JPH0668466B2 - 画像検査用光学濃度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は例えばファクシミリ装置や印刷機あるいは複写
機によって再現された画像の品質を検査するための画像
検査用光学濃度測定装置に関する。

「従来の技術」 オフィスでは、各種情報機器が文字や画像等の画情報の
出力を行っている。この代表的なものは、原稿の複写を
行う複写機である。複写機は感光ドラム上に静電潜像を
形成したり、CCD等の撮像素子を用いて画情報の読み取
りを行い、現像器を用いて現像を行ったりあるいはサー
マルヘッド等の記録ヘッドを用いて用紙上に画像の再現
を行っている。

このような情報機器を設計したり、工場からこれらの情
報機器を出荷する際には、再現された画像の検査が行わ
れる。このような検査には、大別して次の２種類のもの
がある。

（ｉ）その情報機器が予め定められた手順に従って正常
に動作し、画像の再現を行ったかどうかの検査。

（ii）再現された画像の品質が、市場で許容される程度
あるいは機器の設計時に定められた仕様の範囲内にある
かどうかの検査。

例えば複写機の場合、複写された用紙に対する画像の位
置、原稿に対する画像の濃度、解像度等が検査項目とな
る。検査者は、スケール、拡大レンズあるいは測定器を
駆使して、または目視によって検査を行い、複写機の各
プロセスが正常に動作しているかとか、画像の読み取り
やトナー像の転写位置に狂いがないか等の判別を行な
う。

複写機の場合には、後者の検査も検査者によって行われ
る。すなわち、用紙に複写された画像と見本とを検査者
が直接対比することによって画像の程度が判別される。

以上のような従来の検査は、検査者が主体となるため、
次のような問題があった。

（ｉ）検査者が異なると、測定値あるいは検査結果が変
化した。

（ii）同一検査者でも、検査の馴れによって、あるいは
前に検査した検査対象による心理的影響によって測定値
あるいは検査結果が変化した。

（iii）検査者の肉体的疲労や精神的疲労によっても測
定値あるいは検査結果が変化した。

このような欠点を回避するために、自動的に検査を行う
画像検査装置が提案されている（特開昭59−103465号公
報および特開昭59−103464号公報）。

この画像検査装置では、画像を有する被検査物を位置決
め載置するテーブルを用意している。このテーブルに被
検査物をセットし、検出部をこれに対向配置する。そし
てこの検出部から出力される検出データをデータ処理部
に供給し、検出データに基づいて画像の位置、濃度およ
び解像度を数値化処理する。

ところがこの提案された画像検査装置では、検出部にラ
インセンサ（イメージセンサ）あるいはこれに低濃度計
と高濃度計を組み合わせたものを使用していた。このた
め、測定できる最小の領域は人間の感知できる最小領域
よりもかなり大きな領域とならざるを得なかった。従っ
てこの画像検査装置では、均一な濃度領域における光学
濃度や極めて良質の画像部分における解像度について、
ある程度良好な測定結果を得ることができるものの、こ
れら以外の状況下における画像検査では人間の感じる結
果と大きな隔たりを発生させる場合があった。

この原因を次に説明する。

第20図は解像度検査用のチャートの一部を拡大して表わ
したものである。このようにこのチャートでは間隔と線
幅を幾段階かに設定した黒線201が平行に描かれてお
り、背景の白色の地色部分202とどの線幅まで識別でき
るかによってコピーした画像の解像度を検査するように
なっている。

第21図はこのチャートの一部を更に拡大したものであ
り、第22図はこれに対応させて複写機のコピー画像のサ
ンプルを表わしたものである。ここで第22図Ａは、地色
部分202と黒線202の境界領域に比較的大きな凹凸が発生
した例であり、同図Ｂはこれらの境界部分でトナーが飛
散してしまった例である。また同図Ｃは黒線201の内部
にトナーの付着していない空白領域203が発生した例で
ある。この他、黒線201の濃度が境界部分で一度に変化
せず段階的に変化したり、黒線201の内部で濃淡が発生
する場合等の各種の状態が出現する。このような画像の
微妙な状態は、画質評価の比較的大きな要因となる。

ところで第23図は例えば第22図Ａで示したように黒線の
輪郭に凹凸がある場合における読み取られた画信号の信
号レベルを表わしたものである。この画信号205は第20
図に示したチャートを図で横方向に走査して得られた信
号であり、例えば特開昭59−103465号公報の第４図に対
応するものである。この図で破線で示した信号部分20
5′は第22図Ａで黒線201の出っ張った部分を走査した画
信号であり、実線で示した他の部分よりも波形に太りが
ある。ところが図で一点鎖線207で示したスレッショル
ドレベルで画信号205、205′を２値化して画像の検査を
行うと、解像度としての評価は両者とも全く同一なもの
となってしまう。従来の装置では、２値化によって信号
の変化が生じた箇所とその箇所における信号の変化の回
数によって解像度の判別を行っていたためである。

第24図は第22図Ｂに示した画像状態に対する画信号であ
り、第25図は第22図Ｃに示した画像状態に対する画信号
の例を表わしたものである。第24図に示した例では、飛
散したトナーを走査した部分208で画信号205のレベルが
高くなる。しかしながら、飛散した部分が相対的に小さ
な領域であるため、この部分で信号レベルが十分上昇せ
ず、２値化の過程で無視されてしまう。第25図はこれと
逆の場合であり、黒線201の部分に存在する空白領域203
によって矢印209の部分の信号レベルが低下している。
しかしながらこの場合にも、微小部分についての信号変
化は十分でないので、２値化の過程でこの変化は無視さ
れる。このように従来の装置によると、人間の目で感じ
る画像の良否と異なったレベルで画像の判別が行われる
という問題があった。

そこで、画像の検査を行う者が視覚によって感じるのと
ほぼ同等の検査を行うことのできる画像検査用光学濃度
測定装置が提案されるに到っている。昭和61年６月20日
に特許出願された特願昭61−142976号にその記載があ
る。

