KR20130103561A - 광학 센서 및 화상 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

광학 센서에 있어서, 광조사 시스템은, 제1 편광 방향의 직선 편광의 조사광을, 시트형을 가지는 대상물의 표면을 향해서, 그 표면의 법선 방향으로 대하여 경사진 입사 방향으로부터 출사한다. 제1 광검출 시스템은 광조사 시스템으로부터 출사되어 대상물로부터 정반사된 정반사광의 제1광로 상에 배치된 제1 광검출기를 포함한다. 제2 광검출 시스템은 대상물의 입사면으로부터 확산 반사된 확산 반사광의 제2 광로 상에 배치된 제2 광검출기를 포함한다. 이 제2 광검출기는 제1 편광 방향에 직교하는 제2 편광 방향의 직선 편광 성분을 투과시키는 광학 소자에 의해 투과된 제2 광을 수광한다.

Description

광학 센서 및 화상 형성 장치{OPTICAL SENSOR AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 일반적으로 광학 센서 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.
디지털 복사기, 레이저 프린터 등의 전자 사진 방식을 이용한 화상 형성 장치에서, 기록지 등의 기록 매체에 토너상(toner image)을 전사하여, 미리 정해진 조건으로 가열 및 가압함으로써, 토너상을 기록지 등의 기록 매체에 정착시켜 화상을 형성한다. 이러한 화상 형성 장치에서는, 토너상을 정착하기 위한 가열량, 압력 등의 조건을 고려해야 한다. 특히, 고품질의 화상을 형성하는 경우에, 토너상을 정착하기 위한 조건을 기록 매체의 종류에 따라서 개별적으로 설정해야 한다.
기록 매체에 기록되는 화상 품질은, 재료, 두께, 습도, 평활성 및 코팅 상태 등에 의해 크게 영향 받는다. 예컨대, 평활성에 관해서는, 화상을 정착시키기 위한 조건에 따라서, 기록 매체의 요철로 인해 오목부에서의 토너의 정착률이 낮아지게 된다. 그 결과, 고품질의 화상을 얻을 수 없다. 즉, 화상이 형성되는 기록 매체의 평활성에 대응하는 조건으로 화상이 정착되지 않으면, 불규칙적인 컬러 등이 발생한다. 따라서, 고품질 화상을 얻을 수 없다.
한편, 공존하는 최근의 화상 형성 장치의 진보와 표현 방법의 다양화에 따라, 기록 매체로서 이용되는 기록지의 종류는 수백 종류 이상이 된다. 또한, 각각의 기록지의 종류에 있어서 평량, 두께 등에 따라서 다양한 상표명(name)이 존재한다. 따라서, 고품질의 화상을 형성하기 위해서는, 기록 매체로서 이용되는 기록지의 종류, 상표 등에 기초하여, 상세한 정착 조건 등을 설정해야 한다.
다양한 종류의 기록 매체로는, 보통지와, 광택 코팅지, 매트 코팅지, 아트 코팅지 등의 코팅지와, OHP(Over Head Projector) 시트 등 뿐만 아니라, 종이의 표면이 엠보스 가공된 특수지 등이 존재한다. 따라서, 기록 매체의 종류가 증가한다. 또한, 기록지 등 이외의 많은 종류의 기록 매체가 존재하고 있다.
현재, 화상 형성 장치에 관련되는 정착 조건 등의 설정은, 사용자에 의해 정해져야 한다. 이에 따라, 사용자는 다양한 종류의 기록 매체에 관한 지식을 가져야 한다. 또한, 사용자가 정착 조건을 설정하게 되면, 사용자는 인쇄 등을 수행하는 것이 너무 복잡하다는 것을 인식하게 된다. 또한, 사용자에 의해 설정된 정착 조건에 오류가 존재하면, 사용자가 원하는 고품질의 화상을 얻는 것이 곤란하게 된다.
이에 따라, 기록 매체의 종류를 자동적으로 특정하는 기록지 등의 기록 매체 식별 센서와, 기록 매체의 종류를 자동적으로 특정하는 기록 매체 식별 센서가 탑재된 화상 형성 장치에 관련된 기술이 조사되어 있다.
기록 매체 식별 센서로서, 일본국 공개 특허 제2000-340518호 공보는 바늘형 프로브를 이용하여 표면의 마찰 저항을 검출하는 방법을 개시한다. 일본국 공개 특허 제2003-292170호 공보는 압력 센서 등에 의해 기록 매체의 강도(剛度)를 검출하는 방법을 개시한다. 또한, 일본국 공개 특허 제2005-156380호 공보는, 기록 매체와 접촉하지 않고 기록 매체를 식별하는 방법으로서, 기록 매체의 표면을 에어리어 센서 등의 촬상 소자를 이용해 촬상하여, 그 촬상된 화상에 기초하여 기록 매체의 종류를 특정하는 방법을 개시한다.
또한, 접촉없이 기록 매체를 식별하는 또 다른 방법으로서 반사광을 이용하는 방법이 고려될 수도 있다. 반사광을 이용하는 방법에서, 발광 다이오드(LED) 등의 광원으로부터 출사된 광을 식별 대상의 기록 매체에 조사하여, 기록 매체로부터의 반사 광량에 기초하여 기록 매체의 상표명 등을 특정한다. 반사광을 이용하는 방법과 관련되는 이하의 3가지 종류의 방법이 제시된다.
제1 방법에서는, 일본국 공개 특허 평성10-160687호 공보에 개시된 바와 같이, 기록 매체의 표면에 대한 광의 정반사 방향의 반사 광량을 검출하여, 그 정반사 방향의 반사 광량에 기초하여 기록 매체의 상표명 등을 특정한다.
제2 방법에서는, 일본국 공개 특허 제2006-062842호 공보에 개시된 바와 같이, 복수의 광량 검출기를 설치하여, 기록 매체의 표면에 조사된 광의 정반사 방향으로 반사된 광량을 검출하고, 또한 확산 반사광의 광량을 검출하여, 그 정반사 방향의 검출 광량 및 확산 반사 방향의 광량에 기초하여 기록 매체의 상표명 등을 식별한다.
제3 방법에서는, 일본국 공개 특허 평성11-249353호 공보에 개시된 바와 같이, 기록 매체의 표면에 조사된 광의 정반사 방향으로 반사된 광을 편광 빔 스플리터에 의해 분리한다. 그 분리된 광의 광량을 측정하여, 그 측정된 광량에 기초하여 기록 매체의 상표명 등을 판별한다.
그러나, 일본국 공개 특허 제2000-340518호 공보 및 일본국 공개 특허 제2003-292170호 공보는 접촉 방법을 개시한다. 이에 따라, 기록 매체로서의 기록지 등의 표면이 손상될 수도 있다는 문제점이 존재한다. 일본국 공개 특허 제2005-156380호 공보에서는, 기록 매체의 평활성 등을 판별할 수 있지만, 기록 매체의 두께 등을 판별하는 것은 곤란하게 된다..
일본국 공개 특허 평성10-160687호 공보, 일본국 공개 특허 제2006-062842호 공보, 및 일본국 공개 특허 평성11-249353호 공보에서는, 기록 매체를 대략적으로 판별할 수 있지만, 기록 매체의 두께 등을 상세하게 판별할 수 없다. 일본국 공개 특허 평성10-160687호 공보에 개시된 시트 부재의 재료를 판별하기 위한 장치와, 일본국 공개 특허 제2006-062842호 공보 및 일본국 공개 특허 평성11-249353호 공보에 개시된 장치에서는, 비코팅지, 코팅지, 및 OHP 시트만을 식별(판별)할 수 있지만, 고품질의 화상 정보에 대한 기록 매체의 상표명을 특정하지는 못한다.
전술한 방법들에 더하여, 초음파 등을 이용한 센서 등을 탑재하여, 기록 매체를 상세히 식별할 수도 있다. 다른 방식을 가지는 복수의 센서를 탑재함으로써, 화상 형성 장치의 사이즈가 증가하고, 또한 제조 비용이 더 높아지는 등의 또 다른 문제점이 야기된다.
반사 광량에 기초하여 인쇄 용지의 표면 상태를 검출하는 센서로는, S/N(신호 대 잡음비)을 향상시키기 위하여 반도체 레이저를 광원으로서 사용할 수도 있다. 이 경우에, 인쇄 용지의 표면 등의 거친면에 광속을 조사할 때, 스펙클 패턴이 발생할 수도 있다. 스펙클 패턴은 광속의 조사 부위에 따라서 상이하기 때문에, 수광부에서의 검출광의 변동이 야기되고, 인쇄 용지의 식별 정밀도가 저하될 수도 있다. 따라서, 광원으로서 LED 등이 일반적으로 이용되고 있었다.
본 발명은 전술한 하나 이상의 문제점을 해결 또는 감소시킨다.
본 발명의 양태에 있어서, 광학 센서가 제공되며, 이 광학 센서는, 제1 편광 방향의 직선 편광의 조사광을, 시트형을 가지는 대상물의 표면을 향해서, 그 표면의 법선 방향에 대하여 경사진 입사 방향으로부터 출사하도록 구성되는 광조사 시스템; 상기 광조사 시스템으로부터 출사되어 상기 대상물로부터 정반사된 정반사광의 제1 광로 상에 배치된 제1 광검출기를 포함하도록 구성되는 제1 광검출 시스템; 및 상기 대상물의 입사면으로부터 확산 반사된 확산 반사광의 제2 광로 상에 배치되어, 상기 제1 편광 방향에 직교하는 제2 편광 방향의 직선 편광 성분을 투과시키는 광학 소자에 의해 투과된 제2 광을 수광하는 제2 광검출기를 포함하도록 구성되는 제2 광검출 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 광학 센서가 제공되며, 이 광학 센서는, 제1 편광 방향의 직선 편광의 제1 광을 기록 매체에 조사하도록 구성되는 광조사 시스템; 상기 광조사 시스템으로부터 조사된 제1 광 중에서, 상기 기록 매체로부터 정반사된 정반사광을 검출하도록 구성되는 정반사광 검출 시스템; 및 상기 제1 편광 방향에 직교하는 제2 편광 방향의 제2 광을 투과시키는 광학 소자를 포함하고, 상기 광조사 시스템으로부터 출사된 제1 광 중에서, 상기 기록 매체로부터 확산 반사된 확산 반사광을 검출하도록 구성되는 확산 반사광 검출 시스템을 포함하도록 각각 구성되는 복수의 측정 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 광학 센서가 제공되며, 이 광학 센서는, 제1 편광 방향의 직선 편광의 제1 광을, 기록 매체에 조사하도록 각각 구성되는 복수의 광조사 시스템; 상기 복수의 광조사 시스템에서의 각각의 광조사 시스템으로부터 조사된 제1 광 중에서, 상기 기록 매체로부터 정반사된 정반사광을 검출하도록 각각 구성되는 복수의 정반사광 검출 시스템; 및 상기 제1 편광 방향에 직교하는 제2 편광 방향의 제2 광을 투과시키는 광학 소자를 포함하고, 각각의 광조사 시스템으로부터 조사된 제1 광 중에서, 상기 기록 매체로부터 확산 반사된 확산 반사광을 검출하도록 구성된 확산 반사광 검출 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면과 함께 읽혀질 때 이하의 상세한 설명으로부터 보다 명확하게 된다.
도 1의 (A), 도 1의 (B) 및 도 1의 (C)는 기록지부터의 반사광을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 내부 확산 반사 광량과 기록지의 두께 사이의 상관 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 내부 확산 반사 광량과 기록지의 밀도 사이의 상관 관계를 나타내는 도면이다.
도 4의 (A) 및 도 4의 (B)는 기록지의 결(grain)을 따라 광을 조사하는 경우의 반사광을 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 (A) 및 도 5의 (B)는 기록지의 결에 수직으로 광을 조사한 경우의 반사광의 설명도이다(파트 1).
도 6의 (A) 및 도 6의 (B)는 기록지의 결에 수직으로 광을 조사한 경우의 반사광의 설명도이다(파트 2).
도 7은 스펙클 패턴의 콘트라스트비에 영향을 주는 발광 소자의 수의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 발광 소자의 수를 변경하는 경우와, 각 발광 소자의 광량을 변경하는 경우에서의 스펙클 패턴의 콘트라스트비와 총광량 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 광원의 구동 전류를 변경한 경우의 스펙클 패턴의 광강도 분포의 설명도이다.
도 10은 광원의 구동 전류를 고속으로 변경한 경우의 스펙클 패턴의 유효적인 광강도 분포의 설명도이다.
도 11은 제1 실시형태에 있어서의 광학 센서의 평면도이다.
도 12는 제1 실시형태에 있어서의 광학 센서의 측면도이다.
도 13은 면발광 레이저 어레이의 구성을 나타내는 도면이다.
도 14는 제1 실시형태에 있어서의 광학 센서의 제어 방법의 설명도이다.
도 15는 기록지의 종류와, 정반사광 검출 시스템 및 확산 반사광 검출 시스템의 출력 사이의 관계도이다(파트 1).
도 16은 기록지의 종류와, 정반사광 검출 시스템 및 확산 반사광 검출 시스템의 출력 사이의 관계도이다(파트 2).
도 17은 제2 실시형태에 있어서의 광학 센서의 평면도이다.
도 18은 제2 실시형태에 있어서의 광학 센서의 측면도이다.
도 19는 제3 실시형태에 있어서의 광학 센서의 평면도이다.
도 20은 제4 실시형태에 있어서의 광학센서의 평면도이다.
도 21은 제5 실시형태에 있어서의 광학 센서의 평면도이다.
도 22는 제5 실시형태에 있어서의 광학 센서의 측면도이다.
도 23은 제6 실시형태에 있어서의 광학 센서의 평면도이다.
도 24는 제6 실시형태에 있어서의 광학 센서의 측면도이다.
도 25는 제7 실시형태에 있어서의 컬러 프린터의 구성도이다.
도 26은 발광 소자가 등간격으로 존재하지 않는 면발광 레이저 어레이의 설명도이다.
도 27은 발광 소자가 등간격으로 존재하는 경우의 스펙클 패턴의 광강도 분포의 설명도이다.
도 28은 발광 소자가 등간격으로 존재하지 않는 경우의 스펙클 패턴의 광강도 분포의 설명도이다.
도 29의 (A), (B), (C)는 측정면과 기록지의 표면 사이의 변위로 인한 검출 광량의 변화에 대한 설명도이다.
도 30은 제8 실시형태에 따른 컬러 프린터의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 31은 제8 실시형태의 도 30의 광학 센서의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 32는 제8 실시형태의 면발광 레이저 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 33은 제8 실시형태에서의 기록지에의 입사광의 입사 각도를 설명하기 위한 도면이다.
도 34는 제8 실시형태에서의 2 개의 수광기의 배치 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 35의 (A)는 제8 실시형태에서의 표면 정반사광을 설명하기 위한 도면이며, 도 35의 (B)는 제8 실시형태에서의 표면 확산 반사광을 설명하기 위한 도면이며, 도 35의 (C)는 제8 실시형태에서의 내부 확산 반사광을 설명하기 위한 도면이다.
도 36은 제8 실시형태에서의 수광기로 각각 수광되는 광을 설명하기 위한 도면이다.
도 37은 제8 실시형태에서의 신호 레벨(S1 및 S2)과, 기록지의 상표명 사이 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 38은 제8 실시형태에서의 스펙클 패턴의 콘트라스트비에 영향을 주는 발광 소자의 수의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 39는 제8 실시형태에서의 발광 소자의 수를 변경하는 경우와, 각 발광 소자의 광량을 변경하는 경우에서의 스펙클 패턴의 콘트라스트비와 총광량 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 40은 제8 실시형태에서의 광원의 구동 전류를 변경한 경우의 스펙클 패턴의 광강도 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 41은 제8 실시형태에서의 광원의 구동 전류를 고속으로 변경한 경우의 스펙클 패턴의 유효적인 광강도 분포의 설명도이다.
도 42는 제8 실시형태에서의 광학 센서의 또 다른 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 43은 제8 실시형태에서의 발광 소자가 등간격으로 존재하지 않는 면발광 레이저 어레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 44는 제8 실시형태에서의 발광 소자가 등간격으로 존재하지 않는 경우의 스펙클 패턴의 광강도 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 45는 제8 실시형태에서의 발광 소자가 등간격으로 존재하지 않는 경우의 스펙클 패턴의 광강도 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 46은 제8 실시형태에서의 광학 센서의 제1 변형예를 설명하기 위한 도면이다(파트 1).
도 47은 제8 실시형태에서의 광학 센서의 제1 변형예를 설명하기 위한 도면이다(파트 2).
도 48은 제8 실시형태에서의 광학 센서의 제2 변형예를 설명하기 위한 도면이다(파트 1).
도 49는 제8 실시형태에서의 광학 센서의 제2 변형예를 설명하기 위한 도면이다(파트 2).
도 50은 제8 실시형태에서의 광학 센서의 제3 변형예를 설명하기 위한 도면이다(파트 1).
도 51은 제8 실시형태에서의 광학 센서의 제3 변형예를 설명하기 위한 도면이다(파트 2).
도 52는 제8 실시형태에서의 신호 레벨(S4 또는 S1) 및 신호 레벨(S3 또는 S2)의 조합과, 기록지의 상표명 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 53의 (A) 및 도 53의 (B)는 제8 실시형태에서의 외란광의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 54는 제8 실시형태에서의 광학 센서의 제4 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 55는 제8 실시형태에서의 광학 센서의 제5 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 56의 (A) 내지 도 56의 (C)는 제8 실시형태에서의 측정면과 기록지 표면의 변위로 인한 검출 광량의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 57은 제8 실시형태에서의 두께와 신호 레벨(S1) 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 58은 제8 실시형태에서의 밀도와 신호 레벨(S1) 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 동일한 구성 요소 부분 등을 동일한 참조 부호에 의해 표시하고, 그 설명을 생략한다.
[제1 실시형태〕
(반사광의 분류)
우선, 도 1의 (A), 도 1의 (B) 및 도 1의 (C)를 참조하여 기록지 등의 기록 매체에 광을 조사하는 경우의 반사광에 대하여 설명한다. 기록 매체인 기록지(1)에 광을 조사하는 경우에, 반사된 광을 기록지(1)의 표면으로부터 반사된 광과 기록 매체 내부로 반사된 광으로 나눌 수 있다. 또한, 기록지(1)의 표면으로부터 반사된 광을 정반사된 광 및 확산 반사된 광으로 나눌 수 있다. 제1 실시형태에서, 도 1의 (A)에 나타낸 기록지(1)의 표면으로부터 정반사된 광을 표면 정반사광으로 기재한다. 기록지(1)의 표면으로부터 확산 반사된 광을 도 1의 (B)에 나타낸다. 제1 실시형태에서, 광이 조사되는 기록지(1)의 기록 매체의 경우를 설명한다. 대안적으로, 기록 매체는 수지 필름, 섬유(fabric), 피부 등일 수도 있다. 유사한 측정 등을 수행할 수도 있다.
기록 매체인 기록지(1)의 표면은, 평면과 사면에 의해 형성된다. 기록지(1)의 평활성은 평면과 사면의 비율에 의해 결정된다. 평면에서 반사된 광은 표면 정반사광이 되며, 사면에서 반사된 광은 표면 확산 반사광이 된다. 기록 매체의 평활성이 더 커질수록 표면 정반사광의 광량이 증가한다.
한편, 기록 매체가 기록지(1)인 경우에, 기록지(1) 내부에서 반사된 광은, 기록지(1)에 의해 형성되는 섬유에 의해 야기되는 다중 반사로 인해 확산 반사광만을 포함한다. 도 1의 (C)에 나타낸 기록지(1) 내부에서 확산 반사된 광을 내부 확산 반사광으로 기재한다.
도시된 바와 같이, 기록 매체인 기록지(1)로부터 반사된 광은 표면 정반사광, 표면 확산 반사광, 및 내부 확산 반사광을 포함한다. 광에 있어서, 기록지(1)의 표면에 반사된 광의 편광 방향은 회전되지 않는다. 즉, 표면 정반사광 및 표면 확산 반사광의 편광 방향은 변화되지 않는다. 조사된 광의 편광 방향을 회전시키기 위하여, 광은 광축에 대하여 회전 방향으로 경사면에서 반사될 필요가 있다. 따라서, 광을 조사하는 광원과, 광이 조사되는 영역과, 광검출기가 동일 평면에 존재하고 있는 경우에는, 편광 방향이 회전하는 반사광은, 광검출기가 존재하고 있는 방향으로는 반사되지 않는다. 이와 같이, 광검출기는 반사광을 검출하지 못할 수도 있다. 이와 반대로, 내부 확산 반사광은 기록지(1) 내부의 섬유로 인해 다중 반사된 광으로서 간주된다. 이와 같이, 편광 방향은 광원으로부터 조사된 광에 대하여 회전된다.
전술한 바와 같이, 편광 방향이 다른 광을 분리하기 위한 광학 소자를 광검출기의 앞에 제공한다. 광학 소자는 편광 필터일 수도 있다. 이와 같이, 광원으로부터 조사된 직선 편광의 성분에 대하여 수직 방향으로 편광 성분을 가지는 광을 검출할 수 있다. 내부 확산 반사광만을 분리하여 검출할 수 있다. 검출된 내부 확산 반사광의 광량에 기초하여, 기록 매체인 기록지(1)의 종류 및 두께를 결정할 수 있다.
