(57)【要約】    【課題】  被測定物の分光特性を簡易な構成で高精度に測定することができる分光測定装置を得ること。    【解決手段】  矩形の開口部１０２を有する筐体１０１と、該筐体の矩形の開口部を通過した光束が、該開口部の長手方向に入射角度が異なるように湾曲して配置された入射角に応じて透過率特性が波長により異なる高分子多層膜フィルム１０３と、該開口部の長手方向に複数の受光素子を直線状に配列した光電変換部１０５と、該光電変換部から出力される信号を用いて入射した光束の波長に関する情報を演算する演算手段１０６と、を有すること。【選択図】    図１
2007139591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の開口部を有する筐体と、該筐体の矩形の開口部を通過した光束が、該開口部の長手方向に入射角度が異なるように湾曲して配置された入射角に応じて透過率特性が波長により異なる高分子多層膜フィルムと、該開口部の長手方向に複数の受光素子を直線状に配列した光電変換部と、該光電変換部から出力される信号を用いて入射した光束の波長に関する情報を演算する演算手段と、を有することを特徴とする分光測定装置。
【請求項２】
前記開口部の長手方向を、前記複数の受光素子の配列ピッチに合わせて細分化する複数のスリット部材を有していることを特徴とする請求項１に記載の分光測定装置。
【請求項３】
前記開口部の長手方向の長さをＡ、該開口部の入射側の表面から前記光電変換部の表面までの光学的な光路長をＢとするとき
Ａ／Ｂ≦０．８
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の分光測定装置。
【請求項４】
前記複数のスリット部材の長手方向の間隔をＡａ、該スリット部材の光入射側の端部から前記光電変換部の表面までの光路長をＢｂとするとき
Ａａ／Ｂｂ≦０．８
なる条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の分光測定装置。
【請求項５】
矩形の開口部を有する開口部材と、光束の入射角度によって分光特性が異なる作用をする光学素子と、該光学素子は該開口部に対向し、該開口部から入射してくる光束に対して該開口部の長手方向に沿って入射角度が異なるように該開口部の長手方向に沿って湾曲して配置されており、複数の受光素子を一方向に配列した光電変換部と、該光電変換部は該光学素子の各領域を介した光束を各領域毎に検出するため、該光学素子に対して該開口部材と反対側であって該開口部の長手方向に沿って配列されており、該光電変換部で検出される信号を用いて該開口部から入射する光束の分光特性を演算し、求める演算手段と、を有することを特徴とする分光測定装置。
【請求項６】
前記光学素子は、高分子多層膜フィルムであることを特徴とする請求項５に記載の分光測定装置。
【請求項７】
前記開口部の長手方向を、前記光電変換部の受光素子の配列ピッチに合わせて細分化する複数のスリット部材を有していることを特徴とする請求項５又は６に記載の分光測定装置。
【請求項８】
光束を所定方向に放射する光源手段と、該光源手段からの光束であって、被測定物を介した光束を請求項1乃至7の何れか１項の分光測定装置で検出することを特徴とする分光測定システム。
【請求項９】
請求項８の分光測定システムと、該分光測定システムにて表面に形成されたトナー像の分光特性が測定される感光体とを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被写体の分光特性、例えば色情報を識別する分光測定装置に関し、特にレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）、デジタル複写機、等の電子写真方式の画像形成装置におけるトナーや印字媒体等の測色に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像を電子写真方式で形成する画像形成装置においては、トナーの混色等によって得られる画像情報に色調ずれが生じることがある。このような問題点を解決するための手段を有した画像形成装置が種々と提案されている(特許文献１参照)。
【０００３】
特許文献１では、感光体上に形成されたトナー像から反射される光束の分光反射光量を異なる二つの分光フィルタを用いて測定している。そして、その測定結果を用いて画像信号の色情報を補正する方法が開示されている。
