JP6168843B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、ラインセンサにより原稿の画像を読み取る画像読取装置に関する。

大判の原稿（例えばＡ０、Ｂ０サイズ）を読み取る画像読取装置が注目されている。特許文献１に開示される画像読取装置では、複数のラインイメージセンサを原稿の搬送方向に沿って千鳥状に配置した読取部を備えている。

特開２００６−１０９４０８号公報

このような画像読取装置に用いられる搬送用のローラは、分割することなく１本のローラを用いることが多い。しかし、ローラの長尺化にともない、直径バラツキや偏心、ローラ自重によるローラ軸のたわみ、原稿搬送中のローラのねじれ等が悪化し、原稿の搬送精度にバラツキが生じやすくなる。したがって、読取画像つなぎ目の位置ずれも一定にならず、不規則な周期でバラツキが生じる。この問題は、原稿が大判であるほど、つまり搬送用のローラが長尺になるほど顕著になる。

このような課題の認識に基づく本発明の第１の目的は、原稿の大判化に伴い搬送用のローラが長尺化しても、原稿を高い精度で読み取ることが可能な画像読取装置を実現することである。

また、特許文献１は、原稿の搬送方向に離れて配置されたラインイメージセンサ間の相対的なずれによる読取画像つなぎ目のずれを解消すべく調整する。そのために、専用のパターンが形成された調整用シートを予め用意して、装置の使用前にシートのパターンを読み取って事前調整を行う。このような本来の読み取り動作とは異なる、事前調整の操作はユーザにとっては非常に煩雑である。

このような課題の認識に基づく本発明の第２の目的は、専用の調整用シートを用いることなく、幅の広い原稿を高い精度で読み取ることが可能な画像読取装置を実現することである。

本発明の形態の一つは、原稿の画像を読み取る画像読取装置であって、搬送ローラ及び前記搬送ローラに上方から当接して従動回転するピンチローラにより前記原稿を挟持しながら第１方向に搬送する搬送部と、前記搬送ローラの回転軸が延びる第２方向に沿って複数のラインセンサが配列された構成を備え、前記搬送部で搬送される前記原稿の画像を読み取る読取部と、前記複数のラインセンサに含まれる所定のラインセンサの前記第２方向における中央付近に対応する位置にて、前記搬送ローラの外周面を下方から支持しながら従動回転する回転体と、を備え、前記搬送ローラと前記回転体とが接触する前記第２方向の位置における、前記搬送ローラの外周の長さをＰ、前記回転体の外周の長さをＱとしたとき、０．９８≦Ｐ／（ｍ×Ｑ）≦１．０２（ｍは整数）の関係を満たしていることを特徴とする。

本発明によれば、原稿の大判化に伴い搬送用のローラが長尺化しても、原稿を高い精度で読み取ることが可能となる。また、本発明によれば、専用の調整用シートを用いることなく、幅の広い原稿を高い精度で読み取ることが可能となる。

実施形態の画像形成装置の全体構成図。 画像読取装置の構成を示す断面図。 読取部の構成を示す平面図。 搬送ローラを駆動する連結部を示す図。 図３の変形例を示す図 画像読取装置のシステムブロック図。 補正した画像データを出力した例を示す図。 原稿の搬送位置の理想と実際とのずれを説明するための図。 予備動作における動作手順を示すフローチャート。 本スキャンにおける動作手順を示すフローチャート。 原稿エッジ部分を読み取って取得した画像データの例を示す図。 原稿画像部分を読み取って取得した画像データの例を示す図。

図１は、本発明の実施形態にかかる画像形成装置の全体構成を示す。この装置は大きくは、シート状の原稿を読み取るスキャナである画像読取部２００（画像読取装置）と、読み取った画像データもしくはホスト機器から送られる画像データを元に記録シートに画像プリントを行う画像形成部２０１とを備える。画像読取部２００は、スタンド２０８にて画像形成部２０１の上部に設置されている。

画像読取部２００は、図１の矢印方向からユーザにより原稿Ｓが挿入され、読み取りが済んだ原稿Ｓは矢印とは逆方向に送り戻されて装置の手前側に排出される、もしくはスタンド２０８の背面側に排出される。

画像形成部２０１は、プリント部２０４を有し、インクジェット方式で記録メディアに対して画像プリントを行う。プリント部２０４は、記録メディアの搬送方向と交差する方向に往復するキャリッジと、これに搭載される複数色のインクを吐出する記録ヘッドから構成されている。なお、インクジェット方式に限らず電子写真方式、サーマル方式など種々のプリント方式であってもよい。

ロール状に巻かれた記録メディアは回転可能に保持され、搬送ローラ２０２と搬送ピンチローラ２０３にニップされ矢印の方向に搬送される。プリント部２０４の下にはプラテン２０５が設けられており、この上でプリント部２０４により記録メディアＭにプリントが行われる。記録メディアＭにプリントされた領域が、カッタ２０６よりも下流側に送られたら、カッタ２０６によりカットされ、排出部２０７に排出される。

図２は、図１における画像読取部２００の構成を示す断面図である。画像読取部２００は、開閉が可能な上ユニット１３と下ユニット１４を備え、これらユニットの間に形成される経路に沿って搬送部により原稿Ｓが送られる。原稿Ｓは、下ユニット１４の原稿ガイド面１４ａに読取面を上にしてユーザにより挿入される。挿入された原稿は、第一ローラ１とピンチローラ３からなる上流側の搬送ローラ対と、第二ローラ２とピンチローラ４からなる下流側の搬送ローラ対により下流に向けて所定の速度で送られる。上ユニット１３に取り付けられたピンチローラ３（第一押圧部）およびピンチローラ４（第二押圧部）は、バネ等の付勢機構により、第一ローラ１または第二ローラ２側に押圧されながら従動回転する。本例ではピンチローラ３とピンチローラ４は押圧力が同じであるが、ピンチローラ４の押圧力をピンチローラ３の押圧力よりも小さくしてもよい。こうすることで、原稿Ｓの先端が第二ローラ２とピンチローラ４のニップに突入する際の衝撃が小さくなる。第一ローラ１に直下には支持ローラ６０（第一回転体）、６１がそれぞれ２つずつ設けられ、第二ローラ２の直下には支持ローラ６２（第二回転体）、６３（第三回転体）、６４がそれぞれ２つずつ設けられている。

