JP2007089049A - 原稿読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 イメージセンサの感度のバラツキや光源の光量のバラツキによらずとも、Ｓ／Ｎ比の向上を図り、かつイメージセンサの飽和を防止し得る原稿読取装置を提供する。
【解決手段】 原稿の反射光の光路上、集光レンズ１２５の手前位置に上下方向にスライド可能に平板状の遮光板１２９配設する。光量調整部１６０は、集光レンズ１２５に入射される光をモニタし、その光の光量が所定の規定範囲内になるように、遮光板１２５のスライド量を調整する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、原稿に光を照射し、その反射光をイメージセンサで受光することで原稿を読取る原稿読取装置に関するものである。

原稿に光を照射し、その反射光をＣＣＤ等のイメージセンサに受光させるイメージスキャナユニット等の原稿読取装置においては、イメージセンサから出力される電気信号はオートゲインコントローラ（ＡＧＣ）により増幅され、アナログデジタル変換され、画像処理部に出力される。

ＡＧＣの利得を大きく設定するとＳ／Ｎ比が向上し高画質の画像を得ることができるが、利得を過大に設定するとイメージセンサの飽和をきたし、画質が低下するという問題がある。特に、イメージセンサは感度のバラツキ（通常±数十％）や、原稿に光を照射する光量のバラツキ（通常±１０％程度）を有するのが一般的であるため、Ｓ／Ｎ比の向上を重視して各画像読取装置に対して一律にＡＧＣの利得を設定するとイメージセンサが容易に飽和してしまう画像形成装置が多く製造されてしまう。

そこで、従来の原稿読取装置では、イメージセンサの感度バラツキや光源の光量のバラツキによるイメージセンサの飽和を防止するために、ＡＧＣの利得が小さめに設定されていた。
特開平９−３７０２７号公報

しかしながら、ＡＧＣの利得を小さく設定すると上述したように、Ｓ／Ｎ比が低下するため、高画質の画像を得ることができないという問題があった。

本発明の目的は、イメージセンサの感度のバラツキや光源の光量のバラツキによらずとも、Ｓ／Ｎ比の向上を図り、かつイメージセンサの飽和を防止し得る原稿読取装置を提供することである。

本発明による原稿読取装置は、イメージセンサを備え、原稿の画像を読取る原稿読取装置であって、読取り対象となる原稿に光を照射する光源と、前記原稿の反射光を前記イメージセンサに導く光学系と、前記反射光の光路上、前記光学系の手前の位置にスライド可能に配設され、前記光学系に入射される光の光量を調整する遮光部と、前記イメージセンサが、所定光量の光を反射する基準原稿からの反射光を受光したときの出力値が規定範囲となるように、前記遮光部をスライドさせる光量調整手段とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、原稿の反射光の光路上、光学系の手前位置に遮光部を配設し、この遮光部のスライド量を調整することで、イメージセンサから出力値が規定範囲とされるため、イメージセンサの感度のバラツキや光源の光量のバラツキによらずとも、イメージセンサを飽和させないような最大限の振幅を有する電気信号をイメージセンサから出力させることが可能となり、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

また、上記構成において、前記遮光部は、平板状の遮光板であることが好ましい。この構成によれば、遮光部は平板状の遮光板により構成されているため、遮光板を容易にスライドさせることができる。

また、上記構成において、前記遮光部は、前記光学系から出力される光の光軸と直交する方向にスライド可能に配設された２枚の遮光板を備え、前記遮光板が前記光軸を両側から挟む方向にスライドすることで、光量を調整することが好ましい。

この構成によれば、光軸の中心方向を遮光することなく、光量の調整範囲を大きくすることができる。

また、上記構成において、前記光量調整手段は、前記遮光部をスライドさせる駆動手段を備えていることが好ましい。この構成によれば、駆動手段が遮光部のスライド量を調整するため、光学系に入射する光の光量を自動調整することが可能となる。

また、上記構成において、前記光量調整手段は、前記イメージセンサが出力する各画素の出力値の代表値を求め、求めた代表値が前記規定値となるように、前記遮光部をスライドさせることが好ましい。

