(57)【要約】      （修正有）【課題】記録媒体の含水率を求めるための含水センサを提供する。【解決手段】含水センサは、水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を１つの入射光路を通して該記録媒体４に向けて放射する単一の発光部２１と、該記録媒体から１つの反射光路を通って反射した該赤外光と該記録媒体を１つの透過光路を通って透過した該赤外光とのうちのいずれか一方の光を受光して、該水分の吸収波長を含む第１の波長域の光と、該第１の波長域を含まない第２の波長域の光に分離する波長分離手段２７と、該第１の波長域の光を受光して、受光した該第１の波長域の光の強度に対応する出力を生成する第１の検出手段２３と、該第２の波長域の光を受光して、受光した該第２の波長域の光の強度に対応する出力を生成する第２の検出手段２５を備える。【選択図】図１
2020027036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体の含水率を求めるための含水センサであって、
水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を１つの入射光路を通して前記記録媒体に向けて放射する単一の発光部と、
前記記録媒体から１つの反射光路を通って反射した前記赤外光と該記録媒体を１つの透過光路を通って透過した前記赤外光とのうちのいずれか一方の赤外光を、前記水分の吸収波長を含む第１の波長域の光と、該第１の波長域を含まない第２の波長域の光に分離する波長分離手段と、
前記第１の波長域の光を受光して、受光した該第１の波長域の光の強度に対応する出力を生成する第１の検出手段と、
前記第２の波長域の光を受光して、受光した該第２の波長域の光の強度に対応する出力を生成する第２の検出手段
を備える含水センサ。
【請求項２】
前記波長分離手段がダイクロイックミラーである、請求項１に記載の含水センサ。
【請求項３】
前記波長分離手段が、前記第１の波長域を通過帯域とする第１の光学フィルタと、前記第２の波長域を通過帯域とする第２の光学フィルタから構成される、請求項１に記載の含水センサ。
【請求項４】
前記波長分離手段が、前記記録媒体から前記１つの反射光路を通って反射した前記赤外光を受光するように配置されている場合において、前記波長分離手段は、前記記録媒体から反射した前記赤外光のうち正反射光を受光しない位置に配置される、請求項１〜３のいずれかに記載の含水センサ。
【請求項５】
記録媒体の含水率を求めるための含水センサであって、
水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を１つの入射光路を通して前記記録媒体に向けて放射する単一の発光部と、
光学部材が搭載されたＭＥＭＳミラーと、
１つの検出手段
を備え、
前記ＭＥＭＳミラーは、前記記録媒体から１つの反射光路を通って反射した前記赤外光と該記録媒体を１つの透過光路を通って透過した前記赤外光とのうちのいずれか一方の赤外光を受光するように配置され、
前記光学部材は、前記ＭＥＭＳミラーが第１のポジションにあるときには、該ＭＥＭＳミラーが受光した前記赤外光のうちの前記水分の吸収波長を含む第１の波長域の光は前記１つの検出手段に入射する方向に放射するが、該ＭＥＭＳミラーが受光した前記赤外光のうちの、前記第１の波長域を含まない第２の波長域の光は前記１つの検出手段に入射しない方向に放射し、前記ＭＥＭＳミラーが第２のポジションにあるときには、該ＭＥＭＳミラーが受光した前記赤外光のうちの前記第２の波長域の光は前記１つの検出手段に向けて放射するが、該ＭＥＭＳミラーが受光した前記赤外光のうちの前記第１の波長域の光は前記１つの検出手段に入射しない方向に放射するように構成され、
前記１つの検出手段は、該１つの検出手段に向けてそれぞれ放射された前記第１の波長域の光と前記第２の波長域の光を受光して、受光した該第１の波長域の光及び該第２の波長域の光の強度にそれぞれ対応する出力を生成する、含水センサ。
【請求項６】
記録媒体の含水率を求めるための含水センサであって、
水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を１つの入射光路を通して前記記録媒体に向けて放射する単一の発光部と、
前記記録媒体から１つの反射光路を通って反射した前記赤外光と該記録媒体を１つの透過光路を通って透過した前記赤外光とのうちのいずれか一方の赤外光のうちの水分の吸収波長を含む所定の波長域を通過帯域とするフィルタ部分と、該いずれか一方の赤外光のうちの前記所定の波長域を含む全波長域の光を通過させる光透過部分とを備えるフィルタ切り替え手段と、
前記フィルタ部分及び前記光透過部分を通過した光を受光して、受光した該光の強度に対応する出力を生成する１つの検出手段
を備え、
前記フィルタ切り替え手段は、前記フィルタ部分と前記光透過部分が、前記いずれか一方の赤外光を受光する所定の位置に交互に配置可能に構成され、
前記フィルタ切り替え手段は、前記所定の位置に前記フィルタ部分が配置されているときには、該フィルタ部分が受光した前記赤外光のうち、該フィルタ部分を通過した光を前記１つの検出手段に向けて送り、前記所定の位置に前記光透過部分が配置されているときには、該光透過部分が受光した前記赤外光のうち、該光透過部分を通過した光を前記１つの検出手段に向けて送るように、前記１つの検出手段に対して配置される、含水センサ。
【請求項７】
前記フィルタ部分と前記光透過部分が、前記記録媒体から前記１つの反射光路を通って反射した前記赤外光を受光するように前記所定の位置にそれぞれ配置される場合において、前記所定の位置は、前記記録媒体から反射した前記赤外光のうち正反射光を受光しない位置とされる、請求項６に記載の含水センサ。
【請求項８】
前記発光部がＬＥＤである、請求項１〜７のいずれかに記載の含水センサ。
【請求項９】
前記単一の発光部に代えて、光路合成部材及び複数の発光部を備え、前記複数の発光部のうちの少なくとも１つの発光部は、前記水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を放射し、前記光路合成部材は、前記複数の発光部からの光を１つの光路に合成して、該１つの光路に合成された光を前記記録媒体に向けて放射する、請求項１〜７のいずれかに記載の含水センサ。
【請求項１０】
前記複数の発光部の各々の発光部がＬＥＤである、請求項９に記載の含水センサ。
【請求項１１】
紙に画像を形成する画像形成装置において、前記画像形成装置内を搬送中の紙を前記記録媒体とする請求項１〜１０のいずれかに記載の含水センサを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
記録媒体の含水率を求めるために用いられる該記録媒体からの反射光または該記録媒体の透過光の強度を検出する方法であって、
水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を単一の発光部から１つの入射光路を通して前記記録媒体に向けて放射するステップと、
波長分離手段が、前記記録媒体から１つの反射光路を通って反射した前記赤外光と該記録媒体を１つの透過光路を通って透過した前記赤外光とのうちのいずれか一方の赤外光を、前記水分の吸収波長を含む第１の波長域の光と、該第１の波長域を含まない第２の波長域の光に分離して、前記第１の波長域の光を第１の検出手段に向けて送ると共に、前記第２の波長域の光を第２の検出手段に向けて送るステップと、
前記第１の検出手段が、前記波長分離手段から該第１の検出手段に向けて送られた前記第１の波長域の光を受光して、受光した該第１の波長域の光の強度を検出するステップと、
前記第２の検出手段が、前記波長分離手段から該第２の検出手段に向けて送られた前記第２の波長域の光を受光して、受光した該第２の波長域の光の強度を検出するステップ
を含む、方法。
【請求項１３】
