(57)【要約】【課題】  少ない光源数で精度よく画像の分光特性を解析することができる分光解析装置、および、そのような分光解析装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  同じ形状を有する複数の基本関数に重み係数をそれぞれ付加した準基本関数の和からなる総和関数を使って、光の波長と光の強度との関係を表わした分光特性を近似する。重み係数のうち光源の光の数以下の数の重み係数については互いに独立な重み係数となり、それら独立な重み係数以外の重み係数は、それら独立な重み係数に従属した重み係数になるように、それら重み関数を決定することによって、分光特性を決定する。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長分布が相互に異なる複数の光それぞれを１つずつ順次に発する光源と、
前記光源から発せられた複数の光それぞれが順次に画像上に照射された時に該画像から得られる光の各強度を計測する受光部と、
前記画像に照射される光の波長とその画像から得られる光の強度との関係を表した分光特性を、前記光源が発する光の数よりも多い複数の、それぞれが波長を変数とした、互いに同形状で波長領域が相互にずれた基本関数それぞれに各重み係数が付されてなる複数の準基本関数の和からなる総和関数で近似し、その総和関数と、前記光源が発する複数の光それぞれの波長分布とから求められる計算上の光強度が前記受光部によって計測された光の各強度に合うように各重み係数を決定することによってその分光特性を解析する、各重み係数の決定に際しては、それらの重み係数のうち前記光源が発する光の数以下の数の所定の重み係数については互いに独立な重み係数であり、それら独立な重み係数以外の重み係数は、それら独立な重み係数に従属した重み係数であるものとして決定する解析部とを備えたことを特徴とする分光解析装置。
【請求項２】
前記受光部は、前記画像上に照射された光の反射強度を計測するものであり、
前記解析部は、前記画像の分光反射率を表わす分光特性を解析するものであることを特徴とする請求項１記載の分光解析装置。
【請求項３】
前記解析部は、前記基本関数として、スプライン関数を用いるものであることを特徴とする請求項１記載の分光解析装置。
【請求項４】
前記解析部は、波長領域が均等にずれた複数の基本関数を用いるものであることを特徴とする請求項１記載の分光解析装置。
【請求項５】
前記解析部は、ブルー、グリーン、およびレッドの各波長領域ごとに複数の基本関数を用いるものであることを特徴とする請求項１記載の分光解析装置。
【請求項６】
前記解析部は、４００〜５００ｎｍ、５００〜６００ｎｍ、および６００〜７００ｎｍの各波長領域ごとに複数の基本関数を用いるものであることを特徴とする請求項１記載の分光解析装置。
【請求項７】
前記光源は、複数の発光ダイオードを有し、それら複数の発光ダイオードを順次に発光させるものであることを特徴とする請求項１記載の色彩計測装置。
【請求項８】
相互に色が異なる複数の色材を用いて画像を形成する画像形成部と、
記録媒体上に前記画像を定着させる画像定着部と、
波長分布が相互に異なる複数の光それぞれを１つずつ順次に発する光源と、
前記光源から発せられた複数の光それぞれが、前記画像形成部によって形成された画像上に順次に照射された時に該画像から得られる光の各強度を計測する受光部と、
前記画像に照射される光の波長とその画像から得られる光の強度との関係を表した分光特性を、前記光源が発する光の数よりも多い複数の、それぞれが波長を変数とした、互いに同形状で波長領域が相互にずれた基本関数それぞれに各重み係数が付されてなる複数の準基本関数の和からなる総和関数で近似し、その総和関数と、前記光源が発する複数の光それぞれの波長分布とから求められる計算上の光強度が前記受光部によって計測された光の各強度に合うように各重み係数を決定することによってその分光特性を解析する、各重み係数の決定に際しては、それらの重み係数のうち前記光源が発する光の数以下の数の所定の重み係数については互いに独立な重み係数であり、それら独立な重み係数以外の重み係数は、それら独立な重み係数に従属した重み係数であるものとして決定する解析部と、
前記解析部で解析された前記画像の分光特性に基づいて前記画像形成部を制御することによって前記画像の色を補正する補正制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記受光部は、前記画像形成部によって形成されて前記記録媒体上に定着された画像における光の強度を計測するものであることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記画像形成部は、前記複数の色材として、イエロー、シアン、マゼンタ、および黒のうち少なくとも２色の色材を使って画像を形成するものであることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の分光特性を解析する分光解析装置、および分光解析装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタやコピー機などといった画像形成装置においては、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）等の色材を使ってカラー画像を形成することが一般的となってきている。例えば、電子写真方式が適用されたプリンタでは、帯電させた感光体の表面を露光して潜像を形成し、その潜像を各色のトナーで現像してトナー像を形成し、そのトナー像を直接に、あるいは中間転写体などを介在させて、最終的に記録媒体上に転写することによってカラー画像が形成される。このようなカラー画像を形成する画像形成装置においては、カラー画像の色再現性を向上させる試みがなされている。人間の色差に対する感度は極めて高く、色再現精度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色再現精度の要求値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系でΔＥ＝３以下といったように非常に高いものとなる。実際には、温度や湿度等といった環境条件や、感光体や現像剤等の経時的な劣化などにより、画像形成装置の色再現性は変動しやすい。したがって、カラー画像の色再現性を最適に保つために、例えば、一日の作業の始めなどに、画像形成装置でカラーパッチを出力して、そのカラーパッチの色が目標の色に近くなるように、例えば露光や現像などを制御することが広く行われている。
