JPH1062127A - 画像測定方法及び画像測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 画像の細線部の再現性の向上を達成させるた
め、画像状態、特に線幅および画像の高さを簡単かつ正
確に測定することができる画像測定方法、測定装置を提
供する。 【解決手段】 レーザーフオーカス変位計を内蔵する測
定ヘッド２００により用紙Ｐ上の画像Ｇを画像幅よりも
細かいピッチの光ビームＢｍで画像幅方向に走査し、各
走査点毎の光ビーム状態（ビーム長さ）を測定して、測
定結果に基づいて画像の断面プロファイルの描出手段５
３により断面プロフアイルを描画し、画像の各ピッチご
との高さ、幅を以下の式により算出する。画像高さ＝Ｉ
ｍａｘ−（Ｉｍｉｎ＋ｍ）、０≦ｍ≦μ−２σ。ここ
で、Ｉｍａｘ：プロファイルの最大値。Ｉｍｉｎ：プロ
ファイルの最小値。ｍ：画像高さのパラメータ。μ；画
像を形成する粉体体積分布からの平均粒径。σ：粉体体
積分布を正規分布に当てはめたときの標準偏差。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体現像剤を使用
して可視現像化された画像を測定する画像測定方法及び
その測定装置に関り、特に画像の細線部の再現性を評価
する上で有効な画像測定方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真技術は、画像形成速度の迅速
性、乾式現像であること、記録密度が高いこと等の特徴
を生かして、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ、
伝送装置等の画像形成装置として実用化されている。電
子写真プロセスは、帯電、露光、現像、転写、定着の基
本過程により構成されている。複写機、レーザプリン
タ、ファクシミリ、伝送装置等、粉体現像剤を用いて画
像を形成する画像形成装置においては、現像、転写、定
着過程における画像の細線部の再現性は重要な画質性能
の一つである。例えば、近年レーザビームプリンタは、
パーソナルコンピュータ等の出力装置として広く使用さ
れており、例えば、３００ｄｐｉの印字密度のプリンタ
は価格が安いため急速に普及しつつある。一方、プリン
タのエンジン部は、より品位の高い印字を行うことを目
的として、印字密度の高密度化が図られ、６００ｄｐｉ
やそれ以上の印字密度のプリンタが提供されている。

【０００３】このように印字密度を高密度化してゆく
と、画像の細線部の再現性は画質の品位を上げるうえ
で、重要度が増してくる。この技術分野における技術開
発にあたり、画像の細線部の再現性を向上させるために
は画像の細線部の測定を正確にする必要がある。従来、
細線の再現性を評価するためには、定着された画像部、
あるいは用紙上の未定着画像を走査型ミクロ濃度計で走
査させることにより細線のプロファイルを描き、その濃
度や線幅、あるいはモジュレーションの測定値を得てい
た。例えば、特開昭６２−２９９９７１号公報に開示さ
れている「画像検査用光学濃度測定装置」では、画像表
面上の１０μｍ×５００μｍの矩形領域を一回の読み取
り範囲とし、サンプリング幅を視感分解能の最小値（約
５０μｍ）よりも小さく設定している。こうすることで
微細な画像状態を表わしたデータを取り出すことがで
き、これらデータを処理することで濃度や解像度につい
て人間の感覚に近づいた判別が可能となる、としてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、６００
ＤＰＩ以上の高解像度の画像を測定評価しようとした場
合、この矩形領域では十分な測定精度が得られなかっ
た。例えば、６００ＤＰＩの１ビットライン線幅は理論
上では４２．３μｍである。この線幅においては１０μ
ｍのサンプリング幅、４コマ分しかなく、線幅方向の情
報量としては不十分である。とくに電子写真画像の場
合、感光体ドラムに対して縦、横、斜めの線再現は原理
的にも異なっており、このレベルのサンプリング幅では
対応できないものであった。

