度で搬送された記録材上に前記現像剤像を転写する転写手段と、転写された前記現像剤像を定着する定着手段とを備える画像形成装置であって、前記記録材の種類を判別する前記（１）に記載の記録材判別装置と、前記記録材判別装置により判別した記録材の種類に基づき、前記露光手段、前記現像手段、前記転写手段、前記定着手段又は前記搬送速度を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、記録材の特徴量を正確に抽出することができ、より精度の高い記録材判別を行うことができる

実施例１の映像読取センサの概略構成断面図、映像読取センサの出力を示す図 実施例１の透過光量と坪量の関係図 実施例１〜３の記録材判別装置のブロック図 実施例１のＣＭＯＳエリアセンサの回路ブロック図 実施例１の記録材の特徴量の抽出を説明する図 実施例１の空間周波数領域を複数に分割した領域を説明する図 実施例１の空間周波数演算結果とリファレンス値との関係を説明するグラフ 実施例１の記録材判別処理を説明するフローチャート 実施例１〜３の画像形成装置の構成を示す図 実施例２の記録材の特徴量の抽出を説明する図 実施例２の紙目判別処理と画像形成条件設定処理を説明するフローチャート 実施例３のコントラスト検出を説明する図

以下本発明を実施するための形態を、実施例により詳しく説明する。

［記録材判別装置の構成］
図１（ａ）は、記録材の表面平滑性及び反射光量又は透過光量検出を行う記録材判別装置の概略構成を示す模式的断面図である。映像読取センサ１２３は、第一の光照射手段たる反射用ＬＥＤ１１１１、記録材１１１４に対して反対側に設置された透過光量検出用の第二の光照射手段たる透過用ＬＥＤ１１１２を備える。さらに映像読取センサ１２３は、読取手段たるＣＭＯＳエリアセンサ等のセンサ１１１０を備えるが、センサ１１１０はＣＭＯＳエリアセンサに限らずＣＣＤセンサやフォトダイオードセンサでもよい。また結像レンズたるレンズ１１１３を備える。反射用ＬＥＤ１１１１を光源とする光は、記録材１１１４表面に対し照射される。記録材１１１４からの反射光は、レンズ１１１３を介し集光されてセンサ１１１０に結像される。これにより映像読取センサ１２３は記録材１１１４の表面の映像を読み取る。本実施例では、反射用ＬＥＤ１１１１は、ＬＥＤ光が記録材１１１４表面に対し、図１（ａ）に示すように所定の角度をもって斜めより光を照射させるよう配置される。

［映像読取センサの出力とディジタル処理］
図１（ｂ）は、映像読取センサ１２３のセンサ１１１０によって読み取られる記録材１１１４の表面とセンサ１１１０からの画像データの出力を８×８ピクセルにディジタル処理した例との関係を示す図である。ディジタル処理は、センサ１１１０からのアナログ出力を変換手段たるＡ／Ｄ変換（図示せず）により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。４０は、記録材の表面性において比較的粗く記録材の繊維による凹凸が判別しやすいラフ紙の記録材Ａの表面拡大映像である。４１は、一般のオフィスで普通に使用される普通紙の記録材Ｂの表面拡大映像であり、４２は、紙の繊維の圧縮が十分になされている光沢紙（以下グロス紙と呼ぶ）の記録材Ｃの表面拡大映像である。センサ１１１０に読み込まれたこれらの映像４０〜４２が、ディジタル処理され図１（ｂ）に示す映像４３〜４５となる。このように、記録材の種類によって、表面の映像は異なる。これは、主に紙の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。またこのとき、それぞれの画素に入力された光の合計若しくは平均値から記録材の反射光量を検出する。記録材の反射光量は、主に記録材表面の白色度に左右され、記録材の種類によって異なる。センサ１１１０で記録材表面を読み込まれディジタル処理された映像により、記録材の紙繊維の表面状態を識別することができ、これに加え反射光量も算出することによって、より正確な記録材の判別が可能となる。

