JP2017020869A - 光学センサ、画像形成装置、対象物情報計測方法及び対象物判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 対象物を従来よりも細かく判別するための情報を得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、所定の偏光方向の直線偏光を記録紙に該記録紙に対して傾斜した方向から照射する照射系１０と、該照射系１０から照射され記録紙で互いに異なる方向に反射された複数の光を個別に検出する、受光器１４（検出系）を含む検出手段と、照射系１０及び受光器１４の位置を変更する駆動系と、を備えている。【選択図】図６

Description

本発明は、光学センサ、画像形成装置、対象物情報計測方法及び対象物判別方法に係り、更に詳しくは、対象物の判別に用いられる光学センサ、該光学センサを備える画像形成装置、対象物の判別に用いられる対象物情報計測方法及び対象物を判別する対象物判別方法に関する。

近年、対象物の判別に用いられる装置等の開発が盛んに行われている（例えば特許文献１〜７参照）。

しかしながら、特許文献１〜７に開示されている装置等では、対象物を細かく判別するための情報を得ることに関して改善の余地があった。

本発明は、対象物に所定の偏光方向の直線偏光を前記対象物に対して傾斜した方向から照射する少なくとも１つの照射系を含む照射手段と、前記照射手段から照射され前記対象物で反射された複数の光を個別に検出する、検出系を含む検出手段と、前記照射系及び前記検出系の少なくとも一方の位置を変更する駆動系と、を備える光学センサである。

本発明によれば、対象物を従来よりも細かく判別するための情報を得ることができる。

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（その１）である。 面発光レーザアレイの一例を説明するための図である。 用紙での反射による偏光の変化と反射の分類を説明するための図である。 記録紙の種類によって識別が容易になる照射光の入射角が存在することを説明するための図（その１）である。 光学センサの構成を説明するための図（その２）である。 光学センサの構成を説明するための図（その３）である。 光学センサにおける受光器の配置を説明するための図である。 Ｓ０１及びＳ０２と記録紙の銘柄との関係を説明するための図である。 カラープリンタを用いる画像形成方法の一例を説明するためのフローチャートである。 変形例の光学センサにおける受光器の配置を説明するための図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ記録紙の種類によって判別（識別）が容易になる照射光の入射角が存在することを説明するための図（その２及びその３）である。

《実施形態》
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１には一実施形態に関わるカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

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）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、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。

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。

作業用のメモリであるＲＡＭ、増幅回路、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路などを有している。そして、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、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、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、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、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。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図３における面内で矢印方向に回転する。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、制御装置２０９０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）に基づいて色毎に変調された光で、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。

これにより、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。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（図示省略）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枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、転写ベルト２０４０上のトナ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上に順次積み重ねられる。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。画像形成において定着条件や転写条件など考慮しなければならない印刷条件があり、特に高品質の画像形成を行うには、これらの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印刷条件の設定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。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、一例として給紙トレイ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。ここでは、光学センサ２２４５は、給紙トレイ２０６０内に収容された最上の記録紙に対向するように配置されている。なお、光学センサ２２４５は給紙トレイ２０６０外に単体の計測装置として別途設置されていても良い。

この光学センサ２２４５は、一例として図２に示されるように、光源９及びコリメートレンズ１１を含む照射系１０、２つの受光器（１２、１４）、偏光フィルタ１３、これらが収納される暗箱１９０、処理装置５０などを有している。暗箱１９０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。なお、暗箱１９０は、樹脂製であってもよく、ここでは材質を限定するものではない。

すなわち、光学センサ２２４５は、１つの照射系１０と、受光器１４を含む第１の検出系と、受光器１２及び偏光フィルタ１３を含む第２の検出系と、処理装置５０とを有している。

なお、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、一例として記録紙の＋Ｚ側に配置されているものとする。

光源９は、図３に示されるように、同一の基板上に複数の発光部を有している。各発光部は、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９は、面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）を含んでいる。ここで光源９の発光部は、９個の発光部が同一の基板上に２次元配列されている。光源がＶＣＳＥＬのような複数の発光部を有するものである場合、拡散反射を起こす用紙などの対象物に可干渉距離の長い半導体レーザ光を照射した際に特有のスペックル・パターンによるセンサ出力ばらつきを低減することができる。

光源９の各発光部は、処理装置５０が有する光源制御回路７０（図２参照）により制御される。

図２に戻り、照射系１０では、記録紙に対して直線偏光（ここではＳ偏光）が照射されるように光源９が配置され、該光源９から射出された光の光路上にコリメートレンズ１１が配置され、該光を略平行光とする。コリメートレンズ１１を介した光は、暗箱１９０に設けられている開口部を通過して記録紙を照明する。

ところで、図４に示されるように、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。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。

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。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。

ところで、図５には、普通紙、マットコート紙、グロスコート紙に対して、入射角６０°で計測を行ったときの光沢度測定値（図５の横軸）と、入射角７５°で計測を行ったときの光沢度測定値（図５の縦軸）が示されている。なお、光沢度の理論値は、フレネルの反射式と表面粗さを表した式を掛け合わせた次の理論式により得ることができる

ここでは、各点がそれぞれ異なる用紙銘柄の光沢度測定値を示している。正確には、同一銘柄であっても用紙１枚ごとに光沢度は微小に異なるため、各点が各用紙銘柄の光沢度測定結果の代表値を表している。

