光学センサ、画像形成装置及び判別方法
【課題】対象物の識別を精度良く安定して行うことが可能な光学センサを提供する。
【解決手段】 第１の光照射系１０、第２の光照射系２０、第１の正反射光検出系３０、第２の正反射光検出系４０などを有している。第１の光照射系１０は、暗箱５０の開口部に対して−Ｘ側に配置され、第２の光照射系２０は、暗箱５０の開口部に対して＋Ｘ側に配置され、それぞれ開口部に向けて光束を射出する。試料台の表面に対する、第１の光照射系１０からの照射光の入射角、及び第２の光照射系２０からの照射光の入射角は、同じ入射角である。第１の正反射光検出系３０は、第１の光照射系１０から射出され、記録紙で正反射された光束を検出し、第２の正反射光検出系４０は、第２の光照射系２０から射出され、記録紙で正反射された光束を検出する。
【解決手段】 第１の光照射系１０、第２の光照射系２０、第１の正反射光検出系３０、第２の正反射光検出系４０などを有している。第１の光照射系１０は、暗箱５０の開口部に対して−Ｘ側に配置され、第２の光照射系２０は、暗箱５０の開口部に対して＋Ｘ側に配置され、それぞれ開口部に向けて光束を射出する。試料台の表面に対する、第１の光照射系１０からの照射光の入射角、及び第２の光照射系２０からの照射光の入射角は、同じ入射角である。第１の正反射光検出系３０は、第１の光照射系１０から射出され、記録紙で正反射された光束を検出し、第２の正反射光検出系４０は、第２の光照射系２０から射出され、記録紙で正反射された光束を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学センサ、画像形成装置及び判別方法に係り、更に詳しくは、対象物を特定するのに好適な光学センサ、前記光学センサを備える画像形成装置、及び前記光学センサを用いて紙の種類を判別する判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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では、記録紙等の記録媒体にトナー像を転写し、該記録媒体を所定の条件で加熱及び加圧することにより、トナー像を記録媒体に定着させている。この場合、高画質な画像形成を行うには、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適切に設定する必要がある。
【０００３】
ところで、特許文献１には、記録材表面に当接して走査することにより該記録材表面の表面性を識別するセンサを備える表面性識別装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、圧力センサが用紙に当接して検出した圧力値から、用紙種類を判別する印刷装置が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、反射光と透過光とを用いて記録材の種類を判別する記録材判別装置が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、移動中のシート材の材質をシート材の表面で反射した反射光量とシート材を透過した透過光量に基づいて判別するシート材材質判別装置が開示されている。
【０００７】
特許文献５には、反射型光学センサからの検出出力に基づいて、給紙部に収容された記録材の有無と給紙部の有無とを判別する判別手段を有する画像形成装置が開示されている。
【０００８】
特許文献６には、記録媒体に光を照射してその反射光の２つの偏光成分の光量をそれぞれ検出して記録媒体の表面性を判別する画像形成装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の装置は、必ずしも安定した十分な識別精度を有していなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、対象物の表面に向けて、第１の方向から光を射出する第１の照射系と、前記対象物の表面に向けて、前記第１の方向とは異なる第２の方向から光を射出する第２の照射系と、前記第１の照射系から射出され前記対象物で正反射された光を受光する第１の正反射光受光系と、前記第２の照射系から射出され前記対象物で正反射された光を受光する第２の正反射光受光系とを備え、前記対象物は、平面上に載置され、前記第１及び第２の照射系から射出された光の前記平面に対する入射角は互いに等しい光学センサである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光学センサによれば、対象物の識別を精度良く安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における光学センサの構成を説明するための図（その１）である。
【図３】図１における光学センサの構成を説明するための図（その２）である。
【図４】面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ試料台表面に対する照射光の入射角を説明するための図である。
【図６】第１の測定系を説明するための図である。
【図７】第２の測定系を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）は表面正反射光を説明するための図であり、図８（Ｂ）は表面拡散反射光を説明するための図であり、図８（Ｃ）は内部拡散反射光を説明するための図である。
【図９】照明領域のシフトを説明するための図である。
【図１０】照明領域の傾斜を説明するための図である。
【図１１】光学センサの変形例１を説明するための図である。
【図１２】光学センサの変形例２を説明するための図である。
【図１３】光学センサの変形例３を説明するための図（その１）である。
【図１４】光学センサの変形例３を説明するための図（その２）である。
【図１５】光学センサの変形例４を説明するための図（その１）である。
【図１６】光学センサの変形例４を説明するための図（その２）である。
【図１７】記録紙判別テーブルを説明するための図である。
【図１８】傾き補正の効果を説明するための図である。
【図１９】光学センサの変形例５を説明するための図（その１）である。
【図２０】光学センサの変形例５を説明するための図（その２）である。
【図２１】内部拡散反射光量と記録紙の厚さとの関係を説明するための図である。
【図２２】内部拡散反射光量と記録紙の密度との関係を説明するための図である。
【図２３】光学センサの変形例６を説明するための図（その１）である。
【図２４】光学センサの変形例６を説明するための図（その２）である。
【図２５】図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）は、それぞれ記録紙表面に一軸配向の凹凸構造があるときの、光の入射方向と反射光との関係を説明するための図（その１）である。
【図２６】図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）は、それぞれ記録紙表面に一軸配向の凹凸構造があるときの、光の入射方向と反射光との関係を説明するための図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。
【００１４】
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、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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１における面内で矢印方向に回転する。
【００２２】
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。
【００２３】
光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて色毎に変調された光束によって、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここでカラー画像が転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。
【００２７】
定着装置２０５０では、カラー画像が転写された記録紙に熱と圧力とが加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここでトナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。
【００２８】
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。
【００２９】
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。すなわち、光学センサ２２４５は、記録紙の種類を判別するのに用いられる。
【００３０】
この光学センサ２２４５は、一例として図２及び図３に示されるように、第１の光照射系１０、第２の光照射系２０、第１の正反射光検出系３０、第２の正反射光検出系４０、及びこれらが収納される暗箱５０などを有している。
【００３１】
なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、記録紙が載置される試料台の表面に直交する方向をＺ軸方向、試料台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。また、記録紙は、＋Ｙ方向に移動するものとする。
【００３２】
暗箱５０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。暗箱５０の−Ｚ側の面の中央には、開口部が設けられている。
【００３３】
第１の光照射系１０と第１の正反射光検出系３０は組として用いられ、以下では、「第１の測定系」ともいう。
【００３４】
同様に、第２の光照射系２０と第２の正反射光検出系４０は組として用いられ、以下では、「第２の測定系」ともいう。
【００３５】
第１の光照射系１０は、暗箱５０の開口部に対して−Ｘ側に配置され、光源１１及びコリメートレンズ１２を有している。
【００３６】
第２の光照射系２０は、暗箱５０の開口部に対して＋Ｘ側に配置され、光源２１及びコリメートレンズ２２を有している。
【００３７】
各光源は、複数の発光部を有する面発光レーザアレイを有している。ここでは、一例として図４に示されるように、９個の発光部が２次元配列されている。
【００３８】
各光源の複数の発光部は、プリンタ制御装置２０９０によって個別に点灯及び消灯される。
【００３９】
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を介した光束が、第１の光照射系１０から射出される光束である。
【００４０】
第１の光照射系１０は、該第１の光照射系１０から射出された光束が、Ｚ軸方向からみたときＸ軸方向に対して平行であり、Ｙ軸方向からみたときＸ軸方向及びＹ軸方向のいずれに対しても傾斜して、暗箱５０の開口部に向かうように配置されている。
【００４１】
コリメートレンズ２２は、光源２１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２２を介した光束が、第２の光照射系２０から射出される光束である。
【００４２】
第２の光照射系２０は、該第２の光照射系２０から射出された光束が、Ｚ軸方向からみたときＸ軸方向に対して平行であり、Ｙ軸方向からみたときＸ軸方向及びＹ軸方向のいずれに対しても傾斜して、暗箱５０の開口部に向かうように配置されている。
【００４３】
すなわち、Ｚ軸方向からみたとき、第１の光照射系１０から射出された光束と第２の光照射系２０から射出された光束は、平行である。
【００４４】
そして、第１の測定系と第２の測定系は、干渉を避けるため、Ｙ軸方向に関して距離Ｄだけ離れて配置されている。
【００４５】
第１の光照射系１０から射出された光束及び第２の光照射系２０から射出された光束は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、いずれも暗箱５０の開口部を通過して記録紙を照明する。
【００４６】
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、各光照射系から射出された光束を「照射光」ともいう。
【００４７】
試料台の表面に対する、第１の光照射系１０からの照射光の入射角、及び第２の光照射系２０からの照射光の入射角は、同じ入射角θである。ここでは、一例としてθ＝８０°としている。
【００４８】
また、第１の光照射系１０からの照射光による照明領域の面積と、第２の光照射系２０からの照射光による照明領域の面積とは、略同じである。
【００４９】
また、第２の光照射系２０から光束を射出するタイミングを、記録紙の移動速度と上記距離Ｄに基づいて、第１の光照射系１０から光束を射出するタイミングに対して遅らせることにより、第１の光照射系１０からの照射光の照明中心と、第２の光照射系２０からの照射光の照明中心とが略一致するようにしている。
【００５０】
ところで、光が媒質の境界面に入射するとき、入射光線と入射点に立てた境界面の法線とを含む面は「入射面」と呼ばれている。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。
【００５１】
第１の正反射光検出系３０は、集光レンズを備えた光検出器３１を有し、一例として図６に示されるように、第１の光照射系１０から射出され、記録紙で正反射された光束の光路上に配置されている。
【００５２】
