JP2010190672A - 画像評価装置及び画像評価方法並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検対象である画像全域において、各被検対象位置での色情報を正確に取得。
【解決手段】画像担持媒体９０を搬送する搬送手段４０と、複数色で形成された画像に光を照射し、互いに異なる複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する画像取得手段２０と、前記搬送方向に対し垂直方向の特定位置に光を照射し、前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する分光特性取得手段３０と、前記画像取得手段により取得された前記画像の第１の分光反射率分布と、前記分光特性取得手段により取得された前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量から導出した前記画像の第２の分光反射率分布とを比較し、前記第１の分光反射率分布と前記第２の分光反射率分布とが一致するように、前記画像取得手段が前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する位置を調整して、前記画像の全面の分光反射率分布を導出する制御手段と、を有し、前記画像の色を、前記画像全面で評価する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像担持媒体に形成された画像の色を評価する画像評価装置及び画像評価方法、並びに画像形成装置に関する。

市場にはプリンター、複写機、それらと通信機能等の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製品があり、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。又、プロダクションプリンティング分野においても枚葉機、連帳機とも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、高精細高密度化がすすみ、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トナー供給量を安定化するもの、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、色再現ではカラーパッチを出力し分光計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上市されてきた。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、画像全域で実行されることが望ましい。画像の全幅計測における評価技術の例を以下に示す。

例えば、ライン状の受光素子を複数並べて測定対象を検出系に対し相対的に移動する機構を設定し、全幅の分光特性を計測する。その際、受光素子間で検出対象領域からの反射光のクロストークが生じないように遮光壁を設定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

又、画像の全幅で異なる波長帯を有する光源で連続的に照射し、反射光を取得して全幅の分光特性を取得する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

又、印刷面全幅に光を照射し、ラインセンサカメラで特定領域の濃度を検出し、平均化することで基準濃度と比較する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

又、原稿と特定原稿を複数回走査して、共通する色味情報を画像間論理和等の処理から類似度を判定する技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。

又、照射光と受光素子の光軸の関係を同軸落射の関係として、被検対象に高さ変動が生じても検知マークを正確に検出することができる技術が開示されている（例えば、特許文献５参照）。

又、感光体上のトナー画像にランプで光を照射し、セルフォックレンズでラインセンサに結像する技術が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。

しかしながら、画像の色を全幅で計測しようとした場合、異なる波長帯に限定した複数の光を照射してエリアセンサで撮像するか、ラインセンサで撮像しながら計測系と被検対象を相対的に移動する構成、又は、撮像系を複数設定し、撮像系に入射する被検対象からの反射光の波長帯を限定する構成が一般的に考えられる。その際、取得される複数の波長帯に対応した画像において、画像間で被検対象とする位置にずれが生じた場合、被検対象の各位置での色情報を正確に計測することが不可能となる。

ここで波長帯の異なる複数の画像から色情報を正確に計測する方法として、各画像の被検対象の位置で取得される反射光量の強度をリファレンスとなる現画像や原稿データと比較する方法や、各画像の被検対象の位置で取得される反射光量の強度からウィナー推定などを適用して連続分光特性を推測する方法などがある。そのため、各画像で異なる位置を被検対象とした場合、リファレンスとの比較や、連続分光特性の推定に誤差が生じることとなる。

特許文献１に開示されている技術は、ライン状の計測系であり、被検対象の画像の色を全幅で計測できる一般的な構成を成すが、各波長帯で得られる画像の位置ずれを低減する方策は備えていないという問題があった。

特許文献２に開示されている技術は、異なる波長帯を有する光源からの連続的な照射光による被検対象からの反射光を取得する構成では、時間軸が生じ、被検対象の同一箇所を計測することは不可能である。仮に、当該構成で光源と受光系の組合せを複数備えたとしても、波長帯の異なる各画像の被検対象位置がずれる虞が多分にあるという問題があった。

特許文献３に開示されている技術は、全幅で色情報を取得する構成は同様であるが、検知した領域の濃度を平均化する工程により代表値としていると考えら、被検対象の色分布に関しては保証できないという問題があった。

特許文献４に開示されている技術は、波長帯ごとに原稿と被検対象を画像間演算により比較して判定しているが、被検対象の色変動は特定できない。また、個別に得られる画像の色情報から、画像を再構成しても、実際の被検対象に色変動が生じているかは判定不可能であるという問題があった。

特許文献５に開示されている技術は、被検対象に高さ変動が生じても安定的に色ずれを計測可能な点は非常に優れており、アレイ化することで全幅にも対応できるものの、正反射光を検出対象としているため、被検対象の色情報までは計測できないという問題があった。

非特許文献１に開示されている技術は、当該文献では定着前の感光体上のトナー像濃度を被検対象としているが、同様な構成を複数備え、各構成に波長帯を限定する素子を付加することで、全幅で色情報を計測可能であると考える。その場合でも、同様に、各画像の被検対象位置を正確に一致させなければ、正確な色情報は取得できないという問題があった。

上記の点に鑑みて、被検対象である画像全域において、各被検対象位置での色情報を正確に取得するが可能な画像評価装置、画像評価方法及び画像形成装置を提供することを課題とする。

