JP2017009586A - フィルム製造装置におけるリアルタイムのフィルム厚測定のための全幅アレイイメージセンサの使用 - Google Patents

Abstract

【課題】インライン色出力及び／又は厚さ測定のためにコンパクトで低コストな分光光度計を提供する。
【解決手段】検出システム３００は、基材表面上に蒸着したフィルム３０２Ａに光ビームを放射する照明装置３０１を構成することと、屈折率分布型レンズ３０４及び線形可変フィルタ３０６を介して基材表面上に蒸着したフィルム３０２Ａからの反射光を受光するようにリニアセンサ３０８を構成することで、分光光度計とし、リニアセンサから受信したフィルムの分光反射率に基づいてフィルムの厚さを判定するためのプロセッサを構成することとを含む。
【選択図】図３Ｂ

Description

本開示は、分光光度計による基材表面上に蒸着したフィルムの厚さの監視などの蒸着した材料の分析を提供するためのシステムに関する。

ハイエンド印刷又は出版システムにおいて、システムの色出力の品質を特徴付け且つシステムの色出力特性を調整するための機構を提供するために分光光度計が使用される。多くのそのようなシステムにおいて、分光光度計は、システムからの印刷が測定のために分光光度計に対して行われるオフライン装置である。使用及び統合を容易とするために、シート又は媒体がほとんど又は全くユーザ対話なく自動的に走査されるように、大抵の場合、印刷経路に対して分光光度計をインラインで有することが望ましい。現在、従来技術のインライン分光光度計（ＩＬＳ）は、比較的高価であり、過度の較正技術を必要とする。

インライン色出力及び／又は厚さ測定のためにコンパクトで低コストな分光光度計を提供することが望ましい。

実施形態において、分光光度計によってフィルムの厚さの分析を提供するための方法がある。本方法は、基材表面上に蒸着したフィルムに光ビームを放射する照明装置を構成することと、屈折率分布型レンズ及び線形可変フィルタを介して基材表面上に蒸着したフィルムからの反射光を受光するようにリニアセンサを構成することと、リニアセンサから受信したフィルムの分光反射率に基づいてフィルムの厚さを判定するためのプロセッサを構成することとを含む。照明装置及びリニアセンサは、基材表面に隣接して配置されている。屈折率分布型レンズは、基材表面から反射する光の光路に配置され、基材表面と線形可変フィルタとの間に配置されている。線形可変フィルタは、基材表面から反射する光の光路に配置され、リニアセンサと屈折率分布型レンズとの間に配置されている。線形可変フィルタは、バンドパスコーティングを有する光学フィルタである。バンドパスコーティングの特性は、線形可変フィルタの長さにわたって線形的に線形可変フィルタの中心波長をシフトするように線形可変フィルタの長さにわたって変化する。

他の実施形態において、感光体を製造する方法がある。本方法は、少なくとも１つのフィルム蒸着ステーションを有するフィルム蒸着装置を介して基材搬送速度で基材を移動させることと、基材上に液体を蒸着するために少なくとも１つのフィルム蒸着ステーションを起動することとを含む。液体量は、蒸着速度及び蒸着量によって画定される。本方法はまた、液体から基材上に第１の層を形成することと、インライン分光光度計に光を提供し、基材及び第１の層のうちの少なくとも一方を表す分光応答データを取得することとを含む。光は、第１の層の表面及び基材の表面のうちの少なくとも一方から反射されるか又は第１の層及び基材のうちの少なくとも一方を通って透過される。本方法はまた、少なくとも１つの電子プロセッサを使用し且つ分光光度計データに基づいて基材及び第１の層のうちの少なくとも一方の厚さを判定することと、少なくとも１つの電子プロセッサを使用して所定の厚さ値と測定された厚さ値を比較することと、基材搬送速度、蒸着速度及び蒸着量のうちの少なくとも１つを調整することとを含む。

さらに他の実施形態において、感光体の組み立て中に分光光度計を使用して蒸着したフィルムの厚さデータを取得するためのシステムがある。システムは、表面から反射した又は基材及び基材上に蒸着した層のうちの少なくとも一方の表面を通って透過した光の分光応答測定値を取得するように構成された分光光度計と、分光光度計に通信可能に接続され、且つ、少なくとも１つの電子プロセッサを使用し且つ分光光度計データに基づいて基材及び層のうちの少なくとも一方の厚さを判定し、少なくとも１つの電子プロセッサを使用して所定の厚さ値と測定された厚さ値を比較するように構成された少なくとも１つの電子プロセッサと、所定の基材搬送速度で基材を提供するための基材搬送装置と、少なくとも１つの電子プロセスに通信可能に接続され、且つ、蒸着速度及び蒸着量のうちの少なくとも一方によって基材上に層を蒸着するように構成された層蒸着ステーションとを含む。

１つ以上の実施形態の他の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明、添付図面及び添付した特許請求の範囲から明らかとなるであろう。上述した一般的な説明及び以下の詳細な説明は、双方とも、例示的且つ説明的であるにすぎず、特許請求されたように、本教示を限定するものではないことを理解されたい。

本願明細書の一部に組み込まれて構成する添付図面は、詳細な説明とともに、本教示の実施形態を例示し、本教示の原理を説明するのに役立つ。

対応する参照符号が対応する部分を示す添付した概略図を参照しながら、様々な実施形態が例示としてのみ開示される。

図１は、分光光度計によってサンプルの分光透過率を判定するための従来のシステムを示している。 図２は、線形可変フィルタ及び線形可変フィルタを使用して測定されたスペクトルを示すグラフを示している。 図３Ａは、本開示の実施形態にかかる分光光度計によって像担持面上のトナー像の色分析を提供するためのシステムの異なる図を示している。 図３Ｂは、本開示の実施形態にかかる分光光度計によって像担持面上のトナー像の色分析を提供するためのシステムの異なる図を示している。 図３Ｃは、本開示の実施形態にかかる分光光度計によって基材表面上の材料のスペクトル分析を提供するための代替システムの図である。 図４は、様々な実施形態の文脈を示す電子写真カラープリンタの基本的要素の簡略化した立面図である。なお、図のいくつかの詳細は、厳密な構造的精度、詳細及び縮尺を維持するよりもむしろ実施形態の理解を容易とするために簡略化されて描かれていることに留意すべきである。 図５は、様々な実施形態の文脈を示すベルト感光体を製造するためのシステムの基本的要素の簡略化された立面図である。

