JP2014211369A - 光学センサ、画像形成装置、及び対象物特定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物をより細かく特定することができる光学センサを提供する。【解決手段】 光学センサ２２４５は、用紙の一面とそれぞれが接触可能な反射率が異なる白色領域１５ａ及び黒色領域１５ｂを含む反射部材１５と、少なくとも用紙の一面と白色領域とが接触しているときに用紙の他面における白色領域に対応する部位にＳ偏光を前記他面の法線方向に対して傾斜させた状態で照射するとともに、少なくとも前記一面と黒色領域とが接触しているときに前記他面における黒色領域に対応する部位にＳ偏光を前記法線方向に対して傾斜させた状態で照射する照射手段と、用紙における白色領域に対応する部分で反射された光及び該部分を透過し白色領域で反射された光のうちＳ偏光とは偏光方向が直交するＰ偏光を検出するとともに、用紙における黒色領域に対応する部分で反射された光及び該部分を透過し黒色領域で反射された光のうちＰ偏光を検出する検出手段とを備えている。【選択図】図４

Description

本発明は、光学センサ、及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、シート状の対象物を特定するのに好適な光学センサ、該光学センサを備える画像形成装置、及び前記対象物を特定する対象物特定方法に関する。

従来、シート状の対象物（例えば記録媒体）の種類を自動的に特定する技術が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。

しかしながら、特許文献１及び２に開示されている技術では、対象物をより細かく特定することが望まれていた。

本発明は、シート状の対象物の一面とそれぞれが接触可能な反射率が異なる第１及び第２の領域を含む反射部材と、少なくとも前記一面と前記第１の領域とが接触しているときに前記対象物の他面における前記第１の領域に対応する部位に第１の直線偏光を前記他面の法線方向に対して傾斜させた状態で照射するとともに、少なくとも前記一面と前記第２の領域とが接触しているときに前記他面における前記第２の領域に対応する部位に前記第１の直線偏光を前記法線方向に対して傾斜させた状態で照射する照射手段と、前記対象物における前記第１の領域に対応する部分で反射された光及び該部分を透過し前記第１の領域で反射された光のうち、前記第１の直線偏光とは偏光方向が直交する第２の直線偏光を検出するとともに、前記対象物における前記第２の領域に対応する部分で反射された光及び該部分を透過し前記第２の領域で反射された光のうち、前記第２の直線偏光を検出する検出手段と、を備える光学センサである。

本発明によれば、対象物をより細かく特定することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光学センサの構成を説明するための図である。 面発光レーザアレイを説明するための図である。 図４（Ａ）は、暗箱が第１の位置に位置するときの光学センサを示す図であり、図４（Ｂ）は、暗箱が第２の位置に位置するときの光学センサを示す図である。 光学センサの制御の構成を説明するためのブロック図である。 正反射光、拡散反射光、内部拡散反射光及び多重拡散反射光を説明するための図である。 図７（Ａ）は、白地での反射光を説明するための図であり、図７（Ｂ）は、黒地での反射光を説明するための図である。 図８（Ａ）は、図７（Ａ）における反射光のうち偏光方向が変化した光を検出する方法を説明するための図であり、図８（Ｂ）は、図７（Ｂ）における反射光のうち偏光方向が変化した光を検出する方法を説明するための図である。 光学センサを用いて用紙の銘柄を特定する方法（用紙銘柄特定処理）を説明するためのフローチャートである。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ光学センサを用いて用紙の銘柄を特定する方法を説明するための図（その１及びその２）である。 Ｓ０１ｗｂ及びＳ０１ｂと、用紙の銘柄との関係を説明するための図である。 Ｓ０１ｗｂと各銘柄の坪量との関係を説明するための図である。 スペックルパターンのコントラスト比に及ぼす発光部数の影響を説明するための図である。 発光部数を変化させたときと、各発光部の光量を変化させたときにおける、スペックルパターンのコントラスト比と総光量との関係を説明するための図である。 光源の駆動電流を変えたときのスペックルパターンの光強度分布を説明するための図である。 光源の駆動電流を高速に変化させたときのスペックルパターンの実効的な光強度分布を説明するための図である。 発光部間隔が等間隔ではない面発光レーザアレイを説明するための図である。 変形例１の光学センサを説明するための図である。 変形例２の光学センサを説明するための図である。 変形例３の光学センサを説明するための図である。 変形例４の光学センサを説明するための図である。 変形例５の光学センサを説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１２に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。カラープリンタ２０００は、いわゆるレーザプリンタである。

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、給紙ローラ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１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、シート状の記録媒体（対象物）としての印刷用紙（以下では、単に「用紙」とも呼ぶ）が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙ローラ２０５４が配置されており、該給紙ローラ２０５４は、用紙を給紙トレイ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用紙を転写ベルト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上のカラー画像が用紙に転写される。ここで転写された用紙は、定着装置２０５０に送られる。

定着装置２０５０では、熱と圧力とが用紙に加えられ、これによってトナーが用紙上に定着される。ここで定着された用紙は、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。

ところで、例えばデジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置では、印刷用紙に代表されるシート状の記録媒体の表面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でその像を定着させ画像を形成している。画像形成において考慮しなければならないのが定着時の加熱量や圧力などの条件であり、特に高品質の画像形成を行うには、印刷条件を記録媒体に応じて個別に設定する必要がある。

これは、記録媒体における画像品質が、その材質、厚さ、湿度、平滑性および塗工状態などに大きく影響されるためである。例えば平滑性に関しては、定着の条件によっては印刷用紙表面の凹凸において凹部分のトナーの定着率が低くなってしまう。そこで、記録媒体に応じた正しい条件で定着を行わないと色むらが生じてしまう。

さらに、近年の画像形成装置の進歩と表現方法の多様化に伴い、記録媒体の種類は印刷用紙だけでも数百種類以上存在し、さらにそれぞれの種類において坪量や厚さなどの仕様の違いで多岐にわたる銘柄がある。なお、以下では、坪量や厚さなどの仕様の違いも含めた用紙の最詳分類のことを銘柄と、銘柄を特定する判別のことを銘柄レベルでの判別とも記載する。高品質の画像形成のためにはこれら銘柄の１つ１つに応じた細かな印刷条件を設定する必要がある。

また、近年、普通紙、グロスコート紙、マットコート紙、アートコート紙に代表される塗工紙、プラスチックシート、表面にエンボス加工が施された特殊紙に関しても銘柄が増加している。

