(57)【要約】【課題】被照射体の表面粗さの誤検出を抑制する光学センサおよび画像形成装置を提供する。【解決手段】反射点Ａｂで反射した反射光６１ｂの光路は、レンズ１５の略中央部に入射する反射光の光路よりも、光学センサ１に近づく方向にシフトするので、反射光６１ｂは、レンズ１５の上側の部分に入射し、レンズ１５の中央部からずれた部分に入射するが、検出部１２に近づくように屈折し、検出部１２の検出面がレンズ１５の後側焦点距離ＢＦＬに位置しているので、レンズ１５の屈折作用によって、検出部１２の検出面の所定の点（後側焦点）に導かれる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射体に対して入射光を照射する発光部と、
前記入射光が前記被照射体で反射した反射光を受光して、前記反射光の光量を検出する検出部と、
前記入射光の光路上に配置され、前記入射光の光束を絞る第１開口部材と、
前記入射光の光路上に配置され、前記第１開口部材を通過した前記入射光の光束を絞る第２開口部材と、
前記反射光の光路上に配置され、前記反射光を前記検出部に導く光学系と、
を備えた光学センサ。
【請求項２】
前記検出部の検出面の面積は、前記反射光が前記検出面で形成するスポットの面積よりも大きい請求項１に記載の光学センサ。
【請求項３】
前記光学系と前記検出部との間に配置され、前記光学系を通過した前記反射光の光束を絞る第３開口部材をさらに備えた請求項１または２に記載の光学センサ。
【請求項４】
前記発光部の位置に対して前記第１開口部材を固定する固定部材をさらに備えた請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項５】
前記発光部、前記検出部、前記第１開口部材、前記第２開口部材および前記光学系を収納する筐体をさらに備え、
前記第２開口部材は、前記筐体内の前記被照射体側の内壁に設置された請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項６】
前記検出部は、検出面が前記光学系の後側焦点距離の位置となるように配置された請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項７】
前記発光部は、発光ダイオードである請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学センサを備えた画像形成装置。
【請求項９】
前記検出部により検出された前記光量に基づいて前記被照射体の表面粗さを検出し、検出した前記表面粗さに基づく定着条件によって前記被照射体に転写された画像を定着させる定着部をさらに備えた請求項８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、光学センサおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機および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は、印刷用紙等の記録媒体にトナー像を転写し、所定の条件で加熱およ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画像を形成するものである。このような画像形成装置において、高画質な画像形成を行うためには、トナー像を定着する際の加熱量および圧力等の条件（以下、定着条件という）を適切に設定する必要があり、定着条件を記録媒体の種類に応じて個別に設定する必要がある。これは、記録媒体に画像形成される画像の品質が、記録媒体の材質、厚さ、湿度、平滑性および塗工状態等により大きく影響されるためである。
【０００３】
例えば、平滑性に関して、定着条件によっては、記録媒体における凹凸の状態により、凹部におけるトナーの定着率が低くなり、高画質な画像を得ることができない。すなわち、画像形成される記録媒体の平滑性に応じた定着条件のもとで定着を行なわないと、色むら等が生じて高画質な画像を得ることができない。
【０００４】
一方、近年の画像形成装置の進歩および表現方法の多様化に伴い、記録媒体となる印刷用紙は多種にわたり、さらに、各記録媒体の種類においても、坪量または厚さ等の違いにより多岐にわたる銘柄が存在する。このため、高画質な画像を形成するためには、記録媒体の種類および銘柄等に応じて、詳細な定着条件を設定する必要がある。
【０００５】
