JP2012208103A - Optical sensor and image-forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学センサ及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical sensor and an image forming apparatus.
デジタル複写機、レーザプリンタ等のいわゆる電子写真方式の画像形成装置は、記録紙等の記録媒体にトナー像を転写し、所定の条件で加熱及び加圧することにより、トナー像を記録紙等の記録媒体に定着させて画像を形成するものである。このような画像形成装置において考慮する必要があるのが、トナー像を定着する際の加熱量や圧力等の条件であり、特に、高画質な画像形成を行う際には、トナー像を定着するための条件を記録媒体の種類に応じて個別に設定する必要がある。 A so-called electrophotographic image forming apparatus such as a digital copying machine or a laser printer transfers a toner image onto a recording medium such as a recording paper, and records the toner image on a recording paper or the like by heating and pressing under a predetermined condition. An image is formed by fixing on a medium. In such an image forming apparatus, it is necessary to consider conditions such as a heating amount and a pressure when fixing a toner image. In particular, when forming a high-quality image, the toner image is fixed. It is necessary to individually set the conditions for this according to the type of recording medium.
これは記録媒体に記録される画像品質が、記録媒体の材質、厚さ、湿度、平滑性及び塗工状態等により大きく影響されるからであり、例えば、平滑性に関しては、定着の際の条件によっては、記録媒体における凹凸の程度により、凹部におけるトナーの定着率が低くなり、高画質な画像を得ることができない。即ち、画像形成される記録媒体の平滑性に応じた条件で定着を行なわないと色むら等が生じてしまい、高画質な画像を得ることができない。 This is because the image quality recorded on the recording medium is greatly influenced by the material, thickness, humidity, smoothness, coating condition, etc. of the recording medium. Depending on the degree of unevenness in the recording medium, the toner fixing rate in the recesses is lowered, and a high-quality image cannot be obtained. In other words, color unevenness and the like cannot be obtained unless fixing is performed under conditions according to the smoothness of the recording medium on which an image is formed.
一方、近年の画像形成装置の進歩と表現方法の多様化に伴い、記録媒体となる記録紙の種類は数百種類以上存在し、更に、各々の記録紙の種類において坪量や厚さ等の違いにより多岐にわたる銘柄が存在している。このため、高画質な画像を形成するためには、記録紙等の記録媒体の種類や銘柄等に応じて、詳細な定着条件等を設定する必要がある。 On the other hand, with the recent progress of image forming apparatuses and diversification of expression methods, there are several hundred types of recording papers that serve as recording media. Furthermore, the basis weight, thickness, etc. of each recording paper type There are various brands due to differences. Therefore, in order to form a high-quality image, it is necessary to set detailed fixing conditions and the like according to the type and brand of a recording medium such as recording paper.
このような記録媒体としては、普通紙、グロスコート紙、マットコート紙、アートコート紙等の塗工紙、ＯＨＰシート等の他に、紙の表面にエンボス加工を施した特殊紙等も存在しており、このような記録媒体は増加しつつある。また、記録媒体としては記録紙等以外の記録媒体も数多く存在している。 Examples of such recording media include plain paper, gloss coated paper, mat coated paper, coated paper such as art coated paper, OHP sheets, etc., and special paper with an embossed surface. Such recording media are increasing. Many recording media other than recording paper exist as recording media.
ところで、現状の画像形成装置においては、画像形成装置における定着条件等の設定は、ユーザ自ら行なう必要があり、このため、ユーザに様々な記録媒体の種類等の知識が必要となる。また、定着条件はユーザ自らが設定する場合、印刷等を行う際に煩わしくなり、更には、定着条件を誤って設定すると、所望の高画質な画像を得ることはできない。 By the way, in the current image forming apparatus, it is necessary for the user to set fixing conditions and the like in the image forming apparatus. Therefore, the user needs to know various types of recording media. Further, when the fixing conditions are set by the user himself / herself, it becomes troublesome when performing printing or the like. Furthermore, if the fixing conditions are set incorrectly, a desired high-quality image cannot be obtained.
このため、画像形成装置において、記録紙等の記録媒体の種類を自動で選別することのできる記録紙等の記録媒体識別センサ及び、このような記録媒体識別センサが搭載され、自動で記録媒体の選別を行ない画像形成することのできる画像形成装置に関する技術が検討されている。 For this reason, in the image forming apparatus, a recording medium identification sensor such as a recording paper capable of automatically selecting the type of recording medium such as the recording paper, and such a recording medium identification sensor are mounted. A technique relating to an image forming apparatus capable of performing image selection and image formation has been studied.
記録紙等の記録媒体識別センサとしては、特許文献１に記載されているように触針式プローブにより表面の摩擦抵抗を検知する方法や、特許文献２に記載されているように、圧力センサ等により記録媒体のコシ（剛度）を検知する方法がある。また、特許文献３に記載されているように、非接触で記録媒体を識別する方法として、記録媒体の表面をエリアセンサ等の撮像素子により撮像し、撮像された画像より記録媒体の種類等を識別する方法がある。
As a recording medium identification sensor such as recording paper, a method of detecting a frictional resistance of a surface with a stylus probe as described in
また、他の非接触による記録媒体の識別方式としては反射光方式がある。反射光方式では、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の光源から発せられた光を識別対象となる記録媒体に照射し、記録媒体からの反射光量により記録媒体の銘柄等を識別する方法である。この反射光方式は、以下の３種類の方法がある。 Another non-contact recording medium identification method is a reflected light method. In the reflected light method, light emitted from a light source such as a light emitting diode (LED) is irradiated onto a recording medium to be identified, and the brand of the recording medium is identified based on the amount of light reflected from the recording medium. is there. This reflected light system has the following three methods.
第１の方法は、特許文献４に記載されているように、記録媒体の表面に照射された光の正反射方向における反射光の光量を検出し、検出された正反射方向における光量に基づき記録媒体の銘柄等を識別する方法である。
As described in
第２の方法は、特許文献５に記載されているように、光量検出部を複数有するものであって、記録媒体の表面に照射された光の正反射方向における反射光の光量のみならず、散乱反射光の光量を検出し、検出された正反射方向における光量及び散乱反射光の光量に基づき記録媒体の銘柄等を識別する方法である。
As described in
第３の方法は、特許文献６に記載されているように、記録媒体の表面に照射された光の正反射方向における反射光を偏光ビームスプリッタにより分離し、分離された光の光量を測定し、測定された光量に基づき記録媒体の銘柄等を識別する方法である。
In the third method, as described in
しかしながら、特許文献１及び２に記載されている方法は、接触方式であるため、記録媒体である記録紙等の表面に傷をつけてしまうといった問題点を有している。また、特許文献３に記載されている方法では、記録媒体の平滑性等は判別することができるものの、記録媒体の厚み等は判別することができない。また、特許文献４から６に記載されている方法では、記録媒体の大雑把な判別を行なうことは可能であるが、記録媒体の厚み等を含め詳細な判別を行なうことができない。
However, since the methods described in
また、上述した方法に加えて、更に、超音波等を利用したセンサ等を搭載し、記録媒体の識別をより細かく行なうことも可能であるが、方式の異なる複数のセンサを搭載することにより、画像形成装置が大型化し、また、高コスト化するといった、新たな問題点が発生してしまう。 Further, in addition to the above-described method, it is also possible to mount a sensor using an ultrasonic wave or the like and more precisely identify the recording medium, but by mounting a plurality of sensors with different methods, New problems such as an increase in the size and cost of the image forming apparatus occur.
ところで、反射光量から印刷用紙の表面状態を検出するセンサでは、Ｓ／Ｎを向上させるため、光源に半導体レーザが用いられている場合があるが、この場合、印刷用紙の表面のような粗面に光束を照射するとスペックルパターンが発生する。このスペックルパターンは、光束の照射部位によって異なるため、受光部における検出光のばらつきの原因となり、印刷用紙の識別精度の低下を招いてしまう。よって、従来は、光源としてＬＥＤ等が一般的に用いられていた。 By the way, in a sensor that detects the surface state of the printing paper from the amount of reflected light, a semiconductor laser may be used as a light source to improve S / N. In this case, a rough surface such as the surface of the printing paper is used. A speckle pattern is generated when a light beam is irradiated on the surface. Since this speckle pattern differs depending on the part irradiated with the light beam, it causes variations in the detection light in the light receiving section, leading to a reduction in the identification accuracy of the printing paper. Therefore, conventionally, an LED or the like has been generally used as a light source.
本発明は、上記を鑑みなされたものであり、記録媒体の識別を詳細に行なうことができる小型の光学センサを低コストで提供することを目的とするものであり、更には、このような光学センサを搭載することにより、高画質な画像を形成することが可能な画像形成装置を大型化させることなく低コストで提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a small-sized optical sensor capable of performing detailed identification of a recording medium at a low cost. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image by mounting a sensor at a low cost without increasing the size.
本発明は、第１の偏光方向の直線偏光の光を、記録媒体に照射する光照射系と、前記光照射系より照射された光のうち、前記記録媒体において正反射された光を検出する正反射光検出系と、前記光照射系より照射された光のうち、前記記録媒体において拡散反射された光を検出する前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子を備えた拡散反射光検出系と、を有する測定系を複数有していることを特徴とする。 According to the present invention, a light irradiation system that irradiates a recording medium with linearly polarized light having a first polarization direction, and light that is specularly reflected on the recording medium is detected among light irradiated from the light irradiation system. Transmits light having a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction for detecting diffusely reflected light on the recording medium out of the light irradiated from the regular reflection light detection system and the light irradiation system. A plurality of measurement systems having a diffuse reflection light detection system including an optical element are provided.
また、本発明は、第１の偏光方向の直線偏光の光を、記録媒体に照射する複数の光照射系と、前記光照射系より照射された光のうち、前記記録媒体において正反射された光を検出する複数の正反射光検出系と、前記光照射系より照射された光のうち、前記記録媒体において拡散反射された光を検出する前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子を備えた拡散反射光検出系と、を有することを特徴とする。 In the present invention, a plurality of light irradiation systems for irradiating the recording medium with linearly polarized light in the first polarization direction and the light irradiated from the light irradiation system are regularly reflected on the recording medium. A plurality of specular reflection light detection systems for detecting light, and a second polarization orthogonal to the first polarization direction for detecting light diffusely reflected on the recording medium among the lights irradiated from the light irradiation system And a diffuse reflection light detection system including an optical element that transmits light in the direction.
また、本発明は、各々の前記光照射系により前記記録媒体に照射される光の照明中心は、略同じ位置であることを特徴とする。 The present invention is also characterized in that the illumination centers of the light irradiated on the recording medium by the respective light irradiation systems are substantially the same position.
また、本発明は、各々の前記光照射系により照射される光の前記記録媒体に対する各々の入射角度は、略同一であって、前記記録媒体の表面と、前記光照射系により前記記録媒体に照射された光の照明中心と各々の前記正反射光検出系とを結ぶ直線とのなす角度は、各々略同一であって、前記記録媒体の表面と、前記光の照明中心と各々の前記拡散反射光検出系とを結ぶ直線とのなす角度は、略直角であることを特徴とする。 Further, according to the present invention, the incident angles of the light irradiated by the respective light irradiation systems with respect to the recording medium are substantially the same, and the surface of the recording medium and the recording medium are irradiated with the light irradiation system. The angles formed by the illumination centers of the irradiated light and the straight lines connecting the specular reflection light detection systems are substantially the same, respectively, and the surface of the recording medium, the illumination center of the light, and each of the diffusions The angle formed by the straight line connecting the reflected light detection system is substantially a right angle.
また、本発明は、前記光照射系の一つより前記記録媒体に照射される光の前記記録媒体に平行な成分と、前記光照射系の他の一つにより前記記録媒体に照射される光の前記記録媒体に平行な成分とのなす角は、９０°以上、１８０°以下であることを特徴とする。 The present invention also provides a component parallel to the recording medium of light irradiated to the recording medium from one of the light irradiation systems, and light irradiated to the recording medium by another one of the light irradiation systems. The angle formed by the component parallel to the recording medium is 90 ° or more and 180 ° or less.
