JP2011024029A - Image reading apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像読取装置に関し、特に、画像読取部に走行体を有し、走行体を駆動することにより画像を読み取る画像読取装置に関し、特にステッピングモータで駆動制御する装置に関する。 The present invention relates to an image reading apparatus, and more particularly to an image reading apparatus that has a traveling body in an image reading section and reads an image by driving the traveling body, and more particularly to an apparatus that is driven and controlled by a stepping motor.
キャリッジの位置と移動方向を検出する従来の技術として、一般的に特許文献1のようにリニアスケールやエンコーダ等に代表される精密部品のセンサを装着して直線状の位置情報と、複数の信号の位相差から回転方向を検出する方法が公知となっている。小型のリニアスケールは光学式であり、ガラス状の板に設けられた微細な光学パターンを読み取って位置測定を行う原理のため、内部構造が複雑な精密部品である。それ故、製作時に高度な光学技術と薄膜形成、実装技術を要することからセンサとしては高価であり、ガラス状の透明板を用いる構造のため衝撃に弱いことから搬送や装置の組付時に注意を要するため、装置の組立生産性と保守サービスの向上を阻害させるといった欠点を持っている。 As a conventional technique for detecting the position and moving direction of a carriage, generally, as shown in Patent Document 1, a sensor of a precision part represented by a linear scale, an encoder, or the like is attached, and linear position information and a plurality of signals A method for detecting the rotational direction from the phase difference is known. The small linear scale is an optical type, and is a precision component having a complicated internal structure due to the principle of measuring a position by reading a fine optical pattern provided on a glass-like plate. Therefore, it requires expensive optical technology, thin film formation, and mounting technology at the time of manufacture, so it is expensive as a sensor, and because it uses a glassy transparent plate, it is vulnerable to impacts. Therefore, it has a drawback of hindering the assembly productivity and maintenance service of the apparatus.
特許文献1には、リニアスケールに新たな規定の光学パターンを設けて信号を発生させることで、原点と減速開始の位置検出をする技術が記載されている。しかしながら、リニアスケール自体に光学パターンを追加しているので従来技術に係る部品より高価な部品となり、規定された以外の場所では信号を発生しないので現在位置を検知することはできず、原点位置から遠く離れたところに位置している場合には対応できない問題がある。 Patent Document 1 describes a technique for detecting the position of the origin and deceleration start by providing a new specified optical pattern on a linear scale and generating a signal. However, since the optical pattern is added to the linear scale itself, it becomes a more expensive part than the part according to the prior art, and since the signal is not generated in a place other than the specified place, the current position cannot be detected and the origin position is not detected. There is a problem that cannot be handled when it is located far away.
上記リニアスケールやエンコーダ等の専用部品を用いず、ステッピングモータ駆動の異常を検知する手段の従来技術としては、特許文献2のようにパルス数を比較したり、特許文献3のように装置の筐体に白黒交互に並べたビットパターンを形成したりする例がある。
As a prior art of means for detecting a stepping motor drive abnormality without using dedicated parts such as the linear scale and encoder, the number of pulses is compared as in
特許文献2には、ホームポジション帰還時にステッピングモータの駆動パルス数を画像読取装置の内部でカウントするパルス積算手段を設け、往路時のパルス数設定値とホームポジションのセンサがONするまでのパルスカウント値とを比較し、比較した結果が許容範囲を逸脱しているとステッピングモータの脱調を検出する技術が記載されている。しかしながら、特許文献2には、装置内部の駆動パルスを用いて往路(原稿読取中)での設定値と比較しているので、装置が原稿読取を開始してホームポジションに帰還するまでの間は対処できない問題がある。
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228688 provides pulse integration means for counting the number of drive pulses of the stepping motor inside the image reading device when the home position is returned, and the pulse count setting value for the forward path and the pulse count until the home position sensor is turned on. There is described a technique for comparing a value and detecting a step-out of a stepping motor when a comparison result is out of an allowable range. However, since
特許文献3には、主走査方向の端部に一定間隔の白黒マークが形成されており、これを読取原稿と共に画像読取装置で読取走査する。読取走査の速度が変化すると白黒マークの読取間隔も変動するので、これを監視することでステッピングモータの脱調を検出する。しかしながら、特許文献3には、マークを副走査方向に一列だけ並べているので回転方向の検出ができない問題がある。
In
上記従来技術の課題は、キャリッジ(走行体)の副走査位置を精度よく検出できていないことにある。 The problem of the prior art is that the sub-scanning position of the carriage (running body) cannot be accurately detected.
そこで本発明は、上記実情に鑑みて、キャリッジの副走査位置を精度よく検出することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to accurately detect the sub-scanning position of the carriage in view of the above situation.
