JP5943883B2 - 用紙属性検知センサー装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、用紙属性検知センサー装置および画像形成装置に関するものである。

ある用紙属性検知センサーでは、入射角が互いに異なる２つの反射型センサーを使用して、普通紙とＯＨＰ（Over Head Projector）用シートとを判別している（例えば特許文献１参照）。

別の用紙属性検知センサーでは、反射光のＴＥ（Transverse Electric）波成分とＴＭ（Transverse Magnetic）波成分との比に基づいて印刷用紙の表面状態を判別している（例えば特許文献２参照）。

特開平１０−１９８１７４号公報 特開２０００−２７５１６７号公報

しかしながら、複数の用紙属性を検知する場合、上述のように、各用紙属性を検知するセンサーを別々に設ける必要があり、センサーに使用する発光素子などの素子数が多くなり、センサー全体でのサイズが大きくなってしまうとともに、センサー全体でのコストが高くなってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、低コストおよび小サイズで複数の用紙属性を検知することができる用紙属性検知センサー装置および画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る用紙属性検知センサー装置は、用紙への入射光を出射する発光素子と、前記用紙の厚さを特定するために、前記入射光に対する前記用紙からの反射光のうちの正反射成分を受光する第１受光素子と、前記用紙の表面粗さおよび前記用紙の色の一方を特定するために、前記反射光のうちの拡散反射成分を受光する第２受光素子と、前記用紙の表面粗さおよび前記用紙の色の他方を特定するために、前記反射光のうちの拡散反射成分を受光する第３受光素子と備える。前記第１受光素子は、ポジションセンサーであり、前記ポジションセンサーは、半導体位置検出素子であり、スポット状の光の位置を検出する光センサーであって、用紙厚さに応じたスポット位置の変化に応じて、前記正反射成分の光のスポットの位置に比例する電流を前記スポットのサイズに影響を受けずに発生させる。
前記第２受光素子は、前記用紙の色を特定するためのカラーセンサーであり、前記カラーセンサーは、ＲＧＢフィルターを備え、可視光領域の入射光をＲ、ＧおよびＢのそれぞれの色信号に分けて出力する。前記第３受光素子は、前記用紙の表面粗さを特定するために、可視光を遮断し赤外線を透過させるフィルターを有し、前記拡散反射成分のうちの赤外線成分を検出する。

本発明に係る画像形成装置は、上記の用紙属性検知センサー装置と、前記用紙に画像を印刷する画像出力部と、前記用紙属性検知センサー装置により検知された前記用紙の複数の属性に基づいて、前記画像出力部を制御するコントローラーとを備える。

本発明によれば、用紙属性検知センサー装置によって、低コストおよび小サイズで複数の用紙属性を検知することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１における受光素子２１による用紙厚さの検出について説明する図である。 図３は、図１における受光素子２３による用紙色の検出について説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、コピー機、複合機などであって、印刷用紙の複数の属性の値を検知する用紙属性検知センサー装置１と、印刷用紙に画像を印刷する画像出力部２と、用紙属性検知センサー装置１により検知された複数の属性値に基づき画像出力部２を制御するコントローラー３とを備える。

画像形成装置において、用紙属性検知センサー装置１は、用紙１０１を収容している給紙カセットに対向する位置または用紙１０１の搬送経路に面する位置に設置され、用紙１０１のサイズ以外の属性として、厚さ、色、並びに、透過性および表面粗さに基づく用紙種別（ザラ紙、普通紙、光沢紙およびＯＨＰシート）を検出する。用紙属性検知センサー装置１は、発光素子１１および集光レンズ１２、受光素子２１および集光レンズ２２、受光素子２３および集光レンズ２４、並びに、受光素子２５、フィルター２６、および集光レンズ２７を備える。

発光素子１１は、例えば発光ダイオードであって、用紙１０１への入射光を出射する。発光素子１１から出射した光は、集光レンズ１２を介して用紙１０１へスポット状で入射する。

受光素子２１は、例えばポジションセンサーであって、用紙１０１の厚さを特定するために、上述の入射光に対する用紙１０１からの反射光のうちの正反射成分を、集光レンズ２２を介して受光する。

