专利名称：纸张类种类判别装置、纸张类种类判别方法及图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及判别纸张类的种类的纸张类种类判别装置及方法，以及具备该纸张类种类判别装置的图像形成装置。
背景技术：
激光打印机等图像形成装置通常将图像形成于例如厚纸、复制用纸、OHP膜 (film)等各种特性不同的作为纸状介质的纸张类。在这样的图像形成装置中，为了实现高画质的图像形成，需要按照纸张类的种类来优化印刷·定影处理的各种条件。为了优化印刷·定影处理的各种条件，需要与例如纸张类的厚度、密度及基重(坪量，克/平方米)等纸张类种类有关的参数信息。以往，公知有用户能够通过对操作面板进行操作来指定纸张类种类的图像形成装置。近年来，出现了被称为媒体传感器(media sensor)的自动判别纸张类种类的传感器。在具备这样的传感器的图像形成装置中，不需要通过用户的手输入来指定纸张类的种类而判别纸张类的种类来优化图像形成的动作条件。在图像形成装置中，提出了各种判别纸张类的种类的方法。专利文献1中，公开了将传感器部设在输送路径中、当输送纸张类时向纸张类照射光、根据光的透射率等测定纸张类的厚度及密度、判别纸张类的种类的方法。在这样的结构中，在纸张类的输送开始后进行纸张类种类的判别。但是，近年来，图像形成的高速化得到发展，在纸张类的输送开始后进行纸张类的种类的判别，会产生定影鼓的温度等印刷·定影处理的设定在时间上来不及的问题。专利文献2及专利文献3中，公开了在纸张类的输送开始前、即在纸张类堆码在图像形成装置的供纸托盘(tray)的状态下得到纸张类的厚度等信息的方法。在专利文献 2所公开的方法中，层叠多个纸张类而形成层叠束的侧面被拍摄，计算通过纸张类形成的明暗波形中的峰间距离，从而计算纸张类的厚度。此时，为了强调纸张类束的侧面的微妙的凸凹，由与拍摄元件联动的光源从斜上方或斜下方照射照明光。在专利文献3所公开的方法中，同样取得纸张类束侧面的明暗波形，通过高速傅里叶变换等频率解析，计算纸张类的厚度。但是，像这样仅简单地拍摄层叠束的侧面，只能够得到纸张类的1张的厚度及张数这样的信息。为了求取纸张类的基重，除了检测纸张类的1张的厚度以外，还需要检测纸张类的密度。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平7-196207号公报专利文献2 日本特开2003-2^447号公报专利文献3 日本特开2005-104723号公报发明概要
发明要解决的技术问题如上所述，专利文献1中，在纸张类的输送开始后进行纸张类的种类的判别，因此存在没有用于设定定影鼓的温度等印刷中的重要条件的时间上延缓的问题。此外，专利文献2及专利文献3中，虽然能够在层叠束被收容在供纸托盘中的状态下判别纸张类的种类， 但存在只能够得到与纸张类的1张的厚度及张数有关的信息的问题。在图像形成装置中，为了实现画质形成的高画质化，除了判别纸张类的厚度以外， 还需要取得基重等与纸张类有关的参数信息来判别纸张类的种类。因此，在判别纸张类的种类的方法中，追求能够可靠且高精度地判别纸张类的种类。
发明内容
解决技术问题所采用的手段本发明是为了解决上述问题点而提出的，其目的在于，提供一种能够在将纸张类作为堆码束而堆码的状态下、在用纸输送开始前可靠且高精度地判别纸张类的种类的纸张类种类判别装置及方法、以及具备该纸张类种类判别装置的图像形成装置。本发明的一个实施方式的纸张类种类判别装置，具备，托盘，载置有将纸张类层叠而形成的层叠束，该层叠束具有上表面、下表面以及沿层叠方向延伸的多个侧面；光源，向从上述上表面、下表面以及多个侧面中选定的至少1个的第一面上的第一区域发出照射光；第一检测部，检测透射光的第一光量分布，该透射光是上述照射光透过上述层叠束并从自上述上表面、下表面以及多个侧面中选定的至少1个的第二面上的与上述第一区域不同的第二区域射出的光；数据库，预先存储有记载了参照衰减率与上述纸张类的种类的关系的表；以及运算部，根据上述第一光量分布计算一维的光量分布信息，根据上述一维的光量分布信息计算上述透射光的衰减率，通过将上述衰减率与上述参照衰减率进行比较，确定上述纸张类的种类。此外，本发明的其它实施方式的图像形成装置，具备，上述纸张类判别装置；图像形成部，在上述纸张类上形成图像；以及控制部，按照上述纸张类的种类而控制上述图像形成部。此外，本发明的进一步的其它实施方式的纸张类种类判别装置，具备，托盘，载置有将纸张类层叠而形成的层叠束，该层叠束具有上表面、下表面以及沿层叠方向延伸的多个侧面；光源，向从上述上表面、下表面以及多个侧面中选定的至少1个的第一面上的第一区域发出照射光；检测部，检测透射光的二维光量分布，该透射光是上述照射光透过上述层叠束并从自上述上表面、下表面以及多个侧面中选定的至少1个的第二面上的与上述第一区域不同的第二区域射出的光；以及数据库，预先存储有记载了参照衰减率与上述纸张类的种类之间的关系的表，
将上述二维光量分布在与上述层叠方向正交的正交方向上积分而计算沿上述堆码方向的一维光量分布，计算该一维光量分布与作为参数而具有预先设定的衰减率的衰减曲线的残差平方和为最小的上述衰减率，利用该算出的衰减率并参照上述表的上述参照衰减率，确定上述纸张类的种类。发明效果根据本发明形态的纸张类种类判别装置及方法，能够高精度地得到纸张类的种类及密度。此外，本发明形态的纸张类种类判别装置图像形成装置中，能够按照纸张类的种类以最优化的条件转印图像。