この構成によれば、各画素の代表値が規定値となるように光学系に入射する光の光量が調整されるため、光量調整をより精度よく行うことができる。

また、上記構成において、前記イメージセンサから出力される電気信号の利得を調整するオートゲインコントローラを更に備え、前記オートゲインコントローラは、前記光量調整手段により光量の調整が行われる間、利得を一定の値に設定することが好ましい。この構成によれば、光量調整手段が光量の調整を行っている間、オートゲインコントローラの利得が一定の値に設定されるため、より精度良く光量調整を行うことができる。

本発明による原稿読取装置によれば、イメージセンサの感度のバラツキや光源の光量のバラツキによらずとも、イメージセンサを飽和させないような最大限の振幅を有する電気信号をイメージセンサから出力させることが可能となり、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

図１は、本発明の実施の形態による原稿読取装置を複写機、スキャナ、ファクシミリ、デジタル複合機等の画像形成装置に適用したときの画像形成装置の内部構成図を示している。この画像形成装置は、原稿読取部１００と本体部２００とを備えている。原稿読取部１００は、原稿カバー１１０と原稿載置部１２０とを備えている。原稿カバー１１０は、複数枚の原稿が載置可能な原稿トレイ１１１と、載置された原稿を１枚ずつピックアップする給紙ローラ対１１２と、ピックアップされた原稿を原稿読取位置ＲＰまで搬送し、かつ、原稿の斜め送りを規制して原稿先端を整えるレジストローラ対１１３とを備えている。レジストローラ対１１３の近傍には、原稿の画像先端の原稿読取位置ＲＰへの搬送タイミングを決定する際に用いられるタイミングスイッチ１１４が配設されている。

原稿載置部１２０は、原稿読取位置ＲＰの下側に配設された光源１２１と、原稿読取位置ＲＰにおける原稿の反射光をミラー１２２、１２３、１２４及び集光レンズ１２５を介して受光する光ラインセンサ１２６とを備えている。また、原稿載置部１２０の上面には、透明かつ平板状のコンタクトガラス１２７が配設されている。コンタクトガラス１２７の原稿読取位置ＲＰの対応する位置には、後述する基準原稿１２８が取り付けられている。原稿の反射光の光路上、集光レンズ１２５の手前位置には、光軸に対して直交する方向である＋ｚ方向又は−ｚ方向にスライド可能に遮光板１２９が取り付けられている。

原稿トレイ１１１に載置された原稿を読取る自動読取りモードにおいては、光源１２１は、固定状態で給紙ローラ対１１２等によって１枚ずつ搬送される原稿に対し光を照射し、光ラインセンサ１２６は、その反射光を例えば１ライン単位で読取る。コンタクトガラス１２７に載置された原稿を読取る手動読取りモードにおいては、光源１２１は、原稿に対し光を照射しつつ、図略のモータによる駆動力を受けて、右方向に一定速度で移動し、光ラインセンサ１２６は、その原稿からの反射光を受光する。なお、光源１２１は、例えば点線で示す光源１２１’の位置まで移動すると、光の照射を停止し、図略のモータによる駆動力を受けて、左方向に一定速度で移動し、実線で示す光源１２１の位置（ホームポジション）に戻される。光ラインセンサ１２６は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、又は、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）等により構成され、光源１２１による原稿の反射光を受光して、反射光の光量に応じたレベルを有する電気信号を生成することで、原稿の画像を１ラインずつ読取る。

本体部２００は、複数の給紙カセット２０１、複数の給紙ローラ２０２、転写ローラ２０３、感光体ドラム２０４、現像装置２０５、露光装置２０６、定着ローラ２０８、排出口２０９及び排出トレイ２１０等を備える。

感光体ドラム２０４は、矢印方向に回転しながら帯電装置（図示省略）によって一様に帯電される。露光装置２０６は、光ラインセンサ１２６において読取られた原稿の画像データに基づいて生成された変調信号をレーザ光に変換して出力し、感光体ドラム２０４に静電潜像を形成する。現像装置２０５は、現像剤を感光体ドラム２０４に供給してトナー像を形成する。

一方、給紙ローラ２０２は、記録紙が収納された給紙カセット２０１から記録紙を引き出し、転写ローラ２０３まで給送する。転写ローラ２０３は、搬送された記録紙に感光体ドラム２０４上のトナー像を転写させ、定着ローラ２０８は、転写されたトナー像を加熱して記録紙に定着させる。その後、記録紙は、本体部２００の排出口２０９から用紙後処理部３００に搬入される。また、記録紙は、必要に応じて排出トレイ２１０へも排出される。