本画像評価装置は、画像担持媒体を所定の搬送方向に搬送する搬送手段と、前記画像担持媒体に複数色で形成された画像に光を照射し、互いに異なる複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する画像取得手段と、前記画像の前記搬送方向に対して垂直な方向の特定の位置に光を照射し、前記特定の位置において前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する分光特性取得手段と、前記画像担持媒体を搬送した状態で、前記画像取得手段により取得された前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量から導出した前記画像の第１の分光反射率分布と、前記分光特性取得手段により取得された前記特定の位置における前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量から導出した前記画像の第２の分光反射率分布とを比較し、前記第１の分光反射率分布と前記第２の分光反射率分布とが一致するように、前記画像取得手段が前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する位置を調整して、前記画像の全面の分光反射率分布を導出する制御手段と、を有し、前記画像の色を、前記画像全面で評価することを要件とする。

又、本画像評価方法は、画像担持媒体を搬送した状態で、前記画像担持媒体に複数色で形成された画像に光を照射し、互いに異なる複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する第１工程と、画像担持媒体を搬送した状態で、前記画像の前記搬送方向に対して垂直な方向の特定の位置に光を照射し、前記特定の位置において前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する第２工程と、前記画像取得手段により取得された前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量から導出した前記画像の第１の分光反射率分布と、前記分光特性取得手段により取得された前記特定の位置における前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量から導出した前記画像の第２の分光反射率分布とを比較し、前記第１の分光反射率分布と前記第２の分光反射率分布とが一致するように、前記画像取得手段が前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する位置を調整して、前記画像の全面の分光反射率分布を導出する第３工程と、を有し、前記画像の色を、前記画像全面で評価することを要件とする。

開示の技術によれば、被検対象である画像全域において、各被検対象位置での色情報を正確に取得するが可能な画像評価装置、画像評価方法及び画像形成装置を提供することができる。

第１の実施の形態に係る画像評価装置の例を示す図である。 波長別画像取得手段の構成例を示す図である。 波長フィルタの分光透過率特性の例を示す図である。 原画像を各波長帯の画像として取得する例を示す図である。 分光特性取得手段の構成例を示す図である。 特定点の実際の分光特性と再構成した分光特性の例を示す図である。 特定の位置上の各位置で得られる分光特性の例を示す図である。 画像取得手段の波長別画像取得手段から取得されるデータと、分光特性取得手段で取得されるデータとを一致させた例を示す図である。 分光特性取得手段の他の構成例を示す図である。 第３の実施の形態に係る画像評価装置の例を示す図である。 第４の実施の形態に係る画像評価装置の例を示す図である。 複数のサンプル画像の連続波長の分光特性の例を示す図である。 複数サンプル画像に対する６つの波長帯における分光特性の例を示す図である。 制御手段により推定された連続波長の分光特性の例を示す図である。 第６の実施の形態に係る電子写真方式の画像形成装置の例を示す図である。

以下、図面を参照して、実施の形態の説明を行う。

〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る画像評価装置の例を示す図である。図１を参照するに、画像評価装置１０は、画像取得手段２０と、分光特性取得手段３０と、搬送手段４０と、制御手段４９とを有する。９０は、画像担持媒体を示している。９１は、画像担持媒体９０における搬送方向（図１の矢印方向＝Ｘ方向）に垂直な方向（図１のＹ方向）の特定の位置を示している。Ｚ方向は、画像担持媒体９０（ＸＹ平面）と垂直な方向である。

画像取得手段２０は、複数の波長別画像取得手段２１〜２６を含んで構成されており、画像担持媒体９０に複数色で形成された画像に光を照射し、互いに異なる複数の波長帯ごとの拡散反射光量を画像担持媒体９０の全幅で順次取得する機能を有する。すなわち、画像取得手段２０は、画像担持媒体９０に複数色で形成された画像の色を、画像担持媒体９０の全幅で順次取得することができる。

図２は、波長別画像取得手段の構成例を示す図である。図２を参照するに、波長別画像取得手段２１は、光源２１ａと、集光レンズ２１ｂと、結像レンズ２１ｃと、波長フィルタ２１ｄと、ラインセンサ２１ｅとを有する。

光源２１ａは、集光レンズ２１ｂを介して画像担持媒体９０に光を照射する光照射手段としての機能を有する。光源２１ａとしては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）アレイや冷陰極管等を用いることができる。光源２１ａは、例えば画像担持媒体９０に垂直に（図１及び図２のＺ方向から）光を照射する位置に配置されている。

集光レンズ２１ｂは、光源２１ａから出射された光を画像担持媒体９０に集光、コリメートして照射する機能を有する。集光レンズ２１ｂは、省略することも可能である。結像レンズ２１ｃは、画像担持媒体９０に照射された光の拡散反射光を、波長フィルタ２１ｄを介してラインセンサ２１ｅに集光する機能を有する。波長フィルタ２１ｄは、所定の波長帯の光のみを透過する波長限定手段としての機能を有する。なお、図２において、波長フィルタ２１ｄは、画像担持媒体９０とラインセンサ２１ｅとの間の光路中に設置されているが、光源２１ａと画像担持媒体９０との間の光路中に設置しても構わない。

ラインセンサ２１ｅは、複数の素子から構成され、波長フィルタ２１ｄを介して入射する所定の波長帯の拡散反射光量を取得する反射光量取得手段としての機能を有する。ラインセンサ２１ｅを構成する複数の素子は、画像担持媒体９０の搬送方向（図１のＸ方向）に垂直な方向（図１のＹ方向）に一直線状に配列されている。ラインセンサ２１ｅ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、ラインセンサ２１ｅの素子数、全長、素子サイズ、被検対象の面積により、結像レンズ２１ｃの結像特性等が決まる。