従来の画像形成装置では、給紙トレイに用紙を充填する際、ユーザ自身がトレイ毎の用紙銘柄を制御部に対して設定する必要があった。このため自分で設定しなければならない煩わしさや、ユーザに用紙の銘柄を識別するための知識が求められるため設定ミスが起きてしまうなどの問題があった。また、印刷しようとする用紙の銘柄が不明の場合には、どの銘柄として設定するのが適しているのかが分からないという問題もあった。

そこで、カラープリンタ２０００は、前述したように光学センサ２２４５を備えている。

光学センサ２２４５は、給紙トレイ２０６０内に収容されている用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、一例として図１に示されるように、給紙ローラ２０５４とレジストローラ対２０５６との間の用紙の搬送経路近傍に配置されている。そこで、以下では、給紙ローラ２０５４とレジストローラ対２０５６との間の用紙の搬送方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に直交する水平方向（給紙ローラ２０５４の軸方向）をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のいずれにも直交する方向をＺ軸方向とするＸＹＺ３次元直交座標系（図２参照）を用いて説明する。

光学センサ２２４５は、一例として図２に示されるように、光源１１、コリメートレンズ１２、受光素子１３、偏光フィルタ１４、これらが収納される暗箱１６、反射部材１５、アクチュエータ１９（図５参照）、用紙特定手段２０（図５参照）などを有している。

暗箱１６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。

光源１１は、複数の発光部を有している。各発光部は、同一の基板上に形成された垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、光源１１は、面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）を含んでいる。ここでは、一例として図３に示されるように、９個の発光部（ｃｈ１〜ｃｈ９）が２次元配列されている。

光源１１は、一例として＋Ｘ側かつ−Ｚ側の向きにＳ偏光を射出する。ここでは、光源１１からの光束とＹＺ平面との成す角θ（図４（Ａ）参照）は、８０°に設定されている。光源１１は、プリンタ制御装置２０９０によって駆動制御される（図５参照）。

コリメートレンズ１２は、光源１１から射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光とする。コリメートレンズ１２を介した光束は、暗箱１６に設けられている開口部を通過して、暗箱１６の−Ｚ側に位置された用紙を照明する（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）。なお、以下では、用紙の表面における照明領域の中心を「照明中心」と略述する。また、コリメートレンズ１２を介した光束を「照射光」ともいう。

ところで、光が媒質の境界面に入射するとき、入射光線と入射点に立てた境界面の法線とを含む面は「入射面」と呼ばれている。そこで、入射光が複数の光線からなる場合は、光線毎に入射面が存在することとなるが、ここでは、便宜上、照明中心に入射する光線の入射面を、用紙における入射面ということとする。すなわち、照明中心を含みＸＺ面に平行な面が用紙における入射面である。

偏光フィルタ１４は、照明中心の＋Ｚ側に配置されている。この偏光フィルタ１４は、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を遮光する偏光フィルタである。なお、偏光フィルタ１４に代えて、同等の機能を有する偏光ビームスプリッタやワイヤーグリッド型偏光フィルタなどの一方の偏光成分を反射させる偏光フィルタを用いても良い。なお、透過させる偏光方向はＰ偏光に限定されるものではなく、光源１１が用紙に対してＰ偏光が照射されるように配置されている場合にはＳ偏光であっても良い。

受光素子１３は、偏光フィルタ１４の＋Ｚ側に配置されている。より詳細には、受光素子１３は、照明中心と偏光フィルタ１４の中心とを結ぶ線の延長上に配置されている。ここでは、図４（Ａ）に示されるように、照明中心と偏光フィルタ１４及び受光素子１３の中心とを結ぶ線Ｌ１と、用紙の表面とのなす角度ψ１は９０°である。

受光素子１３は、受光光量に対応する電気信号（光電変換信号）を用紙特定手段２０に出力する（図５参照）。なお、以下では、光源１１からの光束が用紙に照射されたときの、受光素子１３の出力信号における信号レベルを「Ｓ０１」と呼ぶ。

光源１１の中心と、照明中心と、偏光フィルタ１４の中心と、受光素子１３の中心は、ほぼ同一平面上に存在する。

反射部材１５は、暗箱１６の−Ｚ側に所定のクリアランスを介してＸＹ平面に平行に配置されている。反射部材１５は、Ｘ軸方向に離間する、反射率が異なる２つの領域を有している。ここでは、反射部材１５として、２つの領域のうち一方が白色の領域（以下では、白色領域１５ａと称する）で他方が黒色の領域（以下では、黒色領域１５ｂと称する）である例えば樹脂製の平板部材が用いられている。なお、反射部材１５は、例えばグロスコート紙の２つの領域を白と黒で印刷したものなどでも良く、いずれの場合でも、２つの領域の反射率の差が大きいものが好ましい。

アクチュエータ１９は、暗箱１６を反射部材１５に対してＸ軸方向に移動させるアクチュエータである。具体的には、アクチュエータ１９は、暗箱１６を、偏光フィルタ１４が反射部材１５の白色領域１５ａの＋Ｚ側に位置する第１の位置（図４（Ａ）参照）と、偏光フィルタ１４が反射部材１５の黒色領域１５ｂの＋Ｚ側に位置する第２の位置との間でＸ軸方向に移動させることができる（図４（Ｂ）参照）。アクチュエータ１９は、プリンタ制御装置２０９０によって制御される（図５参照）。なお、光源１１、コリメートレンズ１２、偏光フィルタ１４及び受光素子１３は、暗箱１６に対して固定されており、暗箱１６と共に移動する。

アクチュエータ１９としては、例えばリニアモータ、ソレノイド機構、送りねじ機構、ラック＆ピニオン機構等の暗箱１６を反射部材１５に対してＸ軸方向に往復移動可能なものであれば良い。

なお、アクチュエータ１９は、反射部材１５を暗箱１６に対してＸ軸方向に移動させるものや、反射部材１５及び暗箱１６の双方をＸ軸方向に移動させるものであっても良く、要は、反射部材１５と暗箱１６とをＸ軸方向に相対的に移動させるものであれば良い。

用紙特定手段２０は、暗箱１６が第１の位置に位置しているときに光源１１からの光束が用紙に照射された際の受光素子１３の出力信号と、暗箱１６が第２の位置に位置するときに光源１１からの光束が用紙に照射された際の受光素子１３の出力信号とに基づいて用紙の銘柄を推定（特定）する（図５参照）。

