JP5652058B2 - 画像読取装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、被写体の画像を読み取るイメージスキャナ等の画像読取装置（デジタル複合機，デジタル複写機，ファクシミリ装置等の画像形成装置に通信可能に接続された画像読取装置あるいは単体の画像読取装置）、およびその画像読取装置を搭載した画像形成装置に関する。

上記のような画像読取装置では、光源の光照射による被写体からの反射光を光電変換する光電変換素子を有し、光源を点灯させて被写体である原稿の画像面を主走査方向に光走査し、その画像面からの反射光をライン毎に光電変換素子を用いて光電変換し、アナログ画像信号として読み取ることにより、原稿の画像を読み取る画像読取部（画像読取手段）と、その画像読取部によって読み取ったアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換して出力（画像出力）するＡ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ変換手段）とを備えている。

このような画像読取装置として、光電変換素子として密着イメージセンサによる読み取り方式を用いた画像読取部を備えた画像読取装置が既に知られている。密着イメージセンサとしては、センサチップ（単に「チップ」ともいう）を複数個並べて配列し、等倍光学系と組み合わせたＣＩＳ（コンタクトイメージセンサ）がある。ＣＩＳ内のセンサチップとしては、ＣＣＤセンサを用いたもの、ＣＭＯＳセンサを用いたものの大きく２種類に大別される。

近年、装置を小型化できる、光源光量が少なくて済む、等の特徴から、いわゆるＭＦＰ（デジタル複合機）等の高速画像形成が可能な画像形成装置においても、ＣＩＳを使用する画像読取装置を用いるケースが増えてきている。
また、原稿の表面画像読み取り用と裏面画像読取り用に２つの画像読取部を持ち、原稿の表面と裏面の画像を一度に読み取ることが可能な画像読取装置においては、装置の小型化の面から、裏面画像読取り用の画像読取部にＣＩＳを用いるケースが多い。

ところで、画像読取装置の画像読取部にＣＩＳを使用する場合の問題点として、センサチップの温度上昇による黒レベル（光が入らない状態におけるチップの出力レベル）の変化が挙げられる。具体的には、複数ページ（複数枚）の原稿の連続原稿読み取り（以下単に「連続原稿読み取り」ともいう）時に、黒レベルが時間経過と共に変化してしまい、特に冷えた状態から画像読み取りを開始する時ほど、黒レベルの変化が顕著である。

黒レベルの変化による画像品質への影響は、輝度レベルの変化であるが、センサチップを複数配置するマルチチップのＣＩＳでは、影響がより深刻であり、センサチップ間の個体差により黒レベルの変化量がチップ間で不均一なため、各々のチップに相当する画像領域ごとに輝度レベルの段差が生じ、画像品質上、著しい劣化をもたらす。
そこで、ＣＩＳを使用する画像読取装置では、光が入らない状態におけるセンサチップの出力レベルである「黒レベル（黒オフセットレベル）」を検出してメモリに保持しておき、原稿の画像読み取り時に、その黒レベルを原稿からの反射光を入射して得られる信号成分（上記のアナログ画像信号又はデジタル画像信号）のレベルから減算することにより、黒レベル補正（オフセットを除去するオフセット補正）を行うようにしている。

例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサを用いたＣＩＳの場合、複数画素に対して出力バッファを有している構成であるため、出力バッファ単位で黒レベルが変動する。したがって、複数画素に対して共通の黒レベルを減算することで対応可能である。一般的には、有効画素からなる受光部以外に遮光された画素からなるオプティカルブラック（以下「ＯＰＢ」という）部を有しており、このＯＰＢ部に対応する期間であるＯＰＢ期間の出力レベルを黒レベルとして検出してメモリに保持しておき、原稿の画像読み取りの期間である原稿読取期間に、その黒レベルを原稿からの反射光を入射して得られる信号成分のレベルから減算することで黒レベル補正を行っている。

一方、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを用いたＣＩＳの場合、画素単位に出力バッファを有しており、画素単位で黒レベルが変動するため、ＣＣＤセンサのようにＯＰＢ期間の黒レベルを全画素に対して減算することでは、正常な黒レベル補正が行えない。そのため、原稿の画像読み取り前に予め光源を消灯した状態での信号成分レベルを黒レベルとみなして画素単位で検出してメモリに保持しておき、原稿読取期間に、その黒レベルを原稿からの反射光を入射して得られる信号成分のレベルから画素単位で減算することで黒レベル補正を行っている。

このような黒レベル検出処理は、例えばＡＤＦ（自動原稿給送装置）を使用した連続原稿読み取り時には、時間経過と共に黒レベルが変化してしまうため、ページ毎に光源を消灯して黒レベル検出をやり直し、画像劣化を回避できるようにしたものが既に知られている。
しかし、そのようなページ毎に光源を消灯して黒レベル検出をやり直す方法では、生産性（スループット）が上がらないという問題がある。つまり、ＡＤＦを使用した連続原稿読み取り時に、ページ間で行う処理があると、その処理時間が問題となって、生産性を上げられなくなってしまう。また、ページ毎に処理を行う方法では、ページ内での黒レベル変化を補正できないという問題がある。

