JP6292052B2 - 画像特性計測装置、画像評価装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像特性計測装置、画像評価装置、及び画像形成装置に関する。

近年、プロダクションプリンティング分野において枚葉機、連帳機ともにデジタル化が進み、電子写真方式、インクジェット方式等の製品が多く市場投入されている。ユーザーニーズもモノクロ印刷からカラー印刷への移行における画像の多次元化、高精細高密度化がすすみ、写真高画質プリント、カタログ印刷、請求書等への個人嗜好に対応した広告掲載等、消費者の手元に届くサービス形態の多様化が進み、高画質、色再現への要求も高まっている。

高画質化に対応した技術として、電子写真方式では中間転写体や感光体上の定着前のトナー濃度を検知する濃度センサを搭載しトナー供給量を安定化するもの、個人情報の保証では画像形成方式によらず出力画像をカメラ等で撮像し文字認識や画像間差分による差異検出で検査するもの、色再現ではカラーパッチを出力し分光計で一点又は複数点の色計測を実行しキャリブレーションを行うもの等が上市されてきた。これらの技術は、ページ間、ページ内での画像変動に対応するため、画像全幅で実行されることが望ましい。

画像全幅の色を計測する画像特性計測装置としては、例えば、ライン状の受光素子を複数並べ、計測の対象物を検出系に対し相対的に移動する機構を設けたものが知られている。この画像特性計測装置は、計測する際に受光素子間で検出対象領域からの反射光のクロストークを防止するために遮光壁を備えている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、従来の画像特性計測装置において、画像全幅の色を計測する対象物（紙等）との相対位置や相対姿勢は図面上での機械的な位置決めに依存しているため、定着後のカール等による対象物の形状変動に起因する反射レイアウトの変動が問題となる。例えば、画像特性計測装置を搭載した画像評価装置内や画像形成装置内で対象物をローラで押さえながら搬送しても、対象物の前後端部はローラで押さえられずに形状変動するタイミングがあるため、対象物の前後端部の色を高精度に計測することは困難である。

一方、対象物の前後端部の計測のみに対応するためにセンサ（ラインセンサ等）を２箇所に設置することは合理的ではなく、スペースも問題となる。そのため、画像全幅の色を高精度に計測し、更に対象物の前後端部の色を高精度に計測する画像特性計測装置は皆無である。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、画像全幅の色を高精度に計測し、更に単一センサで対象物の前後端部の色を高精度に計測する画像特性計測装置等を提供することを課題とする。

本画像特性計測装置は、対象物に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段から照射された前記光の前記対象物からの反射光を集光する第１の結像手段と、前記第１の結像手段により集光された前記対象物からの反射光を、複数の開口により領域分割する領域分割手段と、前記開口を通過して領域分割された前記対象物からの反射光を集光する第２の結像手段と、前記第２の結像手段により集光された領域分割された前記対象物からの反射光を夫々分光する分光手段と、前記分光手段によって分光された前記対象物からの反射光を受光する受光手段と、を有し、前記複数の開口は、入射光の光路を変更する光路変更手段を前記対象物側に備えていない第１の開口と、入射光の光路を変更する光路変更手段を前記対象物側に備えている第２の開口と、を含み、前記対象物の第１の領域からの反射光は前記第１の開口を通過し、前記対象物の第２の領域からの反射光は前記光路変更手段により光路を変更されて前記第２の開口を通過することを要件とする。

開示の技術によれば、画像全幅の色を高精度に計測し、更に単一センサで対象物の前後端部の色を高精度に計測する画像特性計測装置等を提供できる。

第１の実施の形態に係る画像特性計測装置を例示する図である。 図１の一部を拡大して模式的に例示する図である。 ラインセンサへの入射光を入射面側から見た状態を示す写真（その１）である。 回折像のクロストーク排除について説明する図である。 ラインセンサへの入射光を入射面側から見た状態を示す写真（その２）である。 シミュレーションに用いたトナー画像の分光分布を例示する図である。 シミュレーション結果を例示する図である。 回折素子に入射する光の角度と回折性能との関係について説明する図である。 開口アレイと光路変更手段について説明する図（その１）である。 開口アレイと光路変更手段について説明する図（その２）である。 第１の実施の形態に係る画像評価装置を例示する図である。 画像担持媒体の搬送と分光計測のタイミングについて説明する図である。 第１の実施の形態の変形例に係る画像特性計測装置を例示する図である。 第２の実施の形態に係る画像特性計測装置を例示する図である。 第３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画像特性計測装置を例示する図である。図１を参照するに、画像特性計測装置１０は、ライン照明光源１１と、結像光学系１２と、開口アレイ１３と、結像光学系１４と、回折素子１５と、ラインセンサ１６と、ライン照明光源２１と、結像光学系２２と、ミラー２３とを有する。９０は、計測対象物である画像担持媒体（紙や布等）を示している。