상세하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 내부 확산 반사 광량과 기록지(1)의 두께 사이에는 상관 관계가 존재한다. 기록지(1)의 두께가 더 두꺼워질수록, 내부 확산 반사 광량이 증가한다. 따라서, 내부 확산 반사 광량에 기초하여 기록지(1)의 두께를 결정할 수 있다. 또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 내부 확산 반사 광량과 기록지(1)의 밀도 사이에 상관 관계가 존재한다. 기록지(1)의 밀도가 더 높아지면, 내부 확산 반사 광량이 증가한다. 따라서, 내부 확산 반사 광량에 기초하여 기록지(1)의 밀도를 결정할 수 있다. 도 2는 기록지(1)가 복수의 다른 두께를 가지는 경우의 측정 결과를 나타낸다. 도 3은 기록지(1)가 복수의 다른 밀도를 가지는 경우의 또 다른 측정 결과를 나타내다.
(기록지의 결(grain))
기록 매체인 기록지(1)는, 제조 공정에 있어서 한 방향으로 전달되도록 제조된다. 기록지(1)에는 결로 지칭되는, 기록지(1)를 형성하는 섬유의 배향이 생긴다. 섬유의 배향은 제조 공정에 있어서 기록지(1)의 전달 방향을 따라서 형성된다. 따라서, 광이 조사되는 방향에 기초하여, 동일한 기록지(1)의 경우에서도 다른 반사 특성을 얻을 수 있어, 이 다른 반사 특성에 기초하여 기록지(1)의 상표명 등을 판별할 수 있다. 즉, 결의 차이에 기초하여 기록지(1)의 상표명을 판별할 수 있다.
기록지(1)의 판별을 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)와, 도 5의 (A) 및 도 5의 (B)를 참조하여 설명한다. 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)와 도 5의 (A) 및 도 5의 (B)에 있어서, 기록지(1)에 대하여, 결에 의한 요철의 배향성이 100%라고 가정한다. 결은 Y축 방향을 따라서 형성된다. 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 기록지(1)의 결에 따른 방향으로 광을 조사하는 경우, 즉, 기록지(1)의 결과 광(11)의 광로가 동일한 평면에 있는 경우, 다시 말해서, 광(11)의 광로가 YZ 평면에 평행한 면에 존재하는 경우에, 기록지(1)의 표면은 평활한 평면으로 간주될 수 있으며, 표면 확산 반사광은 거의 발생하지 않게 된다. 또한, 확산 반사광으로서, 기록지(1) 내부에서 확산 반사된 내부 확산 반사광(11b)이 발생한다. 따라서, 이 경우에, 광(11)의 반사광은 거의 표면 정반사광(11a)이 된다. 도 4의 (A)는 기록지(1)를 조사하는 광(11)의 반사광이 거의 표면 정반사광(11a)이 되는 상태를 나타내는 사시도이다. 도 4의 (B)는 기록지(1)의 결을 따라 표면을 조사하는 단면도이다. 즉, 도 4의 (B)에서, YZ 면에서의 단면을 나타낸다.
다음으로, 도 5의 (A) 및 도 5의 (B)에 나타낸 바와 같이, 기록지(1)의 결에 수직 방향으로 광(12)을 조사하는 경우에, 즉, 기록지(1)에 조사되는 광(12)의 광로가 기록지(1)의 요철이 있는 사면으로서 간주될 수도 있다. 이와 같이, 광(12)은 표면으로부터 확산 반사되어, 정반사는 거의 발생하지 않는다. 이와 같이, 표면 확산 반사광(12a)의 광량이 증가된다. 또한, 이 경우에도, 확산 반사광으로서, 기록지(1) 내부에서 확산 반사된, 내부 확산 반사광(12b)이 발생하지만, 광량은 적다. 이와 같이, 광(12)의 반사광은 거의 표면 확산 반사광(12a)이다. 도 5의 (A)는 기록지를 조사하는 광(12)의 반사광이 거의 표면 확산 반사광(12a)인 상태를 나타내는 사시도이다. 도 5의 (B)는 기록지(1)의 결에 수직인 면을 나타내는 단면도이다. 즉, 도 5의 (B)에서, XZ 면에서의 단면을 나타낸다.
또한, 기록지(1)의 결에 대하여 수직 방향으로 광을 입사하는 경우에는, 기록지(1)를 향한 광의 입사 방향에 따라서, 검출되는 표면 확산 반사광 및 내부 확산 반사광의 광량이 변화된다. 구체적으로는, 도 6의 (A) 및 도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이, 기록지(1)의 결에 대한 수직 방향으로 서로 반대 방향의 광(13) 및 광(14)을 입사시킴으로써, 표면 확산 반사광 및 내부 확산 반사광의 광량이 변화된다. 기록지(1)의 결의 양측에서의 경사가 다른 것에 의해, 광량의 변화가 야기된다. 기록지(1)의 결의 양측에서의 경사가 다른 것이 확인되었다.
즉, 기록지(1)의 결에 수직한 방향으로 기록지(1)에 대하여 대략 동일한 각도와 유사하게 광을 입사시킨 경우에서도, 기록지(1)를 조사하는 광의 입사 방향이 변경되면, 기록지(1)의 요철이 있는 사면으로 인해 입사각이 상이하게 된다. 구체적으로, 기록지(1)에 입사되는 광(13)은, 기록지(1)의 사면에 대하여 수직 각도에 가까운 각도로 입사한다. 이와 같이, 기록지(1) 내부에 입사하는 광이 증가되며, 표면 확산 반사광(13a)이 증가되며, 내부 확산 반사광(13b)이 증가된다. 또한, 광(14)은 기록지(1)의 사면에 대하여 광(13)의 각도보다 예각인 각도로 기록지(1)에 입사하므로, 기록지(1) 내부에 입사하는 광이 감소된다. 이와 같이, 표면 확산 반사광(14a)이 증가되고, 내부 확산 반사광(14b)이 증가된다. 이러한 상태는 광이 기록지(1)의 결에 수직으로 입사하는 경우에 발생한다. 기록지(1)의 결을 따라 광을 입사하는 경우에 있어서, 광의 입사 방향을 변경하는 경우에도, 표면 정반사광과 내부 확산 반사광의 비율 등은 변화하지 않을 수도 있다.
전술한 바와 같이, 기록지(1)에 입사하는 광의 입사 방향과 반사광 사이의 관계를 요약하면, 기록지(1)의 결을 따라서 입사된 광에 있어서 표면 정반사광과 표면 확산 반사광 사이의 비율은, 기록지(1)의 결에 수직으로 입사된 광에서의 비율과는 상이하다. 또한, 기록지(1)에 입사하는 광의 입사 방향이 반대 방향인 경우, 즉, 입사되는 광의 입사 방향의 각도가 180°로 되는 경우에 있어서, 기록지(1)의 결을 따라서 광을 입사시키는 한에 있어서, 광이 입사되는 입사 방향의 차이에 의해, 표면 정반사광 및 내부 확산 반사광의 광량에는 영향을 주지 않을 수도 있다. 그러나, 기록지(1)의 결에 수직으로 광이 입사되는 경우에는, 광의 입사 방향이 변경될 때, 표면 정반사광 및 내부 확산 반사광의 광량이 변경된다.
전술한 설명에서는, 기록지(1)의 결의 배향성이 100%라고 가정한다. 실제의 기록지에 있어서는, 결이 형성된다. 결의 배향성의 정도 등은 제조 공정, 제조 조건 등에 따라서 상이하다. 실제 기록지의 특성에 기초하여, 기록지(1)에 입사하는 광의 반사광을 표면 정반사광, 표면 확산 반사광, 및 내부 확산 반사광으로 분류하고, 각각의 광량을 측정한다. 이러한 방식에 의해, 기록지의 상표명 및 종류를 상세히 판별할 수 있어, 기록지(1)의 판별 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(내부 확산 반사광의 검출 정밀도)
정밀도가 높은 내부 확산 반사광의 검출 방법에 관해서 설명한다. 정밀도가 높은 내부 확산 반사광을 검출하기 위하여, 우선, 적어도 검출 방향으로 표면 정반사광의 성분을 포함하지 않아야 한다. 그러나, 실제의 조사 시스템에서는 한방향만의 직선 편광의 광 이외의 광을 완전히 포함하지 않는 것은 곤란하다. 즉, 제1 편광 방향의 직선 편광의 광만을 남겨두는 것은 어렵다. 기록지(1)의 표면에서의 반사광은 제1 편광 방향에 수직인 제2 편광 방향의 성분을 포함한다.
구체적으로는, 표면 정반사광이 검출되는 위치에 광검출기를 배열하여, 광학 필터를 이용하여 제2 편광 방향의 광의 성분의 광량을 검출한 경우에, 기록지(1)에 입사되는 광에 제2 편광 방향의 광의 성분이 포함되어 있으면, 이 성분도 광검출기에 의해 검출된다. 이와 같이, 내부 확산 반사광의 광량을 정확히 검출할 수는 없다. 이 경우에, 일반적으로 내부 확산 반사광의 광량은 작아지기 때문에, 기록지에 입사되는 광에 포함되는 제2 편광 방향의 광의 성분의 광량이, 내부 확산 반사광의 광량보다 커지게 될 수도 있다. 또한, 기록지(1)에 입사되는 광을 완전한 제1 편광방향의 광으로 하는 것도 가능하다. 이 경우에, 소광비(消光比)가 높은 편광 필터를 이용할 필요가 있다. 이와 같이, 이러한 구성은 더 많은 비용이 든다.
다음으로, 내부 확산 반사광을 검출할 때에는, 기록지(1)의 지면에 대하여 대략 수직 방향으로 검출을 수행할 필요가 있다. 내부 확산 반사광은 완전 확산 반사광으로서 간주될 수도 있으므로, 검출 방향에 대한 반사 광량은 램버트 분포로 근사화될 수도 있다. 반사 광량은 기록지(1)의 지면에 대하여 수직인 방향에서 가장 많아지게 된다. 내부 확산 반사광의 광량은 소량이다. S/N을 향상시키는 관점에서, 기록지(1)의 지면에 대하여 수직인 방향으로 수광부가 되는 광검출기를 제공함으로써, 정밀도를 향상시킬 수 있다. 광의 조사 방향을 변경한, 기록지(1)에 광을 입사하는 광원과, 복수의 광검출기를 배열하는 경우에는, 기록지(1)의 지면에 수직한 방향으로 복수의 광검출기를 배열할 필요가 있다. 복수의 광출기가 서로 간섭하지 않도록 대략 수직인 방향으로 복수의 광검출기를 배열하는 것이 바람직하다. 또한, 빔 스플리터를 설치하여 분광시키거나, 또는 구동가능한 편광 필터를 설치하여 간섭을 감소시킬 수도 있다.
(스펙클 노이즈의 억제 방법)
전술한 바와 같이, 반사 광량의 관점에서는, 광원으로서 반도체 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 기록지(1)의 표면 상태를 검출하는 광학 센서의 광원으로서 반도체 레이저를 이용한 경우에, 광원으로부터 출사된 코히런트 광은 기록지(1)의 표면과 같은 거친면의 각 점에서 난반사하고, 그 각 점에서의 반사광이 서로 간섭하여, 스펙클 패턴이 발생한다. 스펙클 패턴에 있어서, 반사광은 반사 방향에서 서로 간섭하고, 광검출기의 각각의 출력에서는 노이즈가 된다. 이와 같이, S/N이 저하된다. 제1 실시형태에서, 스펙클 노이즈를 저하된 S/N으로서 설명하고, 이러한 문제점에 대한 대책을 이하에서 설명한다.
발명자들은 복수의 발광 소자가 2차원적으로 배열되어 있는 수직 공진기형 면발광 레이저(VCSEL)를 광원으로서 이용함으로써, 발광 소자의 수와 스펙클 패턴의 콘트라스트비 사이의 관계에 관해서 조사하였다. 제1 실시형태에서, 스펙클 패턴의 콘트라스트비는 관측 강도에 있어서의 최대값과 최소값 사이의 차를 규격화한 값으로서 정의된다.
스펙클 패턴의 관측은 Y축 방향(확산 방향)에 관해서, 빔프로파일러를 이용하여 수행된다. 스펙클 패턴의 콘트라스트비는 빔프로파일러에 의해 획득된 관측 결과에 기초하여 산출된다. 관측 대상에 대한 샘플로서, 평활도가 다른 3 종류의 보통지(보통지 A, 보통지 B, 및 보통지 C)와 광택지를 이용한다. 보통지 A는 오켄(oken)식 평활도가 33초를 나타내는 보통지이다. 보통지 B는 오켄식 평활도가 50초를 나타내는 보통지이다. 보통지 C는 오켄식 평활도가 100초를 나타내는 보통지이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 발광 소자의 개수가 증가되면, 스펙클 패턴의 콘트라스트비가 감소하는 경향이 있다. 또한, 이 경향은 종이의 종류에 의존하지 않는다.
또한, 발명자들은 이 스펙클 패턴의 콘트라스트비가 감소하는 효과가, 총광량의 증가에 기인하는 것이 아니라, 발광 소자의 수의 증가에 기인하는 것을 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 그 실험 결과를 도 8에 나타낸다.
도 8은 각 발광 소자의 광량을 일정(예를 들어, 1.66 mW)하게 하여 발광 소자의 수를 변화시킨 경우와, 발광 소자의 수를 30개로 고정하여 각 발광 소자의 광량을 변경한 경우에서의 총광량에 대한 콘트라스트비의 변화를 나타낸다.
발광 소자의 수를 고정시켜 각 발광부의 광량을 변경한 경우에서는, 콘트라스트비가 대략 일정하다. 이와 반대로, 각 발광 소자의 광량을 고정하여 발광 소자의 수를 변화시키는 경우에, 광량이 적으면, 즉, 발광 소자의 수가 적으면, 콘트라스트비가 높다. 발광 소자의 수가 증가되면, 콘트라스트비가 서서히 감소한다. 따라서, 스펙클 패턴에 있어서의 콘트라스트비의 감소 효과는, 광량의 증가에 의존하지 않고, 발광 소자의 수의 증가에 의존하는 것이 확인되었다.
또한, 발명자들은 광원으로부터 출사되는 광의 파장을 변화시킴으로써, 스펙클 패턴을 억제할 수 있는지 여부를 조사하였다.
면발광 레이저(VCSEL)에서는, 구동 전류에 의해 출사된 광의 파장을 제어할 수 있다. 구동 전류가 변화될 때, VCSEL에서 열이 발생하여, 굴절률이 변경된다. 그 후, 유효적인 공진기 길이가 변화된다.
도 9는 VCSEL을 광원으로서 적용하고, 구동 전류를 변환시킴으로써 출사된 광량을 1.4 mW로부터 1.6 mW까지 변화시킨 경우의 스펙클 패턴을 빔프로파일러에 의해 관측하여 얻어진 광강도 분포를 나타낸다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 구동 전류의 변화에 따라서, 광원으로부터 출사되는 광의 파장이 변경된다. 이와 같이, 광강도 분포가 변화되는 것이 확인된다.
도 10은 구동 전류를 고속으로 변화시킨 경우에서의 유효적인 광강도 분포를 나타낸다. 이 광강도 분포는 도 9에 나타내는 복수의 구동 전류에 있어서의 광강도 분포의 평균값과 동일하다. 이에 따라, 광강도의 변동이 억제되어 있는 것을 확인할 수 있다. 구동 전류를 변화시킨 경우에서의 스펙클 패턴의 콘트라스트비는 0.72를 나타내며, 구동 전류를 고정시킨 경우에서의 스펙클 패턴의 콘트라스트비는 0.96을 나타낸다. 이와 같이, 전자의 경우의 콘트라스트비는 후자의 경우의 콘트라스트비보다 낮게 되도록 억제된다.
따라서, 면발광 레이저(VCSEL)를 구동하는 경우에, 예컨대, 전류값이 시간적 응답에서 삼각 파형을 형성하도록 제어될 수도 있다. 따라서, 콘트라스트비를 낮게 억제하는 것이 가능해진다.
(광학 센서)
다음으로, 제1 실시형태에서의 광학 센서에 관해서 설명한다. 제1 실시형태에 있어서, 기록지(1)에 조사되는 광은 직선 편광 및 S 파로서 간주되며, 기록지의 지면에 대략 수직인 방향으로 배열된 광검출기가 P 파를 검출한 경우에서의 반사광량을 SP 강도로서 기재한다. 이 반사광량은 내부 확산 반사광의 광량을 나타낸다. 이와 유사하게, 기록지(1)에 조사되는 광은 직선 편광의 광 및 P 파로서 간주되며, 기록지(1)의 지면에 대략 수직 방향으로 배열된 광검출기가 S 파를 검출한 경우에서의 반사광량을 PS 강도로서 기재한다.
또한, 기록지(1)에 조사되는 광은 직선 편광 및 S 파로서 간주된다. 기록지(1)의 지면에서 정반사된 광을 검출하는 광검출기, 즉, 기록지(1)에 조사되는 광의 입사 각도와 대략 동일한 각도로 반사된 광을 검출하는 광검출기에 대하여 편광 필터가 설치되지 않는다. 이에 따라, 광검출기는 S 파와 P 파 양쪽의 성분을 포함하는 광을 검출한다. 이 광검출기에 의해 검출되는 반사광량을 SN 강도로서 기재한다. 기록지(1)에 조사되는 광, 즉, 기록지(1)에 입사되는 입사광의 입사 각도(θ) 등은, 기록지(1)의 지면의 법선에 대한 각도를 나타낸다. 광검출기를 배열하는 각도는, 기록지(1)에 입사된 광의 위치를 기준으로서 설정하는 기록지(1)의 지면에 대한 각도 φ, ψ 등에 의해 표현될 수도 있다. 제1 실시형태에서, 기록지(1)에 조사되는 광이 S 파인 경우에 대하여 설명한다. 그러나, 제1 실시형태는 이 경우로 한정되지 않고, 기록지(1)에 조사되는 광은 P 파일 수도 있다.
다음으로, 도 11 및 도 12를 참조하여 제1 실시형태의 광학 센서(1001)에 관하여 설명한다. 광학 센서(1001)는 2개의 측정 시스템 즉, 제1 측정 시스템(110)과 제2 측정 시스템(120)을 포함한다. 제1 측정 시스템(110)은, 제1 광조사 시스템(111), 제1 정반사광 검출 시스템(112) 및 제1 확산 반사광 검출 시스템(113)을 포함한다. 또한, 제2 측정 시스템(120)은 제2 광조사 시스템(121), 제2 정반사광 검출 시스템(122), 및 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)을 포함한다.
제1 측정 시스템(110) 및 제2 측정 시스템(120)은, 검은(dark) 박스(180)에 의해 덮여진다. 검은 박스(180)에는 기록지(100)의 지면에 광을 조사하기 위한 개구부(181)가 마련된다. 제1 측정 시스템(110) 및 제2 측정 시스템(120)은 검은 박스(180) 및 기록지(100)에 의해 둘러싸인다. 외부광 등은 외부로부터 입사되지 않는다. 이에 따라, 정확한 측정을 수행할 수 있다. 또한, 제1 광조사 시스템(111), 제1 정반사광 검출 시스템(112), 제1 확산 반사광 검출 시스템(113), 제2 광조사 시스템(121), 제2 정반사광 검출 시스템(122), 및 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)은 제어부(190)에 접속된다.
또한, 제1 실시형태에서, 제1 측정 시스템(110) 및 제2 측정 시스템(120)은, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 광로와, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 또 다른 광로에 의해 형성되는 각도가 XY 면에서 150°가 되도록 배열된다. 즉, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분과, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 또 다른 성분에 의해 형성되는 각도가 XY 면에서 150°가 된다. 이 각도는 90° 이상, 180° 미만인 것이 바람직하다. 이 각도가 90°이상, 180° 미만인 경우에, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광은, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광에 대하여, 도 6에 나타낸 것과 반대 방향으로부터 출사되는 성분을 포함한다. 따라서, 더 높은 정밀도로 기록 매체를 식별할 수 있다. 또한, 제1 실시형태에서, “XY 면에서의 광 출사”는 XY 면에 투영된 상태를 나타낸다.
제1 광조사 시스템(111)은, 광원(114), 콜리메이터 렌즈(115) 등을 포함한다. 제2 광조사 시스템(121)의 구성은 제1 광조사 시스템(111)의 구성과 동일하다. 제1 광조사 시스템(111)은 기록지(100)의 법선에 대하여 각도 θ1로 광이 입사하는 위치에 배열된다. 제2 광조사 시스템(121)은 기록지(100)의 법선에 대하여 각도 θ2로 광이 입사하는 위치에 배열된다. 제1 실시형태에서, 각도 θ1 및 각도 θ2는 동일하며, 대략 80°이다. 각도 θ1은 제1 광조사 시스템(111)으로부터 기록지(100)에 출사된 광의 방향과 기록지(100)의 지면의 법선에 의해 형성되는 각도로서 간주된다. 각도 θ2는 제2 광조사 시스템(121)으로부터 기록지(100)에 출사된 광의 방향과 기록지(100)의 지면의 법선에 의해 형성되는 각도로서 간주된다.
제1 정반사광 검출 시스템(112)은, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 기록지(100)에 출사된 광의 표면 정반사광을 검출하는데 이용되며, 포토 다이오드 등의 수광 소자에 의해 형성되는 광검출기(116)를 포함한다. 제2 정반사광 검출 시스템(122)은, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 기록지(100)에 출사된 광의 표면 정반사광을 검출하는데 이용되며, 포토 다이오드 등의 수광 소자에 의해 형성되는 광검출기(126)를 포함한다.
