(57)【要約】【課題】記録材が含む水分の変化に関係する環境依存特性を簡便かつ的確に評価できる記録材特性測定装置を提供する。【解決手段】本発明の記録材特性測定装置は、記録材１を載置して記録材１の表面１ａと裏面１ｂとのうちの一方の面に臨む開口を有して記録材１を加湿する加湿部５と、記録材１を介して加湿部５と反対側の位置で表面１ａと裏面１ｂとのうちの一方の面に臨んで記録材１の湿度を計測する湿度計測装置１１と、記録材１の構造を画像として取得する画像取得部１３と、記録材１の加湿前に取得された加湿前画像と加湿部５による記録材１への加湿後に取得された加湿後画像とによって記録材への加湿に対応するひずみを測定する測定処理部１３Ｃとを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材を載置して該記録材の表面と裏面とのうちの一方の面に臨む開口を有して前記記録材を加湿する加湿部と、
前記記録材を介して前記加湿部と反対側の位置で前記表面と前記裏面とのうちの一方の面に臨んで前記記録材の湿度を計測する湿度計測装置と、
前記記録材の構造を画像として取得する画像取得部と、
前記記録材の加湿前に取得された加湿前画像と前記加湿部による記録材への加湿後に取得された加湿後画像とによって前記記録材への加湿に対応するひずみを測定する測定処理部と、を備えていることを特徴とする記録材特性測定装置。
【請求項２】
前記記録材の厚さを測定する厚さ計測装置を更に備え、前記測定処理部は前記記録材の厚さと前記湿度計測装置によって得られた前記記録材の一方の面の側の湿度の変化との時間的関係から、前記記録材の一方の面から他方の面に向かっての水分の移動速度に関係する吸湿透過率を求めることを特徴とする請求項１に記載の記録材特性測定装置。
【請求項３】
前記画像取得部は、前記記録材の表面と裏面との少なくとも一方を拡大する拡大光学系と、該拡大光学系により拡大された表面と裏面との少なくとも一方を画像として取得する撮像カメラとを備え、
前記測定処理部は、前記加湿前画像と前記加湿後画像とに画像相関法を適用して、前記記録材のひずみを求めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の記録材特性測定装置。
【請求項４】
前記画像取得部は、前記記録材への加湿に伴う前記記録材の内部構造の断層画像を取得する光干渉計装置であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の記録材特性測定装置。
【請求項５】
前記測定処理部は、前記記録材の加湿前断層画像と加湿後断層画像とに画像相関法を適用して、前記記録材のひずみを求めることを特徴とする請求項４に記載の記録材特性測定装置。
【請求項６】
前記記録材を前記加湿部に向かって搬送する搬送機構と、該搬送機構は前記加湿部に載置された記録材に互いに反対方向の張力を加えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の記録材特性測定装置。
【請求項７】
基準とする記録材を準備して、基準記録材の吸湿透過率Ｋbaseと、ひずみεbaseと、厚さｔbaseと、カール量Ｃbaseと、請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載の記録材特性測定装置を用いて測定された記録材の吸湿透過率Ｋｐと、ひずみεｐと、厚さｔｐとを用いて、以下に記載する式により、前記記録材のカール量Ｃを求めることを特徴とする記録材特性特定方法。
Ｃ＝（ｔbase/ｔｐ）・（εｐ/εbase）・（Ｋｐ/Ｋbase）・Ｃbase
【請求項８】
基準とする記録材を準備して、基準記録材のひずみεbaseと、該基準記録材の定着後の含水率の減少率ΔＳと、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の記録材特性測定装置を用いて測定された記録材のひずみεｐとを用いて、以下に記載する式により、前記記録材の収縮率を求めることを特徴とする記録材特性特定方法。
Ｒｓ＝β・（εｐ/εbase）・ΔＳ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、或いはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる記録材の記録材特性測定装置及び記録材特性予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置には、この画像形成装置に用いられる記録紙等の記録材の搬送経路に、複数のローラ対、搬送ガイド部材が設けられ、記録材はこれらの部材によって搬送される。
