画像読取装置
【課題】キャリッジの副走査位置を精度よく検出する。
【解決手段】画像読取装置（スキャナ１３）は、原稿を光学的に読み取った画像情報を光電変換するＣＣＤ９と、ＣＣＤ９を原稿に対して副走査方向に移動させるキャリッジ６と、原稿読取領域外の主走査方向の端部（図中の符号３２）に、副走査方向の絶対位置に応じて光学的属性が変化する部材３３と、前記部材の画像を前記イメージセンサにより読み取って得られた画像データに基づいて前記キャリッジの位置を検出する位置検出回路７０と、を備える。
【解決手段】画像読取装置（スキャナ１３）は、原稿を光学的に読み取った画像情報を光電変換するＣＣＤ９と、ＣＣＤ９を原稿に対して副走査方向に移動させるキャリッジ６と、原稿読取領域外の主走査方向の端部（図中の符号３２）に、副走査方向の絶対位置に応じて光学的属性が変化する部材３３と、前記部材の画像を前記イメージセンサにより読み取って得られた画像データに基づいて前記キャリッジの位置を検出する位置検出回路７０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取装置に関し、特に、画像読取部に走行体を有し、走行体を駆動することにより画像を読み取る画像読取装置に関し、特にステッピングモータで駆動制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャリッジの位置と移動方向を検出する従来の技術として、一般的に特許文献１のようにリニアスケールやエンコーダ等に代表される精密部品のセンサを装着して直線状の位置情報と、複数の信号の位相差から回転方向を検出する方法が公知となっている。小型のリニアスケールは光学式であり、ガラス状の板に設けられた微細な光学パターンを読み取って位置測定を行う原理のため、内部構造が複雑な精密部品である。それ故、製作時に高度な光学技術と薄膜形成、実装技術を要することからセンサとしては高価であり、ガラス状の透明板を用いる構造のため衝撃に弱いことから搬送や装置の組付時に注意を要するため、装置の組立生産性と保守サービスの向上を阻害させるといった欠点を持っている。
【０００３】
特許文献１には、リニアスケールに新たな規定の光学パターンを設けて信号を発生させることで、原点と減速開始の位置検出をする技術が記載されている。しかしながら、リニアスケール自体に光学パターンを追加しているので従来技術に係る部品より高価な部品となり、規定された以外の場所では信号を発生しないので現在位置を検知することはできず、原点位置から遠く離れたところに位置している場合には対応できない問題がある。
【０００４】
上記リニアスケールやエンコーダ等の専用部品を用いず、ステッピングモータ駆動の異常を検知する手段の従来技術としては、特許文献２のようにパルス数を比較したり、特許文献３のように装置の筐体に白黒交互に並べたビットパターンを形成したりする例がある。
【０００５】
特許文献２には、ホームポジション帰還時にステッピングモータの駆動パルス数を画像読取装置の内部でカウントするパルス積算手段を設け、往路時のパルス数設定値とホームポジションのセンサがＯＮするまでのパルスカウント値とを比較し、比較した結果が許容範囲を逸脱しているとステッピングモータの脱調を検出する技術が記載されている。しかしながら、特許文献２には、装置内部の駆動パルスを用いて往路（原稿読取中）での設定値と比較しているので、装置が原稿読取を開始してホームポジションに帰還するまでの間は対処できない問題がある。
【０００６】
特許文献３には、主走査方向の端部に一定間隔の白黒マークが形成されており、これを読取原稿と共に画像読取装置で読取走査する。読取走査の速度が変化すると白黒マークの読取間隔も変動するので、これを監視することでステッピングモータの脱調を検出する。しかしながら、特許文献３には、マークを副走査方向に一列だけ並べているので回転方向の検出ができない問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術の課題は、キャリッジ（走行体）の副走査位置を精度よく検出できていないことにある。
【０００８】
そこで本発明は、上記実情に鑑みて、キャリッジの副走査位置を精度よく検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像読取装置は、原稿を光学的に読み取った画像情報を光電変換するイメージセンサと、前記イメージセンサを原稿に対して副走査方向に移動させるキャリッジと、原稿読取領域外の主走査方向の端部に、副走査方向の絶対位置に応じて光学的属性が変化する部材と、前記部材の画像を前記イメージセンサにより読み取って得られた画像データに基づいて前記キャリッジの位置を検出する位置検出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、キャリッジの副走査位置を精度よく検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用しうる画像読取装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の読取部１２の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図１の読取部１２の駆動パターンを説明するための概念図である。
【図４】図１のスキャナ１３の機能構成を示すブロック図である。
【図５】図４のステッピングモータ６３の駆動制御を行うモータ駆動制御回路５０２の構成を説明するための図である。
【図６】図４の原稿を照明する光源２の点灯駆動制御を行う光源駆動制御回路５０４の構成を説明するための図である。
【図７】図１のスキャナ１３の初期化動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態の構成を示す図である。
【図９】図８の濃度板又は濃度チャート３３の特性を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の構成を示す図である。
【図１１】図１０のマーク部材３４の特性を説明するための図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の機能構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態において、図８の構成の場合の動作を説明するための図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態において、図１０の構成の場合の動作を説明するための図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態の機能構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態において、図８の構成の場合の動作を説明するための図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態において、図１０の構成の場合の動作を説明するための図である。
【図１８】図１５のモータ速度設定部５７の構成を説明するための図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態の初期化動作の流れ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】
【００１２】
以下、本発明を好適に実施した一形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
まず、本発明を適用しうる画像読取装置について説明する。
【００１４】
従来より原稿等の画像情報を副走査方向にライン走査し、その画像情報を読取手段としての光電変換手段（ＣＣＤ）のセンサ面上に結像させ、該光電変換手段から得られる出力信号を利用して、該原稿等の画像情報を読み取るようした画像読取装置が種々と提案されている。図１は、本発明を適用しうる画像読取装置に係るスキャナ１３の概略構成を示す図である。
【００１５】
図１に示すスキャナ１３は、読取部１２と、この読取部１２の上部に取り付けられたＡＤＦ（オート・ドキュメント・フィーダ）２０を有している。ＡＤＦ２０の構成については当業者によく知られており、本発明の要部ではないため、説明を省略する。
【００１６】
読取部１２には、原稿台として原稿を載置するコンタクトガラス１と、原稿露光用の照明ランプ２（以下、「光源２」と呼ぶ）と第１反射ミラー３とからなる第１キャリッジ６と、第２反射ミラー４及び第３反射ミラー５からなる第２キャリッジ７と、ＣＣＤリニアイメージセンサ９（以後ＣＣＤ）に結像するためのレンズユニット８と、ＣＣＤ９を搭載するセンサーボード１０と、読み取り光学系等による各種の歪みを補正するためと白レベルを調整するための白基準板３２から構成される。コンタクトガラス１に原稿を載置固定して読み取る場合には、第１キャリッジ６が一定の速度で往動（矢印Ａ方向）し、かつ、第２キャリッジ７が第１キャリッジ６の１／２の速度で第１キャリッジ６に追従して往動することにより、コンタクトガラス１上の原稿が光学的に走査される。原稿の読み取り終了後、第１キャリッジ６及び第２キャリッジ７は、位置Ｙが、第１キャリッジ６のホームポジション（待機位置）である。なお、第１キャリッジ６及び第２キャリッジ７を移動するために図示しないモータ駆動系も読取部１２に有している。
