JP2002243635A - 反射率測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＬＥＤを発光素子として用いるカラーモニタ用
センサにおいて、少ない基準反射板を用い、短時間で補
正が可能な、高精度な反射率測定装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】色材により形成されたパッチの反射率を測
定する反射率測定装置において、発光素子と、受光素子
と、退避自在に測定点に配置される基準反射体と、測定
点に測定対象のパッチを移動させるパッチ移動手段と、
測定点に前記基準反射体が配置された状態における受光
信号のレベルに対する、測定点に測定対象のパッチが移
動したタイミングにおける受光信号のレベルの比率が、
測定点に基準反射体が配置された状態における受光信号
のレベルに応じて補正されてなる補正反射率を求める反
射率演算部とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、色材により形成さ
れたパッチの反射率測定装置に関し、特にＬＥＤの発光
スペクトルシフトによる変動の補正が可能な反射率測定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー画像形成装置においては、
転写媒体に転写した後のカラー画像の反射率をモニタ
し、そのモニタ結果に基づいて画像形成条件を制御し、
所定の濃度のカラー画像を得ている。

【０００３】カラー画像の反射率をモニタする光学セン
サは各種あるが、色フィルタ等を備えたカラーモニタ用
センサはコストが高く、サイズが大型化するという不都
合がある。

【０００４】また、ＣＣＤを用いるカラーモニタ用セン
サは、解像度が高く単色の基準パターンを読み取るセン
サとしてはオーバースペックであり、コストが高いとい
う難点がある。

【０００５】これらの問題点を解決するカラーモニタ用
センサとして、イエロー色、マゼンタ色、サイアン色、
ブラック色の各基準パターンに、ブルー、グリーン、レ
ッド、ホワイト色を発光するそれぞれのＬＥＤから光を
出射し、その反射光を各受光素子で受光する構成の光学
センサが特開平９−１１１２７９号公報に開示されてい
る。

【０００６】各基準パターンには、光の吸収量が最大と
なる波長領域があり、その波長領域に発光スペクトルが
存在するＬＥＤから光を出射すれば、各基準パターンの
色濃度に応じて光の吸収量が変化するので、各基準パタ
ーンの色濃度が検出できる。

【０００７】例えば、イエロー色にはブルー色、マゼン
タ色にはグリーン色、サイアン色にはレッド色の各ＬＥ
Ｄを用いることにより検出できる。

【０００８】この開示された技術によれば、濃度測定対
象カラー画像の色に応じてＬＥＤを選択し測定すること
により、カラーモニタ用センサが低コストで小型にな
り、しかも精度のよい濃度測定ができるという利点があ
る。また、この測定技術によれば、濃度を測定する際に
温度に対する補正を行うので、温度変動が大きい個所に
配置しても高精度な検知結果が得られるという利点があ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９−１１１２７９号公報で開示された光学センサの発光
素子として用いるＬＥＤは、配置された周囲温度が変化
すると発光強度が変動するだけではなく発光スペクトル
がシフトする（温度が１℃変化すると約０．２ｎｍシフ
トする）という特性がある。

【００１０】図１は、ＬＥＤの発光スペクトルが温度に
よりシフトする状況を示す模式図である。

【００１１】図１において、縦軸は光の相対強度をあら
わし、横軸は光の波長をあらわす。

【００１２】図中には、一例として青色を発光するＬＥ
Ｄの発光スペクトル１と黄色のパッチの分光反射率２の
特性が示されている。

【００１３】黄色のパッチは、波長の短い領域では光を
吸収し、波長が長い領域では光を反射する性質があり、
これらの領域相互間には緩やかな遷移領域がある。

【００１４】これに対して、青色を発光するＬＥＤは、
波長の短い領域に発光スペクトルの相対強度が高い山の
頂きがあり、両側には相対強度が低い裾野部分が広がっ
ており、裾野部分の一部は黄色パッチの遷移領域にかか
っている。

