KR101272126B1

KR101272126B1 - 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR101272126B1
Application number: KR1020100033095A
Authority: KR
Inventors: ?이찌 에비하라; 츠또무 이시다; 쇼이찌 코야마; 노리오 마쯔이
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2010-04-12
Publication date: 2013-06-10
Also published as: JP5456098B2; US20140037310A1; CN102937782A; KR20130008489A; EP2241938A1; CN101866126B; JP2010266432A; EP3537222B1; JP5025756B2; US8908193B2; CN101866126A; KR20100113982A; JP2012181555A; EP2241938B1; US8582116B2; EP3537222A1; KR101272125B1; CN102937782B; US20100259772A1

Abstract

화상이 형성되는 기록 시트의 표면 상태를 검출하는 화상 형성 장치는, 제1 광 빔 및 제2 광 빔을 발광하는 광원, 및 상기 제1 광 빔으로 조사되는 기록 시트의 표면의 제1 화상과, 상기 제2 광 빔으로 조사되는 기록 시트의 표면의 제2 화상을 촬상하도록 구성된 촬상기를 포함한다.
상기 제1 광 빔의 중앙의 광선을 포함하는 직선과 상기 제2 광 빔의 중앙의 광선을 포함하는 직선은, 각각의 직선이 상기 기록 시트의 표면 상에 투사되는 경우, 서로 교차하고, 상기 기록 시트의 표면 상의 요철에 대한 정보가 상기 제1 화상 및 상기 제2 화상에 기초하여 검출된다.

Description

화상 형성 장치{IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 촬상기(image capture device)에 의해 형성된 표면 화상에 기초하여 기록 시트의 표면 상태를 검출하는 기록 용지 표면 검출 장치에 관한 것이며, 또한 기록 용지 표면 검출의 결과에 기초하여 화상 형성 조건을 제어하는 화상 형성 장치에 관한 것이다.

복사기, 레이저 빔 프린터와 같은 화상 형성 장치에서, 현상 장치에 의해 가시화된 현상된 화상이 소정의 전사 조건에서 기록 시트 상으로 전사되고, 열 및 압력이 소정의 정착 조건에서 기록 시트에 가해져서 전사된 화상을 그 위에 정착시킨다.

이렇게 구성된 종래의 화상 형성 장치에서는, 예를 들어, 화상 형성 장치에 설치된 조작 패널 상에서 기록 시트의 크기 및 종류(이하, 기록 시트의 종류를 용지 종류라 함)가 사용자에 의해 설정된다. 조작 패널 상의 설정에 기초하여, 전사 조건(전사 바이어스 및 화상 전사시의 기록 시트의 반송 속도를 포함함) 및 정착 조건(정착 온도 및 정착시의 기록 시트의 반송 속도를 포함함)이 제어된다.

일본 특허 출원 공개 제2004-38879호는, 기록 시트의 표면 상태를 영역 센서를 사용함으로써 촬상하고; 촬상된 표면 화상으로부터 표면 평활도(smoothness)를 검출하고; 기록 시트의 용지 종류를 판별하고; 용지 종류 판별 결과에 따라서 전사 조건 및/또는 정착 조건을 제어하는 것을 포함하는 기술을 개시한다. 기록 시트의 표면 화상을 영역 센서를 사용하여 촬상하는 이러한 기술은, 표면 요철(unevenness)에 의해 발생된 음영이 직접적으로 촬상되므로 용지 종류 판별 정확도가 우수하다. 특히, 예를 들어 코트지와 논-코트지(보통 용지) 간에 구별할 때, 표면 요철의 유무, 크기 및 깊이가 시각적으로 분명히 구별될 수 있다면, 이 방법은 높은 용지 종류 판별 정확도를 제공한다.

그러나, 예를 들어 오피스 용도의 일반 기록 시트의 용지 종류를 판별하는 경우, 표면 요철에 의해 발생되는 음영의 상태는 섬유 배향 즉, 용지 제조의 방향(이하, 섬유 배향 방향이라 함)에 크게 의존한다. 보다 구체적으로, 용지 표면이 섬유 배향 방향과 수직으로 교차하는 방향으로부터의 광으로 조사되면, 촬상된 화상은 표면 요철을 강조하는 높은 콘트라스트를 제공한다. 그러나, 용지 표면이 섬유 배향 방향과 동일한 방향으로부터의 광으로 조사되면, 촬상된 화상은 표면 요철에 의해 발생된 분명하지 않은 음영으로 인해 낮은 콘트라스트를 제공한다. 따라서, 동일한 종류의 용지에 대해서도, 촬상된 화상의 콘트라스트가 크게 달라져서 종급지와 횡급지 간에 용지 종류 판별의 상이한 결과를 만든다.

일본 특허 출원 공개 제2004-38879호의 기술에서, 기록 시트는 비스듬한 방향으로, 구체적으로, 거의 모든 용지 종류의 섬유 배향 방향이 기록 시트 반송 방향 또는 이에 수직으로 교차하는 방향에 대하여 0°(일치) 내지 ±15°의 각도 범위 내에 맞추어져 있다는 전제 하에 기록 시트 반송 방향에 대하여 15°내지 70°의 광으로 조사된다. 이러한 광 조사 영역의 화상은 영역 센서에 의해 촬상되어 용지 종류 판별 정확도를 향상시킨다. 그러나, 기록 시트의 섬유 배향 방향은 제조 공정에서 원재료의 배합율에 따른다. 그러나, 최근 기록 용지는 다양한 제조 거점에서 여러 제조 공정을 통해 생산되었으며, 이는 섬유 배향 방향을 다양하게 만든다. 따라서, 섬유 배향 방향은 기록 시트의 종방향 또는 횡방향에 대하여 반드시 0°(일치) 내지 ±15°의 각도 범위 내에 맞추어져 있지 않다. 따라서, 한방향으로부터의 광으로 조사된 하나의 영역의 표면 화상이 촬상되는 일본 특허 출원 공개 제2004-38879호에서는, 동일한 기록 시트가 섬유 배향 방향과 광 조사 방향 간의 관계에 따라 용지 종류 판별의 상이한 결과를 낼 수 있다.

본 발명은, 어떠한 섬유 배향 방향을 갖는 기록 시트에 대하여도, 기록 시트의 섬유 배향 방향과 광 조사 방향 간의 관계에 기인하는 검출 결과의 편차를 경감하여, 용지 종류 판별 정확도를 향상시키는 것에 관한 것이다.

본 발명의 추가적인 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 실시예들에 대한 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 명세서에 통합되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 설명과 함께 본 발명의 예시적인 실시예들, 특징 및 양태들을 예시하며 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면 화상이 형성되는 기록 시트의 표면 상태를 검출하는 화상 형성 장치로서, 제1 광 빔 및 제2 광 빔을 발광하는 광원; 및 상기 제1 광 빔으로 조사되는 기록 시트의 표면의 제1 화상과, 상기 제2 광 빔으로 조사되는 기록 시트의 표면의 제2 화상을 촬상하도록 구성된 촬상기를 포함하고, 상기 제1 광 빔의 중앙의 광선을 포함하는 직선과 상기 제2 광 빔의 중앙의 광선을 포함하는 직선은, 각각의 직선이 상기 기록 시트의 표면 상에 투사되는 경우, 서로 교차하고, 상기 기록 시트의 표면 상의 요철에 대한 정보가 상기 제1 화상 및 상기 제2 화상에 기초하여 검출되는 화상 형성 장치가 제공된다.

