JP2009010507A - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１回の原稿読取の動作中にリアルタイムで読取画像信号を補正し、光源の光量変動による濃度ムラの発生を防ぐ。
【解決手段】イメージセンサの原稿読取範囲外であって有効読取範囲内に設定された補正データ作成範囲Ａで読み取られる白基準部の原稿の読取開始時の読取データと、原稿読取時の読取データとから各第１〜第３密着イメージセンサ１１、１０、１２毎に補正データを作成し、この補正データに基づいて読取画像信号を信号処理部で補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、スキャナ、複写機等に使用される画像読取装置に関し、特に、大判サイズの原稿に対応するために、複数のイメージセンサを千鳥状に配置した画像読取装置及びこの画像読取装置を備えた画像形成装置に関する。

原稿画像を光電変換素子で構成されたイメージセンサで読み取り、得られた画像信号をデジタル画像信号に変換して画像データを得る画像読取装置は、スキャナ、複写機等に広く用いられている。このような画像読取装置において、大判サイズの原稿を読み取って画像データを得るためには、原稿の最大幅に対応する長さを有する１本の長尺なリニアイメージセンサおよび結像素子を設ける形式と、特許文献１に記載されているように、複数のリニアイメージセンサおよび結像素子を１つのライン上に結像させるように千鳥状に配列させた形式のものが知られている。更に、特許文献２に記載されているように、複数のリニアイメージセンサおよび結像素子を複数のライン上に結像させるように千鳥状に配列させた形式や、特許文献３に記載されているように、複数の縮小型イメージセンサに複数の縮小レンズで結像させるようにした形式のものも知られている。

一方、イメージセンサにおいては、読み取った画像信号にシェーディングと呼ばれる出力ひずみが含まれている。この出力ひずみの原因としては、原稿を照射する光源の光量の変動や不均一さがある。

そこで、電源投入後の画像読取開始前にシェーディング補正を行うことが提案されている。このシェーディング補正は、白基準板に光を照射し、センサで読み取った画像信号のレベルが在る目標値に達するようにアンプに与えるゲイン値を決定するようにしている。この技術は例えば特許文献４に記載されている。

光量変動に関しては、特許文献５ないし７に記載されているような技術が知られている。このうち特許文献５には、ＣＣＤの近傍に温度センサを設け、その検出温度を予め設定している温度及び暗時出力電圧の関係によって、出力値を補正する方法が記載されている。また、特許文献６には、光源の近傍に光量検出手段を配置して光源の光量そのものを補正する方法が記載されている。さらに、特許文献７には、画像読み取る部分と白基準板を読み取る部分とを備えたイメージセンサを用いて、白基準板を読み取るイメージセンサの出力により、光源の光量や色の変化を検出し、前記イメージセンサの画像を読み取る部分の出力を補正する方法などが記載されている。
特開平５−３３６３０１号公報 特開昭５９−１０５７６２号公報 特開２００４−１０４６５４号公報 特開２００３−３２４５８７号公報 特開昭６４−２４５６４号公報 特開昭６０−１１３５７５号公報 特開平１０−２５７３１３号公報

ところで、Ａ０判等の広幅の用紙を扱う画像形成装置等に用いる画像読取部を構成する機能要素、例えば画像読取部を構成するＣＣＤ等の読取素子を、幅広の画像形成装置の専用品として単一の長大なユニットとして製作すると、コスト的に不利となる。すなわち、幅広機専用の機能要素は開発費が高い割には、量産品にはならないために、コスト的に不利となる。また、広幅機特有の長尺の原稿（例えば１５ｍ）を読み取る際に、ランプの光量変動がしばしば起こり、濃度ムラ（例えば先端と後端に濃度の差が出る）が発生してしまう。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、長尺の原稿の読取データをリアルタイム補正することができるようにし、長尺原稿を読み取る間の光源の光量変動による濃度ムラの発生を防ぐことにある。

