JP7413708B2 - 光センサー装置、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光センサー装置、および画像形成装置に関する。

近年、カラー印刷業界においては、電子写真方式のプリンター等の画像形成装置が広く活用されてきている。カラー印刷業界に対応するＰＰ（プロダクションプリント）の分野では、オフィスで用いられる場合に比べて多様な用紙への適応が求められる。そして、これらの多様な用紙に対して高品質な印刷を行うために、給紙トレイに収容している用紙特性を複数項目で設定し、設定した項目に応じた画像形成条件で印刷を行う画像形成装置がある。

このような多様な用紙の設定を行うために、印刷に使用される用紙の特性を、自動的に検出するセンサーを備える画像形成装置がある。例えば、特許文献１では、記録媒体の表面に、７０°～８８°の入射角度でビームから光を記録媒体の表面に照射し、受光部で受光したその正反射光の強度により、記録媒体の平滑度を算出する光学センサーを配置した画像形成装置が開示されている。また、この特許文献１では、変形例として、さらに、拡散反射光を受光する受光部を配置し、受光した正反射光の強度、および拡散反射光の強度を用いて、所定の変換式から平滑度を算出する技術が開示されている。

特開２０１２－１９４４４５号公報（段落００４０～００４１、００９２、図１８）

しかしながら、特許文献１では、照射光は、面発光のビームから照射されたものであり、そのビームを小径とし、Φ１ｍｍ程度まで絞っている。記録媒体は、用紙の種類によっては、パルプ繊維の大きさ、長さが均一ではなく、位置による表面性分布のばらつき（表面のうねり）が大きい。そのため、特許文献１のような小径のビームを照射した場合には、その照射位置による受光強度のばらつきが大きくなり、用紙の平滑度の判別精度が低下する虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、記録媒体の表面性分布の影響を受けずに精度よく記録媒体の特性を検出できる光センサー装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）記録媒体の平滑度に対応する特性を検知するための光センサー装置であって、
光源と、
前記光源からの光軸を有するビーム光を照射領域にある記録媒体の表面に、照射させる光学系と、
前記照射領域において前記記録媒体の表面で正反射した正反射光の光量を検出する第１の受光部と、
前記照射領域において前記記録媒体の表面で、少なくとも１つの反射角において拡散反射した拡散反射光の光量を検出する少なくとも１つの第２の受光部と、
を備え、
前記光源は、面発光のＬＥＤであり、
前記ビームの光軸に直交する平面での当該ビームの直径を照射径としたとき、前記照射領域における前記照射径が６ｍｍ以上である、光センサー装置。

（２）前記光源は、面発光する発光部と、該発光部の周囲に設けられた反射板を有するＬＥＤである、上記（１）に記載の光センサー装置。

（３）前記ＬＥＤは、面実装型である、上記（１）、または上記（２）に記載の光センサー装置。
（４）前記光学系は、コリメートレンズを含む、上記（１）から上記（３）のいずれかに記載の光センサー装置。

（５）光軸上において、前記光源は前記コリメートレンズに対して、前記コリメートレンズの焦点距離よりも短い距離で配置されている、上記（４）に記載の光センサー装置。

（６）照射領域が設けられた搬送路に、記録媒体を搬送する搬送部と、
上記（１）から上記（５）のいずれかに記載の光センサー装置と、
前記光センサー装置の前記第１および第２の受光部によりそれぞれ検出された、前記照射領域に搬送された前記記録媒体の表面からの正反射光、および拡散反射光の光量の検出結果を少なくとも用いて、前記記録媒体の紙種を判定する制御部と、を備える、画像形成装置。

（７）前記制御部は、機械学習により求めた紙種判定用の学習済みモデルにより、前記紙種の判定を行う、上記（６）に記載の画像形成装置。

本発明に係る光センサー装置によれば、光源と、コリメートレンズを含み光源からの光を照射領域にある記録媒体の表面に、所定の入射角で照射させる光学系と、照射領域において記録媒体の表面で正反射した正反射光の光量を検出する第１の受光部と、照射領域において記録媒体の表面で、少なくとも１つの反射角において拡散反射した拡散反射光の光量を検出する少なくとも１つの第２の受光部と、を備え、光源は、面発光のＬＥＤである。このようにすることで、安定して、大径の照射光を照射でき、記録媒体の表面性分布の影響を受けずに精度よく記録媒体の特性を検出できる光センサー装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供することができる。

本実施形態に係る画像形成装置を備える画像形成システムの概略構成を示す図である。 搬送路に配置したメディアセンサーの構成を示す側面図である。 坪量センサー、および表面性センサーの構成を示す斜視図である。 表面性センサーの断面図である。 シャッターが開いた状態を示す表面性センサーの断面模式図である。 発光部、および受光部の配置位置を示す模式図である。 照射光の入射角度と受光部の配置角度を示す断面模式図である。 発光部の構成を示す図である。 砲弾型ＬＥＤと表面実装型ＬＥＤの配光特性を示す図である。 砲弾型ＬＥＤと表面実装型ＬＥＤでの取付け精度のロバスト性を示すグラフである。 砲弾型ＬＥＤと表面実装型ＬＥＤでの取付け精度のロバスト性を示すグラフである。 用紙表面におけるパルプ繊維の状態を示す模式図である。 用紙の微視的な繊維配向角の変動状態を示す模式図である。 用紙の表面分布と照射光の拡散状態を示す模式図である。 照射光の照射径と、発光部（光源）の配置位置を示す模式図である。 用紙表面を複数点測定した際の照射径の違いによる検出光量のばらつきを示すグラフである。 入力データに誤差を付与した場合の検出精度の推移を示すグラフである。 発光部の取付け精度のロバスト性を示すグラフである。 発光部の取付け精度のロバスト性を示すグラフである。 発光部の光の波長と、ベック平滑度との相関度合いを示す表である。 ４種類の紙種（グロス紙、マット紙、普通紙、上質紙）でのベック平滑度と、測定結果による予測値との比較結果を示すグラフである。 画像形成装置の構成を示すブロック図である。 画像形成装置の印刷処理を示すフローチャートである。 用紙設定処理（ステップＳ１０）を示すサブルーチンフローチャートである。 判定処理（Ｓ１０７）を示す制御ブロック図である。 判定結果（紙種／坪量区分）を示す操作画面の例である。 判定結果（登録プロファイル）を示す操作画面の例である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。図面においては、上下方向をＺ方向、画像形成装置の正面、背面方向をＸ方向、これらのＸ、Ｚ方向に直交する方向をＹ方向とする。Ｘ方向は、幅方向、または回転軸方向ともいう。また、メディアセンサー（後述のメディアセンサー１５）周辺においては、水平面に対して傾斜する搬送路（後述の搬送路１４３）の面に平行で、Ｘ方向に直交する記録媒体の搬送方向をＹ’方向、これに直交する方向をＺ’方向という（図２等参照）。本実施形態においては、記録媒体には、印刷用紙（以下、単に用紙という）、各種フィルムが含まれる。特に用紙としては、植物由来の機械パルプ、および／または化学パルプを用いて製造されたものが含まれる。また記録媒体の種類としては、コート紙のグロスコート紙、マットコート紙、ならびに非コート紙の普通紙、上質紙、等が含まれる。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置１０を備える画像形成システム１の概略構成を示す図である。図１に示すように画像形成システム１には、互いに機械的、および電気的に接続された画像形成装置１０、給紙装置２０、および後処理装置３０が含まれる。

