(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に所定の偏光方向の直線偏光を前記対象物に対して傾斜した互いに異なる方向から照射する複数の照射系を含む照射手段と、
前記照射手段から照射され前記対象物で互いに異なる方向に反射された複数の光を個別に検出する検出手段と、を備え、
前記照射手段は、前記複数の照射系のうち少なくとも２つの照射系に共通の光源を有し、前記光源は、複数の発光部が同時に発光する面発光レーザアレイである光学センサ。
【請求項２】
前記検出手段は、前記照射手段から照射され前記対象物で互いに異なる方向に正反射された複数の光の光路上に個別に配置された複数の検出系を含む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】
前記検出手段は、
前記照射手段から照射され前記対象物で該対象物の表面に直交する方向に拡散反射された光の光路上に配置された光検出器と、
前記対象物と前記光検出器との間の光の光路上に配置され、前記所定の偏光方向に直交する偏光方向の直線偏光成分を透過させる偏光光学素子と、を含む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】
前記検出手段は、前記照射手段から照射され前記対象物で前記対象物の表面に直交する方向とは異なる方向に拡散反射された光の光路上に配置された検出系を含む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】
前記照射手段は、前記光源からの光を透過光と反射光とに分離する分離光学素子を有す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】
前記照射手段は、前記分離光学素子からの前記透過光及び前記反射光の一方を選択的に遮光可能な遮光手段を更に有す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】
前記照射手段は、前記分離光学素子からの前記透過光及び前記反射光の少なくとも一方を前記対象物に向けて反射させるための反射手段を更に有することを特徴とする請求項５又は６に記載の光学センサ。
【請求項８】
前記検出手段の出力に基づいて、前記対象物の種類や特徴を推定する処理装置を更に備える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】
所定の偏光方向の直線偏光を対象物に第１入射角で照射する第１照射手段と、前記第１入射角よりも小さい第２入射角で直線偏光を照射する第２照射手段と、前記第１照射手段から照射され前記対象物で正反射された光を受光可能な第１の光検出器と、前記第２照射手段から照射され前記対象物で正反射された光を受光可能な第２の光検出器と、前記第１照射手段又は前記第２照射手段による照射によって前記対象物の表面に直交する方向に拡散反射された光を受光可能な第３の光検出器と、を備えた光学センサによる対象物判定方法であって、
前記第１照射手段によって前記第１入射角で前記対象物に光を照射し、前記対象物で正反射された光を前記第１の光検出器で検出し、かつ前記対象物の表面に直交する方向に拡散反射された光を前記第３の光検出器で検出する第１検出工程と、
前記第２照射手段によって前記第２入射角で前記対象物に光を照射し、前記対象物で正反射された光を前記第２の光検出器で検出し、かつ前記対象物の表面に直交する方向に拡散反射された光を第３の光検出器で検出する第２検出工程と、
前記第１検出工程での検出結果に基づいて前記対象物の種類を推定する第１推定工程と、
前記推定された種類が普通紙であれば、前記第２検出工程を実施せずに前記第１検出工程の結果に基づいて前記対象物の銘柄を推定し、前記推定された種類が普通紙でない場合は、前記第２検出工程による結果に基づいて前記対象物の銘柄を推定する第２推定工程と、を含む対象物判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学センサ、画像形成装置及び対象物判別方法に係り、更に詳しくは、対象物の判別に用いられる光学センサ、該光学センサを備える画像形成装置及び対象物を判別する対象物判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、対象物を判別するための装置等の開発が盛んに行われている（例えば特許文献１〜７参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１〜７に開示されている装置等では、対象物を細かく判別するための情報を得ることに関して改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、対象物に所定の偏光方向の直線偏光を前記対象物に対して傾斜した互いに異なる方向から照射する複数の照射系を含む照射手段と、前記照射手段から照射され前記対象物で互いに異なる方向に反射された複数の光を個別に検出する検出手段と、を備え、前記照射手段は、前記複数の照射系のうち少なくとも２つの照射系に共通の光源を有し、前記光源は、複数の発光部が同時に発光する面発光レーザアレイである光学センサである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、対象物を従来よりも細かく判別するための情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【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】光学センサ１００の外観図である。
【図３】光学センサ１００の構成を説明するための図である。
【図４】面発光レーザアレイの一例を説明するための図である。
【図５】記録紙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】記録紙の種類によって判別（識別）が容易になる照射光の入射角が存在することを説明するための図（その１）である。
【図７】複数の受光器の配置位置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】受光器１３、１５で受光される光を説明するための図である。
【図１０】信号レベルＳ１、Ｓ２と、記録紙の銘柄との関係を説明するための図である。
【図１１】変形例１の光学センサの構成を説明するための図である。
【図１２】変形例２の光学センサの構成を説明するための図である。
【図１３】変形例３の光学センサの構成を説明するための図である。
【図１４】Ｓ４/Ｓ１及びＳ３/Ｓ２と、記録紙の銘柄との関係を説明するための図である。
【図１５】図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ外乱光の影響を説明するための図（その１及びその２）である。
【図１６】面発光レーザアレイの他の例を説明するための図
【図１７】変形例４の光学センサの構成を説明するための図である。
【図１８】図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）は、それぞれ測定面と記録紙表面のずれによる検出光量の変化を説明するための図（その１〜その３）である。
【図１９】図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、それぞれ記録紙の種類によって判別（識別）が容易になる照射光の入射角が存在することを説明するための図（その２及びその３）である。
【図２０】記録紙判別処理を説明するためのフローチャートである。
【図２１】変形例１の記録紙判別処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の一実施形態のカラープリンタ２０００について図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、適宜、変形例についての説明も行う。
【０００８】
図１には、一実施形態のカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。
【０００９】
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記録媒体に形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光学センサ１００、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）、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、手差しトレイ（不図示）、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、制御装置２０９０、操作パネル（図示省略）、及びプリンタ筐体２２００などを備えている。
