JP2014044157A - 光学センサ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録紙の平滑度を測定することのできる光学センサを提供する。
【解決手段】光源と、前記光源より出射された光を記録媒体に照射し、前記記録媒体において反射された光の強度を検出する光検出器と、を有し、前記記録媒体の法線に対する前記光源より前記記録媒体に入射する光の入射角をθ１とした場合、７５°≦θ１≦８５°であることを特徴とする光学センサを提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、光学センサ及び画像形成装置に関する。

デジタル複写機、レーザプリンタ等のいわゆる電子写真方式の画像形成装置は、記録紙等の記録媒体にトナー像を転写し、所定の条件で加熱及び加圧することにより、トナー像を記録紙等の記録媒体に定着させて画像を形成するものである。このような画像形成装置において考慮する必要があるのが、トナー像を定着する際の加熱量や圧力等の条件であり、特に、高画質な画像形成を行う際には、トナー像を定着するための条件を記録媒体の種類に応じて個別に設定する必要がある。

これは記録媒体に記録される画像品質が、記録媒体の材質、厚さ、湿度、平滑性及び塗工状態等により大きく影響されるためである。例えば、平滑性に関しては、定着の際の条件によっては、記録媒体における凹凸の程度により、凹部におけるトナーの定着率が低くなり、高画質な画像を得ることができない。即ち、画像形成される記録媒体の平滑性に応じた条件で定着を行なわないと色むら等が生じてしまい、高画質な画像を得ることができない。

一方、近年の画像形成装置の進歩と表現方法の多様化に伴い、記録媒体となる記録紙の種類は数百種類以上存在し、更に、各々の記録紙の種類において坪量や厚さ等の違いにより多岐にわたる銘柄が存在している。このため、高画質な画像を形成するためには、記録紙等の記録媒体の種類や銘柄等に応じて、詳細な定着条件等を設定する必要がある。

このような記録媒体としては、普通紙、グロスコート紙、マットコート紙、アートコート紙等の塗工紙、ＯＨＰシート等の他に、紙の表面にエンボス加工を施した特殊紙等も存在しており、このような記録媒体が増加しつつある。尚、上記においては記録媒体として記録紙等について説明しているが、記録紙等以外の記録媒体も存在している。

ところで、現状の画像形成装置においては、画像形成装置における定着条件の設定は、ユーザ自ら設定する必要があり、このため、ユーザに様々な記録媒体の種類等の知識が必要となる。また、定着条件はユーザ自らが設定する必要があるため、印刷等を行う際に煩わしく、更には、定着条件を誤って設定すると、所望の高画質な画像を得ることはできない。

このため、画像形成装置において、記録紙等の記録媒体の種類を自動で選別することのできる記録紙等の記録媒体識別センサ及び、このような記録媒体識別センサが搭載され、自動で記録媒体の選別を行ない画像形成することのできる画像形成装置に関する技術が検討されている。

記録紙等の記録媒体識別センサとしては、特許文献１に記載されているように触針式プローブにより表面の摩擦抵抗を検知する方法や、特許文献２に記載されているように、圧力センサ等により記録媒体のコシ（剛度）を検知する方法がある。また、特許文献３に記載されているように、非接触で記録媒体を識別する方法として、記録媒体の表面をエリアセンサ等の撮像素子により撮像し、撮像された画像より記録媒体の種類等を識別する方法がある。

また、他の非接触による記録媒体の識別方式としては反射光方式がある。反射光方式では、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の光源から発せられた光を識別対象となる記録媒体に照射し、記録媒体からの反射光量により記録媒体の銘柄等を識別する方法である。この反射光方式は、以下の３種類の方法がある。

第１の方法は、特許文献４に記載されているように、記録媒体の表面に照射された光の正反射方向における反射光の光量を検出し、検出された正反射方向における光量に基づき記録媒体の銘柄等を識別する方法である。より具体的には、特許文献４では、正反射方向における光量と、紙を透過した光量を検出して、記録媒体の銘柄を識別している。従って、正反射方向の光量のみで、識別しているわけではない。

第２の方法は、特許文献５に記載されているように、光量検出部を複数有するものであって、記録媒体の表面に照射された光の正反射方向における反射光の光量のみならず、散乱反射光の光量を検出し、検出された正反射方向における光量及び散乱反射光の光量に基づき記録媒体の銘柄等を識別する方法である。

第３の方法は、特許文献６に記載されているように、記録媒体の表面に照射された光の正反射方向における反射光を偏光ビームスプリッタにより分離し、分離された光の光量を測定し、測定された光量に基づき記録媒体の銘柄等を識別する方法である。

一方、異物検査等の方法としては、特許文献７及び８に記載されている検査装置及び検査方法が存在している。

しかしながら、特許文献１及び２に記載されている方法は、接触方式であるため、記録媒体である記録紙等の表面に傷をつけてしまうといった問題点を有している。また、特許文献３に記載されている方法では、記録媒体の平滑性等は判別することができるものの、記録媒体の厚み等は判別することができない。また、特許文献４から６に記載されている方法では、記録媒体の大雑把な判別を行うことは可能であるが、例えば、エアリーク試験のような詳細に記録媒体の判別を行えるほどの精度ではない。

また、上述した方法に加えて、更に、超音波等を利用したセンサ等を搭載し、記録媒体の識別をより細かく行なうことも可能であるが、方式の異なる複数のセンサを搭載することにより、画像形成装置が大型化し、また、高コスト化するといった、新たな問題点が発生してしまう。

本発明は、上記を鑑みなされたものであり、記録媒体の識別を詳細に行なうことができる小型の光学センサを低コストで提供することを目的とするものであり、更には、このような光学センサを搭載することにより、高画質な画像を形成することが可能な画像形成装置を大型化させることなく低コストで提供することを目的とするものである。

本実施の形態の一観点によれば、光源と、前記光源より出射された光を記録媒体に照射し、前記記録媒体において反射された光の強度を検出する光検出器と、を有し、前記記録媒体の法線に対する前記光源より前記記録媒体に入射する光の入射角をθ１とした場合、７５°≦θ１≦８５°であることを特徴とする。

また、本実施の形態の他の一観点によれば、光源と、前記光源より出射された光を記録媒体に照射し、前記記録媒体において反射された光の強度を検出する光検出器と、を有し、前記記録媒体の法線に対する前記光源より前記記録媒体に入射する光の入射角をθ１とし、前記記録媒体に入射する光が反射されて、前記記録媒体の法線に対する前記記録媒体より前記光検出器に入射する光の検出角をθ２とした場合、θ１＞θ２となるように前記光源及び前記光検出器が設置されていることを特徴とする。

また、本実施の形態の他の一観点によれば、光源と、前記光源から出射された光が通過するアパーチャと、前記光源より出射された光を記録媒体に照射し、前記記録媒体において反射された光の強度を検出する光検出器と、を有し、前記光源から出射された光がアパーチャにおいて散乱され、前記散乱された光が前記光検出器に入射するものであることを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体の識別を詳細に行なうことができる小型の光学センサを低コストで提供することができ、更には、高画質な画像を形成することが可能な画像形成装置を大型化させることなく低コストで提供することができる。