前記波長分離手段がダイクロイックミラーである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記発光部がＬＥＤである、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を単一の発光部から１つの入射光路を通して前記記録媒体に向けて放射する前記ステップに代えて、水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を光路合成部材から１つの光路を通して前記記録媒体に向けて放射するステップを含み、前記光路合成部材は、複数の発光部からの光を該１つの光路に合成して、該１つの光路に合成された光を前記記録媒体に向けて放射し、前記複数の発光部のうちの少なくとも１つの発光部は、前記水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を放射する、請求項１２または１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式による画像形成装置では、画像形成プロセスによって感光体ドラム上に形成されたトナー像を転写装置により記録媒体（用紙）に転写し、定着装置によってトナー像を記録媒体に定着させている。これらの画像形成装置では、記録媒体の含水量が、得られる画像の品質に影響を与え、また、含水量によっては、記録媒体が変形してジャムが発生しやすくなるので、高品質な画像形成やジャムの発生の低減のためには、含水量に応じて、画像形成プロセスや記録媒体の搬送を適切に制御することが重要である。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
異なる構成例にそれぞれ対応する異なる図面間で、同一もしくは同様の構成要素とすることができるものには同じ参照番号を付している。
【図１】本開示の例示的な含水センサの光学的構成を示す図であり、（ａ）では、記録媒体に対する発光部からの放射光の照射領域が、傾斜も湾曲もしておらずフラット（平坦）であり、（ｂ）では、記録媒体に対する発光部からの放射光の照射領域が湾曲している。
【図２】図１に示されている発光部がＬＥＤの場合の発光スペクトルの１例（曲線ａ）、及び、図１に示されているダイクロイックミラーの波長分離特性の１例（太い実線ｂ）を示すグラフである。
【図３】本開示の別の例示的な含水センサの光学的構成を示す図である。
【図４】図３に示されている発光部がＬＥＤの場合の発光スペクトルの１例（曲線ａ）、及び、図３に示されている２つの光学フィルタのそれぞれの波長透過特性の１例（それぞれ、太い実線ｂ、点線ｃ）を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、本開示のさらに別の例示的な含水センサの光学的構成を示し、（ｂ）は、（ａ）に示されているフィルタ切り替え手段の構成の１例の上面図を示す。
【図６】図５に示されている発光部がＬＥＤの場合の発光スペクトルの１例（曲線ａ）、及び、図５に示されているフィルタ切り替え手段の波長透過特性の１例（太い実線ｂ）を示すグラフである。
【図７】本開示のさらに別の例示的な含水センサの光学的構成を示す図である。
【図８】図７に示されている発光部がＬＥＤの場合の発光スペクトルの１例（曲線ａ）、及び、図７に示されているＭＥＭＳミラーに搭載されるダイクロイックミラーの波長分離特性の１例（太い実線ｂ）を示している
【図９】本開示のさらに別の例示的な含水センサの光学的構成を示す図である。
【図１０】２つの単一の発光部からのそれぞれの放射光の光路を光路合成部材によって１つの光路に合成して、該合成された光を記録媒体に向けて放射する構成の１例を示す図である。
【図１１】本開示による含水センサを備える画像形成装置の１例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００３】
図１の（ａ）を参照して本開示の例示的な含水センサの光学的構成２０について説明する。光学的構成２０は、単一の発光部２１と、１つの波長分離手段２７と、第１の光検出器２３及び第２の光検出器２５から構成されている。記録媒体４は、ｘ−ｙ面上に配置されており、ここで、ｙ軸は、図１の紙面に垂直な方向に延びる直線であり、ｘ軸は、該紙面の右方向かつ水平にｙ軸に対して垂直に延びる直線である。発光部２１としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やレーザーダイオードなどの固体光源素子を使用できるが、ここでは、発光部２１としてＬＥＤを使用した場合を説明する。第１及び第２の光検出器２３及び２５としては、たとえばフォトダイオードやフォトトランジスタなどの光電変換素子を使用することができる（以上の点は、後述の他の例の光学的構成の発光部及び光検出器についても同様である）。また、この例では、波長分離手段２７はダイクロイックミラーであり、受光した赤外光を、水分の吸収波長を含む第１の波長域の光と該第１の波長域を含まない第２の波長域の光に分離するように構成されている。
【０００４】
ＬＥＤ ２１は、水分の吸収波長（たとえば１４５０ｎｍ）を含む所定の波長域の赤外光を１つの入射光路を通して放射する光源であり、その光軸が、ｘ−ｙ面（すなわち、記録媒体の表面が傾斜がなくフラットであるときの該表面）の法線（ｚ軸方向）に対してθ（たとえば３０°）の角度をなすように配置されている。ダイクロイックミラー２７は、記録媒体４から１つの反射光路を通って反射されたＬＥＤ ２１からの赤外光を受光するように配置されており、受光した光のうち、上記第１の波長域の光を第１の方向（図１の（ａ）のＴで示す方向）に透過し、上記第２の波長域の光を第２の方向（図１の（ａ）のＲで示す方向。この例では、方向ＴとＲは直交している）に反射する。第１及び第２の光検出器２３及び２５は、それぞれ、入射した光を受光して、受光した光の強度に対応する出力（たとえば電流出力）を生成するように構成されており、第１の光検出器２３は、ダイクロイックミラー２７を透過した該第１の波長域の光を受光するように配置され、該第２の光検出器２５は、ダイクロイックミラー２７から反射された該第２の波長域の光を受光するように配置されている。
【０００５】
ここで、記録媒体４の表面で反射される反射光のうち、正反射光は記録媒体４の表面の状態を反映し、拡散反射光は記録媒体４の表面の状態及び内部の状態を反映するが、特に、複写機などの画像形成装置で使用される光沢性のある記録媒体では、反射光に占める正反射光の割合が大きくなるため、記録媒体の含水率をより正確に得るためには、正反射光の影響を極力排除する必要がある。そのため、ダイクロイックミラー２７並びに光検出器２３及び２５は、記録媒体４からの反射光のうち拡散反射光を受光するが正反射光を受光しないように配置される。そのようなダイクロイックミラー２７の配置の１例として、図１の（ａ）では、ダイクロイックミラー２７の反射面が、照射領域の概ね鉛直上方にあって、図１の（ａ）のｘ−ｙ面に対して４５°傾斜した状態で配置されている。尚、本明細書において「正反射光」とは、記録媒体の表面と入射光との接点の法線に対して入射光角度と同じ角度でかつ該入射光と反対の方向に該接点から反射していく光であり、ＬＥＤ２１などの発光部から放射される光が、平行光である場合は、その光軸の角度から正反射光の角度が決まるが、一般に、ＬＥＤ ２１などの発光部から放射される光は、ある程度広がりをもった拡散光であるため、正反射光は放射光の拡散角度に応じた拡散角度を有する。そのような拡散角度をもった正反射光のうち、周辺部分の正反射光の強度が、記録媒体からの拡散反射光に比べて無視できるほど小さい場合は、本開示の光学的構成の波長分離手段ないしフィルタ切り替え手段（のフィルタ部分及び光透過部分）、及び検出手段（光検出器２３、２５など）が、そのような周辺部分の正反射光を受光することは、本開示において許容されうる。したがって、本明細書における「正反射光を受光しないように配置され」とは、そのような周辺部分の正反射光をも全く受光しないように配置されることに限定されるわけではない。
【０００６】
