(57)【要約】【課題】  読み取り部と測定対象の距離が変化しても正しく読み取ることが出来る光学装置、撮影方法、及びインクジェット記録物製造方法を実現する。【解決手段】  複数の素子が平面上に配置された光学センサーと結像系を有し、測定対象表面、レンズの主平面、光学センサーの素子が配置されている平面の全てが互いに平行でなく、かつ、それぞれを延長したとき１点で交わらないことを特徴とする。【選択図】  図１
2006240000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子が平面上に配置された光学センサーと結像系を有し、測定対象表面、レンズの主平面、光学センサーの素子が配置されている平面の全てが互いに平行でなく、かつ、それぞれを延長したとき１点で交わらないことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
複数の素子が平面上に配置された光学センサーと結像系を有し、光学センサーの素子が配置されている平面とレンズの主平面が平行になっており、かつ測定対象表面に対しそれらの面が傾斜していることを特徴とする光学装置。
【請求項３】
測定パタンが、センサー受光面を含む平面と記録媒体表面の交線と平行な複数の直線上では同じ輝度分布を持っていることを特徴とする請求項１又は、請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
複数の素子が平面上に配置された光学センサーと結像系を有し、測定対象表面、レンズの主平面、光学センサーの素子が配置されている平面の全てが互いに平行でなく、かつ、それぞれを延長したとき１点で交わらない光学系による輝度測定工程を有することを特徴とする撮影方法。
【請求項５】
複数の素子が平面上に配置された光学センサーと結像系を有し、光学センサーの素子が配置されている平面とレンズの主平面が平行になっており、かつ測定対象表面に対しそれらの面が傾斜している光学系によるステップを有することを特徴とする撮影方法。
【請求項６】
輝度測定工程においてセンサー受光面を含む平面と記録媒体表面の交線と平行な複数の直線上では同じ輝度分布を持っている測定パタンを用いることを特徴とする請求項４又は、請求項５に記載の撮影方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項３に記載の光学装置のうち少なくとも１つを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項８】
請求項４〜請求項６に記載の撮影方法のうち少なくとも１つを用いることを特徴とするインクジェット記録物製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置、撮影方法、及びインクジェット記録物製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から各種の記録装置に光学的検出手段を設けた発明がなされている。例えば、特許登録２８５４３１８号公報では、検出手段の検出結果に基づいて、記録ヘッドに設けられた複数の記録素子の濃度特性を補正する技術が開示されている。
【特許文献１】特許登録２８５４３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの技術においては光学測定を行う場合、部品寸法の製造誤差、使用環境や経時変化による部品寸法の変化などにより測定器と測定対象の距離が変化してもピントがボケないことが課題となる。
【０００４】
さらに、インクジェット記録装置において、記録媒体表面を光学測定する場合は、これらに加えて、記録媒体側の条件の変化に対しても機能が損なわれないことが特に重要となる。例えば、記録媒体として紙を用いてインクで記録をしたのち、その被記録部分を光学測定する場合には、インクが記録媒体に吸収されることにより記録媒体が膨潤し、記録媒体表面が光学的検出手段に近づくことが良く発生する。さらに、この近づく度合いは、記録媒体に付与するインクの量などで変化する。また、ＤＮＡチップの製造装置やディスプレー装置の製造装置などでは、記録媒体のたわみにより、測定個所によって測定対象とセンサーユニットの距離が変化することがある。
【０００５】