【００１０】
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。
【００１１】
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、増幅回路、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、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。なお、カラープリンタ２０００が記録媒体として対応可能な複数の銘柄の記録紙について、最適な現像条件及び転写条件が「現像・転写テーブル」としてＲＯＭに格納されている。
【００１２】
操作パネルは、作業者が各種設定及び各種処理を行うための複数のキー、及び各種情報を表示するための表示部を有している。
【００１３】
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、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。
【００１４】
感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、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。
【００１５】
感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、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。
【００１６】
感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、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。
【００１７】
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。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図２における面内で矢印方向に回転する。
【００１８】
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。
【００１９】
光走査装置２０１０は、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で、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。すなわち、ここでは、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。また、各感光体ドラムがそれぞれ像担持体である。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。
【００２０】
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（図示省略）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。
【００２１】
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。
【００２２】
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上のトナー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。
【００２３】
定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙に定着される。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。
【００２４】
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。
【００２５】
光学センサ１００は、プリンタ筐体２２００の外部であって、操作パネルの近くに配置され、記録紙の銘柄を判別するのに用いられる。
【００２６】
この光学センサ１００は、いわゆる据え置きタイプの光学センサである。光学センサ１００は、一例として図２に示されるように、外形が四角錐台状であり、記録紙Ｍの挿入方向に所定深さのスリットが設けられ、該スリットに記録紙Ｍが挿入されるようになっている。また、光学センサ１００の内部には、記録紙の銘柄を判別するための処理装置１１０が備えられている。なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、スリットに挿入される記録紙Ｍの表面に直交する方向をＺ軸方向とし、記録紙Ｍがスリットに挿入される方向を＋Ｘ方向とする。
【００２７】
光学センサ１００は、図３に示されるように、複数（例えば２つ）の光源（１１、１１’）と複数（例えば２つ）のコリメートレンズ（１２、１２’）と複数（例えば３つ）の受光器（１３、１５、１９）と偏光フィルタ１４とを含むセンサ部、上記処理装置１１０などを有している。
【００２８】
ここでは、光源１１とコリメートレンズ１２を含む第１の照射系と、光源１１’とコリメートレンズ１２’を含む第２の照射系とによって、記録紙Ｍに光を照射する照射手段が構成されている。また、受光器１５を含む検出系と、受光器１９を含む検出系と、受光器１３と偏光フィルタ１４を含む検出系とによって、記録紙Ｍからの複数の反射光を個別に検出する検出手段が構成されている。
【００２９】
各光源は、同一の基板上に形成された複数の発光部を有している。各発光部は、垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、各光源は、面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）を含んでいる。ここでは、図４に示されるように、面発光レーザアレイでは、９個の発光部（ｃｈ１〜ｃｈ９）が２次元配列されている。
【００３０】
各光源は、記録紙Ｍに対してＳ偏光が照射されるように配置されている。また、２つの光源１１、１１’からの光束の記録紙Ｍへの入射角θ１、θ２（図５参照）は一例としてθ１＝７５°及びθ２＝６０°である。
【００３１】
ところで、図６には、普通紙、マットコート紙、グロスコート紙に対して、入射角６０°で計測を行ったときの光沢度測定値（図６の横軸）と、入射角７５°で計測を行ったときの光沢度測定値（図６の縦軸）が示されている。なお、光沢度の理論値は、フレネルの反射式と表面粗さを表した式を掛け合わせた次の理論式により得ることができる。
【数１】
0006685500.tif 000002
【００３２】
ここでは、各点がそれぞれ異なる用紙銘柄の光沢度測定値を示している。正確には、同一銘柄であっても用紙１枚ごとに光沢度は微小に異なるため、各点が各用紙銘柄の光沢度測定結果の代表値を表している。
【００３３】
図６において入射角６０°場合と入射角７５°の場合を比較すると、普通紙やマットコート紙に関しては、光沢度測定値がより広く分布し、光沢度測定値間の差異が大きい入射角７５°（紙に対して浅い角度）の場合に、銘柄（特徴）を判別し易いことがわかる。「光沢度測定値間の差異」とは、ある銘柄Ａの光沢度の代表値と、ある銘柄Ｂの光沢度の代表値との差の絶対値を意味する。
【００３４】
一方、グロスコート紙に関しては、光沢度測定値がより広く分布し、光沢度測定値間の差異が大きい入射角６０°（紙に対して深いい角度）の場合に、銘柄（特徴）を判別し易いことがわかる。
【００３５】
図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）には、それぞれ図６の横軸、縦軸を１次元表示した図が示されている。
【００３６】
図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）から分かるように、光沢度測定値を示す横方向の点の分布が密になるほど判別がし難く、疎になるほど判別し易くなる。
【００３７】
以上の説明から明らかなように、記録紙の屈折率や表面粗さによって該記録紙の銘柄を判別しやすい入射角が変わることがわかる。
【００３８】
図５に戻り、各コリメートレンズは、対応する光源からの光束の光路上に配置され、該光束を略平行光とする。各コリメートレンズを介した光束は記録紙Ｍを照明する。なお、本明細書において、記録紙Ｍ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、各コリメートレンズを介した光束を「照射光」ともいう。
