JP2004101358A

JP2004101358A - Color-measuring device and image forming device using the same

Info

Publication number: JP2004101358A
Application number: JP2002263111A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Sakai; 酒井　義彦; Makoto Kano; 狩野　真; Masaru Kootani; 古尾谷　賢
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2004-04-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color-measuring device constituted by using LED which is a small and low cost spectroscopic light source, less affected by scattering of luminous wavelength being a specific problem of LED and consists of minimum necessary number of colors, and capable of accurately measuring color. <P>SOLUTION: The color measuring device comprises a plurality of light sources with different luminous wavelength regions and a light receiving means receiving reflection light from a measuring object illuminated individually by the light sources and is constituted to measure the color of measuring object color regenerated by a single color or mixing of two or more colors of three primary colors, yellow, magenta and cyan. Four or more light sources are used, and the emission peak wavelength of each light source has a variation rate against the wavelength of the characteristic curve is within -1.0% to +1.0% per wavelength of 1nm, when indicating the spectral reflection characteristic of measuring object color in visible wavelength range, on a wavelength-reflectance graph. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば記録シート上に形成されたカラー画像の色彩を計測するための色彩計測装置に係り、特に、波長分布の異なる光を照射する複数の光源を備え、可視光の波長範囲において分光された光を測定対象に照射すると共に、その反射光から測定対象色の色彩計測を行う所謂前分光型の色彩計測装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【非特許文献１】Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　Ｃｏｌｏｒ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　Ｍｅｔｒｉｃｓ　Ｕｓｉｎｇ　ａ　Ｃｏｌｏｒ　Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ　Ｄａｔａｓｅｔ，　ＣＯＬＯＲ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，　ｖｏｌ．　１４，　Ｎｕｍｂｅｒ　３，　Ｊｕｎｅ　１９８９
【特許文献１】特開平１−１６９４６７号公報
【特許文献２】特開昭６２−２９６６６９号公報
【特許文献３】特開昭６３−１８５２７９号公報
【特許文献４】特開平５−１９９４０７号公報
【特許文献５】特開平９−１７１２７９号公報
【特許文献６】特開昭６３−０２０９５６号公報
【特許文献７】特開平５−９３６５４号公報
【特許文献８】特開２０００−２９２２５９号公報
【０００３】
コンピュータを中心としたネットワーク技術の進展により、画像出力装置としてのネットワークプリンタが急速に普及してきている。特に、出力する画像のカラー化に伴い、近年、カラープリンタの開発が盛んになっており、カラー画質の維持安定性の向上、複数のカラープリンタ間におけるカラー画質の均一化などの要求が高まって来ている。とりわけ、色再現性に関しては、設置環境や経時変化、あるいは機械の個体差によらず高い安定性が求められている。
【０００４】
一般に、人間の色差に対する感度は極めて高いことが知られている。時間的・距離的に隣接していない画像であっても、比較すべき画像の色差が均等色空間ＣＩＥ−Ｌａｂにおいて△Ｅ＝５程度あれば、かかる色差は観測者や状況によらずに識別可能であり、公知の文献によれば、差が認識できなくなるためにはΔＥ＝３程度でなければならないことが知られている（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　Ｃｏｌｏｒ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　Ｍｅｔｒｉｃｓ　Ｕｓｉｎｇ　ａ　Ｃｏｌｏｒ　Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ　Ｄａｔａｓｅｔ，　ＣＯＬＯＲ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，　ｖｏｌ．　１４，　Ｎｕｍｂｅｒ　３，　Ｊｕｎｅ　１９８９　）。
【０００５】
このような事実から、画像再現性の目標レベルを人間の色差認識限界以下に設定しようとすると、画像形成装置に対する要求値は色差ΔＥ＝３以下といったような非常に高いものになる。しかし、周知のように、電子写真方式を用いた画像形成装置では記録画像を形成するための各作像プロセスが不安定であり、このような高い要求値を満たすことは困難であった。これは、そもそも電子写真方式が静電現象を利用しているためであり、温度や湿度といった環境条件や、あるいは感光体や現像剤の経時的な劣化等により、装置自体の画像出力状態が変わり、画像再現性が変動してしまうためである。
【０００６】
そのため、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像濃度を最適に保つためのフィードバック制御がごく一般に用いられている。　具体的には、環境センサによって装置内の温度及び湿度を計測し、この計測値に基づいて作像エンジンの画像形成条件を設定する一方、この新たな画像形成条件の下で濃度パッチと称されるサンプル画像を実際に形成し、この濃度パッチの実際の濃度を計測した後、計測した濃度パッチの濃度と目標濃度との誤差分を求め、これにフィードバックゲインを乗じることによって、画像形成条件の補正量を算出することが行われている。例えば、特開平１−１６９４６７号公報は、濃度パッチの実濃度から求めた補正値を用い、感光体の露光条件や現像器に印加する現像バイアスを制御することを開示している。
【０００７】
上記濃度パッチとしては、未だ記録シートに転写されていない現像工程後における未定着なトナー像の濃度パッチ、あるいは用紙などの記録媒体上に形成された定着工程後の濃度パッチが用いられる。　未定着濃度パッチが用いられる理由としては、用紙上に作成される転写像や定着像に比較して作成および消去が簡単であること等が考えられるが、かかる未定着濃度パッチは定着画像濃度との相関が高いとはいえ、後工程である転写工程や定着工程における変動に関しては、その影響を検知することは不可能である。　一方、定着工程後の濃度パッチが用いられる理由としては、画像の形態として最終的にユーザーが手にする定着画像そのものであり、転写工程や定着工程における変動要因を含めて画像品質を評価できるためである。
【０００８】
記録シートに定着した画像の濃度をモニタしている例としては、特開昭６２−２９６６６９号公報、特開昭６３−１８５２７９号公報、特開平５−１９９４０７号公報に代表されるように、画像形成装置としての複写機に設けられたスキャナー部を利用するものが公知である。しかしこの方法では、ユーザー自身が一旦出力された記録シートをスキャナー部に移して再度読み取りを行せ、それによって定着後の濃度パッチをモニターすることになるので、日常の画質管理としては甚だ煩わしいものであった。　また、複写機ではなく、プリンタなどのようにスキャナー部を備えていない画像形成装置には適用することができなかった。
【０００９】
一方、特開平９−１７１２７９号公報には、記録シート上に定着された濃度パッチをオンラインでモニタするための色彩計測装置を定着工程の後段に備えたカラー画像形成装置が開示されている。かかる色彩計測装置は、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣの各トナー単色に対応した、ブルーＢ、グリーンＧ、レッドＲの発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として、出力画像からの反射光をフォトダイオードによって受光するように構成されている。このように、色彩計測装置の光源としてＬＥＤを用いた例は特開昭６３−０２０９５６号公報にも示されている。このように、光源フィルターやＬＥＤ等、照射光が特定の波長領域に分光された分光光源を使用する所謂前分光型の色彩計測装置は、白色光源の照射光から得られた濃度パッチの反射光を回折格子や多数のフィルタで分光する所謂後分光型の色彩計測装置に比べ、低コスト化やサイズダウンが図り易いといった利点がある。
【００１０】
また、ＬＥＤの発光スペクトルはＲＧＢフィルタ等を用いた分光に比べて帯域が狭く、一般的には全色域を高精度で分光するのが困難であると言われている。この点、前述の特開平９−１７１２７９号公報では、濃度パッチをイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣの単色パッチとして形成し、色彩計測装置は各単色トナーの付着量の検知すなわち各単色トナー濃度を検知することに限定した使用方法を採っており、一次色であるＹＭＣの三色のみを評価することで、前述したＬＥＤの帯域幅の欠点を補っていた。
【００１１】
しかし、ＹＭＣ単色のような所謂一次色だけでなく、これらの重ね合わせによる二次色や三次色を評価するためには、単色濃度だけをモニタしたのでは不十分であり、画像形成装置が出力可能な色再現範囲内のすべての色域における色彩値、例えば、デバイスインディペンデントな均等色空間における色彩値であるＣＩＥ−Ｌａｂ値（Ｌ＊ａ＊ｂ）等を計測しなくてはならない。しかし、ＣＩＥ−Ｌａｂ値を精度良く計測するには、三原色とは言えＲＧＢの３色光源だけでは不十分であることが判っている。
【００１２】
一般に、前分光型の色彩計測装置において高精度で色彩計測を行うには、多色の分光光源を使う場合が多く、例えば特開平５−９３６５４号公報には、ＲＧＢ光源フィルターに加えて別の色分類フィルターによる多色化の例が示されている。また、特開２０００−２９２２５９号公報には、ＬＥＤ光源の色数として、ＬＥＤ発光波長が可視光域で波長連続性を保つために、８　色のＬＥＤ及びこれらＬＥＤ集光用の集光光学系を用いる必要があると示されている。
【００１３】
しかし、フィルターの追加やＬＥＤの色数の増加は周辺機器も含めて構成要素の増加に直結し、色彩計測装置の小型化や低コスト化を進める上で大きな障害となる。このため、前分光型の色彩計測装置用の光源としてＬＥＤを用いることの本来の特徴点、すなわち小型化及び低コスト化という利点を生かすことができないという問題点が生じる。
【００１４】
また、小型で且つ低コストな発光デバイスであるＬＥＤを用いる上で避けることができない問題として、ＬＥＤ素子固有の発光波長バラツキの問題がある。この波長バラツキによって、最終的な色彩計測の絶対精度や、組み立てた色彩計測装置の個体間の計測誤差が劣化するおそれがある。
