JP6988512B2 - 分光特性取得装置、画像形成装置、画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、分光特性取得装置、画像形成装置、画像形成システムに関する。

近年、電子写真方式やインクジェット方式等のフルカラー画像形成装置（プリンタ、複写機等）では、紙等の画像担持媒体上に印字されるカラー画像に対して高い画像品質が要求されており、色再現性の向上は重要な技術課題の一つである。

このような色再現性向上のために、予め設定されている変換行列を用い、画像担持体の搬送方向と直交する方向に配列された複数の分光センサから得られる出力信号に基づいて、画像担持媒体上に形成された画像の分光特性を取得する技術が知られている。

また、分光特性が既知である色を有する校正色標から得られる分光センサの出力を用いて、上記の変換行列を校正する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の装置では、校正色標を用いて変換行列を校正するために、分光センサが配列される長さと同程度以上の長さを有する校正色標が必要となる。しかし、用紙等の対象物に応じて分光センサの配列長さが長い場合、長い範囲にわたって分光特性が均一の校正色標を製作することは困難となり、校正色標の分光特性の不均一性により、変換行列が正確に校正できない場合があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、対象物に応じて分光センサの配列長さが長い場合でも、分光特性取得のために用いられる変換行列を正確に校正することを課題とする。

開示の技術の一態様に係る分光特性取得装置は、照射された光の対象物からの反射光を受光して、前記対象物の色情報を取得する複数の分光センサが配列方向に配列された色情報取得手段と、予め設定されている変換行列を用い、前記色情報に基づいて、前記対象物の分光特性を推定する分光特性算出手段と、前記分光特性が既知である色の領域を有する校正色標と、前記校正色標から取得される前記色情報に基づき、前記変換行列を校正する変換行列校正手段と、を有する分光特性取得装置であって、前記複数の分光センサのそれぞれは、前記校正を行う場合に、前記配列方向において前記校正色標との相対位置が変更される前記校正色標が有する同じ前記領域から前記色情報を取得し、前記校正色標が有する前記領域の前記配列方向における長さは、前記対象物の前記配列方向における長さよりも短いことを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、対象物に応じて分光センサの配列長さが長い場合でも、分光特性取得のために用いられる変換行列を正確に校正することができる。

第１の実施形態の分光特性取得装置の使用状態の一例を説明する斜視図である。 第１の実施形態の分光特性取得装置の色情報取得手段の構成の一例を説明する図である。 第１の実施形態の分光特性取得装置における回折像と撮像素子による受光を説明する図である。 第１の実施形態の分光特性取得装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態の分光特性取得装置の制御部の機能構成の一例を示すブロック図である。 標準サンプルのｘｙ色度分布及びトナー画像の色再現範囲の一例を示す図である。 第１の実施形態の分光特性取得装置による分光特性取得処理の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態の分光特性取得装置の校正色標の一例を説明する図である。 第１の実施形態の分光特性取得装置により取得された校正色標の色情報データの一例を説明する図である。 第１の実施形態の分光特性取得装置により取得された校正色標の色情報データの配列が修正されたデータの一例を説明する図である。 第１の実施形態の分光特性取得装置による変換行列の校正処理の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態の分光特性取得装置の構成の一例を説明する図である。 第２の実施形態の分光特性取得装置の作動モード切り替え手段の構成の一例を説明する図である。 第２の実施形態の分光特性取得装置による変換行列の校正処理の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態の分光特性取得装置の作動モード切り替え手段の構成の一例を説明する図である。 第３の実施形態の分光特性取得装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 第１〜３の実施形態の分光特性取得装置を有する画像形成装置の構成の一例を説明する図である。

以下、図面を参照して発明の実施形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

なお実施形態の説明においては、分光特性を取得する対象物を、用紙等の画像担持媒体とする例を示し、分光特性を取得する対象物を単に対象物と呼ぶ。また実線の矢印で方向を示す図面があるが、矢印で示した方向のうち、Ｘ軸方向は分光センサの配列方向、Ｙ軸方向は対象物の搬送方向、Ｚ軸方向はＸ−Ｙ平面と直交する方向を示すものとする。なお、Ｘ軸方向は「配列方向」の一例である。

［第１の実施形態］
まず第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の分光特性取得装置の使用状態の一例を示す斜視図である。

図１において、分光特性取得装置１０は、ライン照明光源２０と、縮小結像レンズ３０と、色情報取得手段４０と、校正色標５０と、校正色標搬送手段６０と、制御部３００と、対象物検知センサ１０１とを有している。

対象物１００は、一定の速度でＹ軸方向に搬送されている。対象物検知センサ１０１は、対象物１００が色情報取得領域１００ａの近傍に搬送されてきたことを検知する。具体的には、対象物検知センサ１０１は、対象物１００に光を照射し、反射光をフォトダイオード等で検出した出力に基づき、対象物１００の有無を検知する。対象物１００は、「対象物」の一例であり、また「搬送物」の一例である。

校正色標５０は、分光特性の算出に用いる変換行列の校正を行う際に使用される。校正色標搬送手段６０は、校正色標５０をＸ軸方向、すなわち図に破線の矢印で示した方向に搬送する。

校正色標搬送手段６０は、それぞれ回転駆動されるモータが接続された２つのローラを備え、ローラで挟んだ校正色標５０を、回転に伴う摩擦力でＸ軸方向に搬送する。ローラにプーリを接続する構成としても構わない。

校正色標５０の搬送により、校正色標５０と色情報取得手段４０のＸ軸方向における相対位置を変更可能としている。校正色標５０と校正色標搬送手段６０については、別途詳述する。

分光特性取得装置１０は、対象物１００の色情報取得領域１００ａ内において、Ｘ軸方向の複数の位置の分光特性を同時に取得することができる。

ライン照明光源２０は、色情報取得領域１００ａを、対象物１００の法線方向に対して約４５度傾斜した方向からライン状の光で照明する。またライン照明光源２０は、対象物１００における色情報取得領域１００ａ以外の領域からの反射光が、色情報取得手段４０に入射しないように、色情報取得領域１００ａに対して適切な領域を照明する。

ライン照明光源２０としては、例えば可視光の略全域において強度を有する白色のＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）アレイを用いることができる。但し、これに限定されず、ライン照明光源２０として冷陰極管等の蛍光灯やランプ光源等を用いても構わない。

ライン照明光源２０は、分光に必要な波長領域の光を発するものであって、かつ色情報取得領域全体にわたって均質に照明可能なものであることが好ましい。なお、ライン照明光源２０から出射された光を集光し、対象物１００に平行光、又は収束光を照射するコリメートレンズを加えても構わない。

縮小結像レンズ３０は、光軸が対象物１００の法線方向と一致するように配置され、対象物１００からの反射光、すなわち反射光束を、色情報取得手段４０の入射面に所定倍率で結像する機能を有する。ここで、縮小結像レンズ３０に像側テレセントリック特性を付加することで、像面に入射する光束の主光線は、光軸と略平行となる。縮小結像レンズ３０は、複数枚のレンズから構成されても構わない。

なお、縮小結像レンズ３０に像側テレセントリック特性を付加することで、像面に入射する光束の主光線を簡易に光軸と略平行にできるが、縮小結像レンズ３０に像側テレセントリック特性を付加しなくてもよい。その場合には、像面の各位置での主光線の傾きに合わせて、後述するピンホールアレイ４１の各ピンホールとレンズアレイ４２の各レンズの位置関係等を調整することで、同様の効果が得られる。

色情報取得手段４０は、対象物１００に照射された光の拡散反射光を分光する機能と、分光された光を受光した信号を出力する機能を有する。色情報取得手段４０については、図２を用いて詳述する。

なお、図１に例示する光学系は、ライン照明光源２０から出射される照明光が対象物１００に対して略斜め４５度より入射し、色情報取得手段４０が対象物１００から垂直方向に拡散反射する光を受光する所謂４５／０光学系である。しかしながら、光学系の構成は図１に例示するものに限定されず、例えば、ライン照明光源２０から出射される照明光が対象物１００に対して垂直に入射し、色情報取得手段４０が対象物１００から４５度方向に拡散する光を受光する所謂０／４５光学系等としてもよい。

