JP2015215338A - 記録媒体平滑度検出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平滑度検出手段の校正を常に適正に行うことができ、記録媒体の平滑度の検出精度の向上、ひいては画質向上に寄与できる記録媒体平滑度検出装置を提供する。
【解決手段】記録媒体平滑度検出装置８０は、筐体１６０を有する光学センサ１００と、光学センサ１００の校正を行うための校正手段４８とを有している。校正手段４８は、校正板４９と、該校正板４９を保持するベース部材５０とを有している。校正板４９は１０点平均粗さ５μｍ〜４０μｍ程度の表面性状を有している。校正板４９は、光源１１０からの光が校正板４９によって反射する反射点４６の反射光４７の光量を全て正反射光検出器１３０で検出できるように配置されている。
【選択図】図１９

Description

本発明は、記録媒体の表面の平滑度を検出する記録媒体平滑度検出装置、該記録媒体平滑度検出装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、あるいはこられのうち少なくとも１つを備えた複合機等の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。
すなわち、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、その種類は増加しつつある。
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。以下においては、記録媒体を「記録紙」、「記録材」、「用紙」、「紙」ともいう。

ところで、現状の画像形成装置においては、定着条件の設定はユーザー自ら設定する必要があり、ユーザーに様々な記録媒体の種類等の知識が必要となる。
また、定着条件はユーザー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、記録媒体の種類を自動で選別することのできる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。
記録媒体識別方法としては、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、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。

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。
非接触による記録媒体の識別方式としては他に、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。

反射光方式には、以下の３種類の方法がある。
第１の方法は、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。
より具体的に説明すると、正反射方向における光量と、紙を透過した光量とを検出して、記録媒体の銘柄を識別するものである。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、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、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、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。

しかしながら、経時劣化（汚れや素子の劣化）によって記録媒体からの反射光量の低下が起きたとき、平滑度検出装置は正しく機能しなくなる。
検出された平滑度情報に基づいて定着温度等の画像形成条件を変更する制御では、平滑度の検出精度が低いと高画質な画像を得ることはできない。
このような問題を解消すべく、給紙カセットの底板に設けられている校正板に光を照射して光量を検出し、記録材判別センサの光量劣化量を検出して校正を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記従来技術においては、校正板の表面粗さについては考察していないが、校正板の表面粗さの程度によっては光学センサの測定可能な出力範囲を外れる場合があり、必ずしも適正な校正が行われるとは限らなかった。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、平滑度検出手段の校正を常に適正に行うことができ、記録媒体の平滑度の検出精度の向上、ひいては画質向上に寄与できる記録媒体平滑度検出装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の記録媒体平滑度検出装置は、記録媒体に光を照射し、その反射光を受光して前記記録媒体の平滑度を検出する平滑度検出手段と、前記平滑度検出手段の校正を行う校正手段と、を備え、前記校正手段は、１０点平均粗さにおける表面粗さ５μｍ〜４０μｍの粗さを持つ校正板を有している。

本発明によれば、平滑度検出手段の校正を常に適正に行うことができ、記録媒体の平滑度の検出精度の向上、ひいては画質向上に寄与できる。

エアリーク試験を説明するための模式図である。 記録紙の平滑度を測定するための光学装置の構成図である。 入射角と正反射光強度との相関を示すグラフである。 入射角と正反射光強度との相関（相対値）を示すグラフである。 記録紙に７０°以下の入射角で入射する光の説明図である。 記録紙に８５°の入射角で入射する光の説明図である。 記録紙に８０°程度の入射角で入射する光の説明図である。 記録紙における正反射光強度の面内分布を示す特性図である。 入射角８０°における正反射光強度と記録紙の平滑度との相関を示す図である。 入射角８５°における正反射光強度と記録紙の平滑度との相関を示す図である。 本発明の第１の実施形態における光学センサの構成図である。 光学センサの変形例１を示す構成図である。 光学センサの処理部の機能を示すブロック図である。 光学センサによる平滑度の検出工程を示すフローチャートである。 平滑度とプロセス条件との関係を示す図である。 平滑度と光学センサの出力との関係を示す特性図である。 平滑度と定着温度との関係を示す特性図である。 紙粉付着による光学センサの出力に対する影響を示す特性図である。 第１の実施形態における記録媒体平滑度検出装置の概要構成図である。 制御ブロック図である。 校正の制御動作を示すフローチャートである。 画像形成装置の概要構成図である。 第２の実施形態における記録媒体平滑度検出装置の概要構成図である。 校正の制御動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における光学センサの変形例２構成図である。 変形例２の光学センサにおける検出角と相関関数との相関を示す特性図である。 記録紙と光学センサとのギャップについての説明図である。 光学センサの変形例３を示す構成図である。 変形例３の光学センサにおけるレンズ径とギャップとの相関を示す特性図である。 変形例３の光学センサにおける検出角と検出光量との相関を示す特性図である。 変形例３の光学センサにおける検出角と相関関数との相関を示す特性図である。 変形例４の光学センサにおける焦点位置と記録紙の位置との関係を示す図である。 光の取り込み角度の説明図である。 正反射光の検出角と相関値との関係を示す特性図である。 第３の実施形態における記録媒体平滑度検出装置の制御ブロック図である。 第３の実施形態における校正の制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
本実施形態の具体的構成を説明する前に、従来の記録紙の平滑度の評価方法と、光学的検出方法（反射光方式）の優位性について説明する。
図１は、エアリーク試験を説明する図である。
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も使用されており、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われてきた。
すなわち、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、すなわち、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。