图1是表示适用于本发明的一个实施方式的纸张类种类判别装置的图像形成装置的一例的示意图。图2是表示本发明第一实施方式的用纸类种类判别装置的示意图。图3是用于说明光透过图2所示的用纸束内部的情形的说明图。图4是表示由图2所示的受光元件所检测的透射光的光量分布的示意图。图5是表示图2所示的用纸种类判别部的判别用纸种类的处理顺序的流程图。图6是表示从图4所示的透射光的光量分布信息得到的一维的光量分布的图表。图7是记载图2所示的数据库中存储的衰减率及用纸种类的关系的表。图8是表示具备图2所示的纸张类种类判别装置的图像形成装置的框图。图9是记载图8所示的定影参数数据库中存储的用纸种类及定影参数的关系的表。图10是表示相对于图2所示的光源发出的光的波长的、用纸的相对透射率的图表。图11是表示本发明第二实施方式的纸张类种类判别装置的示意图。图12是表示具备图11所示的纸张类种类判别装置的图像形成装置的框图。图13是表示本发明第三实施方式的纸张类种类判别装置的示意图。图14是表示本发明第四实施方式的纸张类种类判别装置的示意图。图15是表示本发明第五实施方式的纸张类种类判别装置的示意图。图16是表示本发明第六实施方式的纸张类种类判别装置的示意图。图17是表示本发明第七实施方式的纸张类种类判别装置的示意图。图18是将由图17所示的按压部按压了用纸束的情况及未按压用纸束的情况下的光量分布进行比较而示出的图表。
具体实施例方式以下，根据需要一边参照附图一边说明本发明的一个实施方式的用于判别纸张类的种类的纸张类种类判别装置。其中，图1到图18中，对同一部分、同一部位附加相同的符号而省略对其的详细说明。在本发明的实施方式的说明中，为了简化说明，将纸张类简单地记载为用纸。因此，所谓用纸，不限于作为纸状介质的纸，而意味着由纸以外的材料而采取纸张状的形态的纸张类，简单地称为用纸而包含纸张类。
图1表示采用本发明的一个实施方式的用纸种类判别装置(纸张类种类判别装置)的图像形成装置的概略结构。图1所示的壳体14中，设有收容形成图像的用纸50的供纸托盘9a、9b及用于提供用纸50的手动托盘11。搓纸(pickup)辊1从供纸托盘9a、9b 取出用纸50，由供纸辊2向输送路径输送用纸。此外，通过手动供纸辊8，从手动托盘11将用纸50取出到输送路径线。被取出的用纸50，通过中间输送辊对3而沿着确定输送路径的输送导引件12a、 12b被输送，通过阻挡导引件13而被向阻挡辊对4引导，并被输送到作为图像转印部的二次转印部5。在二次转印部5，根据图像数据而向用纸50转印图像。在转印带33，形成基于图像数据的全彩墨粉图像，该转印带33上的墨粉图像在二次转印部5中被向用纸50转印。该向用纸50的转印按如下方式进行在转印带33与二次转印辊34相接触的夹紧(nip)部， 通过向二次转印辊34施加转印偏压(bias)，从而将墨粉电吸附到用纸50的表面。被转印到用纸50上的墨粉图像，在该状态下，只不过保持粉体原样地在微弱的力下附着在用纸50上，所以有可能容易地从用纸50的表面剥落，因此在接下来的工序中进行定影。即，转印有墨粉图像的用纸50被输送到通过卤素加热器或电磁过热方式而被加热的定影辊对6。用纸50上的墨粉图像，当用纸50被定影辊对6夹持输送时，用纸50的表面的墨粉被加热加压而溶融，压附于用纸50的表面而被定影为半永久性图像。进行了图像形成的用纸50，通过排纸辊对7而被向具有导入口 22及排纸口 M的排纸托盘20输送，导入口 22导入用纸50，排纸口 M用于将用纸50向装置外部排纸。图1所示的图像形成装置，为了稳定地形成高品位的图像，需要按照进行图像形成的用纸50的种类来优化图像形成处理中的各种条件。该各种条件是指，例如用纸输送速度、输送辊的压接力、二次转印辊34的转印偏压、以及定影辊对6的定影温度等各参数的值。本发明的实施方式的用纸种类判别装置中，在用纸50收容于供纸托盘9a、9b的状态下，确定用纸50的种类，进而计算用纸50的厚度、密度及基重。此外，在将用纸50载置于手动托盘11的情况下，也确定用纸50的种类，进而计算用纸50的厚度、密度及基重。(第一实施方式)图2示出本发明第一实施方式的用纸种类判别装置的概略结构。该用纸种类判别装置具备判别用纸种类的装置，判别分别层叠收容于图1所示的供纸托盘9a、9b及手动托盘11的用纸50的种类。以下，作为实施方式说明适用于该用纸种类判别装置判别堆码在供纸托盘9a的用纸的例子。另外，用纸种类判别装置不限于对堆码在供纸托盘9a的用纸进行判别的例子，而是显然可以用于判别单纯地层叠的用纸。如图2所示，收容于供纸托盘9a的多张用纸50层叠而整体成为大致立方体形状， 形成具有上表面M、下表面、以及沿层叠方向延伸的彼此对置的2对侧面56的用纸束(也称为层叠束)52。在用纸束52的上方，设置发出照射光、例如发光中心波长870nm的近红外光的如LED那样的光源104，照射光80朝向用纸束52的上表面M的第一区域60照射。 该光源104与光量调整部102电连接，控制从该光源104照射的照射光的光量。这里，上表面M是指，当用纸50层叠在供纸托盘9a上时位于最上层的用纸50的表面，下表面是指，与供纸托盘9a接触的位于最下层的用纸50的表面。此外，侧面56是指， 层叠用纸50而成的由多个用纸50的端缘形成的面，即除用纸束52的上表面M及下表面以外的端面。堆码方向是指使用纸50层叠的方向，水平方向在以下的实施方式中表示与用纸面大致一致的方向，是指用纸束52的侧面56中与堆码方向正交的方向。另外，用纸沿水平方向、即沿层叠方向密接层叠时采取如下配置用纸束的用纸上表面讨及用纸下表面沿层叠方向相互对置，一对侧面56在与层叠方向正交的第一正交方向上对置，其他侧面56在与层叠方向及第一正交方向正交的第二正交方向上对置。因此， 在本说明书中，以层叠方向为基准而称作用纸束的上表面及下表面，用纸束的上表面表示沿着层叠方向的用纸束的最外侧的表面，用纸束的下表面表示沿着层叠方向的用纸束的最内侧的表面。由此可知，即使是用纸沿层叠方向密接层叠的用纸束，也能够适用以下说明的用纸种类判别装置。在图2所示的用纸种类判别装置中，朝向第一区域60照射的照射光80在用纸束 52的上表面M扩散反射，并且其一部分渗透到用纸束52的内部。