JP2013118568A - 画像読取り装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光色の異なる複数の発光素子を発光させてカラー画像をモノクロ画像として読み取る場合の光量むら、感色性むらを軽減すること。
【解決手段】それぞれ異なる発光色を有する複数の発光素子ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂを有し、これらの発光素子から放射された光を被写体に照射する照明手段と、被写体からの反射光に基づく被写体像を電荷像に変換する光電変換手段と、前記複数の発光素子のそれぞれについて任意の点灯時間を設定する点灯時間設定手段と、前記点灯時間設定手段によって設定された点灯時間に従って前記複数の発光素子の発光状態を制御する点灯制御手段と、を備えた画像読取り装置。点灯制御手段は、モノクロモードでの読取り時には、前記複数の発光素子が同時に発光していない時間を短くなるように制御する。
【選択図】図９

Description

本発明は、画像読取り装置及び画像形成装置、特に、原稿画像を光学的に読み取る画像読取り装置及び該画像読取り装置で読み取られた画像を再現する画像形成装置に関する。

一般に、原稿画像を読み取る画像読取り装置として、光源に発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたものが、カラー読取り、モノクロ読取りのために提供されている。カラー画像を読み取るには３原色である赤色、緑色及び青色のＬＥＤを順次点灯させて読み取る。カラー画像読取り装置でカラー画像をモノクロ画像として読み取ってモノクロ画像を再現する場合、視感度特性に近い緑色のＬＥＤだけ点灯させると、カラー原稿の明るさ（明度）を反映したモノクロ画像を得ることができる。

しかし、緑色のＬＥＤのみによる色文字のモノクロ再現性に関しては、色の違いにより変化するという問題点を有している。即ち、緑色のみを点灯させると、緑色の波長に近い色文字ほど反射が多くなるので薄く再現され、緑色の波長から離れる色文字ほど光を吸収するので濃く再現される。特許文献１には、この特性を積極的に利用してカラー画像をモノクロ画像として良好に再現する方法が記載されている。

特許文献１に記載の読取り方法では、全てのＬＥＤの光量バランスが取れた後に、さらにある特定色を強調させてモノクロ画像として再現する。例えば、カーボン紙により複写された緑色の文字、トレーシングペーパーの緑色の罫線などを前記バランスの取れた白色光で読み取ってモノクロ画像として再現する場合、再現性が悪くなる。そのような場合には、緑色のＬＥＤの光量レベルを低下させる。一般的には、赤色、緑色、青色のＬＥＤを点灯させた白色光の各色の配光バランスを、濃度を濃くしたい色成分に相当するＬＥＤの光量を低下するようにしている。

特許文献１の方法では、各色の配光バランスを変化させるために、ＬＥＤの点灯時間を制御している。例えば、図１３に示すように二つのＬＥＤ−１，ＬＥＤ−２を点灯させる場合、二つのＬＥＤ−１，ＬＥＤ−２が同時に点灯している状態と、一方のＬＥＤ−１のみが点灯している状態とが発生する。しかしながら、２種類の点灯状態が発生すると、現像画像を読み取る際に光量むらと感色性むらが発生するという問題点が生じる。

特開２００６−２１１１７５号公報

本発明の目的は、発光色の異なる複数の発光素子を発光させてカラー画像をモノクロ画像として読み取る場合の光量むら、感色性むらを軽減することのできる画像読取り装置及び画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明の第１の形態である画像読取り装置は、
それぞれ異なる発光色を有する複数の発光素子を有し、これらの発光素子から放射された光を被写体に照射する照明手段と、
前記被写体からの反射光に基づく被写体像を電荷像に変換する光電変換手段と、
前記複数の発光素子のそれぞれについて任意の点灯時間を設定する点灯時間設定手段と、
前記点灯時間設定手段によって設定された点灯時間に従って前記複数の発光素子の発光状態を制御する点灯制御手段と、
を備え、
前記発光制御手段は、モノクロモードでの読取り時には、前記複数の発光素子が同時に発光していない時間を短くなるように制御すること、
を特徴とする。