前記目的を達成するため、第１の手段は、最大読取幅より小さいイメージセンサと原稿を照射する光源を複数用い、個々のイメージセンサと光源の有効画素範囲を含む端部が、オーバラップするように千鳥配置し、個々のイメージセンサからの出力をつなぎ合わせて大判サイズの原稿を読み取る可能な画像読取装置において、前記イメージセンサの原稿読取範囲外であって有効読取範囲内に設定された補正データ作成範囲で読み取られる白基準部における原稿の読取開始時の読取データと、原稿読取時の読取データとから前記個々のイメージセンサ毎に補正データを作成し、この補正データに基づいて読取画像信号を補正する手段を備えていることを特徴とする。

第２の手段は第１の手段において、前記補正データが、前記補正データ範囲の１ライン中の予め設定された特定の領域の平均した値であることを特徴とする。

第３の手段は第１の手段において、前記補正データに使用する補正データ範囲が、１ライン中の全範囲の領域の平均した値であることを特徴とする。

第４の手段は第１の手段において、前記補正データが、補正データ範囲の副走査の複数ライン分の単純平均値であることを特徴とする。

第５の手段は第１の手段において、前記補正データが、補正データ範囲の副走査の複数ライン分の重加算平均した値であることを特徴とする。

第６の手段は第１ないし第５の手段において、前記補正データが、前記イメージセンサの一端又は両端の補正データ作成範囲を使って作成することを特徴とする。

第７の手段は第１ないし第６の手段において、電源投入直後は、電源投入時に生成された読取データを使用して補正データを作成し、電源が切られるまでは、前回生成した補正データを使用することを特徴とする。

第８の手段は、画像形成装置が第１ないし第７の画像読取装置を備えていることを特徴とする。

後述の実施形態において、イメージセンサは第１密着イメージセンサ（ＣＩＳ）１１、第２密着イメージセンサ（ＣＩＳ）１０、第３密着イメージセンサ（ＣＩＳ）１２に、原稿は参照番号９に、光源は第１、第２、第３光源３１〜３３に、補正する手段は２１、第１信号処理部（ＡＦＥ１)２１、第２信号処理部（ＡＦＥ２)２２、第３信号処理部（ＡＦＥ３)２３にそれぞれ対応する。

本発明によれば、原稿読取範囲外にある有効読取範囲にある白基準部の読取データから補正データを作成し、補正データに基づいて、読取画像信号を補正するので、リアルタイムに読取データを補正することができる。また、読取部に近い場所で補正データを作成するので、高精度の補正を行うことができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明の実施形態に係る画像読取装置の機構概要を示す縦断面図、図２はその平面図である。この実施形態に係る画像読取装置は、原稿移動式の読取装置である。この画像読取装置では、イメージセンサは密着イメージセンサ（以下、ＣＩＳと称する）を使用し、白基準部は３つのＣＩＳを千鳥状に配置して、大判サイズの原稿の幅一杯まで読み取ることができるようにしている。

すなわち、画像読取装置は、原稿９をコンタクトガラス７上に送り出すための前方搬送ローラ対２と、この前方搬送ローラ対２から送り出され、コンタクトガラス７上を通過した原稿９を排出するための後方搬送ローラ対８と、白基準部とを備えている。白基準部は、図２に示すように、第１基準白ローラ５、第２基準白ローラ４及び第３基準白ローラ６からなる。これらの基準ローラ５，４，６は、千鳥状に配された第１ＣＩＳ１１、第２ＣＩＳ１０及び第３ＣＩＳ１２を上のコンタクトガラス７を挟んだ位置にそれぞれ設けられている。なお、図１において、第３基準白ローラ６は図示されていないが、この第３基準白ローラ６は第１基準白ローラ５と同一軸線上に位置しており、第１基準白ローラ５の背後側に隠れている。

前方搬送ローラ対２のうちの上方のローラの原稿搬送方向上流側には原稿９の先端部の搬送ローラ対２への挿入を検知する原稿挿入センサ１が、下流側には搬送ローラ対２のニップから送り出される原稿の先端を検知するレジストセンサ３が配置されている。

