(57)【要約】【課題】対象物を多くの種類のなかから特定することができる光学センサを提供する。【解決手段】  光源１１、コリメートレンズ１２、２つの受光器（１３、１５）、偏光フィルタ１４、２つのミラー（２１、２２）、筐体１６、標準板１７、保持部材１８などを有している。受光器１３は、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分を受光し、受光器１５は、表面正反射光を主として受光するように配置されている。また、紙種判別処理が行われるときには、筐体１６の開口部を開放し、紙種判別処理が行われていないときには、該開口部を封止している。【選択図】図３
2012131593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏光方向の直線偏光を、シート状の対象物の表面に向けて、該表面の法線に対して傾斜した方向から射出する照射系と；
前記照射系から射出され前記対象物で正反射された光の光路上に配置された第１の光検出器と；
前記対象物における入射面内で、前記対象物で拡散反射された光の光路上に配置され、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の直線偏光成分を透過させる光学素子と；
前記光学素子を透過した光を受光する第２の光検出器と；
前記照射系、前記第１の光検出器、前記光学素子及び前記第２の光検出器が保持され、前記対象物に向かう光束、及び前記対象物で反射された光束の光路となる開口部を有している筐体と；
前記筐体内の汚染の有無を検知するための標準部材が取り付けられ、待機状態のときに、前記開口部を覆う封止部材と；を備える光学センサ。
【請求項２】
前記封止部材は、一端が起伏可能に支持され、
前記筐体が前記対象物に近づくと、前記封止部材が起き上がり、前記開口部を開放状態とする駆動機構を備える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】
前記照射系からの光束を前記標準板に照射し、
前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器の出力信号に基づいて、前記筐体内の汚染の有無を検知する汚染検知装置を備える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】
前記照射系からの光束を前記対象物に照射し、
前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器の出力信号に基づいて、前記対象物を特定する処理装置を備える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】
前記照射系は、複数の発光部を有する面発光レーザアレイを含む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】
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１〜５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７】
前記光学センサと前記記録媒体との距離を変化させるための昇降機構を備えることを特徴とする請求項６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、光学センサ及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、対象物の種類を判別するのに好適な光学センサ、及び該光学センサを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタなどの画像形成装置では、複数種類のシート状の記録媒体に高品質の画像を形成するために、画像形成を行う前に記録媒体の種類を判別し、その判別結果に応じて記録媒体の種類に適した作像条件を設定するものが知られている。
【０００３】
記録媒体の種類の判別は、記録媒体からの反射光量や記録媒体の厚さを測定し、予め取得されている記録媒体の種類と反射光量や厚さとの関係を参照することにより行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１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。
【０００５】
また、特許文献２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。
【０００６】
なお、記録媒体の厚さの測定法としては、透過光型や超音波等を用いた方法が提唱されている。
【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、従来の判別方法では、非塗工紙／塗工紙／ＯＨＰシートといった大雑把な種類分けしかできず、高品質の画像形成を行うには不充分であった。
【０００８】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、対象物を多くの種類のなかから特定することができる光学センサを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１の観点からすると、第１の偏光方向の直線偏光を、シート状の対象物の表面に向けて、該表面の法線に対して傾斜した方向から射出する照射系と；前記照射系から射出され前記対象物で正反射された光の光路上に配置された第１の光検出器と；前記対象物における入射面内で、前記対象物で拡散反射された光の光路上に配置され、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の直線偏光成分を透過させる光学素子と；前記光学素子を透過した光を受光する第２の光検出器と；前記照射系、前記第１の光検出器、前記光学素子及び前記第２の光検出器が保持され、前記対象物に向かう光束、及び前記対象物で反射された光束の光路となる開口部を有している筐体と；前記筐体内の汚染の有無を検知するための標準部材が取り付けられ、待機状態のときに、前記開口部を覆う封止部材と；を備える光学センサである。
【００１１】
これによれば、対象物を多くの種類のなかから特定することができる。
【００１２】
本発明は、第２の観点からすると、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本発明の光学センサを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
