JP6350158B2 - 撮像装置、媒体種別判定装置および画像形成装置 - Google Patents

撮像装置、媒体種別判定装置および画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、撮像装置、媒体種別判定装置および画像形成装置に関する。
従来、画像形成装置がインクなどの色材を用いて印刷媒体に印刷したパターン(パッチ)を二次元イメージセンサにより撮像し、得られたパターンのRGB値を標準色空間における表色値(測色値)に変換することで、パターンの測色を行う撮像装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の撮像装置は、画像形成装置のキャリッジに取り付けられ、画像形成装置が印刷媒体に印刷したパターンの測色を行う。
一方で、画像形成装置に求められる機能の一つとして、画像を印刷する印刷媒体の種別を判定する機能がある。例えば、特許文献2には、印刷媒体からの正反射光の強度に基づいて印刷媒体の種別を判定する光センサを備えた画像形成装置が記載されている。
ここで、例えば、特許文献1に記載の撮像装置が備える二次元イメージセンサを用いて印刷媒体からの正反射光を受光する構成とすれば、パターンの測色を行う機能と印刷媒体の種別を判定する機能との双方を併せ持つ、利便性の高い撮像装置を実現することが可能となる。
しかし、特許文献1に記載の撮像装置は、筐体内部に光を透過する光透過部材を備えた構成であるため、印刷媒体からの正反射光を二次元イメージセンサで受光する際に、光透過部材の底面からの正反射光も二次元イメージセンサに入射することが想定される。そして、これらの正反射光の光学像が二次元イメージセンサの受光面で重なると、印刷媒体からの正反射光を正しく検出することができないという問題があった。
上述した課題を解決するために、本発明は、光源と、前記光源の正反射光を含む被写体からの反射光を受光して、前記被写体の画像を出力する二次元イメージセンサと、前記光源から前記被写体に照射される光の光路中に配置された光透過部材と、前記被写体において前記光源からの光が正反射して前記二次元イメージセンサに入射する位置を第1正反射位置とし、前記光透過部材において前記光源からの光が正反射して前記二次元イメージセンサに入射する位置を第2正反射位置としたときに、前記光源から前記第1正反射位置に向かう光を遮ることなく前記光源から前記第2正反射位置に向かう光を遮る遮光部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、被写体からの正反射光を正しく検出することができるという効果を奏する。
図1は、画像形成装置の内部を透視して示す斜視図である。 図2は、画像形成装置の内部の機械的構成を示す上面図である。 図3は、キャリッジに搭載される記録ヘッドの配置例を説明する図である。 図4−1は、測色カメラの縦断面図(図4−3中のX1−X1線断面図)である。 図4−2は、測色カメラの縦断面図(図4−3中のX2−X2線断面図)である。 図4−3は、測色カメラの筐体内部を透視して示す上面図である。 図4−4は、筐体の底面部を図4−1中のX3方向に見た平面図である。 図5は、第1正反射位置および第2正反射位置と遮光壁が配置される位置とを説明する図である。 図6は、基準チャートの具体例を示す図である。 図7は、画像形成装置の制御ブロック図である。 図8は、測色カメラの制御ブロック図である。 図9は、第1変形例の測色カメラの縦断面図である。 図10は、第2変形例の測色カメラの縦断面図である。 図11は、第3変形例の測色カメラの縦断面図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る撮像装置、媒体種別判定装置および画像形成装置について詳しく説明する。なお、以下で説明する実施形態では、本発明を適用した画像形成装置の一例としてシリアルヘッド方式のインクジェットプリンタを例示するが、本発明は、印刷媒体に画像を印刷する様々なタイプの画像形成装置に対して広く適用可能である。
<画像形成装置の機械的構成>
まず、図1乃至図3を参照しながら、本実施形態の画像形成装置100の機械的構成について説明する。図1は、画像形成装置100の内部を透視して示す斜視図、図2は、画像形成装置100の内部の機械的構成を示す上面図、図3は、キャリッジ5に搭載される記録ヘッド6の配置例を説明する図である。
図1に示すように、本実施形態の画像形成装置100は、主走査方向(図中矢印A方向)に往復移動するキャリッジ5を備える。キャリッジ5は、主走査方向に沿って延設された主ガイドロッド3により支持されている。また、キャリッジ5には連結片5aが設けられている。連結片5aは、主ガイドロッド3と平行に設けられた副ガイド部材4に係合し、キャリッジ5の姿勢を安定化させる。
キャリッジ5には、図2に示すように、例えば4つの記録ヘッド6y,6m,6c,6kが搭載されている。記録ヘッド6yは、イエローのインクを吐出する記録ヘッドである。記録ヘッド6mは、マゼンタのインクを吐出する記録ヘッドである。記録ヘッド6cは、シアンのインクを吐出する記録ヘッドである。記録ヘッド6kは、ブラックのインクを吐出する記録ヘッドである。以下、これら記録ヘッド6y,6m,6c,6kを総称する場合は、記録ヘッド6という。記録ヘッド6は、インク吐出面が下方(印刷媒体M側)に向くように、キャリッジ5に支持されている。
記録ヘッド6にインクを供給するためのインク供給体であるカートリッジ7は、キャリッジ5には搭載されず、画像形成装置100内の所定の位置に配置されている。カートリッジ7と記録ヘッド6とは図示しないパイプで連結されており、このパイプを介して、カートリッジ7から記録ヘッド6に対してインクが供給される。
キャリッジ5は、駆動プーリ9と従動プーリ10との間に張架されたタイミングベルト11に連結されている。駆動プーリ9は、主走査モータ8の駆動により回転する。従動プーリ10は、駆動プーリ9との間の距離を調整する機構を有し、タイミングベルト11に対して所定のテンションを与える役割を持つ。キャリッジ5は、主走査モータ8の駆動によりタイミングベルト11が送り動作されることにより、主走査方向に往復移動する。キャリッジ5の主走査方向の移動は、例えば図2に示すように、キャリッジ5に設けられたエンコーダセンサ13がエンコーダシート14のマークを検知して得られるエンコーダ値に基づいて制御される。