【０００３】
この種の記録材は、温度や湿度等の環境条件によってその含水率が変化し、これによって、記録材がカールしたり、記録材が波打ち形状となったりして、記録材の形状が変化することが知られている。また、その含水率の変化によって、記録材の曲げ剛性、引っ張り剛性等の機械的特性も変化することも知られている。
【０００４】
その記録材の形状や機械的特性等の環境依存特性は、その記録材の搬送に際し、その搬送経路上において発生する記録材の詰まりや、ジャムに影響を与える。
【０００５】
そこで、その記録材の詰まりやジャムの発生を防止するために、各種の記録材について各種の環境条件のもとで搬送確認を行っているが、このことが、新製品開発の負担となっている。
【０００６】
ところで、環境依存特性を測定する技術として、例えば、記録材の含水分量と記録材の厚さとの関係である厚さ特性値を評価する技術（例えば、特許文献１参照）や、記録材を変形させてその変形前と変形後の剛性の変化から記録材の残留変形量を予測する技術（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示の技術は、記録材の厚さ等の一部の環境依存特性に特化した技術であり、特許文献２に開示の技術は、特定の変形形状から記録材の環境依存特性を類推する技術であり、製品の機種ごとに異なる搬送経路の形状や、カール、皺等の現象に共通して用いることが可能な環境依存特性を得ることが困難であった。
【０００８】
なぜなら、記録材として用いられている代表的な記録紙等は、親水性で水分を吸着し易く、この水分の含水量の変化によってその形状や物性の変化が極めて大きいからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、記録材が含む水分の変化に関係する環境依存特性を簡便かつ的確に評価できる記録材特性測定装置を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の記録材特性測定装置は、記録材を載置して該記録材の表面と裏面とのうちの一方の面に臨む開口を有して前記記録材を加湿する加湿部と、前記記録材を介して前記加湿部と反対側の位置で前記表面と前記裏面とのうちの一方の面に臨んで前記記録材の湿度を計測する湿度計測装置と、前記記録材の構造を画像として取得する画像取得部と、前記記録材の加湿前に取得された加湿前画像と前記加湿部による記録材への加湿後に取得された加湿後画像とによって前記記録材への加湿に対応するひずみを測定する測定処理部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、記録材が含む水分の変化に関係する環境依存特性としてのひずみを簡便かつ的確に評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る記録材特性測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す記録材特性装置を上面から目視した際の概略構成を模式的に示す平面図である。
【図３】図２に示す記録材特性装置を側面から目視した際の概略構成を模式的に示す側面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る記録材特性測定装置の測定手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】記録材１への加湿に伴うひずみ変化特性曲線の説明図である。
【図６】記録材１への加湿に伴う湿度変化特性曲線の説明図である。
【図７】図１に示す撮像装置によって得られた加湿前画像と加湿後画像との一例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施例２に係る記録材特性測定装置の要部構成を示す概略図である。
【図９】図８に示す測定光学系の一部を拡大して示した部分拡大図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る加湿前の断層画像と加湿後の断層画像との一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施例２に係る記録材特性測定装置を用いて得られた記録材の表面側のひずみと記録材の裏面側のひずみとの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