これによれば、高品質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】図２（Ａ）は光学センサの待機位置を説明するための図であり、図２（Ｂ）は光学センサの判別位置を説明するための図であり、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）は、それぞれ光学センサの昇降機構を説明するための図である。
【図３】光学センサの構成を説明するための図である。
【図４】光学センサの筐体の開口部を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、それぞれ光学センサが待機位置にあるときの保持部材の位置（封止位置）を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、それぞれ光学センサが判別位置にあるときの保持部材の位置（開放位置）を説明するための図である。
【図７】起伏機構の押し上げ部材及びガイド部材を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれ起伏機構の動作を説明するための図である。
【図９】ローラガイドを説明するための図である。
【図１０】面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図１１】照射対象物への入射光の入射角を説明するための図である。
【図１２】照明領域を説明するための図である。
【図１３】偏光フィルタ１４及び受光器１３の配置位置を説明するための図である。
【図１４】ミラー２２及び受光器１５の配置位置を説明するための図である。
【図１５】光学センサが待機位置にあるときの開口部の状態を説明するための図である。
【図１６】光学センサが判別位置にあるときの記録紙及び開口部の状態を説明するための図である。
【図１７】図１７（Ａ）は表面正反射光を説明するための図であり、図１７（Ｂ）は表面拡散反射光を説明するための図であり、図１７（Ｃ）は内部拡散反射光を説明するための図である。
【図１８】各受光器で受光される光を説明するための図である。
【図１９】Ｓ１及び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２０】標準板の位置と受光器での受光位置との関係を説明するための図である。
【図２１】光学センサの変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１９に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。
【００１６】
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形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、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）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、光学センサ２２４５、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。
【００１７】
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。
【００１８】
プリンタ制御装置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、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置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。
【００１９】
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、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。
【００２０】
感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、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。
【００２１】
感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、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。
【００２２】
感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、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。
【００２３】
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。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転するものとする。
【００２４】
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。
【００２５】
光走査装置２０１０は、上位装置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、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、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。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。
【００２６】
トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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枚ずつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。ところで、給紙トレイ２０６０内の記録紙の束は、不図示のばね機構により、給紙コロ２０５４に接するように上方に付勢されている。
【００３０】
レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラ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。
