JP5223791B2 - 画像読取装置、画像形成装置、印刷システム及び画像読取方法 - Google Patents

Description

本発明は、原稿面を光学的に走査して、画像の読み取りを行う走行体のホームポジションの検出に関し、上記ホームポジション検出を行う画像読取装置、当該画像読取装置を搭載した画像形成装置、印刷システム、及び画像読取方法に関する。

従来、プラテン上に載置した原稿に対して、光学系を備えた走行体（キャリッジ）を移動させて原稿画像を読取るフラットベッド式の画像読取装置において、走行体が初期位置にあることを検出するために、フォトダイオード等を使用したホームポジションセンサを備えたものが用いられている。
また、近年においては、画像読取装置において、このような装置のコストダウン、小型化を図るため、上記のフォトダイオード等を使用することなく読取り開始位置に特定のパターンを設け、予め記憶させたパターンとの一致により走行体の基準停止位置（ホームポジション）を検出することが行われている。

この画像読取装置においては、読取開始位置もしくはその近傍に基準停止位置（ホームポジション）と判別されるための白領域と黒領域からなるパターンを設け、パターンの検出を行い走行体のホームポジション位置の検出を行うと同時に、パターンの白領域と黒領域を読取ってラインセンサの読取りレベルの補正（シェーディング補正）を行う。また、画像読取後は任意の主走査領域を選択して前記パターンの検出を行うことによって、走行体が基準停止位置へ戻るようにした（特許文献１）。

また、読取り主走査方向のある一部もしくは全部に読取り副走査方向のホームポジションに検出パターンを設けて、走行体を駆動するステッピングモータの駆動ステップの計数に基づき、走行体の移動時の位置を測定することにより、ホームポジション位置のみならず、読取り開始位置、読取り終了位置などのセンサの設置を不要とした画像形成装置も知られている（特許文献２）。

しかしながら、上記特許文献１、２に記載された画像形成装置のように、ホームポジションセンサをなくし、原稿読み取りに用いるラインセンサによってパターンを読み取ることにより、走行体（キャリッジ）の基準位置（ホームポジション）を検出する方法においても種々の問題がある。
例えば、画像読取装置ではイメージセンサの感度のバラツキや読取光源の光量のバラツキが大きい（装置によっては、１０倍程度変化することもある）。そのため、一般には電源オン時に読取レベルの調整を行っているが、この調整を行わないと、パターンの白、黒の判定は困難である。

また、読取レベルを調整するとしても、基準白板位置でのレベル調整のように、主走査領域全域にレベルの判明している白があることが事前に分かっていれば、主走査領域全域でピーク検出を行って読取レベルを調整すればよいが、走行体の位置がどこにあるか不明な状態では、その場合の主走査領域は黒かもしれないし、また、主操作領域に白があったとしても、その白のレベルが不明である。また、読取値はシェーディング補正されていないと、均一な白であっても主走査で読み取った読取レベルには分布があるため、何を読み取ったのか不明となり、したがって、読取レベルの調整も困難である。このような場合、主走査領域で読取レベルを調整してパターン読取を行おうとすると、パターンの判定が困難な場合が生じる。

また、主走査の原稿読取り領域にパターンを設けてこれを読取り判定する場合、パターンと同じ原稿が存在するときは、原稿をパターンと判定して誤動作する可能性がある。さらに、ホームポジション検出のためには、読取光源の点灯が必要なため、フラットベッドの読み取りで、走行体のリターン時にもホームポジションを検出するためには読取光源の点灯が必要である。そのため省エネルギー或いはユーザの操作性からみて難点がある。一方、リターン時に読取光源を消灯してホームポジションの検出を行わないと、フォワード時にステッピングモータの脱調が生じたとき、リターン時に走行体がホームポジションを通り過ぎて、機枠などに衝突することが起こり得る。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ホームポジションセンサを不要にしてコストダウンの効果を図ると同時に、所定のパターンを読取ることにより、走行体の基準停止位置を誤動作することなく正確に検出することである。

