JP6107187B2 - 分光特性取得装置、画像評価装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、分光特性取得装置、画像評価装置、及び画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式やインクジェット方式等のフルカラー画像形成装置（プリンタ、複写機等）では、紙等の画像担持媒体上に印字されるカラー画像に対して高い画像品質が要求されており、色再現性の向上は重要な技術課題の一つである。このような技術課題に対応するため、画像形成後の色を測定する分光センサを搭載し、この分光センサの情報を基に画像形成装置の調整を行うことが望ましい。

更に、多数の分光センサを画像担持体の送り方向に直交する方向にアレイ状に配列した分光センサアレイを搭載すると、任意の画像から任意の位置の色情報を取得できるので、より望ましい。

このような分光センサアレイの一例に、ＪＦＥテクノリサーチから発売されている「ImSpector」がある（非特許文献１）これは、スリットで空間的にサンプリングし、第１のレンズで平行光化され、プリズム−回折格子−プリズムにより分光され、更に後方の第２のレンズにより２次元撮像素子面に結像される。スリットの短手方向に分光させることで、撮像素子面上ではスリットの長手方向に異なる位置の光が、スリットの短手方向に分光されて撮像される。これにより複数の位置の分光特性を計測する。

しかし、このような分光センサアレイは、スリットと撮像素子の間にある程度の距離が必要で、かつ分光して波長情報を位置情報に変換しているため、振動や熱膨張、経時変化等でスリットとレンズ、撮像素子の相対位置関係が少しでもずれると、これが測定精度を悪化させる要因となる。そこで、例えば画像形成装置に搭載して、インラインでの計測を行うような用途には向いていない。

又、分光センサアレイの他の例として、対象物からの反射光を、第１レンズアレイ、複数の開口が形成された絞り、第２レンズアレイ、回折格子及び第３レンズアレイを介して受光部に導くことで、反射光の波長スペクトルを計測する分光センサアレイがある。このような構成の分光センサアレイは、インラインでの計測を行うような用途にも用いることができる（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の例では、分光センサアレイの各点に対応する分光情報を出力する分光センサにおいて、分光センサの配列ピッチに比べて小さい開口を用いて光をサンプリングするので、厳密には対象物の非常に狭い範囲の色を出力することになる。しかし、ほとんどの場合において、取得したいのは、複数の測定位置に関して、測定位置のピッチ幅内での平均的な色（平均的な分光特性）である。例えば印刷物等では中間調を表現するのに網点を用いるので、対象物上での測定範囲が小さいと、網点の影響を受けて出力信号が変動してしまう。

これに対して分光センサアレイの配列方向に直交する方向には、有限の時間だけ撮像素子で露光するので、露光時間中に画像担持体が移動することから、露光時間に依存する移動平均を取っているのと同じである。従って、この方向には、静的には十分狭い範囲を測るような光学系が適している。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、対象物の複数の測定位置について、配列ピッチ内における平均的な分光特性を取得可能な分光特性取得装置を提供することを課題とする。

本分光特性取得装置は、対象物から複数の位置の光束を結像する第１結像手段と、前記第１の結像手段に結像された複数の位置の光束が通過する複数の開口部を含む第１の開口列と、前記第１の開口列を通過した光束が結像する複数の第２結像手段が配列する結像手段列と、前記結像手段列の複数の第２結像手段を通過した光束を分光する回折素子と、前記回折素子で分光された光束を通過させる複数の開口部を含む第２の開口列と、前記第２の開口列を通過した光束を受光する撮像素子と、を有し、前記第１の開口列と前記結像手段列の光学的距離が前記結像手段列の物体側焦点距離より短く、かつ、前記結像手段列と前記第２の開口列の光学的距離が前記結像手段列の像側焦点距離に等しいことを要件とする。

