JP4753795B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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前記した問題は主走査方向の書き出し位置(以下、主走査レジストと称する)がずれることが原因である。そのため、工場出荷時に主走査レジストは機械ごとに記録媒体に対して同じ位置になるように調整される。しかし、給紙トレーへの記録媒体セット不良や機械内部のスキューなどによりバラツキが発生する。
そのようなことから、走行する記録媒体の端(以下、端部と称する)を検知するためのセンサとして主走査方向に連続する複数の画素情報を同時に読み取るライン型光電変換手段を記録媒体搬送経路に配置し、記録媒体の主走査レジストのズレ量を検出し、記録媒体への書き出し位置を記録媒体1枚ごとに調整する主走査レジスト補正技術が提供されるようになった。
特許文献1に示された従来技術は前記したような主走査レジスト補正技術の代表例であり、複数の発光素子と複数の受光素子を並べた非接触式光学センサ(光電変換手段)を記録媒体の搬送方向と直交する方向(主走査方向)に設置して、記録媒体の主走査方向位置ズレを検出し、記録媒体への画像書き出し位置補正を行う。なお、この従来技術では、複数の受光素子の出力バラツキを補正するために初期調整時に発光素子の発光光量を調整できる。
本発明は、このような従来技術の問題を解決しようとするものであり、具体的には、全ての記録媒体に対して適切な2値デジタル化を行えるようにして、記録媒体の種類を問わず記録媒体の主走査方向の書き出し位置ズレを正しく補正できる画像形成装置を提供することを目的とする。
図1に示したように、この画像読み取り装置は、原稿105を搭載するコンタクトガラス101、シートスルー読み取り用のコンタクトガラス102、白レベル調整やシェーディングデータ生成用の基準白板103、原稿106を搬送する原稿搬送ローラ104、原稿を照射する光源107、第1ミラー108、その光源107及び第1ミラー108が搭載される第1キャリッジ109、第2ミラー110、第3ミラー111、その第2ミラー110及び第3ミラー111が搭載される第2キャリッジ112、原稿読み取り用光電変換手段であるCCDイメージセンサ114、そのCCDイメージセンサ114上に縮小結像させるレンズユニット113、CCDイメージセンサ114を搭載した画像読み取り回路基板115、画像データ処理部117、前記キャリッジ109、112を駆動する図示していないスキャナ駆動モータ、ホームポジションセンサ、原稿検知センサなどを備えている。
前記した構成において、コンタクトガラス101上に原稿105が搭載された場合に光源107を点灯し、第1キャリッジ109及び第2キャリッジ112をスキャナモータにより右方向に移動走査して原稿105を読み取る読み取り方式と、第1キャリッジ109及び第2キャリッジ112は停止した状態のまま光源107を点灯し、原稿搬送ローラ104などによって搬送される原稿106を、シートスルー読み取り用コンタクトガラス102を介して照射することにより読み取る読み取り方式が選択可能である。
また、キャリッジ109、112を停止した状態のまま原稿106を搬送して画像データを読み取るシートスルー読み取りの場合には、原稿106の読み取りに先立って第1キャリッジ109を基準白板103の下に移動させ、シェーディング補正用データを生成し、シートスルー読み取り位置に復帰してから原稿106の搬送を開始して原稿読み取り動作を開始する。
以下、本発明の各実施例を説明する。
図3に示したように、CIS1は、受光素子部11、シフトレジスタ部12、照明手段である発光ダイオード(以下、LEDと称す)群13などから構成されている。LED群13の光量はLED電流制御回路8(図4参照)から出力されるCIS・LED信号により調整される。このCIS・LED信号は例えばPWM(パルス幅変調)信号であり、この場合、所定周期のパルス信号であるLED・PWM信号がCIS制御回路5から供給され、この信号を受けたLED電流制御回路8が内蔵するトランジスタをスイッチング動作させることによりCIS・LED信号を生成する。光量調整はLED・PWM信号のDutyを変化させることで可能となる。
CIS1からのアナログ信号はコンパレータ2により2値のデジタルデータに変換される。この変換過程において、CIS出力信号レベルが小さいとノイズなどの影響を受けやすくなる。また、程度がひどくなると、コンパレータ2のスレッシュ電圧(TH電圧、比較電圧)に達せず記録媒体端部が検出されなかったり(図6(a)参照)、端部検出誤差が発生したりする(図6(b)参照)。なお、この際のCIS出力信号レベルのバラツキ要因としては、LED群13の光量初期バラツキ、光量短期変動、光量寿命、CIS感度バラツキ、当該記録媒体の白レベルの濃度バラツキによる影響などがある。記録媒体は常に同じ種類のものが使用されるわけではなく、白紙でも種類によって濃度が異なるので、CIS出力レベルが異なるのである。また、色紙が記録媒体として使用される場合もあり、LED光源の発光波長と色紙の分光反射率特性によってもCIS出力レベルが異なる。