そして、Ｚ軸方向からみると、第１の光照射系１０と第１の正反射光検出系３０は、Ｘ軸方向に延びる同一直線上に位置している。
【００５３】
第２の正反射光検出系４０は、集光レンズを備えた光検出器４１を有し、一例として図７に示されるように、第２の光照射系２０から射出され、記録紙で正反射された光束の光路上に配置されている。
【００５４】
そして、Ｚ軸方向からみると、第２の光照射系２０と第２の正反射光検出系４０は、Ｘ軸方向に延びる同一直線上に位置している。
【００５５】
各光検出器の出力信号は、プリンタ制御装置２０９０に送られる。以下では、光検出器３１の出力信号における信号レベルを「Ｓ１１」といい、光検出器４１の出力信号における信号レベルを「Ｓ２１」という。
【００５６】
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８（Ａ）及び図８（Ｂ）参照）。
【００５７】
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８（Ｃ）参照）。この内部拡散反射光も、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。
【００５８】
表面正反射光及び表面拡散反射光の偏光状態は、入射光の偏光状態と同じである。一方、内部拡散反射光の偏光状態は、入射光の偏光状態に対して異なっている。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ている。
【００５９】
ところで、記録紙は、たわみや振動等の理由から、その表面における照射光が照射される領域（照明領域）が、設計上の位置に対してＺ軸方向にシフトしたり、ＸＹ面に対して傾斜したりすることがある。なお、以下では、ＸＹ面に平行な設計上の記録紙表面を「基準面」という。
【００６０】
図９には、上記照明領域が、上記基準面に対して−Ｚ方向にｄだけシフトしている場合が示されている。なお、図９では、分かりやすくするため、シフト量が誇張して示されている。
【００６１】
この場合、光検出器での表面正反射光の受光位置は、集光レンズがないとき、２ｄ×ｓｉｎθだけずれる。
【００６２】
例えば、入射角度θが８０°、シフト量ｄが１ｍｍの場合、受光位置のずれ量は約２ｍｍとなる。この場合、（ａ）光検出器の受光素子として受光領域の大きさが２ｍｍ以上のフォトダイオード（ＰＤ）を用いる、（ｂ）表面正反射光のビーム径が２ｍｍに対して十分小さくなるように照射光のビーム径を小さくする、（ｃ）受光部の前方に口径が２ｍｍ以上の大きさの集光レンズを配置する、ことにより対処できる。
【００６３】
このとき、上記フォトダイオード（ＰＤ）に代えて、複数の受光領域を有し、受光領域の合計の大きさが２ｍｍ以上のＰＤアレイを用いても良い。この場合、受光位置がずれたとしても、複数の受光領域から個別に出力される信号のうち最大レベルの信号を表面正反射光の受光信号とすることができる。また、上記フォトダイオード（ＰＤ）では、受光位置が受光領域の中心からずれることに起因して出力が変化するおそれがあるが、ＰＤアレイでは、個々の受光領域を小さくすることができるため、上記おそれはなく、より正確な検出を行うことができる。
【００６４】
また、図１０には、上記照明領域が上記基準面上のＹ軸方向に平行な軸（傾斜軸）まわりに角度αだけ傾斜している場合が示されている。なお、図１０では、分かりやすくするため、傾斜が誇張して示されている。
【００６５】
この場合は、照明領域に対する照射光の入射角がθ＋αとなり、照明領域が傾斜していないときに対して、照明領域での照射光の反射率が変化する。すなわち、同じ銘柄の記録紙であっても、その照明領域が傾斜している場合と、傾斜していない場合とでは、光検出器の出力レベルが異なることとなる。
【００６６】
次の（１）式で示されるフレネル係数Ｒ（ｎ，θ）を用いて、無偏光の光が正反射される場合に、入射角の変化による反射率の変化を演算したところ、仮に入射角が８０°から８１°に変化すると、反射率の変化は約４％であった。ｎは相対屈折率、θは入射角である。ここでは、相対屈折率ｎとして、光が空気から一般的な記録紙の主成分であるセルロースに進むときの相対屈折率である１．５３を用いた。
【００６７】
【数１】
【００６８】
そこで、反射率の変化に起因する光検出器の出力レベルの変化を補正することが必要となる。この補正方法として２つの方法が考えられる。
【００６９】
（Ａ）第１の補正方法
第１の補正方法は、次の（２）式を用いて、光検出器３１の信号レベルＳ１１と光検出器４１の信号レベルＳ２１の平均値Ｓａｖｅを算出し、該Ｓａｖｅを補正された信号レベルＳｍｏｄとする。
Ｓａｖｅ＝（Ｓ１１＋Ｓ２１）／２ ……（２）
【００７０】
（Ｂ）第２の補正方法
第２の補正方法は、信号レベルＳ１１と信号レベルＳ２１とから照明領域の傾斜角を求め、該傾斜角に基づいて信号レベルを補正する。
【００７１】
照明領域が傾斜していないときの入射角θと傾斜角αとフレネル係数との間には、次の（３）式の関係がある。
【００７２】
【数２】
上記（３）式から、本実施形態では、次の（４）式の関係が得られる。
【００７３】
【数３】
上記（４）式から得られた傾斜角αを用い、次の（５）式から補正された信号レベルＳｍｏｄを算出する。
【００７４】
【数４】
【００７５】
また、照明領域が傾斜していると、光検出器での表面正反射光の受光位置は、照明中心と光検出器の距離をＬとすると、集光レンズがないとき、Ｌ×ｔａｎ２αだけずれる。
【００７６】
例えば、Ｌ＝３０ｍｍで、入射角が８０°から８１°に変化すると、受光位置のずれは約１ｍｍとなる。この場合、（１）光検出器の受光素子として受光領域の大きさが１ｍｍ以上のフォトダイオード（ＰＤ）を用いる、（２）表面正反射光のビーム径が１ｍｍに対して十分小さくなるように照射光のビーム径を小さくする、（ｃ）受光部の前方に口径が１ｍｍ以上の大きさの集光レンズを配置する、ことにより対処できる。
【００７７】
なお、照明領域の傾斜及びシフトは、表面正反射光だけでなく、表面拡散反射光及び内部拡散反射光にも影響する。
【００７８】
ここでは、カラープリンタ２０００が対応可能な複数種類の記録紙に関して、予め調整工程等の出荷前工程で記録紙の種類毎に信号レベルＳ１１を計測し、該計測結果に基づいて、誤差範囲を含めた信号レベルＳ１１の範囲を記録紙に対応させた「記録紙判別テーブル」を作成し、プリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納している。なお、信号レベルＳ１１の計測に際しては、記録紙の表面が基準面と同一面となるように調整されている。また、複数種類の記録紙は、光沢度及び平滑度の少なくとも一方が異なる記録紙である。
【００７９】
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。
【００８０】
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、光学センサ２２４５を用いて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。
【００８１】
（１）光源１１の複数の発光部を同時に点灯させる。
【００８２】
（２）光検出器３１の出力信号から信号レベルＳ１１の値を求める。
【００８３】
（３）光源１１の複数の発光部を同時に消灯させる。
【００８４】
（４）照明中心が略一致するように、記録紙の移動速度及び前記距離Ｄに基づいて算出された時間経過後に、光源２１の複数の発光部を同時に点灯させる。
【００８５】
（５）光検出器４１の出力信号から信号レベルＳ２１の値を求める。
【００８６】
（６）光源２１の複数の発光部を同時に消灯させる。
【００８７】
（７）上記第１の補正方法あるいは第２の補正方法によって、補正された信号レベルＳｍｏｄを求める。
【００８８】
（８）上記記録紙判別テーブルを参照し、補正された信号レベルＳｍｏｄと同じ値の信号レベルＳ１１に対応する記録紙の種類を抽出する。これが、特定された記録紙の種類となる。
【００８９】
（９）上記特定された記録紙の種類をＲＡＭに保存し、紙種判別処理を終了する。
【００９０】
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、該記録紙の銘柄に対応する最適な現像条件及び転写条件を、現像・転写テーブルから抽出する。
【００９１】
そして、プリンタ制御装置２０９０は、抽出された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。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０、４つの画像形成ステーション、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、光学センサ２２４５、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。
【００９３】
光学センサ２２４５は、第１の光照射系１０、第２の光照射系２０、第１の正反射光検出系３０、第２の正反射光検出系４０、及びこれらが収納される暗箱５０などを有している。
【００９４】
第１の光照射系１０は、暗箱５０の開口部よりも−Ｘ側に配置され、開口部に向けて光束を射出する。第２の光照射系２０は、暗箱５０の開口部よりも＋Ｘ側に配置され、開口部に向けて光束を射出する。
【００９５】
試料台の表面に対する、第１の光照射系１０からの照射光の入射角、及び第２の光照射系２０からの照射光の入射角は、同じ入射角θである。
【００９６】
また、第１の光照射系１０からの照射光による照明領域の面積と、第２の光照射系２０からの照射光による照明領域の面積とは、略同じである。
【００９７】
第１の正反射光検出系３０は、集光レンズを備えた光検出器３１を有し、第１の光照射系１０から射出され、記録紙で正反射された光束の光路上に配置されている。第２の正反射光検出系４０は、集光レンズを備えた光検出器４１を有し、第２の光照射系２０から射出され、記録紙で正反射された光束の光路上に配置されている。
【００９８】
プリンタ制御装置２０９０は、記録紙の紙種判別処理を行う際に、光検出器３１の出力信号と光検出器４１の出力信号とに基づいて、照明領域の傾斜に起因する反射率の変化の影響を補正している。
【００９９】
そこで、記録紙のたわみや振動等によって、照明領域が基準面に対して傾斜しても、記録紙の紙種判別を精度良く行うことができる。そして、その結果、記録紙の種類に応じた画像品質を適切に得ることができる。
【０１００】
また、第１の光照射系１０からの照射光の照明中心と、第２の光照射系２０からの照射光の照明中心とが略一致しているため、記録紙表面の凹凸の影響を低減することができる。
【０１０１】
また、各光源が複数の発光部を有する面発光レーザアレイを有しているため、スペックルノイズを低減させることができるとともに、照射光の光量が高くなりＳ／Ｎの向上を図ることができる。さらに、照射光を容易に平行光にすることができるため、光利用効率が向上し、光検出器の出力信号の信号レベルを安定化させることができる。
【０１０２】
なお、上記実施形態では、面発光レーザアレイが９個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【０１０３】
また、上記実施形態において、光学センサ２２４５は、記録紙の紙種判別処理の際にプリンタ制御装置２０９０で行われる処理の少なくとも一部を行う処理装置を有していても良い。
【０１０４】
《光学センサの変形例１》
変形例１の光学センサ（光学センサ２２４５ａという）が図１１に示されている。この光学センサ２２４５ａは、前記光学センサ２２４５において、Ｚ軸方向からみたとき、第１の測定系と第２の測定系とを非平行に配置したものである。この場合は、静止している記録紙において、第１の光照射系１０からの照射光の照明中心と、第２の光照射系２０からの照射光の照明中心とを略一致させることができる。そこで、第１の光照射系１０の複数の発光部と、第２の光照射系２０の複数の発光部を同時に点灯させることができる。
【０１０５】
《光学センサの変形例２》
変形例２の光学センサ（光学センサ２２４５ｂという）が図１２に示されている。この光学センサ２２４５ｂは、前記光学センサ２２４５において、各光照射系の前方にビームスプリッタを配置し、正反射光を分岐させたものである。この場合は、Ｚ軸方向からみたとき、第１の光照射系１０からの照射光の光路、及び第２の光照射系２０からの照射光の光路を、いずれもＸ軸方向に平行とするとともに、静止している記録紙において、第１の光照射系１０からの照射光の照明中心と、第２の光照射系２０からの照射光の照明中心とを略一致させることができる。
【０１０６】
《光学センサの変形例３》
変形例３の光学センサ（光学センサ２２４５ｃという）が図１３及び図１４に示されている。この光学センサ２２４５ｃは、前記光学センサ２２４５に、第３の光照射系６０と第３の正反射光検出系７０とからなる第３の測定系を追加したものである。なお、図１４では、煩雑さを避けるため、前記第１の測定系及び前記第２の測定系の図示を省略している。
【０１０７】
第３の光照射系６０は、光源６１及びコリメートレンズ６２を有し、暗箱５０の開口部に対して−Ｙ側に配置され、開口部に向けて光束を射出する。
【０１０８】
試料台の表面に対する、第３の光照射系６０からの照射光の入射角は、第１の光照射系１０からの照射光の入射角、及び第２の光照射系２０からの照射光の入射角と同じ入射角θである。
【０１０９】
また、第３の光照射系６０からの照射光による照明領域の面積は、第１の光照射系１０からの照射光による照明領域の面積、及び第２の光照射系２０からの照射光による照明領域の面積と略同じである。
【０１１０】