これら上流側の搬送ローラ対と下流側の搬送ローラ対の間には、搬送される原稿Ｓの表面の画像を読み取る読取部が設けられている。読取部は、第一ラインセンサ列１０６、第二ラインセンサ列１０７、コンタクトガラス１２が上ユニット１３に設けられている。また、第一ラインセンサ列１０６と対向して背面ローラ７、第二ラインセンサ列１０７と対向して背面ローラ８が下ユニット１４に設けられている。背面ローラ７、背面ローラ８はそれぞれバネ等の付勢機構により、搬送される原稿Ｓをコンタクトガラス１２へ押し付けながら従動回転すると共に、原稿の裏面側において画像読み取りの色基準として使用される。そのため、背面ローラ７および背面ローラ８の表面は、ある決められた基準色とされる。

また、上ユニット１３には、原稿が搬送される方向に沿って、第１原稿センサ９、第２原稿センサ１０、第３原稿センサ１１が設けられている。それぞれのセンサは、搬送される原稿の先端または後端を検出し、原稿の通過タイミングの情報を得ることができる。この情報に基づいて原稿の搬送や読み取りの制御がなされる。

図３は、画像読取部２００を上方から見た平面図である。原稿は読み取りの際に矢印Ｓの方向に送られる。第一ローラ１および第二ローラ２は、側板２６と側板２７に対して軸受けを介して回転自在に支持されている。第一ローラ１と第二ローラ２はそれぞれ、原稿Ｓと接触する外周面はウレタン、セラミック、薄膜ゴムなどが、例えば２０μｍの厚みでコーティングされたコーティング部１ａ、２ａとなっている。第一ローラ１には伝達プーリ２３が、第二ローラ２には伝達プーリ２４が一体に回転するように圧入固定されている。搬送部の駆動源として、ステッピングモータもしくはＤＣモータからなる搬送モータ２０が、側板２６に固定されている。搬送モータ２０には、搬送モータプーリ２１が圧入固定されており、搬送モータ２０の回転駆動は伝達ベルト２５を介在して、第一ローラ１及び第二ローラ２に伝達される。テンションプーリ２２は伝達ベルト２５に適正な張力を与える位置で、側板２６に回転自在に取り付けられている。

読取部のラインセンサの配置について説明する。原稿が搬送される副走査方向を第１方向、それと交差（ここでは直交）する主走査方向を第２方向とする。原稿搬送方向から見て上流側には、第一ラインセンサ５Ａを含む第一ラインセンサ列１０６（本例では５Ａ、５Ｂの２個）が、第２方向に沿って間隔を置いて直線状に並べられている。その下流側には、第二ラインセンサ６Ａを含む第二ラインセンサ列１０７（本例では６Ａ、６Ｂ、６Ｃの３個）が、第２方向に沿って間隔を置いて直線状に並べられている。第一ラインセンサ列１０６と第二ラインセンサ列１０７は、第２方向に沿って千鳥状に交互に配置されている。隣接し合うラインセンサ、例えば第一ラインセンサ５Ａと第二ラインセンサ６Ａは、第２方向において読み取り範囲の一部が重なり合う。この読み取り範囲の重複部分が、隣接する第一ラインセンサ５Ａと第二ラインセンサ６Ａのつなぎ目となる。ここで言うつなぎ目とは、物理的には離れてつながっていないが、２つのラインセンサでそれぞれ取得した画像データ同士がつながれる、という意味でのつなぎ目である。他の隣接するラインセンサも同様に、第２方向において読み取り範囲の一部が重なり合う。

これらのラインセンサは、コンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ）として知られるライン状のイメージセンサユニットである。各センサユニットは、原稿を線状に照明する発光部と、照明された領域を撮像する受光素子アレイを含む受光部を有する。受光部から出力されるアナログ信号はＡ／Ｄ変換され、必要に応じて信号処理を行ってデジタル信号の画像データが取得される。

図４は、２つの搬送ローラを駆動する連結部の構成を示す。図４（ａ）はベルトによる駆動力伝達の構成例を示す。搬送モータプーリ２１の歯数を２４歯、伝達プーリ２３、２４の歯数を９６歯とし、テンションプーリ２２の外周長を搬送モータプーリ２１のピッチ円直径と同一としている。第一ローラ１、第二ローラ２が１回転すると、搬送モータプーリ２１およびテンションプーリ２２は整数回回転する。この構成であれば、搬送モータプーリ２１およびテンションプーリ２２の偏心ズレが生じても、第一ラインセンサ５Ａと第二ラインセンサ６Ａにより合成される読取画像のつなぎ目位置での誤差は無視できるほど小さくなる。つまり、搬送モータプーリ２１およびテンションプーリ２２についても偏心精度の許容範囲が広がるため、低コストに部品を製作することが可能となる。

図４（ｂ）はギアによる駆動力伝達の構成例を示す。搬送モータギア５１の歯数を２４歯、伝達ギア５２、５３の歯数を９６歯とし、アイドラギア５４、５５の歯数を９６歯としている。第一ローラ１または第二ローラ２が１回転すると、搬送モータギア５１は整数回回転し、さらにアイドラギア５４、５５も同じく１回転する。ここでは、伝達ギア５２、５３の歯数とアイドラギア５４、５５の歯数は同一としたが、伝達ギア５２、５３に対するアイドラギア５４、５５が整数回回転するような歯数としてもよい。