本教示の実施形態の詳細がここで参照され、その例は、添付図面に図示されている。図面において、同様の参照符号が同一の要素を指定するように全体を通して使用される。以下の詳細な説明において、その一部を形成し且つ本教示が実施されることができる特定の例示的な実施形態が例として示されている添付図面が参照される。したがって、以下の詳細な説明は、単なる例示である。

図１は、分光光度計によってサンプルの分光透過率を判定するために使用される従来技術のシステム１００を示している。システム１００は、試験サンプル１０２と、照明装置（図示しない）と、自己集束レンズアレイ（例えば、セルフォック（登録商標）レンズアレイ）１０４と、コリメートレンズ１０６と、線形可変フィルタ１０８と、リニアセンサ１１０とを含む。照明装置は、試験サンプル１０２において光ビームを放射し、試験サンプル１０２から反射するか又はそれを透過した光ビームは、リニアセンサ１１０によって受光されて分析される。試験サンプル１０２から反射するか又はそれを透過した光ビームは、セルフォック（登録商標）レンズアレイ１０４、コリメートレンズ１０６及び線形可変フィルタ１０８を介してリニアセンサ１１０によって受光される。線形可変フィルタの公称の帯域通過特性を効果的に広げる効果は、線形可変フィルタ１０８及びリニアセンサ１１０に入る光ビームをコリメートする（すなわち、試験サンプル１０２から反射する）ことによって除去される。光ビーム（すなわち、試験サンプル１０２から反射した又はそれを透過した）は、セルフォック（登録商標）レンズアレイ１０４と線形可変フィルタ１０８との間に配置されたコリメートレンズ１０６を使用することによってコリメートされる。

対照的に、本開示は、分光光度計によって基材表面上に蒸着されたフィルムの厚さの分析を提供するためのシステムを提案する。本開示のシステムは、屈折率分布型レンズ（例えば、セルフォック（登録商標）レンズ）と線形可変フィルタとの間に位置するコリメートレンズを欠いている。本開示は、線形可変フィルタとリニアセンサとの間の間隙を維持することを提案し、間隙の大きさは、線形可変フィルタの公称の帯域通過特性を効果的に広げる効果が許容されるのを確実にするのに十分小さい。１つの実施形態において、線形可変フィルタとリニアセンサとの間に維持される間隙は、例えば、約１ミリメートルのオーダーで小さい。さらに、屈折率分布型レンズ（例えば、セルフォック（登録商標）レンズ）によって結像される光の角度の広がりもまた小さく維持され、それゆえに、線形可変フィルタの公称の帯域通過特性を効果的に広げる効果が許容される。

１つの実施形態において、図３Ａ−図３Ｃに示されるように、本開示の検出システム３００及び３１０は、それぞれ、照明装置３０１を含む。図３Ｂにおいて、照明装置３０１は、基材表面３０２に隣接して配置され、照明装置は、表面上に配置された薄膜状のフィルム３０２Ａを含む層として配置された材料で光を放射するように構成されている。図３Ｃにおいて、照明装置は、基材に隣接して配置され、フィルム３０２Ａの材料を介して光を放射するように構成されている。検出システム３００及び３１０はまた、それぞれ、基材表面３０２に隣接して配置されたリニアセンサ３０８を含む。リニアセンサ３０８は、フィルム３０２Ａとして形成された基材、基材の表面及び材料のうちの１つ以上によって反射された（図３Ｂにおけるように）又は透過された（図３Ｃにおけるように）光などの照明装置からの光を受光するように構成されることができる。検出システムはまた、基材表面３０２から反射した光ビームの光路に配置された屈折率分布型レンズ３０４と、基材表面３０２を通って反射した又は透過した光ビームの光路に配置された線形可変フィルタ３０６とを含む。屈折率分布型レンズは任意である。検出システムは、屈折率分布型レンズ３０４と線形可変フィルタ３０６との間に位置するコリメートレンズを欠いていてもよく、線形可変フィルタ３０６及びリニアセンサ３０８は、間隙Ｇだけ離間されている。照明装置３０１は、基材表面３０２上に蒸着したフィルム３０２Ａにおいて光ビームを放射するように構成されている。リニアセンサ３０８は、基材表面３０２上の蒸着したフィルム３０２Ａを通って反射した又は透過した光ビームを受光するように構成されている。基材表面３０２上の蒸着したフィルム３０２Ａから反射した光ビームは、屈折率分布型レンズ３０４によってリニアセンサ３０８に案内される。屈折率分布型レンズ３０４は、基材表面３０２と線形可変フィルタ３０６との間に配置されている。線形可変フィルタ３０６は、リニアセンサ３０８と屈折率分布型レンズ３０４との間に配置されている。

