KR20150038288A - 광학 센서 및 화상 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

광학 센서는 광원과; 상기 광원으로부터의 광을 기록 매체에 조사하여 상기 기록 매체에 의해 반사된 광의 강도를 검출하는 광검출기를 포함한다. 또한, 기록 매체의 법선과 관련하여 상기 광원으로부터 상기 기록 매체에 입사하는 광의 입사각을 θ1이라고 할 때, 식 75°≤θ1≤85°가 만족된다.

Description

광학 센서 및 화상 형성 장치{OPTICAL SENSOR AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 광학 센서 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.
디지털 복사기 및 레이저 프린터와 같은 소위 "전자 사진 방식"을 이용하는 화상 형성 장치에 있어서, 화상은 기록지 등의 기록 매체에 토너 화상을 전사하고 소정의 조건으로 가열 및 가압하여 상기 기록지 등의 기록 매체에 토너 화상을 정착시킴으로써 형성된다. 그러한 화상 형성 장치에서는 토너 화상이 정착될 때 가열 및 가압의 바람직한 조건을 결정하는 것이 요망된다. 특히, 고화질 화상을 형성하기 위해, 기록 매체의 유형(종류)에 따라 토너 화상의 정착 조건을 개별적으로 설정하는 것이 바람직하다.
이것은 기록 매체에 기록(형성)되는 화질이 예를 들면 기록 매체의 재질, 두께, 습도, 평활성, 코팅 상태 등에 의해 크게 영향을 받을 수 있기 때문이다. 예를 들면, 평활성과 관련하여, 기록 매체의 요철 정도가 정착 조건에 따라 다르게 될 수 있다. 그 결과 토너 정착률이 기록 매체의 오목부에서 감소될 수 있고, 그에 따라서 고화질 화상을 획득하는 것이 어려울 수 있다. 즉, 만일 화상을 형성할 기록 매체의 실제 평활성에 기초하여 결정해야 할 적당한 정착 조건을 이용하지 않고 화상이 형성되면, 색 불규칙성이 발생하고 고화질 화상을 획득하는 것이 어려울 수 있다.
반면에, 화상 형성 장치의 최근 진보 및 표현의 다양화에 의해, 기록 매체로 되는 기록 시트 유형의 수가 수백 가지 이상으로 증가되고 있다. 또한, 각각의 기록 시트 유형에 있어서, 무게, 두께 등을 기초로 하여 서로 다른 브랜드의 기록 시트가 매우 많이 있다. 그러한 차이 때문에, 고화질 화상을 형성하기 위해, 정착 조건을 기록 시트와 같은 기록 매체의 유형 및 브랜드에 기초하여 구체적으로 설정하는 것이 바람직하다.
그러한 기록 매체는 보통지, 광택(gloss) 코팅 시트와 같은 코팅 시트, 무광(matt) 코팅 시트, 아트(art) 코팅 시트, OHP 시트, 엠보싱 표면을 가진 특수 시트 등을 포함한다. 기록 매체의 유형 및 브랜드의 수는 증가하고 있다. 상기 예에 있어서, 기록 시트들은 기록 매체의 예로서 설명된다. 그러나, 상기 기록 시트 외의 다른 기록 매체도 존재한다는 점에 주목한다.
반면에, 최근의 화상 형성 장치에 있어서, 화상 형성 장치의 정착 조건은 사용자에 의해 설정하도록 요구될 수 있다. 이 때문에, 사용자는 각종 유형의 기록 매체 등에 대한 지식을 가질 필요가 있다. 또한, 정착 조건은 사용자가 설정하여야 하고, 사용자는 자신이 정착 조건을 설정해야 하기 때문에 불편을 느낄 수 있다. 또한, 만일 정착 조건이 정확하게 설정되지 않으면, 원하는 고화질의 화상을 얻을 수가 없다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 기록 시트 등의 기록 매체의 유형을 자동으로 감지하여 기록 시트 등의 기록 매체의 유형을 식별할 수 있는 센서, 및 이러한 센서를 포함하여 기록 매체의 유형을 자동으로 감지하고 화상을 형성할 수 있는 화상 형성 장치를 제공하기 위한 연구가 진행되고 있다.
기록 시트 등의 기록 매체의 유형을 식별(감지)하기 위한 이러한 센서와 관련하여, 감지 프로브를 이용하여 표면 마찰 저항을 검출하는 특허 문헌 1에 설명되어 있는 것과 같은 방법, 및 압력 센서 등을 이용하여 기록 시트의 강도(경도)를 검출하는 특허 문헌 2에 설명되어 있는 것과 같은 다른 방법이 있다. 또한, 특허 문헌 3에 설명되어 있는 바와 같이, 기록 매체의 유형을 식별하는 비접촉 방식으로서, 에어리어 센서(area sensor)와 같은 촬상 소자를 이용하여 기록 매체의 표면의 화상을 포착하고 포착된 화상에 기초하여 기록 매체의 유형 등을 식별하는 방법이 있다.
또한, 기록 매체의 유형 등을 식별하는 비접촉 방식으로서, 반사광을 이용하는 방법이 있다. 반사광을 이용하는 방법에 있어서는 발광 다이오드(LED) 등의 광원으로부터 방출된 광이 식별 대상의 기록 매체에 조사되고, 기록 매체의 유형 등이 상기 기록 매체로부터의 반사 광량에 기초하여 식별된다. 이러한 반사광을 이용하는 방법으로서 이하에서 설명하는 3가지의 방법이 있다.
제1 방법에 있어서는, 특허 문헌 4에 설명되어 있는 바와 같이, 기록 매체의 표면에 조사되는 광의 정반사 방향에서의 반사광의 광량을 검출하고, 정반사 방향에 있어서의 반사 광의 검출된 광량에 기초하여 기록 매체의 브랜드 등을 식별한다. 더 구체적으로, 특허 문헌 4에서는 기록 매체의 브랜드가 정반사 방향의 광량 및 기록 시트를 통과한 광의 광량을 검출함으로써 식별된다. 그러므로, 정확하게 말하면, 기록 시트는 정반사 방향만의 광량에 기초하여 식별되지 않는다.
제2 방법에 있어서는, 특허 문헌 5에 설명되어 있는 바와 같이, 정반사 방향으로 기록 매체의 표면에 조사되는 광의 반사광의 광량뿐만 아니라 산란된 반사광의 광량을 검출하기 위해 복수의 광량 검출 유닛을 사용하고, 기록 매체의 브랜드 등이 정반사 방향의 검출된 광량 및 산란된 반사광의 광량에 기초하여 식별된다.
제3 방법에 있어서는, 특허 문헌 6에 설명되어 있는 바와 같이, 정반사 방향으로 기록 매체의 표면에 조사된 광의 반사광을 편광 빔 스플리터에 의해 분리하고, 분리된 광의 광량을 측정하며, 측정된 광량에 기초하여 기록 매체의 브랜드 등을 식별한다.
또한, 이물질 검사 등의 방법으로서, 특허 문헌 7 및 특허 문헌 8에 개시되어 있는 검사 장치 및 검사 방법이 있다.
그러나, 특허 문헌 1 및 2에 개시된 방법은 접촉 방식이다. 그러므로, 기록 매체의 기록 시트의 표면이 손상될 수 있다. 또한, 특허 문헌 3에 개시된 방법을 사용할 경우, 기록 매체의 평활성 등이 검출될 수 있다. 그러나, 기록 매체의 두께 등을 검출하는 것이 곤란하다. 또한, 특허 문헌 4 내지 6에 개시된 방법을 사용할 경우, 기록 매체의 유형 등을 대략적으로 판별할 수 있다. 그러나, 그 판별 결과는 공기 누출 테스트 등에 기초하여 상세히 행하여지는 판별에서의 경우보다 덜 정확할 수 있다.
또한, 상기 방법들 외에, 화상 형성 장치가 기록 매체를 더 자세히 식별하기 위해 초음파 등을 이용하는 센서 등을 포함하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법에서는 서로 다른 방법을 이용하는 복수의 센서가 화상 형성 장치에 포함되어야 한다. 그 결과, 화상 형성 장치의 크기 및 비용이 증가하여 새로운 문제점을 발생한다.
본 발명은 상기 문제점들에 비추어 이루어진 것으로, 낮은 비용으로 기록 매체를 식별할 수 있는 소형 광학 센서를 제공하고, 그에 따라서 그러한 소형 광학 센서를 구비함으로써 장치의 크기를 증가시키지 않고 낮은 비용으로 고화질 화상을 형성할 수 있는 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 광학 센서는 광원과; 상기 광원으로부터 방출된 광을 기록 매체에 조사하여 상기 기록 매체에 의해 반사된 광의 강도를 검출하는 광검출기를 포함한다. 또한, 기록 매체의 법선과 관련하여 상기 광원으로부터 상기 기록 매체에 입사하는 광의 입사각을 θ1이라고 할 때, 식 75°≤θ1≤85°가 만족된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 광학 센서는 광원과; 상기 광원으로부터 방출된 광을 기록 매체에 조사하여 상기 기록 매체에 의해 반사된 광의 강도를 검출하는 광검출기를 포함한다. 또한, 기록 매체의 법선과 관련하여 상기 광원으로부터 상기 기록 매체에 입사하는 광의 입사각을 θ1이라고 하고 상기 기록 매체의 법선과 관련하여 상기 광검출기에 입사하는 광의 검출 각을 θ2라고 할 때, 상기 광원과 상기 광검출기는 식 θ1>θ2를 만족시키도록 배치된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 광학 센서는 광원과; 상기 광원으로부터의 광을 통과시키는 애퍼처(aperture)와; 상기 광원으로부터 방출된 광을 기록 매체에 조사하여 상기 기록 매체에 의해 반사된 광의 강도를 검출하는 광검출기를 포함한다. 또한, 상기 광원으로부터의 광이 상기 애퍼처에서 산란되고, 산란된 광이 상기 광검출기에 입사한다.
본 발명의 양태에 따르면, 기록 매체를 낮은 비용으로 상세히 식별할 수 있는 소형 광학 센서, 및 장치의 크기를 증가시키지 않고 낮은 비용으로 고화질 화상을 형성할 수 있는 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 공기 누출 테스트를 보이는 개략도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 광학 센서의 구조도이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 광학 센서의 처리부의 구조도이다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 광학 센서를 이용한 검출 방법의 흐름도이다.
도 5는 기록 시트의 표면상에서 정반사 방향 광 강도의 분포를 보인 그래프이다.
도 6은 평활도와 처리 조건 간의 관계를 보인 그래프이다.
