JP5367960B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、スキャナ装置や複写機、ファクシミリ装置などの原稿搬送型の画像読取装置に関する。

スキャナ装置や複写機、ファクシミリ装置などの原稿搬送型の画像読取装置として、複数枚の原稿を１枚ずつ分離して読取位置まで搬送するＡＤＦ（Auto Document Feeder）機構を備えたものがある。

従来、ＡＤＦ機構を備えた画像読取装置では、原稿の搬送路を挟んで読取センサに対して対向する位置に濃度が均一の黒背景板を設け、読取センサの有効読取幅に対して小さい原稿を読み取る場合に、この黒背景板を原稿とともに読み取ることで、原稿のサイズを決定する機能を有するものがある。

黒背景板を用いることで原稿の端部を正確に認識できる一方で、黒背景板を用いると、光が透過し易い紙質の原稿の画像を読み取りたいときに、原稿を透過した光が黒背景板で吸収されてしまい、読取センサによる読取画像が全体的に暗くなってしまう。従って、光が透過し易い紙質の原稿の画像を読み取る際には、背景板の色を白色とすることが望ましい。

また、画像読取装置は、一般に、読取センサの素子感度のばらつきや光源の不均一による画像品質の低下を防ぐために、画像読取開始前に、予め反射率が既知である白基準板を読み取って白基準データを記録し、それをもとに補正データを作成する。そして、作成された補正データを用いて読取センサの出力信号から得られた画像データに対して演算をすることで、読取センサの素子感度のばらつき等を補正する。この処理のことを一般にシェーディング補正処理という。

ここで、シェーディング補正処理に用いる補正データの作成方法および補正式について説明する。例えば、画像データが８ビット・グレースケールデータで表わされる場合、補正データは次式で作成される。

補正データ＝２５５／（白基準データ−暗出力データ）
ここで、暗出力データとは、光源を消灯した状態で読取センサから出力される微弱な出力信号に基づいて生成したデータのことである。読取センサのノイズに起因して発生するランダムな誤差を低減するため、白基準データおよび暗出力データは１０回程度走査を繰り返して読み取られ、その平均値が上式での計算に用いられる。

上式で作成された補正データを用いて、実際に原稿を読み取って生成した画像データは画素ごとに次の補正式にて補正される。

補正後画像データ＝（補正前画像データ−暗出力データ）×補正データ
また、画像読取装置に固定された読取センサに対して搬送路を挟んで対向する位置に白基準部と黒基準部とを有する背景板を配置し、この背景板をスライド機構でスライドさせることで背景板の色の切り替えを行う技術が提案されている（特許文献１参照）。

また、原稿搬送型の画像読取装置において、読取センサに対して搬送路を挟んで対向する位置にプラテンローラを配置したものがある（特許文献２参照）。このプラテンローラは、外周面の略半周を白色としたシェーディング補正データ取得用の白基準部と、外周面の残りの略半周を黒色とした黒色部とから構成されている。このプラテンローラを回転させることによって、読取センサに対して、白基準部と黒色部とのいずれかを選択する。
特開２００４−０５６６７２号公報 特開平５−１４７１７号公報

しかし、背景板をスライド機構でスライドさせることで背景板の色の切り替えを行う上記従来技術では、背景板はシェーディング補正処理の際に用いられる白基準板の役割も兼ねているため、背景板に何らかの要因でゴミが付着してしまった場合に、正しい白基準データを取得できない。

上記特許文献１では、シェーディング補正データ取得時の白基準板の読み取りの際に白基準板上の読み取り位置からゴミが検出された場合には、スライド機構によって読み取り位置にゴミが検出されなくなるまで白基準板を移動させることが開示されているが、白基準面の全体にゴミが付着した場合には、正しい白基準データの取得は保証されない。

また、プラテンローラを用いる場合も、上記同様に、白基準部は白背景板の役割も兼ねており、搬送路にプラテンローラの円筒面の一部である白基準面が露出するため、ゴミや紙粉等が付着しやすく、正しい白基準データの取得が保証されない。

