JP2013190313A - 撮像装置、撮像システム、測色装置、測色システム及び画像形成装置 - Google Patents

撮像装置、撮像システム、測色装置、測色システム及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、被写体と測色基準チャートを安定して撮像する。
【解決手段】撮像部30は、被写体と対向する底面部32aに、該被写体を撮像するための開口部32cと、開口部32bの外側に形成された凹部32dに装着されて保持部材32eで保持されている基準チャートKCとが、設けられており、基板31の枠体32内側の中央部に、イメージセンサ部34が配設されている。イメージセンサ部34は、被写体からの反射光と基準チャートKCからの反射光を受光してこれらを撮像する2次元イメージセンサ35と、2次元イメージセンサ35への反射光を集光する結像レンズ36bと、結像レンズ36bを2次元イメージセンサ35に対して垂直方向に移動させるレンズ位置調整機構部40が配設されている。
【選択図】 図5

Description

本発明は、撮像装置、撮像システム、測色装置、測色システム及び画像形成装置に関し、詳細には、被写体と基準チャートを安定して撮像する撮像装置、撮像システム、測色装置、測色システム及び画像形成装置に関する。
カラーインク噴射式画像形成装置、カラー電子写真式画像形成装置等の画像形成装置は、画質の向上に伴って、比較的印刷部数は少ないが高画像の要求される広告媒体やパンフレット類等のオフセット印刷にも用いられるようになってきている。
高画質の要求されるオフセット印刷では、顧客の要求する印刷物の色と、画像形成装置で実際に印刷出力した印刷出力結果の色とが異なる場合がある。
通常、顧客は、ディスプレイ上で印刷物の色の確認を行って、印刷を発注するが、画像形成装置は、それぞれ機種固有の色再現特性があり、ディスプレイ上で確認された色とは、異なった印刷結果となることがある。
そこで、従来から、ディスプレイや画像形成装置等のデバイスに依存しない色空間、例えば、Lab色空間、xyz色空間を用いて色再現を行う技術が用いられるようになってきている。
そして、画像形成装置は、指定の色を出力するために、色材の量等を制御している。例えば、インク噴射式画像形成装置では、インクの吐出量や印字パターン等を演算制御して、インクヘッドからのインクの吐出量を制御することで、出力色の制御を行なっており、電子写真式画像形成装置では、感光体へのトナーの付着量やレーザビームの光量等を制御することで、出力色の制御を行なっている。
ところが、色材の量、例えば、インク噴射式画像形成装置のインクの吐出量は、ヘッドのノズルの状態やインクの粘性ばらつき、吐出駆動素子(ピエゾ素子等)のばらつき等によって、ばらつきがあり、色再現性にばらつきが生じる。また、インク噴射式画像形成装置のインクの吐出量は、1台の画像形成装置内で経時的に変化したり、画像形成装置毎に各々異なったりし、経時的に、また、画像形成装置毎に画像の色再現にばらつきが発生してしまう。
そこで、従来から、画像形成装置においては、機器固有の特性による出力のばらつきを抑制して入力に対する出力の再現性を高めるために、色調整処理が行われる。この色調整処理は、例えば、まず、基準色の色パッチの画像(基準色パッチ画像)を画像形成装置により実際に出力し、この基準色パッチ画像を測色装置により測色する。そして、測色装置が測色した基準色パッチ画像の測色値と、対応する基準色の標準色空間における表色値との差分に基づいて色変換パラメータを生成して、この色変換パラメータを画像形成装置に設定する。その後、画像形成装置は、入力した画像データに応じた画像を出力する際に、設定された色変換パラメータに基づいて、該入力画像データに対して色変換を行い、色変換を行った後の画像データに基づいて画像を記録出力することで、機器固有の特性による出力のばらつきを抑制して色再現性の高い画像出力を図っている。
この従来の色調整処理においては、基準色パッチ画像を測色する測色装置として、分光測色器が広く用いられており、分光測色器は、波長毎の分光反射率を得ることができるため、高精度の測色を行うことができる。ところが、分光測色器は多数のセンサを搭載した高価な装置であるため、より安価な装置を用いて高精度の測色を行えるようにすることが要望されている。
そして、従来、色彩基準値をRGBデータで得るべく予め基準色票を測色する基準測色手段と、前記基準色票と被測色体とを含む被写体を同時または別個に撮像することによりRGBデータを得るカラー画像入力手段と、このカラー画像入力手段で得たRGBデータの中から前記基準色票のRGBデータと前記被測色体のRGBデータを抽出する画像抽出手段と、前記画像抽出手段で得た基準色票のRGBデータと前記基準測色手段で得た基準色票のRGBデータとの差分を求め、この差分を用いて少なくとも前記被測色体のRGBデータに対して補正を行なう演算手段とを備えたことを特徴とする測色装置が提案されている(特許文献1参照)。そして、この従来技術では、測色対象となる被写体の近くに被写体の比較対象となる基準色票を置いて、被写体と基準色票とをカラー画像入力手段としてのカラービデオカメラにより同時に撮像して、撮像により得られた基準色票のRGBデータを用いて被写体のRGBデータを補正した上で、被写体のRGBデータを標準色空間における表色値に変換することが開示されている。
しかしながら、上記公報記載の従来技術にあっては、被写体の比較対象として撮像される基準色票とカラー画像入力手段との位置関係を、撮像毎に一定に保つことが難しく、撮像毎に撮像条件が変動して、安定した撮像を行なうことが困難であるという問題があった。
そこで、本発明は、被写体と基準チャートを常に安定した位置関係で撮像することを目的としている。
上記目的を達成するために、請求項1記載の撮像装置は、被写体と対向する対向面に、該被写体を撮像するための開口部と該開口部を通して撮像される被写体とともに撮像されて所定の色基準を提供する基準チャートとが設けられている所定の箱形状の枠体と、前記被写体及び前記基準チャートへ略同じ照明条件で照明する照明光源と、前記開口部に対向する前記被写体からの反射光と前記基準チャートからの反射光を受光して該被写体と該基準チャートとを撮像するセンサ手段と、前記被写体と前記基準チャートから前記センサ手段への反射光の光路中に配設されている少なくとも1枚のレンズを有するレンズ部材と、前記レンズ部材のうち少なくとも1枚のレンズを前記センサ手段に対して垂直方向に移動させるレンズ移動手段と、を備えていることを特徴としている。
本発明によれば、被写体と基準チャートを常に安定した位置関係で撮像することができる。
本発明の一実施例を適用した画像形成装置の概略斜視図。 キャリッジ部分の平面図。 記録ヘッドの配置図。 撮像部の平面図。 図4の撮像部のA−A矢視断面図。 図5の撮像部のB−B矢視断面図。 基準チャートの平面図。 レンズユニットの要部拡大正面図。 画像形成装置の要部ブロック構成図。 撮像部と測色制御部のブロック構成図。 基準シートからの基準測色値と撮像基準RGB値の取得処理及び基準値線形変換マトリックス取得処理の説明図。 基準チャートと撮像対象を同時に撮像した画像データの一例を示す図。 初期基準RGB値の一例を示す図。 測色処理の説明図。 基準RGB置換線形変換マトリックス生成処理の説明図。 初期基準RGB値と測色時基準RGB値の関係を示す図。 基本測色処理の説明図。 図17の続きの基本測色処理を示す図。 レンズ位置調整を伴う撮像処理を閉めすフローチャート。 基準チャートと撮像対象の撮像時におけるレンズ位置調整の説明図。 4グループ式ズームレンズの一例を示す拡大正面図。 図21のレンズにおける基準チャートと撮像対象の撮像時のレンズ位置調整の説明図。 他の撮像部の正面断面図。 さらに他の撮像部の正面断面図。 開口部が大きく形成されている撮像部の正面断面図。 図25の撮像部のA−A矢視断面図。 画像形成システムのシステム構成図。
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。
図1〜図27は、本発明の撮像装置、撮像システム、測色装置、測色システム及び画像形成装置の一実施例を示す図であり、図1は、本発明の撮像装置、撮像システム、測色装置、測色システム及び画像形成装置の一実施例を適用した画像形成装置1の概略斜視図である。
図1において、画像形成装置1は、本体筐体2が、本体フレーム3上に配設されており、本体筐体2内には、図1に両矢印Aで示す主走査方向に主ガイドロッド4と副ガイドロッド5が張り渡されている。主ガイドロッド4は、キャリッジ6を移動可能に支持しており、キャリッジ6には、副ガイドロッド5に係合してキャリッジ6の姿勢を安定化させる連結片6aが設けられている。
画像形成装置1は、主ガイドロッド4に沿って無端ベルト状のタイミングベルト7が配設されており、タイミングベルト7は、駆動プーリ8と従動プーリ9との間に張り渡されている。駆動プーリ8は、主走査モータ10によって回転駆動され、従動プーリ8は、タイミングベルト7に対して所定の張りを与える状態で配設されている。駆動プーリ8は、主走査モータ10によって回転駆動されることで、その回転方向に応じて、タイミングベルト7を主走査方向に回転移動させる。
