(57)【要約】【課題】コピー品質の劣化を改善し、またそのための手段である複写機およびスキャナ機等の変更が、特殊な機器の形態にならず、さらに通常の浮きのないシート原稿コピーと同等の結果を得る画像読み取り装置を提供することにある。【解決手段】原稿台１の下面に沿って移動するスキャナ部Ａを有し、前記原稿台１上にセットした原稿１０の画像を読み取る画像読み取り装置において、前記スキャナ部Ａに一体的に取り付けられた測距センサ７を有する。【選択図】      図１
2004320538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿台の下面に沿って移動するスキャナ部を有し、前記原稿台上にセットした原稿の画像を読み取る画像読み取り装置において、前記スキャナ部に一体的に取り付けられた測距センサを有することを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
前記測距センサは１原稿のスキャン方向、全範囲の距離を測定し、原稿面の前記原稿台からの浮き量を測定することを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
【請求項３】
前記スキャナ部は原稿像を第１ミラーによる反射および集光レンズを介したあと、ＣＣＤセンサ上に結像するよう配置されており、前記原稿像の映像を最初に反射する前記第１ミラーは反射角が変化でき得る構造を有することを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
【請求項４】
前記第１ミラーは、集光レンズ、およびＣＣＤに対し、光軸方向に進退可能である構造を有することを特徴とする請求項３記載の画像読み取り装置。
【請求項５】
前記第１ミラーの反射角は、常時は基準となる一定の角度を保持し、それに対し変化でき得る角度は増減、両方向に可能であることを特徴とする請求項４記載の画像読み取り装置。
【請求項６】
前記画像読み取り装置のスキャン動作によるＣＣＤおよびレンズ部の作動量と原稿浮き量とにより、原稿面の傾きを計算し、それに対応する角度に、前記第１ミラーの反射角を変化させることを特徴とする請求項２記載の画像読み取り装置。
【請求項７】
前記スキャナ部の作動量と、それに伴う前記測距離センサにより測定された原稿浮き量から前記原稿面のスキャン方向の原稿長さを計算し、それにあった長さにスキャンデータを置き換えることにより、前記原稿面の浮きによるデータのスキャン方向の圧縮を補正することを特徴とする請求項２記載の画像読み取り装置。
【請求項８】
原稿面の傾きによる前記ミラー反射面の傾き角の変化、および原稿の浮きによる焦点面の光軸方向長さ変化に対し、前記ＣＣＤから前記原稿面までの距離が変化しないように、前記ＣＣＤと第１反射面の距離を変化させることを特徴とする請求項３記載の画像読み取り装置。
【請求項９】
前記光軸方向長さ変化の補正を前記第１ミラーに続く、それ以降の反射ミラーによって行うことを特徴とする請求項８記載の画像読み取り装置。
【請求項１０】
前記補正によりスキャナ取り込み位置と、取り込みデータの間の関係はずれるが、仮想平面を想定したデータの位置補正を行うことによって、また隣り合うデータの重み補完を行うことにより補正データを作成し、ずれ補正を行うことを特徴とする請求項７または８のいずれか１項記載の画像読み取り装置。
【請求項１１】
前記測距センサはスキャン方向と直角方向に複数個設け、前記原稿のスキャン方向に対し直角な方向の原稿浮き量の変化も測定することを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
【請求項１２】
複数のセンサの測定浮き量の差が大きく、撮影レンズ系の許容深度内に収まらないときには、収まらない部分の映像を部分取り直し後、合成することにより映像データを作成することを特徴とする請求項８記載の画像読み取り装置。
【請求項１３】
複写機、スキャナ機には、前記補正動作を行うかどうか選択できるような構成を有し、前記補正動作を始めるときも、原稿面の傾きを計算し、それに対応する角度に前記第１ミラーの反射角を変化させる作動は、原稿全範囲の浮き量の測定を終え、浮き範囲を特定した後、開始することを特徴とする請求項１１記載の画像読み取り装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の画像読み取り装置と、画像形成部と、給紙部と、を少なくとも備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿台から浮き上がった原稿の作像を行うスキャナ駆動機構、スキャナデータ取り込み光学系、機構系等を備えた画像読み取り装置、及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から書籍等の厚手の原稿のコピーを撮るための画像読み取り装置は知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１６５６０８公報
