JP2015106762A - 光源検査装置、光源検査方法、データ処理装置及びデータ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 青色ＬＥＤおよび黄色蛍光体を備える白色ＬＥＤの寿命を適切に判断する。
【解決手段】 イエローインクを用いてテストパッチを形成し、白色ＬＥＤを用いて形成したテストパッチを照射し、グリーンフィルタを用いて反射光を読み取る。この読取結果に基づいて、テストパッチを照射した白色ＬＥＤの照射光の特性を推定することにより、白色ＬＥＤの寿命を適切に判断することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、白色ＬＥＤを用いて原稿に照射された照射光を読み取ることにより白色ＬＥＤを検査する光源検査装置、光源検査方法、データ処理装置及びデータ処理方法に関する。

従来、画像を読み取る画像読取装置における光源として、白色光源が用いられている。この白色光源としては、白色ＬＥＤが用いられている。一般に、白色ＬＥＤは、複数の光を足し合わせることで白色光を実現している。例えば、単色の光を発するＬＥＤと、この単色ＬＥＤからの光を受けて他の色の光に変換する蛍光体とを備え、複数の色の光の足し合わせによって白色光を実現するものが知られている。このような白色ＬＥＤにおいては、塗布される蛍光体の濃度や組成を調整することで、色温度の異なる白色光を得ることができる。

しかしながら、単色ＬＥＤの発光スペクトルのばらつきや、塗布される蛍光体の塗布量のばらつきによっては、同一品種の白色ＬＥＤでも異なる色調となってしまう。製造された白色ＬＥＤは、その色調によって複数のランクに分けられており、例えば白色ＬＥＤを複数使用して成る光学系においては、同一ランクのＬＥＤを組み合わせることで色調のばらつきを軽減するように工夫を施すことができる。

図１（ａ）は、ＬＥＤのランク分けの例を示す図である。本図は、ＣＩＥ色度図におけるｘｙ座標である。図中の複数のブロックのそれぞれが複数のランクに対応し、複数の色の光のバランスによって複数のランクにランク分けされている。

特許文献１には、白色ＬＥＤの色度ランクに従ってマスキングパラメータを切り替える技術が開示されている。

特開２００３−８９１１号公報

しかしながら、白色ＬＥＤは使用に伴う変化として色が変わってしまうという課題がある。図１（ｂ）は、白色ＬＥＤの経時変化の一例を示す図である。図に示すように時間とともに色度が変化し、ある程度時間が経過すると初期のランクとは別のランクの色度にまで変化してしまう。色度ランクを用いてパラメータを切り替える特許文献１の方法では、使用に伴う白色ＬＥＤの色の変化にまで対応していない。特に、カラーキャリブレーションのような高精度で色を検知する目的で画像読取装置を使用する場合には、このような白色ＬＥＤの色の変化を無視することができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、画像読取装置の白色光源の寿命に関する情報を取得する光源検査装置を提供することを目的とする。

このような課題を鑑み、本願発明は、第１の色の光を発光するＬＥＤと前記ＬＥＤからの前記第１の色の光を第２の色の光に変換する蛍光体とを備える白色ＬＥＤを用いて、前記第２の色の光に対応する色の記録材を付与することによりテストパッチが形成された記録媒体に照射光を照射する照射手段と、前記照射光が照射された前記記録媒体の反射光または透過光を読み取ることにより信号値を取得する第１取得手段と、前記白色ＬＥＤの光学特性を示す情報を記憶する記憶手段と、前記第１取得手段が取得した前記信号値と、前記記憶手段に記憶された前記情報と、に基づいて、前記白色ＬＥＤの寿命に関する情報を取得する第２取得手段とを備えることを特徴とする。

