JP2014178446A - 光学センサ、定着装置および画像形成装置、ならびに光学センサの配置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体の平滑度を正確に検出することができる光学センサ、定着装置および画像形成装置、ならびに光学センサの設置方法を提供すること。
【解決手段】記録媒体には、製造工程で作られる繊維の方向性（紙のすき目）がある。記録媒体には、すき目が記録媒体の長辺と平行な方向に渡って存在する「縦目」の記録媒体と、すき目が記録媒体の短辺と平行な方向に渡って存在する「横目」の記録媒体とがある。光学センサは、記録媒体のすき目の方向と垂直の向きに配置されることで、記録媒体のすき目に対して垂直に光を当てるため、記録媒体において正反射する反射光の拡散が低減され、相対的に反射光量を上げることができ、記録媒体の平滑度との相関が高いセンサ値を得ることができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、光学センサ、定着装置および画像形成装置、ならびに光学センサの設置方法に関する。

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、所定の条件で加熱およ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は、トナー像を定着する際の加熱量や圧力等の条件を考慮する必要がある。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、平滑性および塗工状態等により大きく影響されるためである。例えば平滑性を表す指標として、平滑度がある。平滑度は、紙面と試験板を密着させた時に、その間を一定量の空気が流れる時間［ｓｅｃ］で表したものである。なお、塗工とは、インクや塗料などをコーティングまたは印刷されていることを意味する。

ここで、記録媒体の平滑度と定着品質には極めて高い相関がある。これは、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変化するためである。したがって、平滑度を考慮した定着条件で定着を行わない場合には、高画質な画像を得ることができないばかりか、場合によっては定着不良などの異常画像を引き起こすおそれがある。

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、さらに、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。

例えば記録媒体の種別としては、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いる。こうした特殊紙は、近年、増加しつつある。なお、記録媒体としては、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、定着条件の設定は、記録材の坪量に応じて設定されていることが極めて一般的である。例えば坪量６０〜９０ｇ／ｍ^２の紙を普通紙、９１〜１０５ｇ／ｍ^２を中厚紙、１０６〜２００ｇ／ｍ^２を厚紙といった具合に、坪量に応じて分類がなされており、各分類ごとに定着温度や記録媒体の搬送速度等を変更している。

記録材の坪量情報は、一般に記録材のパッケージ等に記載されており、ユーザ自身が把握することができる。この坪量情報は、コピー機であれば操作部（オペレーションパネル）上で、プリンタであればＰＣディスプレイに表示されたプリンタドライバ上で選択することにより認識することができる。

一般に、ユーザは、自ら上記坪量情報を設定する必要があり、印刷等を行う場合に煩わしいことに加え、誤って設定した場合に所望の高画質な画像を得ることができないことがある。

そこで、従来、画像形成装置において、例えば記録媒体の厚みを検知するセンサを搭載し、自動で記録媒体の選別を行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。

一方、記録媒体の平滑度は、通常、記録材のパッケージに印字はされておらず、平滑度情報をユーザ自身が知ることは極めて困難である。このため、記録媒体の平滑度は、センサなどを用いて入手せざるを得なかった。

前述したように、平滑度と定着品質には高い相関があるが、平滑度は、記録材と試験片との間に空気が一定量流れる時間であるから、短時間での検出が困難である。そこで、従来、平滑度の代用特性として、平滑度と高い相関のある表面粗さや光の反射光量を計測するセンサが検討されてきた。

従来、こうした平滑度の検出方法として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の光源から発せられた光を記録媒体に照射し、記録媒体からの反射光量により記録媒体の平滑度を検出する反射光方式が知られている。この反射光方式によれば、記録媒体に対して非接触で平滑度を検出できるので、記録媒体へのダメージがないという利点を有する。

この種の反射光方式の平滑度検出方法として、例えば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平滑度を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、光量検出部を複数有し、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、これら２つの光量に基づき記録媒体の平滑度を識別する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。

ここで、記録紙等の記録媒体には、その製造工程で作られる繊維の方向性がある。このような記録媒体における繊維の方向性は、一般に「紙のすき目」と呼ばれる。「紙のすき目」としては、記録紙の繊維がその記録紙の長辺に平行に並んでいる縦目（Ｔ目）と、記録紙の繊維が短辺に平行に並んでいる横目（Ｙ目）とがある。したがって、同一の銘柄の記録紙であっても、その製法により縦目のものと、横目のものとが存在する。

