JP5186685B2 - 紙種判別装置及び紙種判別装置を用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタや複写機などに用いられ、印字対象となる記録材としての紙の種類を判別する紙種判別装置、及び紙種判別装置を用いた画像形成装置に関する。

複写機、レーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置では、記録材として用いられる紙種を自動的に判別し、判別された紙種に基づき、現像条件、転写条件、又は定着条件を変更させることが知られている。

この紙種を判別する装置として、記録材の第１面に光を照射してこの記録材の第１面を撮像するとともに、この記録材の第２面に光を照射して、前記第１面を撮像装置で撮像するものがある（例えば、特許文献１参照）。この発明では、撮像手段により撮像された記録材の画像から表面粗さを検出し、この検出された表面粗さと、複数の記録材を判別するための初期設定閾値とを比較し、比較結果に基づき複数の記録材のいずれであるかを判別している。

また、別の発明として、記録材の表面からの反射光を得るために記録材に光を照射する第１の照射手段を設け、記録材からの透過光を得るために記録材に光を照射する第２の照射手段を設けたものがある（例えば、特許文献２参照）。この発明では、第１の照射手段からの照射により記録材から反射された正反射光と乱反射光、および第２の照射手段からの照射により記録材を透過した正透過光と拡散透過光を読み取る読取手段をそれぞれ設けている。そして、これらにより得られる正反射光量と乱反射光量との反射光比、および正透過光量と散乱透過光量との透過光比を用いて記録材の種類を判別している。

さらに、別の発明として、記録材に対して光を照射し、記録材上によって正反射した光を測定するものがある（例えば、特許文献３参照）。この発明では、記録材によって表面の粗さが異なり、それぞれ異なる光沢度を有していることを利用して紙種を判別する。すなわち、正反射光を測定することで得られる光沢度データと、予め格納されている閾値とを比較することで、記録媒体の種類を識別する。この場合、反射光を受光する受光感度にバラツキがあると検出誤差が発生するので、複数の異なる発光量で発光部から光を照射させ、所定の発光量で光を照射したときに受光部で受光した受光量に基づいて記録媒体の種類を識別するようにしている。
特開２００６−１１７３６３号公報 特開２００６−２３２８８号公報 特開２００５−７５４６９号公報

これらの発明では、ＣＭＯＳセンサーを用いたり、或いは複数の受光素子を用いたりするなど、装置構成が複雑であり、かつ高価なものとなる。また、いずれも紙表面からの反射光を用いて紙の種類を判別することを基本としているが、この手法では紙の表面状態に影響されるなど、紙種判別手段として充分満足できるものではなかった。

本発明の目的は、より確実に紙種を判別でき、また、簡素にかつ安価に構成できる紙種判別装置及び紙種判別装置を用いた画像形成装置を提供することにある。

本発明による紙種判別装置は、判断対象の紙の一面側と対面する円の中心を基準点とし、この基準点からの距離が順次遠くなる、互いに異なる位置に配置された複数の発光点を有し、これら複数の発光点を、どの発光点が発光したかを識別できるように所定の変調方式にて発光させ、前記紙の一面上の互いに異なる位置を照射する発光装置と、前記紙の他面側に設けられ、その他面の、前記基準点と同心の円形である所定領域を検出視野とし、前記複数の発光点のうちの一部が前記検出視野内に存在しており、これら複数の発光点から照射され、前記紙を透過した各光が、この検出視野の内外にそれぞれ入射するように構成され、この検出視野を経た前記透過光を受光し、前記変調方式により弁別して前記発光点毎の光の強さを検出する光検出装置と、この光検出装置により検出された前記発光点毎の光の強さから紙の拡散特性を得る拡散特性検出装置とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、紙を１枚ずつ供給する紙供給機構と、前記紙供給機構により供給された紙を紙排出部まで搬送する紙搬送路と、前記紙搬送路の前記紙排出部より上流側に配置され、画像データに基づく画像を前記紙搬送路によって搬送される紙に印刷する画像形成プロセスを実行する画像形成部と、所定の温度により前記紙に現像材を定着させる定着部と、前記定着部より前記紙搬送路の上流側に設けられ、前記紙の種類を検出する紙種判別装置と、前記紙種判別装置により判別された前記紙の種類に応じて、画像形成プロセスを実行する際の条件を変化させる制御部とを備えた紙上に画像を形成する画像形成装置であって、前記紙種判別装置は、判断対象の紙の一面側と対面する円の中心を基準点とし、この基準点からの距離が順次遠くなるに、互いに異なる位置に配置された複数の発光点を有し、これら複数の発光点を、どの発光点が発光したかを識別できるように所定の変調方式にて発光させ、前記紙の一面上の互いに異なる位置を照射する発光装置と、前記紙の他面側に設けられ、その他面の、前記基準点と同心の円形である所定領域を検出視野とし、前記複数の発光点のうちの一部が前記検出視野内に存在しており、これら複数の発光点から照射され、前記紙を透過した各光が、この検出視野の内外にそれぞれ入射するように構成され、この検出視野を経た前記透過光を受光し、前記変調方式により弁別して前記発光点毎の光の強さを検出する光検出装置と、この光検出装置により検出された前記発光点毎の光の強さから紙の拡散特性を得る拡散特性検出装置とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、紙の表面状態に影響されることはなく、的確に紙種を判別することができる。また、装置が簡素化され、安価に構成できる。また、この紙種判別装置を用いた画像形成装置は、紙の種類に応じたより細かい定着時の条件設定と定着の実行を迅速に行なうことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

