JP4449646B2

JP4449646B2 - 画像透過率測定方法及び装置

Info

Publication number: JP4449646B2
Application number: JP2004238750A
Authority: JP
Inventors: 伸介杉; 慎一大橋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2024-08-18
Also published as: JP2006058087A

Description

本発明は、印字に用いられる色材の、光の透過率を測定するための方法及び装置に関する。

複写機や複合機などの画像形成装置は、紙のみならず、ＯＨＰ(OverHead Projector)シートなどの透明シートに印刷を行う場合がある。透明シートの場合、その用途からして、カラー画像が印刷された部分は、その色で光を十分に透過させる必要がある。したがって、このような場合、印刷には透過光での利用を想定した色材を用いるわけであるが、適切な色材を用いても、画像形成装置の不具合によりシート上に形成された色材の層に気泡が混じるなどして、十分な透過率が得られない場合があった。このような印刷装置の不具合の有無を判定したり、或いは色材自体の透過性能を求めるために、印刷された画像（すなわち色材により形成された像）の光の透過率の測定が行われる。

このような印刷画像の透過率の測定装置として、ＯＨＰシートなどの透明シートにトナー等による画像を転写し、これに対し上方または下方から光を当て、シートを挟んだ反対側でその画像を透過した透過光を受光して測定する装置が知られている。

ところで、画像形成装置の出荷時検査では、一般に、普通紙に代表される不透明体に各種の印字を行い、その印字結果に対して測色その他の各種検査が行われている。

このような出荷時検査の際に更に透過率測定も行おうとした場合、上述の透明シートを利用した透過率測定方式では、不透明体の他に別途透明シートに印字したサンプルも作成する必要があるため、検査に要する時間が長くなるという問題がある。

また、印刷画像についてのものではないが、透過率測定の従来技術として特許文献１に示すものがある。この従来技術の装置では、光源から出射した光束を偏光子を通すことにより直線偏光とし、該直線偏光状態を持つ光束の一部を透過または反射するビームスプリッターへ入射し、ビームスプリッターを透過し又は反射した光束を試料及び１／４波長板の順に透過して反射鏡に入射し、該反射鏡によって反射した光束を前記１／４波長板及び前記試料の順に透過して前記ビームスプリッターに入射し、該ビームスプリッターによって反射し又は透過した光束を、前記１／４波長板を２度通過した光束を透過するように配置された検光子及び検出器の順に入射させて光を検出する。これにより、試料表面などでの反射光が信号光に混入することがなく、しかも高い光の利用効率が得られるようにしている。

特開平１０−０３８８０３号公報

画像形成装置の出荷時検査では、印刷された色材像の透過率に関しては、厳密な透過特性を求める必要はないので、透過率の測定もそれほど厳密でなくてもよいという事情がある。このような事情も踏まえ、ある程度の精度でよいから、簡便で素早く透過率の測定を行うための方法が求められる。

特許文献１に示されるのは、試料を透過した光の反射を利用しているが、厳密な透過率の測定法であり、装置構成も複雑であるため、画像形成装置の印字サンプルの簡便な検査という目的には適さない。

本発明に係る透過率測定方法では、（ａ）色材により形成されたサンプル画像が印字されたサンプルシートを第１の裏当て部材で裏当てした状態で、そのサンプルシートに対し印字面側から照明光を当て、サンプル画像からの反射光とサンプル画像のない地の部分からの反射光とを検出し、この検出の結果に基づき第１の裏当て部材を用いたときのサンプル画像の反射率とサンプルシートの地の部分の反射率を計算し、
（ｂ）前記色材の透過光帯域の光についての反射率が前記第１の裏当て部材とは異なる第２の裏当て部材で前記サンプルシートを裏当てした状態で、そのサンプルシートに対し印字面側から照明光を当て、サンプル画像からの反射光とサンプル画像のない地の部分からの反射光とを検出し、この検出の結果に基づき第２の裏当て部材を用いたときのサンプル画像の反射率とサンプルシートの地の部分の反射率を計算し、
（ｃ）第１の裏当て部材及び第２の裏当て部材の各々を用いたときのサンプル画像と地の部分の各々の反射率に基づき、印字されたサンプル画像の透過率を計算する。

