(57)【要約】【課題】基材の光学特性を適切に評価、特性化することが可能な基材評価装置を提供することである。【解決手段】基材評価装置は、基材と、前記基材と操作可能に連絡され、前記基材に関連する信号を生成するための光源および光検出器を含む光学式センサモジュールと、前記基材に関して前記光学式センサモジュールにより生成された前記信号と参照信号とを比較し、当該比較に基づいて評価信号を生成するプロセッサと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材と操作可能に連絡され、前記基材に関連する信号を生成するための光源および光検出器を含む光学式センサモジュールと、
前記基材に関して前記光学式センサモジュールにより生成された前記信号と参照信号とを比較し、当該比較に基づいて評価信号を生成するプロセッサと、
を備える基材評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基材評価装置において、
前記評価信号は、前記基材内の光拡散の関数である装置。
【請求項３】
請求項１に記載の基材評価装置において、
前記基材は紙である装置。
【請求項４】
請求項２に記載の基材評価装置において、
前記光源は、前記紙上に光を投影し、前記光検出器は前記紙から反射される光を検出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材評価装置に関し、より詳しくは基材を評価するための光学式センサを備えた基材評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界を用いてトナーを基材に転写するので、基材の電気特性が画質性能において重要な役割を果たすことは公知である。この電気特性は、印刷ジョブのＩＱ性能に影響し、場合によっては、画像モトル（まだらな画像、斑点のある画像）および／またはスポット、より特別には中間調モトルを増加させる。
【０００３】
基材の材質（紙質）を評価、特性化し、基材が印刷品質および／または画質における何らかの低下の原因となる、または原因となる可能性があるか否かを決定することができる装置は有益である。
【０００４】
先行技術では、電気的な静電容量測定を用いて、紙の画質（イメージクオリティー）を識別することは公知である。しかし、このタイプの測定の利便性および多用性には限界がある。ある条件下では、基材の光学特性が、電気特性よりむしろより顕著に画質に影響する場合がある。光学測定技術は、印刷システムにおいて紙質および画質を規定するのに、好都合で補完的な選択肢を提供するものであることが見出されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
即ち、本発明の目的は、基材の光学特性を適切に評価、特性化することが可能な基材評価装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の実施の形態では、基材評価装置は、光センサモジュールおよびプロセッサを備える。たとえば、光センサモジュールは、画像媒体からの光を反射させる光ファイバ対またはいずれかの種類のレンズおよびミラーであり、媒体を通過した光の拡散または進行の変化を記録し、媒体の質を示す。一般的に、光センサは、基材（たとえば、紙）による光の拡散の変動性を測定し、測定された偏差を示す信号を発生させる。
【０００７】
プロセッサは、メモリモジュールと動作可能に接続され、光センサモジュールにより生成された信号と少なくとも１つの参照信号とを比較する一連のプログラム式の指示を実行するように構成される。さらに、プロセッサは、その比較に基づいて、少なくとも１つの特性化信号（評価信号）を発生させるように構成される。いくつかの実施の形態では、測定モジュールは、プローブに接続され、基材に沿って所定の距離を測定するように構成される。いくつかの実施の形態では、基材評価装置は、電子写真プリンタおよび／または携帯装置と一体化される。
【０００８】