エアリーク試験の説明図 第１の実施の形態における光学センサの構造図 第１の実施の形態における光学センサの処理部の説明図 第１の実施の形態における光学センサを用いた検出方法のフローチャート 記録紙における正反射光強度の面内分布の説明図 平滑度とプロセス条件との関係図 第１の実施の形態における光学センサ１の構造図 光学センサ１における検出角と相関関数との相関図 記録紙と光学センサとのギャップ（距離）の説明図 第１の実施の形態における光学センサ２の構造図 光学センサ２におけるレンズ径とギャップＲ１との相関図 光学センサ３における検出角と検出光量との相関図 光学センサ３における検出角と相関係数との相関図 焦点位置と記録紙の位置との関係の説明図 光の取り込み角度幅の説明図 光学センサ５における検出角と相関係数との相関図 第１の実施の形態における光学センサ６の説明図 記録紙の反射スペクトルの説明図 第２の実施の形態における光学センサの構造図 記録紙と正反射光及び拡散反射光の関係図 第２の実施の形態における光学センサの説明図 第２の実施の形態における光学センサの処理部の説明図 第２の実施の形態における光学センサを用いた検出方法のフローチャート 第３の実施の形態におけるセンサの構造図 第３の実施の形態における光学センサの処理部の説明図 紙種ランキング表の説明図 第３の実施の形態における光学センサを用いた検出方法のフローチャート 第４の実施の形態における画像形成装置の構造図

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

〔第１の実施の形態〕
ところで、記録紙の表面の状態は、共焦点顕微鏡等により測定することも可能であるが、記録紙における表面の凹凸は傾斜が急であり、測定結果にノイズ成分が多く含まれ、かつ、測定に長時間を要する。このため、製紙業界等においては、記録紙等の紙における表面状態の指標として、測定方法が簡便なエアリーク試験による測定結果に基づき紙の平滑度が評価されている。この平滑度の指標は紙に関する業界で、使用されており、例えば、複写機の開発においても、紙の平滑度を基準の一つとして、印刷条件を最適化するべく開発が行なわれてきた。即ち、紙の表面状態を示す指標としては、２乗平均高さＲａ等の一般的な表面の状態を示す指標よりも、エアリーク試験による測定結果が利用されている。しかしながら、エアリーク試験は測定が簡便であるものの、装置が大型化し、かつ、測定に時間を要するといった問題点を有している。このため、低価格で、画像形成装置等の装置内に設置することができ、エアリーク試験と同様の紙の表面状態、即ち、平滑性を検査することのできる光学センサが求められている。

次に、図１に基づき、紙のエアリーク試験について説明する。紙のエアリーク試験は、エアリーク装置のヘッド１０から記録紙２０にエア１１を供給し、このエア１１が漏れる時間に基づき記録紙２０の平滑性を評価するものである。記録紙２０に供給されたエア１１は、記録紙２０の表面よりリークするエア２１と記録紙２０内部に入り込みリークするエア２２とがある。このようなエアリークの時間により記録紙２０の平滑性を評価することができる。

（光学センサ）
次に、本実施の形態における光学センサについて説明する。図２に本実施の形態における光学センサを示す。本実施の形態における光学センサは、光源１１０、光源１１０から出射された光をコリメートするコリメートレンズ１２０、記録紙２０に正反射された光を検出するフォトダイオード等からなる正反射光検出器１３０、正反射光検出器１３０に所定の角度の光のみを入射させるためのレンズ１２１を有しており、記録紙２０に入射する光の角度θが、７５°以上、８５°以下のものである。また、正反射光検出器１３０には制御部１５０が接続されており、光学センサの制御及び各種演算等を行なう。尚、本実施の形態における光学センサは、底面側に開口部１６１を有する筐体１６０を有しており、光源１１０、コリメートレンズ１２０、正反射光検出器１３０、レンズ１２１等は、筐体１６０内に設置されている。

（光源１１０）
本実施の形態における光学センサにおいては、光源１１０としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることができる。ＬＥＤはチップタイプのものであって、外形が約３ｍｍ角程度のＬＥＤが用いられている。用いられたＬＥＤの発光波長は、８５０ｎｍの赤外線である。赤外線の方が正反射光検出器１３０等の光検出器の感度が高いためである。ＬＥＤにおける発光光量は注入される電流値で定まり、定格の２０ｍＡとして、電流値が常に一定になるように、不図示の電子回路で制御する。この光源１１０となるＬＥＤは、ＡＢＳ樹脂等により形成された筐体１６０に直接固定されている。

本実施の形態においては、記録紙２０には、精度のよいコリメート光が照射されることが好ましいことから、コリメートレンズ１２０が設けられている。コリメートレンズ１２０は、例えば、焦点距離ｆ＝９ｍｍ、直径２ｍｍφのものが用いられており、コリメートレンズ１２０の焦点位置に、光源１１０となるＬＥＤの発光点が位置するように配置されている。コリメートレンズ１２０は、０．５ｍｍ程度の固定のりしろをとって、筐体１６０に固定されている。このように、本実施の形態においては、光源１１０となるＬＥＤの発光点と、コリメートレンズ１２０の中心とを結ぶ線が光軸となる。光源１１０となるＬＥＤ及びコリメートレンズ１２０は、この光軸が、記録紙２０の法線に対して、約８０°になるように設置されている。この際、コリメートレンズ１２０等が記録紙２０にぶつからないように、かつ、筐体１６０自体があまり大きくならないように、適当な位置にコリメートレンズ１２０が固定されている。

（正反射光検出器１３０）
正反射光検出器１３０についても、光源１１０の場合と同様に筐体１６０内に固定されている。本実施の形態においては、正反射光検出器１３０には、フォトダイオード（ＰＤ：photodiode）が用いられている。用いられたＰＤは、大きさが３ｍｍ角程度あり、受光面となる光検出面が１ｍｍ角のものである。正反射光検出器１３０となるＰＤに光を入射させるためのレンズ１２１は、例えば、焦点距離ｆ＝９ｍｍ、直径３ｍｍφのものが用いられており、レンズ１２１の焦点位置に、正反射光検出器１３０となるＰＤの受光面が位置するように配置されている。これによって、正反射光検出器１３０に入射する光の取り込み角度幅は、約５°となる。本実施の形態においては、レンズ１２１の中心と正反射光検出器１３０となるＰＤの受光面中心とを結ぶ線が光軸となる。正反射光検出器１３０及びレンズ１２１は、この光軸が、記録紙２０の法線に対して、８０°となるように設置されている。このため、レンズ１２１及び正反射光検出器１３０となるＰＤは、記録紙２０に対して傾いて設置されている。