【００１５】
更に、多色の分光光源による前分光型色彩計測装置の場合、各分光光源の反射率をＣＩＥ−Ｌａｂ値へ変換する必要があるが、この方法としては、特開２０００−２９２２５９号公報にあるように、各分光光源反射率をＸＹＺ表色系の三刺激値（ＸＹＺ値）に一旦変換し、その後、三刺激値からＣＩＥ−Ｌａｂ値に演算処理により変換することが可能である。しかし、三刺激値が低い色領域においては２段階変換によって計測誤差が累積されるため、計算によって求めた色彩値の精度が著しく劣化するという問題点があった。
【００１６】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、小型で且つ低コストな分光光源であるＬＥＤを用いて「前分光型色彩計測装置」を構成する際に、ＬＥＤ固有の問題である発光波長バラツキによる影響を受け難く、しかも必要最小限の色数からなるＬＥＤを用いて高精度の色彩計測を行うことが可能な色彩計測装置を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の他の目的は、測定対象色から得られた反射率をＣＩＥ−Ｌａｂ値へ変換する場合に、変換誤差が少なく、全色域に渡って高精度の色彩計測を行うことが可能な色彩計測装置を提供するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
ＬＥＤを用いて前分光型の色彩計測装置を構成する場合に、通常であれば、発光波長領域の異なるＬＥＤを数多く組み合わせる程、可視光の波長域を連続的にカバーすることができ、色彩値の計測を高精度で行うことができるものと思われる。そこで、可視光波長域を略カバーし且つ発光波長が互いに異なる市販品のＬＥＤ９色を準備し、これら９色のＬＥＤから任意に選んで組み合わせた４色のＬＥＤを光源とした計測装置１６種、５色のＬＥＤを光源とした計測装置２３種、６色のＬＥＤを光源とした計測装置６種、７色のＬＥＤを光源とした計測装置４種、８色のＬＥＤを光源とした計測装置２種、９色のＬＥＤを光源とした計測装置１種を想定し、色彩値の判っている３０色のサンプルカラーについてシミュレーションによって計測を行い、計測した色彩値に含まれる誤差を評価する実験を行った。
【００１９】
その結果、ＬＥＤの色数が多い場合でも、計測誤差の大きい例が存在する一方、ＬＥＤの色数が４色と少ない場合でも、９色の場合よりも計測誤差の小さい例が存在することが判明した。更に、検討を重ねていくと、選択されたＬＥＤの発光波長領域が特定の波長領域を含む場合に、計測誤差の悪化が認められることや、これとは別の特定の波長領域を含む場合に、計測誤差が改善されることが明らかとなってきた。そして、実験結果を検討した結果、色彩値の計測精度を高めるＬＥＤの組み合わせに関し、以下の２つの条件を見出した。
【００２０】
先ず、第１の条件は、各ＬＥＤ光源の発光波長領域が、可視波長範囲における測定対象色の分光反射特性を波長−反射率グラフ上に表した場合に、その特性曲線の波長に対する変化率が波長１ｎｍ当たり、−１．０〜＋１．０％の範囲に存在することである。
【００２１】
本発明の色彩計測装置における測定対象色はＹＭＣの２色以上の重ね合わせによって形成される二次色及び三次色を含み、これらの色の分光反射特性を可視光の波長範囲において波長−反射率グラフ上に描くと、その特性曲線は各色毎に特有な曲線となる。測定対象色はＬＥＤ光源の照射光の波長領域に関し、この特性曲線で示される反射率を与えることになる。
【００２２】
しかし、色彩計測装置に搭載されたＬＥＤの個体差により、同色のＬＥＤであっても発光波長領域にはバラツキが生じ、その結果、見かけ上は同色のＬＥＤを用いたとしても、測定対象色の反射率は異なったものとなってくる。このとき、測定対象色の反射率が波長の変化に対して大きく変化している領域に対し、ＬＥＤの発光波長領域が重なると、ＬＥＤの発光波長領域のバラツキに対して測定対象色の反射率が大きく変化することになり、ＬＥＤの個体差が色彩値の計測精度に大きな影響を与えることになる。
【００２３】
従って、波長に対する測定対象色の反射率（％）の変化が小さい領域、具体的には波長１ｎｍ当たり−１．０〜＋１．０％の変化を示す領域に対して、ＬＥＤの発光波長領域が重なっていれば、ＬＥＤの個体間において発光波長領域がばらついたとしても、かかるバラツキを原因とする反射率の変化を小さく抑えることができ、結果として色彩値の測定精度を高めることが可能となる。
【００２４】
３０色のサンプルカラーについて実際に分光反射特性を調べたところ、反射率の変化が大きな波長領域はある程度重なっており、これら波長領域を避けてＬＥＤを選択すれば、色彩値の測定精度を高めることが可能である。具体的には、使用する各ＬＥＤの発光ピーク波長が５８５〜６１５ｎｍ以外の波長領域に存在するのが好ましい。
【００２５】
また、４８５〜５１５ｎｍの波長領域でも分光反射特性の反射率の変化は大きく、かかる観点からすれば、各ＬＥＤの発光ピーク波長は４８５〜５１５ｎｍ、５８５〜６１５ｎｍ以外の領域に存在することが好ましい。
【００２６】
次に、第２の条件は、各ＬＥＤ光源の分光反射特性を波長−反射率グラフ上に表した場合に、その特性曲線によって囲まれるエリアの５０％以上がＸＹＺ表色系の等色関数の各曲線によって囲まれるエリアと互いに重なり合っていることである。
【００２７】
このような色彩計測装置では、測定対象色の分光反射特性から得られた反射率をＸＹＺ表色系の等色関数と対比し、３刺激値（ＸＹＺ値）を導き出すことによって色彩値を決定している。従って、計測精度を高めるためには、各ＬＥＤ光源の照射光の波長領域に対して前記等色関数が良好な応答性を示すことが必要であり、そのためには、ＬＥＤ光源の分光反射特性の曲線によって囲まれるエリアと、等色関数の曲線によって囲まれるエリアとが大きく重なりあっているのが好ましい。実験の結果によれば、各曲線をそのピーク値で規格化し、これらの重なり具合が５０％以上であれば、反射率を三刺激値に変換する場合の誤差が少なくなり、色彩値の測定精度を高めることが可能となることが判った。
【００２８】
等色関数の曲線を波長−反射率グラフ上に表したところ、４８０〜４９５ｎｍにおいてＸＹＺの等色関数は大きく落ち込んでおり、この波長領域を除くエリア、すなわち４２０〜４８０、４９５〜６５０の波長領域に各ＬＥＤの発光ピーク波長が存在するのが好ましい。
【００２９】
また、本発明の色彩計測装置においては、分光光源としてのＬＥＤの照射光が測定対象色によって反射され、その反射率を受光素子で検知した後、かかる反射率からデバイスインディペンデントな値である均等色空間の色彩値を導き出すのだが、反射率から均等色空間の色彩値へ変換を行う場合に、反射率を均等色空間の色彩値へ直接変換する第１の変換処理経路と、反射率からＸＹＺ表色系の三刺激値を経て均等色空間の色彩値へ変換する第２の変換処理経路のいずれで変換処理しても差し支えない。
【００３０】
三刺激値ＸＹＺのいずれかひとつでも１０以下となるような場合には、反射率をＸＹＺ表色系の三刺激値に変換する際に、かかる変換の誤差レベルが測定対象色の三刺激値それ自体との比率において無視できない程度となってしまうため、得られた三刺激値を更に均等色空間の色彩値に変換した場合には、著しく誤差が大きくなってしまう。このため、計測誤差を抑えるという観点からすれば、三刺激値を指標とし、測定対象色の三刺激値のいずれか一つでも規定値よりも小さい場合に第１の変換経路を、三刺激値の総てが規定値よりも大きい場合に第２の変換経路を選択するように構成するのが好ましい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の色彩計測装置及びこれを用いた画像形成装置を添付図面に沿って詳細に説明する。
図１は本発明の色彩計測装置を搭載したフルカラーレーザビームプリンタの画像出力部（ＩＯＴ）の概略構成を示すものである。このレーザビームプリンタはイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色毎にトナー像を形成する４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋを備えると共に、各作像エンジンからトナー像が一次転写される中間転写ベルト２０を備え、かかる中間転写ベルト２０に多重転写されたトナー像を記録シートＰに二次転写してフルカラー画像を形成するように構成されている。
【００３２】
４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは中間転写ベルトの回転方向に関して直列的に配設されており、各色の画情報に応じて形成したトナー像を中間転写ベルト２０に対して順次一次転写するようになっている。これら４基の作像エンジンは中間転写ベルト２０の回動方向に沿ってイエロー１０Ｙ、マゼンタ１０Ｍ、シアン１０Ｃ及びブラック１０Ｂｋの順に配設されており、最も頻繁に使用されるであろうブラックの作像エンジン１０Ｋが最も二次転写部の近傍に配置されている。また、これら作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、各作像エンジンに具備された感光体ドラム１１を画情報に応じて露光するラスタ走査ユニット１２を夫々備えており、各色の画情報に応じて変調されたレーザ光Ｂｍが各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１を露光するようになっている。
【００３３】
また、各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、感光体ドラム１１と、この感光体ドラム１１を一様な背景部電位にまで帯電させる帯電器１３と、上記レーザ光Ｂｍの露光によって感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器１４と、トナー像を中間転写ベルト２０に転写した後の感光体ドラム１１の表面から残留トナーや紙粉を除去するクリーナ１５と、このクリーナによる清掃に先立って残留トナーを除電するクリーニング前除電器１６とを備えており、感光体ドラム１１上に各色の画情報に応じたトナー像を形成し得るように構成されている。
【００３４】
そして、このように構成されたカラーレーザビームプリンタによるフルカラー画像の形成に当たっては、先ず、各色の入力画像信号に応じてラスタ走査ユニット１２が各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの感光体ドラム１１を所定のタイミングで露光し、これによって各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの感光体ドラム１１上には画情報に応じたトナー像が形成される。各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋで形成されたトナー像は回動する中間転写ベルト２０に対して順次一次転写され、かかる中間転写ベルト２０上には各色トナー像が重なり合った多重トナー像が形成される。
【００３５】
一方、記録シートＰは図中に破線で示す所定のシート給送通路４６を経て中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０とが接する二次転写部に給送される。中間転写ベルト２０を挟んで二次転写ロール３０と対向するバックアップロール２４には所定の転写バイアス電圧が印加されており、中間転写ベルト２０上に保持されていたトナー像は二次転写ロール３０とバックアップロール２４との間に形成された転写電界によって記録シートＰに静電転写される。
【００３６】
トナー像の二次転写がなされた記録シートＰは中間転写ベルト２０から剥離された後、直列的に配置された二連のシート搬送ベルト４３によって定着器４４へと搬送され、トナー像の定着がなされた後に図示外の排出トレイ４５へ排出される。そして、定着器４４の後段の装置内には本発明の色彩計測装置１が設けられており、記録シートＰに定着されたサンプル画像としてのカラーパッチの色彩値を検出するように構成されている。
【００３７】
図２は上記色彩計測装置１の概略構成を示す図である。この色彩計測装置１は、記録シートＰ上のカラーパッチ２の表面に光を照射する可視光発光ダイオード３（ＬＥＤ）と、このＬＥＤ３の発した光をカラーパッチ２に向けて照射するビーム整形手段４と、カラーパッチ２の反射光を受光する受光素子としてのフォトダイオード５と、カラーパッチ２の反射光を前記フォトダイオード５に向けて集光するレンズ６とから構成されている。　この色彩計測装置１ではカラーパッチ２の色彩値の測定精度を高めるため、発光波長領域の異なる４色以上のＬＥＤ１を備えており、図３に示すように、これらＬＥＤ１は前記集光レンズ６の光軸を中心に放射状に配置され、各ＬＥＤ１の照射光に対して生じたカラーパッチ２の反射光を一つのフォトダイオード５で受光することができるようになっている。尚、図３中では前記ビーム整形手段４は省略されている。