図２のグラフ中の曲線ａ、太い実線ｂは、それぞれ、図１に示されているＬＥＤ ２１の発光スペクトル（図２では、波長（横軸）に対するＬＥＤ２１の光学強度（縦軸）で表しており、この点は、図４、図６、図８も同様である）、ダイクロイックミラー２７の波長分離特性の１例（図２では、波長（横軸）に対する透過率（縦軸）で表している）を示している。図２のａの曲線で示されているように、ＬＥＤ２１の発光スペクトルは、水分の吸収波長である１４５０ｎｍ付近がピーク波長であり、その半値幅が約１００ｎｍである。ダイクロイックミラー２７は、太い実線ｂで示されているように、１４３０ｎｍ以上の波長域の光を透過し、１４３０ｎｍ以下の波長域の光を反射する。すなわち、この例では、上記第１の波長域、第２の波長域は、それぞれ、１４３０ｎｍ以上の波長域、１４３０ｎｍ未満の波長域に対応する。
【０００７】
次に、図１の（ａ）に示されている光学的構成２０の動作を説明する。尚、図１の（ａ）では、ＬＥＤ ２１の照射領域における記録媒体４は、曲がりや傾斜などの姿勢の変化を生じていない、すなわち、少なくとも該照射領域における記録媒体４の表面はｘ−ｙ面に平行である。
【０００８】
先ず、ＬＥＤ ２１が、不図示の発光駆動回路によって駆動されて、赤外光を１つの入射光路を通して記録媒体４に向けて放射する。記録媒体４から１つの反射光路を通って反射された、ＬＥＤ２１から放射された赤外光は、記録媒体４の上に配置されているダイクロイックミラー２７に入射する。ダイクロイックミラー２７は、入射した光のうち上記第１の波長域の光を第１の光検出器２３に向けて透過させると共に、該入射した光のうち上記第２の波長域の光を第２の光検出器２５に向けて反射する。
【０００９】
第１の光検出器２３は、第１の光検出器２３に向けてダイクロイックミラー２７を透過した上記第１の波長域の光を受光して、受光した光の強度に対応する出力を生成し、第２の光検出器２５は、第２の光検出器２５に向けてダイクロイックミラー２７から反射した上記第２の波長域の光を受光して、受光した光の強度に対応する出力を生成する。尚、このようにして、第１の光検出器２３及び第２の光検出器２５によって生成された受光強度に対応する信号は、含水センサの演算部（不図示）に送られ、該演算部において、それらの受光強度の比を利用する周知のやり方で含水率が求められる。
【００１０】
図１の（ｂ）は、図１の（ａ）の光学的構成２０による測定時に、本来は傾斜や湾曲がなくフラットであるべき照射領域における記録媒体４が、何らかの要因によって傾斜や湾曲している場合を示している。記録媒体４の照射領域が傾斜や湾曲しているために、該照射領域から反射される反射光の強度、したがって、光検出器２３及び２５が検出する受光強度の総和は、該照射領域が傾斜しておらずフラットな状態の場合の受光強度の総和から変化する。しかしながら、光学的構成２０では、単一の発光部であるＬＥＤ２１から１つの入射光路を通して放射された光に対する同一の照射領域からの１つの反射光路を通る同一の反射光を第１の波長域と第２の波長域の光に分離して受光する構成となっているために、第１の光検出器２３によって受光される第１の波長域の光の強度と、第２の光検出器２５によって受光される第２の波長域の光の受光強度の比は、該照射領域が傾斜しておらずフラットな状態のときと比べて変化しない。
【００１１】
したがって、光学的構成２０を備える含水センサによれば、記録媒体が本来の傾斜のないフラットな状態から変形した場合でも、また、画像形成装置内を搬送中の記録媒体などのように記録媒体の姿勢がリアルタイムで変動している場合でも、そのような変形ないし変動の影響のない反射強度の比を得ることができ、したがって、より正確な含水率を提供することができるという効果が得られる。
【００１２】
次に、図３を参照して、本開示の別の例示的な含水センサの光学的構成４０について説明する。図３に示されている光学的構成４０は、図１に示されているダイクロイックミラー２７がバンドパスフィルタである２つの光学フィルタ４３及び４５で置き換えられている点、及び、光学フィルタ４３及び４５をそれぞれ通過した光を受光するように、光検出器２３及び２５が配置されている点を除いて、図１に示されている光学的構成２０と同様である。光学フィルタ４３は、上記第１の波長域を通過帯域とするバンドパスフィルタであり、光学フィルタ４５は、上記第２の波長域を通過帯域とするバンドパスフィルタである。したがって、図３において、ＬＥＤ２１から１つの入射光路を通して放射されて記録媒体４から１つの反射光路を通って反射された赤外光のうちの上記第１の波長域の光は光学フィルタ４３を通過して光検出器２３で受光され、一方、記録媒体４から１つの反射光路を通って反射された赤外光のうちの第２の波長域の光は光学フィルタ４５を通過して光検出器２５で受光される。
【００１３】
光学フィルタ４３及び４５並びに光検出器２３及び２５は、光学的構成２０と同様に、正反射光の影響を受けないようにするために、記録媒体４からの反射光のうち拡散反射光を受光するが正反射光を受光しない位置に配置される。光学フィルタ４３及び４５のそのような配置の１例として、図３では、ＬＥＤ ２１の光軸角度（ｘ−ｙ面に垂直な軸であるｚ軸となす角度）が３０°であるのに対し、光学フィルタ４３及び４５は、それぞれの受光面が、ＬＥＤ２１の照射領域の概ね鉛直上方にあって、かつｘ−ｙ面に正対するように配置されている。
【００１４】
図４のグラフ中の曲線ａ、太い実線ｂ、及び点線ｃは、それぞれ、図３に示されているＬＥＤ ２１の発光スペクトル、光学フィルタ４３、４５の波長透過特性の１例（図４では、波長（横軸）に対する透過率（縦軸）で表している）を示している。この例では、ＬＥＤ２１の発光スペクトルは、図２のものと同じであり、また、光学フィルタ４３は、太い実線ｂで示されているように、１４３０ｎｍ以上の波長域を通過帯域とし、光学フィルタ４５は、点線ｃで示されているように、１４３０ｎｍ未満の波長域を通過帯域としている。すなわち、この例では、上記第１の波長域、第２の波長域は、それぞれ、１４３０ｎｍ以上の波長域、１４３０ｎｍ未満の波長域に対応する。
【００１５】
次に、図３に示されている光学的構成４０の動作を説明する。先ず、ＬＥＤ ２１が、不図示の発光駆動回路によって駆動されて、赤外光を１つの入射光路を通して記録媒体４に向けて放射する。記録媒体４から１つの反射光路を通って反射された、ＬＥＤ ２１から放射された赤外光は、記録媒体４の上に配置されている光学フィルタ４３及び４５に同時に入射する。光学フィルタ４３は、入射した光のうち上記第１の波長域の光を第１の光検出器２３に向けて通過させ、光学フィルタ４５は、入射した光のうち上記第２の波長域の光を第２の光検出器２５に向けて通過させる。
【００１６】
第１の光検出器２３は、第１の光検出器２３に向けて光学フィルタ４３を通過した上記第１の波長域の光を受光して、受光した光の強度に対応する出力を生成し、第２の光検出器２５は、第２の光検出器２５に向けて光学フィルタ４５を通過した上記第２の波長域の光を受光して、受光した光の強度に対応する出力を生成する。その後、光学的構成２０の場合と同様に、第１の光検出器２３及び第２の光検出器２５によって生成された受光強度に対応する信号は、含水センサの演算部（不図示）に送られ、該演算部において、それらの受光強度の比を利用する周知のやり方で含水率が求められる。
【００１７】
したがって、光学的構成４０を備える含水センサによれば、光学的構成２０の上記効果と同様の効果を得ることができる。また、光学的構成４０によれば、図１に例示されている光学的構成２０の第１の光検出器２３と第２の光検出器２５を一体化して同じ位置に配置することが可能なため、光学的構成２０と比較して、含水センサをよりコンパクトにできるという効果を得ることもできる。
【００１８】
次に、図５を参照して本開示のさらに別の例示的な含水センサの光学的構成６０について説明する。図５の（ａ）に示されている光学的構成６０は、図１のダイクロイックミラー２７がフィルタ切り替え手段６５で置き換えられている点、及び、図１の光検出器２３及び２５に代えて、フィルタ切り替え手段６５を通過した光を受光するための１つの光検出器６３が配置されている点を除いて、図１に例示されている光学的構成２０と同様である。フィルタ切り替え手段６５は、該第１の波長域を含む所定の波長域（以下、該「所定の波長域」を「第１の所定の波長域」という）を通過帯域とするフィルタ部分６７と、該第１の所定の波長域を含む全波長域の光を減衰させることなく通過させる光透過部分６８を備え、これら２つの部分を同じ位置に交互に配置可能なものである。そのようなフィルタ切り替え手段６５としては、たとえば、図５の（ｂ）に示されているように、一方の半円部にフィルタ部分６７が装着され、他方の半円部に、光透過部分（たとえば開口）６８が配設された回転円板を、中心軸６９の周りに回転させることによって、記録媒体４から反射した光を、フィルタ部分６７で受光して光検出器６３に送るか、光透過部分６８で受光して光検出器６３に送るかを切り替えることができるようにした構成を採用することができる。