（記録紙２０の位置）
本実施の形態における光学センサにおいて検出される対象物は記録紙２０である。尚、本実施の形態における光学センサは、記録紙２０であるが、他の記録媒体等も検出可能であり、記録紙２０は、光学センサにおける検出対象物の一例として説明する。記録紙２０は、例えば、不図示の搬送ローラによって搬送され、ガイドにそって移動する。このため、本実施の形態における光学センサと記録紙２０との距離は、常に一定になるように制御されている。ここで、正反射光検出器１３０の光軸と光源１１０の光軸とが交差する位置を焦点位置と呼ぶ。焦点位置は、筐体１６０の底面により形成される面より、筐体１６０の内側に約５００μｍ程度入った位置となるように形成されている、従って、筐体１６０の底面に沿って搬送される記録紙２０の位置は、この焦点位置から５００μｍ離れた位置となる。

（筐体１６０）
本実施の形態における光学センサは、前述したように、光源１１０、コリメートレンズ１２０、正反射光検出器１３０、レンズ１２１等が、筐体１６０内に納められており、筐体１６０の開口部１６１より記録紙２０に光を照射し、照射された光の記録紙２０からの正反射光を正反射光検出器１３０において受光する構造となっている。筐体１６０は、光を吸収する黒色のＡＢＳ樹脂等により形成されており、筐体１６０によって、外乱光は除去される。筐体１６０の内部には、光源１１０、コリメートレンズ１２０、正反射光検出器１３０、レンズ１２１等を固定して設置することができるように形成されている。筐体１６０の大きさは、コリメートレンズ１２０やレンズ１２１の大きさ等に依存するが、例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向における長さが、５０ｍｍ、１０ｍｍ、６ｍｍ程度となるように形成されている。

（制御部）
次に、本実施の形態における光学センサの制御部１５０について説明する。図３に示されるように、制御部１５０は光学センサの正反射光検出器１３０等と接続されており、正反射光検出器１３０等からの信号の入出力制御を行なうＩ／Ｏ部１５１、信号処理等の各種演算を行なう演算処理部１５２、平均化処理等を行なう平均化処理部１５３、各種情報が記憶されている記憶部１５４を有している。また、本実施の形態における光学センサは、制御部１５０を介し画像形成装置等に接続されている。尚、本実施の形態における説明では、制御部１５０は、光学センサに含まれているものであるが、本実施の形態における光学センサが画像形成装置内に含まれている場合には、画像形成装置内に設置されるものであって、本実施の形態における光学センサの制御等を行なうものであってもよい。

（光学センサによる検出方法等）
次に、本実施の形態における光学センサによる検出方法等を図４に基づき説明する。

最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）に示すように、本実施の形態における光学センサを用いた反射光強度検出操作を開始する。具体的には、電源をオンにする操作、または、本実施の形態における光学センサに接続されている画像形成装置に印刷の開始を知らせる信号が送られることにより、本実施の形態における光学センサを用いた反射光強度検出操作を開始する。

次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）に示すように、記録紙２０が搬送される。このように記録紙２０が搬送させることにより、光源１１０から出射された光はコリメートレンズ２０を介し、搬送された記録紙２０に照射され、記録紙２０における正反射光が、正反射光検出器１３０に入射する。尚、記録紙２０が搬送されている状態において、記録紙２０に光を照射し、記録紙２０において正反射光を検出することにより、記録紙２０の一方の端から他方の端までの正反射光を検出することができる。具体的には、図５に示すような記録紙２０に光の照射された位置に対応する正反射光量を測定することができる。このような正反射光量は。記録紙の種類等により特定のパターン等を有する場合には、記録紙の種類を特定する際、非常に有利となる。

次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）に示すように、記録紙２０における反射光強度検出が終了し、測定結果が処理部１５０に伝達される。

次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）に示すように、処理部１５０において、正反射光検出器１３０において検出された光強度を平均化する処理を行なう。この平均化する処理は、処理部１５０における平均化処理部１５３において行なわれる。

次に、ステップ１１０（Ｓ１１０）に示すように、処理部１５０において、平均化処理された光強度に基づき平滑度を算出する。具体的には、処理部１５０における演算処理部１５２において、処理部１５０における記憶部１５４に記憶されている所定の変換式に基づき、光強度から平滑度を算出する。例えば、正反射光検出器１３０により検出された正反射光の強度をＸ（ｍＶ）とした場合に、平滑度Ｙ（ｓｅｃ）は、Ｙ＝０．４６×Ｘ＋１９．８となる変換式に基づき平滑度を算出することができる。

次に、ステップ１１２（Ｓ１１２）に示すように、処理部１５０において、算出された平滑度に基づき、画像形成装置において記録紙２０に印刷を行う際の定着時の作像プロセス条件を決定する。具体的には、処理部１５０における記憶部１５４に記憶されている図６に示す平滑度とプロセス条件との関係に基づき、算出された平滑度に最も近い条件を定着時の作像プロセス条件として決定する。

次に、ステップ１１４（Ｓ１１４）に示すように、画像形成装置において記録紙２０に印刷が行なわれ、記録紙２０に画像が形成される。

以上により、本実施の形態における光学センサを用いて平滑度を検出することができ、検出された平滑度に基づき画像形成装置の印刷条件を設定することができる。

次に、本実施の形態における光学センサについて、より詳細に具体的に説明する。

（光学センサ１）
記録紙２０の平滑度を検出するために、最適な入射角を調べる実験を行った。図７に示されるように、光源１１０から出射された光が、記録紙２０において反射され、正反射光検出器１３０に入射するように、光源１１０、正反射光検出器１３０、記録紙２０を配置した。記録紙２０の紙面における法線に対し、光源１１０より記録紙２０に入射する光の光軸の角度をθ１とし、記録紙２０において反射され正反射光検出器１３０に入射する光の光軸の角度をθ２とした場合、角度（入射角）θ１と角度（検出角）θ２とが等しくなるように配置する。

次に、入射角θ１及び検出角θ２を６０°から９０°まで変化させる。この際に、入射角θ１と検出角θ２とが同一となるように、光源１１０及び正反射光検出器１３０を同時に移動させる。測定には高精度のフォトゴニオメーターを利用した。光源１１０にはレーザーダイオード（ＬＤ）を用い、図７には不図示のコリメータレンズにより、ビーム径が約１ｍｍ程度の平行光とした。正反射光検出器１３０には、検出領域が約２ｍｍ角のフォトダイオード（ＰＤ）を用いた。正反射光検出器１３０であるＰＤに入射する光は、図７には不図示のレンズを介して入射する。正反射光検出器１３０における光の取り込み角度幅を０．５°程度とし、入射角θ１及び検出角θ２を０．１°刻みに変化させて実験を行った。ＬＤは電流値を一定しにすることにより、発光強度を一定にした。ＰＤにおいては、入射した光が光量に応じた電流へ変換され、更に、オペアンプによって電圧に変換される。この電圧値を読み取ることにより、正反射光検出器１３０であるＰＤに入射した光の光量の検出を行った。

実験においては、記録紙２０となる普通紙を３０種選定した。選定した３０種の普通紙は市場で流通している紙種とほぼ同じである。この普通紙の平滑度を予め平滑度測定装置で測定する。普通紙において平滑度測定を行った領域とフォトゴニオメーターでの測定する領域とをほぼ同じ領域とする。入射角θ１及び検出角θ２の角度と相関係数との関係を図８に示す。尚、図８では、横軸については、入射角θ１及び検出角θ２を代表して検出角と記載している。