キャリッジ6は、タイミングベルト7に連結されており、タイミングベルト7が駆動プーリ8によって主走査方向に回転移動されることで、主ガイドロッド4に沿って主走査方向に往復移動する。
画像形成装置1は、本体筐体2内の主走査方向両端部位置に、カートリッジ部11と維持機構部12が収納されており、カートリッジ部11は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各インクをそれぞれ収納するカートリッジが、交換可能に収納されている。カートリッジ部11の各カートリッジは、キャリッジ6が搭載する記録ヘッド20の対応する色の記録ヘッド20y、20m、20c、20k(図2参照)と、図示しないパイプで連結されており、パイプを通してカートリッジから記録ヘッド20y、20m、20c、20kに対してインクを供給する。なお、以下の説明において、記録ヘッド20y、20m、20c、20kを総称するときには、記録ヘッド20という。
画像形成装置1は、後述するように、キャリッジ6を主走査方向に移動させながら、プラテン14(図2参照)上を、主走査方向と直交する副走査方向(図1の矢印B方向)に間欠的に搬送される記録媒体Pにインクを吐出することで、記録媒体Pに画像を記録出力する。
すなわち、本実施例の画像形成装置1は、記録媒体Pを副走査方向に間欠的に搬送し、記録媒体Pの副走査方向の搬送が停止している間に、キャリッジ6を主走査方向に移動させながら、キャリッジ6に搭載された記録ヘッド20のノズル列からプラテン14上の記録媒体P上にインクを吐出して、記録媒体Pに画像を形成する。
維持機構部11は、記録ヘッド20の吐出面の清掃、キャッピング、不要なインクの吐出等を行って、記録ヘッド20からの不要なインクの排出や、記録ヘッド20の信頼性の維持を図っている。
画像形成装置1は、記録媒体Pの搬送部分を開閉可能に、カバー13が設けられており、画像形成装置1のメンテナンス時やジャム発生時に、カバー13を開けることで、本体筐体2内部のメンテナンス作業やジャム記録媒体Pの除去等の作業を行うことができる。
キャリッジ6は、図2に示すように、記録ヘッド20y、20m、20c、20kを搭載しており、記録ヘッド20y、20m、20c、20kは、それぞれ上記カートリッジ部11の対応する色のカートリッジにパイプで連結されて、それぞれ対応する色のインクを、対向する記録媒体Pに吐出する。すなわち、記録ヘッド20yは、イエロー(Y)インクを、記録ヘッド20mは、マゼンタ(M)インクを、記録ヘッド20cは、シアン(C)インクを、記録ヘッド20kは、ブラック(K)インクを、それぞれ吐出する。
記録ヘッド20は、その吐出面(ノズル面)が、図1の下方(記録媒体P側)に向くように、キャリッジ6に搭載されており、記録媒体Pにインクを吐出する。
画像形成装置1は、タイミングベルト7、すなわち、主ガイドロッド5に平行に、少なくともキャリッジ6の移動範囲に亘ってエンコーダシート15が配設されており、キャリッジ6には、エンコーダシート15を読み取るエンコーダセンサ21が取り付けられている。画像形成装置1は、エンコーダセンサ21によるエンコーダシート15の読み取り結果に基づいて主走査モータ10の駆動を制御することで、キャリッジ6の主走査方向の移動を制御する。
キャリッジ6に搭載されている記録ヘッド20は、図3に示すように、それぞれの記録ヘッド20y、20m、20c、20kが、複数のノズル列で構成されており、プラテン14上を搬送される記録媒体P上にノズル列からインクを吐出することで、記録媒体Pに画像を形成する。画像形成装置1では、キャリッジ6の1回の走査で記録媒体Pに形成できる画像の幅を広く確保するため、キャリッジ6に、上流側の記録ヘッド20と下流側の記録ヘッド20とを搭載している。また、ブラックのインクを吐出する記録ヘッド20kは、黒の印字速度を向上させるために、カラーのインクを吐出する記録ヘッド20y、6m、6cの2倍の数がキャリッジ6に搭載されている。さらに、記録ヘッド20y、6mは、キャリッジ6の往復動作で色の重ね順を合わせて、往路と復路とで色が変わらないようにするために、主走査方向に分割されて隣接する状態で配置されており、記録ヘッド20の各記録ヘッド20y、20m、20c、20kの配置は、図3に示す配置に限るものではない。
キャリッジ6には、図2に示したように、撮像部(撮像装置)30が取り付けられており、撮像部30は、後述する色調整処理時に被写体(測色対象物)を測色するために、被写体を撮像する。
撮像部(撮像装置)30は、その平面図である図4、図4のA−A矢視断面図である図5及び図5のB−B矢視断面図である図6に示すように、基板31に、基板31側の面が開放されている四角の箱形状の枠体32が、締結部材33によって固定されており、基板31は、図1に示したキャリッジ6に固定されている。
撮像部30は、基板31の枠体32側の面であってその中央部に、イメージセンサ部34が配設されており、イメージセンサ部34は、CCD(Charge Coupled Device )センサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor )センサ等の2次元イメージセンサ(センサ手段)35とレンズユニット(レンズ部材)36を備えている。
撮像部30は、枠体32が、その基板31とは反対側の面部(以下、底面部という。)32aの下面が、所定の間隔dを有してプラテン14上の記録媒体Pと対向する状態で、キャリッジ6に取り付けられており、該底面部(対向面)32aには、中心線Loを中心として、主走査方向にそれぞれ略長方形状の開口部32bと開口部32cが、形成されている。なお、底面部32a、特に、開口部32bと開口部32cの間の底面部32aは、正反射光を吸収する所定の表面処理等が施されていてもよい。
間隙dは、後述するように、2次元イメージセンサ35に対する焦点距離を考慮して、小さい方が好ましいが、記録媒体Pの平面性との関係から、枠体32の下面と記録媒体Pとが接触しない大きさ、例えば、1mm〜2mm程度に設定されている。
なお、枠体32は、四角の箱形状に限るものではなく、例えば、開口部32b、32cの形成されている底面部32aを有する円筒の箱形状や楕円筒の箱形状等であってもよい。
開口部32cは、後述するように、記録媒体Pに形成されている撮像対象(被写体)である基準シートKS(図11参照)の基準色パッチKP(図11参照)及び測色調整シートCS(図14参照)の測色調整色パッチCP(図14参照)を撮像するのに用いられる。開口部32cは、少なくとも、撮像対象の画像を全て撮像可能な大きさであればよいが、枠体32と撮像対象との間に間隙dがあるため、開口部32cの周辺に発生する影を考慮して、撮像対象の撮像領域の大きさよりも若干大きめの開口状態で形成されている。
開口部32bは、その記録媒体P側の面に開口部32bの周囲に沿って所定幅の凹部32dが形成されており、該凹部32dに基準チャートKCが着脱可能にセットされている。枠体32の開口部32bの凹部32dには、基準チャートKCの記録媒体P側の面を覆って、基準チャートKCを該凹部32dに保持させる保持板32eが勘合、ネジ止め等の方法で着脱可能に取り付けられており、開口部32bは、基準チャートKCと保持板32eによって塞がれた状態となっている。保持板32eは、その記録媒体P側の面が、滑らかな平坦面となっている。
基準チャートKCは、上記基準シートKSの基準色パッチKP及び色調整処理における撮像対象である測色調整シートCSの測色調整色パッチCPの撮像測色値との比較対象として、撮像部30により基準色パッチKPや測色調整色パッチCPと同時に撮影される。すなわち、撮像部30は、枠体32の底面部32aに設けられた開口部32cを通して枠体32の外部に位置する基準シートKSの基準色パッチKPや測色調整シートCSの測色調整色パッチCPの撮像とともに、枠体32の底面部32aの開口部32b周囲に形成されている凹部32dに装着されている基準チャートKC上の色パッチを、比較対象として撮像する。なお、撮像部30は、2次元イメージセンサ35が画素を順次走査して画像を読み取るため、厳密には、基準シートKSの基準色パッチKPや測色調整シートCSの測色調整パッチCPと基準チャートKCを同時には読み取らないが、1フレーム内に基準色パッチKPや測色調整パッチCPと基準チャートKCの画像を取得することができることから、以降、適宜、同時取得として表現する。
この基準チャートKCは、その枠体32内部側の面(上面)に、図7に示すように、後述する基準シートKSと同様に、測色用の複数の基準色パッチ列Pa〜Pd、ドット径計測用パターン列Pe、距離計測用ラインlk及びチャート位置特定用マーカmkが形成されている。
測色用のパッチ列Pa〜Pdは、YMCの1次色の色パッチを階調順に配列したパッチ列Paと、RGBの2次色の色パッチを階調順に配列したパッチ列Paと、グレースケールのパッチを階調順に配列したパッチ列(無彩色の階調パターン)Pcと、3次色のパッチを配列したパッチ列Pdと、があり、ドット径計測用パターン列Peは、大きさが異なる円形パターンを大きさ順に配列された幾何学形状測定用のパターン列である。
