JP5720134B2 - 画像検査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像の形成された被計測対象物を検査する画像検査装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。

例えば、電子写真方式の画像形成装置では、形成されたトナー像が熱定着器によって紙上で溶かされ固着するため、一般的にその部位の光沢がトナー付着量に応じて仕上がる。ただし、トナーの付着量分布を正確に画像上に形成できても、画像形成装置の定着器の不具合等により、そのトナー紙への定着状態が不均一になったり、スジ状に定着状態が変化したりする場合がある。

このような画像の場合、画像濃度分布はほとんど変化が無いが、斜めから観察するとスジ状に変化が見られるため、「定着スジ」等の名称で画像不良と判断される。とりわけ、電子写真方式の画像形成装置をデジタル印刷機として活用する場合、透明トナーを用いた積極的な出力画像への光沢形成や、高光沢用紙を用いた画像形成等が試みられており、光沢に関わる画像品質への要求が高まっている。

そこで、出力画像の検査装置として、電子写真方式の画像形成装置から出力された画像をオンデマンドに検査できる画像検査装置が検討されている。このような画像検査装置では、出力画像の全域における濃度分布のみならず光沢分布まで計測できることが望まれている。光沢の計測は、例えば、照明光を一定の角度で被計測対象物に入射させ、被計測対象物で正反射した正反射光の強度を計測することで行なう。この場合、正反射光を計測するため、入射角度と反射角度は一致しており、その角度は被計測対象物に応じて設定される。

このような画像検査装置においては、出力画像が形成された用紙タイプが不定である。用紙タイプが不定であることによる影響を出来るだけ排除するためには、等倍光学系による画像読取よりも縮小光学系による画像読取の方が好適である。なぜなら、等倍光学系では用紙厚さによる撮影距離の違いによって、読み取り解像度やピントが変化するのに対して、縮小光学系では相対的にその影響が小さいためである。

更に、出力画像の光沢分布を光学的に検出する場合、撮影系と出力画像の間にコンタクトガラスを設置すると、そのコンタクトガラスの表面反射による光沢成分が計測誤差として大きく影響するため、コンタクトガラスを設置できない。このように、コンタクトガラスに押し当てることで、撮影距離を一定に保つ等の構成をとることが出来ないことも、等倍光学系を採用し難い理由となる。

出力画像の光沢分布を計測する具体的な技術は、例えば特許文献１や特許文献２等に開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、２次元光沢分布を取得可能であるが、照明光が平行光であるがゆえに、高解像度にその分布を得ようとすると、２次元撮像素子による、局所的な光沢分布しか取得できない。なぜなら、１次元撮像素子を用いた縮小光学系では、被計測対象物の両端部に平行な照明光が照射されると、被計測対象物からの正反射光をレンズに入射させることができないからである。そのため、特許文献１に開示された技術では、機械的に計測装置を移動させ、画像全域を計測する構成としていた。従って、出力画像の光沢分布を高速に計測することが非常に困難であるという問題があった。

又、特許文献２に開示された技術では、ラインセンサを用いて出力画像側を一方向に走査することで、出力画像の全域を効率よく読み取ることができるが、以下のような問題があった。すなわち、特許文献２に開示された技術では、図１（側面図）及び図２（正面図）に示すように、正反射用線状光源３から照射した照明光が、ハーフミラー４にて半分の光量となりながら折り返され、印刷物５に到達する。そして、印刷物５で正反射してハーフミラー２にて更に光量を半分に落としながら、カメラ１にて読み取られる仕組みとなっている。

しかし、図２で示すとおり、印刷物５の両端部における正反射に必要な照明光は、正反射用線状光源３の端部から照射される端部照明光６の方向から照明されなければならず、正反射用線状光源３の幅を印刷物５の幅と比較して非常に広くする必要である。ハーフミラー４を出来るだけ印刷物５に近づけることで、正反射用線状光源３を小さくすることは可能だが、その際に、ハーフミラー４がレイアウト的に邪魔になり、拡散反射用線状光源２を設置できなくなるという問題があった。

又、正反射用線状光源３は、特定方向に指向しているものではないため、例えば印刷物５の両端部には、端部照明光６の方向以外からの照明光も照射される。その結果、カメラ１では、端部照明光６の正反射光以外の反射光（端部照明光６以外の照明光の拡散反射光）も受光されるため、正確な光沢分布を測定できないという問題があった。

更に、ハーフミラー４を用いているため、拡散反射用線状光源２の光量は１／２に、正反射用線状光源３の光量は１／４に落ちてしまい、光源からの出射光量の利用効率が悪いという問題があった。更に、特許文献２の段落００１４には、『正反射用線状光源３は、ハーフミラー４を介して印刷物５にカメラ１の光軸と光軸が一致する光を照射する』とのみ記載されているが、具体的な実施例がなく、どのようにしてこれを実現できるのか明示されていなかった。

これらの問題の中でも、被計測対象物の全域において正確な光沢分布を測定できないことは、特に改善すべき大きな問題である。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、被計測対象物の全域において光沢分布を高精度で検査可能な画像検査装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することを課題とする。