開示の技術によれば、対象物の複数の測定位置について、配列ピッチ内における平均的な分光特性を取得可能な分光特性取得装置を提供できる。

第１の実施の形態に係る分光特性取得装置を例示する斜視図である。 第１の実施の形態に係る分光手段を例示する断面図である。 分光手段のスリットアレイ、レンズアレイ、斜めスリットアレイを例示する平面図である。 撮像素子と斜めスリットアレイとの関係を例示する図である。 スリットアレイ、レンズアレイ、斜めスリットアレイの位置関係について説明する図である。 斜めスリットアレイの他の例を示す平面図である。 第２の実施の形態に係る分光特性取得装置を例示する断面図である。 第３の実施の形態に係る分光特性取得装置を例示する図である。 第４の実施の形態に係る画像形成装置を例示する図である。

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１は、第１の実施の形態に係る分光特性取得装置を例示する斜視図である。図１を参照するに、分光特性取得装置１０は、ライン照明光源２０と、縮小結像レンズ３０と、分光手段４０と、ラインセンサ５０とを有する。９０は、読み取り対象物である紙等の画像担持媒体を示している（以降、対象物９０とする）。図１において、読み取り対象物９０は、一定の速度でＹ軸方向に搬送されている。分光特性取得装置１０は、対象物９０の測定領域９０ａ内の複数の位置の分光特性を同時に取得することができる。

ライン照明光源２０は、対象物９０の搬送方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（Ｘ軸方向）に伸びた測定領域９０ａを、対象物９０の法線方向に対して約４５度傾斜した方向から照明する。ライン照明光源２０としては、例えば可視光の略全域において強度を有する白色のＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）アレイを用いることができる。ライン照明光源２０として、冷陰極管等の蛍光灯やランプ光源等を用いても構わない。

但し、ライン照明光源２０は、分光に必要な波長領域の光を発するものであって、かつ観測領域全体にわたって均質に照明可能なものであることが好ましい。なお、ライン照明光源２０から出射された光を対象物９０にコリメートして（平行光として）照射する機能を有するコリメートレンズを加えても構わない。

縮小結像レンズ３０は、その光軸が対象物９０の法線方向と一致するように配置され、対象物９０からの反射光（光束）を分光手段４０の入射面に所定倍率で結像する機能を有する。ここで、縮小結像レンズ３０に像側テレセントリック特性を付加することで、像面に入射する光束の主光線は、光軸と略平行となる。縮小結像レンズ３０は、複数枚のレンズから構成されても構わない。縮小結像レンズ３０は、本発明に係る第１結像手段の代表的な一例である。

なお、縮小結像レンズ３０に像側テレセントリック特性を付加することで、像面に入射する光束の主光線を簡易に光軸と略平行にできるが、縮小結像レンズ３０に像側テレセントリック特性を付加しなくてもよい。その場合には、像面の各位置での主光線の傾きに合わせて、後述するスリットアレイ４１の各開口部４１ｘ（各スリット）とレンズアレイ４２の各レンズ４２ａの位置関係等を調整することで、同様の効果が得られる。

具体的には、例えば、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘ（各スリット）を透過した光束の主光線が、レンズアレイ４２の対応する各レンズ４２ａの中央を通るように、レンズアレイ４２の各レンズ４２ａの位置を調整する。そして、更に、後述する斜めスリットアレイ４５の各開口部４５ｘ（各スリット）の位置も、同様に各主光線の傾きに応じて調整すればよい。

なお、像面での各位置の主光線を光軸と平行にするのは、後段の分光手段４０の各分光光学系の光軸が縮小結像レンズ３０の光学系と平行になるように構成されているからである。これにより、分光手段４０の各分光光学系において、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘから出射した光束がレンズアレイ４２の各レンズ４２ａの開口内に入射するようになる。

分光手段４０は、対象物９０に照射された光の拡散反射光を分光する機能を有する。分光手段４０については、別途詳述する。

ラインセンサ５０は、Ｙ軸方向を長手方向とする受光領域を持つ複数の画素をＸ軸方向に配列したものであり、分光手段４０を介して入射する所定の波長帯の光量を取得する撮像素子である。ラインセンサ５０としては、例えばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＭＯＳ（Complimentary Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を用いることができる。

