JP7164329B2

JP7164329B2 - 測定装置、および画像形成装置

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Publication number: JP7164329B2
Application number: JP2018114857A
Authority: JP
Inventors: 龍人有村; 京子松田; 真和泉; 宏夫直井; 満徳山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2038-06-15
Also published as: JP2019219190A

Description

本開示は、印刷用紙などのオブジェクトの吸光度を測定し、その吸光度からオブジェクトの所定の特性を測定する測定装置、画像形成装置、および測定方法に関する。

複写機などの画像形成装置において、印刷用紙に画像を適切に形成するためには、印刷用紙の種類および厚さに応じた設定が必要である。それゆえ、印刷用紙の種類および厚さを判定するために、画像形成前の設定項目として印刷用紙の坪量予測が行われている。ここで、印刷用紙の坪量予測とは、印刷用紙の単位面積当たりの重さ（坪量）を算出するための処理である。

画像形成装置における坪量予測は、多くの場合、印刷用紙の吸光度を測定することによって行われる。吸光度は、例えばランベルト・ベールの式を用いて算出される。具体的には、印刷用紙に照射した光の光量と、その印刷用紙を透過した透過光の光量とに基づいて、印刷用紙の吸光度が算出され、算出された吸光度に基づいて、印刷用紙の単位面積当たりの重さが見積もられる。

光を利用して印刷用紙の種類および厚さを判別する技術の例としては、特許文献１～３などが挙げられる。特許文献１には、印刷開始前に給紙トレイから印刷用紙を引き出し停止させたのち、印刷用紙を横切る光軸を形成する光透過型センサによって、印刷用紙を透過する光を検出し、光量に応じた電圧から印刷用紙の種類を判別する用紙種類判別方法が開示されている。また、特許文献２には、搬送される紙葉類の透過光の拡散分布に基づいて紙葉類の重送を検知する装置などが開示されている。特許文献３には、異なる波長または波長領域の照射光を記録媒体へ照射する光源部と、照射光が記録媒体を透過した透過光を受光する受光手段と、を備え、異なる波長または波長領域の光の受光量の相違に基づいて、記録媒体の厚さを判別する画像形成装置が開示されている。

特開平７－１９６２０７号公報（１９９５年８月１日公開）特開２００１－３４１８９５号公報（２００１年１２月１１日公開）特開２０１７－１０２０４６号公報（２０１７年６月８日公開）

従来の坪量予測では、図９に示すように、光を印刷用紙に照射する発光素子と、紙を透過した透過光を受光する受光素子とは、互いの光軸がほぼ一致するように配置される。なぜならば、ランベルト・ベールの式を用いて印刷用紙の吸光度を算出するような場合、印刷用紙の吸光度を正確に測定するためには、発光素子の光軸と受光素子の光軸とをほぼ一致させることが望ましいからである。

しかし、印刷用紙の吸光度は、印刷用紙内における光の散乱の程度によって影響される。すなわち、同じ坪量の印刷用紙であっても、印刷用紙内における光の散乱が大きい場合には、印刷用紙を透過した透過光の量は少なくなり、印刷用紙内における光の散乱が小さい場合には、印刷用紙を透過した透過光の量は多くなる。それゆえ、印刷用紙内における光の散乱の程度が異なる印刷用紙に対して、図９に示すように配置された発光素子および受光素子を用いて坪量予測を行った場合、正しく判別できない可能性がある。

印刷用紙の銘柄によって、使用されている填料および紙力増強剤などの種類および量が異なる場合もあり、このような場合、印刷用紙内における光の散乱の程度が銘柄ごとに異なっている。ここで、填料とは、紙の平滑性、不透明性、色調、および印刷適性などを改善するために添加されるものであり、例えば、白土、タルク、および炭酸カルシウムなどが挙げられる。また、紙力増強剤とは、紙の強度を増強させるために添加される薬剤であり、例えば、でんぷん、およびポリアクリルアミド系ポリマーなどが挙げられる。なお、紙力とは、破裂強度およびインターナルボンドなどの評価基準によって評価される紙の特性である。

例えば、特許文献１に開示されている技術を坪量予測に適用する場合、印刷用紙内における光の散乱の程度によって、印刷用紙を透過する光が影響を受ける点を考慮していないため、正確な坪量予測が困難である、という問題があった。

