(57)【要約】【課題】記録媒体の挙動による平滑度の誤検知をなくすことが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】記録媒体２０を搬送する搬送経路と、搬送経路を搬送される記録媒体２０へ光を照射して、記録媒体２０からの反射光を受光する光学センサ１００と、搬送経路における記録媒体２０の挙動を検出する挙動検出装置４８と、挙動検出装置４８によって検出された挙動に基づいて光学センサ１００の出力を補正し、当該補正された出力に基づいて記録媒体２０の平滑度を算出する平滑度算出手段と、を備える。【選択図】図２９
2016051154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を搬送する搬送経路と、
当該搬送経路を搬送される前記記録媒体へ光を照射して、当該記録媒体からの反射光を受光する光学センサと、
前記搬送経路における前記記録媒体の挙動を検出する挙動検出手段と、
前記挙動検出手段によって検出された前記挙動に基づいて前記光学センサの出力を補正し、当該補正された出力に基づいて前記記録媒体の平滑度を算出する平滑度算出手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記挙動検出手段は、前記記録媒体の少なくとも一辺方向の位置を測定する少なくとも２つの距離センサからなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記挙動検出手段は、前記記録媒体の前記一辺方向と直交する方向の位置を測定する少なくとも１つの距離センサを含むことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記挙動検出手段は、前記搬送経路を挟んで前記光学センサと対向する側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記挙動検出手段は、前記光学センサの検知領域の外側において前記記録媒体の位置を測定する距離センサを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記記録媒体を搬送する搬送手段を更に備え、
前記距離センサが、前記搬送手段により前記記録媒体が搬送される搬送方向に直行する方向の前記記録媒体の端部の位置を測定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記挙動検出手段は、前記光学センサの検知領域の内側において前記記録媒体の位置を測定する距離センサを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記記録媒体上にトナー像を定着する定着手段と、
前記平滑度算出手段によって算出された前記平滑度に基づいて、前記定着手段の定着温度を算出する定着温度算出手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項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、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、記録紙等の記録媒体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、記録媒体に記録される画像品質は、記録媒体の材質、厚さ、湿度、平滑度、塗工状態等により影響を受ける。例えば、平滑度が低い場合には、記録媒体における表面凹部へのトナー定着率が低くなり、画像濃度ムラや色ムラ等が生じて高画質な画像を得ることができない場合がある。
【０００３】
特許文献１には、光源から記録媒体に入射する光の入射角を記録媒体の法線に対してθ１とした場合、この入射角θ１の値の範囲を７５°≦θ１≦８５°として、記録媒体で反射された光を受光する光学センサを備える画像形成装置が開示されている。このような角度で光源から記録媒体に光を入射させることで、記録媒体からの正反射光量と記録媒体の平滑度との間に高い相関が得られるため、この光学センサの正反射光量から記録媒体の平滑度を高精度に測定することができる。その結果、当該光学センサの正反射光量から算出される記録媒体の平滑度に基づいて、当該記録媒体に適した定着条件を高精度に選択することが可能となり、様々な種類の記録媒体に対して高画質な画像を得ることが可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されたような従来の画像形成装置においては、記録媒体の挙動（記録媒体と光学センサ間の検知距離の変化）によって、記録媒体からの反射光量が低下し、平滑度を正しく測定できなくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、搬送中の記録媒体の挙動によって低下する記録媒体からの反射光量を補正することで、記録媒体の挙動による平滑度の誤検知をなくすことが可能な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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、記録媒体を搬送する搬送経路と、当該搬送経路を搬送される前記記録媒体へ光を照射して、当該記録媒体からの反射光を受光する光学センサと、前記搬送経路における前記記録媒体の挙動を検出する挙動検出手段と、前記挙動検出手段によって検出された前記挙動に基づいて前記光学センサの出力を補正し、当該補正された出力に基づいて前記記録媒体の平滑度を算出する平滑度算出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、記録媒体の挙動による平滑度の誤検知をなくすことが可能な画像形成装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】エアリーク試験の説明図である。
【図２】記録媒体を測定するための光学装置の説明図である。
【図３】入射角と正反射光強度との相関図（その１）である。
【図４】入射角と正反射光強度との相関図（その２）である。
【図５】記録媒体に入射する光の説明図（その１）である。
【図６】記録媒体に入射する光の説明図（その２）である。
【図７】記録媒体に入射する光の説明図（その３）である。
【図８】記録媒体における正反射光強度の面内分布の説明図である。
【図９】正反射光強度と記録媒体の平滑度との相関図（θ＝８０°）である。
【図１０】正反射光強度と記録媒体の平滑度との相関図（θ＝８５°）である。
【図１１】実施形態の画像形成装置が備える光学センサの構成を示す概略断面図である。
【図１２】実施形態の画像形成装置が備える光学センサの他の構造図である。
【図１３】実施形態の画像形成装置が備える光学センサの他の構造図である。
【図１４】実施形態の画像形成装置が備える光学センサの制御装置の説明図である。
【図１５】実施形態の画像形成装置が備える光学センサを用いた検出方法のフローチャートである。
【図１６】記録媒体の平滑度と光学センサの補正後センサ出力値との関係を示す特性図である。
【図１７】記録媒体の平滑度と定着温度との関係を示す特性図である。
【図１８】平滑度とプロセス条件との関係図である。
【図１９】記録媒体の平滑度を検出するために最適な入射角を調べる実験に用いた実験装置の模式図である。
【図２０】入射角θ１及び検出角θ２の角度と相関係数との関係を示すグラフである。
【図２１】記録媒体と光学センサとのギャップ（距離）の説明図である。