【０００３】
カラーパッチの色を計測する方法としては、画像形成装置に組み込まれた、スキャナなどといった画像読取部を利用するものが数多く提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４参照）。しかし、これらの方法によると、カラーパッチの色を計測するために、オペレータが一旦出力された画像を画像読取部に移してから画像の読み取りを行う必要があり、これらの作業を日常的に行うことは大変煩わしいという問題がある。また、オフライン計測として用いられる測色計には、白色光源から発せられた光が画像上で反射された反射光を、回折格子や多数のフィルタなどで分光して色濃度を計測する後分光型カラーセンサが適用されており、元々スキャナなどを備えていないプリンタなどに、画像の色計測用として後分光型カラーセンサを搭載しようとする場合、装置が大型化したり、かなりのコストがかかってしまうという難点もある。
【０００４】
後分光型カラーセンサに対して、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色材単色に対応した、Ｂ（ブルー）、Ｇ（グリーン）、Ｒ（レッド）各色の発光ダイオード（以下では、ＬＥＤと称する）を光源として、それらのＬＥＤから順次に発せられた光の反射光をそれぞれ受光することによって、画像の色濃度を計測する一種の前分光型カラーセンサも提案されている（例えば、特許文献５、および特許文献６参照）。この前分光型カラーセンサは、高価な白色光源や回折格子を必要としないため、プリンタなどに内蔵する場合にも、小型かつ低価格で実現することができるという利点がある。
【特許文献１】特開昭６２−２９６６６９号公報
【特許文献２】特開昭６３−１８５２７９号公報
【特許文献３】特開平０１−１６９４６７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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＬＥＤの発光スペクトルは、後分光型カラーセンサに用いられるＲＧＢフィルタなどによる分光スペクトルと比べて帯域が狭いうえ、市販のＬＥＤにおける波長分布は限られているため、前分光型カラーセンサで全色域を高精度に分光することは困難である。Ｒ，Ｇ，Ｂ３色のＬＥＤを光源とする前分光型カラーセンサでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの補色であるＣ，Ｍ，Ｙの各色材単色で形成されたような、いわゆる一次色のカラーパッチの色濃度については精度よく計測することができる。上述した特許文献５、および特許文献６の方法は、この一次色のカラーパッチの色濃度計測用に用途を限定した上で、従来の後分光型カラーセンサよりも、コストおよびサイズの点ではるかに有利な前分光型カラーセンサを提供するものである。
【０００６】
しかし、一次色だけではなく、一次色の重ね合わせによる二次色や三次色などの色を計測するためには、画像形成装置で出力可能な色再現範囲内の広い色域における色を計測する必要がある。
【０００７】
そこで、Ｒ，Ｇ，Ｂにさらにもう数色の光源を加えて、それら光源からの各光をカラーパッチにそれぞれ照射して得られる各色の反射率を、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値などといった色彩値に変換することが考えられる。各色の反射率と色彩値との変換関係が予めデータベースに記憶されており、色彩値変換の際には、このデータベースに記憶された変換関係に基づいて変換処理が行われる。この方法の場合、カラーパッチを構成している色材や、用紙などが、データベースに記憶されている相関関係のものと同等のものであれば、各色の反射率を精度よく色彩値に変換することができる。しかし、色材や用紙や画像形成方法などが異なると、形成されたカラーパッチの分光特性もそれらの影響を受けて異なってしまうため、変換精度が劣化してしまう恐れがある。
【０００８】
用紙や色材などの条件に依存せずに、前分光型カラーセンサを使って、カラーパッチの分光特性を精度よく計測しようとすると、可視波長域を多くのチャネルに分割して計測を行う必要があり、理論上、１０ｎｍごとに３０以上ものチャネルが必要となる場合がある。これだけの数の、波長域が相互に異なるＬＥＤを全て用意しようとすると、低コスト化や小型化を進める上での障害になってしまううえ、これらのＬＥＤ全てを市販品でまかなうことは、現実的には不可能であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、用紙や色材などに関わらず、少ない光源数で精度よく画像の分光特性を解析することができる分光解析装置、および、そのような分光解析装置を備えた画像形成装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の分光解析装置は、波長分布が相互に異なる複数の光それぞれを１つずつ順次に発する光源と、
光源から発せられた複数の光それぞれが順次に画像上に照射された時に画像から得られる光の各強度を計測する受光部と、