（１）本発明は、走行体を搬送して原稿面を光学的に走査して読み取る読取手段を備えた画像読取装置であって、読取り主走査方向に対して原稿読取り領域外で、かつ前記走行体が移動可能な読取り副走査方向全域に渡り設けられたパターンを備え、前記パターンを読取り、前記走行体のホームポジションを検出するホームポジション検出手段と、原稿の画像を読取る前に、ラインセンサの読取りレベルを調整する読取りレベル調整手段と、を有し、前記読取りレベル調整手段は、前記ホームポジション検出のための第１の読取りレベル調整手段と、原稿の画像を読取るための第２の読取りレベル調整手段と、を備え、前記第１の読取りレベル調整手段は、前記パターンの領域のみで読取りピークレベルを検出して読取りレベルを調整し、前記第２の読取りレベル調整手段は、主走査全域の領域で読取りピークレベルを検出して、読取りレベルを調整することを特徴とする画像読取装置である。
（２）本発明は、上記（１）に記載された画像読取装置において、前記読取手段はラインセンサであって、前記パターンは所定幅の白領域を備え、かつ、前記白領域の幅の異常を検出することで、前記走行体の走行異常を検出する走行異常検出手段を有することを特徴とする画像読取装置である。
（３）本発明は、上記（２）に記載された画像読取装置において、原稿読取り後の前記走行体のホームポジション方向へのリターン時に、パターン読取り光源を消灯する手段を有し、前記リターン時にホームポジション検出を行わないことを特徴とする画像読取装置である。
（４）本発明は、上記（１）ないし（３）のいずれかに記載された画像読取装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置である。
（５）本発明は、上記（１）ないし（３）のいずれかに記載された画像読取装置を搭載した画像形成装置と、当該画像形成装置に接続され、前記画像形成装置の画像読取及び画像形成を制御する情報処理装置を有することを特徴とする印刷システムである。
（６）本発明は、走行体を搬送して原稿面を光学的に走査して読み取る読取手段を備えた画像読取装置における画像読取方法であって、読取り主走査方向に対して原稿読取り領域外で、かつ前記走行体が移動可能な読取り副走査方向全域に渡り設けられたパターンを読取り、前記走行体のホームポジションを検出するホームポジション検出工程と、原稿の画像を読取る前に、ラインセンサの読取りレベルを調整する読取りレベル調整工程と、を有し、前記読取りレベル調整工程は、さらに、前記ホームポジション検出のための第１の読取りレベル調整工程と、原稿の画像を読取るための第２の読取りレベル調整工程と、を有し、前記第１の読取りレベル調整工程では、前記パターンの領域のみで読取りピークレベルを検出して読取りレベルを調整し、前記第２の読取りレベル調整工程では、主走査全域の領域で読取りピークレベルを検出して、読取りレベルを調整することを特徴とする画像読取方法である。

本発明に記載の読取装置によれば、ホームポジションセンサを不要にして、コストダウンの効果を図ると同時に、所定のパターンを読取ることにより、走行体の基準停止位置を誤動作することなく正確に検出することができる。

本発明の実施形態に係る画像読取装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る画像読取装置の走査面を示す平面図である。 均一の白を読取った場合の主走査方面各画素の読取レベルを示す図である。 ホームポジション位置検出の処理の手順を示すフロー図である。 本発明の画像読取装置を適用する画像形成装置としてのデジタル複写機の概略構成を示す図である。 本発明の画像読取装置を適用する印刷システムの概略構成を示す図である。 図２で示したホームポジション検出パターンを変えた第二の実施形態の例である。 図７のパターンを用いてホームポジション検出を行う時の処理の手順を示すフロー図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照して説明する。
本実施形態に係る画像読取装置は、一般的なフラットベッド方式の画像読取装置であり、図１はその画像読取装置の構成を示す概略図である。

図１において、画像読取装置１は、原稿２を載置するコンタクトガラス３と、原稿２を露光する読取り光源４および第１ミラー５とからなる第１走行体６と、第２ミラー７および第３ミラー８からなる第２走行体９と、第１ミラー５及び第２ミラー７と第３ミラー８によって導かれた読取り光を光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ１０に縮小結像させるレンズユニット１１と、ＣＣＤラインセンサ１０を搭載したセンサボード基板１３と、シェーディング補正用の基準白板１２と、第１走行体６および第２走行体９を駆動するステッピングモータ１４と、を備えている。

