JP2016170158A - 分光計測装置の製造方法、分光計測装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境的変動があっても各部材の位置が変化せず、測定精度を長期に亘って維持できる分光計測装置の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス基材にピンホールアレイを形成するための遮光コート面を有する部材Ａと、ガラス基材上の樹脂層によりレンズアレイが形成された部材Ｂとの相対位置を調整し、ガラス基材の面同士を接着して固定する。このときの位置調整はピンホールアレイとレンズアレイの相対位置である。アライメントマークの上方にはカメラ３３ａ、３３ｂがセットされており、部材Ａと部材Ｂの２箇所ずつのアライメントマークの相対位置を撮像している。処理手段３５により、カメラ３３ａ、３３ｂで撮像されるアライメントマークの相対位置がそれぞれ重なるように調整手段３４による位置決めを行った後接着剤硬化手段３６により部材Ａと部材Ｂの接着部位を硬化させる。【選択図】図５

Description

本発明は、分光計測装置の製造方法、分光計測装置及び画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の画像形成装置では、例えば用紙間でトナーパターンを形成して該トナーパターンを分光計測装置で色計測を行い、計測結果に基づいてキャリブレーションを実行し、ページ間あるいはページ内での画像変動（色変動）に対応している。
色再現性を向上させるためには、分光計測装置による計測は画像全域で実行されることが望ましい。

特許文献１には、複数の受光素子を用紙の搬送方向と直交する幅方向にライン状に並べ、トナーパターンを担持して移動する用紙の表面に光を照射し、反射光を受光して計測する分光計測装置が記載されている。
この分光計測装置は、反射光が通過する開口素子と、開口素子を通過した光が結像するマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイにより結像された反射光を回折させて回折像を形成する回折素子と、回折像を複数の受光素子で受光するリニアセンサとを有している。
開口素子、マイクロレンズアレイ、回折素子及びリニアセンサは、これらの相対位置のずれを抑制するために一体化されている。

この種の分光計測装置では、例えば振動、温度変化、経時変化などにより、回折手段で形成される回折像の受光手段への入射位置がずれ、その結果、測定対象からの反射光の波長スペクトルを安定して精度良く計測することができないという懸念があった。
特許文献１に記載の分光計測装置では、マイクロレンズアレイ、回折素子及びリニアセンサを一体化しているため、各部材の相対的な位置ずれを抑制することができる。

しかしながら、特許文献１には、単に一体化されているとの表現があるだけで、製造（組み立て）段階での具体的な位置決め手法は何ら示されておらず、一体化するときに位置ずれが生じる懸念を否定できない。

本発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので、環境的変動があっても各部材の位置が変化せず、計測精度を長期に亘って維持できる分光計測装置の製造方法の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の分光計測装置の製造方法は、光照射手段から計測対象に照射された光の反射光が通過する開口部と、前記開口部を通過した光が結像する結像手段と、を前記反射光の進行方向に重ね合わせて接合する第一の工程と、前記結像手段により結像された反射光を回折させて回折像を形成する回折手段と、前記回折像を複数の画素に相当する複数の受光素子で受光する受光手段と、を前記反射光の進行方向に重ね合わせて接合する第二の工程と、第一の工程で接合された部材と、第二の工程で接合された部材と、を前記反射光の進行方向に重ね合わせて接合する第三の工程と、を有し、第一の工程では、前記開口部と前記結像手段とにそれぞれ形成されたアライメントマークを撮像手段で撮像しながら前記開口部と前記結像手段との位置合わせをした後接合する。

本発明によれば、環境的変動があっても各部材の位置が変化せず、計測精度を長期に亘って維持できる分光計測装置の製造方法を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る分光計測装置の使用状態を示す斜視図である。 同分光計測装置の一部分の概要断面図である。 撮像素子に対する回折像の位置関係を示す図である。 第一の工程における部材間の位置調整を示す斜視図である。 部材の位置調整を行う装置の概要構成図である。 第一の工程の動作を示すフローチャートである。 第二の工程における部材間の位置調整を示す斜視図である。 第三の工程における部材間の位置調整を示す斜視図である。 第三の工程における位置調整及び接着固定を示す全体構成図である。 第三の工程の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態における第二の工程の位置調整及び接着固定を示す全体構成図である。 第２の実施形態における第三の工程の位置調整及び接着固定を示す全体構成図である。 第３の実施形態における第三の工程の位置調整及び接着固定を示す全体構成図である。 第４の実施形態に係る分光計測装置の使用状態を示す斜視図である。 ＬＥＤ光源のスペクトル分布を示す図で、（ａ）は１つの信号の波形を示す図、（ｂ）は撮像素子の位置との関係を示す波形図である。 撮像素子に対する回折像の位置関係を示す図である。 撮像素子に対する回折像の位置関係を示す図で、（ａ）１つの単波長光源による図、（ｂ）は波長域が異なる単波長光源による図である。 撮像素子の位置と信号強度の関係を示す図で、（ａ）は図１７の（ａ）の単波長光源に対応する図、（ｂ）は図１７の（ｂ）の単波長光源に対応する図である。 第４の実施形態における第三の工程の位置調整及び接着固定を示す全体構成図である。 第５の実施形態における第三の工程の位置調整及び接着固定を示す全体構成図である。 第５の実施形態における第三の工程の動作を示すフローチャートである。 第５の実施形態の変形例における第三の工程の位置調整及び接着固定を示す全体構成図である。 製造誤差によるピンボケ状態の発生原理を示す図である。 第６の実施形態における第三の工程の位置調整及び接着固定を示す全体構成図である。 第６の実施形態における図１８相当図である。 第７の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１乃至図１０に基づいて第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る分光計測装置の使用状態を示す斜視図である。
分光計測装置５は、光照射手段としての照明ユニット２と、結像光学系としての縮小結像レンズ１０と、分光計測ユニット２０とを有している。

