JP6450444B2

JP6450444B2 - 測定装置、および画像形成装置

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Publication number: JP6450444B2
Application number: JP2017233649A
Authority: JP
Inventors: 泰友古田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2033-02-20
Also published as: JP2018050341A

Description

本願発明は、色を測定する機能を備えた測定装置、および画像形成装置に関する。

昨今において普及している画像形成装置（以下、プリンタと呼ぶ）の画像品質（以下、画質と呼ぶ）には、粒状性、面内一様性、文字品位、色再現性（色安定性を含む）など様々である。そのうち最も重要な要素として色再現性が挙げられる。

色の再現性については同機種間だけでなく、異機種間、他方式による画像形成装置あるいは画像表示装置との色の違いも問題になることから、これら機器同士のカラーマッチングを行うため、ＩＣＣ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｌｏｒＣｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）プロファイルと呼ばれる多次元ＬＵＴ（ＬｏｏｋＵｐＴａｂｌｅ）を作成するソフトウェアと測定器が市販されている。

図５に示すように、各ＩＣＣプロファイルの内容は、測定器を用いたパッチの色測定に基づき、機器に依存しない色空間に対応付けて校正される。色空間には例えば、ＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊色空間（ＣＩＥは国際照明委員；ＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅｄｅｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅの略）が挙げられる。これにより、異なる機器間においても、プリントする色を一致させることができる。そして、画像形成装置等に備えられたＣＭＭ（ＣｏｌｏｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔＭｏｄｕｌｅ）は、これらのプロファイルを用いて色変換を行うことによりプリント・データを作成することができる。

特許文献１では、シート上に形成したパッチ像を、光源と回折格子と位置検出センサからなるカラーセンサにて検出し、検出精度を向上させたインラインでの測定器構成が提案されている。カラーセンサからの検出値を分光反射率に変換し、三刺激値などを考慮してＣＩＥＬａｂに変換することができる。特許文献１におけるカラーセンサは、環境温度の変化による光源の出力変動などの変動要因により、色検出精度が悪化する。そこで、カラーセンサの対向位置に配置した白色基準板によってキャリブレーションを行い、カラーセンサの検出値を補正する方式がある。キャリブレーション方法としては、パッチ像の色測定を実施する前、あるいは、後で白色基準板の反射光を測定し、測定値を基に計算を行う。白色基準板で計算する場合の分光反射率の計算方法としては、白色基準板の反射光量Ｗ（λ）、パッチの反射光量Ｐ（λ）とした場合、（式１）で表わされる。

・・・（式１）
白色基準板は、測定波長領域の光を波長に依存せず略同一の反射率で反射するため、白色基準板からの反射光量Ｗ（λ）はパッチ像への入射光量と等価とみなせる。したがって、パッチ像への入射光量（すなわちＷ（λ））と、反射光量Ｐ（λ）の双方を測定することで、パッチの分光反射率Ｒ（λ）は、光源の出力変動の影響を受けず導出できる。

一方、カラーセンサには、複数の受光素子を配列したラインセンサが含まれる。ここで、部品組み付け等のばらつきによりラインセンサの各素子と各光波長との位置関係がずれ、測定時に色波長成分を誤検知する可能性がある。以降この現象を波長誤検知と呼ぶ。波長誤検知を防ぐためには、例えば工場での調整行程によってラインセンサの各素子と入射する光波長の関係とを調整する方法が考えられる。

しかしながらカラーセンサは、温度変化によって各部品を保持する保持部材が熱膨張することにより、各部品の位置関係にズレが生じてしまい、検出する色味（Ｌ＊ａ＊ｂ値）が変化し測定誤差となる。波長誤検知量をΔλとすると、白色基準板の反射光量Ｗ（λ）、パッチの反射光量Ｐ（λ）、分光反射率Ｒ（λ）は、式（２）の関係となる。

・・・（式２）
Δλを求める方法としては、ラインセンサで検出された光出力ピーク位置のシフト量を求める方法が考えられる。初期調整時においてラインセンサの検出値から、最も出力の高いピーク出力が得られたラインセンサの受光素子を記憶し、温度変化時にピーク出力の移動量を検出することで、波長シフト量を検出できる。このように波長誤検知量Δλの検出と式（２）の演算によってセンサ起因の波長シフト分を補正できる。

特開２００４−８６０１３号公報

しかしながら、ピーク検出による波長誤検知量Δλの導出方法には、以下の問題があった。温度が変化によって、光源の波長変動とセンサ側での波長誤検知が同時に起こると、ラインセンサで検出されるピークの移動量の中には、光源の波長変動量と、ラインセンサ側での波長誤検知量Δλが混在する。そのため、波長誤検知量Δλだけを求めることができなくなる。そして、波長誤検知量Δλが正確に検知できないことから、波長誤検知量Δλの補正が正確に行えず、測定誤差が発生するという問題があった。

