JP2010220025A - 画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、画像読取装置および画像形成装置に関し、複数の光源の光度を短時間に個別に調整する。
【解決手段】共通の画像読取領域を複数の光源３２１，３２２で照明するとともに、それら複数の光源からの照明光に対する反射光の寄与率が互いに異なる複数の反射板３６１，３６２を備え、初期状態における各光源ごとのシェーディングカーブと、初期状態における複数の反射板それぞれの反射光量を記憶しておき、経時状態ではそれら複数の反射板それぞれの反射光量を測定することによって各光源ごとの光度変化を算出して各光源ごとの光度を調整する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、画像読取装置および画像形成装置に関する。

画像読取領域を照射しその画像読取領域と通過中の用紙上の画像からの反射光を受光してその画像を表わす画像信号を生成することが行なわれている。

ここで、特許文献１には、端部に白基準を設け、撮像用光電変換部（ＣＣＤ等）の出力変動を検出し、変換後のゲインまたは光源の光量を補正することが提案されている。

また、特許文献２には、端部の白基準の読取値を基に変動を調べ、原稿幅の白基準板から得たシェーディング補正データを補正することが提案されている。

さらに、特許文献３には、原稿を照明する複数のランプを個別に順次点灯させ、照明された白基準板の読取値を基にランプの異常情報を生成することが提案されている。
特開昭５７−０８１７７５号公報 特開平０８−３３６０４７号公報 特開２００６−３０４１８６号公報

本発明は、複数の光源を同時に発光させた場合であっても、班補正（シェーディング補正）が可能な画像読取装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の画像読取装置は、
共通の画像読取領域を照明する複数の光源と、
前記画像読取領域からの反射光を受光して画像信号を生成する光電変換器と、
前記複数の光源により照明され該複数の光源からの照明光を前記光電変換器に向けて反射する、該複数の光源の数以上の数の反射板ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，…）であって、前記複数の光源ｊ（ｊ＝１，２，…）から発せられ該反射板ｉで反射して前記光電変換器に向かう光の該反射板ｉでの反射率Ｇ_ｉ，ｊの、該複数の光源ｊについての組合わせ｛Ｇ_ｉ，ｊ；ｊ＝１，２…｝が反射板ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，…）ごとに異なる複数の反射板と、
初期状態ｔ＝０における、前記複数の光源ｊを別々に発光させ前記反射板ｉそれぞれで反射した反射光を前記光電変換器で受光して得た信号強度Ｖ_{ｉ，ｊ，ｔ＝０}を各反射板ｉごとかつ各光源ｊごとに記憶しておく記憶部と、
前記記憶部に記憶された信号強度｛Ｖ_{ｉ，ｊ，ｔ＝０}；ｉ＝ａ，ｂ，…，ｊ＝１，２，…｝と、前記複数の光源を同時に発光させたときの各反射板ｉからの反射光を前記光電変換器で受光して得た各反射板ｉごとの信号強度｛Ｖ_ｉ；ｉ＝１，２…｝とに基づいて、前記複数の光源から発せられる光の、各光源ごとの光度変化を算出する算出部と、
前記算出部で算出された前記複数の光源の光度変化を各光源ごとに補償して該複数の光源それぞれから初期状態における光度と同一光度の光がそれぞれ発せられるように該複数の光源の発光を制御する発光制御部とを備えたことを特徴とする画像読取装置である。

また請求項２の画像読取装置は、
共通の画像読取領域を照明する複数の光源と、
前記画像読取領域からの反射光を受光して画像信号を生成する光電変換器と、
前記複数の光源により照明され該複数の光源からの照明光を前記光電変換器に向けて反射する、該複数の光源の数以上の数の反射板ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，…）であって、前記複数の光源ｊ（ｊ＝１，２，…）から発せられ該反射板ｉで反射して前記光電変換器に向かう光の該反射板ｉでの反射率Ｇ_ｉ，ｊの、該複数の光源ｊについての組合わせ｛Ｇ_ｉ，ｊ；ｊ＝１，２…｝が反射板ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，…）ごとに異なる複数の反射板と、
初期状態ｔ＝０における、前記画像読取領域に一様な反射体を置いて前記複数の光源ｊを別々に発光させ該反射体で反射させて前記光電変換器で受光したときの、該画像読取領域に亘る各光源ｊごとの信号強度分布を記憶しておくとともに、該初期状態における、該複数の光源ｊを別々に発光させ前記反射板ｉそれぞれで反射した反射光を前記光電変換器で受光して得た信号強度Ｖ_{ｉ，ｊ，ｔ＝０}を各反射板ｉごとかつ各光源ｊごとに記憶しておく記憶部と、
前記記憶部に記憶された信号強度｛Ｖ_{ｉ，ｊ，ｔ＝０}；ｉ＝ａ，ｂ，…，ｊ＝１，２，…｝と、前記複数の光源を同時に発光させたときの各反射板ｉからの反射光を前記光電変換器で受光して得た各反射板ｉごとの信号強度｛Ｖ_ｉ；ｉ＝１，２…｝とに基づいて、前記複数の光源から発せられる光の、各光源ごとの光度変化を算出する算出部と、
前記記憶部に記憶された、初期状態における各光源ｊごとの信号強度部分布を、前記算出部で算出された前記複数の光源の光度変化に基づく重みで重み付け加算することにより前記複数の光源を同時に発光させたときの前記画像読取領域に亘る信号強度分布を算出する分布算出部と、
前記分布算出部により算出された信号強度分布に基づいて、前記光電変換器での受光により得られた画像信号を補正する信号補正部とを有する画像読取装置である。

