JP2009188502A - 画像読取装置および原稿読取装置ならびに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のラインイメージセンサの重複部分の変位を検出する光学系を、機械的な稼動部分を必要とせず、耐久性や耐衝撃性に優れた位置ずれ検出構造となる構成とする。
【解決手段】主走査方向に配列された複数のラインイメージセンサ２１，２２の読取領域に対向し、かつ該読取領域を横断する複数の発光部３１を有する面発光レーザアレイ３０を備え、前記複数の発光部３１を点灯制御手段３２により独立して順次点灯させ、各ラインイメージセンサ２１，２２にて読み取った重複部分の各読取データに基づき、該読取データに基づき重複部分のラインイメージセンサ２１，２２における読取位置の変位を検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ラインイメージセンサの一部を重複させて設置し、該ラインイメージセンサにより読み取った重複部分の画像データを連結することにより全画像データを読み取る画像読取装置、該画像読取装置を搭載する原稿読取装置ならびに画像形成装置に関するものである。

画像読取装置において、通常、原稿Ａ０サイズの原稿画像幅は８４０ｍｍ程度であるため、１つのイメージセンサ（ＣＣＤ）により６００ｄｐｉの解像度で原稿を読み取るとすると、約２００００画素のイメージセンサが必要となりコスト高となってしまう。

原稿Ａ０サイズあるいは原稿Ａ１サイズの原稿読取装置においては、ラインイメージセンサの画素数の制約から、一般的にはＡ３サイズのラインイメージセンサを主走査方向に複数設置し、その一部を重複させて配列して、各ラインイメージセンサの読取データを連結することにより画像データを読み取る構成のものが多く用いられている（特許文献１，２参照）。

しかしながら、前記従来の構成では、各ラインイメージセンサについて製造段階で重複部におけるセンサの繋ぎ目を厳密に調整したとしても、運搬時の振動や設置時の機械本体のゆがみ等により、繋ぎ目がずれてしまい、このような状態で画像読取を行うと、その繋ぎ目の読み取りが原因して位置ずれした画像になってしまう。

また、画像読取の光学系における共役長としては、一般に５００ｍｍ〜８００ｍｍ前後は必要となり、縮小率は１／１５程度になるため、ラインイメージセンサ側が１０μｍずれたとした場合、原稿面上では１５０μｍの大きなずれとなってしまう。そのため、装置内の温度変化よる熱膨張によってもずれが生じてしまう。このずれは、主走査方向および副走査方向の両方向において発生する。

そのため、特許文献３においては、各ラインイメージセンサの重複した読取領域に、ＬＥＤによってマーカーを形成し、副走査方向に光学系全体を機械的に移動させて、各光学系の相対位置を検出し、ずれが最小になる位置に副走査位置を調整することが提案されている。

また、特許文献４においては、副走査に平行な補正用投影ラインで主走査方向の位置ずれを検出し、また、これと非平行な投影ライン２本を用いて、副走査方向の位置ずれを検出して、ＣＣＤ駆動クロックのラインシンクを微調整することにより、画像を連結することが提案されている。

また、本件出願人は、位置ずれ検出用の基準パターンを移動可能とすることによって、光学系全体を動かすことなく、副走査の位置ずれも高精度に検出するようにした構成を提案した（特願２００７−２８１５４０）。
特開昭６２−１０１１７０号公報 特開昭５６−１２６３７３号公報 特開２０００−３５８１４０号公報 特開２００６−２５２８９号公報

しかしながら、従来の技術において、特許文献３に記載の装置では、各光学系全体を機械的に移動させる必要があり、各光学系のユニットをガイドするためのガイドロッドあるいはカムなどが必要であって、コスト高になり、また耐久性に難があるという課題がある。

また、ラインイメージセンサの繋ぎ目位置を合致させることはできても、ガイドロッドのがたにより、光学系の平行度が移動によってずれてしまうという課題もある。さらに、位置ずれを検出するため、ラインイメージセンサのピーク位置を検出するために光学系全体を往復運動する必要があり、調整に時間がかかり、待ち時間が多くなってしまう。

特許文献４に記載の装置では、副走査の位置ずれ検出において、２本の非平行ラインの外周幅をそれぞれ計測し、差分から副走査方向のずれ量を検出しているため、重複部におけるそれぞれの光学系に倍率誤差があると、その分だけ位置計測に誤差が生じるという課題がある。

さらに、パターンの中心位置の検出がピークの５０％点を中央値としているため、投影パターンに照度むらがあった場合、正確な中心位置が求まらないという課題がある。また、投影パターンのエッジ部を補間して、位置を算出しているわけではないため、１ドット単位での精度でしか検出することができないという課題もある（特許文献４の図７，図８参照）。

また、補正パターンの投影も、熱的な環境変動によって投影位置が微妙にずれてしまい重複部での相対的な位置合わせはできても、各センサの絶対的な位置はそれに合せてずれてしまうことになる。

また、特願２００７−２８１５４０において提案した構成では、基準パターンの光路のみを移動するため、移動部分が非常に小型で、耐久性や精度の面で有利である。しかしながら、機械的な移動部分を備えているため、衝撃性や耐振動性などに課題がある。

