JP2007214677A - 画像読取装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定した品質の高い画像読取りが可能な画像読取り装置を提供すること。
【解決手段】 シェーディングデータを記憶する第１メモリ８１と、白基準の原稿から得られたデータを基に生成したシェーディングデータを記憶する第２メモリと、前記第１メモリ８１と第２メモリ８２に記憶されたシェーディングデータを比較し、比較データに基づいて２つのシェーディングデータの差分を検出する比較回路８５を備えている。
【選択図】 図８

Description

本発明は、画像読取装置、画像形成装置及び原稿上のデータを読取る方法に関し、特に画像形成装置に使用されるシェーディングデータの補正技術に関する。

従来、白ローラに対向させて密着イメージセンサを使用している画像処理装置では、図１のように密着イメージセンサと白ローラとが、センサの取り付け位置或いはその位置のずれによるバラツキ等が原因で、密着イメージセンサの光軸と白ローラの中心軸位置とが設定からはずれた場合には正確なシェーディングデータが生成できないと言う不具合があった。
図２に示すように、シェーディングデータの対象となる相手が、ローラのような曲面と、紙のような平面とでは、センサに入ってくる反射光に差が出てしまう。
このため、センサとの対向面がローラのような曲面の場合には、同じくデータ等を読み込んでいるつもりでも、光軸と合っている場所とずれている場所における平面と曲面とでは、平面の場合にはほとんど差が無いのに対し（図３（ｂ）参照）、曲面の場合には光軸がずれるほど主走査画素位置からのずれの増大により暗くなるように読取データに差が出てしまう（図３（ａ）参照）。

また、密着ラインイメージセンサを使用した場合は、センサは長さが必要なため複数のチップから構成されねばならず、かつ、高速動作を行わせるために信号処理回路（ＣＨ（チャンネル））を複数有し、しかもパラレル処理させている。
このような構成の場合、ＣＨ毎に違うウェハから取り出したセンサを使うため、ＣＨ間で感度がばらついてしまう。このためシェーディング補正を行ってチップ間ばらつきを補正可能だが、上記したようにセンサと対向した白ローラの中心軸がずれている場合などは、図５に示すように正確なシェーディングデータが得られない場合がある。
ところで、出願人は、例えば特許文献１、２の画像読取装置の発明を既に出願している。

特開２００２−１８５７９２公報 特開２００２−１５２５１０公報

本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、上記したような場合でも、予め基準となる白原稿のデータを読取り、白ローラデータとの補正係数を計算して、各ＣＨのセンサ出力レベルを、常に白原稿を読んだ時のデータと等しくなるように補正処理をしているので、安定した品質の高い画像読取りが可能な画像読取り装置を提供することを目的とする。また、上記補正係数の決定は、原則として最初の１回だけ行うので、原稿読取り動作のたびに補正演算をしなくて済む。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の読取センサと、前記複数の読取センサからの出力データをパラレルに処理する複数の信号処理手段と、前記読取センサの対向部に移動可能な基準白板とを備え、前記読取センサにより読み取った前記基準白板の読取データを用いてシェーディングデータを生成する画像読取装置であって、前記シェーディングデータを記憶する第１の記憶手段と、白基準の原稿から得られたデータを基に生成したシェーディングデータを記憶する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段と前記第２の記憶手段に記憶されたシェーディングデータを比較する比較手段と、前記比較手段からの比較データに基づいて前記２つのシェーディングデータの差分を検出する差分検出手段と、前記差分検出手段からの情報に基づいて前記複数の信号処理手段毎に信号レベル調整を行う調整手段と、前記信号レベル手段により調整を行った調整値を記憶する第３の記憶手段と、を備えた画像読取装置を特徴とする。

また請求項２に記載の発明は、前記第３の記憶手段に記憶する調整値は、前記基準白板の読取値である請求項１記載の画像読取装置を特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記基準となる白基準の原稿を読み取ることを指示する指示手段を備えた請求項１記載の画像読取装置を特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、前記指示手段による指示は１回のみ実行可能とした請求項３に記載の画像読取装置を特徴とする。

