JP2002257626A - 光学測定装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】上下変動しながら移動する用紙等に形成された
画像の反射率、濃度、色などの特性を高精度に測定でき
る小型の光学測定装置およびその光学測定装置を備える
画像形成装置を提供することを目的とする。 【解決手段】測定対象物に向けて測定光を出射する光源
と、光源から出射して測定対象物で反射した測定光をさ
らに反射する反射鏡と、測定対象物で反射し反射鏡でさ
らに反射する測定光の光路に沿って測定対象物から前側
焦点距離よりも離れた位置に配備されて反射鏡で反射し
た測定光を集光する集光レンズと、集光レンズの後側焦
点面に受光面を有し該受光面で受光した測定光に応じた
受光信号を出力する受光素子とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物で反射
した反射光を受光して測定対象物の特性を測定する光学
測定装置およびその光学測定装置を用いた画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【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、電子写真方式を用いる画像形成装
置は、装置の置かれた環境条件の変化や感光体・現像剤
の経時劣化により画像再現性も変動するので、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。

【０００６】このため、出力された画像の画質、特にカ
ラー画像の場合には色差を測定し、その測定結果を画像
形成装置の各工程に反映する必要があり、画像形成装置
に光学測定装置を内蔵させ、出力された画像をモニター
してフィードバックする技術が重要視され、プリンタな
どに内蔵する小型で高精度、低コストな光学測定装置の
開発要請がある。

【０００７】画像の画質を測定する装置としては、静止
状態の用紙等に形成された画像の測色を高精度に行なう
測色装置が実用化され広く使用されている。

【０００８】しかし、用紙上に形成され移動中の画像の
測色を高精度に行なう測色装置は未だ実用化されていな
い。

【０００９】これは、用紙等が移動する際に用紙等の面
が上下方向に変動し正確な測定ができないことに起因す
るものである。

【００１０】例えば、用紙等の面が上下に１ｍｍ変動す
ると、その用紙等の面で反射した反射光による受光信号
は１５％変動し、大きな誤差を生じさせる。

【００１１】用紙等の面が変動しても受光素子に一定の
反射光量を受光させる方法として、特開平１０−１７５
３３０号公報に、被測定面からの反射光を集光レンズの
焦点位置に設置した光電変換素子の、特定の条件を満た
す受光面で受光して電気信号に変換する技術が開示され
ている。

【００１２】この技術によれば、光軸方向の被測定面の
変動に依存することなく光量を検知できるので、用紙上
に形成され移動中の画像を高精度に測色することが可能
である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】特開平１０−１７５３
３０号公報に開示された技術によれば、被測定面が光軸
方向に変動しても、その変動に拘わらず受光素子に一定
の反射光量を受光させる特定の受光面を設定している。

【００１４】しかしながら、被測定面が集光レンズの前
側焦点位置よりも近くにあると、被測定面で反射し集光
レンズを透過した反射光のうちの所定の光量は直接受光
面に入射するが、光学測定装置の鏡筒部分で一旦反射し
た後に受光面に入射するいわゆる迷光も受光面に入射す
るので、迷光分が誤差になるという問題がある。

【００１５】図１は、光学測定装置の鏡筒部分で反射し
て光電変換素子に入射する迷光を示す図である。

【００１６】図１に示す光学測定装置１は、光電変換素
子２と、集光レンズ３と、光学測定装置１の筐体４とが
あり、集光レンズ３を透過した光の一部は、筐体４で反
射し、迷光５として光電変換素子２に入射する。

【００１７】図２は、迷光が光電変換素子に入射したと
きの光電変換素子の受光信号の出力をあらわす図であ
る。

【００１８】図２において、縦軸は光電変換素子の受光
信号の出力電圧をあらわし、横軸は用紙面と集光レンズ
主面との間の変動距離、すなわち用紙面変動距離をあら
わしている。

【００１９】図中の斜線部分は迷光による受光信号に相
当する。用紙面が集光レンズの主面側に近ずいて、前側
焦点位置よりも近くなると、光学測定装置の筐体で反射
する光が増加するので迷光による受光信号が増加する。

【００２０】迷光を光電変換素子に入射させないために
は、筐体の内側を黒色等の材料を塗布して反射光を吸収
させたり、筐体表面を粗くして反射光を拡散させること
も考えられるが、高精度な測定を行なうためにはそれだ
けでは不充分である。