図１はこの発明による紙種判別装置の一実施の形態を示している。図１において、発光装置１１は、複数の発光素子を有し、それらの発光により、紙種判断対象の紙１２の一面（図示上面）を照射する。複数の発光素子は図３で示すように複数の発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・となる。これら複数の発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・は、図３で示すように、基準点（ここでは図示円の中心とする）Ｘからの距離が順次遠くなる、互いに異なる位置に配置されている。

ここで、複数の発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・としては、例えば、ＬＥＤなどの発光素子を各発光点位置に設けて構成する。これら複数の発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・は、後述する受光側において、どの発光点が発光したかを識別できるように発光制御される。この発光制御として最もシンプルなものは、各発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・を、駆動装置１３により、互いに異なるタイミングで発光させ、受光側の受光タイミングにより、どの発光点からの光かを識別することである。

紙種判断対象の紙１２の他面側（図示下面側）には光検出装置１５が配置されている。この光検出装置１５は、結像レンズ１６、遮蔽板に形成された視野決定用の開口１７、集光レンズ１８、及び光検出器１９を備えている。結像レンズ１６は、各発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・から発光され、前記紙１２を透過した光を、開口１７部分に結像させる。開口１７は、図３で示す円形の検出視野Ａを形成する。また、この開口１７は、検出視野Ａの中心が基準点Ｘと一致する（同心となる）ように配置されている。集光レンズ１８は、開口１７を通過した光を光検出器１９の受光面に集光させる。光検出器１９は、集光レンズ１８により集光された検出視野Ａ内の光の強度を検出する。

信号強度検出装置２１は、発光装置１１の各発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・を発光させるタイミング信号を駆動装置１３から入力し、このタイミングと同期して光検出器１９の出力信号を捕らえ、その信号強度を出力する。言い換えると、信号強度検出装置２１は、発光タイミングと同期して受光することにより、光検出器１９によって受光した光が発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・のどれから発光されたものかを識別する。

このように、信号強度検出装置２１を含む光検出装置１５は、検出視野Ａの内外に位置する各発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・から、紙１２を透過した光を受光し、発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・毎に光の強さを検出する。

拡散特性検出装置２２は、信号強度検出装置２１からの光の強さに対応する信号（データ）を入力し、各ＬＥＤに対応する位置（発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・）に保持する。この信号は、紙の拡散特性を示すものである。図２は、この紙の拡散特性を表しており、縦軸を光の強さＢ、横軸を発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・の位置としている。

上記構成において、駆動装置１３は、発光装置１１の発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・を１点ずつ、順次発光させる。すなわち、図３で示した検出視野Ａの中心と同心位置の基準点Ｘとの距離が最も近い発光点ａから、基準点Ｘとの距離が順次遠くなる発光点ｂ，ｃ，・・・を１灯ずつ順次発光させる。発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・で発光した光は、紙１２を透過する際、紙が持つ拡散特性に応じて拡散し、結像レンズ１６から開口１７、集光レンズ１８を経て光検出器１９に入射される。

発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・のうち、完全に検出視野Ａ内に存在する発光点（図の例ではａ〜ｅ）では、光検出器１９の検出信号（光の強さ）Ｂが大幅に低下することはない。しかし、発光点の一部が検出視野Ａ外に出始める発光点（図の例ではｆ以降）では、図示カーブのように、光検出器１９が検出する光の強さＢが顕著に低下し始める。そして、発光点ｍのように、発光点全体が検出視野Ａ外に出ると、光検出器１９が検出する光の強さは大幅に低下する。しかし、光検出器１９の出力はゼロにはならない。これは紙の拡散特性により、紙を透過した光が発光点の直下のみでなく、その周囲に放射状に拡散されるため、検出視野Ａ外に位置する発光点（図の例ではｍ以降）であっても、その光の一部が検出視野Ａ内に入るためである。勿論、検出視野Ａから離れるに連れて光検出器１９の出力はゼロに近付く。このように、各発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・毎に、それらからの光の強さを検出することにより、拡散特性検出装置２２において紙１２の拡散特性（図２のカーブ）を得ることができる。

ここで、紙１２が透明に近く、光の拡散性が低い場合は、検出視野Ａ内に存在する発光点（図の例ではａ〜ｅ）からの光はそれぞれ直接的に光検出器１９に入力され、その検出信号（光の強さ）は大きな値を維持する。発光点の一部が検出視野Ａ外に出始める発光点（図の例ではｆ以降）では、光検出器１９が検出する光の強さは急激に低下する。そして、発光点ｍのように、発光点全体が検出視野Ａ外に出ると、光検出器１９への光の入射は殆どなくなり、検出信号の値はゼロに近い値となる。