また、請求項３の画像読取装置は、請求項１又は２記載の画像読取装置において、前記画像読取領域が主走査方向に延びた領域であり、前記複数の光源が、前記画像読取領域と平行に延び該画像読取領域を該画像読取領域の法線方向に対し両側から斜めに照明する２本の棒状の光源であって、前記光電変換器が、前記画像読取領域から該画像読取領域の法線方向に反射する反射光を受光する画像読取装置である。

また、請求項４の画像読取装置は、請求項３記載の画像読取装置において、前記反射板が、前記画像読取領域の、主走査方向に隣接した位置に配置されている画像読取装置である。

また、請求項５の画像読取装置は、請求項３又は４記載の画像読取装置において、用紙が前記画像読取領域を副走査方向に通過する間、前記光電変換器に、該用紙の、該画像読取領域通過中の部分からの反射光を繰り返し受光させることにより該用紙上の画像を表わす画像信号を生成させる読取制御部を備えた画像読取装置である。

さらに、請求項６の画像読取装置は、請求項３又は４記載の画像読取装置であって、前記画像読取領域に配置され反射の基準となる基準板を備えた画像読取装置である。

また、請求項７の画像形成装置は、用紙を搬送する用紙搬送手段と、前記用紙搬送手段により搬送中の用紙上に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により画像が形成された後の用紙上の画像を読み取って該画像を表わす画像信号を生成する、本発明のいずれかの態様の画像読取装置とを備えた画像形成装置である。

請求項１〜２の画像読取装置および請求項７の画像形成装置によれば、複数の光源を同時に点灯した状態であっても、高精度な斑補正が行なわれる。

請求項３の画像読取装置によれば、画像読取領域の法線方向に対し両側から斜めに照明しない場合に比較して、副走査方向に走行する用紙上の画像を読み取るのに適した画像読取装置となる。

請求項４の画像読取装置によれば、画像読取領域に画像読取対象の用紙が存在していても光量調整用の測定で可能である。

請求項５の画像読取装置によれば、用紙の、画像読取領域通過中の部分から反射光を繰り返し受光させる構成を有しない場合と比較し、コンパクトかつ低コストが実現できる。

請求項６の画像読取装置によれば、基準板を有しない場合と比較し、安定した斑補正（シェーディング補正）を行なうことができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、画像形成装置の概要を示す図である。

この図１には、用紙搬送部１０と、画像形成部２０と、画像読取部３０を有する画像形成装置１が示されている。この画像形成装置１は、さらに、読取制御部４０と、画像処理部５０と、画質制御部６０と、用紙収容部７０を有する。

画像形成部２０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応する各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋと、中間転写体２２と、二次転写部２４と、定着器２５とを有する。尚、ここでは、図面の煩雑化を避けるために、画像形成ユニット２１Ｙを構成する構成要素のみに符号を付して説明するが、残りの画像形成ユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの構成についても、取扱うトナーの色が異なること以外、この画像形成ユニット２１Ｙの構成と同じである。

画像形成ユニット２１Ｙは、電子写真方式によりトナー像を形成する。この画像形成ユニット２１Ｙは、感光体２１１、帯電部２１２、露光部２１３、現像部２１４、および一次転写部２１５等を有する。画像形成ユニット２１Ｙおよび画像形成ユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、中間転写体２２上にＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を転写（一次転写）する。

代表的に画像形成ユニット２１を取り挙げて説明を続ける。感光体２１１は、矢印Ａ方向に予め定められた速度で回転するドラム状の部材である。帯電部２１２は、感光体２１１の表面を所定の電位に帯電させる。露光部２１３は、帯電した感光体２１１にビーム（図中の符号Ｂｍ）を照射して静電潜像を形成する。現像部２１４は、感光体２１１に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。一次転写部２１５は、感光体２１１に形成されたトナー像を中間転写体２２に転写する。この一次転写部２１５には、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されるようになっており、これにより感光体２１１上のトナー像が中間転写体２２に順次静電吸引され、中間転写体２２上に各色のトナー像が重ねられたカラーのトナー像が形成される。

中間転写体２２は、複数のロールによって張架され図に示す矢印Ｂ方向に回転可能に構成されたベルト状の部材である。ここで、中間転写体２２を張架しているロールには、図示しないモータにより駆動されて中間転写体２２を回転させる駆動ロール２２１、中間転写体２２に対して一定の張力を与えると共に中間転写体２２の蛇行を防止する機能を備えたテンションロール２２２、中間転写体２２を支持するアイドルロール２２３、およびバックアップロール２４２が有る。

用紙搬送部１０には、用紙収容部７０に収容された用紙Ｐを予め定めたタイミングで繰り出して搬送するピックアップロール１１、ピックアップロール１１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール１２、搬送ロール１２により搬送されてきた用紙Ｐを二次転写部２４による二次転写位置へと送り込む搬送シュート２３４、および二次転写後の用紙Ｐを定着器２５へと搬送する搬送ベルト２３５が備えられている。

二次転写部２４には、中間転写体２２のトナー像保持面側に圧接配置される二次転写ロール２４１と、中間転写体２２の裏面側に配置されて二次転写ロール２４１の対向電極をなすバックアップロール２４２が備えられている。また、この二次転写部２４には、この二次転写ロール２４１に付着した汚れを除去するブラシロール２４４が二次転写ロール２４１に接触して配置されている。さらに、バックアップロール２４２に接触して二次転写バイアスを印加する金属製の給電ロール２４３が配置されている。