以下に、本発明に係る記録材特性測定装置の実施例を図面を参照しつつ説明する。
（実施例１）
（記録材特性評価装置の概略構成）
図１ないし図３は、本発明の実施例に係る記録材特性測定装置の概略構成を示す模式図である。
【００１４】
その図１において、１は記録材（例えば、画像形成装置に使用する記録用紙）を示す。その記録材１は、記録材１を支持するベースコロ２と、記録材１を介してベースコロ２に対向して配置された押さえコロ３とによって挟持される。
押さえコロ３は、ベースコロ２に対して離反接近可能とされている。
【００１５】
ベースコロ２、押さえコロ３は、記録材１を搬送する搬送機構としての機能と、記録材１に一定の張力を与える機能とを有する。ベースコロ２と押さえコロ３とは記録材１の搬送方向に一定間隔を開けて一対設けられている。
【００１６】
押さえコロ３は、図１ないし図３に示すように、駆動軸３ａに直結されている。その駆動軸３ａは、トルク発生器としてのＡＣサーボモータ３Ａによって回転駆動される。
【００１７】
その押さえコロ３が同方向に回転駆動されると、記録材１は例えば、図１に示すように、矢印Ｘ１方向に搬送される。その押さえコロ３が、互いに逆方向に回転駆動されると、記録材１に矢印Ｘ１方向、矢印Ｘ２方向の力が加わり、記録材１に一定の張力が付与される。この張力は、記録材１のたるみ、縮みがとれる程度のものとする。
【００１８】
その一対のベースコロ２と押さえコロ３との間の下部には、加湿手段４が設けられている。その加湿手段４は、加湿部としての加湿箱５と、調室装置６と、加湿箱５と調室装置６とを接続する接続管７とを有する。
【００１９】
加湿箱５は記録材１を載置する役割を果たす。この加湿箱５は記録材１の表面１ａと裏面１ｂとのいずれか一方に臨む開口を有して、記録材１を一方の面の側から加湿する役割を果たす。
【００２０】
調室装置６のチャンバー６ａには、トレイ８が設置され、このトレイ８に飽和塩８ａが設けられている。この飽和塩８ａの種類によって適宜チャンバー６ａ内の湿度を選定可能である（例えば、ＪＩＳB７９２０：２０００参照）
【００２１】
チャンバー６ａ内は、その飽和塩８ａによって一定湿度に保たれる。接続管７の途中には、ポンプ９と、バルブ１０とが設けられている。その接続管７は、チャンバー６ａ内の空気を加湿箱５の空間５ａに導くと共に、循環させる機能を有する。
【００２２】
その加湿箱５の上面にその記録材１が載置された状態で、その記録材１の搬送が停止されることにより、その加湿箱５の開口が記録材１によって塞がれる。この加湿箱５の開口が記録材１によって塞がれた状態で、ポンプ９を作動させると共に、バルブ１０、１０を開くと、チャンバー６ａ内の加湿された空気が接続管７を経由して加湿箱５の空間５ａに導かれ、循環される。
【００２３】
その加湿箱５の上方には、記録材１の表面１ａの湿度を計測する湿度計測装置１１が記録材１を介して加湿箱５と反対側の位置で開口に臨むように配設されている。
【００２４】
そのベースコロ２の上方には、その記録材１を介して記録材１の厚さを測定する厚さ計測装置としての変位センサ１２がベースコロ２に対向して配設されている。
【００２５】
ここで、変位センサ１２をベースコロ２に対向して配置する構成としたのは、この箇所の記録材１の浮き上がりが最も少なく、安定して記録材１に接触させることができ、記録材１の厚さを正確に測定できるからである。
【００２６】
その変位センサ１２は、ベースコロ２に対して離反接近可能とされ、ベースコロ２に接近したときの変位センサ１２の変位量と、記録材１の表面１ａに接した時の変位量との差によって、記録材１の厚さｔｐが測定される。
【００２７】
記録材１には、画像形成装置に用いられる紙、フィルム等、水分によって物性が変化するシート状物体が含まれ、この実施例１では、記録紙が用いられている。
【００２８】
加湿箱５の上方には、記録材１を介して加湿箱５と反対側に、画像取得部としての撮像装置１３が設けられている。撮像装置１３は、この実施例１では、拡大光学系１３Ａと撮像カメラ１３Ｂとを有する。この拡大光学系１３Ａと撮像カメラ１３Ｂとについては公知のものを使用可能である。
【００２９】
撮像装置１３からの画像信号と、変位センサ１２からの出力電圧と、湿度計測装置１１からの出力電圧とは、測定処理部１３Ｃに入力されている。測定処理部１３Ｃは、変位センサ１２の出力電圧を記録材１の厚さに換算する処理と、湿度計測装置１１からの出力電圧を湿度に換算する処理と、撮像装置１３からの画像を保存すると共に、この撮像装置１３により得られた画像に画像相関処理法を適用して、ひずみを計測する処理とを行う。
