JP2005529313A - 記録媒体の識別装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、プリンタにおいて記録媒体を識別する方法および装置である。本発明は、１つまたは複数の方向からの照明によって明らかになる媒体の精密な構造を利用して、さまざまな種類の普通紙、光沢紙等のコート紙、および透明フィルムの間で区別を行う。さまざまな入射角および／または方位角をなす複数の光源（１４、１６、１４ａ、１４ｂ）が、検査表面上に光を照射し、散乱光が信号に変換され、次に解析される。さまざまな計量および解析の技法を信号に適用して、媒体のタイプを判定することができる。

Description

本発明は包括的には媒体を識別する装置および方法に関し、詳細には、プリンタまたは複製装置において記録媒体を識別する装置および方法に関する。

今日のプリント装置、例えばインクジェットプリンタおよびレーザプリンタは、幅広い範囲のプリント媒体上にプリントを行う。そのような媒体には、普通紙、光沢またはコート紙、および、オーバーヘッド透明フィルムを含むプラスチックフィルム、が含まれる。プリント品質を最適にするためには、それぞれのプリント媒体の要求事項を満たすようにこのようなプリンタの動作パラメータを調整する場合がある。画像形成プロセスにおける、ホストコンピュータにおける、またはプリンタ内の「搭載された」コンピューティングエンジンにおけるパラメータもまた、媒体のタイプに左右される。例えば、反射型プリント（紙およびその他の反射型媒体上）に用いる「ガンマ値」（すなわち、調子再現曲線）は、透過型媒体に用いるものとは異なる。これは、プリントする画像を、さまざまな照明条件および見る条件の下で人間の視覚応答特性に適合させるために必要である。したがって、プリント品質を最適にするためには、プリンタにおける記録プロセスと、ホストコンピュータまたは搭載された計算エンジンにおける画像形成プロセスの両方が、媒体のタイプを知っていることが必要である場合がある。

プリンタドライバを含む、画像形成プロセスとプリンタとを制御しているソフトウェアは、記録媒体を指定する機会をユーザに与えることがある。すると画像形成プロセスと記録プロセスとのパラメータは、記録媒体と品質モードの選択とに従って調整される。しかし、ユーザは常に正しい選択を行うわけではないかもしれない。さらに、選択するものを指定することは、オーバーヘッド透明シートと印刷資料用のハードコピーとを同じデータファイルから作成しなければならないときのように、異なる媒体上のコピーが複数所望される場合には、不便なことが多い。

この問題に対処する手法の１つは、媒体のタイプを指定しプリンタに処理情報を自動的に提供するバーコードまたはその他の表示を形成する、機械可読、可視、ほぼ可視、または不可視のマークで印をつけた記録媒体を用いる、というものである。これは実用的な解決法を提供するものではあるが、ユーザが使用できる媒体がすべてこのようなコードを含むわけではない。

当該技術分野において既知の他の手法は、媒体の２つの大まかな種類、すなわち透明フィルムと紙とを区別する、というものである。例えば、Courtney他への米国特許第５，１３９，３３９号は、プリント媒体の拡散反射率と鏡面反射率とを測定して紙と透明フィルムとを見分け、プリント媒体の存在を判定する、センサを開示している。Courtney他に引用されている他の技術は、或る領域にわたる鏡面反射の分析に主に取り組んでいる。Sugiura他への米国特許第５，３２３，１７６号は、透明度または不透明度に基づいて「通常のプリント用紙」と「オーバーヘッド投影用透明フィルム」とを見分ける手段を有するプリンタを説明している。しかしこのような従来技術は、反射においてであれ透過においてであれプリント媒体の全体特性に依拠しており、媒体をより精密に区別することはできない。さらに、特に、このような従来技術は、表面特徴の粒度の方向性（directionality）による差別化ができないか、媒体表面に作り込まれた方向性構造による差別化ができないか、またはこの両方である。さらに、現行の技法は、さまざまな記録媒体を判定するのに、通常、鏡面反射を、静的な所定の基準と比較することに限定されている。

このような欠点を克服して記録媒体のタイプをより良好に区別する装置および技法が、必要とされている。

本発明は、記録媒体を識別する方法および装置に関する。本発明の一実施形態において、第１の照明源が媒体照明ゾーンの近くに配設され、第１の入射角で媒体照明ゾーンに入射する光を供給する。第２の照明源が媒体照明ゾーンの近くに配設され、第２の入射角で媒体照明ゾーンに入射する光を供給する。イメージセンサが、照明ゾーンからの散乱光を受け取るよう配置され、受け取った光に応答して信号を生成する。最後に、処理デバイスがイメージセンサの出力に対応する信号を受け取る。信号は処理され、それによって、照明ゾーン内に配置された表面を識別する。