他の実施の形態では、基材取り扱い装置は、基材輸送機構、基材輸送コントローラおよび基材評価装置を備える。また、基材を評価・特性化する方法は、基材を適当な位置に配置し、基材内の所定範囲または距離を通過する光の拡散の偏差を測定し、測定された偏差を示す信号を生成し、生成した信号を、少なくとも１つの記憶された参照信号と比較し、かつ少なくとも１つの基材の特性を示す少なくとも１つの特性化信号を生成することを包含する。
【０００９】
本発明の評価法は、サンプリングスポットを照射スポットから明確に離すものである。したがって、測定される信号は、純粋に基材の光拡散に由来する。例えば、基材の拡散特性を測定するプローブは、照射スポットがサンプリングスポットから明確に離れていることである。
【００１０】
２次元のスキャニング技術を用いて、種々の紙または媒体における画像マップまたは信号を生成し、参照信号またはマップ、品質インデックスを作成しておき、印刷に使用する媒体の信号と比較する。たとえば、特定の合成基材を最良品質として、異なるグレードの標準紙について、基材の光拡散特性に基づいて品質の等級を規定することができる。
【００１１】
例えば、プロセッサによって、評価結果が「高品質」であった基材は高ＩＱ印刷ジョブ用のトレイに貯蔵し、評価結果が「低品質」であった基材は低ＩＱ印刷ジョブ用のトレイに貯蔵する処理が実行される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電子写真装置内に基材評価装置を有するデジタル処理ステーションの概略図を示す図である。
【図２】図１の基材評価装置において、各要素の例示的実施形態の概略図を示す図である。
【図３】図１の基材評価装置に使用される例示的光ファイバセンサを示す図である。
【図４】図１の基材評価装置に使用される集光レンズを用いた例示的光センサを示す図である。
【図５】図１の基材評価装置に使用される集光レンズとダブルミラーを用いた例示的光センサを示す図である。
【図６】図１の基材評価装置に使用される２次元光学プローブを示す図である。
【図７】本開示の実施形態による基材の評価方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を用いて、本発明に係る基材評価装置の実施形態につき、以下詳細に説明する。
【００１４】
図１に、例示的な多機能静電複写機１０の部分断面図が示される。静電複写機１０は、画像捕捉システム２０、コントローラ３０および印刷システム４０を備える。印刷システム４０は、回転するように取り付けられた感光体ドラム１０２を備え、ドラム１０２の光導電性画像形成表面が、順次一連の処理ステーションを通過するように移動する。一連の処理ステーションとは、帯電ステーション１０４、画像形成ステーション１０６、現像ステーション１０８、転写ステーション１１０およびクリーニングステーション１１２である。
【００１５】
印刷システム４０の一般的操作は、帯電ステーション１０４で、たとえば、コロトロンを用いて、感光体ドラム１０２上を均一に静電気帯電させることによって始まる。プラテン１１４上に配置された再生されるべき原稿画像は、画像捕捉システム２０によって得られる。本実施の形態では、画像捕捉システム２０内の画像捕捉装置は、スキャニング装置であり、これは連続する光画像を生成し、この光画像をコントローラ３０へと送る。コントローラ３０は、連続する光画像をデジタル化し、および／または原稿の物理的コピーを作成する際に、画像形成ステーション１０６で光画像をドラム１０２に移す。連続する光画像は、感光体ドラム１０２上の静電荷を原稿の画像に選択的に放電させ、これによって原稿の静電潜像をドラム１０２上に配置する。
【００１６】
現像ステーション１０８では、トナー粒子を感光体ドラム１０２の帯電領域上に配置することによって、静電潜像を可視形態へと現像する。基材のカットシートを、転写ステーション１１０へとドラム１０２上の潜像と同期して移動させ、現像された画像を転写ステーション１１０で基材に転写する。転写コロトロン１１６は、電界を与えて、トナー粒子の基材への転写を補助する。次に、基材をドラム１０２から引き離す。当該引き離し（分離）は交流デタックコロトロン１１８によって与えられる電界によって補助される。次に、転写されたトナー画像を担持した基材を、輸送ベルトシステム１２０によって定着ステーション１２２に運搬する。