この特願昭61−142976号では、例えば第26図に示すよう
に10μｍ×500μｍの開口部を用いて被検査物の光学濃
度の検査を行うようになっている。そしてこれにより、
被検査物の幾つかの検査項目について人間の感覚とほぼ
同程度のレベルで画像の検査が行なえるようになってい
る。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで複写機等によって作成された画像の評価を行う
場合には、点や面における再現性をチェックするばかり
でなく、線分についての再現性のチェックも行われる。
ところが従来提案された画像検査用光学濃度測定装置で
は、線分の長手方向が開口部の長手方向となす角度によ
って検査結果が異なってくるという問題があった。

これを第26図〜第30図を用いて説明する。

第26図ですでに説明したように10μｍ×500μｍの開口
部210で画像の検査を行うものとする。第27図に示すよ
うにトナー粒子211が一直線状に連なった状態で表現さ
れた直線212の長手方向が開口部210と一致した場合に
は、ウィンドウ内に占めるトナー粒子211の割合が高く
なる。そこで、第28図に示したようにこの場合の画信号
の信号レベルはスレッショルドレベルTHを越え、直線21
2の存在が検知されることになる。

ところが、第29図に示すように直線212が開口部210の長
手方向とは異なった方向に延びていると、ウィンドウ内
に占めるトナー粒子211の割合が極めて少なくなる。こ
のような場合には、第30図に示したように読み取られた
画信号の信号レベルが低くなる。従ってこの画信号をス
レッショルドレベルTHで２値化すると、直線212の存在
を検知することができない。

そこで本発明の目的は、直線が読取部の開口部に対して
任意の角度で配置されていたとしても、その濃度を精度
よく測定することのできる画像検査用光学濃度測定装置
を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」 本発明では、被検査物上に配置された被検査パターンの
光学濃度を測定すべき位置を予め記憶した第１の記憶手
段と、この測定すべき位置で被検査パターンを所定の矩
形範囲に制限するための開口部を備えた開口板と、測定
すべき位置で矩形範囲を構成する矩形の一辺の方向を予
め記憶した第２の記憶手段と、被検査物上に配置された
位置検出用パターンの位置を予め記憶した第３の記憶手
段と、被検査物を保持する保持手段と、被検査物が保持
された状態で位置検出用パターンの保持手段上での位置
を検出する検出手段と、この検出手段によって検出され
た位置検出用パターンの位置と第３の記憶手段に予め記
憶されている位置を基に第１および第２の記憶手段に記
憶されている位置および方向を保持手段上での位置およ
び方向に変換する変換手段と、矩形範囲を構成する一辺
の方向をこの変換手段によって変換された後の方向に設
定する開口部角度設定手段と、変換手段によって変換さ
れた位置で矩形範囲の光学濃度を測定する光学濃度測定
手段とを画像検査用光学濃度測定装置に具備させる。

ここで開口部は長方形であってもよいし、正方形に近い
形状であってもよい。一例としては、すでに説明したと
同様に10μｍ×500μｍの開口部210であってもよい。

例えば第31図に示すように、10μｍ×500μｍの開口部2
10を直線212と同一方向の傾きに設定できるものとす
る。すると、ある走査タイミングで開口部210が直線212
をうまく捕らえることができ、この場合には第28図に示
したように信号レベルがスレッショルドレベルTHを越え
ることになる。

本発明によれば、開口板によって被検査パターンの測定
範囲を所定の矩形範囲に制限し、開口部角度設定手段に
よってこの矩形範囲の方向を設定できるようにした。従
って、被検査パターンが斜線のような場合でも、その傾
きに合わせて矩形範囲の方向を設定することができ、パ
ターンから外れることなく光学濃度を検出することがで
きるので、細線であっても測定精度を十分に高めること
ができる。さらに、位置検出用パターンを用いて保持手
段上にセットされた被検査物の位置誤差を補正したの
で、矩形範囲を被検査パターンに正確に一致させること
ができ、測定精度を一層向上させることができる。ま
た、被検査パターンの種類が多数存在しても、位置検出
用パターンを用いて被検査物の位置を検出したので、位
置検出処理を統一化することができる。

「実施例」 以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

装置の概要 第１図は本発明の一実施例における画像検査用光学濃度
測定装置の外観を表わしたものである。この画像検査用
光学濃度測定装置は検査部１、コンピュータ部２および
プリンタ部３によって構成されている。

このうち、検査部１は被検査物としてのコピー用紙４を
連続的に検査する部分である。この検査部１は供給トレ
イ５と排出トレイ６を備えている。複写機の検査を行う
場合には、複写機に所望のチャートをセットし、これに
よって得られたコピー用紙４が図示のように供給トレイ
５に積層される。コピー用紙４は送りローラ７によって
１枚ずつ円筒状のチャート保持部８に送り込まれる。チ
ャート保持部８はその表面が絶縁性被膜で覆われてお
り、図示しない静電荷供給器による帯電操作によってコ
ピー用紙４はこの表面に静電的に吸着される。この状態
で被検査物としてのコピー用紙４の画像検査が行われ
る。

検査の終了したコピー用紙４は、後に説明する剥離機構
によってチャート保持部８から剥離される。剥離後のコ
ピー用紙４は排出トレイ６に順次排出されることにな
る。

この検査部１には操作表示パネル９が配置されており、
ここには電源スイッチ11と、被検査物パターンを手動で
特定する際に使用する移動キー12および測定結果として
の濃度データを表示する表示器13が配置されている。

コンピュータ部２は市販のコンピュータによって構成す
ることができ、検査項目の特定や濃度データ等のデータ
の処理および各種表示を行う。この部分は、入力手段と
してのキーボード15、表示手段としてのCRT16、フロッ
ピーディスクを駆動するためのディスクドライブ装置17
等を備えており、内部にはデータ処理のためのCPU（中
央処理装置）等が搭載されている。

