(57)【要約】【課題】センサ素子やセンサのインターフェースを追加することなく、光量の不均一を補正することができる画像読取装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】発光ダイオードをアレイ状に配置した原稿照明装置を備えた画像読取装置において、発光ダイオードの順方向電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段で検出された電圧情報に応じて発光ダイオードの光量を単体又は複数個毎に点灯直後と比べて低減するように制御する光量制御手段と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードをアレイ状に配置した原稿照明装置を備えた画像読取装置において、
前記発光ダイオードの順方向電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段で検出された電圧情報に応じて前記発光ダイオードの光量を単体又は複数個毎に点灯直後と比べて低減するように制御する光量制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
請求項１に記載された画像読取装置において、
前記光量制御手段は、前記発光ダイオードの駆動電流を制御する手段であることを特徴とする画像読取装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像読取装置において、
前記発光ダイオードは、アレイ状にブロック毎に配置され、
前記電圧検出手段は、前記発光ダイオードの順方向電圧を前記ブロック毎に検出する手段であり、
前記光量制御手段は前記電圧検出手段でブロック毎に検出した電圧のブロック間の差を算出したブロック間電圧に応じて前記発光ダイオードの光量をブロック毎に制御する手段であることを特徴とする画像読取装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像読取装置において、
前記発光ダイオードを駆動する定電流源を前記ブロック毎に有し、
前記ブロック間電圧を前記定電流源のリファレンス電圧に加減算することで前記発光ダイオードの駆動電流を制御することを特徴とする画像読取装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像読取装置において、
前記ブロック間電圧は、前記ブロックのうち特定の一つのブロックの電圧を基準とすることを特徴とする画像読取装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の画像読取装置において、
前記ブロック間電圧を検出する手段と前記定電流源とは、発光ダイオードの点灯制御に同期して動作する手段であることを特徴とする画像読取装置。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれか一項に記載の画像読取装置において、
前記駆動電流を制御する手段は、前記ブロック毎に検出した電圧情報を比較して発熱が小さいブロックの発光ダイオードの駆動電流を低減する手段であることを特徴とする画像読取装置。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれか一項に記載の画像読取装置において、
前記ブロック毎に配置された前記発光ダイオードは、ブロック境界付近においてのみ、隣り合うブロックの発光ダイオードが相互に入れ子になっていることを特徴とする画像読取装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像読取装置のいずれか一つ以上を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像読取装置を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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スキャナ光源として、チップLED（Light Emitting Diode）を使用する方法が知られている。LEDは従来のXeランプ等に比べ応答性が優れていることから、点灯時間制御（PWM：Pulse Width Modulation）による照度制御が可能であり、また省エネ効果が大きいといった特長をもっている。LEDをスキャナ光源として用いるため、多数のLEDをアレイ化した原稿照明装置を備えた画像読取装置がすでに実用化されている(例えば、特許文献１参照。)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、今までの画像読取装置は、LEDの光量に温度依存性があるため、LED駆動時の発熱で温度分布に偏りが生じると、光量が不均一になり画質が劣化するという問題があった。
【０００４】
画像読取装置の原稿照明装置としてLED光源を使用する場合、LEDをアレイ化して基板に実装し、放熱性を良くするために基板を板金に固定する構造をとる。その板金は光源を副走査方向に駆動するために両端を固定されるため、中央部に比べて両端部の放熱性が良い。そのためLEDが発熱した際に温度分布に偏りが生じる。LEDは光量に温度依存性があるため、温度分布に依存して光量分布にも偏りが生じ、光量が不均一になる。その結果として光量が低下した部分の読取画像が暗くなり画質の劣化を引き起こす。