【００２１】この問題を解決するため、特開平２０００
−２４１２４３号公報に、光学測定装置の鏡筒部分で反
射して受光面に入射する迷光を遮光板で遮断する技術が
提案されている。

【００２２】しかしながら、迷光を遮光板で遮断しよう
とすると、集光レンズを透過した後に直接受光面に入射
する光もある程度犠牲にしなければならない上、遮光板
のエッジ部分で反射した光の一部が受光面に入射してし
まうという問題があり、被測定面から検知する受光信号
のＳ／Ｎ比を大幅に改善できるまでには至らない。

【００２３】したがって、この開示された技術では、上
下変動しながら移動する用紙等に形成された画像の反射
率、濃度、色などの特性を高精度に測定することは困難
である。

【００２４】本発明は、上記事情に鑑み、上下変動しな
がら移動する用紙等に形成された画像の反射率、濃度、
色などの特性を高精度に測定できる小型の光学測定装置
およびその光学測定装置を備えた画像形成装置を提供す
ることを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光学測定装置は、測定対象物に向けて測定光を出射
する光源と、上記光源から出射して上記測定対象物で反
射した測定光をさらに反射する反射鏡と、上記測定対象
物で反射し上記反射鏡でさらに反射する測定光の光路に
沿って上記測定対象物から前側焦点距離よりも離れた位
置に配備されて上記反射鏡で反射した測定光を集光する
集光レンズと、上記集光レンズの後側焦点面に受光面を
有し該受光面で受光した測定光に応じた受光信号を出力
する受光素子とを備えたことを特徴とする。

【００２６】ここで、上記受光面の前面に、該受光面の
開口を制限することにより、上記測定対象物の上記光路
に沿った距離の変動に対する該受光面での受光光量の変
動を抑える絞り部材を備えたことが好ましい。

【００２７】また、上記光源は、相互に異なる発光波長
の複数の測定光を分担して出射する複数の受光素子を備
え、これら複数の受光素子から各測定光を順次に出射す
るものであって、上記受光素子は、上記複数の受光素子
のいずれかから出射され上記測定対象物で反射した測定
光をも受光するものであることが好ましい。

【００２８】さらに、複数の測定対象物の各々に向けて
各測定光を順次に出射する複数の光源と、上記複数の光
源各々から出射して上記複数の測定対象物各々で反射し
た各測定光を同一の光路に導く光路統合光学系と、上記
複数の測定対象物で反射し上記光路統合光学系で同一の
光路に導かれる各測定光の光路に沿って上記複数の測定
対象物のいずれからも前側焦点距離よりも離れた位置に
配備されて上記同一の光路に導かれた各測定光を集光す
る集光レンズと、上記集光レンズの後側焦点面に受光面
を有し該受光面で受光した各測定光に応じた受光信号を
出力する受光素子とを備えたことが好ましい態様であ
る。

【００２９】上記目的を達成する本発明の画像形成装置
は、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置におい
て、表面に画像を担持し所定の測定位置を経由して移動
する像担持体と、上記像担持体上に反射率測定用の画像
を担持させる測定用画像形成手段と、上記像担持体上に
担持された反射率測定用の画像の反射率を測定する光学
測定手段と、上記光学測定手段により測定された反射率
に基づいて記録媒体上に画像を形成するときの画像形成
条件を制御する画像形成条件制御手段とを備え、上記光
学測定手段が、反射率測定用の画像に向けて測定光を出
射する光源と、上記光源から出射して上記画像で反射し
た測定光をさらに反射する反射鏡と、上記画像で反射し
上記反射鏡でさらに反射する測定光の光路に沿って上記
画像から前側焦点距離よりも離れた位置に配備されて上
記反射鏡で反射した測定光を集光する集光レンズと、上
記集光レンズの後側焦点面に受光面を有し該受光面で受
光した測定光に応じた受光信号を出力する受光素子とを
備えたことを特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００３１】図３および図４は、本発明の光学測定装置
の第１の実施形態を示す概略構成図である。

