JP2002168697A

JP2002168697A - 光量測定装置、および画像形成装置

Info

Publication number: JP2002168697A
Application number: JP2000361560A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Sakai; 義彦酒井; Seigo Makita; 聖吾蒔田; Makoto Kano; 真狩野; Hisao Ito; 久夫伊藤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2002-06-14

Abstract

(57)【要約】【課題】上下変動する搬送中のサンプル画像のオンライ
ンモニタを非接触で高精度に行うことが可能な小型・低
コストの光量測定装置を提供するとともに、その光量測
定装置を用い再現性の良い高品質なフルカラー画像を形
成する画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】光量測定装置において、光照射手段が光源
１と、該光源１から発射される光ビームを規制するビー
ム規制手段１０とを備え、該ビーム規制手段１０は、光
ビームが測定対象物３に照射されてなるスポット形状９
の、光ビームを測定対象物３に投影したときの該光ビー
ムの進行方向Ｙの寸法と、該進行方向とは直交する方向
Ｘの寸法との比が、該ビーム規制手段１０を外したとき
の比よりも１に近づくように該光ビームを規制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から出射した
光が測定対象物で反射する反射光量を測定する光量測定
装置に関し、特に電子写真方式の画像形成装置における
カラー画像濃度の測定技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、コンピュータネットワーク技術の
進展により、画像出力端末としてのプリンタが急速に普
及しており、近年では、出力画像カラー化の進展に伴
い、カラープリンタの画質の安定性向上や、カラープリ
ンタ相互間のカラー画質の均一化などの要求が高まって
いる。特に、色の再現性に関しては、設置環境変化や経
時変化、あるいは機差によらない高度な安定性が求めら
れている。

【０００３】一般に、人間の色差に対する感度は極めて
高いことが知られている。時間的・距離的に離隔された
画像であっても、比較対象画像の色差がＬ^*ａ^*ｂ^*表色
系においてΔＥ＝５程度あれば、観測者や状況の如何に
よらず識別可能であり、色差が識別されなくなるにはΔ
Ｅ＝３程度でなければならないとされている（D．H．Al
man，R．S．Berns，G．D．nyder and W．A．Larsen，Pe
rformanance Testingof Color-Difference Metrics Us
ing a Color Tolerance Dataset，COLOR research and
application，vol．14，Number3，June1989）。

【０００４】このような事実から、画像再現性の目標レ
ベルを人間の色差認識限界以下に設定しようとすると、
画像形成装置に対する要求値は色差ΔＥ＝３以下という
非常に高いものになる。

【０００５】しかし、電子写真方式の画像形成装置は、
装置の置かれた環境条件の変化や感光体・現像剤の経時
変化により画像再現性が変動するので、初期設定のまま
では、そのような高い要求値をみたすことができない。
そこで、画像濃度を最適に保つフィードバック制御を行
うのが一般的である。

【０００６】このフィードバック制御は、濃度パッチを
出力し、その濃度パッチにより濃度の再現状態や装置内
の環境条件をモニタして目標濃度との誤差分を求め、こ
れにフィードバックゲインを乗じることによって、制御
用アクチュエータの設定値補正量を算出する方法が最も
一般的である。例えば、特開平１−１６９４６７号公報
には濃度パッチの濃度を測定して露光条件や現像バイア
ス条件を制御し所望の画像濃度を得る方法が開示されて
いる。

【０００７】濃度パッチとしては、現像工程後における
未定着なトナー像濃度パッチ、あるいは定着工程後にお
ける画像濃度パッチが用いられる。

【０００８】トナー像濃度パッチが用いられるのは、用
紙上に形成される転写像や定着像に較べて、パッチ作成
および消去が簡単なためである。しかしトナー像濃度パ
ッチは定着画像濃度との相関が高いとはいえ、後工程で
ある用紙への転写工程や定着工程における濃度変動を検
知することはできない。

【０００９】一方、画像濃度パッチが用いられるのは、
最終的にユーザーが手にする画像と同じ状態の画像をモ
ニタすることにより、転写工程や定着工程における濃度
変動を含んだ画像品質を評価するためである。

【００１０】定着工程後の画像濃度をモニタする例とし
ては、特開昭６２−２９６６６９号公報や特開昭６３−
１８５２７９号公報、特開平５−１９９４０７号公報な
ど装置本体に組み込まれた画像読み取り部を利用してモ
ニタする技術が数多く開示されている。

【００１１】この方法による濃度検知は、出力された画
像を再度読み取るため、一旦出力された画像をユーザー
自身が画像読み取り部に移す作業を行なわねばならない
煩わしさがある。また、プリンタなど、画像読み取り部
を備えていない画像形成装置では、この方法を用いるこ
とができない。

【００１２】特開平９−１７１２７９号公報に、画像形
成装置のオンライン上で出力画像をモニタして濃度検知
する、本出願人らによるカラー画像モニタ用センサが開
示されている。

【００１３】これは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、サイアン（Ｃ）など単色のカラーパッチとして
形成されたモニタ用出力画像に、補色となるブルー
（Ｂ）色、グリーン（Ｇ）色、レッド（Ｒ）色を発光す
る発光ダイオード（ＬＥＤ）から光を照射し、その反射
光をフォトダイオードで受光して濃度を検知するもので
ある。

【００１４】この方法は、単色のトナー濃度の検知に限
定して用いる必要があるが、全色域を分光しフルカラー
の各色を識別できる従来のカラーセンサとくらべて小型
化、低コスト化ができるという利点がある。

【００１５】しかし、オンラインで出力画像をモニタす
ることから、測定対象物である用紙が搬送方向において
上下動し、受光素子の出力が変動し正確な測定ができな
いおそれがある。

【００１６】この問題を解決するため、特開平１０−１
７５３３０号公報や特開２０００−４６７３５号公報
に、測定対象物表面で反射した反射光のうちの特定の条
件を満たす領域の光量を、レンズの焦点位置に設置した
光電変換素子により受光する技術が開示されている。