本発明の別の実施形態では、プリンタにおいて記録媒体を識別する方法が開示される。まず、記録媒体の表面を第１の入射面において照明する第１の照明源が選択される。表面は選択した入射面から照明される。次に、記録媒体の表面を第２の入射面において照明する第２の照明源が選択される。表面は選択した第２の入射面から照明される。そして、表面からの光はイメージセンサによって検知される。表面からの光に応答して信号が生成される。そして、信号は処理され、それによって、特性ベクトルが形成される。最後に、特性ベクトルはさまざまな記録媒体に特有の複数の基準ベクトルと比較され、それによって、媒体のタイプを判定する。

（実施形態の詳細な説明）
プリンタにおいて記録媒体を識別する方法および装置を以下で説明する。方法は、記録媒体の精密な構造の撮像に基づいている。普通紙および特殊紙、ならびに写真印画紙およびその他の記録媒体は、拡大視され好適に照明されると媒体のタイプを見分けるのに有用な、詳細構造を有する。

媒体識別に用いる可視の特徴は、照明源および撮像光学部品を選択する結果生じるものであり、最適の選択はそれぞれの媒体について異なる可能性がある。異なる媒体が異なる特徴を生成する可能性があるのは、異なる照明の入射角を用いることによるからだけではなく、異なる向きの、その照明に用いる入射面を用いることによるからでもある。ボンド紙は、約１〜１００μｍの範囲の特有の特徴の大きさを有する、豊かな表面構造を有する。さらに、表面法線に関してさまざまな方向の照明の下で現れる、粒状の方向性を有する可能性がある。このような特徴がかすめ光（grazing light）（表面法線に関して入射角が大きい光）で強調されると、この光は表面においてまたは表面近くで紙繊維のバルク（bulk）と相互作用して、個々の繊維の直径よりもはるかに大きい、コントラストを強調した影を作成する。解像度が制限された光学部品で見ると、より大きな影の特徴だけが見え、ボンド紙独特の画像が生成される。したがって、ボンド紙に好ましい選択は、かすめ照明および低解像度の光学部品であり、これらが一緒になって、空間周波数がより低い特徴を強調する。低解像度の光学部品を用いることには、被写界深度を比較的深くすることができるというさらなる利点もある。

ボンド紙が、紙表面から離れてより大きい角度（表面の法線に関してより小さい入射角）で照明され、より高い倍率で撮像されると、個々の繊維によって生じる空間周波数がより高い特徴は、コントラストがより低くなる。さらに、より高い倍率はより浅い被写界深度に関連するので、高倍率での撮像には、光学部品から媒体表面までの距離に関してより厳しいアラインメント誤差が要求される。

写真印画紙は通常、表面上に、互いの間隔が密の、顕微鏡でしか見えない穴（pits）または凹みを有すが、甚だしい方向性を呈するものではない。写真印画紙に対して垂直に入射する照明を用いると、そのような穴の先端および内部から、垂直なまたは法線からわずかにずれた方向に鏡面反射する（または散乱する）光によって、特徴が豊かで高コントラストの、特有の特徴の寸法が約５ミクロンの画像が生成される。したがって、写真印画紙に好ましい選択は、垂直に入射する照明および高倍率である。

コート媒体と透明シートの表面とは、比較的滑らかで平らであるが、比較的まばらな分布ながらいくつかの小さく浅い穴を有することが多く、かすめ照明および低いもしくは高い倍率を用いることによって、いくらか検出可能なコントラストで撮像することができる。

本発明の態様によれば、好適な妥協案によって、記録媒体を識別する装置は、１つの選択した撮像または検出の光学部品を、垂直入射照明とかすめ入射照明の両方と組み合わせて使用して、ボンド紙、コート紙、写真印画紙、および透明シートの目立つ特徴を撮像することができる。

以下でさらに説明するように、特徴の寸法に基づいて見分けることに加えて、さまざまな媒体を直接、または特徴の光学濃度、特徴の空間周波数、全反射率、散乱効率、色、波長依存性、コントラスト範囲、グレースケールヒストグラム、および照明の入射面の向きへの依存性等の特性の比較によって、区別することができる。