次に、色情報取得手段４０の構成を、図２を参照して説明する。図２は、第１の実施形態の色情報取得手段を例示する断面図であり、色情報取得手段のＸＺ平面に平行な断面の一部分を示している。

図２において、色情報取得手段４０は、ピンホールアレイ４１と、レンズアレイ４２と、回折素子４３と、撮像素子４４とを有している。また色情報取得手段４０は、パッケージ４５と、スペーサ４６と、カバーガラス４７と、ガラス基材４８ａ〜４８ｃとを有している。

ピンホールアレイ４１は、対象物１００からの反射を通過させる開口部としてのピンホールを有している。ピンホールは、Ｚ軸方向において、縮小結像レンズ３０から入射される光が結像する像面位置に配置され、所定の間隔でＸ軸方向にアレイ状に配列されている。図２では、３つのピンホールがＸ軸方向に配列された例が示されている。

ピンホールアレイ４１は、光透過性フレームとしての透明な平板状のガラス基材４８ａに一体に設けられている。透明なガラス基材に、例えばニッケル等の金属薄膜が蒸着され、ピンホールに該当する開口部がアレイ状に設けられてピンホールアレイ４１が構成されている。対象物１００の色情報取得領域１００ａの各位置からの反射光の光束が、ピンホールアレイ４１に設けられた各ピンホールにより抽出される。

なお、ピンホールアレイ４１に限定されず、矩形の開口部を有するスリットアレイや、Ｘ軸方向に対して矩形のスリットを傾けた斜めスリットアレイを有する構成としても構わない。

ガラス基材４８ａにおいて、対象物１００からの反射光が入射する面の反対側の面には、光透過性フレームとしての透明な平板状のガラス基材４８ｂが面同士を合わせて接合されている。またガラス基材４８ｂにおいて、ガラス基材４８ａとの接合面の反対側の面には、レンズが所定の間隔でＸ軸方向にアレイ状に配列するように設けられている。図２は、３つのレンズをＸ軸方向に配列し、レンズアレイ４２を構成した例を示している。レンズアレイ４２の各レンズは、ピンホールアレイ４１の各ピンホールを通過した各光束を集光し、撮像素子４４上に各レンズによる像を結像する。

レンズアレイ４２は、複数のレンズ４２ａがＸ軸方向に１列に配列されたものであり、レンズアレイ４２の各レンズ４２ａは、ピンホールアレイ４１の各開口部を通過した各拡散光束を弱拡散光束に変換する機能を有する。

なお、弱拡散光束とは、入射する拡散光束よりも平行光束に近い拡散光束をいう。つまり、入射する拡散光束に比べると拡散の程度が小さくなった、すなわち弱くなった拡散光束である。

レンズアレイ４２を構成する各レンズ４２ａは、ピンホールアレイ４１を構成する各開口部に対応する位置に配置されており、各レンズ４２ａは各開口部を透過した光が全て入射するような径とされている。但し、各レンズ４２ａの平面形状は円形でなくてもよい。

本実施の形態では、ピンホールアレイ４１とレンズアレイ４２を、ガラス基材４８ａ、及び４８ｂを介して配置しているが、これには限定されない。ガラス基材４８ａ、及び４８ｂの厚みは、ピンホールアレイ４１とレンズアレイ４２の光路長がレンズアレイ４２の各レンズ４２ａの物体側焦点距離より短くなるように決められている。なお、レンズアレイ４２において、迷光をなくすため、各レンズ４２ａの開口以外の部分を遮光することが好ましい。

Ｚ軸方向において、レンズアレイ４２と対向するように、光透過性フレームとしての透明な平板状のガラス基材４８ｃが設けられている。ガラス基材４８ｂとガラス基材４８ｃは、スペーサ４６を介して接合されている。

スペーサ４６は、ガラス基材４８ｂとガラス基材４８ｃとの間に所定の間隔、すなわち空間を与えるための部材であり、例えば金属平板の平面部に所定の貫通孔が設けられた部材である。スペーサ４６のレンズアレイ４２と対向する側の面では、スペーサ４６の貫通孔に該当しない部分と、ガラス基材４８ｂのレンズのない部分とが接触し、接合される。またスペーサ４６の回折素子４３と対向する側の面では、スペーサ４６の貫通孔に該当しない部分と、ガラス基材４８ｃの任意の部分とが接触し、接合される。これによりガラス基材４８ｂとガラス基材４８ｃとの間に、所定の間隔、すなわち空間が与えられる。貫通孔は、レンズアレイ４２の各レンズが収まるような小さな孔が設けられていてもよいし、複数のレンズが収まるような大きな孔が設けられていてもよい。

ガラス基材４８ｃにおいて、レンズアレイ４２と対向する面、すなわち対象物１００からの反射光が入射される面には、回折素子４３が設けられている。回折素子４３は、ガラス基材４８ｃに所定間隔の鋸歯形状が形成されたもので、入射する光を回折し、分光する回折格子としての機能を有する。レンズアレイ４２の各レンズを透過した各光束は、回折素子４３によりそれぞれ分光される。撮像素子４４上には、各光束に対応した回折像が形成される。

回折素子４３としては、１次回折光の回折効率を高めたブレーズ型回折格子を用いることが好ましい。回折素子４３をブレーズ型回折格子とすることで、１次回折光のみの回折効率を高めることが可能となるため、光学系の光利用効率を高めることができる。これにより短い時間で十分な品質の信号を取得でき、分光特性取得のための時間を短縮できる。

撮像素子４４は、複数の画素がＸ軸方向に配列されたラインセンサである。撮像素子４４は、レンズアレイ４２と回折素子４３により形成された各回折像を、それぞれ異なる位置の複数の受光素子で受光することで、入射する所定の波長帯の光量を取得する。撮像素子４４としては、例えばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＭＯＳ（Complimentary Metal Oxide Semiconductor Device）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を用いることができる。

なお、回折素子４３の回折軸は、Ｘ軸方向に対して角度αだけ傾いている。撮像素子４４には、図３に示すように、Ｘ軸方向に対して角度αだけ傾いた回折像が入射される。図３には、０次回折像Ａ、＋１次回折像Ｂ、及び＋２次回折像Ｃからなる回折パターンが、Ｘ軸方向に３つ並んで示されている。回折パターンのうち、１次回折像Ｂが撮像素子４４により受光されるように配置されている。図３では、３つのレンズアレイによる３つの１次回折像が、撮像素子４４の画素領域４４ａ、４４ｂ、及び４４ｃで受光され、電気信号に変換される。電気信号は色情報取得手段４０により取得された色情報データとして出力される。

この様に、分光特性取得装置１０では、回折像のクロストークが排除され、＋１次回折像Ｂから対象物１００の分光特性を求めることが可能になっている。なお、以降の説明において、＋１次回折像Ｂを単に回折像と称する場合がある。

撮像素子４４はパッケージ４５の内部に固定され、パッケージ４５の開口部は光透過性のフレームとしての透明なカバーガラス４７で塞がれている。カバーガラス４７は、ガラス基材４８ｃの回折素子４３が形成されていない側の面と接合されている。

ピンホールアレイ４１の１つのピンホールと、これに対応するレンズアレイ４２の１つのレンズ、回折素子４３の一部、すなわちレンズによる光束透過部、及び撮像素子４４の一部の画素列をもって、光学的には１つの分光器の機能を有している。そこで、１つの分光器の機能を有する部分を、以下では分光センサと称する。

なお、図２〜３では分光センサを３個だけ図示しているが、これに限定されず、多数の分光センサを有する構成であってよい。例えば、撮像素子４４として１０２４個の画素を有するものを用い、上記の一部の画素列における画素数を１０画素とした場合、１０２個の分光センサを構成することができる。