距離計測用ラインlkは、測色用のパッチ列Pa〜Pdやドット径計測用パターン列Peを囲む矩形の枠線として形成されている。チャート位置特定用マーカmkは、距離計測用ラインlkの四隅の位置に設けられていて、各パッチ位置を特定するためのマーカである。
後述する測色制御部106(図9及び図10参照)は、撮像部30から取得した基準チャートKCの画像データから距離計測用ラインlkとその四隅のチャート位置特定用マーカmkを特定することで、基準チャートKCの位置及び各パターンの位置を特定する。
測色用の基準色パッチ列Pa〜Pdを構成する各パッチは、後述する基準チャートKCの基準パッチKPと同様に、分光器BS(図11参照)を用いて、標準色空間であるLab色空間における表色値(Lab値)が予め計測されており、後述する測色調整シートCSの測色調整色パッチCPを測色する際の基準値となる。
なお、基準チャートKCに配置されている測色用のパッチ列Pa〜Pdの構成は、図7に示す配置例に限定されるものではなく、任意のパッチ列を用いることができ、例えば、可能な限り色範囲を広く特定することのできるパッチを用いてもよいし、また、YMCKの1次色のパッチ列Paや、グレースケールのパッチ列Pcは、画像形成装置1に使用されるインクの測色値のパッチで構成されていてもよい。また、基準チャートKCのRGBの2次色のパッチ列Paは、画像形成装置1で使用されるインクで発色可能な測色値のパッチで構成されていてもよく、さらに、JapanColor等の測色値が定められた基準色票を用いてもよい。
この基準チャートKCは、枠体32の底面部32aに形成されている開口部32bの記録媒体P側の面の外周に形成されている凹部32dに配設されているため、記録媒体P等の撮像対象と同様の焦点距離で、イメージセンサ部34の2次元イメージセンサ35によって撮像することができる。
また、基準チャートKCは、枠体32の底面部32aに形成されている開口部32bの記録媒体P側の面の外周に形成されている凹部32dに、着脱可能にセットされて、記録媒体P側の面が、該凹部32dに着脱可能に取り付けられている保持板32eで着脱可能に保持されているため、枠体32内に侵入したゴミ等が基準チャートKC表面に付着しても、保持板32eと基準チャートKCを取り外して、基準チャートKCを清浄に清掃した後に、再度、取り付けることができ、基準チャートKCの測定精度を向上させることができる。
そして、撮像部30は、図4〜図6に示したように、イメージセンサ部34の中心を通る副走査方向の中心線Lo上であって、イメージセンサ部34の中心からそれぞれ副走査方向に所定量だけ等間隔で離れた位置の基板31に、1対の照明光源37が配設されており、照明光源37としては、LED(Light Emitting Diode)等が用いられている。この照明光源37は、中心線Lo上に配設されている。
さらに、撮像部30は、撮像領域の開口部32cと基準チャートKCの配置条件が、レンズユニット36の中心と照明光源37を結ぶ中心線Loに対して、略対称に配置されているため、2次元イメージセンサ35の撮像条件を線対称で同一にすることができ、基準チャートKCを用いた2次元イメージセンサ35の色調整処理や測色処理の精度を向上させることができる。
そして、レンズユニット36は、被写体と基準チャートKCから2次元イメージセンサ35への反射光の光路中に配設されており、該反射光を該2次元イメージセンサ35に集光させる。レンズユニット36は、図8に示すように、レンズ36aとして1枚の結像レンズが用いられているが、後述するように、複数枚のレンズが用いられていてもよく、レンズ部材として機能している。レンズユニット36のレンズ36aは、レンズ位置調整機構部(レンズ移動手段)40によって2次元イメージセンサ35に対して垂直方向において、近づく方向と離れる方向(図8に両矢印で示すレンズ移動方向)に移動させる。
レンズ位置調整機構部40は、レンズ36aを挟んで主走査方向にそれぞれ配設されている駆動モータ(回転手段)41a、41b、駆動モータ41a、41bによって回転駆動されるガイドレール42a、42b及びガイドレール42a、42b間に張り渡されてレンズ36aを保持するレンズホルダ(レンズ保持部材)43を備えている。この駆動モータ41a、41bは、レンズ位置調整部50(図10参照)によって回転制御される。
ガイドレール42a、42bは、2次元イメージセンサ35に対して垂直方向に延在して各駆動モータ41a、41bによって回転駆動され、その外周表面に軸方向に螺旋状のネジ溝またはネジ山のネジ部が形成されている。
レンズホルダ43は、図示しないが、両端部にガイドレール42a、42bが挿入されるネジ穴が形成されており、該ネジ穴のネジ山またはネジ溝のネジ部がガイドレール42a、42bのネジ部と咬み合って、ガイドレール42a、42bの回転方向に応じて、2次元イメージセンサ35に近づく方向または2次元イメージセンサ35から離れる方向に移動する。
駆動モータ41a、41bは、後述するレンズ位置調整部50からのモータ駆動信号によって、同じ方向に回転駆動される。後述するが、駆動モータ41a、41bがパスルモータであると、レンズ位置調整部50が、駆動モータ41a、41bに出力するモータ駆動信号のパルス数を制御することで、レンズ36aの移動量を制御し、開口部32cを通して被写体を撮像するときと、基準チャートKCを撮像するときとで、レンズ位置調整部50から駆動モータ41a、41bに出力するモータ駆動信号の符号を変更することで、駆動モータ41a、41bの回転方向を変更して、レンズ36aの移動方向を変更する。
そして、本実施例の画像形成装置1は、図9に示すようにブロック構成されており、CPU(Central Processing Unit )101、ROM(Read Only Memory)102、RAM(Random Access Memory)103、主走査ドライバ104、記録ヘッドドライバ105、測色制御部106、紙搬送部107及び副走査ドライバ108等を備えているとともに、上述のようにキャリッジ6に搭載されている記録ヘッド20、エンコーダセンサ21及び撮像部30等を備えている。
ROM102は、画像形成装置1としての基本プログラム及び色調整処理プログラム等のプログラム及び必要なシステムデータ等を記憶し、CPU101は、ROM102内のプログラムに基づいて、RAM103をワークメモリとして利用しつつ、画像形成装置1の各部を制御して、画像形成装置1としての基本処理を実行するとともに、撮像部30が撮像したRGB値に基づいて、測色制御部106での測色処理で求められた測色値に基づいて、画像形成時における色調整処理を実行する。
CPU101は、キャリッジ6及び紙搬送部107の制御においては、エンコーダセンサ21からのエンコーダ値に基づいて主走査ドライバ104の駆動を制御して、キャリッジ6の主走査方向の移動を制御し、また、CPU101は、副走査ドライバ108を介して、図示しない副走査モータや搬送ローラ等の紙搬送部107の駆動を制御する。さらに、CPU101は、記録ヘッドドライバ105を介して、記録ヘッド20によるインクの吐出タイミング及びインク吐出量を制御する。また、CPU101は、測色制御部106を介して、撮像部30の照明光源37の点灯駆動を制御するとともに、レンズ36aのレンズ位置の調整タイミングを制御する。
撮像部30は、上述したように、画像を記録出力する際の画像データの色を、ユーザの意図する色に正確に再現する色調整用の測色値を生成するために、後述するように、測色時に記録媒体Pに記録ヘッド20によって形成された測色調整パッチCPを撮像して、撮像したRGB値をCPU101に出力する。
そして、撮像部30及び測色制御部106は、図10に示すようにブロック構成されている。撮像部30は、上記照明光源37、イメージセンサ部34及びレンズ位置調整機構部40を備えているとともに、画像処理部110及びインターフェイス部111等を備えており、画像処理部110は、A/D変換部112、シェーディング補正部113、ホワイトバランス補正部114、γ補正部115及び画像フォーマット変換部116を備えている。
撮像部30は、イメージセンサ部34が被写体と基準チャートKCを同時に撮像したアナログのRGB画像データを画像処理部110に出力し、画像処理部110は、イメージセンサ部34から送られてくるアナログのRGB画像データに対して必要な画像処理を施して測色制御部106に出力する。
画像処理部110のA/D変換部112は、イメージセンサ部34から入力されるアナログのRGB画像データをデジタル変換してシェーディング補正部113に出力する。
シェーディング補正部113は、A/D変換部112から入力されるRGB画像データに対して、イメージセンサ部34の撮像範囲に対する照明光源37からの照明光の照度ムラに起因する画像データの誤差の補正を行って、ホワイトバランス補正部114に出力する。
ホワイトバランス補正部114は、シェーディング補正後のRGB画像データに対してホワイトバランスを補正して、γ補正部115に出力する。
γ補正部115は、ホワイトバランス補正部114から入力される画像データに対して、イメージセンサ部34の感度のリニアリティを補償するように補正して、画像フォーマット変換部116に出力する。
画像フォーマット変換部116は、γ補正後の画像データを任意のフォーマットに変換して、インターフェイス部111を介して測色制御部106に出力する。
