JP2011176688A - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源からの光を原稿に照射し，原稿からの反射光を測定して電気信号に変換する光学部品と，光学部品の電気信号への変換度合いを補正するゲイン補正手段とを少なくとも備えた画像読取装置におけるゲイン補正の精度を維持しつつ，ゲイン補正による処理の遅れが少ない画像読取装置を提供すること
【解決手段】 前記ゲイン補正手段が，画像読取装置の待機行程において繰り返し前記補正を実行して最新の補正値を記憶すると共に，画像読取装置に画像読取命令が入力された時点で前記補正を停止し，その時点での最新の補正値を用いて前記光学部品の電気信号への変換度合いを補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は，スキャナ，複写機或いはそれらの複合機などで使用される画像読取装置におけるゲイン補正技術に関するもので，ゲイン補正の精度を維持しつつ，ゲイン補正による処理の遅れを少なくできる画像読取装置に関するものである。

光源からの光を原稿に照射し，原稿からの反射光を測定して電気信号に変換する画像読取装置を構成する様々な部品には，部品バラツキや経時変化などを有するものが多く存在する。通常は，これらのバラツキ要素はソフトウェアによる補正処理を行うことで良好な画像を得ている。代表的な処理としては，光源の部品バラツキによる光量差を補正するゲイン補正や，読み取りの主走査方向１ライン中の光量分布バラツキを補正するシェーディング補正などがある。ゲイン補正については，ゲイン調整ということもあるが，ここではゲイン補正と記す。
補正処理は，読み取り動作を行う時点における装置の状態を所定の基準状態に補正することである。しかし，補正の中には処理時間がかかる補正もあり，必ずしも読み取り直前の状態で補正できるとは限らない。
例えば，前述のシェーディング補正は短時間で補正できる処理であるので，画像を読み取る直前（画像読取命令の入力後）に行っても時間差がほとんど無いので，ユーザを待たせることがなく，違和感を生じることがない。
しかし，ゲイン補正はアルゴリズムによっては数百ミリ秒かかることもあり，読み取り開始（スキャン開始）ボタンを押下（読み取り開始）してから補正すると，読み取り動作までのタイムラグ（時間差）が生じ，ユーザに違和感を与えることがある。

図３は，画像読取装置におけるゲイン補正手段の概要を示すブロック図である。光源から照射され，原稿で反射された光は，ＣＣＤなどの撮像素子で受光された後ＡＤ変換される。ＡＤ変換後の信号（画像データ）は，ＡＳＩＣで処理される。
この場合，前記撮像素子の特性は，図１に示すように，電源投入からの時間の経過に従って時々刻々変化する。そのため，撮像素子で受光され，ＡＤ変換された画像データをそのままＡＳＩＣに取り込むと，原稿が変化しないにもかかわらず，ＡＳＩＣに取り込まれる画像データは，上記撮像素子の特性変化に従って全体的に大きく変化することになり，同じ原稿に対して同じ画像データが得られなくなってしまう。即ち再現性が低下する。
そこで，同じ原稿から得た画像データはいつも同じデータとなるように，図１に示すように撮像素子から出力された画像データを増幅する増幅器（図４の増幅器１５を参照）の増幅率を調整，即ちゲイン調整（補正）を行う。
即ち，ゲイン補正は，白色基準板からの反射光について上記ＡＳＩＣに渡される画像データを１ラインピークホールド回路でピーク検出（最大値検出あるいは平均値検出）を行った後，ピーク値が適正な値（いつも同じ値）になるように増幅器１５の増幅率を調整することである。
例えば，８ｂｉｔでＡＤ変換された時のピーク値の適正値を２５６階調のうち２４０とした場合，もしサンプリングしたピーク値が２００だった場合は実際のピーク値が２４０になるようにゲインを上げる方向に調整（補正）し，もしピーク値が２４０を超える値であった場合はゲインを下げる方向に調整（補正）する。このように，検出された画像データのピーク値が所定のピーク値になるように検出された画像データに所定の倍率（ゲイン）を乗じる処理を行うのがゲイン補正である。

