JP6880936B2 - 画像読取装置、画像形成装置、及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像読取装置、画像形成装置、及び制御方法
に関する。

従来、画像読取装置は、リニアイメージセンサの固定パターンノイズによって縦スジなどの画質劣化を引き起こすことがあった。また、画質劣化を防止するため、読取画素値から暗時読取値である黒レベルを差し引く黒シェーディング補正を行い、主走査方向の画素単位での濃度変動の発生を抑制する方法が知られている。

黒シェーディング補正に用いる黒レベルは、一般にはリニアイメージセンサへの光を遮光して取得する必要がある。しかし、生産性の低下を解決するため、光が入射したままリセットされた状態の信号を擬似的な黒レベルとする技術が知られている。

例えば、特許文献１には、通常出力モードでは、電荷検出部をリセットし、受光素子に蓄積された電荷を該リセットされた電荷検出部に転送して電圧に変換した信号を出力し、ダミー黒レベル出力モードでは、電荷検出部をリセットし、受光素子に蓄積された電荷を該リセットされた電荷検出部に転送せずに、該電荷検出部を再度リセットした信号を黒レベルの信号として出力する光電変換装置が開示されている。

しかしながら、生産性の低下を防止するために従来の擬似的な黒レベルを用いて黒シェーディング補正を行うと、読取画像の画質が劣化してしまうことがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、効率的に信号を補正して、出力する信号の必要な精度を維持することができる画像読取装置、画像形成装置、及び制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一実施形態の画像読取装置は、画像読取対象を読み取る光学読取部と、上記光学読取部の動作を制御する制御部と、上記光学読取部から上記画像読取対象に基づいて出力される補正対象信号を補正する補正部と、を有し、上記制御部は、上記画像読取対象を読み取る画像読取動作において上記光学読取部を上記光学読取部の特性を示す特性信号を出力する第１の動作を行うように制御し、上記画像読取対象のサイズ検知動作において上記光学読取部を上記光学読取部の特性を擬似的に示す擬似信号を出力する第２の動作を行うように制御し、上記補正部は、上記画像読取動作において上記光学読取部から出力される上記補正対象信号を上記特性信号により補正し、上記サイズ検知動作において上記光学読取部から出力される上記補正対象信号を上記擬似信号により補正することを特徴とする。

本発明によれば、効率的に信号を補正して、出力する信号の必要な精度を維持することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態にかかる画像形成装置の構成例を示す構成図である。 図２は、画像読取装置及びＡＤＦの構成例を示す構成図である。 図３は、画像形成装置が黒シェーディング補正を行う場合に用いる機能の概要を示すブロック図である。 図４Ａは、光電変換素子の構成の概要及びその周辺を示す図である。 図４Ｂは、Ｒ／Ｇ／Ｂの３画素を１つのカラムとしたときの光電変換素子の構成の概要を示す図である。 図５は、画素信号生成回路の構成例を示す図である。 図６は、光電変換素子が原稿を読取る場合の画素信号生成回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。 図７は、黒シェーディング補正を行った場合の読取画像の読取レベルの一例を示すグラフである。 図８は、擬似ダーク生成モードの動作タイミングの一例を示すタイミングチャートである。 図９は、固定パターンノイズの影響を受けた画素信号生成回路の出力波形を例示するタイミングチャートである。 図１０は、擬似ダーク生成モードにおける黒シェーディング補正を行った場合の読取レベルの一例を示すグラフである。 図１１は、画像読取装置が省エネ状態に移行した時、及び画像読取装置が省エネ状態から復帰した時の第１キャリッジの動作の概要を示す図である。 図１２は、圧板が閉じられた状態でユーザが操作部上の省エネ復帰ボタンを押下して省エネ状態から復帰する場合の画像読取装置の動作の一例を示す図である。 図１３は、ユーザがＡＤＦの圧板を開くことによって省エネ状態から復帰する場合の画像読取装置の動作の一例を示す図である。 図１４は、画像読取装置の動作の比較例と実施例とを対比させた図である。 図１５は、画像形成装置（画像読取装置）の制御部が行う制御を例示するフローチャートである。 図１６は、第１キャリッジが待機位置からずれていた場合の黒シェーディングデータを取得するための動作を示す図である。 図１７は、信号処理装置の原理を示すブロック構成図である。 図１８は、信号処理装置の制御部が行う制御を例示するフローチャートである。

（第１の実施形態）
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる画像形成装置を説明する。図１は、実施形態にかかる画像形成装置３００の構成例を示す構成図である。画像形成装置３００は、給紙部３０３及び画像形成装置本体３０４を有し、上部に画像読取装置（信号処理装置の一例）１００及び自動原稿給送装置（ＡＤＦ：搬送装置）２００が搭載されたデジタル複写機である。なお、画像読取装置１００は、自動原稿給送装置２００を有する構成であってもよい。

画像形成装置本体３０４内には、タンデム方式の作像部（画像形成部）３０５と、給紙部３０３から搬送路３０７を介して供給される記録紙を作像部３０５に搬送するレジストローラ３０８と、光書込み装置３０９と、定着搬送部３１０と、両面トレイ３１１とが設けられている。

作像部３０５には、Ｙ（Yellow），Ｍ（Magenta），Ｃ（Cyan），Ｋ（Black）の４色のトナーに対応して４本の感光体ドラム３１２が並設されている。各感光体ドラム３１２の周りには、帯電器、現像器３０６、転写器、クリーナ、及び除電器を含む作像要素が配置されている。

また、転写器と感光体ドラム３１２との間には両者のニップに挟持された状態で駆動ローラと従動ローラとの間に張架された中間転写ベルト３１３が配置されている。

このように構成されたタンデム方式の画像形成装置３００は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色毎に各色に対応する感光体ドラム３１２に光書込みを行い、現像器３０６で各色のトナー毎に現像し、中間転写ベルト３１３上に例えばＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順に１次転写を行う。

そして、画像形成装置３００は、１次転写により４色重畳されたフルカラーの画像を記録紙に２次転写した後、定着して排紙することによりフルカラーの画像を記録紙上に形成する。また、画像形成装置３００は、画像読取装置１００が読取った画像を記録紙上に形成する。

