JP2000266672A - 光学測定装置、光学測定システム及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像濃度について高精度の測定を可能とする
光学測定装置、光学測定システム及び画像形成装置を得
る。 【解決手段】 光学測定装置は紙面Ｐに対して垂直な光
軸ＣＬを有するレンズ１４を備え、レンズ１４の光軸Ｃ
Ｌ上でレンズ１４の後側焦点面近傍に、フォトダイオー
ド等の光電変換素子１８が設けられ、レンズ１４の光軸
ＣＬと一致または略同一方向を照射光軸とするＬＥＤ１
２が、用紙Ｐを介して集光レンズ１４の設置位置と反対
側に設けられている。用紙Ｐと光源１２との間には、制
限部材２２が設けられ、光源１２からの照射光が、制限
部材２２により制限されて紙面Ｐに照射され、紙面Ｐ上
に照射領域Ａｒとなる範囲へ照射光が照射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学測定装置、光
学測定システム及び画像形成装置にかかり、特に、光を
対象物に照射し、その透過光を集光レンズで集光した光
に基づいて対象物に関する特性を測定する光学測定装
置、光学測定システム及び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータを中心としたネットワーク
技術の進展により、画像形成装置としてのネットワーク
プリンタが急速に普及している。特に、出力する画像の
カラー化に伴い、近年、カラープリンタの開発が盛んに
なっており、カラー画質の維持安定性の向上、複数のカ
ラープリンタ間におけるカラー画質の均一化などの要求
が高まって来ている。最近では、色再現性に関して、設
置環境、経時変化、機差によらず高い安定性が求められ
ている。

【０００３】一般に、人間の色差に対する感度は極めて
高いので、多色の画像形成装置には、色差の許容限界と
して小さな値が望まれるが、周知のように電子写真方式
では各プロセスが不安定であったり、温度や湿度等の環
境条件また感光体や現像剤等の経時的な劣化等の処理材
料条件等により装置自体の状態が不安定であったりする
ため、許容限界を超えた色差を有することがあった。

【０００４】このため、出力された画像の画質、特に、
カラーの場合には、色差を測定して、その測定結果を画
像出力装置の各工程に反映させるようにフィードバック
する必要性が高まっており、特に、プリンタに測定装置
を内蔵させ、出力された画像の画質をオンラインで測定
し、その測定結果をフィードバックする技術が重要視さ
れてきている。このため、プリンタに内蔵する測定装置
として、小型でかつ高精度、低コストの測定装置が要求
されている。

【０００５】画質の測定については、オフラインにより
用紙などの画像形成媒体を固定した状態で高精度の画像
測定が可能な、Ｘ―ｒｉｔｅと呼ばれている測色装置が
広く使用されているが、オンラインの測定装置で高精度
のものは、未だ実用化されていない。これは、オンライ
ン測定の場合、用紙（被測定面）の、搬送系による上下
動、すなわち用紙の進行方向に垂直な方向の変動があ
り、正確な測定ができないためである。例えば、紙面が
上下に１ｍｍ程度変動すると、受光による出力は、１５
％程度変化してしまう。このように、紙面の上下変動に
より、受光による出力に大きな誤差が生じてしまうため
に、被測定面の位置が固定であることを前提にしている
光学系では、正確な色測定はできない。

【０００６】このため、転写材上の部材の透過度を検出
して検出値に基づいて色再現性に優れた画像を得る技術
が提案されている（特開平９−１９０１１１号公報参
照）。この技術では、画像形成の途中段階である転写工
程にいて、定着後にトナーが熱加塑性の樹脂に溶け込ま
ない点に着目し、その透過度を検出して所望の色再現性
に対する透過度となるように、熱量に関する定着条件を
制御している。

【０００７】しかしながら、搬送途中の用紙は、一定位
置を維持することが困難であるため、搬送方向と交差す
る方向に紙面変動することにより検出値が変動すること
がある。

【０００８】これを解消するため、紙面での反射光をレ
ンズの焦点位置に設置した光電変換素子で受光すること
により、紙面の光軸方向への変動に依存しない出力を得
ることを可能とする技術が提案されている（特開平１０
−１７５３３０号公報参照）。この画像形成装置では、
光源によって装置校正用画像に光を照射して、レンズの
後側焦点面に配置した光電変換素子で装置校正用画像か
らの反射光を受光することにより、用紙の搬送に伴なう
用紙の上下動の影響を受けずに装置校正用画像の濃度を
検出することができる。