【００３８】
このように構成された本実施例のカラープリンタでは、温度・湿度等の環境変動や、感光体の経時劣化による応答特性の変動等に起因した記録画像濃度の変動を補償するため、定期的にサンプル画像としてのカラーパッチ２を記録シートＰ上に形成すると共に、かかるカラーパッチ２の色彩値を前記色彩計測装置１で測定し、カラーパッチ２の形成に用いた画情報の色彩値と計測した色彩値との差を把握することにより、画像出力部で用いられる各種の作像パラメータ、例えば、各作像エンジンにおける感光体１１の初期帯電量、露光強度、現像バイアス、現像器１４に対するトナー補給量等を補正するように構成されている。
【００３９】
図４は、かかる補正制御のための制御系を示すブロック図である。サンプル画像としてのカラーパッチを形成する際には、先ず、画像濃度制御部から基準パターン信号発生器に指示が出され、基準パターン信号発生器は予めメモリに格納されているカラーパッチ形成のための基準パターン信号を読み出し、これを画像出力部に対して送出する。これにより、各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは所定のタイミングで、しかも基準パターン信号により指示された濃度で各色の濃度パッチを形成する。これら濃度パッチは中間転写ベルト２０上で重ね合わされ、更には記録シートＰに二次転写された後に定着器４４で加熱定着され、記録シートＰ上にはイエロー、マゼンタ、シアンの混色による二次色又は三次色によるカラーパッチ２が形成される。
【００４０】
前記色彩計測装置１はこのようにして記録シートＰに定着されたカラーパッチ２の色彩値を計測する。計測された色彩値は画像濃度制御部に送られ、かかる画像濃度制御部は測定された色彩値とメモリ内に格納されていた基準パターン信号中の目標色彩値とを比較し、両者の差異に応じて、光量コントローラ、現像コントローラ、帯電器１３のグリッド電源に対して補正信号を送出する。また、測定された色彩値と目標色彩値との差異を色変換処理部にフィードバックし、色変換マトリクスの変換係数を補正することも可能である。更に、各色の階調性制御により補正を行うことも可能である。これにより、以降は補正された作像パラメータを用いて記録画像の形成が行われ、画情報中に示される色彩値に忠実な記録画像を形成することが可能となる。
【００４１】
もっとも、作像パラメータを精度良く補正するためには、前記色彩計測装置１がカラーパッチ２の色彩値を精度良く計測することが前提となる。発光波長領域の異なる複数のＬＥＤを光源として利用した所謂前分光型の色彩計測装置の最も簡易的な構成としては、いわゆる光の三原色である赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の各色を光源として用いることが多い。しかし、一般的に高精度な色彩計測を行うためには、可視光の全波長域を幾つかの波長帯域に分割し測定を行う分光色彩計測が必要であり、更に、この分光色彩計測の実施に当たっては発光波長領域の異なる約１０色程度のＬＥＤが必要であると言われており、ＬＥＤそのものの色数の増加や付加的な構成要素の増加を考え合わせると、高精度色彩計測装置の小型化、低コスト化を進める上での障害となっていた。
【００４２】
一方、測定すべき対象物はカラー画像形成装置で作成されたイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣの混色による色再現画像に略限定されるため、必ずしも可視光の全波長域に関してＬＥＤの発光波長領域をくまなく配置しなくとも、高精度の色彩値計測は可能であると考えられる。図５は、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣの混色によって形成された代表的な３０色のカラーパッチの分光反射特性を波長−反射率グラフ上に表したものである。これら３０色のカラーパッチは色空間内に略均等に分布するものを選んである。このグラフを見ると、各色の特性曲線は完全にランダムな形状をしているわけではなく、波長領域によって平坦な領域や変化が激しい領域など、曲線形状がパターン化されていることが伺われる。
【００４３】
そこで、一般に市販されている９色のＬＥＤを用意し、これらＬＥＤを任意に組み合わせて、光源数が３色〜９色と異なる６７種類の色彩計測装置を構成し、これら総ての色彩計測装置に関して前述の３０色のカラーパッチの色彩値の計測をシミュレーションにて行い、その計測精度を評価した。図６に使用した９色のＬＥＤの発光スペクトルの特性曲線を示す。かかる評価に当たっては、先ず、カラーパッチの反射光を受光したフォトダイオードの出力から光源となった各ＬＥＤの反射率を求めた後、これら反射率から行列式を用いてデバイスインディペンデントな色彩値であるＸＹＺ表色系の三刺激値ＸＹＺを求める。この三刺激値と予め既存の高精度測色計で測定しておいた各カラーパッチの正確な三刺激値とを比較し、ＸＹＺ値の計測誤差を算出する。
【００４４】
この計測誤差を評価特性とし、色彩計測装置に使用したＬＥＤの色数とその組合せを変えながら、計測精度に対するＬＥＤへの依存性を調べた。図７はＬＥＤの各組み合わせにおける計測誤差ΔＸＹＺ（Ｘ、Ｙ、Ｚ各誤差の和：ｄＸ＋ｄＹ＋ｄＺ）の大きさを示したグラフであり、横軸は色彩計測装置の試料Ｎｏ．で、例えば「４−２」と標記されているものは４色のＬＥＤを用いた２番目の組み合わせの色彩計測装置を表している。この図７に示されるように、使用したＬＥＤの色数の増加と共に計測誤差が小さくなる傾向が現れ、一般的に考えられている通り、可視光の波長領域に対して発光波長領域の異なるＬＥＤを多数配置した方が色彩値の計測精度の向上には好ましいことが判った。その反面、ＬＥＤ全９色に対して、６　色程度のＬＥＤを使用すれば計測誤差の減少は略飽和の傾向を示しており、必ずしもＬＥＤの多色化が色彩値の計測精度の向上に対して有効であるとは限らない、ということも確認できた。加えて、４色あるいは５色のＬＥＤの組合せにおいても、比較的計測誤差が小さく、６色以上のＬＥＤの組み合わせの場合と同等レベルの計測誤差のものが存在した。
【００４５】
また、図９は、各ＬＥＤの発光ピーク波長が±５ｎｍ程度のバラツキを有していると想定し、かかるバラツキに起因するＸＹＺ値の計測誤差を計算し、それをＬＥＤの各組み合わせ毎に示したグラフである。このグラフから明らかなように。特定のＬＥＤの組合せにおいて、ＸＹＺ値の誤差が極めて小さくなっており、また、ＬＥＤの色数が６色以上になると、組合せが変わっても、誤差は大きいままで減少することがなかった。
【００４６】
この原因としては、第１に、安価な発光デバイスであるＬＥＤ固有の問題として、各ＬＥＤ毎の発光波長のバラツキの問題がある。図８に示すように、一般に入手可能なＬＥＤは、その発光ピーク波長が±５ｎｍ程度のバラツキを持っていることが多い。この発光波長バラツキが存在すると、同一のカラーパッチから得られた反射光を測定した場合であっても、測定される反射率は異なるものとなるため、測定反射率から計算されるＸＹＺ値がその影響を受け、計算された三刺激値がバラツキを持ってしまうことになる。また、このＬＥＤの発光波長のバラツキによる影響の度合いは、各ＬＥＤの発光波長域におけるカラーパッチの分光反射特性によって異なるため、計算により補正することは容易でない。
【００４７】
このことから、特定のＬＥＤの組合せにおいて、ＸＹＺ値の誤差が極めて小さくなる理由は以下のように考えられる。すなわち、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣの混色によって形成されるカラーパッチの可視光波長領域における反射率を考慮した場合、図５に示したように、各カラーパッチの分光反射特性を示す曲線には特に激しい反射率の変化を示す波長領域が存在することから、この特定波長領域とＬＥＤの発光波長領域とが完全に重なってしまうと、かかるＬＥＤの発光波長のバラツキによってカラーパッチの反射率が大きく変化してしまうためと考えられる。色彩計測装置の光源として使用するＬＥＤの色数を増やすと、必ずこの領域に発光ピーク波長を有するＬＥＤが含まれるようになり、このＬＥＤの発光ピーク波長がバラツクと、カラーパッチの反射率が大きく変化してＸＹＺ値の計測誤差が拡大するのである。従って、この特定波長領域以外に発光ピーク波長を有するＬＥＤであれば、かかるＬＥＤの発光ピーク波長にバラツキが存在したとしても、ＸＹＺ値の計測に対する影響は非常に小さいものと推測される。
【００４８】
図１０は、３０色のカラーパッチの分光反射特性に関し、波長の変化に対する反射率の変化率を示したグラフであり、横軸は波長ｎｍを、縦軸は反射率の変化率を示している。この図１０に示された３０色分のグラフを観察すると、カラーパッチの反射率が変化し易い波長領域の存在が伺われ、特に、６００ｎｍ±１５ｎｍの範囲で多くのカラーパッチの変化率が１（％／ｎｍ）を超えてしまっている。また、５００±１５ｎｍの範囲においても、数色のカラーパッチの変化率が１％／ｎｍ）を超えている。ＬＥＤの発光波長のバラツキに起因するＸＹＺ値の計測誤差を実際に計算した結果からすれば、図１０に示した変化率、すなわち各カラーパッチの分光反射特性を示す曲線の波長に対する変化率が−１．０〜＋１．０（％／ｎｍ）の範囲内に収まるような波長範囲内に、ＬＥＤの発光波長領域が存在すれば、譬えＬＥＤの発光ピーク波長が個体差によって変化したとしても、ＸＹＺ値の計測誤差を小さく抑えることが可能であった。
【００４９】
特に、６００±１５ｎｍの波長範囲はＬＥＤの発光波長のバラツキの影響が大きな範囲であり、色彩計測装置の光源として選択したＬＥＤの発光ピーク波長がこの波長範囲に存在することは避けなければならない。また、５００±１５ｎｍの波長範囲についても、ＬＥＤの発光ピーク波長が重なるのを避けるのが好ましいと言える。
【００５０】
また、第２の原因としては、三刺激値（ＸＹＺ値）の算出のベースとなる等色関数カーブとＬＥＤの発光波長領域との関係が重要であると考えられる。図１１は、ＸＹＺ表色系における等色関数と、実験に使用した９色のＬＥＤの分光反射特性とを波長−反射率グラフ上に重ねて描いたものである。実線は等色関数を、破線はＬＥＤの特性曲線を示している。本実施例の色彩計測装置では、カラーパッチの分光反射特性から得られた反射率をＸＹＺ表色系の等色関数と対比し、３刺激値（ＸＹＺ値）を導き出すことによって色彩値を決定しているので、計測精度を高めるといった観点からすれば、各ＬＥＤの照射光の波長領域に対して前記等色関数が良好な応答性を示すことが必要である。そのためには、ＬＥＤの分光反射特性の曲線によって囲まれるエリアと、等色関数の曲線によって囲まれるエリアとが大きく重なりあっているのが好ましいと言える。
【００５１】
例えば、発光ピーク波長が５７０ｎｍ付近に存在するＬＥＤの特性曲線はＹ値を与える等色関数の曲線と略完全に重なり合っている。これに対し、発光ピーク波長が５００ｎｍ付近に存在するＬＥＤの特性曲線は、Ｘ値を与える等色関数の曲線とＹ値を与える等色関数の曲線との狭間に存在し、等色関数との重なり具合が小さい。これらの重なり具合が５０％以上であれば、反射率を三刺激値に変換する場合の誤差が少なくなり、色彩値の測定精度を高めることが可能となる。具体的には、ＬＥＤの発光ピーク波長が４２０〜４８０ｎｍ又は４９５〜６５０ｎｍに存在する場合に、ＬＥＤの特性曲線と等色関数との重なり具合が５０％以上になっている。
【００５２】
色彩値の計測精度に影響及ぼすと推測される前述の二つの要因に関し、これらを一元的に評価する手法として、品質工学によるＳＮ比評価がある。これは、矢野宏著「品質工学計算法入門」（日本規格協会）第８９頁にあるように、あるシステムの機能性を評価するための尺度である。ここでは、色彩計測装置の機能性として、カラーパッチを計測して得られたＸＹＺ値と該カラーパッチの有する真のＸＹＺ値とのバラツキ量を逆数で表したものをＳＮ比として評価した。図１２はＬＥＤの各組み合わせにおけるＳＮ比（ｄＢ）の大きさを示したグラフであり、横軸は色彩計測装置の試料Ｎｏ．である。ＳＮ比が大きい程、色彩値の計測精度が高いことを示している。この結果、発光ピーク波長の異なるＬＥＤを４色の組合せた例においても高いＳＮ比を示すものが多数存在し、５色のＬＥＤを組合せた例でも良好なものの存在が確認された。
【００５３】
以下の表に示す３通りのＬＥＤの組合せがＳＮ比評価において優れており、これらの組み合わせであれば、必要最小限のＬＥＤの個数で高精度にカラーパッチの色彩値を計測可能であることが判明した。
【００５４】
【表１】

