(57)【要約】【課題】光学系のコサイン４乗則に起因する端部の光量低下を補償するために、点光源アレイの光量分布を、中央部に比べて端部を高めて、かつ発光スペクトルの主走査方向での変化を少なくする。【解決手段】主走査方向に点光源素子を配列したＬＥＤ点光源アレイ２を備える画像読取装置１２において、ＬＥＤ点光源アレイ２は、主走査方向に複数ブロックに分割され、前記ブロック内で前記点光源素子の配置密度が異なる。また、画像読取装置１２は、ブロックごとに光量制御を行う光量制御手段として機能するコントローラ２５を備える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主走査方向に点光源素子を配列した点光源アレイを備える画像読取装置であって、
前記点光源アレイは、主走査方向に複数ブロックに分割され、前記ブロック内で前記点光源素子の配置密度が異なり、
前記ブロックごとに光量制御を行う光量制御手段を備えることを特徴とする、画像読取装置。
【請求項２】
前記光量制御手段は、ＰＷＭ制御により光量を制御することを特徴とする、請求項１記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記ブロック内で前記点光源素子の配置密度が、ブロック内で端部の方が密になっていることを特徴とする、請求項１又は２記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記点光源素子は、白色ＬＥＤであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項記載の画像読取装置。
【請求項５】
主走査方向に点光源素子を配列した点光源アレイを備える画像読取装置の制御方法であって、
前記点光源アレイを主走査方向に複数ブロックに分割し、
前記ブロック内で前記点光源素子の配置密度が異なるよう配列し、
前記ブロックごとに光量制御を行うことを特徴とする、画像読取装置の制御方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項記載の画像読取装置を備えることを特徴とする、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取装置、その制御方法及び画像形成装置に関し、特に、複数の点光源素子を主走査方向に配列した点光源アレイを光源にし、結像光学系を用いて原稿の画像を結像する構成の画像読取装置、その制御方法及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージスキャナ等の原稿画像の読取装置（以下、原稿読取装置という）や、原稿読取装置を備えた複写機、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置においては、原稿を照明する光源として、ハロゲンランプ、蛍光灯、キセノンランプ等が使用されてきたが、近年の白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）の発光輝度向上に伴い、ＬＥＤを光源とする原稿読取装置が増えてきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
原稿読取装置は、リニアイメージセンサとしてＣＣＤセンサを使用している場合が多いが、光源より照射した原稿の反射光をＣＣＤセンサに縮小光学系で結像しているのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、光学レンズはコサイン４乗則という特性を有し、レンズの光軸上、すなわち主走査中央部は光量が多くて明るく、レンズの光軸から離れた位置、すなわち主走査端部にあっては光量が少なく暗いといった特性を有している。したがって、原稿が主走査方向に一様な明るさであっても、ＣＣＤセンサの出力レベルでは、中央部のレベルが大きく周辺部に行くにしたがってレベルが小さくなる。
【０００５】