上記課題を解決するために、本願発明は以下の構成を有する。すなわち、画像形成装置であって、測定対象に白色光を照射する照射手段と、前記照射手段から白色光が照射されることによって生じる前記測定対象からの反射光を分光する回折格子と、前記回折格子により分光された反射光を受光する複数の画素とを有し、前記複数の画素に対応する複数の波長の光量を測定することで、前記測定対象の色を検知する検知手段と、前記照射手段の温度を取得する温度取得手段と、前記照射手段が発熱することによって前記検知手段の測定結果に生じる波長シフト量を、前記温度取得手段により得られた温度に基づいて決定する決定手段と、前記検知手段の波長誤検知量を、前記照射手段が白色光を基準部材へ照射したときの前記検知手段の測定結果と、前記決定手段により決定された前記波長シフト量とに基づいて導出する導出手段と、前記波長誤検知量に基づき前記検知手段による前記測定対象の測定結果を補正する補正手段とを有する。

本発明により、温度の変化に起因して生ずる光源の波長変動による誤差を補正し、センサの測定精度を向上させることができる。

画像形成装置の構成例を示す図。カラーセンサの構成例を示す図。制御ブロック図。ＩＣＣプロファイルを説明するための図。カラー・マネジメント環境の概略図。ＬＥＤ光源、および、センサ検出値の温度変化の様子を示す図。実施例１に係るフローチャートＬＥＤ光源の波長特性を示す図。実施例２に係る補正テーブルを示す図。実施例２に係るフローチャートＬＥＤ光源の端子間の電圧検出回路を示す図。

＜実施例１＞
本発明に係る実施例を、図を用いて詳細に説明する。

（画像形成装置）
本実施例では電子写真方式のレーザビームプリンタを用いて説明を行う。説明は電子写真方式で行うが、インクジェットプリンタや昇華型プリンタなどの熱乾燥方式による画像定着を行う画像形成装置に適用することも可能である。本発明の画像形成装置の構造及び動作について説明する。

図１は、本実施例における画像形成装置（以下、プリンタ）１００の構造を示す断面図である。プリンタ１００は、筐体１０１を備える。筐体１０１には、エンジン部を構成するための各機構と、各機構による各印刷プロセス処理（例えば、給紙処理など）に関する制御を行なうエンジン制御部３１２及びプリンタコントローラ１０３を収納する制御ボード収納部１０４とが内蔵されている。

エンジン部を構成するための機構としては、光学処理機構、定着処理機構、給紙処理機構、及び搬送処理機構などが設けられる。光学処理機構は、レーザ光の走査による感光ドラム１０５上への静電潜像形成、その静電潜像の顕像化、その顕像の中間転写体１０６への多重転写、多重転写されたカラー画像のシート１１０への転写などを行う。定着処理機構は、シート１１０に転写されたトナー像を定着させる。給紙処理機構は、シート１１０の給紙処理を行う。搬送処理機構は、シート１１０の搬送処理を行う。

光学処理機構は、レーザスキャナ部１０７において、プリンタコントローラ１０３から供給されたイメージデータに応じて半導体レーザ（不図示）から発射されるレーザ光をオン、オフに駆動するレーザドライバを有する。半導体レーザから発射されたレーザ光は、回転多面鏡により走査方向に振られる。ここで主走査方向に振られたレーザ光は、反射ミラー１０９を介して感光ドラム１０５に導かれ、感光ドラム１０５上を主走査方向に露光する。

一方、一次帯電器１１１により帯電され、レーザ光による走査露光によって感光ドラム１０５上に形成された静電潜像は、現像器１１２により供給されるトナーによってトナー像に顕像化される。そして、感光ドラム１０５上の顕像されたトナー像は、トナー像とは逆特性の電圧を印加された中間転写体１０６上に転写（１次転写）される。カラー画像形成時には、Ｙ（イエロー）ステーション１２０、Ｍ（マゼンタ）ステーション１２１、Ｃ（シアン）ステーション１２２、およびＫ（ブラック）ステーション１２３からそれぞれの色を中間転写体１０６上に順次形成される。その結果、フルカラーの可視像が中間転写体１０６上に形成される。

次に、収納庫１１３から給送されたシート１１０が搬送され、転写ローラ１１４にてシート１１０を中間転写体１０６に圧接すると同時に、転写ローラ１１４にトナーと逆特性のバイアスを印加される。これにより、中間転写体１０６上に形成された可視像は、給紙処理機構によって副走査方向に同期して給紙されるシート１１０に転写される（２次転写）。尚、感光ドラム１０５及び現像器１１２は着脱可能である。

また、中間転写体１０６の周りには、画像形成開始位置検出センサ１１５、給紙タイミングセンサ１１６、及び濃度センサ１１７が配置される。画像形成開始位置検出センサ１１５は、画像形成を行う際の印刷開始位置を決める。給紙タイミングセンサ１１６は、シート１１０の給紙のタイミングを図る。濃度センサ１１７は、濃度制御時にパッチの濃度を測定する。濃度制御が行なわれた際には、濃度センサ１１７により、それぞれのパッチの濃度測定を行う。

定着処理機構は、シート１１０に転写されたトナー像を熱圧によって定着させるための第一定着器１５０および第二定着器１６０を有する。第一定着器１５０には、シート１１０に熱を加えるための定着ローラ１５１、シート１１０を定着ローラ１５１に圧接させるための加圧ベルト１５２、および定着完了を検知する定着後センサ１５３を含む。各ローラは中空であり、内部にそれぞれヒータ（不図示）を有し、回転駆動されると同時にシート１１０を搬送するように構成されている。第二定着器１６０は、第一定着器１５０よりもシート１１０の搬送経路下流側に位置し、第一定着器１５０によって定着されたシート１１０上のトナー像に対してグロスを付加したり、定着性を確保したりする目的で配置されている。第二定着器１６０も、第一定着器１５０同様に定着ローラ１６１、加圧ローラ１６２、および定着後センサ１６３を有した構成になっている。