【００１９】
そのような回転円板によってフィルタ切り替え手段６５を構成した場合には、フィルタ切り替え手段６５は、第１の回転位置において、記録媒体４で反射されて、フィルタ切り替え手段６５に入射したＬＥＤ２１からの赤外光のうち、フィルタ部分６７を通った光のみが光検出器６３に向けて送られ、一方、該第１の回転位置から１８０°回転した位置である第２の回転位置において、記録媒体４で反射されて、フィルタ切り替え手段６５に入射したＬＥＤ２１からの赤外光のうち、光透過部分６８を通過した光のみが光検出器６３に向けて送られるように、光検出器６３に対して回転可能に配置される。尚、フィルタ切り替え手段６５は、フィルタ部分６７及び光透過部分６８と同様の波長透過性を有する２つの部材が同じ位置に交互に配置されるように構成されたものであればよく、かかる回転円板には限定されない。
【００２０】
図６のグラフ中の曲線ａ、太い実線ｂは、それぞれ、図５に示されているＬＥＤ ２１の発光スペクトル、フィルタ切り替え手段６５のフィルタ部分の波長透過特性の１例（図６では、波長（横軸）に対する透過率（縦軸）で表している）を示している。この例では、ＬＥＤ２１の発光スペクトルは、図２のものと同じであり、また、フィルタ切り替え手段６５は、該第１の回転位置にあるときには、フィルタ部分６７に入射した、記録媒体４から反射したＬＥＤ２１の赤外光のうち、１４３０ｎｍ以上の波長域の光は通過させるが、１４３０ｎｍ未満の波長域の光は遮断し（太い実線ｂ）、該第２の回転位置にあるときには、光透過部分６８に入射した、記録媒体４から反射したＬＥＤ２１からの赤外光を含む全ての波長域の光をそのまま減衰させずに通過させる。すなわち、この例では、上記第１の所定の波長域、上記第２の波長域は、それぞれ、１４３０ｎｍ以上の波長域、（１４３０ｎｍ以上の波長域を含む）全波長域に対応する。該第２の波長域は、該第１の所定の波長域を含んでいるので、含水センサの演算部（不図示）において、光検出器６３で生成された全波長域の光の強度に対応する出力の大きさから、光検出器６３で生成された該第１の所定の波長域の光の強度に対応する出力の大きさを減じることによって、該第１の所定の波長域を含まない波長域の光の強度が求められる。
【００２１】
図５に例示されている光学的構成６０においても、正反射光の影響を受けないようにするために、フィルタ切り替え手段６５及び光検出器６３は、光学的構成２０と同様に、フィルタ切り替え手段６５が該第１の回転位置にあるときのフィルタ部分６７及び光検出器６３、及び該第２の回転位置にあるときの光透過部分６８及び光検出器６３が、記録媒体４からの反射光のうち拡散反射光を受光するが正反射光を受光しないように配置される。フィルタ切り替え手段６５のそのような配置の１例として、図５では、ＬＥＤ２１の光軸角度がたとえば３０°であるのに対し、フィルタ切り替え手段６５が、該第１の回転位置にあるときのフィルタ部分６７、及び該第２の回転位置にあるときの光透過部分６８は、ＬＥＤ２１の照射領域の概ね鉛直上方にあって、その受光面がｘ−ｙ面に正対するように配置される。
【００２２】
次に、フィルタ切り替え手段６５を上記の回転円板によって構成した場合について、図５に示されている光学的構成６０の動作を説明する。先ず、不図示の回転駆動手段によって、フィルタ切り替え手段６５を該第１の回転位置に回転させる。次に、ＬＥＤ２１が、不図示の発光駆動回路によって駆動されて、赤外光を１つの入射光路を通して記録媒体４に向けて放射する。記録媒体４から１つの反射光路を通って反射された、ＬＥＤ２１から放射された赤外光は、記録媒体４の上に配置されているフィルタ切り替え手段６５に入射するが、該入射した赤外光のうちのフィルタ部分６７を通過した該第１の所定の波長域（図６の例では、１４３０ｎｍ以上の波長域）の光だけが、フィルタ部分６７を通過して光検出器６３に向けて送られる。光検出器６３は、フィルタ部分６７から送られてきた該光を受光して、該受光した光の強度に対応する出力（この出力を「第１回転位置出力」とする）を生成する。次に、該回転駆動手段によって、フィルタ切り替え手段６５を、第２の回転位置へと１８０°回転させる。再度、ＬＥＤ２１が、不図示の発光駆動回路によって駆動されて、赤外光を１つの入射光路を通して記録媒体４に向けて放射する。記録媒体４から１つの反射光路を通って反射された、ＬＥＤ２１から放射された赤外光は、該第１の回転位置においてフィルタ部分６７が配置されていたのと同じ位置にある光透過部分６８に入射する。光透過部分６８に入射した該赤外光は、その全ての波長域の光が光透過部分６８を通過して光検出器６３に向けて送られる。光検出器６３は、光透過部分６８から送られてきた該光を受光して、該受光した光の強度に対応する出力（この出力を「第２回転位置出力」とする）を生成する。
【００２３】
その後、光検出器６３によって生成された出力は、該演算部に送られて、記録媒体４の含水率が求められることになる。ただし、図５に例示されている光学的構成６０では、該第１の所定の波長域を除く波長域の光のみの受光強度は直接には測定されないため、該演算部において、該第１回転位置出力の大きさをＡとし、該第２回転位置出力の大きさをＢとしたときに、該第１の所定の波長域を含まない波長域の光の強度を、ＡからＢを減じた値に対応する値として得て、Ａに対応する光強度とＡからＢを減じた値に対応する値として得られた光強度との比を利用する周知のやり方で含水率が求められる。尚、光学的構成６０を備える含水センサは、フィルタ切り替え手段６５の回転位置情報などから、１つの光検出器６３が生成した出力が、第１回転位置出力であるのか、第２回転位置出力であるのかを識別するための手段を備えている。
【００２４】
したがって、光学的構成６０を備える含水センサによれば、記録媒体が本来の傾斜のないフラットな状態から変形した場合でも、そのような変形の影響のない反射強度の比を得ることができ、したがって、より正確な含水率を提供することができるという効果が得られる。また、光検出器が１つで済むのでその分、含水センサを低コストかつコンパクトにすることができる。
【００２５】
次に、図７を参照して本開示のさらに別の例示的な含水センサの光学的構成８０について説明する。
図７に例示されている光学的構成８０は、図１のダイクロイックミラー２７がＭＥＭＳミラー８１で置き換えられている点、及び、図１の光検出器２３及び２５に代えて、ＭＥＭＳミラー８１から放射された光を受光するための１つの光検出器８３が配置されている点を除いて、図１に示されている光学的構成２０と同様である。ＭＥＭＳミラー８１のミラー面には、ダイクロイックミラーなどの波長分離手段に光路変更部材であるプリズム等を組み合わせた光学部材が搭載されている。
【００２６】
以下、該光学部材の波長分離手段として、図１のダイクロイックミラー２７を採用した場合を説明する。図１に関して説明したのと同様に、ＬＥＤ ２１から１つの入射光路を通して記録媒体４に向けて赤外光が放射され、記録媒体４から１つの反射光路を通って該赤外光が反射されると、該ダイクロイックミラーは、該反射された赤外光を受光して、上記第１の波長域の光を第１の方向に透過し（この透過光を透過光Ｔという）、上記第２の波長域の光を第２の方向に反射する（この反射光を反射光Ｒという）。該光路変更部材は、ダイクロイックミラー２７からの透過光Ｔと反射光Ｒの一方の光路または両方の光路を変更して、透過光Ｔと反射光Ｒをほぼ同じ方向に放射することができるように、該ダイクロイックミラーと組み合わせられており、光検出器８３は、ＭＥＭＳミラー８１から放射された透過光Ｔ及び反射光Ｒを受光するように配置されている。
【００２７】
