JP2007258960A - 画像読取装置及びその画像読取ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを抑えて装置の小型化を可能とし、かつ組付け作業時に煩雑な調整や位置合わせを必要とせず、簡単で高精度なシェーディング補正機構を可能とする画像読取装置及びその画像読取ユニットを提供する。
【解決手段】画像読取装置１が備える画像読取ユニット１０は、原稿Ｓの下面と対向する上面の一部を開口部とし、且つ内部に収納するラインイメージセンサ１１の支軸１１ａを回動自在に支持するフレーム１２と、上記開口部にはめ込まれて保持され原稿読取位置Ａで原稿をガイドするコンタクトガラス１５と、フレーム１２の内側に固定された白色基準となる色基準部材１６と、支軸１１ａにフリクション機構を介して連結されたギア１８と、ギア１８を駆動すべく連結する駆動ギア１９及び小型モータ２０とを備える。フレーム１２は、その内部にラインイメージセンサ１１、ギア１８、駆動ギア１９及び小型モータ２０を設置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像読取装置及びその画像読取ユニットに関し、特にシェーディング補正機構を有する画像読取ユニットを備えた画像読取装置及びその画像読取ユニットに関する。

一般に、原稿を搬送しながら画像読取を行う画像読取装置は、搬送されてくる原稿を光源により照射し、ロッドレンズアレイ等により原稿からの反射光を集光する。その後、集光した反射光を光電変換することにより、ラインイメージセンサ等が原稿画像データを生成する。しかし、光源及びロッドレンズアレイには光量むらがあり、またラインイメージセンサの感度むらがあるため、そのままでは一様な原稿読取を行うことができない。そこで、従来より、一様な原稿読取を可能にするために、白色の色基準部材をラインイメージセンサで読取り、そのときの出力値を用いてラインイメージセンサが読取った原稿画像の補正が行われている。この補正は、原稿を照射する光源の発光量を適正化し、ラインイメージセンサの画像信号出力を増幅する際の増幅率（ゲイン）を最適化した後に行われるのが一般的である。以下、上述の発光量やゲインの調整を含む、ラインイメージセンサが原稿の画像情報を一様に読取るための一連の補正を「シェーディング補正」という。

また、この種の画像読取装置は、原稿読取時は原稿と背景の境界や原稿の斜行を検知したり、原稿の裏面画像の透けを防止するために、原稿の裏に配置する部材の色を白以外の色（一般的に黒）にしたりしている。

以下、従来の画像読取装置のシェーディング補正機構を説明する（例えば、特許文献１参照）。

図７は、従来の画像読取装置のシェーディング補正機構の拡大断面図であり、（ａ）は原稿の読取時の状態を示し、（ｂ）は色基準部材の読取時の状態を示す。

図７（ａ）に示すように、原稿読取時は、白色の色基準部材であるシェーディングシート部材５４は黒色の対向部材であるプラテンローラ５１、読取センサ１００及び原稿搬送路から離間している。

シェーディング手段は、シェーディングシート部材５４のほか、揺動可能な第１揺動部材としてのアーム５６と、該アーム５６上の軸６２を中心に揺動する第２揺動部材としてのシート台６１とを有する。また、上記シェーディングシート部材５４は、シート台６１に変形可能に取り付けられている。

アーム５６は引っ張りバネ等の弾性部材５９に引っ張られ、ストッパ５３に当接している。これが、原稿搬送時のシェーディングシート部材５４の待機位置である。

また、ソレノイド５５のプランジャ（吸引部材）５２にギア５８の一端が取り付けられており、ソレノイド５５がＯＮになるとプランジャ５２が吸引され、ギア５８は軸６０を中心として時計回り方向へ回転する。これに連動して、ギア５８と噛合っているアーム５６は軸５７を中心に反時計回り方向へ回転する。

一方、プラテンローラ５１、読取センサ１００及び原稿搬送路と、シェーディングシート部材５４とが接触し、上記反時計回りの方向へ回転が終了したときに、図７（ｂ）に示すように、色基準部材の読取が可能な状態となる。

すなわち、ソレノイド５５がＯＮすると、ギア５８及びアーム５６、シート台６１を介し、シェーディングシート部材５４はプラテンローラ５１と読取センサ１００の隙間に入り込む。

この状態で、シェーディング補正データを取得した後、ソレノイド５５をＯＦＦにすると、シェーディングシート部材５４は弾性部材５９の引っ張りによって上記待機位置に戻る。

