JP2004025861A - 画像化装置のためのメディア検出方法およびそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】画像化装置のためのメディアの種類を検出するシステムおよび方法である。
【解決手段】本発明によるシステムおよび方法においては、メディア背面をスキャンまたは読み取って、メディア背面における印の存在を検出する。メディア上における印の反復間隔を計測してメディアの種類を検出する。換言すれば、本発明によるシステムは、印の反復頻度および反復距離を決定するため、反復された印を有する移動メディアに対して連続的空間計測を行うセンサを備えている。そして反復距離を既知の値と比較し、そのメディアの種類を決定する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリンタ、または、スキャナのような画像化装置にて利用されるメディア種類検出についての考え方に関する。より具体的には、本発明はメディアの背部に繰り返されている印の検出に基づいてメディアの種類を識別する、という概念に関する。本発明は感光紙、感熱紙、または、インクジェット紙のようなメディアに対して適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
例えばプリンタまたはスキャナにおけるメディア処理において、処理中のメディア種類に関し知見を有することは有益で、メディアの使用を最適化し、また、処理体において特定のメディア種類に対して整合性を有する処理が確実に実行される。
【０００３】
メディア種類を検出する方法は数多く存在する。ある種の検出法では、メディア上に特別な記号、バーコード、または、切欠き（ｎｏｔｃｈ）を加えるといった、付加的な製造ステップを必要とする。このことは、メディア製造のコストを増大させ、また、見場の悪いマーキングをメディアに与えている。
【０００４】
メディアの製造途中で、ウェブ印刷物製造の方法論によって、ロゴやその他の印はよくメディアの背面に反復模様として印刷される。製品の種類によって各々の印の間隔が互いに異なれば、印の間隔によって製品の種類を識別可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はプリンタ、または、スキャナといった画像化装置において使用される、メディア種類識別用システムおよび装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のシステムおよび方法により、メディア製造の際にメディアの背面に与えられた印を用いてメディアの種類を識別する。つまり、メディアの各種類ごとに印の間隔がそれぞれ異なるようにすることが可能なので、印の間隔で製品の種類を識別することができる。上記のように、印はメディア製造の際にメディアの背面に付された製品のロゴ、製品名、または、その他の繰り返される記号もしくは模様であってよい。本発明による本システムおよび方法がメディアの種類を識別する低コストな方法を提供する。なぜなら、印画紙の背面に印刷されるロゴのような、既存、または、付加された繰り返し模様に基づいているからである。さらには本発明のシステムおよび方法により、メディア製造において別途のステップが必要とされることはなく、バーコードや切欠きといった無関係なものをメディアに付す必要がない。
【０００７】
故に、本発明は画像化装置で使用されるメディアの種類を検出する方法を提供する。本発明には、メディアの背面を読み取ってメディアの背面に印の存在を検出するステップ、メディアの長手方向に沿った被検出印の反復の頻度を計測するステップ、メディアの背面の検出された反復性の印の間の空間的距離を決定するステップ、および、前記の空間的距離と、記憶されている参照メディア上における規定の印の空間的距離とを比較してメディアの種類を決定するステップを有する。
【０００８】
本発明はさらに、画像化装置で使用されるメディアの種類を検出する方法であって、赤外線照明光を反復的印を有するメディアの背面に当てるステップ、メディアの背面にて反射した前記赤外線照明を検出して第１信号を得るステップ、反復する印に前記の赤外線照明光が当たる際の前記の反射した赤外線照明の変化を検出して第２信号を得るステップ、前記第１信号および第２信号に基づいて印の反復の距離を計算するステップ、および、前記の計算された反復の距離と、記憶されている参照メディアの印の反復の距離とを比較してメディアの種類を決定するステップを有する方法に関する。