上記目的を達成するために、本発明に係る画像読取装置は、原稿を光学的に読み取った画像情報を光電変換するイメージセンサと、前記イメージセンサを原稿に対して副走査方向に移動させるキャリッジと、原稿読取領域外の主走査方向の端部に、副走査方向の絶対位置に応じて光学的属性が変化する部材と、前記部材の画像を前記イメージセンサにより読み取って得られた画像データに基づいて前記キャリッジの位置を検出する位置検出手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image reading apparatus according to the present invention includes an image sensor that photoelectrically converts image information obtained by optically reading a document, and a carriage that moves the image sensor in a sub-scanning direction with respect to the document. Based on the image data obtained by reading the image of the member whose optical attribute changes according to the absolute position in the sub-scanning direction at the end in the main scanning direction outside the document reading area, and the image of the member And position detecting means for detecting the position of the carriage.
本発明によれば、キャリッジの副走査位置を精度よく検出することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect the sub-scanning position of the carriage.
以下、本発明を好適に実施した一形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is suitably implemented will be described with reference to the drawings.
まず、本発明を適用しうる画像読取装置について説明する。 First, an image reading apparatus to which the present invention can be applied will be described.
従来より原稿等の画像情報を副走査方向にライン走査し、その画像情報を読取手段としての光電変換手段(CCD)のセンサ面上に結像させ、該光電変換手段から得られる出力信号を利用して、該原稿等の画像情報を読み取るようした画像読取装置が種々と提案されている。図1は、本発明を適用しうる画像読取装置に係るスキャナ13の概略構成を示す図である。
Conventionally, image information of a document or the like is line-scanned in the sub-scanning direction, the image information is imaged on a sensor surface of a photoelectric conversion means (CCD) as a reading means, and an output signal obtained from the photoelectric conversion means is used. Various image reading apparatuses that read image information such as originals have been proposed. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
図1に示すスキャナ13は、読取部12と、この読取部12の上部に取り付けられたADF(オート・ドキュメント・フィーダ)20を有している。ADF20の構成については当業者によく知られており、本発明の要部ではないため、説明を省略する。
A
読取部12には、原稿台として原稿を載置するコンタクトガラス1と、原稿露光用の照明ランプ2(以下、「光源2」と呼ぶ)と第1反射ミラー3とからなる第1キャリッジ6と、第2反射ミラー4及び第3反射ミラー5からなる第2キャリッジ7と、CCDリニアイメージセンサ9(以後CCD)に結像するためのレンズユニット8と、CCD9を搭載するセンサーボード10と、読み取り光学系等による各種の歪みを補正するためと白レベルを調整するための白基準板32から構成される。コンタクトガラス1に原稿を載置固定して読み取る場合には、第1キャリッジ6が一定の速度で往動(矢印A方向)し、かつ、第2キャリッジ7が第1キャリッジ6の1/2の速度で第1キャリッジ6に追従して往動することにより、コンタクトガラス1上の原稿が光学的に走査される。原稿の読み取り終了後、第1キャリッジ6及び第2キャリッジ7は、位置Yが、第1キャリッジ6のホームポジション(待機位置)である。なお、第1キャリッジ6及び第2キャリッジ7を移動するために図示しないモータ駆動系も読取部12に有している。
The
図2は読取部12の概略構成を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the
第1キャリッジ6は、その両端部が2本の対称に張られたワイヤ61に固定されワイヤ61の移動と共に往復移動可能にされており、かつ、第2キャリッジ7はその両端部に第1キャリッジが固定されたワイヤ61が掛け渡されるとともに、それと逆向きには掛け渡されたワイヤ61が掛け渡されたプーリが設けられている。駆動軸67の一端にはタイミングベルトプーリ65が設けられており、モータ63との間にタイミングベルト62が掛け渡されている。以上の構成において、電源スイッチをONにすると、ホーミングのためにステッピングモータ63が始動し、タイミングベルト62を介してその駆動力がタイミングベルトプーリ65に伝達され、かつタイミングベルトプーリ65と一体の駆動軸67がステッピングモータの回転方向に回転する。また、それに伴ってワイヤは移動し、ワイヤ61に固定された第1キャリッジ6はフォワード方向に移動する。第2キャリッジ7は第1キャリッジ6の半分の速度で同方向に移動する。各キャリッジ6,7が一定距離だけ移動するとステッピングモータ63は逆転(リターン)を開始し、第1キャリッジにある検出部66がホームポジションセンサ60内に入ったことを検知し、後述するモータ駆動制御手段により検知後所定距離を移動した時点で停止する。この停止した位置がホームポジションとなり、このホームポジション(待機位置)に第1キャリッジ6を停止させる制御をホーミングと称する。
Both ends of the
図3は読取部12の駆動パターンを説明するための図である。図3は読取部12の走行制御に用いる代表的な速度線図(スキャナ駆動の基本的な駆動パターン)を示す。
FIG. 3 is a diagram for explaining a drive pattern of the
ステッピングモータ63は図示の速度線図に従って駆動制御され、原稿の読取は、図示のようにスローアップ動作を経て一定速度で走行させるフォワード期間に行い、この間に原稿の先端から後端まで読み取るので、この間は一番速度を安定させなければならない。原稿の読み取りが完了すると、リターン工程へと移りステッピングモータ63は逆転を開始する。できるだけ短い時間で戻すため、第1キャリッジ6を高速で移動させ、第2のキャリッジ7はその半分の速度で高速リターンさせる。リターン側移動距離はフォワード側で移動した距離分戻ればホームポジション位置に戻ることになる。
The stepping
スキャナ13の機能構成(画像読取装置のシステム構成)について、図4を用いて説明する。 A functional configuration of the scanner 13 (system configuration of the image reading apparatus) will be described with reference to FIG.