【００３１】
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上に定着される。ここで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上に順次スタックされる。
【００３２】
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。
【００３３】
光学センサ２２４５は、給紙トレイ２０６０内に収容されている記録紙の種類を判別するためのセンサである。
【００３４】
光学センサ２２４５は、非動作時には、一例として図２（Ａ）に示されるように、給紙トレイ２０６０の着脱を妨げられないような位置（以下では、便宜上「待機位置」ともいう）に配置されている。また、待機位置にあるときの光学センサ２２４５の状態を「待機状態」という。
【００３５】
そして、光学センサ２２４５は、動作時には、一例として図２（Ｂ）に示されるように、記録紙の束の一番上にある記録紙の表面に押し付けられた位置（以下では、便宜上「判別位置」ともいう）に配置される。また、判別位置にあるときの光学センサ２２４５の状態を「判別状態」という。
【００３６】
なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、記録紙の表面に直交する方向をＺ軸方向、記録紙の表面に平行な面をＸＹ面として説明する。そして、光学センサ２２４５は、記録紙の＋Ｚ側に配置されているものとする。
【００３７】
また、一例として図２（Ｃ）に示されるように、光学センサ２２４５の＋Ｙ側には、貫通孔及びねじ穴が形成されたブロックが取り付けられている。
【００３８】
そして、一例として図２（Ｄ）に示されるように、ブロックの貫通孔には丸棒が挿入され、ねじ穴にはねじ棒が嵌合されている。このねじ棒は、一端がモータに固定されており、該モータが回転すると、ねじ棒も回転し、光学センサ２２４５がＺ軸方向に関して移動、すなわち上下するようになっている。このモータは、プリンタ制御装置２０９０によって駆動される。すなわち、光学センサ２２４５は、プリンタ制御装置２０９０によって、待機位置及び判別位置に位置決めされる。
【００３９】
このように、ブロックと丸棒とねじ棒とモータとによって、光学センサ２２４５の昇降機構が構成されている。なお、光学センサ２２４５の昇降機構が、これらとは異なる構成であっても良い。
【００４０】
この光学センサ２２４５は、一例として図３に示されるように、光源１１、コリメートレンズ１２、２つの受光器（１３、１５）、偏光フィルタ１４、２つのミラー（２１、２２）、筐体１６、標準板１７、保持部材１８などを有している。
【００４１】
筐体１６は、アルミニウム製の箱部材であり、外乱光及び迷光の影響を低減するため、表面に黒アルマイト処理が施されている。また、底板には、記録紙に向かう光束、及び記録紙で反射された光束の光路となる開口部を有している（図４参照）。
【００４２】
標準板１７は、筐体１６の開口部よりも一回り小さな板状部材であり、光源１１からの光が入射すると、その一部が内部で拡散反射されるような繊維状のもので構成されている。例えば、紙を複数枚積層したものや、グラスウールを板状にしたものを用いることができる。
【００４３】
保持部材１８は、外形が筐体１６の開口部よりも一回り大きな枠状部材であり、その一側の面に標準板１７が取り付けられている。また、保持部材１８の中央は、光源１１から標準板１７に向かう光束、及び標準板１７で反射され各受光部に向かう光束の光路となる開口部となっている。すなわち、光源１１からの光束は、けられることなく標準板１７に照射されるとともに、標準板１７で反射された光束は、けられることなく各受光器に向かう。
【００４４】
保持部材１８は、光学センサ２２４５が待機位置にあるときには、一例として図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示されるように、筐体１６の開口部を覆う位置（以下、「封止位置」ともいう）にある。このとき、Ｚ軸方向に関して、標準板１７の＋Ｚ側の面は、筐体１６の底面の−Ｚ側の面とほぼ同じ位置となるように設定されている。なお、以下では、標準板１７の＋Ｚ側の面を標準板１７の表面という。
【００４５】
保持部材１８は、光学センサ２２４５が判別位置にあるときには、一例として図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示されるように、短手方向の一端を支点として起き上げられ、筐体１６の開口部を開放する位置（以下、「開放位置」ともいう）にある。
【００４６】
保持部材１８を、封止位置から開放位置へ、及び開放位置から封止位置へ起伏させるための起伏機構が図７に示されている。ここでは、起伏機構は、押し上げ部材３１と、ガイド部材３２と、保持部材１８を起伏可能に支持する支持部材３５と、ローラガイド３６を有している。この起伏機構は、保持部材１８の長手方向の両端にそれぞれ取り付けられている（図９参照）。
【００４７】
押し上げ部材３１は、円柱又は角柱の柱部材と、該柱部材の＋Ｚ側端部近傍にほぼ水平に取り付けられた腕部材と、該腕部材の先端に取り付けられたベアリングなどの回転部材と、柱部材の−Ｚ側端部に取り付けられた円板状の押し当て板とから構成されている。
【００４８】
押し当て板は、柱部材が記録紙に押し付けられた際に記録紙を傷つけるのを防止している。また、回転部材は、ローラガイド３６上を回転する。
【００４９】
ガイド部材３２は、パイプ状の部材であり、その中に押し上げ部材３１の柱部材が挿入される。このガイド部材３２には、押し上げ部材３１の柱部材の上下動をガイドするためのスリットが形成されている。このスリットは、押し上げ部材３１の回転を防止する機能も有している。
【００５０】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）には、起伏機構により保持部材１８が起伏される様子が模式図的に示されている。なお、筐体１６の底板の−Ｚ側の面には、座グリ穴が開けられており、押し当て板が記録紙に強く押し当てられるのを防いでいる。
【００５１】
光源１１は、複数の発光部を有している。各発光部は、同一の基板上に形成された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、光源１１は、面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）を含んでいる。ここでは、一例として図１０に示されるように、９個の発光部（ｃｈ１〜ｃｈ９）が２次元配列されている。