画像に照射される光の波長とその画像から得られる光の強度との関係を表した分光特性を、光源が発する光の数よりも多い複数の、それぞれが波長を変数とした、互いに同形状で波長領域が相互にずれた基本関数それぞれに各重み係数が付されてなる複数の準基本関数の和からなる総和関数で近似し、その総和関数と、前記光源が発する複数の光それぞれの波長分布とから求められる計算上の光強度が受光部によって計測された光の各強度に合うように各重み係数を決定することによってその分光特性を解析する、各重み係数の決定に際しては、それらの重み係数のうち前記光源が発する光の数以下の数の所定の重み係数については互いに独立な重み係数であり、それら独立な重み係数以外の重み係数は、それら独立な重み係数に従属した重み係数であるものとして決定する解析部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
波長分布がＳ（λ）で表わされる光が画像上に照射されたときに画像から取得される光の強度Ｒ（λ）は、画像の分光特性をＰ（λ）とすると、
Ｒ（λ）＝Ｓ（λ）＊Ｐ（λ）  …（１）
という式（１）で表わされる。この分光特性Ｐ（λ）を、同じ形状を有するとともに波長分布が相互にずれた複数の基本関数Ｆ（λ）それぞれに、相互に独立な各重み係数ｋxが付されてなる複数の準基本関数の和からなる総和関数Ｐ´（λ）で近似すると、
Ｐ´（λ）＝ｋ1＊Ｆ1（λ）＋ｋ2＊Ｆ2（λ）＋…ｋi＊Ｆi（λ）  …（２）
という式（２）が得られる。この式（２）において、０＜ｉであり、ｉが大きいほど近似精度が上昇する。この総和関数Ｐ´（λ）を分光特性Ｐ（λ）の替わりに、式（１）に当てはめると、
Ｒ（λ）＝Ｓ（λ）＊｛ｋ1＊Ｆ（１）＋ｋ2＊Ｆ（２）＋…ｋi＊Ｆ（ｉ）｝…（３）
という式（３）が得られる。ここで、光の強度の積分値は実際に受光部で計測することができる値であるため、ｉ≦ｊであるｊ種類の波長の光Ｓj（λ）を画像に照射して、そのときの強度Ｒj（λ）の積分値を計測することによって、式（２）および式（３）に含まれる重み係数ｋxの値が一意に決定される。
【００１２】
ここで、式（３）で用意する基本関数の数ｉが多いほど、画像の分光特性Ｐ（λ）を精度よく近似することができるが、その分、必要となる光の種類ｊが増えてしまう。例えば、市販のＬＥＤなどでは、波長分布が数種類に限られてしまい、精度のよい近似関数を作成するのには不十分であるという不具合がある。
【００１３】
ところで、上述したような色材を用いて作成される実際の画像の分光特性Ｐ（λ）は、例えば、長波長領域側ではどの色もほとんど強度変化がないという特徴を有するため、その分光特性Ｐ（λ）が近似された総和関数Ｐ´（λ）に含まれる長波長領域側の重み係数ｋxは、どれもほぼ同一になる。このように、いくつかの重み係数ｋxは強い相関を有するため、数個の重み係数を他の重み係数で代用することができる。本発明の分光解析装置は、この性質を利用して、式（２）の替わりに、
Ｐ´（λ）＝｛ｋ1＊Ｆ1（λ）＋…ｋm＊Ｆm（λ）｝＋｛ｋ´m+1＊Ｆm+1（λ）＋…ｋ´j＊Ｆj（λ）｝  …（４）  ただし、０＜ｍ≦ｉ≦ｊ
のように、相互に独立な重み係数ｋxが付された独立部分と、従属な重み係数ｋ´xが付された従属部分とでなる式（４）を用いる。ここで従属な重み係数ｋ´xは、１つ以上の独立な重み係数ｋxに従属する関係が予め定められた係数であって、例えば、独立係数ｋxの定数倍の係数などとなっている。この式（４）を式（３）に当てはめて用いることによって、総和関数Ｐ´（λ）の近似精度を下げることなく、必要となる光の波長の種類を減らすことができる。したがって、少ない光源数で精度よく画像の分光特性を解析することができる。
【００１４】
また、本発明の分光解析装置において、
「上記受光部が、画像上に照射された光の反射強度を計測するものであり、
解析部が、画像の分光反射率を表わす分光特性を解析するものである」
という形態は好適である。
【００１５】
用紙上などに形成された画像の反射強度は、従来から広く用いられているＣＣＤなどといった受光部によって容易に計測することができるため、受光部では光の反射強度を計測し、解析部では画像の分光反射率を表わす分光特性を解析することが好適である。
【００１６】
また、本発明の分光解析装置において、上記解析部は、基本関数として、スプライン関数を用いるものであることが好ましい。
【００１７】
スプライン関数は、いわば自在定規のように、所望の滑らかな曲線を作成することができる関数である（大田登著「色再現光学の基礎」コロナ社、２４０Ｐ参照）。したがって、このスプライン関数を基本関数として適用した総和関数によって、画像の分光特性を精度よく近似することができる。
【００１８】
また、本発明の分光解析装置において、上記解析部は、波長領域が均等にずれた複数の基本関数を用いるものであることも好ましい。
【００１９】
また、本発明の分光解析装置において、上記解析部は、ブルー、グリーン、およびレッドの各波長領域ごとに複数の基本関数を用いるものであることが好適である。
【００２０】
画像を形成する際の色材として、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）３色の色材が用いられることが一般的である。したがって、これらＣ，Ｍ，Ｙ各色の補色である、レッド（Ｒ），グリーン（Ｇ），ブルー（Ｂ）各波長領域ごとに複数の基本関数を用いることによって、効率よく解析を行うことができる。
【００２１】
また、本発明の分光解析装置において、上記解析部は、４００〜５００ｎｍ、５００〜６００ｎｍ、および６００〜７００ｎｍの各波長領域ごとに複数の基本関数を用いるものであることも好ましい。
【００２２】
４００〜５００ｎｍはブルーの波長分布領域であり、５００〜６００ｎｍはグリーンの波長分布領域であり、６００〜７００ｎｍはレッドの波長分布領域に相当する。