CCD9は、RGBのフィルタを被せたCCDセンサが、3列並んでいるカラー3ラインCCDとする。アナログ処理回路43では、CCD9から出力されるアナログ波形の信号部分をサンプリングするとともにアンプを内蔵して信号のゲインを調整する。A/Dコンバータ44では、R、G、B各色のアナログ画像信号を8ビットのカラーデジタル画像情報として画像処理部41に出力する。3ラインCCD9の場合にCCD9から出力される信号は、等倍時4ライン間隔の位置ズレが存在する。すなわち、R−B間では、8ラインの位置ズレが存在しており、ライン間補正部45では、CCDのRGB毎の読取ラインのずれを補正し、読み取った画像の位置合わせを行う。黒補正46では、画像データに加算されているオフセットデータを減算する。シェーディング補正部47において、光学系の濃度ムラ、CCD9の感度バラツキなどの画素毎の出力データばらつきの補正を各RGB信号に対して行う。
The
各RGB信号にはさらにその他の補正処理を行ってもよい。
また、図示のように、読取部12は、各キャリッジを駆動させるためのステッピングモータ63と、光源2を備える。また、スキャナ13は、外部インターフェース60による制御信号等に基づいてステッピングモータ63と光源2の動作を制御する制御部50を有する。制御部50は、ステッピングモータ63の動作を制御するモータ制御部501とモータ駆動制御回路502と、光源2の動作を制御する光源制御部503と光源駆動制御回路504と、を備える。
Each RGB signal may be further subjected to other correction processing.
Further, as illustrated, the
図5はステッピングモータ63の駆動制御を行うモータ駆動制御回路502の構成を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of a motor
ステッピングモータは制御部50のモータ制御部501からモータ駆動制御回路502にモータ駆動クロック、モータ回転方向の正逆転信号、ステッピングモータ63の各相に流れる駆動電流の切替信号、マイクロステップ駆動(モータ回転角の電気的な分割)を制御する分割数切替信号(励磁設定信号)が入力され、これらに基づいてステッピングモータの各相に流れる駆動電流を制御し、ステッピングモータ63の駆動制御を行う。例えば、モータ回転角の分割数が同じ状態においては、ステッピングモータ63の相切替タイミングは駆動クロック周波数が高いとステッピングモータ63の回転は速くなり、低いと遅くなる。また、モータ回転角の分割数が小さくなるとモータ1回転当たりのキャリッジの移動量が大きくなるので、キャリッジの移動速度を変えない場合には、駆動クロック周波数を低くする。このように駆動クロック周波数を制御することによりステッピングモータ63、したがってキャリッジの多種多様なスローアップ及びスローダウンが可能となる。つまり、駆動電流はスローアップ、スローダウン、読取動作時、リターン時、待機時などの状態により切替制御され、かつステッピングモータ63の位置は駆動クロック数で制御することができる。
The stepping motor is supplied from the
図6は原稿を照明する光源2の点灯駆動制御を行う光源駆動制御回路504の構成を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of the light source
光源2は制御部50の光源制御部503から光源駆動制御回路504に光源駆動クロック、光源点灯信号が入力され、これらに基づいて光源を点灯駆動させ、消費する電力の制御を行う。
The
以上が、スキャナ13の各部の概略構成である。ところで、スキャナ13は、以上に説明したような動作を行う一方で、電源投入時や異常発生後の自動復帰時に装置の初期化動作を行っている。
The above is the schematic configuration of each unit of the
初期化動作の処理では、読取部12において、ホーミング(キャリッジのイニシャライズ処理)、読取画像の信号処理特性の調整が行われる。読取画像の信号処理特性の調整では、画像の光電変換を行うイメージセンサ(通常、CCDリニアイメージセンサ)のアナログ信号処理部の処理特性を調整することにより、出力レベルの一定化を図っている。この調整は、光源の劣化や環境の変動を考慮して行われるもので、このアナログ信号処理部の調整は、黒レベル調整及び白レベル調整からなり、黒レベル調整は、読み取った黒レベル信号を目標値に調整し、白レベル調整は光源で照明された白基準板を読み取った白レベル信号(通常、ピーク値による)を目標値に調整する。
In the initialization operation process, the
図7はスキャナ13の初期化動作の流れを示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of initialization operation of the
まず、初期値設定を行う(S101)。初期値設定は、スキャナ部の読取走査や読取画像信号の処理に必要な初期値を各回路に設定する。次いで、ホーミングを行う(S102)。ホーミングは、読み取り部を搭載したキャリッジをスキャン制御の基準となるホームポジションに位置付ける(メカ原点を決定する)操作である。この位置が待機状態でのキャリッジの位置になるため、待機位置と称する。この後、黒レベル及び白レベル調整を行うための動作を開始する。CCD9は常時、読み取った画像を光電変換し画像信号出力を行っているので、白基準板11(基準白板)を読みに行くまでの適当な時間に、CCD9の一部に設けたOPB(Optical Black)部、即ち外光を遮断した画素部分からの画像信号出力を読み取ることにより黒レベルを検出し、黒レベル調整を行う。光源2(照明ランプ2)を点灯し(S103)、ホームポジションから基準白板を読みにいくためにキャリッジを移動させる(S104)。基準白板を読み取った白レベル画像信号から白レベルを目標値にするための調整値を決定し、その値をアナログ処理回路のアンプのゲインを調整する値として設定する。この時フィードバックループ動作を繰り返して調整値を求める(S105)。調整処理を終了した後、光源2を消灯し(S106)、キャリッジをスタンバイ位置に移動させ(S107)、シーケンスを終了する。