また、本発明は、前記光照射系の一つより前記記録媒体に照射される光の前記記録媒体に平行な成分と、前記光照射系の他の一つにより前記記録媒体に照射される光の前記記録媒体に平行な成分とのなす角は、９０°または、１８０°であることを特徴とする。 The present invention also provides a component parallel to the recording medium of light irradiated to the recording medium from one of the light irradiation systems, and light irradiated to the recording medium by another one of the light irradiation systems. The angle formed by the component parallel to the recording medium is 90 ° or 180 °.
また、本発明は、前記記録媒体は、正方形または長方形の形状であって、前記光照射系のうち少なくとも１つは、前記光照射系から照射された光の光路が、前記記録媒体の一辺に平行な面に存在していることを特徴とする。 According to the present invention, the recording medium has a square or rectangular shape, and at least one of the light irradiation systems has an optical path of light emitted from the light irradiation system on one side of the recording medium. It exists in the parallel surface, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明は、各々の前記光照射系より照射される光の照射時間が重複しないように、前記光照射系における光源を制御する制御部を有することを特徴とする。 In addition, the present invention is characterized by having a control unit that controls a light source in the light irradiation system so that the irradiation time of the light irradiated from each of the light irradiation systems does not overlap.
また、本発明は、各々の前記照射系は、複数の発光部を有する面発光レーザアレイを含むものであることを特徴とする。 Further, the invention is characterized in that each of the irradiation systems includes a surface emitting laser array having a plurality of light emitting portions.
また、本発明は、前記複数の発光部は、二次元的に配列されていることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the plurality of light emitting units are two-dimensionally arranged.
また、本発明は、前記複数の発光部は、一の方向に関して、少なくとも一部の発光部間隔が、他の発光部間隔と異なることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the plurality of light emitting units have at least a part of light emitting unit intervals different from other light emitting unit intervals in one direction.
また、本発明は、前記半導体レーザから射出される光の波長を時間的に変化させる機構を備えることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized by comprising a mechanism for temporally changing the wavelength of light emitted from the semiconductor laser.
また、本発明は、前記機構は、前記半導体レーザに供給する駆動電流の大きさを時間的に変化させて、前記半導体レーザから射出される光の波長を時間的に変化させることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the mechanism temporally changes the wavelength of light emitted from the semiconductor laser by changing the magnitude of the drive current supplied to the semiconductor laser. .
また、本発明は、前記記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、前記記載の光学センサを有することを特徴とする。 According to the present invention, in the image forming apparatus for forming an image on the recording medium, the optical sensor described above is provided.
また、本発明は、複数の前記記録媒体について、前記記録媒体における前記正反射光検出系からの出力範囲及び前記拡散反射光検出系からの出力範囲との関係を定めたテーブルを有し、前記正反射光検出系及び前記拡散反射光検出系からの出力に基づき、前記記録媒体の種類を特定することを特徴とする。 Further, the present invention has a table that defines a relationship between an output range from the regular reflection light detection system and an output range from the diffuse reflection light detection system in the recording medium for the plurality of recording media, The type of the recording medium is specified based on outputs from the regular reflection light detection system and the diffuse reflection light detection system.
また、本発明は、前記光学センサの出力に基づいて前記記録媒体の銘柄を特定し、前記特定された銘柄に応じて画像形成条件を調整する調整装置を備えることを特徴とする。 In addition, the present invention includes an adjusting device that specifies a brand of the recording medium based on an output of the optical sensor and adjusts an image forming condition according to the specified brand.
また、本発明は、前記光学センサの出力に基づいて前記記録媒体の平滑度を特定し、前記特定された平滑度に応じて画像形成条件を調整する調整装置を備えることを特徴とする。 In addition, the present invention includes an adjusting device that specifies the smoothness of the recording medium based on the output of the optical sensor and adjusts the image forming condition according to the specified smoothness.
また、本発明は、前記光学センサの出力に基づいて前記記録媒体の厚さを特定し、前記特定された厚さに応じて画像形成条件を調整する調整装置を備えることを特徴とする。 In addition, the present invention includes an adjusting device that specifies the thickness of the recording medium based on the output of the optical sensor and adjusts the image forming conditions according to the specified thickness.
また、本発明は、前記光学センサの出力に基づいて前記記録媒体の密度を特定し、前記特定された密度に応じて画像形成条件を調整する調整装置を備えることを特徴とする。 In addition, the present invention includes an adjusting device that specifies the density of the recording medium based on the output of the optical sensor and adjusts the image forming conditions according to the specified density.
本発明によれば、記録媒体の識別を詳細に行なうことができる小型の光学センサを低コストで提供することができ、更には、高画質な画像を形成することが可能な画像形成装置を大型化させることなく低コストで提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a small-sized optical sensor capable of performing detailed identification of a recording medium at a low cost, and further, a large-size image forming apparatus capable of forming a high-quality image. It can be provided at low cost without making it.
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。 The form for implementing this invention is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
〔第１の実施の形態〕
（反射光の分類）
最初に、図１に基づき記録紙等の記録媒体に光を照射した場合の反射光について説明する。記録媒体である記録紙に光を照射した場合の反射光は、記録紙の表面における反射と記録紙の内部からの反射に分けることができる。また、記録紙の表面における反射光は、正反射された反射光と拡散反射された反射光とに分けることができる。ここでは便宜上、図１（ａ）に示される記録紙の表面において正反射された反射光を表面正反射光と記載し、図１（ｂ）に示される記録紙の表面において拡散反射された光を表面拡散反射光と記載する。尚、本実施の形態では、光を照射されるものが記録紙の記録媒体の場合について説明するが、例えば、樹脂製フィルム、布、皮膚等であってもよく、同様の測定等を行なうことができる。
[First Embodiment]
(Classification of reflected light)
First, the reflected light when a recording medium such as recording paper is irradiated with light will be described with reference to FIG. The reflected light when the recording paper as the recording medium is irradiated can be divided into reflection on the surface of the recording paper and reflection from the inside of the recording paper. Further, the reflected light on the surface of the recording paper can be divided into reflected light that is regularly reflected and reflected light that is diffusely reflected. Here, for convenience, the reflected light regularly reflected on the surface of the recording paper shown in FIG. 1A is referred to as surface regular reflected light, and the light diffusely reflected on the surface of the recording paper shown in FIG. Is referred to as surface diffuse reflected light. In this embodiment, the case where the light is irradiated is a recording medium of recording paper. However, for example, a resin film, cloth, skin, or the like may be used, and the same measurement or the like is performed. Can do.
記録媒体である記録紙の表面は、平面と斜面によって構成されており、記録紙の平滑性はこの割合で決まる。平面で反射された光は表面正反射光となり、斜面で反射された光は表面拡散反射光となり、記録紙の平滑性が高いほど表面正反射光の光量が増加する。 The surface of the recording paper, which is a recording medium, is composed of a flat surface and a slope, and the smoothness of the recording paper is determined by this ratio. The light reflected by the plane becomes surface regular reflection light, and the light reflected by the inclined surface becomes surface diffuse reflection light, and the amount of surface regular reflection light increases as the smoothness of the recording paper increases.
一方、記録媒体内部からの反射は、記録媒体が記録紙である場合、記録紙を構成する繊維により多重反射するため拡散反射光のみとなる。ここでは便宜上、図１（ｃ）に示される記録紙の内部において多重反射された拡散反射光を内部拡散反射光と記載する。 On the other hand, when the recording medium is recording paper, reflection from the inside of the recording medium is only diffusely reflected light because it is subjected to multiple reflections by the fibers constituting the recording paper. Here, for the sake of convenience, the diffusely reflected light that is multiple-reflected inside the recording paper shown in FIG. 1C is referred to as internal diffusely reflected light.
以上のように、記録媒体である記録紙からの反射光は、表面正反射光、表面拡散反射光、内部拡散反射光がある。このうち、記録紙の表面において反射した光は、偏光方向は回転しない。即ち、表面正反射光、表面拡散反射光は偏光方向が変化しない。これは、照射された光の偏光方向が回転するためには、照射された光が、光軸に対して回転の向きに傾斜した面で反射されることが必要であるからである。従って、光が発せられる光源と、光が照射される領域と、光検出器が同一平面に存在している場合には、偏光方向が回転する反射光は、光検出器の存在している方向には反射されないため、この配置の光検出器では検出されない。これに対し、内部拡散反射光は、記録紙の内部の繊維において多重反射された光であるため、偏光方向は、光源から発せられた光に対し回転している。 As described above, reflected light from recording paper as a recording medium includes surface regular reflection light, surface diffuse reflection light, and internal diffuse reflection light. Among these, the light reflected on the surface of the recording paper does not rotate in the polarization direction. That is, the polarization direction of surface regular reflection light and surface diffuse reflection light does not change. This is because in order for the polarization direction of the irradiated light to rotate, the irradiated light needs to be reflected by a surface inclined in the direction of rotation with respect to the optical axis. Therefore, when the light source that emits light, the light irradiation area, and the photodetector are in the same plane, the reflected light whose polarization direction rotates is the direction in which the photodetector exists. Are not detected by the photodetector of this arrangement. On the other hand, the internal diffuse reflection light is light that has been multiple-reflected by the fibers inside the recording paper, so the polarization direction is rotated with respect to the light emitted from the light source.
以上より、偏光方向の異なる光を分離する光学素子、例えば、偏光フィルタを光検出器の前に設けることにより、光源から発せられた直線偏光の偏光成分に対し垂直な方向の偏光成分の光を検出することができ、内部拡散反射光のみを分離して検出することができる。このように検出された内部拡散反射光の光量に基づき記録媒体である記録紙の種類や厚さ等を判別することが可能である。 As described above, by providing an optical element that separates light having different polarization directions, for example, a polarization filter in front of the photodetector, light having a polarization component in a direction perpendicular to the polarization component of linearly polarized light emitted from the light source can be obtained. It is possible to detect only the internal diffuse reflection light separately. Based on the amount of the internal diffuse reflected light detected in this way, it is possible to determine the type, thickness, etc. of the recording paper as the recording medium.
具体的には、図２に示すように、内部拡散反射光量と記録紙の厚さとは相関関係があり、記録紙の厚さが厚くなると内部拡散反射光量の値が増加する。よって、内部拡散反射光量の値に基づき記録紙の厚さを判別することができる。また、図３に示すように、内部拡散反射光量と記録紙の密度とは相関関係があり、記録紙の密度が高くなると内部拡散反射光量の値が増加する。よって、内部拡散反射光量の値に基づき記録紙の密度を判別することができる。尚、図２及び図３は、記録紙の厚さ及び記録紙の密度の異なるものを複数用意して測定した結果である。 Specifically, as shown in FIG. 2, there is a correlation between the amount of internal diffuse reflection and the thickness of the recording paper, and the value of the amount of internal diffuse reflection increases as the thickness of the recording paper increases. Therefore, it is possible to determine the thickness of the recording paper based on the value of the amount of internal diffuse reflection light. As shown in FIG. 3, the internal diffuse reflection light quantity and the recording paper density have a correlation, and the value of the internal diffuse reflection light quantity increases as the recording paper density increases. Therefore, the density of the recording paper can be determined based on the value of the amount of internal diffuse reflection light. 2 and 3 show the results obtained by preparing a plurality of recording papers having different thicknesses and recording paper densities.
（記録紙の流れ目）
ところで、記録媒体である記録紙は、製造工程において一方向に流れるように製造される。これにより記録紙には流れ目と称される記録紙を構成する繊維の配向が生じている。この繊維の配向は記録紙の製造工程において記録紙が流れる方向に沿うように形成されている。このため、光の照射される方向によっては、同じ記録紙でも異なる反射特性が得られ、この反射特性に基づき記録紙の銘柄等を判別することが可能である。即ち、流れ目の程度の違いに基づき記録紙の銘柄を判別することが可能である。
(Flow of recording paper)
By the way, recording paper as a recording medium is manufactured so as to flow in one direction in the manufacturing process. As a result, the orientation of the fibers constituting the recording paper, called a flow, is generated in the recording paper. This fiber orientation is formed along the direction in which the recording paper flows in the recording paper manufacturing process. Therefore, depending on the direction of light irradiation, different reflection characteristics can be obtained even on the same recording paper, and it is possible to determine the brand of the recording paper based on the reflection characteristics. That is, the brand of the recording paper can be determined based on the difference in the degree of flow.