更に、プラテンローラは読取ユニットに対して平行に保つことが重要であり、読取ユニットとプラテンローラとが平行でない場合は、読取ユニット内の光源から白基準面上の読み取り位置までの距離にばらつきが生じること等により、白基準面を読み取った出力波形が変動して、正確な白基準データを取得できない場合がある。

そこで、本発明は、濃度やパターンの異なる適切な背景板を用いて画像を読み取ることができるとともに、背景板への紙粉等のゴミの付着や擦り傷等に影響されない高精度のシェーディング補正を行うことができる画像読取装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像読取装置は、原稿が搬送される搬送路と、該搬送路に沿って搬送される原稿の画像を読み取るラインイメージセンサである画像読取手段を有し且つ前記搬送路に対向する位置に固定された読取ユニットと、前記画像読取手段に対向可能に配置される色基準板と、前記画像読取手段に対向可能に配置され、濃度またはパターンが異なる複数の背景板と、前記読取ユニット内において複数の前記背景板に対向する位置および前記色基準板に対向する位置へ前記画像読取手段を移動させる移動手段と、を有し、前記読取ユニットは、コンタクトガラスと、該コンタクトガラスを保持するガラス保持部材と、前記ガラス保持部材内に配置される前記画像読取手段と、前記移動手段とからなり、前記色基準板は、前記コンタクトガラスの前記搬送路側の面に設けられることで、前記画像読取手段によって読み取られる色基準面が前記搬送路から隔絶され、前記読取ユニット内において前記画像読取手段が一つの前記背景板に対向する位置から他の前記背景板に対向する位置、および前記色基準板に対向する位置のそれぞれに移動するように、前記移動手段を制御する制御手段を更に有することを特徴とする。

本発明によれば、濃度やパターンの異なる複数の背景板を設けているので、ユーザーは背景板を任意に選択して画像を読み取ることができ、また、背景板とシェーディング補正データ取得用の色基準板とを別々にしているので、背景板への紙粉等のゴミの付着や擦り傷等に影響されない高精度のシェーディング補正を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態の一例である画像読取装置を説明するための概略断面図である。

図１に示すように、本実施形態の画像読取装置１は、原稿Ｄをピックアップするピックアップローラ２と、ピックアップローラ２によりピックアップされた原稿Ｄを搬送路に給送する給送ローラ３と、ピックアップされた原稿Ｄを一枚ずつ分離する分離ローラ４と、搬送路に沿って原稿Ｄを搬送するレジストローラ対５と、レジストローラ対５により搬送される原稿Ｄの画像を読み取る読取ユニット６１と、を備える。

また、本実施形態の画像読取装置１は、読取ユニット６１により原稿Ｄの画像を読み取る際に原稿Ｄの背景となる白背景板６２と、白背景板６２に併設され、白背景板６２と同様に読取ユニット６１により原稿Ｄの画像を読み取る際に原稿Ｄの背景となる黒背景板６３と、該読取ユニット６１よりも下流側に配置され、原稿Ｄを搬送する搬送ローラ６と、搬送路に給紙される原稿Ｄの有無を検知する給紙センサ７と、原稿Ｄが読取ユニット６１の直前まで搬送されたことを検知するレジストセンサ８と、排紙される原稿Ｄを検知する排紙センサ９と、を備える。

読取ユニット６１は、図２（ａ）に示すように、原稿Ｄの画像を読み取るラインイメージセンサ（画像読取手段）１１と、ラインイメージセンサ１１を保持するベルト（移動手段）１２と、ベルト１２を駆動して該ベルト１２に保持されたラインイメージセンサ１１を移動させるモータ（移動手段）１３と、ラインイメージセンサ１１と搬送路との間を隔てるコンタクトガラス１５と、コンタクトガラス１５を保持するガラス保持部材１６と、白基準面を有する白基準板（色基準板）１７と、白基準板１７に対向する位置にラインイメージセンサ１１が位置決めされていることを検知するフォトインタラプタ１４と、を備える。なお、ラインイメージセンサ１１を移動させる手段はベルト１２の他に、例えば、カムやスクリュー等のその他の手段を用いてもよい。