用紙後処理部３００は、搬入口３０１、記録紙搬送部３０２、搬出口３０３及びスタックトレイ３０４等を備える。記録紙搬送部３０２は、排出口２０９から搬入口３０１に搬入された記録紙を順次搬送し、最終的に搬出口３０３からスタックトレイ３０４へ記録紙を排出する。スタックトレイ３０４は、搬出口３０３から搬出された記録紙の集積枚数に応じて矢印方向に上下動可能に構成されている。

図２は遮光板１２９の構成図である。図２において、原稿の反射光の光軸方向をｙ方向、ｙ方向を法線とする面内において、光ラインセンサ１２６の長手方向をｘ方向、ｘ及びｙ方向の各々に直交する方向をｚ方向とする。図２に示すように遮光板１２９は、反射光の光路上、集光レンズ１２５の上流側であって、集光レンズ１２５の近傍に配設されている。遮光板１２９のｘ方向の一方側には、ｚ方向を長手方向とする柱状部材１３１が取り付けら、他方側にはｚ方向を長手方向とするラックギア１３２が取り付けられている。モータＭ１の回転軸の先端にはピニオンギア１３３が取り付けられている。このピニオンギア１３３はラックギア１３２と噛み合っている。従って、遮光板１２９はモータＭ１のトルクを受けて＋ｚ方向又は−ｚ方向にスライドする。モータＭ１としては、例えばステッピングモータを採用することができる。

遮光板１２９は、表面が黒色、かつ平板状のプラスチック等からなる部材から構成され、ｘ方向の長さが集光レンズ１２５の直径よりも長い。従って、遮光板１２９が＋ｚ方向にスライドするにつれて、光ラインセンサ１２６へ導かれる光の光量が減少し、−ｚ方向にスライドするにつれて、光ラインセンサ１２６へ導かれる光の光量が増大する。

図３は、コンタクトガラス１２７を上方から見たときの図である。図３に示すようにコンタクトガラス１２７の左側の端部には、基準原稿１２８が取り付けられていることが分かる。この基準原稿１２８は、例えば白色のプラスチック等の部材により構成され、ｘ方向を長手方向とする。

図４は、図１に示す画像形成装置部の電気的構成を示すブロック図である。原稿読取部１００は、光ラインセンサ１２６、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）１４０、画像処理部１５０、光量調整部１６０、画像メモリ１７０、及び制御部１８０を備えている。なお、図４においては、本発明に関するもののみ図示し、関係のないものは省略している。光ラインセンサ１２６は、制御部１８０の制御の下、原稿の画像を１ラインずつ読取りの読取った原稿の画像の濃淡を表す電気信号をＡＦＥ１４０に出力する。

ＡＦＥ１４０は、制御部１８０の制御の下、光ラインセンサ１２６から出力されたアナログの電気信号（以下、「アナログ出力値」と呼ぶ）を増幅等行うものであり、ＣＤＳ処理部１４１、ＡＧＣ（オートゲインコントローラ）１４２、及びＡ／Ｄ変換器１４３を備えている。ＣＤＳ処理部１４１は、光ラインセンサ１２６から出力されたアナログ出力値に対して相関二重サンプリングを行い、固定パターンノイズを除去する。

ＡＧＣ１４２は、アナログ出力値が、Ａ／Ｄ変換器１４３によりＡ／Ｄ変換されるにあたり適切なレベルとなるように、画像処理部１５０により決定された利得を用いてＣＤＳ処理部１４１から出力されたアナログ出力値を増幅する。Ａ／Ｄ変換器１４３は、ＡＧＣ１４２により増幅されたアナログ出力値をデジタルの電気信号（以下、「デジタル出力値」と呼ぶ）に変換する。

