JP5499767B2 - Image characteristic measuring method, image characteristic measuring apparatus, image evaluation apparatus, and image forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、画像特性計測方法、画像特性計測装置、前記画像特性計測装置を有する画像評価装置、及び前記画像特性計測装置を有する画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image characteristic measuring method, an image characteristic measuring apparatus, an image evaluation apparatus having the image characteristic measuring apparatus, and an image forming apparatus having the image characteristic measuring apparatus.

近年、プロダクションプリンティング分野においても枚葉機、連帳機ともにデジタル化が進み、電子写真方式、インクジェット方式などの製品が多く市場投入されている。ユーザーニーズもモノクロ印刷からカラー印刷への移行における画像の多次元化、高精細高密度化がすすみ、写真高画質プリント、カタログ印刷、請求書等への個人嗜好に対応した広告掲載等、消費者の手元に届くサービス形態の多様化が進み、高画質、個人情報の保証、色再現への要求も高まっている。   In recent years, in the field of production printing, both sheet-fed machines and continuous book machines have been digitized, and many products such as electrophotographic systems and inkjet systems have been put on the market. As user needs shift from monochrome printing to color printing, multi-dimensional images and high-definition and high-density printing are promoted, high-quality photo printing, catalog printing, and advertisements that respond to individual preferences for invoices, etc. With the diversification of service forms that can be delivered to customers, demands for high image quality, guarantee of personal information, and color reproduction are also increasing.

高画質化に対応した技術として、電子写真方式では中間転写体や感光体上の定着前のトナー濃度を検知する濃度センサを搭載しトナー供給量を安定化するもの、個人情報の保証では画像形成方式によらず出力画像をカメラ等で撮像し文字認識や画像間差分による差異検出で検査するもの、色再現ではカラーパッチを出力し分光計で一点又は複数点の色計測を実行しキャリブレーションを行うもの等が上市されてきた。   As a technology that supports high image quality, the electrophotographic system is equipped with a density sensor that detects the toner density before fixing on the intermediate transfer member and photoconductor to stabilize the toner supply amount. Regardless of the method, the output image is captured by a camera or the like and inspected by character recognition or difference detection based on the difference between images. For color reproduction, a color patch is output, and one or more color measurements are performed with a spectrometer. Things to do have been put on the market.

これらの技術は、ページ間、ページ内での画像変動に対応するため、画像全域で実行されることが望ましい。加えて、写真高画質、カタログ等はユーザー自身が他ユーザーに対する商業的な優位性を提示するため光沢付与、文字や画像の装飾、全面コーティング等の要求が高まってきている。画像形成方法では、電子写真では透明トナー等を付加した光沢性付与やマット調、メタリック調画像の作像が可能となってきている。   These techniques are preferably executed over the entire image in order to cope with image variations between pages and within pages. In addition, there is an increasing demand for high image quality, catalogs, etc., such as glossiness, decoration of characters and images, and overall coating, because users themselves present commercial advantages over other users. In the image forming method, it is possible to provide glossiness by adding a transparent toner or the like, and to create a matte tone or metallic tone image in electrophotography.

画像の全幅計測における評価技術の例を以下に示す。例えば、ライン状の受光素子を複数並べて測定対象を検出系に対し相対的に移動する機構を設定し、全幅の分光特性を計測する。その際、受光素子間で検出対象領域からの反射光のクロストークが生じないように遮光壁を設定する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Examples of evaluation techniques for measuring the full width of an image are shown below. For example, a mechanism for moving a measurement object relative to the detection system by arranging a plurality of line-shaped light receiving elements is set, and the spectral characteristics of the full width are measured. In this case, a technique for setting a light shielding wall so that crosstalk of reflected light from a detection target region does not occur between light receiving elements is disclosed (for example, see Patent Document 1).

又、画像の全幅で異なる波長帯を有する光源で連続的に照射し、反射光を取得して全幅の分光特性を取得する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   Further, a technique is disclosed in which continuous irradiation is performed with light sources having different wavelength bands over the entire width of an image, and reflected light is acquired to acquire spectral characteristics of the entire width (see, for example, Patent Document 2).

又、印刷面全幅に光を照射し、ラインセンサカメラで特定領域の濃度を検出し、平均化することで基準濃度と比較する技術が開示されている(例えば、特許文献3参照)。   In addition, a technique is disclosed in which light is irradiated to the entire width of the printing surface, the density of a specific area is detected by a line sensor camera, and the density is compared with a reference density (see, for example, Patent Document 3).

又、原稿と特定原稿を複数回走査して、共通する色味情報を画像間論理和等の処理から類似度を判定する技術が開示されている(例えば、特許文献4参照)。   Further, a technique is disclosed in which a document and a specific document are scanned a plurality of times, and similarity is determined from processing such as inter-image logical sum for common color information (see, for example, Patent Document 4).

又、印刷面全幅に光を照射し、2次元の画素構造を持つCCDと回折素子又は屈折素子の組み合わせにより全幅の分光特性を取得する技術が開示されている(例えば、特許文献5参照)。   In addition, a technique is disclosed in which light is irradiated to the entire width of the printing surface and the spectral characteristics of the full width are acquired by a combination of a CCD having a two-dimensional pixel structure and a diffractive element or a refractive element (see, for example, Patent Document 5).

又、異なる発光波長を有する複数の光源から画像に照明光を照射し、反射光を単一の受光手段で取得するマルチバンド分光センサを形成する。その際、紫外光源を有して、紙が含有する蛍光材の影響を検知、色計測結果から除去する技術が開示されている(例えば、特許文献6参照)。   In addition, a multiband spectroscopic sensor that irradiates an image with illumination light from a plurality of light sources having different emission wavelengths and acquires reflected light with a single light receiving unit is formed. At that time, a technique has been disclosed in which an ultraviolet light source is provided to detect the influence of the fluorescent material contained in the paper and remove it from the color measurement result (see, for example, Patent Document 6).

しかしながら、画像の色を全幅で計測しようとした場合、異なる波長帯に限定した複数の光を照射してエリアセンサで撮像するか、ラインセンサで撮像しながら計測系と被検対象を相対的に移動する構成、又は、撮像系を複数設定し、撮像系に入射する被検対象からの反射光の波長帯を限定する構成が一般的に考えられる。その際、取得される複数の波長帯に対応した画像において、画像間で被検対象とする位置にずれが生じた場合、被検対象の各位置での色情報を正確に計測することが不可能となる。   However, when trying to measure the color of an image at its full width, it is possible to irradiate multiple light limited to different wavelength bands and take an image with an area sensor, or while taking an image with a line sensor, In general, a moving configuration or a configuration in which a plurality of imaging systems are set and a wavelength band of reflected light from a test object incident on the imaging system is limited can be considered. At that time, in the images corresponding to a plurality of acquired wavelength bands, if there is a shift in the position to be tested between the images, it is impossible to accurately measure the color information at each position of the test target. It becomes possible.

ここで波長帯の異なる複数の画像から色情報を正確に計測する方法として、各画像の被検対象の位置で取得される反射光量の強度をリファレンスとなる現画像や原稿データと比較する方法や、各画像の被検対象の位置で取得される反射光量の強度からウィナー推定などを適用して連続分光特性を推測する方法などがある。そのため、各画像で異なる位置を被検対象とした場合、リファレンスとの比較や、連続分光特性の推定に誤差が生じることとなる。   Here, as a method of accurately measuring color information from a plurality of images in different wavelength bands, a method of comparing the intensity of the reflected light amount acquired at the position of the subject of each image with a reference current image or document data, There is a method of estimating continuous spectral characteristics by applying Wiener estimation or the like from the intensity of the amount of reflected light acquired at the position of the test object in each image. For this reason, when a different position in each image is used as an object to be examined, an error occurs in comparison with a reference or estimation of continuous spectral characteristics.

特許文献1に開示されている技術は、ライン状の計測系であり、被検対象の画像の色を全幅で計測できる一般的な構成を成すが、各波長帯で得られる画像の位置ずれを低減する方策は備えていないという問題があった。   The technique disclosed in Patent Document 1 is a line-shaped measurement system, and has a general configuration capable of measuring the color of an image to be examined with the full width. However, the positional deviation of the image obtained in each wavelength band is detected. There was a problem that there was no way to reduce it.

特許文献2に開示されている技術は、異なる波長帯を有する光源からの連続的な照射光による被検対象からの反射光を取得する構成では、時間軸が生じ、被検対象の同一箇所を計測することは不可能である。仮に、当該構成で光源と受光系の組合せを複数備えたとしても、波長帯の異なる各画像の被検対象位置がずれる虞が多分にあるという問題があった。   In the technique disclosed in Patent Document 2, the time axis is generated in the configuration in which the reflected light from the test object by continuous irradiation light from light sources having different wavelength bands is generated, and the same location of the test object is obtained. It is impossible to measure. Even if a plurality of combinations of the light source and the light receiving system are provided in the configuration, there is a possibility that the test target position of each image having a different wavelength band may be shifted.

特許文献3に開示されている技術は、全幅で色情報を取得する構成は同様であるが、検知した領域の濃度を平均化する工程により代表値としていると考えら、被検対象の色分布に関しては保証できないという問題があった。   The technique disclosed in Patent Document 3 has the same configuration for acquiring color information over the entire width, but is considered to be a representative value by the process of averaging the density of the detected region. There was a problem that could not be guaranteed.

特許文献4に開示されている技術は、波長帯ごとに原稿と被検対象を画像間演算により比較して判定しているが、被検対象の色変動は特定できない。また、個別に得られる画像の色情報から、画像を再構成しても、実際の被検対象に色変動が生じているかは判定不可能であるという問題があった。   Although the technique disclosed in Patent Document 4 determines a document and a test object by comparing each other by calculation between images for each wavelength band, color variation of the test object cannot be specified. In addition, there is a problem that even if the image is reconstructed from the color information of the image obtained individually, it cannot be determined whether the color variation has occurred in the actual test object.

特許文献5に開示されている技術は、2次元画素構造を有するCCDのデータ読み出し特性上の制約からラインセンサに対して読み出し速度が格段に遅くなるため、読み取り対象物である画像担持媒体(紙等)の色情報を取得する速度に大きな制約が存在するという問題があった。   In the technique disclosed in Patent Document 5, the reading speed is significantly slowed down with respect to the line sensor due to restrictions on the data reading characteristics of a CCD having a two-dimensional pixel structure. Etc.) has a problem that there is a great restriction on the speed of acquiring the color information.

特許文献6に開示されている技術は、可視光と紫外光を紙に照射し、紙の紫外光に対する影響は除去可能としている。しかしながら、計測光学系の構成上、1箇所のみでの分光計測は可能であるが、光源を時分割で点灯させなければならないことから、オンマシンで画像担持媒体である画像を形成した紙が搬送されている状態では計測不可能である。これは、時分割点灯している間に紙が移動し、同一箇所での色計測が不可能なためである。又、1箇所のみの計測であることから、たとえ、紙を停止させて計測するとしても、任意の位置で紙から反射される紫外光の影響、画像の色分布および両者の判別等をするためには膨大な時間を要するため、それらの情報取得は実質的に不可能であるという問題があった。   The technique disclosed in Patent Document 6 irradiates paper with visible light and ultraviolet light so that the influence of the paper on the ultraviolet light can be removed. However, the spectroscopic measurement is possible only at one place due to the configuration of the measurement optical system, but the light source must be turned on in a time-sharing manner. It is impossible to measure in the state that is done. This is because the paper moves during time-division lighting and color measurement at the same location is impossible. In addition, since the measurement is performed at only one place, even if the paper is stopped and measured, in order to determine the influence of ultraviolet light reflected from the paper at an arbitrary position, the color distribution of the image, and both. Since it takes an enormous amount of time, there is a problem that it is practically impossible to acquire such information.