また、中間転写体２２の回転方向についての二次転写ロール２４１の下流側には、二次転写後の中間転写体２２の表面をクリーニングするベルトクリーナ２２４が設けられている。一方、二次転写ロール２４１の上流側には、画質調整を行なうための、中間転写体２２上の画像の濃度を測定する画像濃度センサ２２５が配設されている。

さらに、画像形成ユニット２１Ｙの上流側には、各画像形成ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）２２６が配置されている。この基準センサ２２６は、中間転写体２２の裏側に設けられたマークを認識して基準信号を発生する。各画像形成ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋは、その基準信号を基にした各タイミングで画像形成を開始する。

定着器２５には、用紙Ｐを加熱及び加圧するためのロール部材が備えられており、用紙Ｐに転写されたトナー像をその用紙Ｐ上に定着させる。

定着器２５でトナー像の定着を受けた用紙Ｐは、この画像形成部２０よりも用紙搬送方向下流側に置かれた画像読取部３０を通過して、この画像形成装置１の外部に送り出される。その用紙Ｐが画像読取部３０を通過している途中で画像読取部３０によりその用紙Ｐ上の定着トナー像が読み取られて画像信号が生成される。この画像読取部３０の詳細は後述する。この画像読取部３０で得られた画像信号は、読取制御部４０および画像処理部５０に入力される。読取制御部４０についての詳細説明も後に譲る。画像処理部５０では、画像読取部３０での画像読取りに起因する画像信号の斑（いわゆるシェーディング）の補正が行なわれ、さらにその補正後の画像信号から特徴量の抽出が行なわれる。この特徴量としては、例えばその画像全体の平均色（色空間上の座標）などを採用することができる。この特徴量は画質制御部６０に入力される。

ここでは、一例として、同一の絵柄の画像が連続して多数枚形成され、画質制御部６０では画像ごとの特徴量の変動の有無を監視し、特徴量が変動したらその特徴量を元に戻すべく、この画像形成装置１の各部を調整する。この調整の手段としては、例えば帯電部２１２による感光体２１１の帯電電位の調整、露光部２１３におけるビームＢｍの光量の調整、現像部２１４における現像バイアス電位の調整など、各種の調整手段が知られている。この調整手段は、本実施形態の着目する点ではなく、ここではこれ以上の詳細説明は省略する。

尚、ここでは、画像信号から特徴量を抽出して画質の制御を行なう例について説明したが、画質制御に代えて、あるいは画質制御を行なうとともに、後の利用のために特徴量の履歴や画像信号自身を記憶する構成であってもよい。

次に画像形成部３０および読取制御部４０を構成する画像読取装置について説明する。

ここでは、本発明の実施形態の説明の前に、その実施形態と比較すべき比較例について説明する。

図２、図３は、比較例としての画像読取装置の読取光学系を示す、それぞれ正面図、側面図である。

この図２、図３には、画像読取部３０（図１参照）を通過している途中の用紙Ｐも示されている。この用紙Ｐは、この画像読取部３０を、図３に示す矢印Ａ方向に通過する。

ここでは、通過中の用紙Ｐから画像を読み取る領域を画像読取領域と読んでいる。この画像読取領域は主走査方向（図２の左右方向、図３では紙面に垂直な方向）に延びた長尺な領域である。この画像読取領域の直下には、主白基準板３１が配置されている。この主白基準板３１は、通常は図２、図３に示すように画像読取領域よりも下がった位置に置かれているが、主白基準板３１を読み取って白一色の画像を表わす画像信号を生成する場面があり、その場面では主白基準板３１は画像読取領域まで上昇し、用紙Ｐのない状態でその主白基準板３１の読取りが行なわれる。

また、画像読取領域を挟んだ副走査方向（図３に示す矢印Ａ方向と同じ）上流側および下流側には、画像読取領域を見降ろすように２本の棒状の光源３２１，３２２が配置され、それら２本の光源３２１，３２２は共通の画像読取領域をそれぞれ斜めに照明する。

また、画像読取領域からの、その画像読取領域の法線方向（ここでは垂直方向）への反射光を読み取るようにイメージセンサ３３が配置されている。このイメージセンサ３３は、多数の受光素子が一次元的に配列されたものであり、画像読取領域からの垂直方向への反射光はミラー３４で反射することにより向きを変え、レンズ３５でイメージセンサ３３上に画像読取領域の一次元画像が結線される。尚、図２には分かり易さのため、ミラー３４での反射を無視したときのレンズ３５およびイメージセンサ３３も示されている。

さらに画像読取領域の主走査方向に隣接した位置には副白基準板３６が配置されている。２本の光源３２１，３２２はこの副白基準板３６も照明する。その副白基準板３６の垂直方向への反射光もイメージセンサ３３で読み取られる。この副白基準板３６からの反射光は、用紙Ｐの通過中においても、その用紙上の画像と同時に読み取ることができる。

この画像読取装置３０では、用紙Ｐの通過中に、イメージセンサ３３上に結像した一次元画像を、図１に示す読取制御部４０からの指示に基づいて繰り返し読み取ることにより用紙Ｐ上の二次元的に広がる画像の画像信号が生成される。またその読み取りの際、副白基準板３６からの反射光も同時に読み取られる。

２本の光源３２１，３２２からの反射光を読み取るにあたり、用紙Ｐの画像読取領域通過中の部分が仮に完全に均一（例えば真っ白）であっても、２本の光源３２１，３２２の照明斑やレンズ３５の周辺光量の影響などによりイメージセンサ３３で得られる画像信号は一様な値とはならない。そこでここでは、以下のようにしてその一様でない斑をあらかじめ計測しておいて、画像を読み取って得た画像信号からこの斑を取り除くように補正が行なわれる。この補正は、シェーディング補正と呼ばれている。