【００２３】
また、本発明の分光解析装置において、上記複数の発光ダイオードを有し、それら複数の発光ダイオードを順次に発光させるものであることが好適である。
【００２４】
発光ダイオードは、従来から光源として広く適用されてきた白色光源などと比べて安価であるという利点がある。本発明の分光解析装置によると、少数の色それぞれを発する少数の発光ダイオードを使って、十分に精度よく画像の分光特性を解析することができる。
【００２５】
また、上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、相互に色が異なる複数の色材を用いて画像を形成する画像形成部と、
記録媒体上に前記画像を定着させる画像定着部と、
波長分布が相互に異なる複数の光それぞれを１つずつ順次に発する光源と、
光源から発せられた複数の光それぞれが、画像形成部によって形成された画像上に順次に照射された時に画像から得られる光の各強度を計測する受光部と、
画像に照射される光の波長とその画像から得られる光の強度との関係を表した分光特性を、光源が発する光の数よりも多い複数の、それぞれが波長を変数とした、互いに同形状で波長領域が相互にずれた基本関数それぞれに各重み係数が付されてなる複数の準基本関数の和からなる総和関数で近似し、その総和関数と、光源が発する複数の光それぞれの波長分布とから求められる計算上の光強度が受光部によって計測された光の各強度に合うように各重み係数を決定することによってその分光特性を解析する、各重み係数の決定に際しては、それらの重み係数のうち光源が発する光の数以下の数の所定の重み係数については互いに独立な重み係数であり、それら独立な重み係数以外の重み係数は、それら独立な重み係数に従属した重み係数であるものとして決定する解析部と、
解析部で解析された画像の分光特性に基づいて前記画像形成部を制御することによって前記画像の色を補正する補正制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
画像形成装置に、上記のような分光解析装置を備え、解析結果に基づいて補正を行うことによって、色再現性の良好な画像を得ることができる。
【００２７】
また、本発明の画像形成装置において、上記受光部は、画像形成部によって形成されて記録媒体上に定着された画像における光の強度を計測するものであることが好ましい。
【００２８】
画像形成の最終段階である、記録媒体上に定着された画像における光の強度を計測して、その計測結果に基づいた補正を行うことによって、転写過程などといった画像形成の途中で生じる様々な不具合を含めた補正を行うことができる。したがって、よりカラー画像の再現精度を向上させることができる。
【００２９】
また、本発明の画像形成装置において、上記画像形成部は、複数の色材として、イエロー、シアン、マゼンタ、および黒のうち少なくとも２色の色材を使って画像を形成するものであることが好適である。
【００３０】
本発明の画像形成装置は、受光部で計測される画像の色がカラーである場合に、特に有効である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、用紙や色材の種類などに依存せず、少ない光源数で精度よく画像の分光特性を解析することができる分光解析装置、および、そのような分光解析装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３３】
図１は、本発明の分光解析装置、および画像形成装置の一実施形態が適用されたプリンタの主要部を示す概略構成図である。
【００３４】
図１に示すように、プリンタ１には、４つの画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋが備えられており、各画像形成部１０には、それぞれ、感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ、帯電器１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ、露光器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ、現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ、一次転写体１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ、クリーニング装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋが備えられている。また、プリンタ１には、中間転写ベルト３０、中間転写ベルトクリーナ３１、二次転写体３２、定着器３３、テンションローラ３４、制御部３５、および、本発明の分光解析装置の一実施形態である色彩計測装置３６も備えられている。画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、本発明の画像形成装置における画像形成部の一例にあたり、中間転写ベルト３０、中間転写ベルトクリーナ３１、二次転写体３２、および定着器３３を含めたものは、本発明の画像形成装置における画像形成部の一例に相当する。
【００３５】
尚、このプリンタ１は、フルカラーの印刷が可能となっており、上記の各構成要素の末尾に付された符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、およびＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、および黒の画像形成用の構成要素であることを示している。
【００３６】
このプリンタ１の画像形成における基本動作について説明する。
【００３７】
