JP6969083B2 - センサ装置、画像形成装置及びシート状の対象物の判別方法 - Google Patents

Description

本発明は、センサ装置、画像形成装置及びシート状の対象物の判別方法に関し、詳しくは、シート状の対象物を判別するセンサ装置及び該センサ装置を備える画像形成装置及びシート状の対象物の判別方法に関する。

デジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置は、印刷用紙に代表される記録媒体の表面にトナー像を転写し、所定の条件で加熱及び加圧することでその像を定着させ画像を形成している。ここで、高品質の画像形成を行うには、現像条件、転写条件及び定着条件などの画像形成条件を記録媒体に応じて個別に設定する必要がある。

現在の画像形成装置では、印刷時に作業者（例えば、ユーザー）自身がトレイ毎の紙（用紙）の銘柄を入力し、転写及び定着条件を設定する必要がある。このため、作業者が紙の種類を判別するための知識が求められる上、その紙の種類に応じた設定内容をその都度、自分で入力することが要求される煩わしさがあった。また、その設定内容を誤ると最適な画像を得ることができなかった。

そこで、用紙の判別として、特許文献１には、シート材に滴下された液滴の面内方向または厚み方向の含浸具合を、電気抵抗を測定することにより評価し、それに基づいてシート材の種類を判別する材質判別装置が提案されている。

また、特許文献２には、シート材の水分量や近傍の雰囲気の温湿度を電気抵抗により検知し、その情報とシート材の力学的特性を測定するセンサの出力値に基づいてシート材の種類を判別する情報検知装置が提案されている。

しかしながら、特許文献１の材質判別装置及び特許文献２の情報検知装置で判別可能なのは、非塗工紙／塗工紙／ＯＨＰシートの違い程度であり、高品質の画像形成に必要な銘柄までの特定はできなかった。

一方、銘柄を特定する例として、特許文献３には、表面正反射光と内部拡散反射光のＰ偏光成分を用いて、その光学特性により記録紙の銘柄を特定する光学センサ装置が提案されている。

例えば、特許文献３のセンサ装置は、図１に示されるように、光源７１とコリメートレンズ７２と複数の受光器（７３、７５）と偏光フィルタ７４などを有している。受光器７３が検知する内部拡散反射光のＰ偏光成分の信号レベルをＳ１、受光器７５が検知する表面正反射拡散光の信号レベルをＳ２とする。

近年、印刷業界ではさらなる商品の高付加価値化のために、黒色用紙や合成紙等の特殊用紙に対しての印刷の需要が増加してきている。

ここで、図２（Ａ）に図１の特許文献３のセンサ装置を用いた黒紙についてのＳ１、Ｓ２の計測値を示すが、図２（Ａ）によれば、Ｓ１とＳ２からは、黒紙の導電性の有無を区別することができない。また、図２（Ｂ）に図１のセンサ装置を用いた合成紙とグロス紙とマット紙についてのＳ１、Ｓ２の計測値を示すが、図２（Ｂ）によれば、Ｓ１とＳ２からは、合成紙と、グロス紙やマット紙などのコート紙とは判別することができない。

このように、特許文献３のセンサ装置で判別可能なものは、光学特性の異なる銘柄のみであり、近年使用頻度の高くなってきている黒色用紙や合成紙などの特殊用紙への対応については考慮されていなかった。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、シート状の対象物を多種類に細かく判別することができる、センサ装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様では、
シート状の対象物の光学的特性を検出する光学センサ部と、
前記対象物に接触可能な複数の電極を備え、前記対象物における前記複数の電極間の電気的特性を検出する電気特性センサ部と、
検出された前記対象物の前記光学的特性及び前記電気的特性に基づいて、前記対象物の種類や特徴を判別する処理部と、
前記電気特性センサ部は、前記複数の電極を前記対象物へ押し当てる、前記対象物と非接触の押し当て部材とを備え、
前記押し当て機構は、前記対象物に対して圧力を変化させることが可能であり、
前記処理部は、前記光学的特性と、前記圧力の変化に依存して変化する前記電気的特性から対象物を判別することを特徴とするセンサ装置を提供する。

一態様によれば、センサ装置において、シート状の対象物を多種類に細かく判別することができる。

従来例の光学センサを用いたセンサ装置の構成を説明する図である。 （Ａ）は黒色用紙の表面正反射光と内部拡散反射光との関係を説明する図であり、（Ｂ）は合成紙とコート紙（グロス紙、マット紙）の表面正反射光と内部拡散反射光との関係を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るセンサ装置及び該センサ装置が設置されたカラープリンタの概略構成を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るセンサ装置及びカラープリンタのブロック図である。 本発明の一実施形態に係るセンサ装置の外観図である。 図５のセンサ装置の一例として、本発明の第１実施形態に係るセンサ装置の光学センサ部、電気特性センサ部及び処理部の概略構成を説明する図である。 光学センサ部の光源として、面発光レーザアレイで構成する例を示す図である。 （Ａ）は光学センサ部での記録紙への入射光の入射角を説明する図で、（Ｂ）は光学センサ部での複数の受光器の配置位置を説明する図である。 （Ａ）は表面正反射光を説明する図で、（Ｂ）は表面拡散反射光を説明する図で、（Ｃ）は内部拡散反射光を説明する図である。 各紙種毎の記録紙中に流れる電流値を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るセンサ装置における記録紙の銘柄特定の制御フローである。 銘柄の特定で参照される相関データの例であって、内部拡散反射光の信号レベルＳ１と表面正反射光の信号レベルＳ２と、記録紙の銘柄との関係を説明する図である。 （Ａ）は導電性の異なる黒色用紙の表面正反射光と内部拡散反射光の関係を説明する図であり、（Ｂ）は黒色用紙の表面正反射光と内部拡散反射光と体積抵抗率との関係を説明する図である。 （Ａ）は合成紙とコート紙（グロス紙、マット紙）の表面正反射光と内部拡散反射光の関係を示す図であって、（Ｂ）は合成紙とコート紙（グロス紙、マット紙）の表面正反射光と内部拡散反射光と体積抵抗率との関係を説明する図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係る、表面抵抗率を検出可能なセンサ装置の電気特性センサ部の概略図であり、（Ｂ）は第２実施形態の変形例の電気特性センサ部の概略図である。 黒色及びメタリック紙の表面側と裏面側との表面抵抗率の相関を示す図である。 （Ａ）は本発明の第３実施形態に係る、体積抵抗率及び表面抵抗率を検出可能なセンサ装置の電気特性センサ部の概略図であり、（Ｂ）は第３実施形態の変形例の電気特性センサ部の概略図である。 本発明の第３実施形態に係るセンサ装置における記録紙の銘柄特定の制御フローである。 本発明の第４実施形態に係る、導電性部材と、バネで構成した押し当て部材とを有するセンサ装置の電気特性センサ部の概略図である。 本発明の第５実施形態に係る、導電性部材と、ソレノイドで構成した押し当て部材とを有するセンサ装置の電気特性センサ部の概略図である。 普通紙及びコート紙（グロス紙、マット紙）と合成紙との圧力依存性の変化を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。下記、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

＜＜画像形成装置＞＞
図３に、本発明の一実施形態に係るカラープリンタ（プリンタ装置、画像形成装置）２００の概略構成を示す。

このカラープリンタ２００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記録媒体に形成するタンデム方式の多色カラープリンタであって、本発明に係る画像形成装置の一例である。カラープリンタ２００は、センサ装置１００、光走査装置２１０、画像形成部２２０及び搬送部２５０などを備えている。

詳しくは、画像形成部２２０は、４つの感光体ドラム（２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃ、２３１ｄ）、４つの帯電装置（２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄ）、４つの現像ローラ（２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄ）、転写ベルト２４０、転写ローラ２４２及び定着装置２４５を備えている。