제1 확산 반사광 검출 시스템(113)은 제1 광조사 시스템(111)으로부터 기록지(100)에 출사된 광의 표면 확산 반사광 및 내부 확산 반사광을 검출하는데 이용되며, 포토 다이오드 등의 수광 소자에 의해 형성되는 광검출기(117)를 포함한다. 광검출기(117)의 앞에는 편광 필터(118)가 설치된다. 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)은 제2 광조사 시스템(121)으로부터 기록지(100)에 출사된 광의 표면 확산 반사광 및 내부 확산 반사광을 검출하는데 이용되며, 포토 다이오드 등의 수광 소자에 의해 형성되는 광검출기(127)를 포함한다. 광검출기(127)의 앞에는 편광 필터(128)가 설치된다.
검은 박스(180)는 알루미늄 등의 재료에 의해 형성된다. 외란광 및 미광(stray light)으로 인한 영향을 막기 위해서, 표면, 즉 검은 박스(180)의 외면과 내면에 대하여 블랙 알루마이트 처리가 수행된다. 기록지(100)는 XY 면에 평행하게 되도록 설치된다. 제1 실시형태의 광학 센서(1001)는, 기록지(100)에 대하여 +Z 측에 설치된다.
제1 광조사 시스템(111)에 있어서, 광원(114)은 복수의 발광 소자를 포함한다. 각 발광 소자는 동일 기판 상에 형성된 수직 공진기형 면발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser: VCSEL)로서 간주된다. 즉, 광원(114)은 면발광 레이저 어레이(VCSEL 어레이)를 포함한다. 또한, 유사한 구성이 제2 광조사 시스템(121)에 형성된다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 면발광 레이저 어레이(200)는, 각각이 VCSEL에 의해 형성된 발광 소자(201)와, 각각의 발광 소자(201)에 접속되는 배선(202)과, 각각의 배선(202)에 접속되는 전극 패드(203)를 포함한다. 도 13에는, 일례로서, 면발광 레이저 어레이(200)에는, 9개(ch1 내지 ch9)의 발광 소자(201)가 2차원적으로 배열되어 있다.
또한, 제1 실시형태에서, 컨트롤러로서 간주되는 CPU(Central Processing Unit)는, 전류값이 시간적 응답에서 삼각 파형을 형성하도록 면발광 레이저 어레이(200)에 구동 전류를 공급한다. 이러한 구성에 의해, 스펙클 패턴이 억제되어, 기록지(100)의 정확한 반사 광량을 검출할 수 있다. 이와 같이, 기록지(100)의 식별 정밀도를 향상시킬 수 있다. 즉, 구동 전류가 삼각 파형이 되도록 시간적으로 변화시킴으로써, 광원(114)부터 출사된 광의 파장을 시간적으로 변화시킬 수 있다. 따라서, 스펙클 패턴을 억제할 수 있다.
또한, 면발광 레이저를 이용하는 경우에는, 기록지(100)에 조사되는 광이 평행광이 되도록 쉽게 조정할 수 있다. 이에 따라, 광학 센서(1001)의 사이즈를 감소시키고, 광학 센서(1001)의 저비용화를 실현할 수 있다.
제1 광조사 시스템(111) 및 제2 광조사 시스템(121)은 기록지(100)에 대하여 S 편광의 광이 조사되도록 형성된다. 광원(114) 등으로서, LED(Light Emitting Diode), 백색광 등의 무편광 광원을 이용하는 경우에는, 광원(114) 등으로부터 출사된 광을 S 편광의 광으로 하기 위한 편광 필터를 배열한다. 광원(114) 등으로부터 출사된 광은, 편광 필터에 투과시킴으로써, S 편광의 광으로 되어야 한다. 또한, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 광은 각도 θ1로 출사되며, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 광은 각도 θ2로 출사된다. 각도 θ1 및 각도 θ2는 80°이다. 그러나, 각 입사광의 각도 θ1 및 각도 θ2와 관련된 각도가 더 커질수록, 기록지(1)의 종류 등을 구체화하는 것이 바람직하다.
제1 광조사 시스템(111)에서, 콜리메이터 렌즈(115)는 광원(114)으로부터 출사된 광속의 광로 상에 배열되어, 그 광속을 대략 평행광이 되도록 콜리메이트한다. 콜리메이터 렌즈(115)에 의해 콜리메이트된 평행광은 기록지(100)에 있어서 검은 박스(180)에 제공된 개구부(181)에 조사된다. 제2 광조사 시스템(121)에 유사한 구성이 형성된다. 제1 실시형태에서는, 기록지(100)의 지면에 평행광에 의해 조사되는 영역을 조사 영역으로서 기재할 수도 있으며, 조사 영역의 중심 위치를 “조명 중심”으로서 기재할 수도 있다. 콜리메이터 렌즈(115)를 통과한 광은“조사광”으로서 기재될 수도 있다. 제1 실시형태에서, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 조명 중심은, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 조명 중심과 대략 동일한 위치에 배치된다. 또한, 양쪽의 조사 영역의 면적이 대략 동일하다.
매질의 경계면에 광이 입사될 때, 조사광과 입사점에서의 경계면의 법선을 포함하는 면은 “입사면”으로 지칭된다. 조사광이 도 13에 나타낸 9개의 발광 소자(201)를 포함하는 면발광 레이저 어레이(200)(VCSEL 어레이) 등의 복수의 광선에 의해 형성되는 경우에, 각 광선 마다 입사면이 존재하게 된다. 그러나, 제1 실시형태에 있어서, 면발광 레이저 어레이(200)(VCSEL 어레이)의 중앙에 배열된 발광 소자(201)로부터 출사된 광의 입사면을, 기록지(100)에 대한 입사면으로서 나타낸다.
제1 정반사광 검출 시스템(112)는, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 기록지(100)에 출사된 광의 반사광 중에서, 정반사 광을 수광한 위치에 배열된다. 즉, 제1 정반사 광검출 시스템(112)은 기록지(100)의 지면에 대하여 각도 φ1가 170°가 되는 방향으로서, 제1 광조사 시스템(111) 및 조명 중심을 포함하는 면 상에 배열된다. 제2 정반사광 검출 시스템(122)은 제2 광조사 시스템(121)으로부터 기록지(100)에 출사된 광의 반사광 중에서, 정반사 광을 수광한 위치에 배열된다. 즉, 제2 정반사 광검출 시스템(122)은, 기록지(100)의 지면에 대하여 각도 φ1가 170°가 되는 방향으로서, 제2 광조사 시스템(121) 및 조명 중심을 포함하는 면 상에 배열된다.
제1 정반사광 검출 시스템(112)에서의 광검출기(116) 및 제2 정반사광 검출 시스템(122)에서의 광검출기(126)의 각각에 대하여, 동일한 수광 직경을 포함하는 포토다이오드가 이용된다. 또한, 광검출기(116) 및 광검출기(126)는 조명 중심으로부터 동일한 거리에 있는 위치에 배열된다. 조명 중심과 광검출기(116) 사이 및 조명 중심과 광검출기(126) 사이에, 집광 렌즈를 설치할 수도 있다. 이 경우에, 조명 중심과 집광 렌즈의 각각 사이의 거리가 균일하게 될 수도 있다.
제1 확산 반사광 검출 시스템(113)은 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 확산 반사광을 검출하는데 이용되며, 조명 중심에서 기록지(100)의 지면에 대하여 각도 ψ1가 90°를 나타내는 방향으로 설치된다. 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)은 제2 광조사 시스템(121)로부터 출사된 광의 확산 반사광을 검출하는데 이용되며, 조명 중심에서 기록지(100)의 지면에 대하여 각도 ψ2가 90°를 나타내는 방향으로 설치된다. 각도 ψ1 및 ψ2는 90° 인 것이 바람직하다. 제1 확산 반사광 검출 시스템(113) 및 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)의 각각이 미리 정해진 사이즈를 포함하기 때문에, 이들의 위치는 서로에 대하여 간섭의 원인이 될 수도 있다. 따라서, 제1 확산 반사광 검출 시스템(113) 및 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)은 서로 간섭하지 않는 각도로, 가능한 한 90°에 가까운 각도, 즉, 대략 90°가 되도록 설치되는 것이 바람직하다.
제1 확산 반사광 검출 시스템(113)에 설치된 편광 필터(118)는 P 편광의 광을 투과시키고, S 편광의 광을 차광한다. 또한, 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)에 설치된 편광 필터(128)는 P 편광의 광을 투과시키고, S 편광의 광을 차광한다. 편광 필터(118) 및 편광 필터(128)을 이용하는 대신에, 동등한 기능을 가지는 편광빔 스플리터를 이용할 수도 있다. 제1 확산 반사광 검출 시스템(113) 및 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)은 조명 중심으로부터 동일한 거리에 있는 위치에, 각도 ψ1과 각도 ψ2가 대략 동일한 각도가 되도록 설치되어 있다.
제1 실시형태에서는, 제1 측정 시스템(110)에 있어서, 제1 광조사 시스템(111)의 광원(114)의 중심, 조명 중심, 제1 정반사광 검출 시스템(112)의 광검출기(116)의 중심, 제1 확산 반사광 검출 시스템(113)의 광검출기(117)의 중심, 및 편광 필터(118)의 중심은, 동일 평면에 배치되어 있다. 이와 유사하게, 제2 측정 시스템(120)에 있어서, 제2 광조사 시스템(121)의 광원의 중심, 조명 중심, 제2 정반사광 검출 시스템(122)의 광검출기(126)의 중심, 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)의 광검출기(127)의 중심 및 편광 필터(128)의 중심은, 동일 평면에 배치되어 있다.
또한, 제1 정반사광 검출 시스템(112)의 광검출기(116), 제1 확산 반사광 검출 시스템(113)의 광검출기(117), 제2 정반사광 검출 시스템(122)의 광검출기(126), 및 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)의 광검출기(127)는, 각각 전자 신호(광전 변환 신호)를 출력한다. 제1 실시형태에서, 제1 광조사 시스템(111)으로부터의 광을 기록지(100)에 조사하는 경우에, 제1 정반사광 검출 시스템(112)의 광검출기(116)의 출력 신호의 신호 레벨을 “S11”로 표현하고, 제1 확산 반사광 검출 시스템(113)의 광검출기(117)의 출력 신호의 신호 레벨을 “S12”로 표현한다. 이와 유사하게, 제2 광조사 시스템(121)으로부터의 광을 조사하는 경우에, 제2 정반사광 검출 시스템(122)의 광검출기(126)의 출력 신호의 신호 레벨을 “S21”로 표현하고, 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)의 광검출기(127)의 출력 신호의 신호 레벨을 “S22”로 표현한다.
제1 실시형태에서는, 제1 측정 시스템(110)에 의한 측정과, 제2 측정 시스템(120)에 의한 측정을 개별적으로 수행한다. 제어부(190)는 제1 광조사 시스템(111)에 의한 광조사의 타이밍이 제2 광조사 시스템(121)에 의한 광조사의 타이밍과 중복되지 않도록 광원(114) 등의 발광을 제어한다. 제1 확산 반사광 검출 시스템(113)의 광검출기(117)에 의해 검출된 광량은 제1 광조사 시스템(111)으로부터 조사된 광 중 산란광만의 광량으로 간주될 수도 있다. 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)의 광검출기(127)에 의해 검출되는 광량은 제2 광조사 시스템(121)으로부터 조사된 광 중 산란광만의 광량으로 간주될 수도 있다. 구체적으로는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 제1 광조사 시스템(111)의 발광의 타이밍은, 제2 광조사 시스템(121)의 발광의 타이밍과 거의 중복되지 않을 수도 있다. 또한, 제1 광조사 시스템(111)이 발광하고 있는 동안에 신호 레벨(S11) 및 신호 레벨(S12)이 검출된다. 제2 광조사 시스템(121)이 발광하고 있는 동안에 신호 레벨(S21) 및 신호 레벨(S22)이 검출된다.
신호 레벨(S11, S12, S21, 및 S22)에 기초하여, 기록지(100)의 종류와 관련된 상표명, 평활도, 두께, 및 밀도를 판별한다. 구체적으로는, 컬러 프린터 등의 화상 형성 장치에 대하여 사용되는 여러 가지 종류의 기록지(100)의 각각에 관해서, 신호 레벨(S11, S12, S21, 및 S22)을 미리 측정한다. 그 측정 결과에 기초하여, 신호 레벨(S11, S12, S21, 및 S22)에 대한 출력 범위가 기록지(100)의 종류에 대응하는“기록지 판별 테이블”을 작성한다. 기록지 판별 테이블은 화상 형성 장치를 출하하기 전에, 제어부(190) 또는 화상 형성 장치 내에 기억된다.
화상 형성 장치에 의해 기록지(100)에 인쇄를 행하는 경우에는, 제1 실시형태에서의 광학 센서(1001)에 의해 신호 레벨(S11, S12, S21, 및 S22)를 측정한다. 이 신호 레벨(S11, S12, S21, 및 S22)에 기초하여, 기록지 판별 테이블을 참조함으로써, 기록지(100)의 종류와 관련되는 상표명, 평활도, 두께, 및 밀도를 판별한다. 이 판별은 화상 형성 장치 내의 조정 장치 또는 제어부(190)에 의해 수행된다.
구체적으로는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 기록지 판별 테이블은 기록지(100)의 종류의 각각에 대응하는 신호 레벨(S11 및 S12)의 범위와, 신호 레벨(S21 및 S22)의 범위를 나타낸다. 기록지 판별 테이블에 기초하여, 신호 레벨(S11 및 S12)의 범위와 신호 레벨(S21 및 S22)의 범위에 기초하여, 기록지(100)의 종류, 상표명 등을 판별할 수 있다.
도 15에 나타내는 경우에 있어서, 기록지(100)에 대하여 제1 측정 시스템(110)에 의해 검출되는 신호 레벨(S11 및 S12)에 기초한 위치가 점(301)을 나타내면, 점(301)은 범위(311)[상표 A의 신호 레벨(S11 및 S12)에 의한 출력 범위로 간주됨) 및 범위(321)[상표 B의 신호 레벨(S11 및 S12)에 의한 출력 범위로 간주됨) 내 양쪽에 포함된다. 기록지(100)는 상표 A 또는 상표 B일 수도 있다. 그러나, 어느 상표(A 또는 B)가 기록지(100)의 상표인지를 특정할 수는 없다. 기록지(100)에 대하여 제2 측정 시스템(120)에 의해 검출되는 신호 레벨(S21 및 S22)에 기초한 위치가 점(302)을 나타내면, 점(302)은 범위(312)[상표 A의 신호 레벨(S21 및 S22)에 의한 출력 범위로 간주됨) 내에는 존재하지만 범위(322)[상표 B의 신호 레벨(S21 및 S22)에 의한 출력 범위로 간주됨) 내에는 존재하지 않는다. 따라서, 기록지(100)를 상표 A로서 판별할 수 있다.
또한, 도 16에 나타내는 경우에 있어서, 기록지(100)에 대하여 제1 측정 시스템(110)에 의해 검출되는 신호 레벨(S11 및 S12)에 기초하는 위치가 점(303)을 나타내면, 점(303)은 범위(331)[상표 C의 신호 레벨(S11 및 S12)에 의한 출력 범위로 간주됨) 내에 존재한다. 따라서, 기록지(100)를 상표 C로서 판별할 수 있다. 또한, 제2 측정 시스템(120)에 의해 검출되는 신호 레벨(S21 및 S22)에 기초한 위치가 점(304)을 나타내면, 점(304)은 범위(332)[상표 C의 신호 레벨(S21 및 S22)에 의한 출력 범위로 간주됨) 내에 존재한다. 따라서, 기록지(100)를 상표 C로서 판별할 수 있다.
전술한 판별에 더하여, 신호 레벨(S21)로부터 신호 레벨(S11)를 감산함으로써 산출된 값(S21 - S11)과, 신호 레벨(S22)로부터 신호 레벨(S12)를 감산함으로써 산출된 또 다른 값(S22 - S12)에 기초하여 기록지(100)의 결 방향을 결정할 수 있다. 도 16에 나타낸 경우에서, 점(303) 및 점(304)에 기초하여, S21 - S11의 값은 양의 값을 나타내며, S22 - S12의 값은 음의 값을 나타낸다. 따라서, 기록지(100)의 결은, 제2 측정 시스템(120)에서의 광로에 따른 방향에 가까운 방향으로 생각될 수도 있다. 즉, 제2 측정 시스템(120)에서의 광로의 기록지(100)에 평행한 면의 성분에 가까운 방향을 나타낸다고 생각될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 기록지의 결에 따라 광을 조사하는 경우에는, 정반사광의 광량이 증가하게 된다. 그 결에 수직한 광을 조사하는 경우에는, 확산 반사광의 광량이 증가하게 된다. 이러한 관측에 기초하여, S21 - S11의 값은 양의 값을 나타내며, S22 - S12의 값은 음의 값을 나타내므로, 기록지(100)의 결은 제2 측정 시스템(120)에서의 광로에 따른 방향에 가까운 방향으로 판별될 수도 있다.
제1 실시형태에서, 기록지(100)의 일점에 집중된 광을 조사하는 경우에 관해서 설명하였다. 기록지(100)의 복수의 위치를 향하여 광을 조사하여, 복수의 위치의 각각으로부터의 반사광을 검출할 수도 있다. 복수의 위치의 각각에 대한 광량의 평균을 산출하여, 기록지(100)의 종류 등을 판별할 수도 있다.
제1 실시형태에서의 광학 센서(1001)는, 하나의 측정 시스템과 비교하여 2개의 측정 시스템을 포함하기 때문에, 기록지(100)의 판별 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 실시형태에서의 기록지(100)의 식별 방법에서는, 종래 기술에 있어서의 식별 방법 이외에, 종래에는 분리 검출되어 있지 않던 기록지(100)의 내부와 관련된 정보를 포함하는 내부 선광량을 적용하는 종이 종류 식별 방법을 제공한다. 확산광의 편광 성분에 포함되는 기록지(100)의 정보를 고려하여 적절한 위치에서의 편광 방향을 검출함으로써, 종래의 기록지(100)의 표면의 광택도(평활도)에 더하여, 두께, 밀도 등의 정보를 얻을 수 있다. 따라서, 기록지(100)의 상표 식별 레벨을 세분화할 수 있다.
또한, 광원이 복수의 발광 소자를 포함하기 때문에, 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분의 광량을 증가시킬 수 있다. 또한, 광원이 하나의 발광 소자를 포함하는 구성과 비교하여, 스펙클 패턴의 콘트라스트비를 감소시킬 수 있어, 기록지(100)의 식별 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 전류값이 시간적으로 변화되는 구동 전류에 의해 면발광 레이저를 구동하기 때문에, 스펙클 패턴의 콘트라스트비를 더 감소시킬 수 있다.
[제2 실시형태〕
다음으로, 도 17 및 도 18을 참조하여 제2 실시형태에 관해서 설명한다. 제2 실시형태의 광학 센서(1002)는 제1 실시형태에서의 광학 센서(1001)에 유사한 2개의 측정 시스템을 포함한다. 즉, 광학 센서(1002)는 제1 측정 시스템(110) 및 제2 측정 시스템(120)을 포함한다. 그러나, 제1 실시형태와는 달리, 제1 측정 시스템(110) 및 제2 측정 시스템(120)은 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 광로와 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 광로 사이의 각도가 XY면에서 90°가 되게 형성되도록 설치된다. 다시 말하면, 시스템(110 및 120)은 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분과, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분 사이의 각도가 90°가 되게 형성되도록 설치된다.
기록지(100)의 배향 방향과 수직한 방향에서는, 각각의 측정 시스템(110 및 120)에서 검출되는 2개의 정반사광 사이의 차가 최대가 된다. 또한, 각각의 측정 시스템(110 및 120)에서 검출된 2개의 내부 확산 반사광 사이의 차가 최대가 된다. 따라서, 제1 측정 시스템(100) 및 제2 측정 시스템(120)은 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 광로와 제2 광조사 시스템(121)로부터 출사된 광 사이의 각도가 XY 면에서 90°가 되게 형성되도록 설치된다. 따라서, 더 높은 정밀도로 기록지(100)를 판별할 수 있다.
통상, 직사각 형상의 기록지(100)가 대부분 이용된다. 제1 실시형태에서는, 제1 광조사 시스템(111)로부터 출사된 광의 광로가, 기록지(100)의 한쪽 변에 평행한 면에 존재하며, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 광로가 기록지(100)의 다른 쪽 변에 평행한 면에 존재한다. 즉, XY 면에서, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 광로는, 기록지(100)의 한쪽 변에 평행하다. 또한, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 광로는, 기록지(100)의 다른 쪽 변에 평행하다. 다시 말하면, 기록지(100)의 한쪽 변은 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분과 대략 평행하다. 또한, 기록지(100)의 다른 쪽 변은 제1 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분과 대략 평행하다. 기록지(100)의 형상이 정방형인 경우에, 동일한 방식을 적용한다.
통상, 펄프로부터 추출된 섬유가 제조 장치 내를 한 방향으로 흐르게 하여, 기록지(100)를 제조한다. 제조 장치 내를 한 방향으로 흐르게 함으로써, 기록지(100)를 형성하는 섬유는 흐름 방향을 향하여 정렬된다. 따라서, 기록지(100)의 흐름 방향은 섬유의 배향 방향이 된다. 전술한 바와 같이, 요철면은 배향된 섬유에 의해 형성된다. 일반적으로, 기록지는 섬유가 흐르는 방향과 평행 방향 및 수직 방향으로 절단되어, 복수의 기록지(100)가 제조 공정에 있어서 미리 정해진 사이즈로 제조된다.