（画像形成装置１０）
画像形成装置は、制御部１１、記憶部１２、画像形成部１３、給紙搬送部１４、メディアセンサー１５、操作パネル１８、通信部（図示せず）、等を備える。これらは信号をやり取りするためのバス等の信号線を介して相互に接続される。図２は、搬送路１４３に配置したメディアセンサー１５の構成を示す側面図である。メディアセンサー１５は、紙厚センサー４０、坪量センサー５０、表面性センサー６０、および用紙押圧部７０で構成され、用紙特性を測定する。この表面性センサー６０は「光センサー装置」として機能し、用紙特性、特に用紙の表面性を検知する。表面性センサー６０を含むメディアセンサー１５の詳細については後述する。

（制御部１１）
制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成され、ＲＯＭや、後述の記憶部１２に格納されているプログラムを実行することで、各種処理を実行し、プログラムにしたがって装置各部の制御や各種の演算処理を行う。

（記憶部１２）
記憶部１２は、予め各種プログラムや各種データを格納しておくＲＯＭ、作業領域として一時的にプログラムやデータを記憶するＲＡＭ、各種プログラムや各種データを格納するハードディスク等の補助記憶部からなる。また、記憶部１２は、各給紙トレイに収納されている用紙情報を記憶する。用紙情報としては、用紙の銘柄、サイズ（用紙幅、用紙長）、坪量（斤量）、用紙種類（グロスコート紙、マットコート紙、普通紙、上質紙、ラフ紙等）の情報が含まれ、後述する紙種判定処理により設定されたものである。また、記憶部１２は、用紙銘柄、または用紙種類の判定に用いる学習済みモデル、およびペーパープロファイル（何れも後述する）が記憶されていてもよい。

（画像形成部１３）
画像形成部１３は、例えば電子写真方式により画像を形成する。画像形成部１３は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の基本色のそれぞれに対応した書込部１３１、感光体ドラム１３２、および各色のトナー、キャリアからなる２成分現像剤を収容する現像器１３３、等を備える。また、画像形成部１３は、さらに、中間転写ベルト１３４、２次転写部１３５、および定着部１３６を備える。各色の現像器１３３により、感光体ドラム１３２上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト１３４上で重ね合わせされ、２次転写部１３５において搬送された用紙Ｓに転写される。用紙Ｓ上のトナー画像は下流側の定着部１３６で加熱、加圧されることで用紙Ｓ上に定着される。

（給紙搬送部１４）
給紙搬送部１４は、複数の給紙トレイ１４１、１４２、搬送路１４３、１４４、等を備える。搬送路１４３、１４４は、これらの搬送路に沿って設けられた複数の搬送ローラー対、およびこれらの搬送ローラー対を駆動する駆動モーター（図示せず）を含む。給紙トレイ１４１、１４２内に積載され載置した複数枚の用紙Ｓのうち最上位の用紙を送り出す送出しローラーを備え、給紙トレイ内の用紙Ｓを１枚ずつ下流側の搬送路に送り出す。搬送路１４３上のレジストローラーの上流側には、メディアセンサー１５が配置される。図２に示すようにメディアセンサー１５付近においては、搬送路１４３は、板金で形成された上ガイド１４３１、および下ガイド１４３２を含み、所定間隔で対向するこれらのガイドの間を用紙Ｓが通る。

給紙搬送部１４は、給紙トレイ１４１等から給紙された用紙Ｓを搬送する。搬送路１４３を搬送された用紙Ｓは、画像形成部１３で画像を形成された後、後続の後処理装置３０を経由して排紙トレイ３４２上に排出される。用紙Ｓの裏面にも画像を形成する両面印刷を行う場合には、片面に画像形成された用紙Ｓを装置本体の下部にある両面画像形成用の搬送路１４４に搬送する。この搬送路１４４に搬送された用紙Ｓは、スイッチバック経路で表裏を反転された後、片面用の搬送路１４３に合流し、再び画像形成部１３で用紙Ｓのもう一方の面に画像形成される。

（操作パネル１８）
操作パネル１８はタッチパネル、テンキー、スタートボタン、ストップボタン等を備えており、画像形成装置１０、または画像形成システム１の状態を表示し、ユーザーからの給紙トレイ１４１等に載置した用紙の種類等の設定、指示の入力に使用される。

（給紙装置２０）
図１に示すように、給紙装置２０は給紙搬送部２４を備える。また、給紙装置２０は、給紙搬送部２４の他に、制御部、記憶部、および通信部（何れも図示せず）を備え、これらは信号をやり取りするためのバス等の信号線を介して相互に接続される。給紙搬送部２４は、複数の給紙トレイ２４１、２４２、２４３、および搬送路２４４を備える。各給紙トレイから搬送された用紙Ｓは、下流側の画像形成装置１０に搬送され、メディアセンサー１５で用紙特性の測定がなされたり、画像形成部１３で画像形成されたりする。

（後処理装置３０）
図１に示すように、後処理装置３０は後処理部３１、搬送路３４１、および排紙トレイ３４２を備える。後処理部３１は、ステイプル処理、裁断処理、穿孔処理（パンチ穴）、等の処理を、画像形成装置１０から搬送された用紙Ｓに施す。また、後処理装置３０は、これらの構成要素の他に、制御部、記憶部、および通信部（何れも図示せず）を備え、これらは信号をやり取りするためのバス等の信号線を介して相互に接続される。

（メディアセンサー１５）
上述のようにメディアセンサー１５は、紙厚センサー４０、坪量センサー５０、表面性センサー６０、および用紙押圧部７０で構成される。図２を参照すると、これらの構成要素のうち、搬送方向の最も上流側に紙厚センサー４０が配置される。紙厚センサー４０は、一対の搬送ローラー４１１、４１２、ならびにアクチュエーター、エンコーダ、発光・受光部で構成される押圧機構４２で構成される。上側の搬送ローラー４１１は、押圧機構４２により下側の搬送ローラー４１２に向けて付勢される。搬送ローラー４１１、４１２のニップに用紙Ｓが搬送されることで、用紙Ｓの厚みに対応した高さ分だけ、搬送ローラー４１１が上方に移動する。押圧機構４２は、搬送ローラー４１１の高さ方向（厚み方向）の変位量に基づいて、用紙Ｓの紙厚を検知する。

図３は、坪量センサー５０、および表面性センサー６０の構成を示す斜視図である。図２、図３に示すように、坪量センサー５０、および表面性センサー６０は、搬送ローラー対１４３３、１４３４の間において、Ｘ方向（幅方向）に沿って並んで配置される。

坪量センサー５０は、用紙の坪量を検出するセンサーであり、発光部と受光部を備え、用紙Ｓを透過する光の減衰量により、測定する。例えば、坪量センサー５０は搬送路１４３の下方に発光部５２を、上方に受光部５１を配置し、受光部５１で受ける光の強度で、用紙Ｓの坪量を検知する。