【０００５】
一般に、この種の問題を解決するために温度センサ等を使用した光量制御方法が知られているが、センサ素子の追加やセンサのインターフェースの追加が必要であるといった問題があった。
【０００６】
また、特許文献１には、画像読取装置において照明装置の光量変動を抑制する目的で、LEDの温度を検出して、その温度変化に対してLED駆動電流を変化させることでの光量変動を抑制する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献１に記載の発明は、LEDの温度変化に応じて発光量を制御しているが、センサ素子やインターフェースの追加が必要であるという問題は解消できていない。さらにLEDが発熱して光量が低下した際に駆動電流を増加させて光量を補正すると、さらに発熱量が増えるという悪循環に陥る恐れがある。
【０００８】
そこで、本発明は、センサ素子やセンサのインターフェースを追加することなく、光量の不均一を補正することができる画像読取装置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】
【０００９】
本発明に係る画像読取装置は、発光ダイオードをアレイ状に配置した原稿照明装置を備えた画像読取装置において、前記発光ダイオードの順方向電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段で検出された電圧情報に応じて前記発光ダイオードの光量を単体又は複数個毎に点灯直後と比べて低減するように制御する光量制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、センサ素子やセンサのインターフェースを追加することなく、光量の不均一を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】(a)は、通常の画像読取装置における主走査方向の光量分布を表す特性曲線図であり、(b)は、本発明に係る画像読取装置における主走査方向の光量分布を表す特性曲線である。
【図２】本発明に係るディジタル画像読取装置の概念図の一例である。
【図３】図２に示したディジタル画像読取装置のブロック図の一例である。
【図４】画像読取における走査方向とLEDとの関係を示す説明図である。
【図５】LEDを連続点灯させた際のLEDの温度、光量、順方向電圧の経時変化を示す特性曲線図である。
【図６】一般的なLED定電流駆動回路である。
【図７】本発明に係る画像読取装置に用いられる駆動回路の一例である。
【図８】LEDアレイを複数のブロックに分ける際の配置方法を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るディジタル複写機の概略構成図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る実施の形態を説明する。
本発明に係る画像読取装置は、LED光源の光量分布均一化に際して、主に以下の特徴を有する。
要するに、画像読取装置のLED光源の順方向電圧を検出して、LEDが発熱して光量分布に偏りが生じた際にLED光量を部分的に制御することで、センサ素子やセンサのインターフェースを追加することなく光量の偏りを補正して均一化できる。
【００１３】
本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。
＜ディジタル画像読取装置＞
図２は、本発明に係るディジタル画像読取装置の概念図の一例であり、図３は、図２に示したディジタル画像読取装置のブロック図の一例である。
【００１４】
ディジタル複写機に用いられるスキャナ装置は、原稿画像をCCD(Charge-Coupled Device：電荷結合素子)で読み取り、画像信号をディジタル信号に変換して処理する画像読取装置である。
この画像読取装置は、図２に示すようにコンタクトガラス1と、第１キャリッジ6と、第２キャリッジ7と、レンズユニット8と、白基準板13とから構成される。
【００１５】
コンタクトガラス1は、原稿を載置するための透明板状部材である。第１キャリッジ6は、原稿露光用の光源2、及び第1反射ミラー3からなる。第２キャリッジ7は、第2反射ミラー4及び第3反射ミラー5からなる。レンズユニット8は、CCDリニアイメージセンサ9(以後CCDと表記)に結像するためのユニットである。白基準板13は、読み取り光学系等による各種の歪みを補正するための板状部材である。
【００１６】
この画像読取装置は、走査時には第1キャリッジ3及び第２キャリッジ7はステッピングモータ（未記載）によって副走査方向Aに移動する。また、シートスルーによる原稿読み取りは、第１キャリッジ6および第２キャリッジ7がシートスルー読み取り用スリット15の下へ移動後、原稿自動送り装置14に設置された原稿12をローラ16によってBの方向へガイドすることで、シートスルー読み取り用スリット15の位置において読み取っていく。
【００１７】