ところで、用紙を照明したときの用紙からの反射光は、用紙の表面で反射された反射光と、用紙の内部で反射された反射光に分けて考えることができる。

用紙の表面で反射された反射光は、さらに、正反射された反射光、一度の反射で拡散方向に反射された反射光、及び用紙表面の凹凸で複数回反射し拡散方向に反射された反射光に分類できる（図６参照）。以下では、便宜上、それぞれの反射光を「正反射光」、「拡散反射光」及び「多重拡散反射光」ともいう。

一方、用紙の内部で反射された反射光（以下では「内部拡散反射光」ともいう）は、用紙が一般的な印刷用紙である場合、その内部の繊維と空孔の界面などで反射を多数回繰り返すため、その反射方向は等方性があるとみなせ、強度分布はランバート分布に近似できる。

結果として、用紙からの反射光は、正反射光、拡散反射光、多重拡散反射光及び内部拡散反射光に分類できる（図６参照）。

特許文献１〜３に開示されている技術では、用紙からの反射光を上記分類された光にまで細分化して検出することができず、用紙の銘柄までを特定することはできなかった。

ところで、特許文献２では、用紙の裏面側に白色の反射板が設置された場合、すなわち用紙の下地が白色の場合（以下では「白地」とも呼ぶ）の反射光の光量（以下では、反射光量とも呼ぶ）、及び用紙の裏面側に黒色の反射板が設置された場合、すなわち用紙の下地が黒色の場合（以下では「黒地」とも呼ぶ）の反射光量を検出し、これらの検出結果に基づいて用紙の種類を判別している。

具体的には、白地での反射光量と黒地での反射光量との差をとることにより、内部拡散反射光のうち下地で反射された光の光量を算出し、算出された光量に基づいて用紙の種類を判別している。以下では、便宜上、下地で反射された光を「下地反射光」ともいう（図７（Ａ）及び図７（Ｂ）参照）。

詳述すると、この下地反射光は、用紙内部を通過する際の経路において拡散又は減衰するため、用紙固有の厚さに依存すると考えられる。白地と黒地とでは、反射率が異なるため、用紙表面で検出される下地反射光の光量に差が生じる。用紙表面において検出される反射光には下地反射光以外の反射光も含まれるが（図７（Ａ）及び図７（Ｂ）参照）、下地が異なる用紙からの反射光量の差をとることで、下地反射光以外の反射光の光量が差し引かれ、下地反射光の光量を抽出できる。この結果、用紙の厚さを検出でき、検出された厚さに基づいて用紙の種類を判別することができる。

しかしながら、用紙表面で検出される反射光には、白地及び黒地の双方で、下地反射光のみならず拡散反射光などの用紙表面で反射した光が含まれている。特に拡散反射光は下地反射光に比べて光量が大きいため、白地と黒地との間での拡散反射光の光量の検出誤差により下地反射光の光量の算出値が変動し、用紙の厚さの検出精度が低下していた。このため、特許文献２では、用紙の銘柄を特定することはできなかった。

また、特許文献３に開示されているように、偏光フィルタと単一の下地を有する光学センサを用いた画像形成装置では、照射する光の偏光方向に直交する偏光成分を有する反射光には、内部拡散反射光及び下地反射が含まれるものの、用紙の表面で反射される多重拡散反射光も含まれるため、厚さが酷似した銘柄同士の区別は困難であった。このため、特許文献３では、用紙の銘柄を特定することはできなかった。

ところで、正反射光及び拡散反射光の偏光方向は、照射光の偏光方向と同じである。一方、多重拡散反射光及び内部拡散反射光は、照射光の偏光方向に直交する偏光成分を含んでいる（図６参照）。

ここで、用紙での反射で偏光方向が回転するのは、照射光がその進行方向に対して回転の向きに傾斜した面で反射されたときである。本実施形態では、光源１１の中心と照明中心と受光素子１３の中心とがほぼ同一平面上にあるため、用紙表面で一度反射し偏光方向が回転した拡散反射光は、受光素子１３で検出されない。一方、用紙表面で複数回反射し偏光方向が回転した多重拡散反射光や用紙内部で複数回反射し偏光方向が回転した内部拡散反射光は、反射の経路で上記平面から外れた後、複数回反射することで再度この平面上に反射された光を含むため、光源１１の中心と照明中心と同一平面上にある受光素子１３でも検出される。

偏光フィルタ１４には、拡散反射光、多重拡散反射光、内部拡散反射光及び下地反射光が入射する。ここで、拡散反射光の偏光方向は、照射光の偏光方向と同じＳ偏光であるため、拡散反射光は、偏光フィルタ１４で遮蔽（遮光）される。一方、多重拡散反射光、内部拡散反射光及び下地反射光の偏光方向は、照射光の偏光方向に対して回転しているため、多重拡散反射光、内部拡散反射光及び下地反射光に含まれるＰ偏光成分は、偏光フィルタ１４を透過する。すなわち、受光素子１３では多重拡散反射光、内部拡散反射及び下地反射光に含まれるＰ偏光成分のみが受光される。

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に用紙が供給されたときなどに、用紙銘柄特定処理を行う。

以下に、用紙銘柄特定処理を、図９を参照して説明する。図９のフローチャートは、プリンタ制御装置２０９０のＣＰＵの処理アルゴリズムに対応している。暗箱１６は、当初、偏光フィルタ１４が反射部材１５の白色領域１５ａ上に位置する第１の位置に位置されている（図４（Ａ）参照）。

最初のステップＳ１では、給紙トレイ２０６０内における最上の用紙（最上紙）を暗箱１６と反射部材１５との間に白色領域１５ａと黒色領域１５ｂとに跨るように位置させる（図２参照）。

具体的には、プリンタ制御装置２０９０によって給紙ローラ２０５４が駆動され、給紙トレイ２０６０から最上の用紙（最上紙）が送り出される。このとき、最上紙は、反射部材１５に案内されて暗箱１６と反射部材１５との間隙に進入する。そして、最上紙が反射部材１５の白色領域１５ａ及び黒色領域１５ｂに跨っているときに給紙ローラ２０５４の駆動が停止される。この結果、最上紙の−Ｚ側の面は、白色領域１５ａ及び黒色領域１５ｂの双方に接触する。なお、用紙は暗箱１６に接触しても良く、この場合、用紙は、暗箱１６と反射部材１５とで狭持され、Ｚ軸方向の位置ずれや用紙のうねりが抑制され、反射光をより正確に検出することができる。

