JP2023088408A - 光学検査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光束の測定対象物上での照射径を小さく、光束における各光の測定対象物への入射角度を揃えて、測定対象物からの反射光の拡散分布を検出する際の分解能を高める。
【解決手段】光学検査装置３は、面光源４と、コリメータレンズ５１を含む光学素子５と、コリメータレンズ５１を経た光束を規制するアパーチャ６１を有するアパーチャ部材６と、受光器７とを備えている。アパーチャ６１の径Ｄ１は、光学素子５のうちのアパーチャ６１よりも面光源４側に配置された光学素子の有効径よりも小さく、アパーチャ６１の軸方向の長さＬ１は、アパーチャ６１の径Ｄ１よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学検査装置および画像形成装置に関する。

近年、プリンターやＭＦＰ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。反射光の拡散分布は、トナー画像の表面形状や散乱特性により変化する。トナー画像が高光沢である場合、トナー画像の表面の凹凸は微小であるため、入射した光に対するトナー画像からの反射光の拡散分布は、正反射成分が強くなる。一方、トナー画像が低光沢である場合、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、反射光の拡散分布は、正反射成分が弱まり、様々な方向に散乱される光の成分が強まる。このような反射光の拡散分布に基づいて、トナー画像の光沢が測定される。

本技術分野の背景技術として、特許文献１には、被測定物の光沢値を簡便にかつ正確に検知することを可能とする装置が記載されている（要約参照）。

特開２００１－４５４１号公報

特許文献１には、投射光（Ｌ１）の絞り（５ａ）が記載されているが、その具体的な構成については記載がなく、開示されている構成では、絞り（５ａ）で光束の拡がり角度の規制ができない。このため、光束の測定対象物上での照射径や光束の拡がり角度が大きくなってしまう。

トナー画像等の測定対象物からの反射光の拡散分布は、測定対象物表面の微小な凹凸変化や散乱特性の変化の影響を受けて変化する。しかし、光束の測定対象物上での照射径が大きく、光束における各光の測定対象物への入射角度が不揃いの場合、微小な凹凸の変化の影響が平均化され、且つ元々光束の拡がり角度が大きい。このため、表面の凹凸の変化時や散乱特性の変化時でも、反射光の拡散分布の変化は小さくなり、感度が低下する。つまり、反射光の拡散分布を検出する際の分解能が低くなってしまう。

本発明は、光束の測定対象物上での照射径を小さく、光束における各光の測定対象物への入射角度を揃えて、測定対象物からの反射光の拡散分布を検出する際の分解能を高めることを課題とする。

本発明の上記課題は、下記の手段によって解決される。

（１）測定対象物に光を照射して反射光を受光する光学検査装置であって、面光源と、前記面光源から出た光束を平行光に近付けるコリメータレンズを含む光学素子と、前記コリメータレンズを経た光束を規制するアパーチャを有するアパーチャ部材と、前記アパーチャを通過した光束が前記測定対象物で反射した反射光を受光して複数の位置で出力を得る受光器と、を備え、前記アパーチャの径は、前記光学素子のうちの前記アパーチャよりも前記面光源側に配置された光学素子の有効径よりも小さく、前記アパーチャの軸方向の長さは、前記アパーチャの径よりも大きい、光学検査装置。

（２）前記受光器は、複数のフォトセンサから構成されている、前記（１）に記載の光学検査装置。

（３）前記受光器は、１次元のラインセンサである、前記（１）に記載の光学検査装置。

（４）前記受光器は、２次元のエリアセンサである、前記（１）に記載の光学検査装置。

（５）前記光学検査装置は、画像形成装置内に配置されている、前記（１）に記載の光学検査装置。

（６）前記測定対象物は、シート状の記録媒体である、前記（１）に記載の光学検査装置。

（７）前記測定対象物は、シート状の記録媒体上のトナー画像である、前記（１）に記載の光学検査装置。

（８）前記アパーチャ部材は、前記光学素子のうちの最も前記測定対象物側に配置された光学素子よりも前記測定対象物側に配置されている、前記（１）に記載の光学検査装置。

（９）前記測定対象物に照射される光束の光軸上の光の入射角は、６０度に設定されている、前記（１）に記載の光学検査装置。

（１０）前記アパーチャの先端から前記測定対象物までの光路長は、５ｍｍ以下に設定されている、前記（１）に記載の光学検査装置。

（１１）前記測定対象物に照射される光束の該測定対象物上における最外光間の最大距離を照射径としたとき、前記アパーチャの径および前記アパーチャの軸方向の長さは、前記照射径が５ｍｍ以下となるように設定されている、前記（９）または（１０）に記載の光学検査装置。