これに対し、紙１２の光拡散性が大きい場合は、検出視野Ａ内に存在する発光点（図の例ではａ〜ｅ）からの光であっても、検出視野Ａ外に拡散して光検出器１９に入力されない分も生じる。このため、その検出信号（光の強さ）は比較的小さな値となる。また、発光点の一部が検出視野Ａ外に出始める発光点（図の例ではｆ以降）からは、光検出器１９が検出する光の強さは低下し始める。しかし、紙１２による光の拡散性が大きいと、検出視野Ａ外に出た部分からの光の一部も拡散効果により光検出器１９に入射されるので、低下の度合いは緩やかなものとなる。そして、発光点ｍのように、発光点全体が検出視野Ａ外に出ても、拡散効果により一部は光検出器１９へ入射されることから、ある程度の検出信号は出力される。すなわち、検出信号の値はゼロに近い値となるまで拡散特性のカーブは、光の拡散性が低い場合よりなだらかに、比較的小さな範囲で低下する。

このように、紙の種類によって異なる拡散特性が得られるので、予め紙種毎に拡散特性を測定し、これらを記憶させておけば、検出された拡散特性を予め記憶させてある紙種毎の拡散特性（データ）と比較することにより、最も拡散特性の類似した紙種が、判別対象である紙１２の紙種であると判別することができる。

すなわち、拡散特性検出装置２２に、予め複数の拡散特性を記憶させておき、得られた拡散特性（データ）と予め記憶された拡散特性（データ）とを比較させることにより、得られた拡散特性に最も似ている拡散特性を有する紙種を特定し、この特定された紙種を、判断対象の紙の紙種として判別する。

このように光を紙に透過させ、その光の拡散特性を得ることにより紙種を判別しているので、従来のように紙の表面状態に影響されることなく、的確に紙種を判別することができる。また、受光側にイメージセンサのような大掛かりで高価なものを用いたりすることなく、一つの受光素子を光検出器１９として設ければよいので、装置が簡素化され、安価に構成できる。

上記例では、発光装置１１の複数の発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・として、ＬＥＤのような発光素子を各発光点に設けたが、他の構成でもよい。例えば、共通の光源と、互いに異なる位置に発光点を形成できる空間変調器とで構成してもよい。この空間変調器としては、任意の位置に光透過点を形成可能な液晶パネルを用いるとよい。

また、上記例では、発光点を識別する手法として、発光点を順次一つずつ発光させていたが、他の手法を用いてもよい。例えば、発光装置１１では、各発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・を互いに異なる周波数で発光させ、光検出装置１５には、光検出器１９で受光した光の周波数を弁別する濾波回路を設け、弁別された周波数から、どの発光点からの光かを識別する。また、光の強さとしては、発光点毎に所定の周波数で明滅する光の振幅値を信号強度検出装置２１で測定し、拡散特性検出装置２２により、発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・毎の光の強さ（振幅値）から紙の拡散特性（図示カーブ）を得る。

このようにした場合、発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・を一つずつ発光させる必要はなく、数点単位で発光させても、各発光点を個別に識別でき、その光の強さ（振幅値）と対応させて検出することができる。

また、別の手法として、発光装置１１の各発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・を互いに異なる波形のディジタル波で発光させ、光検出装置１５には波形検出回路を設け、光検出器１９で受光した波形から、どの発光点からの光かを識別するようにしてもよい。すなわち、波長の異なる複数の矩形波を組み合わせることにより、各種波形のディジタル波を形成できる。したがって、互いに異なる波形のディジタル波により、各発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・を発光させれば、受光側において、どの発光点からの光かを識別することができる。この場合も、発光点ａ，ｂ，ｃ，・・・を一つずつ発光させる必要はなく、数点単位で発光させても、どの発光点からの光かを的確に識別することができる。

次に、この発明の第２の実施形態を説明する。この実施形態は、複数の発光点に代って縞模様を用いている。すなわち、判別対象の紙の一面に縞模様を照射し、この縞模様が前記紙の他面側にてどれだけくっきりと見えるかを調べるものであり、紙の拡散特性を反映した信号を得て、紙種を判別する。

図４はこの発明の紙種判別装置の他の実施の形態を示している。図４において、縞模様形成用の光学系２５は、光源２６からの光により、判別対象の紙１２の一面に縞模様を形成する。また、この光学系２５は、紙１２の一面上に形成された縞模様の粗さが、駆動装置２７により、順次連続的に変化するように構成されている。光学系２５において、縞模様の粗さを順次連続的に変化させる最もシンプルな装置としては、縞模様の粗さが順次異なるパターン部材２８を紙１２の一面上において駆動装置２７により矢印の方向に移動させ、縞模様の粗さが、疎から密に向って連続的に変化するようにスクロールさせるものがある。

縞模様をスクロールさせる構成としては、上述のように、パターン部材２８を物理的に移動させる構成のほかに、パターン部材２８として、任意のパターン画像を形成可能な表示パネル（例えば、光透過型の液晶パネルなど）を用い、このパターン画像を紙１２の一面上に形成してもよい。この場合、縞模様の疎から密への変化は、表示パネル２８により形成される縞模様のパターン画像を電子的にスクロールさせることで実現できる。この場合、図４では、パターン部材２８が液晶パネルなどの表示パネルであることから、駆動装置２７には、この表示パネル２８の表示制御機能を有するものを用いる。