次のステップＳ３では、最上紙にＳ偏光を照射する。具体的には、プリンタ制御装置２０９０によって光源１１が駆動され、最上紙の＋Ｚ側の面の白色領域１５ａ上の部位（白色領域１５ａに対応する部位）に対してＳ偏光が照射される（図４（Ａ）参照）。このとき、白色領域１５ａ及び最上紙の白色領域１５ａ上の部分（白色領域１５ａに対応する部分）からの反射光が偏光フィルタ１４に入射する。偏光フィルタ１４に入射した反射光のうちＳ偏光は、偏光フィルタ１４で遮光される。偏光フィルタ１４に入射した反射光のうちＰ偏光は、偏光フィルタ１４を透過し受光素子１３で受光され、受光光量に対応する電気信号が用紙特定手段２０に出力される。

次のステップＳ５では、プリンタ制御装置２０９０によってアクチュエータ１９が駆動され、暗箱１６が第１の位置から第２の位置へ移動される（図４（Ｂ）参照）。

次のステップＳ７では、最上紙にＳ偏光を照射する。具体的には、プリンタ制御装置２０９０によって光源１１が駆動され、最上紙の＋Ｚ側の面の黒色領域１５ｂ上の部位（黒色領域１５ｂに対応する部位）に対してＳ偏光が照射される（図４（Ｂ）参照）。このとき、黒色領域１５ｂ及び最上紙の黒色領域１５ｂ上の部分（黒色領域に対応する部分）からの反射光が偏光フィルタ１４に入射する。偏光フィルタ１４に入射した反射光のうちＳ偏光は、偏光フィルタ１４で遮光される。偏光フィルタ１４に入射した反射光のうちＰ偏光は、偏光フィルタ１４を透過し受光素子１３で受光され、受光光量に対応する電気信号が用紙特定手段２０に出力される。

次のステップＳ９では、暗箱１６が第１の位置に位置するときの受光素子１３の出力信号と、暗箱１６が第２の位置に位置するときの受光素子１３の出力信号とに基づいて最上紙の銘柄を推定する。

ここで、白色領域及び用紙の白色領域上の部分からの反射光を受光素子１３で受光したときの該受光素子１３の出力信号における信号レベルを「Ｓ０１ｗ」、黒色領域及び用紙の黒色領域上の部分からの反射光を受光素子１３が受光したときの該受光素子１３の出力信号における信号レベルを「Ｓ０１ｂ」と呼ぶ。

ここでは、Ｓ０１ｗ及びＳ０１ｂとして、暗箱１６の第１の位置と第２の位置との間の移動範囲内におけるＳ０１の平均値が用いられている（図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）参照）。これは、Ｓ０１は、用紙の位置によってばらつくためである。ばらつきの要因としては、用紙の地合いによるものの他、用紙のうねり、傷や汚れによるものなど外因的な要因もある。Ｓ０１を平均化した値を用いることにより、同じ用紙の同じ位置について下地の条件のみを変える計測ではないながらも、地合いによるばらつきによる影響や傷や汚れによる影響を低減できる。

なお、Ｓ０１ｗ及びＳ０１ｂは、Ｓ０１の平均値以外の値とされても用いても良い。

ここでは、カラープリンタ２０００に対応可能な複数銘柄の用紙に関して、予め調整工程等の出荷前工程で反射率が異なる２つの領域毎、用紙の銘柄毎にＳ０１の値が計測され、該計測結果が「用紙銘柄判別用テーブル」として用紙特定手段２０のＲＯＭ２０ａ（図５参照）に格納されている。

そこで、用紙特定手段２０は、一例として、反射率が異なる２つの領域毎に算出されたＳ０１ｗの値、Ｓ０１ｂの値、その差などの演算値と、ＲＯＭ２０ａに格納されているデータを照合し用紙の銘柄を推定（特定）する。以下では、便宜上、Ｓ０１ｗ、Ｓ０１ｂとの差を「Ｓ０１ｗｂ」とも呼ぶ。

図１１には、国内で販売されている３０銘柄の用紙について、Ｓ０１ｂ及びＳ０１ｗｂの計測値が示されている。なお、図１１における枠は、同一銘柄のばらつき範囲が示されている。例えば、Ｓ０１ｂ及びＳ０１ｗｂの計測値が「◇」であれば、銘柄Ｄと特定される。また、Ｓ０１ｂ及びＳ０１ｗｂの計測値が「■」であれば、最も近い銘柄Ｃと特定される。また、Ｓ０１ｂ及びＳ０１ｗｂ計測値が「◆」であれば、銘柄Ａあるいは銘柄Ｂのいずれかである。このときは、例えば、銘柄Ａでの平均値と計測値との差、及び銘柄Ｂでの平均値と計測値との差を演算し、その演算結果が小さいほうの銘柄に特定される。また、銘柄Ａであると仮定して該計測値を含めてばらつきを再計算するとともに、銘柄Ｂであると仮定して該計測値を含めてばらつきを再計算し、再計算されたばらつきが小さいほうの銘柄を選択しても良い。

次のステップＳ１１では、推定（特定）された用紙の銘柄が例えばプリンタ制御装置２０９０のＲＡＭに保存される。なお、用紙特定手段２０がＲＡＭを有している場合には、推定された用紙の銘柄は、該ＲＡＭに保存されても良い。

次のステップＳ１３では、プリンタ制御装置２０９０によってアクチュエータ１９が駆動され、暗箱１６が第２の位置から第１の位置へ移動される。ステップＳ１３が実行されると、フローは、終了する。なお、ステップＳ１１及びＳ１３は、順序が逆であっても良いし、並行して行われても良い。

ここで、カラープリンタ２０００が対応可能な複数銘柄の用紙に関して、予め調整工程等の出荷前工程で用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が決定され、決定結果が「現像・転写テーブル」としてプリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納されている。

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に保存されている用紙の銘柄を読み出し、該用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調整（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、高い品質の画像が用紙に形成される。

なお、Ｓ０１ｗｂは、用紙の厚さに類似した特性である坪量（用紙の単位面積あたりの重さ）との相関性が高いことが、本発明者らによる検証で確認されている。図１２には、国内で販売されている３０銘柄の用紙について、Ｓ０１ｗｂの計測値と用紙の坪量との関係が示されている。図１２における凡例（プロット）は、製紙メーカー各社が規定する用紙ブランドを表しており、この検証ではその中でも坪量が異なる銘柄を複数測定した。