【００１７】この方法によれば、測定対象物表面の上下
変動に依存することなく光量を検知できるので、前述の
発光ダイオードを用いたカラー画像モニタ用センサと組
み合わせることにより、高精度で非接触式のオンライン
画像モニタを実現することができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−１７５３３０号公報や特開２０００−４６７３５
号公報で開示されたオンライン画像モニタによれば、イ
エロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、サイアン（Ｃ）など単
色の濃度パッチに、補色であるそれぞれブルー（Ｂ）
色、グリーン（Ｇ）色、レッド（Ｒ）色の光ビームを照
射して反射光をそれぞれ別個の受光素子で受光する構成
のため、濃度パッチの各色に適合した光量測定装置を設
ける必要があり、コストが高く、スペースも必要であ
る。

【００１９】これに対し、受光素子を共通にして、コス
トを低減し、省スペースを図ることが考えられるが、１
組の集光および受光手段に対して複数の照射光源を組み
合わせるには、複数の光源から測定対象物へ照射される
スポット形状、すなわち測定エリアの形状および位置
を、複数の光源全てに対して一致させる必要がある。

【００２０】しかし、モニタ用センサは、読取り対象面
に関して４５°の角度で光ビームを照射するため、測定
対象物表面に形成されるスポット形状は、光ビームの進
行方向の寸法が長くなり、一般的には楕円となる。従っ
て、１組の集光および受光手段に対し複数の照射光源を
有する場合は、異なる方向から入射されて形成される楕
円形の照射スポットのそれぞれが相互に重ならないエリ
アが生じるので、濃度パッチにおける色ムラの位置やパ
ッチサイズによっては、測定エリアの不一致による読取
り誤差が生じる。

【００２１】また、光照射光源と受光手段が１対１であ
る構成においても、測定対象物に照射されたスポットエ
リアは集光レンズの大きさによる制約があり、スポット
形状が楕円形の場合はその長径により制約されるので、
色ムラのある位置によっては読み取り精度に影響する
し、受光効率の点からしても好ましいとはいえない。

【００２２】本発明は上記事情に鑑み、上下変動する搬
送中の用紙上の濃度パッチのオンラインモニタを非接触
で高精度に行うことができる小型・低コストの光量測定
装置を提供するとともに、その光量測定装置を用いて再
現性の良い高品質なフルカラー画像を形成する画像形成
装置を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の光量測定装置は、測定対象物表面に、該表
面に対して斜めに光を照射する光照射手段と、該測定対
象物から反射する反射光の一部を受光して該測定対象物
の光学濃度を測定する受光手段とを備えた光量測定装置
において、上記光照射手段が、光源と、該光源から出射
される光ビームを規制するビーム規制手段とを備え、該
ビーム規制手段は、前記光ビームが上記測定対象物に照
射したスポット形状の、該光ビームを上記測定対象物に
投影したときの該光ビームの進行方向の寸法と、該進行
方向とは直交する方向の寸法との比が、該ビーム規制手
段を外したときの比よりも１に近づくように該光ビーム
を規制するものであることを特徴とする。

【００２４】ここで、上記ビーム規制手段は、上記光ビ
ームにより上記測定対象物上に形成されたスポット形状
が円形に、整形されるように上記光ビームを規制するも
のであることが好ましい。

【００２５】また、上記ビーム規制手段は、上記光源と
上記測定対象物との間に配置された、開口を有する部材
であることが好ましい。

【００２６】また、上記光照射手段は、赤色、緑色、ま
たは青色を発光するダイオードを光源として備えるもの
であることが好ましい。

【００２７】さらに、上記受光手段が、上記反射光量を
電気量に変換する受光素子としてフォトダイオードまた
はフォトトランジスタを備えるものであることが好まし
い。

【００２８】ここで、上記光照射手段と上記受光手段と
のペアを複数備えたことは好ましい形態である。

【００２９】また、上記光照射手段は、上記光ビームを
上記測定対象物表面に相互に異なる斜め方向から照射し
て該表面に相互に重なるスポットを形成するように複数
配備されてなるとともに、上記受光手段は、上記光照射
手段複数に対して共通に備えられたものであることも好
ましい形態である。

【００３０】また、上記開口を有する部材は、上記光ビ
ームにより上記測定対象物表面に形成される光スポット
の、該光ビームを該測定対象物に投影したときの該光ビ
ームの進行方向の寸法を規制する部位の幅が最大となる
最大縦開口幅よりも、該光スポットの、該進行方向とは
直交する方向の寸法を規制する部位の幅が最大となる最
大横開口幅の方が広幅なものであることは好ましい。

【００３１】また、上記開口を有する部材は、上記最大
横開口幅の上記最大縦開口幅に対する比が１を超え、か
つ、５以下である開口幅を有するものであることが好ま
しい。

【００３２】さらに、上記開口を有する部材は、上記最
大横開口幅の上記最大縦開口幅に対する比が２以上で、
かつ、３以下である開口幅を有するものであることも好
ましい。

【００３３】本発明の画像形成装置は、所定の画像形成
条件に基づいて複数色トナーによるトナー像を形成し該
トナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着するこ
とにより、該記録媒体上に定着トナー像からなるカラー
画像を形成する画像形成装置において、上記記録媒体上
に濃度測定用に形成されたカラー画像の濃度を測定する
測定手段と、該測定手段による測定結果に基づいて上記
画像形成条件を補正する補正手段とを備え、上記測定手
段が、上記記録媒体表面に相互に異なる斜め方向から光
ビームを照射して該表面に相互に重なるスポットを形成
するように配備された複数の光源と、上記複数の光源そ
れぞれから出射される該光ビームを規制するビーム規制
手段と、上記複数の光源に対して共通に備えられた、上
記記録媒体から反射する反射光の一部を受光して該記録
媒体上のカラー画像の各色材ごとの濃度を測定する受光
手段とを備え、上記ビーム規制手段は、上記複数の光源
それぞれから出射された該光ビームが前記記録媒体に照
射されてなるスポット形状の、上記光ビームを上記測定
対象物に投影したときの該光ビームの進行方向の寸法
と、該進行方向とは直交する方向の寸法との比が、該ビ
ーム規制手段を外したときの比よりも１に近づくように
該各光ビームを規制するものであることを特徴とする。