【００３９】
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Ｍ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Ｍにおける入射面である。
【００４０】
本明細書では、記録紙Ｍへの入射光だけでなく反射光に対してもＳ偏光及びＰ偏光という表現を用いるが、これは説明をわかりやすくするために、記録紙Ｍへの入射光の偏光方向を基準とした表現であり、入射面内において入射光（ここでは、Ｓ偏光）と同一の偏光方向の光をＳ偏光、それに直交する偏光方向の光をＰ偏光と呼ぶこととする。
【００４１】
偏光フィルタ１４は、照明中心の＋Ｚ側に配置されている。この偏光フィルタ１４は、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を遮光する偏光フィルタである。なお、偏光フィルタ１４に代えて、同等の機能を有する偏光ビームスプリッタを用いても良い。
【００４２】
受光器１３は、偏光フィルタ１４の＋Ｚ側に配置されている。図７に示されるように、照明中心と偏光フィルタ１４の中心と受光器１３の中心とを結ぶ線Ｌ１と、記録紙Ｍの表面とのなす角度ψ１は９０°である。
【００４３】
受光器１５は、Ｘ軸方向に関して、照明中心の＋Ｘ側に配置されている。そして、照明中心と受光器１５の中心とを結ぶ線Ｌ２と、記録紙Ｍの表面とのなす角度ψ２は１７０°である。
【００４４】
受光器１９は、Ｘ軸方向に関して、照明中心の＋Ｘ側に配置されている。そして、照明中心と受光器１９の中心とを結ぶ線Ｌ３と、記録紙Ｍの表面とのなす角度ψ３は１５０°である。
【００４５】
ここでは、光源１１の中心と、光源１１’の中心と、照明中心と、偏光フィルタ１４の中心と、受光器１３の中心と、受光器１５の中心と、受光器１９の中心は、ＸＺ平面に平行なほぼ同一平面上に存在するが、Ｙ軸方向に互いにずれていても良い。
【００４６】
また、記録紙Ｍに対して上記とは異なる角度で光を照射させる光源を増設するとともに、増設した光源に対応する受光器を増設しても良い。
【００４７】
ところで、記録紙を照明したときの記録紙からの反射光は、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）。
【００４８】
記録紙の表面は、平面部と斜面部とで構成され、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。
【００４９】
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「内部反射光や内部拡散反射光」ともいう（図８（Ｃ）参照）。この内部反射光も、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。
【００５０】
受光器に向かう表面正反射光及び表面拡散反射光の偏光方向は、入射光（照射光）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、入射光がその入射方向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。
【００５１】
一方、受光器に向かう内部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、記録紙の内部に侵入した光は、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られる。
【００５２】
偏光フィルタ１４には、表面拡散反射光と内部反射光とが混在する反射光が入射する（図９参照）。尚、図９では、便宜上、光源１１’、コリメートレンズ１２’、受光器１９を省略している。
【００５３】
偏光フィルタ１４に入射する表面拡散反射光は入射光と同じＳ偏光であるため、偏光フィルタ１４で遮光される。一方、内部反射光はＳ偏光とＰ偏光とが混在しているため、Ｐ偏光成分が偏光フィルタ１４を透過する。すなわち、内部反射光に含まれるＰ偏光成分が受光器１３で受光される。なお、以下では、便宜上、内部反射光に含まれるＰ偏光成分を「Ｐ偏光内部反射光」ともいう。また、内部反射光に含まれるＳ偏光成分を「Ｓ偏光内部反射光」ともいう。
【００５４】
Ｐ偏光内部反射光の光量は、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、Ｐ偏光内部反射光の光量が、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。
【００５５】
受光器１５、１９には、表面正反射光と、表面拡散反射光及び内部拡散反射光のごく一部が入射する。すなわち、受光器１５、１９には、主として、表面正反射光が入射する。
【００５６】
受光器１３、１５、１９は、それぞれ受光光量に対応する電気信号（電流信号）を処理装置１１０に出力する。なお、以下では、光源１１からの光束が記録紙に照射されたときの、受光器１３の出力信号における信号レベルを「Ｓ１」、受光器１５の出力信号における信号レベルを「Ｓ２」とする。また、光源１１’からの光束が記録紙に照射されたときの、受光器１３の出力信号における信号レベルを「Ｓ１’」、受光器１９の出力信号における信号レベルを「Ｓ３’」とする。
【００５７】
図１０には、国内で販売されている３０銘柄の記録紙について、一例としてＳ１、Ｓ２の計測値が示されている。なお、図１０における枠は、同一銘柄のばらつき範囲が示されている。Ｓ１とＳ２の両者を用いることにより、Ｓ１とＳ２の計測値のみで絞り込んだ複数の銘柄のうち、さらに候補銘柄を絞り込んだり、あるいは特定したりすることができる。図１０は一例として判別対象物の紙種が普通紙の場合についての各銘柄とＳ１とＳ２の計測値との関係のみを示したが、グロス紙等についても類似の関係がある。
【００５８】
以下に、複数の受光器を用い、銘柄が不明の記録紙Ｍの銘柄を判別する処理（銘柄判別処理）について説明する。
【００５９】
銘柄判別処理の際に作業者によって行われる作業について説明する。
１．記録紙Ｍを光学センサ１００のスリットに挿入する。
２．操作パネルを介して判別処理要求を入力する。この判別処理要求は、操作パネルから制御装置２０９０を経由して光学センサ１００の処理装置１１０に通知される。
３．所定時間（例えば、約５秒）経過後、記録紙Ｍを光学センサ１００のスリットから引き抜く。
【００６０】
処理装置１１０は、判別処理要求を受け取ると、銘柄判別処理を開始する。
（１）光源１１の複数の発光部を同時に点灯させる。
（２）受光器１３、１５の出力信号からＳ１、Ｓ２の値を求める。
（３）光源１１の複数の発光部を消灯させる。
（４）光源１１’の複数の発光部を同時に点灯させる。
（５）受光器１３、１９の出力信号からＳ１’、Ｓ３’の値を求める。
（６）光源１１’の複数の発光部を消灯させる。
（７）処理装置１１０はＳ１の値が一定値以下であれば、Ｓ１及びＳ２に基づいて記録紙の銘柄を特定（推定）し、Ｓ１の値が一定値以上であれば、Ｓ１’及びＳ３’に基づいて記録紙の銘柄を特定する
（８）特定された記録紙の銘柄をＲＡＭに保存し、紙種判別処理を終了する。
【００６１】
銘柄を特定する処理をＳ１及びＳ２の例で説明する。図１０において、例えば、Ｓ１及びＳ２の計測値が「◇」であれば、銘柄Ｄと特定される。また、Ｓ１及びＳ２の計測値が「■」であれば、最も近い銘柄Ｃと特定される。また、Ｓ１及びＳ２の計測値が「◆」であれば、銘柄Ａあるいは銘柄Ｂのいずれかである。このときは、例えば、銘柄Ａでの平均値と計測値との差、及び銘柄Ｂでの平均値と計測値との差を演算し、その演算結果が小さいほうの銘柄を絞り込み特定してもよい。あるいは、例えば、銘柄Ａであると仮定して該計測値を含めてばらつきを再計算するとともに、銘柄Ｂであると仮定して該計測値を含めてばらつきを再計算し、再計算されたばらつきが小さいほうの銘柄を絞り込み特定してもよい。
【００６２】
ところで、上記では光源１１からの照射光の反射光を２つの受光器１３、１５で検出した後に、光源１１’からの照射光の反射光を２つの受光器１３、１５で検出しているが、光源１１、１１’の点灯順はこの限りではない。また、２つの光源１１、１１’を同時に点灯させても良い。また、Ｓ１が一定値以下でＳ１及びＳ２に基づいて銘柄を特定する場合に、さらにＳ３’またはＳ１’を用いて銘柄を絞り込んでも良い。同様に、Ｓ１が一定値以上でＳ１’及びＳ３’に基づいて銘柄を特定する場合に、さらにＳ１またはＳ２を用いて銘柄を絞り込んでも良い。判別結果を制御装置２０９０に通知する。そして、銘柄判別処理を終了する。
【００６３】
