JP2021092433A - 画像形成装置および光沢測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送される用紙上のトナー画像に対しても鏡面反射光を精度良く測定できる画像形成装置および光沢測定方法を提供する。【解決手段】画像形成装置は、画像形成部１２０，１３０、定着部１６０、用紙搬送部１５０、照射部１８１、撮像素子１８３、光電変換素子１８４、および制御部１９０を有する。用紙搬送部１５０は、用紙搬送路１５１を備え、定着部１６０で定着されたシート１０を用紙搬送路１５１に沿って搬送する。照射部１８１は、用紙搬送路１５１の定着部１６０からシートの搬送方向下流側に設置され、用紙搬送路１５１を搬送されるシートに光を照射する。撮像素子１８３および光電変換素子１８４は、照射部１８１からシートへ所定の角度で入射する入射光に対するシートからの反射光および散乱光をそれぞれ受光する。制御部１９０は、撮像素子１８３の撮像データと、光電変換素子１８４の出力レベルとに基づいて、トナー画像の光沢を測定する。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置および光沢測定方法に関する。

近年、プリンターやＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）等の画像形成装置の高画質化の要求が高まっている。画像形成装置が出力する印刷物の画像品質の評価指標の１つにトナー画像の光沢がある。

一般に、トナー画像の光沢は、トナー画像に対して照射した光に対する反射光を測定することにより測定される。例えば、用紙に定着されたトナー画像が高光沢である場合、トナー画像に対して所定の角度で入射した光に対するトナー画像からの反射光の正反射方向の成分は強くなる。一方、トナー画像の表面には、微小な凹凸があるため、正反射方向以外の方向に拡散する光の成分もある。また、トナー画像が低光沢である場合は、トナー画像の表面の凹凸が大きいため、高光沢である場合に比べて、正反射方向の成分は弱まり、正反射方向以外の方向に拡散する光の成分が強まる。このようなトナー画像の反射特性に基づいて、トナー画像の光沢が測定される。

通常、トナー画像の光沢を評価するため、鏡面光沢度、写像性、およびヘイズ（曇り度）のうち少なくともいずれかが測定される。このうち、鏡面光沢度は、特定の入射角に対する反射角についての光の正反射光のレベルを表すものであり、人間の感じる光沢と必ずしも合致するものではない。このため、高光沢のトナー画像を評価する場合、鏡面光沢度に加えて、鏡面反射光の拡散度合いを表す写像性またはヘイズを使用することが有効であることが分かってきている。写像性は像の鮮明度を表し、ヘイズは像の曇り度（不鮮明度）を表す。写像性およびヘイズは、トナー画像からの鏡面反射光のレベルと拡散分布に基づいて算出されうる。

これに関連して、下記特許文献１には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサーを使用して、固定された被検面に対する鏡面反射光を測定し、鏡面反射光のレベルと拡散分布から鏡面光沢度、写像性、ヘイズ等の反射特性を算出する技術が開示されている。

特開２０１４−１２６４０８号公報

特許文献１の技術では、固定された被検面に対する鏡面反射光を測定することを想定している。したがって、通常、測定中に被検面の位置が変動することがないため、測定タイミングが問題となることはない。しかし、例えば画像形成装置内を搬送される用紙の表面等、移動する被検面に対する鏡面反射光を測定する場合、測定タイミングによっては、用紙の搬送速度や、用紙搬送方向に直交する方向の用紙の位置が変動する可能性がある。また、用紙搬送部の部品等の位置が変化する可能性もある。さらに、例えば文字を含むトナー画像が被検面である場合、被検面の面積が小さいため、用紙上に照射される光の照射面積が被検面よりも大きいサイズとなりうる。その結果、引用文献１の技術を使用して、移動する被検面に対する鏡面反射光を測定した場合、トナー画像に対する鏡面反射光を測定するつもりが、測定位置がずれ、トナー画像ではなく用紙の地肌に対する鏡面反射光を測定しまうおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、搬送される用紙上のトナー画像に対しても鏡面反射光を精度良く測定できる画像形成装置および光沢測定方法を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）シートにトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部によって形成されたトナー画像を前記シートに定着する定着部と、用紙搬送路を備え、前記定着部で定着された前記シートを前記用紙搬送路に沿って搬送する用紙搬送部と、前記用紙搬送路の前記定着部より前記シートの搬送方向下流側に設置され、前記用紙搬送路を搬送される前記シートに光を照射する照射部と、前記照射部から前記シートへ所定の角度で入射する入射光に対する前記シートからの反射光および散乱光をそれぞれ受光する撮像素子および光電変換素子と、前記撮像素子の撮像データと、前記光電変換素子の出力レベルとに基づいて、前記トナー画像の光沢を測定する制御部と、を有する、画像形成装置。

（２）前記制御部は、前記撮像素子の撮像データに基づいて、前記シートからの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布を算出し、算出された前記鏡面反射光のレベルおよび拡散分布に基づいて、トナー画像の光沢を推定する、上記（１）に記載の画像形成装置。

（３）前記制御部は、前記光電変換素子の出力レベルの変化を監視し、前記出力レベルの変化に基づいて、前記撮像素子の出力電圧を読み出すタイミングを決定する、上記（１）または（２）に記載の画像形成装置。

（４）前記制御部は、前記シート上において、前記照射部によって光が照射された箇所にトナー画像があるか否かを、前記光電変換素子の前記出力レベルに基づいて判定する、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の画像形成装置。

