JP5766315B2 - 記録媒体撮像装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体を撮像する記録媒体撮像装置、及び画像形成装置に関するものである。

従来の画像形成装置においては、例えば、外部装置としてのコンピュータ等による設定や、もしくは画像形成装置本体に設けられた操作パネル等により、記録媒体の種類（サイズ、厚さ等）がユーザによって設定されていた。そして、その設定に応じて、例えば転写手段における転写条件（転写電圧や転写時の記録媒体の搬送速度）や定着条件（定着温度や定着時の記録媒体の搬送速度）が制御されていた。

このようなコンピュータや操作パネル等から、記録媒体の種類を設定するというユーザの負担を軽減するために、画像形成装置の内部に記録媒体を判別するセンサ等を備えて、記録媒体の種類を自動的に判別する装置が提供されている。センサ等を搭載した画像形成装置は、自動的に記録媒体の種類を判別した後、判別結果に応じて転写条件や定着条件等が設定されるよう制御される。

具体的には、特許文献１や特許文献２において提案されているように、記録媒体の表面をＣＭＯＳセンサによって撮像して、撮像した映像から表面平滑度を検知して記録媒体の種類を判別するものがある。このように、ＣＭＯＳセンサによって撮像を行うと、表面の凹凸に起因して生じる陰影を直接的に撮影するため、精度良く記録媒体の判別を行うことができる。特にコート紙とノンコート紙を区別する時のように、凹凸の有無又はその大きさや深さが視覚的にはっきりと区別できる記録媒体の種類の判別において優れた精度が得られている。

特開２００２−１８２５１８ 特開２００４−０３８８７９

上記のような先行技術においては、判別に用いる記録媒体の撮像エリアを大きくするほど、記録媒体の判別精度を向上させることができる。記録媒体の撮像エリアを大きくする方法として、例えば、撮像素子であるＣＭＯＳセンサを一列に配置したラインセンサによって、記録媒体を搬送させて記録媒体の表面画像を取得する方法がある。

このような方法を行った場合は、光源に対して撮像エリアが大きくなるため、光源から照射される光量のばらつきが影響して記録媒体の表面画像を撮像した際に、光量の不十分な画像領域ができてしまう。この光量の不十分な画像領域を用いて記録媒体の種類の判別を行うと、判別精度の低下を招いてしまうことがある。

本出願に係る発明は、以上のような状況を鑑みてなされたものであり、撮像した記録媒体の表面画像を用いて記録媒体の種類を判別するときに、光源から記録媒体に向けて照射される光の光軸方向の変化による記録媒体の判別精度の低下を軽減することを目的とする。

上記目的を達成するために、記録媒体に光を照射する照射手段と、前記照射手段により照射され前記記録媒体を介した光を複数の画素からなる画像として撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像に含まれた、予め定められた所定の閾値以上の出力値を示す画素に対応する範囲を、記録媒体に関する情報を得るための有効画素範囲として選択する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記照射手段から記録媒体に向けて照射されている光の光軸方向に対応する第１の有効画素範囲を選択し、前記光軸方向の変化に応じて前記第１の有効画素範囲とは異なる第２の有効画素範囲を選択することを特徴とする。

本発明の構成によれば、撮像した記録媒体の表面画像を用いて記録媒体の種類を判別するときに、光源から記録媒体に向けて照射される光の光軸方向の変化による記録媒体の種類の判別精度の低下を軽減させることが可能となる。

本発明におけるカラー画像形成装置の構成を示す概略図 第１及び第２の実施形態における記録媒体撮像装置の構成を示す斜傾図及び横断面図 第１及び第２の実施形態における記録媒体撮像装置の構成を示す上断面図 本発明における記録媒体撮像装置の制御を示すブロック図 第１の実施形態における記録媒体撮像装置により撮像された光軸ズレのない表面画像と光軸ズレのある表面画像と、夫々の画像から有効画像領域を抽出した画像 第１の実施形態における記録媒体撮像装置により光軸ズレのないときの明度分布図と、光軸ズレのあるときの明度分布図 図５の有効画像領域を抽出した画像をシェーディング補正した画像と、画像をヒストグラム化した図 第１の実施形態における記録媒体撮像装置において光量補正を行うフローチャート 第１の実施形態における記録媒体撮像装置において有効画像範囲の補正を行うフローチャート 図６の明度分布図に基づき有効画像範囲の補正を行った明度分布図と補正を行った表面画像 第１の実施形態における記録媒体撮像装置において記録媒体の種類の判別を行うフローチャート 第１の実施形態における記録媒体撮像装置でシェーディング補正した各画像に対して特徴量を算出した結果を示す図 第１の実施形態における記録媒体撮像装置で有効画像範囲を選択する閾値を下げた明度分布図 第２の実施形態における記録媒体撮像装置により照射されたときの明度分布図 図１４の明度分布に基づき有効画像範囲の補正を行った表面画像と搬送方向の画素数の補正を行った表面画像 第２の実施形態における記録媒体撮像装置でシェーディング補正した各画像に対して特徴量を算出した結果を示す図 第３の実施形態における記録媒体撮像装置の構成を示す斜傾図と横断面図 第３の実施形態における記録媒体撮像装置の構成を示す上断面図 第３の実施形態における記録媒体撮像装置において記録媒体の種類の判別を行うフローチャート 第３の実施形態における記録媒体撮像装置により撮像された表面画像 図２０の表面画像から有効画像領域を抽出した画像 図２１の画像をシェーディング補正した画像 第３の実施形態における記録媒体撮像装置でシェーディング補正した各画像に対して特徴量を算出した結果を示す図

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

（第１の実施形態）
本実施形態の記録媒体撮像装置は、例えば複写機や画像形成装置等で用いることが可能である。図１は、その一例として記録媒体撮像装置を搭載している画像形成装置として、中間転写ベルトを採用し、複数の画像形成部を並列にして構成したカラー画像形成装置を示す構成図である。

図１におけるカラー画像形成装置１の各構成は以下のとおりである。２は、記録媒体Ｐを収納する給紙カセットである。３は、記録媒体Ｐを収納する給紙トレイである。４は、給紙カセット２又は給紙トレイ３から記録媒体Ｐを給紙する給紙ローラである。４’は、給紙カセット２又は給紙トレイ３から記録媒体Ｐを給紙する給紙ローラである。５は、給紙された記録媒体Ｐを搬送する搬送ローラであり、６は搬送ローラ５に対向する搬送対向ローラである。１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤を担持する各感光ドラムである。１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを一様に所定の電位に帯電するための各色用の一次帯電手段としての帯電ローラである。１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、一次帯電手段によって帯電された感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に各色の画像データに対応したレーザ光を照射し、静電潜像を形成するための光学ユニットである。

１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋは、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成された静電潜像を可視化するための現像器である。１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋは、現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ内の現像剤を感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに送り出すための現像剤搬送ローラである。１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成した画像を一次転写する各色用の一次転写ローラである。１７は、一次転写された画像を担持する中間転写ベルト。１８は、中間転写ベルト１７を駆動する駆動ローラ。１９は、中間転写ベルト１７上に形成された画像を記録媒体Ｐに転写するための二次転写ローラであり、２０は、二次転写ローラ１９に対向する二次転写対向ローラ。２１は、記録媒体Ｐを搬送させながら、記録媒体Ｐに転写された現像剤像を融解定着させる定着ユニットである。２２は、定着ユニット２１によって、定着が行われた記録媒体Ｐを排紙する排紙ローラである。

なお、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及び、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ及び、現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ及び、現像剤搬送ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋは夫々色毎に一体化されている。このように、感光ドラムと帯電ローラと現像器とを一体化したものをカートリッジといい、各色のカートリッジはカラー画像形成装置１に対して簡易に脱着できるように構成されている。