次に、本実施形態の特徴のひとつである、第一ローラ１および第二ローラ２の直径と、第一ラインセンサ列１０６と第二ラインセンサ列１０７の副走査方向（第１方向）の間隔Ｌとの関係について説明する。

本例では、第一ローラ１のコーティング部１ａ、第二ローラ２のコーティング部２ａのそれぞれの直径をφ１０ｍｍとし、製造上の公差を±０．１ｍｍ（直径の１％）とした。ローラの外周長は３１．４ｍｍ±０．３１４ｍｍ（外周長の１％）となる。なお、コーティングは上述したように２０μｍと僅かな厚みであるため、厚みにムラがあったとしても十分に公差の範囲内である。このような公差であれば、コーティングローラを低コストに製造することが容易である。

一方、第一ラインセンサ列１０６と、第二ラインセンサ列１０７との副走査方向（第１方向）における間隔Ｌは３１．４ｍｍである。厳密には間隔Ｌの寸法の基準点は、ラインセンサを構成する受光素子の副走査方向における微小な読取範囲の中心位置である。また、間隔Ｌに対するセンサ配置の製造上の公差を±０．９ｍｍ（間隔Ｌの３％）とした。この公差であれば、部品同士の位置決めを高価な調整治具で調整する必要がなく、且つ、各部品を低コストで製造することが可能である。また、原稿の種類や使用環境によって、原稿の搬送量は理論値に対して±１％程度の誤差が生じることが、実験や経験により分かっている。

以上３つの誤差成分を考慮して寸法を決めることで、第一ローラ１と第二ローラ２の１回転に対して、第一ラインセンサ列１０６と第二ラインセンサ列１０７との間隔Ｌは、最大で±５％（＝１％＋３％＋１％）の誤差となる。

以上の関係を数式化すると、副走査方向（第１方向）における第一ラインセンサ列１０６と第二ラインセンサ列１０７との間隔をＬ、第一ローラ１および第二ローラ２の１周分の搬送距離をＤとしたとき、次の式（１）の関係を満たす。
０．９５≦Ｌ／Ｄ≦１．０５ ・・・（１）

この関係を満たすことで、第一ローラ１または第二ローラ２に偏心があっても精度の高い画像読取が可能となる。なぜなら、ローラ１回転の搬送量と間隔Ｌとが一致しており、偏心の影響がキャンセルされるからである。つまり、ローラ偏心により１回転中に位相に応じた搬送バラツキがあっても、第一ラインセンサ列１０６の読み取り位置から第二ラインセンサ列１０７の読み取り位置までの原稿の搬送量は、常に一定となり変動がない。同様に、ローラへの駆動系である、伝達プーリ（図４（ａ））や中間ギア（図４（ｂ））に偏心があったとしても、その影響がキャンセルされる。結果として、第一ラインセンサ列１０６と第二ラインセンサ列１０７により合成される読取画像のつなぎ目位置での誤差が低減され、精度の高い画像読取が可能となるのである。また、原稿を搬送するローラや駆動系に求められる精度が緩和されるので、装置の低コスト化にも寄与する。

なお、間隔Ｌは、第一ローラ１および第二ローラ２が、１回転よりも多い整数回回転（ｎ回転）したときの搬送距離と一致する寸法としても、上述の作用効果を得ることができる。ただし、間隔Ｌがあまり大きいと、その間の原稿の搬送誤差も大きくなり、且つ、読取部のサイズが無駄に大きくなる。したがって、ｎは小さいほど良く、ｎ＝１が最良で、上限はｎ＝５とすることが好ましい。これを考慮すると先の式（１）は、次のように一般化される。
０．９５≦Ｌ／（ｎ×Ｄ）≦１．０５（ｎ＝１〜５の整数） ・・・（２）

上ユニット１３に、第一ラインセンサ列１０６、第二ラインセンサ列１０７を取り付ける際は、読取り範囲の重なり部分５Ａ（Ｌ）、５Ａ（Ｒ）、５Ｂ（Ｌ）、５Ｂ（Ｒ）および６Ａ（Ｒ）、６Ｂ（Ｌ）、６Ｂ（Ｒ）、６Ｃ（Ｌ）を基準に位置決めする。つなぎ目での位置ずれは、ユーザが特に知覚しやすく画像品位の低下が顕著にあらわれるが、重複部分での間隔Ｌの誤差を最小限に抑えることで、つなぎ目位置での位置ずれを最小限に抑えることできるからである。本実施形態では、読取り範囲の重なり部分において、上記式（２）関係を満たすようにしている。

次に、本実施形態の特徴のひとつである、支持ローラ（支持部）について説明する。図２に示すように、第一ローラ１に対し、ピンチローラ３からの押圧力でローラ回転軸が撓むのを抑制する目的で、支持ローラ６０（第一回転体）、６１が下ユニット１４に回転可能にそれぞれ２つずつ取り付けられている。同じく、第二ローラ２に対して支持ローラ６２（第二回転体）、６３（第三回転体）、６４がそれぞれ２つずつ設けられている。

図３に示すように、支持ローラ６０、６１、６２、６３，６４と第一ローラ１、第二ローラ２が接触する箇所１ｂ、２ｂは、ローラにコーティングがされていない非コーティング部である。第一ローラ１に当接する支持ローラ６０、６１による支点の位置は、主走査方向において２つのラインセンサ５Ａ、５Ｂそれぞれの中央付近、計２箇所である。第二ローラ２に当接する支持ローラ６２、６３、６４による支点の位置は、主走査方向（第２方向）において３つの第二ラインセンサ６Ａ、６Ｂ、６Ｃそれぞれの中央付近、計３カ所である。このように、支持部の支点はラインセンサの千鳥配置に倣って千鳥状に配置されている。