【００１７】
図２は読取部１２の概略構成を示す斜視図である。
【００１８】
第１キャリッジ６は、その両端部が２本の対称に張られたワイヤ６１に固定されワイヤ６１の移動と共に往復移動可能にされており、かつ、第２キャリッジ７はその両端部に第１キャリッジが固定されたワイヤ６１が掛け渡されるとともに、それと逆向きには掛け渡されたワイヤ６１が掛け渡されたプーリが設けられている。駆動軸６７の一端にはタイミングベルトプーリ６５が設けられており、モータ６３との間にタイミングベルト６２が掛け渡されている。以上の構成において、電源スイッチをＯＮにすると、ホーミングのためにステッピングモータ６３が始動し、タイミングベルト６２を介してその駆動力がタイミングベルトプーリ６５に伝達され、かつタイミングベルトプーリ６５と一体の駆動軸６７がステッピングモータの回転方向に回転する。また、それに伴ってワイヤは移動し、ワイヤ６１に固定された第１キャリッジ６はフォワード方向に移動する。第２キャリッジ７は第１キャリッジ６の半分の速度で同方向に移動する。各キャリッジ６，７が一定距離だけ移動するとステッピングモータ６３は逆転（リターン）を開始し、第１キャリッジにある検出部６６がホームポジションセンサ６０内に入ったことを検知し、後述するモータ駆動制御手段により検知後所定距離を移動した時点で停止する。この停止した位置がホームポジションとなり、このホームポジション（待機位置）に第１キャリッジ６を停止させる制御をホーミングと称する。
【００１９】
図３は読取部１２の駆動パターンを説明するための図である。図３は読取部１２の走行制御に用いる代表的な速度線図（スキャナ駆動の基本的な駆動パターン）を示す。
【００２０】
ステッピングモータ６３は図示の速度線図に従って駆動制御され、原稿の読取は、図示のようにスローアップ動作を経て一定速度で走行させるフォワード期間に行い、この間に原稿の先端から後端まで読み取るので、この間は一番速度を安定させなければならない。原稿の読み取りが完了すると、リターン工程へと移りステッピングモータ６３は逆転を開始する。できるだけ短い時間で戻すため、第１キャリッジ６を高速で移動させ、第２のキャリッジ７はその半分の速度で高速リターンさせる。リターン側移動距離はフォワード側で移動した距離分戻ればホームポジション位置に戻ることになる。
【００２１】
スキャナ１３の機能構成（画像読取装置のシステム構成）について、図４を用いて説明する。
【００２２】
ＣＣＤ９は、ＲＧＢのフィルタを被せたＣＣＤセンサが、３列並んでいるカラー３ラインＣＣＤとする。アナログ処理回路４３では、ＣＣＤ９から出力されるアナログ波形の信号部分をサンプリングするとともにアンプを内蔵して信号のゲインを調整する。Ａ／Ｄコンバータ４４では、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のアナログ画像信号を８ビットのカラーデジタル画像情報として画像処理部４１に出力する。３ラインＣＣＤ９の場合にＣＣＤ９から出力される信号は、等倍時４ライン間隔の位置ズレが存在する。すなわち、Ｒ−Ｂ間では、８ラインの位置ズレが存在しており、ライン間補正部４５では、ＣＣＤのＲＧＢ毎の読取ラインのずれを補正し、読み取った画像の位置合わせを行う。黒補正４６では、画像データに加算されているオフセットデータを減算する。シェーディング補正部４７において、光学系の濃度ムラ、ＣＣＤ９の感度バラツキなどの画素毎の出力データばらつきの補正を各ＲＧＢ信号に対して行う。
【００２３】
各ＲＧＢ信号にはさらにその他の補正処理を行ってもよい。
また、図示のように、読取部１２は、各キャリッジを駆動させるためのステッピングモータ６３と、光源２を備える。また、スキャナ１３は、外部インターフェース６０による制御信号等に基づいてステッピングモータ６３と光源２の動作を制御する制御部５０を有する。制御部５０は、ステッピングモータ６３の動作を制御するモータ制御部５０１とモータ駆動制御回路５０２と、光源２の動作を制御する光源制御部５０３と光源駆動制御回路５０４と、を備える。
【００２４】
図５はステッピングモータ６３の駆動制御を行うモータ駆動制御回路５０２の構成を説明するための図である。
【００２５】
ステッピングモータは制御部５０のモータ制御部５０１からモータ駆動制御回路５０２にモータ駆動クロック、モータ回転方向の正逆転信号、ステッピングモータ６３の各相に流れる駆動電流の切替信号、マイクロステップ駆動（モータ回転角の電気的な分割）を制御する分割数切替信号（励磁設定信号）が入力され、これらに基づいてステッピングモータの各相に流れる駆動電流を制御し、ステッピングモータ６３の駆動制御を行う。例えば、モータ回転角の分割数が同じ状態においては、ステッピングモータ６３の相切替タイミングは駆動クロック周波数が高いとステッピングモータ６３の回転は速くなり、低いと遅くなる。また、モータ回転角の分割数が小さくなるとモータ１回転当たりのキャリッジの移動量が大きくなるので、キャリッジの移動速度を変えない場合には、駆動クロック周波数を低くする。このように駆動クロック周波数を制御することによりステッピングモータ６３、したがってキャリッジの多種多様なスローアップ及びスローダウンが可能となる。つまり、駆動電流はスローアップ、スローダウン、読取動作時、リターン時、待機時などの状態により切替制御され、かつステッピングモータ６３の位置は駆動クロック数で制御することができる。
【００２６】
図６は原稿を照明する光源２の点灯駆動制御を行う光源駆動制御回路５０４の構成を説明するための図である。
【００２７】
光源２は制御部５０の光源制御部５０３から光源駆動制御回路５０４に光源駆動クロック、光源点灯信号が入力され、これらに基づいて光源を点灯駆動させ、消費する電力の制御を行う。
【００２８】
以上が、スキャナ１３の各部の概略構成である。ところで、スキャナ１３は、以上に説明したような動作を行う一方で、電源投入時や異常発生後の自動復帰時に装置の初期化動作を行っている。
【００２９】
初期化動作の処理では、読取部１２において、ホーミング（キャリッジのイニシャライズ処理）、読取画像の信号処理特性の調整が行われる。読取画像の信号処理特性の調整では、画像の光電変換を行うイメージセンサ（通常、ＣＣＤリニアイメージセンサ）のアナログ信号処理部の処理特性を調整することにより、出力レベルの一定化を図っている。この調整は、光源の劣化や環境の変動を考慮して行われるもので、このアナログ信号処理部の調整は、黒レベル調整及び白レベル調整からなり、黒レベル調整は、読み取った黒レベル信号を目標値に調整し、白レベル調整は光源で照明された白基準板を読み取った白レベル信号（通常、ピーク値による）を目標値に調整する。
【００３０】
図７はスキャナ１３の初期化動作の流れを示すフローチャートである。
【００３１】
まず、初期値設定を行う（Ｓ１０１）。初期値設定は、スキャナ部の読取走査や読取画像信号の処理に必要な初期値を各回路に設定する。次いで、ホーミングを行う（Ｓ１０２）。ホーミングは、読み取り部を搭載したキャリッジをスキャン制御の基準となるホームポジションに位置付ける（メカ原点を決定する）操作である。この位置が待機状態でのキャリッジの位置になるため、待機位置と称する。この後、黒レベル及び白レベル調整を行うための動作を開始する。ＣＣＤ９は常時、読み取った画像を光電変換し画像信号出力を行っているので、白基準板１１（基準白板）を読みに行くまでの適当な時間に、ＣＣＤ９の一部に設けたＯＰＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ）部、即ち外光を遮断した画素部分からの画像信号出力を読み取ることにより黒レベルを検出し、黒レベル調整を行う。光源２（照明ランプ２）を点灯し（Ｓ１０３）、ホームポジションから基準白板を読みにいくためにキャリッジを移動させる（Ｓ１０４）。基準白板を読み取った白レベル画像信号から白レベルを目標値にするための調整値を決定し、その値をアナログ処理回路のアンプのゲインを調整する値として設定する。この時フィードバックループ動作を繰り返して調整値を求める（Ｓ１０５）。調整処理を終了した後、光源２を消灯し（Ｓ１０６）、キャリッジをスタンバイ位置に移動させ（Ｓ１０７）、シーケンスを終了する。
【００３２】
上述した画像読取装置において、ステッピングモータの駆動制御中にモータ制御信号の信号ポートが故障した場合、実際のキャリッジの位置と回転方向を外部で検出する手段がないので本来の設定と判別する事が困難であり、駆動中に異常として検知できない。原稿読取の往路移動時で生じるとキャリッジが装置の筐体に衝突したり、画像データに不良が出たりする可能性がある。
【００３３】
