(57)【要約】    【課題】  被検体として、例えば紙がバタツキを伴って搬送された場合であっても紙の色情報を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】  被検物に照射された光の反射光束の色情報を測定する分光測定装置であって、  該分光測定装置は、  被検物に光束を照射する光源手段と、  該被検物からの反射光束が入射する開口部と、  該開口部から入射した光束を分光する分光素子と、  該分光素子で分光された光束を受光する複数の受光素子を１次元方向に配列した光電変換素子とを有し、  該受光素子の配列方向と、該受光素子の受光面の垂直方向とを含む断面内において、  該被検体からの反射光束のうち平行度±１５度以内の光束のみが、該分光素子に入射するような配光制御手段が、該開口部に設けられていること。【選択図】図１
2009008471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物に照射された光の反射光束の色情報を測定する分光測定装置であって、
該分光測定装置は、
被検物に光束を照射する光源手段と、
該被検物からの反射光束が入射する開口部と、
該開口部から入射した光束を分光する分光素子と、
該分光素子で分光された光束を受光する複数の受光素子を１次元方向に配列した光電変換素子とを有し、
該受光素子の配列方向と、該受光素子の受光面の垂直方向とを含む断面内において、
該被検体からの反射光束のうち平行度±１５度以内の光束のみが、該分光素子に入射するような配光制御手段が、該開口部に設けられていることを特徴とする分光測定装置。
【請求項２】
前記配光制御手段は、複数個のルーバーが並列して配置され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】
前記断面内において、前記ルーバーの開口幅をＡ、長手方向の長さをＢとするとき、
０.０５ｍｍ＜Ａ＜５.００ｍｍ
０．０５＜Ａ／Ｂ＜０．２７
なる条件を満たす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４】
前記配光制御手段は、入射角度によって透過光を制限する有機フィルムを有す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５】
前記配光制御手段は、前記開口部の位置に焦点が位置するように配置された光学素子を有す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６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の分光測定装置を有することを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被検体の色情報を測定するための分光測定装置に関し、例えば画像形成装置におけるトナーや印字媒体の色情報を測定するの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、２色目以降の現像器へ異なる色のトナーが混入すると、このときのトナーの混色によって形成するカラー画像の色調にずれが生じることがある。
【０００３】
このような問題を解決するために例えば、像担持体上に形成したトナー像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、その結果を用いて画像信号を補正する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
形成するカラー画像の色調（色情報）をより高精度で判定するためには、分光する波長帯の数を少なくとも原色数である３以上に増やす必要がある。さらに波長帯の数を増やせば、より良い精度でカラー画像の色調を判定することができる。
【０００５】
従来より光束を分光するための手段として、回折現象（回折格子）を用いた分光器が知られている（非特許文献１）（特許文献２）。
【０００６】
インクジェット式プリンタに回折式分光器を内蔵し形成されるカラー画像の色調を測定するカラー画像形成装置が知られている。
【０００７】
図４は、従来の回折式分光器を電子写真方式のフルカラープリンタに応用した装置の要部断面図である。
【０００８】
図４において、給紙ユニット４０１から送られた紙はカラー画像を形成するための画像形成ユニット４０２に入る。
【０００９】
画像形成ユニット４０２は、画像処理ユニット４０３からの指示に応じて所定のトナーを感光体面上の適切な位置に載せる。これによって、紙上には例えば図５のような複数の色・濃度を配列したキャリブレーション・パッチ４０７などが形成される。
【００１０】
続いて、トナーが載せられた紙は定着ユニット４０４にて加圧・加熱により紙上に固定される。
【００１１】
紙上に固定されたキャリブレーション・パッチは分光測定装置（測色ユニット）４０５にて分光測定されて、排紙ユニット４０６から装置外に排出される。
【００１２】
