分光特性取得装置、画像評価装置及び画像形成装置
【課題】安定して精度よく分光特性を取得できる分光特性取得装置を提供する。
【解決手段】被測定物２表面へ光を照射するライン光照射装置３と、被測定物３表面からの拡散反射光のうち、それぞれ異なる領域の光束を通過させる1列に並んだ複数の開口５ａを有するピンホールアレイ５と、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束を像面に結像させるための第２の結像光学系６と、第２の結像光学系６の像面側に配置され、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束を、各開口５ａの像の配列方向と非平行に回折させる回折素子７と、第２の結像光学系６の像面に配置され、回折素子７によって回折した各開口５ａの回折像の一部を受光して電気信号に変換する複数の画素９が１列に並んだ受光センサ８とを有する分光特性取得装置であって、第２の結像光学系６が正立等倍結像光学系のアレイによって構成されている。
【解決手段】被測定物２表面へ光を照射するライン光照射装置３と、被測定物３表面からの拡散反射光のうち、それぞれ異なる領域の光束を通過させる1列に並んだ複数の開口５ａを有するピンホールアレイ５と、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束を像面に結像させるための第２の結像光学系６と、第２の結像光学系６の像面側に配置され、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束を、各開口５ａの像の配列方向と非平行に回折させる回折素子７と、第２の結像光学系６の像面に配置され、回折素子７によって回折した各開口５ａの回折像の一部を受光して電気信号に変換する複数の画素９が１列に並んだ受光センサ８とを有する分光特性取得装置であって、第２の結像光学系６が正立等倍結像光学系のアレイによって構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物表面上に形成された画像の分光特性を取得するための分光特性測定装置、該分光特性取得装置を備えた画像評価装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、複写機など）では、紙などの記録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。
【０００３】
このため、印字されるカラー画像の色再現性を向上させるために、印字されたカラー画像の全域にわたって分光特性を測定し、この測定情報に基づいて最適な色再現性が得られるように画像形成プロセスを制御する方法が従来より行われている。記録媒体上の印字されたカラー画像の全域（全幅）にわたって分光特性を取得するための装置として、例えば、特許文献１に記載された装置（全幅アレイ分光光度計）が知られている。
【０００４】
前記特許文献１には、移動する被測定物表面を発光色の異なる複数の光源で該被測定物表面上の画像の全域（全幅）にわたって連続的に照明して、前記画像からの各反射光を、複数の複数色光検出器を有するラインセンサで受光して画像化し、ラインセンサから出力される複数の画像データに基づいて、被測定面上の画像の各位置での分光特性を取得（推定）する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献１のように、異なる複数の光源で被測定物表面上の画像の全域（全幅）にわたって連続的に照明し、被測定面からの拡散反射光をラインセンサの対応する各色光検出器で撮像する構成では、各光源の連続的な照明によって各色光検出器による撮像時に時間的ずれが生じるので、移動する被測定物上の画像に対して異なる位置での測定となる。このため、ラインセンサの対応する各色光検出器で取得した各画像の相対的な位置ずれが発生することによって、この位置ずれに起因した分光特性の取得誤差が生じるため、安定して精度よく分光特性を取得するのが難しかった。
【０００６】
そこで、本発明は、安定して精度よく分光特性を取得することができる分光特性取得装置、画像評価装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために請求項１に記載の分光特性取得装置は、被測定物表面の所定領域へ光を照射する光照射手段と、前記被測定物表面からの拡散反射光のうち、それぞれ異なる領域の光束を通過させる1列に並んだ複数の開口を有するピンホールアレイと、前記ピンホールアレイの前記各開口を通過した光束を像面に結像させるための結像手段と、前記結像手段の前記像面側に配置され、前記ピンホールアレイの前記各開口を通過した光束を、前記各開口の像の配列方向と非平行に回折させる回折手段と、前記結像手段の像面に配置され、前記回折手段によって回折した前記各開口の回折像の一部を受光して電気信号に変換する複数の画素が１列に並んだ受光手段とを有し、前記各画素から出力される画素出力信号に基づいて前記被測定物の複数の位置での分光特性を測定する分光特性取得装置であって、前記結像手段が正立等倍結像光学系のアレイであることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の分光特性取得装置は、前記ピンホールアレイの前記各開口に前記被測定物表面からの拡散反射光を縮小して結像させる縮小集光手段を有し、該縮小集光手段は少なくとも像側テレセントリック特性を有することを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の分光特性取得装置は、前記ピンホールアレイの前記各開口に前記被測定物表面の各位置からの拡散反射光の光束をそれぞれ集光させる複数の集光手段よりなる等倍集光手段を有することを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の分光特性取得装置は、前記等倍集光手段と前記ピンホールアレイの前記各開口が、同一の光学部材の入射面と出射面に配置されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載の分光特性取得装置は、前記等倍集光手段の前記各集光手段の像側開口数が、前記結像手段を構成する前記正立等倍結像光学系単体の物体側開口数の２倍以上であることを特徴としている。
【００１２】
請求項６に記載の分光特性取得装置は、前記等倍集光手段が、正立等倍結像光学系のアレイであることを特徴としている。
【００１３】
請求項７に記載の画像評価装置は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の分光特性取得装置と、該分光特性取得装置と被測定物との相対位置を変化させる移動手段と、前記分光特性取得装置からの出力情報に基づいて、被測定物の複数の位置での分光分布又は測色結果を算出する演算手段とを有することを特徴としている。
【００１４】
請求項８に記載の画像形成装置は、記録媒体上に画像を形成して出力する画像形成装置において、請求項７に記載の画像評価装置を搭載し、前記画像評価装置により画像形成装置から出力される記録媒体上の画像の評価を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る請求項１に記載の分光特性取得装置によれば、結像手段を正立等倍結像光学系のアレイとしたことにより、ピンホールアレイの複数の開口や受光手段に対する結像手段の光軸直交方向の位置決め精度が大幅に緩和され、かつ比較的コンパクトな光学系が実現可能となるので、より安価に高精度の分光特性取得装置を提供することができる。
【００１６】
本発明に係る請求項２に記載の分光特性取得装置によれば、ピンホールアレイの複数の開口に被測定物からの拡散反射光を縮小結像させる縮小集光手段を有し、該縮小集光手段は少なくとも像側テレセントリック特性を有するので、被測定物と分光特性取得装置が一定の距離を持って非接触で測定可能となる。また、ピンホールアレイの複数の開口を通過する全ての光軸が略垂直に回折手段に入射するため、結像手段、回折手段、受光手段における光学系が中央部から周辺部まで殆ど同じ特性となり、周辺部まで安定して高精度の測定を行うことができる。
【００１７】
本発明に係る請求項３に記載の分光特性取得装置によれば、被測定物表面の各位置からの拡散反射光の光束が等倍集光手段を介してピンホールアレイの複数の開口を通過するので、複数の開口を通過する光軸を全て平行にすることができる。これにより、従来の分光測色計に用いられる４５/０配置が可能となり，より従来の分光測色計に近い分光特性を測定することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る請求項４に記載の分光特性取得装置によれば、等倍集光手段とピンホールアレイの複数の開口を、同一の光学部材の入射面と出射面に配置することにより，経時変化や振動などによる相対的な位置誤差の変動がなく、長期で安定して高精度に分光特性を測定することが可能となる。
【００１９】
本発明に係る請求項５に記載の分光特性取得装置によれば、等倍集光手段の複数の集光手段の像側開口数を、結像手段を構成する正立等倍結像光学系単体の物体側開口数の２倍以上とすることで、ピンホールアレイの複数の開口を通過した光束は全て２本以上の正立等倍結像光学系により１点に結像される。これにより、複数の開口のピッチと正立等倍結像光学系のピッチが異なっていても光学特性は略同じになり、安定して高精度に分光特性を測定することができる。