原稿読取前に白基準板を読み取り、そのデータに基づき主走査方向のＣＣＤセンサのバラツキを補正するシェーディング補正をＣＣＤセンサの各画素ごとに行い、ＣＣＤセンサの出力レベルの補正をすることが可能であるが、その場合は、主走査中央部と端部での光量の違いに起因する信号レベルの違いから、中央部に比べて、主走査端部ではＳ／Ｎ比を劣化させることになる。
【０００６】
従来において、光源として使用されてきたハロゲンランプ、蛍光灯、キセノンランプ等においては、電極の構造を主走査方向で変えることにより、ランプ光量を主走査方向で変更することで、中央に比べて端部の光量を増やすことができた。
【０００７】
しかしながら、ＬＥＤを光源として使用する場合は、複数個の主走査方向に並べたアレイ状にして、それぞれのＬＥＤに主走査方向の一部のみを分担させ、全体で主走査全域を照明する構成としている。
【０００８】
コサイン４乗則の特性を補償するために、原稿端部を原稿中央部より明るく照射するために、以下のような方法が考えられる。
第１に、ＬＥＤの主走査方向に配置する密度を中央に比して、周辺部を密にする方法である。
第２に、ＬＥＤに流す電流値を中央に比して周辺部を大きくする方法である。
第３に、ＰＷＭ制御で駆動し、デューティ比を中央に比して周辺部を大にする方法である。
【０００９】
しかしながら、第１の方法では、端部のＬＥＤの実装密度が高くなるため、配線パターンを引くために幅方向に大きくする必要が生じる。ところが、一般的な原稿読取装置では、原稿を副走査方向に走査するためのキャリッジと称する走行体を設置する必要があるため、あまり幅方向に広げられないという制約があった。また、ＬＥＤの実装個数も多くなるため、消費電力、コストが上昇してしまう。
【００１０】
また、第２の方法では、白色ＬＥＤは電流量により発光スペクトルが異なってしまうため、電流値を中央と端部で変えることにより、中央と端部での発光スペクトルに差異が生じて、カラーの原稿読取装置の場合は、中央と端部では色味が多少異なる不具合があった。
【００１１】
また、第３の方法では、中央に比べて端部のデューティ比が高いため、端部の方が電力的に大きくなり、温度分布として端部の方が高温になる。白色ＬＥＤは、温度によっても発光スペクトルは多少変化するため、初期と温度が上昇してからでは、中央と端部では色味が多少異なる不具合があった（デューティ比に関する先行技術としては、例えば、特許文献２参照）。なお、電力の違いによる温度変化は、上記第２の方法による場合も該当する。
【００１２】
また、上記第１の方法による場合も端部の方がＬＥＤの間隔が狭くなるため、熱の分布としては端部の方が高くなるが、その影響は第２，第３の方法に比べて小さい。
また、発熱により発光スペクトルが変動する不具合の他に、蛍光体等の素子自体が劣化し、輝度低下が経時で発生するという問題もある。
【００１３】
また、上記３種の方法とは別の方法として、光軸中央の光量を物理的に落とし、遮光板をレンズの前に設ける方法もある。しかしながら、この方法は専用の部品を追加しなければならず、コストアップとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）の高輝度化が進み、ＬＥＤ素子をライン状に並べてＬＥＤアレイとし、原稿読取装置の長尺照明として利用できるレベルになってきた。しかしながら、ＬＥＤアレイを用いる原稿読取装置においては、光学レンズの特性に起因する上述したような問題点がある。
【００１５】
そこで本発明は、上記実情に鑑みて、光学系のコサイン４乗則に起因する端部の光量低下を補償するために、点光源アレイの光量分布を、中央部に比べて端部を高めて、かつ発光スペクトルの主走査方向での変化を少なくする画像読取装置、その制御方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、第１の態様として、主走査方向に点光源素子を配列した点光源アレイを備える画像読取装置であって、前記点光源アレイは、主走査方向に複数ブロックに分割され、前記ブロック内で前記点光源素子の配置密度が異なり、前記ブロックごとに光量制御を行う光量制御手段を備えることを特徴とする、画像読取装置を提供するものである。
【００１７】