（５）前記制御部は、前記出力レベルの変化速度値、または前記出力レベルの時間に対する微分値を算出し、前記変化速度値または前記微分値に基づいて、前記タイミングを決定する、上記（４）に記載の画像形成装置。

（６）前記撮像素子は、前記シート上のトナー画像がある部分と、トナー画像がない部分とを撮像し、前記制御部は、トナー画像がある部分の撮像データとトナー画像がない部分の撮像データとの差分に基づいて、前記シートの表面性を測定する、上記（４）または（５）に記載の画像形成装置。

（７）前記照射部は、互いに異なる波長の光を発する複数の発光素子を有し、前記制御部は、前記発光素子を独立に順次点灯させるように前記照射部を制御し、前記照射部からの各波長の光に対する、前記撮像素子の撮像データと前記光電変換素子の出力レベルとを取得する、上記（１）に記載の画像形成装置。

（８）前記制御部は、前記複数の発光素子の光の波長と、前記光電変換素子の出力レベルとの関係に基づいて、前記シート上のトナー画像の色および濃度を測定する、上記（７）に記載の画像形成装置。

（９）前記制御部は、さらに、前記撮像素子の撮像データに基づいて、前記各波長について、前記シートからの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布を算出し、前記複数の発光素子の光の波長と、前記シートからの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布との関係に基づいて、前記シート上のトナー画像の色、濃度、および表面性を測定する、上記（８）に記載の画像形成装置。

（１０）前記制御部は、前記シートからの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布に基づいて、前記定着部の定着温度を含む、前記定着部の定着制御に関連するパラメーターを更新する、上記（２）に記載の画像形成装置。

（１１）前記制御部は、前記出力レベルに基づいて、前記定着部の定着温度を含む、前記定着部の定着制御に関連するパラメーターを更新する、上記（１０）に記載の画像形成装置。

（１２）画像形成部において、シートにトナー画像を形成するステップ（ａ）と、
定着部において、前記画像形成部で形成されたトナー画像を前記シートに定着するステップ（ｂ）と、前記定着部で定着された前記シートを用紙搬送路に沿って搬送するステップ（ｃ）と、前記用紙搬送路の前記定着部から前記シートの搬送方向下流側に設置された照射部によって、前記用紙搬送路を搬送される前記シートに光を照射するステップ（ｄ）と、前記照射部から前記シートへの入射光に対する前記シートからの反射光および散乱光を撮像素子および光電変換素子によってそれぞれ受光するステップ（ｅ）と、前記撮像素子の撮像データと、前記光電変換素子の出力レベルとに基づいて、前記トナー画像の光沢を測定するステップ（ｆ）と、を有する、光沢測定方法。

（１３）前記ステップ（ｆ）では、前記撮像素子の撮像データに基づいて、前記シートからの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布を算出し、算出された前記鏡面反射光のレベルおよび拡散分布に基づいて、前記トナー画像の光沢を推定する、上記（１２）に記載の光沢測定方法。

（１４）前記ステップ（ｆ）では、前記光電変換素子の出力レベルを監視し、前記出力レベルの変化に基づいて、前記撮像素子から出力電圧を読み出すタイミングを決定する、上記（１２）または（１３）に記載の光沢測定方法。

（１５）前記ステップ（ｆ）の後に、前記シートからの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布に基づいて、前記定着部の定着温度を含む、前記定着部の定着制御に関連するパラメーターを更新するステップ（ｇ）をさらに有する、上記（１２）〜（１４）のいずれか１つに記載の光沢測定方法。

本発明によれば、撮像素子の撮像データと、光電変換素子の出力レベルとに基づいて、トナー画像の光沢を測定するので、搬送される用紙上のトナー画像に対しても鏡面反射光を精度良く測定できる。

一実施形態に係る画像形成装置の構成を例示する概略図である。 図１に示す画像形成装置の構成を例示する概略ブロック図である。 図２に示す測定部の構成を例示する概略ブロック図である。 図２に示す測定部の構成を例示する概略断面図である。 図２に示す測定部を図４のＺ方向から視た場合の模式図である。 一実施形態の画像形成装置の光沢測定方法の処理手順について例示するためのフローチャートである。 図３に示す撮像素子の読み出しタイミングについて説明するための波形図である。 図３に示す撮像素子の動作を例示するフローチャートである。 図３に示す撮像素子の動作を説明するためのタイミングチャートである。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

＜画像形成装置１００＞
図１および図２は、それぞれ本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を例示する概略図および概略ブロック図である。また、図３および図４は図２に示す測定部１８０の構成を例示する概略ブロック図および概略断面図である。また、図５は、測定部１８０を図４のＺ方向から視た場合の模式図である。

図１に示す画像形成装置１００は、電子写真方式の画像形成装置であり、スキャンされた原稿の画像データ、または外部のクライアント端末から受信した印刷ジョブに基づいて生成された画像データを使用して、記録媒体である用紙（シート）１０に画像を形成（印刷）する。画像形成装置１００は、例えば、コピー機、プリンター、ファクシミリ、またはコピー機能、プリンター機能、およびスキャン機能を有するＭＦＰでありうる。

画像形成装置１００は、原稿読取部１１０、作像部１２０、転写部１３０、給紙部１４０、用紙搬送部１５０、定着部１６０、操作表示部１７０、測定部１８０、および制御部１９０を有する。