色情報取得手段４０を構成する分光のための光学系においては、ピンホールアレイ４１とレンズアレイ４２と回折素子４３によって形成される回折像と撮像素子４４の相対的な位置ずれが分光特性の取得精度に大きな影響を及ぼす。本実施形態では、これらの位置ずれを抑制するために、ピンホールアレイ４１と、レンズアレイ４２と、回折素子４３と、撮像素子４４とを、縮小結像レンズ３０の光軸方向に積層するように重ね合わせて接合し、一体化している。

次に、分光特性取得装置１０の制御部３００の概要について、図４を参照して説明する。図４は本実施形態の分光特性取得装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

制御部３００は、主制御部３００Ａと、Ｉ／Ｏ（Input/Output）３０５と、光源駆動部３０６と、撮像素子制御部３０７と、モータ駆動部３０８とを有している。

主制御部３００Ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０３とを有している。

ＣＰＵ３０１は、分光特性取得装置１０の全体の制御を司っている。ＲＯＭ３０２は、ＣＰＵ３０１に分光特性取得装置１０の制御を実行させるためのプログラムと、その他の固定データを格納している。ＲＡＭ３０３は、取得された色情報データ等を一時格納する。

Ｉ／Ｏ３０５は、対象物検知センサによる検知信号等を入力する。

光源駆動部３０６は、入力された制御信号に従って、ライン照明光源２０を発光させる駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

撮像素子制御部３０７は、入力された制御信号に従って、撮像素子４４による受光と色情報データの取得を制御する。取得された色情報データは、ＲＡＭ３０３に記憶される。

モータ駆動部３０８は、入力された制御信号に従って、校正色標搬送手段６０を作動させるためのモータに、駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

制御部３００は、色情報取得手段４０から出力される色情報データから、変換行列を用いて対象物１００の分光特性を推定演算する機能を実現する。

なお、ＣＰＵで行う制御処理の一部、又は全部を、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の電子回路で実現してもよい。

図５は、分光特性の推定演算のための制御部３００の機能構成の一例を示すブロック図である。

制御部３００は、演算部８１と、記憶部８２とを有している。演算部８１は、色情報データ入力部８３と、データ配列修正部８４と、変換行列算出部８５と、分光特性算出部８６とを有している。また記憶部８２は、リファレンスデータ記憶部８８と、色情報データ記憶部８９と、変換行列記憶部９０とを有している。以下、演算部８１が有する各部の機能を説明すると共に、対象物１００の分光特性として分光反射率分布を推定演算する方法について説明する。

分光特性取得装置１０において、ライン照明光源２０から対象物１００に光が照射されると、回折像を受光した色情報取得手段４０の各分光センサから電気信号が出力され、制御部３００の色情報データ入力部８３に色情報データとして入力される。

色情報データ入力部８３に色情報データが入力されると、分光特性算出部８６が、変換行列記憶部９０に予め記憶されている変換行列を用いて、色情報データから対象物１００の分光特性を算出する。分光特性算出部８６は、「分光特性算出手段」の一例である。

本実施形態において、分光特性算出部８６が、色情報取得手段４０のうちの１つの分光センサの色情報データから、分光特性として分光反射率分布を推定演算する方法を説明する。なお、分光特性は、以下で説明する方法とは異なる方法で求められてもよい。

色情報取得手段４０のうちの１つの分光センサを構成するＮ個の画素から、色情報データｖｉ（ｉ＝１〜Ｎ）が得られ、行列Ｖに格納される。行列Ｖと変換行列Ｇとを用いて、各波長帯（例えば４００〜７００ｎｍで１０ｎｍピッチの３１個）の分光反射率を格納する行列ｒは、以下の式（１）で表される。

変換行列Ｇは、以下の式（２）〜（４）に示す様に、既知である複数（ｎ個）の標準サンプルの分光反射率分布を格納する行列Ｒと、標準サンプルから得られる分光センサの色情報データｖを格納する行列Ｖとから、最小二乗法を用いて誤差の二乗ノルム‖・‖^２を最小化することによって求められる。

Ｖを説明変数、Ｒを目的変数としたＶからＲへの回帰式の変換行列Ｇは、例えば行列Ｖの二乗最小ノルム解を与えるMoore-Penroseの一般化逆行列を用いて以下の式（５）により求められる。式（５）において、上付きＴは行列の転置を、上付き−１は逆行列を表している。

分光特性取得装置１０では、標準サンプルの分光反射率の取得結果が、制御部３００のリファレンスデータ記憶部８８に予め記憶されている。

変換行列算出部８５は、分光特性取得装置１０において標準サンプルから得られる色情報データに基づいて行列Ｖ_ｒｅｆを生成する。また、リファレンスデータ記憶部８８に記憶されている標準サンプルの分光反射率分布から行列Ｒ_ｒｅｆを生成する。変換行列算出部８５は、この様に生成した行列Ｖ_ｒｅｆ、Ｒ_ｒｅｆから、式（５）に基づいて変換行列Ｇを算出する。

変換行列算出部８５によって算出された変換行列Ｇは、変換行列記憶部９０に記憶される。また、分光特性取得装置１０において標準サンプルから得られる色情報データの行列Ｖ_ｒｅｆは、制御部３００の色情報データ記憶部８９に記憶される。

対象物１００の分光特性を推定する場合、分光特性算出部８６は、まず対象物１００の色情報データから行列Ｖ_ｅｘｐを生成し、また変換行列記憶部９０に記憶されている変換行列Ｇを取得する。分光特性算出部８６は、行列Ｖ_ｅｘｐ、及び変換行列Ｇを用いて、式（２）に基づいて、対象物１００の分光特性Ｒ_ｅｘｐを推定により求めることができる。

上記した推定演算において、変換行列Ｇの算出に用いられる複数の標準サンプルは、例えばＸＹＺ表色系やＬ*ａ*ｂ*表色系等の色空間において、印刷画像で再現可能な色範囲（ガマット）の中から万遍なく選択されることが望ましい。この様な標準サンプルに基づいて算出された変換行列Ｇを用いることで、例えば対象物１００が有する印刷画像の分光特性を高精度に推定することが可能になる。

但し、標準サンプルは、作成や維持、計測に多大な時間及びコストがかかる。従って変換行列Ｇは、分光特性の推定精度を維持可能な範囲で、少ない数の標準サンプルに基づいて求められることが望ましい。

標準サンプルの一例として、電子写真方式の画像形成装置の色再現可能範囲から万遍なく選択された２７色のトナー画像を用いることができる。図６は、２７色の各標準サンプルのｘｙ色度を示している。各点は標準サンプルのｘｙ色度を示し、実線はトナー画像の色再現範囲を示している。図６は、標準サンプルが、トナー画像の色再現範囲から万遍なく選択されていることを示している。

分光特性取得装置１０では、この様に選択された標準サンプルを用いて変換行列算出部８５によって算出された変換行列Ｇが、変換行列記憶部９０に予め記憶されている。

図７は、本実施形態の分光特性取得装置１０による分光特性の取得処理の一例の概要を示すフローチャートである。

図７において、まずステップＳ７０１において、対象物検知センサ１０１は、Ｙ軸方向に搬送される対象物１００が色情報取得領域１００ａに搬送されたかを示す検知信号を取得し、制御部３００に出力する。

続いてステップＳ７０３において、制御部３００は、対象物１００が色情報取得領域１００ａに搬送されたかを判定する。

ステップＳ７０３で、対象物１００が色情報取得領域１００ａに搬送されたと判定された場合、ステップＳ７０５において、制御部３００は、対象物検知センサ１０１による検知信号に対して所定のタイミングで、ライン照明光源２０を発光させる。そして色情報取得手段４０による色情報データの取得が開始される。すなわち、対象物１００が搬送され、色情報取得領域１００ａに到達した時、色情報取得手段４０の有する各分光センサは、色情報取得領域１００ａの反射光から得られる回折像を受光し、色情報データを出力する。