また、原稿読取中に異常が生じた場合、復帰を試みるためにユーザが電源をＯＦＦして再投入したり、装置の自動復帰処理が実行されたりすると装置の初期化動作が行われるが、キャリッジの現在位置を検出する手段がなくホームポジションまで戻す距離がわからないため、スローアップ及びスローダウンによる高速駆動ができずにステッピングモータの自起動領域内の低速駆動となり、異常でキャリッジがホームポジションから外れた位置で停止していると、装置が立ち上るまでの待ち時間が長くなり、ユーザに不快感を与えるといった課題がある。
【００３４】
次に、本発明の実施形態に係る画像読取装置について説明する。本発明の実施形態に係る画像読取装置は、前述した図１、図２の構成に準じる。原稿を光学的に読み取った画像情報を光電変換するイメージセンサと、原稿を照明する光源と光源の点灯を駆動制御する装置と、原稿に対して副走査方向にキャリッジを移動するステッピングモータとモータの駆動を制御する装置を搭載し、キャリッジを往復運動させる際、前記ステッピングモータの駆動クロック周波数を回転分解能と速度の設定に応じて設定する駆動制御手段を有する。
【００３５】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態の構成及び動作について、図８と図９を参照して説明する。
【００３６】
本実施形態に係る画像読取装置の主走査方向の読取範囲は原稿の画像品質を満足するために実際の原稿サイズより広くとられ、原稿読取領域外の範囲も読み取る事が可能である。本実施形態に係る画像読取装置（スキャナ１３）の読取部１２は、図８に示すように、原稿読取領域外３２の主走査方向の端部に濃度板又は濃度チャート３３が配置されている。濃度板又は濃度チャート３３は、図９に示すように、第１キャリッジ６の副走査方向の絶対位置（以下、副走査位置）によってＣＣＤ９に入射される反射光の強度が比例して大きくなる特性を備えている。
【００３７】
本実施形態のシステム構成としては、図１２又は図１５に記載のシステム構成を用いることができる。図１２又は図１５に示す構成の、より詳細な説明は、第３，第４の実施形態に記載し、ここでは本実施形態に関連する部分を主に説明する。
【００３８】
図１２又は図１５に示すように、ＣＣＤ９に入射された反射光は光電変換されてアナログ信号波形となり、アナログ処理回路４３に入力される。アナログ処理回路４３では、ＣＣＤ９から出力されるアナログ波形の信号部分をサンプリングするとともにアンプを内蔵して信号のゲインを調整する。Ａ／Ｄコンバータ４４では、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のアナログ画像信号を８ビットのカラーデジタル画像情報として画像処理部４１に出力する。３ラインＣＣＤ９の場合にＣＣＤ９から出力される信号は、等倍時４ライン間隔の位置ズレが存在する。すなわち、Ｒ−Ｂ間では、８ラインの位置ズレが存在しており、ライン間補正部４５では、ＣＣＤ９のＲＧＢ毎の読取ラインのずれを補正し、読み取った画像の位置合わせを行う。黒補正４６では、画像データに加算されているオフセットデータを減算する。シェーディング補正部４７において、光学系の濃度ムラ、ＣＣＤ９の感度バラツキなどの画素毎の出力データばらつきの補正を各ＲＧＢ信号に対して行う。
【００３９】
読取走査を実行すると、図９の特性に従い、第１キャリッジ６が副走査方向に移動するにつれて、濃度板又は濃度チャート３３に反射してＣＣＤ９に入射される光の強度が大きくなるので、シェーディング補正後に得られる画像データ出力のレベルは比例して高くなる。即ち、第１キャリッジ６が移動すると画像データ出力のレベルが変化するので、そのときのレベルで第１キャリッジ６の副走査位置を検出する事が可能となり、従来技術のリニアスケールやエンコーダ等の専用部品を用いずに移動しながら第１キャリッジ６の位置を得る事ができる。
【００４０】
上記より、第１キャリッジ６の位置を知る事ができるので、実際の第１キャリッジ６の移動速度と移動方向を検出する事が可能となる。制御内部での監視に加えて、制御外部からキャリッジの移動速度と移動方向状態を監視する事ができるため、本来の設定と判別する事が困難なケースの脱調や信号ポート故障時などの異常発生を検知する事が可能となり、ステッピングモータ６３の駆動制御における異常検知を強化する事ができる。
【００４１】
一方で、第１キャリッジ６の位置を得る事ができると、ホームポジションまで戻す距離がわかるため、ホーミング帰還移動時の速度を従来の低速よりも速いスローアップ及びスルーダウンによる高速設定にする事が可能となる。原稿読取中に発生した異常からの復帰時にキャリッジがホームポジションから外れた位置で停止している場合には、装置が立ち上るまでの待ち時間を大幅に短縮する事が可能となるため、ユーザの不快感を軽減させる事ができる。さらに、ホーミング帰還移動時の待ち時間が短縮できるという事は、ステッピングモータ６３の稼働時間の短縮につながるため、稼動時消費電力を低減することが可能となり、環境への配慮という点で有利である。
【００４２】
また、マーク又は模様で形成された部材を用いるため複雑な内部構造をもたず耐衝撃性に優れ、既存のイメージセンサを使うことになるのでコストを抑える事が可能となる。
【００４３】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態の構成及び動作を、図１０と図１１を参照して説明する。
【００４４】
画像読取装置の主走査方向の読取範囲は原稿の画像品質を満足するために実際の原稿サイズより広くとられ、原稿読取領域外の範囲も読み取る事が可能である。図１０の読取部１２において、原稿読取領域外３２の主走査方向の端部に、マーク部材３４を配置する。マーク部材３４は、図１１に示すように、第１キャリッジ６の副走査方向の絶対位置（以下、副走査位置）によってＣＣＤ９に入射される反射光の変化する範囲が比例して大きくなる特性を備えている。
【００４５】
図１２又は図１５に示すように、ＣＣＤ９に入射された反射光は光電変換されてアナログ信号波形となり、以降の処理については、シェーディング補正の処理まで前述した通りである。
【００４６】
読取走査を実行すると、図１１の特性に従い、第１キャリッジ６が副走査方向に移動するにつれて、マーク部材３４に反射してＣＣＤ９に入射される強度が低い光量の範囲が大きくなっていくので、シェーディング補正後に得られる画像データ出力の主走査方向に変化する範囲は比例して大きくなる。即ち、第１キャリッジ６が移動すると画像データ出力の主走査方向に変化する範囲が変化するので、そのときの範囲幅で第１キャリッジ６の副走査位置を検出する事が可能となり、従来技術のリニアスケールやエンコーダ等の専用部品を用いずに移動しながら第１キャリッジ６の現在位置を得る事ができる。
【００４７】
上記より、第１キャリッジ６の現在位置を知る事ができるので、前述したようにモータ駆動制御の異常検知の強化と装置初期化時の待ち時間短縮が可能となる。
【００４８】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、上記第１，第２の実施形態に係る画像読取装置において、キャリッジの副走査位置をイメージセンサからの出力で得た画像データの主走査方向に変化する範囲によって検出することを実現する。本実施形態のシステム構成は図１２に示されている。
【００４９】
図１２に示すように、ＣＣＤ９に入射された反射光は光電変換されてアナログ信号波形となり、以降の処理については、シェーディング補正の処理まで前述した通りである。画像処理部４１でライン間補正４５、黒補正４６、シェーディング補正４７の処理を施された画像データは位置検出回路７０に入力される。
【００５０】
図８の装置構成においては、位置検出回路７０には図１３に示すように画像データの出力を副走査位置に変換処理する機能を有し、位置検出回路７０に入力された画像データはモータ駆動クロックの立ち上がり（又は立ち下がり）に同期するタイミングで検出され、検出された画像データの出力は相対する副走査位置に変換される。
【００５１】
また、図１０の装置構成においては、図８の構成時と同様、位置検出回路７０には図１４に示すように画像データの主走査方向の変化幅を副走査位置に変換処理する機能を有し、位置検出回路７０に入力された画像データはモータ駆動クロックの立ち上がり（又は立ち下がり）に同期するタイミングで検出され、検出された画像データの主走査方向の変化幅は相対する副走査位置に変換される。
【００５２】
モータ駆動クロックはステッピングモータの回転分解能と速度の設定に応じて設定されるため、原稿読取の倍率・解像度の設定や規定の動作によって切り替わる等ステッピングモータの駆動制御のパターンが複数ある場合には、タイマカウンタを追加するよりもシンプルに副走査位置を検出する事が可能となる。
【００５３】
位置検出回路７０で得られた副走査位置のデータはメモリ７１に格納され、また移動距離演算部７２にも入力される。
【００５４】
移動距離演算部７２では、現在から１クロック前の副走査位置のデータをメモリ７１から読み出し、現在の副走査位置のデータとの差分から移動距離を求める。求めた移動距離はモータ（加）速度検出部５１とモータ回転方向検出部５３に入力される。
【００５５】