なお、画像特性計測装置１０と画像担持媒体９０は相対的に移動可能に構成されており、両者が相対的に移動する方向に平行な方向をＸ軸、画像担持媒体９０の法線方向をＺ軸、Ｘ軸及Ｚ軸に垂直な方向をＹ軸としている。

画像特性計測装置１０において、結像光学系１２、開口アレイ１３、結像光学系１４、回折素子１５、及びラインセンサ１６は、ライン照明光源１１から画像担持媒体９０のライン９１に照射された光の拡散反射光Ｌ_１１が伝搬する第１の光路を構成している。

又、結像光学系２２、ミラー２３、開口アレイ１３、結像光学系１４、回折素子１５、及びラインセンサ１６は、ライン照明光源２１から画像担持媒体９０のライン９２に照射された光の拡散反射光Ｌ_２１が伝搬する第２の光路を構成している。なお、ライン９１とライン９２とは、Ｘ軸上の異なる位置にあり、Ｙ軸に平行である。

まず、第１の光路について説明する。第１の光路を構成する光学系は、ライン照明光源１１から出射される光が画像担持媒体９０に対して略斜め４５度より入射し、ラインセンサ１６が画像担持媒体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、第１の光路を構成する光学系は、図１に例示するものには限らない。第１の光路を構成する光学系は、例えば、ライン照明光源１１から出射される光が画像担持媒体９０に対して垂直に入射し、ラインセンサ１６が画像担持媒体９０から４５度方向に拡散する光を受光する所謂０／４５光学系等であってもよい。

ライン照明光源１１は、画像担持媒体９０の幅方向（Ｙ方向）にライン状に光を照射する光照射手段としての機能を有する。ライン照明光源１１としては、例えば、可視光のほぼ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１１として、冷陰極管等の蛍光灯やキセノンランプ等のランプ光源を用いても構わないが、特に、高速に移動する画像を計測対象とする場合には、ライン照明光源１１として、高輝度である白色のＬＥＤアレイを用いると好適である。但し、ライン照明光源１１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。ライン照明光源１１は、シリンドリカルレンズ等を有していても構わない。

結像光学系１２は、ライン照明光源１１から画像担持媒体９０に照射された光の拡散反射光Ｌ_１１を集光する機能を有する。より詳しくは、結像光学系１２は、画像担持媒体９０に照射された光の拡散反射光Ｌ_１１を、倍率を調整して開口アレイ１３に一時的に結像させる。結像光学系１２は、例えば、複数枚のレンズからなるスキャナレンズに類似した構成とすることができる。なお、結像光学系１２は、本発明に係る第１の結像手段の代表的な一例である。

開口アレイ１３は、画像担持媒体９０に照射された光の拡散反射光Ｌ_１１を複数の領域に分割する領域分割手段としての機能を有する。開口アレイ１３は、例えば、遮光部に光が通過する複数の開口が一列に並んだ構造を有する。具体的には、開口アレイ１３として、黒化処理をした金属板に複数の穴が設けられたものや、ガラス基板上に所定の形状でクロムやカーボン含有樹脂等の黒色部材が形成されたもの等を用いることができる。なお、開口アレイ１３において、各開口の形状は円形や矩形等とすることができるが、それらには限られず、例えば、楕円形やその他の形状であっても良い。

開口アレイ１３の１つの開口が１つの分光センサ（後述）に対応しており、１つの開口と分光センサのＮ個の画素は結像関係にある。更に、複数の開口及びＮ個の画素がそれぞれ一方向に配列して形成されることによって、分光センサが一方向に配列した分光センサアレイをラインセンサ上に構成することができる。