【０００４】
図６は上記特許文献１で開示されている反射光量検知器の構成を示す要部構成図である。
【０００５】
同図において、光源64は、感光体61の表面に光を照射するものであり、ハロゲンランプあるいは発光ダイオードなどからなる。受光素子65は、感光体61で反射される光源64からの光を検出して、そのとき検出される光強度に対応する大きさの電気信号を出力している。
受光素子65としては、光電変換型の受光素子を用いる。
【０００６】
光学的な分光フィルタ66は、上記の感光体61からの反射光を分光吸収するために、受光素子65の受光面に密着または近接して配置されている。この分光フィルタ66としては、異なる分光透過スペクトルを有する少なくとも二種類のフィルタを用意し、それらのうちから一つを選択している。選択方法としてはスライド式あるいは回転式など周知の方法で、自動的に１つのフィルターが置き換えられるように構成されている。
【０００７】
上記した反射光量検知器では、一組の光源と受光素子を用いて、複数の分光フィルタのうちから１つを置き換えて測定することにより、異なる分光成分の反射光量を検知している。また特許文献１の実施例は、これに限らず光源と受光素子の組み合わせを少なくとの二つ以上用意している。そして、それぞれの組み合わせに応じて異なる分光フィルタを配置することにより、感光体61で反射される光束の反射光量を異なる分光成分毎に検知している。
【０００８】
一方、近年、画像形成装置の高画質化が急速に進み、これらの高画質化はカラー画像の出力手段にも多用されるようになった。
【０００９】
カラー画像を形成する画像形成手段では、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(Bk)の４色のトナーを用いている。そして、それぞれのトナーに階調性を与えて画像を形成しており、形成される画像は可視域のほぼ全ての色を表現することが可能となっている。
【００１０】
よって、二種類のフィルタを使ってトナーの分光反射率を検知する装置では十分な色情報の評価ができない。フィルターとしては、少なくとも原色数である三種類以上のフィルタが必要である。
【００１１】
さらに、トナーは材料や製法によって分光反射率が異なること、印字媒体の持つ微妙な色味によっても形成される画像の色が変化する。このため画像処理上で高度な色補正を行うには、原色数３をはるかに超えた色数の分光（連続分光）でトナーを測色する必要がある。
【００１２】
連続分光する方法としては、従来から回折格子やプリズム等を用いた分光法が知られている（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０９-１６０３４３号公報
【非特許文献１】末田哲夫著「光学部品の使い方と留意点」オプトロニクス社、昭和60年2月28日、ｐ．86
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１においては、反射光量検知器を感光体の周辺に複数設置したり、もしくは光源と分光フィルタを多数用いることにより分光する方法も考えられる。しかしながら、これらの方法は装置全体が大型化及び複雑化してきて現実的ではない。
【００１４】
非特許文献１では、連続分光を行えるが、これを画像形成装置に用いるには、いくつかの問題点がある。例えば細長いスリットが必要である。これを用いると得られる光量が少ないため十分な信号精度で測色する為には、十分な時間をかけて測定する必要がある。また構成部材が多く装置全体が大型になってくる。また温度等による各部材の膨張で各光学素子の位置ずれが発生し、測定精度が悪化するという問題点もある。
【００１５】
従来より画像形成装置には、高画質化とともに小型化及び簡素化が常に求められている。またトナー定着用のヒーターを使用するために、内部温度の変化も大きい。よって従来の連続分光型の分光測色装置を画像形成装置に導入することは極めて困難であった。
【００１６】
本発明は被測定物の分光特性を簡易な構成で高精度に測定することができる分光測定装置の提供を目的とする。
【００１７】
この他、本発明は画像形成装置におけるトナーや印字媒体の測色に好適な分光測定装置及びそれを有する画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１の発明の分光測定装置は、