【０００９】
さらに本発明は画像化装置であって、それを通じてメディアが通過するためのメディア進路、前記メディア進路においてメディアの背面に光線を当てるための光源、前記メディア進路においてメディアで反射する前記光源からの光を受光するように配され、前記光がメディアの背面から反射すると第１信号を供し、メディアの背面の反復性の印が前記光線を受ける際の反射光量の変化に対応する第２信号を供することに適したセンサ、および、前記第１信号および第２信号に基づいて印の反復の距離を計算し、かつ、前記の計算された反復の距離と、記録されている参照メディアに関する印の反復の距離とを比較し、メディアの種類を判断するのに適したコントローラを有する画像化装置に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図面を参照すると、同じ参照数字は同一の、すなわち複数の図面を通じて同じ部分を表しており、図１は、本発明と関係している要素が図示された画像化装置１００または少なくとも画像化装置の一部が概略的に示されている。画像化装置１００とは、メディアもしくは紙を通過させるための搬送進路、印刷もしくは露光ステーション、ならびに、随意的に、供給および受取カセットもしくはトレイを有する周知のプリンタまたはスキャナでよいと考えられている。これら本発明を理解する上で関係のある要素が図１に示されている。本発明はまた昇華型／熱転写型プリンタにおいても適用可能である。
【００１１】
図１に示す画像化装置１００はメディア１のための供給ロール１ａおよび受取ロール１ｂを備えている。メディア１は好ましくは矢印２００で表されるメディア進路に沿って、画像化装置１００の例えば露光ステーション、印刷ステーション、切断ステーション等といった複数のステーションを通過する。図１に示す例においては、本発明によるメディア種類検出システムはメディア進路２００に関連させて図示されている。
【００１２】
より具体的には、図１に示されるように、本発明によるシステムおよび方法において、印画紙のようなメディア１のウェブにはその背面に検出可能な反復性のロゴパターンまたは印２が印刷されている。メディア１がフォトセンサ３の下方を通過、または、状況によってはフォトセンサ３が静止しているメディア１の上方を通過することが可能である。赤外光（ＩＲ）源４がＩＲ光線４ａをメディア１の面または背面に照射し、その一方でフォトセンサ３がメディア４の面で反射したＩＲの照明４ｂを検出する。印２のような赤外線を吸収するロゴの存在、または、メディアにおける反射率の違いによって反射したＩＲ照明の量が変化し、それによってセンサ３の生成する信号が変化する。図１に示す実施形態において、メディア１は印画紙のウェブまたは連続的に送られているメディアだが、可視的または非可視的に検知可能な反復性を有する印を備えたカットシートを使用することも可能である。
【００１３】
本発明の文脈では、可視光に対して感受性を有する印画紙に損傷を与えないようにＩＲ照明が用いられている。しかし、可視もしくは非可視の照明、磁気インク、および、厚さのように、検出可能でありかつ既知の距離もしくは比率で繰り返される他の物理的な特性の変動を利用した、別形態の検出も可能である。
【００１４】
図１に示されるように、センサ３からの信号を、増幅器やフィルタといった調整用電子機器（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）５に通してセンサ信号を改善し、センサ信号をアナログ／デジタル変換器７またはマイクロコントローラもしくはコンピュータ６によるデジタイザによってデジタル形式に変換するための準備をする。その後デジタルデータはバッファに収納されてデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）またはマイクロコントローラもしくはコンピュータ６のような適切な処理容量を有する別種のコンピュータによって処理される。ホストまたはシステムコンピュータ８からマイクロコントローラ６へスタート信号８ａが送られて、システムの動作が開始する。しかる後、マイクロコントローラ６からシステムまたはホストコンピュータ８に結果信号８ｂが送られる。
【００１５】