また、搬送部２５０は、給紙コロ２５４、搬送ローラ２５６、排紙ローラ２５８、給紙トレイ２６０及び排紙トレイ２０２を備えている。

さらに、カラープリンタ２００は、通信制御装置２８０、プリンタ制御装置２９０及び操作パネル２７０（図４参照）を備えている。

カラープリンタ２００では、センサ装置１００及び操作パネル２７０を除いた構成要素は、プリンタ筐体２０１によって囲まれている。

画像形成部２２０において、感光体ドラム２３０ａ、帯電装置２３２ａ、現像ローラ２３３ａ及びクリーニングユニット２３１ａ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を構成する。

同様に、感光体ドラム２３０ｂ、帯電装置２３２ｂ、現像ローラ２３３ｂ及びクリーニングユニット２３１ｂは、シアンの画像を形成する画像形成ステーションを構成する。感光体ドラム２３０ｃ、帯電装置２３２ｃ、現像ローラ２３３ｃ及びクリーニングユニット２３１ｃは、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーションを構成する。そして、感光体ドラム２３０ｄ、帯電装置２３２ｄ、現像ローラ２３３ｄ及びクリーニングユニット２３１ｄは、イエローの画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

下記、色の区別が不要な場合は添え字を省いて説明する。

各感光体ドラム２３０はいずれも、その表面に感光層が形成されている。各感光体ドラム２３０は、不図示の回転機構により、図３における面内で矢印方向に回転する。

各帯電装置２３２は、対応する感光体ドラム２３０の表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２１０は、プリンタ制御装置２９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて色毎に変調された光で、対応する帯電された感光体ドラム２３０の表面をそれぞれ走査する。

これにより、画像情報に対応した潜像が、各感光体ドラム２３０の表面にそれぞれ形成される。すなわち、各感光体ドラム２３０の表面がそれぞれ被走査面であり、各感光体ドラム２３０は、それぞれ像担持体である。ここで形成された潜像は、感光体ドラム２３０の回転に伴って対応する現像ローラ２３３の方向に移動する。

各現像ローラ２３３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２３３の表面のトナーは、対応する感光体ドラム２３０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。この際、各現像ローラ２３３は、対応する感光体ドラム２３０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２３０の回転に伴って転写ベルト２４０の方向に移動する。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２４０上に順次転写（一次転写）され、重ね合わされて多色のカラー画像が形成される。

搬送部２５０において、給紙トレイ２６０には記録紙（記録媒体）Ｍが格納されている。この給紙トレイ２６０の近傍には給紙コロ２５４が配置されており、該給紙コロ２５４は、記録紙Ｍを給紙トレイ２６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙Ｍは、搬送ローラ２５６により、所定のタイミングで転写ベルト２４０と転写ローラ２４２との間隙に向けて送り出される。

これにより、転写ベルト２４０上のトナー画像が記録紙Ｍに転写（二次転写）される。ここで転写された記録紙Ｍは、定着装置２４５に送られる。

定着装置２４５では、熱と圧力とが記録紙Ｍに加えられ、これによってトナーが記録紙Ｍに定着される。ここでトナーが定着された記録紙Ｍは、排紙ローラ２５８を介して、筐体２０１の一部である排紙トレイ２０２に送られ、排紙トレイ２０２上に順次積み重ねられる。

各クリーニングユニット２３１は、対応する感光体ドラム２３０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２３０の表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

センサ装置１００は、プリンタ筐体２０１の外部であって、操作パネル２７０の近くに配置され、記録紙Ｍの銘柄を判別（識別）するのに用いられる。

判別の対象となる銘柄は、普通紙、塗工紙（コート紙など）、加工紙などの大まかな種類に加えて、大別された種類の中の詳細な区別も含む。また、１種類からなる紙だけではなく、複数の紙が貼りあわされた合成紙と、コート紙（グロス紙やマット紙など、コート剤の種類が異なるコート紙）、加工紙（メタリック加工紙）など、細分化した多数の銘柄を含む。例えば細分化した種類として、普通紙、グロスコート紙（光沢紙）・マットコート紙、・アートコート紙に代表される塗工紙、プラスチックシート、エンボス加工紙等多岐に渡る。さらにそれぞれの種類において坪量や厚さなどの仕様の違いでさらに細分化されている。

なお、図３に示す画像形成装置では、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。また、図３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、数はこれに限定されるものではない。

さらに、図３では、画像形成装置として、電子写真方式のカラープリンタ２００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。あるいは、画像形成装置は、記録紙Ｍにインクを吹き付けて画像を形成するインクジェットプリンタにも適用可能であってもよい。

図４に、本発明の一実施形態に係るセンサ装置１００及びカラープリンタ２００の制御に関するブロック図を示す。

図４に示すように、センサ装置１００は、光学センサ部１０、電気特性センサ部２０及び処理部１１０を備える。処理部１１０はＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２、ＲＡＭ１１３、ＮＶＲＡＭ１１４及びＲＡＭ１１５などを備える。

ＣＰＵ(Central Processing Unit)１１１は、光学センサ部１０及び電気特性センサ部２０で検出した値から電気特性を算出し、記録紙の種類や特性などを判別する。ＲＯＭ(Read Only Memory)１１２には、ＣＰＵ１１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。ＲＡＭ(Random Access Memory)１１３はＣＰＵ１１のための作業用のメモリである。

ＮＶＲＡＭ（Non-volatile RAM）１１４に、予め、多種の銘柄の記録紙と、対応する記録紙の光学的特性（光学特性）、電気的特性（体積抵抗率、表面抵抗率）などの相関データ（対応関係）を記憶しておく。ＲＡＭ１１５はＣＰＵ１１１で判別した記録紙Ｍの種類を一時的に保存するメモリである。

通信制御装置２８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン、デジタルフロントエンド（ＤＦＥ））３００との双方向の通信を制御する。

プリンタ制御装置（調整装置）２９０は、ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、ＮＶＲＡＭ９４、増幅回路９５及びＡＤ変換回路９６などを有している。

ＲＯＭ９２には、ＣＰＵ９１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あり、ＲＡＭ９３はＣＰＵ９１のための作業用のメモリである。ＡＤ変換回路９６は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。ＮＶＲＡＭ９４には、カラープリンタ２００の電源をＯＮ／ＯＦＦを切り替えても継続してデータの維持が必要なデータ（例えば、使用者情報、トナー残量など）が格納される。

そして、プリンタ制御装置２９０は、上位装置３００からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置３００からの画像情報を光走査装置２１０に送る。

なお、カラープリンタ２００が記録媒体として対応可能な複数の銘柄の記録紙Ｍについて、最適な現像条件及び転写条件などの画像形成条件が「現像・転写テーブル」（画像形成条件）としてＲＯＭ９２に格納されている。なお、画像形成装置にインクジェットプリンタを用いる場合は、画像形成条件として、インク滴の吐出条件などが設定される。

操作パネル２７０は、作業者（例えば、ユーザーやカスタマーエンジニアなど）が各種設定及び各種処理を行うための複数のキー、及び各種情報を表示するための表示部を有している。

このような、画像形成装置（カラープリンタ２００）では、センサ装置１００で検出した出力値に基づいて、プリンタ制御装置（調整装置）２９０は、画像形成部２２０及び搬送部２５０を制御し、画像形成条件を調整する。

＜＜センサ装置＞＞
図５に、本発明の一実施形態に係るセンサ装置１００の外観図を示す。図５に示すこのセンサ装置１００は、シート状の対象物（記録紙Ｍ）の種類判定する、いわゆる据え置きタイプのセンサ装置である。