【０００９】上記のように、用紙の上下動の影響を受け
ずに装置校正用画像の濃度のみを検出するために、レン
ズ径、光電変換素子の面積等によって定まる検出有効領
域に含まれるように光源による照射光を照射している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光源か
らの照射光は光源からの距離に比例して広がる特性を有
しており、光を検出有効領域内にのみ照射するためには
照射光束を規制しなければならない。例えば、図７に示
すように、光源と紙面との間に開口等の光束規制部材を
設けて、光束規制部材により光源からの照射光を規制す
る必要がある。

【００１１】光束規制部材により光源からの照射光を規
制すると、用紙に照射される総光量が減少する。このた
め、濃度検出のＳ／Ｎ比が低下することがある。また、
レンズを用いて光量の減少を抑制することが考えられる
が、紙面とレンズとの間の空間を確保する必要があるた
め、光源を離れた位置に設けてレンズを介在させる必要
があり、光源周辺の機構が大型化し、またコスト高にな
る。

【００１２】本発明は、上記事実を考慮して、画像濃度
について高精度の測定を可能とする光学測定装置、光学
測定システム及び画像形成装置を得ることが目的であ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光学測定装置は、対象物からの光を集光レン
ズにより集光し、前記集光レンズの焦点位置近傍に設け
られた受光素子で光量を検出して前記対象物に関する特
性を測定する光学測定装置であって、前記受光素子を備
え、前記対象物の透過光が前記集光レンズを透過した透
過光束を含むように前記焦点位置近傍に定めた特定領域
を、通過した光のみを受光する受光手段と、前記対象物
を介し前記集光レンズと対向して設けられかつ前記対象
物へ光を照射するための光源と、前記特定領域に対応し
て定まる前記対象物における照射領域にのみ前記光源か
らの光が照射されるように、前記光源からの光を制限す
る制限手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１４】本発明では、対象物の透過光のうち、特定
領域の通過光のみを受光素子を備えた受光手段で受光す
る。この特定領域は、対象物の透過光が集光レンズを透
過した透過光束を含むように焦点位置近傍に定められ
る。従って、特定領域の通過光は、対象物の透過光のう
ち集光レンズを介する直接光を通過させことが可能な領
域となる。対象物には集光レンズと対向して設けられた
光源により光が照射される。すなわち、光源は対象物を
介して反対側に設けられている。この照射光は、制限手
段によって、照射領域にのみ光源からの光が照射される
ように制限される。照射領域は、対象物上に、特定領域
に対応して定まるものである。これにより、光源からの
光は、照射領域にのみ照射することができ、対象物から
の直接の光のみを受光手段で受光でき、安定した出力を
得ることができる。

【００１５】前記特定領域は、前記対象物における所定
反射角度以内の透過光の全てが前記集光レンズを透過す
るときの共通領域として形成される。集光レンズの焦点
位置を含む面に設けられた特定領域には、対象物の透過
光及び散乱光の内、特定領域の面積により定まる特定の
角度以内に入る光線のみが集まり、それが受光手段で受
光される。すなわち、対象物を透過及び散乱した光の中
で、集光レンズ光軸方向に対して特定の角度以内に入る
光線のみが、受光手段に入射することになり、受光手段
の受光量は、対象物、例えば紙面がレンズの光軸方向に
変動しても、その変動に影響されることがない。つま
り、対象物における透過光及び散乱光のうち、対象物に
おける予め定めた所定反射角度以内の光は、集光レンズ
と対象物との間の距離に関与することなく一定となる。
対象物における所定角度以内の光の全てが集光レンズを
透過するときの共通領域を特定領域とすることによっ
て、集光レンズと対象物との間の距離に関与、すなわち
対象物の位置が変動した場合であっても、対象物からの
光量が変動することなく、安定した出力を得ることがで
きる。

【００１６】前記制限手段は、前記照射領域の大きさに
対応しかつ光を通過させるスリットやピンホール等の開
口手段、または前記照射領域の大きさに対応する照射面
積に光を集光させる制限レンズにより構成することがで
きる。このような開口手段や制限レンズを用いることに
より、容易に照射領域にのみ光を照射させることができ
る。

【００１７】前記受光手段は、前記特定領域の面積を受
光面積とし、前記集光レンズの焦点位置を含む面に設け
ることができる。受光手段は、受光素子を有しており、
その検出に有効な領域全てで受光することが好ましい。
そして、対象物からの透過光や対象物における散乱光
は、特定領域を通過する。従って、特定領域の面積を受
光面積とし、前記集光レンズの焦点位置を含む面に設け
た受光手段の受光素子を用いることにより、受光素子で
は対象物からの光を効率よく受光することができる。

【００１８】前記光学測定装置は、測色するためのシス
テムに用いて好適であり、次の光学測定システムにより
実現することができる。本発明の光学測定システムは、
前記光学測定装置を、１つの対象物に対して複数設け、
かつ前記複数の光学測定装置の受光出力に基づいて、前
記対象物の色を測定する。

