JP4792329B2 - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

一般に、イメージスキャナ、複写機、ファクシミリ等画像形成装置に用いられている画像読取装置では、一次元ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを用いて、主走査方向にはセンサの素子によって電気的に、また、副走査方向にはイメージセンサの長手方向と垂直な方向に機械的に移動することによって画像を読み取っている。このような画像読取装置では、画像の読取速度を高速化するために、２出力型ＣＣＤセンサや４出力型ＣＣＤセンサが用いられている。ＣＣＤイメージセンサの各素子は、感度や暗電流に対する応答性がそれぞれ異なる。さらに、２出力型ＣＣＤセンサや４出力型ＣＣＤセンサでは、各出力チャネルの出力部のアンプやアナログ信号処理部のアナログ回路、ＡＤ変換部の特性がそれぞれ異なる。シェーディング補正によって、白レベルや黒レベルについては各画素とも所定のレベルに補正されるが、出力特性が画素毎に異なるため、中間調にバラツキが生じ、コピー出力時に左右濃度差やタテ筋等、ムラのある画像となってしまう。出力特性とは、原稿画像の明るさ、すなわち、ＣＣＤイメージセンサの入力値に対するＣＣＤ出力値の関係をいい、画像を忠実に再現するためには、直線であることが望ましい。
各出力チャネルによる特性差を補正するために、２出力型ＣＣＤセンサにおける偶数画素と奇数画素に対して、異なる補正用ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）を用いる技術や、４出力型ＣＣＤセンサにおいて、１ラインのデータのうち、前端データと後端データに対して、異なる補正用ＬＵＴを用いることにより、主走査前半分の画像データと主走査後半分の画像データの特性差を補正する技術が提案されている。

一方、大判用紙を用いる画像読取装置は、密着イメージセンサ（ＣＩＳ）を用いた原稿移動型が主流である。大判用紙を光学系移動手段で読み取ろうとすると、原稿台が大きくなり、また光学系を移動させるキャリッジも大型になってしまうので現実的ではない。 大判用紙の画像読取装置の密着イメージセンサは、主走査方向の長さを少なくとも原稿幅と同じか、それ以上にする必要がある。例えばＡ０サイズの原稿を読み取るにはイメージセンサの長さが８４１ｍｍ以上必要となる。この場合、１つのイメージセンサで構成するのは、技術的に難しく、コストも高くなってしまう。 そこで、複数の小型のイメージセンサを主走査方向に配列し、原稿の走査上からの光線を各イメージセンサ上に結像し、これらのイメージセンサで読み取った画像信号を電気的につなぎ合わせる処理を行うことにより、走査線全体に対応する画像情報を得るのが一般的である。

なお、関連する技術としては例えば特許文献１に記載された発明が公知である。この発明は、ＣＣＤにおける奇数ビットと偶数ビットのリニアリティの特性差をなくすことにより、印字後の画像の乱れを防止するためのものである。
特開平６−１６９３７７号公報

上述したような複数のイメージセンサで構成された画像読取装置では、イメージセンサ毎に感度等に対する応答性や各出力チャネルの出力部のアンプやアナログ信号処理部のアナログ回路、ＡＤ変換部の特性がそれぞれ異なるため、シェーディング補正によって、白レベルや黒レベルについては各画素とも所定のレベルに補正されるが、出力特性がイメージセンサ毎に異なるため、中間調にバラツキが生じ、コピー出力時にイメージセンサ間で濃度差やムラのある画像となってしまうことがある。

本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数のイメージセンサで構成された画像読取装置において、隣接するイメージセンサ間の出力特性からガンマ補正を行うために必要な補正テーブルを作成し、ガンマ補正を行うことで、隣接するイメージセンサの出力特性のばらつきを低減し、つなぎ合わせを行ったときに、イメージセンサ間で濃度差やムラのない画像データを出力することができる画像読取装置を提供することである。