好適な態様では、第１の裏当て部材は白色であり、第２の裏当て部材は黒色である。

また、本発明に係る装置は、サンプル画像が印字されたサンプルシートを照明するための光源と、前記サンプルシートに対し前記光源と同じ側に配置され、前記光源の照明光に対する前記サンプルシートからの反射光を検出する光検出手段と、サンプル画像に用いられた色材の透過光帯域の光に対する反射率が異なる第１及び第２の裏当て部材と、前記サンプルシートが前記第１の裏当て部材で裏当てされたときの前記光検出手段の検出出力に基づき、第１の裏当て部材を用いたときのサンプル画像の反射率とサンプルシートの地の部分の反射率を計算するとともに、前記サンプルシートが前記第２の裏当て部材で裏当てされたときの前記光検出手段の検出出力に基づき、第２の裏当て部材を用いたときのサンプル画像の反射率とサンプルシートの地の部分の反射率を計算し、計算された第１の裏当て部材及び第２の裏当て部材の各々を用いたときのサンプル画像と地の部分との各々の反射率に基づき、印字されたサンプル画像の透過率を計算する透過率計算手段と、を備える。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下「実施形態」と呼ぶ）について説明する。

本実施形態は、シート上に印字された画像の透過率を、光の反射率の測定結果に基づき計算することにより、透明シートではない通常の紙の用紙を用いて透過率を測定できるようにするものである。

まず図１を参照して、本実施形態の透過率測定装置の原理的構成を説明する。図示のごとく、この装置では、用紙２０の表面には色材（例えばトナー）により画像２４が形成されており、この用紙の背面に裏当て部材１４を当接した状態で、光源１０が発する照明光１００により用紙２０の表面側から照明し、用紙からの反射光１０２を検出器１２で検出する。検出器１２は、用紙２０の地２２の部分（すなわち画像２４が印字されていない部分）からの反射光１０２と画像２４の部分からの反射光１０２を検出し、その各々の部分からの反射光の強さに応じた検出信号を出力する。検出器１２と用紙の間には結像のための光学系が設けられるが図示は省略する。

ここで、本実施形態では、裏当て部材１４として、図２に示すように、用紙２０の背面に当接される面（以下「裏当て面」と呼ぶ）が白色の裏当て部材１４Ａと、裏当て面が黒色の裏当て部材１４Ｂとを透過率測定装置に設ける。そして、使用する裏当て部材１４Ａ，１４Ｂを切り換えながら、各裏当て部材１４Ａ，１４Ｂで裏当てしたときの用紙２０の画像２４と地の部分２２からの反射光を、それぞれ検出器１２により検出する。

検出器１２の出力する検出信号は、検査処理部１６に入力される。検査処理部１６は、各裏当て部材１４Ａ，１４Ｂで裏当てした場合の、画像２４と地の部分２２の各々からの反射光量を表す各検出信号に基づき、各々の場合での画像２４と地の部分２２の各々の光の反射率を計算する。光の反射率の計算方式には、従来より公知の手法を利用すればよい。これにより、白い裏当て部材１４Ａで裏当てしたときの画像２４部分の反射率Ｒ_Ｗ、同じく地２２の部分の反射率Ｒ_ｇＷ、及び黒い裏当て部材１４Ｂで裏当てしたときの画像２４の部分の反射率Ｒ_Ｂ、同じく地２２の部分の反射率をＲ_ｇＢがそれぞれ求められる。

検査処理部１６は、これら各反射率の値を用い、印字された画像２４の光の透過率Ｔ_ｉを次式に従って計算する。

このように、この実施形態では、裏当て部材１４が白い場合と黒い場合とでは、同じ画像２４を含む用紙２０であっても、見える色合いが異なることに着目し、その色合いの差により色材の透過率を求めている。