すなわち、ここでは用紙Ｐが無い状態において主白基準板３１を画像読取領域まで上昇させ、２本の光源３２１，３２２でその画像読取領域にある主白基準板３１を照明し、イメージセンサ３３でその白一色の一次元画像を表わす画像信号を得る。この画像信号により表わされる主走査方向のカーブをシェーディングカーブと呼ぶ。このシェーディングカーブは、図１に示す画像処理部５０内に記憶される。次に、用紙Ｐ上の画像を読み取る場面では、その用紙Ｐ上の画像をイメージセンサ３３で読み取って得た画像信号が画像処理部５０に入力され、画像処理部５０では、記憶しておいたシェーディングカーブを基に用紙上に一様な画像が形成されていた場合に一様な画像信号となるように、その画像信号にシェーディング補正が施される。

また、２本の光源３２１，３２２の光度は、電源電圧の変動や周囲の温湿度環境、光源３２１，３２２の経時変化などによって変動する。そこで、ここでは、用紙Ｐの画像を読み取る際に副白基準板３６の反射光量を読み取り、読取制御部４０では、その副白基準板３６からの反射光量が初期状態において読み取って記憶しておいた反射光量と同一になるように、すなわち２本の光源３２１，３２２の光度が一定に保たれるように、それらの光源３２１，３２２への供給電力を制御する。

ここで、図２、図３に示す比較例の場合、光源３２１，３２２の光度の変動が２本の光源３２１，３２２の間で互いに異なった変動量だけ変動した場合に問題が生じる。以下、この問題について説明する。

図４は、初期状態における２本の光源それぞれのシェーディングカーブ、および、それら２本の光源を同時に点灯したときのシェーディングカーブの一例を示す模式図である。

ここでは、２本の光源３２１，３２２のうちの一方の光源をランプＡ、他方の光源をランプＢと称する。

ランプＡのシェーディングカーブは、一点鎖線の曲線Ａで示され、ランプＢのシェーディングカーブは破線の曲線Ｂで示される。ここでは曲線Ａと曲線Ｂは互いに異なっている。ランプＡとランプＢの双方を同時に点灯したときのシェーディングカーブは、実線で示す曲線Ａ＋Ｂとなる。この曲線Ａ＋Ｂは、曲線Ａと曲線Ｂとを足し合わせたものとなる。副白基準板３６（図２、図３参照）は、曲線Ａ＋Ｂ上の隅の一点の光量を監視していることになる。図１に示す画像処理部５０では、この曲線Ａ＋Ｂからなるシェーディングカーブを記憶しておき、用紙上の画像を読み取って得られた画像信号にシェーディング補正が施される。

図５は、一方の光源の光度が低下した状態のシェーディングカーブを示す図である。

ここでは、ランプＡの光度は変化がなく、ランプＢのみ光度が低下したものとする。この場合、この図５において曲線Ａは図４に示す初期状態の曲線Ａと同一であり、曲線Ｂは、図４に示す初期状態の曲線Ｂと比べ、その曲線の形状は同一であるが、光度が下がった分、下に寄せて示してある。図５の曲線Ａ＋Ｂは、曲線Ａと、光度が低下したランプＢの曲線Ｂとを足し合わせた曲線である。この図５には、分かり易さのため、図４に示す初期状態における、ランプＡとランプＢの双方を同時に点灯したときのシェーディングカーブ（曲線Ａ＋Ｂ（初期））も示してある。この図５の状況が生じると副白基準板からの反射光量は、ランプＢの光度低下に起因して低下する。そこで、読取制御部４０（図１参照）ではこの反射光量の低下を検出し、副白基準板から初期の反射光量と同一の反射光量が検出されるようにランプＡ，Ｂの光量調整が行なわれる。ここで、読取制御部４０では２つのランプＡ，Ｂのうちのどちらのランプの光量が低下したのか分からないため、双方のランプＡ，Ｂの光度が同程度に変化した場合と同じ制御を行ない、双方のランプＡ，Ｂの光度を同時に調整することになる。

図６は、光度調整後のシェーディングカーブを示した図である。

ランプＡ，Ｂの双方の光度を同程度に調整すると、図５に示す実線の曲線Ａ＋Ｂがその形状のまま、副白基準板からの反射光量が初期状態における反射光量と同一になるまで持ち上げられることになる。

しかしながらランプＡの曲線ＡとランプＢの曲線Ｂとの間の差異に起因して、光量調整後のシェーディングカーブは初期のシェーディングカーブと異なってしまっている。このような状況が発生すると、用紙上の画像を読み取る際は、曲線Ａ＋Ｂ（補正後）のように斑がある照明を受けて画像信号を生成し、その画像信号に施すべきシェーディング補正は記憶しておいた曲線Ａ＋Ｂ（初期）に基づいて行なわれることとなり、高精度なシェーディング補正が行なわれずにシェーディング補正後の画像信号に斑が残ってしまう結果となる。

これを避けるためには、頻繁に主白基準板３１を使ってシェーディングカーブを測定し直せばよいが、シェーディングカーブを再測定するには画像形成を停止して用紙Ｐの搬送を停止させる必要を生じ、画像形成の生産性の低下につながることになる。あるいは、ランプＡとランプＢのそれぞれについて光度を測定して保持しておき、光量が変動したときにランプＡとランプＢを別々に点灯させて光度が変動したランプを特定してそのランプについて補正することも考えられるが、ランプＡとランプＢを１つずつ順次に点灯させていたのでは、各ランプが点灯してから安定的に発光するまでに時間がかかるため光度調整に時間がかかり、やはり画像形成の生産性の低下につながることになる。