また、第３の光照射系６０からの照射光の照明中心は、第１の光照射系１０からの照射光の照明中心、及び第２の光照射系２０からの照射光の照明中心にできるだけ近接するように設定されている。
【０１１１】
第３の正反射光検出系７０は、集光レンズを備えた光検出器７１を有し、第３の光照射系６０から射出され、記録紙で正反射された光束の光路上に配置されている。以下では、光検出器７１の出力信号における信号レベルを「Ｓ３１」という。
【０１１２】
第３の光照射系６０と第３の正反射光検出系７０は、Ｚ軸方向からみると、Ｙ軸方向に延びる同一直線上に位置している。
【０１１３】
光源６１の複数の発光部は、プリンタ制御装置２０９０によって個別に点灯及び消灯される。光検出器７１の出力信号は、プリンタ制御装置２０９０に送られる。
【０１１４】
この場合、上記第１の補正方法では、上記（２）式に代えて、次の（６）式が用いられ、光検出器３１の信号レベルＳ１１と光検出器４１の信号レベルＳ２１と光検出器７１の信号レベルＳ３１の平均値Ｓａｖｅを補正された信号レベルＳｍｏｄとする。
Ｓａｖｅ＝（Ｓ１１＋Ｓ２１＋Ｓ３１）／３ ……（６）
【０１１５】
また、上記第２の補正方法では、上記（４）式に代えて、次の（７）式〜（１２）式が用いられ、上記（５）式に代えて、次の（１３）式が用いられる。
【０１１６】
【数５】
【０１１７】
そこで、一般化するため、測定系の数をＮ個とし、ｉ番目の測定系の光検出器の信号レベルをＳｉ１、ｊ（≠ｉ）番目の測定系の光検出器の信号レベルをＳｊ１とすると、上記第１の補正方法では、上記（２）式に代えて、次の（１４）式が用いられ、上記第２の補正方法では、上記（４）式に代えて、次の（１５）式が用いられ、上記（５）式に代えて、次の（１６）式が用いられる。なお、（１５）式は、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｎ、ｉ≠ｊについて求められる。
【０１１８】
【数６】
【０１１９】
この場合は、照明領域が更に上記基準面上のＸ軸方向に平行な軸（傾斜軸）まわりに傾斜していても、該傾斜の影響を補正することができる。
【０１２０】
なお、第１の測定系及び第２の測定系が、前記光学センサ２２４５ａあるいは前記光学センサ２２４５ｂと同等であっても良い。
【０１２１】
《光学センサの変形例４》
変形例４の光学センサ２２４５ｄが図１５及び図１６に示されている。この光学センサ２２４５ｄは、前記光学センサ２２４５ｃに、拡散反射光検出系８０を追加したものである。なお、図１６では、煩雑さを避けるため、前記第３の測定系の図示を省略している。
【０１２２】
第１の光照射系１０と第２の光照射系２０と第１の正反射光検出系３０は、Ｚ軸方向からみると、Ｘ軸方向に延びる同一直線上に位置している。
【０１２３】
拡散反射光検出系８０は、集光レンズを備えた光検出器８１を有し、第１の光照射系１０から射出され、記録紙で拡散反射された光束の光路上に配置されている。ここでは、図１６における符号Ψは１２０°である。光検出器８１は、第１の光照射系１０から記録紙に照射された光の表面拡散反射光及び内部拡散反射光の合成光を検出するためのものである。光検出器８１の出力信号は、プリンタ制御装置２０９０に送られる。なお、以下では、光検出器８１の出力信号の信号レベルをＳ１２という。
【０１２４】
この場合は、カラープリンタ２０００が対応可能な複数種類の記録紙に関して、予め調整工程等の出荷前工程で記録紙の種類毎にＳ１１及びＳ１２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。この記録紙判別テーブルを図にしたものが図１７に示されている。
【０１２５】
また、図１８には、上記記録紙判別テーブルにおける前記第１又は第２の補正を行う前のＳ１１とＳ１２に対応する位置と、前記第１又は第２の補正で得られたＳｍｏｄとＳ１２に対応する位置とが示されている。補正前のＳ１１とＳ１２では記録紙の銘柄を特定することができなかったが、補正により、記録紙が銘柄Ａであることが特定できた。
【０１２６】
光学センサ２２４５ｄを用いることにより、上記実施形態よりも更に精度良く記録紙の銘柄を判別することができる。
【０１２７】
なお、光学センサ２２４５ｄでは、１つの計測系にのみ拡散反射光検出系が付加されているが、複数の計測系に拡散反射光検出系がそれぞれ付加されても良い。
【０１２８】
また、第１の測定系及び第２の測定系が、前記光学センサ２２４５ａあるいは前記光学センサ２２４５ｂと同等であっても良い。
【０１２９】
また、前記光学センサ２２４５に、拡散反射光検出系８０が追加されても良い。
【０１３０】
《光学センサの変形例５》
変形例５の光学センサ２２４５ｅが図１９及び図２０に示されている。この光学センサ２２４５ｅは、前記光学センサ２２４５ｄに、内部拡散反射光検出系９０を追加したものである。また、各光照射系に偏光素子が追加されている。なお、図１９では、煩雑さを避けるため、前記第３の測定系の図示を省略している。
【０１３１】
第１の光照射系１０は、コリメートレンズ１２を介した光束を第１の偏光方向の直線偏光にする偏光素子１３を有している。
【０１３２】
第２の光照射系２０は、コリメートレンズ２２を介した光束を第１の偏光方向の直線偏光にする偏光素子２３を有している。
【０１３３】
第３の光照射系６０は、コリメートレンズ６２を介した光束を第１の偏光方向の直線偏光にする偏光素子６３を有している。
【０１３４】
内部拡散反射光検出系９０は、照明中心の＋Ｚ側に配置され、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の直線偏光を透過させる偏光フィルタ９２と、該偏光フィルタ９２を通過した光束を受光し、集光レンズを備えた光検出器９１を有している。光検出器９１の出力信号は、プリンタ制御装置２０９０に送られる。なお、以下では、光検出器９１の出力信号の信号レベルをＳ１３という。
【０１３５】
ここでは、第１の偏光方向の直線偏光をｓ偏光、第２の偏光方向の直線偏光をｐ偏光としている。なお、第１の偏光方向は、前記基準面に平行である。また、図１９における符号Φは略９０°である。
【０１３６】
この場合は、上記フレネル係数Ｒ（ｎ，θ）は、次の（１７）式で示される。
【０１３７】
【数７】
【０１３８】
なお、第１の偏光方向の直線偏光をｐ偏光とする場合は、上記フレネル係数Ｒ（ｎ，θ）は、次の（１８）式で示される。
【０１３９】
【数８】
【０１４０】
第１の光照射系１０と第１の正反射光検出系３０と拡散反射光検出系８０と内部拡散反射光検出系９０とは、Ｚ軸方向からみると、Ｘ軸方向に延びる同一直線上に位置している。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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ている。
【０１４３】
そこで、第１の光照射系１０から光が射出されると、偏光フィルタ９２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であるため、表面拡散反射光は、偏光フィルタ９２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９２を透過する。すなわち、内部拡散反射光に含まれるｐ偏光成分が光検出器９１で受光される。
【０１４４】
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。
【０１４５】
一例として図２１に示されるように、内部拡散反射光量と記録紙の厚さとは相関関係があり、記録紙の厚さが厚くなると内部拡散反射光量の値が増加する。そこで、内部拡散反射光量の値に基づき記録紙の厚さを知ることができる。
【０１４６】
また、一例として図２２に示されるように、内部拡散反射光量と記録紙の密度とは相関関係があり、記録紙の密度が高くなると内部拡散反射光量の値が増加する。そこで、内部拡散反射光量の値に基づき記録紙の密度を知ることができる。
【０１４７】
なお、図２１及び図２２は、厚さ及び密度の異なる複数の記録紙を用いて測定した結果である。
【０１４８】
そこで、光学センサ２２４５ｅを用いることにより、光沢度、平滑度、厚さ、及び密度の少なくともいずれかが異なる複数の記録紙のなかから対象物の銘柄を特定することが可能である。
【０１４９】
また、光学センサ２２４５ｅを用いることにより、記録紙の種類を判別するための基準（判別基準）が、（ａ）表面正反射光量、（ｂ）表面拡散反射光量、（ｃ）内部拡散反射光量の３つとなり、更に詳細な判別を行うことができる。
【０１５０】
この場合は、カラープリンタ２０００が対応可能な複数種類の記録紙に関して、予め調整工程等の出荷前工程で記録紙の種類毎にＳ１１、Ｓ１２及びＳ１３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。
【０１５１】
ところで、精度の高い内部拡散反射光の検出を行うためには、少なくとも検出方向に向かう光が表面正反射光の成分を含まないのが好ましい。実際の照射系では、完全な一方向（第１の偏光方向）のみの光を射出することは困難である。そこで、記録紙の表面で反射された光にも、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の成分が含まれてしまう。
【０１５２】
具体的には、表面正反射光が検出される位置に光検出器を設置し、偏光フィルタを用いて第２の偏光方向の偏光成分の光量を検出する場合、記録紙に照射される光に第２の偏光方向の偏光成分が含まれていると、この偏光成分も光検出器で検出されてしまい、内部拡散反射光の光量の検出精度が低下する。
【０１５３】
記録紙からの内部拡散反射光は光量が少ないため、記録紙に照射される光に含まれている第２の偏光方向の偏光成分の光量が、内部拡散反射光の光量よりも多くなるおそれがある。
【０１５４】
なお、記録紙に照射される光を完全な第１の偏光方向の光とすることも可能ではあるが、この場合、消光比の高い偏光フィルタを用いることが必要となり、高コスト化を招く。
【０１５５】
また、精度の高い内部拡散反射光の検出を行うためには、記録紙の表面に略直交する方向に光検出器を配置するのが好ましい。これは、内部拡散反射光を完全拡散反射光とみなすことができるため、検出方向と反射光量の関係をランバート分布で近似することができ。すなわち、照明領域に直交する方向が最も内部拡散反射光の光量が多くなる。
【０１５６】
内部拡散反射光は光量が微小であるため、照明領域に略直交する方向に光検出器を配置することにより、Ｓ／Ｎが向上し、内部拡散反射光の検出精度を最も高くすることができる。
【０１５７】
なお、内部拡散反射光を検出するための光検出器が複数設置される場合には、該複数の光検出器は、光検出器同士が干渉しない位置であって、照明領域に略直交する方向に設置されるのが好ましい。また、この場合、照明領域に略直交する方向にビームスプリッタを設けて反射光を分岐させても良い。
【０１５８】
上記第１及び第２の補正方法では、２つの信号レベルから反射率の変化量を直線近似しているが、実際の反射率の変化は上記（１）式に示されるように非線形である。そこで、入射角と反射率の関係が線形に近いほど、第１及び第２の補正方法を用いて正確に補正することができる。
【０１５９】
光学センサ２２４５ｅでは、直線偏光が記録紙に照射されるため、無偏光が記録紙に照射される場合に比べて入射角と反射率の関係を線形に近づけることができる。すなわち、上記実施形態よりも、より正確に補正することができる。
【０１６０】
また、記録紙の表面では、ｓ偏光は、無偏光及びｐ偏光に比べて反射率が小さい。光学センサ２２４５ｅでは、ｓ偏光が記録紙に照射されるため、無偏光及びｐ偏光に比べて内部拡散反射光の光量が大きく、光検出器９１の出力信号における信号レベルのＳ／Ｎを向上させることができる。
【０１６１】
近年の画像形成装置の進歩と表現方法の多様化に伴い、印刷用紙の種類は印刷用紙だけでも数百種類以上存在し、さらにそれぞれの種類において坪量や厚さなどの仕様の違いで多岐にわたる銘柄がある。高品質の画像形成のためにはこれら銘柄の１つ１つに応じた細かな定着条件を設定する必要がある。
【０１６２】
また、近年、普通紙、グロスコート紙・マットコート紙・アートコート紙に代表される塗工紙、プラスチックシート、表面にエンボス加工が施された特殊紙に関しても銘柄が増加している。
【０１６３】
しかしながら、特許文献３に開示されている記録材判別装置で判別できるのは、平滑性が異なる記録材だけであり、平滑性が同じで厚みが異なる記録材を区別することはできなかった。
【０１６４】
また、特許文献４に開示されているシート材材質判別装置、特許文献５及び特許文献６に開示されている画像形成装置では、識別（判別）可能なのは、非塗工紙と塗工紙とＯＨＰシートの違いのみであり、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。
【０１６５】
光学センサ２２４５ｅを用いると、記録紙表面の情報に、記録紙内部の情報が加わることにより、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る。すなわち、光沢度、平滑度、厚さ、及び密度の少なくともいずれかが異なる複数の記録紙のなかから対象物の銘柄を特定することが可能となる。
【０１６６】
なお、第１の測定系及び第２の測定系が、前記光学センサ２２４５ａあるいは前記光学センサ２２４５ｂと同等であっても良い。
【０１６７】
また、前記光学センサ２２４５に、内部拡散反射光検出系９０が追加されても良い。
【０１６８】
《光学センサの変形例６》
