JP5413121B2 - 画像読み取り装置、画像形成装置、光源異常検出方法 - Google Patents

画像読み取り装置、画像形成装置、光源異常検出方法 Download PDF

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Description

本発明は、光源の異常を検出可能な画像読み取り装置、画像形成装置及び光源異常検出方法に関し、特に、複数の発光素子を光源に採用した場合も光源の異常を検出可能な画像読み取り装置、画像形成装置及び光源異常検出方法に関する。
従来はキセノンランプが多かった、MFPやスキャナなどに搭載される原稿読み取り用の光源として、LEDが実用化されている。LEDを光源とすることで、立ち上がり時間の短縮化、省エネルギー化、長寿命化が可能となる。ここで、LEDを縮小光学系に採用する場合、等倍光学系に比べて原稿面から撮像素子までの距離が長くなり、その距離による光の減衰が大きいため、より高い原稿面照度が必要となる。そのため、複数のLEDを主走査方向にアレイ状に並べて配置し、原稿面での照度を上げるような試みがなされている。
このようなLEDの照明系においては、直列回路で接続された複数のLEDを、主走査方向に複数並べることによって主走査方向を照射する実装形態が一般的である。しかし、この実装形態では、複数のLEDのうちどれか1個でも故障すると正常な読み取りが行われずに、異常画像を形成してしまう。
そこで、LEDの異常を検出するために、光源が搭載されている走行体を目視可能なエリアに移動させたり、シェーディング補正を行うための白基準となる白基準部材からの反射光を読み取り、その分布の異常からLEDの異常を判定する方法が知られている(例えば、特許文献1、2参照。)。
特許文献1には、全LEDを点灯させ、シェーディング補正用の基準板の反射光束を読み取って得られた基準板データの分布異常に基づいて、異常があるか否かを判定する異常判定方法が開示されている。
また、特許文献2には、同一光量制御部に接続され、かつ、隣接したLED群をブロックとし、シェーディング補正用の基準板を読み取った基準板データに基づいて、何れのブロックの照明系に異常があるかを判定する異常判定方法が開示されている。
また、LEDは個別に点灯可能であり(例えば、特許文献3参照。)、LEDを個別に点灯することでLEDの異常を判定する方法が知られている(例えば、特許文献4参照。)。特許文献3には、消費電力を抑制する目的でプレスキャン時にLEDを選択的に間引き点灯させる技術が開示されている。特許文献4には、光量劣化を補正する目的で、LEDを順次点灯しながら標準白板からの反射光を読み取ることで、LEDの故障を検知する技術が開示されている。
また、ユーザが目視でLEDの異常を判別する技術が知られている(例えば、特許文献5参照。)。特許文献5には、LEDを搭載したキャリッジをLEDの点灯が外部から確認できる位置に移動させ、LEDを順次又は選択的に点灯させる技術が開示されている。
また、LEDを個別に実装する技術が知られている(例えば、特許文献6参照。)。特許文献6には、LEDを効率的に交換する目的で、少なくとも1個の発光素子をそれぞれ有する互いに別個のLEDアレイを設置台に保持する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示されているように全LEDを点灯させると、1個〜数個程度の数の少ないLEDに異常が生じていても、その異常を検出することは困難であるという問題がある。同様に、特許文献2に開示されているようにブロック毎にLEDを点灯させても、ブロック中の1個〜数個程度の数の少ないLEDの異常を検出することは困難である。
LED照明では、高光量を満足する為にLED間ピッチを狭くして実装個数を多くするため、その中の1個〜数個のLEDに異常があり低光量もしくは非点灯となっても、CCD等の撮像素子の感度ばらつき、駆動電流のばらつき、光路上の汚れ・ゴミ等による遮光、等を起因とした光量の低下との判別が困難である。また、主走査方向の端部のLEDの異常と、実装位置のバラツキの峻別も困難であるので、これまで両端部のLEDの異常を検出することは困難であった。
また、特許文献3〜5に開示されているように、1つのLEDを選択的に点灯すれば、1つのLEDの異常を検出可能となる。しかし、1つのLEDを選択的に点灯するようにLEDを実装すると、配線が複雑になるという別の不都合をもたらす。
本発明は、上記課題に鑑み、主走査方向の両端のLEDを含め、1つのLEDの異常を配線を複雑にせずに検出可能な画像読み取り装置、画像形成装置及び光源異常検出方法を提供することを目的とする。
上記課題に鑑み、本発明は、被読み取り媒体の画像データを生成する画像読み取り装置において、直列に接続された複数の発光素子に共通の点灯回路と、一つの点灯回路に接続された複数の発光素子を隣接させず、異なる点灯回路に接続された発光素子が隣接するように、直線状に発光素子を配列した光源と、被読み取り媒体の載置場所以外に主走査方向に延伸して設けられた、シェーディング補正用の反射手段と、前記反射手段が反射した反射光を光電変換する光電変換手段と、複数の点灯回路から選択的に1つの点灯回路に点灯指示する点灯指示手段と、点灯回路の識別情報に対応づけて、前記光電変換手段が反射光を検出する配列方向のエリア情報が登録されたエリア情報テーブルと、前記点灯指示手段に対し、すべての点灯回路に接続された全ての発光素子の点灯を指示し、前記光電変換手段が光電変換した、発光素子の配列方向の少なくとも一部に第2の閾値以下のエリアがあるか否かを判定する異常検出制御手段と前記異常検出制御手段が発光素子の配列方向の少なくとも一部に第2の閾値以下のエリアがあると判定した場合、前記点灯指示手段に対し1つの点灯回路点灯指示し、点灯回路の識別情報に基づき前記エリア情報テーブルを参照して前記光電変換手段のエリアを特定し、該エリアに入射した反射光の大きさと閾値とを比較して、個別の発光素子に異常があるか否かを判定する異常判定手段と、を有することを特徴とする。
主走査方向の両端のLEDを含め、1つのLEDの異常を配線を複雑にせずに検出可能な画像読み取り装置、画像形成装置及び光源異常検出方法を提供することができる。