１つの実施形態において、フィルム製造システムの基材表面３０２は、感光体ベルトの様々な層が製造中に蒸着されたウェブなどのウェブ基材から選択される。例えば、フィルム製造システムの基材表面３０２は、連続供給構成又はロール・ツー・ロール構成で供給される基材とすることができる。基材はまた、印刷システムなどのトナー像が受けられる表面を有する任意の基材を含んでもよく、これは、中間面（すなわち、トナー像が印刷文書に転写される前に形成されるドラム又はベルト）であってもよい。例えば、「タンデム式」電子写真カラー印刷システム（例えば、米国特許第５，２７８，５８９号明細書；第５，３６５，０７４号明細書；第６，９０４，２５５号明細書及び第７，１７７，５８５号明細書）は、通常、中間画像転写面（例えば、ベルト又はドラム）及びその後に最終基材に順次各色を転写する複数の印刷エンジンを含む。

画像印刷システムは、一般に、プロセス（又は低速走査）方向及びクロスプロセス（又は高速走査）方向という２つの重要な寸法を有する。基材表面（すなわち、像担持面）が移動する方向は、プロセス（又は低速走査）方向と称され、複数のセンサが向いている方向は、クロスプロセス（又は高速走査）方向と称される。クロスプロセス（又は高速走査）方向は、一般に、プロセス（又は低速走査）方向に対して垂直である。

１つの実施形態において、基材上に蒸着される対象物は、薄膜状のフィルム３０２Ａを含む層の形態で液体として蒸着された後に乾燥されることができる材料である。フィルム３０２Ａは、ウェブ基材上に配置されることができ、その場合、ウェブは、照明装置３０１によって照明される。他の実施形態において、基材上に蒸着される対象物は、例えば、関心のある文書に印刷されたトナー像であり、その場合、走査されるべき文書は、照明装置３０１によって照明される。基材の表面は、ベルト感光体が製造されるウェブなどのウェブ表面とすることができ、ベルト感光体の各層は、ウェブが動いている間、ウェブ上に蒸着される。したがって、フィルム３０２Ａは、製造中に感光体を構成して基材上に蒸着された層のうちの１つ以上とすることができる。それゆえに、基材は、高分子材料を含むことができるウェブとすることができる。したがって、１つの実施形態において、結像されるフィルム３０２Ａは、例えば、ウェブ上の感光体ドラムの層であり、その場合、その上に蒸着されたフィルムを有する走査されるウェブは、照明装置３０１によって照明される。基材は、部分的に若しくは完全に、照明装置によって放射された光の一部を透過することができるか、又は、部分的若しくは完全に、照明装置によって放射された光を反射することができる。基材は、例えば印刷システムなどの基材上に材料を蒸着するシステムの供給装置（図示しない）によってプロセス方向に移動させられることができる。したがって、リニアセンサ３０８は、プロセス、クロスプロセス又はプロセス及びクロスプロセス方向の双方においてスペクトル応答を捕捉するように構成されることができる。

照明装置３０１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイ又は任意の他の適切な照明装置（例えば、蛍光光源）とすることができる。例えば、図３Ｂにおける図示された実施形態に示されるように、照明装置３０１は、屈折率分布型レンズ３０４及びリニアセンサ３０８の各側に１つずつ２つの線状ＬＥＤアレイ３０１Ａ、３０１Ｂを含むことができる。他の実施形態において、照明装置３０１は、単一の線状ＬＥＤアレイを含むことができる。さらに他の実施形態において、一方側のＬＥＤアレイ及び他方側の反射ミラーが２つの線状ＬＥＤアレイの代わりに使用されてもよい。ＬＥＤアレイは、米国特許第６，９７５，９４９号明細書に記載されているように、全て１色、例えば白色又は複数色とすることができる。照明装置アレイ３０１Ａ及び３０１Ｂは、線状配置で離間されている複数の離散的な照明素子を含むことができる。好ましくは、照明素子は、規則的な間隔で均等に配置されているＬＥＤである。１つの実施形態において、ＬＥＤからフィルム３０２Ａに光を伝達するためにライトガイド又はレンズ構成が使用されることができる。

屈折率分布型レンズ３０４は、基材表面３０２と線形可変フィルタ３０６との間に配置されている。１つの実施形態において、屈折率分布型レンズ３０４は、リニアセンサ３０８上において基材表面３０２上に蒸着したフィルム３０２Ａを垂直に結像するために使用することができる。１つの実施形態において、屈折率分布型レンズ３０４は、所定の受光角αを有するセルフォック（登録商標）レンズ又は他のマイクロレンズ構成である。セルフォク（登録商標）レンズは、放物線状屈折率分布を有するファイバロッドから構成された屈折率分布型レンズである。１つの実施形態において、セルフォック（登録商標）レンズは、約＋／−９度の受光角αを有する。

１つの実施形態において、線形可変フィルタ３０６は、光学的に狭帯域のコーティングされたガラスフィルタである。１つの実施形態において、バンドパスの中心波長は、線形可変フィルタの一方の端部から他方へと線形的に変化する。他の実施形態において、バンドパスの中心波長は、線形可変フィルタの長さに沿って対数的に変化する。１つの実施形態において、線形可変フィルタは、基材表面から反射した光が通過するように構成された、バンドパスコーティング、基材及びブロッカーコーティングという３つの異なる層を含む。１つの実施形態において、線形可変フィルタは、その面にわたって厚さが変化するフィルム（例えば、バンドパスコーティング）によってそのスペクトル性能を実現する。

本開示において使用される線形可変フィルタが図２に示されている。図２に示されるように、周波数の広くて連続スペクトルを生成するソース（例えば、照明装置）からの放射２００は、線形可変フィルタ２０２に入射する。１つの実施形態において、放射２００は、広帯域放射と称される。図２のグラフは、線形可変フィルタ２０２を使用して測定されたスペクトルを示している。図２におけるグラフは、垂直Ｙ軸に沿った割合で透過率を示している。水平Ｘ軸において、グラフは、ナノメートルで表された波長を示している。