ＭＥＭＳミラー８１は、ミラー角度を変えることができる駆動部材であって、ＭＥＭＳミラー８１を電気的に動作させることによって、図７に例示されているように２つのポジションＰ１、Ｐ２をとることができる。第１のポジションＰ１は、ＬＥＤ ２１の照射領域から反射された赤外光を受光して、透過光Ｔは光検出器８３に入射する方向（図７にｍで例示されている方向）に放射するが、反射光Ｒは光検出器８３に入射しない方向（不図示）に放射するポジションである。第２のポジションＰ２は、反射光Ｒは光検出器８３に入射する方向（図７にｎで例示されている方向）に放射するが、透過光Ｔは光検出器８３に入射しない方向（不図示）に放射するポジションである。
【００２８】
したがって、第１のポジションＰ１では、該ダイクロイックミラーからの透過光Ｔは光検出器８３に入射するが、該ダイクロイックミラーからの反射光Ｒは光検出器８３には入射しないため、光検出器８３は、上記第１の波長域の光の強度を検出することができ、第２のポジションＰ２では、該ダイクロイックミラーからの反射光Ｒは光検出器８３に入射するが、該ダイクロイックミラーからの透過光Ｔは光検出器８３には入射しないため、光検出器８３は、上記第２の波長域の光の強度を検出することができる。尚、具体的なポジションは、ＭＥＭＳミラー８１に搭載される該波長分離手段の構造に依存し、該波長分離手段としては、ダイクロイックミラーの代わりに、回折格子や干渉フィルタを採用しても同様の機能を実現することができる。また、該光路変更部材としては、プリズムに限られず、該波長分離手段によって分離された２つの波長域のうちのいずれか一方の波長域の光の光路または両方の波長域の光の光路に対して上記と同様に作用するように構成された周知の光学部材を使用することができる。
【００２９】
図８のグラフ中の曲線ａ、太い実線ｂは、それぞれ、図７に示されているＬＥＤ ２１の発光スペクトル、ＭＥＭＳミラー８１に搭載される該ダイクロイックミラーの波長分離特性の１例（図８では、波長（横軸）に対する透過率（縦軸）で表している）を示している。この例では、ＬＥＤ２１の発光スペクトル、該ダイクロイックミラーの波長分離特性はいずれも、図２のものと同じである。すなわち、該ダイクロイックミラーは、太い実線ｂで示されているように、１４３０ｎｍ以上の波長域の光を透過し、１４３０ｎｍ以下の波長域の光を反射する。したがって、この例では、上記第１の波長域（透過光Ｔの波長域）、及び上記第２の波長域（反射光Ｒの波長域）は、それぞれ、１４３０ｎｍ以上の波長域、１４３０ｎｍ未満の波長域に対応する。
【００３０】
次に、図７に示されている光学的構成８０の動作を説明する。先ず、ＭＥＭＳミラー８１を動作させて、ＭＥＭＳミラー８１のポジションを第１のポジションＰ１にする。次に、ＬＥＤ２１が、不図示の発光駆動回路によって駆動されて、赤外光を１つの入射光路を通して記録媒体４に向けて放射する。記録媒体４から１つの反射光路を通って反射された、ＬＥＤ２１から放射された赤外光は、記録媒体４の上に配置されているＭＥＭＳミラー８１に入射する。ＭＥＭＳミラー８１に入射した該赤外光のうちの上記第１の波長域の光は、ＭＥＭＳミラー８１に搭載された該光学部材によって光検出器８３に向けて放射される。光検出器８３は、ＭＥＭＳミラー８１から放射された該光を受光して、受光した光の強度に対応する出力（第１の出力）を生成する。次に、ＭＥＭＳミラー８１を動作させて、ＭＥＭＳミラー８１のポジションを第２のポジションＰ２にする。再度、該発光駆動回路によってＬＥＤ２１を駆動し、ＬＥＤ ２１から放射されて、記録媒体４から反射された赤外光がＭＥＭＳミラー８１に入射する。ＭＥＭＳミラー８１に入射した該赤外光のうちの上記第２の波長域の光は、ＭＥＭＳミラー８１に搭載された該光学部材によって光検出器８３に向けて放射される。光検出器８３は、ＭＥＭＳミラー８１から放射された該光を受光して、受光した光の強度に対応する出力（第２の出力）を生成する。
【００３１】
尚、光学的構成８０では、光検出器が１つだけであるので、含水率を求めるためには、上記第１の出力と上記第２の出力を区別できる必要がある。すなわち、光検出器８３が生成した出力が、ＭＥＭＳミラー８１が第１のポジションＰ１にあるときに、ＬＥＤ２１から放射された赤外光の受光に応答して、ＭＥＭＳミラー８１が放射した光を光検出器８３が受光したときに生成された出力（上記第１の出力）であるのか、ＭＥＭＳミラー８１が第２のポジションＰ２にあるときに、ＬＥＤ２１から放射された赤外光の受光に応答して、ＭＥＭＳミラー８１が放射した光を光検出器８３が受光したときに生成された出力（上記第２の出力）であるのかを、含水センサが識別できる必要がある。そのためには、含水センサが、たとえば、ポジションＰ１、Ｐ２となるようにＭＥＭＳミラー８１を駆動するそれぞれのタイミングを示す駆動タイミング情報及びＬＥＤ２１を駆動するタイミングを示す駆動タイミング情報を用いてそのような識別をする出力識別手段を備えていればよく、特に、ＭＥＭＳミラー８１の上記それぞれの駆動タイミングとＬＥＤ２１の駆動タイミングとのタイミング関係を予め定めておけば、該出力識別手段は、ＭＥＭＳミラー８１の上記駆動タイミング情報を用いて上記の識別をすることが可能である。尚、このようにして、光検出器８３によって生成された該第１の出力及び該第２の出力は、含水センサの演算部（不図示）に送られ、該演算部において、それらの出力（すなわち受光強度）の比を利用する周知のやり方で含水率が求められる。
【００３２】
尚、図７に例示されている光学的構成８０においても、正反射光の影響を受けないようにするために、ＭＥＭＳミラー８１及び光検出器８３は、光学的構成２０と同様に、記録媒体４からの反射光のうち拡散反射光を受光するが正反射光を受光しないように配置される。そのようなＭＥＭＳミラー８１の配置の１例として、図７では、ＬＥＤ２１の光軸角度が３０°であるのに対し、ＭＥＭＳミラー８１は、ＬＥＤ ２１の照射領域の概ね鉛直上方に配置されている。
【００３３】
したがって、光学的構成８０を備える含水センサによれば、記録媒体が本来の傾斜のないフラットな状態から変形した場合でも、そのような変形の影響のない反射強度の比を得ることができ、したがって、より正確な含水率を提供することができるという効果が得られる。さらに、光検出器は、ＭＥＭＳミラー８１からの放射光を受光することができる位置に１つだけ配置すればよいので、含水センサをより簡単かつ低コストで実現することができる。
【００３４】
上記の光学的構成２０、４０、６０、８０は、いずれも、記録媒体からの反射光の強度を検出するように構成されているが、記録媒体の透過光の強度を検出するようにしてもよい。すなわち、光学的構成２０、４０、６０、８０のそれぞれにおいて、波長分離手段ないしフィルタ切り替え手段が記録媒体４からの透過光を受光するように変更したものも本開示に含まれる。たとえば、図９に例示されている光学的構成２０’は、図１に例示されている光学的構成２０と同様に、赤外光を１つの入射光路を通して記録媒体４に向けて放射する単一の発光部（ＬＥＤ２１）、波長分離手段（ダイクロイックミラー２７）、及び２つの検出手段（光検出器２３及び２５）を備えており、図１に例示されている光学的構成２０とは、光軸がｚ軸と平行な方向となるようにＬＥＤ２１が配置され、記録媒体４を１つの透過光路を通って透過したＬＥＤ ２１からの赤外光をダイクロイックミラー２７が受光して、ダイクロイックミラー２７を透過した第１の波長域の光とダイクロイックミラー２７が反射した第２の波長域の光を、第１の光検出器２３と第２の光検出器２５がそれぞれ受光するように、記録媒体４が、ＬＥＤ２１と、ダイクロイックミラー２７及び２つの光検出器２３、２５との間に配置されるようにした点が構成上異なるのみである。記録媒体４から反射したＬＥＤ ２１からの赤外光ではなく、記録媒体を透過したＬＥＤ２１からの赤外光をダイクロイックミラー２７が受光すること以外の動作は、光学的構成２０と同様である。
【００３５】
次に、光学的構成２０’と同様に、図３、図５、図７にそれぞれ例示されている光学的構成４０、６０、８０とは、記録媒体４からの反射光ではなく記録媒体４を１つの透過光路を通って透過した透過光の強度を検出するように変更した点が構成上異なるのみである光学的構成（図示はしていないが、説明の便宜上、それぞれ、光学的構成Ｉ、II、IIIという）についてその概要を説明する。
【００３６】