画像形成装置の全体構成図の一例である。 画像読み取り部の構成図の一例を示す図である。 光源ユニットの断面図の一例である。 光源ユニットの斜視図の一例である。 画像読み取り装置の制御系のブロック図の一例である。 制御部の構成図の一例を示す図である。 制御部の機能ブロック図の一例である。 従来の、LED光源駆動部とLEDを模式的に示す図の一例である。 LED光源駆動部とLEDを模式的に示す図の一例である。 点灯回路に対応づけて登録された、反射光データを監視するCCD素子番号の一例を示す図である。 従来の、LED光源駆動部とLEDを模式的に示す図の一例である。 LED光源駆動部とLEDを模式的に示す図の一例である。 点灯回路とLEDを1つずつ接続した場合のブロック図の一例である。 制御部がLEDの異常を検出する手順を示すフローチャート図の一例である。 制御部がLEDの異常を検出する手順を示すフローチャート図の別の一例である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の画像読み取り装置の概略について説明する。本実施形態のLEDアレイ基板上には複数個のLEDが直列に配置されている。各LEDは、点灯回路により点灯制御される。1つの点灯回路は複数個のLEDの点灯制御を受け持っているが、本実施形態は以下の特徴を有する。
(1)1つの点灯回路は隣接しない複数のLEDと接続されている。すなわち、同一点灯回路に接続されたそれぞれのLEDは隣接していない。
(2)また、1つの点灯回路と複数のLEDが直列に接続されている。1つの点灯回路は他の点灯回路とは独立にLEDを点灯させることができる。
画像形成装置(画像読み取り部)は、1つの点灯回路に接続された全てのLEDを点灯させ、点灯しているLEDの近くの主走査エリアの反射光を読み取ることによってLEDの異常を判定する。1つの点灯回路が点灯制御するLEDが隣接していないので、正常なLEDの反射光はそのLEDの近傍でピーク値を示す。よって、端部を含め1つのLEDの異常を検出することができる。また、1つの点灯回路に複数のLEDが直列に接続されていることで、配線の取り回しを容易にでき製造コストを抑制できる。
〔画像形成装置100の概略〕
図1は、画像形成装置100の全体構成図の一例を示す。画像形成装置100は、画像読み取り部200、画像形成部300、及び、給紙部400を有する。なお、この他、所定の原稿給紙台上に積載された原稿を1枚ずつコンタクトガラス201上に搬送し、画像読み取り部200が原稿を読み取った後に排紙トレイ上に排出するADF(Auto Document Feeder)を有していてもよい。
画像読み取り部200は、原稿を載置するためのコンタクトガラス201と、光学走査系を有し、光学走査系は、光源ユニット202、第1ミラー203、第2ミラー204、第3ミラー205、レンズ208及びライン状のCCD209(フルカラー又はモノクロCCD)を備える。光源ユニット203及び第1ミラー203は、第1キャリッジ206に搭載され、第1キャリッジ206は、原稿を読み取る際に、ステッピングモータによって一定速度で副走査方向(図示A方向)に移動する。第2ミラー204及び第3ミラー205は、第2キャリッジ207に搭載され、第2キャリッジ207は、原稿を読み取る際に、ステッピングモータによって第1キャリッジ206のほぼ1/2の速度で移動する。
第1キャリッジ206及び第2キャリッジ207が移動することによって、原稿の画像面が光学的に走査され、原稿面の反射光がレンズ208によってCCD209の受光面に結像され、光電変換される。CCD209によって、赤(R)、緑(G)及び青(B)の各色に光電変換された画像データは、A/D変換された後に画像処理部によって各種の画像処理(γ補正、色変換、画像分離、階調補正等)が施される。CCD209には、主走査方向に複数(例えば、600dpi)の光電変換素子(以下、CCD素子という)が配列されている。
画像形成部300は、画像処理が施された画像データ(又は、パーソナルコンピュータから送信された印刷データから生成された画像データでもよい)を用いて、感光体ドラムに潜像を形成する。図では現像装置213が1つなので単色の画像形成が可能だが、複数の現像装置213を感光体ドラム216の周囲に配置してもよい。また、図の画像形成部300は、中間体ドラムから記録紙Pに直接トナー画像を転写するが、中間転写ベルトからトナー画像を記録紙Pに転写してもよい。
画像形成部300には、像担持体であるドラム状の感光体ドラム216と、感光体ドラム216を帯電させる帯電装置211と、感光体ドラム216を露光する露光装置212と、現像装置213と、クリーニング装置214が設けられている。露光装置212は、例えば、レーザ照射装置を用いて、又は、感光体ドラム216の軸方向(主走査方向)に配置された発光ダイオード(LED)アレイとレンズアレイからなるLED書込み方式にて露光する。露光装置212は、光電変換された画像データに応じてレーザを照射して感光体216上に静電潜像を形成する。現像装置213は、現像剤を担持して回転する現像ローラが、感光体ドラム216に形成された静電潜像をトナーで可視化することでトナー像を形成する。
感光体ドラム216に形成されたトナー像は、感光体ドラム216と記録紙Pとが接する転写位置で、記録紙Pに転写される。転写位置には感光体ドラム216に対向して転写装置215が配置されている。転写装置215が記録紙Pに電圧を印可すると、トナー像が記録紙Pに転写されるための中間転写電界が発生する。中間転写電界の作用により、中間体ドラム216のトナー画像は記録紙Pに転写される。
給紙部400は、給紙トレイ221から記録紙Pを、レジストローラ224まで給紙する。給紙トレイ221は、内部に収容された記録紙Pを一番上のものから順次送り出す給紙ローラ222を有し、記録紙Pは、点線で示す搬送路に向けて搬送開始される。搬送路の途中には、搬送ローラ対223が適宜設けられている。搬送ローラ対223は、給紙トレイ221から搬送された記録紙Pをレジストローラ224に向けて送り出す。その後、記録紙Pは、その先端がレジストセンサ(不図示)によって検出された後、所定時間が経過すると、レジストローラ224に突き当てられて一端停止する。レジストローラ224は、挟み込んだ記録紙Pを所定のタイミングで転写位置まで送り込む。所定のタイミングとは、中間体ドラム216の回転によりトナー画像が転写位置まで搬送されるタイミングである。
