JP3033994B2

JP3033994B2 - 画像読取り装置

Info

Publication number: JP3033994B2
Application number: JP02201558A
Authority: JP
Inventors: 浩高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 2000-04-17
Anticipated expiration: 2015-04-17
Also published as: JPH03263969A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、デジタル複写機、フアクシミリなどの画像
読取り装置に係り、特に黒以外の単色（赤、青など）を
識別する複写機などに適用できる画像読取り装置に関す
る。

［従来の技術］従来、画像読取りに使用されているイメージセンサは
CCD,バイポーラタイプなどのシリコン結晶型と、cds,ア
モルフアスシリコン等の薄膜型があり、また光学構成は
縮小型と等倍型がある。一方、カラー画像読取り装置の
構成は、色識別方式として単一イメージセンサを用い
て、光源あるいは色フイルタを切り換える方式と、切り
換えをしない同時読取り色識別方式がある。

また、同時読取り色識別方式としては、１ラインのイ
メージセンサにストライプフイルタを構成して色分解信
号を時分割で点順次に読み出す方式と、分解色ごとにイ
メージセンサを並列で複数本持ち線順次に読み出す方式
がある。

［発明が解決しようとする課題］特開平１−101062号公報に開示されている複数のライ
ンセンサによる色識別の方式は、センサ間の距離に相当
するバツフアメモリが必要とされ、さらに変倍時はスキ
ヤナの走査速度が異なり、センサ間の距離が必ずしもセ
ンサ幅の整数倍にならず、補正（画像処理）が必要とな
る。

一方、露光ランプ順次点灯方式や回転フイルタ方式
は、読取り操作が３回必要で、黒の識別にはフレームメ
モリが必要である。

以上のことから、色識別には各色のセンサが同時に同
一位置を検出するのがよく、同一光軸をダイクロイツク
プリズムで３分光し、各々の光をCCDで光電変換するダ
イクロイツクプリズム方式を使用することが好ましい。

しかし上記ダイクロイツクプリズム方式では、ダイク
ロイツクプリズムおよびCCDの高い位置精度が要求され
る。

またダイクロイツクプリズム方式を始めとする従来の
各方式では、識別する色がフイルタあるいは露光光源色
により固定であり、任意の色を識別することは困難であ
るという問題があつた。

本発明の目的は、簡単な構成で、任意の色の識別を行
うことができる画像読取り装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］前記目的は、スリツト露光により原稿を走査する走査
手段と、前記原稿からの反射光をスリツト状の平行光に
する光学手段と、透過光を色分解する色分解手段と、前
記透過光を光電変換する複数の画像読取り部を有し、該
画像読取り部は、前記色分解手段により有彩色に色識別
された赤色成分を検出する固定画像読取り部と、前記色
分解手段により有彩色に色識別された光路と直角方向に
移動する画像読取り部とを備えた構成とすることにより
達成される。

［作用］原稿からの反射光を平行光にして色分解手段にて色分
解し、色分解後の光を光電変換することにより原稿情報
の色識別がなされる。

また、原稿読取り部は、光路方向に、あるいは色分解
手段により有彩色に色識別された光路を横切る方向へ移
動させることにより、各光成分を検出できる。

さらに、複数の画像読取り部をそれぞれ独立に色識別
された光路と直角方向に移動させることにより、各光成
分を検出できる。

そして、有彩色に色識別された赤色成分を固定画像読
取り部で検出し、画像読取り部を有彩色に色識別された
光路と直角方向に移動させることにより、各光成分を検
出できる。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の画像読取り装置の第１の実施例を示
す構成図であつて、１はコンタクトガラス、２は原稿を
スリツト露光するための光源である蛍光灯、3,4,5はミ
ラー、６はレンズ、７は原稿からの反射光を平行光にす
る光学手段である凹レンズ、８はｆθレンズ、９は透過
光を色分解する色分解手段であるプリズム状の分光器、
10は画像読取り部、11,12は前記透過光を光電変換する
変換手段であるCCD（電荷結合素子）、32はサイズ検知
用白板である。

同図において、蛍光灯２から出たスリツト状の光はコ
ンタクトガラス１上の原稿を照射し、スリツト状の原稿
からの反射光は、ミラー3,4,5とレンズ６を経て凹レン
ズ７により平行光に変換され、画像読取り部10の移動に
より異なる光波成分でもCCDの画像投影倍率を一定にす
るためにｆθレンズ８を透過させる。反射光の光路上の
後部にプリズム状の分光器９を配置し、反射光を色分解
して後部へ投影する。可視光の波長成分（400〜700nm）
を含む白色光を露光光源として白色原稿を露光した場
合、画像読取り板10の位置には有彩色の帯が投影され
る。その有彩色の帯は、上から長波長の赤色から、下へ
短波長の紫色までに分離される。