また請求項５に記載の発明は、前記基準となる白原稿読取時のシェーディングデータ生成範囲は、原稿先端から副走査に一定ライン経過後から読み取りを開始し、前記白基準ローラと同じ副走査ライン数を読取ってシェーディングデータを生成する請求項１記載の画像読取装置を特徴とする。
また請求項６に記載の発明は、前記調整手段の調整値は、操作手段により変更可能とした請求項１記載の画像読取装置を特徴とする。
また請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の画像読取装置を備えた画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、予め基準となる白原稿のデータを読取り、白ローラデータとの補正係数を計算、保持しているため、常に白原稿を読んだ時のデータと等しくなるように補正処理を信号処理手段ごとに行うので、安定した品質の高い画像読取りが可能な画像読取装置を提供することができる。
また本発明は、基準白板を読取時のみ調整可能に制御することで、安定した品質の高い画像読取りが可能な画像読取装置を提供することができる。
また本発明は、基準となる白原稿を読取る動作を、システムで工場組み立て時等に１回だけ行うので、ユーザーに迷惑をかけないようにできる。

また本発明は、白ローラを読取ったデータと、基準となる白原稿を読取ったデータよりシェーディングデータを生成するシェーディングデータ生成方法を同一の方法で生成するので両データの差を無くすことができる。
また本発明は、白ローラを読取ったデータと、基準となる白原稿を読取ったデータよりシェーディングデータを生成するシェーディングデータ生成ライン数を同一の読取ラインとするので両データの差を無くすことができる。
また本発明は、信号処理手段ごとに信号レベル調整を行う調整手段の調整値を操作部より変更可能とすることで、万が一記憶している調整値がずれた場合でも変更可能なので、安定した品質の高い画像読取りが可能な画像読取り装置を提供することができる。

以下、図面により本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対位置などは特定的な記載がない限りこの説明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図６は本発明の一実施形態を示す複写機の説明図である。図示したように、この複写機は、画像読取り装置を構成しているイメージスキャナ１と、電子写真方式により画像を形成する画像形成部２等を備えている。そのうち、イメージスキャナ１は、図６に示すように、第１画像読取りユニット３、第２画像読取りユニット４、原稿セット部５、原稿排紙部６、原稿搬送経路７、複数の搬送ローラ８、第１コンタクトガラス９、第２コンタクトガラス１０、第１読取りローラ１１、第２読取りローラ１２などから構成されている。

前記した原稿セット部５には読取り対象となる原稿がセットされ、原稿排紙部６には画像読取りが済んだ原稿が排紙される。原稿搬送経路７は原稿セット部５と原稿排紙部６との間に設けられた原稿の通る経路であって、画像読取りの行われる原稿がその原稿搬送経路７を通って１枚ずつ搬送される。
原稿読取りの際には、モードを切り替えることにより、片面原稿の場合には第１画像読取りユニット３のみにより画像を読取り、両面原稿の場合には第１画像読取りユニット３と第２画像読取りユニット４とにより画像を読取る。

第１画像読取りユニット３は第１コンタクトガラス９上に位置固定で載置された原稿の画像を読取ることができるし、第２コンタクトガラス１０と第１読取りローラ１１との間を搬送される原稿の画像を読取ることもできる。第１コンタクトガラス９上で読取る場合には光源や反射ミラーが移動する。また、コンタクトガラス１０の位置で読取る場合、第１読取りローラ１１はステッピングモータ（図示せず）により搬送ローラ８と同速で回転駆動され、搬送される原稿を第２コンタクトガラス１０に押し付ける。
裏面の画像を読取る第２画像読取りユニット４では光電変換素子として密着イメージセンサを用いているが、この密着イメージセンサとしてはＣＣＤを用いることができる。第２読取りローラ１２は、原稿搬送経路７を挟んで第２画像読取りユニット４に対向配置され、第２画像読取りユニット４により読取りが行われるとき、ステッピングモータ（図示せず）により搬送ローラ８と同速で回転駆動され、原稿の画像面と第２画像読取りユニット４との距離が一定に維持される。

一方、画像形成部２は、感光体１４、レーザーユニット１５、現像器１６、転写器１７、定着部１８などを有して構成されており、感光体１４の表面が帯電器（図示せず）により一様に帯電され、その感光体１４の表面に、第１画像読取ユニット３または第２画像読取ユニット４により読取られた画像データに基づいてレーザーユニット１５による書き込みが行われ、静電潜像が形成される。
この静電潜像は現像器１６から供給されたトナーによりトナー像として顕像化され、顕像化されたトナー像は転写器１７により用紙に転写される。そして、転写されたトナー像が定着部１８で用紙に定着され、その用紙が排紙トレイ１９に排紙される。