本開示の例示的な含水センサの光学的構成Ｉは、図３に例示されている光学的構成４０と同様に、赤外光を１つの入射光路を通して記録媒体４に向けて放射する単一の発光部（ＬＥＤ２１）、波長分離手段（光学フィルタ４３及び４５）、及び２つの検出手段（光検出器２３及び２５）を備えており、図３に例示されている光学的構成４０とは、光軸がｚ軸と平行な方向となるようにＬＥＤ２１が配置され（図９参照）、記録媒体４を透過したＬＥＤ２１からの赤外光を光学フィルタ４３及び４５が受光して、それらのフィルタをそれぞれ通過した光を、第１の光検出器２３と第２の光検出器２５がそれぞれ受光するように、記録媒体４が、ＬＥＤ２１と、光学フィルタ４３及び４５及び２つの光検出器２３、２５との間に配置されるようにした点が構成上異なるのみである。
【００３７】
本開示の例示的な含水センサの光学的構成IIは、図５に例示されている光学的構成６０と同様に、赤外光を１つの入射光路を通して記録媒体４に向けて放射する単一の発光部（ＬＥＤ ２１）、フィルタ切り替え手段６５、及び１つの検出手段（光検出器６３）を備えており、図５に例示されている光学的構成６０とは、光軸がｚ軸と平行な方向となるようにＬＥＤ２１が配置され（図９参照）、記録媒体４を１つの透過光路を通って透過したＬＥＤ ２１からの赤外光をフィルタ切り替え手段６５のフィルタ部分６７及び光透過部分６８が順次受光して、フィルタ部分６７及び光透過部分６８をそれぞれ通過した光を光検出器６３が受光するように、記録媒体４が、ＬＥＤ ２１と、フィルタ切り替え手段６５及び光検出器６３との間に配置されるようにした点が構成上異なるのみである。
【００３８】
本開示の例示的な含水センサの光学的構成IIIは、図７に例示されている光学的構成８０と同様に、赤外光を１つの入射光路を通して記録媒体４に向けて放射する単一の発光部（ＬＥＤ ２１）、ＭＥＭＳミラー８１、及び１つの検出手段（光検出器８３）を備えており、図７に例示されている光学的構成８０とは、光軸がｚ軸と平行な方向となるようにＬＥＤ２１が配置され（図９参照）、ＭＥＭＳミラー８１が上記第１、第２のポジションにそれぞれ対応するポジションにあるときにＭＥＭＳミラー８１に入射してＭＥＭＳミラー８１から放射された、記録媒体４を１つの透過光路を通って透過したＬＥＤ ２１からの赤外光を、光検出器８３が受光するように、記録媒体４が、ＬＥＤ２１と、ＭＥＭＳミラー８１及び光検出器８３との間に配置されるようにした点が構成上異なるのみである。
【００３９】
光学的構成Ｉ、II、IIIの動作は、記録媒体４を透過したＬＥＤ ２１からの赤外光を波長分離手段（光学的構成Ｉの光学フィルタ４３及び４５）、フィルタ切り替え手段（光学的構成IIのフィルタ切り替え手段６５）、もしくはＭＥＭＳミラー（光学的構成IIIのＭＥＭＳミラー８１）が受光する点を除いて、光学的構成４０、６０、８０の動作と同様である。尚、光学的構成２０’、Ｉ、II、IIIにおいて、それぞれの発光部であるＬＥＤ２１の光軸は、図９に示されているようなｚ軸と平行な方向には限定されず、ｚ軸に対してある角度（たとえば６０°）をなす方向であってもよく、それぞれの光学的構成を、かかるＬＥＤ２１から放射されて記録媒体４を透過した光を受光するように変更できることはいうまでもない。
【００４０】
上記の例示的な光学的構成のそれぞれにおいて光路合成部材を用いた変形形態
本開示による光学的構成２０、４０、６０、８０、２０’ 、Ｉ、II、IIIのそれぞれの変形形態は、光学的構成２０、４０、６０、８０、２０’ 、Ｉ、II、IIIのそれぞれにおいて、単一の発光部（たとえば図１のＬＥＤ ２１）を、複数の発光部と光路合成部材で置き換えて、該光路合成部材で１つの光路に合成された該複数の発光部からの光を記録媒体に向けて放射するようにした点が、光学的構成２０、４０、６０、８０、２０’、Ｉ、II、IIIのそれぞれと異なるだけであり、単一の発光部からの放射光に代わって該合成された光が該１つの光路を通って該記録媒体に入射した以降の、該記録媒体を反射または透過した光の強度を光検出器で検出するまでの動作は、光学的構成２０、４０、６０、８０、２０’、Ｉ、II、IIIと同様である。ただし、該合成された光が、たとえば図２の曲線ａに示されているような、水分の吸収波長とそれ以外の波長を含む波長域の光となるように、該複数の発光部のうちの少なくとも１つの発光部が水分の吸収波長を含んでいる必要がある。図１０は、かかる複数の発光部と光路合成部材を、それぞれ、２つのＬＥＤ３０及び３２とダイクロイックミラー３４とで構成した例を示している。この例では、ダイクロイックミラー３４は、単一の発光部であるＬＥＤ ３０からの光を反射し、もう一方の単一の発光部であるＬＥＤ３２からの光を透過して、それらの反射光と透過光を１つの光路に合成するように構成され、かつ、該合成された光を該１つの光路を通して記録媒体４に向けて放射するように配置されている。
【００４１】
たとえば、図１に例示されている光学的構成２０におけるＬＥＤ ２１を図１０の２つのＬＥＤ ３０及び３２とダイクロイックミラー３４とで置き換えた変形形態では、ＬＥＤ３０からダイクロイックミラー３４に向けて放射された光は、ダイクロイックミラー３４によって反射され、一方、ＬＥＤ ３２からダイクロイックミラー３４に向けて放射された光はダイクロイックミラー３４を透過し、それらの反射光と透過光は１つの光路に合成されて、記録媒体４に向けて放射される。ここで、ＬＥＤ３０とＬＥＤ ３２のうちの少なくとも１つのＬＥＤが水分の吸収波長を含む赤外光を放射する（たとえば、ＬＥＤ ３０を水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を放射するＬＥＤとし、ＬＥＤ３２を該波長域を含まない波長域の赤外光を放射するＬＥＤとすることができる）。以下、図１に例示されている光学的構成２０と同様にして、１つの反射光路を通って記録媒体４から反射された、記録媒体４に入射した該合成された光は、ダイクロイックミラー２７（図１参照）で分離されて、分離されたそれぞれの光の強度が光検出器２３、２５（図１参照）でそれぞれ検出される。尚、該複数の発光部は、図１０に示されているような２つの発光部に限定されず、３つ以上の発光部（たとえば３つ以上のＬＥＤ）であってもよく、そのような３つ以上の発光部からの光を１つの光路に合成する光合成プリズムなどの光合成部材は周知である。
【００４２】
本開示による含水センサを備える画像形成装置の例
図１１を参照して、本開示による含水センサ１７０を備える画像形成装置の構成を説明する。画像形成装置１００は、構成上は、含水センサ１７０を備えた点以外は、電子写真方式によって記録媒体に画像を印刷する公知の画像形成装置と同様である。図１１に示すように、画像形成装置１００は、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成装置１００は、用紙Ｐを搬送する搬送装置１１０（搬送機構）と、静電潜像を現像する現像装置１２０と、トナー像を用紙Ｐに二次転写する転写装置１３０と、周面に画像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム１４０と、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着装置１５０と、用紙Ｐを排出する排出装置１６０と、含水センサ１７０と、を備える。尚、現像装置１２０、転写装置１３０、感光体ドラム１４０、及び定着装置１５０等は、給紙ローラ１１１によって送り出された用紙Ｐに対して画像形成処理を行う画像形成処理部を構成する。
【００４３】
搬送装置１１０は、画像が形成される記録媒体としての用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上で搬送する。用紙Ｐは、カセットＫに積層されて収容され、給紙ローラ１１１により取り出されて搬送される。搬送装置１１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が二次転写領域Ｒ２に到達するタイミングで、搬送経路Ｒ１を介して二次転写領域Ｒ２に用紙Ｐを到達させる。尚、図１１では、含水センサ１７０は、給紙ローラ１１１の下流側において、給紙ローラ１１１と搬送装置１１０の間に配置されているが、含水センサ１７０の配置場所はこれに限られず、用紙Ｐの搬送経路に沿った所望の位置に含水センサ１７０を配置することができる。