そこで、例えば特許文献１に見られるようなものが提案されている。
特許文献１には、ＡＤＦを使用した連続原稿読み取り時の生産性を高める目的で、被写体からの反射光を受光可能な受光部と遮光された遮光部とをそれぞれ有する複数のセンサチップからなるＣＩＳにより、ジョブ開始時に受光部および遮光部の黒レベルを検出してメモリに保存し、連続原稿読み取り時のページ間においては、遮光部の黒レベルを検出し、ジョブ開始時との遮光部の黒レベル変化量を求め、受光部の補正は、ジョブ開始時に検出した黒レベルでの補正に加え、遮光部の黒レベル変化量での補正を行う構成について開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載のものでは、被写体からの反射光を受光可能な受光部と遮光された遮光部とをそれぞれ有する複数のセンサチップからなるＣＩＳにより、遮光部の変化量を検出して受光部の黒レベル変化を補正することができるが、上述したページ間での処理が必要であるという問題と、ページ内での黒レベル変化を補正できないという問題は解消できていない。

この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、被写体からの反射光を受光可能な受光部と遮光された遮光部とが形成された複数のチップからなる光電変換素子（ＣＩＳ）を有する画像読取部を備えた画像読取装置において、連続原稿読み取り時のページ間の処理を無くし、且つページ内での黒レベル変化も補正できるようにすることを目的とする。

この発明は、被写体に光を照射する光源と、該光源の光照射による上記被写体からの反射光を受光可能な受光部および遮光された遮光部が形成された複数のチップとからなる光電変換素子を有し、上記光源が点灯された状態で上記被写体を主走査方向に光走査して、該被写体からの反射光を上記光電変換素子を用いて光電変換し、アナログ画像信号として出力することにより、上記被写体の画像を読み取る画像読取手段を備えた画像読取装置であって、上記の目的を達成するため、以下のようにしたことを特徴とする。

この発明による画像読取装置は、上記光源が消灯された状態で上記受光部および上記遮光部の出力レベルを黒レベルとして記憶する記憶手段と、その記憶手段に上記黒レベルが記憶された後、その黒レベルとの比較によって上記遮光部の黒レベルの変化を検出する処理を常時実行し、その処理によって上記遮光部の黒レベルの変化を検出した場合に、その変化を上記記憶手段に記憶された上記黒レベルにフィードバックする黒レベルフィードバック演算を行う黒レベルフィードバック演算処理手段と、上記画像読取手段による被写体の画像読み取り時に、上記受光部および上記遮光部の出力レベルから上記記憶手段に記憶された上記黒レベルを減算する黒レベル補正手段とを設けたものである。
そして、上記黒レベルフィードバック演算処理手段は、上記検出した変化の量に応じて、上記記憶手段に記憶された上記黒レベルに対するフィードバック量を算出し、その黒レベルを上記検出した変化に追従させる。

なお、上記記憶手段を、上記光源が消灯された状態で上記受光部および上記遮光部の出力レベルを画素毎に黒レベルとして記憶する手段とし、上記黒レベル補正手段を、上記画像読取手段による被写体の画像読み取り時に、上記受光部および上記遮光部の出力レベルから上記記憶手段に記憶された上記黒レベルを画素毎に減算する手段とするとよい。

上記黒レベルフィードバック演算処理手段は、上記記憶手段に記憶された上記黒レベルを上記検出した変化に追従させるためのその黒レベルに対するフィードバック量の算出に用いる累積係数の初期値を予め設定された最大値の１／２に設定し、上記検出した変化の量に応じて、上記累積係数の設定を変更して上記フィードバック量を算出し、その累積係数が上記最大値以上の場合には上記記憶手段に記憶された上記黒レベルを増加させ、ゼロ以下の場合には該黒レベルを減少させる処理を繰り返し行うことが望ましい。

さらに、上記黒レベルフィードバック演算処理手段は、上記画像読取手段が上記被写体のカラー画像を読み取って赤色，緑色，青色のアナログ画像信号を出力する場合、赤色，緑色，青色のチャンネル毎に独立に上記黒レベルフィードバック演算を行うとよい。あるいは、赤色，緑色，青色のチャンネル共通に上記黒レベルフィードバック演算を行ってもよい。
さらにまた、上記画像読取手段による読み取り期間中は、上記黒レベルフィードバック演算処理手段による上記遮光部の黒レベルの変化の検出を停止させる検出停止手段を設けるとよい。

この発明による画像形成装置は、上記の画像読取装置を備え、その画像読取装置から出力されるデジタル画像信号に基づいて画像形成を行うようにしたものである。

この発明の画像読取装置によれば、光源が消灯された状態で光電変換素子の各チップに形成されている受光部および遮光部の出力レベルを黒レベルとして記憶した後、その黒レベルとの比較によって上記遮光部の黒レベルの変化を検出する処理を常時実行し、その処理によって上記遮光部の黒レベルの変化を検出した場合に、その変化を上記記憶手段内の上記黒レベルにフィードバックする黒レベルフィードバック演算を行い、画像読取手段による読み取り時に、上記受光部および上記遮光部の出力レベルから上記記憶手段内の上記黒レベルを減算することにより、ＣＩＳのような光電変換素子を有する画像読取部を用いて連続原稿読み取りを行う場合に、ページ間の処理を無くし、且つページ内での黒レベル変化も補正することができ、濃度変動の発生を抑制することができる。
また、この画像読取装置を備えた画像形成装置によれば、高精度の黒レベル補正（オフセット補正）がなされたデジタル画像信号に基づいて画像形成を行えるため、高品質の画像を得ることができる。