また、図３に示すように、CCD19で光電変換されたアナログ画像データは、アナログ処理回路部20へ出力される。アナログ処理回路部20では、アナログ画像データに対してサンプルホールド処理や黒レベル補正などの各種画像処理を施したのち、A/D(Analog to Digital)変換回路部21へ出力する。A/D変換回路部21では、入力されたアナログ画像データをディジタル画像データに変換し、さらに、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)インターフェース22を介して後段（画像処理回路部等）へ出力する。スキャナ装置内のCCD19、アナログ処理回路部20、A/D変換回路部21、ステッピングモータおよび光源（ともに未記載）の各種タイミングクロックは、タイミングクロック生成回路部23において生成し供給される。
なお、システム内のCPU(Central Processing Unit)あるいはタイミングクロック生成回路部23は、光源2の駆動信号や定電流源を駆動するPWM信号も生成可能である。読み取りラインおよび信号に同期した光源駆動信号を生成・出力することで、光量ムラや変動など画像への悪影響を最小限に抑えることができる。
【００１８】
＜走査方向＞
図４は、画像読取における走査方向とLEDとの関係を示す説明図である。
同図に示すフラットベッド方式では、主走査方向に原稿を照明する線状光源が、副走査方向にモータ駆動されることで原稿全体を読み取るようになっている。光源を構成するLEDは主走査方向にアレイ状に配置される。
【００１９】
＜LED特性＞
図５は、LEDを連続点灯させた際のLEDの温度、光量、順方向電圧の経時変化を示す特性曲線図である。
同図において、横軸はLED点灯直後からの経過時間、縦軸はLED点灯直後を基準とした各相対値である。温度は時間の経過と共に上昇し、やがて一定となる。逆に光量及び順方向電圧は時間の経過と共に減少し、やがて一定となる。したがって順方向電圧をモニタすることで光量を推測することができる。
【００２０】
＜主走査光量分布＞
図１(a)は、通常の画像読取装置における主走査方向の光量分布を表す特性曲線図であり、図1(b)は、本発明に係る画像読取装置における主走査方向の光量分布を表す特性曲線である。
図１(a)、(b)において、横軸は主走査方向の位置を示し、縦軸は光量を示す。
LED点灯直後の時刻t0では光量は均一である。これが時刻t1、t2と時間が経過するにつれてLEDが発熱して光量が低下し、特に放熱性の悪い中央部で光量が大きく低下するため、原稿露光用の光源2の光量が不均一になる。この光量不均一化は、１スキャン毎にシェーディングデータ（白基準板）取得を行う場合は問題とはならない。
【００２１】
しかしながら、連続読取動作高速化のためシェーディングレスもしくは間欠シェーディング制御を行う場合は、時刻t1やt2の光源で画像を読み取ったにも関わらず時刻t0に取得したシェーディングデータを用いてシェーディング補正を行うことになるため、中央部が暗い画像となってしまう。
そこで、図１(b)に示すように、温度分布が不均一になった場合に両端部のLED駆動電流を低減することで、光量を均一化することができる。このとき通常の技術のように光量が低下した中央部のLED駆動電流を増加させても光量の均一化は可能であるが、電流の増加でさらなる発熱を招くという悪循環により生じる効率の低下や定格を超えてしまう。このため、このような不具合を回避するため、発熱の小さい両端部の電流を低減することで不具合を回避することができる。
ただし、全体に光量が低下して読取画像が暗くなってしまうので、読取画像データにゲインを乗じる必要がある。
本実施形態は、主走査方向中央部の放熱性が悪い条件であるが、異なる条件であっても良く、例えば中央部に対して両端部の放熱性が悪い条件でも同様に適用できる。
【００２２】
＜LED定電流駆動回路＞
図６は、一般的なLED定電流駆動回路である。
LED定電流駆動回路に供給電圧VLEDに十分な電圧が与えられるとLEDに電流が流れる。流れるLED駆動電流Iはリファレンス電圧Vrefと抵抗Rとによって数式(1)のように定まり、定電流駆動となる。
I = Vref / R                           …(1)
【００２３】
＜回路構成＞
図７は、本発明に係る画像読取装置に用いられる駆動回路の一例である。
多数のLEDを複数のブロックに分け、それぞれに定電流駆動回路を設ける（なお図では簡易的にLEDアレイを中央部と両端部の計３ブロックに分けているが、光量均一化の精度を高くするためにはブロック数は多いほど好ましく、またブロック内のLED個数は一つでも複数でも良い）。
【００２４】
供給電圧VLEDを共通とし、LEDのカソード電圧を検出することでLEDの順方向電圧を比較する。
具体的には、中央部のカソード電圧aと左端部のカソード電圧bとを差動増幅回路（破線部L1）に入力する。さらにその差動増幅回路の出力電圧cと固定電圧Vrefとを差動増幅回路（破線部L2）に入力し、その出力電圧dを左端部の定電流源（破線部L3）のリファレンス電圧とする。これにより、左端部に対して中央部の温度が高くなると自動的に左端部のLED駆動電流が低減されるフィードバック回路が実現できる。右端部についても同様である。中央部については常に固定電圧Vrefがそのままリファレンス電圧として入力されるため、電流は変化しない。またLED点灯制御信号を用いて定電流源及び差動増幅回路のオン/オフをトランジスタで切り替えることで、LEDオフ時に不要な電流が流れることを防ぐことができる。
