(57)【要約】【課題】記録材の表面状態の判別精度の向上を図ることができる記録材検知装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】導光手段６７Ｌ、６７Ｒにより、第１の光源６１Ｌが発する第１の光、第２の光源６１Ｒが発する第２の光を記録材表面の法線方向で見た時に平行でない２方向からそれぞれ記録材の表面に入射させ、記録材表面の第１の光の照射領域及び第２の光の照射領域を撮像した撮像手段６３の出力に基づいて記録材の表面状態に関する情報を出力する記録材検知装置６０において、第２の光源６１Ｒは第１の光源６１Ｌと同型の光源であり、第１の光源６１Ｌ、第２の光源６１Ｒの中心光軸に沿う方向から見た時、第１の光源６１Ｌ、第２の光源６１Ｒは、各々の中心光軸周りの回転位相の基準線が、第１の光源６１Ｌと第２の光源６１Ｒとの配列方向に直交する直線に対し、反対方向に略同じ角度回転させた関係で配置される。【選択図】図３
2014032090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光を発する第１の光源と、
第２の光を発する第２の光源と、
前記第１の光、前記第２の光を、記録材表面の法線方向で見た時に平行でない２方向からそれぞれ記録材の表面に入射させる導光手段と、
記録材の表面の前記第１の光が照射された領域、及び、前記第２の光が照射された領域を撮像する撮像手段と、
を備え、前記撮像手段の出力に基づいて記録材の表面状態に関する情報を出力する記録材検知装置において、
前記第２の光源は前記第１の光源と同型の光源であり、前記第１の光源及び前記第２の光源の中心光軸に沿う方向から見た時、前記第１の光源と前記第２の光源は、各々の前記中心光軸周りの回転位相の基準線が、前記第１の光源と前記第２の光源との配列方向に直交する直線に対し、反対方向に略同じ角度回転させた関係で配置されていることを特徴とする記録材検知装置。
【請求項２】
前記第１の光源及び前記第２の光源は、前記中心光軸に直交する方向で見た時、照度分布が前記中心光軸に対して非線対称な分布となる発光特性をそれぞれ有することを特徴とする請求項１に記載の記録材検知装置。
【請求項３】
前記第１の光源及び前記第２の光源の中心光軸に沿う方向から見た時、前記第１の光源と前記第２の光源は、各々の前記中心光軸周りの回転位相の基準線が、前記第１の光源と前記第２の光源との配列方向に直交する直線に対し、反対方向に略９０°回転させた関係で配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の記録材検知装置。
【請求項４】
前記異なる向きの配置は、前記第１の光源及び前記第２の光源におけるそれぞれの電力被供給部の位置が互いに近くなる配置であり、
前記第１の光源及び前記第２の光源は、それぞれの前記電力被供給部が共通の電源ラインにそれぞれ接続されることを特徴とする請求項３に記載の記録材検知装置。
【請求項５】
前記導光手段は、
前記第１の光及び前記第２の光を集光するガイド部と、
記録材に対する入射角が所定の角度になるように、集光した光を反射する反射部と、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の記録材検知装置。
【請求項６】
第１の光を発する第１の光源と、
第２の光を発する第２の光源と、
前記第１の光、前記第２の光を、記録材表面の法線方向で見た時に平行でない２方向からそれぞれ記録材の表面に入射させる導光手段と、
記録材の表面の前記第１の光が照射された領域及び前記第２の光が照射された領域を含む長尺状の撮像領域を撮像する撮像手段と、
を備え、前記撮像手段の出力に基づいて記録材の表面状態に関する情報を出力する記録材検知装置において、
記録材の表面上の所定の光量以上の前記第１の光で照射される領域、及び、所定の光量以上の前記第２の光で照射される領域は、それぞれ略楕円形であり、該楕円形の長軸が前記撮像領域の長手方向と一致するように、前記第１の光源及び前記第２の光源が配置されていることを特徴とする記録材検知装置。
【請求項７】
前記撮像手段は複数の光電変換素子が一方向に配列されたラインセンサであり、前記撮像領域の長手方向は前記複数の光電変換素子の配列方向と平行であることを特徴とする請
求項６に記載の記録材検知装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の記録材検知装置と、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
を備え、
前記記録材検知装置の出力に応じて、前記画像形成部による画像形成条件を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成部は、現像剤像を記録材に転写する転写手段を有し、
前記記録材検知装置の出力に応じて、前記転写手段による転写条件を設定することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記画像形成部は、記録材に形成された現像剤像を記録材に定着させる定着手段を有し、
前記記録材検知装置の出力に応じて、前記定着手段による定着条件を設定することを特徴とする請求項８または９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材検知装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式によって現像剤像を転写・定着させて記録材（記録紙）に画像を形成する複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置では、画像形成のための種々の条件を記録材のサイズや種類（紙種ともいう）に応じて設定するのが好ましい。例えば、ユーザが制御パネル等から設定した記録材のサイズや種類に応じて、転写条件（例えば転写バイアスや転写時の記録材の搬送速度）や定着条件（例えば、定着温度や定着時の記録材の搬送速度）が設定される構成は従来から知られている。
近年では、画像形成装置内部に記録材を検知するセンサを用いて記録材のサイズや種類を判別し、判別結果に応じて転写条件あるいは定着条件等が設定されるよう制御する手法が提案されている。特許文献１には記録材の表面をＣＭＯＳセンサによって撮像することで表面平滑性を判別することが記載されている。
記録材の表面をＣＭＯＳセンサのようなイメージセンサによって撮像する手法は、表面の凹凸に起因して生じる陰影を直接的に撮影している。しかし、例えば一般オフィス用紙を判別する場合などにおいて、表面の凹凸に起因して生じる陰影の様子は用紙製造時の繊維配向方向（漉き目）によって異なることが多い。つまり、用紙の繊維配向方向と直交する方向から光を照射すると表面の凹凸の様子が強調されたコントラストの高い撮影像が得られる。一方、繊維配向方向と同一方向から光を照射した場合には凹凸に起因した陰影が出難くコントラストの低い撮影像となる。このため、同一の用紙であっても縦通紙した場合と横通紙した場合では異なる判別結果になってしまう場合があった。