図５において入射角６０°場合と入射角７５°の場合を比較すると、普通紙やマットコート紙に関しては、光沢度測定値がより広く分布し、光沢度測定値間の差異が大きい入射角７５°（紙に対して浅い角度）の場合に、銘柄（特徴）を判別し易いことがわかる。「光沢度測定値間の差異」とは、ある銘柄Ａの光沢度の代表値と、ある銘柄Ｂの光沢度の代表値との差の絶対値を意味する。

一方、グロスコート紙に関しては、光沢度測定値がより広く分布し、光沢度測定値間の差異が大きい入射角６０°（紙に対して深いい角度）の場合に、銘柄（特徴）を判別し易いことがわかる。

図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）には、それぞれ図５の横軸、縦軸を１次元表示した図が示されている。

図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）から分かるように、光沢度測定値を示す横方向の点の分布が密になるほど判別がし難く、疎になるほど判別し易くなる。

以上の説明から明らかなように、記録紙の屈折率や表面粗さによって該記録紙の銘柄を判別しやすい入射角が変わることがわかる。

ここで、照射系１０は、図６に示されるステッピングモータ１５と支持体１６を含む照射系駆動装置２５により照明中心近傍の位置を通るＹ軸に平行な回転軸周りに回動可能となっている。すなわち、照射系１０は、照射系駆動装置２５により該回転軸周りの位置が変更可能となっている。ステッピングモータ１５は、処理装置５０が有するモータ制御回路９０により制御される（図７参照）。

照射系１０を照射系駆動装置２５により回動させることで照射系１０からの光（照射光）の記録紙に対する入射角θ１（図２参照）を変更することできる。

また、受光器１４は、図６に示されるステッピングモータ１７と支持体１８を含む検出系駆動装置３０により照明中心近傍の位置を通るＹ軸に平行な回転軸周りに回動可能となっている。すなわち、受光器１４は、検出系駆動装置３０により該回転軸周りの位置が変更可能となっている。ステッピングモータ１７は、モータ制御回路９０により制御される（図７参照）。

そこで、処理装置５０は、入射角θ１の変更に伴って変化する反射角θ２で記録紙から反射する正反射光を受光器１４が受光可能となるように受光器１４を検出系駆動装置３０により回動させる。

具体的には、処理装置５０は、照射系駆動装置２５、検出系駆動装置３０を、光源９の中心（例えば面発光レーザアレイの中心）と照明中心を通る直線Ｒ１と、照明中心を通るＺ軸に平行な直線Ｌ２とが成す角度α（＝θ１）と、受光器１４の中心と照明中心を通る直線Ｌ１と、直線Ｌ２とが成す角度βが略等しくなるように制御する。なお、照射系駆動装置２５、検出系駆動装置３０の制御は、並行して行っても良いし、順次行っても良い。以下では、角度αを「照射角α」とも呼び、角度βを「受光角β」とも呼ぶ。

支持体１６は、一例として、図７に示されるように、ステッピングモータ１５の回転軸に一端が固定され、他端部に光源９が取り付けられ、中間部にコリメートレンズ１１が取り付けられたＬ字状のアームから成る。

支持体１８は、一例として、ステッピングモータ１７の回転軸に一端が固定され、他端部に受光器１４が取り付けられたＬ字状のアームから成る。

ここでは、ステッピングモータ１５、１７として、実質的に同一のものが用いられている。そして、ステッピングモータ１５、１７の回転軸は、Ｙ軸に平行な略同軸上に位置している。このため、入射角θ１の変更時にステッピングモータ１５に入力される駆動パルス数に対して、入射角θ１の変更後における記録紙からの正反射光を受光可能な位置に受光器１４を回動させるためにステッピングモータ１７に入力すべき駆動パルス数を容易に算出することができる。すなわち、ステッピングモータ１７の制御が容易となる。なお、図６において、ステッピングモータ１７はステッピングモータ１５と重なる位置、すなわちステッピングモータ１５の紙面裏側に配置されている。

なお、ステッピングモータ１５、１７の回転軸が互いに離間していても良い。この場合も、入射角θ１の変更に伴い変化する反射角θ２に応じてステッピングモータ１７に入力すべき駆動パルス数を決定すれば良い。

また、照射角α及び受光角βを予め等しく設定しておけば、入射角θ１の変更時に支持体１６、１８をＹ軸周りの互いに異なる向きに同一回動量だけ回動させれば良いため、制御が非常に簡単である。

処理装置５０は、照射角α（入射角θ１）の変更前に照射系１０から対象物にＳ偏光を照射し、受光器１２、１４の出力信号における信号レベルに基づいて、記録紙の種類を推定し、その推定結果に基づいて入射角θ１が該記録紙の判別に好適な目標入射角θｔとなるように照射系駆動装置２５を制御するとともに、受光角βが目標入射角θｔに等しくなるように検出系駆動装置３０を制御する。

なお、ここでは照射角αと受光角βを変化させるためにステッピングモータ１５、１７を使用しているが、これらの代用として例えば手動で照射角α及び受光角βを変化させることができるような回転機構等を使用してもよい。また、照射系駆動装置２５、検出系駆動装置３０の駆動源として、ステッピングモータの代わりに他のモータ（例えばサーボモータ）を用いても良い。

また、例えば、支持体１６、１８をＹ軸周りの互いに異なる向きに連動して回動させる例えばギヤ等を含む連動機構を設けても良い。この場合、２つの支持体１６、１８の一方を駆動する１つの駆動源により２つの支持体１６、１８を回動させることができる。

以上説明した照射系駆動装置２５、検出系駆動装置３０の構成は、上述したものに限らず、適宜変更可能である。

前述しように、記録紙に対する照射光の入射角によって、普通紙、マットコート紙、グロスコート紙における紙の銘柄判別の難易が異なるため、照射光の入射角度を変化させることで銘柄の正確な判別が可能となる。