この発明の一実施形態である画像読取装置の機構部の構成例を示す図である。 その画像読取装置の制御系の構成例を示すブロック図である。 図１，図２の第２読取部２５の制御系の要部構成例を示すブロック図である。 その第２読取部２５の動作時の各画像データの出力タイミングの一例を示すタイミング図である。 図２の本体制御部１１１内の画像処理ＡＳＩＣによるこの発明に関わる画像処理時の制御信号の出力タイミングの一例を示すタイミング図である。 図２の本体制御部１１１内の画像処理ＡＳＩＣの構成例を示すブロック図である。 図６の黒レベルＦＢ演算部５０６による黒レベルＦＢの演算処理を説明するための概念図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
この発明の実施形態では、複数のセンサチップ（光電変換素子）からなるＣＩＳを用いる画像読取装置における黒レベル補正に際して、以下の特徴を有する。つまり、被写体に光を照射する光源と、その光源の光照射による被写体からの反射光を受光可能な受光部および遮光された遮光部を有する複数のセンサチップとからなるＣＩＳ（光電変換素子）により、光源が消灯された状態で上記受光部および上記遮光部の出力レベルを黒レベルとして検出してメモリに記憶した後、上記遮光部の黒レベル変化を検出し続け、その変化をメモリに格納した黒レベル（黒レベル格納値）にフィードバックする（検出した変化量に応じて黒レベル格納値を変更する）ことを特徴としている。

その特徴について、以下で詳細に解説する。なお、この実施形態では、被写体である被読取原稿（以下単に「原稿」ともいう）を固定の読取装置部に搬送し、所定の速度で搬送しながら原稿の画像読み取りを行う自動原稿給送機能（ＡＤＦ）を有する画像読取装置を使用する例について説明する。

まず、この発明の一実施形態である画像読取装置の構成について、図１および図２を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施形態である画像読取装置の機構部の構成例を示す図である。
図２は、その画像読取装置の制御系の構成例を示すブロック図である。なお、図２では、図示の都合上、図１の第１読取部２０の図示を省略している。

画像読取装置は、原稿束をセットする原稿セット部Ａ、そのセットされた原稿束から１枚毎に原稿を分離して給送する分離給送部Ｂ、それによって給送された原稿を一次突当整合する働きと、整合後の原稿を引き出し搬送する働きのレジスト部Ｃ、それによって搬送される原稿をターンさせて、その読み取り面（片面原稿であれば画像面，両面原稿であれば一方の面である表面）を読み取り側（下方）に向けて搬送するターン部Ｄ、原稿の表面画像をコンタクトガラスの下方より読み取る第１読取搬送部Ｅ、読み取り後の原稿（両面原稿）の裏面画像を読み取る第２読取搬送部Ｆ、表面画像又は両面画像の読み取りが完了した原稿を機外に排出する排紙部Ｇ、読み取り完了後の原稿を積載保持するスタック部Ｈ、これら搬送動作の駆動を行う駆動部１０１〜１０５、一連の動作を制御するコントローラ部１００とから構成されている。

画像読み取りを行う原稿束１をセットするのは、原稿セット部Ａの可動原稿テーブル３を含む原稿テーブル２上であり、ユーザが原稿束１を画像面（両面原稿であれば表面）が上向きの状態でセットする。更に、原稿束１の幅方向（搬送方向と直交する方向）の位置決めを図示しないサイドガイドによって行う。原稿のセットは、セットフィラ４および原稿セットセンサ５により検知され、その検知情報がコントローラ部１００からインタフェース（以下「Ｉ／Ｆ」ともいう）１０７により本体制御部１１１へ送信される。

さらに、原稿テーブル２のテーブル面に設けられた原稿長さ検知センサ３０又は３１（反射型センサ又は原稿１枚でも検知可能なアクチェータ・タイプのセンサが用いられる）により、原稿の搬送方向の長さの概略が判定される。なお、その判定を可能にするため、少なくとも同一原稿サイズの縦か横かを判断可能なセンサ配置が必要となる。
可動原稿テーブル３は、底板上昇モータ１０５により図１に示すａ，ｂ方向に上下動可能な構成になっていて、通常は底板ＨＰセンサ６によって検知されるホームポジション（ＨＰ）に位置している。

その後、原稿がセットされたことをセットフィラ４および原稿セットセンサ５によって検知されると、その検知情報を受けたコントローラ部１００が、底板上昇モータ１０５を正転させて、原稿束１の最上面がピックアップローラ７と接触する位置まで可動原稿テーブル３を上昇させる。
ピックアップローラ７は、ピックアップモータ１０１によりカム機構で図１に示すｃ，ｄ方向に動作すると共に、可動原稿テーブル３が上昇し、可動原稿テーブル３上の原稿上面により押されてｃ方向に上がり、給紙適正位置センサ８により上限が検知可能となっている。

本体操作部１０８上のプリントキーが押下され、その旨がＩ／Ｆ１０６を介して本体制御部１１１へ通知され、その本体制御部１１１からＩ／Ｆ１０７を介してコントローラ部１００へ原稿給紙信号が送信されると、ピックアップローラ７は給紙モータ１０２の正転によりコロが回転駆動し、原稿テーブル２上の数枚（理想的には１枚）の原稿をピックアップする。回転方向は、最上位の原稿を給紙口に搬送（給紙）する方向である。
給紙ベルト９は給紙モータ１０２の正転により給紙方向に駆動され、分離給送部Ｂのリバースローラ１０は給紙モータ１０２の正転により給紙と逆方向に回転駆動され、最上位の原稿とその下の原稿とを分離して、最上位の原稿のみを給紙できる構成となっている。