前記課題を解決するため、第１の手段は、複数のセンサチップからなるイメージセンサが複数個主走査方向に配列され、隣接する各前記イメージセンサの読取範囲の一部が主走査方向で重複するように配列された画像読取装置であって、前記センサチップ単位のガンマ特性データの平均データを、前記複数のセンサチップでそれぞれ算出するセンサチップ平均データ算出手段と、隣接する各前記イメージセンサ間で、それぞれの各前記平均データから補正テーブルを作成する補正テーブル作成手段と、前記補正テーブルを用いて、各イメージセンサに対してガンマ補正を行うガンマ補正手段と、を備えることを特徴とする。
第２の手段は、第１の手段において、前記センサチップ平均データ算出手段は、少なくとも前記重複する範囲の前記複数のセンサチップに対して前記平均データをそれぞれ算出することを特徴とする。
第３の手段は、第１または第２の手段において、前記補正テーブルは、保持手段に保持され、書き換え可能であることを特徴とする。
第４の手段は、第１ないし第３のいずれかの手段に係る画像読取装置を備えた画像形成装置を特徴とする。

第４の手段は第２の手段における前記２つのイメージセンサにまたがるイメージセンサのガンマ特性データが、複数のセンサチップ単位の平均データから作成されることを特徴とする。

本発明によれば、画素の正確な位置情報が分からなくても、適切な補正テーブルを作成することができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る画像読取装置の機構概要を示す縦断面図、図２はその上面図である。この実施の形態においては、イメージセンサに密着イメージセンサ（以下、ＣＩＳと称する）を使用した場合を例にとって説明するが、イメージセンサはＣＣＤでも良いことは勿論である。

画像読取装置は、原稿７を読み取るためのコンタクトガラス５と、このコンタクトガラス５上に間隙を置いて位置する原稿背面部材４と、コンタクトガラス５の下方に位置する３本のＣＩＳ１，２，３と、原稿７を原稿背面部材４とコンタクトガラス５間の間隙に送り出すための前方搬送ローラ対６と、原稿背面部材４とコンタクトガラス５間の間隙から原稿７を排出するための後方搬送ローラ対８とを備えている。前方搬送ローラ対６には、原稿７の移動方向前方に原稿挿入センサ９が、そして原稿７の移動方向後方にレジストセンサ１０が配置されている。

３本のＣＩＳ１，２，３は、図２に示すように、千鳥状に配置されており、主走査方向の一端部側にその一端部が位置するＣＩＳ１の他端部は、主走査方向の中央部に位置するＣＩＳ２の一端部と主走査方向に重なり合っており、ＣＩＳ２の他端部は主走査方向の他端部側にその一端部が位置するＣＩＳ３の他端部と主走査方向に重なり合っている。また、原稿７の搬送方向上流に位置する中央のＣＩＳ２と、下流に位置するＣＩＳ１とＣＩＳ３の読取り位置は距離Ｌだけ離れている。

この構成により、原稿７は図１において左側から前方搬送ローラ対６に挿入される。原稿挿入センサ９が原稿７を検知すると、搬送モータ（図示していない）により前方搬送ローラ対６と後方搬送ローラ対８が回転し、ＣＩＳ１〜３内の原稿照明用光源（図示していない）が点灯する。その後、レジストセンサ１０により原稿７の先端を検知し、原稿７の搬送経路における位置を逐次認識する。原稿７の画像（下面）はＣＩＳ２で読み取られた後ＣＩＳ１、３に読み取られる。ＣＩＳ２の読取信号はＣＩＳ２とＣＩＳ１間の副走査に要する時間だけ遅延され、ＣＩＳ３の読取信号はＣＩＳ３とＣＩＳ１間の副走査に要する時間だけ遅延され、ＣＩＳ１〜３の各信号は合成され、１ライン化された読取信号を得る。原稿７の画像は順次読み取られ、後方搬送ローラ対８を経て排出される。なお、図２においては（動作を上面から見ると）原稿は下から上へと搬送される。