波長別画像取得手段２２〜２６は、波長別画像取得手段２１と同様の構成であるが、波長フィルタの特性のみが異なる。波長別画像取得手段２１〜２６の有する波長フィルタを、それぞれ波長フィルタ２１ｄ〜２６ｄとする。波長フィルタ２１ｄ〜２６ｄは、互いに異なる波長帯の光を透過する波長限定手段としての機能を有する。図３は、波長フィルタの分光透過率特性の例を示す図である。波長フィルタ２１ｄは例えばシアン光を透過し、波長フィルタ２２ｄは例えば青色光を透過し、波長フィルタ２３ｄは例えば緑色光を透過し、波長フィルタ２４ｄは例えばイエロー光を透過し、波長フィルタ２５ｄは例えばマゼンダ光を透過し、波長フィルタ２６ｄは例えば赤色光を透過する。

図３において、ＲＧＢ（赤色、緑色、青色）の３色ではなく、それ以上の波長帯（６色）を用いているのは、通常、画像製品に用いられる色材はディスプレイ等に使用されるフィルタとは異なり先鋭な波長帯を有しておらず、広い波長域に渡って分光特性を有しているため、出力画像の色を高精細に計測するためには４色以上の複数の波長帯で計測することが望ましいからである。

図４は、原画像を各波長帯の画像として取得する例を示す図である。図４において、例えば画像Ａ１は波長別画像取得手段２１（波長フィルタ２１ｄ）で取得した画像であり、画像Ａ２は波長別画像取得手段２２（波長フィルタ２２ｄ）で取得した画像であり、画像Ａ３は波長別画像取得手段２３（波長フィルタ２３ｄ）で取得した画像であり、画像Ａ４は波長別画像取得手段２４（波長フィルタ２４ｄ）で取得した画像であり、画像Ａ５は波長別画像取得手段２５（波長フィルタ２５ｄ）で取得した画像であり、画像Ａ６は波長別画像取得手段２６（波長フィルタ２６ｄ）で取得した画像である。このように、画像取得手段２０（波長別画像取得手段２１〜２６）により、原画像Ａ（画像担持媒体９０に形成された複数色の画像）を波長フィルタ２１ｄ〜２６ｄの波長帯に対応する画像として取得することができる。

ただし、画像取得手段２０は、図１に示すように、波長別画像取得手段２１〜２６が画像担持媒体９０のＸ方向に並設された構造であるため、原画像Ａを波長フィルタ２１ｄ〜２６ｄの波長帯に対応する画像として取得するためには、計測系である波長別画像取得手段２１〜２６と被検対象である原画像Ａとを搬送手段４０により相対的に移動する必要がある。

すなわち、図１において、波長別画像取得手段２１〜２６が略等間隔で並設されているとすると、計測系である波長別画像取得手段２１〜２６と被検対象である原画像Ａ（画像担持媒体９０）とを搬送手段４０により相対的に移動し、ある時点での波長別画像取得手段２１の出力と、ΔＴ後の波長別画像取得手段２２の出力と、２ΔＴ後の波長別画像取得手段２３の出力と、３ΔＴ後の波長別画像取得手段２４の出力と、４ΔＴ後の波長別画像取得手段２５の出力と、５ΔＴ後の波長別画像取得手段２６の出力と、を重ね合わせることにより、原画像Ａの色情報が得られる（ΔＴは画像担持媒体９０の特定点が隣接する波長別画像取得手段間を移動する時間）。

しかしながら、実際には「位置ずれ」が生じる場合がある。ここでいう「位置ずれ」とは、隣接する波長別画像取得手段間の相対位置のばらつきや画像担持媒体９０の搬送速度のばらつき（被検対象がΔＴ後に隣接する波長別画像取得手段とずれた位置に移動する）等により、波長別画像取得手段２１〜２６の出力の重ね合わせ精度に誤差が生じることをいう。「位置ずれ」が生じた場合に、波長別画像取得手段２１〜２６が取得した原画像Ａの色情報を重ね合わせても（再構成しても）、原画像Ａの正確な色情報を導出することはできない。本発明は、このような「位置ずれ」を防止するためのものである。

分光特性取得手段３０は、紙等である画像担持媒体９０の特定の位置９１に光を照射し、特定の位置９１の複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する（分光特性を取得する）機能を有する。分光特性取得手段３０は、画像取得手段２０のように波長別画像取得手段２１〜２６が画像担持媒体９０のＸ方向に並設された構造ではないため、原画像を所定の波長帯に対応する画像として取得するために、計測系と被検対象である原画像とを相対的に移動する必要がない。その結果、「位置ずれ」のない正確な色情報を導出するができる。

図５は、分光特性取得手段の構成例を示す図である。図５を参照するに、分光特性取得手段３０は、光源３１と、受光系３２〜３７とを有する。

光源３１は、画像担持媒体９０に光を照射する光照射手段としての機能を有する。光源３１としては、例えば白色ＬＥＤ等を用いることができる。光源３１は、画像担持媒体９０に垂直に光を照射する位置に配置されている。

