JP5906121B2 - 画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、原稿の画像を読取る画像読取装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
画像読取装置は、複写機、ファクシミリ、イメージスキャナとして普及している。画像読取装置は、濃度ムラを低減するためにシェーディング補正を実行する。シェーディング補正では、白色基準部材(以下、シェーディング白板)を読み取ることで補正係数を生成し、この補正係数を使用して画像データを補正する。シェーディング白板は、白色の基準であるため、汚れることはもちろん、ゴミなどの異物が混入したり付着したりすることも許されない。特許文献1によれば、原稿の載置位置を示す原稿セット銘板の裏面を白基準面とし、原稿セット銘板を原稿台に両面テープで張り付けることが記載されている。
特開平3−9661号公報
近年、画像読取装置をさらに小型化することが求められている。画像読取装置を小型化することによって、シェーディング補正の精度が低下する恐れがある。図9(A)および図9(B)を用いてその原因について説明する。図9(A)および図9(B)は従来の装置におけるシェーディング白板の構成を説明する図である。図9(A)において、X軸方向はいわゆる副走査方向であり、Y軸方向は主走査方向である。Z軸方向は原稿台ガラス101に対して垂直な方向である。原稿台ガラス101の左側の端部には、シェーディング白板302´と、その周囲に配置された両面テープ等のシール部材303´と、シェーディング白板302´を密封するための保護シート301´とが設けられている。シール部材303´は、内側が切り欠かれているため、枠状の部材になっている。
シール部材303´は、少し黄色みがかった粘着部材であるため、シェーディング白板302´と比較して、光の反射率が小さい。よって、シール部材303´で光量ロスが発生する。図9(B)が示すように、シェーディング白板302´のX方向の辺の長さL´は、シール部材303´の切り欠きの内寸(X方向の長さ)L1´よりも短く、両者の間には“すきまΔ”が生じてしまう。この“すきまΔ”でも光量ロスが発生していた。
このように、シール部材303´およびすきまΔによる光量ロスによって、シェーディング白板302´の端部付近(シール部材303´付近)では、シェーディング白板302´の中央付近と比べて輝度レベル(白さのレベル)が低下してしまう。つまり、光量ロスの影響をうけるシェーディング白板302´の端部付近では高精度に補正係数を求めることができない。よって、白色基準として使用できる領域がシェーディング白板302´の中央付近の領域に限られてしまう。シェーディング白板302´のX方向の幅を広くすれば、この問題を解決できるが、それではシェーディング白板302´の小型化を達成できない。このように、従来の方法では、シェーディング補正の精度を優先すると小型化が困難となり、一方で小型化を優先するとシェーディング補正の精度が低下してしまう。
そこで、本発明は、シェーディング精度の低下を抑制しつつ、従来製品に比べて白色基準部材の短手方向の幅を狭くすることを可能とした画像読取装置を提供することを目的とする。
本発明によれば、
原稿が載置される透光性を有する原稿台ガラスと、
前記原稿台ガラスに載置された原稿を、前記原稿台ガラスにおける前記原稿が載置された面の反対側の面から読み取る読取手段と、
前記原稿台ガラスの原稿載置面にシール部材を用いて固定される白色基準部材と、を有し、
前記シール部材において原稿台ガラスに当接する面は白色であり、前記白色基準部材の短手方向の端部において、前記白色基準部材と前記シール部材とが重なっていることを特徴とする画像読取装置が提供される。
本発明によれば、シェーディング精度の低下を抑制しつつ、従来製品に比べて白色基準部材の短手方向の幅を狭くすることを可能とした画像読取装置を提供することができる。
画像読取装置の概略断面図 画像処理部のブロック図 白色基準部材の配置と構成を示す図 シール部材の構成を示す断面図 原稿サイズ指標を備えた保護シールを示す図 突き当て部材の配置とすくい取りガイドとの関係を示す図 すくい取りガイドの断面図 副走査輝度プロファイルを示す図 比較例の白色基準部材を示す図