ところで、画像形成装置において、画像形成装置における定着条件の設定をユーザ自ら設定する場合、記録媒体の種類等の知識が必要となる。また、ユーザ自らが定着条件を設定する場合、印刷操作等を行う際に、煩わしさを感じたり、また、定着条件を誤って設定すると、所望の高画質な画像を得ることはできない。このため、画像形成装置において、記録媒体の種類を自動で識別することのできる記録媒体の識別センサ、および、このような識別センサが搭載され、自動で記録媒体の種類を識別して画像形成することができる画像形成装置が求められている。
【０００６】
以上のような、記録媒体の種類を自動で判定する画像形成装置として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の光源から発せられた光を識別対象となる記録媒体に照射し、記録媒体からの反射光の光量により記録媒体の表面粗さ等を検出する画像形成装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１に記載された画像形成装置は、記録媒体の表面に照射した光の正反射方向における反射光の光量を検出し、検出された光量に基づいて、記録媒体の表面粗さ等を検出することにより記録媒体を識別し、記録媒体に対応した最適な定着温度により、記録媒体にトナー像を転写し画像を定着させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された画像形成装置においては、画像形成装置内における記録媒体の搬送方向に対して直角な方向のばたつきにより、検出される反射光の光量が変化することを考慮した設計となっておらず、記録媒体の表面粗さ等の誤検出が発生するという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被照射体の表面粗さの誤検出を抑制する光学センサおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被照射体に対して入射光を照射する発光部と、前記入射光が前記被照射体で反射した反射光を受光して、前記反射光の光量を検出する検出部と、前記入射光の光路上に配置され、前記入射光の光束を絞る第１開口部材と、前記入射光の光路上に配置され、前記第１開口部材を通過した前記入射光の光束を絞る第２開口部材と、前記反射光の光路上に配置され、前記反射光を前記検出部に導く光学系と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被照射体の表面粗さの誤検出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の要部の概略構成図である。
【図２】図２は、本実施の形態に係る画像形成装置の光学センサおよび定着部のブロック構成図である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る光学センサの構成図である。
【図４】図４は、印刷用紙にばたつきが生じた場合の光線のシフト量について説明する図である。
【図５】図５は、光学センサと印刷用紙とのギャップが標準である場合の光線について説明する図である。
【図６】図６は、光学センサと印刷用紙とのギャップが標準時よりも小さい場合の光線について説明する図である。
【図７】図７は、光学センサと印刷用紙とのギャップが標準時よりも大きい場合の光線について説明する図である。
【図８】図８は、本実施の形態の変形例１に係る光学センサの構成図である。
【図９】図９は、本実施の形態の変形例２に係る光学センサの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照しながら、本発明に係る光学センサおよび画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。本発明に係る画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成する装置であれば適用でき、例えば、電子写真方式の画像形成装置または複合機（ＭＦＰ：Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）等にも適用できる。なお、複合機とは、印刷機能、複写機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうちの少なくとも２つの機能を有する装置である。
【００１３】