도 7은 제1 실시형태에 따른 광학 센서 1의 구조도이다.
도 8은 광학 센서 1의 검출 각과 상관 계수 간의 상관도이다.
도 9는 기록 시트와 광학 센서 간의 갭(거리)을 보인 도이다.
도 10은 제1 실시형태에 따른 광학 센서 2의 구조도이다.
도 11은 광학 센서 2의 렌즈 직경과 갭(R1) 간의 상관도이다.
도 12는 광학 센서 3의 검출 각과 검출 광량 간의 상관도이다.
도 13은 광학 센서 3의 검출 각과 상관 계수 간의 상관도이다.
도 14는 초점 위치와 기록 시트 위치 간의 관계를 보인 도이다.
도 15는 광 입사각 폭을 보인 도이다.
도 16은 광학 센서 5의 검출 각과 검출 광량 간의 상관도이다.
도 17A 및 도 17B는 제1 실시형태에 따른 광학 센서 6을 보인 도이다.
도 18은 기록 시트의 반사 스펙트럼을 보인 도이다.
도 19는 제2 실시형태에 따른 광학 센서의 구조도이다.
도 20은 정반사 광과 산란 반사광 간의 관계를 보인 도이다.
도 21A 및 도 21B는 제2 실시형태에 따른 광학 센서의 구조도이다.
도 22는 제2 실시형태에 따른 광학 센서의 구조도이다.
도 23은 제2 실시형태에 따른 광학 센서를 이용한 검출 방법의 흐름도이다.
도 24는 제3 실시형태에 따른 광학 센서의 구조도이다.
도 25는 제3 실시형태에 따른 광학 센서의 구조도이다.
도 26은 시트 유형 랭킹 리스트를 보인 도이다.
도 27은 제3 실시형태에 따른 광학 센서를 이용한 검출 방법의 흐름도이다.
도 28은 제4 실시형태에 따른 화상 형성 장치의 구조도이다.
이하에서 본 발명을 실시하는 각종 실시형태에 대하여 설명한다. 실시형태에 있어서, 동일한 참조 번호는 동일한 요소 등을 표시하기 위해 사용되고, 그에 대한 반복 설명은 생략할 것이다.
제1 실시형태
공초점 현미경 등을 이용하여 기록 시트의 표면 상태를 관찰(측정)하는 것이 가능하다. 그러나, 기록 시트의 표면에 형성된 요철 경사(asperity slope)는 급경사인 것으로 알려져 있다. 그러므로, 측정 결과는 상당한 노이즈 성분을 포함할 수 있고, 표면 상태를 측정하는데 장시간이 소요될 수 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해, 제지업계 등에 있어서는 전형적으로 공기 누출 테스트의 결과를 이용하여 기록 시트 등의 종이의 표면 상태(평활도)의 지표로서 종이의 평활도를 평가(측정)하고 있다. 이것은 공기 누출 테스트가 표면 상태를 측정하기 위해 쉽게 수행될 수 있기 때문이다. 평활도의 지표는 전형적으로 제지업계에서 사용되고 있고, 예를 들면 상기 지표는 프린팅 조건을 최적화하기 위해 복사기 등의 개발시에 종이의 평활도를 표시하는 기준 중의 하나로서 사용된다. 즉, 종이의 표면 상태를 표시하는 지표로서, 공기 누출 테스트의 결과가 제곱 평균 제곱근 높이(root-mean-square height) "Ra" 등을 이용하여 표면 상태를 표시하는 일반적인 지표보다 더 빈번하게 사용된다. 그러나, 비록 공기 누출 테스트가 쉽게 수행될 수 있지만, 장치의 크기가 증가할 수 있고, 측정에 소정의 시간이 또한 걸릴 수 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해, 낮은 비용으로 화상 형성 장치 등에 장착할 수 있고 공기 누출 테스트와 유사하게 시트의 표면 상태(즉, 평활도)를 테스트할 수 있는 광학 센서를 제공하는 것이 요망되고 있다.
다음에, 도 1을 참조하여 시트에 대하여 수행되는 공기 누출 테스트를 설명한다. 시트를 테스트하기 위한 공기 누출 테스트에 있어서, 공기(11)는 공기 누출 장치의 헤드(10)로부터 기록 시트(20)로 공급되고, 공기(11)가 누출되는 시간에 기초하여 기록 시트(20)의 평활도가 측정된다. 기록 시트(20)에 공급되는 공기(11)는 기록 시트(20)의 표면을 따라 누출하는 공기(21)와, 기록 시트(20)의 내측으로 진입한 후 기록 시트(20)로부터 누출하는 공기(22)로 분리된다. 공기에 기초한 공기 누출 시간에 의하여 기록 시트(20)의 평활도를 평가(측정)할 수 있다.
광학 센서
다음에, 이 실시형태에 따른 광학 센서를 설명한다. 도 2는 이 실시형태에 따른 광학 센서(100)를 보인 것이다. 이 실시형태에 따른 광학 센서(100)는 광원(110)과, 광원(110)으로부터 방출된 광을 시준(collimate)하는 시준기 렌즈(120)와, 기록 시트(20)에 의해 정반사된 광을 검출하기 위한 광 다이오드를 포함한 정반사 광 검출기(130)와, 기록 시트(20)에 입사하는 광의 입사각(θ)이 75° 내지 85°의 범위 내(즉, 75°≤θ≤85°)에 있도록 광을 소정의 각도로 정반사 광 검출기(130)에 입사시키는 렌즈(121)를 포함한다. 또한, 정반사 광 검출기(130)는 광학 센서의 제어 및 각종 연산 등을 수행하는 제어기(150)에 접속된다. 또한, 이 실시형태의 광학 센서는 하부 표면 측에 개공을 가진 샤시(160)를 포함하고, 상기 광원(110), 시준기 렌즈(120), 렌즈(121) 등이 상기 샤시(160) 내에 수용된다.
광원(110)
이 실시형태의 광학 센서에 있어서, 광원(110)으로서는 발광 다이오드(LED)를 사용할 수 있다. LED로서는 약 3 mm 스퀘어(square)의 칩형 LED를 사용할 수 있다. 또한, 여기에서 사용하는 LED는 방출 파장이 850 nm인 적외선 광을 방출할 수 있다. 적외선 광은 정반사 광 검출기(130)를 포함한 광학 센서에 의해 검출되는 감도가 높기 때문에 우선적으로 사용된다. 발광량은 LED에 주입되는 전류의 전류치에 기초하여 결정된다. 정격 전류는 여기에서 20 mA이고 전류치를 일정한 값으로 제어하기 위해 전자회로(도시 생략됨)가 사용된다. 광원(110)으로서 소용되는 LED는 ABS 수지 등에 의해 샤시(160)에 직접 고정된다.
이 실시형태에 있어서, 기록 시트(20)에는 정확한 시준광이 조사(입사)되는 것이 바람직하다. 이를 위해 시준기 렌즈(120)가 제공된다. 시준기 렌즈(120)로서는 예를 들면 초점 길이(f)가 9 mm이고 직경이 2 mmφ인 렌즈를 사용할 수 있다. 시준기 렌즈(120)는 시준기 렌즈(120)의 초점 위치가 광원(110)으로서 소용되는 LED의 발광점에 위치하게 하는 방식으로 장착(배열)된다. 시준기 렌즈(120)는 0.5 mm 크기의 고정 여유가 형성되도록 샤시(160)에 고정된다. 전술한 바와 같이, 이 실시형태에서는 광원(110)으로서 소용되는 LED의 발광점과 시준기 렌즈(120)의 중심 간의 선이 광축으로 된다. 광원(110)으로서 소용되는 LED와 시준기 렌즈(120)는 기록 시트(20)의 법선과 상기 광축 사이의 각이 약 80°가 되게 하는 방식으로 배치된다. 또한, 이 경우에, 시준기 렌즈(120)는 시준기 렌즈(120) 등이 기록 시트(20)와 접촉하지 않고 샤시(160)의 크기가 너무 커지지 않도록 적당한 위치에 고정된다.
정반사 광 검출기(130)
광원(110)과 유사하게, 정반사 광 검출기(130)도 또한 샤시(160) 내측에 고정된다. 이 실시형태에서는 정반사 광 검출기(130)로서 광 다이오드(PD)가 사용된다. 여기에서 사용하는 PD는 약 3 mm 스퀘어를 갖는다. 일부 PD는 1 mm 스퀘어를 갖는 수광면으로 되는(소용되는) 광 검출면을 포함한다. 정반사 광 검출기(130)인 PD에 광을 입사하는 렌즈(121)로서는 예를 들면 초점 길이(초점 거리)(f)가 9 mm이고 직경이 3 mmφ인 렌즈를 사용할 수 있다. 또한 렌즈(121)는 렌즈(121)의 초점 위치가 정반사 광 검출기(130)인 PD의 수광면에 위치하게 하는 방식으로 장착(배열)된다. 이렇게 함으로써, 정반사 광 검출기(130)에 입사하는 광의 입사각 폭은 약 5°로 된다. 이 실시형태에 있어서, 렌즈(121)의 중심과 정반사 광 검출기(130)로서 소용되는 PD의 수광면의 중심 간의 선은 광축으로 된다. 정반사 광 검출기(130)와 렌즈(121)는 기록 시트(20)의 법선과 상기 광축 사이의 각이 (약) 80°로 되도록 배열(배치)된다. 이를 위해, 렌즈(121)와 정반사 광 검출기(130)인 PD는 기록 시트(20)에 대하여 비스듬하게 배열된다.
기록 시트(20)의 위치
이 실시형태에서 광학 센서에 의해 검출되는 대상물은 기록 시트(20)이다. 이 실시형태의 설명에 있어서, 광학 센서의 목표는 기록 시트(20)이다. 그러나, 광학 센서는 기록 시트(20) 외의 다른 기록 매체도 또한 검출할 수 있고, 기록 시트(20)는 광학 센서에 의한 검출 대상물 중의 일례로서 여기에서 설명된다는 점에 주목하여야 한다. 예를 들면, 기록 시트(20)는 가이드를 따라 공급 롤러(도시 생략됨)에 의해 공급된다. 그러므로, 이 실시형태에서의 광학 센서와 기록 시트(20) 간의 거리는 그 거리가 항상 일정하게 되도록 제어된다. 여기에서, 정반사 광 검출기(130)의 광축이 광원(110)의 광축과 교차하는 위치는 "초점 위치"라고 부른다. 초점 위치는 샤시(160)의 바닥면에 의해 형성되는 표면으로부터 샤시(160)의 내측으로 약 500 ㎛ 들어간 위치에 형성되도록 배열된다. 그러므로, 샤시(160)의 바닥면을 따라 공급되는 기록 시트(20)의 위치는 "초점 위치"로부터 500 ㎛만큼 분리된다.