紙種判別対象の紙１２の他面側（図示下面側）には光検出装置３０が配置されている。この光検出装置３０は、結像レンズ３１、遮蔽板に形成されたピンホール３２、及び光検出器３３を有する。結像レンズ３１は、光学系２５により紙１２上に形成され、この紙１２を透過した縞模様を、ピンホール３２を通して光検出器３３の受光面に結像する。光検出器３３は、結像レンズ３１により結像された縞模様の明暗の変化の強さ（どれだけクッキリ見えるか）を検出するもので、その程度は検出信号の振幅値で表される。すなわち、光検出装置３０は、紙１２の他面の所定領域から出る、紙１２を透過した光（縞模様）の明暗の変化の強さを検出する
信号強度検出装置３５は、縞模様の粗さを変化させる駆動装置２７から、紙１２上に現在形成されている縞模様の疎密度合い（明暗の空間周波数Ｆ：縞模様のスクロール位置でもある）を表す信号を入力し、この疎密度合いと同期して光検出器３３の出力信号を捕らえ、その信号強度を出力する。言い換えると、信号強度検出装置３５は、光検出器３３が受光した光の明暗の強さ（振幅値）を、縞模様の明暗の空間周波数に同期して検出する。

拡散特性検出装置３６は、信号強度検出装置３５からのに対応する信号（データ）を入力し、縞模様による明暗の空間周波数Ｆに対応させて保持する。この信号は紙１２の拡散特性を示すものである。図５は、この紙の拡散特性を表しており、縦軸を光の明暗の強さ（振幅値）Ｓ、横軸を明暗の空間周波数Ｆとしている。

上記構成において、光学系２５は、光源２６およびパターン部材２８を用いて、紙１２の一面に縞模様を形成する。駆動装置２７は、紙１２上に形成された縞模様をスクロールさせ、その明暗状態を変化させると共に、縞模様を疎の状態から密の状態に変化させる。紙１２上に形成された縞模様は、紙１２を透過した後、その他面側において、結像レンズ３１によりピンホール３２を通って光検出器３２の受光面に結像される。

光検出器３２に受光された縞模様は、そのスクロールにより、明から暗、暗から明に、交互に変化する。このため、光検出器１９の検出信号も、受光した縞模様の明／暗変化に伴い振動する。この光検出器１９の検出信号は、図５で示すように、縞模様が粗く明暗の空間周波数Ｆが低い場合は、明の状態での光入射量が増えるので振幅Ｓが大きくなる。これに対し、縞模様が細かく、明暗の空間周波数Ｆが高い場合は、明と暗との差が少なくなるので振幅Ｓは小さくなる。したがって、縞模様による明暗の空間周波数Ｆに対応して光検出器１９の検出信号の振幅Ｓを採ると、図５で示すカーブが、紙１２の拡散特性として得られる。

このカーブは、紙１２が透明に近く光の拡散性が低い場合は、縞模様がクッキリ見えるので、比較的大きく変化する。これに対し、紙１２の光拡散性が大きい場合は、紙を透過した縞模様は、光が拡散することによりぼやけてしまう。このため、縞模様が粗く、明暗の空間周波数が低い場合でも、明と暗との差が少なくなる。この傾向は縞模様が細かく、明暗の空間周波数が高くなるに連れて一層顕著となる。その結果、明暗の空間周波数に対する光検出器１９の検出信号の振幅の変化を表すカーブはなだらかなものになる。すなわち、紙１２の拡散性が高いほど、図５で示すカーブは変化の少ないなだらかなカーブとなる。

このように、紙の種類によって異なる拡散特性が得られるので、予め紙種毎に拡散特性を採り、これらを記憶させておけば、検出された拡散特性（データ）を予め記憶させてある紙種毎の拡散特性（データ）と比較することにより、最も拡散特性の類似する紙種を特定することができる。そして、この特定された紙種が、判別対象の紙の紙種であると判別する。

すなわち、拡散特性検出装置３６に、予め複数の拡散特性を記憶させておくことにより、得られた拡散特性と予め記憶された拡散特性との比較により、得られた拡散特性に最も似ている拡散特性を有する紙種を、判断対象の紙の紙種と判断する。

このようの光を紙に透過させ、その光の拡散特性を得ることにより紙種を判別しているので、従来のように紙の表面状態に影響されることはなく、的確に紙種を判別することができる。また、受光側にイメージセンサのような大掛かりで高価なものを用いたりすることなく、一つの受光素子を光検出器３３として設ければよいので、装置が簡素化され、安価に構成できる。

上記例では、縞模様の明と暗とを変化させる手法として、縞模様をスクロールさせているが、別の方法を用いてもよい。例えば、表示パネル２８により形成された縞模様のパターン画像の明の部分と暗の部分を、駆動装置２７の表示制御機能により、所定の周期で反転させるようにしてもよい。この場合、縞模様の粗さを順次変える、すなわち、明暗の空間周波数を変化させることは、上述した明暗の反転周期を変えることにより容易に実現できる。

次に、上述した紙種判別装置を画像形成装置に適用した場合について説明する。

図６は画像形成装置の構成例を示した図である。図６に示すように、装置本体６０１の上部には例えばガラス板のような透明な材質によって形成される原稿載置用の原稿台６０２が設けられる。また、この原稿台６０２を覆うようにカバー６０３が装置本体６０１に開閉自在に設置される。