さらに、複数の記録素子を有する記録ヘッドを使用した場合、その濃度むらは細かい間隔で並ぶスジ状になることが多い。このため、検出手段の検出結果に基づいて、記録ヘッドに設けられた複数の記録素子の濃度特性を補正する場合、検出ステップにおいて記録媒体表面に記録された濃度むらを反映するパターンを読み取る際に、正確にピントが合っていることが特に重要となる。
【０００６】
以上記した様に、本出願に係る発明が解決すべき課題は、読み取り部と測定対象の距離が変化しても正しく読み取ることが出来る光学装置、および撮影方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願に係る第１の発明は、複数の素子が平面上に配置された光学センサーと結像系を有し、測定対象表面、レンズの主平面、光学センサーの素子が配置されている平面の全てが互いに平行でなく、かつ、それぞれを延長したとき１点で交わらないことを特徴とする。また、本出願に係る第２の発明は、複数の素子が平面上に配置された光学センサーと結像系を有し、素子が配置されている平面とレンズの主平面が平行になっており、かつ測定対象表面に対しそれらの面が傾斜していることを特徴とする。
【０００８】
以下、これらの発明における各手段がどのように作用して課題を解決するかを説明する。
【０００９】
図１は、測定対象表面とレンズの主平面、光学センサーの素子が配置されている面の関係と、センサー受光面上に結像する光線を示した図であり、光学センサーの素子が配置されている平面とレンズの主平面が平行になっており、かつ測定対象表面に対しそれらの面が傾斜している状態を表している。図１においてセンサー受光面は光学センサーの素子が配置されている面である。また、図１においてはレンズの像側主平面と物体側主平面が平行かつ近接しているため、両方をまとめて一つの直線で示している。
【００１０】
図１のよう測定対象表面とレンズの主平面、光学センサーの素子が配置では、センサー受光面上に像を結ぶ点は、図１においてその像を作る光線を示す破線の様子から判るように、センサー受光面およびレンズ主平面と平行な平面上に存在する。そのため、図１（ａ）のように測定対象表面とレンズおよびセンサー受光面が近い場合は、測定対象表面の左側の部分の像がセンサー受光面上に形成され、図１（ｃ）のように測定対象表面とレンズおよびセンサー受光面が遠い場合は、測定対象表面の右側の部分の像がセンサー受光面上に形成される。一方、図２に示したような従来からある構成では、図２（ｂ）のように測定対象表面とレンズおよびセンサー受光面の距離が適切な場合はセンサー受光面の全面に測定対象表面の像が形成されるが、図２（ａ）のように近い場合や図２（ｃ）の様に遠い場合では、センサー受光面のいずれの部分にも測定対象表面の像が形成されず、センサー受光面上のどこにもピントがあった像が形成されない。
【００１１】
上記に示したように本出願に係る発明は、読み取り部と測定対象の距離が変化しても正しく読み取ることが出来る。
【００１２】
なお、図１は、素子が配置されている平面とレンズの主平面が平行になっており、かつ測定対象表面に対しそれらの面が傾斜している状態をあらわしていると同時に、測定対象表面、レンズの主平面、光学センサーの素子が配置されている平面の全てが互いに平行でなく、かつ、それぞれを延長したとき１点で交わっていない状態にもなっている。
【００１３】
さらに、本発明では、測定パタンを工夫することにより、センサー受光面のどの部分にピントがあっているかを容易に判定可能である。以下、各手段がどのように作用するか説明する。図３はセンサー受光面と測定対象である測定パタンの幾何学的な関係を示した図であり、図３に示されたセンサー受光面を含む平面と記録媒体表面の交線と平行な直線Ａ、Ｂ、Ｃ上の輝度分布は同一となっている。すなわち、測定パタンが、センサー受光面を含む平面と記録媒体表面の交線と平行な複数の直線上では同じ輝度分布を持っていることを示している。なお、図３においては、それぞれの位置関係をわかりやすくするため、測定パタンが、読み取り部が読み取れる範囲から離れて描かれているが、実際の測定の際には、測定パタンが読み取れる範囲に来るようにする。なお、図３における読み取り部は図１におけるセンサー、レンズ、読み取り部基板、鏡筒からなるものである。一方、測定パタンと読み取り部の距離の関係を示したのが図４である。すなわち、直線Ｂ上の点がセンサー受光面上に結像し、直線Ａ、Ｃ上の点はセンサー受光面上でピンぼけになっている。さらに、このときのセンサーの出力を示したのが図５および図６でありセンサーの直線Ｂに相当する部分の素子の出力を直線Ｂに沿って並べると図５のようになる、一方、直線ＡおよびＣに関して同様の処理を行うと図６のような出力が得られる。そこで、これらの信号を、ハイパスフィルタに入力すると、その出力がもっとも大きくなるのがちょうどピントが合っている直線上の濃度分布を表す出力信号であることが容易に特定できる。