そのようなことから、この実施例では、記録媒体種類に応じてコンパレータ2に与えるスレッシュ電圧値を変更することによりCIS出力信号レベルのバラツキに関わる前記した問題を解決する。
図示したように、CIS制御回路5はCPU4により制御され、CIS1と記録媒体端部検出回路(端部検出手段)3に対してCIS・CLK信号及びCIS・SH信号を供給する。CIS・CLKはCIS1と記録媒体端部検出回路3のシステムクロックであり、記録媒体端部検出回路3ではこのCIS・CLK信号でCIS1からのデータをラッチする。一方、CIS・SH信号は内部カウンタのリセットなどに使用される。
また、CIS制御回路5はTH調整回路6に対してCOMP・PWM信号を供給する。このTH調整回路6は内部に積分回路を有し、COMP・PWM信号から直流電圧を生成してコンパレータ2に基準となるスレッシュ電圧(比較電圧)を供給する。したがって、COMP・PWM信号のDutyを変更することによりスレッシュ電圧を調整することが可能となる。さらに、CIS制御回路5はLED電流制御回路8に対して前記したLED・PWM信号を供給する。なお、この実施例では、2値化手段がコンパレータ2及びTH調整回路6により実現される。
このような構成で、コンパレータ2はCIS1からのアナログ信号をスレッシュ電圧(TH電圧、比較電圧)と比較することによりそのアナログ信号を2値のデジタル信号に変換する。そして、このデジタル信号を受けて、記録媒体端部検出回路3は2値化されたデジタル信号から記録媒体端部を示すゲート信号を生成し、CPU4は、このゲート信号位置と基準位置の差分を示す計数値を生成し、記録媒体書き出し位置制御回路7にその計数値を設定する。こうして、記録媒体書き出し位置制御回路7は記録媒体への画像書き出し位置を補正することが可能となる。
図7に示した例では、記録媒体の汚れによる誤認識を避けるために、コンパレータ2から出力された2値化信号であるcis・din信号(記録媒体が存在すると“High”出力となる)が4画素分連続して“High”レベルとなった場合に記録媒体の端部と判断して、P・EDGE信号を“Low”レベルとする(ここでは“Low”レベルを記録媒体検出時の出力レベルとしている)。図7では、3画素連続ではP・EDGE信号が“Low”レベルとならず4画素連続で“Low”レベルとなることを示している。なお、P・EDGE信号はCIS・SH信号が“High”レベルになったときにリセットされる。
CIS・SH信号からP・EDGE信号が“Low”レベルとなるまでの基準の画素数は予め決められており、その値が例えば工場出荷時に図示しないメモリに格納されている。そして、プリント時には、記録媒体1枚単位にCIS・SH信号からP・EDGE信号が“Low”レベルとなるまでの画素数をCPU4が検出し、基準画素数に対する差分を算出する。CPU4はその差分を搬送時の記録媒体のズレとし、そのズレを補正する方向に書き込み開始位置を変更する。なお、差分が想定範囲外になることも考えられる。例えばシステム的な要因や、想定しているサイズより大きなゴミの存在などが考えられ、その際は異常としてエラー信号を出力する。またCPU4は、誤検出を回避する目的で、複数ライン分のCIS・SH信号からP・EDGE信号が“Low”レベルとなるまでの画素数の平均値を算出し、最終的な記録媒体端部位置を算出する。
この実施例では、電源オン後、キー操作などにより光量調整モードが設定されると、システム制御部131の制御により基準記録媒体が給紙トレーからCIS1の位置まで搬送され、停止する。この状態で、CPU4はCIS制御回路5によりLED電流の電流設定値Aを最大値に設定し、CIS1内のLED群13を点灯させる(ステップ1)。
この状態でCPU4はP・EDGE信号の“Low”幅が予め決められた画素数以上であるか否かを判定する(ステップ2)。そして、予め決められた画素数以上であったならば(ステップ2でYes)、CIS制御回路5により電流設定値Aを“Down”と設定してLED電流を所定量減らし(ステップ3)、それにより光量を下げさせる。なお、前記所定量はシステム設計時におけるCIS特性評価から決められているものとする。
続いて、CPU4はP・EDGE信号中の前記“Low”幅内の画素のうちで1画素でも“High”レベルに変化した画素があるか否かを判定し(ステップ4)、ない場合は(ステップ4でNo)ステップ3へ戻り、さらに光量を下げる。1画素でも“High”レベルに変化する画素が現れるまで繰り返すのである。こうして、“High”レベル画素が発生すると(ステップ4でYes)、そのときの電流設定値Aをα倍した値を基準記録媒体使用時のLED電流値として決定する(ステップ5)。このα倍がコンパレータ2のスレッシュ電圧に対する上側電圧マージンとなる。