画像処理部１５０は、制御部１８０が本画像形成装置を通常動作モードに設定した場合に動作するものであり、Ａ／Ｄ変換器１４３から出力されたデジタル出力値に対して所定の画像処理を施し、画像メモリ１７０に出力する。光量調整部１６０は、制御部１８０が本画像形成装置を光量調整モードに設定した場合に動作するものであり、平均値算出部１６１、比較部１６２、及び基準値記憶部１６３を備えている。ここで、光量調整モードとは、光ラインセンサ１２６が基準原稿１２８を読取った場合に適切な光量の光が集光レンズ１２５に入射されるように、図２に示す遮光板１２９のスライド量を決定するモードである。また、通常動作モードとは、本画像形成装置が原稿を読取って原稿の画像を取得し、その画像を記録紙に印刷させるモードである。

平均値算出部１６１は、Ａ／Ｄ変換器１４３から出力された基準原稿の画像１ラインを構成する各画素のデジタル出力値の平均値を算出する。比較部１６２は、基準値記憶部１６３に記憶された規定値と平均値算出部１６１により算出された平均値とを比較し、両値が一致するようにモータＭ１を駆動して図２に示す遮光板１２９を＋ｚ方向又は−ｚ方向にスライドさせる。

基準値記憶部１６３が記憶する規定値は、光ラインセンサ１２６が基準原稿を読取った際に、Ａ／Ｄ変換器１４３が出力するべきデジタル出力値が採用されており、実験的に予め定められた値が採用されている。

制御部１８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、画像形成装置全体の制御を司り、本実施の形態では特に、光ラインセンサ１２６、ＡＦＥ１４０、画像処理部１５０、光量調整部１６０、画像メモリ１７０を同期させるクロック信号を出力し、これらのブロックの動作を同期させている。

図５は、制御部１８０が本画像形成装置を光量調整モードに設定したときの本画像形成装置の処理を示すフローチャートである。なお、制御部１８０は、例えば本画像形成装置に電源が投入された直後のイニシャル動作時において、本画像形成装置を光量調整モードに設定するものとする。まず、ステップＳ１において、画像処理部１５０は、ＡＧＣ１４２の利得を所定の値に設定する。ここで、画像処理部１５０が設定する利得の値は、光量調整部１６０が光量の調整を行うにあたり予め定められた値が採用され、光量調整を行っている間、一定の値が設定される。

ステップＳ２において、制御部１８０は、光源１２１に基準原稿１２８を照射させ、光ラインセンサ１２６は、その反射光を受光し、１ライン分のアナログ出力値をＡＦＥ１４０に出力する。ＡＦＥ１４０は、アナログ出力値に対して上述した処理を行ってデジタル出力値を生成し、各画素のデジタル出力値を順次平均値算出部１６１に出力する。

ステップＳ３において、平均値算出部１６１は、各画素のデジタル出力値を加算し、その加算値を１ラインを構成する画素数で除することによりデジタル出力値の画素毎の平均値を算出する。ここで、平均値算出部１６１は、基準原稿１２８の２ライン以上のデジタル出力値に対する画素毎の平均値を算出してもよい。

ステップＳ４において、比較部１６２は、基準値記憶部１６３に記憶された規定値と、平均値算出部１６１により算出された平均値とを比較し、算出された平均値が規定値となるように遮光板１２９をスライドさせる（Ｓ５）。ここで、比較部１６２は所定の刻み幅で、遮光板１２９をスライドさせ、光ラインセンサ１２６は、遮光板１２９がスライドされる毎に、基準原稿１２８の１又は複数ライン分の原稿の画像を読取り、平均値算出部１６１は、遮光板１２９がスライドされる毎に、デジタル出力値の画素毎の平均値を算出する。また、比較部１６２は、平均値算出部１６１が算出する平均値が規定値に近づくにつれて、遮光板１２９をスライドさせる刻み幅を小さくしてもよい。更に、比較部１６２は、平均値算出部１６１が算出する平均値が規定値を含む一定の規定範囲内になるように、遮光板１２９をスライドさせてもよい。