まず、画像を形成するための準備として、各色用の感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが矢印Ａ方向に回転され、それら感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの表面に、接触式の帯電器１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋによって所定の電荷がそれぞれ付与される。
【００３８】
続いて、画像がイエロー、マゼンタ、シアン、および黒に色分解された色分解画像を表す入力画像信号が、制御部３５によって、対応する画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに与えられる。
【００３９】
次に、イエローの画像形成部１０Ｙによるトナー像形成が開始され、露光器１３Ｙにより感光体１１Ｙ表面に、イエローの色分解画像に相当する露光光が照射されて静電的な潜像（静電潜像）が形成される。その静電潜像は、現像器１４Ｙによって循環供給される現像剤に含まれたイエローのトナーで、現像器１４Ｙと感光体１１Ｙとの間の現像位置に印加された現像電圧によって現像されて感光体１１Ｙ上にイエローのトナー像が形成される。そのトナー像は一次転写体１５Ｙにより中間転写ベルト３０に転写される。
【００４０】
中間転写ベルト３０は矢印Ｂ方向に循環移動しており、中間転写ベルト３０上に転写されたイエローのトナー像が次の色の画像形成部１０Ｍの一次転写体１５Ｍに到達するタイミングに合わせて、次の色のマゼンタのトナー像が一次転写体１５Ｍに到達するように、マゼンタの画像形成部１０Ｍによるトナー像形成が行われる。こうして形成されたマゼンタのトナー像は、一次転写体１５Ｍにおいて中間転写ベルト３０上のイエローのトナー像の上に重ねて転写される。ここで、各感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト３０上に転写されると、クリーニング装置１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋによって、各感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上に残留する廃トナーが除去される。
【００４１】
続いて、シアンおよび黒の画像形成部１０Ｃ、１０Ｋによるトナー像形成が上記と同様のタイミングで行われ、一次転写体１５Ｃ、１５Ｋにおいて中間転写ベルト３０のイエローおよびマゼンタのトナー像の上に順次重ねて転写される。
【００４２】
こうして、中間転写ベルト３０上に転写された多色トナー像は、二次転写体３２により用紙２００上に二次転写され、多色トナー像は用紙２００とともに矢印Ｃ方向に搬送され、定着器３３により用紙２００上に定着されることによりカラー画像が形成される。
【００４３】
また、例えば一日の作業の終了後などに、カラー画像の色再現性を維持するための一連の補正処理が行われる。
【００４４】
図２は、図１に示すプリンタの機能ブロック図である。尚、以下では、説明の便宜上、図１に示すシアンの画像形成部１０Ｃに備えられた各種要素を代表として用いて説明する。
【００４５】
図２には、図１にも示す色彩計測装置３６、制御部３５、画像形成部１０Ｃが示されている。
【００４６】
制御部３５には、メモリ３７に記憶されている色変換プロファイルを用いて、画像の色を見た目に美しい色に変換する色変換部３５１、色変換部３５１を制御する色変換制御部３５２、画像の色濃度の制御を行う画像濃度制御部３５３、相互に色彩値が異なる複数のカラーパッチを表わす画像信号を生成する基準信号発生部３５４、およびメモリ３７へのアクセスを制御するＣＰＵ３５６が備えられている。この制御部３５は、本発明の画像形成装置における補正制御部の一例にあたる。
【００４７】
例えば、オペレータによって、補正処理の開始が指示されると、基準信号発生部３５４では、複数のカラーパッチを表わす画像信号が生成される。生成された画像信号は、画像形成部１０Ｃに送られて、上述した一連の画像形成処理によって、図１の用紙２００上にカラーパッチが形成される。
【００４８】
カラーパッチが形成されると、色彩計測装置３６では、後述する計測処理によって、用紙２００上に形成された各カラーパッチの色彩値（Ｌ＊ａ＊ｂ＊値）がそれぞれ算出される。算出された色彩値は、制御部３５に伝えられる。
【００４９】
画像濃度制御部３５３では、算出された色彩値と、メモリ３７に予め記憶されている色彩値の目標値との差分に基づいて、その差分を補正するための、帯電量、露光量、現像バイアス、現像ロールの回転数、トナー供給係数などが算出される。画像濃度制御部３５３は、これらの算出値を画像形成部１０Ｃに伝える。
【００５０】
画像形成装置１０Ｃには、図１にも示す帯電器１２Ｃ、露光器１３Ｃ、現像器１４Ｃ、および感光体１１Ｃに加えて、帯電器１２Ｃに電力を供給するグリッド電源１２Ｃ´、露光器１２Ｃでの露光を調整する露光コントローラ１３Ｃ´、現像器１４Ｃを調整する現像コントローラ１４´、および感光体１１Ｃの回転などを調整する感光体コントローラ１１Ｃ´が備えられている。
【００５１】
画像形成部１０Ｃのグリッド電源１２Ｃ´は、画像濃度制御部３５３から伝えられた帯電量値に従って、帯電器１２Ｃに供給する電力を調整する。露光コントローラ１３Ｃ´は、算出された露光量値に従って、露光器１３Ｃでの露光量を調整する。現像コントローラ１４Ｃ´は、画像濃度制御部３５３から伝えられた現像バイアス、現像ロールの回転数、トナー供給係数に従って、現像器１４Ｃの現像バイアス、現像ロールの回転数、排出トナー量などを調整する。
【００５２】
このような一連の補正処理によって、プリンタ１で出力されるカラーパッチの色彩値が目標値に近づけられて、カラー画像の色再現性が維持される。
【００５３】