白基準板１７は、接着、テープ等による貼付けか、塗装または印刷等により、白基準板１７の白色基準面をコンタクトガラス１５の原稿Ｄの搬送路側の面に密着させて設けられている。なお、白基準板１７は、コンタクトガラス１５の原稿Ｄの搬送路と反対側の面やガラス保持部材１６等に設けてもよい。上記のいずれの場合でも、白基準板１７の白色基準面は、原稿Ｄの搬送路から隔絶されて配置される。

また、原稿Ｄの搬送路を挟んで読取ユニット６１と対向する位置には、白背景板６２および黒背景板６３が設置されている。白背景板６２および黒背景板６３は、それぞれ略白色および略黒色であれば十分であり、また、黒背景板６３は略白色で表面にパターンを形成したもので置き換えてもよい。

図２（ａ）において、位置Ｖ１は、ラインイメージセンサ１１が白基準板１７の読み取りを行う際に位置決めされる位置を示す。また、位置Ｖ２、および位置Ｖ３は、ラインイメージセンサ１１が原稿Ｄの読み取りを行う際に位置決めされる位置を示し、それぞれ白背景板６２、および黒背景板６３と対向した位置を示している。

図２（ｂ）は、ラインイメージセンサ１１から搬送路側を見たときの白背景板６２、黒背景板６３、および白基準板１７の配置を示す図である。図２（ｂ）に示すように、白背景板６２、黒背景板６３、および白基準板１７は、搬送路の幅とほぼ同等の長さを有しており、搬送路の上流側から下流側に向かって白基準板１７、白背景板６２、および黒背景板６３の順番に平行に並べて配置されている。

次に、図３を参照して、図１に示す画像読取装置の制御系について説明する。

図３に示すように、画像読取装置１は、不図示のＣＰＵを内蔵した制御部（制御手段）３１と、読取ユニット６１に対して画像読取を指示し、読取ユニット６１が原稿の画像を読み取った際の読取信号から画像データを生成して各記憶部に送る画像取得部３２と、白基準板１７を読み取った際の読取信号から生成された白基準データを記憶する白基準セータ記憶部３３と、モータ１３を駆動してラインイメージセンサ１１を移動させる駆動部（移動手段）３４と、を備える。

また、画像読取装置１は、白基準データ記憶部３３に記憶された白基準データを用いてシェーディング補正のためのシェーディング補正データを算出し、画像データに対してシェーディング補正データを用いて補正を施すシェーディング補正部３５と、画像取得部３２より送られた画像データや各種設定値を記憶するＲＡＭ３６と、制御部３１が実行する各種制御プログラムを保持するフラッシュメモリ４１と、を備える。なお、読取ユニット６１に、画像取得部３２の有する上述の画像データ生成機能を持たせてもよい。

画像読取装置１には、ＳＣＳＩインターフェイス３７を介してホストコンピュータ３８が接続されるようになっており、ホストコンピュータ３８は、ユーザーが読取開始の指示等を行うために行った操作の情報を画像読取装置１に対して送信し、また、画像読取装置１で読み取った画像データをストレージ装置に保存する動作等を行う。また、ホストコンピュータ３８は、入力装置であるマウス／キーボード３９や読み取った画像データ等を表示するディスプレイ４０が接続されている。なお、ホストコンピュータ３８とのインターフェイスはＳＣＳＩに限らず、ＵＳＢやＦｉｒｅＷｉｒｅ等を用いてもよい。