これに対し、特許文献１では光の照射方向を用紙の搬送方向に対して斜めにすることで判別精度の向上を図っている。しかし、用紙の繊維方向は必ずしも搬送方向と一致もしくは直交しているとは限らず、搬送方向に対して斜め方向に繊維配向した用紙の表面性を用紙自体の表面特性として判別してしまう課題があった。
そこで、特許文献２では独立した２つの光源を用いて、記録材表面の法線方向で見て平行でない異なる２方向から記録材に光を照射し、それぞれの方向で光を照射された記録材表面の陰影を撮像し、得られた２種の画像を用いることで、記録材の搬送方向に対する繊維配向方向の違いの影響を低減し、判別精度の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３８８７９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６６４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２の技術では、記録材表面の法線方向で見て平行でない異なる２方向から記録材に光を照射する為に２つの光源を用いている。しかし、２つの光源を用いる場合、各光源の照度分布の指向特性が非対称である場合がある。この場合、記録材表面の異なる２方向で光を照射され、撮像される２つの領域における光量分布が、対称でないものとなってしまい画像判別処理時に誤差が生じることが懸念される。
【０００５】
本発明の目的は、記録材の表面状態の判別精度の向上を図ることができる記録材検知装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の記録材検知装置は、
第１の光を発する第１の光源と、
第２の光を発する第２の光源と、
前記第１の光、前記第２の光を、記録材表面の法線方向で見た時に平行でない２方向からそれぞれ記録材の表面に入射させる導光手段と、
記録材の表面の前記第１の光が照射された領域、及び、前記第２の光が照射された領域を撮像する撮像手段と、
を備え、前記撮像手段の出力に基づいて記録材の表面状態に関する情報を出力する記録材検知装置において、
前記第２の光源は前記第１の光源と同型の光源であり、前記第１の光源及び前記第２の光源の中心光軸に沿う方向から見た時、前記第１の光源と前記第２の光源は、各々の前記中心光軸周りの回転位相の基準線が、前記第１の光源と前記第２の光源との配列方向に直交する直線に対し、反対方向に略同じ角度回転させた関係で配置されていることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の記録材検知装置は、
第１の光を発する第１の光源と、
第２の光を発する第２の光源と、
前記第１の光、前記第２の光を、記録材表面の法線方向で見た時に平行でない２方向からそれぞれ記録材の表面に入射させる導光手段と、
記録材の表面の前記第１の光が照射された領域及び前記第２の光が照射された領域を含む長尺状の撮像領域を撮像する撮像手段と、
を備え、前記撮像手段の出力に基づいて記録材の表面状態に関する情報を出力する記録材検知装置において、
記録材表面上の所定の光量以上の前記第１の光で照射される領域、及び、所定の光量以上の前記第２の光で照射される領域は、それぞれ略楕円形であり、該楕円形の長軸が前記撮像領域の長手方向と一致するように、前記第１の光源及び前記第２の光源が配置されていることを特徴とする。
【０００７】
また、上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
上記記録材検知装置と、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
を備え、
前記記録材検知装置の出力に応じて、前記画像形成部による画像形成条件を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、記録材の表面状態の判別精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の説明図
【図２】本発明の実施例１に係る記録材検知装置の構成図
【図３】本発明の実施例１に係る記録材検知装置の構成図
【図４】記録材表面性状を取得する方法の説明図
【図５】片側ＬＥＤの光量の強度分布を説明する図
【図６】他側ＬＥＤの光量の強度分布を説明する図
【図７】両側ＬＥＤの光量の強度分布を説明する図
【図８】撮像素子出力の説明図
【図９】表面性データの説明図
【図１０】ＬＥＤの構成を示す図
【図１１】ＬＥＤの概略構成を示す図
【図１２】ＬＥＤ光照射分布を示すベクトル線図
【図１３】対称性ＬＥＤを並置配置したときの光照射分布の説明図
【図１４】対称性ＬＥＤを回転配置したときの光照射分布の説明図
【図１５】非対称性ＬＥＤを並置配置したときの光照射分布の説明図
【図１６】非対称性ＬＥＤを回転配置したときの光照射分布の説明図
【図１７】ＬＥＤ電源ラインの構成図
【図１８】本発明の実施例２に係る記録材検知装置の構成図
【図１９】ライトガイドの構成図
【図２０】本発明の実施例２に係る記録材検知装置の構成図
【図２１】本発明の実施例３に係る記録材検知装置の構成図
【図２２】本発明の実施例３に係る記録材検知装置の構成図
【図２３】本発明の実施例３に係る記録材検知装置の構成図
【図２４】従来例に係る記録材検知装置の構成図
【図２５】本発明の実施例４に係る記録材検知装置の構成図
【図２６】異方性を有する市販ＬＥＤの構成を示す図
【図２７】従来構成における光照射分布を説明する図
【図２８】本発明の実施例１における光照射分布を説明する図
【図２９】光軸全体モデル図
【図３０】光軸モデル式（発光面）の説明図
【図３１】光軸モデル式（反射面）の説明図
【図３２】光軸モデル式（紙面）の説明図
【図３３】捩れ角度の比較表
【図３４】捩れ角度グラフ
【図３５】本発明の実施例４の評価結果を示す図
【図３６】本発明の実施例５に係る記録材検知装置の構成図
【図３７】本発明の実施例５におけるＬＥＤとライトガイドの位置関係を示す図
【図３８】本発明の実施例５における光照射分布を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１１】
（実施例１）
＜画像形成装置の全体構成＞
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す模式的断面図である。本発明の実施例に係る記録材検知装置は、例えば電子写真方式のカラー画像形成装置で用いられることが可能であり、図１はその一例である中間転写ベルトを採用したタンデム方式のカラー画像形成装置を示す構成図である。なお、本発明を適用できる画像形成装置の構成はこれに限定されるものではない。
【００１２】
本実施例に係る画像形成装置の画像形成部は、概略、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色にそれぞれ対応した４つの画像形成ステーションを備える。なお、図では、画像形成装置の各構成がＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのどの色に対応するのかを示すために、それぞれの符号において数字の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのいずれかを添えて示している。以下の説明では、区別して説明する必要がない限り、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを省略する。