結像光学系１４は、開口アレイ１３の各開口を通過して領域分割された拡散反射光Ｌ_１１を集光する機能を有する。より詳しくは、結像光学系１４は、例えば複数枚のレンズから構成することができ、開口アレイ１３で複数の領域に分割された各像の倍率、テレセントリック性、光軸方向を調整し、回折素子１５を介してラインセンサ１６に結像（集光）させる。結像光学系１４としては、例えば、マイクロレンズアレイやセルフォックレンズアレイ（登録商標）等を用いることができる。なお、結像光学系１４は、本発明に係る第２の結像手段の代表的な一例である。

回折素子１５は、結像光学系１４により集光された領域分割された各像を夫々分光する分光手段としての機能を有する。回折素子１５は、ラインセンサ１６の複数の画素に異なる分光特性を有する光を入射させる。回折素子１５としては、例えば、透過型のグレーティング等を用いることができる。

ラインセンサ１６は、複数の画素から構成され、回折素子１５によって分光された領域分割された各像を受光する受光手段としての機能を有する。すなわち、ラインセンサ１６は、回折素子１５を介して入射する所定の波長帯の拡散反射光量を取得することができる。ラインセンサ１６としては、例えばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を用いることができる。

図２は、図１の一部を拡大して模式的に例示する図である。図２に示すように、開口アレイ１３の各開口からの光束は、回折素子１５により分光され、複数波長帯の強度がラインセンサ１６の複数画素（図２の例では７画素）で取得可能となる。図２中の回折素子１５はラインセンサ１６に近接して配置されており、図２中の破線で光路を模式的に示すように、入射光を回折させることで、ラインセンサ１６のＮ個の画素（図２の例では７画素）に異なる分光特性を有する光を入射させている。

回折素子１５としては、例えば、透明基板上に鋸歯形状の構造が周期的に形成されたもの等を用いることができる。回折素子１５の鋸歯形状部の周期をｐとすると、回折素子１５へ角度αで入射する波長λの光は、式（数１）で表される角度θmに回折する。式（数１）において、ｍは回折格子の次数であり、正負の整数の値を採ることができる。

回折素子１５の形状を図２に示すような鋸歯形状とすることで、＋1次の回折光強度を強くすることが可能であり、最も望ましい。但し、回折素子１５は、鋸歯形状の他に、階段状の形状を取ることも可能である。又、ラインセンサ１６の画素周期ｄを１０μｍとすると、回折素子１５の周期ｐが１０μｍで、回折素子１５の回折部とラインセンサ１６との距離が２ｍｍのときに、可視光をおおよそ６画素に分光して入射することが可能である。

しかし、ラインセンサ１６の素子の配列方向(図１中Ｙ方向)に回折させると、非回折光（０次光）、−１次光、＋２次光、−２次光等の回折像がラインセンサ上で重なり合い、図３に示すように、クロストークを生じて正確な分光特性の取得が困難となる。

そこで、所望の次数以外の回折光を遮断するために、回折素子１５を図１の光学系の光軸（Ｚ軸方向）に垂直な面内で回転させるか、回折素子１５の歯の角度を所定値に設定する。これにより、図４に示すように、回折像のクロストークを排除して各波長帯の強度を取得することが可能となる。

図４において、ラインセンサ１６は、複数の画素がＹ方向に一列に配列した画素構造を有する。ラインセンサ１６は、Ｙ方向に並設されたＮ個の画素を一群とする分光センサ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ等がＹ方向に複数個配列された分光センサアレイを構成している。図４では、非回折光（０次光）Ａ、−１次光Ｃ、＋２次光Ｄ、−２次光Ｅ等の回折像を排除して、各分光センサが＋１次光Ｂのみを取得している。

図５は、回折素子１５を、回折素子１５の回折方向が、光学系全体の光軸（Ｚ方向）に垂直な面内（ＸＹ平面内）で、ラインセンサ１６のＮ個の画素が配列している方向（Ｙ方向）に対して１０［ｄｅｇ］傾斜するように配置した場合の例である。最適な傾斜角度は光学素子、レイアウト等の条件から決めることが可能である。

可視域での色計測には、約３５０ｎｍから約７８０ｎｍまでの回折性能が必要であり、当然ながら回折素子１５の格子周波数及びブレーズ角度の設定により、回折像を取得可能である。又、ピーク回折効率は鋸歯状の回折格子に比較し多少低下するものの、ホログラフィー回折格子を適用することで、可視域及び可視域外の広い波長領域で一定の回折性能を確保することが可能となる。

