(57)【要約】【課題】  画像表面の段差の勾配を短時間に定量的に把握する技術を提供すること。【解決手段】  色材を付着させることによって画像が形成された記録材の表面に平行または略平行な光線束を照射し、その反射光の正反射方向の強度分布を測定する。そして、測定された反射光の強度分布を解析して、上記色材の平坦部による反射光のピーク位置と上記色材の段差部による反射光のピーク位置とを特定し、両者のピーク間距離に基づいて該段差部の勾配を特定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色材を付着させることによって画像が形成された記録材へ平行または略平行な光線束を照射する照射手段と、
前記色材によって反射された反射光の強度分布を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記反射光の強度分布のピーク位置を特定し、その特定結果に基づいて前記色材の厚みの勾配を特定する特定手段と
を有する画像段差測定装置。
【請求項２】
前記照射手段は、線像状の露光像を有する前記光線束を該線像の長手方向が前記画像の輪郭部に沿うように照射し、
前記測定手段は、前記線像の短手方向の前記強度分布を前記長手方向に沿って複数測定し、
前記特定手段は、前記測定手段により測定された複数の前記強度分布を平均して得られる平均の強度分布に基づいて前記色材の厚みの勾配を特定する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像段差測定装置。
【請求項３】
前記測定手段は、前記短手方向の前記強度分布を前記長手方向に沿って複数同時に測定する２次元測定手段である
ことを特徴とする請求項２に記載の画像段差測定装置。
【請求項４】
前記線像の前記短手方向の長さが０．２ｍｍから３ｍｍの範囲内にある
ことを特徴とする請求項２または３に記載の画像段差測定装置。
【請求項５】
前記照射手段により照射される前記光線束を前記記録材の表面上を所定の方向に走査させて照射させる走査手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像段差測定装置。
【請求項６】
前記照射手段により照射される前記光線束が平行光線束ではない場合であっても、平行からのずれが０．０１度から２度の範囲内である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像段差測定装置。
【請求項７】
前記照射手段によって照射される前記光線束と前記記録材の表面の法線とのなす角度が３０度から８０度の範囲内である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像段差測定装置。
【請求項８】
前記照射手段により照射された前記光線束の光線色を前記画像の形成に用いられている前記色材と同一の色に偏光するフィルタを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像段差測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像が形成された記録材の表面形状を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット方式のプリンタの高画質化が進んでおり、この種の画像形成装置に写真と同等な外観（色や階調、粒状性や解像度などの画質および光沢感やざらつき感などの質感）を有する画像を形成させたといったニーズがある。この種の画像形成装置では、印刷用紙やＯＨＰ（Over Head Projector）シートなどの記録材上に複数色のインクやトナーなど（以下、色材）を所定の比率で付着させることによって画像が形成される。このため、この種の技術により画像が形成された記録材の表面には、その画像の色合いに応じて微小な凹凸があることが一般的である。そして、このような微小な凹凸は画像の絵柄との兼ね合いでその画像の質感（以下、面質ともいう）に大きな影響を与えてしまうことがある。これに対して、写真の表面は、絹目仕上げなどの例外を除いて略鏡面状である。このため、単に画質を忠実に再現したとしても、面質が写真と異なってしまい同等な外観を得ることはできない場合がある。つまり、写真と同等な外観を有する画像を上記画像形成装置に形成させるためには、画質のみならず、面質の再現が重要である。