なお、図１に例示する光学系は、ライン照明光源２０から出射される照明光が対象物９０に対して略斜め４５度より入射し、ラインセンサ５０が対象物９０から垂直方向に拡散反射する光を受光する所謂４５／０光学系である。しかしながら、光学系の構成は図１に例示するものに限定されず、例えば、ライン照明光源２０から出射される照明光が対象物９０に対して垂直に入射し、ラインセンサ５０が対象物９０から４５度方向に拡散する光を受光する所謂０／４５光学系等としてもよい。

図２は、第１の実施の形態に係る分光手段を例示する断面図であり、図２（ａ）は図１のＸＺ平面に平行な断面を、図２（ｂ）は図１のＹＺ平面に平行な断面を各々示している。図３は、分光手段のスリットアレイ、レンズアレイ、斜めスリットアレイを例示する平面図であり、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）の何れもラインセンサ方向から透視した状態を示している。

図２及び図３を参照するに、第１の実施の形態に係る分光手段４０は、スリットアレイ４１と、レンズアレイ４２と、回折素子４３と、シリンダレンズ４４と、斜めスリットアレイ４５とを有する。

スリットアレイ４１は、Ｘ軸方向を長手方向とする複数の開口部４１ｘ（スリット）が、Ｘ軸方向に１列に配列された開口列であり、複数の開口部４１ｘにおいて各々異なる測定位置の光束を取得する機能を有する。スリットアレイ４１は、縮小結像レンズ３０の像面に配置されている。

スリットアレイ４１において、開口部４１ｘは光が透過する部分であり、開口部４１ｘの周囲は光が透過しない遮光部である。なお、図３（ａ）において、梨地模様で示した部分が遮光部である。スリットアレイ４１は、本発明に係る第１の開口列の代表的な一例である。なお、図３（ａ）では、開口部４１ｘの平面形状を矩形状としているが、これには限定されず、開口部４１ｘの平面形状は、Ｘ軸方向を長径方向とする楕円形状や、Ｘ軸方向を長手方向とする多角形状や、Ｘ軸方向を長手方向とする他の複雑な形状等としてもよい。

レンズアレイ４２は、複数のレンズ４２ａがＸ軸方向に１列に配列されたものであり、レンズアレイ４２の各レンズ４２ａは、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘを通過した各拡散光束を弱拡散光束に変換する機能を有する。レンズ４２ａは、本発明に係る第２結像手段の代表的な一例であり、レンズアレイ４２は、本発明に係る結像手段列の代表的な一例である。

なお、弱拡散光束とは、入射する拡散光束よりも平行光束に近い拡散光束をいう。つまり、入射する拡散光束に比べると拡散の程度が小さくなった（弱くなった）拡散光束である。

レンズアレイ４２を構成する各レンズ４２ａはスリットアレイ４１を構成する各開口部４１ｘに対応する位置に配置されており、各レンズ４２ａは各開口部４１ｘを透過した光が全て入射するような径とされている。但し、各レンズ４２ａの平面形状は円形でなくてもよい。

本実施の形態では、スリットアレイ４１とレンズアレイ４２を１枚のガラス基板４６の入射面と出射面に配置しているが、これには限定されない。ガラス基板４６の厚みは、スリットアレイ４１とレンズアレイ４２の光路長がレンズアレイ４２の各レンズ４２ａの物体側焦点距離より短くなるように決められている。なお、レンズアレイ４２において、迷光をなくすため、各レンズ４２ａの開口以外の部分を遮光することが好ましい。なお、図３（ｂ）において、梨地模様で示した部分が遮光すると好適な部分である。

レンズアレイ４２を透過した光（弱拡散光束）は、回折素子４３に入射し、更にシリンダレンズ４４に入射する。回折素子４３は、レンズアレイ４２の各レンズ４２ａを透過した光束をＹ軸方向に分光する機能を有する。つまり、回折素子４３の回折軸方向はＹ軸方向とされている。

なお、回折素子４３としては、１次回折光の回折効率を高めたブレーズ型回折格子を用いることが好ましい。回折素子４３をブレーズ型回折格子とすることで、１次回折光のみの回折効率を高めることが可能となるため、光学系の光利用効率を高めることができ、短い時間で十分な品質の信号を取得できる（測定時間を短縮できる）。