画像特性計測装置１０で色トナーにより形成される画像の色情報を取得する場合、約４００ｎｍから７００ｎｍの波長範囲において、ラインセンサ１６上で可視域での分光計測系を構成する一組の素子群により、マルチバンド分光センサを構成する。マルチバンド分光ではバンド数Ｎが多いほど分光分布の詳細な測定結果を得ることが可能となり、好ましい。

しかしながら、ラインセンサ１６の画素数が一定であるとき、バンド数（Ｎの数）が増えることによって、アレイ化することが可能な分光センサの数は減少することになる。よって、画像特性計測装置１０では、バンド数を最小に抑えてウィナー推定等の推定手段によって分光分布の推定を行う処理（分光推定処理）を有することが好ましい。分光推定処理に関しては多くの手法が提案されており、例えば非特許文献である『ディジタルカラー画像の解析・評価：東京大学出版会：ｐ１５４〜ｐ１５７』に詳細が述べられている。

以下に、１つの分光センサからの出力viから分光分布を推定する手法の一例を示す。１つの分光センサを構成しているN個の画素からの信号出力ｖｉ（ｉ＝ 1〜Ｎ）を格納した行ベクトルｖと、変換行列Ｇから、各波長帯の分光反射率（例えば４００〜７００ｎｍで１０ｎｍピッチの３１個）を格納した行ベクトルｒは式（数２）で表される。

変換行列Ｇは、式（数３）〜式（数５）に示すようにして求めることができる。すなわち、予め分光分布が既知な多数（ｎ個）のサンプルに対して分光分布を格納した行列Ｒと、同様のサンプルを本測定装置で測定したときのｖを格納した行列Ｖから、最小二乗法を用いて誤差の二乗ノルム‖・‖２を最小化することで求めることができる。

Ｖを説明変数、Ｒを目的変数としたＶからＲへの回帰式の回帰係数行列である変換行列Ｇは、行列Ｖの二乗最小ノルム解を与えるMoore-Penroseの一般化逆行列を用いて式（数６）のように計算される。

ここで、上付きＴは行列の転置を、上付き−１は逆行列を表す。これで求まった変換行列Ｇを記憶させておくことで、実際の測定時には変換行列Ｇと信号出力ｖの積を取ることで任意の被測定物の分光分布ｒが推定される。

一例として、電子写真方式の画像形成装置によって出力したトナー画像を、本実施の形態に係る分光センサアレイで読み取って分光分布を推定し、推定した分光分布から推定誤差である色差を算出するシミュレーションを行った。シミュレーションでは、Ｎの値を変えたときの測色結果と、より詳細な分光装置から得られる測色結果との色差（ΔE）を求めている。

図６は、シミュレーションに用いたトナー画像の分光分布を例示する図である。図７は、シミュレーション結果を例示する図である。図７より、Ｎが６以上では推定値の誤差に大きな違いがないことがわかる。すなわち、各位置での各分光センサに必要とされる画素数を６以上で設定することで、各分光センサ間に精度の差異は生じるが、全域にわたって精度の高い分光計測が可能となる。

図８に示すように、回折素子１５に入射する光Ｌ_１、Ｌ_２、及びＬ_３の角度が異なると、回折像Ｄ_１、Ｄ_２、及びＤ_３もそれぞれ異なる角度で伝播することとなり、ラインセンサに結像する時点で色収差が生じることとなる。なお、図８において、Ｓ_１は回折素子１５の回折面、Ｓ_２は回折素子１５がある場合の結像面、Ｓ_３は回折素子１５がない場合の結像面を示している。

そこで、結像光学系１２は像側テレセントリックであることが望ましい。結像光学系１２が像側テレセントリックである場合、開口アレイ１３及び結像光学系１４を透過して回折素子１５に入射する光の角度が垂直となる。つまり、図８において、光Ｌ_１、Ｌ_２、及びＬ_３が、それぞれ回折素子１５に垂直に入射する。

これにより、図８において、回折像Ｄ_１、Ｄ_２、及びＤ_３もそれぞれ同じ角度で伝播することとなり、ラインセンサに結像する時点で色収差が生じることがなく、各分光センサの回折性能を一様化することができる。

なお、開口アレイ１３、結像光学系１４、回折素子１５、及びラインセンサ１６を相互に接着することにより、外部環境の振動による光学素子の相対位置ずれを排除することが可能となり、振動に強い光学系を実現できる。