装置本体６０１内部の原稿台６０２の下面側には、原稿台６０２に載置された原稿の画像を光学的に読取るスキャンユニットが設けられる。このスキャンユニットは、キャリッジ６０４と、原稿に反射した露光ランプ６０５の光を反射する反射ミラー６０６，６０７，６０８と、この反射された光を変倍する変倍用レンズブロック６０９と、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）６１０とを有する。キャリッジ６０４は原稿台６０２に向けて光を照射する露光ランプ６０５を備え、原稿台６０２の下面に沿って往復動可能に構成される。

キャリッジ６０４は、露光ランプ６０５を点灯させながら往動することにより、原稿台６０２に載置された原稿に露光する。この露光による原稿台６０２に載置されている原稿の反射光像は、反射ミラー６０６，６０７，６０８および変倍用レンズブロック６０９を経由してＣＣＤ６１０に投影される。ＣＣＤ６１０は投影された原稿の反射光像に対応する画像信号を出力する。

装置本体６０１内部のスキャンユニットの下方には画像形成部２２０が設けられる。画像形成部２２０は、例えばプリントエンジンとプロセスユニットを備える。

プリントエンジンは露光ユニット６１１を含む。プロセスユニットは、露光ユニット６１１に沿って配置される感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４と、感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４を挟んで露光ユニット６１１と対向して配置される無端状の転写ベルト６２５と、転写ベルト６２５を駆動するドライブローラ６２６と、転写ベルト６２５を挟んで感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４と対向して配置される１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４と、１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４を駆動させる転写ローラ駆動ユニットを含む。

転写ベルト６２５は、ドライブローラ６２６、ガイドローラ６２７，６２８，６２９、及び従動ローラ６３０に掛け渡され、ドライブローラ６２６から動力を受けて半時計方向に回転走行する。ガイドローラ６２７は上下動自在に設けられており、カム６３１の回動を受けて転写ベルト６２５側に移動する。これにより、ガイドローラ６２７は転写ベルト６２５を感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４側に変位させる。

この画像形成部２２０は、画像データ（ＣＣＤ６１０から出力された画像信号）に基づく画像を形成し、その画像を搬送途中の紙に印刷する画像形成プロセスを実行する。すなわち、ＣＣＤ６１０から出力された画像信号は適宜に処理された後、露光ユニット６１１に供給される。露光ユニット６１１はイエローカラーの画像信号に応じたレーザビームＢ１をイエローカラー用の感光体ドラム６２１に、マゼンタカラーの画像信号に応じたレーザビームＢ２をマゼンタカラー用の感光体ドラム６２２に、シアンカラーの画像信号に応じたレーザビームＢ３をシアンカラー用の感光体ドラム６２３に、ブラックカラーの画像信号に応じたレーザビームＢ４をブラックカラー用の感光体ドラム６２４に向けてそれぞれ発する。

１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４は、転写ベルト６２５側へ移動（下降）されることにより、その転写ベルト６２５を感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４に接触させて、感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４上の可視像を転写ベルト６２５に転写させる。

感光体ドラム６２１の周囲には、図示しないドラムクリーナ，除電ランプ，帯電ユニット，現像ユニットが順次に配設されている。ドラムクリーナは感光体ドラム６２１の表面に接するドラムクリーニングブレードを有し、感光体ドラム６２１の表面に残留している現像材をドラムクリーニングブレードによって掻き落とす。

除電ランプは感光体ドラム６２１の表面に残留している電荷を除去する。帯電ユニットは高電圧を感光体ドラム６２１に印加することにより、感光体ドラム６２１の表面に静電荷を帯電させる。この帯電が済んだ感光体ドラム６２１の表面に、露光ユニット６１１から発せられるレーザビームＢ１が照射される。この照射により、感光体ドラム６２１の表面に静電潜像が形成される。現像ユニットは、感光体ドラム６２１の表面にイエローカラーの現像材（トナー）を供給することにより、感光体ドラム６２１の表面の静電潜像を可視像化する。

他の感光体ドラム６２２，６２３，６２４も同様に、それぞれ対応した色の現像材を用いて各感光体ドラム６２２，６２３，６２４の表面の静電潜像を可視像化する。

画像形成部２２０のドライブローラ６２６と対向する位置には、転写ベルト６２５を挟んでクリーナ６３６が設けられている。このクリーナ６３６は転写ベルト６２５に接するクリーニングブレード６３６ａを有し、転写ベルト６２５に残留している現像材をクリーニングブレード６３６ａによって掻き落とす。

印刷モードの変更は次のように行なう。１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４の近傍には、フック６７１，６７２，６７３，６７４が設けられている。このフック６７１，６７２，６７３，６７４は、回動しながら１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４の軸に係合してその軸を持ち上げ、１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４を感光体ドラム６２１，６２２，６２３，６２４から引き離す方向に移動させる。１次転写ローラ６４１，６４２，６４３，６４４をいずれも移動させないか、又は移動させるものの組み合わせを変えることによりフルカラーモード、全離間モード、モノクロモードなどの印刷モードの変更を行なう。