（表面性センサー６０）
次に、図２、図３とともに、図４から図７を参照し、表面性センサー６０の構成について説明する。図４は、表面性センサー６０の断面図である。

これらの図に示すように表面性センサー６０は、筐体６１、発光部６２、コリメートレンズ６３、複数の受光部６４（受光部６４１，６４２）、および開閉機構６５を備える。筐体６１は、他の構成要素を覆い、外部光を遮光する。なお筐体６１は底面にはなく、取り付けた状態において、上ガイド１４３１が、表面性センサー６０の底面を覆う部材として機能する。発光部６２、コリメートレンズ６３、複数の受光部６４（受光部６４１，６４２）についての詳細は後述する。なお、本実施形態としては、光源と照射領域の間に配置する光学系として、コリメートレンズを用いる例を示すが、コリメートレンズ以外のレンズも配置するようにしてもよい。例えばＬＥＤと、コリメーターレンズの間に凸レンズ等を配置してもよい。

図４に示すように開閉機構６５は、シャッター６５１、このシャッター６５１に連結した回転軸６５２、および駆動モーター等の駆動機構（図示せず）を備える。駆動機構の動力は、回転軸６５２を通じてシャッター６５１に伝達する。シャッター６５１は、回転軸６５２周り可動する。上ガイド１４３１には開口ａ１が、下ガイド１４３２には開口ａ２０が設けられている。図４では、通常時の用紙Ｓの用紙特性の測定を行わない状態を示しており、このときは、平面の板部材である板状のシャッター６５１により開口ａ１は閉じられる。シャッター６５１の開口ａ１の開閉動作は、制御部１１が、駆動機構の駆動モーターを制御することにより行う。

図５は、シャッターが開いた状態を示す表面性センサーの断面模式図である。この図５は、用紙特性の測定を行う測定モードの状態を示している。なお、図５では、シャッター６５１以外の開閉機構６５の構成の記載を省略している。開口ａ１は、略矩形の形状あり、孔サイズは例えば、横（Ｘ方向）が数十ｍｍ、縦（Ｙ’方向）が十数ｍｍである。用紙Ｓの搬送路１４３の搬送を妨げないように、シャッター６５１の下側の面には、複数のリブｒ１（図５参照）を設けている。各リブｒ１は、上ガイド１４３１の下面に対して、搬送方向の上流側では引っ込み、下流側では少し突出するように、搬送方向に沿って傾斜させている。このようなリブｒ１により、用紙Ｓの搬送を円滑に行える。また、シャッター６５１の上側の面には、キャリブレーション用の部材としての基準板が貼り付けられている。基準板は、例えば所定の表面性を備えた白色の板であり、用紙特性の測定を行う前に、閉状態のシャッター６５１の基準板を測定することで、表面性センサー６０の校正を行う。

開口ａ２０は、開口ａ１よりも広く、ＸＹ’平面において略同じ位置にあり、開口ａ２０は、開口ａ１を包含する。下ガイド１４３２の下方には用紙押圧部７０が配置される。用紙押圧部７０は、ＸＹ’平面に平行な上面を有する押圧板７１、およびこれを上下動させる駆動機構（図示せず）で構成される。駆動機構は、駆動モーター、カム、およびバネ等で構成される。通常時は、搬送する用紙Ｓが角に引っかからないように、押圧板７１の搬送方向上流側の角を斜めにしたカット部（傾斜面）を有する形状とし、押圧板７１の（カット部を除く）上面は、下ガイド１４３２の通紙面と、同じ高さ、またはこれよりも少し低い高さに位置する。押圧板７１の上面は、開口ａ１よりも十分大きい。図５の測定モード時には、搬送方向において、用紙Ｓの先端を、開口ａ１、ａ２０を越える位置まで搬送させた後、用紙Ｓを一時停止させる。その後、用紙押圧部７０の駆動機構により押圧板７１が持ち上がる。これにより押圧板７１の上面と、上ガイド１４３１の下面（基準面）との間で、用紙Ｓを所定の付勢力で固定する。例えば押圧板７１の上面は、開口ａ１の全周囲に渡って、十数ｍｍ幅以上大きいサイズであり、その周囲の幅領域で、用紙Ｓを押さえる。

図６は、発光部６２、および複数の受光部６４の配置位置を示す模式図であり、図７は、発光部６２による照射光の入射角度（照射角度）と受光部の配置角度を示す断面模式図である。本実施形態においては、発光部６２の配置角度は、照射光の基準面に対する入射角度が７５°になるように設定している。この入射角７５°は、ＪＩＳ従った白紙光沢度測定で用いられる角度であり、被測定物の色の影響が少ない角度である。基準面は、上述のように上ガイド１４３１の下面を含む仮想面であり、測定時には、基準面に被測定物である用紙Ｓの表面が配置される。発光部６２は、基板ｂ１上に配置される。発光部６２は、所定波長（例えば平均波長４４５ｎｍ以上５００ｎｍ以下）の光を放出するＬＥＤ等の光源としての発光素子を含み、光源（点光源）から放出された照射光は、コリメートレンズ６３により略平行光になり、照射領域に照射される。照射領域は、Ｚ’方向から視た場合に開口ａ１の内側領域であり、照射領域の中心（光軸）とＸＹ’平面に平行な基準面とは交点ｐ１で交わる。

（発光部６２）
図８は、発光部６２の構成を示す図であり、図８（ａ）は断面図、図８（ｂ）は斜視図、図８（ｃ）は、照射光のリフレクターによる反射を説明する模式図である。発光部６２としては、図８に示すように面発光のＬＥＤを用いる。発光部６２は、基板ｂ１上に設けられた表面実装型のＬＥＤであり、発光部６２は、発光素子としてのダイ６２１（ＬＥＤチップ）、ボンディングワイヤー６２２、透明の封入樹脂部６２３、リフレクターとして機能するモールド樹脂部６２４、リードフレーム６２５を有する。モールド樹脂６２４の封入樹脂部６２３との界面（内周面Ｓ１）は、反射板として機構する。ダイ６２１は、モールド樹脂部６２４の凹部の底に配置され、モールド樹脂６２４の内周面Ｓ１で反射され、発光はロスが少なく利用される。また、封入樹脂部６２３の材料は、可視光の輝度を上げるために蛍光体で構成されていてもよい。本実施形態では、例えば、リフレクターの内径はΦ２ｍｍ、ダイ６２１は０．６ｍｍ角である。

図９は、比較例としての砲弾型ＬＥＤと、本実施形態に係る表面実装型ＬＥＤの配光特性を示す図である。砲弾型ＬＥＤは、ＬＥＤチップ全体をチップの保護だけでなく、レンズの役割も兼ねた砲弾形状の封止樹脂で覆っており、図９（ａ）に示すように指向性を持ち、前方を明るく照射する。一方で、表面実装型ＬＥＤでは、指向性がなく広い角度を照射する。また表面実装型ＬＥＤを用いるメリットとして、後述する式（１）の関係から照射径を平行光から若干広げる効果も狙っている。

