(57)【要約】【課題】レーザーマーキング装置の濃度調整において、様々な発色特性を示す印画媒体に対して、印画される画像の濃度を所望の連続階調が得られるように調整できるようにする。【解決手段】レーザーマーキング装置は、レーザー光源部と、レーザー光照射部と、レーザー光源部とレーザー光照射部とを制御する制御部とを備え、制御部は、濃度調整部を備え、濃度調整部は、初期ガンマ特性に従って階調値毎にレーザー光強度を調整することで、印画媒体に、テスト画像としての階調値毎の濃淡画像を印画し、テスト画像を読み取って得た濃度ガンマ特性に基づいて、階調再現法を、面積階調にするか、レーザー光強度の調整にするか、両者の組み合わせにするか選択し、選択した階調再現法に応じて、濃度ガンマ特性を補正する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光が出射されるレーザー光源部と、前記レーザー光源部から出射したレーザー光を印画媒体に照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光源部と前記レーザー光照射部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、濃度調整部を備え、
前記濃度調整部は、
初期ガンマ特性に従って階調値毎にレーザー光強度を調整することで、前記印画媒体に、テスト画像としての階調値毎の濃淡画像を印画し、前記テスト画像を読み取って得た濃度ガンマ特性に基づいて、階調再現法を、面積階調にするか、レーザー光強度の調整にするか、両者の組み合わせにするか選択し、選択した階調再現法に応じて、前記濃度ガンマ特性を補正することを特徴とするレーザーマーキング装置。
【請求項２】
前記濃度調整部は、前記濃度ガンマ特性において、ガンマ曲線の傾きが設定値より大きい場合には、面積階調による階調再現を行うことを特徴とする請求項１記載のレーザーマーキング装置。
【請求項３】
前記濃度調整部は、前記濃度ガンマ特性において、前記設定値を第１設定値として、ガンマ曲線の傾きが前記第１設定値より小であり且つ前記第１設定値より小さい第２設定値より大である場合には、面積階調とレーザー光強度の調整による階調再現を行うことを特徴とする請求項２記載のレーザーマーキング装置。
【請求項４】
前記濃度調整部は、
前記濃度ガンマ特性において、ガンマ曲線の傾きが前記第２設定値より小である場合には、前記初期ガンマ特性を補正した補正ガンマ特性に従ったレーザー光強度の調整による階調再現を行うことを特徴とする請求項３に記載されたレーザーマーキング装置。
【請求項５】
前記濃度調整部は、
前記濃度ガンマ特性における中間濃度の階調値が、低階調値側に偏っている場合には印画エネルギーを高め、高階調値側に偏っている場合には印画エネルギーを下げる濃度調整を行うことを特徴とする請求項１記載のレーザーマーキング装置。
【請求項６】
初期ガンマ特性に従って階調値毎にレーザー光強度を調整することで、特定された印画媒体に、テスト画像として階調値毎の濃淡画像を印画する工程と、
印画された前記テスト画像を読み取って、階調値毎の濃度から濃度ガンマ特性を得る工程と、
前記濃度ガンマ特性に基づいて階調再現法を選択する工程とを有することを特徴とするレーザーマーキング装置の濃度調整方法。
【請求項７】
前記階調再現法を選択する工程では、
前記濃度ガンマ特性において、ガンマ曲線の傾きが設定値より大きい場合には、面積階調による階調再現を行うことを特徴とする請求項６記載のレーザーマーキング装置の濃度調整方法。
【請求項８】
前記階調再現法を選択する工程では、
前記濃度ガンマ特性において、前記設定値を第１設定値として、ガンマ曲線の傾きが前記第１設定値より小であり且つ前記第１設定値より小さい第２設定値より大である場合には、面積階調とレーザー光強度の調整を組み合わせて階調再現を行うことを特徴とする請求項７に記載されたレーザーマーキング装置の濃度調整方法。
【請求項９】
前記階調再現法を選択する工程では、