【特許文献２】特開２０００−１６５６１７公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１および２によれば、画像読み取り装置はブック専用機のような形状になり、通常のシート物のコピーには使用し難い形状となっている。また見開きのブック物の複写機想定では読み込み系ユニットが２つも必要となってくるため機械のコスト面でも不向きである。
図６は一般的なスキャナの結像系部分を示す概略図である。図６には、原稿台２１の他に、画像取り込みユニット２２を構成する結像レンズ系２３、ＣＣＤ２４、ランプ２５およびミラー２６が略示されている。
複写機、スキャナ機において、ブック等厚手の原稿のコピーを撮ると、ブックの綴じこみ部が原稿台より浮き上がる現象が生じ、その結果としてコピーの文字歪み、文字ボケ、およびその結果としての原稿の解像不足、また照射光の反射の低下、外部光の入射等による、コピーの黒筋発生等、著しくコピー品質を下げる結果が生じる。
映像の歪みを取り除くことが主眼の技術提案は多いが、原稿歪み、浮き上がりによる原稿ピントのずれをも解消しようとする提案は少ない。
そこで本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、コピー品質の劣化を改善し、またそのための手段である複写機およびスキャナ機等の変更が、特殊な機器の形態にならず、さらに通常の浮きのないシート原稿コピーと同等の結果を得る画像読み取り装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、原稿台の下面に沿って移動するスキャナ部を有し、前記原稿台上にセットした原稿の画像を読み取る画像読み取り装置において、前記スキャナ部に一体的に取り付けられた測距センサを有する画像読み取り装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記測距センサは１原稿のスキャン方向、全範囲の距離を測定し、原稿面の前記原稿台からの浮き量を測定する請求項１記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記スキャナ部は原稿像を第１ミラーによる反射および集光レンズを介したあと、ＣＣＤセンサ上に結像するよう配置されており、前記原稿像の映像を最初に反射する前記第１ミラーは反射角が変化でき得る構造を有する請求項１記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記第１ミラーは、集光レンズ、およびＣＣＤに対し、光軸方向に進退可能である構造を有する請求項３記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記第１ミラーの反射角は、常時は基準となる一定の角度を保持し、それに対し変化でき得る角度は増減、両方向に可能である請求項４記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記画像読み取り装置のスキャン動作によるＣＣＤおよびレンズ部の作動量と原稿浮き量とにより、原稿面の傾きを計算し、それに対応する角度に、前記第１ミラーの反射角を変化させる請求項２記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項７記載の発明では、前記スキャナ部の作動量と、それに伴う前記測距離センサにより測定された原稿浮き量から前記原稿面のスキャン方向の原稿長さを計算し、それにあった長さにスキャンデータを置き換えることにより、前記原稿面の浮きによるデータのスキャン方向の圧縮を補正する請求項２記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
【０００５】
請求項８記載の発明では、原稿面の傾きによる前記ミラー反射面の傾き角の変化、および原稿の浮きによる焦点面の光軸方向長さ変化に対し、前記ＣＣＤから前記原稿面までの距離が変化しないように、前記ＣＣＤと第１反射面の距離を変化させる請求項３記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項９記載の発明では、前記光軸方向長さ変化の補正を前記第１ミラーに続く、それ以降の反射ミラーによって行う請求項８記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項１０記載の発明では、前記補正によりスキャナ取り込み位置と、取り込みデータの間の関係はずれるが、仮想平面を想定したデータの位置補正を行うことによって、また隣り合うデータの重み補完を行うことにより補正データを作成し、ずれ補正を行う請求項７または８のいずれか１項記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