JP2007324988A - 画像処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】版画のように表面の粗さが異なる領域を持つ被撮像物の画像を読み取ることができる画像処理装置を提供する。
【解決手段】被撮像物Oに光を照射したとき、その拡散反射光と正反射光の強度のバランスは、被撮像物Oの表面の滑らかさ(粗さ)によって影響を受ける。すなわち、表面が滑らかな領域SF1においては正反射光が比較的強く検出され、粗い領域SF2においては拡散反射光が比較的強く検出される。その性質に基づくと、被撮像物Oに光を照射し、被撮像物Oからの拡散反射光によって得られる第1の画像信号と、被撮像物Oからの正反射光によって得られる第2の画像信号の大きさを比較することにより、被撮像物Oの表面の各点における滑らかさ(粗さ)を識別することができ、その結果被撮像物Oの表面の滑らかさ(粗さ)を表現する画像データを得ることができる。
【選択図】図5

Description

本発明は、被撮像物表面から画像を読み取る画像処理装置に関する。
従来のスキャナー・複写機などにおいては、被撮像物表面からの正反射光や拡散反射光を受光して文字や図形を読み取っている。たとえば特許文献1には、被撮像物の光沢感を読み取るための技術が開示されている。
特開平6−70097号公報
ところで従来の複写機などにおいて、被撮像物に光を照射し、その反射光を受光する方法では認識することができない画像がある。たとえば、版画において刷り上がり像を知りたいときに、版画の表面に光を照射してその反射光(正反射光あるいは拡散反射光)を受光しても、凹凸などの表面の形状に基づく正しい刷り上がり像を知ることはできず、やはり版画板表面の木目や汚れなどが検出されるのみである。
本発明は上述した背景に鑑みてなされたものであり、その目的は版画の刷り上がり像などの従来の方法では検出できない画像を有した被撮像物からも、正確に画像を読み取ることができる画像処理装置を提供することにある。
上述の目標を達成するために、被撮像物に光を照射する照射手段と、前記照射手段によって光が照射された前記被撮像物からの拡散反射光を結像させる第1の結像手段と、前記照射手段によって光が照射された前記被撮像物からの正反射光を結像させる第2の結像手段と、前記第1の結像手段により結像された光に対応する第1の画像信号と前記第2の結像手段により結像された光に対応する第2の画像信号とを生成する画像信号生成手段と、前記画像信号生成手段が生成した第1の画像信号と第2の画像信号の対応するドットにおいて、両者の値を比較し、この比較結果に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段によって生成された画像データを出力する画像データ出力手段とを備えることを特徴とする画像処理装置を提供する。
本発明のより好ましい態様において、前記画像形成装置は、前記画像データ生成手段が生成した画像データを複数記憶する画像データ記憶手段と、前記画像データ記憶手段に記憶された画像データに対する色を指定する色指定手段と、前記色指定手段によって色が指定された画像データを合成して合成画像データを生成する合成手段とを有し、前記画像データ出力手段は、前記画像データに代えて前記合成画像データを出力することを特徴とする。
次に、本発明の一実施形態について説明する。
(1)用語の定義
はじめに、以下において使用する用語について説明する。
まず、入射光と反射光について簡単に説明しておく。図2は、被撮像物O表面における光の反射状態を示した図である。一般に、入射角θ1で被撮像物Oに入射した光は反射角θ2で反射し、このとき反射角θ2は入射角θ1と等しくなる(反射の法則)。しかし実際には、入射光は反射角θ2のみで反射するものではなく、あらゆる角度に反射していることが多い。これは、反射面を光の波長と同程度の感覚で捉えた場合には、反射面は必ずしも平滑ではなく、凹凸を有していることが多いためである。ここでは、反射面から入射角とほぼ同じ角度で反射する反射のことを「正反射」といい、この反射光のことを「正反射光」という。また、入射光の入射角によらず、反射面からあらゆる角度に反射する反射のことを「拡散反射」といい、この反射光のことを「拡散反射光」という。図2においては、正反射光を表す光路に符合Lsrを付し、拡散反射光を表す光路に符合Ldrを付している。
(2)実施形態の構成
次に、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置1の構成について図面を参照して説明する。
ここで、図3は、画像形成装置1の内部機構を示す概略構成図である。図3において、画像読取部10は、フルレートキャリッジ110と、ハーフレートキャリッジ120と、結像レンズ130と、ラインセンサ140と、プラテンガラス150と、プラテンカバー160とを備える。
