JP5849412B2 - Optical sensor and image forming apparatus - Google Patents

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義浩 大場
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Description

本発明は、光学センサ及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to an optical sensor and an image forming apparatus.

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。   A so-called electrophotographic image forming apparatus such as a digital copying machine or a laser printer transfers a toner image onto a recording medium such as a recording paper, and records the toner image on a recording paper or the like by heating and pressing under a predetermined condition. An image is formed by fixing on a medium. In such an image forming apparatus, it is necessary to consider conditions such as a heating amount and a pressure when fixing a toner image. In particular, when forming a high-quality image, the toner image is fixed. It is necessary to individually set the conditions for this according to the type of the recording medium.

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。   This is because the image quality recorded on the recording medium is greatly influenced by the material, thickness, humidity, smoothness, coating state, and the like of the recording medium. For example, regarding the smoothness, depending on the conditions during fixing, the toner fixing rate in the recesses is lowered due to the degree of unevenness in the recording medium, and a high-quality image cannot be obtained. In other words, color unevenness and the like cannot be obtained unless fixing is performed under conditions according to the smoothness of the recording medium on which an image is formed.

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。   On the other hand, with the recent progress of image forming apparatuses and diversification of expression methods, there are several hundred types of recording papers that serve as recording media. Furthermore, the basis weight, thickness, etc. of each recording paper type There are various brands due to differences. Therefore, in order to form a high-quality image, it is necessary to set detailed fixing conditions and the like according to the type and brand of a recording medium such as recording paper.

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。   Examples of such recording media include plain paper, gloss coated paper, mat coated paper, coated paper such as art coated paper, OHP sheets, etc., and special paper with an embossed surface. Such recording media are increasing. In the above description, the recording paper or the like is described as the recording medium, but there are recording media other than the recording paper or the like.

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。   By the way, in the current image forming apparatus, it is necessary for the user to set the fixing conditions in the image forming apparatus. For this reason, the user needs to know various types of recording media. Further, since it is necessary for the user himself to set the fixing conditions, it is troublesome when performing printing or the like. Furthermore, if the fixing conditions are set incorrectly, a desired high-quality image cannot be obtained.

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。   For this reason, in the image forming apparatus, a recording medium identification sensor such as a recording paper capable of automatically selecting the type of recording medium such as the recording paper, and such a recording medium identification sensor are mounted. A technique relating to an image forming apparatus capable of performing image selection and image formation has been studied.

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。   As a recording medium identification sensor such as recording paper, a method of detecting a frictional resistance of a surface with a stylus probe as described in Patent Document 1, a pressure sensor as described in Patent Document 2, and the like. There is a method for detecting the stiffness (rigidity) of the recording medium. Further, as described in Patent Document 3, as a method for identifying a recording medium in a non-contact manner, the surface of the recording medium is imaged by an imaging element such as an area sensor, and the type of the recording medium is determined from the captured image. There is a way to identify.

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。   Another non-contact recording medium identification method is a reflected light method. In the reflected light method, light emitted from a light source such as a light emitting diode (LED) is irradiated onto a recording medium to be identified, and the brand of the recording medium is identified based on the amount of light reflected from the recording medium. is there. This reflected light system has the following three methods.

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。   As described in Patent Document 4, the first method detects the amount of reflected light in the regular reflection direction of light irradiated on the surface of a recording medium, and records based on the detected amount of light in the regular reflection direction. This is a method for identifying the brand of the medium. More specifically, in Patent Document 4, the brand of the recording medium is identified by detecting the amount of light in the regular reflection direction and the amount of light transmitted through the paper. Therefore, the identification is not performed only by the amount of light in the regular reflection direction.

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。   As described in Patent Document 5, the second method includes a plurality of light amount detection units, and not only the amount of reflected light in the regular reflection direction of light irradiated on the surface of the recording medium, In this method, the amount of scattered reflected light is detected, and the brand of the recording medium is identified based on the detected amount of light in the regular reflection direction and the amount of scattered reflected light.

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。   In the third method, as described in Patent Document 6, the reflected light in the regular reflection direction of the light irradiated on the surface of the recording medium is separated by a polarization beam splitter, and the light quantity of the separated light is measured. In this method, the brand of the recording medium is identified based on the measured light quantity.

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。   On the other hand, there are inspection apparatuses and inspection methods described in Patent Documents 7 and 8 as methods for foreign matter inspection and the like.

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。   However, since the methods described in Patent Documents 1 and 2 are contact methods, there is a problem that the surface of recording paper or the like as a recording medium is damaged. Further, according to the method described in Patent Document 3, although the smoothness of the recording medium can be determined, the thickness of the recording medium cannot be determined. In addition, with the methods described in Patent Documents 4 to 6, it is possible to roughly discriminate the recording medium, but the accuracy is not high enough to discriminate the recording medium in detail as in an air leak test, for example. .

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。   Further, in addition to the above-described method, it is also possible to mount a sensor using an ultrasonic wave or the like and more precisely identify the recording medium, but by mounting a plurality of sensors with different methods, New problems such as an increase in the size and cost of the image forming apparatus occur.

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。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a small-sized optical sensor capable of performing detailed identification of a recording medium at a low cost. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image by mounting a sensor at a low cost without increasing the size.

本発明は、複数の発光部を有する面発光レーザを有する光源と、前記光源より出射された光の光路上に配置され、該光をコリメートするコリメートレンズと、前記コリメートレンズを介した光を記録媒体に照射し、前記記録媒体における正反射光の光の強度を検出する光検出器と、を有し、前記光源より前記記録媒体に入射する光の前記記録媒体の法線に対する角度は、80°以上、88°以下であって、前記複数の発光部は同時に点灯されることを特徴とする。 The present invention relates to a light source having a surface emitting laser having a plurality of light emitting portions, a collimating lens arranged on an optical path of light emitted from the light source, collimating the light, and recording light through the collimating lens. A light detector that irradiates the medium and detects the intensity of specularly reflected light on the recording medium, and an angle of light incident on the recording medium from the light source with respect to a normal line of the recording medium is 80 More than 88 ° and less than 88 °, the plurality of light emitting sections are turned on simultaneously .

また、本発明は、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することを特徴とする。   In addition, the present invention is characterized by having a processing unit that calculates the smoothness of the recording medium based on the intensity of the light detected by the photodetector.

また、本発明は、前記光源は、面発光レーザを2次元的に配列した面発光レーザアレイを有するものであることを特徴とする。   In the invention, it is preferable that the light source has a surface emitting laser array in which surface emitting lasers are two-dimensionally arranged.

また、本発明は、前記光源と前記記録媒体との間には、コリメートレンズが設けられており、前記コリメートレンズより出射される光の平行性が、+4°以上、−4°以下であることを特徴とする。   In the present invention, a collimator lens is provided between the light source and the recording medium, and the parallelism of light emitted from the collimator lens is + 4 ° or more and −4 ° or less. It is characterized by.

また、本発明は、前記記録媒体と光検出器との間には、アパーチャが設けられており、前記アパーチャは、前記記録媒体において正反射した光に対し、+4°以上、−4°以下の角度の光を前記光検出器に入射させるものであることを特徴とする。   In the present invention, an aperture is provided between the recording medium and the photodetector, and the aperture is + 4 ° or more and −4 ° or less with respect to the light regularly reflected on the recording medium. The light having an angle is incident on the photodetector.

また、本発明は、前記光源、前記光検出器は、筐体内部に設置されているものであって、前記筐体には一つの面に開口部が設けられており、前記開口部が設けられている面において、前記記録媒体は前記筐体の外部と接触部材を介し、接触しているものであることを特徴とする。   In the present invention, the light source and the photodetector are installed inside a housing, and the housing is provided with an opening on one surface, and the opening is provided. On the other hand, the recording medium is in contact with the outside of the housing via a contact member.

また、本発明は、前記光源と前記記録媒体との間には、前記光源から出射された光を偏向するための光偏向素子が設けられていることを特徴とする。   In the invention, it is preferable that an optical deflecting element for deflecting light emitted from the light source is provided between the light source and the recording medium.

また、本発明は、前記記録媒体と前記光検出器との間には、前記記録媒体において正反射された光を偏向するための光偏向素子が設けられていることを特徴とする。   In the invention, it is preferable that an optical deflecting element for deflecting light regularly reflected on the recording medium is provided between the recording medium and the photodetector.

また、本発明は、前記光検出器は第1の光検出器であり、前記光源からは、第1の偏光方向の直線偏光の光が出射されるものであって、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おり、前記記録媒体と前記第2の光検出器との間には、第1の偏光方向に対し直交する第2の偏光方向の偏光フィルタが設けられていることを特徴とする。   In the present invention, the light detector is a first light detector, and linearly polarized light having a first polarization direction is emitted from the light source, and emitted from the light source. A second photodetector is provided on the normal line of the recording medium at a position where the recording medium is irradiated with light, and a second detector is provided between the recording medium and the second photodetector. A polarizing filter having a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction is provided.

また、本発明は、前記第1の光検出器において検出された光の強度及び前記第2の光検出器において検出された光強度に基づき、前記記録媒体の平滑度を算出する処理部を有することを特徴とする。   In addition, the present invention includes a processing unit that calculates the smoothness of the recording medium based on the light intensity detected by the first photodetector and the light intensity detected by the second photodetector. It is characterized by that.

また、本発明は、前記処理部は、前記記録媒体の平滑度と、前記第1の光検出器において検出された光の強度及び前記第2の光検出器において検出された光の強度との関係を示す紙種データベースを有していることを特徴とする。   According to the present invention, the processing unit includes the smoothness of the recording medium, the intensity of light detected by the first photodetector, and the intensity of light detected by the second photodetector. It has a paper type database showing the relationship.

また、本発明は、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、前記記載の光学センサを有することを特徴とする。   According to the present invention, in the image forming apparatus for forming an image on the recording medium, the optical sensor described above is provided.

また、本発明は、前記光学センサの出力に基づき前記記録媒体の平滑度を算出し、前記算出された平滑度に応じて画像形成条件を設定する処理部を有することを特徴とする。   In addition, the present invention is characterized by having a processing unit that calculates the smoothness of the recording medium based on the output of the optical sensor, and sets image forming conditions according to the calculated smoothness.

また、本発明は、前記光学センサの出力に基づき前記記録媒体の銘柄を特定し、前記特定された銘柄に応じて画像形成条件を設定する処理部を有することを特徴とする。   In addition, the present invention is characterized by including a processing unit that identifies a brand of the recording medium based on the output of the optical sensor and sets image forming conditions according to the identified brand.

また、本発明は、前記光学センサ以外の前記記録媒体の物理量を測定するセンサを有し、前記物理量を測定するセンサにおいて検出された値に基づき前記記録媒体の銘柄を特定するものであることを特徴とする。   Further, the present invention includes a sensor for measuring a physical quantity of the recording medium other than the optical sensor, and specifies a brand of the recording medium based on a value detected by the sensor for measuring the physical quantity. Features.

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。   According to the present invention, it is possible to provide a small-sized optical sensor capable of performing detailed identification of a recording medium at a low cost, and further, a large-size image forming apparatus capable of forming a high-quality image. It can be provided at low cost without making it.