また、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施の形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換および変更を行うことができる。
【００１４】
（画像形成装置の要部の概略構成）
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の要部の概略構成図である。図１を参照しながら、本実施の形態に係る画像形成装置の要部構成について概説する。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置は、画像形成に関わる要部として、光学センサ１と、画像形成部２と、搬送制御部３と、複数の搬送ローラ３１とを備えている。
【００１６】
光学センサ１は、搬送ローラ３１により搬送される記録媒体としての印刷用紙４に光線を照射し、印刷用紙４からの光線の反射光を受光して、反射光の光量を検出する装置である。光学センサ１は、印刷用紙４の搬送経路において、画像形成部２の画像形成位置よりも、上流側に設置されている。光学センサ１は、検出した反射光の光量のデータを、後述する画像形成部２の定着部２２に送信する。
【００１７】
画像形成部２は、後述するように搬送ローラ３１により搬送される印刷用紙４に、トナー画像を転写して、転写された印刷用紙４に対応した圧力および熱を加え、印刷用紙４にトナー画像を定着させる。画像形成部２は、転写部２１と、定着部２２とを備えている。
【００１８】
転写部２１は、搬送ローラ３１により搬送される印刷用紙４にトナー画像を転写する。転写部２１は、例えば、図示しないＹ（Ｙｅｌｌｏｗ）、Ｍ（Ｍａｇｅｎｔａ）、Ｃ（Ｃｙａｎ）およびＢＫ（Ｂｌａｃｋ）それぞれに対応した４つの感光体ドラムと、中間転写ベルトとを備えている。転写部２１は、画像データに対応した静電潜像が形成された各感光体ドラムに対して、上述の各色のトナーにより可視像化させたトナー画像を形成させ、そのトナー画像を中間転写ベルトに転写する。そして、転写部２１は、中間転写ベルトに転写されたトナー画像を、搬送ローラ３１により搬送される印刷用紙４に転写する。
【００１９】
定着部２２は、転写部２１によりトナー画像が転写された印刷用紙４に対して、印刷用紙４に対応した定着条件に基づく圧力および熱を加えることによって、印刷用紙４にトナー画像を定着させる。定着部２２については、図２において別途、後述する。
【００２０】
搬送制御部３は、搬送ローラ３１による印刷用紙４の搬送制御を行う装置である。搬送制御部３は、搬送ローラ３１によって、搬送経路上において光学センサ１による光線の照射位置から画像形成部２による画像形成位置へ向かう方向に、印刷用紙４を搬送させる。具体的には、搬送制御部３は、搬送ローラ３１を回転駆動させるローラ用モータ（図示せず）に対して、駆動電圧を印加することによりローラ用モータを駆動させ、搬送ローラ３１の回転に伴う印刷用紙４の搬送速度等の制御を実行する。
【００２１】
搬送ローラ３１は、搬送制御部３による搬送制御により、印刷用紙４を搬送経路上において搬送させるローラである。
【００２２】
なお、記録媒体である印刷用紙４として、例えば、普通紙、上質紙、グロスコート紙、マットコート紙、アートコート紙等の塗工紙、または、紙の表面にエンボス加工を施した特殊紙等を用いることができる。また、記録媒体は、紙であることに限定されるものではなく、例えば、ＯＨＰ（Ｏｖｅｒｈｅａｄ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）シート、合成樹脂フィルム、または金属薄膜等を記録媒体として用いることができる。
【００２３】
（光学センサおよび画像形成部のブロック構成）
図２は、本実施の形態に係る画像形成装置の光学センサおよび定着部のブロック構成図である。図２を参照しながら、本実施の形態に係る画像形成装置の光学センサ１および定着部２２のブロック構成について概説する。
【００２４】
図２に示すように、光学センサ１は、発光部１１と、検出部１２とを備えている。また、定着部２２は、定着温度決定部２２１と、加熱部２２２とを備えている。なお、図２においては、説明を簡潔にするため、便宜上、転写部２１の図示を省略している。
【００２５】