シリンダレンズ４４は、長手方向をＸ軸方向に向けて配された蒲鉾型のレンズであり、回折素子４３を透過した各弱拡散光束をＹ軸方向に集光する機能を有する。シリンダレンズ４４は、本発明に係る非対称結像手段の代表的な一例である。本実施の形態では、回折素子４３とシリンダレンズ４４を1枚のガラス基板４７の入射面と出射面に配置しているが、これには限定されない。

シリンダレンズ４４を透過した光は、斜めスリットアレイ４５に入射する。斜めスリットアレイ４５は、Ｘ軸方向に対して傾斜した方向を長手方向とする複数の開口部４５ｘ（スリット）をＸ軸方向に配列した開口列である。斜めスリットアレイ４５において、開口部４５ｘは光が透過する部分であり、開口部４５ｘの周囲は光が透過しない遮光部である。なお、図３（ｃ）において、梨地模様で示した部分が遮光部である。

各開口部４５ｘのＸ軸に対する傾斜角は、スリットアレイ４１及びレンズアレイ４２の配列ピッチ、回折素子４３の格子ピッチ、ラインセンサ５０の画素の縦及び横のサイズ、各分光センサで使用するラインセンサ５０の画素数に応じて適宜設定できる。

斜めスリットアレイ４５は、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘを通過した光束のうち、回折素子４３で分光した所定の次数（本実施の形態では１次）の回折光に対して、Ｘ軸方向に各々異なる波長帯の成分を通過させる機能を有する。斜めスリットアレイ４５は、本発明に係る第２の開口列の代表的な一例である。

斜めスリットアレイ４５の開口部４５ｘのＸ軸方向の配列ピッチは、スリットアレイ４１の開口部４１ｘのＸ軸方向の配列ピッチと略同一とされている。又、開口部４５ｘのＹ軸方向の大きさは、１次回折光Ｂのうち計測対象となる（例えば可視光）波長帯の幅と同じ大きさとされている。

斜めスリットアレイ４５は、レンズアレイ４２の像側焦点位置に配置されている。斜めスリットアレイ４５の直後にはラインセンサ５０が配置されており、ラインセンサ５０のＸ軸方向に配列された複数の画素は、斜めスリットアレイ４５の各開口部４５ｘを通過した光束を受光して電気信号に変換する。

このように、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘを通過した光束は、レンズアレイ４２で弱拡散光に変換され、シリンダレンズ４４でＹ軸方向のみ収束光となる。これにより、斜めスリットアレイ４５の表面には、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘ内を通過した光束が混合されて、Ｘ軸方向に長い線状の像を結像する。

このＸ軸方向に長い線状の像が回折素子４３によりＹ軸方向に分光されるので、光軸からＹ軸方向にずれた位置に、Ｘ軸方向に幅を持ち、Ｙ軸方向に分光した１次回折像が結像される。そして、斜めスリットアレイ４５ｘの各開口部４５ｘを通過した光束がラインセンサ５０に入射し、複数の画素で光電変換されて光量に応じた信号に変換される。

図４は、斜めスリットアレイとラインセンサとの位置関係を例示する図であり、ラインセンサ方向から透視した状態を示している。なお、図４において、Ａは透過光（０次回折像）、Ｂは１次回折像、Ｄは２次回折像を示している。

図４を参照するに、各開口部４５ｘがＸ軸方向に対して斜め方向に伸びているので（Ｘ軸方向に対して傾斜した方向を長手方向としているので）、これを通過して直後のラインセンサ５０に入射する光束は、画素５０ａ毎に分光特性の異なる光となる。これにより、ラインセンサ５０上の所定の画素列の受光した信号に基づいて、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘに対応した分光情報が測定可能となる。

ラインセンサ５０の出力信号は、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘに対応した画素列の信号に分割されて、各画素列の信号から、分光反射率等の分光情報が算出される。分光情報の算出方法は、例えば『津村 徳道 他 "重回帰分析によるマルチバンド画像からの分光反射率の推定"光学 27, 7 (1998) 384-391』に示されている重回帰分析を用いた方法等の既存の方法を使用することができる。