【００２０】
本発明に係る請求項６に記載の分光特性取得装置によれば、等倍集光手段を正立等倍結像光学系のアレイとすることにより、等倍集光手段の像側開口数を大きくすることができ、これを同様の正立等倍結像光学系のアレイである結像手段で結像することにより、ピンホールアレイの開口を通過した光束の殆どを受光手段に結像することが可能となる。これにより、より光利用効率が高くなるので光照射手段が比較的弱くても、安定して高精度に分光特性を測定することができる。
【００２１】
本発明に係る請求項７に記載の画像評価装置によれば、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の分光特性取得装置と、該分光特性取得装置と被測定物との相対位置を変化させる移動手段と、分光特性取得装置からの出力情報に基づいて、被測定物の複数の位置での分光分布又は測色結果を算出する演算手段とを有しているので、移動する記録媒体上に形成された画像の複数の位置での分光分布又は色を連続的に高精度に評価することができる。
【００２２】
本発明に係る請求項８に記載の画像形成装置によれば、記録媒体上に画像を形成して出力する画像形成装置に請求項７に記載の画像評価装置を搭載し、画像評価装置により画像形成装置から出力される記録媒体上の画像の評価を行うことにより、出力される記録媒体上の画像の分光特性を連続的に高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１に係る分光特性取得装置の構成を示す概略図。
【図２】複数の開口が形成されたピンホールアレイを示す図。
【図３】回折素子で回折された回折像が、受光センサの長手方向に対して角度を有する傾斜方向に沿って結像された状態を示す図。
【図４】本発明の実施形態２に係る分光特性取得装置の構成を示す概略図。
【図５】本発明の実施形態３に係る分光特性取得装置の構成を示す概略図。
【図６】本発明の実施形態４に係る分光特性取得装置を備えた画像評価装置の構成を示す概略図。
【図７】本発明の実施形態５に係る画像評価装置を備えた画像形成装置の一例としてのプリンタの構成を示す概略図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係る分光特性取得装置の構成を示す概略図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る分光特性取得装置１は、一方向（図１では、上から下方向）に移動する表面に画像が形成されたシート状の被測定物２の幅方向（図１の紙面と直交する方向）に沿って光を照射するライン光照射装置３と、ライン光照射装置３から被測定物２へ向けて照射された光の被測定物２に形成された画像表面からの拡散反射光を受光する軸線上に配置された第１の結像光学系４、ピンホールアレイ５に形成された複数の微小な複数の開口５ａ、第２の結像光学系６、回折素子７及び受光センサ８を備えている。
【００２６】
なお、本実施形態における被測定物２は、例えば、電子写真方式のフルカラープリンタ等から出力される表面にカラー画像（トナー像）が印字された紙（用紙）である。
【００２７】
ライン光照射装置３は、移動する被測定物２表面の幅方向（図１の紙面と直交する方向）全域を、被測定物２の法線方向に対して４５度傾斜した角度方向から光をライン状に照射するように配置されている。ライン光照射装置３から照射される光の波長帯は約４００〜７００nmの可視光である。ライン光照射装置３としては、例えば、複数の白色ＬＥＤを被測定物２表面の幅方向に沿って配置したＬＥＤアレイ照射装置を用いることができる。
【００２８】
第１の結像光学系４は、ライン光照射装置３から被測定物２に向けて照射された光の被測定物２上に形成された画像（不図示）からの拡散反射光を縮小させて、拡散反射光の光束をピンホールアレイ５に形成された複数の微小な開口５ａに結像させる光学系である。
【００２９】
ピンホールアレイ５は、例えば、図２に示すように、黒化処理された金属板に光透過領域である略円形状の複数の開口５ａが、被測定物２表面の幅方向全域に対応して一列に配列されている。なお、本実施形態では、ピンホールアレイ５の開口の形状を略円形としたが、これに限らず、楕円形や矩形等でもよい。
【００３０】
第２の結像光学系６は、ピンホールアレイ５の各開口５ａにそれぞれ結像した拡散反射光の光束を、被測定物２の幅方向全域に沿って設けられた受光センサ８表面に結像させる正立等倍結像光学系のアレイ（例えば、日本板硝子社製のセルフォックレンズアレイ）であり、正立等倍で結像可能な屈折率分散型ロッドレンズが被測定物２の幅方向全域に沿って配列されている。
【００３１】
回折素子７は、第２の結像光学系６と受光センサ８の間の光路中に配置された透過型の回折素子であり、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束を、ピンホールアレイ５の各開口５ａの配列方向に対して非平行に回折させる。即ち、回折素子７の回折軸を被測定物２の幅方向（ピンホールアレイ５の各開口５ａの配列方向）に対して、所定の角度（回折軸角度）を有するように傾けて回折素子７が配置されている。これにより、例えば、図３に示すように、回折素子７で回折された回折像ａ１、ａ２が、受光センサ８の長手方向に対して角度θ（前記回折軸角度）を有する傾斜方向に沿って結像される。
【００３２】
なお、図３において、ａ０は回折素子７を透過した透過像である０次光、ａ１、ａ２は１次光、２次光の回折像であり、図では１次光ａ２の回折像が、受光センサ８の受光部を構成する複数の画素（受光素子）９のうちの所定数（図では６個）の画素表面に結像している。本実施形態では、図３に示したように、回折素子７で回折された回折像のうち１次光の回折像ａ１のみが、受光センサ８のライン状に配列された複数の画素９のうちの所定数（図では６個）の画素（斜線で示した画素）上に結像するように、ピンホールアレイ５と受光センサ８の相対位置が調整されている。
【００３３】
本実施形態では、１次光の回折像ａ１を受光センサ８の６個の画素で受光しているが、これに限らず、回折素子７の格子ピッチや受光センサ８との間の間隔等を調整することにより、１次光の回折像ａ１を受光する画素の数を増やすことができる。１次光の回折像ａ１を受光する画素の数が増すことによって、各画素からの画素出力信号に基づいて画像の分光特性を測定する際の測定分解能や測定精度を向上させることができる。
【００３４】
また、回折像が受光センサ８の受光部を構成する複数の画素９上で重ならないように、ピンホールアレイ５の各開口５ａのピッチ等を調整することにより、ライン状に配列された複数の画素９上に複数の１次光の回折像を結像させることができる。これにより、各回折像をそれぞれ受光する複数の画素領域ごとを１ユニットとして、各画素から画素出力信号を前記ユニットごとに分割することで、被測定物２上に形成された画像の複数の位置での分光特性を測定することができる。
【００３５】
回折素子７の回折素子として、透過型のブレーズ型回折格子等の所定の次数で回折効率が高くなるものを用いることが好ましい。これにより、光利用効率が向上し、また他の次数の回折光がライン状に配列された複数の画素９に入射することによる測定精度の低下を小さくすることができる。
【００３６】
図３に示した、受光センサ８の受光部を構成する複数の正方形状の画素９は、被測定物２の幅方向全域に沿ってライン状に配列されており、各画素は受光した光量に応じた画素出力信号、即ち被測定物２上に形成された画像の分光特性に応じた電気信号を出力する。
【００３７】
なお、本実施形態では、受光センサ８の受光部を構成する各画素の形状を正方形としたが、これに限らず、長方形や楕円形等でもよい。
【００３８】
次に、前記分光特性取得装置１の動作について説明する。
【００３９】
図１に示したように、移動する被測定物（用紙）に対して、ライン光照射装置（ＬＥＤアレイ照射装置）３から被測定物２の幅方向全域にわたって４５度傾斜した角度方向からライン状の光Ｌ１を照射する。そして、被測定物２上に形成された画像（不図示）表面からの拡散反射光Ｌ２が第１の結像光学系４に入射される。第１の結像光学系４は、入射された拡散反射光Ｌ２を縮小させて、その光束Ｌ３をピンホールアレイ５に形成された複数の微小な開口５ａに結像させる。
【００４０】
そして、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束Ｌ４は、第２の結像光学系６に入射される。第２の結像光学系６は、入射された光束Ｌ４を正立等倍として、その光束Ｌ５を受光センサ８の表面に結像させる。
【００４１】
この際、図３に示したように、第２の結像光学系６と受光センサ８間の光路上に配置された回折素子７が所定の角度（回折軸角度）に傾けられているので、回折素子７で回折された回折像ａ１が、受光部を構成する複数の画素（受光素子）９のうちの所定数（図では６個）の画素（斜線で示した画素）上に結像される。
【００４２】
そして、回折像ａ１が結像した各画素から出力される受光した光量に応じた画素出力信号から、被測定物２上に形成された画像の分光特性を取得（測定）することができる。
【００４３】
このように、本実施形態に係る分光特性取得装置１は、第２の結像光学系６に正立等倍結像光学系のアレイを用いたことにより、この第２の結像光学系６の光軸に直交する方向での位置誤差に起因する測定精度への影響が大きく緩和される。これにより、製造時の組付け誤差や経時変化等による測定精度の低下が抑えられることで、長期にわたって安定して精度よく分光特性を取得（測定）することが可能となる。