次に、A×αが予め定めた最大電流を越えるか否かを判定し(ステップ6)、越えない場合は(ステップ6でYes)この時点で光量調整は終了となる。
一方、ステップ2において、予め決められた画素数以上でないと判定された場合(ステップ2でNo)、またはステップ6において前記最大電流を越えてしまう場合、光量調整エラーとする(ステップ7)。なお、前記において、電流設定値AはLED・PWM信号の“High”レベル幅の割合である。
前記した出力レベルの比率を求めるためには、多値デジタル化されたCIS出力レベルを得る必要がある。この実施例では、それを前記した画像読み取り装置を構成しているCCDイメージセンサ114や原稿読み取り回路などを用いて行う。CIS1用として別に多値デジタル化手段を含む読み取り回路を設けると、その分だけコストアップになるからである。但し、この実施例では、CIS1の分光感度特性とその照明手段であるLED群13の分光強度で決定される総合分光特性と、原稿読み取り用光電変換手段であるCCDイメージセンサ114の分光感度特性とその照明手段である光源107の分光強度で決定される総合分光特性とを、一致させるかまたは近い特性にしている。それは、光電変換出力の大きさが、主に記録媒体の分光反射率、照明手段の分光強度特性、光電変換器の分光感度特性などによって決まり、異なった光電変換器と照明手段を用いれば、意図的に合わせる設計をしない限り、一般に光電変換手段の分光感度特性P(λ)と照明手段の分光強度特性G(λ)から決まるΣG(λ)P(λ)が異なるからである。
CCDイメージセンサ114については、分光感度特性の異なるものを複数備え、CIS1の分光感度特性に一致するかまたは近い特性のものを選択するようにしてもよい。例えばCCDイメージセンサ114を複数備えたバーを画像読み取り回路基板115上でスライドさせて選択するのである。なお、原稿読み取り回路とは別に多値デジタル化手段を備え、CIS1からその多値デジタル化手段へ入力させるようにしてもよく、そのような構成では前記したような総合分光特性合わせは不要である。
図示したように、原稿読み取り回路116は、サンプルホールド回路201、黒レベル補正回路202、アナログ信号増幅回路203、AD変換回路(多値化手段)204などを備える。
このような構成で、この原稿読み取り回路116では、サンプルホールド回路201が、図示しないタイミング発生部から入力されたサンプルパルスにより、CCDイメージセンサ114から入力されたアナログ画像信号のサンプリングを行って入力レベルを保持し、連続的なアナログ画像信号とした後、黒レベル補正回路202がCCDイメージセンサ114の暗時出力レベルのバラツキを補正し、増幅回路203において、基準白板レベルが決められた所定のレベルになるようなゲインで信号を増幅し、AD変換回路204が10ビットのデジタル画像データに変換する。
こうして得られたデジタル画像データはシェーディング補正回路205へ出力され、シェーディング補正回路205では、その画像データに含まれているCCDイメージセンサ114の感度バラツキや照明光学系の配光ムラ分を基準白板データに基づいて補正し、画像処理回路206では補正された画像データに対して各種画像処理を施す。
スレッシュ電圧=(記録媒体出力レベル/基準記録媒体出力レベル)×(基準記録媒体スレッシュ電圧−黒レベル)+黒レベル
ここで黒レベルとは、CIS1の遮光状態における基準オフセット出力レベルである。
最初に、例えば出荷前に、白紙の基準記録媒体を例えばコンタクトガラス101上にセットしてCCD114により読み取らせることにより基準記録媒体出力レベルを基準記録媒体出力レベル保持部123に記憶させる。
その後、例えば納品先において、用いる記録媒体(例えば紙)に合わせたスレッシュ電圧値を算出するに際して、TH電圧演算回路122は、スレッシュ電圧演算指示を操作部121からシステム制御部131経由で受けたとき、コンタクトガラス101上にセットされた白紙の記録媒体から読み取られた画像データをシェーディング補正回路205から渡されると、スレッシュ電圧値の演算を行う。つまり、このとき渡された記録媒体出力レベルと、先行して基準記録媒体出力レベル保持部123に記憶させた基準記録媒体出力レベルとを用いて前記計算式からスレッシュ電圧値を算出する。
この計算式では、利用者が用いる記録媒体のスレッシュ電圧を、基準記録媒体に対する比率から算出しているので、当該記録媒体に最適なスレッシュ電圧であり、CIS出力がコンパレータ2のスレッシュ電圧以下となる問題を防ぐことができる。また、記録媒体の端部検出誤差を小さくすることができる。
