圖像讀取設備、文件讀取設備和圖像形成設備的製作方法

2023-05-04 09:48:51 2

專利名稱：圖像讀取設備、文件讀取設備和圖像形成設備的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及一種圖像讀取設備、文件讀取設備具有該圖像讀取設備的圖像形成設 備，圖像讀取設備包括讀取重疊讀取部分中的相同數據、並且能夠結合該重疊讀取部分中 的圖像數據以讀取整個圖像數據的多個線陣圖像傳感器(line image sensor)。
背景技術：
在圖像讀取設備中，A0尺寸的文件圖像寬度典型地是約840毫米。因此，當通過單 個CCD線陣圖像傳感器以600 dpi解析度讀取整個AO尺寸的文件時，大約20， 000像素的 圖像傳感器需要被安排在該單個線陣圖像傳感器上。然而，利用當前的技術，很難以合理 的成本製造具有如此多像素的線陣傳感器，換句話說，這種線陣傳感器的製造成本可能會很咼。
因此，在配置為能夠讀取A0尺寸和/或A1尺寸的文件的文件讀取設備中，已經廣泛 地使用一種讀取圖像的方法，在該方法中，多個CCD線陣傳感器被安排成在主掃描方向上 在重疊讀取部分中相互部分地重疊，並且該重疊讀取區域的圖像數據相互結合以獲得整個 圖像數據(例如見專利文件1和2)。
然而，在採用這個方法的情況下，即使當線陣傳感器的重疊讀取部分在其製造過程中 被嚴格地調整，但是由於運輸期間的振動、在安裝期間系統的主體不成一直線等原因，該 重疊讀取部分的數據可能在相鄰的CCD線陣傳感器之間稍微不成一直線(g卩，通過相鄰的 CCD傳感器檢測到的圖像數據信號可能不被適合地相互結合)。在這種情況下，當讀取圖 像時，該圖像可能因為重疊讀取部分中的圖像數據未被適合地相互結合而變形。
此外，圖像讀取設備的圖像形成光學系統的共軛長度典型地需要大約500毫米到800 毫米，並且該光學系統的縮小率變成為大約1/15。因此，如果CCD線陣傳感器偏移10ym， 則文件的表面上的圖像可能偏移150ixm那麼多。該偏移可能還由於圖像讀取設備中的溫 度變化引起的熱膨脹所致。這種偏移(位置移位)可能發生在主掃描方向和副掃描方向上。
5為了克服該問題，專利文獻3公開了一種技術，在該技術中，通過在CCD線陣圖像傳 感器的重疊讀取部分中使用LED來形成標記，並且整個圖像形成光學系統被配置為在副掃 描方向上機械地移動，以便檢測光學系統的相對位置，並且調整副掃描位置以使位置移位 能夠最小化。
此外，專利文獻4提出一種技術，在該技術中，利用在平行於副掃描方向的方向上延 伸的校正投影線，檢測主掃描方向上的偏移(位置移位)，並且利用與校正投影線不平行 的兩條投影線，檢測副掃描方向上的偏移，而且通過細微地調整CCD驅動時鐘的行同步， 來結合圖像數據。
此外，本發明的申請人已經提出一種結構，該結構能夠通過使用於檢測偏移的基準圖 形被移動，在沒有移動整個光學系統的情況下精確地檢測副掃描方向上的位置移位(偏移) (日本專利申請號2007 — 281540)。
專利文獻l:日本專利申請公開號S62-101170 專利文獻2:日本專利申請公開號S56-126373 專利文獻3:日本專利申請公開號2000-358140 專利文獻4:日本專利申請公開號2006-25289
然而，當採用如專利文獻3中提出的這種技術時，可能出現這樣一種問題，S卩，線陣 圖像傳感器需要被機械地移動，並且需要設置導杆和凸輪以便引導該線陣圖像傳感器，因 此隨著該附加特徵而增加圖像讀取設備的成本，並且削弱其耐用性。
此外，即使當重疊讀取部分中的圖像數據被適合地調整，光學系統之間的平行性也可 能由於導杆變松等事實，通過光學系統的位置移位(偏移)而被降低。此外，為了檢測該 位置移位，該線陣圖像傳感器需要往復移動，以便檢測線陣圖像傳感器的峰值位置。因此， 可能要花費時間來完成該調整過程，即，可能需要較長的等待時間。
在專利文獻4中描述的設備中，當檢測到副掃描方向上的位置移位時，兩條非平行線 各自的外部寬度被測量，所以獲得那些外部寬度之間的差異，並且根據該差異檢測副掃描 方向上的偏移量。因為這個特徵，如果在光學系統中有倍率誤差，則該位置測量中的誤差 按倍率誤差量成比例增加。
此外，根據專利文獻4，通過假定該峰值的50%是中心值，來檢測該圖形的中心位置。 因此，在該投影圖形中的照明是不均勻的情況下，不可能精確地獲得中心位置。此外，對