【０００３】
上述したように、面質は、画像形成のために記録材へ付着させた色材の各色合い毎の厚みの相違によって生じる凹凸（以下、表面構造）に大きく依存している。このため、写真と同等な外観の実現に好適な表面構造を見極めるための研究が盛んに行われている。このような研究を遂行するにあたっては、上記表面構造を把握する技術が必須であり、従来より数々の技術が用いられている。具体的には、画像が形成された記録材の平均的な光沢感を光沢度計や写像性測定機などを用いて測定する技術や、上記色材の厚みを、接触・非接触表面粗さ計やレーザ干渉計を使った平面度検査器などを用いて計測する技術が挙げられる（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−１１８４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光沢度計や写像性測定機などを用いる技術では、上記表面構造についての平均的な情報しか得ることができず、その表面構造を詳細に把握することはできない。このため、良好な外観を有する面質の設計には役立たないといった欠点がある。一方、上記平面度検査器を用いる技術では、上記色材の厚みを各測定点毎に精密に計測することができるが、このようにして得られた形状を面質に結び付けるのは容易ではない。その理由は、これらの技術では、上記色材の厚みが測定点毎に離散的に計測されることに対し、上述した外観は、上記色材の厚みに段差がある部分（以下、段差部：図１０参照）における厚みの勾配に応じて反射光の角度が変わることに大きく影響されるからである。もっとも、非常に多数の測定点について上記色材の厚みを計測し、その厚みの分布から上記勾配を算出することも不可能ではない。しかしながら、このような算出方法では、多大な時間や手間がかかることに加え、各測定点における測定誤差やノイズの影響によって上記勾配を正確に定量的に算出することができないといった問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、画像を形成するために記録材の表面に付着させた色材の厚みの変化を短時間で定量的に特定する技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、色材を付着させることによって画像が形成された記録材へ平行または略平行な光線束を照射する照射手段と、前記色材によって反射された反射光の強度分布を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記反射光の強度分布のピーク位置を特定し、その特定結果に基づいて前記色材の厚みの勾配を特定する特定手段とを有する画像段差測定装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画像を形成するために記録材へ付着させた色材の厚みの勾配を短時間に定量評価することが可能になるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施する際の最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
（Ａ．第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像段差測定装置の構成例を示す図である。図１に示されているように、この画像段差測定装置は、光線束照射手段１０と、強度分布測定手段２０と、段差角特定手段３０とを有している。この画像段差測定装置では、塗潰し画像（以下、ソリッド画像）を形成するために記録材に付着させた色材４０の段差部（例えば、ソリッド画像の輪郭部）へ略平行な白色光線束を入射各αで光線束照射手段１０に照射させ、その正反射方向の強度分布が強度分布測定手段２０によって測定される。そして、強度分布測定手段２０によって測定された強度分布に基づいて上記段差部における色材４０の厚みの勾配を表す段差角（図１０参照）が後述する測定原理によって段差角特定手段３０によって特定される。なお、本実施形態では、上記入射角αが４５度である場合について説明するが、係る入射角は４５度に限定されるものではなく、３０度から８０度の範囲にある角度であれば良い。その理由は、上記入射角が３０度よりも小さくなると反射率が低下して、充分な強度の反射光が強度分布測定手段２０に入射されず、逆に、８０度よりも大きくなってしまうと、詳細は後述するが所望の強度分布が得られなくなってしまうからである。また、上記ソリッド画像が形成されている記録材は、例えば、画像保持台等を用いて平滑な面を保つように固定されていることが好ましい。