また、特許文献２および３に開示されている技術を坪量予測に適用する場合、コストアップが避けられないという問題があった。具体的には、特許文献２に開示されている技術では、複数の発光素子および受光素子を導入する必要があり、特許文献３に開示されている技術では、異なる波長または波長領域の照射光を記録媒体へ照射可能なレーザー、および複数の受光素子を備える必要がある。

本開示の一態様は、コストアップを抑制しつつ、印刷用紙などのオブジェクトの光の散乱の程度が異なる場合であっても、オブジェクトの所定の特性を正確に測定する測定装置、画像形成装置、および測定方法を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る測定装置は、オブジェクトに照射する光を発する光源と、前記オブジェクトからの透過光を受光する受光部と、前記受光部に向かう前記透過光の一部を制限する光制限部と、を備える測定装置であって、前記光源の光軸が前記オブジェクトと交差する位置と、前記受光部の受光面の中心を通る法線が前記オブジェクトと交差する位置とは、所定の距離離れており、前記光源から前記オブジェクトに照射した光の光量と、前記受光部が受光した光の光量とに基づいて該オブジェクトの所定の特性を算出する算出部をさらに備える。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る測定方法は、オブジェクトに光源からの光を照射する光照射ステップと、前記オブジェクトからの透過光の一部を制限する光制限部を通過した光を受光部によって受光する受光ステップと、を含む測定方法であって、前記光源の光軸が前記オブジェクトと交差する位置と、前記受光部の受光面の中心を通る法線が前記オブジェクトと交差する位置とは、所定の距離離れており、前記光源から前記オブジェクトに照射した光の光量と、前記受光ステップにて受光した光の光量とに基づいて該オブジェクトの所定の特性を算出する算出ステップをさらに含む。

本開示の一態様によれば、コストアップを抑制しつつ、印刷用紙内における光の散乱の程度が異なる印刷用紙であっても、印刷用紙などのオブジェクトの所定の特性を正確に測定することができる。

本開示の一実施形態に係る測定装置の要部構成の一例を示す図である。印刷用紙内での光の散乱の度合いに応じて、印刷用紙を透過する光の強度および拡散領域の広がりが異なることを説明する図である。光制限部が有する開口部の例を示す図である。測定装置を備える画像形成装置の構成例を示すブロック図である。測定装置を備える画像形成装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。光源および受光部の別の配置例を示す断面図である。光源および受光部の他の配置例を示す断面図である。光源および受光部の他の配置例を示す断面図である。本開示の一実施形態に係る測定方法の有効性を実証する結果を示す図である。従来の坪量予測における、発光素子と受光素子との配置例を示す図である。

〔実施形態１〕
本開示の一態様に係る測定装置１０は、オブジェクトに照射する光を発する光源１と、オブジェクトからの透過光を受光する受光部２と、受光部２に向かう透過光の一部を制限する光制限部３と、を備えている。測定装置１０は、光源１からオブジェクトに照射した光の光量と、受光部２が受光した光の光量とに基づいて、オブジェクトの所定の特性を算出する装置である。ここでは、坪量対象となるオブジェクトとして、印刷に供される紙である印刷用紙Ｐを例に挙げて説明するが、これに限定されない。例えば、測定装置１０は、布、樹脂製品、シート状のさまざまなオブジェクトに対しても適用され得る。測定装置１０は、上記所定の特性として、オブジェクトの坪量、散乱係数、および異方散乱パラメータの少なくとも何れかを算出する装置である。また、測定装置１０は、算出したオブジェクトの坪量、散乱係数、および異方散乱パラメータの少なくとも何れかに基づいて、印刷用紙Ｐの種別などを特定する構成とすることも可能である。

以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。

（測定装置１０の構成）
まず、測定装置１０の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る測定装置１０の要部構成の一例を示す図である。

測定装置１０は、光源１、受光部２、光制限部３、ＣＰＵ４（算出部）を備えている。また、測定装置１０は、定電流源５、可変抵抗６、増幅回路７、およびＡ／Ｄコンバータ８をさらに備えている。

