JP5783753B2 - 記録材判別装置 - Google Patents
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Description
従来、かかる画像形成装置においては、制御パネル等によって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、その設定に応じて転写条件や定着条件が設定されるよう制御されている。ここで、転写条件は、例えば転写バイアスや転写時の記録材の搬送速度である。また、定着条件は、定着温度や定着時の記録材の搬送速度である。
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材の表面をCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサによって撮像することで表面
平滑性を判別するものがある。また、特許文献3にあるように、撮像方法を工夫することにより記録材表面平滑性の判別性能を向上させたものなどがある。
しかしながら、例えば一般オフィス用紙を判別する場合などにおいて、表面の凹凸に起因して生じる陰影の様子は、用紙の繊維配向方向(漉き目)によって大きく異なる事が多い。
これに拠れば、用紙の繊維配向方向と直交方向から光を照射すると表面の凹凸の様子が強調されたコントラストの高い撮影像が得られるが、繊維配向方向と同一方向から光を照射した場合には凹凸に起因した陰影が出づらくコントラストの低い撮影像となってしまう。このため、同一の用紙であっても縦通紙した場合と横通紙した場合では異なる判別結果になってしまうことが懸念される。
判別精度の向上を図っている。また、特許文献3においては、2つの独立した光源により2つの方向からそれぞれ光を記録材に照射することにより、記録材を形成する繊維配向方向違いの影響を受けにくくして判別精度を向上させることが可能であることが示されている。
このように、記録材表面に対して照射する角度を10〜15°程度と比較的浅くすることで記録材表面の凹凸を際立たせることにより、記録材判別精度を向上させることができる。更に記録材判別精度を向上させたい場合、光源の光量を増加させ、いわゆる記録材表面の凹凸画像コントラストを大きくする事が考えられる。
また記録材搬送性を維持し、かつ、トナーや紙粉等の塵埃から光学素子を保護するためカバー部材(透光部材)を設け、カバー部材を透過させて記録材を照射させる場合には、次のようなことが懸念される。それは、カバー部材での光量反射成分が大きくなり、本来必要な光量が確保できないことである。
本発明は、透光部材に載置された記録材に対して、透光部材を介して光を斜めに照射するように構成された記録材判別装置において、装置の大型化を招くことなく、照射光量を増加させることで、記録材判別精度を向上させることを目的とする。
記録材の表面に対して光を斜めに照射する照射手段と、
前記照射手段により照射され記録材で反射した光を画像データとして読取る読取り手段と、
前記記録材で反射した光を読み取り手段に集光する集光部材と、
前記照射手段と前記記録材の表面との間に設けられ、前記照射手段から照射されて前記記録材の表面に入射する光が透過する透光部材と、
を有し、前記読取り手段により読取られた画像データに基づき記録材の種類を判別する記録材判別装置において、
前記透光部材は、前記集光部材を覆うと共に前記記録材をガイドするカバー部材であって、
前記カバー部材には、前記照射手段からの光が垂直に入射する入射面、及び前記記録材をガイドする平面であって前記照射手段から照射されて前記透光部材に入射した光が出射する出射面が設けられており、
前記入射面は、前記カバー部材の記録材をガイドする平面と反対側の面に部分的に設けられる凸部に形成されていることを特徴とする。
また、他の発明は、上記記録材判別装置を有し、記録材に画像を形成する画像形成装置
であって、前記記録材判別装置による記録材の種類の判別に基づき画像形成条件を設定することを特徴とする。
本実施例の記録材判別装置は、例えば電子写真方式のカラー画像形成装置で用いられ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を示す断面図である。
画像形成装置は、給送部15、画像形成部、一次転写部、二次転写部、定着部21、及びこれらを制御動作させる制御部10によって構成されている。
ここで、帯電ローラ2Y,2M,2C,2Bkは帯電手段を構成している。また、スキャナ部11Y,11M,11C,11Bkは露光手段を構成している。また、現像器8Y,8M,8C,8Bkは現像手段を構成している。