【００１４】
なお、測定パタンのうちセンサー受光面を含む平面と記録媒体表面の交線と平行な複数の直線上では同じ輝度分布を持っている部分は必ずしも連続している必要は無く、それぞれの間に空白や他のパタンがあっても良い。さらには、これらの部分のほかに付加的なパタンがあっても構わない。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したとおり、本発明により、読み取り部と測定対象の距離が変化しても正しく読み取ることが出来る光学装置、撮影方法、及びインクジェット記録物製造方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本実施例は、テストパターンを計測することにより、記録ヘッドの画像記録素子間の特性の違いを検出しておき、それに基づいて、記録ヘッドの画像記録素子間の特性の不均一さによる記録画像の濃度むらを補償するインクジェット記録装置およびインクジェット記録物製造方法である。
【００１７】
はじめに、この濃度むらの補償方法について説明する。
【実施例１】
【００１８】
図７は、本実施における画像記録装置の主要部の構成を示すブロツク図である。
【００１９】
図中、２１は画像入力信号であり、８は濃度むらを読取る読取部、２３は読取部より出力される読取信号である。２４は装置全体を制御するＣＰＵ、２５は濃度むら補正ＲＡＭ、２６は濃度むら補正信号、２７は濃度むら補正テーブルである。２８は補正後画像信号、２９は２値化回路、３０は２値画像信号、３１は記録ヘッドであり１２８０個のノズルを有するインクジェット方式のマルチヘッドである。
【００２０】
上述した構成において、入力画像信号２１は濃度むら補正テーブル２７で記録ヘッド３１の濃度むらを補正するように変換される。この濃度むら補正テーブル２７は、例えば図８のようにＹ＝０．７０ＸからＹ＝１．３０Ｘ（Ｘは入力画像濃度、Ｙは補正後の画像濃度）まで、傾きが０．０１づつ異なる補正直線を合計６１本持っており、濃度むら補正ＲＡＭ２５より出力される補正選択信号２６（６ビツト分あれば足りる）に応じて補正直線を切換える。
【００２１】
例えば、具体的には、ドット径の大きいノズルで印字する画素信号が入力したときは、傾きの小さい補正直線を選択し、ドット径の小さいノズルで印字する画素信号が入力したときには、傾きの大きい補正直線を選択することにより入力信号を補正する。尚、このドット径の大小、すなわち、印字濃度の高低は読取り部８より入力した各ノズル毎の検出濃度で判断している。
【００２２】
濃度むら補正ＲＡＭ２５のデータは使用するヘッドのむら特性に応じてつくられるもので、６１本の補正テーブルのうちどれを選択するかを決定する。すなわち、各ノズルに対する入力データをどの補正テーブルで変換するか、換言すれば、各ノズルに対する濃度むら補正信号２６の値が記憶されている。
【００２３】
濃度むら補正ＲＡＭ２５及び濃度むら補正テーブル２７により補正された補正後信号２８は、デイザ法や誤差拡散法等の２値化回路２９により２値化されたのち、記録ヘッド３１に入力して画像形成が行われる。この結果、濃度の高いノズルで印字されるドット数は少なく、濃度の低いノズルで印字されるドット数は多く補正され、記録ヘッドの濃度むらが補正される。
【００２４】
特に実施例においては、濃度むら補正ＲＡＭのデータは固定ではなく、実際に使用している記録ヘッドの濃度むらを読取部８で読み取り、その結果に応じて書き換えられるようになっている。
【００２５】
この書換え操作は以下のようにして行う。まず濃度むら補正テーブルとして、傾き“１．０”の直線の全ノズルに対して選択し、むら補正を全く行わない状態にする。続いて入力画像信号２１に均一な信号を入力し、実際に使用している記録ヘッド３１で印字してみる。
【００２６】
続いてこの印字サンプルを読取部８で読み取り、記録ヘッド３１の濃度むら分布を検出する。
【００２７】
図９を用いて、この原理を説明する。
【００２８】