更に、プリンターや印刷機等では出力画像に付加価値を与えるため画像全体又は部分的に透明色材でコーティングする機能が開発されてきており、例えば透明トナーでは可視域ではほとんど吸収波長帯を有しないため分光計測対象である画像は通常、画像担持媒体である紙の拡散反射光量より多少小さくなるものの分光反射率分布は略同様の値を呈する。そのため、従来技術ではイエロー、シアン、マゼンタ等の色トナーからなる画像を検出することはできたとしても透明トナーの分布は検出できない。又、透明トナーによる画像は他の色トナーにより形成される領域以外の光沢性向上や均一性の確保、色トナーによる画像の周辺およびそれら画像と混在させることでその効果を発揮するため、一点での計測では意味を成さず、2次元で領域として計測しなければならない。従来技術では同一箇所の色トナー及び透明トナーからなる画像の全面での画像形成状態の計測は不可能であった。   Furthermore, in order to add value to an output image in printers and printing machines, a function of coating the entire image or a part thereof with a transparent color material has been developed. For example, a transparent toner has almost no absorption wavelength band in the visible range. For this reason, an image that is a subject of spectroscopic measurement is usually slightly smaller than the amount of diffusely reflected light of the paper that is the image bearing medium, but the spectral reflectance distribution exhibits substantially the same value. For this reason, in the prior art, even if an image made of color toners such as yellow, cyan, and magenta can be detected, the distribution of the transparent toner cannot be detected. In addition, an image made of transparent toner exhibits its effect by improving glossiness and ensuring uniformity in areas other than areas formed by other color toners, and by mixing with and around the image made of color toner. It does not make sense in the measurement of, and must be measured as a two-dimensional area. In the prior art, it is impossible to measure the image formation state on the entire surface of an image made of color toner and transparent toner at the same location.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、計測対象物の色情報及び光沢付与等の付加価値情報を全幅で取得することが可能な画像特性計測方法、画像特性計測装置、画像評価装置、及び画像形成装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above points, and is an image characteristic measuring method, an image characteristic measuring apparatus, an image, and the like that can acquire color information of a measurement object and value-added information such as glossiness in full width. It is an object to provide an evaluation apparatus and an image forming apparatus.

本画像特性計測方法は、媒体に、可視域の光及び可視域外の光を含む光を照射する光照射工程と、前記光照射工程により照射された前記光の前記媒体からの拡散反射光を、複数の領域に分割する領域分割工程と、前記領域分割工程により前記複数の領域に分割された拡散反射光を、前記可視域及び前記可視域外で分光する分光工程と、一方向に配列されたN個(Nは2以上の自然数)の画素を有し可視光受光領域と可視外光受光領域とを備えた分光センサが前記複数の領域に対応して複数個配列された分光センサアレイにより、前記可視域で分光された前記拡散反射光を可視光受光領域で受光し、前記可視域外で分光された前記拡散反射光を可視外光受光領域で受光する受光工程と、を有し、前記受光工程で受光した前記可視域の前記拡散反射光の受光強度により、前記複数の領域の色を計測し、前記受光工程で受光した前記可視域外の前記拡散反射光の受光強度により、前記複数の領域の透明を呈する色材の状態を計測することを要件とする。 In this image characteristic measurement method, a light irradiation step of irradiating a medium with light including visible light and non-visible light, and diffuse reflected light from the medium irradiated by the light irradiation step, A region dividing step for dividing the region into a plurality of regions; a spectroscopic step for dispersing the diffused reflected light divided into the plurality of regions by the region dividing step outside the visible region and the visible region; and N arranged in one direction A spectral sensor array having a plurality of (N is a natural number of 2 or more) pixels and having a visible light receiving region and an invisible light receiving region are arranged in correspondence with the plurality of regions. Receiving the diffusely reflected light dispersed in the visible region in a visible light receiving region, and receiving the diffused reflected light dispersed outside the visible region in the invisible light receiving region, and receiving the light The diffusion reaction in the visible range received by The color of the plurality of regions is measured by the light reception intensity of light, and the state of the color material exhibiting transparency of the plurality of regions is measured by the light reception intensity of the diffusely reflected light outside the visible range received in the light receiving step. Is a requirement.

本画像特性計測装置は、媒体に、可視域の光及び可視域外の光を含む光を照射する光照射手段と、前記光照射手段により照射された前記光の前記媒体からの拡散反射光を、複数の領域に分割する領域分割手段と、前記領域分割手段により前記複数の領域に分割された拡散反射光を、前記可視域及び前記可視域外で分光する分光手段と、一方向に配列されたN個(Nは2以上の自然数)の画素を有し前記可視域で分光された前記拡散反射光を受光する可視光受光領域と、前記可視域外で分光された前記拡散反射光を受光する可視外光受光領域とを備えた分光センサが、前記複数の領域に対応して複数個配列された分光センサアレイと、を有することを要件とする。 The image characteristic measurement apparatus includes a light irradiation unit that irradiates a medium with light including visible light and non-visible light, and diffuse reflected light from the medium irradiated by the light irradiation unit. A region dividing unit that divides the light into a plurality of regions, a spectroscopic unit that divides the diffusely reflected light divided into the plurality of regions by the region dividing unit outside the visible region and the visible region, and N arranged in one direction A visible light receiving region that has the number of pixels (N is a natural number of 2 or more) and receives the diffusely reflected light dispersed in the visible region; and a non-visible light that receives the diffusely reflected light dispersed outside the visible region It is a requirement that a spectral sensor including a light receiving region includes a plurality of spectral sensor arrays arranged corresponding to the plurality of regions.

開示の技術によれば、計測対象物の色情報及び光沢付与等の付加価値情報を全幅で取得することが可能な画像特性計測方法、画像特性計測装置、画像評価装置、及び画像形成装置を提供することができる。   According to the disclosed technology, an image characteristic measuring method, an image characteristic measuring apparatus, an image evaluation apparatus, and an image forming apparatus capable of acquiring color information of a measurement object and added value information such as glossiness in full width are provided. can do.

第1の実施の形態に係る画像特性計測装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the image characteristic measuring device concerning a 1st embodiment. 図1の一部を拡大して模式的に例示する図である。It is a figure which expands and schematically illustrates a part of FIG. ラインセンサへ入射する光を入射面側から見た状態を示す写真(その1)である。It is the photograph (the 1) which shows the state which looked at the light which injects into a line sensor from the entrance plane side. 回折素子の配置について説明するための図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (part 1) for describing the arrangement of diffraction elements. 回折素子の配置について説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating arrangement | positioning of a diffraction element. ラインセンサへ入射する光を入射面側から見た状態を示す写真(その2)である。It is the photograph (the 2) which shows the state which looked at the light which injects into a line sensor from the entrance plane side. シミュレーションに用いたトナー画像の分光分布を例示する図である。It is a figure which illustrates the spectral distribution of the toner image used for simulation. シミュレーション結果を例示する図である。It is a figure which illustrates a simulation result. フィルタについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating a filter. 第4の実施の形態に係る画像特性計測装置の光学系を画像担持媒体側から見た様子を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically a mode that the optical system of the image characteristic measuring device which concerns on 4th Embodiment was seen from the image carrier medium side. 第5の実施の形態に係る画像特性計測装置の光学系を画像担持媒体側から見た様子を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically a mode that the optical system of the image characteristic measuring device which concerns on 5th Embodiment was seen from the image carrier medium side. 第6の実施の形態に係る画像評価装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the image evaluation apparatus which concerns on 6th Embodiment. 第7の実施の形態に係る画像形成装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the image forming apparatus which concerns on 7th Embodiment.

以下、図面を参照して、実施の形態の説明を行う。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

〈第1の実施の形態〉
図1は、第1の実施の形態に係る画像特性計測装置を例示する図である。図2は、図1の一部を拡大して模式的に例示する図である。図1及び図2を参照するに、画像特性計測装置10は、ライン照明光源11と、セルフォックレンズ13と、ピンホールアレイ14と、結像光学系15と、回折素子16と、ラインセンサ17とを有する。90は、画像担持媒体(紙等)を示している。画像担持媒体90上の所定の領域には画像が形成されている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating an image characteristic measuring apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a part of FIG. 1 in an enlarged manner. Referring to FIGS. 1 and 2, the image characteristic measuring apparatus 10 includes a line illumination light source 11, a selfoc lens 13, a pinhole array 14, an imaging optical system 15, a diffraction element 16, and a line sensor 17. And have. Reference numeral 90 denotes an image bearing medium (paper or the like). An image is formed in a predetermined area on the image bearing medium 90.

なお、以降の説明において、正反射光とは、ライン照明光源11から画像担持媒体90に照射される照射光の入射角と同じ角度で、入射方向とは反対側に反射する反射光(つまり入射角をθとすると、反射角がπ―θとなる反射光)を指し、拡散反射光とは、正反射光以外の反射光を指す。   In the following description, specularly reflected light is reflected light that is reflected at the same angle as the incident angle of the irradiation light irradiated from the line illumination light source 11 to the image bearing medium 90 (that is, incident light). If the angle is θ, it refers to reflected light having a reflection angle of π−θ, and diffuse reflected light refers to reflected light other than regular reflected light.

ライン照明光源11は、画像担持媒体90及び画像担持媒体90上の画像の所定の領域に、可視域の光及び可視域外の光を含む照射光を照射する機能を有する。ライン照明光源11は、照射光が画像担持媒体90に対して略斜め45度より入射する位置に配置されている。ライン照明光源11としては、例えばLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)アレイを用いることができる。ライン照明光源11として、冷陰極管等の蛍光灯やランプ光源等を用いても構わない。   The line illumination light source 11 has a function of irradiating the image bearing medium 90 and a predetermined area of the image on the image bearing medium 90 with irradiation light including light in the visible range and light outside the visible range. The line illumination light source 11 is disposed at a position where the irradiation light is incident on the image bearing medium 90 at an angle of approximately 45 degrees. As the line illumination light source 11, for example, an LED (Light Emitting Diode) array can be used. As the line illumination light source 11, a fluorescent lamp such as a cold cathode tube, a lamp light source, or the like may be used.

ただし、ライン照明光源11は、分光に必要な波長領域の光(可視域の光及び可視域外の光を含む)を発するものであって、かつ観測領域全体にわたって均質に照明可能なものであることが好ましい。なお、ライン照明光源11と画像担持媒体90との間の光路上にコリメートレンズやシリンドリカルレンズ等を設けても構わない。ライン照明光源11は、本発明に係る光照射手段の代表的な一例である。もちろん、光照射手段は、コリメートレンズやシリンドリカルレンズ等を含んでも構わない。   However, the line illumination light source 11 emits light in a wavelength region necessary for spectroscopy (including light in the visible region and light outside the visible region) and can be uniformly illuminated over the entire observation region. Is preferred. A collimating lens, a cylindrical lens, or the like may be provided on the optical path between the line illumination light source 11 and the image bearing medium 90. The line illumination light source 11 is a typical example of the light irradiation means according to the present invention. Of course, the light irradiation means may include a collimating lens, a cylindrical lens, or the like.

セルフォックレンズ13は、ライン照明光源11から画像担持媒体90及び画像担持媒体90上の画像の所定の領域に照射された照射光の拡散反射光を、ピンホールアレイ14上に結像(集光)する機能を有する。画像担持媒体90及び画像担持媒体90上の画像の所定の領域からの拡散反射光は、セルフォックレンズ13によって、ピンホールアレイ14上に結像され領域分割される。セルフォックレンズ13に代えて、マイクロレンズアレイを適用してもよい。若しくは、テーパロッドアレイのような均質光学素子がピンホールアレイ14と一体的に配置された構成を取ることも可能である。セルフォックレンズ13、マイクロレンズアレイ、及びテーパロッドアレイは、本発明に係る第1の結像手段の代表的な一例である。   The SELFOC lens 13 forms an image (condensed light) on the pinhole array 14 of diffuse reflection light of the irradiation light irradiated from the line illumination light source 11 to the image bearing medium 90 and a predetermined region of the image on the image bearing medium 90. ) Function. The diffuse reflection light from the image bearing medium 90 and a predetermined region of the image on the image bearing medium 90 is imaged on the pinhole array 14 by the Selfoc lens 13 and divided into regions. Instead of the Selfoc lens 13, a microlens array may be applied. Alternatively, a configuration in which a homogeneous optical element such as a tapered rod array is integrally arranged with the pinhole array 14 may be adopted. The Selfoc lens 13, the microlens array, and the tapered rod array are typical examples of the first imaging unit according to the present invention.