まず、カラー画像形成装置１の画像形成動作における紙搬送の動作について説明する。不図示のホストコンピュータ等からカラー画像形成装置１に、印刷命令や画像情報等を含んだ印刷データが入力される。すると、カラー画像形成装置は印刷動作を開始し記録媒体Ｐは給紙ローラ４又は給紙ローラ４’によって、給紙カセット２又は給紙トレイ３から給紙され搬送路に送り出される。記録媒体Ｐは、中間転写ベルト１７上に形成する画像の形成動作と搬送のタイミングとの同期を取るため、搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６に一旦停止して画像形成が行われるまで待機する。その後、画像形成動作に同期して、記録媒体Ｐは二次転写部へと搬送される。記録媒体Ｐは、二次転写ローラ１９及び二次転写対向ローラ２０により、中間転写ベルト１７上に形成された現像剤画像を転写される。記録媒体Ｐに転写された現像剤画像は定着ローラ等から構成される定着ユニット２１によって定着される。定着された記録媒体Ｐは排紙ローラ２２によって不図示の排紙トレイに排紙され、画像形成動作を終了する。

次に、電子写真方式による画像形成方法について説明する。中間転写ベルト１７上に形成する画像の形成動作はまず、ホストコンピュータ等から印刷データがカラー画像形成装置１に入力されると、感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋによって、一定の電位に帯電される。入力された印刷データにあわせて光学ユニット１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、帯電された感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面をレーザビームによって露光走査して静電潜像を形成する。形成した静電潜像を可視化するために現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ及び現像剤搬送ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによって現像を行う。感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面に形成された静電潜像は、現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋにより夫々の色で現像剤像として現像される。感光ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、中間転写ベルト１７と接触しており、中間転写ベルト１７の回転と同期して回転する。現像された各現像剤像は、一次転写ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋにより中間転写ベルト１７上に順次多重転写され、多色現像剤像となる。この多色現像剤像は、二次転写ローラ１９及び二次転写対向ローラ２０により記録媒体Ｐ上に二次転写される。

図１の画像形成装置において、記録媒体撮像装置４０は搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６の上流側（本実施形態の画像形成装置では、給紙カセット２又は給紙トレイ３側）に設置され、給紙カセット２等から搬送された記録媒体Ｐの表面画像の情報を検知する。記録媒体撮像装置４０による判別は、記録媒体Ｐが給紙カセット２等から画像形成装置内に送り出され、搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６に狭持されて停止している間に行われる。又は、二次転写ローラ１９及び二次転写対向ローラ２０から成る二次転写ニップ部に搬送されるまでの間に行われる。なお、記録媒体撮像装置４０は、記録媒体Ｐの種類の判別が行える場所であれば、搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６の上流側の任意の場所に設置できる。また、搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６と二次転写ニップ部との間に設置してもよい。

次に、本実施形態における記録媒体撮像装置４０について図２及び図３を用いて説明する。図２（ａ）は表面平滑度を反映した表面画像を撮像するための記録媒体撮像装置４０の構成を示している。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の横断面図であり、図３は図２（ａ）の上断面図である。
図２（ａ）で示している記録媒体撮像装置４０は、以下のものを備える。４１は、記録媒体Ｐの表面に光を照射する照射手段である照射用ＬＥＤである。４２は、照射手段から照射された光によって記録媒体Ｐの表面から反射する反射光を受光し結像する結像手段である結像レンズである。４３は、結像手段により結像された光を撮像する撮像手段であるＣＭＯＳラインセンサである。４４は、照射用ＬＥＤ４１から照射された光を任意の方向に導くスリット構造部材である。ここでの任意の方向とは、後述する図３にて説明する。

また、記録媒体Ｐを搬送する機構として、記録媒体Ｐを搬送する搬送ローラ５及び搬送対向ローラ６と記録媒体Ｐの搬送路を形成する不図示の搬送ガイドを備えている。本実施形態に用いる照射用ＬＥＤ４１は砲弾型白色ＬＥＤを用いている。なお、照射用ＬＥＤ４１は、記録媒体Ｐを照射することが可能であれば、砲弾型白色ＬＥＤに限定されるものではない。また、図２（ｂ）に示しているように、結像レンズ４２は、記録媒体Ｐの搬送方向と直交するように配置されており、照射用ＬＥＤ４１から照射された光によって記録媒体Ｐの表面から反射する反射光を結像する。結像レンズ４２により結像された反射光は、ＣＭＯＳラインセンサ４３により撮像される。本実施形態においては、照射用ＬＥＤ４１から照射される光は記録媒体Ｐ表面に対して１０度の角度で照射されている。なお、この角度は一例であり、記録媒体Ｐの判別に十分な画像が得られる角度であれば、必ずしも１０度の角度に限定されるものではない。

図３に示しているように、照射用ＬＥＤ４１は照射される光の光軸が、記録媒体Ｐの搬送方向に対して反時計回りに４５度（＋４５度）となるように配置されている。この角度が、先の図２（ａ）で説明したスリット構造部材の任意の方向である。照射角度範囲とは、照射用ＬＥＤ４１から照射された光が記録媒体Ｐを照射する範囲である。照射角度範囲は照射用ＬＥＤ４１から記録媒体Ｐの搬送方向に対して、光が照射されるＣＭＯＳラインセンサ４３の画素範囲を表している。照射角度範囲が記録媒体Ｐの表面画像を撮像可能なエリアである。有効画像範囲は、照射角度範囲内のうち、記録媒体Ｐの種類の判別に用いる範囲である。ここでいう光軸とは、照射用ＬＥＤ４１の中心軸上の光であると定義する。この光軸が先の照射角度範囲の中心にくるように、照射用ＬＥＤ４１を設置することが、理想的な設計上の所望の位置となる。しかし、実際には、取り付け精度の問題等から、照射角度範囲の中心となるように設置されないこともある。

本実施形態では、一例として光源からの照射用ＬＥＤ４１から照射された光の広がり角度を１４度と規定し、照射用ＬＥＤ４１の照射角度は、＋３８度から＋５２度としている。有効画像範囲は、記録媒体Ｐの種類の判別に用いる画像領域を表し、ここでは、照射用ＬＥＤ４１から照射された光の広がり角を照射角度範囲より狭い１０度と規定し、照射用ＬＥＤ４１の照射角度は＋４０度から＋５０度としている。有効画像範囲は、照射角度範囲内よりも狭い範囲であれば、本実施形態のように光源からの広がり角を基準とするのではなく他の基準から有効画像範囲を定めてもよい。

スリット構造部材４４は、照射用ＬＥＤ４１を光源とする光が記録媒体Ｐに対して、上記に記した角度で照射されるように配置されている。スリット構造部材４４を配置することで、ＣＭＯＳラインセンサ４３の各画素における光の照射方向を一義的に特定することができ、上述した光軸の算出が可能となる。本実施形態では、光を導く部材としてスリット構造部材４４を用いたが、他の手段として導光体部材などを用いても良い。

図４は、記録媒体撮像装置４０の動作制御ブロック図の一例である。まず、照射用ＬＥＤ４１が記録媒体Ｐの表面に対して光を照射し、記録媒体Ｐの表面平滑度を反映した表面画像を含む反射光を、結像レンズ４２を介してＣＭＯＳラインセンサ４３に結像させる。結像させた画像をＣＭＯＳラインセンサ４３で撮像した後、各エリアの反射光量に応じた記録媒体Ｐの表面画像を判別処理手段４５へ出力する。その後、判別処理手段４５は、受け取った記録媒体Ｐの表面画像をＡ―Ｄ変換４５１においてＡ−Ｄ変換し、記録媒体Ｐの搬送方向と直交する同一直線上の画像を得る。本実施形態において、Ａ−Ｄ変換４５１は８ビットＡ−Ｄ変換ＩＣを使用し、０から２５５の値を出力する。