読取り光源４は、基準白板１２やコンタクトガラス３の読取り面に対してある角度で光を照射し、基準白板１２や原稿２で反射した光は、第１ミラー５、第２ミラー７、第３ミラー８およびレンズユニット１１を経由してＣＣＤラインセンサ１０に入射する。ＣＣＤラインセンサ１０は入射された光量に対応したアナログ信号を出力する。
第１走行体６及び第２走行体９は、ステッピングモータ１４の駆動により、原稿２の読取り面とＣＣＤラインセンサ１０との間の距離を一定に保ちつつ、右方向に移動しながら、原稿２を露光走査する。

次に、本実施形態に係る画像形成装置の動作について図面を参照して説明する。
第１実施形態
図２は画像読取装置の走査面を示す平面図であり、画像読取装置の検出パターンを副走査方向原稿読取り領域外に設置されている状態を示している。
図２の走査面は、原稿読取り領域２１と、主走査方向原稿読取り領域内に設置した基準白板２２と、ホームポジション検出のためのパターン２３とからなり、２０は画像読取装置の外枠上面である。
ホームポジション検出のためのパターン２３は、本実施形態では、図示のように、副走査方向原稿読取り領域外に、副走査方向に間隔を置いた二条の黒領域として設置しており、白領域幅の変化によって走行体のホームポジション位置を検出するためのものである。

基準白板２２における「白レベル調整」について説明する。白レベル調整（シェーディング補正）は、Ａ／Ｄ変換部のダイナミックレンジを有効に利用するために、基準白板の読取レベルが所定のレベルとなるよう調整する動作である。基準白板読取レベルは、光源の初期光量，光電変換素子の感度，光学部品の特性などの初期のバラツキによって装置毎に異なり、また、光源の光量低下（経時劣化）によっても異なる。そのため、基準白板読取レベルのバラツキを補正するために、一般には信号処理部の可変ゲインアンプ（例えばプログラマブルゲインアンプ）のゲイン（増幅率）を、検出した基準白板読取レベルに応じて調整することによって、基準白板読取レベルを所定のレベルにする。
なお、光源の光量は、画像読取装置の使用に伴って経時劣化してしまうため、従来は、上述した白レベル調整は電源オン時に必ず実施し（再調整し）、最適なゲイン調整値を設定するのが一般的である。

本実施形態の画像読取装置では、まず、電源オンで第１の読取レベル調整を行う。この時、走行体がどの位置にあるかは不定であり、また、原稿領域にどのような原稿が置かれているかも不定であるとする。
ここで、図３は、主走査全域で均一な白を読取った場合の、主走査方向各画素の読取りレベルの分布図の例である。
ＣＣＤラインセンサの出力信号のレベルは、図３に示すように、主走査方向で分布を持っており、ＣＣＤラインセンサの出力信号のレベルの分布は各装置の設計で概ね決まるが、装置毎のバラツキも存在する。つまり、原稿読取り領域２１の白のピークレベルと、ホームポジション検出領域の白とは、同じ白でもピークレベルが異なっている。従って、原稿読取り領域２１（図２）の白ピークレベルで読取りレベルを調整して、それをそのままホームポジション領域に適用すると、ピークレベルが異なるためホームポジションの検出の精度が低くなる可能性がある。

そのため、本実施形態に係る第１の読取りレベル調整手段は、ホームポジション検出領域のみで読取りレベル調整を行ってホームポジション検出を行うようにしている。つまり、電源オン後、ホームポジション検出領域のみでピークホールドして読取りレベルの調整を行う。このほうが、安定した読取りレベル調整を行うことができ、誤動作をより少なくしてホームポジションの検出を行うことができる。

なお、読取りレベル調整は、ピークレベルをホールドして、ゲインを調整するが、露光用の読取り光源４に不点灯のような異常があった時は、所定のゲインをかけてもピークレベルが所定のレベルに達しないので、その場合は、報知手段などを用いて光源故障の検出するようにしてもよい。
第１の読取りレベル調整後、パターン２３（図２）を読取り、パターン２３の白幅の変化を検出することによってホームポジション位置の検出を行う。

