(57)【要約】【課題】簡単な構造でありながら紙質を判別することができる。【解決手段】光源２１から出射された光は、光導波路２０を通過する過程で記録用紙Ｐにて反射されて損失を受ける。その損失の程度は記録用紙の紙質によって異なるが、その損失の程度を光検知部２２によって検知することによって紙質を判別することができる。このような紙質判別は、記録用紙Ｐの一側に光源２１や光導波路２０や光検知部２２を配置するという簡単な構成で達成できる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から被検知物に対して照射した光を光検知部にて検知することにより該被検知物の材質を判別する材質判別装置において、
光導波路と、該光導波路に光を照射する光源と、該光導波路を透過してきた光を検知する光検知部と、によって判別ユニットを構成し、かつ、
該判別ユニットを前記被検知物の表面に沿うように配置した、
ことを特徴とする材質判別装置。
【請求項２】
前記被検知物の一側に前記判別ユニットを配置し、
前記被検知物の他側には少なくとも光検知部を配置し、かつ、
前記被検知物の他側に配置された光検知部は、前記光検知物の一側に配置された光源から出射されて前記被検知物を透過してきた光を検知する、
ことを特徴とする請求項１に記載の材質判別装置。
【請求項３】
前記判別ユニットが前記被検知物の両側に１つずつ配置され、かつ、
一側の光源が他側の光検知部に近接し、一側の光検知部が他側の光源に近接するように配置された、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の材質判別装置。
【請求項４】
検知光と材質との関係をメモリしているメモリ部と、前記光検知部の検知結果と前記メモリ部とから前記被検知物の材質を判別する判別部と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の材質判別装置。
【請求項５】
前記光導波路が樹脂製である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の材質判別装置。
【請求項６】
前記光導波路には、前記被検知物に対向する面以外の面に遮光処理が施されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の材質判別装置。
【請求項７】
前記光導波路における、前記被検知物に対向する面以外の面に、光吸収層及び光反射層の両方又はいずれか一方が配置されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の材質判別装置。
【請求項８】
前記光源からの光に周期的な変動を与え、前記光検知部では、該周期的な変動に同期した光のみを検知する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の材質判別装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の材質判別装置と、記録用紙を搬送する搬送部と、該記録用紙に画像を形成する画像形成部と、を備え、前記材質判別装置によって前記記録用紙の紙質を判別する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記材質判別装置の判別結果に基づいて、少なくとも前記搬送部又は前記画像形成部を制御する、
ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
検知光と材質との関係をメモリしているメモリ部と、前記光検知部の検知結果と前記メモリ部とから前記被検知物の材質を判別する判別部と、を備え、かつ、
前記メモリ部の内容を前記光検知部の検知結果に基づき変更する、
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、光の検知により材質を判別する材質判別装置、及び該材質判別装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、様々な技術分野において、材質を判別するための材質判別装置が注目されている。以下、その一例として、プリンタ装置に使用される判別装置であって、記録媒体の質（ＯＨＰ用紙であるかフォト光沢紙であるかコート紙であるか普通紙であるかの別）を判別するものについて説明する。
【０００３】