シート１１０の種類によっては第二定着器１６０を通過する必要が無いものが存在する。この場合、エネルギー消費量を低減する目的で第二定着器１６０を経由せずシート１１０を排出するための搬送経路１３０を有する。搬送経路切り替えフラッパ１３１によってシート１１０を搬送経路１３０へと誘導させることが可能である。

シート１１０は、搬送経路切り替えフラッパ１３２により搬送経路１３５へと誘導される。そして、反転センサ１３７によってシート１１０の位置検出がなされた後、反転部１３６でスイッチバック動作することで、シート１１０の先行端が入れ替えられる。

さらに第二定着器１６０の搬送方向下流側には、シート１１０上のパッチ画像を検知するカラーセンサ２００が配置されている。操作部１８０からの指示により色検出動作の指示が出され、検出結果をもとに、プリンタエンジン部１０２では濃度調整、階調調整、多次色調整が実行される。

（カラーセンサ）
カラーセンサ２００の構造及び測定動作について説明する。図２は本実施形態におけるカラーセンサ２００の構造を示す図である。カラーセンサ２００は、ＬＥＤ光源２０１、回折格子２０２、ラインセンサ２０３（２０３−１〜２０３−ｎ）、演算部２０４、およびメモリ２０５が内蔵されている。ＬＥＤ光源２０１は、シート２０８上のトナーパッチ（以下、パッチ）２０７に白色の光を照射する。回折格子２０２は、パッチ２０７から反射した光を波長ごとに分光する。ラインセンサ２０３（２０３−１〜２０３−ｎ）は、回折格子２０２により波長ごとに分解された光を検出する受光素子であるｎ個の画素から構成される。演算部２０４は、ラインセンサ２０３により検出された各画素の光強度値から分光演算を行う。メモリ２０５は、各種データを保存する。

演算部２０４は例えば、光強度値から分光演算する分光演算部（不図示）やＬａｂ値を演算するＬａｂ演算部（不図示）などを有する。また、カラーセンサ２００の構成においてＬＥＤ光源２０１から照射された光をシート２０８上のパッチ２０７に集光し、またパッチ２０７から反射した光を回折格子２０２に集光するレンズ２０６が内蔵されている構成をとっても良い。本実施例では、白色基準板２１０の反射光を検知して、カラーセンサ２００のキャリブレーションを行う。後に詳細を説明する。

［基本動作］
次に、カラーセンサ２００によって検出された結果をプリンタ１００内でフィードバックする構成について説明する。

（調整基本フロー説明）
本実施例に係るプリンタ１００において、プロファイルを作成し、そのプロファイルを用いて出力するための基本フローを説明する。本実施例においては、優れた色再現性を実現するプロファイルとして、ＩＣＣ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｌｏｒＣｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）プロファイルを用いることとする。ただし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、Ａｄｏｂｅ社が提唱したＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔのレベル２から採用されているＣＲＤ（ＣｏｌｏｒＲｅｎｄｅｒｉｎｇＤｉｃｔｉｏｎａｒｙ）やＰｈｏｔｏｓｈｏｐ（登録商標）内の色分解テーブル、墨版情報を維持するＥＦＩ社のＣｏｌｏｒＷｉｓｅ内ＣＭＹＫシミュレーションなども用いることができる。

（分光反射率の測定および色値の算出）
本実施例のプリンタ１００は図１に示すように、定着後排紙トレイ（不図示）の搬送方向上流に読取手段としてのカラーセンサ２００を備える。プリンタ１００は、カラーセンサ２００により分光反射率を測定でき、その測定結果を色値に変換して色変換プロファイルを自ら作成する。そして、プリンタ１００は、作成した色変換プロファイルを用いて、内部変換色処理を行う。
色値の算出式について説明する。カラーセンサ２００で色を測定され入力される信号は、ＬＥＤ光源２０１から照射された光が測定対象物にて反射され、その反射光が回折格子２０２で分光されて３８０ｎｍ〜７２０ｎｍの各波長領域に配置されたＣＭＯＳセンサ（ラインセンサ２０３）上で検出される。そして、その入力信号に対して分光反射率が測定される。本発明では、検出演算精度の向上を図るためＣＩＥの規定通り、分光反射率から等色関数などを介してＬ＊ａ＊ｂ＊に変換する。

Ｌ＊ａ＊ｂ＊に変換されたパッチ情報は、パッチの信号値との関係を求め、色変換プロファイルであるＩＣＣプロファイルを作成する。

（Ｌ＊ａ＊ｂ＊演算）
以下は、分光反射率から色値（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）を算出する方法（工程）である。ここで示す方法については、ＩＳＯ１３６５５で規定されている。

ａ．試料の分光反射率Ｒ（λ）を求める（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）。

ｂ．等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）と標準光分光分布ＳＤ５０（λ）を用意する。なお、等色関数はＪＩＳＺ８７０１にて規定されている。また、ＳＤ５０（λ）はＪＩＳＺ８７２０で規定され、補助標準イルミナントＤ５０とも呼ばれる。