このことを図４及び図５に基づき説明する。図４及び図５における記録紙１は、流れ目による凹凸の配向性が１００％のものを仮定したものであり、流れ目はＹ軸方向に沿ったものである。図４に示すように、記録紙１の流れ目に沿った方向より光１１を照射した場合、即ち、記録紙の流れ目と照射された光１１の光路とが同一平面にある場合、言い換えるならば、照射された光１１の光路がＹＺ面と平行な面に存在している場合、記録紙１の表面は平滑な平面とみなすことができ、照射された光１１の殆どは記録紙１の表面で正反射され表面正反射光１１ａとなり、表面拡散反射光は殆ど発生することはない。また、拡散反射光としては、記録紙１の内部において拡散反射された内部拡散反射光１１ｂが生じる。よって、この場合には、照射された光１１の反射光は、表面正反射光１１ａが殆どとなる。尚、図４（ａ）はこの状態を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、記録紙１の流れ目に沿った面、即ち、ＹＺ面における断面を示すものである。
This will be described with reference to FIGS. The
次に、図５に示すように、記録紙１の流れ目に対し垂直方向より光１２を照射した場合、即ち、記録紙１に照射される光１２の光路がＸＺ面と平行な面に存在している場合、記録紙１の表面は凹凸のある斜面とみなすことができ、照射された光１２の殆どは、表面で拡散反射され正反射されることはない。よって、表面拡散反射光１２ａの光量が多くなる。この場合も同様に、拡散反射光として、記録紙１の内部において拡散反射された内部拡散反射光１２ｂが生じるが光量は低く、照射された光１２の反射光は、表面拡散反射光１２ａが殆どとなる。尚、図５（ａ）はこの状態を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、記録紙１の流れ目に垂直な面、即ち、ＸＺ面における断面を示すものである。
Next, as shown in FIG. 5, when the light 12 is irradiated from the perpendicular direction to the flow of the
また、記録紙１の流れ目に対し垂直方向に光を入射させた場合には、記録紙１に対する光の入射方向により、検出される表面拡散反射光及び内部拡散反射光の光量が変化する。具体的には、図６に示すように、記録紙１の流れ目に対し垂直方向の光であって、相互に反対方向の光１３及び１４を入射させた場合、検出される表面拡散反射光及び内部拡散反射光の光量が変化する。これは、記録紙１の流れ目の両側における傾斜が異なることによるものであり、このような記録紙１の流れ目の両側の傾斜が異なっていることは確認されている。
In addition, when light is incident in a direction perpendicular to the flow of the
即ち、記録紙１の流れ目に垂直な方向より記録紙１に対し略同じ角度で同様に光を入射させた場合であっても、記録紙１の入射する光の入射方向が異なると、記録紙１の凹凸の傾斜により入射角が異なる。具体的には、記録紙１に入射する光１３は、記録紙１の斜面に対し垂直に近い角度で入射するため、記録紙１の内部に入射する光は多くなり、正面拡散反射光１３ａは少なく、内部拡散反射光１３ｂは多くなる。また、記録紙１に入射する光１４は、記録紙１の斜面に対する入射角度が、光１３よりも鋭角な角度であるため、記録紙１の内部に入射する光は少なくなり、正面拡散反射光１４ａは多く、内部拡散反射光１４ｂは少なくなる。尚、このことは、記録紙１の流れ目に対し垂直に光を入射させた場合のことであり、記録紙１の流れ目に沿って光を照射させた場合には、光の入射方向を変えても表面正反射光と内部拡散反射光との割合等が変化することはない。
That is, even when light is incident on the
以上、記録紙に入射する光の入射方向と反射光の関係についてまとめると、記録紙の流れ目に沿って照射された光と記録紙の流れ目に垂直に照射された光とでは、表面正反射光と表面拡散反射光との割合が異なる。また、記録紙に入射する光の入射方向が反対方向、即ち、入射する光の入射方向の角度が１８０°となる場合については、記録紙の流れ目に沿って各々の光を入射させる場合には、光の入射方向の違いにより、表面正反射光及び内部拡散反射光の光量に変化はない。しかしながら、記録紙の流れ目に垂直に各々の光を入射させる場合には、光の入射方向が変わると、表面拡散反射光及び内部拡散反射光の光量に変化が生じる。 As described above, the relationship between the incident direction of the light incident on the recording paper and the reflected light can be summarized as follows. The light irradiated along the flow of the recording paper and the light irradiated perpendicularly to the flow of the recording paper are surface normal. The ratio of reflected light and surface diffuse reflected light is different. Also, in the case where the incident direction of the light incident on the recording paper is opposite, that is, the angle of the incident direction of the incident light is 180 °, each light is incident along the flow of the recording paper. The light quantity of the surface regular reflection light and the internal diffuse reflection light does not change due to the difference in the incident direction of light. However, when each light is incident perpendicularly to the flow of the recording paper, the amount of the surface diffuse reflection light and the internal diffuse reflection light changes when the light incident direction changes.
上記は、記録紙の流れ目の配向性が１００％である場合を想定したものであるが、実際の記録紙においては、流れ目は生じるものの、流れ目の配向性の程度等は製造工程、製造条件等により異なる。しかしながら、このような記録紙における特質に基づいて、記録紙に入射した光の反射光を表面正反射光、表面拡散反射光、内部拡散反射光に分けて光量を測定することにより、記録紙の銘柄及び種類等を詳細に判別することができ、記録紙の判別精度を向上させることができる。 The above is based on the assumption that the orientation of the flow of the recording paper is 100%. In actual recording paper, although the flow is generated, the degree of orientation of the flow is the manufacturing process, Varies depending on manufacturing conditions. However, based on the characteristics of such recording paper, the reflected light of the light incident on the recording paper is divided into surface regular reflection light, surface diffuse reflection light, and internal diffuse reflection light, and the amount of light is measured. The brand and type can be discriminated in detail, and the discrimination accuracy of the recording paper can be improved.
（内部拡散反射光の検出精度）
次に、精度の高い内部拡散反射光の検出方法について説明する。精度の高い内部拡散反射光の検出を行なうためには、最初に、少なくとも検出方向に表面正反射光の成分を含まないことである。しかしながら、実際の照射系では完全な一方向のみの直線偏光の光、例えば、第１の偏光方向の直線偏光の光とすることは困難であり、表面における反射光にも第１の偏光方向に垂直な第２の偏光方向の成分が含まれてしまう。
(Internal diffuse reflection detection accuracy)
Next, a highly accurate method for detecting internally diffused reflected light will be described. In order to detect internal diffuse reflection light with high accuracy, first, it is necessary to include no component of surface regular reflection light in at least the detection direction. However, in an actual irradiation system, it is difficult to obtain a completely linearly polarized light in only one direction, for example, a linearly polarized light in the first polarization direction, and the reflected light on the surface is also in the first polarization direction. The component of the perpendicular second polarization direction is included.
具体的には、表面正反射光が検出される位置に光検出器を設置し、光学フィルタを用いて第２の偏光方向の光の成分の光量を検出した場合、記録紙に照射される光に第２の偏光方向の光の成分が含まれていると、この成分も光検出器で検出されてしまい、内部拡散反射光の光量を正確に検出することができない。この際、一般的に内部拡散反射光の光量は低いため、記録紙に照射される光に含まれている第２の偏光方向の光の成分の光量が、内部拡散反射光の光量よりも多くなる場合がある。また、記録紙に照射される光を完全な第１の偏光方向の光とすることも可能ではあるが、この場合、消光比の高い偏光フィルタを用いることが必要となり、高コスト化を招いてしまう。 Specifically, when a light detector is installed at a position where surface regular reflection light is detected and the amount of light component in the second polarization direction is detected using an optical filter, the light irradiated on the recording paper If the light component in the second polarization direction is included in this, this component is also detected by the photodetector, and the amount of the internal diffuse reflected light cannot be accurately detected. At this time, since the amount of the internally diffuse reflected light is generally low, the amount of the light component in the second polarization direction included in the light irradiated on the recording paper is larger than the amount of the internally diffuse reflected light. There is a case. In addition, although it is possible to make the light irradiated to the recording paper into a light having a complete first polarization direction, in this case, it is necessary to use a polarizing filter having a high extinction ratio, resulting in an increase in cost. End up.
次に、内部拡散反射光を検出する際には、記録紙の紙面に対し略垂直方向で行なうことである。これは、内部拡散反射光は完全拡散反射とみなすことができるため、検出方向に対する反射光量はランバーと分布により近似することができ、記録紙の紙面に対し垂直方向が最も反射光量が多くなる。内部拡散反射光は光量が微小であるため、Ｓ／Ｎ比を向上させる観点から、記録紙の紙面に対し垂直方向に受光部となる光検出器を設置することにより、最も精度を高くすることができる。但し、記録紙に照射する光の照射方向を変えた光源及び光検出器を複数設置する場合には、記録紙の紙面に垂直方向に複数の光検出器を設置する必要があるため、光検出器同士が干渉しない位置であって略垂直となる方向に設置することが好ましい。また、ビームスプリッタを設けて分光させること、駆動可能な偏光フィルタを設置することにより対応してもよい。 Next, when detecting the internal diffuse reflected light, it is performed in a direction substantially perpendicular to the surface of the recording paper. This is because internal diffuse reflection light can be regarded as complete diffuse reflection, so the amount of reflected light with respect to the detection direction can be approximated by lumbar and distribution, and the amount of reflected light is greatest in the direction perpendicular to the paper surface of the recording paper. Since the amount of internal diffuse reflected light is very small, from the viewpoint of improving the S / N ratio, the highest accuracy can be achieved by installing a photodetector that is a light receiving unit in the direction perpendicular to the surface of the recording paper. Can do. However, when installing multiple light sources and light detectors that change the irradiation direction of the light irradiating the recording paper, it is necessary to install multiple light detectors in the direction perpendicular to the paper surface of the recording paper. It is preferable to install in a direction where the containers do not interfere with each other and are substantially vertical. Alternatively, a beam splitter may be provided for spectral separation, or a drivable polarizing filter may be provided.
（スペックルノイズの抑制方法）
上記のように反射光量の観点からは、光源として半導体レーザを用いることが好ましい。しかしながら、記録紙の表面状態を検出する光学センサの光源に半導体レーザを用いた場合、出射されたコヒーレント光が、記録紙の表面のような粗面の各点で乱反射し干渉することにより、スペックルパターンが発生する。スペックルパターンは、反射方向でランダムに干渉し合うため、光検出器の出力においてはノイズとなり、Ｓ／Ｎを低減させてしまう。本願においては、このＳ／Ｎの低減のことをスペックルノイズと記載し、この対策を以下に記載する。
(Speckle noise suppression method)
As described above, from the viewpoint of the amount of reflected light, it is preferable to use a semiconductor laser as the light source. However, when a semiconductor laser is used as the light source of the optical sensor that detects the surface state of the recording paper, the emitted coherent light is irregularly reflected and interfered at each point on the rough surface such as the surface of the recording paper. Pattern occurs. Since the speckle pattern randomly interferes in the reflection direction, noise is generated at the output of the photodetector, and the S / N is reduced. In the present application, this reduction in S / N is referred to as speckle noise, and this countermeasure is described below.
発明者らは、複数の発光部が２次元的に配列されている垂直共振器型の面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）を光源として用い、発光部の数（発光部数）とスペックルパターンのコントラスト比との関係について調べた。この結果を図７に示す。尚、本実施の形態では、スペックルパターンのコントラスト比とは、スペックルパターンの観測強度における最大値と最小値の差を規格化した値として定義する。 The inventors use a vertical cavity surface emitting laser array (VCSEL array) in which a plurality of light emitting units are two-dimensionally arranged as a light source, and the number of light emitting units (the number of light emitting units) and the contrast of the speckle pattern. The relationship with the ratio was investigated. The result is shown in FIG. In the present embodiment, the contrast ratio of the speckle pattern is defined as a value obtained by standardizing the difference between the maximum value and the minimum value in the observation intensity of the speckle pattern.