図２は、画像読取装置１００及びＡＤＦ２００の構成例を示す構成図である。画像読取装置１００は、デジタル複写機、デジタル複合機、ファクシミリ装置等の画像形成装置に搭載されるスキャナ装置である。また、画像読取装置１００は、単体のスキャナ装置であってもよい。そして、画像読取装置１００は、光源からの照射光によって被写体（画像読取対象）である原稿を照明し、その原稿からの反射光をＣＭＯＳイメージセンサで受光した信号に処理を行い、原稿の画像データを読取る。

具体的には、画像読取装置１００は、図２に示すように、原稿を載置するコンタクトガラス１０１と、原稿露光用の光源部１０２及び第１反射ミラー１０３を具備する第１キャリッジ（「光学読取部」の一例）１０６と、第２反射ミラー１０４及び第３反射ミラー１０５を具備する第２キャリッジ１０７とを有する。また、画像読取装置１００は、光電変換素子（例えばＣＭＯＳ（Complementary MOS）リニアイメージセンサ）５０と、光電変換素子５０に結像するためのレンズユニット１０８と、読取り光学系等による各種の歪みを補正するためなどに用いる基準白板（白基準板）１１０と、シートスルー読取り用スリット１１１も備えている。

画像読取装置１００は、上部にＡＤＦ２００が搭載されており、このＡＤＦ２００をコンタクトガラス１０１に対して開閉できるように、ヒンジを介した連結がなされている。

ＡＤＦ２００は、複数枚の原稿からなる原稿束を載置可能な原稿載置台としての原稿トレイ２２１を備えている。また、ＡＤＦ２００は、原稿トレイ２２１に載置された原稿束から原稿を１枚ずつ分離してシートスルー読取り用スリット１１１へ向けて自動給送する給送ローラ２２２を含む分離・給送手段も備えている。また、ＡＤＦ２００の下部は、圧板２２３となっている。圧板２２３は、コンタクトガラス１０１を介して画像を読取る場合の背景板としての機能も有する。

そして、画像読取装置１００は、原稿の画像面をスキャン（走査）して原稿の画像を読み取るスキャンモード時には、第１キャリッジ１０６及び第２キャリッジ１０７により、ステッピングモータによって矢示Ａ方向（副走査方向）に原稿を走査する。このとき、コンタクトガラス１０１から光電変換素子５０までの光路長を一定に維持するために、第２キャリッジ１０７は第１キャリッジ１０６の１／２の速度で移動する。

同時に、コンタクトガラス１０１上にセットされた原稿の下面である画像面が第１キャリッジ１０６の光源部１０２によって照明（露光）される。すると、その画像面からの反射光像が第１キャリッジ１０６の第１反射ミラー１０３、第２キャリッジ１０７の第２反射ミラー１０４及び第３反射ミラー１０５、並びにレンズユニット１０８経由で光電変換素子５０へ順次送られて結像される。

そして、光電変換素子５０の光電変換により信号が出力され、出力された信号はデジタル信号に変換される。このように、原稿の画像が読取られ、デジタルの画像データが得られる。

一方、原稿を自動給送して原稿の画像を読取るシートスルーモード時には、第１キャリッジ１０６及び第２キャリッジ１０７が、シートスルー読取り用スリット１１１の下側へ移動する。その後、原稿トレイ２２１に載置された原稿が給送ローラ２２２によって矢示Ｂ方向（副走査方向）へ自動給送され、シートスルー読取り用スリット１１１の位置において原稿が走査される。

このとき、自動給送される原稿の下面（画像面）が第１キャリッジ１０６の光源部１０２によって照明される。そのため、その画像面からの反射光像が第１キャリッジ１０６の第１反射ミラー１０３、第２キャリッジ１０７の第２反射ミラー１０４及び第３反射ミラー１０５、並びにレンズユニット１０８経由で光電変換素子５０へ順次送られて結像される。そして、光電変換素子５０の光電変換により信号が出力され、出力された信号はデジタル信号に変換される。このように、原稿の画像が読取られ、デジタルの画像データが得られる。画像の読取りが完了した原稿は、排出口に排出される。

なお、スキャンモード時又はシートスルーモード時の画像読取り前に開始された光源部１０２による照明により、基準白板１１０からの反射光が光電変換素子５０でアナログ信号に変換され、その後デジタル信号に変換される。このように、基準白板１１０が読取られ、その読取り結果（デジタル信号）に基づいて原稿の画像読取り時のシェーディング補正が行われる。

また、ＡＤＦ２００が搬送ベルトを備えている場合には、スキャンモードであっても、ＡＤＦ２００によって原稿をコンタクトガラス１０１上の読取り位置に自動給送して、その原稿の画像を読取ることができる。

図３は、画像形成装置３００が黒シェーディング補正を行う場合に用いる機能の概要を示すブロック図である。画像読取装置１００では、タイミング信号生成部（制御部）１２０が生成するタイミング信号に応じて、光電変換素子５０が画素出力値を黒シェーディング補正部（補正部）３０に出力する。タイミング信号生成部１２０は、光源部１０２及び光電変換素子５０などの動作を制御している。黒シェーディング補正部３０は、光電変換素子５０が出力した画素出力値の内の、補正対象の信号に含まれる読取画素値（原稿を読み取った場合の画素出力値）と、黒補正の基準信号（特性信号）に含まれる暗時の画素出力値（後述する実黒レベル）又は黒補正の擬似基準信号（擬似信号）に含まれる画素出力値（後述する擬似黒レベル）、との差を算出し、黒側のオフセットレベル補正となる黒シェーディング補正を行う。

後段処理部は、例えば原稿サイズを検知する原稿サイズ検知部や、読取画素値に応じて画像を形成する画像形成部などであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行するソフトウェア、又はハードウェアによって構成される。制御部（「移動制御部」を含む）３３０は、ＣＰＵ及びメモリを備えたコンピュータとしての機能を有し、画像形成装置３００を構成する各部を制御する。操作部３３２は、例えばタッチパネルなどであり、画像形成装置３００に対するユーザの操作を受入れる。