また、上記目的を達成するために、本発明は、第２の態様として、主走査方向に点光源素子を配列した点光源アレイを備える画像読取装置の制御方法であって、前記点光源アレイを主走査方向に複数ブロックに分割し、前記ブロック内で前記点光源素子の配置密度が異なるよう配列し、前記ブロックごとに光量制御を行うことを特徴とする、画像読取装置の制御方法を提供するものである。
【００１８】
また、上記目的を達成するために、本発明は、第３の態様として、上記画像読取装置を備えることを特徴とする、画像形成装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光学系のコサイン４乗則に起因する端部の光量低下を補償するために、点光源アレイの光量分布を、中央部に比べて端部を高めて、かつ発光スペクトルの主走査方向での変化を少なくする画像読取装置、その制御方法及び画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を実施するための形態の画像読取装置の概略断面図である。
【図２】図１の画像読取装置１２を備える画像形成装置の一例を示す図である。
【図３】本実施形態の画像読取装置１２の機能構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態のＬＥＤ点光源アレイ２を構成する各ＬＥＤとＬＥＤドライバ２０の構成を説明するための回路図である。
【図５】本実施形態におけるデューティ比とＬＥＤ光量の関係を示す図である。
【図６】本実施形態の比較例として、ＬＥＤを均一距離で配列した構成のＬＥＤ点光源アレイを示す図である。
【図７】図６の構成における主走査方向位置とＣＣＤ出力電圧の関係を説明図である。
【図８】図６の構成における問題点を説明するための図である。
【図９】本実施形態のＬＥＤ点光源アレイ２を示す図である。
【図１０】図９の構成の作用を説明するための図である。
【図１１】本実施形態の各ＬＥＤブロックごとのＬＥＤ光量調整処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態の構成、動作及び作用を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態の画像読取装置１２の概略断面図である。
デジタル複写機での原稿読取装置のような、原稿画像をＣＣＤで読み取り、画像信号をデジタル信号に変換して処理する画像読取装置１２は、図１に示すようにスキャナ本体１２の上部に設けられ、原稿１３を載置する原稿台１、原稿露光用のＬＥＤ光源アレイ２及び第１反射ミラー３を搭載した第１キャリッジ６、第２反射ミラー４及び第３反射ミラー５を搭載した第２キャリッジ７、入射した光を光電変換するＣＣＤリニアイメージセンサ９（以下、ＣＣＤと略称する）、このＣＣＤ９に第３ミラー５から入射した読み取り光を結像するためのレンズユニット８、並びにスキャナ本体１２の上部に設けられ、読み取り光学系等による各種の歪みを補正するための白基準板１１を有して構成される。
【００２３】
ＣＣＤ９は、センサボードユニット１０に搭載され、センサボードユニット１０上でＣＣＤ９にて光電変換した信号に対して所定の処理が施される。第１キャリッジ６、第２キャリッジ７、レンズユニット８、及びＣＣＤ９を搭載したセンサボードユニット１０は、スキャナ本体１２内に設置される。原稿走査時は第１キャリッジ６及び第２キャリッジ７はステッピングモータ（不図示）によって図示しないレールに沿って２対１の速度比で副走査方向Ａに移動する。
【００２４】
図１において、ＬＥＤ光源アレイ２は、主走査方向に平行に配置された長尺な線状光源であり、例えば、原稿の幅方向（ライン方向）に点光源素子を配列した点光源アレイ照明から構成されている。ＬＥＤの配置については、後述する。
【００２５】
画像読取装置１２は、パーソナルコンピュータ等の画像入力装置として用いられるイメージスキャナや、複写機、ファクシミリ、印刷装置等の画像形成装置における原稿読取部に利用されるが、その一例として、図２に画像読取装置１２が組み込まれた画像形成装置の概略構成図を示す。同図において、画像形成装置は本体１００と、画像形成装置本体１００の上部の設置された画像読み取り装置２００と、さらにその上に装着された自動原稿給送装置（以下、「ＡＤＦ」と称す）３００と、画像形成装置本体１００の図２において右側に配置された大容量給紙装置４００と、画像形成装置本体１００の図２において左側に配置された用紙後処理装置５００とから基本的に構成されている。画像読み取り装置２００が、図１の画像読取装置１２に相当する。