図３は画像読取装置の電気的な構成を示すブロック図である。各ＣＩＳ１〜３は、それぞれノイズ除去や信号増幅等を行うアナログ信号処理部１１、２１、３１、これらアナログ信号処理部１１、２１、３１の出力信号をアナログ／デジタル変換するＡＤ変換部１２、２２、３２、これらＡＤ変換部１２、２２、３２から入力されたデータに白レベル及び黒レベルを所定のレベルに補正（シェーディング補正）を行うシェーディング補正部１３、２３、３３を介してガンマ補正部４０に接続されている。

シェーディング補正とは、ＣＩＳを構成する各受光素子の感度のバラツキや光学系の周辺減光による信号の歪みを黒レベル基準データ及び白レベル基準データに基づいて補正することである。黒レベル基準データとは、光源（図示しない）を消した状態で黒一色の画像を読み取ることにより得られたデータであり、白レベル基準データとは、白色基準板を読み取ることにより得られたデータである。

ガンマ補正部４０は、ガンマ補正に必要なテーブルを作成する補正テーブル作成部４１と、作成された補正テーブルを保持するための補正テーブル用メモリ４２と、作成された補正テーブルを使って各ＣＩＳ１〜３の出力信号のガンマ補正を行う第１ないし第３ガンマ補正部４３、４４、４５とで構成されている。

図４はイメージセンサにおけるガンマ特性の補正の一例を説明するためのグラフである。（ａ）に示すようにＣＩＳ１のガンマ特性に対してＣＩＳ２のガンマ特性がその中間部がずれているとすると、（ｂ）に示すように、補正データを使ってＣＩＳ１のガンマ特性をＣＩＳ２のガンマ特性に補正する場合を示している。

ＣＩＳ２とＣＩＳ１の濃度パターンのチャートが図５の（ａ）及び（ｂ）とすると、ＣＩＳ１の濃度パターンのチャートと補正後の出力チャートが（ｃ）となる。このような複数の濃度パターンで表わせられるチャートか、図６に示すような複数の濃度パターンで表わせられる内部パターン（画像読取装置又は画像形成装置から出力される）を読み取ることで得られた出力データから作成する。

図７は画像読取装置の動作制御及び画像データの制御に関する部分のブロック図である。その構成は、制御部２００と、操作部３００と、上述したＣＩＳ１〜３の総体である読取り部３１０である。制御部２００は、ＣＰＵ４００とこのＣＰＵ４００を動作させるためのプログラムを格納するＲＯＭ４０１、ＲＯＭ４０１に格納された核制御モジュールが使用するワーク領域となるＲＡＭ４０２、後述のガンマ補正テーブルのデータを格納し、電源がオフされてもデータを保持することが可能な不揮発性ＲＡＭ４１０、及び読取装置の各センサ４２０の入力を元に、負荷４２１などを制御することで読み取り動作を行うＩＯ制御部４１１などにより構成されている。この制御部２００には、操作部３００、読取り部３１０、上述の補正テーブル作成部４１、画像形成装置の各種センサ４２０、そして負荷４２１が接続されている。

ガンマ補正データの作成方法について図８のフローチャートに従って説明する。最初に、段階的に濃度が変化するチャートを読取り部３１０により読み取る（ステップＳ１００１）。これにより、読み取られた画像データはガンマ補正部４０及び補正テーブル作成部４１に供給される。いま操作部３００からガンマ補正データ作成の指示がなされると、読み取られた画像データはＣＰＵ４００により補正テーブル作成部４１を介してＲＡＭ４０２に各ＣＩＳ１〜３の出力毎に取り込まれる。取り込まれた画像データは、処理されて各ＣＩＳ１〜３毎に読み取った各濃度に対応したガンマ補正データが作成され（ステップＳ１００２）、補正テーブルが作成され（ステップＳ１００３）、不揮発性ＲＡＭ４１０に記憶される（ステップＳ１００４）。