【００３２】図３は、第１の実施形態の光学測定装置の
右側面図である。

【００３３】図３に示すよう右側面から見た光学測定装
置は、発光ダイオードからなる光源１６が、その光源１
６から測定対象物１０に向けて出射された測定光の入射
角が４５°をなす位置および姿勢に配置され、測定対象
物１０で反射した測定光は反射鏡１１で反射してその光
路の進行方向を変える。

【００３４】図４は、第１の実施形態の光学測定装置の
正面図である。

【００３５】図４に示すように正面から見た光学測定装
置は、測定対象物１０で所定の立体角で反射した測定光
をさらに反射し、その光路を光軸１７と平行な方向に向
ける反射鏡１１が設けられ、測定対象物１０で反射した
後、反射鏡１１でさらに反射する測定光の光路に沿って
測定対象物１０から前側焦点位置Ｆａよりも離れた位置
に反射鏡１１で反射した測定光を集光する集光レンズ１
２が備えられている。

【００３６】ここで、この光学系は、測定対象物１０で
反射した測定が反射鏡１１でさらに反射して進行方向を
変えるまでの光路長をｆc、反射鏡１１で進行方向を変
えた測定光が集光レンズ１２の主面１８を透過するまで
の光路長をｆb、集光レンズ１２の前側焦点位置Ｆａま
での焦点距離をｆaとすれば、ｆa≦ｆb＋ｆcという条件
を満たしている。

【００３７】また、受光面を有し受光面で受光した測定
光に応じた受光信号を出力する受光素子１３が集光レン
ズ１２の後側焦点面に備えられている。

【００３８】ここで、受光素子１３には、フォトダイオ
ードまたはフォトトランジスタを用いることができる。

【００３９】受光素子１３の受光面の前面には、測定対
象物１０で反射した測定光を受光する受光面の開口１４
を制限する絞り部材１５が設けられている。

【００４０】測定対象物１０で所定の立体角で反射した
測定光が全て集光レンズ１２を透過するとともに、絞り
部材１５により受光素子１３の受光面での受光を制限す
ることにより、測定対象物１０で反射した測定光の光路
長が変動しても受光素子１３で受光される受光光量が変
わらないようにしている。

【００４１】なお、受光光量が一定となる原理は後述す
る。

【００４２】図５は、迷光を回避するための集光レンズ
の前側焦点位置と測定対象物の被測定面との関係を表す
図である。

【００４３】この図においては、理解を容易にするた
め、反射鏡は省略されている。

【００４４】図５において、点線は、測定対象物の被測
定面が集光レンズ１２の前側焦点位置Ｆａよりも集光レ
ンズ１２に近い位置に配置された状態をあらわしてい
る。

【００４５】この状態において集光レンズ１２を透過し
た測定光は拡散し透過角度θが９０度を越えるので光学
測定装置の鏡筒で反射してしまう。

【００４６】実線は、測定対象物の被測定面が集光レン
ズ１２の前側焦点位置Ｆａに配置された状態をあらわし
ている。

【００４７】この状態において集光レンズ１２を透過し
た測定光の透過角度θが９０度となり光軸と並行にな
る。

【００４８】また、１点鎖線は、測定対象物の被測定面
が集光レンズ１２の前側焦点位置Ｆａよりも遠くに配置
された状態をあらわしている。

【００４９】この状態において集光レンズ１２を透過し
た測定光の透過角度θが９０度より小さくなる。

【００５０】したがって、実線および１点鎖線であらわ
した状態において集光レンズ１２を透過した測定光は少
なくとも光学測定装置の鏡筒部分で反射することはない
ので、受光素子１３により迷光が受光されるのを回避す
ることができる。

【００５１】この透過角度を９０度以下にするという条
件は、測定光が測定対象物で反射し反射鏡でさらに反射
してから集光レンズの主面を透過するまでの光路長が集
光レンズの前側焦点距離よりも長い場合においても同様
に満たされる。

【００５２】したがって、本実施形態の光学測定装置に
おいても、集光レンズ１２を透過した測定光が拡散して
集光レンズ１２の有効径の幅よりも広がることはないの
で、鏡筒部分での反射は抑えられ、受光素子１３により
迷光が受光されるのを回避することができる。