センサ装置１００は、一例として図５に示されるように、外形が四角錐台状であり、記録紙Ｍの挿入方向に所定深さのスリットが設けられ、該スリットに記録紙Ｍが挿入されるようになっている。即ち、センサ装置１００は、記録紙Ｍ（シート状の対象物）の一部が挿入可能なスリット１０２が形成された、外形が直方体又は四角錐台のセンサ装置筐体（ケース）１０１を備えている。

また、センサ装置筐体１０１の内部には、センサ装置１００内部に記録紙Ｍの銘柄を判別するための処理部１１０（図４参照）が備えられている。センサ装置１００は、カラープリンタ２００のプリンタ制御装置（調整装置）２９０と給電ケーブル又は信号ケーブル１３０を介して接続されている。

なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、スリットに挿入される記録紙Ｍの表面に直交する方向をＺ軸方向とし、記録紙Ｍがスリットに挿入される方向を＋Ｘ方向とする。

ここで、銘柄判別処理の際に作業者によって行われる作業について、図４及び図５を参照して説明する。

（１） 記録紙Ｍをセンサ装置１００のスリット１０２に挿入する（図５の「＋Ｘ方向」）。

（２） 操作パネル２７０を介して判別処理要求を入力する。この判別処理要求は、操作パネルからプリンタ制御装置２９０を経由してセンサ装置１００の処理部１１０に通知される。

（３） 所定時間（例えば、約５秒）待つ。この時間で、センサ装置１００は、記録紙Ｍの光学的特性及び電気的特性を検出し、種類を判別（銘柄を特定）する。

（４） 所定時間経過後、記録紙Ｍをセンサ装置１００のスリット１０２から引き抜く（図５の「−Ｘ方向」）。

＜＜第１実施形態＞＞
図６に、図５のセンサ装置の一例として、本発明の第１実施形態に係るセンサ装置１００の光学センサ部１０及び電気特性センサ部２０及び処理部１１０の概略構成を説明する図を示す。上述のようにセンサ装置１００は、光学センサ部１０、電気特性センサ部２０及び処理部１１０を有している。

詳しくは、図６に示すように、光学センサ部１０は、光源１１とコリメートレンズ１２と複数の受光器（１３、１５）と偏光フィルタ（光学素子の一例）１４とを備えている。電気特性センサ部２０は、複数の電極（２１、２２）と、電圧発生器２４と、電流検出器２５とを備えている。

光学センサ部１０では、光源１１とコリメートレンズ１２とからなる照射系は、Ｓ偏光（直線偏光）を対象物である記録紙Ｍに向けて、Ｚ軸方向に対して傾斜した方向から射出する。受光器１５は、照射系から射出され記録紙Ｍで正反射された光（表面正反射光）の光路上に配置されている。偏光フィルタ１４と受光器１３は、記録紙Ｍの表面の法線方向に拡散反射された光の光路上に配置され、偏光フィルタ１４は、Ｐ偏光成分を透過させ、受光器１３は、偏光フィルタ１４を透過した光（内部反射光に含まれるＰ偏光成分）を受光する。

電気特性センサ部２０は、電圧発生器２４により発生させた電圧を複数の電極（図６では、２１，２２）を介して記録紙Ｍに印加し、電極間を流れる電流を電流検出器２５で検出することにより、記録紙Ｍの電気抵抗を測定する。

そして、処理部（処理装置）１１０は複数の受光器の出力信号及び電流検出器の出力信号に基づいて記録紙Ｍの銘柄を判別する。

図６に示す本実施形態では、電気特性センサ部２０は、記録紙Ｍの第１面Ｍ１に接触するように配置された電極２１（第１の電極）と、記録紙Ｍの第１面Ｍ２と対向する第２面ＭＢに接触し、第１の電極２１と記録紙Ｍを厚さ方向に挟むように配置された第２の電極２２とを有する。そして、電気特性センサ部２０は、電気的特性として、記録紙Ｍの厚さ方向の抵抗を検出する。

なお、図６では図示していないが、本実施形態において、電極２１，２２と記録紙Ｍとの接触状態を維持できるように、バネ６１や電気素子６２で構成された押し当て部材（図１９、図２０参照）により、一方又は両方の電極を記録紙Ｍ側へ押し当てると好ましい。この際、一方の電極のみを押し当てるように調整する場合は、他方の電極は、センサ装置筐体１０１のスリット１０２の内側面に直接取付けられたり、その内側面に絶縁部材６３（図１９、図２０参照）を介して取り付けられていてもよい。この構成により、記録紙Ｍは電極２１と電極２２との間で接触して挟持される。

＜光学センサ部の光源＞
図７に、本発明の複数の実施形態で使用される光学センサ部１０の光源１１として、面発光レーザアレイで構成する例を説明する図を示す。

光源１１は、同一の基板上に形成された複数の発光部４１を有している。各発光部４１は、垂直共振器型の面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、光源１１は、面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）を含んでいる。図７に示すように、配線４３を介して電極パッド４２に接続された９個の発光部（ｃｈ１〜ｃｈ９）４１が２次元配列されている。

＜光学センサ部＞
図８（Ａ）に光学センサ部１０での記録紙Ｍへの入射光の入射角を説明する図を示す。光源１１は、記録紙Ｍ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１１からの光束の記録紙Ｍへの入射角θ１（図８（Ａ）参照）は一例としてθ１＝８０°である。

コリメートレンズ１２は、光源１１から射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光とする。コリメートレンズ１２を介した光束は記録紙Ｍを照射する。なお、以下では、記録紙Ｍの表面における照明領域の中心を「照明中心」と略述する。また、コリメートレンズ１２を介した光束を「照射光」ともいう。

ここで、光が媒質の境界面に入射するとき、入射光線と入射点に立てた境界面の法線とを含む面は「入射面」と呼ばれる。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Ｍ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Ｍにおける入射面である。

本明細書では、記録紙Ｍへの入射光だけでなく反射光に対してもＳ偏光及びＰ偏光という表現を用いるが、これは記録紙Ｍへの入射光の偏光方向を基準とした表現である。ここで、入射面内において入射光（ここでは、Ｓ偏光）と同一の偏光方向の光をＳ偏光、それに直交する偏光方向の光をＰ偏光と呼ぶこととする。

偏光フィルタ１４は、照明中心の＋Ｚ側に配置されている。この偏光フィルタ１４は、Ｐ偏光（第２の偏光方向の光）を透過させ、Ｓ偏光（第１の偏光方向の光）を遮光する偏光フィルタである。なお、偏光フィルタ１４に代えて、同等の機能を有する偏光ビームスプリッタを用いてもよい。

図８（Ｂ）に光学センサ部１０での複数の受光器１３、１５の配置位置を説明する図を示す。受光器（第１の光検出器）１３は、偏光フィルタ１４の＋Ｚ側に配置されている。図８（Ｂ）に示すように、照明中心と偏光フィルタ１４の中心と受光器１３の中心とを結ぶ線Ｌ１と、記録紙Ｍの表面（第１面Ｍ１）とのなす角度ψ１は９０°である。

受光器（第２の光検出器）１５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、照明中心と受光器１５の中心とを結ぶ線Ｌ２と、記録紙Ｍの表面とのなす角度ψ２は１７０°である。

光源１１の中心と、照明中心と、偏光フィルタ１４の中心と、受光器１３の中心と、受光器１５の中心はほぼ同一平面上に存在する。

＜光学的特性の検出＞
ここで、記録紙Ｍへ光を照射したときの記録紙Ｍから反射光は、記録紙Ｍの表面で反射された反射光と、記録紙Ｍ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Ｍ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Ｍ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９（Ａ）は表面正反射光を説明する図であり、（Ｂ）は表面拡散反射光を説明する図であり、（Ｃ）は内部拡散反射光を説明する図である。

