CN101510936B - 图像读取装置和图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种图像读取装置和图像形成设备，其中图像读取装置包括成像元件，所述成像元件被配置成聚焦由预定文档读取位置中的文档的反射光所产生的文档图像；多个线阵图像传感器，所述多个线阵图像传感器在所述文档图像的成像位置上被配置在主扫描方向上以读取所述文档图像，使得由所述线阵图像传感器读取的所述文档图像块在所述主扫描方向上在相邻端部处相互重叠；光学系统，所述光学系统被放置在所述文档和所述线阵图像传感器之间，以将所述反射光引导至所述线阵图像传感器；以及图像合并单元，所述图像合并单元被配置成合并通过所述多个线阵图像传感器获得的多个图像数据块。

Description

图像读取装置和图像形成设备
技术领域
本发明主要涉及图像读取装置和图像形成设备，并且尤其涉及一种图像读取装置以及包括该图像读取装置的图像形成设备，该图像读取装置包括成像元件、多个线阵图像传感器、光学系统、和图像合并单元，其中成像元件被配置成聚焦由预定文档读取位置中的文档的反射光所产生的文档图像，多个线阵图像传感器在文档图像的成像位置上被配置在主扫描方向上以读取文档图像，使得由线阵图像传感器读取的文档图像块在主扫描方向上在相邻端部处相互重叠，光学系统被配置在文档和线阵图像传感器之间以将反射光引导至线阵图像传感器，以及图像合并单元被配置成合并通过多个线阵图像传感器获得的多个图像数据块。
背景技术
图像读取装置读取各种大小的文档。一些图像读取装置读取大的文档，诸如A0尺寸的文档。
如果图像读取装置被配置成在移动光学系统的同时读取这样大的文档，则图像读取装置不但需要在其上放置文档的大尺寸的接触玻璃，而且还需要用于移动光学系统的大尺寸的滑架。因此，用于大的纸张的大部分图像读取装置被配置成在移动文档的同时使用接触线阵图像传感器来读取文档。
接触线阵图像传感器需要具有在主扫描方向上至少等于文档宽度或者更大的长度。例如，为了读取A0尺寸的文档，该线阵图像传感器的长度需要是841mm或者更大。生产这种具有一个芯片的线阵图像传感器在技术上是困难的并且导致成本增加。
为此，使用了一种技术，该技术使用配置在主扫描方向上的多个小型线阵图像传感器，通过将来自文档的扫描线的光束聚焦在每个线阵图像传感器上并且与线阵图像传感器读取的图像信号电合并，来获取整个扫描线的图像信息。按照使用多个线阵图像传感器的该技术，为了防止由相邻的线阵图像传感器读取的图像数据块之间的连接点处的结果图像中存在偏移，必须使相邻的线阵图像传感器的读取区域相互部分重叠。
图8A和8B是说明相关技术的图像读取装置100的结构的示意图。图像读取装置100 包括两个成像元件150A和150B，以及两个线阵图像传感器130A和130B。在该实例中，用于光路改变的反射构件191A、192A和193A被配置在接触玻璃110和成像元件150A之间的光路180A上。同样地，用于光路改变的反射构件191B、192B和193B被配置在接触玻璃110和成像元件150B之间的光路180B上。
线阵图像传感器130A和130B一起读取接触玻璃上的读取宽度区域120，因此读取宽度区域120的一部分由线阵图像传感器130A和130B两者读取。换句话说，如图8B所示，线阵图像传感器130A和130B的读取宽度区域120A和120B在重叠区域140上部分重叠。由读取宽度区域120A和120B读取并输出的两个图像数据块被图像合并单元160合并并且输出作为读取宽度区域120的一个图像数据块。
在如上所述将通过多个线阵图像传感器130A和130B读取的图像数据块合并的情况下，读取设置在线阵图像传感器130A和130B的读取宽度区域120A和120B的重叠区域140中的基准图形，并且读取的图像信号被电合并，由此获得没有偏移的图像(参见日本公开专利第62-101170号公报(专利文献1)以及日本公开专利第56-126373号公报(专利文献2))。