次に、図４を参照して、画像読取装置１における原稿Ｄの画像読取処理例について説明する。なお、図４での各処理は、ホストコンピュータ３８を介して画像読取・停止を制御する場合の処理を示すが、本発明はこれに限定されない。また、図４での各処理は、フラッシュメモリ４１に格納されたプログラムが制御部３１に内蔵された不図示のＣＰＵによって読み出されて実行される。

まず、ユーザーはＳＣＳＩインターフェイス３７を介して接続されたホストコンピュータ３８から画像読取処理を開始する指令を行う前に、ホストコンピュータ３８より読取モード等の設定を行う。

図５は、読み取り設定の際にユーザーがスキャナの各種設定値を入力するためのユーザーインターフェイスとしてのスキャナインターフェイス画面の例である。

このスキャナインターフェイス画面は、例えば、ホストコンピュータ３８に予めインストールされたスキャナドライバにより表示される。図５に示すように、ユーザーが設定可能な読取設定値としては、具体的には、読み取る画像サイズ、解像度、明るさ等があり、また、設定を更新するためのＯＫボタン、操作を取り消すためのキャンセルボタンがある。ユーザーはこのスキャナインターフェイス画面を利用し、マウス／キーボード３９を介して各設定値を設定する。また、この読取設定値の中には、背景板の色の選択も含まれており、ユーザーは画像読取の際に使用したい色の背景板をここで選択する。

ユーザーが読取設定値を入力すると、ホストコンピュータ３８がこれらを送信するので、画像読取装置１は読取設定値を受信してＲＡＭ３６に記憶する（ステップＳ１）。その後、ユーザーがホストコンピュータ３８を操作してＳＣＳＩインターフェイス３７を介して画像読取装置１に画像読取処理の開始を指令すると、画像読取装置１は画像読取を開始するための初期化処理を行う（ステップＳ２）。

初期化処理では、制御部３１は、駆動部３４に対してモータ１３を駆動してラインイメージセンサ１１をＶ１の位置に移動させるよう指示する。ここで、駆動部３４は、フォトインタラプタ１４にラインイメージセンサ１１が検知されたとき、ラインイメージセンサ１１の移動を停止させて位置決めする。フォトインタラプタ１４は、白基準板１７の近傍に対応する位置に配置されているため、ラインイメージセンサ１１がフォトインタラプタ１４の検知により位置決めされた位置が白基準板１７と対向する位置、すなわちＶ１の位置となる。 初期化処理が終了すると、制御部３１は、ラインイメージセンサ１１に併設された不図示のＬＥＤを点灯し、シェーディング補正データの取得を開始する（ステップＳ３）。

制御部３１によりシェーディング補正係数の取得の開始が指示されると、画像取得部３２は、Ｖ１の位置における白基準板１７の白基準面をラインイメージセンサ１１に走査させて、出力された出力信号から、ラインイメージセンサ１１の各光電変換素子に対して各々の白基準データを取得して白基準データ記憶部３３に記憶する。

また、制御部３１は、白基準データ記憶部３３に記憶された白基準データをシェーディング補正部３５に渡し、有効読取範囲内の全ての光電変換素子に渡って、均一な出力値が得られるように、前述したような方法を用いてシェーディング補正データを算出させ、ＲＡＭ３６に記憶させる（ステップＳ４）。

このとき、白基準板１７の白基準面は、接着、テープによる貼付け、塗装または印刷等によりコンタクトガラス１５面に密着させて設けられているので、搬送される原稿Ｄが白基準板１７と擦れても読み取られる白基準面は擦れる面の裏面にあるため傷がつかず、また、紙紛や汚れの付着により白色度が低下することもない。

白基準データの生成が終了すると、制御部３１は、ＲＡＭ３６に記憶された読取設定値を読み込む。また、制御部３１は、読み込んだ読取設定値の一つである背景板の色の選択において、どちらの色の背景板が選択されているかを判断する（ステップＳ５）。