【００２６】
画像形成装置本体１００は画像書き込み部１１０と、作像部１２０と、定着部１３０と、両面搬送部１４０と、給紙部１５０と、垂直搬送部１６０と、手差し部１７０とからなる。
【００２７】
画像書き込み部１１０は画像読み取り装置２００で読み取った原稿の画像情報に基づいて発光源であるＬＤを変調し、ポリゴンミラー、ｆθレンズなどの走査光学系により感光体ドラム１２１にレーザ書き込みを行うものである。作像部１２０は感光体ドラム１２１と、この感光体ドラム１２１の外周に沿って設けられた現像ユニット１２２、転写ユニット１２３、クリーニングユニット１２４及び除電ユニットなどの公知の電子写真方式の作像要素とからなる。
【００２８】
定着部１３０は前記転写ユニット１２３で転写された画像を転写紙に定着する。両面搬送部１４０は定着部１３０の転写紙搬送方向下流側に設けられ、転写紙の搬送方向を用紙後処理装置５００側、あるいは両面搬送部１４０側に切り換える第１の切換爪１４１と、第１の切換爪１４１によって導かれた反転搬送路１４２と、反転搬送路１４２で反転した転写紙を再度転写ユニット１２３側に搬送する画像形成側搬送路１４３と、反転した転写紙を用紙後処理装置５００側に搬送する後処理側搬送路１４４とを含み、画像形成側搬送路１４３と後処理側搬送路１４４との分岐部には第２の切換爪１４５が配されている。
【００２９】
給紙部１５０は４段の給紙段からなり、それぞれピックアップローラ、給紙ローラによって選択された給紙段に収納された転写紙が引き出され、垂直搬送部１６０に導かれる。
【００３０】
垂直搬送部１６０では、各給紙段から送り込まれた転写紙を転写ユニット１２３の用紙搬送方向上流側直前のレジストローラ１６１まで搬送し、レジストローラ１６１では、感光体ドラム１２１上の顕像の画像先端とタイミングを取って転写紙を転写ユニット１２３に送り込む。手差し部１７０は開閉自在な手差しトレイ１７１を備え、必要に応じて手差しトレイ１７１を開いて転写紙を手差しにより供給する。この場合もレジストローラ１６１で転写紙の搬送タイミングが取られ、搬送される。
【００３１】
大容量給紙装置４００は同一サイズの転写紙を大量にスタックして供給するもので、転写紙が消費されるにしたがって底板４０２が上昇し、常にピックアップローラ４０１から用紙のピックアップが可能に構成されている。ピックアップローラ４０１から給紙される転写紙は、垂直搬送部１６０からレジストローラ１６１のニップまで搬送される。
【００３２】
用紙後処理装置５００はパンチ、整合、ステイプル、仕分けなどの所定の処理を行うもので、この実施形態では、前記機能のためにパンチ５０１、ステイプルトレイ（整合）５０２、ステイプラ５０３、シフトトレイ５０４を備えている。すなわち、画像形成装置本体１００から用紙後処理装置５００に搬入された転写紙は、孔明けを行う場合にはパンチ５０１で１枚ずつ孔明けが行われ、その後、特に処理するものがなければ、プルーフトレイ５０５へ、ソート、スタック、仕分けを行う場合にはシフトトレイ５０４にそれぞれ排紙される。仕分けは、この実施形態は、シフトトレイ５０４が用紙搬送方向に直交する方向に所定量往復動することにより行われる。このほかに、用紙搬送路で用紙を用紙搬送方向と直交する方向に移動させて仕分けを行うこともできる。
【００３３】
整合する場合には、孔明けが行われた、あるいは孔明けが行われていない転写紙が下搬送路５０６に導かれ、ステイプルトレイ５０４において後端フェンスで用紙搬送方向を直交する方向が整合され、ジョガーフェンスで用紙搬送方向と平行な方向の整合が行われる。ここで、綴じが行われる場合には、整合された用紙束の所定位置、例えば角部、中央２個所など所定の位置がステイプラ５０３によって綴じられ、放出ベルトによってシフトトレイ５０４に排紙される。また、この実施形態では、下搬送路５０６にはプレスタック搬送路５０７が設けられ、搬送時に複数枚の用紙をスタックし、後処理中の画像形成装置本体１００側の画像形成動作の中断を避けることができるようになっている。