用紙の種類の判別方法としては、従来から光学検知方式が知られている。図４は、従来の紙質検知装置の構造の一例として、特開２０００−３０１８０５号公報に示されているものを示す模式図であるが、符号Ｐは被検知物である用紙を示し、符号２００ａ，２００ｂ，２００ｃは光源を示し、符号２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃはレンズを示し、符号２０２は振幅ビームスプリッタを示し、符号２０３は結像光学装置を示し、符号２０４は小孔を有するプレートを示し、符号２０５は光検出器アレイを示す。
【０００４】
いま、３つの光源２００ａ，２００ｂ，２００ｃから光を出射させると、それらの光は、用紙Ｐにて反射、散乱或いは透過されて光検出器アレイ２０５に到達する。その検知結果から、紙種判別（ＯＨＰ用紙であるかフォト光沢紙であるかコート紙であるか普通紙であるかの別）を行なうことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した紙質検知装置は、光学式のものであって、光源やレンズ等の多くの部品を必要とするため、装置構造が複雑になってしまう等の問題があった。
【０００６】
つまり、上述のように光学方式を採用する場合には同図からも明らかなように紙種検知の為に、紙の表面からの反射光等を受光する為の光源と受光器が複数必要となる。即ち、紙種検知の為の部品数がかなり多くなってしまう。また、照明光学系、結像光学系など、互いの光学部品が空間的に離れており、所望の性能を得る為には、互いの光学系間や光学系内の部品間のアライメントを精密に行う必要がある。アライメントに狂いが生じると、安定した識別動作が得られない。また、光学部品が空間的に離れている事から、小型化が困難である、などの問題があった。
【０００７】
また、光源２００ａ，２００ｂ，２００ｃから出射された光以外の光がノイズとして光検出器アレイ２０５に検出されてしまい、検知精度が悪くなってしまうという問題もあった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題を回避する材質判別装置、及び該材質判別装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、光源から被検知物に対して照射した光を光検知部にて検知することにより該被検知物の材質を判別する材質判別装置において、
光導波路と、該光導波路に光を照射する光源と、該光導波路を透過してきた光を検知する光検知部と、によって判別ユニットを構成し、かつ、
該判別ユニットを前記被検知物の表面に沿うように配置した、ことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本発明に係る材質判別装置の構造の一例を示す模式図であり、図２は、本発明に係る画像形成装置の構造の一例を示す模式図であり、図３は、該画像形成装置の制御系を説明するためのブロック図である。
【００１１】
本実施の形態に係る材質判別装置は、図１に符号１で示すように、被検知物Ｐの表面に沿うように配置されて該被検知物Ｐの材質を判別する判別ユニット２を備えている。この判別ユニット２は、前記被検知物Ｐの表面に沿うように配置された光導波路２０と、該光導波路２０に光を照射する光源２１と、該光導波路２０を透過してきた光（光量）を検知する光検知部２２と、によって構成されている。ここで、光導波路とは、「光を閉じこめる機能」と「光をある方向へ導く機能」を併せ持ったものを意味する。
【００１２】
なお、この判別ユニット２は、被検知物Ｐの一側だけに配置されていても良いが、図示のように両側に配置されていても良い。被検知物Ｐの材質判別は、判別ユニット２を被検知物Ｐの一側にさえ配置すれば可能となるが、判別ユニット２を被検知物Ｐの両側に１つずつ配置した場合には、
・　被検知物Ｐが透明か否かをより正確に識別でき（つまり、判別ユニット２を被検知物Ｐの両側に設けた場合であって、被検知物Ｐが透明でない場合には、各光源２１から出射された光は同側に配置された光検知部２２に検知されるだけで他側の光検知部２２には検知されないが、被検知物ＰがＯＨＰシートのように透明である場合には、大半の光が被検知物Ｐを透過して他側の光検知部２２によって検知ざれることとなる。）、
・　被検知物Ｐが透明でない場合には、各光検知部２２の検知結果（両面の損失特性）を比較することにより、どちらが表面でどちらが裏面か（例えば、光沢紙やコート紙の表裏）を特定することもでき、
・　さらには、被検知物Ｐの表から裏、裏から表への透過特性も検知する事が可能となる。
【００１３】