【００３０】
その撮像装置１３と測定処理部１３Ｃとは、加湿手段４による加湿を行う前の撮像領域（計測領域）の加湿前画像と、加湿手段４により加湿を行った後の同一の撮像領域（計測領域）の加湿後画像とを取得し、画像相関法により記録材１のひずみを測定するひずみ測定装置としての機能を有する。
【００３１】
すなわち、測定処理部１３ｃは、その記録材１の表面（いずれか一方の面）１ａの加湿前画像の繊維の構造と、記録材１の表面１ａの加湿後画像の繊維の構造との変化から、記録材１の変形を測定する。
【００３２】
記録材１は、紙等の場合、その方向により伸び率が異なり、例えば、紙の場合、縦方向と横方向とでその伸び率が数倍程度異なる。拡大光学系１３Ａと画像相関法とを用いれば、記録材１の表面１ａのあらゆる方向について伸び率を測定することができる。
【００３３】
（実施例１の作用）
次に、実施例１の作用を図４に示すフローチャート、図５に示すひずみ特性、図６に示す湿度変化特性、図７に示す画像を参照しつつ説明する。
まず、加湿箱５の上面に記録材１を矢印Ｘ１方向（図１参照）に搬送してセットする。
ついで、記録材１のたるみ、縮みが生じないように記録材１に互いに反対方向の張力を与える（Ｓ.１）。
【００３４】
ついで、記録材１への加湿前に変位センサ１２により記録材１の厚さｔｐ（図１参照）を測定する（Ｓ.２）。また、記録材１の表面１ａの加湿前画像Ｇ１（図７の（Ａ）参照）を取得する（Ｓ.３）。同様に、記録材１の表面１ａの湿度Ａｈ（図６参照）を測定する（Ｓ.４）。
【００３５】
ついで、バルブ１０を開くと共にポンプ９（図１参照）を駆動して、加湿箱５の空間５ａにチャンバー６ａ内の加湿された空気を送る（Ｓ.５）。この状態を所定時間保って、記録材１に水分を吸湿させる。
【００３６】
ついで、記録材１の表面１ａの加湿後画像Ｇ２（図７（Ｂ）参照）を取得する（Ｓ.６）。また、この加湿後画像Ｇ２を取得した時点での湿度を測定する（Ｓ.７）。なお、変位センサ１２により加湿後の記録材１の厚さｔｐを測定し、加湿前と加湿後の記録材１の厚さｔｐの変位量を測定しても良い。
【００３７】
ついで、加湿前画像Ｇ１と加湿後画像Ｇ２とに画像相関法を適用して、記録材１の伸び量又は縮み量を測定することにより、記録材１のひずみ（変形）εを計算する（Ｓ.８）。ついで、記録材１の厚さｔｐと湿度Ａｈの変化とから吸湿透過率を演算により求める（Ｓ.９）。
【００３８】
そのひずみεの測定の詳細について、図５を参照しつつ説明する。
その図５において、ｔ０は加湿開始時点の時刻を示す。記録材１への加湿開始と共に記録紙１の表面１ａの湿度は後述するように比例的に増加する。そして、所定時間が経過すると、飽和状態となり、記録紙１の表面１ａの湿度変化が一定となる。
【００３９】
この記録材１の吸湿に対応して、記録材１が膨潤することにより、記録材１のひずみεも比例的に増加し、ひずみεも飽和状態に達する。その図５において、ｔ１はひずみεが飽和状態に達した時刻を示し、εｐは記録材１の時刻ｔ１におけるひずみを示す。
【００４０】
従って、記録材１の時刻ｔ０における表面１ａの加湿前画像Ｇ１と記録材１の時刻ｔ１における表面１ａの加湿後画像Ｇ２とを取得して、繊維構造の寸法の差により記録材１のひずみεｐを求めることができる。
この実施例１では、表面１ａのひずみεｐは、加湿前画像と加湿後画像とのずれ量を、加湿前画像の寸法によって除算した値により得られる。
【００４１】
次に、その湿度Ａｈの測定の詳細について、図６を参照しつつ説明する。なお、この図６において、横軸は時間ｔを示し、縦軸は湿度Ａｈを示しているが、縦軸は湿度Ａｈに換算する前の湿度計測装置１１の出力電圧でも良い。
【００４２】
記録材１の裏面１ｂが加湿されると、記録材１が水分を吸湿することにより、時間の経過とともに、記録材１の表面１ａの湿度が上昇する。記録材１への加湿により増加する湿度Ａｈの上昇率と記録材１の厚さｔｐとによって、下記の（１）に示す記録材１の吸湿透過率Ｋｐを求めることができる。
【００４３】
Ｋｐ＝α・｛（Ａｈ３−Ａｈ２）・ｔｐ｝/｛（ｔ３−ｔ２）・（ＰｂーＰｕ）｝
なおαは係数であり、実験により決定する。Ａｈ３、Ａｈ２はそれぞれ時刻ｔ２、ｔ３における湿度（又は出力電圧）であり、Ｐｂ、Ｐｕはそれぞれ加湿箱５の空間５ａ、外気の飽和水蒸気圧である。なお、加湿箱５の空間５ａの飽和水蒸気圧Ｐｂはチャンバー６ａ内に生成された飽和水蒸気圧とみなすことができる。
【００４４】
