JP2006171471A - 画像位置ずれ計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ４色の単色Ｌ字パターンが印刷された基準シートを読み取ることにより画像の位置ずれ計測を行う場合に、スキャナの振動やモアレ等の影響を除去する。
【解決手段】 画像読み取り部３は、印刷シート１と基準パターン２を同時に読み取る。その読み取り画像データに基づいて位置計測部６は単色Ｌ字パターンの位置計測を行い、基準位置とのずれ量を算出する。一方、位置変動検出部７は上記読み取り画像データにおける基準パターン領域のデータから位置変動分を検出し、補正量算出部８は上記検出したデータから読み取り変動成分の補正量を算出し、これに基づいて補正部９は位置計測部６で計測された各単色パターンの位置を補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機やプリンタによって再現される画像品質のうち、カラー画像の品質を評価する画像位置ずれ計測装置に関する。

複写機あるいはプリンタは、ＣＣＤ等撮像素子を用いて画像情報の読み取りを行い、感光ドラム上に静電潜像を形成し、トナーによる現像を行い感光ドラム上に形成したトナー像を用紙上に転写し定着を行い画像の印刷を行っている。このような情報機器を工場で設計、製造し、出荷する際には、再現された画像の検査が行われている。カラー複写機、カラープリンタにおいても画像の検査が必要となっており、検査対象がカラー画像の場合、所定の色以外の色についてはいくつかの色を混合することによってその再現が行われる。すなわち、カラー画像の印刷を行う場合には、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３色材によって、あるいはこれにブラック（Ｂ）を加えた４色材によって画像の形成を行う。このような色材を順次重ね合わせて印刷を行う場合には、カラー再現性を左右する一つの因子として色ずれ量が問題となる。すなわち１色ごとに色の再現を行う工程で色ずれが発生すると画像の品質が著しく劣化することになる。そこで再現された画像の色ずれ量を測定することが行われている。

再現された画像の色ずれ量を測定する従来技術として、印刷プロセスに使用される色材毎に用意される単色Ｌ字パターンを隣接させ規則性を持って複数配置し、画像出力された印刷シートから各単色Ｌ字パターンを順次読み取り、ＲＧＢのＬ字パターンに変換して格納し、このＲＧＢのＬ字パターンを所定単位ごとに切り出し、前記Ｌ字パターンの交点座標位置を計測し、あらかじめ規定された理想座標位置と比較することにより、前記印刷された画像の主走査方向ならびに副走査方向の色ずれを検査する方法がある（例えば、特許文献１，２参照）。

この方法では、印刷シートからＬ字パターンを順次読み取り、ＲＧＢのＬ字パターンに変換して格納する手段として画像読み取り装置（スキャナ）を使用するのが一般的であるが、読み取る際に機械部品の物理的な振動が原因で、原稿上において読み取るべき位置と実際に読み取られる位置とにずれが生じる。Ｌ字パターンの読み取り位置がずれることで、実際に印刷されたＬ字パターンの位置があらかじめ規定された理想座標位置に対してずれているのか、読み取る際にずれているのか判断できないため正確な検査ができなくなる。

このような読み取りのずれを補正する方法として、原稿範囲外に基準となるパターンを配置し、読み取った基準パターンの位置のずれで原稿を読み取った位置を補正するようになし、基準パターンの中の濃度パターンまたは直線パターンが配置されていない場所は近似することで予測する方法がある（例えば、特許文献３，４参照）。

基準パターンが等ピッチの濃度パターンまたは、直線パターンの場合、パターンのエッジと読み取りのサンプリングのタイミングとの位置関係との相違によって、同じ形状のパターンを読み取って得られるデータがそれぞれ異なってしまうモアレという現象がある。読み取ったデータはこのモアレにより必ずしもパターンのエッジの位置と対応しないため、位置計測精度を劣化させる。またモアレの影響は、基準パターンのピッチを読み取り装置の分解能に近づけると非常に顕著になる。このモアレの問題を解決するために、モアレに発生する周波数成分を特定し、それに応じて空間フィルタをかける処理を行うことでモアレによる劣化を抑える方法がある（例えば、特許文献５参照）。

特開２００１−２１６５１６号公報 特開２００１−２２１６１２号公報 特開平１０−３１３３８７号公報 特開２００１−０１６４０１号公報 特開２００１−１１９５７５号公報

しかし、スキャナによる読み取りの変動、また、特許文献１，２の場合は出力装置の変動により、モアレによる変動はある周波数スペクトラムが拡散するため、フィルタ処理により除去する範囲を特定するのは困難である。このため、ある範囲の変動をフィルタ処理することにより、モアレによる変動以外の成分が除去される可能性があり、計測精度が良くならないという問題がある。

