JP2006162862A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １ページの原稿を副走査方向に複数の区画に分割し、各区画における前記読取走査部に対する副走査駆動を順方向加速制御期間、順方向一定速度の読取制御期間、順方向減速制御期間、逆方向戻し制御期間を順次実行する画像読取装置において、駆動方向を逆転することによる光学系の駆動誤差を補正し、前記読取区間の境界での読取ムラを無くすことを目的とする。
【解決手段】 １ページの読取最初に、ホームポジションセンサ前後に駆動し、駆動方向を逆転することによる前記光学系の駆動誤差を補正する為の補正量検出動作を行い、その補正量に基づき、前記逆方向戻し制御期間中の戻し量をステッピングモータの１ステップ単位で補正する。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、平坦な原稿台を有し、読取センサーあるいは、縮小光学系を副走査方向に移動させつつ、前記原稿台上に置かれた原稿画像を読み取る、フラットベッド型の画像読取装置において、１ページの読取動作途中に、読取センサーあるいは縮小光学系を、副走査方向に対し、順方向への移動と逆方向への移動とを複数回繰り返しつつ、当該原稿を複数の領域に分割して読取動作を実行する画像読取装置に関するものである。

従来、この種の装置において、最も一般的には、１ページの原稿を読み取る際の読取センサーあるいは、縮小光学系の副走査方向の移動動作は、原稿先端から後端まで、順方向に一定速度で１回走査し、その後、原稿先端側の初期位置に戻る逆方向移動する方式が取られていた。

この読取実行中は移動速度を一定速度に保つことが、読取ムラを無くす為、効果的であることは、当業者においては周知である。

このことは、後段に位置する画像処理系が、一定周期で入力される読取データを遅滞無く処理しなければならないことを意味する。

しかしながら、近年、読取センサーの解像度が向上するにつれ、画像処理系が処理すべき画像データ量は増加し、画像処理系の処理能力も、それにつれて高くしなければならなかった。

この制約条件を回避するため、１ページの読取途中で、副走査送りを一旦停止する方式がとられるようになった（例えば、特許文献１参照。）。それは、順方向へ所定量の読取駆動を行っては停止することを繰り返すものである。前述のように、読取動作中は、一定速度で走査するのが望ましいため、再駆動直後から一定速度で走査できるようにするためには、ステッピングモータは自起動領域の速度で用いなければならなかった。

しかしながら、自起動領域の速度範囲内で高速な駆動を行うには、高価なステッピングモータを用い、しかも多くの電力を消費しなければならない欠点があった。
特開２００１−１２７９６５号公報

そこで、読取動作中、ステッピングモータをスルー領域の速度で駆動すれば、安価なステッピングモータでも高速な駆動が可能となる。しかしながら、スルー領域で用いるためには、目的の速度に達するまでの加速駆動処理と、自起動領域内に減速する為の減速駆動処理が必要となる。

この二つの駆動処理中は、前記読取動作中とは副走査速度が異なるため、読取動作として使用することができない。しかし、読取走査部は移動してしまう為、一旦中断した読取動作を再開するためには、減速処理の為にオーバーランしてしまった部分と、加速処理の為に必要となる助走部分の和に相当する量だけ、副走査の順方向とは逆の方向に、読取走査部を戻す必要が生じる。

このことは、１ページの読取動作の途中に、何度も読取走査部の移動方向が変化することを意味する。

ステッピングモータ自体は、回転方向が変化しても、その駆動相さえあっていれば、軸の変位量に誤差は生じない。しかしながら、その駆動力が読取走査部に達するまでに、実際はプーリや、スチールワイヤ、タイミングベルトなどの機構系が介在し、そこでのバックラッシュやワイヤーの伸び等による誤差が生じる。

この結果、副走査の駆動方向が、順方向から逆方向、逆方向から順方向、それぞれに変化した際に、最初の数ステップのステッピングモータの回転変位量が読取走査部に伝達されない不具合が生じる。

この誤差は、１ページの読取走査では常に同一方向にしか副走査を行わなかった従来例の場合には考慮する必要のない誤差であった。

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とする処は、読取中断前後での送りムラを無くすことができる画像読取装置を提供することにある。