二次転写部は、中間転写ベルト24、二次転写ローラ25、二次転写対向ローラ26で構成されている。
ここで、各画像形成部、各一次転写部の構成及び動作は、用いるトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために図1中符号に与えた添え字Y,M,C,Bkは省略して総括的に説明する。
制御部10が画像信号を受け取ると、記録材Pは、給送部15から給送ローラ17,18によって画像形成装置内に送り出される。その後、後述する画像形成動作と記録材Pの搬送との同期をとるためのローラ状同期回転体、即ち、搬送(レジスト)ローラ19a、及び搬送(レジスト)対向ローラ19bからなる搬送ローラ対19a,19bに一旦挟持され、停止して待機する。
現像器8は静電潜像を可視化するための手段であり、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)の現像を行う。各現像器には、スリーブ5(5Y,5M,5C,5Bk)が設けられており、静電潜像を可視化するための現像バイアスが印加される。
各々の感光ドラム1、帯電ローラ2、現像器8は一体構成となっており、画像形成装置本体から脱着可能なトナーカートリッジ31の形態で取り付けられている。
これと同時に、搬送ローラ対19a,19bに挟持された状態で待機していた記録材Pが搬送ローラ対19a,19bの作用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。
このようにして、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二次転写ニップ部で記録材Pに一括転写される。
定着ローラ21aと加圧ローラ21bは、中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ21ah,21bhが内蔵されている。
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に排出され画像形成動作が終了する。
このような一連の画像形成動作は画像形成装置内に設けられた制御部10によって制御動作される。
説明を分かり易くするために、記録材判別装置における本実施例の特徴的な構成を有し
ていない形態と比較して説明する。ここでは、特許文献3同様、2つの独立した光源からの光を2つの方向からそれぞれ記録材に照射する形態について説明する。
装置本体44内の基板45に設置され高さh40の砲弾型LED41(光源)から、光路46を介して図中矢印方向に移動する記録材Pに向けてカバー部材Cを透過させながら10°〜15°程度の浅い角度で光が照射される。そして、その反射光が集光素子(ロッドレンズ)42で集光され基板45に設置された撮像素子(CMOSラインセンサ)43にて記録材Pの表面性状が撮像される。
図3(b)は記録材判別装置50の概略構成を示す上面図(光源等の配置を分かり易くする為に上部のフタ部を一部透視図として示す)、図3(a)は図3(b)のB−B断面図である。
照射手段(光源)としての砲弾型大光量LED(以下、大光量LED)51(51R,51L)は、装置本体54内の基板55に設置され、図3(a)に示すように、基板55から高さh50の位置に配置されている。
大光量LED51からの光は、図中に光路56を示すように、図中矢印方向に移動する記録材Pに向けて、透光部材としのカバー部材C1を透過させながら、記録材Pに対して10°〜15°の浅い角度で(斜めに)光が照射される。
この時、記録材Pに向けてカバー部材C1を透過した照射光によって記録材P表面が照射され、その反射光が集光素子52で集光され、基板55に設置された撮像素子53にて記録材表面性状が撮像される。ここで、撮像素子53は、大光量LED51によりカバー部材C1を介して照射され記録材Pで反射した光を画像データとして読取る読取り手段に相当する。記録材判別装置50は、読取り手段により読取られた画像データから、記録材の種類を判別する。
この時、図3(b)に示すように、大光量LED51R,51Lから光路56R,56Lのように2方向から記録材Pに向けて光が照射されるように構成されている。このことにより、記録材Pの繊維配向方向に影響されずに記録材Pの表面性状を撮像することができる。この2方向からの照射により得られた2つの撮像を総合的に勘案することで、記録材表面の状態(凹凸状態)に関する情報(平滑性、平滑度)が得られ、この情報から特許文献3に記載があるように記録材の種類を判別することができる。