【００１３】
各画像形成ステーションは、感光体（感光ドラム）１、帯電ローラ（一次帯電手段）２、露光光スキャナ部１１、現像器（現像手段）８、一次転写ローラ４を備える。また、画像形成装置は、給紙カセット（給紙部）１５、中間転写ベルト２４、中間転写ベルト２４を駆動する駆動ローラ２３、張架ローラ１３、二次転写対向ローラ２６、二次転写ローラ２５、定着部２１、各構成を動作制御する制御部１０を備える。感光ドラム１は、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成し、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転する。駆動モータは感光ドラム１を画像形成動作に応じて図中時計周り方向に回転させる。
【００１４】
制御部１０が画像信号を受け取ると、記録材Ｐは、給紙カセット１５等から給紙ローラ１７、１８によって画像形成装置内に送り出される。そして、記録材Ｐは、後述の画像形成動作と記録材Ｐの搬送との同期をとるためのローラ状同期回転体、即ち、搬送（レジスト）ローラ１９ａ、及び搬送（レジスト）対向ローラ１９ｂに一旦挟持され、停止して待機する。
【００１５】
一方、制御部１０は、受け取った画像信号に応じて、各ステーションにおいて、露光光スキャナ部１１によって帯電ローラ２の作用により一定電位に帯電した感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。現像器８は静電潜像を可視化する手段であり、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の現像を行う。各現像器８には、スリーブ５が設けられており、静電潜像を可視化するための現像バイアスが印加されている。このように、各感光ドラム１の表面に形成された静電潜像は、各現像器８の作用により単色トナー像（単色の現像剤像）として現像される。各ステーションにおいて、感光体１・帯電ローラ２・現像器８は一体構成となっており、画像形成装置本体から脱着可能なトナーカートリッジ３１の形態で取り付けられている。
【００１６】
中間転写ベルト２４は、各感光ドラム１に接触しており、カラー画像形成時に反時計周り方向に感光ドラム１の回転と同期して回転する。現像された単色トナー像は一次転写ローラ４に印加された一次転写バイアスの作用により順次転写され、中間転写ベルト２４上で多色トナー像となる。その後、中間転写ベルト２４上に形成された多色トナー像は二次転写ローラ２５とで形成される二次転写ニップ部に搬送される。これと同時に、搬送ローラ対１９ａ、１９ｂに挟持された状態で待機していた記録材Ｐが、搬送ローラ対１９ａ、１９ｂの作用により中間転写ベルト上の多色トナー像と同期を取りながら二次転写ニップ部に搬送される。そして、二次転写ニップ部において、記録材Ｐに中間転写ベルト２４上の多色トナー像が二次転写ローラ２５に印加された二次転写バイアスの作用により一括転写される。
【００１７】
定着部２１は、記録材Ｐを搬送させながら、転写された多色トナー像を溶融定着させるものであり、図１に示すように記録材Ｐを加熱する定着ローラ２１ａと記録材Ｐを定着ローラ２１ａに圧接させるための加圧ローラ２１ｂを備えている。定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂは中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ２１ａｈ、２１ｂｈが内蔵されている。多色トナー像を保持した記録材Ｐは定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂにより搬送されるとともに、熱および圧力を加えられ、トナーが記録材表面上に定着される。トナー像定着後の記録材Ｐは、排出ローラ２０によって排紙トレイ１６に排出され画像形成動作を終了する。クリーニング手段２８は、中間転写ベルト２４上に転写残として残ったトナーをクリーニングするものであり、ここで回収された転写残トナーは廃トナーとしてクリーナ容器２９に蓄えられる。
【００１８】
このような一連の画像形成動作は画像形成装置内に設けられた制御部１０によって制御動作される。
【００１９】
図１の画像形成装置において、本実施例に係る記録材検知装置５０は搬送ローラ対１９ａ、１９ｂ手前の記録材検知部に設置されており、給紙カセット１５等から搬送された記録材Ｐの表面平滑性（表面状態）を反映した情報を検出することが可能である。本実施例において、記録材検知装置５０による判別は、記録材Ｐが給紙カセット１５等から画像形成装置内に送り出され、搬送（レジスト）ローラ対１９ａ、１９ｂに挟持されて停止している間に行われる。制御部１０は、記録材検知装置５０から送られてくる記録材の表面性状に基づく検知情報（判別結果）をもとに、画像形成条件、例えば、最適な転写バイアス・定着温度などの転写条件・定着条件を設定して画像形成装置を制御動作させる。
【００２０】
図２は、本発明の実施例１に係る記録材検知装置の構成を示す模式図であり、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面、（ｂ）は記録材検知装置６０の上視図（記録材Ｐ表面の法線方向から見た図）であり光源等の配置を分かり易くする為に上部カバーの一部を透視図としている。なお、対称に配置されている同様な部品は符号に添え字Ｒ、Ｌを付加して図示する。
【００２１】
記録材検知装置６０は、検知装置本体６４内の基板６５上に設置されたチップ実装型ＬＥＤ６１を光源（第１の光源、第２の光源）として、光路６６を介して記録材Ｐに向けて光（第１の光、第２の光）が照射される。なお、光路６６Ｌ、ＲはＬＥＤ６１Ｌ、Ｒから出射され、記録材Ｐの表面に照射される光の中心光線に相当するものを示している。このとき、ＬＥＤ６１から出射された光は、反射部（導光手段）６７によって装置内で光路を偏向され、光透過可能なカバー部材（カバーガラス）６８を透過して記録材Ｐへと誘導される。そして記録材Ｐ表面が光照射されることにより、記録材Ｐの表面性状が観察可能となる。そして基板６５に設置された複数の光電変換素子が一方向に配列されたＣＭＯＳ撮像素子（ラインセンサ）６３にて集光素子（ロッドレンズ）６２を介して記録材Ｐの表面性状が撮像され、その後表面性状観察画像から光学的な特徴量となる明度相当値等を抽出計算して、記録材Ｐの表面性を判断することができる。
【００２２】
図２（ｂ）に示すように、記録材表面性状が記録材繊維配向方向に拠らず判別できるように光源６１Ｒ、６１Ｌから出射された光は、光路６６Ｒ、６６Ｌのように、記録材Ｐ表面の法線方向から見た時に平行でない（法線方向に平行でない）２方向から記録材Ｐに入射する。ここで、反射部６７はいわゆるガラスやアクリルのような板材表面に反射膜等を形成したものでも良いし、反射率が高いシート材、例えば東レ社のＰＥＴ基材にアルミ蒸着を施したメタルミー（商標）等を両面テープ等を用いて接着することでも構わない。また、ハウジングの一部に凸部を形成し反射面を蒸着等で形成する方法で反射部を形成して構わない。