如上所述，通过配置相邻的线阵图像传感器的读取区域以部分重叠，并且通过电合并重叠区域中读取的图像信号，可以获得没有偏移的图像。但是，在线阵图像传感器的读取区域的重叠区域中没有图像信号被读取的情况下(在重叠区域中没有字符或图像的情况下)，不可能电合并图像信号。
此外，在这种图像读取装置的情况下，即使线阵图像传感器的读取区域的重叠区域在制造的时候被精确地调整，线阵图像传感器的读取区域也可能因运输期间的振动、装置本体在安装时的变形等原因而位移。读取区域的位移改变了重叠区域，这导致了结果图像中的偏移。此外，成像光学系统通常需要大约500mm-800mm范围内的共轭长度并且具有大约1/15的缩小率。因此，即使CCD侧的位移只有10μm，也会导致文档表面上的位移有150μm这么大。
线阵图像传感器的位移不但会在制造期间产生，而且还会通过因在使用图像读取装置期间图像读取装置中的温度变化所导致的热膨胀而产生。这种位移可以既发生在主扫描方向上，又发生在副扫描方向上。
日本公开专利第2000-358140号公报(专利文献3)揭示了一种图像读取装置，在该图像读取装置中配置了多个线阵图像传感器。线阵图像传感器读取在线阵图像传感器的重叠覆盖区域中作为图像形成的标记，并且使用线阵图像传感器的输出大小作为判定标准来确定各线阵图像传感器相对于该标记的相对位置。然后，基于判定结果移动线阵图像传感器的位置以消除副扫描方向上的位移。
日本公开专利第2006-25289号公报(专利文献4)揭示了一种包括标记单元的图像读取装置。该标记装置包括在副扫描方向上延伸的第一校正图形，在扫描平面上具有相对于主扫描方向上的主扫描坐标被唯一确定的副扫描坐标并且与各图像传感器的读取线在两个点相交的第二校正图形，以及用于将光束照射在第一校正图形和第二校正图形上的标记照射器。
但是，专利文献3的图像读取装置需要具有用于形成作为图像的标记的附加LED或透镜，并且专利文献4的图像读取装置需要具有用于将光束照射在校正图形上的标记照射器，因此这两种读取装置都具有增加的部件数。
此外，专利文献3和4的图像读取装置都被配置成在文档读取位置上显示基准标记，因此，如果在读取文档时基准标记处于光路上，基准标记的信息则被合并到通过读取文档所获得的图像信息中，这可能导致负面影响。也就是说，如果基准标记在读取文档时被显示，基准标记的信息则被合并到通过读取文档所获得的图像信息中，这可能导致负面影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像读取装置和图像形成设备，该图像读取装置和图像形成设备能够在合并由线阵图像传感器读取的图像时调整偏移，并且能够防止标记在读取文档时被合并作为图像信息。
根据本发明的一个方面，提供一种图像读取装置，其包括：成像元件，所述成像元件被配置成使由预定文档读取位置中的文档的反射光所产生的文档图像聚焦；多个线阵图像传感器，所述多个线阵图像传感器在所述文档图像的成像位置上被配置在主扫描方向上以读取所述文档图像，使得由所述线阵图像传感器读取的所述文档图像的块在所述主扫描方向上在相邻端部处相互重叠；光学系统，所述光学系统被配置在所述文档和所述线阵图像传感器之间，以将所述反射光引导至所述线阵图像传感器；以及图像合并单元，所述图像合并单元被配置成合并通过所述多个线阵图像传感器获得的多个图像数据块。所述图像读取装置的特征在于，在可以被所述多个线阵图像传感器读取的区域中，位置校正标记被配置在标记读取位置中，所述标记读取位置是不同于所述文档读取位置的预定位置；以及所述光学系统包括光路改变单元，所述光路改变单元被配置成在所述文档读取位置和所述标记读取位置之间切换所述线阵图像传感器的读取位置。
根据本发明的另一个方面，提供有一种图像形成设备，该图像形成设备包括上述图像读取装置。
上述图像读取装置和图像形成设备可以获得用于图像数据连接的数据，而不需要用于显示位置校正标记的装置或用于移动位置校正标记的装置。