平滑度は、記録紙の銘柄が同一であれば、「紙のすき目」の方向によらず略一定の値となるが、反射光量は「紙のすき目」の方向、すなわち縦目か横目かによって大きく変化することが知られている。このため、平滑度をより正確に検出するためには、「紙のすき目」の方向を考慮することが望ましい。

しかしながら、上述の特許文献１、２に記載の検出方法にあっては、いずれも「紙のすき目」の方向を考慮して平滑度の検出を行うものではないため、より正確な平滑度を検出することができない。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、記録媒体の平滑度を正確に検出することができる光学センサ、定着装置および画像形成装置、ならびに光学センサの設置方法を提供することを目的とする。

本発明に係る光学センサは、上記目的を達成するため、記録媒体に光を照射する光源と、前記光源により前記記録媒体に照射された光の正反射方向における正反射光の光の強度を検出する光検出器とを備えた光学センサであって、前記記録媒体は、一方向に並んだ繊維によって形成され、前記光学センサは、前記繊維の長手方向に対して平行となる方向を除いた方向に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体の平滑度を正確に検出することができる光学センサ、定着装置および画像形成装置、ならびに光学センサの設置方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る光学センサの概略正面図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置の定着処理を説明するためのタイムチャートである。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る記録媒体の紙のすき目の方向を説明する概略正面図である。 本発明の実施の形態に係る光学センサのセンサ値を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る光学センサのセンサ値を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る光学センサのセンサ値を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る光学センサの配置方法の変形例を示す概略正面図である。 本発明の実施の形態に係る光学センサの配置方法の変形例を示す概略正面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、一般的な電子写真方式の画像形成装置における内部構成の一例を概略で示した断面図である。画像形成装置１は、画像形成装置本体１００と、画像読取装置２００と、両面ユニット３００とから構成されている。

画像形成装置本体１００は、中間転写ベルト１１と、作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋと、露光装置１３と、給紙装置１４と、記録媒体搬送路１６と、給紙コロ１７と、胴内排紙部１８と、排紙装置２３とを備えている。また、画像形成装置本体１００は、一次転写装置２５ｃ、２５ｍ、２５ｙ、２５ｋと、光学センサ５０と、定着装置６０とを備えている。

中間転写ベルト１１は、画像形成装置本体１００内に設けられた複数のローラに掛け回され、ほぼ水平に張り渡された無端状のベルトであり、図中反時計方向に走行するように構成されている。ここで、無端状とは、ベルトの両端部を接合し、かつ、つなぎ目が存在しない状態をいう。

作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋは、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応しており、中間転写ベルト１１の下方において中間転写ベルト１１の走行方向に沿って四連タンデム式に並べて設けられている。

また、作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋは、図中時計方向に回転するドラム状の像担持体と、像担持体の周囲に設けられた帯電装置、現像装置、転写装置およびクリーニング装置等とによって構成される。

露光装置１３は、作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋの下方に設けられる。露光装置１３は、画像読取装置２００で読取られた原稿画像の各色トナー像に対応した潜像を、帯電装置によって帯電した各作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋの像担持体上に書き込む。

給紙装置１４は、露光装置１３の下方に設けられており、記録媒体Ｐを積層して収納する複数の給紙カセット１５を有する。なお、図１において、給紙カセット１５が２つ設けられているが、これは例示であり、本発明は、これに限定されるものではない。

記録媒体搬送路１６は、画像形成装置本体１００内部における右側方に、垂直上方に向けて形成されており、画像形成装置本体１００と画像読取装置２００との間に形成された胴内排紙部１８へと通じている。

記録媒体搬送路１６には、記録媒体Ｐの搬送方向上流側から下流側に沿って順に、記録媒体Ｐを搬送する搬送ローラ１９と、中間転写ベルト１１に対向する二次転写装置２１と、定着装置６０と、排紙装置２３とが設けられている。また、記録媒体搬送路１６には、定着装置６０の記録媒体搬送方向下流側に、両面ユニット３００への再給紙搬送路が分岐されて設けられている。

給紙コロ１７は、図１中各給紙カセット１５の右上に設けられており、各給紙カセット１５内の記録媒体Ｐを１枚ずつ繰り出して記録媒体搬送路１６に送り込む。

胴内排紙部１８は、画像形成装置本体１００と画像読取装置２００との間に形成され、排紙装置２３から排紙された記録媒体Ｐがスタックされる。

一次転写装置２５ｃ、２５ｍ、２５ｙ、２５ｋは、各作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋの像担持体と中間転写ベルト１１との双方に接するよう設けられている。一次転写装置２５ｃ、２５ｍ、２５ｙ、２５ｋは、各作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋの像担持体上のトナー画像を順次中間転写ベルト１１上に一次転写することで、中間転写ベルト１１上に所望のカラー画像を形成する。