なお、この実施形態では、白基準部を白色ローラで構成しているが、白板で構成してもよく、この場合、白板はＣＩＳ毎にあってもよいし、１つの白板で３つのＣＩＳ上を覆ってもよい。

本実施形態に係る画像読取装置では、原稿９は図１の左側から前方搬送ローラ対２間に挿入される。そして、原稿挿入センサ１が原稿９を検知すると、搬送モータ（不図示）により前方搬送ローラ対２、後方搬送ローラ対８が回転し、第１ＣＩＳ１１、第２ＣＩＳ１０及び第３ＣＩＳ１２内の原稿照明用光源（不図示）が点灯する。その後、レジストセンサ３により原稿９の先端を検知し、この先端検知タイミングを基準にして原稿９の搬送経路における位置が逐次認識される。原稿９の画像（下面）は第２ＣＩＳ１０で読み取られた後、第１ＣＩＳ１１及び第３ＣＩＳ１２に読み取られる。各ＣＩＳ１０，１１，１２によって読み取られた信号は、後段の画像処理部（不図示）で、第２ＣＩＳ１０の読取信号は第２ＣＩＳ１０と第１ＣＩＳ１１間の副走査に要する時間（距離：Ｌ）だけ遅延され、第１ＣＩＳ１１、第２ＣＩＳ１０及び第３ＣＩＳ１２の各信号は結合され、１ライン化された読取信号を得る構成になっている。この一連の流れを繰り返し、原稿９の画像は順次読み取られ、後方搬送ローラ対８を経て排出される。

図２は、平面図であることから原稿は図において下側から上側へと搬送される。各第１ＣＩＳ１１、第２ＣＩＳ１０及び第３ＣＩＳ１２の有効読取範囲は隣接するＣＩＳの有効読取範囲と所定範囲重複して配置されている。また、これら第１ＣＩＳ１１、第２ＣＩＳ１０及び第３ＣＩＳ１２の原稿読取範囲も隣接するＣＩＳの原稿読取範囲と所定範囲重複して配置され、かつ各時点で使用する画像信号を得るための調整読取範囲Ｗ１，Ｗ２（画像の繋ぎ目部を作成する画像範囲）が設けられている。これにより、主走査方向である各調整読取範囲Ｗ１，Ｗ２は、独立して任意に設定することができる。なお、Ａの部分が補正データとなる１ライン中の特定の領域である。この領域が補正データ作成範囲となり、補正データはこの部分の読取データの平均値を使用する。補正データに使用する補正データ範囲の１ライン中の特定の領域を任意に選択することによって原稿のサイズに合わせて補正データ領域を使用することができる。

また、Ａの部分は第１ＣＩＳ１１の一端部に設定しているが、他端側にも設定してもよい。ＣＩＳの両端を補正データに使用すると、１箇所で作成する補正データより精度の高い補正データを作成することができる。

更に、特定の領域は１ライン中としているが、補正データ範囲の副走査の複数ライン分の単純平均又は重加算平均した値を補正データとしてもよい。これにより、急激な変化に反応せず、滑らかな補正データにより補正を行うことができる。

図３は画像読取装置の電気的な構成を示すブロック図である。画像読取装置は、各々１〜Ｎ個の読取画素を有する第１ＣＩＳ１１、第２ＣＩＳ１０及び第３ＣＩＳ１２ＣＩと、これら第１ＣＩＳ１１、第２ＣＩＳ１０及び第３ＣＩＳ１２ＣＩからの信号を処理する第１信号処理部（ＡＦＥ１)２１、第２信号処理部（ＡＦＥ２)２２及び第３信号処理部（ＡＦＥ３)２３と、第１ＣＩＳ１１、第２ＣＩＳ１０及び第３ＣＩＳ１２ＣＩの画像信号を結合する信号処理及びメモリ部２４と、第１ＣＩＳ１１、第２ＣＩＳ１０及び第３ＣＩＳ１２ＣＩの光源の点灯制御を行うタイミング制御及びメモリ部２５とから構成されている。各第１ＣＩＳ１１、第２ＣＩＳ１０及び第３ＣＩＳ１２ＣＩは、それぞれ光源である第１、第２、第３光源３１〜３３と、第１、第２、第３基準白ローラ５、４、６を備えている。第１信号処理部（ＡＦＥ１)２１、第２信号処理部（ＡＦＥ２)２２及び第３信号処理部（ＡＦＥ３)２３はそれぞれ、図示していないが信号増幅部とＡ／Ｄ変換部とを有する。