セルフォックレンズアレイ13は、ピンホールアレイ14のホールピッチとレンズアレイピッチ、後段の結像光学系15との位置及び光学特性によるシェーディング性能からその適否を検討する必要がある。ピンホールアレイ14と画像担持媒体90が近接して配置されている構成とすることにより、セルフォックレンズ13やマイクロレンズアレイ等を廃止することも可能である。   It is necessary to examine the suitability of the Selfoc lens array 13 based on the shading performance based on the hole pitch and lens array pitch of the pinhole array 14, the position of the imaging optical system 15 in the subsequent stage, and the optical characteristics. By adopting a configuration in which the pinhole array 14 and the image bearing medium 90 are arranged close to each other, it is possible to eliminate the Selfoc lens 13 and the microlens array.

ピンホールアレイ14は、例えば遮光部に、光が透過する複数個の開口部(例えば矩形のスリット)が一列に並んだ構造を有し、ライン照明光源11により照射された照射光の画像担持媒体90及び画像担持媒体90上の画像の所定の領域からの拡散反射光を複数の領域に分割する機能を有する。以下、スリットが一列に並んだ構造のピンホールアレイ14を例に説明する。ピンホールアレイ14の各スリットに入射した光線は、複数の領域に分割される。1つのスリットが1つの分光センサ(後述)に対応しており、1つのスリットと分光センサのN個の画素は結像関係にある。更に、スリット及びN個の画素がそれぞれ並列して形成されていることによって、分光センサアレイ(後述)に対応できる。   The pinhole array 14 has a structure in which, for example, a plurality of openings (for example, rectangular slits) through which light is transmitted are arranged in a row in a light shielding portion, and an image bearing medium of irradiation light irradiated by the line illumination light source 11 90 and a function of dividing diffusely reflected light from a predetermined area of the image on the image bearing medium 90 into a plurality of areas. Hereinafter, the pinhole array 14 having a structure in which slits are arranged in a row will be described as an example. A light beam incident on each slit of the pinhole array 14 is divided into a plurality of regions. One slit corresponds to one spectroscopic sensor (described later), and one slit and the N pixels of the spectroscopic sensor are in an imaging relationship. Furthermore, since the slits and N pixels are formed in parallel, it is possible to cope with a spectroscopic sensor array (described later).

ピンホールアレイ14としては、黒化処理をした金属板に穴が開いたものや、ガラス基板上に所定の形状でクロムやカーボン含有樹脂等の黒色部材が形成されたもの等を用いることができる。なお、スリットは複数の大きさを有していても良い。この場合には、所望の波長分解能に応じてピンホールアレイ14の位置を切り替えることができる。又、開口部の形状は矩形に限られるわけではなく、楕円や円形、或いはその他の形状であっても良い。ピンホールアレイ14は、本発明に係る領域分割手段の代表的な一例である。   As the pinhole array 14, a blackened metal plate with holes or a glass substrate with a black member such as chromium or carbon-containing resin formed in a predetermined shape can be used. . The slit may have a plurality of sizes. In this case, the position of the pinhole array 14 can be switched according to the desired wavelength resolution. The shape of the opening is not limited to a rectangle, and may be an ellipse, a circle, or other shapes. The pinhole array 14 is a typical example of area dividing means according to the present invention.

結像光学系15は、複数枚のレンズから構成され、ピンホールアレイ14上の複数の領域に分割された各像を、回折素子16を介してラインセンサ17に結像(集光)する機能を有する。結像光学系15は、本発明に係る第2の結像手段の代表的な一例である。   The imaging optical system 15 includes a plurality of lenses, and forms (condenses) each image divided into a plurality of regions on the pinhole array 14 on the line sensor 17 via the diffraction element 16. Have The imaging optical system 15 is a typical example of the second imaging means according to the present invention.

回折素子16は、ラインセンサ17に近接して配置されており、図2中の点線で光路を模式的に示すように、入射光を回折させることで、ラインセンサ17の各分光センサ(後述)のN個の画素に異なる分光特性を有する光を入射させる。回折素子16は、ピンホールアレイ14上の複数の領域に分割された各像を、可視域及び可視域外で分光する機能を有する。回折素子16は、例えば透明基板上に鋸歯形状の構造が周期的に形成されたものである。回折素子16は、本発明に係る分光手段の代表的な一例である。   The diffractive element 16 is disposed in the vicinity of the line sensor 17 and diffracts incident light to diffract incident light as schematically shown by the dotted line in FIG. Light having different spectral characteristics is incident on the N pixels. The diffractive element 16 has a function of dispersing each image divided into a plurality of regions on the pinhole array 14 in the visible region and outside the visible region. The diffractive element 16 is obtained by periodically forming a sawtooth structure on a transparent substrate, for example. The diffraction element 16 is a typical example of the spectroscopic means according to the present invention.

ラインセンサ17は、複数の画素から構成され、回折素子16を介して入射する所定の波長帯の拡散反射光量を取得する機能を有する。ラインセンサ17としては、例えばMOS(Metal Oxide Semiconductor Device)、CMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor Device)、CCD(Charge Coupled Device)、CIS(Contact Image Sensor)等を用いることができる。   The line sensor 17 is composed of a plurality of pixels, and has a function of acquiring a diffused reflection light amount in a predetermined wavelength band incident through the diffraction element 16. As the line sensor 17, for example, a metal oxide semiconductor device (MOS), a complementary metal oxide semiconductor device (CMOS), a charge coupled device (CCD), a contact image sensor (CIS), or the like can be used.

ラインセンサ17は、複数の画素がX方向に一列に配列した画素構造を有する。ラインセンサ17は、X方向に並設されたN個の画素を一群とする分光センサ17a、17b、17c等がX方向に複数個配列された分光センサアレイを構成している。分光センサ17a、17b、17c等は、X方向に配列された互いに分光特性の異なる光を受光するN個の画素を有する。   The line sensor 17 has a pixel structure in which a plurality of pixels are arranged in a line in the X direction. The line sensor 17 constitutes a spectroscopic sensor array in which a plurality of spectroscopic sensors 17a, 17b, 17c, etc., each having a group of N pixels arranged in parallel in the X direction, are arranged in the X direction. The spectral sensors 17a, 17b, 17c and the like have N pixels that receive light having different spectral characteristics arranged in the X direction.

分光センサ17a、17b、17c等を構成する画素数であるNの値は、回折素子16で分光される波長領域の数に対応している。図2の例ではN=6である。分光センサ17a、17b、17c等を構成するN個の画素には、互いに異なる分光特性を持つN個の光が入射する。   The value of N, which is the number of pixels constituting the spectroscopic sensors 17a, 17b, 17c, etc. corresponds to the number of wavelength regions that are spectrally separated by the diffraction element 16. In the example of FIG. 2, N = 6. N light beams having different spectral characteristics are incident on N pixels constituting the spectral sensors 17a, 17b, 17c and the like.

図1に示す画像特性計測装置10において、点線は、画像担持媒体90からの拡散反射光の代表的な光路を模式的に示している。ライン照明光源11から出射された光は(コリメートレンズ等を経由する場合もある)、読み取り対象物である画像担持媒体90及び画像担持媒体90上の画像の所定の領域に、広がりのあるライン状に照明される。画像担持媒体90及び画像担持媒体90上の画像の所定の領域からの拡散反射光は、セルフォックレンズ13によってピンホールアレイ14上に結像され領域分割される。又、ピンホールアレイ14上の領域分割された像は回折素子16によって分光され、結像光学系15によってラインセンサ17の画素上に結像される。   In the image characteristic measuring apparatus 10 shown in FIG. 1, a dotted line schematically shows a typical optical path of diffuse reflected light from the image bearing medium 90. The light emitted from the line illumination light source 11 (which may pass through a collimator lens or the like) has a line shape that spreads in a predetermined area of the image on the image carrier medium 90 and the image carrier medium 90 that is an object to be read. Illuminated. Diffuse reflected light from the image bearing medium 90 and a predetermined area of the image on the image bearing medium 90 is imaged on the pinhole array 14 by the SELFOC lens 13 and divided into areas. The region-divided image on the pinhole array 14 is dispersed by the diffraction element 16 and imaged on the pixels of the line sensor 17 by the imaging optical system 15.

ここで、回折素子16の鋸歯形状部の周期をpとすると、回折素子16へ角度αで入射する波長λの光は、式(数1)で表される角度θmに回折する。式(数1)において、mは回折格子の次数であり、正負の整数の値を採ることができる。   Here, if the period of the sawtooth-shaped portion of the diffraction element 16 is p, light having a wavelength λ incident on the diffraction element 16 at an angle α is diffracted to an angle θm expressed by the equation (Equation 1). In the equation (Equation 1), m is the order of the diffraction grating, and can be a positive or negative integer value.

回折素子16の形状を図2に示すような鋸歯形状とすることで、+1次の回折光強度を強くすることが可能であり、最も望ましい。鋸歯形状の他に、階段状の形状を取ることも可能である。又、ラインセンサ17の画素周期dを10μmとすると、回折素子16の周期pが10μmで、回折素子16の回折部とラインセンサ17との距離が2mmのときに、可視光をおおよそ6画素に分光して入射することが可能である。 By making the shape of the diffractive element 16 into a sawtooth shape as shown in FIG. 2, it is possible to increase the intensity of the + 1st order diffracted light, which is most desirable. In addition to the sawtooth shape, it is possible to take a stepped shape. Further, if the pixel period d of the line sensor 17 is 10 μm, the visible light is reduced to approximately 6 pixels when the period p of the diffraction element 16 is 10 μm and the distance between the diffraction part of the diffraction element 16 and the line sensor 17 is 2 mm. It is possible to enter by spectroscopic.

図3は、ラインセンサへ入射する光を入射面側から見た状態を示す写真(その1)である。図3は、回折素子16が、回折素子16の回折方向が、光学系全体の光軸(Z方向)に垂直な面内(XY平面内)で、ラインセンサ17の画素が配列している方向(X方向)と平行となるように配置されている場合の例である。図3の例では、非回折光(0次光)、+2次光、−2次光や隣接する開口を透過してきた隣接する光束の回折像等がラインセンサ上で重なり合いクロストークを生じて、正確な分光特性の取得が困難となる。   FIG. 3 is a photograph (No. 1) showing a state in which light incident on the line sensor is viewed from the incident surface side. FIG. 3 shows a direction in which the diffraction element 16 has the diffraction direction of the diffraction element 16 in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis (Z direction) of the entire optical system and the pixels of the line sensor 17 are arranged. It is an example in the case of being arranged so as to be parallel to (X direction). In the example of FIG. 3, non-diffracted light (0th-order light), + second-order light, -second-order light, and diffraction images of adjacent light fluxes that have passed through adjacent apertures overlap on the line sensor to cause crosstalk, It is difficult to obtain accurate spectral characteristics.

そこで、非回折光(0次光)やその他所望の次数以外の回折光を遮断するために、回折素子が、回折素子の回折方向が、光学系全体の光軸(Z方向)に垂直な面内(XY平面内)で、ラインセンサ17の画素が配列している方向(X方向)と非平行となるように(ラインセンサ17の画素が配列している方向に対して所定の角度を有するように)配置されていることが好ましい。これに関して図4〜図6を用いて説明する。   Therefore, in order to block non-diffracted light (0th order light) and other diffracted light other than the desired order, the diffractive element has a surface in which the diffraction direction of the diffractive element is perpendicular to the optical axis (Z direction) of the entire optical system. Within (in the XY plane) a predetermined angle with respect to the direction in which the pixels of the line sensor 17 are arranged so as to be non-parallel to the direction in which the pixels of the line sensor 17 are arranged (X direction) As is preferred). This will be described with reference to FIGS.

図4は、回折素子の配置について説明するための図であり、ラインセンサ17及びラインセンサ17へ入射する光を入射面側から見た状態を示している。図4に示すように、所望の回折光である+1次光B以外の回折光を遮断するためには、回折素子が、回折素子の回折方向が、光学系全体の光軸(Z方向)に垂直な面内(XY平面内)で、ラインセンサ17のN個の画素が配列している方向(X方向)と非平行となるように(ラインセンサ17のN個の画素が配列している方向に対して所定の角度βを有するように)配置されていることが好ましい。   FIG. 4 is a diagram for explaining the arrangement of the diffraction elements, and shows a state in which the line sensor 17 and the light incident on the line sensor 17 are viewed from the incident surface side. As shown in FIG. 4, in order to block the diffracted light other than the + 1st order light B which is the desired diffracted light, the diffractive element has a diffraction direction of the diffractive element on the optical axis (Z direction) of the entire optical system. In a vertical plane (in the XY plane), the N pixels of the line sensor 17 are arranged so as to be non-parallel to the direction (X direction) in which the N pixels of the line sensor 17 are arranged. It is preferably arranged (with a predetermined angle β) with respect to the direction.