光学センサ５０は、搬送ローラ１９の上流側に設けられており、給紙カセット１５または手差し給紙装置３６から記録媒体搬送路１６に搬送された記録媒体Ｐの平滑度を算出する。

光学センサ５０を搬送ローラ１９の上流側に設けることで、画像形成装置１は、各給紙カセット１５および手差し給紙装置３６のすべてに光学センサ５０を設置することなく、記録媒体搬送路１６を通過するすべての記録媒体Ｐの平滑度を算出することができる。なお、光学センサ５０の詳細については、後述する。

搬送ローラ１９の記録媒体搬送方向上流側には、給紙路３７が設けられている。
給紙路３７は、一旦画像が表面に形成、定着された記録媒体Ｐを両面ユニット３００から再度記録媒体搬送路１６へ再給紙するため、または、両面ユニット３００を横切って手差し給紙装置３６から記録媒体Ｐを手差し給紙するために設けられている。また、給紙路３７は、記録媒体搬送路１６に合流している。

二次転写装置２１は、中間転写ベルト１１と二次転写装置２１との間に形成された二次転写位置において、中間転写ベルト１１上に形成されたトナー画像を記録媒体Ｐに転写する。

定着装置６０は、記録媒体Ｐに熱を加える加熱部材と、記録媒体Ｐに圧力を加える加圧部材とを有し、加熱部材および加圧部材の間に形成されたニップ部において記録媒体Ｐを加熱および加圧し、記録媒体Ｐ上の未定着のトナー像を記録媒体Ｐに定着させる。

次に、画像形成装置１でコピーを取る場合における画像形成動作について説明する。

まず、画像形成装置１は、画像読取装置２００で読取った原稿画像の各色トナー像に対応した潜像を、帯電装置によって一様に帯電した各作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋの像担持体上に、露光装置１３を用いて書き込む。

次いで、画像形成装置１は、各作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋの像担持体上の各色トナー潜像に、現像装置から各色トナーを付与することで、トナー画像を形成する。

次いで、画像形成装置１は、像担持体上に形成された各色トナー画像を、一次転写装置２５ｃ、２５ｍ、２５ｙ、２５ｋを用いて、順次中間転写ベルト１１上に一次転写することで、中間転写ベルト１１上に所望のカラー画像を形成する。

一方で、画像形成装置１は、二段構成の給紙カセットにおける給紙コロ１７の一方を選択的に回転させて対応する給紙カセット１５から記録媒体Ｐを繰り出すか、手差し給紙装置３６から給紙路３７に手差しの記録媒体Ｐを繰り出す。

次いで、画像形成装置１は、給紙カセット１５または手差し給紙装置３６から繰り出した記録媒体Ｐを記録媒体搬送路１６に搬入する。

次いで、画像形成装置１は、記録媒体搬送路１６を通して搬送ローラ１９まで搬送された記録媒体Ｐを、搬送ローラ１９により、中間転写ベルト１１上に形成されたトナー画像とタイミングを取って二次転写装置２１の二次転写位置に送り込む。

ここで、画像形成装置１は、光学センサ５０によって記録媒体Ｐの平滑度を算出するとともに、二次転写装置２１によって中間転写ベルト１１上のカラー画像を記録媒体Ｐに転写する。

次いで、画像形成装置１は、カラー画像が転写された記録媒体Ｐを定着装置６０に搬送し、定着装置６０のニップ部において加熱および加圧することで、記録媒体Ｐにカラー画像を定着する。

ここで、記録媒体Ｐの裏面にも画像を形成する場合、画像形成装置１は、片面にカラー画像が定着した記録媒体Ｐを、搬送経路を切り替える切替爪（不図示）を利用して、再給紙搬送路２４に搬入し、両面ユニット３００に搬送する。

そして、記録媒体Ｐは、両面ユニット３００を通過する場合に、その表面と裏面とを反転させられたのちに給紙路３７に搬入され、給紙路３７を通して、記録媒体搬送路１６に再給紙される。

記録媒体Ｐが再給紙された後に、画像形成装置１は、中間転写ベルト１１上に形成された裏面用のカラー画像を、表面の場合と同様に記録媒体Ｐに二次転写し、定着装置６０によって二次転写されたカラー画像を定着する。