【００３４】

【発明の実施の形態】先ず、本発明の光量測定装置の実
施形態について説明する。

【００３５】図１は、本発明の光量測定装置の第１の実
施形態の構成を示す構成図である。

【００３６】図１に示す光量測定装置は、発光ダイオー
ドからなる光源１と、その光源１から出射される光ビー
ムを規制する、開口を有する部材からなるビーム規制手
段２と、測定対象物３から反射する反射光の一部を集光
する集光レンズ４と、集光レンズ４を介して受光した測
定対象物３の光学濃度に対応する反射光量を測定する、
受光素子を備えた受光手段５とから構成されている。

【００３７】発光ダイオードからなる光源１は、光量を
測定するサンプル画像６表面に対する、光ビームの入射
角が４５°をなす斜方から光ビームを出射し、ビーム規
制手段２は、その光源１とサンプル画像６との間に配置
され、光源１から光ビームを測定対象物３に投影したと
きのスポットの形状が円形に整形されるように、開口を
有する部材により光源１から出射される光ビームを規制
する。

【００３８】ビーム規制手段２で規制され、整形された
光ビームは、光量を測定するサンプル画像６表面でほぼ
完全拡散反射される。集光レンズ４は、サンプル画像６
表面の垂直上方に配置され、完全拡散反射された反射光
のうち、集光レンズ４に入射した入射光を集光し、集光
レンズ４の後方に配置された受光手段５の受光素子は、
この集光された反射光を受光してサンプル画像６の濃度
に対応する反射光量を電気量に変換して出力する。

【００３９】ここで、受光素子としては、フォトダイオ
ードまたはフォトトランジスタが用いられる。

【００４０】図２は、第１の実施形態における受光素子
の配置位置を示す図である。

【００４１】図２に示す点Ｏはレンズの中心を示し、縦
軸Ｙはレンズの光軸を示し、横軸Ｘはレンズ面の位置を
表す。また、点Ｆａはレンズの前側焦点位置、長さｆａ
は点Ｏから点Ｆａまでの焦点距離、点Ｆｂはレンズの後
側焦点位置、長さｆｂは点Ｏから点Ｆｂまでの焦点距離
を表す。点Ｃは受光素子の受光領域の片端をあらわし、
長さｒは受光領域の片端Ｃから後側焦点位置Ｆｂまでの
幅をあらわす。面Ｍと面Ｎはサンプル画像６の面とし、
点Ａ１はサンプル画像面Ｍにおける光の反射点、点ａ１
は反射点Ａ１からレンズ面Ｘまでの距離、点Ａ２はサン
プル画像面Ｎにおける光の反射点、長さａ２は反射点Ａ
２からレンズ面Ｘまでの距離をそれぞれあらわし、点Ｂ
１、Ｂ２はレンズによる反射点Ａ１、Ａ２の結像点をあ
らわし、長さｂ１，ｂ２はそれぞれ結像点Ｂ１、Ｂ２か
ら後側焦点位置Ｆａまでの距離を表す。

【００４２】今、反射点Ａ１、Ａ２で反射し結像点Ｂ
１、Ｂ２で結像する光が受光素子の受光領域の片端Ｃを
通過するときの反射角をそれぞれＳ１、Ｓ２とすれば特
開平１０−１７５３３０号公報に開示されているよう
に、結像系におけるニュートンの式から、Ｓ１とＳ２は
等しくなる。

【００４３】したがって、受光素子を集光レンズの後側
焦点位置Ｆｂを含む面に設置することにより、サンプル
画像上で反射した光のうち、縦軸Ｙと並行する方向に対
して特定の角度範囲にある光線のみが受光素子に入射す
る。この入射光線の特定の角度範囲は、レンズとサンプ
ル画像との間の距離には依存しないので、サンプル画像
の位置が上下移動しても受光素子に入射する反射光量は
常に一定に保たれる。

【００４４】図３は、第１の実施形態における受光手段
のセンサ出力特性の実測結果を示す図である。

【００４５】図３に示すセンサ出力特性の、横軸はサン
プル画像が形成されている測定対象物とセンサとの間の
距離ｍｍを表し、縦軸は受光素子のセンサ出力Ｖを表
す。

【００４６】図中の実線で示す実測結果から、測定対象
物の上下変動量が１ｍｍあっても、センサ出力の変化量
は０．２％以下に抑えられている。

【００４７】図４は、図２に示した距離依存性のないセ
ンサ出力を得るための、レンズとスポットエリアとの関
係を示す図である。

【００４８】図４に示す点Ｏはレンズの中心、縦軸Ｙは
レンズの光軸、Ｘはレンズ面を表す。ｕは、レンズの直
径、ｔは、距離依存性のないセンサ出力を得るためのス
ポットエリアの幅、２ｒは、受光素子の受光領域の幅、
ｆｂはレンズ面Ｘと後側焦点位置までの距離、ａはレン
ズ面Ｘとサンプル画像面Ｍまでの垂直距離をそれぞれ表
す。距離に依存せずに光量が一定となる反射光はレンズ
光軸を中心に角度ｓで広がってレンズに入射し、レンズ
面Ｘにおける広がりの幅を２ｄとすれば、ｔは、この広
がりを見込んでｕ−２ｄ以下でなければならず、レンズ
面Ｘと前側焦点位置までの焦点距離をｆａとすれば、特
開平１０−１７５３３０号公報に開示されているよう
に、ｔは、ｕ−２・ａ・ｒ／ｆａ以下でなければならな
い。