その吸湿透過率Ｋｐは、記録材１の一方の面から他方の面に向かっての水分の移動速度に関係する環境依存特性である。測定処理部１３Ｃは、上記の式に基づいて、記録材１の一方の面（この実施例１では表面１ａ）の湿度の変化とその時間的関係から、吸湿透過率Ｋｐを求める。
【００４５】
次に、これらの記録材１の環境依存特性の測定値を用いて、電子写真方式の画像形成装置における記録材１のカールの予測方法について説明する。
電子写真方式の画像形成装置では、記録材１に付着したトナーを加熱溶融すると共に加圧して記録材１にトナーを定着させる。
【００４６】
記録材１を加熱すると、記録材１の表面１ａと裏面１ｂとの温度差により、高温側から低温側に向かって、記録材１に含まれている水分が移動する。これと共に、加熱中に、低温側の記録材１の面から、記録材１に含まれていた水分が蒸発し、低温側の面が高温側の面よりもより一層縮むために、記録材１のカールが発生する。
【００４７】
その記録材１のカール量の予測に、記録材１内の水分の移動量の計算が必要となる。この水分の移動量を計算するために、記録材１の吸湿透過率Ｋｐを用いる。吸湿透過率Ｋｐが大きければ大きいほど水分の移動速度は大きい。
【００４８】
基準記録材を予め準備して、その基準記録材のカール予測に用いる吸湿透過率をＫbase、その基準記録材のカール予測に用いるひずみをεbase、その基準記録材のカール予測に用いる厚さをｔbase、実際に測定したカール量（又は、予測したカール量）をＣbase、記録材特性測定装置により測定された特性測定値を用いて予測されるカール量Ｃは、以下の式で表される。
【００４９】
Ｃ＝（ｔbase/ｔｐ）・（εｐ/εbase）・（Ｋｐ/Ｋbase）・Ｃbase
なお、ひずみεbase、εｐの測定時の加湿条件は予め誤差の範囲内で合致させておくものとする。
【００５０】
また、カール量Ｃは、記録材１の含水率、記録材１の加熱時の温度、記録材１の表面１ａの温度と裏面１ｂの温度との差によりそれぞれ異なるので、基準記録材のカール量Ｃbaseは、予め計算により求めるか、実験により求める。
【００５１】
記録材１のカールは、加熱後の収縮によっても発生する。
記録材１の定着過程では、記録材１は、その記録材１が加熱されて水分が蒸発することにより収縮することは、既述した通りである。
【００５２】
記録材１の両面印字を行う際、記録材１の表面１ａに形成された画像は、記録材１の収縮と共に収縮する。このため、裏面１ｂに形成される画像よりも小さくなり、表面１ａに形成された画像と裏面１ｂに形成された画像とで、画像のずれが生じる。
【００５３】
記録材１の表面１ａへの画像形成後に記録材１の収縮を実際に測定する手段もあるにはあるが、記録材１への印刷中又は画像形成中に記録材１の収縮を精度良く測定するのは困難である。
従って、記録材１の定着条件と特性値から予測するのが望ましい。
【００５４】
ある加湿条件における基準記録材のひずみεbase、同一の加湿条件における記録材１のひずみεｐを用いて、定着後の記録材１の収縮率Ｒｓは、
Ｒｓ＝β・（εｐ/εbase）・ΔＳ
【００５５】
ここで、βは係数であり、あらかじめ実験により求める。ΔＳは基準記録材の定着後の含水率の減少率である。ΔＳは加熱温度、ニップ時間等の定着条件、記録材１の厚さｔｐ、定着前の記録材１の含水率（初期含水率）により変化する。
【００５６】
従って、予測すべき記録材１の厚さｔｐ、その記録材１の含水率に応じて、基準記録材の含水率を選択すると共に、定着条件に応じて使用する減少率ΔＳを決定する。
【００５７】
この実施例１によれば、記録材１のカール予測に用いる環境依存特性としての、記録材１が含む水分の変化に関係するひずみε、記録材１の吸湿透過率Ｋｐを簡便かつ的確に測定できるという効果を奏する。
【００５８】
（実施例２）
次に、画像取得部の別の構成を図８、図９を参照しつつ説明する。この実施例２では、光干渉断層法を用いて画像を取得する光干渉計装置が用いられている。この光干渉計装置は、記録材１の内部構造の寸法を測定する装置としての役割を果たすもので、以下、その詳細を説明する。
【００５９】
（光干渉計装置の構成）
その光干渉計装置は、図８に示すように、光源部２１と、光合成・分割部２２と、測定光学系２３と、参照光学系２４と、干渉信号検出部２５と、信号処理制御部２６とから概略構成されている。
【００６０】
光源部２１は、光源２１ａ、集光レンズ２１ｂとから概略構成される。光源２１ａは、例えば、中心波長が０.７マイクロメートル〜２.０マイクロメートルの近赤外の波長領域にあり、かつ、可干渉距離が２０マイクロメートル以下の広帯域光Ｐ１を発生する。この光は、部分干渉性を有する低コヒーレンス光である。