渗透到用纸束52的内部的照射光80透过用纸束52的内部并从用纸束52的侧面56射出。从用纸束52的侧面56a 的第二区域62射出的透射光82利用与第二区域62对置配置的成像透镜106而被成像。利用成像透镜106成像的透射光82的透射光量通过配置在成像透镜106的成像面处的受光元件108而被测定。受光元件108是例如将CMOS图像传感器二维排列而得的面传感器，对第二区域62进行拍摄而测定第二区域62中的二维的光量分布。包含成像透镜106及受光元件108而构成检测部，由该检测部检测第二区域62中的透射光82的光量分布。这里，用纸束52的侧面56a的第二区域62不与照射光80所照射的用纸束52的上表面M的第一区域60重合，而是相当于，透射光从用纸束52中通过时、从用纸束52的用纸的密接面间漏出的透射光线所产生的明亮区域。此外，用纸种类判别装置具备遮光部件110，例如由长方形的树脂板形成的遮光部件110。该遮光部件110配置为，距上表面M的侧面56a侧的侧端部以微小距离例如Imm 的距离在内侧与用纸束52的上表面M接触。遮光部件110设置为，使得光源104照射的照射光80及照射光80在用纸50上表面M反射的反射光不直接向受光元件108入射。若利用受光元件108检测到从第二区域62射出的透射光82，则向运算部120输出第二区域62中的透射光82的光量分布信息。在运算部120中，根据光量分布信息，由用纸种类判别部122判别用纸50的种类，确定用纸50的密度。此外，在运算部120中，由用纸厚度计算部IM计算用纸50的厚度，根据由用纸种类判别部122及用纸厚度计算部IM确定的用纸50的密度及厚度，由用纸基重计算部1 计算用纸50的基重。所谓基重，表示用纸的每1平方米的重量。因此，对用纸50的密度乘以用纸50的厚度而计算基重。由运算部120确定的用纸50的种类、以及算出的用纸50的厚度及基重被输出到主处理部130。在主处理部130中，按照用纸50的种类、厚度及基重来设定图像形成的条件。此外，用纸种类判别部122根据由受光元件108拍摄到的图像数据判断光源104照射的照射光80的光量是否适宜，指示光量调整部102以便调整光量。图3示意性地示出从光源104照射的照射光80透过用纸束52的内部的情形。如图3所示，入射到用纸束52的第一区域60的照射光80，在位于用纸束52最上层的用纸50a 的表面被扩散反射，其一部分渗透到用纸50a的内部。渗透到用纸50a的内部的照射光80， 其一部分透过用纸50a的内部而到达下方的用纸50b的表面。到达用纸50b的表面的光在用纸50b的表面被扩散反射，并且其一部分渗透到用纸50b的内部。渗透到用纸50b的内部的照射光80，其一部分透过用纸50b并进一步到达下方的用纸50c的表面。此外，在用纸 50b的表面反射的反射光在用纸50a的背面被扩散反射，并且其一部分渗透到用纸50a的内部。用纸50c以下的用纸50d及用纸50e也同样地反复进行光的反射及透射。这样，照射光80，在用纸束52的内部，在用纸50间反复进行反射而向用纸束52的侧面56方向扩散。照射光80反复进行反射并到达用纸束52的侧面56，作为透射光82从用纸束52的侧面56射出。从用纸束52的侧面56a的第二区域62射出的透射光82，利用受光元件108对第二区域62进行拍摄而测定透射光82的光量分布。如上所述，照射光80的一部分在用纸50的上表面M被反射。但是，第一区域60 和第二区域62位于用纸束52的不同面上，此外，由于设有遮光部件110，因此其反射光几乎不向受光元件108入射。若透射光82以外的光、例如光源104发出的照射光80及在第一区域60的反射光等入射到受光元件108，则在拍摄图像中发生反射光斑(flare)等从而利用受光元件108所拍摄的图像数据劣化。此外，若光源104发出的照射光80照射到受光元件108拍摄的第二区域62，则第二区域62被明亮地照亮，第二区域62的光量分布的对比度下降。为了防止这样的不良影响，第二区域62被设定在不与第一区域60重复的其他区域， 在光源104及受光元件108之间配置遮光部件110。说明被从光源104照射照射光80的第一区域60与由受光元件108测定透射光82 的第二区域62不重合的意思。第一区域60与第二区域62不重合是指，受光元件108只测定从第二区域62射出的透射光82，而不测定在第一区域60中被直接反射的反射光。在本实施方式中，以使第一区域60及第二区域62不重合的方式，将第一区域60与第二区域62 设定在用纸束52的不同面处。即，以使第一区域60与第二区域62位于用纸束52的不同面处的方式，设定光源104及受光元件108的配置部位。此外，以使除了透射光82以外的光尽量不入射到受光元件108的方式，在光源104及受光元件108之间配置有遮光部件110。 在使除了入射到受光元件108的透射光82以外的光尽量不入射地配置光源104及受光元件108的情况下，也可以不设置该遮光部件110。另外，第二区域62的主要区域不与第一区域60重合即可，在第一区域60与第二区域62彼此的端部稍微重合的情况下，也能够视为第一区域60及第二区域62为不同的区域。此外，只要第二区域62不与第一区域60重合，则第一及第二区域也可以设定在同一面上。在这种情况下，以使得来自光源104的直射光及在用纸面反射的反射光不被受光元件108检测的方式配置遮光部件110。图4示意性地示出利用受光元件108所拍摄的透射光82的图像数据。图4中，由等高线表示光量的变化。透射光82的光量如图4所示，在点P处最大，随着远离该点P而衰减。这是因为，照射光80被反复地反射及吸收，随着远离光源104，到达的照射光80的光量衰减。该照射光80的衰减根据用纸50的种类而表现不同的特性，因此图2所示的用纸种类判别装置，通过解析透射光82的光量分布而能够判别用纸50的种类。