前記したように，ゲイン補正は，採用するアルゴリズムによって，数百ミリ秒掛かる。
これは，ゲイン調整の手順が，
（１）画像データサンプリング期間
（２）１ラインピーク検出期間
（３）フィードバック期間
を含んで構成され，このうち，（１）の画像データサンプリング期間が最も処理時間を要する期間となっており，このサンプリングの手順で時間がかかるためである。１ラインの読み取り時間は装置によって決められているが，前述の通りサンプリングライン数を増やすと(１ラインの読み取り時間)×(ライン数)だけの時間が必要になる。一般的な数字で考えると，１ライン時間が1ｍｓ，ライン数を１００ラインとした場合の１回サンプリングに必要な時間は１ｍｓ×１００ライン=100ｍｓの時間が必要になる。サンプリングを複数回行ってゲイン調整するアルゴリズムの場合は，さらに１００ｍｓ単位の倍数で時間が必要になってくる。（２）のピーク検出時間は，データサンプリングと同時にピーク値を更新するため，１ライン時間で検出可能である。（３）のフィードバック時間は構成にもよるが，ゲインを設定するだけであれば数ｍｓ有れば十分設定可能である。
従って，読み取り処理のためのスキャン開始ボタンを押下してから以上の処理を行うと，ボタン押下後読み取り動作を開始するまでに数百ｍｓ必要になり，ユーザに違和感を与えるタイムラグが生じる。

このように時間の掛かるゲイン補正を読み取り処理の直前に行うことは，ユーザに違和感を与えることから，特許文献１及び２に記載の画像読取装置では，電源投入時に，ＣＣＤセンサ１３（撮像素子）の増幅器（ＡＦＥ１４内の増幅器１５）のゲイン調整（ゲイン設定）を，モノクロモード，カラーモードの順で行い，各モードにおけるゲイン設定値を記憶部３０に保存しておくようにしている。

特開２００８−２４４９００号公報 特開２００８−２５２２２４号公報

ところで，撮像素子からの出力は，図１に示すように電源投入時に最大となりその後，徐々に漸減する。
従って，前記特許文献１あるいは２のように電源投入時などの読み取りを行わない時期にゲイン補正を行った場合，いざ読み取り処理を行おうとした時点では，実態に即していない補正データを使用することになる結果，補正の効果が十分に得られなかったり，場合によっては異常な画像が得られたりして原稿と異なる画像を得てしまうという望ましくない状況が起こるという問題がある。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，ゲイン補正の精度を維持しつつ，ゲイン補正による処理の遅れが少ない画像読取装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，光源からの光を原稿に照射し，原稿からの反射光を測定して電気信号に変換する光学部品と，前記光学部品の電気信号への変換度合いを補正するゲイン補正手段とを少なくとも備えた従来の画像読取装置における前記した問題点を解消することを目的とするものであり，そのために，前記ゲイン補正手段が，画像読取装置の待機行程において繰り返し前記補正を実行して最新の補正値を記憶すると共に，画像読取装置に画像読取命令が入力された時点で前記補正を停止し，その時点での最新の補正値を用いて前記光学部品の電気信号への変換度合いを補正することに特徴を有する画像読取装置である。
上記したようにゲイン補正は，画像読取命令が入力されるまでの待機行程において繰り返し行われる。ゲイン補正値はその繰り返しの都度記憶され，画像読取命令が入力された時点で繰り返しが停止させられる。その結果，実際の画像読取処理におけるゲイン補正処理においては，最後に記憶された最新の補正値が採用されるので，実質的に画像読取処理の直前に取得したゲイン補正値を採用することが出来るため，ゲイン補正の精度が最高のものを採用することが出来る。すなわち，ゲイン補正の精度を最高に高めることが出来る。更に，従来の画像読取装置のように，画像読取処理が開始されてからゲイン補正値を取得するものでなく，それ以前にゲイン補正値が求められているので，実際の画像読取処理に遅れが生じる不都合は全くなくなる。
前記したように撮像素子からの出力は，図１に示すように電源投入時に最大となりその後，徐々に漸減するように変化する。従って，電源投入時点から相当の時間が経過した時点では，撮像素子からの出力の変動はほとんど無くなる。従って，前記ゲイン補正手段による前記補正の繰り返し周期については，当該画像読取装置の電源オンからの時間経過に従って，長く設定しても正確なゲイン補正値を取得することが出来，且つ，制御手段を無駄なゲイン補正値の取得演算に使う必要がなくなる。
なお，前記待機工程中においては，前記光源を継続して点灯しておくようにすることが望ましい。この発明では，画像読取装置が待機状態に入るとすぐにゲイン補正の処理が繰り返し行われるので，１回のゲイン補正が終わる都度光源を消灯する意味がなく，また，そのような処理によってかえって電力が消費されるからである。
前記したような画像読取装置は，スキャナ単体のような装置に用いることも出来るが，複写機，ファクシミリ，それらの複合機などの，一般的な画像形成装置の構成要素として捉えることも可能である。