ｃ．用意した関数を用いて波長を求める。

ｄ．各波長の積算を行う。

ｅ．等色関数ｙ（λ）と標準光分光分布ＳＤ５０（λ）の積を各波長に対して積算する。

ｆ．ＸＹＺを算出する。

ｇ．Ｌ＊ａ＊ｂ＊を算出する。Ｙ／Ｙ_ｎ＞０．００８８５６の場合、以下の算出式により求められる。ここで、Ｘ_ｎ、Ｙ_ｎ、Ｚ_ｎは標準光三刺激値を示す。

なお、

は、

とも記載する。

（プロファイル作成処理）
カスタマエンジニアによる部品交換時や、カラーマッチング精度が要求されるＪＯＢの前、デザイン構想段階などで最終出力物の色味が知りたい時などに、ユーザが操作部１８０を操作し、カラープロファイルの作成処理が行われる。

プロファイルの作成処理は、図３の制御ブロック図に示すプリンタコントローラ１０３において行われる。まず、プロファイル作成の指示は、操作部１８０を介してプロファイル作成部３０１に入力される。プロファイル作成部３０１は、ＩＳＯ１２６４２テストフォームのＣＭＹＫカラーチャートを、プロファイルを介さずに出力するようプリンタ部（エンジン制御部３１２）に信号を送る。同時に、プロファイル作成部３０１は、カラーセンサ制御部３０２に測定指示を送る。プリンタ１００にて、帯電、露光、現像、転写、定着などのプロセスにより、シート１１０にはＩＳＯ１２６４２テストフォームが転写・定着され、カラーセンサ２００にて色を測定される。測定されたパッチの分光反射率データは、プリンタコントローラ１０３に入力され、Ｌａｂ演算部３０３によってＬ＊ａ＊ｂ＊データに変換される。このＬ＊ａ＊ｂ＊データは、カラーセンサ用入力ＩＣＣプロファイル格納部３０４に格納されているプロファイルによって変換され、プロファイル作成部３０１に入力される。

なお、変換形式はＬ＊ａ＊ｂ＊に限定するものではなく、機器に依存しない色空間信号であるＣＩＥ１９３１ＸＹＺ表色系へ分光反射率データを変換してもよい。

さらにプロファイル作成部３０１は、出力させたＣＭＹＫ信号と入力されたＬ＊ａ＊ｂ＊データとの関係により、出力ＩＣＣプロファイルを作成し、出力ＩＣＣプロファイル格納部３０５に格納されている出力ＩＣＣプロファイルと入れ替える。

ＩＳＯ１２６４２テストフォームは、一般的な複写機が出力可能な色再現域を網羅するＣＭＹＫ色信号パッチを含んでおり、それぞれの色信号値と測定したＬ＊ａ＊ｂ＊値との関係から色変換表を作成する。つまりＣＭＹＫ→Ｌａｂの変換表（Ａ２Ｂｘタグ）が作成される。この変換表に基づいて、逆変換表（Ｂ２Ａｘタグ）が作成される。

ＩＣＣプロファイルは、図４のような構造になっており、ヘッダー、タグ、及びそのデータから構成される。タグには色変換テーブルに加えて、白色点（Ｗｔｐｔ）やプロファイル内部で定義されているＬａｂ値によって表現されるある色が、そのハードコピーの再現可能な範囲の内側か外側かを示す（ｇａｍｔ）タグなども記述される。

なお、プロファイル作成命令を外部Ｉ／Ｆ３０８を介して外部接続機器（ＰＣなど）から受け付けた場合、外部機器に作成された出力ＩＣＣプロファイルをアップロードさせ、ＩＣＣプロファイルに対応したアプリケーションでの色変換をユーザが行えるようにしてもよい。

（色変換処理）
通常のカラー出力の色変換において、スキャナ部などの外部Ｉ／Ｆ３０８を介して入力されたＲＧＢ信号値やＪａｐａｎＣｏｌｏｒなどの標準印刷ＣＭＹＫ信号値を想定して入力された画像信号は、外部入力用の入力ＩＣＣプロファイル格納部３０７に送られる。入力ＩＣＣプロファイル格納部３０７は、外部Ｉ／Ｆ３０８から入力された画像信号に応じて、ＲＧＢ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換あるいはＣＭＹＫ→Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換を行う。入力ＩＣＣプロファイルは、入力信号のガンマをコントロールする１次元ＬＵＴ、ダイレクトマッピングといわれる多次色ＬＵＴ、生成された変換データのガンマをコントロールする１次元ＬＵＴで構成されている。入力された画像信号は、これらのテーブルを用いて、デバイスに依存した色空間からデバイスに依存しないＬ＊ａ＊ｂ＊データに変換される。

Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間座標系の値に変換された画像信号は、ＣＭＭ（ＣｏｌｏｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔＭｏｄｕｌｅ）３０６に入力される。そして、画像信号に対し、ＧＡＭＵＴ変換、色変換、黒文字判定等が行われる。ＧＡＭＵＴ変換では、入力機器としてのスキャナ部など外部Ｉ／Ｆ３０８の読取色空間と、出力機器としてのプリンタ１００との間の出力色再現範囲のミスマッチがマッピングされる。また、色変換では、入力時の光源種と出力物を観察するときの光源種ミスマッチ（色温度設定のミスマッチとも言う）が調整される。これにより、Ｌ＊ａ＊ｂ＊データは、Ｌ＊’ａ＊’ｂ＊’データへ変換され、出力ＩＣＣプロファイル格納部３０５に入力される。前述のように作成したプロファイルは、出力ＩＣＣプロファイル格納部３０５に格納されており、新たに作成したＩＣＣプロファイルによって色変換され、出力機器に依存したＣＭＹＫ信号へと変換され、出力される。