画像抽出４５２及び記憶領域４５５において、受け取った記録媒体Ｐの表面画像を搬送方向へつなぎ合わせ、２次元画像情報を取得する。本実施形態において、記録媒体Ｐの搬送速度は８０ｍｍ／秒とし、ＣＭＯＳラインセンサ４３の解像度は１ラインの６００ｄｐｉ（１ドットあたり約４２μｍ）とした。画像サイズは１１８ドット×１１８ドットとし、これは記録媒体Ｐの５ｍｍ×５ｍｍ相当にあたる。なお、画像サイズは、ＣＭＯＳラインセンサのサイズやコスト、光源の光量ムラ、画像形成装置における記録媒体Ｐの搬送可能な距離等の制約によって、適宜変更可能である。ＣＭＯＳラインセンサ４３の撮像タイミングは、４２μｍ／（８０ｍｍ／秒）と計算され、約５３０μｓｅｃ間隔以上の間隔を空けて撮像を行う。これにより、記録媒体Ｐの表面の撮像エリアが重複せずに撮像することができる。

得られた２次元画像情報から記憶領域４５５に記憶されている光軸や上述した有効画像範囲などの情報に基づき、記録媒体Ｐの種類の判別に用いる表面画像の抽出を行う。このとき照射用ＬＥＤ４１の光量分布の補正（シェーディング補正）も行う。その後、特徴量算出４５３では、抽出された表面画像に基づき特徴量の算出を行う。最後に紙種判別４５４において、特徴量算出４５３で算出された結果に基づき記録媒体Ｐの種類の判別を行う。

紙種判別４５４の結果を制御部１０の画像形成条件制御部１０１に出力し、判別した結果に基づいて、画像形成装置の画像形成条件を制御する。画像形成条件とは、転写電圧や記録媒体Ｐの搬送速度、定着器の温度などの条件である。例えば、紙種判別の結果、ラフ紙と判別された場合、普通紙の画像形成条件と比べ現像剤の定着性が良くないので、記録媒体Ｐの搬送速度を遅くして定着ユニット２１での記録媒体Ｐの滞留時間を増やすことや、定着温度を高くすること等の制御を行う。

記憶領域４５５は、工場出荷時等に行われる照射用ＬＥＤ４１を発光制御する電流値や後述する光量調整時に必要な光量目標値等を記憶している。さらに、実際に記録媒体Ｐの種類の判別をするときに行う、後述する光量差を補正するために使用される照射用ＬＥＤ４１のＯＦＦ時の暗電流データとＯＮ時の光量ムラデータを夫々記憶している。また、照射用ＬＥＤ４１のＯＮ時の光量ムラデータにおける、内面基準板の出力に相当するデータの画素範囲とその光量値や照射用ＬＥＤ４１の光軸に相当するデータの画素範囲とその光量値も記憶している。

また、照射用ＬＥＤ４１の光量補正を行う場合、画像抽出４５２で取得した搬送方向と直交する表面情報を光量補正量算出４５６に出力し、出力情報を基に照射用ＬＥＤ４１の光量補正量を算出する。照射制御部１０２に算出した光量補正量を出力し、この光量補正量に基づき発光制御を行う。光量補正を実施する理由は、光量過多又は光量不足を防ぐためである。光量過多の場合、記録媒体Ｐの表面からの反射光が多くなり、取得した表面画像全体が明るくなってしまい、記録媒体Ｐの表面の凹凸を潰してしまう。また、光量不足の場合、記録媒体Ｐの表面画像全体が暗くなってしまい、記録媒体Ｐの表面の凹凸を潰してしまう。このため、表面画像の撮像に適した光量で照射用ＬＥＤ４１を発光するように補正する必要がある。

表面画像の抽出及び光量補正を行う上で、照射用ＬＥＤ４１の光軸の位置が重要となる。先にも述べたように、画像形成装置に配置されたときの照射用ＬＥＤ４１の光軸は、製造上のばらつき要因により、設計上の所望の位置に配置されないことがある。そのため、記録媒体Ｐに照射する角度や光量分布が設計上の計算とずれてしまい、予め定められた有効画像範囲によって抽出される画像領域には照射光の不十分な領域を含んでしまう場合がある。以下、光軸と光の照射の関係について述べる。

図５（ａ）は、照射用ＬＥＤ４１の光軸が設計上の所望の位置にズレなく配置されている場合の表面画像である。このときの照射用ＬＥＤ４１の光量分布を表すＣＭＯＳラインセンサ４３の１ラインの各画素の出力を図６（ａ）に示す。本実施形態では、設計上の所望の位置とは、画素位置８１としているが、スリット構造部材４４の設置場所等の条件によって、適宜設定することが可能である。図６（ａ）の光量分布からもわかるように、有効画像範囲内の光量が、精度の良い画像を得ることができる閾値より高くなっているため、精度の良い表面画像を得ることが可能となる。本実施形態では、精度の良い画像を得ることができる閾値を１８０としているが、これに限定されるものではなく、記録媒体Ｐの種類の判別が正常に行える範囲であれば適宜設定することが可能である。

図５（ｂ）は、照射用ＬＥＤ４１の光軸が設計上の所望の位置に配置されていない場合の表面画像である。このときの照射用ＬＥＤ４１の光量分布を表すＣＭＯＳラインセンサ４３の１ラインの複数画素の出力値を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）の光量分布からもわかるように、光軸が設計上の所望の位置からズレているため、有効画像範囲内に光量が不足している暗い部分の画像領域が入ってしまっている。そのため、図５（ｂ）に示した記録媒体Ｐの表面画像が精度の低いものとなってしまう。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）の光量分布は、後述する表面画像の光量差を補正するシェーディング補正に用いる補正用データである。図５（ａ）及び図５（ｂ）で得た表面画像に対して、記録媒体Ｐの種類の判別に必要な有効画像範囲に基づいて、表面画像を抽出したものを図５（ｃ）及び（ｄ）に示す。そして、図５（ｃ）及び（ｄ）の夫々の表面画像に対して、光量差を補正するシェーディング補正を行った結果を図７（ａ）及び（ｂ）に示す。なお、具体的なシェーディング補正の詳細については後述する。

図７（ａ）の設計上の所望の位置から光軸ズレのない表面画像は、表面の凹凸がしっかり表された精度の高い表面画像を得られていることがわかる。しかし、図７（ｂ）の設計上の所望の位置から光軸ズレのある表面画像は、十分に光が照射されていない領域を有効画像範囲として選択してしまっているため、表面の凹凸が読取りにくい精度の低い表面画像となってしまっている。図７（ａ）及び（ｂ）の夫々の表面画像に対して、明度情報をヒストグラム化すると、図７（ｃ）及び（ｄ）に示すような分布が得られる。

図７（ｃ）の設計上の所望の位置から光軸ズレのない表面画像のヒストグラムの分布は、特異のない正規分布を示している。しかし、図７（ｄ）の設計上の所望の位置から光軸ズレのある表面画像のヒストグラムの分布は、図７（ｂ）の画像領域の右部分（図５（ｄ）での暗い部分）の影響を受け、明度のばらつきが大きい分布となってしまっている。このような分布になってしまうと、表面の凹凸が大きい記録媒体Ｐを表面の凹凸が小さい記録媒体Ｐであると、誤判別をしてしまうことが考えられる。また、表面の凹凸が小さい記録媒体Ｐを表面の凹凸が大きい記録媒体Ｐであると、誤判別してしまうことも考えられる。このように、記録媒体Ｐを撮像した表面画像に、上述したような明度の低い部分があると誤判別を起こす原因となり得るので、閾値以上の明度の画素を有効画像範囲内と選択することで精度の良い表面画像を得ることができる。

以下に、光量補正の制御方法及び、有効画像範囲の選択方法を説明する。以下に記載した光量補正の制御方法及び、有効画像範囲の選択方法は、工場出荷時において実施され、得られたデータを記憶領域４５５に保存する。なお、光量補正は照射角度範囲内での撮像された基準板又は基準となる記録媒体Ｐの表面情報に基づいて行う。また、工場出荷時だけでなく、ユーザにより基準となる記録媒体Ｐが搬送されたときに、光量補正及び有効画像範囲の選択を行うようにしてもよい。光量補正及び有効画像範囲の選択は基本的には工場出荷時に行われ、その結果を記憶領域４５５に記憶させて、実際に記録媒体Ｐを判別するときに使用する。基本的には出荷後はこの記憶領域４５５に記憶されているデータを基にするが、照射用ＬＥＤ４１の劣化等の条件や状況の変化により適切な光量及び有効画像範囲が工場出荷時と異なってくることも考えられる。そのような場合は、基準板又は基準紙により再度光量補正及び有効画像範囲の選択を行うことが可能である。

