JP4857079B2 - 画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像読取装置および画像形成装置に関し、特に、移動する原稿の画像を読み取る画像読取装置および画像形成装置（密着イメージセンサ）に関する。

従来、広幅の原稿を搬送しながら読み取る画像読取装置（密着イメージセンサ）は、コンタクトガラスと白色の読取背面部材との間を通過する原稿の画像を、コンタクトガラスに近接して設けた等倍結像レンズにより読取センサに結像して読み取るようになっている。

画像読取装置において、コンタクトガラスや白色の読取背面部材にごみ等がある場合には、原稿画像を読み取る際にノイズが発生してしまうという問題があった。このような問題を解決するために、読取った画像がごみや汚れとともに読取ったデータか否かを判断して、その判断結果に基づいてシェーディングデータを作成する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００３−４６７７３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、ごみや汚れとともに読込んだ画像に対して、事後にごみや汚れがあったか否かを判断した上で特定の処理を施してシェーディングデータを作成するため、画像読取装置固有の特徴や経年変化による誤差によって判断を誤り、ごみがない原稿画像に対しての特定の処理を施してしまう場合があった。

本発明は、読取背面部材やコンタクトガラスのごみや汚れを的確に検知することができる画像読取装置および画像形成装置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、請求項１にかかる発明は、原稿画像を透過するコンタクトガラスとシェーディング補正に用いる白色背面部材を備える画像読取装置において、前記コンタクトガラスおよび前記白色背面部材に汚れがない状態の前記白色背面部材を読み取った画像信号基準値を複数ライン分記憶する基準値記憶手段と、当該画像読取装置の電源を投入時に、前記コンタクトガラスを介して前記白色背面部材をラインセンサにより読み取り、画像信号値を出力する読取手段と、前記基準値記憶手段に記憶された複数ライン分の前記画像信号基準値の所定の画素領域の平均値と、前記読取手段によって読み取られた前記画像信号値の所定の画素領域の平均値との比を算出する比較手段と、前記比較手段によって算出された前記比の最大値と最小値との差を予め定められた判定値と比較することにより、前記コンタクトガラスまたは前記白色背面部材の汚れの有無を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の画像読取装置において、前記比較手段は、前記基準値記憶手段に記憶された前記画像信号基準値の１６画素×１６画素の平均値と、前記読取手段によって読み取られた前記画像信号値の１６画素×１６画素の平均値との比を算出すること、を特徴とする。

また、請求項３にかかる発明は、請求項１または請求項２に記載の画像読取装置において、前記判定手段は、前記比較手段によって算出された前記比の最大値と最小値との差が前記判定値より大きい場合に、前記コンタクトガラスまたは前記白色背面部材の汚れがあると判定すること、を特徴とする。

また、請求項４にかかる発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像読取装置において、前記判定手段によって前記コンタクトガラスまたは前記白色背面部材の汚れがあると判定された場合に、報知する報知手段、をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項５にかかる発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像読取装置を備え、前記画像読取装置によって読み取られた前記原稿画像を出力する出力手段、を備えることを特徴とする。

本発明は、読取背面部材やコンタクトガラスのごみや汚れを的確に検知することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、本発明が適用される画像読取装置の概略構成図である。機構の主要部は、原稿１を載置する原稿テーブル２、操作表示部３、原稿挿入センサ４、原稿フィードローラ５１、５２、レジストセンサ６、（複数個からなる）ガイド板７、リニアセンサ（ＣＣＤ等によって構成された直線状の読取センサ）８、等倍結像レンズアレイ９、原稿照明光源１０１、１０２、コンタクトガラス１１、読取背面部材である背面白ローラ１２、原稿排出センサ１３、原稿排出ローラ１４１、１４２、原稿受け１５より構成されている。

図２は本発明の実施形態に係る画像読取装置のブロック図である。また、図３は背面白ローラ１２を読み取ったときのＡＤ変換後の主走査方向（読取位置に対応した）の（平均化処理された）読取信号を示す図、図４は主走査方向の上記読取信号と基準データの値の比を示す図である。

図２に示すように、本画像読取装置は、アナログ処理部３０、ＡＤ変換部３１、汚れ検知部３２、シェーディング補正部３３、タイミング信号発生部３４、制御部３５、不揮発メモリ３６、操作表示部３７、ステッピングモータ駆動部３８、原稿搬送モータ（ステッピングモータ）３９を備える。