図４はＣＩＳの出力からデジタル画像信号を得るための信号処理部の構成を示すブロック図である。図４は第１信号処理部２１の詳細である。なお、第２及び第３信号処理部２２，２３も同様な構成になっている。この第１信号処理部２１は、入力に対して交流結合後の入力端子電位を規定するためのクランプ回路（ＣＬＭＰ回路）２１１と、第１ＣＩＳ１１の出力信号の信号成分のみを取り出すサンプルホールド回路（ＳＨ回路）２１２と、指定した増幅率でサンプルホールド後の信号を増幅する可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）２１３と、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換回路（ＡＤＣ）２１４と、１ラインのピークデータ検出を行い、ピーク値が白レベル目標値になるように可変ゲインアンプ２１３のゲインを調整する自動ゲインコントロール回路（ＡＧＣ）２１５と、ＴＧ＆Ｉ／Ｆ２１６などで構成されている。ＴＧ＆ＩＦ２１６には、ＣＬＭＰＩＮ、ＳＨ、ＭＣＬＫ、ＳＣＬＫ、ＳＤ、ＣＳ、ＳＨＧＴなどの各信号が入力される。これらの信号のうち、ＣＬＭＰＩＮはクランプ回路２１１に、ＳＨはサンプルホールド回路２１２に、ＳＨＧＴは自動ゲインコントロール回路２１５にＴＧ＆ＩＦ２１６を介して入力される。

図５は光量変動対策における各ＣＩＳの読取範囲を説明するための図である。図５に示すように、原稿読取範囲外にあるイメージセンサの有効読取範囲を補正データ作成範囲Ａとして使用し、補正データ作成範囲Ａの各基準白ローラ５，４，６の読取データから光量変動時の補正データを作成する。

図６は光量変動対策の動作を説明するフローチャートである。同図において、画像読取装置の電源をオンにすると、第１基準白ローラ５、第２基準白ローラ４及び第３基準白ローラ６の読取を行い（ステップＳ１００１）、その数値に基づいて各基準白ローラの信号処理部２１，２２，２３は可変ゲインアンプ２１３のゲイン値を算出し（ステップＳ１００２）、その後、待機状態に入る（ステップＳ１００３）。

ここで、読取開始動作がスタートすると（ステップＳ１００４）、シェーディング補正データを作成、設定し（ステップＳ１００５）、基準白ローラ５，４，６を読み取る（ステップＳ１００６）。このとき、補正データ作成範囲Ａにある基準白ローラの読取値をメモリ等の記憶装置により記憶しておく。ここで原稿読取を開始し（ステップＳ１００７）、原稿を読み取っているときも、常に補正データ領域にある基準白ローラ５，４，６を読取、原稿読取開始時前に記憶した補正データ領域の基準白ローラ５，４，６の読取値と比較する（ステップＳ１００８）。比較した結果、変化がなければ、可変ゲインアンプ２１３のゲイン値は現状のままにして、読取を終了する。変化があれば、現状の補正データ領域にある基準白ローラの読取値が、原稿読取開始時前に記憶した補正データ領域の基準白ローラの読取値になるように可変ゲインアンプ２１３のゲインを設定し（ステップＳ１００９）、再度ステップＳ１００８に戻す。