以上の構成により、本願発明は、簡易な構成で白色光源の寿命に関する情報を取得することができる。

白色ＬＥＤのランクと経時変化を説明する図である。 画像読取装置と記録装置の構成を説明するブロック図である。 画像読取装置の構成を説明する図である。 白色ＬＥＤの分光特性を説明する図である。 白色ＬＥＤの色調変化を判断するフローチャートである。 第１実施形態において用いるテストパッチを説明する図である。 吐出量変動とテストパッチの分光反射率を説明する図である。 白色ＬＥＤの分光特性の変化を説明する図である。 テストパッチの反射光の分光特性と読取値を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図２は、本実施形態における光源検査装置の構成を説明するブロック図である。図２（ａ）は、記録媒体上に画像を記録する記録装置１０１、図２（ｂ）は、テストパッチを読み取る読取装置１０２である。

記録装置１０１は、画像入力部２０４を備え、印刷システム外部から印刷する画像を受け付け、印刷データを生成する。本実施形態の記録装置１０１は、インクを吐出する複数の吐出素子を備えたインク吐出部２０６から記録媒体上にインクを付与することにより画像を形成するインクジェットプリンタである。そして、画像記録部２０１により、生成した印刷データに基づいて記録媒体上に画像を記録する。ＣＰＵ２０２は、メモリ２０３に格納されているソフトウェアに従って記録装置１０１を制御する。画像記録部２０１は、インクタンク２０５とインク吐出部２０６を備え、インクタンク２０５から供給されたインクを記録媒体に対して吐出する。

読取装置１０２は、画像読み取り部３０１、ＣＰＵ３０２、メモリ３０３、データ処理部３０４を備える。ＣＰＵ３０２は、メモリ３０３に格納されているソフトウェアに従って読取装置１０２を制御する。画像読み取り部３０１は、光源３０５、レンズ３０６、色フィルタ３０７、センサ３０８を備える。後述するが、本実施形態では光源３０５として白色ＬＥＤを用いる。光源３０５によって原稿に光が照射され、反射光または透過光をレンズ３０６が集光する。集光された光はフィルタ３０７を通過して所定の波長の光に分類され、センサ３０８で記録される。本実施形態ではＲＧＢのフィルタのうち、緑色光を透過するグリーンフィルタからの光をセンサ３０８で読み取る。データ処理部３０４は、センサ３０８が受光した光量を所定の方法で読み取り、信号に変換する。

図３（ａ）は、読取装置１０２の構成を説明する図である。本図において、光源３０５（白色ＬＥＤ）からの光が、拡散板３０９で拡散され、テストパッチが印刷された原稿３１０を照射する。原稿３１０で反射した反射光は所定の光路を通ってセンサ３０８に入光する。光路中には、光を所定の方向に曲げるためのミラー３１１、光を集光するためのレンズ３０６、不要な光をカットするための赤外カットフィルタ３１２、光を３つのチャンネルに分割するためのＲＧＢのフィルタ３０７が設けられている。

図３（ｂ）は、光源３０５である白色ＬＥＤの構造を示す図である。青色の光を発光する光源ＬＥＤ３１（青色ＬＥＤ）と、光源ＬＥＤ３１からの青色の光の一部を吸収、励起して黄色などの他の波長の光に変換する蛍光体３２を備えている。本実施形態では、黄色の光に変換する黄色蛍光体を用いる。そして、青色ＬＥＤによる青色の光と蛍光体による黄色の光によって白色光を実現している。

次に、本実施形態における白色ＬＥＤの使用に伴う色調変化を検出する方法について説明する。本発明者らは、白色ＬＥＤの発光体の寿命と蛍光体の寿命が異なることに着目し、白色ＬＥＤの使用に伴う色の変化を高精度に検出することにより、白色ＬＥＤの寿命を判断する方法を見出した。これについて以下に詳しく説明する。

図４は、本実施形態において光源３０５として用いる白色ＬＥＤ３の分光特性を示す図である。本実施形態で用いる図４の分光特性には２つのピークが存在するが、短波長側のピークは青色ＬＥＤ光源による光であり、長波長側のブロードなピークは蛍光体により青から黄色に変換された光である。