【００５５】
これら３通りの組み合わせのうち、４色のＬＥＤを用いた第１の組み合わせは前述した２つの条件の波長範囲を略完璧に満たしている。また、４色のＬＥＤを用いた第２の組み合わせ、５色のＬＥＤを用いた第３の組み合わせも、青緑のＬＥＤの発光ピーク波長が５００±１５ｎｍの波長範囲に存在してしまう点を除けば、前述した２つの条件の波長範囲を略満たしており、これら条件が前分光型の色彩計測装置で色彩値の計測精度を高める際に重要であることを確認することができた。
【００５６】
ところで、色彩計測装置の測定すべき色彩値としては、通常はデバイスインディペンデントな均等色空間での色彩値であるＬ＊ａ＊ｂ値が代表的である。通常、フォトダイオードによって測定した反射率をＬ＊ａ＊ｂ値へ変換するには次の２段階の変換を経るのが一般的である。すなわち、第１段階の変換として反射率をＸＹＺ表色系の三刺激値（ＸＹＺ値）に変換し、更に、第２段階の変換としてＸＹＺ値をＬ＊ａ＊ｂ値に変換するのである。このような２段階を経る理由としては、ＸＹＺ値への変換は線形性が成立し易く、その変換も容易であり、また、ＸＹＺ値からＬ＊ａ＊ｂ値に変換はＣＩＥ規定の数式を用いて演算をすることが可能だからである。一方、フォトダイオードによって検知した反射率を均等色空間の色彩値であるＬ＊ａ＊ｂ値に直接変換するのは、その非線形性により精度が損なわれ易いといった難点がある。
【００５７】
しかし、色彩計測装置を用いて計測するカラーパッチの色領域によっては、前述の２段階変換による累積誤差が著しく色彩値の計測精度を劣化させる場合がある。例えば、カラーパッチのＸＹＺ値の少なくともいずれかが１０以下となるような低ＸＹＺ領域の色彩値においては、第１段階の変換による誤差のレベルがカラーパッチのＸＹＺ値それ自体との比率において無視できない程度となってしまうため、第１段階で得られたＸＹＺ値をそのまま用いて第２段階の変換を行うと、高ＸＹＺ領域の色彩値を示すカラーパッチに比べて著しく誤差が大きくなってしまう。
【００５８】
図１３は、数種類のカラーパッチに関して実際に反射率を計測し、かかる反射率をＸＹＺ値に変換した場合の、各カラーパッチのＸ値と、Ｘ・Ｙ・Ｚそれぞれ単独の変換誤差値の和との関係をプロットしたものである。この第１段階の変換ではカラーパッチのＸ値の大きさによらず、変換誤差値は略一定になっている。一方、図１４は、図１３で変換したＸＹＺ値をＬ＊ａ＊ｂ値へ変換した場合の、変換誤差ΔＥをプロットしたものである。Ｘ値＜１０の領域においては、変換誤差ΔＥが他の領域にくらべて極端に増加していることが伺われる。これらの傾向は、Ｘ値のみではなく、Ｙ値及びＺ値においても同様に認められる。
【００５９】
これに対し、図１５は反射率からＬ＊ａ＊ｂ値へ直接に変換を行った結果を示すものである。Ｘ＜１０の領域では変換誤差ΔＥが減少したが、それ以外の領域では変換誤差ΔＥが若干増加している。従って、このような観点からすれば、反射率から変換したＸＹＺ値の大きさをパラメータとし、Ｘ値、Ｙ値又はＺ値のいずれかが１０未満となるような低ＸＹＺ領域では反射率からＬ＊ａ＊ｂ値へ直接変換を行い、それ以外の領域では反射率からＸＹＺ値を経てＬ＊ａ＊ｂ値へ２段階に変換を行うのが有効である。反射率をＬ＊ａ＊ｂ値へ直接変換した場合には、非線形性の問題が生じるが、低ＸＹＺ領域のような狭い領域であれば影響は少ないと考えられ、低ＸＹＺ領域と高ＸＹＺ領域とで変換方法を選択することにより、かかる問題は回避することができる。
【００６０】
そこで、本実施例の色彩計測装置においては、反射率をＬ＊ａ＊ｂ値へ変換する処理経路として２段階の変換を行う処理経路と、直接変換を行う処理経路とを設け、色彩計測装置によって計測したカラーパッチのＸＹＺ値に応じてこれらの処理経路を選択できるように設定した。図１６に処理経路のフローチャートを示す。切替え判断のための規定値は任意に設定して良いが、その設定によっては、どちらかの処理経路のみが用いられる場合もあり得る。これによって、全ての色域で高精度の色彩値変換を行うことが可能となる。
【００６１】
尚、図１ではカラープリンタの定着器の後段に本発明の色彩計測装置を装着し、オンラインでカラーパッチの読み込みが行えるように構成したが、プリンタとは別体として色彩計測装置を準備し、プリンタから排出された記録シートを手作業で色彩計測装置に挿通させる、所謂オフラインの構成によってカラーパッチの読み込みを行うようにしても良い。また、カラープリンタの定着器の後段に本発明の色彩計測装置を設け、既にカラーパッチが形成されている記録シートを手差しで該カラープリンタ内に挿通させることにより、オフライン状態で前記色彩計測装置を利用することも可能である。
【００６２】
更に、本発明の色彩計測装置を組み込んだ画像形成装置としては、電子写真方式による複写機やプリンタに限られず、インクジェット方式や感熱フィルム方式等、その他の方式を採用したものであっても差し支えない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の色彩計測装置によれば、分光光源として小型で且つ低コストなＬＥＤを利用する際に、ＬＥＤ固有の問題である発光波長バラツキによる影響を受け難く、しかも必要最小限の色数からなるＬＥＤを用いて高精度の色彩計測を行うことが可能となる。また、測定対象色から得られた反射率をＣＩＥ−Ｌａｂ値に代表される均等色空間の座標値へ変換する場合に、変換誤差が少なく、全色域に渡って高精度の色彩計測を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色彩計測装置が組み込まれたカラープリンタの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明が適用される色彩計測装置の構成を示す図である。
【図３】フォトダイオードに対するＬＥＤの配置を示す斜視図である。
【図４】カラーパッチの色彩値の計測結果に基づいて作像パラメータを補正するための制御系を示すブロック図である。
【図５】３０色のカラーパッチの分光反射特性を示すグラフである。
【図６】実験に用いた９色の市販ＬＥＤの分光反射特性を示すグラフである。
【図７】ＬＥＤの組み合わせを変えて構成した各色彩計測装置のＸＹＺ値の計測誤差を示すグラフである。
【図８】ＬＥＤの発光ピーク波長のバラツキを示すグラフである。
【図９】ＬＥＤの発光ピーク波長のバラツキに起因する各色彩計測装置のＸＹＺ値の計測誤差を示すグラフである。
【図１０】３０色のカラーパッチの分光反射特性の夫々に関し、波長に対する変化率を示したグラフである。
【図１１】ＸＹＺ表色系の等色関数と市販ＬＥＤ９色の分光反射特性との重なり具合を示すグラフである。
【図１２】ＬＥＤの組み合わせを変えて構成した各色彩計測装置の計測誤差に対するＳＮ比を示すグラフである。
【図１３】三刺激値（ＸＹＺ値）の計測誤差の和と反射率を変換して得られたＸ値との関係を示すグラフである。
【図１４】反射率をＸＹＺ値を経てＬ＊ａ＊ｂ値に変換した場合の、計測誤差ΔＥと反射率を変換して得られたＸ値との関係を示すグラフである。
【図１５】反射率を直接Ｌ＊ａ＊ｂ値に変換した場合の計測誤差ΔＥと反射率を変換して得られたＸ値との関係を示すグラフである。
【図１６】反射率をＬ＊ａ＊ｂ値に変換する際の変換経路の選択手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…色彩計測装置、２…カラーパッチ、３…発光ダイオード（ＬＥＤ）、５…フォトダイオード、Ｐ…記録シート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color measurement device for measuring the color of a color image formed on a recording sheet, for example, and more particularly to a color measurement device including a plurality of light sources that emit light having different wavelength distributions, The present invention relates to a so-called pre-spectral type color measurement device that irradiates the measured light to a measurement target and measures the color of the measurement target color from the reflected light, and an image forming apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
[Non-Patent Document 1] Performance Testing of Color-Difference Metrics Using a Color Tolerance Dataset, COLOR research and application, vol. 14, Number 3, June 1989
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-169467
[Patent Document 2] JP-A-62-296669
[Patent Document 3] JP-A-63-185279
[Patent Document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-199407
[Patent Document 5] JP-A-9-171279
[Patent Document 6] JP-A-63-020956
[Patent Document 7] JP-A-5-93654
[Patent Document 8] JP-A-2000-292259
[0003]
With the advancement of network technology centered on computers, network printers as image output devices have rapidly spread. In particular, color printers have been actively developed in recent years along with colorization of output images, and there has been a growing demand for improvement in maintenance stability of color image quality, uniformity of color image quality among a plurality of color printers, and the like. It is coming. In particular, regarding color reproducibility, high stability is required regardless of the installation environment, changes over time, or individual differences between machines.
[0004]
In general, it is known that humans have extremely high sensitivity to color differences. Even if the images are not temporally and distance-neighboring, if the color difference of the image to be compared is about ΔE = 5 in the uniform color space CIE-Lab, the color difference is identified regardless of the observer or the situation. It is possible, and according to known literature, it is known that ΔE must be about 3 in order for the difference to be unrecognizable (Performance Testing of Color-Difference Metrics Using a Color Tolerance Dataset, COLOR research order) application, vol. 14, Number 3, June 1989).
[0005]
From such a fact, if the target level of the image reproducibility is set to be equal to or less than the human color difference recognition limit, the required value for the image forming apparatus becomes extremely high, such as the color difference ΔE = 3 or less. However, as is well known, in an image forming apparatus using an electrophotographic method, each image forming process for forming a recorded image is unstable, and it has been difficult to satisfy such a high required value. This is because electrophotography uses electrostatic phenomena in the first place, and the image output state of the device itself changes due to environmental conditions such as temperature and humidity, or deterioration of the photoconductor and developer over time. This is because the image reproducibility fluctuates.
[0006]
For this reason, in an image forming apparatus using an electrophotographic method, feedback control for maintaining an image density at an optimum level is generally used. Specifically, the temperature and humidity in the apparatus are measured by an environment sensor, and the image forming conditions of the image forming engine are set based on the measured values. After actually forming a sample image, measuring the actual density of this density patch, calculating the error between the measured density of the density patch and the target density, and multiplying this by a feedback gain, the image forming condition Calculating the correction amount has been performed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-169467 discloses that exposure conditions of a photoconductor and a developing bias applied to a developing device are controlled using a correction value obtained from an actual density of a density patch.
[0007]
As the density patch, a density patch of an unfixed toner image that has not yet been transferred to a recording sheet after a development process or a density patch that has been formed on a recording medium such as paper and has been subjected to a fixing process is used. The reason why the unfixed density patch is used may be that it is easier to create and erase compared to a transfer image or a fixed image created on paper. Although the correlation is high, it is impossible to detect the influence of fluctuations in the subsequent transfer step and fixing step. On the other hand, the reason why the density patch after the fixing step is used is that the fixed image itself finally obtained by the user as the image form, and the image quality can be evaluated including the fluctuation factors in the transfer step and the fixing step. It is.
[0008]
Examples of monitoring the density of an image fixed on a recording sheet include, as typified by JP-A-62-296669, JP-A-63-185279, and JP-A-5-199407. It is known to use a scanner unit provided in a copying machine as a forming apparatus. However, in this method, the user himself / herself transfers the output recording sheet to the scanner unit and can read it again, thereby monitoring the density patch after fixing, which is extremely troublesome for daily image quality management. Met. In addition, the method cannot be applied to an image forming apparatus that does not include a scanner unit, such as a printer, instead of a copying machine.
[0009]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-171279 discloses a color image forming apparatus provided with a color measuring device for monitoring a density patch fixed on a recording sheet online at a stage subsequent to the fixing process. Such a color measuring device uses blue (B), green (G), and red (R) light emitting diodes (LEDs) corresponding to the single colors of yellow Y, magenta M, and cyan C as light sources, and reflects light reflected from an output image by a photodiode. It is configured to receive light. An example in which an LED is used as a light source of a color measuring device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-209957. As described above, a so-called pre-spectral type color measurement device that uses a spectral light source in which irradiation light is separated into a specific wavelength region, such as a light source filter or an LED, is a method of reflecting reflected light of a density patch obtained from irradiation light of a white light source. There is an advantage that the cost can be reduced and the size can be easily reduced as compared with a so-called post-spectral type color measurement device that separates light with a diffraction grating or a large number of filters.
[0010]
Further, the emission spectrum of the LED has a narrower band than that of the spectrum using an RGB filter or the like, and it is generally said that it is difficult to spectrally separate the entire color gamut with high accuracy. In this regard, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-171279, the density patch is formed as a single color patch of yellow Y, magenta M, and cyan C, and the color measurement device detects the amount of the attached single color toner, that is, determines the density of each single color toner. A method of use limited to detection is adopted, and the above-mentioned drawback of the bandwidth of the LED is compensated by evaluating only three primary colors of YMC.
[0011]
However, in order to evaluate not only so-called primary colors such as YMC single colors, but also secondary colors and tertiary colors by superimposition of these colors, it is not sufficient to monitor only a single color density, and the image forming apparatus outputs It is necessary to measure color values in all color gamuts within a possible color reproduction range, for example, CIE-Lab values (L * a * b) which are color values in a device independent uniform color space. However, in order to measure the CIE-Lab value with high accuracy, it has been found that only the three-color light source of RGB is insufficient even though the three primary colors are used.
[0012]