本発明の一実施形態の記録媒体識別装置は、図１Ａに概略的に示す１つまたは複数の照明源を含む。図１Ａにおいて、照明の複数の入射面のうちの１つのみを示す。３つの照明源１２、１４、および１６が、媒体経路（図示せず）上に支持された記録媒体１０に向けられている。透過照明器１２は記録媒体１０の下方に配置され、照明源１２からの光が照明光学部品１３によって平行化され（またはその他の方法で向けられ）、照明ゾーン１１内の媒体１０を貫くようになっている。照明ゾーンとは、媒体１０のうちの、１つまたは複数の照明器からの光を散乱してその散乱光がセンサによって検出される領域のことである。かすめ照明器１４は、照明ゾーン１１内の媒体１０上に、かすめ入射角をなして光を供給する。かすめ照明器１４からの光は、照明光学部品１５および／または照明器１４に含まれる光学部品によって、平行化される（またはその他の方法で向けられる）。入射角の余角であるかすめ角は、好ましくは約３０度よりも小さい。より高いコントラストを得るには、好ましくは、かすめ角は約１６度よりも小さい。照明器１２、１４、１６からの光は、互いと比較して異なる波長分布を有していてもよい。

垂直入射照明（すなわち、媒体１０の平面と垂直）用の照明源１６もまた、図１Ａに示されている。照明光学部品１７によって平行化されたまたはその他の方法で向けられた垂直照明器１６からの光は、ビームスプリッタ１８によって方向を変えられ、照明ゾーン１１内に配置された媒体１０を、垂直入射で照明する。

照明光学部品１３、１５、および１７の焦点距離は、実施態様により決まる。しかし、実験において、１０ｍｍ〜１６ｍｍの焦点距離を用いて意図する結果が得られた。

記録媒体識別装置はさらに、図１Ａの上部に示す、イメージセンサ２２とも呼ばれる光検出器アレイ２２も含む。例えばかすめ角の照明器１４からの光は、媒体によって照明ゾーン１１内から散乱され、ビームスプリッタ１８、アパーチャ２１、および結像光学部品２０を通過して、光検出器アレイ２２によって検出される。光検出器アレイ２２は同様に、垂直照明器１６からの反射光と、照明器１２からの透過光とを検知する。他の幾何学的形状においては、垂直照明器１６、照明光学部品１７、およびビームスプリッタ１８は、媒体１０の平面の上方はるか遠くに配置して、ビームスプリッタ１８が光検出器アレイ２２と結像光学部品２０との間にあるようにし、垂直照明器１６および照明光学部品１７の光パワーを適切に変更してもよい。試験においては、前側開口数を約０．１にする、直径が約２ｍｍの開口絞りを用いた。さらに他の幾何学的形状においては、ビームスプリッタ１８に関して、要素１６および１７の群の図１Ａにおける位置を要素２０、２１、および２２の群と入れ替えてもよい。ビーム分割ビームスプリッタ、または、複数のアパーチャおよび／または鏡の回転ホイール等、その他のビーム選択デバイスを、ビームスプリッタ１８の代わりに用いてもよい。または、照明器１６とその光学部品１７の両方を第１の光軸に沿って配置し、光検出器アレイ２２およびその結像光学部品２０とアパーチャ２１とを第２の光軸に沿って配置し、これらの光軸が両方とも照明ゾーン１１内で交差したままの状態で、この２つの光軸を、互いからかつ媒体表面に対する法線から略等しい角度だけ遠ざかるよう傾けることによって、ビームスプリッタ１８を全くなくしてもよい。

光検出器アレイ２２（光検出アレイ、光センサアレイ、または光検知アレイとも呼ばれる）とは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳの撮像デバイスを備えるもの等、光電式画像検知デバイス、素子、またはセルのアレイのことである。好ましい実施形態において、光検出セル（光検出器セル、光センサセル、または光検知セルとも呼ばれる）は、二次元アレイになるよう配置されている。媒体識別に十分な数の特徴を画像フィールドが確実に含むようにするために、実際のアレイは、１００×１００個もの素子を必要とする場合があるが、ほんの１６×１６個という、より小さなアレイの方が、設計、コスト、および信号処理の考慮すべき事柄からは好ましい。アレイの２つの互いに直交する方向の素子の数は、等しくなければならないわけではない。

媒体１０の表面を走査する画像解像度は、識別が最も厳しい媒体によって決めてもよい。これは、最大の特徴の大きさが最も小さい画像をもたらす、媒体と照明との組み合わせである。例えば、ボンド紙とコート紙とを区別するためには、適切な解像度は、一辺が約４０μｍである、媒体１０の表面上の画素の寸法（すなわち、投影した画素の寸法）に対応する。他の実施形態において、投影した画素の寸法が、一辺が約５ミクロンであれば、写真印画紙をより良好に識別することができる。