白色ＬＥＤの使用に伴う色調変化の原因としては、短波長側（青色側）のピーク位置、ピークの大きさ、長波長側（黄色側）のピーク位置、ピークの大きさそれぞれの変動という要素が考えられる。青色ＬＥＤも蛍光体も寿命があるが、蛍光光である蛍光体からの黄色の光の方が、発光光である青色ＬＥＤからの青色の光よりも早く変化する。すなわち、使用初期の白色光から、だんだんと青みがかった光に変化していく。このような色調変化は、発光体の寿命よりも蛍光体の寿命の方が短く、蛍光体からの光量が低下することに起因すると考えられる。従って、発光体の照度低下が発生するよりも前に蛍光体からの光量が低下し、分光分布における長波長側のピークの強度が低下する。尚、本実施形態において黄色側のピーク波長は約５６０ｎｍであるが、黄色のピーク波長は蛍光体の材質や塗布量によって決まるため、時間が経過してもピーク位置はほぼ変化しない。

以上より、長波長側のピークが減少することによって白色ＬＥＤの使用に伴う色調変化が生じていると考えられ、白色ＬＥＤの寿命を判断するためには、長波長側のピークの大きさの変動に注目すればよいことがわかる。

尚、白色ＬＥＤの経時変化の影響を防ぐには、白色ＬＥＤの使用初期から同じチャートを用いてキャリブレーションを実行する方法が考えられるが、チャートの記録に使用された色材の耐候性等の経時変化が懸念される。このため、この白色ＬＥＤの使用初期から同じチャートを用いてキャリブレーションを実行したとしても、色の変動が生じた場合に、白色ＬＥＤの変動であるのかチャート自体の色の変動であるか判別することができない。

また、色調変化が生じる前に白色ＬＥＤを交換するように使用制限時間を設定する方法も考えられる。しかしながら、色調変化のスピードは個体差や使用環境温度などで変動するため、マージンを取って早めに交換される様に交換時期を設定しなければならず、使用に問題がない状態であっても設定された交換時期がきてしまう可能性がある。

このような課題に対し、本実施形態では、イエローインクを付与することにより形成されたテストパッチを用いて、白色ＬＥＤがテストパッチを照射したときの照射光の特性の変動、特に長波長側のピークの大きさに変動があるかどうかを推定する。

図５は、本実施形態の白色ＬＥＤの色調変化の有無を判断するフローチャートである。ステップＳ１では、記録装置１０１のＣＰＵ２０２が画像記録部２０１を制御し、記録媒体上にテストパッチを記録する。ステップＳ２では、読取装置１０２の画像読取部３０１がテストパッチを読み取り、読み取り信号値を取得する。ステップＳ３では、読み取り信号値と、メモリ３０３に記憶された初期の白色ＬＥＤの読み取り信号値との変化量を取得し、予め記憶された閾値と比較する。変化量が閾値よりも小さい場合には、色調ランクの変化がないと判断し、終了する。変化量が閾値よりも大きい場合にはステップＳ４に進む。ステップＳ４では、信号値の変化量からランクの変化を判定し、予め色調ランク毎に用意された補正パラメータの中から、現在のランクに対応する補正パラメータを決定し、終了する。

尚、本実施形態では、ステップＳ３において、メモリ３０３に記憶された初期の白色ＬＥＤの読み取り信号値との変化量を取得した。例えば、テストパッチを取得する度に読み取り信号値を白色ＬＥＤの光学特性を示す情報としてメモリ３０３に記憶しておき、前回取得した値との変化量を取得して光源の色調変化を推定する形態であってもよい。

ここで、図６を用いて本実施形態のテストパッチについて説明する。本実施形態では、光沢紙等の、表面にインク受容層が形成された専用紙上に、イエローの色材を含むインク（記録材）を付与することにより形成されたイエローのテストパッチを用いる。図６（ａ）は、イエローのテストパッチの分光反射率と、読取装置１０２が有するグリーンフィルタの分光透過率である。図６（ｂ）は、イエローのテストパッチの分光反射率とグリーンフィルタの分光透過率とを掛け合わせたものである。図６（ｂ）に示すように、イエローのテストパッチをグリーンフィルタで読み取ることにより、検知するターゲットとなる５６０ｎｍ近辺に感度を持つフィルタが実現できる。