発光部１１は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の光線を照射する装置である。発光部１１は、図２に示すように、搬送経路上で搬送される印刷用紙４に向かって、印刷用紙４の紙面に対して入射角θ１となるように光線である入射光５を照射する。なお、光源である発光部１１はＬＥＤであることに限定されるものではなく、レーザ光源、白熱電球等の光源であってもよいが、照射する光量が安定している光源が望ましい。また、後述するように発光部１１から発した光線は、アパーチャによって制御されるので、ある程度の指向角を有する光源であっても適用可能である。
【００２６】
また、発光部１１が照射する光線としては、可視光線に限定されるものではなく、例えば、赤外線等のように波長の異なる電磁波であってもよい。本実施の形態においては、発光部１１が照射する電磁波を「光線」と称するものとし、発光部１１としては、ＬＥＤを例として説明する。
【００２７】
検出部１２は、例えば、フォトトランジスタによって実現される。検出部１２は、発光部１１から照射された光線が印刷用紙４の反射点Ａにおいて、印刷用紙４の紙面に対して反射角θ２で反射された反射光６を受光し、反射光６の光量を検出する装置である。検出部１２は、定着部２２の定着温度決定部２２１に通信可能に接続されており、検出した反射光６の光量のデータを、定着温度決定部２２１に送信する。ここで、上述の入射角θ１および反射角θ２は、等しいものとする。
【００２８】
定着温度決定部２２１は、検出部１２から反射光６の光量のデータを受信し、その光量に基づいて印刷用紙４の表面粗さを検出する。定着温度決定部２２１は、検出した表面粗さに基づいて、定着条件を決定する。具体的には、定着温度決定部２２１は、定着条件として、画像形成された印刷用紙４に対して加える温度（定着温度）を決定し、定着温度情報を加熱部２２２に送る。
【００２９】
加熱部２２２は、ヒータを備えており、定着温度決定部２２１から受け取った定着温度情報に基づいて、ヒータにより画像形成された印刷用紙４に対し定着温度となるように加熱して、トナー画像を定着させる。
【００３０】
以上のように、定着温度決定部２２１により印刷用紙４の表面粗さが検出され、表面粗さに応じた定着温度が決定されることにより、表面状態に適した定着温度によってトナー画像を定着させることができ、印刷される画像の高品質化を図ることができる。
【００３１】
（光学センサの詳細構成）
図３は、本実施の形態に係る光学センサの構成図である。図３を参照しながら、光学センサ１の構成の詳細について説明する。
【００３２】
図３に示すように、光学センサ１は、センサ筐体１０と、発光部１１と、検出部１２と、アパーチャ１３（第１開口部材）と、アパーチャ１４（第２開口部材）と、レンズ１５（光学系）と、アパーチャ１６（第３開口部材）とを備えている。発光部１１および検出部１２の機能は、上述の通りである。図３に示すように、印刷用紙４の紙面上において入射光５が入射角θ１で入射し、反射光６が反射角θ２で反射する反射点Ａを通り、かつ、印刷用紙４の紙面に垂直な線を軸Ｘとする。光学センサ１は、印刷用紙４とギャップｇを隔てて対面する状態で設置されている。具体的には、光学センサ１のセンサ筐体１０の下面が、印刷用紙４とギャップｇを隔てて対面している。印刷用紙４は、図３に示す矢印方向に搬送されるものとする。
【００３３】
センサ筐体１０は、光学センサ１の外形をなす箱型の部材であり、発光部１１から照射された光線が下面以外の面から外部へ漏れないようにし、かつ、内部に収納される部品を保護する機能を担う。発光部１１、検出部１２、アパーチャ１３、１４および１６、ならびにレンズ１５は、センサ筐体１０の内部に収納されている。
【００３４】
アパーチャ１３、１４は、発光部１１から照射される入射光５の光路および光束を制御し、反射光６の光軸がレンズ１５の光軸と平行に近くなるようにする部材である。具体的には、まず、アパーチャ１３によって、発光部１１から照射された入射光５の光束を絞り込み、さらにアパーチャ１４によって、アパーチャ１３を通過した光線の光束を絞り込むことにより、反射光６の光軸がレンズ１５の光軸と平行に近くなるようにしている。
【００３５】
レンズ１５は、入射する反射光６を、検出面がレンズ１５の後側焦点距離ＢＦＬの位置に配置された検出部１２に集光させる光学部品である。
【００３６】
アパーチャ１６は、レンズ１５を通過した反射光６の光路および光束を制御する部材である。アパーチャ１６は、レンズ１５に入射した反射光６のうち、レンズ１５の光軸と平行でない光束が検出部１２に入射することを抑制する。これによって、レンズ１５の光軸と平行でない光束が検出部１２に入射することによる誤検出を抑制することができる。