本発明は、下記の技術的構成により前記目的を達成できたものである。
固定された原稿に対し、読取走査部を副走査方向にステッピングモータにより駆動して、前記原稿画像を走査する、画像読取装置において、１ページの原稿を副走査方向に複数の区画に分割し、各区画における前記読取走査部に対する副走査駆動は、ステッピングモータを自起動領域速度からスルー領域速度にまで、順方向に加速する加速制御期間、ステッピングモータをスルー領域の一定速度で、順方向に駆動する読取制御期間、ステッピングモータをスルー領域速度から自起動領域速度にまで、順方向に減速する減速制御期間、逆方向に、前記読取走査部を駆動する、戻し制御期間を順次実行することで行い、前記戻し制御期間における移動量は、前記減速制御期間中に駆動される理論的な移動量と、前記加速制御期間に駆動される理論的な移動量との合計値を、駆動機構系の誤差に応じた補正値により補正された値とすることを特徴とする画像読取装置。

本発明は、上記の誤差に対し、読取再開前の読取走査部を逆方向に駆動する量を、前記誤差に応じた分だけ補正することにより、読取中断前後での送りムラを無くそうとするものである。これはまた、機構系の設計条件を緩和することにもなる。

具体的には、前記読取走査部を、減速処理の為にオーバーランしてしまった部分と、加速処理の為に必要となる助走部分の和に相当する量だけ、副走査方向とは逆の方向に、読取走査部を戻す処理を行う際に、一切の誤差を考慮しない理論値に対して、順方向から逆方向、逆方向から順方向、それぞれに移動方向が変化した際に生じる誤差の差分を補正値として前記理論値を補正し、読取再開時に、理論値に等しい位置に読取走査部を位置させようとするものである。

この補正値は、設計値として一定の値を用いても良いが、経年変化や環境変化を考慮すると、随時、装置の状態を反映して、前記誤差量を検出し更新することが望ましい。

画像読取装置には、前記読取走査部の位置を初期化するために、フォトインタラプタ等による位置検出センサーが少なくとも一つは設けられているのが一般的である。

そこで、本発明では、この位置検出センサーを流用して、前記補正量を算出する。

すなわち、前記センサーの出力が変化する地点を期待する読取位置に見立て、その前後に、前記読取走査部を順方向、および逆方向に駆動し、実際にセンサーの出力が変化するまでのステップ数を計数し、その計数値と理論値とを比較することにより、駆動方向が反転する際の誤差を求める。

こうして、順方向から逆方向に変わったときの第１の誤差量と、逆方向から順方向に変わった時の第２の誤差量とを計測し、その差分に応じた補正量を算出する。

本発明によれば、読取中断前後での送りムラを無くすことができる画像読取装置を提供することができる。

以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る画像読取装置のシステム構成例である。

１：原稿台上の原稿からの反射光を入力とし、それを電気信号に変換して出力する、読取センサー部。可動する読取走査部は、縮小光学系で構成される場合、光源と反射ミラーで構成される。一方、密着型のイメージセンサーで構成される場合は、光源とセンサーで構成される。２：前記読取センサー部１に対する駆動制御信号を生成すると共に、その読取出力データを入力し、シェーディング補正、γ補正、エッジ強調処理、色補正などの画像処理を行い、その結果をＢＵＳ＿Ｂに出力する読取制御部。

３：前記読取制御部２に接続され、注目ラインに近接する前後の主走査ラインの読取データを順次更新しつつ格納する、バッファメモリ。４：主走査の１周期を規定するタイミングパルスＳ＆Ｈを生成、出力するタイマ。５：メモリ８に格納された画素データを入力とし、圧縮符号化処理を行い、結果をＢＵＳ＿Ｂに出力する、画像圧縮部。６：読取制御部２からの画像データ出力要求、画像圧縮部５からの画像データ入力要求と符号データ出力要求とを監視し、それぞれの要求に対応して、メモリ制御部７に対して所定のアドレスへのアクセス制御を行うＢＵＳ＿Ｂ制御部。