記録紙Ｍの表面は、平面部と斜面部とで構成され、その割合で記録紙Ｍ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。

一方、記録紙Ｍの内部からの反射光は、該記録紙Ｍ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Ｍの内部からの反射光を「内部拡散反射光（内部反射光）」ともいう（図９（Ｃ）参照）。この内部反射光も、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。

受光器１３、１５に向かう表面正反射光及び表面拡散反射光の偏光方向は、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、入射光の偏光方向と同じである。ところで、記録紙Ｍの表面で偏光方向が回転するには、入射光がその入射方向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Ｍ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。

一方、受光器１３、１５に向かう内部反射光の偏光方向は、図９（Ｃ）に示すように、入射光の偏光方向に対して回転している。これは、記録紙Ｍの内部に侵入した光は、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。

偏光フィルタ１４には、表面拡散反射光と内部反射光とが混在する反射光が入射する（図１参照）。偏光フィルタ１４に入射する表面拡散反射光は入射光と同じＳ偏光であるため、偏光フィルタ１４で遮光される。一方、内部反射光はＳ偏光とＰ偏光とが混在しているため、Ｐ偏光成分が偏光フィルタ１４を透過する。すなわち、内部反射光に含まれるＰ偏光成分が受光器１３で受光される。

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

Ｐ偏光内部反射光の光量は、記録紙Ｍ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、Ｐ偏光内部反射光の光量が、記録紙Ｍの繊維中を通過する際の経路長に依存するためである。

受光器１５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、受光器１５には、主として、表面正反射光が入射する。

受光器１３、１５は、それぞれ受光光量に対応する電気信号（電流信号）を処理部１１０に出力する。

なお、以下では、光源１１からの光束が記録紙Ｍに照射されたときの、受光器１３の出力信号における信号レベル（内部拡散反射光の信号レベル）を「Ｓ１」、受光器１５の出力信号における信号レベル（表面正反射光の信号レベル）を「Ｓ２」とする。

＜電気特性センサ部＞
図６に戻って、電極２１は記録紙Ｍの＋Ｚ側（第１面Ｍ１）に配置されており、電極２２は記録紙の−Ｚ側（第２面Ｍ２）に配置されている。また、電極２１及び電極２２は一例として記録紙Ｍの表面に対する法線方向上に配置されている。

本実施形態では、記録紙Ｍを挟んだ電極構成を示しているが、電極の配置はこの構成に限らず、記録紙Ｍの一方の面に接触するように電極２１及び電極２２を配置した電極構成でもよい（第２実施形態など）。また、電極の個数は２つに限らず、３つ以上の電極を備えていてもよい（第３実施形態など）。

電圧発生器２４は電極２１及び電極２２と接続され、その複数の電極２１、２２を介して記録紙Ｍに所定の電圧を印加する。印加電圧は一例として５Ｖ、１００Ｖ、５００Ｖ、１０００Ｖなどである。また、直流電圧に限らず交流電圧であってもよい。

ところで、多種多様な記録紙の電気抵抗（体積抵抗率、表面抵抗率）はしばしば数桁のダイナミックレンジに渡ることが知られている。そのため、電流検出器２５で十分な信号強度を得るために、記録紙Ｍによって電圧発生器２４の発生電圧を選択する機構を備えていてもよい。

電流検出器２５は、電極２１、電極２２及び電圧発生器２４からなる閉回路上に直列に接続されている。電圧発生器２４で発生させた電圧を電極２１及び電極２２を介して記録紙Ｍに対して印加し、電流検出器２５は電極間を流れる電流値を検出する。また、電流検出器２５の代わりにＩ／Ｖ変換器を用い、記録紙Ｍの電気的な応答を電圧として検出してもよい。

＜電気的特性の検出＞
次に、本実施形態に用いる記録紙Ｍの厚み方向の電気的特性（電流値）の測定方法について説明する。図１０は、各紙種毎の記録紙Ｍ中に流れる電流値を示す図である。

詳しくは、図１０では、普通紙、コート紙（グロス紙、マット紙）及び合成紙について、５０［Ｖ］の直流電圧を１分間印加した際に電流検出器２５が検出する電流値を示す。

ここで、本実施形態では、電極２１，２２は直径５０［ｍｍ］の底面を有する円柱状の金属電極を用い、前述の図６のように記録紙Ｍに対して挟み込むように配置している。

普通紙及びコート紙（グロス紙、マット紙）の示す電流値は一例として数μＡ程度、合成紙は数ｎＡ程度である。このように記録紙中を流れる電流値は記録紙の種類によって明らかに異なることが分かる。

ところで、記録紙の紙厚方向の電気抵抗は、試料の厚みや電極と試料との接触面積によるため、一般的に、材料が異なるシート材同士の電気抵抗を比較する際には、それらで規格化した値が用いられる。

厚み方向の規格化された抵抗値は体積抵抗率であり、電圧発生器２４の電圧をＶ［Ｖ］、電流検出器２５の検出値をＩ［Ａ］、記録紙の厚みをｔ［μｍ］、電極の直径をＤ［ｍｍ］とすると、体積抵抗率ρｖ［Ω・ｃｍ］は下記の式で算出される。
ρｖ＝（πＤ＾２）／（４ｔ）×（Ｖ／Ｉ）・・・（式１）
ここで、電流検出器２５の検出値Ｉは測定時間によって異なるため、一例として６０秒後の検出値を用いて体積抵抗率を算出する。また、電流検出器２５の一定時間内の検出値の平均値を用いて体積抵抗率を算出してもよい。

また、記録紙Ｍの体積抵抗率ρｖに限らず、記録紙Ｍのインピーダンスや静電容量や誘電率を算出して銘柄判別に用いてもよい。また、これらの記録紙Ｍの電気的な応答は非常に短い時間の現象であるため、電圧発生器２４は交流電圧を発生させることが望ましい。その際、電圧印加時の電流検出器２５の検出値を数周期分取得しておき、それらを平均化した値を用いてインピーダンスや静電容量や誘電率を算出してもよい。

これらの演算は処理部１１０によって行われる。処理部１１０のＣＰＵ１１１は電流検出器２５からの電気信号（電流信号）を取得し、電気抵抗率などの電気的特性値に換算する。なお、以下では電圧発生器２４が記録紙Ｍに電圧を印加する際の電流検出器２５の電気信号（電流信号）の信号レベル（厚さ方向の抵抗に換算できるもの）を「Ｓｃ」とする。

＜銘柄判別処理＞
上述した光学センサ部１０での複数の受光器１３、１５で検出した出力信号Ｓ１，Ｓ２及び電気特性センサ部２０での電流検出器２５の検出値Ｓｃを用い、銘柄が不明の記録紙Ｍの銘柄を判別する処理（銘柄判別処理）について説明する。