さらに詳しく説明すると、リバースローラ１０は給紙ベルト９と所定圧で接し、給紙ベルト９と直接接している時、又は原稿１枚を介して接している状態では給紙ベルト９の回動につられて反時計方向に連れ回りし、原稿が万が一２枚以上給紙ベルト９とリバースローラ１０との間に侵入した時には、連れ回り力がトルクリミッタのトルクよりも低くなるように設定されており、リバースローラ１０は本来の駆動方向である時計方向に回転駆動して、余分な原稿を押し戻す働きをし、重送が防止される。

給紙ベルト９とリバースローラ１０との作用によって１枚に分離された原稿は、給紙ベルト９によって更に送られ、レジスト部Ｃの突き当てセンサ１１によって先端が検知され、更に進んで停止しているプルアウトローラ１２に突き当たる。
そのプルアウトローラ１２に突き当たった原稿は、突き当てセンサ１１の検知時点から所定量定められた距離だけ送られ、結果的には、プルアウトローラ１２に所定量撓みを持って押し当てられた状態で給紙モータ１０２を停止させることにより、給紙ベルト９の駆動が停止し、待機状態となる。

このとき、ピックアップモータ１０１を回転させることでピックアップローラ７を原稿上面から退避させ、原稿を給紙ベルト９の搬送力のみで送ることにより、原稿先端は、プルアウトローラ１２の上下ローラ対のニップに進入し、先端の整合（スキュー補正）が行われる。
プルアウトローラ１２は、上記スキュー補正の機能を有すると共に、分離後にスキュー補正された原稿を中間ローラ１４まで搬送するためのローラであり、給紙モータ１０２の逆転により駆動される。また、この時（給紙モータ１０２逆転時）、プルアウトローラ１２と中間ローラ１４は駆動されるが、ピックアップローラ７と給紙ベルト９は駆動されていない。

原稿幅センサ１３は、奥行き方向に複数個並べられ、プルアウトローラ１２により搬送された原稿の搬送方向（副走査方向）に直交する幅方向（主走査方向）のサイズを検知する。
また、原稿の搬送方向の長さは、原稿の先端と後端を突き当てセンサ１１で検知し、その先端検知時点から後端検知時点まで給紙モータ１０２の出力パルスをカウントすることによって検知する。
プルアウトローラ１２および中間ローラ１４の駆動により、レジスト部Ｃからターン部Ｄに原稿が搬送される際には、レジスト部Ｃでの搬送速度を第１読取搬送部Ｅでの搬送速度よりも高速に設定して原稿を第１読取搬送部Ｅへ送り込む処理時間の短縮が図られている。

原稿の先端が読取入口センサ１５によって検出されると、読取入口ローラ１６の上下ローラ対のニップに原稿の先端が進入する前に、原稿搬送速度を読取搬送速度と同速にするために減速を開始すると同時に、読取モータ１０３を正転駆動して読取入口ローラ１６，読取出口ローラ２３，ＣＩＳ出口ローラ２７を駆動する。
原稿の先端をレジストセンサ１７にて検知すると、コントローラ部１００が、所定の搬送距離をかけて減速させ、第１読取部２０による読取位置の手前で一時停止させると共に、本体制御部１１１へＩ／Ｆ１０７を介してレジスト停止信号を送信する。

その後、コントローラ部１００が本体制御部１１１より読取開始信号を受信すると、レジスト停止していた原稿は、第１読取部２０による読取位置に先端が到達するまでに所定の搬送速度に立ち上がるように増速されて搬送される。
そして、読取モータ１０３の出力パルスをカウントすることによって検出された原稿の先端が第１読取部２０による読取位置に到達するタイミングで、コントローラ部１００により本体制御部１１１に対して原稿の第１面（表面）の副走査方向有効画像領域を示すゲート信号の送信が開始され、第１読取部２０による読取位置を原稿の後端が抜けるまで送信される。

片面原稿の画像読み取りを行う場合には、第１読取搬送部Ｅを通過した原稿は第２読取搬送部Ｆの第２読取部２５を経て排紙部Ｇへ搬送される。この際、コントローラ部１００が排紙センサ２４により原稿の先端を検知すると、排紙モータ１０４を正転駆動して排紙ローラ２８を回転させる。また、排紙センサ２４による原稿の先端検知からの排紙モータ１０４の出力パルスをカウントすることにより、原稿の後端が排紙ローラ２８の上下ローラ対のニップから抜ける直前に排紙モータ１０４の駆動速度を減速させて、スタック部Ｈを構成する排紙トレイ２９上に排出される原稿が飛び出さないように制御される。
第１読取ローラ１９は、第１読取部２０における原稿の浮きを抑えると同時に、第１読取部２０におけるシェーディングデータを取得するための基準白部を兼ねるものである。

両面原稿の画像読み取りを行う場合には、コントローラ部１００が排紙センサ２４にて原稿の先端を検知してから読取モータ１０３の出力パルスをカウントすることにより、第２読取部２５による読取位置に原稿先端が到達するタイミングで、コントローラ部１００により本体制御部１１１に対して原稿の第２面（裏面）の副走査方向有効画像領域を示すゲート信号の送信が開始され、第２読取部２５の読取位置を原稿の後端が抜けるまで送信される。
第２読取ローラ２６は、第２読取部２５における原稿の浮きを抑えると同時に、第２読取部２５におけるシェーディングデータを取得するための基準白部を兼ねるものである。

図３は、図１，図２の第２読取部２５の制御系の要部構成例を示すブロック図である。 第２読取部２５は、ＣＩＳによる読み取り方式を用いた画像読取部であるＣＩＳモジュールであり、ＬＥＤアレイ，蛍光灯，又は冷陰極管などからなる照明手段である光源部３００を備えている。