【００５３】次に測定対象面が上下変動しても受光面の
開口で受光される受光光量が一定となる原理について説
明する。

【００５４】図６は、受光光量が一定となる原理を説明
するための光学系を示す図である。

【００５５】ここでは、理解を容易にするため反射鏡は
省略してある。

【００５６】図６に示す光学系において、前側焦点位置
Ｆａよりも遠くにある用紙面１９に垂直な光軸１７を有
する集光レンズ１２と、集光レンズ１２の光軸１７上
で、かつ後側焦点面上に受光面がある受光素子１３とを
有し、受光素子１３の前面には受光面の開口１４を規制
する絞り部材１５が設けられている。

【００５７】また、用紙面１９に対して４５度の入射角
で測定光を出射する位置および姿勢に光源１６が設けら
れ、光源１６から用紙面１９の照射領域２０に照射され
た測定光は集光レンズ１２で集光されて受光面の開口１
４で受光される。

【００５８】図７は、用紙面が上下に変動するときに測
定光が受光面の開口で受光されるまでの光路を示す平面
図である。

【００５９】この図においては、説明の都合上集光レン
ズの収差および厚さはゼロで、集光レンズの口径は無限
大であるものと仮定する。

【００６０】図７において、縦軸はレンズの光軸１７を
あらわし、点Ｏはレンズの主点をあらわしている。横軸
は、ＰＬ５は第１の用紙面位置を、ＰＬ６は第２の用紙
面位置をそれぞれあらわし、ＰＬ４は集光レンズの主面
を、ＰＬ３は後側焦点面上にある受光面の開口をあらわ
している。また、ＰＬ１は第１の用紙面上の像が集光レ
ンズにより結像する第１の結像面をあらわし、ＰＬ２は
第２の用紙面上の像が集光レンズにより結像する第２の
結像面をあらわしている。

【００６１】Ｆａは集光レンズの前側焦点位置、ｆａは
前側焦点距離を、Ｆｂは集光レンズの後側焦点位置、ｆ
ｂは後側焦点距離をそれぞれあらわしている。

【００６２】また、点Ｃは、受光面の開口の片端を示
し、ｒは受光面の開口の半径をあらわしている。

【００６３】Ａ１は第１の用紙面上の反射点、ａ１は点
Ａ１から集光レンズ主面までの距離、Ａ２は第２の用紙
面上の反射点、ａ２は点Ａ２から集光レンズ主面までの
距離をあらわし、Ｂ１はＡ１の結像点、Ｂ２はＡ２の結
像点、ｂ１、ｂ２は後側焦点位置からそれぞれ点Ｂ１、
Ｂ２までの距離をあらわしている。

【００６４】また、Ａ１、Ａ２で反射しＢ１、Ｂ２で結
像する光が受光面の開口の片端Ｃを通る光が集光レンズ
主面を通過する位置をＭ１、Ｍ２、受光面の開口の中心
であり後焦点位置を通る光が集光レンズ主面を通過する
位置をＬ１、Ｌ２とし、Ｌ１とＭ１との間の距離をｄ
１、Ｌ２とＭ２との間の距離をｄ２とする。

【００６５】さらに、Ａ１で反射した測定光がＬ１と、
Ｍ１とを通過する光路がなす平面角をＳ１とし、Ａ２で
反射した測定光がＬ２と、Ｍ２とを通過する光路がなす
平面角をＳ２とすれば、ニュートンの公式から、（ａ１
−ｆａ）／ｆａ＝ｆｂ／ｂ１、および（ａ２−ｆｂ）／
ｆａ＝ｆｂ／ｂ２という関係式が成立する。

【００６６】また、三角形Ｂ１、Ｌ１、Ｍ１と三角形Ｂ
１、Ｆｂ、Ｃは相似形であり、三角形Ｂ２、Ｌ２、Ｍ２
と三角形Ｂ２、Ｆｂ、Ｃも相似形であることから、ｒ／
ｂ１＝ｄ１／（ｂ１＋ｆｂ）、およびｒ／ｂ２＝ｄ２／
（ｂ２＋ｆｂ）という関係式が成立する。