【００４４】
また、第２の結像光学系６に正立等倍結像光学系のアレイを用いたことにより、第２の結像光学系６の共役長を数十ｍｍと短くできるので、第２の結像光学系６に一般的な撮像用レンズを用いるのに比べて、ピンホールアレイ５から受光センサ８までの光学系全体がコンパクトになる。これにより、ピンホールアレイ５から受光センサ８までの光学系全体の剛性が高まり、振動等の影響による測定精度の低下を抑えることができる。
【００４５】
なお、本実施形態において、第１の結像光学系４は像側テレセントリック特性を有することが望ましい。これにより、被測定物２と分光特性取得装置１が一定の距離を持って非接触で測定可能となる。更に、ピンホールアレイ５の全ての開口５ａを通過する光束の出射方向が光軸と略平行になり、ピンホールアレイ５から受光センサ８に至る光学系の中央部と周辺部の光学特性が略同じとなるため、周辺部まで安定して精度よく分光特性を取得（測定）することができる。
【００４６】
なお、図１に示した本実施形態では、被測定物２の被測定面法線方向に対して４５度方向からライン光照射装置３で照射し、法線方向に測定を行う４５/０配置としたが、これに限定されることなく、被測定物２の被測定面法線方向からライン光照射装置３で照射し、４５度方向から測定を行う０/４５配置としてもよい。
【００４７】
〈実施形態２〉
図４は、本発明の実施形態２に係る分光特性取得装置の構成を示す概略図である。なお、実施形態１の分光特性取得装置と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
図４に示すように、本実施形態に係る分光特性取得装置１ａは、実施形態１で備えていた第１の結像光学系４の代わりに、ピンホールアレイ５の各開口５ａに対応するようにしてレンズアレイ１０を配置した構成である。本実施形態では、レンズアレイ１０からピンホールアレイ５、結像光学系６ａ（実施形態１の第２の結像光学系６に相当）、回折素子７、受光センサ８までを、被測定物（用紙）２の被測定面の測定範囲と同じ幅に設定している。他の構成は実施形態１と同様である。
【００４９】
本実施形態の分光特性取得装置１ａでは、移動する被測定物（用紙）２に対して、ライン光照射装置３から被測定物２の幅方向全域にわたってライン状の光Ｌ１を照射すると、被測定物２上に形成された画像（不図示）表面からの法線方向の拡散反射光Ｌ２がレンズアレイ１０に入射される。レンズアレイ１０は、入射された拡散反射光Ｌ２を縮小させて、その光束Ｌ３をピンホールアレイ５に形成された複数の微小な開口５ａに結像させる。
【００５０】
そして、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束Ｌ４は、結像光学系６ａに入射される。結像光学系６ａは、入射された光束Ｌ４を正立等倍として、その光束Ｌ５を受光センサ８の表面に結像させる。
【００５１】
この際、実施形態１と同様に、図３に示したように、結像光学系６ａと受光センサ８間の光路上に配置された回折素子７が所定の角度（回折軸角度）に傾けられているので、回折素子７で回折された回折像ａ１が、受光部を構成する複数の画素（受光素子）９のうちの所定数（図では６個）の画素（斜線で示した画素）上に結像される。
【００５２】
このように、本実施形態では、レンズアレイ１０からピンホールアレイ５、結像光学系６ａ、回折素子７、受光センサ８までを、被測定物（用紙）２の被測定面の測定範囲と同じ幅に設定しているので、被測定物２上に形成された画像（不図示）表面からの法線方向の拡散反射光Ｌ２の光束は、その光軸が傾くことなく受光センサ８の画素９に届く。これにより、レンズアレイ１０からピンホールアレイ５、結像光学系６ａ、回折素子７、受光センサ８までの各アレイユニットを、一般的な分光色測計で用いられている４５/０配置を取ることが可能となるので、従来の分光色測計に近い測定を行うことができる。
【００５３】
なお、図４に示した本実施形態では、被測定物２の被測定面法線方向に対して４５度方向からライン光照射装置３で照射し、法線方向に測定を行う４５/０配置としたが、これに限定されることなく、被測定物２の被測定面法線方向からライン光照射装置３で照射し、４５度方向から測定を行う０/４５配置としてもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、ピンホールアレイ５に集光する光学系をレンズアレイ１０としたことで、被測定物２の被測定面（被測定物２上に形成された画像）からピンホールアレイ５までの距離を数ｍｍから数十ｍｍと短くすることが可能となり、よりコンパクトな分光特性取得装置１ａを提供することができる。
【００５５】
更に、本実施形態において、レンズアレイ１０とピンホールアレイ５を一体的な構成にするようにしてもよい。例えば、１枚のガラス面の入射面側にレンズアレイ１０を、出射面側にピンホールアレイ５を構成した素子が好適である。レンズアレイ１０の各集光レンズとピンホールアレイ５の各開口の相対位置変動は測定精度に大きな影響を与えるので、レンズアレイ１０とピンホールアレイ５を一体的な構成とすることにより、この影響を小さくすることができる。
【００５６】
なお、本実施形態において、ピンホールアレイ５の開口ピッチと結像光学系６ａのアレイのピッチが違う場合、これらのアレイユニットは厳密には同じ光学特性ではなくなる。そこで、集光レンズとしてのレンズアレイ１０の像側開口数を、結像光学系６ａの正立等倍像素子単体の物体側開口数の２倍以上とするとよい。
【００５７】
これにより、ピンホールアレイ５の各開口を通過した光束は、全て２本以上の結像光学系（正立等倍像素子）６ａを介して結像する。よって、レンズアレイ１０からピンホールアレイ５、結像光学系６ａまでの各アレイユニットの光学特性の差は小さくなり、安定して精度よく分光特性を取得（測定）することができる。
【００５８】
〈実施形態３〉
図５は、本発明の実施形態３に係る分光特性取得装置の構成を示す概略図である。なお、実施形態２の分光特性取得装置と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５９】
図５に示すように、本実施形態に係る分光特性取得装置１ｂは、実施形態２で備えていたレンズアレイ１０の代わりに、ピンホールアレイ５の各開口５ａへの集光手段として正立等倍像光学系アレイ１１を配置した構成である。他の構成は実施形態１と同様である。
【００６０】
このように、本実施形態では、ピンホールアレイ５の各開口５ａへの集光手段として正立等倍像光学系アレイ１１を配置したことで、通常のレンズアレイに比べて集光手段の像側開口数を大きくすることができる。そして、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束のほとんどは、結像光学系（正立等倍像素子）６ａにより受光センサ８の画素９上に結像することができる。従って、より光利用効率が向上し、比較的弱い光照射でも安定して精度よく分光特性を取得（測定）することができる。
【００６１】
〈実施形態４〉
図６は、本発明の実施形態４に係る分光特性取得装置を備えた画像評価装置の構成を示す概略図である。
【００６２】
図６に示すように、本実施形態に係る画像評価装置２０は、例えば前記実施形態１の分光特性取得装置１と、演算部１２を備えている。演算部１２は、コンピュータ上のソフトウェアで実現可能である。なお、分光特性取得装置としては、前記実施形態２や３の光特性取得装置１ａ、１ｂを用いてもよい。
【００６３】
本実施形態に係る画像評価装置２０では、先ず分光特性取得装置１で被測定物２上に形成された画像の分光特性を取得（測定）する。
【００６４】
即ち、一対の各搬送ローラ２１、２２の回転駆動によって矢印Ａ方向に一定の速度で移動する被測定物（用紙）２の測定位置を、その法線方向に対して４５度傾斜した角度方向から被測定物２の幅方向全域にわたってライン状の光Ｌ１を、ライン光照射装置（ＬＥＤアレイ照射装置）３から照射する。そして、被測定物２上に形成された画像（不図示）表面からの拡散反射光Ｌ２が第１の結像光学系４に入射される。第１の結像光学系４は、入射された拡散反射光Ｌ２を縮小させて、その光束Ｌ３をピンホールアレイ５に形成された複数の微小な開口５ａに結像させる。
【００６５】
そして、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束Ｌ４は、第２の結像光学系６に入射される。第２の結像光学系６は、入射された光束Ｌ４を正立等倍として、その光束Ｌ５を受光センサ８の表面に結像させる。この際、図３に示したように、第２の結像光学系６と受光センサ８間の光路上に配置された回折素子７が所定の角度に傾けられているので、回折素子７で回折された回折像ａ１が、受光部を構成する複数の画素（受光素子）９のうちの所定数（図では６個）の画素（斜線で示した画素）上に結像される。
【００６６】
そして、回折像ａ１が結像した各画素から出力される受光した光量に応じた画素出力信号（分光特性取得情報）が、被測定物（用紙）２の移動に伴って複数の測定位置に対応して連続的に演算部１２に出力される。
【００６７】
そして、演算部１２は、入力された複数の測定位置における画素出力信号（分光特性取得情報）に対して、レンズアレイ１０からピンホールアレイ５、結像光学系６ａ、回折素子７、受光センサ８までの各アレイユニットの分光特性情報に切り分け処理した後、それぞれ分光分布又はＸＹＺ表色系の値に変換する。これには一般にマルチバンド画像から分光分布を推定する方法を適用することができる。例えば、「津村徳道、羽石秀昭、三宅洋一、“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 第２７巻第７号PP.３８４−３９１（１９９８）」に記載されている方法を適用可能である。