샤시(160)
전술한 바와 같이, 이 실시형태의 광학 센서는 샤시(160) 내에 수용되는 광원(110), 시준기 렌즈(120), 정반사 광 검출기(130), 렌즈(121) 등을 포함한다. 또한 광이 샤시(160)의 개공(161)을 통해 기록 시트(20)에 조사되어 상기 조사 광의 반사광인 기록 시트(20)로부터의 정반사 광이 정반사 광 검출기(130)에 의해 수신된다. 샤시(160)는 광을 흡수하도록 흑색의 ABS 수지로 형성되고, 따라서 외란광이 제거될 수 있다. 샤시(160)는 광원(110), 시준기 렌즈(120), 정반사 광 검출기(130), 렌즈(121) 등이 샤시(160) 내측에 고정되게 장착되도록 형성(제공)된다. 비록 샤시(160)의 크기가 시준기 렌즈(120) 및 렌즈(121)의 크기에 기초하여 결정될 수 있지만, 샤시(160)는 x, y 및 z 방향으로 각각 약 50 mm, 10 mm 및 6 mm의 크기를 갖도록 형성될 수 있다.
제어기
다음에, 이 실시형태의 광학 센서의 제어기(150)에 대하여 설명한다. 도 3에 도시된 것처럼, 제어기(150)는 정반사 광 검출기(130) 등에 접속되고, 정반사 광 검출기(130) 등으로부터의 신호에 대한 입력/출력 제어를 수행하는 I/O부(151), 신호 처리 등의 각종 연산을 수행하는 연산 처리부(152), 평균화 처리를 수행하는 평균화 처리부(153), 및 각종 정보를 저장하는 기억부(154)를 포함한다. 또한, 이 실시형태의 광학 센서는 제어기(150)를 통해 화상 형성 장치에 접속된다. 또한, 이 실시형태의 설명에 있어서, 비록 제어기(150)가 광학 센서에 포함되는 것으로 하지만, 만일 이 실시형태의 광학 센서가 화상 형성 장치 내측에 포함(장착)되어 있으면, 제어기(150)는 화상 형성 장치의 내측에 장착될 수 있고, 예를 들면 이 실시형태의 광학 센서에 대한 제어를 수행할 수 있다.
광학 센서를 이용한 검출 방법 등
다음에, 이 실시형태에 따른 광학 센서를 이용한 검출 방법 등에 대하여 도 4를 참조하면서 설명한다.
먼저, 단계 S102에 나타낸 것처럼, 이 실시형태에 따른 광학 센서를 이용하여 반사광 강도 검출 동작을 시작한다. 구체적으로, 이 실시형태에 따른 광학 센서를 이용한 반사광 강도 검출 동작은 전원을 온시킴으로써, 또는 이 실시형태의 광학 센서에 접속된 화상 형성 장치에게 프린팅의 시작을 표시하는 신호를 전송함으로써 시작된다.
다음에, 단계 S104에 나타낸 것처럼, 기록 시트(20)가 공급된다. 이 방식으로 기록 시트(20)를 공급함으로써, 광원(110)으로부터 방출된 광이 시준기 렌즈(120)를 통해 상기 공급된 기록 시트(20)에 조사되고, 기록 시트(20)로부터의 정반사 광이 정반사 광 검출기(130)에 입사된다. 또한, 기록 시트(20)가 공급되는 동안, 광이 기록 시트(20)에 조사되고 기록 시트(20)에서의 정반사 광이 검출된다. 이렇게 함으로써, 기록 시트(20)의 일단부로부터 타단부까지 정반사 광이 검출될 수 있다. 구체적으로, 도 5에 도시된 것처럼, 광이 기록 시트(20)에 조사되는 위치에 대응하는 정반사 광량이 측정될 수 있다. 정반사 광량은 기록 시트의 유형이 그 특정의 패턴 등을 갖고 있는 경우에 기록 시트의 유형(종류)을 특정(식별)하기 위해 효과적으로(유리하게) 사용될 수 있다.
다음에, 단계 S106에 나타낸 것처럼, 기록 시트(20)에서의 정반사 광의 검출(측정)이 종료되고, 측정 결과가 제어기(150)에 전송된다.
다음에, 단계 S108에 나타낸 것처럼, 제어기(150)에 있어서, 정반사 광 검출기(130)에 의해 검출된 (반사) 광 강도에 대하여 평균화 처리가 수행된다. 평균화 처리는 제어기(150)의 평균화 처리부(153)에 의해 수행된다.
다음에, 단계 S110에 나타낸 것처럼, 평균화 처리부(153)에 의해 평균화 처리가 수행된 광 강도에 기초하여 평활도가 산출된다. 구체적으로, 제어기(150)의 연산처리부(152)에 있어서, 평활도는 제어기(150)의 기억부(154)에 저장되어 있는 소정의 변환식을 이용하여 상기 광 강도에 기초하여 산출된다. 예를 들면, 정반사 광 검출기(130)에 의해 검출된 정반사 광의 광 강도를 X (mV)라고 하면, 평활도 Y(sec)는 변환식 Y=0.46*X + 19.8에 기초하여 산출될 수 있다.
다음에, 단계 S112에 나타낸 것처럼, 제어기(150)에 있어서, 상기 산출된 평활도에 기초하여, 화상 형성 장치에서 기록 시트(20)에 화상을 프린트할 때의 정착에 대한 화상 형성 처리 조건이 결정된다. 구체적으로, 제어기(150)의 기억부(154)에 저장된 처리 조건 및 평활도 간의 관계에 기초하여, 상기 산출된 평활도에 가장 가까운 조건이 정착시의 화상 형성 처리 조건으로서 결정된다.
다음에, 단계 S114에 나타낸 것처럼, 화상 형성 장치에서 기록 시트(20)에 대한 프린팅이 수행되어 화상이 기록 시트(20)에 형성된다.
이렇게 함으로써, 이 실시형태의 광학 센서를 이용하여 평활도가 검출되고, 검출된 평활도에 기초하여 화상 형성 장치에서의 대응하는 프린팅 조건을 설정하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 이 실시형태의 광학 센서에 대하여 구체적으로 더 자세하게 설명한다.
광학 센서 1
기록 시트(20)의 평활도를 검출하기 위해 최적의 입사각을 결정하기 위한 실험을 행한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 광원(110), 정반사 광 검출기(130) 및 기록 시트(20)는 광원(110)으로부터 방출된 광이 기록 시트(20)에 의해 반사되고 정반사 광이 정반사 광 검출기(130)에 입사하도록 배열된다. 여기에서, 광원으로부터 방출되어 기록 시트에 입사하는 광의 광축과 기록 시트(20)의 시트 표면의 법선 간의 각은 "θ1"으로서 주어지고, 기록 시트(20)에 의해 반사되어 정반사 광 검출기(130)에 입사하는 광의 광축과 기록 시트(20)의 시트 표면의 법선 간의 각은 "θ2"로서 주어진다고 가정한다. 또한, 광원(110), 정반사 광 검출기(130) 및 기록 시트(20)는 각 "θ1"("입사각")이 각 "θ2"("검출 각")와 동일하게 되도록 배열된다.
다음에, 입사각("θ1")과 검출 각("θ2")을 60°로부터 90°까지 변화시킨다. 이 경우에, 광원(110)과 정반사 광 검출기(130)는 입사각("θ1")이 검출 각("θ2")과 동일하게 되도록 동시에 이동된다. 측정을 위해, 고정밀도의 절대광속 측정기(photogoniometer)를 사용한다. 광원(110)으로서는 레이저 다이오드(LD)를 사용한다. 시준기 렌즈(도 7에는 도시 생략됨)를 이용하여 빔 직경이 약 1 mm인 평행 광을 형성한다. 정반사 광 검출기(130)로서는 약 2 mm 스퀘어의 광 다이오드(PD)를 사용한다. 정반사 광 검출기(130)인 PD에 입사하는 광은 렌즈(도 7에는 도시 생략됨)를 통해 PD에 입사한다. 정반사 광 검출기(130)에 입사하는 광의 입사광 폭을 약 0.5°로 되게 설정하고 입사각("θ1")과 검출 각("θ2")을 0.1°씩 변화시킴으로써 실험을 행한다. 방출 강도는 PD에 공급되는 전류치를 일정하게 설정함으로써 일정한 값으로 설정된다. PD에 있어서, 상기 입사광에 대응하는 광량은 전류치로 변환되고, 상기 전류치는 연산증폭기에 의해 전압치로 다시 변환된다. 상기 전압치를 판독함으로써, 정반사 광 검출기(130)인 PD에 입사하는 광의 광량이 검출된다.
실험에 있어서, 기록 시트(20)로서 30종의 보통지가 선택된다. 선택된 30종의 보통지는 시장에서 입수할 수 있는 것과 실질적으로 동일하다. 30종의 보통지의 평활도가 평활도 측정 장치를 이용하여 먼저 측정된다. 보통지의 평활도가 평활도 측정 장치에 의해 측정되는 영역은 평활도가 절대광속 측정기에 의해 측정되는 영역과 실질적으로 동일하다고 가정한다. 도 8은 입사각("θ1")과 검출 각("θ2")의 각도와 상관 계수 간의 관계를 보인 것이다. 또한, 도 8에 있어서, 수평 축은 입사각("θ1")과 검출 각("θ2")을 대표하는 각을 표시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 입사각("θ1")과 검출 각("θ2")이 약 80°일 때, 상관 계수는 그 피크를 갖고, 피크에서의 상관 계수 값은 약 0.8이다. 반면에, 입사각("θ1")과 검출 각("θ2")이 80°로부터 5°벗어나는 85° 또는 75°인 때, 상관 계수 값은 약 0.7이다. 상관 계수 값이 0.7 미만인 때는 그 상관 계수 값은 기록 시트의 평활도 측정에 충분하지 않을 수 있다. 즉, 상관 계수 값에 기초하여 복사기의 제어를 수행하기 위해서는 상관 계수 값이 0.7 이상일 것이 요구된다. 그러므로, 이 실시형태의 광학 센서가 기록 시트의 평활도 센서로서 사용될 경우, 입사각("θ1")과 검출 각("θ2")은 80±5°의 범위 내(즉, 75°≤θ1≤85°)에 있을 것이 요구된다. 또한, 전술한 상관 계수 값은 하기의 식 1에 기초하여 산출된다. 또한, 입사각("θ1")과 검출 각("θ2")은 기록 시트(20)의 시트 표면의 법선에 대한 각도를 표시한다.