本画像検査装置は、画像が形成された被計測対象物のライン状の読取領域に対して光を照射する光照明手段と、前記読取領域に照射された前記光の正反射光を受光する撮像手段と、前記撮像手段に前記正反射光を結像させる結像手段と、を有する画像検査装置であって、前記光照明手段は、光軸を同一方向に向けて配置された配光特性に指向性がある複数の発光素子と、照明光生成手段と、を含み、前記照明光生成手段は、前記複数の発光素子が発する光を反射させて前記読取領域に対して入射させる凹状の曲面を有し、前記凹状の曲面は、前記読取領域に照射された際の正反射光が前記結像手段の瞳に対して入射する曲率とされており、前記複数の発光素子は、前記凹状の曲面で反射された光が前記被計測対象物上で直線状となるように、平面の基板上にアーチ状に配列されており、前記読取領域の両端部には、前記照明光生成手段からの光が前記両端部より外側から斜めに照射されることを要件とする。

開示の技術によれば、被計測対象物の全域において光沢分布を高精度で検査可能な画像検査装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供できる。

従来の画像検査装置を例示する側面図である。 従来の画像検査装置を例示する正面図である。 第１の実施の形態に係る画像検査装置を例示する側面図である。 第１の実施の形態に係る画像検査装置を例示する正面図である。 第１の実施の形態に係る光沢用照明装置を例示する斜視図である。 第１の実施の形態の変形例１に係る画像検査装置を例示する側面図である。 第１の実施の形態の変形例１に係る画像検査装置を例示する正面図である。 第１の実施の形態の変形例１に係る光沢用照明装置を例示する斜視図である。 第１の実施の形態の変形例１に係る光沢用照明装置の発光素子を例示する断面図（その１）である。 第１の実施の形態の変形例１に係る光沢用照明装置の発光素子を例示する断面図（その２）である。 第１の実施の形態の変形例１に係る光沢用照明装置の発光素子を例示する断面図（その３）である。 曲面ミラーの曲率を説明するための模式図である。 第１の実施の形態の変形例１に係る光沢用照明装置の発光素子の配列を例示する平面図である。 第１の実施の形態の変形例１に係る光沢用照明装置の発光素子の配列を例示する正面図である。 第１の実施の形態の変形例２に係る画像検査装置を例示する側面図である。 第１の実施の形態の変形例２に係る光沢用照明装置及び集光レンズを例示する斜視図である。 第１の実施の形態の変形例３に係る画像検査装置を例示する模式図である。 正反射体を対象に撮像素子で読み取られたデータを例示する図である。 第２の実施の形態に係る画像形成装置を例示する模式図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図３は、第１の実施の形態に係る画像検査装置を例示する側面図である。図４は、第１の実施の形態に係る画像検査装置を例示する正面図である。図５は、第１の実施の形態に係る光沢用照明装置を例示する斜視図である。なお、説明の便宜上、図４において図３の一部の構成要素を省略している。

図３〜図５を参照するに、画像検査装置１０は、光沢用照明装置１１と、濃度用照明装置１２と、結像レンズ１３と、撮像素子１４と、搬送手段１５とを有する。又、９０は被計測対象物である紙等の画像担持媒体（以降、画像担持媒体９０とする）を、９０ａは画像検査装置１０にて光沢分布及び濃度分布を読み取る画像担持媒体９０上の１ラインの読取領域（以降、読取領域９０ａとする）を、９０ｂは画像担持媒体９０の搬送方向（以降、搬送方向９０ｂとする）を、それぞれ示している。

なお、以降の説明において、正反射光とは、光沢用照明装置１１から画像担持媒体９０に照射される照明光の入射角と同じ角度で、入射方向とは反対側に反射する反射光を指し、拡散反射光とは、正反射光以外の反射光を指す。

光沢用照明装置１１は、発光素子１１_１〜１１_１６を有し、発光素子１１_１〜１１_１６は、画像担持媒体９０の読取領域９０ａに入射角度θ_１で入射する照明光１１ａ_１〜１１ａ_１６を照射する機能を有する。１１ｂ_１〜１１ｂ_１６は、画像担持媒体９０の読取領域９０ａに入射角度θ_１で入射した照明光１１ａ_１〜１１ａ_１６が読取領域９０ａで反射された正反射光を示している（以降、正反射光１１ｂ_１〜１１ｂ_１６とする）。すなわち、入射角度θ_１＝反射角度θ_２である。発光素子１１_１〜１１_１６は、照明光１１ａ_１〜１１ａ_１６の画像担持媒体９０の読取領域９０ａでの正反射光１１ｂ_１〜１１ｂ_１６が、それぞれ結像レンズ１３の瞳に入射するよう指向されている。すなわち、照明光１１ａ_１〜１１ａ_１６のそれぞれは、互いに他と平行でない光である。

発光素子１１_１〜１１_１６は、指向性が高く他の方向への出射光が少ないほど良い。なぜなら、画像担持媒体９０の読取領域９０ａに形成されている画像は、光沢分布を有すると同時に画像濃度分布も有している。そのため、例えば図４の照明光１１ａ_ｎ（ｎは１〜１６の何れか）が読取領域９０ａの部位９０ｘに照射されるべき光であるとし、フレア光１９が意図しない方向からの照明光であるとした場合、フレア光１９が部位９０ｘに照射されると、その画像濃度に対応して拡散反射した拡散反射光の一部が撮像素子１４に読み取られる。そのため、この拡散反射光が光沢成分ではないにもかかわらず光沢成分として検出され、検査不良となるからである。