図4は、前記フルレートキャリッジ110の構成を詳細に示した図である。フルレートキャリッジ110は、光源111と、ミラー113,114,115と、回動リフレクタ116とを備える。光源111は、分光エネルギー分布が可視光領域の全体に渡る単一の光源であり、たとえばタングステンハロゲンランプやキセノンアークランプである。光源111の照射光は被撮像物Oに対して約45度の角度をもって照射する。ミラー113,114,115は被撮像物Oからの反射光を反射し、この光をハーフレートキャリッジ120へと導く。ミラー113は被撮像物Oからの反射角が約0度となる反射光が入射するように位置調整されており、ミラー114は被撮像物Oからの反射角が約45度となる反射光が入射するように位置調整されている。このように、ミラー113に入射するのは約0°、より詳細には0±5°(−5°から+5°)の反射光である。この角度で反射する反射光には正反射光は含まれず、拡散反射光のみである。すなわち、ミラー113に反射されて光路Ldrを通る光は、被撮像物Oからの反射光の拡散反射成分のみとなる。
これに対し、ミラー114に反射されて光路Lsrを通る光は、被撮像物Oからの反射光の正反射成分となる。回動リフレクタ116は、片面は光を反射するミラー116mであり、もう一方の面は光を吸収する光トラップ116tである。光トラップ116tは例えば黒色で多孔質のポリウレタンシートであり、ここに入射した光のほとんどは表面で捕捉(トラップ)されて吸収される。この回動リフレクタ116は、図中の実線で示した位置と、図中点線で示した位置との間で、図示せぬ駆動部によって116aを軸として回動可能となっている。回動リフレクタ116は、図中実線の位置にあるときには、ミラー113からの光を反射してハーフレートキャリッジ120へと導く一方、ミラー115からの光は吸収する。また、回動リフレクタ116は、図中点線の位置にあるときは、ミラー114,115からの光をハーフレートキャリッジ120へと導く一方、ミラー113に向かう光を吸収する。なお、回動リフレクタ116に反射された光は、ミラー115に反射された光と光路が一致するようになっている。このようにすることで、2種類の異なる反射光を同一の撮像手段(ラインセンサ140)で受光することが可能となる。
フルレートキャリッジ110の構成は以上の通りである。このフルレートキャリッジ110は図示せぬ駆動部によって駆動され、図3中の矢印C方向に速度vで移動しながら被撮像物Oの読み取りを行う。以下では、この動作のことを「スキャン動作」と呼ぶ。この場合、回動リフレクタ116を図4中の実線で示した位置に移動させ、被撮像物Oからの拡散反射光で読み取りを行うスキャン動作を、「拡散反射光に基づくスキャン動作」という。また、回動リフレクタ116を図4中の点線で示した位置に移動させ、被撮像物Oからの正反射光で読み取りを行うスキャン動作を、「正反射光に基づくスキャン動作」という。
次に、ハーフレートキャリッジ120は図3に示すようにミラー121および122を備え、フルレートキャリッジ110からの光を結像レンズ130へと導く。また、ハーフレートキャリッジ120は図示せぬ駆動部によって駆動され、フルレートキャリッジ110の半分の速度(すなわちv/2)でフルレートキャリッジ110と同じ方向へと移動される。
結像レンズ130は例えばfθレンズ等を備えた結像手段である。結像レンズ130はミラー122とラインセンサ140とを結ぶ光路上に設けられており、被撮像物Oからの光をラインセンサ140の位置で結像させる。この結像レンズ130は単一のレンズにより構成されるものに限定されず、種々の部材を含み得る。本実施形態においては、反射光の光路上に存在するミラーやレンズ等を総称して「結像手段」という。ミラー113,回動リフレクタ116,ハーフレートキャリッジ120および結像レンズ130によって拡散反射光を結像させる結像手段が構成されており、ミラー114,115,回動リフレクタ116,ハーフレートキャリッジ120および結像レンズ130によって正反射光を結像させる結像手段が構成されている。
ラインセンサ140は結像された光の強度に応じた画像信号を生成して出力する。ラインセンサ140は異なる波長の光を同時に受光可能な撮像手段であり、例えばオンチップカラーフィルタを備えた複数ラインのCCDイメージセンサ(撮像素子列)である。このCCDイメージセンサは、各ラインが異なる分光感度で被撮像物Oを撮像する。本実施形態においては、B(ブルー),BG(ブルーグリーン),G(グリーン),R(レッド)の4色にて撮像可能なイメージセンサが用いられる。本実施形態のラインセンサ140は、この4色の画像信号を各色8ビットで出力する。
プラテンガラス150は透明で平坦なガラス板であり、読み取るべき被撮像物Oが載せられる。プラテンガラス150の両面には、例えば多層誘電体膜等の反射抑制層が形成されており、プラテンガラス150表面での反射が低減されるようになっている。プラテンカバー160は外光を遮断するものであり、プラテンガラス150を覆うようにして設けられている。
以上の構成のもと、画像読取部10においては、プラテンガラス150上に載せられた被撮像物Oに光源111が光を照射し、この反射光がラインセンサ140で読み取られる。ラインセンサ140は読み取った反射光に基づき、B(ブルー),BG(ブルーグリーン),G(グリーン),R(レッド)の4色の画像信号を後述する画像処理部50に供給する。