制御装置２０９０は、処理装置１１０からの判別結果を操作パネルの表示部に表示させるとともにＲＡＭに保存する。
【００６４】
作業者は、判別された記録紙の銘柄が操作パネルの表示部に表示されると、銘柄が判別された記録紙を給紙トレイ２０６０にセットする。なお、操作パネルの表示部に表示されている記録紙の銘柄を、作業者が操作パネルのキーを用いて制御装置２０９０に登録しても良い。
【００６５】
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、該記録紙の銘柄に最適な現像条件及び転写条件を、現像・転写テーブルから求める。
【００６６】
そして、制御装置２０９０は、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。
【００６７】
従来は、正反射光の光量から記録紙表面の光沢度を検出し、正反射光の光量と拡散反射光の光量との比から記録紙表面の平滑度を検出し、記録紙を識別しようとしていた。しかしながら、普通紙・グロスコート紙・マットコート紙の銘柄判別の精度は、記録紙に対する照射光の入射角θにより異なる。そのため、従来の識別方法で用いられていた一意の入射角によって得られる反射光の情報では、普通紙とグロスコート紙の区別（記録紙の種類の判別）は可能でも、両者に対して高精度の銘柄識別を両立させることは困難であった。
【００６８】
これに対し、本実施形態の光学センサ１００では、記録紙に対して複数の異なる入射角度で光を照射する照射系を備え、複数の照射角度に対応して反射した複数の反射光を個別に検出することにより、普通紙およびグロス紙の両者に対して高精度で銘柄判別することが可能となる。
【００６９】
以下に、図２０を参照して、本実施形態の光学センサ１００を用いる記録紙判別処理の一例を説明する。図２０のフローチャートは、処理装置１１０によって実行される処理アルゴリズムに基づいている。ここでの、制御フローは、ユーザにより、光学センサ１００のスリットに記録紙Ｍが挿入され、不図示の操作パネルあるいはパソコンを介しての記録紙判別要求が処理装置１１０に入力されたときに開始される。
【００７０】
最初のステップＴ１では、光源１１を点灯する。すなわち、光源１１の複数の発光部を同時に発光させ、記録紙Ｍに入射角θ１で光を照射する。
【００７１】
次のステップＴ２では、受光器１３、１５の出力信号に基づいて記録紙Ｍの種類を推定する。具体的には、受光器１３、１５の出力信号における信号レベルＳ０１、Ｓ０２と図１０の関係から記録紙Ｍの種類を推定する。詳述すると、記録紙判別テーブルを参照し、得られたＳ０１及びＳ０２の値から記録紙Ｍの種類を推定する。そして、これらＳ０１及びＳ０２の値と推定された記録紙の種類をＲＡＭに保存する。
【００７２】
次のステップＴ３では、光源１１を消灯する。
【００７３】
次のステップＴ４では、推定された種類が普通紙やマットコート紙（以下では「普通紙等」と呼ぶ）であるか否かを判断する。ここでの判断が肯定された場合にはステップＴ５に移行し、否定された場合にはステップＴ６に移行する。
【００７４】
ステップＴ５では、受光器１３、１５の出力信号に基づいて記録紙Ｍの銘柄を推定する。受光器１５の出力信号は普通紙等の銘柄判別に適した入射角θ１での検出結果であるため、普通紙等と推定された記録紙Ｍの銘柄を容易に推定することができる。具体的には、記録紙判別テーブルを参照し、ステップＴ２にてＲＡＭに保存されたＳ０１及びＳ０２の値から記録紙の銘柄を推定する。ステップＴ５が実行されると、フローはステップＴ８に移行する。
【００７５】
ステップＴ６では、光源１１’を点灯する。すなわち、光源１１’の複数の発光部を同時に発光させ、記録紙Ｍに入射角θ２で光を照射する。
【００７６】
次のステップＴ７では、受光器１３、１９の出力信号に基づいて記録紙Ｍの種類を推定する。具体的には、記録紙判別テーブルを参照し、得られたＳ０１’及びＳ０３’の値から記録紙Ｍの銘柄を推定する。そして、これらＳ０１’及びＳ０３’の値と推定された記録紙Ｍの種類をＲＡＭに保存する。
【００７７】
この場合、受光器１９の出力信号はグロスコート紙の銘柄判別に適した入射角θ２での検出結果であるため、ステップＴ３にて普通紙等と推定されなかった（グロスコート紙であると推定される）記録紙Ｍの銘柄を容易に推定することができる。
【００７８】
次のステップＴ８では、光源１１’を消灯する。ステップＴ８が実行されると、フローは終了する。
【００７９】
処理装置１１０は、上述のようにして記録紙判別処理を行った後、ステップＴ５もしくはステップＴ７で推定された記録紙Ｍの銘柄を制御装置２０９０に送る。
【００８０】
制御装置２０９０は、推定された記録紙の銘柄に応じて画像形成条件（例えば現像条件や転写条件）を調整する。具体的には、ＲＡＭに保存されている特定された記録紙の銘柄を読み出し、該記録紙の銘柄に最適な現像条件及び転写条件を、現像・転写テーブルから求める。そして、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ローラを含む現像装置及び転写ローラを含む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。なお、画像形成条件として、転写電圧やトナー量に代えて又は加えて、例えば現像装置による現像バイアス、帯電装置による帯電電位、光走査装置２０１０による露光量等を制御しても良い。いずれにしても、制御対象の画像形成条件をテーブル化して、ＲＯＭに格納しておくことが好ましい。
【００８１】
ユーザは、銘柄判別がなされた記録紙Ｍをカラープリンタ２０００の給紙トレイ２０６０や手差しトレイにセットし、印刷を行う。この場合、該記録紙に最適な画像形成条件で画像形成プロセスが行われるため、高品質の画像を記録紙に形成することができる。
【００８２】
以上説明した本実施形態に係る光学センサ１００は、光源（１１、１１’）とコリメートレンズ（１２、１２’）と複数の受光器（１３、１５、１９）と偏光フィルタ１４とを含むセンサ部、処理装置１１０などを有している。
【００８３】
すなわち、本実施形態の光学センサ１００は、対象物である記録紙に所定の偏光方向の直線偏光（例えばＳ偏光）を記録紙に対して傾斜した互いに異なる方向から照射する複数（例えば２つ）の照射系１０、１０’を含む照射手段と、該照射手段から照射され記録紙で反射された複数の光を個別に検出する検出手段と、を備えている。
【００８４】
この場合、記録紙毎に好適な入射角で該記録紙に直線偏光を入射させることができ、該記録紙からの複数の反射光を個別に検出できる。
【００８５】
この結果、記録紙を従来よりも細かく判別するための情報を得ることができる。
【００８６】
従来は、光源からの光を記録紙に向けて一意の入射角で入射させ、それによって反射された光を検出することで銘柄を判別していた。これに対し、本実施形態では、複数の異なる入射角で記録紙に入射した光の反射光を検出することにより、従来困難であった複数の紙種に対して高い銘柄判別精度を実現することが可能である。
【００８７】
また、検出手段は、複数の照射系から照射され記録紙で正反射された複数の光の光路上に個別に配置された複数の第１の検出系（受光器１５、１９）を含むため、照射系毎の正反射光を検出できる。
【００８８】
また、検出手段は、照射手段から照射され記録紙で該記録紙の表面に直交する方向に拡散反射された光の光路上に配置された第２の検出系を含む。
【００８９】
この場合、記録紙からの内部拡散反射光を精度良く検出でき、ひいては記録紙の判別精度を高めるための情報を取得できる。
【００９０】
また、第２の検出系は、照射手段から照射され記録紙で対象物の表面に直交する方向に拡散反射された光の光路上に配置された光検出器（受光器１３）と、該光検出器と記録紙との間の光の光路上に配置され、所定の偏光方向に直交する偏光方向の直線偏光成分（例えばＰ偏光成分）を透過させる偏光フィルタ１４と、を有する。
【００９１】
この場合、記録紙からの内部拡散反射光の例えばＰ偏光成分を精度良く検出でき、ひいては記録紙の判別精度を高めるための情報を取得できる。
【００９２】
また、検出手段は、照射手段から照射され記録紙で記録紙の表面に直交する方向とは異なる方向に拡散反射された光の光路上に配置された第３の検出系を含む。
【００９３】
この場合、記録紙からの表面拡散反射光を精度良く検出でき、ひいては記録紙の判別精度を更に高めるための情報を取得できる。
【００９４】
また、照射手段は、各照射系に光源を有するため、例えば光源からの光をハーフミラーを用いて複数系統に分離する場合に比べて光量ロスが少なく光利用効率に優れる。
【００９５】
また、光源は、面発光レーザアレイを含むため、偏光方向の安定した直線偏光を射出することができる。また、複数の発光部の同時点灯により、スペックルを低減できる。
【００９６】