ステップＳ５で、白背景板６２を用いるように選択されていると判断した場合、制御部３１は、駆動部３４に対してラインイメージセンサ１１を位置Ｖ２まで移動するように指令する（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ５で、黒背景板６３を用いるように選択されていると判断した場合、制御部３１は、駆動部３４に対してラインイメージセンサ１１を位置Ｖ３まで移動するよう指令する（ステップＳ７）。

ここで、位置Ｖ２および位置Ｖ３でラインイメージセンサ１１の停止を可能にするための制御方法は、例えば、次に示す制御方法がある。

位置Ｖ１をホームポジション（距離が０の位置）とし、位置Ｖ１から位置Ｖ２、位置Ｖ３までの距離情報をＲＡＭ３６に予め記録しておく。また、ラインイメージセンサ１１の移動速度もＲＡＭ３６に予め記録しておく。そして、モータ１２を駆動させる時間を次式を用いて算出する。

モータ駆動時間＝（Ｖ１からＶ２またはＶ３までの距離）／ラインイメージセンサ１１の移動速度
従って、制御部３１は、駆動部３４へ位置Ｖ２または位置Ｖ３へのラインイメージセンサ１１の移動を命令する際には、ＲＡＭ３６に記録された距離情報およびラインイメージセンサ１１の移動速度を読み出し、上式にて算出された駆動時間情報を駆動部３４へ出力することにより、ラインイメージセンサ１１を任意の位置に移動する駆動制御を可能にする。

モータ１３がステッピングモータである場合は、ステップ数が移動距離に比例するので、所定のステップ数だけステッピングモータを駆動するようにしてもよい。なお、シェーディング補正データの取得の頻度は、通常は数十枚の原稿を読み取る毎に１回行う程度で十分であり、背景板の色の切換えの際に例えば位置Ｖ２から位置Ｖ３にラインイメージセンサ１１を直接に移動する制御を行うことで、迅速な背景板の色の切換えを可能としている。このような制御も上記移動速度やステップ数を用いた方法等で行う。

以上の動作を正常に終えると、制御部３１は原稿Ｄの搬送を開始し、当該原稿Ｄの画像の読み取りを開始する。以下、その動作について説明する。

給紙センサ７により原稿Ｄが存在することを確認すると、原稿Ｄをピックアップローラ２と給送ローラ３によって搬送路に取込み、分離ローラ４により一枚ずつ分離する。原稿Ｄは、レジストローラ対５により搬送され、レジストセンサ８により検知されると、制御部３１は、画像取得部３２に対して画像読取を開始するよう指示する。原稿Ｄは画像読取ユニット６１の設置位置まで搬送され、ラインイメージセンサ１１に対向する画像読取位置を通過しながら、原稿Ｄの表面に形成された画像が主走査方向の走査を繰り返して読み取られる。

なお、原稿読取時においては、ステップＳ４において作成したシェーディング補正データを参照して、ラインイメージセンサ１１の出力信号から生成された画像データをシェーディング補正する（ステップＳ８）。画像読取位置を通過した原稿Ｄは、搬送ローラ対６によって狭持搬送されつつ装置外へ排出されていく。その後、排紙センサ９が原稿Ｄの後端を検知した後に、制御部３１は駆動部３４に対して駆動を停止させるよう命令し、スキャンが終了した旨をＳＣＳＩインターフェイス３７を介しホストコンピュータ３８に通知する。

以上説明したように、本実施形態では、濃度やパターンの異なる複数の背景板６２，６３を設けているので、ユーザーは任意の背景板を用いて画像を読み取ることができ、また、背景板６２，６３とシェーディング補正データ取得用の白基準板１７とを別々にしているので、背景板６２への紙粉等のゴミの付着や擦り傷等に影響されない高精度のシェーディング補正を行うことができる。

また、シェーディング補正データ取得用の白基準板１７の基準面は原稿の搬送路から隔絶されているので、原稿搬送時等に発生する紙粉が基準面に付着することがなく、また、基準面に擦り傷等がつくのを防止することができ、清掃や交換等のメンテナンスを不要にすることができる。