記録材１１１４の透過率測定方法について説明する。透過用ＬＥＤ１１１２を光源とする光は、記録材１１１４に対し映像読取センサ１２３の反対側から、記録材上の映像読取センサ１２３の読取エリアを照射する。図１（ｃ）は、透過用ＬＥＤ１１１２を用いて、映像読取センサ１２３のセンサ１１１０によって読み取られる記録材１１１４の表面とセンサ１１１０からの出力を８×８ピクセルにディジタル処理した例との関係を示す図である。記録材１１１４の透過光は、レンズ１１１３を介し集光されてセンサ１１１０に照射される。このとき、センサ１１１０のエリア全体、若しくは所定の範囲におけるそれぞれの画素に入力された光の合計値若しくは平均値から透過光量を判断する。このとき複数の受光画素のうちひとつだけの結果を用いても良い。

［坪量と透過光量との関係］
図２に坪量と透過光量の関係図を示す。例えば、厚紙のように坪量の大きい記録材は透過光量が少ないが、薄紙のような坪量の小さい記録材は透過光量が多い。これは、主に紙の表面における繊維の状態及び紙の繊維の圧縮状態が異なるために起こる現象である。

［センサの制御回路］
図３を用いて、センサ１１１０の制御回路ブロック図について説明する。判断部であるＣＰＵ５０１は、制御レジスタ５０７に対してセンサ１１１０の動作指示を与えると、センサ１１１０により記録材表面映像の撮像を開始する。つまり、センサ１１１０に電荷の蓄積が開始される。インターフェース回路５０４から、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号によってセンサ１１１０を選択し、所定のタイミングにてＳＹＳＣＬＫ信号を生成すると、センサ１１１０からＳｌ＿ｏｕｔ信号を経由して、撮像されたディジタル映像データが送信される。インターフェース回路５０４を経由して受信した撮像データは、制御回路５０２の直交変換回路５０８や演算回路５０５にて後述する演算方法に基づき演算される。演算結果は、記録材表面の空間周波数として、記録材の演算結果をセットするためのレジスタＡ〜Ｄ ５０６のうち例えばレジスタＡ ５０６にセットされる。ＣＰＵ５０１は、レジスタＡ ５０６の値から、記録材の表面平滑性を判断する。上述のＣＰＵ５０１は、センサ１１１０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にて処理する必要があるため、ディジタルシグナルプロセッサを用いることが望ましい。

［センサの回路］
図４は、センサ１１１０の回路ブロック図である。Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号６１３をアクティブとすると、例えば８×８画素分のセンサがエリア状に配置されたＣＭＯＳセンサ部６０１は受光した光に基づく電荷の蓄積を開始する。次に、ＳＹＳＣＬＫ（システムクロック）６０６を与えると、タイミングジェネレータ６０７によって、垂直方向シフトレジスタ６０２及び６０３は読み出す画素の列を順次選択し、出力バッファ６０４にデータを順次セットする。出力バッファ６０４にセットされたデータは、水平方向シフトレジスタ６０５によってＡ／Ｄコンバータ６０８ヘと転送される。Ａ／Ｄコンバータ６０８でディジタル変換された画素データは、出力インターフェース回路６０９によって所定のタイミングで制御されて、Ｓｌ＿ｓｅｌｅｃｔ信号６１３がアクティブの期間、Ｓｌ＿ｏｕｔ信号６１０に出力される。一方、制御回路６１１によって、Ｓｌ＿ｉｎ信号６１２よりＡ／Ｄコンバータ６０８のＡ／Ｄ変換ゲインが可変制御できる。例えば、撮像した映像のコントラストが得られない場合は、ＣＰＵ５０１はＡ／Ｄコンバータ６０８のＡ／Ｄ変換ゲインを大きくすることによりコントラストを増加させ、常に最良なコントラストで撮像することができる。