【図２２】記録媒体と光検出器との間にレンズを設けた光学センサの構造図である。
【図２３】レンズ径とギャップとの相関図である。
【図２４】検出角と検出光量との相関図である。
【図２５】検出角と相関係数との相関図である。
【図２６】焦点位置と記録媒体の位置との関係の説明図である。
【図２７】光の取り込み角度幅の説明図である。
【図２８】検出角と相関係数との相関図である。
【図２９】光学センサと挙動検出装置の位置関係を示す斜視図である。
【図３０】光学センサに対する記録媒体の姿勢を表す項目の定義を示す説明図である。
【図３１】Ｇａｐ、あおり角度、スキュー角度に対する光学センサのセンサ出力変動率を示すグラフである。
【図３２】実施形態の画像形成装置が備える制御装置が実行する処理のフローチャートである。
【図３３】電子写真方式の画像形成装置の内部機構の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
記録媒体の表面の状態は、例えば共焦点顕微鏡等により測定することが可能であるが、記録媒体における表面の凹凸は傾斜が急であり、測定結果にノイズ成分が多く含まれ、かつ、測定に長時間を要する。このため、製紙業界等においては、記録紙等の記録媒体における表面状態の指標として、測定方法が簡便なエアリーク試験による測定結果に基づき紙の平滑度が評価されている。この平滑度の指標は紙に関する業界で使用されているが、例えば、複写機の開発においても、紙の平滑度を基準の一つとして、印刷条件を最適化するべく開発が行なわれてきた。すなわち、紙の表面状態を示す指標としては、２乗平均高さＲａ等の一般的な表面の状態を示す指標よりも、エアリーク試験による測定結果が利用されている。
【００１０】
しかしながら、エアリーク試験は測定が簡便であるものの、装置が大型化し、かつ、測定に時間を要するといった問題点を有している。このため、低価格で、画像形成装置等の装置内に設置することができ、エアリーク試験と同様の紙の表面状態、すなわち、平滑度を検査することのできる光学センサが求められている。
【００１１】
次に、紙のエアリーク試験について図１を参照しながら説明する。紙のエアリーク試験は、エアリーク装置のヘッド５０から記録媒体２０にエア５１を供給し、このエア５１が漏れる時間に基づき記録媒体２０の平滑度を評価するものである。記録媒体２０に供給されたエア５１は、記録媒体２０の表面よりリークするエア６１と記録媒体２０内部に入り込みリークするエア６２とに分かれる。このようなエアリークの時間により記録媒体２０の平滑度を評価することができる。
【００１２】
ここで、エアリーク試験の結果が異なる記録媒体、すなわち、平滑度の異なる記録媒体について、光源より光を照射し記録媒体からの正反射光を測定した結果について説明する。具体的には、図２に示される光学装置を用いて正反射光を測定した。この光学装置は、光源１１０からコリメートレンズ１２０を介して、照射光を記録媒体２０に照射し、記録媒体２０に照射された光の正反射光をフォトダイオードからなる光検出器１３０により検出する。このため、記録媒体２０に入射する光の入射角と、記録媒体２０において反射され光検出器１３０により検出される正反射光の反射角とは等しく、いずれも角度θである。
【００１３】
図３及び図４は、この光学装置により測定された光の入射角θと正反射光の強度との関係を説明するための説明図である。具体的には、図３は、エアリーク試験の結果が２１ｓｅｃ、４８ｓｅｃ、９１ｓｅｃ、１３１ｓｅｃの記録媒体について、光の入射角θと正反射光の強度との関係を調べたものである。また、図４は、エアリーク試験の結果が２１ｓｅｃの記録媒体を基準に正反射光の強度を規格化したものである。図３及び図４に示されるように、光の入射角θが、８０°〜８８°において、エアリーク試験の結果と、正反射光の強度とが著しい相関関係にある。これにより、光学的な検査の結果によりエアリーク試験と同様の試験を行なうことができる。
【００１４】
図５、図６及び図７は、記録媒体２０に入射する光を説明するための説明図である。図５に示すように、記録媒体２０に入射する光の入射角θが７０°以下である場合、入射光は記録媒体２０の内部にまで入り込むため、正反射光はあまり検出されない。また、図６に示すように、光の入射角θが８５°である場合、記録媒体２０の表面での正反射であるため、正反射光量は大きく、しかも、エアリーク試験の結果が反映されている。また、図７に示すように、光の入射角θが８０°である場合、反射光には記録媒体２０の表面と記録媒体２０の内部に進入した光の反射光の双方が含まれるため、エアリーク試験の結果が反映されている。
【００１５】
図４に示すように、θが８８°を超えると、正反射光の強度は低下し、記録媒体２０の平滑度の検出が困難になる。入射角を浅くすると、照射エリアは楕円になり、その楕円率は入射角に依存する。照射エリアの長軸は、ビーム径と入射角θによって決まり、ビーム径のｔａｎθ倍となる。具体的には、８０°では５．６倍となる。８４°では９．５倍、８５°では１１．４倍、８８°では２８．６倍となる。本実施形態においては、ビーム径を実現可能な最小径である１ｍｍφ程度にしている。よって、入射角θが８８°では、記録媒体２０上でのビーム長辺は２８．６ｍｍとなる。
【００１６】
ビームの照射エリアが大きすぎると、正反射光の強度は、記録媒体２０の平滑度とは別の要因を受ける可能性がある。例えば、紙のクラーク硬度や紙の厚さなどの影響を受けることが考えられる。紙を固定し反射光強度を検出する際には、その固定端からの距離及びその剛体強度によって紙の形状が決まる。紙のクラーク硬度、一般的には紙の剛体強度は、紙自体を数箇所で固定した状態で、紙の"うねり"形状として現れる。
【００１７】
紙の表面粗さ（平均２乗高さ：Ｒａ）については、カットオフの長さによって、様々な数値を測定することができる。その中で、カットオフ長さが数１０ｍｍオーダーでも、大きなＲａを検出することができる。この１０ｍｍオーダーの大きなＲａを以下では"うねり"と記載する。これは、紙表面が、数１０ｍｍオーダーのうねり状になっていることを示している。このうねりによって、反射光強度が影響を受ける可能性がある。
【００１８】
例えば、図８に示すように、反射光強度には、ある周期の凹凸が見られる。この要因は、大きな"うねり"と平滑度分布とが含まれた結果であると考えられる。この周期性は２０ｍｍ〜４０ｍｍと幅があり、かつ、数ｍｍ程度の微細構造も見て取れる。このうねり形状は平滑度とは無関係なクラーク硬度や紙の厚さに依存するものと考えられる。
【００１９】
２０ｍｍ程度の紙表面のうねりが存在する場合、このうねりを検出し、補正するためにも、このうねりよりも小さいエリアを検出する必要がある。つまり、一般的な表面性測定のカットオフ長さを、うねりより小さくする必要がある。よって、ビーム照射エリアを２０ｍｍ程度以下にする必要があることが判る。ビームエリアがうねりの２０ｍｍ以上であった場合、その反射光強度は、クラーク硬度などの影響を受けてしまう。つまり、ビーム径が２０ｍｍ以上となる入射角θが８８°以上の場合には、平滑度とは無関係な数値を示す。したがって、図４に示すように、入射角θが８８°を超えると、反射光強度は、平滑度だけには依存せずに、その依存性が崩れてしまい、数値が急激に低下する。つまりは、平滑度のみを検出するには、入射角θは８８°以下の入射角である必要がある。
【００２０】
また、入射角θが８８°を超えると、光学系による問題で、ビーム径やビーム広がり角、光検出器と被対象物との距離などによって決まる要因もある。このため、画像形成装置の紙搬送部やトレイ内部にセンサを設置する場合には、センサの大きさ、更には、入射角には限界があり、実用的観点から、入射角θは８８°程度が上限であるものと考えられる。