受光系３２〜３７は、波長フィルタ（図示せず）と受光素子（図示せず）とを含んで構成されている。受光系３２〜３７の有する波長フィルタを、それぞれ波長フィルタ３２ｄ〜３７ｄとする。波長フィルタ３２ｄ〜３７ｄは、互いに異なる波長帯の光を透過する波長限定手段としての機能を有する。

波長フィルタ３２ｄ〜３７ｄは、図３に示す波長フィルタ２１ｄ〜２６ｄと同様の特性を有する。波長フィルタ３２ｄは例えばシアン光を透過し、波長フィルタ３３ｄは例えば青色光を透過し、波長フィルタ３４ｄは例えば緑色光を透過し、波長フィルタ３５ｄは例えばイエロー光を透過し、波長フィルタ３６ｄは例えばマゼンダ光を透過し、波長フィルタ３７ｄは例えば赤色光を透過する。受光素子は、反射光量取得手段として機能し、例えばフォトダイオード等を用いることができる。

光源３１から出射された光は画像担持媒体９０に照射され、画像担持媒体９０に形成された複数色の画像による拡散反射光が受光系３２〜３７に入射する。すなわち、拡散反射光は、受光系３２〜３７を構成する互いに異なる波長帯の光を透過する波長フィルタ３２ｄ〜３７ｄを介して、各受光素子に入射する。

搬送手段４０は、搬送ローラ４１と、従動ローラ４２と、搬送ベルト４３とを有する。搬送手段４０は、図１のＸ方向（矢印方向）に所定の速度で画像担持媒体９０を搬送する機能を有する。

制御手段４９は、画像取得手段２０で順次取得した特定点の拡散反射光量（画像）から分光特性（分光反射率分布）を導出する機能や、画像取得手段２０で順次取得した特定点の拡散反射光量（画像）を再構成して（重ね合わせて）全画面の色情報を取得する機能等を有する。制御手段４９は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリなどを含み、制御手段４９の各種機能は、ＲＯＭ等に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現することができる。ただし、制御手段４９の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、制御手段４９は、物理的に複数の部分により構成されてもよい。

図１において、画像取得手段２０で、異なる位置で異なる波長帯の画像を順次取得した際に、前述の「位置ずれ」が生じると、特定点の実際の分光特性と制御手段４９が再構成した分光特性とが一致しないという結果になる。図６は、特定点の実際の分光特性と再構成した分光特性の例を示す図である。図６において、破線は特定点の実際の分光特性を示しており、実線は画像取得手段２０で順次取得した特定点の画像を制御手段４９が仮に再構成した（重ね合わせた）分光特性を示している。

図６を参照するに、波長フィルタ２１ｄに対応する波長では「位置ずれ」は生じていない（破線と実線とが一致している）が、波長フィルタ２２ｄ〜２６ｄに対応する波長では「位置ずれ」が生じている（破線と実線とが一致していない）。このことは、波長フィルタ２２ｄ〜２６ｄに対応する波長では、計測対象の特定点のX方向に隣接する点の画像の特性を分光特性の導出に用いていることを示している。図６に示すように、「位置ずれ」が生じると、特定点の実際の分光特性と制御手段４９が再構成した分光特性とが一致せず、正確な色情報を取得することが不可能となる。

しかしながら、画像評価装置１０は、分光特性取得手段３０を有するため、制御手段４９が、全幅の色情報を取得する画像取得手段２０の波長別画像取得手段２１〜２６から取得されるデータと、分光特性取得手段３０で取得されるデータとを比較することにより、画像取得手段２０の波長別画像取得手段２１〜２６で得られる全面の色情報を正確に位置合せし、計測可能とすることができる。

図７は、特定の位置上の各位置で得られる分光特性の例を示す図である。図８は、画像取得手段の波長別画像取得手段から取得されるデータと、分光特性取得手段で取得されるデータとを一致させた例を示す図である。図７に示すように、特定の位置９１上の各位置では異なる分光特性が得られる。

そこで、制御手段４９は、画像取得手段２０の出力と分光特性取得手段３０の出力とを一致させる為に、例えば、特定点の実際の分光特性（分光反射率分布）と再構成した分光特性（分光反射率分布）を比較し、一致していない波長帯の画像（例えば、図６の波長フィルタ２２ｄ〜２６ｄに対応する波長帯の画像）を取得する位置を、紙等の画像担持媒体９０の搬送方向に所定量移動して、再度同一波長帯のデータを取得し再度分光特性取得手段３０の出力と比較する。そして、制御手段４９は、この工程を、図８に示すように、画像取得手段２０の出力と分光特性取得手段３０の出力とが一致するまで繰り返す。その結果、全画面の色情報を正確に取得することができる。この際、移動させる所定量は、例えば図２に示す結像レンズ２１ｃの結像特性とラインセンサ２１ｅのセルサイズにより、画像担持媒体９０上でラインセンサ２１ｅの１画素あたりの領域とすることができる。

このように、第１の実施の形態によれば、画像製品の開発段階や大量印刷時の検品などにおいて、オフラインで画像の色情報を全幅で計測する場合、異なる波長帯で個別に順次取得する画像の各被検対象位置の色情報を正確に導出するため、代表値となる被検対象位置（例えば特定位置９１）を特定し、被検対象位置（例えば特定位置９１）での色情報と、個別に順次取得した各波長帯の画像から得られる被検対象位置の色情報とを比較し、両者を一致させるように、異なる波長帯で取得する画像の位置を調整することにより、画像全域で色情報を正確に導出して、画像の評価を可能とする画像評価装置を提供することができる。