図４の分光測定装置４０５の詳細な構成は図６のようになっている。図６において、光源手段６０１からの光束でキャリブレーション・パッチ４０７を照明する。キャリブレーション・パッチ４０７からの反射光を開口部（スリット）６０２を介して、分光ユニット（ハウジング）６０５内に取り込む。取り込まれた光束は、回折格子を刻んだ凹形状の光学素子６０３にて反射され受光素子を１次元方向に配列した光電変換素子６０４上に波長ごとに集光される。光電変換素子６０４では入射した光束のそれぞれの波長における光量を各受光素子で測定し、測定結果を画像処理ユニット６０６に出力する。
【００１３】
分光測定された結果は画像処理ユニット６０６で演算処理され、その後の画像処理にフィードバックされる。
【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
【特許文献２】特開２０００−２９８０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
近年、画像形成装置の小型化が強く望まれている。この要望に対応して、装置内の各ユニットの配置密度が高められている。分光測定装置は構成上、定着ユニットのすぐ隣に配置させて測色する必要がある。
【００１５】
一般に、定着ユニットで定着されたばかりの紙は高温である。高温の紙を分光測定装置（測色ユニット）に密着させると分光測定装置の温度が上昇してくる。回折式分光器は高温になると膨張し、回折作用が劣化してくる。
【００１６】
このことは上述の［特許文献２］でも課題として挙げられている。
【００１７】
熱の影響を少なくするには、分光測定装置を紙に密着させずに離す必要がある。しかしながら、その場合、図６の矢印６０８で示すように、紙の位置がハウジング６０５に対して位置Ａや位置Ｂのように変動する、所謂紙の高さ方向のバタツキが問題となってくる。
【００１８】
一般に給紙ユニット４０１から排紙ユニット４０６までの給装部は複数のローラーやベルト等で構成されており、その特性は標準的と考えられる紙質（厚さ、コシなど）に最適化されている。
【００１９】
しかし、実際に画像形成装置で用いられる紙は、上質紙・中質紙・厚紙・OHPシート等、様々であり、給紙部の狙い特性から外れるとローラーとローラーの間で紙が停滞したり、逆に引っ張られたりしてバタツキが発生する。
【００２０】
その結果、図６に示す位置Ａや位置Ｂのように紙の位置が上下方向（高さ方向）に動き定まらなくなってくる。
【００２１】
このような場合、例えば位置Ａでキャリブレーション・パッチ４０７を読み取ると、下地４０８の色を混ぜて読み取ってしまい、正しい色の測定ができない。
【００２２】
また、位置Ｂでキャリブレーション・パッチ４０７を読み取ると想定よりも小さい範囲しか読み取れず、十分な色情報が得られていない場合がある。
【００２３】
このことは、通常のカラー画像が形成された紙における色情報を測定する場合も全く同じである。
【００２４】
これを解決するためには、紙の高さ方向を一定にするバタツキ抑制手段を用いれば良い。しかしながら、そのベタツキ抑制手段を組込むと装置が大型化してくる。さらに、高温の紙を安定して保持するためには高耐熱・高耐久の材料を必要とし、構成が複雑になってくる。
【００２５】
また、光ファイバー等を経由させて紙に密着させて測定することも考えられるが、やはり高耐熱・光耐久の光ファイバーが必要であり、装置が大型化してくる。
【００２６】
本発明は、被検体として、例えば紙がバタツキを伴って搬送された場合であっても紙の色情報を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。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の分光測定装置は、被検物に照射された光の反射光束の色情報を測定する分光測定装置であって、
該分光測定装置は、
被検物に光束を照射する光源手段と、
該被検物からの反射光束が入射する開口部と、
該開口部から入射した光束を分光する分光素子と、
該分光素子で分光された光束を受光する複数の受光素子を１次元方向に配列した光電変換素子とを有し、
該受光素子の配列方向と、該受光素子の受光面の垂直方向とを含む断面内において、
該被検体からの反射光束のうち平行度±１５度以内の光束のみが、該分光素子に入射するような配光制御手段が、該開口部に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば被検体の位置が分光測定装置から検出方向にバラツキを伴って搬送されてきても、被検体の色情報を高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
【実施例１】
【００３０】
図１は本発明の分光測定装置をレーザービームプリンター等のカラー画像形成装置の一部に適用したときの実施例１の要部概略図である。
【００３１】
本実施例において、ルーバー（Louver）とは、羽板（はいた）と呼ばれる細長い板を平行に組んで板状にし、取り付けたものと定義される。
【００３２】
図１において、１００は分光測定装置である。１０８は被検体である。被検体１０８としては図５に示すような色情報を調整するキャリブレーション・パッチやカラー画像が形成された紙等である。
【００３３】
分光測定装置１００は被検物１０８に照射された光源手段１０１からの光の反射光束の色情報を検出して被検体１０８の色情報を測定している。