ここで、本実施形態においては、帯電量、露光量、現像バイアス、現像ロールの回転数、トナー供給係数などを調整することによって補正処理が行われるが、補正処理の内容としては、これらのうちの１つのみ調整するものであってもよく、例えば、感光体１１Ｃの回転数を変えたり、色変換制御部３５２において、色変換部３５１で用いられる色変換プロファイルを補正するものであってもよい。
【００５４】
ここで、プリンタ１における本発明の特徴は色彩計測装置３６にあり、以下では、この色彩計測装置３６、および色彩計測装置３６で行われる計測処理について詳しく説明する。
【００５５】
図３は、色彩計測装置の内部構成図であり、図４は、図３に示すレンズ付近の拡大図である。
【００５６】
色彩計測装置３６には、受光素子３６１、レンズ３６２、ＬＥＤ３６３、照射部３６４、および解析部３６５が備えられている。
【００５７】
ＬＥＤ３６３は、波長分布が相互に異なる光（後述する）を発するｎ個のＬＥＤ３６３を有しており、図４にはそのうち４つのＬＥＤ３６３（３６３＿１，…３６３＿４）が示されている。ＬＥＤ３６３は、各ＬＥＤから光を１つずつ順次に用紙２００上のカラーパッチ２０１に向けて発する。このＬＥＤ３６３は、本発明にいう光源の一例に相当する。ＬＥＤ３６３から発せられた光は、照射部３６４によって、カラーパッチ２０１上に照射される。
【００５８】
カラーパッチ２０１上に照射された光は、カラーパッチ２０１上で反射される。この反射光は、レンズ３６２によって受光素子３６１に集光される。
【００５９】
受光素子３６１では、反射光が受光されると、その反射光の反射強度が計測される。この受光素子３６１は、本発明にいう受光部の一例に相当する。受光素子３６１で計測された反射強度は、解析部３６５に伝えられる。
【００６０】
解析部３６５は、受光素子３６１で計測された反射強度と、ＬＥＤ３６３の発光光量とから反射率を算出するとともに、その反射率を使って、カラーパッチ２０１の分光特性を解析する。解析部３６５は、さらに、解析した分光特性を使って、カラーパッチ２０１の色彩値を算出する。解析部３６５は、本発明にいう解析部の一例にあたる。
【００６１】
以下では、この分光特性の解析方法について説明する。
【００６２】
発光光量Ｓｉ（λ）を有する、ｉ番目（０＜ｉ≦ｎ）のＬＥＤ３６３＿ｉが発光されると、その光がカラーパッチ２０１で反射された反射光の反射強度Ｒｉが受光素子３６１で計測される。反射強度Ｒｉは解析部３６５に伝えられ、発光光量Ｓｉと反射強度Ｒｉとから反射率Ｐｉ＝Ｒｉ／Ｓｉが算出される。
【００６３】
ここで、反射率Ｐｉとカラーパッチ２０１の分光特性Ｑ（λ）との関係は、以下のようになる。
【００６４】
Ｐｉ＝｛∫Ｑ（λ）＊Ｓｉ（λ）ｄλ｝／∫Ｓｉ（λ）ｄλ  …（５）
この分光特性Ｑ（λ）は、本発明にいう分光特性の一例に相当し、ここでは分光反射率を表わしている。
【００６５】
色彩計測装置３６で、２次色や３次色などといった混色のカラーパッチの分光特性も精度よく解析するためには、ＬＥＤ３６３＿１，…３６３＿ｎを使って、人が色差を認識可能な可視領域における広い領域の波長の光を補う必要がある。
【００６６】
図５は、主な市販のＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。
【００６７】
図３に示す形態の色彩計測装置３６では、ＬＥＤ３６３＿１，…３６３＿ｎにおけるピーク波長付近でのみ精度よく反射率を計測することができる。従って、図５に示すような８種類のＬＥＤ＿Ｌ１〜ＬＥＤ＿Ｌ８を光源のＬＥＤ３６３＿ｉとして適用すると、ＬＥＤ＿Ｌ５〜ＬＥＤ＿Ｌ８によって、高波長領域では反射率を精度よく計測することができるが、５５０ｎｍ〜６００ｎｍ付近などでは、計測結果の精度が低下してしまうという問題がある。
【００６８】
ここで、カラーパッチ２０１の分光特性Ｑ（λ）を、複数のスプライン関数を使って置き換えてみる。スプライン関数Ｃ（λ）は、
Ｃ（λ）＝｛ｗ3＋３ｗ2（ｗ−｜λ｜）＋３ｗ（ｗ−｜λ｜）2−３（ｗ−｜λ｜）3｝／６ｗ3  （｜λ｜≦ｗの場合）
Ｃ（λ）＝（２ｗ−｜λ｜）3／６ｗ3  （ｗ≦｜λ｜≦２ｗの場合）
Ｃ（λ）＝０  （２ｗ＜｜λ｜ｗの場合）
で表わされる関数であり、波長領域の異なる複数のスプライン関数を用いることによって、自在定規のように任意の滑らかな曲線を作成することができる。
【００６９】
図６は、スプライン関数の例を示す図である。
【００７０】
図６には、波長領域が均等にずれた、複数のスプライン関数Ｓ1〜Ｓ16が示されている。このようなスプライン関数を可視領域内で複数個用意して、それらに相互に独立な重み係数をそれぞれ付加して和をとることによって分光特性Ｑ（λ）を近似することができる。ｍ個のスプライン関数を用意して、そのｊ番目のスプライン関数をＣj（λ）、重み係数をｘlとすると、分光特性Ｑ（λ）の近似関数Ｓ（λ）は、
Ｓ（λ）＝Σｘj＊Ｃj（λ）＝ｘ1＊Ｃ1＋ｘ2＊Ｃ2＋…ｘm＊Ｃm  …（６）
（ただし、Σはｊが１からｍまでの和を表わす。）
と表わすことができる。この重み係数ｘjは、本発明にいう重み係数の一例にあたり、スプライン関数Ｃj（λ）は、本発明にいう基本関数の一例にあたり、重み係数ｘjとスプライン関数Ｃj（λ）との積は、本発明にいう準基本関数の一例に相当する。また、式（６）で表わされる近似関数Ｓ（λ）は、本発明にいう総和関数の一例に相当する。この近似関数Ｓ（λ）を、式（５）の分光特性Ｑ（λ）部分に当てはめて式（６）を代入すると、
Ｐｉ＝｛∫Σｘj＊Ｃj（λ）＊Ｓｉ（λ）ｄλ｝／∫Ｓｉ（λ）ｄλ  …（７）
という式が得られる（ｉは１≦ｉ≦ｎでありＬＥＤの番号、ｊは１≦ｊ≦ｍでありスプライン関数の番号）。ここで、∫Ｓｉ（λ）ｄλの部分はＬＥＤ３６３＿ｉごとに固定な値であるため、ここでは定数１／Ｔiで置き換えて説明する。さらに、式の簡略化のため、Ｃj（λ）＝Ｃj、Ｓｉ（λ）＝Ｓｉと省略して記述する。このとき、式（７）は、
