JP2024072576A - 画像読取装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】初期調整に要する時間を短くし、電力消費の低減を図る。【解決手段】CISモジュール22から出力されるアナログ信号を増幅する増幅器36Bと、初期設定として、光源21から照射される光の光量が、最低限の画質を確保する目標光量となるように、光源21に対するPWM調整を行い、その後、増幅器36Bで増幅された信号値が目標値となるように、増幅器36Bのゲイン調整を行うと共に、光量が目標光量になったときのPWM設定値、及び信号値が目標値になったときのゲイン設定値を登録する制御部31と、を備える。更に、制御部31は、初期調整として、増幅器36Bのゲインを登録しておいたゲイン設定値に固定すると共に、登録しておいたPWM設定値を用いて、光源21に対するPWM調整を行い、増幅器36Bで増幅された信号値と目標値との差分に基づいて、PWM設定値を補正する。【選択図】図2
Description
本発明は、読取対象で反射した光源からの光を検出することにより、読取対象の画像を読み取る画像読取装置に関する。
複写機や複合機等に用いられる画像読取装置には、読取対象に光を照射する光源と、読取対象で反射した光源からの光を検出することにより、読取対象の画像を読み取る光検出部と、を備え、当該光検出部で検出された反射光に基づいて読取対象の画像データを生成するものがある。
読取対象照射用の光源としてのLED(Light Emitting Diode)は、例えば、主走査方向に沿って複数配置される。主走査方向1ライン分の読取対象の画像を読み取るのに必要となる光量は、画像読取条件(すなわち、読取モード)毎に異なり、予め定められている。例えば、モノクロモードとカラーモードとでは、必要となる光量は異なり、解像度が変われば、必要となる光量は異なる。
従来、画像読取装置では、画質を優先するために、光源から照射される光の光量は各読取モードで最大光量となるように設定されている。そのため、光源の消費電力は大きくなる。
一般的に、画像読取装置では、工場出荷時に、初期設定として、光源から照射される光の光量調整や、光検出部から出力されるアナログ信号に対するゲイン調整が行われる。また、これらの調整は、白基準板(一様な反射率からなる白色板)に光源から光を照射して反射光を得ることにより行われる。しかしながら、光源としてのLEDや光検出部としてのイメージセンサーは、時間の経過や環境の変化により、特性が変化すること等がある。
そのため、画像読取装置では、装置に電源が投入されたときや、省エネモードからの復帰時に、初期調整として、上記初期設定と同じように、光量調整やゲイン調整が行われる。
しかしながら、ゲイン設定値と実際の増幅率との間にリニアリティはなく、例えば、ゲイン設定値を10%大きくしても、アナログ信号が10%増幅されるわけではない。そのため、所望の信号値(ゲイン調整後の値)を得るには、ゲイン設定値の増減を繰り返しながら、所望の信号値に少しずつ近づけていく必要があり、ゲイン調整には時間が掛かる。従って、読取モードの多い複合機の場合、装置の起動時間や省エネモードからの復帰時間が長くなり、利便性が悪く、消費電力の増加にも繋がる。
上記特許文献1では、特殊原稿(反射光量の高い原稿)用のモードを設けて光量を調整する方法が提案されているが、上記特許文献1に記載された発明は、光量が高くなったときに発生する異常画像を回避するだけで、電力消費の低減を図るものではない。
上記特許文献2,3では、前回の光量調整時の温度と現在の温度との温度差などにより、光量調整やゲイン調整を省略する方法が提案されているが、上記特許文献2,3に記載された発明では、条件が一致した場合だけしか光量調整やゲイン調整は省略されず、光量調整やゲイン調整が省略されるのは極めて限定的である。
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、原稿等の画像を光学的に読み取る画像読取部の初期調整に要する時間を短くし、電力消費の低減を図ることを目的とする。