［空間周波数演算方法］
図５を用いて、記録材表面の空間周波数演算方法について説明する。画像７０〜７２は記録材の表面の映像をディジタル処理した画像である。記録材Ａ ７０は、記録材の表面性において比較的粗く記録材の繊維による凹凸や紙目が判別しやすいラフ紙の表面拡大映像である。記録材Ｂ ７１は、一般のオフィスで普通に使用される普通紙の表面拡大映像であり、記録材Ｃ ７２は、紙の繊維の圧縮が十分になされているグロス紙の表面拡大映像である。センサ１１１０のセンサ部から出力されたアナログ信号が、Ａ／Ｄ変換されて８ビットのピクセルデータに変換され、画像の明るさに比例した８ビットデータとして、制御回路５０２に送られる。インターフェース回路５０４を経由して、直交変換回路５０８に送られたピクセルデータは、離散フーリエ変換である式（１−１）により空間周波数領域のデータである周波数成分へと変換される（７３〜７５）。

ここで、Ｎ，Ｍはセンサ１１１０の縦（ｙ方向）及び横（ｘ方向）の画素数、ｆ（ｘ，ｙ）はｘ列ｙ行の画素の明るさ、ｕはｘ方向の空間周波数、ｖはｙ方向の空間周波数を示す。また周波数成分とは、ピクセルデータを周波数毎に分解し、その振幅の大きさをスペクトルとして示したもので、以降振幅スペクトルという。このスペクトルには、元となった映像の特徴が示される。

演算回路５０５では、式（１−２）により空間周波数ごとの振幅スペクトル
を算出し、レジスタＡ ５０６にセットする。なお、図５の７３〜７５は振幅スペクトルの分布を示すもので、７０〜７２に示すそれぞれの記録材に対応して特徴的な分布を示すことがわかる。

［２次元振幅スペクトル］
次に図６を用いて、２次元振幅スペクトルについて説明する。画像中心は、ｘ方向およびｙ方向のＤＣ成分を表している。ｙ方向の画像中心（図６中Ａ１〜Ａ４およびＧ１〜Ｇ４）は、ｘ方向のＤＣ成分を表している。同様にｘ方向の画像中心（図６中Ｄ１〜Ｄ４およびＪ１〜Ｊ４）は、ｙ方向のＤＣ成分を表している。画像中央部（図６中Ａ１〜Ｌ１）は低周波成分を表し、画像周辺部（図６中Ａ４〜Ｌ４）は高周波成分を表している。具体的には、記録材Ａのように表面の紙繊維の凹凸が多い場合には、さまざまな太さの繊維の影が数多く発生する（図５ ７０）。その結果、さまざまな濃淡の幅が発生するため、大きな振幅スペクトルが高周波領域まで発生する（図５ ７６）。一方、記録材Ｃのような表面では、繊維の影が少ない（図５ ７２）。その結果、濃淡の変化が穏やかであり、振幅スペクトルは、ＤＣ領域に集中する（図５ ７８）。この比較によって、記録材の紙種を判別する。ここでは振幅スペクトルの算出に、離散フーリエ変換を用いたものの、画素数を２^ｎとして高速フーリエ変換を用いても、また他の直交変換によって周波数成分に変換しても良い。

［記録材の特徴量の抽出と記録材種類の判別］
画像形成装置１０１に備えられた印字条件制御手段たるＣＰＵ５０１による制御フローについて説明する。演算回路５０５は、空間周波数を領域ごとに分割する。併せて領域の集合を３つ定義する。
ＤＣ領域８０１（図６中Ａ１〜Ａ４，Ｄ１〜Ｄ４，Ｇ１〜Ｇ４及びＪ１〜Ｊ４）
低周波領域８０２（図６中Ａ２〜Ｌ２）
高周波領域８０３（図６中Ａ３〜Ｌ３）