記録紙Pは不図示のローラ対により、点線の搬送路にそって定着装置225に搬送され、定着装置225において熱と圧力の作用によって記録紙Pの表面に転写されたトナー像が定着される。定着装置225を通った記録紙Pは排出ローラ対226が搬送し、排紙トレイ227へ排出される。なお、電子写真方式でなくインクジェット方式により画像を形成してもよい。
図2に基づき、画像読み取り部200について説明する。図2において図1と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。画像読み取り部200は、光源ユニット202の照射光をコンタクトガラス201上に置かれた原稿に照射し、原稿からの拡散反射光を、第1〜第3ミラー203〜205で反射して、レンズ208を介してCCD209に導く。CCD209は、撮像素子により拡散反射光を電気信号に変換している。
また、コンタクトガラス201上面の一部(副走査方向において原稿の載置場所以外の位置)には、シェーディング補正のためのシェーディングデータを読み取る白基準板210が、主走査方向に延伸して設けられている。白基準板210は反射率が高く均一な板である。後述の制御部301は、光源ユニット202がこの白基準板210に照射した光の反射光によりシェーディングデータを取得し、シェーディングデータに基づきシェーディング補正を行う。シェーディングデータは、LEDを点灯させて読み取って得たCCD209のライン方向の受光強度分布を示すデータである。
なお、カラーの画像形成装置100の場合、読取方式として光源切替方式とカラーセンサ方式との2つの方式がある。光源切替方式は、R(赤),G(緑),B(青)の3色の光源と1つのCCD209とを備え、ラインセンサの1走査ライン毎にR,G,Bの光源を順次切り替えることで、RGBの各ライン画像データを得るようにした方式である。この方式では、光源ユニット202は3個あることになる。カラーセンサ方式は、R,G,Bの3種類(3本)のカラーラインセンサと白色光源とを備え、各ラインセンサにおける1走査ライン(各ラインセンサにおいて同時タイミング)にてR,G,Bを同時に読み取る方式である。この方式では、光源ユニット202は1個である。光源ユニット202が複数ある場合は、全ての光源ユニット202が異常検出の対象となる。
図3は光源ユニット202の断面図の一例を、図4は光源ユニット202の斜視図の一例を、それぞれ示す。光源ユニット202は、平板状部材としての回路基板であるLEDアレイ基板12上に、主走査方向に一列に配置された発光素子である複数のLED11を有している。主走査方向に完全に一列でなく、LED11の位置は1つ又は数個のLED毎に副走査方向に位置がずれていてもよい。LEDアレイ基板12は、その長手方向が、第1キャリッジ206の走行方向に対して直交する方向であって略水平方向に延びるように、すなわち、原稿の主走査方向に延びるように配置される。
LEDアレイ基板12には、各LED11に電力を供給するための図示しない配線パターン及び各種回路素子が形成されている。配線パターン等は、必ずしもLEDアレイ基板12上に形成されている必要はなく、図示しない制御基板等に形成されている場合もある。1つの点灯回路15に接続された各LED11は、他のLEDに異常があっても点灯可能なような配線パターンがLEDアレイ基板12上に形成されている。
各LED11は、その発光面11aがLEDアレイ基板12の基板面12aに対して垂直な方向を向くように、LEDアレイ基板12上に配置されている。したがって、LED11の発光面11aから照射される光の中心線方向は、LEDアレイ基板12の基板面12aに対してほぼ平行な方向となる。
このLEDアレイ基板12は、コンタクトガラス201に対して傾斜した設置台13に設置されている。また、設置台13は、LED11の発光面11aがコンタクトガラス201に対して傾斜するように第1キャリッジ206に設置されている。係る傾斜により、原稿からの拡散反射光を第1ミラー203に導く。
なお、本実施例では、第1キャリッジ206には、LED11からの光を反射して照度分布を適正化、及び、切り貼り原稿読取時の影をなくすための対向反射板14を備えるものとしている。なお、上記は一般的な縮小光学系の光源ユニット202を示すものであり、本実施形態のLEDの異常検出方法は、LED11の照射面11a、傾斜角度、対向反射板14の有無等を制限するものではない。
図5は、画像読み取り部200の制御系のブロック図の一例を示す。画像読み取り部200は制御部301により制御され、制御部301にはモータ駆動制御部303、LED光源駆動部305及びCCD209が接続され、モータ駆動制御部303にはモータ304が、LED光源駆動部305にはLED11が、それぞれ接続されている。なお、LED11には上述の画像処理部302が接続される。
モータ駆動制御部303は、モータ304の回転速度を制御する。モータ304は、第1キャリッジ206を副走査方向に移動させる駆動源である。
またLED光源駆動部305はLED11の点灯を制御する。LED光源駆動部305はPWM信号により制御された電流値、又は、可変抵抗器の抵抗値により制御された電流値をLED11に供給することで所定の照度にLED11を点灯制御する。LED11が白基準板210に反射した反射光は、第1ミラー203〜第3ミラー205とレンズ208を介してCCD209に集光する。シェーディング補正の際、制御部301はCCD209が光電変換した主走査方向の反射光データを監視することで、LEDの異常を検出する。
図6は、制御部301の構成図の一例を示す図である。制御部301は、それぞれバスで相互に接続されているCPU311、主記憶装置312、不揮発メモリ313、ネットワーク装置314、補助記憶装置315及び記憶媒体装着部316を有する。なお、これらのブロックの全て制御部301に搭載されている必要はなく、別の基板に搭載され、制御部301と基板とが電気的に接続されることで図6の構成を実現してもよい。また、画像形成装置100の場合、さらに、不図示の入力装置及び表示装置を有する。表示装置は、LCD等のディスプレイであり、ユーザに種々の可視情報を提供する。また、入力装置はハード的なボタン(キー)やポインティングデバイスを操作する方向指示キー等を有し、ユーザの操作を受け付ける。また、表示装置と一体にタッチパネルを有する場合、入力装置は、ユーザによるタッチパネルの押下を受け付ける。