なお、前記読取制御部２、タイマ４、画像圧縮部５、ＢＵＳ＿Ｂ制御部６は、図示しない別途設けられるＢＵＳ＿Ａとのインターフェイスをそれぞれが備え、これらに対する動作設定や制御は、それを介して、ＣＰＵ１８により制御される。

７：ＢＵＳ＿Ａ、およびＢＵＳ＿Ｂからのメモリ８へのアクセス要求を調停し、メモリ８へのアクセス制御を行うメモリ制御部。８：後述する図２に示すデータを格納するメモリ。９：読取の副走査駆動を行うステッピングモータの駆動制御を行うモータ制御部であり、タイマ４からのタイミング信号Ｓ＆Ｈに同期して、モータ駆動データテーブル１０に格納された駆動データに応じて、加速、一定速、減速、停止、回転方向等の駆動信号を自律的に生成し、モータ駆動部１１に対して駆動信号を出力する、モータ制御部。

１０：連続的駆動するステップ数とその速度を規定するデータとを対応付け、それを複数格納するモータ駆動データテーブル。１１：モータ制御部９から入力する駆動制御信号に対応して、ステッピングモータ１２を励磁するモータ駆動部。１２：読取副走査駆動を行うステッピングモータ。１３：汎用入出力ポート。１４：前記汎用入出力ポート１３に接続され、所定の位置に配置され、読取走査部の位置を特定する位置検出センサー。一般的にはフォトインタラプタが用いられる。

１５：前記汎用入出力ポート１３を経由して、点灯制御される読取光源。１６：ＣＰＵ１８が実行する命令コードを格納するＲＯＭ。１７：読み取った画像の圧縮符号データを、他の装置に転送するための外部インターフェイス制御部であり、メモリ８に格納された圧縮符号データは、メモリ制御部７、ＢＵＳ＿Ａを経由して入力され、外部インターフェイスに出力される。

１８：前記ＲＯＭ１６に格納された命令コードを実行することにより、本実施例のシステムを制御する、ＣＰＵ。ＢＵＳ＿Ａ：ＣＰＵ１８が制御するシステムバス。ＢＵＳ＿Ｂ：ＢＵＳ＿Ｂ制御部６によりバス使用権が調停され、前記読取制御部２、画像圧縮部５と、メモリ８間での画像データの転送を行う画像データバス。Ｓ＆Ｈ：タイマ４が出力する、１主走査周期を規定するタイミングパルス。

図２は、メモリ８に格納されるデータの種別を図示したものである。

領域１：読取制御部２が出力する読取データを格納する領域であり、画像圧縮部５に入力される。本発明を適応する、１ページ読取途中に読取動作を中断する副走査制御方式により、この部分のメモリ容量を低減することができる。領域２：画像圧縮部５が出力する符号データを格納する領域であり、外部インターフェイス制御部１７に入力される。領域３： ＣＰＵ１８が演算制御に用いるデータを格納する領域。

図３は、本発明が適応される画像読取装置の副走査動作を説明するグラフである。

上側は、横軸を時間軸、縦軸を副走査読取走査部の変位量、としたグラフであり、下側は、同時刻における副走査駆動を行うステッピングモータの回転速度を表すものである。

Ｔ０：停止状態から、順方向に、速度Ｖｆに向けて徐々に加速する。Ｔ１：スルー領域に相当する速度Ｖｆで一定速度を維持する。この期間にのみ読取動作を行う。Ｔ２：ステッピングモータを停止するために、徐々に自起動領域内の速度にまで減速する。Ｔ３：回転方向を反転させることに備え、ステッピングモータの振動を完全に除去するため、励磁状態のまま停止する。Ｔ４：自起動領域に相当する速度Ｖｂで、逆方向に駆動する。駆動量は、期間Ｔ０とＴ２の和に相当する。Ｔ５：Ｔ３と同様に、回転方向を反転させることに備え、ステッピングモータの振動を完全に除去するため、励磁状態のまま停止する。