図３ではブロック構成上、ＣＭＭ３０６を、入力ＩＣＣプロファイル格納部３０７および出力ＩＣＣプロファイル格納部３０５に分けて説明した。しかし、図５のようにＣＭＭ３０６は、カラー・マネジメントを司るモジュールのことであり、入力プロファイルと出力プロファイルを使って色変換を行っているものとする。

（カラーセンサ２００のキャリブレーション方法）
図２にカラーセンサ２００におけるキャリブレーションを行うための構成を示す。ここで述べるキャリブレーションは、白色基準板２１０にＬＥＤ光源２０１から光を照射し、反射した光をラインセンサ２０３で検出して白色基準板２１０の反射光量Ｗ（λ）を取得し、前述の式（１）の演算によって分光反射率の算出する動作を指す。ＬＥＤ光源２０１の出力光（光量）が変動すると、白色基準板２１０の反射光量Ｗ（λ）とパッチ測定値Ｐ（λ）は同比率で変化する。したがって、Ｗ（λ）とＰ（λ）を各々測定して分光反射率Ｒ（λ）を算出することで、ＬＥＤ光源２０１の出力光の変動があっても、変動によって発生する誤差をキャンセルできる。

キャリブレーションに用いる白色基準板２１０は、白色基準板保持部材２１５によって保持され、白色基準板保持部材２１５を板金（不図示）に付き当てて、カラーセンサ２００に対する相対距離が一定になるように位置決めされている。ここで、白色基準板２１０は、経年劣化を抑えるため耐光性が高く、強度があるものが望まれるため、例えば酸化アルミニウムをセラミック加工したようなものが用いられる。さらに耐光性、汚れへの耐性を高めるため、キャリブレーションを実行しないタイミングにおいては、シャッタ２１４で保護される。シャッタ２１４は、駆動部（不図示）により開閉動作を行い、キャリブレーション実行時以外は閉じているものとする。

図２（Ａ）は、キャリブレーション時において、シャッタ２１４が開いている状態での、白色基準板２１０とシャッタ２１４の位置関係を示している。また、図２（Ｂ）は、パッチ２０７測定時にシャッタ２１４が閉じている状態を示す。シャッタ２１４が閉じている状態では、白色基準板２１０は完全に光から遮蔽されている。

（波長誤検知Δλの補正方法）
本実施例では、カラーセンサ２００の周囲温度の変化に応じて、ラインセンサ２０３の各画素と波長との対応関係を再設定する。まず、前述した白色キャリブレーション動作によって検出した、白色基準板２１０からの反射光量Ｗ（λ）より、ピーク画素の検知を行う。ピーク画素の検知は、ラインセンサ２０３の各画素の出力値を比較し、最も値が大きい画素をピーク画素として検知する。検知結果におけるピーク画素と、工場調整時にメモリ２０５に記憶した初期状態でのピーク画素とを比較し、その差分から温度変化によるピーク画素の測定位置の移動量（シフト量）を算出する。

図６（Ｂ）に初期状態と温度変化時のピーク画素の変化の一例を示す。図６（Ｂ）において、縦軸はラインセンサの画素が検知する光量であり、横軸が各画素を示す。初期状態のピーク画素Ａから、温度変化によってピーク画素は画素Ｂに移動し、図６（Ｂ）に示すΔＤがピーク画素の移動量となる。ピーク画素移動量ΔＤには、ラインセンサ２０３と波長との位置関係ズレによる波長誤検知量Δλと、ＬＥＤ波長の温度シフト量の２つの成分が存在する。図６（Ａ）にΔλを示す。図６（Ａ）において、縦軸はラインセンサの画素が測定する光量であり、横軸が波長を示す。波長誤検知量Δλは、式（３）に示すようにピーク画素移動量ΔＤとラインセンサの各画素に割り当てられた波長の間隔とから求められる波長のシフト量から、ＬＥＤ波長シフト量を差し引く演算により算出される。ここで、ラインセンサの各画素に割り当てられた波長の間隔について説明する。例えば、波長帯３８０ｎｍ〜７２０ｎｍを検出するためにラインセンサに含まれるｎ個（本実施例では２５５個）の画素それぞれに波長を割り当てた場合、割り当てられる波長の間隔は約１．３４（＝（７２０−３８０）／２５５）ｎｍとなる。ピーク画素移動量ΔＤとこの波長の間隔との積から、基準となるピーク波長と検出したピーク波長のシフト量が求められる。
波長誤検知量Δλ＝（ピーク画素移動量ΔＤ＊ラインセンサの画素間の波長の割り当て間隔）−ＬＥＤ波長シフト量・・・（３）