【００４９】したがって、スポットエリアの幅ｔは、レ
ンズの直径ｕに比べて十分小さくなるように設定しなけ
ればならないことがわかる。

【００５０】しかし、光源である発光ダイオードからの
照射光は、多少の広がりをもってサンプル画像に入射す
るため、照射光のスポットエリアはある程度の大きさを
持っており、このスポットエリアを必要以上に小さくす
ると受光素子に入射される光量が低下し、センサ性能と
してのＳ／Ｎの低下を招く。

【００５１】また、サンプル画像は、濃度ムラや、濃度
ムラを発生させる周期があり、サンプル画像の階調を形
成する万線や網点など画像構造上の周期（解像度）があ
る。したがって、スポットエリアは、ある程度の大きさ
が必要であり、一般に使用されているオフラインの濃度
計や測色計では、アパーチャエリアは直径数ｍｍ〜１０
ｍｍ程度のものがほとんどである。

【００５２】上述の通り、スポットエリアはセンサのサ
イズや検知精度、測定対象物の上下変動などを勘案して
所望の範囲内とする必要がある。

【００５３】図５から図７は、第１の実施形態における
発光ダイオードとサンプル画像との組み合わせを示す図
である。

【００５４】図５から図７に示す横軸は波長λ（ｎｍ）
を表し、縦軸はスペクトル強度をあらわす。また、図中
の実線はサンプル画像の反射スペクトル強度をあらわ
し、点線は発光ダイオードの発光スペクトル強度をあら
わす。

【００５５】図５は、イエロ色のサンプル画像とブルー
色を発光するダイオードとの組み合わせを示す図であ
る。

【００５６】図５に点線で示す、発光ダイオードが発光
するブルー色のスペクトルは、実線で示す、イエロー色
のサンプル画像による吸収が最大になる波長領域にあ
る。

【００５７】図６はマジェンダ色のサンプル画像とグリ
ーン色を発光するダイオードとの組み合わせを示す図で
ある。

【００５８】図６に点線で示す、発光ダイオードが発光
するグリーン色のスペクトルは、実線で示す、マジェン
ダ色のサンプル画像による吸収が最大になる波長領域に
ある。

【００５９】図７はサイアン色のサンプル画像とレッド
色を発光するダイオードとの組み合わせを示す図であ
る。

【００６０】図７に点線で示す、発光ダイオードが発光
するレッド色のスペクトルは、実線で示す、サイアン色
のサンプル画像による吸収が最大になる波長領域にあ
る。

【００６１】なお、ブラック色のサンプル画像と発光ダ
イオードとの組み合わせは、原理的にはブルー色・グリ
ーン色・レッド色あるいは白色のいずれの色を発光する
ダイオードを組み合わせても良く、本実施形態において
は、受光素子における感度が高く、比較的安価なレッド
色を発光する発光ダイオードを用いている。

【００６２】このように、フルカラー画像ではなく単色
カラー画像にのみ対応して高精度な読み取りを行なえば
よいから、サンプル画像の色に応じて吸収量が変化する
波長領域に基づいて発光ダイオードを選択することによ
り各色濃度の検出精度を向上させることができる。

【００６３】図８は、第１の実施形態の光量測定装置に
おいて、ビーム規制手段を外したときに、測定対象物に
光ビームを照射したスポット形状を示す図である。

【００６４】図８に示すビーム規制手段を外した光量測
定装置は、発光ダイオードからなる光源１と、その光源
１から発射される光ビームの広がりを抑える円筒状の開
口絞り７と、測定対象物３から反射する反射光の一部を
集光する集光レンズ４と、集光レンズ４を介して受光し
た測定対象物３の光学濃度に対応する反射光量を測定す
る受光素子を備えた受光手段５とから構成され、光ビー
ムは円筒状の開口絞り７により円形の断面形状をなして
出射される。

【００６５】一般に反射型の濃度計や色彩計は、測定対
象物表面で正反射した光の影響を取除くため、光ビーム
を測定対象物表面に入射角０°で入射して４５°で拡散
反射する光を受光するか、または光ビームを測定対象物
表面に入射角４５°で入射して０°で拡散反射する光を
受光する０°−４５°方式、あるいは４５°−０°方式
の光学系を用いている。

【００６６】本光量測定装置においては、測定対象物３
が上下変動しても許容できる、距離依存性のない光学系
を得るため４５°−０°方式を採用している。したがっ
て、光源１である発光ダイオードから円筒状の開口絞り
７を経て、断面が円形をなして放射される光ビームはサ
ンプル画像が形成された測定対象物に入射角４５°で入
射し、測定対象物に投影されるスポット形状８は、測定
対象物を真上からみたときに光ビームの進行方向Ｙの寸
法がその進行方向Ｙと直交する方向Ｘの寸法より長い楕
円形状となっている。

【００６７】したがって、図４に示した距離依存性のな
いセンサ出力を得るためには、スポット形状の、その進
行方向Ｙの寸法に対し上限となる値を適用せざるを得
ず、スポットエリアが円形の場合に比べて得られる反射
光量は小さくなる。

【００６８】図９は、第１の実施形態の光量測定装置に
おける光ビーム規制手段により規制された光ビームを照
射されてなるスポット形状を示す図である。

【００６９】図９に示す光量測定装置は、発光ダイオー
ドからなる光源１と、その光源１から出射される光ビー
ムを測定対象物３に照射してなるスポット形状９が円形
に整形されるように光ビームを規制するビーム規制手段
１０と、測定対象物３から反射する反射光の一部を集光
する集光レンズ４と、集光レンズ４を介して受光した測
定対象物３の光学濃度に対応する反射光量を測定する、
受光素子を備える受光手段５とから構成され、光ビーム
は開口を有する部材により、光ビームを測定対象物３に
投影したときの光ビームの進行方向Ｙの寸法と、光ビー
ムの進行方向とは直交する方向Ｘの寸法との比が、概ね
１、すなわち円形をなしている。

【００７０】本実施形態においては、開口を有する部材
を用いてスポット形状９を円形に整形し、センサで受光
できる反射光量をできるだけ大きくし、測定精度を高め
ている。