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。なお、以下では、入射面内において、入射光線に平行な方向（光源の射出方向に平行な方向）をＸ’軸方向、入射光線に直交する方向をＺ’軸方向、Ｘ’軸方向及びＺ’軸方向のいずれにも直交する方向をＹ軸方向として説明する（図３参照）。

ここでは、記録紙への入射光の入射面は、照明中心を含みＸ’Ｚ’平面に平行である。そして、面発光レーザアレイの偏光方向は、Ｙ軸方向すなわち該入射面に直交する方向に設定されている。そこで、記録紙への入射光（照射光）は、入射面に垂直な方向に振動する直線偏光であるＳ偏光となる。

また、説明においては記録用紙への入射光だけでなく反射光に対してもＳ偏光やＰ偏光という表現を用いるが、これは説明の便宜のために記録用紙への入射光の偏光方向を基準とした表現であり、入射面内において入射光（本実施形態ではＳ偏光）と同一の偏光方向をＳ偏光、それに直交する偏光方向をＰ偏光と呼ぶこととする。

ここでは、図８に示されるように、受光器１４は、Ｘ軸方向に関して、照明中心の＋Ｘ側に配置されている。また、照明中心と偏光フィルタ１３の中心と受光器１２の中心を通る線Ｌ２と、記録紙の表面とのなす角度ψ１は９０度である。ここでは、光源９の中心（例えば面発光レーザアレイの中心）と、照明中心と、受光器１２の中心と、偏光フィルタ１３の中心と、受光器１４の中心は、ＸＺ平面に平行なほぼ同一平面上に存在するが、Ｙ軸方向に互いにずれていても良い。

偏光フィルタ１３には、拡散反射光、多重拡散反射光、内部拡散反射光が入射する。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１３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、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分は、偏光フィルタ１３を透過する。すなわち、受光器１２では多重拡散反射光、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分のみが受光される。

なお、以下では、便宜上、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分を「内部拡散反射光のＰ偏光成分」ともいう。また、内部拡散反射光に含まれるＳ偏光成分を「内部拡散反射光のＳ偏光成分」ともいう。

受光器１２、１４は、受光光量に対応する電気信号（光電変換信号）を用紙特定手段としても機能する制御装置２０９０に出力する。なお、制御装置２０９０に出力する値は、ある一定時間（以下、サンプリング時間と記載する）の電気信号の平均値などであってもよい。

以下では、照射系１０からの光束が用紙に照射されたときの、受光器１４の出力信号における信号レベルを「Ｓ０１」、受光器１２の出力信号における信号レベルを「Ｓ０２」と呼ぶ。制御装置２０９０は、照射系１０からの光束が用紙に照射された際の受光器１４の出力信号「Ｓ０１」および受光器１２の出力信号「Ｓ０２」に基づいて用紙の銘柄を推定（特定）する。

ここでは、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Ｓ０１及びＳ０２の値を計測し、該計測結果を「記録紙判別テーブル」として制御装置２０９０のＲＯＭに格納している。

図９には、国内で販売されている３０銘柄の記録紙について、Ｓ０１及びＳ０２の計測値が示されている。なお、図９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、Ｓ０１及びＳ０２の計測値が「◇」であれば、銘柄Ｄと特定される。また、Ｓ０１及びＳ０２の計測値が「■」であれば、最も近い銘柄Ｃと特定される。また、Ｓ０１及びＳ０２の計測値が「◆」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。

以下に、図１０を参照して、カラープリンタ２０００を用いる画像形成方法の一例を説明する。図１０のフローチャートは、制御装置２０９０によって実行される処理アルゴリズムに基づいている。ここでの、制御フローは、ユーザによる不図示の操作パネルあるいはパソコンを介しての印刷ジョブ要求が制御装置２０９０に入力されたときに開始される。光学センサ２２４５の下方の給紙トレイ２０６０上には記録紙が積載されている。また、予め照射角αと受光角βが略一致するように照射系駆動装置２５及び検出系駆動装置３０のセッティングが行われている。

最初のステップＳ１では、照射系１０から最上の記録紙に現入射角で光（ここではＳ偏光）を照射する。すなわち、照射系１０を現在の位置に位置させた状態で、処理装置５０を介して光源９の複数の発光部を同時に発光させる。

次のステップＳ２では、受光器１２、１４の出力信号に基づいて目標入射角θｔを設定する。具体的には、受光器１４及び受光器１２の出力信号からＳ０１、Ｓ０２の値を求める。そして、信号レベルＳ０１、Ｓ０２の値と図９の関係から記録紙の種類（例えば普通紙、マットコート紙、グロスコート紙等）を推定し、該推定された種類に適切な入射角（例えば普通紙の場合は７５°、マットコート紙の場合は８０°、グロスコート紙の場合は６０°）を目標入射角θｔとして設定する。

次のステップＳ３では、照射光の入射角θ１（照射角α）が目標入射角θｔとなるように処理装置５０を介して照射系駆動装置２５を制御する。

次のステップＳ４では、受光角βが目標入射角θｔと略同一となるように処理装置５０を介して検出系駆動装置３０を制御する。

次のステップＳ５では、照射系１０から最上の記録紙に目標入射角θｔで光（ここではＳ偏光）を照射する。

次のステップＳ６では、受光器１２、１４の出力信号に基づいて記録紙の銘柄を推定する。具体的には、受光器１２、１４の出力信号における信号レベルＳ０１、Ｓ０２と図９の関係から記録紙の銘柄を推定する。詳述すると、記録紙判別テーブルを参照し、得られたＳ０１及びＳ０２の値から記録紙の銘柄を特定（推定）する。そして、特定された記録紙の銘柄をＲＡＭに保存する。