（１２）前記光学素子は、前記コリメータレンズと前記アパーチャ部材との間に配置され光束径を拡大または縮小させるビームエキスパンダを含む、前記（１）に記載の光学検査装置。

（１３）前記アパーチャの径をＤ１、前記アパーチャの前記面光源側の端面上における光束幅をＤとしたとき、Ｄ／Ｄ１は、２以上５以下に設定されている、前記（１２）に記載の光学検査装置。

（１４）前記コリメータレンズの明るさは、開口数ＮＡ０．５以上である、前記（１）に記載の光学検査装置。

（１５）前記（１）に記載の光学検査装置を備える、画像形成装置。

本発明によれば、光束の測定対象物上での照射径を小さく、光束における各光の測定対象物への入射角度を揃えて、測定対象物からの反射光の拡散分布を検出する際の分解能を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る光学検査装置の構成を模式的に示す断面図である。 図１に示されるアパーチャ部材を模式的に示す拡大断面図である。 アパーチャの形状と照射径との関係を説明するための図である。 アパーチャの径とアパーチャの端面上の光束幅との関係を説明するための図である。 本実施形態において、測定対象物に照射される照射光の分布と受光器の出力分布形状との関係を説明するための図である。 本実施形態において、測定対象物に照射される照射光の分布と受光器の出力分布形状との関係を説明するための図である。 比較例において、測定対象物に照射される照射光の分布と受光器の出力分布形状との関係を説明するための図である。 比較例において、測定対象物に照射される照射光の分布と受光器の出力分布形状との関係を説明するための図である。 鏡面を測定対象物として使用した場合の受光器で取得した出力分布形状を示す図である。 各種の用紙を測定対象物として使用した場合の受光器で取得した出力分布形状を示す図である。 同じ種類の用紙上に形成された定着条件の違いにより光沢感の違うトナー画像を測定対象物として使用した場合の受光器で取得した出力分布形状を示す図である。 本実施形態の光学検査装置が搭載された画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。 光学検査装置を含む画像形成装置の制御構成の要部を示すブロック図である。 用紙の搬送方向に直交する側方端部の余白に形成されたトナー画像の一例を示す図である。 用紙の搬送方向における端部の余白に形成されたトナー画像の一例を示す図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
各図において、同一または同質の構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る光学検査装置３の構成を模式的に示す断面図である。この光学検査装置３は、例えばプリンターやＭＦＰ等の画像形成装置１００（図７参照）内に配置される。

図１に示すように、光学検査装置３は、測定対象物３１に光を照射して反射光を受光するものである。測定対象物３１は、例えば、用紙等のシート状の記録媒体や、シート状の記録媒体上のトナー画像である。光学検査装置３は、面光源４と、光学素子５と、アパーチャ部材６と、受光器７と、散乱光受光器８とを備えている。

面光源４は、面状の発光面（例えば０．７６ｍｍ×０．７６ｍｍ）を有しており、十分な光量を確保できるようになっている。面光源４には、本実施形態では白色ＬＥＤが使用されている。白色ＬＥＤは、例えばＧａＮ系青色ＬＥＤチップを黄色蛍光物質を分散配合した樹脂材料で封止して形成される。なお、面光源４は、このような構成に限定されるものではない。測定対象物３１に照射される光束の光軸ＣＬ上の光の入射角は、６０度に設定されている。すなわち、面光源４は、該面光源４から出る光の測定対象物３１に対する入射角が６０度になるように配置されている。

光学素子５は、コリメータレンズ５１と、ビームエキスパンダ５２とを含む。コリメータレンズ５１と、ビームエキスパンダ５２とは、光軸ＣＬに沿って配置されている。コリメータレンズ５１は、面光源４から出た光束を平行光に近付ける光学素子である。ここでは、光の利用効率を高めるために、開口数ＮＡ０．５以上（例えば開口数ＮＡ０．６８）の明るいコリメータレンズ５１が使用されている。これにより、面光源４からの光が多く取り込まれる。

ビームエキスパンダ５２は、コリメータレンズ５１とアパーチャ部材６との間に配置されており、光束径を拡大または縮小させる光学素子である。ビームエキスパンダ５２は、凸レンズ５３（例えば焦点距離ｆ＝１８ｍｍ）と凹レンズ５４（例えば焦点距離ｆ＝６ｍｍ）とを組み合わせて構成されている。コリメータレンズ５１から射出された光束は径が大きいため、ビームエキスパンダ５２を用いて光束角度を維持しつつ光束径を絞っている。例えば、コリメータレンズ５１の２面後の光束径φ５が、凹レンズ５４の２面後の光束径φ１．７程度に絞られる。すなわち、ビームエキスパンダ５２を用いることで、アパーチャ部材６のアパーチャ６１を通過する光束を増加させ、受光器７に到達する光量を増加させている。なお、受光器７に到達する光量が十分確保される場合には、ビームエキスパンダ５２は省略可能である。