プリンタ部３は検査結果等の出力を行う部分であり、こ
の実施例ではドットプリンタが使用されている。

第２図はこの画像検査用光学濃度測定装置の検査部の概
要を表わしたものである。この検査部１の送りローラ７
を回転させる軸21は、チェーン22を介して送りローラ駆
動モータ23から駆動力の伝達を受けるようになってい
る。供給トレイ５は図示しないソレノイドの励磁によっ
て上方向に移動する力を与えられるようになっており、
この励磁時に被検査物としてのコピー用紙４の最上層表
面が送りローラ21と接触する。この状態で送りローラ21
が所定量回転すると、最上層のコピー用紙４が１枚だけ
送り出される。この送り出しに先立って、チャート保持
部８は図示しない帯電機構によってその表面を均一に帯
電させられる。送り出されたコピー用紙４は、この結果
としてチャート保持部８に静電的に吸着される。円筒状
のチャート保持部８の円周方向（Ｙ軸方向）の回転は、
減速器25と連結されたチャート保持部駆動モータ26の駆
動力によって行われる。

本実施例では、チャート保持部８の外径を直径162.77mm
とし、チャート保持部駆動モータ26のステップ角を1.8
度、また減速器25の減速比を１／256とした。これによ
り、チャート保持部駆動モータ26が１ステップ駆動され
ることにより、チャート保持部８の表面はＹ軸方向に10
μｍだけ移動することになる。チャート保持部８の回転
位置の制御すなわちＹ軸方向の位置制御は、円筒の端部
に設けられた切り欠き27をフォトセンサ28で検出した点
を基準点として行う。

チャート保持部８の上部には、Ｘ軸ステッピングモータ
31によって回転されるボールスクリュー32がその軸を円
筒状のチャート保持部８の回転軸と平行になるように配
置されている。光学ヘッド取付ブロック33はそのＹ軸方
向移動穴34がボールスクリュー32と螺合している。従っ
て、Ｘ軸ステッピングモータ31が回転すると、ボールス
クリュー32と平行に配置された２つのガイドバー35、36
に案内されてＸ軸方向に移動するようになっている。

本実施例ではボールスクリュー32のピッチは5mmであ
る。Ｘ軸ステッピングモータ31のステップ角を0.72度し
た構成によって、１ステップの駆動で光学ヘッド取付ブ
ロック33は10μｍだけＸ軸方向に移動する。Ｘ軸方向に
は２つのリミットスイッチ37、38が配置されており、光
学ヘッド取付ブロック33の移動範囲を制限するようにな
っている。

光学ヘッド取付ブロック33には、次に説明する濃度検出
部41が取り付けられている。濃度検出部41には拡大接眼
レンズ42も付属しており、ピント調節および特にマニュ
アル操作時に対物レンズ43が捉えた画像の位置を確かめ
ることができる。

なおこの実施例の画像検査用光学濃度測定装置では、こ
の濃度検出部41をＸ軸方向とＹ軸方向共に10μｍピッチ
で移動させるようになっているが、これよりも細かいピ
ッチに設定してもよい。この場合には、例えばＸ軸方向
におけるボールスクリュー32のピッチやＹ軸方向におけ
る減速比を更に細かくするようにすればよい。

第３図は光学ヘッドの光学的な構造を表わしたものであ
る。

濃度検出部41は照明用のタングステンランプ51を備えて
いる。タングステンランプ51から射出された光は、照明
レンズ52によって集光され、チャート保持部８の測定部
位53の照明が行われる。測定部位53の反射光は、対物レ
ンズ43によって集められ、半透鏡（ビームスプリッタ）
を備えたプリズム54で２方向に分岐される。

分岐後の一方の光はミラー55によって反射され、測定視
野調整機構56を通過後、色補正フィルタ57によって波長
成分の補正が行われ、光電子増倍管58に入射される。こ
こで測定視野調整機構56は、光路中に開口板59と視野レ
ンズ61を配置している。

開口板59は第４図に示すように矩形状の開口部を備えた
板である。この50μｍ×2500μｍの開口部領域には、コ
ピー用紙上の測定部位の像が５倍に拡大されて結像され
るようになっている。そしてチャート上すなわちこの実
施例ではコピー用紙４上の短辺が10μｍ、長辺が500μ
ｍの長方形の領域（第４図）から反射された光束がこの
開口部を通って前記した光電子増倍管58に入射されるこ
とになる。開口板59は開口板回転ステップモータ62によ
ってその開口部の方向を１度単位で任意の角度に設定す
ることができる。

プリズム54によって分岐された他方の光は、屋根形プリ
ズム64によって進行方向を変更され、観察スクリーン65
上に正立像化されて結像する。これにより形成された測
定部位53の画像は、拡大接願レンズ42によって拡大して
観察することができる。

装置の回路構成 （装置の原理的構成） 装置を具体的に説明するに先立って、その回路の原理的
構成を説明する。

次の第５図は、画像検査用光学濃度測定装置の回路構成
の概略を表わしたものである。この装置は、所望の検査
項目を指示するための外部信号入力手段72を備えてい
る。測定制御手段73は、外部信号入力手段72の表わす検
査項目に応じて、被検査パターンの位置、種類および検
査処理手順を設定するようになっている。パターン情報
記憶手段74は、被検査対象物内の被検査パターンを記憶
しており、処理手順記憶手段75は被検査パターンに対す
る検査処理手順を記憶するようになっている。測定手段
76は、測定制御手段73の制御によって被検査対象表面を
走査し、画像濃度の検出を行う。演算処理手段78は測定
制御手段73の指示する処理手順で、測定手段76から得ら
れたデータを演算処理する。これにより得られた検査結
果は出力手段83によって出力される。出力手段83は、第
１図に示したプリンタ部３が代表的であるが、コンピュ
ータ部２のCRT画面にも検査結果の表示が可能である。