Figure pct00001
xi: i번째 시트 유형의 평활도
yi: i번째 시트 유형의 센서 출력
Figure pct00002
: 30종의 시트 유형의 평활도 평균치
Figure pct00003
: 30종의 시트 유형의 센서 출력 평균치
n: 30(시트 유형의 수)
i: 정수(1~30)
전술한 바와 같이, 입사각("θ1")을 75°≤θ1≤85°로 되게 설정함으로써, 기록 시트의 평활도에 대한 상관 계수를 개선할 수 있다. 따라서, 기록 시트의 유형의 검출 정밀도를 개선할 수 있게 된다.
광학 센서 2
반면에, 도 9에 도시된 바와 같이, 입사각("θ1")과 검출 각("θ2")이 비교적 얕게(예를 들면, 80°) 되도록 광학 센서가 형성된 경우에, 만일 기록 시트(20)와 광학 센서 간의 거리가 소정의 거리로부터 벗어나면, 검출 정밀도가 감소될 수 있다. 기록 시트(20)와 광학 센서의 초점 위치 간의 거리("갭")는 공급 중의 기록 시트의 위치적 변위에 기인하여 수 mm만큼 변할 수 있다. 그러므로, 광학 센서는 기록 시트(20)가 공급되는 동안 기록 시트(20)의 위치적 변동 등에 대하여 안정성을 갖는 것이 바람직하다.
그러한 광학 센서는 도 10에 도시된 것처럼 기록 시트(20)와 정반사 광 검출기(130) 사이에 렌즈(121)를 제공함으로써 달성될 수 있다.
기록 시트(20)와 정반사 광 검출기(130) 사이에 렌즈(121)를 제공함으로써, 렌즈(121)의 애퍼처 내에서 입사하는 광을 정반사 광 검출기(130)인 PD에 집중시킬 수 있다. 즉, 렌즈(121)의 중심부에 입사하는 광뿐만 아니라 렌즈의 유효 애퍼처 내에서 평행하게 입사하는 광도 집중시킬 수 있다. 즉, 렌즈(121)를 이용함으로써, 렌즈(121)의 유효 애퍼처 내에서 입사광의 입사 위치의 변위가 허용될 수 있다.
이러한 효과를 실험에 기초하여 설명한다. 광원(110)으로서는 LED가 사용된다. 또한 시준기 렌즈(도 10에서는 도시 생략됨)를 이용하여 상기 광원(110)으로부터의 광을 평행화하고, 평행광이 기록 시트(20)에 조사된다. 기록 시트(20)에 조사된 광 중에서, 기록 시트(20)에 의해 반사된 광은 정반사 광 검출기(130)에 입사된다. 여기에서는 초점 길이(f)가 9 mm이고 직경이 3 mmφ인 렌즈(121)가 기록 시트와의 사이에 배치된다. 이 경우에, 렌즈(121)는 정반사 광 검출기(130)의 수광면이 렌즈(121)의 초점 위치에 위치하도록 배치된다.
이 실험에서는 동일한 NA 및 서로 상이한 렌즈 직경을 가진 4개의 렌즈(121)가 광학 센서에서 별도로 사용된다. 그 다음에, 갭을 변화시키면서 광 강도를 측정한다. 갭이 점차적으로 증가할 때, 광량은 점차적으로 감소된다. 이것은 반사면으로서 소용되는 기록 시트(20)로부터의 거리가 증가하기 때문이다. 그 결과, 기록 시트(20)로부터의 반사광의 광량이 감소된다.
여기에서, 초점 위치에서의 광량에 대한 갭 위치에서의 광량의 비가 90%로 되는 갭 위치를 "갭 R1"이라고 부른다. 갭 R1은 렌즈의 크기(직경)에 따라 변한다. 구체적으로, 도 11에 도시된 것처럼, 렌즈 직경과 갭 R1 사이에는 상관 관계가 존재한다. 즉, 렌즈 직경이 클수록 갭 R1도 커진다. 비교 목적으로, 렌즈(121)가 제공되지 않은 때의 갭 R1의 데이터는 렌즈 직경(반경)이 0 mm인 지점에 표시하였다. 도 11에 도시된 바와 같이, 렌즈(121)가 배치되지 않은 때, 갭 R1은 1 mm 미만이다. 반면에, 렌즈 직경이 5 mm인 렌즈(121)를 배치하면, 갭 R1이 1 mm를 초과한다. 그러므로, 기록 시트(20)와 정반사 광 검출기(130) 사이에 렌즈(121)를 제공함으로써, 갭 변동에 의해 영향을 받지 않는 광학 센서를 획득할 수 있게 된다.
광학 센서 3
또한, 입사각("θ1")과 검출 각("θ2") 간의 관계에 있어서, θ1<θ2로 설정함으로써, 평활도의 검출 정확도를 개선할 수 있다. 이하에서 그 개선을 나타내는 실험에 대하여 설명한다.
입사각(θ1)이 고정되고 도 7의 광학 센서를 이용할 때 검출 각(θ2)이 변화하는 경우를 설명하고, 도 12는 정반사 광 검출기(130)에 의해 검출된 광량을 보인 것이다. 도 12에 있어서, 선 12A는 코팅 시트의 데이터를 나타내고, 선 12B와 12C는 보통지의 각 데이터를 나타낸다. 선 12A의 코팅 시트의 평활도는 5200 sec이고, 선 12B 및 12C의 보통지의 평활도 값은 각각 40 sec 및 120 sec이다. 각도 의존성으로부터 명백한 바와 같이, 광 강도의 피크는 선 12A의 코팅 시트의 경우 약 80°에서 검출된다. 반면에, 선 12B 및 12C의 보통지의 경우, 광 강도의 피크는 80° 보다 약 5°만큼 더 큰 각도에서 검출된다.
일반적으로, 반사 광량의 강도는 기록 시트의 평활도와 관련이 있는 것으로 추측된다. 실제로, 정반사의 각도에서 검출 각(θ2)이 80°인 경우, 관련성이 관측된다. 그러나, 검출 각(θ2)이 85°로 되면, 관련성이 거의 관측되지 않는다. 즉, 검출 각(θ2)이 85°인 경우, 선 12A의 코팅 시트의 반사 광량이 크게 감소되지만, 선 12B 및 12C의 보통지의 반사 광량은 증가된다. 그러므로, 85°에서 코팅 시트와 보통지 간의 관련성은 서로 반대로 된다. 따라서, 시트 평활도와의 관련성이 나빠질 수 있다. 이것은 보통지의 강도 피크 위치의 각도가 정반사가 관측되는 각도로부터 5°만큼 더 높은 각도 쪽으로 편이되기 때문이다.
도 13은 평활도와 관련되는 상관 계수(R2)와 검출 각("θ2") 간의 관계를 보인 것이다. 이 관계는 17종의 시트의 평활도를 측정하고, 도 7의 광학 센서를 이용하여 80°의 입사각에서 반사 강도 각도 의존성을 측정함으로써 획득된다. 비록 결과가 정반사 광 검출기(130)에 입사하는 광의 입사각 폭에 따라 변할 수 있지만, 입사각 폭이 비교적 작은 5°인 경우, 최대 상관 계수를 가진 검출 각("θ2")은 76°이다. 또한, 검출 각("θ2")이 71°인 경우의 상관 계수는 검출 각("θ2")이 83°인 경우의 상관 계수와 실질적으로 동일하다. 그러므로, 정반사가 시작되는 각도로부터의 편이량은 약 10° 이내로 되는 것이 바람직하다.
광학 센서 4
다음에, 도 14에 도시된 바와 같이, 기록 시트(20)의 표면이 광학 센서 측으로부터 분리되는 방향으로 초점 위치로부터 멀어지게끔 배치되도록 기록 시트(20)를 설정한다. 이렇게 함으로써, 기록 시트(20)의 법선과 정반사 광 검출기(130) 간의 각도("θ3")는 초점 위치에서 정반사 광 검출기(130)에 대한 검출 각("θ2")보다 작아진다(즉, θ3<θ2). 이렇게 함으로써, 광학 센서 3의 경우와 동일한 효과가 얻어질 수 있다. 구체적으로, 이를 위해, 광원(110)으로부터의 광이 기록 시트(20)에 의해 반사되는 위치는, 광원(110), 시준기 렌즈(120) 및 애퍼처에 기초하여 결정된 방출 광의 광축이 정반사 광 검출기(130), 렌즈(121) 및 수광측 애퍼처에 기초하여 결정된 수광측에서의 광축과 교차하는 초점 위치에서의 위치와 비교할 때, 정반사 광 검출기(130) 쪽으로 편이된다.
광학 센서 5
또한, 렌즈(121)는 평행광을 정반사 광 검출기(130)에 집중시키는 기능을 갖는다. 정반사 광 검출기(130)의 면적이 이상적으로 작은 경우에는 거의 평행광만이 집중될 수 있다. 반면에, 정반사 광 검출기(130)가 제한된 유효 직경을 갖는 경우에는 평행광으로부터 약간 편이된 광을 집중시키는 것도 또한 가능하다. 여기에서, 상기 평행광으로부터 편이된 (광의) 각도는 "광 입사각"이라고 부른다. 도 15에 개략적으로 도시된 바와 같이, 여기에서의 광 입사각 폭은 상측 및 하측에 기인하여 2배로 되고, 도 15에서의 각도 "φ/2"는 광 입사각 폭("φ")의 반값과 동일하다. 광 입사각 폭("φ")은 정반사 광 검출기(130)의 수광면의 면적, 및 렌즈(121)의 f 값에 의존한다. 광 입사각 폭("φ")이 큰 경우, 검출 각("θ2")이 증가하고 오차가 발생할 수 있다. 예를 들면, 도 16에 도시된 바와 같이, 검출 각("θ2")이 80°인 경우에도, 만일 광 입사각 폭("φ")이 10°를 초과하면, 검출 각("θ2")이 75° 내지 85°의 범위를 초과하는 동안 측정치가 검출될 수 있다. 그 결과, 평활도에 관한 관계가 나빠질 수 있다. 구체적으로, 광 입사각 폭("φ")이 5°인 경우, 상관 계수의 피크치는 약 0.79이다. 또한, 광 입사각 폭("φ")이 10°인 경우, 상관 계수의 피크치는 0.77 이상이다. 반면에, 광 입사각 폭("φ")이 15°인 경우, 상관 계수의 피크치는 0.77 미만이다. 그러므로, 광 입사각 폭("φ")은 10° 미만인 것이 바람직하다.