First, initial value setting is performed (S101). In the initial value setting, initial values necessary for reading scanning of the scanner unit and processing of the read image signal are set in each circuit. Next, homing is performed (S102). The homing is an operation of positioning a carriage equipped with a reading unit at a home position serving as a reference for scan control (determining a mechanical origin). Since this position is the position of the carriage in the standby state, it is referred to as a standby position. Thereafter, an operation for adjusting the black level and the white level is started. Since the
上述した画像読取装置において、ステッピングモータの駆動制御中にモータ制御信号の信号ポートが故障した場合、実際のキャリッジの位置と回転方向を外部で検出する手段がないので本来の設定と判別する事が困難であり、駆動中に異常として検知できない。原稿読取の往路移動時で生じるとキャリッジが装置の筐体に衝突したり、画像データに不良が出たりする可能性がある。 In the above-described image reading apparatus, when the signal port of the motor control signal fails during the drive control of the stepping motor, there is no means for externally detecting the actual position and rotation direction of the carriage, so that it can be determined as the original setting. It is difficult and cannot be detected as an abnormality during driving. If this occurs during the forward movement of the document reading, the carriage may collide with the housing of the apparatus or the image data may be defective.
また、原稿読取中に異常が生じた場合、復帰を試みるためにユーザが電源をOFFして再投入したり、装置の自動復帰処理が実行されたりすると装置の初期化動作が行われるが、キャリッジの現在位置を検出する手段がなくホームポジションまで戻す距離がわからないため、スローアップ及びスローダウンによる高速駆動ができずにステッピングモータの自起動領域内の低速駆動となり、異常でキャリッジがホームポジションから外れた位置で停止していると、装置が立ち上るまでの待ち時間が長くなり、ユーザに不快感を与えるといった課題がある。 Also, if an abnormality occurs during document reading, the device initialization operation is performed when the user turns off the power to turn it back on to try to return it, or when the device automatic return processing is executed. Since there is no means to detect the current position of the motor and the distance to return to the home position is unknown, high-speed driving due to slow-up and slow-down is not possible, and the stepping motor is driven at a low speed within the self-starting area, causing the carriage to move out of the home position due to an abnormality. If the vehicle is stopped at a certain position, there is a problem that the waiting time until the device starts up becomes long and the user feels uncomfortable.
次に、本発明の実施形態に係る画像読取装置について説明する。本発明の実施形態に係る画像読取装置は、前述した図1、図2の構成に準じる。原稿を光学的に読み取った画像情報を光電変換するイメージセンサと、原稿を照明する光源と光源の点灯を駆動制御する装置と、原稿に対して副走査方向にキャリッジを移動するステッピングモータとモータの駆動を制御する装置を搭載し、キャリッジを往復運動させる際、前記ステッピングモータの駆動クロック周波数を回転分解能と速度の設定に応じて設定する駆動制御手段を有する。 Next, an image reading apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. The image reading apparatus according to the embodiment of the present invention conforms to the configuration shown in FIGS. An image sensor that photoelectrically converts image information obtained by optically reading a document, a light source that illuminates the document, a device that controls driving of the light source, a stepping motor that moves the carriage in the sub-scanning direction relative to the document, and a motor A device for controlling the drive is mounted, and when the carriage is reciprocated, drive control means for setting the drive clock frequency of the stepping motor according to the setting of the rotation resolution and speed is provided.