この画像検査用光学濃度測定装置の動作を更に詳細に説
明する。画像検査用光学濃度測定装置では、検査に際し
て被検査対象物の種類および検査項目が外部信号入力手
段72によってコード化される。被検査対象物にコピーさ
れたチャートを特定するためのチャート・コード84およ
び検査項目を表わした検査項目コード85は、測定制御手
段73に送られる。測定制御手段73ではチャート・コード
84をパターン情報記憶手段74に送る。パターン情報記憶
手段74はチャート・コード84の表わすチャートに含まれ
る被検査パターンを表わしたパターン・コード86とこの
被検査パターンの代表的な位置を表わした代表点位置87
を出力する。このうちパターン・コード86は、検査項目
コード85と共に処理手順記憶手段75に送られ、検査項目
と被検査パターンに対応した画像濃度検出フォーマット
88および演算処理手順を表わした演算処理コード89が測
定制御手段73に読み込まれることになる。

この段階で、検査に必要な被検査パターンの種類や
そのパターンがコピー用紙のどの位置に存在するかの位
置情報、およびそのパターンについての画像濃度検出
方法や検査項目に対応する結果を演算処理する方法に
ついての情報が測定制御手段73内にコード化された状態
で設定されることになる。

これらの情報のうち、パターンの存在する位置の座標を
表わした代表点位置87と画像濃度検出フォーマット88
は、測定手段76に送られる。測定手段76は測定制御手段
73によって指示された代表点位置87まで移動し、画像濃
度検出フォーマット88に従ってその測定対象となる画像
濃度を検出する。検出結果は、濃度データ列91として演
算処理手段78に出力される。濃度データ列91の最後に
は、終了信号92が付加され演算処理の開始が指示され
る。

演算処理手段78は、終了信号92を受信すると測定制御手
段73からその前に供給された演算処理コード89を基にし
てこれに対応する演算処理ルーチンを選択する。そして
この演算処理ルーチンを内部の演算処理ルーチンメモリ
領域にロードする。演算処理手段78には前記した濃度デ
ータ列91が濃度データ列メモリ領域にストアされてい
る。演算処理手段78は、この濃度データ列91を演算処理
ルーチンメモリ領域にロードされたそのルーチンで処理
し、検査項目に応じた結果を検査結果93として出力手段
83に供給する。出力手段83はこの内容を出力することに
なる。

以上説明した画像濃度検出と濃度データの演算処理作業
は、測定制御手段73内に予め設定されたすべての被検査
パターンに対して順次行われる。演算処理手段78は個々
のパターンに対して演算処理を行うと共に、設定された
すべての被検査パターンに対応する演算処理結果の統計
処理等も行う。このようにして、被検査対象物について
の所望された検査結果が得られることになる。

（外部信号入力手段の構成） 次に第６図を用いて外部信号入力手段の構成を説明す
る。

外部信号入力手段72はコード化手段101を備えている。
操作者によって入力されるチャート名102と検査項目103
は、このコード化手段101によってコード化される。コ
ード種別判別手段104はコード化された情報を受け取る
と、これをチャート・コードと検査項目コードに分別す
る。そしてコード制御部105を介してチャート・コード8
4および検査項目コード85として出力することになる。

（パターン情報記憶手段の構成） 第７図はパターン情報記憶手段の構成を表わしたもので
ある。パターン情報記憶手段74は、チャート・コード84
をパターン情報記憶位置検索手段107に供給する。パタ
ーン情報記憶位置検索手段107は、検査しようとするパ
ターンの位置を検索し、パターン情報記憶部108にポイ
ンタ109として送出する。

第８図はパターン情報記憶部の内容を表わしたものであ
る。パターン情報記憶部108には、チャート・コードを
キーとして該当するチャート内のすべての被検査対象と
してのパターン・コードとこれらパターン・コードによ
って表わされるパターンそれぞれの代表点位置がデータ
として記憶されている。この図で例えばチャート・コー
ド“XXX"に対しては３つのパターン・コードａ、ａ、ｂ
が用意されている。これはこのチャート・コード“XXX"
の特定するチャートに、パターン・コードａ、ｂによっ
て特定される２種類のパターンが表示されていることを
意味しており、計３個のパターンの座標は代表点位置に
示す通りとなっている。

ここでパターン・コードａによって表わされたパターン
とは、例えば電子写真学会テストチャート“No.1−Ｒ
1975"における解像度測定用パターン（図示せず）であ
る。このテストチャートでは左上と右下部分にこのパタ
ーンが配置されている。またパターン・コードｂによっ
て表わされたパターンとは、この電子写真学会テストチ
ャートにおける濃度測定用のパターンである。このテス
トチャートではその下部に一列に各種濃度サンプルが表
示されており、濃度測定用のパターンを構成している。

パターン情報出力手段110は、パターン情報記憶部108に
記憶された内容をパターン情報記憶位置検索手段107の
出力するポインタ109によって示される位置から読み出
す。読み出された内容とは、ポインタ109によって指示
された１つのチャート・コードに関する全パターン・コ
ードおよびこれらの代表点位置である。パターン・コー
ド86と、これに対する代表点位置87の組み合わせは、第
５図に示す測定制御手段73の制御によって順次読み出さ
れ、測定制御手段73内部に送り込まれる。

（処理手順記憶手段の構成） 次に処理手順記憶手段75の内容を第９図に示す。

処理手順記憶手段75には、検査項目コード85とパターン
・コード86が供給されるようになっている。このうち検
査項目コード85は検査項目コード検出手段112によって
検出され、パターン・コード86はパターン検出手段113
によって検出される。検査項目コード検出手段112の検
出結果は第１のポインタ114として処理コード記憶手段1
15に出力され、パターン検出手段113の検出結果は第２
のポインタ115として同じく処理コード記憶手段116に出
力される。