【０００９】
図１の光線束照射手段１０は、図２に示されているように、上記段差部に沿って線像状の露光像を有する光線束を照射するものであり、光源１１と、レンズ１２と、ピンホール１３と、コリメータレンズ１４と、光絞り１５と、アパーチャ１６とを有している。以下では、図２に示されているように、上記線像の長手方向をＹ方向と称し、その短手方向をＸ方向と称する。なお、本実施形態では、光源１１として５０Ｗのハロゲンランプを用いる場合について説明するが、キセノンランプや蛍光灯などを用いても良いことは勿論である。
【００１０】
レンズ１２は、光源１１から照射された白色光を収束させ、ピンホール１３へ入射する光の強度を高めるためのものである。なお、本実施形態では、レンズ１２として、焦点距離１５ｍｍ、口径２０ｍｍΦのコンデンサレンズを用いる場合について説明するが、光源１１から照射される光の強度が充分に強い場合には、係るレンズ１２を用いなくても良いことは勿論である。
【００１１】
ピンホール１３は、レンズ１２により収束された光のサイズを絞ってコリメータレンズ１４を透過させ、コリメータレンズ１４を透過した後の光線束の平行からのずれを小さくするためのものである。本実施形態では、ピンホール１３の径が０．２ｍｍΦである場合について説明するが、ピンホール１３の径は係る値に限定されるものではない。一般に、ピンホール１３の径を小さくするほどコリメータレンズ１４を透過した後の光線束の平行からのずれを小さくすることができるが、その一方で、上記光線束の強度は減少してしまう。これは、上記光線束の強度は上記口径の２乗に比例するからである。このため、光源１１から照射される光の強度および強度分布測定手段２０の測定感度等を考慮して好ましい径を選ぶと良い。なお、ピンホール１３としては、小穴の空いた光不透過の金属膜、小穴マスクをして金属等の膜を蒸着したフィルタ等を用いることができる。
【００１２】
コリメータレンズ１４は、ピンホール１３を抜けた光線束を略平行な光線束に変換するためのものである。本実施形態では、コリメータレンズ１４の焦点距離が２００ｍｍであり、その口径が４０ｍｍΦである場合について説明するが、コリメータレンズ１４の焦点距離や口径は係る値に限定されるものではない。一般に、コリメータレンズは、その焦点距離が長いほど、そのコリメータレンズを透過した後の光線束の平行からのずれを小さくすることができる。そして、上記コリメータレンズ１４によって変換される光線束の平行からのずれは小さいほど好ましく、理想的には、平行光線束であることが望ましい。その理由は、上記光線束の平行からのずれが大きくなってしまうと、後述する測定原理によって上記段差角を正確に特定することが困難になってしまうからである。しかしながら、その一方で、コリメータレンズ１４の焦点距離が長くなるほど上記画像段差測定装置が大きくなってしまう。このため、画像段差測定装置の大きさ等を考慮して、最適な焦点距離を有するコリメータレンズを用いるようにすれば良い。具体的には、コリメータレンズ１４を透過した後の光線束の平行からのずれが０．０１度から２度の範囲内であれば充分であり、このような条件を満たす焦点距離を有するコリメータレンズを用いれば良い。
【００１３】
光絞り１５は、コリメータレンズ１４を透過してきた光線束を所望のサイズに絞って後述するアパーチャ１６へ入射させるためのものである。本実施形態では、光絞り１５の径が２０ｍｍΦである場合について説明する。アパーチャ１６は、図３に示すような矩形状の開口部を有しており、上記光絞り１５を抜けてきた光線束を図２に示す線像状の露光像を有する光線束に変換するためのものである。本実施形態では、上記開口部のＸ方向の長さは１．５ｍｍであり、Ｙ方向の長さは１０ｍｍであるが、上記開口部のＸ方向およびＹ方向の長さは係る値に限定されるものではない。上記開口部のＸ方向の長さが短くなるほど、上記線像の線幅が狭くなり、上記段差角を正確に特定することができるようになる。その理由は、上記線像の線幅が広過ぎると、上記色材４０の平坦部（図１０参照）によって反射される反射光の強度に比較して段差部（図１０参照）によって反射される反射光の強度が相対的に小さくなり、後者の強度分布が前者の強度分布によって隠されてしまうからである。