また、光学センサ１００は、検出手段の出力に基づいて、記録紙の種類や銘柄を推定する処理装置１１０を更に備えるため、光学センサ１００自体により記録紙を判別できる。なお、光学センサ１００は、処理装置１１０を有していなくても良い。この場合には、処理装置１１０が行う制御を制御装置２０９０によって行い、記録紙を判別することとしても良い。また、処理装置１１０が行う制御の一部を制御装置２０９０が行っても良い。
【００９７】
また、カラープリンタ２０００は、光学センサ１００で推定された記録紙の銘柄に応じて画像形成条件（例えば現像条件や転写条件）を適切に調整できるため、該記録紙の銘柄に関わらず、該記録紙に高品質な画像を形成できる。
【００９８】
また、本実施形態の記録紙情報計測方法は、記録紙Ｍに所定の偏光方向の複数の直線偏光を記録紙Ｍに対して傾斜した互いに異なる方向から照射する工程と、記録紙Ｍで互いに異なる方向に反射された複数の光を個別に検出する工程と、を含む。
【００９９】
この場合、記録紙毎に好適な入射角で該記録紙に直線偏光を入射させることができ、該記録紙からの複数の反射光を個別に検出できる。
【０１００】
この結果、記録紙を従来よりも細かく判別するための情報を得ることができる。
【０１０１】
また、照射する工程では、記録紙Ｍに複数の直線偏光を異なるタイミングで照射するため、検出する工程において各直線偏光の複数の反射光を個別に精度良く検出することができる。なお、仮に複数の直線偏光を同時に照射すると、検出する工程において複数の直線偏光の反射光を同時に検出してしまうため、各直線偏光の複数の反射光を個別に精度良く検出することは困難である。
【０１０２】
また、検出する工程では、記録紙Ｍで互いに異なる方向に正反射された複数の光（複数の正反射光）を異なるタイミングで検出するため、先に検出した正反射光のパワーに基づいて記録紙Ｍの種類を推定するための情報を得ることができ、後に検出した正反射光のパワーに基づいて記録紙Ｍの銘柄を推定するための情報を得ることができる。
【０１０３】
また、本実施形態の対象物判別方法は、記録紙Ｍに所定の偏光方向の直線偏光を記録紙に対して傾斜した第１の方向から照射する第１の照射工程と、該第１の照射工程時に記録紙Ｍで正反射された光を検出する第１の検出工程と、該第１の検出工程での検出結果に基づいて記録紙Ｍの種類を推定する第１の推定工程と、該第１の推定工程で推定された記録紙の種類に応じた該記録紙に対して傾斜した第２の方向から、直線偏光を該記録紙Ｍに照射する第２の照射工程と、該第２の照射工程時に記録紙Ｍで正反射された光を検出する第２の検出工程と、該第２の検出工程での検出結果に基づいて記録紙Ｍの特徴を推定する第２の推定工程と、を含む。
【０１０４】
この場合、記録紙を従来よりも細かく判別することができる。
【０１０５】
《変形例１》
ところで、上記実施形態の光学センサ１００は、光源１１’及びコリメートレンズ１２’を備えているが、これに代えて、図１１に示される変形例１の光学センサ２００のように、ビームスプリッタ３１および複数（例えば２つ）のミラー３２、３３を用いて、判別対象としての記録紙Ｍに複数（例えば２つ）の入射角で（入射方向から）光を照射しても良い。
【０１０６】
ここでは、光源１１は、Ｚ軸に平行な方向に光束を射出する。コリメートレンズ１２は、光軸がＺ軸に平行となるように光源１１からの光の光路上に配置されている。ビームスプリッタ３１は、コリメートレンズ１２を介した光の光路上に配置され、該光を透過光と反射光に分離する。なお、ビームスプリッタ３１としては、透過光と反射光の光量を同等にできるハーフミラーが好ましい。
【０１０７】
ミラー３３は、ビームスプリッタ３１を介した光束（透過光）を、記録紙への入射角が７５°となるように、その光路を曲げる。
【０１０８】
ミラー３２は、ビームスプリッタ３１を介した光束（反射光）を、記録紙への入射角が６０°となるように、その光路を曲げる。
【０１０９】
受光器１５は、記録紙に７５°で入射した表面正反射光を受光、検出し、受光器１９は記録紙に６０°で入射した表面正反射光を受光、検出する。
【０１１０】
この場合は、記録紙Ｍに対して異なる２つの入射角で光束を入射させるのに光源が１つで足り、低コスト化が可能である。また、同様にしてビームスプリッタおよびミラーを増設することで、単一の光源を用いて記録紙Ｍに対して異なる３つ以上の入射角で光束を入射させることも可能である。
【０１１１】
また、変形例１の光学センサ２００は、ビームスプリッタ３１からの透過光及び反射光の一方を選択的に遮光可能な遮光手段を有している。
【０１１２】
この遮光手段は、遮光部材２５０と、該遮光部材２５０をビームスプリッタ３１からの透過光の光路上の位置である第１の遮光位置とビームスプリッタ３１からの反射光の光路上の位置である第２の遮光位置との間で移動させるためのアクチュエータ（不図示）とを含む。ここでは、第１の遮光位置はミラー３３で反射された光の光路上の位置であり、第２の遮光位置はミラー３２で反射された光の光路上の位置である。
【０１１３】
遮光部材２５０としては、光を遮る部材であれば良いが、光源１１への戻り光を抑制する観点から、光を散乱もしくは光熱変換する部材であることが好ましい。
【０１１４】
上記アクチュエータは、遮光部材２５０を第１及び第２の遮光位置間で移動可能なものであれば特に限定されない。例えば、遮光部材２５０を直線的に移動させるリニアアクチュエータであっても良いし、遮光部材２５０を回転させるロータリーアクチュエータであっても良い。上記アクチュエータは、処理装置１１０によって制御される。
【０１１５】
なお、ビームスプリッタ３１からの透過光を遮光するための遮光部材と、反射光を遮光するための遮光部材を別々に設けても良い。この場合は、各遮光部材を単一もしくは複数のアクチュエータで移動させれば良い。
【０１１６】
以下に、変形例１の光学センサ２００を用いる記録紙判別処理について、図２１のフローチャートを用いて説明する。図２１のフローチャートは、処理装置１１０によって実行される処理アルゴリズムに基づいている。ここでの、制御フローは、ユーザにより、光学センサ２００のスリットに記録紙Ｍが挿入され、不図示の操作パネルあるいはパソコンを介しての記録紙判別要求が処理装置１１０に入力されたときに開始される。当初、遮光部材２５０は、ビームスプリッタ３１からの反射光を遮光する第２の遮光位置に位置している。すなわち、ここでは、第２の遮光位置が遮光部材２５０の初期位置である
【０１１７】
最初のステップＵ１では、光源１１を点灯する。すなわち、光源１１の複数の発光部を同時に発光させる。この結果、ビームスプリッタ３１からの透過光及び反射光のうち、反射光は遮光部材２５０で遮光され、透過光は記録紙Ｍに入射角θ１で入射する。
【０１１８】
次のステップＵ２では、受光器１３、１５の出力信号に基づいて記録紙Ｍの種類を推定する。具体的には、受光器１３、１５の出力信号における信号レベルＳ０１、Ｓ０２と図１０の関係から記録紙Ｍの種類を推定する。詳述すると、記録紙判別テーブルを参照し、得られたＳ０１及びＳ０２の値から記録紙Ｍの種類を推定する。そして、これらＳ０１及びＳ０２の値と推定された記録紙の種類をＲＡＭに保存する。
【０１１９】
次のステップＵ３では、推定された種類が普通紙やマットコート紙（以下では「普通紙等」と呼ぶ）であるか否かを判断する。ここでの判断が肯定された場合にはステップＵ４に移行し、否定された場合にはステップＵ５に移行する。
【０１２０】
ステップＵ４では、受光器１３、１５の出力信号に基づいて記録紙Ｍの銘柄を推定する。受光器１５の出力信号は普通紙等の銘柄判別に適した入射角θ１での検出結果であるため、普通紙等と推定された記録紙Ｍの銘柄を容易に推定することができる。具体的には、記録紙判別テーブルを参照し、ステップＵ２にてＲＡＭに保存されたＳ０１及びＳ０２の値から記録紙の銘柄を推定する。ステップＵ４が実行されると、フローは、ステップＵ７に移行する。
【０１２１】
ステップＵ５では、遮光部材２５０を第２の遮光位置から第１の遮光位置（ビームスプリッタ３１からの透過光を遮光する位置）に移動させる。この結果、ビームスプリッタ３１からの透過光及び反射光のうち、透過光は遮光部材２５０で遮光され、反射光は記録紙Ｍに入射角θ２で入射する。
【０１２２】
次のステップＵ６では、受光器１３、１９の出力信号に基づいて記録紙Ｍの銘柄を推定する。具体的には、記録紙判別テーブルを参照し、得られたＳ０１’及びＳ０３’の値から記録紙Ｍの銘柄を推定する。そして、これらＳ０１’及びＳ０３’の値と推定された記録紙Ｍの種類をＲＡＭに保存する。
【０１２３】
この場合、受光器１９の出力信号はグロスコート紙の銘柄判別に適した入射角θ２での検出結果であるため、ステップＵ３にて普通紙等と推定されなかった（グロスコート紙であると推定される）記録紙Ｍの銘柄を容易に推定することができる。