紙のエアリーク試験について説明する。
図１に示すように、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。
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。

図２は、用紙を測定するための光学装置を説明する図である。
ここで、エアリーク試験の結果が異なる記録紙、すなわち、平滑度の異なる記録紙について、光源より光を照射し記録紙からの正反射光を測定した結果について説明する。
具体的には、図２に示される光学装置を用いて正反射光を測定した。この光学装置は、光源４１からコリメートレンズ４２を介して、照射光を記録紙２０に照射し、記録紙２０に照射された光の正反射光をフォトダイオードからなる受光器４３により検出する。
記録紙２０に入射する光の入射角と、記録紙２０において反射され受光器４３により検出される正反射光の反射角とは角度θで等しい。

図３及び図４は、上記光学装置により測定された光の入射角θと正反射光の強度との関係を説明する図である。
具体的には、エアリーク試験の結果が２１ｓｅｃ、４８ｓｅｃ、９１ｓｅｃ、１３１ｓｅｃの記録紙について、光の入射角θと正反射光の強度との関係を調べたものである。
図４は、エアリーク試験の結果が２１ｓｅｃの記録紙を基準に正反射光の強度を規格化したものである。
図３及び図４に示されるように、光の入射角θが８０°〜８８°において、エアリーク試験の結果と、正反射光の強度とが著しい相関関係にある。
これにより、光学的な検査でエアリーク試験と同様の試験を行うことができることが判る。

図５、図６及び図７は、記録紙に入射する光を説明する図である。
図５に示すように、記録紙に入射する光の入射角θが７０°以下である場合、入射光は記録紙２０の内部にまで入り込むため、正反射光はあまり検出されない。
図６に示すように、光の入射角θが８５°である場合、記録紙２０の表面の正反射であるため、正反射光量は大きく、しかもエアリーク試験の結果を反映している。
図７に示すように、光の入射角θが８０°である場合、入射光は記録紙２０の表面と記録紙２０の内部に進入した光の反射光の双方が含まれるため、エアリーク試験の結果を反映している。

図４に示したように、θが８８°を超えると、正反射光の強度は低下し、記録紙２０の平滑度の検出が困難になる。入射角を浅くすると照射エリアは楕円になり、その楕円率は入射角に依存する。
照射エリアの長軸は、ビーム径と入射角θによって決まり、ビーム径のｔａｎθ倍となる。
８０°では５．６倍となる。８４°では９．５倍、８５°では１１．４倍、８８°では２８．６倍となる。
本実施形態においては、ビーム径を実現可能な最小径である１ｍｍφ程度にしている。よって、入射角θが８８°では、記録紙２０上でのビーム長辺は２８．６ｍｍとなる。

ビームの照射エリアが大きすぎると、正反射光の強度は、記録紙２０の平滑度とは別の要因を受ける可能性がある。
例えば、紙のクラーク硬度や紙の厚さなどの影響を受けることが考えられる。紙を固定し反射光強度を検出する際には、その固定端からの距離におよびその剛体強度によって、紙の形状が決まる。
紙のクラーク硬度、一般的には紙の剛体強度は、紙自体を数箇所で固定した状態で、紙のうねり形状として現れる。
紙の表面粗さ（平均２乗高さ：Ｒａ）には、カットオフの長さによって、様々な数値が測定できる。その中で、カットオフ長さで、数１０ｍｍオーダーでも、大きなＲａを検出する。
１０ｍｍオーダーの大きなＲａを、以下では「うねり」と記載する。これは、紙表面が、数１０ｍｍオーダーのうねり状になっていることを示している。このうねりによって、反射光強度が影響を受ける可能性がある。

図８は、記録紙における正反射光強度の面内分布の説明図である。
図８に示すように、反射光強度にはある周期の凹凸が見られる。この要因は、大きな「うねり」と平滑度分布とが含まれた結果であると考えられる。
この周期性は２０ｍｍ〜４０ｍｍと幅があり、かつ、数ｍｍ程度の微細構造も見て取れる。このうねり形状は平滑度とは無関係なクラーク硬度や紙の厚さに依存するものと考えられる。
２０ｍｍ程度の紙表面のうねりが存在する場合、このうねりを検出し、補正するためにも、このうねりよりも小さいエリアを検出する必要がある。
一般的な表面性測定のカットオフ長さを、うねりより小さくする必要がある。

よって、ビーム照射エリアを２０ｍｍ程度以下にする必要があることが判る。ビームエリアがうねりの２０ｍｍ以上であった場合、その反射光強度は、クラーク硬度などの影響を受けてしまう。
つまり、ビーム径が２０ｍｍ以上となる入射角θで８８°以上の場合には、平滑度とは無関係な数値を示す。
従って、図４に示すように、入射角θが８８°を超えると、平滑度だけには依存せずにその依存性が崩れてしまい、数値が急激に低下する。
つまり、平滑度のみを検出するには、入射角θは８８°以下である必要がある。