このように、指向性が低く他の方向への出射光が多いと意図しない方向からの照明光であるフレア光が発生し、検出不良となる。前述の図１及び図２の例がこれに相当する。本実施の形態では、発光素子１１_１〜１１_１６として指向性が高く他の方向への出射光が少ない素子を用いているため、フレア光が極めて少なく、このような検査不良は生じない。

発光素子１１_１〜１１_１６としては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）や有機ＥＬ素子（Organic Electro-Luminescence素子）等を用いることができる。ＬＥＤは、蛍光灯等と比べて発光方向の指向性が高く、光沢用照明装置１１に特に好適な発光素子である。なお、光沢用照明装置１１の有する発光素子の個数は任意に設定して構わないが、本実施の形態では一例として１６個としている。発光素子を読取領域９０ａの方向（図３及び図４のＹ方向）に密に配置しないと、読取領域９０ａの全領域に対して漏れなく正反射光を生じる照明光を発生させることができないので、発光素子の個数は多いほど好ましい。なお、光沢用照明装置１１は、本発明に係る光照明手段の代表的な一例である。

濃度用照明装置１２は、画像担持媒体９０の読取領域９０ａに所定の角度で入射する照明光１２ａを照射する機能を有する。所定の角度は、入射角度θ_１と異なる角度であれば任意で構わないが、例えば９０ｄｅｇとすることができる。濃度用照明装置１２としては、例えばキセノンランプやＬＥＤアレイ等の拡散照明装置を用いることができる。なお、光沢用照明装置１１と濃度用照明装置１２が同時に光を出射することはなく、撮像素子１４の駆動に合わせて交互に光を出射したり、何れか一方が随時光を出射したりするように構成されている。なお、濃度用照明装置１２は、本発明に係る第２の光照明手段の代表的な一例である。

結像レンズ１３及び撮像素子１４は、正反射光１１ｂ_１〜１１ｂ_１６を受光可能な位置に配置されている。又、結像レンズ１３及び撮像素子１４は、濃度用照明装置１２から画像担持媒体９０の読取領域９０ａに出射された照明光１２ａの拡散反射光の一部である拡散反射光１２ｂを受光可能な位置に配置されている。結像レンズ１３は、例えば複数枚のレンズから構成され、画像担持媒体９０に照射された照明光１１ａ_１〜１１ａ_１６の正反射光１１ｂ_１〜１１ｂ_１６又は照明光１２ａの拡散反射光１２ｂを撮像素子１４に結像する機能を有する。なお、結像レンズ１３は、本発明に係る結像手段の代表的な一例である。

撮像素子１４は、複数の画素から構成され、結像レンズ１３を介して入射する正反射光１１ｂ_１〜１１ｂ_１６又は拡散反射光１２ｂの光量を取得する機能を有する。撮像素子１４としては、例えばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＭＯＳ（Complimentary Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）等を用いることができる。本実施の形態では、撮像素子１４として、１次元で読み取るタイプの撮像素子を用いる。カラー画像を対象とする場合には、ＲＧＢの各色に感度を有する３ラインタイプ等の撮像素子を用いれば良い。なお、撮像素子１４は、本発明に係る撮像手段の代表的な一例である。

搬送手段１５は、画像担持媒体９０を、例えば搬送方向９０ｂ（図３のＸ方向）に搬送する機能を有する。

画像検査装置１０における光沢分布及び濃度分布の検査は以下のように行われる。すなわち、画像検査装置１０は、初めに光沢用照明装置１１を点灯し（濃度用照明装置１２は消灯）、１ラインの読取領域９０ａに照明光１１ａ_１〜１１ａ_１６を照射する。そして、撮像素子１４で読取領域９０ａからの正反射光１１ｂ_１〜１１ｂ_１６の光量を取得する。そして、取得した正反射光１１ｂ_１〜１１ｂ_１６の光量に基づいて、読取領域９０ａの光沢分布を検査する。次に画像検査装置１０は、濃度用照明装置１２を点灯し（光沢用照明装置１１は消灯）、１ラインの読取領域９０ａに照明光１２ａを照射する。そして、撮像素子１４で読取領域９０ａからの拡散反射光１２ｂの光量を取得する。そして、取得した拡散反射光１２ｂの光量に基づいて、読取領域９０ａの濃度分布を検査する。これで、１ライン（１次元）の光沢分布及び濃度分布の検査が終了する。

１ライン（１次元）の光沢分布及び濃度分布の検査が終了すると、搬送手段１５は、画像担持媒体９０を搬送方向９０ｂに所定の距離だけ搬送する。そして次の１ライン（１次元）について上記と同様の検査を行う。この動作を繰り返すことにより、２次元の光沢分布及び濃度分布の検査を行うことができる。