前記濃度ガンマ特性において、ガンマ特性の傾きが前記第２設定値より小である場合には、前記初期ガンマ特性を補正した補正ガンマ特性に従ったレーザー光強度の調整により階調再現を行うことを特徴とする請求項８に記載されたレーザーマーキング装置の濃度調整方法。
【請求項１０】
前記濃度ガンマ特性における中間濃度の階調値が、低階調値側に偏っている場合には印画エネルギーを高め、高階調値側に偏っている場合には印画エネルギーを下げることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載されたレーザーマーキング装置の濃度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーマーキング装置及びレーザーマーキング装置の濃度調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光の照射によって、カードなどの紙葉類に文字，絵柄，写真などの画像を印画するレーザーマーキング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなレーザーマーキング装置は、印画媒体表面に形成された発色層にレーザー光を照射することによる発色反応を利用しており、照射するレーザー光の強度を調整することで、印画媒体に印画される画像の濃度（階調）を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１６３４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のレーザーマーキング装置は、例えば、連続階調（０〜２５５階調）を得るために、レーザー光の強度を段階的に制御しているが、この際、印画媒体表面の発色状態によっては画像の濃度が必ずしも段階的に変化せず、所望の連続階調が得られない場合がある。このような場合には、ガンマ変換の補正が必要になるが、発色特性が把握できていない印画媒体に対しては、補正をどのようにしたら印画濃度において所望の連続階調が得られるのかが判らない問題がある。
【０００５】
また、印画媒体によると、極短い階調の変化で急激に濃度変化が生じるものや、中間的な濃度を示す階調が低階調側や高階調側に偏っている場合などがあり、ガンマ変換の補正のみでは、所望の連続階調を得ることができない問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するために提案されたものであり、レーザーマーキング装置の濃度調整において、様々な発色特性を示す印画媒体に対して、印画される画像の濃度を所望の連続階調が得られるように調整すること、特に、レーザー光の強度制御では極短い階調変化で急激に濃度変化が生じるような発色特性を示す印画媒体や、中間的な濃度を示す階調が低階調側や高階調側に偏っている発色特性を示す印画媒体に対しても、画像濃度において所望の連続階調が得られるようにすること、などを課題にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明のレーザーマーキング装置は、以下の構成を具備するものである。
【０００８】
レーザー光が出射されるレーザー光源部と、前記レーザー光源部から出射したレーザー光を印画媒体に照射するレーザー光照射部と、前記レーザー光源部と前記レーザー光照射部とを制御する制御部とを備え、前記制御部は、濃度調整部を備え、前記濃度調整部は、初期ガンマ特性に従って階調値毎にレーザー光強度を調整することで、前記印画媒体に、テスト画像としての階調値毎の濃淡画像を印画し、前記テスト画像を読み取って得た濃度ガンマ特性に基づいて、階調再現法を、面積階調にするか、レーザー光強度の調整にするか、両者の組み合わせにするか選択し、選択した階調再現法に応じて、前記濃度ガンマ特性を補正することを特徴とするレーザーマーキング装置。
【０００９】
また、前述した課題を解決するために、本発明のレーザーマーキング装置の濃度調整方法は、以下の構成を具備するものである。
