以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、複合機(MFP:Multi Function Peripheral)としての画像形成装置を例として説明する。本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真方式による画像形成装置であり、撮像対象となる原稿を読取る画像読取装置を備える。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る画像形成装置1は、一般的なサーバやPC(Personal Computer)等の情報処理端末と同様の構成に加えて、画像形成を実行するエンジンを有する。即ち、本実施形態に係る画像形成装置1は、CPU(Central Processing Unit)10、RAM(Random Access Memory)11、ROM(ReA/D Only Memory)12、エンジン13、HDD(Hard Disk Drive)14及びI/F15がバス18を介して接続されている。また、I/F15にはLCD(Liquid Crystal Display)16及び操作部17が接続されている。
CPU10は演算手段であり、画像形成装置1全体の動作を制御する。RAM11は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、CPU10が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ROM12は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。エンジン13は、画像形成装置1において実際に画像形成を実行する機構である。
HDD14は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、OS(Operating System)や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納されている。I/F15は、バス18と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。LCD16は、ユーザが画像形成装置1の状態を確認するための視覚的ユーザインターフェースである。操作部17は、キーボードやマウス等、ユーザが画像形成装置1に情報を入力するためのユーザインターフェースである。
このようなハードウェア構成において、ROM12やHDD14若しくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納されたプログラムがRAM11に読み出され、CPU10の制御に従って動作することにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、本実施形態に係る画像形成装置1の機能を実現する機能ブロックが構成される。
次に、図2を参照して、本実施形態に係る画像形成装置の機能構成について説明する。図2は、本実施形態に係る画像形成装置の機能構成を示すブロック図である。図2に示すように、本実施形態に係る画像形成装置1は、コントローラ20、ADF(Auto Documennt Feeder:原稿自動搬送装置)21、スキャナユニット22、排紙トレイ23、ディスプレイパネル24、給紙テーブル25、プリントエンジン26、排紙トレイ27及びネットワークI/F28を有する。ADF21、スキャナユニット22、及び排紙トレイ23を総称して画像読取装置100という。
また、コントローラ20は、主制御部30、エンジン制御部31、入出力制御部32、画像処理部33及び操作表示制御部34を有する。図2に示すように、本実施形態に係る画像形成装置1は、スキャナユニット22、プリントエンジン26を有する複合機として構成されている。尚、図2においては、電気的接続を実線の矢印で示しており、用紙の流れを破線の矢印で示している。
ディスプレイパネル24は、画像形成装置1の状態を視覚的に表示する出力インターフェースであると共に、タッチパネルとしてユーザが画像形成装置1を直接操作し若しくは画像形成装置1に対して情報を入力する際の入力インターフェース(操作部)でもある。ネットワークI/F28は、画像形成装置1がネットワークを介して他の機器と通信するためのインターフェースであり、Ethernet(登録商標)やUSB(Universal Serial Bus)インターフェースが用いられる。
コントローラ20は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成される。具体的には、ROM12や不揮発性メモリ並びにHDD14や光学ディスク等の不揮発性記録媒体に格納されたファームウェア等の制御プログラムが、RAM11等の揮発性メモリ(以下、メモリ)にロードされ、CPU10の制御に従って構成されるソフトウェア制御部と集積回路などのハードウェアとによってコントローラ20が構成される。コントローラ20は、画像形成装置1全体を制御する制御部として機能する。
主制御部30は、コントローラ20に含まれる各部を制御する役割を担い、コントローラ20の各部に命令を与える。エンジン制御部31は、プリントエンジン26やスキャナユニット22等を制御若しくは駆動する駆動手段としての役割を担う。