このように、第１の実施の形態に係る画像検査装置１０によれば、光沢用照明装置１１に指向性が高く他の方向への出射光が少ない素子を用い、読取領域９０ａの全域で撮像素子１４に対して正反射光を生じる照明光を発生させているので、フレア光を極めて少なくすることが可能となり、画像担持媒体９０の光沢分布を高精度で検査できる。又、読取領域９０ａの近傍に、例えば特許文献２に開示されたハーフミラー等を設置する必要がないため、濃度用照明装置１２の設置も容易となり、光沢分布と共に濃度分布も検査できる。更に、例えば特許文献２に開示されたハーフミラーを必要としないため、２つの照明装置（光沢用照明装置１１及び濃度用照明装置１２）の光を効率よく利用できる。

又、従来のように、蛍光灯等の拡散照明を用いた場合では、とりわけ読取領域９０ａの両端では、正反射光を生じる照明光が相対的に少なく、逆にフレア光に相当する光の成分が多くなるため、画像担持媒体９０の濃度値によって読取領域９０ａの両端の光沢分布の計測値が変化してしまう。本実施の形態では、読取領域９０ａの両端も含めた読取領域９０ａの全域で撮像素子１４に対して正反射光を生じる照明光を発生させているので、このような問題を排除できる。

〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態では、それぞれが結像レンズ１３の瞳に入射するよう指向されている発光素子１１_１〜１１_１６を有する光沢用照明装置１１を用いた画像検査装置１０を例示した。第１の実施の形態の変形例１では、それぞれが互いに略平行である光を照射する発光素子２１_１〜２１_１６を有する光沢用照明装置２１、及び発光素子２１_１〜２１_１６から照射された略平行光を反射して読取領域９０ａの全域に照射し、読取領域９０ａの全域で正反射した正反射光を結像レンズ１３の瞳に入射させる曲面ミラー２９を用いた画像検査装置２０を例示する。なお、画像検査装置２０において、光沢用照明装置２１及び曲面ミラー２９以外は画像検査装置１０と同一構成であるため、その説明は省略する。

図６は、第１の実施の形態の変形例１に係る画像検査装置を例示する側面図である。図７は、第１の実施の形態の変形例１に係る画像検査装置を例示する正面図である。図８は、第１の実施の形態の変形例１に係る光沢用照明装置を例示する斜視図である。図９〜図１１は、第１の実施の形態の変形例１に係る光沢用照明装置の発光素子を例示する断面図である。なお、説明の便宜上、図７において図６の一部の構成要素を省略している。

図６〜図１１を参照するに、画像検査装置２０は、光沢用照明装置２１と、濃度用照明装置１２と、結像レンズ１３と、撮像素子１４と、搬送手段１５と、曲面ミラー２９とを有する。

光沢用照明装置２１は、発光素子２１_１〜２１_１６を有し、発光素子２１_１〜２１_１６は、曲面ミラー２９に入射する互いに略平行な照明光２１ａ_１〜２１ａ_１６を照射する機能を有する。発光素子２１_ｎ（ｎは１〜１６の何れか）としては、ＬＥＤ等にレンズが形成されたタイプ（図９参照）、ＬＥＤ等からの照明光を放物曲面反射ミラーに当てるタイプ（図１０参照）、ＬＥＤ等からの照明光をラッパ型の筒に入射して内部反射を繰り返すことで略平行光にするタイプ（図１１参照）等の光源を用いることができる。すなわち、光沢用照明装置２１は、図９〜図１１等に示す光源をアレイ状に整列して配置したものである。図９〜図１１等に示す光源をアレイ状に隙間なく整列して配置することにより、線状の略平行光を生成できる。光沢用照明装置２１では、発光部の全面で略平行光が発生するので、読取領域９０ａの全域で照明光が途切れることがないという効果を奏する。

このように、光沢用照明装置２１は、発光素子２１_１〜２１_１６からの出射光が略平行光である線状平行光光源である。なお、光沢用照明装置２１の有する発光素子の個数は任意に設定して構わないが、第１の実施の形態の変形例１では一例として１６個としている。発光素子を読取領域９０ａの方向（図６及び図７のＹ方向）に密に配置しないと、読取領域９０ａの全領域に対して漏れなく正反射光を生じる照明光を発生させることができないので、発光素子の個数は多いほど好ましい。

曲面ミラー２９は、光沢用照明装置２１の線方向（長手方向）に所定の曲率の凹状の曲面を有する。曲面ミラー２９は、発光素子２１_１〜２１_１６が発する略平行な照明光２１ａ_１〜２１ａ_１６を反射（光路変換）し、被計測対象物に照射された際の正反射光が結像レンズ１３の瞳に対して入射する照明光２１ｂ_１〜２１ｂ_１６を生成する機能を有する。曲面ミラー２９の凹状の曲面は、照明光２１ｂ_１〜２１ｂ_１６に対応する正反射光２１ｃ_１〜２１ｃ_１６が結像レンズ１３の瞳に対して入射する曲率とされている。