光量補正を実施する理由は、光量過多の場合、記録媒体Ｐの表面からの反射光が多くなり、取得した表面画像全体が明るくなり過ぎてしまい、表面の凹凸が読取りにくくなってしまうためである。また光量不足の場合、記録媒体Ｐの表面からの反射光が少なくなり、取得した表面画像全体が暗くなり過ぎてしまい、表面の凹凸が読取りにくくなってしまうためである。このため、表面画像の撮像に適した光量で照射用ＬＥＤ４１を発光するように補正する必要がある。また上述したように、精度の良い表面画像を得るために、有効画像範囲を適切に選択する必要がある。有効画像範囲を適切に選択するのは、照射用ＬＥＤ４１の取り付け精度による表面画像の影響を少なくするためである。

図８に示したフローチャートに基づき、光量補正の制御方法の説明を行う。シーケンス１０１では、照射用ＬＥＤ４１をＯＦＦした状態でＣＭＯＳラインセンサ４３を用いて画像を取得し、暗電流データとして記憶領域４５５の配列Ｂ［０］〜Ｂ［ｉ＿ｍａｘ］に出力する。この暗電流データは外乱光などのノイズを除去するための明度情報であり、後述するシェーディング補正における黒（暗部）基準として用いる。暗電流データは、ＣＭＯＳラインセンサ４３で複数回撮像を行い、得られた夫々の画素における複数の明度情報に対し、画素ごとに平均値を算出することにより得られる。本実施形態では、ＣＭＯＳラインセンサ４３は６００ｄｐｉで４６８画素を用いたため、ｉ＿ｍａｘ＝４６８−１、測定回数を５回、黒基準をＢ、各測定での出力をＢ１〜Ｂ５と表すと、Ｂ＝（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４＋Ｂ５）／５として求めることができる。

シーケンス１０２では、照射用ＬＥＤ４１の発光電流値（以下、Ｉ＿ｌｅｄとする）を設定し、発光させる。Ｉ＿ｌｅｄの値は、記憶領域４５５に格納されている値ＬＥＤ＿ｃｕｒｒｅｎｔを用いる。光量補正が１度以上行われている場合は、すでにＬＥＤ＿ｃｕｒｒｅｎｔの値が設定されているため、以下に示すシーケンス１０３から１０５のループの制御回数を低減させることができる。また初期状態で光量補正を開始する場合は、ＬＥＤ＿ｃｕｒｒｅｎｔは０又は予め設定された所定のデフォルト値を用いる。

シーケンス１０３では、照射用ＬＥＤ４１を発光させて、ＣＭＯＳラインセンサ４３を用いて表面画像を取得する。ここでは、照射用ＬＥＤ４１の照射角度範囲に基準板を配置し、基準板に対して光を照射する。基準板からの反射光をＣＭＯＳラインセンサ４３にて撮像し、基準板の明度情報を取得し、記憶領域４５５の配列Ｗ［０］〜Ｗ［ｉ＿ｍａｘ］に出力する。ｉ＿ｍａｘは上述したｉ＿ｍａｘ＝４６８−１としている。これにより、ＣＭＯＳラインセンサ４３の１ライン分の明度分布が得られる。なお、ここでは基準板を用いたときを一例として説明しているが、基準紙によって行っても良い。

シーケンス１０４では、得られた基準板表面情報から光量補正を行う画素範囲の検出を行う。本実施形態では、１ライン分の明度情報分布において、明度出力値が一番大きい画素Ｔを検出する。その画素Ｔを中心として、左右３０画素を光量補正用範囲とした。なお、明度情報分布は１ラインに限られるものではなく、複数ライン撮像を行い平均値から検出する等しても良い。

シーケンス１０５では、算出された光量補正用範囲の明度分布から明度平均値を算出する。本実施形態では、Ｗ［Ｔ−３０］からＷ［Ｔ＋３０］の平均値となる。算出した値が所望の光量補正値になるように照射用ＬＥＤ４１のＩ＿ｌｅｄの値を調整する。明度値を比較して足りないと判断されれば、照射用ＬＥＤ４１のＩ＿ｌｅｄの値を上げて調整を行う。調整の結果、所望の値になったところで光量補正を終了する。また、算出した明度値が変化ない場合、照射用ＬＥＤの光量が最大になったと判断して、光量補正を終了する。なお本実施形態では、一例として基準板での光量補正値はＣＭＯＳラインセンサ４３の撮像取込の最短時間と乱反射率を加味し、所望の光量補正値を１９２（明度強度は２５６階調（０（暗）〜２５５（明））とした。光量補正値はこの数値に限られるものではなく、記録媒体Ｐの表面画像を精度良く撮像できる値であれば、適宜設定できるものである。

シーケンス１０６では、照射用ＬＥＤ４１のＩ＿ｌｅｄの値を、ＬＥＤ＿ｃｕｒｒｅｎｔとして保存する。なお、光量補正を行うにあたって基準板がない場合は、記録媒体Ｐに対して光を照射して、記録媒体Ｐの表面情報に基づき記憶領域４５５に記憶している値になるように照射用ＬＥＤ４１の発光を制御する。以上が光量補正の制御方法であり、記録媒体Ｐの表面画像を撮像する前の準備段階の動作である。

図９に示したフローチャートに基づき、有効画像範囲の算出方法の説明を行う。シーケンス２０１では、照射用ＬＥＤ４１の発光から得られる明度分布から予め決められた閾値以上の画素を算出する。本実施形態では一例として、明度値はＣＭＯＳラインセンサ４３の撮像取込の最短時間と乱反射率を加味し、１８０（明度強度は２５６階調（０（暗）〜２５５（明）とした場合である）とした。シーケンス２０２では、先に算出された閾値以上の画素数を求め、画像範囲を算出する。これは、有効画像範囲は隣り合う連続した画素範囲であり、照射角度範囲内である必要があるためである。

シーケンス２０３では、算出した画像範囲の画素数が予め記憶されている判別に用いる搬送方向と直交する方向（以下、センサ方向とする）の必要画素数ｄｏｔ＿ｗの値を満たしているか否かを判別する。満たしている場合はシーケンス２０４に進み、満たしていない場合はシーケンス２０６に進む。ここで、上記条件を満たしている場合には、画像範囲の画素数を必要画素数ｄｏｔ＿ｗと同数とする。制限の方法は以下シーケンス２０４及び２０５において説明する。なお、本実施形態では、センサ方向の必要画素数ｄｏｔ＿ｗは１１８画素とするが、記録媒体Ｐの判別が精度良く行われる画素数であれば、これに限定されるものではない。シーケンス２０４では、先に算出された画像範囲内において最も明度の高い画素を算出する。

シーケンス２０５では、算出された最も明度の高い画素が中央になるように画像範囲を再度算出しなおす。このとき、先のシーケンス２０３で述べたように、画像範囲はセンサ方向の必要画素数ｄｏｔ＿ｗと同数となるように算出を行う。シーケンス２０６では、算出された画像範囲の画素数をセンサ方向の必要画素数ｄｏｔ＿ｗとして保存する。この画像範囲を判別に用いる有効画像範囲とする。シーケンス２０７では、算出された画像範囲を有効画像範囲（Ｗ［Ｒｄｏｔ］〜Ｗ［Ｒｄｏｔ＋ｄｏｔ＿ｗ−１］）として保存する。