モータ（加）速度検出部５１では、図１３に記載のように、移動距離をモータ駆動クロックの周期時間で割算する事で現在の速度を検出することができる。さらに、現在から１クロック前の速度との差分から速度変化がわかるので、モータ駆動クロックの周期時間で割算する事で加速度を検出することができる。検出された速度と加速度は各々比較回路５２に入力され、制御部５０内部の設定値と比較される。比較した結果を異常判定部に５５に入力する。
【００５６】
モータ回転方向検出部５３では、図１３に記載のように、移動距離の値が正のときキャリッジ６、７はフォワード方向に、負のときはリターン方向に移動している事がわかるので、回転方向を検出することができる。検出された回転方向は比較回路５４に入力され、制御部５０内部の設定方向と比較される。比較した結果は異常判定部５５に入力する。異常判定部５５では、比較結果が許容値範囲を逸脱していると異常と判定してモータ制御部の動作を停止し、外部インターフェース６０を介して上位のシステムに異常通知する。
【００５７】
上記より、ステッピングモータの駆動制御の内容に適応したキャリッジ６、７の速度及び加速度と回転方向を検出する事ができるので、設定値との比較でモータ駆動の異常判定が可能となる。即ち、前述したようにモータ駆動制御の異常検知の強化が可能となる。
【００５８】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態は、上記第１，第２の実施形態に係る画像読取装置において、装置初期化時にキャリッジの現在位置を検出し、ホーミング（帰還移動）動作の高速化を実現する。本実施形態のシステム構成は図１５に示されている。
【００５９】
図１５に示すように、ＣＣＤ９に入射された反射光は光電変換されてアナログ信号波形となり、以降の処理については、シェーディング補正の処理まで前述した通りである。画像処理部４１でライン間補正４５、黒補正４６、シェーディング補正４７の処理を施された画像データは位置検出回路７０に入力される。
【００６０】
図８の装置構成においては、位置検出回路７０には図１６に示すように画像データの出力を副走査位置に変換処理する機能を有し、位置検出回路７０に入力された画像データは光源点灯信号の立ち下がり（又は立ち上がり）に同期するタイミングで検出され、検出された画像データの出力は相対する副走査位置に変換される。
【００６１】
また、図１０の装置構成においては、図８の構成時と同様、位置検出回路７０には図１４に示すように画像データの主走査方向の変化幅を相対する副走査位置に変換処理する機能を有し、位置検出回路７０に入力された画像データは光源点灯信号の立ち下がり（又は立ち上がり）に同期するタイミングで検出され、検出された画像データの主走査方向の変化幅は相対する副走査位置に変換される。
【００６２】
位置検出回路７０で得られた副走査位置のデータはホーミング距離演算部７３に入力される。
【００６３】
ホーミング距離演算部７３はホーミング動作の帰還移動時に通常の低速駆動を開始する位置（減速開始位置）の設定データを有し、現在の副走査位置のデータとの差分で距離を求める。求めた距離は比較回路５６に入力され、高速駆動が可能な移動量の設定データと比較される。比較した結果をモータ速度設定部５７に入力する。モータ速度設定部５７では、比較結果が所定の移動量を超えていると、ホーミング帰還移動時の高速駆動が可能と判定し、図１８のように減速開始位置までは高速な駆動制御の運転パターンに設定し、モータ制御部に反映する。そのとき、ホーミング距離演算部７３で求めた距離はステッピングモータの移動パルス数に変換され移動量として設定される。比較結果が超えていない場合には、高速駆動に必要な移動量が確保できないと判定されるので、モータ制御部では通常の低速駆動の設定が維持される。
【００６４】
図１９は本実施形態に係る装置の初期化動作の流れを示すフローチャートである。図７と共通する処理には同じ符号を振る。
【００６５】
まず、初期値設定を行う（Ｓ１０１）。初期値設定は、スキャナ部の読取走査や読取画像信号の処理に必要な初期値を各回路に設定する。その際には、前回の初期化処理時に得られた調整（Ｓ１０５）の結果が反映されている。次いで、光源２を点灯し（Ｓ２０１）、位置検出回路７０に入力されたランプ点灯信号に同期したタイミングで原稿読取領域外の画像データを取得し、得られた画像データからキャリッジの副走査位置を検出する（Ｓ２０２）。
【００６６】
キャリッジの位置検出処理を終了した後、ランプを消灯する（Ｓ２０３）。検出した副走査位置から減速開始位置までの差分演算処理により距離を求める（Ｓ２０４）。求めた距離は高速駆動が可能な移動量の設定値と比較され（Ｓ２０５）、超えていれば減速開始位置までホーミング帰還移動時の速度を通常よりも高速化した駆動制御に設定（Ｓ２０６）、超えていなければ通常の低速駆動の設定でホーミング動作を実行する（Ｓ１０２）。ホーミングは、読み取り部を搭載したキャリッジをスキャン制御の基準となるホームポジションに位置付ける（メカ原点を決定する）操作である。この位置が待機状態でのキャリッジの位置になるため、待機位置と称する。
【００６７】
この後、黒レベル及び白レベル調整を行うための動作を開始する。ＣＣＤは常時、読み取った画像を光電変換し画像信号出力を行っているので、基準白板を読みに行くまでの適当な時間に、ＣＣＤの一部に設けたＯＰＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ）部、即ち外光を遮断した画素部分からの画像信号出力を読み取ることにより黒レベルを検出し、黒レベル調整を行う。ランプを点灯し（Ｓ１０３）、ホームポジションから基準白板を読みに行くためにキャリッジを移動させる（Ｓ１０４）。基準白板を読み取った白レベル画像信号から白レベルを目標値にするための調整値を決定し、その値をアナログ処理回路のアンプのゲインを調整する値として設定する。この時フィードバックループ動作を繰り返して調整値を求める（Ｓ１０５）。ここで、得られた調整結果の内容は初期設定に反映される。調整処理を終了した後、ランプを消灯し（Ｓ１０６）、キャリッジをスタンバイ位置に移動させ（Ｓ１０７）、シーケンスを終了する。
【００６８】
上記より、装置の初期化時にキャリッジ６、７の現在位置を検出する事ができるので、設定値との比較でホーミング帰還移動時の高速駆動が可能となる。即ち、前述したように装置初期化時の待ち時間短縮が可能となる。
【００６９】
なお、上述した各実施形態の構成は、互いに組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ コンタクトガラス
２ 光源（照明用ランプ）
６ 第１キャリッジ
７ 第２キャリッジ
９ ＣＣＤ（ライン型ＣＣＤセンサ）
１０ センサーボード
１２ 読取部（スキャナ）
３２ 原稿読取領域外
３３ 濃度板又は濃度チャート
３４ マーク部材
４３ アナログ処理回路
５０ 制御部
５０１ モータ制御部
５０２ モータ駆動制御回路
５０３ 光源制御部
５０４ 光源駆動制御回路
５１ モータ（加）速度検出部
５３ モータ回転方向検出部
５２，５４，５６ 比較回路
５５ 異常判定部
５７ モータ速度設定部
６３ モータ（ステッピングモータ）
７０ 位置検出回路
７１ メモリ
７２ 移動距離演算部
７３ ホーミング距離演算部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開平０２−３９２０８号公報
【特許文献２】特開平０９−１０２８５０号公報
【特許文献３】特開平０４−３３６８５４号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取装置に関し、特に、画像読取部に走行体を有し、走行体を駆動することにより画像を読み取る画像読取装置に関し、特にステッピングモータで駆動制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャリッジの位置と移動方向を検出する従来の技術として、一般的に特許文献１のようにリニアスケールやエンコーダ等に代表される精密部品のセンサを装着して直線状の位置情報と、複数の信号の位相差から回転方向を検出する方法が公知となっている。小型のリニアスケールは光学式であり、ガラス状の板に設けられた微細な光学パターンを読み取って位置測定を行う原理のため、内部構造が複雑な精密部品である。それ故、製作時に高度な光学技術と薄膜形成、実装技術を要することからセンサとしては高価であり、ガラス状の透明板を用いる構造のため衝撃に弱いことから搬送や装置の組付時に注意を要するため、装置の組立生産性と保守サービスの向上を阻害させるといった欠点を持っている。
【０００３】
特許文献１には、リニアスケールに新たな規定の光学パターンを設けて信号を発生させることで、原点と減速開始の位置検出をする技術が記載されている。しかしながら、リニアスケール自体に光学パターンを追加しているので従来技術に係る部品より高価な部品となり、規定された以外の場所では信号を発生しないので現在位置を検知することはできず、原点位置から遠く離れたところに位置している場合には対応できない問題がある。
【０００４】