ただし、線幅が狭過ぎる場合には、強度分布測定手段２０に入射される反射光の強度が小さくなったり、回折による線像の広がりが大きくなったりして、強度分布の測定に悪影響を及ぼしてしまう。このため、上記開口部のＸ方向の長さは、これらのバランスを配慮した値にすることが好ましい。一方、上記線像のＹ方向の長さが長いほど、そのＹ方向に沿って、Ｘ方向の強度分布を複数求めることが可能になる。このため、上記開口部のＹ方向の長さとしては、光絞り１５を抜けてくる光線束の径と強度分布測定手段２０のセンサーサイズとを考慮して最適な長さを選択すれば良い。
【００１４】
強度分布測定手段２０は、例えば２次元ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）センサを有しており、上記光線束照射手段１０から上記段差部へ照射された光線束の正反射方向の反射光の上記Ｘ方向の強度分布を上記Ｙ方向に沿って複数同時に測定するためのものである。なお、本実施形態に係る強度分布測定手段２０には、例えばレンズなどのように上記反射光を集光するための集光部を設けておかないことが望ましい。その理由は、強度分布の測定には、このような集光部は必要ないことに加え、そのような集光部を設けて集光してしまうと強度分布の測定に悪影響を及ぼす虞があるからである。また、本実施形態では、強度分布測定手段２０が２次元ＣＣＤセンサを有している場合について説明したが、２次元撮像管や２次元撮像板、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどを用いて強度分布測定手段２０を構成するとしても良いことは勿論である。
【００１５】
段差角特定手段３０は、例えば、画像処理機能を備えたコンピュータ装置であり、強度分布測定手段２０により測定された複数のＸ方向の強度分布を平均して得られる平均の強度分布を算出し、以下に説明する測定原理に基づいて上記段差角を算出するためのもである。以下では、本実施形態に係る画像段差測定装置における測定原理を図４を参照しつつ説明する。
【００１６】
図４は、上記光線束照射手段１０によって照射された光線束の反射角を示す図である。以下では、図４に示されているように、色材４０の段差部が平坦部に対して角度θ（すなわち、この段差部の段差角）で傾いているものとする。このような状況下で、色材４０によって画像が形成されている記録材へ光線束が照射されると、上記段差部による反射光の反射角は、上記平坦部による反射光の正反射方向から2θだけ変化する。このため、上記段差部近傍による反射光の上記Ｘ方向の強度を測定すると、図５に示すような強度分布が得られることになる。図５に示されているように、この強度分布は、上記平坦部および段差部による反射光に相当する２つのピークを有している。この２つのピークの間隔（以下、ピーク間距離）Ｒと、色材４０によって画像が形成された記録材と強度分布測定手段２０との間の距離Ｌ（本実施形態では、１６５ｍｍ）とに、＜数１＞に示す数式を適用することによって、上記段差角θを算出することができる。
【００１７】
＜数１＞
２＊θ＝３６０＊Ｒ／（２＊π＊Ｌ）
ただし、上記＜数１＞で、πは円周率である。
【００１８】
しかしながら、強度分布測定手段２０により測定される強度分布が常に明瞭な２つのピークを有しているとは限らない。例えば、上記平坦部による反射光の強度が上記段差部による反射光の強度に比較して充分に強い場合には、図６に示されるように、前者の強度分布の裾に後者の強度分布のピークが隠れてしまう場合があるからである。このような事態に対処するため、本実施形態に係る画像段差測定装置では、以下に示す手順を段差角特定手段３０に実行させてピーク間距離を特定させ、その特定結果に基づいて段差角を特定させるようにしている。
【００１９】