インターフェイス部111は、測色制御部106から送られた各種設定信号、タイミング信号及び光源駆動信号を撮像部30が取得し、また、撮像部30から測色制御部106へ画像データを送るためのインターフェイスである。
測色制御部106は、フレームメモリ121、タイミング信号発生部122、光源駆動制御部123、演算部124及び不揮発性メモリ125を備えており、演算部124は、測色値算出部126を備えている。
フレームメモリ121は、撮像部30から送られてきた画像データを一時的に記憶するメモリであり、保管した画像データを演算部124に出力する。
不揮発性メモリ125は、図11に示すように、分光器BSによって、基準シートKSに配列形成されている複数の基準色パッチKPの測色結果の測色値であるLab値とXYZ値のうち、少なくともいずれか(図11では、Lab値とXYZ値の双方)が、基準測色値として、不揮発性メモリ125のメモリテーブルTb1にパッチ番号に対応して格納されている。
さらに、画像形成装置1は、メモリテーブルTb1に基準測色値が不揮発性メモリ125に格納されている状態で、かつ、画像形成装置1の初期状態において、上記基準シートKSを画像形成装置1のプラテン14上にセットして、キャリッジ6の移動を制御して撮像部30によって該基準シートKSの分光器BSで読み取ったのと同じ基準パッチKPを読み取った撮像基準RGB値を、不揮発性メモリ125のメモリテーブルTb1に、パッチ番号に対応させて、すなわち、基準測色値に対応させて格納するとともに、撮像部30の基準チャートKCの各パッチを撮像してRGB値を取得して、該基準チャートKCの各パッチのRGB値を初期基準RGB値RdGdBdとして、演算部124の制御下で不揮発性メモリ125のメモリテーブルTb1に格納している。
画像形成装置1は、基準測色値と撮像基準RGB値及び初期基準RGB値RdGdBdを不揮発性メモリ125に格納すると、測色値算出部126が、不揮発性メモリ125に格納されている基準測色値のXYZ値と撮像基準RGB値の対、すなわち、同じパッチ番号のXYZ値と撮像基準RGB値の対に対して、相互に変換する基準値線形変換マトリックスを算出して、算出した基準値線形変換マトリックスを不揮発性メモリ125に格納する。
画像形成装置1においては、上記処理を画像形成装置1の初期状態で実行して、実行結果である基準測色値と撮像基準RGB値及び初期基準RGB値RdGdBdを不揮発性メモリ125のメモリテーブルTb1に登録した後、基準値線形変換マトリックスを算出して、不揮発性メモリ125に格納する。
さらに、本実施例の画像形成装置1は、後述するように、色調整処理時に、経時変化等している記録ヘッド20によって記録媒体Pに形成された被写体としての測色調整色パッチCPと枠体32の内部に配置された基準チャートKCとをイメージセンサ部34で同時に撮像して、測色調整色パッチCP及び基準チャートKCを含む画像データを測色制御部106に出力する。測色制御部106は、撮像部30から取得した色調整処理時にイメージセンサ部34が撮像した測色調整色パッチCPを、基準シートKSの基準色パッチ(以下、初期基準色パッチという。)を撮像部30で読み取ったときに、同時に読み取って記憶した基準チャートKCのパッチPa〜Peの初期基準RGB値RdGdBdに変換した後に、該初期基準RGB値RdGdBdに対して、測色調整パッチCPのうち線形性を有する部分を取り出して線形変換して測色値を求める測色処理を行なう。
すなわち、演算部(算出手段)124は、測色制御部106の動作を制御するとともに、測色値算出部126が、測色処理を実行して、測色処理の処理結果である測色値をCPU101に出力し、CPU101は、該測色値を用いて画像データを色調整処理して、色調整処理した画像データに基づいて記録ヘッド20を制御することで、色再現性を向上させた状態で画像形成する。
そして、レンズ位置調整部50は、CPU、ROM、RAM等またはマイコンチップ等で構成されている。レンズ位置調整部50は、ROM等のメモリ内のレンズ位置調整プログラムに基づいて、CPU101からのレンズ位置調整タイミングに応じて、レンズ位置調整機構部40へのモータ駆動信号を制御して、レンズ位置調整機構部40の駆動制御、すなわち、駆動モータ41a、41bの回転駆動を制御し、イメージセンサ部34のレンズ36aの位置調整を行なう。
本実施例の画像形成装置1は、ROM、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory )、EPROM、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory )、CD−RW(Compact Disc Rewritable )、DVD(Digital Versatile Disk)、SD(Secure Digital)カード、MO(Magneto-Optical Disc)等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されている本実施例の測色方法を実行する測色プログラムを読み込んでROM102または不揮発性メモリ125等に導入することで、後述する色再現性を安価にかつ安定して実現する測色方法を実行する測色装置を備えた画像形成装置1として構築されている。この測色プログラムは、アセンブラ、C、C++、C#、Java(登録商標)等のレガシープログラミング言語やオブジェクト指向ブログラミング言語等で記述されたコンピュータ実行可能なプログラムであり、上記記録媒体に格納して頒布することができる。
次に、本実施例の作用を説明する。本実施例の画像形成装置1は、色再現性を安価にかつ安定して実現する測色方法を実行する。
本実施例の画像形成装置1は、図11に示したように、分光器BSによって、基準シートKSに配列形成されている複数の基準色パッチの測色結果を、Lab値とXYZ値のうち、少なくともいずれかを、不揮発性メモリ125のメモリテーブルTb1にパッチ番号に対応して基準測色値として格納されている。
また、画像形成装置1は、メモリテーブルTb1に基準測色値が不揮発性メモリ125に格納されている状態で、かつ、画像形成装置1が製造またはオバーフォール等によって初期状態であるときに、上記基準シートKSを画像形成装置1のプラテン14上にセットして、キャリッジ6の移動を制御して撮像部30によって該基準シートKSの分光器BSで読み取ったのと同じ基準パッチを読み取るとともに、同時に、図12に示すように、枠体32の内部に配置された基準チャートKCの各パッチ(初期基準色パッチ)を撮像する。
画像形成装置1は、基準シートKSの基準パッチと基準チャートKCの各パッチを撮像部30によって撮像すると、基準シートKSの基準パッチを撮像した画像データを画像処理部110で処理したRGB値である撮像基準RGB値、すなわち、デバイスに依存するデバイス依存信号を、測色制御部106の演算部124が、図11に示したように、不揮発性メモリ125のメモリテーブルTb1に、パッチ番号に対応させて、すなわち、基準測色値に対応させて格納するとともに、基準チャートKCの初期基準色パッチを読み取って画像処理部110で処理したRGB値である初期基準RGB値RdGdBdを、図13(a)に示すように、不揮発性メモリ125に格納する。
なお、演算部124は、撮像部30が読み取った基準チャートKCの初期基準色バッチの画像データのうち、所定領域、例えば、図12に破線で示す領域(測色対象領域)毎に平均値を算出して、初期基準RGB値RdGdBdとしている。このように測色対象領域の多数の画素を平均化して初期基準RGB値RdGdBdを算出すると、ノイズの影響を低減させることができるとともに、bit分解能を向上させることができる。また、図13(b)は、初期基準RGB値RdGdBdをプロットした散布図であり、図13(a)は、初期基準RGB値RdGdBdをLab値に変換した基準Lab値Ldadbd及びXYZ値に変換した基準XYZ値xdydzdも不揮発性メモリ125に登録されている状態を示している。
画像形成装置1は、基準測色値と撮像基準RGB値及び初期基準RGB値RdGdBdを不揮発性メモリ125に格納すると、演算部124の測色値算出部126が、不揮発性メモリ125に格納されている基準測色値のXYZ値と撮像基準RGB値の対、すなわち、同じパッチ番号のXYZ値と撮像基準RGB値の対に対して、相互に変換する基準値線形変換マトリックスを算出して、算出した基準値線形変換マトリックスを不揮発性メモリ125に格納する。
この状態で、画像形成装置1は、外部から入力される画像データや印刷設定等に基づいて、CPU101が、キャリッジ6の主走査移動制御、紙搬送部48による記録媒体Pの搬送制御及び記録ヘッド20の駆動制御を行って、記録媒体Pを間欠的に搬送させつつ、記録ヘッド20の各記録ヘッド20y、20m、20c、20kからのインク吐出を制御して、画像を記録媒体Pに記録出力する。
このとき、記録ヘッド20y、20m、20c、20kからのインクの吐出量が、機器固有の特性や経時変化等によって変化することがあり、このインクの吐出量が変化すると、ユーザが意図する画像の色とは異なった色で画像形成されることとなって、色再現性が劣化する。