【００７１】したがって、スポット形状の、光ビームを
測定対象物に投影したときの光ビームの進行方向への広
がりを防ぐため、開口形状のうちスポット形状の光ビー
ムの進行方向の寸法に影響する開口部位に関しては相対
的に短く、それに直交する開口部位に関しては相対的に
長くすることによって、スポット形状をコントロールし
ている。

【００７２】本実施形態においては、開口を有する部材
を用い、その開口形状によりビームを整形する例を示し
たが、ビーム規制手段の光学レンズを用いても同様の効
果を得ることができる。

【００７３】例えば、発光ダイオードからの光ビームを
非球面レンズ等を用いることにより、レンズ光軸に対し
て非対象に集光させることによって、紙面に照射される
スポット形状を制御することが可能である。さらに、こ
の光学レンズと開口を有する部材を組み合わせてもよ
い。

【００７４】また、ビーム規制手段は光ビームを拡散さ
せ、一定の角度で広げるための機能をもつ透過フィルタ
を用いても同様の効果を得ることができる。

【００７５】例えば、光軸に対して非対称に拡散角度を
設定できるものを用いることによっても、スポット形状
を円形にすることが可能である。あるいは、面内に濃度
分布を持つ透過フィルタの、その濃度分布の形状によっ
て透過するビームの領域を規定し、スポット形状を円形
とすることも可能である。

【００７６】さらに、透過フィルタと開口を有する部
材、透過フィルタと光学レンズ、あるいは透過フィル
タ、開口を有する部材および光学レンズを組み合わせて
ビーム規制手段としてもよい。

【００７７】図１０は、光ビームを規制する開口を有す
る部材の開口形状の一例を示す図である。

【００７８】図１０に示す開口形状は、概ね楕円形をな
しており、光ビームの進行方向Ｙの寸法を規制する部位
１１の幅が最大となる最大縦開口幅１２と、光ビームの
進行方向とは直交する方向Ｘの寸法を規制する部位１３
の幅が最大となる最大横開口幅１４とがあり、最大縦開
口幅１２よりも最大横開口幅１４の方が大きくなってい
る。

【００７９】望ましくは、最大横開口幅１４の最大縦開
口幅１２に対する比が５以下である開口幅を有するもの
を用いるか、さらに望ましくは、最大横開口幅１４の最
大縦開口幅１２に対する比が２以上で、かつ３以下の開
口幅を有するものを用いればスポット形状をより円形に
近づけることができる。

【００８０】図９に示す本実施形態のビーム規制手段１
０においては、もっとも単純な開口形状である長円形を
用いているが、楕円形や多角形など縦横の寸法比率を変
えることができる形状であれば長円形以外の形状であっ
てもよい。

【００８１】図１１は、開口を有する部材の最大横開口
幅の最大縦開口幅に対する比を変化させたときにおける
測定対象物に投影されるスポット形状の寸法の変化を示
す実測図である。

【００８２】図１１において、横軸は、開口を有する部
材の最大横開口幅の最大縦開口幅に対するの比を表し、
縦軸は、光ビームを測定対象物に投影したときのスポッ
ト形状の寸法（ｍｍ）を表す。図中の直線のうち、点線
は、光ビームの進行方向Ｙの寸法を表し、実線は、光ビ
ームの進行方向と直交する方向Ｘの寸法の実測結果をあ
らわす。実測結果から明らかなように、最大横開口幅
の最大縦開口幅に対する比が変化しても光ビームの進行
方向と直交する方向Ｘの寸法は変わらない。しかし、光
ビームの進行方向Ｙの寸法は、最大横開口幅の最大縦開
口幅に対する比が大きくなる従って大きくなり、比が
２．４のときにＹ方向の寸法とＸ方向の寸法が等しくな
り、ほぼ円形になる。

【００８３】なお、スポット形状が円形となる最大横開
口幅の最大縦開口幅に対する比は、スポット形状の大き
さや光源として用いる発光ダイオードの指向性などによ
っても変化するため、一義的には決められないが、図１
０で説明した範囲内にあればスポット形状を円形にする
ことが可能である。

【００８４】次に本発明の光量測定装置の第２の実施形
態について説明する。

【００８５】第２の実施形態は、光照射手段が複数配備
されているとともに、受光手段が光照射手段複数に対し
共通に備えられる点が第１の実施形態と相違する。

【００８６】本実施形態の光量測定装置の各構成要素の
基本構成、受光素子の配置位置、センサ出力特性、レン
ズとスポットエリアとの関係、発光ダイオードとサンプ
ル画像との組み合わせ、および光ビーム規制手段につい
ては第１の実施形態と同じであることから、図および説
明は省略し、相違点について説明する。

【００８７】図１２は、第２の実施形態における光量測
定装置の構成と、構成要素である光ビーム規制手段によ
り規制された光ビームを照射したときのスポット形状を
示す図である。

【００８８】図１２に示す光量測定装置は、光軸Ｘを共
通にして放射状に配置され、測定対象物表面に相互に異
なる斜め方向から光ビームを照射して測定対象物３表面
上に相互に重なるスポットを形成するように複数配備さ
れた、ブルー色の発光ダイオード、グリーン色の発光ダ
イオード、レッド色の発光ダイオードからなる光源１
と、それら各光源１から光ビームを測定対象物３に照射
したスポット形状９が円形に整形されるように光ビーム
を規制する複数のビーム規制手段１０とを備える光照射
手段と、測定対象物３から反射する反射光の一部を集光
する、複数の光照射手段に共通に備えられる集光レンズ
４と、集光レンズ４を介して受光した測定対象物３の光
学濃度に対応する反射光量を測定する、複数の光照射手
段に共通の受光手段５とから構成され、光ビームは、開
口を有する部材により規制され、光ビームを測定対象物
３に投影したときの光ビームの進行方向Ｙの寸法と、光
ビームの進行方向とは直交する方向Ｘの寸法との比が、
概ね１、すなわち円形をなしている。