また、主走査方向（原稿幅方向に対応する方向）に並ぶ複数のセンサチップ３０１と、その各センサチップ３０１に個別に接続された複数のアンプ回路３０２とからなる画像読取手段、およびその各アンプ回路３０２に個別に接続された複数のＡ／Ｄコンバータ３０３も備えている。
さらに、出力制御回路３０７，Ｉ／Ｆ回路３０８も備えている。
複数の各センサチップ３０１はそれぞれ、等倍密着イメージセンサと称される光電変換素子と集光レンズとを備えたものである。

この各センサチップ３０１には、被写体である原稿からの反射光を受光可能な受光部と遮光された遮光部（以下「ＯＰＢ（オプティカルブラック）部」ともいう）とが形成されており、受光部と遮光部の信号を出力する。
なお、ＣＩＳモジュールは、原稿の裏面の画像を読み取る際に使用されるケースが多いため、この実施形態では第２読取部２５に使用しているが、第１読取部２０に使用することも勿論できる。

ここで、第２読取部２５による読取位置に原稿が進入するのに先立って、コントローラ部１００から光源部３００に点灯ＯＮ信号が送られる。
これにより、光源部３００が点灯して、その光を原稿の画像面に向けて照射し、その画像面を主走査方向（ライン方向）に光走査する。そして、原稿の画像面で反射された反射光は、各センサチップ３０１においてそれぞれ、集光レンズによって光電変換素子に集光されてライン毎に光電変換され、アナログ画像信号（アナログ画像情報）として読み取られる。

各センサチップ３０１でそれぞれ読み取られたアナログ画像信号は、対応する各アンプ回路３０２によってそれぞれ増幅された後、対応する各Ａ／Ｄコンバータ３０３（Ａ／Ｄ変換手段）によってそれぞれデジタル画像信号（デジタル画像情報）に変換される。
これらデジタル画像信号（以下「画像データ」ともいう）は、出力制御回路３０７によって本体制御部１１１に受入可能なデータ形式に変換された後、Ｉ／Ｆ回路３０８を経由して本体制御部１１１に出力される。

なお、コントローラ部１００からは原稿の先端が第２読取部２５による読取位置に到達するタイミング（そのタイミング以降の画像データが有効データとして扱われる）を知らせるためのタイミング信号や光源部３００の点灯信号、電源等が出力されるようになっている。
また、センサチップ３０１内の受光部と遮光部の画素毎の出力レベルとは、この実施形態においては、対応するＡ／Ｄコンバータ２０３から出力されるデジタル画像信号の対応する信号成分の階調レベルを示すものである。

以下、この実施形態における特徴的な構成について説明する。
図４は、図１，図２の第２読取部２５の動作時の各画像データの出力タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
第２読取部（ＣＩＳモジュール）２５からは、図示していないクロック信号に同期して、例えば図４に示すように、主走査方向の同期信号ＳＬＳＹＮＣ＿Ｎと赤色（Ｒｅｄ），緑色（Ｇｒｅｅｎ），青色（Ｂｌｕｅ）の画像データが本体制御部１１１に出力される。

ここで、図４の読取画素は、原稿からの反射光を受光可能な受光部の各画素の有効期間の出力レベル（階調レベル）を示す画素データ、つまり有効な読み取り画素データに相当する。
非読取画素は、遮光されたＯＰＢ部の各画素の出力レベルを示す画素データや、受光部の各画素の無効期間の出力レベルを示すダミー画素データに相当する。
なお、図４の例は、非読取画素が読取画素の前に出力される場合であるが、第２読取部２５によっては、後ろに出力されてもよい。

この発明に関わる画像処理は、図２の本体制御部１１１の中で行われ、より具体的には画像処理ＡＳＩＣの中で行われている。
図５は、図２の本体制御部１１１内の画像処理ＡＳＩＣによるこの発明に関わる画像処理時の制御信号の出力タイミングの一例を示すタイミングチャートである。なお、図４の「チップ１，２，３・・・」は各センサチップ３０１に相当する。
図６は、上記画像処理ＡＳＩＣの構成例を示すブロック図である。

その図５，図６を参照して、この発明に関わる動作を説明する。なお、その動作は赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）毎に行うが、説明の都合上、そのいずれか１色についてのみ説明する。また、第２読取部２５内の各センサチップ３０１として、ＣＭＯＳセンサ等の画素単位で黒レベルが変動するものを用いることとするが、ＣＣＤセンサ等の複数画素単位（出力バッファ単位）で黒レベルが変動するものを用いることもできる。

コントローラ部１００は、原稿の画像を読み取るジョブの指示を受けた場合に、第２読取部２５の光源部３００を消灯し、ＣＩＳに光が入射されない状態にして、黒レベル検出信号ＢＫＧＡＴＥ＿Ｎを発生させる。それによって、画像処理ＡＳＩＣにおいて、各センサチップ３０１の受光部およびＯＰＢ部の出力レベルを画素毎に黒レベルとして検出し、その黒レベルの値を示す黒レベルデータを画素毎にラインメモリ（記憶手段）である黒レベルメモリ５０４に記憶する（非読取画素および読取画素）。

すなわち、画像処理ＡＳＩＣでは、信号ＢＫＧＡＴＥ＿Ｎがアサートされる（ローレベルになる）と、信号ＢＫＧＡＴＥ＿Ｎが示す各ライン（黒加算ライン）期間に、図６の画素データ加算部５０１が、加算用メモリ５０２を用いて画素毎に画素データが示す出力レベル（センサチップ３０１の対応する出力レベル）の値を加算する。その加算結果の値を示すデータを加算データという。