図１０Ａ、図１０Ｂは、発光部６２として砲弾型ＬＥＤと表面実装型ＬＥＤそれぞれでの取付け精度のロバスト性を示すグラフである。図１０Ａは、回転方向の取付け誤差に対する出力誤差感度を示す図であり、図１０Ｂは、光軸方向の取付け誤差に対する出力誤差感度を示す図である。ここで回転方向の取付け誤差とは、光軸に垂直な軸を回転軸として回転させた場合の角度である（ＹＡＷに相当）。光軸方向の取付け誤差とは光軸に沿った前後方向の距離である。なお、実施例は、コリメートレンズを用いた、無指向性の表面実装型ＬＥＤであり、比較例は、コリメートレンズの代わりに拡散フィルターを用いた指向性の砲弾型ＬＥＤである。これらの図に示すように、比較例に係る砲弾型ＬＥＤでは、指向性を持つために、砲弾レンズの樹脂部品とＬＥＤチップとの取り付け位置がずれることにより指向性特性がばらつくため、取り付け精度に対する感度が高い（ロバスト性が低い）。一方で、本実施形態に係るＬＥＤ発光前面にレンズ部を持たないタイプの表面実装型ＬＥＤでは、指向性がないために取り付け精度に対する感度が低い（ロバスト性が高い）。

（受光部６４）
複数の受光部６４それぞれは、フォトダイオード、フォトトランジスタ、等の受光素子を含み、照射領域からの正反射光を受光する第１の受光部６４（受光部６４１）と、照射領域からの拡散反射光を受光する１つまたは複数の第２の受光部６４（受光部６４２）を含む。この第１の受光部６４１は、発光部６２の入射角７５°に対応する反射角７５°の位置に配置され、正反射光を受光する。また、第２の受光部６４２は、反射角０°以上９０°未満の範囲で、７５°の位置を除く任意の反射角の位置に配置でき、拡散反射光を受光する。配置位置として好ましくは、反射角６０°、３０°、０°であり、より好ましくは、６０°と３０°の２箇所、または６０°の１箇所である。図４、図５、図６の例では、反射角７５°の正反射光受光用の第１の受光部６４１と、反射角３０°の拡散反射光受光用の第２の受光部６４２を配置した例を示している。これらの図では、受光部６４１は、基板ｂ２に配置され、受光部６４２は基板ｂ３に配置される。

受光部６４１、６４２の受光経路上において、筐体６１には、開口ａ３、ａ４が設けられている。開口ａ３、ａ４は同様の構造を有する。開口ａ３、ａ４は、交点ｐ１側から視た場合に、例えばφ３ｍｍの円形のスリットである。

（照射径）
図１１は、用紙の微視的な繊維配向の変動状態を示す模式図であり、図１２は用紙表面におけるパルプ繊維の状態を示す模式図である。一般に用紙は、木材等の植物から抽出したパルプ繊維をあらゆる方向（等方的）にランダムに絡み合わせてわせて作られているため、表面が不均一となって表面性にムラの分布がある（業界用語で「地合」ともいう）。この地合は、用紙のパルプ繊維の長さや太さにより異なる。図１１のＡに比べて図１１のＢでは、ムラが大きい。用紙の素材として針葉樹や広葉樹に由来するパルプ繊維が用いられるが、そのパルプ繊維は長さが平均して３．３２ｍｍ～０．７９ｍｍ（最大約５．７ｍｍ）、幅（太さ）が平均で３９μｍ～１９μｍ（最大約９７μｍ）である（参考文献：論文「紙の表面形状の測定」（紙パ技協誌第１８巻第２号 昭和３９年２月）、王子製紙株式会社 中央研究所 畑幸徳著）。また、図１０に示すようにパルプ繊維の長さやパルプ繊維同士の結束繊維（繊維の絡み合い）が生じることで表面性が不均一となる。

そのため、照射径をパルプ繊維の長さや結束繊維形状よりも絞りすぎると、用紙上の反射光の位置、すなわち用紙表面上の凹凸状態によって正反射光や拡散光の検出光量に差が生じ、同じ用紙面でも用紙表面状態に対して感度が高いセンサーとなる。そのため各反射光量に誤差が生じ、その誤差が含まれたままデータを用いて用紙種の判別を行うと紙種の誤判別を生じさせる虞がある。例えば、マットコート紙を上質紙として誤判別してしまう。

図１３は、用紙の表面分布と照射光の拡散状態を示す模式図であり、図１４（ａ）、（ｂ）は、照射光の照射径と、発光部６２の配置位置を示す模式図であり、図１４（ａ）は側面図であり、図１４（ｂ）は上面図である。本実施形態では、このような状況から、図１３（ａ）に示すように、狭い領域を照射するよりも図１３（ｂ）に示すように広い領域を照射する方が、用紙表面性の分布の影響を少なくできる。換言すると、照射光の照射径を、用紙表面性の分布を生じさせるパルプ繊維が絡み合うエリアよりも十分広いエリアを照射する大きさにすることで、用紙表面の凹凸を含んだ用紙表面性の平均した反射光量にでき、ひいては用紙表面性の分布の影響を少なくできる。具体的には、照射領域での照射径を上述のパルプ繊維の最大長さ５．７ｍｍよりも大きい６ｍｍ以上に設定する。ここでいう照射径とは、光軸が照射面（基準面）と交わる交点ｐ１における光軸に直交する平面での光（ビーム）の直径である。一般にレンズの焦点距離、光源のサイズと照射径の拡がりは、
（照射径の拡がり）≒（光源のサイズ）／（レンズ焦点距離）・・（１）式
で表される。この式から焦点距離を長くするほど略平行光に近づけることが出来るが照射光の光量が下がるため、レンズを明るくする必要が有る。レンズの明るさを表す式として一般に、
（レンズの明るさ）＝（レンズ焦点距離）／（レンズの直径）・・（２）式
で表される。（１）式から、光源のサイズをある程度持つことで照射径を広げることが出来る。すなわち、設定する照射径と照射光量にするために、前述に記載の条件を光学設計から求めることになる。

本実施形態では、図１４（ａ）に示したように照射径をφ１３ｍｍに設定する。このような照射径にするために、光学設計と光学シミュレーションからレンズ仕様を焦点距離２０．７ｍｍ、レンズ径φ７．５ｍｍとして用いた場合、発光部６２から交点ｐ１までの距離は、５０～７０ｍｍの範囲内であり、例えば６０ｍｍである。このように設計したときの照射径は、図１４（ｂ）に示すように、上面視（ＸＹ’平面上）では、短径（Ｙ’方向長さ）はφ１３ｍｍ、長径（Ｘ方向長さ）は５０．２ｍｍ（＝１３／ｃｏｓ７５°）になる。このような照射面積（５１２．６ｍｍ^２）とすることで、用紙の表面性の分布に対して感度を低くした正反射光や拡散光の光量検出が可能となることで、繊維配向の不均一性の影響が少なくなる。