本発明によれば，光源からの光を原稿に照射し，原稿からの反射光を測定して電気信号に変換する光学部品と，前記光学部品の電気信号への変換度合いを補正するゲイン補正手段とを少なくとも備えた画像読取装置において，前記ゲイン補正手段が，画像読取装置の待機行程において繰り返し前記補正を実行して最新の補正値を記憶すると共に，画像読取装置に画像読取命令が入力された時点で前記補正を停止し，その時点での最新の補正値を用いて前記光学部品の電気信号への変換度合いを補正する画像読取装置が提供される。従って，上記したようにゲイン補正の精度を維持しつつ，ゲイン補正による処理の遅れが少ない画像読取装置を提供することができる。

従来の画像読取装置におけるの撮像素子からの出力の変化を示すグラフ。 本発明に係る画像読取装置のゲイン補正の状況を示すグラフ。 一般的な画像データの処理手順を示すブロック図。 本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の制御系統を示すブロック図。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
まず，本発明の実施形態に係る画像形成装置Ｘの概要について説明する。
図４は，本実施形態に係る画像形成装置の構成ブロック図である。図４に示す画像形成装置１において，主制御部２はＣＰＵ等を含む制御部であり，画像形成装置１内の各部の動作を統括して制御する処理部である。操作部３は，液晶パネル等の表示部および操作キー等からなるコントロールパネルであり，ユーザが画像形成装置１を操作するための入力部である。

画像処理部４は，画像読取部１０で読み取られた原稿の画像データを，プリンタに合わせたプリント用の画像データ（例えば，使用するトナーに合わせた画像データ）に変換するための処理部であり，画像の編集（解像度変更，拡大／縮小，回転等）処理も行う。

印刷制御部５は，画像処理部４により生成された印刷用画像データを用紙に印刷するための制御部である。この印刷制御部５は，トナーを用紙に転写する転写部７を制御すると共に，印刷用紙の送り機構（例えば，加圧ローラ８ａや定着ローラ８ｂ）を含むプリントエンジン６を制御して，印刷動作を実行する。

前記画像読取部（画像読取装置）１０は，原稿を読み取るスキャナを構成する部分であり，コンタクトガラス１０１に沿って移動する光源からの光を原稿あるいは白色基準板１０６に照射し，原稿あるいは白色基準板１０６からの反射光を測定して電気信号に変換するＣＣＤ１３などの光学部品を備えている。画像読取部１０内の画像読取制御部１１はＣＰＵ等を含む制御部であり，画像読取部１０内の各部の動作を統括して制御する処理部である。

スキャナ送り機構１２は，原稿の読取機構部（例えば，原稿の送り機構やミラーの移動機構等）を制御する処理部である。カラーＣＣＤセンサ１３は，原稿読取用のＣＣＤイメージセンサであり，Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各色を読み取る３つのラインセンサから構成されており，また，Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のラインセンサは，奇数ライン（ＯＤＤ）と，偶数ライン（ＥＶＥＮ）を読み取る２つのラインセンサから構成されている。

ＡＦＥ（アナログフロントエンド）１４は，３チャンネルタイプのアナログフロントエンドであり，カラーＣＣＤセンサ１３から読み込んだ画像信号を増幅し，ＯＤＤ／ＥＶＥＮ補正，オフセット補正，およびＡ／Ｄ変換してデジタルの画像データを出力する。

ゲイン設定制御部１９は，カラーＣＣＤセンサ１３により白色基準板１０６を読み取った画像データを基にして，ＡＦＥ１４内の増幅器に対するゲイン設定を行う。このゲイン設定制御部１９は，カラー用ゲイン設定部１９Ａと，モノクロ用ゲイン設定部１９Ｂが含まれており，画像形成装置１の電源投入以後，繰り返してカラーモード，モノクロモードの両方のモードでＡＦＥ１４に対するＡＧＣ（増幅器１５のゲインの自動設定制御）を行い，そのときに得られたカラー用ゲイン設定値（カラーモード用のゲイン設定値）と，モノクロ用ゲイン設定値（モノクロモード用のゲイン設定値）とを，ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等で構成される記憶部３０に記憶する。
ゲイン設定の手順は，図２に示したとおりであり，追って更に説明する。

また，ゲイン設定制御部１９では，カラーモード，およびモノクロモードのゲイン設定をＡＧＣにより行うときには，そのモードに合わせたＡＦＥ１４対する制御タイミング設定も同時に行う。例えば，ＡＦＥ１４に対する同期信号やデータ読み取り信号などのタイミングの設定も同時に行う。これらのタイミング設定情報についても，カラー用タイミング設定情報，およびモノクロ用タイミング設定情報として，記憶部３０に記憶する。