本発明の一局面に係る画像読取装置は、読取対象に光を照射する光源と、前記読取対象で反射した前記光源からの光を検出することにより、前記読取対象の画像を読み取る光検出部とを有する画像読取部と、前記光検出部から出力されるアナログ信号を増幅する増幅器と、前記増幅器のゲイン調整を行うゲイン調整部と、初期設定として、前記光源から照射される光の光量が、予め定められた、最低限の画質を確保する目標光量となるように、前記光源に対するPWM調整を行い、その後、前記増幅器で増幅された信号値が、予め定められた目標値となるように、前記ゲイン調整部を制御して前記増幅器のゲイン調整を行うと共に、前記光量が前記目標光量になったときのPWM設定値、及び前記信号値が前記目標値になったときのゲイン設定値を登録する制御部と、を備え、更に、前記制御部は、初期調整として、前記ゲイン調整部を制御して、前記増幅器のゲインを、登録しておいた前記ゲイン設定値に固定すると共に、登録しておいた前記PWM設定値を用いて、前記光源に対するPWM調整を行い、前記増幅器で増幅された信号値と、予め定められた前記目標値との差分に基づいて、前記PWM設定値を補正するものである。
本発明では、画像読取部の初期調整において、増幅器で増幅された信号値と目標値との差分に基づいて、PWM設定値を補正する。PWM値(光源の点灯幅)とAFE(Analog Front End)からの出力値(増幅器で増幅された信号値をデジタル変換したもの)との間にはリニアな関係があるので、上記差分に基づいて、PWM補正値を演算により求めることができる。従って、PWM設定値を補正するのに、PWM調整を繰り返し行う必要はない。また、増幅器のゲインは登録しておいたゲイン設定値に固定されるので、ゲイン調整についても繰り返し行う必要がない。
本発明によれば、原稿等の画像を光学的に読み取る画像読取部の初期調整に要する時間を短くし、電力消費の低減を図ることができる。
以下、本発明の一実施形態に係る画像読取装置について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像読取装置を備える、画像形成装置の外観を示す斜視図である。画像形成装置1は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機であり、装置本体11に、原稿給送部6と、画像読取部5と、画像形成部12と、給紙部14と、操作部47と、を備える。
原稿給送部6は、画像読取部5の上面に図略のヒンジ等によって開閉可能に構成され、原稿給送部6は、図略のプラテンガラス上に載置された原稿を読み取る場合に原稿押さえカバーとして機能する。また、原稿給送部6は、ADF(Auto Document Feeder)と呼ばれる自動原稿送り装置であり、原稿載置トレイ61を備え、原稿載置トレイ61に載置された原稿を画像読取部5へ1枚ずつ供給する。
画像形成装置1で原稿読取動作が行われる場合について説明する。原稿給送部6により画像読取部5へ供給された原稿、又は上記プラテンガラス上に載置されている原稿の画像を、画像読取部5が光学的に読み取り、そして画像データを生成する。画像読取部5により生成された画像データは、図略の画像メモリー等に保存される。
画像形成装置1で画像形成動作が行われる場合について説明する。原稿読取動作により生成された画像データや、ネットワーク接続された外部装置(例えば、パソコン)としてのコンピューターから受信した画像データに基づいて、画像形成部12が、給紙部14から給紙される記録媒体としての記録紙にトナー像を形成する。
画像形成部12によりトナー像が形成された記録紙は、その後、定着処理が施され、排出トレイ151に排出される。給紙部14は、複数の給紙カセットを備える。
操作部47は、画像形成装置1が実行可能な各種動作及び処理について、操作者から、画像形成動作実行指示等の指示を受け付ける。操作部47は、操作者への操作案内等を表示する表示部473を備えている。
図2は、画像形成装置1の画像読取に関連する主要内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。画像形成装置1は、画像読取部5と、制御ユニット10とを備える。装置本体11内に設けられている制御ユニット10は、制御基板30を備える。画像読取部5の各部と制御基板30とは、ハーネスを介して接続されている。