【００１７】
ドラム１０２からトナー画像を転写した後、幾分かのトナー粒子が通常ドラム１０２上に残るので、残ったトナー粒子をクリーニングステーション１１２で除去する。クリーニング後、ドラム上に残ったいずれの静電荷をも交流消去コロトロン１２４によって除去する。そして、感光体ドラム１０２は、次のコピーサイクルにおける第１工程として、帯電ステーション１０４によって再度帯電の準備をする。
【００１８】
上記処理における転写ステーション１１０への基材の輸送は、基材供給システム１２６によって実行される。本実施の形態では、基材は、上側のメイントレイ１２８と下側の補助トレイ１３０の２つの基材トレイに貯蔵された２つの基材タイプの一方から選択される。必要な場合に、選択されたトレイ内において、基材の最上部のシートを、共通の定められた位置で係合するように給送するシートセパレータ／フィーダ１３２へと送る。シートセパレータ／フィーダ１３２は、基材を、湾曲ガイド１３４を回って位置決め位置１３６で位置決めするように給送する。基材を位置決めする前に、基材を基材評価装置８０に通すように搬送し、基材評価装置８０によって、基材の評価・特性化が実行される。位置決めされたら、基材をトナー画像と同期してドラム１０２と接触するように給送して、ドラム１０２上のトナー画像を転写ステーション１１０で受容するようにする。
【００１９】
転写されたトナー画像が担持された基材は、輸送ベルトシステム１２０によって、加熱ロール定着機構である定着ステーション１２２へと輸送される。定着機構における２つのロール間のニップ領域で加熱および加圧することによって、トナー粒子を溶融し、幾分かのトナーを基材の繊維または空孔内に押し入れる。次に、原稿コピーである定着画像を備える基材を、定着ステーション１２２内のロールによって、排出ガイド１３８に沿ってキャッチトレイ１４０へと排出ロール対１４２を介して給送する。
【００２０】
静電複写機１０の操作は、図２Ａに示されるコントローラ３０によって制御される。コントローラ３０は、ＣＰＵ１５０またはプロセッサを備え、メモリモジュール５２と接続される。メモリモジュール５２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の記憶媒体、たとえば、ハードディスク、磁気テープ等を備えてもよい。データを受信し、捕捉しかつ記憶する他の装置は公知であり、上のリストが全てを網羅するものと判断されるべきではない。
【００２１】
メモリモジュール５２は、記憶された原稿ファイルとシステムソフトウェアを有してもよい。プロセッサ５０が実行するシステムソフトウェアはＲＯＭ、ＲＡＭまたは他の記憶ユニット内に存在してもよい。メモリ５２はネットワーク化構成内の多くのプロセッサ中のある共通のまたは分配型のリソースであってもよいとも考えられる。
【００２２】
コントローラ３０は、画像捕捉スキャニングシステム２０、印刷システム４０、ユーザインターフェイス６０、基材評価装置８０およびネットワーク６４と接続される。本実施の形態では、画像捕捉装置はスキャニング装置であるが、他の画像捕捉装置、たとえば、電荷結合装置を用いてもよい。ユーザインターフェイス６０は、幅広い種類の装置を包括する。インターフェイス装置としては、タッチスクリーン、キーボードおよびグラフィックユーザインターフェイスが挙げられる。
【００２３】
実施の形態では、基材評価装置８０（図１および２）は印刷装置内に配置され、たとえば、これに限定されないが、第１メイントレイの直後の位置で、基材がこの装置に進入または給送された際に、直接基材を特性化してもよい。別の実施の形態では、基材評価装置８０は、第１メイントレイおよび／または第２補助トレイの直前または直後に配置されてもよい。しかし、基材評価装置８０は、印刷装置のいずれの位置で基材の特性化を行ってもよい。
【００２４】