次に、ＬＥＤ波長シフト量の導出方法について述べる。ＬＥＤ光源２０１のピーク波長のシフト量は、図８に示すように、ＬＥＤ光源２０１の素子温度に依存して略線形に変化する。ここで、素子温度と波長シフト量の傾きをＫ１とする。Ｋ１は、実験によって予め測定しておくものとする。ＬＥＤ光源２０１の素子温度は、ＬＥＤ光源２０１の周囲温度ＴにＬＥＤ光源２０１の自己発熱量を加算したものである。ＬＥＤ光源２０１の周囲温度Ｔは、ＬＥＤ光源２０１近傍に配置されたサーミスタ２２０によって検出される。一方、ＬＥＤ光源２０１の自己発熱量は、ＬＥＤ光源２０１の駆動電流Ｉから導出する。一般に、ＬＥＤ光源２０１の自己発熱は、消費電力や駆動電流に略比例関係となる。したがって、ＬＥＤ光源２０１の駆動電流Ｉもしくは電力は、カラーセンサ２０３にて測定する期間においてほぼ一定であることが望ましい。これにより、自己発熱量を導出する際の精度を向上させることができる。

本実施例では、ＬＥＤ光源２０１のＬＥＤドライバ２２１へ設定する電流値から、式（４）を用いて自己発熱量を導出する。ここで係数Ｋ２は、ＬＥＤ光源２０１の駆動電流と素子温度に関する比例定数である。この式（４）によりＬＥＤ光源の温度に対する温度取得を行う。
ＬＥＤ光源の素子温度Ｔ’＝周囲温度Ｔ＋駆動電流Ｉ×Ｋ２・・・（４）

検出されたＬＥＤ光源の素子温度Ｔ’と工場調整時（初期状態）でのＬＥＤ光源の素子温度Ｔ’_ｉｎとの差分を取り、ＬＥＤ光源の素子温度変動量ΔＴ’を算出する。ＬＥＤ光源の素子温度変動量ΔＴと素子温度と波長シフト量の傾き量Ｋ１から、式（５）を用いてＬＥＤ波長シフト量を算出する。
ＬＥＤ波長シフト量＝Ｋ１×ＬＥＤ光源の素子温度変動量ΔＴ’ ・・・（５）

以上述べた方法で、式（３）〜式（５）を用いて波長誤検知量Δλが求められる。測定によって得られたＰ（λ）、白色基準板２１０の測定によって得られたＷ（λ）、および波長誤検知量Δλを用いて式（２）の演算を行うことで、波長誤検知量Δλをキャンセルする。

（処理フロー）
上述した一連の動作は、エンジン制御部３１２と、カラーセンサ制御部３０２によって制御される。

図７Ａに測定動作の概略を示す。測定動作が開始すると、Ｓ７０１にてエンジン制御部３１２は、シャッタ開閉機構２１２に、シャッタ２１４を開くように指示する。Ｓ７０２にてエンジン制御部３１２は、カラーセンサ制御部３０２に白色基準板２１０の検知を指示する。カラーセンサ制御部３０２は、白色基準板検知時において、ＬＥＤ光源２０１を発光させる。この際、カラーセンサ制御部３０２は、ラインセンサ２０３の出力値が所定値となるように、ＬＥＤ光源２０１の駆動電流値を制御するＬＥＤドライバ２２１に電流値を設定し、白色基準板２１０からの反射光量Ｗ（λ）を取得する。

Ｓ７０３にて、取得した反射光量Ｗ（λ）を用いてピーク画素の移動量ΔＤを算出する。なお、本工程におけるΔＤの導出フローについては図７（Ｂ）を用いて以降に詳しく説明する。Ｓ７０４にてカラーセンサ制御部３０２は、ＬＥＤドライバ２２１に設定した電流値をＬＥＤ駆動電流値Ｉとして取得する。そして、カラーセンサ制御部３０２は、カラーセンサ２００内部のサーミスタ２２０を介して周囲温度Ｔを取得する。Ｓ７０５にてカラーセンサ制御部３０２は、上述した式（３）〜式（５）の演算を行い波長誤検知量Δλを算出する。Ｓ７０６にてエンジン制御部３１２は、用紙搬送ローラ３１１を動作させ、測定対象（チャート）を搬送させる。そして、カラーセンサ制御部３０２は、各パッチの測定値Ｐ（λ）を検出する。Ｓ７０７にてカラーセンサ制御部３０２は、得られたＷ（λ）、Ｐ（λ）、Δλより式（２）を用いて、分光反射率Ｒ（λ）を算出する。Ｓ７０８にてエンジン制御部３１２は、シャッタ開閉機構２１２に、シャッタ２１４を閉じるように指示する。その後、一連の測定シーケンスを終了する。

図７Ｂに、前述したＳ７０３でのピーク画素移動量ΔＤを導出するカラーセンサ制御部３０２の動作フローを示す。本実施例においては、ラインセンサ２０３として、画素数が２５５個のラインセンサを用いているものとする。本工程において、カラーセンサ制御部３０２は、ラインセンサ２０３における各画素の画素データを順次比較し、各画素の画素データ最大値Ｗ_ｍａｘが得られた画素（ピーク画素）の画素ナンバーＢ_ｐｉｘを取得する。更にカラーセンサ制御部３０２は、取得した画素ナンバーＢ_ｐｉｘと初期のピーク画素の画素ナンバーＡ_ｐｉｘとの差分からピーク画素移動量ΔＤを算出する。ここで画素データとは、ラインセンサ２０３の各画素における光検出量に対応したデータを指す。