【００２３】
図３を参照して、さらに詳細に記録材検知装置の構成を説明する。図３は、記録材検知装置の構成を示す模式図であり、（ａ）はハウジング部を除いたＬＥＤ光源６１、反射部６７等各部品の立体的な配置構成を示す図、（ｂ）は光路等を含めた状態を３面図で示す図である。なお、対称に配置されている同様な部品は符号に添え字Ｒ、Ｌを付加して図示する。
【００２４】
図３（ｂ）において、太い２点鎖線で示した６６−１は、光源６１から出射して反射部６７に入射する光の光路の仮想中心線（光源６１が出射する光束の光軸）を示している。同じく、太い２点鎖線で示した６６−２は、反射部６７で反射（図中裏面）し、カバー部材６８を透過して記録材Ｐ上に一致するターゲットＴまでの進む光の光路の仮想中心線を示している。図３（ｂ）において、破線で示した楕円Ａは、上記光路を進んだ光がターゲットＴを光学的な中心として記録材（＝カバー部材）周囲エリアに照射される際の照射範囲を示している。このとき、それぞれの光軸は、照射面に垂直な方向に投影したときに、光源６１Ｌ、６１Ｒを結ぶ仮想線分の中点を通って記録材搬送方向に延びる軸線に対して
θの傾きを有している。さらに、６６−３は、撮像素子６３が集光素子６２を介してターゲットＴを含む記録材表面部Ａをライン状に参照する際において、ターゲットＴを通って撮像素子６３に入射する光の仮想光路を示している。ここで、図３（ｂ）において、各部品の配置基準座標をＸ、Ｙ、Ｚ軸で示す。Ｙ軸は、光学的な対称軸を示すとともに、記録材搬送方向を示し、撮像素子６３上にあるＸ軸が記録材搬送方向直交方向を示す。Ｚ軸が記録材厚さ方向を示す。
【００２５】
図４は、上記構成において記録材表面性状を取得する方法を説明する図である。図４（１）にあるように、まずＬＥＤ６１を発光させない（ＯＦＦ状態）でカバー部材（カバーガラス）６８上に遮光板をおき、外光が入射しない状態で撮像素子出力を取得する。このときの撮像素子出力値を“暗レベル”とする。このときに得られる画像を同図中下方に示す。次に、図４（２）にあるように、基準となる反射光量を規定する為に白基準板を用意し、遮光板を置くのと同様にカバー部材６８上に白基準板を置く。その状態でＬＥＤ６１を発光（ＯＮ状態）させ、そのときの撮像素子出力を取得する。ここで得られた出力値、つまりは一様な反射特性を持つ白基準板によって反射される、撮像素子上が捉える発光する左右のＬＥＤ６１の光強度分布を示す。このとき得られる取得画像を合わせて下部に示す。
【００２６】
ここで、図５〜図７を参照して、ＬＥＤ６１による発光状態を詳細に説明する。図５〜図７は、反射光像の光量の強度分布を説明する模式図である。
＜第１の反射光像の光量の強度分布＞
図５（ａ）に示すのは右側ＬＥＤ１（ＬＥＤ６１Ｒ）によってカバーガラス６８上左側（図３のＺ軸方向から参照して）にクロスして照明される光の強度分布例である。図中縦軸であるＹ座標０上をとなる撮像素子参照位置の光量値を図５（ｂ）に示す。
＜第２の反射光像の光量の強度分布＞
次に、図６（ａ）に示すのが左側ＬＥＤ２（ＬＥＤ６１Ｌ）によって照明されるカバーガラス６８上右側の光の強度分布例である。図６（ｂ）にＹ軸０上の撮像素子参照位置での光量値を示す。
＜合成反射光像の光量の強度分布＞
そして実際には両側のＬＥＤを同時に発光させるので、カバーガラス上は図７（ａ）に示すような光強度分布となり、その時の撮像素子参照位置となるＹ＝０での光強度出力値を示したのが図７（ｂ）である（片側ずつのＬＥＤ発光分布も重ねて図示している）。
【００２７】
このときの撮像素子における出力例を図８に拡大して示す。図８は、撮像手段が撮像した合成反射光像を電気信号に変換して出力した結果を示す図である。縦軸に撮像素子出力量を示し、横軸に撮像素子上の画素位置を示す。記録材検知装置５０は、左右のＬＥＤから出力される光量を、設定された左右の撮像素子有効画素範囲Ｌ、Ｒで検出処理し、ライン状の画像情報を得る。更に、記録材を搬送することにより連続した複数のライン状画像情報を繋ぎ合わせ面状の画像を得る。そして、記録材検知装置５０は、左右の撮像素子出力のそれぞれにおける記録材の表面性状（繊維の凹凸）に対応するコントラスト比（撮像素子出力線上の小さなギザギザ成分のピーク値）を求める。次に、左右の撮像素子出力のコントラスト比の平均値に基づいた記録材表面性に関する値を出力する。制御部１０は、記録材検知装置５０からの出力をもとに、検出されたコントラスト比の平均値が大きい程、表面性状が粗い記録材に対応する画像形成条件（例えば、最適な転写バイアス・定着温度などの転写条件・定着条件）を設定して画像形成装置を制御動作させる。このように２方向から光を照射することによって得られた左右の撮像素子出力のコントラスト比の平均値に基づいて出力を行うことにより、記録材の繊維配向方向の影響を低減した、記録材の表面性状に関する出力を行うことができる。
なお、有効画素範囲Ｌ、Ｒで大きく見ると、撮像素子出力は中央が高く左右に減少する傾向を示している。このように左右の有効画素範囲Ｌ、Ｒで左右それぞれ左下、右下がり
の出力になっているのは、光源から撮像素子参照部までの距離が遠くなる為、記録材表面に照射される光の強度（照度）が低下し暗くなっているからである。記録材の表面性状が同じであっても、照射される光の強度が異なると、記録材の表面性状（繊維の凹凸）に対応するコントラスト比は光の強度が異なる。このため、上述した出力を大きく見た時の傾き量は、次に述べる方法で補正することは可能であるが、記録材の表面性状に対応するコントラスト比となる光量変動値を補正することは難しい。従って、左右の有効画素範囲内での大きく見た場合の光量出力傾き量が同程度であれば、左右の有効画素範囲内でほぼ同条件で検知されたコントラスト比を得ることができ、記録材表面性をより正確に判断することができる。
【００２８】
ここで図４での記録材表面性状入手方法の説明に戻る。図４（３）で記録材たる紙をカバーガラス６８上に置きＬＥＤ６１を発光させて撮像素子出力を取得する。これによりＬＥＤ６１の発光分布と記録材表面性状を合わせた撮像素子出力を得ることができる。このとき得られる記録材画像を合わせて下部に示す。
【００２９】
更に、図４（１）〜（３）で得られた出力データを用いて以下の演算を実施する。図４（１）暗レベル基準値で各データを正規化した後、図４（３）で得られたデータから図４（２）で得られた白基準データを差し引き、ＬＥＤの光量傾き量と光量ムラを補正し、ＬＥＤの発光分布特性に影響されない記録紙表面性状データを得る。このとき得られた結果を図９に示す。この記録材表面性状を反映する撮像素子出力値の明度情報から、記録材の表面性状を推定することが可能となる。
【００３０】
ここで、図１０に、表面実装タイプのＬＥＤとして、日亜化学工業  白色チップタイプＬＥＤ  ＮＳ２Ｗ１５０の仕様書から抜粋した外形図を参考にして、光源の具体的な構成の一例を示す。図１０は、外形形状の４面図と共に各部寸法を記している。
【００３１】