なお、読取センサ１００の対向部材としてプラテンローラ５１ではなく、ガイド板等の板状部材を用いるものもある。また、シェーディング補正データ取得時にシェーディングシート部材５４を移動させるのではなく、読取センサ１００を移動させるようにしたものもある。
特開２００５−１０２０１７号公報

しかしながら、上記従来の画像読取装置においては、色基準部材を移動させる機構が複雑である為、コストアップの要因となっている。また読取センサと、色基準部材を移動させる機構が別々のユニットとなっている為、組付けの際に部品の調整や位置合わせが必要であり、組立作業性が悪いという問題があった。

本発明の目的は、コストアップを抑えて装置の小型化を可能とし、かつ組付け作業時に煩雑な調整や位置合わせを必要とせず、簡単で高精度なシェーディング補正機構を可能とする画像読取装置及びその画像読取ユニットを提供する。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像読取装置は、画像読取ユニットを備え原稿に形成された画像を読取る画像読取装置において、前記画像読取ユニットは、開口部を有する筐体と、センサ対向位置にある画像を読取る読取センサと、原稿読取位置に前記原稿をガイドするコンタクトガラスと、前記原稿読取位置とは異なる位置に設置される色基準部材と、前記センサ対向位置を前記原稿読取位置と前記色基準部材上のシェーディング補正データ取得位置との間で往復移動させる移動機構と、前記移動機構を駆動させる駆動手段とを備え、前記筐体は、前記開口部に前記コンタクトガラスを、その内部に前記読取センサ、前記移動機構及び前記駆動手段を設置することを特徴とする。

本発明によれば、画像読取ユニットは、開口部を有する筐体と、センサ対向位置にある画像を読取る読取センサと、原稿読取位置に原稿をガイドするコンタクトガラスと、原稿読取位置とは異なる位置に設置される色基準部材と、上記センサ対向位置を原稿読取位置と色基準部材上のシェーディング補正データ取得位置との間で往復移動させる移動機構と、移動機構を駆動させる駆動手段とを備え、筐体は、その開口部にコンタクトガラスを、その内部に読取センサ、移動機構及び駆動手段を設置するので、コストアップを抑えて装置の小型化を可能とし、かつ組付け作業時に煩雑な調整や位置合わせを必要とせず、簡単で高精度なシェーディング補正機構を可能とする。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像読取装置の全体概略図である。

図１において、画像読取装置１は、原稿Ｓをピックアップするピックアップローラ２と、ピックアップローラ２によりピックアップされた原稿Ｓを装置内に給送する給送ローラ３と、ピックアップされた原稿Ｓを１枚ずつ分離する分離ローラ４とを備える。また、画像読取装置１は、原稿Ｓの斜行を矯正しつつ原稿Ｓを搬送するレジストローラ対５と、原稿Ｓの表面の画像情報を読取る画像読取ユニット９と、原稿Ｓの裏面の画像情報を読取る画像読取ユニット１０とを備える。さらに、画像読取装置１は、画像読取ユニット９、１０よりも下流側に配設される搬送ローラ対７とを有する。

また、画像読取装置１は上部フレーム８１及び下部フレーム８２から構成され、上部フレーム８１が回転軸８１ａを中心に回動可能である。また、搬送された原稿の紙詰まり等が発生した際に画像読取装置１内に滞留した原稿を取り除くため、手動で画像形成装置１の開閉が可能な構成となっている。

以上の構成により、画像読取装置１は、原稿Ｓの画像の読取時において、次のような動作をする。まず、後に詳述するように、画像読取ユニット９，１０はそれぞれ、色基準部材からの反射光を読取センサ（ラインイメージセンサ）により読取信号に変換する。不図示の制御部はこの読取信号を不図示のＡ／Ｄ変換部でデジタルの読取データに変換し、この読取データからシェーディング補正用データを生成して画素毎に記憶する。このシェーディング補正データの取得作業は、画像読取装置の起動時や読取作業の開始時等に行う。

その後、原稿Ｓをピックアップローラ２と給送ローラ３によって装置内に取り込み、分離ローラ４によって１枚ずつに分離する。原稿Ｓは、レジストローラ対５及び搬送ローラ対７により挟持され、搬送されつつ、その表面及び裏面の画像が画像読取ユニット９，１０にて読取られる。尚、画像読取時においては、後述するシェーディング補正データを参照して、画像読取ユニット９，１０内の読取センサの出力をシェーディング補正する。画像が読取られた後、原稿Ｓは搬送ローラ対７によって挟持搬送されつつ装置１外部へ排出される。

図２、図３は、図１における画像読取ユニット１０の構成を示す断面図である。以下、画像読取ユニット９，１０は、同様の構成であるので、画像読取ユニット１０について説明する。