次のステップＳ７では、推定された記録紙の銘柄に応じて画像形成条件（例えば現像条件や転写条件）を調整する。具体的には、ＲＡＭに保存されている特定された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、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ローラを含む現像装置及び転写ローラを含む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。なお、画像形成条件として、転写電圧やトナー量に代えて又は加えて、例えば現像装置による現像バイアス、帯電装置による帯電電位、光走査装置２０１０による露光量等を制御しても良い。いずれにしても、制御対象の画像形成条件をテーブル化して、ＲＯＭに格納しておくことが好ましい。

次のステップＳ８では、最上の記録紙を給紙し、該記録紙に画像を形成する。

次のステップＳ９では、印刷ジョブが終了したか否かを判断する。印刷ジョブが終了していないと判断した場合はステップＳ１に戻り、終了したと判断したときは、フローは終了する。

以上説明した本実施形態の光学センサ２２４５は、所定の偏光方向の直線偏光を記録紙に該記録紙に対して傾斜した方向から照射する照射系１０を含む照射手段と、該照射手段から照射され記録紙で互いに異なる方向に反射された複数の光を個別に検出する、受光器１４（検出系）を含む検出手段と、照射系１０及び受光器１４の位置を変更する駆動系と、を備えている。

この場合、照射系１０及び受光器１４の位置を変更できるため、記録紙の種類や特徴に応じて適切な入射角で記録紙に直線偏光を照射でき、該記録紙からの複数の反射光を、受光器１４を含む検出手段で個別に検出することができる。

この結果、記録紙を従来よりも細かく判別するための情報を得ることができる。

また、照射系１０及び受光器１４の位置を変更できるため、少数の照射系及び検出系を用いて記録紙を従来よりも細かく判別するための情報を得ることができる。

また、駆動系は、記録紙に対する直線偏光の入射角θ１が変化するように照射系１０の位置を変更するための照射系駆動装置２５と、照射系１０の位置の変更に伴い受光器１４の位置を変更するための検出系駆動装置３０と、を備える。

この場合、入射角θ１の変化に伴う反射角θ２の変化に応じて受光器１４の位置を調整できる。

また、照射系駆動装置２５は、ステッピングモータ１５と、一端がステッピングモータ１５の回転軸に接続され、他端が照射系１０に接続された支持体と、を有し、検出系駆動装置３０は、ステッピングモータ１７と、一端がステッピングモータ１７の回転軸に接続され、他端が受光器１４に接続された別の支持体と、を有するため、照射角α及び受光角βを簡単に変えることができる。

また、ステッピングモータ１５、１７の回転軸が略同軸上にある場合には、照射角αの変更時にステッピングモータ１５に入力される駆動パルス数に応じて、受光角βを変更するためのステッピングモータ１７に入力すべき駆動パルス数を容易に算出でき、ステッピングモータ１７の制御が簡単である。

また、照射系駆動装置２５及び前記検出系駆動装置３０を制御する処理装置５０を更に備えるため、照射角α及び受光角βを同一の制御系統で制御できるため、制御が簡単である。

また、処理装置５０は、変化後の入射角θ１で直線偏光が記録紙に照射され該記録紙で正反射される光を受光器１４が受光可能となるように検出系駆動装置３０を制御する。

この場合、入射角θ１が変化しても、記録紙で正反射される光を受光器１４で受光することができる。

また、処理装置５０は、受光器１４の受光角が変化後の入射角θ１に略等しくなるように検出系駆動装置３０を制御する。

この場合、入射角θ１が変化しても、記録紙で正反射される光を受光器１４で受光することができる。

また、処理装置５０は、直線偏光が記録紙に照射されたときの検出手段の出力に基づいて入射角θ１の目標入射角θｔを設定するため、入射角θ１を記録紙の種類毎に適切な入射角に変更することができる。

また、検出手段は、照射系１０から照射され記録紙で該記録紙の表面に直交する方向に拡散反射された光を検出する検出系を含むため、記録紙をより高精度に細かく判別するための情報を得ることができる。

また、検出手段は、照射系１０から照射され記録紙で該記録紙の表面に直交する方向とは異なる方向に拡散反射された光を検出する検出系を含むため、記録紙をより高精度に細かく判別するための情報を得ることができる。

また、照射系１０は、面発光レーザアレイを含むため、記録紙をより高精度に判別するための情報を得ることができる。

また、カラープリンタ２０００は、光学センサ１００で推定された記録紙の銘柄に応じて画像形成条件（例えば現像条件や転写条件）を適切に調整できるため、該記録紙の銘柄に関わらず、該記録紙に高品質な画像を形成できる。

また、本実施形態の対象物情報計測方法は、照射系１０から所定の偏光方向の直線偏光を記録紙に該記録紙に対して傾斜した方向から照射する工程と、記録紙で正反射された光を受光器１４（検出系）で検出する工程と、該検出する工程での検出結果に基づいて、記録紙に対する直線偏光の入射角が変化するように照射系１０の位置を変更する工程と、照射系の位置の変更に伴い受光器１４の位置を変更する工程と、記録紙で正反射された光を受光器１４で検出する工程と、を含む。この場合、記録紙を従来よりも細かく判別するための情報を得ることができる。