又、画像の各位置での色情報を取得可能となるため、色計測から画像設計、色設計へフィードバック可能となり、画像製品のルックアップテーブルやγ曲線の再設定、色材の色調整などを可能とする。

更に、ベリファイ機能として、画像の検品などにも対応でき、画像データを位置決めの指標としていることから枚葉紙、連帳紙等どのような形態にも対応可能となる。加えて、自動検査装置とすることで大量印刷後の検品作業にも対応可能となる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態で用いた複数波長帯に限定した分光特性を取得する分光特性取得手段３０（図５参照）に代えて、連続分光特性を取得する分光特性取得手段５０（図９参照）を用いる例を示す。分光特性取得手段５０以外の部分の構成は、図１に示す画像評価装置１０と同様であるため、その説明は省略する。

図９は、分光特性取得手段の他の構成例を示す図である。図９を参照するに、分光特性取得手段５０は、光源５１と、ピンホール５２と、グレーティング５３と、ラインセンサ５４とを有する。分光特性取得手段５０は、紙等である画像担持媒体９０の特定の位置９１に光を照射し、特定の位置９１の複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する（分光特性を取得する）機能を有する。

光源５１は、画像担持媒体９０に光を照射する光照射手段としての機能を有する。光源５１としては、例えばＬＥＤやハロゲンランプ等を用いることができる。光源５１は、画像担持媒体９０に垂直に光を照射する位置に配置されている。ピンホール５２は、計測対象以外からの拡散反射光を排除する機能を有する。色情報は拡散光であり、隣接する領域からの拡散光もランダムに伝播するからである。グレーティング５３は、ピンホール５２を介して入射された拡散反射光を分光する機能を有する。ラインセンサ５４は、複数の素子から構成され、グレーティング５３から入射される所定の波長帯の光量を取得する反射光量取得手段としての機能を有する。ラインセンサ５４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。

このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、第１の実施の形態で用いた複数波長帯に限定した分光特性を取得する分光特性取得手段３０（図５参照）は、分光特性取得手段３０を構成する個々の受光素子及び波長フィルタの特性にばらつきがあるため、画像取得手段２０との対応が多少煩雑になると考えられる。これに対して、連続分光特性を取得する分光特性取得手段５０（図９参照）では、このようなばらつきを考慮する必要がないため、取得する色情報の精度を向上することが可能となる。

〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、第１の実施の形態で用いた複数波長帯に限定した分光特性を取得する分光特性取得手段３０（図５参照）を複数個用いる例を示す。なお、複数個の分光特性取得手段３０に代えて、複数個の分光特性取得手段５０を用いても構わない。

図１０は、第３の実施の形態に係る画像評価装置の例を示す図である。図１０において、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。図１０を参照するに、画像評価装置６０は、２つの分光特性取得手段３０を有する点を除いて画像評価装置１０と同様に構成されている。９１及び９２は、画像担持媒体９０の特定の位置を示している。以下、画像評価装置６０において、画像評価装置１０と異なる部分についてのみ説明する。

画像評価装置６０は、２つの分光特性取得手段３０を有することにより、特定の位置９１又は９２の一方が色変化の少ない画像領域である場合や、画像の存在する領域が偏在している場合等においても対応可能となる。なお、２つの分光特性取得手段３０を有する代りに、単一の分光特性取得手段３０を、画像担持媒体９０の搬送方向（図１０のＸ方向）と垂直な方向（図１０のＹ方向）に移動可能とする方法も有効である。

このように、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、特定の位置の一方が色変化の少ない画像領域である場合や、画像の存在する領域が偏在している場合等においても対応可能となる。

〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、第１の実施の形態に係る画像評価装置に、画像担持媒体の搬送状態を検出する機能を追加した例を示す。

図１１は、第４の実施の形態に係る画像評価装置の例を示す図である。図１１において、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。なお、図１１において、画像取得手段２０、分光特性取得手段３０又は５０、及び制御手段４９は省略されている。図１１を参照するに、画像評価装置７０は、位置検出センサ７１ａ及び７１ｂ、並びに姿勢検出センサ７２ａ及び７２ｂを有する点を除いて画像評価装置１０と同様に構成されている。以下、画像評価装置７０において、画像評価装置１０と異なる部分についてのみ説明する。

位置検出センサ７１ａ及び７１ｂは、画像担持媒体９０の位置を検出する機能を有する。すなわち、位置検出センサ７１ａと位置検出センサ７１ｂで検出値に差異がある場合、紙画像担持媒体９０が斜めに搬送されているか、斜めに傾いた状態でまっすぐ搬送されていることを検出できる。位置検出センサ７１ａ及び７１ｂは、例えば光源とＣＣＤ等のラインセンサからなり、紙等の画像担持媒体９０からの反射光と搬送ベルト４３からの反射光の境界位置変動を検出する方法等が考えられる。