図1を用いて画像読取装置100の概略構成について説明する。原稿台ガラス101は原稿Pが載置される原稿台またはプラテンである。原稿台ガラス101は透光性を有しており、すなわち透明である。枠体102は原稿台ガラス101を支持する支持部材である。走査ユニット103は、原稿の画像を読み取るための照明系、光学系などを有している。ベルト104は走査ユニット103を副走査方向に移動させる。プーリ105はモータ106からの駆動力をベルト104に伝達する。モータ106はプーリ105を回転させることで、ベルト104を回転させる。
走査ユニット103では、キャリッジ枠体107に種々の部品が取り付けられている。照明ユニット108は原稿Pを照明する光源である。反射ミラー109、110、111は原稿Pで拡散した光をCCD113に導く光学部品である。レンズ112は光をCCD113に結像するための光学部品である。CCD113は、入射した光を光電変換して画像信号を出力する光電変換素子である。一般に、CCD113は、主走査方向に受光素子が配置されたラインセンサである。電装基板114はCCD113を駆動する駆動回路を備えた基板である。
原稿台ガラス101の原稿載置面上の端部には、シェーディング補正用の白基準となる白色基準部材が設けられている。白色基準部材は、シェーディング白板302と、シール部材303と、保護シート301とによって構成されている。シェーディング白板302自体を白色基準部材と呼んでもよい。原稿Pの画像を読み取りが指示されると、走査ユニット103は、シェーディング白板302の直下に移動し、シェーディング白板302を読み取ってシェーディング補正用の補正係数を生成する。
画像読取装置100は、不図示の原稿給送装置(ADF)によって流し込まれた原稿の画像を読み取るための、流し読みガラス115を備えている。流し読みガラス115の直下に走査ユニット103は停止し、原稿自体が副走査方向に移動する。原稿は、流し読みガラス115上を通過した後で、傾斜ガイド116によって搬送方向を規制されて、外部に排出される。
本実施形態では、原稿読取位置においてCCDの受光素子が配置された方向に対応する方向を主走査方向とする。そして、流し読みガラス115において原稿が搬送される方向、または、原稿台ガラス101上に載置された原稿を読み取る際に走査ユニット103が移動する方向を副走査方向とする。実質的には主走査方向は副走査方向に直交する。
次に、図2を用いて、シェーディング補正について詳細に説明する。シェーディング補正用の補正係数を生成するために、走査ユニット103は、シェーディング白板302の下方に移動し、シェーディング白板302を読み取る。CCD113が出力する画像信号(DATA)は、画像処理部210のアナログ信号処理部211に入力される。アナログ信号処理部211は、アナログの画像信号に対して感度補正を適用する。感度補正は、CCD113を構成する各受光素子の感度のばらつきを補正する処理のことである。A/D変換部212は、アナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換する。ゲインコントロール部213は、デジタルの画像信号のゲインを制御する。シェーディング補正部214は、シェーディング白板302の読み取り結果に基づき、シェーディング補正用の補正係数を生成する。具体的には、主走査方向の各画素位置のシェーディング白板302の画像信号の値が基準値である所定値になるように、主走査方向の各画素位置に対応させて補正係数を算出する。シェーディング補正部214は、原稿Pの補正係数を用いて画像信号に対してシェーディング補正を行う。トーンコントロール部215は、画像信号の階調特性を補正し、データバッファ216に出力する。データバッファに216に格納された画像信号はプリンタ部217や記憶装置、ホストコンピュータなどに出力される。プリンタ部217は、画像読取装置100によって読み取られた画像を記録材に形成する画像形成手段として機能する。なお、本発明は、画像読取装置100とプリンタ部217とを備えた画像形成装置として実現されてもよい。