本発明の第２の形態である画像形成装置は、前記画像読取り装置と、該画像読取り装置によって読み取られた画像を再現する画像形成手段と、を備えたことを特徴とする。

前記画像読取り装置においては、画像を読み取る際、複数の発光素子を点灯させ、発光量を点灯時間で制御する。そして、カラー画像をモノクロ画像として再現する場合、複数の発光素子が同時に発光していない時間を短くなるようにしている。これにて、同一の発光状態での連続した発光時間が短くなり、画像読取り時の光量むら、感色性むらが従来より短い周期で変化することになる。人間の目は高周波数になるほどむらが知覚しづらくなるという特性を有している（視覚の空間周波数特性）。本画像読取り装置ではむらの発生が従来よりも高周波数側へシフトすることになるので、光量むら、感色性むらが軽減されることになる。

本発明によれば、カラー画像をモノクロ画像として読み取る場合の光量むら、感色性むらが軽減される。

画像形成装置の外観を示す斜視図である。 画像読取り装置の概略構成図である。 読取り光学系を示す斜視図である。 読取り光学系を示す断面図である。 各ＬＥＤの分光特性を示すグラフである。 ＬＥＤ駆動回路を示すブロック図である。 ＬＥＤの制御回路を示すブロック図である。 カラーモード読取り時におけるＬＥＤの点灯制御を示すタイミングチャート図である。 モノクロモード読取り時におけるＬＥＤの点灯制御を示すタイミングチャート図である。 モノクロモード読取り時における制御手順を示すフローチャート図である。 色再現性を選択してモノクロモードで読み取る場合の制御手順を示すフローチャート図である。 色強調時における各ＬＥＤの光量設定を示すチャート図である。 従来のモノクロモード読取り時におけるＬＥＤの点灯制御を示すタイミングチャート図である。

以下、本発明に係る画像読取り装置及び画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において、同じ部品、部分については共通した符号を付し、重複する説明は省略する。

（画像形成装置の概略構成）
図１に画像形成装置の一実施例である複写機１を示す。この複写機１は、従来知られている電子写真法によって記録媒体（通常は普通紙が用いられる）にトナー画像を形成するもので、本体上段部に画像読取り装置１０を備え、該読取り装置１０で読み取った原稿画像を本体部２の作像ユニット３にて用紙上にプリントする。用紙は給紙カセット４に積載収容されており、１枚ずつ給紙され、周知の画像形成プロセスにてプリントされた後、排紙部５に矢印Ｘ方向に排紙される。

画像読取り装置１０は、図２に示すように、プラテンガラス１１上に載置された原稿（図示せず）の画像を読み取る静止原稿読取り方式と、自動原稿搬送装置２０にて搬送される原稿Ｄの画像を読み取るシートスルー読取り方式とを備え、読取り光学系（スキャナ）３０が設置されている。

（読取り光学系の概略構成）
読取り光学系３０は、図３及び図４に示すように、赤色発光のＬＥＤ−Ｒ、緑色発光のＬＥＤ−Ｇ、青色発光のＬＥＤ−Ｂからなる光源アレイ３１と樹脂製導光体３２とロッド状レンズアレイ３３と光電変換素子３４とから構成されている。光源アレイ３１から放射された光は導光体３２によって読取り位置Ａ（図２参照）を搬送される原稿Ｄを照射し、その反射光はレンズアレイ３３を介して光電変換素子３４の受光面に結像され、読み取られる。導光体３２は原稿Ｄの搬送方向と直交する幅方向Ｘをカバーする長さに延在している。ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂそれぞれの分光特性は図５に示すとおりである。

また、読取り光学系３０は矢印Ｙ方向に所定の速度で往復移動可能であり、矢印Ｙ方向への移動によってプラテンガラス１１上に載置された原稿の画像を読み取る。また、白色基準板３９が設置されており、周知のシェーディング補正を行う。

（駆動回路、制御回路）
前記ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂの駆動回路４０は、図６に示すように、共通電源４１と各ＬＥＤを駆動する定電流回路４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂとスイッチ回路４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂによって構成され、ＣＰＵ４４によって制御される。各ＬＥＤは波形信号による論理和が「Ｈｉ」である期間に発光する。各ＬＥＤに流れる電流値は固定であり、点灯時間を変動させることにより光量を調整する。