なお、判別ユニット２を被検知物Ｐの両側に配置する場合には、図１のように、一側の光源２１が他側の光検知部２２に近接し、一側の光検知部２２が他側の光源２１に近接するように配置するようにしても良い。これにより、被検知物Ｐが透明か否かをより正確に識別できる。
【００１４】
一方、判別ユニット２を（被検知物Ｐの両側にではなく）被検知物Ｐの一側にのみ配置する場合であっても、光検知部２２（前記判別ユニット２の構成部品である光検知部２２とは別の光検知部２２）を被検知物Ｐの他側に配置するようにしても良い（つまり、光源２１は一側にだけ配置し、光検知部２２は両側に配置するようにしても良い）。これにより、該他側に配置された光検知部２２は、前記光検知物Ｐの一側に配置された光源２１から出射されて前記被検知物Ｐを透過してきた光を検知し、被検知物Ｐが透明か否かを識別できる。
【００１５】
なお、検知光と材質との関係（データテーブル）をメモリしているメモリ部４と、上述した光検知部２２の検知結果と前記メモリ部４とから前記被検知物Ｐの材質を判別する判別部３と、を備えていても良い。ここで、光検知部２２は、後述のように光の損失（或いは、被検知物Ｐが透明の場合にはその透過特性）を検知することとなるが、その検知結果に基づき前記メモリ部４の内容を変更する（例えば、新たなデータテーブルの作製やデータテーブルの変更を行う）事も可能である。
【００１６】
上述した光導波路２０は、樹脂で作製した場合には、どのような形状のものであっても安価に作製することができる。その場合、光源２１や光検知部２２は光導波路２０に固着しておくと良く、その固着には紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂を用いると良い。また、光導波路２０を半導体とし、光源２１及び光検知部２２を一体に作り込む事も可能である。
【００１７】
ここで、光導波路２０には、図５（ｂ）　に示すように、前記被検知物Ｐに対向する面（符号２０Ｄで示す面）以外の面（符号２０Ｕ，２０Ｌ，２０Ｒ，２０Ｂ，２０Ｆに示す面）に遮光処理を施すと良い。遮光処理としては光吸収層３０や光反射層３１を配置する方法を挙げることができる。光吸収層３０としてはカーボンブラック等を含んだ黒色顔料等を挙げることができ、光反射層３１としては例えばアルミニウムや金などの反射率の高い金属薄膜を挙げることができる。なお、図５（ｂ）　では、光吸収層３０の方が光反射層３１よりも内側に配置されているが、その逆であっても良い。また、光吸収層３０又は光反射層３１のいずれか一方のみを形成しても良い。なお、図５（ｂ）　は、同図（ａ）　のＡ−Ａ端面図である。
【００１８】
ところで、上述した光源２１としては発光ダイオード等を挙げることができる。また、光検知部２２としてはフォトダイオード等を挙げることができる。さらに、光導波路２０としては、例えば石英系ガラス材料、適切なバンドギャップを有する半導体材料、ポリスチレンやポリカーボネイト、アクリル樹脂などのプラスチック材料など、光透過性を有する材料を挙げることができる。
【００１９】
なお、図６に示すように、光源２１に変調器４０を接続し、光源２１からの光に周期的な変動を与えると共に、光検知部２２では、そのような周期的変動に同期した光のみを検知するようにして、ノイズ光（光源２１からの光以外の光）による影響を低減するようにしても良い。ここで、光源２１からの光に与える周期的な変動としては、光の強度変調や周波数変調を用いることができる。図６は、検知光に周期的変動を与えることのできる装置の概略を示すブロック図である。図中の符号４１は電源を示す。光源２１からの光は変調器４０によって変調され、周期的変動を有する光を発生する。変調された光は検知部２２によって電気信号に変換され、信号処理部４２で処理され、被検知物の識別に使用される。
【００２０】
さらに、光導波路２０と被検知物Ｐとは（組み付け時に押圧するなどして）密着させておくと良い。
【００２１】
一方、上述した構成であって記録用紙（被検知物）の紙質を判別する材質判別装置１と、該記録用紙を搬送する搬送部１０１と、該記録用紙Ｐに画像を形成する画像形成部１０２と、によって画像形成装置を構成すると良い。その場合、前記材質判別装置１の判別結果に基づいて、少なくとも前記搬送部１０１又は前記画像形成部１０２を制御すると良い。例えば、前記搬送部１０１を制御して最適な搬送速度としても、前記画像形成部１０２にてトナー量等を制御して最適な画像を形成しても良い。かかる画像形成装置としては、複写機やプリンタ（例えば、インクジェットプリンタ）やＦＡＸ等を挙げることができる。
【００２２】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００２３】