この時、対象物１００において、色情報データを取得するＹ軸方向の領域は、厳密である必要はなく、対象物検知センサ１０１による検知信号に対するタイミングを規定すればよい。一方、対象物１００において、色情報データを取得するＸ軸方向の領域は、対象物１００のＸ軸方向における長さより、長い領域であることが好ましい。

ステップＳ７０３で、対象物１００が色情報取得領域１００ａに搬送されていないと判定された場合は、ステップＳ７０１に戻り、対象物検知センサ１０１は検知信号の取得を継続する。

続いてステップＳ７０７において、対象物検知センサ１０１は、対象物１００が色情報取得領域１００ａの近傍から離れたかを示す検知信号を取得し、制御部３００に出力する。

続いてステップＳ７０９において、制御部３００は、対象物１００が色情報取得領域１００ａから離れたかを判定する。

ステップＳ７０９で、対象物１００が色情報取得領域１００ａから離れたと判定された場合、ステップＳ７１１において、分光特性算出部８６は、取得された色情報データに基づき、変換行列記憶部９０に記憶されている変換行列Ｇを用いて、対象物１００の分光特性を算出する。

ステップＳ７０９で、対象物１００が色情報取得領域１００ａから離れていないと判定された場合は、ステップＳ７０５に戻り、色情報取得手段４０は、色情報データの取得を継続する。

分光特性が算出されたら、処理は終了する。

以上が、本実施形態の分光特性取得装置１０による分光特性取得の全体概要である。

次に、本実施形態の分光特性取得装置１０が有する変換行列Ｇの校正機能について説明する。校正においては、校正色標５０と、校正色標搬送手段６０とが用いられる。校正色標５０から得られる色情報取得手段４０の色情報データにより、変換行列記憶部９０に記憶されている変換行列が校正される。

校正色標を用いた変換行列Ｇの校正では、校正色標が有する色が基準となる。従来は、色情報取得手段４０において、Ｘ軸方向に配列した各分光センサが同じ色を用いて校正されるように、Ｘ軸方向における分光センサの配列長さより長い色の領域を有する校正色標が用いられた。

しかし、Ｘ軸方向に長い対象物の分光特性を取得する場合には、分光センサがＸ軸方向に長く配列された色情報取得手段が必要になる。一方、校正色標は、基材を調色された塗料で着色することで製作されるため、着色する領域が大きくなるほど、色ムラ、すなわち分光特性の不均一性が生じやすい。

そのため分光センサのＸ軸方向への配列長さが長い場合、これに対応できるような、長い範囲にわたって分光特性が均一の校正色標を製作することが困難になる場合があった。校正色標に分光特性の不均一性があると、分光センサ毎で基準となる分光特性が異なってしまい、変換行列の校正を正確に行えなくなる場合があった。

本実施形態では、変換行列Ｇの校正を行う場合に、色情報取得手段４０を構成する各分光センサは、校正色標５０の色の領域において、同じ領域から色情報を取得することにしている。同じ領域であれば分光特性の差は生じないため、変換行列の校正において、分光センサ毎で基準となる分光特性が異なるという事態を防ぐことができる。

また各分光センサで校正色標５０の同じ領域から色情報を取得するために、校正色標搬送手段６０により、Ｘ軸方向における各分光センサと校正色標５０との相対位置を変更可能としている。つまり校正色標５０における同じ領域を、校正色標搬送手段６０により各分光センサの位置に配置できるようにしている。

なお、「同じ領域」とは、完全に同じ領域のみを意味するものではない。校正色標搬送手段６０による送り量や分光センサの設置位置等の、一般的に誤差と認められる程度の差によって生じる領域の差異は許容される。

一方、校正色標５０の同じ領域の色情報を、全ての分光センサで取得するように校正色標５０を搬送すると、１つの「基準となる色」の色情報を取得するのに多くの時間がかかる。そのため、本実施形態では校正色標５０を１つの色で構成せず、対象物が有する色域の範囲で相互に色が異なる複数の領域を、Ｘ軸方向に配列させた構成としている。これにより、校正色標５０をＸ軸方向に搬送しながら複数の「基準となる色」の色情報を取得可能とし、校正に要する時間を短縮できるようにしている。

図８は、校正色標５０の一例を示している。校正色標５０は、Ｘ軸方向を長手とする板状部材であり、分光特性が既知である色の領域を有している。例えば図８に５１で示した矩形の領域は、分光特性が既知である色の領域の１つである。上述のように、本実施形態の校正色標５０では、対象物が有する色域の範囲で相互に色が異なる複数の領域が、Ｘ軸方向に配列されている。各領域の色がそれぞれ校正のための基準となる。

色の領域において、図８にＤで示したようなＸ軸方向の長さは、各領域で統一されている。長さＤを短くするほど、領域内での分光特性の不均一性は抑制されるため好ましい。但し、長さＤが「分光センサのＸ軸方向における色情報取得の空間範囲に該当する長さ」より短くなると、分光センサが色情報を一度に取得可能な空間範囲に、２以上の領域の色情報が混在する場合がある。なお、色情報取得の空間範囲とは、ＸＹ平面内において、色情報取得手段４０における各分光センサが色情報を一度に取得可能な空間的な範囲である。言い換えると、各分光センサが有する分光のための光学系による撮像視野である。

２以上の領域の色情報の混在は、変換行列の校正においてノイズとなる。そのため本実施形態では、領域の長さＤを「分光センサのＸ軸方向における色情報取得の空間範囲に該当する長さ以上」としている。これにより変換行列の校正において上記のようなノイズを防ぐことができる。

一例として、分光センサのＸ軸方向における画素の大きさを１０μｍとし、１つの分光センサを構成する画素数を１０個とし、分光のための光学系の結像倍率を０．１倍とした場合、「分光センサのＸ軸方向における色情報取得の空間範囲に該当する長さ」は１ｍｍである。従って長さＤを１ｍｍ以上とすればよい。

次に、校正色標５０に関連して、校正色標搬送手段６０による校正色標５０のＸ軸方向への送り量について説明する。送り量は、分光特性取得装置１０による色情報の空間的な取得間隔に該当する。分光特性取得装置１０は、校正色標５０をＸ軸方向に所定の送り量だけ移動した後、分光センサで色情報を取得するという動作を繰り返す。

本実施形態では、送り量を「分光センサのＸ軸方向における色情報取得の空間範囲に該当する長さ以上」としている。上述したように、一例として分光センサのＸ軸方向における画素の大きさを１０μｍとし、１つの分光センサを構成する画素数を１０個とし、分光のための光学系の結像倍率を０．１倍とした場合、「分光センサのＸ軸方向における色情報取得の空間範囲に該当する長さ」は１ｍｍである。従って送り量を１ｍｍ以上とすればよい。

例えば、校正色標５０における領域の長さＤを１ｍｍとし、校正色標搬送手段６０による送り量を１ｍｍとすれば、色情報の混在を防いで各分光センサを校正することができる。

校正色標５０における領域の長さＤ、及び校正色標搬送手段の送り量は、上記に限定はされないが、それぞれが分光センサのＸ軸方向への配列長さの１／２以下であることが望ましい。このようにすることで、校正色標搬送手段のＸ軸方向への長さを少なくとも１／２以下にでき、色ムラ、すなわち分光特性の不均一性を抑制できるためである。

なお、校正色標搬送手段６０による送り量は、モータ駆動部３０８の設定で容易に変更可能であるため、必要に応じて適宜変更することが可能である。

また、上記では、分光特性取得装置１０による色情報取得の間隔を、校正色標搬送手段６０による送り量で規定する例を示したが、これに限定はされない。例えば撮像素子４４のフレーム数と、校正色標５０のＸ軸方向への送り速度により、分光特性取得装置１０による色情報取得の間隔を決めてもよい。この場合、分光特性取得装置１０は、校正色標５０をＸ軸方向に一定の速度で送りながら、撮像素子４４のフレーム数で決定される時間間隔で色情報を取得する。一例として、撮像素子４４のフレーム数を３０ｆｐｓ（frame per second）とした場合、空間的な取得間隔１ｍｍで色情報を取得するには、送り速度を３０ｍｍ／ｓとすればよい。