なお、タイミング信号生成部（制御部）１２０及び黒シェーディング補正部３０は、光電変換素子５０内に集積されていてもよい。本実施形態では、黒シェーディング補正部３０を画像読取装置１００の外部に設けたものを一例として示すが、黒シェーディング補正部３０が画像読取装置１００に設けられても良いことは言うまでもない。例えば画像読取装置１００を単体でも動作できるようにする場合などに黒シェーディング補正部３０を画像読取装置１００に設ける。また、「移動制御部」を画像読取装置１００に設けても良いことも言うまでもない。その構成において、画像形成装置３００で画像読取装置１００を動作させる場合には、制御部３３０からの指示に基づき移動制御部が光学読取部などの移動を制御する。また、画像読取装置１００は、ＡＤＦ２００と一体にされた画像読取装置であってもよい。

図４Ａは、光電変換素子５０の構成の概要及びその周辺を示す図である。光電変換素子５０は、例えばそれぞれ主走査方向の画素数分の画素信号生成回路（ＰｉｘＢｌｏｃｋ）５００、増幅器（ＰＧＡ）５０２、及びＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ：Ａ／Ｄ変換部）５０４を有する。画素信号生成回路５００は、図５を用いて後述するように、入力される光量に応じて電気信号を出力する受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ）と、周辺回路を有する。以下、画素信号生成回路５００を画素と記すことがある。

増幅器５０２は、画素信号生成回路５００が出力したアナログ信号をＡ／Ｄ変換器５０４のダイナミックレンジに合わせるように増幅させる。Ａ／Ｄ変換器５０４は、増幅器５０２が増幅させたアナログ信号をデジタル信号に変換し、パラレル−シリアル変換部（パラ−シリ変換部）５０６に対して出力する。

つまり、各画素信号生成回路５００が出力するアナログ信号は、並列にデジタル信号に変換されて、パラ−シリ変換部５０６に入力される。パラ−シリ変換部５０６は、入力された各デジタル信号をパラレル／シリアル変換し、後段の黒シェーディング補正部３０に対して出力する。なお、画素信号生成回路５００やパラ−シリ変換部５０６などの出力タイミングは、タイミング信号生成部１２０からのクロック信号等によって制御されている。

図４Ｂは、Ｒ（Ｒｅｄ）／Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）／Ｂ（Ｂｌｕｅ）の３画素を１つのカラムとした場合の光電変換素子の構成の概要を示す図である。光電変換素子６０では、受光するＲ／Ｇ／Ｂの色数分の、主走査方向の画素数の画素信号生成回路５００が配列されている。Ｒ／Ｇ／Ｂの各３画素は、それぞれが並列接続され、各３画素が後段の対応する増幅器５０２及びＡ／Ｄ変換器５０４を共に使用するカラム構成となっている。各画素信号生成回路５００には、それぞれに対応するＲ／Ｇ／Ｂの何れかのカラーフィルタが設けられている。

各画素信号生成回路５００が出力するアナログ信号は、色順に並列にデジタル信号に変換されて、パラ−シリ変換部５０６に入力される。パラ−シリ変換部５０６は、入力された各デジタル信号をパラレル／シリアル変換し、後段の黒シェーディング補正部３０に対して出力する。なお、画素信号生成回路５００やパラ−シリ変換部５０６などの出力タイミングは、タイミング信号生成部６１からのクロック信号等によって制御されている。

図４Ａでは、タイミング信号生成部１２０は光電変換素子５０の外部にあるように図示しているが、光電変換素子５０の内部にあってもよい。図４Ｂについても同様である。タイミング信号生成部６１は光電変換素子６０の外部にあるように図示しているが、光電変換素子６０の内部にあってもよい。

図５は、画素信号生成回路５００の構成例を示す図である。図５（ａ）は、画素信号生成回路５００の第１構成例を示している。画素信号生成回路５００は、例えば受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ）、フローティングディフュージョン（ＦＤ：電荷電圧変換部）、電荷転送スイッチ（ＴＸ：転送部）、リセットスイッチ（ＲＴ：リセット部）、ソースフォロア（ＳＦ）、及び書込スイッチ（ＳＬ）を有する信号出力部である。ＴＸ、ＲＴ、ＳＬは、それぞれトランジスタによって構成され、タイミング信号生成部１２０の制御に応じて動作するスイッチである。

フォトダイオード（ＰＤ）は、入射光に応じて電荷を発生させて蓄積する。フローティングディフュージョン（ＦＤ）は、電荷を蓄積させて電圧に変換する。電荷転送スイッチ（ＴＸ）は、ＰＤに蓄積された電荷をＦＤに転送する。リセットスイッチ（ＲＴ）は、ＦＤをリセット電位（基準電圧）ＡＶＤＤ＿ＲＴにリセットする。ソースフォロア（ＳＦ）は、電源電圧ＡＶＤＤ＿ＰＩＸを用いて信号の電流増幅を行う。書込スイッチ（ＳＬ）は、電圧変換された信号を後段へ転送する。また、書込スイッチ（ＳＬ）は、ＦＤが蓄積した電圧を後段に対して出力させるか否かを選択する選択部としての機能も有する。

画素信号生成回路５００が図４Ｂに示すようなカラム構成である場合、図５（ｂ）に示す画素信号生成回路５００の第２構成例のように、ＳＬの後段にアナログメモリ（ＶＭ）と、アナログメモリスイッチ（ＲＤ＿Ｓ）をさらに備えて、同時に電荷蓄積を行えるようにしてもよい。なお、以下の実施形態においては、説明を理解し易くするために、図５（ａ）に示す画素信号生成回路５００の第１構成例を有する光電変換素子５０（図４Ａ参照）と、そのタイミング信号生成部１２０（図４Ａ参照）とを例について説明する。図５（ｂ）に示す画素信号生成回路５００の第２構成例を有する光電変換素子６０（図４Ｂ参照）と、そのタイミング信号生成部６１（図４Ｂ参照）とについても原理は同様である。