変形例６の光学センサ２２４５ｆが図２３及び図２４に示されている。この光学センサ２２４５ｆは、前記光学センサ２２４５ｅに、第４の光照射系１００と第４の正反射光検出系１１０とからなる第４の測定系を追加したものである。なお、図２４では、煩雑さを避けるため、前記第１の測定系、前記第２の測定系、前記拡散反射光検出系８０、及び前記内部拡散反射光検出系９０の図示を省略している。
【０１６９】
第４の光照射系１００は、光源１０１、コリメートレンズ１０２、及び偏光素子１０３を有し、暗箱５０の開口部に対して＋Ｙ側に配置され、開口部に向けて光束を射出する。
【０１７０】
第４の正反射光検出系１１０は、集光レンズを備えた光検出器１１１を有し、第４の光照射系１００から射出され、記録紙で正反射された光束の光路上に配置されている。
【０１７１】
光源１０１の複数の発光部は、プリンタ制御装置２０９０によって個別に点灯及び消灯される。光検出器１１１の出力信号は、プリンタ制御装置２０９０に送られる。
【０１７２】
第４の光照射系１００と第４の正反射光検出系１１０は、Ｚ軸方向からみると、Ｙ軸方向に延びる同一直線上に位置している。
【０１７３】
試料台の表面に対する、第４の光照射系１００からの照射光の入射角は、第１の光照射系１０からの照射光の入射角、第２の光照射系２０からの照射光の入射角、及び第３の光照射系６０からの照射光の入射角と同じ入射角θである。
【０１７４】
また、第４の光照射系１００からの照射光による照明領域の面積は、第１の光照射系１０からの照射光による照明領域の面積、第２の光照射系２０からの照射光による照明領域の面積、及び第３の光照射系６０からの照射光による照明領域の面積と略同じである。
【０１７５】
また、第４の光照射系１００からの照射光の照明中心は、第１の光照射系１０からの照射光の照明中心、第２の光照射系２０からの照射光の照明中心、及び第３の光照射系６０からの照射光の照明中心にできるだけ近接するように設定されている。
【０１７６】
なお、第１の測定系及び第２の測定系が、前記光学センサ２２４５ａあるいは前記光学センサ２２４５ｂと同等であっても良い。
【０１７７】
また、Ｚ軸方向からみたとき、第３の測定系と第４の測定系とが非平行に配置されても良い。
【０１７８】
また、第３の測定系及び第４の測定系が、前記光学センサ２２４５ｂでの第１の測定系及び第２の測定系と同様に、各光照射系の前方に正反射光を分岐させるビームスプリッタを有していても良い。
【０１７９】
ところで、記録紙は、製造工程において一方向に流れるように製造される。これにより記録紙には流れ目と称される記録紙を構成する繊維の配向が生じている。この繊維の配向は記録紙の製造工程において記録紙が流れる方向に沿うように形成されている。このため、同じ記録紙でも光の照射される方向によって反射特性が異なることがある。
【０１８０】
このことについて、図２５（Ａ）〜図２６（Ｂ）を用いて説明する。図２５（Ａ）〜図２６（Ｂ）では、記録紙は、流れ目がＹ軸方向に沿っており、表面に該流れ目による凹凸が形成されている。
【０１８１】
ここで、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示されるように、ＹＺ面に平行な方向から光が照射される場合は、記録紙の表面は平滑な平面とみなすことができ、照射光の大部分は記録紙の表面で正反射され、表面拡散反射光はほとんど発生しない。また、記録紙の表面における照明領域がＹ軸方向にずれたとしても、表面正反射光の光量は変化しない。
【０１８２】
また、図２５（Ｃ）に示されるように、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示される照射光に対して、Ｚ軸方向に平行な軸まわりに１８０°回転した方向から同じ照明領域に同じ入射角で照射された光の表面正反射光の光量は、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）の場合と同じである。
【０１８３】
次に、図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示されるように、ＹＺ面に直交する方向から光が照射される場合は、記録紙の表面は凹凸のある斜面とみなすことができ、照射光の大部分は表面で拡散反射され、表面正反射光はほとんど発生しない。そこで、この場合は、表面拡散反射光の光量が、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）の場合よりも多くなる。
【０１８４】
また、記録紙の表面における照明領域がＸ軸方向にずれると、表面拡散反射光の光量は、照明領域の傾斜に応じて変化する。
【０１８５】
また、図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示される照射光に対して、Ｚ軸方向に平行な軸まわりに１８０°回転した方向から同じ照明領域に同じ入射角で照射された光の表面拡散反射光の光量は、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）の場合とは異なる。
【０１８６】
通常、記録紙は、流れ目の方向と記録紙の長辺方向とが平行となるように裁断され製紙されている場合が多い。そこで、上記実施形態では、Ｘ軸方向が記録紙における流れ目の方向と一致するように光学センサ２２４５を配置するのが好ましい。この場合、光検出器３１の出力信号及び光検出器４１の出力信号を安定化させることができる。そこで、プリンタ制御装置２０９０は、光検出器３１の出力信号及び光検出器４１の出力信号に基づいて記録紙の紙種判別処理を行う際に、記録紙のたわみや振動等によって、照明領域が基準面に対して傾斜しても、記録紙の紙種判別を更に精度良く行うことができる。
【０１８７】
また、光学センサ２２４５ｆを用いる場合には、流れ目の方向と長辺方向とが平行となるように裁断された記録紙、及び流れ目の方向と短辺方向とが平行となるように裁断された記録紙のいずれにも対応することができる。
【０１８８】
なお、記録紙の表面における凹凸の一軸配向性が１００％でない場合には、最も配向性の高い方向がＸ軸方向と一致するように光学センサ２２４５を配置することにより、光学センサ２２４５から出力される各信号レベルの安定性を高めることができる。
【０１８９】
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良い。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。
【０１９０】
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良い。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と前記転写ローラ２０４２の間の搬送路近傍に配置しても良い。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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良い。
【０１９３】
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。
【０１９４】
また、光学センサ２２４５、及び上記各変形例は、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。
【０１９５】
なお、光学センサ２２４５ｅ及び光学センサ２２４５ｆを対象物の厚さ検出へ応用することができる。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２２４５ｃ及び光学センサ２２４５ｄ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。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。そして、プリンタ制御装置２０９０は、検出された厚さに応じて画像形成条件を調整しても良い。
【０１９６】
また、光学センサ２２４５ｅ及び光学センサ２２４５ｆを対象物の密度検出へ応用することができる。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２２４５ｃ及び光学センサ２２４５ｄ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。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。そして、プリンタ制御装置２０９０は、検出された密度に応じて画像形成条件を調整しても良い。
【０１９７】
また、光学センサ２２４５及び上記各変形例を対象物の平滑度検出へ応用することができる。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。そして、プリンタ制御装置２０９０は、検出された平滑度に応じて画像形成条件を調整しても良い。
【０１９８】
また、光学センサ２２４５及び上記各変形例を対象物の傾斜角検出へ応用することができる。
【符号の説明】
【０１９９】
１０…第１の光照射系、１１…光源、１２…コリメートレンズ、１３…偏光素子、２０…第２の光照射系、２１…光源、２２…コリメートレンズ、２３…偏光素子、３０…第１の正反射光検出系、３１…光検出器、４０…第２の正反射光検出系、４１…光検出器、５０…暗箱、６０…第３の光照射系、６１…光源、６２…コリメートレンズ、６３…偏光素子、７０…第３の正反射光検出系、７１…光検出器、８０…拡散反射光検出系、８１…光検出器、９０…内部拡散反射光検出系、９１…光検出器、９２…偏光フィルタ（光学素子）、１００…第４の光照射系、１０１…光源、１０２…コリメートレンズ、１０３…偏光素子、１１０…第４の正反射光検出系、１１１…光検出器、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ，２０３０ｂ，２０３０ｃ，２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０３２ａ，２０３２ｂ，２０３２ｃ，２０３２ｄ…帯電装置、２０３３ａ，２０３３ｂ，２０３３ｃ，２０３３ｄ…現像ローラ、２０４０…転写ベルト、２０４２…転写ローラ、２０５０…定着装置、２０９０…プリンタ制御装置（調整装置）、２２４５…光学センサ、２２４５ａ〜２２４５ｆ…光学センサ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２００】
【特許文献１】特開２００２−３４０５１８号公報
【特許文献２】特開２００３−２９２１７０号公報
【特許文献３】特開２００５−１５６３８０号公報
【特許文献４】特開平１０−１６０６８７号公報
【特許文献５】特開２００６−０６２８４２号公報
【特許文献６】特開平１１−２４９３５３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学センサ、画像形成装置及び判別方法に係り、更に詳しくは、対象物を特定するのに好適な光学センサ、前記光学センサを備える画像形成装置、及び前記光学センサを用いて紙の種類を判別する判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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では、記録紙等の記録媒体にトナー像を転写し、該記録媒体を所定の条件で加熱及び加圧することにより、トナー像を記録媒体に定着させている。この場合、高画質な画像形成を行うには、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適切に設定する必要がある。
【０００３】
ところで、特許文献１には、記録材表面に当接して走査することにより該記録材表面の表面性を識別するセンサを備える表面性識別装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、圧力センサが用紙に当接して検出した圧力値から、用紙種類を判別する印刷装置が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、反射光と透過光とを用いて記録材の種類を判別する記録材判別装置が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、移動中のシート材の材質をシート材の表面で反射した反射光量とシート材を透過した透過光量に基づいて判別するシート材材質判別装置が開示されている。
【０００７】
特許文献５には、反射型光学センサからの検出出力に基づいて、給紙部に収容された記録材の有無と給紙部の有無とを判別する判別手段を有する画像形成装置が開示されている。
【０００８】
特許文献６には、記録媒体に光を照射してその反射光の２つの偏光成分の光量をそれぞれ検出して記録媒体の表面性を判別する画像形成装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の装置は、必ずしも安定した十分な識別精度を有していなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、対象物の表面に向けて、第１の方向から光を射出する第１の照射系と、前記対象物の表面に向けて、前記第１の方向とは異なる第２の方向から光を射出する第２の照射系と、前記第１の照射系から射出され前記対象物で正反射された光を受光する第１の正反射光受光系と、前記第２の照射系から射出され前記対象物で正反射された光を受光する第２の正反射光受光系とを備え、前記対象物は、平面上に載置され、前記第１及び第２の照射系から射出された光の前記平面に対する入射角は互いに等しい光学センサである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光学センサによれば、対象物の識別を精度良く安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における光学センサの構成を説明するための図（その１）である。