初期ガンマ特性に従って階調値毎にレーザー光強度を調整することで、特定された印画媒体に、テスト画像として階調値毎の濃淡画像を印画する工程と、印画された前記テスト画像を読み取って、階調値毎の濃度から濃度ガンマ特性を得る工程と、前記濃度ガンマ特性に基づいて階調再現法を選択する工程とを有することを特徴とするレーザーマーキング装置の濃度調整方法。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置の構成例を示した説明図である。
【図２】制御部の機能を示した説明図である。
【図３】（ａ）がテスト画像印画部における初期ガンマ特性を示し、（ｂ）が理想のテスト画像を示している。
【図４】印画媒体毎の濃度ガンマ特性（濃度ガンマ曲線）の例を示している（（ａ）は傾きｆが小の場合、（ｂ）は傾きｆが中の場合、（ｃ）は傾きｆが大の場合）。
【図５】制御部の動作フローを示す説明図である。
【図６】印画媒体毎の濃度ガンマ特性（濃度ガンマ曲線）の他の例を示している（（ａ）は、中間濃度が高階調値側に偏っている例、（ｂ）は、中間濃度が低階調値側に偏っている例）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
【００１２】
図１に示すように、レーザーマーキング装置１は、レーザー光源部２と、レーザー光照射部３と、制御部４とを備えている。また、レーザーマーキング装置１は、印画媒体Ｗをレーザー光Ｌの照射位置に搬送する搬送部５を備えている。レーザー光源部２は、例えば、ファイバレーザーなどのレーザー光源を備えており、制御部４からの信号でレーザー光強度が調整可能になっている。
【００１３】
レーザー光照射部３は、レーザー光源部２から出射されたレーザー光（例えば、パルスレーザー光）Ｌを印画データに応じて印画媒体Ｗに照射するものであり、レーザー光を印画媒体Ｗの表面に集光する集光光学系（ｆθレンズなど）３０と、レーザー光Ｌの集光位置をスキャンするスキャナ（ガルバノスキャナなど）３１などを備えている。スキャナ３１は駆動部３１Ａを備えており、画像データに応じて制御部４から出力される制御信号によって、駆動部３１Ａがスキャナ３１を動作する。集光光学系３０によって集光されたレーザー光Ｌがスキャナ３１によって印画媒体Ｗの所定位置に照射されることで、印画データに応じた画像が印画媒体Ｗの表面に印画される。
【００１４】
制御部４は、前述したようにレーザー光源部２及びレーザー光照射部３或いは搬送部５を制御する。制御部４は、濃度調整の制御を行う場合には、ドット密度調整とドット毎のレーザー光強度の調整、ドット密度調整に替えて繰り返し周波数の調整とドット毎のレーザー光強度の調整、或いはドット密度調整と繰り返し周波数の調整とドット毎のレーザー光強度の調整によって、濃度調整を行うことができる。
【００１５】
制御部４は、図２に示すように、印画部４Ａと濃度調整部４Ｂを少なくとも備えている。印画部４Ａは、濃度情報を含む印画データに基づいて、印画媒体に画像を印画するモード（印画モード）を実行する機能部である。濃度調整部４Ｂは、発色特性が異なる各種の印画媒体に対して、特定された印画媒体に応じて適正な連続階調が得られるように、濃度ガンマ特性の補正（濃度調整モード）を行う機能部である。
【００１６】
濃度調整部４Ｂは、主要な機能として、テスト画像印画部４Ｂ１、濃度ガンマ特性作成部４Ｂ２、階調再現法選択部４Ｂ３、濃度ガンマ特性補正部４Ｂ４を備えている。
【００１７】
テスト画像印画部４Ｂ１は、初期ガンマ特性に従って階調値毎にレーザー光強度を調整することで、特定された（搬送部５に載置された）印画媒体に、テスト画像としての階調値毎の濃淡画像を印画する。図３（ａ）は、初期ガンマ特性を示しており、階調値の増加に対して濃度がリニアに変化する特性を有している。このような初期ガンマ特性に対するテスト画像が図３（ｂ）のような濃度変化として得られる場合が理想であるが、印画媒体の発色特性によっては、このような理想的なテスト画像が得られない場合がある。
【００１８】