【００２５】
ここで、全ての差動増幅器の増幅率を1とし、固定電圧Vrefを5Vとして、具体的な電圧値を用いて説明すると、例えば中央部及び左端部のカソード電圧a、bに差がない(a=b)場合は、差動増幅器(破線部L1)の出力電圧はc=0となる。すると差動増幅器(破線部L2)の出力dには固定電圧Vrefがそのまま現れて(d=Vref)、定電流源(破線部L3)にリファレンス電圧として入力される。つまり中央部及び左端部の電流は等しいままである。
【００２６】
次に中央部が発熱した場合として中央部のカソード電圧aを3Vとし、左端部のカソード電圧bを2Vとすると、差動増幅器(破線部L1)の出力はc = a-b = 3-2 = 1Vとなる。これが差動増幅器(破線部L2)に入力されるため、その出力電圧はd = Vref-c = 5-1 = 4Vとなる。つまり定電流源のリファレンス電圧がもともと5Vだったものが4VとなるためLED駆動電流が低下し、本発明の目的を達成できる。
【００２７】
＜ブロック分割方法＞
LEDアレイを複数のブロックに分ける際の配置方法を、図８(a)、(b)に示す。
破線L4〜L6がブロックの範囲を示している。最も単純な方法は図８(a)に示すように端から一定個数のLEDを１ブロックとする方法である。この方法でも本発明の効果は得られるが、隣り合うブロックでLED駆動電流が完全に異なるため、ブロック境界付近での主走査光量分布にムラが生じる恐れがある。
そこで図８(b)に示すようにブロック境界付近のみ隣り合うブロック(破線部L7〜L9)のLEDを入れ子にすることで、より均一な主走査光量分布が得られる。入れ子にするLED個数は、ブロック(破線部L7〜L9)に含まれるLED個数やブロック数を考慮して決定する。
なお、図７、８ではそれぞれブロック(破線部L4〜L9)の数が３個の場合が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、４個以上であってもよい。
【００２８】
＜画像形成装置＞
図９は、本発明の一実施形態に係るディジタル複写機の概略構成図の一例である。
この構成は、画像処理装置としての複写機100であり、この複写機100の上面にはコンタクトガラス28が設けられている。また、複写機100の上部には自動原稿送り装置（以下、単にADFという）201が設けられており、このADF201はコンタクトガラス28を開閉するように複写機100に図示しないヒンジ等を介して連結されている。
このADF201は、原稿トレイ202と、分離・搬送手段と、分離・搬送手段とを含む。
【００２９】
原稿トレイ202は、複数の原稿からなる原稿束を載置可能な原稿載置台である。分離・搬送手段は、原稿トレイ202に載置された原稿束から原稿を１枚ずつ分離してコンタクトガラス28に向かって搬送し、原稿をコンタクトガラス28上の読取位置に停止させる手段である。
【００３０】
この搬送・停止の動作とともに、コンタクトガラス28の下方に配設された本発明にかかる読取装置（公知の露光ランプ29、ミラー30、31、32、レンズ35、CCD36等からなる読取装置）40により読み取りが終了した原稿をコンタクトガラス28から搬出する。
給紙モータは、コントローラからの出力信号によって駆動されるようになっている。コントローラは、複写機100から給紙スタート信号が入力されると、給紙モータを正・逆転駆動するようになっている。給紙モータが正転駆動されると、給送ローラ203が時計方向に回転して原稿束から最上位に位置する原稿が給紙され、コンタクトガラス28に向かって搬送される。この原稿の先端が原稿セット検知センサ207によって検知されると、コントローラは原稿セット検知センサ207からの出力信号に基づいて給紙モータを逆転駆動させる。これにより、後続する原稿が進入するのを防止して分離されないようになっている。
【００３１】
また、コントローラは、原稿セット検知センサ207が原稿の後端を検知したとき、この検知時点からの搬送ベルトモータの回転パルスを計数し、回転パルスが所定値に達したときに、給送ベルト204の駆動を停止して給送ベルト204を停止することにより、原稿をコンタクトガラス28読取位置に停止させる。また、コントローラは、原稿セット検知センサ207によって原稿の後端が検知された時点で、給紙モータを再び駆動し、後続する原稿を上述したように分離してコンタクトガラス28に向かって搬送する。この原稿が原稿セット検知センサ207によって検知された時点からの給紙モータのパルスが所定パルスに到達したときに、コントローラは、給紙モータを停止させて次原稿を先出し待機させる。原稿がコンタクトガラス28の読取位置に停止したとき、複写機100によって原稿の読み取りおよび露光が行なわれる。この読み取りおよび露光が終了すると、コントローラには複写機100から信号が入力されるため、コントローラはこの信号が入力すると、搬送ベルトモータを正転駆動して、搬送ベルト216によって原稿をコンタクトガラス28から排送ローラ205に搬出する。