本実施形態のイエローのテストパッチは、記録媒体が単位面積当たりに受容可能な量とほぼ同じ量のインクが付与されたものであり、少なくとも表面被覆率が１００％以上の量である。尚、所定の単位面積（正方形）の一辺をｘ、記録媒体上にインク滴を１滴付与した場合に記録媒体上に形成されるドットの面積をＳ、単位面積当たりに付与するインク滴数をｎ、としたときに、ｘ^２≦Ｓ×ｎであるときに表面被覆率１００％以上であるとする。すなわち、表面被覆率１００％とは、記録媒体上がインクで覆われている状態を示している。

例えば、６００ｄｐｉ格子で換算すると、ｘ＝４０μｍであるので単位面積は４０×４０＝１．６ｘ１０＾−９（ｍ＾２）となる。これに対し、直径４０μｍのドットの面積Ｓは、Ｓ＝１．２５ｘ１０＾−９（ｍ＾２）となる。よって、表面被覆率１００％であるドット数とは、単位面積をドットの面積で割ったものであり、ｎ＝１．２８である。本実施形態においては、ドットの着弾位置ずれ等を考慮して十分に表面が被覆されるように、ｎ＝３となるようにインク滴が付与されたテストパッチを用いる。

尚、本実施形態においては、表面被覆率１００％以上のインク量が付与されたテストパッチを用いることが好ましい。これは以下のような理由によるものである。

尚、本実施形態で用いるインクジェット記録装置では、インクは記録媒体上に着弾し、記録媒体とインクによって決まる所定の滲み率の円形に広がって記録媒体中に浸透する。光沢紙などの記録媒体は、細かい空隙で構成されるインク受容層を備えており、インクはこの空隙の中に浸透する。さらに、インク中の色材と記録媒体が所定の吸着量で吸着し、色材の記録媒体の深さ方向の分布が決まる。吸着量は色材と記録媒体によって決まり、吸着が弱いほど深さ方向に深く色材が浸透する。大量のインクが記録媒体に付与されると、インクはより深部に浸透し、吸着する。しかしながら、実際に発色に寄与する色材は表面付近に分布する色材のみである。従って、インク付与量が少ない場合には、ほぼすべての色材が発色に寄与し、インク量の変化に伴う印刷物の濃度値や測色値の変化が大きい。一方、インク付与量が多い場合には、発色に寄与しない色材が増え、インク量が増大しても濃度値や測色値の変化が小さい。

一般的なインクジェット記録装置においては、インク吐出部から吐出されるインク滴１滴あたりの量に変動やばらつきがある。この吐出量ばらつきにより、記録媒体上に同じ数のインク滴を付与してもトータルのインク付与量が異なってしまう。このため、インク付与量が異なると、印刷物の分光反射特性も異なってしまう。しかしながら、上記のように、表面被覆率１００％以上のインク量を付与したテストパッチを用いる場合には、あふれたインクは記録媒体の深部で吸着し、発色には寄与しないため、吐出量の変動によるインク付与量の分光反射率の変動は、ほぼ考慮しなくてよい。

図７は、吐出量が＋１０％変動した場合と−１０％変動した場合のイエローのテストパッチの分光反射率を示している。これにより、吐出量が±１０％変動しても分光反射率はほぼ変化していないことが確認できる。

このように、白色ＬＥＤの経時変化による色調変化を検出するために用いるテストパッチは、表面被覆率が１００％以上となるようにインクが付与されていることが好ましい。また、白色ＬＥＤの色調を検出する度に新たなテストパッチを記録することにより、テストパッチ自体の劣化の影響を抑制することができる。

図８は、使用初期の白色ＬＥＤの分光特性と、経時変化によって色調が１ランクずれた場合の白色ＬＥＤの分光特性を示している。経時変化によって長波長側のピークが小さくなっていることがわかる。