此外，在图4 中虽未明确表示，但透射光82的光量分布在用纸50间的间隙处光量增大。此外，在各用纸 50的端部，照射光80在到达侧面56a的期间被大部分吸收而光量变小。因此，光量分布中出现与用纸50的厚度对应的峰，从而通过对光量分布进行解析而能够计算用纸50的厚度。 此外，由于利用了透过多个用纸50的内部的透射光82，因此，与对1张用纸照射光、测定透过用纸的光的衰减率的以往方法相比，能够准确地求出衰减率。图5概略地示出根据从第二区域62射出的透射光82的光量分布来确定用纸50 的种类的处理顺序。如图5所示，在步骤S500中，确定用纸50的种类的处理开始。由光源104向第一区域62照射的照射光80透过用纸束52的内部而从用纸束52的侧面56a的第二区域62射出。利用受光元件108拍摄从第二区域62射出的透射光82的光量分布，取得如图4所示那样的图像数据(步骤S502)。在由步骤S502所取得的图像数据中，产生随着远离图像内的某1点P而光强度减少的光量分布。该光量的减少率与用纸50的种类具有相关关系。用纸种类判别部122中，该图像数据被分割为具有1像素的幅度且沿堆码方向的线。以该线的各像素的像素值为基础的光量分布跨越图像数据的任意像素幅度而被在水平方向上积分， 计算沿第二区域62中的堆码方向的一维光量分布信息(步骤S504)。算出的光量分布信息与衰减曲线、例如由f(x) = exp(-ax)所表示的衰减曲线相比较，计算两者的残差平方和最小的a的值(步骤S506)。该a表示衰减率，利用该衰减率a而参照预先存储在数据库128 中的记载衰减率a与用纸种类的关系的第一查寻表，决定用纸50的种类(步骤S508)。用纸种类判别部122向主处理部130输出所决定的用纸种类信息(步骤S510)，判别用纸50 的种类的处理顺序结束(步骤S512)。图6示出在图5所示的步骤S504中算出的透射光82的光量分布。图6中，横轴表示沿堆码方向的线上的距离，纵轴表示标准化后的透射光82的光强度。在步骤S504中积分的区域例如被设定为，从图像中心沿着水平方向的左右100像素的量。如图6所示，与曲线相对应(合込tr )的数据中，不使用距取得最大值的点例如距离为200μπι的较大区域的数据。即，图6所示的例子中，在距离1000 μ m处光强度取得最大值，因此，对于距离为1200μπι以上的区域中的光强度与曲线f(x) = exp(-ax)相对应。图6所示的例子中， 算出衰减率a为0. 0087。用纸种类判别部122，利用算出的衰减率a而参照存储在数据库 128中的记载衰减率a与用纸种类之间的关系的第一查寻表，确定收容于托盘9a的用纸50 的种类。另外，衰减曲线f (χ)不限于被设定为f (X) = exp(-ax)的情况，只要是作为参数具有衰减率a且通过与透射光82的光量分布相对应而能确定该衰减率a，则可以是任何函数。对于计算图6所示的一维光量分布，可以省略图5的步骤S504所示的、在水平方向上对图像数据的光量分布进行积分而计算一维光量分布的顺序。该情况下，简单地从图像数据内提取具有1像素的幅度并沿层叠方向的1条线、根据沿该线的光量分布计算衰减率a。在利用受光元件108拍摄二维图像数据的情况下，通过本发明的发明者们实施的实验已验证到若经过在水平方向上对光量进行积分而计算沿层叠方向的光量分布的由步骤 S504所示的顺序，则透过用纸束52的光的衰减更为明显。这里，利用受光元件108拍摄在第二区域62的二维光量分布，根据该图像数据由用纸种类判别部122计算衰减率。但是，为了计算衰减率，至少取得沿层叠方向的光量分布即可。因此，也可以是，将CMOS图像传感器沿堆码方向而一维排列而形成受光元件108，拍摄沿层叠方向的一维光量分布。该情况下，用纸种类判别部122能够省略将图像数据在水平方向上对任意区域的光量分布进行积分的步骤S504。此外，对于衰减率，不限于根据沿用纸50的堆码方向的方向上的光量分布来计算的情况，也可以根据用纸50的水平方向及斜下方向等的光量分布来计算。图7示出存储在数据库128中的记载透射光82的衰减率a与用纸种类之间的关系的第一查寻表的一例。第一查寻表中，记载有与由用纸种类判别部122计算的透射光82 的衰减率a对应的用纸50的种类及密度。用纸种类判别部122检索第一查寻表的透射光衰减率一栏而确定算出的衰减率a包含在何种范围内。例如，衰减率a位于All到A12的范围的情况下，用纸种类判别部122将收容于供纸托盘9a的用纸50确定为普通纸1，取得与衰减率a对应的密度。用纸50的种类信息及密度信息被输出到主处理部130及基重计算部口6。用纸厚度计算部124与用纸种类判别部122同样地，根据由受光元件108拍摄的图像数据，计算沿用纸束52的堆码方向的透射光82的如图5所示的光量分布。用纸厚度计算部124，计算在该光量分布中出现的峰的间隔并计算用纸50的1张的厚度，将用纸50 的厚度信息向基重计算部1 输出。基重计算部126，将由用纸种类判别部122取得的用纸50的密度及由用纸厚度计算部IM算出的用纸50的厚度进行乘法运算，计算用纸50的基重。基重计算部1 将该用纸50的基重信息向主处理部130输出。若用纸50的种类信息及基重信息被输入到主处理部130，则主处理部130设定图像形成处理的各种条件。图8概略地示出具备图2所示的用纸种类判别装置的、如图1所示那样的图像形成装置中的功能块。图8所示的光检测块200具备图2所示的成像透镜106及受光元件 108，拍摄从用纸束52的第二区域62射出的透射光82。由光检测块200拍摄的图像数据被输出到用纸种类判别块202及用纸厚度计算块208。用纸种类判别块202从图像数据取得透射光82的光量分布，根据该光量分布信息来计算透射光82的衰减率。并且，用纸种类判别块202根据透射光82的光量来判断光源104发出的照射光80 的光量是否适宜。