光源１は、典型的には発光素子であり、印刷用紙Ｐに照射する光を発する。光源１から印刷用紙Ｐに照射される光は一定の照射角θを有し、その照射角θは５０～７０°であることが望ましい。ここで、光源１の照射角θとは、光源１から光を照射することが可能な角度を意図している。光源１から照射される光の強度は、光軸Ｌ１上で高く、照射角θが大きくなるにつれて低下する。一般に、光源１の照射角θは、光軸Ｌ１における光の強度から、光の強度が一定割合（例えば５０％）低下するまでの角度によって表される。ここで、光源１の形状が曲線部を有する場合、光源１の「光軸」とは、光源１の発光中心部から延びる法線を意味する。なお、光源１の発光中心部から延びる法線には、光源１に垂直な垂線を含み得る。

なお、光源１は発光中心部から放射状に光を発するものであってもよいし、発光中心部から平行光であってもよい。

受光部２は、典型的には受光素子であり、印刷用紙Ｐを透過した光の拡散領域Ｂの光を受光する受光部であって、光源１の光軸Ｌ１から外れた位置に光軸Ｌ２が位置するように配置される。換言すれば、受光部２は、光源１の光軸Ｌ１から外れた位置の透過光に対して受光感度のピークを持つように配置されている。受光部２の受光角は５０～７０°であることが望ましい。なお、図１に示す例では、光源１から照射される光の中心は光源１の光軸Ｌ１と一致しており、受光部２の受光角の中心は受光部２の光軸Ｌ２と一致している。なお、受光角とは、受光部２が入射光を受光することが可能な角度を意図している。受光部２の受光感度は、光軸Ｌ２上で高く、受光角が大きくなるにつれて低下する。受光部２の受光角は、光軸Ｌ２における受光感度から感度が一定割合（例えば５０％）低下する角度によって表される。また、上記で受光部２の光軸Ｌ２と記載しているが、受光部２の受光面の中心を通る法線を便宜上「光軸」と表現したものである。なお、受光部２の受光面の中心を通る法線は、受光部２の受光面の中心を通る、該受光部２に垂直な垂線を含み得る。受光面の中心とは、受光感度が最も高い位置を意図しており、例えば受光面が円形の場合は円の中心である。図１に示すように、光源１の光軸Ｌ１が印刷用紙Ｐと交差する位置と、受光部２の受光面の中心を通る法線（光軸Ｌ２）が印刷用紙Ｐと交差する位置とは、所定の距離Ｄ１離れている。

光制限部３は、印刷用紙Ｐを透過して拡散した光であって、受光部２に向かう光の一部を制限する。光制限部３は、遮光性の部材であり、印刷用紙Ｐを透過した光の一部を遮光する。光制限部３は、受光部２に受光させる光を通過させる開口部Ｗを有している。すなわち、光制限部３は、光源１の光軸Ｌ１上および光軸Ｌ１に近い位置における透過光が受光部２によって受光されるのを防ぐための部材である。なお、透過光とは、光源１から印刷用紙Ｐに光を照射したとき、光を照射した側の面（すなわち、照射面）の裏側の面から出射される光を意味している。透過光には、照射面から印刷用紙Ｐ内に入射した光が、印刷用紙Ｐ内で拡散して、裏側の面から出射した光が含まれる。

ＣＰＵ４は、光源１へ供給する電流の制御、および受光部２から出力される受光信号に基づいて各種演算を実行する。具体的には、ＣＰＵ４は、印刷用紙Ｐを介さずに受光部２によって受光される、光源１から印刷用紙Ｐに照射した光の光量と、印刷用紙Ｐを透過して受光部２によって受光される光の光量とを用いて（例えば、ランベルト・ベールの式）、印刷用紙Ｐの吸光度を算出する。また、ＣＰＵ４は、予め規定された、吸光度と坪量値との対応関係に基づいて、算出した吸光度に対応する坪量を算出する。なお、坪量とは、印刷用紙Ｐの単位面積当たりの重量を示す値である。なお、ＣＰＵ４が行う制御および演算は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実行されてもよい。

定電流源５は、光源１に定電流を供給する部材であり、可変抵抗６は、光源１に供給する電流を制御するための抵抗である。増幅回路７は、受光部２で受光した光の光量に応じて取得される信号を増幅するための回路であり、Ａ／Ｄコンバータ８は、増幅回路７にて増幅された受光信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ４に出力する。