<第1の実施形態>
第1の実施形態の構成及び動作について、図8と図9を参照して説明する。
<First Embodiment>
The configuration and operation of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態に係る画像読取装置の主走査方向の読取範囲は原稿の画像品質を満足するために実際の原稿サイズより広くとられ、原稿読取領域外の範囲も読み取る事が可能である。本実施形態に係る画像読取装置(スキャナ13)の読取部12は、図8に示すように、原稿読取領域外32の主走査方向の端部に濃度板又は濃度チャート33が配置されている。濃度板又は濃度チャート33は、図9に示すように、第1キャリッジ6の副走査方向の絶対位置(以下、副走査位置)によってCCD9に入射される反射光の強度が比例して大きくなる特性を備えている。
The reading range in the main scanning direction of the image reading apparatus according to the present embodiment is set wider than the actual document size in order to satisfy the image quality of the document, and the range outside the document reading area can also be read. As shown in FIG. 8, the
本実施形態のシステム構成としては、図12又は図15に記載のシステム構成を用いることができる。図12又は図15に示す構成の、より詳細な説明は、第3,第4の実施形態に記載し、ここでは本実施形態に関連する部分を主に説明する。 As the system configuration of this embodiment, the system configuration shown in FIG. 12 or FIG. 15 can be used. A more detailed description of the configuration shown in FIG. 12 or FIG. 15 will be described in the third and fourth embodiments, and here, portions related to the present embodiment will be mainly described.
図12又は図15に示すように、CCD9に入射された反射光は光電変換されてアナログ信号波形となり、アナログ処理回路43に入力される。アナログ処理回路43では、CCD9から出力されるアナログ波形の信号部分をサンプリングするとともにアンプを内蔵して信号のゲインを調整する。A/Dコンバータ44では、R、G、B各色のアナログ画像信号を8ビットのカラーデジタル画像情報として画像処理部41に出力する。3ラインCCD9の場合にCCD9から出力される信号は、等倍時4ライン間隔の位置ズレが存在する。すなわち、R−B間では、8ラインの位置ズレが存在しており、ライン間補正部45では、CCD9のRGB毎の読取ラインのずれを補正し、読み取った画像の位置合わせを行う。黒補正46では、画像データに加算されているオフセットデータを減算する。シェーディング補正部47において、光学系の濃度ムラ、CCD9の感度バラツキなどの画素毎の出力データばらつきの補正を各RGB信号に対して行う。
As shown in FIG. 12 or FIG. 15, the reflected light incident on the
読取走査を実行すると、図9の特性に従い、第1キャリッジ6が副走査方向に移動するにつれて、濃度板又は濃度チャート33に反射してCCD9に入射される光の強度が大きくなるので、シェーディング補正後に得られる画像データ出力のレベルは比例して高くなる。即ち、第1キャリッジ6が移動すると画像データ出力のレベルが変化するので、そのときのレベルで第1キャリッジ6の副走査位置を検出する事が可能となり、従来技術のリニアスケールやエンコーダ等の専用部品を用いずに移動しながら第1キャリッジ6の位置を得る事ができる。
When the reading scan is executed, the intensity of the light reflected on the density plate or
上記より、第1キャリッジ6の位置を知る事ができるので、実際の第1キャリッジ6の移動速度と移動方向を検出する事が可能となる。制御内部での監視に加えて、制御外部からキャリッジの移動速度と移動方向状態を監視する事ができるため、本来の設定と判別する事が困難なケースの脱調や信号ポート故障時などの異常発生を検知する事が可能となり、ステッピングモータ63の駆動制御における異常検知を強化する事ができる。
From the above, since the position of the
一方で、第1キャリッジ6の位置を得る事ができると、ホームポジションまで戻す距離がわかるため、ホーミング帰還移動時の速度を従来の低速よりも速いスローアップ及びスルーダウンによる高速設定にする事が可能となる。原稿読取中に発生した異常からの復帰時にキャリッジがホームポジションから外れた位置で停止している場合には、装置が立ち上るまでの待ち時間を大幅に短縮する事が可能となるため、ユーザの不快感を軽減させる事ができる。さらに、ホーミング帰還移動時の待ち時間が短縮できるという事は、ステッピングモータ63の稼働時間の短縮につながるため、稼動時消費電力を低減することが可能となり、環境への配慮という点で有利である。
On the other hand, if the position of the
また、マーク又は模様で形成された部材を用いるため複雑な内部構造をもたず耐衝撃性に優れ、既存のイメージセンサを使うことになるのでコストを抑える事が可能となる。 In addition, since a member formed of a mark or a pattern is used, it does not have a complicated internal structure and is excellent in impact resistance, and an existing image sensor is used, so that the cost can be reduced.
<第2の実施形態>
第2の実施形態の構成及び動作を、図10と図11を参照して説明する。
<Second Embodiment>
The configuration and operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS.