入射角θが８８°を超えると、光学系による問題で、ビーム径やビーム広がり角、受光器と被対象物との距離などによって決まる要因もある。
画像形成装置の紙搬送部やトレイ内部にセンサを設置する場合には、センサの大きさ、更には、入射角には限界があり、実用的観点から、入射角θは８８°程度が上限であると考えられる。

図９は、記録紙への光の入射角度θが８０°の場合の記録紙の平滑度（エアリーク試験の結果）と記録紙の正反射光の相対強度（エアリーク試験の結果が２１ｓｅｃの記録紙を基準とした）との関係について説明する図である。
図１０は、記録紙への光の入射角度θが８５°の場合の記録紙の平滑度（エアリーク試験の結果）と記録紙の正反射光の相対強度（エアリーク試験の結果が２１ｓｅｃの記録紙を基準とした）との関係について説明する図である。
図４では、正反射光の相対強度は８５°の方が高いが、図９及び図１０に基づくならば、正反射光の強度と平滑度との相関は、８０°の方が高い。
光学的な試験では非接触であり、エアリーク試験のような広い面積を必要としないため、印刷が行われる記録紙を印刷が行われる度に検査することもできる。
よって、従来、エアリーク試験により行われていた記録紙の検査を低コストで簡単に光学的な装置により行うことができる。

図１１は、本発明の第１の実施形態における平滑度検出手段としての光学センサの構造を説明する図である。
本実施形態における光学センサ１００は、駆動電流源１８０、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で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アパーチャ１４０を有している。
記録紙２０に入射する光の角度θは、８０°以上８８°以下に設定されている。
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１００の制御及び各種演算等を行う。
本実施形態における光学センサにおいては、光源１１０として面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser、以下、「ＶＣＳＥＬ」とも言う）を用いることができる。

安定した光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）や端面ＬＤ（Laser Diode）が一般的である。しかし、ＬＥＤは発光面が広く、ＦＦＰ（ファーフィールドパターン：ビーム広がり角、半値の値）が大きいため、精度のよい光学系を形成することが難しい。
本実施形態では、記録紙２０へ精度のよいコリメート光を照射することが望まれるが、ＬＥＤではそのような光学系を形成することが難しい。
また、それを実現する場合にも、光学系が非常に大型になってしまう。本実施形態における光学センサは画像系装置に組み込むことが可能なものであり、大きさは数１０ｍｍオーダーの形状でしか利用することができない。
ビーム品質の良い端面ＬＤなどを利用することも可能であるが、被対象物が非常に強い散乱体である紙であるため、スペックルによるノイズが測定精度を低下させる。
複数のｃｈを同時に照射することで、スペックルによるノイズを低減する必要がある。ビーム品質がよく、スペックルを発生させないＶＣＳＥＬのマルチ光源が必要である。

以下、ＶＣＳＥＬに２次元配列されているそれぞれの発光点をｃｈ（チャンネル）と表記する。また、それぞれのｃｈをｃｈ１、ｃｈ２、という表記を行う。
光源１１０にＶＣＳＥＬを用いることにより、ＦＦＰを１０°程度に抑えることが可能となる。
ＦＦＰを１０°とすることで、レンズによって形成されるコリメート光はビーム径にして約１ｍｍφ程度に絞ることが可能である。
検出精度を２０ｓｅｃオーダーにするには、高いコリメート精度が必要であり、また、照射エリアを１ｍｍ程度にすることで、平滑度検出を高精度化することが可能になる。
高いコリメート性と小さいビーム径をマルチビームで実現するには、光源間距離を小さくできる２次元光源配列のＶＣＳＥＬしかない。

高いコリメート性と照射エリアを小さくすることで、平滑度センシングが高精度化するその要因を以下に述べる。
図３に示したように、入射角と検出精度は非常に綿密な関係がある。つまり、入射角を８０°とした時に、コリメート性が悪いとその精度を±数°として、幅を持ってしまう。
図３に示すように、８０°から著しく感度が上昇するが、約８７°では感度が低下している。
つまり、８５°を中心とすると、±２°程度に入射角を決定する必要がある。被対象物にコリメート光で照射する場合には、８５°±２°程度で入射させる必要がある。

コリメート精度は±２°程度だといえる。光源からの光を高い精度でコリメート光にするには、光源のＦＦＰは小さい方が有利である。
ＶＣＳＥＬはＦＦＰを１０°程度に小さくすることができる。

照射エリアを小さくするために、照射するコリメート光のビーム径を１ｍｍ程度とする。
上記光学センサを利用して、Ａ４の大きさの一枚の紙の反射光強度を測定した。その結果が図８である。
図８には約２０％程度の凹凸が数ｍｍオーダーで検出されていることが判る。これは非常に再現性がよく、かつ、異なる紙でも同様に現れる。
つまり、紙の平滑度には面内分布があることを示している。ただし、図８には、平滑度とは無関係な紙のうねりの影響も含まれている。

照射エリアを１ｍｍ程度にすることで、紙の面内分布があることが判明した。
これは従来のように照射エリアを数ｃｍにしていた光学系では、検出できない分布である。また、平滑度を測定するエアリーク試験機では、測定エリアが数ｃｍと決まっており、このような微小エリアの分布を検出することができなかった。
光源１１０を端面ＬＤのようなコヒーレント性の高い品質の良いビーム光源とすれば、ビーム径を小さくすることは可能である。
しかし、端面ＬＤでは非点収差があり、小さなコリメート光を形成するのは難しい。端面ＬＤでは、スペックルが発生するため、その防止策が必要である。