ここでは、Ｓ０１Ｗｂは、用紙内部からの反射光である下地反射光に対応する信号レベルであり、用紙の厚さ（又は坪量）を精確に反映した値であるため、用紙の銘柄を確実に特定することができる。

以上説明した本実施形態の光学センサ２２４５は、用紙（シート状の対象物）の一面（−Ｚ側の面）とそれぞれが接触可能な反射率が異なる白色領域１５ａ及び黒色領域１５ｂを含む反射部材１５と、少なくとも用紙の一面と白色領域１５ａとが接触しているときに用紙の他面（＋Ｚ側の面）における白色領域１５ａに対応する部位にＳ偏光を前記他面の法線方向に対して傾斜させた状態で照射するとともに、少なくとも前記一面と黒色領域１５ｂとが接触しているときに前記他面における黒色領域１５ｂに対応する部位にＳ偏光を前記法線方向に対して傾斜させた状態で照射する、光源１１及びコリメートレンズ１２を含む照射手段と、用紙における白色領域１５ａに対応する部分で反射された光及び該部分を透過し白色領域１５ａで反射された光のうち、Ｓ偏光とは偏光方向が直交するＰ偏光を検出するとともに、用紙における黒色領域１５ｂに対応する部分で反射された光及び該部分を透過し黒色領域１５ｂで反射された光のうち、Ｐ偏光を検出する、偏光フィルタ１４及び受光素子１３を含む検出手段と、を備えている。

この場合、用紙表面、用紙内部及び白色領域１５ａで反射するＰ偏光を精度良く検出することができる。また、用紙表面、用紙内部及び黒色領域１５ｂで反射するＰ偏光を精度良く検出することができる。なお、黒色領域１５ｂでの反射光量は、略ゼロである。

この結果、例えば２つの検出結果の差を求めることで、白色領域１５ａで反射し用紙内部を通過したＰ偏光の光量を精度良く取得することができる。

結果として、光学センサ２２４５では、用紙をより細かく特定することができる。

また、光学センサ２２４５は、前記照射手段と反射部材１５とを、用紙に沿う方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動させるアクチュエータ１９を更に備えている。

この場合、照射手段の光源１１及びコリメートレンズ１２を含む１つの照射系と、検出手段の偏光フィルタ１４及び受光素子１３を含む１つの検出系とを用いて、白地及び黒地それぞれでの反射光の検出を時系列で行うことができる。

また、前記検出手段は、用紙及び反射部材１５で反射された光を、Ｓ偏光とＰ偏光とに分離する偏光フィルタ１４と、該偏光フィルタ１４からのＰ偏光を受光する受光素子１３と、を含んでいる。この場合、受光素子１３でＰ偏光のみを受光できる。

偏光フィルタ１４は、用紙で該用紙に対して直交する方向に拡散反射された光の光路上に配置されているため、該拡散反射された光のうち、Ｓ偏光を遮光することができる。

また、カラープリンタ２０００は、光学センサ２２４５を備えているため、用紙に画像を形成する際に、該用紙の銘柄を参照することが可能となる。

そして、カラープリンタ２０００は、光学センサ２２４５の用紙特定手段２０で特定された用紙の銘柄に応じて画像形成条件を調整するプリンタ制御装置２０９０（調整手段）を備えているため、用紙に形成される画像の品質を向上することができる。

ここで、スペックルパターンの抑制方法について説明する。反射光量から用紙の表面状態を検出するセンサの光源に半導体レーザを用いると、半導体レーザから射出されたコヒーレント光が、用紙の表面のような粗面の各点で乱反射し、干渉することによりスペックルパターンが発生する。

発明者らは、複数の発光部が２次元配列された垂直共振器型の面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）を光源として用い、発光部数とスペックルパターンのコントラスト比との関係を求めた（図１３参照）。ここで、スペックルパターンのコントラスト比とは、スペックルパターンの観測強度における最大値と最小値の差を規格化した値として定義する。

スペックルパターンの観測は、Ｚ軸方向（拡散方向）に関してビームプロファイラを用いて行い、該ビームプロファイラによる観測結果からスペックルパターンのコントラスト比を算出した。試料には、互いに平滑度が異なる３種類の普通紙（普通紙Ａ、普通紙Ｂ、普通紙Ｃ）と光沢紙とを用いた。普通紙Ａは、王研式平滑度が３３秒の普通紙であり、普通紙Ｂは、王研式平滑度が５０秒の普通紙であり、普通紙Ｃは、王研式平滑度が１００秒の普通紙である。

図１３から、発光部数が増加するとスペックルパターンのコントラスト比が減少する傾向にあることがわかる。また、この傾向は紙種には依存しないことがわかる。

また、発明者らは、このスペックルパターンのコントラスト比を低減する効果が、総光量の増加によるものではなく、発光部数の増加によるものであることを確認するための実験も行った（図１４参照）。

図１４には、各発光部の光量は一定（１．６６ｍＷ）で発光部の数を変えた場合と、発光部の数を３０個に固定して各発光部の光量を変えた場合とについて、総光量に対するコントラスト比の変化が示されている。

発光部数を固定して各発光部の光量を変えた場合は、光量によらずコントラスト比が一定であるのに対し、発光部数を変えた場合は、低光量すなわち発光部数が少ない場合にはコントラスト比が大きく、発光部数の増加とともにコントラスト比が減少している。このことから、スペックルパターンのコントラスト比の低減効果は、光量の増加によるものではなく発光部数の増加によるものであることが確認できる。

また、発明者らは、光源から射出される光の波長を時間的に変化させることでスペックルパターンを抑制することができるか否かの検討を行った。

面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）では、駆動電流によって射出光の波長を制御することができる。これは、駆動電流が変化すると面発光レーザ内部での発熱により屈折率が変化し、実効的な共振器長が変化するためである。

図１５には、光源の駆動電流を変えて射出光量を１．４ｍＷ〜１．６ｍＷに変化させたときのスペックルパターンをビームプロファイラで観測して得られた光強度分布が示されている。この図１５から、駆動電流の変化に伴って、光源から射出される光の波長が変化し、光強度分布が変化することが確認できる。

図１６には、駆動電流を高速に変化させた場合の実効的な光強度分布が示されている。この光強度分布は、図１５に示されている複数の駆動電流における光強度分布の平均値と同等であり、光強度の変動が抑制されている。このように駆動電流を変化させた場合のスペックルパターンのコントラスト比は０．７２となり、駆動電流を一定にした場合のスペックルパターンのコントラスト比０．９６よりも低減されている。