図２は、図１に示されるアパーチャ部材６を模式的に示す拡大断面図である。
図２に示すように、アパーチャ部材６は、コリメータレンズ５１を経た光束を規制するアパーチャ６１を有している。アパーチャ６１は、アパーチャ部材６において光軸ＣＬに沿って形成された貫通孔である。面光源４から出る光は、コリメータレンズ５１を用いても完全な平行光にすることはできない。面光源４は発光面全体で発光しているため、コリメータレンズ５１の光軸ＣＬ外からも光が入射するからである。平行光に近い光Ｂ１のみが測定対象物３１上に到達するように、アパーチャ６１に軸方向の長さＬ１（厚み）を持たせている（例えばＬ１＝３ｍｍ）。本実施形態では、アパーチャ６１の軸方向の長さＬ１は、アパーチャ６１の径Ｄ１よりも大きく設定されている。光軸ＣＬに対して角度のついた光Ｂ２は、アパーチャ６１の内壁に当たって減衰して射出されず、平行光に近い光Ｂ１のみがアパーチャ６１から射出される。

上記のように光束の拡がり角度の規制を行ったとしても、完全な平行光がアパーチャ６１から射出されるわけではない。したがって、測定対象物３１上での照射径Ｄ２（図３、図５Ａ等参照）を小さくするために、アパーチャ６１は、径Ｄ１を小さくし、測定対象物３１の近くに配置する必要がある。照射径Ｄ２は、測定対象物３１に照射される光束の該測定対象物３１上における最外光間の最大距離である。本実施形態では、アパーチャ６１の径Ｄ１は、光学素子５のうちのアパーチャ６１よりも面光源４側に配置された光学素子の有効径よりも小さく設定されている。

図３は、アパーチャ６１の形状と照射径Ｄ２との関係を説明するための図である。アパーチャ６１の径Ｄ１およびアパーチャ６１の軸方向の長さＬ１は、照射径Ｄ２が５ｍｍ以下となるように設定されている。

図３に示すように、アパーチャ６１から射出される光束の測定対象物３１上での照射径Ｄ２は、アパーチャ６１の径をＤ１、軸方向の長さ（厚み）をＬ１、入射角をα、測定対象物３１までの光路長をＬ２としたとき、下記式で表される。
Ｄ２＝２×ｘ／ｔａｎα＋ｘ／ｔａｎ（９０＋θ－α）＋ｘ／ｔａｎ（９０－θ－α）
ここで、
ｘ＝（Ｄ３／２）×ｓｉｎα
Ｄ３＝Ｄ１＋２×Ｌ２×ｔａｎθ
θ＝Ａｒｃｔａｎ（Ｄ１／Ｌ１）
である。

図４は、アパーチャ６１の径Ｄ１とアパーチャ６１の端面上の光束幅Ｄとの関係を説明するための図である。図４に示すように、アパーチャ６１の径をＤ１、アパーチャ６１の面光源４側の端面上における光束幅（光束径）をＤとしたとき、Ｄ／Ｄ１は、２以上５以下に設定されている。

図１に示すように、アパーチャ部材６は、光学素子５のうちの最も測定対象物３１側に配置された光学素子（ここではビームエキスパンダ５２の凹レンズ５４）よりも測定対象物３１側に配置されている。アパーチャ６１の先端（測定対象物３１側の端部）から測定対象物３１までの光路長Ｌ２は５ｍｍ以下に設定される。アパーチャ部材６を測定対象物３１により近づけるために、アパーチャ部材６の先端付近の形状が測定対象物３１の表面と平行になるように円錐形状部６２とされている。したがって、ここでは、アパーチャ６１の先端から測定対象物３１の表面までの光路長Ｌ２を約３ｍｍまで近づけている。

受光器７は、アパーチャ６１を通過した光束が測定対象物３１で反射した反射光を受光し、複数の位置でそれぞれ受光量に応じた出力を得る。受光器７は、本実施形態では、リニアセンサ（１次元のラインセンサ）である。ここでは、例えば画素ピッチ６３．５ｕｍ、画素数１２８のＣ－ＭＯＳまたはＣＣＤのリニアセンサ（フォトダイオードアレイ）が使用される。受光器７は、ここでは、１２８ピクセルのアナログ電圧を順次出力する。