第10図は、処理コード記憶手段の内容を表わしたもので
ある。処理コード記憶手段116には、検査項目コード別
に（ｉ）演算処理コード、（ii）パターン・コードおよ
び（iii）画像濃度検出コードが格納されている。前記
した検査項目コード検出手段112から出力される第１の
ポインタ114によって検査項目を特定するための検査項
目コードが指定される。そしてパターン検出手段113の
出力する第２のポインタ115によってその検査項目コー
ドにおける演算処理コードが選択される。第10図に示し
た例では、パターン・コード“a"で特定されるパターン
について、画像濃度検出コード“イ”で特定される画像
濃度検出と演算処理コード“A"で特定される演算処理が
行われることがわかる。２つのポインタ114、115によっ
て指定されたコード内容は、処理コード記憶手段116内
の記憶領域に一時的に格納される。

第９図に戻って、説明を続ける。検査手順検索手段117
は処理コード記憶手段116に記憶された画像濃度検出コ
ード118の読み出しを行う。前記した第10図の例では、
画像濃度検出コード118は“イ”である。そしてこれを
基にしてアドレス情報としての第３のポインタ119を検
査手順記憶手段121に対して出力する。

第11図は検査手順記憶手段の内容を表わしたものであ
る。検査手順記憶手段121には、画像濃度検出コード別
に画像濃度検出フォーマットが記憶されている。画像濃
度検出フォーマットは複数組存在し、これらはそれぞれ
ブロック単位で記憶されている。これらブロック単位の
内容は例えば（ｉ）測定開始位置、（ii）方向、（ii
i）間隔、（iv）総点数、（ｖ）スリット方向となって
いる。

ここで（ｉ）測定開始位置は、対代表点としての位置で
示されている。代表点は前記したようにパターンごとの
基準となる座標で示されるが、これに対して対代表点は
そのパターンの走査を行う際の開始位置の座標値と代表
点座標値の差となる。（ii）方向とは走査の方向であ
り、これにはＸ軸方向とＹ軸方向の２種類がある。（ii
i）間隔とは濃度検出のためのサンプリングの間隔であ
り、（iv）総点数とはサンプリングされるデータの総数
である。（ｖ）スリット方向とは、第４図に示した開口
板59の開口部の向きをいう。本実施例で開口部は初期設
定時にＸ軸と平行か、これから90度だけ回転した位置に
セットされる。またこの開口部は測定時に１度刻みに所
望の回転位置に設定される。この角度設定によって斜め
線等の測定を有効に行うことができる。

第３のポインタ119は、画像濃度検出コードの特定を行
う。第11図に示した例では画像濃度検出コード“イ”が
選択される。第１のコード出力手段122は第３のポイン
タ119によって選択された画像濃度検出フォーマット88
を読み出し、第５図に示した測定制御手段73の制御の下
に測定手段76に供給する。これに対して第２のコード出
力手段123は処理コード記憶手段116から演算処理コード
89の読み出しを行い、同様に測定制御手段73の制御の下
で演算処理手段78に供給される。

（測定手段の構成） 次の第12図は測定手段の内容を表わしたものである。

測定手段76はこれを大別すると（ｉ）画像濃度検出部、
（ii）検出開口制御部、それに（iii）移動部の３つの
部分に分けることができる。測定手段76では、測定制御
手段73から供給される画像濃度検出フォーマット88を基
にして被検査対象物（本実施例ではチャートのコピーさ
れたコピー用紙４）上を移動し、所定のフォーマットで
画像濃度の検出を行うことになる。すなわち、測定制御
手段73から供給された画像濃度検出フォーマット88（第
11図参照）はデータサンプリング制御部131に供給さ
れ、ここで解読されたフォーマット88に基づき、画像濃
度検出部、検出開口制御部、それに移動部が制御される
ことになる。

ところでデータサンプリング制御部131は、駆動制御部1
32から得られるデータ133によって受光手段133の現在存
在する位置を把握している。そこでデータサンプリング
制御部131は、画像濃度検出フォーマット88から得られ
た測定開始位置との比較によって受光手段133の移動す
べき量を求める。求められた移動量等についてのデータ
134は、駆動制御部132に送られる。

駆動制御部132では、データ134を基にしてＸ軸方向移動
量およびＹ軸方向移動量を求め、これらに対応するパル
ス数のＸ軸方向駆動信号135ならびにＹ軸方向駆動信号1
36を出力する。Ｘ軸方向駆動信号135は、Ｘ軸ステッピ
ングモータ31に供給され、Ｙ軸方向駆動信号136は、同
じくステッピングモータとしてのチャート保持部駆動モ
ータ26（共に第２図参照）に供給される。

すでに説明したようにＸ軸ステッピングモータ31によっ
て濃度検出部41（第２図）がＸ軸方向に移動する。また
チャート保持部駆動モータ26の駆動によってドラム状の
チャート保持部８がＹ軸方向に回転し、光電子増倍管58
等からなる受光手段133が所望の測定位置に移動するこ
とになる。

データサンプリング制御部131は、次に画像濃度の検出
方向やサンプリングの間隔、サンプリングの総点数およ
びスリット方向を解読する。そしてまず、開口方向を現
在の開口方向と比較し、指示された角度との比較結果を
表わした角度信号138を出力する。角度信号138は角度信
号発生器139に供給される。角度信号発生器139は、開口
板回転ステップモータ62（第３図参照）に対して制御信
号141を供給し、開口板61を所望の角度だけ回転させる
ことになる。

以上のようにして受光手段133の設定が終了したら、デ
ータサンプリング制御部131は画像濃度検出フォーマッ
ト88から得られた総点数を制御部内の図示しないカウン
タにセットする。そして画像濃度検出方向とサンプリン
グの間隔を駆動制御部132にデータ134として出力し、セ
ットする。