【００３２】
上記のように、ADF201にある原稿トレイ202に原稿の画像面を上にして置かれた原稿束は、操作部上のプリントキーが押下されると、一番上の原稿からコンタクトガラス28上の所定の位置に給送される。給送された原稿は、読み取りユニット250によってコンタクトガラス28上の原稿の画像データを読み取り後、給送ベルト204および反転駆動コロによって排出口A（原稿反転排出時の排出口）に排出される。さらに、原稿トレイ202に次の原稿が有ることを検知した場合、前原稿と同様にコンタクトガラス28上に給紙する。
【００３３】
第１トレイ208、第２トレイ209、及び第３トレイ210に積載された転写紙は、各々第１給紙ユニット211、第２給紙ユニット212、第３給紙ユニット213によって給紙され、縦搬送ユニット214によって感光体215に当接する位置まで搬送される。読み取りユニット250にて読み込まれた画像データは、書き込みユニット257からのレーザによって感光体215に書き込まれ、現像ユニット227を通過することによってトナー像が形成される。そして、転写紙は感光体215の回転と等速で搬送ベルト216によって搬送されながら、感光体215上のトナー像が転写される。その後、定着ユニット217にて画像を定着させ、排紙ユニット218に搬送される。排紙ユニット218に搬送された転写紙は、ステープルモードを行わない場合は、排紙トレイ219に排紙される。
上記画像形成装置において、図１〜８に示した画像読取装置が適用可能である。
【００３４】
＜作用効果＞
画像読取装置のLED光源は、部分によって発熱量や放熱特性が異なることから温度分布に偏りが生じる。LEDはその温度に依存して光量が変化するため、温度分布に準じて光量分布にも偏りが生じる。一方でLEDはその温度に依存して順方向電圧も変化するため、LEDの順方向電圧を検出することで光量を推測することができる。
【００３５】
本発明に係る画像読取装置は、そのLED光源の順方向電圧を検出して、LEDが発熱して光量分布に偏りが生じた際にLED光量を部分的に制御することで、光量の偏りを補正して均一化できる。したがってセンサ素子を追加する必要がなく、またLED駆動回路内で電圧をフィードバックするのでインターフェースを追加する必要もない。
【００３６】
すなわち、本発明に係る画像読取装置によれば、容易な構成で光量を調整でき、LEDアレイをブロック（中央部と両端部等）に分け、ブロック間に温度差が生じた際に光量を制御して均一化することができ、LEDアレイの温度分布に偏りが生じた際に自動的に電流値を制御するフィードバック回路を実現することができる。
また、本発明に係る画像読取装置によれば、特定の一つのブロックはブロック間電圧を求める必要がなくフィードバックも不要となるため回路が簡素化でき、LEDオフ時に不要な電流が流れることを防止することができる。
【００３７】
また、本発明に係る画像読取装置によれば、発熱が小さいブロックの電流を低減し、発熱が大きいブロックの電流は増加させないことで、さらなる発熱を抑えて悪循環を防止することができ、ブロックの境界で光量が急激に変化することを防止することができる。
【００３８】
さらに、本発明に係る画像形成装置によれば、画像読取の高画質化が図れ、複写の高画質化が図れる。
【００３９】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１、２８    コンタクトガラス
２    光源
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
１２    原稿
１３    白基準板
１４、２０１    原稿自動送り装置
１５    シートスルー読み取り用スリット
１６    ローラ
１９、３６    ＣＣＤ
２０    アナログ処理回路部
２１    Ａ／Ｄ変換回路部
２２    ＬＶＤＳインターフェース
２３    タイミングクロック生成回路部
２９    露光ランプ
３０、３１、３２    ミラー
３５    レンズ
４０    読取装置
１００    複写機
２０２    原稿トレイ
２０４    給送ベルト
２０５    排送ローラ
２０７    原稿セット検知センサ
２０８    第１トレイ
２０９    第２トレイ
２１０    第３トレイ
２１４    縦搬送ユニット
２１５    感光体
２１８    排紙ユニット
２１９    排紙トレイ
２２７    現像ユニット
２５０    読取ユニット
２５７    書き込みユニット
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４１】
【特許文献１】特開２０１０−１６６４９９号公報
【図１】
2013098913.tif 000003
【図２】
2013098913.tif 000004
【図３】
2013098913.tif 000005
【図４】
2013098913.tif 000006
【図５】
2013098913.tif 000007
【図６】
2013098913.tif 000008
【図７】
2013098913.tif 000009
【図８】
2013098913.tif 000010
【図９】
2013098913.tif 000011