制御部301が実行するプログラムは、メモリカード等の記録媒体317に記憶された状態で配布される。プログラムを記録した記録媒体317が記憶媒体装着部316に装着されると、記憶媒体装着部316はプログラムを記録媒体317から読み出し補助記憶装置315にインストールする。なお、プログラムは、ネットワークを介して不図示のサーバからダウンロードされ、補助記憶装置315にインストールされてもよい。
補助記憶装置315は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。補助記憶装置315は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の不揮発メモリである。
主記憶装置312は、画像形成装置100の電源がオンになると、補助記憶装置315からプログラムを読み出して格納する。主記憶装置312は、例えば、DIMM(Dual Inline Memory Module)、SO−DIMM等である。CPU311は、主記憶装置312に格納されたプログラムに記述された命令やデータを読み出して、プログラムに係る機能を実現する。
ネットワーク装置314は、ネットワークに接続するためのインタフェース(例えば、イーサネット(登録商標))のネットワークカードである。
図7は制御部301の機能ブロック図の一例を示す。
制御部301は、異常検出制御部21、点灯指示部22、及び、異常判定部23を有する。これらの各機能ブロックは、CPU311がプログラムを実行することで実現される。また、制御部301の例えばROM等の不揮発メモリには、監視CCDテーブル24が記憶されている。
異常検出制御部21は、異常検出の開始から終了までの全体を制御する。点灯指示部22は、複数ある点灯回路1〜5から、順番に又は不作為に点灯させる1つの点灯回路15を指示する。異常判定部23は、点灯指示部22から点灯指示部22が点灯を指示した点灯回路1〜5の識別情報を取得し、CCD監視テーブル224を参照し、監視するCCD素子を特定する。そして、異常判定部23は、特定したCCD素子が検出した反射光データと閾値Aを比較して、異常のある(不点灯の)LEDを特定する。
〔LEDアレイ基板12の端部以外のLEDの異常検出〕
LED光源駆動部305によるLED11の点灯制御について説明する。本実施形態の点灯制御を説明するため、まず、従来のLED11の点灯制御について説明する。
図8(a)は、従来の、LED光源駆動部305とLED11を模式的に示す図の一例である。LED光源駆動部305は、点灯回路1〜5を有し、点灯回路1〜5は制御部301に接続されている。また、点灯回路1〜5から、それぞれ複数のLED(図では各4個)11が直列に接続されている。
点灯回路1に接続されたLED11a1〜11a4は、LEDアレイ基板12上に隣接して配置されている。点灯回路2に接続されたLED11b1〜11b4は、LEDアレイ基板12上に隣接して配置されている。点灯回路3に接続されたLED11c1〜11c4は、LEDアレイ基板12上に隣接して配置されている。点灯回路4に接続されたLED11d1〜11d4は、LEDアレイ基板12上に隣接して配置されている。点灯回路5に接続されたLED11e1〜LED11e4は、LEDアレイ基板12上に隣接して配置されている。
図8(b)は、制御部301が点灯回路1〜5に全てのLED11を点灯させた状態で、白基準板210を反射した光をCCD209にて読み取った場合の反射光データである。LEDアレイ基板12の両端部ではLED11が片側にしかない(LED11a1、LED11e4)ので、両端部の反射光データが最も小さくなる。反射光データは、両端部から中央に向けて徐々に大きくなり、左右からLED11の光が照射される領域(例えば、LED11a3〜LED11e2程度)では略一定の反射光データとなる。以下、説明のため、反射光データが増減する領域を端部領域(LED11a1、11a2、及び、LED11e3,11e4)と、反射光データが略一定となる領域を安定領域という。
ここで、安定領域のLED11(図ではLED11d1)に異常が生じ点灯不良となった場合を考える。図8(b)の実線は、LED11d1が故障している場合の反射光データを模式的に示している。LED11d1の位置を中心に、凹状に反射光データが低下している。制御部301がこのような1つのLED11d1の異常を検出する場合、読み取った反射光データが予め定められた閾値以下であるか否かを判定することが一般的である。
しかし、第1〜第3ミラー等に付着した部分的な汚れがもたらすばらつき、LEDの点灯電流のばらつき、LED自体の光度ばらつき、及び、CCD209の感度ばらつきがあるため、実際には、全てのLEDが正常であったとしても、白基準板210を読み取った反射光データの値は点線のように一定にはならない。
このようなばらつきの影響を前提に、正常なLEDを異常があると誤判定するのを防ぐためには、以上のようなばらつきを積上げた(見積もった)値以下に閾値を設定する必要がある。すなわち、LEDの異常を検出しやすい側に閾値を設定することは困難であった。
また、光量が不足しがちな縮小光学系では、LEDの実装ピッチは密である。このような場合、1個のLEDが不点灯となったとしても、それが分布に与える影響が少ない(反射光データの読取値が高い)。
したがって、安定領域の1つのLED11d1に異常が生じていても、図8(b)の点線の反射光データのように閾値以下とならない場合が発生してしまう。このように、従来のLED11の異常検出方法では、安定領域にある1つ又は小数のLED11の異常を検出することは困難であった。
そこで、本実施形態では、1つの点灯回路1〜5に接続されたLED11が隣接しないようにLEDアレイ基板12上に配置する。
図9(a)は、本実施形態の、LED光源駆動部305とLED11を模式的に示す図の一例である。LED光源駆動部305が、点灯回路1〜5を有する点は図7(a)と同様である。しかし、図9(a)では、1つの点灯回路1〜5に接続された4個のLED11が隣接しないようにLEDアレイ基板12上に配置され、かつ、4個のLED11は直列回路にて接続されている。