エアリーク試験の説明図Air leak test illustration 記録紙を測定するための光学装置の説明図Illustration of optical device for measuring recording paper 入射角と正反射光強度との相関図(1)Correlation diagram between incident angle and specularly reflected light intensity (1) 入射角と正反射光強度との相関図(2)Correlation diagram between incident angle and specularly reflected light intensity (2) 記録紙に入射する光の説明図(1)Explanatory diagram of light incident on recording paper (1) 記録紙に入射する光の説明図(2)Explanatory diagram of light incident on recording paper (2) 記録紙に入射する光の説明図(3)Explanatory diagram of light incident on recording paper (3) 記録紙における正反射光強度の面内分布の説明図Illustration of in-plane distribution of specular reflection light intensity on recording paper 正反射光強度と記録紙の平滑度との相関図(θ=80°)Correlation diagram between specular reflection light intensity and recording paper smoothness (θ = 80 °) 正反射光強度と記録紙の平滑度との相関図(θ=85°)Correlation diagram between specular reflection light intensity and recording paper smoothness (θ = 85 °) 第1の実施の形態における光学センサの構造図Structure diagram of the optical sensor in the first embodiment 第1の実施の形態における他の光学センサの構造図Structural diagram of another optical sensor in the first embodiment 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Explanatory drawing of the process part of the optical sensor in 1st Embodiment 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Flowchart of a detection method using an optical sensor in the first embodiment 平滑度とプロセス条件との関係図Relationship between smoothness and process conditions 第2の実施の形態における光学センサの構造図Structure diagram of optical sensor according to second embodiment 記録紙と正反射光及び拡散反射光の関係図Relationship diagram between recording paper, specular reflection light and diffuse reflection light 第2の実施の形態における光学センサの説明図Explanatory drawing of the optical sensor in 2nd Embodiment 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Explanatory drawing of the process part of the optical sensor in 2nd Embodiment 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Flowchart of a detection method using an optical sensor in the second embodiment 第3の実施の形態におけるセンサの構造図Structure diagram of sensor in third embodiment 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Explanatory drawing of the process part of the optical sensor in 3rd Embodiment 紙種ランキング表の説明図Illustration of paper type ranking table 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Flowchart of a detection method using an optical sensor in the third embodiment 第4の実施の形態における画像形成装置の構造図Structure diagram of image forming apparatus according to fourth embodiment 第4の実施の形態における光学センサの構造図Structure diagram of optical sensor according to fourth embodiment 面発光レーザアレイの説明図Illustration of surface emitting laser array 記録紙への入射角の説明図Illustration of incident angle on recording paper 第1の光検出器及び第2の光検出器の説明図Explanatory drawing of a 1st photodetector and a 2nd photodetector 光を入射させた記録紙からの反射光の説明図Explanatory drawing of reflected light from the recording paper on which light is incident 記録紙からの反射光と第1の光検出器及び第2の光検出器との関係の説明図Explanatory drawing of the relationship between the reflected light from a recording paper, a 1st photodetector, and a 2nd photodetector S1及びS2と記録紙の銘柄との関係の説明図Explanatory diagram of relationship between S1 and S2 and brands of recording paper 第4の実施の形態における他の光学センサの構造図Structural diagram of another optical sensor in the fourth embodiment S1の強度と記録紙の厚さとの相関図Correlation diagram between S1 intensity and recording paper thickness S1の強度と記録紙の密度との相関図Correlation diagram of S1 intensity and recording paper density

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。   The form for implementing this invention is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

〔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。
[First Embodiment]
By the way, the state of the surface of the recording paper can also be measured by a confocal microscope or the like. However, the unevenness of the surface of the recording paper has a steep slope, and the measurement result contains a lot of noise components and is measured. Takes a long time. For this reason, in the paper manufacturing industry and the like, the smoothness of paper is evaluated based on the measurement result of an air leak test with a simple measuring method as an index of the surface state of paper such as recording paper. This smoothness index is also used in the paper industry. For example, in the development of a copying machine, development has been performed to optimize printing conditions using the smoothness of paper as one of the standards. That is, as an index indicating the paper surface state, a measurement result by an air leak test is used rather than an index indicating a general surface state such as the root mean square height Ra. However, although the air leak test is easy to measure, there are problems that the apparatus becomes large and the measurement takes time. For this reason, there is a need for an optical sensor that can be installed in an apparatus such as an image forming apparatus at a low price and can inspect the surface condition of the paper, that is, the smoothness, similar to the air leak test.

次に、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。   Next, a paper air leak test will be described. In the paper air leak test, air 11 is supplied to the recording paper 20 from the head 10 of the air leak device, and the smoothness of the recording paper 20 is evaluated based on the time during which the air 11 leaks. The air 11 supplied to the recording paper 20 includes an air 21 that leaks from the surface of the recording paper 20 and an air 22 that enters inside the recording paper 20 and leaks. The smoothness of the recording paper 20 can be evaluated by such an air leak time.

ここで、エアリーク試験の結果が異なる記録紙、即ち、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31からコリメートレンズ32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33により検出する。このため、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33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。   Here, a description will be given of a result of measuring specular reflection light from a recording paper by irradiating light from a light source with respect to recording paper having different air leak test results, that is, recording paper having different smoothness. Specifically, specular reflection light was measured using the optical apparatus shown in FIG. This optical apparatus irradiates recording paper 20 with light from a light source 31 via a collimator lens 32, and detects regular reflection light of the light irradiated on the recording paper 20 with a light receiver 33 made of a photodiode. For this reason, the incident angle of the light incident on the recording paper 20 and the reflection angle of the specularly reflected light reflected on the recording paper 20 and detected by the light receiver 33 are equal to the angle θ.

図3は、この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示す。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。また、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、光学的な検査の結果によりエアリーク試験と同様の試験を行なうことができる。   FIG. 3 shows the relationship between the incident angle θ of light measured by this optical apparatus and the intensity of specularly reflected light. Specifically, the relationship between the incident angle θ of light and the intensity of specularly reflected light was examined for recording papers with air leak test results of 21 sec, 48 sec, 91 sec, and 131 sec. FIG. 4 is a graph in which the intensity of specularly reflected light is normalized with reference to a recording sheet having an air leak test result of 21 sec. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, when the incident angle θ of light is 80 ° to 88 °, the result of the air leak test and the intensity of specularly reflected light are remarkably correlated. Thereby, the test similar to an air leak test can be performed with the result of an optical test | inspection.

ここで、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。また、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。また、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。   Here, as shown in FIG. 5, when the incident angle θ of the light incident on the recording paper is 70 ° or less, the incident light enters the inside of the recording paper 20 and therefore the specular reflection light is not detected so much. Further, as shown in FIG. 6, when the incident angle θ of light is 85 °, it is a regular reflection on the surface of the recording paper 20, so that the amount of regular reflection is large and reflects the result of the air leak test. . Further, as shown in FIG. 7, when the incident angle θ of light is 80 °, the incident light includes both the surface of the recording paper 20 and the reflected light of the light that has entered the inside of the recording paper 20. Reflects the results of the test.

図4に示すように、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。本実施の形態においては、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。   As shown in FIG. 4, when θ exceeds 88 °, the intensity of the regular reflection light decreases and it becomes difficult to detect the smoothness of the recording paper 20. When the incident angle is made shallow, the irradiation area becomes an ellipse, and the ellipticity depends on the incident angle. The major axis of the irradiation area is determined by the beam diameter and the incident angle θ, and is tan θ times the beam diameter. At 80 °, it becomes 5.6 times. It becomes 9.5 times at 84 °, 11.4 times at 85 °, and 28.6 times at 88 °. In the present embodiment, the beam diameter is set to about 1 mmφ which is the minimum diameter that can be realized. Therefore, when the incident angle θ is 88 °, the long side of the beam on the recording paper 20 is 28.6 mm.

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。   If the irradiation area of the beam is too large, the intensity of the specularly reflected light may be subjected to a factor different from the smoothness of the recording paper 20. For example, it may be affected by paper Clark hardness or paper thickness. When the paper is fixed and the reflected light intensity is detected, the shape of the paper is determined by the distance from the fixed end and the rigid body strength. The Clark hardness of paper, and generally the rigid strength of paper, appears as the “waviness” shape of the paper with the paper itself fixed in several places.

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。この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。例えば、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えて取れる。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。   Various numerical values can be measured for the surface roughness (average square height: Ra) of the paper depending on the length of the cutoff. Among them, a large Ra is detected even in the order of several tens of millimeters with a cutoff length. This large Ra on the order of 10 mm is hereinafter referred to as “swell”. This indicates that the paper surface is wavy in the order of several tens of millimeters. This swell may affect the reflected light intensity. For example, as shown in FIG. 8, the reflected light intensity has irregularities with a certain period. This factor is considered to be a result of including a large “swell” and a smoothness distribution. This periodicity has a width of 20 mm to 40 mm, and a fine structure of about several mm can be seen. This wavy shape is considered to depend on Clark hardness and paper thickness, which are unrelated to smoothness.

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。つまりは、平滑度のみを検出するには、入射角θは88°以下の入射角である必要がある。   When a waviness on the paper surface of about 20 mm exists, it is necessary to detect an area smaller than this waviness in order to detect and correct this waviness. The cut-off length for general surface property measurement needs to be smaller than the waviness. Therefore, it is understood that the beam irradiation area needs to be about 20 mm or less. When the beam area is 20 mm or more of waviness, the reflected light intensity is affected by Clark hardness and the like. That is, when the incident angle θ at which the beam diameter is 20 mm or more is 88 ° or more, a numerical value unrelated to the smoothness is shown. Therefore, as shown in FIG. 4, when the incident angle θ exceeds 88 °, the dependency is lost without depending on the smoothness alone, and the numerical value is drastically lowered. That is, in order to detect only the smoothness, the incident angle θ needs to be an incident angle of 88 ° or less.

また、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り、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°程度が上限であるものと考えられる。   In addition, when the incident angle θ exceeds 88 °, there is a problem due to the optical system, and there are factors determined by the beam diameter, the beam divergence angle, the distance between the light receiver and the object, and the like. When a sensor is installed inside, there is a limit to the size of the sensor and the incident angle. From a practical viewpoint, the upper limit of the incident angle θ is considered to be about 88 °.

ここで、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9は、記録紙への光の入射角度θが80°の場合の正反射光の相対強度と平滑度との関係を示すものであり、図10は、記録紙への光の入射角度θが85°の場合の正反射光の相対強度と平滑度との関係を示すものである。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。   Here, the relationship between the smoothness of the recording paper (result of the air leak test) and the relative intensity of the specularly reflected light of the recording paper (based on the recording paper whose result of the air leak test is 21 sec) will be described. FIG. 9 shows the relationship between the relative intensity of the regular reflection light and the smoothness when the incident angle θ of light on the recording paper is 80 °. FIG. 10 shows the incident angle θ of light on the recording paper. This shows the relationship between the relative intensity of the regular reflection light and the smoothness when the angle is 85 °. In FIG. 4, the relative intensity of specular reflection light is higher at 85 °, but based on FIG. 9 and FIG. 10, the correlation between the intensity of specular reflection light and smoothness is higher at 80 °.

また、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、印刷が行なわれる記録紙を印刷が行な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な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なうことができる。   Further, since the optical test is non-contact and does not require a large area like the air leak test, the recording paper to be printed can be inspected every time printing is performed. Therefore, the inspection of the recording paper, which has been conventionally performed by the air leak test, can be easily performed at low cost by an optical device.

(光学センサ)
次に、本実施の形態における光学センサ100について説明する。図11に本実施の形態における光学センサ100を示す。本実施の形態における光学センサ100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アパーチャ140を有しており、記録紙20に入射する光の角度θが、80°以上、88°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100の制御及び各種演算等を行なう。
(光源)
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。
(Optical sensor)
Next, the optical sensor 100 in the present embodiment will be described. FIG. 11 shows an optical sensor 100 in the present embodiment. The optical sensor 100 according to the present embodiment includes a light source 110, a collimating lens 120 that collimates light emitted from the light source 110, a regular reflection light detector 130 that includes a photodiode that detects light regularly reflected on the recording paper 20, and the like. The aperture 140 for allowing only the light of a predetermined angle to enter the regular reflection light detector 130 has an angle θ of light incident on the recording paper 20 of 80 ° or more and 88 ° or less. . In addition, a control unit 150 is connected to the regular reflection light detector 130 and controls the optical sensor 100 and performs various calculations.
(light source)
In the optical sensor in this embodiment, a surface emitting laser (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting LASER, hereinafter also referred to as VCSEL) can be used as the light source 110.