矩形の開口部を有する筐体と、該筐体の矩形の開口部を通過した光束が、該開口部の長手方向に入射角度が異なるように湾曲して配置された入射角に応じて透過率特性が波長により異なる高分子多層膜フィルムと、該開口部の長手方向に複数の受光素子を直線状に配列した光電変換部と、該光電変換部から出力される信号を用いて入射した光束の波長に関する情報を演算する演算手段と、を有することを特徴としている。
【００１９】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記開口部の長手方向を、前記複数の受光素子の配列ピッチに合わせて細分化する複数のスリット部材を有していることを特徴としている。
【００２０】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記開口部の長手方向の長さをＡ、該開口部の入射側の表面から前記光電変換部の表面までの光学的な光路長をＢとするとき
Ａ／Ｂ≦０．８
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２１】
請求項４の発明は請求項２の発明において、
前記複数のスリット部材の長手方向の間隔をＡａ、該スリット部材の光入射側の端部から前記光電変換部の表面までの光路長をＢｂとするとき
Ａａ／Ｂｂ≦０．８
なる条件を満足することを特徴としている。
【００２２】
請求項５の発明の分光測定装置は、
矩形の開口部を有する開口部材と、光束の入射角度によって分光特性が異なる作用をする光学素子と、該光学素子は該開口部に対向し、該開口部から入射してくる光束に対して該開口部の長手方向に沿って入射角度が異なるように該開口部の長手方向に沿って湾曲して配置されており、複数の受光素子を一方向に配列した光電変換部と、該光電変換部は該光学素子の各領域を介した光束を各領域毎に検出するため、該光学素子に対して該開口部材と反対側であって該開口部の長手方向に沿って配列されており、該光電変換部で検出される信号を用いて該開口部から入射する光束の分光特性を演算し、求める演算手段と、を有することを特徴としている。
【００２３】
請求項６の発明は請求項５の発明において、
前記光学素子は、高分子多層膜フィルムであることを特徴としている。
【００２４】
請求項７の発明は請求項５又は６の発明において、
前記開口部の長手方向を、前記光電変換部の受光素子の配列ピッチに合わせて細分化する複数のスリット部材を有していることを特徴としている。
【００２５】
請求項８の発明の分光測定システムは、
光束を所定方向に放射する光源手段と、該光源手段からの光束であって、被測定物を介した光束を請求項1乃至7の何れか１項の分光測定装置で検出することを特徴としている。
【００２６】
請求項９の発明の画像形成装置は、
請求項８の分光測定システムと、該分光測定システムにて表面に形成されたトナー像の分光特性が測定される感光体とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば被測定物を連続分光で高精度に測色することができる分光測定装置及びそれを有する画像形成装置を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は本発明の分光測定装置の実施例１の要部概略図である。
【００３０】
同図において100は分光測定装置である。101は開口部材としての遮光ケース（筐体）である。102は矩形の開口部であり、遮光ケース101の光入射側（図面、上部）に設けられている。
【００３１】
103は分光手段としての光学素子であり、高分子多層膜フィルムより成り、後述する図２に示すように光束（光線）の入射角に応じて透過率特性が波長により異なる特性を有している。本実施例における高分子多層膜フィルム103は、該開口部102の長手方向に該開口部102からの光束の入射角度が異なるように湾曲している。
【００３２】
図２は本実施例の高分子多層膜フィルムの分光透過率の概略図である。図２に示すように本実施例の高分子多層膜フィルムは入射角度によって分光透過率が異なっている。入射角度が大きく成るにつれて長波長側の光束の透過率が低下してくる。
【００３３】
尚、本実施例では高分子多層膜フィルム103を光束の入射角が開口部102全体から入射してくる光束に対して０°〜７２°と成るように湾曲させている。
【００３４】