本画像読取装置の動作を図１、図２に基いて説明する。本画像読取装置の電源が投入されると汚れ等の検知行程動作が開始される。なお検知行程に先立って基準データ取り込み行程が行われる。詳細は後述する。

原稿搬送モータ３９の回転に従って背面白ローラ１２が回転する。その後、原稿照明光源１０１、１０２が点灯し、背面白ローラ１２によって搬送される原稿１の画像はコンタクトガラス１１を介し、等倍結像レンズアレイ９により結像され、リニアセンサ８で読み取られる。ＡＤ変換後の読取信号により主にコンタクトガラス１１や背面白ローラ１２の汚れや傷の有無を汚れ検知部３２により検知する。詳細は後述する。

電源投入、検知行程終了後、読取装置は読取可能となる。以下読取行程を説明する。原稿１はオペレータにより原稿テーブル２上で図１上、左方向（順方向）へ向かって挿入される。原稿挿入センサ４が原稿１の先端を検知すると原稿照明光源１０１、１０２は点灯し、原稿搬送モータ３９がオンし原稿フィードローラ５１、５２、背面白ローラ１２、原稿排出ローラ１４１、１４２が順方向に回転する。原稿１は順方向に搬送され、原稿先端はレジストセンサ６により検知される。

原稿１の先端はレジストセンサ６により搬送方向の位置が特定される。原稿先端が背面白ローラ１２のほぼ中央の原稿画像読取位置に達する前までに、シェーディングデータ作成用の読取動作を行う。原稿１の画像面は順次読み取られ、先端から原稿排出ローラ１４１、１４２に咥えこまれる。

読取面は原稿挿入センサ４が原稿先端を検知後、原稿後端が読取位置を通過するまで常にリニアセンサ８により読取動作がなされている。原稿先端が読取位置に到達したとき、原稿画像の取り込みが開始される。なお原稿先端位置はレジストセンサ６の位置を基準に、ステッピングモータ駆動部３８に入力されるパルス数により認知される。

なお、そのパルス数は原稿搬送モータ３９の回転角度（回転数）に比例するものであり原稿１の搬送距離に比例する。その後も原稿１は順方向に搬送され、画像読取が行われた後、原稿受け１５に排出される。原稿照明光源１０１、１０２は消灯し、原稿搬送モータ３９（すなわち原稿フィードローラ５１、５２、背面白ローラ１２、原稿排出ローラ１４１、１４２）は停止する。

アナログ処理部３０はリニアセンサ８からのアナログ画像信号のレベル調整（ＤＣオフセット除去等）、サンプルホールド、ゲイン可変の増幅器を持つ。ＡＤ変換部３１はアナログ信号である画像信号を８ｂｉｔのデジタル画像信号に変換する。

汚れ検知部３２は、データ生成部３２１、不揮発メモリも含むメモリ３２２、比較演算部３２３、判定部３２５からなる。汚れ検知部３２は、基準データの生成、汚れや傷検出のためのデータの生成、汚れや傷の判定を行う。

まず、汚れ検知部３２が行う基準データの生成について説明する。基準データの生成は、コンタクトガラス１１や背面白ローラ１２に汚れや傷がないことが確認されている装置の製造工程や、コンタクトガラス１１や背面白ローラ１２の交換時に行われる。

操作表示部３７からの指示（サービスプログラムの一部）により、基準データ生成に必要なプログラムが起動する。原稿照明光源１０１、１０２が点灯し、リニアセンサ８が背面白ローラ１２を読み取ることにより、汚れや傷がない状態である画像が取り込まれる。なお、リニアセンサ８には、読取に必要な信号が常時供給されている。基準データは、リニアセンサ８が背面白ローラ１２を読取った画像をＡＤ変換部３１によってＡＤ変換し、ＡＤ変換したデータから汚れ検知部３２のデータ生成部３２１によって生成される。

リニアセンサ８は、背面白ローラ１２を繰り返し主走査することにより画像を読取る。主走査によって読み取られる画像は、１ライン２１８８８画素である。また、主走査方向の読み取りを繰り返すことにより副走査方向の読み取りがなされる。次に、データ生成部３２１は、副走査方向の１６ラインそれぞれの画像信号値を使用して、主走査方向１画素に対応する副走査方向１６個の画像信号値の平均値を演算する。この処理によって、副走査方向１６個の画像信号値の平均値が、主走査方向の２１８８８個の画素に対応してメモリ３２２に記憶される。