【００３４】
図１において１０１は被検物１０８に光束（白色光）を照射する光源手段である。１０２は被検物１０８からの反射光束が入射するハウジングに設けた開口部である。１０３は開口部１０２から入射した光束を分光する回折格子を凹形状に形成した分光素子（凹面反射回折格子）である。
【００３５】
１０６は配光制御手段であり、本実施例では開口部１０２に対して平行度として±１５度以上の斜方向から入射してくる光束を規制（遮光）し、分光素子１０３に入射するのを防止するルーバー（羽板）より成っている。
【００３６】
図１ではルーバーを４つ設けているが、ルーバーの数は複数あればいくつでも良い。
【００３７】
ルーバー１０６は複数個、並列して開口部１０２に配置されている。
【００３８】
１０４は分光素子１０３で分光された光束を受光する複数の受光素子を１次元方向に配列した光電変換素子である。１０７は画像処理ユニットであり、光電変換素子１０４からの出力信号を受信している。分光測定装置１００は各部材１０１〜１０６を有している。
【００３９】
光源手段１０１からの光束により照明された、例えば被検体１０８としてのキャリブレーション・パッチからの反射光は開口部１０２とルーバー１０６を通過して、ハウジング１０５内に入る。
【００４０】
今、図１に示すように受光素子の配列方向と、受光素子の受光面の垂直方向とを含む断面をＸＹ断面、それに直交する断面をＸＺ断面とする。
【００４１】
ルーバー１０６は開口幅１ｍｍ（Ｘ方向の幅）、長手方向（Ｙ方向）の長さが５ｍｍである。
【００４２】
ルーバー１０６を用いることによって、ＸＹ断面内において被検体１０８からの反射光束が分光素子１０３に入射する光束が平行度±１１度以下の光束となるように規制している。
【００４３】
尚、ルーバー１０８の形状としては、被検体１０８からの反射光束のうち平行度±１５度以内の光束のみが、分光素子１０３に入射するようなものでも良い。
【００４４】
ルーバー１０６を通過した光束は凹面型反射回折格子より成る分光素子１０３によって、分光と集光され、光電変換素子１０４に波長ごとに集光する。
【００４５】
光電変換素子１０４では波長ごとの光量を電気信号に変換し、その出力信号は、分光測定装置１００外の画像処理ユニット１０７に入力される。
【００４６】
画像処理ユニット１０７は、入力されてきた色情報を演算処理し、演算結果をその後の画像処理にフィードバックしている。
【００４７】
本実施例では開口部１０２にルーバー１０６を設けて反射光束内のうち平行度±15度以内の光線のみが、受光素子に到達するようにしている。
【００４８】
これにより被検体１０８が矢印１０９のようにハウジング１０５（開口部１０２）に対する位置が変動しても被検体１０８からの反射光束のうち分光素子１０３に入射する光束が変動しないようにしている。
【００４９】
これによって光電変換素子１０４上に集光される光束の集光状態（分光状態）を良好に維持しつつ、被検体１０８の色情報を高精度に測定している。
【００５０】
本実施例において、断面ＸＹ内において、ルーバーの開口幅をＡ、長手方向の長さをＢとする。このとき、
０.０５ｍｍ＜Ａ＜５.００ｍｍ        ‥‥‥（１）
０．０５＜Ａ／Ｂ＜０．２７          ‥‥‥（２）
なる条件を満たすようにしている。
【００５１】
ルーバー１０６の開口幅Ａを広げるか、長さＢを浅くすると光線の平行度は大きくなり、広い角度の光束がハウジング１０５内に入射してくる。そうすると、分光素子１０３で分光される光束の光電変換素子１０７上での光束の集光状態が落ちて、分光精度が劣化する。
【００５２】
そこで本実施例では、ルーバー１０６の形状を条件式（１）、（２）を満足するようにしている。
【００５３】
条件式（１）、（２）を満足することにより、作りやすさと測定精度のバランスを良くしている。条件式（１）、（２）の下限値を下回ると製作が難くなり、又条件式（１）、（２）の上限値を超えると測定精度が劣化する。
【００５４】
ルーバー１０６の製作は、射出成形によるのが望ましいが、開口幅Ａを狭めるか、長さＢを長くすると樹脂の流動性の制約で所定の形状を得ることが難しくなる。
【００５５】
本実施例ではルーバー１０６の形状が条件式（１）、（２）を満足することにより、ルーバー１０６の製作を容易にしている。又、ルーバー１０６を用いることによって被検体１０８の位置がバラツキを伴って搬送されてきても光電変換素子１０４上に良好なる状態で光束を集光することができるようにしている。
【００５６】
ルーバー１０６は、条件式（１）、（２）を満足する形状であれば問題ないが、例えば開口部Ａが０．１ｍｍ、長さＢが５.０ｍｍになると、所定の形状を得にくくなり、集光状態が劣化するので良くない。
【００５７】
尚、好ましくは条件式（１）、（２）の数値範囲を次の如く設定するのがより好ましい。
【００５８】
０.１０ｍｍ＜Ａ＜２.００ｍｍ          ‥‥‥（１ａ）
０.０４＜Ａ／Ｂ＜０.２１              ‥‥‥（２ａ）
ルーバー１０６はハウジング部１０５と一体に成形しても良い。これによれば部品点数や組立工数を削減できる。
【００５９】
本実施例において、ルーバー１０６の開口幅Ａと長さＢは
Ａ＝０.４ｍｍ
Ｂ＝２.０ｍｍ
であり、