以上、Ｔ０からＴ５を一つのシーケンスとするｓｅｑ１を実行することで、１ページの原稿中のＬ１に相当する部分の読取動作を行う。

同様のシーケンスでｓｅｑ２以降を繰り返し実行することで、１ページの読取を行う。

これら各シーケンスで読み取られた画像の境界部分で連続性を保つには、たとえばｓｅｑ１のＴ１終了時の位置と、ｓｅｑ２のＴ１開始時の位置とが他の走査ラインと同等にムラ無く制御されなければならない。本発明は、このムラを無くそうとするものである。

図４は、モータ制御部９が制御する、図３におけるＴ０からＴ１部分の加速制御から一定速度制御を説明する図である。

Ｓ＆Ｈ：タイマ４が出力する１主走査周期パルス。Ｖ：ＣＰＵ１８により、データテーブル１０に格納された速度制御データとステップ数データとに対応して、ステッピングモータ１２が回転する速度と期間。Ｄａｔａ：読取センサー１が出力する読取データを、読取制御部２がどのように扱うかを表す図。

モータ制御部９は、あるモータ駆動データテーブルに記述されたデータに従い、設定された速度、およびステップ数の駆動を終了すると、次に到来するＳ＆Ｈパルスに同期して、その次に参照すべきモータ駆動データテーブルの内容に応じて、新たな速度、ステップ数での駆動を行う。そして、最終的に速度Ｖｎが記述されたテーブルに達した時点で、一定速度での駆動を維持する。

一方、Ｖ０の駆動開始時点から、何番目のＳ＆Ｈパルスで駆動速度が所望のＶｎに到達するかは、ＣＰＵはモータ駆動データテーブル１０に値を設定した時点で、あらかじめ予測できる。したがって、期待するＳ＆Ｈパルスが到来した時点で読取動作を再開することにより、ステッピングモータの駆動と読取動作とを同期させることが可能である。

図５は、本発明の課題である駆動機構系の誤差による読取再開位置のずれを、図３の一部を拡大して説明する図である。

図中の実線Ａは、理論値による読取走査部の変位の推移を表し、点線ＢおよびＣは、前記誤差が生じた場合の推移を表す。

Ｔａ４における逆方向への反転駆動開始時、ステッピングモータ自体は正確に回転するものの、その駆動力は、それを伝達する駆動機構系の誤差により、動き出しが遅れる。この遅れ量をΔｂとする。この遅れの結果、Ｔａ４終了時、同図中の実線Ａで表す理論値の位置に達することができなくなる。

そして、引き続くＴｂ０における反転して順方向への反転駆動開始時にも同様の原因により、遅れ量Δｆだけ動き出しが遅れる。

このとき、前記Δｂ＝Δｆならば、双方の誤差が相殺され結果的に、理論値と等しくなる。しかし、Δｂ＞Δｆ１なら、読取走査部は点線Ｂ上を推移する。あるいは、Δｂ＜Δｆ２なら、点線Ｃ上を推移することとなる。この結果、Ｔｂ１開始時の読取位置は、理論値Ｌに対し、Δｌの範囲でばらつく。

図６、７、８は本発明による前記誤差の補正方法とその効果をモデル化して説明する図であり、図中の各直線は、以下を表す。
Ａ： 誤差を考慮しない理論値での読取走査部の副走査位置
Ｂ： 補正を行わない従来例での、実際の読取走査部の副走査位置
Ｃ： 本発明による補正を施した場合の、実際の読取走査部の副走査位置
これらの図において、加速領域は簡略化のため直線で表記するが、本発明の本質を損ねるものではない。

図６は、逆方向への反転駆動時の遅延誤差Δｂと順方向への反転駆動時の遅延誤差Δｆが、共にステッピングモータの２ステップと等しい場合の例である。この場合、補正値Δｚは両者の差分から、±０とする。