本開示において使用されるこの種の適切な線形可変フィルタは、カリフォルニア州ミルピタスのＪＤＳユニフェーズ社（ＪＤＳＵ）から入手可能である。そのような線形可変フィルタの非限定的例の特性又は仕様は、以下のように開示されている。線形可変フィルタのスペクトル範囲は、４００から７００ナノメートルである。線形可変フィルタの半値幅は、中心波長の１．５％以下である。線形可変フィルタの線形フィルタ分散は、３９．５ナノメートル／ミリメートルであり、線形フィルタ分散は、＋／−０．８ナノメートル／ミリメートルの範囲内である。線形可変フィルタのピーク透過率は、４００ナノメートルから７００ナノメートルの間のバンドパスの４０％以上である。線形可変フィルタの帯域外ブロッキングＴは、４００ナノメートルから７００ナノメートルのバンドパスについて、平均が０．１％以下であり、絶対値が０．５％以下である。線形可変フィルタの全体のフィルタ長は８．８７ミリメートルであり、全体のフィルタ長は、＋／−０．０５ミリメートルの範囲内である。線形可変フィルタの活性領域の長さは、ほぼ部品を中心に７．６ミリメートル（約１８０画素）公称である。線形可変フィルタの全体のフィルタ幅は１．００ミリメートルであり、全体のフィルタ幅は、＋／−０．０５ミリメートルの範囲内である。線形可変フィルタのフィルタ厚さは１．１ミリメートルであり、フィルタ厚さは、＋／−０．１ミリメートルの範囲内である。

図３Ａ及び図３Ｂを再度参照すると、１つの実施形態において、リニアセンサ３０８は、例えば、全幅アレイ（ＦＷＡ）イメージセンサである。全幅アレイセンサは、実質的に移動する基材表面の全体幅（移動方向に垂直）を拡張するセンサとして定義される。ウェブ上にフィルムを蒸着しながら、全幅アレイセンサは、蒸着したフィルムの任意の所望の部分を検出するように構成されている。全幅アレイセンサは、クロスプロセス（又は高速走査）方向に所定間隔で均等に離間された（例えば、１／６００インチ毎（インチあたり６００スポット））複数のセンサを含むことができる。例えば、米国特許第６，９７５，９４９号明細書を参照のこと。接触型イメージセンサ、ＣＭＯＳアレイセンサ又はＣＣＤアレイセンサなどの他のリニアアレイセンサもまた使用可能であることが理解される。

本開示は、画像担持面の幅よりもかなり小さいイメージセンサチップを使用してもよいことが企図される。センサチップは、印刷画像の全幅ではなく印刷画像の一部のみを検出するように構成されている。１つの実施形態において、本開示の検出システム３００は、スポット測定を行うためのスポット又はパッチ分光光度計とすることができる。図３Ａは、リニアセンサが単一のチップセンサであるスポットセンサアーキテクチャを示している。スポットセンサアーキテクチャにおいて、チップセンサは、行がＭ個の画素を含む単一の行を含む。スポットセンサアーキテクチャにおいて、線形可変フィルタのウェッジの向きは、リニアセンサ又はチップセンサの長さに沿っており、チップセンサの各画素は、着色パッチの異なる色に対応している。本開示はまた、ページ幅空間分解スペクトルイメージングについても使用されることができることが企図される。そのような実施形態において、全幅アレイセンサは、Ｎ個の行を含み、全幅アレイセンサの各行は、着色パッチの各色に対応している。各行は、Ｍ個の画素を含む。全幅アレイセンサアーキテクチャにおいて、線形可変フィルタのウェッジの向きは、スポットセンサアーキテクチャにおいて線形可変フィルタのウェッジの向きに対して垂直である。換言すれば、線形可変フィルタのウェッジの向きは、全幅アレイセンサのＮ行に沿っている。

１つの実施形態において、照明装置からの照明によって使用される場合、リニアセンサの出力は、スペクトルにわたって反射率を示す。１つの実施形態において、プロセッサは、リニアセンサを較正してリニアセンサによって検出された反射率データを処理するために設けられることができる。ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡのような専用ハードウェア、ソフトウェア又は専用ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせとすることができる。

システムの最終的な結果は、線形可変フィルタ３０６の公称のバンドパス特性が線形可変フィルタ３０６とリニアセンサ３０８との間の間隙のために効果的に広がるというものである。しかしながら、上述したように、本開示は、線形可変フィルタ３０６からリニアセンサ３０８の間隙Ｇが十分に小さく、屈折率分布型レンズ３０４によって結像される光の角度の広がりが十分に小さい場合、これらの効果が許容可能であることを提案する。

１つの実施形態において、図３Ａ−図３Ｃに示されるように、線形可変フィルタ３０６及びリニアセンサ３０８は、間隙Ｇだけ離間されている。１つの実施形態において、間隙Ｇは、例えば、以下の例において詳細に記載されるように１ミリメートルと小さく維持される。他の実施形態において、間隙Ｇは、１ミリメートルよりも大きいか又はそれ未満であってもよい。１つの実施形態において、線形可変フィルタ３０６とリニアセンサ３０８との間の許容可能な間隙は、エンドユーザによるスペクトル測定における所望の分解能に依存しながら、許容される線形可変フィルタの公称のバンドパス特性を効果的に広げる効果をさらに維持する。例えば、第１のエンドユーザが第２のエンドユーザのスペクトル分解能の半分のみを必要とする場合、ゼロ番目まで、第１のエンドユーザは、線形可変フィルタ３０６とリニアセンサ３０８との間に第２のエンドユーザの２倍の間隙Ｇを有することができる。１つの実施形態において、間隙は、間隙によって誘発される残留誤差がシステムの画質にとって許容可能であるような点まで低減される。換言すれば、合理的な間隙について、画質の償還は無視可能である。１つの実施形態において、エンドユーザが線形可変フィルタとリニアセンサとの間にカバーガラスなどを配置することができるように、線形可変フィルタ３０６とリニアセンサ３０８との間の間隙Ｇは、約１ミリメートルのオーダーに維持される。