このチップタイプＬＥＤの外形図を単純な形状に書き換えたものを図１１に示す。一般的にチップタイプＬＥＤは図１１に示すようにセラミックスで構成されたパッケージ材ＣＰに覆われ、蛍光体によって発光する発光面ＥＸＰを表面に有し、表面片側隅部には電極カソード部を示すカソードマークＣが形成されている。電力被供給部は、電極カソード部の反対側に設けられている。発光面ＥＸＰの中心が発光中心Ｏである。
【００３２】
ここで、チップタイプＬＥＤの指向特性について説明する。ＬＥＤの指向特性を、発光面ＥＸＰの法線方向の中心光軸における照度を基準とした所定の放射角度における相対照度の分布をＬＥＤの発光中心Ｏからのベクトル線図として示したものが図１２（ａ）、（ｂ）である。なお、図１２（ａ）、（ｂ）は、図１１のＹ方向からＬＥＤを見た時の相対照度を示すものである。また、ＬＥＤの発光中心Ｏからの発光面ＥＸＰの法線方向の光軸を中心光軸とする。図中発光点（矢印の始点）からの代表的な強度ベクトル（大きさ、方向）をＰ０、Ｐ１等の符号で示している。発光面ＥＸＰの法線方向（放射角度が０度）の照度ベクトルをＰ０とする。α°、β°は、発光面ＥＸＰの法線方向を基準とした放射角度の絶対値であり、Ｐ１、Ｐ−１、Ｐ２、Ｐ−２は、放射角度がα°、β°における、Ｐ０を基準とした相対照度を示す。
図１２（ａ）は指向特性のベクトル分布が正円に近い理想的な状態を示し、０°のＰ０に対して、α°の角度で対称位置にあるＰ１およびＰ−１はそれぞれ大きさ（長さ）が同一であり、方向（角度）はＰ０に対して線対称な関係になっている。また、それより外側の角度β°でのＰ２、Ｐ−２もそれぞれ大きさ（長さ）が同一である。ここで、このような発光面ＥＸＰの法線（中心光軸）を中心として線対称の照度分布状態を示すものを、発光特性が“対称性を有する”と表現する。
【００３３】
一方で、図１２（ｂ）に示す指向性の分布特性は、照射光の分布が０°軸方向に対し角
度α°のＰ１’に対応するＰ−１’の大きさ（長さ）が異なり、また０°軸方向に対し角度β°のＰ２’に対応するＰ−２’も大きさが異なっている。すなわち、発光面ＥＸＰの法線方向を中心として見た際に、ベクトル矢印の終点が非対称の位置になっている。この様に、発光面ＥＸＰの法線方向に直交するいずれかの方向（中心光軸に直交するいずれかの方向）で見た時の照度分布の指向特性が、発光面ＥＸＰの法線（中心光軸）を中心として線対称となる（絶対値が同じの放射角度の照度が異なる）指向特性を持つＬＥＤの発光特性を“非対称性を有する”として表現する。
【００３４】
これらＬＥＤの発光特性の対称、非対称性は一つ一つのＬＥＤの特性として決められるものではなく、ＬＥＤを生産する生産設備等の中で特有の分布形状が形成されると考えると理解し易い。発光特性は理想的には正円状態で製造できれば対称性が完全に保証されるのであるが、発光特性が正円に近いが、若干歪んだ分布のものが実際に生産されることが多いのが実状である。つまり、工業的に大量に生産されるチップＬＥＤは微小ながらも非対称な光学特性を有するのが一般的である。また、これらの特性は一つ一つのＬＥＤの個々の製造バラツキというよりも製造装置等により特徴付けられるものである。このため同型のＬＥＤチップであれば、その光学特性の非対称性も同様の分布を有するのが一般的である。
【００３５】
ここで光量分布に理想的な対称性を有する同型の表面実装型のＬＥＤを２つ用いた場合のライン状撮像素子がとらえた出力分布を図１３に示す。図中チップ型ＬＥＤを基板上に配置している様子と（ＬＥＤパッケージの長辺、短辺の関係とカソードマークの配置）、そのときそのＬＥＤが有する発光特性のベクトル線図Ｐ、Ｑを同時に示している。また、図中中央の一点鎖線は先に示した図３（ｂ）内のＹ軸に相当する。このような理想的な対称性を有する発光特性を有するＬＥＤを併置して用いた場合、撮像素子で捉えられる光量出力を縦軸にとり、横軸に各ベクトルに対応する撮像素子上の画素位置を示すと、中央のＹ軸に対してハの字型の対称な出力が得られる。
【００３６】
これを踏まえ、図中右側のＬＥＤの位置をそのままでＬＥＤ単体を１８０°回転移動させたものが図１４である（カソードマークの位置が左右逆転している、またベクトルＱの各添え字位置が逆転している）。撮像素子で捉えられた出力は、中央Ｙ軸に対してハの字型で対称であり、図１３と同様である。
【００３７】
次に光出力特性が非対称性を有する同型の表面実装型のＬＥＤ２つを同じ向きに並置した場合の光量分布を図１５に示す。左右のＬＥＤ光の出力の分布はベクトル線図としてＰ’、Ｑ’として左右同様な非対称性を有した分布で示されている。このとき、撮像素子の出力はＹ軸に対して非対称形状になっていることがわかる。ここで、先ほどと同様に、右側のＬＥＤを、配置位置はそのままで、ＬＥＤそのものの向きを１８０°又は略１８０°回転した状態（左のＬＥＤに対し点対称の向きとする）として発光させた場合（カソードマークの位置に注意）の撮像素子出力を示したものが図１６である。Ｙ軸に対して撮像素子出力はハの字型の線対称形となっている。
【００３８】
このように、同型の２つの光源を線対称に並置して２方向から照射を行う場合は、２つの光源の向きを点対称とすることで、光量分布に非対称性を有するＬＥＤを好適に用いることができる。すなわち、それぞれのＬＥＤパッケージの位置を記録材検知装置６０の光学的な対称軸（図３（ｂ）のＹ軸）を中心に線対称である構成の場合、各ＬＥＤの向きを発光中心Ｏを中心として互いに１８０°回転した関係（点対称の関係）に配置する（２つのＬＥＤの発光中心Ｏを中心とする回転位相を１８０°ずらす）。これにより、撮像素子上では対称な出力特性を得ることができる。つまり、被照射対象を光学的に対称に照射することが可能となり、記録材の表面性状をより正確にとらえることが可能となり、結果として記録材判別精度が向上することとなる。
【００３９】
また、ＬＥＤを線対称に配置し、それぞれを回転した関係に配置すると、ＬＥＤを駆動する電源ラインのパターンを共通化でき、パターン面積を削減することができる。これを図１７（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１７（ａ）は、ＬＥＤを単に並列に配置（向きを同じ方向に配置）した場合の構成を示している。図１７（ｂ）は、とパッケージの位置は並置されているが、カソード位置が対称になるように回転配置（逆向きに配置）した場合を示している。
【００４０】
図１７（ａ）に示すように、ＬＥＤを向きを同じに並置した場合は、Ｌ１、Ｌ２で示すように、ＬＥＤ６１Ｌ、６１Ｒに対して電源ラインが個別に配線され、実装面積がそれぞれに必要となる。一方、図１７（ｂ）に示すように、パッケージは同様な位置に配置し、カソードマークＣが対称位置となるように逆向き配置にすると、電極カソード部の反対側に設けられている電極アノード部（電力被供給部）が互いに対向する位置関係となる。このように、それぞれの電極アノード部が互いに近い位置関係となることにより、Ｌ３で示すように、接続される電源ラインの一部を共通化して配線を効率的なものとすることが可能になり、パターン面積の無駄を低減することができる。
【００４１】