記録ヘッド３１の各ノズルを全部オン状態にすることで、出力像４２を得る。この出力像４２を読取り部８でもって、図示矢印Ａ方向に移動しながら読取り走査する。読み取り部のセンサーとしては縦横それぞれ６４画素の素子を持つＣＣＤセンサーを用いた。ＣＣＤ４３の出力は不図示の濃度変換部において、［課題を解決するための手段］で記載したようにピントが合っている部分の信号の抽出等を行った後デジタル濃度信号に変換され、例えば図示のような濃度むらパターンを生成する。なお、［課題を解決するための手段］ではピントが合っている部分の判別にハイパスフィルタを用いると記載したが、本実施例では発振などの誤動作を防ぐ目的から、バンドパスフィルタを用いた。ＣＰＵ２４は、この検出された濃度むらパターンの各ノズルの濃度と予め設定された値との差（或いは比でも良い）を演算し、その演算結果に基づいて個々のノズル別にどの補正テーブルを選択するかのデータを濃度むら補正ＲＡＭ２５に書込む。例えば、２０％上げれば設定値と同じになるノズルがあった場合には、そのノズルによる補正直線として“Ｙ＝１．２０Ｘ”を選択するようにする。このノズルそのものによって２０％濃度を上げることはできないが、２値化された出力画像全体を見れば、そのノズルによる出力ドット数は２０％上ることになる。
【００２９】
このような補正は、例えば所定枚数分印字する毎や所定時間経過毎に行なう。その結果、記録ヘッドの濃度むらパターンが変化しても、それに追従する補正がなされることになり、常に良好な出力画像が得られることになる。
【００３０】
また、この補正操作は、ユーザーが定期的に行っても、サービスマンが定期的に行っても良い（その補正に係る印字を行わせるボタン等を設ければ簡単にできる）。
【００３１】
続いて、本発明のインクジェット記録装置の機構的な全体構成、及び動作を説明する。
【００３２】
図１０は本発明のインクジェット記録装置の全体を機構的な表す模式図である。
【００３３】
図１０において紙送りローラー１０１は、記録媒体９を一対のローラーで挟み込むようになっており、回転することにより記録媒体を副走査方向に移動させる。記録ヘッドはプラテン１０６に対向する面に吐出口を備えている。また、記録ヘッド３１はキャリッジ１０４に着脱可能に取り付けられ、キャリッジ駆動手段（図示せず）によりキャリッジが主走査ガイド１０３に沿って動くことにより記録媒体に対して主走査しながらインク滴を吐出することが出来る。なお、記録ヘッドはインク供給装置（図示せず）に結合され、インクが供給されている。また、センサー基板５と鏡筒および図１０に図示されていないセンサー照明、ＣＣＤ、レンズなどからなる読み取り部８もキャリッジに取り付けられ、記録ヘッドと同様にキャリッジ駆動手段（図示せず）によりキャリッジが主走査ガイド１０３に沿って動くことにより記録媒体に対して走査することが出来る。プラテン１０６はインク記録ヘッドの下に設けられ、記録時には記録媒体がプラテンと記録ヘッドの間に位置するとともに、プラテン１０６に保持されることにより、記録媒体と記録ヘッドの間隔が適正になるように保持される。また、図１０には示されていないが、このインクジェット記録装置は記録媒体を紙送りローラーまで供給する記録媒体供給手段、記録ヘッドの吐出口周りの状態を適正に保つ為の回復手段、記録が終わった記録媒体を取り出す記録媒体排出手段を備えている。
【００３４】
記録動作は以下の様に行われる。
【００３５】
このインクジェット記録装置に記録開始の指令信号が入力されると、記録媒体供給手段（図示せず）により記録媒体が図１０の右上方向から先端が紙送りローラーの位置に来るまで供給され、その後、記録信号に応じて、紙送りローラーにより記録媒体上の印刷開始位置に記録ヘッドが位置するように記録媒体が送られる。続いて、キャリッジ、記録ヘッドが主走査しながら記録媒体上にインク滴を吹き付けることにより印刷が行われる。その後、紙送りローラーにより所定量記録媒体が送られ（以下この動作を「副走査」と記載する）が行われ、再び、キャリッジ、記録ヘッドが主走査を行いながら記録媒体上にインク滴を吹き付ける。この副走査、主走査の繰り返しにより、記録媒体に記録が行われた後、図１０の左下方向に記録媒体が排出される。なお、記録媒体としては紙が良く用いられるが、その他の素材であっても構わない。また、ＯＨＰシートやコンパクトディスク、さらには、インクジェットを用いたＤＮＡチップ製造装置やディスプレー製造装置の場合、それぞれに適した材質からなる基板であっても構わない。
【００３６】
一方、測定動作は、記録媒体表面の内測定すべき個所がセンサーユニットの測定領域、すなわちセンサー鏡筒のほぼ下に来るように紙送りローラーおよびキャリッジを動かした後に行われる。