そこで次に、この問題を解決した本発明の実施形態としての画像読取装置について説明する。

図７、図８は、本発明の一実施形態としての画像読取装置の読取光学系を示す、それぞれ正面図、側面図である。

図７、図８は、前述した比較例における、それぞれ図２、図３に対応する図であり、図２、図３に示す比較例と同一の構成部分については同一の符号を付して示し、重複説明は省略して相違点のみ説明する。

図２、図３に示す比較例では、副白基準板３６は１枚のみ備えられていたが、図７、図８に示す実施形態では、画像読取領域の主走査方向にそれぞれ隣接した主走査方向両側に１つずつ合計２枚の副白基準板３６１，３６２が備えられている。これら２枚の副白基準板３６１，３６２のいずれにも２本の光源３２１，３２２からの光が照射されるが、一方の副白基準板３６１は、一方の光源３２１の側に傾いており、もう一方の副白基準板３６２は、もう一方の光源３２２の側に傾いている。こうすることにより、一方の副白基準板３６１は、２本の光源３２１，３２２のうちの一方の光源３２１からの照射光をイメージセンサ３３に向けて相対的に強く反射し、もう一方の光源３２２の照明光は相対的に弱く反射する。したがってイメージセンサ３３での受光光量でみると、副白基準板３６１については光源３２１の照明光の影響の方が大きいことになる。これと同様に、もう一方の副白基準板３６２は、２本の光源３２１，３２２のうちのもう一方の光源３２２の照明光をイメージセンサ３３に向けて相対的に強く反射し光源３２１の照明光は相対的に弱く反射する。これをイメージセンサ３３での受光光量でみると、副白基準板３６２については光源３２２の照明光の影響の方が大きいことになる。

このように２枚の副白基準板３６１，３６２について、２本の光源３２１，３２２からの照明光についてのイメージセンサ３３での受光光量に対する寄与率を互いに異ならせておくことにより、以下に示すように、２本の光源３２１，３２２の光度の変動を各光源３２１，３２２に分けて算出することが可能となる。

ここでは、以下の２つの前提条件が置かれている。ただし、これら２つの前提条件は実際の画像読取装置において十分な高精度で成り立つ前提条件である。

前提条件:
（１）光源の光度変動は軸方向に一定である。

（光度が変化しても、その分布プロファイルは相似形である）
（２）主白基準板および２枚の副白基準板の各反射率は、光源の光度によらず、各基準板ごとにそれぞれ一定であり、光源の光度Ｉとその反射光によるイメージセンサの照度Ｅは比例する。さらに、イメージセンサの照度Ｅとイメージセンサの出力vは比例する。従って、光源の光度Ｉとイメージセンサの出力ｖは比例する。

このとき、次式が成り立つ。

ｖ_ａ＝Ｇ_ａ，１Ｉ_１＋Ｇ_ａ，２Ｉ_２
ｖ_ｂ＝Ｇ_ｂ，１Ｉ_１＋Ｇ_ｂ，２Ｉ_２
ここに、
Ｉ_１：２本の光源のうちの一方の光源（光源１）の光度
Ｉ_２：２本の光源のうちのもう一方の光源（光源２）の光度
ｖ_ａ：２枚の副白基準板のうちの一方の副白基準板（副白基準板ａ）からの反射光によるイメージセンサの出力値
ｖ_ｂ：２枚の副白基準板のうちのもう一方の副白基準板（副白基準板ｂ）からの反射光によるイメージセンサの出力値
Ｇ_ｉ，ｊ：副白基準板ｉ（ｉ∈｛ａ,ｂ｝）からの反射光のイメージセンサの出力値ｖ_ｉの光源ｊ（ｊ∈｛１,２｝）の光度Ｉ_ｊに対する比例定数
初期状態におけるそれぞれの光源１，２の光度をＩ_{１，ｔ＝０}，Ｉ_{２，ｔ＝０}とすると、初期状態に各光源１，２をそれぞれ単体で点灯させて主白基準板で反射させることにより、次式を得る。

・光源１のみ点灯：ｖ_{ａ，１，ｔ＝０}＝Ｇ_ａ，１Ｉ_{１，ｔ＝０}
ｖ_{ｂ，１，ｔ＝０}＝Ｇ_ｂ，１Ｉ_{１，ｔ＝０}
・光源２のみ点灯：ｖ_{ａ，２，ｔ＝０}＝Ｇ_ａ，２Ｉ_{２，ｔ＝０}
ｖ_{ｂ，２，ｔ＝０}＝Ｇ_ｂ，２Ｉ_{２，ｔ＝０}
初期状態から時間を経た後の状態（経時状態）における個々の光源の光度の、初期状態に対する比率を、
ｒ_１（＝Ｉ_１／Ｉ_{１，ｔ＝０}）
ｒ_２（＝Ｉ_２／Ｉ_{２，ｔ＝０}）
とすると、
ｖ_ａ＝Ｇ_ａ，１ｒ_１Ｉ_{１，ｔ＝０}＋Ｇ_ａ，２ｒ_２Ｉ_{２，ｔ＝０}＝ｒ_１ｖ_{ａ，１，ｔ＝０}＋ｒ_２ｖ_{ａ，２，ｔ＝０}
ｖ_ｂ＝Ｇ_ｂ，１ｒ_１Ｉ_{１，ｔ＝０}＋Ｇ_ｂ，２ｒ_２Ｉ_{２，ｔ＝０}＝ｒ_１ｖ_{ｂ，１，ｔ＝０}＋ｒ_２ｖ_{ｂ，２，ｔ＝０}
となる。ｖ_ａ，ｖ_ｂ，ｖ_{ａ，１，ｔ＝０}，ｖ_{ａ，２，ｔ＝０}，ｖ_{ｂ，１，ｔ＝０}，ｖ_{ｂ，２，ｔ＝０}は既知であることから、上式からｒ_１，ｒ_２を得ることができ、これを用いて各光源ごとの光度変化を知ることができる。