入出力制御部32は、ネットワークI/F28を介して入力される信号や命令を主制御部30に入力する。また、主制御部30は、入出力制御部32を制御し、ネットワークI/F28を介して他の機器にアクセスする。
画像処理部33は、主制御部30の制御に従い、入力された印刷ジョブに含まれる印刷情報に基づいて描画情報を生成する。この描画情報とは、画像形成部であるプリントエンジン26が画像形成動作において形成すべき画像を描画するための情報である。また、印刷ジョブに含まれる印刷情報とは、PC等の情報処理装置にインストールされたプリンタドライバによって画像形成装置1が認識可能な形式に変換された画像情報である。操作表示制御部34は、ディスプレイパネル24に情報表示を行い若しくはディスプレイパネル24を介して入力された情報を主制御部30に通知する。
画像形成装置1がプリンタとして動作する場合は、まず、入出力制御部32がネットワークI/F28を介して印刷ジョブを受信する。入出力制御部32は、受信した印刷ジョブを主制御部30に転送する。主制御部30は、印刷ジョブを受信すると、画像処理部33を制御して、印刷ジョブに含まれる印刷情報に基づいて描画情報を生成させる。
画像処理部33によって描画情報が生成されると、エンジン制御部31は、生成された描画情報に基づき、給紙テーブル25から搬送される用紙に対して画像形成を実行する。即ち、プリントエンジン26が画像形成部として機能する。プリントエンジン26によって画像形成が施された文書は排紙トレイ27に排紙される。
画像形成装置1がスキャナとして動作する場合は、ユーザによるディスプレイパネル24の操作若しくはネットワークI/F28を介して外部のPC等から入力されるスキャン実行指示に応じて、操作表示制御部34若しくは入出力制御部32が主制御部30にスキャン実行信号を転送する。主制御部30は、受信したスキャン実行信号に基づき、エンジン制御部31を制御する。
エンジン制御部31は、ADF21を駆動し、ADF21にセットされた撮像対象原稿(以下「原稿」と略記する)をスキャナユニット22に搬送する。また、エンジン制御部31は、スキャナユニット22を駆動し、ADF21から搬送される原稿を撮像する。また、ADF21に原稿がセットされておらず、スキャナユニット22に直接原稿がセットされた場合、スキャナユニット22は、エンジン制御部31の制御に従い、セットされた原稿を撮像する。即ち、スキャナユニット22が原稿読取部として動作する。
撮像動作においては、スキャナユニット22に含まれる撮像素子が原稿を光学的に走査し、光学情報に基づいて生成された撮像情報が生成される。エンジン制御部31は、スキャナユニット22が生成した撮像情報を画像処理部33に転送する。画像処理部33は、主制御部30の制御に従い、エンジン制御部31から受信した撮像情報に基づき画像情報を生成する。
画像処理部33によって生成された画像情報は、ユーザの指示に応じてそのままHDD14等に格納され若しくは入出力制御部32及びネットワークI/F28を介して外部の装置に送信される。
また、画像形成装置1が複写機として動作する場合は、エンジン制御部31がスキャナユニット22から受信した撮像情報若しくは画像処理部33が生成した画像情報に基づき、画像処理部33が描画情報を生成する。その描画情報に基づいてプリンタ動作の場合と同様に、エンジン制御部31がプリントエンジン26を駆動する。
次に、図3を参照して、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成について説明する。図3は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
図3に示すように、画像形成装置1は画像読取装置100と、給紙部200と、画像形成部300とを備えている。
給紙部200は、用紙サイズの異なる記録紙を収納する給紙カセット221,222と、給紙カセット221,222に収納された記録紙を画像形成部300の画像形成位置まで搬送する各種ローラからなる給紙手段223とを有している。
画像形成部300は、露光装置331と、感光体ドラム332と、現像装置333と、転写ベルト334と、定着装置335とを備えている。画像形成部300は、画像読取装置100内部の読取部により読取られた原稿の画像データに基づいて、露光装置331により感光体ドラム332を露光して感光体ドラム332に潜像を形成し、現像装置333により感光体ドラム332に異なる色のトナーを供給して現像するようになっている。そして、画像形成部300は、転写ベルト334により感光体ドラム332に現像された像を給紙部200から供給された記録紙に転写した後、定着装置335により記録紙に転写されたトナー画像のトナーを溶融して、記録紙にカラー画像を定着するようになっている。
画像読取装置100は、被読取原稿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画像読取を行う装置である。その基本的な構成及び機能について、図4及び図5を基に説明する。図4は、画像読取装置の構成を示す図である。また図5は、画像読取装置の制御系の構成を示すブロック図である。