【０００５】また、上述したミクロ濃度計を用いた方式
にあっては、あくまで光学的反射濃度による画像プロフ
ァイルが得られるものであるが、画像の立体的構造を高
さ方向の距離、あるいは線幅方向の距離として測定して
いるわけではなかった。このような事態を解消する方式
として、例えば触針式三次元測定器にて定着された画像
の高さ方向の測定をする方式が知られているが、分解能
の点で満足できるレベルにはなく、また、未定着画像に
ついては画像そのものを破壊する恐れがあるうえ、そも
そも測定不能であった。また、特開平０６−５１６０４
号公報に開示される「線幅測定装置」では、基準濃度パ
ッチを濃度センサで検出し、平均濃度から線幅を換算し
ているので、線幅を実際に測定しているわけではない。
これではブラー、バックグランドのカブリ等の影響を受
けると換算値に誤りが生じてしまう不都合が発生した。

【０００６】さらに、他の方式としては非接触式のレー
ザ変位計を用いたものが考えられるが、従来のレーザ変
位計（例えば、ＬＣ−２１００ 商品名）では、光を屈
折させる、あるいは光量を減衰させることにより測定誤
差の原因になり易く、物体色によっては測定不能とな
り、特に黒色が測れないことが多く、これでは黒色トナ
ーによる画像のプロファイルを正確に検出することがで
きなかった。そこで、本発明は、以上の技術的課題を解
決するためになされたものであって、画像の細線部の再
現性の向上を達成させるため、画像状態、特に線幅およ
び画像の高さを簡単かつ正確に測定することができる画
像測定方法、測定装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の粉体現像剤を使
用して可視現像化された画像を測定する画像測定方法
は、レーザーフオーカス変位計等を用いて、画像支持体
上の画像を画像幅よりも細かいピッチの光ビームで画像
幅方向に走査し、各走査点毎の光ビーム状態（ビーム長
さ）を測定することにより各走査点毎の画像表面位置を
測定する画像表面測定工程と、この画像表面測定工程に
よる測定結果に基づいて画像の断面プロファイルの描出
工程と、画像の各ピッチごとの高さ、幅を算出する画像
高さ、画像幅算出工程とを具備する。

【０００８】また、断面プロファイル描出工程で得られ
た断面プロファイルから画像高さ、および画像幅を算出
する画像幅算出工程において、画像支持体からの画像部
の高さ、および画像幅は以下の式により求める。 画像高さ＝Ｉｍａｘ−（Ｉｍｉｎ＋ｍ） ０≦ｍ≦μ−２σ ここで、 Ｉｍａｘ：プロファイルの最大値またはその最大値を含
む前後３から２０個所の測定値の平均値。 Ｉｍｉｎ：プロファイルの最小値またはその最小値を含
む前後３から２０個所の測定値の平均値。 ｍ：画像支持体の表面高さからの画像部として認識する
画像高さのパラメータ。 μ；画像を形成する粉体体積分布からの平均粒径。 σ：粉体体積分布を正規分布に当てはめたときの標準偏
差。 画像幅＝高さで規定したＩｍｉｎの位置からｍ値分正の
方向の位置（Ｉｍｉｎ＋ｍ）に水平線を引き、その水平
線とプロファイルの交わった位置の二点間の距離

【０００９】また、感光体の表面に現像化されたドラム
軸に垂直な方向の線、および斜め方向の線は、その直線
に垂直な方向に光ビームを走査させ、その走査ピッチは
一画素幅のｎ倍分（ｎは１以上の整数）とした均等幅と
し、測定値の平均値を画像幅とする測定方法を具備す
る。

【００１０】本発明の粉体現像剤により可視現像化され
た画像支持体上の画像を測定する画像測定装置は、レー
ザーフオーカス変位計を画像に対して移動自在な支持手
段により、光ビームを画像幅より細かいピッチで画像幅
方向に沿って走査させ、各走査ピッチ毎に走査点の光ビ
ーム長を測定する画像表面測定手段と、この画像表面測
定手段により測定される測定結果に基づいて、走査ピッ
チ毎の画像の断面プロファイルを描出する断面プロファ
イル描出手段と、断面プロファイル描出手段で描かれた
走査ピッチ毎の断面プロファイルから画像高さ、および
画像幅を算出する画像算出手段を具備する。