表面にトナー画像を転写されて定着された、計測対象としての用紙１が一定の速度で搬送されている。用紙１の上方にはライン型の照明ユニット２が配置されている。
照明ユニット２は、用紙１の搬送方向（Ｙ方向）に直交する用紙幅方向（Ｘ方向）の全体に亘る計測領域１ａを、用紙１の法線方向（Ｚ方向）に対して４５度傾斜した方向から照明する。
光源ユニットとしての照明ユニット２は、可視光のほぼ全域において光強度を有する白色光を射出するものであり、分光計測に必要な波長領域の光を射出し、かつ計測領域全体に亘って均一に照明可能であることが好ましい。一例として、ＬＥＤアレイ、冷陰極管などの蛍光灯やランプ光源を用いることができる。

照明ユニット２はコリメートレンズを有しており、白色光はコリメートレンズにより平行光となる。これにより、照明ユニット２は線状の照明光を射出する。
計測領域１ａからの反射光は、縮小結像レンズ１０を通って分光計測ユニット２０に入射する。縮小結像レンズ１０は、その光軸が計測領域１ａの法線方向（Ｚ方向）になるように配置され、反射光を分光計測ユニット２０の入射面に結像する。
縮小結像レンズ１０に像側テレセントリック特性を付加することで、像面に入射する光束の主光線は、光軸と略平行となる。
Ｚ方向は、反射光の進行方向、あるいは光軸方向に対応する高さ方向（以下、単に「高さ方向」ともいう）と同義である。

図２は、図１の分光計測ユニット２０の一部分を拡大した図である。
縮小結像レンズ１０から入射して結像した像の像面には、反射光が通過する開口部としてのピンホールを所定の間隔でＸ方向に配列したピンホールアレイ２１が配置される。ピンホールアレイ２１は、光透過性フレームとしての透明な平板状のガラス基材２８ａに一体に設けられている。これにより計測領域１ａの各位置からの反射光束が、各ピンホールにより抽出される。
ガラス基材２８ａの上面には、結像手段としてのレンズアレイ２２を一体に有する光透過性フレームとしての透明な平板状のガラス基材２８ｂが面同士を合わせて接合されている。

レンズアレイ２２の各レンズは、ピンホールアレイ２１の各ピンホールを透過した各光束をそれぞれ集光し、受光手段としての撮像素子２４上にそれぞれの像を結像する。
ガラス基材２８ｂの上面には、回折手段としての回折素子２３を一体に有する光透過性フレームとしての透明な平板状のガラス基材２８ｃがスペーサ２６を介して接合されている。
回折素子２３はガラス基材２８ｃの下面（入射面）に形成されており、レンズアレイ２２の各レンズを透過した各光束をそれぞれ分光し、撮像素子２４上にそれぞれの回折像を形成する。
撮像素子２４は複数の画素に相当する複数の受光素子がＸ方向に配列された構成を有しており、各回折像をそれぞれ異なる位置の複数の受光素子で受光する。

撮像素子２４はパッケージ２５の内部に固定され、パッケージ２５の開口部は光透過性のフレームとしての透明なカバーガラス２７で塞がれている。カバーガラス２７はガラス基材２８ｃの上面に接合されている。

ピンホールアレイ２１の各ピンホールと、これに対応したレンズアレイ２２の各レンズ、回折素子２３、撮像素子２４の対応する受光素子群との組み合わせを、以下、分光ユニットと称する。図２では分光ユニットを３個だけ図示しているが、本発明はこれに限定されず、多数の分光ユニットを有する構成であってよい。
例えば、撮像素子２４として１０２４画素のラインセンサを用い、各受光素子群の画素数を１０画素とした場合、１０２個の分光ユニットを構成できる。