図4及び図5に示すように、画像読取装置100は、大きくは、読取原稿束をセットする原稿セット部A、セットされた原稿束から一枚毎原稿を分離して給送する分離給送部B、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、搬送される原稿をターンさせて、原稿面を読取り側(下方)に向けて搬送するターン部D、原稿の一方の面(以下「表面」という)の画像を、コンタクトガラスの下方より読取を行わせる第一読取搬送部E、原稿の他方の面(以下「裏面」という)の画像を読取る第二読取搬送部F、表裏の読取が完了した原稿を機外に排出する排紙部G、読取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190、及び一連の動作を制御するコントローラ180を含んで構成される。分離給送部B、第一読取搬送部E、第二読取搬送部F、及び排紙部Gが原稿搬送部に相当する。
駆動部190には、図5に示すように、ピックアップモータ191、給紙モータ192、読取モータ193、排紙モータ194、及び底板上昇モータ195が含まれる。また、コントローラ180には、RTC(Real Time Clock)105が接続される。RTC105は、後述する第2読取部125に含まれる光源の点灯開始からの経過時間を計測するために用いられる。つまり、RTC105が時間計測部に相当する。
読取を行う原稿101の束セットするのは、可動原稿テーブル103を含む原稿テーブル102上で、原稿101の表面を上向きの状態でセットする。更に原稿101の幅方向を図示しないサイドガイドによって搬送方向と一致する方向に位置決めを行う。原稿101のセットはセットフィラー104、セットセンサ(図示を省略)により検知され、エンジン制御部31を介して主制御部30に送信される。なお、画像読取装置100のコントローラ180に画像読取装置100の制御を行う機能を担わせたときには、主制御部30ではなくコントローラ180に上記検知信号を出力してもよい。
更に原稿テーブル面に設けられた原稿長さ検知センサ130又は131(反射型センサ又は、原稿が1枚にても検知可能なアクチェーター・タイプのセンサが用いられる)により原稿の搬送方向長さの概略が判定される。原稿長さ検知センサに代えて、同一原稿サイズの縦か横かを判断可能なセンサを配置してもよい。
可動原稿テーブル103は底板上昇モータ195により、図4に示すa、b方向に上下動可能な構成になっている。そして、原稿がセットされた事を前記セットフィラー104及びセットセンサが検知すると、底板上昇モータ195を正転させて原稿束の最上面がピックアップローラ107と接触するように可動原稿テーブル103を上昇させる。ピックアップローラ107はカム機構を有し、ピックアップモータ191により図4に示すc、d方向に動作する。これと共に、可動原稿テーブル103が上昇し、可動原稿テーブル103上の原稿上面により押されてc方向に上がり、テーブル給紙適正位置センサ108により上限が検知可能となる。
操作部17よりプリントキーが押下され、主制御部30からエンジン制御部31を介して画像読取装置100に原稿給紙信号が送信されると、ピックアップローラ107は給紙モータ192の正転によりコロが回転駆動し、原稿テーブル102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する方向である。
給紙ベルト109は、給紙モータ192の正転により給紙方向に駆動され、リバースローラ110は給紙モータ192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110は給紙ベルト109と所定圧で接し、給紙ベルト109と直接接している状態、又は1枚の原稿を介して接している状態では給紙ベルト109の回転につられて反時計方向に回り、万が一、2枚以上の原稿が給紙ベルト109とリバースローラ110との間に侵入すると連れ回り力がトルクリミッター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110は本来の駆動方向である時計方向に回転し、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109とリバースローラ110との作用により1枚に分離された原稿101は給紙ベルト109によって更に送られ、突き当てセンサ111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112に突き当たる、その後、上述の突き当てセンサ111の検知から所定量定められた距離送られ、結果的には、プルアウトローラ112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192を停止させることにより、給紙ベルト109の駆動が停止する。この時、ピックアップモータ191を回転させることでピックアップローラ107を原稿上面から退避させ、原稿101を給紙ベルト109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112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112は、前記スキュー補正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114まで搬送するためのローラで、給紙モータ192の逆転により駆動される。またこの時(給紙モータ192逆転時)、プルアウトローラ112と中間ローラ114は駆動されるが、ピックアップローラ107と給紙ベルト109は駆動されていない。
原稿幅センサ113は主走査方向に複数個並べられ、プルアウトローラ112により搬送された原稿の主走査方向のサイズ(原稿幅サイズ)を検知する。また、原稿の搬送方向の長さは原稿の先端後端を突き当てセンサ111で読取ることによりモータパルスから原稿の長さを検知する。