【００８９】光量測定装置をこのような構成とすること
により、一列に配列されて順次送られてくるサンプル画
像の配列情報、または個別に測定するサンプル画像の色
情報に基いて光源１を切り替えたり、組み合わせたりし
て、サンプル画像による吸収量が最大になる波長領域の
１つまたは複数の発光ダイオードから光ビームを測定対
象物３に照射して反射光量などを測定することにより、
各色濃度の検出精度を向上させることができる。また、
受光素子を共通にし、光源を切り換えて用いるので、１
つの光量測定装置で任意のサンプル画像の濃度測定が可
能であり、省スペース、低コスト化を図ることができ
る。

【００９０】図１３は、本実施形態の光量測定装置にお
いて、ビーム規制手段を外したときの、測定対象物に光
ビームを照射してなるスポット形状を示す図である。

【００９１】図１３に示す光量測定装置は、図１２に示
した第２の実施形態の光量測定装置と比べて、光ビーム
規制手段が外され、各光源１から放射される光ビームは
円筒状の開口絞り７により円形の断面形状をなして放射
されている点が相違する。

【００９２】図１２と同じ構成要素は同一符号を付し、
説明は省略する。

【００９３】図１３に示す光源１は、ブルー色の発光ダ
イオード、グリーン色の発光ダイオード、レッド色の発
光ダイオードであり、各光源１から照射されたスポット
形状８は楕円形であり、測定対象物３に対して対向する
位置に光源１が配置されている場合を除けば、各光源１
から照射したスポット形状８がぴったりと重なることは
ない。したがって、測定対象物３であるサンプル画像に
色ムラがある場合や、ピンホールなどの微小な画質欠陥
がある場合には、各光源１から照射された光ビームが各
サンプル画像で反射する反射光量がばらつき、色濃度や
色彩値の測定精度が低下する。

【００９４】次に、本発明の光量測定装置の第３の実施
形態について説明する。

【００９５】第３の実施形態は、第１の実施形態におけ
る光照射手段と受光手段とのペアを複数備え、ユニット
化している点が第１の実施形態と相違する。

【００９６】本実施形態の光量測定装置の各構成要素の
基本構成、受光素子の配置位置、センサ出力特性、レン
ズとスポットエリアとの関係、発光ダイオードとサンプ
ル画像との組み合わせ、光ビーム規制手段、および光ビ
ーム規制手段を外したときのスポット形状については第
１の実施形態と同じであることから、図および説明は省
略し、相違点について説明する。

【００９７】図１４は、本発明の光量測定装置の第３の
実施形態を示す概略構成図である。

【００９８】図１４に示す光量測定装置は、複数の光照
射手段のうちの複数の光源１と、複数の受光手段を測定
対象物３上の各サンプル画像６に対応させて配置した概
略構成を示すもので、図中には、ビーム規制手段と集光
レンズが省略されている。

【００９９】図１４に示すサンプル画像は、イエロー色
・マゼンタ色・サイアン色・ブラック色の正方形のサン
プル画像が横一列に並んでおり、ブラック色を除く各サ
ンプル画像の補色となる、ブルー色・グリーン色・レッ
ド色と、ブラック色に対応するレッド色を発光するダイ
オードからなる複数の光源１が、同一方向に照射する光
ビームの、各サンプル画像６表面に対する入射角が４５
°をなすように配置され、各サンプル画像６の垂直上方
には各サンプル画像６面で反射した反射光量を受光して
電気量に変換するフォトダイオードからなる受光手段５
が各光源１に対応してそれぞれ配置されている。

【０１００】この構成により、各色濃度の検出精度を向
上させるとともに、光量測定装置から見て横一列に並ん
だ４色のサンプル画像の濃度を複数の光照射手段と複数
の受光手段により同時に測定することができる。なお光
量測定装置から見て横一列ではなくても、斜めに配列さ
れた４色のサンプル画像の濃度を時間をずらして測定す
ることもできる。また、色濃度だけでなく、ブルー色・
グリーン色・レッド色の各光源１から照射する光の反射
強度を信号処理してＬ^*ａ^*ｂ^*などの色彩情報やニュー
トラルグレーの色バランスのズレなどの情報を得ること
もできる。

【０１０１】以上述べたように、本発明の光量測定装置
は、光照射手段にスポット形状を円形にするための光ビ
ーム規制手段を備えたことによって、複数の光源を有す
る構成であっても高い検知精度を維持することが可能で
ある。また、受光手段を複数の光源に対し共通に備える
ことによりセンサ本体のサイズを小型化することが可能
である。

【０１０２】次に本発明の画像形成装置の実施形態につ
いて説明する。

【０１０３】本実施形態の画像形成装置は、画像を読み
取り、処理して、画像を出力する画像出力部と、画像出
力部を制御する画像制御部から構成されている。

【０１０４】図１５は、本実施形態のうちの画像出力部
を示す概略構成図である。

【０１０５】図１５に示す画像出力部は、画像読み取り
部（図示せず）で原稿を読み取ったり、あるいは外部の
コンピュータ（図示せず）から送られてくる画像信号
を、画像処理部（図示せず）で処理し、画像処理部（図
示せず）で処理した入力画像信号２０を、レーザー出力
部２１に入力し、レーザ出力部２１はレーザ光線を入力
画像信号２０により変調する。変調されたレーザ光線
は、所定の方向に回転する感光体２２に照射される。感
光体２２は、スコロトロン帯電器２３によって一様に帯
電され、このレーザ光線が照射されると、その感光体２
２表面には入力画像信号２０に対応した静電潜像が形成
され、この静電潜像は、現像器２４のトナーで現像され
て現像像となる。転写装置２５は、搬送されてくる用紙
２６上にその現像像を転写し、定着装置２７は、その現
像像を用紙２６上に定着する。