6於投影圖形的邊緣部分，沒有利用任何插值計算出該位置，因此，只能以最多一個點的精 確度檢測出.該位置(見專利文獻4中的圖7和8)。
此外，該校正圖形的投影位置可能由於熱環境變化而稍微移位。結果，即使執行重疊 讀取部分中的相對校直，傳感器的絕對位置也可能由於該移位的校正圖形而被移位。
在曰本專利申請號2007-281540中提出的結構中，配置成只有基準圖形的光路能夠被 移動。因此，該移動部分非常有限，從耐用性和精確度來看是有利的。然而，仍然留存機 械的移動部分，因此可能降低抗衝擊性和抗振性。

發明內容
根據本發明的實施例，提供一種可以具有至少一個以下特徵的圖像讀取設備、底稿讀
取設備和圖像形成設備
(1) 不用移動整個光學系統，就可以以低成本和高耐用性，精確地校直光學系統的
位置；
(2) 不用往復地移動整個光學系統，就可以在短時間內完成校直；
(3) 即使光學系統具有倍率誤差，也可以執行精確的校直(位置移位的校正)；
(4) 可以改善用於校直的測量的精確度，因此使高度精確的校直成為可能；
(5) 即使投影圖形的絕對位置由於熱變形等等被移位，所提供的結合的光學系統可 以精確地結合絕對位置；以及
(6) 不需要任何機械驅動單元，所提供的光學系統可以包括具有用於檢測偏移的極 好的耐用性和抗衝擊性的機構。
根據本發明的一方面，提供一種圖像讀取設備，包括多個線陣圖像傳感器，其在主 掃描方向上被校直並且在重疊讀取部分中互相部分地重疊，其中，要被讀取的圖像數據被 成像在所述線陣圖像傳感器上，並且通過結合在所述重疊讀取部分中由所述線陣圖像傳感 器讀取的圖像數據來讀取全部圖像數據。所述圖像讀取設備包括
多個光源，布置成面對由所述線陣圖像傳感器讀取的所述圖像數據的所述重疊讀取部 分，並且橫跨所述重疊讀取部分；
光源點亮單元，配置為順序地並且獨立地點亮(turn on)所述光源；
光學單元，配置為將從所述光源發出的各個光會聚到所述重疊讀取部分上；和為根據由所述線陣圖像傳感器讀取的所述重疊讀取部分的數 據，檢測在所述重疊讀取部分中，所述線陣圖像傳感器的讀取位置的位置移位。
通過採用這個結構，多個光源被設置成獨立地點亮以將投影圖形提供到重疊讀取部分 上，並且當多個光被順序地點亮和熄滅(turn off)的時候，作為線陣圖像傳感器的重疊 讀取部分的結合部中的位置移位被測量。然後，根據測量的位置移位，校正位置移位。根 據圖像讀取設備的結構，由於沒有機械地移動部分，所以可以在非常短的時間內檢測出位 置移位，因此容許減少該設備的停工期間。此外，可以檢測出在副掃描方向上的位置移位。 結果，可以低成本提供具有高精度和高耐用性的光學系統。
在根據本發明的實施例的圖像讀取設備中，可以通過提供能夠被獨立地點亮和熄滅以 使光源被順序地點亮以在重疊讀取部分上形成光投影圖形的多個光源，測量和校正結合部 分的位置移位(偏移)，該結合部分是在線陣圖像傳感器之間的重疊讀取部分。因為這個 特徵，所以沒有機械地移動部分。因此，可以在短時間內檢測出位置移位，因此容許減少 該設備的停工期間。此外，可以檢測出在副掃描方向上的位置移位。結果，可以低成本提 供具有高精度和高耐用性的光學系統。
此外，通過採用根據本發明的實施例的圖像讀取設備的結構，儘管相應的光學系統的 多個圖像傳感器被設置在文件讀取部分中，但是可以具有可靠性和精確地結合高質量圖像 數據並且提供一種能夠形成高質量圖像的圖像形成設備。


當結合附圖閱讀時，本發明的其他目的、特徵和優點將從下面的描述變得更明顯，其
中
圖1是顯示根據本發明的實施例的圖像形成設備的示意立體圖； 圖2是顯示根據本發明的實施例的圖像讀取設備的基本結構的立體圖； 圖3是顯示根據本發明的實施例的圖像讀取設備中使用的垂直腔面發射雷射器 (VCSEL)的示範結構的圖4是顯示根據本發明的實施例的圖像讀取設備中使用的文件按壓構件的圖5是顯示根據本發明的實施例的圖像讀取設備中使用的另一個文件按壓構件的圖6是顯示在根據本發明的實施例的圖像讀取設備中執行的控制過程的流程8圖7是顯示位置的圖表，在該位置，通過線陣圖像傳感器在發光點圖形(基準圖形) 中檢測峰值；
圖8是顯示通過線陣圖像傳感器在發光點圖形(基準圖形)中被檢測的峰值的圖表； 圖9A和9B分別是顯示由線陣圖像傳感器21和22檢測的圖像數據值的表格； 圖10A和10B是分別顯示由線陣圖像傳感器21和22檢測的圖像數據值的兩維的等高 線的圖表；