광학 센서 6
또한, 광학 센서에서 고정밀도 검출을 수행하기 위해, 눈금조정(calibration)이 필요할 수 있다. 도 17A 및 도 17B에 도시된 광학 센서에 있어서, 입사각("θ1")은 더 얕게 설정되어 시준기 렌즈(120) 또는 애퍼처(125)에 의해 산란된 광이 정반사 광 검출기(130)에 직접 입사되게 한다. 도 17A에 있어서는 애퍼처(125)에 의해 산란된 광이 정반사 광 검출기(130)에 입사한다. 도 17B에 있어서는 시준기 렌즈(120)에 의해 산란된 광이 정반사 광 검출기(130)에 입사한다.
이렇게 함으로써, 광원(110)으로부터 방출된 광이 기록 시트(20)를 이용하지 않고 정반사 광 검출기(130)에 직접 입사하는 것이 가능하게 된다. 즉, 기록 시트(20)가 없는 경우에도, 광원(110)으로부터의 광이 정반사 광 검출기(130)에 입사한다. 그러므로, 소정 광량의 광을 검출할 수 있다. 상기 광량을 모니터링함으로써, 예를 들면 시준기 렌즈(120) 등에 부착된 종이 분말에 기인하여 광량이 감소된 경우에도, 그러한 경우의 광학적 변동이 검출될 수 있다. 구체적으로, 기록 시트가 없는 경우에는 광량 "S0"가 정반사 광 검출기(130)에 의해 검출된다. 광량 "S0"를 기준으로서 이용하고 기록 시트가 실제로 공급되어 측정 위치에 위치된 때 획득된 광량 S1을 이용함으로써, 차(S1-S0) 또는 비율(S1/S0)이 산출된다. 상기 차 또는 비율에 기초하여 눈금조정을 수행할 수 있다. 기록 시트의 평활도가 광학 센서에 의해 검출되기 전에 상기와 같은 눈금조정을 행함으로써, 평활도를 더 정확하게 검출할 수 있게 된다.
도 17A에 도시된 바와 같이, 이러한 광학 센서는 광원(110)과, 상기 광원으로부터 방출된 광이 통과하는 제1 애퍼처(125)와, 상기 제1 애퍼처(125)를 통과하고 기록 시트(20)에 의해 반사된 광이 통과하는 제2 애퍼처(126)와, 상기 제2 애퍼처(126)를 통과한 광이 입사하는 검출면을 구비하고 상기 입사광을 전자 신호로 변환하는 정반사 광 검출기(130)를 포함할 수 있다. 또한, 도 17B에 도시된 바와 같이, 이러한 광학 센서는 광원(110)과, 상기 광원으로부터 방출된 광이 통과하는 시준기 렌즈(120)와, 상기 시준기 렌즈(120)를 통과하고 기록 시트(20)에 의해 반사된 광이 통과하는 시준기 렌즈(121)와, 상기 시준기 렌즈(121)를 통과한 광이 입사하는 검출면을 구비하고 상기 입사광을 전자 신호로 변환하는 정반사 광 검출기(130)를 포함할 수 있다.
광학 센서 7
또한, 기록 시트(20)의 표면에서의 정반사 광이 검출된다. 그러므로, 검출은 기록 시트(20) 내측에서 발생되는 광 흡수에 의해 영향을 받지 않는 것으로 생각된다. 그러나, 기록 시트(20)로서 보통지를 사용하는 경우에는 산란이 극히 높아질 수 있다. 이 경우에, 검출 각("θ2")을 80°로 설정한 경우에도, 기록 시트(20)의 섬유에 의한 광 흡수의 영향 때문에 고정밀도의 평활도 검출을 수행하기가 곤란할 수 있다. 도 18은 입사각("θ1")을 45°로 설정하고 검출 각("θ2")을 0°로 설정하며 광원(110)으로서 램프 광원을 사용한 경우에 기록 시트의 측정 스펙트럼을 보인 것이다. 도 18에서는 17종의 시트(Sa1~Sa17)의 규격화 데이터가 최소 광량을 기준으로 하여 표시되어 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 형광체 물질량 및 유형은 시트 유형에 따라 달라지고 검출된 광량은 파장에 따라 달라진다. 특히, 500 nm ~ 750 nm의 범위에서는 검출 광량이 파장에 따라 달라져서 광량 강도의 순서가 변경된다. 반면에, 750 nm 이상의 범위에서는 파장 변동이 안정 상태로 제한된다. 이 파장 범위에서의 광량 강도 순서는 기록 시트(20)의 평활도에 관한 높은 상관성을 표시한다는 것이 알려져 있다. 즉, 광원(110)으로부터 방출된 광의 파장이 750 nm 이상일 때는 기록 매체(20)의 평활도에 관한 상관 관계를 개선할 수 있게 된다.
제2 실시형태
다음에, 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 도 19에 도시된 바와 같이, 이 실시형태의 광학 센서는 광원(110)과, 상기 광원(110)으로부터 방출된 광을 시준하는 시준기 렌즈(120)와, 기록 매체(20)로부터의 정반사 광을 검출하는 정반사 광 검출기(130)(제1 광 검출기)와, 기록 매체(20)로부터의 확산 반사 광을 검출하는 확산 반사 광 검출기(230)(제2 광 검출기)를 포함한다.
이 실시형태의 광학 센서에서는 정반사 광 검출기(130)(제1 광 검출기)가 기록 매체(20)로부터 정반사된 광만을 수신한다. 반면에, 확산 반사 광 검출기(230)(제2 광 검출기)는 기록 시트(20) 내부로 입사한 광의 산란 및 기록 시트(20)에서 산란광의 편광 방향의 회전에 의해 발생된 내부 산란광만을 수신한다. 이 실시형태의 광학 센서는 정반사 광 검출기(130)에 의해 획득된 정보 및 확산 반사 광 검출기(230)에 의해 획득된 정보에 기초하여 기록 시트(20)의 유형 등을 결정한다. 그러므로, 기록 매체(20)의 유형 등을 더 정확하게 결정할 수 있다.
또한, 정반사 광 검출기(130)에 의해 표면 상태를 평가할 수 있다. 그러나, 공기 누출 테스트에 기초하여 획득된 평활도와의 정합성을 보장하기에는 충분하지 않을 수 있다. 이것은 기록 시트의 평활도가 기록 시트(20)의 표면 부근 영역의 내부 공기 누출 상태에 따라 변할 것으로 생각되기 때문이다.
다음에, 도 20은 정반사 광 검출기(130)와 확산 반사 광 검출기(230)를 이용한 실제 측정에 기초한 검출 결과를 보인 것이다. 여기에서는 17종의 기록 매체(20) 각각에 대하여 3개의 지점이 측정된다. 그 측정치에 기초하여, 하기의 식 (1)을 이용한 복수의 분류 분석이 수행된다. 여기에서, 기호 "X1"과 "X2"는 각각 제1 및 제2 수광부의 신호 강도를 나타내고, 기호 "a", "b" 및 "c"는 각각 제1, 제2 및 제3 계수를 나타낸다.
Y = aX1 + bX2 + c (1)
이 실시형태에서는 제1, 제2 및 제3 계수에 대하여 최적화가 수행된다. 최적화의 결과로서, 제1, 제2 및 제3 계수는 각각 "a=1.62", "b=-2.85" 및 "c=81.17"로서 결정된다. 도 21A는 확산 반사 광 검출기(230) 및 정반사 광 검출기(130)에 의해 각각 검출된 신호 강도의 값들을 이용하여 상기 식 (1)에 따라 획득된 계산치(Y)를 "21A"로서 표시하여 보인 것이다. 이 경우에, 상관 관계의 값은 0.866(즉, R2=0.866)이다.
반면에, 도 21B는 정반사 광 검출기(130)에 의해 검출된 신호 강도의 값을 이용하여 하기 식 (2)에 따라 획득된 계산치(Y)를 "21B"로서 표시하여 보인 것이다. 여기에서, 기호 "X1"은 제1 수광부의 신호 강도를 나타내고, 기호 "d" 및 "e"는 각각 제1 및 제2 계수를 나타낸다. 이 경우에, 상관 관계의 값은 0.845(즉, R2=0.845)이다.
Y = dX1 + e (2)
전술한 바와 같이, 확산 반사 광 검출기(230)에 의해 검출된 신호 강도를 이용하여 상기 식 (1)에 따라 상관 관계 값을 산출한 경우, 평활도에 관한 상관 관계의 값은 0.02만큼 개선된다. 따라서, 정반사 광 검출기(130)에 의해 검출된 값과 확산 반사 광 검출기(230)에 의해 검출된 신호 강도를 이용함으로써, 평활도의 검출 정밀도를 개선할 수 있다. 이것은 도 1에 도시된 바와 같이, 공기 누출 테스트에 있어서, 평활도가 표면 상태뿐만 아니라 기록 시트의 내부 상태에 기초하여 결정되기 때문이다. 그러므로, 기록 시트(20)의 내부 데이터를 추가하여 내부 상태를 추가로 고려함으로써, 공기 누출 테스트와의 정합성이 개선되고 기록 시트(20)의 평활도가 더 정확하게 검출될 수 있다고 생각된다.
제어기
다음에, 이 실시형태의 광학 센서의 제어기(150)에 대하여 설명한다. 도 22에 도시된 바와 같이, 제어기(150)는 정반사 광 검출기(130) 및 확산 반사 광 검출기(230) 등으로부터의 신호에 대한 입력/출력 제어를 수행하는 I/O부(151)와, 신호 처리 등의 각종 연산을 수행하는 연산 처리부(152)와, 평균화 처리 등을 수행하는 평균화 처리부(153)와, 각종 정보를 기억하는 기억부(154)를 포함한다. 또한, 이 실시형태의 광학 센서는 제어기(150)를 통해 화상 형성 장치에 접속된다. 또한, 이 실시형태의 설명에 있어서, 제어기(150)는 광학 센서에 포함된다. 그러나, 제어기(150)는 이 실시형태의 광학 센서를 포함하는 화상 형성 장치 내에 포함되어 이 실시형태의 광학 센서를 제어하도록 할 수 있다.
광학 센서에 의한 검출 방법 등
다음에, 이 실시형태의 광학 센서를 이용한 검출 방법 등에 대하여 도 23을 참조하면서 설명한다.
먼저, 단계 S202에 나타낸 것처럼, 광학 센서를 이용하여 정반사 광 강도를 검출하기 위한 동작을 시작한다. 더 구체적으로, 광학 센서를 이용한 정반사 광 강도 검출 동작은 전원을 온시킴으로써, 또는 이 실시형태의 광학 센서에 접속된 화상 형성 장치에게 프린팅의 시작을 표시하는 신호를 전송함으로써 시작된다.