도 1a는 제1 실시예에 따른 컬러 화상 형성 장치의 단면도이다.
도 1b는 제1 실시예에 따른 화상 형성 장치의 동작 제어를 도시하는 블록도이다.
도 2a는 제1 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 사시도이다.
도 2b는 제1 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 평면도이다.
도 2c는 제1 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 단면도이다.
도 3a는 용지의 종방향으로부터 광이 조사된 용지 종류 (1)의 영역의 표면 요철 화상을 나타낸다.
도 3b는 용지의 횡방향으로부터 광이 조사된 용지 종류 (1)의 영역의 표면 요철 화상을 나타낸다.
도 4a는 도 3a에 있어서의 표면 요철 화상의 명도 분포를 나타내는 히스토그램이다.
도 4b는 도 3b에 있어서의 표면 요철 화상의 명도 분포를 나타내는 히스토그램이다.
도 5는 제1 실시예에 있어서 용지 종류 (1) 및 (2)에 대한 명도차 검출 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 제1 실시예의 변형례에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 사시도이다.
도 7a는 기록 용지 표면 검출 장치에 있어서의 제약 조건을 설명하는 평면도이다.
도 7b는 기록 용지 표면 검출 장치에 있어서의 제약조건을 설명하는 단면도이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 평면도이다.
도 9a는 제3 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 사시도이다.
도 9b는 제3 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 평면도이다.
도 9c는 제3 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 측면도이다.
도 10a는 용지의 종방향으로부터 광이 조사된 용지 종류 (1)의 영역의 표면 요철 화상을 나타낸다.
도 10b는 용지의 횡방향으로부터 광이 조사된 용지 종류 (1)의 영역의 표면 요철 화상을 나타낸다.
도 11은 제3 실시예의 제1 변형례에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 평면도이다.
도 12는 제3 실시예의 제2 변형례에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 평면도이다.
도 13은 제3 실시예의 제3 변형례에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 평면도이다.
도 14a는 제4 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 사시도이고, 도 14b는 제4 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 평면도이다.
도 14c는 제4 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 측면도이다.
도 15a는 제4 실시예의 변형례에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 정면도이다.
도 15b는 제4 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 측면도이다.
도 16은 제1 실시예의 비교 형태로서의 기록 용지 표면 검출 장치의 평면도이다.
도 17은 제1 실시예의 비교 형태에서 용지 종류 (1) 및 (2)의 명도차 검출 결과를 나타내는 그래프이다.
도 18은 기록 용지 표면 검출 장치에 있어서의 과제를 설명하는 평면도이다.
도 19는 기록 용지 표면 검출 장치에 있어서의 과제를 설명하는 평면도이다.

이하, 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들, 특징들 및 양태들이 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

그러나, 본 발명은 이하 설명할 실시예들에 한정되지 않는다; 구체적으로, 이하 설명되는 본 실시예들의 부재의 치수, 재료, 형상 및 상대적인 위치는, 본 발명이 적용되는 장치 및 각종 조건에 따라 다양한 방식으로 변경될 수 있다.

이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치를 포함하는 화상 형성 장치에 대해서 설명한다. 우선, 제1 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치를 포함하는 화상 형성 장치에 대해 설명한다. 그 후, 화상 화상 형성 장치에 사용되는 기록 용지 표면 검출 장치에 대해 상세하게 설명한다.

제1 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치는, 예를 들어 전자사진 컬러 화상 형성 장치에서 사용될 수 있다. 도 1a는 예시적인 전자사진 컬러 화상 형성 장치로서 중간 전사 벨트를 채용하는 탠덤(tandem) 방식 컬러 화상 형성 장치의 내부 구성을 도시하는 단면도이다.

도 1a에 나타내는 컬러 화상 형성 장치에는, 제1로부터 제4 화상 형성 유닛을 구성하는 4개의 프로세스 카트리지(31)(31Y, 31M, 31C 및 31Bk)가 각각 제공된다. 4개의 화상 형성 유닛은 각각 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙을 형성하고, 토너 컬러 외에는 동일한 구성을 갖는다. 도 1a를 참조하면, 부호 Y, M, C 및 Bk는 각각 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙 화상 형성 유닛에 대응하는 부재를 나타낸다. 하지만, 이하의 설명에서는, 특히 컬러를 구별할 필요가 없을 경우에는, 부호 Y, M, C 및 Bk는 생략된다.

이하, 도 1a를 참조하여 본 실시예에 따른 화상 형성 장치의 화상 형성 유닛의 동작을 설명한다. 제어 유닛(10)이 인쇄 화상 신호를 수취하면, 기록 시트(P)는, 시트 카세트(15)로부터 급지 롤러쌍(17) 및 반송 롤러쌍(18)에 의해 화상 형성 유닛으로 보내진다. 그리고, (후술할) 화상 형성 동작과 기록 시트(P)의 반송을 동기화하기 위한 반송 유닛인 레지스트 롤러쌍(19a, 19b)에 의해 기록 시트(P)가 일단 정지된다.

한편, 제어 유닛(10)은, 수취한 화상 신호에 따라 노광 스캐너 유닛(11)에게 노광을 수행하라고 지시하여, 대전 롤러(2)에 의해 고정 전위로 대전된 감광 부재인 감광 드럼(1)의 표면에 정전 잠상을 형성한다. (도시하지 않은) 구동 모터의 구동력이 감광 드럼(1)에 전달되어 화상 형성 동작과 동기화되어 시계 방향으로 회전시킨다.

현상기 유닛(8)은 정전 잠상을 현상하여 이를 가시화하기 위한 유닛이다. 현상기 유닛(8)에는 정전 잠상을 가시화하기 위해 현상 바이어스가 인가되는 현상 슬리브(5)가 설치된다. 이러한 방식으로, 감광 드럼(1)의 표면에 형성된 정전 잠상은 현상기 유닛(8)의 작용에 의해 토너 화상으로서 현상된다. 감광 드럼(1), 대전 롤러(2) 및 현상기 유닛(8)은 화상 형성 장치에 착탈가능하게 부착된 프로세스 카트리지(31)에 일체화된다.

각각의 감광 드럼(1)과 접촉하고 있는 중간 전사 벨트(24)는 컬러 화상 형성시에 각각의 감광 드럼(1Y, 1M, 1C 및 1Bk)의 회전과 동기화되어 반시계 방향으로 회전한다. 각각의 감광 드럼 상에 현상된 컬러 토너 화상은 중간 전사 벨트(24) 상에 연속으로 전사되고, 1차 전사 롤러(4)에 인가된 1차 전사 바이어스의 작용에 의해 서로의 상부에 층화되어, 중간 전사 벨트(24) 상에 다색 토너 화상을 생성한다. 그 후, 중간 전사 벨트(24) 상에 형성된 다색 토너 화상은 2차 전사 롤러쌍(25)을 포함하는 2차 전사 닙부(nip portion)에 반송된다. 그동안, 롤러 쌍(19a, 19b)에 의해 정지되어 있던 기록 시트(P)가 레지스트 롤러 쌍(19a, 19b)의 작용에 의해 중간 전사 벨트(24) 상의 다색 토너 화상과 동기화되어 2차 전사 닙부로 반송된다. 중간 전사 벨트(24) 상의 다색 토너 화상이 2차 전사 롤러 상(25)에 인가된 2차 전사 바이어스의 작용에 의해 기록 시트(P) 상에 일괄 전사된다.

정착 유닛(21)은, 기록 시트(P)를 반송시키면서, 전사된 다색 토너 화상을 기록 시트(P) 상에 용융 및 정착시킨다. 도 1a에 나타낸 바와 같이, 정착 유닛(21)에는 기록 시트(P)에 열을 가하기 위한 가열 롤러(21a)와 기록 시트(P)에 압력을 가하여 가열 롤러(21a)와 접촉시키기 위한 가압 롤러(2lb)가 제공된다. 다색 토너 화상을 유지하는 기록 시트(P)는, 가열 롤러(21a)와 가압 롤러(2lb)에 의해 반송되며, 열 및 압력이 기록 시트(P)에 가해져서 토너 화상이 기록 시트(P)의 표면 상에 정착된다. 토너 화상이 정착된 후에, 기록 시트(P)는 배출 롤러 쌍(20)에 의해 배지 트레이(16)로 배출되어 화상 형성 동작을 종료한다.

클리닝 수단(28)은 벨트를 클리닝하기 위해 중간 전사 벨트(24)로부터 잔류 토너를 제거하며, 제거된 잔류 토너는 폐 토너로서 클리너 용기(29)에 저장된다.