本発明は、前記従来の課題を補うべく、画像読取装置，原稿読取装置，画像形成装置において、
（１）光学系全体を移動させることなく、低コストで、耐久性が高く、高精度な光学系の位置合わせを可能にすること、
（２）光学系全体の往復運動を行うことなく、短時間での位置合わせ調整を可能にすること、
（３）各光学系に倍率誤差があっても、高精度な位置合わせを可能にすること、
（４）位置ずれ計測の精度を向上させて、高精度な位置合わせを可能にすること、
（５）投影パターンが、熱変形で絶対位置がずれても、高精度で絶対位置も合わせることができる繋ぎ合せ光学系を提供すること、
（６）機械的な稼動部分を必要とせず、耐久性や耐衝撃性に優れた位置ずれ検出構造となる光学系を提供すること、
を目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、主走査方向に配列された複数のラインイメージセンサを、それぞれのラインイメージセンサの一部を重複させて設置し、読取対象画像を前記ラインイメージセンサに結像し、該ラインイメージセンサにより読み取った前記重複部分の画像データを連結することにより全画像データを読み取る画像読取装置において、前記読取対象画像における前記ラインイメージセンサの前記重複した読取領域に対向し、かつ該読取領域を横断するように並設された複数の光源と、該複数の光源を独立して順次点灯させる光源点灯手段と、前記複数の光源からの出射光をそれぞれ前記重複した読取領域に集光させる光学手段と、前記ラインイメージセンサにおける前記重複部分の読取データに基づき、前記重複部分における前記ラインイメージセンサの読取位置の変位を検出する位置ずれ検出手段とを備えたことを特徴とし、この構成によって、重複した読取領域への投影パターンを独立に点灯制御可能な複数の光源とし、光源を順次点灯しながら、ラインイメージセンサの重複部分である繋ぎ目部の位置ずれを計測して位置補正を行うことにより、機械的な可動部分を必要としない構成で、極めて短時間でずれの検出が可能となりダウンタイムの短縮を図ることができ、しかも、副走査も含む位置ずれ検出を行うことができ、高耐久性、かつ低コストで高精度な繋ぎ合せ光学系となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、位置ずれ検出手段が、各ラインイメージセンサにより読み取られた重複部分の読取データに基づき、各光源からの出射光の相対的な位置情報を検出し、各ラインイメージセンサの読取位置の変位を検出することを特徴とし、この構成によって、集光位置を検出することにより機械的に集光位置を可動することなく、高耐久性、かつ高精度での副走査も含めた位置ずれ検出、および補正を行うことが可能になる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の画像読取装置において、検出された位置変位に関する情報に基づいて、各ラインイメージセンサにおける画素位置あるいは読み取りタイミングを調整する手段を備えたことを特徴とし、この構成によって、常にずれのない安定した画像読み取りを行うことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２記載の画像読取装置において、各光源からの出射光の重複した読取領域における照射位置に関する情報に基づいて、位置ずれ検出手段により検出された各光源からの出射光の相対的な位置情報を補正する手段を備えたことを特徴とし、この構成によって、さらに高精度に位置ずれ検出を行うことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４いずれか１項記載の画像読取装置において、検出された相対的な位置情報に基づいて、読み取られた各画像データの連結位置を画素単位で決定する手段を備えたことを特徴とし、この構成によって、位置ずれ検出の検出値に基づいて、１画素単位で相対位置および絶対位置を補正することにより、高精度な位置合わせ補正を行うことができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５いずれか１項記載の画像読取装置において、検出された相対的な位置情報に基づいて、１画素未満の相対的な位置ずれを画像補間を用いて補正する手段とを備えたことを特徴とし、この構成によって、位置ずれ検出の検出値に基づいて、１画素未満で相対位置および絶対位置を補正することにより、さらに高精度な位置合わせ補正を行うことができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、光学手段により光源からの出射光を重複した読取領域に光スポットとして集光させることを特徴とし、結像光の形状をスポット状としてコントラストを高くすることができるため、ピーク位置の検出が容易になり、高精度な位置検出を行うことができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１または７記載の画像読取装置において、複数の光源を、副走査方向と略平行な直線上に並設したことを特徴とし、この構成によって、各センサの読取位置が、スポット状の基準パターンの大きさより、大きく副走査方向にずれた場合でも、読取面近傍に順次点灯する複数の光源の点灯位置を、原稿の送り方向（副走査方向）とほぼ平行な直線上を順次移動し、主走査方向に位置を変えずに互いのセンサで読み取ることができるため、高精度な位置ずれ検出を行うことができる。