画像読取装置の主走査方向の読取範囲は原稿の画像品質を満足するために実際の原稿サイズより広くとられ、原稿読取領域外の範囲も読み取る事が可能である。図10の読取部12において、原稿読取領域外32の主走査方向の端部に、マーク部材34を配置する。マーク部材34は、図11に示すように、第1キャリッジ6の副走査方向の絶対位置(以下、副走査位置)によってCCD9に入射される反射光の変化する範囲が比例して大きくなる特性を備えている。
The reading range in the main scanning direction of the image reading apparatus is set wider than the actual document size in order to satisfy the image quality of the document, and the range outside the document reading area can also be read. In the
図12又は図15に示すように、CCD9に入射された反射光は光電変換されてアナログ信号波形となり、以降の処理については、シェーディング補正の処理まで前述した通りである。
As shown in FIG. 12 or FIG. 15, the reflected light incident on the
読取走査を実行すると、図11の特性に従い、第1キャリッジ6が副走査方向に移動するにつれて、マーク部材34に反射してCCD9に入射される強度が低い光量の範囲が大きくなっていくので、シェーディング補正後に得られる画像データ出力の主走査方向に変化する範囲は比例して大きくなる。即ち、第1キャリッジ6が移動すると画像データ出力の主走査方向に変化する範囲が変化するので、そのときの範囲幅で第1キャリッジ6の副走査位置を検出する事が可能となり、従来技術のリニアスケールやエンコーダ等の専用部品を用いずに移動しながら第1キャリッジ6の現在位置を得る事ができる。
When the reading scan is executed, according to the characteristics of FIG. 11, as the
上記より、第1キャリッジ6の現在位置を知る事ができるので、前述したようにモータ駆動制御の異常検知の強化と装置初期化時の待ち時間短縮が可能となる。
As described above, since the current position of the
<第3の実施形態>
第3の実施形態は、上記第1,第2の実施形態に係る画像読取装置において、キャリッジの副走査位置をイメージセンサからの出力で得た画像データの主走査方向に変化する範囲によって検出することを実現する。本実施形態のシステム構成は図12に示されている。
<Third Embodiment>
In the image reading apparatus according to the first and second embodiments, the third embodiment detects the sub-scanning position of the carriage based on the range in which the image data obtained by the output from the image sensor changes in the main scanning direction. Realize that. The system configuration of this embodiment is shown in FIG.
図12に示すように、CCD9に入射された反射光は光電変換されてアナログ信号波形となり、以降の処理については、シェーディング補正の処理まで前述した通りである。画像処理部41でライン間補正45、黒補正46、シェーディング補正47の処理を施された画像データは位置検出回路70に入力される。
As shown in FIG. 12, the reflected light incident on the
図8の装置構成においては、位置検出回路70には図13に示すように画像データの出力を副走査位置に変換処理する機能を有し、位置検出回路70に入力された画像データはモータ駆動クロックの立ち上がり(又は立ち下がり)に同期するタイミングで検出され、検出された画像データの出力は相対する副走査位置に変換される。
In the apparatus configuration of FIG. 8, the
また、図10の装置構成においては、図8の構成時と同様、位置検出回路70には図14に示すように画像データの主走査方向の変化幅を副走査位置に変換処理する機能を有し、位置検出回路70に入力された画像データはモータ駆動クロックの立ち上がり(又は立ち下がり)に同期するタイミングで検出され、検出された画像データの主走査方向の変化幅は相対する副走査位置に変換される。
In the apparatus configuration of FIG. 10, as in the configuration of FIG. 8, the
モータ駆動クロックはステッピングモータの回転分解能と速度の設定に応じて設定されるため、原稿読取の倍率・解像度の設定や規定の動作によって切り替わる等ステッピングモータの駆動制御のパターンが複数ある場合には、タイマカウンタを追加するよりもシンプルに副走査位置を検出する事が可能となる。 Since the motor drive clock is set according to the rotation resolution and speed settings of the stepping motor, if there are multiple stepping motor drive control patterns such as document reading magnification / resolution setting and switching according to the specified operation, The sub-scanning position can be detected more simply than adding a timer counter.
位置検出回路70で得られた副走査位置のデータはメモリ71に格納され、また移動距離演算部72にも入力される。
The sub-scanning position data obtained by the
移動距離演算部72では、現在から1クロック前の副走査位置のデータをメモリ71から読み出し、現在の副走査位置のデータとの差分から移動距離を求める。求めた移動距離はモータ(加)速度検出部51とモータ回転方向検出部53に入力される。
The movement
モータ(加)速度検出部51では、図13に記載のように、移動距離をモータ駆動クロックの周期時間で割算する事で現在の速度を検出することができる。さらに、現在から1クロック前の速度との差分から速度変化がわかるので、モータ駆動クロックの周期時間で割算する事で加速度を検出することができる。検出された速度と加速度は各々比較回路52に入力され、制御部50内部の設定値と比較される。比較した結果を異常判定部に55に入力する。
As shown in FIG. 13, the motor (acceleration) speed detection unit 51 can detect the current speed by dividing the movement distance by the cycle time of the motor drive clock. Further, since the speed change can be found from the difference from the speed one clock before the present time, the acceleration can be detected by dividing by the period time of the motor drive clock. The detected speed and acceleration are each input to the
モータ回転方向検出部53では、図13に記載のように、移動距離の値が正のときキャリッジ6、7はフォワード方向に、負のときはリターン方向に移動している事がわかるので、回転方向を検出することができる。検出された回転方向は比較回路54に入力され、制御部50内部の設定方向と比較される。比較した結果は異常判定部55に入力する。異常判定部55では、比較結果が許容値範囲を逸脱していると異常と判定してモータ制御部の動作を停止し、外部インターフェース60を介して上位のシステムに異常通知する。
As shown in FIG. 13, the motor rotation direction detection unit 53 knows that the
上記より、ステッピングモータの駆動制御の内容に適応したキャリッジ6、7の速度及び加速度と回転方向を検出する事ができるので、設定値との比較でモータ駆動の異常判定が可能となる。即ち、前述したようにモータ駆動制御の異常検知の強化が可能となる。
From the above, it is possible to detect the speed and acceleration and the rotation direction of the
<第4の実施形態>
第4の実施形態は、上記第1,第2の実施形態に係る画像読取装置において、装置初期化時にキャリッジの現在位置を検出し、ホーミング(帰還移動)動作の高速化を実現する。本実施形態のシステム構成は図15に示されている。
<Fourth Embodiment>
In the image reading apparatus according to the first and second embodiments, the fourth embodiment detects the current position of the carriage at the time of initializing the apparatus, thereby realizing a high speed homing (returning movement) operation. The system configuration of this embodiment is shown in FIG.