また、端面ＬＤは、ＶＣＳＥＬのように複数のｃｈのビームを同時に一箇所に照射することは困難である。
ビーム径を１ｍｍ程度にするには、ＶＣＳＥＬの複数ｃｈもそれと同等、それ以下に発光光源が集まっていないと、同一個所への照射ができない。
ＶＣＳＥＬの発光光源を集積化し、約２００μｍ程度のエリアに、９ｃｈ（ＶＣＳＥＬの発光点をｃｈと標記し、９つの発光点を９ｃｈと標記する）を配置したものであってもよい。
これにより、スペックルを低減した照射エリアが１ｍｍ程度のセンシングが可能になり、紙の面内分布を検出することが可能となった。

これにより、本光学センサでは、紙の平滑度を検出する際に、この紙の面内分布を検出して、特徴的な面内分布を取ることができる。
例えば、図８に示す面内分布データをフーリエ変換すると、周期性や振幅強度が検出できる。周期性は紙の製紙工程において、紙の脱水工程や、加圧圧縮する伸縮工程などの製紙条件によって、決まっている。
製造工程の条件は同一紙種であれば、ロットが異なってもほぼ同様であり、周期性などの数値もロットが異なっても同様である。
紙種によって決まるこの指標を利用して、紙種を判断する情報とすることができる。

紙の面内分布を把握し、正確に演算処理することで、平滑度の検出精度を向上させることができる。
例えば、Ａ４の紙を走査して、図８に示す検出データから、この紙の平滑度を検出する方法として、平均値を算出する方法がある。
単に平均値であると、外乱要因があった場合には検出精度を低下させる。外乱要因には、例えば、紙が走査中に微小な折れ曲がり、ゆがみを持つ場合がある。
光学センサでは、照射エリアで紙自体が若干でも傾くと、反射光強度が大きく影響を受ける。

ゆがみによる検出値の変動は、上述した紙の面内分布による変動とは明らかに異なる。少なくとも、紙種の独自に持つ周期性などからは大きく外れる。
そのため、フーリエ変換などを行うことで、外乱要因であるゆがみによる検出値の変動をキャンセルすることは容易である。
外乱要因には、走査する際の駆動部であるローラの振動を拾い特徴的なノイズがのることがある。これらのノイズは特定周波数であることから、その情報を取り除くことが可能である。
ノイズ信号と、紙の面内分布とを判別することで、Ａ４紙の平均値を正確に算出することが可能となる。

平滑度の検出精度を低下させる要因として、外乱光がある。外乱光は室内の電灯光や、太陽光である。
特に偏光回転する光の強度は非常に弱いので、感度よく検出する必要がある。本実施形態ではＶＣＳＥＬを利用して、波長を単一化することが可能である。
正反射光検出器１３０は、光源１１０からの波長のみを検出する機能を持たせることで、外乱光に強い、精度の高い検出が可能となる。これはＬＥＤなどではできない機能である。

（コリメートレンズ）
記録紙２０への光の入射角を８０°以上にし、かつコリメート光の平行性を±４°とすることで、飛躍的に平滑度の検出感度を上昇させることができる。
コリメート光を正確に作り、その光を被対象物に入射させることで、入射角が正確に実現できる。
図４に示すように、平滑度を検出するには、入射角にして８０°〜８８°が最適である。入射角を８４°±４とするためには、コリメート光を±４°とし、中心入射角を８４°とすることで実現できる。
ＶＣＳＥＬ光源のビームをコリメート光にするには、凸面レンズであればよく、レンズの焦点にＶＣＳＥＬがくるように配置する。

凸面レンズは単純な球面レンズでも構わないが、レンズを非球面レンズにすることで、ＶＣＳＥＬのｃｈ位置による球面収差を低減することができる。
非球面レンズを用いれば、像面の異なる全てのｃｈに対して、概ねコリメート光が形成できる。
コリメート光を±４°とし、中心入射角を８４°とすることで、全ビームの入射角を８４°±４とすることができる。
よって、被対象物に照射される全てのビームの入射角を８０°〜８８とすることが可能となる。これによって、平滑度の感度の高い光学センサを提供できる。

（アパーチャ）
本実施形態における光学センサには、正反射光検出器１３０に入射する光の入射角を制限するためのアパーチャ１４０が設けられており、反射角を±４°に限定することができる。
入射光を高い精度に実現しても反射光には散乱光が混じり、それがノイズになって検出感度を低下させる。
つまり、入射角を正確に実現するともに、受光側でのＳＮ比を上げる必要がある。
アパーチャ１４０によってあまりに制限を加えてしまうと、アパーチャ１４０を透過する光量が低下し、それによってフォトディテクタの検出光量が低下し、ノイズが上昇する。
つまり、アパーチャ１４０による制限をできるだけつけない方が、検出強度に対してはよりよいことになる。