また、本実施形態の画像形成装置100は、記録ヘッド6の信頼性を維持するための維持機構15を備える。維持機構15は、記録ヘッド6の吐出面の清掃やキャッピング、記録ヘッド6からの不要なインクの排出などを行う。
記録ヘッド6のインク吐出面と対向する位置には、図2に示すように、プラテン16が設けられている。プラテン16は、記録ヘッド6から印刷媒体M上にインクを吐出する際に、印刷媒体Mを支持するためのものである。本実施形態の画像形成装置100は、キャリッジ5の主走査方向の移動距離が長い広幅機である。このため、プラテン16は、複数の板状部材を主走査方向(キャリッジ5の移動方向)に繋いで構成している。印刷媒体Mは、図示しない副走査モータによって駆動される搬送ローラにより挟持され、プラテン16上を、図中矢印Bで示す副走査方向(主走査方向と直交する方向)に間欠的に搬送される。
記録ヘッド6は、複数のノズル列を備えており、プラテン16上を搬送される印刷媒体M上にノズル列からインクを吐出することで、印刷媒体Mに画像を印刷する。本実施形態では、キャリッジ5の1回の走査で印刷できる画像の幅を多く確保するため、図3に示すように、キャリッジ5に、上流側の記録ヘッド6と下流側の記録ヘッド6とを搭載している。また、ブラックのインクを吐出する記録ヘッド6kは、カラーのインクを吐出する記録ヘッド6y,6m,6cの2倍の数だけキャリッジ5に搭載している。また、記録ヘッド6y,6mは左右に分離して配置されている。これは、キャリッジ5の往復動作で色の重ね順を合わせ、往路と復路とで色が変わらないようにするためである。なお、図3に示す記録ヘッド6の配列は一例であり、図3に示す配列に限定されるものではない。
本実施形態の画像形成装置100を構成する上記の各構成要素は、外装体1の内部に配置されている。外装体1にはカバー部材2が開閉可能に設けられている。画像形成装置100のメンテナンス時やジャム発生時には、カバー部材2を開けることにより、外装体1の内部に設けられた各構成要素に対して作業を行うことができる。
本実施形態の画像形成装置100は、印刷媒体Mを副走査方向(図中矢印B方向)に間欠的に搬送し、印刷媒体Mの副走査方向の搬送が停止している間に、キャリッジ5を主走査方向に移動させながら、キャリッジ5に搭載された記録ヘッド6のノズル列からプラテン16上の印刷媒体M上にインクを吐出して、印刷媒体Mに画像を印刷する。
特に、画像形成装置100の色調整を行う色調整時には、記録ヘッド6からプラテン16上の印刷媒体M上にインクを吐出して多数の測色用パターンCPを印刷し、これら測色用パターンCPの測色を行う。測色用パターンCPは、画像形成装置100が実際にインクを用いて印刷媒体Mに形成するものであり、画像形成装置100に固有の特性を反映している。したがって、これらの測色用パターンCPの測色値を用いて、画像形成装置100に固有の特性を記述したデバイスプロファイルを生成、あるいは修正することができる。そして、このデバイスプロファイルに基づいて標準色空間と機器依存色との間の色変換を行うことで、画像形成装置100は再現性の高い画像を出力することができる。
本実施形態の画像形成装置100は、印刷媒体Mに印刷した測色用パターンCPの画像を撮像して測色値を算出する機能を持った測色カメラ20(撮像装置)を備える。測色カメラ20は、図2に示すように、記録ヘッド6が搭載されたキャリッジ5に支持されている。そして、測色カメラ20は、印刷媒体Mの搬送およびキャリッジ5の移動により測色用パターンCPが印刷された印刷媒体M上を移動して、各測色用パターンCPと対向する位置にきたときに、画像の撮像を行う。そして、撮像により得られた測色用パターンCPのRGB値に基づいて、測色用パターンCPの測色値を算出する。
また、本実施形態の画像形成装置100では、測色カメラ20を用いて、印刷に用いる印刷媒体Mの種別を判定する。例えば、測色カメラ20は、印刷媒体Mに印刷した各測色用パターンCPの測色を行う前に、印刷媒体Mの測色用パターンCPが形成されていない余白領域を被写体とした撮像を行って、得られた画像をもとに印刷媒体Mの種別を判定する機能(媒体種別判定装置)を備える。印刷媒体Mの種別を判定する際には、被写体となる印刷媒体Mの余白領域に対して、後述の媒体種別判定用光源から光を照射する。媒体種別判定用光源は、被写体からの正反射光が後述の二次元イメージセンサに入射するように配置されている。測色カメラ20は、この被写体からの正反射光を二次元イメージセンサで受光し、例えば、その正反射光の強度に基づいて印刷媒体Mの種別を判定する。
<測色カメラの具体例>
次に、図4−1乃至図4−4を参照しながら、測色カメラ20の具体例について詳細に説明する。図4−1乃至図4−4は、測色カメラ20の機械的構成の一例を示す図であり、図4−1は、測色カメラ20の縦断面図(図4−3中のX1−X1線断面図)、図4−2は、測色カメラ20の縦断面図(図4−3中のX2−X2線断面図)、図4−3は、測色カメラ20の筐体23内部を透視して示す上面図、図4−4は、筐体23の底面部23aを図4−1中のX3方向に見た平面図である。
測色カメラ20は、枠体21と基板22とを組み合わせて構成された筐体23を備える。枠体21は、筐体23の上面となる一端側が開放された有底筒状に形成されている。基板22は、枠体21の開放端を閉塞して筐体23の上面を構成するように、締結部材24によって枠体21に締結され、枠体21と一体化されている。
筐体23は、その底面部23aが所定の間隙dを介してプラテン16上の印刷媒体Mと対向するように、キャリッジ5に固定される。印刷媒体Mと対向する筐体23の底面部23aには、被写体(色調整時は測色用パターンCP、印刷媒体Mの種別を判定する際は印刷媒体Mの余白領域)を筐体23の内部から撮像可能にするための開口部25が設けられている。
筐体23の内部には、画像を撮像する二次元イメージセンサ26が設けられている。二次元イメージセンサ26は、CCDセンサまたはCMOSセンサなどの撮像素子や結像レンズなどを備え、受光面が筐体23の底面部23a側に向くように、例えば基板22の内面側(部品実装面)に実装されている。