상술한 화상 형성 동작은 화상 형성 장치 내에 포함된 제어 유닛(10)에 의해 수행된다.

도 1a의 화상 형성 장치에서, 본 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치(40)는, 레지스트 롤러 쌍(19a, 19b) 전(즉, 기록 시트 반송 방향에서의 전측)에 설치된다. 기록 용지 표면 검출 장치(40)는 시트 카세트(15)로부터 반송된 기록 시트(P)의 표면 요철(표면 평활성)에 대한 정보를 검출할 수 있다. 기록 시트(P)가 시트 카세트(15)로부터 화상 형성 유닛으로 보내진 후에, 기록 용지 표면 검출 장치(40)는 반송 유닛으로서의 역할을 하는 레지스트 롤러 쌍(19a, 19b)에 의해 기록 시트(P)가 정지되어 있는 동안 기록 시트(P)의 표면 상태를 검출한다.

도 1b는 화상 형성 장치의 동작 제어를 나타내는 제어 블록도이다. 제어 유닛(10)은 기록 용지 표면 검출 장치(40)의 구동 연산 유닛(40C)으로부터 보내진 검출 정보에 기초하여, 각각의 화상 형성 유닛에 대해 화상 형성 조건을 최적으로 제어하여 화상 형성 장치를 동작시킨다. 구체적으로, 제어 유닛(10)에 의해 제어되는 화상 형성 조건은 2차 전사 롤러 쌍(25)의 2차 전사 바이어스와 정착 유닛(21)에 포함된 가열 롤러(21a)의 정착 온도를 포함한다.

이하, 제1 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치(40)에 대해서 설명한다. 도 2a 내지 2c는 기록 시트(P)의 표면 요철의 화상을 촬상하기 위한 전체 구성을 나타낸다. 도 2a는 기록 용지 표면 검출 장치(40)의 사시도이고, 도 2b는 그 평면도이고, 도 2c는 도 2b의 A-A'선을 따라 취한 그 단면도이다. 본 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치(40)는 광원인 조사(illumination) 발광 다이오드(LED)(42A, 42B), 촬상기인 CMOS 영역 센서(43A, 43B) 및 결상 수단인 결상 렌즈(44SA, 44SB)를 포함한다. 기록 용지 표면 검출 장치(40)는 기록 시트(P)의 화상 형성 표면과 대향하게 설치된다. 설명의 편의상, 도 2a 및 도 2c에서는 도 1a의 기록 용지 표면 검출 장치(40)가 180°만큼 회전된다(상하 반전).

본 실시예에서 사용되는 조사 LED(42A, 42B)로서는, 높은 지향성을 갖는 백색 LED(Nichia Corporation의 제품 번호 NSPW300 DS)가 사용된다. 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 제1 광원으로서 배치된 조사 LED(42A)는, 기록 시트(P) 상에 투영된 제1 광원으로부터의 광축의 직선이 기록 시트 반송 방향과 일치하도록 배치된다. 또한, 제2 광원으로서 배치된 조사 LED(42B)는 기록 시트(P) 상에 투영된 제2 광원으로부터의 광축의 직선이 기록 시트 반송 방향과 수직하게 배치된다. 도 2c에 나타낸 바와 같이, 2개의 광원으로부터의 2개의 광 빔은 기록 시트(P)의 표면 상에 15°의 입사 각도로 조사된다. 이러한 방식으로, 기록 시트의 표면 상에 작은 입사 각도로 광을 조사시킴으로써, 기록 시트(P) 상의 표면 요철에 의해 발생되는 음영을 강조할 수 있다. 기록 시트(P) 상의 표면 요철에 의해 발생되는 음영을 강조하기 위해서, 0°(제외함) 내지 20°(포함함)의 작은 입사 각도로 용지 표면을 광으로 조사하는 것이 바람직하다.

기록 시트(P)는 특정한 방향으로부터의 광으로 조사되어, 그 위에 표면 요철에 의해 음영이 발생한다. 광 조사에 의해 음영이 발생되는 영역으로부터 반사된 광 빔은 결상 렌즈(44SA, 44SB)에 의해 집광된 후 CMOS 영역 센서(43A, 43B)로 각각 유도된다. 제1 영역 센서로서의 CMOS 영역 센서(43A) 및 제2 영역 센서로서의 CMOS 영역 센서(43B)는 각각의 반사된 광 빔을 이용해서 기록 시트(P)의 표면 상의 소정 크기의 각각의 영역의 화상을 촬상한다. 반사된 광 빔은 광 조사에 의해 음영이 발생되는 기록 시트(P) 표면 상의 각각의 영역에서의 표면 요철(표면 평활성)을 반영한다. CMOS 영역 센서(43A, 43B) 각각은 영역의 각각 촬상된 화상 내의 각각의 화소에 대하여 반사된 광의 양에 따라 변하는 화상 전압 신호를 검출하고, 이를 구동 연산 유닛(40C)으로 출력한다. 검출기로서의 구동 연산 유닛(40C)은 CMOS 영역 센서(43A, 43B)로부터 출력된 화상 전압 신호를 수취하면, 이 신호의 A/D 변환을 수행하고, A/D 변환 후의 256-계조 디지털 신호(명도 정보)로부터 콘트라스트(명도차)를 연산하고, 결과적인 콘트라스트를 제어 유닛(10)에 출력한다. 보다 구체적으로, 검출기로서의 구동 연산 유닛(40C)은 촬상기로서의 CMOS 영역 센서(43)에 의해 촬상된 표면 화상의 콘트라스트를 검출한다. 또한, 구동 연산 유닛(40C)은 조사 LED(42)의 광량 및 발광 타이밍을 구동 및 제어한다. CMOS 영역 센서(43) 및 구동 연산 유닛(40C)은 기록 용지 표면 검출 장치(40)에 포함된다.

본 실시예에 있어서, CMOS 영역 센서(43A, 43B)는 1.5mm(세로)×1.5mm(가로)의 유효 화소 크기와 600dpi의 해상도를 갖는다. 결상 렌즈(44SA, 44SB)와 조합하면, 기록 시트의 표면 상에 3.0mm(세로)×3.0mm(가로)의 크기를 갖는 영역이 300dpi의 해상도로 촬상될 수 있다. 영역 센서라 함은, 복수의 세로로 배열된 화소와 복수의 가로로 배열된 화소에 대한 정보를 1회에 2차원으로 촬상할 수 있는 센서를 말한다. 도 2a 내지 2c에 나타낸 바와 같이, CMOS 영역 센서(43A, 43B)는 조사 LED(42A, 42B)로부터의 광으로 조사된 영역의 바로 아래(기록 시트(P) 표면에 거의 수직으로 교차하는 방향에 따른 위치)에 배치된다. 구체적으로, 광 조사 영역으로부터 반사된 광 빔이 결상 렌즈(44SA, 44SB)에 의해 집광되어, CMOS 영역 센서(43A, 43B)로 각각 유도된 후에, 광축은 기록 시트(P)의 표면에 대하여 거의 수직으로 교차한다.

본 실시예에서, 기록 시트(P)의 섬유 배향 방향과는 다른 2개의 방향으로부터의 광 빔으로 기록 시트(P)가 조사되고, CMOS 영역 센서(43A, 43B)는 각각의 광 조사 영역의 표면 화상을 촬상한다. 즉, 제1 광원으로부터 출사되어 제1 광 조사 영역을 조사하는 광 빔의 제1 광축과, 제2 광원으로부터 출사되어 제2 광 조사 영역을 조사하는 광 빔의 제2 광축은, 기록 시트(P)의 표면 상에 투사된 제1 및 제2 광축을 포함하는 직선이 서로 교차하도록 된다. 따라서, 예를 들어 기록 시트(P) 상에 투사된 하나의 광원으로부터의 광축의 직선이 섬유 배향 방향과 일치하여 촬상된 화상이 표면 요철에 비해 낮은 콘트라스트를 보이는 경우에도, 기록 시트(P) 상에 투사된 다른 광원으로부터의 광축의 직선은 섬유 배향 방향과는 다른 방향으로 배향되어 촬상된 화상이 표면 요철을 반영하는 높은 콘트라스트를 보인다. 따라서, 이들 2개의 화상을 예를 들어 평균화를 통해 종합적으로 고려함으로써, 기록 시트(P)의 섬유 배향 방향과 광 조사 방향 간의 관계에 기인하는 검출 결과의 편차를 경감할 수 있고, 따라서 기록 시트(P) 상의 표면 요철을 판별함에 있어서 정확도를 향상시킬 수 있다. 기록 시트의 섬유 배향 방향은 기록 시트에서 기록 시트 표면 상의 각각의 섬유의 평균 방향을 의미한다.