本発明は、モアレや振動による変動を除去し、正確な位置ずれ量を計測できるようにすることを目的とする。

請求項１の発明による画像位置ずれ計測装置は、複数の単色パターンを配列してなる検査パターンを画像形成装置で読み取り印刷した印刷シートを読み取り、読み取られた画像データにおける各単色パターンの位置を計測し、計測された各位置の基準位置からのずれ量を算出するようにした画像位置ずれ計測装置であって、複数の直線を等間隔に配列した基準パターンを前記印刷シートと共に読み取る画像読み取り手段と、前記読み取られた画像データにおける前記基準パターンの位置変動成分を検出する検出手段と、前記検出された位置変動成分に基づいて前記各単色パターンの前記計測された位置を補正する補正手段とを設けたことを特徴とするものである。

請求項２の発明による画像位置ずれ計測装置は、請求項１において、前記基準パターンにおける前記複数の直線は、読み取り画素のピッチと異なるピッチで配列されることを特徴とするものである。
請求項３の発明による画像位置ずれ計測装置は、請求項２又は３において、前記基準パターンの複数個を互いの直線をずらせて並列に配置することを特徴とするものである。
請求項４の発明による画像位置ずれ計測装置は、請求項１から３のいずれかにおいて、前記補正手段は、前記算出された基準パターンの位置変動成分を不連続なモアレ範囲で区切り、各範囲ごとに周波数変換処理を実施することによりモアレによる周波数成分を除去した後、逆周波数変換処理を実施することを特徴とするものである。

請求項５の発明による画像位置ずれ計測装置は、請求項４において、前記不連続なモアレ範囲は、連続する読み取り画素値の変極点と変極点の範囲であることを特徴とするものである。
請求項６の発明による画像位置ずれ計測装置は、請求項５において、前記変極点において、連続する読み取り画素の値からピークの位置と値を抜き取り、連続するピークの値の変化する位置であることを特徴とするものである。

請求項７の発明による画像位置ずれ計測装置は、請求項６において、前記不連続なモアレ範囲において、各範囲を結ぶ画素位置とその近傍にフィルタ処理を実施することを特徴とするものである。
請求項８の発明による画像位置ずれ計測装置は、請求項１から７のいずれかにおいて、検査パターンは、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの単色Ｌ字パターンを互いに向きを変えて上下左右に隣接させてなる組を水平・垂直方向に複数組ずつ配列したものであり、前記画像読み取り手段は、読み取った画像データをＲＧＢデータに変換することを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、計測時に印刷シートと基準パターンを同時に読み取ることにより、画像読み取り部の変動に起因する読み取り位置誤差を補正量を算出でき、位置ずれ計測精度を向上させることができる。
請求項２の発明によれば、基準パターンの直線間ピッチが画像読み取り手段の画素ピッチと異なる配置とすることで基準パターンの計測位置誤差となるモアレを低減させ、補正量の算出精度を向上させることができる。
請求項３の発明によれば、複数の基準パターンのピッチ間の位置をずらせることにより、基準パターン間で補間し、分解能の高い補正量を算出することができる。

請求項４の発明によれば、基準パターンの計測データを不定期な周期に区切り、モアレに起因する計測位置誤差成分を取り除いているため、基準ラダーによる補正量を高精度に算出することができる。
請求項５の発明によれば、モアレに起因する計測誤差成分の不定期な周期の位置を検出しているため、計測誤差成分をより正確に除去することができる。
請求項６の発明によれば、累積画素データのピーク変極点を捉えているため、モアレに起因する計測誤差成分の不定期な周期を特定することができる。

請求項７の発明によれば、不定期な周期で発生するモアレに起因する計測位置誤差成分を除去するとき、不定期な区切り位置で発生する変化、即ち、計測位置誤差をフィルタ処理により取り除いているため、基準ラダーによる補正量を高精度に算出することができる。
請求項８の発明によれば、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの単色Ｌ字パターンを有する検査パターンを用いると共に、読み取った画像データをＲＧＢデータに変換することにより、従来のずれ量計測方法を利用して容易に処理することができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施形態による画像位置ずれ計測装置を示すブロック図である。
図１において、本実施形態による画像位置ずれ計測装置は、印刷シート１と基準パターン２とを同時に読み取る画像読み取り部３と、読み取られた画像データを格納するメモリ４と、メモリ４に記憶された画像データを画像処理して、印刷シート１における画像位置ずれ量を算出する画像処理部５から構成されている。画像読み取り部３は、縮小光学系を備えた原稿台固定式のスキャナを備えている。