ＬＥＤ制御回路５０は、図７に示すように、光電変換素子３４からのアナログ出力信号をＡ／Ｄ変換器５１でデジタル信号に変換してＣＰＵ４４に入力するように構成され、ＣＰＵ４４はその画像データを内蔵メモリに保存する。そして、ＣＰＵ４４は保存された画像データにより各ＬＥＤに対する最適な点灯時間を算出する。つまり、本実施例では、ＣＰＵ４４が各ＬＥＤの点灯時間を設定する点灯時間設定手段として機能し、駆動回路４０がＣＰＵ４４で設定された点灯時間に従って各ＬＥＤを制御する点灯制御手段として機能する。

（電源オン時の初期調整）
まず、全てのＬＥＤを発光させることなく、光電変換素子３４からの出力信号を黒シェーディング補正データとして読み込み、ＣＰＵ４４のメモリに設定する。この設定により、光電変換素子３４に付随している画素ごとのオフセットばらつきなどが補正される。

次に、各ＬＥＤの点灯時間Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄを決定する。まず、光電変換素子３４からの読込み信号レベルがメモリに設定されている基準レベルを超えないような所定の点灯時間Ｔ０によりＬＥＤ−Ｒのみ発光させ、白色基準板３９からの反射光を光電変換素子３４によって読み取る。次に、この読込み信号レベルが前記基準レベルに達しているか否かを判断し、基準レベルに達していなければ、ＬＥＤ−Ｒの点灯時間をΔＴだけ増加させ、再び白色基準板３９からの反射光を読み取る。こうして、点灯時間を徐々に増加させていき、基準レベルに達したとき、そのときの点灯時間を、ＬＥＤ−Ｒの１ライン分の画像を読み取る際の点灯時間Ｒｄとする。他のＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂの点灯時間Ｇｄ，Ｂｄも同様の処理で決定する。

（読取り開示時の初期調整）
ユーザーが実際にプリントスタートキーをオンすることによって原稿の読取りが開始される場合、まず、白シェーディング補正データをＣＰＵ４４内のメモリに記憶保持させる。電源オン時に決定された前記ＬＥＤ点灯時間Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄで各ＬＥＤを発光させ、白色基準板３９からの反射光を光電変換素子３４にて読み取ることで、白シェーディング補正データをメモリへ記憶保存させる。

（カラーモードでの読取り制御）
前記読取り光学系３０によって原稿画像をカラーモードで読み取る場合、図８に示すように、同期信号ＳＰに基づいてＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂを順次点灯させる。そして、各色の原稿からの反射光を光電変換素子３４にて読み取る。各ＬＥＤの点灯時の順電流値、点灯時間は前記電源オン時の初期調整で決定された値を使用する。

（モノクロモードでの読取り制御）
ここでは、二つのＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇを点灯させて原稿画像を読み取る場合について説明する。まず、ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇを同時に点灯させてその反射光を光電変換素子３４にて検出する。最初に、ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇそれぞれの点灯時間Ｒｔ，Ｇｔを決定する。なお、点灯時間Ｒｔ，Ｇｔは、固定値として設定されていてもよく、あるいは、前記電源オン時の初期調整で決まった点灯時間Ｒｄ，Ｇｄを基準として、予め点灯時間比率Ｒｒ，Ｇｒを設定しておき、計算で求めてもよい。また、後に説明するように、複数種の画像を想定する場合、画像の種類ごとにＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇに関して複数の点灯時間を設定しておき、ユーザーが選択した画像の種類に基づいて所定の点灯時間を設定するようにしてもよい。