이하, 상술한 구성의 효과를 나타내는 예시적인 실험을 설명한다. 실험에서는 2개의 상이한 용지 종류가 사용되었다: 레저(Ledger) 크기의 보통 용지(Xerox Business (등록 상표) 4200 20Lb)를 비스듬한 방향으로 재단함으로써 얻은 A4 크기의 용지 종류 (1)과, 섬유 배향 방향(종방향)을 따라 동일한 보통 용지를 재단함으로써 얻은 A4 크기의 용지 종류 (2)를 사용했다. 이하, 용지 종류 (1) 및 (2)의 검출에 대해 설명한다. A4 크기 용지 종류 (1)이 현미경으로 관찰되었을 때, 섬유 배향 방향은 용지의 종방향에 대하여 20°기울어져 있다. 도 3a 및 3b는 본 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치를 사용해서 촬상된 용지 종류 (1)의 표면의 화상을 나타낸다. 도 3a는 용지의 종방향과 동일한 방향으로부터 조사 LED(42A)의 광으로 조사된 용지 종류 (1) 상의 소정 크기의 영역의, CMOS 영역 센서(43A)에 의해 촬상된 표면 요철 화상을 나타낸다. 도 3b는 용지의 종방향에 수직인 방향(횡방향)으로부터 조사 LED(42B)의 광으로 조사된 용지 종류 (1) 상의 소정 크기의 영역의, CMOS 영역 센서(43B)에 의해 촬상된 표면 요철 화상을 나타낸다. 도 4a 및 4b는 이러한 표면 요철 화상에 대한 조명 정보(디지털 신호 레벨)를 히스토그램 양식으로 나타낸다. 도 4a 및 4b를 참조하면, 횡축은 표면 요철 화상에 대해 256-계조 명도 정보(디지털 신호 레벨)를 할당받고, 종축은 빈도로서 나타내어지는, 촬상 영역 내의 화소 개수를 할당받는다.

구동 연산 유닛(40C)은 제1 내지 제5 최고 명도(최고 전압) 정보(디지털 신호 레벨)를 갖는 5개의 화소로부터 신호의 평균치 Imax를 연산한다. 또한, 구동 연산 유닛(40C)은 제1 내지 제5 최저 명도(최저 전압) 정보를 갖는 5개의 화소로부터 신호의 평균치 Imin을 연산한다. 구동 연산 유닛(40C)은 Imax와 Imin 간의 차분인 명도차 ΔI를 각각의 화상에 대하여 얻는다. 도 5는 상술한 A4 크기 용지 종류 (1) 및 (2)에 대한 명도차 검출의 결과를 나타낸다. 예를 들어, 용지의 종방향과 수직인 방향(횡방향)으로부터의 광으로 조사된, 용지 종류 (1) 상의 광 조사 영역의 화상은 분명한 음영을 드러내어 큰 명도차 ΔI(1)B를 제공한다. 반대로, 용지의 종방향과 동일한 방향으로부터의 광이 조사된, 용지 종류 (1) 상의 영역의 화상은 불분명한 음영을 드러내어 작은 명도차 ΔI(1)A를 제공한다. 구동 연산 유닛(40C)은 ΔI(1)A와 ΔI(1)B를 획득하여 그 평균 명도차 ΔI(1)(ave)를 연산한다. 마찬가지로, 구동 연산 유닛(40C)은 용지 종류 (2)에 대한 ΔI(2)A와 ΔI(2)B로부터 평균 명도차 ΔI(2)(ave)를 연산한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 섬유 배향 방향이 용지의 종방향과 일치하는 A4 크기 용지 종류 (2)는 ΔI(2)A와 ΔI(2)B 간에 큰 차이를 제공한다. 반대로, 섬유 배향 방향이 용지의 종방향에 대하여 20°만큼 기울어진 용지 종류 (1)은 ΔI(1)A와 ΔI(1)B 간에 작은 차이를 제공한다. 이는, 각각의 표면 요철 화상의 명도차는 용지의 섬유 배향 방향에 따른다는 것을 의미한다. 한편, 각각의 용지 종류 (1) 및 (2)에 대한 평균 명도차 ΔI(ave)는 거의 동일한 값으로 수렴한다. 이는, 섬유 배향 방향에 대한 검출 결과의 의존성이 2개의 상이한 광원으로부터의 광으로 조사된 2개의 광 조사 영역의 화상을 촬상함으로써 감소될 수 있다는 것을 의미한다.

본 실시예에 대한 비교 형태로서, 공지된 종래의 형태의 기록 용지 표면 검출 장치(하나의 광원과 하나의 촬상 화상에 기초함)가 실험적으로 제조되었다. 그리고, 도 16에 나타낸 바와 같이, 상술한 2개의 A4 크기 용지 종류 (1) 및 (2)를 사용하여 용지 표면 검출이 수행되었다. 기록 시트(용지)(P) 상에 투영된 광축에 대한 직선이 기록 시트의 반송 방향에 대하여 45°만큼 기울어지도록 조사 LED(42)가 배치되는 것 외에는, 본 실시예와 동일한 방식으로 구성되므로 이 비교 형태의 설명은 생략한다.

도 17은 이러한 기록 용지 표면 검출 장치를 사용해서 얻어진 용지 표면 검출의 결과를 나타낸다. A4 크기 용지의 종방향에 대하여 섬유 배향 방향이 20°기울어진 용지 종류 (1)에 대한 용지 표면 검출은, 섬유 배향 방향이 A4 크기 용지의 종방향과 일치하는 용지 종류 (2)에 대한 용지 표면 검출보다 훨씬 작은 명도차 ΔI를 제공한다. 보다 구체적으로, 비교 형태는 동일한 용지 종류가 사용된다고 해도 용지의 섬유 배향 방향에 따라 매우 상이한 용지 표면 검출 결과를 제공한다.

반대로, 본 실시예는, 기록 시트의 섬유 배향 방향에 대한 검출 결과의 의존성을 낮출 수 있고, 그에 따라 검출 결과의 편차를 감소시켜 표면 요철 판별 정확도를 향상시킨다.

또한, 본 실시예에서는, 조사 LED(42A)로부터의 제1 광축이 조사 LED(42B)로부터의 제2 광축에 수직하다. 이 구성에 의해, 하나의 광 조사 영역의 촬상된 화상이 낮은 명도차(콘트라스트)를 보이는 경우, 다른 광 조사 영역의 촬상된 화상은 예외 없이 높은 명도차(콘트라스트)를 보인다. 따라서, 어떠한 섬유 배향 방향을 갖는 기록 시트에서도, 2개의 촬상된 화상에 대한 명도차(콘트라스트)의 평균치인 평균 명도차 ΔI(ave)를 사용함으로써, 기록 시트의 섬유 배향 방향에 기인하는 검출 결과의 편차가 가장 효과적으로 감소될 수 있다. 그러나, 제1 광축이 반드시 제2 광축에 수직일 필요는 없다. 이것은 종래의 공지된 구성(하나의 광원의 하나의 방향으로부터의 광으로 조사된 하나의 영역의 하나의 촬상된 화상에 기초함)과의 비교로부터 이해될 수 있다. 따라서, 2개의 다른 방향으로부터의 광으로 조사된 상이한 음영 상태를 갖는 2개의 영역의 2개의 촬상된 화상에 대한 평균 명도차 ΔI(ave)를 사용함으로써, 검출 결과의 편차가 감소될 수 있고, 그에 따라 표면 요철 판별 정확도가 향상될 수 있다. 따라서, 제1 광원과 제1 광 조사 영역을 연결하는, 기록 시트(P)에 투영된 직선이 제2 광원과 제2 광 조사 영역을 연결하는, 기록 시트(P)에 투영된 직선에 교차하도록 제1 및 제2 광원을 배치하는 것이 바람직하다.