【００６８】
演算部１２は、分光反射率が既知の複数色のサンプルを参照して、入力された複数の測定位置における画素出力信号（分光特性取得情報）から分光反射率分布を推定するための変換行列を、ウィナー推定法などで算出する。そして、算出したこの変換行列を記憶しておくことにより、被測定物（用紙）２の任意の測定位置の分光特性情報から前記変換行列を用いて前記各アレイユニットの分光反射率分布を算出する。
【００６９】
その後、物体色の均等色空間、例えばL*a*b*表色系の値などに変換してもよい。また、予め導出しておいた参照データとの色差を評価してもよい。
【００７０】
なお、演算部１２で得られた評価結果は、例えば表示装置に表示したり、プリンタ等によって用紙に印字出力してユーザに示すことができる。
【００７１】
このように、本実施形態に係る画像評価装置２０は前記分光特性取得装置１（又は分光特性取得装置１ａ、１ｂ）を備えているので、長期にわたって安定して精度よく分光特性を取得（測定）することができ、これにより、精度の高い画像評価を行うことができる。
【００７２】
〈実施形態５〉
図７は、本発明の実施形態５に係る画像評価装置を備えた画像形成装置の一例としてのプリンタの構成を示す概略図である。
【００７３】
図７に示すように、本実施形態に係るプリンタ（画像形成装置）３０は、定着装置３４の搬送方向下流側に、例えば前記実施形態４の画像評価装置２０を備えている。
【００７４】
図７に示すように、本実施形態のプリンタ（画像形成装置）３０は、４つの画像形成部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、露光装置３２、中間転写ベルト３３、定着装置３４、給紙カセット３５ａ、３５ｂ等を備えている。
【００７５】
各画像形成部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、感光体ドラム３６、帯電器３７、現像装置３８、１次転写ローラ３９、感光体ドラムクリーニング装置４０をそれぞれ有している（なお、画像形成部３１ｂ、３１ｃ、３１ｄにおけるこれらの部材への符号は省略している）。画像形成部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの各現像装置３８は、現像剤としてのＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色のトナーがそれぞれ収容されている。
【００７６】
無端ベルト状の中間転写ベルト３３は、複数のローラ（駆動ローラ４１、２次転写対向ローラ４２、第１従動ローラ４３、第２従動ローラ４４）間に掛け渡されて張架されており、駆動ローラ４１の回転駆動により矢印ａ方向に移動する。各画像形成部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの1次転写部材としての各１次転写ローラ３９は、中間転写ベルト３３を間に挟むようにして感光体ドラム３６に当接しており、２次転写対向ローラ３９は、中間転写ベルト３３を間に挟むようにして２次転写ローラ４５に当接している。
【００７７】
定着装置３４は、圧接する定着ローラ４６と加圧ローラ４７を有している。また、２次転写部（２次転写対向ローラ４２と２次転写ローラ４５間）と定着装置３４の定着ニップ（定着ローラ４６と加圧ローラ４７間）の間には、２次転写部にてトナー像が転写された転写材を前記定着ニップへ搬送ガイドする無端ベルト状の搬送ベルト５０が設置されている。定着装置３４の下流側の排出搬送路５１近傍には、実施形態４で述べた分光特性取得装置を備えた画像評価装置２０が設置されている。
【００７８】
このプリンタ（画像形成装置）３０のプリント動作（画像形成動作）時においては、画像形成部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの所定のプロセススピードで回転駆動される各感光体ドラム３６表面を各帯電器３７によりそれぞれ一様に帯電させる。そして、入力される画像データに応じて露光装置３２により露光を行って静電潜像を形成した後に、各現像装置３８でそれぞれ現像を行うことにより、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が各感光体ドラム３６表面にそれぞれ形成される。
【００７９】
そして、画像形成部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの各感光体ドラム３６表面にそれぞれ形成された各色のトナー像は、駆動ローラ４１の回転駆動により矢印ａ方向に移動する中間転写ベルト３３表面に、転写バイアスが印加された各１次転写ローラ３９により順次重ね合わされるようにして転写（１次転写）される。なお、１次転写後に各感光体ドラム３６表面に残留している残トナーは、各感光体ドラムクリーニング装置４０により除去される。
【００８０】
そして、給紙カセット３５ａ、３５ｂの選択された一方から１枚ずつ給紙される記録媒体としての用紙Ｐを、搬送路４８を通してレジストローラ４９まで搬送させて一旦止めておく。そして、所定のタイミングでレジストローラ４９を回転させて用紙を２次転写対向ローラ４２と２次転写ローラ４５間の２次転写部に搬送し、転写バイアスが印加された２次転写ローラ４５により中間転写ベルト３３表面に担持されているフルカラーのトナー像を用紙の表面に転写（２次転写）する。
【００８１】
そして、トナー像が転写された用紙は、移動する搬送ベルト５０により定着装置３４に搬送され、定着装置３４の定着ローラ４６と加圧ローラ４７間の定着ニップにより加熱・加圧され、用紙表面にフルカラーのトナー画像が定着される。フルカラーのトナー画像が定着された用紙は、複数の排紙ローラ対５２ａ，５２ｂ，５２ｃを設けた排出搬送路５１を通して排紙トレイ５３上に排出される。
【００８２】
この際、排出搬送路５１近傍に設置した画像評価装置２０により、実施形態４で述べたように、排出搬送路５１に出力される用紙表面のカラー画像の分光特性を連続的に測定することができる。
【００８３】
そして、画像評価装置２０で測定された分光特性データと予め導出しておいた参照データとを比較し、この比較結果により測定された分光特性データが所定の基準値を超える場合には、例えば、ユーザに警告音等で報知してプリンタ（画像形成装置）３０のプリント動作を停止させる。これにより、所定の品質を満たさない画像が出力されることを最小限に防ぐことができる。
【００８４】
また、前記比較結果により測定された分光特性データが所定の基準値を超える場合には、この比較結果をプリンタ（画像形成装置）３０の制御部（不図示）に入力することにより、制御部は入力された比較結果に基づいてプリント動作（画像形成動作）を補正制御することで、安定して高品質の画像を出力することが可能となる。
【符号の説明】
【００８５】
１，１ａ，１ｂ 分光特性取得装置
２ 被測定物
３ ライン光照射装置
４ 第１の結像光学系
５ ピンホールアレイ
６ 第２の結像光学系
６ａ 結像光学系
７ 回折素子
８ 受光センサ
９ 画素
１０ レンズアレイ
１１ 正立等倍像光学系アレイ
１２ 演算部
２０ 画像評価装置
３０ プリンタ（画像形成装置）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２００５−３１５８８３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物表面上に形成された画像の分光特性を取得するための分光特性測定装置、該分光特性取得装置を備えた画像評価装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、複写機など）では、紙などの記録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。
【０００３】
このため、印字されるカラー画像の色再現性を向上させるために、印字されたカラー画像の全域にわたって分光特性を測定し、この測定情報に基づいて最適な色再現性が得られるように画像形成プロセスを制御する方法が従来より行われている。記録媒体上の印字されたカラー画像の全域（全幅）にわたって分光特性を取得するための装置として、例えば、特許文献１に記載された装置（全幅アレイ分光光度計）が知られている。
【０００４】
前記特許文献１には、移動する被測定物表面を発光色の異なる複数の光源で該被測定物表面上の画像の全域（全幅）にわたって連続的に照明して、前記画像からの各反射光を、複数の複数色光検出器を有するラインセンサで受光して画像化し、ラインセンサから出力される複数の画像データに基づいて、被測定面上の画像の各位置での分光特性を取得（推定）する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献１のように、異なる複数の光源で被測定物表面上の画像の全域（全幅）にわたって連続的に照明し、被測定面からの拡散反射光をラインセンサの対応する各色光検出器で撮像する構成では、各光源の連続的な照明によって各色光検出器による撮像時に時間的ずれが生じるので、移動する被測定物上の画像に対して異なる位置での測定となる。このため、ラインセンサの対応する各色光検出器で取得した各画像の相対的な位置ずれが発生することによって、この位置ずれに起因した分光特性の取得誤差が生じるため、安定して精度よく分光特性を取得するのが難しかった。