プルアウトローラ112及び中間ローラ114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読取部へ送り込む処理時間の短縮が図られている。原稿先端が読取入口センサ115により検出されると、読取入口ローラ116の上下ローラ対のニップに原稿先端が進入前に、原稿搬送速度を読取搬送速度と同速にする為に減速を開始すると同時に、読取モータ193を正転駆動して読取入口ローラ116、読取出口ローラ123、出口ローラ127を駆動する。原稿101の先端をレジストセンサ117にて検知すると、所定の搬送距離をかけて減速し、第1読取部120の手前で一時停止すると共に、主制御部30にエンジン制御部31を介してレジスト停止信号を送信する。
続いて主制御部30より読取り開始信号を受信すると、一時停止していた原稿101は、第1読取部120の読取位置に原稿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。読取モータ193のパルスカウントにより検出された原稿先端が読取部に到達するタイミングで、主制御部30に対して第1面の副走査方向有効画像領域を示すゲート信号が、第1読取部120を原稿後端が抜けるまで送信される。
片面原稿読取りの場合には、読取搬送部Eを通過した原稿は第2読取部125を経て排紙部Gへ搬送される。この際、排紙センサ124により原稿の先端を検知すると、排紙モータ194を正転駆動して排紙ローラ128を反時計方向に回転させる。また、排紙センサ124による原稿の先端検知からの排紙モータパルスカウントにより、原稿後端が排紙ローラ128の上下ローラ対のニップから抜ける直前に排紙モータ駆動速度を減速させて、排紙トレイ23上に排出される原稿が飛び出さない様に制御される。
両面原稿読取りの場合には、排紙センサ124にて原稿先端を検知してから読取モータ193のパルスカウントにより第2読取部125に原稿先端が到達するタイミングで第2読取部125に対して主制御部30から副走査方向の有効画像領域を示すゲート信号が第2読取部125を原稿後端が抜けるまで送信される。第2読取ローラ126は第2読取部125における原稿の浮きを抑えると同時に、第2読取部125におけるシェーディングデータを取得する為の白基準部材170を兼ねるものである。この白基準部材170が濃度基準となる。
次に図6乃至図8に基づいて、第2読取部125の構成について説明する。図6は、第2読取部の電気回路の要部を示す図である。図7は、第2読取部の構成部品を示す図である。図8は、第2読取部に含まれるLEDの配置位置を示す図である。
図6に示すように、第2読取部125は、光源部250、イメージセンサ251、アンプ回路252、アナログデジタルコンバータ(以下「A/Dコンバータ」という)253、黒補正部254、白補正部255、画像処理部256、フレームメモリ257、出力制御回路258、及びインターフェース回路(以下「I/F回路」と記す)259を含む。
光源部250は、点光源としてのLED2501及び導光部2502を含む(図7参照)。このLED2501が発光部に相当する。詳細は後述する。
イメージセンサ251は、光電変換素子を含むセンサチップ2511を主走査方向に沿って配列したラインセンサとして構成される。センサチップ2511は、等倍密着イメージセンサ(CIS:Contact Image Sensor)と称される光電変換素子と集光レンズとを具備するものである。光電変換素子は、CCD(Charge Coupled Device)でも、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)でもよい。ラインセンサ上に並べて配列された光電変換素子は、原稿や濃度基準部材からの反射光を、原稿や濃度基準部材の主走査方向全範囲にわたって受光して光量に応じた電気信号を出力するものである。よって光電変換素子が、光電変換部に相当する。集光レンズはLED2501から照射された光が光電変換部に入射する光路において、光の集光状態を調整するものである。アンプ回路252及びA/Dコンバータ253はセンサチップ2511と同数備え、センサチップ2511、アンプ回路252、及びA/Dコンバータ253の順に直列に接続される。センサチップ2511から出力されるアナログ信号はアンプ回路252で増幅され、A/Dコンバータ253において、デジタル信号に変換される。
A/Dコンバータ253から出力される信号には、信号成分以外に黒オフセットレベルがある。黒補正部254は、光源部250の消灯時におけるイメージセンサ251からの出力を基に、黒オフセットレベルを補正するための黒シェーディングデータを生成し、その黒シェーディングデータを用いて、イメージセンサ251が原稿を読取って得た出力に対して黒オフセットレベル相当の信号を除去する補正(以下「黒補正」という)を行う。すなわち、光源部250の消灯時の照度が、オフセット補正の濃度基準となる。
白補正部255は、光源部250の主走査方向ムラやイメージセンサ251の感度不均一による画像データへの影響の除去をするために、白基準部材170(第2読み取りローラ126が白基準部材を兼ねる)を読取って得た出力を基に白シェーディングデータを生成し、その白シェーディングデータを用いて、黒補正後の出力に対し、白補正を行う。