次に、図3(A)〜図3(C)および図4を用いて白色基準部材の構成について説明する。図3(A)は原稿台ガラス101と白色基準部材との斜視図である。図3(B)は、白色基準部材の拡大図である。図3(C)はXZ平面で原稿台ガラス101および白色基準部材を切断したときの断面図である。図4はXZ平面でシール部材303を切断したときの断面図である。
図3(A)および図3(B)が示すように、白色基準部材は、原稿台ガラス101の左側端部付近に設けられる。これは、白色基準部材を原稿突き当て部材としても利用するためである。また、白色基準部材を原稿突き当て部材として兼用することで、画像読取装置100の小型化を達成しやすくなる。
シェーディング白板302の反射濃度は、たとえば、0.03〜0.07である。シェーディング白板302の白色面は、原稿台ガラス101の原稿Pが載置される面側(図中の上面側)に対向するように固定される。つまり、シェーディング白板302の白色面は下方向を向いている。シェーディング白板302は、両面テープであるシール部材303によって、原稿台ガラス101上に固定される。
図4が示すように、シール部材303の構造は4層構造である。下から一番目の層は原稿載置面と対向する第1の粘着剤層である。第1の粘着剤層は、透光性を有する粘着剤、たとえば、アクリル系の粘着剤309bで構成されている。二番目の層は粘着剤層の上に配置された白色基材層である。白色基材層は、たとえば、ポリエステル系の白色基材306で構成されている。白色基材306によって、照明ユニット108からの光が反射しやすくなるため、反射光のロスが減少する。白色基材306の特性(白さのレベル)はシェーディング白板302と概ね同等となるように設計されている。シール部材303は、白色基材306が原稿台ガラス101側に来るように、アクリル系の粘着剤309bによって原稿台ガラス101に接着される。本実施例では、三番目の層にポリエステル系の黒色基材307が設けられており、四番目の層に、白色基準部材の外周端部と対向する第2の粘着剤層が存在する。第2の粘着剤層は、たとえば、アクリル系の粘着剤309aにより構成されている。
図3(B)や図3(C)が示すように、シール部材303は、原稿台ガラス101の原稿載置面上に貼付され、中央に切り欠き部を有している。切り欠き部の形状は、たとえば、長方形であるが、これは必須ではない。シェーディング白板302は、シール部材303を介在して原稿載置面上に固定されている。なお、原稿載置面の反対側の面から見ると、シェーディング白板302の一部は、シール部材303の切り欠き部から露出している。シール部材303において原稿台ガラス101に当接する面の色は白色である。走査ユニット103は、原稿載置面の反対側の面からこの切り欠き部を介して白色基準部材を読み取る。
図3(C)が示すように、シール部材303の切り欠き部の短手方向(X方向)の幅L1よりも、シェーディング白板302の短手方向(X方向)の長さLが長い。つまり、シェーディング白板302の外周端部は、アクリル系の粘着剤309aとし接着される。よって、図9で示したようなすきまΔが生じることはない。つまり、シェーディング白板302の短手方向の端部において、すきまなくシェーディング白板302とシール部材303とが接着されている。よって、すきまΔによって生じていた光量ロスは発生しない。なお、シール部材303の外形のX方向の長さL2は、シェーディング白板302のX方向の長さLよりも長くなっている。しかし、L=L2であってもよいし、L>L2であってもよい。これは、L>L1され満たされていれば、L2とは無関係に、すきまΔが生じないからである。
シェーディング白板302の上には保護シート301が設けられている。保護シート301の外形はシェーディング白板302の外形と同等もしくは少し大き目に設定されている。これにより、シェーディング白板302に傷を付くことが抑制され、ゴミ等の異物がシェーディング白板302と原稿台ガラス101との間に侵入することが抑制される。