この高分子多層膜フィルム103は、膜厚と層数および材質の設定により、光束の透過率特性を波長により異ならせることができる。具体的な一例としては、例えば特表2003−515754号公報で開示されている多層光学体等が挙げられる。同公報における高分子多層膜フィルムは、各光学層が配向されているとともにテレフタレートコモノマー単位およびエチレングリコールコモノマー単位を有するガラス転移温度約９０℃以下のポリエステルを含む複数の第１の光学層を有する。そして各光学層がポリマー組成物を含み複数の第１の光学層と繰り返し順で配置された複数の第２の光学層とを含む光学体であって、少なくとも一つの波長領域にわたって光の少なくとも一部を反射させるように構成され配列されている。
【００３５】
104は基板であり、後述する光電変換部105を固定している。光電変換部105は遮光ケース101内の底部（図面、下部）に設けられ、該開口部102の長手方向に対して複数（本実施例では5つ）の光電変換素子（画素、受光素子）105a〜105eを直線状に配列している。光電変換部105は、高分子多層膜フィルム103を透過した光束を受光している。
【００３６】
106は処理装置（演算手段）であり、光電変換部105から出力される電気信号を処理することにより、入射した光束の波長に関する情報（色情報）を得ている。
【００３７】
本実施例においては、矩形の開口部102を通過した被測定物（不図示）からの光束は遮光ケース101に固定された指示部（不図示）によって保持された高分子多層膜フィルム103を透過して基板104に固定された光電変換部105に入射する。
【００３８】
そして光電変換部105から出力される電気信号を処理装置106で処理することにより、光束の波長に関する情報を得ている。
【００３９】
高分子多層膜フィルム103は上記の如く開口部102の長手方向（図の左右方向）に入射光束が異なる入射角度と成るように湾曲して固定されている。
【００４０】
即ち、高分子多層膜フィルタは図２に示すように光束の入射角に応じて透過光の分光特性が異なる。この為、各受光素子105a〜105eに入射する光束の色情報は図１に例示したような色成分に分光される。
【００４１】
これらの色情報を処理装置106によって、処理することにより図１に示す如く、５種類の色情報に基づく出力信号ａ’（青）、ｂ’（緑）、ｃ’（黄）、ｄ’（橙）、ｅ’（赤）を得ることができる。
【００４２】
処理内容として、例えば出力信号ｅ’（赤）の色情報を得るには、入力信号105ｅ（青＋緑＋黄＋橙＋赤）と入力信号105ｄ（青＋緑＋黄＋橙）とを用いて、
ｅ’=105ｅ−105ｄ
の如く信号出力の相対差を求めれば良い。
【００４３】
尚、図１では光電変換部105が５つの受光素子105a〜105eを備えているが、必要に応じて、高分子多層膜フィルム103は同一のまま受光素子の数を増減することが容易に行える。
【００４４】
例えば受光素子の数を増やせば、より波長特性(分光特性)を細分化させて評価することが可能である。逆に減らせば、光電変換部105の更なる簡素化が可能となる。
【００４５】
本実施例において開口部102の長手方向の長さをＡ、該開口部102の入射側の表面から光電変換部105の表面までの光学的な光路長をＢとするとき
Ａ／Ｂ≦０．８        ‥‥‥(1)
なる条件を満足させている。
【００４６】
条件式(1)は開口部102の長手方向の長さＡと、該開口部102の入射側の表面から光電変換部105の表面までの光学的な光路長Ｂとの比に関するものである。条件式(1)を逸脱すると、例えば1.0程度になると、受光素子列には最大45°程度の入射角で光が入り、被測定物周辺部の光を多く受光してしまう。この結果、正確な分光精度を維持できなくなるので良くない。
【００４７】
本実施例では、
Ａ＝５mm、Ｂ＝９mm
としている。よって条件式(1)の左辺は、
Ａ／Ｂ＝０．５５
であり、これは条件式(1)を満たしている。これにより本実施例では十分な分光性能を得ることができる。
【００４８】
さらに好ましくは条件式(1)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００４９】
０．１≦Ａ／Ｂ≦０．６        ‥‥‥(1a)
条件式（1a）の上限値を下回れば、最大30°程度の入射角に制限されるため、分光精度はより高くなり、高精度を要求する機器での応用が可能となる。条件式（1a）の下限値を下回ると、分光精度は高いが受光素子に入射する光束が少なくなる。そのため、場合によっては露光時間を長くしなくてはならないなど、あまり好ましくはない。
【００５０】