コントローラ180は、光源部250に点灯信号を出力すると同時に、RTC105に計時開始信号を出力する。RTC105は、点灯開始からの経過時間を計測し、その結果を黒補正部254及び白補正部255に出力する。黒補正部254及び白補正部255は、取得した経過時間と、黒シェーディングデータ及び白シェーディングデータの再生成の要否を判断するために設定された許容時間とを比較し、必要に応じて、黒シェーディングデータ及び白シェーディングデータの再生成を行う。許容時間のうち、黒シェーディングデータの再生成の要否に判断される閾値を黒補正許容時間といい、白シェーディングデータの再生成の要否に判断される閾値を白補正許容時間という。上記許容時間は、原稿幅サイズに応じて変更してもよい。この場合、黒補正部254及び白補正部255は原稿幅センサ113の検知結果を、コントローラ180を介して取得し、その検知結果を基に、原稿幅に応じた黒補正許容時間及び白補正許容時間を決定してもよい。
黒補正、白補正などを施した後、画像処理部256においてその他種々の画像処理がなされた信号は、画像データとしてフレームメモリ257に一時的に格納される。その後、フレームメモリ257に格納された画像データは、出力制御回路258によって主制御部30に受入可能なデータ形式に変換された後、I/F回路259を経由してエンジン制御部31を介して主制御部30に出力される。
上述した第2読取部125の動作は、コントローラ180により統括的に制御される。例えば、コントローラ180は、原稿101の先端が第2読取部125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、イメージセンサ251の各センサチップ2511を駆動するためのタイミング信号、光源部250の点灯信号などを出力して、第2読取部125の動作を制御する。また、第2読取部125への電源供給は、コントローラ180の制御のもとで行われる。
図7に示すように、第2読取部125に含まれる光源部250は、発光部としてのLED2501と、LED2501から放射される光を照射方向に導く導光部2502と、を含んで形成される。本実施形態では、発光部として発光素子を用いたが、可視光を発するものであれば、発光素子に限定されない。また、導光部2502は、端面から受光し、受光した光を主走査方向全範囲に拡散して、出射面から光を出射する長尺状の光学部材を用いて構成される。導光部2502の軸方向は主走査方向と一致する。ここでいう導光部2502とは、LED2501から放射される光を上述した通り主走査方向の全範囲に拡散して照射する機能を有するものであればよく、例えば、プリズムのように光を屈折させて原稿101に出射するものや、ミラーのように光を反射させて原稿101に照射するものでもよい。本実施形態において、LED2501は導光部2502の主走査方向端部にのみ配置される。この構成が発明の要旨である。
本実施形態では、イメージセンサ251としてCISを用いることとし、複数の等倍レンズを原稿の主走査方向全範囲にわたって配置したレンズアレイ2511aと、センサ基板2511c上に積層された光電変換素子2511bと、を含む。そして、LED2501より照射された光は、導光部2502を介して原稿または白基準部材に照射される。そして、原稿または白基準部材からの反射光は、レンズアレイ2511aを介して光電変換素子2511bに入射する。
図8に示すように、画像読取装置100において、原稿の読取動作の開始時には、原稿101は、原稿の一側面を原稿テーブル102における主走査方向の先頭部に突き当ててセットされ、サイドガイド136によって、主走査方向の位置決めが行われる。この位置決めをされた状態における主走査方向上での原稿101の上記一側面の位置を、基準セット位置という。原稿搬送路上において原稿101の上記一側面は、主走査方向における基準セット位置に配置された状態を維持しつつ、搬送される。原稿幅は、原稿通紙後に、搬送経路上流に設置された原稿幅センサ113からの出力信号によって確定する。この原稿幅センサ113が原稿幅検知部を形成する。第2読取部125のLED2501は、導光部2502の主走査方向の側面のうち、主走査方向先頭位置とは反対側の端部(以下「主走査方向後端部」という)に配置する。この配置位置も本発明の特徴の一つである。
このようにLED2501を配置することで、原稿幅が小さい場合には、主走査方向に並んだ光電変換素子2511bのうち、実際に画像の読取動作を行う光電変換素子2511bは、主走査方向先端部から原稿幅相当までの距離内にある光電変換素子2511bのみとなる。そこで、主走査方向後端部にLED2501を配置することで、主走査方向先端部にLED2501を配置する場合と比べて、LED2501と読取動作を行うセンサチップ2511との距離を離すことができる。これにより、LED2501から光電変換素子2511bへの伝熱を遅延させることができる。
LED2501から生じる熱は、レンズアレイ2511a及び光電変換素子2511b及びセンサ基板2511cの熱膨張を引き起こす。この熱膨張が、画像の縦スジの発生要因となる。以下、図9に基づいて、この熱膨張による影響について説明する。図9は、熱膨張による白シェーディングデータの主走査分布変動について説明する図である。図9は、シェーディングデータ生成時から所定の時間X経過後に、レンズアレイが変形(膨張)し、シェーディングデータ出力分布が変動する概念を示している。
図9では、第2読取部125に含まれるCISが、白基準部材170を読取ってシェーディングデータを生成する処理を例に挙げて説明するが、熱膨張による弊害は、読取対象が白基準部材170だけでなく原稿であっても同様に生じる。