【００１９】前記光学測定装置は、画像形成装置に用い
て好適であり、次の画像形成装置により実現が可能であ
る。本発明の画像形成装置は、画像形成媒体を前記対象
物として該画像形成媒体に画像を形成する画像形成手段
と、前記の光学測定装置を備え、前記画像形成手段によ
り画像が形成された用紙等の画像形成媒体の搬送中に、
形成された画像を検出する検出手段と、前記検出手段の
検出結果に基づいて、前記画像形成媒体に形成される画
像の品質を制御する制御手段と、を備えている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は画像
形成装置に本発明を適用したものである。

【００２１】〔基本原理〕まず、対象物の一例としての
用紙の位置が変動した場合であっても安定した光量を検
出できる、すなわち光電変換素子に入射する光が紙面の
上下変動に依存しない原理を図面を参照して説明する。

【００２２】図１は、本原理を説明するための光学測定
装置の光学系における各部品の基本的な位置関係を示し
たものである。図１に示すように、本光学系は、紙面Ｐ
に対して垂直な光軸ＣＬを有するレンズ１４を備えてい
る。レンズ１４の光軸ＣＬ上でレンズ１４の後側焦点面
近傍に、フォトダイオード等の光電変換素子１８が設け
られている。また、本光学系では、レンズ１４の光軸Ｃ
Ｌと一致または略同一方向を照射光軸とするＬＥＤ等の
光源１２が、用紙Ｐを介して集光レンズ１４の設置位置
と反対側に設けられている。用紙Ｐと光源１２との間に
は、制限部材２２が設けられている。制限部材２２は、
円形開口や矩形開口が形成された板状プレートを用いる
ことができる。従って、光源１２からの照射光は、制限
部材２２により制限されて紙面Ｐに照射され、紙面Ｐ上
には照射領域Ａｒとなる範囲へ照射光が照射される。

【００２３】図２は、上記光学系のうち、紙面Ｐから透
過光または散乱光が、レンズ１４を通過し、レンズ１４
の後側焦点面に設置された光電変換素子１８に入射する
状態を示したものである。この図では便宜上、レンズは
収差が無く、厚さはゼロ、レンズ幅は無限として説明す
る。

【００２４】図２において、ＰＬ４はレンズ位置、ＰＬ
３は光電変換素子１８の受光側が設置されている後側焦
点面、ＰＬ５，ＰＬ６は変動（図１または図２において
上下動）する紙面位置、ＰＬ１，ＰＬ２は変動する紙面
位置ＰＬ５，ＰＬ６に対応する結像面位置、ＣＬはレン
ズ１４の光軸を各々示している。また、レンズ１４につ
いて、中心をＯ、前側焦点をＦａ、後側焦点をＦｂ、前
側焦点距離をｆａ、後側焦点距離をｆｂとし、光電変換
素子１８の有効受光領域の端点をＣ、Ｆｂ―Ｃ間距離を
ｒとする。

【００２５】また、光軸方向に異なる紙面位置ＰＬ５，
ＰＬ６における透過または散乱する点（以下、透過点と
いう）Ａ１，Ａ２で透過または散乱して、レンズを通し
て結像面位置ＰＬ１，ＰＬ２等で結像される結像点Ｂ
１，Ｂ２迄の光線を考えるとき、この光線が光電変換素
子１８の有効受光領域の端点Ｃを通るときの、透過点Ａ
１，Ａ２での透過光または散乱光の角度（レンズの光軸
ＣＬの方向に対する角度）を、ｓ１，ｓ２とする。

【００２６】また、紙面Ｐ−レンズ１４の間の距離をａ
１，ａ２、光電変換素子と結像面との間の距離をｂ１，
ｂ２、紙面における透過光または散乱光のうちレンズ１
４の光軸ＣＬに平行な光線がレンズ面ＰＬ４を通過する
通過点をＬ１、Ｌ２、とする。また、透過点Ａ１，Ａ２
を透過して、光電変換素子１８の有効受光領域の端点Ｃ
を通過して結像点Ｂ１，Ｂ２に結像する光線においてレ
ンズ面ＰＬ４を通過する通過点をＭ１，Ｍ２とする。さ
らに、Ｌ１―Ｍ１間距離をｄ１、Ｌ２−Ｍ２間距離をｄ
２とする。