安定した光源としてLEDや端面LD(laser diode)が一般的である。しかし、LED(Light Emitting Diode)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。本実施の形態では、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。本実施の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)と標記する。また、それぞれのchをch1、ch2、という標記を行う。   An LED or an end face LD (laser diode) is generally used as a stable light source. However, since an LED (Light Emitting Diode) has a wide light emitting surface and a large FFP (far field pattern: beam divergence angle, half-value), it is difficult to form an accurate optical system. In the present embodiment, it is desired to irradiate the recording paper 20 with highly accurate collimated light, but it is difficult to form such an optical system with an LED. Also, when realizing this, the optical system becomes very large. The optical sensor in the present embodiment can be incorporated in an image system apparatus, and can be used only in a shape of the order of several tens of mm. Although it is possible to use an end face LD or the like having good beam quality, noise due to speckles reduces measurement accuracy because the object is paper that is a very strong scatterer. It is necessary to reduce noise due to speckle by irradiating a plurality of channels simultaneously. There is a need for a VCSEL multi-light source that has good beam quality and does not generate speckle. Hereinafter, each light emitting point arranged two-dimensionally on the VCSEL is denoted as ch (channel). In addition, each ch is labeled ch1, ch2.

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。また、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。   By using a VCSEL as the light source 110, the FFP can be suppressed to about 10 °. By setting the FFP to 10 °, collimated light formed by the lens can be reduced to a beam diameter of about 1 mmφ. In order to set the detection accuracy to the order of 20 sec, high collimation accuracy is required, and by setting the irradiation area to about 1 mm, it is possible to improve the accuracy of smoothness detection. In addition, in order to realize high collimation and a small beam diameter with a multi-beam, there is only a VCSEL having a two-dimensional light source array that can reduce the distance between the light sources. The reasons for the high accuracy of smoothness sensing by reducing the collimation and the irradiation area are described below.

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。つまりは、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。つまりは、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。   As shown in FIG. 3, the incident angle and detection accuracy have a very close relationship. In other words, when the incident angle is set to 80 °, if the collimating property is poor, the accuracy is ± several degrees and the width is increased. As shown in the figure, the sensitivity significantly increases from 80 °, but the sensitivity decreases at about 87 °. That is, it is necessary to determine the incident angle to about ± 2 ° when 85 ° is the center. When irradiating the object with collimated light, it is necessary to make the light incident at about 85 ° ± 2 °. It can be said that the collimating accuracy is about ± 2 °. In order to make the light from the light source into collimated light with high accuracy, it is advantageous that the FFP of the light source is small. The VCSEL can reduce the FFP to about 10 °.

次に、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。このセンサを利用して、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。つまりは、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。   Next, in order to reduce the irradiation area, the beam diameter of the collimated light to be irradiated is set to about 1 mm. Using this sensor, the reflected light intensity of a sheet of A4 size was measured. The result is shown in FIG. It can be seen that about 20% of irregularities are detected on the order of several mm in the figure. This is very reproducible and appears on different papers as well. That is, the smoothness of the paper has an in-plane distribution. However, FIG. 8 also includes the effect of paper “swelling” that is unrelated to smoothness. It was found that there was an in-plane distribution of the paper by setting the irradiation area to about 1 mm. This is a distribution that cannot be detected by an optical system having an irradiation area of several centimeters as in the prior art. Further, in an air leak tester that measures smoothness, the measurement area is determined to be several centimeters, and such a distribution of minute areas cannot be detected.

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。また、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。   If the light source 110 is a coherent and high quality beam light source such as the end face LD, the beam diameter can be reduced. However, the end face LD has astigmatism, and it is difficult to form small collimated light. Since speckles are generated at the end face LD, it is necessary to take measures to prevent it. In addition, it is difficult for the end face LD to irradiate a single channel with a plurality of channels simultaneously like a VCSEL. In order to reduce the beam diameter to about 1 mm, a plurality of VCSEL channels are equivalent to that, and if the light emitting light sources are not gathered below that, irradiation to the same location cannot be performed. A VCSEL emission light source may be integrated, and 9 ch (a light emission point of the VCSEL may be denoted as ch and 9 light emission points may be denoted as 9 ch) may be disposed in an area of about 200 μm. As a result, sensing is possible with an irradiation area with reduced speckles of about 1 mm, and the in-plane distribution of the paper can be detected.

これにより、本センサでは、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。この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なる。   Thereby, in this sensor, when detecting the smoothness of paper, this paper in-plane distribution can be detected and characteristic in-plane distribution can be taken. For example, when the in-plane distribution data shown in FIG. 8 is Fourier transformed, periodicity and amplitude intensity can be detected. The periodicity is determined in the paper making process by the paper making conditions such as the paper dehydration process and the compression / contraction process. The conditions of the manufacturing process are almost the same even if the lot is different if the same paper type is used, and the numerical values such as periodicity are the same even if the lot is different. This index determined by the paper type is used as information for determining the paper type.

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することができる。例えば、A4の紙を走査して、図8に示す検出したデータから、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。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。このゆがみによる検出値の変動は、先の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、紙種の独自にも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。   The smoothness detection accuracy can be improved by grasping the in-plane distribution of the paper and accurately calculating it. For example, there is a method of calculating an average value as a method of scanning the A4 paper and detecting the smoothness of the paper from the detected data shown in FIG. If the average value is merely an average value, the detection accuracy is lowered when there is a disturbance factor. The disturbance factor is, for example, when the paper is bent slightly or distorted during scanning. In the optical sensor, when the paper itself is slightly inclined in the irradiation area, the reflected light intensity is greatly affected. The variation in the detection value due to this distortion is clearly different from the variation due to the in-plane distribution of the previous paper. At least, it is far from the original periodicity of the paper type. Therefore, it is easy to cancel the fluctuation of the detected value due to distortion, which is a disturbance factor, by performing Fourier transform or the like.

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。   As a disturbance factor, there is a characteristic noise due to picking up vibrations of a roller which is a driving unit at the time of scanning. Since these noises have a specific frequency, the information can be removed. By determining the noise signal and the in-plane distribution of the paper, it is possible to accurately calculate the average value of A4 paper.

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。本実施の形態では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。   There is ambient light as a factor that decreases the accuracy. The disturbance light is indoor light or sunlight. In particular, since the intensity of the light whose polarization is rotated is very weak, it is necessary to detect with high sensitivity. In this embodiment, it is possible to unify wavelengths by using VCSEL. The specularly reflected light detector 130 has a function of detecting only the wavelength from the light source 110, thereby enabling highly accurate detection that is resistant to disturbance light. This is a function that cannot be performed by an LED or the like.

(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。また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。
(Collimating lens)
By setting the incident angle of light to the recording paper 20 to 80 ° or more and the collimated light parallelism to ± 4 °, the detection sensitivity of smoothness can be dramatically increased. By making the collimated light accurately and making the light incident on the object, the incident angle can be realized accurately. As shown in FIG. 4, the angle of incidence is optimally 80 ° to 88 ° for detecting smoothness. In order to set the incident angle to 84 ° ± 4, it can be realized by setting the collimated light to ± 4 ° and the central incident angle to 84 °. In order to change the beam of the VCSEL light source to collimated light, a convex lens may be used, and the VCSEL is arranged so as to be at the focal point of the lens. The convex lens may be a simple spherical lens, but by using an aspheric lens, spherical aberration due to the ch position of the VCSEL can be reduced. If an aspherical lens is used, collimated light can be generally formed for all channels having different image planes.

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。   By setting the collimated light to ± 4 ° and the center incident angle to 84 °, the incident angles of all beams can be set to 84 ° ± 4. Therefore, it is possible to set the incident angles of all the beams irradiated to the object to be 80 ° to 88 °. As a result, an optical sensor with high smoothness sensitivity can be provided.

(アパーチャ)
本実施の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。
(aperture)
The optical sensor in the present embodiment is provided with an aperture 140 for limiting the incident angle of light incident on the regular reflection light detector 130, and the reflection angle can be limited to ± 4 °. Even if the incident light is realized with high accuracy, the reflected light is mixed with scattered light, which becomes noise and lowers the detection sensitivity. That is, it is necessary to accurately realize the incident angle and increase the SN ratio on the light receiving side. If the aperture 140 is excessively limited, the amount of light transmitted through the aperture 140 decreases, thereby decreasing the amount of light detected by the photodetector and increasing noise. That is, it is better for the detection intensity to limit the aperture 140 as much as possible. The inventor conducted experiments on various objects with respect to the incident angle and the reflection angle by using a high-precision photogoniometer. In particular, the surface roughness (average square height Ra) of plain paper or the like was found. The result shown in FIG. 4 was obtained for a material having a surface roughness of about 0.5 μm to 10 μm. As shown in FIG. 4, since the incident angle is preferably 80 ° to 88 °, it is understood that the aperture 140 capable of detecting this component as much as possible is optimal. The aperture 140 is limited to 1 ° or less. As shown in FIG. 4, by limiting the aperture 140 to ± 4 ° so that the optimum angle is ± 4 °, the accuracy of smoothness detection is not lowered while ensuring the maximum amount of light.

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た。   As a result, an optical sensor that can suppress noise caused by a decrease in the amount of light as much as possible while reducing noise caused by scattered light can be provided.

(接触部材)
また本実施の形態における光学センサは、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ってもよい。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。
(Contact member)
In addition, as shown in FIG. 12, the optical sensor according to the present embodiment is entirely housed in a housing 160, and the recording paper 20 is irradiated with light from the opening 161 of the housing 160, and the recording paper 20 It is also possible to have a structure that captures regular reflection light. In this case, a contact member 170 may be provided between the recording paper 20 and the housing 160.

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。   Since the housing 160 and the recording paper 20 are in contact via the contact member 170, the distance between the recording paper 20, the regular reflection light detector 130, and the light source 110 is always constant. Thereby, highly accurate detection becomes possible. When the incident angle exceeds 80 °, the distance between the specular reflection light detector 130 and the light source 110 and the recording paper 20 is very sensitively affected. As the contact member 170, for example, there is a method of reducing the frictional resistance by using a roller of a rotating body. However, noise is added to the measurement result because the roller is subjected to rotational vibration.

本実施の形態では、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。今回、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。本実施の形態では、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。   In this embodiment, a member that can reduce frictional resistance such as a fluororesin is installed on the surface of the housing 160 to ensure slidability. This time, the fluororesin adopted for the contact member slides on the paper that is the object, and does not significantly affect the smoothness of the paper. In general, a material having a low sliding resistance and a high hardness will damage the object. In this embodiment, since the object is an elastic body such as paper, a hard object cannot be used. A resin material such as fluororesin can reduce the frictional resistance while shaving itself, so that the recording paper 20 is not damaged. Accordingly, the distance between the light source 110 and the regular reflection light detector 130 and the recording paper 20 can be made constant without damaging the recording paper 20, and high-precision smoothness detection can be performed.

(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13に示されるように、制御部150には、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100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。
(Control part)
Next, the control unit 150 of the optical sensor in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 13, the control unit 150 includes an I / O unit 151 that performs input / output control of signals from the regular reflection light detector 130, an arithmetic processing unit 152 that performs various operations such as signal processing, an average An averaging processing unit 153 that performs the averaging process and a storage unit 154 that stores various types of information are included. Further, the optical sensor 100 in the present embodiment is connected to an image forming apparatus or the like via the control unit 150. In the description of the present embodiment, the control unit 150 is included in the optical sensor, but is installed in the image forming apparatus including the optical sensor in the present embodiment. The optical sensor in this embodiment may be controlled.