本実施例では、投影スリツトの赤色部分と青色部分
に、可視光領域で感度を持つ２つのCCD11,12を配置し、
それぞれ原稿の反射光の赤色成分と青色成分を検出す
る。また、図示はしないが、原稿走査時にそのスリツト
幅を副走査方向の読取り解像度と等しくなるように、原
稿露光幅を規制するスリツト露光手段か、或は露光反射
光を分光器９までの間に前記のスリツト状に規制する手
段を有している。CCD11,12は同一の１ラインCCDを２個
同一平面状の画像読取り部10上に実装しても、また１パ
ツケージの２ラインCCDを用いてもよい。前者は第２図
に示す従来から汎用されているCCDを用いることがで
き、後者はラインCCD間の実装距離を小さくでき、前述
の分離光の受光光量を大きく取れ、分光器９からの距離
も短くできる。

前記分光器９に用いるプリズムは、硝子平板に平行光
をある角度持たせて入射させることでもよい。

第３図は分光器（プリズム）９による色分解の状態を
示す説明図であつて、光の波長λに対する屈折率ｎ
（λ）の物質で作られたプリズムの主断面をABCとし、
光の入射側面（第１図）をAB、出射側面（第２図）をA
C、底面をBCとする。角BAC＝φはプリズム角である。入
射i₁で入射した光は、その波長λに応じて図に示したよ
うな光路をとつて進むが、光の進行方向と各境界面にお
ける法線とのなす角をそれぞれi₁,r₁,r₂,i₂とし、また
入射光の方向と出射光の方向とのなす角、すなわち振れ
の角をψとすると、屈折の法則や幾何学的関係によつて
次のようなプリズムの基本式が得られる。ただし、プリ
ズムは空気中にあるものとする。

第１面での屈折 sin i₁＝nsin r₁ （.1a）第２面での屈折 sin i₂＝nsin r₂ （.1b）プリズム角 φ＝r₁＋r₂ （.1c）振れの角 ψ＝ψ_１（第１面での振れ）＋ψ_２（第２
面での振れ）＝i₁＋i₂−φ （.1d）上式（.1a）（.1b）の和をとつてcos｛（r₁−r₂）/
2｝を含む式を出し、差をとつてsin｛（r₁−r₂）/2｝を
求めてcos｛（r₁−r₂）/2｝を消去すると、屈折率ｎが
次のように書ける。

従つて、入射角i₁、プリズム角φおよび振れの角ψが
わかれば上式からｎが知られ、式（.1）からr₁,r₂,i₁が
知られる。

本実施例では、長波長の赤色スペクトルはその偏向が
小さく、DEFHの光路をたどる。一方、短波長の青色スペ
クトルはその偏向が大きく、DEGIの光路をたどり、下方
へ分光される。

逆に、検出しようとする中心波長λ₁,λ_２、およびそ
の時のプリズム９の屈折率n₁,n₂より受光用のCCD11,12
の識別色による目標位置が決定する。

第４図は画像読取り部10の光路方向への移動の（Ｘ方
向）状態を示す説明図であつて、画像読取り部10の移動
は図示しないガイドレールに沿つて直線状に行われ、CC
D11の受光部が赤色成分の進行する軌跡上を通るように
行われ、赤色成分の光がどの位置でもCCD11に検出され
るようにする。駆動は図示しないステツピングモータを
用いて位置制御を行う。

ホームポジシヨン（H.P.）は画像読取り部10がプリズ
ム９より最も離れた地点とし、その時、CCD12には黄色
の光成分が検出される。

画像読取り部10をプリズム９の方向に移動すると、CC
D12には黄緑色の光成分が検出され、順次、中心光波長
は青から紫色成分へと変化する。ここで、移動の位置分
解能を細かくすれば、色成分の検出種類も広がり、中間
色の検出も可能となる。

プリズム９により波長毎に色分解され、広げられた透
過光は、画像読取り部10への移動に伴い、CCD11,12の出
力レベルが変化し、その値はプリズム９とCCD11,12の距
離に反比例する。その補正は後述する第５図に示す各増
幅器13,14のゲインを画像読取り部10の位置により調節
する。また、一般的なCCDの感度が可視光領域の波長帯
で均一ではないため、CCD12では、その補正も増幅器14
で行う。