この配置には理由がある。ローラ回転軸の撓みを抑制するだけなら、支持部の支点の数は多いほど良い。しかし、支持部の支点の数が多くなるほど、第一ローラ１および第二ローラ２への摺動負荷が大きくなり、搬送バラツキの要因となる。ローラが長尺化するほど回転軸の捩じれによるローラ左右の搬送量の違いも無視できなくなる。また、摺動負荷の増大に伴い大きなトルクのモータを使用せざるを得なくなる。原稿が大判化するほどに、これらの問題は顕著になる。そこで、支持部の支点を、回転軸の撓みの影響を効果的に抑制することができる位置、すなわちラインセンサ中央部に千鳥状に配置することで、背反する撓み抑制と駆動負荷の増大抑制を高い次元で両立するものである。

もし支持ローラが偏心していると、支持ローラの回転に伴い接触している第一ローラ１および第二ローラ２が上下方向および副走査方向（第１方向）に変位して、原稿の搬送誤差の要因となる場合がある。この偏心の影響をキャンセルするには、第一ローラ１および第二ローラ２が１回転したときに、支持ローラ６０、６１、６２、６３、６４が整数回（１以上）回転するようにすればよい。この関係を数式化すると、式（３）のようになる。ローラの撓みを抑制する支持部の回転体がローラに当接する部位におけるローラ外周の長さをＰ、回転体の外周の長さをＱとしたとき、
０．９８≦Ｐ／（ｍ×Ｑ）≦１．０２（ｍ＝１以上の整数）・・・（３）

本例では、式（３）を満たすべく、第一ローラ１および第二ローラ２の支点となる箇所１ｂ、２ｂの直径φ９．９６ｍｍ、製造上の公差±０．１ｍｍ（直径の１％）である。支持ローラ６０、６１、６２、６３、６４の直径φ４．９８ｍｍ、製造上の公差±０．０５ｍｍ（直径の１％）である。つまり、第一ローラ１および第二ローラ２が１回転したときに、支持ローラ６０、６１、６２、６３、６４は２回転する。

なお、本発明は以上の実施形態の構成には限定されず、種々の変形例を包含する。例えば、第一ローラ１よりも第二ローラ２の外周長さを僅かに大きくしてもよい。下流側の第二ローラが原稿Ｓを引っ張る形態になるので、第一ラインセンサ５Ａと第二ラインセンサ６Ａの真下の領域での原稿のたるみが発生せず、より安定した読取が可能となる。この場合は、原稿を挟持するニップ圧は上流側の第一ローラ１の方が大きくなるようにして、搬送量の支配は上流側で行うようにする。そして、上記の式（１）〜（３）の関係は、少なくとも支配力を持つ上流側の第一ローラが満たすようにする。

また、以上の実施形態では、読取部においては、第１方向において離れて配置された第一ラインセンサ５Ａと第二ラインセンサ６Ａを含む複数のラインセンサが、第１方向と交差する第２方向に沿って規則的に配列された構成を有する。規則的な配列であれば、千鳥状の交互の配列には限定されない。例えば、図５に示すように配列してもよい。この例では、副走査方向（第１方向）に第三ラインセンサ３００と第四ラインセンサ３０１を、間隔を置いて配置している。この間隔は前述したように間隔Ｌの整数倍であればよく、第三ラインセンサ３００と、第四ラインセンサ３０１の間隔を２Ｌとしている。また、以上の実施形態では、第一ラインセンサ列１０６と第二ラインセンサ列１０７が、一部重複するように千鳥状にずらして配置しているが、図５の非重複部分３００（Ｌ））のように、読取領域が重複しない箇所を設けてもよい。

次に、本実施形態を制御システムおよび動作シーケンスの観点から説明する。図６は、実施形態の画像読取装置のシステムブロック図である。制御部１００は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）、入出力部（Ｉ／Ｏ）、インタフェース部などからなる。制御部１００には、操作表示部３０からのモード設定信号や第１原稿センサ９、第２原稿センサ１０、第３原稿センサ１１などからの検出信号が入力される。制御部１００は、遅延回路１０３、画像処理回路１０４の制御、モータ駆動回路１０５を介しての搬送モータ２０の起動制御などを行なう。

Ａ／Ｄ変換回路１０１、１０２は、第一ラインセンサ列１０６、第二ラインセンサ列１０７のそれぞれから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。第一ラインセンサ列１０６と第二ラインセンサ列１０７は、主走査方向に２４００ｄｐｉで受光素子が配置され、１画素単位でＲＧＢそれぞれを８ビットのデジタル画像信号（２５６階調）で表すことができる。遅延回路１０３は、第一ラインセンサ列１０６と第二ラインセンサ列１０７の副走査方向（第１方向）における間隔（図２または図３に示した距離Ｌに相当）に起因する画像ずれを補正するために、Ａ／Ｄ変換回路１０１に対してだけ設けられている。読み取った１ラインごとに画像信号を、遅延回路１０３のメモリに一時保持して、予め設定された遅延時間だけ遅延させる。

画像処理回路１０４は、１ラインごとに、遅延回路１０３からのデジタル画像信号と、Ａ／Ｄ変換回路１０２からのデジタル画像信号とを合成する合成回路部を有する。画像処理回路１０４は、合成回路部で順次取得された１ライン分のデジタル画像信号からデジタル画像データを生成し、原稿の全体画像を取得するものである。

画像処理回路１０４はさらに補正値算出部を有する。補正値算出部は、第一ラインセンサ列１０６と第二ラインセンサ列１０７から取得した画像データに基づき、画像ズレ量ΔＬを取得する。ΔＬとは、図７に示すように、２つのセンサで読取された読取画像Ｇ１に、センサ間の読み取りタイミングのずれのより生じた画像ズレ量を意味する。これは、原稿Ｓを読み取った際に発生する搬送バラツキに主に起因する。図８に示すように、所定タイミングで実際に読み取り取得した原稿エッジ位置が、理想の原稿エッジ位置よりも副走査方向上流側に位置していた場合、ΔＬだけ画像ズレが発生する。