そこで、画像形成装置1は、所定の色調整処理タイミングで、測色値を求めて該測色値に基づいて色調整を行なう色調整処理を実行する。
すなわち、画像形成装置1は、色調整処理タイミングになると、複数の色パッチ(測色調整色パッチ)CPを、図14に示すように、記録ヘッド20によって記録媒体Pに形成して測色調整シートCSとして記録出力する。この測色調整シートCSは、複数の測色調整用の色パッチである測色調整色パッチCPが、記録ヘッド20によって形成出力されたものであり、画像形成装置1の色調整処理タイミングにおける出力特性、特に、記録ヘッド20の出力特性を反映した測色調整色パッチCPが形成されている。なお、測色調整色パッチCPの色パッチデータは、予め不揮発性メモリ125等に格納されている。
そして、画像形成装置1は、後述するように、この測色調整シートCSの複数の測色調整色パッチCPを撮像したRGB値を測色対象RGB値(測色用RGB値)として、この測色対象RGB値を初期基準RGB値RdGdBdに変換して、不揮発性メモリ125のメモリテーブルTb1に登録されている基準測色値のうち、該初期基準RGB値RdGdBdを変換した測色値に対して距離的に近い基準測色値(近傍基準測色値)を選択して、測色対象RGB値を、選択した近傍基準測色値に変換する測色値を求め、該測色値に基づいて色変換を行った後の画像データに基づいて、記録ヘッド20によって画像を出力することで、画像形成装置1による形成画像の色再現性を向上させる。
そこで、画像形成装置1は、図14に示すように、この測色調整シートCSがプラテン14上にセットされるか、測色調整シートCSを記録した段階で排紙することなくプラテン14上に保持した状態として、このプラテン14上の測色調整シートCSの複数の測色調整色パッチCPを、キャリッジ6の移動を制御して撮像部30によって撮像すると同時に、撮像部30によって基準チャートKCのパッチを撮像する。画像形成装置1は、測色調整シートCSの測色調整色パッチCPと基準チャートKCのパッチを撮像部30によって同時に撮像すると、撮像部30の画像処理部110で、測色調整シートCSの測色調整色パッチCPの画像データと基準チャートKCのパッチの画像データに対して、必要な画像処理を行なった後、測色調整シートCSの測色調整色パッチCPの画像データ(RGB値)を測色対象RGB値、すなわち、デバイスに依存するデバイス依存信号として、また、基準チャートKCのパッチの画像データ(RGB値)を測色時基準RGB値RdsGdsBdsとして、測色制御部106に送り、測色制御部106は、図14に示すように、フレームメモリ121に一時保管する(ステップS11)。
測色制御部106は、演算部124の測色値算出部126が、フレームメモリ121に保管された測色対象RGB値を、後述する基準RGB間線形変換マトリックスを用いて、初期化測色対象RGB値RsGsBsに変換する(ステップS12、S13)。
測色制御部106の演算部124は、変換した初期化測色対象RGB値RsGsBsを、測色対象RGB値として(ステップS14)、後述する基本測色処理を実行して、Lab測色値を取得する(ステップS15)。
そして、本実施例の画像形成装置1は、演算部124の測色値算出部126が、上記基準RGB間線形変換マトリックスを、図15及び図16に示すようにして求める。
すなわち、演算部124の測色値算出部126は、図15に示すように、初期時に撮像部30で基準シートKSの基準色パッチKPを撮像したときに同時に基準チャートKCのパッチを撮像して不揮発性メモリ125に格納されている初期基準RGB値RdGdBdと、測色時に撮像部30で測色調整シートCSの測色調整色パッチCPを撮像したときに、同時に、基準チャートKCのパッチを撮像して不揮発性メモリ125に格納されている測色時基準RGB値RdsGdsBdsを、不揮発性メモリ125から読み出して、測色時基準RGB値RdsGdsBdsを初期基準RGB値RdGdBdに変換する基準RGB間線形変換マトリックスを求め、求めた基準RGB間線形変換マトリックスを不揮発性メモリ125に格納する。
すなわち、図16において、図16(a)に白抜き点で示されている点が初期基準RGB値RdGdBdをrgb空間でプロットした点であり、塗りつぶし点が、測色時基準RGB値RdsGdsBdsをrgb空間でプロットした点である。図16(a)から分かるように、測色時基準RGB値RdsGdsBdsの値が初期基準RGB値RdGdBdの値から変動しており、これらのrgb空間上での変動方向は、図16(b)に矢印で示すように、概ね同じであるが、色相によってずれの方向が異なる。このように同じ基準チャートKCのパッチを撮像してもRGB値が変動する原因としては、照明光源37の経時変化、2次元イメージセンサ35の経時変化等がある。
このように、同じ基準チャートKCのパッチを撮像したときに変動している状態で、測色調整シートCSの測色調整パッチCPを撮像したときの測色対象RGB値を用いて測色値を求めると、変動分だけ測色値に誤差が発生するおそれがある。
そこで、本実施例の画像形成装置1は、初期基準RGB値RdGdBdと、測色時基準RGB値RdsGdsBdsとの間で最小2乗法等の推定法を用いて、測色時基準RGB値RdsGdsBdsを初期基準RGB値RdGdBdに変換する基準RGB間線形変換マトリックスを求め、この基準RGB間線形変換マトリックスを用いて、撮像部30で測色調整シートCSの測色調整色パッチCPを撮像して不揮発性メモリ125に格納されている測色対象RGB値を、初期化測色対象RGB値RsGsBsに変換して、変換した初期化測色対象RGB値RsGsBsを、測色対象RGB値として、後述する基本測色処理を実行して、Lab測色値を取得する。
この基準RGB間線形変換マトリックスは、1次だけでなく、さらに高次の非線形マトリックスであってもよく、rgb空間とXYZ空間間で非線形性が高い場合には、高次のマトリックスとすることで、変換精度を向上させることができる。
そして、上記撮像部30は、被写体としての基準シートKSの基準色パッチKPと測色調整シートCSの測色調整色パッチCPを、底面部32aに形成されている開口部32cを通して撮像する際に、同時に、枠体32の底面部32aの開口部32cに配置されている基準シートKSのパッチを撮像することで、常に、同じ位置関係で、基準シートKSのパッチを被写体としての基準シートKSの基準色パッチKPと測色調整シートCSの測色調整色パッチCPを撮像することができ、安定した状態で撮像することができる。
さらに、撮像部30のイメージセンサ部34は、基準チャートKCで反射されて開口部32bを通過して2次元イメージセンサ35に入射される反射光の光路上に結像レンズ36bが配設されており、結像レンズ36bは、基準チャートKCを2次元イメージセンサ35に集光するのに適した焦点深度の曲率を有している。撮像部30のイメージセンサ部34は、被写体としての基準シートKSの基準色パッチKP、測色調整シートCSの測色調整色パッチCP及び基準チャートKCで反射されて開口部32cを通して2次元イメージセンサ35に入射される反射光の光路上に結像レンズ36cが配設されており、結像レンズ36cは、結像レンズ36cは、撮像対象を2次元イメージセンサ35に集光するのに適した焦点深度の曲率を有している。
したがって、イメージセンサ部34の撮像する基準色パッチKP、測色調整色パッチCP及び基準チャートKCの画像を高精度に読み取ることができ、高精度に測色することができる。
また、撮像部30は、開口部32cを通して記録媒体Pの撮像面に照射する照明光と、基準チャートKCを照射する照明光とは、同一の照明光源37からの照明光であり、同じ照明条件で基準チャートKCと記録媒体Pの撮像面を同時に撮像することができる。また、照明光源37は、基準チャートKCと記録媒体Pの略中間位置である中心線Lo上に配置され、かつ、レンズユニット36に対して中心線Lo上において対象に2個配置されているため、基準チャートKCと記録媒体Pの撮像領域を略同一条件で、均一に照明することができる。
さらに、撮像部30は、撮像領域の開口部32cと基準チャートKCの配置条件が、レンズユニット36の中心と照明光源37を結ぶ中心線Loに対して、略対称に配置されているため、2次元イメージセンサ35の撮像条件を線対称で同一にすることができ、基準チャートKCを用いた2次元イメージセンサ35の色調整処理や測色処理の精度を向上させることができる。
そして、画像形成装置1は、上述のようにして初期測色対象RGB値RsGsBsを求めて、測色対象RGB値とすると、図17及び図18に示すように、不揮発性メモリ125のメモリテーブルTb1に登録されている基準測色値のうち、該測色対象RGB値に変換した測色値に対して距離的に近い近傍の基準測色値(近傍基準測色値)を選択して、測色対象RGB値を、選択した近傍基準測色値に変換する測色値を求める基本測色処理を実行し、該測色値に基づいて色変換を行った後の画像データに基づいて、記録ヘッド20によって画像を出力することで、画像形成装置1による形成画像の色再現性を向上させる。