(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14に基づき説明する。
(Detection method using an optical sensor, etc.)
Next, a detection method using the optical sensor in the present embodiment will be described with reference to FIG.

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。   First, as shown in step 102 (S102), the reflected light intensity detection operation using the optical sensor in the present embodiment is started. Specifically, the operation of turning on the power or a signal notifying the start of printing is sent to the image forming apparatus connected to the optical sensor in the present embodiment, whereby the optical sensor in the present embodiment is changed. The reflected light intensity detection operation used is started.

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。   Next, as shown in step 104 (S104), the recording paper 20 is conveyed. When the recording paper 20 is conveyed in this way, the light emitted from the light source 110 is irradiated to the conveyed recording paper 20 through the collimating lens 20, and the specular reflection light on the recording paper 20 is converted into a specular reflection light detector. Incident at 130. In the state in which the recording paper 20 is being conveyed, the recording paper 20 is irradiated with light, and the specular reflection from the one end of the recording paper 20 to the other end is detected by detecting the specular reflection light on the recording paper 20. Light can be detected. Specifically, it is possible to measure the amount of regular reflection light corresponding to the position where the recording paper 20 is irradiated with light as shown in FIG. What is the amount of regular reflection? When a specific pattern or the like is provided depending on the type of recording paper or the like, it is very advantageous when specifying the type of recording paper.

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。   Next, as shown in step 106 (S106), the reflected light intensity detection on the recording paper 20 is completed, and the measurement result is transmitted to the processing unit 150.

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。   Next, as shown in step 108 (S108), the processing unit 150 performs a process of averaging the light intensity detected by the regular reflection light detector 130. This averaging process is performed in the averaging processing unit 153 in the processing unit 150.

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。   Next, as shown in step 110 (S110), the processing unit 150 calculates the smoothness based on the averaged light intensity. Specifically, the arithmetic processing unit 152 in the processing unit 150 calculates the smoothness from the light intensity based on a predetermined conversion formula stored in the storage unit 154 in the processing unit 150. For example, when the intensity of the specularly reflected light detected by the specularly reflected light detector 130 is X (mV), the smoothness Y (sec) is based on a conversion formula of Y = 0.46 × X + 19.8. Smoothness can be calculated.

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値を決定する。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値として決定する。   Next, as shown in step 112 (S112), the processing unit 150 determines an image forming process value at the time of fixing when printing on the recording paper 20 in the image forming apparatus based on the calculated smoothness. Specifically, based on the relationship between the smoothness and the process condition shown in FIG. 15 stored in the storage unit 154 in the processing unit 150, the condition closest to the calculated smoothness is used as the image forming process value at the time of fixing. decide.

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。   Next, as shown in step 114 (S114), printing is performed on the recording paper 20 in the image forming apparatus, and an image is formed on the recording paper 20.

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。   As described above, the smoothness can be detected using the optical sensor according to the present embodiment, and the printing conditions of the image forming apparatus can be set based on the detected smoothness.

〔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16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、拡散反射光検出器230に所定の偏光成分の光のみを入射させるための偏光フィルタ240を有している。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. As shown in FIG. 16, the optical sensor in the present embodiment includes a light source 110, a collimating lens 120 that collimates light from the light source 110, and a regular reflection light detector that detects regular reflection light from the recording paper 20 ( First light detector 130, diffuse reflected light detector (second light detector) 230 that detects diffuse reflected light from recording paper 20, and diffuse reflected light detector 230 receive only light of a predetermined polarization component. A polarizing filter 240 is provided for incidence.

本実施の形態において光学センサでは、光源110は、直線偏光を有しており、正反射光検出器130とは異なる位置に拡散反射光検出器230を配置し、拡散反射光検出器230は、光源110の偏光方向と、有限の角度を持つ方向の偏光をのみを受光する選択機能を有している。これにより、記録紙20の種類の選択をより高い精度で正確に行なうことができる。   In the optical sensor of the present embodiment, the light source 110 has linearly polarized light, and the diffuse reflection light detector 230 is disposed at a position different from the regular reflection light detector 130. It has a selection function of receiving only the polarization direction of the light source 110 and the polarization direction having a finite angle. Thereby, the selection of the type of the recording paper 20 can be accurately performed with higher accuracy.

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。内部散乱光の光強度は記録紙20の密度等に大きく影響を受けるため、拡散反射光検出器230において検出される信号強度には、記録紙20の密度の情報が含まれている。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。   In the optical sensor according to the present embodiment, specular reflection light detector 130 that receives specularly reflected light emitted from light source 110 onto recording paper 20 receives only the light that is specularly reflected on the surface of recording paper 20. . Further, the diffuse reflection detector 230 receives the light incident on the inside of the recording paper 20 scatters inside the recording paper 20 and the light whose polarization direction is rotated inside the recording paper 20, that is, the internal scattered light. To do. Since the light intensity of the internal scattered light is greatly influenced by the density and the like of the recording paper 20, the signal intensity detected by the diffuse reflected light detector 230 includes information on the density of the recording paper 20. In the optical sensor according to the present embodiment, in order to determine the type of the recording paper 20 based on two pieces of information, that is, information obtained by the regular reflection light detector 130 and information obtained by the diffuse reflection light detector 230, The type or the like of the recording paper 20 can be determined more accurately.

前述したように、記録紙20のエアリーク試験では、記録紙20の内部に入り込むエア22が存在しており、このエア22の量は記録紙20の密度と相関関係にある。本実施の形態では、拡散反射光検出器230により、記録紙20の内部に進入した光の情報も得ることができるため、記録紙20の密度等の情報を得ることができ、記録紙20の種類等をより正確に判断することができる。尚、記録紙20の密度とは記録紙20を形成しているセルロースである紙の繊維と空隙のとの占める割合で決定される。   As described above, in the air leak test of the recording paper 20, there is air 22 that enters the recording paper 20, and the amount of the air 22 is correlated with the density of the recording paper 20. In the present embodiment, the diffuse reflected light detector 230 can also obtain information on the light that has entered the inside of the recording paper 20, so that information such as the density of the recording paper 20 can be obtained. The type and the like can be determined more accurately. The density of the recording paper 20 is determined by the ratio of the fibers of the paper, which is cellulose forming the recording paper 20, and the gaps.

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。   Although the regular reflection light detector 130 can evaluate the state of the surface, this alone may not provide sufficient consistency with the smoothness of the air leak test. This is presumably because the smoothness of the recording paper 20 also changes depending on the state of internal air leakage near the surface of the recording paper 20.

本実施の形態における光学センサでは、拡散反射光検出器230を設け、偏光フィルタ240を透過した入射光の偏光方向と垂直な偏光方向の光を入射させ検出することにより、記録紙20の内部において、偏光方向が回転した量を定量化することができ、記録紙20の内部の情報を得る。記録紙20の表面における反射光及び散乱光は偏光方向が回転しないが、記録紙20の内部において散乱した光は偏光方向が回転する。このため偏光フィルタ240により、記録紙20の表面において反射した光及び散乱した光の成分を除去することにより、記録紙20の内部に侵入した内部散乱光のみを拡散反射光検出器230により検出することができる。   In the optical sensor according to the present embodiment, the diffuse reflected light detector 230 is provided, and light having a polarization direction perpendicular to the polarization direction of the incident light transmitted through the polarization filter 240 is incident and detected. The amount of rotation of the polarization direction can be quantified, and information inside the recording paper 20 is obtained. The reflected light and scattered light on the surface of the recording paper 20 do not rotate in the polarization direction, but the light scattered in the recording paper 20 rotates in the polarization direction. For this reason, the diffused light detector 230 detects only the internal scattered light that has entered the inside of the recording paper 20 by removing the components of the light reflected and scattered from the surface of the recording paper 20 by the polarizing filter 240. be able to.

このような偏光フィルタ240を用いることにより、正反射光検出器130において検出された情報と拡散反射光検出器230において検出された情報とは独立したものとなる。   By using such a polarizing filter 240, the information detected by the regular reflection light detector 130 and the information detected by the diffuse reflection light detector 230 become independent.

次に、図17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18(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18A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=0.866であった。
Next, FIG. 17 shows the detection results of the specular reflection light detector 130 and the diffuse reflection light detector 230 actually measured. This is the result of measuring three locations on each of eleven types of recording paper 20. Based on this numerical value, a multivariate analysis was performed in accordance with the following equation (1). X1 is the signal intensity of the first light receiving unit, X2 is the signal intensity of the second light receiving unit, a is the first constant, b is the second constant, and c is the third constant.

Y = aX1 + bX2 + c (1)

In this embodiment, the first constant, the second constant, and the third constant are optimized, a is set to 1.62, b is set to -2.85, and c is set to 81.17. In FIG. 18A, the signal intensity detected by the diffuse reflection light detector 230 and the value of the signal intensity detected by the specular reflection light detector 130 are used to express the above equation (1). The calculated value Y is shown as 18A. The correlation value calculated at this time was R 2 = 0.866.

これに対し、図18(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18B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=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。
On the other hand, in FIG. 18B, the calculated value Y obtained from the equation shown in the following (2) using the signal intensity detected by the regular reflection light detector 130 is shown as 18B. X1 is the signal intensity of the first light receiving unit, d is the first constant, and e is the second constant. The correlation value calculated at this time was R 2 = 0.845.

Y = dX1 + e (2)

From the above, the value calculated by the equation shown in (1) above using the signal intensity detected by the diffuse reflected light detector 230 can increase the value of the correlation with the smoothness of the recording paper by 0.02. . As described above, by using the value detected by the specular reflection light detector 130 and the signal intensity detected by the diffuse reflection light detector 230, the detection accuracy of the smoothness can be increased. In the air leak test, as shown in FIG. 1, when it is considered that this depends on not only the surface state of the recording paper 20 but also the internal state of the recording paper 20, as in the present embodiment, By adding the internal information in the recording paper 20, it is considered that the consistency is improved and the smoothness of the recording paper 20 can be detected with higher accuracy.

(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19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。
(Control part)
Next, the control unit 150 of the optical sensor in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 19, the control unit 150 performs various operations such as an I / O unit 151 that performs input / output control of signals from the specular reflection light detector 130 and the diffuse reflection light detector 230, and signal processing. An arithmetic processing unit 152 to perform, an averaging processing unit 153 to perform an averaging process, and a storage unit 154 in which various types of information are stored. Further, the optical sensor in the present embodiment is connected to an image forming apparatus or the like via the control unit 150. In the description of the present embodiment, the control unit 150 is included in the optical sensor, but is installed in the image forming apparatus including the optical sensor in the present embodiment. The optical sensor in this embodiment may be controlled.

(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20に基づき説明する。
(Detection method using an optical sensor, etc.)
Next, a detection method using the optical sensor in this embodiment will be described with reference to FIG.

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。   First, as shown in step 202 (S202), the intensity detection operation of regular reflection light using the optical sensor in the present embodiment is started. Specifically, the specular reflection light intensity detection operation is started by turning on the power or by sending a signal notifying the start of printing to the image forming apparatus connected to the optical sensor in the present embodiment. To do.

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。   Similarly, as shown in step 204 (S204), the diffuse reflected light intensity detection operation using the optical sensor in the present embodiment is started. Specifically, this is the same as step 202.

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。   Next, as shown in step 206 (S206), the recording paper 20 is conveyed. When the recording paper 20 is conveyed in this way, the light emitted from the light source 110 is irradiated to the conveyed recording paper 20 through the collimating lens 20, and the specular reflection light on the recording paper 20 is the specular reflection light detector 130. The internal diffuse reflected light enters the diffuse reflected light detector 230.

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。   Next, as shown in step 208 (S208), the measurement of the regular reflection light intensity on the recording paper 20 is completed, and the measurement result is transmitted to the processing unit 150.