In general, in order to perform color measurement with high accuracy in a pre-spectral type color measurement device, a multicolor spectral light source is often used. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-93654 discloses another color light source in addition to an RGB light source filter. An example of multi-coloring by a color classification filter is shown. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-292259 discloses an LED of eight colors and a condensing optical system for condensing these LEDs in order to keep the LED emission wavelength continuity in the visible light range as the number of colors of the LED light source. Is required to be used.
[0013]
However, the addition of a filter and the increase in the number of colors of LEDs are directly linked to the increase in the number of components including peripheral devices, and are a major obstacle in reducing the size and cost of a color measurement device. For this reason, there is a problem that the original feature of using the LED as the light source for the pre-spectral type color measuring device, that is, the advantage of miniaturization and cost reduction cannot be utilized.
[0014]
Another problem that cannot be avoided when using an LED that is a small-sized and low-cost light-emitting device is a problem of variation in the emission wavelength unique to the LED element. Due to this wavelength variation, there is a possibility that the absolute accuracy of the final color measurement and the measurement error between the assembled color measuring devices may be deteriorated.
[0015]
Furthermore, in the case of a pre-spectral color measuring device using a multi-color spectral light source, it is necessary to convert the reflectance of each spectral light source into a CIE-Lab value. This method is described in JP-A-2000-292259. As described above, it is possible to temporarily convert each spectral light source reflectance into tristimulus values (XYZ values) of the XYZ color system, and then to convert the tristimulus values into CIE-Lab values by arithmetic processing. However, in a color region having a low tristimulus value, measurement errors are accumulated by the two-step conversion, so that there is a problem that the accuracy of the calculated color values is significantly deteriorated.
[0016]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to configure a “pre-spectral color measuring device” using an LED that is a small and low-cost spectral light source. It is another object of the present invention to provide a color measurement device which is hardly affected by variations in emission wavelength, which is a problem inherent to LEDs, and which can perform high-accuracy color measurement using an LED having a minimum necessary number of colors.
[0017]
Another object of the present invention is to perform high-accuracy color measurement over the entire color gamut with a small conversion error when converting a reflectance obtained from a color to be measured into a CIE-Lab value. It is to provide a possible color measuring device.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
When a pre-spectral type color measuring device is configured using LEDs, the wavelength range of visible light can be continuously covered as the number of LEDs having different emission wavelength ranges is combined, and the color value is normally increased. It is thought that the measurement of can be performed with high accuracy. Therefore, nine types of commercially available LEDs that substantially cover the visible light wavelength range and have different emission wavelengths from each other are prepared, and 16 types of measurement devices using four colors of LEDs as light sources arbitrarily selected and combined from these nine colors of LEDs, 23 types of measurement devices using 5 color LEDs as light sources, 6 types of measurement devices using 6 color LEDs as light sources, 4 types of measurement devices using 7 color LEDs as light sources, and 2 types of measurement devices using 8 color LEDs as light sources Assuming one kind of measuring device using 9 kinds of LEDs as a light source, an experiment is performed to measure 30 sample colors of which color values are known by simulation and evaluate an error included in the measured color values. Was.
[0019]
As a result, even when the number of LED colors is large, there is an example in which the measurement error is large, while when the number of LEDs is as small as four, there is an example in which the measurement error is smaller than in the case of nine colors. found. Furthermore, when the examination is repeated, when the emission wavelength region of the selected LED includes a specific wavelength region, deterioration of the measurement error is recognized, and when the selected LED includes another specific wavelength region, It has become clear that the measurement error is improved. Then, as a result of examining the experimental results, the following two conditions were found with respect to the combination of LEDs for improving the measurement accuracy of the color value.
[0020]
First, the first condition is that when the emission wavelength range of each LED light source represents the spectral reflection characteristics of the color to be measured in the visible wavelength range on a wavelength-reflectance graph, the rate of change of the characteristic curve with respect to the wavelength is It exists in the range of -1.0 to + 1.0% per 1 nm of wavelength.
[0021]
The colors to be measured in the color measurement device of the present invention include secondary colors and tertiary colors formed by superimposing two or more colors of YMC, and the spectral reflection characteristics of these colors are compared with the wavelength-reflectance in the visible light wavelength range. When drawn on a graph, the characteristic curve is a characteristic curve for each color. The color to be measured gives the reflectance represented by this characteristic curve with respect to the wavelength region of the irradiation light of the LED light source.
[0022]
However, due to the individual differences of the LEDs mounted on the color measurement device, the emission wavelength range varies even for the LEDs of the same color. As a result, even if the LEDs of the same color are used, the color of the color to be measured is apparent. The reflectivity will be different. At this time, if the emission wavelength region of the LED overlaps with the region where the reflectance of the color to be measured greatly changes with respect to the change in the wavelength, the reflectance of the color to be measured against the variation in the emission wavelength region of the LED Greatly changes, and the individual difference of the LED greatly affects the measurement accuracy of the color value.
[0023]
Accordingly, the emission wavelength region of the LED is set in a region where the change in the reflectance (%) of the color to be measured with respect to the wavelength is small, specifically, in a region where the change is −1.0 to + 1.0% per 1 nm of the wavelength. If they overlap, even if the emission wavelength region varies between the individual LEDs, the change in reflectance due to such variation can be suppressed to a small value, and as a result, the measurement accuracy of the color value can be improved. .
[0024]
Actually examining the spectral reflection characteristics of 30 sample colors, the wavelength regions where the change in reflectivity is large overlap to some extent. If LEDs are selected avoiding these wavelength regions, the measurement accuracy of color values can be improved. Is possible. Specifically, it is preferable that each LED used has an emission peak wavelength in a wavelength region other than 585 to 615 nm.
[0025]
Further, even in the wavelength region of 485 to 515 nm, the change in the reflectance of the spectral reflection characteristic is large. From this viewpoint, it is preferable that the emission peak wavelength of each LED exists in a region other than 485 to 515 nm and 585 to 615 nm.
[0026]
Next, the second condition is that when the spectral reflection characteristics of each LED light source are represented on a wavelength-reflectance graph, 50% or more of the area surrounded by the characteristic curve is the color matching function of the XYZ color system. That is, it overlaps with the area surrounded by each curve.
[0027]
In such a color measurement device, the reflectance obtained from the spectral reflection characteristics of the color to be measured is compared with the color matching function of the XYZ color system, and the tristimulus value (XYZ value) is derived to determine the color value. ing. Therefore, in order to increase the measurement accuracy, it is necessary that the color matching function shows a good response to the wavelength region of the irradiation light of each LED light source. It is preferable that the area surrounded by the curve and the area surrounded by the curve of the color matching function largely overlap. According to the results of the experiment, each curve is normalized by its peak value. If the degree of overlap is 50% or more, the error in converting reflectance into tristimulus values is reduced, and the color value measurement accuracy is reduced. It was found that it was possible to increase
[0028]
When the curve of the color matching function is represented on a wavelength-reflectance graph, the color matching function of XYZ is greatly reduced at 480 to 495 nm, and the area excluding this wavelength region, that is, the wavelength region of 420 to 480 and 495 to 650. It is preferable that the emission peak wavelength of each LED exists.
[0029]
In the color measurement device of the present invention, the irradiation light of the LED as the spectral light source is reflected by the color to be measured, and after detecting the reflectance with the light receiving element, the reflectance is a device-independent value from the reflectance. A first conversion processing path for directly converting the reflectance to the color value of the uniform color space when converting the reflectance to the color value of the uniform color space. The conversion processing may be performed in any of the second conversion processing paths for converting the color data into color values in a uniform color space through tristimulus values in the XYZ color system.
[0030]
In the case where any one of the tristimulus values XYZ is 10 or less, when converting the reflectance into tristimulus values of the XYZ color system, the error level of the conversion is the tristimulus value of the color to be measured. Since the ratio of the tristimulus value to the value of the tristimulus value cannot be ignored, if the obtained tristimulus values are further converted to the color values of the uniform color space, the error becomes extremely large. Therefore, from the viewpoint of suppressing the measurement error, the tristimulus value is used as an index, and if any one of the tristimulus values of the color to be measured is smaller than the specified value, the first conversion path is set to the tristimulus value. Is preferably configured such that the second conversion path is selected when all of them are larger than a specified value.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a color measuring apparatus and an image forming apparatus using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an image output unit (IOT) of a full-color laser beam printer equipped with the color measurement device of the present invention. This laser beam printer includes four