【００３４】
画像読み取り装置２００は、ＡＤＦ３００によって原稿台２１０上に導かれ、停止した原稿を光学的にスキャンし、第１ないし第３のミラーを経て結像レンズで結像された読み取り画像をＣＣＤやＣＭＯＳなどの光電変換素子によって読み取る。読み取られた画像データは、図示しない画像処理回路で所定の画像処理が実行され、記憶装置に一旦記憶される。そして、画像形成時に画像書き込み部１１０によって記憶装置から読み出され、画像データに応じて変調し、光書き込みが行われる。
【００３５】
ＡＤＦ３００は両面読み取り機能を有するもので、画像読み取り装置２００の原稿台２１０設置面に開閉自在に取り付けられている。
【００３６】
図１を用いて上述したように、本実施形態の画像読取装置１２は、原稿１３を原稿台１上に載置して走査光学系を含むキャリッジ６を副走査方向に移動させて原稿１３全体を読み取る。また、図２を用いて上述したように、画像読取装置１２は、走査光学系を固定して、原稿１３をＡＤＦにより移動させることによって原稿１３全体を読み取ってもよい。
【００３７】
図３に、本実施形態の画像読取装置１２の機能構成を示す。図３に示すように、本実施形態の画像読取装置１２は、装置の各々の機能を制御するコントローラ２５、ＬＥＤドライバ２０、スキャナモータ制御部２１、画像処理部２２、操作パネル２３、光量補正データ記憶回路２６を有する。また、画像読取装置１２は、装置外のパーソナルコンピュータ２４と通信を行い、パーソナルコンピュータ２４より制御を受ける。
【００３８】
コントローラ２５は、操作パネル２３やパーソナルコンピュータ２４との通信によって、装置の起動、停止、動作モードの設定をコントロールしている。また、コントローラ２５は、ＰＷＭ信号を用いて各ＬＥＤブロックごとにデューティ比を制御する（本実施形態のＬＥＤ点光源アレイ２は、図４，図７等を参照して説明するように複数のブロックに各ＬＥＤが分かれるように配列されている。）。ここでＰＷＭ信号とは、ＬＥＤドライバ２０へのＬＥＤのパルス幅変調信号である。また、同様に、コントローラ２５は、ＰＷＭ信号を用いて各ブロックごとの点灯も行う。
【００３９】
光量補正データ記憶回路２６は、各ＬＥＤブロックごとの光量補正データを記憶し、コントローラ２５が光量補正データ記憶回路２６から記憶された光量補正データを読み出し、これに基づいて補正を行うことによって、各ブロック間の発光量のバラツキが補正される。
【００４０】
スキャナモータ制御部２１は、ＬＥＤ光源アレイ２を含んだキャリッジ６の副走査方向の駆動を制御する。
【００４１】
図４は、ＬＥＤ点光源アレイを構成する各ＬＥＤとＬＥＤドライバ２０の構成を説明するための回路図である。本実施形態においてはＬＥＤは５個ごとの７ブロックより構成される。１ブロックのＬＥＤ５個は、直列に接続され、定電流回路により決められた電流が、ＬＥＤに流れるように制御される。ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦは、各ブロックごとにＰＷＭ１〜７の信号に制御される。この信号は、コントローラ２５より出力され、各ＰＷＭ信号ごとに光量補正データ記憶回路２６に記憶された光量補正データに基づくデューティ比を可変できる。
【００４２】
図５は、本実施形態におけるデューティ比とＬＥＤ光量の関係を示す図である。図示のように、本実施形態においては、各ブロックのデューティ比とＬＥＤ光量とは比例する関係である。
【００４３】
図６に示すＬＥＤアレイは、ＬＥＤを均一距離で配列した構成を示す。
このときのＣＣＤ出力電圧の主走査方向分布は、図７に示すように、光学レンズはコサイン４乗則という特性によって、主走査端部は暗くなり、ＣＣＤ出力電圧としては、端部の方が低くなる。
【００４４】
本実施形態に係る原稿読取装置１２は、ＬＥＤの各ブロックごとにＬＥＤ光量を制御する。しかしながら、図６に示したＬＥＤ配置で光量補正を行った場合には、図８に示すように、端部の出力電圧をある程度アップすることはできるが、各ブロックの境目で段差が生じてしまう。主走査方向の分布のバラツキを補正するためのシェーディング補正を実施しても、段差でスジ画像が発生してしまう可能性がある。