【００５２】
光源１１は、記録紙に対してＳ偏光となる光束が、−Ｚ方向に射出されるように配置されている。
【００５３】
また、光源１１は、射出される光束の光量をモニタするためのモニタ系を有している。このモニタ系は、例えば、面発光レーザアレイから射出された光束の一部を分岐させる分岐光学素子、及び該分岐光学素子で分岐された光束を受光する受光素子などを含んでいる。
【００５４】
そして、光源１１は、面発光レーザアレイを駆動する駆動回路を有し、該駆動回路は、モニタ系の受光素子の出力信号に基づいて、光源１１から射出される光束の光量が一定になるように駆動信号を制御している。この制御は、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれている。
【００５５】
コリメートレンズ１２は、光源１１から射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光とする。
【００５６】
ここでは、光源１１とコリメートレンズ１２は一体化され、筐体１６に取り付けられている。
【００５７】
ミラー２１は、コリメートレンズ１２を介した光束の光路上に配置され、該光束の光路を筐体１６の開口部に向かう方向に曲げる。ここでは、一例として図１１に示されるように、ミラー２１で反射された光束は、保持部材１８が封止位置にあるとき、Ｘ軸方向に関して、標準板１７の表面の中心に向かい、標準板１７への入射角θが８０°となるように設定されている。なお、図１１では、煩雑さを避けるため、保持部材１８の図示を省略している。また、以下では、標準板１７の表面における照明領域（図１２参照）の中心を「照明中心」と略述する。
【００５８】
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、標準板１７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面に平行な面が標準板１７における入射面である。
【００５９】
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。
【００６０】
受光器１３は、偏光フィルタ１４の＋Ｚ側に配置されている。ここでは、図１３に示されるように、照明中心と偏光フィルタ１４及び受光器１３の中心とを結ぶ線Ｌ１と、標準板１７の表面とのなす角度は９０°である。
【００６１】
ここでは、偏光フィルタ１４と受光器１３は一体化され、筐体１６に取り付けられている。
【００６２】
ミラー２２は、一例として図１４に示されるように、標準板１７の表面で正反射された光束の光路上に配置され、該光束の光路を＋Ｚ方向に曲げる。
【００６３】
受光器１５は、ミラー２２で反射された光束の光路上に配置されている。
【００６４】
そこで、光源１１の中心、受光器１３の中心、及び受光器１５の中心は、いずれも標準板１７における入射面上に存在する。
【００６５】
ここでは、光学センサ２２４５が待機位置にあるときは、押し上げ部材３１及び保持部材１８の自重によって、押し上げ部材３１が下がり、図１５に示されるように、保持部材１８の位置は、封止位置となる。これにより、筐体１６の内部に紙粉などが入り込み、光学系の汚染を防止することができる。そこで、このとき光源１１から射出された光束は、標準板１７の表面を照射する。そして、標準板１７からの反射光が、各受光部で受光される。なお、煩雑さを避けるため、図１５では、起伏機構の表示は省略されている。
【００６６】
また、光学センサ２２４５が判別位置にあるときは、記録紙に押し付けられることによって、押し上げ部材３１が持ち上げられ、図１６に示されるように、保持部材１８の位置は、開放位置となる。このときは、開口部の直下に記録紙が位置している。そこで、このとき光源１１から射出された光束は、記録紙の表面を照射する。そして、記録紙からの反射光が、各受光部で受光される。なお、煩雑さを避けるため、図１６では、起伏機構の表示は省略されている。
【００６７】
以下では、標準板１７と記録紙を区別する必要がないときは、それらを総称して「照射対象物」という。
【００６８】
ところで、照射対象物に光を照射したときの反射光は、照射対象物の表面で反射された反射光と、照射対象物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、照射対象物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、照射対象物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１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）参照）。
【００６９】
照射対象物の表面は、平面部と傾面部とで構成され、その割合でその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。
【００７０】
一方、照射対象物の内部からの反射光は、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、照射対象物の内部からの反射光を「内部拡散反射光」ともいう（図１７（Ｃ）参照）。この内部拡散反射光も、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。
【００７１】
表面正反射光及び表面拡散反射光の偏光方向は、入射光の偏光方向と同じである。一方、内部拡散反射光の偏光方向は、入射光の偏光方向から回転していることが発明者らの各種実験によって確認されている。これは、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。
【００７２】
そこで、偏光フィルタ１４には、表面拡散反射光及び内部拡散反射光が入射する。表面拡散反射光の偏光方向は、入射光の偏光方向と同じＳ偏光であるため、表面拡散反射光は、偏光フィルタ１４で遮光される。一方、内部拡散反射光の偏光方向は、入射光の偏光方向から回転しているため、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分が、偏光フィルタ１４を透過する。すなわち、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分が受光器１３で受光される（図１８参照）。なお、図１８では、煩雑さを避けるため、標準板１７及び保持部材１８の図示を省略している。
【００７３】