【０００６】
そこで、本発明は、安定して精度よく分光特性を取得することができる分光特性取得装置、画像評価装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために請求項１に記載の分光特性取得装置は、被測定物表面の所定領域へ光を照射する光照射手段と、前記被測定物表面からの拡散反射光のうち、それぞれ異なる領域の光束を通過させる1列に並んだ複数の開口を有するピンホールアレイと、前記ピンホールアレイの前記各開口を通過した光束を像面に結像させるための結像手段と、前記結像手段の前記像面側に配置され、前記ピンホールアレイの前記各開口を通過した光束を、前記各開口の像の配列方向と非平行に回折させる回折手段と、前記結像手段の像面に配置され、前記回折手段によって回折した前記各開口の回折像の一部を受光して電気信号に変換する複数の画素が１列に並んだ受光手段とを有し、前記各画素から出力される画素出力信号に基づいて前記被測定物の複数の位置での分光特性を測定する分光特性取得装置であって、前記結像手段が正立等倍結像光学系のアレイであることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の分光特性取得装置は、前記ピンホールアレイの前記各開口に前記被測定物表面からの拡散反射光を縮小して結像させる縮小集光手段を有し、該縮小集光手段は少なくとも像側テレセントリック特性を有することを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の分光特性取得装置は、前記ピンホールアレイの前記各開口に前記被測定物表面の各位置からの拡散反射光の光束をそれぞれ集光させる複数の集光手段よりなる等倍集光手段を有することを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の分光特性取得装置は、前記等倍集光手段と前記ピンホールアレイの前記各開口が、同一の光学部材の入射面と出射面に配置されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載の分光特性取得装置は、前記等倍集光手段の前記各集光手段の像側開口数が、前記結像手段を構成する前記正立等倍結像光学系単体の物体側開口数の２倍以上であることを特徴としている。
【００１２】
請求項６に記載の分光特性取得装置は、前記等倍集光手段が、正立等倍結像光学系のアレイであることを特徴としている。
【００１３】
請求項７に記載の画像評価装置は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の分光特性取得装置と、該分光特性取得装置と被測定物との相対位置を変化させる移動手段と、前記分光特性取得装置からの出力情報に基づいて、被測定物の複数の位置での分光分布又は測色結果を算出する演算手段とを有することを特徴としている。
【００１４】
請求項８に記載の画像形成装置は、記録媒体上に画像を形成して出力する画像形成装置において、請求項７に記載の画像評価装置を搭載し、前記画像評価装置により画像形成装置から出力される記録媒体上の画像の評価を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る請求項１に記載の分光特性取得装置によれば、結像手段を正立等倍結像光学系のアレイとしたことにより、ピンホールアレイの複数の開口や受光手段に対する結像手段の光軸直交方向の位置決め精度が大幅に緩和され、かつ比較的コンパクトな光学系が実現可能となるので、より安価に高精度の分光特性取得装置を提供することができる。
【００１６】
本発明に係る請求項２に記載の分光特性取得装置によれば、ピンホールアレイの複数の開口に被測定物からの拡散反射光を縮小結像させる縮小集光手段を有し、該縮小集光手段は少なくとも像側テレセントリック特性を有するので、被測定物と分光特性取得装置が一定の距離を持って非接触で測定可能となる。また、ピンホールアレイの複数の開口を通過する全ての光軸が略垂直に回折手段に入射するため、結像手段、回折手段、受光手段における光学系が中央部から周辺部まで殆ど同じ特性となり、周辺部まで安定して高精度の測定を行うことができる。
【００１７】
本発明に係る請求項３に記載の分光特性取得装置によれば、被測定物表面の各位置からの拡散反射光の光束が等倍集光手段を介してピンホールアレイの複数の開口を通過するので、複数の開口を通過する光軸を全て平行にすることができる。これにより、従来の分光測色計に用いられる４５/０配置が可能となり，より従来の分光測色計に近い分光特性を測定することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る請求項４に記載の分光特性取得装置によれば、等倍集光手段とピンホールアレイの複数の開口を、同一の光学部材の入射面と出射面に配置することにより，経時変化や振動などによる相対的な位置誤差の変動がなく、長期で安定して高精度に分光特性を測定することが可能となる。
【００１９】
本発明に係る請求項５に記載の分光特性取得装置によれば、等倍集光手段の複数の集光手段の像側開口数を、結像手段を構成する正立等倍結像光学系単体の物体側開口数の２倍以上とすることで、ピンホールアレイの複数の開口を通過した光束は全て２本以上の正立等倍結像光学系により１点に結像される。これにより、複数の開口のピッチと正立等倍結像光学系のピッチが異なっていても光学特性は略同じになり、安定して高精度に分光特性を測定することができる。
【００２０】
本発明に係る請求項６に記載の分光特性取得装置によれば、等倍集光手段を正立等倍結像光学系のアレイとすることにより、等倍集光手段の像側開口数を大きくすることができ、これを同様の正立等倍結像光学系のアレイである結像手段で結像することにより、ピンホールアレイの開口を通過した光束の殆どを受光手段に結像することが可能となる。これにより、より光利用効率が高くなるので光照射手段が比較的弱くても、安定して高精度に分光特性を測定することができる。
【００２１】
本発明に係る請求項７に記載の画像評価装置によれば、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の分光特性取得装置と、該分光特性取得装置と被測定物との相対位置を変化させる移動手段と、分光特性取得装置からの出力情報に基づいて、被測定物の複数の位置での分光分布又は測色結果を算出する演算手段とを有しているので、移動する記録媒体上に形成された画像の複数の位置での分光分布又は色を連続的に高精度に評価することができる。
【００２２】
本発明に係る請求項８に記載の画像形成装置によれば、記録媒体上に画像を形成して出力する画像形成装置に請求項７に記載の画像評価装置を搭載し、画像評価装置により画像形成装置から出力される記録媒体上の画像の評価を行うことにより、出力される記録媒体上の画像の分光特性を連続的に高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１に係る分光特性取得装置の構成を示す概略図。
【図２】複数の開口が形成されたピンホールアレイを示す図。
【図３】回折素子で回折された回折像が、受光センサの長手方向に対して角度を有する傾斜方向に沿って結像された状態を示す図。
【図４】本発明の実施形態２に係る分光特性取得装置の構成を示す概略図。
【図５】本発明の実施形態３に係る分光特性取得装置の構成を示す概略図。
【図６】本発明の実施形態４に係る分光特性取得装置を備えた画像評価装置の構成を示す概略図。
【図７】本発明の実施形態５に係る画像評価装置を備えた画像形成装置の一例としてのプリンタの構成を示す概略図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係る分光特性取得装置の構成を示す概略図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る分光特性取得装置１は、一方向（図１では、上から下方向）に移動する表面に画像が形成されたシート状の被測定物２の幅方向（図１の紙面と直交する方向）に沿って光を照射するライン光照射装置３と、ライン光照射装置３から被測定物２へ向けて照射された光の被測定物２に形成された画像表面からの拡散反射光を受光する軸線上に配置された第１の結像光学系４、ピンホールアレイ５に形成された複数の微小な複数の開口５ａ、第２の結像光学系６、回折素子７及び受光センサ８を備えている。
【００２６】
なお、本実施形態における被測定物２は、例えば、電子写真方式のフルカラープリンタ等から出力される表面にカラー画像（トナー像）が印字された紙（用紙）である。
【００２７】
ライン光照射装置３は、移動する被測定物２表面の幅方向（図１の紙面と直交する方向）全域を、被測定物２の法線方向に対して４５度傾斜した角度方向から光をライン状に照射するように配置されている。ライン光照射装置３から照射される光の波長帯は約４００〜７００nmの可視光である。ライン光照射装置３としては、例えば、複数の白色ＬＥＤを被測定物２表面の幅方向に沿って配置したＬＥＤアレイ照射装置を用いることができる。
【００２８】
第１の結像光学系４は、ライン光照射装置３から被測定物２に向けて照射された光の被測定物２上に形成された画像（不図示）からの拡散反射光を縮小させて、拡散反射光の光束をピンホールアレイ５に形成された複数の微小な開口５ａに結像させる光学系である。
【００２９】