【０１０６】ここで、現像器２４は、色材としてシアン
色、マゼンダ色、イエロ色またはブラック色を色材とし
て用いている。

【０１０７】用紙２６上に現像像を転写した後に、感光
体２２に残留しているトナーはクリーナ２８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。

【０１０８】定着後の画像濃度を測定するための濃度パ
ッチは、入力画像信号２０に基づき上述したのと同様の
工程を経て形成され、定着装置２７で定着された後、用
紙の搬送方向から見て定着装置２７の後段に設置されて
いる光量測定装置３０で濃度が測定される。

【０１０９】ここで、光量測定装置３０は、図１２に示
したものと同じ構成のものが配備されており、複数の光
源と、それら複数の光源それぞれから出射される光ビー
ムを規制するビーム規制手段と、複数の光源に対して共
通に備えられた受光手段とを備え、感光体２２で形成さ
れ用紙２６上に転写され、定着されて順次搬送されてく
る濃度パッチに、対応する発光ダイオードから光ビーム
を照射し、濃度パッチで反射する反射光量を受光素子で
受光して電気量に変換して出力し、出力された定着画像
濃度測定値は後述する画像制御部に送られる。

【０１１０】光量測定装置は、このような構成となって
いるので、一列に配列され順次送られてくる記録媒体上
の濃度パッチを、非接触で高精度にオンラインモニタす
ることができる。

【０１１１】なお、本実施形態の画像形成装置は、静電
転写方式を用いているが、他の画像形成方式すなわちイ
ンクジェット方式や感熱フィルム方式などを用いるもの
であってもよい。

【０１１２】図１６は、本実施形態のうちの画像制御部
を示す概略構成図である。

【０１１３】図１６に示す画像制御部は、現像像の色材
の濃度を制御する画像濃度制御部３１と、画像濃度の基
準パターン信号を発生する基準画像信号発生部３２と、
色変換処理部３５を制御する色変換制御部３３とを備
え、図１５に示した画像出力部における、帯電器の帯電
量、レーザ出力部から放射するレーザ光線の露光量、現
像器における現像バイアス、現像ロール回転数、トナー
供給係数などの画像形成条件を補正する。

【０１１４】画像濃度制御部３１の指示により基準画像
信号発生部３２から基準パターン発生信号が画像出力部
に送られると、用紙上にサンプル画像としての各色の濃
度パッチが形成される。次に、光量測定装置によってこ
の濃度パッチの定着画像濃度が測定され、その測定値が
画像濃度制御部３１に送られる。画像濃度制御部３１で
は、あらかじめメモリ３４に記憶されている基準パター
ンの画像濃度目標値を読み出し、測定された定着画像濃
度と比較し、その差分に応じて、帯電量、露光量、現像
バイアス、現像ロール回転数、トナー供給係数のうちの
いずれかの操作量を用いて画像出力部の画像形成条件を
補正することにより、所望の画像品質を得る。

【０１１５】なお、画像形成条件は、これらに限定され
るものではなく、また画像濃度の測定値の情報は必ずし
も画像濃度制御用に用いられるだけではなく他の用途に
用いてもよい。

【０１１６】また、測定された画像濃度と、あらかじめ
メモリ３４に記憶されている基準パターンの定着画像濃
度目標値との差異に応じて、色変換制御部３３が色変換
処理部３５にフィードバックして、色変換マトリクスの
変換係数を補正し、所望の画像品質を得ることもできる
し、さらに、例えば各色の階調性制御により補正し、所
望の画質を得てもよい。

【０１１７】また、本実施形態においては、濃度パッチ
を作成して画像濃度の測定を行っているが、わざわざ濃
度パッチを作成しなくても、画像信号などから判断する
などして、通常の出力画像を用いて画像濃度測定を行っ
てもよく、また、光量測定装置からの測定情報を用い
て、例えば判断や警告表示等を行なってもよい。

【０１１８】なお、本実施形態においては、測定手段か
らの情報と目標値との差異に応じた単純フィードバック
制御を行っているが、これ以外の制御方法、すなわちフ
ァジー制御やニューロ制御、また学習推論型制御などの
制御方法であってもよい。

【０１１９】

【発明の効果】本発明の光量測定装置は、光ビーム規制
手段を備えることにより測定対象物に光ビームを照射し
たスポット形状を円形にできるので、その反射光の反射
光量を測定することにより高い測定精度を維持すること
が可能である。また、複数の光源に対し受光素子を共通
に備えることによりセンサ本体のサイズを小型化すると
ともに低コスト化を図ることも可能である。さらに、こ
の小型・低コストの光量測定装置を画像形成装置に用い
ることにより、上下変動する搬送中の濃度パッチのオン
ラインモニタが非接触で高精度に行えるので、再現性の
よい高精彩なフルカラー画像を維持することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光量測定装置の第１の実施形態の構成
を示す構成図である。