【図３】図１における光学センサの構成を説明するための図（その２）である。
【図４】面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ試料台表面に対する照射光の入射角を説明するための図である。
【図６】第１の測定系を説明するための図である。
【図７】第２の測定系を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）は表面正反射光を説明するための図であり、図８（Ｂ）は表面拡散反射光を説明するための図であり、図８（Ｃ）は内部拡散反射光を説明するための図である。
【図９】照明領域のシフトを説明するための図である。
【図１０】照明領域の傾斜を説明するための図である。
【図１１】光学センサの変形例１を説明するための図である。
【図１２】光学センサの変形例２を説明するための図である。
【図１３】光学センサの変形例３を説明するための図（その１）である。
【図１４】光学センサの変形例３を説明するための図（その２）である。
【図１５】光学センサの変形例４を説明するための図（その１）である。
【図１６】光学センサの変形例４を説明するための図（その２）である。
【図１７】記録紙判別テーブルを説明するための図である。
【図１８】傾き補正の効果を説明するための図である。
【図１９】光学センサの変形例５を説明するための図（その１）である。
【図２０】光学センサの変形例５を説明するための図（その２）である。
【図２１】内部拡散反射光量と記録紙の厚さとの関係を説明するための図である。
【図２２】内部拡散反射光量と記録紙の密度との関係を説明するための図である。
【図２３】光学センサの変形例６を説明するための図（その１）である。
【図２４】光学センサの変形例６を説明するための図（その２）である。
【図２５】図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）は、それぞれ記録紙表面に一軸配向の凹凸構造があるときの、光の入射方向と反射光との関係を説明するための図（その１）である。
【図２６】図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）は、それぞれ記録紙表面に一軸配向の凹凸構造があるときの、光の入射方向と反射光との関係を説明するための図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。
【００１４】
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、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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１における面内で矢印方向に回転する。
【００２２】
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。
【００２３】
光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて色毎に変調された光束によって、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここでカラー画像が転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。
【００２７】
定着装置２０５０では、カラー画像が転写された記録紙に熱と圧力とが加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここでトナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。
【００２８】
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。
【００２９】
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。すなわち、光学センサ２２４５は、記録紙の種類を判別するのに用いられる。
【００３０】
この光学センサ２２４５は、一例として図２及び図３に示されるように、第１の光照射系１０、第２の光照射系２０、第１の正反射光検出系３０、第２の正反射光検出系４０、及びこれらが収納される暗箱５０などを有している。
【００３１】
なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、記録紙が載置される試料台の表面に直交する方向をＺ軸方向、試料台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。また、記録紙は、＋Ｙ方向に移動するものとする。
【００３２】
暗箱５０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。暗箱５０の−Ｚ側の面の中央には、開口部が設けられている。
【００３３】
第１の光照射系１０と第１の正反射光検出系３０は組として用いられ、以下では、「第１の測定系」ともいう。
【００３４】
同様に、第２の光照射系２０と第２の正反射光検出系４０は組として用いられ、以下では、「第２の測定系」ともいう。
【００３５】
第１の光照射系１０は、暗箱５０の開口部に対して−Ｘ側に配置され、光源１１及びコリメートレンズ１２を有している。
【００３６】
第２の光照射系２０は、暗箱５０の開口部に対して＋Ｘ側に配置され、光源２１及びコリメートレンズ２２を有している。
【００３７】
各光源は、複数の発光部を有する面発光レーザアレイを有している。ここでは、一例として図４に示されるように、９個の発光部が２次元配列されている。
【００３８】
各光源の複数の発光部は、プリンタ制御装置２０９０によって個別に点灯及び消灯される。
【００３９】
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を介した光束が、第１の光照射系１０から射出される光束である。
【００４０】
第１の光照射系１０は、該第１の光照射系１０から射出された光束が、Ｚ軸方向からみたときＸ軸方向に対して平行であり、Ｙ軸方向からみたときＸ軸方向及びＹ軸方向のいずれに対しても傾斜して、暗箱５０の開口部に向かうように配置されている。
【００４１】
コリメートレンズ２２は、光源２１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２２を介した光束が、第２の光照射系２０から射出される光束である。
【００４２】
第２の光照射系２０は、該第２の光照射系２０から射出された光束が、Ｚ軸方向からみたときＸ軸方向に対して平行であり、Ｙ軸方向からみたときＸ軸方向及びＹ軸方向のいずれに対しても傾斜して、暗箱５０の開口部に向かうように配置されている。
【００４３】
すなわち、Ｚ軸方向からみたとき、第１の光照射系１０から射出された光束と第２の光照射系２０から射出された光束は、平行である。
【００４４】
そして、第１の測定系と第２の測定系は、干渉を避けるため、Ｙ軸方向に関して距離Ｄだけ離れて配置されている。
【００４５】
第１の光照射系１０から射出された光束及び第２の光照射系２０から射出された光束は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、いずれも暗箱５０の開口部を通過して記録紙を照明する。
【００４６】
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、各光照射系から射出された光束を「照射光」ともいう。
【００４７】
試料台の表面に対する、第１の光照射系１０からの照射光の入射角、及び第２の光照射系２０からの照射光の入射角は、同じ入射角θである。ここでは、一例としてθ＝８０°としている。
【００４８】
また、第１の光照射系１０からの照射光による照明領域の面積と、第２の光照射系２０からの照射光による照明領域の面積とは、略同じである。
【００４９】
また、第２の光照射系２０から光束を射出するタイミングを、記録紙の移動速度と上記距離Ｄに基づいて、第１の光照射系１０から光束を射出するタイミングに対して遅らせることにより、第１の光照射系１０からの照射光の照明中心と、第２の光照射系２０からの照射光の照明中心とが略一致するようにしている。
【００５０】
ところで、光が媒質の境界面に入射するとき、入射光線と入射点に立てた境界面の法線とを含む面は「入射面」と呼ばれている。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。
【００５１】
第１の正反射光検出系３０は、集光レンズを備えた光検出器３１を有し、一例として図６に示されるように、第１の光照射系１０から射出され、記録紙で正反射された光束の光路上に配置されている。
【００５２】
そして、Ｚ軸方向からみると、第１の光照射系１０と第１の正反射光検出系３０は、Ｘ軸方向に延びる同一直線上に位置している。
【００５３】
第２の正反射光検出系４０は、集光レンズを備えた光検出器４１を有し、一例として図７に示されるように、第２の光照射系２０から射出され、記録紙で正反射された光束の光路上に配置されている。
【００５４】
そして、Ｚ軸方向からみると、第２の光照射系２０と第２の正反射光検出系４０は、Ｘ軸方向に延びる同一直線上に位置している。
【００５５】
各光検出器の出力信号は、プリンタ制御装置２０９０に送られる。以下では、光検出器３１の出力信号における信号レベルを「Ｓ１１」といい、光検出器４１の出力信号における信号レベルを「Ｓ２１」という。
【００５６】
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８（Ａ）及び図８（Ｂ）参照）。
【００５７】
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８（Ｃ）参照）。この内部拡散反射光も、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。
【００５８】
表面正反射光及び表面拡散反射光の偏光状態は、入射光の偏光状態と同じである。一方、内部拡散反射光の偏光状態は、入射光の偏光状態に対して異なっている。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ている。
【００５９】
ところで、記録紙は、たわみや振動等の理由から、その表面における照射光が照射される領域（照明領域）が、設計上の位置に対してＺ軸方向にシフトしたり、ＸＹ面に対して傾斜したりすることがある。なお、以下では、ＸＹ面に平行な設計上の記録紙表面を「基準面」という。
【００６０】
図９には、上記照明領域が、上記基準面に対して−Ｚ方向にｄだけシフトしている場合が示されている。なお、図９では、分かりやすくするため、シフト量が誇張して示されている。
【００６１】
この場合、光検出器での表面正反射光の受光位置は、集光レンズがないとき、２ｄ×ｓｉｎθだけずれる。
【００６２】
例えば、入射角度θが８０°、シフト量ｄが１ｍｍの場合、受光位置のずれ量は約２ｍｍとなる。この場合、（ａ）光検出器の受光素子として受光領域の大きさが２ｍｍ以上のフォトダイオード（ＰＤ）を用いる、（ｂ）表面正反射光のビーム径が２ｍｍに対して十分小さくなるように照射光のビーム径を小さくする、（ｃ）受光部の前方に口径が２ｍｍ以上の大きさの集光レンズを配置する、ことにより対処できる。
【００６３】
このとき、上記フォトダイオード（ＰＤ）に代えて、複数の受光領域を有し、受光領域の合計の大きさが２ｍｍ以上のＰＤアレイを用いても良い。この場合、受光位置がずれたとしても、複数の受光領域から個別に出力される信号のうち最大レベルの信号を表面正反射光の受光信号とすることができる。また、上記フォトダイオード（ＰＤ）では、受光位置が受光領域の中心からずれることに起因して出力が変化するおそれがあるが、ＰＤアレイでは、個々の受光領域を小さくすることができるため、上記おそれはなく、より正確な検出を行うことができる。
【００６４】
また、図１０には、上記照明領域が上記基準面上のＹ軸方向に平行な軸（傾斜軸）まわりに角度αだけ傾斜している場合が示されている。なお、図１０では、分かりやすくするため、傾斜が誇張して示されている。
【００６５】
この場合は、照明領域に対する照射光の入射角がθ＋αとなり、照明領域が傾斜していないときに対して、照明領域での照射光の反射率が変化する。すなわち、同じ銘柄の記録紙であっても、その照明領域が傾斜している場合と、傾斜していない場合とでは、光検出器の出力レベルが異なることとなる。
【００６６】
次の（１）式で示されるフレネル係数Ｒ（ｎ，θ）を用いて、無偏光の光が正反射される場合に、入射角の変化による反射率の変化を演算したところ、仮に入射角が８０°から８１°に変化すると、反射率の変化は約４％であった。ｎは相対屈折率、θは入射角である。ここでは、相対屈折率ｎとして、光が空気から一般的な記録紙の主成分であるセルロースに進むときの相対屈折率である１．５３を用いた。
【００６７】
【数１】
【００６８】
そこで、反射率の変化に起因する光検出器の出力レベルの変化を補正することが必要となる。この補正方法として２つの方法が考えられる。
【００６９】
（Ａ）第１の補正方法