【００２１】
ここで、記録媒体２０の平滑度（エアリーク試験の結果）と記録媒体２０の正反射光の相対強度（エアリーク試験の結果が２１ｓｅｃの記録媒体を基準とした）との関係について説明する。図９は、記録媒体２０への光の入射角度θが８０°の場合の正反射光の相対強度と平滑度との関係を示すものであり、図１０は、記録媒体２０への光の入射角度θが８５°の場合の正反射光の相対強度と平滑度との関係を示すものである。
【００２２】
図４では、正反射光の相対強度は８５°の方が高いが、図９及び図１０に基づくならば、正反射光の強度と平滑度との相関は８０°の方が高い。また、光学的な試験は、非接触であり、エアリーク試験のような広い面積を必要としないため、印刷が行なわれる記録媒体２０を印刷が行なわれる度に検査することもできる。よって、従来、エアリーク試験により行なわれていた記録媒体の検査を低コストで簡単に光学的な装置により行なうことができる。
【００２３】
次に、本実施形態における光学センサ１００について説明する。図１１に本実施形態における光学センサ１００を示す。本実施形態における光学センサ１００は、光源としての発光素子４１と、光検出器（受光器）としての受光素子４２と、を含んで構成される。発光素子４１による発光光線４５は、記録媒体２０上の反射領域４６で反射し、反射光４７となる。受光素子４２は反射光４７を受光する。発光素子４１はレーザあるいはＬＥＤであり、発光用の駆動源１８０を備えている。
【００２４】
また、受光素子４２はフォトダイオード、又はフォトトランジスタなどの光検知素子であり、検出電流を増幅しＡ／Ｄ変換するための不図示の検出回路を備えている。この検出回路は、記録媒体２０からの反射光強度に応じた信号を出力するようになっている。また、受光素子４２には後述する制御装置１５０が接続されており、光学センサ１００の制御及び各種演算等を行なう。
【００２５】
また、本実施形態における光学センサ１００は、図１２に示すように、駆動源１８０、光源１１０、光源１１０から出射された光をコリメートするコリメートレンズ１２０を有するものであってもよい。さらに、光学センサ１００は、記録媒体２０に正反射された光を検出するフォトダイオード等からなる正反射光検出器としての光検出器１３０、光検出器１３０に所定の角度の光のみを入射させるためのアパーチャ１４０を有するものであってもよい。この光学センサ１００は、記録媒体２０に入射する光の角度θが、８０°以上、８８°以下のものである。また、光検出器１３０には制御装置１５０が接続されており、光学センサ１００の制御及び各種演算等を行なう。
【００２６】
本実施形態における光学センサ１００においては、光源１１０として面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER、以下、ＶＣＳＥＬともいう）を用いることができる。安定した光源１１０としてはＬＥＤや端面ＬＤ（laser diode）が一般的である。しかし、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）は発光面が広く、ＦＦＰ（ファーフィールドパターン：ビーム広がり角、半値の値）が大きいため、精度の良い光学系を形成することが難しい。本実施形態では、記録媒体２０へ精度の良いコリメート光を照射することが望まれるが、ＬＥＤではそのような光学系を形成することが難しい。また、それを実現する場合には、光学系が非常に大型になってしまう。本実施形態における光学センサ１００は画像系装置に組み込むことが可能なものであり、大きさは数１０ｍｍオーダーの形状でしか利用することができない。
【００２７】
ビーム品質の良い端面ＬＤなどを利用することも可能であるが、被対象物が非常に強い散乱体である紙であるため、スペックルによるノイズが測定精度を低下させる。このため、複数のｃｈを同時に発光させることで、スペックルによるノイズを低減する必要があり、ビーム品質が良く、スペックルを発生させないＶＣＳＥＬのマルチ光源が必要である。以下、ＶＣＳＥＬに２次元配列されているそれぞれの発光点をｃｈ（チャンネル）と標記する。また、それぞれのｃｈについてｃｈ１、ｃｈ２、という標記を行う。
【００２８】
光源１１０にＶＣＳＥＬを用いることにより、ＦＦＰを１０°程度に抑えることが可能となる。ＦＦＰを１０°とすることで、レンズによって形成されるコリメート光はビーム径にして約１ｍｍφ程度に絞ることが可能である。検出精度を２０ｓｅｃオーダーにするには、高いコリメート精度が必要であり、また、照射エリアを１ｍｍ程度にすることで、平滑度検出を高精度化することが可能になる。また、高いコリメート性と小さいビーム径をマルチビームで実現するには、光源間距離を小さくできる２次元光源配列のＶＣＳＥＬを用いるしかない。高いコリメート性と照射エリアを小さくすることで、平滑度センシングが高精度化するその要因を以下に述べる。
【００２９】
図３に示したように、入射角と検出精度には非常に密接な関係がある。つまりは、入射角を８０°とした時に、コリメート性が悪いと、その精度は±数°の幅を持ってしまう。図に示すように、８０°から著しく感度が上昇するが、約８７°では感度が低下している。
【００３０】
つまりは、８５°を中心とすると、±２°程度に入射角を決定する必要があり、被対象物にコリメート光で照射する場合には、８５°±２°程度で入射させる必要がある。つまり、コリメート精度は±２°程度だといえる。光源からの光を高い精度でコリメート光にするには、光源のＦＦＰは小さい方が有利である。ＶＣＳＥＬはＦＦＰを１０°程度に小さくすることができる。
【００３１】
次に、照射エリアを小さくするために、照射するコリメート光のビーム径を１ｍｍ程度とする。このセンサを利用して、Ａ４の大きさの一枚の紙の反射光強度を測定した。その結果が図８である。図には約２０％程度の凹凸が数ｍｍオーダーで検出されていることが判る。これは非常に再現性が良く、かつ、異なる紙でも同様に現れる。
【００３２】
つまり、照射エリアを１ｍｍ程度にすることで、紙の平滑度には面内分布があることが判明した。（ただし、図８には、平滑度とは無関係な紙の"うねり"の影響も含まれている。）これは従来のように照射エリアを数ｃｍにしていた光学系では、検出できない分布である。また、平滑度を測定するエアリーク試験機では、測定エリアが数ｃｍと決まっており、このような微小エリアの分布を検出することができなかった。
【００３３】
光源１１０を端面ＬＤのようなコヒーレント性の高い品質の良いビーム光源とすれば、ビーム径を小さくすることは可能である。しかし、端面ＬＤでは非点収差があり、小さなコリメート光を形成するのは難しい。また、端面ＬＤでは、スペックルが発生するため、その防止策が必要である。また、端面ＬＤは、ＶＣＳＥＬのように複数のｃｈのビームを同時に一箇所に照射することは困難である。
【００３４】
また、ビーム径を１ｍｍ程度にするには、ＶＣＳＥＬの複数ｃｈもそれと同等、それ以下に発光光源が集まっていないと、同一箇所への照射ができない。そこで、ＶＣＳＥＬの発光光源を集積化し、約２００μｍ程度のエリアに、９ｃｈ（ＶＣＳＥＬの発光点をｃｈと標記し、９つの発光点を９ｃｈと標記する）を配置してもよい。これにより、スペックルを低減した照射エリアが１ｍｍ程度のセンシングが可能になり、紙の面内分布を検出することが可能となった。
【００３５】