유사하게, 단계 S204에 나타낸 것처럼, 광학 센서를 이용하여 확산 반사 광 강도를 검출하기 위한 동작을 시작한다. 구체적으로, 이 동작은 단계 S202에서와 동일한 방식으로 시작한다.
다음에, 단계 S206에 나타낸 것처럼, 기록 시트(20)가 공급된다. 이 방식으로 기록 시트(20)를 공급함으로써, 광원(110)으로부터 방출된 광이 시준기 렌즈(120)를 통해 상기 공급된 기록 시트(20)에 조사되고, 그래서 기록 시트(20)로부터 반사된 정반사 광이 정반사 광 검출기(130)에 입사하고 내부 확산 반사 광이 확산 반사 광 검출기(230)에 입사한다.
다음에, 단계 S208에 나타낸 것처럼, 정반사 광 강도의 측정이 종료되고, 측정 결과가 제어기(150)에 전송된다.
유사하게, 단계 S210에 나타낸 것처럼, 확산 반사 광 강도의 측정이 종료되고, 측정 결과가 제어기(150)에 전송된다.
다음에, 단계 S212에 나타낸 것처럼, 제어기(150)에 있어서, 정반사 광 검출기(130)에 의해 검출된 정반사 광 강도에 대하여 평균화 처리가 수행된다. 이 평균화 처리는 제어기(150)의 평균화 처리부(153)에 의해 수행된다.
유사하게, 단계 S214에 나타낸 것처럼, 제어기(150)에 있어서, 확산 반사 광 검출기(230)에 의해 검출된 확산 반사 광 강도에 대하여 평균화 처리가 수행된다. 이 평균화 처리는 제어기(150)의 평균화 처리부(153)에 의해 수행된다.
다음에, 단계 S216에 나타낸 것처럼, 제어기(150)에 있어서, 평균화한 정반사 광 강도 및 확산 반사 광 강도에 기초하여 평활도가 산출된다. 구체적으로, 제어기(150)의 연산처리부(152)가 제어기(150)의 기억부(154)에 저장되어 있는 소정의 변환식을 이용하여 상기 광 강도에 기초하여 평활도를 산출한다. 변환식으로서는 상기 식 (1)을 사용한다. 즉, 정반사 광 검출기(130)에 의해 검출된 정반사 광 강도 및 확산 반사 광 검출기(230)에 의해 검출된 확산 반사 광 강도를 각각 X1 (mV) 및 X2 (mV)라고 하면, 변환식은 Y=1.62×X1-2.85×X2+81.17로서 주어진다. 그 다음에, 평활도 Y(sec)가 상기 변환식에 기초하여 산출된다.
다음에, 단계 S218에 나타낸 것처럼, 제어기(150)에서 상기 산출된 평활도에 기초하여, 화상 형성 장치에서 기록 시트(20)에 화상을 프린트할 때의 정착에 사용되는 화상 형성 처리 조건이 결정된다. 구체적으로, 도 15에 도시된 평활도와 처리 조건 간의 관계에 기초하여, 상기 산출된 평활도에 가장 가까운 조건이 정착시의 화상 형성 처리 조건으로서 결정된다.
다음에, 단계 S220에 나타낸 것처럼, 화상 형성 장치에서 기록 시트(20)에 대한 프린팅이 수행되어 화상이 기록 시트(20)에 형성된다.
이렇게 함으로써, 이 실시형태의 광학 센서를 이용하여 평활도가 검출되고, 검출된 평활도에 기초하여 화상 형성 장치에서의 대응하는 프린팅 조건을 설정하는 것이 가능하게 된다.
제2 실시형태에 있어서 전술한 것 외의 설명은 제1 실시형태의 것과 동일하다.
제3 실시형태
다음에, 제3 실시형태에 대하여 설명한다. 이 실시형태에서는, 제2 실시형태의 광학 센서와 비교할 때, 광학 센서가 기록 시트(20)의 두께를 측정하기 위한 시트 두께 측정 센서를 더 포함한다. 도 24에 도시된 바와 같이, 제3 실시형태의 광학 센서는 광원(110)과, 기록 시트(20)로부터의 정반사 광을 시준하는 시준기 렌즈(120)와, 시준기 렌즈(120)를 통해 기록 매체(20)로부터의 정반사 광을 검출하는 정반사 광 검출기(130)와, 기록 매체(20)로부터의 확산 반사 광을 검출하는 확산 반사 광 검출기(230)와, 기록 시트(20)의 두께를 측정하는 시트 두께 측정 센서(310)를 포함한다. 시트 두께 측정 센서(310)를 제공함으로써, 광학 센서의 측정치가 기록 시트(20)의 두께에 따라 변하는 변동분을 조정할 수 있게 된다. 그러므로, 기록 시트(20)의 유형 등을 더 정확하게 판별할 수 있게 된다.
또한, 이 실시형태에서는 시트 두께 측정 센서(310)를 사용하는 경우를 설명하였다. 그러나, 대안적으로, 기록 시트(20)의 물리적 양을 측정할 수 있는 임의의 다른 센서를 사용할 수 있다. 예를 들면, 시트 두께 측정 센서(310)에 대한 대안으로서, 시트 밀도, 시트의 전기 저항 등을 측정하는 센서를 사용할 수 있다. 또한, 이 실시형태의 센서에 접속된 화상 형성 장치는 시트 유형의 브랜드에 대한 데이터베이스를 포함하여 시트 유형을 상기 데이터베이스 내의 데이터 및 상기 측정 결과에 기초하여 특정하도록 할 수 있다. 시트의 데이터베이스의 데이터는 통신 기능을 이용하여 항상 획득될 수 있다. 시트 유형을 특정한 후에, 그 시트 유형의 색을 보정함으로써, 평활도를 더 정확하게 검출할 수 있다.
기록 시트(20)에서는 시트 섬유의 색 표본 및 형광 재료가 오차를 야기할 수 있다. 전세계에서 시트 유형으로서 입수할 수 있는 브랜드는 수백 개 이상이 있고, 각 브랜드마다 제조 방법이 상이하다. 그러나, 색 및 형광 재료 양은 각 브랜드마다 실질적으로 안정되어 있다. 그러므로, 브랜드가 판별된 경우 보정을 행할 수 있다. 그러므로, 이 실시형태의 센서를 이용함으로써, 기록 시트(20)의 평활도를 더 정확하게 측정할 수 있게 된다. 따라서, 기록 시트(20)의 유형 등을 더 정확하게 판별할 수 있게 된다.
제어기
다음에, 이 실시형태에 있어서 센서의 제어기(350)에 대하여 설명한다. 도 25에 도시된 바와 같이, 제어기(350)는 정반사 광 검출기(130), 확산 반사 광 검출기(230) 및 시트 두께 측정 센서(310) 등으로부터의 신호에 대한 입력/출력 제어를 수행하는 I/O부(151)와, 신호 처리 등의 각종 연산을 수행하는 연산 처리부(152)와, 평균화 처리를 수행하는 평균화 처리부(153)와, 각종 정보를 기억하는 기억부(154)와, 시트 유형 데이터베이스(351)와, 퓨리에 변환부(352)와, 시트 유형 랭킹 생성부(353)와, 평활도 보정부(354)를 포함한다. 퓨리에 변환부(352)에서는 기록 시트(20)의 면내 분포를 표시하는 그래프에서 퓨리에 변환을 수행하여 수평 축에 주기성을 표시하는 파워 스펙트럼을 산출한다. 주기성은 시트에 독특한 면내 분포("텍스처"라고도 함)를 말한다. 실험에 의하면, 형성 조건이 동일할 때 동일한 주기성을 가진 파워 스펙트럼이 표시되는 것으로 밝혀졌다. 그러므로, 파워 스펙트럼은 각각의 시트 유형마다 측정되고, 시트 유형 데이터베이스로서 컴퓨터에 저장된다. 구체적으로, 시트 유형, 정반사 광 검출기(130) 및 확산 반사 광 검출기(230)의 데이터, 시트 두께, 평활도 등 간의 관계가 기록되고 저장된다. 그 다음에, 시트 유형 데이터베이스와 측정치 간의 오차가 산출되고, 도 26에 도시된 것처럼 시트 유형 랭킹 리스트가 생성되어 최소 오차(오차로부터의 차)를 가진 시트 유형이 측정된 기록 시트(20)의 시트 유형으로서 판별될 수 있다. 또한, 이 실시형태에서의 센서는 제어기(350)를 통하여 화상 형성 장치에 접속된다. 또한, 이 설명에 있어서, 제어기(350)는 광학 센서에 포함되어 있다. 그러나, 제어기(350)는 이 실시형태의 광학 센서를 포함하는 화상 형성 장치에 포함되어 이 실시형태의 광학 센서를 제어하도록 할 수 있다.
광학 센서에 의한 검출 방법 등
다음에, 이 실시형태의 광학 센서를 이용한 검출 방법 등에 대하여 도 27을 참조하면서 설명한다.
먼저, 단계 S302에 나타낸 것처럼, 정반사 광 검출기(130)를 이용하여 정반사 광 강도를 검출하기 위한 동작을 시작한다. 더 구체적으로, 정반사 광 강도 검출 동작은 전원을 온시킴으로써, 또는 이 실시형태의 광학 센서에 접속된 화상 형성 장치에게 프린팅의 시작을 표시하는 신호를 전송함으로써 시작된다.
유사하게, 단계 S304에 나타낸 것처럼, 확산 반사 광 검출기(230)를 이용하여 확산 반사 광 강도를 검출하기 위한 동작을 시작한다. 구체적으로, 이 동작은 단계 S302에서와 동일한 방식으로 시작한다.
유사하게, 단계 S306에 나타낸 것처럼, 시트 두께 측정 센서(310)에 의한 기록 시트(20)의 두께 측정을 시작한다.
다음에, 단계 S308에 나타낸 것처럼, 기록 시트(20)가 공급된다. 이 방식으로 기록 시트(20)를 공급함으로써, 광원(110)으로부터 방출된 광이 시준기 렌즈(120)를 통해 상기 공급된 기록 시트(20)에 조사되고, 그래서 기록 시트(20)로부터 반사된 정반사 광이 정반사 광 검출기(130)에 입사하고 내부 확산 반사 광이 확산 반사 광 검출기(230)에 입사한다. 또한, 기록 시트(20)의 두께가 시트 두께 측정 센서(310)에 의해 측정된다.