まず、第１段階として、上記強度分布測定手段２０により測定された複数のＸ方向の強度分布を上記Ｙ方向に平均し、平均の強度分布を求める。以下では、これにより図６に示す強度分布が得られたものとする。なお、このようにして求められた平均の強度分布を用いて段差角の特定を行うことにより、測定された強度分布をそのまま用いて段差角の特定を行う場合に比較して、その特定精度を高めることができると期待される。その理由は、上述したような平均操作を行うことによって、測定された各強度分布に含まれている測定誤差やノイズが相殺されると期待されるからである。このように、平均の強度分布を用いることによって、各強度分布に含まれている測定誤差やノイズを相殺することが期待できるのであるが、充分に精度の高い強度分布が得られているのであれば、係る平均操作を行わず測定された強度分布をそのまま用いて段差角の特定を行っても良いことは勿論である。また、このような場合には、上記強度分布測定手段２０は、上記Ｙ方向に沿って上記Ｘ方向の強度分布を複数測定する２次元測定手段である必要はなく、Ｘ方向の強度分布を１つだけ測定する測定手段であれば良い。
【００２０】
次いで、第２段階として、上記第１段階にて得られた平均の強度分布の特徴を表す３つの特徴点を求める。具体的には、上記第１段階にて得られた平均の強度分布からバックグラウンドノイズを差し引いて得られる強度分布の左端Ｐ１と、右端Ｐ３と、その強度分布のピーク位置Ｐ２とを求める。なお、バックグラウンドノイズとは、例えば、反射光が入射されていない状況下で強度分布測定手段２０の２次元ＣＣＤセンサにより測定される光量の平均値である。また、上記左端Ｐ１は、検出された光の強度から上記バックグラウンドノイズを差し引いた値が略ゼロから上記Ｘ方向に沿って上記ピーク位置Ｐ２に向かうにしたがって略単調に増加し始める点であり、上記右端Ｐ３は、上記ピーク位置から上記Ｘ方向に沿って遠ざかるにしたがって、検出された光の強度から上記バックグラウンドノイズを差し引いた値が単調に減少し略ゼロとなる点である。
【００２１】
次いで、第３段階として、上記第２段階で得られた３つの特徴点から、以下の＜数２＞に示す数式に基づいてピーク間距離Ｒを算出する。
【００２２】
＜数２＞
Ｒ＝（Ｐ３−Ｐ１）−２＊ｍｉｎ（Ｐ２−Ｐ１，Ｐ３−Ｐ２）
なお、＜数２＞において、Ｐ３−Ｐ１は、図６に示す強度分布の左端から右端までの長さを表しており、例えば、左端に対応する強度を検出したＣＣＤ素子と右端に対応する強度を検出したＣＣＤ素子との間に上記Ｘ方向に沿って存在するＣＣＤ素子の数と、上記ＣＣＤセンサにおけるＣＣＤ素子の配置間隔との積によって算出される。同様に、Ｐ２−Ｐ１（強度分布のピーク位置と左端との距離）やＰ３−Ｐ２（強度分布の右端とピーク位置との距離）も、各特徴点に対応するＣＣＤ素子の間に上記Ｘ方向に沿って存在するＣＣＤ素子の数と上記ＣＣＤセンサにおけるＣＣＤ素子の配置間隔との積によって算出される。
【００２３】
以下、このようにして得られたピーク間距離Ｒに上記＜数２＞に示す数式を適用することによって、上記段差角を算出することが可能になる。図７は、銀塩写真、インクジェット方式および電子写真方式の各方式により形成した画像の段差部の段差角の測定結果を示す図である。このように、本実施形態に係る画像段差測定装置によれば、上記段差部の勾配を表す段差角が直接特定されるので、上記段差部の厚みを複数箇所に渡って測定しその勾配を算出する場合に比較して、短時間で定量的に上記段差部の勾配を特定することが可能になるといった効果を奏する。加えて、係る画像段差測定装置によれば、強度分布測定手段２０により測定された強度分布が明瞭な２つのピークを有していない場合であっても、ピーク間距離を算出して上記段差角を特定することが可能になるといった効果も奏する。
【００２４】
（Ｂ．第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係る画像段差測定装置の構成例を示すブロック図である。図８に示す画像段差測定装置が図１に示す画像段差測定装置と異なっている点は、光線束照射手段１０に替えて光線束照射手段５０を設けた点と、走査手段６０およびｆθレンズ７０を新たに設けた点とである。
【００２５】
図８に示されているように、光線束照射手段５０は、レーザ光源５１と、このレーザ光源から照射されたレーザ光線を光線束へ変換するコリメータレンズ１４とを有している。本実施形態では、レーザ光源５１として、ガスレーザの１種であるＨｅ−Ｎｅレーザを用いる場合について説明するが、他のガスレーザであっても良いことは勿論である。また、レーザ光源５１は、ガスレーザに限定されるものではなく、固体レーザや半導体レーザであっても良いことは勿論である。
【００２６】
図８の走査手段６０は、例えばポリゴンスキャナミラーであり、光線束照射手段５０から照射された光線束を走査させつつ、測定対象の記録材（色材を付着させることによって画像が形成された記録材）へ照射するためのものである。なお、本実施形態では、走査手段６０としてポリゴンスキャナミラーを用いる場合について説明するが、マイクロミラーなどを用いても良いことは勿論である。