【００４４】
現像装置１２０は、色ごとに４個設けられている。各現像装置１２０は、トナーを感光体ドラム１４０に担持させる現像ローラ１２１を備える。現像装置１２０では、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整し、さらに混合撹拌してトナーを均一に分散させ最適な帯電量を付与した現像剤が調整される。この現像剤を現像ローラ１２１に担持させる。そして、現像ローラ１２１の回転により現像剤が感光体ドラム１４０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ１２１に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム１４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。
【００４５】
転写装置１３０は、現像装置１２０で形成されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する二次転写領域Ｒ２に搬送する。転写装置１３０は、転写ベルト１３１と、転写ベルト１３１を懸架する懸架ローラ１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄと、感光体ドラム１４０と共に転写ベルト１３１を挟持する一次転写ローラ１３２と、懸架ローラ１３１ｄと共に転写ベルト１３１を挟持する二次転写ローラ１３３と、を備える。
【００４６】
転写ベルト１３１は、懸架ローラ１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄにより循環移動する無端状のベルトである。一次転写ローラ１３２は、転写ベルト１３１の内周側から感光体ドラム１４０を押圧するように設けられる。二次転写ローラ１３３は、転写ベルト１３１の外周側から懸架ローラ１３１ｄを押圧するように設けられる。
【００４７】
感光体ドラム１４０は、色ごとに４個設けられている。各感光体ドラム１４０は、転写ベルト１３１の移動方向に沿って設けられる。感光体ドラム１４０の周上には、現像装置１２０と、帯電ローラ１４１と、露光ユニット１４２と、クリーニングユニット１４３と、が設けられる。
【００４８】
帯電ローラ１４１は、感光体ドラム１４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段である。帯電ローラ１４１は、感光体ドラム１４０の回転に追従して動く。露光ユニット１４２は、帯電ローラ１４１によって帯電した感光体ドラム１４０の表面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム１４０の表面のうち露光ユニット１４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４個の現像装置１２０は、それぞれの現像装置１２０に対向して設けられたトナータンクＮから供給されたトナーによって感光体ドラム１４０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナータンクＮ内には、それぞれ、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックのトナーが充填される。クリーニングユニット１４３は、感光体ドラム１４０上に形成されたトナー像が転写ベルト１３１に一次転写された後に感光体ドラム１４０上に残存するトナーを回収する。
【００４９】
定着装置１５０は、加熱及び加圧するニップ部Ｒ３に用紙を通過させることで、転写ベルト１３１から用紙Ｐに二次転写されたトナー像を用紙Ｐに付着させ、定着させる。定着装置１５０は、用紙Ｐを加熱する加熱ローラ１５２（加熱回転体）と、加熱ローラ１５２を押圧して回転駆動する加圧ローラ１５４（加圧回転体）と、を備える。加熱ローラ１５２及び加圧ローラ１５４は円筒状に形成されており、加熱ローラ１５２は内部にハロゲンランプ等の熱源を備える。加熱ローラ１５２と加圧ローラ１５４との間には接触領域であるニップ部Ｒ３が設けられ、ニップ部Ｒ３に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。
【００５０】
排出装置１６０は、排出ローラ１６２、１６４を備える。排出ローラ１６２、１６４は、定着装置１５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出する。
【００５１】
かかる画像形成装置において、含水センサ１７０の光学的構成として、記録媒体からの反射光の強度を検出するように構成された光学的構成２０、４０、６０、８０を採用した場合において、用紙Ｐが画像形成装置１００内を搬送されているとき、たとえば、用紙ＰがカセットＫから画像形成処理部へと搬送されているときの用紙Ｐの含水率は次のようにして求められる。用紙Ｐが給紙ローラ１１１によって送り出されて、含水センサ１７０の計測領域に入った後の所定のタイミングで、ＬＥＤ２１が用紙Ｐに向けて赤外光を放射し、以下、光学的構成２０、４０、６０、８０について説明したように、記録媒体である用紙Ｐからの上記第１及び第２の波長域の反射光の強度に対応する出力がそれぞれ生成される。それぞれの反射光の強度に対応する出力は、含水センサ１７０の演算部（不図示）に送られて、該演算部においてそれらの出力を用いて用紙Ｐの含水率が求められる。
【００５２】
一方、含水センサ１７０の光学的構成として、記録媒体からの透過光の強度を検出するように構成された光学的構成２０’、Ｉ、II、IIIを採用することもできる。たとえば、図９に例示されている光学的構成２０’を採用した場合において、用紙Ｐが画像形成装置１００内を搬送されているとき、たとえば、用紙ＰがカセットＫから画像形成処理部へと搬送されているときの用紙Ｐの含水率は次のようにして求められる。用紙Ｐが給紙ローラ１１１によって送り出されて、含水センサ１７０の計測領域に入った後の所定のタイミングで、ＬＥＤ２１が用紙Ｐに向けて赤外光を放出し、記録媒体である用紙Ｐを透過した該赤外光がダイクロイックミラー２７で分離されて、以下、光学的構成２０について説明したのと同様にして、第１の光検出器２３及び第２の光検出器２５において、それぞれ、上記第１及び第２の波長域の透過光の強度に対応する出力がそれぞれ生成される。それぞれの透過光の強度に対応する出力は、含水センサ１７０の演算部（不図示）に送られて、それらの比を用いて用紙Ｐの含水率が求められる（ただし、光学的構成６０／光学的構成IIの場合には、含水率を求める際には、光学的構成６０に関して説明したように、含水センサの演算部において、上記第１の所定の波長域の反射光／透過光を含まない波長域の光の受光強度を求める必要がある）。
【００５３】
含水センサ１７０によって得られた用紙Ｐの含水率は、現像装置１２０、転写装置１３０、感光体ドラム１４０及び定着装置１５０などを制御するための情報として使用される。
【００５４】
したがって、本開示による光学的構成を備える含水センサを画像形成装置に組み込んだ場合には、記録媒体の姿勢が変動した場合でも、そのような変動の影響を受けないより正確な記録媒体の含水率を得ることができ、その結果、より正確な含水率に基づくより適切な画像形成プロセス及び媒体搬送の制御が可能になる。特に、光学的構成２０、４０、２０’、Ｉのいずれかを備える含水センサは、記録媒体の姿勢がリアルタイムで変動している状況でも、より正確な含水率を得ることができるので、画像形成装置内を記録媒体が搬送されているときでも、記録媒体の搬送を停止することなく、したがって画像形成装置の処理速度を低下させることなく、正確な含水率を得ることが可能である。
【００５５】
以下に、本開示の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な構成を列挙する。
１．記録媒体の含水率を求めるための含水センサであって、