図４は、主として第２画像読取りユニット４の構成を示したブロック図である。図４において、第２画像読取りユニット４は、密着型イメージセンサ（ＣＩＳ：Contact Image Sensor）２１、４つのサンプルホールド回路２２ａ〜２２ｄ、４つのＡ／Ｄコンバータ２３ａ〜２３ｄ、インライン化回路２４、黒補正回路２５、白シェーディング補正回路２６及びゲート信号発生回路２７等を備えており、上記の他に読取りユニットとして必要な各部を備えている。図４においては、４つのブロック構成としているが、もっと複数個のブロック構成でも良い。
ＣＩＳ２１は、光源として、ＬＥＤアレイ（又はキセノンランプ）と複数（例えば図４では４つ）のイメージセンサＩＳ１〜ＩＳ４が組み込まれており、イメージセンサＩＳ１〜ＩＳ４は、主走査方向にインラインでＣＩＳに組み込まれている。ＣＩＳ２１は、光源から原稿に照射された光の反射光をイメージセンサＩＳ１〜ＩＳ４で受光し、各イメージセンサＩＳ１〜ＩＳ４は、入射光量に対応するアナログのセンサ出力をパラレルにサンプルホールド回路２２ａ〜２２ｄに出力する。

各サンプルホールド回路２２ａ〜２２ｄは、ＣＩＳ２１の各イメージセンサＩＳ１〜ＩＳ４からパラレルに出力されるアナログのセンサ出力をサンプルホールドして夫々対応するＡ／Ｄコンバータ２３ａ〜２３ｄに出力する。
Ａ／Ｄコンバータ２３ａ〜２３ｄは、各サンプルホールド回路２２ａ〜２２ｄから入力されるサンプルホールド値をゲート信号発生回路２７から入力される比較基準値（リファレンス電圧）Ｖｒｅｆに基づいてデジタル変換してインライン化回路２４に出力する。
インライン化回路２４は、Ａ／Ｄコンバータ２３ａ〜２３ｄから入力されるデジタルのセンサ出力を１チップのイメージセンサで読取った場合と同様の１列の画像データの並びに並び換えて黒補正回路２５に出力する。

黒補正回路２５は、インライン化回路２４から入力される読取画像データより、黒補正を行って黒補正減算後の画像データとして白シェーディング補正回路２６に出力する。白シェーディング補正回路２６は、黒補正回路２５から入力される画像データをゲート信号発生回路２７から入力されるＳＨＧＴ信号に基づいてシェーディング補正を施し、後段の回路にシェーディング補正後の画像データとして出力する。
なお、図示していないが、第１画像読取りユニット３も、図４に示した第２画像読取りユニット４の構成と同様の構成を持っていてもよいし、従来の縮小光学系（ＣＣＤによる読取）でも良い。
上記のように構成される本実施形態の画像形成装置においては、両面コピーモードを選択した場合、表面を上側にして原稿セット部５にセットされた原稿が１枚ずつ原稿搬送経路７に搬送され、第１画像読取りユニット３により表面の画像が読取られ、第２画像読取りユニット４により裏面の画像が読取られる。そして、読取られた表面及び裏面の画像が、それぞれ同一の用紙の表面と裏面とにコピーされる。

また本実施形態の画像形成装置では、第２画像読取りユニット４の白シェーディング補正において、白シェーディング補正に用いる白シェーディングデータは、第２画像読取りユニット４に対向配置された第２読取りローラ１２を読取ることにより生成する。
前記における基準白色の読取り面を読取るタイミングは、本実施形態では原稿が第２画像読取りユニット４の設置位置に到達する直前であることが好ましい。
図７にそのタイミングチャートを示す。図７において、ＸＳＨＧＡＴＥが白シェーディングデータ生成期間を示している。なお、ＸＳＦＧＡＴＥは裏面の原稿データを読取るタイミングを示す。

次に、白シェーディングデータの生成について説明する。
図８は、白シェーディング補正を行う際の白シェーディング処理部のブロック図である。図８に示したように、密着イメージセンサを内蔵した第２画像読取りユニット４から入力された画像データを基に白シェーディングデータを生成するシェーディングデータ生成回路８０と、基準白色読取り面から読取って生成された白シェーディングデータを記憶しておく第１メモリ８１と、白基準原稿を読取って生成された白シェーディングデータを記憶しておく第２メモリ８２と、これらの各メモリに記憶された白シェーディングデータを各主走査方向のセンサチップ毎に比較して差分を検出する比較回路８５があり、この比較回路８５ではセンサチップ毎に差分を平均化して、この差分データをゲート信号発生回路２７へ送る。ゲート信号発生回路では、送られてきた差分データを元に、Ａ／Ｄコンバータ２３ａ〜２３ｄへ比較基準値（リファレンス電圧）Ｖｒｅｆを変更して、シェーディングデータの読取レベルの補正を行う。
比較基準値Ｖｒｅｆを変更するのは、シェーディングデータを読取るときのみで、原稿を読取る場合は、補正をしない比較基準値Ｖｒｅｆを使用するように構成している。