次に、図1は画像形成装置1の回路構成を示すブロックである。図1に示すように、画像形成装置1は、前述の画像読取部10と、画像形成部20と、制御部30と、記憶部40と、画像処理部50と、操作部60と、データ入出力部70とを備えている。
制御部30は図示せぬCPU(Central Processing Unit)やRAM(Random Access Memory),ROM(Read Only Memory)等を備えた演算装置であり、記憶部40に記憶された各種プログラムPRGを実行することによって画像形成装置1の各部の動作を制御する。記憶部40は例えばHDD(Hard Disk Drive)等の大容量の記憶装置であり、上述のプログラムPRGを記憶している。画像処理部50は複数のASIC(Application Specific Integrated Circuit)やLSI(Large Scale Integration)等の画像処理回路や、画像データを一時的に記憶するイメージメモリ等を備えており、それぞれの画像処理回路によって各種の画像処理が実行される。
画像処理部50は、画像読取部10が生成した画像信号に所定の画像処理を施して画像データを生成し、画像形成部20に出力する。画像形成部20は、この画像データに基づいて記録用紙等の記録材にトナー像を形成する。
より詳細に説明すると、画像形成部20は、図3に示すように画像形成ユニット210a,210b,210c,210dと、中間転写ベルト220と、一次転写ロール230a,230b,230c,230dと、二次転写ロール240と、バックアップロール250と、給紙機構260と、定着機構270とを備えている。画像形成ユニット、および一次転写ロールはカラー印刷のために4つ備えており、それぞれY、M、C、Kの色に対応する。中間転写ベルト220は、図示せぬ駆動手段によって図中の矢印B方向に移動される無端のベルト部材である。一次転写ロール230a,230b,230c,230dは、中間転写ベルト220を介して、画像形成ユニット210a,210b,210c,210dの感光体ドラムの側に付勢されている。感光体ドラムにはトナー像が形成され、そのトナー像は中間転写ベルト220に転写される。二次転写ロール240およびバックアップロール250は、中間転写ベルト220が記録用紙Pと対向する位置において相互に付勢されており、中間転写ベルト220から記録用紙Pにトナー像を転写させる。給紙機構260は種々の記録用紙Pを収容した給紙手段261aおよび261bを備え、画像形成時にこの記録用紙Pを供給する。定着機構270は記録用紙Pを加熱および加圧するためのロール部材を備えており、記録用紙P表面に転写されたトナー像を熱と圧力とで定着させる。
上記の構成のもと、画像形成部20は画像処理部50によって供給される画像データに基づいて記録用紙Pに画像を形成する。
次に、図1に示す操作部60は、例えばタッチパネル式のディスプレイやキーボードなどを備えており、画像処理部50によって出力されてくる画像データに基づいて画像を表示したり、操作者による入力指示を受け付けたりする。操作者による入力指示は制御部30へと供給される。データ入出力部70は外部装置とデータをやりとりするためのインターフェース装置である。
(3)実施形態の動作
次に、この実施形態の動作について説明する。
本実施形態には、カラーの動作モードと白黒の動作モードの2種類があり、操作部60に対する操作によって切り替えられるようになっている。
まず、白黒の動作モードで印刷を行う場合について説明する。以下の動作例においては、被撮像物Oが版画板である場合を例にとる。
まず、操作者は版画板をプラテンガラス150の上に載せ、版画板のスキャンを実行する。画像読取部10は、拡散反射光に基づくスキャン動作と、正反射光に基づくスキャン動作との2回のスキャン動作を実行する。
各スキャンにおいて生成された画像信号、すなわち、拡散反射光に応じてラインセンサ140が生成した画像信号と、正反射光に応じてラインセンサ140が生成した画像信号は、各々画像処理部50に供給され、各信号の値に応じたドット毎のデータ値が所定の記憶エリアに記憶される。
次に、画像処理部50はこれらの画像データをドット毎に比較し、この比較結果に基づいて画像データを生成する。
具体的には、画像処理部50は、ドット毎に、正反射光に基づく画像データの値を拡散反射光に基づく画像データの値で除し、その結果があらかじめ設定された規定値Kより大きければ黒、小さければ白として各ドットの色を決める。このようにして生成された画像データは、画像形成部20に供給され、記録用紙Pにトナー像が形成される。
ここで、図6にフルレートキャリッジ110がスキャン動作を行う際の被撮像物O(この場合は版画板なので以下においては、以下においては版画板100という)の表面における光反射の様子を示す。図5において、SF1は版画板100の凸部(削られていない部分)の端面であり、SF2は凹部(削れている部分)の端面である。端面SF1は平坦であるが、端面SF2は彫刻刀によって削られているのでその表面は粗くなっている。