図１１に、本発明の第１実施形態に係るセンサ装置１００における記録紙Ｍの銘柄特定の制御フローを示す。

処理部１１０は、判別処理要求を受け取ると、銘柄判別処理を開始する。

Ｓ１０１：光源１１の複数の発光部４１を同時に点灯させる。

Ｓ１０２：受光器１３から出力される内部拡散反射光の信号レベルＳ１及び受光器１５から出力される表面正反射光の信号レベルＳ２の値を求める。

Ｓ１０３：光源１１の複数の発光部４１を消灯させる。

Ｓ１０４：電圧発生器２４により所定の電圧を記録紙Ｍに印加する。

Ｓ１０５：電流検出器２５の出力信号から、厚さ方向の信号レベルＳｃの値を求める。

Ｓ１０６：電圧発生器２４の電圧印加を止める。

Ｓ１０７：処理部１１０のＣＰＵ１１１はＳｃの値から記録紙Ｍの体積抵抗率ρｖを算出する。

Ｓ１０８：処理部１１０のＣＰＵ１１１はＳ１、Ｓ２及びρｖに基づいて、ＮＶＲＡＭ１１４に記憶された銘柄データ（相関データ）を参照して、記録紙Ｍの銘柄を特定する。

Ｓ１０９：特定された記録紙Ｍの銘柄をＲＡＭ１１３に保存し、判別結果をプリンタ制御装置２９０に通知する。
そして、銘柄判別処理を終了する。

ここで、図１１のステップＳ１０８のＳ２／Ｓ１及びρｖの値に基づいた記録紙Ｍの銘柄の特定工程は、１つの相関データを参照して特定してもよいし、あるいは、複数の相関データを参照して段階的に特定してもよい。

図１１のＳ１０８での銘柄の特定のために参照する相関データとして、図１２に、内部拡散反射光の信号レベルＳ１と、表面正反射光の信号レベルＳ２と、記録紙Ｍの銘柄との関係を説明する図を示す。図１２では、国内外で販売されている４５銘柄の記録紙について、Ｓ１、Ｓ２の計測値を示す。

また、図１３の（Ａ）は導電性の異なる黒色用紙の表面正反射光と内部拡散反射光の関係を説明する図であり、（Ｂ）はその黒色用紙の表面正反射光と内部拡散反射光と体積抵抗率との関係を説明する図である。

さらに、図１４の（Ａ）は合成紙とコート紙（グロス紙、マット紙）の表面正反射光と内部拡散反射光の関係を示す図であって、（Ｂ）は合成紙とコート紙（グロス紙、マット紙）の表面正反射光と内部拡散反射光と体積抵抗率との関係を説明する図である。

図１３（Ｂ）、図１４（Ｂ）の横軸は、内部拡散反射光の信号レベルＳ１に対する表面正反射光の信号レベルＳ２の割合（Ｓ２/Ｓ１）を表し、縦軸は、Ｓｃから算出した体積抵抗率の常用対数値ρｖ［ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］を表す。

図１２、図１３、図１４に示すような、光学的特性と銘柄の相関、及び特定の銘柄における光学的特性と電気的特性（例えば、体積抵抗率）との相関は、予め、メモリ（ＮＶＲＡＭ１１４）に記憶させておく。

銘柄の判定として、例えば、まず図１２、図１３（ａ）、図１４（ａ）を用いて、Ｓ１、Ｓ２の値に基づいて記録紙の種類を１次分類した後に、図１３（ｂ）、図１４（ｂ）を用いて、電気的特性である体積抵抗率ρｖの値に基づいて更に細かく分類してもよい。

Ｓ１及びＳ２の値に基づいて銘柄を特定する処理の例を説明する。図１２を参照して、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での平均値と複数の計測値との差、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を絞り込み特定してもよい。

あるいは、例えば図１２で、Ｓ１及びＳ２から銘柄Ａであると仮定して、複数の計測値を含めて、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複数の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絞り込み特定してもよい。

また、例えば、図１３（ａ）に示すように、黒色用紙（黒紙）における導電性の有無は、光学特性だけでは区別できなかった。しかし、体積抵抗率と、光学特性Ｓ２/Ｓ１を組み合わせてデータ化すると、図１３（ｂ）に示すように、黒紙であっても、導電性が無いものはＳ２/Ｓ１が小さくρｖ［ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］が高く、導電性が有するものはＳ２/Ｓ１が大きくρｖ［ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］が低いという、はっきりとパラメータの傾向に違いが出て、特性の区別が可能になる。

別の例として、図１４（ａ）に示すように、合成紙とコート紙（グロス紙、マット紙）の判別として、特に合成紙とマット紙は光学特性だけではデータが似通っており区別できなかった。しかし、体積抵抗率と、光学特性Ｓ２/Ｓ１を組み合わせてデータ化すると、図１４（ｂ）に示すように、合成紙とコート紙（グロス紙、マット紙）で、以下のようにパラメータの傾向に違いが出て、特性の判別が可能になる。
合成紙： Ｓ２／Ｓ１はばらつきあり、ρｖ［ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］が高い
コート紙（マット紙）： Ｓ２／Ｓ１が小さく、ρｖ［ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］が中程度

なお、コート紙でのグロス紙とマット紙の区別は図１４（ｂ）の相関データで行ってもよいし、図１４（ａ）の光学特性による相関データで行ってもよい。

プリンタ制御装置２９０（図４参照）は、センサ装置１００の処理部１１０からの上記のような判別された銘柄を操作パネル２７０（表示部）に表示させるとともにＲＡＭ９３に保存する。

作業者は、判別された記録紙Ｍの銘柄が操作パネル２７０の表示部に表示されると、銘柄が判別された記録紙Ｍを給紙トレイ２６０にセットする。

あるいは、操作パネル２７０の表示部に表示されている記録紙Ｍの銘柄を、作業者が操作パネル２７０のキーを用いてプリンタ制御装置２９０に登録してもよい。

プリンタ制御装置２９０は、作業者からの印刷ジョブ要求を受け取ると、センサ装置１００のＲＡＭ１１５に保存されている判別した記録紙Ｍの銘柄を読み出し、該記録紙Ｍの銘柄に最適な現像条件及び転写条件を、現像・転写テーブルから求める。

そして、プリンタ制御装置２９０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Ｍに形成される。

ここで、画像形成装置において、高品質の画像形成を行うには、現象条件、転写条件及び定着条件などの画像形成条件を記録媒体に応じて個別に設定する必要がある。これは、記録媒体における画像品質が、その材質、厚さ、湿度、平滑性、電気抵抗、及び塗工状態などに大きく影響されるためである。例えば、平滑性に関しては、定着の条件によっては印刷用紙表面の凹凸において凹部分のトナーの定着率が低くなってしまう。また、用紙の電気抵抗に関しては、転写の条件によっては斑点状の白抜けやトナーの濃度ムラが発生してしまう。

上述のように一般的な画像形成装置で、紙の判別用センサがないと、作業者に紙の種類を判別するための知識が求められる上、その紙の種類に応じた設定内容をその都度自分で入力しなければならない煩わしさがあった。

本発明のセンサ装置は画像形成装置に設けられ、又はセンサ装置は画像形成装置に接続されているため、その紙の種類に応じた設定内容をその都度、作業者自身で入力する必要がなくなり、検出するだけで、センサ装置が紙の種類を画像形成装置へ送信することができる。

また、図１に示す従来例は、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との比から記録紙表面の平滑度を検出する、即ち光学系の検出だけで、記録紙を判別しようとしていた。

しかしながら、コート紙と合成紙のように光沢度や記録紙表面の平滑度で判別な困難な紙種への対応は不十分であった。また、黒色用紙の導電性の有無も光学的なセンサでは判別が困難であった。

これに対し、本実施形態では、上記光学系の検出に加えて、記録紙の電気的特性を検出しているので、従来困難であった合成紙のような高抵抗の記録紙や、カーボンを含む低抵抗の黒色用紙などの特殊用紙で、光学的特性や表面性が類似した記録紙同士であっても、高精度で銘柄を判別することが可能となる。

即ち、本発明のセンサ装置を設けることで、作業者が、紙の種類を判別するための知識が要求されることがなくなり、さらに、種類の判別の際に同様の光学的特性を持つ紙の種類が複数存在しても、記録紙の種類を高い精度で、細かく判別することが可能になる。