図１に戻り、第２の光路について説明する。第２の光路を構成する光学系は、ライン照明光源２１から出射される光が画像担持媒体９０に対して略斜め４５度より入射し、ラインセンサ１６が画像担持媒体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、第２の光路を構成する光学系は、図１に例示するものには限らない。第２の光路を構成する光学系は、例えば、ライン照明光源２１から出射される光が画像担持媒体９０に対して垂直に入射し、ラインセンサ１６が画像担持媒体９０から４５度方向に拡散する光を受光する所謂０／４５光学系等であってもよい。

ライン照明光源２１は、画像担持媒体９０の幅方向（Ｙ方向）の、ライン照明光源１１が照射するラインとは異なる位置に、ライン状に光を照射する光照射手段としての機能を有する。ライン照明光源２１としては、例えば、ライン照明光源１１と同種の光源を用いることができる。

結像光学系２２は、画像担持媒体９０に照射された光の拡散反射光Ｌ_２１を、倍率を調整して開口アレイ１３に一時的に結像する結像手段としての機能を有する。結像光学系２２は、例えば、複数枚のレンズからなるスキャナレンズに類似した構成とすることができる。なお、結像光学系２２を透過した光はミラー２３により光路を変換され（例えば、光路を９０°変換され）、その後、開口アレイ１３に一時的に結像する。

第２の光路において、開口アレイ１３、結像光学系１４、回折素子１５、及びラインセンサ１６については、第１の光路と共通である。但し、開口アレイ１３は、第１の光路及び第２の光路において、夫々異なる方向から光が入射するため、特別な構造とする必要がある。

開口アレイ１３は、例えば、図９のような構成とすることができる。図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、開口アレイ１３の複数の開口１３０（図の例では５個）は同一形状であるが、直下にマイクロミラー２４を備えていない第１の開口１３０_１と、直下にマイクロミラー２４を備えている第２の開口１３０_２とを含んでいる。

ミラー２３により光路を変換された拡散反射光Ｌ_２１はマイクロミラー２４で更に光路を変換されて第２の開口１３０_２に入射し、結像光学系１４及び回折素子１５を介してラインセンサ１６に達する。又、マイクロミラー２４の傾斜面には例えば金属膜（反射膜）が形成されており、マイクロミラー２４の傾斜面に達する拡散反射光Ｌ_１１は、第２の開口１３０_２に入射しない方向に反射される。マイクロミラー２４は、本発明に係る光路変更手段の代表的な一例である。

マイクロミラー２４を備えていない第１の開口１３０_１については、拡散反射光Ｌ_２１は光路を変換されないため入射しない。一方、拡散反射光Ｌ_１１は、直進して第１の開口１３０_１に入射し、結像光学系１４及び回折素子１５を介してラインセンサ１６に達する。

すなわち、開口アレイ１３において、第１の開口１３０_１には拡散反射光Ｌ_１１が入射し、第２の開口１３０_２には拡散反射光Ｌ_２１が入射する。同一の開口に、拡散反射光Ｌ_１１及びＬ_２１が共に入射することはない。これにより、ラインセンサ１６の光軸を２つ獲得することが可能となる。つまり、画像担持媒体９０上の異なる２箇所の位置（２ライン）での拡散反射光を同時に取得することが可能となる。

画像特性計測装置１０において、結像光学系１２及び２２の像側が共にテレセントリックであれば、開口アレイ１３と結像光学系１２及び２２との間の光路長を柔軟に取ることができるため、光学系のレイアウトが容易となる。

なお、第１の開口１３０_１と第２の開口１３０_２とは規則的に分布させることが好ましい。例えば、図１０に示すように、第１の開口１３０_１と第２の開口１３０_２とを交互に配置することで、隣接する分光センサで交互に別の位置（別のライン）での拡散反射光を取得することができる。

図１１は、第１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１１を参照するに、画像評価装置５０は、画像特性計測装置１０と、ベルト５１と、前側ローラ５２と、後側ローラ５３とを有する。画像評価装置５０は、例えば、画像特性計測装置１０からの出力を合成してＸＹＺやＬ*ａ*ｂ*等の測色データを算出し、画像担持媒体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ことができる。

画像評価装置５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、メインメモリ等を含む画像評価手段を備えていてもよい。この場合、画像評価手段の各種機能は、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、画像評価手段は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。

画像評価装置５０において、ベルト５１は、画像特性計測装置１０と画像担持媒体９０とを所定方向（例えば、Ｘ方向）に相対的に移動させる移動手段の代表的な一例である。前側ローラ５２及び後側ローラ５３は、画像担持媒体９０の所定方向（例えば、Ｘ方向）の前側及び後側を押さえる押さえ手段の代表的な一例である。