スペックルパターンの観測は、Ｙ軸方向（拡散方向）に関して、ビームプロファイラを用いて行ない、ビームプロファイラによる観測結果からスペックルパターンのコントラスト比を算出した。観測の対象となる試料には、互いに平滑度が異なる３種類の普通紙（普通紙Ａ、普通紙Ｂ、普通紙Ｃ）と光沢紙を用いた。普通紙Ａは王研式平滑度が３３秒の普通紙であり、普通紙Ｂは王研式平滑度が５０秒の普通紙であり、普通紙Ｃは王研式平滑度が１００秒の普通紙である。 The speckle pattern was observed using a beam profiler in the Y-axis direction (diffusion direction), and the contrast ratio of the speckle pattern was calculated from the observation results obtained by the beam profiler. As samples to be observed, three types of plain paper (plain paper A, plain paper B, plain paper C) having different smoothness and glossy paper were used. Plain paper A is plain paper with Oken smoothness of 33 seconds, plain paper B is plain paper with Oken smoothness of 50 seconds, and plain paper C is plain paper with Oken smoothness of 100 seconds. Paper.
図７に示されるように、発光部数が増加すると、スペックルパターンのコントラスト比が減少する傾向にある。また、この傾向は紙種には依存していない。 As shown in FIG. 7, when the number of light emitting portions increases, the contrast ratio of the speckle pattern tends to decrease. This tendency does not depend on the paper type.
更に、発明者らは、このスペックルパターンのコントラスト比が低減する効果は、総光量の増加に起因するものではなく、発光部数の増加に起因するものであることを確認するための実験を行なった。この結果を図８に示す。 Furthermore, the inventors conducted an experiment to confirm that the effect of reducing the contrast ratio of the speckle pattern is not caused by an increase in the total light amount but by an increase in the number of light emitting portions. It was. The result is shown in FIG.
図８は、各発光部の光量は一定（１．６６ｍＷ）であって、発光部の数を変化させた場合と、発光部の数を３０個に固定して各発光部の光量を変化させた場合とについて、総光量に対するコントラスト比の変化を示すものである。 In FIG. 8, the light quantity of each light emitting part is constant (1.66 mW), and when the number of light emitting parts is changed, the light quantity of each light emitting part is changed by fixing the number of light emitting parts to 30. The change of contrast ratio with respect to the total light quantity is shown for the case of the case.
発光部数を固定して各発光部の光量を変化させた場合では、光量に依存することなくコントラスト比が一定であるのに対し、発光部数を変化させた場合では、低光量、即ち、発光部数が少ない場合にはコントラスト比が高く、発光部数が増加するに伴いコントラスト比が徐々に低下している。このことから、スペックルパターンにおけるコントラスト比の低減効果は、光量の増加に依存するものではなく、発光部数の増加に依存するものであることが確認された。 When the number of light emitting parts is fixed and the light quantity of each light emitting part is changed, the contrast ratio is constant without depending on the light quantity, whereas when the number of light emitting parts is changed, the light quantity is low, that is, the number of light emitting parts. When the amount of light is small, the contrast ratio is high, and the contrast ratio gradually decreases as the number of light emitting portions increases. From this, it was confirmed that the effect of reducing the contrast ratio in the speckle pattern does not depend on the increase in the amount of light but on the increase in the number of light emitting portions.
また、発明者らは、光源から出射される光の波長を時間的に変化させることにより、スペックルパターンを抑制することができるか否かの検討を行なった。 Further, the inventors have examined whether or not the speckle pattern can be suppressed by temporally changing the wavelength of light emitted from the light source.
尚、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）では、駆動電流によって出射光における波長を制御することが可能である。これは、駆動電流を変化させると、面発光レーザ内部において発熱するため屈折率が変化し、実効的な共振器長が変化するからである。 In the surface emitting laser (VCSEL), the wavelength in the emitted light can be controlled by the drive current. This is because when the drive current is changed, heat is generated inside the surface emitting laser, so that the refractive index changes and the effective resonator length changes.
図９は、面発光レーザを光源とした場合において、駆動電流を変化させることにより、出射光量を１．４ｍＷ〜１．６ｍＷまで変化させた場合のスペックルパターンをビームプロファイラにより観測し、得られた光強度分布を示すものである。図９に示されるように、駆動電流の変化に伴い、光源から出射される光の波長が変化するため、光強度分布が変化することが確認される。 FIG. 9 is obtained by observing a speckle pattern with a beam profiler when the amount of emitted light is changed from 1.4 mW to 1.6 mW by changing the driving current when the surface emitting laser is used as the light source. The light intensity distribution is shown. As shown in FIG. 9, it is confirmed that the light intensity distribution changes because the wavelength of the light emitted from the light source changes as the drive current changes.
図１０は、駆動電流を高速に変化させた場合における実効的な光強度分布を示すものである。この光強度分布は、図９に示される複数の駆動電流における光強度分布の平均値と同等であり、光強度の変動が抑制されていることを確認することができる。このように駆動電流を変化させた場合におけるスペックルパターンのコントラスト比は０．７２となり、駆動電流を一定にした場合におけるスペックルパターンのコントラスト比０．９６よりも低くすることができる。 FIG. 10 shows an effective light intensity distribution when the drive current is changed at high speed. This light intensity distribution is equivalent to the average value of the light intensity distributions at a plurality of drive currents shown in FIG. 9, and it can be confirmed that fluctuations in the light intensity are suppressed. Thus, the contrast ratio of the speckle pattern when the drive current is changed is 0.72, which can be made lower than the contrast ratio of 0.96 when the drive current is constant.
このため、面発光レーザを駆動する際、例えば、電流値の時間的変化が三角波形状となるように駆動電流を流すことにより、コントラスト比を低くすることが可能となる。 For this reason, when the surface emitting laser is driven, the contrast ratio can be lowered, for example, by flowing the drive current so that the temporal change of the current value has a triangular wave shape.
（光学センサ）
次に、本実施の形態における光学センサについて説明する。尚、本願明細書中においては、記録紙に照射される光は直線偏光の光でありＳ波であって、記録紙の紙面に略垂直方向に設置された光検出器がＰ波を検出した場合における反射光量をＳＰ強度と記載する。この反射光量は内部拡散反射光の光量である。同様に、記録紙に照射される光は直線偏光の光でありＰ波であって、記録紙の紙面に略垂直方向に設置された光検出器がＳ波を検出した場合における反射光量をＰＳ強度と記載する。
(Optical sensor)
Next, the optical sensor in the present embodiment will be described. In the specification of the present application, the light applied to the recording paper is linearly polarized light and is S-wave, and the photodetector installed in the direction substantially perpendicular to the surface of the recording paper detects the P-wave. The amount of reflected light in this case is described as SP intensity. This amount of reflected light is the amount of internally diffuse reflected light. Similarly, the light applied to the recording paper is linearly polarized light, which is a P wave, and the amount of reflected light when the S wave is detected by a photodetector installed in a direction substantially perpendicular to the surface of the recording paper is expressed as PS. Indicated as strength.
また、記録紙に照射される光は直線偏光の光でありＳ波であって、記録紙の紙面において正反射された光を検出する光検出器、即ち、記録紙に照射される光の入射角度と略同じ角度で反射された光を検出する光検出器は、偏光フィルタが設けられておらず、Ｓ波とＰ波の両方の成分を含む光が検出される。この光検出器において検出される反射光量をＳＮ強度と記載する。記録紙に照射される光、即ち、記録紙に入射する入射光の入射角度θ等は、記録紙の紙面の法線に対する角度であり、光検出器の設置する角度は、記録紙に入射した位置を基準として、記録紙の紙面に対する角度であり、角度φ、ψ等と表現する。尚、本実施の形態では、記録紙に照射される光がＳ波の場合について説明しているが、Ｐ波であってもよい。 Further, the light irradiated on the recording paper is linearly polarized light and is an S wave, and a light detector for detecting the light regularly reflected on the surface of the recording paper, that is, incidence of the light irradiated on the recording paper. A photodetector that detects light reflected at substantially the same angle as the angle is not provided with a polarizing filter, and detects light including both S-wave and P-wave components. The amount of reflected light detected by this photodetector is described as SN intensity. The incident angle θ of incident light incident on the recording paper, that is, incident light incident on the recording paper is an angle with respect to the normal line of the recording paper, and the angle at which the photodetector is installed is incident on the recording paper. This is the angle with respect to the paper surface of the recording paper with the position as a reference, and is expressed as angles φ, ψ, and the like. In this embodiment, the case where the light applied to the recording paper is an S wave is described, but a P wave may be used.
次に、図１１及び図１２に基づき本実施の形態における光学センサをより詳細に説明する。本実施の形態における光学センサは、２の測定系を有するものであり、第１の測定系１１０と第２の測定系１２０を有している。第１の測定系１１０は、第１の光照射系１１１、第１の正反射光検出系１１２、第１の拡散反射光検出系１１３を有している。また、第２の測定系１２０は、第２の光照射系１２１、第２の正反射光検出系１２２、第２の拡散反射光検出系１２３を有している。
Next, the optical sensor according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. The optical sensor in the present embodiment has two measurement systems, and has a
第１の測定系１１０及び第２の測定系１２０は、暗箱１８０により覆われており、暗箱１８０は記録紙１００の存在している面に光を記録紙１００に光を照射するための開口部１８１が設けられている。このように、第１の測定系１１０と第２の測定系１２０は、暗箱１８０と記録紙１００により囲まれており、外光等が外部より入射することはないため、正確な測定を行なうことができる。また、第１の光照射系１１１、第１の正反射光検出系１１２、第１の拡散反射光検出系１１３、第２の光照射系１２１、第２の正反射光検出系１２２及び第２の拡散反射光検出系１２３は、制御部１９０に接続されている。
The
また、本実施の形態では、第１の測定系１１０と第２の測定系１２０は、第１の光照射系１１１から出射された光の光路と第２の光照射系１２１から出射された光の光路とのなす角度が、ＸＹ面において１５０°となるように設置されている。即ち、第１の光照射系１１１から出射された光の記録紙１００に平行な成分と第２の光照射系１２１から出射された光の記録紙１００に平行な成分とのなす角度が１５０°となるように設置されている。尚、この角度は、９０°以上、１８０°以下であることが好ましい。この角度が９０°以上、１８０°以下であれば、第２の光照射系１２１から出射された光は、第１の光照射系１１１から出射された光に対し、図６に示されるような反対方向より照射される成分を有している。このため、より精度の高い記録媒体の識別を行なうことができる。また、本実施の形態では、ＸＹ面においてとは、ＸＹ面に投影された状態を意味するものとする。
In the present embodiment, the
第１の光照射系１１１は、光源１１４及びコリメータレンズ１１５等を有しており、第２の光照射系１２１も同様の光源及びコリメータレンズ等を有している。第１の光照射系１１１は、記録紙１００の法線に対し角度θ１で光が入射する位置に設置されており、第２の光照射系１２１は、記録紙１００の法線に対し角度θ２で光が入射する位置に設置されている。本実施の形態では、角度θ１と角度θ２は等しく、約８０°である。尚、角度θ１は、第１の光照射系１１１から記録紙１００に照射された光の方向と記録紙１００の紙面の法線とのなす角度であり、角度θ２は、第２の光照射系１２１から記録紙１００に照射された光の方向と記録紙１００の紙面の法線とのなす角度である。
The first
第１の正反射光検出系１１２は、第１の光照射系１１１より記録紙１００に照射された光の表面正反射光を検出するためのものであり、フォトダイオード等の受光素子からなる光検出器１１６を有している。第２の正反射光検出系１２２は、第２の光照射系１２１より記録紙１００に照射された光の表面正反射光を検出するためのものであり、フォトダイオード等の受光素子からなる光検出器１２６を有している。
The first regular reflection
第１の拡散反射光検出系１１３は、第１の光照射系１１１より記録紙１００に照射された光の表面拡散反射光及び内部拡散反射光を検出するためのものであり、フォトダイオード等の受光素子からなる光検出器１１７を有しており、光検出器１１７の前には偏光フィルタ１１８が設けられている。第２の拡散反射光検出系１２３は、第２の光照射系１２１より記録紙１００に照射された光の表面拡散反射光及び内部拡散反射光を検出するためのものであり、フォトダイオード等の受光素子からなる光検出器１２７を有しており、光検出器１２７の前には偏光フィルタ１２８が設けられている。
The first diffuse reflection
暗箱１８０は、アルミニウム等の材料により形成されており、外乱光及び迷光による影響を防ぐため、表面、即ち外面と内面は黒アルマイト処理が施されている。尚、記録紙１００は紙面がＸＹ面に平行となるように設置されており、本実施の形態における光学センサは、記録紙１００に対し＋Ｚ側に設置されている。
The
第１の光照射系１１１及び第２の光照射系１２１における光源１１４等は、複数の発光部を有している。各々の発光部は、同一基板上に形成された垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。即ち、光源１１４等は、面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）を含むものである。
The
図１３に示すように、この面発光レーザアレイ２００は、ＶＣＳＥＬからなる発光部２０１と、各々の発光部２０１に接続される各々の配線２０２と、各々の配線２０２に接続される電極パッド２０３を有している。図１３には、一例として、９個（ｃｈ１〜ｃｈ９）の発光部２０１が２次元的に配列されているものを記載している。
As shown in FIG. 13, this surface emitting
また、本実施の形態において、制御装置のＣＰＵは、電流値の時間的変化が三角波形状となるような駆動電流を面発光レーザアレイに供給している。これにより、スペックルパターンが抑制され、記録紙の正確な反射光量を検出することが可能となり、記録紙の識別精度を高めることができる。即ち、駆動電流を三角波形状となるように時間的に変化させることにより、光源からの出射光の波長を時間的に変化させることができ、これにより、スペックルパターンを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the CPU of the control device supplies the surface emitting laser array with a driving current such that the temporal change of the current value becomes a triangular wave shape. As a result, the speckle pattern is suppressed, the accurate amount of reflected light on the recording paper can be detected, and the recording paper identification accuracy can be improved. In other words, by changing the drive current with time so as to have a triangular wave shape, the wavelength of the light emitted from the light source can be changed with time, thereby suppressing the speckle pattern.