図１５は、用紙表面を複数点測定した際の照射径の違いによる検出光量のばらつきを示すグラフである。同図は、照射径φ１３ｍｍと、φ１ｍｍの２水準において、サンプルＮＯ．１～ＮＯ．１０まで、１枚の普通紙において、異なる１０点の位置を測定したときの、検出光量のばらつきを示している。同図に示す±８％は、以下に説明するように用紙判別の誤検知が生じ易くなる閾値である。照射径が小さいと用紙Ｓの地合の影響を受けやすく、紙種の誤判別が生じ易くなる。この図１３に示すように、照射径φ１３ｍｍの方が、照射径φ１ｍｍにくらべて誤検知のばらつきが少なく、±８％の閾値内に収まっている。

図１６は、機械学習済みモデル（後述の図２０から図２２）を用いて用紙の紙判別を行った場合の入力データに誤差を付与した場合の検出精度の推移を示すグラフである。同図では、用紙種類としてグロス紙の「コートボール」を用いた例を示している。「コートボール」は、これを含め５８種類の用紙の中で反射角７５°に対して最も誤判別が生じ易い用紙であることからこれを用いた。反射角７５°の正反射光検出用の第１の受光部６４１による測定値に、人為的に誤差を入力した場合に、判定の第１候補が本来（正判定）のグロス紙から、これと異なるマット紙と誤判定になる閾値を示している（Ｘ軸誤差のマイナス側）。－８％よりも絶対値の大きな誤差を入力すると、判定の第１候補に誤判定が生じることから反射角７５°の正反射光検出部の閾値を±８％としている。すなわち反射角７５°のセンサー検出精度を±８％内と設定した。以上では、反射角７５°について説明したが、反射角３０°、６０°それぞれについても同様の検証を行った結果（図示省略）、±８％よりも第１候補が誤判定となる閾値が大きく、その検証結果から反射角３０°、６０°のそれぞれの閾値は±１５％を採用した。すなわち反射角３０°、６０°のセンサー検出精度を±１５％内と設定した。

（焦点距離に対する光源の配置位置）
再び図１４（ｂ）を参照して、本実施形態に係る表面性センサー６０（光センサー装置）の光源としての発光部６２の配置位置について説明する。発光部６２の直下流側には、コリメートレンズ６３を配置している。一般には、コリメートレンズの焦点位置に点光源を配置することで、すなわち、光軸上において、光源をコリメートレンズに対して、焦点距離と同じ距離に配置することで、点光源からの照射光を平行光にする。実施例１では、そのように焦点距離の位置に、光源を配置している。しかしながら、実施例２においては、あえて焦点距離よりも短い距離で、コリメートレンズ６３に近い側に、発光部６２を配置する。すなわち、焦点距離ｆ＞光源距離ｔ０に設定している（ここでｔ０は、光軸上における発光部６２とコリメートレンズ６３の中心位置との距離であり、ｆは、コリメートレンズ６３の焦点距離である）。

図１７Ａ、図１７Ｂは、発光部６２の取付け精度のロバスト性を示すグラフである。図１７Ａは、回転方向の取付け誤差に対する出力誤差感度を示す図であり、図１７Ｂは、光軸方向の取付け誤差に対する出力誤差感度を示す図である。実施例２とともに、比較対象の実施例１として、焦点距離に光源を配置した場合のデータも示している。図１７Ａ、図１７Ｂに示すように、実施例１に比べて、コリメートレンズの焦点距離よりも短い距離に光源を配置した実施例２の方が、誤差に対する変動が少なく、ロバスト性が高く、優れていることがわかる。

（光源からの光の波長）
発光部６２の光の波長は、塗工紙の表面層の顔料で吸収されない青色の波長の光源を選択している。ＬＥＤを実験検証から、以下の結果となった。
４０５ｎｍ（紫）：塗工紙は判別可能（正反射）。拡散光で上質、普通紙の識別は困難。
４６５ｎｍ（青）：塗工紙は判別可能（正反射）。拡散光は３０°、６０°で識別可能。
５２５ｎｍ（緑）：塗工紙は判別可能（正反射）。拡散光は６０°で識別可能。
６８０ｎｍ（赤）：特に拡散光で識別困難。

また、以下に示すようにベック平滑度との相関に関して、各波長との相関についても検証した。

図１８は、発光部６２の光の波長と、ベック平滑度との相関度合いを示す表であり、図１９は、１２種類の用紙（グロス紙、マット紙、普通紙、上質紙）でのベック平滑度と、測定結果による予測値との比較結果を示すグラフである。ここでベック平滑度（ｓｅｃ）とは、ＪＩＳに規定されている測定方法であり、上方から０．１ＭＰａの圧力を加え、真空ポンプで半気圧まで減圧した後、１０ｃｃの空気が、通過距離１３ｍｍで測定試料面とガラス面との間隙から流入する時間を測定するものである。

発光部６２は入射角７５°となる位置に配置し、その光源としては、波長４０５ｎｍ、４６５ｎｍ、５２５ｎｍの３種類のＬＥＤを用いた。また受光部６４としては、反射角３０、６０、７５°の３箇所に配置した（なお、波長５２５ｎｍのテストでは全４箇所で、さらに０°にも配置した）。

紙種としては、グロス紙、マット紙、普通紙、上質紙の４種類を用いて、それぞれ４銘柄の異なる用紙を用いた（全部で１６銘柄の用紙）。図１９の横軸では、グロス紙の４銘柄をＧ１～Ｇ４、マット紙の４銘柄をＭ１～Ｍ４、普通紙の４銘柄をＲ１～Ｒ４、上質紙の４銘柄をＦ１～Ｆ４でそれぞれ示している。

図１８に示すように、１６銘柄の各用紙に対する、各受光部６４からの測定値に所定の係数を掛けて加算して算出した平滑度予測値と、各用紙のベック平滑度の測定値（ｌｏｇ）との間の相関を比較したところ、平均波長４６５ｎｍのＬＥＤを用いた場合が、重相関Ｒの数値が最も高いことがわかった（破線枠で示す）。このことから、光源の波長としては、４０５ｎｍを超え、５２５ｎｍ未満の範囲が好ましく、より好ましくは４４５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲であり、最も好ましい波長は、４６５ｎｍ前後である。

図１９では、４６５ｎｍのＬＥＤを用いた場合の予測値と、ベック平滑度（ｌｏｇ）との対応関係を示している。ここでの予測値は、
予測値＝３．４５１８×Ｖ７５－３．９５９５×Ｖ６０＋１．５３８３×Ｖ３０－０．４７８９である。ここでＶ７５、Ｖ６０、Ｖ３０は、それぞれ反射角７５、６０、３０°の位置の受光部６４の出力値である。図１９に示すように、高い相関関係があることがわかる。

（本実施形態の効果）
本実施形態に係る光センサー装置（表面性センサー６０）では、発光部６２の光源として指向性がない面発光のＬＥＤを用い、これをコリメートレンズにより略平行な光に変換している。これにより、面発光のビームや砲弾型ＬＥＤのような指向性がある光源を使った場合にくらべて、大径の領域を照射する場合に、取り付け精度に対するロバスト性が高く、安定して記録媒体の表面性分布の影響を受けずに精度よく記録媒体の特性を検出できる光センサー装置となる。