画像読取部5は、読取対象(原稿)に光を照射する光源21R,21G,21B(以降、単に「光源21」とも称す)と、CIS(Contact Image Sensor)モジュール22と、を備える。光源21R,21G,21Bはそれぞれ、赤色、緑色、青色を発光するLEDである。CISモジュール22は、読取対象で反射した光源21からの光を検出することにより、読取対象の画像を読み取る光検出部であり、複数のチャネルを有する。
制御基板30は、画像形成装置1の画像読取に関連する制御を行うプロセッサーとしての制御部31と、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)を有するメモリー32と、通信インターフェイス(I/F)33と、タイミング生成回路34と、LED駆動回路35と、AFE(アナログ・フロント・エンド)36と、チャネル合成部37と、ピーク検出部38と、画像処理部39と、を備える。制御部31は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサーからなる。
メモリー32には、各種制御プログラムと、各読み取りモードに対応する、光源21の光量及びCISモジュール22が読み取り動作を行うタイミング等に関する情報とが記憶されている。
通信インターフェイス33は、画像形成装置1内で情報の授受を行うためのインターフェイス回路であり、例えば、操作部47(図1)を介して入力されたユーザーからの指示(読み取りモードの切り替え指示など)を受け付ける。
タイミング生成回路34は、図略の発振器からのクロック信号を基準に動作し、制御部31からの指示に従って、各種タイミング信号を生成する処理を行う回路である。例えば、タイミング生成回路34は、クロック信号(CLK)及び同期信号(SP)をプリント基板20に対して出力し、光源21に対するPWM調整のための制御信号(PWM_R,PWM_G,PWM_B)をLED駆動回路35に対して出力する処理を実行する。
LED駆動回路35は、光源21R,21G,21Bに接続されている定電流回路である。LED駆動回路35は、光源21R,21G,21Bを駆動制御する。LED駆動回路35は、タイミング生成回路34が出力する制御信号を受け、光源21R,21G,21Bに対して電流を流す。図中のLED_R,LED_G,LED_Bはそれぞれ、光源21R,21G,21Bを流れる電流値を示している。
図3(A)は、タイミング生成回路34で生成され出力される信号を示す図であり、図3(B)は、PWM調整のための制御信号PWM_Rと光源21Rを流れる電流値LED_Rとの関係を示す図である。図3(B)に示すように、LED駆動回路35による制御で、制御信号PWM_RがHigh状態になると、光源21Rは立ち上がり点灯状態となり、制御信号PWM_RがLow状態になると、光源21Rは立ち下がり消灯状態となる。このため、当該制御信号PWM_RがHigh状態の期間が光源21Rの点灯幅となる。
AFE36は、オフセット調整回路36Aと、増幅器36Bと、ゲイン調整回路36Cと、A/D変換器36Dと、を備える。ゲイン調整回路36Cは、特許請求の範囲におけるゲイン調整部の一例である。
オフセット調整回路36Aは、CISモジュール22からの出力値に対してオフセット調整を行う。増幅器36Bは、CISモジュール22から出力されるアナログ信号を増幅する。ゲイン調整回路36Cは、増幅器36Bのゲイン調整を行う。A/D変換器36Dは、増幅器36Bにより増幅されたアナログ信号をデジタルの画像データに変換する。
チャネル合成部37は、例えば処理回路からなり、各チャネルに分割されていた画像データを合成する処理を行う。ピーク検出部38は、例えば処理回路からなり、AFE36から出力されたデジタルデータのピーク値を、予め指定された範囲内において検出する。画像処理部39は、例えば処理回路からなり、AFE36から出力されたデジタルデータに対して、シェーディング補正処理などの画像処理を行う。