따라서, 제1 광조사 시스템(111) 및 제2 광조사 시스템(121)은, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 광로가, 기록지(100)의 한쪽 변에 평행한 면에 존재하고, 제2 광조사 시스템(112)로부터 출사된 광의 광로가 기록지(100)의 다른 쪽 변에 평행한 면에 존재하도록 설치된다. 제1 광조사 시스템(111)에서 검출된 정반사광 및 제2 광조사 시스템(121)에서 검출된 정반사광 사이의 차가 최대가 된다. 또한, 내부 확산 반사광의 차가 최대가 된다.
제2 실시형태에서의 전술한 구성 이외의 구성은 제1 실시형태에서의 구성과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
[제3 실시형태]
다음으로, 제3 실시형태에 관해서 설명한다. 도 19를 참조하여 제3 실시형태에 관해서 설명한다. 제3 실시형태에서의 광학 센서(1003)는 제1 실시형태와 유사한 2개의 측정 시스템을 포함한다. 광학 센서(1003)는 제1 측정 시스템(110) 및 제2 측정 시스템(120)를 포함한다. 그러나, 제1 실시형태와는 달리, 제1 측정 시스템(110) 및 제2 측정 시스템(120)은 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 광로와 제2 광조사 시스템(121)로부터 출사된 광 사이의 각도가 XY 면에서 180°가 되게 형성되도록 설치된다. 다시 말하면, 시스템(110 및 120)은 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분과, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분 사이의 각도가 180°가 되게 형성되도록 설치된다.
전술한 바와 같이, 제1 측정 시스템(110)과 제2 측정 시스템(120)은 제1 측정 시스템(110)에 의한 조명 중심이 제2 측정 시스템(120)에 의한 조명 중심과 서로 다르게 위치되도록 설치된다. 기록지(100)는 XY면에서, 제1 광조사 시스템(111)로부터 출사된 광이 제2 광조사 시스템(121)로부터 출사된 광과 반대 방향이 되도록, 조사된다. 구체적으로는, 기록지(100)는 도 6의 (A) 및 (B)에 나타낸 상태로 조사된다.
또한, 제3 실시형태에서의 광학 센서(1003)에서는, 제1 확산 반사광 검출 시스템(113)을 제1 측정 시스템(110)에 의해 조명 중심에서 기록지(100)에 대하여 수직이 되도록 설치할 수 있고, 또한 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)를 제2 측정 시스템(120)에 의해 조명 중심에서 기록지(100)에 대하여 수직이 되도록 설치할 수 있다. 전술한 배치에 있어서도, 광학 센서(1003)에 있어서 제1 확산 반사광 검출 시스템(113)은 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)과 간섭하지 않는다.
제3 실시형태에서의 전술한 구성 이외의 구성은 제1 실시형태에서의 구성과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
[제4 실시형태]
다음으로, 제4 실시형태에 관해서 설명한다. 도 20을 참조하여 제4 실시형태에 관해서 설명한다. 제3 실시형태에서의 광학 센서(1004)는 제1 측정 시스템(110) 및 제2 측정 시스템(120)과 유사한 4개의 측정 시스템을 포함한다.
제4 실시형태의 광학 센서(1004)에서는, 4개의 측정 시스템의 각각의 광로는 XY면에서 서로 90°의 각도를 형성하도록 설치된다. 구체적으로는, 제1 측정 시스템과 제2 측정 시스템은, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 광로와 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 광로가 XY 면에서 90°의 각도를 형성하도록 설치된다. 즉, 제1 측정 시스템 및 제2 측정 시스템은 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분과, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분 사이의 각도가 90°가 되게 형성되도록 설치된다.
또한, 제3 측정 시스템은 제3 광조사 시스템(131), 제3 정반사광 검출 시스템(132), 및 제3 확산 반사광 검출 시스템(133)에 의해 형성된다. 제3 측정 시스템은 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 광로가 제3 광조사 시스템(131)으로부터 출사된 광의 광로에 대하여 XY 면에서 180°의 각도를 형성하도록 설치된다. 즉, 제3 측정 시스템은, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분과, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분 사이의 각도가 180°가 되게 형성되도록 설치된다.
또한, 제4 측정 시스템은 제4 광조사 시스템(141), 제4 정반사광 검출 시스템(142), 및 제4 확산 반사광 검출 시스템(143)에 의해 형성된다. 제4 측정 시스템은 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 광로가 제4 광조사 시스템(141)으로부터 출사된 광의 광로에 대하여 XY 면에서 180°의 각도를 형성하도록 설치된다. 즉, 제4 측정 시스템은, 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분과, 제4 광조사 시스템(141)으로부터 출사된 광의 기록지(100)에 평행한 성분 사이의 각도가 180°가 되게 형성되도록 설치된다.
제3 광조사 시스템(131) 및 제4 광조사 시스템(141)은 제1 광조사 시스템(111)과 동등하다. 제3 정반사광 검출 시스템(132) 및 제4 정반사광 검출 시스템(142)은 제1 정반사광 검출 시스템(112)과 동등하다. 제3 확산 반사광 검출 시스템(133) 및 제4 확산 반사광 검출 시스템(143)은 제1 확산 반사광 검출 시스템(113)과 동등하다.
제4 실시형태에서는, 제1 광조사 시스템(111)이 위치에 있어서 제3 정반사광 검출 시스템(132)과 간섭한다. 제2 광조사 시스템(121)이 위치에 있어서 제4 정반사광 검출 시스템(142)과 간섭한다. 제3 광조사 시스템(131)은 위치에 있어서 제1 정반사광 검출 시스템(112)과 간섭한다. 제4 광조사 시스템(141)은 위치에 있어서 제2 정반사광 검출 시스템(122)과 간섭한다. 위치 간섭을 방지하기 위하여, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 그 조명 중심까지의 거리가 제3 정반사광 검출 시스템(132)으로부터 그 조명 중심까지의 거리와 다르게 되도록 설정된다. 대안적으로, 제1 광조사 시스템(111)으로부터 출사된 광을 미러 등에 의해 반사하여 그 조명 중심을 조사한다. 유사한 방식을 다른 위치 간섭에 적용할 수 있다.
제4 실시형태에서, 제3 광조사 시스템(131)으로부터의 광을 기록지(100)에 조사하는 경우에, 제3 정반사광 검출 시스템(132)의 광검출기의 출력 신호의 신호 레벨을“S31”로 표현하고, 제3 확산 반사광 검출 시스템(133)의 광검출기의 출력 신호의 신호 레벨을“S32”로 표현한다. 또한, 제4 광조사 시스템(141)부터의 광을 기록지(100)에 조사하는 경우에, 제4 정반사광 검출 시스템(142)의 광검출기의 출력 신호의 신호 레벨을“S41"로 표현하고, 제4 확산 반사광 검출 시스템(143)의 광검출기의 출력 신호의 신호 레벨을“S42”로 표현한다.
이 경우에, 전술한 바와 같이, 신호 레벨(S11 및 S31)은 동일하게 될 수 있고, 신호 레벨(S21 및 S41)은 동일하게 될 수 있다. 제4 실시형태에서, 제1 실시형태의 신호 레벨(S11, S12, S21, 및 S22)은 신호 레벨[S11(또는 S31), S21(또는 S41)], 신호 레벨(S12 및 S32)의 평균값, 및 신호 레벨(S22 및 S42)의 평균값과 치환된다. 이와 같이, 제1 실시형태에서의 식별 방법과 유사한 기록지(100)의 식별 방법을 수행할 수 있다.
제4 실시형태에서의 전술한 구성 이외의 구성은 제1 실시형태에서의 구성과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
[제5 실시형태]
다음으로, 제5 실시형태에 관해서 설명한다. 제5 실시형태의 광학 센서(1005)는 2개의 측정 시스템을 포함한다. 광학 센서(1005)에 있어서, 빔 스플리터에 의해 분광된 광은 제1 확산 반사광 검출 시스템(113) 및 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)에 입사된다. 제5 실시형태의 광학 센서(1005)에 관해서 도 21 및 도 22를 참조하여 설명한다.
제5 실시형태의 광학 센서(1005)에서, 제1 광조사 시스템(111) 및 제1 정반사광 검출 시스템(112)은 제2 실시형태에서의 위치와 유사하게 배치된다. 또한, 제2 광조사 시스템(121)및 제2 정반사광 검출 시스템(122)은 제2 실시형태에서의 위치와 유사하게 배치된다. 제5 실시형태에서, 조명 중심에 있어서 기록지(100)의 지면에 대하여 수직으로 빔 스플리터(151)가 설치된다. 이 빔 스플리터(151)를 이용함으로써, 빔 스플리터(151)에 입사된 광은, 빔 스플리터(151)를 통하여 직진하는 광과, 빔 스플리터(151)에 의해 편향되는 광으로 분광될 수도 있다. 빔 스플리터(151)에 의해 편광된 광은 제1 확산 반사광 검출 시스템(113)에 입사되며, 빔 스플리터(151)를 통하여 직진하는 광은 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)에 입사된다. 이러한 구성에 의해, 확산 반사광의 광량이 기록지(100)의 표면에 수직인 방향에서 최대가 되는 확산 반사광을 검출할 수 있다.
제1 광조사 시스템(111) 및 제2 광조사 시스템(121)으로부터 출사되는 광의 편광 방향을 각각 미리 정해진 방향으로 간주한다. 제1 광조사 시스템(111) 및 제2 광조사 시스템(121)에 의해 미리 정해진 타이밍에서 광을 조사한다. 이와 같이, 빔 스플리터(151)로서 편광 빔 스플리터를 적용할 수도 있다. 이 경우, 제1 확산 반사광 검출 시스템(113)에서의 편광필터(118)[도 21 참조] 및 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)에서의 편광 필터(128)[도 22 참조]는 설치되지 않을 수도 있다.
제5 실시형태에서의 전술한 구성 이외의 구성은 제1 실시형태에서의 구성과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
[제6 실시형태]
다음에, 제6 실시형태에 관해서 설명한다. 제6 실시형태의 광학 센서(1005)는 2개의 측정 시스템을 포함한다. 광학 센서(1006)에 있어서, 제1 확산 반사광 검출 시스템(113) 및 제2 확산 반사광 검출 시스템(123)은 하나의 검출 시스템으로서 형성된다. 도 23 및 도 24를 참조하여 제6 실시형태의 광학 센서(1006)에 관해서 설명한다.
제6 실시형태의 광학 센서(1006)에서는, 제1 광조사 시스템(111) 및 제1 정반사광 검출 시스템(112)은 제1 실시형태에서의 위치와 유사하게 배치된다. 또한, 제2 광조사 시스템(121) 및 제2 정반사광 검출 시스템(122)은 제1 실시형태에서의 위치와 유사하게 배치된다.
제6 실시형태에서, 확산 반사광 검출 시스템(153)은 기록지(100)의 조명 중심에 대해서 수직 방향으로 배치된다. 확산 반사광 검출 시스템(153)은 포토 다이오드 등의 수광 소자에 의해 형성되는 광검출기(157)와, 그 광검출기(157) 앞의 편광 필터(158)를 포함한다. 광검출기(157)는 광검출기(117) 등과 동일하다. 편광 필터(158)는 편광 필터(118)와 동일하다.
제6 실시형태에서, 도 24에 나타낸 바와 같이, 제1 광조사 시스템(111) 및 제2 광조사 시스템(121)의 발광을 제어한다. 제어부(190)는 확산 반사광 검출 시스템(153)을 제어하여 타이밍을 검출한다. 신호 레벨(S12 및 S22)를 개별적으로 검출할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 확산 반사광 검출 시스템(153)을 하나의 시스템으로서 형성할 수 있다. 이에 따라, 사이즈가 감소되는 광학 센서(1006)를 실현하고, 보다 저비용화를 실현할 수 있다.
제6 실시형태에서의 전술한 구성 이외의 구성은 제1 실시형태 및 제2 실시형태에서의 구성과 동일하므로, 그 설명을 생략한다. 또한, 제6 실시형태를 제2 실시형태에 적용할 수도 있다.
[제7 실시형태]
다음으로, 제7 실시형태에 관해서 설명한다. 제7 실시형태에서는, 제1 내지 제6 실시형태에서 설명된 광학 센서(1001 내지 1006) 중 어느 하나를 포함하는 화상 형성 장치가 포함된다. 도 25에 나타낸 바와 같이, 제7 실시형태의 화상 형성 장치는 컬러 프린터(2000)로서 간주된다.
이 컬러 프린터(2000)는 4가지 색(블랙, 시안, 마젠타, 및 옐로우)을 중합시켜 풀컬러의 화상을 형성하는 탠덤 방식의 다색 컬러 프린터일 수도 있다. 이 컬러 프린터(2000)는 광주사 장치(2010), 4개의 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d), 4개의 클리닝 유닛(2031a, 2031b, 2031c, 및 2031d), 4개의 대전 장치(2032a, 2032b, 2032c, 및 2032d), 4개의 현상 롤러(2033a, 2033b, 2033c, 및 2033d), 4개의 토너 카트리지(2034a, 2034b, 2034c, 2034d), 전사 벨트(2040), 전사 롤러(2042), 정착 장치(2050), 급지 롤러(2054), 레지스트 롤러쌍(2056), 배지 롤러쌍(2058), 급지 트레이(2060), 배지 트레이(2070), 통신 제어 장치(2080), 광학 센서(2245), 및 프린터 제어 장치(2090)를 포함한다.
통신 제어 장치(2080)는 네트워크를 통한 상위 장치(예컨대, 퍼스널 컴퓨터)와의 통신을 제어한다.
프린터 제어 장치(2090)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read-Only Memory), RAM(Random Access Memory) 및 A/D 변환기 등을 포함한다. ROM은 CPU에 의해 해독 가능한 코드로 기술된 프로그램 및 그 프로그램을 실행하는데 이용되는 각종 데이터를 저장한다. RAM은 작업 영역으로서 이용되는 메모리로서 간주된다. A/D 변환기는 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환한다. 이와 같이, 프린터 제어 장치(2090)는 상위 장치부터 전달된 요청에 응답하여 각 부품부를 제어하고, 상위 장치(701)로부터 전달된 화상 정보를 광주사 장치(2010)에 전송한다.
감광체 드럼(2030a), 대전 장치(2032a), 현상 롤러(2033a), 토너 카트리지(2034a), 및 클리닝 유닛(2031a)은 하나의 유닛으로서 사용되어, 블랙 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션(이하에서는,“K 스테이션”으로 지칭될 수도 있음)을 구성한다.
감광체 드럼(2030b), 대전 장치(2032b), 현상 롤러(2033b), 토너 카트리지(2034b), 및 클리닝 유닛(2031b)은 하나의 유닛으로서 사용되어, 시안 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션(이하에서는,“C 스테이션”으로 지칭될 수도 있음)을 구성한다.
감광체 드럼(2030c), 대전 장치(2032c), 현상 롤러(2033c), 토너 카트리지(2034c), 및 클리닝 유닛(2031c)은 하나의 유닛으로서 사용되어, 마젠타 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션(이하에서는,“M 스테이션”으로 지칭될 수도 있음)을 구성한다.
감광체 드럼(2030d), 대전 장치(2032d), 현상 롤러(2033d), 토너 카트리지(2034d), 및 클리닝 유닛(2031d)은 하나의 유닛으로서 사용되어, 옐로우 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션(이하에서는,“Y 스테이션”으로 지칭될 수도 있음)을 구성한다.
감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 각 표면에는, 감광층이 형성된다. 즉, 각 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 표면은 주사될 타깃이다. 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)은, 도 25에 나타낸 바와 같이, 화살표에 의해 표시된 바향으로 회전 기구(미도시)에 의해 회전된다.
대전 장치(2032a, 2032b, 2032c, 및 2032d)는 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 표면을 각각 균일하게 대전시킨다.
광주사 장치(2010)는, 상위 장치(701)로부터 전달된 다색의 화상 정보(블랙 화상 정보, 시안 화상 정보, 마젠타 화상 정보, 및 옐로우 화상 정보)에 기초하여, 각 컬러마다 변조된 광속을, 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 표면에 조사한다. 이러한 구성에 의해, 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 표면에서는, 광이 조사된 부분만 전하가 소실된다. 개별 화상 정보에 대응한 잠상이 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 표면에 형성된다. 형성된 잠상은 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 회전에 따라, 각각 현상 롤러(2033a, 2033b, 2033c, 및 2033d)를 향하여 이동한다.
토너 카트리지(2034a)는 블랙 토너를 저장하고, 이 블랙 토너는 현상 롤러(2033a)에 공급된다. 토너 카트리지(2034b)는 시안 토너를 저장하고, 이 시안 토너는 현상 롤러(2033b)에 공급된다. 토너 카트리지(2034c)는 마젠타 토너를 저장하고, 이 마젠타 토너는 현상 롤러(2033c)에 공급된다. 토너 카트리지(2034d)는 옐로우 토너를 저장하고, 이 옐로우 토너는 현상 롤러(2033d)에 공급된다.
현상 롤러(2033a)의 회전에 따라서, 각각의 토너 카트리지로부터 공급된 토너는 그 표면에 얇고 균일하게 도포된다. 이에 따라, 현상 롤러(2033a)의 표면의 토너가 감광체 드럼(2030a)에 접촉된면, 토너는 광이 조사된 부분에만 운반되어 부착된다. 즉, 현상 롤러(2003a)에 의해 감광체 드럼(2030a)의 표면에 형성된 잠상에 토너를 부착하여, 시각화한다. 토너가 부착된 상(토너 화상)은, 감광체 드럼(2030a)의 회전에 따라 전사 벨트(2040)를 향하여 이동된다. 감광체 드럼(2030b, 2030c, 및 2030d) 및 현상 롤러(2033b, 2033c, 및 2033d)의 동작은, 감광체 드럼(2030a) 및 현상 롤러(2033a)의 전술한 동작과 유사하다.
옐로우, 마젠타, 시안, 및 블랙의 토너 화상은 미리 정해진 타이밍에서 전사 벨트(2040) 상에 순차 전사되어, 서로 중첩됨으로써, 다색의 컬러 화상을 형성한다.
급지 트레이(2060)는 복수의 기록지(100)를 저장한다. 이 급지 트레이(2060)의 근방에는, 급지 롤러(2054)가 배치된다. 급지 롤러(2054)는 기록지(100)의 각각을 1장씩 추출하여, 레지스트 롤러쌍(2056)에 반송한다. 레지스트 롤러쌍(2056)은 미리 정해진 타이밍에서 기록지(100)를 전사 벨트(2040)와 전사 롤러(2042) 사이의 간극을 향하여 송출한다. 이러한 구성에 의해, 전사 벨트(2040) 상에 형성된 컬러 화상이 기록지(100)에 전사된다. 컬러 화상이 전사된 기록지(100)는 정착 장치(2050)로 운반된다.
정착 장치(2050)는 열과 압력을 기록지(100)에 인가한다. 그 후, 기록지(100)에 토너를 정착시킨다. 이 기록지(100)는 배지 롤러쌍(2058)을 통하여 배지 트레이(2070)로 운반되어, 배지 트레이(2070)에 쌓여진다.
클리닝 유닛(2031a)은 감광체 드럼(2030a)의 표면의 잔류 토너를 제거한다. 잔류 토너가 제거된 후, 감광체 드럼(2030a)의 표면은 대전 장치(2032a)에 대향하는 위치로 되돌아간다. 클리닝 유닛(2031b, 2031c, 및 2031d)은 클리닝 유닛(2032a)과 유사하게 동작한다.
광학 센서(2245)는 급지 트레이(2060) 내에 수용되어 있는 기록지(100)의 상표명, 평활도, 두께, 밀도 등을 특정하는데 이용된다. 구체적으로는, 컬러 프린터(2000)의 내부에서 기록지(100)의 상표명, 평활도, 두께, 밀도 등을 특정하는 구성에서, 이들 항목은 광학 센서(2245)에 의해 획득되는 수치 등의 정보에 기초하여 특정된다. 따라서, 프린터 제어 장치(2090) 등은 화상 형성 조건을 조정하는 조정 장치로서의 기능을 포함할 수도 있다.
광학 센서(2245)는 제1 내지 제6 실시형태에서의 광학 센서(1001 내지 1006) 중 하나에 대응한다. 제7 실시형태의 화상 형성 장치가 제1 내지 제6 실시형태에서의 광학 센서(1001 내지 1006) 중 하나를 탑재하고 있기 때문에, 정밀도가 높은 기록지(100)의 식별을 저비용으로 행할 수 있다. 따라서, 정밀도가 높은 기록지(100)의 식별을 행할 수 있는 화상 형성장치를 저비용으로 얻을 수 있다. 또한, 제1 내지 제6 실시형태에서의 광학 센서(1001 내지 1006)는 작은 사이즈를 가지므로, 화상 형성 장치 전체의 사이즈가 더 커지지 않게 된다.