撮像素子４４のフレーム数と校正色標５０のＸ軸方向への送り速度との積が、「分光センサのＸ軸方向における色情報取得の空間範囲に該当する長さ以上」になるようにすることで、上述のように、変換行列の校正において色情報の混在を防ぐことができる。

校正色標５０における相互に色の異なる色の領域は、例えばＸＹＺ表色系やＬ＊ａ＊ｂ表色系等の色空間において、印刷画像で再現可能な色範囲、すなわちガマットの中から万遍なく選択されることが望ましい。

校正色標５０における色の領域は、標準サンプルで説明した場合と同様に、作成や維持、計測に多大な時間及びコストがかかる。従って、分光特性の推定精度を維持可能な範囲で、少ない数の色の領域を用いることが多く、印刷の色再現可能範囲から選択された数色から数十色を用いられることが多い。しかし、分光特性の推定精度を上げて高精度の測定を行うためには、数百色から数千色の領域が必要となる。これは、例えば電子写真方式やインクジェット方式等で高画質化に伴う４色以上の多色の色材を用いられる場合に顕著となる。ここでいう多色とは例えば、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックに加えてオレンジ、グリーン、ホワイト、クリアー、蛍光色などである。

本実施形態では、印刷装置による印刷の色再現可能範囲から選択された数色から数千色の色の領域を用いている。

図８において、校正色標５０は、例えばアルミニウム等の金属材料から切削加工により形成される板状部材５２と、板状部材５２の上面に設けられている複数の色の領域５１とで構成されている。領域５１は、調色された塗料で着色した帯状の形状を有している。この領域５１の帯を縞状に並べたものを板状部材５２上に印字している。印字に関しては、必ずしも板状部材５２上に直接塗布する必要はなく、用紙に印字されたものを貼り付けても良い。板状部材５２は、把持または搬送した際に、領域５１に触らない程度に大きくできており、領域５１の色数が多い場合には複数本用意される。

校正色標５０の有する各領域の分光特性は、高精度な分光器を用いて予め計測され、領域の分光特性を表す行列Ｒ_１がリファレンスデータ記憶部８８に予め記憶されている。

次に、変換行列算出部８５が変換行列Ｇを校正する方法について説明する。色情報取得手段４０の有する各分光センサはそれぞれ変換行列Ｇを備えている。各分光センサの変換行列Ｇが、それぞれ変換行列算出部８５により校正される。変換行列算出部８５は、「変換行列校正手段」の一例である。

変換行列Ｇを校正する際には、対象物１００に代えて校正色標５０が、色情報取得領域１００ａの位置に配置される。ライン照明光源２０から校正色標５０に光が照射され、色情報取得手段４０の各分光センサは、回折像を受光して色情報データを出力する。

ここで、色情報取得手段４０の有するｍ個の分光センサ４０_ｍが、校正色標５０の有するｎ個の色の領域５１_ｎの色情報を取得する動作を説明する。

まず、校正色標搬送手段６０は、領域５１_ｎのうち最も＋Ｘ軸方向にある領域５１_１を移動させ、分光センサ４０_ｍのうち最も−Ｘ軸方向にある分光センサ４０_１による色情報の取得位置に配置する。このような初期状態で分光センサ４０_１は、領域５１_１の色情報データを取得する。

次に、校正色標搬送手段６０は、校正色標５０を所定距離だけＸ軸方向に送り、領域５１_１に隣接する領域５１_２を、分光センサ４０_１による色情報の取得位置に配置する。この状態で分光センサ４０_１は、領域５１_２の色情報データを取得する。このような動作をｎ回繰り返すことで、分光センサ４０_１は、色情報データｖを格納するＶ_１を取得する。なお、所定距離は例えば１ｍｍである。

一方で、領域５１_２が分光センサ４０_１の色情報の取得位置に配置された時、分光センサ４０_１に隣接する分光センサ４０_２の色情報の取得位置には、領域５１_１が配置される。そのため、分光センサ４０_１による領域５１_２の色情報データ取得と、分光センサ４０_２による領域５１_１の色情報データ取得を同時に行える。これをｎ回繰り返せば、分光センサ４０_１による行列Ｖ_１と分光センサ４０_２による行列Ｖ_２を同時に得ることができる。他の分光センサ４０_３〜４０_ｍについても同様である。

図９は、各分光センサ４０_ｍによる各領域５１_ｎの色情報の取得結果の一例を示している。図９において、矢印９１は、各分光センサ４０_ｍが並んでいる方向を表し、矢印９２は、各領域５１_ｎが並んでいる方向を表している。また升目９３は、任意の１つの分光センサにより取得された１つの色の領域の色情報データを表している。校正色標５０を１ｍｍずつＸ軸方向、すなわち矢印９２の方向に送りながら色情報データを取得するため、各分光センサでは、各領域が矢印９２の方向に１ｍｍずつずれて示されている。

図９において、矢印９２の方向へのずれがなくなるように、すなわち平行四辺形状のデータ配列が、長方形状のデータ配列になるようにデータ配列を修正し、分光センサと色の領域とを対応付けて色情報データを表示すると、図１０に示す表が得られる。なお、データ配列の修正は、例えば図９の画像を画像処理することにより実施することができる。

図１０の横軸は、分光センサ４０_ｍを表し、縦軸は、領域５２_ｎを表している。各列は、各分光センサの色情報データを格納する行列Ｖ_ｍに該当する。

変換行列算出部８５は、まず、予め計測されている標準サンプルの分光特性を表す行列Ｒ_ｒｅｆと、校正色標５０の各領域の分光特性を表す行列Ｒ_１とをリファレンスデータ記憶部８８から取得し、行列Ｒ_ｒｅｆに行列Ｒ_１を加えて行列Ｒ_ｒｅｖを求める。また、校正色標５０から得られる色情報データの行列Ｖ_ｍを、色情報データ記憶部８９に記憶されている標準サンプルから得られる色情報データの行列Ｖ_ｍｒｅｆに加え、行列Ｖ_ｍｒｅｖを求める。

変換行列算出部８５は、この様に求めた行列Ｒ_ｒｅｖ、Ｖ_ｍｒｅｖを用いて、式（５）に基づいて変換行列Ｇ_ｍを求め、校正した変換行列Ｇ_ｍを変換行列記憶部９０に保存する。分光特性算出部８６は、分光センサ４０_ｍ毎で、この様に校正された変換行列Ｇ_ｍを用いることで、対象物１００の分光特性をより高精度に推定することが可能になる。

図１１は、以上説明したような変換行列Ｇの処理の一例を示すフローチャートである。

まずステップＳ１１０１において、校正色標搬送手段６０は、領域５１_ｎのうち最も＋Ｘ軸方向にある領域５１_１を移動させ、分光センサ４０_ｍのうち最も−Ｘ軸方向にある分光センサ４０_１による色情報の取得位置に配置する。すなわち初期状態に配置する。

続いて、ステップＳ１１０３において、各分光センサ４０_ｍは、各領域５１_ｎの色情報データを取得する。

続いて、ステップＳ１１０５において、校正色標搬送手段６０は、Ｘ軸方向に所定距離だけ校正色標５０を移動させる。

続いて、ステップＳ１１０７において、各分光センサ４０_ｍは、各領域５１_ｎの色情報データを取得する。

続いて、ステップＳ１１０９において、制御部３００は、校正色標５０の移動がｎ−１回繰り返されたか判定する。

ステップＳ１１０９で、校正色標５０の移動がｎ−１回繰り返されていないと判定された場合、ステップＳ１１０５に戻り、校正色標搬送手段６０は、Ｘ軸方向に所定距離だけ校正色標５０を移動させる。