制御部31は、例えば、工場出荷時に行われる初期設定として、光源21から照射される光の光量が、予め定められた、最低限の画質を確保する目標光量となるように、光源21に対するPWM調整を行い、その後、増幅器36Bで増幅された信号値が、予め定められた目標値となるように、ゲイン調整回路36Cを制御して増幅器36Bのゲイン調整を行う。そして、制御部31は、光量が目標光量になったときのPWM設定値、及び信号値が目標値になったときのゲイン設定値をメモリー32に登録する。
増幅器36Bで増幅された信号は、A/D変換器36Dでデジタルデータに変換され、AFE36から制御部31に対して出力される。従って、制御部31は、AFE36からの出力値と上記目標光量及び上記目標値それぞれとを比較することにより、光源21からの光量が上記目標光量に到達したかと、増幅器36Bで増幅された信号値が上記目標値に到達したかとを判断する。
また、制御部31は、例えば、画像形成装置1の電源投入時又は省エネモードからの復帰時に行われる初期調整として、ゲイン調整回路36Cを制御して、増幅器36Bのゲインを登録しておいたゲイン設定値に固定すると共に、登録しておいたPWM設定値を用いて、光源21に対するPWM調整を行い、増幅器36Bで増幅された信号値と予め定められた目標値との差分に基づいて、PWM設定値を補正する。制御部31は、AFE36からの出力値(増幅器36Bで増幅された信号値をデジタル変換したもの)と上記目標値とを比較し、両者の差分を算出する。
図4は、PWM値(光源21の点灯幅)とAFE36からの出力値との関係を示す図である。PWM値とAFE36からの出力値との間にはリニアな関係があるので、図4に示すように、上記差分に基づいて、PWM設定値からPWM補正値を演算により求めることができる。
次に、上記初期設定として制御部31で行われる処理を、図5に示すフローチャートを用いて説明する。なお、この処理は、初期設定モードが設定されたときに行われる処理である。当該初期設定モードは、例えば、画像形成装置1を製造する工場内の作業員が、操作部47を介して予め定められた特殊操作を行うことで移行するモードである。
制御部31は、上記初期設定モードが設定されると、光源21の点灯可能な範囲をPWM最大値として設定し(S1)、各読取モードに応じて、CISモジュール22の駆動タイミングを設定し(S2)、オフセット調整を実行して、オフセット調整値を取得し、当該オフセット調整値をメモリー32に登録する(S3)。
制御部31は、光源21から照射される光の光量が、予め定められた、最低限の画質を確保する目標光量となるように、光源21に対するPWM調整を行い(S4)、光量が上記目標光量になったときのPWM設定値をメモリー32に登録する(S5)。
続いて、制御部31は、増幅器36Bで増幅された信号値が、画像読取条件毎に予め定められた目標値(ダイナミックレンジ)となるように、ゲイン調整回路36Cを制御して増幅器36Bのゲイン調整を行い(S6)、信号値が上記目標値になったときのゲイン設定値をメモリー32に登録する(S7)。
例えば、制御部31は、増幅器36Bのゲインをまず「1」に設定する。制御部31は、ピーク検出部38が検出したピーク値に基づいて、信号値が目標値に到達したか否かを判断し、信号値が目標値に到達していると判断した場合、そのときのゲインをゲイン設定値としてメモリー32に登録する。一方、制御部31は、信号値が目標値に到達していないと判断した場合、両者の差分に基づいて、ゲインを増減する。そして、制御部31は、これを繰り返し行って、信号値を目標値に近づけていく。
その後、制御部31は、全ての読取モードに対する上記初期設定を完了したか否かを判断し(S8)、完了していないと判断した場合(S8でNO)、次の読取モードに移り(S9)、S2以降の処理を繰り返す。一方、制御部31が、完了したと判断した場合は(S8でYES)、処理は終了する。
次に、上記初期調整として制御部31で行われる処理を、図6に示すフローチャートを用いて説明する。なお、この処理は、画像形成装置1の電源投入時、或いは、省エネモードからの復帰時に行われる処理である。
制御部31は、各読取モードに応じて、CISモジュール22の駆動タイミングを設定し(S11)、増幅器36Bのゲインをメモリー32に登録しておいたゲイン設定値に調整し(S12)、メモリー32に登録しておいたオフセット調整値に基づいて、AFE36からの出力値に対してオフセット調整を実行する(S13)。