姿勢検出センサ７２ａ及び７２ｂは、画像担持媒体９０の姿勢を検出する機能を有する。すなわち、位置検出センサ７１ａ及び７１ｂだけでは、紙等の画像担持媒体９０が斜めに搬送されているか、斜めに傾いた状態でまっすぐ搬送されているかを判断できないが、姿勢検出センサ７２ａ及び７２ｂの検出値により、何れであるかを判断することができる。姿勢検出センサ７２ａ及び７２ｂは、位置検出センサ７１ａ及び７１ｂと同様の構成で実現できる。又、姿勢検出センサ７２ａ及び７２ｂとして、近接センサを用いても構わない。

位置検出センサ７１ａ及び７１ｂ、並びに姿勢検出センサ７２ａ及び７２ｂは、紙等の画像担持媒体９０を搬送する際、搬送ベルト４３のヨリや画像担持媒体９０の姿勢変動、搬送ローラ４２の偏芯等の理由により、画像担持媒体９０が同一位置、同一姿勢で搬送されない場合を考慮して設けられたものである。制御手段４９は、位置検出センサ７１ａ及び７１ｂ、並びに姿勢検出センサ７２ａ及び７２ｂの出力を用いて、画像取得手段２０と分光特性取得手段３０との対応する位置を把握し、色情報の取得に適用する。

このように、第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、紙等の画像担持媒体９０が斜めに搬送されているか、斜めに傾いた状態でまっすぐ搬送されている場合に、制御手段４９は、位置検出センサ７１ａ及び７１ｂ、並びに姿勢検出センサ７２ａ及び７２ｂからその傾きを取得することにより、画像取得手段２０及び分光特性取得手段３０が実際に計測している画像担持媒体９０上の位置を検知することができるため、画像取得手段２０の波長別画像取得手段２１〜２６から取得されるデータと、分光特性取得手段３０で取得されるデータとを精度良く一致させることが可能となる。

〈第５の実施の形態〉
第５の実施の形態では、ラインセンサを構成する各素子のばらつきを低減し色計測の精度を向上する方法について説明する。

図１の構成で、図５に示す分光特性取得手段３０を適用する場合、或いは、図９に示す分光特性取得手段５０を適用する場合、画像取得手段２０で取得されるデータから連続分光を推定して比較することで、ラインセンサを構成する各素子のばらつきを低減し色計測の精度を向上することが考えられる。

画像取得手段２０で取得されるデータから連続分光を推定する方法としては、以下に説明するウィナー推定等の方法が適用できる。

始めに、分光特性取得手段３０又は分光特性取得手段５０により、目的変数として図１２に示す複数色の分光特性を取得する。図１２は、複数のサンプル画像の連続波長の分光特性の例を示す図である。図１２に示す分光特性は、単色の画像であるサンプル画像を測定して得られた連続波長の分光特性である。すなわち、図１２には、互いに異なる連続波長の分光特性がサンプル画像の数だけ表示されている。

次いで、画像取得手段２０により、説明変数として図１３に示す各波長帯での複数色の分光特性を取得する。図１３は、複数サンプル画像に対する６つの波長帯における分光特性の例を示す図である。図１３に示す分光特性は、図１２と同一の複数サンプル画像を測定して得られた、波長フィルタ２１ｄ〜２６ｄの透過特性に対応する６つの波長帯における分光特性である。すなわち、図１３には、互いに異なる６つの波長帯における分光特性がサンプル画像の数だけ表示されている。

更に、目的変数（図１２に示す複数色の分光特性）及び説明変数（図１３に示す各波長帯での複数色の分光特性）からなる相互相関行列と、説明変数（図１３に示す各波長帯での複数色の分光特性）からなる自己相関行列とから、Ｗｉｅｎｅｒ推定に適用される推定行列を導出することが可能である。推定行列の導出方法は周知であるため、その説明は省略する。

制御手段４９には、予め図１２及び図１３に示す分光特性から導出したＷｉｅｎｅｒ推定に適用される推定行列が格納されている。従って、制御手段４９は、画像取得手段２０が測定対象である画像担持媒体９０から得た６つの波長帯における拡散反射光強度から求めた分光特性に、導出した推定行列を乗じることにより、連続波長の分光特性を推定することができる。図１４は、制御手段により推定された連続波長の分光特性の例を示す図である。図１４において、実線で示された実測値は、分光計（図示せず）により実測した画像担持媒体９０の連続波長の分光特性である。又、一点鎖線で示された分光特性は、制御手段４９が測定対象である画像担持媒体９０から得た６つの波長帯における拡散反射光強度から求めた分光特性である。丸で示された推定値は、この分光特性に推定行列を乗じることにより推定した連続波長の分光特性である。図１４に示すように、実測値と推定値とは精度良く一致している。

なお、測定対象である画像担持媒体９０から得られる６つの波長帯における拡散反射光強度に、直接導出した推定行列を乗じることにより、連続波長の分光特性を推定することも可能である。しかしながら、測定対象である画像担持媒体９０から得られる６つの波長帯における拡散反射光強度から求めた分光特性に、導出した推定行列を乗じることにより、連続波長の分光特性を推定する方法の方が、より精度良く連続波長の分光特性を推定することができる。

このように、第５の実施の形態によれば、画像取得手段２０で取得されるデータから、ウィナー推定等の方法により連続分光を推定して比較することで、ラインセンサを構成する各素子のばらつきを低減し色計測の精度を向上することができる。