このような構成で、本実施形態では、基準となる白基準原稿を読取るときに、原稿読取りに先立って読取った基準白板面の読取りデータを基に生成した第１のシェーディングデータと、原稿を読取った読取りデータを用いて第２の白シェーディングデータを生成し、第１のシェーディングデータと第２のシェーディングデータを比較して２つのシェーディングデータの差分を検出し、その差分に基づいて第１のシェーディングデータ生成時のＡ／Ｄコンバータの比較基準値Ｖｒｅｆ値を補正し、第１のシェーディングデータを生成するときは常に補正した比較基準値Ｖｒｅｆを用いてシェーディング補正する。

次に、読取りデータから白シェーディングデータを生成する方法について説明する。前記第１及び第２のシェーディングデータを生成する際、副走査方向に所定範囲の画像データを読取り、読取った複数ライン分の画像データを副走査方向に複数のブロックに分割して各ブロックの画像データの平均値を画素ごとに求める、各ブロックの画素ごとの平均値からピーク値（最も白い値或いは極値）を抽出し、それらのピーク値を各画素のシェーディングデータとすることで、シェーディングデータとしている。
図９に、白基準原稿上の読取る場所の一例を示す。図示したように、原稿先端よりｍライン後からシェーディングデータを生成するための信号ＸＳＨＧＡＴＥをアサートし（信号有りのレベルにし）、白基準ローラである第２読取りローラ１２から読取る場合と同じライン数を読取った後に、ＸＳＨＧＡＴＥを閉じるように構成している。原稿先端からｍライン後の位置を読取り開始位置とするのは、図１０に示したように、原稿搬送の際、第２画像読取りユニット４の前後に配置されている原稿搬送用の２つの搬送ローラ８ａ、８ｂの両方に原稿が噛んでいる状態のときに読取りたいためである。原稿が前後の搬送ローラ８ａ、８ｂの両方に挟まれてなく、たるんだ状態の場合、密着イメージセンサから原稿までの距離が一定に保たれず、よって原稿データを一定に読めないことがある。

図１１に、白基準原稿読取り時の動作フローを示す。以下、図１１のフローチャートに従い、このときの動作を説明する。
図１１に示す動作フローでは、まず、本体制御部が白基準原稿読取りか否かを判断し（Ｓ１）、白基準原稿読取りの場合（Ｓ１／Ｙｅｓ）には、本体制御部はセットされた白基準原稿を搬送させ（Ｓ２）、原稿読取りに先立ち、第２読取りローラ１２を読取り、白シェーディングデータを生成し（Ｓ３）、第１メモリ８１へ生成した白シェーディングデータを記憶する（Ｓ４）。引き続き、搬送されてきた基準白原稿を読取り、白シェーディングデータを生成する（Ｓ５）。ここでメモリ８１に記憶する際に、工場出荷時の読取りか否かを判断する（Ｓ６）。
基準原稿読取りは、一般の利用者が使わない特殊読取りモードであり、このモードに設定するためのキー（指示手段）を隠れた場所などに備え、本体制御部はこのキーが押されたことを検知することにより白基準原稿読取りであることを判断する。また、工場出荷時の読取りか否かの判断は、工場出荷時の読取りを一番初めに行う基準原稿読取りと定義しておき、例えば、一番初めの白基準原稿読取りを実行したときに本体制御部内の不揮発性メモリ（図示せず）にその旨を示す情報を記憶しておき、その情報を参照することにより行う。

工場出荷時の場合（Ｓ６でＹｅｓの場合）、その白シェーディングデータを第２メモリであるメモリ８２に記憶する（Ｓ７）。なお、第２メモリ８２も不揮発性メモリである。それに対して、工場出荷時ではないと判定された場合（Ｓ６でＮｏの場合）には、その白シェーディングデータを第３メモリであるメモリ８３に記憶し（Ｓ７）、第１メモリ８１と第３メモリ８３に記憶された各白シェーディングを元に比較動作が行われ、差分を検出し（Ｓ１２）、ステップＳ９に進む。なお、出荷後に第２画像読取りユニット４や第２読取りローラ１２を交換した場合など、再度白基準原稿を読むことが必要になった場合には、白基準原稿により再度生成した白シェーディングデータを、工場出荷時の白基準原稿シェーディングデータとは別の第４メモリに保存して、以後、第４メモリのデータを用いて白シェーディングデータの補正を行うようにしてもよく、また、第２メモリ８２の白シェーディングデータを更新してもよい。