【００６７】さらに、三角形Ａ１、Ｌ１、Ｍ１と三角形
Ａ２、Ｌ２、Ｍ２において、ｄ１＝ａ１×ｔａｎＳ１、
およびｄ２＝ａ２×ｔａｎＳ２という関係がある。

【００６８】以上の関係式から、Ｓ１＝Ｓ２という関係
が導かれる。このＳ１＝Ｓ２という関係から、用紙面か
ら集光レンズ主面までの距離がａ１からａ２に変動し、
光源から用紙に向けて出射される測定光の照射領域の大
きさが変動してもＡ１、Ａ２で反射した反射光の反射角
Ｓ１とＳ２は等しくなる。

【００６９】ここで、図７は、全て平面であらわされて
いるが実際の光学系は光軸を中心とする回転面として考
えることができる。

【００７０】したがって、用紙面で所定の立体角度で反
射した光は、集光レンズの主面から用紙面までの距離に
依存することなく、後側焦点面上に設置された受光面の
開口で全て受光されるので、用紙面が上下移動しても受
光面の開口に入射する測定光の光量は一定に保たれる。

【００７１】ここでは、絞り部材で制限された受光面の
開口は、半径をｒとする円形のエリアであるが、受光面
の開口は必ずしも円形である必要はなく、四角形であっ
てもよい。また、受光面の開口の中心を集光レンズの光
軸が通過するように配置されているが、必ずしも光軸が
通過するように配置する必要はなく、後側焦点面上であ
ればどこでもよい。

【００７２】この受光面の開口を制限することにより、
用紙面が上下に変動しても用紙面で所定の立体角で反射
した測定光は全て集光レンズを通過して受光面の開口で
受光される。

【００７３】ただし、集光レンズの口径と受光面の開口
の大きさとの関係如何によっては、用紙面と集光レンズ
の主面との間の距離が遠く離れ過ぎたため所定の立体角
度で反射した測定光が集光レンズを透過できず、受光面
の開口で受光されない場合も生じ得るので、用紙面と集
光レンズの主面との間の距離には一定の限界がある。

【００７４】次に本発明の第２の実施形態について説明
する。

【００７５】第２の実施形態は、第１の実施形態と比べ
て、光源が発光波長の異なる複数の発光素子を備えると
ともに、受光信号に基づいて測定対象物の特性を演算す
る演算部とを備えている点が相違するが、それ以外は同
じであり、図３および図４に示した第１の実施形態と同
じ構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。

【００７６】図８は、第２の実施形態の光学測定装置の
右側面図である。

【００７７】図８に示す光源２５は、赤色、緑色、青色
の光を発光する発光ダイオードをそれぞれ備えており、
それらを順次切り替えて異なる発光波長の測定光を測定
対象物に出射する。

【００７８】なお、光源２５は、測定対象物１０に出射
された測定光の入射角が４５°をなす位置および姿勢に
配置されている。

【００７９】図９は、光学測定装置の正面図である。

【００８０】図９に示す光学測定装置は、受光信号のレ
ベルに基づいて測定対象物の特性を演算する演算部２１
が設けられている。

【００８１】光源から測定対象物１０に向けて順次異な
る色の測定光を出射し、演算部２１は、測定対象物１０
で順次反射した測定光の受光信号を受光素子１３で受光
した受光信号に基づいて測定対象物１０の特性を分析す
ることができる。

【００８２】次に本発明の第３の実施形態について説明
する。

【００８３】第３の実施形態は、第１の実施形態にくら
べて、測定対象物が複数配列され、

【００８４】複数の測定対象物のそれぞれに複数の光源
から各測定光が出射され、各測定対象物で反射した各測
定光を同一の光路に導く光路統合光学系が備えられてい
る点が相違する。

【００８５】図１０、図１１及び図１２は、第３の実施
形態の光学測定装置を示す図である。

【００８６】第１の実施形態と同一の構成要素には同一
の符号を付し、説明は省略する。

【００８７】図１０は、第３の実施形態の光学測定装置
の平面図である。

【００８８】図１０に示すように上から見た光学測定装
置は、４つ配列された測定対象物１０のそれぞれに向け
て測定光を出射する光源１６が４つ配置され、４つの測
定対象物１０のそれぞれで所定の立体角で反射し、同一
の光路に導かれる各測定光の光路に沿って４つ配列され
た測定対象物１０のいずれからも前側焦点距離よりも離
れた位置に配備されて同一の光路に導かれた各測定光を
集光する集光レンズ１２と、集光レンズ１２の後側焦点
面に受光面を有し受光面で受光した測定光に応じた受光
信号を出力する受光素子１３とが配置されている。ま
た、受光素子１３の前面には受光面の開口１４を制限す
る絞り部材１５が設けられている。