【００６１】
その広帯域光Ｐ１は、集光レンズ２１ｂにより集光され、かつ、導光ファイバ２１ｃの入射端面２１ｄに集束され、この導光ファイバ２１ｃ内を伝播して光合成・分割部２２に導かれる。
【００６２】
光合成・分割部２２は例えばフォトカップラにより構成されている。導光ファイバ２１ｃに導かれた広帯域光Ｐ１は、この光合成・分割部２２により測定光Ｐ２と参照光Ｐ３とに分割される。
【００６３】
例えば、広帯域光Ｐ１はそのフォトカップラにより、その光量が１：１に分割される。測定光Ｐ２は測定光路としての導光ファイバ２１ｅに導かれる。参照光Ｐ３は、参照光路としての導光ファイバ２１ｆに導かれる。
【００６４】
ここでは、その光合成・分割部２２は、光源部２１からの光の光路を測定光Ｐ２の光路と、参照光Ｐ３の光路とに分割する光分割部としての機能と、計測対象媒体としての記録材１からの反射・散乱光である測定光Ｐ２と参照光Ｐ３とを合成して合成光を生成する光合成部としての機能とを有する。
【００６５】
測定光学系２３は、コリメートレンズ２３ａと、ガルバノミラー（ガルバノスキャナ）２３ｂ、２３ｃと、コリメートレンズ２３ｄと、加湿箱５とを備えている。コリメートレンズ２３ｄは、加湿箱５に載置された記録材１に臨ませて設けられている。
【００６６】
コリメートレンズ２３ａは導光ファイバ２１ｅの入出射端面２１ｅ’に臨まされている。このコリメートレンズ２３ａは導光ファイバ２１ｅから射出された測定光Ｐ２を集光して平行光束Ｐ４に変換する。その平行光束Ｐ４はガルバノミラー２３ｂ、２３ｃに導かれる。
【００６７】
ガルバノミラー２３ｂ、２３ｃは、ここでは、両方共に往復駆動され、これによって、後述する３次元の断層画像データが取得される。なお、いずれか一方のガルバノミラー２３ｂ、２３ｃを駆動することにすれば、一次元の断層画像が得られる。
【００６８】
その平行光束Ｐ４は、走査光としてコリメートレンズ２３ｄに導かれる。このコリメートレンズ２３ｄは、図９に拡大して示すように、走査光をスポット光Ｐ５に変換する役割を果たす。
【００６９】
この実施例２では、平行光束Ｐ４の主光線がコリメートレンズ２３ｄの光軸Ｏに対して平行、すなわち、記録材１の表面１ａに対して垂直に入射する構成であるので、断層画像の正確な取得の容易化が図られる。
【００７０】
記録材１の表面１ａは、図９に拡大して示すように、スポット光Ｐ５により二次元的に走査される。その図９において、矢印Ｚはコリメートレンズ２３ｄの光軸方向を示し、矢印Ｘ、Ｙはその光軸方向Ｚと直交する走査方向を示している。
【００７１】
走査スポット光Ｐ５は、その一部が記録材１の表面１ａの繊維体の界面において散乱反射され、残りの一部は記録材１の空隙部を通過して内部に到達する。また、スポット光Ｐ５の一部は記録材１に吸収される。
【００７２】
その記録材１の内部に到達したスポット光Ｐ５は、その一部はその内部の別の繊維の界面で同様に反射され、吸収され、残りの光は更に内部に向かって透過し、これらが繰り返される。
【００７３】
その記録材１の表面１ａで反射された反射・散乱光、記録材１の内部で反射された反射・散乱光は、コリメートレンズ２３ｄにより集光され、平行光束（戻り光ともいう）Ｐ４又は測定光Ｐ２としてガルバノミラー２３ｂ、２３ｃに導かれる。
【００７４】
そのガルバノミラー２３ｂ、２３ｃに導かれた測定光Ｐ２は、コリメートレンズ２３ａにより集束されて導光ファイバ２１ｅの入射出射端面２１ｅ’に導かれ、この導光ファイバ２１ｅを伝播して光合成・分割部２２に導かれる。
【００７５】
参照光学系２４は、コリメートレンズ２４ａ、２４ｂと参照ミラー２４ｃとを備えている。コリメートレンズ２４ａは導光ファイバ２１ｆの入射出射端面２１ｆ’に臨んでいる。
【００７６】
コリメートレンズ２４ａは入射出射端面２１ｆ’から射出された参照光Ｐ３を平行光束に変換する役割を果たす。この参照光Ｐ３はコリメートレンズ２４ｂにより集光されて、参照光Ｐ３を全反射する参照ミラー２４ｃに導かれる。
【００７７】
この参照ミラー２４ｃにより反射された参照光Ｐ３は、コリメートレンズ２４ｂにより集光され、元の光路を通ってコリメートレンズ２４ａに導かれ、このコリメートレンズ２４ａにより導光ファイバ２１ｆの入射出射端面２１ｆ’に集束され、この導光ファイバ２１ｆを伝播して光合成・分割部２２に導かれる。
【００７８】
導光ファイバ２１ｅにより光合成・分割部２２に導かれた測定光束Ｐ２と導光ファイバ２１ｆにより光合成・分割部２２に導かれた参照光Ｐ３とは合成されて干渉光Ｐ６として導光ファイバ２１ｇを経由して干渉信号検出部２５に導かれる。