さて、光源111からの光は入射角約45度で版画板100の表面に照射されて、反射される。そして、端面SF1の領域では、その面が平坦であるため正反射する光量が拡散反射する光量に比して大きくなる。一方、端面SF2の領域では、その面が粗いために正反射の光量は拡散反射の光量に比してさほど大きくはならない。本実施形態においては、正反射光に基づく画像データの値を、拡散反射光に基づく画像データの値で除し、その値が規定値K以上である領域は端面SF1と認識し、その値が規定値K以下である領域は、端面SF2と認識するようにしている。
この場合、版画板100の端面SF1はインクが載せられる領域であり、刷り上がり像において黒となる部分であり、端面SF2はインクが乗らない領域であり、刷り上がり像においては白となる領域である。
本実施形態における画像処理部50は、端面SF1であるか端面SF2であるという判定をドット毎に行い、端面SF1と認識されたドットを黒、端面SF2と認識されたドットを白として、版画板100の画像データを生成する。このようにして生成された画像データは、画像形成部20に供給され、記録用紙Pにトナー像が形成される。この結果、記録用紙Pには版画板100に彫られた画像が形成される。
このように本実施形態においては、版画板100にインクを盛りつけることなく、版画板100に彫られた画像を印刷することができる。
次に、カラー動作モードについて説明する。カラー動作モードは、版画が例えば浮世絵のようなものであって、刷り色が異なる複数の版画板を組み合わせて1枚のカラーの版画を作成するような場合に、一組の版画板の画像を読み取る場合に選択される。カラー動作モードは、操作部60を用いてモード切換操作を行うことによって選択される。
次に、一組の版画板の、それぞれの版画板について、上述の白黒動作モードと同様の処理を行って画像の読み取りを行う。このようにして読み取られた画像は、画像処理部50内の所定の領域に蓄えられる。ここで、この領域の一例を図6に示す。図6に示す領域50aには、各版画板の画像100−1〜100−nが蓄えられている。
そして、操作者は、操作部60のテンキー(図示略)から何番目にスキャンされた版画板かを指定する。指定された版画板の画像は、領域50aから読み出されて、操作部60の表示部60cに表示される。60dは多数の色の枠がマトリクス上に配置されているカラーパレットであり、そのいずれかの枠が押されることにより、表示部60cに表示されている画像の刷り上がりの色が指定される。指定された色は色表示窓60bに表示されるため、操作者は自分が指定した色を確認することができる。
同様の手順で各画像100−1〜100−nの色を指定してゆく。操作部60の合成表示部60aには、色指定が行われた各画像の重ね合わせ画像が表示される。重ね合わせ画像は、画像処理部50が各画像100−1〜100−nを画像合成することによって生成される。この際、各画像100−1〜100−nの色の重なり部分については、所定のアルゴリズムに基づいて合成色を求める。これにより、全ての画像100−1〜100−nについての色指定が終了すると、合成表示部60aには、最終的な刷り上がり画像が表示される。なお、操作者は、合成表示部60aに表示された合成画像を見て、各版画板の画像に対応する色の修正などを行うことができる。すなわち、色を修正したい画像データを選択して、別の色を指定することができる。このように色の修正が行われると、画像処理部50は、修正された画像データに対応させて合成画像の色の修正を行う。
次に、操作者が操作部60の印刷ボタン(図示略)を押すと、合成表示部60aに表示されている画像の印刷が行われる。すなわち、画像形成部20は、合成画像について、画像形成ユニット210a、210b、210c、210d、および一次転写ロール230a,230b,230c,230dを用いて、YMCKの4色のインクによるカラーで印刷を行う。
(4)変形例
(イ)上述した実施形態は版画の読み取りにこの発明を適用した例であったが、本発明の適用はこれに限られず、種々の状況に適用することができる。例えば、図7に示すように、表面が粗い白色の和紙200上に、表面が滑らかな白色のケント紙201を貼り付けて文字などの図形(図7ではアルファベットの「A」)を形成したものが被撮像物である場合は、従来の複写機では白色同士の境界部分はほとんど認識できないので図形を読み取ることができないが、本発明によれば、和紙200とケント紙201の表面の粗さの違いに基づいて画像を認識することができる。
このように、表面状態が異なる領域を持つ被撮像物については、その色が全て同一色であっても、画像を読み取ることができる。
(ロ)上述した実施形態においては、滑らかな領域と粗い領域を分ける基準となる規定値Kは予め記憶された値を用いていたが、操作者がその都度決定するようにしてもよい。このような処理を行う一例について以下に説明する。