図８に示されるように、入射角θ１及び検出角θ２は約８０°において、相関係数がピークとなっており、ピークとなる相関関数の値は０．８に近い。これに対し、入射角θ１及び検出角θ２が５°ずれている８５°や７５°においては、相関係数の値は、約０．７となる。相関係数の値が０．７を下回ってしまうと、記録紙の平滑度計測としては不十分であり、記録紙の平滑度で複写機の制御を行うには、相関係数が０．７以上であることが求められる。従って、本実施の形態における光学センサを記録紙の平滑度センサとして用いる場合には、記録紙への光の入射角θ１及び検出角θ２は、８０±５°の範囲、即ち、７５°≦θ１≦８５°であることが好ましい。尚、上記における相関係数の値は、下記の数１に示される式に基づき算出した。また、入射角θ１及び検出角θ２は、記録紙の紙面における法線に対する角度を意味するものとする。

以上より、入射角θ１を７５°≦θ１≦８５°とすることにより、記録紙の平滑度との相関係数を高めることができるため、記録紙の紙種の検出精度を高めることができる。

（光学センサ２）
ところで、図９に示されるように、入射角θ１及び検出角θ２が、８０°等の浅い角度となるように、光学センサが形成されている場合、記録紙２０と光学センサのとの距離が所定の位置よりずれると、検出精度が低下してしまう。記録紙２０と光学センサにおける焦点位置との距離（ギャップ）は、記録紙２０を搬送する際に、記録紙２０がばたつくことによって、数ｍｍのオーダーで変化してしまう。光学センサは、この記録紙２０の搬送による記録紙２０のばたつき等によるギャップの変動に強いものであることが好ましい。

このような光学センサは、図１０に示されるように、記録紙２０と正反射光検出器１３０との間に、レンズ１２１を設けることにより得ることができる。

記録紙２０と正反射光検出器１３０との間に、レンズ１２１を設けることにより、レンズ１２１の口径内に入射してくる光を正反射光検出器１３０であるＰＤに集光させることができる。即ち、レンズ１２１の中心部のみならず、レンズ１２１の有効径内部に平行に入ってくる光であれば集光される。つまりは、レンズ１２１を設けることにより、レンズ有効径と同じ大きさの入射光の入射位置ばらつきを許容することができる。

このような効果について、実験に基づき説明する。光源１１０にはＬＥＤを用いており、図１０には不図示のコリメータレンズにより平行光とした光を記録紙２０に照射する。照射された光のうち、記録紙２０において反射された光は、正反射光検出器１３０に入射するが、記録紙２０と正反射光検出器１３０との間には、直径３ｍｍ、焦点距離ｆ＝９ｍｍのレンズ１２１が設置されている。この際、正反射光検出器１３０の受光面が、レンズ１２１の焦点位置となるように設置する。

この実験においては、ＮＡを一致させ、レンズ径を変えたレンズ１２１を４つ作製し、各々のレンズを搭載した光学センサにおいて、ギャップを変化させた際の光の検出強度を測定した。ギャップを広げていくと、光量がだんだんと下がっていく。これは、反射面となる記録紙２０が離れるため、記録紙２０からの反射光がレンズ１２１に入らなくなるからである。

ここで、焦点位置における光量に対して、その光量が９０％になってしまうギャップ位置をギャップＲ１とする。このギャップＲ１はレンズの大きさに依存する。具体的には、図１１に示されるように、レンズ径とギャップＲ１との間には相関関係があり、レンズ径が大きいほどギャップＲ１が大きくなる。尚、比較のために、レンズ１２１を入れていない光学センサについては、レンズ径０ｍｍとして示している。レンズ１２１を入れていない場合には、ギャップＲ１は１ｍｍに満たないのに対し、レンズ径が５ｍｍのレンズ１２１を設置することにより、ギャップＲ１は１ｍｍを超える。従って、記録紙２０と正反射光検出器１３０との間にレンズ１２１を設けることにより、ギャップ変動に強い光学センサを得ることができる。

（光学センサ３）
また、入射角θ１と検出角θ２との関係において、θ１＜θ２とすることにより記録紙の平滑度の検出精度を向上させることができる。以下、このことを示す実験の内容について説明する。

図７に示される光学センサを用いて、入射角θ１を８０°に固定して、検出角θ２を変化させた場合において、正反射光検出器１３０により検出される光量を図１２に示す。今回、測定に用いた紙は、１２Ａに示されるコート紙、１２Ｂ及び１２Ｃに示される普通紙である。平滑度は、１２Ａに示されるコート紙が５２００ｓｅｃ、１２Ｂ及び１２Ｃに示される普通紙が、それぞれ４０ｓｅｃ、１２０ｓｅｃであった。図１２に示される角度依存性から明らかなように、１２Ａに示されるコート紙は、略正反射角度となる約８０°において光の強度のピークがあるのに対し、１２Ｂ及び１２Ｃに示される普通紙は、光の強度のピークが５°程度高角度にずれている。

一般的に反射光量の強度は、記録紙の平滑度と相関があるといわれている。確かに、図１２に示されるように、正反射となる角度である検出角θ２が８０°の場合では、相関がある。しかし、検出角θ２が８５°になると、その相関は無くなる。即ち、検出角θ２が８５°の場合では、１２Ａに示されるコート紙における反射光量が激減しているが、これに対し、１２Ｂ及び１２Ｃに示される普通紙の光量が増加しており、検出される反射光量の関係は逆転している。これでは紙平滑度との相関関係は悪くなってしまう。このことは、普通紙の強度ピーク位置が、正反射となる角度から５°程度高角度にずれていることに起因している。

図１３は、紙種１７種の平滑度を測定し、図７に示される光学センサにより入射角８０°における反射強度角度依存性を測定することにより得られた、平滑度との相関係数（Ｒ^２）と検出角θ２との関係を示すものである。正反射光検出器１３０における光の取り込み角度幅によっても変化するが、光の取り込み角度幅が比較的小さい全角で５°においては、相関係数が最も大きい検出角θ２は、７６°であった。また、検出角θ２が７１°の場合では、検出角θ２が８３°の場合と、ほぼ同等の相関係数になってしまうことから、正反射となる角度からのずれ量は、約１０°以内であることが好ましい。

（光学センサ４）
次に、図１４に示されるように、記録紙２０の表面が、焦点位置よりも光学センサ側から離れた位置となるように設置した。これによって、記録紙２０と正反射光検出器１３０とのなす角θ３は、焦点位置における正反射光検出器１３０との検出角θ２に比べ狭くなり、θ３＜θ２となる。これにより、光学センサ３と同様の効果を得ることができる。具体的には、光源１１０及びコリメータレンズ１２０やアパーチャによる出射光の光軸と、正反射光検出器１３０及びレンズ１２１や受光側アパーチャによる受光側の光軸とが、交差する焦点位置よりも、光源１１０からの光が記録紙２０において反射される位置が、正反射光検出器１３０側となるように設置すればよい。