図１２に示すように、画像評価装置５０では、ベルト５１上に載置された画像担持媒体９０が前側ローラ５２及び後側ローラ５３に挟まれながら矢印方向（副走査方向）に搬送される（図１２では、画像特性計測装置１０の図示は省略されている）。なお、Ａ及びＢは、画像担持媒体９０上の２つの計測位置（２ライン）を示している。つまり、Ａ及びＢは、図１のライン９１及び９２に相当するものである。

画像評価装置５０は、画像担持媒体９０の前側及び後側が何れもローラ等に押さえられている場合に画像の色を計測する。これについて、図１２を参照しながら詳しく説明する。

図１２（ａ）に示すように、画像担持媒体９０の前端部が前側ローラ５２に押さえられていない状態では、画像評価装置５０の画像特性計測装置１０は計測を行わない。これは、画像担持媒体９０の前端部が前側ローラ５２に押さえられていない状態では、画像担持媒体９０の前端部の形状（たわみや反り等）が不明のため、高精度の分光計測が期待できないためである。

次に、図１２（ｂ）に示すように、画像担持媒体９０の前端部が前側ローラ５２に押さえられた直後から計測位置Ａ及びＢにおいて計測を開始する。この状態では、画像担持媒体９０の前端部が前側ローラ５２に押さえられ、かつ、画像担持媒体９０の前端部よりも後側が後側ローラ５３に押さえられているため、計測位置Ａ及びＢにおいて画像担持媒体９０が平坦となり高精度の分光計測が可能である。

そして、図１２（ｃ）に示すように、画像担持媒体９０の前側が前側ローラ５２に押さえられ、画像担持媒体９０の後側が後側ローラ５３に押さえられた状態の間は計測位置Ａ及びＢにおいて計測を継続する。

更に、図１２（ｄ）に示すように、画像担持媒体９０の後端部が後側ローラ５３から離れる直前まで計測位置Ａ及びＢにおいて計測を継続し、図１２（ｅ）に示すように、画像担持媒体９０の後端部が後側ローラ５３に押さえられていない状態では計測を行わない。これは、画像担持媒体９０の後端部が後側ローラ５３に押さえられていない状態では、画像担持媒体９０の後端部の形状（反りが生じているか等）が不明のため、高精度の分光計測が期待できないためである。

なお、画像評価装置５０は、画像担持媒体９０の前端部が前側ローラ５２に押さえられた瞬間や、後端部が後側ローラ５３から離れる瞬間を、画像担持媒体９０の搬送経路に設けられた、画像担持媒体９０の通過位置を検出するセンサの情報等に基づいて認識できる。

結局、図１２（ｆ）に示すように、画像担持媒体９０の上面のａで示す領域は、計測位置Ａでの計測値に基づいて分光計測でき、画像担持媒体９０上のｂで示す領域は、計測位置Ｂでの計測値に基づいて分光計測できる。又、画像担持媒体９０上のｃで示す領域では、計測位置Ａ及びＢでの計測値を合成することで、より狭ピッチで分光計測が可能となる。

上記の方法では、前側ローラ５２及び後側ローラ５３と画像担持媒体９０の前端部及び後端部との位置関係から、図１２（ｆ）に示す領域ｄ_１及びｄ_２では計測することができない。しかしながら、画像担持媒体９０の外縁部には印刷がなされない無効領域が存在する。そのため、画像担持媒体９０の無効領域の大きさと図１２（ｆ）に示す領域ｄ_１及びｄ_２の大きさとを対応させることにより、画像担持媒体９０の有効領域（印刷可能な領域）の全面において高精度な分光計測が可能となる。

このように、第１の実施の形態に係る画像特性計測装置は、画像担持媒体の全幅で複数箇所の分光計測を実行する微小な分光センサの集合体としてのセンサである。個別の分光センサは、分光された回折像を複数の画素で受光することで画素数に相当するバンド数の分光データを取得する分光計を構成する。これにより、画像全幅の色を高精度に計測することが可能となる。