【００１５】ＬＥＤの発光スペクトル１は、常温におい
ては図の実線で示した波長領域に位置しているが、温度
が上昇すると、その温度の上昇に応じて、例えば図の点
線で示したように、より高い波長領域に発光スペクトル
がシフトする。

【００１６】ＬＥＤの発光スペクトル１が、図の実線で
示した波長領域から図の点線で示した波長領域にシフト
すると、発光スペクトルの裾野の部分が黄色パッチの分
光反射率２の遷移領域にかかるので、黄色パッチで反射
した反射光の光量が増加し、それに応じて受光素子で受
光する受光信号が大きくなる。

【００１７】温度変化に伴ってＬＥＤの発光強度が変化
し、それに応じて生じる受光信号の変動は、発光スペク
トルがシフトしても光の吸収量が変化しない白色基準反
射板などを用い受光信号の相対強度を求めることにより
容易に補正することができる。

【００１８】しかし、温度変化に伴ってＬＥＤの発光ス
ペクトルがシフトし、それによって生じる受光信号の変
動は、測定するカラー画像の色に応じた基準反射板を用
いそれぞれの色毎に補正する必要がある。

【００１９】このカラー画像の色に応じた基準反射板を
用いる補正は、測定に時間が掛かるうえ、色毎に必要と
なる基準反射板は数が増えれば増えるほどトナーなどに
より汚れる機会も多くなるので、必ずしも高精度な検知
結果をもたらさないという問題がある。

【００２０】本発明は、上記事情に鑑み、発光素子とし
てＬＥＤを用いるカラーモニタ用センサにおいて、少な
い基準反射板を用い、短時間で補正が可能な、高精度な
反射率測定装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の反射率測定装置は、色材により形成されたパッチの
反射率を測定する反射率測定装置において、測定光を出
射する発光素子と、該発光素子から出射し該発光素子に
対し相対的に所定の位置関係にある測定点で反射した光
を受光して受光信号を得る受光素子と、退避自在に前記
測定点に配置される基準反射体と、上記測定点に測定対
象のパッチを移動させるパッチ移動手段と、上記測定点
に上記基準反射体が配置された状態における上記受光信
号のレベルに対する、上記測定点に測定対象のパッチが
移動したタイミングにおける上記受光信号のレベルの比
率が、上記測定点に上記基準反射体が配置された状態に
おける上記受光信号のレベルに応じて補正されてなる補
正反射率を求める反射率演算部とを備えたことを特徴と
する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００２３】図２は、本発明の反射率測定装置の実施形
態を示す概略構成図である。

【００２４】図２に示す反射率測定装置は、ＬＥＤ３と
受光素子４とからなり、ＬＥＤ３は、濃度を測定する測
定対象パッチ５に対して入射角が４５度をなすような方
向から測定光を出射し、受光素子４は、その反射光を受
光して、受光光量に比例した電圧に変換して受光信号を
出力する。また、所定の反射率を有する基準反射体７
は、測定対象パッチ５の配置位置と保管位置との間を移
動し得るようにに退避自在に配置されており、反射率演
算部６は、測定対象パッチ５から得た受光信号に基づい
て補正反射率を算出する。

【００２５】ここで、ＬＥＤ３は、測定対象パッチ５が
イエロ色のときは青色を発光するダイオードが、測定対
象パッチ５がマゼンタ色のときは緑色を発光するダイオ
ードが、測定対象パッチ５がサイアン色のときは赤色を
発光するダイオードが用いられる。

【００２６】以下、本実施形態においては、測定対象パ
ッチ５はイエロ色、発光素子４は青色を発光する発光ダ
イオードを備えた反射率測定装置を代表例として説明す
る。

【００２７】なお、測定対象パッチ５がホワイト色若し
くはブラック色のときは、白色を発光するダイオードで
あっても、白色以外の他の色を発光するダイオードであ
ってもよい。また、測定対象パッチ５に対する入射角は
必ずしも４５度である必要はなく３０度であってもよ
い。