すなわち、光沢用照明装置２１の発光素子２１_１〜２１_１６から照射された略平行な照明光２１ａ_１〜２１ａ_１６は、所定の曲率の凹状の曲面を有する曲面ミラー２９に入射し、曲面ミラー２９で反射されてそれぞれ異なる方向に進行する照明光２１ｂ_１〜２１ｂ_１６となる。曲面ミラー２９で反射された照明光２１ｂ_１〜２１ｂ_１６は、画像担持媒体９０の読取領域９０ａの全域に入射角度θ_１で入射する。そして、照明光２１ｂ_１〜２１ｂ_１６は読取領域９０ａの全域で正反射され、正反射光２１ｃ_１〜２１ｃ_１６となる。正反射光２１ｃ_１〜２１ｃ_１６は、それぞれ結像レンズ１３の瞳に入射するよう指向されている。なお、光沢用照明装置２１及び曲面ミラー２９は、本発明に係る光照明手段の代表的な一例である。又、曲面ミラー２９は、本発明に係る照明光生成手段の代表的な一例である。

ここで、図１２を参照しながら、曲面ミラー２９の曲率について説明する。図１２は、曲面ミラーの曲率を説明するための模式図である。図１２において、結像レンズ１３の瞳から読取領域９０ａを経て曲面ミラー２９までの距離を距離Ｒとし、結像レンズ１３の瞳から結像レンズ１３の光軸に沿って更に距離Ｒ離れた位置を曲率中心Ｃとする。図１２に示すように、曲面ミラー２９の曲率半径２９ｒを距離Ｒの２倍とすることで、光沢用照明装置２１の発光素子２１_１〜２１_１６から照射された略平行な照明光２１ａ_１〜２１ａ_１６は曲面ミラー２９で反射して互いに他と平行でない光として読取領域９０ａの全域に照射され、読取領域９０ａの全域で正反射し、それぞれが結像レンズ１３の瞳に入射する正反射光２１ｃ_１〜２１ｃ_１６となる。

このように、第１の実施の形態の変形例１に係る画像検査装置２０によれば、第１の実施の形態に係る画像検査装置１０と同様の効果を奏すが、更に以下の効果を奏する。すなわち、画像検査装置２０によれば、それぞれが互いに略平行である光を照射する発光素子２１_１〜２１_１６を有する光沢用照明装置２１、及び発光素子２１_１〜２１_１６から照射された略平行光を反射（光路変換）して読取領域９０ａの全域に照射し、読取領域９０ａの全域で正反射した正反射光を結像レンズ１３の瞳に入射させる曲面ミラー２９を有することにより、正反射光を生じない照明光がほとんど発生しなくなるため、フレア光に相当する光の成分を低減することが可能となり、光沢分布をより高精度で検査できる。

又、画像検査装置２０の光沢用照明装置２１及び曲面ミラー２９は、画像検査装置１０の光沢用照明装置１１と比較して、光沢計測用の照明光が、読取方向において途切れ難く、より高品位に画像担持媒体９０の光沢分布を検査できる。

なお、図８では、平面の基板上に発光素子２１_１〜２１_１６を直線状に配列しているが、照明光２１ｂ_１〜２１ｂ_１６が画像担持媒体９０上で直線状となるように、平面の基板上に発光素子２１_１〜２１_１６を曲線状（アーチ状）に配列してもよい（図１３の平面図及び図１４の正面図を参照）。発光素子２１_１〜２１_１６をどの程度の曲線状（アーチ状）に配列するかは、曲面ミラー２９の曲率に応じて設定できる。なお、図１４において照明光は紙面に垂直な方向に出射される。

〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態では、それぞれが結像レンズ１３の瞳に入射するよう指向されている発光素子１１_１〜１１_１６を有する光沢用照明装置１１を用いた画像検査装置１０を例示した。第１の実施の形態の変形例２では、それぞれが互いに略平行である光を照射する発光素子３１_１〜３１_１６を有する光沢用照明装置３１、及び発光素子３１_１〜３１_１６から照射された略平行光を読取領域９０ａの全域に照射し、読取領域９０ａの全域で正反射した正反射光を結像レンズ１３の瞳に入射させる集光レンズ３９を用いた画像検査装置３０を例示する。なお、画像検査装置３０において、光沢用照明装置３１及び集光レンズ３９以外は画像検査装置１０と同一構成であるため、その説明は省略する。

図１５は、第１の実施の形態の変形例２に係る画像検査装置を例示する側面図である。図１６は、第１の実施の形態の変形例２に係る光沢用照明装置及び集光レンズを例示する斜視図である。図１５及び図１６を参照するに、画像検査装置３０は、光沢用照明装置３１と、濃度用照明装置１２と、結像レンズ１３と、撮像素子１４と、搬送手段１５と、集光レンズ３９とを有する。

光沢用照明装置３１は、発光素子３１_１〜３１_１６を有し、発光素子３１_１〜３１_１６は、集光レンズ３９に入射する互いに略平行な照明光３１ａ_１〜３１ａ_１６を照射する機能を有する。なお、図１６において、照明光３１ａ_１及び３１ａ_１６のみに符号を付しているが、発光素子３１_ｎ（ｎは１〜１６の何れか）から照射される照明光が、それぞれ照明光３１ａ_ｎとなる。