【００２７】
図８のｆθレンズ７０は、上記走査手段６０による光線束の走査速度を一定に保つとともに、その光線束のサイズを更に絞って測定対象の記録材へ照射するためのものである。
【００２８】
このような構成としたため、本実施形態に係る画像段差測定装置では、例えば、図３のＸ方向に光線束を走査させて照射することが可能になる。以下、このようにして照射された光線束の正反射方向の反射光の強度分布が強度分布測定手段２０により測定され、その測定結果に基づいて前述した段差角が段差角特定手段３０によって特定される点は、前述した第１実施形態の場合と同一である。つまり、本第２実施形態に係る画像段差測定装置を用いても、前述した第１実施形態に係る画像段差測定装置と同一の効果を得ることができる。加えて、本第２実施形態によれば、光線束照射手段５０により照射された光線束を上記走査手段６０によって自由に走査させて測定対象の記録材へ照射することが可能であり、上記段差角の特定を所望する部分にのみ上記光線束を照射することが可能になるといった効果を奏する。
【００２９】
（Ｃ：変形例）
以上、本発明を実施する際の最良の形態について説明した。しかしながら上述した実施形態を以下のように変形しても良いことは勿論である。
【００３０】
（Ｃ−１：変形例１）
上述した第１実施形態では、光源１１としてハロゲンランプを用いる場合について説明したが、レーザ光源を用いても良いことは勿論である。このような場合には、図９に示されるように、レーザ光源５１から照射されてレーザ光をシリンドリカルレンズ５２によって拡散した後に、光絞り１５で更に絞ってコリメータレンズ１４を透過させて所定の線幅を有する線状の光線束に変換させるようにすれば良い。このようにしても、上述した第１実施形態に係る画像段差測定装置と同一の測定原理で、画像を形成するために記録材に付着させた色材の厚みの勾配を特定することが可能である。
【００３１】
（Ｃ−２：変形例２）
上述した第１および第２実施形態では、測定対象の記録材へ照射する光線束として白色光を用いる場合について説明したが、上記記録材に付着させた色材の色と同一色の光線束を照射するとしても良い。このようにすると、白色光を用いた場合に比較して、上記色材による照射光の吸収を減少させ、反射光の強度を増加させることが可能になるといった効果を奏する。なお、このようなことを実現するためには、例えば、光線束照射手段１０から照射された光線束の特定の波長成分（上記色材の色に応じた波長成分）のみを透過させる色フィルタを設けておくことによって実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像段差測定装置の構成例を示す図である。
【図２】同画像段差測定装置により測定対象の画像表面に照射される光線束の照射位置との関係を説明するための図である。
【図３】同画像段差測定装置の有するアパーチャの形状の一例を示す図である。
【図４】同画像段差測定装置による測定原理を説明するための図である。
【図５】同画像段差測定装置により測定される強度分布の一例を示す図である。
【図６】同強度分布に基づいてピーク間距離を算出する方法を説明するための図である。
【図７】同画像段差測定装置による測定結果の一例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る画像段差測定装置の構成例を示す図である。
【図９】変形例１に係る光線束照射手段の構成例を示す図である。
【図１０】インクジェット方式により画像が形成された記録材の断面の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０、５０…光線束照射手段、２０…強度分布測定手段、３０…段差角特定手段、４０…色材、１１…光源、１２…レンズ、１３…ピンホール、１４…コリメータレンズ、１５…光束絞り、１６…アパーチャ、５１…レーザ光源、５２…シリンドリカルレンズ、６０…走査手段、７０…ｆθレンズ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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