補正値算出部は、取得したΔＬに基づいて補正値を算出する。算出された補正値は、画像処理回路１０４および制御部１００にフィードバックされる。なお、ΔＬの取得方法、および、補正値算出方法については後述する。

本実施形態の装置では、原稿の読み取りに先立って、実際に画像読取を行う原稿の一部を用いて原稿の読み取りに関する補正のための情報を取得する（このシーケンスを「予備動作」と呼ぶ）。この予備動作の後に、原稿をいったん送り戻し、次いで実際の原稿読み取りを開始する（「本スキャン」と呼ぶ）。予備動作では、原稿のエッジを第一ラインセンサと第二ラインセンサで検出し、原稿の読み取りに関する補正のための情報を取得する。

図９のフローチャートは予備動作のシーケンスを示すものである。ステップＳ１で、ユーザが原稿Ｓを原稿ガイド面１４ａにおいて、下流に向けて経路に挿入する。ステップＳ２で、第１原稿センサ９が挿入された原稿Ｓの先端を検知してＯＮとなる。ステップＳ３で、原稿先端を第一ローラ１、ピンチローラ３のニップラインに対して突き当てるための所定時間が経過するのを待つ。ステップＳ４で、搬送モータ２０が正転駆動を開始し、第一ローラ１および第二ローラ２が回転して原稿を送り始める。ステップＳ５で、第２原稿センサ１０が搬送される原稿の先端を検知してＯＮになる。

ステップＳ６で、ラインセンサが有する発光部が点灯して、原稿の読み取りを開始する。この読み取りは最終的な画像読取ではなく、あくまで本スキャンに備えて、事前に補正値等の情報を取得するためのものである。読み取り中は、コンタクトガラス１２、背面ローラ７、背面ローラ８に挟まれた部分で、第一ラインセンサ５Ａ、第二ラインセンサ６Ａが原稿の先端付近を読み取る。

ステップＳ７では、読み取られた画像から、主走査方向における原稿幅、ΔＬに関する情報を取得する。原稿幅を求めるには、ステップＳ６で読み取って取得した画像データを解析して、主走査方向において信号レベル、すなわち色、明度、反射率が変化する２カ所の受光素子のアドレスを判別する。この２カ所の間の距離が原稿幅である。

ステップＳ８で、第３原稿センサ１１が原稿Ｓの先端を検知してＯＮになる。これは予備動作のための原稿送りが終わったことを意味する。ステップＳ９で、搬送モータ２０を逆転駆動し、第一ローラ１および第二ローラ２はこれまでとは逆方向に回転し原稿をいったん送り戻す。ステップＳ１０で、第２原稿センサ１０がＯＦＦになる。ステップＳ１１で、ラインセンサの発光部がＯＦＦになる。

ステップＳ１２で、複数のΔＬから原稿の傾きΔＪを計算し、ΔＪが閾値以内であるか判断する。ΔＪとは、原稿が搬送中に斜めに傾く量、すなわち原稿がどれだけスキューしたかを示すパラメータである。取得したスキューΔＪがあまりにも大きい場合、原稿が搬送されるにつれて原稿の傾きが増大し、原稿左右端がガイド部材に強く接触すると原稿が折れてダメージを受ける可能性がある。具体的なΔＪの取得方法については後述する。

ΔＪが閾値以内の場合は、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３で、ΔＬから算出された補正値を制御部１００へフィードバックする。ステップＳ１４で、搬送モータ２０の駆動を停止させ、原稿送り戻しを停止する（Ｓ１４）。ステップＳ１５で、第一ローラ１とピンチローラ３で原稿を狭持した状態で、ユーザによる操作表示部３０の操作を待つ待機状態となる。一方、ステップＳ１２の判断で、ΔＪが閾値を越えていた場合は、ステップＳ１６に移行する。これは原稿の傾き量が大きすぎて読み取りには適さない状態である。ステップＳ１６では、原稿をいったん排出し、操作表示部３０に原稿の再セットをユーザに促すために表示を行なう。

図１０のフローチャートは、以上の予備動作に続けて実行する「本スキャン」の動作シーケンスを示すものである。上述の予備動作が終了したとき、第一ローラ１とピンチローラ３で原稿を狭持した状態にある。

ステップＳ１０１で、ユーザが操作表示部３０を操作して、本スキャンの開始を指示する。ステップＳ１０２で、搬送モータ２０を正転駆動し、第一ローラ１および第二ローラ２で原稿を送り始める。ステップＳ１０３で、第２原稿センサ１０が原稿の先端を検知してＯＮになる。

ステップＳ１０４で、ラインセンサの発光部が点灯し、画像の読み取りを行う。先の予備動作と違って本スキャンにおいては、実際に画像読み取りを行う。読み取りによって取得された画像データは、制御部のメモリに蓄積されていく。第３原稿センサ１１が原稿Ｓの先端を検知してもＯＮになっても、原稿の搬送を続ける。

ステップＳ１０５における画像読取と並行して、読み取られた画像データからΔＬに関する情報をリアルタイムに取得する。これは原稿の搬送ジャムを検知するためである。ΔＬが閾値を超えるほど大きい場合、原稿のジャム等が生じている可能性がある。すなわち、原稿の読み取りの最中にも、第一ラインセンサと第二ラインセンサで検出した出力を用いて、補正のための情報を取得する。