図5(A)および図5(B)は保護シート301が原稿台ガラス101上に載置された原稿のセット基準(突き当て基準)と原稿サイズのメジャーを兼ねている例を示している。サイズ指標304は、保護シート301を兼ねた主走査方向のサイズ指標である。サイズ指標304は、原稿のサイズの目安となる複数の指標(例:A5、はがき、B5、A4など)を有している。サイズ指標304は、原稿Pの副走査方向のセット基準としても利用される。サイズ指標305は、副走査方向のサイズ指標である。サイズ指標305は、原稿Pの主走査方向のセット基準としても利用される。サイズ指標304の下に、シェーディング白板302とシール部材303が設けられている。
図6(A)は、サイズ指標304とサイズ指標305との交点付近の拡大図である。サイズ指標304の上部には、突き当て凸部308が設けられている。突き当て凸部308は、保護シート301の上から原稿台ガラス101の厚み方向(Z方向)に突出した突き当て部材である。突き当て凸部308の長手方向(Y方向)は画像読取装置100の主走査方向(Y方向)と平行であり、突き当て凸部308の短手方向(X方向)は画像読取装置100の副走査方向と平行である。原稿Pが突き当て凸部308に突き当てられることで、突き当て凸部308が原稿Pを所定位置に位置決めする。このように、突き当て凸部308は、原稿台ガラス101上に載置された原稿Pのセット基準(突き当て基準)となる。突き当て凸部308は、保護シート301の原稿セット基準となる面と同面になるように、保護シート301上に接着固定されている。
図6(B)は、突き当て凸部308付近のC−C断面図である。図6(B)が示すように、原稿台ガラス101の上面から保護シート301までの高さは、tである。一方で、原稿台ガラス101の上面から突き当て凸部308までの高さはTである(T>t)。突き当て凸部308を設けることで、突き当て部の高さが高くなり、原稿のセット性(突き当て性)が向上している。
突き当て凸部308の長手方向(Y方向)の長さは、サイズ指標304に表示された複数の指標が表す原稿サイズのうちで最小サイズ(例:A5やはがきなど)の原稿の走査方向の長さよりも短くなるように設計している。突き当て凸部308の短手方向(Y方向)の幅は、サイズ指標304の幅よりも狭い。さらに、突き当て凸部308は、原稿セット基準面(突き当て基準面)側に寄せてサイズ指標304上に固定されている。突き当て凸部308の主走査方向の長さを、最小の原稿サイズの長さよりも短くしている理由は、サイズ指標304(保護シート301)上に印刷されている文字や目盛などの視認性を損なわないようにするためである。換言すれば、複数の指標は、保護シート301の表面のうち突き当て凸部308と重ならない位置に印刷されているといえる。これにより、文字や目盛を小さくする必要性を低減し、文字や目盛が突き当て凸部308に隠れてしまうといった課題も解消できる。突き当て凸部308の副走査方向の幅をサイズ指標304の幅よりも狭くした理由は、突き当て凸部308とすくい取りガイド117とが干渉しないようにするためである。
図7は、すくい取りガイド付近の断面図である。すくい取りガイド117は、傾斜ガイド116とともに、原稿の搬送方向を規制する部材である。すくい取りガイド117を高さ方向で逃がす構成にしてしまうと、画像読取装置100が大型化してしまう。よって、突き当て凸部308の副走査方向の幅をサイズ指標304の幅よりも狭くし、かつ、原稿セット基準面側に寄せて配置することで、画像読取装置100を小型化しやすくなる。
本実施形態において、シール部材303の白色基材306の特性(白さのレベル)がシェーディング白板302の特性と概ね同等と説明したが、これに限るものではない。シール部材303の白色基材306の反射濃度は、反射濃度計にて0.15以下であれば、シェーディング補正の精度を十分に維持できるからである。本実施形態においては、突き当て凸部308を保護シート301と別部材で構成したが、突き当て凸部308を保護シート301と一体的に成形してもよい。
図8を用いて本実施形態の白色基準部材の副走査輝度プロファイルと、従来の白色基準部材の副走査輝度プロファイルとを比較する。図8において、縦軸は、走査ユニット103でシェーディング白板302の主走査方向の所定位置(本実施形態では略中央付近)を読み取った画像の輝度レベルを示している。横軸は副走査位置を示している。つまり、走査ユニット103を図3(C)の幅L2で示す範囲にわたって移動させながら、シェーディング白板302を読み取って得られた輝度データがプロットされている。実線は、本実施形態の輝度レベルを示し、破線は、すきまΔが生じる比較例の輝度レベルを示している。