【００１１】また、断面プロファイル描出手段で描かれ
た断面プロファイルから画像高さ、および画像幅を算出
する画像幅算出手段は、画像支持体からの画像部の高
さ、および画像幅を以下の式により求める。 画像高さ＝Ｉｍａｘ−（Ｉｍｉｎ＋ｍ） ０≦ｍ≦μ−２σ ここで、 Ｉｍａｘ：プロファイルの最大値またはその最大値を含
む前後３から２０個所の測定値の平均値。 Ｉｍｉｎ：プロファイルの最小値またはその最小値を含
む前後３から２０個所の測定値の平均値。 ｍ：画像支持体の表面高さからの画像部として認識する
画像高さのパラメータ。 μ；画像を形成する粉体体積分布からの平均粒径。 σ：粉体体積分布を正規分布に当てはめたときの標準偏
差。 画像幅＝高さで規定したＩｍｉｎの位置からｍ値分正の
方向の位置（Ｉｍｉｎ＋ｍ）に水平線を引き、その水平
線とプロファイルの交わった位置の二点間の距離

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。 （実施の形態１）図１は本発明が適用された画像測定装
置の実施の一形態を示し、図４は側面図を示す。レーザ
フォーカス変位計２０が組み込まれた測定ヘッド２００
は、Ｘ方向及びこれに直交するＹ方向に移動可能なＸ−
Ｙステージ２１０上に載置する記録用紙Ｐにパターン形
成手段５７により形成された画像部Ｇにレーザビームを
照射する。Ｘ−Ｙステージ２１０は駆動用のコントロー
ラ（図示せず）により矢印Ｘに示す方向、および方向Ｘ
に直交する方向に移動可能となっている。また、画像測
定装置は画像部Ｇに照射したレーザビームによる測定値
により、画像処理用のパーソナルコンピュータ（演算装
置）５０による画像幅、および画像高さを求める構成と
なっている。

【００１３】次に、測定ヘッド２００に組み込めれてい
るレーザフォーカス変位計２０を図５に示す概略図によ
り説明する。半導体レーザ２１から出た光はハーフミラ
ー２３、コリメートレンズ２４、対物レンズ２５を通
り、基準距離に配設される対象物２２上で集光される。
この集光された光は反射して再びハーフミラー２３に戻
り、直角方向に反射してピンポール２７の位置で一点に
集光さる。ピンホール２７を通った光は受光素子３０に
たどり着き、受光信号３５として検知される。

【００１４】ここで、対象物２２の位置が基準距離にな
く、例えば基準位置より短い距離に在る対象物２２’、
あるいは基準距離より長い距離に在る対象物２２’’が
あった場合、半導体レーザ２１から対象物までの照射距
離が変動する。このため、対象物２２’，対象物２
２’’で反射した光はピンホール２７の位置で集光され
ない。その結果、受光信号３５として検知されない。受
光信号として検知されなかったときは、対物レンズ２５
を音叉４０で機械的に移動させ、対象物で反射したレー
ザ光がピンホール２７を通過して受光信号３５０が検知
された時の対物レンズ２５の位置を音叉位置検出センサ
４１、対物レンズ位置信号４５により検出して、対象物
２２’，または対象物２２’’までの距離を測定する構
成となっている。なお、符号３３、４４はアンプを示し
ている。

【００１５】上記のレーザフォーカス変位計２０を組み
込んだ測定ヘッド２００を具備する実施の形態に係わる
画像測定装置の動作を工程毎に説明する。……図１、図
２、図３参照 （１）画像部測定工程 Ｘ−Ｙステージ２１０上にパターン形成手段５７により
粉体現像剤を使用して可視像化された画像部Ｇを形成す
る記録用紙Ｐを密着させる。Ｘ−Ｙステージ２１０毎に
画像部Ｇを横切る方向（Ｘ方向）にレーザからの光ビー
ムＢｍを対物レンズを通じて照射する。例えば、光ビー
ムＢｍの走査ピッチＳを１μｍとなるようにヘッド支持
部材２５０を移動させて走査する。そして、測定ヘッド
２００に組み込んだレーザフォーカス変位計２０にて画
像部Ｇに対応した箇所に至る距離を走査ピッチＳごとに
測定する。