駆動制御部132は指示された検出方向に従って濃度検出
部41あるいはチャート保持部８を所定量移動させる。

ところで、受光手段133から出力される検出出力143は画
像濃度検出部内の増幅器144で増幅され、その出力145は
対数変換器146で対数変換される。変換出力147はＡ／Ｄ
変換器148に供給される。Ａ／Ｄ変換器148にはＡ／Ｄ信
号発生部149からＡ／Ｄ変換の行われる時間を指定する
ためのＡ／Ｄ信号151が供給されるようになっている。
Ａ／Ｄ信号発生部149はデータサンプリング制御部131か
ら供給されるＡ／Ｄ開始信号152によってＡ／Ｄ信号151
を発生させるが、Ａ／Ｄ開始信号152はデータサンプリ
ング制御部131内の図示しないカウンタの出力が用いら
れる。

すなわち、このカウンタには測定開始位置に対応する計
数値がプリセットされるようになっており、受光手段13
3の移動開始と共に計数値がアップする。そしてカウン
タの計数値がプリセットされた値に到達するとＡ／Ｄ開
始信号152が出力されることになる。Ａ／Ｄ変換が終了
すると、Ａ／Ｄ信号発生部149は終了信号153を出力す
る。データサンプリング制御部131は終了信号153を受け
取ると、前記したカウンタを管理して駆動制御部132に
受光手段133の移動を指示させると共に、必要な場合に
は所定のタイミングで次のＡ／Ｄ開始信号152を出力す
ることになる。このようにして、濃度データのサンプリ
ング間隔の管理等が可能となる。

一方、Ａ／Ｄ信号151によってＡ／Ｄ変換が指示される
と、Ａ／Ｄ変換器148は変換出力147をアナログ−ディジ
タル変換する。変換後の濃度データ154は、画像濃度バ
ッファ155に順次蓄えられる。蓄えられた濃度データ154
は、濃度データ列91として演算処理手段78に供給され、
演算処理が行われることになる。

さて濃度データのサンプリングが進行し、内蔵されたカ
ウンタが最終値としてのある値を計数したら、データサ
ンプリング制御部131は測定制御手段73に対して終了信
号156を出力する。測定制御手段73はこの終了信号156を
受け取ると、次のブロックについてのデータを画像濃度
検出フォーマット88としてデータサンプリング制御部13
1に供給する。このようにして、測定対象となる部位ご
とに濃度データの採取が行われていく。

（演算処理手段の構成） 第13図は、演算処理手段の構成を表わしたものである。
演算処理手段78は演算制御部161を備えている。演算制
御部161には、測定制御手段73から演算処理コード89が
供給される。演算処理コード89は、演算処理手順を表わ
したコードである。演算制御部161はこの演算処理コー
ド89をデコードし、その結果を演算処理コード162とし
て演算処理アドレス検索手段163に供給する。

演算処理アドレス検索手段163は、この演算処理コード1
62を用いて演算処理記憶部164の検索を行う。演算処理
記憶部164内には、種々の検査に必要な演算処理データ
群が蓄えられている。演算処理アドレス検索手段163は
検索によってポインタ165を該当するメモリ領域の先頭
アドレスに移動させたら、演算制御部161に終了信号166
を送出する。演算制御部161は終了信号166を受信後、起
動信号167を発生させ、ローダ・スタータ168に供給す
る。

ローダ・スタータ168は起動信号167を受信すると、ロー
ド信号169、171を発生する。そして（ｉ）演算処理記憶
部164におけるポインタ165で示された一連の演算処理内
容172と（ii）測定手段の画像濃度バッファ155（第12図
参照）に格納されている濃度データ列91をワーキングエ
リア174にロードする。ロード終了後、ローダ・スター
タ168はワーキングエリア174にスタート信号175を供給
し、これを起動してワーキングエリア174自身に制御を
移す。

これと共にワーキングエリア174は濃度データ列91に対
し所望の演算処理を実行する。その結果は、演算結果17
6として演算結果出力バッファ177にストアされる。第５
図に示した出力手段83はこのストアされた内容を検査結
果93として入力し、可視化する。

光学濃度測定の詳細 この画像検査用光学濃度測定装置では、まずチャート保
持部８にコピー用紙４を保持し、その位置決めを行った
後、個々のパターンに対する濃度測定を行う。そこで、
次にコピー用紙４に対する位置決めを説明し、続いて個
々のパターンに対する濃度測定作業を説明する。

（各測定部位に対する位置決め） チャートをコピーしたコピー用紙から画像の測定を行う
ためには、光学ヘッドの対物レンズ43が目的となる測定
部位を正しくとらえなければならない。ところで、仮に
濃度検出部41側を一方的に予定された座標位置に設定し
たとすると、コピー用紙４上の所望の位置とは±5mm程
度の誤差が発生する。これは、次のような原因によるも
のである。

（ｉ）複写機でチャートをコピーしたときに発生するず
れ。

これには、コピー用紙４と複写機の感光ドラムとの間の
位置合わせの誤差（レジストレーションのずれ）や、倍
率の設定誤差の他に、コピー用紙４が複写機内部で搬送
されるときにスキュー（回転）を発生させることによる
誤差が含まれている。

（ii）チャート保持部８にセットした際のずれ。

これは、供給トレイ５から送り出されたコピー用紙４が
チャート保持部８にセットされたとき発生するずれであ
り、供給トレイ５の設定の誤差やコピー用紙４の送り出
し時の位置整合のずれが該当する。

本実施例では、目標とする位置に±0.5mmの精度で到達
できるようにした。このために、第14図で一例を示すよ
うに画像検査用光学濃度測定装置で使用するチャート19
1には例えばその３箇所に位置検出用パターン192〜194
を配置した。これらの位置検出用パターン192〜194の座
標は画像検査用光学濃度測定装置側でチャートの種類別
に把握されている。チャート上でのこれらのパターン19
2〜194の座標値を実座標値と呼ぶことにし、これらを
（X₁,Y₁、X₂,Y₂、X₃,Y₃）で表わすものとする。