上記リニアスケールやエンコーダ等の専用部品を用いず、ステッピングモータ駆動の異常を検知する手段の従来技術としては、特許文献２のようにパルス数を比較したり、特許文献３のように装置の筐体に白黒交互に並べたビットパターンを形成したりする例がある。
【０００５】
特許文献２には、ホームポジション帰還時にステッピングモータの駆動パルス数を画像読取装置の内部でカウントするパルス積算手段を設け、往路時のパルス数設定値とホームポジションのセンサがＯＮするまでのパルスカウント値とを比較し、比較した結果が許容範囲を逸脱しているとステッピングモータの脱調を検出する技術が記載されている。しかしながら、特許文献２には、装置内部の駆動パルスを用いて往路（原稿読取中）での設定値と比較しているので、装置が原稿読取を開始してホームポジションに帰還するまでの間は対処できない問題がある。
【０００６】
特許文献３には、主走査方向の端部に一定間隔の白黒マークが形成されており、これを読取原稿と共に画像読取装置で読取走査する。読取走査の速度が変化すると白黒マークの読取間隔も変動するので、これを監視することでステッピングモータの脱調を検出する。しかしながら、特許文献３には、マークを副走査方向に一列だけ並べているので回転方向の検出ができない問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術の課題は、キャリッジ（走行体）の副走査位置を精度よく検出できていないことにある。
【０００８】
そこで本発明は、上記実情に鑑みて、キャリッジの副走査位置を精度よく検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像読取装置は、原稿を光学的に読み取った画像情報を光電変換するイメージセンサと、前記イメージセンサを原稿に対して副走査方向に移動させるキャリッジと、原稿読取領域外の主走査方向の端部に、副走査方向の絶対位置に応じて光学的属性が変化する部材と、前記部材の画像を前記イメージセンサにより読み取って得られた画像データに基づいて前記キャリッジの位置を検出する位置検出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、キャリッジの副走査位置を精度よく検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用しうる画像読取装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の読取部１２の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図１の読取部１２の駆動パターンを説明するための概念図である。
【図４】図１のスキャナ１３の機能構成を示すブロック図である。
【図５】図４のステッピングモータ６３の駆動制御を行うモータ駆動制御回路５０２の構成を説明するための図である。
【図６】図４の原稿を照明する光源２の点灯駆動制御を行う光源駆動制御回路５０４の構成を説明するための図である。
【図７】図１のスキャナ１３の初期化動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態の構成を示す図である。
【図９】図８の濃度板又は濃度チャート３３の特性を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の構成を示す図である。
【図１１】図１０のマーク部材３４の特性を説明するための図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の機能構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態において、図８の構成の場合の動作を説明するための図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態において、図１０の構成の場合の動作を説明するための図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態の機能構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態において、図８の構成の場合の動作を説明するための図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態において、図１０の構成の場合の動作を説明するための図である。
【図１８】図１５のモータ速度設定部５７の構成を説明するための図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態の初期化動作の流れ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】
【００１２】
以下、本発明を好適に実施した一形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
まず、本発明を適用しうる画像読取装置について説明する。
【００１４】
従来より原稿等の画像情報を副走査方向にライン走査し、その画像情報を読取手段としての光電変換手段（ＣＣＤ）のセンサ面上に結像させ、該光電変換手段から得られる出力信号を利用して、該原稿等の画像情報を読み取るようした画像読取装置が種々と提案されている。図１は、本発明を適用しうる画像読取装置に係るスキャナ１３の概略構成を示す図である。
【００１５】
図１に示すスキャナ１３は、読取部１２と、この読取部１２の上部に取り付けられたＡＤＦ（オート・ドキュメント・フィーダ）２０を有している。ＡＤＦ２０の構成については当業者によく知られており、本発明の要部ではないため、説明を省略する。
【００１６】
読取部１２には、原稿台として原稿を載置するコンタクトガラス１と、原稿露光用の照明ランプ２（以下、「光源２」と呼ぶ）と第１反射ミラー３とからなる第１キャリッジ６と、第２反射ミラー４及び第３反射ミラー５からなる第２キャリッジ７と、ＣＣＤリニアイメージセンサ９（以後ＣＣＤ）に結像するためのレンズユニット８と、ＣＣＤ９を搭載するセンサーボード１０と、読み取り光学系等による各種の歪みを補正するためと白レベルを調整するための白基準板３２から構成される。コンタクトガラス１に原稿を載置固定して読み取る場合には、第１キャリッジ６が一定の速度で往動（矢印Ａ方向）し、かつ、第２キャリッジ７が第１キャリッジ６の１／２の速度で第１キャリッジ６に追従して往動することにより、コンタクトガラス１上の原稿が光学的に走査される。原稿の読み取り終了後、第１キャリッジ６及び第２キャリッジ７は、位置Ｙが、第１キャリッジ６のホームポジション（待機位置）である。なお、第１キャリッジ６及び第２キャリッジ７を移動するために図示しないモータ駆動系も読取部１２に有している。
【００１７】
図２は読取部１２の概略構成を示す斜視図である。
【００１８】
第１キャリッジ６は、その両端部が２本の対称に張られたワイヤ６１に固定されワイヤ６１の移動と共に往復移動可能にされており、かつ、第２キャリッジ７はその両端部に第１キャリッジが固定されたワイヤ６１が掛け渡されるとともに、それと逆向きには掛け渡されたワイヤ６１が掛け渡されたプーリが設けられている。駆動軸６７の一端にはタイミングベルトプーリ６５が設けられており、モータ６３との間にタイミングベルト６２が掛け渡されている。以上の構成において、電源スイッチをＯＮにすると、ホーミングのためにステッピングモータ６３が始動し、タイミングベルト６２を介してその駆動力がタイミングベルトプーリ６５に伝達され、かつタイミングベルトプーリ６５と一体の駆動軸６７がステッピングモータの回転方向に回転する。また、それに伴ってワイヤは移動し、ワイヤ６１に固定された第１キャリッジ６はフォワード方向に移動する。第２キャリッジ７は第１キャリッジ６の半分の速度で同方向に移動する。各キャリッジ６，７が一定距離だけ移動するとステッピングモータ６３は逆転（リターン）を開始し、第１キャリッジにある検出部６６がホームポジションセンサ６０内に入ったことを検知し、後述するモータ駆動制御手段により検知後所定距離を移動した時点で停止する。この停止した位置がホームポジションとなり、このホームポジション（待機位置）に第１キャリッジ６を停止させる制御をホーミングと称する。
【００１９】
図３は読取部１２の駆動パターンを説明するための図である。図３は読取部１２の走行制御に用いる代表的な速度線図（スキャナ駆動の基本的な駆動パターン）を示す。
【００２０】
ステッピングモータ６３は図示の速度線図に従って駆動制御され、原稿の読取は、図示のようにスローアップ動作を経て一定速度で走行させるフォワード期間に行い、この間に原稿の先端から後端まで読み取るので、この間は一番速度を安定させなければならない。原稿の読み取りが完了すると、リターン工程へと移りステッピングモータ６３は逆転を開始する。できるだけ短い時間で戻すため、第１キャリッジ６を高速で移動させ、第２のキャリッジ７はその半分の速度で高速リターンさせる。リターン側移動距離はフォワード側で移動した距離分戻ればホームポジション位置に戻ることになる。