すなわち、画像形成装置1は、図17に示すように、測色調整シートCSの測色調整色パッチCPを撮像して上述のように初期測色対象RGB値RsGsBsを求めて、測色対象RGB値として、不揮発性メモリ125に格納すると(ステップS21)、上記基準値線形変換マトリックスを用いて(ステップS22)、第1XYZ値に変換して(ステップS23)、不揮発性メモリ125に格納する(ステップS24)。例えば、図17では、測色値算出部126は、撮像部30の測色対象RGB値(3、200、5)を、(20、80、10)の第1XYZ値(第1測色値)に変換して、不揮発性メモリ125に格納している。
測色値算出部126は、第1XYZ値を、不揮発性メモリ125のメモリテーブルTb1を参照して、または、既知の変換式を用いて、第1Lab値(第1測色値)に変換して(ステップS25)、不揮発性メモリ125に格納する(ステップS26)。例えば、図17では、測色値算出部126は、第1XYZ値(20、80、10)を、撮像測色値である第1Lab値(75、−60、8)に変換している。
次に、測色値算出部126は、図17にLab空間で示すように、不揮発性メモリ125に格納されているメモリテーブルTb1の複数色の色パッチの基準測色値(Lab値)を検索して、該基準測色値(Lab値)のうち、Lab空間上において第1Lab値に対して距離の近い色パッチ(近傍色パッチ)の組みを選択する(ステップS27)。例えば、図17のLab空間の図では、60個の色パッチを選択してLab空間上にプロットしている図が示されており、距離の近いパッチを選択する方法としては、例えば、第1Lab値と、複数の色パッチの基準測色値(Lab値)における全点との距離を算出し、第1測色値である第1Lab値に対して距離の近い色パッチの基準Lab値(図17では、ハッチングの施されている基準Lab値)を選択する。
次に、測色値算出部126は、図18に示すように、メモリテーブルTb1を参照して、選択組の第1Lab値と対になっている撮像基準RGB値、すなわち、選択組の第1Labと同じパッチ番号の撮像基準RGB値(選択RGB値)と基準XYZ値の組み合わせを選択し(ステップS28)、選択した組み合わせ(選択組)の撮像基準RGBと基準XYZの組同士で変換するための選択RGB値線形変換マトリックスを、最小二乗法を用いて求めて、求めた選択RGB値線形変換マトリックスを不揮発性メモリ125に格納する(ステップS29)。
測色値算出部126は、測色対象である測色調整シートCSの各測色調整色パッチCPを撮像部30で撮像してA/Dコンバータ36でデジタル変換した測色対象RGB値を、該選択RGB値線形変換マトリックスを用いて第2測色値である第2XYZ値を求め(ステップS30)、第2XYZ値を既知の変換式を用いて第2Lab値に変換して(ステップS31)、最終的な測色値として取得する(ステップS32)。
測色値算出部126は、この求めた測色値を用いて色変換を行った画像データに基づいて画像調整し、画像調整した画像データに基づいて記録ヘッド20を駆動させて画像形成する。
すなわち、本実施例の画像形成装置1は、色調整処理タイミングにおける記録ヘッド20の出力特性を反映している測色調整シートCSの複数の測色調整色パッチCPを撮像して取得したときの測色対象RGB値を、基準値線形変換マトリックスを用いて初期状態で基準シートKSを撮像したときの第1Lab値を求めて、メモリテーブルTb1に登録されている複数色のパッチの基準Labのうち、Lab空間上において第1Lab値に対して距離の近い基準Lab値とのパッチの組みを選択して、選択した基準Lab値に対応する測色対象RGB値を、選択RGB値線形変換マトリックスを用いてLab値に変換することで、Lab測色値を求めている。そして、測色値算出部126は、この求めた測色値を用いて色変換を行った画像データに基づいて画像調整し、画像調整した画像データに基づいて記録ヘッド20を駆動させて画像形成する。
そして、画像形成装置1は、撮像部30で基準シートKSの基準色パッチKPを撮像するとき及び測色調整シートCSの各測色調整色パッチCPを撮像対象として撮像するときに、枠体32に取り付けられている基準チャートKCの各パッチを撮像するが、このとき、高精度に各パッチを撮像するために、各パッチからの反射光を、イメージセンサ部34の2次元イメージセンサ35へ集光するレンズ36aの位置を、レンズ位置制御部50の制御下で、レンズ位置調整機構部40によって変更調整する。
すなわち、画像形成装置1は、図19に示すように、基準シートKSの基準色パッチKPや測色調整シートCSの測色調整色パッチCPを撮像するタイミングになると、まず、測色制御部120のレンズ位置制御部50が、初期状態として、基準チャートKCのパッチを撮像する位置にレンズ36aの位置をセットしており、この状態で、撮像部30を、基準シートKSの基準色パッチKPまたは測色調整シートCSの測色調整色パッチCP(以下、適宜、撮像対象という。)の撮像位置に移動する(ステップS101)。
画像形成装置1は、撮像部30を、撮像対象の撮像位置に移動すると、まず、基準チャートKCのパッチを撮像し(ステップS102)、基準チャートKCの所定パッチの撮像が完了すると、次に、レンズ位置制御部50からモータ駆動信号を出力して駆動モータ41a、41bを同期して同じ方向に回転駆動させて、レンズホルダ43の取り付けられているガイドレール42a、42bを同期して同じ方向に回転させることで、レンズ36aを保持するレンズホルダ43の位置、すなわち、レンズ36aの位置を基準チャート撮像用位置から撮像対象撮像用レンズ位置に調整する(ステップS103)。
すなわち、基準チャートKCを撮像するときには、図20(a)に示すように、基準チャートKCとレンズ36aとの距離をak、レンズ36aと2次元イメージセンサ35との距離をbk、基準チャートKCと2次元イメージセンサ35との距離をLk及びレンズ36aの焦点距離をfとすると、これらの間には、次式で示すような関係がある。
ak+bk=Lk
1/ak+1/bk=1/f・・・(1)
そして、開口部32cを通して撮像対象を撮像するときには、図20(b)に示すように、撮像対象とレンズ36aとの距離をas、レンズ36aと2次元イメージセンサ35との距離をbs、撮像対象と2次元イメージセンサ35との距離をLsとすると、レンズ36aの焦点距離fとこれらの間には、次式で示すような関係がある。
as+bs=Ls
1/as+1/bs=1/f・・・(2)
したがって、基準チャートKCを撮像するときのレンズ36aの位置と撮像対象を撮像するときのレンズ36aの位置との位置差Δdは、次式(3)により求めることができる。
Δd=bk−bs・・・(3)
ステップS103で、撮像対象用レンズ位置に位置調整すると、画像形成装置1は、撮像部30による撮像対象の撮像を行わせ(ステップS104)、レンズ位置制御部50からモータ駆動信号を出力して駆動モータ41a、41bを回転駆動させて、レンズホルダ43の取り付けられているガイドレール42a、42bを回転させることで、レンズ36aを保持するレンズホルダ43の位置、すなわち、レンズ36aの位置を撮像対象撮像用レンズ位置から基準チャート撮像用位置に戻す位置調整を行なう(ステップS105)。
CPU101は、レンズ36aの位置調整を行うと、撮像対象及び基準チャートKCの必要な全範囲を撮像したかチェックし(ステップS106)、全範囲の撮像を完了していないときには、ステップS101に戻って、同様の撮像処理を行なう(ステップS101〜S106)。
CPU101は、ステップS106で、必要な全範囲の撮像を完了すると、撮像処理を終了する。
なお、上記説明においては、レンズ36aが1枚のレンズまたは1つのレンズ体で構成されて、レンズ36a全体を移動させて焦点距離の調整を行う場合について説明したが、レンズ36aの構成としては、上記構成に凪ぎるものではなく、例えば、図21に示すように、4枚のレンズで構成されたズームレンズ36aであってもよい。
この場合、レンズ36aは、3枚の凸レンズ36aa、36ab、36adと1枚の凹レンズ36acが組み合わされて構成されており、中央の凸レンズ36abと凹レンズ36acを、2次元イメージセンサ35に対して近接する方向と離隔する方向に(レンズ移動方向)に移動させることで、焦点距離の調整を行なう。
すなわち、この場合、外側の2枚のレンズ36aaとレンズ36adは、固定保持されており、中央のレンズ36abとレンズ36acが、駆動モータ41a、41bの回転によってレンズ移動方向に移動するレンズホルダ43に保持されている。したがって、図22に示すように、基準チャートKC撮像時と撮像対象撮像時とで、駆動モータ41a、41bが回転駆動することで、外側2枚のレンズ36aa、36ad以外のレンズホルダ43に保持されている中央のレンズ36abとレンズ36acがレンズ移動方向にΔdだけ移動して、焦点距離を調整する。
また、基準チャートKCの枠体32への取り付け構造としては、上記構成に限るものではなく、例えば、図23に撮像部60として示すように、保持部材32eの上面に直接基準チャートKCを貼り付け、保持部材32を、凹部32dの形成されていない開口部32bに直接取り付けてもよい。
このようにすると、撮像部60の構造を簡略化することができるとともに、基準チャートKCのパッチ面を記録媒体Pの撮像対象の記録面に近づけることができ、画像精度、ひいては、測色精度を向上させることができる。この場合においても、レンズ36aの焦点距離fと移動量を適切に設定することで、被写体及び基準チャートKCに対して2次元イメージセンサ35への焦点を正確に合わせて撮像することができる。