振幅スペクトルが一定以上（所定値以上）の周波数の総数をこの領域ごとに計数し、記録材表面の空間周波数演算結果Ｆ８０１〜Ｆ８０３として定義する。また、図５の７６〜７８は、７３〜７５に、記録材の特徴量がわかるように図６に示す空間周波数領域を複数の領域に分割したものを重ねて示したものである。なお、本実施例の特徴量は記録材の種類に起因して抽出されるものである。

ＣＰＵ５０１は演算回路５０５が演算した記録材表面の空間周波数演算結果Ｆ８０１〜Ｆ８０３をレジスタＡ ５０６より取得し、リファレンス値Ｒ１〜Ｒ３に基づいて以下のように記録材の種類を判別する。ここでリファレンス値Ｒ１〜Ｒ３は、空間周波数演算結果Ｆ８０１〜Ｆ８０３（以下、単にＦ８０１等と記す）に対応したしきい値である。
ａ）Ｆ８０１≧Ｒ１ グロスフィルムと判別
ｂ）Ｆ８０３≧Ｒ３ ラフ紙と判別
ｃ）Ｆ８０３＜Ｒ３＆Ｆ８０２≧Ｒ２ 普通紙と判別
ｄ）その他 未定義と判別

図８はＣＰＵ５０１が実行する記録材判別処理のフローチャートである。Ｓ１０１でＣＰＵ５０１はＦ８０１がＲ１以上であると判断すると、Ｓ１０７で記録材はグロスフィルムであると判別する。Ｓ１０１でＣＰＵ５０１は、Ｆ８０１がＲ１以上ではないと判断すると、Ｓ１０２でＦ８０３がＲ３以上であるか否かを判断する。ＣＰＵ５０１は、Ｓ１０２でＦ８０３がＲ３以上であると判断すると、Ｓ１０６で記録材はラフ紙と判別する。Ｓ１０２でＣＰＵ５０１は、Ｆ８０３がＲ３以上ではないと判断すると、Ｓ１０３でＦ８０３がＲ３未満でかつＦ８０２がＲ２以上であるか否かを判断する。Ｓ１０３でＣＰＵ５０１は、Ｆ８０３がＲ３未満かつＦ８０２がＲ２以上であると判断すると、Ｓ１０５で記録材は普通紙と判別する。Ｓ１０３でＣＰＵ５０１は、Ｆ８０３がＲ３未満かつＦ８０２がＲ２以上ではないと判断すると、Ｓ１０４で記録材は未定義のものであると判別する。

［リファレンス値と空間周波数演算結果の関係］
次に図７を用いてリファレンス値Ｒ１〜Ｒ３と空間周波数演算結果Ｆ８０１〜Ｆ８０３の関係を説明する。図７（ａ）は、リファレンス値Ｒ１とＤＣ領域８０１における空間周波数演算結果Ｆ８０１の関係を示す。記録材Ｃのような滑らかな表面では、繊維の影が少なく、振幅スペクトルはＤＣ領域に集中する。そのため記録材ＣのＤＣ領域における空間周波数演算結果Ｆ８０１がリファレンス値Ｒ１を上回る。図７（ｃ）は、リファレンス値Ｒ３と高周波領域８０３における空間周波数演算結果Ｆ８０３の関係を示す。記録材Ａのように表面の紙繊維の凹凸が多い場合には、さまざまな太さの繊維の影が数多く発生し、大きな振幅スペクトルが高周波領域まで発生する。そのため記録材Ａの高周波領域における空間周波数演算結果Ｆ８０３がリファレンス値Ｒ３を上回る。最後に図７（ｂ）は、リファレンス値Ｒ２と低周波領域８０２における空間周波数演算結果Ｆ８０２の関係を示す。記録材Ｂのように表面の紙繊維の凹凸が中庸の場合には、低周波領域における空間周波数演算結果Ｆ８０２がリファレンス値Ｒ２を上回る。しかしながら高周波領域における空間周波数演算結果Ｆ８０３がリファレンス値Ｒ３を上回らない。以上の組み合わせにより記録材を判別することができる。以上の判別は、ｘ方向及びｙ方向の情報を同時に処理するため、紙目の影響を受けない。よって縦目・横目のどちらの記録材であっても良好な判別結果を得ることができる。