【００３７】
（光線のシフト量について）
図４は、印刷用紙にばたつきが生じた場合の光線のシフト量について説明する図である。図４を参照しながら、印刷用紙４のばたつきが生じた場合、すなわち、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態で置かれている紙面の位置が、紙面の垂直方向に変位した場合における反射光６のシフト量について説明する。なお、図４においては、発光部１１から照射された光の理論軌跡について説明する便宜上、センサ筐体１０、アパーチャ１３、１４および１６の図示を省略し、レンズ１５は設置されていないものとして説明する。
【００３８】
まず、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態（印刷用紙４のばたつきが生じていない状態）で置かれた場合であって、光学センサ１と印刷用紙４とがギャップｇ（図３参照）を隔てて対面している場合において、発光部１１から照射された光線の軌跡について説明する。発光部１１から照射された光線（入射光５）は、印刷用紙４に向かって入射角θ１で反射点Ａに入射する。反射点Ａに入射した入射光５は、反射点Ａで印刷用紙４の紙面に対して反射角θ２で反射する。反射した光である反射光６は、検出部１２の検出面上の集光点Ｂに集光する。上述したように、入射角θ１と反射角θ２とは等しく、これを角度θとする。
【００３９】
次に、印刷用紙４にばたつきが生じ、印刷用紙４が紙面の垂直方向に変位量Δｇだけ変位した場合において、発光部１１から照射された光線の軌跡について説明する。図４は、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態で置かれた位置（ギャップｇ）から、紙面視下方向に変位量Δｇだけ変位した場合を示している。この場合、印刷用紙４が紙面の垂直方向に変位量Δｇだけ変位した場合、印刷用紙４と区別するため便宜上印刷用紙４ａと称するものとする。
【００４０】
発光部１１から照射された光線（入射光５）は、印刷用紙４ａに向かって入射角θ１で、印刷用紙４ａ上の反射点Ａａに入射する。反射点Ａａに入射した入射光５は、反射点Ａａで印刷用紙４ａの紙面に対して反射角θ２で反射する。反射した光である反射光６ａは、集光点Ｂからシフト量ｐだけずれた、検出部１２の検出面の延長面上の集光点Ｂａに集光する。すなわち、印刷用紙４にばたつきが生じて、印刷用紙４の紙面の垂直方向に変位量Δｇだけ変位した場合、反射光の検出部１２の検出面上またはその延長面上の集光点は、集光点Ｂから集光点Ｂａだけシフトすることになる。集光点Ｂから集光点Ｂａへのシフト量ｐは、θ１＝θ２＝θとすると、下記の式（１）によって算出される。
【００４１】
ｐ＝Δｇ×（ｓｉｎ２θ／ｓｉｎθ）                              ・・・式（１）
【００４２】
印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態で置かれた場合、すなわち、光学センサ１と印刷用紙４とがギャップｇ（図３参照）を隔てて対面している場合、上述のように、反射光６は、検出部１２の検出面上の集光点Ｂに集光する。このとき、検出部１２における反射光６による光強度分布は、図４に示すように、集光点Ｂに対応する点１０２ａをピークとする正規分布状の光強度分布１０１となる。すなわち、検出部１２上が検出する光量の分布は、検出部１２の中央近傍である集光点Ｂで光強度が最も高く（点１０２ａ）、検出部１２の周縁に向かうほど光強度が小さく、例えば、点１０２ｂ、１０２ｃで示される光強度となる。
【００４３】
また、印刷用紙４にばたつきが生じ、印刷用紙４が紙面の垂直方向に変位量Δｇだけ変位した場合において、上述のように、印刷用紙４ａから反射した反射光６ａは、検出部１２の検出面の延長面上の集光点Ｂａに集光する。このとき、反射光６ａによる光強度分布は、図４に示すように、集光点Ｂａにおいてピークを有する正規分布状の光強度分布１０１ａとなる。この光強度分布１０１ａにおける光強度は、図４に示すように、検出部１２の検出面から外れており、検出部１２によって反射光６ａの光量はほとんど検出されないことになる。そこで、本実施の形態においては、反射点Ａと検出部１２との間の光路上に、反射光６を検出部１２に集光させるレンズ１５を設置して、後述するギャップロバスト性を備えさせている。このギャップロバスト性について以下の図５〜７を参照しながら説明する。
【００４４】