（光学センサ５）
また、レンズ１２１は平行光を正反射光検出器１３０に集光する機能を有している。これは理想的に正反射光検出器１３０の面積が小さい場合には、ほぼ平行光のみしか集光できない。これに対し、正反射光検出器１３０が有限の有効径である場合には、平行光から若干ずれた光も集光することができるようになる。本願においては、この平行光からずれた角度を光の取り込み角度と記載する。図１５に模式的に記載されるように、ここでの光の取り込み角度幅φは上下で２倍になるため、図１５に示される角度φ／２は、光の取り込み角度幅φの半分の値となる。この光の取り込み角度幅φは、正反射光検出器１３０における受光面の面積と、レンズ１２１のｆ値に依存する。光の取り込み角度幅φが大きいと、検出角θ２の幅が広がり、誤差が生じてしまう。例えば、図１２に示されるように、検出角θ２を８０°としても、光の取り込み角度幅φが１０°超えると、検出角θ２は７５°〜８５°の範囲を超えて測定値が検出されるため、平滑度との相関が悪くなる。即ち、光の取り込み角度幅φが大きくなると、図１６に示すように相関係数が低下する。具体的には、光の取り込み角度幅φが５°の場合では、相関係数のピークは約０．７９であり、光の取り込み角度幅φが１０°の場合では、相関係数のピークは０．７７以上である。これに対し、光の取り込み角度幅φが１５°の場合では、相関係数は、０．７７を下回る。よって、光の取り込み角度幅φは１０°以下であることが好ましい。

（光学センサ６）
また、光学センサにおいて高精度の検出を行うために、キャリブレーションを行うことが必要となる場合がある。図１７に示される光学センサでは、入射角θ１が浅くなるように形成し、直接、コリメータレンズ１２０またはアパーチャ１２５において散乱された光が正反射光検出器１３０に入射する構造となっている。具体的には、図１７（ａ）では、アパーチャ１２５において散乱された光が正反射光検出器１３０に入射する構造となっており、図１７（ｂ）では、コリメータレンズ１２０において散乱された光が正反射光検出器１３０に入射する構造となっている。

このような構造とすることにより、光源１１０から出射した光を、記録紙２０を介することなく、直接、正反射光検出器１３０に入射させることができる。即ち、記録紙２０が存在していない状態であっても、正反射光検出器１３０には光源１１０からの光が入射するため、所定の光量の光が検出される。この光量をモニタすることにより、例えば、コリメータレンズ１２０等に紙紛などが付着することによって、光量が低下した場合において、その状況に合わせた光量変動を検出することができる。具体的には、記録紙のない状態において、正反射光検出器１３０により光量Ｓ０を検出し、この光量Ｓ０を基準として、実際に記録紙が搬送され測定位置に記録紙が存在している状態において得られた光量Ｓ１との差（Ｓ１−Ｓ０）または比（Ｓ１／Ｓ０）を算出し、これに基づきキャリブレーションを行うことができる。このような、キャリブレーションを光学センサによる紙平滑度検出前に行うことにより、精度のよい検出を行うことが可能となる。

このような光センサは、図１７（ａ）に示されるように、光源１１０と、光源１１０から出射される光が通過する第１のアパーチャ１２５と、第１のアパーチャ１２５を通過した光が記録紙２０において反射され、この反射した光が通過する第２のアパーチャ１２６と、第２のアパーチャ１２６からの光が入射し、入射光を電気信号へ変換する検出面を有する正反射光検出器１３０とを有するものであってもよい。また、図１７（ｂ）に示されるように、光源１１０と、光源１１０から出射される光を透過するコリメータレンズ１２０と、コリメータレンズ１２０を透過した光が記録紙２０において反射され、この反射した光が透過するコリメータレンズ１２１と、コリメータレンズ１２１からの光が入射し、入射光を電気信号へ変換する検出面を有する正反射光検出器１３０とを有するものであってもよい。

（光学センサ７）
また、記録紙２０の表面における正反射光を検出するため、記録紙２０の内部において生じる光吸収などには影響を受けないことが考えられる。しかし、実際の記録紙２０として普通紙を用いた場合、散乱が非常に大きい。この場合、検出角θ２を８０°とした場合でも、記録紙２０の繊維が光吸収する影響を受けてしまい高い精度の紙平滑度検出が難しい。図１８は、入射角θ１を４５°とし、検出角θ２を０°とし、光源１１０にランプ光源を用いた場合における記録紙のスペクトルを測定したものである。図１８では、１７種の紙種（Ｓａ１〜Ｓａ１７）について、最も光量の低いものを基準として規格化した結果を示す。図１８に示されるように、紙種類によって、蛍光体物質量や種類が異なり、波長によって検出される光量が変動している。特に、５００〜７５０ｎｍにおいては波長によって、検出される光量が変動して、光量強度の順位が入れ替わっている。これに対し、７５０ｎｍ以上では波長変動が少なく安定している。この波長域における光量強度順位が、記録紙２０の平滑度に高い相関を示していることが知見として得られている。即ち、光源１１０から出射される光の波長が７５０ｎｍ以上であれば、記録紙２０における平滑度との相関関係を高めることができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態における光学センサは、図１９に示されるように、光源１１０と、光源１１０からの光をコリメートするコリメートレンズ１２０、記録紙２０からの正反射光を検出する正反射光検出器（第１の光検出器）１３０、記録紙２０からの拡散反射光を検出する拡散反射光検出器（第２の光検出器）２３０を有している。

本実施の形態における光学センサにおいては、光源１１０から記録紙２０に照射された光の正反射光を受光する正反射光検出器１３０は、記録紙２０の表面において正反射した光のみを受光する。また、拡散反射光検出器２３０は、記録紙２０の内部に入射した光が、記録紙２０の内部において散乱し、記録紙２０の内部で偏光方向が回転した光、即ち、内部散乱光を受光する。本実施の形態における光学センサでは、正反射光検出器１３０により得られる情報と、拡散反射光検出器２３０により得られる情報との２つの情報に基づき、記録紙２０の種類等を判断するため、より正確に記録紙２０の種類等を判断することができる。

尚、正反射光検出器１３０では表面の状態を評価することはできるが、これだけでは、エアリーク試験の平滑度との整合性は十分ではない場合がある。これは記録紙２０の平滑度は記録紙２０の表面近傍の内部エアリークの状況によっても変化するからであるものと考えられる。

次に、図２０には実際に測定した正反射光検出器１３０と拡散反射光検出器２３０の検出結果を示す。これは１１種類の記録紙２０について、各々３箇所ずつ測定した結果である。この数値に基づき、以下の（１）に示す式に合わせた多変量解析を行った。尚、Ｘ１は第１の受光部の信号強度、Ｘ２は第２の受光部の信号強度、ａは第１の定数、ｂは第２の定数、ｃは第３の定数である。

Ｙ＝ａＸ１＋ｂＸ２＋ｃ・・・・・（１）

本実施の形態では、第１の定数、第２の定数、第３の定数の最適化を行ない、ａを１．６２、ｂを−２．８５、ｃを８１．１７と定めた。図２１（ａ）には、拡散反射光検出器２３０により検出された信号強度と、正反射光検出器１３０により検出された信号強度の値とを用いて、上記の（１）に示す式により求めた計算値Ｙを２１Ａとして示す。このときの相関関係の値を算出したところＲ^２＝０．８６６であった。