［画像形成装置への応用］
図９は、本実施例にて説明する画像形成装置の概略構成を示す。ここではタンデム型のカラー画像形成装置を例にあげる。画像形成装置１０１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色の画像形成手段である画像形成部を備える。各画像形成部は、像担持体上に静電潜像を形成する露光手段である露光装置１１８〜１２１、像担持体である感光ドラム１０６〜１０９、転写手段である転写ローラ１１０〜１１３を備える。感光ドラム１０６〜１０９は着脱可能なカートリッジ１１４〜１１７に含まれる。給紙カセット１０２からピックアップローラ１０３で給紙された記録材は、映像読取装置である映像読取センサ１２３により紙種の判別がなされる。映像読取センサ１２３により読み取られた記録材表面の映像は、ディジタル処理を施され、図３で説明した直交変換回路５０８にて空間周波数成分に変換され、演算回路５０５により記録材の特徴量が抽出される。ＣＰＵ５０１は記録材の特徴量から記録材判別を行い、記録材の表面性、記録材の厚みなどの諸特性に応じて、画像処理や、現像バイアス、定着ユニットの温度制御値又は記録材搬送速度を可変制御することによって最適な画像を得ることができる。記録材は駆動モータ１０４により回転駆動される搬送ベルト１０５により感光ドラム１０６〜１０９と転写ローラ１１０〜１１３とのニップ部に搬送され、各色の画像形成部で現像剤像が順次重畳転写されて、記録材上にカラーの画像が形成される。記録材は定着装置１２２により現像剤像の加熱、定着がなされて画像形成装置の機外へと搬送される。

次にＣＰＵ５０１が行う判別した記録材に最適な画像形成条件を設定する方法について説明する。ＣＰＵ５０１が実行する各種の画像形成条件の制御としては、次のようなものが挙げられる。例えば、ＣＰＵ５０１は、記録材の種類がグロス紙の場合は、画像処理の際に普通紙とはγカーブを変更し、色味を変化させる制御を行う。これは、グロス紙を用いてプリントする場合、記録材上のコントラストを高くすることが望まれているからである。さらに、ＣＰＵ５０１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を変更するように制御する。具体的には、記録材の表面性が普通紙よりも粗いラフ紙の場合、記録材表面の定着フィルムとの接触性が低く、定着ニップ部で記録材への熱の伝播が不均一であり、トナーを溶融させるために必要な熱量が記録材側に十分伝わらない。このためラフ紙では熱量が不足し定着性が低下してしまうという問題がある。そこで、ＣＰＵ５０１は記録材の種類がラフ紙であると判別した場合は、単位時間あたりにラフ紙に供給される熱量が大きくなるように、記録材の搬送速度を普通紙を通紙する場合の搬送速度よりも遅く設定する。また、ＯＨＴあるいはグロスフィルムなどの場合において、これらを判別して記録材の表面に付着するトナーの定着性を上げ、グロスを高めて画質の向上を図ることもできる。判別結果が未定義だった場合は、ＣＰＵ５０１は画像形成装置本体に最もダメージが少ないと考えられる搬送速度、また定着温度となるような定着条件で制御を行う。

このように本実施例では、記録材表面の映像を周波数成分に変換し、空間周波数演算結果を算出することにより記録材判別を行うことを特徴とする。本実施例によれば、２次元スペクトルは紙目の影響を容易に除去でき、また周波数成分においては、記録材を構成している繊維の特徴を容易に抽出することが可能であり、高い判別精度を得ることができる。また、様々な条件下においても最適な電子写真プロセスで画像形成処理を施し良好な画像を得ることができる。