発明者らは、種々の実験から、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分の光量は、照射対象物の厚みや密度に相関を持つことを確認している。これは、該Ｐ偏光成分の光量が、照射対象物の繊維中を通過する際の経路長に依存するためと考えられる。
【００７４】
受光器１５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には、主として、表面正反射光が入射する。
【００７５】
受光器１３及び受光器１５は、それぞれ受光光量に対応する電気信号（光電変換信号）をプリンタ制御装置２０９０に出力する。なお、以下では、光源１１からの光束が照射対象物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」という。
【００７６】
ここでは、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Ｓ１及びＳ２の値を計測し、該計測結果を「記録紙判別テーブル」としてプリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納している。図１９には、６銘柄の普通紙（Ｎ１〜Ｎ６）、３銘柄のマットコート紙（Ｍ１〜Ｍ３）、９銘柄のグロスコート紙（Ｇ１〜Ｇ９）について、Ｓ１及びＳ２の計測値が示されている。
【００７７】
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の比から記録紙表面の平滑度を検出し、光沢度と平滑度の違いから記録紙を識別しようとしていた。これに対し、本実施形態では、記録紙表面の光沢度及び平滑度のみならず、記録紙の他の特性である厚さ及び密度も含んだ情報を反射光から検出し、識別可能な記録紙の種類を従来よりも拡大させている。
【００７８】
例えば、図１９に示されるように、従来の識別方法で用いられていた記録紙表面の情報（横軸）のみでは、普通紙とマットコート紙の区別は困難であった。そして、記録紙表面の情報（横軸）に、記録紙内部の情報（縦軸）を加えると、普通紙とマットコート紙の区別だけでなく、複数銘柄の普通紙、及び複数銘柄のマットコート紙もそれぞれ区別することが可能となった。
【００７９】
すなわち、本実施形態では、光沢度、平滑度、厚さ、及び密度の少なくともいずれかが異なる複数の記録紙のなかから対象物の銘柄を特定することが可能である。
【００８０】
また、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各ステーションでの最適な現像条件及び転写条件を決定し、該決定結果を「現像・転写テーブル」としてプリンタ制御装置２０９０のＲＯＭに格納している。
【００８１】
プリンタ制御装置２０９０は、カラープリンタ２０００の電源が入れられたとき、及び給紙トレイ２０６０に記録紙が供給されたときなどに、記録紙の紙種判別処理を行う。このプリンタ制御装置２０９０によって行われる紙種判別処理について以下に説明する。
【００８２】
（１）昇降機構を介して光学センサ２２４５を待機位置から判別位置に移動させる。
（２）光学センサ２２４５の複数の発光部を同時に点灯させる。
（３）受光器１３及び受光器１５の出力信号からＳ１及びＳ２の値を求める。
（４）記録紙判別テーブルを参照し、得られたＳ１及びＳ２の値から記録紙の銘柄を特定する。
（５）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。
【００８３】
プリンタ制御装置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。
【００８４】
そして、プリンタ制御装置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。
【００８５】
また、プリンタ制御装置２０９０は、光学センサ２２４５が待機状態にあるとき、定期的（例えば１日毎）に、筐体１６内の汚染の有無を監視する監視処理を行う。
【００８６】
この監視処理では、光源１１からの光束を標準板１７に照射し、各受光器の出力値を前回の監視処理での出力値と比較して、筐体１６内が汚染されているか否かを検知する。プリンタ制御装置２０９０は、今回の出力値と前回の出力値との差が予め設定されている閾値を超えていれば、筐体１６内が汚染されていると判断し、不図示のディスプレイにその旨を表示させ、ユーザに通知する。
【００８７】
なお、監視処理が行われているときは、給紙動作は禁止される。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０、４つの画像形成ステーション、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙トレイ２０６０、光学センサ２２４５、及び装置全体を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。
【００８９】
光学センサ２２４５は、光源１１、コリメートレンズ１２、２つの受光器（１３、１５）、偏光フィルタ１４、２つのミラー（２１、２２）、筐体１６、標準板１７、保持部材１８などを有している。
【００９０】
そして、受光器１３は、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分を受光し、受光器１５は、表面正反射光を主として受光するように配置されている。
【００９１】
また、光学センサ２２４５は、紙種判別処理が行われるときには、筐体１６の開口部を開放し、紙種判別処理が行われていないときには、該開口部を封止している。これにより、筐体１６内部が汚染されるのを防止することが可能となり、その結果、光学センサ２２４５の高い判別精度を維持することができる。
【００９２】
また、プリンタ制御装置２０９０が、定期的に監視処理を行っているため、光学センサ２２４５の判別精度の信頼性を向上させることができる。
【００９３】
そこで、受光器１３の出力信号と受光器１５の出力信号とから、多くの種類のなかから記録紙の種類を安定して精度良く特定することができる。
【００９４】
また、光源として面発光レーザアレイを用いているため、照射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、照射光を容易に平行光にすることができるとともに、小型化で複数の発光部を有する光源を実現できるため、光学センサの小型化及びコスト削減を図ることができる。
【００９５】
また、光源が複数の発光部を有しているため、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分の光量を大きくすることができる。さらに、複数の発光部を同時点灯させることにより、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。