CISは、白基準部材170からの反射光を、レンズアレイ2511aに含まれる等倍レンズ2511a1、2511a2の其々を介してイメージセンサ251に集光している。そのため、等倍レンズ2511a1、2511a2の其々の中心付近では光を集光し易く、高いセンサ出力が得られるが、等倍レンズ2511a1、2511a2の其々の端部においてはセンサ出力が低下する。その為、等倍レンズ2511a1、2511a2の配列周期で、出力の高い位置と低い位置とが周期的に発生する。
図9のグラフ900は、主走査位置に対応した出力レベルを示したものである。グラフ900では、シェーディングデータ生成時(以下「0分時」という)に白基準部材170を読取って得た主走査分布(実線で図示する)と、0分時からX分後の主走査分布(一点鎖線で図示する)と、を示す。グラフ900に示すように、LED2501の連続点灯による発熱で、光量の低下が発生すると共に、出力の高い位置及び低い位置が経時で僅かにシフトする現象が発生する。以下、出力の高い位置及び低い位置を総称してピーク位置という。本例では、熱源であるLED2501が主走査方向後端部に配置されているため、主走査方向後端部に近づくにつれて、光電変換素子2511bは高温となり、等倍レンズ2511a1、2511a2のシフト量(シェーディングデータ生成時とX分後の等倍レンズ2511a1、2511a2の位置変化)が大きくなる。
主走査分布のシフトする理由は、レンズアレイ2511a、光電変換素子2511b、及びセンサ基板2511cの其々が熱膨張により主走査方向に伸びることによるが、この際、それぞれの熱膨張係数が異なることにより、伸び量に差異が生じる。その結果、レンズアレイ2511aと光電変換素子2511bとの相対的な位置関係がずれてしまうことにある。
図9のグラフ900のように、時間経過と共に主走査位置毎の集光率の変化が生じる状況下において、ジョブ開始時の集光率よりも、X分後の集光率が上がっている画素のデータを、0分時に取得したシェーディングデータを用いてシェーディング補正すると、周囲の位置と比較して更に出力が高くなる。その結果、白スジが発生する。反対に、ジョブ開始時の集光率よりもX分後の集光率の方が下がっている画素のデータを、0分時に取得したシェーディングデータを用いてシェーディング補正すると、周囲の位置と比較して出力が低くなり、結果的に黒スジが発生する。
上記の理由により、レンズアレイ2511a及び光電変換素子2511bの其々が熱膨張することによりこれらの相対位置がずれて画像に縦スジが生じる。この位置ずれ量は、熱源となるLED2501からの距離に近いほど大きくなる。ここで、図8において既述したように、原稿は、原稿セット基準に端部を合わせて搬送される。したがって、原稿の主走査方向のサイズが異なると、同様の印刷条件下で、位置ずれに起因する縦スジが生じる原稿サイズとそうでないサイズとがありうる。この現象について図10に基づいて説明する。ここで、図10は、レンズアレイの熱膨張量(シフト量)と原稿サイズとの関係について説明する図である。
図10のグラフ1000は、X分後における、主走査方向に沿ったレンズアレイの熱膨張量(シフト量)Zの変化特性を示している。グラフ1000では、X1分後の変化特性を実線で、X2分後の変化特性を点線で示している。図10から明らかなように、熱源となるLED2501が主走査方向後端部に配置された場合、主走査方向後端部に向かうほどシフト量Zが大きく、また、点灯開始後からの経過時間が長いほどシフト量Zが大きい。
白補正部255は、予め定められた許容シフト量と、現在のシフト量Zとを比較し、シフト量Z>許容シフト量の関係となった場合には、上述の白スジまたは黒スジによる画質劣化が許容されないものとして、白シェーディングデータの再生成を行う。この判断の一例を下記に示す。
原稿幅が、A4(縦)原稿の場合、
X1分後 … シフト量Z>許容シフト量
X2分後 … シフト量Z<許容シフト量
であるため、X2分を目安に、紙間において再度シェーディングデータを生成・更新するのが望ましい。よって、原稿幅がA4縦の場合、X2分が白補正許容時間となる。
原稿幅が、A3原稿の場合、
X1分後 … シフト量Z>許容シフト量
であるため、X1分を目安に、紙間において再度シェーディングデータを生成・更新するのが望ましい。よって、原稿幅がA3の場合は、X1分が白補正許容時間となる。
なお、許容シフト量に相当するまでの経過時間は、第2読取部125の構成や、その周辺部品構成によって変化するため、開発段階におけるシステムでの評価結果に基づいて、定めるのが望ましい。なお、画像形成装置1が設置される場所の温度(外気温という)によって、同じ経過時間であってもシフト量が異なることも考えられる。すなわち、外気温が相対的に低ければ、外気温が相対的に高いときと比べて、同じ時間、LED2501を点灯してもレンズアレイ2511a、光電変換素子2511b及びセンサ基板2511cの熱膨張が生じにくく、シフト量Zが相対的に小さくなる。そこで、外気温を測定する温度センサと、外気温及び原稿サイズに応じた白補正許容時間を規定したテーブルと、を備えてもよい。そして、外気温に応じた白補正許容時間を設定してもよい。これにより、原稿サイズのみならず、外気温も考慮して白シェーディングデータの生成間隔を調整できる。この別態様において、外気温に代えて、レンズアレイ2511aの表面温度など、イメージセンサ251の温度を計測してもよい。