すなわち、点灯回路1にはLED11a1〜11a4が接続されている点は図8(a)と同じだが、LED11a1〜11a4はそれぞれ、4つのLED分の間隔を置いて配置されている。制御部301は点灯回路1〜5を個別に点灯制御することができ、制御部301が点灯回路1のみを点灯制御した場合、直列に接続されたLED11a1〜11a4が点灯する。LED11a1〜11a4は直列に接続されているので、点灯回路1とLEDアレイ基板12との間に配線される配線数は、2本にすることができる。さらには、アノード側もしくはカソード側の配線を点灯回路1〜5で共通にすれば、全体で6本にすることができる。LEDアレイ基板12は第1キャリッジ206に搭載されるので、配線数が少ないことは第1キャリッジ206までの配線数を少なくできることを意味し、LEDアレイ基板12から制御部301へかけてのスペースの消費抑制、組み付けコストの低減等が可能となる。
例えば、制御部301が点灯回路3のみを点灯制御した場合を考える。したがって、LED11c1〜11c4が正常であれば、LED11c1〜11c4が全て点灯する。
図9(b)は、制御部301が点灯回路3のみを点灯制御した状態で、白基準板210に反射する反射光を読み取った場合の反射光データの分布を示す。点線は4つのLED11c1〜11c4が正常に点灯している場合を、実線は1個のLED11c3が異常により不点灯となっている場合を、それぞれ示す。
LED11c1〜11c4の間は、4つのLED分の間隔があるので、反射光データはLED11c1〜11c4に対応する位置でピークを示す。そして、LED11c3のように不点灯のLED11がある場合、LED11c3の近傍の主走査エリアでは、他のLED(LED11a3、LED11b3、LED11d3、LED11e3)からの反射光がCCD209まで入射しない。このため、LED11c3の近傍エリアの反射光データには、CCD209に入射光が入射しないゼロの基準レベルになるものがある。ここで、画像読み取り部200では、入射した反射光がゼロの場合、A/Dコンバータの出力データを黒基準レベルと規定している。反射光データがCCD209からA/Dコンバータに至る処理回路を通ってくる間、黒基準レベルにはオフセットが生じる。画像読み取り部200はこれをノイズを考慮してもゼロにならないレベルに調整しており、今回はその近傍の値が出力される。したがって、本実施形態では、閾値Aを、黒基準レベル又はそれよりも数digit だけ高い値に設定しておけばよいことになる。図9(b)では閾値Aを破線で示した。
なお、異常判定部23が、異常による不点灯か、点灯対象でないのかを判別するため、点灯制御した点灯回路1〜5に応じて、反射光データがピークとなる主走査方向のエリア又は反射光データが閾値A以下となる主走査方向のエリアを予め特定しておく必要がある。このため、制御部301は、点灯回路1〜5に対応づけて、監視するCCD素子のCCD素子番号が登録された監視CCDテーブル24を有する。
図10は監視CCDテーブル24の一例を示す図である。CCD素子番号は主走査方向のエリアに応じて定まる。ここで、エリアとは、CCD素子が一列の場合は、主走査方向のある範囲の長さを意味する。CCD素子が複数列の場合は、主走査方向のある範囲の長さと列数により特定される。なお、CCD素子は1つ以上であればよく、「エリア」という呼称が、複数のCCD素子に限定する趣旨ではない。制御部301は、点灯制御した点灯回路1〜5に応じて、図10を参照して監視すべきCCD素子を特定する。
また、図10によれば、CCD素子番号が特定されればLED番号も特定できる。制御部301は、CCD素子番号1〜10のCCD素子はLED番号1のLED(LED11a1)が検出する反射光を、CCD素子番号51〜60のCCD素子はLED番号6のLED(LED11a2)が検出する反射光を、CCD素子番号101〜110のCCD素子はLED番号11のLED(LED11a3)が検出する反射光を、CCD素子番号151〜160のCCD素子はLED番号16のLED(LED11a4)が検出する反射光を、それぞれ検出する。
したがって、監視CCDテーブル24を参照すれば、点灯回路15の識別番号(ここでは1〜5)から監視すべきCCD素子番号が分かり、CCD素子番号からLED番号を特定できる。したがって、本実施形態によれば、従来は困難であった、安定領域の1つだけのLED11の異常を、確実に検出することができる。
ここで、好ましいLED11の配置について説明する。図9(b)に示すように、1個のLED11の光がCCD209に入射する光の広がりをL(ピーク位置から略ゼロまでの距離)、同一点灯回路15に接続されたLED11のピッチをPとする。LとPが同定度あると仮定すると、反射光データの最小値は、ピーク値の半分程度となる。このような配置の場合、閾値Aを反射光データのピーク値の半分より少し大きな値にしておくことで、1つのLEDの異常を検出することができる。したがって、LとPは、少なくともP>Lとすることが好ましく、より好ましくは、P>2Lとする。P>2Lの場合、図示するように、反射光データの最小値が黒基準レベルになるので、閾値Aを小さくでき異常を検出しやすくなる。
P>L〜P>2Lとなるよう1つの点灯回路15に接続される複数のLED11を配置することで、制御部301は、他のLED11の光の影響を受けず、精度よく異常を検出できる。
〔LEDアレイ基板12の端部領域のLEDの異常検出〕
続いて、LEDアレイ基板12の端部領域におけるLED11の異常の検出について説明する。
図11(a)は、従来の、LED光源駆動部305とLED11を模式的に示す図の一例である。図11(a)において、図8(a)と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。図11(b)は、制御部301が点灯回路1〜5に全てのLED11を点灯させた状態で、白基準板210を反射した光をCCD209にて読み取った場合の反射光データである。点線は、全てのLED11に異常がない場合の反射光データを、実線は右側の端部のLED11e4が不点灯になっている場合の反射光データを、それぞれ示す。点線と実線の反射光データを比較すると、安定領域の大きさに違いは見られず、右側の端部領域のみに違いが見られる。すなわち、端部領域のLED11に異常が生じた場合、反射光データは、全てのLED11が正常な場合と比べ安定領域が狭まっただけの均一なデータとなる。このため、図11(a)のようなLED11の配置では、実線と点線の違いが実装位置のバラツキや倍率誤差によるものか、又は、端部のLED11の異常によるものなのかが判断できない。