受光素子２３は、例えばカラーセンサーであって、用紙１０１の色を特定するために、上述の反射光のうちの拡散反射成分を、集光レンズ２４を介して受光する。

受光素子２５は、例えばフォトダイオードまたはフォトトランジスターであって、用紙１０１の表面粗さを特定するために、上述の反射光のうちの拡散反射成分を、フィルター２６および集光レンズ２７を介して受光する。フィルター２６は、可視光を遮断し赤外線を透過させるフィルターである。これにより、上述の拡散反射成分のうちの赤外線成分が受光素子２５によって検出され、用紙１０１の色による受光素子２５の検出値の違いが抑制される。

なお、発光素子１１による用紙への入射光の入射角は、４５度未満としてもよい。発光素子１１による用紙への入射光の入射角を４５度未満とした場合、用紙１０１がＯＨＰシートであることを判別することができる。

画像出力部２は、用紙１０１に画像を印刷する。画像出力部２は、例えば、給紙カセット内から用紙１０１を搬送し、直接転写方式または間接転写方式の電子写真方式でトナー画像を現像して用紙１０１に転写し、定着器で用紙１０１上に定着させる。なお、画像出力部２は、インクジェット方式で印刷を行うものでもよい。

コントローラー３は、用紙属性検知センサー装置１により検知された用紙１０１の複数の属性に基づいて、画像出力部２を制御する。この実施の形態では、コントローラー３は、検知された厚さ、表面粗さ、および色に基づいて、定着器の定着温度の制御、転写制御、搬送速度の制御、現像条件の設定などを行う。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。

搬送開始前または搬送経路上において、用紙１０１の複数の属性値が用紙属性検知センサー装置１によって同時に検出され特定される。ここでは、厚さ、色、および上述の用紙種別が特定される。

具体的には、コントローラー３が、用紙属性検知センサー装置１の受光素子２１の出力に基づいて用紙１０１の厚さおよび用紙１０１がＯＨＰシートであるか否かを特定し、受光素子２３の出力に基づいて用紙１０１の色を特定し、受光素子２５の出力に基づいて用紙１０１の表面粗さおよび用紙１０１がＯＨＰシート以外（ザラ紙、普通紙、または光沢紙）であるか否かを特定する。

図２は、図１における受光素子２１による用紙厚さの検出について説明する図である。図２に示すように、用紙１０１の厚さに応じて、受光素子２１での反射光が入射位置が変化し、入射位置の変化に応じて受光素子２１の出力電流が変化する。コントローラー３は、受光素子２１の出力と用紙１０１の厚さとの対応関係を示すデータを予め記憶しており、そのデータに基づいて、受光素子２１の出力から、用紙１０１の厚さを特定する。

より具体的には、受光素子２１がポジションセンサーである場合、このポジションセンサーは、半導体位置検出素子であり、スポット状の光の位置を検出できる光センサーである。このポジションセンサーは、フォトダイオードのように１つの接合面を持つＰＩＮ構造を有し、その半導体面上に光がスポット状に入射することで電荷が発生し、発生した電荷がセンサー両端の電極に到達する。到達した電荷の量は、スポットの位置から電極までの距離に反比例するため、電極から得られる電流は、スポットの位置に比例する。そのため、受光素子２１の出力電流に基づいて、用紙厚さを特定することができる。なお、スポットの重心位置に応じた出力電流となるので、特定される用紙厚さは、スポットのサイズによる影響を受けない。

図３は、図１における受光素子２３による用紙色の検出について説明する図である。受光素子２３がカラーセンサーである場合、このカラーセンサーは、ＲＧＢフィルターを備え、可視光領域の入射光をＲ、Ｇ、およびＢのそれぞれの色信号に分けて検出する。このカラーセンサーは、ＲＧＢ３チャンネルのフォトダイオード、または１チャンネルのフォトダイオードにＲＧＢ各色の光学フィルターを組み合わせた構造を有している。

図３に示すように、用紙１０１の色に応じて、受光素子２３から得られるＲＧＢ３色の色信号のレベルが変化する。図３（Ａ）は、用紙１０１の色がブラックである場合の、用紙濃度と色信号の値との関係の一例を示している。図３（Ｂ）は、用紙１０１の色がマゼンタである場合の、用紙濃度と色信号の値との関係の一例を示している。図３（Ｃ）は、用紙１０１の色がシアンである場合の、用紙濃度と色信号の値との関係の一例を示している。図３（Ｄ）は、用紙１０１の色がイエローである場合の、用紙濃度と色信号の値との関係の一例を示している。