次に、黒補正について図11及び図12に基づいて説明する。図11は、発光部消灯時におけるイメージセンサの出力レベルの温度特性を示す図である。図12は、黒オフセットレベル変動量と原稿サイズとの関係について説明する図である。
黒補正部254は、原稿読取期間外、すなわち紙間において、発光部消灯状態において、イメージセンサ251からの出力を基に、黒シェーディングデータを生成し、図示しないメモリに格納しておく。すなわち、黒シェーディングデータの取得に際して、発光部の消灯状態が濃度基準となる。黒シェーディングデータは、画素毎のオフセットレベル差や、ランダムノイズの影響を考慮して、画素単位で複数ラインの平均値としてメモリに格納される。そして、黒補正部254は、光源部250の点灯時に白基準部材170や原稿読取データから黒シェーディングデータを減算する補正処理を行う。
上記発光部消灯時のイメージセンサ出力は温度特性を有している。この温度特性は、一般的に図11に示すように、高温ほどその出力レベルが上昇する特性となる。そのため、黒シェーディングデータは、毎ページ紙間で更新するのが望ましいが、この場合、生産性向上の妨げとなってしまうため好ましくない。
そこで、白シェーディングデータ同様に、温度特性と黒シェーディングデータとの関係性から、黒シェーディングデータ生成の最小間隔を定め、それに従って黒シェーディングデータを再生成することによって画質を維持しながら、生産性向上を図ることが可能となる。図12のグラフ1200は、X分後における、主走査方向に沿った発光部消灯時の黒オフセットレベルの変動量Zの変化特性を示している。グラフ1200では、X1分後の変化特性を実線で、X2分後の変化特性を点線で示している。図12から明らかなように、主走査方向後端に向かうほど変動量Zが大きく、また、点灯開始後からの経過時間が長いほど変動量Zが大きい。
黒補正部254は、予め定められた許容変動量と、現在の変動量Zとを比較し、変動量Z>許容変動量の関係となった場合には、黒シェーディングデータの再生成を行う。よって、許容変動量は、黒シェーディングデータの再生成を行うか否かを判断に用いられる閾値に相当する。この判断の一例を下記に示す。
原稿が、A4(縦)原稿の場合
X1分後 … 変動量Z>許容変動量
X2分後 … 変動量Z<許容変動量
であるため、X2分を目安に、紙間において再度黒シェーディングデータを生成・更新するのが望ましい。この場合、黒補正許容時間はX2となる。
原稿が、A3原稿の場合
X1分後 … 変動量Z>許容変動量
であるため、X1分を目安に、紙間において再度黒シェーディングデータを生成・更新する。この場合、黒補正許容時間はX1となる。
なお、許容変動量に相当するまでの経過時間については、第2読取部125の構成や、その周辺部品構成によって変化するため、開発段階におけるシステムでの評価結果に基づいて、定めるのが望ましい。
次に、図13に基づいて、本実施形態に係る画像形成装置の動作例として、原稿サイズ及び発光部点灯からの経過時間に基づいて、白シェーディングデータの再生成の間隔を変更する動作の流れについて説明する。図13は、本実施形態に係る画像形成装置の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
ユーザが、画像読取装置の給紙トレイに原稿をセットすると、原稿の主走査幅を検出する(ステップS1301)。本例では、所定の原稿サイズ幅W1との大小関係について判定する。W1より大きい場合には(ステップS1302/Yes)、白補正許容時間であるlimit_timeにT1をセットする(ステップS1302)。白補正許容時間は、白シェーディングデータの再生成が不要と判断できる時間である。W1以下の場合には(ステップS1302/No)、limit_timeにT2をセットする(ステップS1303)。原稿の主走査幅が大きいほど、熱膨張の影響を受けやすいため、T1<T2の関係となる。なお、本例では2通りしか挙げないが、実際に使用される原稿サイズは多種多様であるため、T1、T2以外に、T3、T4・・・など、細分化しても一向に構わず、本例に2通りに限定されるものではない。
次に、画像読取り開始前に光源部内の発光部を消灯し(ステップS1304)、黒シェーディングデータを生成する(ステップS1305)。その後、光源部内の発光部を点灯する(ステップS1306)。
原稿読取が1枚目か否かが判定される(ステップS1307)。原稿が1枚目で無い場合には(ステップS1307/No)、発光部点灯からの経過時間であるsh_timeと、白補正許容時間limit_timeとを比較する(ステップS1308)。
sh_timeがlimit_time以下の場合(ステップS1308/Yes)、及び読取原稿が1枚目の場合(ステップS1307/Yes)、sh_timeを0にリセットしてsh_timeの計測を開始し(ステップS1309)、白シェーディングデータを生成する(ステップS1310)。
ステップS1310の後、及びsh_timeがlimit_timeよりも大きい場合(ステップS1308/No)、原稿の読取動作を開始する。ここで、読み取った画像に対してステップS1305で生成した黒シェーディングデータを用いたオフセット補正(黒シェーディング補正)を行い、オフセット補正後の画像に対して、ステップS1310で生成した白シェーディング補正を行う(ステップS1311)。原稿読取動作が終了後、次原稿があれば(ステップS1312/Yes)、ステップS1304へ戻り、次原稿の読取りを開始する。次原稿がなければ(ステップS1312/No)、処理を終了する。