すなわち、光源１０からの照明光は、用紙２０の地２２や画像２４の表面で反射されるだけでなく、その一部が画像２４（すなわち色材の層）や用紙２０を透過して裏当て部材１４で反射される。裏当て部材１４からの反射光は、用紙２０（及び場所によっては画像２４も）を透過し、検出器１２に検出されることになる。すなわち、検出器１２が検出する反射光は、用紙２０の地２２や画像２４の表面からの反射光だけでなく、それらを透過して裏当て部材１４で反射された反射光の成分も含んでいる。このうち後者に関しては、裏当て部材１４の色が白い場合と黒い場合とで、その強度が異なってくる。また、用紙２０の地２２の部分では、裏当て部材１４までの行きと帰りの往復で用紙２０を透過した光が、裏当て部材１４からの反射光の成分となるのに対し、画像２４の部分では、用紙２２と画像２４の層を往復で透過した光が反射光の成分となる。そして、裏当て部材１４が白と黒とで切り換えた場合に、その切換の前後での地２２の部分の反射率の相違と、画像２４の部分の反射率の相違は、それぞれ画像２４の透過の度合いによって異なってくる。このような考察を元に、色彩学の理論に従って求めた計算式が上述の（１）式である。

このように、本実施形態では、反射光の検出結果に基づき画像２４の光の透過率を求めることができ、透明シートではなく、普通の紙の用紙に印字したテストパターンでも、透過率を計算できる。

以上、原理的な側面について説明したので、次に具体的な装置構成及び処理の例について説明する。

画像形成装置の出荷時検査では、画像形成装置の色（或いは印字濃度）の再現性を確認するために、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（黒）の各色材について何段階かに濃度の異なるパッチ（単一色で印字された小領域）を有するテストパターンを通常の紙の用紙に印字させる。本実施形態の手法では、紙の用紙に対する印字画像でも透過率を求めることができるので、このテストパターンに透過率検査用のパッチを追加する。透過率検査用のパッチは、ＣＭＹＫの各色材ごとに設ける。また、追加する代わりに、色再現性検査のためのパッチを透過率検査用に共用することも考えられる。いすれにしても、本実施形態の手法によれば、通常の用紙で透過率検査が可能であるため、検査対象の画像形成装置に透過率検査専用の透明シートに印字させる余分な工程が要らない。

このようにしてテストパターンを画像形成装置に印刷させ、その印刷結果を検査装置により検査する。この検査は、例えば、まずその印刷結果を色再現性の検査のための公知の検査装置に読み取らせて検査を行い、更に別途本実施形態の透過率測定装置に読み取らせて検査を行うというように、２種類の検査装置により行うことができる。また、色再現性の検査も本実施形態の透過率の測定も、共にテストパターン印刷結果を光学的に読み取ることによって行うので、両検査を一つの検査装置で実行するようにすることもできる。この場合、光源１０及び検出器１２（及び光学系）は色再現性検査と透過率測定に共用することができる。

ここで例えば検出器１２としては、例えば、ラインセンサや２次元エリアセンサなどの画像センサを用いることができる。この場合、画像センサによりテストパターン印刷結果の画像を読み取る。ラインセンサを用いる場合、印刷結果を副走査方向に移動させながら、ラインセンサの検出信号読出走査を繰り返すことで読取画像を得るが、エリアセンサの場合は読取時の用紙の移動は不要である。読取画像において、透過率測定用のパッチ（画像２４）に該当する画素と用紙の地２２に該当する画素では、画素値に明確な差があるので、これらは検査処理部１６にて自動判別できる。そして、パッチに対応する部分の画素値と地２２に対応する部分の画素値から、公知の方法でそれぞれの部分の反射率が計算できる。そして、このように計算した反射率から画像２４の透過率が上述のようにして求められる。