発光素子３１_ｎ（ｎは１〜１６の何れか）としては、ＬＥＤ等にレンズが形成されたタイプ（図９参照）、ＬＥＤ等からの照明光を放物曲面反射ミラーに当てるタイプ（図１０参照）、ＬＥＤ等からの照明光をラッパ型の筒に入射して内部反射を繰り返すことで略平行光にするタイプ（図１１参照）等の光源を用いることができる。すなわち、光沢用照明装置３１は、図９〜図１１等に示す光源をアレイ状に整列して配置したものである。図９〜図１１等に示す光源をアレイ状に隙間なく整列して配置することにより、線状の略平行光を生成できる。光沢用照明装置３１では、発光部の全面で略平行光が発生するので、読取領域９０ａの全域で照明光が途切れることがないという効果を奏する。なお、発光素子３１_１〜３１_１６は、図示しない基板等の上に直線状に配列されている。

このように、光沢用照明装置３１は、発光素子３１_１〜３１_１６からの出射光が略平行光である線状平行光光源である。なお、光沢用照明装置３１の有する発光素子の個数は任意に設定して構わないが、第１の実施の形態の変形例２では一例として１６個としている。発光素子を読取領域９０ａの方向（図１５のＹ方向）に密に配置しないと、読取領域９０ａの全領域に対して漏れなく正反射光を生じる照明光を発生させることができないので、発光素子の個数は多いほど好ましい。

集光レンズ３９は、光沢用照明装置３１の線方向（長手方向）に所定の曲率の凸状の曲面を有する。集光レンズ３９は、発光素子３１_１〜３１_１６が発する略平行な照明光３１ａ_１〜３１ａ_１６を透過させる際に光路変換し、被計測対象物に照射された際の正反射光３１ｃ_１〜３１ｃ_１６が結像レンズ１３の瞳に対して入射する照明光３１ｂ_１〜３１ｂ_１６を生成する機能を有する。集光レンズ３９の凸状の曲面は、照明光３１ｂ_１〜３１ｂ_１６に対応する正反射光３１ｃ_１〜３１ｃ_１６が結像レンズ１３の瞳に対して入射する曲率とされている。つまり、集光レンズ３９の焦点は、結像レンズ１３の瞳である。

図１６の場合には、集光レンズ３９は両凸レンズであるから、両側の凸面のそれぞれの曲率を適宜調整して、集光レンズ３９の焦点が結像レンズ１３の瞳となるように設計されている。但し、集光レンズ３９は両凸レンズには限定されず、平凸レンズや凸メニスカスレンズ等を用いても構わない。なお、照明光として単色光を用いる場合には、色収差の影響を考慮する必要性が少ないため、集光レンズ３９として平凸レンズを用いると好適である。又、屈折率の小さい安価な材料で曲率を稼ぎたい場合には、集光レンズ３９として両凸レンズを用いると好適である。

すなわち、光沢用照明装置３１の発光素子３１_１〜３１_１６から照射された略平行な照明光３１ａ_１〜３１ａ_１６は、所定の曲率の凸状の曲面を有する集光レンズ３９に入射し、集光レンズ３９を透過する際にそれぞれ異なる方向に進行する照明光３１ｂ_１〜３１ｂ_１６となる。集光レンズ３９を透過した照明光３１ｂ_１〜３１ｂ_１６は、画像担持媒体９０の読取領域９０ａの全域に入射角度θ_１で入射する。そして、照明光３１ｂ_１〜３１ｂ_１６は読取領域９０ａの全域で正反射され、正反射光３１ｃ_１〜３１ｃ_１６となる。正反射光３１ｃ_１〜３１ｃ_１６は、それぞれ結像レンズ１３の瞳に入射するよう指向されている。なお、光沢用照明装置３１及び集光レンズ３９は、本発明に係る光照明手段の代表的な一例である。又、集光レンズ３９は、本発明に係る照明光生成手段の代表的な一例である。

このように、第１の実施の形態の変形例２に係る画像検査装置３０によれば、第１の実施の形態に係る画像検査装置１０と同様の効果を奏すが、更に以下の効果を奏する。すなわち、画像検査装置３０によれば、それぞれが互いに略平行である光を照射する発光素子３１_１〜３１_１６を有する光沢用照明装置３１、及び発光素子３１_１〜３１_１６から照射された略平行光を光路変換して読取領域９０ａの全域に照射し、読取領域９０ａの全域で正反射した正反射光を結像レンズ１３の瞳に入射させる集光レンズ３９を有することにより、正反射光を生じない照明光がほとんど発生しなくなるため、フレア光に相当する光の成分を低減することが可能となり、光沢分布をより高精度で検査できる。

又、画像検査装置３０の光沢用照明装置３１及び集光レンズ３９は、画像検査装置１０の光沢用照明装置１１と比較して、光沢計測用の照明光が、読取方向において途切れ難く、より高品位に画像担持媒体９０の光沢分布を検査できる。

なお、第１の実施の形態の変形例１に係る画像検査装置２０は、曲面ミラー２９で光路を折り返すため小型化が可能であり、又、曲面ミラー２９として安価な高輝アルミニウム等で作製した反射ミラーを用いることができるため低コスト化が可能である。一方、第１の実施の形態の変形例２に係る画像検査装置３０は、集光レンズ３９は曲面ミラー２９に比べて高価ではあるが、自由曲面に折り曲げる光学系ではないため、光学系の最適設計が容易であり所定の性能を確保し易い。