圖11是顯示根據本發明的另一個實施例的圖像讀取設備的基本結構的立體圖；和 圖12是顯示當VCSEL在根據本發明的實施例的圖像讀取設備中被設置有角誤差時， 光斑和彩色線陣圖像傳感器之間的關係圖。
具體實施方式
在下文中，參考附圖描述本發明的實施例。
圖1示意地顯示根據本發明的實施例的圖像形成設備1的結構。該圖像形成設備1可 以是複印機、傳真機等等。
如圖1所示，圖像形成設備1包括設備主體2、和布置在該設備主體2上的自動文件 饋送器(ADF)3。該設備主體2包括作為圖像讀取設備的掃描器部4、饋紙部5、和圖像形 成部6。
ADF 3包括文件放置板7和包括饋送帶的文件饋送裝置8。文件放置板7被布置在圖 像形成設備1的上側並且文件D被放置在文件放置板7上。文件饋送裝置8將文件放置板 7上的文件逐一地饋送到掃描器部4的上側的接觸玻璃10上。此外，文件饋送裝置8將掃 描器部4如下所述地讀取(掃描)的文件D從接觸玻璃10上的位置排出到設備主體2之 外。
掃描器部4被布置在ADF 3之下並且包括接觸玻璃10和如下所描述的光學掃描系統。 接觸玻璃10被安裝在設備主體2的上表面上，以使接觸玻璃10的上下表面都處於水平平 面。饋紙部5包括轉印紙供給饋送部12和多個在設備主體2的下側上的轉印紙容納部11。 每個轉印紙容納部11容納多張轉印紙P。轉印紙供給饋送部12將轉印紙容納部11中的轉 印紙P逐一饋送到抵抗輥(resist roller) 13。
圖像形成部6包括雷射輸出單元14、成像透鏡15、鏡16、抵抗輥13、感光鼓17、 顯影部18、轉印部19、和定影部20。
9雷射輸出單元14包括作為雷射源的雷射二極體(未顯示)和通過馬達(未顯示)以 恆定的快速被旋轉的光學多面體(未顯示)。從雷射輸出單元14發出的雷射被光學多面 體偏轉(deflect)、通過成像透鏡15、被鏡16偏轉(deflect)、在感光鼓17的外周表 面上聚焦和成像。感光鼓17在垂直於感光鼓17的旋轉方向的主掃描方向上被雷射曝光掃 描，以便根據來自掃描器部4的通過圖像信號處理部(未顯示)的圖像信號逐行發生曝光。 通過響應感光鼓17的轉速和記錄密度以預定周期重複主掃描，在感光鼓17的表面上形成 靜電潛像。另一方面，抵抗輥13將轉印紙P傳送到轉印部19和感光鼓17之間，該轉印紙P是 通過轉印紙供給饋送部12從轉印紙容納部11供給的。然後，通過顯影部18，感光鼓17 的表面上的潛像通過色粉的附著而作為色粉圖像被可視化。該色粉圖像通過轉印部19被 轉印到轉印紙P上。在其上轉印有色粉圖像的轉印紙P被饋送到定影部20，以在該定影部 20中被加熱和按壓，以使該轉印的色粉圖像被定影。然後在其上定影有色粉圖像的轉印紙 P被排出到設備主體2外部的排紙部。圖2傾斜地顯示根據本發明的實施例的掃描器部4的基本結構。在這個示範性的結構 中，兩個讀取光學系統A和B被串聯排列。然而，本發明並不局限於這個結構。例如，在 不背離本發明的普遍性(範圍)的情況下可以排列三個或更多個讀取光學系統。如圖2所 示，讀取光學系統A和B分別包括線陣圖像傳感器21和22，該線陣圖像傳感器21和22 在主掃描方向C上以相互部分地重疊的方式排列，該線陣圖像傳感器21和22包括作為光 電轉換器的多個CCD。該讀取光學系統A和B進一步地分別包括諸如成像透鏡的成像裝置 23和24。在圖2顯示的掃描器部4中，將被讀取(掃描)的文件D通過ADF3以箭頭E的方向 (副掃描方向)被饋送到接觸玻璃10上。接觸玻璃10通過用於讀取(掃描)文件D的照 明光源(未顯示)被基本上均勻地照射。當文件D被照射時從文件D反射的反射光，分別 在讀取光學系統A和B中通過成像裝置23和24被聚焦和成像到線陣圖像傳感器21和22 的光接收表面上。然後線陣圖像傳感器21和22讀取作為文件D的圖像數據的光。如圖2所示，讀取光學系統A和B在接觸玻璃10上分別具有讀取掃描線LA和LB。那 些讀取掃描線La和Lb在文件D的基本上中心部分，在主掃描方向C上的重疊讀取部分M相 互部分地重疊。重疊讀取部分M的圖像數據被線陣圖像傳感器21和22讀取，並且在圖像 處理部26中通過數據處理而被相互結合，從而讀取(形成)文件D的全部圖像數據。線陣圖像傳感器21和22通常被調整，從而在其製造(安裝)中至少在副掃描方向上 被校直。在該調整過程中，成像裝置23和24以及線陣圖像傳感器21和22的位置和角度 利用調節器(未顯示)被同時調整，以使光學系統的調製傳遞函數(MTF)誤差、倍率誤差、 和抵抗偏移(resist misalignment)等等在預定範圍之內。