상술한 구성에서는, 2개의 촬상된 화상에 대한 평균 명도차 ΔI(ave)를 사용하여 판별이 이루어진다. 하지만, 판별 방법은 이러한 방법에 한정되지 않는다. 다른 방법으로서, 예를 들어 2개의 명도차가 결합되는, 즉 ΔI(1)(a)가 ΔI(1)(b)에 더해지는 명도차를 사용하여 판별이 이루어질 수도 있다. 또는, 2개의 명도차의 결합 비율이 2개의 명도차인 ΔI(1)(a) 및 ΔI(1)(b)의 차이에 따라 변할 수도 있다. 또한, 촬상된 화상 중 어느 하나를 사용하여, 예를 들어 더 큰 명도차의 촬상된 화상을 사용하여 판별이 이루어질 수도 있다. 이 방법에서도, 하나의 방향으로부터의 광으로 조사된 하나의 영역만이 촬상되는 방법에 비해, 동일한 기록 시트에 대해 상이한 판별 결과가 얻어질 가능성이 감소된다.

상술한 구성에서는, 제1 및 제2 광 조사 영역이 기록 시트(P)의 표면 상에 중복되는 부분을 갖지 않는 분리된 영역으로서 배치되지만, 이들 2개의 영역은 서로 부분적으로 중복되도록 배치될 수도 있다. 이 경우에, 하나의 광원으로 조사된 하나의 영역의 화상이 촬상되는 경우, 다른 광원은 발광하지 않는다. 즉, 조사 LED들(42A, 42B) 간에 발광 타이밍이 달라진다. 따라서, 촬상의 타이밍도 제1 및 제2 광 조사 영역 간에 달라지며, 즉, 촬상이 한번에 하나의 영역에 대해서 수행된다. 2개의 촬상된 화상의 설명은 상술한 바와 동일한 방식으로 처리되므로 생략한다.

또한, 제1 및 제2 광원으로서 2개의 조사 LED(42A, 42B)가 각각 사용되지만, 도 6에 나타낸 바와 같이, 2개의 조사 LED(42A, 42B) 대신 하나의 조사 LED(42)가 사용될 수도 있다. 이 경우, 조사 LED(42)는 2개의 다른 방향으로 발광할 수 있어 제1 및 제2 조사 광 조사 영역을 조사한다.

본 실시예에서는, 광원으로서 LED가 사용되지만, 예를 들어 크세논(xenon) 램프나 할로겐(halogen) 램프가 광원으로서 사용될 수도 있다. 요컨대, 광원에 필요한 요건은 충분한 광량을 조사하여 기록 시트 상의 표면 요철에 의해 발생되는 음영을 강조하는 능력 뿐이다. 또한, 영역 센서 대신 기록 시트 반송 방향에 수직인 방향으로 배열된 화소들을 갖는 라인 센서가 촬상기로서 사용될 수 있다. 화상은 기록 시트 반송 방향으로 라인 센서를 이동시키면서 촬상될 수도 있다. 또한, CCD 유형의 센서가 CMOS 유형의 센서 대신에 사용될 수 있다. 요컨대, 촬상기에 필요한 요건은 기록 시트 상의 표면 요철의 화상을 촬상하는 능력 뿐이다.

본 실시예에서는, CMOS 영역 센서(43)에 의해 촬상된 표면 화상의 콘트라스트를 검출하는 검출 기능이 기록 용지 표면 검출 장치(40)의 구동 연산 유닛(40C)에 포함되지만, 이러한 기능은 화상 형성 장치의 제어 유닛(10)에 포함될 수도 있다. 본 실시예에서는, 기록 용지 표면 검출 장치(40)에 의한 기록 시트 표면 요철 검출의 결과에 기초하여, 제어 유닛(10)이 전사 바이어스 또는 정착 온도를 제어한다. 그러나, 제어 요소는 이들에 한정되지 않고, 제어 유닛(10)이, 예를 들어 일련의 화상 형성 속도(처리 속도) 뿐만 아니라 잠상 형성 및 현상과 같은 각각의 처리에서의 각종 제어 파라미터들을 제어할 수 있다. 요컨대, 제어 유닛(10)은 화상 형성 장치 내의 기록 시트 상에 화상을 형성하는 화상 형성 유닛에 관한 임의의 화상 형성 조건을 제어할 수 있다.

제1 실시예는, 조사 LED(42A, 42B)로부터의 광 빔이 기록 시트 반송 방향의 후단측에서 보았을 때 반전된 V형으로 전달되는 LED 배치에 기초하여 구체적으로 설명된다. 제2 실시예는 기록 용지 표면 검출 장치(40)에 대해 수정된 LED 배치에 기초하여 설명된다. 본 실시예에서는, 제1 실시예에서의 요소와 동일한 요소는 동일한 참조 번호를 할당받고, 중복 설명은 생략되므로, 이하 LED 배치에 대해서만 설명한다.

도 7a 및 7b는 도 2에서 제1 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치(40)의 수정된 버전을 나타낸다. 조사 LED(42A, 42B)는 영역 센서(43A, 43B) 및 결상 렌즈(44SA, 44SB)에 더 근접하게 된다. 도 7a는 평면도이고 도 7b는 도 7a에서 A-A' 선을 따라 취한 단면도이다. 도 2b와 도 7a를 참조하면, 도 7a의 조사 LED(42A, 42B)로부터 발광되어 광 조사 영역을 조사하는 각각의 광 빔은 도 2b에서의 빔 분산 각도보다 큰 빔 분산 각도(α)를 갖는다. 빔이 이러한 방식으로 너무 크게 분사되면, 하나의 광 조사 영역이 높은 콘트라스트 부분과 낮은 콘트라스트 부분 모두를 포함하며, 이는 판별 알고리즘의 복잡도를 증가시키거나 표면 요철 판별 정확도를 저하시킨다. 따라서, 조사 LED(42A, 42B)를 영역 센서(43A, 43B) 및 결상 렌즈(44SA, 44SB)로부터 어느 정도 각각 이격시킬 필요가 있다. 도 7b에 나타낸 바와 같이, 기록 시트(P)에 대해 법선 방향으로, 조사 LED(42A, 42B)가 기록 시트(P)의 반송로에 (X 부분의 부근에서) 간섭할 수도 있다. 이것이, 조사 LED(42A, 42B)를 영역 센서(43A, 43B) 및 결상 렌즈(44SA, 44SB)로부터 있는 정도 이격할 필요가 있는 또 다른 이유(제약 조건)이다.

본 실시예에서는, 이하 이러한 제약 조건을 고려하여 기록 시트 표면 검출 장치를 소형화하기 위한 LED 배치를 설명한다. 도 8은 본 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치(40)의 평면도이다. 각각의 광 빔이 서로 교차하도록 2개의 조사 LED(42A, 42B)가 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 조사 LED(42A)로부터 발광되어 제1 광 조사 영역을 조사하는 광 빔의 광축과 조사 LED(42B)로부터 발광되어 제2 광 조사 영역을 조사하는 광 빔의 광축은, 기록 시트(P)의 표면 상에 투영된 이러한 광축들의 직선이 서로 교차하는 관계를 갖는다. 이러한 LED 배치는 적어도 광원으로부터 광 조사 영역까지의 광로에 있어서, 그 광로를 형성하기 위해서 필요한 부재들을 밀집 배치할 수 있게 한다. 따라서, 조사 LED(42A, 42B)와 제1 및 제2 광 조사 영역의 기록 시트(P)의 표면에 대한 투영 영역을 감소시킬 수 있어, 기록 용지 표면 검출 장치의 소형화를 가능하게 한다.