図4では、回折素子を透過する光として、所望の回折光である+1次光Bの他に、非回折光(0次光)A、+1次光Bより弱い強度ではあるが所望の回折光でない−1次光C、+2次光D、−2次光E等が発生している。回折素子の回折方向は、図4に示すように、光学系全体の光軸(Z方向)に垂直な面内(XY平面内)で、ラインセンサ17の画素配列方向(X方向)に対して微小な角度βだけ傾いている。微小な角度βは、ある+2次光Dが隣接する+1次光Bと同一の画素に入射しないような角度に決定する必要がある。   In FIG. 4, as the light transmitted through the diffraction element, in addition to the + 1st order light B that is the desired diffracted light, the desired diffracted light is weaker than the non-diffracted light (0th order light) A and the + 1st order light B. -First order light C, + secondary light D, -secondary light E, etc. are generated. As shown in FIG. 4, the diffraction direction of the diffraction element is in a plane (in the XY plane) perpendicular to the optical axis (Z direction) of the entire optical system, and with respect to the pixel arrangement direction (X direction) of the line sensor 17. It is tilted by a minute angle β. The minute angle β needs to be determined so that a certain + secondary light D does not enter the same pixel as the adjacent + first order light B.

図4のように回折方向を傾けるためには、例えば図2で示した回折素子16全体を、図5に示すように、光学系全体の光軸(Z方向)に垂直なXY平面内でX軸に対して微小な角度βだけ回転させればよい。又、回折素子16全体は回転させずに、回折素子16の歯の角度を光学系全体の光軸(Z方向)に垂直なXY平面内でX軸に対して微小な角度βだけ傾けてもよい。これによって、所望の回折光である+1次光Bはラインセンサ17の画素へ入射するが、所望の回折光でない非回折光(0次光)A及び−1次光Cや、+2次光D、−2次光E等はほとんど入射しない配置とすることが可能である。   In order to incline the diffraction direction as shown in FIG. 4, for example, the entire diffraction element 16 shown in FIG. 2 is X in the XY plane perpendicular to the optical axis (Z direction) of the entire optical system as shown in FIG. What is necessary is just to rotate only the minute angle (beta) with respect to the axis | shaft. In addition, without rotating the entire diffraction element 16, the tooth angle of the diffraction element 16 may be tilted by a minute angle β with respect to the X axis in the XY plane perpendicular to the optical axis (Z direction) of the entire optical system. Good. As a result, the + 1st order light B that is the desired diffracted light is incident on the pixels of the line sensor 17, but the non-diffracted light (0th order light) A and −1st order light C that are not the desired diffracted light, and the + secondary light D , -Secondary light E or the like can be arranged so that it hardly enters.

図6は、ラインセンサへ入射する光を入射面側から見た状態を示す写真(その2)である。図6は、回折素子16を、回折素子16の回折方向が、光学系全体の光軸(Z方向)に垂直な面内(XY平面内)で、ラインセンサ17のN個の画素が配列している方向(X方向)に対して微小な角度β(角度β=10[deg])を有するように配置した場合の例である。図6に示すように、角度βを所定の値に設定することにより、図3に示すようなクロストークの発生を防止することができる。なお、図6では回折素子16をβ=10[deg]傾けた例を示したが、角度βの最適値は使用する光学素子、光学素子のレイアウト等の条件から決めることが可能である。   FIG. 6 is a photograph (No. 2) showing a state in which light incident on the line sensor is viewed from the incident surface side. FIG. 6 shows the diffraction element 16 in which the diffraction direction of the diffraction element 16 is in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis (Z direction) of the entire optical system, and N pixels of the line sensor 17 are arranged. This is an example in the case of being arranged so as to have a minute angle β (angle β = 10 [deg]) with respect to the direction (X direction). As shown in FIG. 6, the occurrence of crosstalk as shown in FIG. 3 can be prevented by setting the angle β to a predetermined value. Although FIG. 6 shows an example in which the diffraction element 16 is tilted by β = 10 [deg], the optimum value of the angle β can be determined from conditions such as the optical element to be used, the layout of the optical element, and the like.

画像特性計測装置10は、紫外光から赤外光までの回折像を取得する必要がある。そのため、回折素子16は、略350nmから略800nmまでの波長に対応する回折性能を有するように格子周波数及びブレーズ角度が設定されており、可視域及び可視域外の回折像を取得することができる。又、回折素子16として、鋸歯状の回折格子に代えてホログラフィー回折格子を適用することもできる。ホログラフィー回折格子は、ピーク回折効率が鋸歯状の回折格子に比較し多少低下するものの、可視域及び可視域外の広い波長領域で一定の回折性能を確保することが可能となる。   The image characteristic measuring apparatus 10 needs to acquire a diffraction image from ultraviolet light to infrared light. Therefore, the diffraction element 16 has a grating frequency and a blaze angle set so as to have diffraction performance corresponding to wavelengths from about 350 nm to about 800 nm, and can acquire diffraction images outside the visible region and the visible region. Further, as the diffraction element 16, a holographic diffraction grating can be applied instead of the sawtooth diffraction grating. Although the holographic diffraction grating has a somewhat lower peak diffraction efficiency than the sawtooth diffraction grating, it is possible to ensure a certain diffraction performance in the visible region and in a wide wavelength region outside the visible region.

画像特性計測装置10では、以下のような波長範囲が必要になる。第1に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)等の色材、例えば、色トナーによる画像の色情報の取得には、略400nmから略700nmの波長範囲が必要になる。第2に、紙と透明トナー分布領域の識別、すなわち透明トナーにより形成された透明画像の有無の識別には、紫外領域から可視域の短波長領域の略350nmから略400nmの波長範囲が必要になる。第3に、黒トナー領域とそのほかの色トナー、透明トナー及び紙との識別には、可視域の長波長領域から赤外領域の略700nm以上の波長範囲が必要になる。このように、計測対象物の色情報の取得には可視域を含む光が必要であり、計測対象物の光沢付与等の付加価値情報の取得には可視外域を含む光が必要である。   The image characteristic measuring apparatus 10 requires the following wavelength range. First, in order to acquire color information of an image using color materials such as yellow (Y), magenta (M), and cyan (C), for example, color toner, a wavelength range of about 400 nm to about 700 nm is required. Second, in order to distinguish between paper and the transparent toner distribution area, that is, the presence / absence of a transparent image formed by the transparent toner, a wavelength range from about 350 nm to about 400 nm in a short wavelength region from the ultraviolet region to the visible region is required. Become. Thirdly, in order to distinguish the black toner region from the other color toners, the transparent toner and the paper, a wavelength range from the long wavelength region in the visible region to about 700 nm or more in the infrared region is required. As described above, the light including the visible region is necessary for obtaining the color information of the measurement object, and the light including the visible outside region is necessary for obtaining the value-added information such as glossing of the measurement object.

それら波長範囲を決定する要因として、略400nmから略700nmでは画像の色情報を取得する分光計測を実行可能であるが、透明トナーのみが分布する場合、紙露出部での拡散反射光の分光情報に対し透明トナーが分布する領域での分光情報と差異が小さく、両者を分離することが困難であり、透明トナーにより形成された画像の状態を検出できない。そのため、トナーを構成する樹脂の光の吸収波長帯は紫外域にあることを利用し、略350nmから略400nmの波長範囲の回折像の受光強度から、透明画像の有無を識別する。すなわち、略350nmから略400nmの波長範囲の回折像の受光強度が高ければ紙露出部、低ければ透明トナーにより画像形成された画像領域として分離することが可能となり、透明画像の有無を検出できる。   As a factor for determining these wavelength ranges, spectral measurement for obtaining color information of an image can be performed at about 400 nm to about 700 nm, but when only transparent toner is distributed, spectral information of diffuse reflected light at the exposed portion of the paper. On the other hand, the difference between the spectral information in the region where the transparent toner is distributed is small, and it is difficult to separate the two, and the state of the image formed with the transparent toner cannot be detected. Therefore, utilizing the fact that the light absorption wavelength band of the resin constituting the toner is in the ultraviolet region, the presence or absence of a transparent image is identified from the received light intensity of the diffraction image in the wavelength range of about 350 nm to about 400 nm. That is, if the received light intensity of the diffraction image in the wavelength range of about 350 nm to about 400 nm is high, it can be separated as an image area where the paper is exposed and if it is low, the presence or absence of a transparent image can be detected.

一般的な紙の紫外域での分光反射率は30〜40%程度得られ、トナーを構成する樹脂の分光反射率は10%以下となる。そこで、これらの値を指標として、回折像の受光強度の高低を判断することができる。例えば、分光反射率が20%以上であれば回折像の受光強度が高い、分光反射率が20%未満であれば回折像の受光強度が低いと判断することができる。但し、可視域の短波長側、例えば波長を400nmとする場合は、一般的な紙の分光反射率とトナーを構成する樹脂の分光反射率との差が10%程度と小さい場合もある。このような場合には、使用する紙と透明画像領域の分光反射率差を予め計測する工程を別途設け、計測結果に基づいて、回折像の受光強度の高低を判断する閾値を設定すればよい。なお、赤外域では、紙、色トナー(イエロー、マゼンダ、シアン等)、及び透明トナーでは特性に顕著な差異が見られる吸収波長帯がない。しかし、黒トナーは赤外域において構成材料であるカーボンの吸収が大きいため、赤外域の回折像の受光強度から黒トナーの存在の有無を紙及び他のトナー像から分離、識別することが可能となる。   A spectral reflectance of about 30 to 40% in the ultraviolet region of general paper is obtained, and the spectral reflectance of the resin constituting the toner is 10% or less. Therefore, it is possible to determine whether the received light intensity of the diffraction image is high or low using these values as indices. For example, if the spectral reflectance is 20% or more, it can be determined that the received light intensity of the diffraction image is high, and if the spectral reflectance is less than 20%, the received light intensity of the diffraction image is low. However, when the visible wavelength is shorter, for example, when the wavelength is 400 nm, the difference between the spectral reflectance of general paper and the spectral reflectance of the resin constituting the toner may be as small as about 10%. In such a case, a step of measuring the spectral reflectance difference between the paper to be used and the transparent image region in advance is separately provided, and a threshold value for determining the level of received light intensity of the diffraction image may be set based on the measurement result. . Note that, in the infrared region, there is no absorption wavelength band in which a remarkable difference is seen in the characteristics of paper, color toner (yellow, magenta, cyan, etc.), and transparent toner. However, since black toner absorbs carbon, which is a constituent material, in the infrared region, the presence or absence of black toner can be separated and identified from paper and other toner images from the received light intensity of the diffraction image in the infrared region. Become.

分光センサ17a、17b、17c等を構成する画素数Nは、ピンホールアレイ14のピッチ及び径、結像光学系15の倍率、回折素子16のピッチ、回折素子16とラインセンサ17との設置距離等から決まるが、ラインセンサ17上に構成するユニット数、計測する波長範囲等の条件に合わせ柔軟に調整することができる。   The number N of pixels constituting the spectroscopic sensors 17a, 17b, 17c, etc. is the pitch and diameter of the pinhole array 14, the magnification of the imaging optical system 15, the pitch of the diffraction element 16, and the installation distance between the diffraction element 16 and the line sensor 17. However, it can be flexibly adjusted according to conditions such as the number of units configured on the line sensor 17 and the wavelength range to be measured.

透明トナーにより形成された画像の光沢付与等の付加価値情報の取得には、紫外光から可視域の短波長領域までの波長を適用するが、特定の波長に限定して、回折像の受光強度により透明画像の有無を判断することが最も簡易な方法である。しかしながら、蛍光材料等、添加剤による紙の分光特性変動等があるため、信頼性を高めるために複数波長を適用することが望ましい。   For the acquisition of value-added information such as glossiness for images formed with transparent toner, wavelengths from ultraviolet light to the short wavelength range of the visible range are applied, but the received light intensity of the diffraction image is limited to a specific wavelength. The simplest method is to determine the presence or absence of a transparent image. However, since there are fluctuations in the spectral characteristics of paper due to additives such as fluorescent materials, it is desirable to apply multiple wavelengths in order to increase reliability.