【００２７】この結像系では、ニュートンの式より、
（１）式と（２）式が成立する。 （ａ１―ｆａ）／ｆａ＝ｆｂ／ｂ１ …（１） （ａ２−ｆａ）／ｆａ＝ｆｂ／ｂ２ …（２） また、３角形Ｂ１Ｌ１Ｍ１と３角形Ｂ１ＦｂＣの相似、
及び３角形Ｂ２Ｌ２Ｍ２と３角形Ｂ２ＦｂＣの相似を利
用すると、次の（３）式と（４）式が成立する。 ｒ／ｂ１＝ｄ１／（ｂ１＋ｆｂ） …（３） ｒ／ｂ２＝ｄ２／（ｂ２＋ｆｂ） …（４） さらに、３角形Ａ１Ｌ１Ｍ１及び３角形Ａ２Ｌ２Ｍ２に
おいて、角度ｓ１及びｓ２を用いると、次の（５）式と
（６）式が成立する。 ｄ１＝ａ１・ｔａｎ（ｓ１） …（５） ｄ２＝ａ２・ｔａｎ（ｓ２） …（６） ここで、（５）式と（６）式を、（３）式と（４）式に
代入すると、次の（７）式と（８）式が得られる。 ａ１＝（（ｂ１＋ｆｂ）／ｒ）／（ｂ１・ｔａｎ（ｓ１）） …（７） ａ２＝（（ｂ２＋ｆｂ）／ｒ）／（ｂ２・ｔａｎ（ｓ２）） …（８） この（７）式と（８）式を、（１）式と（２）式に代入
すると、次の（９）式と（１９）式が得られる。 ｒ／ｔａｎ（ｓ１）＝ｆａ …（９） ｒ／ｔａｎ（ｓ２）＝ｆａ …（１０） この（９）式と（１０）式から、次の（１１）式を導出
することができる。 ｓ１＝ｓ２ …（１１） 以上のことを一般化すると、紙面位置ＰＬ５や紙面位置
ＰＬ６等のように、光軸ＣＬに沿う方向に変動する紙面
位置ＰＬ５，ＰＬ６等での透過点Ａｉ（ｉ＝１，２，
３，…）を透過（または散乱）して、レンズ１４を通過
して結像面ＰＬ１，ＰＬ２等で結像される結像点Ｂｉ迄
の光線を考えるとき、この光線が光電変換素子１８の端
点Ｃを通過するときの、透過点Ａｉでの角度ｓｉは、他
のパラメータに関係なく、常に一定となる。

【００２８】すなわち、紙面Ｐの変動に伴い、微小では
あるが照射領域（照射領域Ａｒ）の大きさが紙面Ｐ上で
変動し、透過点Ａｉが移動した場合であっても、角度ｓ
ｉは常に一定である。従って、透過及び散乱が理想的に
生じているとすれば、透過点Ａｉでの状態が同一のと
き、角度ｓｉ中に含まれる光線数は一定であると考えら
れるので、Ｆｂ―Ｃ間の光電変換素子１８への入射光量
は、紙面Ｐとレンズ１４の間の距離、または紙面Ｐと光
電変換素子１８の間の距離に依存せず、各反射点Ａｉの
状態に応じた正確な光量となる。従って、紙面の特定の
領域から透過（散乱や拡散を含む）して、光電変換素子
に入射する光は、紙面と光電変換素子との間の距離に依
存しないものとなる。

【００２９】なお、図２では、各線分を平面上で表現し
ているが、実際の光学系においては、レンズ１４の光軸
ＣＬを中心とした回転体として考えることができる。す
なわち、光電変換素子１８の距離ｒ（線分ＦｂＣ）は、
レンズ１４の光軸ＣＬを中心として一定となっている
が、実際の光学系では、距離ｒは一定である必要はな
く、光電変換素子１８の形状は、円形や四角形等、任意
の形状選択が可能である。また、光電変換素子１８は、
レンズ１４の光軸ＣＬの位置をその中心とするように設
置する必要はなく、対象物（紙面Ｐ）からの透過光また
は散乱光がレンズ１４を通過して入射する後側焦点面Ｐ
Ｌ３内であれば、レンズ１４の光軸ＣＬを含まない位置
に設けてもよい。

【００３０】このように、対象物、例えば紙面Ｐの上下
変動にかかわらず、紙面上の点からの特定角度範囲内で
透過または散乱した光のみを、レンズ１４の後側焦点位
置ＰＬ３を含む面に設置した光電変換素子１８で受光す
ることによって、常に、照射領域の濃度、色等の特性を
正確に測定することができる。

【００３１】［画像形成装置］次に、上記説明した基本
原理に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実
施の形態は、電子写真方式により画像を形成する画像形
成装置に適合させたものである。