【００２８】ＬＥＤ３は、例えば、測定対象パッチ５に
向けて３方向から光を出射するように配置し、測定対象
パッチ５の色に合わせて選択して点灯させるようにして
もよいし、測定対象パッチ５の配列された色順に合わせ
て、それぞれ該当する色を発光するＬＥＤ３を配置する
ように構成してもよい。

【００２９】ここで、受光素子４としては、フォトダイ
オードやフォトトランジスタなどが用いられる。

【００３０】次に、反射率演算部６の作用について説明
する。

【００３１】先ずはじめに、ＬＥＤの発光強度が温度変
化するのに伴って生じる受光信号の変動を補正する演算
について説明する。

【００３２】図３は、白色基準反射板からの受光信号の
温度特性を示す図である。

【００３３】図３に示す温度特性は、反射率測定装置を
用い、ＬＥＤの周囲温度を変化させたときに測定点に配
置された白色基準反射板の反射光から得た受光信号の読
み取り電圧をグラフ化したものであり、縦軸は、受光信
号の読み取り電圧をあらわし、横軸は、周囲温度をあら
わしている。

【００３４】図のグラフから明らかなように、周囲温度
が上昇すると、受光信号の読み取り電圧が低下してい
る。

【００３５】白色基準反射板の光の吸収量は周囲温度が
変化しても変わらないので、白色基準反射板の反射光か
ら得た受光信号の読み取り電圧は、ＬＥＤの発光強度が
温度変化する温度特性を示していると考えられる。

【００３６】したがって、ＬＥＤの発光強度が周囲温度
により変化するのに伴って測定対象パッチから得た受光
信号に生じた変動は、次式で示す相対反射率を求めるこ
とにより補正することができる。

【００３７】パッチ相対反射率＝測定対象パッチ読み取
り電圧／白基準板読み取り電圧 ここでは、白色基準反射板の読み取り電圧を測定するこ
とによりＬＥＤの発光光量を求めているが、モニター用
の受光素子を別途設ける構成とすることもできる。

【００３８】次に、ＬＥＤの発光スペクトルが温度シフ
トするのに伴って生じる受光信号の変動を補正する演算
について説明する。

【００３９】周囲温度が変化し、ＬＥＤの発光スペクト
ルがシフトするのに伴って生じる受光信号の変動を補正
するとともに、標準温度における相対反射率を求めるこ
とができる演算で、第１過程、第２過程、第３過程から
構成されている。

【００４０】第１過程は、測定対象パッチの反射率を測
定する前に行う先行過程であり、白色基準反射板からの
受光信号が周囲の温度変化により変化する温度特性と、
色基準反射板の相対反射率が周囲の温度変化により変化
する温度特性と、その相対反射率の勾配に相当するスペ
クトルシフト係数とを求める過程である。

【００４１】この過程は、例えば反射率測定装置を配置
した段階で行うこともできるし、製造時に行うこともで
きる。

【００４２】図４は、測定対象パッチと同じ色の基準反
射板の相対反射率が周囲の温度変化に伴って変化する温
度特性を示す図であり、縦軸は相対反射率をあらわし、
横軸は周囲温度をあらわしている。

【００４３】図４に実線で示すグラフは、青色ＬＥＤの
周囲温度を変化させて、測定点に配置した白色基準反射
板から得た受光信号と、黄色基準反射板から得た受光信
号とを測定し、各周囲温度で測定した各受光信号を用い
て黄色基準反射板の各周囲温度における相対反射率を求
め、求めた各周囲温度における相対反射率を図上にプロ
ットし、プロットした点を直線で結んだものであり、黄
色基準反射板の相対反射率が周囲の温度変化に伴って変
化する温度特性をあらわしている。