又、可視域の長波長領域から赤外域での黒トナー検知は、イエロー、マゼンダ、及びシアンにより形成された黒画像と黒トナーにより形成された黒画像の判別に適用できる。後述する画像評価装置及び画像形成装置へのフィードバック時に、詳細な画像補正への展開が可能となる。   Further, black toner detection from the long wavelength region of the visible region to the infrared region can be applied to distinguish between a black image formed with yellow, magenta, and cyan and a black image formed with black toner. When feedback to an image evaluation apparatus and an image forming apparatus to be described later, it is possible to develop detailed image correction.

なお、図1に例示する光学系は、ライン照明光源11から出射される照射光が画像担持媒体90に対して略斜め45度より入射し、ラインセンサ17が画像担持媒体90から垂直方向に拡散反射する光を受光する所謂45/0光学系である。しかしながら、本実施の形態に係る画像特性計測装置において、光学系の構成は図1に例示するものに限定されず、例えば、ライン照明光源11から出射される照射光が画像担持媒体90に対して垂直に入射し、ラインセンサ17が画像担持媒体90から45度方向に拡散反射する光を受光する所謂0/45光学系等としても構わない。   In the optical system illustrated in FIG. 1, the irradiation light emitted from the line illumination light source 11 is incident on the image bearing medium 90 at an angle of approximately 45 degrees, and the line sensor 17 diffuses from the image bearing medium 90 in the vertical direction. This is a so-called 45/0 optical system that receives reflected light. However, in the image characteristic measuring apparatus according to the present embodiment, the configuration of the optical system is not limited to that illustrated in FIG. 1. For example, the irradiation light emitted from the line illumination light source 11 is applied to the image carrier medium 90. A so-called 0/45 optical system or the like that receives light that is incident perpendicularly and is diffusely reflected by the line sensor 17 in the direction of 45 degrees from the image bearing medium 90 may be used.

このように、第1の実施の形態によれば、計測対象物である画像担持媒体及び画像担持媒体上の画像の所定の領域から散乱される光(拡散反射光)の分光データを高速にかつ色間の位置合わせによる誤差を生じさせることなく高精度に取得することにより、色トナー等により形成された画像の色情報及び透明トナー等により形成された光沢付与等の付加価値情報を画像全幅で計測することを可能とする画像特性計測装置及び画像特性計測方法を実現することができる。   As described above, according to the first embodiment, the spectral data of the light (diffuse reflected light) scattered from the predetermined region of the image on the image bearing medium and the image bearing medium that is the measurement target can be obtained at high speed. By obtaining with high accuracy without causing errors due to alignment between colors, color information of images formed with color toners and value added information such as glossiness formed with transparent toners, etc. are obtained over the entire image width. An image characteristic measurement device and an image characteristic measurement method that enable measurement can be realized.

又、画像担持媒体上の画像の色情報に加え、光沢付与等の付加価値情報を同時かつ画像全幅で計測可能とし、光沢付与等の付加価値を付与する透明トナー等による透明画像の分布を色情報と同様に顕在化することにより、画質の評価を行うことができ、画質向上、画質の改善に資することが可能となる。   In addition to the color information of the image on the image bearing medium, value-added information such as gloss can be measured simultaneously and at the full width of the image. By revealing in the same way as information, it is possible to evaluate the image quality and contribute to improving the image quality and improving the image quality.

〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、Nの数を最小に抑えてウィナー推定などの推定手段によって分光分布の推定を行う処理を有する画像特性計測装置の例を示す。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example of an image characteristic measurement apparatus having processing for estimating spectral distribution by estimation means such as Wiener estimation while minimizing the number of N is shown.

マルチバンド分光では、Nの数が多いほど分光分布の詳細な測定結果を得ることが可能となり好ましい。しかしながら、ラインセンサ17の画素数が一定であるとき、Nの数が増えることによってアレイ化することが可能な分光センサの数は減少することになる。よって、画像特性計測装置は、Nの数を最小に抑えてウィナー推定などの推定手段によって分光分布の推定を行う処理(分光推定処理)を有することが好ましい。分光推定処理に関しては多くの手法が提案されており、例えば非特許文献である『ディジタルカラー画像の解析・評価:東京大学出版会:p154〜p157』に詳細が述べられている。   In multiband spectroscopy, the larger the number of N, the more preferable it is possible to obtain a detailed measurement result of the spectral distribution. However, when the number of pixels of the line sensor 17 is constant, the number of spectral sensors that can be arrayed decreases as the number of N increases. Therefore, it is preferable that the image characteristic measurement apparatus has a process (spectral estimation process) of estimating the spectral distribution by an estimation means such as Wiener estimation while minimizing the number of N. Many methods have been proposed for spectral estimation processing, and details are described in, for example, “Analysis and Evaluation of Digital Color Images: University of Tokyo Press: p154-p157” which is a non-patent document.

以下に、1つの分光センサからの出力viから分光分布を推定する手法の一例を示す。1つの分光センサを構成しているN個の画素からの信号出力vi(i=1〜N)を格納した行ベクトルvと、変換行列Gから、各波長帯の分光反射率(例えば400〜700nmで10nmピッチの31個)を格納した行ベクトルrは式(数2)で表される。   An example of a technique for estimating the spectral distribution from the output vi from one spectroscopic sensor is shown below. From the row vector v storing the signal outputs vi (i = 1 to N) from the N pixels constituting one spectroscopic sensor and the conversion matrix G, the spectral reflectance (for example, 400 to 700 nm) of each wavelength band. The row vector r storing 31 of 10-nm pitch is expressed by the equation (Equation 2).

変換行列Gは、式(数3)〜式(数5)に示すように、予め分光分布が既知な多数(n個)のサンプルに対して分光分布を格納した行列Rと、同様のサンプルを本測定装置で測定したときのvを格納した行列Vから、最小二乗法を用いて誤差の二乗ノルム‖・‖2を最小化することによって求まる。 The transformation matrix G is a matrix R that stores spectral distributions for a large number (n) of samples whose spectral distributions are known in advance, as shown in the equations (Equation 3) to (Equation 5). It is obtained by minimizing the square norm of error ‖ · ‖2 from the matrix V storing v when measured by this measuring apparatus, using the least square method.

Vを説明変数、Rを目的変数としたVからRへの回帰式の回帰係数行列である変換行列Gは、行列Vの二乗最小ノルム解を与えるMoore-Penroseの一般化逆行列を用いて式(数6)のように計算される。 A transformation matrix G, which is a regression coefficient matrix of a regression equation from V to R, where V is an explanatory variable and R is an objective variable, is expressed using a Moore-Penrose generalized inverse matrix that gives a squared least norm solution of the matrix V. It is calculated as (Equation 6).

ここで、上付きTは行列の転置を、上付き−1は逆行列を表す。これで求まった変換行列Gを記憶させておくことで、実際の測定時には変換行列Gと信号出力vの積を取ることで任意の被測定物の分光分布rが推定される。 Here, the superscript T represents the transpose of the matrix, and the superscript -1 represents the inverse matrix. By storing the conversion matrix G obtained in this way, the spectral distribution r of an arbitrary object to be measured is estimated by taking the product of the conversion matrix G and the signal output v during actual measurement.

一例として、電子写真方式の画像形成装置によって出力したトナー画像を、本実施形態に係る分光センサアレイで読み取って分光分布を推定し、推定した分光分布から推定誤差である色差を算出するシミュレーションを行った。シミュレーションでは、Nの値を変えたときの測色結果と、より詳細な分光装置から得られる測色結果との色差(ΔE)を求めている。   As an example, a toner image output by an electrophotographic image forming apparatus is read by the spectral sensor array according to the present embodiment, a spectral distribution is estimated, and a color difference that is an estimation error is calculated from the estimated spectral distribution. It was. In the simulation, the color difference (ΔE) between the color measurement result when the value of N is changed and the color measurement result obtained from a more detailed spectroscopic device is obtained.

図7は、シミュレーションに用いたトナー画像の分光分布を例示する図である。図8は、シミュレーション結果を例示する図である。図8を参照するに、Nが6以上では推定値の誤差に大きな違いが無いことがわかる。この結果は、読み取り対象物や、センサが受光する信号の分光分布などに大きく依存するため全ての場合で当てはまるとは言えないが、トナーなどの画像形成装置の出力結果を測色するには、Nの数が6以上のとき分光推定値の誤差が十分小さく、好適な分光センサアレイを実現できることを示している。   FIG. 7 is a diagram illustrating the spectral distribution of the toner image used in the simulation. FIG. 8 is a diagram illustrating a simulation result. Referring to FIG. 8, it can be seen that when N is 6 or more, there is no significant difference in the error of the estimated value. This result depends largely on the object to be read and the spectral distribution of the signal received by the sensor, so it may not be true in all cases, but to measure the output results of image forming devices such as toner, When the number of N is 6 or more, the error of the spectral estimation value is sufficiently small, indicating that a suitable spectral sensor array can be realized.

このように、第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に以下の効果を奏する。すなわち、第2の実施の形態に係る画像特性計測装置は、N個の画素からの出力に基づいて、より波長分解能が高く高密度な波長分布を推定する分光特性推定手段を有する。その結果、Nの数が例えば可視域で6個程度であっても、略連続的な分光分布を推定することができる。   As described above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment are obtained, but the following effects are further obtained. That is, the image characteristic measuring apparatus according to the second embodiment has spectral characteristic estimation means for estimating a wavelength distribution with higher wavelength resolution and higher density based on outputs from N pixels. As a result, even if the number of N is, for example, about 6 in the visible range, a substantially continuous spectral distribution can be estimated.

特に、画像形成装置によって形成された画像を測定する際には、Nの値として6以上の値をとるとき略連続的な分光分布の推定を効率良く行うことが可能であり、精度の高い画像特性計測装置を実現することができる。   In particular, when measuring an image formed by the image forming apparatus, it is possible to efficiently estimate a substantially continuous spectral distribution when the value of N is 6 or more, and a highly accurate image. A characteristic measuring device can be realized.

〈第3の実施の形態〉
第3の実施の形態では、ラインセンサ17の入射面の前面に所定の波長範囲の光を遮蔽するフィルタを設けた画像特性計測装置の例を示す。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an example of an image characteristic measuring apparatus in which a filter that shields light in a predetermined wavelength range is provided on the front surface of the incident surface of the line sensor 17 will be described.

図9は、フィルタについて説明するための図であり、ラインセンサ17、ラインセンサ17へ入射する光、フィルタ18b、18c、19b、19cを入射面側から見た状態を示している。図9に示すように、第3の実施の形態に係る画像特性計測装置では、ラインセンサ17の入射面の前面に所定の波長範囲の光を遮蔽するフィルタ18b、18c、19b、及び19cが設けられている。   FIG. 9 is a diagram for explaining the filter, and shows a state in which the line sensor 17, the light incident on the line sensor 17, and the filters 18b, 18c, 19b, and 19c are viewed from the incident surface side. As shown in FIG. 9, in the image characteristic measuring apparatus according to the third embodiment, filters 18b, 18c, 19b, and 19c that shield light in a predetermined wavelength range are provided on the front surface of the incident surface of the line sensor 17. It has been.

図9において、フィルタ18b及び18cは、400nm以下の波長範囲の光を遮蔽するフィルタであり、ラインセンサ17の可視域の回折像を受光する領域(可視光受光領域)の前面に設けられている。フィルタ18b及び18cは、本発明に係る紫外光遮蔽手段の代表的な一例である。フィルタ19b及び19cは、700nm以下の波長範囲の光を遮蔽するフィルタであり、ラインセンサ17の可視域の長波長側及び赤外での回折像を受光する領域(赤外光受光領域)の前面に設けられている。フィルタ19b及び19cは、本発明に係る可視光遮蔽手段の代表的な一例である。   In FIG. 9, filters 18 b and 18 c are filters that shield light in a wavelength range of 400 nm or less, and are provided in front of a region (visible light receiving region) that receives a visible diffraction image of the line sensor 17. . The filters 18b and 18c are typical examples of the ultraviolet light shielding means according to the present invention. The filters 19b and 19c are filters that shield light in the wavelength range of 700 nm or less, and are in front of the long wavelength side of the visible range of the line sensor 17 and the region receiving infrared diffraction images (infrared light receiving region). Is provided. The filters 19b and 19c are typical examples of visible light shielding means according to the present invention.