Ｐｉ＝｛∫（ｘ1＊Ｃ1＋ｘ2＊Ｃ2＋…ｘm＊Ｃm）＊Ｓｉ（λ）ｄλ｝＊Ｔi  …（８）
と書き換えられる。式（８）において、Ｐｉは実際に図３に示す受光素子３６１で測定される反射強度Ｒｉを元に算出される値であり、Ｓｉ（λ）は、ｉ番目のＬＥＤの発光波長特性であるので、予めわかっている関数である。したがって、未知数は、重み係数ｘjのみであり、理論上は、ｊ≦ｎであるｎ個のＬＥＤをカラーパッチ２０１に照射して反射率Ｐｉを測定することによって、重み係数をｘjを同定し、分光特性Ｑ（λ）の近似関数Ｓ（λ）を一意に決定することができる。
【００７１】
図７は、分光特性Ｑ（λ）とその近似関数Ｓ（λ）を示す図である。
【００７２】
図７に示す曲線Ｐは、分光特性Ｑ（λ）を示している。式（６）によって形成される曲線を曲線Ｐに近づけるには、なるべく多くのスプライン関数を用いることが好ましい。しかし、スプライン関数の数を増やすということは、式（８）に示すように、ＬＥＤの種類も増やす必要がある。しかし、ＬＥＤの種類には限度がある。
【００７３】
図８は、本実施形態で用意されたスプライン関数の波長領域の分布を示す図である。
【００７４】
図８には、Ｙ，Ｍ，Ｃの各トナーの補色に対応する、Ｂ（４００〜５００ｎｍ：短波長領域Ｒｓ），Ｇ（５００〜６００ｎｍ：中波長領域Ｒｍ），Ｒ（６００〜７００ｎｍ：長波長領域Ｒｌ）の各領域ごとに波長領域が均等にずれた３個ずつのスプライン関数（Ｓ＿ｓ１〜Ｓ＿ｓ３，Ｓ＿ｍ１〜Ｓ＿ｍ３，Ｓ＿ｌ１〜Ｓ＿ｌ３，）を用意し、さらに、両端に１ずつのスプライン関数（Ｓ＿Ｓｍａｘ，Ｓ＿Ｌｍａｘ）を用意したときの、計１１個のスプライン関数の波長領域の分布が示されている。
【００７５】
図７に示す曲線Ｐｓは、図８に示す１１個のスプライン関数を用いて分光特性Ｑ（λ）を近似したときの、近似関数Ｓ（λ）が形成する曲線を示している。図７に示すスプライン関数Ｓ１〜Ｓ１１は、図８に示すスプライン関数に重み係数が付加された関数である。このように、１１個のスプライン関数を用いることで、分光特性Ｑ（λ）を十分に精度よく近似することができる。つまり、少なくとも１１個のＬＥＤを用意すれば、分光特性Ｑ（λ）を一意に決定することができる。
【００７６】
しかし、図５に示すように、市販のＬＥＤの種類はおよそ８種類程度であり、１１個でもまだ多すぎるという問題がある。ここで、スプライン関数を減らすことを行う。
【００７７】
図９は、Ｙ，Ｍ，Ｃの混色の種々のカラーパッチにおける分光反射カーブを示す図である。
【００７８】
図９に示すように、実際のカラーパッチの分光反射率は、６５０ｎｍ以上の長波長領域側ではどの色もほとんど強度変化がないなどという特徴がある。したがって、いくつかのスプライン関数の重み係数は、定数に置き換えてしまったり、近接したスプライン関数の重み係数で代用したりすることができる。
【００７９】
図１０は、長波長領域における近接したスプライン関数の重み係数同士の相関関係を示す図である。この図１０の横軸は、長波長領域の１つのスプライン関数の重み係数を表わし、縦軸は、そのスプライン関数に近接した他のスプライン関数の重み係数を表わしている。
【００８０】
長波長領域側のスプライン関数の場合は、図１０に示すように、近接したスプライン関数同士の重み係数の相関グラフの傾きがほぼ１である直線になる。したがって、この長波長領域側においては、重み係数を近接した重み係数に置き換えることができる。
【００８１】
図１１は、短波長領域における近接したスプライン関数の重み係数同士の相関関係を示す図である。この図１１の横軸は、長波長領域の１つのスプライン関数の重み係数を表わし、縦軸は、そのスプライン関数に近接した他のスプライン関数の重み係数を表わしている。
【００８２】
短波長領域側のスプライン関数の場合は、図１１に示すように、近接したスプライン関数同士の重み係数の相関グラフは、所定の傾きを有する直線になり、この傾きを用いることによって、重み係数を代用することができる。
【００８３】
例えば、短波長側の２つのスプライン関数Ｃ1，Ｃ2の重み係数を、３番目のスプライン関数の重み係数ｘ3に定数ｋで従属させた係数ｋ＊ｘ3で代用し、長波長側の３つのスプライン関数Ｃ9，Ｃ10，Ｃ11を８番目のスプライン関数の重み係数それぞれの重み係数をｘ8に置き換えると、式（６）は、例えば、
Ｓ（λ）＝（ｘ3＊Ｃ3＋…ｘ8＊Ｃ8）＋（ｋ＊ｘ3＊Ｃ1＋ｋ＊ｘ3＊Ｃ2＋ｘ8＊Ｃ7＋ｘ8＊Ｃ10＋ｘ8＊Ｃ11）…（９）
などと表わされ、式（８）は、
Ｐｉ＝｛∫｛（ｘ3＊Ｃ3＋…ｘ8＊Ｃ8）＋（ｋ＊ｘ3＊Ｃ1＋ｋ＊ｘ3＊Ｃ2＋ｘ8＊Ｃ7＋ｘ8＊Ｃ10＋ｘ8＊Ｃ11）｝＊Ｓｉ（λ）ｄλ｝＊Ｔ  …（１０）
と表わされる。この結果、未知数はｘ3〜ｘ8までの６つとなり、これらを同定するために必要なＬＥＤの数も６つ以上となる。したがって、図５に示すような市販のＬＥＤのみを用いてもこれらの重み係数を一意に決定することができる。
【００８４】
図４に示すＬＥＤ３６３＿ｎとして、発光波長領域が相互に異なる６つ以上のＬＥＤを適用し、それらＬＥＤから照射された光に対する反射強度Ｒを受光素子３６１で計測する。図３に示す解析部３６５は、この計測結果に基づいて算出した反射率Ｐを式（１０）に当てはめることによって重み係数を算出し、近似関数Ｓ（λ）を決定する。この近似関数Ｓ（λ）は、カラーパッチ２０１の分光特性Ｑ（λ）を近似したものであり、この近似関数Ｓ（λ）を分光特性Ｑ（λ）として用いる。
【００８５】
解析部３６５では、さらに、解析した分光特性Ｑ（λ）を使って、色彩値を算出する。  
【００８６】
図１２は、ＸＹＺ表色系における等色関数を示す図である。
【００８７】
図１２に示されている３つの等色関数Ｘ（λ）、Ｙ（λ）、Ｚ（λ）と、分光特性Ｑ（λ）とを用いると、画像の三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚは以下のように表わされる。
【００８８】