また、ＬＥＤのパッケージ中心位置とＬＥＤの発光点中心とは正確には一致していない為、パッケージの形状で実装位置決めをすると、ＬＥＤの発光分布が左右に偏奇した状態となる恐れがある。この為、２個のＬＥＤを用いて線対称な位置に配置しただけでは、発光分布が対称とはならないのみならず、発光ピーク位置が左右で異なる状態になる為、適当量の光学調整が必要となる。このようにＬＥＤのパッケージ中心位置とＬＥＤの発光点中心とが正確には一致していない場合であっても、本実施例によれば、従来のような光学調整を不要とすることができる。すなわち、２つのＬＥＤを線対称に配置し、かつＬＥＤ相互は１８０°回転した位置関係におくことで、同様な発光点位置ズレを持つものであればＬＥＤのチップ発光点の左右の位置ズレのばらつきの影響を低減でき、光学調整をすることが不要となる。このような光学的な調整工程を省略することができれば、製造コストを低減することが可能となる。
【００４２】
以上のように、本実施例では、同型の２つの光源を、記録材検知装置の光学的な対称軸を中心に線対称な位置に配置し、２つの光源の向きを点対称（２つの光源の発光中心を中心とする回転位相を１８０°ずらす）とした。この構成により各光源によって撮像手段の撮像領域に結像される各反射光像は、それぞれの中心を結ぶ仮想線分の中点で直交する軸線に対して、略線対称な光量の強度分布を有する。各光源は、撮像手段の撮像領域における反射光像の光量の強度分布がそれぞれ上記軸線に対して非線対称な分布となる、略同一の発光特性をそれぞれ有している。その発光特性は、光源の設置の向きに依存して強度分布が変化する。本実施例によれば、コンパクトな装置として２つの方向から記録材に同様な光量分布の光を照射することが可能となり、高精度に記録材表面性状に関する情報を出力することが可能となる。さらに、光源への電源ラインを共通化することが可能となり電気部品実装パターン面積を削減することができるので、小型で安価、高精度な記録材判別精度を有する装置を実現することができる。
【００４３】
（実施例２）
図１８〜図２０を参照して、本発明の実施例２に係る記録材検知装置について説明する。なお、ここで説明しない事項については、上記実施例と同様であり説明を省略する。本実施例に係る記録材検知装置は、実施例１の反射部の機能を有すると同時に、光を集光する機能を有する、いわゆるライトガイド（導光手段）を用い、表面実装した２つのＬＥＤの配置を線対称でかつ１８０°回転配置したものである。図１８は、本実施例に係る記録材検知装置の構成を説明するための模式的斜視図である。図中のライトガイド部材７０以外は実施例１と同様構成であるので各部の名称説明は省略する。図１９にライトガイド各
面の機能を示し、更に図２０に各部品の配置関係を示す。ライトガイド７０は全体をアクリル等の樹脂で成形したものである。
【００４４】
ライトガイド（導光手段）７０は、まず、２つの同型のＬＥＤ６１から照射される光を、ＬＥＤ６１に対向するライトガイド下面入射部７１で受光し、ライトガイド部材内に集光透過させる。そして、反射部であるライトガイド反射面７２で光線を反射させ、ライトガイド出射部７３を介して光線を出射し、カバー部材６８を透過してターゲット部Ｔを光学中心としてその周囲Ａを照射する。その他記号は図３と同様である。
【００４５】
このようにライトガイドを用いた場合においても、それぞれの光源に非対称性を有するＬＥＤを線対称に配置し、かつ相互のＬＥＤを１８０°回転配置した状態で設置することは、有効である。つまり、本実施例では第１実施例と同様の効果が得られる。また、ライトガイドを用いているので光源からの集光能力が高まることから、より記録材参照面に対して照射光量を増加させることができ、記録材表面に光を照射した際に表面性状に依る表面参照画像のコントラスト比が高まる。それぞれのＬＥＤから照射される２カ所の記録材表面は同様な光量分布状態で高光量に照射することができるので、照射され得られる記録材表面性状画像は高コントラストでありつつも同様な画像を得ることができる。その結果、記録材検知精度が向上することになる。
【００４６】
（実施例３）
図２１〜図２３を参照して、本発明の実施例３に係る記録材検知装置について説明する。なお、ここで説明しない事項については、上記実施例と同様であり説明を省略する。本実施例は、実施例２で示した集光能力を高めることによる判別精度の向上を更に改善したものである。図２１は、本実施例に係る記録材検知装置の構成を説明するための模式的斜視図である。合わせて理解し易いようにＬＥＤのパッケージ配置状態を図２２（斜視図）、図２３（上視図）に単純に示した。なお、図２３は２つのＬＥＤ６１´Ｌ、Ｒの中心光軸に沿う方向から見た図である。
【００４７】
図２１に示すように、それぞれのライトガイド７０の入射面をなす長方形形状と２つの同型のＬＥＤのパッケージ６１’の長方形形状のそれぞれが平行な状態（それぞれの長方形の長手方向なども互いに平行）にあり、かつ左右配置位置が線対称である。さらに、２つの左右のＬＥＤは、カソードマークの位置の位置も線対称となるように、互いに設置の向きが異なる（９０°又は略９０°回転させた）ように配置されている。
【００４８】
ここで、ＬＥＤを配置する向きについて一般化して説明する。本実施例では、図２３に示すように２つの同型のＬＥＤ６１´Ｌ、Ｒの中心光軸に沿う方向から見て、中心光軸周りのＬＥＤ６１´Ｌ、Ｒの回転位相の基準線Ｌｘ、Ｒｘが、記録材検知装置の光学的な対称軸Ｙ（ＬＥＤ６１´Ｌ、Ｒの配列方向に直交する方向の軸（直線））に対して紙面上時計回りを正として実質的に＋γ°と−γ°となるような回転位相でＬＥＤ６１´Ｌ、Ｒを配置した。これにより、実施例１、２のように２つのＬＥＤの一方を他方に対し１８０°回転して回転位相差が１８０°となるように配置しなくても、実施例１，２と同様にＬＥＤ６１´Ｌ、Ｒが照射する光の光量分布を記録材検知装置の光学的な対称軸Ｙに対して線対称とすることができる。なお、実施例１、２の構成は、回転位相の基準線を対称軸Ｙに対して＋９０°と−９０°に設定したものに相当すると言える。
【００４９】
図２３においては、ＬＥＤ６１´Ｌ、Ｒの回転位相の基準線Ｌｘ、Ｒｘを発光面又はパッケージの長手方向に平行な線と定義したが、これに限られない。つまり、回転位相の基準線は、２つのＬＥＤの回転位相差を数値化する為の仮想的な線であるので、ＬＥＤの発光面に平行でＬＥＤの発光中心Ｏ（中心光軸の位置）を通る線であり、２つのＬＥＤで同様に定義されるものであれば、どのように定義しても構わない。このように回転位相の基
準線を定義し、且つ、上述したように２つの光源（ＬＥＤ）は、対称軸Ｙに対し、各々の回転位相の基準線が反対方向に実質的に同じ角度回転させた関係となる配置とすることで、２つの光源が照射する光の光量分布を対称軸Ｙに対して線対称とすることができる。
【００５０】
これにより、実施例１、２と同様に光学的に対称性が高い２方向からの照明系を実現することができる。その結果、記録材表面性状を判別する為の２方向からの画像が同様の光分布状態であり、高いコントラスト比で得られるので、画像判別精度が高まることから記録材判別精度の向上ができる。また、実施例２と同様に、ＬＥＤからの発光光量をライトガイド面内に効率的に取り込むことが可能となり、より多くの光量を対象面に照射することが可能になり、高いコントラスト比の記録材表面画像を得ることができる。