【００１６】（２）演算工程 走査ピッチ毎に測定ヘッド２００にて測定される測定値
は、画像測定装置の演算装置５０に取り込まれる。この
測定値は、走査する方向（方向Ｘ）での画像部Ｇの高さ
方向ｈの測定値となる。

【００１７】（３）画像の断面プロフアイル描画工程…
…図３参照 画像部Ｇの測定値から画像部Ｇの走査方向（幅方向）で
の断面形状を、断面プロフアイル描画手段５３により描
く。Ｘ軸に走査距離をとり、走査ピッチごとの測定値を
Ｚ軸に表すと、Ｚ＝０を用紙面とした画像Ｇの断面形状
（プロフアイル）１００が描ける。

【００１８】（４）画像幅算出工程……図３参照 断面プロフアイル描画工程で描かれた断面プロファイル
１００により算出手段５１により画像高さＨ、および画
像幅Ｗを算出する。描かれた断面プロフアイル１００を
拡大して図３に示す。図において、画像部Ｇの高さが最
も低く測定された位置を線ｈ1で示し、この線ｈ1から寸
法ｍ高い位置に線ｈ2を印線したとき、線ｈ2とプロフア
イルとが交わった点をＷ1、Ｗ2とすると、点Ｗ1から点
Ｗ2までが画像Ｇの幅Ｗとする。ｍは画像部Ｇにおいて
画像とみなす高さのパラメータである。ここで、演算装
置による断面プロファイルからの被画像部の高さ、およ
び幅を求める方法を説明する。 画像を形成する粉体現像剤の条件 使用粉体の体積分布からの平均粒径μ＝８．９μｍ 使用粉体の体積分布からの標準偏差σ＝２．９５μｍ 使用現像剤の条件より画像部としてみなす基準の画像高
さ 画像担持体部の高さの基準とみなす位置 ０≦ｍ≦μ−
２σ＝３を満足 使用現像剤の条件を当てはめると、 ｍ＝１ となる。

【００１９】そして、断面プロフアイル１００における
最大高さ、最小高さは次のようになる（図３参照）。 画像部Ｇの最大高さ（Ｉｍａｘ）＝９．７μｍ 画像部Ｇの最小高さ（Ｉｍｉｎ）＝０．８μｍ 以上の数値より、 画像部Ｇの高さ Ｈ＝Ｉｍａｘ−（Ｉｍｉｎ＋ｍ）＝
７．９μｍ 画像部Ｇの幅 Ｗ＝５６μｍ として算出される。このように算出された画像高さおよ
び画像幅により、画像形成条件調整手段５５は画像形成
手段に調整信号を出力して画像の再現性の向上を図るも
のである。

【００２０】このように、この測定装置は、レーザ２１
からの光ビームを対物レンズ２５を通じて画像支持体２
１０上の画像Ｇにその画像幅Ｗよりも十分に小さいスポ
ット径で照射させ、対物レンズ２５を動かすことによっ
て画像Ｇからの反射ビームをピンホール２７を介して受
光素子３０に導くものであって、レーザビームがピンホ
ール２７を通過する時の対物レンズ２５の位置を検出す
ることにより画像Ｇまでの距離を測定するレーザフォー
カス変位計２０を用いて、レーザフォーカス変位計２０
と画像支持体２１０との相対距離を一定に保ちながら、
画像Ｇを画像幅Ｗよりも十分細かいピッチＳで画像幅Ｗ
方向に沿って可動ステージ２５０を移動走査することに
より、移動走査に伴うレーザフォーカス変位計２１の各
走査点に対応する画像Ｇ表面に関する測定ができ、この
結果に基づいて断面プロファイル算出手段５１により画
像Ｇの細線の計測が確実にできる。