さらに、基準チャートKCは、図24に撮像部70として示すように、開口部32bが形成されていない底面部32aに直接貼り付け等の方法で着脱可能に取り付けられていてもよい。
このようにすると、撮像部70の構造をより一層簡略化することができるとともに、基準チャートKCのパッチ面を記録媒体Pの撮像対象の記録面に近づけることができ、画像精度、ひいては、測色精度を向上させることができる。この場合においても、レンズ36aの焦点距離fと移動量を適切に設定することで、被写体及び基準チャートKCに対して2次元イメージセンサ35への焦点を正確に合わせて撮像することができる。
また、画像形成装置1は、撮像部30、60、70の取り付けられている部分が、撮像部30、60、70による撮像対象と基準チャートKCを撮像するのに必要かつ十分な状態で外部光が遮断されているときには、枠体32の形状として、枠体32内への外部光(迷光)の入射を防止する必要がないため、例えば、図4〜図8に示した撮像部30の場合、枠体32の底面部32aに形成している開口部32cを、図25及び図26に撮像部80として示すように、枠体32の側面にまで、大きく開口した開口部32fとしてもよい。
このようにすると、枠体32を軽量化、小型化することができ、コストを低減することができる。
このように、本実施例の画像形成装置1は、被写体と対向する対向面に、該被写体を撮像するための開口部32cと該開口部32cを通して撮像される被写体とともに撮像されて所定の色基準を提供する基準チャートKCとが設けられている所定の箱形状の枠体32と、被写体及び基準チャートKCへ略同じ照明条件で照明する照明光源37と、開口部32cに対向する被写体からの反射光と基準チャートKCからの反射光を受光して該被写体と該基準チャートKCとを撮像する2次元イメージセンサ(センサ手段)35と、被写体と基準チャートKCから2次元イメージセンサ35への反射光の光路中に配設されている少なくとも1枚のレンズを有するレンズユニット(レンズ部材)36と、該レンズユニット36のうち少なくとも1枚のレンズを2次元イメージセンサ35に対して垂直方向に移動させるレンズ位置調整機構部(レンズ移動手段)40と、を備えている。
したがって、被写体と基準チャートKCとを、共に安定して撮像することができるとともに、イメージセンサ部34に対するレンズユニット36における被写体と基準チャートKCの焦点調整を適切に行なうことができ、被写体と基準チャートKCを常に安定した位置関係で高精度に撮像することができる。
また、本実施例の画像形成装置1は、前記レンズ位置調整機構部40が、レンズユニット36を挟んで2次元イメージセンサ35に対して垂直方向に延在して1対配設されその外周面にネジ部の形成されている棒状のガイドレール42a、42bと、1対のガイドレール42a、42bを同期して回転駆動させる駆動モータ(回転手段)41a、41bと、移動対象のレンズ36aを保持するとともにガイドレール42a、42bのネジ部に噛み合うネジ部を有するレンズホルダ(レンズ保持部材)43と、を備えている。
したがって、簡単な構成で、レンズと2次元イメージセンサ35との位置調整を正確に行うことができ、イメージセンサ部34に対するレンズユニット36における被写体と基準チャートKCの焦点調整を適切に行なって、被写体と基準チャートKCを常に安定した位置関係で高精度に撮像することができる。
さらに、本実施例の画像形成装置1は、前記レンズユニット36が、1枚のレンズ36aである。
したがって、簡単な構成で、レンズと2次元イメージセンサ35との位置調整を正確に行うことができ、イメージセンサ部34に対するレンズユニット36における被写体と基準チャートKCの焦点調整を適切に行なって、被写体と基準チャートKCを常に安定した位置関係で高精度に撮像することができる。
また、本実施例の画像形成装置1は、前記レンズユニット36が、2次元イメージセンサ35に対して垂直方向に配列されている3枚以上の複数枚のレンズ36aa〜36adが組み合わされており、3枚以上の該レンズ36aa〜36adのうち、外側2枚以外のレンズ36ab、36acのうち少なくとも1枚のレンズがレンズ位置調整機構部40によって移動されるレンズである。
したがって、レンズと2次元イメージセンサ35との位置調整をより一層正確に行うことができ、イメージセンサ部34に対するレンズユニット36における被写体と基準チャートKCの焦点調整を適切に行なって、被写体と基準チャートKCを常に安定した位置関係で高精度に撮像することができる。
さらに、本実施例の画像形成装置1は、被写体の撮像タイミングと基準チャートKCの撮像タイミングに合わせてレンズ位置調整機構部40の駆動を制御してレンズユニット36の2次元イメージセンサに対する垂直方向位置を調整するレンズ位置制御部(レンズ位置調整手段)50をさらに備えている。
したがって、レンズと2次元イメージセンサ35との位置調整を自動で正確に行うことができ、イメージセンサ部34に対するレンズユニット36における被写体と基準チャートKCの焦点調整を適切に行なって、被写体と基準チャートKCを常に安定した位置関係で高精度に撮像することができる。
また、上記説明においては、レンズ位置調整部50が、測色制御部106に設けられている場合について説明したが、レンズ位置調整部50は、測色制御部106に設けられている場合に限るものではなく、例えば、撮像部30等自体が搭載していてもよいし、画像形成装置1のCPU101等がレンズ位置調整部50の機能を実行または画像形成装置1の基板上にレンズ位置調整部50が搭載されていてもよい。
すなわち、撮像部30は、レンズ位置調整部50を搭載することで、単独で、レンズ36aの位置調整機能を備えた撮像装置として機能する。
また、上述のように、撮像部30と通信可能な測色制御部106や画像形成装置1自体がレンズ位置調整部50を搭載することで、撮像部30と該レンズ位置調整部50及び通信部(通信手段)によって位置調整機能を備えた撮像システムとして機能する。
さらに、上記説明においては、測色処理を、画像形成装置1の測色制御部106が行なっているが、測色処理は、画像形成装置1内部で実行する必要はなく、例えば、図27に示すように、画像形成システム(測色システム)200として、画像形成装置210が、外部装置220に接続されていて、画像形成装置210で撮像した画像データを、該外部装置220に出力し、該外部装置220が測色処理を伴う色調整処理を行って、色調整後の画像データを画像形成装置210に出力して、画像形成装置210が、外部装置220からの画像データに基づいて画像形成してもよい。
すなわち、画像形成装置210は、エンジン211、操作表示部212、I/F部213及びその他のI/F部214等を備えており、各部は、バス215により接続されている。また、外部装置220は、例えば、通常のハードウェア構成とソフトウェア構成のコンピュータ等を用いることができ、ソフトウェアとして本発明の測色処理を伴う色調整処理を実行する測色プログラムを含む色調整プログラムを導入することで、測色処理を伴う色調整処理を実行する。外部装置220は、CPU221、メモリ部222、画像処理部223、通信I/F部224及びI/F部225等を備えており、各部は、バス226により接続されている。メモリ部222は、ROM227、RAM228及びハードディスク(HDD)229等を備えている。
画像形成装置210は、I/F部213により回線230により外部装置220に接続されており、回線230は、専用線、LAN(Local Area Network)等のネットワーク、インターネット等であって、有線であっても、無線であってもよい。
画像形成装置210は、外部装置220の制御下で、外部装置220から送られてくる画像データに基づいてエンジン211で、記録媒体に画像を形成出力する。エンジン211は、インク噴射方式等で記録媒体に画像を形成し、操作表示部212は、各種操作キー及びLCD(Liquid Crystal Display)等のディスプレイ等を備えていて、画像形成装置210の動作に必要な各種操作が操作キーによって行われるとともに、画像形成装置210からユーザに通知する各種情報をディスプレイに表示出力する。その他I/F部214は、拡張ユニットの接続等に使用される。
エンジン211は、上記実施例で説明したと同様の主走査方向に移動するキャリッジを備えており、該キャリッジに、上記撮像部30が取り付けられている。画像形成装置210は、外部装置220のCPU221の制御下で、外部装置220から送られてくる測色調整色パッチCPの色パッチデータに基づいて記録媒体に、該測色調整パッチCPを形成して測色調整シートCSを生成し、生成した測色調整シートCSの測色調整パッチCPを撮像部(撮像手段)で読み取って、I/F部213を介して外部装置220に送信する。
外部装置220は、画像形成装置210の動作制御を行う画像形成制御プログラムや本発明の測色処理を伴う色調整処理を行なう色調整プログラム及び必要なデータがハードディスク229またはROM227に格納されており、CPU221がROM227またはハードディスク229内のプログラムに基づいて画像形成装置210を制御することで、画像形成装置210としての基本処理を実行させるとともに、本発明の測色処理を伴う色調整処理を実行する。