図9に示した比較例ではシール部材303´が黄色みがかった粘着部材であるため、光量ロスが発生していた。シール部材303´を読み取ったときの輝度レベルは、図8において、Y1である。これに対して、本実施形態のシール部材303はシェーディング白板302と概ね同等の反射濃度を有する白色基材306を有している。これにより、本実施形態のシール部材303の輝度レベルはY2に向上している。このように、光量ロスが減ることで、輝度レベルがY1からY2に上がっている。
図9が示すように、比較例の構成では、シェーディング白板302´とシール部材303´との間に“すきまΔ”が存在している。この部分で反射してCCD113に入射する光がほとんどないため、比較例では光量が大きくロスしてしまっている。これは、図8において、ΔYで示した部分である。
CCD113に入射する光には、読取対象物から直接反射して来る光以外にその周囲から反射して入ってくる光(照り返し)が含まれるからである。したがって、“すきまΔ”の近傍では、“すきまΔ”からの照り返しが少ないことに起因して輝度レベルがW2部分の輝度レベルより低下している。
これに対して、本実施形態では、シェーディング白板302をシール部材303上に重ね合わせることで、すきまΔを無くしている。よって、この部分での光量ロスがほとんど発生しない。さらに、本実施形態のシール部材303はシェーディング白板302と概ね同等の反射濃度を有するものを使用し、シール部材の輝度レベルを向上させている。これらのことにより、シェーディング白板302以外からの照り返しの光量を向上することができる。
これらのことにより、本実施形態の構成ではシェーディング白板302の端部付近の輝度レベルがY3からY4へと向上している。さらに、シェーディング白板302の中央付近のシェーディング補正に使用可能な有効領域もW2からW1へと広がっている。このように、本願発明では、シェーディング補正に使用可能な有効領域を拡大できるため、シェーディング補正の精度を維持しつつ、シェーディング白板302の小型化と画像読取装置100の小型化を達成できる。
有効領域Wとして所定幅が必要な理由を説明する。走査ユニット103を所定のシェーディング位置(本実施形態の場合、シェーディング白板302の副走査方向中央部)に停止させるためには、走査ユニット103の位置を検知するための位置センサー(不図示)が必要となる。そのセンサーの検知誤差や介在する部品のばらつき(公差)などによって、走査ユニット103の停止位置にはばらつきが生じうる。この停止位置のばらつきを考慮して、シェーディング補正に使用できる領域Wを十分な幅で確保する必要がある(本実施形態の場合、Wはたとえば約4mmである)。
このように、シェーディング白板302の外側にある“すきまΔ”や“シール部材303”の輝度レベルがシェーディング白板302の端部の輝度レベルに影響を及ぼす。これは、CCD113に入射する光には、読取対象物から直接反射して来る光以外にその周囲から反射して入ってくる光(照り返し)が含まれるからである。よって、本実施形態では、すきまΔを無くすとともに、シェーディング白板302に隣接するシール部材303として、反射濃度がシェーディング白板302に近いものを使用する。これにより、シェーディング補正の精度を維持する上で効果的である。
本実施形態においては、シェーディング白板302とシール部材303との間に生じうるすきまのうち、副走査方向の両端に生じるすきまを取り上げた。主走査方向の両端に生じるすきまについては、シェーディング補正に与える影響が小さいため、このすきまを無くすことは必須ではない。ただし、シェーディング白板302と原稿台ガラス101との間にゴミが侵入することを抑制する観点からは、主走査方向の両端においてもすきまを無くした方が好ましい。
本実施形態では、すきまΔを無くすことと、シール部材303を白色基材で構成することで、光量ロスを削減した。しかし、一方のみを採用してもよい。すきまΔを無くすだけで十分に光量ロスを削減できるのであれば、シール部材303としてより安価な両面テープを採用できる。一方、シール部材303を白色基材で構成するだけで十分に光量ロスを削減できるのであれば、すきまΔは存在してもよい。