ボンド紙、コート紙、および写真印画紙を単一の組の光学部品で見分ける好適な折衷案の１つは、解像度が約１０μｍの光学部品を用いる、というものである。これは、かすめ入射照明と垂直入射照明の両方とともに用いることができる。本実施形態において、５倍の倍率を提供する結像光学部品２０については、光検出器アレイ２２のそれぞれのアレイ素子は、一辺が約５０μｍである。５０μｍの素子と５倍の倍率の光学部品とを用いる１００×１００個の素子からなる光検出器アレイ２２については、一辺が少なくとも１ｍｍの媒体１０の表面領域が、照明ゾーン１１内で照明されるべきである。当業者であれば、特徴の識別と光検出器アレイの大きさとの間の兼ね合いを理解しよう、そして、素子がより少ない光検出器アレイを用いることによってコストを削減できることを理解しよう。当業者であればまた、解像度、倍率、および光検出器アレイの素子の大きさの間でさらなる工学的兼ね合いが可能である、ということも理解しよう。

入射面内の照明源１２、１４、および１６は、１つまたは複数の発光ダイオードであってもよい。または、照明源は、白熱灯、レーザダイオード、または面発光レーザダイオード等、他の光源であってもよい。媒体１０が高速で移動している用途においては、光源をより高い駆動レベルでパルス駆動して、露光の合間に十分な光子が光検出器に確実に達するようにし、著しい動きのぶれ（motion blurring）を防止してもよい。従来のものであってもよい照明光学部品１３、１５、および１７は、単一の要素であっても、レンズ、フィルタ、および／もしくは回折またはホログラフィー要素の組合せであってもよく、ターゲット表面の、好適な向きのおよび／または一般的に均一な照明を行う。

照明ゾーン１１が完全に照明されるが均一には照明されない場合には、照明ゾーン１１内に配置された乳白ガラスの滑らかな表面等の均一な反射表面の画像からのイメージセンサデータが、照明自体の中に呈するあらゆる不変の不均一性を補償する較正画像データを提供する。この不均一性の画像を得るのに均一な反射表面を用いる代わりに、クレイコート紙等の比較的特徴のない媒体表面の、手ぶれ（motion-blurred）画像を撮ってもよい。動きのぶれはまた、乳白ガラスとともに用いて、乳白ガラスの中または上の顕微鏡でしか見えない特徴（パターン）を撮像してしまう可能性を低減することができる。

他の実施形態において、光検出器アレイ２２は直線状のアレイであり、記録媒体は光検出器アレイを通り過ぎて走査されて、二次元画像を生成する。例えば、媒体１０は、本発明の記録媒体識別装置を取り付けたプリンタの媒体搬送機構によって、光検出器アレイ２２を通り過ぎて走査される。別の実施形態において、光検出器アレイ２２は一次元アレイであり、媒体を移動することなく一次元画像を形成し、これが媒体識別に用いられる。または、単一の光検出器素子が用いられ、インクキャリッジ、プリンタの媒体供給機構、またはその両方を用いて媒体を走査し、一次元または二次元の画像が作成されて媒体識別に用いられるようにする。

ある種の代替構成を有する本発明の実施形態の一部を、図１Ｂおよび図１Ｃに示す。本実施形態の一部は、図１Ａに示すものと同様である。便宜上、図１Ｂおよび図１Ｃにおける、図１Ａの構成要素と同様の構成要素には、同じ参照番号を付与し、類似しているが変更した構成要素には、同じ参照番号に「ａ」、「ｂ」、および「ｃ」の文字を添えたものを付与し、異なる構成要素には、異なる参照番号を付与している。図１Ｂにおいて、照明器１４ａ（第１の照明源）および１４ｂ（第２の照明源）は、それぞれ公称が４５度と７５度である入射角ａ１およびａ２を有する。入射角は、記録媒体１０に対して垂直な角度に関して示される。媒体１０の表面を構成している微細構造の表面の形状次第で、さまざまな角度は、図１Ａのセンサ２２が収集し処理する表面画像内に、さまざまな程度のコントラストを生成する。説明をわかりやすくするために、図１Ｂには、照明ゾーン１１を照明する２つの照明器１４ａおよび１４ｂのみを示す。しかし、３つ、４つ、またはそれよりも多くの照明器を用いて、測定した特性同士がより差別化されるような方法で、媒体１０を照明してもよい。図１Ｂにおいて、照明器１４ａおよび１４ｂは、共通の入射面にあるが向きが反対であるものとして示す。図１Ｃにおいて、照明器１４ａおよび１４ｃは、異なる入射面にあるものとして示す。このような実施態様を用いて、粒子の方向性またはその他の特徴の方向性の寄与に基づいて媒体を見分けるのを促進することができる。

このような方法で複数の照明器を用いることによって、さまざまな色の、さまざまな入射角の、および入射面がさまざまな向きの照明を用いることができる。このようなさまざまな色には、例えば青色、緑色、赤色、および赤外線が含まれていてもよい。ＬＥＤ（発光ダイオード）をこの目的に用いてもよい。第１の入射面と第２の入射面とは互いに直交していてもよい。さらに、入射角のうちの一方は、照明される媒体表面の法線に対して０〜８５度にわたる角度をなしていてもよい。