ここでは、Ｇｔ＝Ｇｄ、Ｒｔ＝０．５×Ｇｄとする。例えば、Ｇｄが０．４（ｍｓ）とすると、Ｒｔは０．２（ｍｓ）となる。そこで単純に、点灯開始タイミングを２色で揃えると、点灯前半の０．２（ｍｓ）はＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇが発光する。点灯後半の０．２（ｍｓ）はＬＥＤ−Ｇのみが発光する。本実施例では、同条件で発光する連続時間を可能な限り短くするために、次のように点灯制御する。即ち、スイッチング応答性の許容できる最小の点灯時間を予めメモリに設定しておく。これを仮にＳｔとする。例えば、Ｓｔ＝０．１（ｍｓ）とすると、ＬＥＤ−Ｒを０．１（ｍｓ）周期で点灯させる。具体的には、ＬＥＤ−Ｒの点灯時間０．４（ｍｓ）の周期において、ＬＥＤ−Ｒは次のように点灯させる。

０〜０．１（ｍｓ）： ＬＥＤ−Ｒは点灯
０．１〜０．２（ｍｓ）： ＬＥＤ−Ｒは消灯
０．２〜０．３（ｍｓ）： ＬＥＤ−Ｒは点灯
０．３〜０．４（ｍｓ）： ＬＥＤ−Ｒは消灯

以上の点灯制御のタイミングチャートを図９に示し、制御手順を図１０に示す。制御手順では、まず、ＬＥＤ−Ｒ、ＬＥＤ−Ｇの点灯時間Ｒｄ，Ｇｄを比較する（ステップＳ１）。Ｒｄ＝Ｇｄであれば、ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇを同時に点灯させる（ステップＳ２）。Ｒｄ＞Ｇｄであれば、ＬＥＤ−Ｇの点灯時間ｇｔを算出する（ステップＳ３）。即ち、Ｇｔ≦Ｓｔの場合はｇｔ＝Ｇｔであり、Ｇｔ＞Ｓｔの場合はｇｔ＝Ｓｔである。そして、ＬＥＤ−Ｒを点灯中にＬＥＤ−Ｇをｇｔの周期で点滅させる（ステップＳ４）。Ｒｄ＜Ｇｄであれば、ＬＥＤ−Ｒの点灯時間ｒｔを算出する（ステップＳ５）。即ち、Ｒｔ≦Ｓｔの場合はｒｔ＝Ｒｔであり、Ｒｔ＞Ｓｔの場合はｒｔ＝Ｓｔである。そして、ＬＥＤ−Ｇを点灯中にＬＥＤ−Ｒをｒｔの周期で点滅させる（ステップＳ６）。

なお、前記制御手順ではＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇの２色のみが点灯する場合を示したが、３色以上であっても同様の手順で各ＬＥＤを点灯制御すればよい。即ち、点灯時間が最も長いＬＥＤの発光時間と、最小の点灯時間（Ｓｔ）から各ＬＥＤの点灯周期を算出して点灯させればよい。このように点灯制御することで、同一条件で点灯する連続時間を可能な限り短くすることができる。つまり、画像読取り時の光量むら、感色性むらが従来より短い周期で変化することになり、光量むら、感色性むらが軽減されることになる。

（色再現性を選択して画像を読み取る制御）
カラー原稿を読み取ってモノクロ画像で再現する場合、原稿色によっては濃度が濃く再現されたり、薄く再現されることがある。これは、読取り時に点灯するＬＥＤの配光バランスによって決まる。そこで、各ＬＥＤの配光バランスをカラー原稿に応じて変更することで良好な画像を再現することとした。

例えば、カーボン紙によって複写された緑色の文字、トレーシングペーパーの緑色の罫線などをカラーモードで所定の配光バランスでＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂを点灯させ、白色光源で読み取ってモノクロ画像を再現する場合、緑色の細線再現性が悪い場合がある。これは緑色の光量が高い場合に発生する。そこで、このような原稿画像を読み取る場合、ＬＥＤ−Ｇの光量を低下させる。濃度を濃くしたい色成分に対応するＬＥＤの光量を低下させ、他のＬＥＤは白色光源としての配光バランスとする。即ち、濃度を濃くしたい色成分に対応するＬＥＤの点灯時間を短く設定する。

例えば、赤色を強調する場合にはＬＥＤ−Ｒの光量を低下させ、青色を強調する場合にはＬＥＤ−Ｂの光量を低下させ、緑色を強調する場合にはＬＥＤ−Ｇの光量を低下させる。また、黄色を強調する場合にはＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｒの光量を低下させ、マゼンタを強調する場合にはＬＥＤ−Ｂ，ＬＥＤ−Ｒの光量を低下させ、シアンを強調する場合にはＬＥＤ−Ｂ，ＬＥＤ−Ｇの光量を低下させる。