請求項９に記載の発明は、請求項１，７または８記載の画像読取装置において、光源点灯手段により、位置ずれ検出手段による検出時に光源を点灯し、読取対象画像に対する画像データの読取時には光源を消灯することを特徴とし、この構成によって、位置ずれ検出時のみ光源を点灯することにより、通常の画像読取時には影響を与えず、ノイズのない画像データを得ることができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１または７〜９記載の画像読取装置において、複数の光源がＬＥＤアレーであることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１または７〜９記載の画像読取装置において、複数の光源が面発光レーザアレイであることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、複数のラインイメージセンサとして副走査方向に異なる分光感度を有するカラーラインイメージセンサを用い、該各カラーラインイメージセンサの一部を主走査方向に重複させて設置し、複数の光源の点灯位置から点灯角度を検出する角度検出手段を備え、検出された点灯角度に基づいて、複数のカラーラインイメージセンサから出力される画像データにおける重複部分の画像データを連結することを特徴とし、この構成によって、独立に点灯制御可能な複数の光源の取り付け角度に誤差があっても、誤差角度を検出して補正することができる。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２記載の画像読取装置において、カラーラインイメージセンサの各色毎に画像データを連結する繋ぎ処理と、検出された点灯角度に基づく角度誤差に応じた補正処理を行うことを特徴とし、この構成によって、カラーラインイメージセンサの各色ごとに位置ずれ検出を行い、繋ぎ合せ処理を行うため、各ライン間隔の部品誤差をキャンセルして、良好なカラー画像の繋ぎ合せ処理を行うことができる。

請求項１４に記載の発明は、請求項１２または１３記載の画像読取装置において、複数のカラーラインイメージセンサの相対的設置角度を検出し、該検出された相対設置角度に基づいて、光源の出射光をそれぞれ重複した読み取り領域に集光させる光学手段の位置補正、あるいはカラーラインイメージセンサから出力される画像データのデータ補正を行うことを特徴とし、この構成によって、複数のカラーラインイメージセンサの相対的角度を検出し、検出された相対角度から互いが一直線上になるように、少なくともひとつの光学手段、または画像データを補正することにより、センサ走査の直線性を確保し、良好で高精度の画像データを得ることができる。

請求項１５に記載の発明は、原稿画像情報を光学的に読み取る原稿読取部を備えた原稿読取装置において、前記原稿読取部として請求項１〜１４いずれか１項記載の画像読取装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、原稿の画像情報を良好かつ高精度に読み取ることができる。

請求項１６に記載の発明は、原稿読取部と、該原稿読取部によって読み取られた原稿情報に基づいて記録媒体に対して画像を形成する画像形成装置において、前記原稿読取部として請求項１５記載の原稿読取装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、良好かつ高精度に読み取られた原稿画像情報に基づいて、高品位の画像形成が行われることになる。

本発明に係る画像読取装置によれば、重複した読み取り領域への投影パターンを独立に点灯制御可能な複数の光源とし、光源を順次点灯しながら、ラインイメージセンサの重複部分である繋ぎ目部の位置ずれを計測して位置補正を行うことにより、機械的な可動部分を必要としない構成により、短時間でずれの検出が可能となり、ダウンタイムの短縮を図ることができ、しかも、副走査も含む位置ずれ検出を行うことができ、高耐久性、かつ低コストで高精度な繋ぎ合せ光学系を具備した画像読取装置が実現する。

また、本発明に係る画像読取装置を搭載することにより、原稿読取部が複数のラインイメージセンサからなる光学系であっても、耐久性に優れ、かつ画像データを精度よく連結することができるため、信頼性があり、かつ高品位の原稿画像の読み取りが行える原稿読取装置、および高品位の画像形成が行われる画像形成形成装置が実現する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の実施形態の概略構成図である。

図１に示す複写機，ファクシミリ装置などの画像形成装置１において、２は装置本体、３は自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）、４は画像読取装置であるスキャナ部、５は給紙部、６は画像形成部であって、装置本体２上部にＡＤＦ３が設けられ、装置本体２内部にスキャナ部４と給紙部５と画像形成部６が収容されている。

ＡＤＦ３は、装置本体２の上部に設置されており、ＡＤＦ３は、原稿載置板７と搬送ベルトからなる原稿搬送装置８を備えている。原稿載置板７は上部に設けられて、表面上に原稿Ｄが載置される。原稿搬送装置８は、原稿載置板７上の原稿Ｄを一枚ずつスキャナ部４上部のコンタクトガラス１０上に送り出すと共に、スキャナ部４により後述するように読み取りが行われた原稿Ｄを、コンタクトガラス１０から装置本体２外に排出する。

スキャナ部４は、ＡＤＦ３の下方に設けられ、コンタクトガラス１０と後述する光学走査系とを備えている。コンタクトガラス１０は、両表面が水平な状態で装置本体２の上面に取り付けられている。

給紙部５は、装置本体２の下部に設けられた複数の転写紙収容部１１と、転写紙給紙搬送部１２とを備え、各転写紙収容部１１は転写紙Ｐを複数枚収容する。転写紙送給紙搬送部１２は、転写紙収容部１１内の転写紙Ｐを、一枚ずつレジストローラ１３へ搬送する。

画像形成部６は、レーザ出力ユニット１４と、結像レンズ１５と、ミラー１６と、レジストローラ１３と、感光体ドラム１７と、現像部１８と、転写部１９と、定着部２０とを備えている。