図３に示すように、回折素子２３の回折軸方向をＸ方向に対して所定の角度をもたせることで、各分光ユニットの像のうち所定の回折次数の像のみを撮像素子２４の受光素子上に集光させ、信号として取得することができる。
分光光学系においては、光が入射する開口と結像手段、回折手段によって形成される回折像と撮像素子２４の相対的な位置ずれが測定精度に大きな影響を及ぼす。
本実施形態では、これらの位置ずれを抑制すべく、開口、結像手段、回折手段及び受光手段を計測領域１ａからの反射光の進行方向に積層状態に重ね合わせて接合し、一体化している。

分光計測ユニット２０の各要素を接合により一体化した構成により、環境的変動があっても計測精度を長期に亘って維持することができる。
しかしながら、その前提として、製造時（組み立て時）の位置決め（位置合わせ）精度が重要となる。製造時の位置決め精度が低下すると、一体化により低い精度が維持されることとなるからである。
特許文献１においては、撮像素子に対する回折像の位置調整を行うにあたり、回折像の絶対位置を把握する手段についてはなんら言及されていない。回折像と撮像素子との絶対位置にずれが生じると、分光特性にずれが生じ、十分な精度での分光特性の取得を安定して行うことが困難となる。

これは、撮像素子がラインセンサという特有の問題であり、撮像素子がCCDのようなエリアセンサであれば回折像の形状が把握できて絶対位置の取得が容易であるのに対し、図３や図１６に示すように、ラインセンサではＹ方向に積算された信号値のみであるため、Ｘ方向の位置ずれや回転方向の位置ずれに対して感知が難しいためである。
またラインセンサを用いる理由は、画像の高速取得のためであり、画像形成装置から出力された情報をリアルタイムで計測するにはエリアセンサでは撮像周期が不足するためである。

分光計測ユニット２０を組み立てる場合、上記のように、回折素子２３の回折軸をＸ方向に対して所定の角度を持たせることで、所定の回折像のみを撮像素子２４の画素に集光する。
そのためには、所定の回折像は回折軸方向にシフトした位置にあるので、少なくともＹ方向の位置調整を行う必要がある。また、撮像素子２４の所定の受光素子と回折像の位置とを特定するためのＸ方向の位置調整を行う必要がある。

さらに、本構成のように複数の分光ユニットが並列しており、１つの撮像素子２４で複数の回折像の信号を取得する場合は、回折像の配列方向と撮像素子２４の受光素子の配列方向とを正確に合わせるために光軸回りの回転の調整を行う必要がある。
分光計測ユニット２０の調整、組立方法（製造方法）においては、図２に示すように、ピンホールアレイ２１とガラス基材２８ａとを含む部材Ａと、レンズアレイ２２とガラス基材２８ｂとを含む部材Ｂと、回折素子２３とガラス基材２８ｃとスペーサ２６とを含む部材Ｃと、撮像素子２４とパッケージ２５とカバーガラス２７とを含む部材Ｄの４つの部材をそれぞれ製作した後、４つの部材の相対位置を調整し、接着にて固定を行う。

分光計測ユニット２０の製造工程を説明する。
第一の工程では、図４に示すように、ガラス基材２８ａにピンホールアレイ２１を形成するための遮光コート面２９を有する部材Ａと、ガラス基材２８ｂ上の樹脂層によりレンズアレイ２２が形成された部材Ｂとの相対位置を調整し、ガラス基材の面同士を接着して固定（接合）する。
このときの位置調整はピンホールアレイ２１とレンズアレイ２２の相対位置であり、Ｙ方向、Ｘ方向、回転方向の面内調整を行う必要がある。
具体的には、部材Ａと部材Ｂの両方に付与したアライメントマーク３０を光軸方向（反射光の進行方向）から見て合わせることで調整を行う。
位置調整後に、予め接合面に塗布した接着剤を硬化させることで、部材Ａと部材Ｂの接合が完了する。

部材Ａと部材Ｂの位置調整を行う装置の構造を図５に、調整動作を図６のフローチャートに示す。
塗布装置により部材Ａの接着部位、すなわちガラス基材２８ａの上面に接着剤を塗布し（Ｓ１）、部材Ａを所定の位置に固定する把持部材３１に部材Ａをセットする（Ｓ２）。
その後、部材Ｂを部材Ａの上にセットし（Ｓ３）、把持部材３２で固定する。把持部材３１はＹ方向、Ｘ方向、回転方向（図４のＥ方向）の面内駆動が可能な調整手段３４に接続されており、部材Ａを部材Ｂ上で面内移動できるようになっている（Ｓ４）。
調整手段３４のθは、Ｅ方向での角度を意味する。