ピンホールアレイ５は、例えば、図２に示すように、黒化処理された金属板に光透過領域である略円形状の複数の開口５ａが、被測定物２表面の幅方向全域に対応して一列に配列されている。なお、本実施形態では、ピンホールアレイ５の開口の形状を略円形としたが、これに限らず、楕円形や矩形等でもよい。
【００３０】
第２の結像光学系６は、ピンホールアレイ５の各開口５ａにそれぞれ結像した拡散反射光の光束を、被測定物２の幅方向全域に沿って設けられた受光センサ８表面に結像させる正立等倍結像光学系のアレイ（例えば、日本板硝子社製のセルフォックレンズアレイ）であり、正立等倍で結像可能な屈折率分散型ロッドレンズが被測定物２の幅方向全域に沿って配列されている。
【００３１】
回折素子７は、第２の結像光学系６と受光センサ８の間の光路中に配置された透過型の回折素子であり、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束を、ピンホールアレイ５の各開口５ａの配列方向に対して非平行に回折させる。即ち、回折素子７の回折軸を被測定物２の幅方向（ピンホールアレイ５の各開口５ａの配列方向）に対して、所定の角度（回折軸角度）を有するように傾けて回折素子７が配置されている。これにより、例えば、図３に示すように、回折素子７で回折された回折像ａ１、ａ２が、受光センサ８の長手方向に対して角度θ（前記回折軸角度）を有する傾斜方向に沿って結像される。
【００３２】
なお、図３において、ａ０は回折素子７を透過した透過像である０次光、ａ１、ａ２は１次光、２次光の回折像であり、図では１次光ａ２の回折像が、受光センサ８の受光部を構成する複数の画素（受光素子）９のうちの所定数（図では６個）の画素表面に結像している。本実施形態では、図３に示したように、回折素子７で回折された回折像のうち１次光の回折像ａ１のみが、受光センサ８のライン状に配列された複数の画素９のうちの所定数（図では６個）の画素（斜線で示した画素）上に結像するように、ピンホールアレイ５と受光センサ８の相対位置が調整されている。
【００３３】
本実施形態では、１次光の回折像ａ１を受光センサ８の６個の画素で受光しているが、これに限らず、回折素子７の格子ピッチや受光センサ８との間の間隔等を調整することにより、１次光の回折像ａ１を受光する画素の数を増やすことができる。１次光の回折像ａ１を受光する画素の数が増すことによって、各画素からの画素出力信号に基づいて画像の分光特性を測定する際の測定分解能や測定精度を向上させることができる。
【００３４】
また、回折像が受光センサ８の受光部を構成する複数の画素９上で重ならないように、ピンホールアレイ５の各開口５ａのピッチ等を調整することにより、ライン状に配列された複数の画素９上に複数の１次光の回折像を結像させることができる。これにより、各回折像をそれぞれ受光する複数の画素領域ごとを１ユニットとして、各画素から画素出力信号を前記ユニットごとに分割することで、被測定物２上に形成された画像の複数の位置での分光特性を測定することができる。
【００３５】
回折素子７の回折素子として、透過型のブレーズ型回折格子等の所定の次数で回折効率が高くなるものを用いることが好ましい。これにより、光利用効率が向上し、また他の次数の回折光がライン状に配列された複数の画素９に入射することによる測定精度の低下を小さくすることができる。
【００３６】
図３に示した、受光センサ８の受光部を構成する複数の正方形状の画素９は、被測定物２の幅方向全域に沿ってライン状に配列されており、各画素は受光した光量に応じた画素出力信号、即ち被測定物２上に形成された画像の分光特性に応じた電気信号を出力する。
【００３７】
なお、本実施形態では、受光センサ８の受光部を構成する各画素の形状を正方形としたが、これに限らず、長方形や楕円形等でもよい。
【００３８】
次に、前記分光特性取得装置１の動作について説明する。
【００３９】
図１に示したように、移動する被測定物（用紙）に対して、ライン光照射装置（ＬＥＤアレイ照射装置）３から被測定物２の幅方向全域にわたって４５度傾斜した角度方向からライン状の光Ｌ１を照射する。そして、被測定物２上に形成された画像（不図示）表面からの拡散反射光Ｌ２が第１の結像光学系４に入射される。第１の結像光学系４は、入射された拡散反射光Ｌ２を縮小させて、その光束Ｌ３をピンホールアレイ５に形成された複数の微小な開口５ａに結像させる。
【００４０】
そして、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束Ｌ４は、第２の結像光学系６に入射される。第２の結像光学系６は、入射された光束Ｌ４を正立等倍として、その光束Ｌ５を受光センサ８の表面に結像させる。
【００４１】
この際、図３に示したように、第２の結像光学系６と受光センサ８間の光路上に配置された回折素子７が所定の角度（回折軸角度）に傾けられているので、回折素子７で回折された回折像ａ１が、受光部を構成する複数の画素（受光素子）９のうちの所定数（図では６個）の画素（斜線で示した画素）上に結像される。
【００４２】
そして、回折像ａ１が結像した各画素から出力される受光した光量に応じた画素出力信号から、被測定物２上に形成された画像の分光特性を取得（測定）することができる。
【００４３】
このように、本実施形態に係る分光特性取得装置１は、第２の結像光学系６に正立等倍結像光学系のアレイを用いたことにより、この第２の結像光学系６の光軸に直交する方向での位置誤差に起因する測定精度への影響が大きく緩和される。これにより、製造時の組付け誤差や経時変化等による測定精度の低下が抑えられることで、長期にわたって安定して精度よく分光特性を取得（測定）することが可能となる。
【００４４】
また、第２の結像光学系６に正立等倍結像光学系のアレイを用いたことにより、第２の結像光学系６の共役長を数十ｍｍと短くできるので、第２の結像光学系６に一般的な撮像用レンズを用いるのに比べて、ピンホールアレイ５から受光センサ８までの光学系全体がコンパクトになる。これにより、ピンホールアレイ５から受光センサ８までの光学系全体の剛性が高まり、振動等の影響による測定精度の低下を抑えることができる。
【００４５】
なお、本実施形態において、第１の結像光学系４は像側テレセントリック特性を有することが望ましい。これにより、被測定物２と分光特性取得装置１が一定の距離を持って非接触で測定可能となる。更に、ピンホールアレイ５の全ての開口５ａを通過する光束の出射方向が光軸と略平行になり、ピンホールアレイ５から受光センサ８に至る光学系の中央部と周辺部の光学特性が略同じとなるため、周辺部まで安定して精度よく分光特性を取得（測定）することができる。
【００４６】
なお、図１に示した本実施形態では、被測定物２の被測定面法線方向に対して４５度方向からライン光照射装置３で照射し、法線方向に測定を行う４５/０配置としたが、これに限定されることなく、被測定物２の被測定面法線方向からライン光照射装置３で照射し、４５度方向から測定を行う０/４５配置としてもよい。
【００４７】
〈実施形態２〉
図４は、本発明の実施形態２に係る分光特性取得装置の構成を示す概略図である。なお、実施形態１の分光特性取得装置と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
図４に示すように、本実施形態に係る分光特性取得装置１ａは、実施形態１で備えていた第１の結像光学系４の代わりに、ピンホールアレイ５の各開口５ａに対応するようにしてレンズアレイ１０を配置した構成である。本実施形態では、レンズアレイ１０からピンホールアレイ５、結像光学系６ａ（実施形態１の第２の結像光学系６に相当）、回折素子７、受光センサ８までを、被測定物（用紙）２の被測定面の測定範囲と同じ幅に設定している。他の構成は実施形態１と同様である。
【００４９】
本実施形態の分光特性取得装置１ａでは、移動する被測定物（用紙）２に対して、ライン光照射装置３から被測定物２の幅方向全域にわたってライン状の光Ｌ１を照射すると、被測定物２上に形成された画像（不図示）表面からの法線方向の拡散反射光Ｌ２がレンズアレイ１０に入射される。レンズアレイ１０は、入射された拡散反射光Ｌ２を縮小させて、その光束Ｌ３をピンホールアレイ５に形成された複数の微小な開口５ａに結像させる。
【００５０】
そして、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束Ｌ４は、結像光学系６ａに入射される。結像光学系６ａは、入射された光束Ｌ４を正立等倍として、その光束Ｌ５を受光センサ８の表面に結像させる。
【００５１】
この際、実施形態１と同様に、図３に示したように、結像光学系６ａと受光センサ８間の光路上に配置された回折素子７が所定の角度（回折軸角度）に傾けられているので、回折素子７で回折された回折像ａ１が、受光部を構成する複数の画素（受光素子）９のうちの所定数（図では６個）の画素（斜線で示した画素）上に結像される。
【００５２】
このように、本実施形態では、レンズアレイ１０からピンホールアレイ５、結像光学系６ａ、回折素子７、受光センサ８までを、被測定物（用紙）２の被測定面の測定範囲と同じ幅に設定しているので、被測定物２上に形成された画像（不図示）表面からの法線方向の拡散反射光Ｌ２の光束は、その光軸が傾くことなく受光センサ８の画素９に届く。これにより、レンズアレイ１０からピンホールアレイ５、結像光学系６ａ、回折素子７、受光センサ８までの各アレイユニットを、一般的な分光色測計で用いられている４５/０配置を取ることが可能となるので、従来の分光色測計に近い測定を行うことができる。
【００５３】