【００７９】
なお、ここでは、光合成・分割部２２から記録材１の表面１ａまでの光路長と光合成・分割部２２から参照ミラー２４ｃまでの光路長とは互いに等しいものとするが、記録材１の断層画像を取得できる範囲内でその光路長に差異を持たせても良い。
【００８０】
干渉信号検出部２５は、集光レンズ２５ａ、２５ｂ、光電変換部材２５ｃを備えている。その干渉光は導光ファイバ２１ｇの射出端面２１ｇ’から射出され、集光レンズ２５ａにより集光されて平行光束とされた後、集光レンズ２５ｂにより集束されて光電変換部材２５ｃに照射される。
【００８１】
その光電変換部材２５ｃは、その干渉光Ｐ６を光電変換する。その光電変換部材２５ｃにより光電変換された光電変換信号Ｓ１は信号処理制御部２６に入力される。
【００８２】
その信号処理制御部２６は、制御部２６ａと、信号処理部２６ｂと、記憶部２６ｃと、表示部２６ｄとを備えているほか、画像相関法によるひずみを測定する測定処理部２６ｅを備えている。
この実施例２では、その測定処理部２６ｅを信号処理制御部２６の一部に組み込む構成としているが、これに限るものではない。
【００８３】
制御部２６ａは、光源２１ａの発光制御と、ガルバノミラー２３ｂ、２３ｃの振動制御と、光電変換信号の取得タイミング制御と、信号処理部２６ｂ、記憶部２６ｃ、表示部２６ｄの制御とを行う。
【００８４】
その制御部２６ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のハードウエアと、所定の制御プログラムとを備えている。信号処理部２６ｂは、光干渉断層法に従ったソフトウエアプログラムにより光電変換信号Ｓ１を処理し、光電変換信号Ｓ１に基づく画像強度データ（輝度データ）を用いて、記録材１の断層画像を構築する機能を有する。
なお、この実施例２では、残余の機械的構成要素、変位センサ１２、湿度計測装置１１については、説明の便宜のため捨象されている。
【００８５】
（断層画像取得の基本原理）
光干渉断層法においては、光電変換部材２５ｃとして、分光素子とラインセンサからなる光検出素子が用いられる。
この光検出素子は、光源２１ａから射出された光の波長帯域の全域にわたるスペクトルを検出できる。
【００８６】
干渉光Ｐ６には記録材１の表面１ａ及び記録材１の内部からの戻り光である測定光束Ｐ２と参照光Ｐ３とが含まれている。ここで、測定光学系２３の記録材１において、光合成・分割部２２から参照ミラー２４ｃまでの光路長と等しい光路長の位置からのみの戻り光が発生した場合を仮定すると、光検出素子においてスペクトル干渉光が観測される。
【００８７】
この状態において、光合成・分割部２２から参照ミラー２４ｃまでの光路長を固定したまま、測定光学系２３において、戻り光の発生する位置を光軸方向に変化させると、光合成・分割部２２から参照ミラー２４ｃまでの光路長と光合成・分割部２２から戻り光の発生する位置までの光路長とに差が生じ、光路差が生じる。この光路差が増大するほど、干渉縞の間隔が狭くなる。
言い換えると、観測される干渉縞の間隔は、戻り光の発生位置によってきまる。
【００８８】
干渉光Ｐ６には、記録材１の表面１ａ及び記録材１の内部の各部位からの戻り光が合成されているので、観測されるスペクトル干渉光に基づく干渉縞の縞間隔もこれに応じたものとなる。
【００８９】
そのスペクトル干渉光による光電変換信号Ｓ１を信号処理部２６ｂにおいてフーリエ変換すると、干渉縞の間隔に応じてスペクトル分解され、これにより、戻り光の発生位置が特定される。
【００９０】
そのスペクトル干渉光の振幅は、戻り光の強度に対応して決定され、フーリエ変換後の信号（フーリエ変換信号）のスペクトル強度は、その発生位置からの戻り光の強度が大きいと大きくなる。
【００９１】
すなわち、ある戻り光の発生位置に対応するフーリエ変換信号のスペクトル強度が相対的に大きいということは、その戻り光の発生位置における反射又は散乱光の強度が相対的に大きいことを意味する。
【００９２】
従って、フーリエ変換信号のスペクトル強度に応じて、戻り光の発生位置に対応する輝度分布を決定すれば、記録材１の厚さ方向の一次元断層画像を取得できる。
これらの処理を、ガルバノミラー２３ｂ、２３ｃを二次元的に走査しながら行えば、記録材１の二次元的な断層画像を得ることができる。
【００９３】