部材Ａと部材Ｂとに付与されているアライメントマーク３０の上方には撮像手段としてのカメラ３３ａ、３３ｂがセットされており、部材Ａと部材Ｂの２箇所ずつのアライメントマーク３０の相対位置を撮像している。
処理手段３５により、カメラ３３ａ、３３ｂで撮像されるアライメントマーク３０の相対位置がそれぞれ重なるように調整手段３４による位置決めを行った後（Ｓ５）、接着剤硬化手段３６により部材Ａと部材Ｂの接着部位を硬化させる（Ｓ６）。
このときの接合方法としては、部材Ａと部材Ｂの一方が紫外線等を透過する部材である場合には紫外線硬化型樹脂による接着剤を用いることが望ましい。
これにより、接着層の硬化時の収縮量を抑えることができ、位置ずれ等の影響を最小化できる。この場合、接着剤硬化手段３６は紫外線照射装置となる。

遮光コート面の影響で接着層へ紫外線等が透過できない場合には、熱硬化型樹脂による接着が好ましい。これにより熱膨張係数の影響で発生する位置ずれ等の影響を最小化できる。
この場合、接着剤硬化手段３６はヒーターやオーブンなどの熱源装置となる。
ここでは部材Ａのガラス基材２８ａの上面に接着剤を塗布しているが、部材Ｂのガラス基材２８ｂの下面に塗布するようにしてもよい。

第二の工程では、図７に示すように、ガラス基材２８ｃに回折素子２３の回折パターンを付与した後、スペーサ２６を接合した部材Ｃと、撮像素子２４とパッケージ２５とカバーガラス２７とを含む部材Ｄとの相対位置を調整し、接着にて固定する。
このときの位置調整も第一の工程と同様のＹ方向、Ｘ方向、回転方向（Ｅ方向）の面内調整を行う必要がある。
しかしながら、回折素子２３の回折パターンは、ピンホールアレイ２１やレンズアレイ２２と比較して大きいため、第一工程のミクロンオーダーの調整ではなく、一般的な機械公差で問題がない。
そのため、部材Ｃに対する部材Ｄの位置調整では、位置決めピンと固定治具とによる位置決め調整を行い、調整後に予め接合面に塗布した接着剤を硬化させることで、部材Ｃと部材Ｄの接合が完了する。

スペーサ２６は、分光光学系の構成部材（フレーム）と熱膨張率の近いもの、さらに好ましくは同じ部材を用いるのが望ましい。これにより温度変動に対する熱膨張係数の差からくる部材の反りや曲がりを最小限にすることができる。
このときの接合方法としては、第一の工程と同様である。
本実施形態では、熱膨張率の違いによる不具合をなくすために、各フレームとスペーサ２６とを同一材料で形成している。
スペーサ２６はレンズアレイ２２の収容スペースを確保するために設けられるもので、ガラス基材２８ｃ自体に収容凹部を形成してもよい。

第三の工程では、図８に示すように、第一の工程で接着された部材Ａと部材Ｂとに対して、第二の工程で接着された部材Ｃと部材Ｄの相対位置を調整し、接着にて固定する。
すなわち、第一の工程で接着された部材Ａと部材Ｂとの一体構成と、第二の工程で接着された部材Ｃと部材Ｄとの一体構成とを、ガラス基材２８ｂの上面と、ガラス基材２８ｃの下面、実質的にはスペーサ２６の下面との接着にて固定する。
このときの位置調整も第一の工程、第二の工程と同様のＹ方向、Ｘ方向、回転方向（Ｅ方向）の面内調整を行う必要がある。
この工程では回折像の配列方向と撮像素子２４の受光素子の配列方向とを正確に合わせるため、機械的な位置決めではなく、実際に回折像を観察しながらの面内調整を行う必要がある。

面内調整方法の一例を図９、図１０に示す。
塗布装置により部材Ｂの接着部位、すなわちガラス基材２８ｂの上面に接着剤を塗布し（Ｓ１）、第一の工程により接着された部材Ａと部材Ｂとの一体構成を所定の位置に固定する把持部材３１に部材Ａと部材Ｂとの一体構成をセットする（Ｓ２）。
その後、第二の工程により接着された部材Ｃと部材Ｄとの一体構成を部材Ｂの上にセットし、把持部材３２で固定する（Ｓ３）。
把持部材３１はＹ方向、Ｘ方向、回転方向（Ｅ方向）の面内駆動が可能な調整手段３４に接続されており、部材Ｃと部材Ｄとの一体構成を部材Ｂ上で面内移動できるようになっている。
白色の拡散板５０を被計測面位置に設置し、拡散板５０の法線方向に対して４５度傾斜した方向から照明する照明ユニット２からの反射光を、縮小結像レンズ１０を通して部材Ａ〜Ｄからなる分光計測ユニット２０の撮像素子２４に結像させる（Ｓ４）。
撮像素子２４の各受光素子は、受光光量に応じた信号を処理手段３５に出力し、このときの状態を処理手段３５で観察可能になっている。