図15に示すように、CCD9に入射された反射光は光電変換されてアナログ信号波形となり、以降の処理については、シェーディング補正の処理まで前述した通りである。画像処理部41でライン間補正45、黒補正46、シェーディング補正47の処理を施された画像データは位置検出回路70に入力される。
As shown in FIG. 15, the reflected light incident on the
図8の装置構成においては、位置検出回路70には図16に示すように画像データの出力を副走査位置に変換処理する機能を有し、位置検出回路70に入力された画像データは光源点灯信号の立ち下がり(又は立ち上がり)に同期するタイミングで検出され、検出された画像データの出力は相対する副走査位置に変換される。
In the apparatus configuration of FIG. 8, the
また、図10の装置構成においては、図8の構成時と同様、位置検出回路70には図14に示すように画像データの主走査方向の変化幅を相対する副走査位置に変換処理する機能を有し、位置検出回路70に入力された画像データは光源点灯信号の立ち下がり(又は立ち上がり)に同期するタイミングで検出され、検出された画像データの主走査方向の変化幅は相対する副走査位置に変換される。
In the apparatus configuration of FIG. 10, as in the configuration of FIG. 8, the
位置検出回路70で得られた副走査位置のデータはホーミング距離演算部73に入力される。
The sub-scanning position data obtained by the
ホーミング距離演算部73はホーミング動作の帰還移動時に通常の低速駆動を開始する位置(減速開始位置)の設定データを有し、現在の副走査位置のデータとの差分で距離を求める。求めた距離は比較回路56に入力され、高速駆動が可能な移動量の設定データと比較される。比較した結果をモータ速度設定部57に入力する。モータ速度設定部57では、比較結果が所定の移動量を超えていると、ホーミング帰還移動時の高速駆動が可能と判定し、図18のように減速開始位置までは高速な駆動制御の運転パターンに設定し、モータ制御部に反映する。そのとき、ホーミング距離演算部73で求めた距離はステッピングモータの移動パルス数に変換され移動量として設定される。比較結果が超えていない場合には、高速駆動に必要な移動量が確保できないと判定されるので、モータ制御部では通常の低速駆動の設定が維持される。
The homing distance calculation unit 73 has setting data of a position (deceleration start position) at which normal low-speed driving is started during the return movement of the homing operation, and obtains the distance by a difference from the data of the current sub-scanning position. The obtained distance is input to the
図19は本実施形態に係る装置の初期化動作の流れを示すフローチャートである。図7と共通する処理には同じ符号を振る。 FIG. 19 is a flowchart showing the flow of the initialization operation of the apparatus according to the present embodiment. The same reference numerals are assigned to processes common to those in FIG.
まず、初期値設定を行う(S101)。初期値設定は、スキャナ部の読取走査や読取画像信号の処理に必要な初期値を各回路に設定する。その際には、前回の初期化処理時に得られた調整(S105)の結果が反映されている。次いで、光源2を点灯し(S201)、位置検出回路70に入力されたランプ点灯信号に同期したタイミングで原稿読取領域外の画像データを取得し、得られた画像データからキャリッジの副走査位置を検出する(S202)。
First, initial value setting is performed (S101). In the initial value setting, initial values necessary for reading scanning of the scanner unit and processing of the read image signal are set in each circuit. At that time, the result of the adjustment (S105) obtained in the previous initialization process is reflected. Next, the
キャリッジの位置検出処理を終了した後、ランプを消灯する(S203)。検出した副走査位置から減速開始位置までの差分演算処理により距離を求める(S204)。求めた距離は高速駆動が可能な移動量の設定値と比較され(S205)、超えていれば減速開始位置までホーミング帰還移動時の速度を通常よりも高速化した駆動制御に設定(S206)、超えていなければ通常の低速駆動の設定でホーミング動作を実行する(S102)。ホーミングは、読み取り部を搭載したキャリッジをスキャン制御の基準となるホームポジションに位置付ける(メカ原点を決定する)操作である。この位置が待機状態でのキャリッジの位置になるため、待機位置と称する。 After completing the carriage position detection process, the lamp is turned off (S203). A distance is obtained by a difference calculation process from the detected sub-scanning position to the deceleration start position (S204). The obtained distance is compared with the set value of the moving amount that can be driven at high speed (S205), and if it exceeds, it is set to drive control in which the speed at the time of homing return movement to the deceleration start position is higher than usual (S206), If not, the homing operation is executed with the normal low-speed drive setting (S102). The homing is an operation of positioning a carriage equipped with a reading unit at a home position serving as a reference for scan control (determining a mechanical origin). Since this position is the position of the carriage in the standby state, it is referred to as a standby position.