また、受光器１４の位置を変更する工程では、変化後の入射角θ１で直線偏光が記録紙に照射されたときに該記録紙で正反射された光を受光器１４が受光可能となるように受光器１４の位置を変更する。この場合、入射角θ１が変化しても、記録紙で正反射される光を受光器１４で受光することができる。

また、受光器１４の位置を変更する工程では、受光器１４の受光角が変化後の入射角θ１に略等しくなるように受光器１４の位置を変更する。この場合、入射角θ１が変化しても、記録紙で正反射される光を受光器１４で受光することができる。

また、本実施形態の記録紙判別方法は、照射系１０から所定の偏光方向の直線偏光を記録紙に該記録紙に対して傾斜した方向から照射する工程と、記録紙で正反射された光を受光器１４（検出系）で検出する検出する工程と、該検出する工程での検出結果に基づいて記録紙の種類を推定する工程と、該推定する工程での推定結果に基づいて、記録紙に対する直線偏光の入射角が変化するように照射系１０の位置を変更する工程と、照射系１０の位置の変更に伴い受光器１４の位置を変更する工程と、照射系１０から直線偏光を記録紙に照射する工程と、記録紙で正反射された光を受光器１４で検出する工程と、該検出する工程での検出結果に基づいて、記録紙の特徴を推定する工程と、を含む。この場合、記録紙を従来よりも細かく判別することができる。

また、受光器１４の位置を変更する工程では、受光器１４の受光角が変化後の入射角に略等しくなるように受光器１４の位置を変更する。この場合、入射角θ１が変化しても、記録紙で正反射される光を受光器１４で受光することができる。

《変形例１》
ところで、上記実施形態の光学センサ２２４５では、照射光（照射系１０から射出される光）の光量は一定とされている。

これに対して、変形例１の光学センサでは、上記実施形態の構成に加えて、照射光の光量を該照射光の記録紙への入射角度に応じて変化させることとしている。その手段として、処理装置５０の光源制御回路７０を用いる。光源制御回路７０を用いて光源９の駆動電流を変化させることで、照射光の光量を調整できる。

光源制御回路７０は、照射光の記録紙への入射角θ１（照射角α）をステッピングモータ１５に入力された駆動パルスの数から特定し、それに応じて駆動電流を調整し、光源９の発光光量（光出力）を調整する。

フレネルの式より、図２において、照射光の記録紙への入射角θ１が小さいときは正反射光量が小さくなり、照射光の記録紙への入射角θ１が大きいときは正反射光量が大きくなる。

照射系１０からの照射光の記録紙への入射角θ１が小さくなることで、受光器１４で受光される正反射光量が小さくなると受光器１４における信号雑音比（S/N比）が小さくなり、誤った銘柄判別をする恐れがある。

この場合、受光器１４で受光した信号を増幅回路により増幅しS/N比を改善することが考えられるが、照射光の記録紙への入射角θ１が小さい場合を想定して増幅回路を設計すると、照射光の記録紙への入射角θ１が大きい場合に受光器１４で受光した信号が飽和してしまい誤った銘柄判別をする恐れがある。

そこで、変形例１では、照射光の記録紙への入射角θ１に応じて該照射光の光量を変化させることで、入射角θ１によらず銘柄判別の精度を向上させることが可能である。具体的には、照射光の光量を、例えば標準反射板としてガラス板を用いた場合に正反射光量が入射角θ１によらず等しくなるように変化させることが考えられる。

以上説明した変形例１の光学センサでは、照射系１０の位置の変更に伴い直線偏光の光量を調整する光源制御回路（光量調整手段）を備えるため、入射角θ１の変化に伴う正反射光の光量変化によって受光器１４での検出精度が低下するのを抑制できる。また、この場合、光源制御回路として、汎用の光源ドライバを用いることができるため、光量調整用の専用の装置等を設ける必要がなく、小型化及び低コスト化を図ることができる。

また、光源制御回路は、照射系１０から照射され記録紙で正反射された光の光量が照射系１０の位置の変更前後で略同一となるように直線偏光の光量を調整するため、受光器１４での検出精度が低下するのをより確実に抑制できる。

なお、変形例１では、光量調整手段として、光源制御回路が用いられているが、これに限られない。例えば、光源９と記録紙との間の光路上に選択的に位置させることができる、光透過率が互いに異なる複数の光透過部を有する光透過率調整手段を設けても良い。

《変形例２》
変形例２の光学センサでは、上記実施形態及び変形例１の光学センサに比べて、検出系が増設されている。

例えば、変形例２の光学センサは、図１１に示されるように、第３の検出系を構成する受光器１９、また第４の検出系を構成する受光器２０及び偏光フィルタ２１を更に有している。

受光器１９は、表面拡散反射光、多重拡散反射光及び内部拡散反射光を受光する位置に配置されている。

偏光フィルタ２１は偏光フィルタ１３と同様、Ｐ偏光を透過する向きに設置され、受光器２０は多重拡散反射及び内部拡散反射光を受光可能な位置に配置されている。

照射系１０の光源９の中心（例えば面発光レーザアレイの中心）と、照明中心と、偏光フィルタ２１の中心と、受光器１９および受光器２０の中心は、ほぼ同一平面上に存在する。そして、照明中心と受光器１９の中心とを通る線Ｌ３と、記録紙の表面とのなす角度ψ２は１２０度である（図１１参照）。また、照明中心と受光器２０の中心とを通る線Ｌ４と、記録紙の表面とのなす角度ψ３は１５０度である（図１１参照）。