図９（ａ）は、前述のイエローインクを付与することにより作成されたテストパッチに図８に示す白色ＬＥＤを用いて照射光を照射し、グリーンフィルタで読み取った時の分光特性を示しており、図９（ｂ）は、その際のセンサの読み取り値を示している。図９（ａ）は、白色ＬＥＤ、テストパッチ、グリーンフィルタそれぞれの分光特性を掛け合わせたものである。図９（ｂ）の読み取り値は、図９（ａ）の分光特性の積分値に相当し、２５６階調で示される。図に示すように、使用初期の読み取り値が１８４であるのに対し、経時変化後の読み取り値は１７８．５であり、経時変化前後の読み取り信号値の変化量は約５．５である。このように、読み取り信号値から白色ＬＥＤの分光分布の変化を推定し、色調ランクの変化を検出することができる。

本実施形態では、図５のステップＳ４で述べたように、色調ランクが変動した場合には、予めメモリに記憶されたランク毎の補正パラメータの中から変動後のランクに対応する補正パラメータを取得し、光源色調の変動を補正する。このような構成により、色調変化が生じた場合であっても白色ＬＥＤを交換せずに使用することが可能となり、従来よりも光源を使用する時間を延ばすことができる。

また、信号値の変化量に基づいて白色ＬＥＤのランク変動が生じたと判断した場合には、ユーザにその判断結果を通知する形態であってもよい。例えば、読み取り装置に不図示の通知手段を備え、判断結果に基づいて、白色ＬＥＤの交換が必要であることを示す情報、または、不要であることを示す情報を通知する。また、信号値の変動量を通知するものであってもよく、補正パラメータの変更を促す情報を通知するものであってもよい。

以上のように、本実施形態は、青色ＬＥＤと黄色蛍光体を備えた白色ＬＥＤからの照射光を、イエローインクを付与することによりテストパッチが形成された記録媒体に照射し、グリーンのフィルタを用いて反射光を読み取る。そして、読み取った信号値と、過去に取得した信号値とに基づいて、白色ＬＥＤの分光分布特性の変化量を推定し、寿命を判定する。これにより、個体差や使用環境差による違いを含め、十分にマージンを取って早めに交換時期を設定する必要がなくなるため、白色ＬＥＤの交換の必要性の有無を判断することができ、適切に交換時期を推定することができる。

また、本実施形態では、青色光を発光する青色ＬＥＤと青色光を黄色光に変換する蛍光体を備える白色ＬＥＤを用いて説明した。本発明は、ＬＥＤと蛍光体を用いることにより白色光を照射可能な白色ＬＥＤであれば上記形態に限るものではなく、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍを含む可視光領域の波長の光を発光するものであればよい。例えば、青色光のかわりに紫色光を発光するＬＥＤを備えるものであってもよい。

また、本実施形態のテストパッチは、イエローインクのみを用いて形成されたものであるが、白色ＬＥＤの照射光の長波長側のピークの変動を検知できるパッチであれば上記パッチに限るものではない。イエローインク以外の色のインクを付与するものであってもよい。また、テストパッチを記録する記録材はインクに限るものではない。電子写真記録方式によりトナーを付与して記録されたテストパッチを用いてもよい。また、白色ＬＥＤの照射光の長波長側のピークの変動を検知できれば記録媒体の反射光でなくてもよく、透過光であってもよい。

また、本実施形態では、照射光の特性を示す情報としてセンサの読み取り値を取得する形態を用いて説明したが、センサのかわりに分光強度計を用いてテストパッチの反射光の分光分布特性を取得する形態であってもよい。この場合には、白色ＬＥＤの使用初期に、白色ＬＥＤの照射光の長波長側のピークが検知できるようなテストパッチを記録し、分光強度計で測定した結果をメモリ３０３に記憶しておく。そして、一定時間が経過した後に、同様のテストパッチを測定して分光分布特性を取得し、記憶した測定結果と比較することにより蛍光体の寿命を取得することができる。

３１ 青色ＬＥＤ
３２ 蛍光体
１０１ 記録装置
１０２ 読取装置
２０１ 画像記録部
３０１ 画像読み取り部
３０５ 光源
３０７ フィルタ
３０８ センサ

Claims (14)