또한, 제7 실시형태에서, 광학 센서(2245)의 식별 레벨이 비코팅지, 코팅지 또는 OHP 시트를 특정하기에 충분한 경우에, 확산 반사광 검출 시스템의 각각에 편광 필터를 설치하지 않을 수도 있다. 면발광 레이저 어레이를 이용함으로써, 하나의 발광 소자의 경우와 비교하여, 더 높은 광량의 광을 기록지(100)에 조사할 수 있다. 반사광량에서의 S/N를 향상시키고, 기록지(100)의 식별 정밀도를 향상시킬 수 있다. 복수의 발광 소자를 동시에 점등시킴으로써, 스펙클 패턴의 콘트라스트비를 감소시킬 수 있어, 기록지(100)의 반사 광량을 정확하게 검출할 수 있다. 이에 따라, 기록지(100)의 식별 정밀도를 더 한층 향상시킬 수 있다. 또한, 면발광 레이저 어레이를 이용하는 경우에는, 종래 기술의 LED를 이용하여 실현하기에는 곤란하였던 고밀도의 집적화를 실현할 수 있게 된다. 즉, 콜리메이터 렌즈의 광축 근방에 모든 레이저광이 집광되기 때문에, 입사각을 일정하게 하여 복수의 광속을 대략 콜리메이팅할 수 있다. 이에 따라, 용이하게 콜리메이트 광학 시스템을 실현할 수 있다.
제7 실시형태에서, 도 26에 나타낸 바와 같이, 면발광 레이저 어레이(200a)의 복수의 발광(201)에서, 발광 소자(201) 사이의 간격들 중 하나가 다른 간격들과 다르게 될 수도 있다. 이 경우에, 스펙클 패턴의 규칙성이 흐트러져, 스펙클 패턴의 콘트라스트비를 더 감소시킬 수 있다. 다시 말하면, 제7 실시형태에서는, 면발광 레이저 어레이 사이의 간격이 서로 다르게 되어 있는 것이 바람직하다.
5개의 발광 소자가 일차원으로 배열되고, 등간격으로 존재하는 면발광 레이저 어레이를 포함하는 광원에 있어서, 스펙클 패턴을 빔프로파일러에 의해 관측하여 얻어진 광강도 분포를 도 27에 나타낸다. 이 경우에, 발광 소자의 배열의 규칙성에 대응한 주기적인 광강도 분포의 변화가 확인된다. 이 경우에 있어서의 콘트라스트비는 0.64를 나타낸다.
또한, 5개의 발광 소자가 일차원으로 배열되고, 1.0 : 1.9 : 1.3 : 0.7의 비로 불규칙적으로 배열되는 면발광 레이저 어레이를 포함하는 광원에 있어서, 스펙클 패턴을 빔프로파일러에 의해 관측하여 얻어진 광강도 분포를 도 28에 나타낸다. 이 경우에, 주기적인 광강도 분포의 변화가 억제되어 있는 것이 확인된다. 이 경우에 있어서, 콘트라스트비는 0.56를 나타내며, 발광부를 등간격으로 배치한 경우보다 콘트라스트비를 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 발광 소자를 포함하는 면발광 레이저 등에 있어서는, 복수의 발광 소자가 등간격이 아니라, 불규칙하게 배치된다. 이에 따라, 스펙클 패턴을 더 억제할 수 있다.
제7 실시형태에서는, 광검출기의 각 수광부의 앞에 집광 렌즈를 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 광을 집광함으로써 검출 광량의 변화를 감소시킬 수 있다.
반사 광량에 기초하여 기록지(100)를 식별하는 광학 센서에 있어서, 측정의 재현성이 중요하다. 반사 광량에 기초하여 기록지(100)를 식별하는 광학 센서에 있어서, 측정면과 기록지(100)의 표면이 동일 평면에 있는 것을 전제로 하여 각 측정 시스템을 설치한다. 그러나, 굴곡, 진동 등으로 인해, 기록지(100)의 표면이 측정면에 대하여 경사지게 되거나 또는 측정면으로부터 떨어져 있을 수도 있다. 이에 따라, 측정면과 기록지(100)의 표면이 동일 평면에 존재하지 않을 수 있는 경우가 발생할 수도 있다. 실제 측정에서는, 반사 광량이 변화하기 때문에, 기록지(100)를 안정적으로 식별할 수 없다. 예로서, 정반사에 관해서 설명한다.
도 29의 (A)에 나타낸 바와 같이, 측정면(9a)과 기록지(100)의 표면이 동일 평면에 존재하는 경우에, 광조사 시스템(101)으로부터 조사된 조사광이 기록지(100)에서 정반사되기 때문에, 정반사광 검출 시스템(102)은 정반사된 광을 수광하여 검출할 수 있다.
이와 반대로, 도 29의 (B)에 나타낸 바와 같이, 측정면(9a)에 대하여 기록지(100)의 표면이 각도 α만큼 경사져 있는 경우에서는, 도 29의 (A)에 나타낸 경우와 유사하게, 광조사 시스템(101) 및 정반사광 검출 시스템(102)이 배치되어 있을 때, 기록지(100)에서 정반사된 광은 미리 정해진 반사광의 광로에 대하여, 2α의 각도 만큼 변위된 방향으로 진행한다. 이에 따라, 정반사광 검출 시스템(102)에 의해 수광된 광은 기록지(100)에서의 정반사광의 광로에 대하여, 2α의 각도 만큼 변위된다. 즉, L이 조사 영역의 중심과 정반사광 검출 시스템(102) 사이의 거리를 나타낼 때, 정반사광 검출 시스템(102)은 L × tan2α 만큼 변위된 위치에서 광을 검출한다. 실제의 입사 각도는 수직선(9b)에 대하여 미리 정해진 입사 각도 θ로부터 α만큼 변위되어 있기 때문에, 기록지(100)에서의 반사율도 변화한다. 따라서, 정반사 검출 시스템(102)에 의해 검출되는 광량이 변화하여, 기록지(100)의 상세한 식별을 곤란하게 한다.
또한, 도 29의 (C)는 측정면(9a)에 대하여 기록지(100)의 표면이 d 만큼 높이가 변위된 경우 즉, 기록지(100)의 표면이 Z축 방향으로 변위된 경우를 나타낸다. 이 경우에, 광조사 시스템(101) 및 정반사광 검출 시스템(102)이 도 29의 (A)의 배치와 유사하게 배치되어 있으면, 정반사광의 광로는 2d × sinθ 만큼 변위된다. 따라서, 기록지(100)로부터의 정반사광의 광로에 대하여, 정반사광 검출 시스템(102)은 2d × sinθ 만큼 변위된 위치에서 광을 검출한다. 그 결과, 정반사광 검출 시스템(102)에 의해 검출된 광량이 변경된다. 이에 따라, 기록지(100)의 상세한 식별이 곤란하게 된다.
따라서, 정반사광 검출 시스템(102)에서 기록지(100)로부터의 정반사광을 확실하게 검출하기 위하여, 정반사광 검출 시스템(102)의 수광부의 앞에 집광 렌즈를 배치한다. 이러한 구성에 의해, 측정면(9a)이 기록지(100)에 대하여 변위된다. 이에 따라, 정반사광의 광로가 변위된 경우에도, 정반사광 검출 시스템(102)의 수광부에 정반사광을 확실하게 입사할 수 있다.
또한, 수광 영역이 충분히 큰 포토 다이오드(PD)를 이용함으로써, 정반사광의 광로가 변위된 경우에도, 수광 영역에서 정반사광을 수광할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 조사광의 빔 직경을 더 좁게 만들 수도 있다.
또한, 정반사 검출 시스템(102)의 수광부에 배치된 포토 다이오드를 이용함으로써, 정반사광의 광로의 변위에 대하여, 수광 영역은 충분히 크게 되도록 형성될 수도 있다. 이 경우에, 정반사광의 광로가 변위된 경우에도, 각각의 포토 다이오드에 의해 검출된 광 신호에 있어서, 최대 광신호를 정반사광의 신호로서 간주할 수도 있다. 또한, 포토 다이오드를 배치하는 경우에서, 각각의 포토 다이오드에 대한 수광 영역을 더 작게 형성할 수 있다. 이에 따라, 정반사광과 수광 영역의 중심 사이의 변위로 인한 출력의 변동을 감소시킬 수 있으므로, 보다 정확한 검출을 행할 수 있다.
또한, 전술한 내용에서는, 정반사광에 관해서 설명하였다. 표면 확산 반사 및 내부 확산 반사에서는, 측정면(9a)과 기록지(100)의 표면 사이의 변위가 발생된다. 표면 확산 반사 및 내부 확산 반사에 동일한 방식을 적용할 수 있다.
전술한 실시형태에서는, 기록지(100)에 조사되는 광이 S 편광인 경우의 광학 센서에 관해서 설명하였다. 제7 실시형태는, S 편광의 경우로 한정되지 않고, 기록지(100)에 조사되는 광이 P 편광인 경우에도 적용될 수 있다. 이 경우에는, 편광 필터 대신에, S 편광을 투과시키는 편광 필터가 이용될 수도 있다.
또한, 기록지(100)가 외란광 및 미광으로 인해, 잘못되게 식별될 수 있으면, 광검출 시스템의 수를 증가시킬 수도 있다. 표면 확산 반사광을 수광하는 광검출 시스템을 추가 배치할 수 있고, 출력 신호를 기록지(100)를 식별하는데 이용할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태의 광학 센서(1001 내지 1006)에서는, 조사광 및 반사광의 광로가 미러에 의해서 굴절될 수도 있다. 이 경우에, 굴절된 광로 상에 광검출기의 중심점이 배치된다. 이 경우에는, 광원 및 광검출기를 경사진 상태로 지지하는 부재가 불필요하며, 전기 회로를 간소화할 수 있다. 또한, 저비용으로, 광학 센서의 사이즈를 감소시킬 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서의 광학 센서(1001 내지 1006)는, 급지 트레이(2060) 내에 적층된 기록지(100)를 대상으로 삼아 설치될 수도 있다. 대안적으로, 반송 중에 기록지(100)의 상표명을 특정할 수도 있다. 이 경우에, 광학 센서(1001 내지 1006)는 반송로 근방에 배치될 수도 있다.
또한, 전술한 실시형태에서의 광학 센서(1001 내지 1006)에 의해 식별되는 대상물은 기록지(100)로 한정되지 않을 수도 있다.
이상으로, 제1 내지 제7 실시형태에 관해서 설명하였다. 그러나, 전술한 내용은 본 발명의 내용으로 한정되지 않는다.
[제8 실시형태]
이하, 제8 실시형태를 도 30 내지 도 41을 참조하여 설명한다. 도 30은 제8 실시형태에 따른 화상 형성 장치로서의 컬러 프린터(2000a)의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 30에 있어서, 이 컬러 프린터(2000a)는 4가지 색(블랙, 시안, 마젠타, 및 옐로우)을 중합시켜 풀컬러의 화상을 형성하는 탠덤 방식의 다색 컬러 프린터일 수도 있다. 이 컬러 프린터(2000a)는 광주사 장치(2010), 4개의 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d), 4개의 클리닝 유닛(2031a, 2031b, 2031c, 및 2031d), 4개의 대전 장치(2032a, 2032b, 2032c, 및 2032d), 4개의 현상 롤러(2033a, 2033b, 2033c, 및 2033d), 4개의 토너 카트리지(2034a, 2034b, 2034c, 2034d), 전사 벨트(2040), 전사 롤러(2042), 정착 장치(2050), 급지 롤러(2054), 레지스트 롤러쌍(2056), 배지 롤러쌍(2058), 급지 트레이(2060), 배지 트레이(2070), 통신 제어 장치(2080), 광학 센서(2245), 및 프린터 제어 장치(2090)를 포함한다.
통신 제어 장치(2080)는 네트워크를 통한 상위 장치(예컨대, 퍼스널 컴퓨터)와의 통신을 제어한다.
프린터 제어 장치(2090)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read-Only Memory), RAM(Random Access Memory) 및 A/D 변환기 등을 포함한다. ROM은 CPU에 의해 해독 가능한 코드로 기술된 프로그램 및 그 프로그램을 실행하는데 이용되는 각종 데이터를 저장한다. RAM은 작업 영역으로서 이용되는 메모리로서 간주된다. A/D 변환기는 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환한다. 이와 같이, 프린터 제어 장치(2090)는 상위 장치부터 전달된 요청에 응답하여 각 부품부를 제어하고, 상위 장치(701)로부터 전달된 화상 정보를 광주사 장치(2010)에 전송한다.
감광체 드럼(2030a), 대전 장치(2032a), 현상 롤러(2033a), 토너 카트리지(2034a), 및 클리닝 유닛(2031a)은 하나의 유닛으로서 사용되어, 블랙 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션(이하에서는,“K 스테이션”으로 지칭될 수도 있음)을 구성한다.
감광체 드럼(2030b), 대전 장치(2032b), 현상 롤러(2033b), 토너 카트리지(2034b), 및 클리닝 유닛(2031b)은 하나의 유닛으로서 사용되어, 시안 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션(이하에서는,“C 스테이션”으로 지칭될 수도 있음)을 구성한다.
감광체 드럼(2030c), 대전 장치(2032c), 현상 롤러(2033c), 토너 카트리지(2034c), 및 클리닝 유닛(2031c)은 하나의 유닛으로서 사용되어, 마젠타 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션(이하에서는,“M 스테이션”으로 지칭될 수도 있음)을 구성한다.
감광체 드럼(2030d), 대전 장치(2032d), 현상 롤러(2033d), 토너 카트리지(2034d), 및 클리닝 유닛(2031d)은 하나의 유닛으로서 사용되어, 옐로우 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션(이하에서는,“Y 스테이션”으로 지칭될 수도 있음)을 구성한다.
감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 각 표면에는, 감광층이 형성된다. 즉, 각 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 표면은 주사될 타깃이다. 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)은, 도 30에 나타낸 바와 같이, 화살표에 의해 표시된 바향으로 회전 기구(미도시)에 의해 회전된다.
대전 장치(2032a, 2032b, 2032c, 및 2032d)는 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 표면을 각각 균일하게 대전시킨다.
광주사 장치(2010)는, 상위 장치(701a)로부터 전달된 다색의 화상 정보(블랙 화상 정보, 시안 화상 정보, 마젠타 화상 정보, 및 옐로우 화상 정보)에 기초하여, 각 컬러마다 변조된 광속을, 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 표면에 조사한다. 이러한 구성에 의해, 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 표면에서는, 광이 조사된 부분만 전하가 소실된다. 개별 화상 정보에 대응한 잠상이 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 표면에 형성된다. 형성된 잠상은 감광체 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 및 2030d)의 회전에 따라, 각각 현상 롤러(2033a, 2033b, 2033c, 및 2033d)를 향하여 이동한다.
토너 카트리지(2034a)는 블랙 토너를 저장하고, 이 블랙 토너는 현상 롤러(2033a)에 공급된다. 토너 카트리지(2034b)는 시안 토너를 저장하고, 이 시안 토너는 현상 롤러(2033b)에 공급된다. 토너 카트리지(2034c)는 마젠타 토너를 저장하고, 이 마젠타 토너는 현상 롤러(2033c)에 공급된다. 토너 카트리지(2034d)는 옐로우 토너를 저장하고, 이 옐로우 토너는 현상 롤러(2033d)에 공급된다.
현상 롤러(2033a)의 회전에 따라서, 각각의 토너 카트리지로부터 공급된 토너는 그 표면에 얇고 균일하게 도포된다. 이에 따라, 현상 롤러(2033a)의 표면의 토너가 감광체 드럼(2030a)에 접촉되면, 토너는 광이 조사된 부분에만 운반되어 부착된다. 즉, 현상 롤러(2003a)에 의해 감광체 드럼(2030a)의 표면에 형성된 잠상에 토너를 부착하여, 시각화한다. 토너가 부착된 상(토너 화상)은, 감광체 드럼(2030a)의 회전에 따라 전사 벨트(2040)를 향하여 이동된다. 감광체 드럼(2030b, 2030c, 및 2030d) 및 현상 롤러(2033b, 2033c, 및 2033d)의 동작은, 감광체 드럼(2030a) 및 현상 롤러(2033a)의 전술한 동작과 유사하다.
옐로우, 마젠타, 시안, 및 블랙의 토너 화상은 미리 정해진 타이밍에서 전사 벨트(2040) 상에 순차 전사되어, 서로 중첩됨으로써, 다색의 컬러 화상을 형성한다.
급지 트레이(2060)는 복수의 기록지(1)를 저장한다. 이 급지 트레이(2060)의 근방에는, 급지 롤러(2054)가 배치된다. 급지 롤러(2054)는 기록지(1)의 각각을 1장씩 추출하여, 레지스트 롤러쌍(2056)에 반송한다. 레지스트 롤러쌍(2056)은 미리 정해진 타이밍에서 기록지(1)를 전사 벨트(2040)와 전사 롤러(2042) 사이의 간극을 향하여 송출한다. 이러한 구성에 의해, 전사 벨트(2040) 상에 형성된 컬러 화상이 기록지(1)에 전사된다. 컬러 화상이 전사된 기록지(1)는 정착 장치(2050)로 운반된다.
정착 장치(2050)는 열과 압력을 기록지(1)에 인가한다. 그 후, 기록지(1)에 토너를 정착시킨다. 이 기록지(1)는 배지 롤러쌍(2058)을 통하여 배지 트레이(2070)로 운반되어, 배지 트레이(2070)에 쌓여진다.
클리닝 유닛(2031a)은 감광체 드럼(2030a)의 표면의 잔류 토너를 제거한다. 잔류 토너가 제거된 후, 감광체 드럼(2030a)의 표면은 대전 장치(2032a)에 대향하는 위치로 되돌아간다. 클리닝 유닛(2031b, 2031c, 및 2031d)은 클리닝 유닛(2032a)과 유사하게 동작한다.
광학 센서(2245)는 급지 트레이(2060) 내에 수용되어 있는 기록지(1)의 상표명 등을 특정하는데 이용된다.
광학 센서(2245)는, 도 31에 나타낸 바와 같이, 광원(11), 콜리메이터 렌즈(12), 2개의 수광기(13 및 15), 편광 필터(14), 및 이들 부품부(12 내지 15)를 수용하는 검은 박스(16)를 포함할 수도 있다.
검은 박스(16)는 금속제의 박스 부재로서 간주된다. 검은 박스(16)는 알루미늄으로 이루어진 박스일 수도 있다. 외란광 및 미광으로 인한 영향을 막기 위하여, 검은 박스(16)의 표면에 흑알루마이트 처리가 실시되어 있다.
XYZ 3차원 직교 좌표 시스템에 있어서, 기록지(1)의 표면에 직교하는 방향은 Z축 방향에 대응하고, 기록지(1)의 표면에 평행한 면은 XY 면에 대응한다. 이에 따라, 광학 센서(2245)는 기록지(1)의 +Z 측에 배치된다.
광원(11)은 복수의 발광 소자(6a)를 포함한다. 각 발광 소자(6a)는 수직 공진기형 면발광레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser : VCSEL)일 수 있다. 즉, 광원(11)은 면발광 레이저 어레이(VCSEL 어레이)를 포함한다. 도 32에 나타낸 바와 같이, 9개의 발광 소자(6a)(ch1 내지 ch9)가 2차원으로 배치되어 있고, 배선 부재(8a)에 의해 전극 패드(7a)에 접속된다.
광원(11)은 기록지에 대하여 S 편광을 조사하도록 배치되어 있다. 또한, 도33에 도시된 바와 같이, 광원(11)으로부터의 광속의 입사각 θ(도 4참조)는, 기록지(1)의 조명 중심(3c)에서 80°이다. 간략한 설명을 위하여, 도 33에서는 검은 박스(16)를 생략한다.
콜리메이터 렌즈(12)는 광원(11)으로부터 출사된 광속의 광로 상에 배치되어, 그 광속이 평행광이 되도록 콜리메이트한다. 콜리메이터 렌즈(12)를 통과한 광속은 검은 박스(16)에 형성된 개구부(3a)를 통과하여 기록지(1)를 조명한다. 이하에서는, 기록지의 표면에서의 조명 영역의 중심을 조명 중심(3c)으로서 약술한다. 또한, 콜리메이터 렌즈(12)를 통과한 광속을 조사광으로서 기재한다.
광이 매질의 경계면에 입사할 때, 입사광과 입사점에서의 경계면의 법선을 포함하는 면은“입사면”으로 지칭된다. 입사광이 복수의 광선으로 형성되는 경우에, 복수의 광선의 각각에 대하여 입사면이 존재한다. 따라서, 복수의 광선이 조명 중심(3c)에 입사되는 입사면을 간단히 기록지(1)의 입사면으로 지칭한다. 즉, 조명 중심(3c)을 포함하고 XZ 면에 평행한 면이 기록지(1)의 입사면으로서 간주된다.
편광 필터(14)는 조명 중심(3c)의 +Z 측에 배치된다. 이 편광 필터(14)는 P 편광을 투과시켜, S 편광을 차광하는데 이용된다. 즉, 편광 필터(14) 대신에, 동등한 기능을 포함하는 편광빔 스플리터를 이용할 수도 있다.
수광기(13)는 편광 필터(14)의 +Z 측에 배치된다. 도 34에 도시된 바와 같이, 라인(L1)과 기록지(1)의 표면에 의해 형성되는 각도 ψ1는 90°이다. 라인(L1)은, 조명 중심(3c)을 편광 필터(14)와 수광기(13) 사이의 중심과 연결한다.
수광기(15)는 X 축 방향에 대하여 조명 중심(3c)의 +X 측에 배치된다. 따라서, 라인(L2)과 기록지(1)의 표면에 의해 형성되는 각도 ψ2는 170°이다. 라인(L2)는 조명 중심과 수광기(15)의 중심을 연결한다.
광원(11), 편광 필터(14), 수광기(13 및 15)의 중심과 조명 중심(3c)은 거의 동일 평면 상에 존재한다.