又、画像特性計測装置と画像担持媒体とを相対的に移動させる移動手段を設けることにより、画像担持媒体の搬送方向（副走査方向）での複数個所の計測も可能となる。

又、従来の画像特性計測装置では、画像担持媒体の前後端部のたわみ等の形状変動により、画像担持媒体上の画像の色を正確に計測できない領域があった。第１の実施の形態に係る画像特性計測装置では、光路変更手段（例えば、マイクロミラー２４）を設けたことにより、単一センサ（例えば、ラインセンサ１６）で画像担持媒体上の異なる２箇所の位置（２ライン）における拡散反射光を同時に取得できる。そのため、画像担持媒体の形状変動を矯正した状態で、２箇所の位置（２ライン）における拡散反射光を同時に取得することにより、画像担持媒体の全体において、画像担持媒体上の画像の色を正確に計測できる。加えて、画像の色を正確に計測することで、画像の隅々にわたる色を保障することが可能となる。

〈第１の実施の形態の変形例〉
図１２において、前側ローラ５２内側と後側ローラ５３内側の距離と、計測位置ＡとＢとの距離を整合させることにより、画像担持媒体９０上の計測領域を最大化することができる。この際、前側ローラ５２内側と後側ローラ５３内側の距離を短くし、画像担持媒体９０が前側ローラ５２及び後側ローラ５３の両方に押さえられている時間を多く取ることが望ましい。

これにより、図１２（ｆ）における画像担持媒体９０上のａとｂが重複している領域ｃが広くなり、計測位置Ａ及びＢでの計測値を合成して狭ピッチで分光計測が可能な領域を拡大できる。

ところで、前側ローラ５２内側と後側ローラ５３内側の距離と、計測位置ＡとＢとの距離を整合させた場合、図１に示す画像特性計測装置１０におけるライン照明光源１１及び２１の配置では問題が生じるおそれがある。すなわち、ライン照明光源１１及び２１の夫々の照射光が前側ローラ５２及び後側ローラ５３に遮蔽されて、画像担持媒体９０に到達できないおそれがある。

そこで、図１３に示す画像特性計測装置１０Ａでは、ライン照明光源１１とライン照明光源２１の配置間隔（Ｘ方向）を短くして、ライン照明光源１１の照射光とライン照明光源２１の照射光とが、互いに交差してから画像担持媒体９０に到達するようにしている。

このように、ライン照明光源１１及び２１を、それぞれからの照射光が交差するように配置して、２つの計測位置のうち、それぞれのライン照明光源から遠い方の計測位置に光を照射する。これにより、前側ローラ５２内側と後側ローラ５３内側の距離と、計測位置ＡとＢとの距離を整合させた場合でも、前側ローラ５２及び後側ローラ５３に遮られることなく、各ライン照明光源から画像担持媒体９０に光を照射できる。

すなわち、図１１に示す画像評価装置５０において、画像特性計測装置１０に代えて画像特性計測装置１０Ａを用いることにより、画像担持媒体９０上の計測領域を最大化することができる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、ライン照明光源を1つにした画像特性計測装置の例を示す。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ついての説明は省略する場合がある。

図１４は、第２の実施の形態に係る画像特性計測装置を例示する図である。図１４を参照するに、画像特性計測装置１０Ｂは、ライン照明光源１１及び２１が１つのライン照明光源３１に置換された点が、第１の実施の形態に係る画像特性計測装置１０（図１参照）と相違する。

ライン照明光源３１としては、例えば、ライン照明光源１１と同種の光源を用いることができるが、ライン照明光源３１は領域９３を一括して照射できる太さの光を照射可能な光源である。なお、領域９３は、画像担持媒体９０上において、Ｘ方向の両端にライン９１及び９２を含む連続領域（面）である。

このように、Ｘ方向の両端にライン９１及び９２を含む領域９３を１つのライン照明光源３１により一括で照射しても、第１の光路ではライン９１からの拡散反射光Ｌ_１１を取得でき、第２の光路ではライン９２からの拡散反射光Ｌ_２１を取得できる。その結果、画像特性計測装置１０Ｂは、画像特性計測装置１０の奏する効果に加えて、部品点数を削減できるという効果を奏する。もちろん、図１１に示す画像評価装置５０において、画像特性計測装置１０に代えて画像特性計測装置１０Ｂを用いることができる。

〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、第１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１５は、第３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１５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評価装置５０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。画像評価装置５０は、定着ローラ８７の後段に設置されている。