image forming engines

10Y, 10M, 10C, and 10Bk that form toner images for each of the colors of yellow, magenta, cyan, and black, and the toner images are primarily transferred from each image forming engine. The image forming apparatus includes an intermediate transfer belt 20, and is configured to secondarily transfer a toner image multiplex-transferred onto the intermediate transfer belt 20 to a recording sheet P to form a full-color image.
[0032]
The four

image forming engines

10Y, 10M, 10C, and 10Bk are arranged in series with respect to the rotation direction of the intermediate transfer belt, and sequentially transfer toner images formed in accordance with image information of each color to the intermediate transfer belt 20. The primary transfer is performed. These four image forming engines are arranged in the order of yellow 10Y, magenta 10M, cyan 10C, and black 10Bk along the rotation direction of the intermediate transfer belt 20, and form the black image which will be used most frequently. The image engine 10K is arranged closest to the secondary transfer section. Each of the

image forming engines

10Y, 10M, 10C, and 10Bk includes a raster scanning unit 12 that exposes the photosensitive drum 11 included in each image forming engine in accordance with image information. The laser light Bm modulated accordingly exposes the photosensitive drums 11 of the

image forming engines

10Y, 10M, 10C, and 10Bk.
[0033]
Each of the

image forming engines

10Y, 10M, 10C, and 10Bk includes a photosensitive drum 11, a charger 13 that charges the photosensitive drum 11 to a uniform background potential, and a photosensitive drum 11 that is exposed by the laser beam Bm. A developing unit 14 for developing the electrostatic latent image formed on the body drum 11 to form a toner image, and residual toner and paper dust from the surface of the photosensitive drum 11 after transferring the toner image to the intermediate transfer belt 20. And a pre-cleaning neutralizer 16 for neutralizing residual toner prior to cleaning by the cleaner so that a toner image corresponding to image information of each color can be formed on the photosensitive drum 11. Is configured.
[0034]
In forming a full-color image by the color laser beam printer configured as described above, first, the raster scanning unit 12 operates the

image forming engines

10Y, 10M, 10C, and 10K in accordance with the input image signals of each color. 11 is exposed at a predetermined timing, whereby a toner image corresponding to image information is formed on the photosensitive drum 11 of each of the

image forming engines

10Y, 10M, 10C, and 10K. The toner images formed by the respective

image forming engines

10Y, 10M, 10C, and 10K are sequentially primary-transferred onto the rotating intermediate transfer belt 20, and on the intermediate transfer belt 20, a multi-toner image in which toner images of the respective colors are superimposed. Is formed.
[0035]
On the other hand, the recording sheet P is fed to a secondary transfer section where the intermediate transfer belt 20 and the secondary transfer roll 30 are in contact via a predetermined sheet feeding path 46 shown by a broken line in the drawing. A predetermined transfer bias voltage is applied to the backup roll 24 facing the secondary transfer roll 30 with the intermediate transfer belt 20 interposed therebetween, and the toner image held on the intermediate transfer belt 20 is It is electrostatically transferred to the recording sheet P by a transfer electric field formed between the recording sheet P and the backup roll 24.
[0036]
After the recording sheet P on which the secondary transfer of the toner image has been performed is separated from the intermediate transfer belt 20, the recording sheet P is transported to the fixing device 44 by the two sheet transport belts 43 arranged in series to fix the toner image. After that, the sheet is discharged to a discharge tray 45 (not shown). The color measuring device 1 of the present invention is provided in a device subsequent to the fixing device 44, and is configured to detect a color value of a color patch as a sample image fixed on the recording sheet P. .
[0037]
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the color measurement device 1. The color measuring device 1 includes a visible light emitting diode 3 (LED) that irradiates light to the surface of the color patch 2 on the recording sheet P, and a beam shaping unit that irradiates the light emitted from the LED 3 toward the color patch 2. 4, a photodiode 5 as a light receiving element for receiving the reflected light of the color patch 2, and a lens 6 for condensing the reflected light of the color patch 2 toward the photodiode 5. This color measuring device 1 includes LEDs 1 of four or more colors having different emission wavelength ranges in order to improve the measurement accuracy of the color value of the color patch 2. As shown in FIG. The photodiodes 5 are arranged radially around the optical axis, and the reflected light of the color patch 2 generated with respect to the irradiation light of each LED 1 can be received by one photodiode 5. In FIG. 3, the beam shaping means 4 is omitted.
[0038]
In the color printer according to the present embodiment configured as described above, in order to compensate for environmental fluctuations such as temperature and humidity and fluctuations in the recording image density due to fluctuations in response characteristics due to the deterioration over time of the photoconductor, the color printer is periodically checked. A color patch 2 as a sample image was formed on the recording sheet P, and the color value of the color patch 2 was measured by the color measurement device 1 to measure the color value of the image information used to form the color patch 2. By grasping the difference from the color value, various image forming parameters used in the image output unit, such as the initial charge amount of the photoconductor 11 in each image forming engine, exposure intensity, developing bias, and toner supply to the developing unit 14 It is configured to correct the amount or the like.
[0039]
FIG. 4 is a block diagram showing a control system for such correction control. When forming a color patch as a sample image, first, an instruction is issued from the image density control unit to the reference pattern signal generator, and the reference pattern signal generator is stored in a memory in advance for forming a color patch. The reference pattern signal is read out and sent to the image output unit. Thus, each of the