筐体23の底面部23aの内面側には、開口部25と隣り合うようにして、基準チャート40が配置されている。基準チャート40は、測色用パターンCPの測色を行う際に、二次元イメージセンサ26により測色用パターンCPとともに撮像されるものである。つまり、基準チャート40は、筐体23の外部の測色用パターンCPとともに、二次元イメージセンサ26の撮像範囲に含まれるように、筐体23の内部に配置されている。なお、基準チャート40の詳細については後述する。
また、筐体23の内部には、測色用パターンCPの測色を行う際に二次元イメージセンサ26の撮像範囲を拡散光によって概ね均一に照明するための測色用光源27が設けられている。測色用光源27としては、例えばLED(Light Emitting Diode)が用いられる。本実施形態では、測色用光源27として2つのLEDを用いている。これら測色用光源27として用いるLEDは、例えば、基板22の内面側に実装される。ただし、測色用光源27は、二次元イメージセンサ26の撮像範囲を概ね均一に照明できるように配置されていればよく、必ずしも基板22に直接実装されていなくてもよい。また、本実施形態では、測色用光源27としてLEDを用いているが、光源の種類はLEDに限定されるものではない。例えば、有機ELなどを測色用光源27として用いるようにしてもよい。有機ELを測色用光源27として用いた場合は、太陽光の分光分布に近い照明光が得られるため、測色精度の向上が期待できる。
ところで、筐体23の内部に配置された基準チャート40と同一の照明条件により筐体23外部の測色用パターンCPを照明するには、測色用パターンCPに外光が当たらないようにして、測色用光源27からの照明光のみで測色用パターンCPを照明する必要がある。測色用パターンCPに外光が当たらないようにするには、筐体23の底面部23aと印刷媒体Mとの間の間隙dを小さくし、測色用パターンCPに向かう外光が筐体23によって遮られるようにすることが有効である。ただし、筐体23の底面部23aと印刷媒体Mとの間の間隙dを小さくしすぎると、印刷媒体Mが筐体23の底面部23aに接触してしまい、画像の撮像を適切に行えなくなる虞がある。そこで、筐体23の底面部23aと印刷媒体Mとの間の間隙dは、印刷媒体Mの平面性を考慮して、印刷媒体Mが筐体23の底面部23aに接触しない範囲で小さな値に設定することが望ましい。たとえば、筐体23の底面部23aと印刷媒体Mとの間の間隙dを1mm〜2mm程度に設定すれば、印刷媒体Mが筐体23の底面部23aに接触することなく、印刷媒体Mに形成された測色用パターンCPに外光が当たることを有効に防止できる。
また、筐体23の内部には、光路長変更部材28(光透過部材)が配置されている。光路長変更部材28は、照明光に対して十分な透過率を有する屈折率n(nは任意の数)の光学素子である。光路長変更部材28は、筐体23外部の測色用パターンCPと二次元イメージセンサ26との間の光路中に配置され、測色用パターンCPの光学像の結像面を基準チャート40の光学像の結像面に近付ける機能を持つ。つまり、本実施形態の測色カメラ20では、測色用パターンCPと二次元イメージセンサ26との間の光路中に光路長変更部材28を配置することによって、測色用パターンCPと基準チャート40との双方に焦点の合った画像を撮像できるようにしている。
光路長変更部材28を光が通過すると、光路長変更部材28の屈折率nに応じて光路長が延び、画像が浮き上がって見える。画像の浮上がり量Cは、光路長変更部材28の光軸方向の長さをLpとすると、以下の式で求めることができる。
C=Lp(1−1/n)
また、二次元イメージセンサ26の結像レンズの主点と基準チャート40との間の距離をLcとすると、結像レンズの主点と光路長変更部材28を透過する光学像の前側焦点面(撮像面)との間の距離Lは、以下の式で求めることができる。
L=Lc+Lp(1−1/n)
ここで、光路長変更部材28の屈折率nを1.5とした場合、L=Lc+Lp(1/3)となり、光路長変更部材28を透過する光学像の光路長を光路長変更部材28の光軸方向の長さLpの約1/3だけ長くすることができる。この場合、例えばLp=9[mm]とすれば、L=Lc+3[mm]となるので、二次元イメージセンサ26から基準チャート40までの距離と測色用パターンCPまでの距離との差が3mmとなる状態で撮像すれば、基準チャート40の光学像の後側焦点面(結像面)と、測色用パターンCPの光学像の後側焦点面(結像面)とを、ともに二次元イメージセンサ26の受光面に合わせることができ、測色用パターンCPと基準チャート40との双方に焦点の合った画像を撮像できる。
また、筐体23の内部には、印刷媒体Mの種別を判定する際に、印刷媒体Mの余白領域に対して光を照射する媒体種別判定用光源29が設けられている。媒体種別判定用光源29は、該光源から出射して印刷媒体Mの余白領域で正反射された正反射光が二次元イメージセンサ26に入射する位置に配置される。本実施形態の測色カメラ20は、この媒体種別判定用光源29からの光が照射された印刷媒体Mの余白領域を被写体として、二次元イメージセンサ26による画像の撮像を行う。そして、得られた画像から印刷媒体Mの余白領域における正反射光の強度を求め、正反射光の強度に基づいて、印刷媒体Mの種別を判定する。
本実施形態の測色カメラ20は、測色用パターンCPの測色時は測色用光源27のみを点灯させて二次元イメージセンサ26による撮像を行い、印刷媒体Mの種別を判定する際は媒体種別判定用光源29のみを点灯させて二次元イメージセンサ26による撮像を行う。ここで、上述した光路長変更部材28は、測色用パターンCPの測色時に、測色用パターンCPの光学像の結像面を基準チャート40の光学像の結像面に近付ける機能を持つ光透過部材である。しかし、この光路長変更部材28は、媒体種別判定用光源29から筐体23外部の被写体に向かう光の光路中に配設される。このため、印刷媒体Mの種別を判定する際に、媒体種別判定用光源29からの光が光路長変更部材28に入射する。そして、例えば光路長変更部材28の底面部で正反射した正反射光が二次元イメージセンサ26に入射すると、印刷媒体Mの種別を判定する機能に支障をきたす懸念がある。つまり、二次元イメージセンサ26が撮像する画像において、光路長変更部材28の例えば底面部での正反射光が、印刷媒体Mの余白領域での正反射光に干渉すると、印刷媒体Mの余白領域における正反射光の強度を正しく求めることができず、印刷媒体Mの種別を正しく判定することができない。