画像データ読取部２０は，ＡＦＥ１４から読み込まれた画像データから，原稿の範囲内の画像データを抽出し，この画像データを補正処理部２１により画像調整する。この補正処理部２１では，ＡＦＥ１４から読み出された原稿の画像データに対し，光学系のＭＴＦ（Modulation Transfer Function）補正や，白基準データを基にしたシェーディング補正を行う。なお，シェーディング補正は，カラーＣＣＤセンサ１３の各光電変換素子の特性バラツキ，あるいは光源の発光量のバラツキに起因して各光電変換素子間に実質的な感度のバラツキが生じるため，これを補正するものであるが，本発明に直接関係がないのでここでは詳細な説明は省略する。

また，白基準データ設定部２２は，カラー用白基準データ設定部２２Ａと，モノクロ用白基準データ設定部２２Ｂとを含んでおり，ＡＦＥ１４から出力される白色基準板１０６の画像データを基にして，カラーモードおよびモノクロモードのそれぞれのモードに対する白基準データを取得する処理部である。このように取得されたカラー用白基準データ（カラーモード用の白基準データ）と，モノクロ用白基準データ（モノクロモード用の白基準データ）は，記憶部３０に保存される。

記憶部３０には，画像形成装置１において処理を行う際に必要となるデータが記憶されている。この記憶部３０には，カラー用ゲイン設定値３１，モノクロ用ゲイン設定値３２，カラー用白基準データ３３，モノクロ用白基準データ３４，カラー用タイミング設定情報３５，モノクロ用タイミング設定情報３６，補正データ（ＭＴＦや，シェーディング補正データ等）３７が保存される。また記憶部３０には画像メモリ３８が含まれ，この画像メモリ３８には，原稿を読み取った画像データ３９が保存される。

次に，上記のように構成された本画像形成装置１におけるカラー用ゲイン及びモノクロ用ゲイン補正の動作について説明する。
画像形成装置１に電源が投入されると，モノクロ用ゲイン設定部１９Ｂにより，ＡＦＥ１４内の増幅器１５に対するモノクロモード用のゲインの自動設定制御（ＡＧＣ）を行い，続いて，カラー用ゲイン設定部１９Ａにより，カラーモード用のゲインの自動設定制御（ＡＧＣ）を行う。そのときに得られたモノクロ用ゲイン設定値３２と，カラー用ゲイン設定値３１とを，記憶部３０に記憶する。また，各モードに合わせたＡＦＥ１４へのタイミング設定も同時に行い，カラー用タイミング設定情報３５，およびモノクロ用タイミング設定情報３６として，記憶部３０に記憶する。さらに，モノクロ用白基準データ設定部２２Ｂは，最終的に決定されたモノクロ用ゲイン設定値３２によって得られる白基準データを，モノクロ用白基準データ３４として取得して記憶部３０に記憶し，カラー用白基準データ設定部２２Ａは，最終的に決定されたカラー用ゲイン設定値３１によって得られる白基準データを，カラー用白基準データ３３として取得して記憶部３０に記憶する。

そして，モノクロモードの場合は，モノクロ用ゲイン設定部１９Ｂは，記憶部３０からモノクロ用ゲイン設定値３２を読み出し，ＡＦＥ１４内の増幅器１５に対してモノクロ用ゲイン設定値３２を設定する。また，所望の場合には，モノクロ用白基準データ設定部２２Ｂは，記憶部３０からモノクロ用白基準データ３４を読み出し，補正処理部２１で使用される白基準データをモノクロ用白基準データ３４に設定する。

また，カラーモードの場合は，カラー用ゲイン設定部１９Ａは，記憶部３０からカラー用ゲイン設定値３１を読み出し，ＡＦＥ１４内の増幅器１５に対してカラー用ゲイン設定値３１を設定する。また，所望の場合には，カラー用白基準データ設定部２２Ａは，記憶部３０からカラー用白基準データ３３を読み出し，補正処理部２１で使用される白基準データをカラー用白基準データ３３に設定する。

なお，カラーＣＣＤセンサ１３はＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３色の読取機能を有する３ラインのカラーＣＣＤセンサであり，各色のＣＣＤセンサは，ＯＤＤ／ＥＶＥＮ（奇数，偶数）の２列のＣＣＤアナログ・シフトレジスタを備えている。ゲイン設定処理は，モノクロモード用の１色（例えば，Ｇ色），カラーモード用の３色について行われる。この場合に，各色のＣＣＤセンサごとに，ＯＤＤ／ＥＶＥＮラインがあるので，合計８チャンネルについてゲイン設定処理が行われる。また，このゲイン設定処理は，モノクロモード，カラーモードの順に行われるものとする（逆でもよい）。