そこで、面発光レーザの駆動電流を、例えば三角波形状のように電流値が時間的に変化する駆動電流にすれば、コントラスト比を低減することが可能である。本実施形態では、光学センサ２２４５の光源１１が、図３に示されるように、９個の発光部が２次元配列されている面発光レーザアレイを含み、プリンタ制御装置２０９０のＣＰＵは、三角波形状の駆動電流を面発光レーザアレイに供給している。これにより、スペックルパターンが抑制され、正確な反射光量の検出が可能になる。そして、用紙の識別精度を高めることができる。つまり、射出光の波長を時間的に変化させることで、スペックルパターンが抑制されることがわかった。

また、上記実施形態において、面発光レーザアレイにおける複数の発光部は、少なくとも一部の発光部間隔が、他の発光部間隔と異なっていても良い（図１７参照）。この場合は、スペックルパターンの規則性が乱され、スペックルパターンのコントラスト比を更に低減することが可能である。つまり、隣り合う発光部の間隔が相違していることが好ましい。

さらに、面発光レーザアレイを用いることによって、照射光を平行光にするための調整が容易になり、光学センサの小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。

また、図１８に示される変形例１のように、上記実施形態に対して受光素子１３０を増設しても良い。受光素子１３０は、正反射方向（正反射光が入射される方向）に配置されている。ここでは、照明中心と受光素子１３０の中心とを結ぶ線Ｌ２と、用紙の表面とのなす角度ψ２は１７０°に設定されている。

受光素子１３０には、正反射光、多重拡散反射光、内部拡散反射光及び下地反射光が入射する。受光素子１３０は、受光光量に対応する電気信号（光電変換信号）を用紙特定手段２０に出力する。ここでは、光源１１からの光束が用紙に照射されたときの、受光素子１３０の出力信号における信号レベルＳ０２の下地毎の信号レベル（白色領域１５ａでの信号レベル、黒色領域１５ｂでの信号レベル）、及びこれらの差などの演算値が予め用紙銘柄判別用テーブルとして用紙特定手段２０のＲＯＭに格納され、用紙の銘柄を特定するために用いられる。

変形例１によると、信号レベルＳ０１、Ｓ０２に基づいて、用紙の銘柄を特定できるため、より精確に用紙の銘柄を特定できる。

また、図１９に示される変形例２のように、上記変形例１に対して受光素子２３０を増設しても良い。受光素子２３０は、拡散方向（正反射光が入射されない方向）に配置されている。ここでは、照明中心と受光素子２３０の中心とを結ぶ線Ｌ３と、用紙の表面とのなす角度ψ３は１２０°である。

受光素子２３０には、拡散反射光、多重拡散反射光、内部拡散反射及び下地反射光が入射する。受光素子２３０は受光光量に対応する電気信号（光電変換信号）を用紙特定手段２０に出力する。ここでは、光源１１からの光束が用紙に照射されたときの、受光素子２３０の出力信号における信号レベルＳ０３の下地毎の信号レベル（白色領域１５ａでの信号レベル、黒色領域１５ｂでの信号レベル）、及びこれらの差などの演算値が予め用紙銘柄判別用テーブルとして用紙特定手段２０のＲＯＭに格納され、用紙の銘柄を特定するために用いられる。

変形例２によると、信号レベルＳ０１、Ｓ０２、Ｓ０３に基づいて（例えばＳ１、Ｓ３／Ｓ２に基づいて）、用紙の銘柄を特定できるため、更により精確に用紙の銘柄を特定できる。

また、図２０に示される変形例３のように、上記変形例２に対して偏光フィルタ１４０及び受光素子３３０を増設しても良い。偏光フィルタ１４０は、拡散方向（正反射光が入射されない方向）に配置されている。受光素子３３０は、偏光フィルタ１４０を介した光束の光路上に配置されている。この偏光フィルタ１４０は、偏光フィルタ１４と同様に、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を遮光する偏光フィルタである。

また、受光素子３３０は、照明中心と偏光フィルタ１４０の中心とを結ぶ線の延長上に配置されている。ここでは、照明中心と偏光フィルタ１４０及び受光素子３３０の中心とを結ぶ線Ｌ４と、用紙の表面とのなす角度ψ４は１５０°に設定されている。

受光素子３３０には、多重拡散反射光、内部拡散反射及び下地反射光が入射する。受光素子３３０は受光光量に対応する電気信号（光電変換信号）を用紙特定手段２０に出力する。なお、以下では、光源１１からの光束が用紙に照射されたときの、受光素子３３０の出力信号における信号レベルを「Ｓ０４」と呼ぶ。

また、内部拡散反射光や下地反射光は等方的な反射光でありランバート分布に近似できるため、受光する方向が紙面平行方向になるに従い、照射光の偏光方向に直交する偏光成分の反射光のうち、内部拡散反射光及び下地反射光の比率が相対的に減少すると考えられる。すなわち、変形例３におけるＳ０４は紙面垂直方向で検出するＳ０１に比べ、より多重拡散反射光が占める成分が大きい。

Ｓ０４の下地毎の信号レベル（白色領域１５ａでの信号レベル、黒色領域１５ｂでの信号レベル）、及びこれらの差などの演算値が予め用紙銘柄判別用テーブルとして用紙特定手段２０のＲＯＭに格納され、用紙の銘柄を特定するために用いられる。

変形例３によると、信号レベルＳ０１、Ｓ０２、Ｓ０３、Ｓ０４に基づいて（例えばＳ４／Ｓ１、Ｓ３／Ｓ２に基づいて）、用紙の銘柄を特定できるため、更により一層精確に用紙の銘柄を特定できる。

また、変形例３に対して、少なくとも受光素子を含む検出系を少なくとも１つ増設しても良い。

この場合、検出系を多くするほどコストが嵩むが、用紙の銘柄の特定精度を向上させることができる。このため、例えば、分類された用紙銘柄の数に応じて、検出系の数を増減させることが好ましい。具体的には、用紙銘柄が多いほど、検出系の数を多くすることが好ましい。

また、用紙を搬送しながら該用紙の銘柄を特定しても良い。具体的には、例えば、光学センサの代わりに、反射部材をＸ軸方向に移動させて、白地での反射光の検出、及び黒地での反射光の検出を行っても良い。