通常，讀取光學系統A和B的共軛長度達到約600毫米。因此，如果線陣圖像傳感器 21和22以及成像裝置23和24的任何位置被稍微移位，則在接觸玻璃10上的讀取掃描線 LA和LB上的讀取位置可能會被移位一個點或更多，這可能降低讀取的圖像質量。特別地， 由於當設備被移動時的振動以及由設備中的溫度變化所引起的熱膨脹，可能很容易地發生 位置移位。為了克服這種情況，在本發明的實施例中，為了檢測在重疊讀取部分M中線陣圖像傳 感器21和22的讀取位置的位置移位，從能夠被獨立地點亮和熄滅的多個光源27發出的 各個光，通過諸如透鏡的光學單元的成像裝置28，被會聚在讀取光學系統A和B的重疊讀 取部分M上以形成光斑S。作為多個光源27，可以使用發光二極體陣列(LEDA)、雷射二極體陣列(LDA)和垂 直腔面發射雷射器陣列(VCSEL)。圖3顯示垂直腔面發射雷射器陣列(VCSEL) 30的發光部的例子。如圖3所示，在這 個例子中，VCSEL 30包括12個發光部31的單元，相鄰的發光部之間的距離為250 u m。 每個發光部31在垂直於圖面的方向獨立地發光。從發光部31發出的光的全部長度約為2. 8 毫米。在下文中，描述利用VCSEL的例子。然而，本發明並不局限於利用VCSEL的結構。例 如，在不背離本發明的普遍性(範圍)的情況下可以使用LDA。由於VCSEL可以在晶片表 面上作為陣列被形成，而不同於邊緣發射雷射器那樣在晶體的裂開面上形成振蕩鏡，所以 可以低成本形成VCSEL。作為VCSEL 30的光源的每個發光部31以這樣一種方式排列，即，使得發光部31的 位置近似地與文件D在接觸玻璃10上饋送的位置共軛。通常，VCSEL 30的發光部31的尺 寸在10ym和20um之間的範圍內，並且不同於邊緣發射雷射器，該發光部的形狀基本上 是圓形的。從每個發光部31發出的光的發光點作為光斑S投影到文件D在接觸玻璃10上 饋送的位置上。VCSEL 30的12個發光部31被排列在平行於接觸玻璃10上的文件饋送方 向的方向上。此外，如圖2所示，VCSEL 30的12個發光部31中的每個發光部，以使得光斑S在 重疊讀取部M之內的文件饋送方向上順序地會聚並且成像的方式，通過點亮控制單元32 被順序地點亮和熄滅。在這種情況下，在文件饋送方向上，在最初的光斑S被成像的位置 和最後的(第12個)光斑S被成像的位置之間的寬度(距離)被安排成大於由熱變形、 振動等等所引起的位置移位(偏移)的假定最大量(距離)。圖4和5是顯示在接觸玻璃10附近的結構的圖表。在圖4中，用於將文件D按壓到 接觸玻璃10的文件按壓構件33具有平面形狀。另一方面，在圖5中，用於將文件D按壓 到接觸玻璃10的文件按壓構件34具有圓形表面形狀。在兩種結構中，當讀取光學系統A 和B的副掃描方向上的光路被移位時，讀取光學系統A和B的副掃描方向上的讀取位置被 相應地移位，並且在圖4和圖5中顯示移位的光路(實際的移位可能最多是0. 5mm，而附 圖是誇大地顯示)。如圖2所示，通過發送給中央處理器(CPU)35和從中央處理器(CPU)35接收的信號和 數據控制圖像處理部26、點亮控制單元32及其他部分。接下來，參考圖6的流程圖，描述由根據本發明的實施例的作為主要部件的CPU 35、 圖像處理部26和點亮控制單元32執行的控制過程。此處，發光部31的數目表示為N。首先，當沒有文件被放置在接觸玻璃10上的時候， 將N設置為值"1"(即，N=l)，所以第一發光部31被點亮。如圖4和5所示，光斑(成 像點)Sa的會聚光形成在文件按壓構件33和34上(步驟S1)。接下來，圖像處理部26從線陣圖像傳感器21和22獲取圖像數據(步驟S2，見圖7)。 當發光的發光部的編號是1 (N=l)時讀取的圖像數據顯示在圖9A和9B中的第一數據行中。 在圖9B中，在第一數據行中的所有數據是零(0)，因為線陣圖像傳感器22的光路遠離 第一個光斑Sa。另一方面，在圖9A中的第一數據行中(發光的發光部的編號是l)， 一些大於零(0) 的值顯示為來自線陣圖像傳感器21的圖像數據。最大值出現在像素編號7的附近。這是 因為線陣圖像傳感器21的光路更靠近第一個光斑Sa。接下來，CPU 35根據圖像數據的峰值是否大於閾值(步驟S3中的是或否)，判定光 斑Sa是否在讀取掃描線L和Lb上。當閾值是50時，在圖9A和9B中的第一數據行中沒有大於閾值(50)的圖像數據(圖 7中左端側上的兩個圓圈(黑色和白色)，在步驟S3中為否)，因此跳過用於判定頂點像12素位置的計算(步驟S4)，並且值零(0)被保存在存儲器(未顯示，可能是連接到CPU35 等等的存儲器)中(步驟S6)。