（印刷用紙Ｐを透過した光を受光する位置と透過光の強度との関係）
次に、印刷用紙Ｐを透過した光を受光する位置と透過光の強度との関係について、図２を用いて説明する。図２は、印刷用紙Ｐ内での光の散乱の度合いに応じて、印刷用紙Ｐを透過する光の強度および拡散領域Ｂの広がりが異なることを説明する図である。

図２に示すように、光源１から印刷用紙Ｐに向けて光が照射されたとき、当該印刷用紙Ｐを透過した光の光量は、光源１の光軸Ｌ１に近いほど高く、光源１の光軸Ｌ１から外れるほど低くなる。光源１から印刷用紙Ｐに照射された光が印刷用紙Ｐを透過するとき、当該光は印刷用紙Ｐの内部における光散乱によって拡散する。それゆえ、印刷用紙Ｐを透過した光の拡散領域Ｂは、印刷用紙Ｐに照射された光の照射領域Ａよりも広くなる（図１参照）。

図２に示すように、高散乱の印刷用紙Ｐ（以下、高散乱用紙と記す）における透過光の強度は、印刷用紙Ｐに照射された光の中心付近では低く、拡散領域Ｂ２で透過光が検出される。一方、低散乱の印刷用紙Ｐ（以下、低散乱用紙と記す）では、印刷用紙Ｐに照射された光の中心付近では高く、拡散領域Ｂ２よりも狭い拡散領域Ｂ１で透過光が検出される。

このような印刷用紙Ｐの内部における光散乱の度合い（光散乱特性）は印刷用紙Ｐの紙質、および銘柄によって異なっている。光散乱特性の差異は、受光部２によって受光される、印刷用紙Ｐを透過する光の強度に影響するため、坪量に誤差を生じさせる。例えば、同程度の坪量の印刷用紙Ｐであっても、低散乱用紙の場合、拡散領域Ｂ１における透過光の強度は高く、高散乱用紙の場合、拡散領域Ｂ２における透過光の強度は低くなる。この傾向は、光源１の光軸Ｌ１上および光軸Ｌ１に近い位置における透過光で顕著である。それゆえ、光源１の光軸Ｌ１上および光軸Ｌ１に近い位置における透過光を受光した受光信号に基づいて印刷用紙Ｐの吸光度を算出した場合、低散乱用紙の見かけの吸光度は低く算出される傾向があり、高散乱用紙の見かけ吸光度は高く算出される傾向がある。その結果、本来の坪量に対して低散乱用紙では低めの坪量が算出され、高散乱用紙では高めの坪量が算出される。

出願人らは、受光部２が受光する光を、光源１の光軸から所定の距離Ｄ１離れた位置における透過光に制限することで、印刷用紙Ｐの散乱特性の差異による影響を軽減し、坪量を高精度で算出できることを見出した（後述の実施例１参照）。

そこで、測定装置１０において、光源１の光軸Ｌ１上および光軸Ｌ１に近い位置の透過光を受光することを回避するために、受光部２は、光源１の光軸Ｌ１と印刷用紙Ｐの交点から所定の距離Ｄ１離れた位置に光軸Ｌ２と印刷用紙Ｐの交点が位置するように配置される。また、測定装置１０は、受光部２に印刷用紙Ｐを透過した光の一部であって、光源１の光軸Ｌ１から所定の距離Ｄ１離れた位置の光を受光させるように光制限部３を備えている。ここで、所定の距離Ｄ１は、光源１の照射角θ内に、受光部２の光軸Ｌ２が含まれないような距離であればよく、例えば、（光源１から印刷用紙Ｐまでの距離）×｛ｔａｎ（光源１の照射角θ）｝で求められる距離以上であることが望ましい。あるいは、所定の距離Ｄ１は、受光部２の受光角内に、光源１の光軸Ｌ１が含まれないような距離であればよい。ここで照射角θとは、光軸Ｌ１と、光の強度が光軸Ｌ１における光の強度の５０％に低下した光線との角度を意味する。光源１の光軸Ｌ１が、光源Ｌ１からオブジェクトに下ろした垂線に対して角度α（図示せず）だけ傾きを持っている場合、所定の距離Ｄ１は、（光源１から印刷用紙Ｐまでの距離）×｛ｔａｎ（光源の傾きα）＋ｔａｎ（光源１の照射角θと光源１の傾きαとの差）｝で求められる距離以上が望ましい。