画像処理部５は、メモリ４の画像データから後述する単色Ｌ字パターンの位置を計測する位置計測部６、上記画像データにおける基準パターン２の位置変動成分を検出する位置変動検出部７、検出された位置変動成分から補正量を算出する補正量算出部８、算出された補正量に基づいて位置計測部６で計測された単色Ｌ字パターンの位置を補正する補正部９、補正された単色Ｌ字パターンの位置と基準位置とのずれ量を算出するずれ量計測部１０で構成される。

印刷シート１は、図２に示すような検査シート２０を、被検査装置であるプリンタ、複写機等の画像形成装置のスキャナが読み取って印刷したものである。検査シート２０は図２（ａ）に示すようにＹＭＣＫの単色Ｌ字パターンを１組として互いに向きを変えて上下左右に隣接させた１組のパターンを、図２（ｂ）のように縦横方向に多数配列したものである。従って、印刷シート１は検査シート２０を読み取って印刷した上記画像形成装置が有する色ずれ量を含んでいる。即ち、本実施の形態による画像位置ずれ計測装置は、上記画像形成装置の色ずれ性能を評価するものである。

基準パターン２は、計測位置誤差成分であるモアレ成分を算出するためのもので、図３（ａ）に示すように、多数の黒の直線２ａを画素の配列ピッチと異なるピッチで配列したものである。２ｂは画素の配列を示し、１枡が１画素を示している。この基準パターン２は、画像読み取り部３のスキャナの原稿面に接するガラス上の印刷シート１の外側に配置されて印刷シート１と同時に読み取られる。図３（ｂ）は基準パターン２の複数の直線２ａ群を、群毎に直線２ａをずらせてラダー状に配置した場合を示す。

次に、上記実施形態による動作について説明する。
まず、本実施形態によるモアレの影響を補正しない色ずれ量の計測、即ち位置変動算出部７及び補正部９がない場合の従来の色ずれ量の計測について説明する。
図１において、画像読み取り部３で読み取られた画像データはメモリ４に格納される。位置計測部６は、メモリ４の画像データからＹＭＣＫの各単色Ｌ字パターンの位置を計測する。計測方法としては、例えば前記特許文献１，２に開示された方法が用いられる。

即ち、ＹＭＣＫの各単色Ｌ字パターンをＲＧＢデータとして取り込み、そのＲのＬ字パターンから判別されるＫとＣの各Ｌ字パターンの交点座標（Ｌ字の角の座標）を求め、Ｋの交点座標を基準としてＣの交点座標の相対位置を求める。次に、位置ずれ計測部１０において、上記相対位置を基準位置と比較してずれ量を求める。この処理を印刷シート１上の全パターンについて行い、ずれ量の平均値を求める。次に、ＧのＬ字パターンから判別されるＫとＭの各Ｌ字パターン、及びＢのＬ字パターンから判別されるＫとＹの各Ｌ字パターンについても上記と同様にして、Ｋの交点座標を基準としてＭ，Ｙの交点座標の相対位置をそれぞれ求め、各相対位置の基準位置からのずれ量を求める。この処理を印刷シート１上の全パターンについて行い、ずれ量の平均値を求める。このずれ量の平均値の大小に基づいて被検査装置（画像形成装置）の色ずれ性能を評価することができる。

次に、画像処理部５の位置変動算出部７及び補正部８を用いて行われるモアレ成分の補正処理について図４、図５、図６、図７及び図８のフローチャートと共に説明する。
図４は画像読み取り部３で読み取られ、メモリ４に記憶された読み取り画像データから位置変動分を検出する処理を示している。メモリ４に記憶された図４（ａ）に示す読み取り画像データから図４（ｂ）のように基準パターン画像領域を切り抜く(図８のＳ１)。次に、切り抜いた画像領域から、図４（ｃ）のように基準パターン２０の並び方向に対して垂直方向に画像データを累積し（Ｓ２）、累積したデータを反転して累積反転データを得る（Ｓ３）。図４（ｃ）においては、黒の直線２ａを読み取ると低レベルとなるので、これを反転させて直線２ａ部分がピークとなるようにする。

図５（ａ）は上記累積反転データからピークを検出したグラフである。図５（ｂ）はピークから検出した位置をプロットしたグラフであり、不定期な間隔Ｔ１，Ｔ２で周期変動している状態を表している。

図６は上記累積反転データにおいて、ピークレベルの変極点１，２，３から不定期な周期変動区間を区切ることを表している（Ｓ４）。この不定期な周期変動区間において、周波数変換を実施し（Ｓ５）、モアレによる周期変動成分の周波数を除去した後（Ｓ６）、再び逆周波数変換を実施する（Ｓ７）。上記Ｓ５〜Ｓ７の処理を全区間について行う（Ｓ８）。