第１の補正方法は、次の（２）式を用いて、光検出器３１の信号レベルＳ１１と光検出器４１の信号レベルＳ２１の平均値Ｓａｖｅを算出し、該Ｓａｖｅを補正された信号レベルＳｍｏｄとする。
Ｓａｖｅ＝（Ｓ１１＋Ｓ２１）／２ ……（２）
【００７０】
（Ｂ）第２の補正方法
第２の補正方法は、信号レベルＳ１１と信号レベルＳ２１とから照明領域の傾斜角を求め、該傾斜角に基づいて信号レベルを補正する。
【００７１】
照明領域が傾斜していないときの入射角θと傾斜角αとフレネル係数との間には、次の（３）式の関係がある。
【００７２】
【数２】
上記（３）式から、本実施形態では、次の（４）式の関係が得られる。
【００７３】
【数３】
上記（４）式から得られた傾斜角αを用い、次の（５）式から補正された信号レベルＳｍｏｄを算出する。
【００７４】
【数４】
【００７５】
また、照明領域が傾斜していると、光検出器での表面正反射光の受光位置は、照明中心と光検出器の距離をＬとすると、集光レンズがないとき、Ｌ×ｔａｎ２αだけずれる。
【００７６】
例えば、Ｌ＝３０ｍｍで、入射角が８０°から８１°に変化すると、受光位置のずれは約１ｍｍとなる。この場合、（１）光検出器の受光素子として受光領域の大きさが１ｍｍ以上のフォトダイオード（ＰＤ）を用いる、（２）表面正反射光のビーム径が１ｍｍに対して十分小さくなるように照射光のビーム径を小さくする、（ｃ）受光部の前方に口径が１ｍｍ以上の大きさの集光レンズを配置する、ことにより対処できる。
【００７７】
なお、照明領域の傾斜及びシフトは、表面正反射光だけでなく、表面拡散反射光及び内部拡散反射光にも影響する。
【００７８】
ここでは、カラープリンタ２０００が対応可能な複数種類の記録紙に関して、予め調整工程等の出荷前工程で記録紙の種類毎に信号レベルＳ１１を計測し、該計測結果に基づいて、誤差範囲を含めた信号レベルＳ１１の範囲を記録紙に対応させた「記録紙判別テーブル」を作成し、プリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納している。なお、信号レベルＳ１１の計測に際しては、記録紙の表面が基準面と同一面となるように調整されている。また、複数種類の記録紙は、光沢度及び平滑度の少なくとも一方が異なる記録紙である。
【００７９】
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。
【００８０】
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、光学センサ２２４５を用いて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。
【００８１】
（１）光源１１の複数の発光部を同時に点灯させる。
【００８２】
（２）光検出器３１の出力信号から信号レベルＳ１１の値を求める。
【００８３】
（３）光源１１の複数の発光部を同時に消灯させる。
【００８４】
（４）照明中心が略一致するように、記録紙の移動速度及び前記距離Ｄに基づいて算出された時間経過後に、光源２１の複数の発光部を同時に点灯させる。
【００８５】
（５）光検出器４１の出力信号から信号レベルＳ２１の値を求める。
【００８６】
（６）光源２１の複数の発光部を同時に消灯させる。
【００８７】
（７）上記第１の補正方法あるいは第２の補正方法によって、補正された信号レベルＳｍｏｄを求める。
【００８８】
（８）上記記録紙判別テーブルを参照し、補正された信号レベルＳｍｏｄと同じ値の信号レベルＳ１１に対応する記録紙の種類を抽出する。これが、特定された記録紙の種類となる。
【００８９】
（９）上記特定された記録紙の種類をＲＡＭに保存し、紙種判別処理を終了する。
【００９０】
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、該記録紙の銘柄に対応する最適な現像条件及び転写条件を、現像・転写テーブルから抽出する。
【００９１】
そして、プリンタ制御装置２０９０は、抽出された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。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０、４つの画像形成ステーション、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、光学センサ２２４５、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。
【００９３】
光学センサ２２４５は、第１の光照射系１０、第２の光照射系２０、第１の正反射光検出系３０、第２の正反射光検出系４０、及びこれらが収納される暗箱５０などを有している。
【００９４】
第１の光照射系１０は、暗箱５０の開口部よりも−Ｘ側に配置され、開口部に向けて光束を射出する。第２の光照射系２０は、暗箱５０の開口部よりも＋Ｘ側に配置され、開口部に向けて光束を射出する。
【００９５】
試料台の表面に対する、第１の光照射系１０からの照射光の入射角、及び第２の光照射系２０からの照射光の入射角は、同じ入射角θである。
【００９６】
また、第１の光照射系１０からの照射光による照明領域の面積と、第２の光照射系２０からの照射光による照明領域の面積とは、略同じである。
【００９７】
第１の正反射光検出系３０は、集光レンズを備えた光検出器３１を有し、第１の光照射系１０から射出され、記録紙で正反射された光束の光路上に配置されている。第２の正反射光検出系４０は、集光レンズを備えた光検出器４１を有し、第２の光照射系２０から射出され、記録紙で正反射された光束の光路上に配置されている。
【００９８】
プリンタ制御装置２０９０は、記録紙の紙種判別処理を行う際に、光検出器３１の出力信号と光検出器４１の出力信号とに基づいて、照明領域の傾斜に起因する反射率の変化の影響を補正している。
【００９９】
そこで、記録紙のたわみや振動等によって、照明領域が基準面に対して傾斜しても、記録紙の紙種判別を精度良く行うことができる。そして、その結果、記録紙の種類に応じた画像品質を適切に得ることができる。
【０１００】
また、第１の光照射系１０からの照射光の照明中心と、第２の光照射系２０からの照射光の照明中心とが略一致しているため、記録紙表面の凹凸の影響を低減することができる。
【０１０１】
また、各光源が複数の発光部を有する面発光レーザアレイを有しているため、スペックルノイズを低減させることができるとともに、照射光の光量が高くなりＳ／Ｎの向上を図ることができる。さらに、照射光を容易に平行光にすることができるため、光利用効率が向上し、光検出器の出力信号の信号レベルを安定化させることができる。
【０１０２】
なお、上記実施形態では、面発光レーザアレイが９個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【０１０３】
また、上記実施形態において、光学センサ２２４５は、記録紙の紙種判別処理の際にプリンタ制御装置２０９０で行われる処理の少なくとも一部を行う処理装置を有していても良い。
【０１０４】
《光学センサの変形例１》
変形例１の光学センサ（光学センサ２２４５ａという）が図１１に示されている。この光学センサ２２４５ａは、前記光学センサ２２４５において、Ｚ軸方向からみたとき、第１の測定系と第２の測定系とを非平行に配置したものである。この場合は、静止している記録紙において、第１の光照射系１０からの照射光の照明中心と、第２の光照射系２０からの照射光の照明中心とを略一致させることができる。そこで、第１の光照射系１０の複数の発光部と、第２の光照射系２０の複数の発光部を同時に点灯させることができる。
【０１０５】
《光学センサの変形例２》
変形例２の光学センサ（光学センサ２２４５ｂという）が図１２に示されている。この光学センサ２２４５ｂは、前記光学センサ２２４５において、各光照射系の前方にビームスプリッタを配置し、正反射光を分岐させたものである。この場合は、Ｚ軸方向からみたとき、第１の光照射系１０からの照射光の光路、及び第２の光照射系２０からの照射光の光路を、いずれもＸ軸方向に平行とするとともに、静止している記録紙において、第１の光照射系１０からの照射光の照明中心と、第２の光照射系２０からの照射光の照明中心とを略一致させることができる。
【０１０６】
《光学センサの変形例３》
変形例３の光学センサ（光学センサ２２４５ｃという）が図１３及び図１４に示されている。この光学センサ２２４５ｃは、前記光学センサ２２４５に、第３の光照射系６０と第３の正反射光検出系７０とからなる第３の測定系を追加したものである。なお、図１４では、煩雑さを避けるため、前記第１の測定系及び前記第２の測定系の図示を省略している。
【０１０７】
第３の光照射系６０は、光源６１及びコリメートレンズ６２を有し、暗箱５０の開口部に対して−Ｙ側に配置され、開口部に向けて光束を射出する。
【０１０８】
試料台の表面に対する、第３の光照射系６０からの照射光の入射角は、第１の光照射系１０からの照射光の入射角、及び第２の光照射系２０からの照射光の入射角と同じ入射角θである。
【０１０９】
また、第３の光照射系６０からの照射光による照明領域の面積は、第１の光照射系１０からの照射光による照明領域の面積、及び第２の光照射系２０からの照射光による照明領域の面積と略同じである。
【０１１０】
また、第３の光照射系６０からの照射光の照明中心は、第１の光照射系１０からの照射光の照明中心、及び第２の光照射系２０からの照射光の照明中心にできるだけ近接するように設定されている。
【０１１１】
第３の正反射光検出系７０は、集光レンズを備えた光検出器７１を有し、第３の光照射系６０から射出され、記録紙で正反射された光束の光路上に配置されている。以下では、光検出器７１の出力信号における信号レベルを「Ｓ３１」という。
【０１１２】
第３の光照射系６０と第３の正反射光検出系７０は、Ｚ軸方向からみると、Ｙ軸方向に延びる同一直線上に位置している。
【０１１３】
光源６１の複数の発光部は、プリンタ制御装置２０９０によって個別に点灯及び消灯される。光検出器７１の出力信号は、プリンタ制御装置２０９０に送られる。
【０１１４】
この場合、上記第１の補正方法では、上記（２）式に代えて、次の（６）式が用いられ、光検出器３１の信号レベルＳ１１と光検出器４１の信号レベルＳ２１と光検出器７１の信号レベルＳ３１の平均値Ｓａｖｅを補正された信号レベルＳｍｏｄとする。
Ｓａｖｅ＝（Ｓ１１＋Ｓ２１＋Ｓ３１）／３ ……（６）
【０１１５】
また、上記第２の補正方法では、上記（４）式に代えて、次の（７）式〜（１２）式が用いられ、上記（５）式に代えて、次の（１３）式が用いられる。
【０１１６】
【数５】
【０１１７】
そこで、一般化するため、測定系の数をＮ個とし、ｉ番目の測定系の光検出器の信号レベルをＳｉ１、ｊ（≠ｉ）番目の測定系の光検出器の信号レベルをＳｊ１とすると、上記第１の補正方法では、上記（２）式に代えて、次の（１４）式が用いられ、上記第２の補正方法では、上記（４）式に代えて、次の（１５）式が用いられ、上記（５）式に代えて、次の（１６）式が用いられる。なお、（１５）式は、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｎ、ｉ≠ｊについて求められる。
【０１１８】
【数６】
【０１１９】
この場合は、照明領域が更に上記基準面上のＸ軸方向に平行な軸（傾斜軸）まわりに傾斜していても、該傾斜の影響を補正することができる。
【０１２０】
なお、第１の測定系及び第２の測定系が、前記光学センサ２２４５ａあるいは前記光学センサ２２４５ｂと同等であっても良い。
【０１２１】
《光学センサの変形例４》
変形例４の光学センサ２２４５ｄが図１５及び図１６に示されている。この光学センサ２２４５ｄは、前記光学センサ２２４５ｃに、拡散反射光検出系８０を追加したものである。なお、図１６では、煩雑さを避けるため、前記第３の測定系の図示を省略している。
【０１２２】
第１の光照射系１０と第２の光照射系２０と第１の正反射光検出系３０は、Ｚ軸方向からみると、Ｘ軸方向に延びる同一直線上に位置している。
【０１２３】
拡散反射光検出系８０は、集光レンズを備えた光検出器８１を有し、第１の光照射系１０から射出され、記録紙で拡散反射された光束の光路上に配置されている。ここでは、図１６における符号Ψは１２０°である。光検出器８１は、第１の光照射系１０から記録紙に照射された光の表面拡散反射光及び内部拡散反射光の合成光を検出するためのものである。光検出器８１の出力信号は、プリンタ制御装置２０９０に送られる。なお、以下では、光検出器８１の出力信号の信号レベルをＳ１２という。
【０１２４】
この場合は、カラープリンタ２０００が対応可能な複数種類の記録紙に関して、予め調整工程等の出荷前工程で記録紙の種類毎にＳ１１及びＳ１２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。この記録紙判別テーブルを図にしたものが図１７に示されている。
【０１２５】
また、図１８には、上記記録紙判別テーブルにおける前記第１又は第２の補正を行う前のＳ１１とＳ１２に対応する位置と、前記第１又は第２の補正で得られたＳｍｏｄとＳ１２に対応する位置とが示されている。補正前のＳ１１とＳ１２では記録紙の銘柄を特定することができなかったが、補正により、記録紙が銘柄Ａであることが特定できた。
【０１２６】
光学センサ２２４５ｄを用いることにより、上記実施形態よりも更に精度良く記録紙の銘柄を判別することができる。
【０１２７】
なお、光学センサ２２４５ｄでは、１つの計測系にのみ拡散反射光検出系が付加されているが、複数の計測系に拡散反射光検出系がそれぞれ付加されても良い。
【０１２８】
また、第１の測定系及び第２の測定系が、前記光学センサ２２４５ａあるいは前記光学センサ２２４５ｂと同等であっても良い。