其次，圖像數據的頂點數據被存儲。在這種情況下，該頂點數據和閾值相比較以判定 該峰值是否被存儲。例如當該閾值是15時，在圖9A和9B中的第一數據行中的所有數據 都小於15，因此，值零(0)被存儲在存儲器中(圖8中左端側上的兩點)(步驟S7)。
為了防止在低S/N環境中使用噪聲值來判定位置的有誤差的計算，使用閾值的比較是 必需的。
最後，VCSEL 30的第一發光部31被熄滅，以響應第一發光部31完成掃描第一行。 在值N增加l(l) (N:N+1，步驟S9)之後，返回到步驟S1以重複如上所述的相同過程。
接下來，參考圖6描述當^4時的處理。在該處理中，VCSEL 30的第四發光部31由 點亮控制單元32點亮(步驟S1)。圖像處理部26獲取來自線陣圖像傳感器21和22的圖 像數據(步驟S2)。獲取的圖像數據顯示在圖9A和9B中的第四數據行中。如圖9A所示， 由讀取光學系統A的線陣圖像傳感器21讀取的峰值是220，大於閾值50(步驟S3中的是)。 因此，CPU 35判定該光斑Sa是在讀取掃描行LA上，並且執行計算以獲得該光斑的位置。 作為計算結果，光斑的位置對應於檢測到最大圖像數據值的像素編號7的位置(步驟S5)。
在這個計算中，可以使用線性內插法、樣條內插法等等。在這種情況下，可以用比來 自那些獲取的像素值的一個像素解析度高的解析度判定光斑的位置。該計算的(獲得的) 位置顯示在圖7中左端側第四個黑色圓圈中(步驟S6)。
另一方面，如圖9B所示，由讀取光學系統B的線陣圖像傳感器22讀取的峰值是13， 小於閾值50 (步驟S3中的否)。因此，指示在讀取掃描行LB上沒有光斑Sa的值零(0) 被存儲，並且顯示在圖7左端側的第四個白點中(步驟S7)。
接下來，線陣圖像傳感器21和22在重疊讀取部M中的圖像數據的峰值220和13被 存儲，並且分別顯示在圖8左端側第四個黑色圓圈和白色圓圈中。在圖像數據被存儲之後， VCSEL 30的第四發光部31被熄滅(步驟S8)。在下文中，重複如上所述的過程，直到VCSEL 30的最後的(第十二個)發光部31的處理完成(步驟S9)。
在VCSEL 30的所有發光部31的處理完成之後，獲得顯示在圖7和圖8中的所有圖像 數據。如圖8所示，由讀取光學系統A的線陣圖像傳感器21讀取的圖像數據的峰值是220， 該數據是在VCSEL 30的第四發光部31被點亮的時候獲得的。這個數據顯示在左端側第四個黑色圓圈中。另一方面，由讀取光學系統B的線陣圖像傳感器22讀取的圖像數據的峰 值也是220，該數據是在VCSEL 30的第七發光部31被點亮的時候獲得的。這個數據顯示 在左端側第七個白色圓圈中。
根據上述結果，能夠根據在最大值被讀取的位置之間的差異，獲得副掃描方向上的相 對位移(位置移位)。在這種情況下，通過計算獲得該差異(7-4 = 3) 。 g卩，獲得的副掃 描方向上的位移對應於相鄰的發光部之間的距離的三倍距離。如上所述，當採用適當的插 值法時，可以用比相鄰的發光部之間的一個距離(間隔)的解析度高的解析度獲得該位移。
在這種情況下，例如，對於成像裝置28當在光斑處的倍率是兩倍時,相鄰的光斑之間 的距離是VCSEL 30的相鄰的發光部31之間的距離(在這個例子中，250ym)的兩倍。在 副掃描方向上檢測到的位移通過計算(3 (間隔)X250umX2-1500um)獲得。
另一方面，當檢測到最大圖像數據時(對於讀取光學系統A的線陣圖像傳感器21的 第四發光部和對於讀取光學系統B的線陣圖像傳感器22的第七發光部)，根據圖7中在 發光部編號處檢測到光斑的位置(即，像素編號)(對於讀取光學系統A的線陣圖像傳感 器21的第七(7)像素和對於讀取光學系統B的線陣圖像傳感器22的第五(5)像素)， 能夠獲得主掃描方向上的位移(位置移位)。結果，主掃描方向上的位移通過計算(7-5=2) 獲得，作為相鄰的像素之間的距離的兩(2)倍。
當讀取解析度是600 dpi時，像素之間的距離是24. 5mm / 600=0. 0423隱。因此主掃 描方向上的實際位移(位置移位)被計算為0. 0423mmX2=84. 6ym。