そして、電源がオンされたときには不揮発性ＲＡＭ４１０に記憶されていたガンマ補正データはＣＰＵ４００の制御により補正テーブル作成部３１２を介して補正テーブル用メモリ４２にダウンロードされ、以降の読取り処理に使用される。

なお、補正テーブルは、ＣＩＳ１〜３の画素単位間の画素補間処理後のガンマ特性から補正データを作成することで、よりイメージセンサの出力特性のばらつきを低減することができる。同様に、ガンマ補正をＣＩＳ１〜３の画素単位間の画素補間処理後に行うことで、補間された画素も出力特性のばらつきを低減することができる。

図９は３つのイメージセンサであるＣＩＳ１〜３の重複範囲のガンマ特性データから補正テーブルを作成する第１の例を説明する図である。この第１の例では、ＣＩＳ１と３にまたがるＣＩＳ２の全画素のガンマ特性データと、隣接するＣＩＳ１と３のＣＩＳ２の相対する端部からそれぞれＣＩＳ２と重複範囲にある画素単位のみのガンマ特性データから補正テーブルを作成している。これによりガンマ補正を行うことで、隣接するＣＩＳ１と３の出力特性のばらつきを低減することができ、また、補正テーブルを作成するために必要なデータ数を少なくすることができ、補正テーブル用メモリ４２の容量を低減することができる。

図１０はＣＩＳ１〜３の重複範囲のガンマ特性データから補正テーブルを作成する第２の例を説明する図である。この第２の例では、ＣＩＳ１と３にまたがるＣＩＳ２のガンマ特性データを中央部から予め設定した数の画素単位のガンマ特性データと、隣接するＣＩＳ１と３の相対する端部からそれぞれＣＩＳ２と重複範囲にある画素単位のみのガンマ特性データとの平均データから作成している。このように、複数の画素単位のガンマ特性データの平均を使うことで、ＣＩＳ１〜３内のガンマ特性のばらつきを低減することができる。また、サンプル数を低減することができるため、補正テーブルを作成するために必要なデータ数を少なくすることができ、処理速度を早くすることができる。

図１１はＣＩＳ１〜３の重複範囲のガンマ特性データから補正テーブルを作成する第３の例を説明する図である。この第３の例では、ＣＩＳ１と３にまたがるＣＩＳ２のガンマ特性データを、複数のセンサチップ単位のガンマ特性データの平均データから作成している。複数のセンサチップ単位のガンマ特性データの平均を使うことで、画素の正確な位置情報がわからなくても、適切な補正テーブルを作成することができる。また、チップ単位の処理をする処理手段に対応することができる。

図１２はＣＩＳ１〜３の重複範囲のガンマ特性データから補正テーブルを作成する第４の例を説明する図である。この第４の例では、ＣＩＳ１と３にまたがるＣＩＳ２のガンマ特性データを、ＣＩＳ２の両端部からＣＩＳ１と３の相対する端部までの重複範囲にのみに位置する画素単位のガンマ特性データから作成している。これにより、隣接するＣＩＳ間の出力特性のばらつきを低減することができる。

図１３はＣＩＳ１〜３の重複範囲のガンマ特性データから補正テーブルを作成する第５の例を説明する図である。この第５の例では、隣接する各ＣＩＳ１〜３の重複範囲のガンマ特性データは、ＣＩＳ２とＣＩＳ１の重複範囲からそれぞれ１つと、ＣＩＳ２とＣＩＳ３の重複範囲からそれぞれ１つの画素単位のガンマ特性データの平均データから作成する。これにより、隣接するＣＩＳ間の出力特性のばらつきを低減することができ、またサンプル数を低減することができるため、補正テーブルを作成するために必要なデータ数を少なくすることができ、処理速度を早くすることができる。