【０１２４】
次のステップＵ７では、光源１１を消灯する。ステップＵ７が実行されると、フローは終了する。
【０１２５】
処理装置１１０は、上述のようにして記録紙判別処理を行った後、ステップＵ４もしくはステップＵ６で推定された記録紙Ｍの銘柄を制御装置２０９０に送る。
【０１２６】
制御装置２０９０は、上記実施形態と同様にして、推定された記録紙の銘柄に応じて画像形成条件（例えば現像条件や転写条件）を調整する。
【０１２７】
ユーザは、銘柄判別がなされた記録紙Ｍをカラープリンタ２０００の給紙トレイ２０６０や手差しトレイにセットし、印刷を行う。この場合、該記録紙に最適な画像形成条件で画像形成プロセスが行われるため、高品質の画像を記録紙に形成することができる。
【０１２８】
以上説明した変形例１では、照射手段は、複数（例えば２つ）の照射系のうち少なくとも２つ（例えば２つ）の照射系に共通の光源１１と、該光源１１からの光を透過光と反射光とに分離するビームスプリッタ３１（分離光学素子）と、を有する。
【０１２９】
この場合、光源の数よりも多くの光束を記録紙Ｍに照射するができ、低コスト化を図りつつ記録紙の判別精度を高めるための情報を取得できる。
【０１３０】
また、照射手段は、ビームスプリッタ３１からの透過光及び反射光を記録紙Ｍに向けて反射させる、ミラー３２、３３を含む反射手段を更に有する。
【０１３１】
この場合、ビームスプリッタ３１からの透過光及び反射光を記録紙Ｍに所望の入射角で入射させることができる。
【０１３２】
また、照射手段は、ビームスプリッタ３１からの透過光及び反射光の一方を選択的に遮光可能な遮光手段を更に有するため、透過光及び反射光を異なるタイミングで記録紙Ｍに照射し、それぞれの反射光を異なるタイミングで検出できる。この結果、記録紙Ｍの判別精度を更に高めるための情報を取得できる。
【０１３３】
《変形例２》
また、図１２に示される変形例２の光学センサ３００のように、光源１１から射出されコリメートレンズ１２を介した光のうちビームスプリッタ３１を透過した光（透過光）を直進させて直接記録紙Ｍへ入射させ、ビームスプリッタ３１で反射した光（反射光）をミラー３２で記録紙Ｍに向けて反射させる構成を採用しても良い。この場合、ミラー３３を省略することができ、部品点数の更なる削減、低コスト化が可能である。また、この場合には、光源１１の射出方向を記録紙Ｍに対する所望の入射角に合わせることが好ましい。なお、光源１１から射出されコリメートレンズ１２を介した光のうちビームスプリッタ３１からの反射光を直接記録紙Ｍへ入射させ、ビームスプリッタ３１からの透過光をミラー３３で記録紙Ｍに向けて反射させる構成を採用しても良い。この場合、ミラー３２を省略できる。また、この場合、ビームスプリッタ３１からの反射光の反射方向を記録紙Ｍに対する所望の入射角に合わせることが好ましい。また、上記いずれの場合においても、反射部材を増設しても良く、要は、最終的に照射光の入射方向を記録紙Ｍに対する所望の入射角に合わせることが好ましい。
【０１３４】
ところで、外乱光や迷光の影響で、誤った紙種判別をする恐れがある場合には、各検出手段における受光器を含む検出系の数を増やしても良い。
【０１３５】
変形例２の光学センサ３００も、変形例１と同様に、ビームスプリッタ３１からの透過光及び反射光の一方を選択的に遮光可能な、遮光部材２５０を含む遮光手段を有している（図１２参照）。
【０１３６】
変形例２の光学センサ３００を用いる記録紙判別処理も、変形例１と同様に、図２１のフローチャートの手順で行うことができる。
【０１３７】
《変形例３》
例えば、図１３に示される変形例３の光学センサ４００のように、受光器１７を更に設けても良い。この受光器１７には、表面拡散反射光と内部反射光とが混在する反射光が入射する。受光器１７の位置では、表面拡散反射光の光量に比べて内部反射光の光量は非常に小さいので、受光器１７の受光光量は、表面拡散反射光の光量であるとみなすことができる。
【０１３８】
そして、照明中心と受光器１７の中心とを結ぶ線Ｌ４と記録紙の表面とのなす角度ψ４は、一例として１２０°である。ここでは、光源（１１、１１’）の中心と、照明中心と、偏光フィルタ１４の中心と、各受光器の中心は、ほぼ同一平面上に存在するが、Ｙ軸方向に互いにずれていても良い。
【０１３９】
この場合に、処理装置１１０によって行われる銘柄判別処理について以下に説明する。
【０１４０】
なお、以下では、光源１１からの光束が記録紙に照射されたときの、受光器１７、１９の出力信号における信号レベルを「Ｓ４」、「Ｓ３」とし、光源１１’からの光束が記録紙に照射されたときの、受光器１７、１５の出力信号における信号レベルを「Ｓ４’」「Ｓ２’」という。
【０１４１】
（１）光源１１の複数の発光部を同時に点灯させる。
（２）受光器１３、１５、１７、１９の出力信号からＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４の値を求める。
（３）光源１１の複数の発光部を消灯させる。
（４）光源１１’の複数の発光部を同時に点灯させる。
（５）受光器１３、１５、１７、１９の出力信号からＳ１’、Ｓ２’、Ｓ３’及びＳ４’の値を求める。
（６）光源１１’の複数の発光部を消灯させる。
（７）処理装置１１０はＳ１の値が一定値以下であれば、Ｓ３/Ｓ１、Ｓ４/Ｓ２に基づいて記録紙の銘柄を特定し、Ｓ１の値が一定値以上であれば、Ｓ３’/Ｓ１’、Ｓ４’/Ｓ３’に基づいて記録紙の銘柄を特定する
（６）判別結果を制御装置２０９０に通知する。そして、銘柄判別処理を終了する。
【０１４２】
なお、この場合は、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Ｓ３/Ｓ１、Ｓ４/Ｓ２、Ｓ３’/Ｓ１’及びＳ４’/Ｓ３’を計測し、該計測結果を「記録紙判別テーブル」として処理装置１１０に記録している。図１４には、一例として各銘柄におけるＳ４／Ｓ１とＳ３／Ｓ２の値が示されている。
【０１４３】
このように、互いに異なる方向に反射された複数（例えば２つ）の拡散光を個別に検出する複数（２つの）の受光器を設け、該複数の受光器の出力値の比などの演算した値を用いて記録紙を判別することにより、外乱光や迷光などがあっても正確な判別が可能である。
【０１４４】
また、この場合に、制御装置２０９０は、Ｓ１とＳ２、もしくはＳ１’とＳ２’を用いておおまかに紙種を絞り込み、Ｓ４／Ｓ１とＳ３／Ｓ２とを用いて記録紙の銘柄を判別しても良い。
【０１４５】
また、この場合に、制御装置２０９０は、Ｓ１とＳ２、もしくはＳ１’とＳ２’を用いておおまかに紙種を絞り込み、Ｓ４’／Ｓ１’とＳ３’／Ｓ２’とを用いて記録紙の銘柄を判別しても良い。
【０１４６】
また、この場合に、制御装置２０９０は、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１’及びＳ２’を用いておおまかに紙種を絞り込み、Ｓ４／Ｓ１とＳ３／Ｓ２とＳ４’／Ｓ１’とＳ３’／Ｓ２’とを用いて記録紙の銘柄を判別しても良い。
【０１４７】
なお、ここでは、Ｓ１とＳ４を用いた演算方法としてＳ４／Ｓ１を用いたが、これに限定されるものではない。同様に、Ｓ２とＳ３を用いた演算方法についても、Ｓ３／Ｓ２に限定されるものではない。
【０１４８】
なお、ここでは、Ｓ１’とＳ４’を用いた演算方法としてＳ４’／Ｓ１’を用いたが、これに限定されるものではない。同様に、Ｓ２’とＳ３’を用いた演算方法についても、Ｓ３’／Ｓ２’に限定されるものではない。
【０１４９】
図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）には、Ｓ１とＳ２のみを用いて判別する場合と、Ｓ４／Ｓ１とＳ３／Ｓ２を用いて判別する場合とについて、外乱光の影響を調べた結果が示されている。Ｓ１とＳ２のみを用いて判別する場合は、図１５（Ａ）に示されるように、外乱光があると、各受光系での検出値が大きくなり、誤った判別をする恐れがある。一方、Ｓ４／Ｓ１とＳ３／Ｓ２を用いて判別する場合は、図１５（Ｂ）に示されるように、外乱光があってもＳ４／Ｓ１及びＳ３／Ｓ２は、外乱光がないときとほとんど変化せず、正しい判別をすることができる。
【０１５０】
ところで、上記実施形態及び各変形例では、各光源が直線偏光を射出する面発光レーザアレイを有しているため、射出光を直線偏光にするための偏光フィルタが不要である。また、射出光を容易に平行光にすることができるとともに、複数の発光部を有するコンパクトな光源を実現できるため、光学センサ１００の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【０１５１】