ステップＳ１０６では、取得したΔＬと所定の閾値とをリアルタイムに比較する。ΔＬが閾値以内であれば搬送不良は無いものとして、ステップＳ１０７に移行する。一方、ΔＬが閾値を超えていれば搬送不良と判断して、ステップＳ１１２に移行し、ローラ駆動を直ちに停止させる。そして操作表示部３０にエラー表示を行ない、ユーザに原稿の排出作業を促す。

ステップＳ１０７で、複数のΔＬからスキューΔＪを算出し、ΔＪと所定の閾値とを比較する。ΔＪが閾値を越えていた場合は、スキュー過多と判断し、ステップＳ１１２に移行し、ローラ駆動を直ちに停止させる。そして操作表示部３０にエラー表示を行ない、ユーザに原稿の排出作業を促す。

ステップＳ１０７の判断でΔＪが閾値以内ならば、ステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０８で、ΔＬから算出された補正値を制御部１００、画像処理回路１０４へフィードバックする。ここで、フィードバックした補正値を読み取り動作に適用する対象は、ΔＬを取得した原稿の画像未読部分に即時に適用してもよいし、次以降の原稿から適用してもよい。すなわち、原稿の読み取りに関する補正のための情報を取得したら、現在読み取りを行っている原稿もしくは次以降に読み取りを行う原稿に関して補正を行なうものである。

原稿の搬送バラツキは、単一のローラで搬送されている状態と、複数のローラで搬送されている状態とで異なる。具体的には、原稿の先端領域を読み取る際に第一ローラ１のみで搬送する状態、原稿の後端領域を読み取る際に第二ローラ２のみで搬送する状態、先端領域と後端領域を除く原稿の大部分の領域を読み取る際に両ローラで搬送する状態の３通りがある。したがって、ΔＬから算出された補正値も、これら状態に応じて個別にフィードバックするとよい。

原稿のすべての領域の読み取りが済むと、ステップＳ１０９で、第３原稿センサ１１が原稿Ｓの後端を検知してＯＦＦになる。ステップＳ１１０で、ラインセンサの発光部がＯＦＦにする。ステップＳ１１１で、搬送モータ２０の駆動を停止して、第一ローラ１および第二ローラ２による原稿搬送を停止する。読み取りの済んだ原稿の排出は、上流側に送り戻す、下流側に送り出すいずれもユーザの指示により可能である。

ここで、上述したΔＬ、ΔＪの取得方法について説明する。ΔＬは、第一ラインセンサ列１０６および第二ラインセンサ列１０７のつなぎ目で取得した画像データを利用して取得する。すなわち図３に示すように、読み取りが重なった部分５Ａ（Ｌ）と６Ａ（Ｒ）、５Ａ（Ｒ）と６Ｂ（Ｌ）、５Ｂ（Ｌ）と６Ｂ（Ｒ）、５Ｂ（Ｒ）と６Ｃ（Ｌ）で取得した画像データを用いる。

原稿Ｓを搬送しながら、重なり部分で原稿の先端エッジを読み取らせる。画像処理回路１０４の補正算出部をもちいて、それぞれの重なり部分で取得した画像データを生成する。先端エッジがラインセンサの上を通過する際に、原稿と背面ローラの色、明度、反射率の違い、あるいは先端エッジの陰により、センサの各受光素子から出力される信号レベルが変化する。これを捉えて先端エッジを読み取る。

画像データは図１１のように原稿幅方向（第２方向）の４箇所で取得される。そして、原稿上の同一箇所を読み取った画像データ同士を比較することで、ΔＬ１〜ΔＬ４を取得する。例えば、重なり部分５Ａ（Ｌ）と６Ａ（Ｒ）で取得した２つの画像データそれぞれに含まれる原稿エッジ（図中太線）の線状のパターンを抽出し、副走査方向（第１方向）におけるパターン位置の座標差を計算することでΔＬ１の値が得られる。画像データの比較には、画像相関や特徴点抽出などのアルゴリズムを用いた手法が好適である。

ΔＬ１〜ΔＬ４は原稿幅方向の各箇所における搬送バラツキを示す。原稿全体の位置ズレ量ΔＬは、ΔＬ１〜ΔＬ４の値の平均することで取得できる。なおΔＬは、ΔＬ１〜ΔＬ４のどれかひとつを代表として選択してもよいし、偏差を計算して取得するようにしてもよい。ΔＬは、つなぎ目でない２箇所、例えば５Ａ（Ｒ）と６Ｂ（Ｒ）で得た画像データを同様に比較して取得するようにしてもよい。

なお、４カ所でΔＬ１〜ΔＬ４を求めるのは、あくまで説明のための一例である。実際には、原稿幅が大きくなるほど、原稿幅方向に並べるラインセンサの数が増えるので、４カ所よりも多い場合もある。ラインセンサのつなぎ目が全部でｘ箇所ある場合、ΔＬ１〜ΔＬｘの情報が取得される。この場合のΔＬは、ΔＬ１〜ΔＬｘの全部もしくは代表する複数の平均値として求める。

スキューΔＪは、上述のΔＬ１〜ΔＬｘのうち、読み取る原稿の領域内において原稿左端に最も近いΔＬｙと、原稿右端に最も近いΔＬｚの値の差分によって求める。すなわち、ΔＪ＝ΔＬｙ−ΔＬｚである。読み取る原稿のサイズ（原稿幅）が変われば、ｙ、ｚがそれぞれ何番目の箇所であるかが変わり得る。

また、原稿の両端近傍の２カ所における情報から判るのは、原稿全体の傾きである。３カ所以上を比較すれば、原稿に変形が生じていることを判別することも可能である。例えば、図１１のΔ１〜Δ４の場合、原稿の両端から読み取られたΔＬ１とΔＬ４に比べ、原稿中央のΔＬ２とΔＬ３は搬送方向下流側に位置している。つまり、原稿の中央部が搬送方向下流に向けて凸形状に変形していると判別することができる。