【００２１】
スキャナ１３の機能構成（画像読取装置のシステム構成）について、図４を用いて説明する。
【００２２】
ＣＣＤ９は、ＲＧＢのフィルタを被せたＣＣＤセンサが、３列並んでいるカラー３ラインＣＣＤとする。アナログ処理回路４３では、ＣＣＤ９から出力されるアナログ波形の信号部分をサンプリングするとともにアンプを内蔵して信号のゲインを調整する。Ａ／Ｄコンバータ４４では、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のアナログ画像信号を８ビットのカラーデジタル画像情報として画像処理部４１に出力する。３ラインＣＣＤ９の場合にＣＣＤ９から出力される信号は、等倍時４ライン間隔の位置ズレが存在する。すなわち、Ｒ−Ｂ間では、８ラインの位置ズレが存在しており、ライン間補正部４５では、ＣＣＤのＲＧＢ毎の読取ラインのずれを補正し、読み取った画像の位置合わせを行う。黒補正４６では、画像データに加算されているオフセットデータを減算する。シェーディング補正部４７において、光学系の濃度ムラ、ＣＣＤ９の感度バラツキなどの画素毎の出力データばらつきの補正を各ＲＧＢ信号に対して行う。
【００２３】
各ＲＧＢ信号にはさらにその他の補正処理を行ってもよい。
また、図示のように、読取部１２は、各キャリッジを駆動させるためのステッピングモータ６３と、光源２を備える。また、スキャナ１３は、外部インターフェース６０による制御信号等に基づいてステッピングモータ６３と光源２の動作を制御する制御部５０を有する。制御部５０は、ステッピングモータ６３の動作を制御するモータ制御部５０１とモータ駆動制御回路５０２と、光源２の動作を制御する光源制御部５０３と光源駆動制御回路５０４と、を備える。
【００２４】
図５はステッピングモータ６３の駆動制御を行うモータ駆動制御回路５０２の構成を説明するための図である。
【００２５】
ステッピングモータは制御部５０のモータ制御部５０１からモータ駆動制御回路５０２にモータ駆動クロック、モータ回転方向の正逆転信号、ステッピングモータ６３の各相に流れる駆動電流の切替信号、マイクロステップ駆動（モータ回転角の電気的な分割）を制御する分割数切替信号（励磁設定信号）が入力され、これらに基づいてステッピングモータの各相に流れる駆動電流を制御し、ステッピングモータ６３の駆動制御を行う。例えば、モータ回転角の分割数が同じ状態においては、ステッピングモータ６３の相切替タイミングは駆動クロック周波数が高いとステッピングモータ６３の回転は速くなり、低いと遅くなる。また、モータ回転角の分割数が小さくなるとモータ１回転当たりのキャリッジの移動量が大きくなるので、キャリッジの移動速度を変えない場合には、駆動クロック周波数を低くする。このように駆動クロック周波数を制御することによりステッピングモータ６３、したがってキャリッジの多種多様なスローアップ及びスローダウンが可能となる。つまり、駆動電流はスローアップ、スローダウン、読取動作時、リターン時、待機時などの状態により切替制御され、かつステッピングモータ６３の位置は駆動クロック数で制御することができる。
【００２６】
図６は原稿を照明する光源２の点灯駆動制御を行う光源駆動制御回路５０４の構成を説明するための図である。
【００２７】
光源２は制御部５０の光源制御部５０３から光源駆動制御回路５０４に光源駆動クロック、光源点灯信号が入力され、これらに基づいて光源を点灯駆動させ、消費する電力の制御を行う。
【００２８】
以上が、スキャナ１３の各部の概略構成である。ところで、スキャナ１３は、以上に説明したような動作を行う一方で、電源投入時や異常発生後の自動復帰時に装置の初期化動作を行っている。
【００２９】
初期化動作の処理では、読取部１２において、ホーミング（キャリッジのイニシャライズ処理）、読取画像の信号処理特性の調整が行われる。読取画像の信号処理特性の調整では、画像の光電変換を行うイメージセンサ（通常、ＣＣＤリニアイメージセンサ）のアナログ信号処理部の処理特性を調整することにより、出力レベルの一定化を図っている。この調整は、光源の劣化や環境の変動を考慮して行われるもので、このアナログ信号処理部の調整は、黒レベル調整及び白レベル調整からなり、黒レベル調整は、読み取った黒レベル信号を目標値に調整し、白レベル調整は光源で照明された白基準板を読み取った白レベル信号（通常、ピーク値による）を目標値に調整する。
【００３０】
図７はスキャナ１３の初期化動作の流れを示すフローチャートである。
【００３１】
まず、初期値設定を行う（Ｓ１０１）。初期値設定は、スキャナ部の読取走査や読取画像信号の処理に必要な初期値を各回路に設定する。次いで、ホーミングを行う（Ｓ１０２）。ホーミングは、読み取り部を搭載したキャリッジをスキャン制御の基準となるホームポジションに位置付ける（メカ原点を決定する）操作である。この位置が待機状態でのキャリッジの位置になるため、待機位置と称する。この後、黒レベル及び白レベル調整を行うための動作を開始する。ＣＣＤ９は常時、読み取った画像を光電変換し画像信号出力を行っているので、白基準板１１（基準白板）を読みに行くまでの適当な時間に、ＣＣＤ９の一部に設けたＯＰＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ）部、即ち外光を遮断した画素部分からの画像信号出力を読み取ることにより黒レベルを検出し、黒レベル調整を行う。光源２（照明ランプ２）を点灯し（Ｓ１０３）、ホームポジションから基準白板を読みにいくためにキャリッジを移動させる（Ｓ１０４）。基準白板を読み取った白レベル画像信号から白レベルを目標値にするための調整値を決定し、その値をアナログ処理回路のアンプのゲインを調整する値として設定する。この時フィードバックループ動作を繰り返して調整値を求める（Ｓ１０５）。調整処理を終了した後、光源２を消灯し（Ｓ１０６）、キャリッジをスタンバイ位置に移動させ（Ｓ１０７）、シーケンスを終了する。
【００３２】
上述した画像読取装置において、ステッピングモータの駆動制御中にモータ制御信号の信号ポートが故障した場合、実際のキャリッジの位置と回転方向を外部で検出する手段がないので本来の設定と判別する事が困難であり、駆動中に異常として検知できない。原稿読取の往路移動時で生じるとキャリッジが装置の筐体に衝突したり、画像データに不良が出たりする可能性がある。
【００３３】
また、原稿読取中に異常が生じた場合、復帰を試みるためにユーザが電源をＯＦＦして再投入したり、装置の自動復帰処理が実行されたりすると装置の初期化動作が行われるが、キャリッジの現在位置を検出する手段がなくホームポジションまで戻す距離がわからないため、スローアップ及びスローダウンによる高速駆動ができずにステッピングモータの自起動領域内の低速駆動となり、異常でキャリッジがホームポジションから外れた位置で停止していると、装置が立ち上るまでの待ち時間が長くなり、ユーザに不快感を与えるといった課題がある。
【００３４】
次に、本発明の実施形態に係る画像読取装置について説明する。本発明の実施形態に係る画像読取装置は、前述した図１、図２の構成に準じる。原稿を光学的に読み取った画像情報を光電変換するイメージセンサと、原稿を照明する光源と光源の点灯を駆動制御する装置と、原稿に対して副走査方向にキャリッジを移動するステッピングモータとモータの駆動を制御する装置を搭載し、キャリッジを往復運動させる際、前記ステッピングモータの駆動クロック周波数を回転分解能と速度の設定に応じて設定する駆動制御手段を有する。
【００３５】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態の構成及び動作について、図８と図９を参照して説明する。
【００３６】
本実施形態に係る画像読取装置の主走査方向の読取範囲は原稿の画像品質を満足するために実際の原稿サイズより広くとられ、原稿読取領域外の範囲も読み取る事が可能である。本実施形態に係る画像読取装置（スキャナ１３）の読取部１２は、図８に示すように、原稿読取領域外３２の主走査方向の端部に濃度板又は濃度チャート３３が配置されている。濃度板又は濃度チャート３３は、図９に示すように、第１キャリッジ６の副走査方向の絶対位置（以下、副走査位置）によってＣＣＤ９に入射される反射光の強度が比例して大きくなる特性を備えている。
【００３７】
本実施形態のシステム構成としては、図１２又は図１５に記載のシステム構成を用いることができる。図１２又は図１５に示す構成の、より詳細な説明は、第３，第４の実施形態に記載し、ここでは本実施形態に関連する部分を主に説明する。
【００３８】
図１２又は図１５に示すように、ＣＣＤ９に入射された反射光は光電変換されてアナログ信号波形となり、アナログ処理回路４３に入力される。アナログ処理回路４３では、ＣＣＤ９から出力されるアナログ波形の信号部分をサンプリングするとともにアンプを内蔵して信号のゲインを調整する。Ａ／Ｄコンバータ４４では、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のアナログ画像信号を８ビットのカラーデジタル画像情報として画像処理部４１に出力する。３ラインＣＣＤ９の場合にＣＣＤ９から出力される信号は、等倍時４ライン間隔の位置ズレが存在する。すなわち、Ｒ−Ｂ間では、８ラインの位置ズレが存在しており、ライン間補正部４５では、ＣＣＤ９のＲＧＢ毎の読取ラインのずれを補正し、読み取った画像の位置合わせを行う。黒補正４６では、画像データに加算されているオフセットデータを減算する。シェーディング補正部４７において、光学系の濃度ムラ、ＣＣＤ９の感度バラツキなどの画素毎の出力データばらつきの補正を各ＲＧＢ信号に対して行う。