이하, 광 조사 영역으로부터 CMOS 센서(43A, 43B)까지의 광로에 대해서 설명한다. CMOS 센서(43A, 43B)가 기록 시트(P) 표면 상에 투영되는 경우, 조사 LED(42A), 조사 LED(42B), 제1 광 조사 영역 및 제2 조사 영역의 각각의 중앙이 기록 시트(P)의 표면 상에 투영되어, CMOS 센서가 이러한 4개의 점들을 연결함으로써 형성되는 사각형 영역 내에 위치되는 것이 바람직하다. 이렇게 CMOS 센서(43A, 43B)를 배치하면, 기록 시트(P)에 대한 법선 방향으로부터 보았을 때, 광원으로부터 각각의 광 조사 영역까지의 광로에 의해 점유되는 범위 내에, 광 조사 영역으로부터 CMOS 센서(43A, 43B)까지의 광로를 맞출 수 있다. 즉, 기록 시트(P)에 대한 법선 방향으로부터 보았을 때, 조사 LED(42A, 42B)로부터 각각의 광 조사 영역까지의 광로와 광 조사 영역으로부터 CMOS 센서(43A, 43B)까지의 광로를 중복시킴으로써, 기록 시트(P)의 표면 상의 기록 시트 표면 검출 장치의 투영 영역이 감소될 수 있다. 그 결과, 기록 용지 표면 검출 장치 전체가 더욱 소형화될 수 있다. 본 실시예에서는, CMOS 센서(43A, 43B)가 제1 실시예와 마찬가지로, 각각의 광 조사 영역으로부터 기록 시트 표면에 거의 수직인 방향을 향해 어긋난(shifted) 위치에 배치된다. 따라서, 조사 LED(42A, 42B)로부터 각각의 광 조사 영역까지의 광로, 광 조사 영역으로부터 CMOS 센서(43A, 43B)까지의 광로, 및 이러한 광로를 형성하기 위해 필요한 부재들이 상술한 조건을 만족한다. 상술한 조건에서 배치된 조사 LED(42A, 42B), 제1 및 제2 광 조사 영역, CMOS 센서(43A, 43B)를 갖는 도 8의 기록 용지 표면 검출 장치는 도 2의 기록 용지 표면 검출 장치에 비해 대략 50%까지 (W로부터 W×0.5까지) 폭을 감소시킬 수 있다.

본 실시예에서는, 제1 실시예와 마찬가지로, 2개의 다른 방향으로부터의 2개의 광원의 광으로 조사된 2개의 영역의 화상이 촬상된다. 이러한 구성은 기록 시트의 섬유 배향 방향에 대한 검출 결과의 의존성을 감소시킬 수 있고, 그에 따라 검출 결과의 편차를 감소시킬 수 있어 표면 요철 판별 정확도를 향상시킨다. 또한, 본 실시예는 기록 용지 표면 검출 장치를 소형화시킬 수 있다.

도 9a는 제3 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 사시도이고, 도 9b는 그 평면도이고, 도 9c는 그 측면도이다. 제3 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치(40)는 광원인 조사 LED(42A, 42B), 차광 수단인 차광판(46), 촬상기인 CMOS 라인 센서(43L) 및 결상 수단인 결상 렌즈 어레이(44A)를 포함한다. 제1 실시예에서와 동일한 요소들의 설명은 생략한다.

본 실시예에서는, 광원인 조사 LED(42A, 42B)로 표준 램프 유형의 백색 LED(ROHM Co., Ltd의 모델 번호 SLR343WBC7T)가 사용된다. 도 9a 및 9b에 나타낸 바와 같이, 시계 방향이 양의 방향이라는 전제 하에, 기록 시트(P) 상에 투영된 제1 광원으로부터의 광축의 직선이 기록 시트 반송 방향에 대하여 +45°만큼 기울어지도록 제1 광원으로서의 조사 LED(42A)가 배치되고, 기록 시트(P) 상에 투영된 제2 광원으로부터의 광축의 직선이 기록 시트 반송 방향에 대하여 -45°만큼 기울어지도록 제2 광원으로서의 조사 LED(42B)가 배치된다. 이는, 기록 시트 반송 방향의 후단측에서 보았을 때, 2개의 광원으로부터의 광축이 반전된 V 형태로 배치된다는 것을 의미한다. 도 9c에 나타낸 바와 같이, 2개의 광원으로부터의 광 빔은 기록 시트(P)의 표면에 대하여 15°로, 기록 시트 반송 방향에 수직으로 교차하는 동일 직선 상의 2개의 영역을 조사한다. CMOS 라인 센서(43L) 및 결상 렌즈 어레이(44A)는, 이들 각각의 길이 방향이 기록 시트 반송 방향에 수직으로 직교하도록 배치된다. 이러한 구성은 조사 LED(42A, 42B)로 조사되는, 기록 시트 반송 방향에 수직으로 교차하는 직선 상의 2개의 광 조사 영역(제1 및 제2 광 조사 영역)을 촬상할 수 있게 한다. 제1 및 제2 광 조사 영역은 다른 영역이다.

차광판(46)은 기록 시트 반송 방향과 평행하게 설치된 판형 부재이다. 차광판(46)은 조사 LED(42A)의 광으로 조사될 제1 광 조사 영역을 조사 LED(42B)의 광이 조사하는 것을 방지하고, 또한, 조사용 LED(42B)의 광으로 조사될 제2 광 조사 영역을 조사 LED(42A)의 광이 조사하는 것을 방지하기 위해 의도된 것이다. 또한, 차광판(46)은 2개의 조사 LED로부터의 광으로 조사되었을 때, 그 표면 상에서의 난반사를 방지하기 위해 흑색의 부재로 이루어진다. 또한, 차광판(46)의 표면은 그 표면 상에서의 정반사를 방지하기 위해 매트 피니쉬(matte-finish)하는 것이 바람직하다.

기록 시트(P) 상의 표면 요철(표면 평활성)를 반영한 음영 정보를 포함하는 영역으로부터의 반사된 광 빔은 결상 렌즈 어레이(44A)에 의해 집광되어서 CMOS 라인 센서(43L)에 의해 라인 화상으로서 촬상된다. CMOS 라인 센서(43L)는 촬상된 라인 화상 내의 화소의 각각의 라인에 대해 반사된 광량에 따라 변하는 화상 전압 신호를 검출하여, 구동 연산 유닛(40C)에 이를 출력한다. 검출기로서의 구동 연산 유닛(40C)은 CMOS 라인 센서(43L)로부터 화상 전압 신호를 수취하면 이 신호의 A/D 변환을 수행하여 A/D 변환 후의 디지털 신호(명도 정보)를 검출한다. 기록 시트(P)를 기록 시트 반송 방향으로 이동시키면서, 화소들의 각각의 라인에 대한 촬상 동작 동안, 디지털 신호(명도 정보)가 순차적으로 연결되어 영역 명도 정보를 작성한다. 구동 연산 유닛(40C)은 영역 디지털 신호(명도 정보)로부터 콘트라스트(명도차)를 연산하여 이를 제어 유닛(10)에 출력한다. 즉, 검출기로서의 구동 연산 유닛(40C)은 촬상기로서의 CMOS 라인 센서(43L)에 의해 촬상된 라인 화상을 순차적으로 연결시킴으로써 작성된 영역 명도 정보로부터 연산된 콘트라스트를 검출한다. CMOS 라인 센서(43L) 및 구동 연산 유닛(40C)은 기록 용지 표면 검출 장치(40)에 포함된다.