原稿読取部１１０は、原稿台の所定の読取位置にセットされた原稿、またはＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ：自動原稿搬送装置）により所定の読取位置に搬送された原稿に光源から光を当て、その反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサーやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）リニアセンサー等の受光素子で光電変換することで電気信号を生成する。生成された電気信号は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換、シェーディング補正、フィルター処理、画像圧縮処理等が施され、作像部１２０へ送信される。

作像部１２０は、像担持体として感光体ドラム１２２にトナー画像を形成する。作像部１２０は、イエロー（Ｙ）色の画像を形成する作像ユニット１２Ａ、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する作像ユニット１２Ｂ、シアン（Ｃ）色の画像を形成する作像ユニット１２Ｃ、黒（Ｋ）色の画像を形成する作像ユニット１２Ｄを有する。

作像部１２０の各ユニットは、現像装置１２１、感光体ドラム１２２、帯電部１２３、および光書込部１２４を、それぞれ有する。

現像装置１２１は、感光体ドラム１２２の表面にトナーを付着させることにより、静電潜像をトナーにより可視化してトナー画像を形成する。つまり、作像ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、および１２Ｄの感光体ドラム１２２に、イエロー色、マゼンタ色、シアン色および黒色に対応するモノクロのトナー画像を、それぞれ形成する。作像ユニット１２Ａ〜１２Ｄの各現像装置１２１は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの異なる色の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。

感光体ドラム１２２は、有機光導電体（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＯＰＣ）を含むポリカーボネイト等の樹脂からなる感光層を有する像担持体であり、所定の速度で回転するように構成されている。帯電部１２３は、感光体ドラム１２２の周囲に配置されるコロナ放電極からなり、生成されるイオンによって感光体ドラム１２２の表面を帯電させる。光書込部１２４は、走査光学装置が組み込まれており、画像データに基づいて、帯電された感光体ドラム１２２を露光することにより、露光された部分の電位を低下させ、画像データに対応する電荷パターン（静電潜像）を形成する。

転写部１３０は、中間転写ベルト１３１、１次転写部１３２、および２次転写部１３３を有する。中間転写ベルト１３１は、無端状であり、作像ユニット１２Ａ〜１２Ｄの側方に配置され、感光体ドラム１２２と当接するように位置決めされる。中間転写ベルト１３１は、例えばポリイミドフィルムで形成されている。中間転写ベルト１３１上には、作像ユニット１２Ａ〜１２Ｄにおいて形成された各色のモノクロのトナー画像が１次転写部１３２により逐次転写され、イエロー色、マゼンタ色、シアン色および黒色の各層が重畳したカラーのトナー画像が形成される。２次転写部１３３は、中間転写ベルト１３１に形成されたカラーのトナー画像を、搬送されて来る用紙１０に転写する。作像部１２０および転写部１３０は、画像形成部を構成する。

給紙部１４０は、用紙１０を収容する複数の給紙トレイ１４１，１４２を備える。給紙トレイ１４１，１４２には、例えば用紙サイズごとに用紙１０が収容されている。用紙１０は、１枚ずつ用紙搬送部１５０に送り出される。

用紙搬送部１５０は、用紙１０を搬送するための用紙搬送路１５１および複数の搬送ローラー対１５２を有し、画像形成装置１００内において用紙１０を搬送する。

また、用紙搬送部１５０は、用紙反転部を有する。用紙反転部は、定着部１６０によって表面にトナー画像が定着された用紙１０を、用紙搬送路１５１を通じて作像部１２０へ向けて搬送するとともに、用紙１０の表裏を反転し、表面の反対面の裏面に作像部１２０によるトナー画像の形成を可能にする。

給紙部１４０から給紙された用紙１０は、複数の搬送ローラー対１５２が駆動部（不図示のモーター）よって回転駆動されることで、用紙搬送路１５１に沿って搬送される。用紙１０は、レジストローラー１５Ｒを経て２次転写部１３３に搬送され、２次転写部１３３においてトナー画像が転写された後、定着部１６０に搬送される。

定着部１６０は、用紙１０に形成されたトナー画像を定着する。定着部１６０は、内部にヒーターが配置された中空の加熱ローラー１６１と、加熱ローラー１６１に圧着する加圧ローラー１６２とを備える。加熱ローラー１６１および加圧ローラー１６２は、ヒーターにより所定温度（たとえば１００℃以上）に制御され、用紙１０に加熱・加圧処理を施し、トナー画像を定着する。

定着部１６０は、定着制御に関連する各種のパラメーター（以下、「定着パラメーター」という）を調整することにより、トナー画像の光沢を制御できる。本実施形態では、光沢は、用紙表面における反射または散乱に関する特性を表し、例えば鏡面光沢度、写像性、またはヘイズ等によって測定される。また、定着パラメーターには、例えば、定着温度（加熱ローラー１６１の外周面の表面温度）、加熱ローラー１６１と加圧ローラー１６２とで形成される定着ニップ部にかかる面圧、定着ニップ部における加熱ローラー１６１および加圧ローラー１６２の周速度等が含まれる。

トナー画像が定着された用紙１０は、片面印刷の場合、用紙搬送路１５１を通って排紙部１５３から画像形成装置１００の外部へ排出される。一方、両面印刷の場合、用紙搬送部１５０の用紙反転部にて表裏が反転され、再び２次転写部１３３へ向けて搬送される。そして、用紙１０は、２次転写部１３３において裏面にトナー画像が転写され、定着部１６０において裏面のトナー画像が定着された後、排紙部１５３から画像形成装置１００の外部へ排出される。