尚、上記は単一色についての演算を示したものであり、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色についての画像信号を得るカラーイメージセンサを用いた場合、各色ごとのセンサ出力値ｖ_Ｒ，ｖ_Ｇ，ｖ_Ｂのそれぞれについて対応する波長域の光源変化を求めることができる。

また、上記の演算式は、光源、副白基準板ともに２つずつの場合の演算式であるが、もっと多数の光源を備えた場合、それぞれの光源からの照明光に対するイメージセンサに向けての反射の寄与率が互いに異なるように配置した、光源と同数の副白基準板を備えることにより、光源の数と同数の式からなる連立方程式が得られ、上記と同様に各光源ごとの光度変化を算出することができる。さらに、副白基準板を光源の数よりも多い数配置すると、平均演算により、より高精度な演算が可能となる。

以上の論理を踏まえ、図７、図８に示す実施形態では、初期状態において、２本の光源３２１，３２２を１本ずつ点灯させ、２つの副白基準板３６１，３６２からの反射光をイメージセンサ３３で受光して、各光源３２１，３２２ごと、かつ各副白基準板３６１，３６２ごとの受光光量を表わす値を読取部制御４０に記憶しておく。尚、画像処理部５０には従来例と同様にしてシェーディング補正用のシェーディングカーブとして、２本の光源３２１，３２２それぞれの単独のシェーディングカーブから算出した、それら２本の光源３２１，３２２の双方を同時に点灯した場合のシェーディングカーブ、又は、それら２本の光源３２１，３２２の双方を実際に同時に点灯して求めたシェーディングカーブを記憶しておく。読取制御部４０では、上記のように、初期状態における２本の光源それぞれのシェーディングカーブと、２枚の副白基準板それぞれについての受光光量の値を記憶しておくことにより、後はイメージセンサ３３で経時時点における２枚の副白基準板についての受光光量を求めるだけで、上記の演算により各光源３２１，３２２それぞれの光度変化が算出され、各光源３２１，３２２の各光度が初期状態における各光度に等しくなるように各光源３２１，３２２ごとに調整が行なわれる。こうすることにより、画像処理部５０に記憶しておいた、初期状態における、２本の光源３２１，３２２を同時に点灯したときのシェーディングカーブと同一のシェーディングカーブに調整され、画像処理部５０では、その初期のシェーディングカーブに基づいて高精度なシェーディング補正が可能となる。

ここでも、比較例（図２，図３参照）で模式図（図４〜図６参照）を使って説明したことと同様に、模式図を使って説明する。

図９は、初期状態における２本の光源それぞれのシェーディングカーブ、および、それら２本の光源を同時に点灯したときのシェーディングカーブの一例を示す模式図である。

ここでも、２本の光源３２１，３２２のうちの一方の光源をランプＡ、他方の光源をランプＢと称する。

ランプＡのシェーディングカーブは、一点鎖線の曲線Ａで示され、ランプＢのシェーディングカーブは破線の曲線Ｂで示される。曲線Ａと曲線Ｂは互いに異なる曲線となっている。ランプＡとランプＢの双方を同時に点灯したときのシェーディングカーブは、実線で示す曲線Ａ＋Ｂとなる。この曲線Ａ＋Ｂは、曲線Ａと曲線Ｂとを足し合わせたものとなる。ここまでは、比較例（図２，図３参照）についての模式図である図４と同じである。図４との相違点は、２つの副白基準板３６１，３６２（図７，図８参照）で曲線Ａ＋Ｂ上の両側の隅の光量を監視している点である。

ここで、上述した通り、２つの副白基準板は、ランプＡからの照明光とランプＢからの照明光についてイメージセンサ３３（図７，図８参照）での受光光量に対する寄与率が互いに異なっている。

図１０は、一方の光源の光度が低下した状態のシェーディングカーブを示す図である。

ここでは、ランプＡの光度は変化がなく、ランプＢのみ光度が低下したものとする。この場合、この図１０における曲線Ａは図９に示す初期状態の曲線Ａと同一であり、曲線Ｂは、図９に示す初期状態の曲線Ｂと比べ、その曲線の形状は同一であるが、光度が下がった分、下に寄せて示してある。図１０の曲線Ａ＋Ｂは、曲線Ａと、光度が低下したランプＢの曲線Ｂとを足し合わせた曲線である。この図１０には、分かり易さのため、図９に示す初期状態における、ランプＡとランプＢの双方を同時に点灯したときのシェーディングカーブ（曲線Ａ＋Ｂ（初期））も示してある。この図１０の状況が生じると副白基準板からの反射光量は、ランプＢの光度低下に起因して低下する。ただし、上述の通り、２つの副白基準板はランプＡとランプＢの寄与率が互いに異なる基準板であり、したがって上述の演算により、ランプＡの光度は変化せず、ランプＢの光度が低下したこと、および低下のレベルを知ることができる。したがってランプＡとランプＢの光度を個々に調整することができる。