附图说明
图1是说明作为根据本发明实施例的图像形成设备的宽幅数字复印机的立体图；
图2A和2B是说明根据实施例的图像读取装置的光学系统的示意图；
图3是说明根据实施例的图像读取装置的示意性侧视图；
图4是用于说明使用位置校正标记的位移检测和补偿的示意图；
图5A是说明在位移补偿之前线缓冲器中的数据配置的示意图；
图5B是说明在位移补偿之后线缓冲器中的数据配置的示意图；
图6是说明根据实施例的图像读取装置的变化例的示意图；
图7是说明图6的图像读取装置的第一段的反射构件的平面图；以及
图8A和8B是说明相关技术的图像读取装置的结构的示意图。
具体实施方式
下面参考附图说明本发明的较佳实施例。
<实施例>
参考附图说明根据本发明实施例的图像形成设备。图1是说明作为根据本发明实施例的图像形成设备的宽幅数字复印机的立体图。如图1所示，本实施例的复印机包括用于文档插入的文档台1以及在设备前端的操作面板2，以便用户站在文档台1的前面进行诸如在操作面板2上按键同时插入文档的必要操作。宽幅数字复印机在设备主体4中包括用于读取文档的图像读取装置、馈纸装置、成像装置、转印装置(未显示)以及定影装置。
用户将大的纸张(例如，A0垂直尺寸和A1水平尺寸)放置在文档台1上，并且人工地将该纸张插入到文档单元3中，以使该纸张碰到预定点。然后，该文档被传送到读取位置，文档的图像面在读取位置中通过图像读取装置被读取。在通过该文档扫描操作获得图像数据之后，图像形成设备使馈纸装置馈送转印纸、使成像装置执行图像形成处理、使转印装置将色粉图像转印到转印纸上、并且使定影单元将色粉图像定影到转印纸上，从而进行图像形成操作。注意，设备主体4中的馈纸装置、成像装置、转印装置和定影装置的一般结构和功能在本技术领域中是众所周知的，在此不进行说明。
接下来，说明图像读取装置。图2A和2B是说明根据实施例的图像读取装置200的光学系统的示意图。图3是说明本实施例的图像读取装置200的示意性侧视图。如图2A所 示，图像读取装置200包括两个线阵图像传感器230A和230B，线阵图像传感器230A和230B的读取区域部分重叠。线阵图像传感器230A和230B从接触玻璃210的图像读取宽度区域220中分别读取图像读取宽度区域220A和220B，并且这两个图像读取宽度区域220A和220B的图像数据块被合并并且作为一个图像数据块输出。
此外，图像读取装置200在光学系统中包括光路改变单元(如下所述)。如图3所示，线阵图像传感器230A和230B从两个读取位置即用于读取文档的文档读取位置A和用于读取位置校正标记270的标记读取位置B来读取图像，位置校正标记270用于获取图像合并单元260(图2A)合并图像时将要使用的位置校正信号。
此外，图像读取装置200包括作为成像元件的两个成像透镜250A和250B，用于将图像分别聚焦到线阵图像传感器230A和230B上。压板280被配置在接触玻璃210的上侧，并且用于照明接触玻璃210上的文档的照明装置(未显示)被配置在接触玻璃210的下侧。
在接触玻璃210以及成像透镜250A和250B之间，第一段的反射构件291、第二段的反射构件292A和292B、以及第三段的反射构件293A和293B被配置作为包括光路改变单元的光学系统。
如图2A所示，成像透镜250A和250B将作为图像读取宽度区域220的一部分的图像读取宽度区域220A和220B的图像，分别聚焦到线阵图像传感器230A和230B上。如图2B所示，图像读取宽度区域220A和220B具有重叠区域240。重叠区域240的图像通过线阵图像传感器230A和230B两者被读取。线阵图像传感器230A和230B被连接到图像合并单元260。来自线阵图像传感器230A和230B的两个图像数据块通过图像合并单元260被合并并且作为一个图像数据块被输出。