このとき、照射角αと受光角βは、照明中心と受光器２０及び偏光フィルタ２１の各中心を通る直線Ｌ４と記録紙面との間で、受光器１４が受光器２０及び偏光フィルタ２１と物理的に干渉しない範囲となる。さらに、受光器１４は、他の受光器で受光する光の光路を妨げない位置にあり、かつ他の受光器は受光器１４で受光する光の光路を妨げない位置にある。

この場合に、制御装置２０９０によって実行される変形例２の画像形成方法について以下に説明する。なお、以下では、照射光が記録紙に照射されたときの、制御装置２０９０の増幅回路で増幅された、受光器１９の出力信号における信号レベルを「Ｓ０３」、受光器２０の出力信号における信号レベルを「Ｓ０４」という。また、Ｓ０３やＳ０４がＳ０２と略同等の大きさになるように、受光器１９や受光器２０を受光器１２よりも照明中心に遠い位置に設け、反射光の取込角度を受光器２０での反射光の取込角度よりも小さくしている。なお、必ずしも全ての検出系の出力信号レベルを同等にしなくても良い。例えば、正反射光を検出する第１の検出系の出力信号が別の増幅回路によって増幅される場合には、第２〜第４の検出系の出力信号レベルを同等にすれば良い。

変形例２における制御フローは、基本的には図１０のフローと同じであるため、図１０のフローと異なる点について説明する。

変形例２では、図１０のステップＳ２において、４つの受光器の出力信号からＳ０１〜Ｓ０４の値を求め、記録紙判別テーブルを参照し、得られたＳ０１、Ｓ０２、Ｓ０３、Ｓ０４の値から記録紙の種類を推定し、推定された種類に適切な目標入射角θｔを設定する。図１０のステップＳ６において、４つの受光器の出力信号からＳ０１〜Ｓ０４の値を求め、記録紙判別テーブルを参照し、得られたＳ０１、Ｓ０２、Ｓ０３、Ｓ０４の値から記録紙の銘柄を特定（推定）する。なお、変形例２では、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Ｓ０１、Ｓ０２、Ｓ０３、Ｓ０４の値を計測し、該計測結果を「記録紙判別テーブル」として制御装置２０９０のＲＯＭに格納している。

このように、互いに異なる方向に反射された光を個別に検出する複数の検出系を設け、各検出系での検出値を用いて記録紙を判別することにより、外乱光や迷光などがあっても正確な判別が可能である。

なお、変形例２では、図１０のステップＳ２においてＳ０１とＳ０２を用いて記録紙の種類（紙種）を推定し、図１０のステップＳ６においてＳ０３とＳ０４を用いて記録紙の銘柄を特定（推定）しても良い。

なお、上記実施形態及び各変形例では、光源が９個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い。

また、上記実施形態及び各変形例において、各受光器の前方に集光レンズが設けられても良い。この場合は、信号レベルの計測ばらつきを低減することができる。反射光量に基づいて記録紙を判別する光学センサにとって、測定の再現性は重要である。光学センサは、測定時に測定面と記録紙の表面とが同一平面にあることを前提に設置されている。しかしながら、記録紙は、たわみや振動等の理由から、測定面に対し表面が傾斜又は浮き上がってしまい、記録紙表面が測定面と同一平面にならないことがある。これは、反射光の光強度分布の変化を招来し、受光光量が変化し、詳細な判別を安定して行うのは難しい。そこで、受光器の前方に集光レンズを配置すると、反射光の光強度分布が変化しても受光光量を安定化させることができる。

また、受光器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、記録紙表面が測定面と同一平面にならない場合の不都合を解消することができる。

また、受光器に受光領域がアレイ化されたＰＤを用いて、全体として反射光強度分布のシフト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、反射光の光強度分布がシフトしたとしても、各ＰＤが検出した信号のうちの最大信号を利用すれば、受光器の出力レベルを安定化させることができる。また、複数の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、入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、Ｓ偏光の正反射光の光量及びＰ偏光の正反射光の光量と対象物（記録紙）の平滑度や厚さおよび坪量との関係を予め求めて、データベースとして制御装置２０９０のＲＯＭに格納しておき、該データベースを参照して光学センサ２２４５の出力に基づいて対象物（記録紙）の平滑度や厚さおよび坪量を特定し、該特定された平滑度や厚さおよび坪量に応じて画像形成条件を調整しても良い。

また、上記実施形態及び各変形例では、駆動系の構成として、照射系１０と受光器１４の双方を駆動する構成が採用されているが、要は、光源を含む照射系及び受光器を含む検出系の少なくとも一方を駆動する構成を採用すれば良い。

例えば、照射系１０のみを駆動する場合に、入射角θ１（照射角α）の変更に伴う正反射光の反射角θ２の変化の前後に対応する複数位置に複数の検出系を個別に配置しても良い。すなわち、記録紙から互いに異なる方向に反射する複数の正反射光を個別に検出可能な複数位置に検出系を配置しても良い。

また、例えば、検出系のみを駆動する場合には、正反射光を検出可能な位置と拡散反射光を検出可能な位置との間で検出系を移動させるようにしても良い。

また、例えば、検出系のみを駆動する場合には、記録紙から互いに異なる方向に反射する複数の拡散反射光を個別に検出可能な位置間で検出系を移動させるようにしても良い。

また、検出系のみを駆動する場合に、照射角αが互いに異なる複数の照射系を配置し、記録紙から互いに異なる方向に反射する複数の正反射光を個別に検出可能な位置間で検出系を移動させ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、制御装置２０９０が各受光器の出力信号における信号レベルを取得及び記録紙の種類や銘柄の推定を行っているが、これらの少なくとも一方を処理装置５０が行っても良い。