そこで、本実施形態の測色カメラ20では、筐体23の内部に、媒体種別判定用光源29を点灯したときに、光路長変更部材28の底面部での正反射光が二次元イメージセンサ26に入射することを防止するための遮光壁30(遮光部の一例)が設けられている。すなわち、被写体となる印刷媒体Mの余白領域において、媒体種別判定用光源29からの光が正反射して二次元イメージセンサ26に入射する位置を第1正反射位置とし、光路長変更部材28の底面部において、媒体種別判定用光源29からの光が正反射して二次元イメージセンサ26に入射する位置を第2正反射位置とする。このとき、遮光壁30は、媒体種別判定用光源29から第1正反射位置に向かう光L1(図4−1参照)を遮ることなく媒体種別判定用光源29から第2正反射位置に向かう光L2(図4−1参照)を遮るように、筐体23内部に配置されている。
筐体23内の遮光壁30が配置される位置について、図5を参照してさらに詳しく説明する。図5は、第1正反射位置LP1および第2正反射位置LP2と遮光壁30が配置される位置とを説明する図である。図中のH1は被写体(印刷媒体Mの余白領域)の表面を表し、H2は光路長変更部材28の底面(開口部25側の面)を表し、H3は光路長変更部材28の上面(基板22側の面)を表している。
ここでは説明を分かり易くするために、光路長変更部材28による光の屈折は無視するものとする。また、二次元イメージセンサ26の結像レンズの高さ位置と、媒体種別判定用光源29の高さ位置とが等しく、これら二次元イメージセンサ26の結像レンズと媒体種別判定用光源29とを結ぶ線分が、被写体の表面H1、光路長変更部材28の底面H2、および光路長変更部材28の上面H3と平行であるものと仮定する。なお、二次元イメージセンサ26から被写体の表面H1までの高さ方向(二次元イメージセンサ26の光軸方向)における距離は、枠体21の大きさに上述した間隙dを加えた固定の値である。
二次元イメージセンサ26の結像レンズの高さ位置と媒体種別判定用光源29の高さ位置とが等しい場合、被写体(印刷媒体Mの余白領域)の表面H1における媒体種別判定用光源29の正反射位置である第1正反射位置LP1は、二次元イメージセンサ26の結像レンズと媒体種別判定用光源29とを結ぶ線分の垂直二等分線が、被写体の表面H1と交わる交点である。また、光路長変更部材28の底面H2における媒体種別判定用光源29の正反射位置である第2正反射位置LP2は、二次元イメージセンサ26の結像レンズと媒体種別判定用光源29とを結ぶ線分の垂直二等分線が、光路長変更部材28の底面H2と交わる交点である。
遮光壁30は、図5に示すように、媒体種別判定用光源29から第1正反射位置LP1に向かう光L1は遮らず、かつ、媒体種別判定用光源29から第2正反射位置LP2に向かう光L2は遮るように配置される。なお、遮光壁30は、媒体種別判定用光源29から第1正反射位置LP1に向かう光L1を遮ることなく、媒体種別判定用光源29から第2正反射位置LP2に向かう光L2を遮るように配置されていればよく、必ずしも図5に示すように、光路長変更部材28の上面H3と接するように配置されていなくてもよい。
遮光壁30を以上のように配置することにより、第2正反射位置LP2での正反射光が二次元イメージセンサ26に入射することを防止できるため、二次元イメージセンサ26が撮像する画像において、第2正反射位置LP2での正反射光が第1正反射位置LP1での正反射光に干渉するといった不都合が生じない。したがって、二次元イメージセンサ26が撮像する画像から、印刷媒体Mの余白領域における正反射光の強度を正しく求めて、印刷媒体Mの種別を正しく判定することができる。
本実施形態の測色カメラ20では、図4−1および図4−2に示すように、長尺の板状部材からなる遮光壁30を、その一端側が筐体23を構成する基板22に当接し、他端側が光路長変更部材28の上面に当接するように配置している。すなわち、筐体23を構成する基板22と光路長変更部材28との間の隙間に嵌め込むようにして遮光壁30を配置し、光路長変更部材28を筐体23内部で固定する機能を遮光壁30に持たせている。換言すると、光路長変更部材28を筐体23内部で固定するための固定部材を、媒体種別判定用光源29から第1正反射位置LP1に向かう光L1は遮らず、かつ、媒体種別判定用光源29から第2正反射位置LP2に向かう光L2は遮るように配置して、この固定部材を遮光壁30として用いている。
このように構成することで、遮光壁30のほかに光路長変更部材28を筐体23内部で固定するための専用の固定部材を別途設ける必要がなく、部品点数の削減による低コスト化や、筐体23内部の省スペース化、装置の小型化などを実現することができる。
<基準チャートの具体例>
次に、図6を参照しながら、測色カメラ20の筐体23内部に配置される基準チャート40について詳細に説明する。図6は、基準チャート40の具体例を示す図である。
図6に示す基準チャート40は、測色用の基準パッチを配列した複数の基準パッチ列41〜44、ドット径計測用パターン列46、距離計測用ライン45、およびチャート位置特定用マーカ47を有する。
基準パッチ列41〜44は、YMCKの1次色の基準パッチを階調順に配列した基準パッチ列41と、RGBの2次色の基準パッチを階調順に配列した基準パッチ列42と、グレースケールの基準パッチを階調順に配列した基準パッチ列43と、3次色の基準パッチを配列した基準パッチ列44と、を含む。ドット径計測用パターン列46は、大きさが異なる円形パターンが大きさ順に配列された幾何学形状測定用のパターン列であり、印刷媒体Mに形成された画像のドット径の計測に用いることができる。
距離計測用ライン45は、複数の基準パッチ列41〜44やドット径計測用パターン列46を囲む矩形の枠として形成されている。チャート位置特定用マーカ47は、距離計測用ライン45の四隅の位置に設けられていて、各基準パッチの位置を特定するためのマーカとして機能する。二次元イメージセンサ26により撮像される基準チャート40の画像から、距離計測用ライン45とその四隅のチャート位置特定用マーカ47を特定することで、基準チャート40の位置および各基準パッチやパターンの位置を特定することができる。