以後、光量調整モードにおいて調整されたスライド位置で遮光板１２９が固定され、通常モードが実行され、記録紙に画像が形成される。

以上説明したように本画像形成装置によれば、光ラインセンサ１２６が基準原稿１２８を読取った際に集光レンズ１２５に入射される光量が所定の値となるように遮光板１２９のスライド量が調整されるため、光ラインセンサ１２６の感度や光源１２１の光量のバラツキによらずに、光ラインセンサ１２６を飽和させずに最大限の振幅の電気信号を出力させることが可能となり、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、遮光板１２９を１個としたがこれに限定されず、２個の遮光板を用いてもよい。図６は、２個の遮光板から構成される遮光部を示した図面である。図６に示すように遮光部４００は、原稿の反射光の光路上、集光レンズ１２５の手前の位置に配設され、２個の遮光板４０１，４０２と、遮光板４０１，４０２のｘ方向の両側に設けられた遮光側板４０３，４０４とを備えている。遮光板４０１，４０２と遮光側板４０３，４０４は平板状である、図２に示す遮光板１２９と同様、黒色のプラスチック等の部材から構成されている。遮光板４０１，４０２のｘ方向の一方側には、ｚ方向を長手方向とする柱状部材４０５，４０６が取り付けられている。また、遮光板４０１，４０２の他方側には、ｚ方向を長手方向とするラックギア４０７，４０８が取り付けられている。

ラックギア４０７，４０８はモータＭ２，Ｍ３の回転軸の先端に取り付けられたピニオンギア４０９，４１０と噛み合っており、遮光板４０１，４０２は、モータＭ２，Ｍ３の駆動力を受けて＋ｚ方向又は−ｚ方向にスライドし、位置決めされる。

図６に示すように原稿の反射光の光路に対して上下方向から光路を挟むように遮光板４０１，４０２はスライドすれば、集光レンズ１２５の中心に原稿の反射光を導きつつ、光量の調整範囲をより広げることが可能となる。

本発明による原稿読取装置を画像形成装置に適用したときの画像形成装置の構成図を示している。 遮光板の構成図である。 コンタクトガラスを上方から見たときの図である。 図１に示す画像形成装置部の電気的構成を示すブロック図である。 制御部が本画像形成装置を光量調整モードに設定したときの本画像形成装置の処理を示すフローチャートである。 ２個の遮光板から構成される遮光部を示した図面である。

符号の説明

１２１ 光源
１２２ ミラー
１２５ 集光レンズ
１２６ 光ラインセンサ
１２７ コンタクトガラス
１２８ 基準原稿
１２９ 遮光板
１３１ 柱状部材
１３２ ラックギア
１３３ ピニオンギア
１４０ ＡＦＥ
１４１ ＣＤＳ処理部
１４２ ＡＧＣ
１４３ Ａ／Ｄ変換器
１５０ 画像処理部
１６０ 光量調整部
１６１ 平均値算出部
１６２ 比較部
１６３ 基準値記憶部
１７０ 画像メモリ
１８０ 制御部
４０１，４０２ 遮光板
４０３，４０４ 遮光側板
４０５，４０６ 柱状部材
４０７，４０８ ラックギア
４０９，４１０ ピニオンギア
Ｍ１〜Ｍ３ モータ

Claims (6)

1. イメージセンサを備え、原稿の画像を読取る原稿読取装置であって、
   読取り対象となる原稿に光を照射する光源と、
   前記原稿の反射光を前記イメージセンサに導く光学系と、
   前記反射光の光路上、前記光学系の手前の位置にスライド可能に配設され、前記光学系に入射される光の光量を調整する遮光部と、
   前記イメージセンサが、所定光量の光を反射する基準原稿からの反射光を受光したときの出力値が規定範囲となるように、前記遮光部をスライドさせる光量調整手段とを備えることを特徴とする原稿読取装置。
2. 前記遮光部は、平板状の遮光板であることを特徴とする請求項１記載の原稿読取装置。
3. 前記遮光部は、前記光学系から出力される光の光軸と直交する方向にスライド可能に配設された２枚の遮光板を備え、前記遮光板が前記光軸を両側から挟む方向にスライドすることで、光量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の原稿読取装置。
4. 前記光量調整手段は、前記遮光部をスライドさせる駆動手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の原稿読取装置。
5. 前記光量調整手段は、前記イメージセンサが出力する各画素の出力値の代表値を求め、求めた代表値が前記規定値となるように、前記遮光部をスライドさせることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の原稿読取装置。
6. 前記イメージセンサから出力される電気信号の利得を調整するオートゲインコントローラを更に備え、
   前記オートゲインコントローラは、前記光量調整手段により光量の調整が行われる間、利得を一定の値に設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の原稿読取装置。

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