更に、面発光レーザアレイを用いた場合には、記録紙に照射される照射光を平行光にするための調整が容易となり、光学センサの小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。 Further, when the surface emitting laser array is used, adjustment for making the irradiation light irradiated on the recording paper parallel light becomes easy, and it becomes possible to reduce the size and cost of the optical sensor.
第１の光照射系１１１及び第２の光照射系１２１は、記録紙１００に対してＳ偏光の光が照射されるように形成されている。尚、光源１１４等として、ＬＥＤ、白色光等の無偏光光源を用いる場合には、光源１１４等から発せられた光をＳ偏光の光とするための偏光フィルタを設置し、偏光フィルタを透過させることによりＳ偏光の光とする必要がある。また、第１の光照射系１１１及び第２の光照射系１２１から照射された光の角度θ１、θ２は８０°であるが、入射光の角度θ１、θ２については、大きな角度の方が記録紙の種類等を判別する上では好ましいとされている。
The first
コリメートレンズ１１５等は、光源１１４等から出射された光束の光路上に設置され、この光束を略平行光とするためのものである。コリメートレンズ１１５等により平行光となった光は、暗箱１８０に設けられている開口部１８１より記録紙１００に照射する。尚、本実施の形態では、この光が記録紙１００の表面に照射される領域を照射領域と記載し、照射領域の中心位置を「照明中心」と記載し、コリメートレンズ１１５等を介した光を「照射光」と記載する場合がある。本実施の形態では、第１の光照射系１１１から照射された光の照明中心と第２の光照射系１２１から照射された光の照明中心とは略同じ位置であり、双方の照射領域の面積も略等しくなるように設置されている。
The
ところで、媒質の境界面に光が入射するとき、照射光線と入射点における境界面の法線とを含む面は「入射面」と呼ばれている。そこで、照射光が本実施例の９個の発光部を持つＶＣＳＥＬアレイのように複数の光線からなる場合は、光線毎に入射面が存在することとなる。しかしながら、ここでは便宜上、ＶＣＳＥＬアレイのなかで中央に配置された発光部からの光の入射面を、記録紙における入射面ということとする。 By the way, when light is incident on the boundary surface of the medium, the surface including the irradiated light and the normal of the boundary surface at the incident point is called an “incident surface”. Therefore, when the irradiation light is composed of a plurality of light beams as in the VCSEL array having nine light emitting units in the present embodiment, an incident surface exists for each light beam. However, here, for the sake of convenience, the incident surface of light from the light emitting unit disposed in the center in the VCSEL array is referred to as an incident surface on the recording paper.
第１の正反射光検出系１１２は、第１の光照射系１１１から記録紙１００に照射された光の反射光のうち、正反射の光を受光する位置に設置されている。即ち、記録紙１００の紙面に対する角度φ１が１７０°となる方向であって、第１の光照射系１１１と照明中心とを含む面上に設置されている。また、第２の正反射光検出系１２２は、第２の光照射系１２１から記録紙１００に照射された光の反射光のうち、正反射の光を受光する位置に設置されている。即ち、記録紙１００の紙面に対する角度φ２が１７０°となる方向であって、第２の光照射系１２１と照明中心とを含む面上に設置されている。
The first specular reflection
また、第１の正反射光検出系１１２における光検出器１１６及び第２の正反射光検出系１２２における光検出器１２６は、同じ受光径を有するフォトダイオードが用いられており、ともに照明中心から等距離となる位置に設置されている。尚、照明中心と光検出器１１６との間及び照明中心と光検出器１２６との間に、集光レンズを設置してもよく、この場合、照明中心と集光レンズとの距離等が均一となるように設置する。
The
第１の拡散反射光検出系１１３は、第１の光照射系１１１から出射された光の拡散反射光を検出するものであり、照明中心において記録紙１００の紙面に対する角度ψ１が約９０°となる方向に設置されている。第２の拡散反射光検出系１２３は、第２の光照射系１２１から出射された光の拡散反射光を検出するものであり、照明中心において記録紙１００の紙面に対する角度ψ２が約９０°となる方向に設置されている。尚、角度ψ１及びψ２は、９０°であることが好ましいが、第１の拡散反射光検出系１１３及び第２の拡散反射光検出系１２３は所定の大きさを有しているため、各々を設置する際に位置的に干渉する場合がある。よって、第１の拡散反射光検出系１１３と第２の拡散反射光検出系１２３は、相互に干渉しない角度であって、できるだけ９０°に近い角度、即ち、略９０°となるように設置することが好ましい。
The first diffuse reflected
第１の拡散反射光検出系１１３に設けられた偏光フィルタ１１８及び第２の拡散反射光検出系１２３に設けられた偏光フィルタ１２８は、ともにＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を遮光する偏光フィルタである。尚、この偏光フィルタ１１８及び１２８に代えて、同等の機能を有する偏光ビームスプリッタを用いてもよい。また、第１の拡散反射光検出系１１３及び第２の拡散反射光検出系１２３は、照明中心から等距離の位置に設置されており、角度ψ１と角度ψ２は略等しい角度となるように設置されている。
The
本実施の形態では、第１の測定系１１０において、第１の光照射系１１１の光源１１４の中心と、照明中心と、第１の正反射光検出系１１２の光検出器１１６の中心と、第１の拡散反射光検出系１１３の光検出器１１７の中心及び偏光フィルタ１１８の中心は、同一平面に存在するように設置されている。同様に、第２の測定系１２０において、第２の光照射系１２１の光源の中心と、照明中心と、第２の正反射光検出系１２２の光検出器１２６の中心と、第２の拡散反射光検出系１２３の光検出器１２７の中心及び偏光フィルタ１２８の中心は、同一平面に存在するように設置されている。
In the present embodiment, in the
また、第１の正反射光検出系１１２の光検出器１１６、第１の拡散反射光検出系１１３の光検出器１１７、第２の正反射光検出系１２２の光検出器１２６、第２の拡散反射光検出系１２３の光検出器１２７は、各々受光した光量に対応する電気信号（光電変換信号）を制御部１９０に出力する。尚、本実施の形態では、第１の光照射系１１１からの光を記録紙１００に照射した際、第１の正反射光検出系１１２の光検出器１１６の出力信号の信号レベルを「Ｓ１１」、第１の拡散反射光検出系１１３の光検出器１１７の出力信号の信号レベルを「Ｓ１２」と記載する。同様に、第２の光照射系１２１からの光を記録紙１００に照射した際、第２の正反射光検出系１２２の光検出器１２６の出力信号の信号レベルを「Ｓ２１」、第２の拡散反射光検出系１２３の光検出器１２７の出力信号の信号レベルを「Ｓ２２」と記載する。
Further, the
本実施の形態では、第１の測定系１１０における測定と、第２の測定系１２０における測定とを独立に行なうため、制御部１９０において、第１の光照射系１１１における光照射のタイミングと、第２の光照射系１２１における光照射のタイミングとが重なることがないように光源１１４等の発光が制御されている。これにより第１の拡散反射光検出系１１３の光検出器１１７において検出される光量は、第１の光照射系１１１より照射された光の散乱光のみの光量とすることができ、第２の拡散反射光検出系１２３の光検出器１２７において検出される光量は、第２の光照射系１２１より照射された光の散乱光のみの光量とすることができる。具体的には、図１４に示すように、第１の光照射系１１１の発光のタイミングと、第２の光照射系１２１の発光のタイミングとは重なることがなく、また、第１の光照射系１１１が発光している間に信号レベルＳ１１及びＳ１２の検出が行なわれ、第２の光照射系１２１が発光している間に信号レベルＳ２１及びＳ２２の検出が行なわれる。
In the present embodiment, in order to perform measurement in the
このようにして検出された信号レベルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２に基づき、記録紙１００の種類、即ち、記録紙１００の銘柄、平滑度、厚さ、密度を判別する。具体的には、カラープリンタ等の画像形成装置において使用される複数の種類の記録紙について、予め各々の記録紙における信号レベルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２を測定しておき、これに基づき、誤差範囲を含めた記録紙における信号レベルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２の出力の範囲を記録紙に対応させた「記録紙判別テーブル」を作成する。この記録紙判別テーブルは、画像形成装置を出荷する前に、制御部１９０または、画像形成装置内に記憶されている。
Based on the signal levels S11, S12, S21, and S22 detected in this manner, the type of the
これにより、画像形成装置により記録紙に印刷等を行なう場合には、本実施の形態における光学センサにより信号レベルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２を測定し、この信号レベルに基づき、記録紙判別テーブルより、記録紙の種類、即ち、記録紙の銘柄、平滑度、厚さ、密度等を判別する。この判別は、画像形成装置内の調整装置等または制御部１９０において行なわれる。
Thus, when printing or the like on the recording paper by the image forming apparatus, the signal levels S11, S12, S21, and S22 are measured by the optical sensor in the present embodiment, and based on the signal level, the recording paper discrimination table is used. The type of the recording paper, that is, the brand of the recording paper, the smoothness, the thickness, the density and the like are determined. This determination is performed by the adjustment device or the like in the image forming apparatus or the
この記録紙判別テーブルは、具体的には、図１５に示すように、各々の記録紙に対応する信号レベルＳ１１と信号レベルＳ１２との範囲、信号レベルＳ２１と信号レベルＳ２２との範囲が示されているものである。この記録紙判別テーブルに基づき、信号レベルＳ１１及びＳ１２が含まれる範囲と、信号レベルＳ２１及びＳ２２が含まれる範囲より、記録紙の種類、銘柄等を判別することができる。 Specifically, as shown in FIG. 15, this recording sheet discrimination table shows the range of signal level S11 and signal level S12 and the range of signal level S21 and signal level S22 corresponding to each recording sheet. It is what. Based on this recording paper discrimination table, the type, brand, etc. of the recording paper can be discriminated from the range including the signal levels S11 and S12 and the range including the signal levels S21 and S22.