測色用の基準パッチ列41〜44を構成する各基準パッチは、測色カメラ20の撮像条件を反映した色味の基準として用いられる。なお、基準チャート40に配置されている測色用の基準パッチ列41〜44の構成は、図6に示す例に限定されるものではなく、任意の基準パッチ列を適用することが可能である。例えば、可能な限り色範囲が広く特定できる基準パッチを用いてもよいし、また、YMCKの1次色の基準パッチ列41や、グレースケールの基準パッチ列43は、画像形成装置100に使用されるインクの測色値のパッチで構成されていてもよい。また、RGBの2次色の基準パッチ列42は、画像形成装置100で使用されるインクで発色可能な測色値のパッチで構成されていてもよく、さらに、Japan Color等の測色値が定められた基準色票を用いてもよい。
なお、本実施形態では、一般的なパッチ(色票)の形状の基準パッチ列41〜44を有する基準チャート40を用いているが、基準チャート40は、必ずしもこのような基準パッチ列41〜44を有する形態でなくてもよい。基準チャート40は、測色に利用可能な複数の色が、それぞれの位置を特定できるように配置された構成であればよい。
基準チャート40は、測色カメラ20の筐体23の底面部23aに、開口部25と隣り合うように配置されているため、二次元イメージセンサ26によって測色対象の測色用パターンCPと同時に撮像することができる。なお、ここでの同時に撮像とは、測色対象の測色用パターンCPと基準チャート40とを含む1フレームの画像データを取得することを意味する。つまり、画素ごとのデータ取得に時間差があっても、1フレーム内に測色用パターンCPと基準チャート40とを含む画像データを取得すれば、測色用パターンCPと基準チャート40とを同時に撮像したことになる。
なお、以上説明した測色カメラ20の機械的構成は一例であり、これに限らない。本実施形態の測色カメラ20は、少なくとも二次元イメージセンサ26を用いて測色用パターンCPの測色や印刷媒体Mの紙種の判定を行える構成であればよく、上記の構成に対して様々な変形や変更が可能である。
また、本実施形態では、測色用パターンCPの測色を行う測色カメラ20に媒体種別判定装置としての機能を持たせているが、媒体種別判定装置を、測色カメラ20とは別の撮像装置により実現する構成であってもよい。この場合、測色カメラ20とは別の撮像装置は、上述した二次元イメージセンサ26と同様の二次元イメージセンサと、上述した媒体種別判定用光源29に相当する光源とを備える。また、測色カメラ20とは別の撮像装置は、光源から被写体へ照射される光の光路中に配設された光透過部材と、上述した遮光壁30に相当する遮光部とを備える。
<画像形成装置の制御機構の概略構成>
次に、図7を参照しながら、本実施形態の画像形成装置100の制御機構の概略構成について説明する。図7は、画像形成装置100の制御機構の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る画像形成装置100は、図7に示すように、CPU101、ROM102、RAM103、記録ヘッドドライバ104、主走査ドライバ105、副走査ドライバ106、制御用FPGA(Field-Programmable Gate Array)110、記録ヘッド6、測色カメラ20、エンコーダセンサ13、主走査モータ8、および副走査モータ12を備える。CPU101、ROM102、RAM103、記録ヘッドドライバ104、主走査ドライバ105、副走査ドライバ106、および制御用FPGA110は、メイン制御基板120に搭載されている。記録ヘッド6、エンコーダセンサ13、および測色カメラ20は、上述したようにキャリッジ5に搭載されている。
CPU101は、画像形成装置100の全体の制御を司る。例えば、CPU101は、RAM103を作業領域として利用して、ROM102に格納された各種の制御プログラムを実行し、画像形成装置100における各種動作を制御するための制御指令を出力する。
記録ヘッドドライバ104、主走査ドライバ105、副走査ドライバ106は、それぞれ、記録ヘッド6、主走査モータ8、副走査モータ12を駆動するためのドライバである。
制御用FPGA110は、CPU101と連携して画像形成装置100における各種動作を制御する。制御用FPGA110は、機能的な構成要素として、例えば、CPU制御部111、メモリ制御部112、インク吐出制御部113、センサ制御部114、およびモータ制御部115を備える。
CPU制御部111は、CPU101と通信を行って、制御用FPGA110が取得した各種情報をCPU101に伝えるとともに、CPU101から出力された制御指令を入力する。
メモリ制御部112は、CPU101がROM102やRAM103にアクセスするためのメモリ制御を行う。
インク吐出制御部113は、CPU101からの制御指令に応じて記録ヘッドドライバ104の動作を制御することにより、記録ヘッドドライバ104により駆動される記録ヘッド6からのインクの吐出タイミングを制御する。
センサ制御部114は、エンコーダセンサ13から出力されるエンコーダ値などのセンサ信号に対する処理を行う。
モータ制御部115は、CPU101からの制御指令に応じて主走査ドライバ105の動作を制御することにより、主走査ドライバ105により駆動される主走査モータ8を制御して、キャリッジ5の主走査方向への移動を制御する。また、モータ制御部115は、CPU101からの制御指令に応じて副走査ドライバ106の動作を制御することにより、副走査ドライバ106により駆動される副走査モータ12を制御して、プラテン16上の印刷媒体Mの副走査方向への移動を制御する。
なお、以上の各部は、制御用FPGA110により実現する制御機能の一例であり、これら以外にも様々な制御機能を制御用FPGA110により実現する構成としてもよい。また、上記の制御機能の全部または一部を、CPU101または他の汎用のCPUにより実行されるプログラムにより実現する構成であってもよい。また、上記の制御機能の一部を、制御用FPGA110とは異なる他のFPGAやASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの専用のハードウェアにより実現する構成であってもよい。
記録ヘッド6は、CPU101および制御用FPGA110により動作制御される記録ヘッドドライバ104により駆動され、プラテン16上の印刷媒体Mにインクを吐出し、画像の形成を行う。
エンコーダセンサ13は、エンコーダシート14のマークを検知して得られるエンコーダ値を制御用FPGA110に出力する。このエンコーダ値は制御用FPGA110からCPU101へと送られて、例えば、キャリッジ5の位置や速度を計算するために用いられる。CPU101は、このエンコーダ値から計算したキャリッジ5の位置や速度に基づき、主走査モータ8を制御するための制御指令を生成して出力する。