このとき撮像素子２４の信号を観察すると、図３で示すように、０次回折光では受光素子で信号が取得されるが、１次回折光では別の受光素子で信号が取得される。
そこで、０次回折光が受光素子の外側になり、かつ１次回折光の信号が少数の受光素子で取得できるように撮像素子２４のＹ方向の調整をする。

全分光計測ユニットで同様の品質の所望の信号を取得できるように、Ｘ方向と光軸周りの回転の調整を行う。
具体的な処理方法としては、処理手段３５の画像処理によって各楕円形状の１次回折光の重心位置を算出し（Ｓ５）、全ての１次回折光の重心位置が所定の位置になるように調整手段３４によって面内調整を行うようにする（Ｓ６）。
所定の位置に位置決めを行った後（Ｓ７）、接着剤硬化手段３６により部材Ｂと部材Ｃの接着部位を硬化させる（Ｓ８）。
このときの接合方法としては、第一の工程、第二の工程と同様である。

図１１及び図１２に基づいて、第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、既にした構成上及び機能上の説明は適宜省略する（以下の他の実施形態において同じ）。
第一の工程は第１の実施形態の第一の工程と同様である。図１１に示すように、第二の工程では、第一工程の後で部材Ｃのみを載せて接合する。
このときの位置調整は位置決めピンと固定治具とによる位置決め調整を行い、調整後に予め接合面に塗布した接着剤を硬化させることで、部材Ｃの位置調整を完了する。
これにより、第一の工程と第二の工と程とを一つの装置上で行うことが可能となる。

部材Ｃの位置調整を完了後、図１２に示すように、部材Ｄを部材Ｃの上に載せた後、把持部材３７で部材Ｄを固定した後、把持部材３２を退避させて、第三の工程を行う。
第三の工程では、一体に接合された部材Ａと部材Ｂ及び部材Ｃに対して、部材Ｄとの相対位置を調整し、接着にて固定を行う。
このときの調整方法と接合方法は第１の実施形態と同様である。

図１３に基づいて、第３の実施形態を説明する。
図１３に示すように、本実施形態では、第三の工程の装置上で第一の工程ができるように構成されている。
第一の工程の後、部材Ｂの上に部材Ｃと部材Ｄを載せ、把持部材３７で固定した後、把持部材３２を退避させることで、第三の工程を行う。
このときの調整方法と接合方法は、第１の実施形態と同様である。

図１４乃至図１９に基づいて第４の実施形態を説明する。
図１４に示すように、本実施形態に係る分光計測装置５’では、照明ユニット２は単波長光源としての白色光源と、所定の波長の光のみを透過させるフィルタ３８とを備えている。
撮像素子２４が受け取る１つの回折像の信号は、照明ユニット２のスペクトル分布と同じ形状である。例えば、ＬＥＤ光源のスペクトル分布が図１５（ａ）に示す形状であれば、撮像素子２４で複数の回折像がある場合には、図１５（ｂ）に示すような形状となる。

組立調整工程においては、図１５（ｂ）に示す形状となるように、図１６に示すような回折像の初期位置からＸ方向、Ｙ方向、θ方向の位置調整を行う必要があり、調整の指針として信号強度のピーク間の距離ｄ１を所定の値にすることで調整完了とする。
しかしながら、この条件だけではＸ方向、Ｙ方向、θ方向のどの方向に調整すればよいのかが分かりづらく、また０次回折像、２次回折像が隣接しており、相対位置によってはこれらが調整の煩雑さを助長していて、調整時間が非常に多くなる。

そこで、組立調整工程における照明ユニット２の光源を単波長光源とする。これにより、撮像素子２４で捕らえる複数の回折像は、図１７（ａ）に示すように、スポットで表されることとなる。
これにより、０次回折像、２次回折像との距離が稼げることから、１次回折像の位置の割り出しが容易となり、相対位置調整が容易となる。
具体的な照明ユニット２としては、単波長ＬＥＤ光源でよく、使用する分光領域の両端、例えば波長４００ｎｍ程度の青色側や、波長７００ｎｍ程度の赤色側の光源を使用すると、撮像素子２４の上下端部に回折像が表示されることとなり、複数の回折像のエッジ検出によって容易に相対位置調整ができる。