このように、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態に係る画像評価装置を画像形成装置の所定の位置に搭載することにより、画像担持媒体の形状変動を矯正した状態で、画像形成装置内で画像全面の色情報を正確に計測することができる。これにより、色変動や画像全面での色ムラを顕在化し、変動量、ムラの分布を製品にフィードバックすることで画像の不具合を自動で補正可能となる。

又、画像全域での画像情報を取得可能とすることから、検品や印刷データの保存などを可能とし、信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。

又、第１の実施の形態に係る画像特性計測装置では、分光センサ間の精度、分光特性に一様性を有しており、略同性能の分光センサがアレイ状をなしている。そのため、画像形成装置内で計測する計測対象がユーザーの出力する任意の画像なのか、比較的広い一定の色を複数配置したパッチ画像なのかで、計測対象や測定領域を可変として計測することが可能となる。

又、画像形成装置が電子写真方式の場合には、書込み走査光学系の光源出力の一走査内制御や印刷前のガンマ補正等の画像処理により、画像面内の色むらを低減することが可能となる。画像形成装置がインクジェット方式の場合には、ヘッド位置によりインクの吐出量を直接制御することにより、画像面内の色むらを低減することが可能となる。同時に、画像の明るさ情報から、個人情報等の印刷内容における欠陥検査を実行可能となる。

又、画像面内の色むらなどの画質及び文字情報などの印刷内容の検査を同時に実行可能とし、高画質、高信頼、高安定な画像製品を提供することができる。

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、１０Ａ、１０Ｂ 画像特性計測装置
１１、２１、３１ ライン照明光源
１２、１４、２２ 結像光学系
１３ 開口アレイ
１５ 回折素子
１６ ラインセンサ
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 分光センサ
２３ ミラー
２４ マイクロミラー
５０ 画像評価装置
５１ ベルト
５２ 前側ローラ
５３ 後側ローラ
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
９１、９２ ライン
９３ 領域
１３０ 開口
１３０_１ 第１の開口
１３０_２ 第２の開口

特表２００８−５１８２１８号公報

Claims (9)

1. 対象物に光を照射する光照射手段と、
   前記光照射手段から照射された前記光の前記対象物からの反射光を集光する第１の結像手段と、
   前記第１の結像手段により集光された前記対象物からの反射光を、複数の開口により領域分割する領域分割手段と、
   前記開口を通過して領域分割された前記対象物からの反射光を集光する第２の結像手段と、
   前記第２の結像手段により集光された領域分割された前記対象物からの反射光を夫々分光する分光手段と、
   前記分光手段によって分光された前記対象物からの反射光を受光する受光手段と、を有し、
   前記複数の開口は、入射光の光路を変更する光路変更手段を前記対象物側に備えていない第１の開口と、入射光の光路を変更する光路変更手段を前記対象物側に備えている第２の開口と、を含み、
   前記対象物の第１の領域からの反射光は前記第１の開口を通過し、
   前記対象物の第２の領域からの反射光は前記光路変更手段により光路を変更されて前記第２の開口を通過する画像特性計測装置。
2. 前記第１の開口と前記第２の開口とが規則的に分布する請求項1記載の画像特性計測装置。
3. 前記第１の結像手段が像側テレセントリックである請求項１又は２記載の画像特性計測装置。
4. 前記対象物に光を照射する第２の光照射手段を有し、
   前記光照射手段は前記対象物の第１の領域に光を照射し、
   前記第２の光照射手段は前記対象物の第２の領域に光を照射する請求項１乃至３の何れか一項記載の画像特性計測装置。
5. 前記光照射手段の照射光と前記第２の光照射手段の照射光とは、互いに交差してから前記対象物に到達する請求項４記載の画像特性計測装置。
6. 前記光照射手段は、前記第１の領域及び前記第２の領域を含む領域を一括して照射する請求項１乃至３の何れか一項記載の画像特性計測装置。
7. 請求項１乃至６の何れか一項記載の画像特性計測装置と、
   前記画像特性計測装置と前記対象物とを所定方向に相対的に移動させる移動手段と、
   前記対象物の前記所定方向の前側及び後側を押さえる押さえ手段と、を有し、
   前記画像特性計測装置により、前記対象物の前記所定方向の異なる２箇所の画像の色を同時に計測する画像評価装置。
8. 前記対象物の前記前側及び前記後側が何れも前記押さえ手段に押さえられている場合に前記画像の色を計測する請求項７記載の画像評価装置。
9. 請求項７又は８記載の画像評価装置を搭載した画像形成装置。