装置はこれらの実座標値（X₁,Y₁、X₂,Y₂、X₃,Y₃）を用
いてその周囲のコピー用紙４上を走査し、画像の濃度変
化を検出することでこれらのコピー用紙４における位置
を検出する。コピー用紙４上でのこれら位置検出用パタ
ーン192〜194の座標値を（x₁,y₁、x₂,y₂、x₃,y₃）とす
る。両座標系（X,Y）、（x,y）の関係式を組み立てるこ
とによって、コピー用紙４上における測定されるパター
ンの座標（x₀,y₀）に対応する実位置（X₀,Y₀）が計算さ
れ、この座標値（X₀,Y₀）を用いて濃度検出部41を目的
の画像部へ到達させることになる。

位置検出用パターンはコピー用紙上に３箇所配置される
必要はなく、例えば２箇所配置することでコピー用紙４
の回転と位置ずれを把握することができる。またより多
くの点を配置させることでコピー用紙４の各部分の伸び
等も把握することができ、測定部位に対する到達精度を
更に高めることが可能となる。

（パターンの走査） 第15図は濃度測定を行うあるパターンを表わしたもので
ある。このパターン221で点223が代表点であり、点224
がＸ軸方向における検出開始点である。検出開始点224
は代表点223に対する相対座標値として表わされてい
る。このパターン221をＹ軸方向にも走査する場合に
は、点224と異なった検出開始点がこのために用意され
る場合がある。

前記したようにこの実施例の画像検査用光学濃度測定装
置では、コピー用紙上の10μｍ×500μｍの矩形領域を
１回の読み取り範囲とする。読み取りの態様は、第11図
に示した画像濃度検出フォーマットで定められる。すな
わちこの例では点224が測定開始位置となり、測定の方
向はＸ軸方向となる。測定の間隔すなわちサンプリング
幅は、測定の目的等によって定められる。本実施例の画
像検査用光学濃度測定装置では開口部が10μｍ×500μ
ｍの矩形（長方形）領域であるため、Ｘ軸方向における
１回の濃度検出領域が10μｍとなる。従ってＸ軸方向に
くまなくコピー用紙４の走査を行う場合には、測定の間
隔が10μｍとなる。

第16図はこの場合の走査の状況を表わしたものである。
サンプリング幅をこのように視感分解能よりも小さく設
定すると、第22図に示したような微細な画像状態を表わ
したデータを取り出すことができる。しかも開口部210
をこの図に示したように被検査物に応じた角度に傾けて
走査すると、細線の測定が容易となる。

第17図は開口部の回転制御の様子を表わしたものであ
る。開口部は初期的にはＸ軸方向あるいはＹ軸方向に設
定されるが、測定に伴って種々の角度に設定することが
できる。この際、前記したスリット方向に関するデータ
から検査対象に対する角度の読み取りが行われ（ステッ
プ）、次に前に設定された角度の読み出しが行われる
（ステップ）。そして、両者の差が求められて（ステ
ップ）、その角度だけ開口板回転ステップモータ62が
駆動され開口板59が所望の角度に設定されることにな
る。

ところで光学濃度の測定に際しては、開口部210を構成
する矩形領域の短辺もしくは長くない方の辺と同一幅で
サンプリングする必要はなく、画像濃度検出フォーマッ
トで自由に設定することができる。従って検査項目によ
っては画像を荒く走査することも、あるいは細かく走査
することも可能である。例えば短辺よりも長いピッチで
画像を荒く走査する場合の例としては、比較的広い領域
の濃度の判別を行うような場合である。また細かく走査
する場合の例としては、第18図に一例として示すような
５μｍピッチで走査するような場合である。このように
細かなピッチで開口部210の走査を行うと、細線をより
確実に捕らえることができるようになる。もちろん、測
定の行われるたびに開口部の初期設定を行う装置では、
以上説明したような回転量を演算する操作（ステップ
、）は必要なく、直ちに角度制御を行うことができ
る。

なお、この実施例の画像検査用光学濃度測定装置では開
口部210が長方形なので、一般の検査でＹ軸方向の走査
を行う場合には、スリット方向を通常の場合、Ｘ軸方向
に設定する。これによりこの実施例の場合には10μｍ幅
で画像のサンプリングが可能となる。すでに説明したよ
うに、この実施例ではＸ軸ステッピングモータ31あるい
はチャート保持部駆動モータ26をそれぞれ１パルスずつ
歩進させることにより濃度検出部41をＸ軸方向あるいは
Ｙ軸方向に10μｍ単位で移動させることができる。もち
ろん、Ｙ軸方向の走査に際してもスリット方向を任意の
角度傾けることも可能である。

このようにこの実施例の画像検査用光学濃度測定装置で
は矩形領域を最小測定範囲として被検査物の測定を行う
ので、被検査物を隙間なく効率的に走査することができ
る。もちろん矩形領域は10μｍ×500μｍの長方形に限
るものではなく、例えば第19図に示すように10μｍ×50
μｍのようなものであってもよい。この後者の例の場合
には、トナー粒子等によって形成される“点”をより確
実に検査することができる。開口部210の形状は長方形
に限らず正方形であってもよい。この場合には、この短
辺が例えば記録用紙に定着した後のトナー粒子とほぼ同
一あるいはこれよりもやや短めであると効果的である。

また測定する開口部の形は厳密な矩形である必要はな
く、例えば円形や楕円形に近づいた形の矩形であっても
構わない。但しこれらの場合には画像をくまなく走査す
るためには画像が一部重複して読み取られるので、これ
ら重複部分に対する処理が必要となる。

なお、実施例では受光手段として光電子増倍管を用いた
が、半導体を用いた光電子増倍手段を用いたりCCD等の
１次元センサを用いても同様の光学濃度測定作業が可能
となる。また実施例では光学濃度を反射光で検知した
が、例えば写真フィルムの現像状態等を検査する場合に
は透過光で検知するようにしてもよい。