そこで、本実施形態では、1つの点灯回路1〜5に接続されたLED11が隣接しないようにLEDアレイ基板12上に配置する。
図12(a)は、本実施形態の、LED光源駆動部305とLEDを模式的に示す図の一例である。図12(a)は図9(a)と同じものである。
制御部301が点灯回路5のみを点灯制御した場合を考える。したがって、LED11e1〜11e4が正常であれば、LED11e1〜11e4が全て点灯する。
図12(b)は、制御部301が点灯回路5のみを点灯制御した状態で、白基準板210に反射する反射光を読み取った場合の反射光データの分布を示す。点線は4つのLED11e1〜11e4が正常に点灯している場合を、実線は1個のLED11e4が異常により不点灯となっている場合を、それぞれ示す。
LED11e1〜11e4の間は、4つのLED分の間隔があるので、反射光データはLED11e1〜11e4に対応する位置でピークを示す。そして、LED11e4のように不点灯のLEDがある場合、LED11e4の近傍エリアの反射光データには、CCD209に入射光が入射しないゼロの基準レベルになるものがある。すなわち、本来あるはずの点線の反射光データが欠落した状態となる。したがって、上記と同様に閾値Aを、黒基準レベル又はそれよりも数digit だけ高い値に設定しておき、反射光データの大きさと比較することで、端部領域の1つだけのLED11の異常を検出することができる。
〔従来技術との相違〕
ところで、このような安定領域の1つだけのLED11の異常の検出は、点灯回路1〜5とLED11を1つずつ接続した場合も不可能ではない。
図13は、この点灯回路1〜5とLEDを1つずつ接続した場合のブロック図の一例を示す。直列に複数のLED11を接続すると全てのLED11が一度に点灯してしまうので、各LED11と点灯回路15を個別に接続する必要がある。したがって、LED11の数だけ配線が必要となる。上記のように、LED(LEDアレイ基板12)11は第1キャリッジ206に搭載されるので、LED11と点灯回路15を結ぶ配線は、LED11の数だけ第1キャリッジ206まで取り回される必要がある。光量が不足しがちな縮小光学系ではLED11の実装ピッチが密であるので、配置されるLED11の数を考えると、配線を適切にレイアウトすることは困難である。配線を優先すれば、画像読み取り部200の筐体を大きくする必要が生じるなど別の不具合が生じる。また、LEDアレイ基板12内のパターン本数も多くなってしまうので、LED基板アレイ12のサイズも大きくする必要が生じる。
これに対し、本実施形態の画像読み取り部200は、1つの点灯回路1〜5に直列に接続された複数のLEDが、LEDアレイ基板12上で隣接していないので、少ない配線数{1/1つの点灯回路1〜5に直列に接続されたLEDの数:図では4つ}で点灯回路1〜5とLEDアレイ基板12とを接続することができる。したがって、配線も容易であり、画像読み取り部200の筐体を大きくする必要もない。
また、本実施形態の画像読み取り部200は、制御部301が1つの点灯回路1〜5を点灯制御することで、複数(図では4つ)のLED11の異常検査が可能である。したがって、点灯回路1〜5とLED11を1つずつ接続した場合と比べて、異常検査に必要な時間を{1/「1つの点灯回路に直列に接続されたLEDの数」}にすることができる。
なお、例えば、特開2008−124891号公報に開示されているように、LED11と原稿面の間に導光板を配置し、発光面を拡散させる照明系においては、拡散によって位置を判断することが困難になるので、目視にて1つのLED11の不点灯を把握することは容易でない。
〔異常の検出手順〕
<手順A>
図14は制御部301がLEDの異常を検出する手順を示すフローチャート図の一例を示す。図14の手順を開始するタイミングは、例えば画像形成装置100の電源オンの直後である。こうすることで、1つ以上のLEDに異常があるにも関わらず、ユーザが気づかずに原稿のスキャンを開始することを未然に防ぐことができる。
通常、電源オン後にはAGC(Auto Gain Control)や黒レベル調整が実施され、A/Dコンバータで画像データをデジタルデータの出力範囲を調整してオーバーフローしないようにする。本実施形態の判定処理も、正確な出力値にて判定を実施するために出力範囲の調整後に実施した方が好ましい。そこで、電源オンになると異常検出制御部21は、AGCや黒レベル調整を前動作として実行する(S10)。
前動作が終了すると、異常検出制御部21は第1キャリッジ206を白基準板210下に移動させる(S20)。なお、AGCや黒レベル調整は白基準板210下にて実行されるので、第1キャリッジ206がすでに白基準板210下にある場合、異常検出制御部21は第1キャリッジ206を移動させる必要はない。異常検出制御部21は、第1キャリッジ206を白基準板210下に移動させると、点灯指示部22に点灯回路1〜5のいずれかを指示して点灯制御するよう要求する。
点灯指示部22は、点灯回路1〜5を例えば順番に点灯指示する。点灯指示部22は、例えば、点灯回路1から点灯指示する(S30)。また、点灯指示部22は、点灯回路1が点灯していることを異常判定部23に通知する。なお、点灯の際、第1キャリッジ206を停止させて読み取っても大きな不都合はないが、この場合、副走査方向に1箇所の反射光データしか読み取れないことになるので、白基準板210に付いたゴミによる反射光データの劣化の影響等を少なくするために、異常検出制御部21が第1キャリッジ206を走査させてもよい。
異常判定部23は、監視CCDテーブル24を参照して、点灯回路1に接続されたLED11a1〜11a4に対応した主走査方向のエリアのみの反射光データをCCD209から取得する(S40)。点灯回路1の場合、CCD素子番号は、例えば、1〜10、51〜60、101〜110、151〜160、201〜210、である(以下、連続したCCD素子番号のCCDを1つのグループという)。同じグループのCCD素子は同じLED11の照射した光の反射光を検出するが、グループ内でもバラツキがある。このため、異常判定部23は、グループ毎にCCD素子が検出した反射光データの平均又は中央値を求め、閾値Aとを比較する(S50)。こうすることで、バラツキを排除して1つのLED11の不点灯を検出することができる。