【０１２９】
また、前記光学センサ２２４５に、拡散反射光検出系８０が追加されても良い。
【０１３０】
《光学センサの変形例５》
変形例５の光学センサ２２４５ｅが図１９及び図２０に示されている。この光学センサ２２４５ｅは、前記光学センサ２２４５ｄに、内部拡散反射光検出系９０を追加したものである。また、各光照射系に偏光素子が追加されている。なお、図１９では、煩雑さを避けるため、前記第３の測定系の図示を省略している。
【０１３１】
第１の光照射系１０は、コリメートレンズ１２を介した光束を第１の偏光方向の直線偏光にする偏光素子１３を有している。
【０１３２】
第２の光照射系２０は、コリメートレンズ２２を介した光束を第１の偏光方向の直線偏光にする偏光素子２３を有している。
【０１３３】
第３の光照射系６０は、コリメートレンズ６２を介した光束を第１の偏光方向の直線偏光にする偏光素子６３を有している。
【０１３４】
内部拡散反射光検出系９０は、照明中心の＋Ｚ側に配置され、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の直線偏光を透過させる偏光フィルタ９２と、該偏光フィルタ９２を通過した光束を受光し、集光レンズを備えた光検出器９１を有している。光検出器９１の出力信号は、プリンタ制御装置２０９０に送られる。なお、以下では、光検出器９１の出力信号の信号レベルをＳ１３という。
【０１３５】
ここでは、第１の偏光方向の直線偏光をｓ偏光、第２の偏光方向の直線偏光をｐ偏光としている。なお、第１の偏光方向は、前記基準面に平行である。また、図１９における符号Φは略９０°である。
【０１３６】
この場合は、上記フレネル係数Ｒ（ｎ，θ）は、次の（１７）式で示される。
【０１３７】
【数７】
【０１３８】
なお、第１の偏光方向の直線偏光をｐ偏光とする場合は、上記フレネル係数Ｒ（ｎ，θ）は、次の（１８）式で示される。
【０１３９】
【数８】
【０１４０】
第１の光照射系１０と第１の正反射光検出系３０と拡散反射光検出系８０と内部拡散反射光検出系９０とは、Ｚ軸方向からみると、Ｘ軸方向に延びる同一直線上に位置している。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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ている。
【０１４３】
そこで、第１の光照射系１０から光が射出されると、偏光フィルタ９２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であるため、表面拡散反射光は、偏光フィルタ９２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９２を透過する。すなわち、内部拡散反射光に含まれるｐ偏光成分が光検出器９１で受光される。
【０１４４】
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。
【０１４５】
一例として図２１に示されるように、内部拡散反射光量と記録紙の厚さとは相関関係があり、記録紙の厚さが厚くなると内部拡散反射光量の値が増加する。そこで、内部拡散反射光量の値に基づき記録紙の厚さを知ることができる。
【０１４６】
また、一例として図２２に示されるように、内部拡散反射光量と記録紙の密度とは相関関係があり、記録紙の密度が高くなると内部拡散反射光量の値が増加する。そこで、内部拡散反射光量の値に基づき記録紙の密度を知ることができる。
【０１４７】
なお、図２１及び図２２は、厚さ及び密度の異なる複数の記録紙を用いて測定した結果である。
【０１４８】
そこで、光学センサ２２４５ｅを用いることにより、光沢度、平滑度、厚さ、及び密度の少なくともいずれかが異なる複数の記録紙のなかから対象物の銘柄を特定することが可能である。
【０１４９】
また、光学センサ２２４５ｅを用いることにより、記録紙の種類を判別するための基準（判別基準）が、（ａ）表面正反射光量、（ｂ）表面拡散反射光量、（ｃ）内部拡散反射光量の３つとなり、更に詳細な判別を行うことができる。
【０１５０】
この場合は、カラープリンタ２０００が対応可能な複数種類の記録紙に関して、予め調整工程等の出荷前工程で記録紙の種類毎にＳ１１、Ｓ１２及びＳ１３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。
【０１５１】
ところで、精度の高い内部拡散反射光の検出を行うためには、少なくとも検出方向に向かう光が表面正反射光の成分を含まないのが好ましい。実際の照射系では、完全な一方向（第１の偏光方向）のみの光を射出することは困難である。そこで、記録紙の表面で反射された光にも、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の成分が含まれてしまう。
【０１５２】
具体的には、表面正反射光が検出される位置に光検出器を設置し、偏光フィルタを用いて第２の偏光方向の偏光成分の光量を検出する場合、記録紙に照射される光に第２の偏光方向の偏光成分が含まれていると、この偏光成分も光検出器で検出されてしまい、内部拡散反射光の光量の検出精度が低下する。
【０１５３】
記録紙からの内部拡散反射光は光量が少ないため、記録紙に照射される光に含まれている第２の偏光方向の偏光成分の光量が、内部拡散反射光の光量よりも多くなるおそれがある。
【０１５４】
なお、記録紙に照射される光を完全な第１の偏光方向の光とすることも可能ではあるが、この場合、消光比の高い偏光フィルタを用いることが必要となり、高コスト化を招く。
【０１５５】
また、精度の高い内部拡散反射光の検出を行うためには、記録紙の表面に略直交する方向に光検出器を配置するのが好ましい。これは、内部拡散反射光を完全拡散反射光とみなすことができるため、検出方向と反射光量の関係をランバート分布で近似することができ。すなわち、照明領域に直交する方向が最も内部拡散反射光の光量が多くなる。
【０１５６】
内部拡散反射光は光量が微小であるため、照明領域に略直交する方向に光検出器を配置することにより、Ｓ／Ｎが向上し、内部拡散反射光の検出精度を最も高くすることができる。
【０１５７】
なお、内部拡散反射光を検出するための光検出器が複数設置される場合には、該複数の光検出器は、光検出器同士が干渉しない位置であって、照明領域に略直交する方向に設置されるのが好ましい。また、この場合、照明領域に略直交する方向にビームスプリッタを設けて反射光を分岐させても良い。
【０１５８】
上記第１及び第２の補正方法では、２つの信号レベルから反射率の変化量を直線近似しているが、実際の反射率の変化は上記（１）式に示されるように非線形である。そこで、入射角と反射率の関係が線形に近いほど、第１及び第２の補正方法を用いて正確に補正することができる。
【０１５９】
光学センサ２２４５ｅでは、直線偏光が記録紙に照射されるため、無偏光が記録紙に照射される場合に比べて入射角と反射率の関係を線形に近づけることができる。すなわち、上記実施形態よりも、より正確に補正することができる。
【０１６０】
また、記録紙の表面では、ｓ偏光は、無偏光及びｐ偏光に比べて反射率が小さい。光学センサ２２４５ｅでは、ｓ偏光が記録紙に照射されるため、無偏光及びｐ偏光に比べて内部拡散反射光の光量が大きく、光検出器９１の出力信号における信号レベルのＳ／Ｎを向上させることができる。
【０１６１】
近年の画像形成装置の進歩と表現方法の多様化に伴い、印刷用紙の種類は印刷用紙だけでも数百種類以上存在し、さらにそれぞれの種類において坪量や厚さなどの仕様の違いで多岐にわたる銘柄がある。高品質の画像形成のためにはこれら銘柄の１つ１つに応じた細かな定着条件を設定する必要がある。
【０１６２】
また、近年、普通紙、グロスコート紙・マットコート紙・アートコート紙に代表される塗工紙、プラスチックシート、表面にエンボス加工が施された特殊紙に関しても銘柄が増加している。
【０１６３】
しかしながら、特許文献３に開示されている記録材判別装置で判別できるのは、平滑性が異なる記録材だけであり、平滑性が同じで厚みが異なる記録材を区別することはできなかった。
【０１６４】
また、特許文献４に開示されているシート材材質判別装置、特許文献５及び特許文献６に開示されている画像形成装置では、識別（判別）可能なのは、非塗工紙と塗工紙とＯＨＰシートの違いのみであり、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。
【０１６５】
光学センサ２２４５ｅを用いると、記録紙表面の情報に、記録紙内部の情報が加わることにより、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る。すなわち、光沢度、平滑度、厚さ、及び密度の少なくともいずれかが異なる複数の記録紙のなかから対象物の銘柄を特定することが可能となる。
【０１６６】
なお、第１の測定系及び第２の測定系が、前記光学センサ２２４５ａあるいは前記光学センサ２２４５ｂと同等であっても良い。
【０１６７】
また、前記光学センサ２２４５に、内部拡散反射光検出系９０が追加されても良い。
【０１６８】
《光学センサの変形例６》
変形例６の光学センサ２２４５ｆが図２３及び図２４に示されている。この光学センサ２２４５ｆは、前記光学センサ２２４５ｅに、第４の光照射系１００と第４の正反射光検出系１１０とからなる第４の測定系を追加したものである。なお、図２４では、煩雑さを避けるため、前記第１の測定系、前記第２の測定系、前記拡散反射光検出系８０、及び前記内部拡散反射光検出系９０の図示を省略している。
【０１６９】
第４の光照射系１００は、光源１０１、コリメートレンズ１０２、及び偏光素子１０３を有し、暗箱５０の開口部に対して＋Ｙ側に配置され、開口部に向けて光束を射出する。
【０１７０】
第４の正反射光検出系１１０は、集光レンズを備えた光検出器１１１を有し、第４の光照射系１００から射出され、記録紙で正反射された光束の光路上に配置されている。
【０１７１】
光源１０１の複数の発光部は、プリンタ制御装置２０９０によって個別に点灯及び消灯される。光検出器１１１の出力信号は、プリンタ制御装置２０９０に送られる。
【０１７２】
第４の光照射系１００と第４の正反射光検出系１１０は、Ｚ軸方向からみると、Ｙ軸方向に延びる同一直線上に位置している。
【０１７３】
試料台の表面に対する、第４の光照射系１００からの照射光の入射角は、第１の光照射系１０からの照射光の入射角、第２の光照射系２０からの照射光の入射角、及び第３の光照射系６０からの照射光の入射角と同じ入射角θである。
【０１７４】
また、第４の光照射系１００からの照射光による照明領域の面積は、第１の光照射系１０からの照射光による照明領域の面積、第２の光照射系２０からの照射光による照明領域の面積、及び第３の光照射系６０からの照射光による照明領域の面積と略同じである。
【０１７５】
また、第４の光照射系１００からの照射光の照明中心は、第１の光照射系１０からの照射光の照明中心、第２の光照射系２０からの照射光の照明中心、及び第３の光照射系６０からの照射光の照明中心にできるだけ近接するように設定されている。
【０１７６】
なお、第１の測定系及び第２の測定系が、前記光学センサ２２４５ａあるいは前記光学センサ２２４５ｂと同等であっても良い。
【０１７７】
また、Ｚ軸方向からみたとき、第３の測定系と第４の測定系とが非平行に配置されても良い。
【０１７８】
また、第３の測定系及び第４の測定系が、前記光学センサ２２４５ｂでの第１の測定系及び第２の測定系と同様に、各光照射系の前方に正反射光を分岐させるビームスプリッタを有していても良い。
【０１７９】
ところで、記録紙は、製造工程において一方向に流れるように製造される。これにより記録紙には流れ目と称される記録紙を構成する繊維の配向が生じている。この繊維の配向は記録紙の製造工程において記録紙が流れる方向に沿うように形成されている。このため、同じ記録紙でも光の照射される方向によって反射特性が異なることがある。
【０１８０】
このことについて、図２５（Ａ）〜図２６（Ｂ）を用いて説明する。図２５（Ａ）〜図２６（Ｂ）では、記録紙は、流れ目がＹ軸方向に沿っており、表面に該流れ目による凹凸が形成されている。
【０１８１】
ここで、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示されるように、ＹＺ面に平行な方向から光が照射される場合は、記録紙の表面は平滑な平面とみなすことができ、照射光の大部分は記録紙の表面で正反射され、表面拡散反射光はほとんど発生しない。また、記録紙の表面における照明領域がＹ軸方向にずれたとしても、表面正反射光の光量は変化しない。
【０１８２】
また、図２５（Ｃ）に示されるように、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示される照射光に対して、Ｚ軸方向に平行な軸まわりに１８０°回転した方向から同じ照明領域に同じ入射角で照射された光の表面正反射光の光量は、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）の場合と同じである。
【０１８３】
次に、図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示されるように、ＹＺ面に直交する方向から光が照射される場合は、記録紙の表面は凹凸のある斜面とみなすことができ、照射光の大部分は表面で拡散反射され、表面正反射光はほとんど発生しない。そこで、この場合は、表面拡散反射光の光量が、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）の場合よりも多くなる。
【０１８４】