【００５１】
（実施例４）
本発明の実施例４に係る記録材検知装置について説明する。なお、ここで説明しない事項については、上記実施例と同様であり説明を省略する。説明を分かり易くするために前述の特許文献２に則した記録材検知装置４０と比較して説明する。
【００５２】
図２４は、従来の記録材検知装置４０の構成を示す模式図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面、（ｂ）は、装置上視図を示す（光源等の位置を分かり易くするために上部のフタ部を一部透視図として示す）。記録材検知装置４０は、装置本体４４内の基板４５に設置され高さｈ４０とした砲弾型ＬＥＤ４１を光源とする。該光源から光路４６を介して図中矢印方向に移動する記録材Ｐに向けてカバー部材Ｃを透過させながら１０°〜１５°程度の浅い角度（図２４（ａ）において記録材Ｐの搬送方向となす角度）で光を照明する。その反射光が集光素子（ロッドレンズ）４２で集光され基板４５に設置された複数の光電変換素子が一方向に配列された撮像素子（ＣＭＯＳラインセンサ）４３にて記録材Ｐの表面性状が撮像される。このとき、図２４（ｂ）に示すように、光源４１Ｒ、４１Ｌから光路４６Ｒ、４６Ｌに示されるように２方向から記録紙Ｐに向けて光が照射されることにより記録紙Ｐの繊維配向方向に影響されずに記録紙Ｐの表面性状を検知、判別できる。装置本体の幅はＬ４０で示される。
【００５３】
図２５は、本実施例に係る記録材検知装置６０の構成を示す模式的斜視図であり、ハウジング部を除いた各部品の立体的な配置構成を示している。なお、基本的な構成は上記実施例１で説明した図２の構成と同様であるため、共通する構成については説明を省略する。図２５では、Ｙ軸方向に平行でターゲットｔを通る線分をＹｔとして示す。光路６６−２は、照射面をＺ軸方向に見て、線分Ｙｔと角度βなす線分Ｌθに沿って延びており、反射部６７で反射した光は、斜め方向にターゲット位置周辺を照射される。また、光路６６−２は、線分Ｌθを含み照射面に直交する仮想面において線分Ｌθと角度θをなし、カバー部材６８に対して図中カバー部材６８の下側から光が入射するように延びている。光源となるＬＥＤ６１は、設置面上においてＬθと平行な線分Ｌｙに直交する線分Ｌｘに対してαの傾き角度を持つ線分Ｌｘαの延びる方向と、ＬＥＤの長方形パッケージの長手方向とを一致させて設置される。更に図中では省略しているが、もう一つの光源、反射部がＹ軸とＺ軸によって形成されるＹ−Ｚ平面に対して面対象（鏡像位置）に配置されている。
【００５４】
ここで、図２６に、表面実装タイプのＬＥＤとして、東芝ＬＥＤランプＴ□Ｆ１０５２（Ｔ２０）シリーズ（商標）の特性をカタログから抜粋した外形図、指向特性図を参考にして、異方性を有する光源の具体的な構成の一例を示す。図２６（ａ）は、外形形状の４面図と共に各部寸法を記している。図２６（ｂ）は、ＬＥＤの指向特性を示しており、発光点を基準として相対照度の値を放射角度ごとに示している。この指向特性図に示されるように、照射光の分布が見る方向で異なっている。大きな円が、ＬＥＤの短手方向で見た時（横軸をＬＥＤの長手方向とした時）の指向特性、小さな円が、ＬＥＤの長手方向で見た時（横軸をＬＥＤの短手方向の指向特性とした時）の指向特性である。この様な指向特
性を持つＬＥＤを“異方性を有する”として定義する。また、この直交する指向特性はＬＥＤのパッケージ形状の長方形の長辺と短辺と同様の方向性にて示され、短辺側の照射範囲が狭量となっている。
【００５５】
図２７に、このような異方性を有する表面実装型のＬＥＤを用いた場合の所定の光量（照度）以上の光で照射される照射範囲を概念的に示す。図に示すように、該ＬＥＤによる照射光の照射範囲はおおよそ楕円形（略楕円形）となる。つまり、異方性を有する表面実装型のＬＥＤから出射された光束を光軸方向から見ると、その光量分布は所定光量以上となる部分が、おおよそＬＥＤのパッケージの長手方向が長軸と一致する楕円形となる。状況が判別し易いように、指向性の狭い領域のみを利用して説明を続ける。反射部で反射された照射光の光軸を照射面に投影した照射光軸Ｌθとする。線分Ｌｙは、照射光軸Ｌθと、ＬＥＤ設置面において平行な線分である。線分Ｌｘは、ＥＤ設置面において、線分Ｌｙと直交する（照射光軸Ｌθと平行）線分である。ＬＥＤは、ＬＥＤの有する異方性基準軸を線分Ｌｘに一致させて、すなわち、ＬＥＤのパッケージの長手方向を線分Ｌｘ方向に一致させて設置されている。このとき、図中の反射部裏側を反射した後、透明なカバー部材上に照射される光の照射範囲を楕円で示す。この照射楕円光の長軸方向を線分Ｌγとすると、線分Ｙｔとなす角度γを有することとなる。
【００５６】
図２８に、異方性を有するＬＥＤのパッケージを照射光の照射光軸Ｌθと平行な線分Ｌｙに直交する線分Ｌｘに対してαだけ傾けて設置した場合の照射範囲を示す。所定の捩れ角度αを与えて光路を設定することにより、照射範囲を示す楕円の長軸Ｌγを撮像素子観察軸と同軸上にあるＸ軸（撮像素子による長尺状の撮像領域の長手方向に平行な撮像素子内の光電変換素子の配列方向に平行）に一致させる（γ＝０°）ことができる。
【００５７】
ここで、発光源から反射面を通して照射対象となる記録材面までの各光路間の関係を更に詳述する。捩れ角度（ＬＥＤの光軸傾き角）αと紙面への入射角θから紙面上の光束傾き角γを求める為に、捩れ角度（異方性基準軸傾き）αを有した発光面（ｘ−ｙ平面）からの光束（Ｉ）、反射面を介してｙ−ｚ平面上での光束（ＩＩ）、入射角θを持って紙面に照射されたときのｘ−ｙ平面上の捩れ角度γの状態を図２９にモデル図として示す。
【００５８】
まず発光面からの光束（Ｉ）のモデル式を図３０を用いると以下の式で表される。
2014032090.tif 000003
次に反射後の光束（ＩＩ）のモデル式を図３１を用いて示す。
ここで、反射面の法線ベクトルａを示すと
2014032090.tif 000004
反射面における鏡映変換行列を用いてｙｚ平面上での式を示す。
2014032090.tif 000005
ここで
2014032090.tif 000006
である。
式（１）を式（３）を用いて鏡映変換することにより反射後の光束（ＩＩ）のモデル式が求まる。
2014032090.tif 000007
ｘ成分なしでのモデル式
2014032090.tif 000008
ｘ成分追加した場合のモデル式
2014032090.tif 000009
次に紙面上の光束（ＩＩＩ）のモデル式を図３２を用いて求める。
Ｚ＝０平面でのモデル式を求めればよいから式（６）において
2014032090.tif 000010
式（７）からｈ＝−Ｌｓｉｎαｃｏｓθ／ｓｉｎθを代入してｈを消去すれば紙面上の光束（ＩＩＩ）は以下で示される。
2014032090.tif 000011
以上から紙面上の捩れ角度γを求める式は以下となる。
2014032090.tif 000012
【００５９】
これらの数値計算結果を図３３及び図３４に示す。捩れ角γは、４５°となる状態が望ましいが、製造上のバラツキ等も考慮すると４５°±５°程度が適当な値といえる。そし