この構成によれば、光の散乱の程度が異なる印刷用紙Ｐのそれぞれに対する坪量の誤差の発生を抑制することができる。それゆえ、測定装置１０を画像形成装置１００（例えば、複写機、プリンター、および複合機など）に適用した場合、各印刷用紙Ｐについて算出された坪量に応じて適切な印刷条件を制御して印刷を実行することができる。

さらに、上記の構成は、複数の受光素子を備えることも、光源１として専用のレーザーを備えることも必要としていない。それゆえ、測定装置１０および画像形成装置１００の製造に要するコストが増大するという問題も生じない。

（光制限部３の開口部Ｗ）
ここでは、光制限部３の開口部Ｗについて図３を用いて説明する。図３は、光制限部３が備える開口部Ｗのいくつかの例を示す図である。

光制限部３は、遮光性を有する材料からなり、光源１の光軸Ｌ１上の光を遮光する。また、光制限部３は、拡散領域Ｂ内の光のうち、辺縁の光が通過するように開口部Ｗを備えている。これにより、受光部２によって受光される光を適切に制限することができる。

開口部Ｗは、図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、光制限部３に設けられた孔であってもよいし、図３の（ｃ）に示すような光制限部３に設けられた切り欠きであってもよい。なお、開口部Ｗは、光制限部３の他の部位と異なり、光透過性を有する材料を用いて実現されていてもよい。

（画像形成装置１００）
次に、画像形成装置１００の構成について、図４Ａを用いて説明する。図４Ａは、測定装置１０を備える画像形成装置１００の構成例を示すブロック図である。画像形成装置１００は、測定装置１０、給紙装置２０、制御装置３０、および印刷装置４０を備えている。

給紙装置２０は、測定装置１０に印刷用紙Ｐを供給する。給紙された印刷用紙Ｐは、光源１と受光部２との間に搬送される。

制御装置３０は、測定装置１０、給紙装置２０、および印刷装置４０の動作を統括して制御する。たとえば、制御装置３０は、測定装置１０によって算出した坪量に応じた印刷条件の制御を行う。また制御装置３０は、指定した印刷条件にて印刷用紙Ｐ上に画像を形成するよう印刷装置４０を制御する。

（画像形成装置１００の処理の流れ）
続いて、画像形成装置１００における動作例を、図４Ｂを用いて説明する。図４Ｂは、画像形成装置１００の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ユーザーからの印刷指示を受け付けると（ステップＳ１にてＹＥＳ）、画像形成装置１００は、印刷用紙Ｐが測定装置１０に供給される前に、受光部２によって受光される光の光量測定を行う（ステップＳ２）。ステップＳ２の測定後、給紙装置２０は、光源１と受光部２との間に印刷用紙Ｐが来るように印刷用紙Ｐを搬送し、測定装置１０に印刷用紙Ｐを供給する（ステップＳ３）。

次に、測定装置１０は、印刷用紙Ｐに光源１から光を照射したときに印刷用紙Ｐを透過する光の光量測定を行う（ステップＳ４：光照射ステップ、受光ステップ）。このとき、印刷用紙Ｐを測定装置１０へ搬送するときの状態によって、測定される透過光の光量がばらつく可能性がある。そこで、ＣＰＵ４は、測定される透過光の光量のばらつきが、予め設定された値（図中では、設定値）の範囲内に収まっているか否かを判定する（ステップＳ５：光照射ステップ、受光ステップ）。ＣＰＵ４は、測定される透過光の光量のばらつきが、予め設定された値の範囲内に収まっていない場合（ステップＳ５にてＮＯ）、測定された光量の平均値を算出し（ステップＳ６）、ばらつきが予め設定された値の範囲内に収まるまでステップＳ４およびＳ５を繰り返す。

ステップＳ４にて測定された透過光の光量と、ステップＳ６にて算出された光量の平均値との差が、設定された範囲内に収まっている場合（ステップＳ５にてＹＥＳ）、ＣＰＵ４は、ステップＳ２にて測定した光量と、ステップＳ５にてＹＥＳとなったときの透過光の光量の平均値とを用いて、印刷用紙Ｐの吸光度を算出する（ステップＳ７）。そして、ＣＰＵ４は、算出した吸光度から印刷用紙Ｐの坪量を算出する（ステップＳ８：算出ステップ）。