第５図は制御部のブロツク図であつて、13,14は増幅
器、15,16はA/Dコンバータ、17,18はコンパレータ、19
はラツチ、20はロジツク部である。

同図において、原稿からの反射光は、長波長成分を検
出するCCD11と短波長成分を検出するCCD12で光電変換さ
れ、アナログの電圧値で出力される。その出力を増幅器
13,14で増幅し、A/Dコンバータ15,16で６ビツトのデジ
タル値で各色成分の画像データとして出力する。

一方、アナログ画像データをコンパレータ17,18によ
り基準電圧VR,VBとそれぞれ比較し、２値データとして
いる。白色の反射光の場合、可視光の各色成分を含んで
いることより、各CCD11,12からは大きな出力がされ、黒
原稿により反射光が無い場合、どちらのCCD11,12からの
出力も最低値になる。以下、ロジツク部20により原稿情
報の黒，白，有彩色1,有彩色２をドツト毎に分離でき、
ラツチ19よりドツト情報読み出しクロツクCLKに同期し
た信号S1,S2,S3,S4（全てLOWで検知）を得る。

第６図は本実施例による画像読取り装置の画像データ
をプリントアウトする画像形成装置の構成図であつて、
21は第１図の画像読取り装置、22,23はレーザビーム、2
4は第１現像手段、25は第２現像手段、26はレーザ制御
部、27は感光体ドラム、28は転写器、29は定着部、30は
クリーニング部、31は給紙カセツトである。

同図において、第１のレーザビーム22によりS1で判別
される黒のドツト部を前記画像データに基づき露光し、
黒色のトナーを収納した第１の現像手段24で顕像化す
る。その下流に位置する第２のレーザビーム23によりS3
で判別される赤のドツト部を露光し、赤色のトナーを収
納した第２の現像手段25で顕像化する。第２の現像手段
25は黒色の顕像を乱さないためと、トナーの混色を防止
する目的で非接触現像を用いる。以降、その画像を転写
器28で転写し、定着部29で定着して、複写工程を終了す
る。

また、第２の現像手段25に他の色のトナー、例えば青
色のトナーを充填した現像器をセツトした場合、CCD12
が原稿反射光の青色スペクトルを検知する位置へ画像読
取り部10を移動して、信号S4の検出ドツトを第２のレー
ザビーム23で潜像化し、青色トナーの第２の現像手段25
で現像する。それにより、インク等の原稿青部は青色で
複写される。黄色やその他の有彩色のトナーおよび原稿
色の場合も同様に、原稿色と同種の色識別複写がされ
る。また、第２の現像色が固定色、例えば赤のみの場合
でも、原稿の赤および青部の信号S3,S4のドツトを第２
の現像色の赤で現像し、黒部と識別することもできる。

さらに、多数、例えば黒，赤，青の３種類の現像手段
を備えた複写装置においては、原稿の黒，赤，青を識別
して黒，赤，青の混在する複写が得られる。

以上の構成により、黒および任意の他色を含む原稿よ
り、従来の白黒複写と同様の複写生産性で、現像色によ
る混在する識別カラー複写が実現される。

また、色分解に用いたプリズム９は、本形状以外の他
の形状でもよく、凹レンズ７、またはｆθレンズ８との
一体化、接合構造により、部品の低減、位置調整の簡易
化が図れる。

上述した実施例では、各色のセンサが同時に同一位置
を検出する色識別が、バツフアメモリ，複数のフイルタ
を不要で、かつ低コストでなされる。また、従来から汎
用されている白黒用１ラインCCDの使用も可能となる。
さらに複数のCCD11,12を同一平面に配置でき、組立，位
置調整が容易になる。また、黒を検出するセンサを特に
設けなくても、原稿反射光の２色以上の有彩色データか
ら原稿の黒色部分を検出でき、黒以外の単色（赤，青
等）を識別複写するビジネスカラーの複写装置に適して
いる。また、画像読取り部10を光路方向へ移動すること
により、任意の色の識別が可能となる。さらにプリズム
９により有彩色に色識別されたある光路方向に画像読取
り部10を移動させることにより、ある固定色と任意の色
成分とを検出できる。

なお、色識別の固定色はその使用原稿の頻度より、赤
色成分とするのが好ましい。

第７図に本発明の第２の実施例に係る画像読取り部の
移動機構を示す。

図において、40はホームポジシヨンセンサ、41はステ
ツピングモータ、42はリードスクリユであり、画像読取
り部10は、このリードスクリユ42とその裏面で螺合して
いる。そしてリードスクリユ42がステツピングモータ41
によつて回転することで画像読取り部10は光路と直角方
向に移動させられる。