レーザ出力ユニット１４の内部には、図示しないがレーザ光源であるレーザダイオードおよびモータによって高速で定速回転するポリゴンミラーが設けられている。レーザ出力ユニット１４から照射されるレーザ光は、ポリゴンミラーによって偏向され、結像レンズ１５を通ってミラー１６で偏向されて、感光体ドラム１７の外周面上に集光されて結像する。感光体ドラム１７は、回転する方向と直交する主走査方向にレーザ光により露光走査され、スキャナ部４から画像信号処理部（図示せず）を介して受けた画像信号のライン単位の露光が行われる。そして、感光体ドラム１７の回転速度と記録密度に対応した所定の周期で主走査を繰り返すことにより、感光体ドラム１７の表面上に静電潜像を形成する。

一方、レジストローラ１３では、転写紙給紙搬送部１２により転写紙収容部１１から給紙され搬送されてきた転写紙Ｐを、転写部１９と感光体ドラム１７間に送り出す。このとき感光体ドラム１７は、現像部１８により静電潜像にトナーが付着して顕像化されており、このトナー像が転写部１９において転写紙Ｐに転写する。転写後の転写紙Ｐを定着部２０へ搬送して定着部２０において加熱加圧を施し、トナー像を定着させた転写紙Ｐを装置本体２外の排紙部に排出する。

図２は本発明に係るスキャナ部の実施形態１の基本構成を示す斜視図であり、本例では、読取光学系Ａ，Ｂを２つ直列に配列した構成であるが、必要によっては、３個以上の読取光学系を配列しても一般性は失われない。各読取光学系Ａ，Ｂは、光電変換素子であるＣＣＤからなり主走査方向Ｃに一部が重複するように配列されたラインイメージセンサ２１，２２と、結像レンズなどの結像素子２３，２４からなる。

図２において、読取対象である原稿Ｄがコンタクトガラス１０上を前記ＡＤＦ３によって、矢印Ｅの方向（副走査方向）に搬送される。コンタクトガラス１０は読み取り用の照明光源（図示せず）によって、略均一に照明される。原稿Ｄの原稿画像を照明した反射光は、各読取光学系Ａ，Ｂにおいて結像素子２３，２４にてラインイメージセンサ２１，２２の受光面にそれぞれ結像され、ラインイメージセンサ２１，２２によって画像データとして読み取られる。

各読取光学系Ａ，Ｂのコンタクトガラス１０上の読取走査線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂは、図２に示すように、原稿Ｄの略中央部で主走査方向Ａに重複部分Ｍをもって形成され、各ラインイメージセンサ２１，２２により読み取った重複部分Ｍの画像データを、画像処理部２６においてデータ処理して連結することにより、全画像データが読み取られる構成になっている。

前記ラインイメージセンサ２１，２２は、副走査方向には製造段階でずれがないように調整される。この調整は、光学系のＭＴＦ（Modulation Transfer Function），倍率，レジストずれ等が規格範囲に入るように、結像素子２３，２４の位置，角度，ラインイメージセンサ２１，２２の位置，角度などを、図示しないアクチェータによって調整し、同時に副走査方向のずれの調整が行われる。

ここで読取光学系Ａ，Ｂの共役長は、既述したように６００ｍｍ程度あるため、ラインイメージセンサ２１，２２や結像素子２３，２４に微妙な位置変位が起きると、コンタクトガラス１０上の読取走査線Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂの読取位置は、簡単に１ドット以上ずれてしまい、読取画像に劣化をきたしてしまう。特に、機械運搬時の振動や機内の温度変化による熱膨張により、ずれが発生しやすい。

そこで、本実施形態では、重複部分におけるラインイメージセンサ２１，２２の読取位置のずれ検出のために、後述するように独立に点滅可能な複数の発光光源２７からの光を、レンズなどの光学手段である結像素子２８を介して、各読取光学系Ａ，Ｂの重複部分Ｍに光スポットＳとして集光している。

複数の発光光源２７としては、発光ダイオードアレイ（ＬＥＤＡ），レーザダイオードアレイ（ＬＤＡ），面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬ）が用いられる。

図３に面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬ）の発光部の一例を示す。本例のＶＣＳＥＬ３０は、発光部３１を２５０μｍ間隔で合計１２個を有し、図面と垂直な方向に独立に発光することができる。発光する全体の幅は約２．８ｍｍである。

なお、以下においてＶＣＳＥＬを使用した例について説明するが、ＬＤＡであっても一般性は失われない。面発光レーザは、端面発光レーザのように璧壊面に共振ミラーを形成することがなく、ウエハ面にアレーとして形成することができるため、低コストで製造可能になる。

ＶＣＳＥＬ３０の発光光源としての各発光部３１は、前記結像素子２８を介してコンタクトガラス１０上の略原稿通過位置と共役関係になるように配される。各発光部３１の大きさは、１０μｍ〜２０μｍが一般的であり、端面発光レーザとは異なり、発光形状が略円形である特徴がある。各発光部３１からの出射光による発光点が原稿通過位置に光スポットＳとして投影される。ＶＣＳＥＬ３０の１２個の発光部列は原稿搬送方向と平行になるように配置される。