図４は、ホームポジション位置検出の処理の手順を示すフロー図である。
図４に示すように、ホームポジション位置検出はまず、白幅が所定の幅より広いか否かを判断する（Ｓ４０１）。広いと判断されたときは（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、走行体を原点（ホームポジション）と副走査方向に所定距離を移動させ（Ｓ４０２）、再び白幅が所定幅より広いか否かを検出し（Ｓ４０３）、広いと判断されると（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、ステップＳ４０２に戻り、走行体を副走査方向へ移動する。この処理手順は所定値よりも広くない白幅が検出されるまで（Ｓ４０３：ＮＯ）繰り返す。

一方、ステップＳ４０１又はステップＳ４０３で、白幅が所定幅より広くないと判断されたときは（Ｓ４０１：ＮＯ又はＳ４０３：ＮＯ）、走行体を副走査方向と逆方向つまり原点方向に所定距離移動させ（Ｓ４０４）、再び白幅が所定幅より広いか否かを判断する（Ｓ４０５）。白幅が所定幅より広くない（Ｓ４０５：ＮＯ）と判断されると、ステップＳ４０４に戻り、広いと判断されるまでステップＳ４０４とステップＳ４０５の処理を繰り返す。
ステップＳ４０５で白幅が所定幅より広いと判断されると（Ｓ４０５：ＹＥＳ）、走行体がホームポジション位置（図２）にあると見なして、走行体を停止し、動作は終了する。

走行体はホームポジションを検出すると、次に、基準白板２２（図２）に対向する位置に移動し、第２の読取りレベル調整を行う。第２の読取りレベル調整は、上述した従来の白レベル調整（シェーディング補正）と同様の手法で行い、ピークレベル検出は主走査方向全域で行う。
なお、原稿読取り時のシェーディング補正の範囲は主走査の原稿読取り領域のみで、ホームポジション検出領域に対してはシェーディング補正を行わず、そのままの読取りデータとする。

以上のように、第１の読取りレベル調整手段と第２の読取りレベル調整手段を備えることにより、ホームポジション領域と原稿読取り領域の白のピークレベルに違いがあっても、ホームポジションを正確に検出することができる。

第２実施形態
図７は、図２で示したホームポジション検出パターンを変えた第２の実施形態の例である。
検出パターンは、図７に示すように、ホームポジション位置から副走査方向の最後まで、白領域幅について広い白領域と狭い白領域が交互に連続しており、最後の部分は狭い白領域、ホームポジション部分は広い白領域になっている。また、ホームポジションから最初の狭い城幅までの距離Ｗ１は狭い白領域間の間隔Ｗ２より大きくなるように（つまり、Ｗ１＞Ｗ２に）設定する。

図８は、図７のパターンを用いてホームポジション検出を行う時の処理の手順を示すフロー図である。
図８において、電源オン後上記処理を開始する。まず、検出した白幅が所定幅より広いか否かを判断する（Ｓ８０１）。白幅が所定幅より広ければ（Ｓ８０１：ＹＥＳ）走行体を副走査方向に所定距離移行させ（Ｓ８０２）、そこで再度白幅が広いか否かを判断する（Ｓ８０３）。また白幅が所定幅より広いときは（Ｓ８０３：ＹＥＳ）、ステップＳ８０２に戻り、走行体の副走査方向への移動と白幅の検出を、白幅が所定幅より広くないと判断される（Ｓ８０３：ＮＯ）まで繰り返す。

ステップＳ８０１又はステップＳ８０３で白幅が所定幅より広くないと判断されると（Ｓ８０１：ＮＯ又はＳ８０３：ＮＯ）、走行体を副走査方向と逆方向つまり原点方向に所定距離移動させ（Ｓ８０４）、再び白幅が広いか否かの判断を行う（Ｓ８０５）。白幅が所定幅より広くないと判断されたときは（Ｓ８０５：ＮＯ）、ステップＳ８０４に戻り、走行体の移動、白幅の検出を白幅が所定幅よりも広いと判断されるまで繰り返す。