更に実施例では検査される画像を構成する単位として、
トナー粒子を例に挙げて説明した。他のノンインパクト
タイプの装置や、あるいはインパクトタイプの装置では
これらに使用されるインク等の大きさや形状を考慮し
て、開口部の大きさや回転角等を考察すればよい。

「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば、開口板によって被
検査パターンの測定範囲を所定の矩形範囲に制限し、開
口部角度設定手段によってこの矩形範囲の方向を設定で
きるようにした。従って、被検査パターンが斜線のよう
な場合でも、その傾きに合わせて矩形範囲の方向を設定
することができ、パターンから外れることなく光学濃度
を検出することができるので、細線であっても測定濃度
を十分に高めることができる。また、位置検出用パター
ンの被検査物上での位置と保持手段上での位置を基に、
予め記憶されている測定すべき位置および方向を保持手
段上での位置および方向に変換することにした。このた
め、被検査物が多少ズレた状態で保持手段上にセットさ
れた場合でも、この位置誤差を補正して、矩形範囲の光
学濃度を測定することができる。よって、被検査物の保
持手段上へのセットを精度良く行う必要がなく、装置の
コストダウンを図ることができる。また、被検査パター
ンの種類が多数存在しても、位置検出用パターンを用い
て被検査物の位置を検出したので、位置検出処理を統一
することができ、装置の簡略化を図ることができる。さ
らに、開口部の方向を種々変化させながら測定を行うこ
とにより直線の角度や曲線の曲がり具合等を測定するこ
とも可能となり、より多くの検査が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第18図は本発明の一実施例を説明するためのも
ので、このうち第１図は画像検査用光学濃度測定装置の
斜視図、第２図は検査部の要部を示す概略構成図、第３
図は光学ヘッドの光学部品の配置を示す配置説明図、第
４図はコピー用紙上の測定単位となる領域のサイズを表
わした説明図、第５図は画像検査用光学濃度測定装置の
回路構成の概略を示すブロック図、第６図は外部信号入
力手段の構成を示すブロック図、第７図はパターン情報
記憶手段の構成を示すブロック図、第８図はパターン情
報記憶部の構成を示す説明図、第９図は処理手順記憶手
段の構成を示すブロック図、第10図は処理コード記憶手
段の構成を示すブロック図、第11図は検査手順記憶手段
の構成を示すブロック図、第12図は測定手段の構成を示
すブロック図、第13図は演算処理手段の構成を示すブロ
ック図、第14図は位置検出用パターンの配置箇所を示し
たチャートの平面図、第15図は濃度測定を行うためのパ
ターンの一例を示す平面図、第16図はＸ軸方向における
走査の一例を示す説明図、第17図は開口部の回転制御の
様子を示す流れ図、第18図はＸ軸方向のピッチを細かく
設定した場合の走査例を示す説明図、第19図は開口部の
他の例を示す平面図、第20図は解像度検査用のチャート
の一部を拡大して示した平面図、第21図は第20図に示し
たチャートの更に一部を拡大した平面図、第22図Ａ〜Ｃ
はコピー画像のサンプルの各種状態を示す一部拡大平面
図、第23図は第22図Ａで示した画像部分を読み取った画
信号の信号レベルを示す波形図、第24図は第22図Ｂで示
した画像部分を読み取った画信号の信号レベルを示す波
形図、第25図は第22図Ｃで示した画像部分を読み取った
画信号の信号レベルを示す波形図、第26図は従来提案さ
れた装置に使用された開口部のサイズの一例を示す説明
図、第27図はこの提案された開口部に線分がうまく捕ら
えられた状態を示す説明図、第28図は第27図に示した場
合の画信号の２値化の様子を示す信号レベル特性図、第
29図は第26図に示した開口部でこれとは傾きの異なった
線分を捕らえた状態を示す説明図、第30図はこの第29図
に示した場合の画信号の２値化の様子を示す信号レベル
特性図、第31図は開口部を直線と同一方向に傾けた場合
における線分の読み取り状態を示す説明図である。 １……検査部、 ２……コンピュータ部、 ３……プリンタ部、 ４……コピー用紙、 26……チャート保持部駆動モータ、 31……Ｘ軸ステッピングモータ、 41……濃度検出部、 58……光電子増倍管、 59……開口板、 62……開口板回転ステップモータ、 210……開口部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査物上に配置された被検査パターンの
   光学濃度を測定すべき位置を予め記憶した第１の記憶手
   段と、 この測定すべき位置で被検査パターンを所定の矩形範囲
   に制限するための開口部を備えた開口板と、 前記測定すべき位置で前記矩形範囲を構成する矩形の一
   辺の方向を予め記憶した第２の記憶手段と、 前記被検査物上に配置された位置検出用パターンの位置
   を予め記憶した第３の記憶手段と、 前記被検査物を保持する保持手段と、 前記被検査物が保持された状態で前記位置検出用パター
   ンの保持手段上での位置を検出する検出手段と、 この検出手段によって検出された位置検出用パターンの
   位置と前記第３の記憶手段に予め記憶されている位置を
   基に前記第１および第２の記憶手段に記憶されている位
   置および方向を保持手段上での位置および方向に変換す
   る変換手段と、 前記矩形範囲を構成する一辺の方向をこの変換手段によ
   って変換された後の方向に設定する開口部角度設定手段
   と、 前記変換手段によって変換された位置で前記矩形範囲の
   光学濃度を測定する光学濃度測定手段 とを具備することを特徴とする画像検査用光学濃度測定
   装置。
2. 【請求項２】開口部が長方形であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の画像検査用光学濃度測定装
   置。
3. 【請求項３】開口部は短辺が10μｍで、長辺が短辺より
   も長く、かつ短辺の10倍以内の長さであることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の画像検査用光学濃度測
   定装置。