＜＜第２実施形態＞＞
ところで、上記実施形態は２つの電極２１、２２が記録紙Ｍを挟み、記録紙Ｍの表面の法線方向（厚さ方向に向き合うように）に配置されていたが、２つの電極が記録紙の一方の面に接触するように配置されていてもよい。その場合、電流検出器２５は記録紙Ｍの表面を流れる電流値を検知する。

本発明の第２実施形態の電気特性センサ部の構成の一例を図１５（Ａ）に示す。図１５（Ａ）は本発明の第２実施形態に係る、表面抵抗率を検出可能なセンサ装置１００Ａの電気特性センサ部２０Ａの概略図である。

図１５と、後述する図１７、図１９及び図２０において、光学センサ部１０については上記の第１実施形態と共通であるため、図中では省略している。

図１５（Ａ）に示すように、本実施形態では、電気特性センサ部２０Ａの複数の電極は、記録紙Ｍの一方の面に接触するように配置された電極２１（第１の電極）と、電極２１と同じ側の記録紙Ｍの面（例えば第１面Ｍ１）に接触し、面Ｍ１において第１の電極２１と並んで配置される電極２３（第２の電極）とを備えている。本実施形態では、電気特性センサ部２０Ａは、電気的特性として、記録紙Ｍの表面方向の抵抗（表面抵抗率ρｓを換算できるもの）を検出する。

（第２実施形態の変形例）
図１５（Ｂ）は第２実施形態の変形例の電気特性センサ部２０Ｂの概略図である。図１５（Ｂ）に示すように電極２１又は電極２３のうちのいずれか一方はリング状電極２３Ａとしてもよい。この場合、リング状電極２３Ａは電極２１を取り囲むように一定の距離を保って配置されている。

なお、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）では図示していないが、本実施形態において、バネ６１や電気素子６２で構成された押し当て部材（図１９、図２０参照）により、電極２１，２３（２３Ａ）を記録紙Ｍ側へ押し当てると好ましい。この際、記録紙Ｍの電極と接触しない側の面（第２面Ｍ２）は、センサ装置筐体１０１のスリット１０２の内側面に直接接触している、又はその内側面に取り付けられた絶縁部材６３（図１９、図２０参照）に接触している。この構成により、記録紙Ｍは電極２１，２３（２３Ａ）と、スリット１０２の内側面又は絶縁部材６３との間で接触して挟持されることができる。

電極２１の直径をＤ［ｍｍ］、リング状電極２３Ａの内径をｄ［ｍｍ］とすると、記録紙Ｍの表面抵抗率ρｓは下記の式により算出される。
ρｓ ＝ π×（Ｄ＋ｄ）／（Ｄ−ｄ）×（Ｖ／Ｉ）・・・（式２）
一般にコート紙は用紙の表面にコート剤が塗布されており、記録紙Ｍの表面の抵抗を測定することにより、コート層の有無を判別することができる。また、表面正反射光と内部拡散反射光のＰ偏光成分の比も併せて判断することにより、コート層の有無を高精度で判別することが可能となる。

上記図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に示す構成では、記録紙Ｍの表面抵抗率のうち取得可能であるのは片面の情報のため、銘柄判別に必要な情報を両面で取得するために、まず一方の面の表面抵抗率を取得した後に、記録紙Ｍを裏返し、もう片面の表面抵抗率の測定をしてもよい。あるいは、一方の面に配置される第１の電極２１と第３の電極２３の対を第２面（Ｍ２）側にも配置し、記録紙Ｍを裏返して再度測定する手間を省いてもよい。

また、記録紙の種類の中には、記録紙の片面にメタリック調に加工されているものがあり、この加工だと、表面と裏面とで材質が異なるために電気抵抗も異なる。

ここで、図１６に黒色及びメタリック紙の表面側と裏面側との表面抵抗率の相関を示す。
図１６において、横軸に記録紙Ｍの表面側（メタリック加工されている面）の表面抵抗率ρｓｏ［ｌｏｇ（Ω）］、縦軸に記録紙Ｍの裏面側（メタリック加工されていない面）の表面抵抗率ρｓｕ［ｌｏｇ（Ω）］を表す。

図１６に示すように、メタリック加工がされていない黒紙（●）で表面側、裏面側の値は双方において１０［ｌｏｇ（Ω）］〜１１．５［ｌｏｇ（Ω）］であり、値にあまり差はない。これに対して、メタリック加工された紙（×）では、表面側は１３［ｌｏｇ（Ω）］付近であるのに対して、裏面側は１０［ｌｏｇ（Ω）］〜１１．５［ｌｏｇ（Ω）］で値に違いが生じる。

このように本実施形態の手法を用いると、記録紙の表面及び裏面の表面抵抗率の比較により、メタリック加工紙など片面に加工された用紙の種類を判別することができる。

＜＜第３実施形態＞＞
上記第１、第２の実施形態は体積抵抗率又は表面抵抗率のいずれか一方のみを検出したが、記録紙Ｍの一方の面に複数の電極（２１、２３）と、他方の面に電極２２を備えて、体積抵抗率及び表面抵抗率の両方を検出してもよい。

図１７（Ａ）に本発明の第３実施形態に係る、表面抵抗率及び表面抵抗率を検出可能なセンサ装置１００Ｃの電気特性センサ部２０Ｃの概略図を示す。

本実施形態では、複数の電極（２１、２２、２３）のうち電圧発生器２４により記録紙Ｍに電圧を印加する２つの電極を選択するための第１のスイッチ２６を備える。

詳しくは、本実施形態の電気特性センサ部２０Ｃは、電気的特性として、第１面Ｍ１と接触する第１の電極２１と第２面Ｍ２に接触する第２の電極２２との間の、対象物である記録紙Ｍの厚さ方向の抵抗を検出する。そして、第１面Ｍ１に接触する、第１の電極２１と第３の電極２３との間の、記録紙Ｍの表面方向の抵抗を検出する。

第１のスイッチ２６（選択手段）は、厚さ方向の抵抗を検出するときと、表面方向の抵抗を検出するときとで、電圧を印加する電極を切り替える。詳しくは、厚さ方向の抵抗を検出するときは、第２面Ｍ２側の第２の電極２２に電圧を印加し、表面方向の抵抗を検出するときは、第１面Ｍ１側の第３の電極２３に電圧を印加する。また、切り替えの指示（選択信号ＳＳ）は、処理部１１０（図４、図６参照）から入力される。

なお、図１６では、上面側（＋Ｘ側）に２つの電極を設ける例を示したが、図中、裏面である下側（第２面Ｍ２）に、２つの電極を設けてもよい。

（第３実施形態の変形例）
図１７（Ｂ）に第３実施形態の変形例のセンサ装置２０Ｄの概略図を示す。電極（第３の電極）２３は図１７（Ｂ）に示すようにリング状の電極２３Ａであってもよい。即ち、複数の電極のうち、同一の面に並んで配置される電極の少なくとも１つの電極の形状は単数又は多重のリング形状であってもよい（図１７では電極２１又は電極２３）。

なお、図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）では図示していないが、本実施形態において、バネ６１や電気素子６２で構成された押し当て部材（図１９、図２０参照）により、電極２１，２３（２３Ａ）及び電極２２を記録紙Ｍ側へ押し当てると好ましい。この際、記録紙Ｍの反対側の面（第２面Ｍ２）は、一部が電極２２と接触可能であり、電極２２が接触する部分とは異なる部分が、センサ装置筐体１０１のスリット１０２の内側面に取り付けられた絶縁部材６３（図１９、図２０参照）に接触可能である。この構成により、記録紙Ｍは電極２１と電極２２との間で接触して挟持されるか、あるいは、記録紙Ｍは電極２１，２３（２３Ａ）と、絶縁部材６３との間で接触して挟持されることができる。