なお、図４においては、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態で置かれた位置、すなわち、光学センサ１と印刷用紙４とがギャップｇを隔てて対面している位置から、紙面視下方向に変位量Δｇだけ変位した場合を示しているが、これに限定されるものではない。すなわち、紙面視上方向に変位した場合においても、シフト量ｐの導出方法は上述の方法と同様であり、検出部１２によって反射光の光量がほとんど検出されない問題を有する。
【００４５】
（ギャップロバスト性について）
図５は、光学センサと印刷用紙とのギャップが標準である場合の光線について説明する図である。図６は、光学センサと印刷用紙とのギャップが標準時よりも小さい場合の光線について説明する図である。図７は、光学センサと印刷用紙とのギャップが標準時よりも大きい場合の光線について説明する図である。図５〜７を参照しながら、本実施の形態に係る光学センサ１が有するギャップロバスト性について説明する。なお、図５〜７は、発光部１１から照射する光の光路を簡潔に表現するため、反射点（反射点Ａ、Ａｂ、Ａｃ）において、便宜上、光路を屈折させずに表現している。したがって、図５〜７において、光学センサ１の内部に反射点および印刷用紙４が存在しているわけではないことを付言しておく。
【００４６】
まず、図５を参照しながら、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態（印刷用紙４のばたつきが生じていない状態）で置かれた場合における、発光部１１から照射された光の光路について説明する。ＬＥＤである発光部１１から照射される光線５１は、ある指向角を有する光線であり、アパーチャ１３によって、一部の光線（入射光５、光線５２および光線５３）が取り出される。アパーチャ１３を通過した光線は、さらに、アパーチャ１４によって、レンズ１５の光軸と略平行となる入射光５が取り出される。アパーチャ１４を通過した入射光５は、印刷用紙４の反射点Ａに対して入射角θ１で入射し、反射角θ２で反射される。ここで、反射点Ａで反射した反射光６のうち、レンズ１５に入射する前の光を反射光６１とし、レンズ１５を透過した光を反射光６２とする。反射点Ａで反射した反射光６１は、レンズ１５の略中央部に入射するのでレンズ１５によってほとんど屈折されることなく透過して、反射光６２となる。レンズ１５を透過した反射光６２は、検出面がレンズ１５の後側焦点距離ＢＦＬの位置に配置された検出部１２に集光される。ここで、反射光６２の検出部１２上の検出面上におけるスポットサイズ（スポットの面積）をｄとし、検出部１２の検出面サイズ（検出面の面積）をｅとする。図５の場合、ｄ＜ｅとなり、反射光６２は、検出部１２の検出面に集光されるため、検出部１２は、反射光の光量を精度よく検出することができる。
【００４７】
次に、図６を参照しながら、印刷用紙４にばたつきが生じ、印刷用紙４が紙面の垂直方向で光学センサ１に向かう方向に変位した場合、すなわち、光学センサ１と印刷用紙４とがギャップが小さくなった場合における、発光部１１から照射された光の光路について説明する。ＬＥＤである発光部１１から照射される光線５１は、アパーチャ１３によって、一部の光線（入射光５、光線５２および光線５３）が取り出される。アパーチャ１３を通過した光線は、さらに、アパーチャ１４によって、レンズ１５の光軸と略平行となる入射光５が取り出される。アパーチャ１４を通過した入射光５は、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態（ギャップｇを隔てた状態）よりもギャップが小さい状態において、印刷用紙４の反射点Ａｂに対して入射角θ１で入射し、反射角θ２で反射される。ここで、反射点Ａｂで反射した反射光６ｂのうち、レンズ１５に入射する前の光を反射光６１ｂとし、レンズ１５を透過した光を反射光６２ｂとする。反射点Ａｂで反射した反射光６１ｂの光路は、上述の反射光６１の光路よりも、光学センサ１に近づく方向にシフトするので、反射光６１ｂは、レンズ１５の図６の紙面視上側の部分に入射する。反射光６１ｂは、レンズ１５の中央部からずれた部分に入射するが、検出部１２に近づくように屈折する。さらに、検出部１２の検出面がレンズ１５の後側焦点距離ＢＦＬに位置しているので、レンズ１５の屈折作用によって、検出部１２の検出面の所定の点（後側焦点）に導かれる。このように、図６の場合も、ｄ＜ｅとなり、反射光６２ｂは、レンズ１５によって検出部１２の検出面に集光されるため、検出部１２は、反射光の光量を精度よく検出することができる。