例えば、図１５に示す場合において、ある記録紙において第１の測定系１１０により検出される信号レベルＳ１１及びＳ１２に基づく位置が点３０１である場合、点３０１は範囲３１１（銘柄ＡのＳ１１、Ｓ１２による出力範囲）内及び範囲３２１（銘柄ＢのＳ１１、Ｓ１２による出力範囲）内のいずれにも存在しており、この記録紙は銘柄Ａまたは銘柄Ｂであるものと考えられるが、どちらであるかは特定できない。ここで、第２の測定系１２０により検出される信号レベルＳ２１及びＳ２２に基づく位置が点３０２である場合、点３０２は範囲３１２（銘柄ＡのＳ２１、Ｓ２２による出力範囲）内には存在しているが、範囲３２２（銘柄ＢのＳ２１、Ｓ２２による出力範囲）内には存在していない。よって、この記録紙は銘柄Ａの記録紙であるものと判別することができる。
For example, in the case shown in FIG. 15, when the position based on the signal levels S11 and S12 detected by the
また、図１６に示す場合において、ある記録紙において第１の測定系１１０により検出される信号レベルＳ１１及びＳ１２に基づく位置が点３０３である場合、点３０３は範囲３３１（銘柄ＣのＳ１１、Ｓ１２による出力範囲）内のみに存在しており、この記録紙は銘柄Ｃであるものと考えられる。この場合、更に、第２の測定系１２０により検出される信号レベルＳ２１及びＳ２２に基づく位置が点３０４であり、点３０４は範囲３３２（銘柄ＣのＳ２１、Ｓ２２による出力範囲）内のみに存在しているため、この記録紙は銘柄Ｃの記録紙であることが確認される。
In the case shown in FIG. 16, when the position based on the signal levels S11 and S12 detected by the
また、更に、Ｓ２１−Ｓ１１の値及びＳ２２−Ｓ１２の値に基づき記録紙の流れ目の方向も知ることが可能である。図１６に示す場合では、点３０３及び点３０４に基づくと、Ｓ２１−Ｓ１１の値は正であり、Ｓ２２−Ｓ１２の値は負である。このため、この記録紙の流れ目は、第２の測定系１２０における光路に沿う方向に近い方向、即ち、第２の測定系１２０における光路の記録紙１００に平行な面の成分に近い方向であるものと考えられる。このことは、前述したように、記録紙の流れ目に沿って光を照射した場合では、正反射光の光量が高くなり、流れ目に対し垂直に光を照射した場合では、拡散反射光の光量が高くなる。このことに基づくならば、正反射光量の差であるＳ２１−Ｓ１１の値が正であり、拡散反射光量の差であるＳ２２−Ｓ１２が負であるため、この記録紙の流れ目は、第２の測定系１２０における光路に沿う方向に近い方向であるものと考えられる。
Furthermore, it is possible to know the direction of the flow of the recording paper based on the values of S21-S11 and S22-S12. In the case shown in FIG. 16, based on the
本実施の形態では、記録紙の一点に光を照射した場合について説明したが、記録紙の複数の位置に光を照射し、これらの光の反射光を光検出器により検出し、検出された反射光の光量を平均することにより記録紙の種類等を判別してもよい。 In this embodiment, a case where light is irradiated to one point of the recording paper has been described. However, light is irradiated to a plurality of positions on the recording paper, and reflected light of these lights is detected by a photodetector. The type of recording paper or the like may be determined by averaging the amount of reflected light.
本実施の形態における光学センサでは、２つの測定系を有しているため、測定系が１つの場合と比較して、記録紙の判別精度をより高めることができる。 Since the optical sensor according to the present embodiment has two measurement systems, the recording paper discrimination accuracy can be further increased as compared with the case where there is one measurement system.
また、本実施の形態において、記録紙の識別方法は、従来技術における識別方法の他に、従来は分離検出されていなかった記録紙の内部の情報を持つ内部旋光光量による紙種識別法を新たに加えたものである。拡散光の偏光成分が有している記録紙の情報の意味合いから適切な位置における偏光方向を検出することにより、従来の記録紙の表面の光沢度（平滑度）に加えて、厚みや密度の情報も得ることができ、記録紙の銘柄識別レベルの細分化が可能となる。 In addition, in this embodiment, the recording paper identification method is a new paper type identification method based on the amount of optical rotation inside the recording paper that has not been separated and detected in the past, in addition to the conventional identification method. In addition to In addition to the glossiness (smoothness) of the surface of a conventional recording paper, the thickness and density of the recording paper can be detected by detecting the polarization direction at an appropriate position from the meaning of the recording paper information contained in the polarization component of the diffused light. Information can also be obtained, and the brand identification level of the recording paper can be subdivided.
また、光源が複数の発光部を有しているため、内部拡散反射光に含まれるＰ偏光成分の光量を大きくすることができる。更に、光源が１つの発光部のみを有する場合に比べて、スペックルパターンのコントラスト比を低減させることができ、記録紙の識別の精度を向上させることができる。 In addition, since the light source has a plurality of light emitting units, the amount of P-polarized component contained in the internally diffuse reflected light can be increased. Furthermore, compared with the case where the light source has only one light emitting portion, the contrast ratio of the speckle pattern can be reduced, and the recording paper identification accuracy can be improved.
また、電流値が時間的に変化する駆動電流により面発光レーザを駆動しているため、スペックルパターンのコントラスト比をより一層低減させることができる。 Further, since the surface emitting laser is driven by a driving current whose current value changes with time, the contrast ratio of the speckle pattern can be further reduced.
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。図１７及び図１８に基づき本実施の形態について説明する。本実施の形態における光学センサは、第１の実施の形態と同様の２つの測定系、即ち、第１の測定系１１０と第２の測定系１２０とを有するものであって、第１の測定系１１０と第２の測定系１２０は、第１の光照射系１１１から出射された光の光路と第２の光照射系１２１から出射された光の光路とがＸＹ面において、９０°となるように設置されているものである。言い換えるならば、第１の光照射系１１１から出射された光の記録紙１００に平行な成分と第２の光照射系１２１から出射された光の記録紙１００に平行な成分とのなす角度が９０°となるように設置されている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. The present embodiment will be described with reference to FIGS. The optical sensor in the present embodiment has two measurement systems similar to those in the first embodiment, that is, the
記録紙１００の配向方向と垂直な方向では、検出される２つの正反射光の差が最大となり、また、検出される２つの内部拡散反射光の差が最大となる。よって、第１の測定系１１０と第２の測定系１２０は、第１の光照射系１１１から出射された光の光路と第２の光照射系１２１から出射された光の光路とがＸＹ面において、９０°となるように設置することにより、精度の高い記録紙の判別を行なうことができる。
In the direction perpendicular to the orientation direction of the
また、通常、記録紙１００の形状は長方形のものが数多く用いられているが、本実施の形態では、第１の光照射系１１１から出射された光の光路が、記録紙１００の一方の辺に平行な面に存在し、また、第２の光照射系１１２から出射された光の光路が記録紙１００の他方の辺に平行な面に存在するように設置されている。即ち、ＸＹ面において、記録紙１００の一方の辺と第１の光照射系１１１から出射された光の光路とが略平行となるように設置されており、記録紙１００の他方の辺と第２の光照射系１２１から出射された光の光路とが略平行となるように設置されている。言い換えるならば、記録紙１００の一方の辺と第１の光照射系１１１から出射された光の記録紙１００に平行な成分とが略平行となり、記録紙１００の他方の辺と第２の光照射系１２１から出射された光の記録紙１００に平行な成分とが略平行となるように設置されている。尚、記録紙１００の形状が正方形の場合についても同様である。
In general, the rectangular shape of the
通常の記録紙を製造する際には、パルプから取り出された繊維が製造装置内を一方向に流れるように製造されるが、このように、製造装置内を一方向に流れることにより記録紙を構成する繊維が製造装置内を流れる方向に揃うようになる。このため、記録紙の流れる方向に沿って繊維が揃い、記録紙の流れる方向が繊維の配向方向となる。このように繊維が配向することにより凹凸が形成されるが、一般的には、記録紙は製造工程において、繊維の流れる方向と平行方向及び垂直方向に所定の大きさで裁断され記録紙が製造される。 When ordinary recording paper is manufactured, the fiber taken out from the pulp is manufactured to flow in one direction in the manufacturing apparatus. Thus, the recording paper is moved by flowing in one direction in the manufacturing apparatus. The constituent fibers are aligned in the flow direction in the manufacturing apparatus. For this reason, the fibers are aligned along the direction in which the recording paper flows, and the direction in which the recording paper flows becomes the fiber orientation direction. In this way, irregularities are formed by the orientation of the fibers, but in general, the recording paper is cut to a predetermined size in a direction parallel to and perpendicular to the direction of flow of the fibers in the manufacturing process. Is done.
よって、第１の光照射系１１１から出射された光の光路が、記録紙１００の一方の辺に平行な面に存在し、第２の光照射系１１２から出射された光の光路が記録紙１００の他方の辺に平行な面に存在するように設置することにより、第１の測定系１１０と第２の測定系１２０とにおいて、検出される正反射光の差が最大となり、また、内部拡散反射光の差が最大となる。
Therefore, the optical path of the light emitted from the first
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as in the first embodiment.
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。図１９に基づき本実施の形態について説明する。本実施の形態における光学センサは、第１の実施の形態と同様の２つの測定系、即ち、第１の測定系１１０と第２の測定系１２０とを有するものであって、第１の測定系１１０と第２の測定系１２０は、第１の光照射系１１１から出射された光の光路と第２の光照射系１２１から出射された光の光路とがＸＹ面において、１８０°となるように設置されているものである。言い換えるならば、第１の光照射系１１１から出射された光の記録紙１００に平行な成分と第２の光照射系１２１から出射された光の記録紙１００に平行な成分とのなす角度が１８０°となるように設置されているものである。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. This embodiment will be described with reference to FIG. The optical sensor in the present embodiment has two measurement systems similar to those in the first embodiment, that is, the
このように、第１の測定系１１０と第２の測定系１２０との照射中心が異なる位置となるように、第１の測定系１１０及び第２の測定系１２０を設置することにより、ＸＹ面において、第１の光照射系１１１から出射された光と、第２の光照射系１２１から出射された光とが反対方向となるように記録紙１００に照射することができる。具体的には、図６に示す状態にすることができる。
As described above, the
また、本実施の形態における光学センサでは、第１の拡散反射光検出系１１３を照射中心において記録紙１００に対し垂直方向となる方向に設置することができ、第２の拡散反射光検出系１２３を照射中心において記録紙１００に対し垂直方向となる方向に設置することができる。本実施の形態における光学センサは、このような配置を行なっても、第１の拡散反射光検出系１１３と第２の拡散反射光検出系１２３は干渉しないからである。
In the optical sensor according to the present embodiment, the first diffuse reflected
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。 The contents other than the above are the same as in the first embodiment.
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。図２０に基づき本実施の形態について説明する。本実施の形態における光学センサは、第１の測定系１１０及び第２の測定系１２０と同様の測定系を４つ有するものである。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. The present embodiment will be described with reference to FIG. The optical sensor in the present embodiment has four measurement systems similar to the
本実施の形態における光学センサは、４つの測定系における光路がＸＹ面において相互に９０°となる方向に配置されている。具体的には、第１の測定系と第２の測定系は、第１の光照射系１１１から出射された光の光路と第２の光照射系１２１から出射された光の光路とがＸＹ面において、９０°となるように設置されている。即ち、第１の測定系及び第２の測定系は、第１の光照射系１１１から出射された光の記録紙１００に平行な成分と第２の光照射系１２１から出射された光の記録紙１００に平行な成分のなす角度が９０°となるように設置されている。
The optical sensors in the present embodiment are arranged in directions in which the optical paths in the four measurement systems are 90 ° with respect to each other on the XY plane. Specifically, in the first measurement system and the second measurement system, the optical path of the light emitted from the first
また、第３の光照射系１３１、第３の正反射光検出系１３２、第３の拡散反射光検出系１３３からなる第３の測定系は、第１の光照射系１１１から出射された光の光路と第３の光照射系１３１から出射された光の光路とがＸＹ面において、１８０°となるように設置されている。即ち、第３の測定系は、第１の光照射系１１１から出射された光の記録紙１００に平行な成分と第３の光照射系１３１から出射された光の記録紙１００に平行な成分のなす角度が１８０°となるように設置されている。
The third measurement system including the third
また、第４の光照射系１４１、第４の正反射光検出系１４２、第４の拡散反射光検出系１４３からなる第４の測定系は、第２の光照射系１２１から出射された光の光路と第４の光照射系１４１から出射された光の光路とがＸＹ面において、１８０°となるように設置されている。即ち、第４の測定系は、第２の光照射系１２１から出射された光の記録紙１００に平行な成分と第４の光照射系１４１から出射された光の記録紙１００に平行な成分のなす角度が１８０°となるように設置されている。
The fourth measurement system including the fourth
第３の光照射系１３１及び第４の光照射系１４１は、第１の光照射系１１１等と同様のものであり、第３の正反射光検出系１３２及び第４の正反射光検出系１４２は、第１の正反射光検出系１１２等と同様のものであり、第３の拡散反射光検出系１３３及び第４の拡散反射光検出系１４３は、第１の拡散反射光検出系１１３等と同様のものである。
The third
尚、本実施の形態では、各々光照射系と正反射光検出系の位置が干渉するため、照射中心から光照射系までの距離と照射中心から正反射光検出系までの距離とを変えること、または、光照射系をミラー等で反射した光を照射中心に照射すること等により各々の位置の干渉を防ぐことができる。 In this embodiment, since the positions of the light irradiation system and the specular reflection light detection system interfere with each other, the distance from the irradiation center to the light irradiation system and the distance from the irradiation center to the specular reflection light detection system are changed. Alternatively, the interference of each position can be prevented by irradiating the irradiation center with light reflected by a mirror or the like in the light irradiation system.