これにより、本センサでは、紙の平滑度を検出する際に、この紙の面内分布を検出して、特徴的な面内分布を取ることができる。例えば、図８に示す面内分布データをフーリエ変換すると、周期性や振幅強度を検出することができる。周期性は紙の製紙工程において、紙の脱水工程や、加圧圧縮する伸縮工程などの製紙条件によって、決まっている。製造工程の条件は同一紙種であれば、ロットが異なってもほぼ同様であり、周期性などの数値もロットが異なっても同様である。紙種によって決まるこの指標は、紙種を判断する情報となる。
【００３６】
紙の面内分布を把握し、正確に演算処理することで、平滑度の検出精度を向上することができる。例えば、Ａ４の紙を走査して、図８に示す検出したデータから、この紙の平滑度を検出する方法として、平均値を算出する方法があるが、単に平均値を算出する場合には、外乱要因があった場合には、検出精度が低下する。
【００３７】
外乱要因としては、例えば、紙が走査中に微小な折れ曲がり、ゆがみを持つ場合がある。光学センサでは、照射エリアで、紙自体が若干でも傾くと、反射光強度が大きく影響を受ける。このゆがみによる検出値の変動は、先の紙の面内分布による変動とは明らかに異なっており、少なくとも、紙がその紙種ごとに独自に持つ周期性などからは大きく外れる。そのため、フーリエ変換などを行うことで、外乱要因であるゆがみによる検出値の変動をキャンセルすることは容易である。
【００３８】
また、外乱要因としては、走査する際の駆動部であるローラの振動を拾った特徴的なノイズがのることがある。これらのノイズは特定周波数であることから、その情報を取り除くことが可能である。ノイズ信号と、紙の面内分布とを判別することで、Ａ４紙の平均値を正確に算出することが可能となる。
【００３９】
精度を低下させる要因として、外乱光がある。外乱光は室内の電灯光や、太陽光である。特に偏光回転する光の強度は非常に弱いので、感度良く検出する必要がある。本実施形態ではＶＣＳＥＬを利用して、波長を単一化することが可能である。光検出器１３０は、光源１１０からの波長のみを検出する機能を持たせることで、外乱光に強い、精度の高い検出が可能となる。これはＬＥＤなどでは実現できない機能である。
【００４０】
（コリメートレンズ）
記録媒体２０への光の入射角を８０°以上にし、かつコリメート光の平行性を±４°とすることで、飛躍的に平滑度の検出感度を上昇させることができる。コリメート光を正確に作り、その光を被対象物に入射させることで、入射角が正確に実現できる。図４に示すように、平滑度を検出するには、入射角にして８０°〜８８°が最適である。入射角を８４°±４とするためには、コリメート光を±４°とし、中心入射角を８４°とすることで実現できる。
【００４１】
ＶＣＳＥＬ光源のビームをコリメート光にするには、凸面レンズを用いればよく、レンズの焦点にＶＣＳＥＬが来るように配置する。また、凸面レンズは単純な球面レンズでも構わないが、レンズを非球面レンズにすることで、ＶＣＳＥＬのｃｈ位置による球面収差を低減することができる。非球面レンズを用いれば、像面の異なる全てのｃｈに対して、概ねコリメート光が形成できる。
【００４２】
コリメート光を±４°とし、中心入射角を８４°とすることで、全ビームの入射角を８４°±４とすることができるので、被対象物に照射される全てのビームの入射角を８０°〜８８とすることが可能となる。これによって、平滑度の感度の高い光学センサを提供できる。
【００４３】
（アパーチャ）
本実施形態における光学センサ１００には、光検出器１３０に入射する光の入射角を制限するためのアパーチャ１４０が設けられており、反射角を±４°に限定することができる。入射光を高い精度に実現しても、反射光には散乱光が混じり、それがノイズになって、検出感度を低下させる。つまり、入射角を正確に実現するともに、受光側でのＳＮ比を上げる必要がある。アパーチャ１４０によって、あまりに制限を加えてしまうと、アパーチャ１４０を透過する光量が低下し、それによってフォトディテクタの検出光量が低下し、ノイズが上昇する。つまり、アパーチャ１４０による制限をできるだけつけない方が、検出強度に対してはより良いことになる。
【００４４】
本発明者は、入射角及び反射角について、高精度なフォトゴニオメーターを利用して、様々な被対象物を実験したところ、特に普通紙などの表面粗さ（平均２乗高さＲａ）が０．５μｍ〜１０μｍ程度の表面粗さを持つ材料に対し、図４のような結果を得ることができた。図４に示すように入射角は８０°〜８８°が良いことから、この成分をできるだけ、検出できるアパーチャ１４０が最適であることが判る。従来は、アパーチャ１４０は１°以下に制限されていた。本実施形態では、図４より、最適な角度が±４°となるようにアパーチャ１４０の制限を±４°とすることで、光量を最大限確保しつつ、平滑度検出の精度を低下させることはない。これによって、散乱光によるノイズを低減しつつ、光量低下によるノイズを極力抑えることができる光学センサ１００を提供できる。
【００４５】
（接触部材）
また、本実施形態における光学センサ１００は、図１３に示すように、全体が筐体１６０内に納められており、筐体１６０の開口部１６１より記録媒体２０に光を照射し、記録媒体２０からの正反射光を取り込む構造のものであってもよい。この場合、記録媒体２０と筐体１６０との間には接触部材１７０を設けてもよい。
【００４６】
接触部材１７０を介し、筐体１６０と記録媒体２０とが接触していることで、常に、記録媒体２０と光検出器１３０及び光源１１０との距離が一定になる。これにより、高精度の検出が可能になる。入射角が８０°を超えると、光検出器１３０及び光源１１０と記録媒体２０との距離が非常に敏感に平滑度検出の精度に影響を与える。接触部材１７０としては、例えば、回転体のローラなどを利用して、摩擦抵抗を下げる方法もあるが、ローラの回転振動を受けるため、測定結果にノイズがのる。
【００４７】
本実施形態では、筐体１６０の表面にフッ素樹脂等の摩擦抵抗を低減できる部材を設置し、摺動性を確保する。今回、接触部材に採用したフッ素樹脂は被対象物である紙の上を滑るとともに、紙の平滑度に大きな影響を与えない。一般的に、すべり抵抗が小さく、高い硬度のものは、被対象物を傷つけてしまう。
【００４８】
本実施形態では、被対象物を紙などのような弾性体を念頭においてあるため、硬いものは利用できない。フッ素樹脂等の樹脂材料は、自分自身を削りながら摩擦抵抗を低減できるので、記録媒体２０を傷つけない。これにより、記録媒体２０を傷つけることなく、光源１１０及び光検出器１３０と記録媒体２０との距離を一定にすることができ、高精度の平滑度検出が可能となる。
【００４９】
次に、本実施形態における光学センサ１００の制御装置１５０について説明する。図１４に示されるように、制御装置１５０は、光学センサ１００の受光素子４２又は光検出器１３０や後述する挙動検出装置４８等からの信号の入出力制御を行なうＩ／Ｏ部１５１を有している。さらに、制御装置１５０は、信号処理等の各種演算を行なう演算処理部１５２、平均化処理等を行なう平均化処理部１５３、各種情報が記憶されている記憶部１５４を有している。また、本実施形態における光学センサ１００は、制御装置１５０を介し画像形成装置等に接続されている。なお、本実施形態においては、制御装置１５０は、本実施形態における光学センサ１００の制御等を行なうものであって、本実施形態における光学センサ１００が含まれる画像形成装置内に設置されていてもよく、あるいは、光学センサ１００に含まれていてもよい。
【００５０】
（光学センサによる検出方法等）
次に、本実施形態における光学センサ１００による検出方法等を図１５に基づき説明する。なお、以下では、図１１の光学センサ１００の構成に沿って説明するが、光学センサ１００として、図１２や図１３等の構成のものを用いてもよい。
【００５１】