色再現性を選択して画像を読み取る場合の制御手順を図１１に示す。読取りモードやどの色を強調するか、さらにどの程度の量で強調するかは、予めユーザーによって入力されている。まず、読み取りモード（カラーモードかモノクロモードか）を判定する（ステップＳ１１）。カラーモードであれば、通常のカラーモードでの読取りを実行する（ステップＳ１２）。モノクロモードであれば、特定色を強調するか否かを判定する（ステップＳ１３）。強調しないのであれば、前述した通常のモノクロモードでの読み取りを実行する（ステップＳ１４）。特定色を強調するのであれば、強調する色を判定する（ステップＳ１５）。なお、この制御手順では３色を例に挙げているが、２色でも４色以上であってもよい。

次に、強調色の強調量を選択し（ステップＳ１６ａ，Ｓ１６ｂ，Ｓ１６ｃ）、各ＬＥＤの点灯長さを決定し（ステップＳ１７ａ，Ｓ１７ｂ，Ｓ１７ｃ）し、読取りを実行する（ステップＳ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）。本実施例において、強調量は、図１２に示す５水準に設定されており、強調量に対応して各ＬＥＤの点灯時間を決定する係数が設定されている。例えば、ユーザーが赤色の強調量としてレベル３を選択した場合、ＬＥＤ−Ｒの点灯長さを通常のモノクロモードで設定されている点灯長さの７０％にする。ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂの点灯長さは１００％にする。実際に点灯させる際、各ＬＥＤは前記モノクロモードでの読取り時のＬＥＤ点灯制御に基づいて点灯させる。

なお、本発明に係る画像読取り装置及び画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、画像形成装置や画像読取り装置の基本的な形態は任意であり、読取り光学系の構成も任意である。

以上のように、本発明は、画像読取り装置及び画像形成装置に有用であり、特に、カラー画像をモノクロ画像として読み取る場合の光量むら、感色性むらを軽減できる点で優れている。

１…複写機
１０…画像読取り装置
３０…読取り光学系
３１…光源アレイ
３４…光電変換素子
４０…駆動回路（点灯制御手段）
４４…ＣＰＵ（点灯時間設定手段）
ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂ…発光素子

Claims (6)

1. それぞれ異なる発光色を有する複数の発光素子を有し、これらの発光素子から放射された光を被写体に照射する照明手段と、
   前記被写体からの反射光に基づく被写体像を電荷像に変換する光電変換手段と、
   前記複数の発光素子のそれぞれについて任意の点灯時間を設定する点灯時間設定手段と、
   前記点灯時間設定手段によって設定された点灯時間に従って前記複数の発光素子の発光状態を制御する点灯制御手段と、
   を備え、
   前記点灯制御手段は、モノクロモードでの読取り時には、前記複数の発光素子が同時に発光していない時間を短くなるように制御すること、
   を特徴とする画像読取り装置。
2. 前記複数の発光素子は赤色、緑色及び青色であること、を特徴とする請求項１に記載の画像読取り装置。
3. 前記点灯制御手段は、カラーモードでの読取り時には、前記複数の発光素子を順次点灯させて被写体像を読み取り、モノクロモードでの読取り時には、前記複数の発光素子の少なくとも二つを同時に点灯させて被写体像を読み取ること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像読取り装置。
4. モノクロモードでの読取り時に同時に点灯させる発光素子は、赤色発光素子と緑色発光素子であること、を特徴とする請求項３に記載の画像読取り装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像読取り装置と、
   前記画像読取り装置によって読み取られた画像を再現する画像形成手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. カラーの被写体像を読み取ってモノクロ画像を形成する場合、一の色成分の画像の濃度を他の色成分の画像の濃度に比べて濃くするとき、前記点灯時間設定手段は濃度を濃くする色成分を読み取るための発光素子の点灯時間を短く設定すること、を特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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