図２、図３において、画像読取ユニット１０は、原稿Ｓの下面と対向する上面の一部を開口部とし、且つ内部に収納するラインイメージセンサ１１の支軸１１ａを回動自在に支持するフレーム１２を備える。また、ラインイメージセンサ１１は、照明手段であるＬＥＤ及びセルフォックレンズアレイを備える。

さらに、画像読取ユニット１０は、ラインイメージセンサ１１を動作させる基板１３と、ラインイメージセンサ１１及び基板１３を接続するフラットケーブル１４とを備える。また、画像読取ユニット１０は、上記フレーム１２の上記開口部にはめ込まれて保持され原稿読取位置Ａで原稿をガイドするコンタクトガラス１５とを備える。さらに、画像読取ユニット１０は、フレーム１２の内側に固定された白色基準となる色基準部材１６と、フレーム１２の下側から基板１３を保持し内部をケーシングするケーシング部材１７とを備える。また、画像読取ユニット１０は、フレーム１２の内側に、支軸１１ａにフリクション機構を介して連結されたギア１８と、ギア１８を駆動すべく連結する駆動ギア１９及び小型モータ２０とを備える。

上記構成において、ラインイメージセンサ１１のセンサ対向位置が図２（ａ）の位置（原稿画像読取位置Ａ）にある状態で小型モータ２０を順回転させると、ギア１８が回転する。この回転がフリクション機構であるフリクション板２１と押圧バネ２２を介してラインイメージセンサ１１の支軸１１ａに伝達することによりラインイメージセンサ１１を回転させる。その後、センサ対向位置が支軸１１ａを支点にして図２（ｂ）の位置（シェーディング補正データ取得位置）になるとラインイメージセンサ１１の回転を停止させる。

ラインイメージセンサ１１は、シェーディング補正データ取得位置で色基準部材１６から受光した反射光を光電変換し、その光電変換後のセンサ出力信号（読取信号）に基づく読取データをシェーディング補正データとして画素毎に記憶する。

シェーディング補正データ取得後、小型モータ２０を逆回転させると、これに伴ってラインイメージセンサ１１が逆方向に回転し、センサ対向位置が図２（ａ）の原稿読取位置Ａに復帰する。

ラインイメージセンサ１１は、原稿読取位置Ａに順次搬送される原稿からの反射光をコンタクトガラス１５を介して受光し、これを光電変換した後のセンサ出力値を原稿画像データとして画素毎に記憶する。

また、フレーム１２には、センサ対向位置を原稿読取位置Ａとシェーディング補正データ取得位置との間で往復移動させるよう、ラインイメージセンサ１１の回転を規制するストッパー部１２ａ，１２ｂが形成されている。これらのストッパー部と、上記フリクション板２１によりモータ２０の回転量を高精度に制御しなくても、ラインイメージセンサ１１のセンサ対向位置を原稿読取位置Ａ及びシェーディング補正データ取得位置で確実に停止させることができる。

ラインイメージセンサ１１は、シェーディング補正データ取得位置における色基準部材１６までの距離と、原稿読取位置Ａにおける原稿面までの光学距離（その間にあるコンタクトガラス１５のガラス厚補正あり）とが等しくなるよう配置されている。これは、原稿読取位置とシェーディング補正データ取得位置とで、ラインイメージセンサ１１の読取条件すなわち焦点位置や照明光量を等しくする為である。

また、上述のような光学距離を等しくする配置の設定をする代わりに、光学距離の差に起因する反射光量の違いを補正するようにしてもよい。色基準部材の読取りは、焦点の合う位置になくても可能であり、焦点の合う位置からずれた位置もセンサ対向位置に含まれるものとする。

また、小型モータ２０はフレーム１２内部に設けられているので、画像読取ユニット１０を確実に密閉状態とすることができる。

また、画像読取ユニット１０の支軸１１ａをフレーム１２の外に露出させない構造にすれば、より密閉度を良好にできる。

図４、図５は、本発明の第２の実施の形態に係る画像読取ユニットの構成を示す断面図である。

本実施の形態に係る画像読取ユニット１０ａは、上述した画像読取ユニット１０と基本的に同一の構造を有しているので、同様の部材には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図４、図５において、画像読取ユニット１０ａは、上面全体を開口部とし、且つラインイメージセンサ１１を内部に収納するフレーム１２’と、フレーム１２’の上面に設置され、その面全体を密閉するガラス保持部材２４とを備える。また、画像読取ユニット１０ａは、ガラス保持部材２４に保持され原稿読取位置Ａで原稿をガイドするコンタクトガラス１５ａと、画像読取ユニット１０ａは、白色基準となる色基準部材１６ａとを備える。さらに、画像読取ユニット１０ａは、ラインイメージセンサ１１をその主走査方向に対して直交する方向に移動させる直進カム２１と、直進カム２１に付勢力を与える引張バネ２２と、直進カム２１に連結されたソレノイド２３とを備える。