기록지(1)를 조명했을 때의 기록지(1)로부터의 반사광은, 기록지(1)의 표면에서 반사된 반사광과, 기록지(1)의 내부에서 반사된 반사광으로 분리하여 생각할 수도 있다. 이하, 기록지(1)의 표면에서 정반사된 광으로서 간주되는 반사광은 표면 정반사광에 대응하며, 기록지(1)의 표면에서 확산 반사된 광으로서 간주되는 반사광은 표면 확산 반사광에 대응한다(도 35의 (A) 및 도 35의 (B) 참조).
기록지(1)의 표면은 평면부와 사면부에 의해 형성될 수도 있다. 평면부와 사면부의 비율에 의해 기록지(1)의 평활성이 결정된다. 평면부에서 반사된 광은 표면 정반사광이 되며, 사면부에서 반사된 광은 표면 확산 반사광이 된다. 표면 확산 반사광은 기록지(1)의 표면으로부터 완전히 산란 반사된 광으로서 간주될 수도 있다. 표면 확산 반사광은 반사 방향에서 등방성을 가질 수도 있다. 평활성이 더 높아질수록, 표면 정반사광의 광량이 증가한다.
한편, 기록지(1)가 일반의 인쇄 용지인 경우에, 기록지(1)의 내부로부터의 반사광은, 기록지(1)의 내부의 섬유에서 다중 산란되기 때문에, 확산 반사광만으로 이루어진다. 이하에서는, 기록지(1)의 내부로부터의 반사광을 내부 확산 반사광으로 지칭할 수도 있다(도 35의 (C)를 참조). 표면 확산 반사광과 유사하게, 내부 확산 반사광도 기록지(1)로부터 완전히 산란 반사된 반사광이 된다. 표면 확산 반사광은 반사 방향에서 등방성을 가질 수도 있다고 생각된다.
표면 정반사광 및 표면 확산 반사광의 편광 방향은 입사광의 편광 방향과 동일할 수도 있다. 기록지(1)의 표면에서 편광 방향을 회전시키기 위해서는, 입사광이 그 광축에 대하여 회전 방향을 향해 경사진 면에서 반사되어야 한다. 도 33 및 도 34를 참조하면, 광원(11)의 중심, 조명 중심(3c), 수광기(13 및 15)의 중심은 동일 평면상에 존재한다. 기록지(1)의 표면에서 편광 방향이 회전하는 반사광은, 수광기(13 및 15) 중 어느 하나로도 향하게 되지 않는다.
한편, 내부 확산 반사광의 편광 방향은 입사광의 편광 방향으로 대하여 회전한다. 광이 섬유를 투과하여 광학적으로 회전하여, 편광 방향이 회전될 수도 있다고 생각된다.
이에 따라, 표면 확산 반사광 및 내부 확산 반사광이 편광 필터(14)에 입사된다. 표면 확산 반사광의 편광 방향은 입사광의 편광 방향과 동일한 S 편광으로서 간주된다. 이와 같이, 표면 확산 반사광은 편광 필터(14)에 의해 차광된다. 한편, 내부 확산 반사광의 편광 방향은 입사광의 편광 방향으로 대하여 회전한다. 이에 따라, 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)이, 편광 필터(14)를 투과한다. 즉, 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분이 수광기(13)에 의해 수광된다(도 36 참조).
발명자들은 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)의 광량이 기록지(1)의 두께 또는 밀도와 상관 관계를 갖는 것을 확인하였다. P 편광 성분(7p)의 광량은 기록지(1)의 섬유 내를 통과하는 광의 경로 길이에 의존한다.
수광기(15)에는, 표면 정반사광과, 표면 확산 반사광 및 내부 확산 반사광의 일부가 입사된다. 즉, 수광기(15)에는, 주로, 표면 정반사광이 입사된다.
수광기(13) 및 수광기(15)의 각각은 수광 광량에 대응하는 전자 신호(광전 변환 신호)를 프린터 제어 장치(2090)에 출력한다. 이하에서는, 광원(11)으로부터의 광속을 기록지(1)에 조사하는 경우에, 수광기(13)의 출력 신호에서의 신호 레벨을“S1”로 지칭하고, 수광기(15)의 출력 신호에서의 신호 레벨을“S2”로 지칭한다.
컬러 프린터(2000a)에 적합한 복수의 상표명의 기록지(1)의 각각에 대하여, 컬러 프린터(2000a)를 출하하기 전에 미리 조정 공정 등의 공정에서 신호 레벨(S1 및 S2)의 값을 측정한다. 측정 결과는 프린터 제어 장치(2090)의 ROM에“기록지 판별 테이블”로서 저장된다. 도 37에는, 국내에서 판매되어 있는 기록지(1)에 관련된 대략 30개 상표에 관해서, 신호 레벨(S1 및 S2)의 측정값이 표시되어 있다. 도 37에서, 분산 범위가 각 상표에 대하여 대시 기호로 이루어진 직사각형에 의해 표시된다. 예컨대, 신호 레벨(S1 및 S2)의 측정값이 마크(8a)의 값을 나타내면, 기록지(1)의 상표는 상표 D로서 특정된다. 신호 레벨 (S1 및 S2)의 측정값이 마크(8b)의 값을 나타내면, 기록지(1)의 상표는 상표 C로서 특정된다. 신호 레벨(S1 및 S2)의 측정값이 마크(8c)의 값을 나타내면, 기록지(1)의 상표는 상표 A 또는 상표 B 중 어느 하나로서 특정된다. 이 경우에, 예컨대, 상표 A의 평균값과 측정값 사이의 차를 계산한다. 또한, 상표 B의 평균값와 측정값 사이의 차를 계산한다. 그 계산의 결과에 대하여 더 작은 값을 가지는 상표 A 또는 상표 B가 기록지(1)의 상표로서 특정된다. 대안적으로, 상표 A가 기록지(1)의 상표로서 가정되면, 측정된 값을 포함하는 분산이 재계산된다. 또한, 상표 B가 기록지(1)의 상표로서 가정되면, 측정된 값을 포함하는 부산이 재계산된다. 그 후, 재계산 결과로서 분산이 더 작은 상표 A 또는 상표 B가 기록지(1)의 상표로서 선택될 수도 있다.
종래 기술에서는, 정반사광의 광량으로부터 기록지(1)의 표면의 광택도를 검출하고, 정반사광의 광량과 확산 반사광의 광량의 비로부터 기록지(1)의 표면의 평활도를 검출함으로써, 기록지(1)를 식별하도록 시도하고 있다. 이와 반대로, 제8 실시형태에서는, 기록지(1)의 표면의 광택도 및 평활도 이외에, 기록지(1)의 다른 특성으로서 두께 및 밀도를 포함하는 정보를 검출할 수 있다. 이에 따라, 식별가능한 종류의 기록지(1)를 확대시킬 수 있다.
예컨대, 종래의 기록지(1)의 식별 방법에 이용되는 기록지(1)의 표면의 정보만을 이용하는 경우에는, 보통지로부터 매트 코팅지를 구별하는 것은 곤란했다. 제8 실시형태에서는, 기록지(1)의 표면의 정보 이외에, 기록지(1) 내부의 정보를 고려하였다. 따라서, 보통지와 매트 코팅지 사이를 구별할 수 있을 뿐만 아니라, 복수 상표의 보통지 사이 및 복수 상표의 매트 코팅지 사이를 구별할 수 있게 된다.
즉, 제8 실시형태에서는, 광택도, 평활도, 두께, 및 밀도 중 적어도 하나의 다른 특성을 가지는 복수의 기록지(1)로부터 대상물의 상표를 특정할 수 있다.
컬러 프린터(2000a)에 적합한 복수 상표의 기록지의 각각에 대하여, 컬러 프린터(2000a)를 출하하기 전에 미리 조정 공정 등의 공정에서 화상 형성 스테이션의 각각에 대하여 적합한 현상 조건 및 전사 조건을 결정한다. 결정 결과는 프린터 제어 장치(2090)의 ROM에“현상 및 전사 테이블”로서 저장된다.
프린터 제어 장치(2090)는, 컬러 프린터(2000a)의 전원이 온되었을 때, 및 급지 트레이(2060)에 기록지(1)가 공급되었을 때, 종이 종류 판별 처리를 수행한다. 프린터 제어 장치(2090)에 의해 수행되는 종이 종류 판별 처리에 관해서 이하에 설명한다.
(1) 광학 센서(2245)의 복수의 발광 소자(6a)를 동시에 점등시킨다.
(2) 수광기(13) 및 수광기(15)의 출력 신호로부터 신호 레벨(S1 및 S2)의 값을 구한다.
(3) 기록지 판별 테이블을 참조하여 얻어진 신호 레벨(S1 및 S2)의 값으로부터 기록지(1)의 상표를 특정한다.
(4) 특정된 기록지(1)의 상표를 나타내는 정보를 RAM에 저장하여, 종이 종류 판별 처리를 종료한다.
프린터 제어 장치(2090)는, 사용자로부터의 인쇄 작업 요구를 수신할 때, RAM에 저장되어 있는 기록지(1)의 상표에 대한 정보를 판독하고, 기록지(1)의 상표에 가장 적합한 현상 조건 및 전사 조건을, 현상 및 전사 테이블로부터 취득한다.
그 후, 프린터 제어 장치(2090)는, 가장 적합한 현상 조건 및 전사 조건에 따라서 각 화상 정보 스테이션의 현상 장치 및 전사 장치를 제어한다. 예컨대, 전사 전압 및 토너량을 제어할 수도 있다. 이러한 구성에 의해, 고품질의 화상이 기록지(1)에 형성된다.
다음으로, 스펙클 패턴의 억제 방법에 관해서 설명한다.
반사 광량으로부터 기록지(1)의 표면 상태를 검출하는 센서의 광원에 반도체 레이저를 이용하면, 반도체 레이저로부터 출사된 코히런트 광이 기록지(1)의 표면 등의 거친면의 각 점에서 난반사된다. 각 점에서 반사된 광들이 서로 간섭되어, 스펙클 패턴이 발생한다.
발명자들은 발광 소자(6a)가 2차원으로 배열된 면발광 레이저 어레이(VCSEL 어레이)를 이용하는 경우에 발광 소자(6a)의 수와 스펙클 패턴의 콘트라스트비 사이의 관계를 조사하였다(도 38 참조). 제8 실시형태에서, 콘트라스트비는 스펙클 패턴의 관측 강도에서의 최대값과 최소값 사이의 차를 규격화한 값으로서 정의된다.
스펙클 패턴의 관측은, Y 축 방향(확산 방향)에 관해서, 빔프로파일러를 이용하여 수행된다. 빔프로파일러에 의해 얻어진 관측 결과에 기초하여 스펙클 패턴의 콘트라스트비를 계산하였다. 관측 대상인 시료로서, 평활도가 다른 3 종류의 보통지(보통지 A, 보통지 B 및 보통지 C) 및 광택지를 이용하였다. 보통지 A는 오켄식 평활도가 33 초를 나타내는 보통지이다. 보통지 B는 오켄식 평활도가 50 초를 나타내는 보통지이다. 보통지 C는 오켄식 평활도가 100 초를 나타내는 보통지이다.
도 38에 나타낸 바와 같이, 발광 소자의 수가 증가할 때, 스펙클 패턴의 콘트라스트비가 감소하는 경향이 있다. 또한, 이러한 경향은 종이의 종류에는 의존하지 않는다.
또한, 발명자들은 스펙클 패턴의 콘트라스트비를 감소시키는 효과가, 총광량의 증가에 의한 것이 아니라, 발광 소자(6a)의 수의 증가에 의한 것을 확인하기 위한 실험을 수행하였다(도 39 참조).
도 39는 각 발광 소자(6a)의 광량을 일정(예를 들어, 1.66 mW)하게 하여 발광 소자의 수를 변경하는 경우와, 발광 소자(6a)의 수를 30개의 소자로 고정하여 각 발광 소자(6a)의 광량을 변경하는 경우에서, 총광량에 대한 콘트라스트비의 변화를 나타낸다.
발광 소자(6a)의 수를 고정하여 각 발광 소자(6a)의 광량을 변경하는 경우에는, 콘트라스트비가 거의 일정하다. 이와 반대로, 각 발광 소자(6a)의 광량을 일정하게 하여 발광 소자(6a)의 수를 변경하는 경우에, 광량이 작으면 즉, 발광 소자(6a)의 수가 적으면, 콘트라스트비는 높아진다. 발광 소자(6a)의 수가 증가할 때, 콘트라스트비는 서서히 감소한다. 따라서, 스펙클 패턴의 콘트라스트비의 감소 효과는, 광량의 증가에 의한 것이 아니라, 발광 소자(6a)의 수의 증가에 의한 것임을 확인할 수 있다.
또한, 발명자들은 광원으로부터 출사되는 광의 파장을 변화시킴으로써 스펙클 패턴을 억제할 수 있는지 여부를 조사하였다.
면발광 레이저(VCSEL)에서는, 구동 전류에 의해 출사광의 파장을 제어할 수 있다. 구동 전류가 변화될 때, VCSEL 내부에서 열이 발생하여, 굴절률이 변화한다. 그 후, 유효적인 공진기 길이가 변화한다.
도 40은 광원으로서 VCSEL을 적용하고, 구동 전류를 변경함으로써 출사 광량을 1.4 mW로부터 1.6 mW까지 변경한 경우에서 빔프로파일러에 의해 스펙클 패턴을 관측하여 얻어진 광강도 분포를 나타낸다. 도 40에 나타낸 바와 같이, 구동 전류의 변화에 따라서, 광원으로부터 출사되는 광의 파장이 변화한다. 이와 같이, 광강도 분포가 변화하는 것을 확인할 수 있다.
도 41은 구동 전류를 고속으로 변화시킨 경우의 유효적인 광강도 분포를 나타낸다. 광강도 분포는 도 40에 나타내는 복수의 구동 전류에 있어서의 광강도 분포의 평균값과 동일하다. 이에 따라, 광 강도의 변동이 억제되어 있음을 확인할 수 있다. 구동 전류를 변화시킨 경우의 스펙클 패턴의 콘트라스트비는 0.72를 나타내며, 구동 전류를 일정하게 한 경우의 스펙클 패턴의 콘트라스트비는 0.96를 나타낸다. 이와 같이, 전자의 경우의 콘트라스트비는 후자의 경우의 콘트라스트비보다 낮게 억제된다.
따라서, 면발광 레이저(VCSEL)를 구동하는 경우에, 예컨대, 시간적 응답에 있어서 전류값이 삼각 파형을 형성하도록 구동 전류의 흐름을 제어할 수도 있다. 따라서, 콘트라스트비를 보다 낮게 억제할 수 있다.
제8 실시형태에서, 광학 센서(2245)의 광원(11)은 9개의 발광 소자(6a)가 2차원 배열되어 있는 면발광 레이저 어레이를 포함한다. 프린터 제어 장치(2090)의 CPU는 삼각 파형의 구동 전류를 면발광 레이저 어레이(5a)에 공급한다. 이러한 구성에 의해, 스펙클 패턴이 억제된다. 정확한 반사 광량을 검출할 수 있다. 따라서, 기록지(1)의 식별 정밀도를 향상시킬 수 있다. 즉, 출사광의 파장을 시간적으로 변화시킴으로써 스펙클 패턴이 억제되는 것을 알게 되었다.
또한, 면발광 레이저 어레이(5a)를 이용함으로써, 조사광을 평행광으로 콜리메이트하기 위한 조정을 쉽게 수행할 수 있다.
내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)의 광량은, 기록지(1)에 조사되는 광의 광량과 비교하여 매우 작은 것으로 확인되었다. 예컨대, 입사각 θ이 80°를 나타낼 때, 확산 반사광의 광량은 조사 광량보다 대략 4자릿수 만큼 작고, 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분의 광량은, 확산 반사광의 광량의 절반보다 더 작다.
내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)을 정확하게 검출하기 위하여, 광원의 출력을 증가시키고, P 편광 성분(7p)을 정확하게 그리고 검출량이 최대가 되도록 획득하는 수광 조건으로, 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)을 수광하는 것이 바람직하다.
내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)을 정확하게 그리고 검출량이 최대가 되도록 수광하기 위해서는, 이하의 것이 중요하다.
(1) 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)을, 적어도 표면 정반사광이 포함되는 방향에서는 검출하지 않는다.
실제로는 조사광으로부터 완전히 S 편광만을 남겨두는 것은 곤란하다. 기록지(1)의 표면에서의 반사광은 P 편광 성분(7p)을 포함할 수도 있다. 표면 정반사광이 포함되는 방향에서는, 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)보다, 조사광에 원래 포함되어 있고 기록지(1)의 표면에서 반사된 P 편광 성분(7p)이 더 커지게 된다. 표면 정반사광이 포함되는 방향으로 편광 필터(14) 및 수광기(13)를 배치하면, 기록지(1) 내부의 정보가 포함되는 반사 광량을 정확하게 검출할 수 없다.
조사광에 대한 S 편광을 완전히 통과시키기 위하여, 소광비가 높은 편광 필터를 이용하는 것도 고려될 수 있다. 이 경우에, 광학 센서는 더욱 비싸지게 된다.
(2) 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)을, 기록지(1)의 조명 중심의 법선 방향에서 검출한다.
내부 확산 반사광은 완전 확산 반사광으로서 간주될 수 있기 때문에, 검출 방향에 대한 반사 광량은 램버트 분포로 근사화되고, 여기서 반사광량은 조명 중심(3c)의 법선 방향에서 가장 커지게 된다. 조명 중심(3c)의 법선 방향으로 편광 필터(14) 및 수광기(13)를 배치하는 경우에, S/N이 높고, 가장 높은 정밀도가 얻어진다.
전술한 설명으로부터, 종래 기술은 이하의 것으로 간주될 수 있다.
일본국 공개 특허 평성10-160697호는, 시트 재료의 재료 품질을 시트 재료의 표면에서 정반사된 광량에 기초하여 판별하는 시트 재료 품질 판별 장치를 개시한다. 즉, 대상물의 내부를 고려하지 않고, 정반사광의 절대 광량에만 기초하여 시트 재료를 판별한다.
일본국 공개 특허 제2006-062842호에 개시된 화상 형성 장치에서는, 대상물로부터의 반사광의 광량을 복수 방향으로 검출한다. 이 경우에, 대상물의 내부를 고려하지 않고, 정반사광과 확산 반사광의 비에 기초하여 광택성을 검출하여, 종이 종류를 판별한다.
일본국 공개 특허 평성11-249353호에 개시된 화상 형성 장치에서는, 정반사광을 2개의 편광 성분으로 분리하여, 이 2개의 편광 성분을 검출한다. 2개의 평광 성분 사이의 광량차에 기초하여, 종이의 표면의 평활성을 획득하여, 종이 종류를 판별한다. 이 경우에는, 편광을 이용한다. 그러나, 2개의 편광 성분은 정반사광에 포함하는 방향에서 검출되어 있다. 또한, 대상물의 내부를 고려하지 않는다.
전술한 종래 기술에서는, 비코팅지, 코팅지 및 OHP 시트를 간단히 판별한다. 그러나, 기록지(1)의 상표는 판별하지 못한다.
제8 실시형태의 기록지(1)의 판별 방법에서는, 전술한 종래 기술 이외에, 지금까지 고려되어 있지 않던 기록지(1) 내부의 정보가 포함되는 내부 확산광의 광량을 이용한 판별 방법이 새롭게 제공된다.
제8 실시형태의 판별 방법에서는, 적절한 위치에서 반사광을 수광함으로써, 종래 기술의 기록지(1)의 표면의 광택도(평활성)에 더하여, 기록지(1)의 두께 또는 밀도에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이에 따라, 식별 레벨을 세분화할 수 있다.
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 제8 실시형태에서는, 광조사 시스템은 광원(11) 및 콜레메이트 렌즈(12)를 포함한다. 제1 광검출 시스템은 수광기(15)에 의해 형성되고, 제2 광검출 시스템은 편광 필터(14)와 수광기(13)에 의해 형성된다.
일본국 공개 특허 제2002-340518호에 개시된 표면 특성 식별 장치 및 일본국 공개 특허 제2003-292170호에 개시된 프린터 장치에서는, 기록 부재의 표면이 손상될 수 있고, 그 표면 특성이 변경될 수도 있음에 주목해야 한다.
또한, 예컨대, 반사형 광학 센서 이외에, 투과광, 초음파 등을 이용하여 기록 부재의 두께를 검출하는 센서, 기록 부재의 저항값을 검출하는 센서, 및 온도 센서 등의 여러 가지 센서를 부가적으로 장착함으로써 식별 레벨을 더욱 세분화할 수 있다. 불리하게도, 부품부의 수가 증가한다. 이에 따라, 광학 센서는 고비용화되고, 광학 센서의 사이즈는 더 커지게 된다.
반사 광량에 기초하여 인쇄 용지의 표면 상태를 검출하는 센서로서는, S/N을 향상시키기 위하여, 광원(11)으로서 반도체 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 인쇄 용지의 표면과 같은 거친면에 광속을 조사할 때, 스펙클 패턴이 발생한다. 스펙클 패턴은 광속에 의해 조사된 부위에 따라서 다르게 된다. 수광기(13 및 15)에 의한 검출의 변동이 야기되고, 정밀도가 저하된다. 따라서, 일반적으로, LED 등은 관습적으로 이용되고 있다.
제8 실시형태에 따른 광학 센서(2245)는, 광원(11), 콜리메이터 렌즈(12), 수광기(13), 편광 필터(14), 수광기(15), 검은 박스(16) 등을 포함한다.
그리고, 수광기(13)는 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)을 수광하도록 배치되고, 수광기(15)는 표면 정반사광을 주로 수광하도록 배치된다.