制御装置３０は、測定装置１０のＣＰＵ４が算出した坪量に応じて、印刷条件の制御を行い（ステップＳ９）、この印刷条件で印刷用紙Ｐに印刷を実行するよう印刷装置４０を制御する（ステップＳ１０）。

このように構成すれば、さまざまな紙質、および銘柄の印刷用紙Ｐに対して、適切な印刷条件を制御して印刷を実行することができる。

〔実施形態２〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

受光角が狭い受光部２を用いた場合、光散乱特性が大きい印刷用紙Ｐに対しては、受光する透過光の光量が少なくなるため、見かけ吸光度は高く算出され、その結果、坪量は高く算出されてしまう傾向がある。

この誤差を回避するためには、受光部２の光軸Ｌ２の向きを調整すればよい。このような構成を備える測定装置１０ａの構成について、図５を用いて説明する。図５は、光源１および受光部２の別の配置例を示す断面図である。なお、測定装置１０ａは、図１に示す測定装置１０と同様、ＣＰＵ４（算出部）、定電流源５、可変抵抗６、増幅回路７、およびＡ／Ｄコンバータ８も備えている。

測定装置１０ａは、受光部光軸制御部２１をさらに備えている点で、図１に示す測定装置１０と異なっている。受光部光軸制御部２１は、図５に示すように、受光部２の光軸Ｌ２の向きを、光制限部３の開口部Ｗを通過した光が受光部２によって受光されるように調節する。この受光部光軸制御部２１による受光部２の光軸Ｌ２の向きの制御は、例えば、ＣＰＵ４によって実行され得る。その結果、図５に示すように、光源１の光軸Ｌ１が印刷用紙Ｐと交差する横切る位置と、受光部２の受光面の中心を通る法線（光軸Ｌ２）が印刷用紙Ｐと交差する位置とは、所定の距離Ｄ２離れている。所定の距離Ｄ２は、例えば、（光源１から印刷用紙Ｐまでの距離）×｛ｔａｎ（光源１の照射角θ）｝で求められる距離以上が望ましい。

受光部２の光軸Ｌ２の向きを調節することによって、受光部２が受光可能な光の領域を拡大することが可能となる。それゆえ、受光角が狭い受光部２が使用される場合であっても、上述の実施形態と同様に、高精度の坪量予測が可能である。

〔実施形態３〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

照射角θが狭い光源１を用いた場合、光制限部３によって光源１の光軸Ｌ１上および光軸Ｌ１に近い位置の透過光を遮光したり、光軸Ｌ１から所定の距離離れた位置の透過光を開口部Ｗから通過させたりすることが困難となる場合が考えられる。その結果、坪量が正しく算出されなくなる可能性がある。

この問題を解消するためには、光源１の光軸Ｌ１の向きを調整すればよい。このような構成を備える測定装置１０ｂの構成について、図６を用いて説明する。図６は、光源１および受光部２の他の配置例を示す断面図である。なお、測定装置１０ａは、図１に示す測定装置１０と同様、ＣＰＵ４（算出部）、定電流源５、可変抵抗６、増幅回路７、およびＡ／Ｄコンバータ８も備えている。

測定装置１０ｂは、光源光軸制御部１１をさらに備えている点で、図１に示す測定装置１０と異なっている。光源光軸制御部１１は、図６に示すように、光源１の光軸Ｌ１の向きを調節する。光源光軸制御部１１は、例えば、光源１の光軸Ｌ１が印刷用紙Ｐに対して垂直に光を照射する向きとは異なる向きに制御する。その結果、図６に示すように、光源１の光軸Ｌ１が印刷用紙Ｐと交差する位置と、受光部２の受光面の中心を通る法線（光軸Ｌ２）が印刷用紙Ｐと交差する位置とは、所定の距離Ｄ３離れている。所定の距離Ｄ３は、例えば、（光源１から印刷用紙Ｐまでの距離）×｛ｔａｎ（光源の傾きα）＋ｔａｎ（光源１の照射角θと光源１の傾きαとの差）｝で求められる距離以上が望ましい。この光源光軸制御部１１による光源１の光軸Ｌ１の向きの制御は、例えば、ＣＰＵ４によって実行され得る。