操作表示部１７０は、ユーザーの指示を受け付けたり、ユーザーへのメッセージ等を画面に表示したりする。操作表示部１７０は、キーボードおよび操作パネルを有する。ユーザーは、キーボードや、操作パネルを操作することにより、制御部１９０に対して指示を入力する。また、画面には、入力された情報、各種設定情報、警告メッセージ等が表示される。

測定部１８０は、用紙搬送路１５１を搬送される用紙１０に光を照射し、用紙１０からの反射光および散乱光をそれぞれ受光し、反射光および散乱光の検出結果を制御部１９０に伝達する。図３および図４に示すように、測定部１８０は、照射部１８１、駆動部１８２、撮像素子１８３、光電変換素子１８４、Ａ／Ｄ変換部１８５、レンズ１８６、絞り１８７、およびコリメーターレンズ１８８を有する。測定部１８０は、用紙搬送路１５１の定着部１６０から用紙１０の搬送方向の下流側、例えば定着部１６０と排紙部１５３との間の用紙搬送路１５１に沿った位置に配置されている。

照射部１８１は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を少なくとも１つ備え、用紙搬送路１５１を搬送される用紙１０に向けて光を照射する。照射部１８１は、複数の発光素子を備えることもでき、その場合、それらの発光素子は互いに異なる波長の光、例えば赤色、緑色、青色等の光を発する。

また、照射部１８１が光を照射する方向には、レンズ１８６、絞り１８７、およびコリメーターレンズ１８８が配置されている。発光素子から射出された発散光束は、レンズ１８６により絞り１８７上で収束され、絞り１８７により照射範囲がより狭い範囲に制限される。絞り１８７を通過した光は、再び発散光束となり、コリメーターレンズ１８８に入射し、コリメーターレンズ１８８により平行光に変換され、搬送される用紙１０の紙面上の測定点Ｐの位置において小面積で照射される。以下、測定点Ｐに照射される平行光をスポット光２１という。なお、図４では、スポット光２１は、簡略化のため、その光軸を示す実線で表されている。また、絞り１８７の口径は、例えば数μｍ〜数十μｍの大きさでありうる。

発光素子は、測定点Ｐにおいて、スポット光２１が用紙１０の紙面に入射する角度をθｉとすると、スポット光２１が用紙１０の紙面に対して所定の角度（９０°−θｉ）をなすように位置および向きが設定される。θｉは、反射特性ごとにＪＩＳやＩＳＯで規定されている。

例えば、反射特性として、鏡面光沢度を測定する場合、θｉは、ＪＩＳ Ｚ ８７４１に規定されている２０度、４５度、６０度、７５度および８５度のいずれかに設定される。鏡面光沢度は、正反射光２２ａのレベルに基づいて算出される。また、反射特性として、写像性を測定する場合、θｉは、ＪＩＳ Ｋ ７３７４に規定されている４５度および６０度のいずれかに設定される。写像性は、拡散反射光のレベルおよび分布に基づいて算出される。拡散反射光は、正反射光２２ａの周辺に分布を有する反射光成分である。また、反射特性として、ヘイズを測定する場合、θｉは、ＩＳＯ １３８０３、ＡＳＴＭ Ｅ ４３０に規定されている２０度および３０度のいずれかに設定される。ヘイズも、拡散反射光のレベルおよび分布に基づいて算出される。

駆動部１８２は、制御部１９０からの制御信号に応じて、照射部１８１の発光素子に電力を供給し、発光素子を発光または消灯させる。

撮像素子１８３は、スポット光（入射光）２１に対する用紙１０からの鏡面反射光２２を受光する。鏡面反射光２２は、正反射光２２ａと、拡散反射光とを成分に持つ反射光である。例えば拡散範囲が破線で示される拡散反射光は、撮像素子１８３によって受光されうる。撮像素子１８３は、例えばフォトダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）が２次元的に配列されたＣＣＤイメージセンサー、またはピクセルを構成するＰＤが１列に配置されたＰＤアレイを有するＣＭＯＳリニアセンサーでありうる。

撮像素子１８３は、スポット光２１に対する用紙１０からの鏡面反射光２２を受光するため、測定点Ｐにおいて、鏡面反射光２２の正反射光２２ａが用紙１０に対して（９０°−θｒ）の角度をなすように位置、および受光面の向きが設定される。ここで、θｒは正反射光２２ａの反射角であり、θｒ＝θｉである。

撮像素子１８３がＣＭＯＳリニアセンサーである場合、ＰＤアレイは、図４および図５のＸ−Ｚ平面に平行に配置される。これにより、撮像素子１８３は、スポット光２１が用紙１０の表面の凹凸によって拡散反射された拡散反射光についても受光できる。

なお、ＰＤアレイに含まれる一列あたりのＰＤの数は、鏡面反射光２２の拡散範囲（例えば、破線で示す範囲）に十分対応できる数に設定される。

光電変換素子１８４は、スポット光２１（入射光）に対する用紙１０の表面からの散乱光２３を受光する。光電変換素子１８４は、例えば、ＰＤを備え、スポット光２１に対する用紙１０ｎ表面からの散乱光２３を受光するため、測定点Ｐにおいて用紙１０に対して９０°の角度をなすように位置、および受光面の向きが設定される。後述するように、本実施形態では、光電変換素子１８４の出力レベルの変化に基づいて、撮像素子１８３のＰＤアレイにおける光電流を蓄積するタイミングと、ＰＤアレイの電圧を出力するタイミングとが生成される。光電流は、ＰＤが受光した光によって生成される電流である。