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。   Similarly, as shown in step 210 (S210), the measurement of the diffuse reflected light intensity on the recording paper 20 is completed, and the measurement result is transmitted to the processing unit 150.

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。   Next, as shown in step 212 (S212), the processing unit 150 performs a process of averaging the intensity of the specularly reflected light detected by the specularly reflected light detector 130. This averaging process is performed in the averaging processing unit 153 in the processing unit 150.

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。   Similarly, as shown in step 214 (S214), the processing unit 150 performs a process of averaging the diffuse reflected light intensity detected by the diffuse reflected light detector 230. This averaging process is performed in the averaging processing unit 153 in the processing unit 150.

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。   Next, as shown in step 216 (S216), the processing unit 150 calculates the smoothness based on the regular reflected light intensity and diffuse reflected light intensity that have been averaged. Specifically, the arithmetic processing unit 152 in the processing unit 150 calculates the smoothness from the light intensity based on a predetermined conversion formula stored in the storage unit 154 in the processing unit 150. This conversion formula is the formula shown in (1) above, where the intensity of the regular reflection light detected by the regular reflection light detector 130 is X (mV), and the diffuse reflection detected by the diffuse reflection light detector 230. When the light intensity is X (mV), the conversion formula is Y = 1.62 × X1-2.85 × X2 + 81.17, and the smoothness Y (sec) is calculated based on this conversion formula. Can do.

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値を決定する。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値として決定する。   Next, as shown in step 218 (S218), the processing unit 150 determines an image forming process value at the time of fixing when printing on the recording paper 20 in the image forming apparatus based on the calculated smoothness. Specifically, based on the relationship between the smoothness and the process condition shown in FIG. 15 stored in the storage unit 154 in the processing unit 150, the condition closest to the calculated smoothness is used as the image forming process value at the time of fixing. decide.

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。   Next, as shown in step 220 (S220), printing is performed on the recording paper 20 in the image forming apparatus, and an image is formed on the recording paper 20.

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。   As described above, the smoothness can be detected using the optical sensor according to the present embodiment, and the printing conditions of the image forming apparatus can be set based on the detected smoothness.

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。   The contents other than the above are the same as in the first embodiment.

〔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21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、拡散反射光検出器230に所定の偏光成分の光のみを入射させるための偏光フィルタ240、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。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. In the present embodiment, the optical sensor in the second embodiment has a paper thickness measurement sensor that measures the thickness of the recording paper 20. In the present embodiment, as shown in FIG. 21, a light source 110, a collimating lens 120 that collimates light from the light source 110, a regular reflection light detector 130 that detects regular reflection light from the recording paper 20, and a recording paper. A diffuse reflection light detector 230 for detecting diffuse reflection light from the light 20, a polarization filter 240 for allowing only light of a predetermined polarization component to enter the diffuse reflection light detector 230, and a paper thickness for measuring the thickness of the recording paper 20. A measurement sensor 310 is provided. By providing such a paper thickness measurement sensor 310, it is possible to adjust the amount of change in the measured value of the optical sensor depending on the paper thickness of the recording paper 20, and to determine the recording paper 20 more accurately. be able to.

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。   In this embodiment, the case where the paper thickness measurement sensor 310 is used will be described. However, any sensor that can measure the physical quantity of the recording paper 20 may be used. Various sensors for measuring paper density, paper electrical resistance, and the like can be used. Further, the image forming apparatus or the like connected to the sensor in this embodiment has a database of brands of paper types, and the paper type is identified from various measurement results from the database. The paper database can always obtain new information by the communication function. By specifying the paper type and correcting the color of the paper type, it is possible to detect the smoothness with high accuracy.

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。   In the recording paper 20, the color of the paper fiber, the fluorescent material, and the like are errors. There are over 100 brands of paper types all over the world, and production methods differ for each brand. However, the color of the paper and the amount of the fluorescent material are almost stable for each brand, and can be corrected if the brand is known. Therefore, the sensor according to the present embodiment can measure the smoothness of the recording paper 20 more accurately, and thereby can determine the recording paper 20 with higher accuracy.

(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22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23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。
(Control part)
Next, the sensor control unit 350 in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 22, the control unit 350 includes an I / O unit 151 that performs input / output control of signals from the regular reflection light detector 130, the diffuse reflection light detector 230, the paper thickness measurement sensor 310, and the like. An arithmetic processing unit 152 that performs various operations such as processing, an averaging processing unit 153 that performs averaging processing, a storage unit 154 that stores various information, a paper type database 351, a Fourier transform unit 352, a paper type ranking creation unit 353 and a smoothness correction unit 354. The Fourier transform unit 352 calculates a power spectrum having the horizontal axis as periodicity by performing Fourier transform from a graph showing the in-plane distribution of the recording paper 20 as shown in FIG. This periodicity is a unique in-plane distribution of paper called “texture”, such as a smoothness distribution. If the creation conditions are the same, the power spectrum should have a similar periodicity. I understood. The power spectrum is measured for all paper types and stored in a computer as a paper type database. Specifically, the relationship between the paper type, the specular reflection light detector 130, the diffuse reflection light detector 230, the paper thickness, the smoothness, etc. is recorded and stored. An error between the paper type database and the measured numerical value is calculated, a paper type ranking table shown in FIG. 23 is created, and the paper type with the smallest error is determined as the paper type of the measured recording paper 20. . The sensor in the present embodiment is connected to an image forming apparatus or the like via the control unit 350. In the description of the present embodiment, the control unit 350 is included in the optical sensor, but is installed in the image forming apparatus including the sensor in the present embodiment. For example, the sensor may be controlled in the embodiment.

(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24に基づき説明する。
(Detection method using sensors, etc.)
Next, the detection method by the sensor in this Embodiment is demonstrated based on FIG.

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。   First, as shown in step 302 (S302), the operation of detecting the intensity of specularly reflected light using the specularly reflected light detector 130 is started. Specifically, the specular reflection light intensity detection operation is started by turning on the power or by sending a signal notifying the start of printing to the image forming apparatus connected to the sensor in the present embodiment. .

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。   Similarly, as shown in step 304 (S304), the diffuse reflected light intensity detection operation using the diffuse reflected light detector 230 is started. Specifically, this is the same as step 302.

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。   Similarly, as shown in step 306 (S306), the paper thickness measurement sensor 310 starts measuring the paper thickness of the recording paper 20.

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。   Next, as shown in step 308 (S308), the recording paper 20 is conveyed. When the recording paper 20 is conveyed in this way, the light emitted from the light source 110 is irradiated to the conveyed recording paper 20 through the collimating lens 20, and the specular reflection light on the recording paper 20 is the specular reflection light detector 130. The internal diffuse reflected light enters the diffuse reflected light detector 230. Further, the paper thickness measuring sensor 310 measures the thickness of the recording paper 20.

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。   Next, as shown in step 310 (S310), the measurement of the regular reflection light intensity on the recording paper 20 is completed, and the measurement result is transmitted to the processing unit 350.

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。   Similarly, as shown in step 312 (S312), the measurement of the diffuse reflected light intensity on the recording paper 20 is completed, and the measurement result is transmitted to the processing unit 350.

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。   Similarly, as shown in step 314 (S314), the measurement of the thickness of the recording paper 20 is completed, and the measurement result is transmitted to the processing unit 350.

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。   Next, as shown in step 316 (S316), the processing unit 350 averages the regular reflected light intensity on the recording paper 20 and performs Fourier transform. Specifically, this is performed in the averaging processing unit 153 and the Fourier transform unit 352.

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。   Similarly, as shown in step 318 (S318), the processing unit 350 performs averaging and Fourier transform of the diffuse reflected light intensity on the recording paper 20. Specifically, this is performed in the averaging processing unit 153 and the Fourier transform unit 352.

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。   Similarly, as shown in step 320 (S320), the processing unit 350 performs averaging of the thickness of the recording paper 20 and Fourier transform. Specifically, this is performed in the averaging processing unit 153 and the Fourier transform unit 352.

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23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。   Next, as shown in step 322 (S322), in the processing unit 350, based on the information stored in the paper type database 351, the regular reflected light intensity on the recording paper 20 and the Fourier transformed information, the recording The paper type ranking table shown in FIG. 23 is created from the averaged and Fourier-transformed information of the diffuse reflected light intensity on the paper 20 and the averaged and Fourier-transformed information on the recording paper 20. Specifically, this is performed in the paper type ranking creation unit 353.

次に、ステップ324(S324)に示すように、処理部350において、図23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。   Next, as shown in step 324 (S324), the processing unit 350 uses the paper type ranking table shown in FIG. 23 as the paper type of the recording paper 20 with the closest value, that is, the paper with the smallest error. decide. Specifically, it is performed in the arithmetic processing unit 152 or the like.

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。   On the other hand, as shown in step 326 (S326), the processing unit 350 calculates smoothness based on the averaged regular reflected light intensity, diffuse reflected light intensity, and the like. Specifically, the arithmetic processing unit 152 in the processing unit 350 calculates the smoothness from the light intensity based on a predetermined conversion formula stored in the storage unit 154 in the processing unit 350.

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。   Next, as shown in step 328 (S328), the processing unit 350 determines the smoothness based on the determined paper type and the calculated smoothness. Specifically, the smoothness is determined based on the smoothness of the determined paper type stored in the paper type database 351 and the calculated smoothness.

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値を決定する。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。   Next, as shown in step 330 (S330), the processing unit 350 determines an image forming process value at the time of fixing when printing on the recording paper 20 in the image forming apparatus based on the determined smoothness. Specifically, based on the relationship between the smoothness and the process condition shown in FIG. 15 stored in the storage unit 154 in the processing unit 350, the condition closest to the calculated smoothness is used as the image forming process value at the time of fixing. decide.

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。   Next, as shown in step 332 (S332), printing is performed on the recording paper 20 in the image forming apparatus, and an image is formed on the recording paper 20.

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。   As described above, the smoothness can be detected using the sensor according to the present embodiment, and the printing conditions of the image forming apparatus can be set based on the detected smoothness.

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。   The contents other than those described above are the same as those in the first embodiment and the second embodiment.

〔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25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。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. The present embodiment is an image forming apparatus. A color printer 2000 as an image forming apparatus in the present embodiment will be described with reference to FIG.

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。   The color printer 2000 is a tandem multi-color printer that forms a full-color image by superimposing four colors (black, cyan, magenta, and yellow), and includes an optical scanning device 2010, four photosensitive drums (2030a, 2030b, 2030c, 2030d), four cleaning units (2031a, 2031b, 2031c, 2031d), four charging devices (2032a, 2032b, 2032c, 2032d), four developing rollers (2033a, 2033b, 2033c, 2033d), 4 Toner cartridges (2034a, 2034b, 2034c, 2034d), transfer belt 2040, transfer roller 2042, fixing device 2050, paper feed roller 2054, registration roller pair 2056, paper discharge roller 2058, paper feed tray 2 60, the discharge tray 2070, a communication control device 2080, a printer control device 2090 for centrally controlling the optical sensor 2245, and the above units.

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。   The communication control device 2080 controls bidirectional communication with a host device (for example, a personal computer) via a network or the like.

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。   The printer control device 2090 includes a CPU, a ROM described in a program written in code readable by the CPU, various data used when executing the program, a RAM as a working memory, an analog data An AD conversion circuit for converting the signal into digital data. The printer control device 2090 controls each unit in response to a request from the host device, and sends image information from the host device to the optical scanning device 2010.

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。   The photosensitive drum 2030a, the charging device 2032a, the developing roller 2033a, the toner cartridge 2034a, and the cleaning unit 2031a are used as a set and form an image forming station (hereinafter also referred to as “K station” for convenience) that forms a black image. Configure.