さらに、面発光レーザアレイを用いる場合、従来用いられてきたＬＥＤ等では困難であった高密度な集積化が可能となる。そこで、コリメートレンズの光軸付近に全てのレーザ光を集中できるため、入射角を一定にして複数の光束を略平行にすることが可能となり、容易にコリメート光学系を実現することができる。
【０１５２】
また、各光源が複数の発光部を有しているため、全ての発光部を同時に点灯させることにより、内部反射光に含まれるＰ偏光成分の光量や透過光量を大きくすることができる。
【０１５３】
ところで、拡散反射光には、Ａ：「表面で反射されたＳ偏光」、Ｂ：「内部で反射されたＳ偏光」、Ｃ：「内部で反射されたＰ偏光」が含まれている。このうち「内部で反射されたＰ偏光」を偏光フィルタで分離し、その光量を検出することで、判別の細分化が行えるが、以下の理由で高い光量の照射が必要となる。
【０１５４】
照射光がＳ偏光のとき、拡散反射光（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）のうち、「内部で反射されたＰ偏光」の割合は最大４０％程度である。一般的な光学センサに搭載されるような安価な偏光フィルタは透過率が低く、該偏光フィルタによって８０％程度に減衰される。そこで、「内部で反射されたＰ偏光」は、偏光フィルタで分離される際に減衰し、実質３０％程度になる。
【０１５５】
従来の光学センサでは、拡散反射光（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の光量に応じて、２ないし３程度の種類の記録紙（例えば、塗工紙、プラスチックシート）のなかから記録紙の種類を判別していた。
【０１５６】
上記実施形態及び各変形例では、「内部で反射されたＰ偏光」のみで少なくとも１０種類の記録紙の種類のなかから記録紙の種類を判別している。すなわち、従来の２種類の記録紙の種類を判別するのに比べ５倍以上の詳細な紙判別を行っている。そこで、従来よりも少ない光量で高い分解能が必要となる。しかしながら、分解能の高い受光器を使用すれば低い光量でも判別できるが高コスト化を招くことになる。
【０１５７】
そこで、上記実施形態及び各変形例では、照射光量を増大させることで高い分解能を得ている。具体的には、前述したように、内部拡散反射光量が、拡散反射光（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の実質３０％程度に減衰されるため、照射光量としては、従来の光量の３．３倍は必要となる。さらに、従来に比べ５倍の詳細な紙判別を行うため、従来よりも、３．３×５倍程度の光量を照射する必要がある。このように、多くの記録紙の種類を判別するに比例して、照射光量を増大させる必要がある。
【０１５８】
上記実施形態及び各変形例では、Ｓ偏光を照射するため、ＬＥＤのような無偏光光源を用いる場合には、照射前に偏光フィルタを通して直線偏光にする必要がある。この際、上記と同様な安価な偏光フィルタが使用されるため、記録紙に照射される光量は、ＬＥＤから射出される光量の約４０％（＝５０％（Ｐ偏光のカット分）×８０％（偏光フィルタでの減衰分））となる。従って、ＬＥＤ光源の場合、従来よりも４０倍（＝３．３×５÷０．４）以上の照射光量が必要となる。
【０１５９】
しかしながら、安価なＬＥＤの照射光量は、数ｍＷ程度（代表値として１ｍＷ）であって、少なくとも４０ｍＷないしは５０ｍＷ以上の照射光量の確保は困難である。これに対し、面発光レーザアレイでは、複数の発光部を同時に点灯させることによって、所望の照射光量の確保が容易である。従って、面発光レーザアレイでは、紙の種類の判別を従来よりも多く行う際に必要な照射光量を確保することができる。
【０１６０】
また、各光源が複数の発光部を有しているため、該複数の発光部を同時に点灯させることにより、１つの発光部のみを点灯させた場合に比べて、反射光のスペックルパターンのコントラスト比が低減し、判別精度を向上させることができる。
【０１６１】
さらに、面発光レーザアレイを用いているため、より安定した直線偏光の照射が可能となる。これにより、内部反射光に含まれるＰ偏光成分の光量を精度良く検出することができる。
【０１６２】
そして、上記実施形態及び各変形例に係るカラープリンタは、光学センサ１００を備えているため、結果として、高品質の画像を形成することができる。さらに従来の手動で設定しなければならない煩わしさや設定ミスによる印刷の失敗が解消される。
【０１６３】
なお、上記実施形態及び各変形例では、光学センサにおいて、記録紙に照射される光がＳ偏光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、記録紙に照射される光がＰ偏光であっても良い。但し、この場合は、前記偏光フィルタ１４に代えて、Ｓ偏光を透過させる偏光フィルタが用いられる。
【０１６４】
また、上記実施形態及び各変形例において、面発光レーザアレイにおける複数の発光部は、少なくとも一部の発光部間隔が、他の発光部間隔と異なっていても良い（図１６参照）。
【０１６５】
また、上記実施形態及び各変形例では、各光源が複数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く、少なくとも１つ光源が単一の発光部を有していても良い。
【０１６６】
また、上記実施形態及び各変形例では、２つの光源１１、１１’を異なるタイミングで点灯させているが、２つの光源１１、１１’の点灯タイミングを少なくとも一部重複させても良い。この場合も、同様の効果が得られる。
【０１６７】
《変形例４》
また、図１７に示される変形例４の光学センサ５００のように、光源（１１、１１’）として、前記面発光レーザアレイに代えて、従来のＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）やＬＤアレイを用いても良い。但し、この場合は、一例として図１７に示されるように、光源１１からの光のうち所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させる偏光フィルタ２５と、光源１１’からの光のうち所定の偏光方向の直線偏光のみを透過させる偏光フィルタ２５’が必要となる。
【０１６８】
以上説明した変形例４の光学センサ５００、各光源は、ＬＤを含み、該ＬＤと記録紙Ｍとの間の光の光路上に、該光のうち所定の偏光方向の直線偏光を透過させる偏光フィルタが配置されている。
【０１６９】
この場合、従来のＬＤを用いて、記録紙を判別するための情報を得ることができる。
【０１７０】
また、上記実施形態及び各変形例において、少なくとも１つの受光器の前方に集光レンズが配置されていることが好ましい。この場合は、該受光器での検出光量の変化を低減することができる。
【０１７１】
また、上記実施形態及び各変形例において、処理装置１１０は、得られた各受光器の出力信号における信号レベルを制御装置２０９０に通知し、制御装置２０９０側で記録紙の銘柄を判別しても良い。この場合は、制御装置２０９０のＲＯＭに「記録紙判別テーブル」が格納される。
【０１７２】
また、上記実施形態態及び各変形例において、光学センサ１００は、電源を内蔵していても良い。この場合は、カラープリンタ２０００からの給電は不要である。
【０１７３】
また、上記実施形態態及び各変形例において、光学センサ１００と制御装置２０９０との間のデータのやりとりを無線で行っても良い。
【０１７４】
また、上記実施形態態及び各変形例において、光学センサ１００は、紙センサと該紙センサが記録紙を検知したときに点灯されるＬＥＤとを備えていても良い。この場合、記録紙が所定位置まで挿入されたことを、作業者が確実に、容易に知ることができる。
【０１７５】
また、上記実施形態態及び各変形例において、光学センサ１００は、所定のサンプリング時間毎に各受光器の出力信号を取得しても良い。例えば、受光器毎にＰ個のデータが得られた場合、受光器毎にＰ個の出力レベルを平均化し、その平均値を計測値としても良い。
【０１７６】
ところで、反射光量に基づいて記録紙を判別する光学センサにとって測定の再現性は重要である。反射光量に基づいて記録紙を判別する光学センサでは、測定時に測定面と記録紙の表面とが同一平面にあることを前提に測定系が設置されている。しかしながら、記録紙は、たわみや振動等の理由から、測定面に対し記録紙表面が傾斜または浮き上がってしまい、記録紙表面が測定面と同一平面にならない場合が生じる。この場合は、反射光量が変化し、安定して詳細な判別が困難である。ここでは、例として正反射について記述する。
【０１７７】
図１８（Ａ）には、測定面と記録紙の表面が同一平面の場合が示されている。このとき、光検出系は正反射を受光することができる。
【０１７８】