ハードディスク229は、上記プログラムを格納するとともに、色調整処理を実行するのに必要な各種データ、特に、上記実施例で説明した基準シートKSに配列形成されている複数の基準色パッチKPの測色結果のLab値とXYZ値のうち、少なくともいずれか、該基準シートKSの基準パッチKPを画像形成装置210の撮像部で読み取ったときの撮像基準RGB値、基準値線形変換マトリックス、近傍点のテーブルと選択RGB値線形変換マトリックス、基準シートKSと同時に読み取った基準チャートKCの各色パッチの初期基準RGB値RdGdBd、測色調整シートCSの測色調整色パッチCPを読み取ったときに同時に読み取った基準チャートKCの基準パッチの測色時基準RGB値RdsGdsBds及び測色時基準RGB値RdsGdsBdsを初期基準RGB値RdGdBdに変換する基準RGB間線形変換マトリックスが格納される。
通信I/F部224は、ネットワーク等の回線を介してスキャナ装置、複合装置、他の外部装置等の画像処理装置に接続されており、画像形成装置210に画像出力させる画像データを受信する。上記通信I/F部213、通信I/F部224及び回線230は、全体として、通信手段として機能している。
画像処理部223は、画像データに対して画像形成装置210のエンジン211で形成出力するのに必要な各種画像処理を施す。
CPU(算出手段)221は、上述のように、画像形成装置210の動作を制御するとともに、測色制御部106の演算部124、特に、測色値算出部126が実行する測色処理を実行して測色値を求め、該測色値に基づいて画像データに対して色調整を施して、画像形成装置210に出力する。
なお、図27の画像形成システム200では、画像形成装置210の動作を外部装置220が制御しているが、画像形成装置210自体がCPU等のコントローラを備えて、画像形成動作自体については、該コントローラが制御を行い、測色値を求める測色処理のみ、または、測色処理を含む色調整処理についてのみ外部装置220が実行してもよい。
このように、少なくとも画像形成装置210の外部装置で測色処理または測色処理を含む色調整処理を実行すると、安価な画像形成装置210においても安価にかつ適切に色再現性を向上させることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
1 画像形成装置
2 本体筐体
3 本体フレーム
4 主ガイドロッド
5 副ガイドロッド
6 キャリッジ
6a 連結片
7 タイミングベルト
8 駆動プーリ
9 従動プーリ
10 主走査モータ
11 カートリッジ部
12 維持機構部
13 カバー
20y、20m、20c、20k 記録ヘッド
21 エンコーダセンサ
30 撮像部
31 基板
32 枠体
32a 底面部
32b 開口部
32c 開口部
32d 凹部
32e 保持部材
33 締結部材
34 イメージセンサ部
35 2次元イメージセンサ
36 レンズユニット
36a 結像レンズ
37 照明光源
40 レンズ位置調整機構部
41a、41b 駆動モータ
42a、42b ガイドレール
43 レンズホルダ
50 レンズ位置調整部
60、70、80 撮像部
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 主走査ドライバ
105 記録ヘッドドライバ
106 測色制御部
107 紙搬送部
108 副走査ドライバ
110 画像処理部
111 インターフェイス部
112 A/D変換部
113 シェーディング補正部
114 ホワイトバランス補正部
115 γ補正部
116 画像フォーマット変換部
121 フレームメモリ
122 タイミング信号発生部
123 光源駆動制御部
124 演算部
125 不揮発性メモリ
126 測色値算出部
200 画像形成システム
210 画像形成装置
211 エンジン
212 操作表示部
213 I/F部
214 その他のI/F部
215 バス
220 外部装置
221 CPU
222 メモリ部
223 画像処理部
224 通信I/F部
225 I/F部
226 バス
227 ROM
228 RAM
229 ハードディスク
230 回線
Tb1 メモリテーブル
KS 基準シート
KP 基準色パッチ
CS 測色調整シート
CP 測色調整パッチ
KC 基準チャート
Pa〜Pd 基準色パッチ列
Pe ドット径計測用パターン列
lk 距離計測用ライン
mk チャート位置特定用マーカ
特開平5−223642号公報

Claims (9)

  1. 被写体と対向する対向面に、該被写体を撮像するための開口部と該開口部を通して撮像される被写体とともに撮像されて所定の色基準を提供する基準チャートとが設けられている所定の箱形状の枠体と、
    前記被写体及び前記基準チャートへ略同じ照明条件で照明する照明光源と、
    前記開口部に対向する前記被写体からの反射光と前記基準チャートからの反射光を受光して該被写体と該基準チャートとを撮像するセンサ手段と、
    前記被写体と前記基準チャートから前記センサ手段への反射光の光路中に配設されている少なくとも1枚のレンズを有するレンズ部材と、
    前記レンズ部材のうち少なくとも1枚のレンズを前記センサ手段に対して垂直方向に移動させるレンズ移動手段と、
    を備えていることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記レンズ移動手段は、
    前記レンズ部材を挟んで前記センサ手段に対して垂直方向に延在して1対配設されその外周面にネジ部の形成されている棒状のガイドレールと、
    1対の前記ガイドレールを同期して回転駆動させる回転手段と、
    移動対象の前記レンズを保持するとともに前記ガイドレールの前記ネジ部に噛み合うネジ部を有するレンズ保持部材と、
    を備えていることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  3. 前記レンズ部材は、
    1枚の結像レンズであることを特徴とする請求項1または請求項2記載の撮像装置。
  4. 前記レンズ部材は、
    前記センサ手段に対して垂直方向に配列されている3枚以上の複数枚のレンズが組み合わされており、3枚以上の該レンズのうち、外側2枚以外のレンズのうち少なくとも1枚のレンズが前記レンズ移動手段によって移動されるレンズであることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  5. 前記撮像装置は、
    前記被写体の撮像タイミングと前記基準チャートの撮像タイミングに合わせて前記レンズ移動手段の駆動を制御して前記レンズ部材の前記センサ手段に対する垂直方向位置を調整するレンズ位置調整手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の撮像装置。
  6. 任意の被写体とともに複数の色からなる基準チャートをレンズ部材を通してセンサ手段で撮像する撮像手段と、
    前記被写体の撮像タイミングと前記基準チャートの撮像タイミングに合わせて前記レンズ部材の前記センサ手段に対する垂直方向位置を調整するレンズ位置調整手段と、
    前記撮像手段と前記レンズ位置調整手段とを接続する位置調整通信手段と、
    を備えている撮像システムであって、
    前記撮像手段として、請求項1から請求項4のいずれかに記載の撮像装置を備えていることを特徴とする撮像システム。
  7. 任意の被写体とともに複数の色からなる基準チャートをレンズ部材と通してセンサ手段で撮像する撮像手段と、
    前記レンズ部材の前記センサ手段に対する垂直方向位置を調整制御するレンズ位置調整手段と、
    前記撮像手段の撮像した前記被写体と前記基準チャートの撮像データに基づいて、該被写体の測色値を算出する算出手段と、
    を備えた測色装置であって、
    前記撮像手段として、請求項1から請求項4のいずれかに記載の撮像装置を備えていることを特徴とする測色装置。
  8. 任意の被写体とともに複数の色からなる基準チャートをレンズ部材と通してセンサ手段で撮像する撮像手段と、
    前記レンズ部材の前記センサ手段に対する垂直方向位置を調整制御するレンズ位置調整手段と、
    前記撮像手段の撮像した前記被写体と前記基準チャートの撮像データに基づいて、該被写体の測色値を算出する算出手段と、
    前記撮像手段と前記レンズ位置調整手段とを接続する位置調整通信手段と、
    前記撮像手段と前記算出手段を接続する測色通信手段と、
    を備えた測色システムであって、
    前記撮像手段として、請求項1から請求項4のいずれかに記載の撮像装置を備えていることを特徴とする測色システム。
  9. 測色装置で測色された測色値に基づいて色調整した画像データを用いて画像形成する画像形成装置であって、
    前記測色装置として、請求項7記載の測色装置を備えいることを特徴とする画像形成装置。
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