1つのグループのCCD素子が検出した反射光データが閾値A以下の場合(S50のYes)、異常判定部23は、CCD監視テーブル24を参照し、異常のある(不点灯の)LED番号を異常検出制御部21に通知する(S60)。異常検出制御部21は、異常のあるLED11のLED番号をRAM等のメモリに記憶する。なお、異常のあるLED11は、1つの検出回路に対し複数個あってもよい。
1つのグループのCCD素子が検出した反射光データが閾値A以下でない場合(S50のNo)、異常判定部23は異常なしを異常検出制御部21に通知する。異常検出制御部21は、全ての点灯回路1〜5についてステップS30〜S60の処理を繰り返す(S70)。
全ての点灯回路1〜5について異常判定が終了し、1以上のLEDに異常が検出された場合(S80のYes)、異常検出制御部21は、表示装置(操作パネル)にLED11の異常が検出されたことをメッセージにてユーザに通知する(S90)。また、警告ランプを点灯してもよい。ユーザは、サービスマンに連絡するなど、適切な対応をとることができる。
全ての点灯回路1〜5について異常判定が終了し、1つのLEDにも異常がない場合(S80のNo)、異常検出制御部21は処理を終了し、制御部301が通常の動作(原稿の読み取り)等に移行する(S100)。
以上のように、本実施形態の画像読み取り部200は、点灯回路1〜5と第1キャリッジ206の配線を複雑化することなく、短時間で、安定領域及び端部領域の1つだけ又は数個のLED11の異常を、確実に検出することができる。
<手順B>
図15は制御部301がLEDの異常を検出する手順を示すフローチャート図の別の一例を示す。図14の手順では、点灯指示部22が点灯回路1〜5を1個ずつ点灯制御させ、閾値Aとの判定処理を実施したが、図15では点灯指示部22がすべてのLED11を点灯制御させ、主走査方向の全エリアにて閾値Bと反射光データとを比較する。そして、閾値B以下となる主走査方向のエリアが存在した場合にのみ、異常判定部23が異常のある1つの又は数個のLED11を特定する。
図15の手順を開始するタイミングは、例えば画像形成装置100の電源オンの直後である。こうすることで、1つ以上のLEDに異常があるにも関わらず、ユーザが気づかずに原稿のスキャンを開始することを未然に防ぐことができる。
電源オンになると異常検出制御部21は、AGCや黒レベル調整を前動作として実行する(S10)。前動作が終了すると、異常検出制御部21は第1キャリッジ206を白基準板210下に移動させる(S20)。なお、AGCや黒レベル調整は白基準板210下にて実行されるので、第1キャリッジ206がすでに白基準板210下にある場合、異常検出制御部21は第1キャリッジ206を移動させる必要はない。異常検出制御部21は、第1キャリッジ206を白基準板210下に移動させると、点灯指示部22に点灯回路1〜5を指示するよう要求する。
点灯指示部22は、点灯回路1〜5の全てに点灯指示する(S130)。点灯指示部22は、全ての点灯回路1〜5が点灯していることを異常判定部23に通知する。なお、点灯の際、異常検出制御部21は、白基準板210に付いたゴミによる反射光データの劣化の影響等を少なくするために、第1キャリッジ206を走査させてもよい。
異常判定部23は、主走査方向の全ての領域の反射光データをCCD209から取得する(S140)。異常判定部23は、反射光データに閾値B以下の領域があるか否かを判定する(S150)。すなわち、主走査方向の全ての領域の反射光データに、一部でも閾値B以下の領域があれば、ステップS150の判定はYesとなる。
なお、閾値Bは閾値Aよりも大きい(閾値B>閾値A)。閾値Aは、黒基準レベル又はそれよりも数digit だけ高い値であったが、全てのLED11を点灯した場合、1つのLED11に異常があっても反射光データは閾値A以下にならない。そこで、閾値Bを閾値Aよりも大きくすることで、全てのLED11を点灯して1つ以上のLEDに異常がある可能性を検出することとする。閾値Bは例えば、安定領域の反射光データの半分程度である。
反射光データに閾値B以下の領域がない場合(S150のNo)、異常判定部23は異常なしを異常検出制御部21に通知する。これにより、全てのLED11に異常がない場合、点灯回路1〜5の個々の異常検出を実行する必要がないので、図14の手順よりも早く通常動作に復帰することができる。
反射光データに閾値B以下の領域があった場合(S150のNo)、異常判定部23は図14と同様の処理を実行する。すなわち、点灯指示部22は、点灯回路1〜5に例えば順番に点灯指示する。点灯指示部22は、まず、点灯回路1を点灯指示する(S30)。また、点灯指示部22は、点灯回路1が点灯していることを異常判定部23に通知する。なお、点灯の際、異常検出制御部21は、白基準板210に付いたゴミによる反射光データの劣化の影響等を少なくするために、走査しながら読み取るのが好ましい。
異常判定部23は、監視CCDテーブル24を参照して、点灯回路1に接続されたLED11の主走査方向のエリアのみの反射光データをCCD209から取得する(S40)。点灯回路1の場合、CCD素子番号は、例えば、1〜10、51〜60、101〜110、151〜160、201〜210、である。異常判定部23は、1つのグループのCCD素子が検出した反射光データの平均又は中央値を求め、閾値Aとを比較する(S50)。こうすることで、1つのLED11の不点灯を検出することができる。
1つのグループのCCD素子が検出した反射光データが閾値A以下の場合(S50のYes)、異常判定部23は、CCD監視テーブル24を参照し、異常のある(不点灯の)LED番号を異常検出制御部21に通知する(S60)。異常検出制御部21は、異常のあるLED番号をRAM等のメモリに記憶する。なお、異常のあるLED11は、1つの検出回路に対し複数個あってもよい。
1つのグループのCCD素子が検出した反射光データが閾値A以下でない場合(S50のNo)、異常判定部23は異常なしを異常検出制御部21に通知する。異常検出制御部21は、全ての点灯回路1〜5についてステップS30〜S60の処理を繰り返す(S70)。