実施の形態では、図２の例で示されるように、基材評価装置８０は、重要な基材測定、たとえば、基材表面上に光を投影し、基材内の光の拡散を検出するために、プロセッサ５０にフィードバックすることができる。ここで、光の拡散は基材表面から反射される光の検出によって表され、好適な光検出器で記録される。基材評価装置は、必要に応じて、プリンタ内のいかなる位置に、複数配置されてもよい。
【００２５】
プロセッサ５０および／または印刷装置内の他のいずれかのプロセッサ／コントローラは、収集した情報を様々な方法（たとえば、一連のプログラム式指示を実行する）で利用し、リアルタイムフィードバックループ、オフラインキャリブレーション処理等により、プリンタの操作を補助する。基材評価装置８０およびプロセッサ５０は、個別の要素として図示されるが、他の実施の形態では、基材評価装置８０はプロセッサ５０の一部であってもよい。
【００２６】
実施の形態では、基材評価装置８０は、異なる種類および量の基材、たとえば、基材のバッチ（ひとまとまりの基材）を測定するように構成される。また、基材評価装置は、画質（ＩＱ）性能について異なる基材バッチを格付け、特性化してもよい。いわゆる「高品質」基材（基材バッチ）は最高位ＩＱジョブ用に取り置いてもよく、いわゆる「低品質」バッチは平均的なＩＱジョブ用に用いることができる。ＩＱ性能は、たとえば、これに限定されないが、明瞭度、解像度、鮮鋭度および透明度であってもよい。
【００２７】
一般的に、基材評価装置８０は、媒体上へ光を投影し、光検出器によって媒体からの反射光を検出することに基づく光学システムである。基材８２は、たとえば、これに限定されないが、紙、光沢紙、リサイクル紙または業界で公知のいずれか他の種類の基材、たとえば、プラスチック基材のような紙でない基材のシートであってもよい。
【００２８】
図３に、基材評価装置８０の光センサモジュール９０、特に、紙の光拡散の均一性に基づく媒体光学的クロストーク紙光学式品質センサが示される。特にセンサまたはプローブは、光源８４、光検出器９２、２つの平行な光ファイバ８６、９０から構成され、基材内を、光拡散パターン８８で示されるような経路に沿って、横方向に拡散した光の量を測定する。典型的な基材、たとえば、紙から反射された大部分の光は紙表面から直接反射されるのではないことを注記しておかねばならない。大部分の光は、基材のバルクに進入し周囲にランダムに散乱する。白色基材では、大部分の散乱光は吸収される前に何度も散乱した後、基材から出る経路を見つける。物理的用語では、このランダム散乱過程を光拡散と言う。本発明の評価法は、サンプリングスポットを照射スポットから明確に離すものである。したがって、直接反射は除外され、測定される信号は純粋に光拡散によるものである。光ファイバの大きさおよび光ファイバ間の間隔を最適化して拡散距離の範囲をサンプリングする。好ましくは、光ファイバは約１ｍｍの直径である。光拡散パターン８８は、媒体を通過する光の拡散に依存し、このパターンが代表的な信号を提供し、この信号を光検出器が検出する。次に、この代表的な信号を参照信号またはメモリに記憶されている信号と比較し媒体のタイプまたは品質を識別、特定する。
【００２９】
２次元のスキャニング技術を用いて、異なる紙または媒体における画像マップまたは信号を生成し、参照信号またはマップを提供して、現時点で印刷に使用する媒体の信号と比較する。特に、様々な紙タイプをスキャンして、関連するスキャン信号代表値を備える品質インデックスを確立する。スキャン信号代表値は、スキャン信号と照合するための比較信号を提供する。たとえば、合成基材を最良品質の基準として、異なるグレードの標準紙について品質の等級を規定することができる。
【００３０】
装置の動作において、紙はプローブに関して配置され（たとえば、プローブの近傍に配置され）、紙またはプローブを移動させて、光ファイバクロストーク均一性のラインスキャンを実行する。このクロストークは、紙に進入する光であり、吸収される光と、反射されて紙を出る光とを有する。所定の紙タイプでは、この反射信号の変化は紙の画質性能と非常に相関関係があることが見出されている。