記録媒体Ｐへのカラー画像の定着がすべて終了すると、画像形成装置１は、排紙装置２３によってカラー画像の定着した記録媒体Ｐを、胴内排紙部１８上に排紙し、記録媒体Ｐがスタックされることで画像形成動作が完了する。

図２は、光学センサ５０の構成について説明する図である。

光学センサ５０は、光源５１と、コリメートレンズ５２と、光検出器としての正反射光検出器５３と、アパーチャ５４と、処理部としての制御部５５とから構成されている。

光源５１は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）によって構成されている。そのため、光源５１は、安定した光源として一般的なＬＥＤや端面ＬＤ（Laser Diode）を使用する場合よりも、ＦＦＰ（Far Field Pattern）を抑えることができ、より精度のよい光学系を形成することができる。ここで、ＦＦＰとは、ビームの広がり角を意味する値である。なお、光源５１は、面発光レーザに限らず、ＬＥＤ等の各種光源によって構成されていてもよい。

コリメートレンズ５２は、光源５１と記録媒体Ｐの照射面との間に設けられ、光源５１から照射される光をコリメート光に変換する凸面のレンズである。ここで、コリメートとは、光源から発せられるレーザ光を拡散、収束しない平行な光の束にすることを意味し、コリメート光とは、平行な状態に調整されたレーザ光を意味する。

コリメートレンズ５２によって光源５１から照射されるレーザ光の記録媒体Ｐへの入射角およびコリメート光の平行性を調整することにより、光学センサ５０は、記録媒体Ｐの平滑度の検出感度を上昇させることができる。

正反射光検出器５３は、光源５１から照射されるレーザ光の方向において、記録媒体Ｐの反射面よりも下流側に設けられており、記録媒体Ｐに正反射された光を検出するフォトダイオード等から構成されている。

正反射光検出器５３は、記録媒体Ｐに正反射された光の強度を電圧として検出し、検出した結果を出力信号として制御部５５に出力する。これにより、光学センサ５０は、記録媒体Ｐの平滑度を制御部５５によって算出することができる。

アパーチャ５４は、記録媒体Ｐの照射面と正反射光検出器５３との間に設けられ、正反射光検出器５３に入社する光の入射角を制限する。アパーチャ５４を設けることにより、光学センサ５０は、光源５１から照射され記録媒体Ｐの照射面で反射された反射光の光量を確保しつつ、反射光に混じった散乱光を制限することができ、平滑度検出の精度が低下することを防ぐことができる。

制御部５５は、正反射光検出器５３に接続されており、正反射光検出器５３によって検出されたセンサ値から記録媒体Ｐの平滑度を算出する。なお、制御部５５の機能については、後述する。

図３は、画像形成装置の各構成を示す機能ブロック図である。

図３において、画像形成装置１は、ＣＰＵ１０１にバスを介して各要素が接続され、ＣＰＵ１０１が各要素を制御し、画像形成装置１の機能を発揮できるようにしている。

ＣＰＵ１０１には、給紙カセット１５と、記録媒体搬送路１６と、二次転写装置２１と、排紙装置２３と、手差し給紙装置３６と、定着装置６０と、メモリ部１０２と、Ａ／Ｄ変換部１０６と、電圧検出部１０７と、インターフェース１０８とが接続されている。また、ＣＰＵ１０１には、画像読取装置２００と、両面ユニット３００とが接続されている。

定着装置６０は、熱源６２が加熱部材に供給する熱量（以下、「供給熱量」という）を制御することにより定着設定温度を決定する熱源制御回路６１と、加熱部材および加圧部材の温度を検出するサーミスタ６４とを備える。

また、定着装置６０は、サーミスタ６４で検出したアナログ値をＣＰＵで処理するためにデジタル値にＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１０１に通知するＡ／Ｄ変換部６３を備える。また、定着装置６０は、加圧部材を加熱部材に押付ける力およびニップ部の幅を制御する加圧制御回路６５とを備える。

また、定着装置６０には、光学センサ５０の制御部５５が接続されており、制御部５５から送信される信号を定着装置６０が受信することで、熱源制御回路６１および加圧制御回路６５の制御が実行される。

メモリ部１０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０４とから構成されている。ＲＯＭ１０３には、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムコードと、定着制御パターンが格納されている。また、ＲＡＭ１０４には、検出電圧が１次的に格納される。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０３に格納されたプログラムコードを読み出し、ＲＡＭ１０４に展開し、ＲＡＭ１０４をデータバッファとしても使用しながらプログラムコードで定義されたプログラムを実行し、各要素を制御する。