受光器７は、測定対象物３１の表面上に立てた法線に対する角度が６０度になる位置に、面光源４とは光の入射点を間に挟んで反対側に配置されている。したがって、受光器７には、測定対象物３１で反射した反射角が６０度であって入射角と反射角とが等しい正反射光とその周辺光が入射する。測定対象物３１から受光器７までの光路長Ｌ３は、ここでは１２ｍｍとされている。光路長Ｌ３は、その間でも光束幅が拡がるため、短いほうが望ましい。

散乱光受光器８は、測定対象物３１の表面上に立てた法線方向の位置に、すなわち図１では光の入射点の鉛直上方に配置されている。したがって、散乱光受光器８には、測定対象物３１で反射した散乱光が入射する。散乱光受光器８は、後記するようにトナー画像の色の判定と受光器７の読取りタイミングの検出のために設けられている。ただし、そのような情報が必要でない環境で光学検査装置３が使用される場合には、散乱光受光器８は省略可能である。

前記したように、本実施形態の光学検査装置３は、面光源４と、コリメータレンズ５１を含む光学素子５と、コリメータレンズ５１を経た光束を規制するアパーチャ６１を有するアパーチャ部材６と、受光器７とを備える。アパーチャ６１の径Ｄ１は、光学素子５のうちのアパーチャ６１よりも面光源４側に配置された光学素子の有効径よりも小さく（例えばφ０．５）、アパーチャ６１の軸方向の長さＬ１は、アパーチャ６１の径Ｄ１よりも大きい。

リニアセンサ等の受光器７で検出される反射光の拡散分布の分解能を高めるには、トナー画像の表面の微細な形状変化や散乱特性変化に対する受光器７の出力分布形状の感度を高める必要がある。ここで、測定対象物３１に照射される照射光の分布（照射径Ｄ２と入射角度）と受光器７の出力分布形状との関係を考える。

図５Ａ、図５Ｂは、本実施形態において、測定対象物３１に照射される照射光の分布と受光器７の出力分布形状との関係を説明するための図である。図５Ｃ、図５Ｄは、比較例において、測定対象物３１に照射される照射光の分布と受光器７の出力分布形状との関係を説明するための図である。

本実施形態では、アパーチャ６１によって、光学素子５の中でアパーチャ６１よりも面光源４側に配置された光学素子のレンズ有効径よりも狭く光束を規制できる。また、アパーチャ６１に厚みを持たせたことで、平行光に近い光Ｂ１のみがアパーチャ６１から射出される（図２参照）。これにより、測定対象物３１上の照射径Ｄ２を小さく、入射角度を揃えることができる。

したがって、図５Ａに示すように、鏡面のように表面の凹凸がなく散乱しない面を測定した場合、受光器７の出力分布としてシャープな分布が得られる。また、図５Ｂに示すように、表面に凹凸があり、散乱特性を有するトナー画像等を測定した場合、表面の凹凸やトナー内部の散乱の影響を受けて測定対象物３１から受光器７に向かう光束の拡がり角度が変化する。この結果、受光器７で得られる出力分布形状がブロードになる。

一方で、図５Ｃに示すように、測定対象物３１上の照射径Ｄ２が大きく、入射角度が不揃いの比較例の場合、鏡面を測定しても受光器７に向かう反射光の角度が不揃いになり、ブロードな出力分布形状が得られる。また、図５Ｄに示すように、表面に凹凸があり、散乱特性を有するトナー画像等を測定した場合、微小な表面の凹凸の変化の影響が平均化され、且つ元々光束の拡がり角度が大きい。このため、表面の凹凸の変化時や散乱特性の変化時でも、出力分布形状の変化は小さい。

このように本実施形態によれば、光束の測定対象物３１上での照射径Ｄ２を小さく、光束における各光の測定対象物への入射角度を揃えて、測定対象物３１からの反射光の拡散分布を検出する際の分解能を高めることができる。

また、本実施形態では、受光器７にリニアセンサ（１次元のラインセンサ）を用いることで、より精度よく反射光の拡散分布を検出することができる。
なお、受光器７は、リニアセンサ（１次元のラインセンサ）に限定されるものではなく、２次元のエリアセンサや、複数のフォトセンサから構成されていてもよい。受光器７に２次元のエリアセンサを用いることで、より精度よく反射光の２次元の拡散分布を検出することができる。受光器７に複数のフォトセンサを用いることで、正反射光と正反射光以外の光量を検出して反射光の拡散分布を得ることができる。