本実施形態に係る光センサー装置（表面性センサー６０）では、発光部６２による照射光の照射領域における照射径が、記録媒体の繊維配向の不均一性の影響が少なくなる照射面積になる照射径に設定している。より具体的には、照射領域（交点ｐ１）における照射径（短径）を、パルプ繊維の最大長さよりも長い６ｍｍ以上に設定している。これにより、記録媒体の表面性分布の影響を受けずに精度よく記録媒体の特性を検出できる光センサー装置となる。

また、発光部６２の直ぐ下流側にコリメートレンズ６３を配置し、光軸上において、発光部６２をコリメートレンズ６３に対して、この焦点距離よりも短い距離に配置する。これにより、発光部６２の取付け精度に対するロバスト性を高めることができる。

また、発光部６２の発光波長を、４４５ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることで、表面性を精度よく検知できる。具体的には、ベック平滑度との相関が高い検知データを得ることができる。

（紙種判定処理）
次に、図２０～図２３を参照し、画像形成装置１０で行う紙種判定処理について説明する。図２０は、画像形成装置の構成を示すブロック図である。図２１は、画像形成装置の印刷処理を示すフローチャートである。

図２０に示すように、画像形成装置１０は、ネットワーク９０を通じて、サーバー８０、および他の画像形成装置１０ｂ、１０ｃと接続している。同図においては、画像形成装置１０の制御部１１以外の構成については、図１等で説明済みであることから、同一符号を付すことにより説明を省略する。

制御部１１は、全体制御部１１０、エンジン制御部１２０、メディアセンサー制御部１３０、後処理オプション制御部１４０、給紙オプション制御部１５０、搬送制御・画像形成制御部１６０として機能する。

全体制御部１１０は、操作パネル１８や、ユーザーが操作するネットワーク接続されたＰＣ等の外部端末から送られた指示により印刷ジョブが入力されると、入力された印刷ジョブの印刷設定情報に基づいて、エンジン制御部１２０により印刷ジョブを実行させる。全体制御部１１０は、記憶部１２に記憶されている紙種判別エンジン（学習済みモデル）、およびペーパープロファイルを用いて、紙種判定処理を実行する。ここで「ペーパープロファイル」は、ある用紙について、これのメディアセンサー１５から得られた用紙物性に関する測定値およびこの測位値の演算値、ならびに、ユーザーから入力された特性データ、用紙サイズ、および任意の識別名（例えば紙銘柄）、等を対応づけて予め登録したものである。なお、メディアセンサー１５からの測定値および演算値としては、例えば、後述する、用紙物性の表面性センサー６０の７５°、３０°の反射光の測定値、坪量センサー５０の測定値による坪量の演算値および／または坪量差演算値、紙厚センサー４０の測定値による紙厚演算値がある。また、ユーザーから入力された特性データには、搬送系特性データ（表裏調整値、片寄り補正値、等）、画像形成用特性データ（定着温度値、濃度調整値、γ補正値、等）、給紙系特性値（給紙トレイの捌きファン風量調整値）、等の各種制御パラメーター値が含まれる。

「紙種判別エンジン」は、学習済みモデルとも称され、用紙Ｓのメディアセンサー１５による検知出力を入力値、用紙Ｓのユーザーにより設定された紙種情報を正解ラベルとして、教師データを用いた教師あり学習により、生成された学習済みモデルである。教師データとしては、ネットワーク９０に接続された他の画像形成装置１０ｂ、１０ｃ等のデータをサーバー８０で集約するようにしてもよい。学習機（図示せず）は、パーセプトロンを組み合わせて構成したニューラルネットワークを用いた学習方法により、学習済みモデルを生成できる。なお、学習方法としては、これに限られず、教師あり学習であれば、種種の手法を取り得る。例えば、例えば、ランダムフォレスト、サポートベクターマシン（ＳＶＭ）、ブースティング（Ｂｏｏｓｔｉｎｇ）、ベイジアン（Ｂｓｙｓｉａｎ）ネットワーク線形判別法、非線形判別法、等を適用できる。また、学習機として、ＣＰＵおよびＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のプロセッサを用いたスタンドアロンの高性能のコンピューター、またはクラウドコンピューターを用いて行える。

エンジン制御部１２０は、後処理オプション制御部１４０、給紙オプション制御部１５０、搬送制御・画像形成制御部１６０を制御することで、画像形成に関する処理を行う。後処理オプション制御部１４０は、後処理装置３０を制御する。具体的には、後処理装置３０に対して、用紙搬送タイミング、搬送する用紙の後処理の設定情報、等を送信する。給紙オプション制御部１５０は、給紙装置２０を制御する。具体的には、給紙装置２０と通信することで、用いる給紙トレイ、用紙搬送タイミング、等を送受信する。

搬送制御・画像形成制御部１６０は、給紙搬送部１４（搬送路１４３、１４４、定着部１３６、等の駆動モーターを含む）を制御することで、用紙Ｓの給紙搬送を制御する。また、画像形成部１３を制御し、画像形成条件や、用紙位置に合わせた画像形成タイミングの制御を行う。

メディアセンサー制御部１３０は、エンジン制御部１２０からの実行指示要求に応じて、紙厚センサー４０、坪量センサー５０、および表面性センサー６０を制御し、用紙特性の測定を実行させる。また、メディアセンサー制御部１３０は、用紙押圧部７０の動作を制御する。

次に図２１を参照し、紙種判定処理について説明する。ステップＳ１０～Ｓ３０は、印刷準備処理である。ユーザーは、印刷ジョブの本印刷を行う前に、この印刷準備処理を行う。

（ステップＳ１０）
ユーザーは、操作パネル１８に表示した操作画面（図示せず）の用紙設定ボタンを操作する。制御部１１は、ユーザーからこの操作を受け付けることで、用紙設定を開始する。この用紙設定の開始指示には、対象となる用紙が装填されている１つ以上の給紙トレイ（給紙トレイ１４１、１４２、２４１～２４３）の選択情報が含まれる。この用紙設定処理の詳細については図２２を参照して後述する。

（ステップＳ２０）
用紙設定の終了に応じて、設定された用紙特性に合わせた画像形成条件に設定し、印刷ジョブのテスト印刷（試し刷り）を行う。

（ステップＳ３０）
ユーザーは、テスト印刷の結果が不満足である場合、または、１つの印刷ジョブで複数種類の用紙を用いる場合には、別の用紙に対してステップＳ１０以下の処理を繰り返す（ステップＳ３０：ＮＯ）。一方で、テスト印刷の結果が満足であり、全ての用紙種類に関する確認が終わった場合には（ＹＥＳ）、ユーザーによる準備完了の操作を受け付けることにより、制御部１１は、処理をステップＳ４０に進める。

（ステップＳ４０）
制御部１１は、画像形成部１３等を制御して、印刷ジョブの実行（本印刷）を行うことで、印刷処理を完了する（エンド）。

（用紙設定処理）
（ステップＳ１００、Ｓ１０１）
図２０は、用紙設定処理（ステップＳ１０）を示すサブルーチンフローチャートである。制御部１１の搬送制御・画像形成制御部１６０は、開閉機構６５によりシャッター６５１の開動作を行ってから、ユーザーにより選択された給紙トレイ（例えば給紙トレイ１４１（以下、単に「選択トレイ」という））から、用紙Ｓを給紙し、搬送路１４３まで搬送する。