図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、１つの実施形態において、上述したように、結像される対象物は、ベルト感光体の一部を形成するフィルムを含む蒸着フィルムとすることができるか又は均一に着色されたパッチなどのトナー像とさえすることができる蒸着フィルム３０２Ａである。１つの実施形態において、フィルム３０２Ａの異なる部分は、リニアセンサ３０８の異なる画素に結像される。１つの実施形態において、リニアセンサ３０８の各画素上に配置されるものは、線形可変フィルタ３０６の特定の部分とそのスペクトルバンドパス特性である。それゆえに、リニアセンサ３０８の各画素は、隣接する線形可変フィルタ部のバンドパスに含まれるのみである光に応答する。それゆえに、画素出力の集合体は、照明からの寄与を含むフィルム３０２Ａのスペクトル成分を表す。１つの実施形態において、較正技術は、照明の寄与から分離するために後に使用することができ、それゆえに、フィルム３０２Ａのまさに分光反射率情報を残す。

フィルム３０２Ａから反射した光ビームは、リニアセンサ３０８上に屈折率分布型レンズ３０４によって結像される。線形可変フィルタがリニアセンサに近接して配置されている場合、リニアセンサからの画素出力は、線形可変フィルタによって波長フィルタリングされた光ビームに対応する。例えば、線形可変フィルタのスペクトル範囲が４００ナノメートルから７００ナノメートルであると仮定すると、リニアセンサの画素＃１の出力は、４００ナノメートルの光量に対応し、リニアセンサの画素＃ｎの出力は、７００ナノメートルの光量に対応するなどである。

線形可変フィルタが好ましくは像面に配置されていないか又は線形可変フィルタが好ましくはレンズの焦点に配置されていない場合、これは、混合の問題をもたらすことがある。線形可変フィルタが好ましくは完全な撮像条件下ではない場合、関心のあるパッチの空間範囲と線形可変フィルタとの間の情報の混合に関するより詳細に以下に記載された２つの関心のある状況がある。

第１の状況において、自己集束屈折率分布型レンズ３０４の許容角度α内に含まれる物体面（例えば、フィルム３０２Ａが配置されている平面）の点から反射した光ビームは、リニアセンサ３０８上に結像される。好ましくは、線形可変フィルタ３０６がリニアセンサ３０８上に配置されていない場合、円錐光の様々な部分は、線形可変フィルタ３０６の僅かに異なる部分を通過し、したがって、その特定点の画像におけるリニアセンサ画素は、僅かに異なるバンドパス特性を有する光の加重平均を表す光ビームを集光する。

第２の状況において、リニアセンサ上の関心のある画素の公称バンドパス位置を通過する異なる対象物（例えば、フィルム３０２Ａ）点からの光ビームがある。それゆえに、リニアセンサ上の隣接する画素は、そのスペクトル成分がリニアセンサ３０８上の異なる画素について意図された光ビームに応答する。第２の状況は、均一に着色したパッチから反射した光ビームがリニアセンサ上に自己集束屈折率分布型レンズ（例えば、セルフォック（登録商標）レンズ）によって結像される場合には重要でないかもしれない。

１つの実施形態において、合理的な間隙は、システムの許容可能な画質性能を得るために十分に小さい上述した混合条件を維持するために線形可変フィルタとリニアセンサとの間に維持されることができる。

以下において述べるものは、例えば、線形可変フィルタとリニアセンサとの間における約１ミリメートルオーダーの小さな間隙Ｇが、許容可能な線形可変フィルタの公称のバンドパス特性を効果的に広げる効果を保持することを示す例である。

結像のために使用される典型的な自己集束屈折率分布型レンズ（例えば、セルフォック（登録商標）レンズ）は、全ての結像される光を＋／−９度の円錐に抑制する。換言すれば、自己集束屈折率分布型レンズ（例えば、セルフォック（登録商標）レンズ）は、約＋／−９度の受光角αを有する。１つの実施形態において、結像条件は、必ずしもスポットセンサに必要とされないが、空間的に分解されたページセンサは、結像を必要とする。

線形可変フィルタとリニアセンサとの間の公称の距離又は間隙Ｇが１ｍｍである場合、線形可変フィルタ（又はリニアセンサにおいて同等）の「錯乱円」は、＋／−０．１６ｍｍである。１つの実施形態において、「錯乱円」は、自己集束屈折率分布型レンズの受光角の正接を計算することによって得られる。例えば、自己集束屈折率分布型レンズの受容角α（例えば、約＋／−９度）の正接は、＋／−０．１６ｍｍである。

上記開示されたように、線形可変フィルタの半値幅（ＨＰＢＷ）は、線形可変フィルタのバンドパスの中心波長（ＣＷＬ）の１．５％以下である。図２に示されるように、線形可変フィルタのバンドパスの中心波長は５５０ｎｍである。線形可変フィルタのバンドパスの中心波長は５５０ｎｍに等しいため、線形可変フィルタの半値幅は８．３ｎｍ以下である。また、上述したように、線形可変フィルタの線形フィルタの分散は、３９．５ナノメートル／ミリメートルであり、その場合、線形フィルタの分散は、＋／−０．８ナノメートル／ミリメートルの範囲内である。そのため、錯乱円は、＋／−６ｎｍの加重された追加の波長の広がりを形成する。これは、線形可変フィルタの線形フィルタの分散（例えば、３９．５ナノメートル／ミリメートル）と線形可変フィルタにおける錯乱円との積を計算することによって得られる。