これに対し、図２１（ｂ）には、正反射光検出器１３０により検出された信号強度を用いて、下記の（２）に示す式より求めた計算値Ｙを２１Ｂとして示す。尚、Ｘ１は第１の受光部の信号強度、ｄは第１の定数、ｅは第２の定数である。このときの相関関係の値を算出したところＲ^２＝０．８４５であった。

Ｙ＝ｄＸ１＋ｅ・・・・・・・・・（２）

以上より、拡散反射光検出器２３０により検出された信号強度を用い、上記（１）に示す式により算出した値は、記録紙の平滑度との相関関係の値を０．０２高めることができる。このように、正反射光検出器１３０により検出された値と拡散反射光検出器２３０により検出された信号強度とを用いることにより、平滑度の検出精度を上げることができる。これは、エアリーク試験においても、図１に示すように、記録紙２０の表面の状態のみならず、記録紙２０の内部の状態にも依存するものと考えると、本実施の形態のように、記録紙２０における内部の情報を加えることにより、整合性が高まり、記録紙２０の平滑度をより高い精度で検出することができると考えられる。

（制御部）
次に、本実施の形態における光学センサの制御部１５０について説明する。図２２に示されるように、制御部１５０には、正反射光検出器１３０及び拡散反射光検出器２３０等からの信号の入出力制御を行なうＩ／Ｏ部１５１、信号処理等の各種演算を行なう演算処理部１５２、平均化処理等を行なう平均化処理部１５３、各種情報が記憶されている記憶部１５４を有している。また、本実施の形態における光学センサは、制御部１５０を介し画像形成装置等に接続されている。尚、本実施の形態における説明では、制御部１５０は、光学センサに含まれているものであるが、本実施の形態における光学センサが含まれる画像形成装置内に設置されるものであって、本実施の形態における光学センサの制御等を行なうものであってもよい。

（光学センサによる検出方法等）
次に、本実施の形態における光学センサによる検出方法等を図２３に基づき説明する。

最初に、ステップ２０２（Ｓ２０２）に示すように、本実施の形態における光学センサを用いた正反射光の強度検出操作を開始する。具体的には、電源をオンにする操作、または、本実施の形態における光学センサに接続されている画像形成装置に印刷の開始を知らせる信号が送られることにより、正反射光強度検出操作を開始する。

同様に、ステップ２０４（Ｓ２０４）に示すように、本実施の形態における光学センサを用いた拡散反射光強度検出操作を開始する。具体的には、ステップ２０２と同様である。

次に、ステップ２０６（Ｓ２０６）に示すように、記録紙２０が搬送される。このように記録紙２０が搬送させることにより、光源１１０から出射された光はコリメートレンズ２０を介し、搬送された記録紙２０に照射され、記録紙２０における正反射光が正反射光検出器１３０に入射し、内部拡散反射光が拡散反射光検出器２３０に入射する。

次に、ステップ２０８（Ｓ２０８）に示すように、記録紙２０における正反射光強度の測定が終了し、測定結果が処理部１５０に伝達される。

同様に、ステップ２１０（Ｓ２１０）に示すように、記録紙２０における拡散反射光強度の測定が終了し、測定結果が処理部１５０に伝達される。

次に、ステップ２１２（Ｓ２１２）に示すように、処理部１５０において、正反射光検出器１３０において検出された正反射光強度を平均化する処理を行なう。この平均化する処理は、処理部１５０における平均化処理部１５３において行なわれる。

同様に、ステップ２１４（Ｓ２１４）に示すように、処理部１５０において、拡散反射光検出器２３０において検出された拡散反射光強度を平均化する処理を行なう。この平均化する処理は、処理部１５０における平均化処理部１５３において行なわれる。

次に、ステップ２１６（Ｓ２１６）に示すように、処理部１５０において、平均化処理された正反射光強度及び拡散反射光強度に基づき平滑度を算出する。具体的には、処理部１５０における演算処理部１５２において、処理部１５０における記憶部１５４に記憶されている所定の変換式に基づき、光強度から平滑度を算出する。この変換式は、上述した（１）に示す式であり、正反射光検出器１３０により検出された正反射光の強度をＸ（ｍＶ）とし、拡散反射光検出器２３０により検出された拡散反射光の強度をＸ（ｍＶ）とした場合に、Ｙ＝１．６２×Ｘ１−２．８５×Ｘ２＋８１．１７となる変換式であり、この変換式に基づき平滑度Ｙ（ｓｅｃ）を算出することができる。

次に、ステップ２１８（Ｓ２１８）に示すように、処理部１５０において、算出された平滑度に基づき、画像形成装置において記録紙２０に印刷を行う際の定着時の作像プロセス条件を決定する。具体的には、処理部１５０における記憶部１５４に記憶されている図１５に示す平滑度とプロセス条件との関係に基づき、算出された平滑度に最も近い条件を定着時の作像プロセス条件として決定する。

次に、ステップ２２０（Ｓ２２０）に示すように、画像形成装置において記録紙２０に印刷が行なわれ、記録紙２０に画像が形成される。

以上により、本実施の形態における光学センサを用いて平滑度を検出することができ、検出された平滑度に基づき画像形成装置の印刷条件を設定することができる。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第２の実施の形態における光学センサに記録紙２０の厚さを測定する紙厚測定センサを有するものである。本実施の形態は、図２４に示されるように、光源１１０、記録紙２０からの正反射光をコリメートするコリメートレンズ１２１、コリメートレンズ１２１を介して記録紙２０からの正反射光を検出する正反射光検出器１３０、記録紙２０からの拡散反射光を検出する拡散反射光検出器２３０、記録紙２０の厚さを測定する紙厚測定センサ３１０を有するものである。このような紙厚測定センサ３１０を設けることにより、記録紙２０の紙厚に依存して光学センサの測定値が変動する変動分を調節することができ、より正確な記録紙２０の判別を行なうことができる。

尚、本実施の形態では、紙厚測定センサ３１０を用いた場合について説明するが、記録紙２０の物理量を測定することのできるセンサであればよく、例えば、この紙厚測定センサ３１０に代えて、紙密度、紙の電気抵抗等を測定する各種センサを用いることが可能である。また、本実施の形態におけるセンサと接続される画像形成装置等において、紙種の銘柄のデータベースを有しており、そのデータベースから各種測定結果から紙種と特定する。紙のデータベースは、通信機能によって、常に新しい情報を入手できることができる。紙種を特定した後に、その紙種の色見などの補正を行うことで、高精度な平滑度検出が可能になる。

記録紙２０では、紙繊維の色見や蛍光材料などが誤差となる。紙種には全世界で数１００を超える銘柄があり、その銘柄ごとに生産手法が異なる。しかしながら、銘柄ごとに、紙の色見や蛍光材の量はほぼ安定しており、銘柄が判れば、補正することが可能である。よって、本実施の形態におけるセンサにより、記録紙２０の平滑度の測定をより正確に行なうことができ、これにより、より精度の高い記録紙２０の判別を行なうことができる。