なお、スリットアレイ４１の1つの開口部４１ｘ、これに対応するレンズアレイ４２の1つのレンズ４２ａ、回折素子４３の一部(光束透過部)、シリンダレンズ４４の一部(光束透過部)、これに対応する斜めスリットアレイ４５の1つの開口部４５ｘ、及びラインセンサ５０の一部の画素列をもって、光学的には1つの分光器の機能を有している。そこで、1つの分光器の機能を有する部分を分光センサと称する場合がある。又、実質的に分光センサは１列に並んでいるので、1列に並んだ分光センサを分光センサアレイと称する場合がある。

ここで、図５を用いてスリットアレイ、レンズアレイ、斜めスリットアレイの位置関係について説明する。なお、図５において、Ｐは像側焦点を、Ｑは物体側焦点を示している。図５において、スリットアレイ４１とレンズアレイ４２の光学的距離である光路長は、レンズアレイ４２の物体側焦点距離より短くされている。又、レンズアレイ４２と斜めスリットアレイ４５の光学的距離である光路長は、レンズアレイ４２の像側焦点距離と等しくされている。

又、像側テレセントリック特性を備えた縮小結像レンズ３０の像面にスリットアレイ４１が配置されている。そのため、スリットアレイ４１の開口部４１ｘ内の任意の点を通過する光束は、主光線が光軸と平行で、縮小結像レンズ３０の像側開口数に対応して一定の物体側開口数で拡散（発散）する拡散光束（発散光束）となる。

図５では、開口部４１ｘの中央部と両端部を通る光束を図示している。これがレンズアレイ４２のレンズ面を透過することで、それぞれ弱拡散光となると共に主光線（一点鎖線で表示）が光軸Ｏに向かって曲がる。そして像側焦点に配置された斜めスリットアレイ４５上で全ての主光線が光軸Ｏ上で交わる。

更に、縮小結像レンズ３０の像側開口数に合わせて、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘのＸ軸方向の長さ及びスリットアレイ４１からレンズアレイ４２までの光路長を適切にすることが好ましい。これにより、レンズアレイ４２の各レンズ４２ｘの開口によるケラレ（ヴィネッティング）を低減できる。

従って、斜めスリットアレイ４５上では、光束幅が略同一で、かつ主光線が光軸になる。これはつまり、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘ内を通過する全ての光が混ざり合って重なった状態になる。これにより、ラインセンサ５０の所定の画素列から取得される分光情報は、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘ内を透過する光束の平均的分光特性となる。

厳密にはスリットアレイ４１の各開口部４１ｘのＸ軸方向の長さはピッチより小さいので、被測定面で考えると、分光センサアレイの配列ピッチより少し狭い範囲の平均的な分光特性を取得していることになる。しかし、光学系の結像特性の影響等が加わるので、実際には分光センサアレイの、対象物上の測定点間のピッチにほぼ等しい範囲の平均的な分光特性が取得できる。

ところで、図３（ｃ）に示した斜めスリットアレイ４５の各開口部４５ｘは一定の幅で形成されていたが、これには限定されず、各開口部４５ｘの幅は部分的に異なっていてもよい。例えば、照明の分光放射輝度分布が波長帯によって異なる場合、比較的放射輝度の小さい波長帯に対応するスリットの一部の幅を太くすることで、照明光量の少ない波長帯の信号を増やすことができる。

図６にその一例を示す。図６に示した斜めスリットアレイ４５の各開口部４５ｙは、Ｘ軸プラス方向に行くに従って徐々に幅が狭くなるように形成されている。例えば、ライン照明光源２０として、ハロゲン光源等のように赤色に比べて青色の波長帯の光量が少ない光源を用いる場合に、分光分布の偏りを相殺するように斜めスリットアレイ４５の各開口部４５ｙの幅を調整することができる。

これにより、例えばライン照明光源２０の分光分布に偏りがある場合でも、光強度の弱い波長帯の光量を増やすことで光量の偏りを補正できる。その結果、ラインセンサ５０から測定する全波長帯で十分な品質の信号を取得することができ、更に測定精度の高い分光特性取得装置を実現できる。