多个反射构件被配置在从接触玻璃210到线阵图像传感器230A和230B的光路280A和280B上。在本实施例中，从接触玻璃210侧起依次配置第一段的反射构件291、第二段的反射构件292A和292B、第三段的反射构件293A和293B。在本实施例中，以其安装角被固定的方式来配置反射构件292A和292B以及反射构件293A和293B。
在接触玻璃210上，在主扫描方向上的重叠区域240中，在与文档读取位置A相隔预定距离的位置上，配置位置校正标记270。配置位置校正标记270的位置是标记读取位置B。
位置校正标记270具有一边垂直于主扫描方向的三角形的形状，并且由减少单元形成，该减少单元用于将仅仅透过接触玻璃210的光的光量减少例如大约25％(参见图4)。更具体地，通过将例如具有大约75％可见光透过率的薄膜过滤器或ND过滤器，经由透明粘结剂的均匀应用，牢固地粘结到接触玻璃210，以形成位置校正标记270。
接下来说明该光路改变单元。光路改变单元被实施为第一反射构件291、马达320以及驱动构件330，驱动构件330由马达320驱动以旋转基板312。
最接近读取位置的反射构件，即第一段的反射构件291，被用作光路改变单元的理由如下。在通过旋转反射构件来改变光路的情况下，如果在旋转角中存在误差，则读取信息的位置从预定的读取位置被位移。由旋转角中的误差所引起的这种位移与光路长度成比例。因此，将被旋转的反射构件和文档读取位置A之间的距离越短，位移就可以越小。因此，在本实施例中，最接近读取位置的第一段的反射构件291被用作光路改变单元，由此降低旋转角误差的影响并提高图像读取的精度。
如图3所示，反射构件291包括可通过支点313被旋转支撑的基板312以及无缝连续的反射镜311，无缝连续的反射镜311用于反射从图像读取宽度区域220反射的全部光。马达320由控制装置(未显示)驱动以使驱动构件330前进和退回(箭头C)。驱动构件330的前进和退回使得反射构件291摆动(箭头D)，由此使将要入射在线阵图像传感器230A和230B上的光(图3中E和E’)，在接触玻璃210上的预定的文档读取位置A和标记读取位置B之间切换(箭头F)。注意，第二段的反射构件292A和292B以及反射构件293A和293B的方向是固定的。在本实施例中，由于在反射构件291中使用无缝连续的反射镜311，因此可以同时并且以相同的量改变到达线阵图像传感器230A和230B的光路280A和280B的角度，所以可以防止线阵图像传感器230A和230B之间产生误差。
此外，在本实施例中，从成像透镜250A和250B到标记读取位置B的光路长度等于从成像透镜250A和250B到文档读取位置A的光路长度。于是，文档和位置校正标记270可以在相同的条件下被读取，因此以相同的聚焦深度被读取。所以，可以提高图像调整的精度。
下面说明本实施例的图像读取装置200的操作。首先说明读取位置校正标记270的操作。为了读取位置校正标记270，由控制装置(未显示)驱动马达320，以使得驱动构件330旋转反射构件291，因此使得来自标记读取位置B的反射光入射到线阵图像传感器230A和230B上(图3中的E’)。然后，标记读取位置B中的位置校正标记270的图像通过成像透镜250A和250B被分别聚焦到线阵图像传感器230A和230B上，由此读取位置校正标记270的图像。因而，获得用于校正将通过线阵图像传感器230A和230B获得的两个图像数据块的数据。
接下来说明读取文档的操作。为了读取文档，由控制装置(未显示)驱动马达320，以使得驱动构件330旋转反射构件291，因此使得来自文档读取位置A的反射光入射到线阵图像传感器230A和230B上(图3中的E)。然后，在接触玻璃210和压板280之间传 送文档的同时，文档读取位置A中的文档图像通过成像透镜250A和250B被分别聚焦到线阵图像传感器230A和230B上，由此读取图像数据。文档读取位置A中的文档的反射光被第一段的反射构件291、第二段的反射构件292A和292B、和第三段的反射构件293A和293B反射，并且通过成像透镜250A和250b被分别聚焦到线阵图像传感器230A和230B上。