【００９６】
また、Ｚ軸方向に関して、標準板１７の表面が記録紙の表面と同じ位置にあるため、各受光器に含まれる受光素子の口径を小さくすることができる。例えば、標準板１７の表面が記録紙の表面よりも＋Ｚ側にある場合が図２０に示されている。また、これにより、監視処理の際の光路と紙種判別処理の際の光路とをほぼ同じにすることができる。
【００９７】
また、押し上げ部材３１及びガイド部材３２などを含む起伏機構によって、開口部の開閉を行っているため、光学センサの複雑化、大型化、及び高コスト化を抑制することができる。
【００９８】
そして、カラープリンタ２０００は、光学センサ２２４５を備えているため、結果として、高品質の画像を安定して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。
【００９９】
なお、上記実施形態では、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偏光成分を透過させる偏光フィルタが用いられる。
【０１００】
また、上記実施形態では、光源１１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、内部拡散反射光のＰ偏光成分の光量が確保可能であれば、光源１１が１つの発光部を有していても良い。
【０１０１】
また、上記実施形態において、面発光レーザアレイから照射される光は、Ｓ偏光でなくても良い。但し、この場合は、記録紙に照射される光がＳ偏光となるように、例えば、コリメートレンズ１２とミラー２１の間に偏光子を設ける必要がある。
【０１０２】
また、上記実施形態において、前記面発光レーザアレイに代えて、従来のＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）を用いても良い。但し、この場合は、一例として図２１に示されるように、記録紙に照射される光をＳ偏光にするための偏光フィルタ２３が必要となる。
【０１０３】
また、上記実施形態では、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。この場合は、給紙トレイ毎に光学センサ２２４５を設けても良い。
【０１０４】
また、上記実施形態では、光学センサ２２４５において、照射対象物の表面への入射角θが８０°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い。なお、入射角θとしては、６０°〜８０°であることが好ましい。
【０１０５】
また、上記実施形態において、プリンタ制御装置２０９０では、ＣＰＵによるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。
【０１０６】
また、上記実施形態では、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。
【０１０７】
また、上記実施形態では、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。
【０１０８】
また、光学センサ２２４５は、記録紙にインクを吹き付けて画像を形成する画像形成装置にも適用可能である。
【０１０９】
また、光学センサ２２４５は、画像形成装置以外の装置にも適用可能である。例えば、紙幣、株券などの真贋を判別する装置に用いることも可能である。
【０１１０】
また、光学センサ２２４５において、対象物が紙でない場合は、前記標準板１７として、対象物と類似したものが用いられる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
以上説明したように、本発明の光学センサによれば、対象物を多くの種類のなかから特定するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。
【符号の説明】
【０１１２】
１１…光源（照射系の一部）、１２…コリメートレンズ（照射系の一部）、１３…受光器（第２の光検出器）、１４…偏光フィルタ（光学素子）、１５…受光器（第１の光検出器）、１６…筐体、１７…標準板、１８…保持部材（封止部材）、２１…ミラー（照射系の一部）、２２…ミラー、２３…偏光フィルタ、３１…押し上げ部材（駆動機構の一部）、３２…ガイド部材（駆動機構の一部）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ，２０３０ｂ，２０３０ｃ，２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０３２ａ，２０３２ｂ，２０３２ｃ，２０３２ｄ…帯電装置、２０３３ａ，２０３３ｂ，２０３３ｃ，２０３３ｄ…現像ローラ（現像装置の一部）、２０４０…転写ベルト、２０４２…転写ローラ（転写装置の一部）、２０５０…定着装置、２０９０…プリンタ制御装置（汚染検知装置、処理装置）、２２４５…光学センサ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１３】
【特許文献１】特開平１０−１６０６８７号公報
【特許文献２】特開２００６−０６２８４２号公報
【図１】
2012131593.tif 000003
【図２】
2012131593.tif 000004
【図３】
2012131593.tif 000005
【図４】
2012131593.tif 000006
【図５】
2012131593.tif 000007
【図６】
2012131593.tif 000008
【図７】
2012131593.tif 000009
【図８】
2012131593.tif 000010
【図９】
2012131593.tif 000011
【図１０】
2012131593.tif 000012
【図１１】
2012131593.tif 000013
【図１２】
2012131593.tif 000014
【図１３】
2012131593.tif 000015
【図１４】
2012131593.tif 000016
【図１５】
2012131593.tif 000017
【図１６】
2012131593.tif 000018
【図１７】
2012131593.tif 000019
【図１８】
2012131593.tif 000020
【図１９】
2012131593.tif 000021
【図２０】
2012131593.tif 000022
【図２１】
2012131593.tif 000023