Ｘ＝ｔ＊∫｛Ｘ（λ）＊Ｑ（λ）｝ｄλ
Ｙ＝ｔ＊∫｛Ｙ（λ）＊Ｑ（λ）｝ｄλ
Ｚ＝ｔ＊∫｛Ｚ（λ）＊Ｑ（λ）｝ｄλ
このように得られる三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚは、上述したＬ＊ａ＊ｂ＊値に所定の変換式で変換される。このＬ＊ａ＊ｂ＊値は、図２に示す制御部３５に伝えられて、上述した補正処理が行われる。
【００８９】
以上のように、本発明の色彩値計測装置によると、少ない種類の光源でも、精度よく分光特性Ｑ（λ）を計測することができる。また、色材や紙の種類や、画像形成方法に関わらず、計測することができる。
【００９０】
ここで、上記説明では、用紙上に形成されたカラーパッチの色彩値を計測する分光解析装置について説明したが、本発明の分光解析装置は、画像形成過程の途中における画像の色彩値を計測するものであってもよい。用紙上に形成されたカラーパッチの色彩値を計測することによって、転写過程などにおける不具合を含めて、精度よく補正を行うことができる。
【００９１】
また、上記説明では、基本関数としてスプライン関数を適用する例について説明したが、本発明にいう基本関数は、例えば、波長を変数とした正規分布関数や、２ｎ次関数（ｎは自然数）や、正弦関数や余弦関数などといった関数であってもよい。
【００９２】
また、上記説明では、解析部において、ブルー、グリーン、およびレッドの各波長領域ごとに３本ずつの基本関数を用いる例について説明したが、本発明にいう解析部は、例えば、レッドの領域については１つの基本関数を用いるなど、各波長領域ごとに異なる数の基本関数を用いるものであってもよい。
【００９３】
また、上記では、従属な重み係数を、独立な重み係数に置き換えたり、独立な重み係数と線形な関係を有する係数で置き換える例について説明したが、例えば、独立な重み係数とは非線形な相関関係を有する係数で置き換えるものであってもよい。
【００９４】
また、上記では、分光解析装置で計測された結果に基づいて、帯電量や露光量などを補正する補正部を備えた画像形成装置について説明したが、本発明の画像形成装置は、計測結果に基づいて、例えば、オペレータにメッセージを出力するなどという処理を行うものであってもよい。
【００９５】
また、上記では、電子写真方式が適用された画像形成装置について説明したが、本発明の画像形成装置は、例えば、インクジェット方式や感熱フィルム方式などが適用されたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の分光解析装置、および画像形成装置の一実施形態が適用されたプリンタの主要部を示す概略構成図である。
【図２】プリンタの機能ブロック図である。
【図３】分光解析装置の内部構成図である。
【図４】図３に示すレンズ付近の拡大図である。
【図５】主な市販のＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。
【図６】スプライン関数の例を示す図である。
【図７】分光特性Ｑ（λ）とその近似関数Ｓ（λ）を示す図である。
【図８】スプライン関数の波長領域の分布を示す図である。
【図９】ＹＭＣの混色のカラーパッチにおける分光反射カーブを示す図である。
【図１０】長波長領域における近接したスプライン関数の重み係数同士の相関関係を示す図である。
【図１１】短波長領域における近接したスプライン関数の重み係数同士の相関関係を示す図である。
【図１２】ＸＹＺ表色系における等色関数を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ    画像形成部
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ    感光体
１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ    帯電器
１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ    露光器
１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ    現像器
１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ    一次転写体
１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ    クリーニング装置
３０    中間転写ベルト
３１    中間転写ベルトクリーナ
３２    二次転写体
３３    定着器
３４    テンションローラ
３５    制御部
３５１    色変換部
３５２    色変換制御部
３５３    画像濃度制御部
３５４    基準信号発生部
３５６    ＣＰＵ
３６    分光解析装置
３６１    受光素子
３６２    レンズ
３６３    ＬＥＤ
３６４    照射部
３６５    解析部
３７    メモリ
２００    用紙
【図１】
2005098935.tif 000003
【図２】
2005098935.tif 000004
【図３】
2005098935.tif 000005
【図４】
2005098935.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005098935.tif 000008
【図７】
2005098935.tif 000009
【図８】
2005098935.tif 000010
【図９】
2005098935.tif 000011
【図１０】
2005098935.tif 000012
【図１１】
2005098935.tif 000013
【図１２】
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