それゆえに、線形可変フィルタの有効バンドパスは、線形可変フィルタ固有の半値幅及び角度加重錯乱円の畳み込みによって僅かに広げられるが許容できなくはない。線形可変フィルタの半値幅が１６ナノメートルの倍であるとしても、それは、他のインライン分光光度計のサンプル数よりも多い（７００−４００）／１６＝１９の異なる波長サンプルを表す。さらに、それぞれの「異なる」波長サンプルは、僅かに異なる波長シフトにおいて複数の画素から構成されていることから、さらにより多くのスペクトル情報が分析のために利用可能である。

それゆえに、本開示は、線形可変フィルタ及びリニアセンサアセンブリ上に蒸着フィルム結像する検出システムを提供し、その場合、検出システムの画素出力は、画像印刷システム又はフィルム製造システムの色性能及び／又は蒸着パラメータ（例えば、蒸着フィルムの厚さ）を判定して影響を与えるためにその後に使用されることができる着色パッチの相対分光反射率に対応する。上述したように、本開示において説明される概念は、スポット測定及びページ幅空間分解スペクトルイメージングの双方に使用することができる。リニアセンサと屈折率分布型レンズとの間に配置された線形可変フィルタは、感光体又はトナー像の層などの蒸着フィルムのインライン測定用のコンパクトで低コストな分光光度計を形成し、測定値は、厚さ測定値又はカラー出力印刷測定値を含む。本開示の利点の１つは、インラインカラー出力印刷測定及び／又は厚さ出力測定用の分光光度計を提供することであり、分光光度計は、インライン分光光度計の他の選択肢に比べてはるかに低いコストを有する。

図４は、本開示の文脈を示す画像印刷システムの基本的要素の簡略化された立面図である。具体的には、連続する原色画像が像担持面（例えば、感光体ベルト）上に堆積され且つ堆積された重畳画像がフルカラー画像として出力シートに１つの工程で直接転写される「イメージ・オン・イメージ」電子写真カラープリンタが示されている。１つの実装形態において、ゼロックス（登録商標）社のｉＧｅｎ３（登録商標）ディジタル印刷機が利用可能である。しかしながら、任意の技術を使用するモノクロ機、感光性基材上に印刷する機器、複数の感光体を有する電子写真機器又はインクジェットベース機器などの任意の画像印刷システムが同様に本開示を有利に利用することができることが理解される。

具体的には、図４の実施形態は、一般に電子写真の技術分野においてよく知られているように、印刷される各原色について１つのセットずつ、それに沿って一連のステーションが配置されている像担持面４２５（例えば、ベルト感光体）を含む。例えば、像担持面４２５上にシアン色分離画像を配置するために、帯電コロトロン４１２Ｃ、結像レーザ４１４Ｃ及び現像ユニット４１６Ｃが使用される。連続した色分離について、同等の要素４１２Ｍ、４１４Ｍ、４１６Ｍ（マゼンタ用）、４１２Ｙ、４１４Ｙ、４１６Ｙ（イエロー用）及び４１２Ｋ、４１４Ｋ、４１６Ｋ（ブラック用）が設けられている。連続した色分離は、像担持面４２５の表面に重ねて構築され、その後に組み合わせたフルカラー画像が転写ステーション４２０において出力シートに転写される。そして、出力シートは、電子写真においてよく知られているように定着器４３０を通って移動する。印刷プロセスは、例えば印刷コントローラ４１０によって制御されることができる。

「レーザ印刷」の技術分野においてよく知られているように、像担持面４２５及び（図示していない回転ミラーなどの）他のハードウェアの動作によって様々なレーザの変調を調整することにより、特にこれらの領域が各現像ユニット４１６Ｃ、４１６Ｍ、４１６Ｙ、４１６Ｋによって現像された後に、像担持面４２５上のレーザ放電領域が所望の印刷を形成する。

１つの実施形態において、（図３Ａ−図３Ｃに示されるような）本開示の検出システム３００又は検出システム３１０は、例えば、場所４５２において、それらが装置を出るのにともない、印刷された画像を直接監視する画像印刷システムに配置されることができる。他の実施形態において、（図３Ａ−図３Ｃに示されるような）本開示の検出システム３００又は検出システム３１０は、転写ステーション４２０の直前又は直後に配置されることができ、トナーは、像担持面又は他の中間転写部材上で直接画像を監視するために、例えば場所４５６、４５８においてシート又は媒体に転写される。（図３Ａ−図３Ｃに示されるような）本開示の検出システム３００又は検出システム３１０は、像担持面４２５（場所４５６及び４５８など）上に又は出力シート（例えば、場所４５２など）に転写された印刷画像に形成されたトナー像の測定を行うことができる。図示した場所のみならず、必要に応じて、プリンタ内の任意の場所に配置された任意数の検出装置が設けられてもよい。

４５２、４５６及び４５８に配置された検出システムは、行われた重要な測定値に応じて行動をとるために制御装置４５４にフィードバックを提供する。そこから収集された情報は、リアルタイムフィードバックループ、オフライン較正プロセス、レジストレーションシステムなどでプリンタの動作を助けるように様々な方法で制御装置４５４及び／又は印刷コントローラ４１０によって使用される。制御装置４５４は、別個の要素であるものとして図示されているが、いくつかの実装形態において、制御装置４５４は、印刷コントローラ４１０の一部とすることができることが理解されるであろう。