有効画像範囲の補正を行ったＣＭＯＳラインセンサ４３の１ラインの各画素の出力値を図１０（ａ）に示す。また、有効画像範囲の補正を行った記録媒体Ｐの表面画像を図１０（ｂ）に示す。図１０（ａ）の光量分布は、先の図６（ｂ）に示したものと同様である。図６（ｂ）では有効画像範囲に閾値より明度の低い部分が入っていたため、表面画像の精度が下がってしまっていた。一方、図１０（ａ）の光量分布は有効画像範囲を閾値以上と定めているため、有効画像範囲の出力値が高くなっている。そして、図１０（ｂ）に示す表面画像も精度の良いものとなっている。これにより、照射用ＬＥＤ４１の取り付け精度による表面画像への影響を少なくすることができていることがわかる。

次に、記録媒体Ｐの種類の判別シーケンスについて図１１のフローチャートに基づき説明する。シーケンス３０１では、予め記憶されているＬＥＤ発光電流値Ｉ＿ｌｅｄに基づき、照射用ＬＥＤ４１は記録媒体Ｐに対して光を照射する。

シーケンス３０２では、記録媒体Ｐからの反射光をＣＭＯＳラインセンサ４３で撮像し、判別処理手段４５に記録媒体Ｐの有効画像範囲内の表面画像を出力する。そして、記録媒体Ｐの表面画像の明度情報を配列ＰＯｊ［０］〜ＰＯｊ［ｄｏｔ＿ｗ−１］に格納する。判別処理手段４５は受け取った記録媒体Ｐの表面画像を搬送方向へつなぎ合わせることにより、２次元画像情報を取得する。シーケンス内のｊは搬送方向の画素位置を表している。

シーケンス３０３では、予め記憶されている搬送方向の必要画素数ｄｏｔ＿ｈを取得するまで、シーケンス３０２を繰り返す。本実施形態では、必要画素数ｄｏｔ＿ｈを１１８画素とし、記憶領域４５５に記憶している。この必要画素数ｄｏｔ＿ｈは１１８画素に限定されるものではなく、記録媒体Ｐの判別が精度良く行われる画素数であればよい。

シーケンス３０４では、得られた表面画像に対してシェーディング補正を行う。これは、照射用ＬＥＤ４１を光量補正しても、有効画像範囲内を均一に照射することは困難であるからである。そのため、有効画像範囲内で光量差が生まれ、この光量差によって有効画像範囲内の部分ごとの表面画像が変化してしまう。この影響を低減するためにシェーディング補正を行う。シェーディング補正は、上述した照射用ＬＥＤ４１のＯＦＦ時の暗電流データＤＢと基準板データＤＷに基づいて行う。照射用ＬＥＤ４１の光量分布は上述した図１０（ａ）の曲線で表した光量分布であり、基準板データＤＷは図１０（ａ）中の有効画像範囲内の光量分布である。以上の出力値に基づき有効画像範囲の画素の値が１９２になるように出力値との比を算出する。算出した各画素の比を記録媒体Ｐの表面画像の各画素に対して掛けて演算処理を行う。補正後のデータをＤｊ［０］〜Ｄｊ［ｄｏｔ＿ｗ］とする。ここでは、説明の一例としてｊライン目ｉ画素のをシェーディング補正する方法について示す。

まず、暗電流ノイズの影響を除去するために、ＰＯｊ［ｉ］―ＤＢ［ｉ］を行う。次に光量ムラの影響を除去するために、得られた結果に対して、予め決められた光量補正値（ここでは、１９２とした）に光量を合わせ、Ｄｊ［ｉ］＝（ＰＯｊ［ｉ］―ＤＢ［ｉ］）×１９２／ＤＷ［ｉ］を行うことによりシェーディング補正が可能となるになる。シェーディング補正を施した表面画像は先に示した図１０（ｂ）となる。

シーケンス３０５では、シェーディング補正を行った記録媒体Ｐの複数の画像から表面の凹凸を抽出して、表面の粗さの特徴量を算出する。算出方法は、画像領域の明度情報をヒストグラム化し、明度分布の標準偏差とした。補正のデータＤｊ［ｉ］の全データ（ｉ＝０〜ｄｏｔ＿ｗ、ｊ＝０〜ｄｏｔ＿ｈ）の平均値をＤＡとすると、標準偏差とは、（（（Ｄｊ［ｉ］−ＤＡ）の２乗）の総和÷個数）の平方根で求められる。

先に示した図１０（ｂ）の表面画像に対して、表面の粗さの特徴量を算出した結果を図１２に示す。同様に光軸が設計上の所望の位置にズレなく配置されている場合の表面画像である図５（ｃ）と、光軸が設計上の所望の位置に配置されていない場合の表面画像である図５（ｄ）の画像についても特徴量を算出した結果を図１２に示す。このとき判別に使用した記録媒体Ｐは同一のものである。

光軸ズレのある図５（ｄ）の表面画像から得られる特徴量は、光軸ズレのない図５（ｃ）の表面画像から得られる特徴量と比較して、出力値が小さいことがわかる。これは上述したように、光が十分に照射されていない画像領域を選択しているため、精度良く表面画像を撮像できず、出力値が下がってしまったためである。

一方、光軸ズレのある図５（ｄ）の状態から有効画像範囲を補正した図１０（ｂ）の表面画像から得られる特徴量は、光軸ズレのない図５（ｃ）の表面画像から得られる特徴量と比較して、ほぼ同じ値を示している。よって、同一の記録媒体Ｐであると判断することができる。これは、有効画像範囲を補正することにより、十分に光が照射されている画像領域を選択することができ、記録媒体Ｐの凹凸をしっかりと判別できているからである。

最後に、シーケンス２０６では、得られた特徴量に基づき、記録媒体Ｐの種類の判別を行い、図４の制御部１０中の画像形成条件制御部１０１に判別結果を出力する。得られた特徴量と予め記憶されている記録媒体Ｐの種類を判別するための出力値とを比較し、記録媒体Ｐの種類を判別する。画像形成条件制御部１０１は得られた記録媒体Ｐの種類の判別結果に基づいて、画像形成装置の画像形成条件を制御する。

このように、光量分布に応じて適切に有効画像範囲を補正することで、光が十分に照射されている領域を選択して記録媒体Ｐの判別を行うことができるため、照射用ＬＥＤ４１の取り付け精度の影響を少なくできる。適切に有効画像範囲を補正することができたことにより、有効画像範囲の補正を行わないときに比べて判別精度を向上させることができる。

ここまでは、光量分布が比較的滑らかな出力波形を示す場合を一例として説明を行ってきたが、図１３に示したように、ＣＭＯＳラインセンサや結像レンズの特性により、光量分布が滑らかな曲線にならない場合がある。ここでは、図１３を用いてこのような場合に、どのように有効画像範囲を決定するかについて説明する。

図１３のような光量分布において、予め定められた閾値（図１３の第１閾値）より大きい明度値の画素位置を有効画像範囲とすると、必要画素数を満たした連続した有効画像範囲が算出されない場合がある。このような場合には、表面画像が精度良く得られる範囲内で、閾値を下げて（図１３の第２閾値）有効画像範囲を広げるようにする。このよう表面画像に影響を与えない範囲で、ある程度閾値に幅をもたせることによって、明度分布にばらつきがあるときにも対応することができる。また、複数の範囲が有効画像範囲として選択可能である場合は、閾値以上の明度を示す範囲の画素数が最も多い範囲を有効画像範囲として選択する。

（第２の実施形態）
本実施形態の構成は、第１の実施形態で説明した図１乃至図４で実施可能であるため、ここでの説明は省略する。本実施形態では、第１の実施形態で説明した様に、有効画像範囲を補正すると、予め決まっているセンサ方向の必要画素数を満足できない場合について説明する。

図１４は、ある光量分布に基づき、先の第１の実施形態によって説明した方法で有効画像範囲を補正した結果を示したものである。有効画像範囲を補正した結果、画素位置１０から７９が有効画像範囲となった。有効画像範囲を補正して画像抽出を行った結果を図１５（ａ）に示す。画像の画素サイズは７０×１１８（６００ｄｐｉで３ｍｍ×５ｍｍ相当）である。図１５（ａ）より、十分に光が照射されている領域を選択できていることがわかる。よって、光量分布に基づき、センサ方向の必要画素数を変更することで、十分に光が照射されていない領域を省いて表面画像を撮像することができ、記録媒体の判別精度の低下を改善することができる。