また、このように画像センサを検出器１２として用いた場合、テストパターンの印刷結果を読み取った画像には、色再現性検査用のパッチの画像も含まれているので、検査処理部１６にて、そのような各パッチの画像を識別し、それぞれのパッチの画像の色の値を調べることで、色再現性の検査処理を行うこともできる。このようにすれば、画像形成装置の色再現性の検査と透過率測定とが、１つの装置で実行できるので、作業効率がよい。

また、照明光が印字された色材を透過しない波長であれば透過率の測定はできないので、光源１０としては、色材を透過する波長域の光を発するものを用いる必要がある。ここで、トナーの吸収波長域は、Ｃが６００〜７００ｎｍ、Ｍが５００〜６００ｎｍ、Ｙが４００〜５００ｎｍである。したがって透過率を測定するには、それぞれ吸収波長域以外の領域に主たる波長域の光を照明に用いる必要がある。このため、光源１０として、Ｃ，Ｍ，Ｙのそれぞれに対応した発光波長を持つ３つの光源を本装置に設け、色材ごとに適切な光源を選択して用いる。これは３つの光源が要るが、２に減らすことも可能である。例えば、光源１０として６００〜７００ｎｍにピーク波長を持つ第１の光源と、４００〜５００ｎｍにピーク波長を持つ第２の光源とを本装置に設ければ、前者でＹとＭの、後者でＣの透過率がそれぞれ測定できる。なお、Ｋのトナーはカーボンブラックが用いられる場合が多く、ほとんど全ての可視光域を吸収してしまうものなので、透過率測定は、いわば「透過しないこと」の確認のための測定であり、どの波長域の照明光を用いてもよい。したがって、上述のようにピーク波長の異なる２つの光源でＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの全ての透過率を求めることができる。測定では、第１の光源と第２の光源を順に切り換えて測定すればよい。

次に、白い裏当て部材１４Ａと黒い裏当て部材１４Ｂとを選択的に用紙２０に対して裏当てするための機構の例を説明する。

図３に示す例では、テストパターン印刷済みの用紙２０を搬送路２００に沿って搬送し、その搬送路２００の搬送方向に沿った異なる位置に裏当て部材１４Ａ及び１４Ｂを設けている。用紙２０は、搬送方向に沿って配列されている搬送ロール・ペア２１０によって搬送路２００上を搬送されていく際、順に裏当て部材１４Ａの上、及び裏当て部材１４Ｂの上を通過する。このように用紙２０が裏当て部材１４の上を通過している期間は、用紙２０が裏当て部材１４により裏当てされていると言える。そして、それら各裏当て部材１４Ａ及び１４Ｂに対しそれぞれ搬送路２００を挟んで対向する位置に光源１０及び検出器１２を含んだ検出ユニット１１を配置し、それら裏当て部材１４上を通過する用紙２０をその検出ユニット１１で光学的に読み取ればよい。検出ユニット１１は、裏当て部材１４Ａ及び１４Ｂの各々に対応して１つずつ設けてもよいし、１つの検出ユニット１１を裏当て部材１４Ａに対応する位置と裏当て部材１４Ｂとの間で移動させて検出を行うようにしてもよい。

また、別の機構として、デジタル複合機やスキャナ装置に設けられているＡＤＦ（自動原稿送り装置）と同様の仕組みを利用するものも好適である。すなわち、ＡＤＦには、周知のように、原稿台に置かれた原稿を１枚ずつプラテンに搬送するために、搬送ベルトが設けられている（例えば特開平８−２１１５１３号公報参照）。一般に、この搬送ベルトは、読取の際の原稿の裏当てとしても利用される。そこで、この搬送ベルトを搬送方向（すなわちベルトが回転する方向）に沿って少なくとも２つの部分に区分し、１つの部分はその表面を白色とし、別の１つの部分はその表面を黒色とする。すなわち、搬送ベルトの白色の部分を第１の裏当て部材１４Ａとし、黒色の部分を裏当て部材１４Ｂとして利用するわけである。好適には、搬送ベルトの搬送方向に沿った半分の表面を白色、残り半分の表面を黒色にする。検査ユニット１１としては、一般的なスキャナ装置の読取部を利用できる。