次に、紙の収納機構と供給機構について説明する。露光ユニット６１１の下方には紙を収納する複数の紙カセット６５０が設けられている。これら紙カセット６５０には互いに異なる紙種の多数枚の紙Ｐが積層状態で収容されている。これら紙カセット６５０の出口部分（図示右側）には紙カセット６５０内の紙を上部から１枚ずつ供給する紙供給機構２２１がそれぞれ設けられている。そして、この紙供給機構２２１により、いずれか１つの紙カセット６５０から紙Ｐが１枚ずつ取り出される。この取り出し用の紙供給機構２２１はピックアップローラ６５１と、紙供給ローラ６５２ａと、分離ローラ６５２ｂとを含み、紙カセット６５０から取り出された紙Ｐを１枚ずつ分離して紙搬送路６５３に供給する。

次に、紙の搬送経路について説明する。紙搬送路６５３は前記画像形成部２２０の従動ローラ６３０を経由して上方の紙排出口６５４まで延びている。紙排出口６５４は装置本体６０１の外周面に連なる紙排出部６５５に臨んでいる。また、搬送路６５３の始端側には、各紙供給機構２２１の近傍にそれぞれ搬送ローラ６５６が設けられている。この紙搬送路６５３はいずれかの紙供給機構２２１により紙が供給されると、供給された紙を上記記紙排出部６５５まで搬送する。

また、２次転写ローラ６５７が紙搬送路６５３の途中の従動ローラ６３０と転写ベルト６２５を挟んで対向する位置に設けられている。これら従動ローラ６３０および２次転写ローラ６５７の搬送方向手前位置にレジストローラ６５８が設けられている。

レジストローラ６５８は、転写ベルト６２５と２次転写ローラ６５７とによる、現像材（トナー）によって形成された画像の紙への転写を行なう動作である転写動作と同期したタイミングにより、紙Ｐを転写ベルト６２５と２次転写ローラ６５７の間に送り込む。２次転写ローラ６５７は、レジストローラ６５８から送り込まれた紙Ｐを従動ローラ６３０上の転写ベルト６２５と挟み込みながら、転写ベルト６２５に転写されている現像材（トナー）によって形成された可視画像をこの紙Ｐに転写させ、印刷する。このように、レジストローラ６５８は、転写ベルト６２５及び２次転写ローラ６５７を有する画像形成部２２０に対し、画像形成部２２０の転写動作と同期して紙Ｐを搬送する。

紙搬送路６５３の２次転写ローラ６５７より下流側の位置に、熱定着用のヒートローラ６５９と、このヒートローラ６５９に接する圧接ローラ６６０とが設けられる。このヒートローラ６５９と圧接ローラ６６０によって紙Ｐに転写された画像を定着させる。なお、紙搬送路６５３の終端には紙排出ローラ６６１が設けられている。

装置本体６０１には自動両面ユニット（以下、ＡＤＵと呼ぶ）２２２が設けられてもよい。ＡＤＵ２２２は紙搬送路６５３の終端とレジストローラ６５８への入り口に、ＡＤＵ２２２内の紙Ｐを搬送する経路である副搬送路６６２を連結するように設置する。副搬送路６６２は紙搬送路６５３の画像形成部２２０に対する下流側（紙搬送路６５３の終端）から分岐し、この紙搬送路６５３の画像形成部２２０に対する上流側（レジストローラ６５８の上流側位置）に合流する。

この副搬送路６６２は両面印刷のために紙Ｐの表裏を反転させる。副搬送路６６２には紙供給ローラ６６３，６６４，６６５が設けられており、ＡＤＵ２２２は画像形成部２２０から紙排出部６５５に搬送される紙Ｐを逆送させ、副搬送路６６２を搬送して画像形成部２２０の上流側において紙搬送路６５３に合流させる。このように搬送すると、紙Ｐの表裏は反転する。

副搬送路６６２により画像形成部２２０の上流側に戻された紙Ｐは、紙搬送路６５３に合流した後、レジストローラ６５８により画像形成部２２０の転写動作に同期をとって、転写ベルト６２５と２次転写ローラ６５７が接する転写位置に送り込まれる。このように、紙Ｐの裏面に対しても転写ベルト６２５上の可視像が転写され、印刷される。

このＡＤＵ２２２の副搬送路６６２は装置本体６０１に設けられた操作パネル７２４やネットワークを経由して装置本体６０１に接続しているコンピュータなどにより両面印刷が指定されると、上述した紙Ｐの表裏を反転させる作動を行なう状態となる。

次に、付加的に設けられる装置について説明する。図６で示した装置本体６０１の例においては紙の供給源として２つの紙カセット６５０が設けられている。紙カセット６５０は装置本体６０１に３つ以上設けてもよい。この他に、図示しないが手差しの紙供給機構（以下、ＳＦＢと呼ぶ）や、数千枚の紙を積層して収納することができる紙供給機構である大容量紙フィーダ（以下、ＬＣＦと呼ぶ）を設けることもできる。これらＳＦＢやＬＣＦは、その紙を供給する経路が紙搬送路６５３に合流するように装置本体６０１に設置される。