（第３実施形態の制御）
ここで、第１のスイッチが電極２２側に接続されている場合の、電流検出器２５の第１の電極と第２の電極２との間の記録紙Ｍの厚さ方向の信号レベルを「Ｓｃ１」、電極２３側に接続されている場合の、電流検出器２５の第１の電極２１と第３の電極２３の記録紙Ｍの表面方向の信号レベルを「Ｓｃ２」とする。

この場合の銘柄判別手順について、図１８を用いて説明する。図１８に、本発明の第３実施形態に係るセンサ装置１００Ｄにおける記録紙Ｍの銘柄特定の制御フローを示す。

処理部１１０は、作業者からの判別処理要求を受け取ると、銘柄判別処理を開始する。

Ｓ２０１：光源１１の複数の発光部４１を同時に点灯させる。

Ｓ２０２：受光器１３から出力される内部拡散反射光の信号レベルＳ１及び受光器１５から出力される表面正反射光の信号レベルＳ２の値を求める。

Ｓ２０３：光源１１の複数の発光部４１を消灯させる。

Ｓ２０４：第１のスイッチ２６を電極２２側と接続し、電圧発生器２４により所定の電圧を記録紙Ｍに印加する。

Ｓ２０５：電流検出器２５の出力信号からＳｃ１の値を求める。

Ｓ２０６；電極２２と記録紙Ｍとを分離させる。そして記録紙Ｍを内側面に取り付けられた絶縁部材６３（図１９参照）と接触させる。

Ｓ２０７：第１のスイッチ２６を電極２３側と接続し、電圧発生器２４により所定の電圧を記録紙Ｍに印加し、電流検出器２５の出力信号からＳｃ２の値を求める。

Ｓ２０８：電圧発生器２４の電圧印加を止める。

Ｓ２０９：処理部１１０はＳｃ１の値から記録紙Ｍの体積抵抗率ρｖを、Ｓｃ２の値から記録紙Ｍの表面抵抗率ρｓを算出する。

Ｓ２１０：処理部１１０はＳ１、Ｓ２、ρｖ、ρｓに基づいて記録紙Ｍの銘柄を特定する。

Ｓ２１１：特定された記録紙Ｍの銘柄をＲＡＭ１１３に保存し、判別結果をプリンタ制御装置２９０に通知する。
そして、銘柄判別処理を終了する。

本実施形態でも、記録紙Ｍの表面抵抗率のうち取得可能であるのは片面の情報のため、銘柄判別に必要な情報を両面で取得するために、まず一方の面の表面抵抗率を取得した後に、記録紙Ｍを裏返し、もう片面の表面抵抗率の測定をしてもよい。あるいは、第３の電極２３を第２の電極２２の側にも配置し、記録紙Ｍを裏返して再度測定する手間を省いてもよい。

なお、体積抵抗率ρｖと表面抵抗率ρｓを用いることでそれぞれ判別が容易になる紙種の特徴について説明する。

表面抵抗率ρｓを用いた判別は、表面と裏面の抵抗率で大きな差の出るメタリック加工紙に対して効果的である。また、体積抵抗率ρｖを用いた判別は、樹脂素材のような高抵抗の材質から成る合成紙に対して効果的である。

＜＜第４実施形態＞＞
また、上記実施形態では、金属の電極２１，２２，２３（２３Ａ）が記録紙Ｍに直接接触したが、図１９に示すように複数の電極の記録紙Ｍ側の面に、弾力性のある導電性部材３０を配置してもよい。図１９は、本発明の第４実施形態に係る、導電性部材３０と、バネ６１で構成した押し当て部材とを有するセンサ装置１００Ｅの電気特性センサ部２０Ｅの概略図である。

導電性部材３０とは一例として導電性のゴムなどである。これにより記録紙Ｍと複数の電極との密着性を向上させることができる。よって、電流検出器２５が検出する出力値の雑音を減少させることで、信号雑音比（Ｓ/Ｎ比）を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、図１９に示すように、複数の電極（２１、２２）または導電性部材３０を記録紙Ｍに押し付けるための押し当て部材（押し付け部材）としてバネ６１を備えていてもよい。バネ６１は押し当て部材の一例であって、押し当て部材は他の押し当て可能な部材で構成されてもよい。

ばね定数を選択することにより、所定の圧力を記録紙Ｍに作用させることができる。押し当て部材（バネ６１）は、センサ装置筐体（ケース）１０１の上に配置された絶縁材料６３上に配置されている。すなわち、センサ装置筐体１０１と押し当て部材６１とは、絶縁部材６３により電気的に絶縁されている。

第４実施形態及び第５の実施形態での電気特性センサ部２０Ｅ、２０Ｆでは、図５に示す記録紙Ｍの挿入方向と直交する方向であって、スリット１０２の内側面からスリット１０２の中央の方向へ、複数の電極を記録紙Ｍの方向へ押し当てる、記録紙Ｍと非接触の押し当て部材（バネ６１、電気素子６２）を備えている。

押し当て部材（バネ６１）を備えることにより記録紙Ｍと複数の電極との密着性を向上させ、電流検出器２５が検出する信号強度を増加させることができる。よって、電流検出器２５が検出する出力値の信号を増加させることで、信号雑音比（Ｓ/Ｎ比）を向上させることができる。

なお、図１９では、電気特性センサ部２０Ｅにおいて、導電性部材３０と、押し当て部材６１（６２）とを両方備える例を示しているが、どちらか一方を設けてもよく、どちらかを設けることで、第１〜第３の実施形態よりも信号雑音比を向上させることができる。

＜＜第５実施形態＞＞
また、図１９の例では押し当て部材はバネ６１であったが、バネの代わりに、図２０に示すように、コイル６４の軸中心に可動鉄心６６を備えた電気素子（ソレノイド）６２を用いてもよい。

図２０に本発明の第５実施形態に係る、導電性部材と、ソレノイドで構成した押し当て部材とを有するセンサ装置１００Ｆの電気特性センサ部２０Ｆの概略図を示す。本実施形態の構成では、第４実施形態と同様に、電流検出器２５が検出する出力値の信号雑音比を向上させることができる。

また、本実施形態では、図２０に示すように、押し当て部材である電気素子６２で、コイル６４は絶縁性部材のボビン６５に巻きつけられている。

この電気素子６２は、電圧発生器６９から、コイル６４に電流を流すことによって鉄心６６を軸方向に沿って力学的に可動させることができる。この際、鉄心６６に働く力学的な力の大きさはコイル６４に流す電流の大きさによって決まる。

ここで、コイル６４に流す電流を選択するための第２のスイッチ６７と抵抗値の異なる複数の抵抗器６８を設ける。これにより、抵抗値の大きさに対応した圧力を記録紙Ｍに選択的に作用させることができる。

センサ装置１００Ｅ，１００Ｆにおいて普通紙、コート紙（グロスコート紙、マットコート紙）及び合成紙の各々の記録紙Ｍについて、記録紙Ｍに作用させる圧力と電流検出器２５が検出する信号強度との関係を図２１に示す。

図２１では、横軸は記録紙に作用させる圧力の大きさを表し、縦軸はＳｃから算出した体積抵抗率の常用対数値ρｖ［ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］を表す。

普通紙及びコート紙は鉄心６６から受ける圧力の大きさによって電流検出器２５の信号強度が変化するのに対し、合成紙においてはほぼ変化が見られない。これは普通紙及びコート紙のようなパルプ繊維の伸張や空孔の体積変化などによって記録紙Ｍの電気的な特性が変化することに起因すると考えられる。