その後、信号ＢＫＧＡＴＥ＿Ｎがネゲートする（ハイレベルになる）と、信号ＢＫ＿ＬＡＴを１ライン分発生させ（ハイレベルにし）、そのラインにおいて、黒レベル算出部５０３が、画素毎に信号ＢＫＧＡＴＥ＿Ｎのアサート期間中のライン数（アサートライン数）で、加算用メモリ５０２から読み出した加算データが示す加算結果の値を画素毎に除算して平均値を求めて黒レベルの値とし、その値を示す黒レベルデータを黒レベルメモリ５０４に格納する。

次に、第２読取部２５の光源部３００を点灯して、シェーディング補正のための基準白部の読み取りや、原稿の画像読み取りが行われるが、第２読取部２５の出力画像データ（入力データ）が示す画素毎の出力レベルの値から黒レベルメモリ５０４に格納した黒レベルデータが示す黒レベルの値を画素毎に減算した値が真の読み取りレベルの値となるため、その減算つまり黒レベルの補正を黒レベル補正手段である黒補正部５０５が行う。

ここで問題となるのが、第２読取部２５の出力の黒レベルが時間経過と共に変化してしまうことであり、黒レベルフィードバック演算処理手段である黒レベルＦＢ演算部５０６が実行するこの発明に関わる特徴的な黒レベルフィードバック（以下「フィードバック」を「ＦＢ」と略称する）の演算処理について、以下で説明する。
図７は、図６の黒レベルＦＢ演算部５０６による黒レベルＦＢの演算処理（ＦＢ量算出）を説明するための概念図である。

黒レベルＦＢは、図５に示すように、信号ＢＫ＿ＬＡＴがハイレベル時のラインの次のライン（ハイレベルからローレベルに戻った時のライン）であるＦＢラインの１ライン目から行われる。
黒レベルＦＢの演算処理は、黒レベルＦＢ演算部５０６が、ＦＢライン中の各実行ラインにおいて、以下の（１）〜（５）に示すように行う。なお、「ｂｋｆｂ＿ｃｕｎｔ」，「ｂｋｆｂ＿ｒｇｂ」はレジスタ設定値であり、外部からの操作信号（本体操作部１０８上のキー操作等によって発生する信号）によって変更可能に設定することができる。また、黒レベルＦＢメモリ５０７に、センサチップ３０１毎に、＋１フラグ「＊＿＋１」，−１フラグ「＊＿−１」，累積係数「ＣＵＮＴ＿＊」を持っている。「＊」はＲ，Ｇ，Ｂを示しており、実際には＋１フラグ等はＲ，Ｇ，Ｂ毎の３組存在する。

（１）黒レベルＦＢメモリ５０７から＋１フラグ「＊＿＋１」，−１フラグ「＊＿−１」，および累積係数「ＣＵＮＴ＿＊」を読み込む。信号ＢＫ＿ＬＡＴがハイレベルになったライン直後のＦＢラインの１ライン目では、＋１フラグ「＊＿＋１」と−１フラグ「＊＿−１」を“０”にし、図７に示すように、累積係数（図７では追従係数）「ＣＵＮＴ＿＊」の初期値を「ｂｋｆｂ＿ｃｕｎｔ」／２に設定する。この場合、「ＣＵＮＴ＿＊」の移動範囲の最大値は、図７に示すように、「ｂｋｆｂ＿ｃｕｎｔ」となる。

（２）センサチップ３０１毎に黒レベルメモリ５０４から画素毎の黒レベルデータを読み出し、＋１フラグが“１”なら読み出した画素毎の黒レベルデータが示す黒レベルを＋１、−１フラグが“１”なら読み出した画素毎の黒レベルデータが示す黒レベルの値を−１にそれぞれ補正し、その補正後の黒レベルの値を示す黒レベルデータを黒レベルメモリ５０４に書き込む。なお、＋１フラグと−１フラグが両方“１”になっていることはない。

（３）センサチップ３０１毎に以下の計算を行う。
「ＡＤＤ＿＊」＝（ＯＰＢ（０）−ＢＫ（０））＋（ＯＰＢ（１）−ＢＫ（１））＋ ・・・＋（ＯＰＢ（Ｎ）−ＢＫ（Ｎ））
ここで、ＯＰＢ（０），ＯＰＢ（１），・・・ＯＰＢ（Ｎ）は、第２読取部２５の出力画像データが示す画素毎の出力レベルの値のうち、ＯＰＢ部の画素毎の出力レベルの値を示している。また、ＢＫ（０），ＢＫ（１），・・・ＢＫ（Ｎ）は、（２）に示した補正処理を行った後のＯＰＢ部の画素毎の黒レベルデータが示す黒レベルの値を示している。

（４）「ｂｋｆｂ＿ｒｇｂ」＝“０”の時（ＲＧＢ別にＦＢ値を算出してＲＧＢ別に黒レベルにＦＢする時）には、
「ＣＵＮＴ＿＊」＝「ＣＵＮＴ＿＊」＋「ＡＤＤ＿＊」を演算し、
「ＣＵＮＴ＿＊」が「０」又はマイナスの場合には、「ＣＵＮＴ＿＊」＝「ｂｋｆｂ＿ｃｕｎｔ」／２、「＊＿＋１」＝“０”、「＊＿−１」＝“１”を黒ＦＢメモリ５０６に書き込む。
「ＣＵＮＴ＿＊」がプラスの場合には、「ＯＶＥＲ」＝「ＣＵＮＴ＿＊」−「ｂｋｆｂ＿ｃｕｎｔ」を演算する。