照明ユニット２において、さらに波長域の異なる単波長光源を加えると、図１７（ｂ）に示すような回折像が得られる。
図１８に示すように、それぞれの光源の信号強度のピーク間の距離をｄ２、ｄ３、光源同士の信号強度のピーク間の距離をｄ４とすると、これら３つの値により回折像の位置が特定できるため、これらを所定の値にすることで、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向の相対位置調整が容易となる。
ここでは簡易な方法として、信号強度のピーク位置を取得することとしたが、撮像素子２４から得られた信号を画像処理によって各楕円形状の１次回折像の重心位置を算出してもよい。

用紙１までの経路に所定の波長のみを透過させる光学フィルタ３８は、基板となる材料（一般的にはガラス）に光を吸収する物質を混ぜるか、基板の表面に光学薄膜を成膜する色ガラスフィルタを用いればよく、所定の波長域を透過させるものを使用する。
光学フィルタ３８は複数の単波長に対応した色ガラスフィルタが組み合わされたものを使用し、処理手段３５を用いて光学フィルタ３８を駆動するチェンジャにより、複数の単波長を切り替えてもよい。
このような構成では、一つの照明ユニット２で複数の単波長に対応できるため、比較的寿命の短い照明ユニット２の管理が一つとなるため、設備メンテナンスコストが抑えられ好適である。
ここでは、照明ユニット２から縮小結像レンズ１０の間に計測対象を介しているが、これは照明ユニット２の照射むらを低減させるためであり、必ずしも必要なものではない。
照明ユニット２の照射が均一となるように用紙１の代わりに拡散板を用いてもよい。

図１９に本実施形態における調整構成を示す。所定の位置に位置決めを行った後の接合方法や調整動作は上記実施形態と同様である。
照明ユニット２に単波長光源を備えることにより、各回折像がピンポイントで投影されるため、各回折像の正確な位置を把握できる。
これにより、回折像と受光素子の位置ずれに起因する分光特性の取得精度の低下を最小限に抑えることができ、安定して高精度での分光特性の取得が可能となる。
照明ユニット２に波長の異なる複数の単波長光源を備える構成では、各回折像が複数点で投影されるため、複数点の情報により各回折像の位置をより正確に把握できる。
分光測定波長域の両端部の波長の光を使用することにより、各回折像の両端部が投影されるため、より高精度での分光特性の取得が可能となる。

図２０乃至図２３に基づいて、第５の実施形態を説明する。
量産時においては、製造時の回折素子、スペーサ、マイクロレンズアレイの厚み誤差や回折素子のピッチ誤差が発生する。このため、サブミクロンオーダーの調整が必要な分光計測装置の高精度化を狙うに当たり、面内調整に加えて光軸方向に対応する高さ方向（Ｚ方向）の調整も必要となる。
厚み誤差やピッチ誤差が発生するとピンボケの状態が発生し、図２３に示すように、１次回折像の大きさが所定の大きさにならないことが起こる。この状態ではエリアセンサの信号値が予め設計された値と異なるため、計測精度に影響がでてしまう。その誤差を吸収するため高さ方向（Ｚ方向）の調整も必要となる。

図２０に示すように、本実施形態では、把持部材３２はＺ方向の駆動が可能な調整手段４０に接続されており、部材Ｃと部材Ｄとの一体構成と部材Ｂとの距離を調整できるようになっている。
図９で示した面内調整方法と同様に全分光計測ユニットで同様の品質の所望の信号を取得できるように、Ｘ方向と光軸周りの回転の調整を行う。その後、Ｚ方向の調整を行い、位置調整を完了させる。
具体的には、図２１に示すように、面内調整後（Ｓ６）、調整手段４０によって高さ方向（Ｚ方向）の調整を行うようにする（Ｓ７）。所定の位置に位置決めを行った後（Ｓ８）、接着剤硬化手段３６により部材Ｂと部材Ｃの接着部位を硬化させる（Ｓ９）。

高さ方向の調整を行うことにより、部材Ｂと部材Ｃとが密着することはないが、数μｍの調整であるため、接着剤層の厚み内で高さ方向の調整が可能となる。すなわち、部材Ｂと部材Ｃは接着層を介して離間した状態で固定される。
このときの接合方法は、第一の工程、第二の工程と同様である。
部材が接着層の厚み差によって位置合わせした状態を保持して接合されるので、空気層を介在することなく離間した状態で接合できるため、空気層による屈折率差が出ることなく、より高精度の接合が可能となる。

波長の異なる複数の単波長光源により、分光計測ユニットへ各回折像がピンポイント且つ複数点で投影されるため、複数点の情報により各回折像の光軸方向に対応する高さ方向のズレを正確に把握でき、製造時の厚み誤差やピッチ誤差を吸収できる。
このため、回折像と受光素子の位置ずれに起因する分光特性の取得精度の低下を最小限に抑えることができ、環境的変動があっても各部材の位置が変化せず、計測精度を長期に亘って維持できる。