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。   The photosensitive drum 2030b, the charging device 2032b, the developing roller 2033b, the toner cartridge 2034b, and the cleaning unit 2031b are used as a set and form an image forming station (hereinafter also referred to as “C station” for convenience) that forms a cyan image. Configure.

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。   The photosensitive drum 2030c, the charging device 2032c, the developing roller 2033c, the toner cartridge 2034c, and the cleaning unit 2031c are used as a set, and form an image forming station (hereinafter also referred to as “M station” for convenience) that forms a magenta image. Configure.

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。   The photosensitive drum 2030d, the charging device 2032d, the developing roller 2033d, the toner cartridge 2034d, and the cleaning unit 2031d are used as a set, and form an image forming station (hereinafter also referred to as “Y station” for convenience) that forms a yellow image. Configure.

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25における面内で矢印方向に回転するものとする。   Each photosensitive drum has a photosensitive layer formed on the surface thereof. That is, the surface of each photoconductive drum is a surface to be scanned. Each photosensitive drum is rotated in the direction of the arrow in the plane of FIG. 25 by a rotation mechanism (not shown).

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。   Each charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum.

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。   Based on the multicolor image information (black image information, cyan image information, magenta image information, yellow image information) from the higher-level device, the optical scanning device 2010 charges the light flux modulated for each color correspondingly. Irradiate each surface of the photosensitive drum. As a result, on the surface of each photoconductive drum, the charge disappears only in the portion irradiated with light, and a latent image corresponding to the image information is formed on the surface of each photoconductive drum. The latent image formed here moves in the direction of the corresponding developing roller as the photosensitive drum rotates.

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。   The toner cartridge 2034a stores black toner, and the toner is supplied to the developing roller 2033a. The toner cartridge 2034b stores cyan toner, and the toner is supplied to the developing roller 2033b. The toner cartridge 2034c stores magenta toner, and the toner is supplied to the developing roller 2033c. The toner cartridge 2034d stores yellow toner, and the toner is supplied to the developing roller 2033d.

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。   As each developing roller rotates, the toner from the corresponding toner cartridge is thinly and uniformly applied to the surface thereof. Then, when the toner on the surface of each developing roller comes into contact with the surface of the corresponding photosensitive drum, the toner moves only to a portion irradiated with light on the surface and adheres to the surface. In other words, each developing roller causes toner to adhere to the latent image formed on the surface of the corresponding photosensitive drum so as to be visualized. Here, the toner-attached image (toner image) moves in the direction of the transfer belt 2040 as the photosensitive drum rotates.

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。   The yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred onto the transfer belt 2040 at a predetermined timing, and are superimposed to form a multicolor image.

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。   Recording paper is stored in the paper feed tray 2060. A paper feed roller 2054 is disposed in the vicinity of the paper feed tray 2060, and the paper feed roller 2054 takes out the recording paper one by one from the paper feed tray 2060 and conveys it to the registration roller pair 2056. The registration roller pair 2056 feeds the recording paper toward the gap between the transfer belt 2040 and the transfer roller 2042 at a predetermined timing. As a result, the color image on the transfer belt 2040 is transferred to the recording paper. The recording sheet transferred here is sent to the fixing device 2050.

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。   In the fixing device 2050, heat and pressure are applied to the recording paper, thereby fixing the toner on the recording paper. The recording paper fixed here is sent to a paper discharge tray 2070 via a paper discharge roller 2058 and is sequentially stacked on the paper discharge tray 2070.

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。   Each cleaning unit removes toner (residual toner) remaining on the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum from which the residual toner has been removed returns to the position facing the corresponding charging device again.

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。   The optical sensor 2245 is used to specify the brand of recording paper stored in the paper feed tray 2060.

この光学センサ2245は、一例として図26に示されるように、光源110、コリメートレンズ120、第1の光検出器130、第2の光検出器230、偏光フィルタ240、及びこれらが収納される暗箱160等を有している。尚、光学センサ2245は、第1の実施の形態または第2の実施の形態の光学センサ、第3の実施の形態のセンサであってもよい。   As shown in FIG. 26 as an example, the optical sensor 2245 includes a light source 110, a collimating lens 120, a first photodetector 130, a second photodetector 230, a polarizing filter 240, and a dark box in which these are housed. 160 or the like. The optical sensor 2245 may be the optical sensor of the first embodiment or the second embodiment, or the sensor of the third embodiment.

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。   The dark box 160 is a metal box member, for example, an aluminum box member, and has a black alumite treatment on the surface in order to reduce the influence of ambient light and stray light.

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、記録紙の+Z側に配置されているものとする。   Here, in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system, the direction orthogonal to the surface of the recording paper is described as the Z-axis direction, and the plane parallel to the surface of the recording paper is described as the XY plane. The optical sensor 2245 is assumed to be disposed on the + Z side of the recording paper.

光源110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110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27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。   The light source 110 has a plurality of light emitting units. Each light emitting unit is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) formed on the same substrate. That is, the light source 110 includes a surface emitting laser array (VCSEL array). Here, as shown in FIG. 27 as an example, nine light emitting units (ch1 to ch9) are two-dimensionally arranged.

光源110は、記録紙に対してS偏光が照射されるように配置されている。また、光源110からの光束の記録紙への入射角θ(図28参照)は、80°である。   The light source 110 is disposed so that the recording paper is irradiated with S-polarized light. Further, the incident angle θ (see FIG. 28) of the light beam from the light source 110 to the recording paper is 80 °.

コリメートレンズ120は、光源110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120を介した光束は、暗箱160に設けられている開口部を通過して記録紙を照明する。なお、以下では、記録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120を介した光束を「照射光」ともいう。   The collimating lens 120 is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 110 and makes the light beam substantially parallel light. The light flux through the collimating lens 120 passes through an opening provided in the dark box 160 and illuminates the recording paper. In the following, the center of the illumination area on the surface of the recording paper is abbreviated as “illumination center”. Further, the light beam that has passed through the collimating lens 120 is also referred to as “irradiation light”.

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おける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、記録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面に平行な面が記録紙における入射面である。   By the way, when light is incident on the boundary surface of the medium, the surface including the incident light beam and the normal of the boundary surface at the incident point is called an “incident surface”. Therefore, when the incident light is composed of a plurality of light beams, there is an incident surface for each light beam. Here, for convenience, the incident surface of the light beam incident on the illumination center is referred to as an incident surface on the recording paper. To do. That is, the plane including the illumination center and parallel to the XZ plane is the incident plane on the recording paper.

偏光フィルタ240は、照明中心の+Z側に配置されている。この偏光フィルタ240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240に代えて、同等の機能を有する偏光ビームスプリッタを用いてもよい。   The polarizing filter 240 is disposed on the + Z side of the illumination center. The polarizing filter 240 is a polarizing filter that transmits P-polarized light and shields S-polarized light. Instead of the polarizing filter 240, a polarizing beam splitter having an equivalent function may be used.

第1の光検出器130は、X軸方向に関して、照明中心の+X側に配置されている。そして、照明中心と第1の光検出器130の中心とを結ぶ線L1と、記録紙の表面とのなす角度φ1は170°である。   The first photodetector 130 is disposed on the + X side of the illumination center with respect to the X-axis direction. The angle φ1 formed by the line L1 connecting the illumination center and the center of the first photodetector 130 and the surface of the recording paper is 170 °.

第2の光検出器230は、偏光フィルタ240の+Z側に配置されている。ここでは、図29に示されるように、照明中心と偏光フィルタ240及び第2の光検出器230の中心とを結ぶ線L2と、記録紙の表面とのなす角度φ2は90°である。受光器の前には、アパーチャ140が配置され、散乱光が受光器に入るのを防いでいる。   The second photodetector 230 is arranged on the + Z side of the polarizing filter 240. Here, as shown in FIG. 29, the angle φ2 formed by the line L2 connecting the illumination center and the centers of the polarizing filter 240 and the second photodetector 230 and the surface of the recording paper is 90 °. In front of the light receiver, an aperture 140 is arranged to prevent scattered light from entering the light receiver.

光源110の中心と、照明中心と、偏光フィルタ240の中心と、第2の光検出器230の中心と、第1の光検出器130の中心は、ほぼ同一平面上に存在する。   The center of the light source 110, the center of illumination, the center of the polarizing filter 240, the center of the second light detector 230, and the center of the first light detector 130 are present on substantially the same plane.

ところで、記録紙を照明したときの記録紙から反射光は、記録紙の表面で反射された反射光と、記録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。また、記録紙の表面で反射された反射光は、正反射された反射光と拡散反射された反射光に分けて考えることができる。以下では、便宜上、記録紙の表面で正反射された反射光を「表面正反射光」、拡散反射された反射光を「表面拡散反射光」ともいう(図30(a)及び図30(b)参照)。   By the way, the reflected light from the recording paper when the recording paper is illuminated can be divided into reflected light reflected on the surface of the recording paper and reflected light reflected inside the recording paper. Further, the reflected light reflected on the surface of the recording paper can be divided into specularly reflected light and diffusely reflected light. Hereinafter, for the sake of convenience, the reflected light regularly reflected on the surface of the recording paper is also referred to as “surface regular reflected light”, and the diffusely reflected light is also referred to as “surface diffuse reflected light” (FIGS. 30A and 30B). )reference).

記録紙の表面は、平面部と傾面部とで構成され、その割合で記録紙表面の平滑性が決定される。平面部で反射された光は表面正反射光となり、斜面部で反射された光は表面拡散反射光となる。表面拡散反射光は、完全に散乱反射された反射光であり、その反射方向は等方性があるとみなせる。そして、平滑性が高くなるほど表面正反射光の光量が増加する。   The surface of the recording paper is composed of a flat surface portion and an inclined surface portion, and the smoothness of the recording paper surface is determined by the ratio. The light reflected by the plane portion becomes surface regular reflection light, and the light reflected by the slope portion becomes surface diffuse reflection light. The surface diffuse reflection light is reflected light that is completely scattered and reflected, and the reflection direction can be considered to be isotropic. And the light quantity of surface regular reflection light increases, so that smoothness becomes high.

一方、記録紙の内部からの反射光は、該記録紙が一般の印刷用紙である場合、その内部の繊維中で多重散乱するため拡散反射光のみとなる。以下では、便宜上、記録紙の内部からの反射光を「内部拡散反射光」ともいう(図30(c)参照)。この内部拡散反射も、表面拡散反射光と同様に、完全に散乱反射された反射光であり、その反射方向は等方性があるとみなせる。   On the other hand, when the recording paper is a general printing paper, the reflected light from the inside of the recording paper is scattered only in the fibers inside the recording paper and thus becomes only the diffuse reflected light. Hereinafter, for convenience, the reflected light from the inside of the recording paper is also referred to as “internal diffuse reflected light” (see FIG. 30C). Similarly to the surface diffuse reflection light, the internal diffuse reflection is reflected light that is completely scattered and reflected, and the reflection direction can be considered to be isotropic.

表面正反射光及び表面拡散反射光の偏光方向は、入射光の偏光方向と同じである。ところで、記録紙の表面で偏光方向が回転するには、入射光がその光軸に対して該回転の向きに傾斜した面で反射されなくてはならない。ここでは、光源の中心と照明中心と各受光器の中心とが同一平面上にあるため、記録紙の表面で偏光方向が回転した反射光は、いずれの受光器の方向にも反射されない。   The polarization direction of the surface regular reflection light and the surface diffuse reflection light is the same as the polarization direction of the incident light. By the way, in order for the polarization direction to rotate on the surface of the recording paper, incident light must be reflected by a surface inclined in the direction of rotation with respect to the optical axis. Here, since the center of the light source, the center of illumination, and the center of each light receiver are on the same plane, the reflected light whose polarization direction is rotated on the surface of the recording paper is not reflected in the direction of any light receiver.