次に、紙種判別装置の設置位置について説明する。図７は紙搬送経路６５３付近を詳細に表した図である。以下、ヒートローラ６５９と圧接ローラ６６０を合わせて定着部７２１と呼ぶ。この定着部７２１は、現像材（トナー）が転写されている紙Ｐを、ヒートローラ６５９が加熱し、圧接ローラ６６０が圧力を加えながら搬送することにより現像材を記録媒体Ｐに定着させる。

装置本体６０１には図示しない制御部が設けられている。この制御部は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ，ＬＳＩなどを用いて構成することができる。制御部はヒートローラ６５９の温度を制御する。例えば、ヒートローラ６５９は制御部からの信号がない場合には紙Ｐの種類に応じてあらかじめ定められた温度を維持して待機し、定着開始の信号を受信した場合、その指示に従って温度を変化させる。

装置本体６０１はこのような構成をとって現像材の定着を行なうため、紙種判別装置は紙搬送経路６５３の定着部７２１よりも上流側に設置する。

紙種判別装置を１個だけ用いる場合には、図６に示した、第１の設置位置２２３に設置する。第１の設置位置２２３は、紙搬送路６５３の画像形成部２２０に対する上流側であり、レジストローラ６５８より上流側の位置である。また、第１の設置位置２２３は、ＳＦＢ７１２又はＬＣＦ７０５を設置する場合には、ＳＦＢ７１２及びＬＣＦ７０５からの紙供給経路と紙搬送路６５３との合流地点より下流側の位置である。紙種判別装置は搬送される紙の表面に向けて設置される。

この第１の設置位置２２３に紙種判別装置を配置することにより、１個の紙種判別装置により全ての記録媒体の供給源から記録媒体搬送路６５３上を搬送される記録媒体Ｐの種類を検出することができる。

画像形成装置の機種によっては、装置本体６０１の内部の各種部品の配置の関係により、第１の設置位置２２３に設置できない場合がある。また、ＳＦＢ７１２をオプションにより取り付ける機種もある。これらの場合には、紙種判別装置を次の２箇所に設けることもできる。

図７を用いて説明する。第２の設置位置７１５は、紙搬送路６５３において、紙搬送路６５３の画像形成部２２０より上流側であり、レジストローラ６５８より上流側の位置であり、最上段のカセット装置６５０の紙供給ローラ６５２ａと分離ローラ６５２ｂの下流側であって、ＬＣＦ７０５からの紙供給経路と紙６５３との合流位置より下流側の位置である。紙種判別装置は搬送される紙の表面に向けて設置される。紙種判別装置は第２の設置位置７１５にある搬送ローラ６５６の近傍に設置してもよい。

第３の設置位置７１８は、ＳＦＢ７１２からの紙供給経路の紙搬送路６５３との合流位置より上流側の位置である。紙種判別装置は搬送される紙の表面に向けて設置される。紙種判別装置は第３の設置位置７１８にある搬送ローラ７１７の近傍に設置してもよい。

この第２の設置位置７１５及び第３の設置位置７１８に紙種判別装置を配置することにより、ＳＦＢ７１２をオプションにより取り付ける機種において、必要に応じて設置位置７１８に紙種判別装置を設置することができるという効果がある。

次に、紙種判別装置から出力された判定結果の信号の処理に関する応用例について説明する。装置本体６０１の上面には、紙Ｐの種類を選択し、また、情報の表示やデータ設定の際の入力にも用いられる操作パネル７２４が取り付けられる。操作パネル７２４は制御部に接続される。この制御部は紙を搬送するための各ローラを回転駆動するモータの速度を制御し、紙の搬送の停止や再開をも行う。

先ず、制御部はデフォルトの紙の種類、又は操作パネル７２４により入力された紙の種類を設定紙としてメモリに記憶し、この紙に応じた、ヒートローラ６５９の待機温度を設定する。

次に、紙記録媒体Ｐが搬送され、紙種判別装置が記録媒体Ｐの種類を判別すると、紙種判別装置は制御部に判別結果の信号を出力する。制御部は判別結果に従い、例えば紙の搬送速度、定着部７２１の回転速度、ヒートローラ６５９の定着時の温度を設定し、これらの装置に指示を送信する。

このように、本応用例の画像形成装置は、設定紙を先ず設定し、次いで紙種判別装置によって判別された紙の種類に従って定着時の速度や温度などの条件をさらに設定する。このため、紙の種類に応じたより細かい定着時の条件設定と定着の実行を迅速に行なうことができる。

この発明に係る紙種判別装置の一実施の形態を概略的に示す構成図である。 この一実施の形態における紙の拡散特性を示す特性図である。 この一実施の形態における複数の発光点と検出視野との関係を示す説明図である。 この発明に係る紙種判別装置の他の実施の形態を概略的に示す構成図である。 この他の実施の形態における紙の拡散特性を示す特性図である。 この発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す構成図である。 この画像形成装置における紙供給部分の構成図である。

符号の説明

１１ 発光装置
１２ 判断対象の紙
１５ 光検出装置
１７ 検出視野を形成する開口
１９ 光検出器
２１ 信号強度検出装置
２２ 拡散特性検出装置

Claims (11)