測色カメラ20は、上述したように、画像形成装置100の色調整時に、印刷媒体Mに形成された測色用パターンCPを基準チャート40とともに撮像し、撮像画像から得られる測色用パターンCPのRGB値と基準チャート40の各基準パッチのRGB値とに基づいて、測色用パターンCPの測色値(標準色空間における表色値であり、例えばL色空間におけるL値)を算出する。測色カメラ20が算出した測色用パターンCPの測色値は、制御用FPGA110を介してCPU101に送られる。なお、測色用パターンCPの測色値を算出する具体的な方法としては、例えば特開2013−051671号公報に開示される方法を利用することができる。
また、測色カメラ20は、上述したように、測色用パターンCPの測色を行う前に、媒体種別判定用光源29から印刷媒体Mの測色用パターンCPが形成されていない余白領域に光を照射して、印刷媒体Mの撮像を行う。そして、測色カメラ20は、撮像によって得られた画像から、印刷媒体Mにおける正反射光の強度を求め、正反射光の強度に基づいて、印刷媒体Mの種別を判定する。測色カメラ20が判定した印刷媒体Mの種別を表す情報は、制御用FPGA110を介してCPU101に送られる。
<測色カメラの制御機構の構成>
次に、図8を参照しながら、測色カメラ20の制御機構について具体的に説明する。図8は、測色カメラ20の制御機構の一構成例を示すブロック図である。
測色カメラ20は、図8に示すように、上述した二次元イメージセンサ26、測色用光源27および媒体種別判定用光源29のほか、タイミング信号発生部51、フレームメモリ52、平均化処理部53、測色演算部54、不揮発性メモリ55、光源駆動制御部56および媒体種別判定部57を備える。これらの各部は、例えば、測色カメラ20の筐体23の上面部を構成する基板22に実装されている。
二次元イメージセンサ26は、当該二次元イメージセンサ26に入射した光を電気信号に変換して、撮像範囲を撮像した画像データを出力する。二次元イメージセンサ26は、光電変換により得られたアナログ信号をデジタルの画像データにAD変換し、その画像データに対してシェーディング補正やホワイトバランス補正、γ補正、画像データのフォーマット変換などの各種の画像処理を行った後に出力する機能を内蔵している。二次元イメージセンサ26の各種動作条件の設定は、CPU101からの各種設定信号に従って行われる。なお、画像データに対する各種の画像処理は、その一部あるいは全部を二次元イメージセンサ26の外部で行うようにしてもよい。
タイミング信号発生部51は、二次元イメージセンサ26による撮像開始のタイミングを制御するタイミング信号を生成し、二次元イメージセンサ26に供給する。本実施形態では、測色用パターンCPの測色を行う場合だけでなく、印刷媒体Mの種別を判定する際にも、二次元イメージセンサ26による撮像を行う。タイミング信号発生部51は、これら測色用パターンCPの測色時および印刷媒体Mの種別の判定時に、二次元イメージセンサ26による撮像開始のタイミングを制御するタイミング信号を生成し、二次元イメージセンサ26に供給する。
フレームメモリ52は、二次元イメージセンサ26から出力された画像を一時的に格納する。
平均化処理部53は、測色用パターンCPの測色を行う際に、二次元イメージセンサ26により撮像されてフレームメモリ52に一時的に格納された画像から、測色用パターンCPを映した領域の中央部付近に設定された測色対象領域と、基準チャート40の各基準パッチを映した領域とを抽出する。そして、平均化処理部53は、抽出した測色対象領域の画像データを平均化して、得られた値を測色用パターンCPのRGB値として測色演算部54に出力するとともに、各基準パッチを映した領域の画像データを各々平均化して、得られた値を各基準パッチのRGBとして測色演算部54に出力する。
測色演算部54は、平均化処理部53の処理によって得られた測色用パターンCPのRGB値と、基準チャート40の各基準パッチのRGB値とに基づいて、測色用パターンCPの測色値を算出する。測色演算部54が算出した測色用パターンCPの測色値は、メイン制御基板120上のCPU101へと送られる。なお、測色演算部54は、例えば特開2013−051671号公報に開示される方法により測色用パターンCPの測色値を算出できるため、ここでは測色演算部54の処理の詳細な説明は省略する。
不揮発性メモリ55は、測色演算部54が測色用パターンCPの測色値を算出するために必要な各種データや、媒体種別判定部57が印刷媒体Mの種別を判定する際に参照するテーブルなどを記憶している。
光源駆動制御部56は、測色用光源27や媒体種別判定用光源29を点灯させるための光源駆動信号を生成して、測色用光源27や媒体種別判定用光源29に供給する。本実施形態の測色カメラ20は、上述したように、測色用パターンCPの測色時には測色用光源27の照明下で二次元イメージセンサ26による撮像を行い、印刷媒体Mの種別を判定する際には、媒体種別判定用光源29の照明下で二次元イメージセンサ26による撮像を行う。光源駆動制御部56は、測色用パターンCPの測色時には測色用光源27を点灯させる光源駆動信号を測色用光源27に供給し、印刷媒体Mの種別を判定する際には、媒体種別判定用光源29を点灯させる光源駆動信号を媒体種別判定用光源29に供給する。
媒体種別判定部57は、測色用パターンCPが印刷された印刷媒体Mの種別を判定する。印刷媒体Mの種別の判定は、例えば、測色用パターンCPの測色に先立って行われる。
印刷媒体Mの種別を判定する場合、媒体種別判定用光源29からの光が印刷媒体Mの余白領域に照射される。そして、媒体種別判定用光源29の正反射光を含む印刷媒体Mの反射光を二次元イメージセンサ26が受光することで、二次元イメージセンサ26から画像が出力される。媒体種別判定部57は、この二次元イメージセンサ26が出力する画像から、印刷媒体Mの余白領域で正反射された正反射光の光学像を検出し、その輝度値から正反射光の強度を求める。そして、媒体種別判定部57は、例えば不揮発性メモリ55に予め格納されたテーブルを参照し、求めた正反射光の強度に対応する印刷媒体Mの種別を特定することによって、印刷媒体Mの種別を判定する。媒体種別判定部57が判定した印刷媒体Mの種別を表す情報は、メイン制御基板120上のCPU101へと送られて、例えば測色演算部54が算出した測色用パターンCPの測色値を、印刷媒体Mの種別に応じて補正するために用いられる。