次に、光電変換素子５０の動作例について説明する。図６は、原稿を読取る場合の画素信号生成回路５００の動作を示すタイミングチャートである。以下、原稿を読取るときの動作を通常読取モードと記載する。通常読取モードでは、タイミング信号生成部１２０は、１ラインの同期信号ｌｓｙｎｃを基準にして他の制御信号を生成する。これにより、画素信号生成回路５００は、各制御信号に従って次のように動作する。

画素信号生成回路５００では、ラインの先頭でまずＳＬがアサートされる。そして、ＲＴがアサートされると、ＦＤとＳＦを経て、リセット電位ＡＶＤＤ＿ＲＴがアナログ出力Ｐｉｘ＿ｏｕｔ＝ＡＶＤＤ＿ＲＴとして転送される。ここまでをリセット期間ｔ１と表す。

次に、画素信号生成回路５００で、ＲＴがネゲートされた後、ＴＸがアサートされると、今度はＦＤに蓄積された電荷が同様に、アナログ出力Ｐｉｘ＿ｏｕｔ＝ＶＳとして転送される。これが電荷転送期間ｔ２となる。ＶＳは、負極性で表され、１ラインでＰＤに蓄積された電荷に相当する。

その後、画素信号生成回路５００でＳＬがネゲートされると、増幅器５０２、Ａ／Ｄ変換器５０４及びパラ−シリ変換部５０６が処理を行い、デジタル出力として、パラ−シリ変換部５０６から後段の黒シェーディング補正部３０に読取画素値の信号が転送される。

ここまでが通常の読取動作１ライン分の制御タイミングであり、光電変換素子５０は、２ライン目以降も同様に、リセット、ＰＤの電荷転送を順番で行い、黒シェーディング補正部３０に対し、画像データの各ラインの読取画素値を出力する。また、ＰＤの電荷量の推移も図６に示されている。画素信号生成回路５００では、ＴＸがアサートされるまでの間にＰＤに１ライン分の電荷が蓄積され、ＴＸがアサートされると、それまでに蓄積された電荷がＦＤに転送され、ＰＤの電荷量が０になる。そして、画素信号生成回路５００でＴＸがネゲートされると、その後は、次ラインで転送する電荷がＰＤに蓄積される。

光電変換素子５０の画素の特性は、１画素毎に異なり、画素毎に出力のばらつきが生じる。例えば、光電変換素子５０が一様な濃度レベルの原稿を読取った場合、理想的には主走査方向の全画素で一定レベルの読取画像が出力される。しかし、実際には、画素毎に出力のばらつきが生じる。

画素毎の出力のばらつきによる読取レベルの変動を補正するため、画像読取装置１００は、光電変換素子５０で、光電変換素子５０に光が当たっていない暗時の読取レベル（実黒レベル）、又は擬似的な黒レベル（擬似黒レベル）を生成し、後段の黒シェーディング補正部３０において画素毎に読取画像の読取レベルから実黒レベル又は擬似黒レベルを差し引く。実黒レベルは、各ＰＤの特性差が反映された黒レベルである。擬似黒レベルは、各ＰＤの特性差を反映せずに擬似的に生成した黒レベルである。

画像読取装置１００は、光電変換素子５０で実黒レベルを有する基準信号（暗時の画素出力値）を生成する場合、タイミング信号生成部１２０により、光源部１０２を消灯し、光電変換素子５０に外光が入らない位置において通常の読取動作１ライン分の制御を行う。この制御により、画素信号生成回路５００では、ＴＸがアサートされるまでの間にＰＤに暗時の１ライン分の電荷が蓄積され、ＴＸがアサートされると、それまでに蓄積された電荷がＦＤに転送される第１の動作が行われる。これにより、デジタル出力として、パラ−シリ変換部５０６から後段の黒シェーディング補正部３０に各画素の暗時の画素出力値の信号が転送される。

擬似黒レベルを生成する際の光電変換素子５０の制御については、擬似ダーク生成モードの動作（第２の動作）として後述する。

以上説明した光電変換素子５０を有する画像読取装置１００は、後段に黒シェーディング補正を行う黒シェーディング補正部３０が構成されている。また、黒シェーディング補正後に、原稿サイズの検出や画像の形成などを行う後段処理部が構成されている。

図７は、黒シェーディング補正を行った場合の読取画像の読取レベルを示すグラフである。グラフｆ１は、補正前の読取画像の主走査方向における読取レベルを示している。グラフｆ１に示すように、補正前の読取画像の主走査方向において読取レベルに変動が生じている。

グラフｆ２−１は、主走査方向における実黒レベルの変動を示している。グラフｆ３−１は、グラフｆ１の読取レベルからグラフｆ２−１の黒レベルを差し引いた場合の主走査方向の読取レベルの変化を示している。グラフｆ３−１に示すように、読取画像を実黒レベルにより補正することにより、読取画像の黒レベルが均一化される。

次に、光電変換素子５０に光が入射されている状態で黒レベルを取得する技術（擬似ダーク生成モード）について説明する。図８は、擬似ダーク生成モードの動作タイミングを示すタイミングチャートである。なお、光が光電変換素子５０に入射されている状態などに黒レベルを取得する設定を擬似ダーク生成モードと記載する。擬似ダーク生成モードにおける制御では、画素信号生成回路５００は、ＲＴがネゲートされた後に、ＴＸがアサートされず、電荷転送期間ｔ２に、そのままリセット電位がＰｉｘ＿ｏｕｔに出力され続ける、第２の動作を行う。

つまり、ＰＤの電荷はＦＤに転送されずにＰＤの電荷量が図８に示すように上昇し続ける。このとき、Ｐｉｘ＿ｏｕｔに常にＶＳ＝０が出力され、擬似的な黒レベルが生成される。

ＰＤは、遮光状態にあっても、暗電流により、電荷を蓄積する。従って、擬似ダーク生成モードでは、ゲインばらつき等によって発生する固定パターンノイズ（ＦＰＮ）の影響が読取画像に生じることになる。具体的に、擬似ダーク生成モードでは、ＰＤに蓄積された電荷を反映せずに擬似的に黒レベルの擬似基準信号を生成する。従って、ＰＤの暗電流が要因となる固定パターンノイズを擬似基準信号に反映することができず、読取画像を擬似基準信号により補正したとしても、補正後の読取画像に固定パターンノイズの影響が生じることになる。