そして、図２に示すように、ＶＣＳＥＬ３０は点灯制御手段３２によって順番に点灯され、重複部分Ｍで原稿搬送方向へ順番に光スポットＳとして結像していく。最初の光スポットと最終の光スポットとの幅は、熱変形および振動などによって変動する最大の位置ずれ量よりも大きく取られている。

図４，図５は本実施形態におけるコンタクトガラス部付近の部材を示す構成図であって、図４はコンタクトガラス１０に対して原稿Ｄを押圧する原稿押え部材が平面状部材３３である構成を示し、図５はコンタクトガラス１０に対して原稿Ｄを押圧する原稿押え部材がローラのような円面状部材３４である構成を示しており、両構成において、読取光学系Ａ，Ｂにおける副走査方向の光路にずれが発生した場合、それらの光路は点線にて示すような光路となり、読取位置がずれてしまう（実際のずれは大きくても０.５ｍｍ程度であるので、図では誇張して記載している）。

図２において、画像処理部２６，点灯制御手段３２、および各部はＣＰＵ（中央演算処理ユニット）３５との信号／データの授受を行いコントロールされる。

次に本実施形態におけるＣＰＵ３５を主とした画像処理部２６，点灯制御手段３２などによる制御動作について、図６のフローチャートを参照して説明する。

ここでは発光光源の個数をＮとする。原稿が挿入されていない状態において、点灯制御手段３２は、Ｎ＝１として１番目の発光光源である発光点３１を点灯させる。その結像光は、図４，図５に示すように、原稿押え板３３，３４に光スポット（結像点）Ｓａを形成する（Ｓ１）。

次に、画像処理部２６ではラインイメージセンサ２１，２２の画像データを取得する（Ｓ２，図７）。このときの画像データの一例を図９（ａ），（ｂ）における１行目に示す。読取光学系Ｂに対応するラインイメージセンサ２２の画像データは、該ラインイメージセンサ２２の光路が１番目の光スポットＳａ（発光点点灯番号（１））から遠く外れており、出力は図９（ｂ）に示すようにゼロのままである。

一方、読取光学系Ａに対応するラインイメージセンサ２１の画像データは、前記結像点Ｓａがラインイメージセンサ２１の読取光路に近いため、図９（ａ）に示すように、画素番号７付近を最大値として光スポットＳａを読み取った出力が現れ始めている。

次に、ＣＰＵ３５では、画像データのピーク値が閾値以上か否かを判定し、光スポットが読取りの走査線上に入っているか否かを判定する（Ｓ３のＮまたはＹ）。

閾値を「５０」とした場合、閾値以上の画像データは双方の画像データ共にないため（図７の左端の２点、Ｓ３のＮ）、ピーク画素位置を計算せず（Ｓ４）、ゼロを記憶手段（図示しないがＣＰＵ３５などに接続されたメモリ）に記憶する（Ｓ６）。

次に、各画像データのピーク値を記憶するが、閾値「１０」とした場合、ここでは「１０」以下であるため（図８の左端の２点）、ゼロを記憶手段に記憶する（Ｓ７）。

前記閾値を設けた理由は、ノイズなどによってＳ／Ｎが悪い場合に位置を計算すると誤差が大きくなってしまうため、これを防止するためである。

最後に、ＶＣＳＥＬ３０の１番目の発光点３１を消灯することで１手順が終了する（Ｓ８）。

Ｎ＝Ｎ＋１として前記と同様の手順を繰り返す（Ｓ９）。

図６を参照してＮ＝５の場合を説明する。点灯制御手段３２により４番目の光源を点灯し（Ｓ１）、画像処理部２６は両ラインイメージセンサ２１，２２の画像データを取得する（Ｓ２）。図９（ａ），（ｂ）の４行目の画像データが得られる。図９（ａ）に示す読取光学系Ａに対応するラインイメージセンサ２１の画像データのピーク値は「２２０」であって閾値「５０」を超えているので（Ｓ３のＹ）、ＣＰＵ３５では、光スポットが読取走査線内に入っていると判断され、画像データが最大の画素番号である画素番号７が、光スポットの位置であると計算される（Ｓ５）。

計算方法は、周辺の画素値から直線補間やスプライン補間などによって、１画素以下の精度で計算される。計算された位置は、図７の左から４番目の黒点の位置として記憶手段に記憶される（Ｓ６）。

一方、読取光学系Ｂに対応するラインイメージセンサ２２の画像データは、ピーク値が「１３」であって閾値「５０」以下であるので、走査線上に光スポットが存在しないとしてゼロが記憶され、図７の左から４番目の白丸点の位置として記憶される（Ｓ７）。

次に、両ラインイメージセンサ２１，２２の重複部における画像データのピーク値「２２０」と「１３」が、図８の左から４番目の黒点と白丸点として記憶される。記憶が終了した段階で、４番目の発光部が消灯され（Ｓ８）、以下、全発光点が順次点灯して同様の手順を繰り返す（Ｓ９）。

全発光点での処理がすべて終了すると、図７，図８に示すような画像データが得られ、画像データが最大値を取る発光点番号が、読取光学系Ａに対応するラインイメージセンサ２１が左から４番目の黒点、読取光学系Ｂに対応するラインイメージセンサ２２が左から７番目の白丸点として求まる。