最初に、ステップＳ１０２で制御装置１５０は、本実施形態における光学センサ１００を用いた反射光強度検出操作を開始する。具体的には、電源をオンにする操作、又は、本実施形態における光学センサ１００に接続されている画像形成装置に印刷の開始を知らせる信号が送られることにより、制御装置１５０は、本実施形態における光学センサ１００を用いた反射光強度検出操作を開始する。
【００５２】
次に、ステップＳ１０４に示すように、記録媒体２０が搬送される。このように記録媒体２０が搬送されることにより、発光素子４１から出射された光はコリメートレンズ１２０を介し、搬送された記録媒体２０に照射され、記録媒体２０における正反射光が受光素子４２に入射する。なお、記録媒体２０が搬送されている状態において、記録媒体２０に光を照射し、記録媒体２０において正反射光を検出することにより、制御装置１５０は、記録媒体２０の一方の端から他方の端までの正反射光を検出することができる。具体的には、制御装置１５０は、図８に示すような記録媒体２０について、光の照射された位置に対応する正反射光量を測定することができる。このような正反射光量は、記録媒体がその種類等に応じた特定のパターン等を有する場合には、記録媒体の種類を特定する際、非常に有利となる。
【００５３】
次に、ステップＳ１０６で制御装置１５０は、記録媒体２０における反射光強度検出を終了する。
【００５４】
次に、ステップＳ１０８で制御装置１５０は、記録媒体２０の挙動に応じて、ステップＳ１０６で得られた反射光強度のデータを補正する処理を行う。この補正処理は、制御装置１５０における演算処理部１５２において行なわれる。この処理の詳細については後述の図３２のフローチャートに沿って説明する。
【００５５】
次に、ステップＳ１１０で制御装置１５０は、ステップＳ１０８で補正された反射光強度のデータ（以下、補正後センサ出力値ともいう）を平均化する処理を行なう。この平均化する処理は、制御装置１５０における平均化処理部１５３において行なわれる。
【００５６】
次に、ステップＳ１１２で制御装置１５０は、ステップＳ１１０で平均化処理された補正後センサ出力値に基づき平滑度を算出する。具体的には、制御装置１５０における演算処理部１５２が、制御装置１５０における記憶部１５４に記憶されている図１６に示すような所定の変換式に基づき、平均化処理された補正後センサ出力値から平滑度を算出する。例えば、平均化処理された補正後センサ出力値をｙ（Ｖ）とした場合に、ｙ＝ａ×ｘ＋ｂで表される変換式に基づき平滑度ｘ（ｓｅｃ）を算出することができる。
【００５７】
次に、ステップＳ１１４で制御装置１５０は、算出された平滑度に基づき、画像形成装置において記録媒体２０に印刷を行う際の定着時の作像プロセス値を決定する。具体的には、制御装置１５０は、制御装置１５０における記憶部１５４に記憶されている図１７に示す所定の変換式に基づき、定着装置２２における定着温度を算出する。例えば、平滑度をｘ（ｓｅｃ）とした場合に、ｙ'＝ｃ×ｘ＋ｄで表される変換式に基づき定着温度ｙ'（℃）を算出することができる。さらに、制御装置１５０は、図１８に示す平滑度とプロセス条件との関係に基づき、算出された平滑度に最も近い条件を定着時の作像プロセス値として決定する。
【００５８】
次に、ステップＳ１１６に示すように、画像形成装置において記録媒体２０に印刷が行なわれ、記録媒体２０に画像が形成される。
【００５９】
以上により、本実施形態における光学センサ１００を用いて記録媒体２０の平滑度を検出することができ、検出された平滑度に基づき画像形成装置の印刷条件を設定することができる。
【００６０】
なお、上記の処理において、ステップＳ１１０の処理がステップＳ１０８の処理よりも先に行われてもよい。この場合には、ステップＳ１０６で得られた反射光強度のデータが平均化され、平均化された反射光強度のデータに対して、記録媒体２０の挙動に応じた補正が行われることになる。
【００６１】
次に、本実施形態における光学センサ１００について、より詳細に具体的に説明する。
記録媒体２０の平滑度を検出するために、最適な入射角を調べる実験を行った。図１９に示されるように、光源１１０から出射された光が、記録媒体２０において反射され、光検出器１３０に入射するように、光源１１０、光検出器１３０、記録媒体２０を配置した。記録媒体２０の紙面における法線に対し、光源１１０より記録媒体２０に入射する光の光軸の角度をθ１とし、記録媒体２０において反射され光検出器１３０に入射する光の光軸の角度をθ２とした場合、角度（入射角）θ１と角度（検出角）θ２とが等しくなるように配置する。
【００６２】
次に、入射角θ１及び検出角θ２を６０°から９０°まで変化させる。この際に、入射角θ１と検出角θ２とが同一となるように、光源１１０及び光検出器１３０を同時に移動させる。測定には高精度のフォトゴニオメーターを利用した。光源１１０にはレーザーダイオード（ＬＤ）を用い、図１９には不図示のコリメートレンズにより、ビーム径が約１ｍｍ程度の平行光とした。光検出器１３０には、検出領域が約２ｍｍ角のフォトダイオード（ＰＤ）を用いた。光検出器１３０であるＰＤに入射する光は、図１９には不図示のレンズを介して入射する。
【００６３】
光検出器１３０における光の取り込み角度幅を０．５°程度とし、入射角θ１及び検出角θ２を０．１°刻みに変化させて実験を行った。ＬＤは電流値を一定にすることにより、発光強度を一定にした。ＰＤにおいては、入射した光が光量に応じた電流へ変換され、更に、オペアンプによって電圧に変換される。この電圧値を読み取ることにより、光検出器１３０であるＰＤに入射した光の光量の検出を行った。
【００６４】
本実験においては、記録媒体２０となる普通紙を３０種選定した。選定した３０種の普通紙は市場で流通している紙種とほぼ同じである。この普通紙の平滑度をあらかじめ平滑度測定装置で測定する。普通紙において平滑度測定を行った領域とフォトゴニオメーターで測定する領域とをほぼ同じ領域とする。入射角θ１及び検出角θ２の角度と相関係数との関係を図２０に示す。なお、図２０では、横軸については、入射角θ１及び検出角θ２を代表して検出角と記載している。
【００６５】
図２０に示されるように、入射角θ１及び検出角θ２は約８０°において、相関係数がピークとなっており、ピークとなる相関係数の値は０．８に近い。これに対し、入射角θ１及び検出角θ２が５°ずれている８５°や７５°においては、相関係数の値は、約０．７となる。記録媒体２０の平滑度で複写機の制御を行うには、相関係数が０．７以上であることが求められる。したがって、本実施形態における光学センサ１００を記録媒体の平滑度センサとして用いる場合には、記録媒体への光の入射角θ１及び検出角θ２は、８０±５°の範囲、すなわち、７５°≦θ１≦８５°であることが好ましい。なお、上記における相関係数の値は、下記の数１に示される式に基づき算出した。また、既に述べたように、入射角θ１及び検出角θ２は、記録媒体の紙面における法線に対する角度を意味するものとする。
【００６６】
【数１】
2016051154.tif 000003
以上より、入射角θ１を７５°≦θ１≦８５°とすることにより、記録媒体の平滑度との相関係数を高めることができるため、記録媒体の紙種の検出精度を高めることができる。
【００６７】
ところで、図２１に示されるように、入射角θ１及び検出角θ２が、８０°等の浅い角度となるように、光学センサ１００が形成されている場合、記録媒体２０と光学センサ１００との距離が所定の位置よりずれると、検出精度が低下してしまう。記録媒体２０と光学センサ１００における焦点位置との距離（ギャップ）は、記録媒体２０を搬送する際に、記録媒体２０がばたつくことによって、数ｍｍのオーダーで変化してしまう。光学センサ１００は、この記録媒体２０の搬送による記録媒体２０のばたつき等によるギャップの変動に強いものであることが好ましい。