【００３９】
読取走査を実行すると、図９の特性に従い、第１キャリッジ６が副走査方向に移動するにつれて、濃度板又は濃度チャート３３に反射してＣＣＤ９に入射される光の強度が大きくなるので、シェーディング補正後に得られる画像データ出力のレベルは比例して高くなる。即ち、第１キャリッジ６が移動すると画像データ出力のレベルが変化するので、そのときのレベルで第１キャリッジ６の副走査位置を検出する事が可能となり、従来技術のリニアスケールやエンコーダ等の専用部品を用いずに移動しながら第１キャリッジ６の位置を得る事ができる。
【００４０】
上記より、第１キャリッジ６の位置を知る事ができるので、実際の第１キャリッジ６の移動速度と移動方向を検出する事が可能となる。制御内部での監視に加えて、制御外部からキャリッジの移動速度と移動方向状態を監視する事ができるため、本来の設定と判別する事が困難なケースの脱調や信号ポート故障時などの異常発生を検知する事が可能となり、ステッピングモータ６３の駆動制御における異常検知を強化する事ができる。
【００４１】
一方で、第１キャリッジ６の位置を得る事ができると、ホームポジションまで戻す距離がわかるため、ホーミング帰還移動時の速度を従来の低速よりも速いスローアップ及びスルーダウンによる高速設定にする事が可能となる。原稿読取中に発生した異常からの復帰時にキャリッジがホームポジションから外れた位置で停止している場合には、装置が立ち上るまでの待ち時間を大幅に短縮する事が可能となるため、ユーザの不快感を軽減させる事ができる。さらに、ホーミング帰還移動時の待ち時間が短縮できるという事は、ステッピングモータ６３の稼働時間の短縮につながるため、稼動時消費電力を低減することが可能となり、環境への配慮という点で有利である。
【００４２】
また、マーク又は模様で形成された部材を用いるため複雑な内部構造をもたず耐衝撃性に優れ、既存のイメージセンサを使うことになるのでコストを抑える事が可能となる。
【００４３】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態の構成及び動作を、図１０と図１１を参照して説明する。
【００４４】
画像読取装置の主走査方向の読取範囲は原稿の画像品質を満足するために実際の原稿サイズより広くとられ、原稿読取領域外の範囲も読み取る事が可能である。図１０の読取部１２において、原稿読取領域外３２の主走査方向の端部に、マーク部材３４を配置する。マーク部材３４は、図１１に示すように、第１キャリッジ６の副走査方向の絶対位置（以下、副走査位置）によってＣＣＤ９に入射される反射光の変化する範囲が比例して大きくなる特性を備えている。
【００４５】
図１２又は図１５に示すように、ＣＣＤ９に入射された反射光は光電変換されてアナログ信号波形となり、以降の処理については、シェーディング補正の処理まで前述した通りである。
【００４６】
読取走査を実行すると、図１１の特性に従い、第１キャリッジ６が副走査方向に移動するにつれて、マーク部材３４に反射してＣＣＤ９に入射される強度が低い光量の範囲が大きくなっていくので、シェーディング補正後に得られる画像データ出力の主走査方向に変化する範囲は比例して大きくなる。即ち、第１キャリッジ６が移動すると画像データ出力の主走査方向に変化する範囲が変化するので、そのときの範囲幅で第１キャリッジ６の副走査位置を検出する事が可能となり、従来技術のリニアスケールやエンコーダ等の専用部品を用いずに移動しながら第１キャリッジ６の現在位置を得る事ができる。
【００４７】
上記より、第１キャリッジ６の現在位置を知る事ができるので、前述したようにモータ駆動制御の異常検知の強化と装置初期化時の待ち時間短縮が可能となる。
【００４８】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態は、上記第１，第２の実施形態に係る画像読取装置において、キャリッジの副走査位置をイメージセンサからの出力で得た画像データの主走査方向に変化する範囲によって検出することを実現する。本実施形態のシステム構成は図１２に示されている。
【００４９】
図１２に示すように、ＣＣＤ９に入射された反射光は光電変換されてアナログ信号波形となり、以降の処理については、シェーディング補正の処理まで前述した通りである。画像処理部４１でライン間補正４５、黒補正４６、シェーディング補正４７の処理を施された画像データは位置検出回路７０に入力される。
【００５０】
図８の装置構成においては、位置検出回路７０には図１３に示すように画像データの出力を副走査位置に変換処理する機能を有し、位置検出回路７０に入力された画像データはモータ駆動クロックの立ち上がり（又は立ち下がり）に同期するタイミングで検出され、検出された画像データの出力は相対する副走査位置に変換される。
【００５１】
また、図１０の装置構成においては、図８の構成時と同様、位置検出回路７０には図１４に示すように画像データの主走査方向の変化幅を副走査位置に変換処理する機能を有し、位置検出回路７０に入力された画像データはモータ駆動クロックの立ち上がり（又は立ち下がり）に同期するタイミングで検出され、検出された画像データの主走査方向の変化幅は相対する副走査位置に変換される。
【００５２】
モータ駆動クロックはステッピングモータの回転分解能と速度の設定に応じて設定されるため、原稿読取の倍率・解像度の設定や規定の動作によって切り替わる等ステッピングモータの駆動制御のパターンが複数ある場合には、タイマカウンタを追加するよりもシンプルに副走査位置を検出する事が可能となる。
【００５３】
位置検出回路７０で得られた副走査位置のデータはメモリ７１に格納され、また移動距離演算部７２にも入力される。
【００５４】
移動距離演算部７２では、現在から１クロック前の副走査位置のデータをメモリ７１から読み出し、現在の副走査位置のデータとの差分から移動距離を求める。求めた移動距離はモータ（加）速度検出部５１とモータ回転方向検出部５３に入力される。
【００５５】
モータ（加）速度検出部５１では、図１３に記載のように、移動距離をモータ駆動クロックの周期時間で割算する事で現在の速度を検出することができる。さらに、現在から１クロック前の速度との差分から速度変化がわかるので、モータ駆動クロックの周期時間で割算する事で加速度を検出することができる。検出された速度と加速度は各々比較回路５２に入力され、制御部５０内部の設定値と比較される。比較した結果を異常判定部に５５に入力する。
【００５６】
モータ回転方向検出部５３では、図１３に記載のように、移動距離の値が正のときキャリッジ６、７はフォワード方向に、負のときはリターン方向に移動している事がわかるので、回転方向を検出することができる。検出された回転方向は比較回路５４に入力され、制御部５０内部の設定方向と比較される。比較した結果は異常判定部５５に入力する。異常判定部５５では、比較結果が許容値範囲を逸脱していると異常と判定してモータ制御部の動作を停止し、外部インターフェース６０を介して上位のシステムに異常通知する。
【００５７】
上記より、ステッピングモータの駆動制御の内容に適応したキャリッジ６、７の速度及び加速度と回転方向を検出する事ができるので、設定値との比較でモータ駆動の異常判定が可能となる。即ち、前述したようにモータ駆動制御の異常検知の強化が可能となる。
【００５８】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態は、上記第１，第２の実施形態に係る画像読取装置において、装置初期化時にキャリッジの現在位置を検出し、ホーミング（帰還移動）動作の高速化を実現する。本実施形態のシステム構成は図１５に示されている。
【００５９】
図１５に示すように、ＣＣＤ９に入射された反射光は光電変換されてアナログ信号波形となり、以降の処理については、シェーディング補正の処理まで前述した通りである。画像処理部４１でライン間補正４５、黒補正４６、シェーディング補正４７の処理を施された画像データは位置検出回路７０に入力される。
【００６０】
図８の装置構成においては、位置検出回路７０には図１６に示すように画像データの出力を副走査位置に変換処理する機能を有し、位置検出回路７０に入力された画像データは光源点灯信号の立ち下がり（又は立ち上がり）に同期するタイミングで検出され、検出された画像データの出力は相対する副走査位置に変換される。
【００６１】
また、図１０の装置構成においては、図８の構成時と同様、位置検出回路７０には図１４に示すように画像データの主走査方向の変化幅を相対する副走査位置に変換処理する機能を有し、位置検出回路７０に入力された画像データは光源点灯信号の立ち下がり（又は立ち上がり）に同期するタイミングで検出され、検出された画像データの主走査方向の変化幅は相対する副走査位置に変換される。