线阵图像传感器230A和230B分别输出具有重叠区域240的图像读取宽度区域220A和220B中的图像数据块。在制造的时候进行用于防止副扫描方向上位移的调整。通过调整成像透镜250A和250B的位置和角度、线阵图像传感器230A和230B的位置和角度等来进行副扫描方向上的调整，以使MTF、倍率、配准误差等落入标准内。同时进行主扫描方向上的位移调整。
下面说明主扫描方向上的位移补偿。成像光学系统的共轭长度大约600mm那么大，因此，如果线阵图像传感器230A和230B或者成像透镜250A和250B被稍微位移，则接触玻璃210上的扫描线的读取位置很容易被位移1个点或更大，这导致图像劣化。特别是，装置运输期间的振动以及由装置中的温度变化所引起的热膨胀易于导致位移。
在本实施例中，光学系统的这种位移被检测并被补偿。图4是用于说明使用位置校正标记270的位移检测和补偿的示意图。在本实施例中，如上所述，位置校正标记270具有一边垂直于主扫描方向的三角形的形状。
线阵图像传感器230A和线阵图像传感器230B在主扫描方向上具有重叠区域240。当K是副扫描方向上的基准位置时，线阵图像传感器230A和230B在副扫描方向上从基准位置K分别位移Yl和Yr。
关于主扫描方向上的补偿，假设通过线阵图像传感器230A和230B从主扫描方向上的左侧读取位置校正标记270。当通过线阵图像传感器230A检测位置校正标记270之前的像素是Xl，并且通过线阵图像传感器230B检测位置校正标记270之后的第一像素是Xr时，像素Xl之后的下一个像素被定义为Xr，这使得主扫描方向上的两个线阵图像传感器230A和230B的数据块能够合并。
关于副扫描方向上的补偿，在副扫描方向上的基准位置K中的位置校正标记270的宽度是Hk；通过线阵图像传感器230A检测到的位置校正标记270的宽度是Hl；以及通过线阵图像传感器230B检测到的位置校正标记270的宽度是Hr。由于位置校正标记270具有三角形的形状，因此基于副扫描方向上的位置，宽度Hl和Hr被唯一地确定。因此，基于通过线阵图像传感器230A和230B分别检测到的宽度Hl和Hr的值，可以计算与自基准位置K起的各线阵图像传感器230A和230B的位移量相对应的线数。
接下来，说明使用位置校正标记270来补偿主扫描方向上以像素为单位的位移的操作。图5A是说明在位移补偿之前线缓冲器中的数据配置的示意图，图5B是说明在位移补偿之后线缓冲器中的数据配置的示意图。在该操作中，通过各线阵图像传感器230A和230B获得的线性图像数据被存储在相应的线缓冲器中(图5A)。在作为线阵图像传感器230A和230B的位移基准的位置校正标记270的端缘图像(图5A中的阴影区)之间，具有通过线阵图像传感器230A和230B检测到的4个像素的位移。为了进行位移补偿，线缓冲器输出的起始地址被增加或减少以与位置校正标记270的端缘图像相一致。可以以类似的方式进行副扫描方向上的补偿。
在本实施例的图像读取装置200中，可以补偿小于一个像素的位移。小于一个像素的位移可以通过进行像素单位以下的再取样来补偿。可以通过使用三次函数卷积、sinc函数内插法、线性内插法等的二维内插法来进行再取样。该补偿可以同时在主扫描方向上和副扫描方向上进行。
当补偿两个光学系统在主扫描方向上的位移之后，在主扫描方向上的连接点处可能出现浓度界限。可以通过将重叠区域的图像数据与系数相乘并进行图像处理来提高图像质量。此外，可以通过对各主扫描线改变将要与系数相乘的像素的数目、改变系数本身以及确定必要的图像处理来提高副扫描方向上的图像质量。
根据本发明的实施例，图像数据校正装置可以在打开图像形成设备或图像读取装置的主电源的时候进行位移补偿。当图像形成设备或图像读取装置处于待机模式时，可以进行补偿数据的生成。这样防止了位移补偿长时间处于不进行的状态。