ある本発明の動作の例において、反復性の印２を備えたメディア１がセンサ３の下方を通る。赤外光源４からの赤外照明光線４ａがメディア１の背面部の反復性の印２の無い部分で反射し、第１の値または強度を有する反射照明４ａがセンサ３に与えられる。そしてセンサ３はこの第１の値または強度を表している第１信号を調整用電子機器５に送る。赤外光源４からの光線４ａが反復性の印２に当ると、ＩＲの照明が印２によって吸収される結果、反射照明４ｂの強度が変化する。その結果、センサ３に送られる第２の値または強度に対応している反射照明が生じる。そしてセンサ３が、この第２の値または強度を表している第２信号を調整用電子機器５に送る。移動する反復性の印を有するウェブがセンサ３を通りすぎるにつれて繰り返される第１信号と第２信号との転換が、メディアの背面の反復性の印の間の間隔を反映した強度プロファイルを与える。
【００１６】
本発明において、参照用メディアを表している参照用印間隔を複数含んでいる参照表をホストコンピュータ８に配することができる。さらに具体的には、参照表には周知の、すなわち参照用メディアで反復されている印の間隔が含まれている。メディアまたはウェブ１が進行することでもらたらされる、反復性の印の間隔の計算値と参照用の間隔とが比較され、メディアの種類が決定可能である。
【００１７】
コントローラ６の細目に関し、本発明におけるデータの流れを示す本願の図２が参照される。図２において、点線の囲みが図解的にコントローラ６を表している。
【００１８】
本実施形態において、コントローラ６は、オンチップの１２ビットデジタイザ、データバッファとして２キロバイトＲＡＭ９、および、プログラム記憶用６０キロバイトフラッシュメモリ、ならびに、高速ハードウェア乗算器を備えている、テキサス・インストゥルメンツのＭＳＰ４３０Ｆ１４９コントローラが可能である。図に示すように、コントローラ６の便益とは、低コストで高速なハードウェア乗算器を提供することである。数多くの他のコントローラ、ＤＳＰ、または、コンピュータは、本発明の文脈内で使用可能である。
【００１９】
本発明によるシステムおよび方法の動作に関して、コントローラ６は原則としてループにて待機し、ホストコンピュータ８からのスタート信号８ａを待つ。スタート信号８ａは、割り込みを発生させるコントローラ６へのデジタル入力である。割り込みハンドラがオンボード１２ビットアナログ／デジタル変換器７を開始させる。変換レートはメディアの速度、印の大きさ、および、反復距離の値に対して望まれる解像度に依存する。本発明の文脈内で、自己相関を用いて反復性信号の同定を行う。自己相関とはノイズおよびその他のランダム信号に埋もれた反復性信号を同定するための周知の技術である。本発明においては、自己相関が機能するために、少なくとも２つの、データとしての価値のある反復距離を得ることが好ましい。さらに多くの反復によって自己相関の結果におけるノイズの量が低減し、より良い結果をもたらす。
【００２０】
データ量、デジタイズのメディア解像度、および、データサンプリングのレートはすべて、ウェブの速度、もしくは、固定されたメディアおよび可変性センサ（ｖａｒｉａｂｌｅ　ｓｅｎｓｏｒ）に関するセンサの速度、印の間隔、ならびに、所望の印の間隔の解像度に依存している。例えば、印の反復が３インチ（７．６ｃｍ）であって所望の印の間隔の解像度が０．１インチ（０．２５ｃｍ）であれば、少なくとも１インチ（２．５４ｃｍ）あたり２０サンプル（０．０５インチ／サンプル（１．２７ｍｍ／サンプル））で、少なくとも６インチ（１５．２ｃｍ）の距離で達成しなければならない。
【００２１】
本実施形態においては、ロゴの反復の距離は４．２５インチ（１０．８ｃｍ）と想定され、サンプルは０．５ｍｍ毎とした。コントローラ６は、１０２４個の１２ビット符号化データ点を記憶するのに十分なＲＡＭメモリ９を備えている。幾分かのＲＡＭはスクラッチメモリおよびスタック空間が利用可能なように残しておく必要があるので、例えば９００データ点を取得することが可能である。これによって、４５０ｍｍすなわちおよそ１７．７インチのメディアを標本化することができる。１７．７インチとは、４．２５インチの反復が予想されているメディアに対して４回の反復を僅かに越えた長さであり、８インチ（２０．３ｃｍ）を僅かに越えた反復を有するメディアの計測をも可能にしている。標本化レートはメディアの速度（、または、固定されたメディアおよび可動センサに関するセンサの速度）に依存している。例において、標本化レートは毎秒３７インチ（９４ｃｍ）に固定されている。１サンプルあたり０．５ｍｍで９００データ点を、毎秒３７インチで、取得するには０．４８秒を要する。他の実施形態においては、ホストコンピュータからの信号を用いてメディアの速度を決定することが可能である。その速度はデータ取得中は一定であるべきである。