Ａ／Ｄ変換部１８５は、撮像素子１８３のから出力信号と、光電変換素子１８４からの出力信号とを、アナログ信号からディジタル信号に変換し、制御部１９０へ送信する。

図５に示すように、照射部１８１、撮像素子１８３、および光電変換素子１８４は、Ｚ方向から視た場合に、用紙搬送方向（Ｘ方向）に平行な直線３０上に配置されている。

図２に戻り、制御部１９０は、原稿読取部１１０、作像部１２０、転写部１３０、給紙部１４０、用紙搬送部１５０、定着部１６０、操作表示部１７０、および測定部１８０の各部を統合的に制御して、画像形成装置１００が有する様々な機能を実現する。

制御部１９０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１９１、補助記憶部１９２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１９３、およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１９４を有し、これらの構成要素は内部バスによって相互に接続されている。

ＣＰＵ１９１は、光沢測定プログラムを実行し、画像形成装置１００の各部を制御する。補助記憶部１９２には、オペレーティングシステム、各種アプリケーションプログラム、光沢測定プログラム等が格納されている。

ＲＡＭ１９３は、ＣＰＵ１９１による演算処理の結果、画像データ等を一時的に記憶する。ＲＯＭ１９４は、ＣＰＵ１９１が演算処理等で使用する各種パラメーター等を記憶している。

また、制御部１９０は、ネットワークに接続されたクライアント端末等の機器と通信を行うためのネットワークインターフェース（不図示）を有し、ネットワークインターフェースを通じてクライアント端末から印刷ジョブを取得する。印刷ジョブには、印刷データおよび印刷設定情報が含まれている。

（光沢測定方法）
以下、図６〜図８を参照して、本実施形態における画像形成装置１００の光沢測定方法について説明する。図６は、本実施形態の画像形成装置１００の光沢測定方法の処理手順について例示するためのフローチャートである。図６のフローチャートの処理は、ＣＰＵ１９１が光沢測定プログラムを実行することにより実現される。また、図７は、図３に示す撮像素子の読み出しタイミングについて説明するための波形図である。図７において、上の波形図は、撮像素子１８３の読み出しを行うタイミングを示し、縦軸は撮像素子１８３のＰＤアレイの出力電圧［ｍＶ］であり、横軸は時間［ｍｓ］である。また、下の波形図は、光電変換素子１８４の出力電流の時間変化を示し、縦軸は光電変換素子１８４の出力電流［μＡ］であり、横軸は時間［ｍｓ］である。

図６に示すように、まず、用紙１０にトナー画像を形成する（ステップＳ１０１）。画像形成部は、制御部１９０の指示に応じて、印刷ジョブに基づいて、用紙１０にトナー画像を形成する。トナー画像が形成された用紙１０は、定着部１６０に搬送される。

次に、トナー画像を用紙１０に定着する（ステップＳ１０２）。定着部１６０は、制御部１９０の指示に応じて、定着パラメーターで設定された条件の下、トナー画像を用紙１０に定着する。

次に、用紙１０を用紙搬送路１５１に沿って搬送する（ステップＳ１０３）。用紙搬送部１５０は、制御部１９０の指示に応じて、定着部１６０で定着された用紙１０を用紙搬送路１５１に沿って、測定部１８０へ向けて搬送する。

次に、用紙１０に光を照射する（ステップＳ１０４）。制御部１９０は、用紙搬送路１５１上を搬送される用紙１０が、照射部１８１の測定点Ｐを通過する際に、駆動部１８２を制御して照射部１８１の発光素子を駆動する。発光素子は、用紙１０に向けて光を照射する。測定点Ｐにおいて、用紙１０へ所定の角度で入射したスポット光２１は、用紙１０の表面（トナー画像１１または用紙地肌１２）で鏡面反射または散乱する。

また、照射部１８１が、互いに異なる波長の光を発する複数の発光素子を備える場合は、制御部１９０は、上記複数の発光素子を独立に順次点灯させるように照射部１８１を制御する。

次に、反射光および散乱光を受光する（ステップＳ１０５）。撮像素子１８３および光電変換素子１８４は、それぞれ反射光および散乱光を受光する。通常、用紙１０の表面には微小な凹凸があるので、鏡面反射光には、正反射光および拡散反射光が含まれる。拡散反射光は、上述のとおり、正反射光以外の鏡面反射光の成分であり、中心部から周辺部へ向けて強度が減少する分布を有する。拡散反射光成分は、トナー画像の光沢が高い場合は小さくなり、光沢が低い場合は大きくなる。また、散乱光は、用紙１０の表面の凹凸で散乱された光である。

また、照射部１８１が複数の発光素子を備える場合、撮像素子１８３および光電変換素子１８４は、複数の発光素子から順次照射された光に対する反射光および散乱光をそれぞれ受光する。

次に、撮像素子１８３の読み出しタイミングを決定する（ステップＳ１０６）。制御部１９０は、Ａ／Ｄ変換部１８５によってディジタル信号に変換された光電変換素子１８４の出力電流（出力レベル）を監視し、出力レベルの変化に基づいて、撮像素子１８３の出力電圧を読み出すタイミングを決定する。より具体的には、以下のとおりである。