そして、「ＯＶＥＲ」が「０」又はプラスの場合は、「ＣＵＮＴ＿＊」＝「ｂｋｆｂ＿ｃｕｎｔ」／２、「＊＿＋１」＝“１”、「＊＿−１」＝“０”を黒レベルＦＢメモリ５０７に書き込み、
「ＯＶＥＲ」がマイナスの場合は、「ＣＵＮＴ＿＊」を保持し、「＊＿＋１」＝“０”、「＊＿−１」＝“０”を黒レベルＦＢメモリ５０７に書き込む。

一方、「ｂｋｆｂ＿ｒｇｂ」＝「１」の時（ＲＧＢの合計でＦＢ値を算出してＲＧＢ共通で黒レベルにＦＢする時）には、
「ＡＤＤ＿Ｇ」＝「ＡＤＤ＿Ｒ」＋「ＡＤＤ＿Ｇ」＋「ＡＤＤ＿Ｂ」
「ＣＵＮＴ＿Ｇ」＝「ＣＵＮＴ＿Ｇ」＋「ＡＤＤ＿Ｇ」を演算し、
「ＣＵＮＴ＿＊」が「０」又はマイナスの場合には、「ＣＵＮＴ＿＊」＝「ｂｋｆｂ＿ｃｕｎｔ」／２、「＊＿＋１」＝“０”、「＊＿−１」＝“１”を黒レベルＦＢメモリ５０７に書き込む。
「ＣＵＮＴ＿＊」がプラスの場合は、「ＯＶＥＲ」＝「ＣＵＮＴ＿＊」−「ｂｋｆｂ＿ｃｕｎｔ」を演算する。
そして、「ＯＶＥＲ」が「０」又はプラスの場合は、「ＣＵＮＴ＿＊」＝「ｂｋｆｂ＿ｃｕｎｔ」／２、「＊＿＋１」＝“１”、「＊＿−１」＝“０”を黒レベルＦＢメモリ５０７に書き込み、
「ＯＶＥＲ」がマイナスの場合は、「ＣＵＮＴ＿＊」を保持し、「＊＿＋１」＝“０”、「＊＿−１」＝“０”を黒レベルＦＢメモリ５０７に書き込む。
（５）上記の（１）〜（４）に示した処理をセンサチップ３０１毎に行う。

なお、上記黒レベルＦＢ演算では、１ラインに１ディジット（ｄｅｇｉｔ）しか変化させられないが、黒レベルの変化に追従するには充分である。
また、黒レベルの値が減算された黒レベルデータへの変化反映が１ライン遅れているが、１ラインの遅れは影響なく、処理の簡易化のためであり、上記の演算方法に限るものではない。

さらに、特に詳細な説明は省略するが、本処理の後段ブロックで、その後の画像処理を容易にするため、図示しないＲＡＭへのライト／リードにより、図４に示した非読取画素を除いて、読取画素のみの画像データにしている。
さらにまた、原稿の画像読み取り期間中は、そのことを示す信号をコントローラ１００が生成して本体制御部１１１へ出力することにより、その本体制御部１１１内のＣＰＵは、原稿の画像読み取り期間中を示す信号の入力期間中は、画像処理ＡＳＩＣによるＯＰＢ部の黒レベル変化の検出を含む黒レベルＦＢの演算処理を停止させる。よって、コントローラ１００および本体制御部１１１が、検出停止手段としての機能を果す。

このように、この実施形態の画像読取装置では、光源が消灯された状態でＳＣＩモジュールの各チップに形成されている受光部およびＯＰＢ部（遮光部）の各画素の出力レベルを黒レベルとして黒レベルメモリに記憶した後、その黒レベルとの比較によって上記ＯＰＢ部の画素（ＯＰＢ画素）の黒レベルの変化を検出する処理を常時実行し、その処理によってＯＰＢ画素の黒レベルの変化を検出した場合に、その変化を黒レベル格納値（黒レベルメモリ内の黒レベル）にフィードバックする黒レベルフィードバック演算を行う。つまり、上記検出した変化の量に応じて、黒レベル格納値に対するフィードバック量を算出し、その黒レベルを上記検出した変化に追従させる（黒レベル格納値を変化量だけ増減させる）。それによって、連続原稿読み取りのジョブ途中での処理（ページ間の処理）を不要にすることができ、生産性を向上することができると共に、ページ内での黒レベル変化も補正でき、濃度変動の発生を抑制することができる。

また、黒レベルフィードバック演算を行う際に、黒レベル格納値を上記検出した変化に追従させるためのその黒レベルに対するフィードバック量の算出に用いる累積係数の初期値を、予め設定された最大値の１／２に設定した後、上記検出した変化の量に応じて、累積係数の設定を変更して上記フィードバック量を算出し、その累積係数が予め設定された最大値以上の場合には黒レベルメモリ内の黒レベルを増加させ、ゼロ以下の場合にはその黒レベルを減少させる処理を繰り返し行うようにすれば、ＯＰＢ画素の画素数や黒画素のノイズ量に合わせ、適切な累積係数の選択が可能となり、黒レベル変化を適切に補正できる。

さらに、ＳＣＩモジュールを用いた画像読取部が原稿のカラー画像を読み取って赤色，緑色，青色のアナログ画像信号を出力するため、赤色，緑色，青色のチャンネル毎に独立に上記黒レベルフィードバック演算を行うか、あるいは赤色，緑色，青色のチャンネル共通に上記黒レベルフィードバック演算を行うことにより、装置の特性に合わせてページ内での黒レベル変化も補正することができる。
さらにまた、ページ内で黒レベルが変化しないような装置においては、ページ内での変化を禁止する方が画像品質が向上するため、原稿の画像読み取り期間中は、ＯＰＢ部の黒レベル変化の検出を停止させることにより、画像品質を向上させることができる。