なお、図４に示した本実施形態では、被測定物２の被測定面法線方向に対して４５度方向からライン光照射装置３で照射し、法線方向に測定を行う４５/０配置としたが、これに限定されることなく、被測定物２の被測定面法線方向からライン光照射装置３で照射し、４５度方向から測定を行う０/４５配置としてもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、ピンホールアレイ５に集光する光学系をレンズアレイ１０としたことで、被測定物２の被測定面（被測定物２上に形成された画像）からピンホールアレイ５までの距離を数ｍｍから数十ｍｍと短くすることが可能となり、よりコンパクトな分光特性取得装置１ａを提供することができる。
【００５５】
更に、本実施形態において、レンズアレイ１０とピンホールアレイ５を一体的な構成にするようにしてもよい。例えば、１枚のガラス面の入射面側にレンズアレイ１０を、出射面側にピンホールアレイ５を構成した素子が好適である。レンズアレイ１０の各集光レンズとピンホールアレイ５の各開口の相対位置変動は測定精度に大きな影響を与えるので、レンズアレイ１０とピンホールアレイ５を一体的な構成とすることにより、この影響を小さくすることができる。
【００５６】
なお、本実施形態において、ピンホールアレイ５の開口ピッチと結像光学系６ａのアレイのピッチが違う場合、これらのアレイユニットは厳密には同じ光学特性ではなくなる。そこで、集光レンズとしてのレンズアレイ１０の像側開口数を、結像光学系６ａの正立等倍像素子単体の物体側開口数の２倍以上とするとよい。
【００５７】
これにより、ピンホールアレイ５の各開口を通過した光束は、全て２本以上の結像光学系（正立等倍像素子）６ａを介して結像する。よって、レンズアレイ１０からピンホールアレイ５、結像光学系６ａまでの各アレイユニットの光学特性の差は小さくなり、安定して精度よく分光特性を取得（測定）することができる。
【００５８】
〈実施形態３〉
図５は、本発明の実施形態３に係る分光特性取得装置の構成を示す概略図である。なお、実施形態２の分光特性取得装置と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５９】
図５に示すように、本実施形態に係る分光特性取得装置１ｂは、実施形態２で備えていたレンズアレイ１０の代わりに、ピンホールアレイ５の各開口５ａへの集光手段として正立等倍像光学系アレイ１１を配置した構成である。他の構成は実施形態１と同様である。
【００６０】
このように、本実施形態では、ピンホールアレイ５の各開口５ａへの集光手段として正立等倍像光学系アレイ１１を配置したことで、通常のレンズアレイに比べて集光手段の像側開口数を大きくすることができる。そして、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束のほとんどは、結像光学系（正立等倍像素子）６ａにより受光センサ８の画素９上に結像することができる。従って、より光利用効率が向上し、比較的弱い光照射でも安定して精度よく分光特性を取得（測定）することができる。
【００６１】
〈実施形態４〉
図６は、本発明の実施形態４に係る分光特性取得装置を備えた画像評価装置の構成を示す概略図である。
【００６２】
図６に示すように、本実施形態に係る画像評価装置２０は、例えば前記実施形態１の分光特性取得装置１と、演算部１２を備えている。演算部１２は、コンピュータ上のソフトウェアで実現可能である。なお、分光特性取得装置としては、前記実施形態２や３の光特性取得装置１ａ、１ｂを用いてもよい。
【００６３】
本実施形態に係る画像評価装置２０では、先ず分光特性取得装置１で被測定物２上に形成された画像の分光特性を取得（測定）する。
【００６４】
即ち、一対の各搬送ローラ２１、２２の回転駆動によって矢印Ａ方向に一定の速度で移動する被測定物（用紙）２の測定位置を、その法線方向に対して４５度傾斜した角度方向から被測定物２の幅方向全域にわたってライン状の光Ｌ１を、ライン光照射装置（ＬＥＤアレイ照射装置）３から照射する。そして、被測定物２上に形成された画像（不図示）表面からの拡散反射光Ｌ２が第１の結像光学系４に入射される。第１の結像光学系４は、入射された拡散反射光Ｌ２を縮小させて、その光束Ｌ３をピンホールアレイ５に形成された複数の微小な開口５ａに結像させる。
【００６５】
そして、ピンホールアレイ５の各開口５ａを通過した光束Ｌ４は、第２の結像光学系６に入射される。第２の結像光学系６は、入射された光束Ｌ４を正立等倍として、その光束Ｌ５を受光センサ８の表面に結像させる。この際、図３に示したように、第２の結像光学系６と受光センサ８間の光路上に配置された回折素子７が所定の角度に傾けられているので、回折素子７で回折された回折像ａ１が、受光部を構成する複数の画素（受光素子）９のうちの所定数（図では６個）の画素（斜線で示した画素）上に結像される。
【００６６】
そして、回折像ａ１が結像した各画素から出力される受光した光量に応じた画素出力信号（分光特性取得情報）が、被測定物（用紙）２の移動に伴って複数の測定位置に対応して連続的に演算部１２に出力される。
【００６７】
そして、演算部１２は、入力された複数の測定位置における画素出力信号（分光特性取得情報）に対して、レンズアレイ１０からピンホールアレイ５、結像光学系６ａ、回折素子７、受光センサ８までの各アレイユニットの分光特性情報に切り分け処理した後、それぞれ分光分布又はＸＹＺ表色系の値に変換する。これには一般にマルチバンド画像から分光分布を推定する方法を適用することができる。例えば、「津村徳道、羽石秀昭、三宅洋一、“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 第２７巻第７号PP.３８４−３９１（１９９８）」に記載されている方法を適用可能である。
【００６８】
演算部１２は、分光反射率が既知の複数色のサンプルを参照して、入力された複数の測定位置における画素出力信号（分光特性取得情報）から分光反射率分布を推定するための変換行列を、ウィナー推定法などで算出する。そして、算出したこの変換行列を記憶しておくことにより、被測定物（用紙）２の任意の測定位置の分光特性情報から前記変換行列を用いて前記各アレイユニットの分光反射率分布を算出する。
【００６９】
その後、物体色の均等色空間、例えばL*a*b*表色系の値などに変換してもよい。また、予め導出しておいた参照データとの色差を評価してもよい。
【００７０】
なお、演算部１２で得られた評価結果は、例えば表示装置に表示したり、プリンタ等によって用紙に印字出力してユーザに示すことができる。
【００７１】
このように、本実施形態に係る画像評価装置２０は前記分光特性取得装置１（又は分光特性取得装置１ａ、１ｂ）を備えているので、長期にわたって安定して精度よく分光特性を取得（測定）することができ、これにより、精度の高い画像評価を行うことができる。
【００７２】
〈実施形態５〉
図７は、本発明の実施形態５に係る画像評価装置を備えた画像形成装置の一例としてのプリンタの構成を示す概略図である。
【００７３】
図７に示すように、本実施形態に係るプリンタ（画像形成装置）３０は、定着装置３４の搬送方向下流側に、例えば前記実施形態４の画像評価装置２０を備えている。
【００７４】
図７に示すように、本実施形態のプリンタ（画像形成装置）３０は、４つの画像形成部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、露光装置３２、中間転写ベルト３３、定着装置３４、給紙カセット３５ａ、３５ｂ等を備えている。
【００７５】
各画像形成部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、感光体ドラム３６、帯電器３７、現像装置３８、１次転写ローラ３９、感光体ドラムクリーニング装置４０をそれぞれ有している（なお、画像形成部３１ｂ、３１ｃ、３１ｄにおけるこれらの部材への符号は省略している）。画像形成部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの各現像装置３８は、現像剤としてのＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色のトナーがそれぞれ収容されている。
【００７６】
無端ベルト状の中間転写ベルト３３は、複数のローラ（駆動ローラ４１、２次転写対向ローラ４２、第１従動ローラ４３、第２従動ローラ４４）間に掛け渡されて張架されており、駆動ローラ４１の回転駆動により矢印ａ方向に移動する。各画像形成部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの1次転写部材としての各１次転写ローラ３９は、中間転写ベルト３３を間に挟むようにして感光体ドラム３６に当接しており、２次転写対向ローラ３９は、中間転写ベルト３３を間に挟むようにして２次転写ローラ４５に当接している。
【００７７】
定着装置３４は、圧接する定着ローラ４６と加圧ローラ４７を有している。また、２次転写部（２次転写対向ローラ４２と２次転写ローラ４５間）と定着装置３４の定着ニップ（定着ローラ４６と加圧ローラ４７間）の間には、２次転写部にてトナー像が転写された転写材を前記定着ニップへ搬送ガイドする無端ベルト状の搬送ベルト５０が設置されている。定着装置３４の下流側の排出搬送路５１近傍には、実施形態４で述べた分光特性取得装置を備えた画像評価装置２０が設置されている。
【００７８】