光源１の光軸Ｌ１が印刷用紙Ｐに対して垂直に光を照射する向きとは異なる向きに制御されることにより、印刷用紙Ｐに照射された光の照射領域Ａを拡大することができる。これにより、光軸Ｌ１から所定の距離Ｄ３離れた位置の透過光を開口部Ｗから通過させて、受光部２に受光させることが容易となる。

〔実施形態４〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

照射角θが狭い光源１と受光角が狭い受光部２とを併せて用いた場合、光源１の光軸Ｌ１から所定の距離離れた位置の透過光を受光部２が受光することが困難となり、高散乱用紙の場合には受光部２によって受光される光の光量が低くなるという問題が生じ得る。その結果、坪量に誤差が生じる可能性がある。

この誤差を回避するためには、光源１の光軸Ｌ１の向きを調整するとともに、受光部２の光軸Ｌ２の向きも調整すればよい。このような構成を備える測定装置１０ｃの構成について、図７を用いて説明する。図７は、光源１および受光部２の他の配置例を示す断面図である。なお、測定装置１０ａは、図１に示す測定装置１０と同様、ＣＰＵ４（算出部）、定電流源５、可変抵抗６、増幅回路７、およびＡ／Ｄコンバータ８も備えている。

測定装置１０ｃは、光源光軸制御部１１および受光部光軸制御部２１の双方をさらに備えている点で、図１に示す測定装置１０と異なっている。光源光軸制御部１１および受光部光軸制御部２１はそれぞれ、光源１および受光部２の光軸Ｌ２の向きを、光制限部３の開口部Ｗを通過した光が受光部２によって受光されるように調節する。その結果、図７に示すように、光源１の光軸Ｌ１が印刷用紙Ｐと交差する位置と、受光部２の受光面の中心を通る法線（光軸Ｌ２）が印刷用紙Ｐと交差する位置とは、所定の距離Ｄ４離れている。所定の距離Ｄ４は、例えば、（光源１から印刷用紙Ｐまでの距離）×｛ｔａｎ（光源の傾きα）＋ｔａｎ（光源１の照射角θと光源１の傾きαとの差）｝で求められる距離以上が望ましい。この受光部光軸制御部２１による受光部２の光軸Ｌ２の向きの制御は、例えば、ＣＰＵ４によって実行され得る。

光源光軸制御部１１および受光部光軸制御部２１の双方を備えることにより、照射領域Ａの拡大、および受光部２が受光可能な光の領域の拡大との両方を実現することができる。それゆえ、照射角θが狭い光源１と受光角が狭い受光部２とが併せて用いられている場合であっても、高精度の坪量予測が可能である。

本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本開示の一実施例について以下に説明する。

図８は、本開示の一実施形態に係る測定方法の有効性を実証する結果を示す図である。なお、以下では、印刷用紙Ｐの秤量を測定した場合を例に挙げ、その結果について記載する。

印刷用紙Ｐに光を照射して、その印刷用紙Ｐの吸光度を算出し、吸光度から坪量を測定した。印刷用紙Ｐの試料としては、市販されている４種類の印刷用紙ａ、ｂ、ｃ、およびｄを用いた。印刷用紙ａ、ｂ、ｃ、およびｄについて、予め実測された坪量値はそれぞれ、６７．５５ｇ／ｍ^２、６８．８５ｇ／ｍ^２、７５．３６ｇ／ｍ^２、９０．２５ｇ／ｍ^２であった。

光源１として、９４０ｎｍの波長の光を発する発光ＬＥＤ（ｅｐｉｔｅｘ社製のＳＭＴ９４０Ｄ）を用い、受光部２として、シリコンＰＩＮフォトダイオード（Ｖｉｓｈａｙ社製）を用いた。

本実施例で用いた光源の照射角θは６１°で、光源からオブジェクトまでの距離は２ｍｍで、光源の傾きは０°であることから、所定の距離（図１の所定の距離Ｄ１参照）の目安としては、前記計算式より２ｍｍ×ｔａｎ（６１°）＝３．６１ｍｍ以上となる。