フィルタ18b、18c、19b、及び19cを設けることにより、+1次光B(1次回折像)と+2次光D(2次回折像)とのクロストークを排除することが可能となる。前述の式(数1)からわかるように、例えば330nmの光の+2次光(2次回折像)は660nmの光の+1次光(1次回折像)上に結像し、660nmの分光情報に対する誤差要因となる。つまり、図9において、+1次光Bの波長が660nmであるとすると、+1次光Bとクロストークしているのは330nmの光の+2次光Dである。   By providing the filters 18b, 18c, 19b, and 19c, crosstalk between the + first order light B (first order diffraction image) and the + second order light D (second order diffraction image) can be eliminated. As can be seen from the above formula (Equation 1), for example, + second order light (second order diffraction image) of 330 nm light is imaged on + 1st order light (first order diffraction image) of 660 nm light, and spectral information of 660 nm is obtained. This is an error factor. That is, in FIG. 9, if the wavelength of the + 1st order light B is 660 nm, the + secondary light D of the 330 nm light cross-talks with the + 1st order light B.

この場合には、ラインセンサ17の可視域の回折像を受光する領域(可視光受光領域)の前面に400nm以下の波長範囲の光を遮蔽するフィルタ18b及び18cを設ければ、誤差要因である330nmの光の+2次光Dを遮蔽し、660nmの+1次光Bのみを受光することができる。同様に、ラインセンサ17の赤外域の回折像を受光する領域(赤外光受光領域)の前面に700nm以下の波長範囲の光を遮蔽するフィルタ19b及び19cを設ければ、誤差要因である可視光の+2次光Dを遮蔽し、所望の+1次光Bのみを受光することができる。その結果、広い波長範囲での分光情報をクロストークなく精度良く取得することが可能となる。   In this case, if filters 18b and 18c that shield light in the wavelength range of 400 nm or less are provided in front of the region (visible light receiving region) that receives the diffraction image in the visible region of the line sensor 17, it is an error factor. It can block + secondary light D of 330 nm light, and can receive only + 1st order light B of 660 nm. Similarly, if filters 19b and 19c that shield light in a wavelength range of 700 nm or less are provided in front of a region (infrared light receiving region) that receives the diffraction image in the infrared region of the line sensor 17, the visible factor that is an error factor is provided. The + secondary light D of the light is shielded, and only the desired + first order light B can be received. As a result, spectral information in a wide wavelength range can be acquired with high accuracy without crosstalk.

このように、第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に以下の効果を奏する。すなわち、ラインセンサの入射面の前面に所定の波長範囲の光を遮蔽するフィルタを設けることにより、計測範囲の+1次光(1次回折像)と、その+1次光(1次回折像)に重畳する短波長側の+2次光(2次回折像)とのクロストークを排除することが可能となり、より高精度で高信頼性を有する画像特性計測装置及び画像特性計測方法を実現することができる。   As described above, according to the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment are obtained, but the following effects are further obtained. That is, by providing a filter that shields light in a predetermined wavelength range in front of the incident surface of the line sensor, + 1st order light (first order diffraction image) and 1st order light (first order diffraction image) in the measurement range are provided. It is possible to eliminate crosstalk with + second order light (second order diffraction image) on the short wavelength side to be superimposed, and to realize an image characteristic measuring apparatus and an image characteristic measuring method having higher accuracy and higher reliability. it can.

〈第4の実施の形態〉
第4の実施の形態では、画像担持媒体90及び画像担持媒体90上の画像の所定の領域からの拡散反射光を2つの光路に分岐する光路分岐手段を設けた画像特性計測装置の例を示す。
<Fourth embodiment>
In the fourth embodiment, an example of an image characteristic measuring apparatus provided with an optical path branching unit that splits diffuse reflected light from a predetermined area of an image on the image bearing medium 90 and the image bearing medium 90 into two optical paths is shown. .

図10は、第4の実施の形態に係る画像特性計測装置の光学系を画像担持媒体側から見た様子を模式的に示す斜視図である。図10に示すように、第4の実施の形態に係る画像特性計測装置の光学系は、図1に示す画像特性計測装置の光学系に対して、光路分岐手段20、回折素子26、及びラインセンサ27が追加されたものである。なお、ラインセンサ27は、ラインセンサ17と同じものであるが、説明の便宜上、別の符号としている。   FIG. 10 is a perspective view schematically showing a state in which the optical system of the image characteristic measuring apparatus according to the fourth embodiment is viewed from the image bearing medium side. As shown in FIG. 10, the optical system of the image characteristic measuring apparatus according to the fourth embodiment is different from the optical system of the image characteristic measuring apparatus shown in FIG. A sensor 27 is added. The line sensor 27 is the same as the line sensor 17, but is given another reference for convenience of explanation.

図10において、ライン照明光源11から出射された光は(コリメートレンズ等を経由する場合もある)、読み取り対象物である画像担持媒体(図示せず)及び画像担持媒体(図示せず)上の画像の所定の領域に、広がりのあるライン状に照明される。画像担持媒体(図示せず)及び画像担持媒体(図示せず)上の画像の所定の領域からの拡散反射光は、セルフォックレンズ13によってピンホールアレイ14上に結像され領域分割される。又、ピンホールアレイ14上の領域分割された像は結像光学系15を経由して光路分岐手段20に入射する(光路P)。光路分岐手段20としては、例えばビームスプリッタ等を用いることができる。   In FIG. 10, the light emitted from the line illumination light source 11 (which may pass through a collimating lens or the like) is on an image carrier medium (not shown) and an image carrier medium (not shown) that are reading objects. A predetermined area of the image is illuminated in a broad line shape. Diffuse reflected light from an image bearing medium (not shown) and a predetermined region of the image on the image bearing medium (not shown) is imaged on the pinhole array 14 by the SELFOC lens 13 and divided into regions. The region-divided image on the pinhole array 14 enters the optical path branching means 20 via the imaging optical system 15 (optical path P). As the optical path branching unit 20, for example, a beam splitter or the like can be used.

光路分岐手段20に入射した拡散反射光の一部は光路分岐手段20を透過し、回折素子16を経由してラインセンサ17に入射する(光路Q)。すなわち、拡散反射光の一部は回折素子16によって分光され、結像光学系15によってラインセンサ17の画素上に結像される。一方、光路分岐手段20に入射した拡散反射光の残部は光路分岐手段20で反射し、回折素子26を経由してラインセンサ27に入射する(光路R)。すなわち、拡散反射光の残部は回折素子26によって分光され、結像光学系15によってラインセンサ27の画素上に結像される。   Part of the diffusely reflected light incident on the optical path branching unit 20 passes through the optical path branching unit 20 and enters the line sensor 17 via the diffraction element 16 (optical path Q). That is, part of the diffuse reflected light is dispersed by the diffraction element 16 and imaged on the pixels of the line sensor 17 by the imaging optical system 15. On the other hand, the remaining part of the diffusely reflected light that has entered the optical path branching unit 20 is reflected by the optical path branching unit 20 and enters the line sensor 27 via the diffraction element 26 (optical path R). That is, the remainder of the diffusely reflected light is dispersed by the diffraction element 26 and imaged on the pixels of the line sensor 27 by the imaging optical system 15.

例えば、回折素子16及びラインセンサ17を含む回折像受光系では可視域の回折像を取得し、回折素子26及びラインセンサ27を含む回折像受光系では可視域外の回折像を取得することで、回折像のクロストークがない状態で、色情報及び透明画像の分布状態、黒トナーの識別が可能となる。   For example, a diffraction image receiving system including the diffraction element 16 and the line sensor 17 acquires a diffraction image in the visible range, and a diffraction image receiving system including the diffraction element 26 and the line sensor 27 acquires a diffraction image outside the visible range. In the state where there is no crosstalk of the diffraction image, it is possible to identify the color information, the distribution state of the transparent image, and the black toner.

回折素子16及びラインセンサ17を含む回折像受光系で可視域の回折像を取得するには、例えば回折素子16を可視域での回折効率を高くする形状とする方法や、回折素子16の入射前又は入射後に可視域の回折像のみを通過させるフィルタを設ける方法等を用いることができる。同様に、回折素子26及びラインセンサ27を含む回折像受光系で可視域外の回折像を取得するには、例えば回折素子26を可視域での回折効率を低くする形状とする方法や、回折素子26の入射前又は入射後に可視域外の回折像のみを通過させるフィルタを設ける方法等を用いることができる。その結果、ラインセンサ17では可視域の回折像のみを受光し、ラインセンサ27では可視域の短波長側から紫外光、可視域の長波長側から赤外光までを受光することができるため、広い波長範囲での分光情報をクロストークなく精度良く取得することが可能となる。   In order to obtain a diffraction image in the visible range with a diffraction image light receiving system including the diffraction element 16 and the line sensor 17, for example, a method in which the diffraction element 16 is shaped to increase the diffraction efficiency in the visible range, or the incidence of the diffraction element 16 is incident. For example, a method of providing a filter that passes only a diffraction image in a visible region before or after incidence can be used. Similarly, in order to obtain a diffraction image outside the visible range with a diffraction image light receiving system including the diffraction element 26 and the line sensor 27, for example, a method of forming the diffraction element 26 in a shape that lowers the diffraction efficiency in the visible range, For example, a method of providing a filter that allows only the diffraction image outside the visible range to pass before or after the incidence of 26 can be used. As a result, the line sensor 17 can receive only the diffraction image in the visible region, and the line sensor 27 can receive the ultraviolet light from the short wavelength side of the visible region and the infrared light from the long wavelength side of the visible region. It becomes possible to acquire spectral information in a wide wavelength range with high accuracy without crosstalk.

このように、第4の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に以下の効果を奏する。すなわち、可視域と可視域外の回折像を取得する光路を分岐することにより、計測範囲の+1次光(1次回折像)と、その+1次光(1次回折像)に重畳する短波長側の+2次光(2次回折像)とのクロストークを排除することが可能となり、より高精度で高信頼性を有する画像特性計測装置及び画像特性計測方法を実現することができる。   As described above, according to the fourth embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained, but the following effects can be further achieved. That is, by branching the optical path for acquiring a diffraction image outside the visible region and the visible region, the + 1st order light (first order diffraction image) in the measurement range and the short wavelength side superimposed on the + 1st order light (first order diffraction image) It is possible to eliminate crosstalk with + 2nd order light (second order diffraction image), and an image characteristic measuring apparatus and an image characteristic measuring method having higher accuracy and higher reliability can be realized.

〈第5の実施の形態〉
第5の実施の形態では、画像担持媒体及び画像担持媒体上の画像の所定の領域からの正反射光を受光する受光素子アレイを設けた画像特性計測装置の例を示す。
<Fifth embodiment>
In the fifth embodiment, an example of an image characteristic measuring apparatus provided with an image bearing medium and a light receiving element array that receives specularly reflected light from a predetermined region of an image on the image bearing medium is shown.

図11は、第5の実施の形態に係る画像特性計測装置の光学系を画像担持媒体側から見た様子を模式的に示す斜視図である。図11に示すように、第5の実施の形態に係る画像特性計測装置の光学系は、図1に示す画像特性計測装置の光学系に対して、受光素子アレイ21が追加されたものである。受光素子アレイ21は、例えばフォトディテクタ(PD)アレイやCCDリニアセンサ等であり、画像担持媒体及び画像担持媒体上の画像の所定の領域からの正反射光を受光できる位置に配置されている。受光素子アレイ21は、受光素子アレイ21を構成する各素子が主走査方向(図11のX方向)に並ぶように配置され、かつ、受光素子アレイ21を構成する各素子のX方向の位置がピンホールアレイ14の各ピンホールのX方向の位置に一致していると好適である。   FIG. 11 is a perspective view schematically showing a state in which the optical system of the image characteristic measuring apparatus according to the fifth embodiment is viewed from the image bearing medium side. As shown in FIG. 11, the optical system of the image characteristic measuring apparatus according to the fifth embodiment is obtained by adding a light receiving element array 21 to the optical system of the image characteristic measuring apparatus shown in FIG. . The light receiving element array 21 is, for example, a photodetector (PD) array, a CCD linear sensor, or the like, and is arranged at a position where it can receive regular reflection light from an image bearing medium and a predetermined region of the image on the image bearing medium. The light receiving element array 21 is arranged so that the elements constituting the light receiving element array 21 are arranged in the main scanning direction (X direction in FIG. 11), and the positions of the elements constituting the light receiving element array 21 are in the X direction. It is preferable that the position of each pinhole in the pinhole array 14 coincides with the position in the X direction.