この実施形態では，上記したカラーモード，モノクロモードの両方モードについてゲイン設定処理（カラーＣＣＤセンサ１３から出力される信号の増幅器のゲイン設定）を行い，そこで得られたカラー用ゲイン設定値３１及びモノクロ用ゲイン設定値３２，カラー用白基準データ３３及びモノクロ用白基準データ３４を記憶部３０に記憶することを１回のゲイン補正処理として，電源投入後スキャン開始命令（画像読取処理命令）が入力されるまでの待機工程中に繰り返してゲイン補正処理を実行する。待機工程の時間が長ければ，複数回のゲイン補正処理が継続される。
なお，この待機工程中においては，前記光源を継続して点灯しておくようにすることが望ましい。この実施形態では，画像読取装置が待機状態に入るとすぐにゲイン補正の処理が繰り返し行われるので，１回のゲイン補正が終わる都度光源を消灯する意味がなく，また，そのような処理によってかえって電力が消費されるからである。
スキャン開始命令は，画像形成装置が複写機であればコピーボタンが押されることで，ファクシミリであれば，ファクシミリ信号を受信することで入力される。
上記のような待機工程下におけるゲイン補正処理の実行中にスキャン開始命令（画像読取命令）が入力されたときは，ゲイン補正処理を中止して，スキャン動作を開始し，最後に取得したゲイン補正値（記憶部３０に記憶されたカラー用ゲイン設定値３１及びモノクロ用ゲイン設定値３２，カラー用白基準データ３３及びモノクロ用白基準データ３４）を使って撮像素子からの画像データを補正する。
この状況が図２に示されている。

このようにこの実施形態では，スキャン開始命令が入力される直前に取得したゲイン補正値を使って撮像素子からの画像データが補正されるので，補正が時間遅れなく実行され，電源投入時の補正値を使う従来の補正処理よりその精度が向上する。また，スキャン開始命令が入力されてからゲイン補正を行う従来例と比べて，実際のスキャン開始が遅れることがないのでユーザに違和感を与える不都合も無い。

なお，上の実施形態では，待機工程下でのゲイン補正の間隔について特に言及していないが，各回のゲイン補正を休み無く実行してもよく，またある程度の休み時間を挟んで実行してもよい。
更に，撮像素子の感度などは図１及び図２に示すように電源投入直後に大きく変動するが，ある程度時間が経過すると安定しほとんど変化がなくなるので，上記ゲイン補正の間隔については，時間の経過に従って間隔（周期）を広げる（長く設定する）ことが出来る。このように，時間間隔を広げることで画像読取制御部１１の負荷を低下させることが出来る。

以上，本発明の実施の形態について説明したが，本発明の画像形成装置は，上述の図示例にのみ限定されるものではなく，本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である

以上，説明した画像形成装置Ｘは，複写機，ファクシミリあるいはそれらの複合機が典型例であるが，画像読取装置を用いたものであればいかなる画像形成装置にも適用可能であることは言うまでもない。

１ 画像形成装置
２ 画像形成ユニット
１０ 画像読取部（画像読取装置）
１１ 画像読取制御部
１３ ＣＣＤ（光学部品）
１４ ＡＦＥ（アナログフロントエンド）
１５ 増幅器
１９ ゲイン設定制御部
２０ 画像データ読取部
２１ 感光体ドラム
３０ 記憶部

Claims (4)

1. 光源からの光を原稿に照射し，原稿からの反射光を測定して電気信号に変換する光学部品と，
   前記光学部品の電気信号への変換度合いを補正するゲイン補正手段とを少なくとも備えた画像読取装置において，
   前記ゲイン補正手段が，画像読取装置の待機行程において繰り返し前記補正を実行して最新の補正値を記憶すると共に，画像読取装置に画像読取命令が入力された時点で前記補正を停止し，その時点での最新の補正値を用いて前記光学部品の電気信号への変換度合いを補正するものである画像読取装置。
2. 前記ゲイン補正手段による前記補正の繰り返し周期が，当該画像読取装置の電源オンからの時間経過に従って，長く設定されてなる請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記光源が，前記待機工程中に継続して点灯されている請求項１あるいは２のいずれかに記載の画像読取装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の画像読取装置を備えてなる画像形成装置。
   

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