電流制御回路１０５は、光学センサ５０の制御部５５から送信される信号を受信し、二次転写装置２１がトナー画像を記録媒体Ｐに転写する場合の転写電流値を制御する要素である。

Ａ／Ｄ変換部１０６は、安定した電力状態で制御を行うために電圧検出を行う電圧検出部１０７が検出したアナログ電圧を、ＣＰＵ１０１で処理するためにデジタル値に変換し、ＣＰＵ１０１に通知する要素である。

インターフェース１０８は、ハードディスク装置などの外部記憶素子１０９やパソコンなどの外部通信機器１１０と接続する接続手段として機能し、外部から画像形成装置１内に画像データを取り込む。

図４は、光学センサ５０によって記録媒体Ｐの平滑度を算出し、算出された平滑度から、記録媒体Ｐに画像を定着する場合に用いられる所定のパラメータ群に含まれる各パラメータの値を定着装置６０が変更する方法について説明する図である。

まず、光学センサ５０は、時刻Ｔ０において、記録媒体Ｐの先端が光学センサ５０と対向する面に到達すると、記録媒体Ｐの平滑度の検出を開始する。ここで、時刻Ｔ０は、記録媒体Ｐの先端が光学センサ５０と対向する面に到達した時点を意味する。

次いで、光学センサ５０は、搬送速度ｖで搬送される記録媒体Ｐの検出を時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで実施する。この処理において、光学センサ５０は、光源５１からコリメートレンズ５２を介して照射されるレーザ光を時刻Ｔ１になるまで記録媒体Ｐの印字面に照射する。

そして、記録媒体Ｐの印字面において正反射されアパーチャ５４を通過した正反射光は、正反射光検出器５３に入射する。なお、時刻Ｔ１は、光学センサ５０が搬送速度ｖで搬送される記録媒体Ｐの平滑度を時刻Ｔ０から算出を開始し、算出を完了するのに十分な時刻を意味する。

次いで、光学センサ５０は、時刻Ｔ２において、時刻Ｔ１までに検出したセンサ値を制御部５５によって確定する。ここで、センサ値の確定は、例えば時刻Ｔ０から時刻Ｔ１の期間に正反射光検出器５３において検出された電圧の平均値でもよいし、また、最小値でもよい。また、時刻Ｔ２は、光学センサ５０が時刻Ｔ１まで測定したセンサ値を、光学センサ５０の制御部５５が確定するのに十分な時刻を意味する。

次いで、光学センサ５０は、時刻Ｔ３において、確定したセンサ値に応じた定着装置６０の供給熱量を決定し、定着装置６０の熱源制御回路６１に決定した供給熱量を制御部５５から送信し、定着装置６０のニップ部における定着設定温度を決定する。ここで、定着装置６０の供給熱量は、本実施の形態に係る所定のパラメータ群に含まれるパラメータの１つである。

また、供給熱量の決定方法は、記録媒体Ｐの平滑度と定着設定温度との相関を予め実験で求めておき、電圧値と定着設定温度との関係をテーブルにして制御部５５に記憶しておいてもよい。また、供給熱量の決定方法は、実験値に基づき数式化したものを制御部５５に記憶しておき、検出された平滑度から算出するようにしてもよい。

次いで、定着装置６０は、時刻Ｔ３に決定した供給熱量に基づき、時刻Ｔ４において、加熱部材の熱源から熱の供給を開始する。そして、定着装置６０は、時刻Ｔ５において、ニップ部の温度が定着設定温度に到達する。

一方、記録媒体Ｐは、時刻Ｔ０に先端が光学センサ５０と対向してから、定着装置６０のニップ部までの搬送距離Ｌを搬送速度ｖで搬送され、時刻Ｔ６（Ｔ０＋Ｌ／ｖ）にニップ部に到達する。

これにより、定着装置６０は、光学センサ５０によって検出された値から記録媒体Ｐの平滑度を推定し、推定された平滑度の情報に基づき定着設定温度を変更し、変更した定着設定温度になった後に記録媒体Ｐ上の未定着の画像を定着するよう構成されている。