図１４及び図１５（ａ）から、有効画像範囲を補正することにより精度の良い表面画像を得ることができることがわかった。しかし、センサ方向の必要画素数が少なくなってしまったことにより、撮像した表面画像が記録媒体Ｐの判別に必要な画素数より少なくなってしまうことがある。以下、記録媒体Ｐの判別に必要な画素数が少なくなってしまったときの制御について述べる。

センサ方向の必要画素数が小さくなれば、少ない画像領域で求められた特徴量より記録媒体Ｐの種類の判別を行なければならない。この小さい画像領域の特徴では、記録媒体Ｐの全体とは違う特徴が算出されてしまい、記録媒体Ｐの種類の判別を誤ってしまう可能性がある。このような誤判別を起こさないために、画像領域の画素数を一定以上に確保するためには、搬送方向の必要画素数を拡大させることで撮像するライン数を増やし、画像領域を大きくする。搬送方向の必要画素数は、上述の方法で求められたセンサ方向の必要画素数と別途指定しておいた画像領域全体の必要画素数との除算で求められる。ただし、搬送方向の必要画素数は、測定時の記録媒体Ｐの移動距離に依存し、測定を始めた位置から記録媒体Ｐの後端までの長さの範囲内の長さとなる。

以下、本実施形態における一例として具体的な数値を示しながら、搬送方向の必要画素数を変更する方法を説明する。全体必要画素数が１３９２４画素（１１８×１１８）であるとき、センサ方向の必要画素数が７０画素である場合の搬送方向の必要画素数は１９９画素となる。画素数は自然数であるため、除算の結果を四捨五入等する必要があり、搬送方向の必要画素数は全体必要画素数に可能な限り近い値であることが望ましい。

修正された画像領域から抽出された表面画像を図１５（ｂ）に示す。このときの表面画像のサイズは、７０×１９９（６００ｄｐｉで３ｍｍ×８．３ｍｍ相当）である。このように、搬送方向の必要画素数を増やすことで、画像領域全体の画素数も増やすことができ、記録媒体Ｐの種類を判別する基となる画像の精度が向上するので、記録媒体Ｐの種類の判別精度も向上させることができる。

表面画像のサイズが１１８×１１８（６００ｄｐｉで５ｍｍ角相当）、７０×１１８（６００ｄｐｉで３ｍｍ×５ｍｍ相当）、７０×１９９（６００ｄｐｉで３ｍｍ×８．３ｍｍ相当）の３つの場合において、夫々６度測定を行った。そのときの特徴量を算出した結果を図１６に示す。図１６から搬送方向の必要画素を変更しない画像領域７０×１１８では、出力のばらつきが大きいことがわかる。一方、同じ画像領域のサイズである１１８×１１８と７０×１９９では、出力のばらつきが小さく、その度合いもほぼ等しいことがわかる。

よって、画像領域のサイズが小さくなるにつれ、出力のばらつきが大きくなり、記録媒体Ｐの判別精度が低下してしまうことがわかる。このような場合には、搬送方向の必要画素数を増やすことで、記録媒体Ｐの判別に必要な画素数を確保する。画像領域の補正を行うことで、画像領域の補正を行わない場合と比べて、記録媒体Ｐの判別精度を向上させることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態の構成は、第１の実施形態で説明した図１及び図４で実施可能であるため、ここでの説明は省略する。第１の実施形態と異なる構成として、本実施形態による記録媒体撮像装置４０について説明する。図１７（ａ）で示しているように、本実施形態の記録媒体撮像装置４０は、複数の光源が設置されていることが特徴となる。以下、光源としてＬＥＤを２つ備える場合を例として説明するが、ＬＥＤは２つに限られるものではなく、複数個備えていても構わない。

記録媒体撮像装置４０は、以下のものを備える。４１ａは、記録媒体Ｐの表面に光を照射する照射手段である照射用ＬＥＤである。４１ｂは、記録媒体Ｐの表面に光を照射する照射手段である照射用ＬＥＤである。４２は、照射手段から照射された光によって記録媒体Ｐの表面から反射する反射光を結像する結像手段である結像レンズである。４３は、結像手段により結像された光を撮像する撮像手段であるＣＭＯＳラインセンサである。４４は、照射用ＬＥＤ４１ａ及び４１ｂから照射された光を任意の方向に導くスリット構造部材である。ここでの任意の方向とは、後述する図１８にて説明する。

また、記録媒体Ｐを搬送する機構は、記録媒体Ｐを搬送する搬送ローラ５と、それに対向して設けられた搬送対向ローラ６と記録媒体Ｐの搬送路を形成する不図示の搬送ガイドを備えている。図１７（ａ）において、本実施形態に用いる照射用ＬＥＤ４１ａ、４１ｂとして、砲弾型白色ＬＥＤを用いた。なお、照射用ＬＥＤ４１は、記録媒体Ｐの表面画像を撮像することが可能であれば、砲弾型白色ＬＥＤに限定されるものではない。

また、図１７（ｂ）に示しているように、結像レンズ４２は、記録媒体Ｐの搬送方向と直交するように配置されており、照射用ＬＥＤ４１ａ及び４１ｂから照射された光によって記録媒体Ｐの表面から反射する反射光を結像する。結像レンズ４２により結像された反射光は、ＣＭＯＳラインセンサ４３により撮像される。

本実施形態においては、照射用ＬＥＤ４１ａ及び４１ｂから照射される光は記録媒体Ｐ表面に対して１０度の角度で照射されている。なお、この角度は一例であり、記録媒体Ｐの判別に十分な画像が得られる角度であれば、必ずしも１０度の角度に限定されるものではない。

図１８に示しているように、照射用ＬＥＤ４１ａは照射される光の光軸が、記録媒体Ｐの搬送方向に対して反時計回りに４５度（＋４５度）となるように配置されている（第１の方向）。照射用ＬＥＤ４１ｂは照射される光の光軸が、記録媒体Ｐの搬送方向に対して時計回りに４５度（−４５度）となるように配置されている（第２の方向）。この角度が、先の図１７（ａ）で説明したスリット構造部材の任意の方向である。

照射角度範囲ａとは、照射用ＬＥＤ４１ａから照射された光が記録媒体Ｐを照射する範囲であり、照射角度範囲ｂとは、照射用ＬＥＤ４１ｂから照射された光が記録媒体Ｐを照射する範囲である。照射角度範囲ａ及び照射角度範囲ｂが記録媒体Ｐの表面画像を撮像可能なエリアである。有効画像範囲ａは、照射角度範囲ａ内のうち、記録媒体Ｐの種類の判別に用いる範囲であり、有効画像範囲ｂは、照射角度範囲ｂ内のうち、記録媒体Ｐの種類の判別に用いる範囲である。ここでいう光軸とは、照射用ＬＥＤ４１ａ及びｂの中心軸上の光であると定義する。この光軸が先の照射角度範囲の中心にくるように、照射用ＬＥＤ４１ａ及びｂを設置することが、理想的な設計上の所望の位置となる。しかし、実際には、取り付け精度の問題等から、照射角度範囲の中心となるように設置されないこともある。
本実施形態では、一例として光源からの照射用ＬＥＤ４１ａ及び４１ｂから照射された光の広がり角度を１４度と規定し、照射用ＬＥＤ４１ａの照射角度は、＋３８度から＋５２度とし、照射用ＬＥＤ４１ｂの照射角度は、−３８度から−５２度としている。有効画像範囲ａ及びｂは、記録媒体Ｐの種類の判別に用いる画像領域を表し、ここでは、照射用ＬＥＤ４１から照射された光の広がり角を照射角度範囲より狭い１０度と規定している。そして、照射用ＬＥＤ４１ａの照射角度は＋４０度から＋５０度、照射用ＬＥＤ４１ｂの照射角度は−４０度から−５０度と規定している。有効画像範囲ａ及びｂは、照射角度範囲内よりも狭い範囲であれば、本実施形態のように光源からの広がり角を基準とするのではなく他の基準から有効画像範囲を定めてもよい。