본 실시예에 사용되는 CMOS 라인 센서(43L)는 유효 화소 길이(길이 방향)가 20mm이고 해상도는 600dpi이다. 기록 시트(P)가 반송 유닛인 레지스트 롤러 쌍(19a, 19b)에 의해 2차 전사 닙부에 반송되고 있는 동안, 제어 유닛(10)은, 기록 시트 반송 방향으로 기록 시트(P)를 5mm만큼 이동시킴으로써 상술한 화소의 각각의 라인에 대한 촬상 동작을 수행한다. 보다 구체적으로, CMOS 라인 센서(43L)는 기록 시트(P)의 표면 상의 제1 광 조사 영역 내의 소정 크기의 화소와, 기록 시트(P)의 표면 상의 제2 광 조사 영역 내의 소정 크기의 화소를 연결하는 라인의 화상을 라인 화상으로서 촬상한다. CMOS 라인 센서(43L)는 반송 유닛으로서의 레지스트 롤러 쌍(19a, 19b)이 기록 시트(P)를 반송하고 있는 동안, 기록 시트(P)의 표면의 화상을 순차적으로 촬상하여, 기록 용지의 표면 상의 5×20mm 사각형 영역의 명도 정보를 600×600dpi의 해상도로 얻는다. 라인 센서란 하나의 수직으로 배열된 화소와 복수의 수평으로 배열된 화소들의 라인 정보를 촬상할 수 있는 센서를 말한다. 또한, 이러한 유형의 복수의 라인 센서를 수직 및 수평으로 배치할 수 있어 동시에 복수의 라인에 대한 정보를 촬상한다. 이러한 방식으로 라인 센서를 사용함으로써, 기록 시트(P)를 반송하면서 기록 시트(P)의 표면을 촬상할 수 있다. 따라서, 기록 시트(P)를 정지되어 있는 동안 촬상하는 것에 비해, 화상 형성 장치의 처리량을 감소시키지 않고도, 기록 시트의 표면 상태가 검출될 수 있다.

각각의 라인의 화소에 대한 촬상 동작을 순차적으로 수행함으로써 얻어진 영역 화상 중, 하나의 5×10mm 절반 영역은 조사 LED(42A)로부터의 광으로 조사하여 발생된 음영 화상이고 다른 5×10mm 절반 영역은 조사 LED(42B)로부터의 광으로 조사하여 발생된 음영 화상이다. 구동 연산 유닛(40C)은 조사 LED(42A, 42B)로부터의 광으로 조사하여 얻어진 2개의 절반 영역 화상의 각각의 중앙 부근에 5×5mm 영역을 추출한다. 예를 들어, 도 10a 및 도 10b는 제1 실시예에 따른 기술과 유사한 A4 크기 용지 종류 (1)에 대한 표면 검출 기술을 통해 얻은 2개의 표면 화상을 나타낸다. 구동 연산 유닛(40C)은, 제1 실시예에 따른 기술과 유사한 해석 기술을 통해 기록 시트(P) 상의 표면 요철을 검출한다. 제어 유닛(10)은 검출 결과에 기초하여 최적의 전사 바이어스 및 정착 온도와 같은 화상 형성 유닛의 화상 형성 조건을 제어한다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 제1 실시예와 마찬가지로 2개의 다른 방향으로부터의 2개의 광원의 광으로 조사된 2개의 영역의 화상들이 촬상된다. 이러한 구성은, 기록 시트의 섬유 배향 방향에 대한 검출 결과의 의존성을 감소시키고 그에 따라 검출 결과의 편차를 감소시켜 표면 요철 판별 정확도를 향상시킬 수 있게 한다.

또한, 본 실시예에서는, 차광판(46)이 설치되어 어느 한 방향의 광이, 다른 방향의 광으로 조사되는 제1 및 제2 광 조사 영역을 조사하는 것을 방지하므로, 표면 요철 판별 정확도의 감소를 방지한다.

본 실시예에서는, 차광 수단으로서 기록 시트 반송 방향에 평행하게 설치된 차광판(46)이 사용되지만, 차광 수단은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 실시예의 제1 변형례로서 도 11에 나타낸 바와 같이 슬릿들을 포함하는 차광판(47)이 차광 수단으로서 사용하도록 기록 시트 반송 방향에 평행하지 않게 설치될 수 있다. 차광판(47)은, 광이 조사 LED(42A)로부터 제1 광 조사 영역으로 이동하는 제1 광로에 설치되는 제1 슬릿(47A)과, 광이 조사 LED(42B)로부터 제2 광 조사 영역으로 이동하는 제2 광로에 설치되는 제2 슬릿(47B)을 포함한다. 이러한 슬릿들을 포함하는 차광판(47)의 사용은 조사 LED의 지향성에 대한 제약을 감소시킨다. 이는, 조사 LED(광원)로부터의 광축을 더 조정하기 쉽게 하며, 광원 선택 범위를 유리하게 넓힌다.

제1 실시예의 변형례로서 도 8에 나타낸 바와 같이, 슬릿들을 포함하는 차광판이 서로 교차하는 2개의 조사 LED로부터의 광축을 갖는 기록 용지 표면 검출 장치에 대하여 사용될 수도 있다. 도 12는 제3 실시예의 제2 변형례에 따른 기록 용지 표면 검출 장치를 나타낸다. 이 경우에, 기록 용지 표면 검출 장치에는 제1 및 제2 광로가 서로 교차하는 위치에서 슬릿(48A)을 포함하는 차광판(48)이 설치된다. 이 구성은, 도 8에 나타낸 제1 실시예의 변형례와 마찬가지로, 2개의 조사 LED로부터의 광축을 서로 교차시킴으로써, 기록 용지 표면 검출 장치의 소형화를 가능하게 한다. 도 12의 기록 시트 표면 검출 장치는 도 11의 기록 시트 표면 검출 장치에 비해 대략 40%만큼 폭을 감소시킬 수 있다. 또한, 이 구성으로, 2개의 다른 방향으로부터의 광로를 단지 차광판(48) 상에 슬릿(48A)을 설치하는 것만으로 차단할 수 있어, 슬릿을 설치하고 충분한 정확도로 그 에지를 가공하기 위한 비용을 감소시킨다.

그러나, 본 실시예의 제2 변형례에 따른 구성으로는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 조사 LED(42A)로부터의 광이 제2 광 조사 영역을 직접 조사할 수 있고, 조사 LED(42B)로부터의 광이 제1 광 조사 영역을 직접 조사할 수 있다. 이것을 방지하기 위해서, 슬릿(48A)을 포함하는 차광판(48)의 구조 뿐만 아니라 조사 LED(42A, 42B)의 구조에 대한 소정의 배치를 이룰 필요가 있다. 또한, 도 19에 나타낸 바와 같이, 조사 LED(42A, 42B)로부터의 광이 슬릿을 통과하기 전에 차광판(48)이나 기록 용지 표면 검출 장치(40)의 벽면 상에 다중 반사를 일으켜, 얻어진 음영 화상의 콘트라스트를 저하시킬 수 있다.

이러한 현상을 방지하기 위한 방법으로서, 2개의 차광판을 갖는 기록 용지 표면 검출 장치를 도 13에 나타낸다. 도 12에 나타낸 차광판(48) 외에도, 도 13에 나타낸 기록 용지 표면 검출 장치(40)에는, 조사 LED(42)와 차광판(48) 사이에 제2 차광판(49)이 설치된다. 제2 차광판(49)은, 광이 조사 LED(42A)로부터 제1 광 조사 영역으로 이동하는 제1 광로에 설치된 제1 슬릿(49A)과, 광이 조사 LED(42B)로부터 제2 광 조사 영역으로 이동하는 제2 광로에 설치된 제2 슬릿(49B)을 포함한다. 이러한 구성은, 어느 한 방향의 광이 다른 방향의 광으로 조사되는 제1 및 제2 광 조사 영역을 조사하는 것을 방지할 수 있게 하여, 표면 요철 판별 정확도의 저하를 방지한다.

이하, 제4 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치(40)에 대해서 설명한다. 도 14a는 본 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치의 사시도이고, 도 14b는 그 평면도이고, 도 14c는 그 측면도이다.

본 실시예에 따른 기록 용지 표면 검출 장치(40)는, 광원인 조사 LED(42A, 42B), 촬상기인 CMOS 라인 센서(43L) 및 결상 수단인 결상 렌즈 어레이(44A)를 포함하고, 또한, 조사 LED(42A, 42B)로부터의 광을 기록 용지 표면에 유도하기 위한 도광체(45)를 포함한다. 다른 요소들은 제1, 제2 및 제3 실시예의 요소들과 동등하므로, 이러한 요소들의 설명은 생략한다.