Ｓ７１０にてカラーセンサ制御部３０２は、読み出し画素ナンバーＮ、最大画素データＷ_ｍａｘを初期値０に設定する。Ｓ７１１にてカラーセンサ制御部３０２は、ラインセンサ２０３からＮ番目の画素ナンバーの画素データを読み出す。Ｓ７１２にてカラーセンサ制御部３０２は、Ｎ番目の画素データとＷ_ｍａｘと比較する。Ｎ番目の画素ナンバーのデータ値がＷ_ｍａｘより大きい場合は（Ｓ７１２にてＹＥＳ）、Ｓ７１３にてカラーセンサ制御部３０２は、Ｎ番目の画素をピーク画素Ｗ_ｍａｘとして、画素ナンバーとピークのデータ値をメモリ２０５に保持する。Ｎ番目画素のデータ値がＷ_ｍａｘ以下である場合は（Ｓ７１２にてＮＯ）、カラーセンサ制御部３０２はＷ_ｍａｘの値を書き換えず、Ｓ７１４に移行する。

Ｓ７１４にてカラーセンサ制御部３０２は、現在の画素ナンバーがＮ＝２５５か否かを判定する。Ｎ＝２５５でない場合（Ｓ７１４にてＮＯ）、Ｓ７１５にてカラーセンサ制御部３０２は、Ｎに１を加算し、Ｓ７１１に移行して未処理の画素に対して処理を繰り返す。Ｎ＝２５５である場合（Ｓ７１４にてＹＥＳ）、Ｓ７１６にてカラーセンサ制御部３０２は、メモリ２０５に保持されたＷ_ｍａｘの出力値と画素ナンバーＢ_ｐｉｘを確定する。Ｓ７１７にてカラーセンサ制御部３０２は、メモリ２０５から初期のピーク画素ナンバーＡ_ｐｉｘと、画素間距離と波長の換算係数λ_ｐｉｘとを読み出す。Ｓ７１８にてカラーセンサ制御部３０２は、Ｓ７１６で確定したＢ_ｐｉｘを用いて、以下の式（６）を用いて波長誤検知量Δλを算出する。なお、画素間距離と波長の換算係数λ_ｐｉｘは、回折格子２０２等の光学部品とラインセンサ２０３との位置関係によって決まる値であり、予めメモリ２０５に保持されているものとする。
ピーク画素移動量ΔＤ＝λ_ｐｉｘ×（Ｂ_ｐｉｘ−Ａ_ｐｉｘ）・・・（６）

以上により、ラインセンサ２０３へ入射する光波長とラインセンサの受光素子との位置関係が温度変化によって変動したとしても、変動によるずれ量を補正することができ、温度変化に対して色の測定精度を維持することが可能となる。

なお本実施例では、白色基準板２１０の反射光からＬＥＤ光源２０１の電流制御を行い、光量を一定値に調整する方法について述べた。これに限らず、電流制御を行わずに、ＬＥＤ光源の駆動電流は常時一定となるように電流設定しても良い。この場合、式（４）の演算で、駆動電流を固定値として演算するものとする。駆動電流を一定に制御する場合、自己昇温による温度変化が一定となるためチップ面温度変動を小さくすることができる。なお、駆動電流が一定の場合は、ＬＥＤ光源の温度、経時変化による光量低下に対して、駆動電流制御による光量調整ができなくなる。したがって、光量低下が大きいＬＥＤ光源を用いた場合は、ラインセンサへの入射光量が低下し、Ｓ／Ｎが悪化するというデメリットがある。

また本実施例では、サーミスタとＬＥＤ駆動電流の検出結果を基にＬＥＤ光源の素子温度を導出する方法について説明した。ＬＥＤ光源の素子温度を検出する方法としてはこれに限らず、例えばＬＥＤ光源の端子間電圧を検知する方法がある。一般にＬＥＤ光源は、素子温度が高くなると端子間電圧が低下する。端子間電圧と温度の関係が線形変化するＬＥＤ光源を用いる場合は、サーミスタ、電流検知手段の代わりに端子間電圧を検知する手段を設け、初期からの変動量を検出することで、ＬＥＤ光源の素子温度変動量ΔＴ’を導出する方法をとってもよい。

図１１に、電圧検出手段を設けた場合のＬＥＤ光源２０１の端子間電圧の検出回路を示す。カラーセンサ制御部３０２は、ＬＥＤドライバ２２１に対してＬＥＤ光源２０１の駆動電流を設定する。ＬＥＤ光源２０１のカソード側端子電圧は、ボルテージ・フォロア２２２を介した後に、Ａ／Ｄコンバータ２２３でデジタルデータに変換され、カラーセンサ制御部３０２に入力する。カラーセンサ制御部３０２は、ＬＥＤ光源２０１の駆動電流を設定した後に、ＬＥＤ光源２０１を点灯させ、所定時間経過後にＬＥＤ光源２０１の端子間電圧を読み出す。また、ここで読まれたＬＥＤ光源２０１の端子間電圧値より、から所定の電圧−温度変換テーブルを用いてチップ面温度を算出する。

＜実施例２＞
本願発明の別の実施例として本実施例では、温度変化に対する波長誤検知量Δλのテーブルを備え、波長誤検知の補正を行う方式を用いる。以下、実施例１と異なる部分について詳細に説明する。