図７の下の波形図に示すように、光電変換素子１８４の出力レベルは、用紙１０の表面における色に応じて変化する。例えば、用紙１０において、トナー画像１１が定着されている部分ではトナー色に応じて散乱率が低下し、出力レベルが低くなる。一方、トナー画像１１が定着されていない部分、すなわち用紙１０の地肌が露出している部分では地肌が白色であり高散乱率である為、出力レベルが高くなる。制御部１９０は、光電変換素子１８４の出力レベルの変化に基づいて、照射部１８１によって用紙１０上に光が照射された箇所にトナー画像１１があるか否かを判定する。

制御部１９０は、用紙１０の表面が用紙地肌１２からトナー画像１１へ切り替わるタイミングで第１トリガー（白抜きの矢印で示す）を生成する。このタイミングは、例えば、光電変換素子１８４の出力レベルの時間に関する平均変化率（変化速度値）に基づいて生成されうる。また、平均変化率の代わりに、時間に対する微分値を計算してもよい。以下、平均変化率を単に「変化率」という。例えば、用紙地肌１２からトナー画像１１への切り替わりでは、変化率は負値となる。したがって、制御部１９０は、変化率が負値となったタイミングで第１トリガーを生成しうる。

また、制御部１９０は、例えば、光電変換素子１８４の出力レベルが、用紙地肌１２に対応する所定の第１レベルから、閾値レベルＬｔｈに下降したタイミングで第１トリガーを生成することもできる。第１レベルは、所定の閾値レベルＬｔｈよりも高いレベルであり、トナー画像１１に対応する第２レベルは、閾値レベルＬｔｈよりも低いレベルである。制御部１９０は、例えば、最初に光電変換素子１８４の出力レベルを測定する際に第１および第２レベルを測定し、閾値レベルＬｔｈをこれらの中間値に設定しうる。

制御部１９０は、第１トリガーをトリガーとして、ＰＤの光電流の蓄積を開始するように撮像素子１８３を制御する。

続いて、制御部１９０は、照射部１８１によるスポット光２１の照射領域がトナー画像１１から用紙地肌１２に変化するタイミングで第２トリガー（黒の矢印で示す）を生成する。このタイミングは、例えば、第１トリガーと同様に変化率に基づいて生成されうる。例えば、トナー画像１１から用紙地肌１２への切り替わりでは、変化率は正値となる。したがって、制御部１９０は、変化率が正値となったタイミングで第２トリガーを生成しうる。あるいは、光電変換素子１８４の出力レベルが第２レベルから立ち上がるエッジを検出して第２トリガーを生成することもできるし、出力レベルが、トナー画像１１に対応する第２レベルから、閾値レベルＬｔｈに上昇したタイミングで第２トリガーを生成することもできる。制御部１９０は、第２トリガーをトリガーとして、ＰＤの光電流の蓄積を終了し、ＰＤアレイの電圧を順次出力するように撮像素子１８３を制御する。

再び図６に戻り、トナー画像の光沢を推定する（ステップＳ１０７）。制御部１９０は、ＰＤアレイの電圧から得られる撮像データに基づいて、用紙１０からの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布を算出することで、トナー画像１１の反射特性（例えば、鏡面光沢度、写像性、またはヘイズ）を取得する。

また、制御部１９０は、複数の発光素子の光の波長（例えば、赤色、緑色、および青色に相当する波長）と、光電変換素子１８４の出力レベルとの関係に基づいて、用紙１０上のトナー画像の色および濃度を測定する。トナー画像の色および濃度を測定する方法は、従来の測色計における測定方法と同様であるので詳細な説明を省略する。

さらに、制御部１９０は、複数の発光素子の各波長について、用紙１０からの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布および光電変換素子１８４で測定した散乱光のレベルを算出し、複数の発光素子の光の波長と、用紙１０からの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布および光電変換素子で測定した散乱光のレベルの関係に基づいて、用紙１０上のトナー画像の色、濃度、および用紙１０の表面性（表面状態）を測定することもできる。

用紙１０の表面性としては、例えば、用紙１０においてトナー画像１１がある部分、およびトナー画像がない部分（すなわち用紙地肌１２）の凹凸の度合いが挙げられる。用紙１０の表面の凹凸の度合いが大きい場合は、小さい場合に比べて用紙１０からの鏡面反射光の正反射成分が小さくなる一方で、拡散反射成分が大きくなる。したがって、撮像素子１８３で測定された鏡面反射光のレベルおよび拡散分布に基づいて、用紙１０の表面の凹凸の度合いを推定できる。

トナー画像１１は、用紙地肌１２にトナー層が被覆されて形成されているので、トナー画像１１の凹凸は、用紙地肌１２の凹凸にトナー層による凹凸が付け加えられたものとなる。トナー画像１１の凹凸の度合いは、トナー画像１１がある部分の撮像データに基づいて測定することができる。しかし、トナー画像１１がある部分の撮像データに基づいて測定したトナー画像１１の凹凸には用紙地肌１２の凹凸の影響も含まれているので、トナー層によるトナー画像１１の凹凸について評価する場合は、トナー画像１１がある部分の撮像データと、用紙地肌１２の撮像データとの差分を計算することで、用紙地肌１２の凹凸の影響を除去する必要がある。

また、用紙地肌１２を撮像素子１８３によって撮像する場合、制御部１９０は、第２トリガーをトリガーとして、ＰＤの光電流の蓄積を開始するように制御する。また、第１トリガーをトリガーとして、ＰＤの光電流の蓄積を終了し、ＰＤアレイの各ＰＤの電圧を順次出力するように撮像素子１８３を制御しうる。