이 경우에, 수광기(13)의 출력신호 및 수광기(15)의 출력신호에 기초하여 기록지(1)의 상표를 특정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 내부확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)의 광량을 검출함으로써, 기록지(1) 내부로부터의 반사광을 고정밀도로 분리할 수 있게 된다. 반사광은 그 미약한 광으로 인해 분리하기가 곤란하였다. 기록지 내부로부터의 반사광은 기록지(1)의 내부 상태에 관한 정보를 포함한다. 추가적으로 이 정보를 고려함으로써, 판별 레벨을 종래 기술에서는 곤란하였던 상표명의 판별 레벨까지 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 여러 가지 종류의 센서를 조합시키는 것 대신에, 광학 센서(2245)는 간결한 구성에 따라 저비용으로 실현되고, 최소화된다.
그러므로, 고비용화 및 대형화를 초래하지 않고, 기록지(1)의 상표를 종래 기술보다 상세하게 특정할 수 있다.
또한, 광원(11)으로서 면발광 레이저 어레이(5a)를 이용하기 때문에, 조사광을 직선 편광으로 형성하기 위한 편광필터가 불필요하게 된다. 또한, 조사광을 용이하게 평행광으로 할 수 있고, 또한 소형화에 의해 복수의 발광 소자(6a)를 포함하는 광원을 실현할 수 있다. 사이즈가 감소되고 비용이 감소된 광학 센서(2245)를 실현할 수 있다.
광원(11)이 복수의 발광 소자(6a)를 포함한다. 복수의 발광 소자(6a) 전체를 동시에 점등시킴으로써, 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)의 광량을 증가시킬 수 있다.
확산 반사광은 (A)“표면에서 반사된 S 편광”, (B)“내부에서 반사된 S 편광”, (C)“내부에서 반사된 P 편광”을 포함한다. 확산 반사광에서,“내부에서 반사된 S 편광”은 편광 필터(14)에 의해 분리된다. 그 광량을 검출함으로써, 판별 레벨을 더욱 세분화하여야 한다. 이하의 이유로 더 높은 광량을 조사할 필요가 있다.
조사광이 S 편광이면, 확산 반사광(A + B + C)에서의 “내부에서 반사된 P 편광”의 비율은 대략 최대 40%를 나타낸다. 일반적인 센서에 탑재되는 저렴한 편광 필터는 낮은 투과율을 가진다. 광은 그 편광 필터에 의해 대략 80% 정도로 감쇠된다. “내부에서 반사된 P 편광”은,“내부에서 반사된 P 편광”이 편광 필터에 의해 분리될 때, 감쇠하여 실질적으로 대략 30% 정도가 된다.
종래 기술에서는 전술한 센서를 이용하여, 확산 반사광(A + B + C)의 광량에 따라서, 기록지(1)의 종류가 2 또는 3 종류의 기록지(예컨대, 코팅지, 플라스틱 시트 등)로부터 특정된다.
제8 실시형태에서는,“내부에서 반사된 P 편광”에 기초하여 적어도 10 종류의 기록지(1)로부터 기록지(1)의 종류를 특정한다. 즉, 제8 실시형태에서는, 2 종류의 기록지(1)로부터 하나를 특정하는 종래 기술보다 기록지(1)의 종류를 5배 이상 상세하게 특정할 수 있다. 이에 따라, 종래 기술보다 더 적은 광량에 대하여 더 높은 광분해능이 필요하게 된다. 광분해능이 높은 포토 다이오드(PD)를 이용하면, 작은 광량으로 기록지(1)의 종류를 특정할 수 있게 된다. 그러나, 이는 비용을 증가시킬 수 있다.
따라서, 제8 실시형태에서는, 조사 광량을 증가시킴으로써, 높은 광분해능을 얻고 있다. 구체적으로는, 전술한 바와 같이, 내부 확산 반사광의 광량이 실질적으로 확산 반사광(A + B + C)의 대략 30% 정도로 감소되기 때문에, 조사광의 광량은 종래 기술보다 3.3배가 필요하게 된다. 또한, 종이 판별이 종래 기술보다 5배 이상 상세하게 수행되기 때문에, 종래 기술에서의 광량보다 3.3 × 5배 정도의 광량을 조사해야 한다. 전술한 바와 같이, 많은 기록지(1)의 종류를 특정하는 것에 비례하여, 조사 광량을 증대시킬 필요가 있다. 제8 실시형태에서는, S 편광을 조사하는데 LED 등의 비편광 광원을 이용하는 경우에, 광은 이 광이 조사되기 전에 편광 필터를 통하여 직선 편광(S 편광)으로 될 필요가 있다. 이 경우에, 전술한 바와 같은 저렴한 편광 필터를 사용할 수도 있다. 기록지(1)에 조사되는 광량은 LED로부터 출사되는 광량의 대략 40%[= 50%(P 편광의 컷트분) × 80%(편광 필터에 의한 감쇠분)]가 된다. 따라서, LED 광원의 경우에, 종래 기술보다 40배(= 3.3 × 5 ÷ 0.4) 이상의 조사 광량이 필요하게 된다. 그러나, 저렴한 LED로부터의 조사 광량은 대략 수 mW 정도(대표값으로서 1 mW)이다. 40 mW 내지 50 mW 이상의 조사 광량을 확보하는 것이 곤란이다. 이와 반대로, 면발광 레이저 어레이(5a)에서는, 복수의 발광부(6a)를 동시에 점등시킨다. 이에 따라, 원하는 조사 광량을 용이하게 확보할 수 있다. 따라서, 면발광 레이저 어레이(5a)에서는, 종래 기술보다 많이 기록지(1)의 종류를 특정하기 위한 광량을 확보할 수 있다.
또한, 제8 실시형태에서는, 광원(11)이 복수의 발광 소자(6a)를 포함하기 때문에, 복수의 발광 소자(6a)를 점등시킴으로써, 복수의 발광 소자(6a) 중 하나의 발광 소자만을 점등시킨 경우와 비교해서, 반사광의 스펙클 패턴의 콘트라스트비가 감소된다. 이에 따라, 기록지(1)의 종류의 판별 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 면발광 레이저 어레이(5a)를 이용하여 있기 때문에, 보다 안정된 직선 편광의 조사가 가능해진다. 이러한 구성에 의해, 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)의 광량을 정확하게 검출할 수 있다.
또한, 전류값이 시간적으로 변화되는 전류를 면발광 레이저의 구동 전류로서 이용하고 있기 때문에, 스펙클 패턴의 콘트라스트비를 더욱 감소시킬 수 있다.
또한, 광원(11)으로서 면발광 레이저 어레이를 이용하고 있기 때문에, 조사광을 직선 편광으로 하기 위한 편광 필터가 요구되지 않는다. 또한, 조사광을 용이하게 평행광으로 할 수 있고, 소형화에 의해 복수의 발광 소자를 포함하는 광원(11)을 실현할 수 있다. 광학 센서(2245)의 소형화를 실현하고, 광학 센서(2245)의 비용을 감소시킬 수 있다.
제8 실시형태에 따른 컬러 프린터(2000a)는 광학 센서(2245)를 포함한다. 그 결과, 광학 센서(2245)의 비용 및 사이즈를 증가시키지 않고 고품질의 화상을 형성할 수 있다. 또한, 수동 설정의 작업 부하를 감소시키고, 인쇄 실패를 해소시킬 수 있다.
또한, 제8 실시형태에서는, 기록지(1)에 조사되는 광이 S 편광인 경우에 관해서 설명하였다. 제8 실시형태는 이 경우로 한정되지 않고, 기록지(1)에 조사되는 광이 P 편광인 경우에도 적용될 수 있다. 이 경우에, 편광 필터(14)를 이용하는 대신에, S 편광을 투과시키는 편광 필터가 이용된다.
또한, 제8 실시형태에서, 광학 센서(2245)의 식별 레벨이, 비코팅지, 코팅지 및 OHP 시트 중 하나를 특정하기에 충분한 경우에, 도 42에 나타낸 바와 같이, 편광 필터(14)가 배치되지 않을 수도 있다. 면발광 레이저 어레이(5a)를 이용함으로써, 발광 소자가 하나인 경우보다 더 높은 광량을 가지는 광을 기록지(1)에 조사할 수 있다. 반사 광량에 있어서의 S/N을 향상시키고 식별 정밀도를 향상시킬 수 있다. 도 42에서, 수광기(13)를 향한 반사광(13p)은 표면 확산 반사광 및 내부 확산 반사광을 포함한다. 수광기(15)를 향한 반사광은 표면 정반사광으로서 간주된다.
또한, 복수의 발광 소자(6a)를 동시에 점등시킴으로써, 스펙클 패턴의 콘트라스트비를 감소시킨다. 보다 정확하게 반사 광량을 검출할 수 있고, 식별 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 면발광 레이저 어레이(5a)를 이용하는 경우, 종래 기술에서와 같은 LED를 이용하는 경우에서는 실현되지 않았던 고밀도의 집적화를 실현할 수 있다. 콜리메이터 렌즈(12)의 광축 부근에 모든 레이저광을 집중할 수 있기 때문에, 입사각을 일정하게 하도록 복수의 광속의 각도가 이루어져 있다. 이에 따라, 복수의 광속은 대략 평행하게 된다. 용이하게 콜리메이트 광학 시스템을 실현할 수 있다.
또한, 제8 실시형태에서, 도 43에 나타낸 바와 같이 면발광 레이저 어레이(5b)에서의 복수의 발광 소자(6a)에서는, 발광 소자(6a) 사이의 적어도 하나의 간격이, 다른 간격들과는 상이하게 될 수도 있다. 이 경우에, 스펙클 패턴의 규칙성이 흐트러진다. 스펙클 패턴의 콘트라스트비가 더 감소된다. 즉, 면발광 레이저 어레이(5b)에서의 인접하는 발광 소자(6a) 사이의 간격이 상이한 것이 바람직하다.
도 44는 광원이 5개의 발광 소자가 일차원 배열되고 등간격으로 배치되는 또 다른 면발광 레이저 어레이를 포함하는 경우에서, 스펙클 패턴을 빔프로파일러에 의해 관측하여 얻어진 광강도 분포를 나타낸다. 이 경우, 5개의 발광 소자의 배치의 규칙성에 대응하는 주기적인 광강도 분포의 변동이 확인된다. 이 경우에서의 콘트라스트비는 0.64를 나타낸다.
또한, 도 45는, 5개의 발광 소자가 일차원 배열되고, 그 발광 소자가 1.0 : 1.9 : 1.3 : 0.7의 비로 불규칙하게 배열되는 면발광 레이저 어레이를 포함하는 광원에 있어서, 스펙클 패턴을 빔프로파일러에 의해 관측하여 얻어진 광강도 분포를 나타낸다. 이 경우에, 주기적인 광강도 분포의 변동이 억제된다. 이 경우에, 콘트라스트비는 0.56를 나타내며, 이 콘트라스트비는 등간격으로 발광 소자를 배치하는 경우보다 감소된다.
전술한 바와 같이, 복수의 발광 소자를 포함하는 면발광 레이저 등에 대하여, 복수의 발광 소자가 등간격으로 배치되지 않고 불규칙적으로 배치된다. 이에 따라, 스펙클 패턴을 더 억제할 수 있다.
종이 종류가 외란광 및 미광으로 인해 잘못 판별될 수 있으면, 광검출 시스템을 증가시킬 수도 있다.
예컨대, 도 46에 나타낸 바와 같이, 수광기(17)를 더 포함할 수도 있다. 수광기(17)는 표면 확산 반사광 및 내부 확산 반사광을 수광하는 위치에 배치될 수 있다.
또한, 광원(11)의 중심, 조명 중심(3c), 편광 필터(14)의 중심, 수광기(13)의 중심, 수광기(15)의 중심, 및 수광기(17)의 중심은 동일 평면 상에 존재한다.
이와 같이, 조명 중심(3c)과 수광기(17)의 중심 사이를 연결하는 라인(L3)과, 기록지(1)의 표면에 의해 형성되는 각도 ψ3은 120°이다(도 47 참조).
이 경우에서의 프린터 제어 장치(2090)에 의해 수행되는 종이 종류 판별 처리에 관해서 이하에서 설명한다. 광원(11)으로부터의 광속이 기록지(1)에 조사되었을 때, 수광기(17)의 출력 신호의 신호 레벨을“S3”로 표시한다.
(1) 광학센서(2245)의 복수의 발광 소자(6a)를 동시에 점등시킨다.
(2) 수광기(13, 15, 및 17)의 출력 신호로부터 신호 레벨(S1, S2 및 S3)의 값을 구한다.
(3) 신호 레벨(S3 또는 S2)의 값을 구한다.
(4) 기록지 판별 테이블을 참조하여, 얻어진 신호 레벨(S1 및 S3 또는 S2)의 값에 기초하여 기록지(1)의 상표를 특정한다.
(5) 상기 항목 (4)에서 특정된 기록지(1)의 상표명을 나타내는 정보를 RAM에 저장하여, 이 경우에서의 종이 종류 판별 처리를 종료한다.
컬러 프린터(2000a)에 적합한 복수 상표의 기록지(1)의 각각에 관해서, 컬러 프린터(2000a)를 출하하기 전에 미리 조정 공정 등의 공정에서 신호 레벨(S1 및 S3 또는 S2)의 값을 측정한다. 측정 결과는 프린터 제어 장치(2090)의 ROM에“기록지 판별 테이블”로서 저장된다.
또한, 예컨대, 도 48에 도시된 바와 같이, 광학 센서(2245)는 편광 필터(18)와 수광기(19)를 더 포함할 수도 있다.
편광 필터(18)는 표면 확산 반사광 및 내부 확산 반사광의 광로 상에 배치되어 있다. 이 편광 필터(18)는 P 편광을 투과시켜, S 편광을 차광하는데 이용된다.
수광기(19)는 편광 필터(18)를 투과한 광속의 광로 상에 배치되어 있다. 수광기(19)는 내부 확산 반사광에 포함되는 P 편광 성분(7p)을 수광한다.
또한, 광원(11)의 중심, 조명 중심(3c), 편광 필터(14)의 중심, 수광기(13)의 중심, 수광기(15)의 중심, 편광 필터(18)의 중심, 및 수광기(19)의 중심은 거의 동일 평면 상에 존재한다.
조명 중심(3c)과 편광 필터(18) 및 수광기(19)의 중심 사이를 연결하는 라인(L4)과, 기록지(1)의 표면에 의해 형성되는 각도 ψ4는 150° 이다(도 49 참조).
이 경우에서의 프린터 제어 장치(2090)에 의해 수행되는 종이 종류 판별 처리에 관해서 이하에서 설명한다. 광원(11)으로부터의 광속이 기록지(1)에 조사되었을 때, 수광기(19)의 출력 신호의 신호 레벨을“S4”로 표시한다.
(1) 광학 센서(2245)의 복수의 발광 소자(6a)를 동시에 점등시킨다.
(2) 수광기(13, 15, 및 19)의 출력 신호로부터 신호 레벨(S1, S2, 및 S4)의 값을 구한다.
(3) 신호 레벨(S4 또는 S1)의 값을 구한다.
(4) 기록지 판별 테이블을 참조하여, 얻어진 신호 레벨(S4 또는 S1 및 S2)의 값에 기초하여 기록지(1)의 상표를 특정한다.
(5) 상기 항목 (4)에서 특정된 기록지(1)의 상표를 나타내는 정보를 RAM에 저장하여, 이 경우에서의 종이 종류 판별 처리를 종료한다.
컬러 프린터(2000a)에 적합한 복수 상표의 기록지(1)의 각각에 관해서, 컬러 프린터(2000a)를 출하하기 전에 미리 조정 공정 등의 공정에서 신호 레벨(S4 또는 S1 및 S2)의 값을 측정한다. 측정 결과는 프린터 제어 장치(2090)의 ROM에“기록지 판별 테이블”로서 저장된다.
또한, 예컨대, 도 50 및 도 51에 나타낸 바와 같이, 광학 센서(2245)는 수광기(17), 편광 필터(18), 및 수광기(19)를 더 포함할 수도 있다. 즉, 광학 센서(2245)는 수광기(19)에 의해 형성되는 제3 광검출 시스템과, 편광 필터(18) 및 수광기(19)에 의해 형성되는 제4 광검출 시스템을 더 포함할 수도 있다.
이 경우에서의 프린터 제어 장치(2090)에 의해 수행되는 종이 종류 판별 처리에 관해서 이하에 설명한다.
(1) 광학 센서(2245)의 복수의 발광 소자(6a)를 동시에 점등시킨다.
(2) 수광기(13, 15, 17, 및 19)의 출력 신호로부터 신호 레벨(S1, S2, S3, 및 S4)의 값을 구한다.
(3) 신호 레벨(S4 또는 S1) 및 신호 레벨(S3 또는 S2)의 값을 구한다.
(4) 기록지 판별 테이블을 참조하여, 얻어진 신호 레벨(S4 또는 S1 및 S2)의 값에 기초하여 기록지(1)의 상표를 특정한다(도 52 참조).
(5) 상기 항목 (4)에서 특정된 기록지(1)의 상표를 나타내는 정보를 RAM에 저장하여, 이 경우에서의 종이 종류 판별 처리를 종료한다.
컬러 프린터(2000a)에 적합한 복수 상표의 기록지(1)의 각각에 관해서, 컬러 프린터(2000a)를 출하하기 전에 미리 조정 공정 등의 공정에서 신호 레벨(S4 또는 S1 및 S3 또는 S2)의 값을 측정한다. 측정 결과는 프린터 제어 장치(2090)의 ROM에“기록지 판별 테이블”로서 저장된다.
전술한 바와 같이, 서로 다른 방향으로 반사된 확산광을 각각 검출하는 복수의 수광 시스템을 설치한다. 수광 시스템에 의해 각각 검출된 값 등의 계산값을 이용하여 기록지(1)를 판별함으로써, 외란광 및 미광이 존재하는 경우에도 기록지(1)를 확실하게 판별할 수 있다.
또한, 이 경우에, 프린터 제어 장치(2090)는 신호 레벨(S1 및 S2)를 이용하여 대략적으로 기록지(1)의 종류를 특정할 수도 있다. 그 후, 프린터 제어 장치(2090)는 신호 레벨(S4 또는 S1)과 신호 레벨(S3 또는 S2)을 이용함으로써 기록지(1)의 상표명을 명확하게 판별할 수도 있다.
이 경우에서의 연산 방법은 신호 레벨(S1 또는 S4)을 이용한다. 그러나, 이 경우에서의 연산 방법은 이러한 신호 레벨(S4 또는 S1)의 이용으로 한정되지 않는다. 이와 유사하게, 신호 레벨(S3 또는 S2)을 이용하는 연산 방법에서는, 신호 레벨의 이용이 신호 레벨(S3 또는 S2)로 한정되지 않는다.
도 53의 (A)는 신호 레벨(S1 및 S2)만을 이용하여 종이 종류를 판별하는 경우에서의 외란광의 영향에 관련되는 조사 결과를 나타낸다. 도 53의 (B)는 신호 레벨(S4 또는 S1) 및 신호 레벨(S3 또는 S2)을 이용함으로써 종이 종류를 판별하는 경우에서의 외란광의 영향에 관련되는 조사 결과를 나타낸다. 도 53의 (A) 및 도 53의 (B)로부터 명백한 바와 같이, 외란광이 존재하면, 각각 수광 시스템에 의해 검출되는 값은 커지게 된다. 신호 레벨(S1 및 S2)만을 이용하여 기록지(1)의 종류를 판별하는 경우에는, 그 종류가 잘못 판별될 수도 있다. 한편, 신호 레벨(S4 또는 S1) 및 신호 레벨(S3 또는 S2)을 이용하여 종이 종류를 판별하는 경우에는, 외란광이 존재하더라도, 신호 레벨(S4 또는 S1) 및 신호 레벨(S3 또는 S2)은 외란광이 존재하지 않는 상태로부터 거의 변화하지 않는다. 따라서, 적절한 종류의 기록지(1)를 판별할 수 있다.
이 경우에, 제3 광검출 시스템은 복수의 수광기를 포함할 수도 있다. 또한, 제4 광검출 시스템은 복수의 편광 필터 및 수광기를 포함할 수도 있다.
예컨대, 제3 광검출 시스템이 2개의 수광기를 포함할 수 있고, 제4 광검출 시스템이 2 쌍의 편광 필터와 수광기를 포함할 수 있는 경우에, 제3 광검출 시스템의 수광기의 출력 레벨을 신호 레벨“S3”및“S5”로 표시하고, 제4 광검출 시스템의 수광기의 출력 레벨을 신호 레벨“S4”및“S6”로 표시한다. (S4/S1 + S6/S1)로서 연산된 값과, (S3/S2 + S5/S2)로서 연산된 값을 이용하여, 종이 종류를 판별할 수도 있다. 또한, S 4/S1의 값과, S6/S1의 값과, S3/S2의 값과, S5/S2의 값을 이용하여, 종이 종류를 판별할 수도 있다.
종이 종류를 판별하는데 이용되는 연산 방법에 따른“기록지 판별 테이블”은 미리 조정 공정 등의 공정에서 작성되어, 프린터 제어 장치(2090)의 ROM에 저장되어 있다.
또한, 제8 실시형태에서, 광학 센서(2245)는, 일례로서 도 54에 나타낸 바와 같이, 2개의 미러(21 및 22)를 더 포함할 수도 있다.
이 경우에, 광원(11)은 Z축에 평행한 방향으로 광속을 출사하고, 콜리메이터 렌즈(12)는 광축이 Z축에 평행하게 되도록 배치되어 있다.