これまでの説明は、原稿の先端エッジ部分を読み取る方式である。これに限らず、原稿の後端エッジ部分を読み取る方式としてもよい。さらに、本スキャン時において、原稿の先端エッジを通過した後は、原稿表面のプリントされていない紙の繊維パターンや、プリントされた画像の部分パターンを画像として取得し、同様に比較してΔＬを取得するようにしてもよい。

図１２に、本スキャン中にΔＬを取得する手法の一例を示す。原稿Ｓの一部分Ｔの画像を、読み取りが重なった部分５Ａ（Ｌ）と６Ａ（Ｒ）で取得する。それぞれで取得した画像データは図１２に示される通りである。そして、取得した２つの画像データそれぞれに含まれるパターン（図中、上側の太い曲線）を抽出し、副走査方向（第１方向）におけるパターン位置の座標差を計算することでΔＬ１の値が得られる。

次に、上述の手法で求めたΔＬを用いて、読取画像を補正する方法について説明する。ここで行う補正には２種類ある。一つは、図７に示すような、第１ラインセンサ列１０６と第２ライセンサ列１０７の間のつなぎ目におけるずれ量に関する補正である（「補正１」と呼ぶ）。もう一つは、図８に示すような、読取画像の副走査方向における倍率ずれに関する補正である（「補正２」と呼ぶ）。

「補正１」としては、次のようないくつかの手法が考えられる。いずれの手法を選んでもよい。
（手法１）原稿の搬送量または搬送速度の調整
（手法２）ラインセンサ間における読み取り周期の相対的な調整
（手法３）ラインセンサ間における画像データの相対的な調整
（手法４）遅延回路１０３での遅延時間の調整

（手法１）について説明する。原稿の搬送量または搬送速度の制御は、原稿を搬送する第一ローラ１および第二ローラ２の回転制御に基づいて行われる。回転制御は、ローラ軸に設けられたロータリエンコーダの検出（パルスをカウント数）に基づいてなされる。上述のように取得したΔＬの情報を制御部１００にフィードバックし、所定時間内にエンコーダで取得すべきパルス数の設定をΔＬ分だけ変更する。変更した設定に従ってモータ駆動回路１０５でモータを駆動する。ΔＬがゼロに近づくように、原稿の搬送量または搬送速度を調整することで、図７に示すつなぎ目におけるずれ量がゼロに近づき、取得される画像データが適正化される。

（手法２）では、取得したΔＬの情報を制御部１００にフィードバックし、第一ラインセンサ列１０６と第二ラインセンサ列１０７の読み取り周期の位相を制御する。具体的には、第二ラインセンサ列１０７の読み取りの周期の位相を、第一ラインセンサ列１０６に対してΔＬだけ位相がずれるように制御する。第二ラインセンサ列１０７の読み取りタイミングを調整することで、図７に示すつなぎ目におけるずれ量がゼロに近づき、取得される画像データが適正化される。

（手法３）では、第一ラインセンサ列１０６、第二ラインセンサ列１０７それぞれで取得したデジタル画像信号を合成する際に、合成回路部において、つなぎ目におけるずれ量を考慮して画像処理を行う。第一ラインセンサ列１０６のデジタル画像信号を、ΔＬ分だけずらすことで、図７に示すつなぎ目におけるずれ量がゼロに近づき、取得される画像データが適正化される。

（手法４）では、第一ラインセンサ列１０６で取得したデジタル画像信号を遅延回路１０３で遅延させることで、第二ラインセンサ列１０７で取得したデジタル画像信号との間に発生する時間差を解消する。取得したΔＬの情報を制御部１００にフィードバックし、遅延回路１０３の待機時間をΔＬ分だけ早めるか遅らすことで、図７に示すつなぎ目におけるずれ量がゼロに近づき、取得される画像データが適正化される。

「補正１」のいずれかの手法でΔＬを解消したら、次に「補正２」を行う。「補正２」では、取得した読取画像に対して｛Ｌ／（Ｌ±ΔＬ）｝倍だけ、副走査方向の倍率を補正する。

「補正２」としては、次のようないくつかの手法が考えられる。いずれの手法を選んでもよい。
（手法Ａ）ラインセンサの読み取り周期ピッチの調整
（手法Ｂ）画像データの伸縮処理による調整

（手法Ａ）では、取得したΔＬの情報を制御部１００にフィードバックし、第一ラインセンサ列１０６と第二ラインセンサ列１０７の読み取り周期を制御する。具体的には、第一ラインセンサ列１０６と第二ラインセンサ列１０７の読み取りの周期ピッチを、どちらも｛Ｌ／（Ｌ±ΔＬ）｝倍する。これにより、図７に示す副走査方向における画像倍率を補正して、最終的に取得される画像データが適正化される。

（手法Ｂ）では、順次取得したデジタル画像信号を副走査方向（第１方向）にむけて１ラインごとに並べて画像データを生成する際に、ライン間のピッチを｛Ｌ／（Ｌ±ΔＬ）｝倍する。これにより、図７に示す副走査方向（第１方向）における画像倍率を補正して、最終的に取得される画像データが適正化される。

なお、上述の（手法２）、（手法Ａ）において、第一ラインセンサ列１０６、第二ラインセンサ列１０７の読み取り周期を制御する際には、システムクロックを基準とする。これに限らず、第一ローラ１、第二ローラ２の同軸上に設けられたロータリエンコーダで検出したパルス数に基づいて第一ラインセンサ５Ａ、第二ラインセンサ６Ａの読み取りを行なうようにしてもよい。この場合は、第一ローラ１、第二ローラ２が原稿から受ける摺動負荷で動きが鈍った場合など、それに合せて第一ラインセンサ５Ａ、第二ラインセンサ６Ａの読み取り周期も遅くなる。したがって、このような場合はΔＬのずれ量が小さくて済む。