（ステップＳ１０２ａ）
メディアセンサー制御部１３０は、紙厚センサー４０により用紙Ｓの紙厚の検知を行い、検知データ（以下、「測定値１」という）を、全体制御部１１０に渡す。

（ステップＳ１０２ｂ、Ｓ１０２ｃ）
メディアセンサー制御部１３０は、坪量センサー５０、および表面性センサー６０により、用紙の坪量、および表面性の検知を行い、検知データ（以下それぞれ「測定値２、３」という）を、全体制御部１１０に渡す。この測定は、用紙Ｓの先端が所定量、坪量センサー５０、および表面性センサー６０の検知位置を通過したところで、一端、用紙搬送を停止させ、用紙押圧部７０の押圧板７１を持ち上げ、表面性センサー６０の照射領域に位置する用紙Ｓを固定する。なお、この１回目の測定の前に、シャッター６５１の基準板により表面性センサー６０のキャリブレーションを行うようにしてもよい。

（ステップＳ１０３）
所定数Ｎ回の測定が行われていなければ、ステップＳ１０２ｂ、Ｓ１０２ｃの処理を繰り返す。なお、次の測定を行う前に１回毎に、用紙押圧部７０の上下動、および用紙Ｓの所定距離分の搬送（例えば数ｍｍ～５０ｍｍ程度の任意の距離）を行うことで、同じ用紙Ｓの別の位置の測定を行う。Ｎ回としては例えば５回であり、５回分の測定が終了すれば（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１０４に進める。

（ステップＳ１０４）
用紙Ｓの後端が、メディアセンサー１５を通過した場合、具体的には用紙Ｓの後端が搬送ローラー１４３４を抜けたことを用紙センサー（図示せず）により検知した場合（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１０５に進める。

（ステップＳ１０５）
ここでは制御部１１は、開閉機構６５によりシャッター６５１の閉動作を行い閉じた状態にする。これにより、メディアセンサー１５で測定を行わないときに搬送される用紙Ｓによる紙粉等による表面性センサー６０の汚れを防止する。

（ステップＳ１０６）
ここでは、ステップＳ１０２ｂ、Ｓ１０２ｃで取得したＮ回分の坪量、表面性の検知データ（測定値２、３）に対して平均化処理を行う。

（ステップＳ１０７）
全体制御部１１０は、ステップＳ１０２ａ～Ｓ１０２ｃで取得した測定値１～３（またはこれらの平均データ）、学習済みモデル（紙種判別エンジン）、および坪量区分確率演算処理を用いて、紙種判定、および坪量区分の判定を行う。また、ステップＳ１０２ａ～Ｓ１０２ｃで取得した測定値１～３（またはこれらの平均データ）とプロファイル選択処理を用いて登録済みペーパープロファイルデータから、近似度が高いペーパープロファイルの候補判定を行う。

この紙種判定、および坪量区分の判定処理について、図２３を参照してより詳しく説明する。図２３は、判定処理（Ｓ１０７）を示す制御ブロック図である。この図２３では、紙種判定、および坪量区分の判定処理に加えて、ユーザー毎（装置毎）に作成した、ペーパープロファイルを用いて判定した登録プロファイル候補の判定処理も合わせて示している。

（Ｓ７０１～Ｓ７０３）
全体制御部１１０は、ステップＳ１０２ａ～Ｓ１０２ｃで取得した測定値１～３を用いて坪量換算値、紙厚換算値、表面性測定値を得る。なお、ここでは、坪量換算値は、測定値３の表面性測定値（Ｓ７０３）、画像形成システム１の周囲環境情報（温度、湿度）で決まる係数と計算式によって、第１坪量、第２坪量の値から、坪量、および坪量差（坪量指標値）を算出する。ここで坪量差＝第１坪量－第２坪量である。坪量センサー５０は、異なる波長の照射光を照射する複数のＬＥＤを備える。第１坪量は、波長（７５０ｎｍ～９００ｎｍ）の照射光を出力する第１のＬＥＤを用い、この照射光の用紙Ｓを通る透過光量により求めたものである。第２坪量は、波長（４００ｎｍ～４７０ｎｍ）の照射光を出力する第２のＬＥＤを用い、この照射光の用紙Ｓを通る透過光量により求めたものである。坪量は、ステップＳ７１１、Ｓ７１２、Ｓ７１４に送られ、坪量差は、ステップＳ７１３、Ｓ７１４に送られる。また紙厚は、ステップＳ７１２、Ｓ７１３に送られる。表面性の測定値は、ステップＳ７０１、Ｓ７１３、Ｓ７１４に送られる。

（ステップＳ７１１）
全体制御部１１０は、ステップＳ７０１で算出した坪量から坪量区分確率を算出する。坪量区分の例としては、下記の１２区分である。
～６１ｇ／ｍ^２
６２～７５ ｇ／ｍ^２
７６～８１ ｇ／ｍ^２
８２～９２ ｇ／ｍ^２
９３～１０６ ｇ／ｍ^２
１０７～１３６ ｇ／ｍ^２
１３７～１７７ ｇ／ｍ^２
１７８～２１７ ｇ／ｍ^２
２１８～２５７ ｇ／ｍ^２
２５８～３０１ ｇ／ｍ^２
３０２～３５１ ｇ／ｍ^２
３５２ ｇ／ｍ^２～
算出した坪量は正規分布に従い、所定の標準偏差でばらつくと仮定し、各区分の確率を判定する。例えば、いずれかの区分の中央に近い場合には、その区分確率は高く、１００％に近くなる。一方で、区分の中央から遠い程、すなわち境界に近いほど、確率は低くなる。区分確率は、坪量区分スコアとして、ステップＳ７２１に送られる。

（ステップＳ７１２）
全体制御部１１０は、坪量と紙厚を用いて、密度（＝坪量／紙厚）を算出する。算出した密度は、ステップＳ７１３に送られる。

（ステップＳ７１３）
全体制御部１１０は、密度、紙厚、および表面性の測定値の紙特性データと、学習済みモデルを用いて、紙種判別を行う。判別結果は、紙種スコアとして、ステップＳ７２１に送られる。

（ステップＳ７１４）
全体制御部１１０は、密度、紙厚、および表面性の測定値の紙特性データと、予めユーザー等により登録されたペーパープロファイルのリストを用いて、その中から適合率が高い登録プロファイルを選択する。このペーパープロファイルのリストには、坪量値、紙厚値、坪量差値、表面性測定値（例として受光部６４１、６４２からの測定値）からなる用紙物性を表すデータを持っており、全体制御部１１０は、ステップＳ１０２ａ～Ｓ１０２ｃで取得した測定値１～３（またはこれらの演算データ）を用いて、登録されているペーパープロファイルの中から登録済み用紙物性のデータに最も近い順にペーパープロファイルの候補の選択を行う。選択結果は、適合率のスコアを付与した候補ペーパープロファイルリストにして、ステップＳ７２２に送られる。

（ステップＳ７２１）
全体制御部１１０は、坪量区分スコア、および紙種スコアに応じて、確率の高い順に、１つ、または複数の紙種／坪量の候補を表示し、ユーザーに提示する。