図中横軸ｘ１０の時点で、縦軸方向に２単位、理論値よりずれるが、その後の横軸ｙ０からｙ２にかけての遅延誤差Δｆで相殺され、結果的には、理論値に等しくなる。

図７は、逆方向への反転駆動時の遅延誤差Δｂが２、順方向への反転駆動時の遅延誤差Δｆが１である場合の例である。この時、補正値Δｚは両者の差分から、＋１とする。

この補正値Δｚに従い、逆方向駆動を横軸ｘ１１まで理論値よりも延長する。この結果、横軸ｙ０から先の順方向駆動量を変更せずに、理論値に一致した位置での読取を再開できる。

図８は、逆方向への反転駆動時の遅延誤差Δｂが２、順方向への反転駆動時の遅延誤差Δｆが３である場合の例である。この場合、補正値Δｚは両者の差分から、−１とする。

この補正値Δｚに従い、逆方向駆動を横軸ｘ９の時点で停止し、理論値よりも短縮する。この結果、横軸ｙ０から先の順方向駆動量を変更せずに、理論値に一致した位置での読取を再開できる。

図９は、本発明に懸かる画像読取装置の原稿台部分の構造を、副走査方向から表した図である。

９１：原稿台の筐体。９２：原稿台上の原稿。９３：副走査方向に、ステッピングモータにより駆動されて移動する読取走査部。９４：前記読取走査部９３の位置を特定するためのセンサーであり、前記読取走査部９３が当該センサーの検出範囲内にあるとき、論理レベル１を出力し、そうでない時は論理レベル０を出力するものとする。

なお、読取走査部９３がセンサー９４より左側にあるとき、それは必ずセンサーの検出範囲内にあるように、筐体９１は構成されている。

図１０は、本発明による補正値を求めるためのステッピングモータの制御フローを説明するフローチャートである。

図１１および図１２は、前記図１０のフローチャートに従った制御を説明する図であり、縦軸に図９のセンサー出力の論理レベル、横軸にステッピングモータの駆動ステップ数を表示する。

図１１は、本処理を始める時、読取走査部９３が、センサー９４の検出範囲外に存在した場合を示す。一方、図１２は、前記図１１と異なり、本処理を始める時、読取走査部９３が、センサー９４の検出範囲内に存在した場合を示す。

以下、図１２に沿って、本発明の補正値Δｚを決定する制御を説明する。

Ｓ１：センサー９４の出力値を参照し、読取走査部９３の現在位置を認識する。出力値が１ならＳ２に進み、０ならＳ４に進む。以下、Ｓ２とＳ３は、図１２で示す様に、本処理を始めた時の読取走査部９３が、センサー９４の検出範囲内に存在した場合の特有な処理である。

Ｓ２：センサー９４の出力値が０に変化するまで、順方向に駆動する。Ｓ３：さらに、所定量、順方向に駆動する。Ｓ４： センサー９４の出力値が１に変化するまで、反転して逆方向に駆動する。Ｓ５：そのまま、さらに、所定のステップ数Ｎだけ、逆方向に駆動する。Ｓ６：ステッピングモータのステップ数を計数しつつ、センサー９４の出力が反転し０になるまで、反転して順方向に駆動し、計数結果をｘとする。Ｓ７：そのまま、さらに、所定のステップ数Ｍだけ、順方向に駆動する。Ｓ８：ステッピングモータのステップ数を計数しつつ、センサー９４の出力が反転し１になるまで、反転して逆方向に駆動し、計数結果をｙとする。Ｓ９：さらに、そのまま 所定量、逆方向に駆動する。Ｓ１０：前記所定ステップ数Ｎと前記計数結果ｘとの差分Δｘ、および前記所定ステップ数Ｍと前記計数結果ｙとの差分Δｙを求め、ΔｘおよびΔｙに基づいて補正値Δｚを算出する。

以上、本発明によれば、本発明を実施するための特別なハードウェアを必要とすることなく、副走査駆動系の誤差を自動的に計測し、かつ、補正して間欠的な読取副走査を行うことが可能となるので、機構系の設計制約を緩和することができる効果がある。