図１４はＣＩＳ１〜３の重複範囲のガンマ特性データから補正テーブルを作成する第６の例を説明する図である。この第６の例では、ＣＩＳ１と３にまたがるＣＩＳ２のガンマ特性データを、ＣＩＳ１のＣＩＳ３の相対する端部からＣＩＳ２と重複する箇所の複数の画素単位のガンマ特性と、ＣＩＳ３のＣＩＳ１の相対する端部からＣＩＳ２と重複する箇所の複数の画素単位のガンマ特性とから作成している。このように、隣接する各イメージセンサの重複範囲の複数のセンサチップ単位のガンマ特性データの平均を使うことで、隣接するイメージセンサ間の出力特性のばらつきを低減することができる。また、画素の正確な位置情報がわからなくても、適切な補正テーブルを作成することができ、チップ単位の処理をする処理手段に対応することもできる。

図１５は本発明の画像読取装置が適用される画像形成装置全体のシステム構成の概略を示す図である。この画像形成装置は、複写機能とこれ以外の機能、例えばプリンタ機能やファクシミリ機能等を有する複合機の場合を例に取っている。この複合機は、図示しない操作部のアプリケーション切り替えキーにより複写機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能である。複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリントモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。

本画像形成装置はモノクロ画像形成用のもので、本体１００と、この本体１００の上部に設置された書込みユニット１１８と、この書込みユニット１１８上に設置された上述したような画像読取装置で構成された画像読取装置１０６と、更にその上に設置された自動原稿送り装置（以下、「ＡＤＦ」と称する）１０１とから基本的に構成されている。

複写モードでは、次のように動作する。ＡＤＦ１０１は、原稿台１０２に画像面が上になるように原稿束が置かれ、操作部（図示しない）上のスタートキーが押下されると、一番下の原稿が給送ローラ１０３、給送ベルト１０４によってコンタクトガラスからなる原稿台１０５上の所定の位置に給送される。ＡＤＦ１０１は一枚の原稿の給送完了毎に原稿枚数をカウントアップするカウント機能を有する。コンタクトガラス１０５上の原稿は、画像入力手段としての画像読取装置１０６によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト１０４、排送ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。

原稿セット検知器１０９にて原稿台１０２上に次の原稿が有ることが検知された場合には、同様に原稿台１０２上の一番下の原稿が給紙ローラ１０３、給送ベルト１０４によってコンタクトガラス１０５上の所定の位置に給送される。これら給送ローラ１０３、給送ベルト１０４及び排送ローラ１０７は搬送モータ（図示しない）によって駆動される。

画像読取装置１０６によって原稿から読み込まれた画像データは、図示しない画像処理手段を介して書込み手段としての書込みユニット１１８によって原稿画像に対応した光書込みを行い、感光体ドラム１１７に静電潜像を形成する。書込みユニット１１８は、レーザ発光装置１３４、ｆθレンズ１３５、反射ミラー１３６等で構成されている。なお、露光光源としてはレーザ光としているがこれに限ったものではなく、例えばＬＥＤアレイ等でも良い。

本体１００は、感光体ドラム１１７、現像装置１０、定着部１２１、排紙ユニット１２２、第１〜第３給紙装置１１０〜１１２、縦搬送ユニット１１６等から構成されている。感光体ドラム１１７は、図示しない帯電器により一様に帯電された後に書込みユニット１１８からの光情報で露光されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１７上の静電潜像は現像装置１０により現像されてトナー像となる。

感光体ドラム１１７の下方には搬送ベルト１２０が配設されている。この搬送ベルト１２０は、記録媒体である転写紙の搬送手段及び転写手段を兼ねており、電源（図示しない）から転写バイアスが印加され、縦搬送ユニット１１６からの転写紙を感光体ドラム１１７と等速で搬送しながら、感光体ドラム１１７上のトナー像を転写紙２０７に転写させる。転写紙上のトナー像は定着部１２１により定着され、排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。感光体ドラム１１７はトナー像転写後に図示しないクリーニング装置によりクリーニングされる。ここに、感光体ドラム１１７、帯電器、書込みユニット１１８、現像装置１０、転写手段は画像データにより画像を転写紙上に形成する画像形成手段を構成している。感光体ドラム１１７は、メインモータにより一定速度で回転駆動される。