【００４４】ここで求めた、黄色基準反射板の相対反射
率は、ＬＥＤの発光強度が周囲の温度変化に伴って変化
する受光信号の変動はすでに補正ずみなので、相対反射
率が周囲の温度変化に伴って変化する温度特性は、ＬＥ
Ｄの発光スペクトルが温度によりシフトするのに伴って
生じた受光信号の変動分と考えることができる。

【００４５】また、図中の点線で示すグラフは、プロッ
トされた相対反射率の実測値を１次近似して得た直線を
あらわし、この直線の勾配から黄色基準反射板の相対反
射率のスペクトルシフト係数を求めることができる。

【００４６】ここでは、一定の反射率を有する黄色基準
反射板の相対反射率を示したが、様々な反射率を有する
各色の基準反射板について、上述した方法で相対反射率
のスペクトルシフト係数を求めておくことが好ましい。

【００４７】例えば、最も反射率が低い色基準反射板か
ら、最も反射率が高い色基準反射板までを１０段階に分
け、それぞれの反射率を有する色基準反射板についてス
ペクトルシフト係数を求めておくとよい。

【００４８】なお、温度特性は、ＬＥＤの周囲温度を変
化させて求めているが、光学センサをウオームアップす
るときのＬＥＤの温度上昇を利用して求めることもでき
る。

【００４９】第２過程は、測定対象パッチの反射率を測
定する過程であり、白色基準反射板からの受光信号と、
測定対象パッチからの受光信号とを測定する。

【００５０】この測定は、図２で示した反射率測定装置
を用い、白色基準反射板からの受光信号と測定対象パッ
チからの受光信号とを測定すればよい。

【００５１】この結果、従来から行われている、色基準
反射板からの受光信号の測定は不要となるので、測定時
間を短縮することができる。

【００５２】なお、測定方法は従来と変わらないので説
明を省略する。

【００５３】第３過程は、第２過程で測定に用いたＬＥ
Ｄの測定時の温度を推定するとともに、ＬＥＤの発光強
度の温度変化に伴う受光信号の変動分の補正、およびＬ
ＥＤの発光スペクトルの温度シフトに伴う受光信号の変
動分の補正を行う過程である。

【００５４】先ず、白色基準反射板からの受光信号のレ
ベル（読み取り電圧）に基づいてＬＥＤの測定時の温度
を推定する。

【００５５】図５は、図３で求めた白色基準反射板から
の受光信号の温度特性の縦軸と横軸を入れ替えた図であ
る。

【００５６】図５に示したグラフにおいて、実線は各周
囲温度における受光信号の実測値をプロットした点を直
線で結んだ実測曲線をあらわし、点線はプロットした実
測値を１次式で近似した直線をあらわしている。

【００５７】これらの実測曲線、又は１次式で近似した
直線を用いることにより、第２過程で測定した白色基準
反射板からの受光信号レベル（読み取り電圧）に基づい
てＬＥＤの測定時の温度を推定することができる。

【００５８】ここではグラフ化された温度特性を用いて
推定しているが、テーブル化した温度特性を用いて推定
することもできる。

【００５９】次に、ＬＥＤの発光強度の温度変化に伴う
受光信号の変動分の補正を行う。

【００６０】すでに図３を用いて説明したように、第２
過程で測定した白色基準反射板からの受光信号Ｖwと測
定対象パッチからの受光信号Ｖpとを用いて相対反射率
Ｖp／Ｖwを算出することにより行う。

【００６１】次に、ＬＥＤの発光スペクトルの温度シフ
トに伴う受光信号の変動分の補正を行う。

【００６２】第１過程で求めた、色基準反射板の反射率
が周囲の温度変化に伴って変化する温度特性と、白色基
準反射板からの読み取り電圧に基づいて推定したＬＥＤ
の測定時の温度Ｔx、および測定対象パッチの相対反射
率Ｖp／Ｖwとを用い、例えば相対反射率を１０段階に区
分し、色基準反射板の相対反射率が周囲の温度変化に伴
って変化する温度特性を示す１次近似直線の中から、同
温度で相対反射率が直近値を有する直線を選択し、その
直線のスペクトルシフト係数αを求める。