また、上記実施形態及び各変形例では、処理装置５０が光源９を制御しているが、代わりに制御装置２０９０が制御しても良い。

また、上記実施形態及び各変形例では、処理装置５０は、照射系駆動装置２５及び検出系駆動装置３０を制御しているが、これらの少なくとも一方を制御装置２０９０が制御しても良い。

また、上記実施形態及び各変形例では、処理装置５０が照射系駆動装置２５及び検出系駆動装置３０を制御しているが、これらの少なくとも一方を制御装置２０９０が制御しても良い。

また、光源９の制御、各受光器の出力信号における信号レベルの取得、記録紙の種類や銘柄の推定、並びに照射系駆動装置２５及び検出系駆動装置３０の制御の全てを制御装置２０９０が行っても良い。この場合には、光学センサにおいて処理装置は不要となる。

また、上記実施形態及び各変形例では、光学センサにおいて、記録紙に照射される光がＳ偏光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、記録紙に照射される光がＰ偏光であっても良い。但し、この場合は、前記偏光フィルタ１３に代えて、Ｓ偏光を透過させる偏光フィルタが用いられる。具体的には、例えば面発光レーザアレイの偏光方向をＺ’方向とすれば、照射光を入射面に対して平行な方向に振動する直線偏光であるＰ偏光とすることができる。

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において、搬送中に記録紙の銘柄を特定しても良い。この場合は、光学センサ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２０５４と前記転写ローラ２０４２との間の搬送路近傍に配置しても良い。

また、上記実施形態及び各変形例において、用紙を給紙トレイに充填する以前に記録紙の銘柄を特定しても良い。この場合は、光学センサはカラープリンタ２０００の外部に設置される。例えば、光学センサはカラープリンタ２０００の外装の上面に据え置きされていても良い。また、一例として光学センサは手で持ちやすい形状で、記録紙の銘柄を特定する際に光学センサを取り外しすることが可能な形態であっても良い。また、本発明の光学センサを用いて判別される対象物は、記録紙に限定されず、要は、光学的に（例えば光学センサを用いて）材質を判別可能な物であれば良い。

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い。例えば、モノクロ画像を形成するレーザプリンタであっても良い。また、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機であっても良い。

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。例えば、５つの感光体ドラムを有するプリンタであっても良い。また、上記実施形態では、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写される画像形成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、トナー像が感光体ドラムから記録紙に直接転写される画像形成装置であっても良い。また、光学センサは、記録紙にインクを吹き付けて画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置にも適用可能である。

以下に、発明者らが上記実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。

デジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置は、印刷用紙に代表される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。画像形成においては定着条件や転写条件など考慮しなければならない印刷条件があり、特に高品質の画像形成を行うには、これらの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、及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。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。

現在の画像形成装置では、印刷時にユーザ自身が印刷条件を設定しなければならない。このため、ユーザに紙の種類を識別するための知識が求められる上、その紙の種類に応じた設定内容をそのつど自分で入力しなければならない煩わしさがあった。そして、その設定内容を誤ると最適な画像を得ることができなかった。

ところで、図４に示されるように、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。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。

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。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。

ところで、特許文献１には、記録材表面に当接して走査することにより該記録材表面の表面性を識別するセンサを備える表面性識別装置が開示されている。

特許文献２には、圧力センサが用紙に当接して検出した圧力値から、用紙種類を判別する印刷装置が開示されている。

特許文献３には、反射光と透過光とを用いて記録材の種類を判別する記録材判別装置が開示されている。

特許文献４には、移動中のシート材の材質をシート材の表面で反射した反射光量とシート材を透過した透過光量に基づいて判別するシート材材質判別装置が開示されている。

特許文献５には、反射型光学センサからの検出出力に基づいて、給紙部に収容された記録材の有無と給紙部の有無とを判別する判別手段を有する画像形成装置が開示されている。

特許文献６には、記録媒体に光を照射してその反射光の２つの偏光成分の光量をそれぞれ検出して記録媒体の表面性を判別する画像形成装置が開示されている。

特許文献７には、表面正反射光と内部拡散反射光のP偏光成分とを用いて記録紙の銘柄を特定する光学センサが開示されている。

しかしながら、特許文献４に開示されているシート材材質判別装置、特許文献５及び特許文献６に加持されている画像形成装置では、識別（判別）可能なのは、非塗工紙／塗工紙／ＯＨＰシートの違いのみであり、高品質の画像形成に必要が銘柄までの特定はできなかった。

ところで、図５は入射角６０度での光沢度に対する入射角θ度での光沢度（θは６０度、７５度、８０度）の理論値と入射角６０度での光沢度に対する入射角７５度での光沢度の記録紙の銘柄別測定値を表したグラフである。記録紙の銘柄別測定値において、縦軸よりも横軸対して銘柄間の差異が大きければ入射角６０度での照射が銘柄判別に有効、横軸よりも縦軸対して銘柄間の差異が大きければ入射角７５度での照射が銘柄判別に有効であることを示している。

特許文献７に開示されている光学センサは記録紙に対する光源からの照射光の入射角度が固定である構成となっている。しかし、図５に示されるような普通紙・グロスコート紙・マットコート紙の銘柄判別の難易は記録紙に対する照射光の入射角によって異なることがわかる。例えば図５より普通紙では照射光の入射角θが大きい方が銘柄判別しやすいが、グロスコート紙では照射光の入射角θが小さいほうが銘柄判別しやすい。そのため、特許文献７に開示されている光学センサでは、多種類の印刷用紙を細かく識別するための改善の余地があった。