또한, 미러(21)는 콜리메이터 렌즈(12)를 통한 광속을 반사하여 그 광속의 광로를 굴절시킨다.
미러(22)는 미러(21)와 동등하며, X 축 방향에 대해서, 개구부(3a)(도 31 참조)가 미러(21)와 미러(22) 사이에 배치되며, 미러(21)와 대향하는 위치에 배치된다. 기록지(1)로부터의 표면 정반사광의 광로는, 그 방향이 Z 축에 평행하게 되도록 굴절된다.
수광기(15)는 미러(22)의 +측에 배치되어, 광로가 굴절된 표면 정반사광을 수광한다.
이 경우에, 광원(11) 및 수광기(13 및 15)를 경사진 상태로 지지하는 지지 부재를 제공하는 것이 불필요하게 된다. 따라서, 저비용으로, 소형화가 가능한 광학 센서(2245)를 실현할 수 있다.
또한, 3가지 이상의 수광기를 배치하는 경우에, 미러를 이용하여 수광기로 향하는 광속의 각 진행 방향을 Z축에 평행한 방향으로 함으로써, 광학 센서(2245)의 소형화를 촉진할 수 있다.
또한, 제8 실시형태에서는, 광원(11)이 복수의 발광 소자(6a)를 포함하는 구성에 관해서 설명하였다. 제8 실시형태는 이 경우로 한정되지 않고, 광원(11)이 하나의 발광 소자를 포함하는 구성에도 적용될 수 있다.
제8 실시형태에서는, 면발광 레이저 어레이(5a 또는 5b) 대신에, 종래의 LD(Laser Diode)를 이용할 수도 있다. 이 경우에, 제55에 나타낸 제5 변형예로서, 편광 필터(23)를 배치하여, 조사광을 S 편광으로 만든다.
또한, 제5 변형예에서는, 각 수광기(13 및 15)의 앞에 집광 렌즈를 배치하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 검출 광량의 변화를 감소시킬 수 있다.
반사 광량에 기초하여 기록지(1)를 판별하는데 이용되는 광학 센서(2245)에 있어서 측정의 재현성은 중요하다. 반사 광량에 기초하여 기록지(1)를 판별하는데 이용되는 광학 센서(2245)에서는, 측정이 수행될 때, 측정면과 기록지(1)의 표면이 동일 평면에 있는 것을 전제로 하여 측정 시스템이 배치되어 있다. 그러나, 기록지(1)의 표면은 굴곡, 진동 등으로 인해 경사지게 되거나 또는 리프트된다. 이와 같이, 기록지(1)의 표면은 측정면과 동일 평면에 존재하지 않게 될 수도 있다. 이 경우에는, 반사 광량이 변경되어, 안정되고 상세한 판별을 수행하기가 곤란하게 된다. 이하에서는, 예로서, 정반사광에 관해서 설명한다.
도 56의 (A)는 측정면(9a)과 기록지(1)의 표면이 동일 평면에 있는 경우를 나타낸다. 이 경우에, 광검출 시스템(315)은 정반사광을 수광한다.
도 56의 (B)는 측정면(9a)에 대하여 기록지(1)의 표면이 각도 α만큼 경사져 있는 경우를 나타낸다. 이 경우에, 광조사 시스템과 광검출 시스템(315) 사이의 위치 관계가 도 56의 (A)에 나타낸 경우의 위치 관계와 동일하면, 광검출 시스템(315)은 정반사 방향으로부터 각도 2α 만큼 변위된 방향으로 광을 수광한다. 그 변위에 따라 반사광 강도 분포가 이동한다. 조사 영역의 중심 위치로부터 광검출 시스템(315)까지의 거리를 L로 나타내면, 광검출 시스템(315)은 각도 L×tan2α 만큼 변위된 위치에서 광을 수광한다. 또한, 실제의 입사 각도는 수직선(9b)에 대한 입사 각도 θ로부터 각도 α만큼 변위된다. 각도 θ가 조정된다. 기록지(1)의 반사율이 변화한다. 검출 광량의 변화가 야기된다. 그 결과, 기록지(1)를 상세하게 판별하는 것이 곤란하게 된다.
또한, 도 56의 (C)는 측정면(9a)에 대하여 기록지(1)의 표면이 높이에 있어서 거리 d 만큼 변위된 경우, 즉, 기록지(1)의 표면이 Z 축 방향으로 변위된 경우를 나타낸다. 이 경우에, 광조사 시스템과 광검출 시스템(315) 사이의 위치 관계가 도 56의 (A)에 나타낸 경우에서의 위치 관계와 동일하면, 변위에 따라 반사광 강도 분포가 이동하기 때문에, 광 검출 시스템(315)은 정반사광 위치로부터 각도 2 d×sinθ 만큼 변위된 위치에서 광을 수광한다. 검출 광량의 변화가 야기된다. 그 결과, 기록지(1)를 상세하게 판별하는 것이 곤란하게 된다.
도 56의 (B) 및 도 56의 (C)에 나타낸 경우에는, 확실하게 정반사광을 검출하도록 이동량에 대하여 광검출 시스템(315)의 앞에 집광 렌즈를 배치한다. 반사광 강도 분포가 이동한 경우에도 광속을 집광시킴으로써 대처할 수 있다.
대안적으로, 수광기(13, 15, 17, 19 등)에 대한 수광 영역이 충분히 큰 포토 다이오드(PD)를 이용하거나, 조사광의 빔 직경을 좁게 함으로써, 기록지(1)의 표면과 측정면이 동일 평면에 있지 않게 되는 문제점을 해소할 수 있다.
또한, 각 수광기(13, 15, 17, 19 등)에 배열된 복수의 포토 다이오드를 이용함으로써, 반사광 강도 분포의 이동량에 대하여 충분히 큰 수광 영역을 가지는 구성을 적용할 수도 있다. 이 경우에, 반사광 강도 분포가 이동하는 경우에도, 복수의 포토 다이오드에 의해 각각 검출된 신호 중 최대 신호를 정반사광의 신호로서 간주할 수도 있다. 복수의 포토 다이오드가 배열된 경우에, 복수의 포토 다이오드의 각각에 대한 수광 영역을 감소시킴으로써, 정반사광과 수광 영역의 중심 사이의 변위로 인한 출력의 변동을 감소시킬 수 있다.
이상, 정반사에 관해서 설명하였다. 표면 확산 반사 및 내부 확산 반사에 대하여, 측정면(9a)과 기록지(1)의 표면 사이의 변위로 인해 검출 광량의 변화가 야기된다. 표면 확산 반사 및 내부 확산 반사에 대한 각 경우에 있어서, 정반사의 경우와 동일한 방식을 적용할 수도 있다.
제8 실시형태에서, 급지 트레이(2060)가 하나인 경우에 관해서 설명한다. 급지 트레이(2060)의 수는 하나로 한정되지 않고, 복수개가 될 수도 있다. 이 경우에는, 복수의 급지 트레지(2060)의 각각에 광학 센서(2245)를 배치할 수도 있다.
또한, 제8 실시형태에서는, 반송 중에 기록지(1)의 상표명을 특정할 수도 있다. 이 경우에, 광학 센서(2245)가 반송로 근방에 배치될 수도 있다. 예컨대, 광학 센서(2245)를 급지 롤러(2504)와 레지스트 롤러쌍(2056) 사이의 반송로 근방에 배치할 수도 있다.
또한, 전술한 실시형태에서의 광학 센서(2245)에 의해 식별되는 대상물은 기록지(1)로 한정되지 않는다.
제8 실시형태에서는, 화상 형성 장치로서 컬러 프린터(2000a)에 관해서 설명하였다. 제8 실시형태는 컬러 프린터(2000a)로 한정되지 않고, 광플로터, 디지털 복사 장치 등에 적용될 수도 있다.
대안적으로, 제8 실시형태에서, 화상 형성 장치로서의 컬러 프린터(2000a)에 관해서 설명하였다. 제8 실시형태는 컬러 프린터(2000a)로 한정되지 않는다.
또한, 광학 센서(2245)는 기록지(1)에 잉크를 분무하여 화상을 형성하는 또 다른 화상 형성 장치에도 적용될 수 있다.
광학 센서(2245)를 대상물의 두께 검출에 적용할 수 있다는 점에 주목해야 한다(도 57 참조). 종래 기술에서, 두께 센서는 투과형 센서일 수도 있다. 광학 시스템은 대상물에 대하여 항상 대칭적으로 배치된다. 따라서, 광학 시스템에 있어서, 지지 부재 등이 필요하게 된다. 한편, 제8 실시형태의 광학 센서(2245)에서는, 반사광에 의해 두께를 검출한다. 대상물의 일측에 광학 시스템을 배치할 수도 있다. 이에 따라, 부품부의 수를 감소시키고, 저비용화 및 소형화가 가능한 광학 센서(2245)를 실현할 수 있다. 대상물의 두께가 검출되는 화상 형상 장치 내부에 광학 센서(2245)를 배치하는 것이 적합하다.
또한, 광학 센서(2245)를 대상물의 밀도 검출에 적용할 수 있다(도 58 참조). 종래 기술의 구성에 있어서, 밀도 센서는 투과형 센서일 수도 있다. 광학 시스템은 대상물에 대하여 항상 대칭적으로 배치된다. 따라서, 광학 시스템에 있어서, 지지 부재 등이 필요하게 된다. 한편, 제8 실시형태의 광학 센서(2245)에서는, 반사광에 의해 밀도를 검출한다. 대상물의 일측에 광학 시스템을 배치할 수도 있다. 이에 따라, 부품부의 수를 감소시키고, 저비용화 및 소형화가 가능한 광학 센서(2245)를 실현할 수 있다. 대상물의 밀도가 검출되는 화상 형상 장치 내부에 광학 센서(2245)를 배치하는 것이 적합하다.
전술한 실시형태에서, 광학 센서는, 제1 편광 방향의 직선 편광의 제1 광을 기록 매체에 조사하도록 구성되는 광조사 시스템; 상기 광조사 시스템으로부터 조사된 제1 광 중에서, 상기 기록 매체로부터 정반사된 정반사광을 검출하도록 구성되는 정반사광 검출 시스템; 제1 편광 방향에 직교하는 제2 편광 방향의 제2 광을 투과시키는 광학 장치를 포함하고, 상기 광조사 시스템으로부터 출사된 제1 광 중에서, 상기 기록 매체로부터 확산 반사된 확산 반사광을 검출하도록 구성되는 확산 반사광 검출 시스템을 포함하도록 각각 구성되는 복수의 측정 시스템을 포함할 수도 있다.
또한, 광학 센서에서, 복수의 광조사 시스템 중 하나의 시스템으로부터 기록 매체에 조사된 제1 조사광의 기록 매체에 평행한 제1 성분과, 복수의 광조사 시스템 중 또 다른 시스템으로부터 기록 매체에 조사된 제2 조사광의 상기 기록 매체에 평행한 제2 성분에 의해 형성된 각도는, 90°이상, 180°이하일 수도 있다.
광학 센서에서, 복수의 광조사 시스템 중 하나의 시스템으로부터 기록 매체에 조사된 제1 조사광의 기록 매체에 평행한 제1 성분과, 복수의 광조사 시스템 중 또 다른 시스템으로부터 기록 매체에 조사된 제2 조사광의 상기 기록 매체에 평행한 제2 성분에 의해 형성된 각도는, 90°또는 180°일 수도 있다.
광학 센서에서, 조사 시스템은 광원과, 그 광원으로부터의 광속의 광로를 입사 방향을 향해 굴절시키는 광로 변경 소자를 포함할 수도 있다.
광학 센서는 대상물에서 반사된 광의 광로를 굴절시키도록 구성된 광로 변경 소자를 포함할 수도 있다.
기록 매체에 화상을 형성하는 화상 형성 장치는 전술한 광학 센서를 포함할 수도 있다.
화상 형성 장치는 광학 센서의 출력에 기초하여 기록 매체의 종류를 판별하고, 판별된 종류에 대응되게 화상 형성 조건을 조정하도록 구성되는 조정 장치를 포함할 수도 있다.
화상 형성 장치는 광학 센서의 출력에 기초하여 기록 매체의 평활성을 판별하고, 판별된 평활성에 대응되게 화상 형성 조건을 조정하도록 구성되는 조정 장치를 포함할 수도 있다.
화상 형성 장치는 광학 센서의 출력에 기초하여 기록 매체의 두께를 판별하고, 판별된 두께에 대응되게 화상 형성 조건을 조정하도록 구성되는 조정 장치를 포함할 수도 있다.
화상 형성 장치는 광학 센서의 출력에 기초하여 기록 매체의 밀도를 판별하고, 판별된 밀도에 대응되게 화상 형성 조건을 조정하도록 구성되는 조정 장치를 포함할 수도 있다.
본 발명은 명확하게 개시된 실시형태들로 한정되지 않고, 변화 및 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 행해질 수도 있다.
본 출원은 2010년 11월 26일자로 출원된 일본 우선권 주장 출원 제2010-263079호, 2011년 3월 15일자로 출원된 일본 우선권 주장 출원 제2011-056234호, 2011년 7월 20일자로 출원된 일본 우선권 주장 출원 제2011-158527호, 2011년 8월 4일자로 출원된 일본 우선권 주장 출원 제2011-171101호에 기초하며, 그 전체 내용은 참고로 여기에 통합된다.

Claims (20)

  1. 제1 편광 방향의 직선 편광의 조사광을, 시트형을 가지는 대상물의 표면을 향해서, 그 표면의 법선 방향에 대하여 경사진 입사 방향으로부터 출사하도록 구성되는 광조사 시스템;
    상기 광조사 시스템으로부터 출사되어 상기 대상물로부터 정반사된 정반사광의 제1 광로 상에 배치된 제1 광검출기를 포함하도록 구성되는 제1 광검출 시스템; 및
    상기 대상물의 입사면으로부터 확산 반사된 확산 반사광의 제2 광로 상에 배치되어, 상기 제1 편광 방향에 직교하는 제2 편광 방향의 직선 편광 성분을 투과시키는 광학 소자에 의해 투과된 제2 광을 수광하는 제2 광검출기를 포함하도록 구성되는 제2 광검출 시스템을 구비하는 광학 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 소자 및 상기 제2 광검출기는, 상기 대상물의 표면의 법선 방향으로 확산 반사된 확산 반사광의 제2 광로 상에 배치되는 것인 광학 센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 광검출기의 제1 출력과 상기 제2 광검출기의 제2 출력에 기초하여 상기 대상물을 특정하도록 구성된 처리부를 더 구비하는 광학 센서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 대상물의 입사면에서, 상기 대상물로부터 확산 반사된 확산 반사광의 제3 광로 상에 배치되는 제3 광검출기를 포함하도록 구성된 제3 광검출 시스템; 및
    상기 제3 광검출 시스템의 제3 광검출기의 제3 출력과 상기 제1 광검출 시스템의 제1 출력의 비와, 상기 제2 광검출기의 제2 출력에 기초하여 상기 대상물을 특정하도록 구성되는 처리부를 더 구비하는 광학 센서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 대상물의 입사면으로부터 확산 반사된 확산 반사광의 제3 광로 상에 배치되어, 상기 제1 편광 방향에 직교하는 제2 편광 방향의 직선 편광을 투과시키는 광학 소자에 의해 투과된 제3 광을 수광하는 제3 광검출기를 포함하도록 구성되는 제3 광검출 시스템; 및
    상기 제3 광검출 시스템의 제3 광검출기의 제3 출력과 상기 제2 광검출기의 제2 출력의 비와, 상기 제1 광검출기의 제1 출력에 기초하여 상기 대상물을 특정하도록 구성되는 처리부를 더 구비하는 광학 센서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 대상물의 입사면으로부터 확산 반사된 확산 반사광의 제3 광로 상에 배치된 제3 광검출기를 포함하도록 구성되는 제3 광검출 시스템;
    상기 대상물의 입사면으로부터 확산 반사된 확산 반사광의 제4 광로 상에 배치되어, 상기 제1 편광 방향에 직교하는 제2 편광 방향의 직선 편광을 투과시키는 광학 소자에 의해 투과된 제4 광을 수광하는 제4 광검출기를 포함하도록 구성되는 제4 광검출 시스템; 및
    상기 제3 광검출 시스템의 상기 제3 광검출기의 제3 출력과 상기 제1 광검출기의 제1 출력의 비와, 상기 제4 광검출 시스템의 상기 제4 광검출기의 제4 출력과 상기 제2 광검출기의 제2 출력의 비에 기초하여 상기 대상물을 특정하도록 구성되는 처리부를 더 구비하는 광학 센서.
  7. 제1항에 있어서, 반도체 레이저로부터 출사되는 광의 파형을 시간적으로 변화시키도록 구성되는 기구를 더 구비하는 광학 센서.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기구는 상기 반도체 레이저에 공급되는 구동 전류의 크기를 시간적으로 변화시켜 상기 반도체 레이저로부터 출사되는 광의 파형을 시간적으로 변화시키도록 구성되는 것인 광학 센서.
  9. 제1항에 기재된 광학 센서를 구비하며, 기록 매체 상에 화상을 형성하는 화상 형성 장치.
  10. 제1 편광 방향의 직선 편광의 제1 광을 기록 매체에 조사하도록 구성되는 광조사 시스템;
    상기 광조사 시스템으로부터 조사된 제1 광 중에서, 상기 기록 매체로부터 정반사된 정반사광을 검출하도록 구성되는 정반사광 검출 시스템; 및
    상기 제1 편광 방향에 직교하는 제2 편광 방향의 제2 광을 투과시키는 광학 소자를 포함하고, 상기 광조사 시스템으로부터 출사된 제1 광 중에서, 상기 기록 매체로부터 확산 반사된 확산 반사광을 검출하도록 구성되는 확산 반사광 검출 시스템
    을 포함하도록 각각 구성되는 복수의 측정 시스템을 구비하는 광학 센서.
  11. 제10항에 있어서, 상기 복수의 측정 시스템에서의 상기 광조사 시스템으로부터 조사된 상기 제1 광의 조명 중심은 대략 동일한 위치에 있는 것인 광학 센서.
  12. 제10항에 있어서, 상기 복수의 측정 시스템에서의 상기 광조사 시스템으로부터 조사되는 제1 광의 입사 각도는 상기 기록 매체에 대하여 대략 동일하며,
    상기 기록 매체의 표면과, 상기 제1 광의 조명 중심과 복수의 정반사광 검출 시스템 사이를 연결하는 제1 직선에 의해 형성되는 제1 각도는 대략 동일하며,
    상기 기록 매체의 표면과, 상기 제1 광의 조명 중심과 복수의 확산 반사광 검출 시스템 사이를 연결하는 제2 직선에 의해 형성되는 제2 각도는 대략 직각인 것인 광학 센서.
  13. 제10항에 있어서, 상기 기록 매체의 형상은 정사각형 또는 직사각형이며,
    상기 복수의 측정 시스템에서의 광조사 시스템 중 적어도 하나의 광조사 시스템에서, 상기 광조사 시스템으로부터 조사된 제1 광의 광로는 상기 기록 매체의 한변에 평형한 면에 존재하는 것인 광학 센서.
  14. 제10항에 있어서, 복수의 광조사 시스템에서 제1 광의 조사 시간이 중복되지 않도록, 상기 복수의 측정 시스템에서의 광조사 시스템 각각에 대하여 광원을 제어하도록 구성되는 제어부를 더 구비하는 광학 센서.
  15. 제10항에 있어서, 상기 복수의 측정 시스템에서의 광조사 시스템 각각은 발광 소자를 포함하는 면발광 레이저 어레이를 포함하도록 구성되는 것인 광학 센서.
  16. 제15항에 있어서, 상기 복수의 측정 시스템의 발광 소자는 2차원적으로 배열되는 것인 광학 센서.
  17. 제15항에 있어서, 상기 복수의 측정 시스템의 발광 소자는, 하나의 방향에 관하여, 발광 소자 사이의 간격들 중 적어도 하나가 다른 간격들과 상이하게 되도록 배치되는 것인 광학 센서.
  18. 제10항에 기재된 광학 센서를 구비하며, 기록 매체 상에 화상을 형성하는 화상 형성 장치.
  19. 제18항에 있어서, 복수의 기록 매체의 각각에 대하여, 상기 기록 매체에 있어서의 상기 정반사광 검출 시스템으로부터의 제1 출력 범위 및 상기 확산 반사광 검출 시스템으로부터의 제2 출력 범위 사이의 관계를 규정하도록 구성되는 테이블을 더 구비하며,
    상기 정반사광 검출 시스템 및 상기 확산 반사광 검출 시스템으로부터의 출력에 기초하여, 복수의 기록 매체의 상표명(name)의 각각을 특정하는 화상 형성 장치.
  20. 제1 편광 방향의 직선 편광의 제1 광을, 기록 매체에 조사하도록 각각 구성되는 복수의 광조사 시스템;
    상기 복수의 광조사 시스템에서의 각각의 광조사 시스템으로부터 조사된 제1 광 중에서, 상기 기록 매체로부터 정반사된 정반사광을 검출하도록 각각 구성되는 복수의 정반사광 검출 시스템; 및
    상기 제1 편광 방향에 직교하는 제2 편광 방향의 제2 광을 투과시키는 광학 소자를 포함하고, 각각의 광조사 시스템으로부터 조사된 제1 광 중에서, 상기 기록 매체로부터 확산 반사된 확산 반사광을 검출하도록 구성된 확산 반사광 검출 시스템을 구비하는 광학 센서.
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