ステップＳ８０５で白幅が所定幅よりも広いと判断されると（Ｓ８０５：ＹＥＳ）、ステッピングモータによる走行体の移動量の変数を一旦０にクリアし（Ｓ８０６）、走行体を原点（ホームポジション）方向に所定距離移動する（Ｓ８０７）。さらに、一定量移動する毎に移動量の変数に１を加える処理を継続し（Ｓ８０８）、原点（ホームポジション）位置に近づき、移動量の変数が所定値、即ちホームポーションと判断するホームポジション領域の白領域の長さＷ１（図７）に相当するか否かを判断する（Ｓ８０９）。
移動量が所定値Ｗ１に相当すると判断されたときは（Ｓ８０９）、ホームポジション位置を検出したと判断し（Ｓ８１１）、走行体の移動を中止し、この処理を終了する。

一方、ステップＳ８０９で走行体の移動量が所定値Ｗ１に満たないと判断されたときは（Ｓ８０９：ＮＯ）、再度白幅が所定幅より広いか否かを判断する（Ｓ８１０）。ここで白幅が所定幅よりも広いときは（Ｓ８１０：ＹＥＳ）、ホームポジション領域以外の領域（図７：Ｗ２）と判断し、ステップＳ８０７に戻り、原点（ホームポジション）方向への移動を続ける。また、ステップＳ８１０で白幅が所定値より広くないと判断されると（Ｓ８１０：ＮＯ）、ステップＳ８０４に戻り、上述のステップを繰り返し、最終的にはホームポジション位置に走行体を停止させ、原稿読取り待機状態になる。
上記の待機状態より原稿読取りが可能であり、読取り終了、もしくは読取り中のキャンセルにより、原稿読取り後の処理が始まり、走行体はホームポジション方向へリターンする。

本実施形態のパターンを有する画像読取装置は走行体の異常走行検出手段を有し、この異常走行検出手段により、原稿読取り時に、ステッピングモータの送り量に対応してパターンの白幅の変化を検出し、それによって、走行体がステッピングモータの脱調などの異常により、途中で停止せずに異常走行しているのを検出することができる。

また、従来の画像読取装置は、読取り後の走行体のリターン時にも読取り光源を点灯して移動検出を行ったが、本実施形態の画像読取装置は、上記のように、上記異常走行検出手段を設けたことで、走行体がステッピングモータの脱調などの異常により、途中で停止せずに移動しているかを確認することができるため、リターン時にその移動検出を行わなくとも済む。そのため、読取り後の走行体のリターン時に読取り光源を消灯して、移動検出を行わないことで、省エネルギーの効果を得ることができる。
即ち、ステッピングモータが原稿読取り時に脱調し、リターン時にそのまま脱調しないで帰還するときは、走行体が戻り過ぎて機枠などに衝突することがあるが、本実施形態では、上述の読取り時に走行体が異常なく移動することを確認し、かつリターン時に読取り光源を消灯して、検出を行わないようにすることで装置保護と省エネルギーを両立させることができる。
なお、走行体がリターンの途中で停止するような走行異常を起していないかは、次回の読取り開始時に、走行異常検出手段により、ホームポジションから最初の所定値より狭い白幅までの距離Ｗ１が正常か否かを検出することで、検出することできる。

図５は、本発明の画像読取装置を適用する画像形成装置としてのデジタル複写機の概略構成を示す図である。
図５に示すように、デジタル複写機５１は、本発明に係る画像読取装置１と、プリンタエンジン部５２と、デジタル複写機５１の全体を制御するシステム制御部５３と、を備える。
プリンタエンジン部５２は、用紙などの記録媒体上に画像形成を行なう部分であり、その印刷方式は、電子写真方式のほか、インクジェット方式、昇華型熱転写方式、銀塩写真方式、直接感熱記録方式、溶融型熱転写方式など、周知の各種方式を用いることができる。
システム制御部５３は、画像読取装置１およびプリンタエンジン部５２を制御して、画像読取装置１で原稿２を読取り、プリンタエンジン部５２で画像形成を行なう。