【００８９】図１１は、第３の実施形態の光学測定装置
の正面図である。

【００９０】図１１に示すように正面から見た光学測定
装置は、測定対象物１０が４つ配列されており、４つの
測定対象物１０の各々で反射した各測定光は、３つのハ
ーフミラー２６と１つの反射鏡１１により構成された光
路統合光学系２７により、同一の光路に導かれ、集光レ
ンズ１２により集光される。

【００９１】また、集光レンズ１２の後側焦点面に受光
面を有し、受光面で受光した測定光に応じた受光信号を
出力する受光素子を備えている。

【００９２】光路統合光学系２７はミラーが４つ配列さ
れ、集光レンズの主面から見て手前側の３つは光の一部
を反射し一部を透過するハーフミラー２６で、奥側の１
つは通常の反射鏡１１により構成されている。

【００９３】奥側の測定対象物１０で所定の立体角で反
射した測定光は、さらに反射鏡１１で反射してハーフミ
ラー２６を透過し、手前側の３つの測定対象物１０で所
定の立体角で反射した測定光は、さらにハーフミラー２
６で反射するとともに、より手前側のハーフミラー２６
を透過して同一の光路に導かれる。

【００９４】ここで、光路統合光学系２７は、必ずしも
ハーフミラー等で構成されたものである必要はなく、波
長に応じて光を反射するダイクロイックミラーや光ファ
イバ等により構成されたものであってもよい。

【００９５】集光レンズ１２は、測定光が各測定対象物
１０で反射してから、さらにハーフミラー２６又は反射
鏡１１で反射して集光レンズ１２の主面１８を透過する
までの各光路長がいずれも前側焦点距離よりも離れた位
置に配備されている。

【００９６】したがって、各測定対象物１０で反射した
反射光がハーフミラー２６又は反射鏡１１でさらに反射
するるまでの光路長をｆc₁〜₄、ハーフミラー２６又は反
射鏡１１でさらに反射した測定光が集光レンズの主面１
８を透過するまでの光路長をｆb₁〜₄、集光レンズ１２の
前側焦点距離をｆa₁〜₄とすれば、光学系はｆa₁〜₄≦ｆ
b₁〜₄＋ｆc₁〜₄という条件を満たしている。

【００９７】すなわち、各ハーフミラー２６および反射
鏡１１により、同一の光路に導かれた各測定光の光路に
沿って各測定対象物１０のいずれからも前側焦点位置よ
りも離れた位置に集光レンズが配備されているので、集
光レンズ１２を透過した測定光は集光レンズ１２の有効
径の幅より広がることはなく、鏡筒部分では反射しない
ので、迷光が受光素子で受光されるのを回避することが
できる。

【００９８】図１２は、第３の実施形態の光学測定装置
の右側面図である。

【００９９】図１２に示すように右側面から見た光学測
定装置は、測定対象物１０に向けて出射された測定光の
入射角が４５°をなす位置および姿勢に光源２５が配置
されている。

【０１００】各光源は、４つ配列された測定対象物１０
の配置位置に応じて、赤色、緑色、青色、白色の発光ダ
イオードをそれぞれ１つづつ備えている。

【０１０１】なお、ここでは、各光源２５は、異なる発
光波長の発光ダイオードを1つづつ備えているが、それ
らを全て備え、測定対象物１０に応じてそれらを順次切
り替えて異なる発光波長の測定光を測定対象物に向けて
出射する構成とすることもできる。

【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】図１３は、本発明の実施形態である電子写
真方式の画像形成装置を示す概略構成図である。