また、例えば、図２１に示される変形例４のように、反射部材として、周方向に沿って並ぶ、反射率が異なる２つの領域を有するローラ１５０ａを用いても良い。ローラ１５０ａは、一例として、軸方向（Ｙ軸方向）に直交する方向の一側が白色領域１５０ａであり、他側が黒色領域１５０ｂである。この場合、用紙の搬送に伴い、ローラ１５０が回転することで白地と黒地が切り替わる。

また、例えば、図２２に示される変形例５のように、光学センサは、光源１１、コリメートレンズ１２、偏光フィルタ１４及び受光素子１３を含む系を２つ有していても良い。そして、２つの系を反射部材１５の白色領域１５ａ及び黒色領域１５ｂに対応する位置に個別に固定し、各系と反射部材１５との間に用紙が位置されても良い。この場合、２つの照射系を含む照射手段は、用紙の、白色領域１５ａ及び黒色領域１５ｂに接触する部分にＳ偏光を並行して又は時系列で照射することができ、２つの検出系を含む検出手段は、用紙及び白色領域１５ａで反射されたＰ偏光、及び用紙で反射されたＰ偏光を並行して又は時系列で検出することができる。この場合、用紙を搬送しながら照射及び検出を行っても良いし、用紙を停止させた状態で照射及び検出を行っても良い。

なお、変形例５では、光学センサは、２つの光源を有しているが、これに限られない。例えば、光学センサは、１つの光源を有し、該光源からの光を２つの光に分岐して、分岐された光を、用紙の白色領域１５ａ上の部分、及び用紙の黒色領域１５ｂ上の部分に照射するようにしても良い。

また、上記実施形態及び各変形例では、光学センサは、用紙の搬送路近傍に配置されているが、これに限れない。例えば、給紙トレイ２０６０に収納された用紙に対向する位置に配置されても良い。但し、この場合、最上紙を暗箱と反射板との間に挿入するための機構が必要となる。また、光学センサは、カラープリンタ２０００の筐体に外付けされても良い。この場合、光学センサで用紙の銘柄を特定した後に、該用紙を給紙トレイ２０６０に搬送するようにしても良い。

また、上記実施形態及び各変形例では、光学センサは給紙トレイ２０６０とレジストローラ対２０５６との間の用紙の搬送路近傍に配置されているが、給紙トレイ２０６０とレジストローラ対２０５６との間以外の用紙の搬送路近傍に配置されても良い。

また、上記実施形態及び各変形例では、光源１１が複数の発光部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く、光源１１が１つの発光部を有していても良い。

また、上記実施形態において、前記面発光レーザアレイに代えて、従来のＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を用いても良い。但し、この場合は、照射光をＳ偏光もしくはＰ偏光にするための偏光フィルタが必要となる。

また、上記実施形態及び各変形例では、各受光素子の前段に集光レンズを配置しても良い。この場合、信号レベルの検出のばらつきを低減することができる。反射光量に基づいて用紙を判別する光学センサにとって検出の再現性は重要である。光学センサでは、検出時に受光素子の受光面と用紙の表面とが平行になることを前提に検出系が設置されている。しかしながら、用紙は、たわみや振動等により、受光面に対して用紙表面が傾斜したり、浮き上がったりして、用紙表面が受光面と平行にならない場合が生じる。この場合は、反射光量が変化し、安定して詳細な判別が困難である。そこで、受光素子が確実に反射光を検出できるように受光素子の前段に集光レンズを配置することで、反射光強度分布が変化した場合でも確実に集光することが可能となる。

また、受光素子に受光領域が十分大きなフォトダイオード（ＰＤ）を用いたり、照射光のビーム径を狭めたりすることによっても、用紙表面が受光面と平行にならない場合の不都合を解消することができる。また、受光素子にアレイ化されたＰＤを用いて、反射光強度分布の移動量に対して十分大きな受光領域を有する構成としても良い。この場合、反射光強度分布が移動したとしても、各ＰＤが検出した信号のうちの最大信号を正反射光の信号とすれば良い。また、ＰＤがアレイ化された場合に、個々のＰＤの受光領域を小さくすることにより、正反射光と受光領域の中心のずれによる出力の変動も低減できるため、より正確な検出を行うことができる。

また、上記実施形態及び各変形例では、照射光の入射角度θが８０°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い。ただし、入射角度θは、できるだけ大きい方が好ましい。これはＳ偏光、Ｐ偏光の光はフレネルの係数に従って大きい入射角度では反射率が高く、検出時に各信号レベルを取得し易く、Ｓ／Ｎ比の観点から優位であるためである。

また、上記実施形態及び各変形例では、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良い。この場合は、給紙トレイ毎に光学センサを設けても良い。

また、上記実施形態及び各変形例では、反射部材は、反射率が互いに異なる２つ領域を有しているが、これに限られない。例えば、反射部材は、反射率が異なる３つ以上の領域を有していても良く、要は、反射部材は、反射率が異なる複数の領域を有していれば良い。そして、用紙の各領域上の部分に対して光を照射し、反射光を検出することが好ましい。

また、上記実施形態及び各変形例において、用紙特定手段２０は、用紙の坪量又は厚みに基づいて該用紙の銘柄を特定しているが、要は、用紙の坪量及び厚みの少なくとも一方に基づいて用紙の銘柄を特定することが好ましい。

また、上記実施形態及び各変形例において、受光素子は受光光量に対応する電気信号（光電変換信号）を、例えばプリンタ制御装置に出力しても良い。そして、プリンタ制御装置が用紙の銘柄を特定しても良い。そして、用紙銘柄判別用テーブルは、プリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納されても良い。この場合、光学センサは、用紙特定手段を有していなくても良い。

また、上記実施形態及び各変形例において、例えば暗箱の−Ｘ側かつ−Ｚ側の角部に用紙の先端を暗箱と反射部材との間隙に案内するためのガイド部材を設けても良い。

また、光学センサを用いて特定される対象物は、用紙に限定されず、要は、シート状の対象物であれば良い。

また、上記実施形態及び各変形例では、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良い。

また、上記実施形態及び各変形例では、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。具体的には、画像形成装置は、例えば５つ以上の感光体ドラムを有するカラープリンタであっても良いし、例えば１つの感光体ドラムを有するモノクロプリンタであっても良い。

また、上記実施形態及び各変形例の光学センサは、用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、上記実施形態及び各変形例の光学センサは、例えばシート状の対象物の厚さを測定する技術分野にも適用可能である。