図９は、固定パターンノイズの影響を受けた、画素信号生成回路５００の出力波形を例示するタイミングチャートである。図８のＰｉｘ＿ｏｕｔに示した擬似黒レベルの出力波形は、図９に示すように、画素信号生成回路５００ごとに発生した正又は負の固定パターンノイズ（ΔＦＰＮ）の分だけ実黒レベルＶＤＤからシフトしている。このように、擬似黒レベルの画素出力値は、ＦＰＮ誤差（ΔＦＰＮの影響）が含まれているため、補正後の読取画像において画素ごとにバラツキが生じ、画質が劣化してしまう。

図１０は、擬似ダーク生成モードにおける黒シェーディング補正を行った場合の読取レベルを示すグラフである。グラフｆ２−２は、主走査方向における擬似黒レベルの変動を示している。グラフｆ３−２は、グラフｆ１の読取レベルからグラフｆ２−２の擬似黒レベルを差し引いた場合の主走査方向の読取レベルの変化を示している。グラフｆ３−２に示すように、読取画像を擬似黒レベルにより補正する場合は、各ＰＤのΔＦＰＮ成分のばらつきが補正されずに残るため、黒シェーディング補正後の読取画像の読取レベルは精度良く黒レベルを均一化することができない。したがって、擬似ダーク生成モードでは、通常読取モードを使用して取得した実黒レベルを用いた黒シェーディングに比べると、画像品質は劣化してしまう。

ＦＰＮを補正しきれない状態は、蓄積時間（ライン周期）が長くなればなるほど暗電流が大きくなるために顕著となる。つまり、低い生産性のスキャナにおいて読取画像を生成する場合には不利に働いてしまう。一方、画像読取装置１００は、原稿サイズを検知する場合には、原稿読み取りレベルを２値化して判断するため、この場合には高精度な黒シェーディング補正を必要としない。従って、原稿サイズ検知時の黒シェーディング補正の際に、擬似黒レベルを適用することができる。つまり、プレスキャン時の読取画像に対しては擬似黒レベルにより補正し、スキャン時の読取画像に対しては実黒レベルにより補正するという、選択的な補正が可能になる。

次に、画像読取装置１００の動作について説明する。画像読取装置１００は、ユーザからの操作や入力が所定期間ない場合、省エネルギー（省エネ）状態に移行する。また、第１キャリッジ１０６は、圧板２２３が開かれた場合、及び画像読取装置１００が省エネ状態に移行した場合に、後述する待機位置へ移動する。

まず、画像読取装置１００が省エネ状態に移行した時、及び画像読取装置１００が省エネ状態から復帰した時の第１キャリッジ１０６の動作について説明する。図１１は、画像読取装置１００が省エネ状態に移行した時、及び画像読取装置１００が省エネ状態から復帰した時の第１キャリッジ１０６の動作の概要を示す図である。

画像読取装置１００は、省エネ移行時には、省エネ復帰時に原稿を検知する動作を行うことに備えて、第１キャリッジ１０６を待機位置（省エネ待機位置：原稿サイズ検知位置）に移動させる。画像読取装置１００には、省エネ状態からの復帰のトリガが例えば２通りある。復帰のトリガには、ユーザが操作部３３２上の省エネ復帰ボタンを操作する場合と、ユーザが原稿を置くアクション（圧板２２３開）を行う場合とがある。

図１１に示すように、ユーザが操作部３３２上の省エネ復帰ボタンを操作することによって画像読取装置１００が省エネ状態から復帰する場合、第１キャリッジ１０６は、基準白板１１０の下方（白板下位置）に移動し、黒シェーディングデータ（黒ＳＨデータ：実黒レベル）を取得して、その後ホームポジション（ＨＰ）に移動する。

ユーザが圧板２２３を開けた時に第１キャリッジ１０６は原稿のサイズ検知を実行できるように原稿サイズ検知位置に移動する。ユーザがコンタクトガラス１０１上に原稿を置いた後、圧板２２３が閉じられたことをトリガとして、第１キャリッジ１０６はホームポジション（ＨＰ）側に移動しながら原稿のサイズ検知を行う。この時のサイズ検知で用いる黒シェーディングデータは最初に第１キャリッジ１０６が基準白板１１０の下方に移動時に取得したものである。その後、コピースタートがユーザによって指示されてから、スキャン動作が実行され、一連の動作が完了する。

図１１の下部に示した第１キャリッジ１０６の移動例では、圧板２２３開によるトリガによって省エネ状態から復帰する場合が示されている。省エネ状態からの復帰時にはキャリッジ１０６はサイズ検知可能な位置にあるが、ユーザが原稿を置くことに備えるためにキャリッジは待機したままとなる。

ユーザがコンタクトガラス１０１上に原稿を置いた後、圧板２２３が閉じられたことをトリガとして、第１キャリッジ１０６はホームポジション（ＨＰ）側に移動しながらサイズ検知を行う。サイズ検知を実行するために用いる黒シェーディングデータは遮光状態では取ることができないため、電子シャッタを用いて取得する擬似黒レベルを用いる。サイズ検知後、第１キャリッジ１０６は基準白板１１０下に移動して黒シェーディングデータを取得し、その後ホームポジション（ＨＰ）に移動する。その後、コピースタートがユーザによって指示されてから、スキャン動作が実行され、一連の動作が完了する。

このように、画像読取装置１００は、省エネルギー（省エネ）状態となって待機する待機状態から通常動作状態に復帰するためのトリガが例えば２通り設定されている。画像読取装置１００は、例えばユーザが操作部３３２上の省エネ復帰ボタンを押下したこと、又は、ユーザがコンタクトガラス１０１上に原稿を置くためにＡＤＦ２００の圧板２２３を上げる（開く）ことをトリガとして省エネ状態から通常動作状態に復帰するように設定されている。