画像読取り部10のホームポジシヨンは、画像読取り部
10が最も上昇した位置とし、その時、CCD11には赤色の
光成分、CCD12にはオレンジ色の光成分が検出される。
画像読取り部10を下方に移動すると、CCD11にはオレン
ジ色の光成分、CCD12には黄色の光成分が検出され、順
次CCD11,CCD12に検出される中心光波長は青から紫色成
分へと変化する。そして最下点ではCCD11,CCD12にはそ
れぞれ青色成分，紫色成分が検出される。ここで移動の
位置分解能を細かくすれば色成分の検出種類も広がり、
中間色の検出も可能となる。

プリズム９により波長毎に色分離され広げられた透過
光は、画像読取り部10の移動に伴いその色調が変わるこ
とから、CCD11,12の感度が可視光領域の波長帯で均一で
はないため、CCD11,12の出力レベルが変化する。その補
正は、前述の第５図に示す各増幅器13,14のゲインを画
像読取り部10の位置により調節することによつて行う。

この第２の実施例のその他の部分の構成及び動作は、
すでに説明した第１の実施例と同一である。

第８図は第３の実施例に係る画像読取り部の移動機構
を示している。

即ち、この実施例では画像読取り部10を平行光のプリ
ズム入射点近傍を中心点として回転移動させるようにし
ている。

この実施例においても第７図に示す実施例の場合と同
様の効果が得られ、色分解された色識別光がCCD11,12の
受光面に対して直角に検出できる。この第３の実施例の
その他の部分の構成及び動作は、すでに説明した第１の
実施例と同一である。

第９図に本発明の第４の実施例に係る画像読取り部の
移動機構を示す。

同図に示すように、色分解された色成分を検出する２
個のラインCCD11,12を搭載した画像読み取り板113,114
が、光路と直角方向へそれぞれ独立に移動できるように
なつている。この場合、ラインCCD11は原稿反射投影光
の赤から青波長成分領域を平行に移動し、ラインCCD12
は黄色から紫波長成分領域を平行に移動し、それぞれ原
稿の反射光の任意の光成分が検出される。

また、図示はしていないが、第４の実施例は原稿走査
時にそのスリツト幅を副走査方向の読取り解像度と等し
くなるように原稿露光幅を規制するスリツト露光手段を
備えているか、或は露光反射光を分光器までの間、例え
ば分光器の入射位置においてスリツト状に規制する規制
手段を備えている。第４の実施例では、検出しようとす
る中心波長λ₁,λ_２及びその時のプリズム９の屈折率
n₁,n₂により、受光用のCCD11,12の識別色による目標位
置が決定する。

第10図は本発明の第４の実施例における画像読み取り
板113,114の駆動法の説明図である。同図は画像読み取
り板113,114を入射光の裏側から見たもので、移動はガ
イドレール115,116に沿つて直線状に行われ、ラインCCD
11,12の入射光に対する平行度が保持される。この画像
読み取り板113,114の位置制御は、ステツピングモータ1
24,125により行われる。即ち、ステツピングモータ124,
125の回転によりウオーム軸117,118が回転し、ウオーム
ギアを備える画像読み取り板113,114が移動し、ステツ
ピングモータ124,125のステツプ角によりホームポジシ
ヨンからの距離を検知する。これにより、ラインCCD11,
12に入射する中心光波長が判別される。

前記画像読み取り板113,114のホームポジシヨンは、
ホームポジシヨンセンサ119,120で画像読み取り板113,1
14に取り付けられたフイラ121,122を検出した位置であ
る。上側の画像読み取り板113のホームポジシヨンは、
画像読み取り板113が最も上がつた位置とし、その時のC
CD11には赤色の光成分が検出される。一方、下側の画像
読み取り板114のホームポジシヨンは、画像読み取り板1
13が最も下がつた位置とし、その時CCD12には紫色の光
成分が検出される。

このため、画像読み取り板113,114を下方向に移動す
ると、CCD11,CCD12に検出される中心光波長は長波長か
ら短波長成分へと変化する。ここで、移動の位置分解能
を細かくすれば、色成分の検出種類も広がり中間色の検
出も可能となる。なお、第４の実施例では２個のステツ
ピングモータにより独立に駆動しているが、クラツチ等
を用いて１個のステツピングモータで駆動することもで
きる。