一方、内部拡散反射光の偏光方向は、入射光の偏光方向に対して回転している。これは、繊維中を透過し、多重散乱される間に旋光し、偏光方向が回転するためと考えられる。   On the other hand, the polarization direction of the internally diffuse reflected light is rotated with respect to the polarization direction of the incident light. This is presumably because the light passes through the fiber and rotates during multiple scattering, and the polarization direction rotates.

そこで、偏光フィルタ240には、表面拡散反射光及び内部拡散反射光が入射する。表面拡散反射光の偏光方向は、入射光の偏光方向と同じS偏光であるため、表面拡散反射光は、偏光フィルタ240で遮光される。一方、内部拡散反射光の偏光方向は、入射光の偏光方向に対して回転しているため、内部拡散反射光に含まれるP偏光成分が、偏光フィルタ240を透過する。すなわち、内部拡散反射光に含まれるP偏光成分が第2の光検出器230で受光される(図31参照)。   Therefore, the surface diffuse reflection light and the internal diffuse reflection light are incident on the polarizing filter 240. Since the polarization direction of the surface diffuse reflection light is the same S polarization as the polarization direction of the incident light, the surface diffuse reflection light is shielded by the polarization filter 240. On the other hand, since the polarization direction of the internal diffuse reflection light is rotated with respect to the polarization direction of the incident light, the P-polarized component included in the internal diffuse reflection light is transmitted through the polarization filter 240. That is, the P-polarized component contained in the internally diffuse reflected light is received by the second photodetector 230 (see FIG. 31).

内部拡散反射光に含まれるP偏光成分の光量は、記録紙の厚みや密度に相関を持つことが発明者らによって確認されている。これは、該P偏光成分の光量が、記録紙の繊維中を通過する際の経路長に依存するためである。   The inventors have confirmed that the amount of P-polarized light component contained in the internally diffuse reflected light has a correlation with the thickness and density of the recording paper. This is because the light amount of the P-polarized component depends on the path length when passing through the fibers of the recording paper.

第1の光検出器130には、表面正反射光と、表面拡散反射光及び内部拡散反射光のごく一部が入射する。すなわち、第1の光検出器130には、主として、表面正反射光が入射する。   Only a part of the surface regular reflection light, the surface diffuse reflection light and the internal diffuse reflection light is incident on the first photodetector 130. That is, the surface regular reflection light is mainly incident on the first photodetector 130.

第2の光検出器230及び第1の光検出器130は、それぞれ受光光量に対応する電気信号(光電変換信号)をプリンタ制御装置2090に出力する。なお、以下では、光源110からの光束が記録紙に照射されたときの、第2の光検出器230の出力信号における信号レベルを「S1」、第1の光検出器130の出力信号における信号レベルを「S2」という。   The second photodetector 230 and the first photodetector 130 each output an electric signal (photoelectric conversion signal) corresponding to the received light amount to the printer control device 2090. In the following, the signal level in the output signal of the second photodetector 230 when the recording paper is irradiated with the light beam from the light source 110 is “S1”, and the signal in the output signal of the first photodetector 130 is The level is referred to as “S2”.

本実施の形態では、S1によって得られた数値から、概ね、平滑度を検出することが可能であるが、S2によって得られた情報によって、補正を加えることで、正確な平滑度を検出している。補正方法は、第2の実施の形態において示した方法により行なう。これによって得られた平滑度を元に、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。上記方法以外に、平滑度の検出ではなく、紙種を特定し、画像形成品質を向上させる手法もある。以下にその紙種特定の手法について記す。   In the present embodiment, it is possible to detect the smoothness from the numerical value obtained in S1, but it is possible to detect the correct smoothness by applying correction by the information obtained in S2. Yes. The correction method is performed by the method shown in the second embodiment. Based on the smoothness obtained in this way, the printer control device 2090 controls the developing device and the transfer device at each station in accordance with the optimum development conditions and transfer conditions. For example, the transfer voltage and the toner amount are controlled. As a result, a high quality image is formed on the recording paper. In addition to the above method, there is a method for improving the image formation quality by specifying the paper type instead of detecting the smoothness. The method for specifying the paper type is described below.

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S1及びS2の値を計測し、該計測結果を「記録紙判別テーブル」としてプリンタ制御装置2090のROMに格納している。図32には、国内で販売されている30銘柄の記録紙について、S1及びS2の計測値が示されている。なお、図32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、S1及びS2の計測値が「◇」であれば、銘柄Dと特定される。また、S1及びS2の計測値が「■」であれば、最も近い銘柄Cと特定される。また、S1及びS2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よい。   Here, for a plurality of brands of recording paper that can be handled by the color printer 2000, the values of S1 and S2 are measured in advance for each brand of the recording paper in a pre-shipment process such as an adjustment process, and the measurement result is displayed as a “recording paper discrimination table”. Is stored in the ROM of the printer control device 2090. FIG. 32 shows the measured values of S1 and S2 for 30 brands of recording paper sold in the country. Note that the frame in FIG. 32 shows the variation range of the same brand. For example, if the measured values of S1 and S2 are “◇”, it is identified as a brand D. Further, if the measured values of S1 and S2 are “■”, the closest brand C is identified. Further, if the measured values of S1 and S2 are “♦”, it is either the brand A or the brand B. At this time, for example, the difference between the average value and the measured value of the brand A and the difference between the average value and the measured value of the brand B are calculated, and the calculation result is specified as the smaller brand. In addition, the variation including the measurement value is recalculated on the assumption that it is the brand A, and the variation including the measurement value is recalculated on the assumption that it is the brand B, and the recalculated variation is small. You may choose the brand of the other.

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。   Conventionally, the recording paper surface glossiness is detected from the amount of specularly reflected light, and the recording paper surface smoothness is detected from the ratio of the amount of specularly reflected light and the amount of diffusely reflected light to identify the recording paper. . In contrast, in the present embodiment, not only the glossiness and smoothness of the surface of the recording paper but also information including the thickness and density, which are other characteristics of the recording paper, is detected from the reflected light and can be identified. The type of is expanded more than before.

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。   Further, the paper type detection accuracy can be further increased by using a third sensor or the like for detecting the thickness of the paper as in the third embodiment. As for the paper thickness sensor, for example, there is a method of detecting the movement of the paper transport roller with a hall sensor.

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。   For example, it is difficult to distinguish between plain paper and mat-coated paper only by the information on the surface of the recording paper used in the conventional identification method. In this embodiment, by adding information inside the recording paper to the information on the surface of the recording paper, not only distinction between plain paper and matte coated paper, but also distinction between plural brands of plain paper and plural brands of matte coated paper, respectively. It became possible to do.

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。   In addition, regarding multiple brands of recording paper that can be handled by the color printer 2000, the optimum development conditions and transfer conditions at each station are determined for each brand of recording paper in the pre-shipment process such as the adjustment process, and the results of the determination are determined. It is stored in the ROM of the printer controller 2090 as a “development / transfer table”.

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。
The printer control device 2090 performs a paper type discrimination process for the recording paper when the color printer 2000 is turned on and when the recording paper is supplied to the paper feed tray 2060. The paper type discrimination process performed by the printer controller 2090 will be described below.
(1) The plurality of light emitting units of the optical sensor 2245 are turned on simultaneously.
(2) The values of S1 and S2 are obtained from the output signals of the second photodetector 230 and the first photodetector 130.
(3) With reference to the recording paper discrimination table, the brand of the recording paper is specified from the obtained values of S1 and S2.
(4) The brand of the specified recording paper is stored in the RAM, and the paper type discrimination process is terminated.

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。   Upon receiving a print job request from the user, the printer control device 2090 reads the recording paper brand stored in the RAM, and obtains the development conditions and transfer conditions optimum for the recording paper brand from the development / transfer table. .

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。   Then, the printer control device 2090 controls the developing device and the transfer device at each station in accordance with the optimum development conditions and transfer conditions. For example, the transfer voltage and the toner amount are controlled. As a result, a high quality image is formed on the recording paper.

ところで、内部拡散反射光に含まれるP偏光成分の光量は、記録紙に照射される光の光量(照射光量)に対して微小であることが確認されている。例えば、入射角θが80°のとき、拡散反射光の光量は、照射光量に対して4桁ほど小さく、内部拡散反射光に含まれるP偏光成分の光量は、さらにその半分以下である。   By the way, it has been confirmed that the light amount of the P-polarized component contained in the internally diffuse reflected light is very small with respect to the light amount (irradiation light amount) of the light irradiated on the recording paper. For example, when the incident angle θ is 80 °, the light amount of the diffuse reflected light is about four orders of magnitude smaller than the irradiation light amount, and the light amount of the P-polarized component contained in the internal diffuse reflected light is further less than half thereof.

そこで、内部拡散反射光に含まれるP偏光成分を精度良く検出するには、光源の出力を高くするとともに、正確かつ検出量が最大となる受光条件で内部拡散反射光に含まれるP偏光成分を受光することが望ましい。   Therefore, in order to accurately detect the P-polarized light component contained in the internally diffuse reflected light, the output of the light source is increased and the P-polarized light component contained in the internally diffuse reflected light is accurately received under the light receiving condition that maximizes the detection amount. It is desirable to receive light.

内部拡散反射光に含まれるP偏光成分を正確かつ検出量が最大となるように受光するためには、以下のことが重要である。
(1)内部拡散反射光に含まれるP偏光成分の検出は、少なくとも表面正反射光が含まれる方向では行わない。
In order to receive the P-polarized component contained in the internally diffuse reflected light accurately and with the maximum detection amount, the following is important.
(1) The detection of the P-polarized component contained in the internally diffuse reflected light is not performed at least in the direction in which the surface regular reflected light is included.

これは、実際には照射光を完全にS偏光だけにすることは困難であり、表面での反射光もP偏光成分を含んでしまうことによる。このため、表面正反射光が含まれる方向では、内部拡散反射光に含まれるP偏光成分よりも、照射光にもともと含まれていて表面で反射されたP偏光成分のほうが大きくなってしまう。そこで、仮に表面正反射光が含まれる方向に偏光フィルタ240及び第2の光検出器230を配置すると、記録紙内部の情報が含まれる反射光量を精度良く検出することができない。   This is because, in practice, it is difficult to completely irradiate the irradiation light with only the S-polarized light, and the reflected light on the surface also includes the P-polarized light component. For this reason, in the direction in which the surface regular reflection light is included, the P polarization component originally included in the irradiation light and reflected by the surface is larger than the P polarization component included in the internal diffuse reflection light. Therefore, if the polarizing filter 240 and the second photodetector 230 are arranged in a direction in which the surface regular reflection light is included, the amount of reflected light including information inside the recording paper cannot be detected with high accuracy.

ところで、照射光を完全にS偏光だけにするために、消光比の高い偏光フィルタを用いることも考えられるが、高コスト化を招く。
(2)内部拡散反射光に含まれるP偏光成分の検出を、記録紙における照明中心の法線方向で行う。
By the way, it is conceivable to use a polarizing filter having a high extinction ratio in order to completely irradiate the irradiating light with only S-polarized light.
(2) The P-polarized component contained in the internally diffuse reflected light is detected in the normal direction of the illumination center of the recording paper.

これは、内部拡散反射光が完全拡散反射とみなせるため、検出方向に対する反射光量はランバート分布で近似でき、照明中心の法線方向が最も反射光量が多くなることによる。照明中心の法線方向に偏光フィルタ240及び第2の光検出器230を配置すると、S/Nが高く、最も精度が高い。   This is because the internal diffuse reflection light can be regarded as complete diffuse reflection, so that the reflected light amount with respect to the detection direction can be approximated by a Lambertian distribution, and the reflected light amount is the largest in the normal direction of the illumination center. When the polarizing filter 240 and the second photodetector 230 are arranged in the normal direction of the illumination center, the S / N is high and the accuracy is the highest.