一方、ステップＳ１１０９で、校正色標５０の移動がｎ−１回繰り返されたと判定された場合、ステップＳ１１１１において、データ配列修正部８４は、取得された色情報データの配列を修正し、行列Ｖ_ｍを取得する。

続いて、ステップＳ１１１３において、変換行列算出部８５は、取得された行列Ｖ_ｍとリファレンスデータ記憶部８８に記憶された行列Ｒを参照し、変換行列Ｇ_ｍを算出する。

以上説明したように、本実施形態の分光特性取得装置１０によれば、対象物１００に応じて分光センサ４０_ｍの配列長さが長くなった場合でも、校正色標５０の分光特性の不均一性の影響を抑制し、変換行列Ｇを正確に校正することができる。また、このように校正された変換行列Ｇを用いることで、分光センサ４０_ｍ毎の差を抑制し、高精度に分光特性を取得することができる。

また、本実施形態では、対象物が有する色域の範囲で相互に色が異なる複数の領域をＸ軸方向に配列させて構成することにより、校正色標５０をＸ軸方向に搬送しながら、複数の「基準となる色」の色情報を取得でき、校正に要する時間を短縮することができる。

領域の長さＤを、「分光センサのＸ軸方向における色情報取得の空間分解能に該当する長さ以上」とすることで、分光センサで取得可能な最小領域で、校正色標５０の１つの領域の色情報を取得でき、変換行列の校正をより正確に行うことができる。

校正色標搬送手段６０による校正色標５０のＸ軸方向への送り量を、「分光センサのＸ軸方向における色情報取得の空間分解能に該当する長さ以上」とすることで、分光センサで取得可能な最小領域を校正することができる。

さらに、本実施形態の分光特性取得装置１０は、ライン状に画素が配列された撮像素子４４による高速動作が可能で、対象物１００の分光特性を高速且つ一度に取得可能であり、例えば印刷画像のインライン測定等の高速な測定が要求される分野に適用できる。さらに、本実施形態の分光特性取得装置１０では、対象物１００全面の分光特性を求めることが可能であり、所定の場所に所定の色が印刷されたカラーチャートだけでなく、任意の画像が印刷された記録媒体等の分光特性を求めることができる。したがって、特に色を厳密に管理して調整等を行う場合に有効である。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態の分光特性取得装置の一例を、図１２〜１４を用いて説明する。なお、第１の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図１２は、本実施形態の分光特性取得装置１０ａの構成の一例を示す概略図である。

分光特性取得装置１０ａは、作動モード切り替え手段１１０を有している。作動モード切り替え手段１１０は、対象物当接面１１１と、案内部１１２とを有している。作動モード切り替え手段１１０は、Ｘ軸方向と平行な軸を回転軸として、図のθ方向に回転可能な部材である。案内部１１２は、校正色標５０を保持し、また校正色標５０のＸ軸方向への移動を案内する。作動モード切り替え手段１１０は、「作動モード切り替え手段」の一例であり、「配列方向を長手方向とする柱状部材」の一例である。

作動モード切り替え手段１１０は、回転により、縮小結像レンズ３０に対向する側の面を、対象物当接面１１１、又は案内部１１２に保持された校正色標５０の何れかに切り替える。これにより分光特性取得装置１０ａの作動モードを、分光特性取得モードと校正モードとに切り替え可能としている。

作動モード切り替え手段１１０は、モータ駆動部３０８ａに接続され、モータ駆動部３０８ａからの信号により駆動される。モータ駆動部３０８ａは、制御部３００ａから入力された制御信号に従って、作動モード切り替え手段１１０を作動させるためのモータに、駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。

１０２、及び１０３は、それぞれ対象物１００を２つのローラで挟み、Ｙ軸方向に搬送するための搬送ローラである。

図１３は、作動モード切り替え手段１１０の拡大図である。（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は作動モード切り替え手段１１０を、Ｘ軸と垂直な平面で切断した時の断面の一例を説明する図である。（ｃ）は作動モード切り替え手段１１０を、Ｘ軸と垂直な平面で切断した時の断面の他の例を説明する図である。

図示したように、作動モード切り替え手段１１０は、Ｘ軸方向を長手とする六角柱状の部材である。１つの面に、Ｘ軸と垂直な平面における断面形状が「コ」の字型となる案内溝が形成され、案内部１１２が構成されている。校正色標５０は、案内部１１２の案内溝に通され、案内溝に従ってＸ軸方向に搬送される。また（ｂ）に示すように、案内部１１２の近傍において、規制部１１３が設けられ、校正色標５０をＸ軸方向に搬送したときに、校正色標５０が案内溝から外れないように規制されている。

例えば、作動モード切り替え手段１１０は、六角柱部材を切削加工することで製作することができる。あるいは、作動モード切り替え手段１１０の材質を樹脂等とし、金型を用いて樹脂を成形して製作してもよい。

案内溝の底部であって、校正色標５０を案内溝に通す際の入り口の付近には、校正色標５０が案内溝に通されたかを検知するための校正色標検知センサが設けられている。校正色標検知センサは、校正色標５０に光を照射し、反射光をフォトダイオード等で検出した出力に基づき、対象物１００の有無を検知する。

案内部１１２に対して反対側の面には、対象物当接面１１１が設けられている。対象物当接面１１１は、Ｘ軸方向を長手とする長方形の平面である。

分光特性取得モードでは、作動モード切り替え手段１１０は、対象物当接面１１１を縮小結像レンズ３０に対向する側に配置する。対象物１００を対象物当接面１１１に当接させながら搬送することで、搬送に伴う対象物１００のばたつきが防止される。この状態で、色情報取得手段４０は、対象物１００の色情報を取得する。

一方、校正モードでは、作動モード切り替え手段１１０は、案内部１１２を縮小結像レンズ３０に対向する側に配置する。案内部１１２は、案内溝に通された校正色標５０を保持する。この状態で、色情報取得手段４０は校正色標５０の色情報を取得する。

なお上記では、作動モード切り替え手段１１０が、六角柱状部材を母体とし、規制部１１３を六角柱状部材と一体にして製作したものである例を示したが、これに限定はされない。例えば（ｃ）に示された作動モード切り替え手段１１０ａのように、四角柱状の部材等を母体としてもよい。また規制部１１３を母体とは別の構成として製作し、四角柱状の部材等を母体に組み付けた構成としてもよい。つまり（ｃ）に示すように、Ｘ軸方向を長手とする２つの板状部材１２０ａ、及び１２０ｂを、案内部１１２の開口部分の一部を塞ぐようにして四角柱状部材に組み付け、規制部１２０を構成してもよい。この構成により、作動モード切り替え手段を切削や成形で製作する場合と比較して、規制部１２０を容易、及び／又は低コストに形成でき、作動モード切り替え手段を容易、及び／又は低コストに製作することができる。

なお、規制部１１３、及び１２０は、「配列方向と交差する搬送方向、及び配列方向を含む平面に交差する方向への校正色標の移動を規制するための規制部」の一例である。

次に図１４は、本実施形態の分光特性取得装置１０ａによる校正処理の一例を示すフローチャートである。

まずステップＳ１４０１において、制御部３００ａからの校正モードへの切り替え指示に従い、作動モード切り替え手段１１０は、案内部１１２を縮小結像レンズ３０に対向する側に配置し、校正モードに切り替える。

続いて、ステップＳ１４０３において、校正色標検知センサは、校正色標５０が案内部１１２に通されたかを示す検知信号を取得し、制御部３００ａに出力する。

続いて、ステップＳ１４０５において、制御部３００ａは、校正色標５０が案内部１１２に通されたかを判定する。

ステップＳ１４０５で、校正色標５０が案内部１１２に通されたと判定された場合は、ステップＳ１４０７において、図１１の変換行列Ｇの校正処理が実行される。

一方、ステップＳ１４０５で、校正色標５０が案内部１１２に通されていないと判定された場合は、ステップＳ１４０３に戻り、校正色標検知センサは、校正色標５０が案内部１１２に通されたかを示す検知信号の取得を継続する。