【００３１】
ここで、完全な中間調ドットで均一に覆われた紙シートについて考察する。
中間調ドットは、紙内部の光拡散により、光学的ドットゲインを生じることは公知である。中間調ドットは紙に達する入射光を部分的にブロックする。ここで、ドット間の未被覆領域に達する光を考察する。この光は完全に白色の紙でも完全には反射されない。この光は白色の空間を通過して紙に進入し、紙内部で拡散し再度表面に表れる。いくらかは中間調ドットの下で表面に表れて吸収されるが、いくらから未被覆領域から再出現し紙を出る。未被覆領域から進入し再出現する光のみが中間調シェードの輝度に寄与する。観察者により観察されるこの輝度は、紙内の光拡散特性によって強く変調される。１〜３ｍｍの大きさの拡散における変動性が画像モトルに寄与する。実際には、著しく長い単一のラインスキャン、または複数のより短いラインスキャンが、紙のＩＱ性能を測定するには十分である。
【００３２】
媒体のスキャンによって生成された反射信号または拡散信号は、分析モジュール（たとえば、プロセッサ５０）により分析される。得られた信号をメモリモジュール１５２に記憶された参照信号と比較することによって基材８２を特性化する。参照信号は、リアルタイム参照信号でも予め定められた参照信号（たとえば、参照用テーブルおよび記憶された値）でもよい。
【００３３】
図４に、光センサモジュール９０の別の実施形態を示す。たとえば、好適な光源、たとえば、ＬＥＤを１５６で示す。光源１５６は、レンズ１５８を通過する光線１５９を紙１６０に投影する。レンズ１５８は、光を紙１６０上に集光する。光は、矢印１６１で示されるように紙１６０から反射され、レンズ１６４は反射光１６１を好適な光検出器、たとえば、光検出器（フォトダイオード）１６６に集光する。矢印１６２は、紙１６０および光センサモジュール９０の相対的な動きを意味する。媒体かセンサモジュールのいずれかが固定され、他方が移動してスキャンラインデータを生成する、またはセンサモジュールと媒体の両方が移動して２次元のスキャンラインデータを生成する。光線１５９による媒体の光照射領域は、一般的に、媒体の光検出領域（反射光１６１）に隣接し、これらの領域は重ならないことが好ましい。色または濃度を測定する常套のプローブと異なり、本発明は基材の拡散特性を測定する。このプローブ特有の特徴は、照射スポット（レンズ１５８を通過する光源の集光される画像）がサンプリングスポット（レンズ１６４を通過して検出器に集光される画像）から明確に離れていることである。
【００３４】
図５に、光センサの別の実施形態を示す。特に好適な光源１７２は、レンズ１７４を通過する光線を出し、光線はレンズ１７４によってダブルミラー１７６上に集光される。ダブルミラー１７６は、この光線を１７８で示されるように紙１８０の方向に向ける。次に、光は紙１８０からダブルミラー１７６に反射され、ダブルミラー１７６は光をレンズ１８４に向かって反射する。レンズ１８４はこの光を好適な光検出器１８６に集光する。
【００３５】
本開示による基材評価・特性化装置は、単一のまたは複数のラインスキャンの単一パスで、基材の全シートの品質を評価することができる。したがって、上記のように、センサモジュールをインライン装置として（たとえば、印刷装置またはシート取り扱い装置内に）転写前の基材経路に沿って設けて、基材特性をＩＱ調節用プロセッサまたは他のプログラム式設備と操作可能に連絡（適合するように接続）することができる。
このタイプの装置の例を図６に示す。特に、図６は、基本的なセンサモジュールまたはプローブ１９０を示し、これは媒体１９４を横切る矢印１９２で示す横方向に移動する。たとえば、ドラムの回転方向に紙が回転することにより、２次元でのスキャニング操作を可能とする。実施の形態では、たとえば、「低品質」基材は廃棄し、または低ＩＱ印刷ジョブ用の貯蔵部（トレイ）に貯蔵し、「高品質」基材は高ＩＱ印刷ジョブ用に別の貯蔵部（トレイ）に貯蔵してもよい。
【００３６】