このように、第１の実施の形態によれば、対象物の被測定面の複数の測定点の分光特性を取得する分光特性取得装置において、各測定点の分光特性出力を、測定点の配列方向ピッチとほぼ同等の幅内の平均色を示す出力とすることができる。これにより、例えばハーフトーンスクリーニングを用いた印刷画像の測定において、網点の影響を受けにくく、安定した分光特性の計測が可能となり、産業上有用である。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態とは異なる分光手段を用いる例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。

図７は、第２の実施の形態に係る分光手段を例示する断面図であり、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に対応する断面を各々示している。図７を参照するに、第２の実施の形態に係る分光特性取得装置は、分光手段４０が分光手段４０Ａに置換された点が第１の実施の形態に係る分光特性取得装置１０（図１、図２等参照）と相違する。

分光手段４０Ａは、スリットアレイ４１と、トーリックレンズアレイ４８と、回折素子４３と、斜めスリットアレイ４５とを有する。なお、分光手段４０Ａは、分光手段４０とは異なり、シリンダレンズ４４を有していない。

トーリックレンズアレイ４８は、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘに対応する複数のトーリックレンズ４８ａをＸ軸方向に配列したものである。トーリックレンズ４８ａは、Ｘ軸方向とＹ軸方向で屈折力が異なり、スリットアレイ４１の開口部４１ｘを通過した拡散光束を、Ｘ軸方向において弱拡散光束に変換すると共に、Ｙ軸方向において収束光束に変換する（集光する）機能を有する。トーリックレンズ４８ａは、本発明に係る非対称結像手段の代表的な一例であり、トーリックレンズアレイ４８は、本発明に係る非対称結像手段列の代表的な一例である。

図７において、スリットアレイ４１の各開口部４１ｘを透過した光束は、トーリックレンズアレイ４８の対応する各トーリックレンズ４８ａのレンズ面に入射する。トーリックレンズアレイ４８は、各トーリックレンズ４８ａのレンズ面の曲率が、ＸＺ平面とＹＺ平面で異なる。これにより、各光束は、ＸＺ平面では弱拡散光に、ＹＺ平面では収束光となる。これにより、図２に示すレンズアレイ４２とシリンダレンズ４４の機能を１つの光学機能面で達成できる。その結果、シリンダレンズ４４を削除できる。

トーリックレンズアレイ４８は、金型を用いた転写工程で作製できるので、量産工程においては各トーリックレンズ４８ａのレンズ面形状の複雑さはコストに大きな影響を及ぼさない。そのため、レンズアレイ４２とシリンダレンズ４４の機能を１つにしたトーリックレンズアレイ４８を用いることで、レンズ面を１面減らすことができ、分光特性取得装置の小型化や低コスト化に効果を奏する。

このように、第２の実施の形態によれば、分光手段がレンズアレイとシリンダレンズの機能を複合したトーリックレンズアレイを備えることにより、レンズ面を削減することが可能となり、分光特性取得装置の小型化や低コスト化を実現できる。

〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、分光特性取得装置を有する画像評価装置の例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。

図８は、第３の実施の形態に係る画像評価装置を例示する図である。図８を参照するに、画像評価装置６０は、分光特性取得装置１０と、搬送手段６１と、画像評価手段６２とを有する。搬送手段６１は、測定領域９０ａを備えた対象物９０をＹ軸方向に搬送する機能を有する。

画像評価手段６２は、搬送手段６１及び分光特性取得装置１０を制御し、両者を連動して動作させて、対象物９０の全面の分光特性を取得する機能を有する。又、取得した分光特性に基づいて、三刺激値ＸＹＺやＣＩＥＬＡＢ等の測色結果を算出し、対象物９０上に複数色で形成された画像の色を評価する機能を有する。

なお、画像評価手段６２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリ等を含み、画像評価手段６２の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現できる。但し、画像評価手段６２の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、画像評価手段６２は、物理的に複数の装置により構成されてもよい。