本発明者らは、入射角および反射角について、高精度なフォトゴニオメーターを利用して、様々な被対象物を実験したところ、特に普通紙などの表面粗さ(平均２乗高さＲａ)が０．５μｍ〜１０μｍ程度の表面粗さをもつ材料に対し、図４のような結果を得ることができた。
図４に示すように入射角は８０°〜８８°が良いことから、この成分をできるだけ、検出できるアパーチャ１４０が最適であることが判る。
アパーチャ１４０は１°以下に制限している。図４より、最適な角度が±４°となるようにアパーチャ１４０の制限を±４°とすることで、光量を最大限確保しつつ、平滑度検出の精度を低下させることはない。
これによって、散乱光によるノイズを低減しつつ、光量低下によるノイズを極力抑えることができる光学センサを提供できる。

図１２に、第１の実施形態における光学センサの変形例を示す。
この光学センサは、図１２に示すように、全体が筐体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、記録紙２０からの正反射光を取り込む構造のものである。この場合、記録紙２０と筐体１６０との間には接触部材１７０を設けてもよい。
接触部材１７０を介し、筐体１６０と記録紙２０とが接触していることで、常に、記録紙２０と正反射光検出器１３０及び光源１１０との距離が一定になる。
これにより、高精度の検出が可能になる。
入射角が８０°を超えると、正反射光検出器１３０及び光源１１０と記録紙２０との距離が非常に敏感に影響を与える。

接触部材１７０としては、例えば、回転体のローラなどを利用して、摩擦抵抗を下げる方法もあるが、ローラの回転振動を受けるため、測定結果にノイズがのる。
本実施形態では、筐体１６０の表面にフッ素樹脂等の摩擦抵抗を低減できる部材を設置し、摺動性を確保する。
接触部材に採用したフッ素樹脂は被対象物である紙の上を滑ると共に、紙の平滑度に大きな影響を与えない。

一般的にすべり抵抗の小さい高い硬度のものは、被対象物を傷つけてしまう。本実施形態では、被対象物を紙などのような弾性体を念頭においてあるため、硬いものは利用できない。
フッ素樹脂等の樹脂材料は、自分自身を削りながら摩擦抵抗を低減できるので、記録紙２０を傷つけない。
これにより、記録紙２０を傷つけることなく、光源１１０及び正反射光検出器１３０と記録紙２０との距離を一定にすることができ、高精度の平滑度検出が可能となる。

図１３に、第１の実施形態における光学センサの処理部（制御部）を示す。
制御部１５０は、正反射光検出器１３０等からの信号の入出力制御を行うＩ／Ｏ部１５１、信号処理等の各種演算を行う演算処理部１５２、平均化処理等を行う平均化処理部１５３、各種情報が記憶されている記憶部１５４を有している。
本実施形態における光学センサ１００は、制御部１５０を介し画像形成装置等に接続されている。
本実施形態では、制御部１５０は光学センサに含まれているものであるが、画像形成装置側に設置してもよい。

図１４は、第１の実施形態における光学センサを用いた検出方法の動作を示すフローチャートである。図１５は、平滑度とプロセス条件との関係を示す図である。
本実施形態における光学センサによる検出方法を図１４に基づき説明する。
まず、光学センサを用いた反射光強度検出操作を開始する（Ｓ１０２）。具体的には、電源をオンにする操作、または、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、反射光強度検出操作を開始する。
次に、記録紙２０が搬送される（Ｓ１０４）。
記録紙２０が搬送されることにより、光源１１０から出射された光はコリメートレンズ１２０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。

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からの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８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。
記録紙２０における反射光強度検出が終了し（Ｓ１０６）、測定結果が制御部１５０に伝達される。
制御部１５０では正反射光検出器１３０において検出された光強度を平均化する処理を行う（Ｓ１０８）。平均化する処理は、制御部１５０における平均化処理部１５３において行われる。

次に、制御部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（Ｓ１１０）。具体的には、制御部１５０における演算処理部１５２において、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＝０．１７×Ｘ−１７．２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、制御部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値を決定する（Ｓ１１２）。
具体的には、制御部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値として決定する。
次に、画像形成装置において記録紙２０に印刷が行われ、記録紙２０に画像が形成される（Ｓ１１４）。

以上により、本実施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、本実施形態における光学センサについて、より詳細に説明する。
（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２５に示すように、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θ１（入射角）と角度θ２（検出角）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２５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２５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２６に示す。なお、図２６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２６に示すように、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、すなわち、７５°≦θ１≦８５°であることが好ましい。

上記における相関係数の値は、下記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）
図２７に示すように、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２８に示すように、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。
すなわち、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、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２８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２９に示すように、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。

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）
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２５に示す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３０に示す。
今回、測定に用いた紙は、１２Ａで示すコート紙、１２Ｂ及び１２Ｃで示す普通紙である。平滑度は、１２Ａで示すコート紙が５２００ｓｅｃ、１２Ｂ及び１２Ｃで示す普通紙が、それぞれ４０ｓｅｃ、１２０ｓｅｃであった。
図３０に示す角度依存性から明らかなように、１２Ａで示すコート紙は、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で示す普通紙は、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３０に示すように、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。
すなわち、検出角θ２が８５°の場合では、１２Ａで示す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で示す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３１は、紙種１７種の平滑度を測定し、図２５に示す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（Ｒ２）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）
図３２に示すように、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）
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。
ここでは、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３３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３３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３０に示すように、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。
すなわち、光の取り込み角度幅φが大きくなると、図３４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１００のセンサ出力値に基づいた平滑度の決定方法について説明する。
記録媒体２０の平滑度と光学センサ１００で検出したセンサ出力の関係を図１６に示す。
記録媒体２０の平滑度と光学センサ１００で検出したセンサ出力値は直線aのような相関をもつ。しかしながら、記録媒体２０によっては平滑度が低いが、センサ出力値が高く出るものがある。
そのようなものに対して直線aで平滑度を求め、これに応じて画像形成条件としての定着温度を設定（調整）すると、定着不良などの問題が起きる虞がある。
そのため、そのようなリスクを考慮して、直線ｂを用いてセンサ出力から平滑度を求める。