다음에, 단계 S310에 나타낸 것처럼, 정반사 광 강도의 측정이 종료되고, 측정 결과가 제어기(350)에 전송된다.
다음에, 단계 S312에 나타낸 것처럼, 확산 반사 광 강도의 측정이 종료되고, 측정 결과가 제어기(350)에 전송된다.
다음에, 단계 S314에 나타낸 것처럼, 기록 시트(20)의 두께의 측정이 종료되고, 측정 결과가 제어기(350)에 전송된다.
다음에, 단계 S316에 나타낸 것처럼, 제어기(350)에 있어서, 기록 시트(20)에서 정반사 광 강도에 대하여 평균화 처리 및 퓨리에 변환이 수행된다. 구체적으로, 평균화 처리는 제어기(350)의 평균화 처리부(153)에 의해 수행되고, 퓨리에 변환은 제어기(350)의 퓨리에 변환부(352)에 의해 수행된다.
유사하게, 단계 S318에 나타낸 것처럼, 제어기(350)에 있어서, 기록 시트(20)에서 확산 반사 광 강도에 대하여 평균화 처리 및 퓨리에 변환이 수행된다. 구체적으로, 평균화 처리는 평균화 처리부(153)에 의해 수행되고, 퓨리에 변환은 퓨리에 변환부(352)에 의해 수행된다.
유사하게, 단계 S320에 나타낸 것처럼, 제어기(350)에 있어서, 기록 시트(20)의 두께에 대하여 평균화 처리 및 퓨리에 변환이 수행된다. 구체적으로, 평균화 처리는 평균화 처리부(153)에 의해 수행되고, 퓨리에 변환은 퓨리에 변환부(352)에 의해 수행된다.
다음에, 단계 S322에 나타낸 것처럼, 제어기(350)에 있어서, 시트 유형 데이터베이스(351)에 저장되어 있는 정보에 기초하여, 기록 시트(20)에서의 정반사 광 강도에 대한 평균화 및 퓨리에 변환된 정보, 기록 시트(20)에서의 확산 반사 광 강도에 대한 평균화 및 퓨리에 변환된 정보, 및 기록 시트(20)의 두께에 대한 평균화 및 퓨리에 변환된 정보를 이용하여, 도 26에 도시된 것과 같은 시트 유형 랭킹 리스트가 생성된다.
다음에, 단계 S324에 나타낸 것처럼, 제어기(350)에 있어서, 도 26의 시트 유형 랭킹 리스트에 기초하여, 가장 가까운 오차(즉, 최소 오차)를 가진 시트 유형을 기록 시트의 시트 유형으로서 결정한다. 구체적으로, 상기 결정은 연산 처리부(152) 등에 의해 행하여진다.
반면에, 단계 326에 나타낸 것처럼, 제어기(350)에 있어서, 평균화한 정반사 광 강도 및 확산 반사 광 강도에 기초하여 평활도가 산출된다. 구체적으로, 제어기(350)의 연산처리부(152)가 제어기(350)의 기억부(154)에 저장되어 있는 소정의 변환식을 이용하여 상기 광 강도에 기초하여 평활도를 산출한다.
다음에, 단계 328에 나타낸 것처럼, 제어기(350)에 있어서, 상기 결정된 시트 유형 및 상기 산출된 평활도에 기초하여 평활도가 결정된다. 더 구체적으로, 평활도는 시트 유형 데이터베이스(351)에 저장되어 있는 결정된 평활도 및 상기 산출된 평활도에 기초하여 결정된다.
다음에, 단계 S330에 나타낸 것처럼, 제어기(350)에 있어서, 상기 결정된 평활도에 기초하여, 화상 형성 장치에 의해 기록 시트(20)에 프린트할 때의 정착에 사용되는 화상 형성 처리 조건이 결정된다. 구체적으로, 제어기(350)의 기억부(154)에 저장되어 있는 도 16에 도시된 평활도와 처리 조건 간의 관계에 기초하여, 상기 산출된 평활도에 가장 가까운 조건이 정착시의 화상 형성 처리 조건으로서 결정된다.
다음에, 단계 S332에 나타낸 것처럼, 화상 형성 장치에서 기록 시트(20)에 대한 프린팅이 수행되어 화상이 기록 시트(20)에 형성된다.
이렇게 함으로써, 이 실시형태의 광학 센서를 이용하여 평활도가 검출되고, 검출된 평활도에 기초하여 화상 형성 장치에서의 대응하는 프린팅 조건을 설정하는 것이 가능하게 된다.
제3 실시형태에 있어서 전술한 것 외의 설명은 제1 및 제2 실시형태의 것과 동일하다.
제4 실시형태
다음에, 제4 실시형태에 따른 화상 형성 장치에 대하여 설명한다. 이 실시형태의 화상 형성 장치로서, 컬러 프린터(2000)를 도 28을 참조하면서 설명한다.
컬러 프린터(2000)는 4색(블랙, 시안, 마젠타, 옐로)으로 구성된 풀컬러 화상을 형성하는 직렬식(tandem-type) 다색 프린터이다. 컬러 프린터(2000)는 광 주사장치(2010), 4개의 감광 드럼(2030a, 2030b, 2030c, 2030d), 4개의 클리닝 유닛(2031a, 2031b, 2031c, 2031d), 4개의 대전 장치(2032a, 2032b, 2032c, 2032d), 4개의 현상 롤러(2033a, 2033b, 2033c, 2033d), 4개의 토너 카트리지(2034a, 2034b, 2034c, 2034d), 전사 벨트(2040), 전사 롤러(2042), 정착 장치(2050), 급지 롤러(2054), 레지스트 롤러 쌍(2056), 배지(排紙) 롤러(2058), 급지 트레이(2060), 배지 트레이(2070), 통신 제어기(2080), 광학 센서(2245), 및 상기 요소들을 총괄적으로 제어하는 프린터 제어기(2090) 등을 포함한다.
통신 제어기(2080)는 네트워크를 통해 상위 장치(예를 들면, 퍼스널 컴퓨터)와의 양방향 통신을 제어한다.
프린터 제어기(2090)는 중앙 처리 장치(CPU), CPU에 의해 판독가능한 코드로 기술된 프로그램 및 이 프로그램을 실행할 때 사용되는 각종 데이터를 저장하는 읽기 전용 메모리(ROM), 작업 메모리로서 소용되는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 AD 컨버터를 포함한다. 프린터 제어기(2090)는 상위 장치로부터의 요청에 응답하여 상기 요소들을 제어하고 상위 장치로부터 수신된 화상 정보를 광 주사 장치(2010)에 전송한다.
감광 드럼(2030a), 대전 장치(2032a), 현상 롤러(2033a), 토너 카트리지(2034a) 및 클리닝 유닛(2031a)은 그룹으로서 사용되고 블랙 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션(이하, 편의상 "K 스테이션"이라고 부른다)로서 소용된다.
감광 드럼(2030b), 대전 장치(2032b), 현상 롤러(2033b), 토너 카트리지(2034b) 및 클리닝 유닛(2031b)은 그룹으로서 사용되고 시안 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션(이하, 편의상 "C 스테이션"이라고 부른다)로서 소용된다.
감광 드럼(2030c), 대전 장치(2032c), 현상 롤러(2033c), 토너 카트리지(2034c) 및 클리닝 유닛(2031c)은 그룹으로서 사용되고 마젠타 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션(이하, 편의상 "M 스테이션"이라고 부른다)로서 소용된다.
감광 드럼(2030d), 대전 장치(2032d), 현상 롤러(2033d), 토너 카트리지(2034d) 및 클리닝 유닛(2031d)은 그룹으로서 사용되고 옐로 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션(이하, 편의상 "Y 스테이션"이라고 부른다)로서 소용된다.
각각의 감광 드럼의 표면에는 감광층이 형성된다. 즉, 각각의 감광 드럼의 표면은 주사 대상의 주사면이다. 또한, 감광 드럼은 도 28의 화살표 방향으로 회전하도록 회전 기구(도시 생략됨)에 의해 구동되는 것으로 추측된다.
대전 장치는 대응하는 감광 드럼의 표면을 균일하게 대전시킨다.
광 주사 장치(2010)는 상위 장치로부터 전송된 다색 화상 정보(블랙 화상 정보, 시안 화상 정보, 마젠타 화상 정보 및 옐로 화상 정보)에 기초하여 각 색마다 변조된 광속을 대응하는 감광 드럼의 대전된 표면에 조사한다. 이렇게 함으로써, 각 감광 드럼의 표면에 있어서, 광이 조사되는 부분에서만 전하가 제거되고 화상 정보에 대응하는 잠상(latent image)이 각각의 감광 드럼의 표면에 형성된다. 형성된 잠상은 감광 드럼이 회전할 때 대응하는 현상 롤러로 이동한다.
토너 카트리지(2034a)는 현상 롤러(2033a)에 공급될 블랙 토너를 저장하고 있다. 토너 카트리지(2034b)는 현상 롤러(2033b)에 공급될 시안 토너를 저장한다. 토너 카트리지(2034c)는 현상 롤러(2033c)에 공급될 마젠타 토너를 저장한다. 토너 카트리지(2034d)는 현상 롤러(2033d)에 공급될 옐로 토너를 저장한다.
현상 롤러가 회전할 때, 대응하는 토너 카트리지로부터의 토너는 현상 롤러의 표면에 얇고 균일하게 도포된다. 현상 롤러의 표면에 있는 토너가 대응하는 감광 드럼의 표면과 접촉할 때, 토너는 광이 조사된 표면 부분으로만 이동하여 부착된다. 즉, 현상 롤러는 대응하는 감광 드럼의 표면에 형성된 잠상에 토너를 적용하여 잠상이 현상되게 한다. 여기에서, 토너가 부착된 화상(토너 화상)은 감광 드럼이 회전할 때 전사 벨트(2040) 쪽으로 이동한다.
옐로, 마젠타, 시안 및 블랙 색의 토너 화상은 중첩되어 다색 화상을 형성하도록 상기 전사 벨트(2040)에 순차적으로 전사된다.
급지 트레이(2060)는 기록 시트를 저장한다. 급지 트레이(2060) 부근에는 급지 롤러(2054)가 제공된다. 급지 롤러(2054)는 급지 트레이(2060)로부터 기록 시트를 한장씩 꺼내어 그 기록 시트를 레지스트 롤러 쌍(2056)에 공급한다. 레지스트 롤러 쌍(2056)은 상기 전사 벨트(2040)와 전사 롤러(2042) 사이의 간극에 소정 타이밍으로 기록 시트를 공급한다. 이렇게 함으로써, 전사 벨트(2040) 상의 컬러 화상이 기록 시트에 전사된다. 화상이 전사된 기록 시트는 정착 장치(2050)에 공급된다.