記憶部２６ｃは、その断層画像を時系列順に記憶する機能と、例えば、断層画像のスケールや断層画像取得時刻等を記憶する機能と、信号処理部２６ｂが信号処理を行うのに必要なソフトウエアプログラムを格納する機能を有する。表示部２６ｄは少なくとも断層画像を表示する機能を有する。
【００９４】
（記録材１のひずみの測定）
以下、この干渉計装置によるひずみの測定について図１０を参照しつつ説明する。
記録材１は、主として、パルプ等の繊維状構造体１Ｐとこの繊維状構造体１Ｐの空隙を充填する充填物質１ｑと、空隙１ｒとから構成されている。図１０には、その繊維状構造体１Ｐと充填物質１ｑと、いたるところに存在する空隙１ｒとが模式的に示されている。なお、空隙１ｒは目視できないほど小さいので、符号のみ記載するにとどめる。
【００９５】
なお、繊維状構造体１Ｐは、複雑に絡まり合って構成されているが、ここでは、模式的に記録材１の厚さ方向に対して直交する方向に延びる繊維体１Ｐ’とこの繊維体１Ｐ’に直交する方向に延びる繊維体１Ｐ”とからなるものとする。また、この図１０には、繊維体１Ｐ’、１Ｐ”の配向方向も簡略化して示されている。
【００９６】
干渉計装置は、記録材１への加湿前の断層画像Ｇ３を取得する。また、記録材１への加湿後の断層画像Ｇ４を取得する。この断層画像Ｇ３から記録材１の幅Ｗ0、厚さｔｐ0の計測領域内における繊維状構造体１ｐの直径ΦＤ0、繊維状構造体１Ｐの長さＬ0、繊維状構造体１Ｐが水平と為す角度（記録材１の表面１ａに対して繊維状構造体１Ｐの配向角度）θ0を測定しておいても良い。
【００９７】
記録材１に対して加湿を行うと、記録材１が加湿に伴って膨潤し、記録材１の評価領域が図１０（Ａ）に示す幅Ｗ0から図１０（Ｂ）に示すように幅ＷWに変化し、図１０（Ａ）に示す厚さｔｐ0から図１０（Ｂ）に示す厚さｔｐWに変化する。
【００９８】
また、繊維状構造体１ｐの直径は、図１０（Ａ）に示す直径ΦＤ0から図１０（Ｂ）に示すΦＤWに変化し、その長さはＬ0からＬWに変化する。
従って、加湿前断層画像Ｇ３と加湿後断層画像Ｇ４とに画像相関法を用いて、同一画素についてのずれ量を求めれば、記録材１の加湿による膨張量が求まる。これにより、記録材１の内部構造の寸法変化を求めることができ、その結果、ひずみεｐが得られる。
【００９９】
なお、ここでは、記録材１の表面１ａの加湿前と加湿後との膨張量を記録材１の表面１ａのひずみ、記録材１の裏面１ｂの加湿前と加湿後との膨張量を記録材１の裏面１ｂのひずみとする。
【０１００】
図１１は、このひずみ計測装置を用いて取得した記録材１のひずみεの測定結果を示している。
この図１１において、横軸は記録材１の厚さ方向の位置、縦軸は記録材１への加湿後で所定時間経過後のひずみεである。
【０１０１】
記録材１の内部構造としての加湿前の断層画像Ｇ３と記録材１の内部構造の加湿後の断層画像Ｇ４とを用いて、例えば画像相関法による相関演算処理を行って、記録材１の表面１ａの側のひずみεｕと、記録材１の裏面の側のひずみεｄとを求める。
【０１０２】
記録材１の裏面１ｂ側を基準にして、記録材１の厚さをｔｐとすると、記録材１の表面１ａ側のひずみεｕが裏面１ｂ側のひずみεｄよりも大きければ、画像形成装置が置かれている環境下で、湿度が増加した場合、記録材１の表面１ａの側が伸びるため、記録材１の裏面１ｂの側に向かって、記録材１がカールする。
【０１０３】
これに対して、画像形成装置が置かれている環境下で、湿度が減少した場合、記録材１の表面１ａ側が記録材１の裏面１ｂ側に対してより一層縮む。このため、記録材１が乾燥した場合、記録材１の表面１ａ側に向かって、記録材１がカールする。
【０１０４】
このように、この実施例２によれば、記録材１の構造を測定に用いることにより、記録材１のカール予測に用いる環境依存特性としての、記録材１が含む水分の変化に関係するひずみε、記録材１の吸湿透過率Ｋｐを簡便かつ的確に測定できるという効果を奏する。
【符号の説明】
【０１０５】
１…記録材
１ａ…表面
１ｂ…裏面
５…加湿箱（加湿部）
１１…湿度計測装置
１２…変位センサ（厚さ計測装置）
１３…撮像装置（画像取得部）
１３Ｃ…測定処理部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０６】
【特許文献１】特許第５２１２１６７号公報
【特許文献２】特許第４８０３０１８号公報
【図１】
2016024088.tif 000003
【図２】
2016024088.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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