さまざまな媒体はさまざまな方法で光を散乱し反射するので、実用的に多くのさまざまな方法で媒体を照明することが有利である。さまざまな媒体は、さまざまな入射角および表面法線に関してさまざまな向きの入射面で、さまざまに光を散乱する。表面上の位置に関してこの散乱挙動において均一性があることまたは均一性がないことによって、撮像アレイ２２が媒体を区別するのを促進することができる。しかし、そのような撮像アレイ２２の光検出素子全体にわたる平均的挙動もまた、依然として重要な差別化要因である。撮像アレイ２２全体にわたる平均的挙動と挙動の変化との両方についての情報を組み合わせることによって、本発明の従来技術よりも優れた見分ける能力が、大きく改善される。もちろん、複数の照明色を用いることによって、色のついた媒体、あるいは、さもなければさまざまな波長の光とさまざまに相互作用する媒体、を区別することに非常に役立つ。青色から紫外線までの短波長（いくつかの不可視波長さえも）の照明によって、白色化剤を有する媒体を、白色化剤を有しないものから差別化することを容易に促進することができる。

図１Ｂにおいて、媒体支持表面２４を、媒体１０の、照明器１４ａおよび１４ｂからは反対の側に示す。支持表面２４に連結した支持表面ポジショナ２６もまた示す。この支持表面の反射および散乱特性が良好に制御される、ということが重要である。好ましくは、支持表面２４は光を吸収する黒色であり、下方からの照明を通過させる穴を有していてもよい。表面２４は、図１Ａにおける照明器１２を用いる場合等、下方から媒体１０を照明する場合には、支持表面ポジショナ２６を用いて取り除いてもよい。紙および透明シート等の媒体は、完全に不透明なわけではなく、したがって、この支持表面２４の特性次第で、照明器１４ａおよび１４ｂからアレイ２２へと散乱する光の量が異なるので、制御されない変数ではないことが重要である。

照明器１４ａ、１４ｂ、および１４ｃは、通常一度に１つずつオンになる。マイクロプロセッサが、任意の所与の時点でどの照明器をオンにするかの選択を含めて、照明器１４ａ、１４ｂ、および１４ｃ、等を制御する。媒体の差別化を実現するには、マイクロプロセッサは、記録媒体１０の表面を第１の入射面をなして照明する第１の照明器１４ａを選択し、したがって、上記選択した入射面から表面を照明する。次に表面からの散乱光が、少なくとも１つのセンサ素子によって検知される。次に、検知した光から信号が生成され、この信号が単独で、または他の照明に対応する信号と組み合わせて処理され、特性ベクトルを形成する。最後に、形成した特性ベクトルをさまざまな記録媒体に特有の複数の基準ベクトルと比較して、最も一致するものを選択することによって媒体のタイプを判定する。当業者であれば、何が最も一致するかをそれによって規定する、さまざまな代替が利用できる、ということを理解することができる。このような段階およびそのような一致を選択する基準の１つについては、本明細書においてより詳細に説明する。

図２は、記録媒体識別装置の一実施形態の各構成要素のブロック図である。光検出器アレイ２２は、アナログ・デジタル変換器４０に接続されており、変換器４０は、関連するメモリ４４を有するプロセッサ４２に入力を供給する。変換器４０は、２５６階調のグレースケールまたは１６階調のグレースケール等それよりも下のもの用の量子化レベルを用いてもよい。プロセッサ４２は、照明および画像取り込みの選択シーケンスを含む測定プロセスを制御し、デジタル化した光検出器の値を処理する。例えばプロセッサ４２は、任意の一瞬において、選択した照明器をオンにすることによって、照明ゾーン内に光を供給するのに利用できる照明器のうちの１つを選択する手段として用いられる。図２に示す実施形態において、プロセッサ４２はプリンタコントローラ４６に接続されている。プロセッサ４２はシリアルプロセッサであってもよく、または、特性を迅速に抽出するよう設計されたＡＳＩＣであってもよい。プロセッサ４２は、例えば、ソフトウェアまたはハードウェアによって実施されるフーリエ変換を含んでもよい。またはプロセッサ４２は、実際にはプリンタコントローラ４６であってもよい。例えばプロセッサ４２は、１つの画像内の画素同士の局所的な差の平均として特性ベクトルを計算してもよい。さらに、この平均は、局所平均によって正規化してもよい。本明細書において後述するように、後程この特性ベクトルは基準ベクトルと比較される。別の実施態様において、特性ベクトルは、１つの画像内の画素同士の局所的な差の合計に比例する。