在這種情況下，存儲的數據可以列在如圖9A和9B所示的表格中，其中，x軸表示排 列在主掃描方向上的像素的像素編號，y軸表示排列在副掃描方向上的VCSEL 30的發光部 31的編號。此外，當該存儲的數據被繪製在x-y坐標系中時，可以使用如圖IOA和IOB所 示的兩維圖的等高線顯示該存儲的數據。此外，通過對排列在兩維陣列中的峰值進行內插， 可以計算在主掃描方向和副掃描方向上的峰值的位置。
在全部處理過程中，不象專利文獻3中描述的發明那樣，不需要使用任何機械的移動 操作。因此，就可能在例如少於一秒鐘的非常短的期間之內完成全部處理，並且在沒有中 斷讀取(掃描)操作或任何其他操作的情況下，隨時執行調整過程。
不管文件按壓構件33和34的形狀如何，可以同樣的方式執行如上所述的操作，艮P， 即使當使用如圖4所示的具有平面形狀的文件按壓構件33或如圖5所示的具有圓形表面 形狀的文件按壓構件34時。如上所述，根據本發明的該實施例，通過順序地點亮和熄滅在副掃描方向上被校直並 能夠被獨立地點亮和熄滅的光源，可以同時檢測主掃描方向和副掃描方向上的位置移位
(位移)。此外，在根據本發明的實施例的設備中執行的上述處理期間，沒有為機械地移 動任何部分所必需的驅動單元。結果，可以在短時間內校正線陣圖像傳感器的重疊讀取部 分中的位置移位。然而，如圖11所示，在VCSEL 30的發光部31 (第1到12號)的校直 方向和副掃描方向之間產生角誤差A 0的情況下，當副掃描方向上的位置移位是AY時， 對應於主掃描方向上的結合誤差AX(二AYXtan ( A 9 ))的像素編號被移位。
舉例來說，當例如發光部31被安裝並且副掃描方向上的讀取表面上的位置移位是 500 um，產生A 0=5度的角誤差時，主掃描方向上的檢測誤差是AX(二500Xtan(5度)) =43.7"m，其對應於約一點的位置移位。主掃描方向上的位置移位的量按副掃描方向上 的位置移位的量成比例增加。因此，如果副掃描方向上的位置移位的量增加，則主掃描方 向上的位置移位的量顯著地增加，從而降低圖像質量。
為了克服該問題，參考圖11和12描述根據本發明的另一個實施例的示範性的結構。 對於與圖1到圖10中相同或等效的元件，在該附圖中一般使用相同的參考數字，並且省 略重複的詳細描述。
在下文中，描述一種校正方法，例如，當多個光源27被安裝時，在多個光源27(VCSEL 30的發光部31)的校直方向和副掃描方向之間產生角誤差A e。
在實際的製造過程中，事實上不可能完全地排除產生誤差(位置移位)的可能性。因 此，通常重要的是考慮測量以減少當例如多個光源27被安裝時產生的角誤差的影響。
因此，考慮一種情況，即，安裝VCSEL 30以使角誤差A 9被產生。在這種情況下， 由於這個角誤差，分別在讀取光學系統A和B的線陣圖像傳感器21和22上以及讀取表面 上校直的光斑的形狀和方向如圖12所示。
在這個例子中，如圖12所示，線陣圖像傳感器21和22是具有紅色(R)、綠色(G)、 和藍色(B)彩色讀數線的彩色線陣圖像傳感器。線陣圖像傳感器21和22的副掃描方向上 的位置移位的量是AY，線陣圖像傳感器21和22中的相鄰的彩色讀數線之間的線距離是 △ L。
從圖12的上側按照(1)到(12)的次序向下順序地形成光斑S。在這種情況下，在 讀取表面上和線陣圖像傳感器21和22上的光斑的直徑被分別設置為約127 P m和約30 u m。 這些設置值可能與本發明的上述實施例的描述中使用的那些值稍有不同。然而，即使此處選擇和使用這種值，也不損害本發明的普遍性。此外，通常，通過選擇適當的VCSEL和設置適當的成像(讀取)光學系統的倍率，可以任意地設置光斑的尺寸(直徑)以及相鄰的光斑之間的距離。當基於在根據本發明的上述實施例的不具有角誤差的結構中描述的相同過程，檢測到對於線陣圖像傳感器22的紅色(R)線的主掃描方向上的位置移位時，如圖12所示，當第二光斑被點亮時，在讀取光學系統B的線陣圖像傳感器22的紅色(R)線的5.2像素處檢測到峰值，並且該峰值5.2作為指示光斑在其上(基準標記)通過(形成)的位置的數據被存儲。然後，光斑被順序地點亮和熄滅。當第八個光斑被點亮時，在讀取光學系統A的線陣圖像傳感器21的紅色(R)的5010.8像素處檢測到該峰值，並且該峰值5010.8作為指示光斑在其上(基準標記)通過(形成)的位置的值被存儲。
如果在沒有任何校正角誤差的處理的情況下執行該結合處理，則讀取光學系統B的線陣圖像傳感器22的225. 2像素的數據和讀取光學系統A的線陣圖像傳感器21的5010. 8像素的數據被相互結合。結果，在沒有被校正的情況下留存約5.6像素的位置移位，這可能不利於在讀取成像上產生條紋線。