図１２は、圧板２２３が閉じられた状態でユーザが操作部３３２上の省エネ復帰ボタンを押下して省エネ状態から復帰する場合の画像読取装置１００の動作を示す図である。図１２の下方に示された丸印は、第１キャリッジ１０６の位置（移動）を示している。

画像読取装置１００は、圧板２２３が閉じられた状態でユーザが操作部３３２上の省エネ復帰ボタンを押下すると、省エネ状態から通常動作状態に復帰する（Ｓ１００）。画像読取装置１００は、省エネ状態から通常動作状態に復帰すると、第１キャリッジ１０６が待機位置（原稿サイズ検知位置）から基準白板１１０の下方へ移動する（Ｓ１０２）。基準白板１１０は、外部からの光を遮光する部材としての機能も備えている。

黒シェーディング補正部３０は、第１キャリッジ１０６が基準白板１１０の下方に配置された状態で実黒レベル（基準信号）を取得する（Ｓ１０３）。第１キャリッジ１０６は、基準白板１１０の下方からホームポジション（ＨＰ）へ移動する（Ｓ１０４）。ホームポジション（ＨＰ）は、シートスルー読取り用スリット１１１の下方である。そして、ユーザが圧板２２３を開いてコンタクトガラス１０１上に原稿を載せるときに、第１キャリッジ１０６は原稿サイズ検知位置へ移動する（Ｓ１０６）。

ユーザが圧板２２３を閉じると、第１キャリッジ１０６が再びホームポジション（ＨＰ）へ移動する（Ｓ１０８）。この第１キャリッジ１０６の移動中に、画像読取装置１００は、原稿サイズを検知する。この原稿サイズ検知で用いられる黒シェーディングデータは、最初に第１キャリッジ１０６が基準白板１１０の下方へ移動した時に取得されたものである。その後、ユーザが操作部３３２を操作して画像読取が指示されると、画像読取装置１００は、第１キャリッジ１０６を原稿読取範囲で往復させて原稿を読取る（Ｓ１１０）。

図１３は、ユーザがＡＤＦ２００の圧板２２３を開くことによって省エネ状態から復帰する場合の画像読取装置１００の動作を示す図である。画像読取装置１００は、圧板２２３が開かれると、省エネ状態から通常動作状態に復帰する（Ｓ２００）。この復帰時に、第１キャリッジ１０６は、原稿サイズ検知可能な位置にあるが、ユーザがコンタクトガラス１０１上に原稿を載せることに備えるために移動せず待機したまま（又は待機位置へ移動）となる。

そして、ユーザがコンタクトガラス１０１上に原稿を載せた後に圧板２２３が閉じられると（Ｓ２０２）、黒シェーディング補正部３０が擬似黒レベル（擬似基準信号）を取得し（Ｓ２０４）、第１キャリッジ１０６が待機位置（原稿サイズ検知位置）から基準白板１１０の下方へ移動する（Ｓ２０６）。この第１キャリッジ１０６の移動中に、画像読取装置１００は、原稿サイズを検知する。この原稿サイズ検知で用いられる黒シェーディングデータは、擬似黒レベルである。

黒シェーディング補正部３０は、第１キャリッジ１０６が基準白板１１０の下方に配置された状態で実黒レベル（基準信号）を取得する（Ｓ２０７）。第１キャリッジ１０６は、基準白板１１０の下方からホームポジション（ＨＰ）へ移動する（Ｓ２０８）。その後、ユーザが操作部３３２を操作して画像読取が指示されると、画像読取装置１００は、第１キャリッジ１０６を原稿読取範囲で往復させて原稿を読取る（Ｓ２１０）。なお、黒シェーディング補正部３０は、第１キャリッジ１０６が基準白板１１０の下方を最初に通過する時に実黒レベルを取得するが、遮光されていればよく、これに限定されない。

図１４は、画像読取装置１００の動作の比較例（Ｓ３００〜Ｓ３０６）と実施例（Ｓ４００〜Ｓ４０８）とを対比させた図である。比較例では、画像読取装置１００は、圧板２２３が開かれると、省エネ状態から通常動作状態に復帰する（Ｓ３００）。ユーザがコンタクトガラス１０１上に原稿を載せた後に圧板２２３が閉じられると（Ｓ３０２）、第１キャリッジ１０６が待機位置から基準白板１１０の下方へ移動する（Ｓ３０４）。

黒シェーディング補正部３０は、第１キャリッジ１０６が基準白板１１０の下方に配置された状態で実黒レベル（基準信号）を取得する（Ｓ３０５）。そして、画像読取装置１００は、第１キャリッジ１０６が基準白板１１０の下方から原稿サイズ検知位置に戻る間に原稿サイズを検知して、第１キャリッジ１０６をホームポジション（ＨＰ）に戻す（Ｓ３０６）。

一方、実施例では、画像読取装置１００は、圧板２２３が開かれると、省エネ状態から通常動作状態に復帰する（Ｓ４００）。この復帰時に、第１キャリッジ１０６は、原稿サイズ検知可能な位置にあるが、ユーザがコンタクトガラス１０１上に原稿を載せることに備えるために移動せず待機したままとなる。

そして、ユーザがコンタクトガラス１０１上に原稿を載せた後に圧板２２３が閉じられると（Ｓ４０２）、黒シェーディング補正部３０が擬似黒レベル（擬似基準信号）を取得し（Ｓ４０４）、第１キャリッジ１０６が待機位置（原稿サイズ検知位置）から基準白板１１０の下方へ移動する（Ｓ４０６）。この第１キャリッジ１０６の移動中に、画像読取装置１００は、原稿サイズを検知する。この原稿サイズ検知で用いられる黒シェーディングデータは、擬似黒レベルである。

黒シェーディング補正部３０は、第１キャリッジ１０６が基準白板１１０の下方に配置された状態で実黒レベル（基準信号）を取得する（Ｓ４０７）。第１キャリッジ１０６は、基準白板１１０の下方からホームポジション（ＨＰ）へ移動する（Ｓ４０８）。このように、実施例では、第１キャリッジ１０６を待機位置から移動させることなく擬似黒レベルを取得するので、第１キャリッジ１０６を移動させる時間が不要である。