水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を１つの入射光路を通して前記記録媒体に向けて放射する単一の発光部と、
前記記録媒体から１つの反射光路を通って反射した前記赤外光と該記録媒体を１つの透過光路を通って透過した前記赤外光とのうちのいずれか一方の赤外光を、前記水分の吸収波長を含む第１の波長域の光と、該第１の波長域を含まない第２の波長域の光に分離する波長分離手段と、
前記第１の波長域の光を受光して、受光した該第１の波長域の光の強度に対応する出力を生成する第１の検出手段と、
前記第２の波長域の光を受光して、受光した該第２の波長域の光の強度に対応する出力を生成する第２の検出手段
を備える含水センサ。
２．前記波長分離手段がダイクロイックミラーである、上項１に記載の含水センサ。
３．前記波長分離手段が、前記第１の波長域を通過帯域とする第１の光学フィルタと、前記第２の波長域を通過帯域とする第２の光学フィルタから構成される、上項１に記載の含水センサ。
４．前記波長分離手段が、前記記録媒体から前記１つの反射光路を通って反射した前記赤外光を受光するように配置されている場合において、前記波長分離手段は、前記記録媒体から反射した前記赤外光のうち正反射光を受光しない位置に配置される、上項１〜３のいずれかに記載の含水センサ。
５．記録媒体の含水率を求めるための含水センサであって、
水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を１つの入射光路を通して前記記録媒体に向けて放射する単一の発光部と、
光学部材が搭載されたＭＥＭＳミラーと、
１つの検出手段
を備え、
前記ＭＥＭＳミラーは、前記記録媒体から１つの反射光路を通って反射した前記赤外光と該記録媒体を１つの透過光路を通って透過した前記赤外光とのうちのいずれか一方の赤外光を受光するように配置され、
前記光学部材は、前記ＭＥＭＳミラーが第１のポジションにあるときには、該ＭＥＭＳミラーが受光した前記赤外光のうちの前記水分の吸収波長を含む第１の波長域の光は前記１つの検出手段に入射する方向に放射するが、該ＭＥＭＳミラーが受光した前記赤外光のうちの、前記第１の波長域を含まない第２の波長域の光は前記１つの検出手段に入射しない方向に放射し、前記ＭＥＭＳミラーが第２のポジションにあるときには、該ＭＥＭＳミラーが受光した前記赤外光のうちの前記第２の波長域の光は前記１つの検出手段に向けて放射するが、該ＭＥＭＳミラーが受光した前記赤外光のうちの前記第１の波長域の光は前記１つの検出手段に入射しない方向に放射するように構成され、
前記１つの検出手段は、該１つの検出手段に向けてそれぞれ放射された前記第１の波長域の光と前記第２の波長域の光を受光して、受光した該第１の波長域の光及び該第２の波長域の光の強度にそれぞれ対応する出力を生成する、含水センサ。
６．記録媒体の含水率を求めるための含水センサであって、
水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を１つの入射光路を通して前記記録媒体に向けて放射する単一の発光部と、
前記記録媒体から１つの反射光路を通って反射した前記赤外光と該記録媒体を１つの透過光路を通って透過した前記赤外光とのうちのいずれか一方の赤外光のうちの水分の吸収波長を含む所定の波長域を通過帯域とするフィルタ部分と、該いずれか一方の赤外光のうちの前記所定の波長域を含む全波長域の光を通過させる光透過部分とを備えるフィルタ切り替え手段と、
前記フィルタ部分及び前記光透過部分を通過した光を受光して、受光した該光の強度に対応する出力を生成する１つの検出手段
を備え、
前記フィルタ切り替え手段は、前記フィルタ部分と前記光透過部分が、前記いずれか一方の赤外光を受光する所定の位置に交互に配置可能に構成され、
前記フィルタ切り替え手段は、前記所定の位置に前記フィルタ部分が配置されているときには、該フィルタ部分が受光した前記赤外光のうち、該フィルタ部分を通過した光を前記１つの検出手段に向けて送り、前記所定の位置に前記光透過部分が配置されているときには、該光透過部分が受光した前記赤外光のうち、該光透過部分を通過した光を前記１つの検出手段に向けて送るように、前記１つの検出手段に対して配置される、含水センサ。
７．前記フィルタ部分と前記光透過部分が、前記記録媒体から前記１つの反射光路を通って反射した前記赤外光を受光するように前記所定の位置にそれぞれ配置される場合において、前記所定の位置は、前記記録媒体から反射した前記赤外光のうち正反射光を受光しない位置とされる、上項６に記載の含水センサ。
８．前記発光部がＬＥＤである、上項１〜７のいずれかに記載の含水センサ。
９．前記単一の発光部に代えて、光路合成部材及び複数の発光部を備え、前記複数の発光部のうちの少なくとも１つの発光部は、前記水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を放射し、前記光路合成部材は、前記複数の発光部からの光を１つの光路に合成して、該１つの光路に合成された光を前記記録媒体に向けて放射する、上項１〜７のいずれかに記載の含水センサ。
１０．前記複数の発光部の各々の発光部がＬＥＤである、上項９に記載の含水センサ。
１１．紙に画像を形成する画像形成装置において、前記画像形成装置内を搬送中の紙を前記記録媒体とする上項１〜１０のいずれかに記載の含水センサを備えることを特徴とする画像形成装置。
１２．記録媒体の含水率を求めるために用いられる該記録媒体からの反射光または該記録媒体の透過光の強度を検出する方法であって、
水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を単一の発光部から１つの入射光路を通して前記記録媒体に向けて放射するステップと、
波長分離手段が、前記記録媒体から１つの反射光路を通って反射した前記赤外光と該記録媒体を１つの透過光路を通って透過した前記赤外光とのうちのいずれか一方の赤外光を、前記水分の吸収波長を含む第１の波長域の光と、該第１の波長域を含まない第２の波長域の光に分離して、前記第１の波長域の光を第１の検出手段に向けて送ると共に、前記第２の波長域の光を第２の検出手段に向けて送るステップと、
前記第１の検出手段が、前記波長分離手段から該第１の検出手段に向けて送られた前記第１の波長域の光を受光して、受光した該第１の波長域の光の強度を検出するステップと、
前記第２の検出手段が、前記波長分離手段から該第２の検出手段に向けて送られた前記第２の波長域の光を受光して、受光した該第２の波長域の光の強度を検出するステップ
を含む、方法。
１３．前記波長分離手段がダイクロイックミラーである、上項１２に記載の方法。
１４．前記発光部がＬＥＤである、上項１２または１３に記載の方法。
１５．水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を単一の発光部から１つの入射光路を通して前記記録媒体に向けて放射する前記ステップに代えて、水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を光路合成部材から１つの光路を通して前記記録媒体に向けて放射するステップを含み、前記光路合成部材は、複数の発光部からの光を該１つの光路に合成して、該１つの光路に合成された光を前記記録媒体に向けて放射し、前記複数の発光部のうちの少なくとも１つの発光部は、前記水分の吸収波長を含む波長域の赤外光を放射する、上項１２または１３に記載の方法。
【符号の説明】
【００５６】
４…記録媒体、２１、３０、３２…発光部（ＬＥＤ）、２３、２５、６３、８３…検出手段（光検出器）、２７、３４…ダイクロイックミラー、４３、４５…バンドパスフィルタ、６５…フィルタ切り替え手段、８１…ＭＥＭＳミラー、１００…画像形成装置、１１０…搬送装置、１１１…給紙ローラ、１２０…現像装置、１２１…現像ローラ、１３０…転写装置、１４０…感光体ドラム、１５０…定着装置、１６０…排出装置、１７０…含水センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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