為了克服該情況，在本發明的第二實施例中，當在安裝處理等等中產生角誤差△ 9時，在單個彩色圖像傳感器之內使用三色(RGB)讀數線檢測該角誤差A e 。
更具體地說，在圖12的情況中，當第二(2)光斑被點亮時，指示那些光斑被形成在讀取光學系統B的線陣圖像傳感器22的紅色(R)線的5.2像素上的數據被存儲。同樣地，當第五(5)光斑被點亮時，指示那些光斑被形成在讀取光學系統B的線陣圖像傳感器22的藍色(B)線的8像素上的數據被存儲。
在圖12中，符號AL表示彩色線之間的距離(線距離)。在這個例子中，相鄰的像素之間的距離是10um，因此，通過計算A e4arf1((8-5.2) X10/AU獲得角誤差。當線距離AL是A1^40X2 = 80iim時，獲得角誤差A 9 =19. 3度。在這個獲得的角誤差(A e)被存儲時，並且通過與副掃描方向(AY)上的位置移位的量一起使用角誤差(A e)時，通過計算A X= A YX tan( A 0 )獲得由於該角誤差而要被校正的主掃描方向上的位置移位的量(△ X)。
例如，當副掃描方向上的線陣圖像傳感器上的位置移位的量(A Yccd)是A Yccd=160um時，通過AXccc^l60Xtan(19.3度)^56uiiF5.6像素的計算，來計算要被校正的主掃描方向上的位置移位的量(AX)。結果，讀取光學系統B的線陣圖像傳感器22的5.2像素數據，以及通過讀取光學系統A的線陣圖像傳感器21的5010. 8 — 5. 6 = 5005. 2計算的5005. 2像素數據被相互結合。通過這樣，可以消除由於角誤差引起的主掃描方向上的位置移位，並且因此可以獲得極好地結合圖像數據。
在上述例子中，只獲得關於紅色(R)線的位置移位的量。然而，另外可以執行對於綠色(G)線和藍色(B)線的相同的過程。通過分別地獲得對於三個RGB顏色每個顏色的位置移位的量，可以獲得更精確的結合結果。
此外，通過執行上述處理，獲得在其上光斑S被順序地點亮和熄滅的直線和每個彩色線陣圖像傳感器21和22之間的角度。結果，也可以獲得彩色線陣圖像傳感器21和22之間的相對角度。當彩色線陣圖像傳感器21和之間的這個相對角度很大時，因為圖像的掃描行在中心(結合)部分被彎曲，所以讀取的圖像可能被惡化。
為了克服該問題，根據獲得的相對角度，該圖像數據可以被再取樣從而保持數據的線性。所以，可以使用日本專利申請公開號H9-240060中描述的再取樣法。
接下來，描述根據檢測的位置移位的量的結果校正圖像數據的方法。
當執行一個一個像素(一個像素解析度)的校正時，可以簡單地通過改變圖像數據的地址執行校正。此外，當需要一種能夠以少於一個像素解析度進行校正的校正處理(內插處理)時，可以通過如日本專利No.H9—240060中描述的方法，通過以少於一個像素解析度再取樣來執行校正。
作為再取樣的方法，可以通過使用例如三維巻積法、sinc函數內插法和直線內插來實施二維內插。在這種情況下，有利地，可以同時校正主掃描方向和副掃描方向上的校正。
根據本發明的實施例，關於圖像數據和元件的操作的每個處理、算術處理、控制等等可以通過圖像處理部26和CPU 35被提供(見圖2)。當圖像數據被讀取時，圖像處理部26根據讀取的圖像數據，執行例如結合重疊讀取部分中的圖像數據的數據處理，從而形成並輸出全部圖像數據。
此外，作為位置移位檢測單元的算術處理功能、調整線陣圖像傳感器上的像素位置和讀取數據的時間的判斷處理功能、用於內插圖像數據的算術處理功能等等可以配置在圖像處理部26和CPU 35中。這些實施功能的單元可以獨立地被設置。
本發明可以被應用到，例如，用於讀取圖像形成設備中的文件的文件讀取設備和用於讀取各種圖像的圖像讀取設備，圖像形成設備例如是複印機、傳真機、掃描器。根據本發明的另一個實施例，位置移位檢測單元可以根據通過線陣圖像傳感器讀取的重疊讀取部分的數據，檢測從光源發出的各個光的相對位置信息、並且檢測線陣圖像傳感器的讀取位置的位置移位。
通過使用檢測光會聚位置的結構，可以提供一種圖像讀取設備，該圖像讀取設備具有高耐用性和準確度，並且能夠在沒有機械地移動光會聚位置的情況下檢測和校正副掃描方向上的位置移位的量。
根據另一個實施例，圖像讀取設備可以進一步地包括
調整單元，配置為根據關於讀取位置的檢測位置移位的信息，調整線陣圖像傳感器上的至少一個像素位置以及讀取數據的時間。