次に、画像形成装置（又は画像読取装置）が行う制御について説明する。ここで、第１の動作とは、所定の信号である基準信号を用いて画像形成装置（又は画像読取装置）が実行する動作である。基準信号は、第１の動作の中で、通常読取モードの動作により取得するものとする。また、第２の動作とは、所定の擬似信号である擬似基準信号を用いて画像形成装置（又は画像読取装置）が実行する動作である。擬似基準信号は、第２の動作の中で、擬似ダーク生成モードの動作により取得するものとする。

図１５は、画像形成装置（画像読取装置１００）の制御部が行う制御を例示するフローチャートである。図１５に示すように、上記制御部は、例えば画像読取装置１００が待機状態からの復帰であるか否かを判定する（Ｓ６００）。この処理は、あらかじめ擬似黒レベルを取得するか否かを判断するために必要な制御である。上記制御部は、待機状態からの復帰ではないと判定した場合（Ｓ６００：Ｙｅｓ）にはＳ６０２の処理に進み、待機状態からの復帰であると判定した場合（Ｓ６００：Ｎｏ）にはＳ６１０の処理に進む。

上記制御部は、ユーザによる画像読取動作の指定があるか否かを判定する（Ｓ６０２）。上記制御部は、画像読取動作の指定があると判定した場合（Ｓ６０２：Ｙｅｓ）にはＳ６０４の処理に進み、画像読取動作の指定がないと判定した場合（Ｓ６０２：Ｎｏ）にはＳ６１０の処理に進む。

上記制御部は、画像読取動作の指定があると判定した場合、画像読取装置１００を画像読取モードに設定し（Ｓ６０４）、第１の動作により実黒レベル（基準信号）を取得させて（Ｓ６０６）、更に、読取対象を読取る画像読取動作を実行させる（Ｓ６０８）。この画像読取動作では、原稿の読み取りにより光電変換素子５０から出力される原稿の画像データを黒シェーディング補正部３０において実黒レベルにより補正して読取画像を得る。従って、その後段で多値化処理を行うことができる。

また、上記制御部は、画像読取動作の指定がないと判定した場合、画像読取装置１００を原稿サイズ検知モードに設定し（Ｓ６１０）、第２の動作により擬似黒レベル（擬似基準信号）を取得させて（Ｓ６１２）、更に、原稿サイズを検知する動作を実行させる（Ｓ６１４）。原稿サイズを検知する動作では、原稿の読み取りにより光電変換素子５０から出力される原稿の画像データを黒シェーディング補正部３０において擬似黒レベルにより補正し、補正後の画像を２値化処理して原稿サイズを得る。

つまり、上記制御部は、画像読取動作のときのように後段で多値化処理が必要になるなど、信号の精度が所定の精度以上必要である場合に、画素信号生成回路５００に第１の動作を行わせるように制御する。また、上記制御部は、原稿サイズ検知動作のときのように後段で多値化処理が必要でない、２値化処理でも構わないなど、上記信号の精度が所定の精度未満でも許容される場合に、画素信号生成回路５００に第２の動作を行わせるよう制御する。

なお、画像読取装置１００は、省エネ状態ではモータに電力供給をしないように設定されており、励磁が切れているので、第１キャリッジ１０６が振動などで動く可能性がある。図１６は、第１キャリッジ１０６が待機位置からずれていた場合の黒シェーディングデータを取得するための動作を示す図である。

省エネ状態からの復帰時に第１キャリッジ１０６が所定の位置にない場合（特に、原稿が置かれている位置の下方に第１キャリッジ１０６がない場合）には、原稿検知を行うために第１キャリッジ１０６を上流側（図１６において左側）に一定の距離だけ移動させるが、ホームポジション（ＨＰ）に到達してしまい原稿サイズ検知動作を行うことができなくなってしまう。そこで、画像読取装置１００は、第１キャリッジ１０６の位置を調整するためにリトライ動作として第１キャリッジ１０６をホームポジション（ＨＰ）に一旦戻す。このとき、第１キャリッジ１０６が基準白板１１０の下方を往復するので、黒シェーディング補正部３０は、実黒レベルを取得することが可能である。

また、第１キャリッジ１０６が原稿の置かれている位置の上方にある場合には、第１キャリッジ１０６が待機位置から一定の距離だけ左側の距離に基準白板１１０が有ることを想定して実黒レベルを取得する場合、第１キャリッジ１０６は遮光状態で実黒レベルを取得することができない。そこで、画像読取装置１００は、第１キャリッジ１０６の位置を調整するためにリトライ動作として第１キャリッジ１０６をホームポジション（ＨＰ）に一旦戻す。このとき、第１キャリッジ１０６が基準白板１１０の下方を往復するので、黒シェーディング補正部３０は、実黒レベルを取得することが可能である。

また、画像読取装置１００は、ＡＤＦ２００によって原稿連続読取りをする場合には、原稿読取りの間に紙間が存在する。画像読取装置１００は、原稿連続読取り時に黒レベルを取得するために、画像読取位置が紙間となる時に光源部１０２を消灯させて黒レベルを取得する。

また、ＡＤＦ２００に原稿がつまって所定の位置とは異なる位置に原稿が停止した場合には、つまった原稿で隙間ができてしまうことにより正常な黒レベルを取得できない可能性がある。この場合、画像読取装置１００は、再度実黒レベルを取得するリカバリ動作を行う。

（第２の実施形態）
第１の実施形態に適用した信号処理装置の原理は、画像形成装置や画像読取装置に限らず、その他の装置にも適用することができる。物理量として、第１の実施形態の光量に代わり、例えば放射線や、電磁波や、光波などを取り扱う製品、一例として、それぞれ、放射線検査装置や、電磁波測定機や、光波測定機などへの適用が可能である。