他の実施形態では、本開示による基材評価装置を、サービス技術者が利用して、顧客の基材がプリンタの故障、たとえば、ＩＱの問題の原因か否かを決定してもよい。また、本開示による基材評価装置は、携帯装置の形態でもよく、サービス技術者が携帯型装置を運び、ラインスキャンを実施して基材および／または基材バッチが、印刷ＩＱ問題の原因となっているか否かを決定してもよい。
【００３７】
他の実施形態では、本開示による基材評価装置を、基材の品質認証を入力するための基材検査ツールとして使用してもよい。さらに、基材評価装置を、基材製造過程と組み合わせ構成してもよい。本実施の形態は、いずれの公知の基材製造装置についても動作可能に組み合わせることができるので、基材製造方法は説明しない。
【００３８】
ここで、基材の評価・特性化方法を例示する。基材を評価する方法を、参照番号２００として図７に示す。最初のステップで、基材、たとえば、これに限定されないが、紙シートを、上記のように、基材評価装置８０に提供する。
【００３９】
ステップ２０４で、光を基材上に投影して反射光が光検出器で取得できるように、光センサモジュールに関して基材を配置する。
【００４０】
ステップ２０６で、光センサモジュールから基材上に光を投影し、ステップ２０７で、基材からの反射光を光検出器が取得する。なお、ステップ２０７で光検出器により取得される光は基材内で拡散された光である。
【００４１】
ステップ２０８で、光検出器は、メモリに記憶された好適な参照信号と比較するために、基材から検出した光に応じて信号を生成する。
【００４２】
ステップ２１２で、生成した信号をメモリ内の参照信号と比較し、ステップ２１４で、生成した信号と参照信号との比較に基づいて基材を特性化する。
【００４３】
結果的に、基材の特性または品質をこの比較に基づいて決定する。他の実施の形態では、さらなるステップを、決定された基材の特性に従ってプロセッサ５０が実行する。上記のように、「高品質」基材は高ＩＱ印刷ジョブ用に貯蔵し、「低品質」基材は低ＩＱ印刷ジョブ用に貯蔵してもよい。さらに、いわゆる「高品質」基材バッチは最高ＩＱジョブ用と特性化し、いわゆる「低品質」基材バッチは平均的なＩＱジョブ用と特性化する。ＩＱ性能は、たとえば、これに限定されないが、明瞭度、解像度、鮮鋭度および透明度であってもよい。
【００４４】
上で開示されるおよび他の特徴および機能の変更またはその代替を、多くの他の異なるシステムまたは用途に適当に組み入れてもよい。また、現時点で予期されないまたは想定外のその各種代替、改良、変更または改善が後に当業者によってなされる場合があるが、これらも以下の請求の範囲に包含されることを意図するものである。
【符号の説明】
【００４５】
１０  静電複写機、２０  画像捕捉システム、３０  コントローラ、４０  印刷システム、５０  プロセッサ、５２，１５２  メモリモジュール、６０  ユーザインターフェイス、６４  ネットワーク、８０  基材評価装置、１０２  感光体ドラム、８２，１６０，１８０  基材（紙）、８４，１５６，１７２  光源、８６，９１  光ファイバ、８８  光拡散パターン、９０  光センサモジュール、９２，１６６，１８６  光検出器、１０４  帯電ステーション、１０６  画像形成ステーション、１０８  現像ステーション、１１０  転写ステーション、１１２  クリーニングステーション、１１４  プラテン、１１６  転写コロトロン、１１８  交流デタックコロトロン、１２０  輸送ベルトシステム、１２２  定着ステーション、１２４  交流消去コロトロン、１２６  基材供給システム、１２８  メイントレイ、１３０  補助トレイ、１３２  フィーダ、１３４  湾曲ガイド、１３６  位置決め位置、１３８  排出ガイド、１４０  キャッチトレイ、１４２  排出ロール対、１５８，１６４，１７４，１８４  レンズ、１５９  光線、１６１  反射光、１７６  ダブルミラー、１９０  プローブ、１９４  媒体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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