【００６８】
このような光学センサ１００は、図２２に示されるように、記録媒体２０と光検出器１３０との間に、レンズ１２１を設けることにより得ることができる。記録媒体２０と光検出器１３０との間に、レンズ１２１を設けることにより、レンズ１２１の口径内に入射してくる光を光検出器１３０であるＰＤに集光させることができる。すなわち、レンズ１２１の中心部のみならず、レンズ１２１の有効径内部に平行に入ってくる光であれば集光される。つまりは、レンズ１２１を設けることにより、レンズ有効径と同じ大きさの入射光の入射位置ばらつきを許容することができる。
【００６９】
このような効果について、実験に基づき説明する。光源１１０にはＬＥＤを用いており、図２２には不図示のコリメートレンズにより平行光とした光を記録媒体２０に照射する。照射された光のうち、記録媒体２０において反射された光は、光検出器１３０に入射するが、記録媒体２０と光検出器１３０との間には、直径３ｍｍ、焦点距離ｆ＝９ｍｍのレンズ１２１が設置されている。この際、光検出器１３０の受光面が、レンズ１２１の焦点位置となるように設置する。
【００７０】
この実験においては、ＮＡを一致させ、レンズ径を変えたレンズ１２１を４つ作製し、各々のレンズを搭載した光学センサ１００において、ギャップを変化させた際の光の検出強度を測定した。ギャップを広げていくと、光量がだんだんと下がっていく。これは、反射面となる記録媒体２０が離れるため、記録媒体２０からの反射光がレンズ１２１に入らなくなるからである。
【００７１】
ここで、焦点位置における光量に対して、その光量が９０％になってしまうギャップ位置をギャップＲ１とする。このギャップＲ１はレンズの大きさに依存する。具体的には、図２３に示されるように、レンズ径とギャップＲ１との間には相関関係があり、レンズ径が大きいほどギャップＲ１が大きくなる。なお、比較のために、レンズ１２１を入れていない光学センサ１００については、レンズ径０ｍｍとして示している。レンズ１２１を入れていない場合には、ギャップＲ１は１ｍｍに満たないのに対し、レンズ径が５ｍｍのレンズ１２１を設置することにより、ギャップＲ１は１ｍｍを超える。したがって、記録媒体２０と光検出器１３０との間にレンズ１２１を設けることにより、ギャップ変動に強い光学センサ１００を得ることができる。
【００７２】
また、入射角θ１と検出角θ２との関係において、θ１＜θ２とすることにより記録媒体２０の平滑度の検出精度を向上させることができる。以下、このことを示す実験の内容について説明する。
【００７３】
図１９に示される光学センサ１００を用いて、入射角θ１を８０°に固定して、検出角θ２を変化させた場合において、光検出器１３０により検出される光量を図２４に示す。今回、測定に用いた紙は、１２Ａに示されるコート紙、１２Ｂ及び１２Ｃに示される普通紙である。平滑度は、１２Ａに示されるコート紙が５２００ｓｅｃ、１２Ｂ及び１２Ｃに示される普通紙が、それぞれ４０ｓｅｃ、１２０ｓｅｃであった。図２４に示される角度依存性から明らかなように、１２Ａに示されるコート紙は、略正反射角度となる約８０°において光の強度のピークがあるのに対し、１２Ｂ及び１２Ｃに示される普通紙は、光の強度のピークが５°程度高角度側にずれている。
【００７４】
一般的に反射光量の強度は、記録媒体の平滑度と相関があるといわれている。確かに、図２４に示されるように、正反射となる角度である検出角θ２が８０°の場合では、相関がある。しかし、検出角θ２が８５°になると、その相関は無くなる。すなわち、検出角θ２が８５°の場合では、１２Ａに示されるコート紙における反射光量が激減しているが、これに対し、１２Ｂ及び１２Ｃに示される普通紙の光量が増加しており、検出される反射光量の関係は逆転している。これでは平滑度との相関関係は悪くなってしまう。このことは、普通紙の強度ピーク位置が、正反射となる角度から５°程度高角度側にずれていることに起因している。
【００７５】
図２５は、紙種１７種の平滑度を測定し、図１９に示される光学センサ１００により入射角８０°における反射強度角度依存性を測定することにより得られた、平滑度との相関係数（Ｒ２）と検出角θ２との関係を示すものである。光検出器１３０における光の取り込み角度幅によっても変化するが、光の取り込み角度幅が比較的小さく全角で５°の場合においては、相関係数が最も大きい検出角θ２は、７６°であった。また、検出角θ２が７１°の場合では、検出角θ２が８３°の場合と、ほぼ同等の相関係数になってしまうことから、正反射となる角度からのずれ量は、約１０°以内であることが好ましい。
【００７６】
次に、図２６に示されるように、記録媒体２０の表面が焦点位置よりも光学センサ１００側から離れた位置となるように、光学センサ１００を設置した。これによって、記録媒体２０と光検出器１３０とのなす角θ３は、焦点位置における光検出器１３０との検出角θ２に比べ狭くなり、θ３＜θ２となる。具体的には、光源１１０及びコリメートレンズ１２０やアパーチャによる出射光の光軸と、光検出器１３０及びレンズ１２１や受光側アパーチャによる受光側の光軸とが交差する焦点位置よりも、光源１１０からの光が記録媒体２０において反射される位置が、光検出器１３０側となるように設置すればよい。
【００７７】
また、レンズ１２１は平行光を光検出器１３０に集光する機能を有している。これは理想的に光検出器１３０の面積が小さい場合には、ほぼ平行光のみしか集光できないためである。これに対し、光検出器１３０が有限の有効径である場合には、平行光から若干ずれた光も集光することができるようになる。本実施形態においては、この平行光からずれた角度を光の取り込み角度と記載する。
【００７８】
図２７に模式的に記載されるように、ここでの光の取り込み角度幅φは上下で２倍になるため、図２７に示される角度φ／２は、光の取り込み角度幅φの半分の値となる。この光の取り込み角度幅φは、光検出器１３０における受光面の面積と、レンズ１２１のｆ値に依存する。光の取り込み角度幅φが大きいと、検出角θ２の幅が広がり、誤差が生じてしまう。例えば、図２４に示されるように、検出角θ２を８０°としても、光の取り込み角度幅φが１０°超えると、検出角θ２は７５°〜８５°の範囲を超えて測定値が検出されるため、平滑度との相関が悪くなる。すなわち、光の取り込み角度幅φが大きくなると、図２８に示すように相関係数が低下する。
【００７９】
具体的には、光の取り込み角度幅φが５°の場合では、相関係数のピークは約０．７９であり、光の取り込み角度幅φが１０°の場合では、相関係数のピークは０．７７以上である。これに対し、光の取り込み角度幅φが１５°の場合では、相関係数は、０．７７を下回る。よって、光の取り込み角度幅φは１０°以下であることが好ましい。
【００８０】
本実施形態の画像形成装置における制御装置１５０の構成は図１４に示したとおりである。画像形成装置は、画像形成装置内の搬送経路を搬送される記録媒体２０へ光を照射して、記録媒体２０からの反射光を受光する平滑度検出装置としての光学センサ１００と、挙動検出装置４８と、平滑度算出手段と、定着温度算出手段と、を備える。
【００８１】
挙動検出装置４８は、搬送経路における記録媒体２０の挙動を検出するようになっている。平滑度算出手段は、挙動検出装置４８によって検出された挙動に基づいて光学センサ１００の出力を補正し、当該補正された出力に基づいて記録媒体２０の平滑度を算出するようになっている。定着温度算出手段は、記録媒体２０上にトナー像を定着する定着装置２２と、平滑度算出手段によって算出された平滑度に基づいて、定着装置２２の定着温度を算出するようになっている。