この後、黒レベル及び白レベル調整を行うための動作を開始する。CCDは常時、読み取った画像を光電変換し画像信号出力を行っているので、基準白板を読みに行くまでの適当な時間に、CCDの一部に設けたOPB(Optical Black)部、即ち外光を遮断した画素部分からの画像信号出力を読み取ることにより黒レベルを検出し、黒レベル調整を行う。ランプを点灯し(S103)、ホームポジションから基準白板を読みに行くためにキャリッジを移動させる(S104)。基準白板を読み取った白レベル画像信号から白レベルを目標値にするための調整値を決定し、その値をアナログ処理回路のアンプのゲインを調整する値として設定する。この時フィードバックループ動作を繰り返して調整値を求める(S105)。ここで、得られた調整結果の内容は初期設定に反映される。調整処理を終了した後、ランプを消灯し(S106)、キャリッジをスタンバイ位置に移動させ(S107)、シーケンスを終了する。 Thereafter, an operation for adjusting the black level and the white level is started. Since the CCD always photoelectrically converts the read image and outputs an image signal, the OPB (Optical Black) part provided in a part of the CCD, that is, outside light, at an appropriate time until the reference white plate is read. The black level is detected by reading the image signal output from the pixel portion where the signal is cut off, and the black level is adjusted. The lamp is turned on (S103), and the carriage is moved to read the reference white plate from the home position (S104). An adjustment value for setting the white level to the target value is determined from the white level image signal obtained by reading the reference white plate, and the value is set as a value for adjusting the gain of the amplifier of the analog processing circuit. At this time, the feedback loop operation is repeated to obtain an adjustment value (S105). Here, the content of the obtained adjustment result is reflected in the initial setting. After the adjustment process is finished, the lamp is turned off (S106), the carriage is moved to the standby position (S107), and the sequence is finished.
上記より、装置の初期化時にキャリッジ6、7の現在位置を検出する事ができるので、設定値との比較でホーミング帰還移動時の高速駆動が可能となる。即ち、前述したように装置初期化時の待ち時間短縮が可能となる。
As described above, since the current positions of the
なお、上述した各実施形態の構成は、互いに組み合わせることができる。 Note that the configurations of the above-described embodiments can be combined with each other.
1 コンタクトガラス
2 光源(照明用ランプ)
6 第1キャリッジ
7 第2キャリッジ
9 CCD(ライン型CCDセンサ)
10 センサーボード
12 読取部(スキャナ)
32 原稿読取領域外
33 濃度板又は濃度チャート
34 マーク部材
43 アナログ処理回路
50 制御部
501 モータ制御部
502 モータ駆動制御回路
503 光源制御部
504 光源駆動制御回路
51 モータ(加)速度検出部
53 モータ回転方向検出部
52,54,56 比較回路
55 異常判定部
57 モータ速度設定部
63 モータ(ステッピングモータ)
70 位置検出回路
71 メモリ
72 移動距離演算部
73 ホーミング距離演算部
1
6 First Carriage 7
10
32 Out of
70
Claims (5)
前記イメージセンサを原稿に対して副走査方向に移動させるキャリッジと、
原稿読取領域外の主走査方向の端部に、副走査方向の絶対位置に応じて光学的属性が変化する部材と、
前記部材の画像を前記イメージセンサにより読み取って得られた画像データに基づいて前記キャリッジの位置を検出する位置検出手段と、
を備えることを特徴とする、画像読取装置。 An image sensor that photoelectrically converts image information obtained by optically reading a document;
A carriage for moving the image sensor in the sub-scanning direction with respect to the document;
A member whose optical attribute changes according to an absolute position in the sub-scanning direction at an end portion in the main scanning direction outside the document reading area;
Position detecting means for detecting the position of the carriage based on image data obtained by reading an image of the member by the image sensor;
An image reading apparatus comprising:
前記位置検出手段が前記ステッピングモータの駆動クロック信号に同期して前記キャリッジの副走査位置を検出し、前記キャリッジの位置の変化が所定の許容範囲を逸脱している場合に異常が発生している旨の判断をする異常検出手段と、
を備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項記載の画像読取装置。 A stepping motor for driving the carriage;
The position detecting means detects the sub-scanning position of the carriage in synchronization with the driving clock signal of the stepping motor, and an abnormality has occurred when the change in the position of the carriage deviates from a predetermined allowable range. An abnormality detection means for determining the effect,
The image reading apparatus according to claim 1, further comprising:
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