このように本実施例では上記の如く高分子多層膜フィルム103を開口部102の長手方向に入射光束が異なる入射角度と成るように湾曲させることにより、極めて少ない部品点数で、かつ簡単な構造で連続分光(色数の分光)することが可能となる。
【００５１】
また本実施例では上記の如く異なる複数の受光素子105a〜105eから出力される電気信号を処理装置106にて処理することにより、入射した光束の波長に関する情報を得ることができる。これにより従来の例えば回折格子型の分光測定装置と同じように必要な波長帯だけの光量比率を簡単に得ることが可能となる。
【実施例２】
【００５２】
図３は本発明の分光測定装置の実施例２の要部概略図である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００５３】
本実施例において前述の実施例１と異なる点は、開口部102を長手方向に細分するように複数の受光素子105a〜105eの配列ピッチに合わせてスリット部材307を設けたことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００５４】
即ち、図３において307はスリット部材であり、開口部102を長手方向に細分するように複数の受光素子105a〜105eの配列ピッチに合わせて設けられている。
【００５５】
本実施例ではスリット部材307によって、光束の通過する高分子多層膜フィルタ103の位置と受光素子105a〜105eの位置を一対一で対応させて構成している。これにより隣接する受光素子との混色を減らすことができ、より分光性能を高めることができる。
【００５６】
本実施例において、スリット部材307間の長手方向の幅をＡａ、該スリット部材307の入射側の端部307aから光電変換部105の表面までの光路長をＢｂとするとき
Ａａ／Ｂｂ≦０．８        ‥‥‥(2)
なる条件を満足させている。
【００５７】
条件式(2)はスリット部材307間の幅Ａａと、該スリット部材307の入射側の端部307aから光電変換部105の表面までの光路長Ｂｂとの比に関するものである。条件式(2)を逸脱すると、例えば1.0程度になると、受光素子列には最大45°程度の入射角で光が入り、被測定物周辺部の光を多く受光してしまい正確な分光精度を維持できなくなるので良くない。
【００５８】
本実施例では、
Ａａ＝１mm、Ｂｂ＝７mm
よって
Ａａ／Ｂｂ＝０．１４
であり、これは条件式(2)を満たしている。これにより本実施例では十分な分光性能を得ることができる。
【００５９】
さらに好ましくは条件式(2)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００６０】
０．１≦Ａａ／Ｂｂ≦０．６        ‥‥‥(2a)
条件式（2a）の上限値を下回れば、最大30°程度の入射角に制限されるため、分光精度はより高くなり、高精度を要求する機器での応用が可能となる。条件式（2a）の下限値を下回ると、分光精度は高いが受光素子に入射する光束が少なくなる。そのため、場合によっては露光時間を長くしなくてはならないなど、あまり好ましくはない。
【００６１】
本実施例では、開口部102の正面に分光測色したい被測定物を置くが、被測定物周辺の光によって、分光精度が悪くならない構成とすることが望ましい。そこで本実施例では上記の如く矩形の開口部102を長手方向に細分するようにスリット部材307を設けることにより、各受光素子105a〜105eに入射する光束の角度をより制限することが可能になり、これにより分光精度を向上させている。
【実施例３】
【００６２】
図４は本発明の分光測定装置の実施例３の要部概略図である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００６３】
本実施例において前述の実施例１と異なる点は、高分子多層膜フィルム103の光学的な前後に折り返しミラー408,409を設け、光路を折り曲げて構成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００６４】
即ち、本実施例では遮光ケース101に設けられた矩形の開口部102を通過した被測定物(不図示)からの光束が、遮光ケース101に支持部（不図示）によって保持された折り返しミラー408で光路を90°折り曲げられる。折り返しミラー408で折り曲げられ光束は、同じく支持部（不図示）によって保持された高分子多層膜フィルム103を透過する。高分子多層膜フィルム103を透過した光束は、同じく支持部（不図示）によって保持された折り返しミラー409で光路を再び90°折り曲げられた後、基板104に固定された光電変換部105に入射する。