【００３２】図３には、本発明の実施の形態に係る電子
写真方式のカラー画像形成装置の概略構成を示した。こ
のカラー画像形成装置３０は、図示しない搬送機構によ
って用紙Ｐが搬送される用紙搬送路３２と、用紙搬送路
３２に沿って搬送された用紙Ｐ上に、モードに応じてテ
ストパターン、または利用者に供する画像（以下「記録
画像」という。）をイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），
シアン（Ｃ），黒（Ｋ）のトナーを各々用いて形成する
画像形成ユニット３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋと、
用紙Ｐ上のトナー像を定着する定着器３６と、画像形成
ユニット３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋによって用紙
Ｐ上に形成されたテストパターンを用紙搬送路３２上の
濃度検出位置３２ａにて読み取るテストパターン読取部
３８（図４参照）と、用紙Ｐへ光を照射する光源部３９
と、テストパターン読取部３８の読取結果に基づいてカ
ラー画像形成装置３０の各部の制御および校正を行う制
御器４０とを備えている。

【００３３】なお、テストパターン読取部３８と、用紙
Ｐへ光を照射する光源部３９とにより、本発明の光学測
定装置１０を構成している。この光学測定装置１０は、
用紙Ｐに形成された画像を測定するものであり、定着器
３６の後側（下流側）に設置されている。この光学測定
装置１０は、制御器４０に接続されている。

【００３４】画像形成ユニット３４Ｙ，３４Ｍ，３４
Ｃ，３４Ｋは、各々同様の構成を有しており、図示しな
い駆動モータによって所定方向（図３の矢印Ｒ方向）に
回転する感光体ドラム４２と、感光体ドラム４２の表面
を一様に帯電させる帯電器４４と、一様に帯電された感
光体ドラム４２の表面を対応する色の画像信号に基づく
露光を行って静電潜像を形成する露光ユニット４６と、
感光体ドラム４２の表面に形成された静電潜像を対応す
る色のトナーで現像する現像器４８と、感光体ドラム４
２上の現像されたトナー像を用紙Ｐに転写する転写器５
０と、図示を省略したクリーナとを備えている。

【００３５】図４には、本実施の形態で用いたテストパ
ターンを示した。用紙Ｐ上に形成されるテストパターン
には、イエローのトナーで形成されたカラーパッチ６０
ｙからなるテストパターン６０Ｙと、マゼンタのトナー
で形成されたカラーパッチ６０ｍからなるテストパター
ン６０Ｍと、シアンのトナーで形成されたカラーパッチ
６０ｃからなるテストパターン６０Ｃと、黒のトナーで
形成されたカラーパッチ６０ｋからなるテストパターン
６０Ｋとがあり、各テストパターン６０Ｙ，６０Ｍ，６
０Ｃ，６０Ｋは、用紙搬送方向（図４の矢印Ａ方向）に
沿って各々平行に形成される。

【００３６】上記テストパターン読取部３８は、図４に
示すように、用紙Ｐ上に形成されるテストパターン６０
Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋの各々に対応して用紙搬送
方向（図４の矢印Ａ方向）に垂直な方向でかつ用紙搬送
路３２上の濃度検出位置３２ａに４つの読取ユニット３
８Ｙ，３８Ｍ，３８Ｃ，３８Ｋを有している。

【００３７】図５には、本実施の形態の光学測定装置１
０のイエローに関する光学測定装置１０Ｙの概略構成の
一例を示した。イエローに関する光学測定装置１０Ｙ
は、読取ユニット３８Ｙと、光源部３９Ｙとから構成さ
れている。読取ユニット３８Ｙは、用紙搬送路３２上の
定着器３６よリプロセス方向後方の濃度検出位置３２ａ
に配置されており、用紙Ｐの透過光及び散乱光を集光す
る集光レンズ１４と、入射光を光電変換して電気信号で
ある検出信号として出力するフォトダイオードやＣＣＤ
等の光電変換素子（受光素子）１８とを備えている。光
源部３９Ｙは、集光レンズ１４の光軸ＣＬと略一致する
照射光軸となるように位置された光源１２と、光源１２
の照射側（光源１２と用紙Ｐとの間）に設けられた開口
等の制限部材２２とを備えている。制限部材２２の開口
部分の中心は集光レンズ１４の光軸ＣＬと略一致する位
置とされている。従って、光学測定装置１０Ｙは、光源
１２、制限部材２２、用紙Ｐ、集光レンズ１４、及び光
電変換素子１８の順に設けられている。本実施の形態で
は、光源１２にＬＥＤを用いている。なお、他の光学測
定装置１０Ｍ，３７Ｃ，３７Ｋ、すなわち読取ユニット
３８Ｍ，３８Ｃ，３８Ｋ及び光源部３９Ｍ，３９Ｃ，３
９Ｋは、同様の構成のため、説明を省略する。

【００３８】なお、本実施の形態では、制限部材２２に
は、円形開口や矩形開口等の開口による空間形成で照射
光を制限しているが、この開口の空間に拡散板等の光分
布改善手段を設けることによって、光源１２からの照射
光の分布を改善することができる。この場合、開口より
大きな形状の拡散板を用紙Ｐ側、すなわち、制限部材２
２と用紙Ｐとの間に設ければよい。