て、照明時のコントラストを十分得る為に、入射角（侵入角度）θは１０〜１５°程度が適当である。このとき、捩れ角度（ＬＥＤ光軸の捩れ角度）αは初期設定角度から９〜１５°程度が適当な値であるといえる。その範囲を図３４中に破線の□で示す。
【００６０】
指向特性に異方性を有するＬＥＤを用いて、その照射範囲を表す楕円の長軸又は短軸（異方性基準軸）に所定の傾きを与えて設置することにより、撮像素子に対する照射光の分布の方向性を制御することができる。これは、撮像素子による記録材表面撮像時に不要な方向から入射するノイズ光成分を制御できることを示す。
【００６１】
この効果を次のように確認した。記録材を表面が粗いラフ紙、通常のオフィスで多用される普通紙、表面が平滑で光沢のあるグロス紙、透明な樹脂シート材いわゆるＯＨＴの４種類に分類し各種記録材を選定し、表面性の差異を観察した。その結果を図３５に示す。横軸は各種記録材が有する表面性の粗さ量を示し、縦軸には表面性の粗さ量に対応する測定された明度相当値を示す。明度相当の出力値の大きさを比較することで表面性を分別することができる。このとき、ＬＥＤの異方性基準軸を撮像素子分布軸方向に一致させないものを図中（−▲−）、異方性分布軸を一致させたものを図中（−●−）で示す。
【００６２】
図中右下側に示されるように、平滑性が高い紙では光軸を一致させた場合と一致しない場合とであまり差異がない。しかし、図中左上側に示される表面性が粗いラフ紙、普通紙では光軸異方性を一致させていないものより、光軸異方性を一致させた場合の出力が図中上向き矢印で示しているように上昇しいている。これは記録材の表面性が比較的粗い場合、記録材の種別に応じて明度出力相当値がより大きくなる、即ち、記録紙の種別を判別するＳ／Ｎ比が向上している（信号Ｓが大）こととなる。その結果、明度出力値を記録材の表面性状別に分類した場合、領域別に判別し易くなることから、記録紙の判別精度を向上させることができるといえる。
【００６３】
ここで、表面性が比較的平滑なグロス紙等は明度出力相当値が普通紙と比較して十分低い値として検知されているので、それぞれの記録材種として判別可能であり、問題ないといえる。
【００６４】
以上のように、本実施例によれば、異方性を有する光源を所定の捩れ角度を与えて入射させ、かつ照射光を反射部を用い入射させることにより、コンパクトな装置として２つの方向から記録紙に光を直接照射することができる。これにより、記録紙繊維配向方向に影響をうけずに記録紙に対して浅い角度で直接照射し、高コントラストな記録紙表面性状画像を撮像可能とすることができる。さらに、記録紙表面照射光量が十分確保され、かつ、光学的なノイズ成分が少ないことから、高精度な記録紙判別精度を有する装置を実現することができる。
【００６５】
（実施例５）
本発明の実施例５に係る記録材検知装置について説明する。なお、ここで説明しない事項については、上記実施例と同様であり説明を省略する。本実施例は実施例４で示した詳細の構成における反射部の部分を有すると同時に、光を集光する機能を有するいわゆるライトガイドを一体化したしたものを用い、表面実装ＬＥＤの光軸に所定の角度付与した構成となっている。
【００６６】
図３６は、本実施例に係る記録材検知装置の構成を示す模式的斜視図であり、ハウジング部を除いた各部品の立体的な配置構成を示している。図中のライトガイド部材７０、以外は上記実施例と同様構成であるので各部の名称説明は省略する。ライトガイド７０は全体をアクリル等の樹脂で成形したものであり、ＬＥＤ６１からの照射される光を、ＬＥＤに対抗する下面入射部７１で受光する。そして、ライトガイド部材内に集光透過させた後
、光偏向部となる反射面７２に光線を反射させて、出射部７３を介して光線を出射し、カバー部材６８を透過してターゲット部ｔを光学中心としてその周囲を照射する。また、図では省略しているが、Ｙ軸に対して線対称にＬＥＤ６１とライトガイド７０をもう一つ配置することにより、記録材に対して二方向からの照射を実現している。
【００６７】
図３７は、ＬＥＤ６１とライドガイド７０との位置関係を示す模式図である。図３７に示すように、ライトガイド７０の下部入射面７１の長辺方向を線分Ｌｘと平行とし、短辺方向を線分Ｌｙと同様の方向性を与えている。光路中心軸線分Ｌθに平行な線分Ｌｙとそれに直交する線分Ｌｘとライトガイド７０の下部入射面７１の縦横方向が一致している。これに対し、異方性をパッケージ方向に有するＬＥＤ６１のパッケージ外形は線分Ｌｘに対して角度αだけ捩れた位置Ｌｘαに配置させている。このとき、カバー部材上に照射される光の照射範囲を図３８に楕円で示す。
【００６８】
このように所望の捩れ角度αを与えることにより、ラインセンサの参照軸方向に一致した照射光の分布が得られる。すなわち、本実施例によれば、実施例４と比較してライトガイドを用いた分、その集光作用により、照射光量が十分えられると同時に光学的なノイズ成分の低い光照射を実現することができる。したがって、記録材表面性状を比較観察する際に測定する明度相当値がさらに良好なＳ／Ｎ比として得られる。その結果、記録材判別精度が向上する効果がある。
【００６９】
（実施例６）
本発明の実施例６に係る記録材検知装置について説明する。なお、ここで説明しない事項については、上記実施例と同様であり説明を省略する。
【００７０】
実施例４、５においては、記録材に対して二つの斜め方向から反射部を用いて照射方向を設定し、その反射部の照射方向を搬送方向Ｙ−Ｚ平面に対して面対称に配置して入射させている。しかし、反射部を二つの照射方向の交点を通るＺ軸に平行な線分に対して軸対象に配置しても良い。実施例４のように部材の内壁面等にいわゆる樹脂成型した反射面の土台を形成し、反射物を貼付するような場合は、光学系の反射方向に対しての設計任意性が比較的自由に許容される。しかしながら、実施例５のような場合、反射面を有するライトガイド部材を複数個使用する場合であっても、同一形状であることが工業的に望ましい。それに対し、光学的な見地に立てば入射方向に対してそれぞれ光学的に個別に適した配置を維持した方が、より効率的な光学特性を実現できるともいえる。言い換えれば、左右のライトガイドそれぞれに特定の反射偏向角度を与え、反射角度をそれぞれに適したものとすれば光学的に、より効率的な光量を記録材表面に照射することが可能となる。更に、この場合においても照射源となるＬＥＤの発光光量分布の異方性軸特性を適当に設定し、撮像素子の参照軸に一致させることにより、光量を更に効率的に対象面に照射するとともに光学的にノイズの低い照明系を実現することができる。結果、記録材判別精度の向上ができる。
【００７１】
上記各実施例は、可能な限り互いに組み合わせた構成を採用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
６０…記録材検知装置、６１Ｒ、６１Ｌ…ＬＥＤ、６２…結像レンズアレイ、６３…ＣＭＯＳ撮像素子、６７…反射部、６８…カバー部材、Ｐ…記録材
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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