したがって、定着装置６０は、記録媒体Ｐの平滑度に応じた最適熱量が供給され、効率よく記録媒体Ｐ上の未定着の画像を定着することができる。

図５（ａ）、（ｂ）は、記録媒体Ｐの詳細について説明する図である。

記録媒体Ｐには、その製造工程で作られる繊維の方向性がある。図５（ａ）は、繊維の長手方向が記録媒体Ｐの長辺と平行になるように形成された記録媒体Ｐを示している。

ここで、繊維の方向性は、一般に「紙のすき目」（以下、単に「すき目」という）と呼ばれている。また、繊維の長手方向が記録媒体の長辺と平行になるように繊維が並んだ記録媒体は、すき目が記録媒体の長辺と平行な方向に渡って存在することから、一般に「縦目」と呼ばれる。

図５（ｂ）は、繊維の長手方向が記録媒体Ｐの短辺と平行になるように形成された記録媒体Ｐを示している。ここで、繊維の長手方向が記録媒体の短辺と平行になるように繊維が並んだ記録媒体は、すき目が記録媒体の短辺と平行な方向に渡って存在することから、一般に「横目」と呼ばれる。

図６は、１５種類の銘柄の記録媒体に対して、記録媒体の長辺と垂直の向きに光学センサ５０を配置した場合の光学センサ５０のセンサ値をプロットしたものである。なお、１５種類の銘柄の記録媒体は、縦目の記録媒体が１０銘柄であり、横目の記録媒体が５銘柄である。

また、図６および後述する図７、図８内のグラフ中「Ｒ＾２」は、検出された全センサ値と記録媒体の平滑度との相関関係の値を示しており、Ｒ＾２が１に近いほどセンサ値と平滑度との相関が高いことを示している。また、図６〜図８内のグラフ中の実線は、Ｒ＾２＝１の場合におけるセンサ値と平滑度との相関関係をグラフ化したものである。

また、図６〜図８において、光学センサ５０の向きとは、光源５１から照射され正反射光検出器５３に入射するレーザ光の向きを意味している。例えば上述の記録媒体の長辺と垂直の向きに光学センサ５０を配置するとは、記録媒体の長辺と垂直の向きに光源５１と正反射光検出器５３とが配置され、記録媒体の長辺と垂直の向きに光源５１からレーザ光が照射され、正反射光が正反射光検出器５３に入射することを意味する。

図６に示す通り、光学センサ５０は、記録媒体のすき目の方向が縦目である場合と、横目である場合とで、センサ値が異なるとともに、平滑度との相関係数が異なる。図６より、センサ値と平滑度との相関は、光学センサ５０が縦目の記録媒体の平滑度を検出した方が高くなることが明らかである。

なお、図６は、記録媒体が長辺と平行な方向に搬送される、いわゆる「縦通紙」の場合について示しており、光学センサ５０が搬送方向に対して垂直方向に配置されている。ここで、記録媒体が短辺と平行な方向に搬送される、いわゆる「横通紙」の場合であっても、光学センサ５０は、記録媒体の長辺と垂直の向き、つまり搬送方向に対して平行方向に配置されることで図６のグラフに示す結果を得ることができる。

図７は、１５種類の銘柄の記録媒体に対して、記録媒体の長辺と平行の向きに光学センサ５０を配置した場合の光学センサ５０のセンサ値をプロットしたものである。なお、１５種類の銘柄の記録媒体は、縦目の記録媒体が１０銘柄であり、横目の記録媒体が５銘柄である。

図７に示す通り、光学センサ５０は、記録媒体のすき目の方向が縦目である場合と、横目である場合とで、センサ値が異なるとともに、平滑度との相関係数が異なる。図７より、センサ値と平滑度との相関は、光学センサ５０が横目の記録媒体の平滑度を検出した方が高くなることが明らかである。

なお、図７は、記録媒体が長辺と平行な方向に搬送される、いわゆる「縦通紙」の場合について示しており、光学センサ５０が搬送方向に対して平行方向に配置されている。ここで、記録媒体が短辺と平行な方向に搬送される、いわゆる「横通紙」の場合であっても、光学センサ５０は、記録媒体の長辺と平行の向き、つまり搬送方向に対して垂直方向に配置されることで図７のグラフに示す結果を得ることができる。

図８は、光学センサ５０を、縦目および横目それぞれのすき目の方向と垂直に配置し、センサ値をプロットしたものである。図８に示すように、光学センサ５０は、記録媒体の目の方向に対して垂直に光を当てることで、平滑度との相関が高いセンサ値を得ることができる。

なお、図８は、記録媒体が長辺と平行な方向に搬送される、いわゆる「縦通紙」の場合について示している。ここで、記録媒体が短辺と平行な方向に搬送される、いわゆる「横通紙」の場合であっても、光学センサ５０は、記録媒体のすき目の方向と垂直の向きに配置されることで図８のグラフに示す結果を得ることができる。