光源２１から出射された光は、光導波路２０の内部を通過する過程で損失を受け、その後、光検知部２２にて検知される。その損失の程度は、被検知物Ｐの材質等によって異なる（正確には、被検知物Ｐが透明である場合にはその表面構造や材質（透過特性）によって異なり、被検知物Ｐが透明でない場合にはその表面構造によって異なる）ことから、その損失の程度を光検知部２２の検知結果から求めることにより、被検知物Ｐの材質を知ることができる。
【００２４】
なお、上述した光の損失は、被検知物Ｐが透明で無い場合には、光が被検知物Ｐの表面（或いは、被検知物Ｐと光導波路２０との界面）にて散乱される際に生じ、被検知物Ｐが透明である場合には、（該光の損失は）“被検知物Ｐと光導波路２０との界面にて反射される光”と“光導波路２０から被検知物Ｐの方へ侵入する光”の割合に応じて変化する。つまり、被検知物Ｐが透明である場合には、光の損失は、光導波路２０と被検知物Ｐとの屈折率比に応じて変化することとなる。
【００２５】
つまり、上述した装置においては、光導波路２０を通過する過程の光が前記被検知物Ｐによって損失を受けるような位置関係に、光導波路２０や光源２１や被検知物Ｐが配置されていることが前提となる。
【００２６】
なお、被検知物Ｐとしては、例えば紙を挙げることができる。紙は、その種類によって光損失の度合いが異なり、普通紙が最も大きく、コート紙、光沢紙の順に小さくなる。したがって、これらの損失特性の違いから紙質を判別することができる。
【００２７】
次に、本実施の形態の効果について説明する。
【００２８】
本実施の形態によれば、材質を判別するための判別ユニット２は、光導波路２０や光源２１や光検知部２２だけで構成できるため、従来装置に比べて部品点数を削減でき、コスト低減を図ることができる。つまり、本実施の形態では、“光導波路の損失”の大小によって検知を行うため、光源や光検知部は最低限一組でも良く、部品点数を低減できる。
【００２９】
また、それらの構成部品（つまり、光導波路２０や光源２１や光検知部２２）は被検知物Ｐの同じ側に配置されているので、一体構造にできる。一体構造にする場合、それらの構成部品の位置調整は、判別ユニット２の作製時にのみ行えば足り、判別ユニット２を材質判別装置１に組み付ける際に行う必要はなく、その分、組み付け作業が簡単になる。
【００３０】
一方、光導波路２０における、前記被検知物Ｐに対向する面（図５に符号２０Ｄで示す面）以外の面（符号２０Ｕ，２０Ｌ，２０Ｒ，２０Ｂ，２０Ｆに示す面）に遮光処理を施した場合には、光源２１からの光以外の光が光導波路２０に侵入するのを防ぐことができ、ＳＮ比を向上させる事が出来、材質判別の精度を向上させることができる。また、光源２１からの光が光導波路２０の外部へ漏れ出ることも低減できる。
【００３１】
さらに、上述した遮光処理によって光導波路外部への光漏出を防止した場合には、光検知部２２によって検知される光量を多くでき、材質判別精度を向上させることができる。
【００３２】
また一方、光源２１からの光に周期的な変動を与えると共に、光検知部２２では、そのような周期的変動に同期した光のみを検知するようにした場合には、ノイズ光（光源２１からの光以外の光）による影響を低減することができ、材質判別精度を向上させることができる。
【００３３】
さらに、この材質判別装置１を画像形成装置に組み込んだ場合には、使用する紙の紙質を自動判別して、紙質にかかわらず良好な画像を形成できる。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例に沿って本発明を更に詳細に説明する。
【００３５】
（実施例１）
本実施例においては、図２及び図３に示すインクジェットプリンタを作製した。
【００３６】
該インクジェットプリンタ（画像形成装置）１００は、被検知物である記録用紙Ｐを搬送するための紙送り部（搬送部）１０１を備えており、該送り部１０１よりも紙搬送方向の下流側には、記録用紙Ｐに画像を形成するためのインクジェットヘッド（画像形成部）１０２が配置され、該送り部１０１よりも紙搬送方向の上流側には、記録用紙の紙質を判別するための紙質判別装置（材質判別装置）１が配置されている。
【００３７】
この紙質判別装置１は、図１に詳示するように、記録用紙の表裏両側に沿うように配置された２つの判別ユニット２にて構成されている。各判別ユニット２は、記録用紙Ｐの表面に沿うように配置された透明な光導波路２０と、該光導波路２０に光を照射する光源２１と、該光導波路２０を透過してきた光を検知する光検知部２２と、によって構成されている。なお、符号２３は、これらの光源２１や光導波路２０や光検知部２２を一体化するためのケースを示す。