정착 장치(2050)에서는 기록 시트가 가열 및 가압되어 토너가 기록 시트에 정착된다. 토너가 정착된 기록 시트는 배지 롤러(2058)를 통해 배지 트레이(2070)에 공급되고, 배지 트레이(2070)에 순차적으로 적층된다.
클리닝 유닛은 대응하는 감광 드럼의 표면에 남아있는 토너(잔류 토너)를 제거한다. 잔류 토너가 제거된 감광 드럼의 표면은 대응하는 대전 장치와 대면하는 위치로 다시 복귀된다.
광학 센서(2245)는 급지 트레이(2060)에 저장되어 있는 기록 시트의 브랜드를 특정하기 위해 사용된다.
광학 센서(2245)는 상기 제1, 제2 또는 제3 실시형태에 따른 광학 센서이다.
샤시(흑색 상자)(160)는 알루미늄 등의 금속으로 제조된 상자 부재이다. 또한, 외란광 또는 미광의 영향을 감소시키기 위해, 흑색 상자의 표면에 대하여 흑색 알루마이트 처리가 수행된다.
여기에서, XYZ 3차원 직교좌표에 있어서, 기록 시트의 표면에 직교하는 방향을 Z축 방향이라고 하고, 기록 시트의 표면에 평행한 면을 XY 평면이라고 가정한다. 또한, 광학 센서(2245)가 기록 시트의 +Z 측에 배치되어 있다고 가정한다.
종래에는 정반사 광의 광량에 기초하여 기록 시트의 표면의 광택도를 검출하고 확산 반사광의 광량에 대한 정반사 광의 광량의 비율에 기초하여 기록 시트 표면의 평활도를 검출함으로써 기록 시트를 식별하였다. 이에 비하여, 본 실시형태에서는 광택도 및 평활도뿐만 아니라, 반사광에 기초하여 기록 시트의 다른 특성인 두께 및 밀도를 포함한 정보도 또한 검출함으로써 기록 시트를 식별한다. 그러므로, 식별 대상의 기록 시트의 수를 전에보다 더 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 제3 실시형태에서 설명한 것처럼, 제3 센서를 이용하여 시트 두께를 검출함으로써, 시트 유형 검출의 정확도를 개선할 수 있다. 시트 두께를 검출하기 위해서는, 예를 들면, 홀(hall) 센서를 이용하여 급지 롤러의 변위를 검출하는 방법이 있다.
예를 들면, 종래의 식별 방법에서 사용하는 기록 시트 표면의 정보만으로는 보통지와 무광 코팅 시트를 구별하는 것이 곤란할 수 있다. 본 실시형태에서는 기록 시트의 표면에 대한 정보에 기록 시트의 내부를 표시하는 정보를 추가로 고려함으로써, 보통지와 무광 코팅 시트를 구별할 수 있을 뿐만 아니라, 복수 브랜드의 기록 시트를 복수 브랜드의 무광 코팅 시트로부터 구별할 수 있게 된다.
또한, 컬러 프린터(2000)가 지원할 수 있는 복수 브랜드의 기록 시트의 데이터가, 조정 공정 등의 출하 전 공정으로 기록 시트의 각 브랜드마다 각 스테이션에서의 최적의 현상 조건 및 전사 조건을 결정함으로써, 컬러 프린터(2000)의 ROM에 저장될 수 있다.
프린터 제어기(2090)는 예를 들면 컬러 프린터(2000)의 전원이 온으로 된 때 또는 기록 시트가 급지 트레이(2060)에 공급된 때 기록 시트에 대한 시트 유형 판별 처리를 수행한다. 프린터 제어기(2090)에 의해 수행되는 시트 유형 판별 처리를 이하에서 설명한다.
(1) 광학 센서(2245)의 복수의 발광부를 동시에 점등한다.
(2) 제2 광 검출기(230) 및 제1 광 검출기(130)로부터의 출력 신호에 기초하여 S1 및 S2의 값을 획득한다.
(3) 기록 시트 판별 테이블을 참조하고 상기 획득된 S1 및 S2의 값에 기초하여 기록 시트의 브랜드를 판별한다.
(4) 특정된 기록 시트의 브랜드를 RAM에 저장하고, 시트 유형 판별 처리를 종료한다.
사용자로부터 프린트 작업 요청을 수신한 때, 프린터 제어기(2090)는 기록 시트의 브랜드를 판독하고 그 기록 시트의 브랜드에 대응하는 최적의 현상 및 전사 조건을 현상 및 전사 테이블로부터 획득한다.
또한, 프린터 제어기(2090)는 상기 획득된 최적의 현상 및 전사 조건에 따라서 각 스테이션의 현상 장치 및 전사 장치를 제어한다. 예를 들면, 전사 전압 및 토너량을 제어할 수 있다. 이렇게 함으로써, 기록 시트에 고화질 화상을 형성할 수 있다.
본 실시형태에서는 기록 시트의 평활도를 검출할 수 있다. 그러므로, 기록 시트의 평활도에 따라 최적의 조건을 설정할 수 있다. 따라서, 저소비전력의 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.
이 경우에, 광원 및 수광기를 경사진 상태로 지지하는 부재를 제거할 수 있고, 전자 회로를 간소화할 수 있다. 그러므로, 저비용의 소형 광학 센서를 실현할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서는 급지 트레이가 1개인 경우를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않고 2개 이상의 급지 트레이를 포함할 수 있다. 이 경우에는 각각의 급지 트레이마다 광학 센서(2245)를 제공할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서는 기록 시트의 브랜드가 기록 시트의 공급 중에 특정될 수 있다. 이 경우에, 광학 센서(2245)는 기록 시트의 공급 경로 부근에 제공될 수 있다. 예를 들면, 광학 센서(2245)는 급지 롤러(2054)와 레지스트 롤러 쌍(2056) 사이에 제공될 수 있다.
또한, 광학 센서(2245)에 의해 식별되는 대상물은 기록 시트로 제한되지 않는다.
또한, 전술한 실시형태에서는 화상 형성 장치로서 컬러 프린터(2000)를 설명하였다. 그러나, 화상 형성 장치는 컬러 프린터(2000)로 제한되지 않는다. 예를 들면, 화상 형성 장치는 광 플로터(plotter), 디지털 복사기 등일 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서는 화상 형성 장치가 4개의 감광 드럼을 포함하는 경우를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않는다.
또한, 광학 센서(2245)는 기록 시트에 잉크를 분사함으로써 화상을 형성하는 화상 형성 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서 설명한 광학 센서에 의해 식별되는 대상물은 기록 시트로 제한되지 않는다.
비록 본 발명을 완전하고 명확한 설명을 위해 특정 실시형태와 관련하여 설명하였지만, 첨부된 특허 청구범위는 전술한 실시형태로 제한되는 것이 아니고, 여기에서 개시하는 기본적인 교시 내에 포함되는, 이 기술에 숙련된 사람이 생각할 수 있는 모든 수정 예 및 대안적인 구성을 포함하는 것으로 해석하여야 한다.
본 출원은 2012년 8월 28일자 출원한 일본 특허 출원 제2012-187596에 기초를 두고 우선권을 주장하는 것이며, 이 우선권 출원의 전체 내용은 인용에 의해 본원에 통합된다.
20: 기록 시트
110: 광원
120: 시준기 렌즈
121: 렌즈
130: 정반사 광 검출기(제1 광 검출기)
150: 제어기
151: I/O부
152: 연산처리부
153: 평균화 처리부
154: 기억부
160: 샤시
161: 개공
230: 확산 반사 광 검출기(제2 광 검출기)
2000: 컬러 프린터(화상 형성 장치)
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특허 문헌 7: 일본 특허 공개 제H08-5573호
특허 문헌 8: 일본 특허 제3349069호

Claims (10)

  1. 광학 센서에 있어서,
    광원과;
    상기 광원으로부터 방출된 광을 기록 매체에 조사하여 상기 기록 매체에 의해 반사된 광의 강도를 검출하도록 구성된 광검출기를 포함하고,
    상기 기록 매체의 법선과 관련하여 상기 광원으로부터 상기 기록 매체에 입사하는 광의 입사각을 θ1이라고 할 때, 식 75°≤θ1≤85°를 만족시키는 것인 광학 센서.
  2. 광학 센서에 있어서,
    광원과;
    상기 광원으로부터 방출된 광을 기록 매체에 조사하여 상기 기록 매체에 의해 반사된 광의 강도를 검출하도록 구성된 광검출기를 포함하고,
    상기 기록 매체의 법선과 관련하여 상기 광원으로부터 상기 기록 매체에 입사하는 광의 입사각을 θ1이라고 하고, 상기 기록 매체의 법선과 관련하여 상기 광검출기에 입사하는 광의 검출 각을 θ2라고 할 때, 상기 광원과 상기 광검출기가 식 θ1>θ2를 만족시키도록 배치된 것인 광학 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기록 매체와 상기 광검출기 사이에 제공된 렌즈를 더 포함한 광학 센서.
  4. 제3항에 있어서, 상기 렌즈에 의해 상기 광검출기에 입사하는 광의 입사각 폭이 10° 이하인 것인 광학 센서.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원과 상기 기록 매체 사이에 또는 상기 기록 매체와 상기 광검출기 사이에 애퍼처(aperture)가 제공되어 있는 것인 광학 센서.
  6. 광학 센서에 있어서,
    광원과;
    상기 광원으로부터의 광을 통과시키는 애퍼처와;
    상기 광원으로부터 방출된 광을 기록 매체에 조사하여 상기 기록 매체에 의해 반사된 광의 강도를 검출하도록 구성된 광검출기를 포함하고,
    상기 광원으로부터의 광이 상기 애퍼처에서 산란되고, 산란된 광이 상기 광검출기에 입사하는 것인 광학 센서.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원으로부터 방출된 광의 파장이 750 nm 이상인 것인 광학 센서.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광검출기는 제1 광검출기이고,
    상기 광학 센서는 상기 광원으로부터 방출된 광이 상기 기록 매체에 입사하는 위치로부터 연장하는 상기 기록 매체의 법선 상에 제공된 제2 광검출기를 더 포함한 광학 센서.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기록 매체는 시트(sheet)이고,
    상기 광검출기에 의해 검출된 광의 강도에 기초하여 상기 기록 매체의 평활도가 검출되는 것인 광학 센서.
  10. 기록 매체 상에 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 있어서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 광학 센서를 포함한 화상 형성 장치.
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