図２２に基づいて、光学フィルタ３８を備えた分光計測装置５’における面内調整方法と高さ方向の調整方法を説明する。
図１８で説明したように、それぞれの光源の信号強度のピーク間の距離をｄ２、ｄ３、光源同士の信号強度のピーク間の距離をｄ４とすると、これら３つの値により回折像の位置が特定できるため、それぞれの値が複数の回折像で同一の値になるように、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向の相対位置調整を行う。
次にｄ４の値が所定の値となるようにＺ方向の相対位置調整を行う。

図２４及び図２５に基づいて、第６の実施形態を説明する。
より高精度な調整を行うには、複数の回折像の全てに高さ方向の調整を行う必要があり、その場合には、あおり方向（α方向、β方向）の調整も必要となる。
図２４に示すように、本実施形態では、把持部材３２は、Ｚ方向とα方向とβ方向に駆動可能な調整手段４１に接続されており、部材Ｃと部材Ｄとの一体構成と部材Ｂとの距離とあおりを調整できるようになっている。
調整方法としては、Ｘ方向と光軸周りの回転の調整を行う。その後、Ｚ方向とα方向とβ方向の調整を行い、位置調整を完了させる。

具体的には、図２５に示すように、それぞれの光源の信号強度のピーク間の距離をｄ２、ｄ３、光源同士の信号強度のピーク間の距離をｄ４、ｄ４’とすると、ｄ２、ｄ３、ｄ４のそれぞれの値が複数の回折像で同一の値になるように、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向の相対位置調整を行う。
次にｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ４’の値が所定の値となるようにＺ方向とα方向とβ方向の相対位置調整を行う。
このほかの調整方法、接合方法は上記実施形態と同様である。光学フィルタ３８を備えた分光計測装置５’においても同様に実施することができる。
複数の開口部から受光した複数の信号と、波長の異なる複数の単波長光源とにより、各回折像の光軸方向に対応する高さ方向とあおり方向のズレを正確に把握でき、製造時の厚み誤差やピッチ誤差を吸収でき、より高精度の接合が可能となる。

図２６に第７の実施形態（画像形成装置）を示す。
画像形成装置本体６０の中央部には、像担持体としての感光体ドラム６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋが配置されている。符号Ｙはトナーの色がイエローであることを、Ｍはトナーの色がマゼンタであることを、Ｃはトナーの色がシアンであることを、Ｋはトナーの色がブラックであることをそれぞれ示している。
各感光体ドラムの周囲には、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、感光体初期化手段等が配置されており、周知の作像ユニットを構成している。
画像情報に基づいて露光装置６４から各感光体ドラムに色別の走査光が照射され、静電潜像が形成される。各静電潜像は対応する色のトナーで現像され、可視像となる。
各感光体ドラム上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト６６上に重ね合わせて転写される。

画像形成装置本体６０の下部には転写体としての用紙１が収容された給紙カセット６８が設けられている。用紙１は最上のものから順に給紙され、レジストローラ対７０でタイミングをとって二次転写部位７２に搬送される。
用紙１は二次転写部位７２で中間転写ベルト６６上の重ね合わせ画像を転写された後、定着装置７４に送られる。定着を終えた用紙１は排紙ローラ対７６により画像形成装置本体６０の上面に排出される。
定着装置７４の用紙搬送方向下流側には、用紙１の画像面に対向するように分光計測装置５が配置されている。
分光計測装置５による計測データは制御手段７８に送られる。制御手段７８は画像評価装置として機能し、色再現性を向上させるべく評価結果に基づいて作像条件を調整する。
分光計測装置５で取得した分光特性から画像形成装置の画像形成条件を調整することにより、出力する画像の色が高精度で安定する。

市場には、プリンタ、複写機、それらと通信機能を有する高付加価値製品である複合機、商業用印刷機など多くの画像形成製品がある。画像形成方法においても、電子写真方式、インクジェット方式、感熱方式等様々である。
プロダクションプリンティング分野においても枚葉機、連帳機共にデジタル化が進み、電子写真方式、インクジェット方式などの製品が多く市場に投入されている。
ユーザーニーズもモノクロ印刷からカラー印刷への移行における画像の多次元化、高精細、高密度化が進んでいる。写真高画質プリント、カタログ印刷、請求書等への個人嗜好に対応した広告掲載等、消費者の手元に届くサービス形態の多様化が進み、高画質、個人情報の保証、色再現への要求も高まっている。