【００６３】ここでは、図５で示したグラフを用いて、
測定対象パッチと同じ黄色基準反射板のスペクトルシフ
ト係数αを求めているが、テーブル化された対応表を用
いることもできる。

【００６４】いま、測定対象パッチの求める温度が標準
温度Ｔoである場合は、α×（Ｔo−Ｔx）により発光ダ
イオードがスペクトルシフトするのに伴って生じる、測
定対象パッチの相対反射率が変動する補正値を計算す
る。

【００６５】以上により標準温度における測定対象パッ
チの補正反射率Ｒoは、Ｒo＝Ｖp／Ｖw−（Ｔx−Ｔo）×
αにより求めることができる。

【００６６】例えば、周囲温度が４０℃と推定され、Ｖ
p／Ｖwが１３．３％である場合に、標準温度２２℃にお
ける相対反射率は、図４から周囲温度が４０℃における
スペクトルシフト係数が０．０１６７であるから、Ｒo
＝１３．３−（４０−２２）×０．０１６７＝１３．０
（％）と計算される。

【００６７】このように、１時点の測定値から、任意の
温度における相対反射率を求めることができるので、プ
ロセスの進行に伴って温度変化した後の補正反射率をも
求めることができる。

【００６８】また、図４に示した、色基準反射板の相対
反射率が周囲の温度変化に伴って変化する温度特性グラ
フあるいは温度との対応表を作成しておくことにより、
色基準反射板を用いる補正のための測定を省くことがで
きる。

【００６９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の反射率
測定装置によれば、ＬＥＤの発光スペクトルがシフトす
ることによる光学センサの読取誤差を、ＬＥＤの発光強
度とスペクトルシフトとの相対的な関係に基づいて補正
することができるので、色毎の基準反射板による測定を
なくし、測定時間を短縮することができる。また、測定
時には色基準反射板が不要となるので設置スペースが不
要となるとともに汚れ対策を省くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＬＥＤの発光スペクトルが温度シフトする状況
を示す模式図である。

【図２】本発明の反射率測定装置の実施形態を示す概略
構成図である。

【図３】白色基準板からの受光信号の温度特性を示す図
である。

【図４】測定対象パッチと同じ色の基準反射板の相対反
射率が周囲の温度変化に伴って変化する温度特性を示す
図である。

【図５】図３で求めた白色基準板からの受光信号の温度
特性の縦軸と横軸を入れ替えた図である。

【符号の説明】

１ ＬＥＤの発光スペクトル ２ 黄色のパッチの分光反射率 ３ ＬＥＤ ４ 受光素子 ５ 測定対象パッチ ６ 反射率演算部 ７ 基準反射体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 狩野 真 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 伊藤 久夫 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 Ｆターム(参考） 2G020 AA08 DA01 DA12 DA22 DA31 DA34 DA42 2G059 AA02 BB10 DD12 EE02 EE12 EE13 FF08 GG02 GG03 KK01 MM01 MM05 MM14 NN01 NN02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】色材により形成されたパッチの反射率を測
   定する反射率測定装置において、 測定光を出射する発光素子と、 該発光素子から出射し該発光素子に対し相対的に所定の
   位置関係にある測定点で反射した光を受光して受光信号
   を得る受光素子と、 退避自在に前記測定点に配置される基準反射体と、 前記測定点に測定対象のパッチを移動させるパッチ移動
   手段と、 前記測定点に前記基準反射体が配置された状態における
   前記受光信号のレベルに対する、前記測定点に測定対象
   のパッチが移動したタイミングにおける前記受光信号の
   レベルの比率が、前記測定点に前記基準反射体が配置さ
   れた状態における前記受光信号のレベルに応じて補正さ
   れてなる補正反射率を求める反射率演算部とを備えたこ
   とを特徴とする反射率測定装置。