次に、メモリ３２２に格納されている主走査方向の２１８８８個のデータから主走査方向に１６画素分のデータを取り、平均値を演算する。この処理によって、読取られた画像の画像信号値は１６×１６画素分の信号平滑化が行われたことになる。１６画素（ライン）分の長さは、原稿を６００ｄｐｉで読み取ると約０．７ｍｍとなる。このような処理によって、約０．７ｍｍ幅の濃度平均値を求めることができ、この幅で検知すれば問題のある汚れ、傷はほぼ検知できる。なお、このような平均値（平滑化）処理を行うのは、ノイズ、問題とならない汚れ等を除去するためである。

基準データの生成をさらに説明すると、データ生成部３２１は、１６（１バイトデータを１６個加算）×２１８８８ビット容量のレジスタと加算器を持ち、２１８８８個の各画素に対し、副走査方向の１６個の各１バイトデータを加算後１６で割り（平均値演算）、副走査方向１６画素に対応した２１８８８個の平均Ｄａｎ（ｎ＝１，２，・・・，２１８８８）を求める。平均値Ｄａｎは、メモリ３２２に送られ記憶される。

その後、データ生成部３２１は、メモリ３２２から平均値の一部、すなわち主走査方向のデータであるＤａ１〜Ｄａ１６を読み出し、加算器で加算した後、１６で割ってＤｓ１（平均値演算）とし、メモリ３２２に送り記憶する。次に、同様にメモリ３２２からＤａ２〜Ｄａ１７を読み出し加算器で加算した後、１６で割ってＤｓ２とし、メモリ３２２に送り記憶する。順次、読み出し、加算、平均値演算、記憶が繰り返される。最終はＤｓ２１８７３となる（Ｄｓ２１８７３＝（Ｄａ２１８７３＋Ｄａ２１７８４＋・・・＋Ｄａ２１８８８）。Ｄｓｍ（ｍ＝１，２，・・・，２１８７３）は、基準データとしてメモリ３２２（内のＮＶＲＡＭ）に記憶され、汚れや傷の検出時に使用される。

基準データは、主走査方向の全画素×副走査方向１６ラインの画素の画像信号値から算出したデータを記憶し、かかるデータを繰り返し使用して汚れや傷の検出を行うことにより、必要なメモリ容量を抑えることができる。

次に、汚れや傷の検出のためのデータ作成について説明する。上記基準データの生成工程と類似している。違いは生成タイミングである。汚れ、傷検出のためのデータ生成および判定は、装置の電源スイッチをＯＮにされた時に行う。なお、原稿挿入時ごとに行なってもよい。上記の基準データ作成では、背面白ローラ１２を読み取る時のＡＤ変換部３１によって変換されたデータからＤｓｍを作成したが、同様な方法で汚れ、傷検出のためのデータＤｄｍ（ｍ＝１，２，・・・，２１８７３）を作成する。図３の各ａ、ｂ、ｃ、ｄは経時によりＤｄｍが変化したことを示す。ａは初期（汚れ、傷なし）状態、ｂ、ｃ、ｄは、光源、回路ゲイン等により全体のレベルも変化している。ｃは汚れ、傷等がある場合の一例である。

汚れ、傷の判定について説明する。基準データＤｓｍと、汚れ、傷検出のためのデータＤｄｍを使用して汚れ、傷判定を行う。まず、汚れや傷の検出のためのデータと基準データから、基準データに対する画像信号値の比Ｋｍを算出する。算出式を以下に示す。

Ｋｍ＝Ｄｄｍ／Ｄｓｍ（ｍ＝１，２，・・・，２１８７３）

Ｋｍの最大値Ｋｍａｘ、最小値Ｋｍｉｎの差Ｋｍｍは、比較演算部３２３で演算し、演算結果をメモリ３２２に記憶する。図４のＫａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄは、図３のａ、ｂ、ｃ、ｄに対応したＫｍ（Ｋ＝ａ、ｂ、ｃ、ｄ）である。図４に示すように、汚れや傷がないＫｂやＫｄ、Ｋｃの一部は基準データに対する画像信号値の比が一定の値を取る。しかしながら、Ｋｃで示す汚れのある領域では、画像信号値の比が汚れのない領域と異なるため、汚れの存在を判定することができる。判定部３２５は、メモリ３２２から読み出したＫｍｍと制御部３５から予め入力されている判定用数値Ｋｓを使用して、汚れ、傷判定を行う。なお、判定用数値Ｋｓは、ノイズ等を汚れや傷と判定しないような値、例えば０．２〜０．３が設定される。