この後、TH電圧演算回路122は算出したスレッシュ電圧値をCIS制御回路5へ送信する。これにより、CIS制御回路5は受け取ったスレッシュ電圧値を用いてCOMP・PWM信号のDutyを切り換える。
このように、この実施例によれば、全ての記録媒体に対して適切な2値デジタル化ができ、したがって、全ての記録媒体に対して主走査方向の書き出し位置を揃えることができる。
このような構成で、利用者は、操作部121内の表示パネル129に表示された複数の給紙トレーのなかから使用する給紙トレーを1つ選択した後、使用する給紙トレーに収納されている白紙の記録媒体中の1枚を例えばコンタクトガラス101上にセットし、操作部121内のSTARTボタンを押す。これにより、システム制御部131は給紙トレー選択情報をTH電圧保持回路124へ送信し、TH電圧保持回路124に記憶させる。なお、このTH電圧保持回路124は給紙トレーごとに異なる値のスレッシュ電圧値を保持することが可能となっている。
続いて、コンタクトガラス101上にセットされた白紙の記録媒体が読み取られ、得られた記録媒体出力レベルを用い、実施例1で説明したスレッシュ電圧値が算出される。これにより、システム制御部131は算出されたスレッシュ電圧値をTH電圧保持回路124に記憶させておいた給紙トレー選択情報に対応づけてTH電圧保持回路124に記憶する。
こうして、この実施例では、コンパレータ2のスレッシュ電圧は給紙トレーごとに最適な値に切り換わり、利用者の手を煩わせずに実施例1と同様の効果を得ることができる。
なお、給紙トレーに対応づけてスレッシュ電圧値を保持しておく代わりに記録媒体の種類に対応づけてスレッシュ電圧値を保持しておくことも可能である。その場合、用いられる記録媒体の指示は例えば操作部121内の表示パネル129などを用いて行う。
Claims (7)
- 夫々画素に対応している複数の光電変換素子が記録媒体の搬送経路に直交して並ぶように配置され記録媒体の端部を検出する際に用いる検出用光電変換手段と、
該検出用光電変換手段から出力されたアナログ画像信号の2値デジタル化を行う2値化手段と、
該2値化手段のスレッシュ電圧値を記録媒体の種類に応じて変更するスレッシュ電圧変更手段と、
前記2値化手段により得られた2値化データを用いて前記記録媒体の端部を検出する端部検出手段と、
を備え、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
アナログ画像信号の多値デジタル化を行う多値化手段と、
該多値化手段を用いて得られた基準記録媒体の出力レベル及び同様にして得られた記録媒体の出力レベルの両出力レベルの比率から前記スレッシュ電圧値を算出するスレッシュ電圧算出手段と、
原稿読み取り用光電変換手段及び該原稿読み取り用光電変換手段から出力されたアナログ画像信号の多値デジタル化を行う多値化手段を有し、原稿画像を読み取る画像読み取り装置と、
を備え、
前記スレッシュ電圧算出手段は、該画像読み取り装置内の多値化手段を用いて得られた前記両出力レベルの比率から前記スレッシュ電圧値を算出すること
を特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
前記検出用光電変換手段の分光感度特性とその照明手段の分光強度で決定される総合分光特性と、前記原稿読み取り用光電変換手段の分光感度特性とその照明手段の分光強度で決定される総合分光特性とを、一致させるかまたは近い特性にすること
を特徴とする画像形成装置。 - 請求項2記載の画像形成装置において、
前記原稿読み取り用光電変換手段として複数の分光感度特性の光電変換手段を備え、該複数の分光感度特性の光電変換手段のなかから前記検出用光電変換手段の分光感度特性に一致するかまたは近い特性の分光感度特性のものを選択可能にしたこと
を特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記スレッシュ電圧値を、複数の記録媒体種類の夫々に対応づけて複数個保持しておくスレッシュ電圧値保持手段を備えたこと
を特徴とする画像形成装置。 - 請求項4記載の画像形成装置において、
指定された記録媒体の種類に応じて前記スレッシュ電圧値を切り換えること
を特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記スレッシュ電圧値を、複数の給紙トレーの夫々に対応づけて複数個保持しておくスレッシュ電圧値保持手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6記載の画像形成装置において、
給紙トレー選択に応じて前記スレッシュ電圧値を切り換えること
を特徴とする画像形成装置。
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