［紙目判別処理］
実施例２では２次元周波数成分を用いた記録材の特徴量の抽出による紙目判別の詳細について説明する。記録材表面映像の信号処理方法以外の、基本的な構成は実施例１と同様であるため詳細な説明は省略し、同じ符号を用いて説明する。なお、本実施例の特徴量は記録材の紙目に起因して抽出されるものである。図１０は２次元周波数成分を用いた紙目判別の詳細を説明する図である。直交変換回路５０８は、記録材Ｄ １００３及び記録材Ｅ １００５のピクセルデータを周波数成分に変換する（１００４及び１００６）。ここで記録材Ｄは縦目の記録材であり、記録材Ｅは紙目の無い記録材である。縦目の記録材Ｄは、紙目の影響によりｘ方向に強い高周波スペクトルが発生するものの、ｙ方向には高周波スペクトルが発生しない（１００４）。一方、紙目のない記録材Ｅのような表面では、振幅スペクトルは、ＤＣ領域に集中する（１００６）。

まず演算回路５０５は、実施例１と同様に演算を行った空間周波数を領域ごとに分割する。併せて領域の集合を２つ定義する。
横目領域（１００１）（図６中Ｃ１〜Ｃ４，Ｅ１〜Ｅ４，Ｉ１〜Ｉ４及びＫ１〜Ｋ４）
縦目領域（１００２）（図６中Ｂ１〜Ｂ４，Ｆ１〜Ｆ４，Ｈ１〜Ｈ４及びＬ１〜Ｌ４）

演算回路５０５は、振幅スペクトルが一定以上の周波数の総数をこの領域ごとに計数し、記録材表面の紙目演算結果Ｆ１００１及びＦ１００２として定義し、例えばレジスタＢ ５０６に保存する。

ＣＰＵ５０１は演算回路５０５が演算した記録材表面の紙目演算結果Ｆ１００１〜Ｆ１００２をレジスタＢ ５０６より取得し、記録材の紙目を判別する。記録材の紙目の判別には、横目領域１００１の紙目演算結果Ｆ１００１と縦目領域１００２の紙目演算結果Ｆ１００２との差を求め、その差とリファレンス値Ｒ４又はＲ５に基づいて次のように判別する。リファレンス値Ｒ４及びＲ５は、紙目演算結果Ｆ１００１，Ｆ１００２に対応したしきい値である。
ｅ）Ｆ１００１−Ｆ１００２≧Ｒ４ 横目と判別
ｆ）Ｆ１００２−Ｆ１００１≧Ｒ５ 縦目と判別
ｇ）その他 紙目無しと判別

図１１（ａ）にＣＰＵ５０１が実行する記録材判別処理のフローチャートを示す。Ｓ２０１でＣＰＵ５０１は、Ｆ１００１とＦ１００２の差がＲ４以上であるか否かを判断する。Ｓ２０１でＣＰＵ５０１は、Ｆ１００１とＦ１００２の差がＲ４以上であると判断すると、Ｓ２０５で記録材は横目であると判断する。Ｓ２０１でＣＰＵ５０１は、Ｆ１００１とＦ１００２の差がＲ４以上ではないと判断すると、Ｓ２０２でＦ１００２とＦ１００１の差がＲ５以上か否かを判断する。Ｓ２０２でＣＰＵ５０１は、Ｆ１００２とＦ１００１の差がＲ５以上であると判断すると、Ｓ２０４で記録材は縦目であると判別する。Ｓ２０２でＣＰＵ５０１は、Ｆ１００２とＦ１００１の差がＲ５以上でないと判断すると、Ｓ２０３で記録材は紙目無しと判別する。