副走査の相対的なずれは、最大値位置の差（７−３＝４）として、４発光点分が副走査方向にずれが生じていると計算される。ここでも補間を用いることで、１発光点間隔以下の精度で計算される。

結像素子２８における光スポットの倍率が２倍とすれば、スポット間隔は、ＶＣＳＥＬ３０の間隔（本例では、２５０μｍ）の２倍の間隔になるので、４(発光点数)×２５０（μｍ）＝１０００μｍの副走査方向へのずれが発生していると検出される。

一方、主走査方向のずれは、図８における最大画像データの点灯番号（読取光学系Ａに対応するラインイメージセンサ２１は４画素目、また読取光学系Ｂに対応するラインイメージセンサ２２は７）のときの図７における光スポットの主走査の位置(読取光学系Ａに対応するラインイメージセンサ２１が７画素目、読取光学系Ｂに対応するラインイメージセンサ２２が４画素目)を採用して、相対的なずれは（７−４＝３）画素として求められる。

読み取りの解像度が６００ｄｐｉの場合は、画素間隔は、２５.４ｍｍ/６００＝０.０４２３ｍｍであるから、実際のずれ量は０.０４２３×３＝１２６.９μｍと計算される。

記憶されたデータは、図９に示すように、各ラインイメージセンサ毎に、主走査の画素番号をｘ、副走査の発光点番号をｙ、画素データ値をｚとした２次元配列として記憶してもよく、この場合は図１０（ａ），（ｂ）に示すように等高線として表される。この２次元配列の各々のピーク値を補間によって計算することにより、主走査と副走査の位置を求めることもできる。

これらの一連の動作は、特許文献３に記載されたような機械的動作がないため、１秒以下の非常に短時間に終了させることができ、調整時に読取動作などを中断させることなく随時調整が可能となる。

上記動作は、原稿押え板が図４に示す平面状部材３３の構成、あるいは図５に示すローラのような円面状部材３４の構成であっても同じに行われる。

ところで、前記実施形態１は、独立に点灯可能な光源を副走査方向に平行な一直線上に配列して順次点灯することによって、主走査および副走査方向の位置ずれを同時に検出する構成になっている。実施形態１の構成では、機械的な稼動部を必要とせず、短時間にラインイメージセンサの重複部分である繋ぎ目部の位置ずれ補正処理を行うことが可能である。

しかしながら、図１１に示すように、ＶＣＳＥＬ３０の独立した点灯光源（１〜１２）が副走査方向に対して、角度誤差Δθを持って取り付けられた場合、副走査方向のずれをΔＹとすると主走査方向の繋ぎ目誤差：Δｘ＝ΔＹ×ｔａｎ（Δθ）の画素数分だけ繋ぎ目誤差が発生する。

一例として、角度誤差Δθ＝5°の誤差を持って取り付けられ、このときの副走査方向のずれが読取面上で５００μｍあった場合、Δｘ＝５００×ｔａｎ（５°)＝４３．７μｍの検出誤差が発生し、約１ドットのずれになる。このずれは、副走査方向のずれに比例して大きくなるため、副走査のずれが大きくなった場合に、特に顕著に主走査方向のずれとなって、画像に悪影響を及ぼしてしまう。

そこで、前記課題を解決し得る本発明の実施形態２について図１１，図１２を参照して説明する。なお、以下の説明において、図１〜図１０にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

ここでは、独立に点灯可能な発光光源を有するＶＣＳＥＬ３０が、副走査方向に対して角度誤差Δθをもって取り付けられた場合の補正方法について説明する。

実際の組み立て工程では、誤差の全くない組り付けを行うことは不可能であるので、取り付け角度誤差の影響も考慮しておくことは重要である。

先ず、図１１において、ＶＣＳＥＬ３０がΔθの角度誤差をもって取り付けられた場合、読取光学系Ａ，Ｂにそれぞれ対応するラインイメージセンサ２１，２２上および読取面上でのスポットの形状は、図１２に示すようになる。

本例では両ラインイメージセンサ２１，２２は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３カラー読取ラインからなるカラーラインイメージセンサを用いている。副走査方向の各ラインイメージセンサ２１，２２のずれはΔＹあるものとし、ラインイメージセンサ２１，２２の各色のライン間隔はΔＬとする。

光スポットＳは、図１２に示すように上側から順番（１）〜（１２）に点灯していくことになる。光スポットＳの大きさは、読取面上で約直径１２７μｍ、またラインイメージセンサ２１，２２上で約直径３０μｍに設定する。これらの設定値は、実施形態１にて説明した構成例と設定値が若干異なるが一般性を失うことはない。ＶＣＳＥＬの選定や、結像光学系の倍率を設定することにより光スポットの大きさや間隔は自由に設定することが可能である。

角度誤差のない場合の実施形態１の手順により主走査の位置ずれ検出を行うと、赤ライン（Ｒ）の場合、２番目の光スポットが読取光学系Ｂに対応するラインイメージセンサ２２の５.２画素付近でピークを持ち、通過（点灯）位置が５.２画素目と記憶される。さらに、光スポットＳを順次点灯していくと、８番目のスポットが点灯したとき、それは読取光学系Ａに対応するラインイメージセンサ２１の赤ライン（Ｒ）上で点灯し、そのピーク位置が５０１０.８画素目として記憶される。