〈第１の実施の形態の変形例３〉
第１の実施の形態では、画像担持媒体９０の光沢を検査する光沢用照明装置１１を有する画像検査装置１０を例示した。しかしながら、画像検査装置１０の構成では、光沢用照明装置１１が読取領域９０ａの全域に対して均一な照明光を照射できない場合がある。そこで、第１の実施の形態の変形例３では、光沢用照明装置１１が読取領域９０ａの全域に対して均一な照明光を照射できない場合の処理を行う不感領域処理手段４５を有する画像検査装置４０を例示する。

例えば、光沢用照明装置１１において、発光素子１１_１〜１１_１６を完全には密に設置できず、隣接する発光素子１１_１〜１１_１６間に隙間ができたり、発光素子１１_１〜１１_１６の有効発光面が全域でなかったりすると、光沢用照明装置１１が読取領域９０ａの全域に対して均一な照明光を照射できない場合がある。この場合には、読取領域９０ａに、照明光１１ａ_１〜１１ａ_１６の何れも照射されない領域が発生する。この領域は不感領域となり、正反射光が生成されないため、光沢を検査することができない。そこで、画像検査装置４０は、不感領域に関する処理を行う不感領域処理手段４５を備えた。

図１７は、第１の実施の形態の変形例３に係る画像検査装置を例示する模式図である。図１７に示す画像検査装置４０は、画像検査装置１０の構成に加えて、不感領域に関する処理を行う不感領域処理手段４５を有する。不感領域処理手段４５は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ等を有する。不感領域処理手段４５の図示しないメモリには、例えば不感領域を特定し、特定された不感領域では光沢を検査しない処理を施すプログラムが記録されており、このプログラムが図示しないＣＰＵにより実行されることで、不感領域処理手段４５の各種機能が実現される。

不感領域処理手段４５の具体的な処理について説明する。第１の処理として、不感領域処理手段４５は、予め不感領域を特定し、特定した不感領域を図示しないメモリに記憶しておく。不感領域を特定する方法の一例を以下に示す。まず、画像担持媒体９０の代わりに正反射体９５を搬送手段１５に搬送させる。正反射体９５としては、例えばミラーや光沢仕上げの金属プレート等の全域において照明光を正反射する物体を用いることができる。次に、光沢用照明装置１１の発光素子１１_１〜１１_１６から正反射体９５の１ラインの読取領域９５ａに対して照明光１１ａ_１〜１１ａ_１６を照射し、正反射体９５の１ラインの読取領域９５ａで正反射した正反射光１１ｂ_１〜１１ｂ_１６を撮像素子１４で読み取る。

図１８は、正反射体を対象に撮像素子で読み取られたデータを例示する図である。図１８において、横軸は１ラインの読取領域９５ａを、縦軸は撮像素子１４の読取値を示している。この読取値は、数値が大きいほど（矢印方向に行くほど）撮像素子１４への入射光量が大きいことを表している。不感領域処理手段４５は、撮像素子１４の読取値を予め設定した閾値４６と比較し、読取値が閾値４６以下となった部分を不感領域４７と特定する。１ライン（１次元）の不感領域４７の特定が終了すると、搬送手段１５は、正反射体９５を搬送方向９０ｂに所定の距離だけ搬送する。そして次の１ライン（１次元）について上記と同様の検査を行う。この動作を繰り返すことにより、２次元の不感領域４７の特定を行うことができる。

第２の処理として、不感領域処理手段４５は、搬送手段１５に搬送された画像担持媒体９０の光沢のデータを取得する。第３の処理として、不感領域処理手段４５は、第２の処理で取得した光沢のデータから、不感領域４７についてのデータを除去する。以上の第１〜第３の処理により、不感領域４７のデータを除いた有効な光沢のデータのみを取得できる。なお、画像担持媒体９０の全領域のデータを取得してから不感領域４７についてのデータを除去する代わりに、初めから不感領域４７の領域ではデータそのものを取得しないようにしても良い。

このように、第１の実施の形態の変形例３に係る画像検査装置４０によれば、第１の実施の形態に係る画像検査装置１０と同様の効果を奏すが、更に以下の効果を奏する。すなわち、画像検査装置４０によれば、不感領域処理手段４５を有することにより、光沢用照明装置１１が読取領域９０ａの全域に対して均一な照明光を照射できず不感領域４７が生じる場合でも、不感領域４７の光沢検査を排除することが可能となり、誤った光沢検査を防止できる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態に係る画像検査装置１０を有する画像形成装置の例を示す。図１９は、第２の実施の形態に係る画像形成装置を例示する模式図である。図１９を参照するに、画像形成装置８０は、第１の実施の形態に係る画像検査装置１０と、給紙カセット８１ａと、給紙カセット８１ｂと、給紙ローラ８２と、コントローラ８３と、走査光学系８４と、感光体８５と、中間転写体８６と、定着ローラ８７と、排紙ローラ８８とを有する。９０は、画像担持媒体（紙等）を示している。