【０１０４】図１３に示す画像形成装置は、トナー像を
形成する感光体３０と、感光体３０を均一に帯電させる
帯電器３１と、画像処理部３２から入力された画像デー
タに基づいて反射率測定用トナー像を形成させるための
露光光をその均一に帯電された感光体３０に照射し、静
電潜像を形成させるレーザ出力部３３と、露光された静
電潜像を現像して感光体上に反射率測定用トナー像を形
成させる現像器３４と、感光体３０上に形成された反射
率測定用トナー像を搬送ベルト４１で搬送されてくる用
紙上に転写する転写装置３５と、転写後に感光体上に残
留しているトナーをクリーニングするクリーナ３６と、
用紙上に転写され未定着の反射率測定用トナー像を定着
させる定着装置３７と、定着後に搬送ベルト４１で測定
位置に搬送された用紙３８上の反射率測定用トナー像の
反射率を測定する光学測定装置３９と、光学測定装置３
９により測定された測定データに基づいてトナー補給
量、露光量、帯電電圧、現像バイアス電圧、転写電圧な
どの画像形成条件を制御する制御部４０を備えている。

【０１０５】ここで、光学測定装置３９は、定着後の画
像の反射率を測定する構成としているが、光学測定装置
３９は、必ずしも、定着後に測定する構成とする必要は
なく、定着前のトナー像の反射率を測定する構成とする
こともできる。

【０１０６】本実施形態の画像形成装置は、定着工程が
終了した用紙上のトナー像の反射率を、用紙の上下変動
に拘わらず精度良く測定することが可能であり、その高
精度な測定結果に基づいて画像形成条件を制御するので
高画質の画像を形成することができる。

【０１０７】本実施形態では、光学測定装置において、
光源からの測定光および受光信号をそのまま用いる場合
について説明したが、用紙の上下変動に影響されず、よ
り高精度な測定結果をフィードバックするためには、測
定光および受光信号を制御することが好ましい。

【０１０８】例えば、受光素子で受光した受光信号に
は、室内照明などの外乱光が含まれる可能性があり、こ
の外乱光を完全に除去するため、光源を所定の周期で点
滅させて受光し、その受光信号中における所定の周期外
の信号を外乱光に基づく成分として除去する方法が考え
られる。

【０１０９】本実施形態では、画像形成装置は電子写真
方式を用いたものについて説明したが、インクジェット
方式であっても、感熱フィルム方式などであってもよ
い。

【０１１０】また、画像形成装置に限らず、画像を搬送
する搬送装置における搬送途中の画像の特性を測定する
こともできる。さらに、測定対象物は用紙面に限らず、
凸凹がある形状の物体であってもよく、その物体の種々
の特性を測定するために活用することもできる。

【０１１１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の光学測
定装置によれば、集光レンズを透過した測定光は集光レ
ンズの有効径の幅よりも広がることはないので、迷光に
よる測定誤差を排除できるとともに、移動している測定
対象物が上下変動してもその変動に影響されることなく
高精度に反射率を測定することができる。また、光学測
定装置と測定対象物との間の距離を短縮できるので、光
学測定装置を小型化できる。さらに、そのような光学測
定装置を配備することにより、高精度に測定された記録
媒体上の画像の反射率に基づいて画像形成条件を制御
し、高画質の画像が得られる画像形成装置を提供するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学測定装置の鏡筒部分で反射して光電変換素
子に入射する迷光を示す図である。

【図２】迷光が光電変換素子に入射したときの光電変換
素子の受光信号の出力をあらわす図である。

【図３】第１の実施形態の光学測定装置の右側面図であ
る。

【図４】第１の実施形態の光学測定装置の正面図であ
る。

【図５】光学測定装置の集光レンズの前側焦点位置と測
定対象物の被測定面との関係を示す図である。

【図６】受光光量が一定となる原理を説明するための光
学系を示す図である。

【図７】用紙面が上下変動するときに反射光が受光素子
の受光面の開口で受光されるまでの光路の平面図であ
る。

【図８】第２の実施形態の光学測定装置の右側面を示す
図である。

【図９】第２の実施形態の光学測定装置の正面図であ
る。

【図１０】第３の実施形態の光学測定装置の平面図であ
る。

【図１１】第３の実施形態の光学測定装置の正面図であ
る。

【図１２】第３の実施形態の光学測定装置の右側面図で
ある。

【図１３】本発明の実施形態である電子写真方式の画像
形成装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１，３９ 光学測定装置 ２，１３ 受光素子 ３，１２ 集光レンズ ４ 筐体 ５ 迷光 １０ 測定対象物 １１ 反射鏡 １４ 受光面の開口 １５ 絞り部材 １６，２５ 光源 １７ 光軸 １８ 主面 １９ 用紙面 ２０ 照射領域 ２１ 演算部 ２６ ハーフミラー ２７ 光路統合光学系 ２８ 発光ダイオード ３０ 感光体 ３１ 帯電器 ３２ 画像処理部 ３３ レーザ出力部 ３４ 現像装置 ３５ 転写装置 ３６ クリーナ ３７ 定着装置 ３８ 用紙 ４０ 制御部 ４１ 搬送ベルト