本実施の形態において、第３の光照射系１３１からの光を記録紙１００に照射した際、第３の正反射光検出系１３２の光検出器の出力信号の信号レベルを「Ｓ３１」、第３の拡散反射光検出系１３３の光検出器の出力信号の信号レベルを「Ｓ３２」と記載する。また、第４の光照射系１４１からの光を記録紙１００に照射した際、第４の正反射光検出系１４２の光検出器の出力信号の信号レベルを「Ｓ４１」、第４の拡散反射光検出系１４３の光検出器の出力信号の信号レベルを「Ｓ４２」と記載する。
In the present embodiment, when the
この場合、前述したように、Ｓ１１とＳ３１は等しい値となり、Ｓ２１とＳ４１は等しい値となる。ここでの記録紙の判別方法としては、Ｓ１１（またはＳ３１）、Ｓ２１（またはＳ４１）、Ｓ１２とＳ３２の平均値、Ｓ２２とＳ４２の平均値を第１の実施の形態におけるＳ１１、Ｓ２１、Ｓ１２、Ｓ２２と置き換えることにより、同様に記録紙の判別を行なうことができる。これにより、本実施の形態における光学センサでは、より高い精度で記録紙の判別を行なうことができる。 In this case, as described above, S11 and S31 have the same value, and S21 and S41 have the same value. As a method for discriminating the recording paper here, S11 (or S31), S21 (or S41), the average value of S12 and S32, and the average value of S22 and S42 are set to S11, S21, S12 in the first embodiment. By replacing S22, it is possible to determine the recording paper in the same manner. Thereby, the optical sensor according to the present embodiment can discriminate the recording paper with higher accuracy.
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様である。と同様である。 The contents other than those described above are the same as those in the first embodiment and the second embodiment. It is the same.
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、２つの測定系を有するものであって、ビームスプリッタにより分光した光を第１の拡散反射光検出系１１３及び第２の拡散反射光検出系１２３に入射させる構造のものである。図２１及び図２２に基づき本実施の形態における光学センサについて説明する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. This embodiment has two measurement systems, and has a structure in which light dispersed by a beam splitter is incident on the first diffuse reflection
本実施の形態における光学センサにおいては、第１の光照射系１１１及び第１の正反射光検出系１１２、第２の光照射系１２１及び第２の正反射光検出系１２２は、第２の実施の形態と同様の位置に配置されている。また、本実施の形態では、記録紙１００の紙面に対し照射中心において垂直方向にビームスプリッタ１５１が設けられている。このビームスプリッタ１５１により、ビームスプリッタ１５１に入射した光は、ビームスプリッタ１５１を直進する光と、ビームスプリッタ１５１により偏向される光とに分光することができる。ビームスプリッタ１５１により偏向される光は、第１の拡散反射光検出系１１３に入射し、ビームスプリッタ１５１を直進する光は、第２の拡散反射光検出系１２３に入射する。これにより、拡散反射光の光量が最も多くなる記録紙１００の紙面に対し垂直方向における拡散反射光を検出することが可能である。
In the optical sensor according to the present embodiment, the first
尚、第１の光照射系１１１及び第２の光照射系１２１より出射される光の偏光方向を各々所定の方向とし、第１の光照射系１１１及び第２の光照射系１２１を所定のタイミングで発光させることにより、ビームスプリッタ１５１を偏光ビームスプリッタにすることも可能である。この場合、第１の拡散反射光検出系１１３における偏光フィルタ１１８及び第２の拡散反射光検出系１２３における偏光フィルタ１２８は不要となる。
The polarization directions of the light emitted from the first
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様である。また、第１の実施の形態等においても同様に適用することが可能である。 The contents other than those described above are the same as those in the first embodiment and the second embodiment. Further, the same can be applied to the first embodiment and the like.
〔第６の実施の形態〕
次に、第６の実施の形態について説明する。本実施の形態は、２つの測定系を有するものであって、第１の実施の形態における第１の拡散反射光検出系１１３及び第２の拡散反射光検出系１２３を１つにしたものである。図２３及び図２４に基づき本実施の形態における光学センサについて説明する。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment will be described. The present embodiment has two measurement systems, and the first diffuse reflection
本実施の形態における光学センサにおいては、第１の光照射系１１１及び第１の正反射光検出系１１２、第２の光照射系１２１及び第２の正反射光検出系１２２は、第１の実施の形態と同様の位置に配置されている。
In the optical sensor according to the present embodiment, the first
本実施の形態では、拡散反射光検出系１５３は、記録紙１００の照射中心における垂直方向に設置されている。拡散反射光検出系１５３は、フォトダイオード等の受光素子からなる光検出器１５７を有しており、光検出器１５７の前には偏光フィルタ１５８を有している。尚、光検出器１５７は、光検出器１１７等と同様のものであり、偏光フィルタ１５８は、偏光フィルタ１１８等と同様のものである。
In the present embodiment, the diffuse reflected
本実施の形態では、図１４に示すように、第１の光照射系１１１及び第２の光照射系１２１の発光を制御することにより、制御部１９０により拡散反射光検出系１５３により検出されるタイミングを制御することができ、信号レベルＳ１２とＳ２２とを分けて検出することができる。これにより、拡散反射光検出系１５３を１つにすることができ、より低コスト化及び小型化にすることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 14, by controlling the light emission of the first
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態は、第２の実施の形態等にも適用することが可能である。 The contents other than the above are the same as in the first embodiment. The present embodiment can also be applied to the second embodiment and the like.
〔第７の実施の形態〕
次に、第７の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１から第６の実施の形態における光学センサを有する画像形成装置である。図２５に示すように、本実施の形態における画像形成装置は、カラープリンタ２０００である。
[Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment will be described. The present embodiment is an image forming apparatus having the optical sensor in the first to sixth embodiments. As shown in FIG. 25, the image forming apparatus in the present embodiment is a
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、光学センサ２２４５、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。
The
通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
The
プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、上位装置からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置からの画像情報を光走査装置２０１０に送る。
The
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。
The
感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。
The photosensitive drum 2030b, the charging device 2032b, the developing roller 2033b, the
感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。
The
感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。
The
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図２５における面内で矢印方向に回転するものとする。 Each photosensitive drum has a photosensitive layer formed on the surface thereof. That is, the surface of each photoconductive drum is a surface to be scanned. Each photosensitive drum is rotated in the direction of the arrow in the plane of FIG. 25 by a rotation mechanism (not shown).
各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。 Each charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum.
光走査装置２０１０は、上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。
Based on the multicolor image information (black image information, cyan image information, magenta image information, yellow image information) from the higher-level device, the
トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。
The
各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。
As each developing roller rotates, the toner from the corresponding toner cartridge is thinly and uniformly applied to the surface thereof. Then, when the toner on the surface of each developing roller comes into contact with the surface of the corresponding photosensitive drum, the toner moves only to a portion irradiated with light on the surface and adheres to the surface. In other words, each developing roller causes toner to adhere to the latent image formed on the surface of the corresponding photosensitive drum so as to be visualized. Here, the toner-attached image (toner image) moves in the direction of the
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされて多色のカラー画像が形成される。
The yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred onto the
給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。
Recording paper is stored in the
定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。
In the
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。 Each cleaning unit removes toner (residual toner) remaining on the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum from which the residual toner has been removed returns to the position facing the corresponding charging device again.
光学センサ２２４５は、給紙トレイ２０６０内に収容されている記録紙の銘柄、平滑度、厚さ、密度等を特定するのに用いられる。具体的には、カラープリンタ２０００の内部でこの判定を行なう場合には、光学センサ２２４５により得られた数値等の情報に基づき、プリンタ制御装置２０９０等において記録紙の銘柄、平滑度、厚さ、密度等を特定する。よって、プリンタ制御装置２０９０等は画像形成条件を調整する調整装置としても機能も有するものである。
The
この光学センサ２２４５は、第１から第６の実施の形態における光学センサである。本実施の形態における画像形成装置は、第１から第６の実施の形態における光学センサを搭載しているため、精度の高い記録紙の判別を低コストで行なうことができる。よって、精度の高い記録紙の判別を行なうことができる画像形成装置を低コストで得ることができる。また、第１から第６の実施の形態における光学センサは小型であるため、画像形成装置全体の大きさを大きくすることはない。
This
また、本実施の形態において、光学センサ２２４５の識別レベルが、非塗工紙／塗工紙／ＯＨＰシートを特定するレベルで十分である場合には、拡散反射光検出系に設けられた偏光フィルタがなくてもよい。面発光レーザアレイを用いることにより、発光部が１つの場合よりも高い光量の光を記録紙に照射することができるため、反射光量におけるＳ／Ｎ比を向上させることができ、記録紙の識別精度を高めることができる。また、複数の発光部を同時に点灯させることにより、スペックルパターンのコントラスト比を低減させることができ、より正確に記録紙の反射光量の検出が可能となるため、記録紙の識別精度をより一層高めることができる。更に、面発光レーザアレイを用いた場合、従来用いられてきたＬＥＤ等では困難であった高密度な集積化が可能となる。即ち、コリメートレンズの光軸近傍にすべてのレーザ光を集めることができるため、入射角を一定にして複数の光束を略平行にすることが可能となり、容易にコリメート光学系を実現することが可能となる。
In this embodiment, when the identification level of the
また、本実施の形態においては、図２６に示されるように、面発光レーザアレイ２００ａにおける複数の発光部２０１は、少なくとも一部の発光部間隔（発光部２０１間の間隔）が、他の発光部間隔と異なるものであってもよい。この場合、スペックルパターンの規則性が乱され、スペックルパターンのコントラスト比を更に低減することが可能となる。言い換えるならば、本実施の形態においては、面発光レーザアレイにおける発光部間隔は、相互に相違しているものであることが好ましい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 26, the plurality of light emitting
５個の発光部を１次元配列した面発光レーザアレイを含む光源において、発光部間隔を等間隔とした場合におけるスペックルパターンをビームプロファイラで観測して得られた光強度分布を図２７に示す。この場合には、発光部が配置されている規則性に対応した周期的な光強度分布の変化が確認される。この場合におけるコントラスト比は、０．６４であった。 FIG. 27 shows a light intensity distribution obtained by observing a speckle pattern with a beam profiler in a light source including a surface emitting laser array in which five light emitting portions are arranged one-dimensionally, with the intervals between the light emitting portions being equal. . In this case, a periodic change in light intensity distribution corresponding to the regularity in which the light emitting units are arranged is confirmed. In this case, the contrast ratio was 0.64.
また、５個の発光部を１次元配列した面発光レーザアレイを含む光源において、発光部間隔の比が、１．０：１．９：１．３：０．７となるように不規則に配置されている場合におけるスペックルパターンをビームプロファイラで観測して得られた光強度分布を図２８に示す。この場合には、周期的な光の強度分布の変化は抑制されていることが確認される。この場合におけるコントラスト比は、０．５６となり、発光部を等間隔に配置した場合よりもコントラスト比を低減することができる。 Further, in a light source including a surface emitting laser array in which five light emitting portions are arranged one-dimensionally, the ratio of the intervals between the light emitting portions is irregularly set to 1.0: 1.9: 1.3: 0.7. FIG. 28 shows the light intensity distribution obtained by observing the speckle pattern with the beam profiler in the case of the arrangement. In this case, it is confirmed that the change in the periodic light intensity distribution is suppressed. The contrast ratio in this case is 0.56, and the contrast ratio can be reduced as compared with the case where the light emitting portions are arranged at equal intervals.