続いて、ステップＳ１４０９において、校正色標検知センサは、校正色標５０が案内部１１２から外されたかを示す検知信号を、制御部３００ａに出力する。

続いて、ステップＳ１４１１において、制御部３００ａは、校正色標５０が案内部１１２から外されたかを判定する。

ステップＳ１４１１で、校正色標５０が案内部１１２から外されたと判定された場合は、ステップＳ１４１３において、作動モード切り替え手段１１０は、対象物当接面１１１を縮小結像レンズ３０に対向する側に配置し、分光特性取得モードに切り替える。

続いて、ステップＳ１４１５において、変換行列記憶部９０は、変換行列Ｇを保存する。

ステップＳ１４１１で、校正色標５０が案内部１１２から外されていないと判定された場合は、ステップＳ１４０７に戻り、図１１の変換行列Ｇの校正処理が継続される。

以上説明したように、本実施形態の分光特性取得装置１０ａでは、作動モード切り替え手段１１０を設け、分光特性取得モードと、校正モードとを簡単に切り替え可能としている。これにより、分光特性取得装置の周辺の気温や光源の波長特性の変化に応じて、任意のタイミングで変換行列Ｇの校正が可能となり、分光特性取得精度を確保することができる。

また、本実施形態の構成により、分光特性の取得と校正との動作が同時に実施されるようなエラーを、機械的、又はソフト的に防止することができる。

なお、これ以外の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態の分光特性取得装置の一例を、図１５〜１６を用いて説明する。なお、第１〜２の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

分光特性取得装置では、温度等の環境変化の影響若しくは経時劣化等によってライン照明光源２０の特性が変化し、同一の対象物１００であっても色情報取得手段４０による色情報データが変化する場合がある。

そこで、本実施形態の分光特性取得装置１０ｂでは、補正係数算出部が、作動モード切り替え手段１１０に設けられている基準白色部と基準黒色部を用いて、色情報データの補正係数を算出するようにしている。分光特性算出部は、補正係数算出部により求められた補正係数を乗じた色情報データを用いて分光特性を推定することで、ライン照明光源２０の変化等に関わらず、分光特性を常に高精度に推定することが可能になる。

ＩＳＯ準拠やキャリブレーションに使用する場合は、ブラックバッキング、また印刷用の色プロファイル作成の場合はホワイトバッキングというように、目的に応じてバッキング条件が決められる。なおバッキングとは、測定時のウラ当て色をいう。ホワイトバッキングでは基準白色部を用い、ブラックバッキングでは、基準黒色部を用いる。

図１５は、本実施形態の作動モード切り替え手段１１０ｂの構成の一例を示す斜視図である。

図示したように、作動モード切り替え手段１１０ｂは、６角柱状の部材を構成する１つの面に基準白色部１１４を有し、また別の１つの面に基準黒色部１１５を有している。

基準白色部１１４は、例えば白色のフィルム、白色の印刷用紙等であり、基準黒色部１１５は、例えば黒色のフィルム、黒色の印刷用紙等である。基準白色部１１４、及び基準黒色部１１５は、校正色標５０のように、Ｘ軸方向に領域分割された色の領域は有しておらず、Ｘ軸方向全体にわたって白色、及び黒色の１色の領域を有している。

基準白色部１１４、及び基準黒色部１１５から得られる基準色情報データｖ_ｗｒｅｆ、及びｖ_ｂｒｅｆは、予め計測されて基準値として色情報データ記憶部８９に記憶されているものとする。

図１６は、本実施形態の分光特性取得装置１０ｂの機能構成の一例を示している。制御部３００ｂにおける演算部８１ｂは、補正係数算出部８７を有している。また分光特性取得装置１０ｂは、分光特性取得モード、校正モード、白色補正モード、及び黒色補正モードを切り替えるために、図１５で構成を説明した作動モード切り替え手段１１０ｂを有している。

補正係数算出部８７は、基準白色部１１４、及び基準黒色部１１５から得られる色情報データｖ_ｗ、及びｖ_ｂを取得すると、色情報データ記憶部８９から基準色情報データｖ_ｗｒｅｆ、及びｖ_ｂｒｅｆを取得し、以下の式（６）、及び（７）により補正係数ｗ、及びｂを算出する。

ｗ_ｉ＝ｖ_{ｗｒｅｆ・ｉ}／ｖ_ｗ・ｉ （ｉ＝１，２、…、Ｎ） （６）
ｂ_ｉ＝ｖ_{ｂｒｅｆ・ｉ}／ｖ_ｂ・ｉ （ｉ＝１，２、…、Ｎ） （７）
分光特性算出部８６は、対象物１００の分光特性を推定する場合に、対象物１００の色情報データｖを取得すると、補正係数ｗ、及びｂを用いて、以下の式（８）、及び（９）により補正色情報データｖ'を算出する。

ｖ_ｗ'＝ｗ・ｖ （８）
ｖ_ｂ'＝ｂ・ｖ （９）
ホワイトバッキングの場合は、分光特性算出部８６は、式（８）により補正された色情報データｖ_ｗ'から行列Ｖ_ｅｘｐを生成し、変換行列記憶部９０に記憶されている変換行列Ｇ_ｍを用いて、式（１）により対象物１００の分光特性Ｒ_ｅｘｐを推定する。

ブラックバッキングの場合は、分光特性算出部８６は、式（９）により補正された色情報データｖ_ｂ'から行列Ｖ_ｅｘｐを生成し、変換行列記憶部９０に記憶されている変換行列Ｇ_ｍを用いて、式（１）により対象物１００の分光特性Ｒ_ｅｘｐを推定する。

この様に、分光特性取得装置１０ｂでは、作動モード切り替え手段１１０ｂに設けられている基準白色部１１４、及び基準黒色部１１５を用いて、補正係数算出部８７が色情報データの補正係数を算出する。分光特性算出部８６は、補正係数を用いて補正した色情報データを用いて対象物１００の分光特性を算出することで、環境変化等に関わらず常に高精度に分光特性を推定することが可能になる。

基準白色部１１４は、「白色色標」の一例であり、基準黒色部は、「黒色色標」の一例である。また補正係数算出部８７は、「補正係数算出手段」の一例である。

以上で説明した様に、本実施形態の分光特性取得装置１０ｂによれば、色情報取得手段４０から出力される色情報データを補正することで、ライン照明光源２０の変化等に起因する分光特性の推定精度の低下が抑制され、分光特性を常に高精度に推定することが可能になっている。

また、比較的短期的な経時変化に対する補正を複雑な動作なしで実現可能という効果もある。

なお、これ以外の効果は、第１〜２の実施形態で説明したものと同様である。

［第４の実施形態］
次に、第１〜３の実施形態の分光特性取得装置を、画像形成装置におけるインラインでの分光特性の取得に適用した場合を、図１７を用いて説明する。なお、第１〜３の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

画像形成装置２００の作像部２０１には、インクジェットヘッドＧｒ、Ｏ、Ｙ、Ｍ、Ｃｙ、及びＫが配置されている。符号Ｇｒはインクの色がグリーンであることを、Ｏはオレンジであることを、Ｙはイエローであることを、それぞれ示している。またＭはインクの色がマゼンタであることを、Ｃｙはインクの色がシアンであることを、Ｋはインクの色がブラックであることをそれぞれ示している。

画像形成装置２００には、対象物としての用紙Ｐが収容された給紙部２０２が設けられている。用紙Ｐは最上のものから順に給紙され、レジストローラ対でタイミングをとって作像部２０１に搬送される。

作像部２０１では画像情報に基づいて対応する色のインクジェットヘッドで色別に用紙Ｐへ塗布し可視像となる。用紙Ｐはインクを塗布された後、乾燥部２０３に送られ、搬送中にインクは乾燥される。乾燥を終えた用紙Ｐは排紙部２０４により排出またはスタッカーに収容される。