用纸种类判别块202，在即使对从光检测块200输入的图像数据进行图像处理也无法计算出透射光衰减率的情况下，向光调整块204发出指令以使得对光源104发出的照射光80的光量进行调整。此外，由光检测块200没有拍摄到适宜的光量的图像数据的情况下，也可以是，光检测块200进行控制，以使得变更拍摄图像数据时的快门速度或增益等曝光条件而能够拍摄适宜的光量的图像数据。进而，也可以是，接连变更光源104发出的光的光量来照射照射光80，每次变更光量则拍摄透过用纸束52的透射光82，根据其中的具有最适当的光量分布的图像数据来判别用纸50的种类。在用纸种类信息数据库206中，预先存储有记载有透射光衰减率与用纸50的种类之间的关系的、如图7所示那样的第一查寻表。用纸种类判别块202，利用算出的透射光衰减率而参照存储在用纸种类信息数据库206中的第一查寻表，判别用纸50的种类。此外， 第一查寻表中，记载有与透射光透射率对应的用纸50的密度，用纸种类判别块202与用纸 50的种类一起而取得用纸50的密度。用纸种类判别块202，向用纸基重计算块210输出用纸50的密度信息，向定影参数选择块212输出用纸50的种类信息及密度信息。在用纸厚度计算块208中，根据从光检测块200输入的图像数据计算用纸50的厚度，将用纸50的厚度信息向用纸基重计算块210输出。用纸基重计算块210被从用纸厚度计算块208输入用纸50的厚度信息，并被从用纸种类判别块202输入用纸50的密度信息。 用纸基重计算块210将用纸50的厚度及密度进行乘法计算而计算基重，将用纸50的基重信息向定影参数选择块212输出。定影参数选择块212利用从用纸种类判别块202输入的用纸50的种类而参照定影参数数据库214，确定在用纸50上形成图像时所需要的、使墨水定影的定影器(定影辊对 6)的温度等在印刷中重要的条件的参数值。在定影参数数据库214中，将向印刷部输送用纸50的输送辊的压接力及在图像形成即印刷中的转印偏压等的各种参数的与用纸50的厚度对应的最适值，与用纸50的种类及基重对应地进行存储。图9示出存储在定影参数数据库214中的第二查寻表的一例。与用纸50的种类对应地记载有定影器的目标温度、从图像转印部到通过定影器为止的用纸输送速度。定影参数选择块212根据用纸50的种类信息及基重信息来选定定影目标温度及用纸输送速度。 例如，在由用纸种类判别块202将用纸50的种类确定为厚纸2、由用纸基重计算块210将用纸50的基重C计算为从基重C41到基重C42之间的值的情况下，将用纸输送速度确定为速度E2，将定影目标温度确定为温度D41 温度D42之间的与基重C对应的温度D。定影参数选择块212，将选定的用纸输送速度信息及定影目标温度信息向图像形成块216输出。图像形成块216根据被输入的用纸输送速度信息及定影目标温度信息等信息来在用纸50上形成图像。上述对用纸50的种类进行判别的处理例如当供纸托盘9a开闭时及电源投入时被执行，图像形成块216，通过将与图像形成有关的各种条件存储到存储器(未图示)中，能够在设定了最适条件的状态下形成图像。图9所示的第二查寻表中，也可以是，将向印刷部输送用纸50的输送辊的压接力以及向用纸50转印在转印带33上的墨粉图像时的转印偏压等，与用纸50的种类或厚度对应地记载。该情况下，将与由用纸厚度计算块208算出的用纸50的厚度信息对应的输送辊的压接力向图像形成块216输出，通过进行与用纸50的厚度信息对应的动作，能够稳定地进行用纸50的输送动作。此外，将转印偏压的最适值向图像形成块216输出，通过进行与该值对应的动作，能够防止墨粉像的转印不良、已转移了的墨粉向感光鼓逆转移的再转移 (retransfer)等。这样，图1所示的图像形成装置，对透过了用纸束52的透射光82的光量分布进行测定，根据测定出的光量分布来计算透射光衰减率而判别用纸50的种类，能够在印刷作业执行前设定适于印刷的参数。对用纸束52照射的照射光80采用近红外光，但也可以使用红色光等其他光。图 10示出使照射光80的波长在400 IOOOnm的范围内变化而测定用纸50的相对透射率得到的测定结果。该相对透射率，将波长400 IOOOnm的光强度之中最大的值确定为基准值， 表示相对于该基准值的光强度的比例。如图10所示，用纸50的相对透射率在波长700nm以上的近红外区域变高。因此，波长700nm以上的近红外区域的光在用纸束52的内部不易衰减而渗透到用纸束52的深处。因此，作为照射光80，通过采用近红外光，能够涉及用纸50 的侧面56的广范围地测定透射光82的光量分布。对从用纸束52的第二区域62射出的透射光82的光量分布进行测定的受光元件 108，不限于将拍摄元件二维排列而得的面传感器，也可以是光传感器阵列或一维排列的线传感器。此外，作为受光元件108，也可以构成为，在1个以上的部位配置光电二极管、受光元件108测定距光源104—定距离的透射光82的光强度。此时，测定的方向可以设定为， 在侧面56中堆码方向、水平方向或倾斜方向中的某个方向。面传感器不限于CMOS图像传感器，也可以采用CXD图像传感器。成像透镜106可以使用折射率分布型透镜或圆柱形透镜。在将线传感器及面传感器等受光元件108与折射率分布型透镜进行了组合的情况下，能够缩短与侧面56的拍摄距离从而结构紧凑化。在将线传感器与圆柱形透镜进行了组合的情况下，圆柱形透镜将用纸束52的水平方向成分聚光而成像于线传感器，因此能够广泛得到水平方向的透射光82， 能够得到与对受光元件108采用面传感器的本实施方式同样的效果。即，能够不经过步骤 S504所示的将二维图像数据的光量值在用纸50的水平方向上积分的步骤而取得沿堆码方向的一维光量分布。此外，通过研究使受光元件108与用纸束52的侧面56直接接触而拍摄第二区域 62等，能够使拍摄系统更紧凑化。