図11において、ライン照明光源11から出射された光は(コリメートレンズ等を経由する場合もある)、読み取り対象物である画像担持媒体(図示せず)及び画像担持媒体(図示せず)上の画像の所定の領域に、広がりのあるライン状に照明される。画像担持媒体(図示せず)及び画像担持媒体(図示せず)上の画像の所定の領域からの拡散反射光は、セルフォックレンズ13によってピンホールアレイ14上に結像され領域分割される。又、ピンホールアレイ14上の領域分割された像は回折素子16によって分光され、結像光学系15によってラインセンサ17の画素上に結像される。一方、画像担持媒体(図示せず)及び画像担持媒体(図示せず)上の画像の所定の領域からの正反射光は、受光素子アレイ21の画素上に結像される。   In FIG. 11, the light emitted from the line illumination light source 11 (which may pass through a collimating lens or the like) is on an image carrier medium (not shown) and an image carrier medium (not shown) as reading objects. A predetermined area of the image is illuminated in a broad line shape. Diffuse reflected light from an image bearing medium (not shown) and a predetermined region of the image on the image bearing medium (not shown) is imaged on the pinhole array 14 by the SELFOC lens 13 and divided into regions. The region-divided image on the pinhole array 14 is dispersed by the diffraction element 16 and imaged on the pixels of the line sensor 17 by the imaging optical system 15. On the other hand, regular reflection light from an image bearing medium (not shown) and a predetermined region of the image on the image bearing medium (not shown) is imaged on the pixels of the light receiving element array 21.

このように、第5の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に以下の効果を奏する。すなわち、画像担持媒体及び画像担持媒体上の画像の所定の領域からの正反射光を受光する受光素子アレイを設けることにより、色トナー等による画像の色情報及び透明トナー等による光沢付与等の付加価値情報と関連付けて、計測対象である画像の光沢分布情報を取得可能な画像特性計測装置及び画像特性計測方法を実現することができる。   As described above, according to the fifth embodiment, the same effects as those of the first embodiment are obtained, but the following effects are further obtained. In other words, by providing an image bearing medium and a light receiving element array that receives specularly reflected light from a predetermined area of the image on the image bearing medium, it is possible to add color information such as color toner and gloss by transparent toner. It is possible to realize an image characteristic measuring apparatus and an image characteristic measuring method capable of acquiring gloss distribution information of an image to be measured in association with value information.

なお、以上の各実施の形態において、例えば、図1、図10、及び図11に示す画像特性計測装置の計測領域を、計測対象の画像担持媒体である紙の画像形成有効幅よりも大きく設定し、必ず紙の露出部について計測可能とするような光学系の配置としても良い。又、例えばプロダクションプリンティング等の連帳印刷では、画像の有効領域外に紙露出部及び基本パッチ等の形成部を設けることで、紙の露出部とトナー画像形成部との差異を分離することが可能となる。このような構成とすることにより、可視域の短波長側から紫外域での紙と透明トナー等との識別指標を取得する信頼性を向上することが可能となる。この場合、ラインセンサ17の幅と計測領域から結像光学系15の倍率が決定され、分光センサに必要な画素数から分光センサの個数が決定される。又、分光センサの個数で画像担持媒体上の計測ピッチが決定される。   In each of the above embodiments, for example, the measurement region of the image characteristic measurement apparatus shown in FIGS. 1, 10, and 11 is set to be larger than the effective image formation width of the paper that is the image carrier medium to be measured. However, the optical system may be arranged so that measurement can be performed for the exposed portion of the paper. For example, in continuous printing such as production printing, a difference between the exposed portion of the paper and the toner image forming portion can be separated by providing a forming portion such as a paper exposed portion and a basic patch outside the effective image area. It becomes possible. With such a configuration, it is possible to improve the reliability of obtaining an identification index between paper and transparent toner in the ultraviolet region from the short wavelength side of the visible region. In this case, the magnification of the imaging optical system 15 is determined from the width of the line sensor 17 and the measurement region, and the number of spectral sensors is determined from the number of pixels necessary for the spectral sensor. The measurement pitch on the image bearing medium is determined by the number of spectral sensors.

〈第6の実施の形態〉
第6の実施の形態では、第1〜第5の実施の形態で説明した画像特性計測装置を搭載した画像評価装置の例を示す。
<Sixth embodiment>
In the sixth embodiment, an example of an image evaluation apparatus equipped with the image characteristic measurement apparatus described in the first to fifth embodiments is shown.

図12は、第6の実施の形態に係る画像評価装置を例示する図である。図12に示す画像評価装置60は、図1に示した画像特性計測装置10をフレーム25と一体化したものである。光学系の構成や各光学素子の機能は、第1の実施の形態等で説明したとおりであるため、ここでの説明は省略する。   FIG. 12 is a diagram illustrating an image evaluation apparatus according to the sixth embodiment. An image evaluation apparatus 60 shown in FIG. 12 is obtained by integrating the image characteristic measurement apparatus 10 shown in FIG. Since the configuration of the optical system and the function of each optical element are as described in the first embodiment, the description thereof is omitted here.

画像評価装置60は、移動手段(図示せず)により、Y方向に移動可能に構成されている。画像評価装置60がY方向に移動することにより、画像担持媒体90との相対的な位置関係が連続的に変わるため、画像担持媒体90のライン状(1次元)の色及び透明画像の分布状態を連続的に計測することができる。すなわち、画像担持媒体90の画像全面の色及び透明画像の分布状態(2次元)を計測することが可能となる。もちろん、図1に示した光学系に代えて、図9〜図11に示した光学系を用いても構わない。例えば、図9や図10に示した光学系を用いれば、クロストークを排除することができるため、より高精度で信頼性の高い計測が可能になる。又、図11に示した光学系を用いれば、画像担持媒体からの正反射光を受光することができるため、色及び透明画像の分布情報と位置整合が取れた光沢情報の取得が可能になる。   The image evaluation device 60 is configured to be movable in the Y direction by a moving means (not shown). As the image evaluation device 60 moves in the Y direction, the relative positional relationship with the image carrier medium 90 changes continuously, so that the linear (one-dimensional) color of the image carrier medium 90 and the distribution state of the transparent image Can be measured continuously. That is, it is possible to measure the color of the entire surface of the image bearing medium 90 and the distribution state (two-dimensional) of the transparent image. Of course, the optical system shown in FIGS. 9 to 11 may be used instead of the optical system shown in FIG. For example, if the optical system shown in FIGS. 9 and 10 is used, crosstalk can be eliminated, so that measurement with higher accuracy and reliability can be achieved. Further, if the optical system shown in FIG. 11 is used, specularly reflected light from the image bearing medium can be received, so that it is possible to acquire gloss information that is aligned with the color and transparent image distribution information. .

なお、移動手段(図示せず)は、画像評価装置60と画像担持媒体90との相対的な位置関係を変えることができれば、画像評価装置60をY方向に移動可能にする構成でなくても構わない。移動手段(図示せず)は、例えば、画像評価装置60は固定とし、画像担持媒体90をY方向に移動可能にする構成でも構わない。   Note that the moving means (not shown) may not be configured to move the image evaluation device 60 in the Y direction as long as the relative positional relationship between the image evaluation device 60 and the image bearing medium 90 can be changed. I do not care. For example, the moving means (not shown) may be configured such that the image evaluation apparatus 60 is fixed and the image bearing medium 90 is movable in the Y direction.

このように、第6の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に以下の効果を奏する。すなわち、画像特性計測装置を搭載した画像評価装置と計測対象物である画像担持媒体とを相対的に移動させることにより、画像担持媒体のライン状(1次元)の色及び透明画像の分布状態を連続的に計測することが可能となり、画像担持媒体の画像全面の色及び透明画像の分布状態(2次元)を計測することができる。   As described above, according to the sixth embodiment, the same effect as that of the first embodiment is obtained, but the following effect is further obtained. That is, by moving the image evaluation device equipped with the image characteristic measurement device and the image carrier medium as the measurement object relatively, the linear (one-dimensional) color of the image carrier medium and the distribution state of the transparent image are changed. It becomes possible to measure continuously, and the color of the entire image of the image bearing medium and the distribution state (two-dimensional) of the transparent image can be measured.

又、画像担持媒体上の画像全面の色情報及び透明画像の形成領域を高精度に評価することができるため、オフラインの画像検査及び評価が可能となり、同時に、開発段階の画像製品等への色情報、透明画像の形成状態をフィードバックすることで高品質な画像及び画像製品を提供することが可能となる。   In addition, since the color information of the entire image on the image bearing medium and the formation area of the transparent image can be evaluated with high accuracy, off-line image inspection and evaluation can be performed, and at the same time, the color to image products at the development stage. It is possible to provide high-quality images and image products by feeding back information and the formation state of transparent images.

〈第7の実施の形態〉
第7の実施の形態では、第6の実施の形態に係る画像評価装置を有する画像形成装置の例を示す。図13は、第7の実施の形態に係る画像形成装置を例示する図である。図13を参照するに、画像形成装置80は、第1の実施の形態に係る画像特性計測装置10と、給紙カセット81aと、給紙カセット81bと、給紙ローラ82と、コントローラ83と、走査光学系84と、感光体85と、中間転写体86と、定着ローラ87と、排紙ローラ88とを有する。90は、画像担持媒体(紙等)を示している。
<Seventh embodiment>
In the seventh embodiment, an example of an image forming apparatus having the image evaluation apparatus according to the sixth embodiment is shown. FIG. 13 is a diagram illustrating an image forming apparatus according to the seventh embodiment. Referring to FIG. 13, the image forming apparatus 80 includes an image characteristic measuring apparatus 10 according to the first embodiment, a paper feed cassette 81a, a paper feed cassette 81b, a paper feed roller 82, a controller 83, A scanning optical system 84, a photosensitive member 85, an intermediate transfer member 86, a fixing roller 87, and a paper discharge roller 88 are included. Reference numeral 90 denotes an image bearing medium (paper or the like).

画像形成装置80において、給紙カセット81a及び81bから図示しないガイド、給紙ローラ82により搬送された画像担持媒体90が、走査光学系84により感光体85に露光され、色材が付与されて現像される。現像された画像が中間転写体86上に、次いで、中間転写体86から画像担持媒体90上に転写される。画像担持媒体90上に転写された画像は定着ローラ87により定着され、画像形成された画像担持媒体90は排紙ローラ88により排紙される。画像特性計測装置10は、定着ローラ87の後段に設置されている。   In the image forming apparatus 80, the image carrier medium 90 transported by the guides (not shown) and the paper feed rollers 82 from the paper feed cassettes 81a and 81b is exposed to the photosensitive member 85 by the scanning optical system 84, and the color material is applied and developed. Is done. The developed image is transferred onto the intermediate transfer member 86 and then from the intermediate transfer member 86 onto the image bearing medium 90. The image transferred onto the image bearing medium 90 is fixed by the fixing roller 87, and the image bearing medium 90 formed with the image is ejected by the ejection roller 88. The image characteristic measuring apparatus 10 is installed at the subsequent stage of the fixing roller 87.

なお、画像特性計測装置10の光学系を、前述の各実施の形態で示したものに代えても構わないことは言うまでもない。   Needless to say, the optical system of the image characteristic measuring apparatus 10 may be replaced with the optical system shown in the above-described embodiments.