〈第６の実施の形態〉
第６の実施の形態では、第１の実施の形態に係る画像評価装置を有する画像形成装置の例を示す。

図１５は、第６の実施の形態に係る電子写真方式の画像形成装置の例を示す図である。図１５を参照するに、画像形成装置８０は、第１の実施の形態に係る画像評価装置１０と、給紙カセット８１ａと、給紙カセット８１ｂと、給紙ローラ８２と、コントローラ８３と、走査光学系８４と、感光体８５と、中間転写体８６と、定着ローラ８７と、排紙ローラ８８とを有する。８９は、画像担持媒体である紙を示している。なお、図１に示した搬送ローラ４１、従動ローラ４２、及び搬送ベルト４３からなる搬送手段４０は、画像形成装置８０内では不要となる。

画像形成装置８０において、給紙カセット８１ａ及び８２ｂから図示しないガイド、給紙ローラ８２により搬送された紙８９が、走査光学系８４により感光体８５に露光され、色材が付与されて現像される。現像された画像が中間転写体８６上に、次いで、中間転写体８６から紙８９上に転写される。紙８９上に転写された画像は定着ローラ８７により定着され、画像形成された紙８９は排紙ローラ８８により排紙される。

画像評価装置１０は、定着ローラ８７の後段に設置されている。画像評価装置１０は、画像形成装置８０内で出力画像の色情報を全幅で計測する場合、異なる波長帯で個別に取得する画像の各被検対象位置の色情報を正確に導出するため、代表値となる被検対象位置を特定する。そして、特定した被検対象位置での色情報と、個別に取得した各波長帯の画像から得られる被検位置の色情報を比較し、両者を一致させるように位置を調整し、画像全域で色情報を正確に導出して、画像の評価を可能とし、画像形成装置８０のコントローラ８３等へのフィードバックを可能とする。なお、画像評価装置１０に代えて、画像評価装置６０、画像評価装置７０等を搭載しても構わない。

このように、第６の実施の形態によれば、第１〜第５の実施の形態に係る画像評価装置を画像形成装置の所定の位置に装備することにより、画像全域に渡って色変動のない高品質な画像を提供することが可能となり、色の自動キャリブレーションを可能とすることから、安定的に画像形成装置を稼動させることができる。

又、画像全域での画像情報を取得できることから、検品や印刷データの保存等を可能とし、信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、各実施の形態に係る画像評価方法、画像評価装置、画像形成装置は、主に電子写真方式、インクジェット方式等の画像評価装置に適用すると好適であるが、オフセット印刷やカラープルーファ等の画像形成にも応用することができる。又、オフラインでの画像評価装置として画像設計、色材開発等へ応用することもできる。

１０，６０，７０ 画像評価装置
２０ 画像取得手段
２１，２２，２３，２４，２５，２６ 波長別画像取得手段
２１ａ，３１，５１ 光源
２１ｂ 集光レンズ
２１ｃ 結像レンズ
２１ｄ，２２ｄ，２３ｄ，２４ｄ，２５ｄ，２６ｄ 波長フィルタ
２１ｅ ラインセンサ
３０，５０ 分光特性取得手段
３３，３４，３５，３６，３７ 受光系
４０ 搬送手段
４１ 搬送ローラ
４２ 従動ローラ
４３ 搬送ベルト
４９ 制御手段
５２ ピンホール
５３ グレーティング
５４ ラインセンサ
７１ａ，７１ｂ 位置検出センサ
７２ａ，７２ｂ 姿勢検出センサ
８０ 画像形成装置
８１ａ 給紙カセット
８１ｂ 給紙カセット
８２ 給紙ローラ
８３ コントローラ
８４ 走査光学系
８５ 感光体
８６ 中間転写体
８７ 定着ローラ
８８ 排紙ローラ
８９ 紙
９０ 画像担持媒体
９１，９２ 特定の位置

特表２００８−５１８２１８号公報 特開２００５−３１５８８３号公報 特開２００２−３１０７９９号公報 特許第３５６６３３４号 特開２００４−１０１７９３号公報

Ｈｏｗａｒｄ Ｍｉｚｅｓ，ｅｔ．ａｌ． Ｘｅｒｏｘ Ｃｏｒｐｒａｔｉｏｎ"Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｉｎｃｒｅａｓｅｄ Ｐｒｉｎｔ Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ａｎｄ Ｐｒｉｎｔｅｒ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈ Ｉｎｌｉｎｅ Ｌｉｎｅａｒ Ａｒｒａｙ Ｓｅｎｓｉｎｇ"（ＩＳ＆Ｔ ＮＩＰ２４）２００８

Claims (19)