ここで、カバー部材C1は、カバー部材C同様、記録材Pをガイドして記録材Pの搬送性を向上させるとともに、記録材判別装置内の光学素子を汚損から保護している。
C11はカバー部材C1の表面であり、通紙ガイド(記録材Pが載置される載置面)としての平面を示す。C12はカバー部材C1の裏面であり、凸部C13を有する。凸部C13は光源からの光を受ける受光面(入射面)C14を有する。受光面C14は図3(a)中の光路56で示すように、光路に対して直交する面である。比較例で示したカバー部材Cには上記凸面によって形成される受光面がない為、光源からの照射光の反射成分が大きく、記録材表面を照射する光量が十分でない事があった。
図5は、屈折率nの定義を示す図である。図5において、一点鎖線で示す光路に対して入射角度Rと出射角度Iの間には一般的には以下に示す式(1)の関係がある。
sin(R)/sin(I)=n・・・(1)
この点について本実施例に則して図6を用いて説明する。図6(a)は、比較例におけるカバー部材Cに対する光路を示す図、図6(b)は本実施例におけるカバー部材C1に対する光路を示す図である。図中、光路は、矢印付き一点鎖線で示している。また、図6(b)は、カバー部材C1の表面C11に垂直であり、かつ、大光量LED51からの光の光路を含む断面(仮想平面)で見たときの図であり、図6(a)も同様である。
この時の角度αを10°〜15°程度と浅い角度として記録材P表面を照射することにより、記録材Pの表面性状を精緻に計測することができるが、この場合、カバー部材Cからの反射量も大きく、記録材P表面に対する照射光量が不足となることが懸念される。
このようにカバー部材C1の受光面C14を、光路に対して直交する面とすることで、光が屈折することなくカバー部材C1に入射させることができる。これにより、図6(b)に示すように、カバー部材C1内においては、比較例同様、角度βで導光されることとなる。したがって、本実施例においても、カバー部材C1から記録材Pへの照射角度を、比較例と同じ角度αとすることができる。
したがって、大光量LEDの位置をh40からh50へと装置内でより低い位置に設置することが可能となり、砲弾型LED41(例えばφ3mm)から砲弾型の大光量LED51(例えばφ5mm)へと大型化することが可能となる。
また、図3(b)に示す装置幅L50は、図2(b)に示す比較例の装置幅L40と比較すると、
L50<L40
なる関係となる。これにより、記録材表面までの距離を増加させることなく大光量LED51を設置することができるので、高コントラストを得る為の照射光量を確保することが可能となる。また、記録材判別装置の記録材搬送方向の設計自由度が増し、画像形成装置
内での記録材判別装置の設置自由度が向上する効果が得られる。
これにより、記録材の表面性状を判別するのに十分な光量を有する独立した2つの光源からの拡散光によって、一定方向に繊維配向した記録材の表面を2方向からの光束で撮像することができる。このことで、繊維の配向方向によらず、確実に、表面の凹凸が強調されたコントラストの高い表面凹凸像(撮像)を得ることが可能となる。このようにして得られた2つの表面凹凸像を基に記録材の種類を判別することができるので、装置の大型化を招くことなく、記録材判別精度を向上させることができる。
また、大型の大光量LEDを設置することが可能となり、これにより更に記録材表面を照射する光量が十分確保された記録材判別装置を実現することができる。
また、本実施例の記録材判別装置を画像形成装置に搭載し、判別結果に応じて画像形成
条件を制御することで、常に良好な画質の画像が形成された記録材を得ることができる。
図7に、本実施例の記録材判別装置60を示す。図7(b)は、本実施例の記録材判別装置60の概略構成を示す上面図(光源等の配置を分かり易くする為に上部のフタ部を一部透視図として示す)、図7(a)は、図7(b)のC−C断面図である。
この時、図7(b)に示すように、記録材表面性状が記録材繊維配向方向に拠らず判別できるように、光源61R,61Lから偏向器67R,67Lを介して光路66R,66Lのように2方向から記録材Pに向けて照射されている。
C21はカバー部材C2の表面であり、通紙ガイドとしての平面を示す。C22はカバー部材C2の裏面であり、凸部C23、凸部C24を有する。凸部C23、凸部C24は受光面C25をそれぞれ有する。受光面C25は、図7(a)中の光路66で示すように、光路に対して直交する面を有する。