平滑度に基づいた定着温度の決定方法について説明する。
記録媒体２０の平滑度と定着温度との関係を図１７に示す。記録媒体２０の平滑度と定着温度は直線ｃのような相関をもつ。
しかしながら、記録媒体２０の平滑度と定着温度との関係はばらつきをもつので、直線ｃで平滑度を求めてこれに応じて定着温度を設定しまうと、定着不良などの問題が起きる虞がある。
したがって、そのようなリスクを考慮して直線ｄで設定する。
つまり、光学センサ１００で検出したセンサ出力値に対して図１６の直線ｂで求めた平滑度から、図１７の直線ｄを用いて定着温度を設定する。これにより、記録媒体２０の平滑度に応じた定着温度の制御を行う。

光学センサ１００の紙粉汚れによるセンサ出力への影響について説明する。
光学センサ１００を用いて平滑度を測定する際に、記録媒体２０が光学センサ１００上を走査する。走査したことによって、記録媒体２０から塵が発生して光学センサ１００に付着することがある。
実際に、印刷枚数に対する初期値を基準としたときのセンサ出力の比率を図１８に示す。
このように、光学センサ１００に塵などの汚れが付着すると、センサ出力が低下する。センサ出力が低下すると、本来の平滑度より小さく算出するため、定着温度をその分低く設定できなくなる（図１６及び図１７参照）。
つまり、消費電力への寄与が小さくなる。ただし、図１８の印刷枚数に対する光学センサのセンサ出力の比率の近似線の傾きは記録媒体２０の搬送経路や記録媒体２０の固有の性質により変わる。

図１９に本実施形態における記録媒体平滑度検出装置を示す。
記録媒体平滑度検出装置８０は、筐体１６０を有する光学センサ１００と、光学センサ１００の校正を行うための校正手段としての校正装置４８とを有している。
校正装置４８は、校正板４９と、該校正板４９を保持するベース部材５０とを有している。
記録媒体２０のJIS-B0601測定法における１０点平均粗さが５μｍ程度であると、反射光４７の光量が大きすぎて、光学センサ１００が測定可能なセンサ出力を超えてしまう虞がある。
逆に、記録媒体２０の１０点平均粗さが４０μｍ程度であると、反射光４７の光量が小さすぎて、光学センサ１００が測定可能なセンサ出力より低くなる虞がある。

したがって、校正板４９は光学センサ１００が測定可能な表面特性をもっている必要がある。
そのため、校正装置４８は１０点平均粗さ５μｍ〜４０μｍ程度の校正板４９を有することが望ましい。
校正板４９は、サンドブラスト法で表面を荒らした金属板を原版として、熱した樹脂を押し付け固定させ、剥がすことで生成できる。

光学センサ１００を校正する際には光学センサ１００が有する光源１１０からの光が全て校正板４９に当たる配置とする。
つまり、光源１１０からの光が校正板４９によって反射する反射点４６の反射光４７の光量を全て正反射光検出器１３０で検出できる配置となっている。

図２０は、本実施形態における制御ブロック図である。光学センサ１００及び校正装置４８は、制御手段としての制御装置５１で制御される。制御装置５１は制御部１５０が兼ねる構成としてもよい。
図２１に基づいて、制御装置５１による動作を説明する。
まず、光学センサ１００を用いて、校正板４９のセンサ出力を測定する（Ｓ１）。次に、Ｓ１で測定した値が初期状態と同じ値かを判定する（Ｓ２）。同じであれば終了する。
異なれば、校正板４９の出力が初期状態になるように光源１１０の光量を駆動電流源１８０で調節する（Ｓ３）。

図２２に基づいて、記録媒体平滑度検出装置８０を有する画像形成装置の構成について説明する。
電子写真方式の画像形成装置は、装置本体１の上に画像読取装置２００を有し、右側面には両面反転装置３００が取り付けられている。
装置本体１内には、中間転写装置８が備えられている。中間転写装置８は、複数のローラに掛け回されて反時計回りに走行する中間転写ベルト７を有している。
中間転写装置８の下には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋが、中間転写ベルト７の走行方向に沿って四連タンデム式に配置されている。
各作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋでは、時計回り方向に回転するドラム状の像担持体の周囲に帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置などが設置されている。

作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋの下には、露光装置１３が備えられている。
露光装置１３の下には、給紙装置１４が配置されている。給紙装置１４には、記録媒体２０を収納する給紙カセット１５が二段に備えられている。
各給紙カセット１５の右上には、記録媒体２０を一枚ずつ繰り出して用紙体搬送路１６に入れる給紙コロ１７が設けられている。
用紙搬送路１６は、装置本体１内の右側に下方から上方に向けて形成され、装置本体１上に画像読取装置２００との間に形成された排紙部１８へと通ずるように設けられている。
用紙搬送路１６には、搬送ローラ対１９、２６、搬送ローラ対２８、２７、中間転写ベルト７と対向する二次転写装置２１、定着装置２２、排紙ローラ対２３などが設けられている。