【００６５】
そして光電変換部105から出力される電気信号を処理装置106で処理することにより、入射した光束の波長に関する情報を得ている。
【００６６】
高分子多層膜フィルム103は光学的に見た開口部102の長手方向（図の上下方向）に入射光束が異なる入射角度と成るように湾曲して固定されている。
【００６７】
即ち、高分子多層膜フィルタ103は図２に示すように光束の入射角に応じて透過光の分光特性が異なる為、受光素子105a〜105eに入射する色情報は図４に例示したような色成分に分光される。
【００６８】
これらの色情報は前述の実施例１と同様に処理装置106によって処理することによって、得ることができる。
【００６９】
本実施例における開口部102の長手方向の長さＡと、該開口部102の入射側の表面から光電変換部105の表面までの光学的な光路長Ｂは、それぞれ
Ａ＝５mm、Ｂ＝２８mm
よって
Ａ／Ｂ＝０．１８
であり、これは条件式(1)を満たしている。これにより本実施例では図３に示したスリット部材を用いなくとも十分な分光性能を得ることができる。
【００７０】
以上の各実施例において、光学素子として高分子多層膜フィルムの他に光束の入射角度によって分光特性が異なる湾曲可能な部材であれば何でも良い。例えば誘電体多層膜等を用いても良い。ガラス基板上に誘電体多層膜を形成することで、入射角度によって分光特性の異なるフィルタは、よく知られている。この基板を彎曲可能な部材。例えばポリカーボネート樹脂基板などに置き換えて、製作してもよい。
【００７１】
光電変換部で光学素子を透過する光量を検出する代わりに反射した光量を検出しても良い。
【００７２】
図５は本発明の分光測定システムを用いた画像形成装置の要部概略図である。
【００７３】
同図において、1は感光体、2は除電器、3は第一の静電潜像形成部、4は第一の現像器、4-1は現像ロール、5は第二の静電潜像形成部、6は第二の現像器である。7は転写前処理器、8は転写器、9は記録紙、10は清掃器である。
【００７４】
図示されていないが、本発明の電子写真方式の画像形成装置は、感光体に画像を形成するために、光源手段、ポリゴンミラー、ｆθレンズを有する光走査装置を備えている。
【００７５】
11は実施例1乃至3のいずれかの分光測定装置と、光源手段とを有する分光測定システムである。分光測定システム11は感光体1の軸方向のほぼ中央において、感光体1の表面に近接して配置されている。
【００７６】
本実施例では、感光体1の表面に形成されたトナー像に光源手段からの光束を照射し、そこからの分光反射光量を分光測定装置により検知している。
【００７７】
このように上述した各実施例１〜３によれば、部品点数が少なく簡単な構成で小型化が可能であり、しかも連続分光もできる分光測定装置を実現している。
【００７８】
また分光波長の選択は高分子多層膜フィルタへの光束の入射角度で決まり、同種の装置としては鈍感なので、温度の変化も大きい環境においても、膨張等による性能変化が少ない。よって画像形成装置においても内蔵可能である。
【００７９】
また本発明は画像形成装置に限らず、分光測定装置として、例えばデジタルカメラ等のホワイトバランス用センサ、その他の分光測定装置などとしても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施例１の要部概略図
【図２】本発明の実施例１の高分子多層膜フィルタの分光透過率の角度特性図
【図３】本発明の実施例２の要部概略図
【図４】本発明の実施例３の要部概略図
【図５】本発明の実施例の画像形成装置の要部概略図
【図６】従来の分光測定装置の要部概略図
【符号の説明】
【００８１】
１０１       筐体（遮光ケース）
１０２       開口部
１０３       高分子多層膜フィルム
１０４  基板
１０５  光電変換部
１０６  演算手段（処理装置）
３０７  スリット部材
４０８，４０９  折り返しミラー
【図１】
2007139591.tif 000003
【図３】
2007139591.tif 000004
【図２】
2007139591.tif 000005
【図４】
2007139591.tif 000006
【図５】
2007139591.tif 000007
【図６】
2007139591.tif 000008