본 실시예에서, 광원인 조사 LED(42A, 42B)에 대해 표준 칩형의 백색 LED(Nichia Corporation의 모델 번호 NSSW100CT)가 사용된다. 조사 LED(42A, 42B)로부터 발광된 광 빔은 도광체(45)에 입사하여, 그 내에서 반사 및 굴절의 작용을 거친다. 따라서, 도광체(45)에서 나오는 광 빔은 기록 시트(P)의 표면에 대하여 15°의 각도로, 기록 시트 반송 방향에 수직으로 교차하는 동일한 직선 상의 2개 부분을 조사한다.

CMOS 라인 센서(43L) 및 결상 렌즈 어레이(44A)는, 이들의 길이 방향이 기록 시트 반송 방향에 수직으로 교차하도록 설치된다. 이러한 구성은, 조사 LED(42A, 42B)로 조사되는 기록 시트 반송 방향에 수직으로 교차하는 직선 상의 2개의 광 조사 영역(제1 및 제2 광 조사 영역)의 촬상을 가능하게 한다. 제1 및 제2 광 조사 영역은 다른 영역이다.

이렇게 구성된 기록 용지 표면 검출 장치(40)는 제3 실시예와 유사한 방식으로 동작되어 기록 시트(P)의 표면 상태를 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여 최적의 전사 바이어스 및 정착 온도와 같은 화상 형성 유닛의 화상 형성 조건을 제어한다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 제1, 제2 및 제3 실시예와 마찬가지로, 2개의 다른 방향으로부터 2개의 광원의 광으로 조사된 영역의 화상이 촬상된다. 이러한 구성은, 기록 시트의 섬유 배향 방향에 대한 검출 결과의 의존성을 감소시키고 그에 따라 검출 결과의 편차를 감소시킬 수 있어, 표면 요철 판별 정확도를 향상시킨다.

또한, 본 실시예에서는, 조사 LED로부터의 광이 도광체(45)를 통해 기록 용지(P)의 표면 상에 조사되어, 도광체(45) 내에서 광로를 보상하므로 기록 용지 표면 검출 장치의 소형화를 가능하게 한다. 예를 들어, 도 14에 나타낸 기록 용지 표면 검출 장치는 도 12에 비해 대략 40%만큼 깊이를 감소시킬 수 있게 한다(D로부터 D×0.6으로). 또한, 도광체(45)의 사용은, 촬상기(영역 센서 또는 라인 센서)와 동일한 기판 상에 저렴한 칩형 조사 LED를 설치하는 것을 가능하게 하여, 비용 절감이 달성될 수 있다.

본 실시예의 변형례에 따른 기록 용지 표면 검출 장치(40)를 도 15a 및 15b에 나타낸다. 도 15a는 반송 방향의 후단측에서 본 기록 용지 표면 검출 장치(40)의 정면도이고, 도 15b는 그 측면도이다. 도 15a 및 15b에 나타낸 바와 같이, 도광체(45)의 입사 표면에는, 조사 LED(42A, 42B)로부터의 광에 각각 대응하고, 그 각각이 곡률을 나타내는 단면을 갖는 제1 렌즈부(45A) 및 제2 렌즈부(45B)가 설치된다. 도광체(45)의 렌즈부(45A, 45B)에 의해, 조사 LED(42A, 42B)로부터의 광 빔은 각각 서로 평행하게 된다. 이러한 구성은, 기록 시트 표면 검출 장치(40)의 폭 방향으로의 2개의 조사 LED 간의 공간을 감소시키는 것을 가능하게 하여, 그 추가적인 소형화를 가능하게 한다. 예를 들어 도 15에 나타낸 기록 용지 표면 검출 장치(40)는, 도 9의 기록 용지 표면 검출 장치에 비해 대략 50%로 폭을 감소시키는 것을 가능하게 한다(W에서 W×0.5로). 또한, 도광체(45)의 입사 표면 상의 렌즈부(45A, 45B)에는, 광 빔을 서로 평행하게 하는 기능이 제공되어, 각각의 조사 LED로부터 발산하는 광 빔을 서로 평행하게 하고 평행 광 빔을 그 표면에 대하여 비스듬하게 기록 시트에 조사하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 신호 대 잡음(S/N)비 및 화상 형성 속도를 향상시키기 위한 충분한 광량을 확보할 수 있게 된다. 따라서, 기록 시트 상의 표면 요철을 반영하는 음영이 강조될 수 있다.

본 발명은 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 이하의 청구항들의 범위는 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의 해석에 따라야 한다.

P: 기록 시트
40: 기록 용지 표면 검출 장치
40C: 구동 연산 유닛
42A, 42B: 조사 발광 다이오드
43A, 43B: CMOS 영역 센서
44SA, 44SB: 결상 렌즈

Claims

화상이 형성될 기록 시트의 표면 상태를 검출하는 화상 형성 장치로서,
제1 광 빔 및 제2 광 빔을 발광하는 발광 수단;
상기 제1 광 빔으로 조사되는 기록 시트의 표면의 제1 화상과, 상기 제2 광 빔으로 조사되는 기록 시트의 표면의 제2 화상을 촬상하도록 구성된 촬상기; 및
상기 제1 화상 및 상기 제2 화상에 기초하여 상기 기록 시트의 표면 상의 요철에 대한 정보를 검출하기 위한 검출 수단
을 포함하고,
상기 제1 화상이 촬상되는 영역과 상기 제2 화상이 촬상되는 영역은 기록 시트의 동일 표면 상에 있고,
상기 제1 광 빔의 중앙의 광선을 포함하는 직선과 상기 제2 광 빔의 중앙의 광선을 포함하는 직선은, 각각의 직선이 상기 기록 시트의 표면 상에 투사되는 경우, 서로 교차하고,
상기 기록 시트의 표면 상에서, 상기 제1 화상이 촬상되는 영역은 상기 제2 화상이 촬상되는 영역과 공통되는 영역을 갖지 않는 것을 특징으로 하는, 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 발광 수단은 상기 제1 광 빔을 발광하도록 구성된 제1 광원과, 상기 제2 광 빔을 발광하도록 구성된 제2 광원을 포함하고,
상기 제1 광 빔의 중앙의 광선과 상기 제2 광 빔의 중앙의 광선은, 각각의 광선이 상기 기록 시트의 표면 상에 투사되는 경우, 서로 교차하는, 화상 형성 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 화상을 촬상하도록 구성된 제1 촬상기; 및
상기 제2 화상을 촬상하도록 구성된 제2 촬상기
를 포함하고,
상기 제1 촬상기는 제1 영역으로부터 상기 기록 시트 표면에 직교하는 방향을 향해 어긋난(shifted) 위치에 배치되고, 상기 제2 촬상기는 제2 영역으로부터 상기 기록 시트 표면에 직교하는 방향을 향해 어긋난 위치에 배치되는, 화상 형성 장치.
제2항에 있어서,
상기 촬상기와, 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 제1 영역 및 제2 영역 각각의 중앙이 상기 기록 시트의 표면 상에 투사되는 경우 - 상기 제1 영역은 상기 제1 광 빔에 의해 조사되는 영역이고, 상기 제2 영역은 상기 제2 광 빔에 의해 조사되는 영역임 -, 상기 촬상기는 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 4개의 투사된 중앙 점들을 연결함으로써 형성되는 사각형의 영역 내에 위치되는, 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 기록 시트의 표면의 섬유 배향 방향에 대한 상기 광 빔의 조사 방향은 촬상된 제1 화상을 갖는 기록 시트 표면과 촬상된 제2 화상을 갖는 기록 시트 표면 간에 상이한, 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 기록 시트 상에 화상을 형성하기 위한 조건은 상기 기록 시트의 표면 상의 요철에 대한 정보에 기초하여 제어되는, 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 검출 수단은 상기 제1 화상과 상기 제2 화상의 콘트라스트에 기초하여 상기 기록 시트의 요철에 대한 정보를 검출하는, 화상 형성 장치.
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