【００４８】
次に、図７を参照しながら、印刷用紙４にばたつきが生じ、印刷用紙４が紙面の垂直方向で光学センサ１から離れる方向に変位した場合、すなわち、光学センサ１と印刷用紙４とがギャップが大きくなった場合における、発光部１１から照射された光の光路について説明する。ＬＥＤである発光部１１から照射される光線５１は、アパーチャ１３によって、一部の光線（入射光５、光線５２および光線５３）が取り出される。アパーチャ１３を通過した光線は、さらに、アパーチャ１４によって、レンズ１５の光軸と略平行となる入射光５が取り出される。アパーチャ１４を通過した入射光５は、印刷用紙４が搬送経路上に通常の状態（ギャップｇを隔てた状態）よりもギャップが大きい状態において、印刷用紙４の反射点Ａｃに対して入射角θ１で入射し、反射角θ２で反射される。ここで、反射点Ａｂで反射した反射光６ｃのうち、レンズ１５に入射する前の光を反射光６１ｃとし、レンズ１５を透過した光を反射光６２ｃとする。反射点Ａｂで反射した反射光６１ｃの光路は、上述の反射光６１の光路よりも、光学センサ１から離れる方向にシフトするので、反射光６１ｃは、レンズ１５の図７の紙面視下側の部分に入射する。反射光６１ｃは、レンズ１５の中央部からずれた部分に入射するが、検出部１２に近づくように屈折する。さらに、検出部１２の検出面がレンズ１５の後側焦点距離ＢＦＬに位置しているので、レンズ１５の屈折作用によって、検出部１２の検出面の所定の点（後側焦点）に導かれる。このように、図７の場合も、ｄ＜ｅとなり、反射光６２ｃは、レンズ１５によって検出部１２の検出面に集光されるため、検出部１２は、反射光の光量を精度よく検出することができる。
【００４９】
以上のように、アパーチャ１３を通過した光線は、さらに、アパーチャ１４によって、レンズ１５の光軸と略平行となる反射光６を生成する入射光５が取り出され、反射点と検出部１２との間の光路上に、反射光６を検出部１２に上述のように導く位置にレンズ１５を設置することによって、印刷用紙４にばたつきが生じても、印刷用紙４上で反射した反射光は、検出部１２の検出面上に集光されることになる。このように、光学センサ１と印刷用紙４とのギャップの変動に対する変動対応性能をギャップロバスト性と称するものとする。ｄ＜ｅを満たし、ギャップロバスト性が確保されている限り、印刷用紙４からの反射光は、レンズ１５によって検出部１２の検出面に集光されるため、検出部１２は、反射光の光量を精度よく検出することができる。したがって、検出部１２が精度よく反射光の光量を検出できるので、定着温度決定部２２１は、記録媒体である印刷用紙４の表面粗さを精度よく検出し、表面粗さの誤検出を抑制することができる。
【００５０】
なお、レンズ１５は、検出部１２の検出面上において反射光を完全に集光させる、すなわち、検出面上の一点に集光させる必要はなく、レンズ１５に入射した反射光が検出部１２に入射する範囲であれば、所定の球面収差を有していても問題はない。
【００５１】
また、本実施の形態に係る光学センサ１は、発光部１１から反射点Ａまでの光路上にアパーチャ１３およびアパーチャ１４の２つのアパーチャを備えるものとしているが、これに限定されるものではない。例えば、入射光の光束の絞り込み機能を高めて、さらに反射光６の光軸がレンズ１５の光軸と平行に近くなるようにするために、発光部１１から反射点Ａまでの光路上に、アパーチャを３つ以上配置するものとしてもよい。
【００５２】
また、上述のように、発光部１１が光線を照射する対象は、記録媒体である印刷用紙４としているが、表面粗さを検出するために反射光を精度よく検出するという目的においては、必ずしも印刷用紙等の記録媒体であることに限定されない。すなわち、照射対象は、画像形成装置で使用される記録媒体に限定されるものではなく、光学センサ１が照射する光線によって広く表面粗さの検出対象となる被照射体であってもよい。
【００５３】
（変形例１）
図８は、本実施の形態の変形例１に係る光学センサの構成図である。図８を参照しながら、本実施の形態の変形例１に係る光学センサ１ａについて説明する。なお、図８に示す光学センサ１ａについて、図３等に示す光学センサ１と相違する構成を中心に説明する。
【００５４】
図８に示すように、光学センサ１ａは、センサ筐体１０と、カバー部材１１ａ（固定部材）と、発光部１１と、検出部１２と、アパーチャ１３、１４と、レンズ１５と、アパーチャ１６とを備えている。
【００５５】