制御部31は、メモリー32に登録しておいたPWM設定値を用いて、光源21に対するPWM調整を行い(S14)、増幅器36Bで増幅された信号値(AFE36からの現状の出力値)と、上記予め定められた目標値との差分に基づいて、PWM設定値を補正する(S15)。例えば、制御部31は、PWM補正値=登録しておいたPWM設定値×(目標値-オフセット調整値)/(現状の出力値-オフセット調整値)の数式を用いて、PWM補正値を演算により算出する。
続いて、制御部31は、補正により得られたPWM補正値が、S1(図5)で設定したPWM最大値を超えているか否かを判断し(S16)、PWM補正値がPWM最大値を超えていると判断した場合(S16でYES)、PWM最大値をPWM設定値としてメモリー32に登録することにより、登録値の変更を行い(S17)、登録されたPWM設定値(すなわち、PWM最大値)を用いて、光源21に対するPWM調整を行う(S18)。
これまでは、画質を優先しないモード(最低限の画質を確保する目標光量となるように、光源21に対するPWM調整を行う)であったが、PWM最大値を用いて、光源21に対するPWM調整を行うということは、画質を優先するモードに切り替えたことになる。
続いて、制御部31は、増幅器36Bで増幅された信号値が、上記予め定められた目標値となるように、ゲイン調整回路36Cを制御して増幅器36Bのゲイン調整を行い(S19)、信号値が上記目標値になったときのゲイン設定値をメモリー32に登録することにより、登録値の変更を行う(S20)。S17乃至S20の処理を行うのは、PWM補正値がPWM最大値を超えてしまい、これまで登録していたゲイン設定値では必要な光量を確保できなくなり、新たなゲイン設定値が必要になったからである。
その後、制御部31は、全ての読取モードに対する上記初期設定を完了したか否かを判断し(S21)、完了したと判断した場合(S21でYES)、この処理を終了する。一方、制御部31は、完了していないと判断した場合(S21でNO)、次の読取モードに移る(S22)。この後は、S11以降の処理を繰り返す。
一方、制御部31は、補正により得られたPWM補正値が、S1(図5)で設定したPWM最大値を超えていないと判断した場合(S16でNO)、PWM補正値をPWM設定値としてメモリー32に登録することにより、登録値の変更を行う(S23)。この後、処理はS21に移行する。PWM補正値がPWM最大値を超えていなければ、これまで登録していたゲイン設定値で必要な光量を確保できるので、S17乃至S20の処理は不要となる。
上記実施形態によれば、初期調整において、増幅器36Bで増幅された信号値と目標値との差分に基づいて、PWM設定値を補正する。図4に示したように、PWM値(光源の点灯幅)とAFE36からの出力値(増幅器36Bで増幅された信号値をデジタル変換したもの)との間にリニアな関係があるので、上記差分に基づいて、PWM補正値を演算により求めることができる。従って、PWM設定値を補正するのに、PWM調整を繰り返し行う必要はない。また、増幅器36Bのゲインは登録しておいたゲイン設定値に固定されるので、ゲイン調整についても繰り返し行う必要がない。従って、初期調整に要する時間を短くし、電力消費の低減を図ることができる。
なお、ゲインの再調整(S19の処理)が行われると、初期調整の時間が長くなるが、ゲインの再調整が行われるのは、PWM補正値がPWM最大値を超えた場合であり、ゲインの再調整が行われるのは限定的である。
ところで、上記実施形態では、PWM補正値がPWM最大値を超えると、PWM最大値をPWM設定値として登録し、登録されたPWM設定値(すなわち、PWM最大値)を用いて、光源21に対するPWM調整を行うようにし、画質優先モードに切り替えているが、PWM最大値をPWM設定値として登録する必要がないケースがある。
例えば、画像形成装置1の機内の汚れや結露などにより、AFE36からの出力値が一時的に低下し、PWM補正値がPWM最大値を超えることが考えられる。そのようなケースでは、AFE36からの出力値は後に回復するので、PWM最大値をPWM設定値として登録する必要はない。PWM最大値を用いてのPWM調整は、電力消費が大きくなるので、必要がないのであれば、なるべく避ける。