1. 第１の色の光を発光するＬＥＤと前記ＬＥＤからの前記第１の色の光を第２の色の光に変換する蛍光体とを備える白色ＬＥＤを用いて、前記第２の色の光に対応する色の記録材を付与することによりテストパッチが形成された記録媒体に照射光を照射する照射手段と、
   前記照射光が照射された前記記録媒体の反射光または透過光を読み取ることにより信号値を取得する第１取得手段と、
   前記白色ＬＥＤの光学特性を示す情報を記憶する記憶手段と、
   前記第１取得手段が取得した前記信号値と、前記記憶手段に記憶された前記情報と、に基づいて、前記白色ＬＥＤの寿命に関する情報を取得する第２取得手段と
   を備えることを特徴とする光源検査装置。
2. 前記第２取得手段が取得する前記寿命に関する情報は、前記白色ＬＥＤからの信号値の変化量であることを特徴とする請求項１に記載の光源検査装置。
3. 前記第２取得手段により取得された前記変化量を所定の閾値と比較することにより、前記白色ＬＥＤの交換の必要性の有無を判断する判断手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の光源検査装置。
4. 前記判断手段による判断結果に関する情報をユーザに通知する通知手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の光源検査装置。
5. 前記第２取得手段により取得された前記白色ＬＥＤの寿命に関する情報をユーザに通知する通知手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光源検査装置。
6. 前記第１の色の光は青色光であり、前記第２の色の光は黄色光であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光源検査装置。
7. 前記テストパッチは黄色の記録材を用いて記録されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光源検査装置。
8. 前記第１取得手段は、緑色光を透過するフィルタを用いて前記信号値を取得することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光源検査装置。
9. 前記第１取得手段は、前記信号値として前記反射光または透過光の分光分布特性を取得することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光源検査装置。
10. 前記記録媒体はインク受容層を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光源検査装置。
11. 前記記憶手段に記憶された前記情報は、過去に前記第１の取得手段が取得した信号値であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光源検査装置。
12. 第１の色の光を発光するＬＥＤと前記ＬＥＤからの前記第１の色の光を第２の色の光に変換する蛍光体とを備える白色ＬＥＤを用いて、前記第２の色の光に対応する色の記録材を付与することによりテストパッチが形成された記録媒体に照射光を照射する照射工程と、
    前記照射光が照射された前記記録媒体の反射光または透過光を読み取ることにより信号値を取得する第１取得工程と、
    記憶手段に記憶された前記白色ＬＥＤの光学特性を示す情報と、前記第１取得工程において取得された前記信号値と、に基づいて、前記白色ＬＥＤの寿命に関する情報を取得する第２取得工程と
    を備えることを特徴とする光源検査方法。
13. 第１の色の光を発光するＬＥＤと前記ＬＥＤからの前記第１の色の光を第２の色の光に変換する蛍光体とを備える白色ＬＥＤにより、前記第２の色の光に対応する色の記録材を付与することによりテストパッチが形成された記録媒体に照射された照射光の、反射光または透過光を読み取った信号値を取得する第１取得手段と、
    前記白色ＬＥＤの光学特性を示す情報を記憶する記憶手段と、
    記憶手段に記憶された前記情報と、前記第１取得手段により取得された前記信号値と、に基づいて、前記白色ＬＥＤの寿命に関する情報を取得する第２取得手段と
    を備えることを特徴とするデータ処理装置。
14. 第１の色の光を発光するＬＥＤと前記ＬＥＤからの前記第１の色の光を第２の色の光に変換する蛍光体とを備える白色ＬＥＤにより、前記第２の色の光に対応する色の記録材を付与することによりテストパッチが形成された記録媒体に照射された照射光の、反射光または透過光を読み取った信号値を取得する第１取得工程と、
    記憶手段に記憶された前記白色ＬＥＤの光学特性を示す情報と、前記第１取得工程において取得された前記信号値と、に基づいて、前記白色ＬＥＤの寿命に関する情報を取得する第２取得工程と
    を備えることを特徴とするデータ処理方法。
    

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