色基準部材１６ａは、接着、テープによる貼付け、塗装又は印刷等により、コンタクトガラス１５ａの上側の面（フレーム１２’の外側）の原稿読取位置Ａからズレた位置に設置されている。尚、色基準部材１６ａは、コンタクトガラス１５ａの下側の面（フレーム１２’の内側）に設けてもよい。

ラインイメージセンサ１１は、突起部１１ａ’を有し、突起部１１ａ’がフレーム１２’の長穴１２ｂ’に嵌合して主走査方向の動きを規制している。

図５において、直進カム２１は、ラインイメージセンサ１１の突起部１１ａ’，１１ｂが嵌合するカム溝２１ａ，２１ｂと、フレーム１２’の突起部１２ｃ，１２ｄが嵌合する長穴２１ｃ，２１ｄと、引張バネ２２を係止する係止部２１ｅとを有する。直進カム２１は、この引張バネ２２が係止部１２ｅで係止されることにより矢印Ｂ方向に付勢される。さらに、直進カム２１の一端がソレノイド２３のプランジャ２３ａに連結されている。

上記構成において、ラインイメージセンサ１１のセンサ対向位置が図４（ａ）の位置（原稿画像読取位置Ａ）にある状態でソレノイド２３を励磁してプランジャ２３ａを吸引させると、直進カム２１が矢印Ｃ方向に移動する。この直進カム２１の移動により、ラインイメージセンサ１１が矢印Ｄ方向に移動する。その後、センサ対向位置が図４（ｂ）の位置（シェーディング補正データ取得位置）になると、ラインイメージセンサ１１の移動は停止する。

ラインイメージセンサ１１は、シェーディング補正データ取得位置で色基準部材１６ａから受光した反射光を光電変換し、その光電変換後のセンサ出力信号に基づく読取データをシェーディング補正するためのデータとして画素毎に記憶する。

シェーディング補正データ取得後、ソレノイド２３の励磁を切ると、引張バネ２２によって直進カム２１が戻され、これに伴い、センサ対向位置が原稿読取位置Ａに復帰する。

画像読取ユニット１０ａは、ラインイメージセンサ１１をその主走査方向に対して直交する副走査方向に移動させている。一般的に、ラインイメージセンサ１１の副走査方向の読取幅は非常に小さいので、その移動量を小さくすることができる。

またソレノイド２３はフレーム１２’内部に設けられているので、画像読取ユニット１０ａを確実に密閉構造とすることができる。

尚、本実施の形態においては、ラインイメージセンサ１１のみを移動させる構成としたが、色基準部材１６ａ、ガラス保持部材２４、コンタクトガラス１５ａのいずれかのみ、又はこれらのいくつかを移動させる構成にしてもよい。

図６は、本発明の第３の実施の形態にかかる画像読取ユニットの構成を示す横断面図である。

ここで、上述した画像読取ユニット１０ａは、ラインイメージセンサ１１に連結された直進カム２１を移動させる駆動手段としてソレノイドを使用している。これに対して、本実施の形態に係る画像読取ユニット１０ｂは、形状記憶合金の一種であるバイオメタル（登録商標）２８を上記駆動手段として使用している。この駆動手段の違いを除き、画像読取ユニット１０ａと画像読取ユニット１０ｂは、基本的に同一の構造を有しているので、同様の部材には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図６において、画像読取ユニット１０ｂの駆動手段は、バイオメタル２８を備える金属系のファイバー状アクチュエータであって、電流を流すことによって全長の約５％程度が収縮し、通電をやめると元の長さに戻る。これにより、応答性に優れ、低い電圧で容易に収縮し、比較的大きな発生力を得ることが可能である。

また、画像読取ユニット１０ｂは、直進カム２１の一端には軸２１ｆが一体で形成され、軸２１ｆにはプーリ２５が回転自在に支持されている。フレーム１２内には、端子２６，２７が設けられている。バイオメタル２８はプーリ２５に巻き付けられ、その両端部が端子２６，２７に固定されている。