そこで、別の実施形態として、制御部31は、S17(図6)の処理を行うのではなく、図7に示すS17Aの処理を行う。図7は、画像形成装置の制御部31で行われる処理の別の実施形態を示すフローチャートである。なお、図6に示した処理と同様の処理は、同一符号を付して説明を省略する。当該別の実施形態では、制御部31は、S17Aの処理として、PWM最大値とPWM補正値との間の値となる予め定められた値をPWM設定値として登録する。例えば、PWM最大値とPWM補正値との間の当該予め定められた値は、両者の中間値である。そして、制御部31は、S18において、PWM最大値とPWM補正値との間の上記予め定められた値を用いて、光源21に対するPWM調整を行う。これにより、PWM最大値を用いてPWM調整を行う期間を短くできる。
本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。また、上記実施形態では、図1乃至図7を用いて上記実施形態により示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。
1 画像形成装置
21 光源
22 CISモジュール
31 制御部
36B 増幅器
36C ゲイン調整回路
21 光源
22 CISモジュール
31 制御部
36B 増幅器
36C ゲイン調整回路
Claims (4)
- 読取対象に光を照射する光源と、前記読取対象で反射した前記光源からの光を検出することにより、前記読取対象の画像を読み取る光検出部とを有する画像読取部と、
前記光検出部から出力されるアナログ信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器のゲイン調整を行うゲイン調整部と、
初期設定として、前記光源から照射される光の光量が、予め定められた、最低限の画質を確保する目標光量となるように、前記光源に対するPWM調整を行い、その後、前記増幅器で増幅された信号値が、予め定められた目標値となるように、前記ゲイン調整部を制御して前記増幅器のゲイン調整を行うと共に、
前記光量が前記目標光量になったときのPWM設定値、及び前記信号値が前記目標値になったときのゲイン設定値を登録する制御部と、を備え、
更に、前記制御部は、初期調整として、前記ゲイン調整部を制御して、前記増幅器のゲインを、登録しておいた前記ゲイン設定値に固定すると共に、登録しておいた前記PWM設定値を用いて、前記光源に対するPWM調整を行い、前記増幅器で増幅された信号値と、予め定められた前記目標値との差分に基づいて、前記PWM設定値を補正する画像読取装置。 - 前記制御部は、前記補正により得られたPWM補正値が、前記光源の点灯可能な範囲を超えた場合、
PWM最大値を用いて、前記光源に対するPWM調整を行い、その後、前記増幅器で増幅された信号値が、予め定められた前記目標値となるように、前記ゲイン調整部を制御して前記増幅器のゲイン調整を行うと共に、
前記PWM設定値の登録値を前記PWM最大値に変更し、前記ゲイン設定値の登録値を、前記信号値が前記目標値になったときの前記ゲイン設定値に変更する請求項1に記載の画像読取装置。 - 前記制御部は、前記補正により得られたPWM補正値が、前記光源の点灯可能な範囲を超えた場合、
PWM最大値と前記PWM補正値との間の予め定められた値を用いて、前記光源に対するPWM調整を行い、その後、前記増幅器で増幅された信号値が、予め定められた前記目標値となるように、前記ゲイン調整部を制御して前記増幅器のゲイン調整を行うと共に、
前記PWM設定値の登録値を前記PWM調整に用いた前記PWM最大値と前記PWM補正値との間の値に変更し、前記ゲイン設定値の登録値を前記信号値が前記目標値になったときの前記ゲイン設定値に変更する請求項1に記載の画像読取装置。 - 前記PWM最大値と前記PWM補正値との間の前記予め定められた値は、両者の中間値である請求項3に記載の画像読取装置。
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2022
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