以上の実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換手段）によって変換されて出力されたデジタル画像信号に対して黒レベル補正および黒レベルＦＢ処理を行うようにしたが、Ａ／Ｄコンバータによって変換される前のアナログ画像信号に対して同様の黒レベル補正および黒レベルＦＢ処理を行うこともできる。この場合、センサチップ内の受光部とＯＰＢ部の出力レベルとは、そのセンサチップから出力されるアナログ画像信号の対応する信号成分の電圧レベルを示すものである。

以上、この発明を画像読取装置に適用した実施形態について説明したが、この発明はこれに限らず、その画像読取装置を搭載したデジタル複写機，ファクシミリ装置，プリンタ等の各種画像形成装置にも適用可能である。それによって、画像形成装置本体が画像読取装置からのＲ，Ｇ，Ｂの画像データ（又は単色の画像データ）を画像形成用のイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の画像データ（又は単色の画像データ）に変換し、可視画像として用紙等の記録媒体に画像形成することができ、高品質の画像を得ることができる。

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、連続原稿読み取り時のページ間の処理を無くし、且つページ内での黒レベル変化も補正することができる。よって、連続原稿読み取り時の各画像データを高画質で且つ高速に出力可能な画像読取装置を提供できる。また、高品質画像を高速画像形成可能な画像形成装置を提供できる。

２０：第１読取部 ２５：第２読取部 ３００：光源部 １００：コントローラ部
１１１：本体制御部 ３０１：センサチップ ３０２：アンプ回路
３０３：Ａ／Ｄコンバータ ３０７：出力制御回路 ３０８：Ｉ／Ｆ回路
５０１：画素データ加算部 ５０２：加算用メモリ ５０３：黒レベル算出部
５０４：黒レベルメモリ ５０５：黒補正部 ５０６：黒レベルＦＢ演算部
５０７：黒レベルＦＢメモリ

特許第４０６５５１５号公報

Claims (7)

1. 被写体に光を照射する光源と、該光源の光照射による前記被写体からの反射光を受光可能な受光部および遮光された遮光部が形成された複数のチップとからなる光電変換素子を有し、前記光源が点灯された状態で前記被写体を主走査方向に光走査して、該被写体からの反射光を前記光電変換素子を用いて光電変換し、アナログ画像信号として出力することにより、前記被写体の画像を読み取る画像読取手段を備えた画像読取装置であって、
   前記光源が消灯された状態で前記受光部および前記遮光部の出力レベルを黒レベルとして記憶する記憶手段と、
   該記憶手段に前記黒レベルが記憶された後、該黒レベルとの比較によって前記遮光部の黒レベルの変化を検出する処理を常時実行し、該処理によって前記遮光部の黒レベルの変化を検出した場合に、該変化を前記記憶手段に記憶された前記黒レベルにフィードバックする黒レベルフィードバック演算を行う黒レベルフィードバック演算処理手段と、
   前記画像読取手段による被写体の画像読み取り時に、前記受光部および前記遮光部の出力レベルから前記記憶手段に記憶された前記黒レベルを減算する黒レベル補正手段とを設け、
   前記黒レベルフィードバック演算処理手段は、前記検出した変化の量に応じて、前記記憶手段に記憶された前記黒レベルに対するフィードバック量を算出し、該黒レベルを前記検出した変化に追従させることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記記憶手段は、前記光源が消灯された状態で前記受光部および前記遮光部の出力レベルを画素毎に黒レベルとして記憶する手段であり、
   前記黒レベル補正手段は、前記画像読取手段による被写体の画像読み取り時に、前記受光部および前記遮光部の出力レベルから前記記憶手段に記憶された前記黒レベルを画素毎に減算する手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像読取装置において、
   前記黒レベルフィードバック演算処理手段は、
   前記記憶手段に記憶された前記黒レベルを前記検出した変化に追従させるための該黒レベルに対するフィードバック量の算出に用いる累積係数の初期値を予め設定された最大値の１／２に設定し、
   前記検出した変化の量に応じて、前記累積係数の設定を変更して前記フィードバック量を算出し、
   該累積係数が前記最大値以上の場合には前記記憶手段に記憶された前記黒レベルを増加させ、ゼロ以下の場合には該黒レベルを減少させる処理を繰り返し行うことを特徴とする画像読取装置。
4. 前記黒レベルフィードバック演算処理手段は、前記画像読取手段が前記被写体のカラー画像を読み取って赤色，緑色，青色のアナログ画像信号を出力するため、赤色，緑色，青色のチャンネル毎に独立に前記黒レベルフィードバック演算を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像読取装置。
5. 前記黒レベルフィードバック演算処理手段は、前記画像読取手段が前記被写体のカラー画像を読み取って赤色，緑色，青色のアナログ画像信号を出力するため、赤色，緑色，青色のチャンネル共通に前記黒レベルフィードバック演算を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像読取装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像読取装置において、
   前記画像読取手段による読み取り期間中は、前記黒レベルフィードバック演算処理手段による前記遮光部の黒レベルの変化の検出を停止させる検出停止手段を設けたことを特徴とする画像読取装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像読取装置を備え、該画像読取装置から出力されるデジタル画像信号に基づいて画像形成を行うようにしたことを特徴とする画像形成装置。

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