上記構成において、ラインイメージセンサ１１のセンサ対向位置が原稿読取位置Ａ（不図示）にある状態で画像読取ユニット１０ｂ内の端子２６，２７に外部の制御回路２９からの電圧を印加すると、バイオメタル２８が収縮する。これにより、プーリ２５を介して直進カム２１が矢印Ｃ方向に引っ張られる。この引っ張りに伴う直進カム２１の移動により、ラインイメージセンサ１１を矢印Ｄ方向に移動させる。その後、センサ対向位置がシェーディング補正データ取得位置になると、ラインイメージセンサ１１の移動は停止する。

ラインイメージセンサ１１は、シェーディング補正データ取得位置で色基準部材１６から受光した反射光を光電変換し、その光電変換後のセンサ出力値をシェーディング補正するためのデータとして画素毎に記憶する。

シェーディング補正データ取得後、制御回路２９の通電をＯＦＦにすると、バイオメタル２８がもとの長さに伸長する。これにより、引張バネ２２によって直進カム２１が戻され、これに伴い、センサ対向位置が原稿読取位置Ａに復帰する。

本実施の形態では、バイオメタル２８をプーリ２５に巻き付ける構成とすることで、バイオメタル２８の収縮時に発生する張力を２倍に増幅している。しかし、上記バイオメタル２８で発生する張力が十分ある場合はプーリ２５を使用することなく、バイオメタル２８と直進カム２１を直結するようにしてもよい。

また、本実施の形態においては、シェーディング補正を行う際にラインイメージセンサ１１のみを移動させたが、色基準部材１６ａのみ又はこれら双方を移動させてもよい。

また、ラインイメージセンサ１１又は色基準部材１６ａを移動させる為の駆動手段は、上記第１〜第３の実施の形態に示した手段以外であってもよい。例えば、圧電素子や磁歪素子等のアクチュエータを使用してもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る画像読取装置の全体概略図である。 図１における画像読取ユニットの構成を示す縦断面図であり、（ａ）は原稿の読取時の状態を示し、（ｂ）は色基準部材の読取時の状態を示す。 図１における画像読取ユニットの構成を示す横断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る画像読取ユニットの構成を示す縦断面図であり、（ａ）は原稿の読取時の状態を示し、（ｂ）は色基準部材の読取時の状態を示す。 本発明の第２の実施の形態に係る画像読取ユニットの構成を示す横断面図であり、（ａ）は原稿の読取時の状態を示し、（ｂ）は色基準部材の読取時の状態を示す。 本発明の第３の実施の形態に係る画像読取ユニットの構成を示す横断面図である。 従来の画像読取装置のシェーディング補正機構の拡大断面図であり、（ａ）は原稿の読取時の状態を示し、（ｂ）は色基準部材の読取時の状態を示す。

符号の説明

Ｓ 原稿
１ 画像読取装置
９，１０ 画像読取ユニット
１１ ラインイメージセンサ
１２ フレーム
１５ コンタクトガラス
１６ 色基準部材
２０ 小型モータ
２３ ソレノイド
２８ バイオメタル

Claims (9)

1. 画像読取ユニットを備え原稿に形成された画像を読取る画像読取装置において、
   前記画像読取ユニットは、
   開口部を有する筐体と、センサ対向位置にある画像を読取る読取センサと、原稿読取位置に前記原稿をガイドするコンタクトガラスと、前記原稿読取位置とは異なる位置に設置される色基準部材と、前記センサ対向位置を前記原稿読取位置と前記色基準部材上のシェーディング補正データ取得位置との間で往復移動させる移動機構と、前記移動機構を駆動させる駆動手段とを備え、
   前記筐体は、前記開口部に前記コンタクトガラスを、その内部に前記読取センサ、前記移動機構及び前記駆動手段を設置することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記色基準部材は、前記コンタクトガラス上に設置されることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記色基準部材は、前記筐体の内部で前記コンタクトガラス上以外に設置されることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
4. 前記コンタクトガラスは前記開口部にはめ込まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
5. 前記コンタクトガラスは前記筐体の一面に設置されるガラス保持部材に保持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
6. 前記移動機構は、前記読取センサ、前記色基準部材、前記コンタクトガラス及び前記ガラス保持部材の少なくとも１つを移動させることを特徴とする請求項５記載の画像読取装置。
7. 前記画像読取ユニットは、密閉されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像読取装置。
8. 前記画像読取ユニットに前記原稿を搬送する原稿搬送機構をさらに有し、
   前記原稿搬送機構での前記原稿の搬送中に、前記読取センサが前記原稿読取位置で前記原稿に形成された画像を順次読取ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像読取装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像読取装置に備えられた画像読取ユニット。

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