図６〜図８に示す通り、本実施の形態に係る光学センサ５０は、記録媒体Ｐのすき目の方向と光を当てる方向との関係によって、センサ値が異なり、特に記録媒体Ｐのすき目に対して垂直に光を当てた場合に、平滑度との相関が高いセンサ値を得ることができる。

これは、本実施の形態に係る光学センサ５０は、記録媒体Ｐのすき目に対して垂直に光を当てることで、記録媒体Ｐにおいて正反射する反射光の拡散が低減され、相対的に反射光量を上げることができるためである。

したがって、本実施の形態に係る光学センサ５０は、記録媒体Ｐのすき目に対して垂直になるように配置されることで、記録媒体Ｐの平滑度との相関が高いセンサ値を得ることができる。

以上のように、本実施の形態に係る光学センサ５０は、記録媒体Ｐに光を照射する光源５１と、光源５１により記録媒体Ｐに照射された光の正反射方向における正反射光の光の強度を検出する正反射光検出器５３とを備える。

また、記録媒体Ｐは、一方向に並んだ繊維によって形成され、光学センサ５０は、繊維の長手方向に対して平行となる方向を除いた方向に配置される。

このため、光学センサ５０は、記録媒体Ｐのすき目に対して水平方向以外の方向から光を当てることで、記録媒体Ｐにおいて正反射する反射光の拡散が低減され、相対的に反射光量を上げることができ、記録媒体Ｐの平滑度を正確に検出することができる。

また、本実施の形態に係る光学センサ５０において、光源５１から照射する光の方向は、記録媒体Ｐの繊維の長手方向の垂直方向となるように配置される。

このため、光学センサ５０は、記録媒体Ｐのすき目に対して垂直に光を当てることで、記録媒体Ｐにおいて正反射する反射光の拡散が低減され、相対的に反射光量を上げることができ、記録媒体Ｐの平滑度を正確に検出することができる。

また、記録媒体はＡ４サイズで長辺の方向に搬送されるものが多く、すき目の方向も縦目のものが多数を占める（無作為に抽出した５０銘柄のうち４４銘柄が縦目であった）ものであった。このため、光学センサ５０は、記録媒体Ｐのすき目に対して垂直に光を当てる方向に配置されることで、ほとんどの場合において正確な平滑度を検出することができる。

また、本実施の形態に係る光学センサ５０は、正反射光検出器５３において検出された光の強度に基づき、記録媒体Ｐの平滑度を算出する制御部５５を有する。そして、制御部５５は、配置されたすべての光学センサ５０が検出するセンサ値を用いて記録媒体Ｐの平滑度を算出する。

このため、光学センサ５０は、正反射光検出器５３において検出されたセンサ値に基づき、制御部５５によって記録媒体Ｐの平滑度を算出することができる。

なお、本実施の形態において、光学センサ５０は、記録媒体Ｐの画像が定着する面を検出する向きに配置されているが、これに限らず、例えばレイアウトの都合上、困難な場合には、記録媒体Ｐの画像が定着する面の裏面を検出する向きに配置されていてもよい。

また、本実施の形態において、光学センサ５０は、時刻Ｔ１まで記録媒体Ｐの平滑度の検出を行うよう構成されているが、これに限らず、例えば記録媒体Ｐの後端が光学センサ５０に到達する時間まで検出してもよい。また、光学センサ５０は、時間によらず、記録媒体Ｐが搬送中のある時点まで記録媒体Ｐの平滑度を検出するよう構成されていてもよい。

また、本実施の形態において、定着装置６０は、所定のパラメータ群に含まれるパラメータとして定着装置６０の供給熱量を制御するが、定着装置６０の制御対象となる所定のパラメータ群に含まれるパラメータはこれに限定されるものではない。

所定のパラメータ群に含まれるパラメータには、例えば記録媒体Ｐの搬送速度、定着装置６０の加圧部材を加熱部材に押付ける力、ニップ部の幅および二次転写装置２１がトナー画像を記録媒体Ｐに転写する場合の転写電流値が含まれる。

また、本実施の形態において、光学センサ５０は、光源５１から照射する光の方向が記録媒体Ｐの繊維の長手方向の垂直方向となるよう配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、光学センサ５０において、光源５１から照射する光の方向は、記録媒体Ｐの繊維の長手方向に対して４０度から５０度斜行した方向になるよう配置されていてもよい。