濃度ガンマ特性作成部４Ｂ２は、印画したテスト画像をカメラ等で読み取って得た階調値毎の濃度データから、階調値毎の濃度曲線（濃度ガンマ特性）を作成する。図４は、テスト画像を読み取って得た濃度ガンマ特性の例を示している。図４（ａ）に示した例は、比較的広い階調値の範囲で連続的な濃度変化が得られている。これに対して、図４（ｂ）に示した例では、連続的な濃度変化が得られる階調値の範囲が狭くなり、図４（ｃ）に示した例では、階調値の変化によって殆ど連続的な濃度変化を得ることができないテスト画像になっている。
【００１９】
階調再現法選択部４Ｂ３は、テスト画像から得られる濃度ガンマ特性に基づいて、階調再現法を、面積階調にするか、レーザー光強度の調整にするか、両者の組み合わせにするかを選択する。例えば、テスト画像から図４（ａ）に示すような濃度ガンマ特性が得られた場合には、ガンマ変換テーブルを作成して濃度ガンマ特性を補正することで、レーザー光強度の調整によって０階調から２５５階調までの連続階調が可能であるから、階調再現法としては、レーザー光強度の調整が選択される。
【００２０】
テスト画像から図４（ｃ）に示すような濃度ガンマ特性が得られた場合には、レーザー光強度の調整では連続階調は不可能であると言えるから、階調再現法として、面積階調が選択される。また、その中間的な濃度ガンマ特性（図４（ｂ）に示すような濃度ガンマ特性）が得られた場合には、レーザー光強度の調整と面積階調とを組み合わせた階調再現法が選択される。
【００２１】
濃度ガンマ特性補正部４Ｂ４は、選択された階調再現法に応じて、０階調から２５５階調まで連続的な濃度調整が可能なように、濃度ガンマ特性を補正する。階調再現法として、レーザー光強度の調整が選択された場合には、前述したようにガンマー変換テーブルを作成して、階調値毎のレーザー光強度の調整によって０階調から２５５階調まで良好な連続階調が得られるようにする。階調再現法として、面積階調が選択された場合には、レーザー光強度は良好な発色が得られる一定とし、階調値毎の網点密度やディザパターンを設定することで、濃度ガンマ特性を補正する。
【００２２】
図５は、制御部４の動作フロー（濃度調整方法の工程フロー）の一例を示している。制御開始から、動作モードの選択がなされ（ステップＳ１）、印画モードが選択された場合には（ステップＳ８）、現状の濃度調整状態で印画部４Ａが動作する。濃度調整モードが選択された場合には（ステップＳ２）、以下の動作で濃度調整の設定がなされる。
【００２３】
濃度調整モードでは、先ず、特定されている印画媒体に対してテスト画像が印画される（ステップＳ３）。テスト画像の印画は、前述したように、初期ガンマ特性に従って階調値毎にレーザー光強度を調整することで、印画媒体に、テスト画像としての階調値毎の濃淡画像を印画する。
【００２４】
濃度調整モードでは、次に、カメラ等でテスト画像の読み取りを行い（ステップＳ４）、更に、前述した濃度ガンマ特性（濃度ガンマ曲線）の作成が行われる（ステップＳ５）。そして、作成された濃度ガンマ特性に基づいて階調再現法の選択が行われる（ステップＳ６）。
【００２５】
階調再現法の選択（ステップＳ６）では、例えば、濃度ガンマ特性におけるガンマ曲線の傾きｆが求められる。傾きｆは、例えば、単位階調変化に対する濃度変化の割合で求められ、図４に示した例では、（ａ）の例がｆ＝ｂ１／ａ、（ｂ）の例がｆ＝ｂ２／ａ、（ｃ）の例がｆ＝ｂ３／ａであり、ｂ１＜ｂ２＜ｂ３になっている。
【００２６】
このようはガンマ曲線の傾きｆを用いると、この傾きｆを設定値と比較することで、階調再現法を適正に選択することができる。ここでは、ｆ１＞ｆ２となる２つの設定値（第１設定値ｆ１と第２設定値ｆ２）を定めて、濃度ガンマ特性に基づく階調再現法の選択を行う。ここでの傾きｆは、例えば、０〜２５５階調の間で求められる単位階調変化（例えば１０階調変化）に対する濃度変化の割合の最大値として抽出することができ、また、最大濃度と最小濃度の差を、発色が開始する階調値から最大濃度に達するまでの階調値の幅で除して求めることができる。
【００２７】