【００２１】この実施の形態による測定方法、および装
置では、光ビーム走査方向に１μｍのピッチでの画像の
高さ方向の測定値が得られるので、精度の高い断面プロ
ファイルを描くことができ、この精度の高い断面プロフ
ァイルにより、走査ピッチ毎の画像の高さ、像幅の値が
得られる。また、この測定方法は、測定した値から描く
断面プロファイルから、最大点Ｉｍａｘと最小点Ｉｍｉ
ｎを求め、さらに画像形成に用いる粉体現像剤の体積分
布からの平均粒径、標準偏差にて、断面プロファイルを
水平に横切る基準位置ｍ、すなわち画像保持材（用紙表
面位置）の高さ位置を決めているので、これによって画
像部Ｇのみの高さＨおよび幅Ｗが求められる。したがっ
て、一度決めた基準位置の値ｍを用いれば測定者による
測定誤差が出ないことになる。

【００２２】以上説明したように、従来の画像高さを測
定する一般的な方法である触針式三次元測定器において
は、その触針計の影響を受け、十分な分解能が得られ
ず、また、走査型ミクロ濃度計による測定方法では最小
測定領域（アパチャ：例えば、１０μｍ×５００μｍ）
のサイズによる影響を受けたが、本測定方法、および装
置ではレーザセンサのスポット径（０．１から５μｍ）
および分解能（０．０１から１μｍ）による影響を受け
るのみで、比較の上でも非常に分解能が高い。また、走
査型ミクロ濃度計にて測定できない微小な大きさの画像
でも本測定方法および装置では測定可能である。

【００２３】（実施の形態２）図６はプロセス方向にレ
ーザ露光して得た感光体ドラム上の現像像で、１ビット
ラインの模擬画像を示している。この図のように、１ビ
ットライン画像Ｌに対し、垂直な方向に測定センサを走
査させる。走査ピッチＳ1は画素幅のｎ倍分（ｎは１以
上の整数）とする。画素幅を均等幅にスキャンし、それ
らの平均値を線幅とする。あるいは、必要に応じその線
幅の最小値、最大値を得ることができる。なお、本実施
の形態では感光体ドラム上の現像像を測定しているが、
同様に、用紙上の転写像、定着像を測定することも可能
である。また、本実施の形態ではプロセス方向（感光体
ドラム軸に垂直な方向）の線について示したが、ドラム
軸に対し斜めの線であっても同様に測定が可能である。
このように、この測定方法は、感光体上に形成された現
像像を直接測定することもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、画像の表面位置を細かい走査ピッチで測定し、その
測定結果に基づいて画像の断面プロファイルを算出して
いるので、細線、特に１ビットラインの断面プロファイ
ルを正確に測定でき、最大高さ、最小高さと同時に線幅
も測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 画像測定装置の概要説明図。