これにより、光学センサ５０は、縦目および横目の記録媒体Ｐがランダムな順番で定着装置６０に搬送された場合であっても、すき目の方向によらず安定して平滑度との相関が高いセンサ値を得ることができる。

また、本実施の形態において、光学センサ５０は、記録媒体Ｐのすき目の方向に対して垂直方向に１つ配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、光学センサ５０は、記録媒体Ｐの繊維の長手方向に対して平行になる方向と、繊維の長手方向に対して垂直になる方向との双方に配置されていてもよい。

また、この場合、光学センサ５０は、各方向に複数個配置されていてもよく、さらに記録媒体Ｐの繊維の長手方向に対して４０度から５０度斜行した方向にも配置されていてもよい。

これにより、光学センサ５０は、縦目および横目の記録媒体Ｐがランダムな順番で定着装置６０に搬送された場合であっても、すき目の方向によらず安定して平滑度との相関が高いセンサ値を得ることができる。

また、光学センサ５０は、すべての光学センサ５０が検出したセンサ値を用いて記録媒体Ｐの平滑度を算出するよう構成されていてもよく、出力値が最も大きい光学センサ５０のセンサ値を用いて記録媒体Ｐの平滑度を算出するよう構成されていてもよい。

１ 画像形成装置
５０ 光学センサ
５１ 光源
５３ 正反射光検出器（光検出器）
５５ 制御部（処理部）
６０ 定着装置
Ｐ 記録媒体

特開平１０−１６０６８７号公報 特開２００６−０６２８４２号公報

Claims (11)

1. 記録媒体に光を照射する光源と、
   前記光源により前記記録媒体に照射された光の正反射方向における正反射光の光の強度を検出する光検出器とを備えた光学センサであって、
   前記記録媒体は、一方向に並んだ繊維によって形成され、
   前記光学センサは、前記繊維の長手方向に対して平行となる方向を除いた方向に配置されることを特徴とする光学センサ。
2. 前記光学センサは、前記光源から照射する光の方向が前記繊維の長手方向の垂直方向となるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学センサ。
3. 前記光学センサは、前記光源から照射する光の方向が前記繊維の長手方向に対して４０度から５０度斜行した方向になるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学センサ。
4. 記録媒体に光を照射する光源と、
   前記光源により前記記録媒体に照射された光の正反射方向における正反射光の光の強度を検出する光検出器とを備えた光学センサであって、
   前記記録媒体は、長辺または短辺に平行に並んだ繊維によって形成され、
   前記光学センサは、前記繊維の長手方向に対して平行になる方向と、前記繊維の長手方向に対して垂直になる方向との双方に配置されることを特徴とする光学センサ。
5. 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算出する処理部を有し、
   前記処理部は、配置されたすべての光学センサが検出するセンサ値を用いて前記記録媒体の平滑度を算出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光学センサ。
6. 請求項５に記載の光学センサを備えた定着装置であって、
   前記記録媒体に画像を定着する場合に用いられる所定のパラメータ群に含まれる少なくとも１つ以上のパラメータを前記処理部が算出した平滑度を用いて制御することを特徴とする定着装置。
7. 請求項６に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 記録媒体に光を照射する光源と、
   前記光源により前記記録媒体に照射された光の正反射方向における正反射光の光の強度を検出する光検出器とを備えた光学センサの配置方法であって、
   前記記録媒体は、長辺または短辺に平行に並んだ繊維によって形成され、
   前記繊維の長手方向に対して平行となる方向を除いた方向に前記光学センサを配置することを特徴とする光学センサの配置方法。
9. 前記光源から照射する光の方向が前記繊維の長手方向の垂直方向となるよう、前記光学センサを配置することを特徴とする請求項８に記載の光学センサの配置方法。
10. 前記光源から照射する光の方向が前記繊維の長手方向に対して４０度から５０度斜行した方向になるよう、前記光学センサを配置することを特徴とする請求項８に記載の光学センサの配置方法。
11. 記録媒体に光を照射する光源と、
    前記光源により前記記録媒体に照射された光の正反射方向における正反射光の光の強度を検出する光検出器とを備えた光学センサの配置方法であって、
    前記記録媒体は、長辺または短辺に平行に並んだ繊維によって形成され、
    前記繊維の長手方向に対して平行になる方向と、前記繊維の長手方向に対して垂直になる方向との双方に前記光学センサを配置することを特徴とする光学センサの配置方法。

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