このように、複数の発光部を有する面発光レーザ等においては、発光部間隔を等間隔ではなく、不規則にすることにより、スペックルパターンをより一層抑制することが可能となる。 As described above, in a surface emitting laser or the like having a plurality of light emitting portions, the speckle pattern can be further suppressed by making the intervals between the light emitting portions irregular, not equal.
また、本実施の形態においては、光検出器は受光器の前部に集光レンズが配置されていることがより好ましい。これにより、光を集光することにより検出光量の変化を低減させることができる。 In the present embodiment, it is more preferable that the light detector has a condensing lens disposed in front of the light receiver. Thereby, the change of the detected light quantity can be reduced by condensing light.
反射光量をもとに記録紙を判別する光学センサにおいて、測定の再現性は重要である。反射光量をもとに記録紙を判別する光学センサは、測定時に測定面と記録紙の表面が同一平面にあることを前提として測定系を設置している。しかしながら、記録紙は、たわみや振動等の理由から、測定面に対し記録紙表面が傾斜または距離が離れてしまい測定面と記録紙の表面とが同一平面とならない場合が生じる。このため、実際の測定においては、反射光量が変化し、安定して記録紙の詳細な判別を行なうことができない。ここで、例として、正反射について説明する。 In an optical sensor that discriminates a recording sheet based on the amount of reflected light, measurement reproducibility is important. An optical sensor that discriminates a recording paper based on the amount of reflected light has a measurement system on the assumption that the measurement surface and the surface of the recording paper are in the same plane at the time of measurement. However, the recording paper surface may be inclined or distanced from the measurement surface for reasons such as deflection and vibration, and the measurement surface and the recording paper surface may not be flush with each other. For this reason, in actual measurement, the amount of reflected light changes, and detailed determination of the recording paper cannot be performed stably. Here, regular reflection will be described as an example.
図２９（ａ）に示されるように、測定面と記録紙１００の表面とが同一平面にある場合では、光照射系１０１より照射された照射光が記録紙１００により正反射され、正反射検出系１０２は、正反射された正反射光を受光し検出することができる。
As shown in FIG. 29A, when the measurement surface and the surface of the
これに対し、図２９（ｂ）に示されるように、測定面に対し記録紙１００の表面が角度αだけ傾斜している場合では、図２９（ａ）における場合と同様に光照射系１０１及び正反射検出系１０２が配置されているとすると、記録紙１００において正反射した光は所定の反射光の光路に対し、２αずれた方向に進む。このため、正反射検出系１０２において受光する光は、記録紙１００における正反射光の光路に対し、角度が２αずれた光である。即ち、照射領域の中心位置と正反射検出系１０２との距離をＬとすると、Ｌ×ｔａｎ２αだけずれた位置で、正反射検出系１０２は光を検出することになる。また、実際の入射角度は、所定の入射角度θからαだけずれているため、記録紙１００における反射率も変化してしまう。このため正反射検出系１０２において検出される検出光量に変化が生じ、記録紙１００の詳細な判別が困難なものとなってしまう。
On the other hand, as shown in FIG. 29B, when the surface of the
また、図２９（ｃ）に示されるように、測定面に対し記録紙１００の表面がｄだけ高さ方向、即ち、Ｚ軸方向にずれた場合では、図２９（ａ）における場合と同様に光照射系１０１及び正反射検出系１０２が配置されているとすると、このずれに伴い、正反射光の光路は、所定の位置から２ｄ×ｓｉｎθだけずれる。このため、記録紙１００からの正反射光の光路に対し、２ｄ×ｓｉｎθだけずれた位置で、正反射検出系１０２は光を検出することになる。このため正反射検出系１０２において検出される検出光量に変化が生じ、記録紙１００の詳細な判別が困難なものとなってしまう。
As shown in FIG. 29 (c), when the surface of the
このため、正反射検出系１０２において確実に記録紙１００からの正反射光を検出することができるよう、正反射検出系１０２の受光器の前部に集光レンズを配置する。これにより、測定面と記録紙１００とがずれることにより、正反射光の光路がずれた場合であっても、確実に正反射検出系１０２の受光器に正反射光を入射させることができる。
Therefore, a condensing lens is disposed in front of the light receiver of the regular
また、正反射検出系１０２の受光器に、受光領域が十分大きいフォトダイオード（ＰＤ）を用いることにより、正反射光の光路がずれた場合であっても、受光領域において受光することができるようにしてもよい。また、照射光のビーム径を狭めたりしてもよい。
Further, by using a photodiode (PD) having a sufficiently large light receiving area as the light receiver of the regular
また、正反射検出系１０２の受光器に、アレイ化されたフォトダイオードを用いて、正反射光の光路のずれに対し、十分大きな受光領域を有する構成としてもよい。この場合、正反射光の光路がずれたとしても、各々のフォトダイオードが検出した光信号のうち、最大のものを正反射光の信号とすることができる。また、アレイ化されている場合、個々のフォトダイオードの受光領域を小さくすることができ、正反射光と受光領域の中心のずれによる出力の変動も低減することができるため、より正確な検出を行なうことができる。
In addition, an arrayed photodiode may be used as the light receiver of the regular
尚、上記においては、便宜上、正反射光について説明したが、表面拡散反射や内部拡散反射においても、測定面と記録紙１００の表面とのずれは生じるため、同様に適用することが可能である。
In the above description, the specular reflection light has been described for the sake of convenience. However, in the case of surface diffuse reflection or internal diffuse reflection, the measurement surface and the surface of the
以上の実施の形態の説明においては、光学センサは、記録紙に照射される光がＳ偏光の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、記録紙に照射される光がＰ偏光であってもよい。但し、この場合は、前記偏光フィルタに代えて、Ｓ偏光を透過させる偏光フィルタが用いられる。 In the above description of the embodiment, the optical sensor has been described for the case where the light applied to the recording paper is S-polarized light. However, the present invention is not limited to this, and the light applied to the recording paper is P-polarized light. It may be. However, in this case, a polarizing filter that transmits S-polarized light is used instead of the polarizing filter.
また、外乱光や迷光の影響で、誤った紙種判別をする恐れがある場合には、光検出系を増やしても良い。例えば、表面拡散反射光を受光する光検出系を追加配置し、その出力信号も判別の手段としてもよい。 Further, when there is a risk of erroneous paper type discrimination due to disturbance light or stray light, the number of light detection systems may be increased. For example, a light detection system that receives surface diffuse reflection light may be additionally provided, and the output signal thereof may be used as a means for discrimination.
また、上述した実施の形態における光学センサでは、照射光及び反射光の光路はミラーによって曲げられていてもよい。その際、曲げられた光路上に光検出器の中心点が配置される。この場合は、光源及び光検出器を傾斜した状態でそれぞれ支持する部材が不要であり、かつ電気回路を簡素化することができる。これにより、低コストで、小型化が可能な光学センサを実現できる。 In the optical sensor according to the above-described embodiment, the optical paths of the irradiation light and the reflected light may be bent by a mirror. At that time, the center point of the photodetector is arranged on the bent optical path. In this case, a member for supporting the light source and the photodetector in an inclined state is unnecessary, and the electric circuit can be simplified. Thereby, an optical sensor that can be miniaturized at low cost can be realized.
また、上述した実施の形態における光学センサは、給紙トレイ内に積層された記録紙を対象として設置される。なお、搬送中に記録紙の銘柄を特定してもよい。この場合は、光学センサは搬送路近傍に配置される。 Further, the optical sensor in the above-described embodiment is installed for the recording sheets stacked in the paper feed tray. Note that the brand of the recording paper may be specified during conveyance. In this case, the optical sensor is disposed in the vicinity of the conveyance path.
また、上述した実施の形態における光学センサによって識別される対象物は、記録紙に限定されるものではない。 Further, the object identified by the optical sensor in the above-described embodiment is not limited to recording paper.
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。 As mentioned above, although the form which concerns on implementation of this invention was demonstrated, the said content does not limit the content of invention.
１００ 記録紙
１１０ 第１の測定系
１１１ 第１の光照射系
１１２ 第１の正反射光検出系
１１３ 第１の拡散反射光検出系
１１４ 光源
１１５ コリメータレンズ
１１６ 光検出器
１１７ 光検出器
１１８ 偏光フィルタ
１２０ 第２の測定系
１２１ 第２の光照射系
１２２ 第２の正反射光検出系
１２３ 第２の拡散反射光検出系
１２６ 光検出器
１２７ 光検出器
１２８ 偏光フィルタ
１８０ 暗箱
１８１ 開口部
１９０ 制御部
２００ 面発光レーザアレイ
２０１ 発光部（ＶＣＳＥＬ）
２０２ 配線
２０３ 電極パッド
２０００ カラープリンタ（画像形成装置）
DESCRIPTION OF
202
Claims (19)
前記光照射系より照射された光のうち、前記記録媒体において正反射された光を検出する正反射光検出系と、
前記光照射系より照射された光のうち、前記記録媒体において拡散反射された光を検出する前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子を備えた拡散反射光検出系と、
を有する測定系を複数有していることを特徴とする光学センサ。 A light irradiation system for irradiating the recording medium with linearly polarized light in the first polarization direction;
Of the light irradiated from the light irradiation system, a regular reflection light detection system for detecting light regularly reflected on the recording medium;
Diffuse reflection provided with an optical element that transmits light in a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction for detecting light diffusely reflected on the recording medium out of light emitted from the light irradiation system A light detection system;
An optical sensor comprising a plurality of measurement systems having
前記光照射系より照射された光のうち、前記記録媒体において正反射された光を検出する複数の正反射光検出系と、
前記光照射系より照射された光のうち、前記記録媒体において拡散反射された光を検出する前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を透過する光学素子を備えた拡散反射光検出系と、
を有することを特徴とする光学センサ。 A plurality of light irradiation systems for irradiating the recording medium with linearly polarized light in the first polarization direction;
Among the light irradiated from the light irradiation system, a plurality of regular reflection light detection systems for detecting light regularly reflected on the recording medium;
Diffuse reflection provided with an optical element that transmits light in a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction for detecting light diffusely reflected on the recording medium out of light emitted from the light irradiation system A light detection system;
An optical sensor comprising:
前記記録媒体の表面と、前記光照射系により前記記録媒体に照射された光の照明中心と各々の前記正反射光検出系とを結ぶ直線とのなす角度は、各々略同一であって、
前記記録媒体の表面と、前記光の照明中心と各々の前記拡散反射光検出系とを結ぶ直線とのなす角度は、略直角であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学センサ。 Each incident angle of the light irradiated by each light irradiation system to the recording medium is substantially the same,
The angles formed by the surface of the recording medium and the straight line connecting the illumination center of the light irradiated to the recording medium by the light irradiation system and each of the regular reflection light detection systems are substantially the same, respectively.
4. The angle formed by the surface of the recording medium and a straight line connecting the light illumination center and each of the diffuse reflection light detection systems is substantially a right angle. 5. Optical sensor.
前記光照射系のうち少なくとも１つは、前記光照射系から照射された光の光路が、前記記録媒体の一辺に平行な面に存在していることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光学センサ。 The recording medium has a square or rectangular shape,
7. The light irradiation system according to claim 1, wherein at least one of the light irradiation systems has an optical path of light irradiated from the light irradiation system on a plane parallel to one side of the recording medium. An optical sensor according to claim 1.
前記１から１３のいずれかに記載の光学センサを有することを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus for forming an image on the recording medium,
An image forming apparatus comprising the optical sensor according to any one of 1 to 13 above.
前記正反射光検出系及び前記拡散反射光検出系からの出力に基づき、前記記録媒体の種類を特定することを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。 For a plurality of the recording media, it has a table that defines the relationship between the output range from the regular reflection light detection system and the output range from the diffuse reflection light detection system in the recording medium,
The image forming apparatus according to claim 14, wherein the type of the recording medium is specified based on outputs from the regular reflection light detection system and the diffuse reflection light detection system.
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