无论如何，在受光元件108中，只要能够拍摄从位于用纸束52侧面56的第二区域 62射出的透射光82，则不限于上述例子而能够采用任何结构。遮光部件110，只要具有能够使除了透射光82以外的光不入射到受光元件108的作用，则无论何种结构都属于此处所说的遮光部件110。例如，光纤对满足全反射条件的光进行传输，因此只出射相对于中心轴在特定的角度以内的光。因此，若将受光元件108配置为与该特定的角度相比更靠外侧，则能够使光不从光纤直接进入到受光元件108。在这样的系统中，光纤相当于此处所说的遮光部件110。遮光部件110的形状不限于长方形的板状，例如也可以采用包围光源104的筒状或矩形状。若配置为由筒状或矩形状的遮光部件110包围光源104、使该遮光部件110与用纸束52的上表面M接触而对用纸束52的内部入射光，则除了透射光82以外的光不向受光元件108入射，光量分布信息中的信号的对比度提高。关于遮光部件110的材质，只要达到不透过光的目的，则例如可以由树脂、金属板或橡胶等材料来形成。此外，遮光部件Iio既可以以单体来形成，也可以与光源104—体形成。进而，遮光部件110也可以与受光元件108—体形成。遮光部件110配置为与用纸束52接触，但也可以构成为按压结构以使得压缩用纸束52。遮光部件110，只要遮蔽除了透射光82以外的光向受光元件108入射，则怎样与用纸束52接触都可以。在第一实施方式中，遮光部件110配置在距用纸50的端部Imm的内侧，但不限于该例，例如也可以配置在用纸50的端部。无论如何，只要实现作为遮光部件110的功能，则可以设置在任何场所。此外，也可以是，遮光部件110自身具有驱动部，适当变更距用纸端部的距离等。 由此，能够调整从第二区域62射出的透射光82的光量。在用纸厚度计算部IM中，计算用纸50的厚度的方法不限于根据算出的层叠方向的光量分布的波形的峰间间隔而直接计算的情况。也可以是，用纸厚度计算部IM对算出的层叠方向的光量分布的波形以高速傅里叶变换(FFT)进行处理，提取功率谱的峰位置， 根据该峰位置计算用纸50的厚度。该情况下，与根据光量分布的波形的峰间间隔计算相比，能够高精度地计算用纸50的厚度。另外，本实施方式的用纸种类判别装置不限于MFP (Multifunction Peripheral) 及激光打印机，在气泡喷墨(Bubble Jet)(注册商标)打印机及喷墨打印机等打印机、复印机、以及需要用纸信息的任何机器中，都能够适用为取得用纸50的信息的手段。(第二实施方式)参照图11及图12说明本发明的第二实施方式的用纸种类判别装置。图11示出本发明的第二实施方式的用纸种类判别装置的概略结构。第二实施方式中，省略对用纸50的厚度及基重进行计算的运算处理，从而结构简单化。如图11所示， 用纸束52载置在供纸托盘9a上。光源104配置在用纸束52的上方，向用纸束52的上表面M的第一区域60照射照射光80。照射光80透过用纸束52而从用纸束52的侧面56射出。透过用纸束52的透射光82，利用与用纸束52的侧面56a的第二区域62对置配置的成像透镜106及受光元件108拍摄第二区域62而被检测。利用受光元件108拍摄的图像数据的图像信号被传送到用纸种类判别部122。用纸种类判别部122根据接受到的图像信号、按照图5所示的处理顺序来确定用纸50的种类，将用纸种类信息向主处理部130输出。此外，用纸种类判别部122向光量调整部102提供指示，以使得与图像信号对应地调整光源104发出的光的光量。图12概略地示出具备图11所示的用纸种类判别装置的、如图1所示那样的图像形成装置中的功能块。如图12所示，光检测块200拍摄用纸束52的第二区域62，将第二区域62的图像数据的图像信号向用纸种类判别块202传达。用纸种类判别块202根据该图像信号计算透射光82的衰减率a，利用该衰减率a而参照存储在用纸种类信息数据库206 中的第一查寻表，判别用纸50的种类。用纸种类判别块202将用纸50的种类信息向定影参数选择块212输出。定影参数选择块212利用用纸50的种类而参照存储在定影参数数据库214中的第二查寻表，选定定影目标温度及用纸输送速度。图像形成块216以根据定影目标温度及用纸输送速度的参数值得到的设定，在用纸50上形成图像。如上所述，在第二实施方式的用纸种类判别装置中，运算部120的结构简单化，由运算部120根据透过用纸束52的透射光82的光量分布确定用纸50的种类。具备该用纸种类判别装置的图像形成装置，能够按照用纸种类来设定在图像形成处理中的各种条件而形成图像。(第三实施方式)图13示出本发明的第三实施方式的用纸种类判别装置的概略结构。如图13所示， 用纸束52载置在供纸托盘9a上。光源104设置在用纸束52的下方，向用纸束52的下表面照射照射光80。在供纸托盘9a的底部设有开口部(未图示)，照射光80从位于该开口部的用纸束52的下表面的第一区域60向用纸束52的内部入射。照射光80透过用纸束52 而从用纸束52的侧面56射出。透过用纸束52的透射光82，利用与用纸束52的侧面56a 的第二区域62对置配置的成像透镜106及受光元件108拍摄第二区域62而被检测。用纸束52的下表面是指面向供纸托盘9a底部的印刷面。遮光部件110根据光源104及受光元件108的配置关系而配置在供纸托盘9a的底部。在第三实施方式中，由于光源104及遮光部件110配置在供纸托盘9a的底部，因此能够使结构紧凑化。