画像形成装置８０において、給紙カセット８１ａ及び８１ｂから図示しないガイド、給紙ローラ８２により搬送された画像担持媒体９０が、走査光学系８４により感光体８５に露光され、色材が付与されて現像される。現像された画像が中間転写体８６上に、次いで、中間転写体８６から画像担持媒体９０上に転写される。画像担持媒体９０上に転写された画像は定着ローラ８７により定着され、画像形成された画像担持媒体９０は排紙ローラ８８により排紙される。画像検査装置１０は、定着ローラ８７の後段に設置されている。

このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態に係る画像検査装置１０を画像形成装置８０の所定の位置に装備することにより、画像形成された画像担持媒体９０の光沢分布を高精度で検査でき、更に濃度分布も検査できる。又、光沢分布や濃度分布の検査結果を画像の形成にフィードバックすることにより、画像担持媒体９０上に高品質な画像を形成できる。

なお、画像検査装置１０に代えて、画像検査装置２０や画像検査装置３０、画像検査装置４０を搭載しても構わない。

以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０、２０、３０、４０ 画像検査装置
１１、２１、３１ 光沢用照明装置
１１_１〜１１_１６、２１_１〜２１_１６、２１_ｎ、３１_１〜３１_１６、３１_ｎ 発光素子
１１ａ_１〜１１ａ_１６、１１ａ_ｎ、１２ａ、２１ａ_１〜２１ａ_１６、２１ｂ_１〜２１ｂ_１６、３１ａ_１〜３１ａ_１６、３１ｂ_１〜３１ｂ_１６ 照明光
１１ｂ_１〜１１ｂ_１６、２１ｃ_１〜２１ｃ_１６、３１ｃ_１〜３１ｃ_１６ 正反射光
１２ 濃度用照明装置
１２ｂ 拡散反射光
１３ 結像レンズ
１４ 撮像素子
１５ 搬送手段
１９ フレア光
２９ 曲面ミラー
２９ｒ 曲率半径
３９ 集光レンズ
４５ 不感領域処理手段
４６ 閾値
４７ 不感領域
８０ 画像形成装置
８１ａ 給紙カセット
８１ｂ 給紙カセット
８２ 給紙ローラ
８３ コントローラ
８４ 走査光学系
８５ 感光体
８６ 中間転写体
８７ 定着ローラ
８８ 排紙ローラ
９０ 画像担持媒体
９０ａ、９５ａ 読取領域
９０ｂ 搬送方向
９０ｘ 部位
９５ 正反射体
Ｃ 曲率中心
Ｒ 距離
θ_１ 入射角度
θ_２ 反射角度

特開２００６−２８４５５０号公報 特開２０００−１２３１５２号公報

Claims (6)

1. 画像が形成された被計測対象物のライン状の読取領域に対して光を照射する光照明手段と、
   前記読取領域に照射された前記光の正反射光を受光する撮像手段と、
   前記撮像手段に前記正反射光を結像させる結像手段と、を有する画像検査装置であって、
   前記光照明手段は、光軸を同一方向に向けて配置された配光特性に指向性がある複数の発光素子と、照明光生成手段と、を含み、
   前記照明光生成手段は、前記複数の発光素子が発する光を反射させて前記読取領域に対して入射させる凹状の曲面を有し、
   前記凹状の曲面は、前記読取領域に照射された際の正反射光が前記結像手段の瞳に対して入射する曲率とされており、
   前記複数の発光素子は、前記凹状の曲面で反射された光が前記被計測対象物上で直線状となるように、平面の基板上にアーチ状に配列されており、
   前記読取領域の両端部には、前記照明光生成手段からの光が前記両端部より外側から斜めに照射されることを特徴とする画像検査装置。
2. 被計測対象物として設置された、全域において光を正反射する正反射体からの正反射光の光量に基づいて、前記正反射光が発生しない不感領域を特定する不感領域処理手段を更に有する請求項１記載の画像検査装置。
3. 前記不感領域処理手段は、前記撮像手段が受光した前記不感領域を除く領域からの前記正反射光の光量に基づいて前記画像の検査を行う請求項２記載の画像検査装置。
4. 前記撮像手段が受光した前記正反射光の光量に基づいて前記読取領域の光沢分布を検査する請求項１乃至３の何れか一項記載の画像検査装置。
5. 前記読取領域に対して前記光照明手段とは異なる方向から光を照射する第２の光照明手段を更に有し、
   前記撮像手段は、前記第２の光照明手段により前記読取領域に照射された前記光の拡散反射光の一部も受光し、
   前記結像手段は、前記撮像手段に前記拡散反射光の一部も結像させ、
   前記光照明手段が消灯し、前記第２の光照明手段が点灯しているときに前記撮像手段が受光した前記拡散反射光の一部の光量に基づいて前記読取領域の濃度分布を検査する請求項１乃至４の何れか一項記載の画像検査装置。
6. 画像担持媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
   請求項１乃至５の何れか一項記載の画像検査装置を備え、
   前記画像検査装置は、被計測対象物である画像が形成された前記画像担持媒体の光沢分布及び濃度分布の何れか一方又は双方を検査する画像形成装置。

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