また、１ページの画像読取の開始ごとに、本発明の補正値の検出処理を行うことにより、個体差、経年変化、環境変化に対して、自動的に補正できる効果がある。

また、読取走査部を往復駆動させ、間欠的な読取走査を行っても、読取動作が時間的に不連続となる継ぎ目部分での画質を損なうことが無いので、読取画像データを格納するシステムメモリの容量を削減することが可能となる効果がある。

本発明の実施例１に係る画像読取装置のシステム構成例を示す図 前記図１におけるメモリ８に格納するデータの用途を示す図 本発明を適応する以前の、間欠副走査駆動を用いた画像読取装置の副走査制御方法を説明するグラフ 図１のモータ制御部９が行うステッピングモータの加速制御を説明する図 本発明の課題である、機構系の誤差による読取副走査に与える影響を説明するグラフ 順方向誤差と逆方向誤差が等しい場合の、本発明の効果をモデル化して説明する図 順方向誤差が逆方向誤差より小さい場合の、本発明の効果をモデル化して説明する図 順方向誤差が逆方向誤差より大きい場合の、本発明の効果をモデル化して説明する図 原稿台の構造の説明図 補正値を求めるための処理フローチャート 読取走査部がセンサー検出領域外に位置する状態から補正値検出処理を開始する場合の、図１０に従った制御例 読取走査部がセンサー検出領域内に位置する状態から補正値検出処理を開始する場合の、図１０に従った制御例

符号の説明

１ 読取センサー部
２ 読取制御部
３ バッファメモリ
４ Ｓ＆Ｈ生成タイマ
５ 画像圧縮部
６ ＢＵＳ＿Ｂ制御部
７ メモリ制御部
８ メモリ
９ モータ制御部
１０ モータ駆動データテーブル
１１ モータ駆動部
１２ ステッピングモータ
１３ 汎用入出力ポート
１４ 位置検出センサー
１５ 読取光源
１６ ＲＯＭ
１７ 外部インターフェイス制御部
１８ ＣＰＵ
ＢＵＳ＿Ａ システムバス
ＢＵＳ＿Ｂ 画像データバス
Ｓ＆Ｈ 主走査周期パルス
Ｖｆ スルー領域の読取副走査駆動速度
Ｖｂ 自起動領域の逆方向駆動速度
Ｌ１ 連続的な読取を行う副走査長さ
Δｂ 逆方向反転時の遅延誤差
Δｆ、Δｆ１、Δｆ２ 順方向反転時の遅延誤差
Δｌ 副走査誤差
Δｚ 補正値

Claims (4)

1. 固定された原稿に対し、読取走査部を副走査方向にステッピングモータにより駆動して、前記原稿画像を走査する、画像読取装置において、
   １ページの原稿を副走査方向に複数の区画に分割し、各区画における前記読取走査部に対する副走査駆動は、
   ステッピングモータを自起動領域速度からスルー領域速度にまで、順方向に加速する加速制御期間、
   ステッピングモータをスルー領域の一定速度で、順方向に駆動する読取制御期間、
   ステッピングモータをスルー領域速度から自起動領域速度にまで、順方向に減速する減速制御期間、
   逆方向に、前記読取走査部を駆動する、戻し制御期間
   を順次実行することで行い、
   前記戻し制御期間における移動量は、前記減速制御期間中に駆動される理論的な移動量と、前記加速制御期間に駆動される理論的な移動量との合計値を、駆動機構系の誤差に応じた補正値により補正された値とすることを特徴とする画像読取装置。
2. 請求項１記載の画像読取装置において、前記読取走査部の位置を検出する第１のセンサーを備え、
   前記補正値は、前記第１のセンサーの出力値変化を監視しつつ、前記縮小光学系を前記センサー位置の前後に順方向、および逆方向に駆動し、前記第１のセンサーの出力値が変化する位置までの、ステッピングモータの駆動ステップ数の理論値と実測値との関係から算出する、補正値算出制御を行うことを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項２記載の画像読取装置において、前記補正値算出制御は、当該装置の主電源が投入された際に実行されることを特徴とする画像読取装置。
4. 請求項２記載の画像読取装置において、前記補正値算出制御は、１ページの読取開始ごとに実行されることを特徴とする画像読取装置。

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