（制御部）
次に、本実施の形態におけるセンサの制御部３５０について説明する。図２５に示されるように、制御部３５０には、正反射光検出器１３０、拡散反射光検出器２３０、紙厚測定センサ３１０等からの信号の入出力制御を行なうＩ／Ｏ部１５１、信号処理等の各種演算を行なう演算処理部１５２、平均化処理等を行なう平均化処理部１５３、各種情報が記憶されている記憶部１５４、紙種データベース３５１、フーリエ変換部３５２、紙種ランキング作成部３５３、平滑度補正部３５４を有している。フーリエ変換部３５２では図８に示すように記録紙２０の面内分布を示すグラフから、フーリエ変換することで、横軸を周期性とするパワースペクトルを算出する。この周期性は平滑度の分布など、一般的に"地合い"と呼ばれる紙がもつ独特の面内分布であり、作成条件が同じであれば、ほぼ同様な周期性を持ったパワースペクトルを示すことが判った。このパワースペクトルを全ての紙種について測定し、紙種データベースとしてコンピューター内に保管しておく。具体的には、紙種と正反射光検出器１３０、拡散反射光検出器２３０、紙厚、平滑度等の関係を記録して保管する。この紙種データベースと測定された数値との誤差を算出し、図２６に示す紙種ランキング表を作成し、誤差の最も少ない紙種を測定された記録紙２０の紙種と判断するものである。また、本実施の形態におけるセンサは、制御部３５０を介し画像形成装置等に接続されている。尚、本実施の形態における説明では、制御部３５０は、光学センサに含まれているものであるが、本実施の形態におけるセンサが含まれる画像形成装置内に設置されるものであって、本実施の形態におけるセンサの制御等を行なうものであってもよい。

（センサによる検出方法等）
次に、本実施の形態におけるセンサによる検出方法等を図２７に基づき説明する。

最初に、ステップ３０２（Ｓ３０２）に示すように、正反射光検出器１３０を用いた正反射光の強度検出操作を開始する。具体的には、電源をオンにする操作、または、本実施の形態におけるセンサに接続されている画像形成装置に印刷の開始を知らせる信号が送られることにより、正反射光強度検出操作を開始する。

同様に、ステップ３０４（Ｓ３０４）に示すように、拡散反射光検出器２３０を用いた拡散反射光強度検出操作を開始する。具体的には、ステップ３０２と同様である。

同様に、ステップ３０６（Ｓ３０６）に示すように、紙厚測定センサ３１０により記録紙２０の紙厚の測定が開始する。

次に、ステップ３０８（Ｓ３０８）に示すように、記録紙２０が搬送される。このように記録紙２０が搬送させることにより、光源１１０から出射された光はコリメートレンズ２０を介し、搬送された記録紙２０に照射され、記録紙２０における正反射光が正反射光検出器１３０に入射し、内部拡散反射光が拡散反射光検出器２３０に入射する。また、紙厚測定センサ３１０において記録紙２０の厚さが測定される。

次に、ステップ３１０（Ｓ３１０）に示すように、記録紙２０における正反射光強度の測定が終了し、測定結果が処理部３５０に伝達される。

同様に、ステップ３１２（Ｓ３１２）に示すように、記録紙２０における拡散反射光強度の測定が終了し、測定結果が処理部３５０に伝達される。

同様に、ステップ３１４（Ｓ３１４）に示すように、記録紙２０における厚さの測定が終了し、測定結果が処理部３５０に伝達される。

次に、ステップ３１６（Ｓ３１６）に示すように、処理部３５０において、記録紙２０における正反射光強度の平均化及びフーリエ変換を行なう。具体的には、平均化処理部１５３及びフーリエ変換部３５２において行なわれる。

同様に、ステップ３１８（Ｓ３１８）に示すように、処理部３５０において、記録紙２０における拡散反射光強度の平均化及びフーリエ変換を行なう。具体的には、平均化処理部１５３及びフーリエ変換部３５２において行なわれる。

同様に、ステップ３２０（Ｓ３２０）に示すように、処理部３５０において、記録紙２０における厚さの平均化及びフーリエ変換を行なう。具体的には、平均化処理部１５３及びフーリエ変換部３５２において行なわれる。

次に、ステップ３２２（Ｓ３２２）に示すように、処理部３５０において、紙種データベース３５１に記憶されている情報に基づき、記録紙２０における正反射光強度の平均化及びフーリエ変換された情報、記録紙２０における拡散反射光強度の平均化及びフーリエ変換された情報、記録紙２０における厚さの平均化及びフーリエ変換された情報より、図２６に示す紙種ランキング表を作成する。具体的には、紙種ランキング作成部３５３において行なわれる。

次に、ステップ３２４（Ｓ３２４）に示すように、処理部３５０において、図２６に示す紙種ランキング表に基づき、最も近い値のもの、即ち、誤差の最も小さいものを記録紙２０の紙種として決定する。具体的には、演算処理部１５２等において行なわれる。

一方、ステップ３２６（Ｓ３２６）に示すように、処理部３５０において、平均化処理された正反射光強度及び拡散反射光強度等に基づき平滑度を算出する。具体的には、処理部３５０における演算処理部１５２において、処理部３５０における記憶部１５４に記憶されている所定の変換式に基づき、光強度から平滑度を算出する。

次に、ステップ３２８（Ｓ３２８）に示すように、処理部３５０において、決定された紙種と、算出された平滑度に基づき、平滑度を決定する。具体的には、紙種データベース３５１に記憶されている決定された紙種の平滑度と、算出された平滑度に基づき、平滑度を決定する。

次に、ステップ３３０（Ｓ３３０）に示すように、処理部３５０において、決定された平滑度に基づき、画像形成装置において記録紙２０に印刷を行う際の定着時の作像プロセス条件を決定する。具体的には、処理部３５０における記憶部１５４に記憶されている図６に示す平滑度とプロセス条件との関係に基づき、算出された平滑度に最も近い条件を定着時の作像プロセス条件として決定する。

次に、ステップ３３２（Ｓ３３２）に示すように、画像形成装置において記録紙２０に印刷が行なわれ、記録紙２０に画像が形成される。

以上により、本実施の形態におけるセンサを用いて平滑度を検出することができ、検出された平滑度に基づき画像形成装置の印刷条件を設定することができる。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様である。

〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、画像形成装置である。図２８に基づき本実施の形態における画像形成装置としてのカラープリンタ２０００について説明する。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、光学センサ２２４５、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、上位装置からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置からの画像情報を光走査装置２０１０に送る。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図２８における面内で矢印方向に回転するものとする。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。

トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされて多色のカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。