媒体種別判定部57が参照するテーブルは、画像形成装置100が扱う印刷媒体Mの種別ごとに、その種別に対応する正反射光の強度が記述されている。このテーブルは、印刷媒体Mの種別ごとに正反射光の強度を求める実験等を行うことで予め作成され、不揮発性メモリ55に格納されている。
なお、本実施形態では、測色対象の測色用パターンCPが印刷された印刷媒体Mの種別を判定するものとして説明したが、媒体種別判定部57は、測色用パターンCPが印刷された印刷媒体Mに限らず、画像形成装置100での印刷に用いる様々な印刷媒体Mの種別を判定することができる。
以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態の測色カメラ20は、媒体種別判定用光源29から第1正反射位置LP1に向かう光L1を遮ることなく、媒体種別判定用光源29から第2正反射位置LP2に向かう光を遮る遮光壁30を備える。したがって、この測色カメラ20によれば、二次元イメージセンサ26が撮像する画像において、第2正反射位置LP2での正反射光が第1正反射位置LP1での正反射光に干渉するといった不都合を有効に防止することができ、二次元イメージセンサ26が撮像する画像から、印刷媒体Mの余白領域における正反射光の強度を正しく求めて、印刷媒体Mの種別を正しく判定することができる。
<測色カメラの変形例>
次に、本実施形態の測色カメラ20の変形例(第1乃至第3変形例)について説明する。以下では、第1変形例の測色カメラ20を測色カメラ20A、第2変形例の測色カメラ20を測色カメラ20B、第3変形例の測色カメラ20を測色カメラ20Cとそれぞれ表記する。なお、各変形例において、上述した測色カメラ20と共通の機能を持つ構成要素には同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
<第1変形例>
図9は、第1変形例の測色カメラ20Aの縦断面図であり、図4−1に示した測色カメラ20の縦断面図と同じ位置の断面図である。
第1変形例の測色カメラ20Aは、上述した測色カメラ20の遮光壁30に代えて、光路長変更部材28の表面(例えば上面)に塗布された遮光塗料60を遮光部として備える。遮光塗料60は、媒体種別判定用光源29の光を透過しない不透明な塗料であり、媒体種別判定用光源29から第1正反射位置に向かう光L1を遮ることなく媒体種別判定用光源29から第2正反射位置に向かう光L2を遮るように、光路長変更部材28の例えば上面に塗布されている。なお、遮光塗料60を光路長変更部材28の表面に塗布する代わりに、不透明なテープを光路長変更部材28の表面に貼り付けるようにしてもよい。
第1変形例の測色カメラ20Aのように、遮光壁30に代えて、光路長変更部材28の表面に塗布された遮光塗料60(または光路長変更部材28の表面に貼り付けられた不透明なテープ)を遮光部として備える構成とすることにより、上述した測色カメラ20と比べて装置の構成をより簡単にしながら、上述した測色カメラ20と同様の効果を得ることができる。
<第2変形例>
図10は、第2変形例の測色カメラ20Bの縦断面図であり、図4−1に示した測色カメラ20の縦断面図と同じ位置の断面図である。
第2変形例の測色カメラ20Bは、筐体23の側面部を構成する枠体21の内壁部に基準チャート40を配置し、基準チャート40の光学像を反射ミラー71により反射して二次元イメージセンサ26に入射させる構成である。基準チャート40は、例えば緩衝部材72の圧縮復元力により構造体に押し付けられ、枠体21の内壁部に対して平行となる状態で固定されて配置される。反射ミラー71は、例えば緩衝部材73の圧縮復元力により構造体に押し付けられ、筐体23の底面部23aに対して所定角度で傾斜した状態で固定されて配置される。
第2変形例の測色カメラ20Bでは、基準チャート40の光学像を反射ミラー71により反射して二次元イメージセンサ26に入射させることで、二次元イメージセンサ26から基準チャート40までの光路長が二次元イメージセンサ26から測色用パターンCPまでの光路長に近付けられる。このため、第2変形例の測色カメラ20Bでは、上述した測色カメラ20の光路長変更部材28は不要となる。しかし、筐体23の開口部25が開放されたままであると、開口部25を介して筐体23内部に入り込むインクミストや塵埃などが二次元イメージセンサ26や測色用光源27(図10では図示せず)、媒体種別判定用光源29、基準チャート40などの部品に付着して、測色用パターンCPの測色や印刷媒体Mの種別判定に悪影響を与える虞がある。そこで、第2変形例の測色カメラ20Bでは、筐体23の内部に入り込むインクミストや塵埃などが筐体23内部の部品に付着するのを防止するためのカバー部材74が設けられている。
カバー部材74は、測色用光源27や媒体種別判定用光源29からの光に対して十分な透過率を持つ光透過部材であり、媒体種別判定用光源29から筐体23外部の被写体(印刷媒体Mの余白領域)に向かう光の光路中に配設される。そこで、第2変形例の測色カメラ20Bでは、媒体種別判定用光源29を点灯したときに、カバー部材74の表面での正反射光が二次元イメージセンサ26に入射することを防止するために、上述した測色カメラ20と同様の遮光壁30が設けられている。すなわち、被写体となる印刷媒体Mの余白領域において、媒体種別判定用光源29からの光が正反射して二次元イメージセンサ26に入射する位置を第1正反射位置とし、カバー部材74の表面において、媒体種別判定用光源29からの光が正反射して二次元イメージセンサ26に入射する位置を第2正反射位置とする。このとき、遮光壁30は、媒体種別判定用光源29から第1正反射位置に向かう光L1(図10参照)を遮ることなく媒体種別判定用光源29から第2正反射位置に向かう光L2(図10参照)を遮るように、筐体23内部に配置されている。
以上のように、第2変形例の測色カメラ20Bは、上述した測色カメラ20と同様に、媒体種別判定用光源29から第1正反射位置に向かう光L1を遮ることなく、媒体種別判定用光源29から第2正反射位置に向かう光を遮る遮光壁30を備える。したがって、第2変形例の測色カメラ20Bによれば、上述した測色カメラ20と同様に、二次元イメージセンサ26が撮像する画像において、第2正反射位置での正反射光が第1正反射位置での正反射光に干渉するといった不都合を有効に防止することができ、二次元イメージセンサ26が撮像する画像から、印刷媒体Mの余白領域における正反射光の強度を正しく求めて、印刷媒体Mの種別を正しく判定することができる。