【図２】第１の実施形態における受光素子の配置位置を
示す図である。

【図３】第１の実施形態における受光手段のセンサ出力
特性の実測結果を示す図である。

【図４】図２に示した、距離依存性のないセンサ出力を
得るための、レンズとスポットエリアとの関係を示す図
である。

【図５】第１の実施形態における発光ダイオードとサン
プル画像との組み合わせを示す図である。

【図６】第１の実施形態における発光ダイオードとサン
プル画像との組み合わせを示す図である。

【図７】第１の実施形態における発光ダイオードとサン
プル画像との組み合わせを示す図である。

【図８】第１の実施形態の光量測定装置において、ビー
ム規制手段を外したときに、測定対象物に光ビームを照
射してなるスポット形状を示す図である。

【図９】第１の実施形態の光量測定装置における光ビー
ム規制手段により規制された光ビームを投影したスポッ
ト形状を示す図である。

【図１０】光ビームを規制する開口を有する部材の開口
形状の一例を示す図である。

【図１１】開口を有する部材の最大横開口幅の最大縦開
口幅に対する比を変化させたときにおける測定対象物に
投影されるスポット形状の寸法の変化を示す実測図であ
る。

【図１２】第２の実施形態における光量測定装置の構成
と、構成要素である光ビーム規制手段により規制された
光ビームを照射してなるスポット形状を示す図である。

【図１３】本実施形態の光量測定装置において、ビーム
規制手段を外したときの、測定対象物に光ビームを照射
してなるスポット形状を示す図である。

【図１４】本発明の光量測定装置の第３の実施形態を示
す概略構成図である。

【図１５】本実施形態のうちの画像出力部を示す概略構
成図である。

【図１６】本実施形態のうちの画像制御部を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１光源２，１０ビーム規制手段３測定対象物４集光レンズ５受光手段６サンプル画像７円筒状の開口絞り８，９スポット形状１１光ビームの進行方向の寸法を規制する部位１２最大縦開口幅１３光ビームの進行方向とは直交する方向の寸法を規
制する部位１４最大横開口幅１５発光ダイオード２０入力画像信号２１レーザ出力部２２感光体２３スコロトロン帯電器２４現像器２５転写装置２６用紙２７定着装置２８クリーナ３０光量測定装置３１画像濃度制御部３２基準画像信号発生部３３色変換制御部３４メモリ３５色変換処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/00 ３０３Ｇ０３Ｇ 15/00 ３０３ (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 (72)発明者伊藤久夫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 DA05 DA22 DA43 DA65 2G059 AA01 BB10 EE02 EE13 GG02 JJ11 JJ30 KK04 MM01 2G065 AB04 AB22 AB26 BA07 BA09 DA15 DA17 2H027 DA09 DE02 DE09 EA01 EA02 EA05 EB01 EB04 EC03 EC04 EC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象物表面に、該表面に対して斜めに
光を照射する光照射手段と、該測定対象物から反射する
反射光の一部を受光して該測定対象物の光学濃度に対応
する反射光量を測定する受光手段とを備えた光量測定装
置において、前記光照射手段が、光源と、該光源から出射される光ビ
ームを規制するビーム規制手段とを備え、該ビーム規制手段は、前記光ビームが前記測定対象物に
照射されてなるスポット形状の、該光ビームを前記測定
対象物に投影したときの該光ビームの進行方向の寸法
と、該進行方向とは直交する方向の寸法との比が、該ビ
ーム規制手段を外したときの比よりも１に近づくように
該光ビームを規制するものであることを特徴とする光量
測定装置。
【請求項２】前記ビーム規制手段は、前記光ビームによ
り前記測定対象物上に形成されたスポット形状が円形に
整形されるように、前記光ビームを規制するものである
ことを特徴とする請求項１記載の光量測定装置。
【請求項３】前記ビーム規制手段は、前記光源と前記測
定対象物との間に配置された、開口を有する部材である
ことを特徴とする請求項１記載の光量測定装置。
【請求項４】前記光照射手段は、赤色、緑色、または青
色を発光するダイオードを光源として備えるものである
ことを特徴とする請求項１記載の光量測定装置。
【請求項５】前記受光手段は、前記反射光量を電気量に
変換する受光素子としてフォトダイオードまたはフォト
トランジスタを備えるものであることを特徴とする請求
項１記載の光量測定装置。
【請求項６】前記光照射手段と前記受光手段とのペアを
複数備えたことを特徴とする請求項１記載の光量測定装
置。
【請求項７】前記光照射手段は、前記光ビームを前記測
定対象物表面に相互に異なる斜め方向から照射して該表
面に相互に重なるスポットを形成するように複数配備さ
れてなるとともに、前記受光手段は、前記光照射手段複
数に対して共通に備えられたものであることを特徴とす
る請求項１記載の光量測定装置。
【請求項８】前記開口を有する部材は、前記光ビームに
より前記測定対象物表面に形成される光スポットの、該
光ビームを該測定対象物に投影したときの該光ビームの
進行方向の寸法を規制する部位の幅が最大となる最大縦
開口幅よりも、該光スポットの、該進行方向とは直交す
る方向の寸法を規制する部位の幅が最大となる最大横開
口幅の方が広幅なものであることを特徴とする請求項３
記載の光量測定装置。
【請求項９】前記開口を有する部材は、前記最大横開口
幅の前記最大縦開口幅に対する比が１を超え、かつ、５
以下である開口幅を有するものであることを特徴とする
請求項８記載の光量測定装置。
【請求項１０】前記開口を有する部材は、前記最大横開
口幅の前記最大縦開口幅に対する比が２以上で、かつ、
３以下である開口幅を有するものであることを特徴とす
る請求項８記載の光量測定装置。
【請求項１１】所定の画像形成条件に基づいて複数色ト
ナーによるトナー像を形成し該トナー像を最終的に記録
媒体上に転写および定着することにより、該記録媒体上
に定着トナー像からなるカラー画像を形成する画像形成
装置において、前記記録媒体上に濃度測定用に形成されたカラー画像に
光ビームを照射して該カラー画像の濃度に対応する反射
光量を測定する測定手段と、該測定手段による測定結果
に基づいて前記画像形成条件を補正する補正手段とを備
え、前記測定手段が、前記記録媒体表面に相互に異なる斜め
方向から光ビームを照射して該表面に相互に重なるスポ
ットを形成するように配備された複数の光源と、前記複
数の光源それぞれから出射される該光ビームを規制する
ビーム規制手段と、前記複数の光源に対して共通に備えられた、前記記録媒
体から反射する反射光の一部を受光して該記録媒体上の
カラー画像の各色材ごとの濃度を測定する受光手段とを
備え、前記ビーム規制手段は、前記複数の光源それぞれから出
射された各光ビームが前記記録媒体に照射されてなるス
ポット形状の、前記光ビームを前記測定対象物に投影し
たときの該光ビームの進行方向の寸法と、該進行方向と
は直交する方向の寸法との比が、該ビーム規制手段を外
したときの比よりも１に近づくように該各光ビームを規
制するものであることを特徴とする画像形成装置。