排紙部２０４内には、用紙Ｐの画像面に対向するように、分光特性取得装置１０が配置されている。用紙Ｐの画像面は、「画像担持体表面」の一例である。分光特性取得装置１０は画像形成装置２００の起動時や紙種の変更や長時間稼動時の定期検査に使用され、用紙Ｐの画像データの分光特性を排紙途中で取得し、用紙面内の色むらや色変動を監視する。

分光特性取得装置１０により取得されたデータは、画像形成装置２００の制御部に送られる。制御部は画像評価装置として機能し、色再現性を向上させるべく評価結果に基づいてインクジェットヘッドの塗布量等の画像形成条件を調整し作像条件を調整する。

なお、上記では、第１の実施形態の分光特性取得装置１０を適用する例を述べたが、第２〜４の実施形態の分光特性取得装置１０ａ〜１０ｂを適用しても構わない。

市場には、プリンタ、複写機、それらと通信機能を有する高付加価値製品である複合機、商業用印刷機など多くの画像形成製品がある。画像形成方法においても、電子写真方式、インクジェット方式、感熱方式等様々である。

プロダクションプリンティング分野においても枚葉機、連帳機共にデジタル化が進み、電子写真方式、インクジェット方式などの製品が多く市場に投入されている。

ユーザーニーズもモノクロ印刷からカラー印刷への移行における画像の多次元化、高精細、高密度化が進んでいる。写真高画質プリント、カタログ印刷、請求書等への個人嗜好に対応した広告掲載等、消費者の手元に届くサービス形態の多様化が進み、高画質、個人情報の保証、色再現への要求も高まっている。

高画質化に対応した技術として、電子写真方式では中間転写体や感光体上の定着前のトナー濃度を検知する濃度センサを搭載してトナー供給量を安定化するものが知られている。

個人情報の保証では画像形成方式によらず出力画像をカメラ等で撮像し文字認識や画像間差分による差異検出で検査するものが知られている。

色再現ではカラーのトナーパターンを出力し、分光計測装置で一点又は複数点の色計測を実行し、キャリブレーションを行うもの等が市場に投入されている。

これらの技術は、ページ間、ページ内での画像変動に対応するため、上記のように、画像全域で実行されることが望ましい。

以上、実施形態に係る分光特性取得装置、画像形成装置、及び画像形成システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１０、１０ａ、１０ｂ 分光特性取得装置
２０ ライン照明光源
３０ 縮小結像レンズ
４０ 色情報取得手段
４１ ピンホールアレイ
４２ レンズアレイ
４３ 回折素子
４４ 撮像素子
４５ パッケージ
４６ スペーサ
４７ カバーガラス
４８ａ〜４８ｃ ガラス基材
５０ 校正色標
５１ 領域
５２ 板状部材
６０ 校正色標搬送手段
８１ 演算部
８２ 記憶部
８３ 色情報データ入力部
８４ データ配列修正部
８５ 変換行列算出部
８６ 分光特性算出部
８７ 補正係数算出部
８８ リファレンスデータ記憶部
８９ 色情報データ記憶部
９０ 変換行列記憶部
１００ 対象物
１００ａ 色情報取得領域
１０１ 対象物検知センサ
１０２、１０３ 搬送ローラ
１１０、１１０ｂ 作動モード切り替え手段
１１１ 対象物当接面
１１２ 案内部
１１３、１２０ 規制部
１１４ 基準白色部
１１５ 基準黒色部
２００ 画像形成装置
３００ 制御部

特開２０１５−２３２５４０号公報

Claims (16)

1. 照射された光の対象物からの反射光を受光して、前記対象物の色情報を取得する複数の分光センサが配列方向に配列された色情報取得手段と、
   予め設定されている変換行列を用い、前記色情報に基づいて、前記対象物の分光特性を推定する分光特性算出手段と、
   前記分光特性が既知である色の領域を有する校正色標と、
   前記校正色標から取得される前記色情報に基づき、前記変換行列を校正する変換行列校正手段と、を有する分光特性取得装置であって、
   前記複数の分光センサのそれぞれは、前記変換行列校正手段により校正を行う場合に、前記配列方向において前記校正色標との相対位置が変更される前記校正色標が有する同じ前記領域から前記色情報を取得し、
   前記校正色標が有する前記領域の前記配列方向における長さは、前記対象物の前記配列方向における長さよりも短いことを特徴とする分光特性取得装置。
2. 所定の送り量、又は送り速度で前記配列方向に前記校正色標を搬送することにより、前記相対位置を変更する校正色標搬送手段を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の分光特性取得装置。
3. 前記送り量は、前記分光センサが前記色情報を取得する空間範囲の前記配列方向における長さ以上の長さである
   ことを特徴とする請求項２に記載の分光特性取得装置。
4. 前記分光センサは、所定の時間間隔で前記色情報を取得し、
   前記送り速度と前記時間間隔との積に対応する長さは、前記分光センサが前記色情報を取得する空間範囲の前記配列方向における長さ以上の長さである
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の分光特性取得装置。
5. 前記校正色標は、前記対象物が有する色域の範囲で相互に色が異なる複数の領域を有し、
   前記色が異なる複数の領域は、前記配列方向に配列されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の分光特性取得装置。
6. 前記色が異なる複数の領域それぞれの前記配列方向における長さは、前記分光センサが前記色情報を取得する空間範囲の前記配列方向における長さ以上の長さである
   ことを特徴とする請求項５に記載の分光特性取得装置。
7. 前記対象物は、前記配列方向と交差する方向に搬送される搬送物である
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の分光特性取得装置。
8. 黒色の前記領域のみを有する黒色色標、又は白色の前記領域のみを有する白色色標の少なくとも一方から、前記複数の分光センサにより取得される前記色情報に基づいて、前記対象物から取得される前記色情報を補正する補正係数を算出する補正係数算出手段を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の分光特性取得装置。
9. 前記校正色標から前記色情報が取得される校正モードと、前記対象物から前記色情報が取得される分光特性取得モードと、が含まれる作動モードを切り替えるための作動モード切り替え手段を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の分光特性取得装置。
10. 前記作動モード切り替え手段は、前記配列方向と平行な軸を回転軸として回転可能である柱状部材を有し、前記柱状部材を回転させることにより前記作動モードを切り替える
    ことを特徴とする請求項９に記載の分光特性取得装置。
11. 前記柱状部材は、前記校正色標の前記配列方向への搬送を案内する案内部を備える
    ことを特徴とする請求項１０に記載の分光特性取得装置。
12. 前記柱状部材は、前記配列方向と交差する搬送方向、並びに前記配列方向及び前記搬送方向の両方に交差する方向への前記校正色標の移動を規制するための規制部を備える
    ことを特徴とする請求項１０、又は１１に記載の分光特性取得装置。
13. 前記対象物は、前記配列方向と交差する搬送方向に搬送される搬送物であり、
    前記柱状部材は、前記配列方向及び前記搬送方向の両方に交差する方向に前記搬送物を当接するための当接面を備える
    ことを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の分光特性取得装置。
14. 前記校正色標から前記色情報が取得される校正モードと、黒色の前記領域のみを有する黒色色標、又は白色の前記領域のみを有する白色色標の少なくとも一方から前記色情報が取得される補正モードと、前記対象物から前記色情報が取得される分光特性取得モードと、が含まれる作動モードを切り替えるための切り替え手段を有する
    ことを特徴とする請求項８に記載の分光特性取得装置。
15. 画像担持体表面の分光特性に基づき、画像形成条件を変更する画像形成装置であって、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の分光特性取得装置を有し、
    前記対象物は、前記画像担持体表面である
    ことを特徴とする画像形成装置。
16. 画像担持体表面の分光特性に基づき、画像形成条件を変更する画像形成装置を有する画像形成システムであって、
    請求項１乃至１４の何れか１項に記載の分光特性取得装置を有し、
    前記対象物は、前記画像担持体表面である
    ことを特徴とする画像形成システム。

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