光制限部３としては、開口部Ｗが直径３ｍｍの円形の孔であるものを用いた。

光源１の光軸Ｌ１が印刷用紙Ｐに対してほぼ垂直になるように光を照射した。受光部２は、その光軸Ｌ２が印刷用紙Ｐに対してほぼ垂直になるように設置された。その上で、光源１の光軸Ｌ１に対して、受光部２の位置を変更して、印刷用紙ａ、ｂ、ｃ、およびｄの吸光度を測定した。図８の（ａ）は、各測定位置において算出された印刷用紙ａ、ｂ、ｃ、およびｄの吸光度をプロットしたグラフである。

印刷用紙ａ、ｂ、ｃ、およびｄの散乱特性が同じであれば、坪量と吸光度は正の相関を持つ。吸光度が高いほど坪量が大きくなる。しかし、実際には、印刷用紙ａ、ｂ、ｃ、およびｄの散乱特性がそれぞれ異なるため、坪量と吸光度は正の相関を示さない。例えば、図８の（ａ）によれば、実測坪量値が６７．５５ｇ／ｍ^２の印刷用紙ａの方が、実測坪量値が７５．３６ｇ／ｍ^２の印刷用紙ｃよりも高い吸光度を示している。

図８の（ｂ）は、光源１の光軸Ｌ１上で測定された光量から算出された吸光度と実測坪量値との関係をプロットしたグラフである。プロットされた各点について直線近似を行い、相関係数Ｒ^２を求めたところ、０．４６５４となった。光源１の光軸Ｌ１上で測定された吸光度と実測坪量値との間に高い相関は認められなかった。

一方、図８の（ｃ）は、光源１の光軸Ｌ１から所定の距離（この実施例では、４ｍｍ）離れた位置において測定された光量から算出された吸光度と実測坪量値との関係をプロットしたグラフである。プロットされた各点について直線近似を行い、相関係数Ｒ^２を求めたところ、０．９９７２となった。光源１の光軸Ｌ１上で測定された吸光度と実測坪量値との間に高い相関が認められた。他の位置についても確認したところ、前記計算式から求められる距離（３．６１ｍｍ）以上の位置において、同様に高い相関が認められた。なお、距離があまりにも大きくなる（光軸Ｌ１から離れる）と、受光部２が受光する光が減少してしまう。すなわち、坪量等を高精度で測定するための距離の上限は、受光部２の受光感度との兼ね合いで適宜設計され得る。

このように、受光部２が受光する光を、光源１の光軸から所定の距離離れた位置における透過光を用いて算出された吸光度を用いることで、印刷用紙Ｐが高散乱特性であるか低散乱特性であるかに依らず、高精度で坪量を算出できた。

１光源
２受光部
３光制限部
４ＣＰＵ（算出部）
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ測定装置
１１光源光軸制御部
２１受光部光軸制御部
１００画像形成装置
Ｌ１光源の光軸
Ｌ２受光部の光軸
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２拡散領域
Ｗ開口部
θ 光源の照射角

Claims

オブジェクトに照射する光を発する光源と、
前記オブジェクトからの透過光を受光する受光部と、
前記受光部に向かう前記透過光の一部を制限する光制限部と、
を備える測定装置であって、
前記光源の光軸が前記オブジェクトと交差する位置と、前記受光部の受光面の中心を通る法線が前記オブジェクトと交差する位置とは、所定の距離離れており、
前記光源から前記オブジェクトに照射した光の光量と、前記受光部が受光した光の光量とに基づいて該オブジェクトの所定の特性を算出する算出部と、
前記受光部の光軸の向きを制御する受光部光軸制御部と、
をさらに備えることを特徴とする測定装置。
オブジェクトに照射する光を発する光源と、
前記オブジェクトからの透過光を受光する受光部と、
前記受光部に向かう前記透過光の一部を制限する光制限部と、
を備える測定装置であって、
前記光源の光軸が前記オブジェクトと交差する位置と、前記受光部の受光面の中心を通る法線が前記オブジェクトと交差する位置とは、所定の距離離れており、
前記光源から前記オブジェクトに照射した光の光量と、前記受光部が受光した光の光量とに基づいて該オブジェクトの所定の特性を算出する算出部と、
前記光源の光軸の向きを制御する光源光軸制御部と、
をさらに備えることを特徴とする測定装置。
前記オブジェクトの坪量、散乱係数、および異方散乱パラメータの少なくとも何れかを算出することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の測定装置を備えることを特徴とする画像形成装置。