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 31/12 Ｈ０１Ｌ 31/12 Ｅ (72)発明者 蒔田 聖吾 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 DA31 DA34 DA43 DA65 2G059 AA02 AA05 BB10 BB20 GG02 GG03 HH02 JJ07 JJ11 JJ13 JJ17 JJ22 KK01 LL01 LL04 NN01 2G065 AA04 AB22 AB28 BA01 BA36 BB02 BB06 BB11 BB14 BB20 BB26 BB46 BC19 CA02 CA27 DA17 2H027 DA09 DE02 DE07 DE10 EA01 EA02 EA03 EA05 EA06 EA20 EB04 EC03 EC06 5F089 BA05 BB01 GA01 GA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象物に向けて測定光を出射する光源
   と、 前記光源から出射して前記測定対象物で反射した測定光
   をさらに反射する反射鏡と、 前記測定対象物で反射し前記反射鏡でさらに反射する測
   定光の光路に沿って前記測定対象物から前側焦点距離よ
   りも離れた位置に配備されて前記反射鏡で反射した測定
   光を集光する集光レンズと、 前記集光レンズの後側焦点面に受光面を有し該受光面で
   受光した測定光に応じた受光信号を出力する受光素子と
   を備えたことを特徴とする光学測定装置。
2. 【請求項２】前記受光面の前面に、該受光面の開口を制
   限することにより、前記測定対象物の前記光路に沿った
   距離の変動に対する該受光面での受光光量の変動を抑え
   る絞り部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の光
   学測定装置。
3. 【請求項３】前記光源は、相互に異なる発光波長の複数
   の測定光を分担して出射する複数の発光素子を備え、こ
   れら複数の発光素子から各測定光を順次に出射するもの
   であって、 前記発光素子は、前記複数の発光素子のいずれから出射
   され前記測定対象物で反射した測定光をも受光するもの
   であることを特徴とする請求項１記載の光学測定装置。
4. 【請求項４】複数の測定対象物の各々に向けて各測定光
   を順次に出射する複数の光源と、 前記複数の光源各々から出射して前記複数の測定対象物
   各々で反射した各測定光を同一の光路に導く光路統合光
   学系と、 前記複数の測定対象物で反射し前記光路統合光学系で同
   一の光路に導かれる各測定光の光路に沿って前記複数の
   測定対象物のいずれからも前側焦点距離よりも離れた位
   置に配備されて前記同一の光路に導かれた各測定光を集
   光する集光レンズと、 前記集光レンズの後側焦点面に受光面を有し該受光面で
   受光した各測定光に応じた受光信号を出力する受光素子
   とを備えたことを特徴とする光学測定装置。
5. 【請求項５】記録媒体上に画像を形成する画像形成装置
   において、 表面に画像を担持し所定の測定位置を経由して移動する
   像担持体と、 前記像担持体上に反射率測定用の画像を担持させる測定
   用画像形成手段と、 前記像担持体上に担持された反射率測定用の画像の反射
   率を測定する光学測定手段と、 前記光学測定手段により測定された反射率に基づいて記
   録媒体上に画像を形成するときの画像形成条件を制御す
   る画像形成条件制御手段とを備え、 前記光学測定手段が、 反射率測定用の画像に向けて測定光を出射する光源と、 前記光源から出射して前記画像で反射した測定光をさら
   に反射する反射鏡と、 前記画像で反射し前記反射鏡でさらに反射する測定光の
   光路に沿って前記画像から前側焦点距離よりも離れた位
   置に配備されて前記反射鏡で反射した測定光を集光する
   集光レンズと、 前記集光レンズの後側焦点面に受光面を有し該受光面で
   受光した測定光に応じた受光信号を出力する受光素子と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。