また、白基準板１７、白背景板６２および黒背景板６３が搬送路の上流から下流に向けて順番に並んで配置されているため、ラインイメージセンサ１１を移動させて背景板の色を選択するための駆動系が一つですみ、少ないコストでの背景板の色の選択およびシェーディング補正を行うことができる。

更に、ラインイメージセンサ１１を移動させて背景板の色を切り換える際には、ラインイメージセンサ１１を白基準板１７の基準位置に戻さなくてもよいため、背景板の色の切り換えを迅速に行なうことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記実施の形態では、ラインイメージセンサ１１をほぼ密閉された読取ユニット６１内に設けた場合を例示したが、これに限定されず、ラインイメージセンサおよびラインイメージセンサの移動手段を有する画像読取部を備えていれば、本発明を適用可能である。

また、上記実施の形態では、画像読取装置にシェーディング補正機能等の画像処理機能を持たせた場合を例示したが、ホストコンピュータにシェーディング補正機能等の画像処理機能を持たせてもよい。

更に、上記実施の形態では、濃度またはパターンが異なる２つの背景板を配置した場合を例示したが、濃度またはパターンが異なる３つ以上の背景板を配置するようにしてもよい。

更に、上記実施の形態では、白基準板１７、白背景板６２および黒背景板６３を搬送路の上流から下流に向けて順番に並んで配置した場合を例示したが、配置する順番は特に限定されない。

更に、上記実施の形態では、画像読取装置１は一つの読取ユニットを備える場合を例示したが、同様の読取ユニットを搬送路を挟んで対向設置し、原稿の両面の画像の読み取りが行えるようにしてもよい。

本発明の実施の形態の一例である画像読取装置を説明するための概略断面図である。 （ａ）は読取ユニットの断面図、（ｂ）は読取ユニットのラインイメージセンサから搬送路側を見たときの白背景板、黒背景板、および白基準板の配置を示す図である。 図１に示す画像読取装置の制御系を説明するためのブロック図である。 図１に示す画像読取装置における原稿の画像読取処理例を説明するためのフローチャート図である。 ユーザー設定の際にディスプレイに表示されるスキャナインターフェイス画面の一例を示す図である。

符号の説明

Ｄ 原稿
１ 画像読取装置
１１ ラインイメージセンサ
１２ ベルト
１３ モータ
１４ フォトインタラプタ
１５ コンタクトガラス
１６ ガラス保持部材
１７ 白基準板
３１ 制御部
３２ 画像取得部
３３ 白基準データ記憶部
３４ 駆動部
３５ シェーディング補正部
６１ 読取ユニット
６２ 白背景板
６３ 黒背景板

Claims (2)

1. 原稿が搬送される搬送路と、
   該搬送路に沿って搬送される原稿の画像を読み取るラインイメージセンサである画像読取手段を有し且つ前記搬送路に対向する位置に固定された読取ユニットと、
   前記画像読取手段に対向可能に配置される色基準板と、
   前記画像読取手段に対向可能に配置され、濃度またはパターンが異なる複数の背景板と、
   前記読取ユニット内において複数の前記背景板に対向する位置および前記色基準板に対向する位置へ前記画像読取手段を移動させる移動手段と、を有し、
   前記読取ユニットは、コンタクトガラスと、該コンタクトガラスを保持するガラス保持部材と、前記ガラス保持部材内に配置される前記画像読取手段と、前記移動手段とからなり、
   前記色基準板は、前記コンタクトガラスの前記搬送路側の面に設けられることで、前記画像読取手段によって読み取られる色基準面が前記搬送路から隔絶され、
   前記読取ユニット内において前記画像読取手段が一つの前記背景板に対向する位置から他の前記背景板に対向する位置、および前記色基準板に対向する位置のそれぞれに移動するように、前記移動手段を制御する制御手段を更に有することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記色基準板、前記複数の背景板のそれぞれは、前記搬送路の上流側から下流側に向かって並べて配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。

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