此外，也可以设置多个光源104以使从用纸束52的多个面入射照射光80。该情况下，多个光源104同时或交互动作，利用与用纸束52的侧面56a对置配置的受光元件108 拍摄第二区域62。根据所拍摄的图像数据计算第二区域62的透射光82的光量分布，并计算该透射光82的透射光衰减率，判别用纸50的种类。在这样的结构中，例如将第一光源配置在用纸束52的上方，将第二光源配置在用纸束52的下方。在向用纸束52的多个面照射照射光80的情况下，通过设计光源104与受光元件 108的配置、以使得对置配置光源104的第一区域60所在的面与对置配置受光元件108的第二区域62所在的面为不同的面，也能够得到本实施方式的效果。(第四实施方式)图14示出本发明的第四实施方式的用纸种类判别装置的概略结构。如图14所示，用纸束52载置在供纸托盘9a上。光源104与用纸束52的侧面56b 对置配置，向用纸束52的侧面56b的第一区域60照射照射光80。照射光80从第一区域 60向用纸束52的内部入射并在用纸束52的内部传输。透过用纸束52的内部并从用纸束 52的不同于侧面56b的侧面56a的第二区域62射出的透射光82，利用与第二区域62对置配置的成像透镜106及受光元件108拍摄第二区域62而被检测。这样，在将光源104及受光元件108配置在用纸束52的角的部分的情况下，能够使结构紧凑化。(第五实施方式)图15示出本发明的第五实施方式的用纸种类判别装置的概略结构。如图15所示，用纸束52被载置在供纸托盘9a上。光源104与用纸束52的侧面 56b对置配置，向用纸束52的侧面56b的第一区域60照射照射光80。照射光80从第一区域60向用纸束52的内部入射并在用纸束52的内部传输。透过用纸束52的内部并从用纸束52的上表面M的第二区域62射出的透射光82，利用与第二区域62对置配置的成像透镜106及受光元件108拍摄第二区域62而被检测。在将受光元件108与用纸束52的侧面56对置配置的情况下，根据由受光元件108 计测的透射光82的光量分布如图6所示，可得具有与用纸50的厚度对应的峰的光量分布。 该堆码方向的光量不均导致在用纸束52的侧面56、从用纸50的端部及用纸50间的间隙射出的透射光82的光量差。即，这样的光量不均通过计测从用纸束52的侧面56射出的透射光82而产生。在将受光元件108配置在用纸束52的上方的情况下，能够不受这样的光量不均的影响而得到光量分布，从而准确地计算透射光衰减率。另外，成像透镜106及受光元件108不限于配置在用纸束52的上方的情况，也可以配置在用纸束52的下方。在这种情况下也能得到相同的效果。(第六实施方式)图16示出本发明的第六实施方式的用纸种类判别装置的概略结构。如图16所示，用纸束52载置在供纸托盘9a上。光源104与用纸束52的侧面56b 对置配置，向用纸束52的侧面56b的第一区域60照射照射光80。照射光80从第一区域 60向用纸束52的内部入射并在用纸束52的内部传输。成像透镜106a及受光元件108a与用纸束52的上表面M的第二区域6 对置配置，成像透镜10 及受光元件10 与不同于用纸束52侧面56b的侧面56a的第三区域6 对置配置。此外，在光源104及受光元件108a间、以及光源104及受光元件108b间，分别设置有不透射光的遮光部件IlOa及遮光部件110b。该遮光部件IlOaUlOb防止来自光源104的直射光及在用纸束52的侧面56b反射的反射光向受光元件108a、108b入射。透过用纸束52内部并从位于用纸束52上表面M的第二区域6 射出的透射光 8 的光量分布利用受光元件108a而测定，该光量分布信息被传达给用纸种类判别部122。 用纸种类判别部122根据从受光元件108a接受到的光量分布信息来计算透射光衰减率，利用该透射光衰减率而参照数据库128，确定用纸50的种类及用纸50的密度。此外，透过用纸束52内部并从位于用纸束52侧面56a的第三区域62b射出的透射光82b的光量分布利用受光元件108b而测定，该光量分布信息被传达给用纸厚度计算部 124。用纸厚度计算部IM根据从受光元件108b接受到的光量分布信息来计算用纸50的厚度。用纸基重计算部1 根据由用纸种类判别部122确定的用纸50的密度及由用纸厚度计算部IM算出的1张用纸50的厚度的各自的信息，将用纸50的密度和厚度进行乘法运算而计算用纸50的基重。在第六实施方式中，通过测定从用纸束52的上表面M射出的透射光82a的光量分布，能够不受由用纸50端部及用纸50间的间隙所引起的光量不均的影响从而正确地计算透射光衰减率。进而，通过测定从用纸束52的侧面56a射出的透射光82b的光量分布， 能够计算用纸50的厚度。因此，与在用纸束52的上表面M及侧面56中的1个面测定光量分布的情况相比，能够更准确地得到有关用纸50的信息。另外，第一区域60只要不与第二区域6 及第三区域62b重合，则也可以选定在与选定第二区域6 或第三区域62b的面相同的面上。该情况下，遮光部件110配置为，使得受光元件108不检测来自光源104的直射光及在用纸面反射的反射光。(第七实施方式)图17示出本发明的第七实施方式的用纸种类判别装置的概略结构。如图17所示，用纸束52载置在供纸托盘9a上。设置在用纸束52上方的遮光部件Iio遮蔽从光源104向受光元件108直接入射或间接入射的光。在该遮光部件110的上部，由空气驱动器(air actuator)驱动的按压部112设于供纸托盘9a。该按压部112能够使遮光部件110的位置沿上下方向移位，使用纸50间的间隙变小地按压用纸束52。在第七实施方式中，通过用按压部112按压用纸束52，从而消除用纸50间的间隙， 降低从用纸50间的隙间漏出的光的光量，降低从用纸束52的侧面56射出的透射光82的光量分布的光量不均。因此，能够降低从透射光82的光量分布得到的光强度的衰减曲线中的噪声。图18将按压用纸束52的情况及不按压用纸束52的情况下的光量分布进行比较并示出。如图18所示，在不按压用纸束52的情况下，由从用纸50间的间隙漏出的光引起的峰明显可见，透过用纸50的内部而得到的衰减曲线不明确。相反地，在按压用纸束52的情况下，衰减曲线的峰变小，衰减曲线变得明确。另外，该实施例中，也可以是，在不按压用纸束52的状态下拍摄透射光82的光量分布，计算1张用纸50的厚度，之后，在由按压部112按压用纸束52的状态下拍摄透射光 82的光量分布而计算透射光衰减率。此外，也可以是，在按压及不按压用纸束52的情况下分别计测透射光82的光量，取得各自的透射光量的差，明确在光量分布中出现的峰而计算用纸50的厚度。此外，按压部112虽然配置在遮光部件110的上方，但不限于该例，只要是能够按压用纸的方法则可以采用任意结构。例如，也可以构成为，使按压部112兼作遮光部件110。此外，按压部112虽然由空气驱动器驱动，但只要表现出同样的效果，则也可以由油压驱动器、马达、压电元件及其他器件来驱动。上述各实施方式可进行各种变形，只要不脱离本发明的主旨，则这些变形都包含于本发明。符号说明1...搓纸辊