また、本実施形態では、アパーチャ部材６が、光学素子５のうちの最も測定対象物３１側に配置された光学素子よりも測定対象物３１側にある。これにより、測定対象物３１に照射される照射光の分布（照射径Ｄ２と入射角度）をより規制できる。

また、本実施形態では、測定対象物３１に照射される光束の光軸ＣＬ上の光の入射角は、６０度に設定されている。ここで、６０度とは、物理的に厳密な６０度に限定されるものではなく、略６０度（例えば５度程度の差）も含む概念である。これにより、幅広い光沢度の測定対象物３１に対応できる。

また、本実施形態では、アパーチャ６１の先端から測定対象物３１までの光路長Ｌ２を５ｍｍ以下としたので測定対象物３１上に照射される光束に拡がり角度がついていることによる照射径Ｄ２の拡がり影響を低減できる。

また、本実施形態では、アパーチャ６１の径Ｄ１およびアパーチャ６１の軸方向の長さＬ１は、照射径Ｄ２が５ｍｍ以下となるように設定されている。照射径Ｄ２が大きいと、図５Ｃに示すように鏡面を測定してもブロードな出力分布形状が得られ、図５Ｄに示すように表面に凹凸があり散乱特性を有するトナー画像等を測定しても出力分布形状の変化は小さい。本実施形態では、照射径Ｄ２を５ｍｍ以下とすることで、測定対象物３１からの反射光の拡散分布を検出する際の分解能をより高めることができる。

また、本実施形態では、光学素子５は、コリメータレンズ５１とアパーチャ部材６との間に配置されたビームエキスパンダ５２を含んでいる。これにより、コリメータレンズ５１後の光束角度を保ったまま光束径を小さくすることができ、アパーチャ６１を通過する光束を増やし、光量を多く確保することができる。

また、本実施形態では、光束幅Ｄ／（アパーチャ６１の径Ｄ１）が２以上５以下に設定されることで、光量を無駄に捨てることなく、アパーチャ６１で光束がけられるリスクも低減できる。つまり、ビームエキスパンダ５２によって光束径を小さくする際、光量を無駄にしないためにはアパーチャ６１の面光源４側の端面上での光束幅Ｄがアパーチャ６１の径Ｄ１に近いほど良い。しかし、近すぎると、面光源４と光学素子５とアパーチャ６１の偏芯によって、アパーチャ６１で光束がけられてアパーチャ６１を通る光束が減るリスクも高くなる。

また、本実施形態では、コリメータレンズ５１の明るさが開口数ＮＡ０．５以上とされることで、測定対象物３１上に照射される光量をより確保できる。
なお、面光源４を用いた場合には、コリメータレンズ５１の明るさが高いとコリメータレンズ５１後の光束角度が大きくなり測定対象物３１上の照射径Ｄ２が大きくなってしまう。しかし、アパーチャ６１で光束角度の規制を行うことでコリメータレンズ５１の明るさを高くしても測定対象物３１上の照射径Ｄ２を小さくすることができる。

図６Ａは、鏡面を測定対象物３１として使用した場合の受光器７で取得した出力分布形状を示す図である。図６Ｂは、各種の用紙を測定対象物３１として使用した場合の受光器７で取得した出力分布形状を示す図である。図６Ｃは、同じ種類の用紙上に形成された定着条件の違いにより光沢感の違うトナー画像（黒ベタ）を測定対象物３１として使用した場合の受光器７で取得した出力分布形状を示す図である。図６Ａ～図６Ｃにおいて、横軸は、受光器７としてのラインセンサの表面上における位置を端部の画素からの画素数で示し、縦軸は、ラインセンサの各画素における出力を示す。

図６Ａに示すように、鏡面を測定対象物３１として使用した場合の出力分布形状は、幅が狭いシャープな形状になっている。図６Ｂに示すように、エスプリコート（用紙Ａ；日本製紙社製）のように表面の凹凸形状が少ない用紙は、反射による光束の拡がり角度の変化が小さい。このため、エスプリコート（用紙Ａ）を使用した場合の出力分布形状は、ピーク値が高く、幅が狭いシャープな形状になっている。一方、カラーコピー用紙（用紙Ｃ；Ｍｏｎｄｉ社製）のように表面が粗く凹凸形状が大きい紙を使用した場合の出力分布形状は、ピーク値が低く、幅が拡がったブロードな形状になっている。したがって、光沢感は、出力分布形状のピーク値や幅といった形の違いから判別可能であることがわかる。