image forming engines

10Y, 10M, 10C, and 10K forms a density patch of each color at a predetermined timing and at a density specified by the reference pattern signal. These density patches are superimposed on the intermediate transfer belt 20, further secondary-transferred onto the recording sheet P, and then heat-fixed by the fixing unit 44, and a secondary color of yellow, magenta, and cyan is mixed on the recording sheet P. Alternatively, a color patch 2 of a tertiary color is formed.
[0040]
The color measuring device 1 measures the color value of the color patch 2 fixed on the recording sheet P in this manner. The measured color value is sent to an image density control unit, and the image density control unit compares the measured color value with a target color value in a reference pattern signal stored in a memory, and determines a difference between the two. In response, a correction signal is sent to the light amount controller, the development controller, and the grid power supply of the charger 13. Further, it is also possible to feed back the difference between the measured color value and the target color value to the color conversion processing unit and correct the conversion coefficient of the color conversion matrix. Further, it is also possible to perform correction by controlling the gradation of each color. As a result, thereafter, a recorded image is formed using the corrected image forming parameters, and a recorded image faithful to the color values indicated in the image information can be formed.
[0041]
However, in order to correct the image forming parameters with high accuracy, it is assumed that the color measuring device 1 measures the color values of the color patches 2 with high accuracy. The simplest configuration of a so-called pre-spectral type color measurement device using a plurality of LEDs having different emission wavelength ranges as light sources is a so-called three primary colors of light, red (R), green (G), and blue (B). Are often used as light sources. However, in general, in order to perform high-accuracy color measurement, it is necessary to perform spectral color measurement in which the entire wavelength range of visible light is divided into several wavelength bands and measurement is performed. It is said that it is necessary to use LEDs of about 10 colors with different emission wavelength ranges, and considering the increase in the number of colors of LEDs themselves and the number of additional components, the size of the high-precision color measurement device can be reduced. It has been an obstacle in promoting the cost reduction and cost reduction.
[0042]
On the other hand, the object to be measured is substantially limited to a color reproduction image created by mixing the colors of yellow Y, magenta M, and cyan C created by the color image forming apparatus. It is conceivable that high-precision color value measurement is possible without arranging all over. FIG. 5 shows, on a wavelength-reflectance graph, the spectral reflection characteristics of representative 30 color patches formed by mixing yellow Y, magenta M, and cyan C. The color patches of these 30 colors are selected so as to be substantially uniformly distributed in the color space. Looking at this graph, it can be seen that the characteristic curves of the respective colors are not completely random shapes, but that the curve shapes are patterned such as flat regions and regions where the change is drastic depending on the wavelength region.
[0043]
Therefore, nine colors of commercially available LEDs are prepared, and these LEDs are arbitrarily combined to constitute 67 types of color measuring devices having different numbers of light sources from 3 to 9 colors. Regarding the above, the color values of the 30 color patches described above were measured by simulation, and the measurement accuracy was evaluated. FIG. 6 shows a characteristic curve of the emission spectrum of the nine-color LED used. In this evaluation, first, the reflectance of each LED serving as a light source is obtained from the output of the photodiode that has received the reflected light of the color patch, and then device-independent color values are calculated from these reflectances using a determinant. Is obtained as the tristimulus value XYZ of the XYZ color system. The tristimulus value is compared with the accurate tristimulus value of each color patch which has been measured by an existing high-precision colorimeter in advance, and the measurement error of the XYZ value is calculated.
[0044]
Using this measurement error as an evaluation characteristic, the dependence of the LED on the measurement accuracy was examined while changing the number of colors of the LED used in the color measurement device and the combination thereof. FIG. 7 is a graph showing the magnitude of the measurement error ΔXYZ (sum of the X, Y, and Z errors: dX + dY + dZ) in each combination of LEDs, and the horizontal axis represents the sample No. of the color measurement device. For example, what is described as “4-2” represents a color measurement device of a second combination using LEDs of four colors. As shown in FIG. 7, the measurement error tends to decrease as the number of colors of the used LEDs increases, and as generally considered, LEDs having different emission wavelength regions with respect to the wavelength region of visible light. It has been found that arranging a large number of is preferable for improving the measurement accuracy of the color value. On the other hand, when LEDs of about 6 colors are used for all 9 colors of the LEDs, the measurement error tends to be almost saturated, and the use of multiple colors of LEDs is not necessarily the improvement of the measurement accuracy of color values. Is not always effective. In addition, even in the combination of the four-color or five-color LEDs, the measurement error was relatively small, and there was a measurement error of the same level as that in the case of the combination of the six-color or more LEDs.
[0045]
Further, FIG. 9 assumes that the emission peak wavelength of each LED has a variation of about ± 5 nm, calculates the measurement error of the XYZ value caused by such variation, and shows it for each LED combination. FIG. As is clear from this graph. The error of the XYZ values is extremely small in a specific LED combination, and when the number of LED colors is six or more, even if the combination changes, the error remains large and does not decrease.
[0046]
As a cause of this, first, there is a problem of variation in the emission wavelength of each LED as a problem inherent to the LED which is an inexpensive light emitting device. As shown in FIG. 8, generally available LEDs often have a variation in emission peak wavelength of about ± 5 nm. If this emission wavelength variation exists, even if the reflected light obtained from the same color patch is measured, the measured reflectance will be different, so that the XYZ values calculated from the measured reflectance will be different. Affected, the calculated tristimulus values will vary. Further, since the degree of the influence of the variation in the emission wavelength of the LED differs depending on the spectral reflection characteristics of the color patches in the emission wavelength range of each LED, it is not easy to correct by calculation.
[0047]
From this, the reason why the error of the XYZ values is extremely small in the specific LED combination is considered as follows. That is, in consideration of the reflectance in the visible light wavelength region of a color patch formed by a mixture of yellow Y, magenta M, and cyan C, a curve showing the spectral reflection characteristics of each color patch as shown in FIG. Since there is a wavelength region showing a particularly sharp change in reflectance, if this specific wavelength region and the emission wavelength region of the LED completely overlap, the reflectance of the color patch will be reduced due to the variation in the emission wavelength of the LED. It is thought to be due to large changes. When the number of colors of the LED used as the light source of the color measurement device is increased, the LED having the emission peak wavelength is always included in this region, and the emission peak wavelength of the LED varies, and the reflectance of the color patch increases. This causes the measurement error of the XYZ value to increase. Therefore, if the LED has an emission peak wavelength other than the specific wavelength region, even if the emission peak wavelength of the LED varies, it is presumed that the influence on the measurement of the XYZ value is extremely small.
[0048]
FIG. 10 is a graph showing the change rate of the reflectance with respect to the change in the wavelength with respect to the spectral reflection characteristics of the color patches of 30 colors. The horizontal axis indicates the wavelength nm, and the vertical axis indicates the change rate of the reflectance. . Observation of the graph for 30 colors shown in FIG. 10 reveals the existence of a wavelength region in which the reflectance of the color patch tends to change. In particular, the change rate of many color patches is 1 in the range of 600 nm ± 15 nm. (% / Nm). Further, even in the range of 500 ± 15 nm, the change rate of the color patches of several colors exceeds 1% / nm). According to the result of actually calculating the measurement error of the XYZ value caused by the variation in the emission wavelength of the LED, the change rate shown in FIG. 10, that is, the change rate with respect to the wavelength of the curve showing the spectral reflection characteristic of each color patch is − If the emission wavelength range of the LED is within a wavelength range that falls within the range of 1.0 to +1.0 (% / nm), even if the emission peak wavelength of the LED changes due to individual differences, XYZ It was possible to keep the measurement error of the value small.
[0049]
In particular, the wavelength range of 600 ± 15 nm is largely affected by variations in the emission wavelength of the LED, and it is necessary to avoid that the emission peak wavelength of the LED selected as the light source of the color measurement device exists in this wavelength range. In addition, it can be said that it is preferable to avoid overlapping the emission peak wavelengths of the LEDs even in the wavelength range of 500 ± 15 nm.
[0050]
As a second cause, it is considered that the relationship between the color matching function curve, which is the basis of the calculation of the tristimulus values (XYZ values), and the emission wavelength region of the LED is important. FIG. 11 shows the color matching function in the XYZ color system and the spectral reflection characteristics of the nine-color LEDs used in the experiment superimposed on the wavelength-reflectance graph. The solid line shows the color matching function, and the broken line shows the characteristic curve of the LED. In the color measuring apparatus of the present embodiment, the reflectance obtained from the spectral reflection characteristics of the color patches is compared with the color matching function of the XYZ color system, and the tristimulus value (XYZ value) is derived to determine the color value. Therefore, from the viewpoint of improving the measurement accuracy, it is necessary that the color matching function shows a good response to the wavelength region of the irradiation light of each LED. For that purpose, it can be said that it is preferable that the area surrounded by the curve of the spectral reflection characteristics of the LED and the area surrounded by the curve of the color matching function largely overlap.
[0051]
For example, the characteristic curve of an LED having an emission peak wavelength near 570 nm almost completely overlaps with a curve of a color matching function that gives a Y value. On the other hand, the characteristic curve of the LED whose emission peak wavelength is around 500 nm exists between the curve of the color matching function that gives the X value and the curve of the color matching function that gives the Y value. The degree of overlap is small. If the degree of overlap is 50% or more, errors in converting the reflectance into tristimulus values are reduced, and the measurement accuracy of color values can be improved. Specifically, when the light emission peak wavelength of the LED exists at 420 to 480 nm or 495 to 650 nm, the degree of overlap between the LED characteristic curve and the color matching function is 50% or more.
[0052]
Regarding the above-mentioned two factors which are presumed to affect the measurement accuracy of the color value, there is an SN ratio evaluation by quality engineering as a method of unitarily evaluating these two factors. This is a scale for evaluating the functionality of a certain system, as shown in page 89 of "Introduction to Quality Engineering Calculation Method" by Hiroshi Yano (Japan Standards Association). Here, as the functionality of the color measurement device, the SN ratio was calculated by expressing the amount of variation between the XYZ value obtained by measuring a color patch and the true XYZ value of the color patch in a reciprocal. FIG. 12 is a graph showing the magnitude of the SN ratio (dB) in each combination of the LEDs. The horizontal axis represents the sample No. of the color measurement device. It is. The higher the SN ratio, the higher the color value measurement accuracy. As a result, there were many LEDs exhibiting a high SN ratio even in an example in which four colors of LEDs having different emission peak wavelengths were combined, and a favorable one was confirmed in an example in which LEDs of five colors were combined.
[0053]
The combinations of the three types of LEDs shown in the following table are excellent in the SN ratio evaluation, and if these combinations are used, the color values of the color patches can be measured with high accuracy with the minimum number of LEDs. found.
[0054]
[Table 1]