【００８２】
ここで、平滑度算出手段及び定着温度算出手段は、制御装置１５０によって構成される。さらに、制御装置１５０は、挙動検出装置４８、光学センサ１００、及び定着装置２２の３つの装置を制御するようになっている。
【００８３】
既に述べたように、本実施形態においては、制御装置１５０は、光学センサ１００に含まれていてもよく、あるいは、本実施形態における光学センサ１００が含まれる画像形成装置内に設置されるものであって、本実施形態における光学センサ１００の制御等を行なうものであってもよい。
【００８４】
図２９に示すように、挙動検出装置４８は、少なくとも２つの距離センサ１７１ａ，１７１ｂからなっており、光学センサ１００の位置に対する記録媒体２０の位置の変化（挙動）を検出するようになっている。これらの距離センサ１７１ａ，１７１ｂとしては、例えばレーザ変位計ＬＪ−Ｖ７０８０（キーエンス製）を用いることができる。
【００８５】
図２９では、距離センサ１７１ａは、記録媒体２０の一辺方向の位置を測定するように配置されている。ここで、一辺方向とは、例えば記録媒体２０の搬送方向である。また、距離センサ１７１ｂは、記録媒体２０の前記一辺方向と直行する方向（以下、他辺方向という）の位置を測定するように配置されている。逆に、距離センサ１７１ｂが前記一辺方向の位置を測定するように配置され、距離センサ１７１ａが他辺方向の位置を測定するように配置されてもよい。
【００８６】
挙動検出装置４８は、記録媒体２０が搬送される搬送経路を挟んで光学センサ１００と対向する側に配置されている。なお、挙動検出装置４８は、光学センサ１００の検知領域の外側（例えば、搬送方向に直交する方向の記録媒体２０の端部）の位置を測定する場合もあり、光学センサ１００の検知領域の内側の位置を測定する場合もある。
【００８７】
制御装置１５０は、挙動検出装置４８による記録媒体２０の上記一辺方向及び他辺方向における位置の測定結果に基づいて、図３０に定義するＧａｐ、あおり角度、スキュー角度などの、光学センサ１００に対する記録媒体２０の姿勢を表す項目を算出するようになっている。図３０に示すように、Ｇａｐは光学センサ１００と記録媒体２０の距離を示す。あおり角度は、記録媒体２０の搬送方向と直行する方向を軸としたときの光学センサ１００に対する記録媒体２０の相対的な回転角度を意味する。スキュー角度は、記録媒体２０の搬送方向を軸としたときの光学センサ１００に対する記録媒体２０の相対的な回転角度を意味する。
【００８８】
Ｇａｐ、あおり角度、スキュー角度に対する光学センサ１００のセンサ出力変動率を図３１に示す。ここで、センサ出力変動率とは、光学センサ１００の発光素子４１からの一定の光出力に対する受光素子４２の受光量の変動率を意味する。本実施形態では、図３１（ａ）のグラフに示すＧａｐ、図３１（ｂ）のグラフに示すあおり角度、図３１（ｃ）のグラフに示すスキュー角度と、光学センサ１００のセンサ出力変動率との関係が、制御装置１５０の記憶部１５４にあらかじめ制御テーブルとして格納されている。
【００８９】
記録媒体２０が搬送される際、記録媒体２０の挙動により、Ｇａｐ、あおり角度、スキュー角度が複合的に狙いの読み取り位置（図３１のグラフの縦軸の位置）に対応する値からずれ、光学センサ１００における記録媒体２０からの反射光の受光量が低下してしまう。この際の光学センサ１００の受光量の低下率は、図３１に示すようなＧａｐ、あおり角度、スキュー角度によって決まる各々のセンサ出力変動率を乗算したものになる。このような受光量の低下が発生すると、平滑度を算出する際に本来の値よりも小さい値の平滑度が算出されることとなり、定着装置２２における定着温度をその分下げられなくなってしまう。
【００９０】
そこで、本実施形態の画像形成装置は、挙動検出装置４８によって記録媒体２０の挙動を検出して、その挙動に応じて光学センサ１００で検出された記録媒体２０の反射光強度のデータの補正を行う。以下、この処理を図３２に基づき説明する。図３２は、図１５のフローチャートのステップＳ１０８の処理を説明するフローチャートである。
【００９１】
最初に、ステップＳ２０２で制御装置１５０は、挙動検出装置４８を用いて、光学センサ１００に対する記録媒体２０の一辺方向及び他辺方向の位置を測定する。
【００９２】
次に、ステップＳ２０４で制御装置１５０は、ステップＳ２０２で得られた記録媒体２０の位置の測定結果に基づいて、Ｇａｐ、あおり角度、スキュー角度を算出する。
【００９３】
次に、ステップＳ２０６で制御装置１５０は、ステップＳ２０４で得られたＧａｐ、あおり角度、スキュー角度の算出結果に基づいて、記憶部１５４に格納された制御テーブルを参照して、光学センサ１００の受光量の低下率を算出する。
【００９４】
次に、ステップＳ２０８で制御装置１５０は、ステップＳ２０６で得られた光学センサ１００の受光量の低下率に基づいて、ステップＳ１０６で得られた反射光強度のデータを補正する。ここでは例えば、上記低下率から記録媒体２０の挙動による光学センサ１００の受光量の低下分を算出し、算出した低下分をステップＳ１０６で得られた反射光強度のデータに加算することで、反射光強度のデータを補正する。
【００９５】
これにより、制御装置１５０は、光学センサ１００の実際のセンサ出力に対して、受光量の低下分を補正した補正後センサ出力値を得ることができる。そして、制御装置１５０は、図１５のフローチャートのステップＳ１１０以降の処理を実行することにより、記録媒体２０の挙動によって低下した光学センサ１００の受光量を補正して算出した平滑度に基づいて、定着温度を算出することができる。
【００９６】
図３３は、電子写真方式を採用し、挙動検出装置４８及び光学センサ１００を有する画像形成装置の内部機構の構成を示す概略断面図である。図３３に示すように、画像形成装置は、画像形成装置本体１の上に画像読取装置２００が設置され、図３３中の右側面に両面反転装置３００が取り付けられている。画像形成装置本体１内には、中間転写装置１０が備えられている。この中間転写装置１０には、複数のローラに掛けまわしている無端状ベルトとしての中間転写ベルト１１がほぼ水平に張り渡され、図３３中において反時計回りに走行するように設けられている。
【００９７】
中間転写装置１０の下には、シアン、マゼンタ、イエロ、ブラックの作像装置１２ｃ，１２ｍ，１２ｙ，１２ｋが、中間転写ベルト１１の張り渡し方向に沿って四連タンデム式に並べて配置されている。各作像装置１２ｃ，１２ｍ，１２ｙ，１２ｋは、図３３中の時計回りに回転するドラム状の像担持体の周りに帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置などが設置されて構成される。作像装置１２ｃ，１２ｍ，１２ｙ，１２ｋの下には、露光装置１３が備えられている。
【００９８】
露光装置１３の下には、給紙装置１４が設けられている。給紙装置１４は、記録媒体２０を収納する給紙カセット１５を、この例では二段備えている。そして、各給紙カセット１５の右上方には、各給紙カセット１５内の記録媒体２０を一枚ずつ繰り出して記録媒体搬送経路１６に入れる給紙コロ１７が設けられている。
【００９９】
記録媒体搬送経路１６は、画像形成装置本体１内の右側に配置されて、下方から上方に向けて形成され、画像形成装置本体１と画像読取装置２００との間に形成された胴内排紙部１８へと通ずるように設けられている。記録媒体搬送経路１６には、記録媒体２０を所定の搬送方向に搬送する搬送手段を構成する搬送ローラ１９、搬送ローラ２８、搬送ローラ３４、搬送ローラ３５、中間転写ベルト１１と対向して、二次転写装置２１、定着装置２２、一対の排紙ローラよりなる排紙装置２３などが順に設けられている。搬送ローラ１９及び搬送ローラ２８の上流には、両面反転装置３００から再給紙され、又は両面反転装置３００を横切って手差し給紙装置３６から手差し給紙される記録媒体２０を記録媒体搬送経路１６に合流させる給紙路３７が設けられている。