このような構成により、画像評価装置６０は、既知の若しくは搬送手段（図示せず）に装着されるエンコーダーセンサ等からの速度情報を元に、例えば印刷画像等が形成された対象物９０上の複数の位置での分光特性、例えば色の情報を取得することが可能となる。

なお、図８において、搬送手段６１は、対象物９０と分光特性取得装置１０とを所定の方向（図８の場合はＹ軸方向）に相対的に移動させれば良い。そこで、搬送手段６１は、図８では分光特性取得装置１０を固定し対象物９０を移動させたが、図８とは異なり、対象物９０を固定し分光特性取得装置１０を移動させてもよい。

又、対象物９０が例えば紙のように曲げることが可能な場合は、搬送手段６１は、例えば回転するドラムで、対象物９０をその表面に付着させた後に回転させるような構成としてもよい。

このように、第３の実施の形態によれば、単独で対象物の全面の分光特性を評価可能な画像評価装置を実現できる。すなわち、対象物９０の画像内の任意の位置の分光特性や色を測定できるので、対象物９０の面内の色ムラや、複数の対象物９０の所定の位置の色の差等を評価することが可能となる。例えば対象物９０が印刷物の場合、印刷中に定期的に印刷物を抜き出し、画像評価装置６０で評価することで、印刷プロセス中の色の変化を管理することができ、これを基に印刷プロセスの調整等を行うことができる。

〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、第３の実施の形態に係る画像評価装置を有する画像形成装置の例を示す。図９は、第４の実施の形態に係る画像形成装置を例示する図である。

図９を参照するに、画像形成装置８０は、画像評価装置６０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。画像形成装置８０は、例えば、電子写真方式やインクジェット方式等のフルカラー画像形成装置である。

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により搬送された対象物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から対象物９０上に転写される。対象物９０上に転写された画像は定着ローラ８７により定着され、画像形成された対象物９０は排紙ローラ８８により排紙される。画像評価装置６０は、定着ローラ８７の後段に設置されている。

このように、第４の実施の形態によれば、画像形成後の対象物９０（印刷後の画像）をインラインで測定し、これを基に印刷プロセスの調整を可能とする画像形成装置を実現できる。すなわち、分光特性取得装置１０を備えた画像評価装置６０を画像形成装置８０の所定の位置に装備することにより、印刷後の画像の任意の位置の分光特性を取得することができる。又、取得した分光特性に基づいて、三刺激値ＸＹＺやＣＩＥＬＡＢ等の測色結果を算出することが可能となる。従って、任意の画像からの測色結果を用いて印刷プロセスを監視し、これに変化がある場合には印刷を中断したり、印刷プロセスの変化を相殺するように印刷プロセスを調整したりすることが可能となり、より正確な色の画像を安定して生産することが可能となる。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態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に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０ 分光特性取得装置
２０ ライン照明光源
３０ 縮小結像レンズ
４０、４０Ａ 分光手段
４１ スリットアレイ
４１ｘ、４５ｘ、４５ｙ 開口部
４２ レンズアレイ
４２ａ レンズ
４３ 回折素子
４４ シリンダレンズ
４５ 斜めスリットアレイ
４６、４７ ガラス基板
４８ トーリックレンズアレイ
４８ａ トーリックレンズ
５０ ラインセンサ
５０ａ 画素
６１ 搬送手段
６２ 画像評価手段
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 対象物
９０ａ 測定領域
Ａ 透過光（０次回折像）
Ｂ １次回折像
Ｄ ２次回折像
Ｐ 像側焦点
Ｑ 物体側焦点

特開２００８−２５６５９４号公報

守屋 進 "イメージング分光器「ImSpector」 ＝基本特性とその応用＝"光アライアンス Vol.10, no.11 1999, p.4-9

Claims (10)