図１７は、信号処理装置の原理を示すブロック構成図である。図１７の信号処理装置７０は、制御部７１と、信号源７２と、信号出力部７３と、補正部７４とを有する。

制御部７１は、制御信号を生成し、信号源７２と信号出力部７３とを制御する。

信号源７２は、物理量を出力する信号源である。例えば物理量が光量である場合は光源部に相当し、物理量が放射線である場合は、放射性物質などが相当する。

信号出力部７３は、物理量を電気信号に変換して補正部７４に出力する。信号出力部７３は、補正モードとして複数のモードを有する。例えば、２つのモードである場合、第１のモードでは、後段処理部で必要とされる処理の条件値（例えば上記物理量の変換精度や処理スピードなど）が所定の閾値以上であるときに、制御部７１からの制御により、入力した物理量を変換し、信号出力部７３の特性を有する信号（実信号）を出力する。第２のモードでは、後段処理部で必要とされる処理の条件値が所定の閾値未満であるときに、制御部７１からの制御により、入力した物理量を変換し、信号出力部７３の特性の一部又は全てを有さない信号（擬似信号）を出力する。

補正部７４は、信号出力部７３から出力された信号を、第１のモードの実信号又は第２のモードの擬似信号により補正し、補正後の信号を後段処理部へ出力する。

各ブロックは、ＣＰＵが実行するソフトウェア、又はハードウェアによって構成される。

図１８は、信号処理装置７０の制御部７１が行う制御を例示するフローチャートである。ここで、第１の動作とは、実信号を用いて信号処理装置７０が実行する動作である。実信号は、第１の動作の中で取得するものとする。また、第２の動作とは、擬似信号を用いて信号処理装置７０が実行する動作である。擬似信号は、第２の動作の中で取得するものとする。

図１８に示すように、制御部７１は、ユーザによる第１の動作の指定があるか否かを判定する（Ｓ７０２）。制御部７１は、第１の動作の指定があると判定した場合（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）にはＳ７０４の処理に進み、第１の動作の指定がないと判定した場合（Ｓ７０２：Ｎｏ）にはＳ７１０の処理に進む。

制御部７１は、信号処理装置７０を通常モードに設定し（Ｓ７０４）、第１の動作により実信号を取得させて（Ｓ７０６）、引き続き第１の動作を実行させる（Ｓ７０８）。又は、上記制御部７１は、信号処理装置７０を擬似モードに設定し（Ｓ７１０）、第２の動作により所定の擬似信号を取得させて（Ｓ７１２）、引き続き第２の動作を実行させる（Ｓ７１４）。

第１、第２の実施形態によれば、効率的に信号を補正して、出力する信号の必要な精度を維持することができるという効果を奏する。

３０ 黒シェーディング補正部（補正部）
５０ 光電変換素子
１００ 画像読取装置
１０１ コンタクトガラス
１０２ 光源部
１０６ 第１キャリッジ（光学読取部）
１１０ 基準白板
１１１ シートスルー読取り用スリット
１２０ タイミング信号生成部（制御部）
２００ 自動原稿給送装置（ＡＤＦ）
２２３ 圧板
３００ 画像形成装置
３３０ 制御部
３３２ 操作部
５００ 画素信号生成回路（画素）
５０２ 増幅器
５０４ Ａ／Ｄ変換器

特開２０１４−１３８３５６号公報

Claims (9)

1. 画像読取対象を読み取る光学読取部と、
   前記光学読取部の動作を制御する制御部と、
   前記光学読取部から前記画像読取対象に基づいて出力される補正対象信号を補正する補正部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記画像読取対象を読み取る画像読取動作において前記光学読取部を前記光学読取部の特性を示す特性信号を出力する第１の動作を行うように制御し、前記画像読取対象のサイズ検知動作において前記光学読取部を前記光学読取部の特性を擬似的に示す擬似信号を出力する第２の動作を行うように制御し、
   前記補正部は、前記画像読取動作において前記光学読取部から出力される前記補正対象信号を前記特性信号により補正し、前記サイズ検知動作において前記光学読取部から出力される前記補正対象信号を前記擬似信号により補正すること
   を特徴とする画像読取装置。
2. 前記制御部は、前記光学読取部が出力する前記補正対象信号の処理の条件値が所定の閾値以上である場合に前記第１の動作を行うように前記光学読取部を制御し、前記補正対象信号の処理の条件値が所定の閾値未満である場合に前記第２の動作を行うように前記光学読取部を制御すること
   を特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記光学読取部を移動させる移動制御部を有し、
   前記光学読取部は、前記光学読取部の移動により入力される光量に応じて信号をそれぞれ出力する複数の画素であり、
   前記移動制御部は、前記処理の条件値に従って前記光学読取部を移動させること
   を特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
4. 前記制御部は、
   当該画像読取装置が待機状態から復帰した場合、前記複数の画素が遮光されているときに前記特性信号である基準信号を出力するように制御すること
   を特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
5. 前記制御部は、
   外部からの光を遮る部材の陰に前記光学読取部が待機状態からの復帰後最初に移動したときに前記複数の画素が前記基準信号を出力するように制御すること
   を特徴とする請求項４に記載の画像読取装置。
6. 前記制御部は、
   前記光学読取部が所定の待機位置に待機していない状態から動作を開始する場合、前記複数の画素を前記第１の動作を行うように制御すること
   を特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の画像読取装置。
7. 前記画像読取対象を搬送する搬送装置をさらに有し、
   前記制御部は、
   前記搬送装置が前記画像読取対象を所定の位置とは異なる位置に停止させた場合に、前記複数の画素を前記第１の動作を行うように制御すること
   を特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の画像読取装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像読取装置と、
   前記画像読取装置が補正した画像データに基づく画像を形成する画像形成部と
   を有することを特徴とする画像形成装置。
9. 画像読取対象を読み取る光学読取部の動作を制御する制御方法であって、
   前記画像読取対象のサイズ検知動作において、前記光学読取部を前記光学読取部の特性を擬似的に示す擬似信号を出力する第２の動作を行うように制御し、
   前記サイズ検知動作において前記光学読取部から前記画像読取対象に基づいて出力される補正対象信号を前記擬似信号により補正し、
   前記画像読取対象を読み取る画像読取動作において、前記光学読取部を前記光学読取部の特性を示す特性信号を出力する第１の動作を行うように制御し、
   前記画像読取動作において前記光学読取部から出力される前記補正対象信号を前記特性信号により補正する、
   制御方法。

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