Ｋｍｍ≧Ｋｓ 汚れまたは傷あり
Ｋｍｍ＜Ｋｓ 汚れ、傷なし

このように、判定された汚れがあるか否かの判定結果は、判定部３２５を介して操作表示部３７に表示される。なお、汚れの有無に加え、汚れの位置を操作表示部３７に表示するようにしてもよい。

シェーディング補正部３３は原稿照明光量の主走査方向の光量分布バラツキやリニアセンサ８からＡＤ変換部３１出力までの特性に起因する主走査方向の画像信号のバラツキを補正する。タイミング信号発生部３４はリニアセンサ８、アナログ処理部３０、ＡＤ変換部３１、汚れ検知部３２、シェーディング補正部３３に必要なクロック信号、タイミング信号、アドレス、データを供給する。各タイミングや値は制御部３５から変更可能となっている。

制御部３５は表記していないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏやドライバ素子等よりなり、原稿照明光源１０１、１０２の点滅、原稿挿入センサ４、レジストセンサ６、原稿排出センサ１３からの信号の取り込み、ステッピングモータ駆動部３８を介しての原稿搬送モータ３９の制御を行う。操作表示部３７は前述した基準データ取り込みモードを起動する入力キーや汚れ、異常有無の警告表示を行う。

不揮発メモリ３６は前述した背面白ローラ１２の読取データ調整行程で得られた、原稿位置情報を保持するのに使用する。なお実際は黒補正も必要となることが多いが、本発明に直接関連しないので説明、図共に省略した。

なお、上述した実施の形態では、画像信号値の比の最大値と最小値が判定値より大きいか否かで汚れの判定を行ったが、図３に示すような基準データａを汚れを検出したいデータｃに重ね合わせて差を算出し、その差分値と予め定められた判定値と比較して、汚れを判定してもよい。

また、本実施の形態にかかる画像読取装置は、画像形成装置の画像読取部に適応することができる。図５は、本実施の形態にかかる画像読取装置を備える画像形成装置のハードウェア構成を示す説明図である。本図に示すように、この画像形成装置は、コントローラ１１０とエンジン部（Engine）１６０とをＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バスで接続した構成となる。コントローラ１１０は、画像形成装置全体の制御と描画、通信、操作部１２０からの入力を制御するコントローラである。エンジン部１６０は、ＰＣＩバスに接続可能なプリンタエンジンなどであり、たとえば白黒プロッタ、１ドラムカラープロッタ、４ドラムカラープロッタ、スキャナまたはファックスユニットなどである。なお、このエンジン部１６０には、プロッタなどのいわゆるエンジン部分に加えて、誤差拡散やガンマ変換などの画像処理部分が含まれる。

コントローラ１１０は、ＣＰＵ１１１と、ノースブリッジ（ＮＢ）１１３と、システムメモリ（ＭＥＭ−Ｐ）１１２と、サウスブリッジ（ＳＢ）１１４と、ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）１１７と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１１６と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１８とを有し、ノースブリッジ（ＮＢ）１１３とＡＳＩＣ１１６との間をＡＧＰ（Accelerated Graphics Port）バス１１５で接続した構成となる。また、ＭＥＭ−Ｐ１１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１２ａと、ＲＡＭ(Random Access Memory)１１２ｂと、をさらに有する。

ＣＰＵ１１１は、画像形成装置の全体制御をおこなうものであり、ＮＢ１１３、ＭＥＭ−Ｐ１１２およびＳＢ１１４からなるチップセットを有し、このチップセットを介して他の機器と接続される。

ＮＢ１１３は、ＣＰＵ１１１とＭＥＭ−Ｐ１１２、ＳＢ１１４、ＡＧＰバス１１５とを接続するためのブリッジであり、ＭＥＭ−Ｐ１１２に対する読み書きなどを制御するメモリコントローラと、ＰＣＩマスタおよびＡＧＰターゲットとを有する。

ＭＥＭ−Ｐ１１２は、プログラムやデータの格納用メモリ、プログラムやデータの展開用メモリ、プリンタの描画用メモリなどとして用いるシステムメモリであり、ＲＯＭ１１２ａとＲＡＭ１１２ｂとからなる。ＲＯＭ１１２ａは、プログラムやデータの格納用メモリとして用いる読み出し専用のメモリであり、ＲＡＭ１１２ｂは、プログラムやデータの展開用メモリ、プリンタの描画用メモリなどとして用いる書き込みおよび読み出し可能なメモリである。