図１１は、光度調整後のシェーディングカーブを示した図である。

上述の演算により、ランプＢの光度が低下したことが分かるので、ランプＢの光度が初期状態の光度と同じ光度となるまでランプＢへの供給電力を増加させる。こうすることにより、ランプＢのシェーディングカーブは初期状態におけるランプＢのシェーディングカーブと同じカーブになり、したがってランプＡとランプＢの双方を合わせたシェーディングカーブも初期状態におけるシェーディングカーブと同じカーブとなる。したがって、初期状態におけるシェーディングカーブを記憶しておくことにより、高精度なシェーディング補正が可能となる。

ただし、ここまで説明してきた実施形態の場合、各光源３２１，３２２への供給電力を微調整する機能を有する電源設備が必要となり、供給電力調整機能を持たない場合、あるいは供給電力調整機能を持っていてもその調整可能範囲を越えて調整する必要を生じた場合には、対処不能である。

そこで次に、光源の光量調整が不能な場合にも対処可能なシェーディング補正方法について説明する。

以下では、上記の実施形態とはシェーディング補正方法が異なる実施形態を説明するが、シェーディング補正方法以外は上記の実施形態と同一であり、シェーディング補正方法以外についての説明は省略する。

ここでは、初期状態において、２つの光源３２１，３２２を別々に点灯させ別々にシェーディングカーブ（図４に示す曲線Ａと曲線Ｂ）を測定して記憶しておく。また、これとともに初期状態における２つの副白基準板３６１，３６２の反射光量を測定して記憶しておく。その後、用紙Ｐ上の画像を読み取って画像信号を生成するにあたり、２つの副白基準板３６１，３６２の各反射光量も読み取り、前述の実施形態と同じ演算により各光源ごとの光度の変化量を検出する。画像を読み取って得た画像信号にシェーディング補正を施すにあたっては、各光源３２１，３２２の２つのシェーディングカーブ（図４の曲線Ａと曲線Ｂ）を各光源ごとの光度の変化量に応じた倍率を掛けて合成することにより１つのシェーディングカーブを生成し、その生成したシェーディングカーブに基づいてシェーディング補正を行なう。この方法によっても、初期状態がそのまま維持された場合と同程度に高精度なシェーディング補正が可能となる。

この実施形態について再び図９，図１０の模式図を参照しながら説明する。

図９は初期状態であり、前述の実施形態の場合と同じである。

図１０は、ランプＢの光度が低下した状態であり、これも前述の実施形態の場合と同じである。

ただし、前述の実施形態の場合は、図１１に示すように、ランプＢへの供給電力を調整することによってランプＢのシェーディングカーブを初期状態のシェーディングカーブに戻し、これによって２つのランプＡ，Ｂを点灯したときのシェーディングカーブも初期状態のシェーディングカーブに戻したが、ここでの実施形態ではシェーディングカーブ自体を補正することはしない。ここでは、ランプＡの初期状態のシェーディングカーブとランプＢの初期状態のシェーディングカーブが別々に記憶されており、２つの副白基準板を用いた上述の演算によりランプＢの光度低下比率が分かるため、演算により図１０に実線で示すような、ランプＡとランプＢの双方を点灯したときの現状のシェーディングカーブを求めることができる。そこで、用紙から読み取って得た画像信号を、演算で求めた現状のシェーディングカーブに基づいて補正する。こうすることにより、シェーディングカーブ自体は初期状態におけるシェーディングカーブとは異なっていても、高精度にシェーディング補正を行なうことができる。

尚、ここでは、画像形成装置に組み込まれた画像読取装置について説明したが、本発明の画像読取装置は、画像形成装置に組み込まれたものでなく、独立した装置としても構成可能である。

また、ここでは、画像読取領域を２本の光源で照明し、２枚の副白基準板を備えた例について説明したが、光源の数は３本以上であってもよく、副白基準板も光源の数と同数以上であればよい。

さらにここでは、画像読取領域が主走査方向に延び副走査方向に用紙が搬送される例を示したが、本発明の画像読取装置は画像読取領域が二次元的に広がる領域であって、その二次元的に広がる画像読取領域を複数の光源で照明し、その画像読取領域の周囲に上記の実施形態にいう副白基準板に相当する反射板を複数配置し、その画像読取領域に置かれた画像を二次元イメージセンサで二次元的に読み取る構成の画像読取装置にも適用可能である。

画像形成装置の概要を示す図である。 比較例としての画像読取装置の読取光学系を示す正面図である。 比較例としての画像読取装置の読取光学系を示す側面図である。 初期状態における２本の光源それぞれのシェーディングカーブ、および、それら２本の光源を同時に点灯したときのシェーディングカーブの一例を示す模式図である。 一方の光源の光度が低下した状態のシェーディングカーブを示す図である。 光度調整後のシェーディングカーブを示した図である。 実施形態としての画像読取装置の読取光学系を示す正面図である。 実施形態としての画像読取装置の読取光学系を示す側面図である。 初期状態における２本の光源それぞれのシェーディングカーブ、および、それら２本の光源を同時に点灯したときのシェーディングカーブの一例を示す模式図である。 一方の光源の光度が低下した状態のシェーディングカーブを示す図である。 光度調整後のシェーディングカーブを示した図である。