これまで説明してきた例では、第一ローラ１、第二ローラ２によって原稿を所定の速度で搬送する場合を示してきた。しかし、１行分の読み取りごとに停止と所定の移動量を送る動作を繰り返す、いわゆる間欠送りの場合に適用してもよい。

また、本明細書では固定した読取部に対して、原稿を搬送することで原稿の読み取りを行なう構成を例にした。これに限らず、原稿を第１方向に搬送しつつ、あわせて読取部も原稿の搬送に追従して第１方向に移送できる構成としてもよい。この場合、搬送バラツキがもっとも少ない原稿の搬送速度を維持しながら、ラインセンサの読み取りに最適な速度で読取部を動かすことができる。これにより、搬送バラツキを低減させながらラインセンサの読み取り精度を向上させることができる。このように、読取部と原稿の相対移動については、どちらか一方を移動させる構成、又は、両方を移動させる構成のどちらを採用してもよい。

以上説明してきた実施形態によれば、以下のような優れた作用効果を奏する。
（１）第一ラインセンサと第二ラインセンサとの間隔と、原稿を搬送するローラの外周の長さとを概ね一致させることで、原稿の大判化に伴い搬送用のローラが長尺化しても、原稿を高い精度で読み取ることが可能となる。見方を変えれば、搬送用のローラの加工精度を高めなくても精度の高い画像読み取りを行うことが可能となる。加えて、搬送用のローラの周辺部品の構成を工夫することでさらに精度の高い画像読み取りができる。
（２）原稿の読み取りに先立って、実際に画像読取を行う原稿の一部を用いて原稿の読み取りに関する補正のための情報を取得するので、専用の調整用シートを用意する必要が無い。このため、ユーザは読み取りたい原稿を用意するだけでよく利便性が高い。
（３）原稿の読み取りに用いるラインセンサを利用して、原稿の搬送量や搬送速度、原稿の傾き、原稿の変形などの搬送状態に関する情報を取得する。この情報を用いることで、本スキャンにおいては、より精度の高い画像読み取りを行うことが可能となる。とくに、読み取る原稿のサイズ（原稿幅）が大きくなるほど、原稿の搬送は不安定になるが、ラインセンサを利用して複数の箇所において情報を取得することでき、専用の速度センサを多数設けることなく、精度の高い画像読み取りを行うことが可能となる。

１ 第１搬送ローラ
２ 第２搬送ローラ
３、４ ピンチローラ
５ 第一ラインセンサ
６ 第二ラインセンサ
１２ コンタクトガラス
１３ 上ユニット
１４ 下ユニット
２０ 搬送モータ
１０６ 第一ラインセンサ列
１０７ 第二ラインセンサ列

Claims (10)

1. 原稿の画像を読み取る画像読取装置であって、
   搬送ローラ及び前記搬送ローラに上方から当接して従動回転するピンチローラにより前記原稿を挟持しながら第１方向に搬送する搬送部と、
   前記搬送ローラの回転軸が延びる第２方向に沿って複数のラインセンサが配列された構成を備え、前記搬送部で搬送される前記原稿の画像を読み取る読取部と、
   前記複数のラインセンサに含まれる所定のラインセンサの前記第２方向における中央付近に対応する位置にて、前記搬送ローラの外周面を下方から支持しながら従動回転する回転体と、を備え、
   前記搬送ローラと前記回転体とが接触する前記第２方向の位置における、前記搬送ローラの外周の長さをＰ、前記回転体の外周の長さをＱとしたとき、０．９８≦Ｐ／（ｍ×Ｑ）≦１．０２（ｍは整数）の関係を満たしていることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記読取部は、前記第１方向において離れて配置された第一ラインセンサと第二ラインセンサを含む複数のラインセンサが、前記第２方向に沿って千鳥状に規則的に配列された構成を備え、
   前記回転体は、前記第一ラインセンサに対応する位置に設けられた第一回転体と前記第二ラインセンサに対応する位置に設けられた第二回転体を有し、前記第一回転体と前記第二回転体は前記第２方向においてずれ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。
3. 前記搬送ローラは、前記第１方向において前記読取部の上流側に設けられた第一搬送ローラと前記読取部の下流側に設けられた第二搬送ローラを有し、少なくとも前記第一搬送ローラに関して前記関係を満たし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. 前記第一ラインセンサと前記第二ラインセンサは、前記第２方向において読み取り範囲の一部が重なり合っており、
   前記重なり合っている部分において、前記第１方向における前記第一ラインセンサと前記第二ラインセンサとの間隔をＬ、前記搬送ローラの外周の長さをＤとしたとき、０．９５≦Ｌ／（ｎ×Ｄ）≦１．０５（ｎ＝１〜５の整数）の関係を満たしていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の画像読取装置。
5. 原稿の読み取りに先立って、原稿のエッジを前記第一ラインセンサと前記第二ラインセンサで検出し、原稿の読み取りに関する補正のための情報を取得することを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
6. 前記エッジを検出したら原稿をいったん送り戻し、次いで、原稿の読み取りを開始することを特徴とする、請求項５に記載の画像読取装置。
7. 原稿の読み取りの最中にも、前記第一ラインセンサと前記第二ラインセンサで検出した出力を用いて、前記補正のための情報を取得することを特徴とする、請求項５または６に記載の画像読取装置。
8. 前記第２方向における複数の異なる位置において取得した前記情報を用いて、原稿の傾きまたは原稿の歪みに関する情報を取得することを特徴とする、請求項５から７いずれか１項に記載の画像読取装置。
9. 取得した前記情報に基づいて、現在読み取りを行っている原稿もしくは次以降に読み取りを行う原稿に関して前記補正を行なうことを特徴とする、請求項５から８のいずれか１項に記載の画像読取装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の画像読取装置と、シートに画像を形成する画像形成部を備えた画像形成装置。

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