図６Ｃに示す測定結果は、同じ種類の用紙であるＰＯＤコート（用紙Ｂ；王子製紙社製）を使用し、異なる定着条件Ｉ，ＩＩで形成された光沢感の違うトナー画像（黒ベタ）の測定結果である。定着条件の違いによる微小な表面凹凸、散乱特性の変化も、出力分布形状の違いから、光沢感を判別可能である。

本実施形態では、光学検査装置３は、画像形成装置１００（図７参照）内に配置される。ここで、光学検査装置３がプリント前（画像形成部１３（図７参照）の用紙搬送方向の上流側）に配置された場合には、紙種判定に利用できる。測定対象物３１が用紙等のシート状の記録媒体であることで、測定対象物３１の表面性の情報を得ることにより最適化すべきプロセス条件へのフィードバックが可能となる。一方、光学検査装置３がプリント後（画像形成部１３の用紙搬送方向の下流側）に配置された場合には（図７参照）、トナー画像の光沢を測定して定着条件にフィードバックできる。測定対象物３１がシート状の記録媒体上のトナー画像であることで、定着条件等へフィードバックし、所望の画像光沢を安定して得ることができる。

図７は、本実施形態の光学検査装置３が搭載された画像形成装置１００の構成を模式的に示す断面図である。図８は、光学検査装置３を含む画像形成装置１００の制御構成の要部を示すブロック図である。

図７に示すように、画像形成装置１００は、シート状の記録媒体としての用紙上にトナー画像を形成する第１ユニット１と、当該トナー画像が形成された用紙に光を照射して検査する第２ユニット２と、を備えている。第１ユニット１は、原稿読取部１１と、給紙部１２と、画像形成部１３と、定着部１４と、エンジン制御部１５（図８参照）とを備えている。一方、第２ユニット２は、光学検査装置３を備えている。

原稿読取部１１は、原稿の画像を走査露光し、その反射光をラインイメージセンサーにより読み取って画像信号を得る。この画像信号は、Ａ／Ｄ変換、圧縮等の処理が施された後、画像データとしてエンジン制御部１５に入力される。なお、エンジン制御部１５に入力される画像データは、画像形成装置１００に接続された外部の装置から受信したものであってもよい。

給紙部１２は、画像形成部１３に向けて用紙を供給する。この場合、給紙部１２内のトレイ１２１に収容された用紙が供給されるが、画像形成装置１００に接続された外部給紙装置から用紙が供給されてもよい。

画像形成部１３は、ここでは、複数の感光体１３１を一本の中間転写ベルト１３２に対面させて縦方向に配列して構成されている。複数の感光体１３１は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マジェンタ）、Ｙ（イエロー）およびＫ（黒）の色に対応して設けられている。画像形成部１３は、給紙部１２によって供給された用紙上にフルカラーのトナー画像を形成する。

定着部１４は、トナー画像が形成された用紙に、当該トナー画像を定着させる。定着部１４は、定着ニップ部を形成する一対の定着部材１４１（例えば一対のローラ）と、当該定着部材１４１を加熱するヒータ（図示省略）とを有している。定着部１４は、用紙の搬送過程において当該用紙が定着ニップ部を通過することより、一対の定着部材１４１による加圧と、定着部材１４１の有する熱との作用を通じて、用紙へのトナー画像の定着を行う。定着部１４により定着処理が施された用紙は、排紙トレイ１６に排出される。

図８に示すように、第２ユニット２に設けられた光学検査装置３は、面光源基板４５と、受光器基板７５と、散乱光受光器基板８５と、光学検査制御部９とを備えている。面光源基板４５は、前記した面光源４と、面光源４を動作させるドライバー４６とを備えている。面光源４は、トナー画像の色の判定を可能にするために白色光を発生する。受光器基板７５は、前記した受光器７と、受光器７のアナログ電圧の出力を順次、デジタル値に変換するＡＤ変換部７６とを備えている。散乱光受光器基板８５は、前記した散乱光受光器８と、散乱光受光器８のアナログ出力をデジタル値に変換するＡＤ変換部８６とを備えている。散乱光受光器８は、赤フィルター付きフォトダイオード８１と、緑フィルター付きフォトダイオード８２と、青フィルター付きフォトダイオード８３とを有している。したがって、散乱光受光器８は、トナー画像の色を判定できる。また、散乱光受光器８は、トナー画像の有無を判定することで、受光器７の読取りタイミングの情報を得ることができる。