１ 画像形成装置
１０ 用紙搬送部
２０ 画像形成部
２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ 画像形成ユニット
２２ 中間転写体
２４ 二次転写部
２５ 定着器
３０ 画像読取部
３１ 主白基準板
３３ イメージセンサ
３４ ミラー
３５ レンズ
３６，３６１，３６２ 副白基準板
４０ 読取制御部
５０ 画像処理部
６０ 画質制御部
７０ 用紙収容部
３２１，３２２ 光源

Claims (7)

1. 共通の画像読取領域を照明する複数の光源と、
   前記画像読取領域からの反射光を受光して画像信号を生成する光電変換器と、
   前記複数の光源により照明され該複数の光源からの照明光を前記光電変換器に向けて反射する、該複数の光源の数以上の数の反射板ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，…）であって、前記複数の光源ｊ（ｊ＝１，２，…）から発せられ該反射板ｉで反射して前記光電変換器に向かう光の該反射板ｉでの反射率Ｇ_ｉ，ｊの、該複数の光源ｊについての組合わせ｛Ｇ_ｉ，ｊ；ｊ＝１，２…｝が反射板ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，…）ごとに異なる複数の反射板と、
   初期状態ｔ＝０における、前記複数の光源ｊを別々に発光させ前記反射板ｉそれぞれで反射した反射光を前記光電変換器で受光して得た信号強度Ｖ_{ｉ，ｊ，ｔ＝０}を各反射板ｉごとかつ各光源ｊごとに記憶しておく記憶部と、
   前記記憶部に記憶された信号強度｛Ｖ_{ｉ，ｊ，ｔ＝０}；ｉ＝ａ，ｂ，…，ｊ＝１，２，…｝と、前記複数の光源を同時に発光させたときの各反射板ｉからの反射光を前記光電変換器で受光して得た各反射板ｉごとの信号強度｛Ｖ_ｉ；ｉ＝１，２…｝とに基づいて、前記複数の光源から発せられる光の、各光源ごとの光度変化を算出する算出部と、
   前記算出部で算出された前記複数の光源の光度変化を各光源ごとに補償して該複数の光源それぞれから初期状態における光度と同一光度の光がそれぞれ発せられるように該複数の光源の発光を制御する発光制御部とを備えたことを特徴とする画像読取装置。
2. 共通の画像読取領域を照明する複数の光源と、
   前記画像読取領域からの反射光を受光して画像信号を生成する光電変換器と、
   前記複数の光源により照明され該複数の光源からの照明光を前記光電変換器に向けて反射する、該複数の光源の数以上の数の反射板ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，…）であって、前記複数の光源ｊ（ｊ＝１，２，…）から発せられ該反射板ｉで反射して前記光電変換器に向かう光の該反射板ｉでの反射率Ｇ_ｉ，ｊの、該複数の光源ｊについての組合わせ｛Ｇ_ｉ，ｊ；ｊ＝１，２…｝が反射板ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，…）ごとに異なる複数の反射板と、
   初期状態ｔ＝０における、前記画像読取領域に一様な反射体を置いて前記複数の光源ｊを別々に発光させ該反射体で反射させて前記光電変換器で受光したときの、該画像読取領域に亘る各光源ｊごとの信号強度分布を記憶しておくとともに、該初期状態における、該複数の光源ｊを別々に発光させ前記反射板ｉそれぞれで反射した反射光を前記光電変換器で受光して得た信号強度Ｖ_{ｉ，ｊ，ｔ＝０}を各反射板ｉごとかつ各光源ｊごとに記憶しておく記憶部と、
   前記記憶部に記憶された信号強度｛Ｖ_{ｉ，ｊ，ｔ＝０}；ｉ＝ａ，ｂ，…，ｊ＝１，２，…｝と、前記複数の光源を同時に発光させたときの各反射板ｉからの反射光を前記光電変換器で受光して得た各反射板ｉごとの信号強度｛Ｖ_ｉ；ｉ＝１，２…｝とに基づいて、前記複数の光源から発せられる光の、各光源ごとの光度変化を算出する算出部と、
   前記記憶部に記憶された、初期状態における各光源ｊごとの信号強度部分布を、前記算出部で算出された前記複数の光源の光度変化に基づく重みで重み付け加算することにより前記複数の光源を同時に発光させたときの前記画像読取領域に亘る信号強度分布を算出する分布算出部と、
   前記分布算出部により算出された信号強度分布に基づいて、前記光電変換器での受光により得られた画像信号を補正する信号補正部とを有することを特徴とする画像読取装置。
3. 前記画像読取領域が主走査方向に延びた領域であり、
   前記複数の光源が、前記画像読取領域と平行に延び該画像読取領域を該画像読取領域の法線方向に対し両側から斜めに照明する２本の棒状の光源であって、
   前記光電変換器は、前記画像読取領域から該画像読取領域の法線方向に反射する反射光を受光するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像読取装置。
4. 前記反射板が、前記画像読取領域の、主走査方向に隣接した位置に配置されていることを特徴とする請求項３記載の画像読取装置。
5. 用紙が前記画像読取領域を副走査方向に通過する間、前記光電変換器に、該用紙の、該画像読取領域通過中の部分からの反射光を繰り返し受光させることにより該用紙上の画像を表わす画像信号を生成させる読取制御部を備えたことを特徴とする請求項３又は４記載の画像読取装置。
6. 前記画像読取領域に配置され反射の基準となる基準板を備えたことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の画像読取装置。
7. 用紙を搬送する用紙搬送手段と、
   前記用紙搬送手段により搬送中の用紙上に画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段により画像が形成された後の用紙上の画像を読み取って該画像を表わす画像信号を生成する請求項１から６のうちのいずれか１項記載の画像読取装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images