プリンタにおける媒体識別用の画像処理は、データを圧縮してプリンタコントローラ４６に取り付けられた通信リンク５６を介してホストコンピュータに送信するという程度の簡単なものであってもよく、または、特性ベクトルを導き出すのに全ての操作が必要である程の複雑なものであってもよい。簡単な方の場合においては、画素値がホストに伝達され（任意選択でデータを圧縮する）、ホストにおいて特性ベクトルが計算され媒体識別が行われる。これは、プリンタにおける画像処理を簡単にし、コストを削減し柔軟性を増大する可能性があるので、魅力的である。ホストコンピュータのリソースを用いることによって、特性ベクトルおよび媒体識別を非常に迅速に行うことができ、新しいドライバが利用できるようになったときにプロセスおよび選択する基準を更新することができる。ささいな短所として、画素データがホストに送り返されるので短時間の遅延がある、ということがある。

プリンタにおいて特性ベクトルを計算する場合には、ホストコンピュータにおいて識別プロセスが行われる場合よりも、伝送するバイトが少ない。これは、プリントジョブがネットワーク上のプリンタサーバ上のプリントキューに送られる場合や、プリントジョブが赤外線リンクによって携帯情報機器からダウンロードされる場合等、ホストとの双方向通信が都合のよいものではない場合に、より適切となろう。

図２において、プリンタコントローラ４６が、プリントヘッド５０、媒体搬送駆動デバイス５１、プリンタキャリッジ５２、およびユーザインターフェース５４、を制御するのが示される。ユーザインターフェース５４は、ディスプレイ等の出力装置や選択ボタン、英文字もしくは数字のキーパッド等の入力装置、またはこのような装置の組合せを含む。特定の記録媒体の識別に応答して、プリンタの他の要素もまた、プリンタコントローラ４６によって制御されてもよい、ということが理解されよう。プロセッサ４２はまた、リンク４８を介して、照明源１２、１４、および１６、光検出器アレイ２２、変換器４０、および支持表面ポジショナ２６にも接続されている。リンク４８を用いてプロセッサ４２から信号を送信し、例えば、それぞれの照明器による照明のタイミング、支持表面の位置決め、ならびにアレイ２２および変換器４０によるデータ取得を制御する。

記録媒体を識別するには、光検出器アレイ２２からの出力をデジタル形式に変換し、これを処理して特性値のベクトルにする（後述）。このベクトルが、それぞれ異なるタイプの記録媒体に特有の、前もって記憶してある基準ベクトルと比較されて、媒体のタイプを判定する。この装置は、新しい媒体のタイプもまた処理することができ、新しく取得される特性ベクトルを、この新しい媒体の１回または複数回のサンプリングから生成し、この新しく取得された特性ベクトルを、この新しい媒体を表す新しい基準ベクトルとして記憶する。これは、装置が自らを新しい媒体のタイプを認識するようトレーニングすることができる方法を含む。例えば、プロセッサ４２が或る特性ベクトルを、既存の基準ベクトルのうちのいずれにも該当しないと判定する場合には、プロセッサ４２はプリンタコントローラ４６と、そして最終的にはユーザインターフェース５４と通信して、取得した特性ベクトルを新しい基準ベクトルとして記憶する（メモリ４４に）かどうかをプリンタのオペレータに問い合わせることができる。この問合せプロセス中に、ユーザインターフェース５４を用いて、新しい基準ベクトルの識別情報または名称を入力することができる。ユーザインターフェースはまた、新しい媒体をサンプリングしてその特性ベクトルを新しい基準ベクトルとして記憶するよう、ユーザがプロセッサに直接命令するのに用いることもできる。

上述のように、本発明の媒体識別装置は、１つまたは複数の照明源を含む。いくつかの実施形態においては、まず１つの照明源をオンにして信号を取得し、次に第２の照明源をオンにして第２の信号を取得する、等の測定を時間順序付けを行うことによって、複数の照明源からの情報が得られる。または、複数の光検出器アレイ（それぞれ変換器、照明源、および光学部品を有する）からの情報が、一緒に取得され処理される。このさまざまな照明源のスペクトル出力は、特性ベクトルの差別化を最適化するために、および／または、複数の光検出器アレイを用いる場合にはダイクロイックフィルタを使用して光学部品のうちのいくつかを組み合わせることができるように、さまざまであってもよい。

媒体の分類の基礎を構成する記録媒体の特性には、視野にわたる総合（integrated）反射率（または散乱効率）（またはグレースケール平均値）、グレースケール値の分布パラメータ、画像における特徴の空間周波数パラメータ、画像における特徴の、特徴パラメータの指定帯域内にある数、またはこれらもしくはその他の特性の任意の組合せ、が含まれていてもよい。