そして、ユーザが、原稿台にテストパターン印刷済みの用紙２０を載せ、装置に設けられた読取スタートボタンを押下すると、まず搬送ベルトの白色の部分で用紙２０を裏当てした状態で用紙２０をプラテン上まで搬送し、読取部により読み取りを行う。これにより、白色の裏当て部材で裏当てしたときの用紙各部の反射率を求めることができる。次に、その用紙２０をプラテン上に置いたまま、搬送ベルトを回転させ、黒い部分が用紙２０の背後に来るようにする。ただし、プラテン上に用紙２０がある状態でＡＤＦを閉じたまま搬送ベルトを回転させると、用紙２０が搬送され排出されてしまうので、本実施形態の装置では、周知のデジタル複合機と同様、ＡＤＦをプラテン面に対して開閉可能とし、裏当て部分の色を変える場合には、ユーザにＡＤＦを上へと開かせ、搬送ベルトが用紙２０に当接しない状態とした上で、搬送ベルトを必要なだけ回転させる。そして、この回転の後、ＡＤＦを再びプラテンに向けて閉じさせ、黒い部分で用紙２０を裏当てした状態で読取部に読取を行わせる。これにより、黒色の裏当て部材で裏当てしたときの用紙各部の反射率を求めることができる。以上に説明した裏当て部材（搬送ベルト）の色の切り換えのためのユーザの作業を支援するため、本装置のユーザインタフェース画面上に、例えば白色部分で裏当てしたときの読取が終了した後にはＡＤＦを開くことを促すメッセージを表示し、ＡＤＦを開いた後搬送ベルトの回転が完了した後にＡＤＦを閉じることを促すメッセージを表示することも好適である。以上、まず白色で裏当てし、次に黒色で裏当てする順番で説明したが、この順は逆でももちろん良い。

以上に例示した機構はあくまで一例に過ぎず、本実施形態の装置には、用紙２０が裏当て部材１４Ａで裏当てされた状態と裏当て部材１４Ｂで裏当てされた状態とをそれぞれ実現できる仕組みなら、どのような仕組みを用いても良い。

以上、本発明の好適な実施の形態を説明した。以上説明したように、本実施形態によれば、通常の用紙を用いて印字結果の透過率を測定できる。したがって、画像形成装置の他の印字品質（例えば色再現性）の検査に用いるのと同じ種類の用紙で透過率を測定できるので、別途透明シートを投入して印字させるなどと行った煩雑な作業が不要になる。特に、透過率測定用のテストパターンを他の印字品質の検査のためのテストパターンと同じ用紙に印字するようにすることもでき、このようにすれば１枚の用紙で必要な検査を効率的に行うことができる。

なお、以上の例では裏当て部材１４Ａ及び１４Ｂとして表面が白色のものと黒色のものを用いたが、裏当て部材の色の組合せはこれに限定されるものではない。原理的に言えば、用紙２０上の画像２４（すなわち色材）を透過した透過光の帯域（波長域）の光に対し、反射率が異なる２種類の裏当て部材を用いれば、上述の（１）式と同様の関係式により、色材の透過率を求めることができる。ただし、Ｃ，Ｍ，Ｙの全ての透過率の測定を一対の裏当て部材で対応しようとすれば、裏当て部材は無彩色（白、グレー、黒）のものを用いることが好適である。特に、実施形態のように白と黒の裏当て部材は、反射率が大きく異なるので、裏当て部材を切り換えたときの反射光の差が大きくなり、透過率測定の精度がよくなる。

本発明に係る透過率測定装置の原理的構成を示す図である。透過率測定の原理を説明するための図である。異なる２種類の裏当て部材を用いたときの反射率を読み取るための機構の一例を示す図である。