排紙ユニット１２２には、両面搬送路が設けられている。すなわち、排紙ユニット１２２の途中から搬送ローラ対１２４により送り込まれる反転ユニット１２５と、反転ユニット１２５で反転した転写紙を再度縦搬送ユニット１１６側に搬送する画像形成側搬送路１２６と、反転した転写紙を再度排紙ユニット１２２側に戻す排紙搬送路１２７とが配置されている。この両面搬送路により転写紙の両面に画像を形成し、あるいは画像が形成された面を下にして排紙トレイ１２３に排紙することができる。

給紙手段としての第１給紙装置１１０、第２給紙装置１１１、第３給紙装置１１２は、選択された時に各々第１トレイ１１３、第２トレイ１１４、第３トレイ１１５に積載された転写紙を給紙し、転写紙は縦搬送ユニット１１６によって感光体１１７に当接する位置まで搬送される。

なお、プリントモードでは、画像処理手段からの画像データの代りに外部からの画像データが書込みユニット１１８に入力されて、画像形成手段により転写紙上に画像が形成される。また、ファクシミリモードでは、上記画像読取装置１０６からの画像データが図示しないファクシミリ送受信部により相手に送信され、相手からの画像データがファクシミリ送受信部で受信されて画像処理手段からの画像データの代りに書込みユニット１１８に入力されることにより、画像形成手段により転写紙上に画像が形成される。

本発明に係る画像読取装置の一実施の形態における機構概要を示す縦断面図である。 図１の画像読取装置の上面図である。 この画像読取装置の電気的な構成を示すブロック図である。 イメージセンサにおけるガンマ特性の補正の一例を説明するためのグラフである。 イメージセンサの濃度パターンのチャートと補正後の出力チャートを示す図である。 濃度パターンの一例を示す図である。 画像読取装置の動作制御及び画像データの制御に関する部分のブロック図である。 図７の画像読取装置によってガンマ補正に必要なテーブルを作成する処理フローを示すフローチャートである。 ３つのイメージセンサのガンマ特性データから補正テーブルを作成する第１の例を説明する図である。 ３つのイメージセンサのガンマ特性データから補正テーブルを作成する第２の例を説明する図である。 ３つのイメージセンサのガンマ特性データから補正テーブルを作成する第３の例を説明する図である。 ３つのイメージセンサのガンマ特性データから補正テーブルを作成する第４の例を説明する図である。 ３つのイメージセンサのガンマ特性データから補正テーブルを作成する第５の例を説明する図である。 ３つのイメージセンサのガンマ特性データから補正テーブルを作成する第６の例を説明する図である。 本発明の現像装置が適用される画像形成装置全体のシステム構成の概略を示す図である。

符号の説明

１、２、３ ＣＩＳ
７ 原稿
４０ ガンマ補正部
４１ 補正テーブル作成部
４２ 補正テーブル用メモリ
４３、４４、４５ 第１〜第３ガンマ補正部
１００ 本体
１０６ 画像読取装置
１１７ 感光体ドラム
１１８ 書込みユニット
１２１ 定着部
２００ 制御部

Claims (4)

1. 複数のセンサチップからなるイメージセンサが複数個主走査方向に配列され、隣接する各前記イメージセンサの読取範囲の一部が主走査方向で重複するように配列された画像読取装置であって、
   前記センサチップ単位のガンマ特性データの平均データを、前記複数のセンサチップでそれぞれ算出するセンサチップ平均データ算出手段と、
   隣接する各前記イメージセンサ間で、それぞれの各前記平均データから補正テーブルを作成する補正テーブル作成手段と、
   前記補正テーブルを用いて、各イメージセンサに対してガンマ補正を行うガンマ補正手段と、
   を備えることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記センサチップ平均データ算出手段は、少なくとも前記重複する範囲の前記複数のセンサチップに対して前記平均データをそれぞれ算出すること
   を特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記補正テーブルは、保持手段に保持され、書き換え可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像読取装置
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像読取装置を備える画像形成装置。

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