搬送ローラ対１９、２６の上流には、両面反転装置３００から再給紙し、または両面反転装置３００を横切って手差し給紙装置２９から手差し給紙する記録媒体２０を用紙搬送路１６に合流させる給紙路３０が設けられている。
搬送ローラ対１９、２６の下流には、搬送ローラ３１、３２があり、これらにより定着装置２２を通らずに、両面反転装置３００への再給紙搬送路２４を通り両面反転できる構成となっている。
定着装置２２を通っても、両面反転装置３００への再給紙搬送路２４を用いて両面反転できる構成となっている。

コピーを取るときは、画像読取装置２００で原稿画像を読み取って露光装置１３で書き込みを行い、各作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋのそれぞれの像担持体上に各色トナー画像を形成する。
各トナー像を一次転写装置２５ｃ、２５ｍ、２５ｙ、２５ｋで順次転写して中間転写ベルト７上にカラー画像を形成する。
一方、給紙コロ１７の１つを選択的に回転して対応する給紙カセット１５から記録媒体２０を繰り出して用紙搬送路１６に入れ、または手差し給紙装置２９から手差し記録媒体を給紙路３０に入れる。
用紙搬送路１６を通して搬送ローラ対１９、２６で搬送してタイミングを取って二次転写位置へと送り込み、上述したごとく中間転写ベルト７上に形成したカラー画像を二次転写装置２１で記録媒体２０に転写する。
画像転写後の記録媒体２０は、定着装置２２で画像定着後、排紙ローラ対２３で排出されて排紙部１８上にスタックされる。

記録媒体２０の裏面にも画像を形成するときには、再給紙搬送路２４に入れて両面反転装置３００で反転してから給紙路３０を通して再給紙する。
別途中間転写ベルト７上に形成したカラー画像を記録媒体２０において二次転写後、再び定着装置２２で定着して排紙ローラ対２３で排紙部１８に排出する。
図２２において、符号４００は操作パネルを示す。
搬送ローラ対１９、２６と搬送ローラ３１との間に、光学センサ１００が配置されている。校正装置４８は光学センサ１００に対向する位置をもって両面搬送装置３００に配置されている。
勿論、校正装置４８は装置本体１内であって、両面搬送装置３００に支持せずに配置してもよい。

図２３及び図２４に基づいて第２の実施形態を説明する。
上記実施形態では、校正装置４８は校正板４９が装置本体１の内部で露出する状態で配置されていた。この場合、校正板４９の表面が経時的に汚れたり傷付いたりする虞がある。校正板４９の表面が汚れたりすると、光学センサ１００の校正が精度よくできない。
本実施形態ではこの懸念を解消することを目的としている。

図２３に示すように、本実施形態における記録媒体平滑度検出装置９０は、光学センサ１００と、校正装置９２とを有している。
校正装置９２は、校正板４９と、ベース部材５０と、校正板４９の光照射面側を開閉するシャッター機構９４とを有している。
シャッター機構９４は、シャッター駆動源５３と、シャッター駆動シャフト５２と、シャッター駆動シャフト５２に固定されたシャッター部材５４を有している。
光学センサ１００の校正時には、シャッター駆動源５３によりシャッター駆動シャフト５２が校正板４９に平行にスライドし、同時にシャッター部材５４も平行にスライドする。

装置本体１によって、光学センサ１００及び校正装置９２は遮光されているため、センサ出力値に迷光によるノイズを含まない。
光学センサ１００の校正が終了すると、校正板４９をシャッター部材５４が覆うようにシャッター機構９４が駆動される。

図２４に基づいて、光学センサ１００の校正に係る制御動作を説明する。この制御は図２０で示した制御装置５１によって行われる。
まず、シャッター部材５４を平行にスライドさせて、校正板４９を露出させる（Ｓ１）。
次に、光学センサ１００を用いて、校正板４９に光を照射したときのセンサ出力を測定する（Ｓ２）。

Ｓ２で測定した値が初期状態と同じ値かを判定する（Ｓ３）。同じであれば、シャッター部材５４を閉じ（Ｓ５）、終了となる。
初期状態と異なる場合には、校正板４９によるセンサ出力が初期状態になるように光源１１０の光量を駆動電流源１８０で調節する（Ｓ４）。

図３５及び図３６に基づいて第３の実施形態を説明する。
上記実施形態における光学センサ１００の校正方法は、紙粉汚れ等による経時劣化によって記録媒体からの反射光量の低下が起きた場合に、校正板４９を測定し、初期状態のセンサ出力が得られるように光源１１０の出力値を調整するものである。
この場合、校正で駆動電流源１８０による駆動電流値が限界値に達した場合、校正が正常に完了しなくなる。つまり、記録媒体平滑度検出装置は正しく機能しなくなる。その場合、ユーザーや保守サービスを行う作業者による清掃が必要になる。