【００２２】
センサからのアナログ信号は、デジタイズされる前に調整される必要がある。信号の調整とは、デジタイザ７の要請を満足させるため、ノイズを減少させるため、または、センサ信号を電圧に変換するためもしくは利用用途を与えるための増幅、フィルタリング、または、電圧レベル調整を含んでいる。本実施形態において、センサ３は好ましくは規格品の反射光センサである。センサは照明用に８８０ｎｍのＩＲＬＥＤおよびその波長に感受性を有するフォトトランジスタを含んでいる。ＩＲの照明はその波長の如何なる吸収すなわち表面の反射率のあらゆる変化がセンサ３のフォトトランジスタの応答の変化として現われるように方向付けされている。メディアの表面の反射率の変化の例としては、それらに限定されるものではないが、ＩＲ染料を用いて、もしくは、用いないでエンボス加工された背面のロゴ、ＩＲ染料の模様、または、印画紙の場合における樹脂被膜の一部変更が含まれる。当然のことながら、これらは単に例に過ぎず、表面の反射率を変化させる別の方法も、本発明の文脈内において利用可能である。フォトトランジスタの信号は、単純なレジスタを用いて電圧に変換される。ＩＲ照明は、光に感受性を有する印画紙のために選択されていることは前述の通りである。
【００２３】
コントローラ６が９００個のデータポイントを取得した後、データが再度フィルタにかけられ、そして信号の平均がゼロになるようにＤＣオフセットを除去（図２におけるステップ５０）されるべきである。ゼロ平均は自己相関アルゴリズムからの要請である。本実施形態においては、信号はコントローラ６により単純移動平均を用いてフィルタがかけられる。したがってフィルタをかけた後、その次のステップはデータのＤＣ成分の除去（ステップ５０）である。データの平均値が計算され、そして各点から引かれる。データは符号化された整数として記憶される。
【００２４】
そして自己相関（ステップ５２）が２つの工程で計算される。自己相関アルゴリズムは、
【数１】

ここで、
Ｎはバッファのデータ点の数、
Ｖはゼロ平均化された入力データ、
Ａは規格化された自己相関の結果、
ｄは遅延、および、
Ｃは自己相関出力を１０００に規格化するために用いられる。ここで、Ｃは以下の通りである。
【数２】

【００２５】
この計算における第１のステップは、ゼロ遅延出力、すなわち、Ｃの値を決定することである。この値は常に最大であって、出力データをそのゼロ位置で１０００のピークを有するように規格化するのに用いられる。その結果であるＡ（ｄ）はどれくらいよくデータがそのｄ点だけ遅延した自身と相関があるのかを測る尺度である。各遅延値に対する出力が計算される。この操作は集約的な乗算であるので、コントローラ６のハードウェアで乗算がなされることが望まれる。遅延値は以下の式を用いてメディアにおける物理的な距離に変換可能である。距離＝０．５ｍｍ×ｄ、ここで、０．５ｍｍとはメディア上での標本の空間的間隔である。自己相関値はデータ点の半数の最大遅延を計算するだけでよい。なぜなら、好ましくは印の少なくとも２回の反復周期が必要とされるからである。
【００２６】
自己相関出力における２番目に最高のピークが見出される（ステップ５４）。最高のピークはゼロ位置にあり、２番目に最高のピークを探す際、最高のピークの傍ではないことを確かめる必要がある。これを確かめる最も簡単な方法は、最小の反復距離を仮定し、そこから検索を開始することである。本実施形態に対しては、３０ｍｍの反復、すなわち６０点の遅延の位置からピークの検索を開始している。３０ｍｍよりも短い反復距離で印が反復されていることはないと仮定している。この値は若干、任意性を有する。自己相関データの出力は記憶されない。メモリを節約するため、２番目に最高のピークの高さおよび位置のみが保存される。２番目のピークの高さ（参照番号５４ａを参照。）が、どれくらいよく印が互いに相関を有しているのかを示している。ピーク値が低いことは相関が低いことを示しており、これはたいてい、低い入力信号またはノイズの多い入力信号に起因する。自己相関出力を規格化しないことで、入力信号の個々のピークからピークまでの計測を実行するかわりに、信号強度の目安を保持することも可能である。
【００２７】