ＳＢ１１４は、ＮＢ１１３とＰＣＩデバイス、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。このＳＢ１１４は、ＰＣＩバスを介してＮＢ１１３と接続されており、このＰＣＩバスには、ネットワークインターフェース（Ｉ／Ｆ）部なども接続される。

ＡＳＩＣ１１６は、画像処理用のハードウェア要素を有する画像処理用途向けのＩＣ（Integrated Circuit）であり、ＡＧＰバス１１５、ＰＣＩバス、ＨＤＤ１１８およびＭＥＭ−Ｃ１１７をそれぞれ接続するブリッジの役割を有する。このＡＳＩＣ１１６は、ＰＣＩターゲットおよびＡＧＰマスタと、ＡＳＩＣ１１６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）と、ＭＥＭ−Ｃ１１７を制御するメモリコントローラと、ハードウェアロジックなどにより画像データの回転などをおこなう複数のＤＭＡＣ（Direct Memory Access Controller）と、エンジン部１６０との間でＰＣＩバスを介したデータ転送をおこなうＰＣＩユニットとからなる。このＡＳＩＣ１１６には、ＰＣＩバスを介してＦＣＵ（Fax Control Unit）１３０、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）１４０、ＩＥＥＥ１３９４（the Institute of Electrical and Electronics Engineers 1394）インターフェース１５０が接続される。

ＭＥＭ−Ｃ１１７は、コピー用画像バッファ、符号バッファとして用いるローカルメモリであり、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１１８は、画像データの蓄積、プログラムの蓄積、フォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。

ＡＧＰ１１５は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィックスアクセラレーターカード用のバスインターフェースであり、ＭＥＭ−Ｐ１１２に高スループットで直接アクセスすることにより、グラフィックスアクセラレーターカードを高速にするものである。

本発明が適用される画像読取装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像読取装置のブロック図である。 背面白ローラを読み取ったときのＡＤ変換後の主走査方向における読取信号を示す図である。 主走査方向の上記読取信号と基準データの値の比を示す図である。 本実施の形態にかかる画像読取装置を備える画像形成装置のハードウェア構成を示す説明図である。

符号の説明

８ リニアセンサ（読取センサ）
９ 等倍結像レンズアレイ
１０１ １０２ 原稿照明光源
１１ コンタクトガラス
１２ 背面白ローラ（読取背面部材）
３２ 汚れ検知部（判定手段）
３３ シェーディング補正部
３５ 制御部（比較演算手段）
３６ 不揮発メモリ
３７ 操作表示部

Claims (5)

1. 原稿画像を透過するコンタクトガラスとシェーディング補正に用いる白色背面部材を備える画像読取装置において、
   前記コンタクトガラスおよび前記白色背面部材に汚れがない状態の前記白色背面部材を読み取った画像信号基準値を複数ライン分記憶する基準値記憶手段と、
   当該画像読取装置の電源を投入時に、前記コンタクトガラスを介して前記白色背面部材をラインセンサにより読み取り、画像信号値を出力する読取手段と、
   前記基準値記憶手段に記憶された複数ライン分の前記画像信号基準値の所定の画素領域の平均値と、前記読取手段によって読み取られた前記画像信号値の所定の画素領域の平均値との比を算出する比較手段と、
   前記比較手段によって算出された前記比の最大値と最小値との差を予め定められた判定値と比較することにより、前記コンタクトガラスまたは前記白色背面部材の汚れの有無を判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記比較手段は、前記基準値記憶手段に記憶された前記画像信号基準値の１６画素×１６画素の平均値と、前記読取手段によって読み取られた前記画像信号値の１６画素×１６画素の平均値との比を算出すること、を特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記判定手段は、前記比較手段によって算出された前記比の最大値と最小値との差が前記判定値より大きい場合に、前記コンタクトガラスまたは前記白色背面部材の汚れがあると判定すること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像読取装置。
4. 前記判定手段によって前記コンタクトガラスまたは前記白色背面部材の汚れがあると判定された場合に、報知する報知手段、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像読取装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像読取装置を備え、
   前記画像読取装置によって読み取られた前記原稿画像を出力する出力手段、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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