項１１記載の発明では、前記測距センサはスキャン方向と直角方向に複数個設け、前記原稿のスキャン方向に対し直角な方向の原稿浮き量の変化も測定する請求項１記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項１２記載の発明では、複数のセンサの測定浮き量の差が大きく、撮影レンズ系の許容深度内に収まらないときには、収まらない部分の映像を部分取り直し後、合成することにより映像データを作成する請求項８記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項１３記載の発明では、複写機、スキャナ機には、前記補正動作を行うかどうか選択できるような構成を有し、前記補正動作を始めるときも、原稿面の傾きを計算し、それに対応する角度に前記第１ミラーの反射角を変化させる作動は、原稿全範囲の浮き量の測定を終え、浮き範囲を特定した後、開始する請求項１１記載の画像読み取り装置を主要な特徴とする。
請求項１４記載の発明では、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の画像読み取り装置と、画像形成部と、給紙部と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による画像読み取り装置の画像取り込み結像部（スキャナ部）を示す概略図である。本発明の目的を達成するためには、（１）原稿に浮きがあって、コピーがボケる問題に関し、原稿がどれだけの量浮き上がっているかを測定する手段が必要であり、その後、測定により得た浮き量に光学系のピントをあわせ、正確な映像情報を得ることが必要となる。
また、（２）原稿の浮き上がりにより、文字が歪む問題に関し、原稿のゆがみ形状を測定し、浮き上がりを解消して原稿が平面状に展開されたと想定した原稿補正を行う必要があり、このために読み取りヘッドのスキャン量（読み込み方向の単位作動量）に合わせた浮き量を測定し原稿の歪み形状を把握する。
さらに、（３）原稿の浮き上がりにより、解像が粗くなること、読めなくなる（映像読み込み方向に対し原稿面の変移角が急なときに生じる）問題に関し、また原稿面の傾きにより、反射光が少なくなりコピーに黒スジが発生する問題に関し、反射ミラーを可動式にし、原稿に正対した角度に出来るだけ近い角度で原稿の情報を読むようにする必要がある。
【０００７】
まず図１により構成を説明する。画像取り込み結像部（スキャナ部）Ａにおいて透明な原稿台１の面の下側には画像取り込みユニット２があり、図１の左から右にスキャンニングを行う。この画像取り込みユニット２内には、画像の映像をＣＣＤ６に導く第１ミラー３、ミラーユニット４が配置され、さらに結像レンズ系５、像を生成するＣＣＤ６を有している。その他ユニット内に測距センサ７を有している。
ここで第１ミラー３は映像光線の反射線を軸として、ミラーモータ８等の作動により反射面の角度を変化させ得る構造を備えている。またミラーユニット４は通常は画像取り込みユニット２に対し静止しているが、モータ等の作動により相対的にスキャンニング方向に可動できる構造（図示していない）を備えている。
図１により作動を説明する。まず原稿台１に原稿が載せられているとき、画像取り込みユニット２は、それに一体的に取り付けられた測距センサ７とともに紙面左から右に作動し、原稿面の映像をＣＣＤ６に取り込んでスキャンニングを行う。
原稿台１の映像は図内のランプ９により照明され、矢印の如く映像光線は第１ミラー３〜ミラーユニット４で反射された後、結像レンズ系５で集光されＣＣＤ６上に像を作ることとなる。
またこれと同時に測距センサ７は、図のａ寸法先の原稿面までの距離変化を測定しており、原稿面の浮きを検出する。これにより、画像取り込みユニット２のスキャン方向へのステップごとの動きに対する、前記浮き量の変化により、原稿面の面形状の変化、傾きを計算するとともに、原稿面を水平に展開したときの長さも計算する。
前記原稿面の傾き結果より、測定した点での画像取り込み時には、原稿面に対し光軸が出来るだけ直角になるようにミラー３の傾き角を設定するとともに、これにより変化する原稿面からＣＣＤ面までの距離を一定に保つために（焦点を合わせるため）、ミラーユニット４の位置を画像取り込みユニット２に対し変化させて焦点を合わせ、画像データを取り込むこととなる。ここでミラーユニット４を作動させる代わりに、結像レンズ系５を作動させて焦点合わせを行うことも可能である。
図２は測距センサおよび測距光線を示す概略図である。図２には原稿１０、投光光源１１、ＣＣＤ位置センサ１２、原稿１０が原稿台１面に密着しているときの測距光線の経路ｂ、原稿１０が原稿台１面からはなれて浮いているときの測距光線の経路ｃを示している。
【０００８】
図３は測距データからの原稿面傾き、原稿展開長さの求め方を説明する概略図である。ここで測距センサ７の測定値より原稿面の面形状の変化、傾き、原稿面を水平に展開した長さの計算方法を図３において説明する。