スリット構造部材４４は、照射用ＬＥＤ４１ａ又は４１ｂを光源とする光が記録媒体Ｐに対して、上記に記した角度で光を照射するために配置されている。スリット構造部材４４を配置することで、ＣＭＯＳラインセンサ４３の各画素における光の照射方向を一義的に特定することができ、上述した光軸の算出が可能となる。

また、スリット構造部材４４は、照射用ＬＥＤ４１ａを光源とする光が、照射用ＬＥＤ４１ｂによって照射される記録媒体Ｐの表面上の領域を照射してしまうことを防止する。反対に、照射用ＬＥＤ４１ｂを光源とする光が、照射用ＬＥＤ４１ａによって照射される記録媒体Ｐの表面上の領域を照射してしまうことも防止する。このように、記録媒体Ｐの表面に精度良く光を照射するために、照射用ＬＥＤ４１ａ及び４１ｂの照射方向を制限している。スリット構造部材４４により照射方向を制限することで、ＣＭＯＳラインセンサ４３の各画素における光の照射方向を一意に特定することができる。本実施形態では、光を導く部材としてスリット構造部材４４を用いたが、照射方向を遮光する方法として、導光体部材などを用いても良い。また、光照射方向毎に光の照射タイミングをずらして光を照射して、複数の画像を取得することも可能である。

次に光量補正について説明する。図４中の照射制御部１０２は、照射用ＬＥＤ４１ａ又は４１ｂに対してから予め定められた光量で発光制御を行うために、光量補正を行う。このとき、照射用ＬＥＤ４１ａと４１ｂは夫々独立して光量補正を行う。照射用ＬＥＤ４１ａと４１ｂの光量補正は、第１の実施形態の図８に示した制御で行われるため、ここでの説明は省略する。光量補正の結果、夫々の照射方向の光量が異なる場合は、測定タイミングをずらして、夫々の照射方向に対して表面情報を取得するようにする。また基準板がない場合は、記録媒体Ｐに対して光を照射して、記録媒体Ｐの表面情報に基づき記憶領域４５５に記憶してある値になるように夫々の発光を制御する。

次に、記録媒体Ｐの判別シーケンスについて図１９に示し、説明する。シーケンス４０１では、予め記憶されている各ＬＥＤ発光電流値ＬＥＤ＿ｃｕｒｒｅｎｔａ、ＬＥＤ＿ｃｕｒｒｅｎｔｂに基づき、照射用ＬＥＤ４１ａは記録媒体Ｐに対して光を照射する。同様に照射用ＬＥＤ４１ｂも記録媒体Ｐに対して光を照射する。

シーケンス４０２では、記録媒体Ｐからの反射光をＣＭＯＳラインセンサ４３で撮像し、判別処理手段４５に記録媒体Ｐの表面情報画像を出力する。判別処理手段４５は受け取った記録媒体Ｐの表面情報画像を搬送方向へつなぎ合わせることにより、２次元画像情報を取得する。シーケンス内のｊは搬送方向の画素位置を表している。

シーケンス４０３では、予め記憶されている搬送方向の必要画素数を取得するまで、シーケンス３０２を繰り返す。本実施形態では、搬送方向の必要画素数を（１１８画素）をとし、記憶領域４５５に記憶している。この必要画素数ｄｏｔ＿ｈは１１８画素に限定されるものではなく、記録媒体Ｐの判別が精度良く行われる画素数であればよい。

ここで、上述までのシーケンスにより得られた表面画像を図２０（ａ）、（ｂ）に示す。図２０（ａ）はラフ紙の表面画像であり、図２０（ｂ）は普通紙の表面画像である。図２０は搬送方向の必要画素数以上に取り込んだ記録媒体Ｐの表面画像を示している。上述したシーケンス３０２及びシーケンス３０３により、記録媒体Ｐの判別に必要な画素数だけ抽出して取得される画像は図２１（ａ）、（ｂ）に示す。

図２１（ａ）は図２０（ａ）中の点線枠内の画像であり、図２１（ｂ）は図２０（ｂ）中の点線枠内の画像である。図２１（ａ）、（ｂ）の画像領域のサイズは、１１８×１１８（６００ｄｐｉで５ｍｍ×５ｍｍ相当）である。図２１（ａ）、（ｂ）中の有効画像範囲ａの画像が照射用ＬＥＤ４１ａで光を照射した場合の結果（第１の表面画像）であり、有効画像範囲ｂの画像が照射用ＬＥＤ４１ｂで光を照射した結果（第２の表面画像）である。

シーケンス４０４では、得られた表面画像に対してシェーディング補正を行う。これは、照射用ＬＥＤ４１ａ及び４１ｂを光量補正しても、有効画像範囲内を均一に照射することは困難であるからである。そのため、有効画像範囲内で光量差が生まれ、この光量差によって、有効画像範囲内の部分ごとの表面画像が変化してしまう。この影響を低減するためにシェーディング補正を行う。シェーディング補正の方法は、第１の実施形態で説明した方法と同様であるため、ここでの説明は省略する。

図２１（ａ）、（ｂ）の画像に対して、シェーディング補正を施した画像を図２２（ａ）、（ｂ）に示す。図２２（ａ）、（ｂ）中の有効画像範囲ａの画像が、照射用ＬＥＤ４１ａから照射された光により撮像した画像を補正した結果であり、有効画像範囲ｂの画像が、照射用ＬＥＤ４１ｂから照射された光により撮像した画像を補正した結果である。

シーケンス４０５では、シェーディング補正を行った表面画像の特徴量を算出する。算出方法は、画像領域の明度情報をヒストグラム化し、明度分布の標準偏差とした。シーケンス４０６では、シーケンス４０５で算出した特徴量の平均値を算出している。図２２（ａ）、（ｂ）の画像に対して、特徴量を算出した結果を図２３に示す。

図２３は、ラフ紙と普通紙を夫々縦搬送と横搬送させて測定を行った結果を示している。縦搬送は記録媒体Ｐの長手方向に搬送させたことを表し、横搬送は記録媒体Ｐの短手方向に搬送させたことを表している。

照射用ＬＥＤ４１ａは、照射用ＬＥＤ４１ａから照射された光から得られた画像の特徴量を示しており、照射用ＬＥＤ４１ｂは、照射用ＬＥＤ４１ｂから照射された光から得られた画像の特徴量を示している。照射用ＬＥＤ４１ａ及び照射用ＬＥＤ４１ｂは、２つの光源から得られた画像の平均から得た特徴量を示している。これらの出力値から、縦搬送と横搬送で算出される特徴量の値が大きく異なることがわかる。１つの照射方向から得られた画像を用いた照射用ＬＥＤ４１ａと照射用ＬＥＤ４１ｂの特徴量は、縦搬送と横搬送で大きくばらついている。一方、２つの照射方向から得られた画像を用いた照射用ＬＥＤ４１ａ及び照射用ＬＥＤ４１ｂの特徴量は、平均値を求めているため縦搬送と横搬送でのばらつきが小さいことがわかる。このように、１つの照射方向から得られた画像において、縦搬送と横搬送で出力値にばらつきがあるのは、記録媒体Ｐの繊維方向が影響するからである。１つの照射方向から得られた画像においても、適切な光量によって照射を行っていれば、精度の良い画像が得られるものの、たまたま照射方向と記録媒体Ｐの繊維方向が平行に近くなってしまうと表面画像の精度が落ちてしまうことがある。

このような、照射方向と記録媒体Ｐの繊維方向による表面画像の精度のばらつきを抑えるために、２方向から照射された光を基に撮像した表面画像から表面の凹凸を判断すると図２３からもわかるように、安定した精度を保つことができる。このとき、２光源となるＬＥＤの角度差が９０度異なるように配置することで、一方の光源から得られる表面画像のコントラストが高くなれば、他方の光源から得られる表面画像のコントラストは低くなる。よって、紙搬送方向が異なっても、コントラストの高い表面画像と低い表面画像が同時に得られるため、１枚の記録媒体Ｐに対して、この得られた２つの表面画像に基づき記録媒体Ｐの種類の判別することで、繊維方向の影響を低減できる。