図９に、温度変化に対する波長誤検知量Δλのテーブルを示す。また、テーブル内の各波長誤検知量Δλの値は、予め実験で得られた代表値をメモリ２０５に記憶しておくものとする。実施例２では、実施例１と同様の動作でＬＥＤ光源の素子温度変動量ΔＴ’を検出し、得られたＬＥＤ素子温度変動量ΔＴ’に対応する波長誤検知量Δλをテーブルから読み出し、補正動作を行う。

［処理フロー］
図１０に、本実施例の測定動作の概略を示す。測定シーケンスを開始すると、Ｓ１００１にてエンジン制御部３１２は、シャッタ開閉機構２１２に、シャッタ２１４を開くように指示する。Ｓ１００２にてエンジン制御部３１２は、カラーセンサ制御部３０２に白色基準板２１０の検知を指示する。カラーセンサ制御部３０２は、白色基準板２１０の検知時において、ＬＥＤ光源２０１を発光させる。更に、カラーセンサ制御部３０２は、ラインセンサ２０３の出力値が所定値となるように、ＬＥＤ光源２０１の駆動電流値を制御するＬＥＤドライバ２２１に電流値を設定し、白色基準板２１０からの反射光量Ｗ（λ）を取得する。Ｓ１００３にてエンジン制御部３１２は、取得した反射光量Ｗ（λ）に基づいてピーク画素の移動量ΔＤを算出する。本工程は、実施例１にて述べた図７Ｂの処理と同様である。

Ｓ１００４にてカラーセンサ制御部３０２は、カラーセンサ２００内部のサーミスタ２２０から取得した周囲温度ＴとＬＥＤ光源２０１の駆動電流Ｉとを用いて式（４）の演算により、ＬＥＤ光源の素子温度Ｔ’を算出する。Ｓ１００５にてカラーセンサ制御部３０２は、メモリ２０５から、ＬＥＤ光源の素子温度Ｔ’に対応する波長誤検知量Δλを読み出す。Ｓ１００６にてエンジン制御部３１２は、用紙搬送ローラ３１１を動作させ、測定対象（チャート）を搬送し、各パッチの測定値Ｐ（λ）を検出する。Ｓ１００７にてカラーセンサ制御部３０２は、得られたＷ（λ）、Ｐ（λ）、波長誤検知量Δλを用いて式（２）から、分光反射率Ｒ（λ）を算出する。Ｓ１００８にてエンジン制御部３１２は、シャッタ開閉機構２１２に、シャッタ２１４を閉じるように指示する。その後、一連の測定シーケンスを終了する。

以上により、実施例１同様に波長とラインセンサの位置関係のずれを補正可能であり、温度変化に対して色の測定精度を維持することが可能となる。更に、実施例１と比べ、テーブルを用いることでより簡易な動作で補正が可能になる。

１００…プリンタ、１０１…筐体、１０３…プリンタコントローラ、１０５…感光ドラム、１０６…中間転写体、１１０…シート、１１７…濃度センサ、２００…カラーセンサ、２０１…ＬＥＤ光源、２０２…回折格子、２０３…ラインセンサ、２０７…パッチ、２１０…白色基準板

Claims

測定対象に白色光を照射する照射手段と、
前記照射手段から白色光が照射されることによって生じる前記測定対象からの反射光を分光する回折格子と、前記回折格子により分光された反射光を受光する複数の画素とを有し、前記複数の画素に対応する複数の波長の光量を測定することで、前記測定対象の色を検知する検知手段と、
前記照射手段の温度を取得する温度取得手段と、
前記照射手段が発熱することによって前記検知手段の測定結果に生じる波長シフト量を、前記温度取得手段により得られた温度に基づいて決定する決定手段と、
前記検知手段の波長誤検知量を、前記照射手段が白色光を基準部材へ照射したときの前記検知手段の測定結果と、前記決定手段により決定された前記波長シフト量とに基づいて導出する導出手段と、
前記波長誤検知量に基づき前記検知手段による前記測定対象の測定結果を補正する補正手段と
を有することを特徴とする測定装置。
前記導出手段は、前記検知手段においてピークの波長を測定するとして割り当てられた前記複数の画素の基準の測定位置と、前記検知手段にてピークの波長を測定した際の前記複数の画素の測定位置とのシフト量を、前記照射手段が白色光を基準部材へ照射したときの前記検知手段の測定結果に基づいて決定することで、前記波長シフト量を導出することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
前記照射手段の温度の変動量と前記波長シフト量との関係を示すテーブルを有し、
前記決定手段は、前記テーブルを用いて前記波長シフト量を決定することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
前記温度取得手段は、前記照射手段を駆動する電圧あるいは電流と前記照射手段の周囲の温度とに基づいて、前記照射手段の温度を導出することで温度を取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の測定装置。
前記温度取得手段は、前記照射手段の近傍に配置されたサーミスタにより、前記周囲の温度を検出することを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
前記照射手段の端子間電圧を検出する電圧検出手段を更に有し、
前記温度取得手段は、前記照射手段の端子間電圧に基づいて、前記照射手段の温度を導出することで温度を取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の測定装置。
前記照射手段を駆動する電流は、測定する期間においてほぼ一定の値となるように制御されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の測定装置。
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の測定装置を備える画像形成装置。