全ての点灯回路1〜5について異常判定が終了し、1以上のLEDに異常が検出された場合(S80のYes)、異常検出制御部21は、表示装置(操作パネル)にLED11の異常が検出されたことをメッセージにてユーザに通知する(S90)。また、警告ランプを点灯してもよい。ユーザは、サービスマンに連絡するなど、適切な対応をとることができる。
全ての点灯回路1〜5について異常判定が終了し、1つのLEDにも異常がない場合(S80のNo)、異常検出制御部21は処理を終了し、制御部301が通常の動作(原稿の読み取り)等に移行する(S100)。
以上のように、本実施形態の画像読み取り部200は、点灯回路1〜5と第1キャリッジ206の配線を複雑化することなく、手順Aよりもさらに短時間で、安定領域及び端部領域の1つ又は数個のLED11の異常を、確実に検出することができる。
11 LED
12 LEDアレイ基板
13 設置台
14 対向反射板
15 点灯回路
21 異常検出制御部
22 点灯指示部
23 異常判定部
24 監視CCDテーブル
100 画像形成装置
200 画像読み取り部
201 コンタクトガラス
202 光源ユニット
203 第1ミラー
204 第2ミラー
205 第3ミラー
206 第1キャリッジ
207 第2キャリッジ
208 レンズ
209 CCD
210 白基準板
300 画像形成部
301 制御部
302 画像処理部
303 モータ駆動制御部
304 モータ
305 LED光源駆動部
400 給紙部
特開2007‐150934号公報 特開2009‐10830号公報 特開2007‐243580号公報 特開2002‐320070号公報 特開2008‐199247号公報 特開2008‐172389号公報

Claims (8)

  1. 被読み取り媒体の画像データを生成する画像読み取り装置において、
    直列に接続された複数の発光素子に共通の点灯回路と、
    一つの点灯回路に接続された複数の発光素子を隣接させず、異なる点灯回路に接続された発光素子が隣接するように、直線状に発光素子を配列した光源と、
    被読み取り媒体の載置場所以外に主走査方向に延伸して設けられた、シェーディング補正用の反射手段と、
    前記反射手段が反射した反射光を光電変換する光電変換手段と、
    複数の点灯回路から選択的に1つの点灯回路に点灯指示する点灯指示手段と、
    点灯回路の識別情報に対応づけて、前記光電変換手段が反射光を検出する配列方向のエリア情報が登録されたエリア情報テーブルと、
    前記点灯指示手段に対し、すべての点灯回路に接続された全ての発光素子の点灯を指示し、前記光電変換手段が光電変換した、発光素子の配列方向の少なくとも一部に第2の閾値以下のエリアがあるか否かを判定する異常検出制御手段と
    前記異常検出制御手段が発光素子の配列方向の少なくとも一部に前記第2の閾値以下のエリアがあると判定した場合、前記点灯指示手段に対し1つの点灯回路点灯指示し、点灯回路の識別情報に基づき前記エリア情報テーブルを参照して前記光電変換手段のエリアを特定し、該エリアに入射した反射光の大きさと閾値とを比較して、個別の発光素子に異常があるか否かを判定する異常判定手段と、
    を有することを特徴とする画像読み取り装置。
  2. 前記光源における一つの点灯回路に接続された発光素子の間隔は、前記光電変換手段が1つの発光素子の反射光を光電変換した信号の大きさがピークからゼロになるまでの距離、よりも大きい、ことを特徴とする請求項1記載の画像読み取り装置。
  3. 前記異常判定手段は、当該画像読み取り装置の主電源がオンになった後、被読み取り媒体の画像データを生成する前に、発光素子の異常検出を開始する、
    とを特徴とする請求項1又は2記載の画像読み取り装置。
  4. 前記異常判定手段は、前記光電変換手段が反射光を光電変換する間、
    前記光源を前記反射手段に対し、相対的に移動させ
    とを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の画像読み取り装置。
  5. 前記第2の閾値は、前記閾値よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項1記載の画像読み取り装置。
  6. 前記閾値は、黒基準レベルと同程度の値か又は前記黒基準レベルよりわずかに大きい値である、ことを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の画像読み取り装置。
  7. 請求項1〜6いずれか1項記載の画像読み取り装置と、
    光電変換された信号から生成された画像データをシート部材に形成する画像形成装置と、
    前記シート部材をトレイから画像形成装置に搬送する給紙装置と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  8. 直列に接続された複数の発光素子に共通の点灯回路と、
    一つの点灯回路に接続された複数の発光素子が隣接しないで、異なる点灯回路に接続された発光素子が隣接するように、直線状に発光素子を配列した光源と、
    被読み取り媒体の載置場所以外に主走査方向に延伸して設けられた、シェーディング補正用の反射手段と、
    前記反射手段が反射した反射光を光電変換する光電変換手段と、を有する画像読み取り装置の、光源異常検出方法であって、
    点灯指示手段が、すべての点灯回路に対し、点灯回路に接続された全ての発光素子の点灯を指示するステップと、
    前記光電変換手段が光電変換した、発光素子の配列方向の少なくとも一部に第2の閾値以下のエリアがある場合に、
    前記点灯指示手段が、複数の点灯回路から選択的に1つの点灯回路に点灯指示するステップと、
    前記点灯指示手段が1つの点灯回路に点灯指示した際、
    異常判定手段が、点灯回路の識別情報に対応づけて、前記光電変換手段が反射光を検出する配列方向のエリア情報が登録されたエリア情報テーブルを参照し、前記光電変換手段のエリアを特定し、該エリアに入射した反射光の大きさと閾値とを比較して、個別の発光素子に異常があるか否かを判定するステップと、
    を有することを特徴とする光源異常検出方法。
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