ピークの位置およびピークの値はメディア表１０を検索する（ステップ５８）のに用いられる。表１０は既知の参照用メディアについての反復の距離、ピークの高さの最小値、および、製品の種類に関し、記憶されている表である。ピークからピークまでの入力信号も、参照表における予想値と比較されてメディアの同定に活用される。
【００２８】
そして、印の反復距離が、既知の印の反復距離に関するメディア表１０と比較されてどのような種類のメディアがそこにあるのかを判断する。メディア表１０の検索の結果、測定された情報（つまり、反復の距離）すなわちメディアがメディア表１０に記録されている情報と適合するかが判断される。つまりメディア表１０を検索した結果、メディアの種類が検出されるか、すなわち、特定されたかが判断される（ステップ７５）。特定されたのであれば、信号８ａによって特定されたメディア種がホストコンピュータ８に伝えられる（ステップ８０）。メディア表１０の検索の結果、メディアが特定されなければ、信号８ｂによってメディアは不明であるという事実を示唆する信号をホストコンピュータ８に伝える（ステップ８５）ことが可能である。参照表１０はマイクロコントローラ６、または、ホストもしくはシステムコンピュータ（８）に組み込むことが可能である。想定される反復の距離は、実際のところは印の配置の誤差および計測の誤差による変動性を補償するために、値域を有している。
【００２９】
本実施形態に関しては、出力信号は単に、表中のメディアの１つが存在しているのかどうかを示唆する単一のデジタル回線である。シリアル回線、複デジタル回線、パラレル等のような多くの別の方法による信号伝達が可能である。メディア名、または、計測された反復の距離、計測された最大の信号、信号の変動性等の検出されたメディアの特性が送信可能である。
【００３０】
本発明の好適な実施形態において、計測される物理的特性はセンサによって検出可能であるべきことを指摘しておく。第２に、印の間の距離は一定であるべきである。第３に、センサ下方を各印が通過する際、印の同じ部分をセンサが検出するべきである。そうでなければ、印の信号どうしが互いに良好な相関を示さないであろう。
【００３１】
図２において、センサ３がメディアの背面にある印をメディアの背面から読み取った、すなわち、スキャンした結果の強度プロファイル６０が示されている。強度プロファイル６０はメディアの位置に対する強度のプロファイルを示している。グラフにおいて高い点６２は基本的には白い点、または、メディアの背景を示しており、その一方、低い点６４は印、または、より厳密に言えばセンサ３に読み取られた印の存在を表している。低い点６４がより低くなれば、メディアの背面の印がさらに濃いということである。原則的には、センサ３が印を読み取ることがなければ（つまり、センサ３が印の無いメディア背面をスキャンしているならば）、センサ３より第１信号が発せられる。センサ３が印の存在を検出すれば、センサ３より第２信号が発せられる。
【００３２】
しかる後、強度プロファイル６０は前述のように、センサの信号を改善するための増幅器もしくはフィルタであって、また、強度プロファイル６０ａを提供することが可能な調整用電子機器５に通される。入力バッファ９およびＤＣオフセットの除去５０に通された後、強度プロファイルは自己相関５２の前にプロファイル６０ｃの形になる。
【００３３】
その結果、本発明はプリンタまたはスキャナのような画像化装置におけるメディアの使用が最適化されるように、メディアの種類を検出するシステムおよび方法を提供する。センサ３はメディア装置の露光ステーションまたは印刷ステーションよりも先に配されることが望ましい。本発明においては、メディアの背面はスキャンされ、すなわち、読み取られて、メディアの背面の長手方向に沿って印が存在するか、または、存在しないかが検出される。メディア背面のスキャンすなわち読み取りの結果より、メディアの背面の長手方向に沿った、検出された印の反復の頻度を測定することができる。この検出された印の反復の頻度を用いて、メディアの背面の印の反復を示した強度プロファイルまたは印プロファイルのようなプロファイルを生成可能である。そしてこのプロファイルは参照表において記憶されている参照用メディアのプロファイルまたは値と比較して、検出されているメディアの種類を決定することができる。メディアの種類に関する知見に基づき、画像化装置は検出されたメディアの要請に合わせるように適切な制御を受けることが可能である。
【００３４】