特徴は例えば、すべてしきい値のグレースケール値よりも大きな（または小さな）、隣接する画素の領域として定義される。これらおよびその他の特性は、光検出器アレイ２２のデジタル化出力を処理することから導き出される。空間周波数は、例えば、一次元または二次元フーリエ変換の標準使用によって求めてもよい。その代わりのまたはさらなる特性値またはパラメータには、画素値平均、中央値、平均からの差の絶対値の平均平方根（root-mean-absolute-difference-from-the-mean）、および標準偏差等のパラメータが含まれていてもよい。統計パラメータは、平均値または中央値等のパラメータによって正規化してもよい。

それぞれの特性値は、特性ベクトルの１つの要素を構成する。複数のタイプ、場所、または向きの照明源が用いられる実施形態については、利用する照明のタイプ、場所、または向きのそれぞれの組合せによって、特性値または要素が生成される。それぞれのタイプの照明は、発光体を選択することによってまたは照明もしくは撮像光学部品にカラーフィルタを組み込むことによって等で、独特の分光特性または色で実施してもよい。特性ベクトルのうちのいくつかの要素は、連続尺度で評価してもよく、他のものは不連続な値の尺度で評価してもよい。

Ｖで示す特性ベクトルは、メモリ４４に（またはホストコンピュータ内に）記憶されている基準ベクトルＲ_iと比較されて、記録媒体を識別する。それぞれの基準ベクトルＲ_iは、さまざまなタイプの記録媒体に特有のものである。信頼できる媒体識別をＰ個の特性値が行う場合には、基準ベクトルＲ_iおよび特性ベクトルＶは次元Ｐを有する。典型的な用途において、Ｐは３〜１０の範囲である。それぞれの記録媒体は、その媒体に対応する予想値の範囲を表すＰ次元の空間における或る領域に対応する。この範囲の大きさは、媒体の製造におけるバッチ間のばらつき、同様の媒体の製造業者間での差、および測定のばらつきを反映する。特性ベクトルＶが特定の媒体のタイプに対応する領域内にある場合には、その媒体であると識別される。

次元Ｐが３である場合についての特性ベクトルＶと基準ベクトルＲ_iとの比較を、図３に概略的に示す。比較は、ベクトルＶが半径Ｓ_iのＰ次元の球内にあるか、または基準ベクトルＲ_iの周りのその他の領域内にあるかの、簡単な代数検査の形をとってもよい。球の領域を用いて数学的に表すと、ベクトルＶは次の不等式が満たされる場合には記録媒体ｉに属するものとして識別される。

ただしＳ_iは基準ベクトルＲ_iからのベクトルＶの最大しきい値距離である。または、多次元多項式もしくはルックアップ表の使用等のファジィ論理を用いたメンバーシップ関数を求める当該技術分野において既知の標準技法を、この比較に用いてもよい。上式の左辺側のｊの項に加重係数を適用してもよく、基準ベクトルに最も一致するものを、結果として生じる合計が最小のものとして選択することができる。

図３は三次元の分析のみを示すが、さらなる次元を利用して、プリント媒体同士の間でより精密な区別ができるようにしてもよい。

図２内に概略的に示すプリンタ要素は、例えば図４に示すデスクトップインクジェットプリンタ６０の要素である。図１のデバイスは、媒体経路に沿ってプリンタ６０の内部にある。一般的にプリンタ６０は、媒体シート６２が積み重ねられている媒体トレイを有する。プリントを行うためにローラ組立品がそれぞれのシート６２をプリントゾーン６３内へと進める。キャリッジ５２に搭載されたプリントカートリッジ６４が、プリントゾーンを横切って走査し、媒体がプリントゾーンを通ってインクリメントに移動する。プリントカートリッジ６４用のインク供給源６６は、プリントカートリッジ６４の外部であっても内部であってもよい。

このプリンタおよびその他のプリンタは、通常、例えば「ドラフト」、「通常」、および「最良」モードと呼ばれる、ユーザが指定する複数の品質モードで動作する。インクジェットプリンタの性能を最適化するには、インクのタイプ、インク滴体積、画素あたりの滴数、プリントヘッドの走査速度、媒体の同じ面積にわたるプリントヘッドのパス数、および、顔料のブラックを用いるか複合した染料を主成分とするブラック（すなわち、シアン、マゼンタ、およびイエローの染料の組合せ）を用いるか、等の特性が、それぞれの記録媒体に合わせて、およびそれぞれのプリント品質モード用に、カスタマイズされる。レーザプリンタにおいては、通常、媒体供給速度、露光レベル、トナー帯電、トナー転写電圧、および定着器温度を、さまざまな媒体に対する性能を最適化するよう調整することができる。