次に、定着部１６０の定着パラメーターを更新する（ステップＳ１０８）。制御部１９０は、用紙１０のトナー画像１１の鏡面反射光のレベルおよび拡散分布に基づいて、定着パラメーターを更新する。定着部１６０は多数の部品から構成されており、各部品は、僅かながらその形状や特性にバラツキを有する。また、各部品は動作時の温度によって、その形状が変化したり、特性が変動したりしうる。このため、制御部１９０は、ステップＳ１０７で測定されたトナー画像の光沢に基づいて定着パラメーターを更新することにより、トナー画像の光沢をフィードバック制御する。

通常、定着温度が高いほど、トナーが溶融しやすくなるので、トナー画像１１の凹凸の度合いは小さく、すなわち滑らかになり、光沢は高くなる。したがって、例えば、トナー画像の光沢が所望の光沢よりも高い場合、定着温度を下げるように制御し、トナー画像の光沢が所望の光沢よりも低い場合、定着温度を上げるようにフィードバック制御することで、トナー画像１１を所望の光沢に近づけることができる。

また、トナー画像１１の光沢が想定よりも低い場合、トナーが十分に溶融していないことが考えられる。例えば、ＹＭＣＫ各色のトナー画像１１の光沢を推定することで、光沢が低いトナー色を判定でき、十分に溶融していないトナーを特定できる。これにより、トナーの製造工程や、品質管理工程等を見直すことで、トナー画像１１の品質が改善しうる。

このように、図６のフローチャートに示す処理では、定着部１６０と排紙部１５３との間の用紙搬送路１５１に設置された測定部１８０の照射部１８１によって、用紙搬送路１５１を搬送される用紙１０に光を照射する。この際、撮像素子１８３および光電変換素子１８４が、用紙１０への入射光に対する反射光および散乱光をそれぞれ受光する。制御部１９０は、光電変換素子１８４の出力レベルを監視し、その出力レベルの変化に基づいて、撮像素子１８３の読み出しタイミングを決定し、撮像素子１８３の撮像データに基づいて、トナー画像の光沢を推定する。

なお、以上では、説明の都合上、例えば、トナー画像１１について測定を行う場合、撮像素子１８３が第１トリガーでＰＤアレイの光電流の蓄積を開始し、第２トリガーでＰＤアレイの光電流の蓄積を終了する構成である場合について説明した。しかし、市販されているＣＭＯＳラインセンサーは、ＰＤアレイにおける光電流の蓄積と、光電流の蓄積によって生成された電圧の出力とを含む一連のシーケンス動作を１つのトリガーパルスで開始するのが一般的である。以下では、撮像素子１８３が１つのトリガーパルスを使用して一連のシーケンス動作を開始する一般的なＣＭＯＳラインセンサーである場合を想定して、その動作について説明する。

（撮像素子１８３の動作）
以下、図８および図９を参照して、撮像素子１８３の動作について説明する。図８は図３に示す撮像素子１８３の動作を例示するフローチャートであり、図９は図３に示す撮像素子１８３の動作を説明するためのタイミングチャートである。

撮像素子１８３は、各ピクセルのＰＤが受光した反射光に応じた光電流を生成してコンデンサーに蓄積し、トリガーパルスを受信した場合、ＰＤの光電流の蓄積を終了し、各ピクセルの電圧を順次読み出す。撮像素子１８３は、この一連のシーケンスを繰り返すように構成されている。シーケンスの動作手順は、より具体的には、以下のとおりである。

図８に示すように、まず、撮像素子１８３は、トリガーパルスを受信する（ステップＳ２０１）。トリガーパルスは、例えば上述の第２トリガーに対応する。撮像素子１８３は、トリガーパルスを受信した場合、ＰＤの光電流の蓄積を終了する（ステップＳ２０２）。

次に、各ピクセルの電圧を保持する（ステップＳ２０３）。撮像素子１８３は、各ピクセルのコンデンサーに蓄積されている電圧をサンプル＆ホールド回路で保持する。

次に、各ピクセルのコンデンサーの電圧をリセットする（ステップＳ２０４）。撮像素子１８３は、次の光電流の蓄積を開始するため、各ピクセルのコンデンサーの電圧を０Ｖにリセットする。

次に、撮像素子１８３は、各ピクセルにおいて光電流の蓄積を開始する（ステップＳ２０５）。

次に、保持された電圧を順次出力する（ステップＳ２０６）。図９に示すように、撮像素子１８３は、サンプル＆ホールド回路にて保持されている電圧を、転送クロックに同期してラインセンサー出力（アナログ値）として順次出力する。図９には、９３番目の転送クロック以降の２５５５ピクセル分が有効データ（撮像データ）であり、その前後にダミーデータが含まれている場合について例示されている。

以上で説明した本実施形態の画像形成装置１００によれば、下記の特有の効果を奏する。

撮像素子１８３の撮像データおよび光電変換素子１８４の出力レベルに基づいて、トナー画像の光沢を測定するので、移動する被検面に対しても、鏡面反射光を精度良く測定できる。

以上のように、実施形態において、画像形成装置１００および光沢測定方法について説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。

例えば、上述の実施形態では、一対の発光素子および撮像素子が設置される場合について説明したが、入射角θｉ（反射角θｒ）が異なる複数対の発光素子および撮像素子が設置されるように構成してもよい。あるいは、入射角θｉ（反射角θｒ）を変更することができるように発光素子および撮像素子を移動する移動機構が備えられていてもよい。