よって、２方向の異なる角度から撮像された表面画像を用いて、記録媒体Ｐの種類の判別を行うことで、繊維方向の影響を低減できるので、精度の良い特徴量を得ることができる。その結果、記録媒体Ｐの搬送方向による特徴量のばらつきが低減され、記録媒体Ｐの種類の判別精度を向上することができる。なお、本実施形態の一例としては、２光源から算出した特徴量を平均値として記録媒体Ｐの判別に用いたが、単純な和としても同様の結果を得ることができる。

最後に、シーケンス４０７では、得られた特徴量に基づき、記録媒体Ｐの種類の判別を行い、図４中の制御部１０中の画像形成条件制御部１０１に判別結果を出力する。得られた特徴量と予め記憶されている記録媒体の種類を特定するための出力値とを比較し、記録媒体Ｐの種類を判別する。画像形成条件制御部１０１は得られた記録媒体Ｐの種類の判別結果に基づいて、画像形成装置の画像形成条件を制御する。本実施形態では、２つの異なる照射方向からの光により撮像した２つの表面画像を１つの２次元画像として取得したが、夫々独立して撮像素子を配置して、表面画像を撮像してもかまわない。

ここまで説明したように、２つの表面画像に基づき記録媒体Ｐの種類の判別を行うときは、夫々の表面画像の画像領域の画素数を同一とすることで精度の良い結果を得ることができる。夫々の表面画像で独立して補正を行うと、画像領域の画素数が異なってしまうことが考えられ、画像領域の画素数が異なった状態で特徴量を算出すると、画素数の多い画像領域から求められる特徴量の影響が大きくなってしまう。すると片方の表面画像に依存した結果となってしまい精度の良い判別ができない可能性がある。

このような状況にならないためには、夫々の表面画像の画素数を同一とすることで、ある特定の表面画像に依存することなく記録媒体Ｐの判別を行うことができる。つまり、有効画像範囲の補正により、得られた二つの表面画像の画素数が異なる場合は、画素数が少ない表面画像に画素数をあわせるよう、画像数が多い表面画像は選択範囲を変更する。二つの表面画像を少ない画素数に統一することで、どちらか一方の表面画像の影響が強く反映され、記録媒体Ｐの種類の判別精度が低下してしまうことを軽減できる。なお、ここでは、一例として２つの表面画像について説明したが、２つ以上の複数枚の表面画像を対象にする場合にも、同様の制御を行うことが可能である。また、ここでは２つの表面画像の画素数を同一とする例について説明したが、どちらかの表面画像に大きな依存性が出るほど、たくさんの画素数の差がなければ必ずしも同一の画素数としなくてもよい。また、一方の表面画像が繊維の影響等で、正常な表面画像が得られていないと判断できる場合は、その表面画像は記録媒体の種類の判別に用いず、他方の表面画像のみから判別をおこなってもよい。

これまでの説明では、撮像素子の一例としてＣＭＯＳラインセンサを用いてきたが、エリアセンサなどの２次元に配列された撮像素子を用いることもできる。搬送方向の有効画像範囲の長さに応じて、記録媒体Ｐを搬送させて表面画像を撮像することで、搬送方向の有効画素範囲を拡大させることができる。

また有効画像範囲の補正で説明したように、除算の結果が搬送方向の最大画素数（ラインセンサの解像度×紙搬送距離）より大きい場合は、抽出する画像領域の画素数が必要画素数に達しないことになる。このような場合、複数の表面画像のうち、有効画像範囲が一番小さい範囲から得られる画像領域の画素数に他の画像領域の画素数を合わせることで、複数の画像領域の画素数を一定にすることができる。これにより、複数の画像領域の画素数をあわせることができ、画素数の不一致による記録媒体Ｐの種類の判別精度の低下を軽減することができる。

１０ 制御部
４０ 記録媒体撮像センサ
４１ａ、４１ｂ 照射用ＬＥＤ
４２ 結像レンズ
４３ ＣＭＯＳラインセンサ
４４ スリット構造部材
４５ 判別処理手段
１０１ 画像形成条件制御部
１０２ 照射制御部
Ｐ 記録媒体

Claims (17)

1. 記録媒体に光を照射する照射手段と、
   前記照射手段により照射され前記記録媒体を介した光を複数の画素からなる画像として撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像に含まれた、予め定められた所定の閾値以上の出力値を示す画素に対応する範囲を、記録媒体に関する情報を得るための有効画素範囲として選択する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記照射手段から記録媒体に向けて照射されている光の光軸方向に対応する第１の有効画素範囲を選択し、前記光軸方向の変化に応じて前記第１の有効画素範囲とは異なる第２の有効画素範囲を選択することを特徴とする記録媒体撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記有効画素範囲の中心の位置が、前記照射手段から記録媒体に向けて照射されている光の光軸に対応する位置となるように、前記有効画素範囲を選択することを特徴とする請求項１に記載の記録媒体撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記有効画素範囲の中心に対応する画素の出力値が、前記画像に含まれる全ての画素の出力値の中で最も大きい値となるように、前記有効画素範囲を選択することを特徴とする請求項１に記載の記録媒体撮像装置。
4. 前記閾値以上の出力値を示す画素が連続する範囲が複数ある場合、前記制御手段は前記閾値以上の出力値を示す画素の個数が最も多い範囲を前記有効画素範囲として選択することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の記録媒体撮像装置。
5. 前記閾値以上の出力値を示す画素の個数が記録媒体に関する情報を得るために必要な個数に満たない場合、前記制御手段は前記閾値以上の出力値を示す画素の個数が増えるように前記閾値を下げることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の記録媒体撮像装置。
6. 前記閾値以上の出力値を示す画素の個数が記録媒体に関する情報を得るために必要な個数に満たない場合、前記制御手段は前記撮像手段によって撮像される画像の領域を記録媒体の搬送方向に拡大させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の記録媒体撮像装置。
7. 前記照射手段は搬送されている記録媒体に光を照射し、前記撮像手段は前記搬送されている記録媒体を介した光を画像として撮像することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の記録媒体撮像装置。
8. 前記撮像手段は、記録媒体の搬送方向とは直交する方向にのびたラインセンサであることを特徴とする請求項７に記載の記録媒体撮像装置。
9. 画素に対応する前記範囲とは、前記撮像手段の受光範囲であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の記録媒体撮像装置。
10. 前記出力値とは、明度又は光量であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の記録媒体撮像装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の記録媒体撮像装置と、
    前記画像に含まれた複数の画素のうち、選択された前記有効画素範囲に対応する画素の出力値に基づき、記録媒体の種類を判別する判別手段を有することを特徴とする記録媒体判別装置。
12. 前記撮像手段は、前記照射手段により照射され前記記録媒体の表面に反射した光を前記画像として撮像し、前記判別手段は記録媒体の表面状態を判別することを特徴とする請求項１１に記載の記録媒体判別装置。
13. 前記記録媒体の表面状態とは、記録媒体の凹凸又は記録媒体の繊維の状態であることを特徴とする請求項１２に記載の記録媒体判別装置。
14. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の記録媒体撮像装置と、
    記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
    前記画像に含まれた複数の画素のうち、選択された前記有効画素範囲に対応する画素の出力値に基づき、前記画像形成手段の画像形成条件を制御する画像形成条件制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
15. 前記画像形成手段は像担持体に形成された画像を記録媒体に転写する転写手段を含み、前記画像形成条件は前記転写手段の転写電圧であることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記画像形成条件は記録媒体の搬送速度であることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
17. 前記画像形成手段は記録媒体に転写された画像を定着する定着手段を含み、
    前記画像形成条件は前記定着手段の定着温度であることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。