1. 画像担持媒体を所定の搬送方向に搬送する搬送手段と、
   前記画像担持媒体に複数色で形成された画像に光を照射し、互いに異なる複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する画像取得手段と、
   前記画像の前記搬送方向に対して垂直な方向の特定の位置に光を照射し、前記特定の位置において前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する分光特性取得手段と、
   前記画像担持媒体を搬送した状態で、前記画像取得手段により取得された前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量から導出した前記画像の第１の分光反射率分布と、前記分光特性取得手段により取得された前記特定の位置における前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量から導出した前記画像の第２の分光反射率分布とを比較し、前記第１の分光反射率分布と前記第２の分光反射率分布とが一致するように、前記画像取得手段が前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する位置を調整して、前記画像の全面の分光反射率分布を導出する制御手段と、を有し、前記画像の色を、前記画像全面で評価する画像評価装置。
2. 前記画像取得手段は、複数の波長別画像取得手段を有し、
   それぞれの前記波長別画像取得手段は、前記画像担持媒体に光を照射する第１の光照射手段と、
   前記画像担持媒体に照射された光の拡散反射光量を取得するアレイ状の第１の反射光量取得手段と、
   前記第１の光照射手段から出射される光の波長を限定するために、前記第１の光照射手段と前記画像担持媒体の間の光路中、又は、前記第１の反射光量取得手段により取得される前記画像担持媒体からの拡散反射光の波長を限定するために、前記画像担持媒体と前記第１の反射光量取得手段の間の光路中に設置された、複数の波長別画像取得手段それぞれにおいて異なる波長帯の光を透過させる第１の波長限定手段と、を有する請求項１記載の画像評価装置。
3. 前記分光特性取得手段は、前記画像担持媒体の前記特定の位置に光を照射する第２の光照射手段と、
   前記特定の位置に照射された光の拡散反射光の波長を限定する複数の第２の波長限定手段と、
   前記複数の第２の波長限定手段を介して、前記拡散反射光量を取得する複数の第２の反射光量取得手段と、を有する請求項１又は２記載の画像評価装置。
4. 前記分光特性取得手段は、前記画像担持媒体の前記特定の位置に光を照射する第３の光照射手段と、
   前記特定の位置に照射された光の拡散反射光を分光する分光手段と、
   前記分光手段で分光された光の量を取得する第３の反射光量取得手段と、を有する請求項１又は２記載の画像評価装置。
5. 前記分光特性取得手段を複数個有する請求項１乃至４の何れか一項記載の画像評価装置。
6. 前記分光特性取得手段を前記画像担持媒体の搬送方向に対して垂直な方向に移動する移動手段を有する請求項１乃至５の何れか一項記載の画像評価装置。
7. 更に、前記画像担持媒体の搬送位置を検出する位置検出手段、及び／又は、前記画像担持媒体の姿勢を検出する姿勢検出手段を有し、
   前記制御手段は、前記位置検出手段、及び／又は、前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて、前記画像取得手段及び前記分光特性取得手段が実際に計測している前記画像担持媒体上の位置を検知する請求項１乃至６の何れか一項記載の画像評価装置。
   
8. 前記制御手段は、前記画像取得手段が取得した拡散反射光量から連続分光特性を推定する請求項１乃至７の何れか一項記載の画像評価装置。
9. 前記連続分光特性は、ウィナー推定により推定される請求項８記載の画像評価装置。
10. 画像担持媒体を搬送した状態で、前記画像担持媒体に複数色で形成された画像に光を照射し、互いに異なる複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する第１工程と、
    画像担持媒体を搬送した状態で、前記画像の前記搬送方向に対して垂直な方向の特定の位置に光を照射し、前記特定の位置において前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する第２工程と、
    前記画像取得手段により取得された前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量から導出した前記画像の第１の分光反射率分布と、前記分光特性取得手段により取得された前記特定の位置における前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量から導出した前記画像の第２の分光反射率分布とを比較し、前記第１の分光反射率分布と前記第２の分光反射率分布とが一致するように、前記画像取得手段が前記複数の波長帯ごとの拡散反射光量を取得する位置を調整して、前記画像の全面の分光反射率分布を導出する第３工程と、を有し、前記画像の色を、前記画像全面で評価する画像評価方法。
11. 前記第１工程は、前記画像担持媒体に光を照射し、前記画像担持媒体に照射された光のうち特定波長の拡散反射光量を順次取得する工程である請求項１０記載の画像評価方法。
12. 前記第２工程は、前記画像担持媒体の前記特定の位置に光を照射し、前記特定の位置に照射された光のうち特定波長の拡散反射光量を同時に取得する工程である請求項１０又は１１記載の画像評価方法。
13. 前記第２工程は、前記画像担持媒体の前記特定の位置に光を照射し、前記特定の位置に照射された光の拡散反射光を分光し、分光された光の量を同時に取得する工程である請求項１０又は１１記載の画像評価方法。
14. 前記第２工程は、前記画像担持媒体の前記画像の前記搬送方向に対して垂直な方向の複数の特定の位置に光を照射し、前記複数の特定の位置に照射された光のうち特定波長の拡散反射光量を同時に取得する工程である請求項１０又は１１記載の画像評価方法。
15. 更に、前記第２工程よりも前に、前記分光特性取得手段を前記画像担持媒体の搬送方向に対して垂直な方向に移動する工程を有する請求項１０乃至１４の何れか一項記載の画像評価方法。
16. 更に、前記第３工程よりも前に、前記画像担持媒体の搬送位置を検出する位置検出工程、及び／又は、前記画像担持媒体の姿勢を検出する姿勢検出工程と、
    前記位置検出工程、及び／又は、前記姿勢検出工程の検出結果に基づいて、前記画像取得手段及び前記分光特性取得手段が実際に計測している前記画像担持媒体上の位置を検知する検知工程と、を有する請求項１０乃至１５の何れか一項記載の画像評価方法。
17. 前記第３工程は、前記第１工程で取得された前記拡散反射光量から連続分光特性を推定する工程を含む請求項１０乃至１６の何れか一項記載の画像評価方法。
18. 前記連続分光特性は、ウィナー推定により推定される請求項１７記載の画像評価方法。
19. 請求項１乃至９の何れか一項記載の画像評価装置を具備する画像形成装置。