高画質化に対応した技術として、電子写真方式では中間転写体や感光体上の定着前のトナー濃度を検知する濃度センサを搭載してトナー供給量を安定化するものが知られている。
個人情報の保証では画像形成方式によらず出力画像をカメラ等で撮像し文字認識や画像間差分による差異検出で検査するものが知られている。
色再現ではカラーのトナーパターンを出力し、分光計測装置で一点又は複数点の色計測を実行し、キャリブレーションを行うもの等が市場に投入されている。
これらの技術は、ページ間、ページ内での画像変動に対応するため、上記のように、画像全域で実行されることが望ましい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ 転写体としての用紙
２ 光照射手段としての照明ユニット
５、５’ 分光計測装置
２０ 分光計測ユニット
２１ 開口部としてのピンホールアレイ
２２ 結像手段としてのレンズアレイ
２３ 回折手段としての回折素子
２４ 受光手段としての撮像素子
３０ アライメントマーク
３８ フィルタ
６２ 像担持体としての感光体ドラム

特開２０１３−１８６０２１号公報

Claims (11)

1. 光照射手段から計測対象に照射された光の反射光が通過する開口部と、前記開口部を通過した光が結像する結像手段と、を前記反射光の進行方向に重ね合わせて接合する第一の工程と、
   前記結像手段により結像された反射光を回折させて回折像を形成する回折手段と、前記回折像を複数の画素に相当する複数の受光素子で受光する受光手段と、を前記反射光の進行方向に重ね合わせて接合する第二の工程と、
   第一の工程で接合された部材と、第二の工程で接合された部材と、を前記反射光の進行方向に重ね合わせて接合する第三の工程と、を有し、
   第一の工程では、前記開口部と前記結像手段とにそれぞれ形成されたアライメントマークを撮像手段で撮像しながら前記開口部と前記結像手段との位置合わせをした後接合する分光計測装置の製造方法。
2. 光照射手段から計測対象に照射された光の反射光が通過する開口部と、前記開口部を通過した光が結像する結像手段と、を前記反射光の進行方向に重ね合わせて接合する第一の工程と、
   第一の工程で接合された部材と、前記結像手段により結像された反射光を回折させて回折像を形成する回折手段と、を前記反射光の進行方向に重ね合わせて接合する第二の工程と、
   第二の工程で接合された部材と、前記回折像を複数の画素に相当する複数の受光素子で受光する受光手段と、を前記反射光の進行方向に重ね合わせて接合する第三の工程と、を有し、
   第一の工程では、前記開口部と前記結像手段とにそれぞれ形成されたアライメントマークを撮像手段で撮像しながら前記開口部と前記結像手段との位置合わせをした後接合する分光計測装置の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の分光計測装置の製造方法において、
   第三の工程では、前記光照射手段から照射された光の反射光を前記受光手段で受光しながら、受光光量に応じた信号に基づいて位置合わせをした後接合する分光計測装置の製造方法。
4. 請求項３に記載の分光計測装置の製造方法において、
   前記光照射手段から単波長の光を照射する分光計測装置の製造方法。
5. 請求項４に記載の分光計測装置の製造方法において、
   前記光照射手段は波長の異なる単波長光源を複数備えており、前記受光手段で受光した、それぞれの波長ごとの信号に基づいて前記反射光の進行方向の位置合わせをする分光計測装置の製造方法。
6. 請求項５に記載の分光計測装置の製造方法において、
   前記複数の開口部から前記受光手段で受光した複数の信号と、それぞれの波長ごとの信号とに基づいて前記反射光の進行方向とあおり方向の位置合わせをする分光計測装置の製造方法。
7. 光照射手段と、
   前記光照射手段から照射された光の反射光を受光する分光計測ユニットと、
   を有し、
   前記分光計測ユニットは、前記光照射手段から計測対象に照射された光の反射光が通過する開口部と、前記開口部を通過した光が結像する結像手段と、前記結像手段により結像された反射光を回折させて回折像を形成する回折手段と、前記回折像を複数の画素で受光する受光手段と、を備え、前記開口部、結像手段、回折手段及び受光手段がそれぞれ相対的に位置決めされた状態で前記反射光の進行方向に積層されて一体化され、
   前記光照射手段は単波長光源を備えている分光計測装置。
8. 請求項７に記載の分光計測装置において、
   前記光照射手段は、波長の異なる単波長光源を複数備えている分光計測装置。
9. 請求項７に記載の分光計測装置において、
   前記光照射手段は、白色光源と、所定の波長の光のみを透過させるフィルタとを備えている分光計測装置。
10. 請求項７に記載の分光計測装置において、
    前記光照射手段は、分光測定波長域の両端部の波長の光を射出する分光計測装置。
11. 像担持体と、
    前記像担持体に形成された画像が転写される転写体と、
    前記画像が転写された前記転写体の表面に光を照射し、前記転写体からの反射光を受光して前記転写体の表面の分光特性を取得する分光計測装置と、
    を有し、
    前記分光計測装置が、請求項７〜１０のいずれか１つに記載のものである画像形成装置。

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