１１…光源（照射手段の一部）、１２…コリメートレンズ（照射手段の一部）、１３…受光素子（検出手段の一部、第１の光検出器）、１４…偏光フィルタ（検出手段の一部、分離光学素子）、１５…反射部材、１５ａ…白色領域（第１の領域）、１５ｂ…黒色領域（第２の領域）、１９…アクチュエータ（移動させる手段）、１４０…偏光フィルタ（別の分離光学素子）、１３０…受光素子（第２の光検出器）、２３０…受光素子（第３の光検出器）、３３０…受光素子（第４の光検出器）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０９０…プリンタ制御装置（調整装置）、２２４５…光学センサ。

特開２００５−１５６３８０号公報 特許第４０６７７７１号 特開２０１２−１２７９３７号公報

Claims (20)

1. シート状の対象物の一面とそれぞれが接触可能な反射率が異なる第１及び第２の領域を含む反射部材と、
   少なくとも前記一面と前記第１の領域とが接触しているときに前記対象物の他面における前記第１の領域に対応する部位に第１の直線偏光を前記他面の法線方向に対して傾斜させた状態で照射するとともに、少なくとも前記一面と前記第２の領域とが接触しているときに前記他面における前記第２の領域に対応する部位に前記第１の直線偏光を前記法線方向に対して傾斜させた状態で照射する照射手段と、
   前記対象物における前記第１の領域に対応する部分で反射された光及び該部分を透過し前記第１の領域で反射された光のうち、前記第１の直線偏光とは偏光方向が直交する第２の直線偏光を検出するとともに、前記対象物における前記第２の領域に対応する部分で反射された光及び該部分を透過し前記第２の領域で反射された光のうち、前記第２の直線偏光を検出する検出手段と、を備える光学センサ。
2. 前記検出手段は、前記対象物及び前記反射部材で反射された光を、前記第１の直線偏光と前記第２の直線偏光とに分離する分離光学素子と、該分離光学素子からの前記第２の直線偏光を受光する第１の光検出器と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学センサ。
3. 前記照射手段と、前記反射部材の少なくとも一部とを、少なくとも前記一面又は前記他面に沿う方向に相対的に移動させる手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の光学センサ。
4. 前記照射手段は、前記一面と、前記第１及び第２の領域の双方とが接触しているとき、前記他面における前記第１の領域に対応する部位及び前記他面における前記第２の領域に対応する部位に前記第１の直線偏光を並行して照射可能であることを特徴とする請求項２に記載の光学センサ。
5. 前記分離光学素子は、前記対象物で前記法線方向に拡散反射された光の光路上に配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の光学センサ。
6. 少なくとも前記第１の光検出器での検出結果に基づいて、前記対象物を特定する対象物特定手段を更に備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の光学センサ。
7. 前記対象物特定手段は、坪量及び厚みの少なくとも一方に応じて分類された複数の銘柄の中から前記対象物の銘柄を特定することを特徴とする請求項６に記載の光学センサ。
8. 前記検出手段は、前記対象物で正反射された光を受光する第２の光検出器を更に含み、
   前記対象物特定手段は、前記第１及び第２の光検出器での検出結果に基づいて、前記対象物を特定することを特徴とする請求項６又は７に記載の光学センサ。
9. 前記検出手段は、前記対象物で前記法線方向に対して傾斜する方向に拡散反射された光を受光する第３の光検出器を更に含み、
   前記対象物特定手段は、前記第１〜第３の光検出器での検出結果に基づいて、前記対象物を特定することを特徴とする請求項８に記載の光学センサ。
10. 前記検出手段は、前記対象物で前記法線方向に対して傾斜する方向に拡散反射された光の光路上に配置され、該光を前記第１の直線偏光と前記第２の直線偏光とに分離する別の分離光学素子と、
    前記別の分離光学素子からの前記第２の直線偏光を検出する第４の光検出器と、を更に含み、
    前記対象物特定手段は、前記第１〜第４の光検出器での検出結果に基づいて、前記対象物を特定することを特徴とする請求項９に記載の光学センサ。
11. 前記照射手段は、２次元配列された複数の発光部を有する面発光レーザアレイを含むことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載の光学センサ。
12. 前記複数の発光部は、一の方向に関して、少なくとも一部の発光部間隔が、他の発光部間隔と異なることを特徴とする請求項１１に記載の光学センサ。
13. 前記面発光レーザアレイから射出される光の波長を時間的に変化させる機構を更に備えることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光学センサ。
14. 前記機構は、前記面発光レーザアレイに供給する駆動電流の大きさを時間的に変化させて、前記面発光レーザアレイから射出される光の波長を時間的に変化させることを特徴とする請求項１３に記載の光学センサ。
15. 記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
    前記記録媒体を対象物とする請求項６〜１４のいずれか一項に記載の光学センサを備えることを特徴とする画像形成装置。
16. 前記光学センサの対象物特定手段で特定された対象物に応じて画像形成条件を調整する調整装置を備えることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
17. シート状の対象物を特定する対象物特定方法であって、
    前記対象物の一面と反射部材の第１の領域とを接触させ、前記対象物の他面における前記第１の領域に対応する部位に第１の直線偏光を前記他面の法線方向に対して傾斜させた状態で照射するとともに、前記一面と、前記反射部材の、反射率が前記第１の領域とは異なる第２の領域とを接触させ、前記対象物の他面における前記第２の領域に対応する部位に前記第１の直線偏光を前記法線方向に対して傾斜した状態で照射するステップと、
    前記対象物における前記第１の領域に対応する部分で反射された光及び該部分を透過し前記第１の領域で反射された光のうち、前記第１の直線偏光に対して偏光方向が直交する第２の直線偏光を検出するとともに、前記対象物における前記第２の領域に対応する部分で反射された光及び該部分を透過し前記第２の領域で反射された光のうち、前記第２の直線偏光を検出するステップと、を含む対象物特定方法。
18. 前記検出するステップは、前記対象物及び前記反射部材で反射された光を、前記第１の直線偏光と前記第２の直線偏光とに分離するサブステップと、
    前記第２の直線偏光を受光するサブステップと、を含むことを特徴とする請求項１７に記載の対象物特定方法。
19. 前記受光するサブステップでの受光光量に基づいて、前記対象物を特定するステップを更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の対象物特定方法。
20. 前記対象物を特定するステップでは、坪量及び厚みの少なくとも一方に応じて分類された複数の銘柄の中から前記対象物の銘柄を特定することを特徴とする請求項１９に記載の対象物特定方法。

Images