図２４は、操作パネル１８に表示した、判定結果（紙種／坪量区分）を示す操作画面１８１の例である。操作画面１８１では、スコアの高い順に２つの紙種／坪量の候補を表示している。ユーザーは、第１候補である欄８１（塗工紙／坪量１７７～２１６）の判定結果を受け入れる場合には、ボタン８４を操作することで、トレイ１（給紙トレイ１４１）に、選択されている欄８１の判定結果が適用される。第２候補である欄８２（普通紙／坪量１７２～２１６）を適用する場合には、ユーザーは欄８２を選択した後に、ボタン８４を操作する。一方で、トレイ１、２の両方に、選択されている判定結果を適用したい場合には、ユーザーは、ボタン８５を操作する。また、ボタン８３を操作することで、判定結果を採用せず、廃棄できる。ユーザーにより選択された判定結果は、正解データとしてサーバー８０等に蓄積され、その後の機械学習の教師データとして利用するようにしてもよい。

（ステップＳ７２２）
全体制御部１１０は、適合率スコアに応じて、スコアの高い順に、１つ、または複数の登録プロファイルの候補を表示し、ユーザーに提示する。

図２５は、操作パネル１８に表示した、判定結果（登録プロファイル）を示す操作画面１８２の例である。操作画面１８２では、スコアの高い順に３つの登録プロファイルの候補を表示している。登録プロファイルは、ユーザーが以前にメディアセンサー１５で測定した紙特性、または、操作パネル１８を通じて手入力した紙特性、をメディア名に対応付けて登録したものである。過去に測定した紙特性と同じであれば、登録したそのメディア名が第１候補として表示される。第１候補である欄８６（用紙プロファイルデータ２１）の判定結果を受け入れる場合には、ボタン８４、８５等を操作することで、トレイ１等に、選択されている欄８６の判定結果が適用される。

（ステップＳ１０８）
再び図２２を参照する。ここでは、全体制御部１１０は、判定結果を表示する。この処理は、上述の図２２、図２４、およびステップＳ７２１、Ｓ７２２に対応する。

（ステップＳ１０９）
ユーザーが紙種を変更するのであれば（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１１０に進め、変更せずに判定結果を受け入れるのであれば（ＮＯ）、処理をステップＳ１１１に進める。

（ステップＳ１１０）
全体制御部１１０は、ユーザーからの操作パネル１８を通じた入力操作を受け付け、受け付けた変更後の紙種を、選択トレイの紙種情報として設定する。

（ステップＳ１１１）
全体制御部１１０は、設定変更がない場合（例えば図２４でボタン８４の操作を受け付けた場合）には、ステップＳ１０７で行った、判定結果を選択トレイの紙種情報として設定する。

（ステップＳ１１２）
選択トレイの印刷条件を、設定した紙種に対応する印刷条件に設定し、以下、図２１の処理に戻り、ステップＳ１０以下の処理を行う（リターン）。

このように、本実施形態に係る画像形成装置１０では、光センサー装置からの検出結果を用いて、記録媒体の紙種を判定する。これにより精度よく紙種の判定を行える。

以上に説明した光センサー装置（表面性センサー６０）、およびこれを備える画像形成装置１０の構成は、上記の実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限られず、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。また、一般的な光センサー装置、または画像形成装置が備える構成を排除するものではない。例えば、光センサー装置を、画像形成装置１０の搬送路１４３上に配置した例を示したが、これに限られず、画像形成装置１０とは独立した装置としてもよい。この場合、ユーザーが、用紙を光センサー装置の照射領域に配置することで紙特性を測定できる。

また、全体制御部１１０が学習済みモデルを有する例を示したが、これに限られずサーバー８０側に学習済みモデルを保有させ、サーバー８０で、紙種判定を行うようにしてもよい。この場合、画像形成装置１０は、測定した紙特性のデータをサーバー８０に送信し、これを受けたサーバー８０はこのデータに基づいて、紙種判定を行い、その判定結果を画像形成装置に送り返す。さらに、図１等では、画像形成装置１０は、オプションの給紙装置２０、後処理装置３０に連結した構成を示したが、これらのオプションがない単体の画像形成装置１０であってもよい。

また、本実施形態では、紙種の判定結果として、図２４に示したように優先度（スコア）の高い順に、優先度（「推奨度」）を表示する例を示したが、優先度の表示を省略してもよい。また、候補が１つしか無い場合（あるいは２番目以降との差が所定値以上の解離がある場合）には、操作性を向上させるために、選択されている給紙トレイに自動的に適用して、試し刷り（ステップＳ２０）の操作を直ぐに（ワンタッチで）実行できる操作画面を表示するようにしてもよい。

１ 画像形成システム
１０ 画像形成装置
１１ 制御部
１１０ 全体制御部
１４ 搬送部
１４１、１４２ 給紙トレイ
１４３、１４４ 搬送路
１４３１ 上ガイド
ａ１ 開口
１４３２ 下ガイド
１５ メディアセンサー
４０ 紙厚センサー
５０ 坪量センサー
６０ 表面性センサー（光センサー装置）
６１ 筐体
ａ３、ａ４ 開口
ｂ１、ｂ２、ｂ３ 基板
６２ 発光部
６３ コリメートレンズ
６４、６４１、６４２ 受光部
７０ 用紙押圧部
１８ 操作パネル
２０ 給紙装置
３０ 後処理装置
８０ サーバー

Claims (7)

1. 記録媒体の平滑度に対応する特性を検知するための光センサー装置であって、
   光源と、
   前記光源からの光軸を有するビーム光を照射領域にある記録媒体の表面に、照射させる光学系と、
   前記照射領域において前記記録媒体の表面で正反射した正反射光の光量を検出する第１の受光部と、
   前記照射領域において前記記録媒体の表面で、少なくとも１つの反射角において拡散反射した拡散反射光の光量を検出する少なくとも１つの第２の受光部と、
   を備え、
   前記光源は、面発光のＬＥＤであり、
   前記ビームの光軸に直交する平面での当該ビームの直径を照射径としたとき、前記照射領域における前記照射径が６ｍｍ以上である、光センサー装置。
2. 前記光源は、面発光する発光部と、該発光部の周囲に設けられた反射板を有するＬＥＤである、請求項１に記載の光センサー装置。
3. 前記ＬＥＤは、面実装型である、請求項１、または請求項２に記載の光センサー装置。
4. 前記光学系は、コリメートレンズを含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載の光センサー装置。
5. 光軸上において、前記光源は前記コリメートレンズに対して、前記コリメートレンズの焦点距離よりも短い距離で配置されている、請求項４に記載の光センサー装置。
6. 照射領域が設けられた搬送路に、記録媒体を搬送する搬送部と、
   請求項１から請求項５のいずれかに記載の光センサー装置と、
   前記光センサー装置の前記第１および第２の受光部によりそれぞれ検出された、前記照射領域に搬送された前記記録媒体の表面からの正反射光、および拡散反射光の光量の検出結果を少なくとも用いて、前記記録媒体の紙種を判定する制御部と、を備える、画像形成装置。
7. 前記制御部は、機械学習により求めた紙種判定用の学習済みモデルにより、前記紙種の判定を行う、請求項６に記載の画像形成装置。