図５は、本開示の文脈を示しているフィルム蒸着装置の基本的要素の簡略化された立面図である。具体的には、連続したフィルムが基材表面上に堆積される連続供給構成が示されている（例えば、基材が移動している間のウェブ、及び、堆積したフィルムはベルト感光体の少なくとも一部を形成する）。１つの実施形態において、フィルム蒸着システムは、感光体を製造するために利用することができる。感光体は、ロール・ツー・ロールプロセスで製造されることができる。液体形態で基材上に複数の連続層が蒸着され、硬化するのを可能とする。複数の層の一部又は全ての厚さは、感光体が適切に機能するのを確実にするために慎重な監視を必要とする。したがって、そのような実施形態において、層の厚さ測定は、位置センサとして利用されることができる本開示の検出システム３００又は検出システム３１０において記載されたものなど、センサをその場で使用して行われることができる。例えば、線形可変フィルタによって変更された全幅アレイイメージングセンサは、様々な層（すなわち、フィルム）から反射又はそれを透過したスペクトルデータの捕捉を可能とし、様々な層及び／又は基材に沿った個々の部位のスペクトル捕捉を可能とする。センサは、連続供給又はロール・ツー・ロール構成で製造されるのにともない各層の近傍に配置されることができる。各スペクトル捕捉部位は、センサによって検出されたスペクトルを分析することによってフィルムの厚さを監視することができる。センサは、最大でインチあたり１部位を含む複数の捕捉部位を含むことができる。それゆえに、本開示のセンサシステムは、感光体若しくは定着ロール装置又は層蒸着プロセスによって製造される任意の物品の製造の品質管理を維持するために有用であり得る。

したがって、感光体の製造のための本開示の検出システム３００又は検出システム３１０を使用するための１つの実装において、図５の実施形態は、フィルム蒸着の技術分野において一般によく知られているように、その表面が一連のステーション５１４、５１５を越えて供給される連続基材５２５（例えば、ウェブ）を含み、蒸着される各フィルムについて１つのステーションである。例えば、基材の表面に第１のフィルム５２６を配置／蒸着するためにフィルム蒸着ステーション５１４が使用される。連続フィルムについて、第２のフィルム５２７を配置／蒸着するために５１５などの同等のステーションが設けられている。連続フィルムは、最終装置（図示しない）の一部を形成するために基材５２５の表面に重ねて構築される。フィルム蒸着プロセスは、例えば、蒸着制御装置５１０によって制御されることができる。

連続供給フィルム蒸着又はロール・ツー・ロールフィルム蒸着の技術分野においてよく知られているように、基材５２５及び他のハードウェア（プーリー、フィードストックローラーなど、図示しない）の動きによって蒸着ステーション５１４、５１５の起動を調整することにより、フィルム蒸着ステーションは、所望のフィルムを形成するために基材の表面にフィルム材料を排出する。右向きの矢印は、基材の動きを示している。

（図３Ａ−図３Ｃに示されるような）本開示の検出システム３００又は検出システム３１０は、基材表面３０２上の蒸着したフィルムを測定することができる。１つの実施形態において、（図３Ａ−図３Ｃに示されるような）本開示の検出システム３００又は検出システム３１０は、例えば、場所５５８においてウェブ基材などの基材の入射面を直接監視するためにフィルム蒸着システムに配置されることができる。（図３Ａ−図３Ｃに示されるような）本開示の検出システム３００又は検出システム３１０は、蒸着システムステーション５１４の直後に配置されることができ、その場合、第１のフィルム５２６の色及び／又は厚さなどのパラメータは、例えば、場所５５６において分析されることができる。（図３Ａ−図３Ｃに示されるような）本開示の検出システム３００又は検出システム３１０は、蒸着システムステーション５１５の直後に配置されることができ、その場合、第２のフィルム５２７の色及び／又は厚さなどのパラメータは、例えば、場所５５２において分析されることができる。図示された場所のみならず必要に応じて蒸着システムにおける任意の場所に配置された検出システム３００及び／又は３１０などの任意数の検出システムが設けられてもよい。

場所５５２、５５６及び５５８における検出システム３００又は３１０は、それぞれ、検出システム３００又は３１０の検出装置によって測定されたときの基材及び／又は基材上に蒸着された層のうちの少なくとも一方から反射した又はそれを透過した光のスペクトル測定値などの測定値に応答してアクションをとるために制御装置５１０にフィードバックを提供する。そこから収集された情報は、リアルタイムフィードバックループ、オフライン較正プロセス、レジストレーションシステムなどの蒸着システムの動作を支援するために様々な方法で蒸着ステーション５１４及び５１５を制御することができる制御装置５１０によって使用される。制御装置５１０は、オンボードコントローラ（図示しない）を含むことができるが、又は、制御装置５１０及び対応するコントローラ（図示しない）は、別個の要素とすることができる。したがって、本開示の１つの実施形態は、図５の実装を動作させる方法である。本方法は、上記開示された検出システム３００を使用して基材上に蒸着された層の走査を提供することができる。走査速度は、走査時間によって定義することができ、光ビームの放射と、リニアセンサから受信したフィルムの分光反射率に基づくフィルムの厚さの判定との間の時間は、走査時間を定義する。例において、走査時間は、走査あたり約９０μｓ以下の速度とすることができる。したがって、（矢印によって示される）基材の動作は、層が基材上に蒸着されるのにともないインラインで測定が行われることから且つ高速走査時間のために、高速とすることができる。検出システム３００又は３１０によって収集された分光反射率に基づいて判定／測定された厚さは、ソフトウェア命令を実行するプロセッサなどにより、プロセッサと通信するメモリに記憶された所定の厚さ値と比較されることができる。判定／測定された厚さと所定の厚さ値との差異が所定の許容値よりも大きい場合、制御装置は、基材供給速度、蒸着時間、蒸着量（すなわち、基材上に蒸着された材料量）などの様々な蒸着パラメータのうちの１つ以上を調整することができる。

Claims (10)