図２１に示すような、特定の銘柄における電気的特性（例えば、体積抵抗率）と作用させる圧力との相関データは、予め、メモリ（ＮＶＲＡＭ１１４）に記憶させておく。

銘柄の特定の際に、処理部１１０のＣＰＵ１１１は、厚さ方向の抵抗として、さらに図２１に示すような記録紙の種類による圧力依存性に基づいて、即ち、圧力の変化に依存して変化する厚さ方向の抵抗に基づいて、合成紙とマットコート紙の種類を判別してもよい。

また、上記第１〜第５実施形態ではセンサ装置１００内部に光学センサ部と電気特性センサ部とを両方備えている例を示すが、センサ装置の構成はこれに限定されるものではない。例えば、光学センサ部と電気特性センサ部とは、カラープリンタ２００内の搬送経路上や給紙トレイ２６０内に独立して別の位置に配置されていてもよい。

また、本発明のセンサ装置によって判別される対象物は、記録紙（記録媒体）に限定されるものではない。例えば、「シート状の対象物」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体や粉体が付着するすべてのものが含まれる。例えば、上記「対象物」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなどであり、液体が一時的でも付着可能な材質であればよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１０…光学センサ部
１１…光源
１２…コリメートレンズ
１３…受光器（第１の光検出器）
１４…偏光フィルタ（光学素子）
１５…受光器（第２の光検出器）
１７…受光器（第３の光検出器）
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ…電気特性センサ部
２１…電極（第１の電極）
２２…（第２の電極）
２３…（第３の電極）
２３Ａ…リング状電極（第３の電極）
２４…電圧発生器
２５…電流検出器
２６…第１のスイッチ（選択手段）
３０…導電性部材
６１…バネ（押し当て部材）
６２…電気素子（ソレノイド、押し当て部材）
６３…絶縁部材
６４…コイル
６５…絶縁性ボビン
６６…可動鉄心
６７…第２のスイッチ
６８…複数の抵抗器
６９…電圧発生器
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ…センサ装置
１０１…ケース（センサ装置筐体）
１０２…スリット
１１０…処理装置（処理部、検出部）
１１１…ＣＰＵ
１１４…ＮＶＲＡＭ（メモリ）
１１５…ＲＡＭ
２００…カラープリンタ（画像形成装置）
２１０…光走査装置
２２０…画像形成部
２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ，２３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）
２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃ，２３２ｄ…帯電装置
２３３ａ，２３３ｂ，２３３ｃ，２３３ｄ…現像ローラ
２４０…転写ベルト
２４２…転写ローラ
２４５…定着装置
２５０…搬送部
２７０…操作パネル
２９０…プリンタ制御装置（調整装置）
Ｍ…記録紙（シート状の対象物、記録媒体）
Ｍ１…表面（第１面）
Ｍ２…裏面（第２面）

特開２００３‐３２９６２９号公報 特許第４１１００９０号公報 特開２０１２‐１２８３９３号公報

Claims (12)

1. シート状の対象物の光学的特性を検出する光学センサ部と、
   前記対象物に接触可能な複数の電極を備え、前記対象物における前記複数の電極間の電気的特性を検出する電気特性センサ部と、
   検出された前記対象物の前記光学的特性及び前記電気的特性に基づいて、前記対象物の種類や特徴を判別する処理部と、
   前記電気特性センサ部は、前記複数の電極を前記対象物へ押し当てる、前記対象物と非接触の押し当て部材とを備え、
   前記押し当て機構は、前記対象物に対して圧力を変化させることが可能であり、
   前記処理部は、前記光学的特性と、前記圧力の変化に依存して変化する前記電気的特性から対象物を判別することを特徴とする
   センサ装置。
2. 前記複数の電極は、前記対象物の第１面に接触するように配置された第１の電極と、前記対象物の前記第１面と対向する第２面に接触し、前記第１の電極と前記対象物を厚さ方向に挟むように配置された第２の電極とを有し、
   前記電気特性センサ部は、前記電気的特性として、いずれか一方の電極に電圧又は電流を印加することで前記対象物の厚さ方向の抵抗を検出することを特徴とする
   請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記複数の電極は、前記対象物の一方の面に接触するように配置された第１の電極と、前記対象物の前記第１の電極が接触している面と同一の前記面に接触し、前記面において前記第１の電極と並んで配置される第３の電極を備え、
   前記電気特性センサ部は、前記電気的特性として、いずれか一方の電極に電圧又は電流を印加することで前記対象物の表面方向の抵抗を検出することを特徴とする
   請求項１に記載のセンサ装置。
4. 前記複数の電極は、前記対象物の前記第１面または前記第２面のいずれか一方に接触し、前記第１の電極又は前記第２の電極のいずれか一方と並んで配置される第３の電極をさらに備え、
   前記電気特性センサ部は、前記電圧又は前記電流を印加する前記電極を選択する選択手段をさらに備え、
   前記電気的特性として、前記第１の電極と前記第２の電極との間の、前記対象物の厚さ方向の抵抗を検出し、
   前記第１の電極又は前記第２の電極と、前記第３の電極との間の、前記対象物の表面方向の抵抗を検出し、
   前記選択手段は、前記厚さ方向の抵抗を検出するときと、前記表面方向の抵抗を検出するときとで、前記電圧又は前記電流を印加する電極を切り替えることを特徴とする
   請求項２に記載のセンサ装置。
5. 前記複数の電極のうち、同一の面に並んで配置される電極の少なくとも１つの電極の形状は、単数又は多重のリング形状であることを特徴とする
   請求項３又は４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
6. 前記複数の電極は、前記対象物との接触面に導電性部材が設けられていることを特徴とする
   請求項２乃至５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
7. 前記光学センサ部は、
   光源を含み、第１の偏光方向の直線偏光をシート状の対象物に向けて、その表面に直交する方向に対して傾斜した方向から射出する照射系と、
   前記照射系から射出され前記対象物で正反射された光の光路上に配置された第１の光検出器と、
   前記対象物の表面に直交する方向に拡散反射された光の光路上に配置された第２の光検出器と、
   前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の直線偏光成分を透過する光学素子と、を備えることを特徴とする
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載のセンサ装置。
8. 前記処理部は、前記正反射された光、前記拡散反射された光、及び前記電気的特性と、
   前記対象物の黒紙や合成紙などの特殊用紙を含む複数の銘柄との対応関係を予め記憶しておくメモリを有することを特徴とする
   請求項７に記載のセンサ装置。
9. 前記センサ装置は、
   前記シート状の対象物の一部が挿入可能なスリットが形成された、外形が直方体又は四角錐台の装置筐体を備え、
   前記光学センサ部及び前記電気特性センサ部は前記スリットに前記対象物が挿入されているときに、前記光学的特性及び前記電気的特性を検出することを特徴とする
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載のセンサ装置。
10. 前記電気特性センサ部は、前記対象物の挿入方向と直交する方向であって、前記スリットの内側面から前記スリットの中央の方向へ前記複数の電極を前記対象物の方向へ押し当てる、前記対象物との非接触の押し当て機構を備えることを特徴とする
    請求項９に記載のセンサ装置。
11. 記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
    前記記録媒体を対象物とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のセンサ装置と、
    前記センサ装置の出力に基づいて画像形成条件を調整する調整装置と、を備えることを特徴とする
    画像形成装置。
12. シート状の対象物を判別する判別方法であって、
    前記対象物の光学的特性を検出するステップと、
    前記対象物に接触可能な複数の電極と前記複数の電極を前記対象物へ押し当てる、前記対象物と非接触の押し当て部材とを備え、前記対象物における前記複数の電極間における前記押し当て機構による前記対象物に対して圧力を変化させたときの電気的特性を検出するステップと、
    検出された前記対象物の前記光学的特性及び前記電気的特性に基づいて、前記対象物の種類や特徴を判別するステップと、を有することを特徴とする
    シート状の対象物の判別方法。

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