在图像读取装置200中，第一段的反射构件291包括一个连续的反射镜311，该反射镜311被配置成横跨光路280A和280B。但是，第一段的反射构件291可以由多个反射镜形成。图6是说明根据实施例的图像读取装置400的变化例的示意图。图7是说明图6的图像读取装置的第一段的反射构件411的平面图。除了反射构件411包括配置在主扫描方向上的两个反射镜411A和411B、以及用于连接反射镜411A和411B的连接构件412之外，本实施例的图像读取装置具有与上述实施例的图像读取装置200相同的结构。在本实施例中，两个反射镜411A和411B被分别配置在光路280A和280B上，并且通过马达320和驱动构件330使连接构件412旋转。因此，可以同时旋转两个反射镜411A和411B，从而在文档读取位置A和标记读取位置B之间切换线阵图像传感器230A和230B将要读取的位置。
在本实施例中，反射镜411A和411B不需要太大，并且可以是通常用于A3尺寸的反射镜，这允许了以低成本来实施该光路改变结构。

Claims (9)

1.一种图像读取装置，包括：成像元件，所述成像元件被配置成聚焦由预定文档读取位置中的文档的反射光所产生的文档图像；多个线阵图像传感器，所述多个线阵图像传感器在所述文档图像的成像位置上被配置在主扫描方向上以读取所述文档图像，使得由所述线阵图像传感器读取的所述文档图像的块在所述主扫描方向上在相邻端部处相互重叠；光学系统，所述光学系统被配置在所述文档和所述线阵图像传感器之间，以将所述反射光引导至所述线阵图像传感器；以及图像合并单元，所述图像合并单元被配置成合并通过所述多个线阵图像传感器获得的多个图像数据块，所述图像读取装置的特征在于：
在可以被所述多个线阵图像传感器读取的区域中，位置校正标记被配置在标记读取位置中，所述标记读取位置是不同于所述文档读取位置的预定位置；以及
所述光学系统包括光路改变单元，所述光路改变单元被配置成在所述文档读取位置和所述标记读取位置之间切换所述线阵图像传感器的读取位置。
2.如权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于：
所述光学系统包括反射构件，所述反射构件被配置成折叠光路；以及
所述光路改变单元包括所述反射构件和驱动旋转单元，所述驱动旋转单元被配置成驱动和旋转所述反射构件。
3.如权利要求2所述的图像读取装置，其特征在于，所述光路改变单元的所述反射构件包括连续的反射镜，所述反射镜被配置成将来自所述文档读取位置的全部反射光指向所述线阵图像传感器。
4.如权利要求2所述的图像读取装置，其特征在于，所述光路改变单元的所述反射构件包括配置在所述主扫描方向上的多个反射镜以及连接所述反射镜以使所述反射镜通过所述驱动旋转单元被一起驱动和旋转的连接构件。
5.如权利要求1到4中任一项所述的图像读取装置，其特征在于：
所述光学系统包括多个反射构件；以及
包括在所述光路改变单元中的所述反射构件是所述多个反射构件中最接近所述文档读取位置的一个反射构件。
6.如权利要求5所述的图像读取装置，其特征在于，从所述成像元件到所述标记读取位置的光路的长度等于从所述成像元件到所述文档读取位置的光路的长度。
7.如权利要求6所述的图像读取装置，其特征在于，所述图像合并单元包括连接位置确定单元，所述连接位置确定单元被配置成基于使用所述位置校正标记检测到的位置信息，以所述线阵图像传感器的像素为单位来确定所述线阵图像传感器的每个图像数据块的连接位置。
8.如权利要求6所述的图像读取装置，其特征在于，所述图像合并单元包括连接位置确定单元和补偿单元，所述连接位置确定单元被配置成基于使用所述位置校正标记检测到的位置信息以所述线阵图像传感器的像素为单位来确定所述线阵图像传感器的每个图像数据块的连接位置，所述补偿单元被配置成使用图像内插法来补偿小于一个像素的相对位移。
9.一种图像形成设备，其特征在于，包括：
权利要求1到8中任一项所述的图像读取装置。
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