この状態で繋ぎ合せ処理を行うと、読取光学系Ｂに対応するラインイメージセンサ２２５.２画素目と、読取光学系Ａに対応するラインイメージセンサ２１の５０１０.８画素目とが繋ぎ合わされることになり、約５．６画素ずれが生じたまま繋ぎ合わされることになり、読取画像にスジが発生してしまうという不具合が生じる。

そこで、本実施形態２では、前記のように取り付け角度誤差があった場合、１つのカラーラインイメージセンサ内のＲＧＢの３カラー読取ラインを利用して、角度誤差を検出する。

具体的には、図１２において、スポット番号（２）が点灯したときに、読取光学系Ｂに対応するラインイメージセンサ２２の赤ライン（Ｒ）上の５.２画素目が点灯位置として記憶され、次に、スポット番号（５）が点灯したときに、読取光学系Ｂに対応するラインイメージセンサ２２の青ライン（ｂ）上の８画素目が点灯位置として記憶される。

ライン間隔はΔＬ、画素間隔は１０μｍであるので、角度誤差Δθ＝ｔａｎ^−１｛（８−５.２）×１０／ΔＬ｝として求められる。ΔＬ＝４０×２＝８０μｍとすれば、Δθ＝１９.３度として求められる。この角度誤差を記憶しておき、副走査のずれ量ΔＹを用いれば、角度誤差による主走査方向の補正量Δｘは、Δｘ＝ΔＹ×ｔａｎ(Δθ)として求められる。

一例として、ラインイメージセンサ上の副走査ずれ量ΔＹccd＝１６０μｍ，Δθ＝１９.３度とすれば、補正量ΔＸccd＝１６０×ｔａｎ（１９.３°）＝５６μｍ＝５.６画素となる。

したがって、読取光学系Ｂに対応するラインイメージセンサ２２の５．２画素目と、読取光学系Ａに対応するラインイメージセンサ２１の（５０１０.８−５.６＝５００５.２画素目）が繋ぎ合わされることになり、角度誤差による主走査方向のずれは発生せず、良好な繋ぎあわせ画像を得ることが可能となる。

上記の例では赤ライン（Ｒ）のみであるが、同様にして同繋ぎ処理を各色ライン（Ｇ），（Ｂ）ごとに順番に行う。各色ごとに独立に繋ぎ処理を行うことで、より正確に繋ぎ合せることができる。

また、光スポットＳが直線上に点灯していく直線と、各カラーイメージセンサの角度とが求まるため、各カラーイメージセンサの相対角度も求めることができる。相対角度が大きいと、走査線が中央部（繋ぎ目部）で折れ曲がった状態になり、画像に悪影響が生じる。

そのため、前記のようにして検出された相対角度から、画像データをリサンプリングして直線性を保つようにしている。当該リサンプリングについては特開平９−２４００６０号公報に記載した技術を用いることができる。

次に、前記位置ずれ検出結果を用いて画像を補正する方法について説明する。

１画素単位での補正は、画像データのアドレスを変更することにより容易に行える。また１画素未満の補正は、特開平９−２４００６０号公報に記載されるように、画素単位以下でのリサンプリンを行うことにより補正することができる。

リサンプリングの方法としては、３次関数コンボリューション法、あるいはsinc関数補間，直線補間などを用いて、２次元的な補間を行うことができるため、主走査および副走査方向に対して同時に補正することが可能である。

なお、画像データあるいは各部における動作に関する各種処理，演算処理，制御などは、画像処理部２６およびＣＰＵ３５によって行われ、画像読取の際、画像処理部２６では、得られた画像データに基づき重複部分の画像データを連結するなどのデータ処理を行い、全画像データを作成して出力する。

さらに、位置ずれ検出手段としての演算処理機能、および各ラインイメージセンサにおける画素位置および読み取りタイミングの調整の判断処理、位置情報の補正処理、画像補間などに関する演算処理機能などは画像処理部２６とＣＰＵ３５とに具備させる。これらの各種機能を担う手段は独立して設置するようにしてもよい。

本発明は、複写機，ファクシミリ，スキャナなど画像形成装置における原稿を照明する原稿読取装置などに適用され、各種画像を読み取るための画像読取装置に実施して有効である。

本発明に係る画像形成装置の実施形態の概略構成図 本発明に係る画像読取装置の実施形態１の基本構成を示す斜視図 本実施形態にて用いられる面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬ）の発光部の一例を示す平面図 本実施形態における原稿押え部材の構成例を示す構成図 本実施形態における他の原稿押え部材の構成例を示す構成図 本実施形態における制御動作に係るフローチャート 本実施形態におけるラインイメージセンサによる発光点パターン（基準パターン）検知のピーク位置の説明図 本実施形態におけるラインイメージセンサによる発光点パターン（基準パターン）検知のピーク値の説明図 （ａ），（ｂ）は本実施形態における各ラインイメージセンサによる発光点の画像データの説明図 （ａ），（ｂ）は本実施形態における各ラインイメージセンサの画素データ値を２次元配列とした場合の等高線を示す説明図 本発明に係る画像読取装置の実施形態２の基本構成を示す斜視図 実施形態２においてＶＣＳＥＬが角度誤差をもって取り付けられた場合の光スポットと各カラーラインイメージセンサとの関係を示す図