【００３９】また、制限部材は、照射光の遮光に限定さ
れるものではなく、照射領域Ａｒに光源からの光が効率
的に到達するように構成すればよい。例えば、中心（光
軸ＣＬ）から周辺に向かって透過率が低くなる透過部材
を設けても良い。この透過率分布は段階的であっても、
連続的であっても良い。このようにすれば、用紙Ｐに
は、照射領域に確実に光が到達し、中心から離れるに従
って光量が減少するので、照射領域の周辺部から徐々に
または段階的に、光量低下させることができる。

【００４０】光源部３９Ｙ，３９Ｍ，３９Ｃ，３９Ｋの
ＬＥＤは、各色のカラーパッチ６０ｙ，６０ｍ，６０
ｃ，６０ｋの読み取りを行うに際し、読み取り感度を向
上させるため、カラーパッチ６０ｙ，６０ｍ，６０ｃ，
６０ｋの色と補色関係にある色の光を発光するＬＥＤを
光源に用いている。すなわち、Ｙのカラーパッチ６０ｙ
に対しては青色ＬＥＤを用い、Ｍのカラーパッチ６０ｍ
に対しては緑色ＬＥＤを用い、Ｃのカラーパッチ６０ｃ
に対しては赤色ＬＥＤを用い、Ｋのカラーパッチ６０ｋ
に対しては赤色ＬＥＤを用いている。なお、Ｋのカラー
パッチ６０ｋに対しては赤色ＬＥＤ以外にも青色ＬＥ
Ｄ、緑色ＬＥＤ、白色ＬＥＤ等を用いることも可能であ
るが、本実施の形態では、コスト、受光素子の感度との
整合性を考慮して赤色ＬＥＤを用いている。

【００４１】本実施の形態の画像形成装置では、画像形
成時には、画像信号が、露光ユニット４６に入力され、
レーザ光を変調して、画像信号によって変調されたレー
ザ光が、感光体４２上にラスタ照射される。感光体４２
は、レーザ光が照射される以前に帯電器４４で一様に帯
電されており、一様に帯電された感光体４２に、レーザ
光が照射されると、その表面に入力画像信号に対応した
静電潜像が形成される。そして、現像器４８により静電
潜像がトナー現像され、転写器５０によって現像された
トナー像が用紙Ｐ上に転写され、定着器３６によって定
着される。これにより、用紙Ｐには、トナーが定着され
た定着画像が形成される。その後、感光体４２はクリー
ナ（図示省略）によりクリーニングされ、一回の画像形
成動作が終了する。光学測定装置１０は、定着器３６の
下流側に設置されており、定着後の画像濃度を検出す
る。この検知結果をもとに、帯電量、露光量、現像バイ
アス、現像ロール回転数、トナー供給係数等の操作量を
制御して所望の画像品質を得る。

【００４２】次に、所望の画像品質を得るため、本実施
の形態のカラー画像形成装置３０の装置校正モードにお
ける動作を図６を参照して説明する。制御器４０は、図
示しないプログラムメモリが記憶するプログラムに従っ
て、本装置の起動時等の所定のタイミングで装置校正モ
ード処理を実行する。

【００４３】まず、制御器４０は、図示しない用紙搬送
モータを駆動して用紙搬送路３２に沿って用紙Ｐを搬送
させる（ステップ１００）と共に、画像形成ユニット３
４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋに対応する色の画像信号
を出力する（ステップ１０２）。これにより、画像形成
ユニット３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋは、用紙Ｐ上
に、対応する色のトナーでテストパターン６０Ｙ，６０
Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋをそれぞれ形成する。

【００４４】すなわち、各画像形成ユニット３４Ｙ，３
４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋの露光ユニット４６は、帯電器４
４によって一様に帯電されている感光体ドラム４２上に
対応する色の画像信号に基づいて静電潜像を形成する。
現像器４８は、その静電潜像をトナーで現像し、転写器
５０は、現像されたトナー像を用紙Ｐ上に転写する。用
紙Ｐ上に転写されたトナー像は定着器３６にて用紙Ｐ上
に定着される。このようにして用紙Ｐ上に図４に示す各
色のテストパターン６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋが
形成される。