次いで、第１メモリ８１及び第２メモリ８２に記憶された各白シェーディングを元に比較動作が行われ、差分を検出する（Ｓ１２）。そして、検出された差分より、補正係数を演算し（Ｓ９）、各Ａ／Ｄコンバータの２３ａ〜２３ｄのリファレンス電圧Ｖｒｅｆを決定する（Ｓ１０）。
この調整以後の通常の第２読取りローラ１２読取り時には、上記で決定したリファレンス電圧Ｖｒｅｆを用いて、白シェーディングデータを生成するようにしている。また、上記白シェーディングデータ生成時のリファレンス電圧Ｖｒｅｆは、操作部（図示せず）より、個別に入力できるように構成することによって、微調整が出来るように構成しても良い。

本実施形態によれば、原稿を読み取る読取手段として密着イメージセンサを用い、白基準部材として白色ローラを用いるような場合でも、予め基準となる白基準原稿を用いて生成した白シェーディングデータを用いて、原稿読取り時の白シェーディングデータとして用いる白色ローラから得たデータを補正しておくので、例えば密着イメージセンサと白色ローラの長手方向同士がずれているような場合でも適切なシェーディング補正ができ、安定した品質の高い画像読取りを実現できる。
本発明では、白基準ローラ（白ローラ）と原稿の白基準原稿（白原稿）とから、白ローラを読んでも、白原稿を下地と同じ読取りレベルに実質的にして、原稿上の情報を、歪みの少なくした画像データとして読取るようにしている。
本発明はまた、画像読取装置のローラ或いはラインセンサ（ＣＩＳ）の光学的な配置を補正する組み付け時のばらつきを少なくするための発明を含んでいる。

密着イメージセンサの光軸と白ローラの中心軸位置とのずれを説明するための図である。 読取り面が曲面と平面との違いによるセンサに入射する反射光の違いを示す模式図である。 読取り面が曲面と平面との違いによるセンサに入射する反射光の違いを示す模式図であり、（ａ）は曲面（柱状）の面の場合の図、（ｂ）は平面の場合の図である。 第２画像読取りユニット４の構成を示したブロック図である。 主走査画素位置と読取データとの関係を示す図であり、Ａは正しいセンサと読取り画像との位置関係が正しい場合を示し、Ｂは位置ずれある場合を示す図である。 本発明の画像形成装置の一実施形態の複写機の概略構成を説明するための図である。 基準白色読取り面を読取るタイミングのタイミングチャートである。 白シェーディング補正を行うこの実施例の白シェーディング処理部のブロック図である。 白基準原稿上の読取る場所の一例を示す図である。 読取の際の原稿の配置されている位置関係を示した図である。 白基準原稿読取り時の動作フローを示すフローチャートである。

符号の説明

８０ シェーディングデータ生成回路、８１、８２ メモリ、８４ 原稿補正回路、８５ 比較回路

Claims (7)

1. 複数の読取センサと、前記複数の読取センサからの出力データをパラレルに処理する複数の信号処理手段と、前記読取センサの対向部に移動可能な基準白板とを備え、前記読取センサにより読み取った前記基準白板の読取データを用いてシェーディングデータを生成する画像読取装置であって、
   前記シェーディングデータを記憶する第１の記憶手段と、白基準の原稿から得られたデータを基に生成したシェーディングデータを記憶する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段と前記第２の記憶手段に記憶されたシェーディングデータを比較する比較手段と、前記比較手段からの比較データに基づいて前記２つのシェーディングデータの差分を検出する差分検出手段と、前記差分検出手段からの情報に基づいて前記複数の信号処理手段毎に信号レベル調整を行う調整手段と、前記信号レベル手段により調整を行った調整値を記憶する第３の記憶手段と、を備えたことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記第３の記憶手段に記憶する調整値は、前記基準白板の読取値であることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記基準となる白基準の原稿を読み取ることを指示する指示手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
4. 前記指示手段による指示は１回のみ実行可能としたことを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
5. 前記基準となる白原稿読取時のシェーディングデータ生成範囲は、原稿先端から副走査に一定ライン経過後から読み取りを開始し、前記白基準ローラと同じ副走査ライン数を読取ってシェーディングデータを生成することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
6. 前記調整手段の調整値は、操作手段により変更可能としたことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の画像読取装置を備えたことを特徴する画像形成装置。

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