Ａ／Ｂ＝０．２
である。
【実施例２】
【００６０】
図２は本発明の分光測定装置をカラー画像形成装置の一部に適用したときの実施例２の要部概略図である。
【００６１】
実施例２は実施例１に比べて配光制御手段として、入射角度によって透過光を制限する有機フィルム２０６を用いて、反射光束のうち所定の平行度のみの光束がハウジング１０５内に入射するようにした点が異なっているだけであり、その他の構成は同じである。
【００６２】
光源手段１０１からの光束により、照明されたキャリブレーション・パッチの反射光は透過光選択フィルム２０６、開口部２０２を通過して、測色ユニット内に入る。
【００６３】
ハウジング１０５内に入射した光束のその後の光路及び信号経路は実施例１と同じである。
【００６４】
本実施例の有機フィルムとしての透過光選択フィルム２０６は一般に「視野角選択フィルム」と称して液晶ディスプレイに貼り付けるために市販されているものが適用できる。
【００６５】
例えば、株式会社住友３Ｍ社製商品名「ライトコントロールフイルム」を用いることができる。
【００６６】
このフィルムは透過できる光線の入射角を３０度以上４５度以下に制限することができる。透過光の制限を平行度３０度とするならば、１枚のフィルムを開口部に貼り付ければよい。
【００６７】
それ以上の数のフィルムでも重ね貼りすることで、総合した透過光の平行度角は狭められる。有機フィルムを２枚程度重ねて用いれば、本実施例においての入射角±１５度以内にすることは容易である。
【００６８】
透過光選択フィルム２０６は薄型であり、防塵効果も有するので、小型化とハウジング１０５内へのチリ・ホコリの流入防止などのメリットもある。
【実施例３】
【００６９】
図３は本発明の分光測定装置をカラー画像形成装置の一部に適用したときの実施例３の要部概略図である。
【００７０】
実施例３は実施例１に比べて配光制御手段として、開口部１０２の位置に焦点が位置するように配置された光学素子３０６を用いて反射光束のうち所定の平行度のみの光束がハウジング１０５内に入るようにした点が異なっている。
【００７１】
更に、光源手段を光学素子３０６の両側に設けた点が異なっているだけであり、その他の構成は同じである。
【００７２】
尚、本実施例では光学素子３０６として集光用のコリメーターレンズを用いているが、集光ミラー（反射素子）を用いても良い。
【００７３】
３０７はコリメーターレンズ３０６を保持するレンズ鏡筒であり、ハウジング１０５に固定されている。
【００７４】
光源手段１０１からの光束により、照明された被写体１０８としてのキャリブレーション・パッチからの反射光のうち、所定の平行度のみの光束がコリメーターレンズ３０６と開口部２０２を通過してハウジング１０５内に入る。
【００７５】
ハウジング１０５内に入射した光束の、その後の光路及び信号経路は実施例１と同じである。
【００７６】
以上のように各実施例によれば、被検体として紙がバタツキを伴って搬送されても正確な分光測色を行える。
【００７７】
以上の各実施例で用いた分光測定装置は、レーザービームプリンター等の画像形成装置に限らず、例えば、デジタルカメラ等のホワイトバランス用センサ、その他の測色装置などの光学機器にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【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２の要部概略図
【図３】本発明の実施例３の要部概略図
【図４】従来の分光測定装置を搭載した画像形成装置の要部概略図
【図５】キャリブレーション・パッチを印字した紙の概略図
【図６】従来の分光測定装置を用いた画像形成装置の一部分の要部概略図
【符号の説明】
【００７９】
１０１、２０１、３０１、６０１     光源手段
１０２、２０２、３０２、６０２     開口部
１０３、２０３、３０３、６０３     凹面反射回折格子（分光素子）
１０４、２０４、３０４、６０４     光電変換素子
１０５、２０５、３０５、６０５     ハウジング
２０６                             透過角選択フィルム（有機フィルム）
３０６                             コリメーターレンズ
４０１                             給紙ユニット
４０２                             画像形成ユニット
４０３                             定着ユニット
４０４                             画像処理ユニット
４０５                             測色ユニット
４０６                             排紙ユニット
【図１】
2009008471.tif 000003
【図２】
2009008471.tif 000004
【図３】
2009008471.tif 000005
【図４】
2009008471.tif 000006
【図５】
2009008471.tif 000007
【図６】
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