【００６２】
位置検出回路７０で得られた副走査位置のデータはホーミング距離演算部７３に入力される。
【００６３】
ホーミング距離演算部７３はホーミング動作の帰還移動時に通常の低速駆動を開始する位置（減速開始位置）の設定データを有し、現在の副走査位置のデータとの差分で距離を求める。求めた距離は比較回路５６に入力され、高速駆動が可能な移動量の設定データと比較される。比較した結果をモータ速度設定部５７に入力する。モータ速度設定部５７では、比較結果が所定の移動量を超えていると、ホーミング帰還移動時の高速駆動が可能と判定し、図１８のように減速開始位置までは高速な駆動制御の運転パターンに設定し、モータ制御部に反映する。そのとき、ホーミング距離演算部７３で求めた距離はステッピングモータの移動パルス数に変換され移動量として設定される。比較結果が超えていない場合には、高速駆動に必要な移動量が確保できないと判定されるので、モータ制御部では通常の低速駆動の設定が維持される。
【００６４】
図１９は本実施形態に係る装置の初期化動作の流れを示すフローチャートである。図７と共通する処理には同じ符号を振る。
【００６５】
まず、初期値設定を行う（Ｓ１０１）。初期値設定は、スキャナ部の読取走査や読取画像信号の処理に必要な初期値を各回路に設定する。その際には、前回の初期化処理時に得られた調整（Ｓ１０５）の結果が反映されている。次いで、光源２を点灯し（Ｓ２０１）、位置検出回路７０に入力されたランプ点灯信号に同期したタイミングで原稿読取領域外の画像データを取得し、得られた画像データからキャリッジの副走査位置を検出する（Ｓ２０２）。
【００６６】
キャリッジの位置検出処理を終了した後、ランプを消灯する（Ｓ２０３）。検出した副走査位置から減速開始位置までの差分演算処理により距離を求める（Ｓ２０４）。求めた距離は高速駆動が可能な移動量の設定値と比較され（Ｓ２０５）、超えていれば減速開始位置までホーミング帰還移動時の速度を通常よりも高速化した駆動制御に設定（Ｓ２０６）、超えていなければ通常の低速駆動の設定でホーミング動作を実行する（Ｓ１０２）。ホーミングは、読み取り部を搭載したキャリッジをスキャン制御の基準となるホームポジションに位置付ける（メカ原点を決定する）操作である。この位置が待機状態でのキャリッジの位置になるため、待機位置と称する。
【００６７】
この後、黒レベル及び白レベル調整を行うための動作を開始する。ＣＣＤは常時、読み取った画像を光電変換し画像信号出力を行っているので、基準白板を読みに行くまでの適当な時間に、ＣＣＤの一部に設けたＯＰＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ）部、即ち外光を遮断した画素部分からの画像信号出力を読み取ることにより黒レベルを検出し、黒レベル調整を行う。ランプを点灯し（Ｓ１０３）、ホームポジションから基準白板を読みに行くためにキャリッジを移動させる（Ｓ１０４）。基準白板を読み取った白レベル画像信号から白レベルを目標値にするための調整値を決定し、その値をアナログ処理回路のアンプのゲインを調整する値として設定する。この時フィードバックループ動作を繰り返して調整値を求める（Ｓ１０５）。ここで、得られた調整結果の内容は初期設定に反映される。調整処理を終了した後、ランプを消灯し（Ｓ１０６）、キャリッジをスタンバイ位置に移動させ（Ｓ１０７）、シーケンスを終了する。
【００６８】
上記より、装置の初期化時にキャリッジ６、７の現在位置を検出する事ができるので、設定値との比較でホーミング帰還移動時の高速駆動が可能となる。即ち、前述したように装置初期化時の待ち時間短縮が可能となる。
【００６９】
なお、上述した各実施形態の構成は、互いに組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ コンタクトガラス
２ 光源（照明用ランプ）
６ 第１キャリッジ
７ 第２キャリッジ
９ ＣＣＤ（ライン型ＣＣＤセンサ）
１０ センサーボード
１２ 読取部（スキャナ）
３２ 原稿読取領域外
３３ 濃度板又は濃度チャート
３４ マーク部材
４３ アナログ処理回路
５０ 制御部
５０１ モータ制御部
５０２ モータ駆動制御回路
５０３ 光源制御部
５０４ 光源駆動制御回路
５１ モータ（加）速度検出部
５３ モータ回転方向検出部
５２，５４，５６ 比較回路
５５ 異常判定部
５７ モータ速度設定部
６３ モータ（ステッピングモータ）
７０ 位置検出回路
７１ メモリ
７２ 移動距離演算部
７３ ホーミング距離演算部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開平０２−３９２０８号公報
【特許文献２】特開平０９−１０２８５０号公報
【特許文献３】特開平０４−３３６８５４号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿を光学的に読み取った画像情報を光電変換するイメージセンサと、
前記イメージセンサを原稿に対して副走査方向に移動させるキャリッジと、
原稿読取領域外の主走査方向の端部に、副走査方向の絶対位置に応じて光学的属性が変化する部材と、
前記部材の画像を前記イメージセンサにより読み取って得られた画像データに基づいて前記キャリッジの位置を検出する位置検出手段と、
を備えることを特徴とする、画像読取装置。
【請求項２】
前記部材は、副走査位置に応じて反射光が同一方向に増加又は減少する特性を備える濃度板又は濃度チャートであ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】
前記部材は、副走査位置に応じて形状が変化して反射光の変化する範囲が同一方向に増加又は減少する特性を備えるマークであ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】
前記キャリッジを駆動させるステッピングモータと、
前記位置検出手段が前記ステッピングモータの駆動クロック信号に同期して前記キャリッジの副走査位置を検出し、前記キャリッジの位置の変化が所定の許容範囲を逸脱している場合に異常が発生している旨の判断をする異常検出手段と、
を備え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】
装置の初期化時に実行させるホーミング動作の開始前に、光源を起動して前記キャリッジの副走査位置を検出し、前記キャリッジの副走査位置に応じて前記ホーミング動作の駆動制御を調整することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項記載の画像読取装置。
【請求項１】
原稿を光学的に読み取った画像情報を光電変換するイメージセンサと、
前記イメージセンサを原稿に対して副走査方向に移動させるキャリッジと、
原稿読取領域外の主走査方向の端部に、副走査方向の絶対位置に応じて光学的属性が変化する部材と、
前記部材の画像を前記イメージセンサにより読み取って得られた画像データに基づいて前記キャリッジの位置を検出する位置検出手段と、
を備えることを特徴とする、画像読取装置。
【請求項２】
前記部材は、副走査位置に応じて反射光が同一方向に増加又は減少する特性を備える濃度板又は濃度チャートであ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】
前記部材は、副走査位置に応じて形状が変化して反射光の変化する範囲が同一方向に増加又は減少する特性を備えるマークであ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】
前記キャリッジを駆動させるステッピングモータと、
前記位置検出手段が前記ステッピングモータの駆動クロック信号に同期して前記キャリッジの副走査位置を検出し、前記キャリッジの位置の変化が所定の許容範囲を逸脱している場合に異常が発生している旨の判断をする異常検出手段と、
を備え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】
装置の初期化時に実行させるホーミング動作の開始前に、光源を起動して前記キャリッジの副走査位置を検出し、前記キャリッジの副走査位置に応じて前記ホーミング動作の駆動制御を調整することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項記載の画像読取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−２４０２９（Ｐ２０１１−２４０２９Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６８０９３（Ｐ２００９−１６８０９３）
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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