[0055]
Of the three combinations, the first combination using LEDs of four colors almost completely satisfies the wavelength ranges of the above two conditions. In addition, the second combination using the four-color LED and the third combination using the five-color LED also differ in that the emission peak wavelength of the blue-green LED exists in the wavelength range of 500 ± 15 nm. For example, the wavelength ranges of the two conditions described above are almost satisfied, and it has been confirmed that these conditions are important in improving the accuracy of color value measurement by a pre-spectral color measuring device.
[0056]
By the way, as a color value to be measured by the color measuring apparatus, an L * a * b value which is a color value in a device independent uniform color space is typically representative. Generally, the conversion of the reflectance measured by the photodiode into the L * a * b value generally involves the following two stages of conversion. That is, the reflectance is converted into tristimulus values (XYZ values) of the XYZ color system as a first-stage conversion, and the XYZ values are converted into L * a * b values as a second-stage conversion. The reason for going through these two steps is that the conversion to the XYZ value is easy to achieve linearity and the conversion is easy, and the conversion from the XYZ value to the L * a * b value is based on the CIE-defined formula. This is because it is possible to perform calculations using the data. On the other hand, directly converting the reflectance detected by the photodiode to the L * a * b value, which is a color value in a uniform color space, has a disadvantage that accuracy is easily lost due to the nonlinearity.
[0057]
However, depending on the color region of the color patch measured using the color measuring device, the accumulated error due to the two-stage conversion described above may significantly deteriorate the color value measurement accuracy. For example, in a color value in a low XYZ area where at least one of the XYZ values of the color patch is 10 or less, the level of the error due to the first-stage conversion cannot be ignored in the ratio with the XYZ value itself of the color patch. Therefore, if the second-stage conversion is performed using the XYZ values obtained in the first stage as they are, an error becomes significantly larger than a color patch indicating a color value in a high XYZ area.
[0058]
FIG. 13 shows the sum of the X value of each color patch and the independent conversion error value of each of X, Y, and Z when the reflectance is actually measured for several types of color patches and the reflectance is converted into XYZ values. This is a plot of the relationship with. In the first-stage conversion, the conversion error value is substantially constant irrespective of the magnitude of the X value of the color patch. On the other hand, FIG. 14 is a plot of the conversion error ΔE when the XYZ values converted in FIG. 13 are converted into L * a * b values. In the region where the X value is <10, it can be seen that the conversion error ΔE is extremely increased as compared with the other regions. These tendencies are observed not only in the X value but also in the Y value and the Z value.
[0059]
On the other hand, FIG. 15 shows the result of directly converting the reflectance into the L * a * b value. In the region where X <10, the conversion error ΔE decreases, but in other regions, the conversion error ΔE slightly increases. Therefore, from such a viewpoint, the magnitude of the XYZ value converted from the reflectance is used as a parameter, and in the low XYZ region where any one of the X value, the Y value, and the Z value is less than 10, the reflectance is calculated from the reflectance. It is effective to perform direct conversion to * a * b values, and to convert L * a * b values from reflectance to L * a * b values in other regions in two steps. When the reflectance is directly converted to the L * a * b value, a problem of non-linearity occurs. However, it is considered that the influence is small in a small area such as the low XYZ area. Such a problem can be avoided by selecting a conversion method between and.
[0060]
Therefore, in the color measuring device of the present embodiment, a processing route for performing two-stage conversion and a processing route for performing direct conversion are provided as a processing route for converting the reflectance into the L * a * b value. These processing paths are set so that they can be selected according to the XYZ values of the color patches measured by. FIG. 16 shows a flowchart of the processing path. The specified value for the switching determination may be set arbitrarily, but depending on the setting, only one of the processing paths may be used. This makes it possible to perform highly accurate color value conversion in all color gamuts.
[0061]
In FIG. 1, the color measuring device of the present invention is mounted after the fixing device of the color printer so that the color patch can be read online. However, the color measuring device is prepared separately from the printer. The color patches may be read by a so-called off-line configuration in which the recording sheet discharged from the printer is manually inserted into the color measurement device. Further, the color measuring device of the present invention is provided at the subsequent stage of the fixing device of the color printer, and the recording sheet on which the color patches are already formed is manually inserted into the color printer, so that the color measuring device can be operated offline. It is also possible to use it.
[0062]
Further, the image forming apparatus incorporating the color measuring device of the present invention is not limited to an electrophotographic copying machine or a printer, but may employ another method such as an ink jet method or a thermal film method. .
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the color measurement device of the present invention, when a small and low-cost LED is used as a spectral light source, it is hardly affected by the variation in emission wavelength, which is a problem unique to the LED, and it is necessary to use the LED. High-precision color measurement can be performed using the LED having the minimum number of colors. When converting the reflectance obtained from the color to be measured into coordinate values in a uniform color space represented by CIE-Lab values, conversion errors are small, and high-precision color measurement is performed over the entire color gamut. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a color printer in which a color measurement device of the present invention is incorporated.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a color measurement device to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a perspective view showing an arrangement of LEDs with respect to a photodiode.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a control system for correcting an image forming parameter based on a measurement result of a color value of a color patch.
FIG. 5 is a graph showing spectral reflection characteristics of color patches of 30 colors.
FIG. 6 is a graph showing the spectral reflection characteristics of nine commercially available LEDs used in the experiment.
FIG. 7 is a graph showing a measurement error of an XYZ value of each color measuring device configured by changing a combination of LEDs.
FIG. 8 is a graph showing variations in the emission peak wavelength of the LED.
FIG. 9 is a graph showing a measurement error of an XYZ value of each color measurement device due to a variation in an emission peak wavelength of an LED.
FIG. 10 is a graph showing a rate of change with respect to wavelength for each of the spectral reflection characteristics of 30 color patches.
FIG. 11 is a graph showing how the color matching functions of the XYZ color system overlap with the spectral reflection characteristics of nine commercially available LEDs.
FIG. 12 is a graph showing an SN ratio with respect to a measurement error of each color measuring device configured by changing a combination of LEDs.
FIG. 13 is a graph showing a relationship between a sum of measurement errors of tristimulus values (XYZ values) and an X value obtained by converting reflectance.
FIG. 14 is a graph showing a relationship between a measurement error ΔE and an X value obtained by converting the reflectance when the reflectance is converted into an L * a * b value via an XYZ value.
FIG. 15 is a graph showing a relationship between a measurement error ΔE when the reflectance is directly converted to an L * a * b value and an X value obtained by converting the reflectance.
FIG. 16 is a flowchart showing a procedure for selecting a conversion path when converting reflectance into L * a * b values.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Color measuring device, 2 ... Color patch, 3 ... Light emitting diode (LED), 5 ... Photodiode, P ... Recording sheet

Claims

A plurality of light sources having different emission wavelength ranges and light receiving means for receiving reflected light of the measurement object individually illuminated by these light sources are provided, and two or more colors of yellow, magenta, and cyan, which are three primary colors of the colorant, are mixed. In a color measurement device that measures the color of the color to be reproduced,
The number of the light sources is four or more, and the emission peak wavelength of each light source is the rate of change of the characteristic curve with respect to the wavelength when the spectral reflection characteristic of the color to be measured in the visible wavelength range is represented on a wavelength-reflectance graph. Is present in the range of -1.0 to + 1.0% per 1 nm of wavelength.

A plurality of light sources for irradiating light having different wavelength distributions, and light receiving means for receiving reflected light of a measurement object individually illuminated by the light sources; a single color of yellow, magenta, and cyan, which are three primary colors of a colorant, In a color measurement device that measures the color of the measurement target color reproduced by color mixture of colors or more,
A color measuring apparatus, wherein the number of the light sources is four or more, and the emission peak wavelength of each light source exists in a wavelength region other than 585 to 615 nm in a visible wavelength range.

3. The color measuring apparatus according to claim 2, wherein the light emission peak wavelength of each light source exists in a wavelength region other than 485 to 515 nm.

A plurality of light sources for irradiating light having different wavelength distributions, and light receiving means for receiving reflected light of a measurement object individually illuminated by the light sources; a single color of yellow, magenta, and cyan, which are three primary colors of a colorant, In a color measurement device that measures the color of the measurement target color reproduced by color mixture of colors or more,
The number of the light sources is four or more, and when the spectral reflection characteristics of these light sources are represented on a wavelength-reflectance graph, 50% or more of the area surrounded by the characteristic curve is a color matching function of the XYZ color system. A color measuring device characterized in that it overlaps with an area surrounded by each curve.

A plurality of light sources for irradiating light having different wavelength distributions, and light receiving means for receiving reflected light of a measurement object individually illuminated by the light sources; a single color of yellow, magenta, and cyan, which are three primary colors of a colorant, In a color measurement device that measures the color of the measurement target color reproduced by color mixture of colors or more,
A color measuring apparatus, wherein the number of the light sources is four or more, and the light emission peak wavelength of each light source exists in a wavelength region of 420 to 480 nm or 495 to 650 nm.

A color measuring apparatus, wherein each light source satisfies both of the conditions according to claim 1 and 4.

5. The color measuring device according to claim 1, wherein the light source is a light emitting diode.

The color measuring device according to claim 1, wherein the light sources include four light sources of red, yellow-green, green, and blue.

5. The color measurement according to claim 1, wherein the number of the light sources is four, and each light source has an emission peak wavelength in a wavelength range of 420 to 480 nm, 515 to 540 nm, 560 to 585 nm, and 615 to 650 nm. apparatus.

The color measuring device according to claim 1, wherein the light sources include four light sources of red, yellow-green, blue-green, and blue.

5. The color measurement according to claim 1, wherein the number of the light sources is four, and each light source has an emission peak wavelength in a wavelength range of 420 to 480 nm, 490 to 510 nm, 560 to 585 nm, and 615 to 650 nm. apparatus.

The color measuring device according to claim 1, wherein the light sources are five light sources of red, yellow-green, green, blue-green, and blue.

5. The light source according to claim 1, wherein the number of the light sources is five, and the light emission peak wavelength of each light source is in a wavelength region of 420 to 480 nm, 490 to 510 nm, 515 to 540 nm, 560 to 585 nm, and 615 to 650 nm. The color measuring device as described.

Processing means for converting the reflectance obtained by irradiation of each light source into a color value of a uniform color space which is a measurement characteristic value,
The processing means includes a first conversion processing path for directly converting the reflectance to a color value in a uniform color space, and a second conversion processing path for converting the reflectance to a color value in a uniform color space through tristimulus values in the XYZ color system. Has a conversion processing path of
The color measuring device according to claim 1, wherein one of the conversion processing paths is selected according to a color to be measured.

5. The color according to claim 1, wherein the first conversion path is selected when the tristimulus value of the color to be measured is smaller than a specified value, and the second conversion path is selected when the tristimulus value is larger than the specified value. Sensors.

An image forming engine that supports a plurality of color materials and forms a color image on a recording sheet according to image information, and forms a sample image using at least one color material for the image forming engine. 5. The color sensor according to claim 1 or 4, wherein the color value of the sample image obtained by the color sensor is compared with the color value of the image information of the sample image. A color image forming apparatus comprising: a correction control unit configured to correct image forming conditions in the image forming engine.

17. The color image forming apparatus according to claim 16, wherein the color sensor measures the color of the sample image fixed on the recording sheet.

17. The color image forming apparatus according to claim 16, wherein the image forming engine includes at least yellow, magenta, and cyan color materials.