図１８（Ｂ）には、測定面に対し記録紙の表面が角度αだけ傾斜した場合が示されている。このとき、光照射系と光検出系の位置関係が図１８（Ａ）の場合と同じであると、光検出系は正反射方向から２αだけずれた方向で受光することになる。ずれに伴い反射光強度分布は移動しているため、照射領域の中心位置と光検出系までの距離をＬとすると、光検出系は正反射受光位置からＬ×ｔａｎ２αだけずれた位置で受光することになる。また、実際の入射角度は規定した入射角度θからαずれてしまい、記録紙からの反射率が変化してしまう。このため検出光量に変化が生じ、結果として、詳細な判別が困難となってしまう。
【０１７９】
また、図１８（Ｃ）には、測定面に対し記録紙の表面がｄだけ高さ方向、つまりＺ軸方向にずれた場合が示されている。このとき、光照射系と光検出系の位置関係が図１８（Ａ）の場合と同じであると、ずれに伴い反射光強度分布は移動しているため、光検出系は正反射受光位置から２ｄ×ｓｉｎθだけずれた位置で受光することになる。このため検出光量の変化が生じ、結果として、詳細な判別が困難となってしまう。
【０１８０】
図１８（Ｂ）及び図１８（Ｃ）の場合には、光検出系が確実に正反射光を検出するように移動量に対して光検出系の受光器の前方に集光レンズを配置し、反射光強度分布が移動した場合でも集光することで対処が可能である。
【０１８１】
または、受光器に受光領域が十分大きなフォトダイオード（ＰＤ）を用いたり、照射光のビーム径を狭めたりすることによっても、記録紙表面が測定面と同一平面にならない場合の不都合を解消することができる。
【０１８２】
また、受光器にアレイ化されたＰＤを用いて、反射光強度分布の移動量に対して十分大きな受光領域を有する構成としても良い。この場合、反射光強度分布が移動したとしても、各ＰＤが検出した信号のうちの最大信号を正反射光の信号とすれば良い。また、ＰＤがアレイ化された場合に、個々のＰＤの受光領域を小さくすることにより、正反射光と受光領域の中心のずれによる出力の変動も低減できるため、より正確な検出を行うことができる。
【０１８３】
なお、ここでは便宜上、正反射について記述したが表面拡散反射や内部拡散反射および透過光に関しても、測定面と記録紙表面のずれによる検出光量の変化は生じるが、正反射の場合と同様にして対応することができる。
【０１８４】
また、上記実施形態態及び各変形例では、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。
【０１８５】
また、本発明の光学センサを用いて判別される対象物は、記録紙に限定されず、要は、光学的に（例えば光学センサを用いて）材質を判別可能な物であれば良い。
【０１８６】
また、上記実施形態態及び各変形例では、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。
【０１８７】
また、上記実施形態態及び各変形例では、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。
【０１８８】
また、光学センサ１００は、記録紙にインクを吹き付けて画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置にも適用可能である。
【０１８９】
以下に、発明者らが上記実施形態及び各変形例を発案するに至った思考プロセスを説明する。
【０１９０】
デジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置は、印刷用紙に代表される記録媒体の表面にトナー像を転写し、所定の条件で加熱及び加圧することでその像を定着させ画像を形成する。画像形成において考慮しなければならないのが現象条件、転写条件及び定着条件などの画像形成条件であり、特に高品質の画像形成を行うには、画像形成条件を記録媒体に応じて個別に設定する必要がある。
【０１９１】
これは、記録媒体における画像品質が、その材質、厚さ、湿度、平滑性、及び塗工状態などに大きく影響されるためである。例えば平滑性に関しては、定着の条件によっては印刷用紙表面の凹凸において凹部分のトナーの定着率が低くなってしまう。そこで、記録媒体に応じた正しい条件で定着を行わないと色むらが生じてしまう。
【０１９２】
さらに、近年の画像形成装置の進歩と表現方法の多様化に伴い、記録媒体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つに応じた細かな画像形成条件を設定する必要がある。
【０１９３】
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。
【０１９４】
現在の画像形成装置では、印刷時にユーザ自身がトレイ毎の用紙の銘柄や定着条件を設定する必要がある。このため、ユーザに紙の種類を識別するための知識が求められる上、その紙の種類に応じた設定内容をそのつど自分で入力しなければならない煩わしさがあった。そして、その設定内容を誤ると最適な画像を得ることができなかった。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
特許文献７には、表面正反射光と内部拡散反射光のP偏光成分とを用いて記録紙の銘柄を特定する光学センサが開示されている。
【０２０１】
しかしながら、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に加持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／塗工紙／OHPシートの違いのみであり、高品質の画像形成に必要が銘柄までの特定はできなかった。
【０２０２】
ところで、図６は入射角６０度での光沢度に対する入射角θ度での光沢度（θ＝６０°、７５°、８０°）の理論値と、入射角６０度での光沢度に対する入射角７５度での光沢度の記録紙の銘柄別測定値を表したグラフである。
【０２０３】
各軸の銘柄間の差異を比較すると、記録紙の銘柄判別においては、横軸の銘柄間差異が大きい場合にθ＝６０°が有効であり、縦軸の銘柄間差異が大きい場合にθ＝７５°が有効であることを示している。また、図６に示されるように普通紙・グロスコート紙・マットコート紙の銘柄判別の難易は、記録紙に対する照射光の入射角度θにより異なる。例として、普通紙は照射光の入射角θが大きい方ほど銘柄判別しやすく、グロスコート紙は照射光の入射角θが小さいほど銘柄判別しやすい。しかしながら、特許文献７に開示されている光学センサは記録紙に対する光源からの照射光の入射角度が一意の値をとる構成である。そのため、特許文献７に開示されている光学センサの構成には多種類の印刷用紙を高精度に識別するための改善の余地があった。
【０２０４】
そこで、発明者らは、鋭意検討の末、上記実施形態及び各変形例を発案するに至った。
【符号の説明】
【０２０５】
１１、１１’…光源、１３…受光器（光検出器）、１４…偏光フィルタ（偏光光学素子、検出系の一部）、１５…受光器（検出系）、１７…受光器（検出系）、１９…受光器（検出系）、２５、２５’…偏光フィルタ（別の偏光光学素子）、３１…ビームスプリッタ（分離光学素子）、３２…ミラー（反射手段の一部）、３３…ミラー（反射手段の一部）、１１０…処理装置、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、Ｍ…記録紙（対象物、記録媒体）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２０６】
【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
【特許文献７】特開２０１２−１２８３９３号公報
【図１】
0006685500.tif 000003
【図２】
0006685500.tif 000004
【図３】
0006685500.tif 000005
【図４】
0006685500.tif 000006
【図５】
0006685500.tif 000007
【図６】
0006685500.tif 000008
【図７】
0006685500.tif 000009
【図８】
0006685500.tif 000010
【図９】
0006685500.tif 000011
【図１０】
0006685500.tif 000012
【図１１】
0006685500.tif 000013
【図１２】
0006685500.tif 000014
【図１３】
0006685500.tif 000015
【図１４】
0006685500.tif 000016
【図１５】
0006685500.tif 000017
【図１６】
0006685500.tif 000018
【図１７】
0006685500.tif 000019
【図１８】
0006685500.tif 000020
【図１９】
0006685500.tif 000021
【図２０】
0006685500.tif 000022
【図２１】
0006685500.tif 000023