このように、第7の実施の形態によれば、画像特性計測装置を画像形成装置の所定の位置に装備することにより、画像製品内で搬送される画像担持媒体上の画像の色情報及び透明色材情報を高精度に計測し、画像の色変動及び透明画像の非形成部があった場合にフィードバック補正することができる。   As described above, according to the seventh embodiment, by installing the image characteristic measuring device at a predetermined position of the image forming apparatus, the color information and the transparency of the image on the image bearing medium conveyed in the image product can be obtained. Color material information can be measured with high accuracy, and feedback correction can be performed when there is a color variation of an image and a non-formed portion of a transparent image.

又、画像面内の色むら計測及び透明画像の形成状態の評価を可能とし、同時に画像間の色むら及び透明画像の形成むらをも計測可能とすることで、色変動及び透明画像の非形成領域を顕在化し、プロセスパラメータ等を補正して、高画質、高信頼、高安定な画像製品を提供することが可能となる。   In addition, it is possible to measure the color unevenness in the image plane and evaluate the formation state of the transparent image, and at the same time, measure the color unevenness between the images and the formation unevenness of the transparent image. It becomes possible to provide an image product with high image quality, high reliability, and high stability by revealing the region and correcting process parameters and the like.

更に、電子写真方式の画像形成装置では、書込み走査光学系の光源出力の一走査内制御や印刷前のガンマ補正等の画像処理で画像面内の色むらを低減することが可能となる。又、IJ方式の画像形成装置では、ヘッド位置によりインクの吐出量を直接制御することで画像面内の色むら低減を可能となる。同時に、画像の明るさ情報から、個人情報等の印刷内容における欠陥検査が実行可能となる。   Further, in the electrophotographic image forming apparatus, it is possible to reduce color unevenness in the image plane by image processing such as one-scan control of light source output of the writing scanning optical system and gamma correction before printing. Also, in the IJ image forming apparatus, it is possible to reduce color unevenness in the image plane by directly controlling the ink ejection amount according to the head position. At the same time, it is possible to perform defect inspection on the print contents such as personal information from the brightness information of the image.

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiment has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and substitutions may be made to the above-described embodiment without departing from the scope described in the claims. Can be added.

10 画像特性計測装置
11 ライン照明光源
13 セルフォックレンズ
14 ピンホールアレイ
15 結像光学系
16、26 回折素子
17、27 ラインセンサ
17a、17b、17c 分光センサ
18b、18c、19b、19c フィルタ
20 光路分岐手段
21 受光素子アレイ
25 フレーム
60 画像評価装置
80 画像形成装置
81a 給紙カセット
81b 給紙カセット
82 給紙ローラ
83 コントローラ
84 走査光学系
85 感光体
86 中間転写体
87 定着ローラ
88 排紙ローラ
90 画像担持媒体
A 非回折光(0次光)
B +1次光
C −1次光
D +2次光
E −2次光
P、Q、R 光路
α、β、θ 角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image characteristic measuring device 11 Line illumination light source 13 Selfoc lens 14 Pinhole array 15 Imaging optical system 16, 26 Diffraction element 17, 27 Line sensor 17a, 17b, 17c Spectral sensor 18b, 18c, 19b, 19c Filter 20 Optical path branch Means 21 Light receiving element array 25 Frame 60 Image evaluation device 80 Image forming device 81a Paper feed cassette 81b Paper feed cassette 82 Paper feed roller 83 Controller 84 Scanning optical system 85 Photoconductor 86 Intermediate transfer body 87 Fixing roller 88 Paper discharge roller 90 Image bearing Medium A Non-diffracted light (0th order light)
B + 1st order light C-1st order light D + secondary light E-2nd order light P, Q, R Optical path α, β, θ Angle

特表2008−518218号公報Special table 2008-518218 gazette 特開2005−315883号公報JP 2005-315883 A 特開2002−310799号公報JP 2002-310799 A 特許第3566334号Japanese Patent No. 3566334 特開2003−139702号公報JP 2003-139702 A

Claims (9)

媒体に、可視域の光及び可視域外の光を含む光を照射する光照射工程と、
前記光照射工程により照射された前記光の前記媒体からの拡散反射光を、複数の領域に分割する領域分割工程と、
前記領域分割工程により前記複数の領域に分割された拡散反射光を、前記可視域及び前記可視域外で分光する分光工程と、
一方向に配列されたN個(Nは2以上の自然数)の画素を有し可視光受光領域と可視外光受光領域とを備えた分光センサが前記複数の領域に対応して複数個配列された分光センサアレイにより、前記可視域で分光された前記拡散反射光を可視光受光領域で受光し、前記可視域外で分光された前記拡散反射光を可視外光受光領域で受光する受光工程と、を有し、
前記受光工程で受光した前記可視域の前記拡散反射光の受光強度により、前記複数の領域の色を計測し、
前記受光工程で受光した前記可視域外の前記拡散反射光の受光強度により、前記複数の領域の透明を呈する色材の状態を計測する画像特性計測方法。
A light irradiation step of irradiating the medium with light including light in the visible region and light outside the visible region;
A region dividing step of dividing the diffusely reflected light from the medium irradiated by the light irradiation step into a plurality of regions;
A spectroscopic step of dispersing the diffusely reflected light divided into the plurality of regions by the region dividing step in the visible region and outside the visible region;
A plurality of spectroscopic sensors having N (N is a natural number of 2 or more) pixels arranged in one direction and having a visible light receiving region and an invisible light receiving region are arranged corresponding to the plurality of regions. A light receiving step of receiving the diffuse reflected light dispersed in the visible region by a visible light receiving region and receiving the diffuse reflected light dispersed outside the visible region by an invisible light receiving region by the spectral sensor array; Have
The color of the plurality of regions is measured by the received light intensity of the diffuse reflected light in the visible region received in the light receiving step,
An image characteristic measuring method for measuring a state of a color material exhibiting transparency in the plurality of regions based on a received light intensity of the diffusely reflected light outside the visible region received in the light receiving step.
更に、前記光の前記媒体からの拡散反射光を、前記領域分割工程を実行する領域分割手段に集光する第1の結像工程と、
前記領域分割工程により前記複数の領域に分割された前記拡散反射光を、それぞれ対応する前記分光センサに集光する第2の結像工程と、を有する請求項1記載の画像特性計測方法。
A first imaging step of condensing the diffusely reflected light of the light from the medium on a region dividing unit that performs the region dividing step;
The image characteristic measuring method according to claim 1, further comprising: a second imaging step of condensing the diffusely reflected light divided into the plurality of regions by the region dividing step on the corresponding spectral sensors.
前記可視外光受光領域は、赤外光を受光する赤外光受光領域であり、
前記可視光受光領域に照射される紫外光の2次回折像を遮断する紫外光遮断工程と、
前記赤外光受光領域に照射される可視光の2次回折像を遮断する可視光遮断工程と、を更に有する請求項1又は2記載の画像特性計測方法。
The visible light receiving region is an infrared light receiving region that receives infrared light,
An ultraviolet light blocking step for blocking a second-order diffraction image of ultraviolet light irradiated on the visible light receiving region;
The image characteristic measuring method according to claim 1, further comprising: a visible light blocking step of blocking a second-order diffraction image of visible light irradiated on the infrared light receiving region.
前記領域分割工程により前記複数の領域に分割された前記拡散反射光を分岐する光路分岐工程を更に有し、
前記分光工程は、前記光路分岐工程により分岐された一方の前記拡散反射光を前記可視域で分光する第1の分光工程と、前記光路分岐工程により分岐された他方の前記拡散反射光を前記可視域外で分光する第2の分光工程と、を含み、
前記受光工程は、前記第1の分光工程により前記可視域で分光された前記拡散反射光を、分光センサが前記複数の領域に対応して複数個配列された第1の分光センサアレイで受光する第1の受光工程と、前記第2の分光工程により前記可視域外で分光された前記拡散反射光を、分光センサが前記複数の領域に対応して複数個配列された第2の分光センサアレイで受光する第2の受光工程と、を含み、
前記第1の受光工程で受光した前記可視域で分光された前記拡散反射光の受光強度により、前記複数の領域の色を計測し、
前記第2の受光工程で受光した前記可視域外の前記拡散反射光の受光強度により、前記複数の領域の透明を呈する色材の状態を計測する請求項1乃至3の何れか一項記載の画像特性計測方法。
An optical path branching step for branching the diffusely reflected light divided into the plurality of regions by the region splitting step;
The spectroscopic step includes a first spectroscopic step of splitting one of the diffusely reflected light branched in the optical path branching step in the visible range, and the other diffused reflected light branched in the optical path branching step of the visible light. A second spectroscopic step of performing spectroscopy outside the region,
In the light receiving step, the diffuse reflected light split in the visible region by the first spectroscopic step is received by a first spectroscopic sensor array in which a plurality of spectroscopic sensors are arranged corresponding to the plurality of regions. The diffuse light reflected by the first light receiving step and the second spectral step outside the visible range is a second spectral sensor array in which a plurality of spectral sensors are arranged corresponding to the plurality of regions. A second light receiving step for receiving light,
The color of the plurality of regions is measured by the received light intensity of the diffusely reflected light dispersed in the visible region received in the first light receiving step,
The image according to any one of claims 1 to 3, wherein a state of a color material exhibiting transparency in the plurality of regions is measured based on a received light intensity of the diffusely reflected light outside the visible region received in the second light receiving step. Characteristic measurement method.
前記光照射工程により照射された前記光の前記領域分割工程を実行する領域分割手段に相当する位置の正反射光量を、受光素子アレイにより取得する正反射光量取得工程を更に有する請求項1乃至4の何れか一項記載の画像特性計測方法。   5. A specularly reflected light amount acquiring step of acquiring, by a light receiving element array, a specularly reflected light amount at a position corresponding to an area dividing unit that executes the region dividing step of the light irradiated by the light irradiation step. The image characteristic measuring method according to claim 1. 前記媒体上の画像形成領域外で反射し分光された拡散反射光の受光強度、及び前記媒体上の画像形成領域外で反射した正反射光の受光強度を取得する請求項1乃至5の何れか一項記載の画像特性計測方法。   The received light intensity of diffusely reflected light reflected and dispersed outside the image forming area on the medium and the received light intensity of specularly reflected light reflected outside the image forming area on the medium are acquired. The image characteristic measuring method according to one item. 媒体に、可視域の光及び可視域外の光を含む光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段により照射された前記光の前記媒体からの拡散反射光を、複数の領域に分割する領域分割手段と、
前記領域分割手段により前記複数の領域に分割された拡散反射光を、前記可視域及び前記可視域外で分光する分光手段と、
一方向に配列されたN個(Nは2以上の自然数)の画素を有し前記可視域で分光された前記拡散反射光を受光する可視光受光領域と、前記可視域外で分光された前記拡散反射光を受光する可視外光受光領域とを備えた分光センサが、前記複数の領域に対応して複数個配列された分光センサアレイと、を有する画像特性計測装置。
A light irradiation means for irradiating the medium with light including light in the visible range and light outside the visible range;
Area dividing means for dividing diffusely reflected light from the medium irradiated by the light irradiating means into a plurality of areas;
Spectroscopic means for dispersing the diffusely reflected light divided into the plurality of areas by the area dividing means in the visible region and outside the visible region;
A visible light receiving region that has N pixels (N is a natural number of 2 or more) arranged in one direction and receives the diffusely reflected light dispersed in the visible region, and the diffused light dispersed outside the visible region An image characteristic measuring apparatus comprising: a spectral sensor array including a plurality of spectral sensors each having a visible light receiving region that receives reflected light, and a plurality of spectral sensors arranged corresponding to the plurality of regions.
請求項7記載の画像特性計測装置と、
前記画像特性計測装置と計測対象物との相対的な位置関係を変える移動手段と、を有する画像評価装置。
An image characteristic measuring device according to claim 7;
An image evaluation apparatus comprising: a moving unit that changes a relative positional relationship between the image characteristic measurement apparatus and the measurement object.
請求項7記載の画像特性計測装置と、
前記画像特性計測装置に対し画像形成装置内で相対的に移動する計測対象物の全面を計測し、色変動量及び透明画像形成変動がある場合はフィードバック補正する画像形成装置。
An image characteristic measuring device according to claim 7;
An image forming apparatus that measures the entire surface of a measurement object that moves relatively in the image forming apparatus with respect to the image characteristic measuring apparatus, and performs feedback correction when there is a color variation amount and a transparent image formation variation.
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