【００３８】
ところで、上述した紙送り部１０１は、図３に示す紙送り駆動部１０５によって駆動され、インクジェットヘッド１０２はヘッド駆動部１０６によって駆動されるようになっており、これらの駆動部１０５，１０６の駆動は主制御部１０３によって制御されるようになっている。そして、該主制御部１０３には、検知光と紙質との関係（データテーブル）をメモリしているメモリ部４が接続されており、上述した光検知部２２の検知結果と前記メモリ部４とから記録用紙Ｐの紙質を判別する判別部３が配置されている。
【００３９】
次に、本実施例の作用について説明する。
【００４０】
記録用紙Ｐは不図示のトレイから不図示の搬送ローラーによって紙質判別装置１に供給され、さらに、紙送り部１０１によってインクジェットヘッド１０２に給送される。
【００４１】
記録用紙Ｐが紙質判別装置１を通過する時点で、判別部３は、光検知部２２からの信号とメモリ部４とから記録用紙Ｐの紙質（普通紙、光沢紙、コート紙などの別）を判別し、その判別結果に基づいた信号を紙送り駆動部１０５やヘッド駆動部１０６に送る。その結果、紙送り部１０１における搬送速度や、インクジェットヘッド１０２におけるインクの吐出量は、用紙の質に応じたものとなり、適正な画像を印刷することができる。
【００４２】
尚、本発明は上記実施の形態や実施例に記載されたもの（材料、装置、方式）に限定される物ではない。すなわち、本発明は、光導波路と、該光導波路に光を入射する光源と、光導波路を伝搬する光を検知する光検知部とを用い、被検知物によって該光（光導波路を伝搬する光）に損失が生じるようにそれらを配置し、その損失を前記光検知部によって検知することにより被検知物の識別を行う方法、並びに少なくとも一対の光源と検知部が光導波路の一側に設置してある装置全てに関するものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、材質を判別するための判別ユニットは、光導波路や光源や光検知部だけで構成できるため、従来装置に比べて部品点数を削減でき、コスト低減を図ることができる。
【００４４】
また、それらの構成部品（つまり、光導波路や光源や光検知部）は被検知物の同じ側に配置されているので、一体構造にできる。一体構造にする場合、それらの構成部品の位置調整は、判別ユニットの作製時にのみ行えば足り、判別ユニットを材質判別装置に組み付ける際に行う必要はなく、その分、組み付け作業が簡単になる。
【００４５】
さらに、この材質判別装置を画像形成装置に組み込んだ場合には、使用する紙の紙質を自動判別して、紙質にかかわらず良好な画像を形成できる。
【００４６】
一方、光導波路における、前記被検知物に対向する面以外の面に遮光処理を施した場合には、光源からの光以外の光が光導波路に侵入するのを防ぐことができ、ＳＮ比を向上させる事が出来、材質判別の精度を向上させることができる。また、光源からの光が光導波路の外部へ漏れ出ることも低減できる。
【００４７】
さらに、上述した遮光処理によって光導波路外部への光漏出を防止した場合には、光検知部によって検知される光量を多くでき、材質判別精度を向上させることができる。
【００４８】
また一方、光源からの光に周期的な変動を与えると共に、光検知部では、そのような周期的変動に同期した光のみを検知するようにした場合には、ノイズ光（光源からの光以外の光）による影響を低減することができ、材質判別精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る材質判別装置の構造の一例を示す模式図。
【図２】本発明に係る画像形成装置の構造の一例を示す模式図。
【図３】図２に示す画像形成装置の制御系を説明するためのブロック図。
【図４】従来の紙質検知装置の構造の一例を示す模式図。
【図５】本発明に係る材質判別装置の構造の一例を示す模式図。
【図６】検知光に周期的変動を与えることのできる装置の概略を示すブロック図。
【符号の説明】
１　　　材質判別装置
２　　　判別ユニット
３　　　判別部
４　　　メモリ部
２０　　光導波路
２１　　光源
１００　インクジェットプリンタ（画像形成装置）
１０１　紙送り部（搬送部）
１０２　インクジェットヘッド（画像形成部）
Ｐ　　　記録用紙（被検知物）
【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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