図３において、センサヘッドの測定ポイントのＸ座標を
2004320538.tif 000003
とし、それに対応する原稿面の浮き量を
2004320538.tif 000004
とすると
2004320538.tif 000005
の大きさはセンサの受光位置の変化に対応して求めることができ、面の傾きは
2004320538.tif 000006
であり、その法線方向は
2004320538.tif 000007
となる。
また原稿展開長さは
2004320538.tif 000008
となる。
【０００９】
図４は原稿の面の法線方向が変化したときにおける第１ミラー３面の傾き角度の修正量を示す概略図である。図６では原稿１０の面の法線方向が鉛直方向に対してαなる角度に変化したときに、第１ミラー３面の水平方向とのなす角を、π／４＋α／２と修正すれば、第１ミラー３面での反射光線はミラーユニット４に至ることとなる。
上記方法により面の変化した原稿１０を補正した形で取り込み、平面展開した原稿データとすることにより、ブック物等における映像情報の取り込み画像改善を行う。
複写機、スキャナ機（とくにブック物等厚手で綴じられた原稿のコピー、スキャン）また立体物の急激な形状変化面の立体形状把握のための３Ｄ映像取り込み装置に応用し得る。
測距センサ７により原稿１０の浮きの有無、浮きの高さが検知できることにより、自動により、浮きのある原稿１０であるかどうかを判定できることとなり、自動補正も可能にする条件である。
浮いた原稿１０、傾いた原稿１０に対しできるだけ、原稿１０に直行した方向から情報を取得し得るようになり、文字の歪み、圧縮が少なく解像度の高い情報、画像をＣＣＤに入力できることになる。
浮いた原稿１０の面のためピントがボケる現象に対し補正が可能となり、ピントの合った画像を得ることができる。
第１ミラー３の反射角が常時は基準となる一定の角度を保持し、それに対し変化でき得る角度が増加または減少の両方向に可能であることはブックの両ページにわたる原稿１０面の面変化等傾きが基準角度に対し正負の関係変化で変わる面に対して必要な項目である。
原稿１０に浮きがない場合、第１ミラー３は４５度の角度で固定されている。これに対し原稿１０がスキャン進行方向に対し浮き始める場合は、ミラー角度は４５度より起こした角度に設定し、原稿１０面の垂直方向の情報を得やすくする。また一方スキャン進行方向に対し、原稿１０の浮き量が減少する場合はその逆のミラー角度の設定となる。
【００１０】
浮き量の測定から面の傾き方向を知ることおよび浮き量の測定から原稿１０の水平展開寸法を知ることができ、データのスキャン方向長さの補正が行え、正確な平面展開原稿に補正することができる。
画像面浮きの焦点合わせを撮影レンズ系の焦点距離変化で行うことも可能であるが、この場合ＣＣＤと撮影レンズ（焦点調整レンズ）の距離を変化させるため、像倍率等の変化が生じる。このため、その後映像の倍率補正を行わなければならないこととなる。
この欠点を避けるため、ミラーの作動による補正を行う。この方法によれば画像の浮きによる画像と撮影レンズとの距離変化がミラーを動かすことにより、光路長としては一定に保つこととなり、倍率等は変化が生じない。
浮き上がり原稿の像をミラーの傾き角度を変え、取り込み位置を変化させて取り込んだ場合、取り込み情報の位置は、原稿が平面である場合の規則的な位置に比べてずれたものとなる。
これは原稿が平面の場合、スキャンピッチを規則的に行えば取り込み情報は規則的なピッチの像となるが、ミラー、取り込み位置を変化させた場合は必ずしも規則的なピッチの像とはならない。
これはミラー駆動および光学系のスキャンを行う駆動源が一般的にステップモーターでありアナログ的にコントロールができないことによる。このため前後のスキャン情報を照らし合わせ、中間的な情報を作り、位置情報を作成する必要が生じることを意味している。
測距センサをスキャン方向と直角に複数個設けその距離を平均化すること等により、スキャン方向と直角方向のデーターの取り込みにより良いミラー角度、取り込み位置を設定できることになる。また直角方向に対しても大きなうねりがあるような場合、直角方向のデータもいくつかの範囲に分けて取り込むことにより、良い情報を得ることができる。
以上画像取り込み動作は、通常のコピー動作に比べ時間を要することになる。そのためコピーの品質にあまりこだわらず、早くコピーが必要な場合、不作動とすることでき、また先立って画像の浮きを検知することにより、原稿に浮きがない場合通常のコピー動作に早く入れるようにする。
【００１１】