これによって、原稿幅サイズ及び発光部点灯からの経過時間に応じて、間欠的に白シェーディングデータ生成の間隔を変更できる。その結果、縦スジの発生を抑止して画像品質の向上を図りつつ、白シェーディングデータの再生成に要する処理時間の短縮を図ることで、読取生産性の向上を達成することが可能となる。
次に、図14に基づいて、本実施形態に係る画像形成装置の動作例として、原稿サイズ及び発光部点灯からの経過時間に基づいて、白シェーディングデータ及び黒シェーディングデータの再生成の間隔を変更する動作の流れについて説明する。図14は、本実施形態に係る画像形成装置の動作の他の例を示すフローチャートである。なお、図13と同一の処理については、詳細な重複説明は省略する。
ステップS1401からステップS1403では、ステップS1301からステップS1303と同様、原稿サイズに応じたlimit_timeであるT1、T2をセットする(ステップS1401〜S1403)。ここで設定するlimit_timeは、上記の白補正許容時間、及び黒補正許容時間のいずれか一つである。どちらを用いるかは、白シェーディングデータ及び黒シェーディングデータのうち、どちらのデータの変化がより画像品質に影響を与えるかを開発段階での評価結果から判断する。そして、いずれか一方(画像品質に対し、より大きな影響を与えるデータ)の再生成間隔の判断に用いる許容時間を用いてT1、T2を設定する。本例では、白補正許容時間及び黒補正許容時間を別々に設定するのではなく、白補正許容時間を共通の許容時間として用い、sh_timeと共通の許容時間(白補正許容時間)との比較処理を一度実行し、その比較結果に基づいて、白シェーディングデータ及び黒シェーディングデータの再生成を行う。
原稿が2枚目以降であれば(S1404/No)、sh_timeとlimit_timeとの比較処理を行う(S1405)。sh_timeがlimit_timeよりも大きい(時間が長い)場合(ステップS1405/Yes)、及び原稿が1枚目であれば(S1404/Yes)、sh_timeを0にリセットしてsh_timeの計測を開始する(ステップS1406)。そして、発光部を消灯し(ステップS1407)、黒シェーディングデータを生成する(ステップS1408)。
次いで、発光部を点灯し(ステップS1409)、白シェーディングデータを生成する(ステップS1410)。
白シェーディングデータを生成(ステップS1410)、又はsh_timeがlimit_time以下の場合(ステップS1405/No)、原稿の読取動作を開始する(ステップS1411)。次原稿があれば(ステップS1412/Yes)、ステップS1404へ戻り次原稿の読取りを開始する。ここで、黒シェーディング補正及び白シェーディング補正も実行する。次原稿がなければ(ステップS1412/No)、処理を終了する。
上述の通り、本フローでは時間管理をしながら、白シェーディングデータ生成に加え、黒シェーディングデータ生成をも間欠的に実施することによって、発熱による黒シェーディングデータの変化に起因する画質劣化を抑制しつつ、読取生産性を向上することが可能となる。
上記動作例では、時間閾値の設定方法として、白シェーディングデータ及び黒シェーディングデータのうち、より画像品質に影響を与えるデータの再生成に合わせた許容時間T1、T2と、発光部点灯からの経過時間とを比較して、白シェーディングデータ及び黒シェーディングデータの生成間隔を一元的に変更した。しかし、その他の実施形態として、白補正許容時間及び黒補正許容時間をそれぞれ設定しておき、光源点灯からの経過時間が白補正許容時間及び黒補正許容時間のいずれか一方が許容時間を越えると、超えた方に対応するシェーディングデータの生成のみを行うようにしてもよい。
また、図13及び図14の動作例では、原稿サイズ及び発光部点灯の双方に応じて、黒シェーディングデータや白シェーディングデータの生成の間隔を変更したが、原稿サイズを考慮することなく、発光部点灯時からの経過時間のみに応じて、生成間隔を変更してもよい。この場合、図13におけるステップS1301〜ステップS1303、及び図14におけるステップS1401〜ステップS1403を省略することができる。また、図13では白シェーディングデータの生成間隔を、図14では白シェーディングデータ及び黒シェーディングデータの生成間隔を管理したが、黒シェーディングデータの生成間隔だけを管理してもよい。この動作は、図13のステップS1310を黒シェーディングデータ生成に置換することにより達成できる。
本実施形態では、熱膨張による画質の劣化が生じない時間内では、白シェーディングデータ及び黒シェーディングデータの再生成を行わないことにより紙間時間の短縮化が行え、読取生産性の向上を図ることができる。更に、原稿幅が小さい場合には、レンズアレイ及びセンサ基板などの熱膨張に起因する画質劣化を許容できる時間が大きくなる。そこで、原稿幅に応じて許容時間の長短を変更することにより、更なる読取生産性向上を図ることができる。また、発光部が基準セット位置とは反対側に設けられることで、相対的に大きな原稿幅サイズでは原稿からの反射光の光路上にないレンズやセンサに相対的に近い位置に熱源を配置することができる一方、頻繁に原稿の読取を実際レンズやセンサからは相対的に遠い位置に熱源を配置することとなるので、熱膨張による画質の低下をより効果的に抑制することができる。そして、そのための構成として、発光部の位置を基準セット位置とは反対側に設けるだけでよいので、製造工程の複雑化を回避できる。