そこで、発明者らは、鋭意検討の末、上記実施形態及び各変形例を発案するに至った。

９…光源、１０…照射系、１１…コリメートレンズ、１２…受光器（光検出器）、１３…偏光フィルタ（偏光光学素子）、１４…受光器（検出系）、１５…ステッピングモータ（モータ）、１６…支持体、１７…ステッピングモータ（別のモータ）、１８…支持体、１９…受光器（検出系）、２０…受光器（検出系）、２５…照射系駆動装置、３０…検出系駆動装置、７０…光量調整手段（光源制御回路）、９０…モータ制御回路（制御装置）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０９０…制御装置（調整装置）。

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２００６−０６２８４２号公報 特開平１１−２４９３５３号公報 特開２０１２−１２８３９３号公報

Claims (20)

1. 対象物に所定の偏光方向の直線偏光を前記対象物に対して傾斜した方向から照射する少なくとも１つの照射系を含む照射手段と、
   前記照射手段から照射され前記対象物で互いに異なる方向に反射された複数の光を個別に検出する、検出系を含む検出手段と、
   前記照射系及び前記検出系の少なくとも一方の位置を変更する駆動系と、を備える光学センサ。
2. 前記駆動系は、
   前記対象物に対する前記直線偏光の入射角が変化するように前記照射系の位置を変更するための照射系駆動装置と、
   前記照射系の位置の変更に伴い前記検出系の位置を変更するための検出系駆動装置と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学センサ。
3. 前記照射系駆動装置は、モータと、一端が前記モータの回転軸に接続され、他端が前記照射系に接続された支持体と、を有し、
   前記検出系駆動装置は、別のモータと、一端が前記別のモータの回転軸に接続され、他端が前記検出系に接続された別の支持体と、を有することを特徴とする請求項２に記載の光学センサ。
4. 前記モータと前記別のモータの回転軸は、略同軸上にあることを特徴とする請求項３に記載の光学センサ。
5. 前記照射系駆動装置及び前記検出系駆動装置の少なくとも一方を制御する制御装置を更に備え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. 前記制御装置は、前記変化後の入射角で前記直線偏光が前記対象物に照射され該対象物で正反射される光を前記検出系が受光可能となるように前記検出系駆動装置を制御することを特徴とする請求項５に記載の光学センサ。
7. 前記制御装置は、前記検出系の受光角が前記変化後の入射角に略等しくなるように前記検出系駆動装置を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の光学センサ。
8. 前記制御装置は、前記対象物に前記直線偏光が照射されたときの前記検出手段の出力に基づいて前記直線偏光の目標入射角を設定し、該目標入射角に応じて前記照射系の位置を変更することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の光学センサ。
9. 前記検出手段は、前記照射手段から照射され前記対象物で互いに異なる方向に反射された複数の光を個別に検出する複数の前記検出系を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学センサ。
10. 前記検出手段は、前記照射手段から照射され前記対象物で互いに異なる方向に反射される複数の光を個別に検出可能な複数の位置間で前記駆動系により位置を変更可能な前記検出系を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学センサ。
11. 前記複数の光は、前記対象物で正反射された光と拡散反射された光を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の光学センサ。
12. 前記検出手段は、前記照射手段から照射され前記対象物で前記対象物の表面に直交する方向に拡散反射された光を検出する前記検出系を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学センサ。
13. 前記照射系は、面発光レーザアレイを含む光源を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光学センサ。
14. 前記検出手段の出力に基づいて、前記対象物の種類や特徴を推定する処理装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項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１〜１４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. 照射系から所定の偏光方向の直線偏光を対象物に該対象物に対して傾斜した方向から照射する工程と、
    前記対象物で正反射された光を検出系で検出する工程と、
    前記検出する工程での検出結果に基づいて、前記対象物に対する前記直線偏光の入射角が変化するように前記照射系の位置を変更する工程と、
    前記照射系の位置の変更に伴い前記検出系の位置を変更する工程と、
    前記対象物で正反射された光を前記検出系で検出する工程と、を含む対象物情報計測方法。
17. 前記検出系の位置を変更する工程では、前記変化後の入射角で前記直線偏光が前記対象物に照射されたときに該対象物で正反射された光を前記検出系が受光可能となるように前記検出系の位置を変更することを特徴とする請求項１６に記載の対象物情報計測方法。
18. 前記検出系の位置を変更する工程では、前記検出系の受光角が前記変化後の入射角に略等しくなるように前記検出系の位置を変更することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の対象物情報計測方法。
19. 照射系から所定の偏光方向の直線偏光を対象物に該対象物に対して傾斜した方向から照射する工程と、
    前記対象物で正反射された光を検出系で検出する検出する工程と、
    前記検出する工程での検出結果に基づいて前記対象物の種類を推定する工程と、
    前記推定する工程での推定結果に基づいて、前記対象物に対する前記直線偏光の入射角が変化するように前記照射系の位置を変更する工程と、
    前記照射系の位置の変更に伴い前記検出系の位置を変更する工程と、
    前記照射系から前記直線偏光を前記対象物に照射する工程と、
    前記対象物で正反射された光を検出系で検出する工程と、
    該検出する工程での検出結果に基づいて、前記対象物の特徴を推定する工程と、を含む対象物判別方法。
20. 前記検出系の位置を変更する工程では、前記検出系の受光角が前記変化後の入射角に略等しくなるように前記検出系の位置を変更することを特徴とする請求項１９に記載の対象物判別方法。