また、上述の実施形態では、制御部１９０が、ＣＰＵ１９１、補助記憶部１９２、ＲＡＭ１９３、およびＲＯＭ１９３を主体とした形態として示したが、たとえば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの集積回路によって構成されていてもよい。

１００ 画像形成装置、
１０１ 画像形成装置の筐体、
１１０ 原稿読取部、
１２０ 作像部、
１３０ 転写部、
１４０ 給紙部、
１５０ 用紙搬送部、
１６０ 定着部、
１７０ 操作表示部、
１８０ 測定部、
１８１ 照射部、
１８２ 駆動部、
１８３ 撮像素子、
１８４ 光電変換素子、
１８５ Ａ／Ｄ変換部、
１８７ 絞り、
１９０ 制御部、
１９１ ＣＰＵ、
１９２ 補助記憶部、
１９３ ＲＡＭ、
１９４ ＲＯＭ。

Claims (15)

1. シートにトナー画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部によって形成されたトナー画像を前記シートに定着する定着部と、
   用紙搬送路を備え、前記定着部で定着された前記シートを前記用紙搬送路に沿って搬送する用紙搬送部と、
   前記用紙搬送路の前記定着部より前記シートの搬送方向下流側に設置され、前記用紙搬送路を搬送される前記シートに光を照射する照射部と、
   前記照射部から前記シートへ所定の角度で入射する入射光に対する前記シートからの反射光および散乱光をそれぞれ受光する撮像素子および光電変換素子と、
   前記撮像素子の撮像データと、前記光電変換素子の出力レベルとに基づいて、前記トナー画像の光沢を測定する制御部と、を有する、画像形成装置。
2. 前記制御部は、
   前記撮像素子の撮像データに基づいて、前記シートからの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布を算出し、算出された前記鏡面反射光のレベルおよび拡散分布に基づいて、トナー画像の光沢を推定する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、
   前記光電変換素子の出力レベルの変化を監視し、前記出力レベルの変化に基づいて、前記撮像素子の出力電圧を読み出すタイミングを決定する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、
   前記シート上において、前記照射部によって光が照射された箇所にトナー画像があるか否かを、前記光電変換素子の前記出力レベルに基づいて判定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、
   前記出力レベルの変化速度値、または前記出力レベルの時間に対する微分値を算出し、前記変化速度値または前記微分値に基づいて、前記撮像素子の出力電圧を読み出すタイミングを決定する、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記撮像素子は、
   前記シート上のトナー画像がある部分と、トナー画像がない部分とを撮像し、
   前記制御部は、
   トナー画像がある部分の撮像データとトナー画像がない部分の撮像データとの差分に基づいて、前記シートの表面性を測定する、請求項４または５に記載の画像形成装置。
7. 前記照射部は、
   互いに異なる波長の光を発する複数の発光素子を有し、
   前記制御部は、
   前記発光素子を独立に順次点灯させるように前記照射部を制御し、前記照射部からの各波長の光に対する、前記撮像素子の撮像データと前記光電変換素子の出力レベルとを取得する、請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、
   前記複数の発光素子の光の波長と、前記光電変換素子の出力レベルとの関係に基づいて、前記シート上のトナー画像の色および濃度を測定する、請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、さらに、
   前記撮像素子の撮像データに基づいて、前記各波長について、前記シートからの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布を算出し、
   前記複数の発光素子の光の波長と、前記シートからの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布との関係に基づいて、前記シート上のトナー画像の色、濃度、および表面性を測定する、請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、
    前記シートからの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布に基づいて、前記定着部の定着温度を含む、前記定着部の定着制御に関連するパラメーターを更新する、請求項２に記載の画像形成装置。
11. 前記制御部は、
    前記出力レベルに基づいて、前記定着部の定着温度を含む、前記定着部の定着制御に関連するパラメーターを更新する、請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 画像形成部において、シートにトナー画像を形成するステップ（ａ）と、
    定着部において、前記画像形成部で形成されたトナー画像を前記シートに定着するステップ（ｂ）と、
    前記定着部で定着された前記シートを用紙搬送路に沿って搬送するステップ（ｃ）と、
    前記用紙搬送路の前記定着部から前記シートの搬送方向下流側に設置された照射部によって、前記用紙搬送路を搬送される前記シートに光を照射するステップ（ｄ）と、
    前記照射部から前記シートへの入射光に対する前記シートからの反射光および散乱光を撮像素子および光電変換素子によってそれぞれ受光するステップ（ｅ）と、
    前記撮像素子の撮像データと、前記光電変換素子の出力レベルとに基づいて、前記トナー画像の光沢を測定するステップ（ｆ）と、を有する、光沢測定方法。
13. 前記ステップ（ｆ）では、
    前記撮像素子の撮像データに基づいて、前記シートからの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布を算出し、算出された前記鏡面反射光のレベルおよび拡散分布に基づいて、前記トナー画像の光沢を推定する、請求項１２に記載の光沢測定方法。
14. 前記ステップ（ｆ）では、
    前記光電変換素子の出力レベルを監視し、前記出力レベルの変化に基づいて、前記撮像素子から出力電圧を読み出すタイミングを決定する、請求項１２または１３に記載の光沢測定方法。
15. 前記ステップ（ｆ）の後に、前記シートからの鏡面反射光のレベルおよび拡散分布に基づいて、前記定着部の定着温度を含む、前記定着部の定着制御に関連するパラメーターを更新するステップ（ｇ）をさらに有する、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の光沢測定方法。
    

Images