<第3変形例>
図11は、第3変形例の測色カメラ20Cの縦断面図であり、図4−1に示した測色カメラ20の縦断面図と同じ位置の断面図である。
第3変形例の測色カメラ20Cは、上述した第2変形例の測色カメラ20Bの遮光壁30に代えて、カバー部材74の表面(例えば、基板22側の面である上面)に塗布された遮光塗料60を遮光部として備える。遮光塗料60は、媒体種別判定用光源29の光を透過しない不透明な塗料であり、媒体種別判定用光源29から第1正反射位置に向かう光L1を遮ることなく媒体種別判定用光源29から第2正反射位置に向かう光L2を遮るように、カバー部材74の例えば上面に塗布されている。なお、遮光塗料60をカバー部材74の表面に塗布する代わりに、不透明なテープをカバー部材74の表面に貼り付けるようにしてもよい。
第3変形例の測色カメラ20Cのように、遮光壁30に代えて、カバー部材74の表面に塗布された遮光塗料60(またはカバー部材74の表面に貼り付けられた不透明なテープ)を遮光部として備える構成とすることにより、第2変形例の測色カメラ20Bと比べて装置の構成をより簡単にしながら、第2変形例の測色カメラ20Bと同様の効果を得ることができる。
<その他の変形例>
上述した実施形態では、シリアルヘッド方式のインクジェットプリンタとして構成された画像形成装置100を例示したが、本発明は上述した例に限らず、様々なタイプの画像形成装置に対して有効に適用可能である。例えば、ラインヘッド方式のインクジェットプリンタに本発明を適用する場合は、印刷媒体Mの搬送方向と直交する方向に、複数の測色カメラ20を並べて配置する構成としてもよい。また、電子写真方式の画像形成装置に本発明を適用する場合は、少なくとも定着後の印刷媒体Mの搬送経路のいずれかの位置に、複数の測色カメラ20を印刷媒体Mの搬送方向と直交する方向に並べて配置する構成としてもよい。
また、上述した実施形態では、測色用パターンCPの測色値を算出する機能を測色カメラ20に持たせるようにしているが、測色カメラ20の外部で測色用パターンCPの測色値を算出するようにしてもよい。例えば、画像形成装置100のメイン制御基板120に実装されたCPU101や制御用FPGA110が、測色用パターンCPの測色値を算出するように構成することができる。この場合、測色カメラ20は、測色用パターンCPの測色値の代わりに、測色用パターンCPや基準チャート40のRGB値を、CPU101や制御用FPGA110に送る構成となる。つまり、測色カメラ20は、測色値を算出する機能を持たない撮像装置として構成される。
なお、上述した本実施形態に係る画像形成装置100や測色カメラ20(媒体種別判定装置)を構成する各部の制御機能は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実現することができる。本実施形態に係る画像形成装置100や測色カメラ20(媒体種別判定装置)を構成する各部の制御機能をソフトウェアにより実現する場合は、画像形成装置100や測色カメラ20(媒体種別判定装置)が備えるプロセッサが処理シーケンスを記述したプログラムを実行する。プロセッサにより実行されるプログラムは、例えば、画像形成装置100や測色カメラ20(媒体種別判定装置)内部のROMなどに予め組み込まれて提供される。また、プロセッサが実行するプログラムを、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disc)などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供するようにしてもよい。
また、プロセッサにより実行されるプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、プロセッサにより実行されるプログラムを、インターネットなどのネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
以上、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や変更を加えながら具体化することができる。
20 測色カメラ
26 二次元イメージセンサ
28 光路長変更部材
29 媒体種別判定用光源
30 遮光壁
57 媒体種別判定部
60 遮光塗料
100 画像形成装置
LP1 第1正反射位置
LP2 第2正反射位置
特開2012−63270号公報 特開2012−194445号公報

Claims (5)

  1. 光源と、
    前記光源の正反射光を含む被写体からの反射光を受光して、前記被写体の画像を出力する二次元イメージセンサと、
    前記光源から前記被写体に照射される光の光路中に配置された光透過部材と、
    前記被写体において前記光源からの光が正反射して前記二次元イメージセンサに入射する位置を第1正反射位置とし、前記光透過部材において前記光源からの光が正反射して前記二次元イメージセンサに入射する位置を第2正反射位置としたときに、前記光源から前記第1正反射位置に向かう光を遮ることなく前記光源から前記第2正反射位置に向かう光を遮る遮光部と、を備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記遮光部は、前記光透過部材を筐体内部で固定する固定部材であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記遮光部は、前記光透過部材の表面に塗布された塗料であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の撮像装置と、
    前記撮像装置が、画像を印刷する印刷媒体を前記被写体としたときに前記二次元イメージセンサが出力する前記印刷媒体の画像に基づいて、前記印刷媒体の種別を判定する判定部と、を備えることを特徴とする媒体種別判定装置。
  5. 請求項4に記載の媒体種別判定装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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