【０１００】
また、搬送ローラ１９及び搬送ローラ２８の直後には、搬送ローラ３８、搬送ローラ３９があり、これらにより定着装置２２を通らずに、両面反転装置３００への再給紙搬送経路２４を通り両面反転できる構成となっている。さらに、定着装置２２を通っても、両面反転装置３００への再給紙搬送経路２４を用いて両面反転できる構成となっている。
【０１０１】
そして、複写を行うときは画像読取装置２００で原稿画像を読み取って露光装置１３で書き込みを行い、各作像装置１２ｃ，１２ｍ，１２ｙ，１２ｋのそれぞれの像担持体上に各色トナー画像を形成する。そのトナー像を一次転写装置２５ｃ，２５ｍ，２５ｙ，２５ｋで順次一次転写して中間転写ベルト１１上にカラー画像を形成する。
【０１０２】
一方、給紙コロ１７の１つを選択的に回転して対応する給紙カセット１５から記録媒体２０を繰り出して記録媒体搬送経路１６に給紙し、又は手差し給紙装置３６から手差し記録媒体を給紙路３７に給紙する。そして、記録媒体搬送経路１６を通して搬送ローラ１９及び搬送ローラ２８で搬送してタイミングを取って二次転写装置２１における二次転写位置へと搬送する。中間転写ベルト１１上に形成されたカラー画像を二次転写装置２１で記録媒体２０に二次転写する。画像転写後の記録媒体２０は、定着装置２２で画像定着後、排紙装置２３で排出されて胴内排紙部１８上にスタックされる。
【０１０３】
記録媒体２０の裏面にも画像を形成するときには、記録媒体２０は再給紙搬送経路２４に給紙されて両面反転装置３００で反転されてから給紙路３７を通して再給紙される。次に、中間転写ベルト１１上に形成されたカラー画像を二次転写装置２１において記録媒体２０に二次転写後、記録媒体２０は、再び定着装置２２で定着されて排紙装置２３で胴内排紙部１８に排出される。
【０１０４】
画像形成装置本体１には操作パネル４００が設けられており、この操作パネル４００によって、操作者は画像形成装置を操作することができる。画像形成装置本体１内の搬送ローラ２８と搬送ローラ３４の間には、光学センサ１００が配置されている。また、搬送経路を挟んで光学センサ１００に対向する両面反転装置３００には、挙動検出装置４８が配置されている。
【０１０５】
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置は、記録媒体を搬送する搬送経路と、搬送経路を搬送される記録媒体へ光を照射して、記録媒体からの反射光を受光する光学センサと、搬送経路における記録媒体の挙動を検出する挙動検出手段と、挙動検出手段によって検出された挙動に基づいて光学センサの出力を補正し、補正された出力に基づいて記録媒体の平滑度を算出する平滑度算出手段と、を備えることを特徴とする。
この構成により、搬送中の記録媒体２０の挙動によって低下する記録媒体２０からの反射光量を補正することで、記録媒体２０の挙動による平滑度の誤検知をなくすことができる。
【０１０６】
また、本実施形態の画像形成装置においては、挙動検出手段は、記録媒体の少なくとも一辺方向の位置を測定する少なくとも２つの距離センサからなることを特徴とする。
この構成により、記録媒体２０の搬送により時々刻々と変化する記録媒体２０の一辺方向の挙動を検出することができる。一辺方向が搬送方向である場合には、挙動検出結果に基づいて少なくともＧａｐとあおり角度を算出することができる。これにより、Ｇａｐによって決まる光学センサ１００のセンサ出力変動率と、あおり角度によって決まる光学センサ１００のセンサ出力変動率との積から光学センサ１００の受光量の低下率を算出することができる。
【０１０７】
また、本実施形態の画像形成装置においては、挙動検出手段は、記録媒体の一辺方向と直交する方向の位置を測定する少なくとも１つの距離センサを含むことを特徴とする。
この構成により、Ｇａｐ、あおり角度、スキュー角度を算出することができる。これにより、Ｇａｐによって決まる光学センサ１００のセンサ出力変動率と、あおり角度によって決まる光学センサ１００のセンサ出力変動率と、スキュー角度によって決まる光学センサ１００のセンサ出力変動率とを算出できる。そして、Ｇａｐ、あおり角度、スキュー角度によって決まる上記の各々のセンサ出力変動率の積から光学センサ１００の受光量の低下率を算出することができる。
【０１０８】
また、本実施形態の画像形成装置においては、挙動検出手段は、搬送経路を挟んで光学センサと対向する側に配置されていることを特徴とする。また、本実施形態の画像形成装置においては、挙動検出手段は、光学センサの検知領域の外側又は内側において記録媒体の位置を測定する距離センサを有する。
この構成により、画像形成装置本体１及び両面反転装置３００内の限られたスペースに光学センサ１００と挙動検出装置４８を配置することができる。
【０１０９】
また、本実施形態の画像形成装置は、記録媒体を搬送する搬送手段を更に備え、距離センサが、搬送手段により記録媒体が搬送される搬送方向に直行する方向の記録媒体の端部の位置を測定することを特徴とする。
この構成により、搬送ローラ２８と搬送ローラ３４の隙間の限られたスペースに挙動検出装置４８を配置することができる。
【０１１０】
また、本実施形態の画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を定着する定着手段と、平滑度算出手段によって算出された平滑度に基づいて、定着手段の定着温度を算出する定着温度算出手段と、を更に備えることを特徴とする。
この構成により、記録媒体２０の挙動を考慮に入れて算出した平滑度に基づいて定着温度を算出することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１  画像形成装置本体
１０  中間転写装置
１１  中間転写ベルト
１２ｃ，１２ｍ，１２ｙ，１２ｋ  作像装置
１３  露光装置
１４  給紙装置
１５  給紙カセット
１６  記録媒体搬送経路
１７  給紙コロ
１８  胴内排紙部
１９，２８，３４，３５，３８，３９  搬送ローラ（搬送手段）
２０  記録媒体
２１  二次転写装置
２２  定着装置
２３  排紙装置
２４  再給紙搬送経路
２５ｃ，２５ｍ，２５ｙ，２５ｋ  一次転写装置
３６  手差し給紙装置
３７  給紙路
４５  発光光線
４６  反射領域
４７  反射光
４８  挙動検出装置（挙動検出手段）
１００  光学センサ（平滑度検出装置）
１１０  発光素子（光源）
１２０  コリメートレンズ
１２１  レンズ
１３０  受光素子（光検出器）
１４０  アパーチャ
１５０  制御装置（平滑度算出手段、定着温度算出手段）
１５１  Ｉ／Ｏ部
１５２  演算処理部
１５３  平均化処理部
１５４  記憶部
１６０  筐体
１６１  開口部
１７０  接触部材
１７１ａ，１７１ｂ  距離センサ
１８０  駆動源
２００  画像読取装置
３００  両面反転装置
４００  操作パネル
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１２】
【特許文献１】特開２０１４−４４１５７号公報
【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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