1. 分光光度計によってフィルムの厚さの分析を提供するための方法において、
   基材表面上に蒸着したフィルムに光ビームを放射する照明装置を構成することであって、前記照明装置が前記基材表面に隣接して配置されている、構成することと、
   屈折率分布型レンズ及び線形可変フィルタを介して前記基材表面上に前記蒸着したフィルムからの反射光を受光するようにリニアセンサを構成することであって、前記リニアセンサが基材に隣接して配置されており、前記屈折率分布型レンズが、前記基材表面から反射する光ビームの光路に配置され、前記基材表面と線形可変フィルタとの間に配置されており、前記線形可変フィルタが、前記基材表面から反射する光の光路に配置され、前記リニアセンサと前記屈折率分布型レンズとの間に配置されている、構成することと、
   前記リニアセンサから受信した前記フィルムの分光反射率に基づいて前記フィルムの厚さを判定するためのプロセッサを構成することとを備え、
   前記線形可変フィルタが、バンドパスコーティングを有する光学フィルタであり、前記バンドパスコーティングの特性が、前記線形可変フィルタの長さにわたって線形的に前記線形可変フィルタの中心波長をシフトするように前記線形可変フィルタの長さにわたって変化する、方法。
2. 前記線形可変フィルタと前記リニアセンサとの間に間隙を設けることをさらに備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記リニアセンサが全幅アレイイメージセンサである、請求項１に記載の方法。
4. 前記リニアセンサがイメージセンサチップである、請求項１に記載の方法。
5. 命令を実行するように前記プロセッサを構成することをさらに備え、前記命令が、
   前記分光反射率に基づいて所定の厚さ値と前記フィルムの厚さを比較することと、
   前記フィルムの厚さと前記所定の厚さとの差異が所定の許容値よりも大きい場合に、調整後の蒸着パラメータを定義するために少なくとも１つの蒸着パラメータを調整することとを備える、請求項１に記載の方法。
6. 前記フィルムが第１のフィルムを備え、前記方法が、
   前記第１のフィルム上に配置された第２のフィルムにおいて光ビームを放射するように第２の照明装置を構成することと、
   第２の屈折率分布型レンズ及び第２の線形可変フィルタを介して前記第１のフィルム上に配置された前記第２のフィルムからの反射光を受光するように第１のリニアセンサとは異なる位置に第２のリニアセンサを構成することであって、前記第２のリニアセンサが前記基材に隣接して配置されており、前記第２の屈折率分布型レンズが、前記第１のフィルムの表面からの反射光の光路に配置され、前記第１のフィルムの表面と第２の線形可変フィルタとの間に配置され、前記第２の線形可変フィルタが、前記第１のフィルムの表面から反射した光ビームの光路に配置され、前記第２のリニアセンサと前記第２の屈折率分布型レンズとの間に配置されている、構成することと、
   前記第２のリニアセンサから受信した前記第２のフィルムの分光反射率に基づいて前記第２のフィルムの厚さを判定するように前記プロセッサを構成することとをさらに備え、
   前記第２の線形可変フィルタが、バンドパスコーティングを有する光学フィルタであり、前記バンドパスコーティングの特性が、前記第２の線形可変フィルタの長さにわたって線形的に前記第２の線形可変フィルタの中心波長をシフトするように前記第２の線形可変フィルタの長さにわたって変化する、請求項１に記載の方法。
7. 命令を実行するように前記プロセッサを構成することをさらに備え、前記命令が、
   前記分光反射率に基づいて所定の厚さ値と前記第２のフィルムの厚さを比較することと、
   前記第２のフィルムの厚さと前記所定の厚さの値との差異が所定の許容値よりも大きい場合、少なくとも１つの蒸着パラメータを調整することとを備える、請求項６に記載の方法。
8. 感光体を製造する方法において、
   少なくとも１つのフィルム蒸着ステーションを備えるフィルム蒸着システムを介して基材搬送速度で基材を移動させることと、
   液体量が蒸着速度及び蒸着量によって画定される前記液体を前記基材上に蒸着するために前記少なくとも１つのフィルム蒸着ステーションを起動することと、
   前記液体から前記基材上に第１の層を形成することと、
   インライン分光光度計に光を提供し、前記基材及び前記第１の層のうちの少なくとも一方を表す分光応答データを取得することであって、前記光が、前記第１の層の表面及び前記基材の表面のうちの少なくとも一方から反射されるか又は前記第１の層及び前記基材のうちの少なくとも一方を通って透過される、提供し取得することと、
   少なくとも１つの電子プロセッサを使用し且つ分光光度計データに基づいて前記基材及び前記第１の層のうちの少なくとも一方の厚さを判定することと、
   少なくとも１つの電子プロセッサを使用して所定の厚さ値と前記測定された厚さ値を比較することと、
   前記基材搬送速度、前記蒸着速度及び前記蒸着量のうちの少なくとも１つを調整することとを備える、請求項１に記載の方法。
9. 感光体の組み立て中に分光光度計を使用して蒸着したフィルムの厚さデータを取得するためのシステムにおいて、
   表面から反射した又は基材及び前記基材上に蒸着した層のうちの少なくとも一方の表面を通って透過した光の分光応答測定値を取得するように構成された分光光度計と、
   前記分光光度計に通信可能に接続され、且つ、
   少なくとも１つの電子プロセッサを使用し且つ分光光度計データに基づいて前記基材及び前記層のうちの少なくとも一方の厚さを判定し、
   少なくとも１つの電子プロセッサを使用して所定の厚さ値と前記測定された厚さ値を比較するように構成された少なくとも１つの電子プロセッサと、
   所定の基材搬送速度で前記基材を提供するための基材搬送装置と、
   前記少なくとも１つの電子プロセッサに通信可能に接続され、且つ、蒸着速度及び蒸着量のうちの少なくとも一方によって前記基材上に前記層を蒸着するように構成された層蒸着ステーションとを備える、システム。
10. 前記少なくとも１つの電子プロセッサが、前記蒸着速度及び前記蒸着量のうちの少なくとも一方を調整するために前記層蒸着ステーションを制御するようにさらに構成されている、請求項９に記載のシステム。

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