符号の説明

１ 画像形成装置
４ スキャナ部
６ 画像形成部
１０ コンタクトガラス
２１，２２ ラインイメージセンサ（カラーラインイメージセンサ）
２３，２４ 結像素子
２６ 画像処理部
２７ 発光光源
２８ 結像素子
３０ 面発光レーザアレイ
３１ 面発光レーザアレイの複数の発光部
３２ 点灯制御手段
３５ ＣＰＵ
Ａ，Ｂ 読取光学系
Ｃ 主走査方向
Ｄ 原稿
Ｅ 原稿進入方向（副走査方向）
Ｆ 光スポット移動範囲
Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂ 読取走査線
Ｍ 重複部分
Ｓ，Ｓａ 光スポット

Claims (16)

1. 主走査方向に配列された複数のラインイメージセンサを、それぞれのラインイメージセンサの一部を重複させて設置し、読取対象画像を前記ラインイメージセンサに結像し、該ラインイメージセンサにより読み取った前記重複部分の画像データを連結することにより全画像データを読み取る画像読取装置において、
   前記読取対象画像における前記ラインイメージセンサの前記重複した読取領域に対向し、かつ該読み取り領域を横断するように並設された複数の光源と、該複数の光源を独立して順次点灯させる光源点灯手段と、前記複数の光源からの出射光をそれぞれ前記重複した読取領域に集光させる光学手段と、前記各ラインイメージセンサにおける前記重複部分の各読取データに基づき、前記重複部分における前記ラインイメージセンサの読取位置の変位を検出する位置ずれ検出手段とを備えたことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記位置ずれ検出手段が、前記各ラインイメージセンサにより読み取られた前記重複部分の読取データに基づき、前記各光源からの出射光の相対的な位置情報を検出し、前記各ラインイメージセンサの読取位置の変位を検出することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記検出された位置変位に関する情報に基づいて、前記各ラインイメージセンサにおける画素位置あるいは読み取りタイミングを調整する手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の画像読取装置。
4. 前記各光源からの出射光の前記重複した読取領域における照射位置に関する情報に基づいて、前記位置ずれ検出手段により検出された前記各光源からの出射光の相対的な位置情報を補正する手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の画像読取装置。
5. 前記検出された相対的な位置情報に基づいて、読み取られた前記各画像データの連結位置を画素単位で決定する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の画像読取装置。
6. 前記検出された相対的な位置情報に基づいて、１画素未満の相対的な位置ずれを画像補間を用いて補正する手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の画像読取装置。
7. 前記光学手段により前記光源からの出射光を前記重複した読取領域に光スポットとして集光させることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
8. 前記複数の光源を、副走査方向と略平行な直線上に並設したことを特徴とする請求項１または７記載の画像読取装置。
9. 前記光源点灯手段により、前記位置ずれ検出手段による検出時に前記光源を点灯し、読取対象画像に対する画像データの読取時には前記光源を消灯することを特徴とする請求項１，７または８記載の画像読取装置。
10. 前記複数の光源がＬＥＤアレーであることを特徴とする請求項１または７〜９記載の画像読取装置。
11. 前記複数の光源が面発光レーザアレイであることを特徴とする請求項１または７〜９記載の画像読取装置。
12. 前記複数のラインイメージセンサとして副走査方向に異なる分光感度を有するカラーラインイメージセンサを用い、該各カラーラインイメージセンサの一部を主走査方向に重複させて設置し、前記複数の光源の点灯位置から点灯角度を検出する角度検出手段を備え、前記検出された点灯角度に基づいて、前記複数のカラーラインイメージセンサから出力される画像データにおける前記重複部分の画像データを連結することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
13. 前記カラーラインイメージセンサの各色毎に前記画像データを連結する繋ぎ処理と、前記検出された点灯角度に基づく角度誤差に応じた補正処理を行うことを特徴とする請求項１２記載の画像読取装置。
14. 前記複数のカラーラインイメージセンサの相対的設置角度を検出し、該検出された相対設置角度に基づいて、前記光源の出射光をそれぞれ前記重複した読取領域に集光させる光学手段の位置補正、あるいは前記カラーラインイメージセンサから出力される画像データのデータ補正を行うことを特徴とする請求項１２または１３記載の画像読取装置。
15. 原稿画像情報を光学的に読み取る原稿読取部を備えた原稿読取装置において、
    前記原稿読取部として請求項１〜１４いずれか１項記載の画像読取装置を搭載したことを特徴とする原稿読取装置。
16. 原稿読取部と、該原稿読取部によって読み取られた原稿情報に基づいて記録媒体に対して画像を形成する画像形成装置において、
    前記原稿読取部として請求項１５記載の原稿読取装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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