図8は、規定値Kの値を変えて生成した画像の例である。図8(a)〜(d)は、(a)→(d)の順で規定値Kを順次大きくしていった場合に得られた画像の例である。この図8(a)〜(d)から分かるように、規定値Kを変えることにより、平坦な面と粗い面との弁別の度合いが異なってくる。
図8(a),(b)では、粗い面の一部であっても平坦な面と認識しており、本来の図形を正しくは読み取っていない。また、図8(d)は平坦な面の一部であっても粗い面として認識してしまい、図形を正しくは読み取っていない。一方、図8(c)は平坦な面と粗い面との弁別が正しく行われている状態を示している。このように、規定値Kの値を適宜変更し、その値を適切に設定することで、被撮像物の表面の状況に適応して、図形を正しく認識することができる。
ここで、スキャン動作により得られた正反射光に基づく画像データの値と拡散反射光に基づく画像データの値は、各々画像処理部の所定の記憶エリア(例えば領域50a)に記憶されているから、規定値Kを変更して除算を行うことにより、どのような弁別を行うかを簡単に試行することができる。
(ハ)なお、正反射光に基づく画像データの値と拡散反射光に基づく画像データの値の比較は、比だけに限らず、両者の差に基づいて行っても良い。
(ニ)また、比較結果に基づく画像データの生成は、実施形態で示した方法に限らず、規定値Kより大きければ白、小さければ黒として各ドットの色を決めてもよい。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を示したブロック図である。 被撮像物からの光の反射状態を概念的に示した図である。 同実施形態に係る画像形成装置1の内部機構を示す概略構成図である。 同実施形態に係る画像形成装置1のフルレートキャリッジ110の構成を示した図である。 版画板100からの光の反射状態を概念的に示した図である。 カラー動作モードにおける領域50aの記憶状態と操作部60の表示画面を示した図である。 和紙の上にケント紙で作成した図形を貼り付けた被撮像物を示した図である。 複数の規定値Kに基づいて生成した画像を規定値ごとに示した図である。
符号の説明
1…画像形成装置、10…画像読取部、20…画像形成部、30…制御部、40…記憶部、50…画像処理部、60…操作部、70…データ入出力部、100…版画板、110…フルレートキャリッジ、111…光源、113、114、115、121、122…ミラー、116…回動リフレクタ、120…ハーフレートキャリッジ、130…結像レンズ、140…ラインセンサ、150…プラテンガラス、160…プラテンカバー、200…和紙、201…ケント紙、210a…画像形成ユニット、220…中間転写ベルト、230a…一次転写ロール、240…二次転写ロール、250…バックアップロール、260…給紙機構、270…定着機構

Claims (5)

  1. 被撮像物に光を照射する照射手段と、
    前記照射手段によって光が照射された前記被撮像物からの拡散反射光を結像させる第1の結像手段と、
    前記照射手段によって光が照射された前記被撮像物からの正反射光を結像させる第2の結像手段と、
    前記第1の結像手段により結像された光に対応する第1の画像信号と前記第2の結像手段により結像された光に対応する第2の画像信号とを生成する画像信号生成手段と、
    前記画像信号生成手段が生成した第1の画像信号と第2の画像信号の対応するドットにおいて、両者の値を比較し、この比較結果に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、
    前記画像データ生成手段によって生成された画像データを出力する画像データ出力手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記画像データ生成手段は、前記第1の画像信号と前記第2の画像信号の大きさの比に基づいて前記画像データを生成することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記画像データ生成手段は、前記比が基準値を超えるか否かに基づいて前記画像データを生成することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
  4. 前記基準値を設定する設定手段を有していることを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
  5. 前記画像データ生成手段が生成した画像データを複数記憶する画像データ記憶手段と、
    前記画像データ記憶手段に記憶された画像データに対する色を指定する色指定手段と、
    前記色指定手段によって色が指定された画像データを合成して合成画像データを生成する合成手段とを有し、
    前記画像データ出力手段は、前記画像データに代えて前記合成画像データを出力することを特徴とする請求項1ないし4いずれかに記載の画像処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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