［紙目に適した画像形成条件の設定］
図１１（ｂ）を用いてＣＰＵ５０１が判別した記録材の紙目に最適な画像形成条件設定方法について説明する。ＣＰＵ５０１は、判別した記録材の紙目が横目の場合（Ｓ１４０１）、搬送速度及び定着温度を通常よりも低下させる制御を行う（Ｓ１４０５）。これは紙目のある記録材を用いてプリントする場合、定着装置１２２により高温に加熱されることにより記録材に含まれる水分が蒸発し、記録材には紙目に沿ったカールが生じる。横目の記録材の場合、カールが搬送方向に対し直角に発生するため、紙詰まりの原因となる。搬送速度及び定着温度を低下させることにより、カール量を低減させ紙詰まりの発生を抑えることができる。ＣＰＵ５０１は、判別した記録材の紙目が縦目の場合（Ｓ１４０２）、搬送速度及び定着温度を通常どおり制御する（Ｓ１４０４）。縦目の記録材の場合、カールが搬送方向に発生するため、紙詰まりの発生確率が低いためである。ＣＰＵ５０１は、判別した記録材の紙目が横目でも縦目でもなく紙目無しと判別した場合、搬送速度及び定着温度を通常どおり制御する（Ｓ１４０３）。紙目の無い記録材の場合、カールの発生確率が低いためである。さらにＣＰＵ５０１は、画像形成装置に推奨される紙目と判別した紙目が異なる場合、表示手段である表示パネルに警告を表示し、使用者に紙の搬送方向を変えさせることもできる。

これまで説明したように本実施例では、記録材表面映像を周波数成分に変換し、紙目演算結果を算出することにより記録材の紙目判別を行うことを特徴とする。本実施例によれば、記録材の特徴量を正確に抽出することができ、精度の高い紙目判別を行うことができる。また、様々な条件下においても最適な電子写真プロセスで処理を施し良好な画像を得ることができる。また、紙目判別結果から適切な電子写真プロセスを選択し、記録材の搬送信頼性及び排紙積載性を向上させることができる。

実施例３は、記録材表面映像の信号処理方法以外の、基本的な構成は実施例１と同様であるため詳細な説明は省略する。特許文献１において提案されているように、従来の記録材の種類判別は、画像読取装置から出力される連続信号を処理することによってなされている。具体的には、記録材の表面画像をライン状に取得し、その１ライン内の最大輝度ピクセルと最小輝度ピクセルのコントラストによって記録材の表面平滑性を判断し、記録材の種類を判別する。図１（ｂ）の記録材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する。その結果、明るい個所と暗い個所の差が大きく出るため、コントラストは大きくなる。一方、図１（ｂ）の記録材Ｃのような表面では、繊維の影が少なく、コントラストは小さくなる。この比較によって、記録材の紙種を判定する。

［記録材表面のコントラスト検出］
図１２を用いて、記録材表面のコントラスト検出方法について詳細を説明する。図１２において、画像１３０は記録材の表面の映像をディジタル処理した画像である。センサ１１１０のセンサ部から出力されたアナログデータが、Ａ／Ｄ変換されて８ビットのピクセルデータに変換され、画像の明るさに比例して８ビットデータが決まる。そのとき、最大コントラスト１３１は、８×８画素のうち最初の１ライン内における最も暗い部分であり、図の例では’８０’ｈ、最小コントラスト１３２は８×８画素のうち最初の１ライン内における最も明るい部分であり、図の例では’１０’ｈとなる。このとき、２つの値の差は、’８０’ｈ−’１０’ｈ＝’７０’ｈである。つまり、第１ラインにおけるコントラスト最大値と最小値の差は’７０’ｈになる。同様に、最大コントラスト１３３は第２ライン目の値であり最も暗い部分であり’８０’ｈ、最小コントラスト１３４は第２ライン目の値であり最も明るい部分であり’２０’ｈ、差は’８０’ｈ−’２０’ｈ＝’６０’ｈである。最大コントラスト１３５は第８ライン目の値であり最も暗い部分であり’８０’ｈ、最小コントラスト１３６は第８ライン目の値であり最も明るい部分であり’１０’ｈ、差は’８０’ｈ−’１０’ｈ＝’７０’ｈとなる。このように横方向の各ラインごとに最大値と最小値の差を全ライン分加算した値を、記録材表面のコントラスト演算結果値として定義し、この大小によって記録材の表面平滑性を判断し、紙種の判別を行うことができる。