カバー部材１１ａは、発光部１１の照射部分にアパーチャ１３を近接させるために、発光部１１を収納し、発光部１１の位置に対してアパーチャ１３を固定する部材である。光学センサ１ａが備えるその他の部材は、光学センサ１の対応する部材と同様である。
【００５６】
ＬＥＤである発光部１１は、上述のように、ある指向角を有する光源であり、放射特性を有する。しかし、カバー部材１１ａによりアパーチャ１３を発光部１１の照射部分に近接した位置で固定することによって、発光部１１の発光態様を点光源の発光態様に近づけることができる。これによって、発光部１１が本来有する放射特性の影響を抑制し、光強度分布を均一にすることができ、発光部１１が照射する光束のうち単一角度成分の光束を抽出することができる。
【００５７】
なお、アパーチャ１３を固定するカバー部材１１ａは、カバー形状であることに限定されるものではなく、発光部１１の位置に対してアパーチャ１３を固定し、発光部１１から照射する光の光束を制御するアパーチャ１３の機能を阻害しない部材であれば、どのような形状でもよい。
【００５８】
（変形例２）
図９は、本実施の形態の変形例２に係る光学センサの構成図である。図９を参照しながら、本実施の形態の変形例２に係る光学センサ１ｂについて説明する。なお、図９に示す光学センサ１ｂについて、図３等に示す光学センサ１と相違する構成を中心に説明する。
【００５９】
図９に示すように、光学センサ１ｂは、センサ筐体１０と、発光部１１と、検出部１２と、アパーチャ１３と、アパーチャ１４ａ（第２開口部材）と、レンズ１５と、アパーチャ１６とを備えている。
【００６０】
アパーチャ１４ａは、アパーチャ１３によって絞り込まれた、発光部１１からの入射光を、さらに絞り込むことにより、反射光６の光軸がレンズ１５の光軸と平行に近くなるようにする部材である。アパーチャ１４ａは、図９に示すように、センサ筐体１０の印刷用紙４側の内壁に設置されている。すなわち、アパーチャ１４ａは、光学センサ１ｂ内の設置許容範囲において、印刷用紙４に近い位置に設置されている。光学センサ１ｂが備えるその他の部材は、光学センサ１の対応する部材と同様である。
【００６１】
以上のように、発光部１１から反射点Ａまでの間の入射光５の光路において設置されたアパーチャ１３、１４ａのうち、アパーチャ１４ａを、印刷用紙４に近い位置に設置するものとしている。これによって、印刷用紙４の反射点Ａにおいて反射する反射光６の光軸を、さらにレンズ１５の光軸と平行に近くなるようにすることができ、レンズ１５の光軸に平行でない光のレンズ１５への入射を抑制することができる。よって、検出部１２による反射光６の光量の検出においてノイズとなり得るレンズ１５の光軸に平行でない光による誤検出を抑制することができ、検出部１２は、反射光６の光量をさらに精度よく検出することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１、１ａ、１ｂ  光学センサ
２  画像形成部
３  搬送制御部
４、４ａ  印刷用紙
５  入射光
６、６ａ、６ｂ、６ｃ  反射光
１０  センサ筐体
１１  発光部
１１ａ  カバー部材
１２  検出部
１３  アパーチャ
１４、１４ａ  アパーチャ
１５  レンズ
１６  アパーチャ
２１  転写部
２２  定着部
３１  搬送ローラ
５１〜５３  光線
６１、６１ｂ、６１ｃ  反射光
６２、６２ｂ、６２ｃ  反射光
１０１、１０１ａ  光強度分布
１０２ａ〜１０２ｃ  点
２２１  定着温度決定部
２２２  加熱部
Ａ、Ａａ、Ａｂ、Ａｃ  反射点
Ｂ、Ｂａ  集光点
ＢＦＬ  後側焦点距離
ｄ  スポットサイズ
ｅ  検出面サイズ
ｇ  ギャップ
ｐ  シフト量
Ｘ  軸
Δｇ  変位量
θ  角度
θ１  入射角
θ２  反射角
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】特開２０１２−１９４４４５号公報
【図１】
2015135385.tif 000003
【図２】
2015135385.tif 000004
【図３】
2015135385.tif 000005
【図４】
2015135385.tif 000006
【図５】
2015135385.tif 000007
【図６】
2015135385.tif 000008
【図７】
2015135385.tif 000009
【図８】
2015135385.tif 000010
【図９】
2015135385.tif 000011