符号の説明

１０光源、１２検出器、１４，１４Ａ，１４Ｂ裏当て部材、１６検査処理部、２０用紙、２２用紙の地、２４画像（色材）。

Claims

（ａ）色材により形成されたサンプル画像が印字されたサンプルシートを第１の裏当て部材で裏当てした状態で、そのサンプルシートに対し印字面側から照明光を当て、サンプル画像からの反射光とサンプル画像のない地の部分からの反射光とを検出し、この検出の結果に基づき第１の裏当て部材を用いたときのサンプル画像の反射率とサンプルシートの地の部分の反射率を計算し、
（ｂ）前記色材の透過光帯域の光についての反射率が前記第１の裏当て部材とは異なる第２の裏当て部材で前記サンプルシートを裏当てした状態で、そのサンプルシートに対し印字面側から照明光を当て、サンプル画像からの反射光とサンプル画像のない地の部分からの反射光とを検出し、この検出の結果に基づき第２の裏当て部材を用いたときのサンプル画像の反射率とサンプルシートの地の部分の反射率を計算し、
（ｃ）第１の裏当て部材及び第２の裏当て部材の各々を用いたときのサンプル画像と地の部分の各々の反射率に基づき、印字されたサンプル画像の透過率を計算する、
透過率測定方法であって、
第１の裏当て部材は白色であり、第２の裏当て部材は黒色であり、
前記ステップ（ｃ）では、白い第１の裏当て部材を用いたときのサンプル画像及びサンプルシートの地の反射率をそれぞれＲ _Ｗ及びＲ _ｇＷとし、黒い第２の裏当て部材を用いたときのサンプル画像及びサンプルシートの地の反射率をそれぞれＲ _Ｂ及びＲ _ｇＢとしたとき、次式によりサンプル画像の透過率Ｔ _ｉを計算する、ことを特徴とする透過率測定方法。
サンプル画像が印字されたサンプルシートを照明するための光源と、
前記サンプルシートに対し前記光源と同じ側に配置され、前記光源の照明光に対する前記サンプルシートからの反射光を検出する光検出手段と、
サンプル画像に用いられた色材の透過光帯域の光に対する反射率が異なる第１及び第２の裏当て部材と、
前記サンプルシートが前記第１の裏当て部材で裏当てされたときの前記光検出手段の検出出力に基づき、第１の裏当て部材を用いたときのサンプル画像の反射率とサンプルシートの地の部分の反射率を計算するとともに、前記サンプルシートが前記第２の裏当て部材で裏当てされたときの前記光検出手段の検出出力に基づき、第２の裏当て部材を用いたときのサンプル画像の反射率とサンプルシートの地の部分の反射率を計算し、計算された第１の裏当て部材及び第２の裏当て部材の各々を用いたときのサンプル画像と地の部分との各々の反射率に基づき、印字されたサンプル画像の透過率を計算する透過率計算手段と、
を備え、
第１の裏当て部材は白色であり、第２の裏当て部材は黒色であり、
前記透過率計算手段は、白い第１の裏当て部材を用いたときのサンプル画像及びサンプルシートの地の反射率をそれぞれＲ _Ｗ及びＲ _ｇＷとし、黒い第２の裏当て部材を用いたときのサンプル画像及びサンプルシートの地の反射率をそれぞれＲ _Ｂ及びＲ _ｇＢとしたとき、次式によりサンプル画像の透過率Ｔ _ｉを計算する、ことを特徴とする透過率測定装置。
測定対象のシートを前記光源及び前記光検出手段による読取処理のための位置まで搬送する自動原稿送り機構を更に備え、
この自動原稿送り機構においてシートの搬送及び裏当てに用いられるベルト部材の表面の一部を前記第１の裏当て部材とし、別の一部を前記第２の裏当て部材としたことを特徴とする請求項２記載の透過率測定装置。