光学検査制御部９は、高速処理が可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）９１と、ＲＯＭ９２とを備えている。ＦＰＧＡ９１は、ラインバッファ９１１、ＲＡＭ９１２、受光器感度補正部９１３、反射光分布データ９１４、ピーク値測定部９１５、分布幅測定部９１６、紙種判定部９１７、光沢制御部９１８、受光器感度設定部９１９、角ベタ検知部９２０、色検知部９２１および制御信号発生部９２２を備える。

ラインバッファ９１１は、反射光分布（ここでは１２８ピクセルのデジタル値）を保存する。ＲＡＭ９１２は、白基準データ、黒基準データおよび読取りデータを取得する。白基準データは、白基準板を読み取った反射光分布である。黒基準テータは、面光源４を消して読み取った反射光分布である。読取りデータは、用紙またはトナー画像を読み取った反射光分布である。白基準データと黒基準データとは、画像形成前に、事前に取得される。受光器感度補正部９１３は、白基準データを１００％、黒基準テータを０％として、用紙またはトナー画像の反射光分布のデジタル値を正規化する。反射光分布データ９１４は、感度補正されて正規化された反射光分布のデジタル値である。ピーク値測定部９１５は、トナー画像の反射光分布から、トナー画像での反射光のピーク値を計測する。分布幅測定部９１６は、用紙の反射光分布から、用紙での反射光の分布幅を計測する。紙種判定部９１７は、用紙での反射光の分布幅から紙種を判定する。光沢制御部９１８は、トナー画像の色と紙種とピーク値とから、定着パラメーター（定着温度等の光沢を増減する値）を判定する。受光器感度設定部９１９は、紙種に応じて、受光器７の感度（露光時間）を設定する。角ベタ検知部９２０は、用紙（白）とトナー画像（黒／マゼンタ／シアン等）との電圧差から、トナー画像の開始位置と終了位置とを判定する。色検知部９２１は、色フィルター付きフォトダイオード８１～８３の電圧比から、トナー色を判定する。制御信号発生部９２２は、受光器７に対して送信する感度と読取りタイミングの制御信号、および面光源４に対して送信する光量の制御信号を発生する。

ＲＯＭ９２は、画像形成装置１００の製品固有値を記憶する。製品固有値は、例えばトナー色、紙種、ピーク値、定着パラメーターの相関データを含む。

第１ユニット１に設けられたエンジン制御部１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、補助記憶装置としてのＨＤＤ等を備えるコンピューターであり、画像形成に関する処理の制御を行う。例えば、エンジン制御部１５は、定着部１４の動作を制御する定着制御部１５１を有している。定着制御部１５１は、定着部材１４１の温度等の定着条件を制御する。具体的には、光学検査装置３の光沢制御部９１８からフィードバックされた定着パラメーターを元に、定着部１４を制御するパラメーター（定着部材１４１の温度等）を増減して、狙いの光沢に調整する。

画像形成装置１００において、光学検査装置３は、用紙上に印刷された例えば５ｍｍ×５ｍｍのトナー画像の光沢を、用紙の搬送中に測定することが可能となる。
市販の光沢度計は、フォトダイオードで反射率を測定している為、搬送による用紙姿勢の変動が正反射の角度ズレに直結して測定不能となる。これに対し、本実施形態の光学検査装置３は、受光器７にリニアセンサを採用したことで受光エリアが広くなり、角度ズレ対するロバスト性が向上したので、用紙を搬送しながら光沢をモニターすることが可能である。

図９Ａは、用紙Ｐの搬送方向Ｆに直交する方向における端部（図９Ａでは左側端部）の余白Ｓに形成されたトナー画像の一例を示す図である。図９Ｂは、用紙Ｐの搬送方向Ｆにおける端部（図９Ｂでは後方端部）の余白Ｓに形成されたトナー画像の一例を示す図である。
図９Ａ、図９Ｂに示すように、トナー画像の光沢測定は、用紙Ｐの余白Ｓ（非画像エリア）に角ベタ等のトナーマークＭを形成して行うことを想定している。トナー画像としてのトナーマークＭは、余白Ｓにおける任意の位置に形成され得る。なお、余白Ｓは、後工程で裁断されて切除されるようになっている。