【００４５】次に、制御器４０は、ＬＥＤ点灯制御パル
スを光学測定装置１０の光源部３９に出力する（ステッ
プ１０４）。これにより、テストパターン６０Ｙ，６０
Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋが形成された用紙Ｐが濃度検出位置
３２ａを通過するときには、ＬＥＤ点灯制御パルスによ
ってＬＥＤ１２が点滅し、読取ユニット３８Ｙの光電変
換素子１８は、Ｙのカラーパッチ６０ｙからの透過光を
受光し、読取ユニット３８Ｍの光電変換素子１８は、Ｍ
のカラーパッチ６０ｍからの透過光を受光し、読取ユニ
ット３８Ｃの光電変換素子１８は、Ｃのカラーパッチ６
０ｃからの透過光を受光し、読取ユニット３８Ｋの光電
変換素子１８は、Ｋのカラーパッチ６０ｋからの透過光
を受光し、各々検出信号を制御器４０に出力する。

【００４６】この場合、光学測定装置１０では、用紙Ｐ
の上下変動に影響されずに、高精度に測定することによ
り、高精度のフィードバックが可能となる。

【００４７】上記のように、ＬＥＤである光源１２をパ
ルス点灯させると、光電変換素子１８の出力電圧も光源
１２の点滅に応じて変化する。この場合、光源１２が点
灯し、カラーパッチ６０からの透過光を受光したときの
光電変換素子１８の出力電圧を読取電圧、用紙Ｐの白地
からの透過光を受光した時の光電変換素子１８の出力電
圧を白基準電圧、テストパターン６０Ｙ，６０Ｍ，６０
Ｃ，６０Ｋの読み取りを開始する直前または直後の光源
１２が消灯のときの光電変換素子１８の出力電圧をオフ
セット電圧としたとき、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色毎に補正デ
ータは、次の式により求めることができる。 補正データ＝（読取電圧−オフセット電圧）／（白基準
電圧−オフセット電圧）

【００４８】次に、制御器４０は、上記の式により、
Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色毎に補正データを求める（ステップ
１０６）。次に、制御器４０は、上記求めた補正データ
が予め定めた所定値になるように画像形成ユニット３４
Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋの帯電器４４，露光ユニッ
ト４６，現像器４８，転写器５０および定着器３６の各
部あるいは一部の動作を制御する（ステップ１０８）。

【００４９】なお、測定された定着画像濃度と、予めメ
モリにある基準画像（基準パターン）の定着画像濃度目
標値との差異に応じて、各変換処理部にフィードバック
して、色変換マトリクスの変換係数を補正することによ
り、所望の画像品質を得ることも可能である。

【００５０】このようにして、本実施の形態のカラー画
像形成装置３０の装置校正を行う。

【００５１】このように、本実施の形態によれば、対象
物（紙面）が光軸方向に変動する場合であっても、その
変動の影響を受けずに測定を行うことができる。また、
紙面と光源との間に、光束形状を規定するための遮光板
等の制限部材を設けることによって、照射領域を明確に
規定することができ、高精度の測定が可能となる。

【００５２】本実施の形態では、テストチャート上のカ
ラーパッチを読み取る光学測定装置において、光源をテ
ストチャート裏面に配置して、光源の透過光を読み取る
ので、テストチャートと光源との距離を近づけることが
可能となる。その結果、読み取り有効エリア内の光源か
らの照射光の単位面積あたりの光量を増大させることが
できる。これによって、読み取りデータのＳ／Ｎ比を向
上させることができる。

【００５３】また、本実施の形態では、受光素子を、集
光レンズの受光素子側の焦点面付近に配置したので、テ
ストチャートの搬送に伴なうテストチャートの上下動に
より読み取り誤差が発生することを防止することができ
る。

【００５４】さらに、光源とテストチャートとの間に遮
光部材による制限手段を設けたので、テストチャートに
照射するスポット光のエッジを明確にする形成すること
が可能となる。

【００５５】また、本実施の形態によれば、小型でかつ
低コストの光学測定装置を提供できるため、カラープリ
ンタなどの画像形成装置において、大きさおよびコスト
を増加させずに、出力する画質を大幅に向上させること
ができる。

【００５６】なお、本実施の形態では、光学測定装置を
画像形成装置に内蔵した場合について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではない。例えば、画像を形
成する工程を含まずに画像が形成された対象物を搬送す
る装置において、その搬送中に、対象物に形成された画
像の特性の測定にも適用でき、高精度の画像測定ができ
る。

【００５７】例えば、光学測定装置を独立させて構成
し、画像形成装置の出荷検査に利用することもできる。
この場合、まず、本実施の形態の光学測定装置を内蔵し
ない画像形成装置により、図４に示すテストチャートを
出力させる。次に、画像形成装置の外部に設置した本発
明の光学測定装置によって、出力されたテストチャート
を読み取り、その読み取り結果に応じて検査対象の画像
形成装置の良、不良を判定する。不良判定された画像形
成装置は、光学測定装置の読み取り結果に応じて、上記
と同様にして調整する。