また、記録紙の表面における照明領域がＸ軸方向にずれると、表面拡散反射光の光量は、照明領域の傾斜に応じて変化する。
【０１８５】
また、図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示される照射光に対して、Ｚ軸方向に平行な軸まわりに１８０°回転した方向から同じ照明領域に同じ入射角で照射された光の表面拡散反射光の光量は、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）の場合とは異なる。
【０１８６】
通常、記録紙は、流れ目の方向と記録紙の長辺方向とが平行となるように裁断され製紙されている場合が多い。そこで、上記実施形態では、Ｘ軸方向が記録紙における流れ目の方向と一致するように光学センサ２２４５を配置するのが好ましい。この場合、光検出器３１の出力信号及び光検出器４１の出力信号を安定化させることができる。そこで、プリンタ制御装置２０９０は、光検出器３１の出力信号及び光検出器４１の出力信号に基づいて記録紙の紙種判別処理を行う際に、記録紙のたわみや振動等によって、照明領域が基準面に対して傾斜しても、記録紙の紙種判別を更に精度良く行うことができる。
【０１８７】
また、光学センサ２２４５ｆを用いる場合には、流れ目の方向と長辺方向とが平行となるように裁断された記録紙、及び流れ目の方向と短辺方向とが平行となるように裁断された記録紙のいずれにも対応することができる。
【０１８８】
なお、記録紙の表面における凹凸の一軸配向性が１００％でない場合には、最も配向性の高い方向がＸ軸方向と一致するように光学センサ２２４５を配置することにより、光学センサ２２４５から出力される各信号レベルの安定性を高めることができる。
【０１８９】
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良い。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。
【０１９０】
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良い。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と前記転写ローラ２０４２の間の搬送路近傍に配置しても良い。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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良い。
【０１９３】
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。
【０１９４】
また、光学センサ２２４５、及び上記各変形例は、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。
【０１９５】
なお、光学センサ２２４５ｅ及び光学センサ２２４５ｆを対象物の厚さ検出へ応用することができる。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２２４５ｃ及び光学センサ２２４５ｄ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。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。そして、プリンタ制御装置２０９０は、検出された厚さに応じて画像形成条件を調整しても良い。
【０１９６】
また、光学センサ２２４５ｅ及び光学センサ２２４５ｆを対象物の密度検出へ応用することができる。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２２４５ｃ及び光学センサ２２４５ｄ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。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。そして、プリンタ制御装置２０９０は、検出された密度に応じて画像形成条件を調整しても良い。
【０１９７】
また、光学センサ２２４５及び上記各変形例を対象物の平滑度検出へ応用することができる。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。そして、プリンタ制御装置２０９０は、検出された平滑度に応じて画像形成条件を調整しても良い。
【０１９８】
また、光学センサ２２４５及び上記各変形例を対象物の傾斜角検出へ応用することができる。
【符号の説明】
【０１９９】
１０…第１の光照射系、１１…光源、１２…コリメートレンズ、１３…偏光素子、２０…第２の光照射系、２１…光源、２２…コリメートレンズ、２３…偏光素子、３０…第１の正反射光検出系、３１…光検出器、４０…第２の正反射光検出系、４１…光検出器、５０…暗箱、６０…第３の光照射系、６１…光源、６２…コリメートレンズ、６３…偏光素子、７０…第３の正反射光検出系、７１…光検出器、８０…拡散反射光検出系、８１…光検出器、９０…内部拡散反射光検出系、９１…光検出器、９２…偏光フィルタ（光学素子）、１００…第４の光照射系、１０１…光源、１０２…コリメートレンズ、１０３…偏光素子、１１０…第４の正反射光検出系、１１１…光検出器、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ，２０３０ｂ，２０３０ｃ，２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０３２ａ，２０３２ｂ，２０３２ｃ，２０３２ｄ…帯電装置、２０３３ａ，２０３３ｂ，２０３３ｃ，２０３３ｄ…現像ローラ、２０４０…転写ベルト、２０４２…転写ローラ、２０５０…定着装置、２０９０…プリンタ制御装置（調整装置）、２２４５…光学センサ、２２４５ａ〜２２４５ｆ…光学センサ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２００】
【特許文献１】特開２００２−３４０５１８号公報
【特許文献２】特開２００３−２９２１７０号公報
【特許文献３】特開２００５−１５６３８０号公報
【特許文献４】特開平１０−１６０６８７号公報
【特許文献５】特開２００６−０６２８４２号公報
【特許文献６】特開平１１−２４９３５３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の表面に向けて、第１の方向から光を射出する第１の照射系と、
前記対象物の表面に向けて、前記第１の方向とは異なる第２の方向から光を射出する第２の照射系と、
前記第１の照射系から射出され前記対象物で正反射された光を受光する第１の正反射光受光系と、
前記第２の照射系から射出され前記対象物で正反射された光を受光する第２の正反射光受光系とを備え、
前記対象物は、平面上に載置され、前記第１及び第２の照射系から射出された光の前記平面に対する入射角は互いに等しい光学センサ。
【請求項２】
前記対象物の表面に向けて、前記第１及び第２の方向のいずれとも異なる第３の方向から光を射出する第３の照射系と、
前記第３の照射系から射出され前記対象物で正反射された光を受光する第３の正反射光受光系とを更に備え、
前記第３の照射系から射出された光の前記平面に対する入射角は、前記第１及び第２の照射系から射出された光の前記平面に対する入射角と等しいことを特徴とする請求項１に記載の光学センサ。
【請求項３】
前記対象物における前記各照射系からの光によって照明される領域の中心は、等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学センサ。
【請求項４】
前記第１の照射系から射出され前記対象物で拡散反射された光を受光する拡散反射光受光系を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項５】
前記第１の照射系は、第１の偏光方向の直線偏光を射出し、
前記対象物における入射面内で、前記対象物で拡散反射された光の光路上に配置され、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させる光学素子、及び該光学素子を透過した光を受光する光検出器を含む拡散反射光検出系を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項６】
前記第１の偏光方向は、前記平面に平行であることを特徴とする請求項５に記載の光学センサ。
【請求項７】
前記拡散反射光検出系は、前記平面の法線方向に拡散反射された光の光路上に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光学センサ。
【請求項８】
前記各照射系は、複数の発光部を有する面発光レーザアレイを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項９】
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１〜８のいずれか一項に記載の光学センサを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学センサを用いて、平面上に載置された紙の種類を判別する判別方法であって、
前記紙は一の方向に流れ目を有し、
前記平面に直交する方向からみたとき、前記光学センサにおける第１及び第２の照射系から射出される光の進行方向が、前記一の方向に平行となるように、前記紙及び前記光学センサの少なくとも一方の位置を設定する工程と、
前記第１及び第２の照射系から光を射出する工程と、
前記光学センサにおける第１及び第２の正反射光受光系の出力信号に基づいて、前記紙の種類を判別する工程と、を含む判別方法。
【請求項１】
対象物の表面に向けて、第１の方向から光を射出する第１の照射系と、
前記対象物の表面に向けて、前記第１の方向とは異なる第２の方向から光を射出する第２の照射系と、
前記第１の照射系から射出され前記対象物で正反射された光を受光する第１の正反射光受光系と、
前記第２の照射系から射出され前記対象物で正反射された光を受光する第２の正反射光受光系とを備え、
前記対象物は、平面上に載置され、前記第１及び第２の照射系から射出された光の前記平面に対する入射角は互いに等しい光学センサ。
【請求項２】
前記対象物の表面に向けて、前記第１及び第２の方向のいずれとも異なる第３の方向から光を射出する第３の照射系と、
前記第３の照射系から射出され前記対象物で正反射された光を受光する第３の正反射光受光系とを更に備え、
前記第３の照射系から射出された光の前記平面に対する入射角は、前記第１及び第２の照射系から射出された光の前記平面に対する入射角と等しいことを特徴とする請求項１に記載の光学センサ。
【請求項３】
前記対象物における前記各照射系からの光によって照明される領域の中心は、等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学センサ。
【請求項４】
前記第１の照射系から射出され前記対象物で拡散反射された光を受光する拡散反射光受光系を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項５】
前記第１の照射系は、第１の偏光方向の直線偏光を射出し、
前記対象物における入射面内で、前記対象物で拡散反射された光の光路上に配置され、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させる光学素子、及び該光学素子を透過した光を受光する光検出器を含む拡散反射光検出系を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項６】
前記第１の偏光方向は、前記平面に平行であることを特徴とする請求項５に記載の光学センサ。
【請求項７】
前記拡散反射光検出系は、前記平面の法線方向に拡散反射された光の光路上に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光学センサ。
【請求項８】
前記各照射系は、複数の発光部を有する面発光レーザアレイを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項９】
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１〜８のいずれか一項に記載の光学センサを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学センサを用いて、平面上に載置された紙の種類を判別する判別方法であって、
前記紙は一の方向に流れ目を有し、
前記平面に直交する方向からみたとき、前記光学センサにおける第１及び第２の照射系から射出される光の進行方向が、前記一の方向に平行となるように、前記紙及び前記光学センサの少なくとも一方の位置を設定する工程と、
前記第１及び第２の照射系から光を射出する工程と、
前記光学センサにおける第１及び第２の正反射光受光系の出力信号に基づいて、前記紙の種類を判別する工程と、を含む判別方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１３−５３９３２（Ｐ２０１３−５３９３２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９２４４０（Ｐ２０１１−１９２４４０）
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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