なお、上記実施形態では何れも画像読み取り装置単体としての構成例を説明したが、本発明の画像読み取り装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの電子写真式の画像形成装置の読み取り装置としても適用することができる。即ち、図５は本発明の画像取込み結像部Ａを備えた画像形成装置の概略構成図であり、この画像形成装置は、装置本体３０上面の原稿台１上に原稿給紙装置４０を配置した構成を備え、装置本体３０内には、画像取込み結像部Ａ、画像形成部Ｂ、給紙部Ｃ、書込み光学系Ｄ，及び図示しない電装部等が配置されている。画像形成部Ｂは、感光体３１と、その周囲に配置された帯電部３２，露光部３３，現像部３４，転写部３５，及び定着部３６を備えている。
画像取込み結像部Ａにより読取られた原稿台１上の原稿の画像データは、書込み光学系Ｄによってレーザビームとして感光体３１上に照射されて静電潜像が形成される。この静電潜像は現像部３４によって可視像化され、このトナー像を給紙部Ｃから給紙された転写紙上に転写、定着してから機外に排出される。
このような構成を備えた画像形成装置に対して本願発明の画像取込み結像部Ａを適用することにより、上記各実施形態において示した優れた読み取り効果による画質の向上を図ることができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、測距センサーにより原稿の浮きの有無、浮きの高さが検知でき、これにより、画像補正も可能になる。
請求項２によれば、浮いた原稿、（傾いた原稿）に対し出来るだけ直行した方向から情報を取り込むことができ、文字の歪み、圧縮を補正した画像を入力できる。
請求項３によれば、浮いた原稿、傾いた原稿に対しできるだけ、原稿に直行した方向から情報を取得し得るようになり、文字の歪み、圧縮が少なく解像度の高い情報、画像をＣＣＤに入力できることになる。
請求項４によれば、浮いた原稿面の為ピントがボケる現象に対し補正ができ、ピントの合った画像を得ることができる。
請求項５によれば、これはブックの両ページにわたる原稿面の面変化等、傾きが基準角度に対し正負の関係変化で変わる面に対して必要な項目である。
請求項６によれば、浮き量の測定から面の傾き方向を知ることができ、データのスキャン方向の長さの補正が行え正確な平面展開原稿を作成できる。
請求項７によれば、浮き量の測定から原稿の水平展開寸法を知ることができ、データのスキャン方向の長さの補正が行え正確な平面展開原稿を作成できる。
請求項８によれば、焦点合わせを撮影レンズ系の変化を使わず行うことができ、これによって画像倍率補正を省略できる。
【００１３】
請求項９によれば、浮いた原稿面の為ピントがボケる現象に対し補正ができ、ピントの合った画像をえることができる。
請求項１０によれば、ミラーの傾き角度及び取り込み部の作動量はステップ的な動きであるため、原稿のスキャン情報が必ずしも、平面状態で得たとする情報と一致しないので、前後のスキャン情報と照らし合わせ、中間的な情報を作ることができる。
請求項１１によれば、測距センサをスキャン方向と直角に複数個設けその距離を平均化することにより、スキャン方向と直角方向のデータの取り込みにより良いミラー角度、取り込み位置を設定できることになる。
請求項１２によれば、直角方向に対しても大きなうねりがあるような場合、直角方向のデータもいくつかの範囲に分けて取り込むことにより、良い情報を得ることができる。
請求項１３によれば、原稿（ブック等）がスキャン方向と直角方向に対してもうねり（浮き量の違い）があり、同一焦点深度内に収まらない場合には複数回の取り込み動作を、深度が収まらない範囲においておこない、より良い情報を得ることができる。
請求項１４によれば、上記各請求項に基づく作用効果を発揮する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像読み取り装置の画像取り込み結像部を示す概略図。
【図２】測距センサおよび測距光線を示す概略図。
【図３】測距データからの原稿面傾き、原稿展開長さの求め方を説明する概略図。
【図４】原稿の面の法線方向が変化したときにおける第１ミラー面の傾き角度の修正量を示す概略図。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成説明図。
【図６】一般的なスキャナの結像系部分を示す概略図。
【符号の説明】
１  原稿台、２  画像取り込みユニット、３  第１ミラー、４  ミラーユニット、５  結像レンズ系、６  ＣＣＤ、７  測距センサ、１０  原稿、１１  投光光源、１２  ＣＣＤ位置センサ、Ａ  スキャナ部、ｂ  原稿１０が原稿台１面からはなれて浮いているときの測距光線の経路、ｃ  原稿が原稿台面に密着しているときの測距光線の経路
【図１】
2004320538.tif 000009
【図２】
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【図３】
2004320538.tif 000011
【図４】
2004320538.tif 000012
【図５】
2004320538.tif 000013
【図６】
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