【００３７】
以下、本発明の特徴部分である読み取り部についてさらに説明する。
【００３８】
図１１は本発明のインクジェット記録装置の読み取り部を排紙側（図１０における左下）から見たものである。なお、図１１において鏡筒に関しては断面図となっている。
【００３９】
ＣＣＤ４３および鏡筒、センサー照明はセンサー基板に固定されており、センサー基板自体はキャリッジ１０４に固定されている。センサー照明は記録媒体表面を照明し、記録媒体表面の像がレンズ３０９によりＣＣＤ４３のセンサー受光面に結像される。
【００４０】
また、本実施例でのテストパターンは以下のようになっている。
【００４１】
図１２はこの記録装置において記録媒体上にテストパターンが印刷された直後の状態を表している。この後、テストパターンを読み取り部が読み取れる位置に来るように、キャリッジおよび紙送りローラーを駆動する。図１３は、直線Ａ，Ｂ，Ｃ上でのテストパターンの輝度分布を例示したもので、直線Ａ，Ｂ，Ｃにおいて輝度分布が同じになっている。すなわち、センサー受光面を含む平面と記録媒体表面の交線と平行な複数の直線上では同じ輝度分布を持っている。
【００４２】
なお、このＣＣＤ上でピントが合う位置の特定は、測定の度ごとに実施しても構わないが、ピントが合う位置の変化の頻度に応じてその頻度を少なくしても構わない。こうすることにより、処理時間が短くなるという効果が得られる。具体的な頻度の例としては、記録装置の組み立て直後に行う、一定時間経過ごとに行う、新たな記録媒体での測定ごとに行うなどが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の、測定対象表面とレンズの主平面、光学センサーの素子が配置されている面の関係と、センサー受光面上に結像する光線を示した模式図である。
【図２】従来からある構成の、測定対象表面とレンズの主平面、光学センサーの素子が配置されている面の関係と、センサー受光面上に結像する光線を示した模式図である。
【図３】センサー受光面と測定パタンの幾何学的な関係を示した模式図である。
【図４】測定パタンと読み取り部の距離の関係を示した模式図である。
【図５】ピントが合っている部分のセンサーの出力を示した図である。
【図６】ピントが合っていない部分のセンサーの出力を示した図である。
【図７】本実施における画像記録装置の主要部の構成を示すブロツク図である。
【図８】濃度むら補正テーブルの変換特性を示す図である。
【図９】濃度むら検知の原理を説明する図である。
【図１０】実施例のインクジェット記録装置の全体を機構的な表す模式図である。
【図１１】実施例のインクジェット記録装置の読み取り部を排紙側から見た模式図である。
【図１２】実施例において記録媒体上にテストパターンが印刷された直後の状態をあらわす図である。
【図１３】センサー受光面を含む平面と記録媒体表面の交線と平行な複数の直線上では同じ輝度分布を持っていることの説明図。
【符号の説明】
【００４４】
１  センサー
２  センサー受光面
３  レンズ
４  主平面
５  センサー基板
６  鏡筒
７  測定対象表面
８  読み取り部
９  記録媒体
１０  測定パタン
１１  センサー受光面を含む平面
１２  センサー受光面を含む平面と記録媒体表面の交線
２１  画像入力信号
２３  読取信号
２４  ＣＰＵ
２５  濃度むら補正ＲＡＭ
２６  濃度むら補正信号
２７  濃度むら補正テーブル
２８  補正後画像信号
２９  ２値化回路
３０  ２値画像信号
３１  記録ヘッド
４２  出力像
１０１  紙送りローラー
１０３  主走査ガイド
１０４  キャリッジ
１０６  プラテン
【図１】
2006240000.tif 000003
【図２】
2006240000.tif 000004
【図３】
2006240000.tif 000005
【図４】
2006240000.tif 000006
【図５】
2006240000.tif 000007
【図６】
2006240000.tif 000008
【図７】
2006240000.tif 000009
【図８】
2006240000.tif 000010
【図９】
2006240000.tif 000011
【図１０】
2006240000.tif 000012
【図１１】
2006240000.tif 000013
【図１２】
2006240000.tif 000014
【図１３】
2006240000.tif 000015