2...供纸辊对
3...中间输送辊对
4...阻挡辊对
5...二次转印部
6...定影辊对
7...排纸辊对
8...供纸辊
9a、9b. · ·供纸托盘
11...手动托盘
12a、12b...输送导引件
13...阻挡导引件
14.. 壳体
20...排纸托盘
22...导入口
24...排纸口
33.. 转印带
34...二次转印辊
50...用纸
52...用纸束
60...第一区域
62,62a. · ·第二区域
62b...第三区域
80...照射光
82、82a、82b. · ·透射光
102...光量调整部
104...光源
106、106a、106b...成像透镜
108、108a、108b...受光元件
110、110a、110b. · ·遮光部件
112...按压部
120. ·.运算部
122. ·.用纸种类判别部
124. · 用纸厚度计算部
126. ·.用纸基重计算部
128. · 数据库
130. ·.主处理部
200. ·.光检测块
202. ·.用纸种类判别块
204. ·.光调整块
206. · 用纸种类数据库
208. · 用纸厚度计算块
210. ·.用纸基重计算块
212. ·.定影参数选择块
214. · 定影参数数据库
216. ·.图像形成块
权利要求
1.一种纸张类种类判别装置，其特征在于，具备，托盘，载置有将纸张类层叠而形成的层叠束，该层叠束具有上表面、下表面以及沿层叠方向延伸的多个侧面；光源，向从上述上表面、下表面以及多个侧面中选定的至少1个的第一面上的第一区域发出照射光；第一检测部，检测透射光的第一光量分布，该透射光是上述照射光透过上述层叠束并从自上述上表面、下表面以及多个侧面中选定的至少1个的第二面上的与上述第一区域不同的第二区域射出的光；数据库，预先存储有记载了参照衰减率与上述纸张类的种类的关系的表；以及运算部，根据上述第一光量分布计算一维的光量分布信息，根据上述一维的光量分布信息计算上述透射光的衰减率，通过将上述衰减率与上述参照衰减率进行比较，确定上述纸张类的种类。
2.如权利要求1所述的纸张类种类判别装置，其特征在于，还具备遮光部件，该遮光部件遮挡向上述第一检测部直接入射的上述照射光以及在上述第一区域被反射而向上述第一检测部入射的反射光。
3.如权利要求1所述的纸张类种类判别装置，其特征在于，还具备纸张类按压部，该纸张类按压部向减小上述纸张类间的间隙的方向对上述层叠束进行按压。
4.如权利要求1所述的纸张类种类判别装置，其特征在于， 上述第二面被选定为上述侧面中的1个，在上述表中还记载有上述参照透射率与上述纸张类的密度的关系， 上述运算部，利用算出的上述透射率而参照上述表的上述参照透射率，确定上述纸张类的密度，根据上述第一光量分布计算上述纸张类的厚度，将确定了的上述纸张类的密度及算出了的上述纸张类的厚度进行乘法运算而计算基重。
5.一种图像形成装置，其特征在于，具备， 在权利要求1中记载的纸张类种类判别装置； 图像形成部，在上述纸张类上形成图像；以及控制部，按照上述纸张类的种类而控制上述图像形成部。
6.一种纸张类种类判别方法，是在纸张类种类判别装置中进行的判别方法，该纸张类种类判别装置具备托盘，载置有将纸张类层叠而形成的层叠束，该层叠束具有上表面、下表面以及沿层叠方向延伸的多个侧面；光源，向从上述上表面、下表面以及多个侧面中选定的至少1个的第一面上的第一区域发出照射光；检测部，检测透射光的二维光量分布，该透射光是上述照射光透过上述层叠束并从自上述上表面、下表面以及多个侧面中选定的至少1个的第二面上的与上述第一区域不同的第二区域射出的光；以及数据库，预先存储有记载了参照衰减率与上述纸张类的种类之间的关系的表， 该纸张类种类判别方法的特征在于，将上述二维光量分布在与上述层叠方向正交的正交方向上积分而计算沿上述堆码方向的一维光量分布，计算该一维光量分布与作为参数而具有预先设定的衰减率的衰减曲线的残差平方和为最小的上述衰减率，利用该算出的衰减率并参照上述表的上述参照衰减率，确定上述纸张类的种类。
全文摘要
本发明的纸张类种类判别装置中，朝向使用纸(纸张类)(50)层叠而形成的用纸束(层叠束)(52)的上表面(54)，从光源(104)照射照射光(80)，利用受光元件(108)检测透过用纸束(52)并从侧面(56)射出的透射光(82)的光量分布。在用纸种类判别部(122)中，根据透射光(82)的光量分布来计算透射光衰减率，利用该透射光衰减率并参照存储在数据库(128)中的查寻表，确定用纸(50)的种类及密度。在用纸厚度计算部(124)，根据透射光(82)的光量分布来计算用纸(50)的厚度。在用纸基重计算部(126)中，将用纸(50)的密度和厚度进行乘法运算来计算基重。
文档编号B65H1/00GK102282085SQ201080004782
公开日2011年12月14日 申请日期2010年2月18日 优先权日2009年2月18日
发明者大野博司, 林原弘道, 森野刚志, 白土昌孝 申请人:株式会社东芝