図７は上記不定期な周期変動区間内の誤差を取り除いた後、区間と区間を結ぶ変化点において、周波数除去による変動の発生を表している。前記変化点及びその近傍のデータにフィルタ処理を実施する（Ｓ９）。この処理を全変化点について実施する（Ｓ１０）。次に、ピーク画素位置を検出し（Ｓ１１）、ピーク画素と隣接画素からスプライン補間演算を行い（Ｓ１２）、ピーク位置を検出（Ｓ１３）することにより、基準パターン計測データに含まれているモアレなどによる誤差成分を取り除き、基準パターン計測データから読み取り変動成分の補正量を算出することができる（Ｓ１４）。

補正部９は、上記補正量を用いて位置計測部６で計測された各単色Ｌ字パターンの位置を補正する。位置ずれ計測部１０は、補正された各単色Ｌ字パターンの位置を基準位置と比較することにより、モアレの影響のないずれ量を求めることができる。この位置ずれ計測部１０から得られるずれ量の平均値の大小に応じて被検査装置の色ずれ性能を評価することができる。

本実施形態によれば、計測時に印刷シート１と基準パターン２を同時に読み取らせることにより、モアレによる変動を除去することが可能になり、算出される複数位置における読み取りずれ量から基準パターンが配置されていない位置における位置ずれ量を予測することで、複数配置されたＬ字パターン全ての位置に対して補正が可能になり、正確な計測を行うことができる。

本実施形態による画像位置ずれ計測装置を示すブロック図である。 検査シートの一例を示す構成図である。 基準パターンの一例を示す構成図である。 読み取られた画像データから位置変動分を算出する処理を示す構成図である。 累積反転データからピークを検出したグラフ及びピークから検出した位置をプロットしたグラフである。 位置変動分データが不定期な間隔で周期変動している状態を示すグラフである。 不定期な周期変動区間内の誤差を取り除いた後、区間と区間を結ぶ変化点において、周波数除去による変動の発生を示すグラフである。 モアレ成分の補正処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 印刷シート
２ 基準パターン
３ 画像読み取り部
５ 画像処理部
６ 位置計測部
７ 位置変動検出部
８ 補正量算出部
９ 補正部
１０ 位置ずれ量計測部
２０ 検査シート

Claims (8)

1. 複数の単色パターンを配列してなる検査パターンを画像形成装置で読み取り印刷した印刷シートを読み取り、読み取られた画像データにおける各単色パターンの位置を計測し、計測された各位置の基準位置からのずれ量を算出するようにした画像位置ずれ計測装置であって、
   複数の直線を等間隔に配列した基準パターンを前記印刷シートと共に読み取る画像読み取り手段と、
   前記読み取られた画像データにおける前記基準パターンの位置変動成分を検出する検出手段と、
   前記検出された位置変動成分に基づいて前記各単色パターンの前記計測された位置を補正する補正手段とを設けたことを特徴とする画像位置ずれ計測装置。
2. 前記基準パターンにおける前記複数の直線は、前記画像読み取り手段の読み取り画素のピッチと異なるピッチで配列されることを特徴とする請求項１記載の画像位置ずれ計測装置。
3. 前記基準パターンの複数個を互いの直線をずらせて並列に配置することを特徴とする請求項２又は３記載の画像位置ずれ計測装置。
4. 前記補正手段は、前記検出された基準パターンの位置変動成分を不連続なモアレ範囲で区切り、各範囲ごとに周波数変換処理を実施することによりモアレによる周波数成分を除去した後、逆周波数変換処理を実施することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像位置ずれ計測装置。
5. 前記不連続なモアレ範囲は、連続する読み取り画素値の変極点と変極点の間の範囲であることを特徴とする請求項４記載の画像位置ずれ計測装置。
6. 前記変極点において連続する読み取り画素の値からピークの位置と値を抜き取り、連続するピークの値の変化する位置であることを特徴とする請求項５記載の画像位置ずれ計測装置。
7. 前記不連続なモアレ範囲において、各範囲を結ぶ画素位置とその近傍にフィルタ処理を実施することを特徴とする請求項６記載の画像位置ずれ計測装置。
8. 前記検査パターンは、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの単色Ｌ字パターンを互いに向きを変えて上下左右に隣接させてなる組を水平・垂直方向に複数組ずつ配列したものであり、前記画像読み取り手段は、読み取った画像データをＲＧＢデータに変換することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像位置ずれ計測装置。

Images