しかしながら、記録媒体平滑度検出装置の校正が正常に完了しているか否かを伝える方法がないため、ある一定以上の経時劣化（紙粉汚れ）が起きてしまうと、清掃が行われない限り、紙の平滑度を誤検知しつづけるという懸念がある。自動清掃機構を設けることも考えられるが、コストやスペースの関係から制約がある。
本実施形態ではこの懸念を解消することを目的としている。

図３５に本実施形態における制御ブロック図を示す。
本実施形態では、光源１１０の出力値（駆動電流値）が限界値に達しているか否かを判定する判定手段としての電流値限界値判定装置６５と、電流値限界値判定装置６５により光源１１０の出力値が限界値に達していると判定された場合に、校正が正常に完了しなかったことを通知する通知手段としての通知装置６６とを有している。
電流値限界値判定装置６５と通知装置６６は制御装置５１に接続されている。電流値限界値判定装置６５は、校正時の駆動電流源１８０の駆動電流値を監視し、駆動電流値が予め記憶されている限界値（上限値）に達したと判定したら、判定結果を制御装置５１に送信する。

制御装置５１は判定結果を受けて通知装置６６を介して、校正が正常に完了しなかったことをユーザー等に、例えば文字等の表示により通知する。通知装置６６としては例えば画像形成装置の操作パネルを利用できる。操作パネルとは別個に通知装置６６を設けてもよい。

図３６に基づいて、本実施形態の制御動作を説明する。制御以外の構成は第２の実施形態と同様であるので、図２４で説明した部分は省略する。
Ｓ４で校正板４９の出力が初期状態になるように光源１１０の光量を駆動電流源１８０で調節した後に、調節した光源１１０の電流値が限界値か否かを判定する（Ｓ５）。すなわち、駆動電流源１８０から光源１１０への印加電流値は限界値か否かを判定する。
限界値に達した場合には、電流値による調整ができないため、通知装置６６により校正不可を通知し（Ｓ６）、シャッター部材５４を閉じて終了となる。

この場合、通知装置６６としての操作パネルの液晶表示部には、例えば、「センサが汚れて校正が正常にできません」なる旨が表示される。この表示を受けてユーザーは保守サービスを行う作業者に連絡をする。あるいは上記表示を受けて保守サービスを行う作業者による清掃が行われる。
光学センサや校正板の清掃が完了するまで、平滑度に基づく定着温度の制御は行わない。
本実施形態では第２の実施形態の構成での実施例を説明したが、シャッター部材を有しない第１の実施形態の構成においても同様に実施することができる。

本実施形態によれば、校正板を用いた電流値調整による校正で、電流値が限界値に達して校正できない場合に校正が正常に完了していないことを通知し、保守サービスを行う作業者やユーザーに光学センサの清掃を促し、平滑度センサとしての機能を維持することができる。
従って、経時劣化（紙粉汚れ）による紙の平滑度の誤検知を無くすことができる。
制御装置５１が電流値限界値判定装置６５と通知装置６６とを兼ねる構成としてもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

４８ 校正手段としての校正装置
４９ 校正板
５１ 制御手段としての制御装置
６５ 判定手段としての電流値限界値判定装置
６６ 通知手段としての通知装置
８０、９０ 記録媒体平滑度検出装置
９４ シャッター機構
１００ 平滑度検出手段としての光学センサ
１１０ 光源
１３０ 光検出器としての正反射光検出器

特開２００７−２２３７４０号公報

Claims (8)

1. 記録媒体に光を照射し、その反射光を受光して前記記録媒体の平滑度を検出する平滑度検出手段と、
   前記平滑度検出手段の校正を行う校正手段と、
   を備え、
   前記校正手段は、１０点平均粗さにおける表面粗さ５μｍ〜４０μｍの粗さを持つ校正板を有している記録媒体平滑度検出装置。
2. 請求項１に記載の記録媒体平滑度検出装置において、
   前記平滑度検出手段は、前記記録媒体に光を照射する光源と、前記記録媒体からの反射光の強度を検出する光検出器と、を有し、
   前記校正板は、前記光検出器に入る光が全て前記校正板からの反射光となるように配置されている記録媒体平滑度検出装置。
3. 請求項２に記載の記録媒体平滑度検出装置において、
   前記校正板からの反射光の強度が初期状態と同じになるように前記光源の出力を調節する制御手段を有する記録媒体平滑度検出装置。
4. 請求項３に記載の記録媒体平滑度検出装置において、
   前記光源の出力値が限界値に達しているか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記光源の出力値が限界値に達していると判定された場合に、校正が正常に完了しなかったことを通知する通知手段と、
   を有している記録媒体平滑度検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の記録媒体平滑度検出装置において、
   前記平滑度検出手段と前記校正板は周囲の迷光から遮光されている記録媒体平滑度検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の記録媒体平滑度検出装置において、
   前記平滑度検出手段より発せられた光と前記記録媒体の法線とがなす角度θ１が、８０°±５°である記録媒体平滑度検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の記録媒体平滑度検出装置において、
   前記校正手段は、前記校正板の光照射面側を開閉するシャッター機構を有している記録媒体平滑度検出装置。
8. 記録媒体の平滑度を検出する記録媒体平滑度検出装置を備え、
   前記記録媒体平滑度検出装置により検出された平滑度に応じて画像形成条件を調整する画像形成装置において、
   前記記録媒体平滑度検出装置が、請求項１〜７のいずれか１つに記載のものである画像形成装置。

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