1. 判断対象の紙の一面側と対面する円の中心を基準点とし、この基準点からの距離が順次遠くなる、互いに異なる位置に配置された複数の発光点を有し、これら複数の発光点を、どの発光点が発光したかを識別できるように所定の変調方式にて発光させ、前記紙の一面上の互いに異なる位置を照射する発光装置と、
   前記紙の他面側に設けられ、その他面の、前記基準点と同心の円形である所定領域を検出視野とし、前記複数の発光点のうちの一部が前記検出視野内に存在しており、これら複数の発光点から照射され、前記紙を透過した各光が、この検出視野の内外にそれぞれ入射するように構成され、この検出視野を経た前記透過光を受光し、前記変調方式により弁別して前記発光点毎の光の強さを検出する光検出装置と、
   この光検出装置により検出された前記発光点毎の光の強さから紙の拡散特性を得る拡散特性検出装置と、
   を備えたことを特徴とする紙種判別装置。
2. 前記発光装置の複数の発光点は、各発光点位置に設けられた発光素子により構成されたことを特徴とする請求項１に記載の紙種判別装置。
3. 前記発光装置の複数の発光点は、共通の光源と、互いに異なる位置に発光点を形成可能な空間変調器とで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の紙種判別装置。
4. 前記空間変調器は、任意の位置に光透過点を形成可能な液晶パネルであることを特徴とする請求項３に記載の紙種判別装置。
5. 前記発光装置における変調方式は、各発光点を互いに異なるタイミングで発光させ、前記光検出装置は、前記変調方式に基づき受光したタイミングにより、どの発光点からの光かを弁別することを特徴とする請求項１に記載の紙種判別装置。
6. 前記発光装置における変調方式は、各発光点を互いに異なる周波数で発光させ、前記光検出装置は、前記変調方式に基づき受光した光の検出信号の周波数を弁別し、弁別された周波数から、どの発光点からの光かを弁別することを特徴とする請求項１に記載の紙種判別装置。
7. 前記光検出装置における変調方式は、各発光点を波形が互いに異なるディジタル波で発光させ、前記光検出装置は、前記変調方式に基づき受光した光の検出信号の波形から、どの発光点からの光かを識別することを特徴とする請求項１に記載の紙種判別装置。
8. 前記光検出装置は、前記判断対象の紙の他面側に設けられる１個の受光素子と、この受光素子と前記紙の他面との間に設けられ、中心が前記発光素子の配列中心の基準点と同じ位置となる検出視野形成用の開口を有する遮蔽板と、この遮蔽板と前記紙の他面との間に設けられ、前記紙の一面に形成された複数の光点が前記紙を透過して前記紙の他面に現れる複数の光点からの光を、前記開口により形成される検出視野に結像させる結像レンズと、前記受光素子と前記遮蔽板との間に設けられ、前記開口を通る光を前記受光素子に集光する集光レンズとを有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の紙種判別装置。
9. 前記拡散特性検出装置は、得られた拡散特性と予め設定された各紙の拡散特性との比較により紙の種別を判別する機能を有する請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の紙種判別装置。
10. 紙を１枚ずつ供給する紙供給機構と、
    前記紙供給機構により供給された紙を紙排出部まで搬送する紙搬送路と、
    前記紙搬送路の前記紙排出部より上流側に配置され、画像データに基づく画像を前記紙搬送路によって搬送される紙に印刷する画像形成プロセスを実行する画像形成部と、
    所定の温度により前記紙に現像材を定着させる定着部と、
    前記定着部より前記紙搬送路の上流側に設けられ、前記紙の種類を検出する紙種判別装置と、
    前記紙種判別装置により判別された前記紙の種類に応じて、画像形成プロセスを実行する際の条件を変化させる制御部と、
    を備えた紙上に画像を形成する画像形成装置であって、
    前記紙種判別装置は、
    判断対象の紙の一面側と対面する円の中心を基準点とし、この基準点からの距離が順次遠くなるに、互いに異なる位置に配置された複数の発光点を有し、これら複数の発光点を、どの発光点が発光したかを識別できるように所定の変調方式にて発光させ、前記紙の一面上の互いに異なる位置を照射する発光装置と、
    前記紙の他面側に設けられ、その他面の、前記基準点と同心の円形である所定領域を検出視野とし、前記複数の発光点のうちの一部が前記検出視野内に存在しており、これら複数の発光点から照射され、前記紙を透過した各光が、この検出視野の内外にそれぞれ入射するように構成され、この検出視野を経た前記透過光を受光し、前記変調方式により弁別して前記発光点毎の光の強さを検出する光検出装置と、
    この光検出装置により検出された前記発光点毎の光の強さから紙の拡散特性を得る拡散特性検出装置と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
11. 前記光検出装置は、前記判断対象の紙の他面側に設けられる１個の受光素子と、この受光素子と前記紙の他面との間に設けられ、中心が前記発光素子の配列中心の基準点と同じ位置となる検出視野形成用の開口を有する遮蔽板と、この遮蔽板と前記紙の他面との間に設けられ、前記紙の一面に形成された複数の光点が前記紙を透過して前記紙の他面に現れる複数の光点からの光を、前記開口により形成される検出視野に結像させる結像レンズと、前記受光素子と前記遮蔽板との間に設けられ、前記開口を通る光を前記受光素子に集光する集光レンズとを有することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。

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