しかしながら、前述のように記録材の中には紙目を有するものがある。そのため、記録材に対して画像読取装置を斜めに設置し、縦目／横目のどちらであっても同一の判別性能が得られるように構成する場合もある。しかし、記録材の判別のためには、記録材を構成している繊維の太さを検出することも重要であり、画像読取装置を斜めに設置すると繊維の太さを判別する性能が低下する可能性がある。そこで本実施例で説明する記録材判別装置は、記録材の表面画像をライン状に取得する方向を紙目によって変更することを特徴とする。具体的には、実施例２で説明した紙目判別結果が縦目だった場合、横（図１２中ｘ方向）に判別を行う。同様に紙目判別結果が横目だった場合、縦（図１２中ｙ方向）に判別を行う。すなわち、紙目を判別するために、実施例２で説明した記録材の特徴量を抽出する構成とする。以上の操作により、常に繊維に対して（紙目に対して）垂直に演算を行うことが可能となり、記録材の紙目によらず安定した記録材判別が行える。ここでは、記録材の判別方法に画素の輝度ピクセルのコントラストを使用したものの、本実施例の効果はこの判別方法にとどまらず、ライン状に判別を行う判別方法全てに適応することが可能である。

これまで説明したように本実施例では、紙目判別結果により、記録材判別方法を変更し記録材の判別性能を向上することを特徴とする。本実施例によれば、記録材の特徴量を正確に抽出することができ、記録材の紙目によらず安定した記録材判別を行うことができる。また、様々な条件下においても最適な電子写真プロセスで処理を施し良好な画像を得ることができる。

１２３ 映像読取センサ
５０１ 判断部（ＣＰＵ）
５０２ 制御回路
５０５ 演算回路
５０８ 直交変換回路

Claims (6)

1. 記録材の表面の映像を読み取る読取手段を備える記録材判別装置であって、
   前記読取手段により読み取られた映像を２次元の空間周波数領域のデータに変換する変換手段と、
   前記変換手段により変換された前記空間周波数領域のデータから振幅スペクトルを算出し、算出した前記振幅スペクトルの分布に基づき前記記録材の特徴量を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出された前記特徴量に基づき前記記録材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記録材判別装置。
2. 前記抽出手段は、前記空間周波数領域を複数の領域に分割し、分割した領域ごとに所定値以上となる前記振幅スペクトルを計数することにより前記記録材の特徴量を抽出することを特徴とする請求項１に記載の記録材判別装置。
3. 前記判別手段は、前記抽出手段により抽出された前記特徴量に基づき前記記録材の紙目を判別することを特徴とする請求項１又は２に記載の記録材判別装置。
4. 前記判別手段は、判別した紙目に垂直な方向に沿って、前記読取手段により読み取られた映像のコントラストを算出し、算出したコントラストに基づき前記記録材の種類を判別することを特徴とする請求項３に記載の記録材判別装置。
5. 像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像手段と、所定の搬送速度で搬送された記録材上に前記現像剤像を転写する転写手段と、転写された前記現像剤像を定着する定着手段とを備える画像形成装置であって、
   前記記録材の種類を判別する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の記録材判別装置と、
   前記記録材判別装置により判別した記録材の種類に基づき、前記露光手段、前記現像手段、前記転写手段、前記定着手段又は前記搬送速度を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
6. 像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像手段と、所定の搬送速度で搬送された記録材上に前記現像剤像を転写する転写手段と、転写された前記現像剤像を定着する定着手段とを備える画像形成装置であって、
   前記記録材の紙目を判別する請求項３に記載の記録材判別装置と、
   前記記録材判別装置により判別した記録材の紙目に応じて、前記定着手段及び前記搬送速度を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。