そして、傾きｆがｆ＜ｆ２の場合には、例えば、図４（ａ）に示すように、階調変化に対して緩やかな濃度変化を示しているので、階調再現方法としてはレーザー光強度の調整が選択され（ステップＳ７−１）、階調再現には、初期ガンマ特性にガンマ変換テーブルを掛けて補正した補正ガンマ特性が用いられ、補正ガンマ特性に従ったレーザ光強度の調整が行われる。
【００２８】
また、傾きｆがｆ２≦ｆ≦ｆ１の場合には、例えば、図４（ｂ）に示すように、ある程度階調変化に対する連続的な濃度変化があるので、階調再現方法としては、面積階調とレーザー光強度の調整の組み合わせが行われる（ステップＳ７−２）。そして、この場合の階調再現は、補正ガンマ特性によるレーザー光強度の調整と補正ガンマ特性による網点又はディザパターンの調整が行われる。
【００２９】
更に、傾きｆがｆ＞ｆ１の場合には、例えば、図４（ｃ）に示すように、レーザ光強度の調整では殆ど階調変化に対する連続的な濃度変化が得られないので、階調再現方法としては、面積階調が選択される（ステップＳ７−３）。この場合の階調再現は、レーザー光強度を適正な濃度が得られる一定値とし、網点又はディザパターンの調整によって行われる。
【００３０】
そして、このような濃度調整モードが終了すると、設定された状態で印画モードが行われる（ステップＳ８）。印画モードでは、濃度情報を含む印画データに基づいて、印画媒体に画像が印画される。
【００３１】
テスト画像から得られる濃度ガンマ特性は、印画媒体によっては、図６に示すような濃度ガンマ特性を示す場合がある。図６（ａ）に示す例は、発色を開始する階調値ａ１が０よりかなり大きく、濃度の最大値ｂmaxが比較的低く、最大値ｂmaxの半分の濃度である中間濃度ｂmidの階調値ａ３が高階調値側に偏っている。また、図６（ｂ）に示す例は、濃度の最大値ｂmaxに到達する階調値ａ２が２５５値よりかなり低く、最大値ｂmaxの半分の濃度である中間濃度ｂmidの階調値ａ３が低階調値側に偏っている。
【００３２】
このような濃度ガンマ特性が得られた場合には、前述した階調再現の選択（ステップＳ６）を行う前に、前処理を行って濃度ガンマ特性の更生を行い、再度テスト画像を印画して更生された濃度ガンマ特性に基づいて階調再現の選択を行う。この際の前処理としては、図６（ａ）に示すように、中間濃度ｂmidの階調値ａ３が高階調値側に偏っている場合には、印画エネルギーを下げる前処理を行い、図６（ｂ）に示すように、中間濃度ｂmidの階調値ａ３が低階調値側に偏っている場合には、印画エネルギーを高める前処理を行う。
【００３３】
この際、印画エネルギーを高める前処理としては、レーザー光出力のパルス間隔を下げる（又は周波数を下げる）処理や、同一点を繰り返し照射する場合には、繰り返し回数を増やす処理が行われる。また、印画エネルギーを下げる前処理としては、レーザー光出力のパルス間隔を大きくする（又は周波数を大きくする）処理や、同一点を繰り返し照射する場合には、繰り返し回数を減らす処理が行われる。
【００３４】
なお、図６（ａ），（ｂ）に示すような濃度ガンマ特性におけるガンマ曲線の傾きｆは、発色が始まる階調値をａ１、最高濃度ｂmaxに到達する最低の階調値をａ２とした場合に、ｆ＝ｂmax／（ａ２−ａ１）として求めることができる。
【００３５】
以上説明した様に、本発明の実施形態に係るレーザーマーキング装置１又はその濃度調整方法によると、様々な発色特性を示す印画媒体に対する印画で、所望の連続階調を得ることができる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１：レーザーマーキング装置，２：レーザー光源部，３：レーザー光照射部，
４：制御部，４Ａ：印画部，４Ｂ：濃度調整部，
４Ｂ１：テスト画像印画部，４Ｂ２：濃度ガンマ特性作成部，
４Ｂ３：階調再現法選択部，４Ｂ４：濃度ガンマ特性補正部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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