定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

光学センサ２２４５は、給紙トレイ２０６０内に収容されている記録紙の銘柄を特定するのに用いられる。

この光学センサ２２４５は、光学センサ２２４５は、第１の実施の形態、第２の実施の形態の光学センサまたは第３の実施の形態のセンサを用いる。

暗箱１６０は、金属製の箱部材、例えば、アルミニウム製の箱部材であり、外乱光及び迷光の影響を低減するため、表面に黒アルマイト処理が施されている。

尚、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、記録紙の表面に直交する方向をＺ軸方向、記録紙の表面に平行な面をＸＹ面として説明する。そして、光学センサ２２４５は、記録紙の＋Ｚ側に配置されているものとする。

従来は、正反射光の光量から記録紙表面の光沢度を検出し、正反射光の光量と拡散反射光の光量の比から記録紙表面の平滑度を検出し、記録紙を識別しようとしていた。これに対し、本実施形態では、記録紙表面の光沢度及び平滑度のみならず、記録紙の他の特性である厚さ及び密度も含んだ情報を反射光から検出し、識別可能な記録紙の種類を従来よりも拡大させている。

また、第３の実施の形態のように、紙の厚さを検出する第３のセンサなどを用いて、さらに、紙種検出精度を上げることも可能である。紙厚センサに関しては、例えば、紙の搬送ローラの移動をホールセンサで検出する方法などがある。

例えば、従来の識別方法で用いられていた記録紙表面の情報のみでは、普通紙とマットコート紙の区別は困難であった。本実施形態では、記録紙表面の情報に、記録紙内部の情報を加えることにより、普通紙とマットコート紙の区別だけでなく、複数銘柄の普通紙、及び複数銘柄のマットコート紙もそれぞれ区別することが可能となった。

また、カラープリンタ２０００が対応可能な複数銘柄の記録紙に関して、予め調整工程等の出荷前工程で記録紙の銘柄毎に各ステーションでの最適な現像条件及び転写条件を決定し、該決定結果を「現像・転写テーブル」としてプリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納している。

プリンタ制御装置２０９０は、カラープリンタ２０００の電源が入れられたとき、及び給紙トレイ２０６０に記録紙が供給されたときなどに、記録紙の紙種判別処理を行う。このプリンタ制御装置２０９０によって行われる紙種判別処理について以下に説明する。
（１）光学センサ２２４５の複数の発光部を同時に点灯させる。
（２）第２の光検出器２３０及び第１の光検出器１３０の出力信号からＳ１及びＳ２の値を求める。
（３）記録紙判別テーブルを参照し、得られたＳ１及びＳ２の値から記録紙の銘柄を特定
する。
（４）特定された記録紙の銘柄をＲＡＭに保存し、紙種判別処理を終了する。

プリンタ制御装置２０９０は、ユーザからの印刷ジョブ要求を受け取ると、ＲＡＭに保存されている記録紙の銘柄を読み出し、該記録紙の銘柄に最適な現像条件及び転写条件を、現像・転写テーブルから求める。

そして、プリンタ制御装置２０９０は、最適な現像条件及び転写条件に応じて各ステーションの現像装置及び転写装置を制御する。例えば、転写電圧やトナー量を制御する。これにより、高い品質の画像が記録紙に形成される。

本実施の形態においては、記録紙の平滑度を検出することができるため、記録紙の平滑度に最適な定着条件を設定することができるため、低消費電力の画像形成装置を提供できる。

この場合は、光源及び受光器を傾斜した状態でそれぞれ支持する部材が不要であり、かつ電気回路を簡素化することができる。これにより、低コストで、小型化が可能な光学センサを実現できる。

また、上記実施形態では、給紙トレイが１つの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、給紙トレイが複数あってもよい。この場合は、給紙トレイ毎に光学センサ２２４５を設けても良い。

また、上記実施形態において、搬送中に記録紙の銘柄を特定してもよい。この場合は、光学センサ２２４５は搬送路近傍に配置される。例えば、光学センサ２２４５を、前記給紙コロ２５０４と前記レジストローラ対２０５６の間の搬送路近傍に配置しても良い。

また、光学センサ２２４５によって識別される対象物は、記録紙に限定されるものではない。

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ２０００の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光プロッタやデジタル複写装置であってもよい。

また、上記実施形態では、画像形成装置が４つの感光体ドラムを有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、光学センサ２２４５は、記録紙にインクを吹き付けて画像を形成する画像形成装置にも適用可能である。

また、上述した実施の形態における光学センサによって識別される対象物は、記録紙に限定されるものではない。

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

２０ 記録紙
１１０ 光源
１２０ コリメータレンズ
１２１ レンズ
１３０ 正反射光検出器（第１の光検出器）
１５０ 制御部
１５１ Ｉ／Ｏ部
１５２ 演算処理部
１５３ 平均化処理部
１５４ 記憶部
１６０ 筐体
１６１ 開口部
２３０ 拡散反射光検出器（第２の光検出器）
２０００ カラープリンタ（画像形成装置）

特開２００２−３４０５１８号公報 特開２００３−２９２１７０号公報 特開２００５−１５６３８０号公報 特開平１０−１６０６８７号公報 特開２００６−６２８４２号公報 特開平１１−２４９３５３号公報 特開平８−５５７３号公報 特許第３３４９０６９号公報

Claims (10)

1. 光源と、
   前記光源より出射された光を記録媒体に照射し、前記記録媒体において反射された光の強度を検出する光検出器と、
   を有し、
   前記記録媒体の法線に対する前記光源より前記記録媒体に入射する光の入射角をθ１とした場合、７５°≦θ１≦８５°であることを特徴とする光学センサ。
2. 光源と、
   前記光源より出射された光を記録媒体に照射し、前記記録媒体において反射された光の強度を検出する光検出器と、
   を有し、
   前記記録媒体の法線に対する前記光源より前記記録媒体に入射する光の入射角をθ１とし、前記記録媒体に入射する光が反射されて、前記記録媒体の法線に対する前記記録媒体より前記光検出器に入射する光の検出角をθ２とした場合、
   θ１＞θ２となるように前記光源及び前記光検出器が設置されていることを特徴とする光学センサ。
3. 前記記録媒体と前記光検出器との間には、レンズが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学センサ。
4. 前記レンズによる前記光検出器における光の取り込み角度幅は、１０°以下であることを特徴とする請求項３に記載の光学センサ。
5. 前記光源と前記記録媒体との間、または、前記記録媒体と前記光検出器との間には、アパーチャが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学センサ。
6. 光源と、
   前記光源から出射された光が通過するアパーチャと、
   前記光源より出射された光を記録媒体に照射し、前記記録媒体において反射された光の強度を検出する光検出器と、
   を有し、
   前記光源から出射された光がアパーチャにおいて散乱され、
   前記散乱された光が前記光検出器に入射するものであることを特徴とする光学センサ。
7. 前記光源より出射される光の波長は、７５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光学センサ。
8. 前記光検出器は第１の光検出器であり、
   前記光源から出射された光が前記記録媒体に照射された位置における前記記録媒体の法線上には、第２の光検出器が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光学センサ。
9. 前記記録媒体は紙であって、
   前記光検出器において検出された光の強度に基づき、前記記録媒体の平滑度を検出することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光学センサ。
10. 前記記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
    前記１から９のいずれかに記載の光学センサを有することを特徴とする画像形成装置。

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