記録媒体の主な部類は、普通紙、マットコート紙、光沢コート紙、透明フィルム、および「写真画質」紙である。大型インクジェットプリンタは、布、マイラー、ベラム、およびコートベラム等のさらなる媒体または材料に対応する。これらおよびその他のさらなる媒体を用いるよう設計されたプリンタにおいては、適切なさらなる部類を定義して、このようなさらなる媒体または材料を識別することができる。

プリンタをいくつかの測定値およびサンプルでトレーニングして、ユーザが介入して好ましいプリントモードを指定することによって、新しいまたは未知の媒体のタイプについて、新しい特性ベクトルＲ_iを作り出してもよい。これによって、古い媒体の使用をやめて新しい形式を導入することができる。さらに、プリントモードは、特別なラグ（rag）と木材パルプの含有率、充填剤、サイジング処理、または物理的テクスチャの塗布さえも有する場合がある、或る組織の用紙等、局所的な特別紙の形式に合わせてプリント品質を最適化するよう、自動的に設定してもよい。

特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、説明は本発明の用途の一例に過ぎず、限定としてみなすべきではない。例えば、本発明のさまざまな態様の実施は、プリンタに連結されてはいないがディスプレイと押しボタンの制御装置が与えられ、それによって、ツールが接触して配置されている媒体のタイプを効果的に「読み取る」、独立型の携帯型媒体識別ツールの有用性を示している。開示した実施形態の特徴のさまざまな適合および組合せは、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内である。

本発明の一実施形態の一部による、照明源および光検出器アレイの概略図である。 本発明の別の実施形態による、照明源および光検出器アレイの一部の概略図である。 本発明の一実施形態における入射角および入射面を示す図である。 本発明の実施形態による記録媒体識別装置の各構成要素のブロック図である。 記録媒体を識別するのに用いる特性値を概略的に表した図である。 本発明の記録媒体識別装置を含むプリンタの一例を示す図である。

符号の説明

１０：記録媒体
１２、１４、１６：照明源
１３、１５、１７：照明光学部品
１８：ビームスプリッタ
２０：結像光学部品
２１：アパーチャ
２２：光検出器アレイ

Claims (10)

1. 媒体照明ゾーンの近くに配設された第１の照明源であって、該第１の照明源からの光は第１の入射角において前記媒体照明ゾーンに入射する、第１の照明源と、
   前記媒体照明ゾーンの近くに配設された第２の照明源であって、該第２の照明源からの光は第２の入射角において前記媒体照明ゾーンに入射する、第２の照明源と、
   前記照明ゾーンから、前記照明源のうちの少なくとも１つからの散乱光を受け取るよう配置されたイメージセンサと、
   前記イメージセンサの出力に対応する信号を受け取る処理デバイスであって、前記信号を処理して、前記照明ゾーン内に配置された表面を識別する、処理デバイスと、
   を備えている装置。
2. 前記第１の照明源からの光の入射角と、前記第２の照明源からの光の入射角とが、それぞれ第１および第２の入射面を規定する、請求項１に記載の装置。
3. 前記イメージセンサが、前記第１および第２の照明源に対応する前記第１および第２の入射面から散乱光を受け取る、請求項２に記載の装置。
4. 前記第１の入射面と前記第２の入射面とが互いに直交する、請求項３に記載の装置。
5. 前記入射面のうちの一方はプリンタの媒体経路と平行であり、前記入射面のうちの他方は、インクキャリッジの移動の移動方向と平行である、請求項４に記載の装置。
6. 前記第１の照明源は、公称で４５度の入射角において前記照明ゾーンを照明する、請求項１に記載の装置。
7. 前記第２の照明源は、公称で７５度の入射角において前記照明ゾーンを照明する、請求項１に記載の装置。
8. プリンタにおいて記録媒体を識別する方法であって、
   前記記録媒体の表面を第１の入射面において照明する第１の照明源を選択するステップと、
   前記選択した入射面から前記表面を照明するステップと、
   前記記録媒体の前記表面を第２の入射面において照明する第２の照明源を選択するステップと、
   前記選択した第２の入射面から前記表面を照明するステップと、
   前記表面からの光をイメージセンサによって検知するステップと、
   前記表面からの光に応答する信号を前記イメージセンサにおいて生成するステップと、
   前記信号を処理して、特性ベクトルを形成するステップと、
   前記特性ベクトルをさまざまな記録媒体に特有の複数の基準ベクトルと比較して、媒体のタイプを判定するステップと、
   を含む方法。
9. 前記表面の照明用の前記第１の面の前記選択を行う手段を設けることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記特性ベクトルが、画像内の画素間の局所的な差の合計に比例する、請求項９に記載の方法。
    

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