また、本実施例においては、偏向器を用いて光源からの光を偏向誘導する構成とすることによって、記録材判別装置の構成として実装型チップLEDの実装が可能となり、光源たるLEDの選択自由度をより向上させることができる。また、装置幅L60は先述した比較例の装置幅L40(図2(b)参照)と比較すると、
L60<L40
なる関係となる。また、実施例1の装置幅L50よりも小さくすることも可能である。
このことで、実施例1よりも、よりコンパクトな構成で、繊維の配向方向によらず確実に表面の凹凸が強調されたコントラストの高い表面凹凸像を得ることが可能となる。
図9に、本実施例の記録材判別装置70を示す。図9(b)は、本実施例の記録材判別装置70の概略構成を示す上面図(光源等の配置を分かり易くする為に上部のフタ部を一部透視図として示す)、図9(a)は、図9(b)のD−D断面図である。
本実施例においては、実施例2に対して、光源としてレンズ付き実装型チップLEDを採用したものであり、これにより、より大光量で記録材Pを照射することができるものである。
そして、基板75に設置された撮像素子73にて記録材表面性状が撮像される。
この時、図9(b)に示すように、記録材表面性状が記録材繊維配向方向に拠らず判別できるように、光源71R,71Lからシート状偏向器77R,77Lを介して光路76R,76Lのように2方向から記録材Pに向けて照射されている。
また、シート状偏向器77を用いて光路76を設定することで、実施例2同様、光源たるLEDの選択自由度をより向上させることができる。また、装置幅L70は先述した比較例の装置幅L40(図2(b)参照)と比較すると、
L70<L40
なる関係となる。
Claims (9)
- 記録材の表面に対して光を斜めに照射する照射手段と、
前記照射手段により照射され記録材で反射した光を画像データとして読取る読取り手段と、
前記記録材で反射した光を読み取り手段に集光する集光部材と、
前記照射手段と前記記録材の表面との間に設けられ、前記照射手段から照射されて前記記録材の表面に入射する光が透過する透光部材と、
を有し、前記読取り手段により読取られた画像データに基づき記録材の種類を判別する記録材判別装置において、
前記透光部材は、前記集光部材を覆うと共に前記記録材をガイドするカバー部材であって、
前記カバー部材には、前記照射手段からの光が垂直に入射する入射面、及び前記記録材をガイドする平面であって前記照射手段から照射されて前記透光部材に入射した光が出射する出射面が設けられており、
前記入射面は、前記カバー部材の記録材をガイドする平面と反対側の面に部分的に設けられる凸部に形成されていることを特徴とする記録材判別装置。 - 前記出射面に垂直な方向において、前記照射手段と前記透光部材との間に設けられ、前記照射手段からの光を偏向して前記透光部材に入射させる偏向手段を備え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。
- 前記照射手段から照射され前記出射面から出射した光が前記記録材の表面に対して入射する角度は10°以上15°以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の記録材判別装置。
- 前記照射手段により照射され前記記録材の表面で反射した光は前記透過部材を透過して前記読取り手段に到達することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の記録材判別装置。
- 記録材の表面の平滑度に関連する記録材の種類を判別することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の記録材判別装置。
- 前記照射手段は第1光源と第2光源とを備え、前記記録材の表面に垂直な方向から見て前記第1光源から出射された光と前記第2光源から出射された光が前記カバー部材内で交差することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の記録材判別装置。
- 前記照射手段は砲弾型LEDである請求項1乃至7のいずれか一項に記載の記録材判別装置。
- 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の記録材判別装置を有し、記録材に画像を形成する画像形成装置であって、前記記録材判別装置による記録材の種類の判別に基づき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。
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