トナーマークＭが大きいと非画像エリアが拡大、かつトナーの消費量も増大するため、画像サイズは小さいことが好ましい。しかし一方、用紙Ｐの搬送において用紙Ｐがスリップした場合は画像位置がずれるため、画像サイズが小さいと正確な測定ができない。この課題に対応するため、光学検査装置３自体に読取りタイミングの検出機能を搭載させることとした。用紙Ｐの地肌の散乱光とトナー画像の散乱光は光量が異なる為、この変化をトナー色判別用の散乱光受光器８で検出し、光学検査装置３自らが測定タイミング（読取りタイミング）を決定する。これらの制御は、光学検査装置３を制御するＦＰＧＡ９１に搭載されている。加えて、受光器７の読取り制御と読取りデータからの反射率と拡散分布の測定、散乱光受光器８によるトナー色の判別等、様々な機能がＦＰＧＡ９１に搭載されている。これにより、画像形成装置１００の製品本体のＣＰＵに負担をかけることなく、光学検査装置３内で光沢に関する情報の測定と分析を完了させることができる。

このように、画像形成装置１００内に光学検査装置３が搭載されていると、光学検査装置３による検査結果を印刷条件にフィードバックすることで、より高品質な画像を形成することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。また、前記した実施形態の構成の一部について、追加、削除、置換をすることができる。

例えば、前記した実施形態では、面光源４には白色ＬＥＤが使用されているが、これに限定されるものではない。例えば、光学検査装置３で色の判定をしない場合には、面光源４には例えば他の色のＬＥＤが使用されてもよい。

また、画像形成装置１００は、前記した実施形態ではタンデム型カラー画像形成装置であるが、これに限定されるものではなく、例えば、白黒対応のドラム式画像形成装置であってもよい。

３ 光学検査装置
３１ 測定対象物
４ 面光源
５ 光学素子
５１ コリメータレンズ
５２ ビームエキスパンダ
６ アパーチャ部材
６１ アパーチャ
７ 受光器
１００ 画像形成装置
Ｄ 光束幅
Ｄ１ アパーチャの径
Ｄ２ 照射径
Ｌ１ アパーチャの軸方向の長さ
Ｌ２ 光路長
Ｍ トナーマーク（トナー画像）
Ｐ 用紙（記録媒体）

Claims (15)

1. 測定対象物に光を照射して反射光を受光する光学検査装置であって、
   面光源と、
   前記面光源から出た光束を平行光に近付けるコリメータレンズを含む光学素子と、
   前記コリメータレンズを経た光束を規制するアパーチャを有するアパーチャ部材と、
   前記アパーチャを通過した光束が前記測定対象物で反射した反射光を受光して複数の位置で出力を得る受光器と、を備え、
   前記アパーチャの径は、前記光学素子のうちの前記アパーチャよりも前記面光源側に配置された光学素子の有効径よりも小さく、
   前記アパーチャの軸方向の長さは、前記アパーチャの径よりも大きい、光学検査装置。
2. 前記受光器は、複数のフォトセンサから構成されている、請求項１に記載の光学検査装置。
3. 前記受光器は、１次元のラインセンサである、請求項１に記載の光学検査装置。
4. 前記受光器は、２次元のエリアセンサである、請求項１に記載の光学検査装置。
5. 前記光学検査装置は、画像形成装置内に配置されている、請求項１に記載の光学検査装置。
6. 前記測定対象物は、シート状の記録媒体である、請求項１に記載の光学検査装置。
7. 前記測定対象物は、シート状の記録媒体上のトナー画像である、請求項１に記載の光学検査装置。
8. 前記アパーチャ部材は、前記光学素子のうちの最も前記測定対象物側に配置された光学素子よりも前記測定対象物側に配置されている、請求項１に記載の光学検査装置。
9. 前記測定対象物に照射される光束の光軸上の光の入射角は、６０度に設定されている、請求項１に記載の光学検査装置。
10. 前記アパーチャの先端から前記測定対象物までの光路長は、５ｍｍ以下に設定されている、請求項１に記載の光学検査装置。
11. 前記測定対象物に照射される光束の該測定対象物上における最外光間の最大距離を照射径としたとき、前記アパーチャの径および前記アパーチャの軸方向の長さは、前記照射径が５ｍｍ以下となるように設定されている、請求項９または請求項１０に記載の光学検査装置。
12. 前記光学素子は、前記コリメータレンズと前記アパーチャ部材との間に配置され光束径を拡大または縮小させるビームエキスパンダを含む、請求項１に記載の光学検査装置。
13. 前記アパーチャの径をＤ１、前記アパーチャの前記面光源側の端面上における光束幅をＤとしたとき、Ｄ／Ｄ１は、２以上５以下に設定されている、請求項１２に記載の光学検査装置。
14. 前記コリメータレンズの明るさは、開口数ＮＡ０．５以上である、請求項１に記載の光学検査装置。
15. 請求項１に記載の光学検査装置を備える、画像形成装置。

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