【００４５】
一方で、本実施形態においては、ＬＥＤ点光源アレイ２を図９に示すように構成する。すなわち、ＬＥＤ点光源アレイ２は、配列される各ＬＥＤを主走査方向に複数のブロックに分け、ＬＥＤの配置を各ブロック内で、粗密を形成し、ブロックの端部側で密になるように構成される。この配置は、あらかじめ光学レンズのコサイン４乗則を補正するように決定しておく。図９に示すＬＥＤアレイで、各ＬＥＤブロックごとにＬＥＤ光量を補正した結果を図１０に示す。
【００４６】
図１０に示すように、ＬＥＤの配置を光量調整と同じブロックごとに配置を粗密にすることにより、主走査方向に均一なＣＣＤ出力電圧を得ることができる。このときのデューティ比は、図５に示すように端部のブロックの方がデューティ比が高くなる設定となる。つまり、光量を高くする設定とする。
【００４７】
次に、本実施形態における各ＬＥＤブロックの光量調整処理の手順について、図１１のフローチャートに基づいて説明する。図１１は、各ＬＥＤブロックごとのＬＥＤ光量調整処理の手順を示すフローチャートである。このフローの処理は、装置の電源ＯＮ時、あるいは一定時間経過後、あるいは一定枚数の原稿スキャン後に行われる。なお、この光量調整前に第１キャリッジ６を白基準板１１の下に移動して、白基準板１１の画像を読みながら光量調整を行う。
【００４８】
最初にＬＥＤブロック１を点灯する。このときのデューティ比は、前の状態の値とする（ステップＳ１０３）。
【００４９】
画像処理部２２（図３において図示）で主走査方向のデータのピーク値を検出する（ステップＳ１０４）。ピーク値が規定値内かを判断し（ステップＳ１０５）、規定値以下の場合は、デューティ比をアップし、規定値以上の場合は、デューティ比をダウンさせて（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０４にフィードバックする。
【００５０】
ピーク値が規定内の場合は、ＬＥＤブロック１を消灯し（ステップＳ１０７）、次にＬＥＤブロック２について同様な処理を実行し、順次各ＬＥＤブロックに同様な処理を実行する。ＬＥＤブロック７まで終了したらＬＥＤ光量調整終了（ステップＳ１１０）となる。
【００５１】
以上説明した本発明の実施形態によると、光学系のコサイン４乗則に起因する端部の光量低下を補償するために、ＬＥＤ点光源アレイの光量分布を、中央部にくらべて端部を高めることによって、発光スペクトルの主走査方向での変化が少なくなり、また、端部のＳ／Ｎ比が適度に確保された原稿読取が可能になる。
【符号の説明】
【００５２】
１    原稿台
２    ＬＥＤ光源アレイ
３    第１反射ミラー
４    第２反射ミラー
５    第３反射ミラー
６    第１キャリッジ
７    第２キャリッジ
８    レンズユニット
９    ＣＣＤリニアイメージセンサ（ＣＣＤ）
１０    センサボードユニット
１１    白基準板
１２    画像読取装置（スキャナ本体）
１３    原稿
２０    ＬＥＤドライバ
２１    スキャナモータ制御部
２２    画像処理部
２５    コントローラ
２６    光量補正データ記憶回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】特開昭６１−０４８９８２号公報
【特許文献２】特開２００２−２８１２４０号公報
【図１】
2011061737.tif 000003
【図２】
2011061737.tif 000004
【図３】
2011061737.tif 000005
【図４】
2011061737.tif 000006
【図５】
2011061737.tif 000007
【図６】
2011061737.tif 000008
【図７】
2011061737.tif 000009
【図８】
2011061737.tif 000010
【図９】
2011061737.tif 000011
【図１０】
2011061737.tif 000012
【図１１】
2011061737.tif 000013