コントローラー３は、受光素子２３の色信号のレベルと用紙１０１の色との対応関係を示すデータを予め記憶しており、そのデータに基づいて、受光素子２３の出力から、用紙１０１の色を特定する。

さらに、用紙１０１の表面粗さに応じて、受光素子２５へ入射する赤外線量が変化し、受光素子２５の出力が変化する。具体的には、用紙の表面が粗いほど、拡散反射成分が増え、表面の光沢度が高いほど、拡散反射成分が減る。コントローラー３は、受光素子２５の出力と用紙１０１の表面粗さとの対応関係を示すデータを予め記憶しており、そのデータに基づいて、受光素子２５の出力から、用紙１０１の表面粗さを特定する。

さらに、コントローラー３は、受光素子２１の出力から、用紙１０１の用紙種別がＯＨＰシートであるか否かを判定する。用紙１０１がＯＨＰシートである場合、この実施の形態では入射角θが４５度未満とされており、入射光がＯＨＰシートを透過し反射しないため、受光素子２１の出力が低くなる。したがって、コントローラー３は、受光素子２１の出力が所定の閾値より低い場合、用紙１０１の用紙種別がＯＨＰシートであると判定し、そうでない場合、用紙１０１の用紙種別がザラ紙、普通紙および光沢紙のいずれかであると判定する。

このようにして、コントローラー３は、用紙１０１の複数の属性の値を特定すると、その属性値に基づいて画像出力部２を制御して、用紙１０１上に画像を印刷させる。

以上のように、上記実施の形態によれば、用紙属性検知センサー装置１は、用紙１０１への入射光を出射する発光素子１１と、用紙１０１の厚さを特定するために、その入射光に対する用紙１０１からの反射光のうちの正反射成分を受光する受光素子２１と、用紙１０１の表面粗さおよび用紙１０１の色を特定するために、その反射光のうちの拡散反射成分を受光する受光素子２３，２５と備える。

これにより、用紙属性検知センサー装置１によって、低コストおよび小サイズで、画像形成装置内で用紙１０１の複数の用紙属性を検知することができる。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

本発明は、例えば、画像形成装置に適用可能である。

１ 用紙属性検知センサー装置
２ 画像出力部
３ コントローラー
１１ 発光素子
２１ 受光素子（第１受光素子の一例）
２３ 受光素子（第２受光素子の一例）
２５ 受光素子（第３受光素子の一例）
１０１ 用紙

Claims (3)

1. 用紙への入射光を出射する発光素子と、
   前記用紙の厚さを特定するために、前記入射光に対する前記用紙からの反射光のうちの正反射成分を受光する第１受光素子と、
   前記用紙の表面粗さおよび前記用紙の色の一方を特定するために、前記反射光のうちの拡散反射成分を受光する第２受光素子と、
   前記用紙の表面粗さおよび前記用紙の色の他方を特定するために、前記反射光のうちの拡散反射成分を受光する第３受光素子とを備え、
   前記第１受光素子は、ポジションセンサーであり、
   前記ポジションセンサーは、半導体位置検出素子であり、スポット状の光の位置を検出する光センサーであって、用紙厚さに応じたスポット位置の変化に応じて、前記正反射成分の光のスポットの位置に比例する電流を前記スポットのサイズに影響を受けずに発生させ、
   前記第２受光素子は、前記用紙の色を特定するためのカラーセンサーであり、
   前記カラーセンサーは、ＲＧＢフィルターを備え、可視光領域の入射光をＲ、ＧおよびＢのそれぞれの色信号に分けて出力し、
   前記第３受光素子は、前記用紙の表面粗さを特定するために、可視光を遮断し赤外線を透過させるフィルターを有し、前記拡散反射成分のうちの赤外線成分を検出すること、
   を特徴とする用紙属性検知センサー装置。
2. 前記用紙への前記入射光の入射角は、４５度未満であり、
   前記用紙がＯＨＰシートである場合、前記第１受光素子の出力は、所定の閾値より低くなること、
   を特徴とする請求項１記載の用紙属性検知センサー装置。
3. 請求項１または請求項２記載の用紙属性検知センサー装置と、
   前記用紙に画像を印刷する画像出力部と、
   前記用紙属性検知センサー装置により検知された前記用紙の複数の属性に基づいて、前記画像出力部を制御するコントローラーと、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images