また、本実施の形態において、光学センサ2245は、一例として図33に示されるように、2つのミラー(410、420)を更に備えていても良い。   In the present embodiment, the optical sensor 2245 may further include two mirrors (410, 420) as shown in FIG. 33 as an example.

ここでは、光源110は、Z軸に平行な方向に光束を射出し、コリメートレンズ120は、光軸がZ軸に平行となるように配置されている。   Here, the light source 110 emits a light beam in a direction parallel to the Z axis, and the collimating lens 120 is arranged so that the optical axis is parallel to the Z axis.

そして、ミラー410は、コリメートレンズ120を介した光束を、記録紙での入射角が80°となるように、その光路を曲げる。   The mirror 410 bends the optical path of the light beam that has passed through the collimating lens 120 so that the incident angle on the recording paper is 80 °.

ミラー420は、ミラー410と同等のミラーであり、X軸方向に関して、開口部を挟んでミラー410と対向する位置に配置されている。そこで、記録紙からの表面正反射光は、その進行方向がZ軸に平行になるように、その光路が曲げられる。   The mirror 420 is a mirror equivalent to the mirror 410, and is disposed at a position facing the mirror 410 with the opening interposed therebetween in the X-axis direction. Therefore, the optical path of the specularly reflected light from the recording paper is bent so that its traveling direction is parallel to the Z axis.

そして、第1の光検出器130は、ミラー420の+Z側に配置され、ミラー420で光路が曲げられた表面正反射光を受光する。   The first photodetector 130 is disposed on the + Z side of the mirror 420 and receives the surface regular reflection light whose optical path is bent by the mirror 420.

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。   In this case, a member for supporting the light source and the light receiver in an inclined state is unnecessary, and the electric circuit can be simplified. Thereby, an optical sensor that can be miniaturized at low cost can be realized.

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。   In the above embodiment, the case where there is one paper feed tray has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of paper feed trays may be provided. In this case, an optical sensor 2245 may be provided for each paper feed tray.

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。   In the above embodiment, the brand of the recording paper may be specified during conveyance. In this case, the optical sensor 2245 is disposed in the vicinity of the conveyance path. For example, the optical sensor 2245 may be disposed in the vicinity of the conveyance path between the paper feed roller 2504 and the registration roller pair 2056.

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。   The object identified by the optical sensor 2245 is not limited to recording paper.

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。   In the above embodiment, the color printer 2000 is described as the image forming apparatus. However, the present invention is not limited to this, and may be, for example, an optical plotter or a digital copying apparatus.

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。   In the above embodiment, the case where the image forming apparatus has four photosensitive drums has been described. However, the present invention is not limited to this.

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。   The optical sensor 2245 can also be applied to an image forming apparatus that forms an image by spraying ink on recording paper.

なお、光学センサ2245を対象物の厚さ検出へ応用することができる(図34参照)。従来の厚さセンサは透過型の構成となっており、必ず対象物を挟んだ双方向に光学系をそれぞれ配置しなければならなかった。そのため、支持部材などが必要であった。一方、光学センサ2245では、反射光のみで厚さを検出するため、対象物の一側にのみ光学系を配置すれば良い。そこで、部品点数を少なくすることができ、低コスト化及び小型化が可能となる。そして、対象物の厚さ検出を必要とする画像形成装置内に設置するには最適である。   Note that the optical sensor 2245 can be applied to the thickness detection of an object (see FIG. 34). The conventional thickness sensor has a transmissive configuration, and the optical systems must always be arranged in both directions with the object sandwiched therebetween. Therefore, a support member etc. were required. On the other hand, in the optical sensor 2245, since the thickness is detected only by the reflected light, the optical system may be disposed only on one side of the object. Therefore, the number of parts can be reduced, and the cost and size can be reduced. It is optimal for installation in an image forming apparatus that needs to detect the thickness of an object.

また、光学センサ2245を対象物の密度検出へ応用することができる(図35参照)。従来の密度センサは透過型の構成となっており、必ず対象物を挟んだ双方向に光学系をそれぞれ配置しなければならなかった。そのため、支持部材などが必要であった。一方、光学センサ2245では、反射光のみで密度を検出するため、対象物の一側にのみ光学系を配置すれば良い。そこで、部品点数を少なくすることができ、低コスト化及び小型化が可能となる。そして、対象物の密度検出を必要とする画像形成装置内に設置するには最適である。   Further, the optical sensor 2245 can be applied to density detection of an object (see FIG. 35). Conventional density sensors have a transmissive configuration, and the optical systems must always be arranged in both directions with the object sandwiched therebetween. Therefore, a support member etc. were required. On the other hand, since the optical sensor 2245 detects the density only with the reflected light, the optical system may be disposed only on one side of the object. Therefore, the number of parts can be reduced, and the cost and size can be reduced. It is optimal for installation in an image forming apparatus that requires detection of the density of an object.

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。   Further, the object identified by the optical sensor in the above-described embodiment is not limited to recording paper.

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。   As mentioned above, although the form which concerns on implementation of this invention was demonstrated, the said content does not limit the content of invention.

20 記録紙
100 光学センサ
110 光源
120 コリメータレンズ
130 正反射光検出器(第1の光検出器)
140 アパーチャ
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
170 接触部材
230 拡散反射光検出器(第2の光検出器)
240 偏光フィルタ
2000 カラープリンタ(画像形成装置)
20 Recording paper 100 Optical sensor 110 Light source 120 Collimator lens 130 Regular reflection light detector (first light detector)
140 Aperture 150 Control unit 151 I / O unit 152 Arithmetic processing unit 153 Averaging processing unit 154 Storage unit 160 Housing 161 Opening portion 170 Contact member 230 Diffuse reflection light detector (second light detector)
240 Polarizing filter 2000 Color printer (image forming apparatus)

特開2002−340518号公報JP 2002-340518 A 特開2003−292170号公報JP 2003-292170 A 特開2005−156380号公報JP 2005-156380 A 特開平10−160687号公報JP-A-10-160687 特開2006−62842号公報JP 2006-62842 A 特開平11−249353号公報JP 11-249353 A 特開平8−5573号公報JP-A-8-5573 特許第3349069号公報Japanese Patent No. 3349069

Claims (14)

複数の発光部を有する面発光レーザを有する光源と、
前記光源より出射された光の光路上に配置され、該光をコリメートするコリメートレンズと、
前記コリメートレンズを介した光を記録媒体に照射し、前記記録媒体における正反射光の光の強度を検出する光検出器と、
を有し、
前記光源より前記記録媒体に入射する光の前記記録媒体の法線に対する角度は、80°以上、88°以下であって、
前記複数の発光部は同時に点灯されることを特徴とする光学センサ。
A light source having a surface emitting laser having a plurality of light emitting portions ;
A collimating lens disposed on the optical path of the light emitted from the light source, and collimating the light;
A light detector that irradiates the recording medium with light through the collimating lens, and detects the intensity of the specularly reflected light in the recording medium;
Have
The angle of light incident on the recording medium from the light source with respect to the normal of the recording medium is 80 ° or more and 88 ° or less,
The optical sensor, wherein the plurality of light emitting units are turned on simultaneously .
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することを特徴とする請求項1に記載の光学センサ。   The optical sensor according to claim 1, further comprising a processing unit that calculates the smoothness of the recording medium based on the intensity of light detected by the photodetector. 前記光源は、面発光レーザを2次元的に配列した面発光レーザアレイを有するものであ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。   The optical sensor according to claim 1, wherein the light source has a surface emitting laser array in which surface emitting lasers are two-dimensionally arranged. 前記記録媒体と光検出器との間には、アパーチャが設けられており、
前記アパーチャは、前記記録媒体において正反射した光に対し、+4°以上、−4°以下の角度の光を前記光検出器に入射させるものであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光学センサ。
An aperture is provided between the recording medium and the photodetector,
The aperture according to any one of claims 1 to 3, wherein the aperture causes light having an angle of + 4 ° or more and -4 ° or less to be incident on the photodetector with respect to light regularly reflected on the recording medium. An optical sensor according to claim 1.
前記光源、前記光検出器は、筐体内部に設置されているものであって、
前記筐体には一つの面に開口部が設けられており、
前記開口部が設けられている面において、前記記録媒体は前記筐体の外部と接触部材を介し、接触しているものであ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。
The light source and the photodetector are installed inside a housing,
The housing is provided with an opening on one surface,
5. The optical device according to claim 1, wherein the recording medium is in contact with the outside of the housing via a contact member on the surface where the opening is provided. Sensor.
前記光源と前記記録媒体との間には、前記光源から出射された光を偏向するための光偏向素子が設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の光学センサ。   6. The optical sensor according to claim 1, further comprising an optical deflection element for deflecting light emitted from the light source between the light source and the recording medium. . 前記記録媒体と前記光検出器との間には、前記記録媒体において正反射された光を偏向するための光偏向素子が設けられてい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。   7. A light deflection element for deflecting light regularly reflected on the recording medium is provided between the recording medium and the photodetector. The optical sensor described. 前記光検出器は第1の光検出器であり、
前記光源からは、第1の偏光方向の直線偏光の光が出射されるものであって、
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おり、
前記記録媒体と前記第2の光検出器との間には、第1の偏光方向に対し直交する第2の偏光方向の偏光フィルタ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。
The photodetector is a first photodetector;
The light source emits linearly polarized light in the first polarization direction,
On the normal line of the recording medium at a position where the light emitted from the light source is irradiated on the recording medium, a second photodetector is provided,
8. A polarizing filter having a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction is provided between the recording medium and the second photodetector. The optical sensor according to any one of the above.
前記第1の光検出器において検出された光の強度及び前記第2の光検出器において検出された光強度に基づき、前記記録媒体の平滑度を算出する処理部を有することを特徴とする請求項8に記載の光学センサ。   And a processing unit that calculates the smoothness of the recording medium based on the intensity of light detected by the first photodetector and the intensity of light detected by the second photodetector. Item 9. The optical sensor according to Item 8. 前記処理部は、前記記録媒体の平滑度と、前記第1の光検出器において検出された光の強度及び前記第2の光検出器において検出された光の強度との関係を示す紙種データベースを有していることを特徴とする請求項9に記載の光学センサ。   The processing unit is a paper type database showing a relationship between the smoothness of the recording medium, the intensity of light detected by the first photodetector, and the intensity of light detected by the second photodetector. The optical sensor according to claim 9, comprising: 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、
請求項1から10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。
In an image forming apparatus for forming an image on the recording medium,
An image forming apparatus comprising the optical sensor according to claim 1.
前記光学センサの出力に基づき前記記録媒体の平滑度を算出し、
前記算出された平滑度に応じて画像形成条件を設定する処理部を有することを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
Calculate the smoothness of the recording medium based on the output of the optical sensor,
The image forming apparatus according to claim 11, further comprising a processing unit that sets an image forming condition according to the calculated smoothness.
前記光学センサの出力に基づき前記記録媒体の銘柄を特定し、
前記特定された銘柄に応じて画像形成条件を設定する処理部を有することを特徴とする請求項11または12に記載の画像形成装置。
Identify the brand of the recording medium based on the output of the optical sensor,
The image forming apparatus according to claim 11, further comprising a processing unit that sets image forming conditions according to the specified brand.
前記光学センサ以外の前記記録媒体の物理量を測定するセンサを有し、
前記物理量を測定するセンサにおいて検出された値に基づき前記記録媒体の銘柄を特定するものであることを特徴とする請求項11または12に記載の画像形成装置。
A sensor for measuring a physical quantity of the recording medium other than the optical sensor;
The image forming apparatus according to claim 11, wherein a brand of the recording medium is specified based on a value detected by a sensor that measures the physical quantity.
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