図６は、本発明の画像読取装置を適用する印刷システムの概略構成を示す図である。
図６に示すように、印刷システム６１は、本発明に係る画像読取装置１と、与えられたプログラムに基づいて各種の情報処理が可能なＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの情報処理装置６２と、プリンタ６３と、を備え、画像読取装置１およびプリンタ６３は、所定のインターフェイスを介して情報処理装置６２に接続されている。
プリンタ６３は、原稿２などの記録媒体上に画像形成を行なうものであり、その印刷方式は、電子写真方式のほか、インクジェット方式、昇華型熱転写方式、銀塩写真方式、直接感熱方式、溶融型熱転写方式など、周知の各種方式を用いることができる。

情報処理装置６２は、画像読取装置１およびプリンタ６３を駆動するドライバソフトが記憶されている。情報処理装置６２の操作により、記憶されているドライバソフトに基づき、画像読取装置１およびプリンタ６３を制御して、画像読取装置１で原稿２を読取り、読取った画像データに基づいてプリンタエンジン５２で画像形成を行なうことできる。

特開２０００−１１３１６２公報 特開２００４−１０４４６７公報

１・・・画像読取装置、２・・・原稿、３・・・コンタクトガラス、４・・・読取り光源、５・・・第１ミラー、６・・・第１走行体、７・・・第２ミラー、８・・・第３ミラー、９・・・第２走行体、１０・・・ＣＣＤラインセンサ、１１・・・レンズユニット、１２・・・基準白板、１３・・・センサボード基板、１４・・・ステッピングモータ、２０・・・画像読取装置の外枠工面、２１・・・原稿読取り領域、２２・・基準白板、２３・・・パターン、５１・・・デジタル複写機、５２・・・プリンタエンジン部、５３・・・制御部、６１・・・印刷システム、６２・・・情報処理装置、６３・・・プリンタ。

Claims (6)

1. 走行体を搬送して原稿面を光学的に走査して読み取る読取手段を備えた画像読取装置であって、
   読取り主走査方向に対して原稿読取り領域外で、かつ前記走行体が移動可能な読取り副走査方向全域に渡り設けられたパターンを備え、
   前記パターンを読取り、前記走行体のホームポジションを検出するホームポジション検出手段と、
   原稿の画像を読取る前に、ラインセンサの読取りレベルを調整する読取りレベル調整手段と、を有し、
   前記読取りレベル調整手段は、前記ホームポジション検出のための第１の読取りレベル調整手段と、原稿の画像を読取るための第２の読取りレベル調整手段と、を備え、
   前記第１の読取りレベル調整手段は、前記パターンの領域のみで読取りピークレベルを検出して読取りレベルを調整し、
   前記第２の読取りレベル調整手段は、主走査全域の領域で読取りピークレベルを検出して、読取りレベルを調整することを特徴とする画像読取装置。
2. 請求項１に記載された画像読取装置において、
   前記読取手段はラインセンサであって、前記パターンは所定幅の白領域を備え、かつ、前記白領域の幅の異常を検出することで、前記走行体の走行異常を検出する走行異常検出手段を有することを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項２に記載された画像読取装置において、
   原稿読取り後の前記走行体のホームポジション方向へのリターン時に、パターン読取り光源を消灯する手段を有し、前記リターン時にホームポジション検出を行わないことを特徴とする画像読取装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された画像読取装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載された画像読取装置を搭載した画像形成装置と、当該画像形成装置に接続され、前記画像形成装置の画像読取及び画像形成を制御する情報処理装置を有することを特徴とする印刷システム。
6. 走行体を搬送して原稿面を光学的に走査して読み取る読取手段を備えた画像読取装置における画像読取方法であって、
   読取り主走査方向に対して原稿読取り領域外で、かつ前記走行体が移動可能な読取り副走査方向全域に渡り設けられたパターンを読取り、前記走行体のホームポジションを検出するホームポジション検出工程と、
   原稿の画像を読取る前に、ラインセンサの読取りレベルを調整する読取りレベル調整工程と、を有し、
   前記読取りレベル調整工程は、さらに、前記ホームポジション検出のための第１の読取りレベル調整工程と、原稿の画像を読取るための第２の読取りレベル調整工程と、を有し、
   前記第１の読取りレベル調整工程では、前記パターンの領域のみで読取りピークレベルを検出して読取りレベルを調整し、
   前記第２の読取りレベル調整工程では、主走査全域の領域で読取りピークレベルを検出して、読取りレベルを調整することを特徴とする画像読取方法。
   

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