このプリンタ（画像形成装置）３０のプリント動作（画像形成動作）時においては、画像形成部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの所定のプロセススピードで回転駆動される各感光体ドラム３６表面を各帯電器３７によりそれぞれ一様に帯電させる。そして、入力される画像データに応じて露光装置３２により露光を行って静電潜像を形成した後に、各現像装置３８でそれぞれ現像を行うことにより、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が各感光体ドラム３６表面にそれぞれ形成される。
【００７９】
そして、画像形成部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの各感光体ドラム３６表面にそれぞれ形成された各色のトナー像は、駆動ローラ４１の回転駆動により矢印ａ方向に移動する中間転写ベルト３３表面に、転写バイアスが印加された各１次転写ローラ３９により順次重ね合わされるようにして転写（１次転写）される。なお、１次転写後に各感光体ドラム３６表面に残留している残トナーは、各感光体ドラムクリーニング装置４０により除去される。
【００８０】
そして、給紙カセット３５ａ、３５ｂの選択された一方から１枚ずつ給紙される記録媒体としての用紙Ｐを、搬送路４８を通してレジストローラ４９まで搬送させて一旦止めておく。そして、所定のタイミングでレジストローラ４９を回転させて用紙を２次転写対向ローラ４２と２次転写ローラ４５間の２次転写部に搬送し、転写バイアスが印加された２次転写ローラ４５により中間転写ベルト３３表面に担持されているフルカラーのトナー像を用紙の表面に転写（２次転写）する。
【００８１】
そして、トナー像が転写された用紙は、移動する搬送ベルト５０により定着装置３４に搬送され、定着装置３４の定着ローラ４６と加圧ローラ４７間の定着ニップにより加熱・加圧され、用紙表面にフルカラーのトナー画像が定着される。フルカラーのトナー画像が定着された用紙は、複数の排紙ローラ対５２ａ，５２ｂ，５２ｃを設けた排出搬送路５１を通して排紙トレイ５３上に排出される。
【００８２】
この際、排出搬送路５１近傍に設置した画像評価装置２０により、実施形態４で述べたように、排出搬送路５１に出力される用紙表面のカラー画像の分光特性を連続的に測定することができる。
【００８３】
そして、画像評価装置２０で測定された分光特性データと予め導出しておいた参照データとを比較し、この比較結果により測定された分光特性データが所定の基準値を超える場合には、例えば、ユーザに警告音等で報知してプリンタ（画像形成装置）３０のプリント動作を停止させる。これにより、所定の品質を満たさない画像が出力されることを最小限に防ぐことができる。
【００８４】
また、前記比較結果により測定された分光特性データが所定の基準値を超える場合には、この比較結果をプリンタ（画像形成装置）３０の制御部（不図示）に入力することにより、制御部は入力された比較結果に基づいてプリント動作（画像形成動作）を補正制御することで、安定して高品質の画像を出力することが可能となる。
【符号の説明】
【００８５】
１，１ａ，１ｂ 分光特性取得装置
２ 被測定物
３ ライン光照射装置
４ 第１の結像光学系
５ ピンホールアレイ
６ 第２の結像光学系
６ａ 結像光学系
７ 回折素子
８ 受光センサ
９ 画素
１０ レンズアレイ
１１ 正立等倍像光学系アレイ
１２ 演算部
２０ 画像評価装置
３０ プリンタ（画像形成装置）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２００５−３１５８８３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物表面の所定領域へ光を照射する光照射手段と、
前記被測定物表面からの拡散反射光のうち、それぞれ異なる領域の光束を通過させる1列に並んだ複数の開口を有するピンホールアレイと、
前記ピンホールアレイの前記各開口を通過した光束を像面に結像させるための結像手段と、
前記結像手段の前記像面側に配置され、前記ピンホールアレイの前記各開口を通過した光束を、前記各開口の像の配列方向と非平行に回折させる回折手段と、
前記結像手段の像面に配置され、前記回折手段によって回折した前記各開口の回折像の一部を受光して電気信号に変換する複数の画素が１列に並んだ受光手段とを有し、前記各画素から出力される画素出力信号に基づいて前記被測定物の複数の位置での分光特性を測定する分光特性取得装置であって、
前記結像手段が正立等倍結像光学系のアレイであることを特徴とする分光特性取得装置。
【請求項２】
前記ピンホールアレイの前記各開口に前記被測定物表面からの拡散反射光を縮小して結像させる縮小集光手段を有し、該縮小集光手段は少なくとも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記載の分光特性取得装置。
【請求項３】
前記ピンホールアレイの前記各開口に前記被測定物表面の各位置からの拡散反射光の光束をそれぞれ集光させる複数の集光手段よりなる等倍集光手段を有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。
【請求項４】
前記等倍集光手段と前記ピンホールアレイの前記各開口が、同一の光学部材の入射面と出射面に配置されていることを特徴とする請求項３記載の分光特性取得装置。
【請求項５】
前記等倍集光手段の前記各集光手段の像側開口数が、前記結像手段を構成する前記正立等倍結像光学系単体の物体側開口数の２倍以上であることを特徴とする請求項３又は４記載の分光特性取得装置。
【請求項６】
前記等倍集光手段が、正立等倍結像光学系のアレイであることを特徴とする請求項３記載の分光特性取得装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の分光特性取得装置と、該分光特性取得装置と被測定物との相対位置を変化させる移動手段と、前記分光特性取得装置からの出力情報に基づいて、被測定物の複数の位置での分光分布又は測色結果を算出する演算手段とを有することを特徴とする画像評価装置。
【請求項８】
記録媒体上に画像を形成して出力する画像形成装置において、
請求項７に記載の画像評価装置を搭載し、前記画像評価装置により画像形成装置から出力される記録媒体上の画像の評価を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
被測定物表面の所定領域へ光を照射する光照射手段と、
前記被測定物表面からの拡散反射光のうち、それぞれ異なる領域の光束を通過させる1列に並んだ複数の開口を有するピンホールアレイと、
前記ピンホールアレイの前記各開口を通過した光束を像面に結像させるための結像手段と、
前記結像手段の前記像面側に配置され、前記ピンホールアレイの前記各開口を通過した光束を、前記各開口の像の配列方向と非平行に回折させる回折手段と、
前記結像手段の像面に配置され、前記回折手段によって回折した前記各開口の回折像の一部を受光して電気信号に変換する複数の画素が１列に並んだ受光手段とを有し、前記各画素から出力される画素出力信号に基づいて前記被測定物の複数の位置での分光特性を測定する分光特性取得装置であって、
前記結像手段が正立等倍結像光学系のアレイであることを特徴とする分光特性取得装置。
【請求項２】
前記ピンホールアレイの前記各開口に前記被測定物表面からの拡散反射光を縮小して結像させる縮小集光手段を有し、該縮小集光手段は少なくとも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記載の分光特性取得装置。
【請求項３】
前記ピンホールアレイの前記各開口に前記被測定物表面の各位置からの拡散反射光の光束をそれぞれ集光させる複数の集光手段よりなる等倍集光手段を有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。
【請求項４】
前記等倍集光手段と前記ピンホールアレイの前記各開口が、同一の光学部材の入射面と出射面に配置されていることを特徴とする請求項３記載の分光特性取得装置。
【請求項５】
前記等倍集光手段の前記各集光手段の像側開口数が、前記結像手段を構成する前記正立等倍結像光学系単体の物体側開口数の２倍以上であることを特徴とする請求項３又は４記載の分光特性取得装置。
【請求項６】
前記等倍集光手段が、正立等倍結像光学系のアレイであることを特徴とする請求項３記載の分光特性取得装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の分光特性取得装置と、該分光特性取得装置と被測定物との相対位置を変化させる移動手段と、前記分光特性取得装置からの出力情報に基づいて、被測定物の複数の位置での分光分布又は測色結果を算出する演算手段とを有することを特徴とする画像評価装置。
【請求項８】
記録媒体上に画像を形成して出力する画像形成装置において、
請求項７に記載の画像評価装置を搭載し、前記画像評価装置により画像形成装置から出力される記録媒体上の画像の評価を行うことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１９１１５８（Ｐ２０１１−１９１１５８Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５６９９３（Ｐ２０１０−５６９９３）
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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