図７は可変ゲインアンプ２１３のゲインの設定を説明するためのタイミングチャートである。上記ステップＳ１００９における可変ゲインアンプ２１３のゲインの設定は、（ｄ）に示すように、有効画素出力領域以外のダミー出力（空転送部等）の領域で行う。ここでは、データの補正に、可変ゲインアンプ２１３のゲイン値を使用しているが、図４のアナログデジタル変換回路（ＡＧＣ）２１５を通してデジタル画像信号としたところで、デジタル演算によりデータの補正を行ってもよい。

また、電源ＯＮ直後は、電源ＯＮ時に生成された読取データを使用し、補正データを作成し、電源がＯＦＦされるまでは、前回生成した補正データを使用するようにしてもよい。これにより、補正データが電源ＯＮ時に調整されたデータ、又は前回の最終補正データからスタートすることによって補正データを作成する時間を短縮することができる。

更に、図示していないが画像読取装置の読取条件を設定する操作部によって、原稿の種類、サイズによって読取画像信号の補正を行うか行わないかを選択するようにしてもよい。これにより、Ａ４サイズ原稿等、光量の短期変動が発生しないときには、通常の読取を行うようにもすることができる。

上述した画像読取装置をスキャナ、複写機等の画像形成装置の読取手段に用いることにより、低コストで、高品質の画像読取が可能となる。また、この画像読取装置を使用することにより高画質の画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像読取装置の機構の概要を示す縦断面図である。 図１の画像読取装置の平面図である。 図１の画像読取装置の電気的な構成を示すブロック図である。 ＣＩＳの出力からデジタル画像信号を得るための信号処理部の構成を示すブロック図である。 光量変動対策における各ＣＩＳの読取範囲を説明するための図である。 光量変動対策の動作を説明するフローチャートである。 可変ゲインアンプのゲインの設定を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

２ 前方搬送ローラ対
４ 第２基準白ローラ
５ 第１基準白ローラ
６ 第３基準白ローラ
８ 後方搬送ローラ対
１０ 第２密着イメージセンサ（ＣＩＳ）
１１ 第１密着イメージセンサ（ＣＩＳ）
１２ 第３密着イメージセンサ（ＣＩＳ）
２１ 第１信号処理部（ＡＦＥ１)
２２ 第２信号処理部（ＡＦＥ２)
２３ 第３信号処理部（ＡＦＥ３)
２４ 信号処理及びメモリ部
２５ タイミング制御及びメモリ部
３１、３２，３３ 第１、第２、第３光源
２１３ 可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）
２１４ アナログデジタル変換回路（ＡＤＣ）

Claims (8)

1. 最大読取幅より小さいイメージセンサと原稿を照射する光源を複数用い、個々のイメージセンサと光源の有効画素範囲を含む端部が、オーバラップするように千鳥配置し、個々のイメージセンサからの出力をつなぎ合わせて大判サイズの原稿を読み取る画像読取装置において、
   前記イメージセンサの原稿読取範囲外であって有効読取範囲内に設定された補正データ作成範囲で読み取られる白基準部における原稿の読取開始時の読取データと、原稿読取時の読取データとから前記個々のイメージセンサ毎に補正データを作成し、この補正データに基づいて読取画像信号を補正する手段を備えてい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、
   前記補正データは、前記補正データ範囲の１ライン中の予め設定された特定の領域の平均した値であることを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項１記載の画像読取装置において、
   前記補正データに使用する補正データ範囲は、１ライン中の全範囲の領域の平均した値であることを特徴とする画像読取装置。
4. 請求項１記載の画像読取装置において、
   前記補正データは、補正データ範囲の副走査の複数ライン分の単純平均値であることを特徴とする画像読取装置。
5. 請求項１記載の画像読取装置において、
   前記補正データは、補正データ範囲の副走査の複数ライン分の重加算平均した値であることを特徴とする画像読取装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記補正データは、前記イメージセンサの一端又は両端の補正データ作成範囲を使って作成することを特徴とする画像読取装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   電源投入直後は、電源投入時に生成された読取データを使用して補正データを作成し、電源が切られるまでは、前回生成した補正データを使用することを特徴とする画像読取装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像読取装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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