第11図は第４の実施例の制御系のブロツク図であり、
画像読み取り板による長波長，短波長の光成分を検出す
る検出部と、その情報から原稿情報黒部を検出する制御
部を備えている。第１の実施例と同様に原稿反射光は、
長波長成分を検出するCCD11と短波長成分を検出するCCD
12で光電変換され、アナログの電圧値で出力される。こ
の出力を増幅器13,14で増幅し、A/Dコンバータ15,16で
６ビツトのデジタル値で各色成分の画像データとして出
力する。

一方、アナログ画像データをコンパレータ17,18によ
り基準電圧VR,VBとそれぞれ比較し、２値データとして
いる。白色の反射光の場合、可視光の各色成分を含んで
いることより、各CCDからの出力は大きくなり、黒原稿
により反射光がない場合にはいずれのCCDからの出力も
最低値となる。以下、ロジツク部により原稿情報の黒，
白，有彩色1,有彩色２をドツト毎に分離でき、ラツチ19
よりドツト情報読み出しクロツクCLKに同期した信号S1,
S2,S3,S4（全てLowで検知）を得る。ところで、プリズ
ム９により波長毎に色分離され、広げられた透過光は画
像読み取り板の移動に伴いその色調が変わり、CCDの感
度が可視光領域の波長帯で均一でないため、CCD11,12の
出力レベルが変化する。この補正は第11図に示す各増幅
器13,14のゲインを画像読み取り板の位置により調節す
る。

次に、第４の実施例における色識別について前記第６
図に基づいて説明する。

同図において、第１のレーザビーム22によりS1で判別
される黒のドツト部を前記画像データに基づき露光し、
黒色のトナーを収納した第１の現像手段24で顕像化す
る。その下流に位置する第２のレーザビーム23によりS
3、あるいはS4で判別される有彩色のドツト部を露光
し、有彩色、例えば赤色のトナーを収納した第２の現像
手段25で顕像化する。第２の現像手段25は黒色の顕像を
乱さないためと、トナーの混色を防止する目的で非接触
現像を用いる。以降、その画像を転写器28で転写し、定
着部29で定着して、複写工程を終了する。

また、第２の現像手段25に他の色のトナー、例えば青
色のトナーを充填した現像器をセツトした場合、CCD11
またはCCD12が原稿反射光の青色スペクトルを検知する
位置へ画像読み取り板を移動して、信号S3またはS4の検
出ドツトを第２のレーザビーム23で潜像化し、青色トナ
ーの第２の現像手段25で現像する。それにより、インク
等の原稿青部は青色で複写される。黄色やその他の有彩
色のトナーおよび原稿色の場合も同様に、原稿色と同種
の色識別複写がされる。また、第２の現像色が固定色、
例えば赤のみの場合でも、原稿の赤および青部の信号S
3,S4のドツトを第２の現像色の赤で現像し、黒部と識別
することもできる。

このようにして、第４の実施例ではCCD11を原稿反射
光の赤色スペクトルを検知する位置に固定し、CCD12を
移動可能にし、原稿反射光の任意のスペクトルを検知す
ることにより、原稿の赤色を含む任意の色が識別可能と
なる。さらに、移動可能な読み取りラインCCDを３個以
上用いる場合には、任意に多色の色識別読み取りが可能
となる。

［発明の効果］請求項１記載の発明によれば、原稿の赤色を含む任意
の色が識別可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１の実施例を説明する
ためのもので、第１図は本発明による画像読取り装置を
示す構成図、第２図はCCDを示す斜視図、第３図はプリ
ズムによる色分解の状態を示す説明図、第４図は画像読
取り部の移動状態を示す説明図、第５図は制御系のブロ
ツク図、第６図は画像形成装置の構成図、第７図は本発
明による画像読取り装置の第２の実施例の画像読取り部
の移動機構の構成図、第８図は本発明による画像読取り
装置の第３の実施例の画像読取り部の移動機構の構成
図、第９図ないし第11図は本発明の第４の実施例を説明
するためのもので、第９図は本発明による画像読取り装
置の画像読取り部の移動機構を示す説明図、第10図は画
像読み取り板の駆動法の説明図、第11図は制御系のブロ
ツク図である。２……光源、７……光学手段、９……色分解手段、10…
…画像読取り部、11,12……変換手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】スリツト露光により原稿を走査する走査手
段と、前記原稿からの反射光をスリツト状の平行光にす
る光学手段と、透過光を色分解する色分解手段と、前記
透過光を光電変換する複数の画像読取り部を有し、該画
像読取り部は、前記色分解手段により有彩色に色識別さ
れた赤色成分を検出する固定画像読取り部と、前記色分
解手段により有彩色に色識別された光路と直角方向に移
動する画像読取り部とを備えたことを特徴とする画像読
取り装置。