【００５８】なお、本実施の形態では、光学測定装置と
して、各色の濃度を測定するものとして説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、画像の色を測定
対象とする測色装置として機能させることもできる。

【００５９】また、本実施の形態では、画像形成装置に
おける画像出力装置中の光学測定装置の位置を、定着後
の画像を測定する位置としているが、これは、転写後等
の他の位置であってもよい。

【００６０】また、本実施の形態では、電子写真方式を
用いた画像形成装置に、本発明を適用した場合について
説明したが、画像を形成して出力する装置であれば、画
像形成装置に限定されるものではなく、インクジェット
方式、感熱フィルム方式、などの画像出力装置にも適用
することができる。

【００６１】また、本実施の形態では、対象物として平
坦な用紙を用いた場合を説明したが、本発明はこれに限
定されるものでない。例えば、対象物は、紙面のような
平坦である必要はなく、凹凸を有する形状であっても、
透過領域の特性を正確に測定することができる。従っ
て、本発明は、画像の測定だけでなく、対象物の様々な
特性の測定を行う場合にも適用可能である。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
対象物を介し集光レンズと対向して設けられた光源から
の照射光を、制限手段によって特定領域に対応して定ま
る照射領域にのみ照射するように制限するので、対象物
が光軸方向に変動する場合であっても、その変動の影響
を受けずに測定することができ、高精度でかつ安定した
濃度の測定が可能となる、という効果がある。

【００６３】また、安定した出力を得ることが可能な光
学測定装置を小型かつ低コストで提供できるため、カラ
ープリンタ等の画像形成装置において、大きさおよびコ
ストを増加させずに、出力する画質を大幅に向上させる
ことができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる光学測定装置の概
略構成図である。

【図２】本発明の実施の形態にかかる光学測定装置の原
理説明図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略
構成図である。

【図４】テストパターンを示すイメージ図である。

【図５】テストパターン読取部及び光源部の概略構成を
示すブロック図である。

【図６】カラー画像形成装置の装置校正モードにおける
動作の流れを示すフローチャートである。

【図７】従来例の光学測定装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１０ 光学測定装置 １２ 光源 １４ レンズ １８ 光電変換素子 ２２ 制限部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀田 宏之 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 酒井 義彦 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 狩野 真 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 Ｆターム(参考） 2G020 AA08 DA12 DA22 DA31 DA34 DA65 2G059 AA01 AA03 BB10 DD12 EE01 EE12 FF01 JJ11 JJ30 KK01 KK04 LL01 LL04 2G065 AA04 AB09 AB22 AB23 AB24 AB26 AB28 BA04 BA09 BB05 BB06 BB23 BB24 BB44 BC13 BC33 DA01 DA17 2H027 DE02 EB04 EC04 EC09 EE07 EF08 FB07 FB15

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物からの光を集光レンズにより集光
   し、前記集光レンズの焦点位置近傍に設けられた受光素
   子で光量を検出して前記対象物に関する特性を測定する
   光学測定装置であって、 前記受光素子を備え、前記対象物の透過光が前記集光レ
   ンズを透過した透過光束を含むように前記焦点位置近傍
   に定めた特定領域を、通過した光のみを受光する受光手
   段と、 前記対象物を介し前記集光レンズと対向して設けられか
   つ前記対象物へ光を照射するための光源と、 前記特定領域に対応して定まる前記対象物における照射
   領域にのみ前記光源からの光が照射されるように、前記
   光源からの光を制限する制限手段と、 を備えたことを特徴とする光学測定装置。
2. 【請求項２】 前記特定領域は、前記対象物における所
   定角度以内の透過光の全てが前記集光レンズを透過する
   ことにより形成されることを特徴とする請求項１に記載
   の光学測定装置。
3. 【請求項３】 前記制限手段は、前記照射領域の大きさ
   に対応しかつ光を通過させる開口手段、または前記照射
   領域の大きさに対応する照射面積に光を集光させる制限
   レンズにより構成されることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の光学測定装置。
4. 【請求項４】 前記受光手段は、前記特定領域の面積を
   受光面積とし、前記集光レンズの焦点位置を含む面に設
   けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１
   項に記載の光学測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記
   載の光学測定装置を、１つの対象物に対して複数設け、
   かつ前記複数の光学測定装置の受光出力に基づいて、前
   記対象物の色を測定する光学測定システム。
6. 【請求項６】 画像形成媒体を前記対象物として該画像
   形成媒体に画像を形成する画像形成手段と、 前記請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光学測
   定装置を備え、前記画像形成手段により画像が形成され
   た画像形成媒体の搬送中に、形成された画像を検出する
   検出手段と、 前記検出手段の検出結果に基づいて、前記画像形成媒体
   に形成される画像の品質を制御する制御手段と、 を備えた画像形成装置。