Claims (11)

  1. 原稿が載置される透光性を有する原稿台ガラスと、
    前記原稿台ガラスに載置された原稿を、前記原稿台ガラスにおける前記原稿が載置された面の反対側の面から読み取る読取手段と、
    前記原稿台ガラスの原稿載置面にシール部材を用いて固定される白色基準部材と、を有し、
    前記シール部材において原稿台ガラスに当接する面は白色であり、前記白色基準部材の短手方向の端部において、前記白色基準部材と前記シール部材とが重なっていることを特徴とする画像読取装置。
  2. 前記シール部材は、中央に切り欠き部を有し、
    前記白色基準部材は、前記シール部材を介在して前記原稿台ガラスの原稿載置面に固定されており、
    前記読取手段は、前記原稿台ガラスにおける前記原稿載置面の反対側の面から前記切り欠き部を介して前記白色基準部材を読み取るように構成されており、
    前記シール部材は、
    前記原稿載置面と対向する第1の粘着剤層と、
    前記第1の粘着剤層の上に配置された白色基材層と
    前記白色基準部材の外周端部と対向する第2の粘着剤層と
    を有し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。
  3. 前記第1の粘着剤層は、透光性を有する粘着剤により構成されていることを特徴とする請求項2に記載の画像読取装置。
  4. 前記シール部材の切り欠き部の短手方向の長さよりも、前記白色基準部材の短手方向の長さが長いことを特徴とする請求項2または3に記載の画像読取装置。
  5. 前記白色基準部材の上に当該白色基準部材を保護する保護シートをさらに有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の画像読取装置。
  6. 前記保護シートは、
    前記原稿台ガラスに載置される原稿のサイズの目安となる複数の指標と、
    前記原稿台ガラスの厚み方向に突出した突き当て部材であって、原稿が突き当てられることで当該原稿を所定位置に位置決めする突き当て部材と
    を有し、
    前記突き当て部材の長手方向は前記画像読取装置の主走査方向と平行であり、前記突き当て部材の短手方向は前記画像読取装置の副走査方向と平行であり、前記突き当て部材の短手方向の幅は、前記保護シートの短手方向の幅よりも狭いことを特徴とする請求項5に記載の画像読取装置。
  7. 前記複数の指標は、前記保護シートの表面のうち前記突き当て部材と重ならない位置に印刷されていることを特徴とする請求項6に記載の画像読取装置。
  8. 前記突き当て部材の長手方向の長さは、前記複数の指標が表す原稿サイズのうちで最小サイズの原稿の走査方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項6または7に記載の画像読取装置。
  9. 前記シール部材は、中央に切り欠き部を有し、
    前記白色基準部材は、前記シール部材を介在して前記原稿台ガラスの原稿載置面に固定されており、
    前記読取手段は、前記原稿台ガラスにおける前記原稿載置面の反対側の面から前記切り欠き部を介して前記白色基準部材を読み取るように構成されており、
    前記シール部材は、
    前記原稿載置面と対向する第1の粘着剤層と、
    前記第1の粘着剤層の上に配置された白色基材層と
    を有し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。
  10. 前記白色基準部材の短手方向の長さは、前記シール部材の中央に設けられた切り欠き部の短手方向の長さよりも長く、前記白色基準部材の外周端部が前記シール部材に接着し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。
  11. 請求項1ないし10のいずれか1項に記載された画像読取装置と、
    前記画像読取装置によって読み取られた画像を記録材に形成する画像形成手段と
    を有することを特徴とする画像形成装置。
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