1. 対象物から複数の位置の光束を結像する第１結像手段と、
   前記第１結像手段に結像された複数の位置の光束が通過する複数の開口部を含む第１の開口列と、
   前記第１の開口列を通過した光束が結像する複数の第２結像手段が配列する結像手段列と、
   前記結像手段列の複数の第２結像手段を通過した光束を分光する回折素子と、
   前記回折素子で分光された光束を通過させる複数の開口部を含む第２の開口列と、
   前記第２の開口列を通過した光束を受光する撮像素子と、を有し、
   前記第１の開口列と前記結像手段列の光学的距離が前記結像手段列の物体側焦点距離より短く、かつ、前記結像手段列と前記第２の開口列の光学的距離が前記結像手段列の像側焦点距離に等しいことを特徴とする分光特性取得装置。
2. 前記第１の開口列は、前記第１結像手段の像面に配置され、第１の方向を長手方向とする複数の開口部を前記第１の方向に配列し、
   前記結像手段列は、前記第１の開口列に含まれる複数の開口部に対応する複数の第２結像手段を前記第１の方向に配列し、
   前記回折素子は、前記結像手段列の複数の第２結像手段で結像された光束を前記第１の方向に直交する第２の方向に分光し、
   前記回折素子で分光された光束を、前記第２の方向に集光する非対称結像手段を有し、
   前記第２の開口列は、前記第１の方向に対して傾斜した方向を長手方向とする複数の開口部を前記第１の方向に配列し、
   前記撮像素子は、前記第２の方向を長手方向とする受光領域を持つ複数の画素を前記第１の方向に配列することを特徴とする請求項１記載の分光特性取得装置。
3. 前記第２結像手段には、前記第１の開口列の開口部を通過した拡散光束が入射し、
   前記第２結像手段は、前記拡散光束を、前記拡散光束よりも平行光束に近い弱拡散光束に変換することを特徴とする請求項１又は２記載の分光特性取得装置。
4. 対象物から複数の位置の光束を結像する第１結像手段と、
   前記第１結像手段に結像された複数の位置の光束が通過する複数の開口部を含む第１の開口列と、
   前記第１の開口列を通過した光束が結像する複数の非対称結像手段が配列する非対称結像手段列と、
   前記非対称結像手段列の複数の非対称結像手段を通過した光束を分光する回折素子と、
   前記回折素子で分光された光束を通過させる複数の開口部を含む第２の開口列と、
   前記第２の開口列を通過した光束を受光する撮像素子と、を有し、
   前記第１の開口列は、前記第１結像手段の像面に配置され、第１の方向を長手方向とする複数の開口部を前記第１の方向に配列し、
   前記非対称結像手段列は、前記第１の方向と前記第１の方向に直交する第２の方向で屈折力が異なり、前記第１の開口列の複数の開口部に対応する複数の非対称結像手段を前記第１の方向に配列し、
   前記第１の開口列と前記非対称結像手段列の光学的距離が前記非対称結像手段列の物体側焦点距離より短く、かつ、前記非対称結像手段列と前記第２の開口列の光学的距離が前記非対称結像手段列の像側焦点距離に等しいことを特徴とする分光特性取得装置。
5. 前記非対称結像手段には、前記第１の開口列の開口部を通過した拡散光束が入射し、
   前記非対称結像手段は、前記拡散光束を、前記第１の方向において前記拡散光束よりも平行光束に近い弱拡散光束に変換すると共に、前記第２の方向において収束光束に変換することを特徴とする請求項４記載の分光特性取得装置。
6. 前記第１結像手段は、像側テレセントリック特性を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の分光特性取得装置。
7. 前記回折素子がブレーズ型回折格子で、かつ、次数を１次としたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載の分光特性取得装置。
8. 前記第２の開口列の開口部の幅が、部分的に異なることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の分光特性取得装置。
9. 請求項１乃至８の何れか一項記載の分光特性取得装置と、
   前記分光特性取得装置と前記対象物とを相対的に移動させる搬送手段と、
   前記分光特性取得装置と前記搬送手段とを連動させて動作させ、前記対象物の全面の分光特性を取得する画像評価手段と、を有することを特徴とする画像評価装置。
10. 請求項１乃至８の何れか一項記載の分光特性取得装置を有し、画像形成後の前記対象物の前記複数の位置の分光特性を取得することを特徴とする画像形成装置。

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