【図２】 測定方法の説明図。

【図３】 画像断面プロフアイルの説明図。

【図４】 画像測定装置の側面図。

【図５】 レーザフォーカス変位計の原理説明図。

【図６】 第２の実施の形態による測定方法の説明図。

【符号の説明】

２０ レーザフォーカス変位計、 ２１ 半導体レー
ザ、 ２２ 対象物、２３ ハーフミラー、 ２４ コ
リメートレンズ、 ２５ 対物レンズ、 ２７ピンホー
ル、 ３０ 受光素子、 ３５ 受光信号、 ４０ 音
叉、 ４１音叉位置検出センサ、 ４５ 対物レンズ位
置信号、 ５０ 演算装置、 ５１断面プロフアイル算
出手段、 ５３ 断面プロフアイル描画手段、 １００
断面プロフアイル、 ２００ 測定ヘッド、 ２１０
Ｘ−Ｙステージ、 ２５０ 可動ステージ、 Ｐ 用
紙。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体現像剤により可視現像化された画像
   支持体上の画像を測定する画像測定方法において、 画像に対して、光ビームを画像幅より細かいピッチで、
   画像幅方向に沿って走査し、各走査ピッチ毎に走査点の
   光ビーム長を測定する画像表面測定工程と、 この画像表面測定工程による測定結果に基づいて、走査
   ピッチ毎の画像の断面プロファイルを描出する断面プロ
   ファイル描出工程と、 断面プロファイル描出工程で得られた走査ピッチ毎の断
   面プロファイルから画像高さ、および画像幅を算出する
   画像算出工程を備えてなる画像測定方法。
2. 【請求項２】 断面プロファイル描出工程で得られた断
   面プロファイルから画像高さ、および画像幅を算出する
   画像幅算出工程において、画像支持体からの画像部の高
   さ、および画像幅は以下の式により求められる請求項１
   記載の画像測定方法。 画像高さ＝Ｉｍａｘ−（Ｉｍｉｎ＋ｍ） ０≦ｍ≦μ−２σ ここで、 Ｉｍａｘ：プロファイルの最大値またはその最大値を含
   む前後３から２０個所の測定値の平均値。 Ｉｍｉｎ：プロファイルの最小値またはその最小値を含
   む前後３から２０個所の測定値の平均値。 ｍ：画像支持体の表面高さからの画像部として認識する
   画像高さのパラメータ。 μ；画像を形成する粉体体積分布からの平均粒径。 σ：粉体体積分布を正規分布に当てはめたときの標準偏
   差。 画像幅＝高さで規定したＩｍｉｎの位置からｍ値分正の
   方向の位置（Ｉｍｉｎ＋ｍ）に水平線を引き、その水平
   線とプロファイルの交わった位置の二点間の距離
3. 【請求項３】 画像表面測定工程において、光ビーム長
   はレーザーフオーカス変位計を用いて計測してなる請求
   項１記載の画像測定方法。
4. 【請求項４】 感光体の表面に現像化されたドラム軸に
   垂直な方向の線、および斜め方向の線よりなる画像測定
   方法は、その直線に垂直な方向に光ビームを走査させる
   と共に、その走査ピッチを一画素幅のｎ倍分（ｎは１以
   上の整数）とする均等幅とし、走査ピッチ毎に走査点の
   光ビーム長を測定し、測定値の平均値を画像幅としてな
   る画像測定方法。
5. 【請求項５】 粉体現像剤により可視現像化された画像
   支持体上の画像を測定する画像測定装置において、 画像に対して、光ビームを、画像幅方向に沿って走査さ
   せ、各走査ピッチ毎に走査点の光ビーム長を測定する画
   像表面測定手段と、 画像表面測定手段を支持し、画像幅より細かいピッチで
   移動可能な測定手段の支持手段と、 この画像表面測定手段により測定される測定結果に基づ
   いて、走査ピッチ毎の画像の断面プロファイルを描出す
   る断面プロファイル描出手段と、 断面プロファイル描出手段で描かれた走査ピッチ毎の断
   面プロファイルから画像高さ、および画像幅を算出する
   画像算出手段を備えてなる画像測定装置。
6. 【請求項６】 断面プロファイル描出手段で描かれた断
   面プロファイルから画像高さ、および画像幅を算出する
   画像幅算出手段は、画像支持体からの画像部の高さ、お
   よび画像幅を以下の式により求める請求項５記載の画像
   測定装置。 画像高さ＝Ｉｍａｘ−（Ｉｍｉｎ＋ｍ） ０≦ｍ≦μ−２σ ここで、 Ｉｍａｘ：プロファイルの最大値またはその最大値を含
   む前後３から２０個所の測定値の平均値。 Ｉｍｉｎ：プロファイルの最小値またはその最小値を含
   む前後３から２０個所の測定値の平均値。 ｍ：画像支持体の表面高さからの画像部として認識する
   画像高さのパラメータ。 μ；画像を形成する粉体体積分布からの平均粒径。 σ：粉体体積分布を正規分布に当てはめたときの標準偏
   差。 画像幅＝高さで規定したＩｍｉｎの位置からｍ値分正の
   方向の位置（Ｉｍｉｎ＋ｍ）に水平線を引き、その水平
   線とプロファイルの交わった位置の二点間の距離
7. 【請求項７】 画像表面測定手段は、レーザーフオーカ
   ス変位計を用いてなる請求項５記載の画像測定装置。