本発明によるシステムはメディア上にて反復されている印の間隔を計測し、この値を用いてメディアの種類を検知し、決定する。センサ３は空間的に連続的な計測を、反復性の印を含むメディアに対して行う。計測の結果はデジタイズされ、バッファに記憶される。バッファがいっぱいになると、データの自己相関を用いて反復の頻度が検出される。この頻度はデジタイザの標本化の間隔、ならびに、運動しているメディアもしくは運動しているセンサの速度に基づいて空間的な反復の距離に変換される。そして反復の距離が既知の値と比較されて、そこにあるメディアの種類が決定される。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のシステムおよび方法により、メディア製造の際にメディアの背面に与えられた印を用いてメディアの種類を識別する。つまり、メディアの各種類ごとに印の間隔がそれぞれ異なるようにすることが可能なので、印の間隔で製品の種類を識別することができる。上記のように、印はメディア製造の際にメディアの背面に付された製品のロゴ、製品名、または、その他の繰り返される記号もしくは模様であってよい。本発明による本システムおよび方法がメディアの種類を識別する低コストな方法を提供する。なぜなら、印画紙の背面に印刷されるロゴのような、既存、または、付加された繰り返し模様に基づいているからである。さらには本発明のシステムおよび方法により、メディア製造において別途のステップが必要とされることはなく、バーコードや切欠きといった無関係なものをメディアに付す必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像化装置、または、少なくとも画像化装置の一部の概略図であって、本発明によるメディアの種類を検出するためのメディア進路およびシステムを詳細に記した概略図である。
【図２】図１の制御システムの詳細図である。
【符号の説明】
１　・・・　メディア、　　　　　　２　・・・　印、
３　・・・　センサ、　　　　　　　４　・・・　赤外光源、
５　・・・　調整用電子機器、　　　６　・・・　マイクロコントローラ、
７　・・・　アナログ／デジタル変換器、
８　・・・　ホストコンピュータ、
１００　・・・　画像化装置、　　　２００　・・・　メディア進路

Claims (3)

1. 画像化装置において使用するためのメディアの種類を検出する方法であって、
   メディアの背面を読み取って、メディアの背面に印が存在することを検出するステップ、
   前記メディアの長手方向に沿った前記の検出された印の反復の頻度を測定するステップ、
   前記メディアの前記背面における前記の反復されている印の間の空間的距離を決定するステップ、および、
   前記の空間的距離と、記憶されている参照用メディアにおける規定の印の空間的距離とを比較してメディアの種類を決定するステップを有するメディアの種類を決定する方法。
2. 画像化装置において使用するためのメディアの種類を検出する方法であって、
   反復している印を有するメディアの背面に向けて赤外照明光線を照射するステップ、
   メディアの背面から反射された前記赤外照明を検出して第１信号を供するステップ、
   前記の反復している印が前記赤外照明光線を受けるときの前記の反射された赤外照明の変化を検出して第２信号を供するステップ、
   前記第１信号および前記第２信号に基づいて前記印の反復距離を計算するステップ、および、
   前記の計算された反復距離と、記憶されている参照用メディアの印の反復距離とを比較してメディアの種類を決定するステップを有するメディアの種類を決定する方法。
3. 画像化装置であって、
   メディアが通過するためのメディア進路、
   前記メディア進路にあるメディアの背面に光線を照射するための光源、
   前記メディア進路にある前記メディアで反射している、前記光源からの光を受けるように配されているセンサであって、前記光が前記メディアの前記背面から反射されると第１信号を供し、かつ、前記メディアの前記背面の反復している印が前記光線を受けるときの前記反射光の量の変化に対応する第２信号を供することに適合しているセンサ、および、
   前記第１信号および前記第２信号に基づいて印の反復距離を計算することに適合し、かつ、前記の計算された反復距離と記憶されている参照用メディアの印の反復距離とを比較して前記メディアの種類を決定するコントローラを備えている画像化装置。

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