通過具有這個結構，圖像數據在沒有由於位置移位被惡化的情況下可以隨時被穩定地讀取。
根據本發明的另一個實施例，圖像讀取設備可以進一步地包括
位置信息校正單元，配置為根據指示重疊讀取部分上的從光源發出的光在其上投影的位置的信息，校正從光源發出的光的相對位置信息，該相對位置信息通過位置移位檢測單元被檢測。
通過具有這個結構，可以更精確地檢測位置移位。根據本發明的另一個實施例，圖像讀取設備可以進一步地包括
結合位置判定單元，配置為根據檢測的相對位置信息，以一個像素解析度判定讀取的圖像數據的結合位置。
通過具有這個結構，根據位置移位的檢測值，可以以一個像素解析度校正相對位置以及絕對位置，從而允許高精確的校正位置移位。
根據本發明的另一個實施例，圖像讀取設備可以進一步地包括校正單元，配置為根據檢測的相對位置信息，使用圖像內插方法以少於一個像素解析度校正相對位置。
通過具有這個結構，根據位置移位的檢測值，可以以少於一個像素解析度校正相對位置和絕對位置，從而允許進一步地更高精確的校正位置移位。根據本發明的另一個實施例，光學單元可以將從光源發出的光會聚到重疊讀取部分上作為光斑。
通過這樣，成像的光的形狀變成圓形，以使成像的光的對比度可以被增加。結果，峰值的檢測可以變得更容易，並且可以更精確地檢測該位置。
18根據本發明的另一個實施例，多個光源可以被校直在基本上平行於副掃描方向的方向上延伸的直線上。
通過具有這個結構，即使當傳感器的每個讀取位置在副掃描方向上從具有斑點形狀的基準圖形的區域被大量地移位時，多個順序地點亮和熄滅的光源中的每個光源在讀取表面附近被投影的位置，能夠在基本上平行於文件饋送方向(副掃描方向)的方向上延伸的直線上順序地移動，並且傳感器可以在沒有在主掃描方向上被移動的情況下讀取該位置，因此允許更精確地檢測位置移位的量。根據本發明的另一個實施例，光源點亮單元可以點亮該光源，以使位置移位檢測單元檢測該位置移位，並且
光源點亮單元可以在關於要被讀取的圖像的圖像數據被讀取之後，熄滅該光源。
通過具有這個結構，只有當位置移位被檢測時，該光源才被點亮。因此，當文件的圖像在正常操作中被讀取時，不存在因為光源被熄滅而由光源產生的影響，結果可以獲得無噪聲圖像數據。根據本發明的另一個實施例，多個光源可以是LED陣列和垂直腔面發射雷射器陣列中的至少一個。
根據本發明的另一個實施例，圖像讀取設備可以進一步地包括
多個彩色線陣圖像傳感器，其在副掃描方向上具有不同的光譜靈敏度，被提供作為多個線陣圖像傳感器，並且在主掃描方向上互相部分地重疊；以及配置為根據多個光源的點亮位置檢測點亮角度的角度檢測單元，其中，
從多個彩色線陣圖像傳感器輸出的圖像數據中在重疊讀取部分中的圖像數據根據檢測的點亮角度被結合。
通過具有這個結構，即使當能夠被獨立地控制為點亮的多個光源的設置角度中有誤差時，角誤差(設置角度中的誤差)可以被檢測和校正。
根據本發明的另一個實施例，可以執行結合彩色線陣圖像傳感器的每個顏色的圖像數據的結合處理、以及根據檢測的點亮角度按照角誤差的校正處理。
通過具有這個結構，對於彩色線陣圖像傳感器的每個顏色檢測位置移位，並且執行結合處理。因此，可以消除在每個線中校直的部分中的誤差，並且執行結合處理以形成具有極好的圖像質量的彩色圖像。
根據本發明的另一個實施例，可以檢測多個彩色線陣圖像傳感器各自的相對設置角度，並且
19根據檢測的相對設置角度，可以校正配置為將從光源發出的各個光會聚到重疊讀取部分上的光學單元的位置和從彩色線陣圖像傳感器輸出的圖像數據中的至少一個。
通過具有這個結構，可以檢測多個彩色線陣圖像傳感器各自的相對角度，根據檢測的相對角度，至少一個光學系統或圖像數據被校正以使彩色線陣圖像傳感器被校直在直線上。通過這樣，可以保持傳感器掃描的線性並且可以獲得具有極好品質的高度精確的圖像數據。
根據本發明的另一個實施例，提供一種文件讀取設備，該文件讀取設備包括配置為光學地讀取文件圖像信息的文件讀取單元，該文件讀取設備包括如上所述的作為文件讀取單元的圖像讀取設備。
通過具有這個結構，可以在良好的情況中精確地讀取文件的圖像數據。根據本發明的另一個實施例，提供一種包括文件讀取單元的圖像形成設備，其中，根據由該文件讀取單元讀取的文件信息將圖像形成到記錄介質上，該圖像形成設備包括如上所述作為文件讀取單元的文件讀取設備。
通過具有這個結構，可以根據在良好的情況中精確地讀取的文件圖像信息，形成具有極好品質的圖像數據。
雖然利用完整的和明確的揭示的具體實施例，已經描述了本發明，但是附加的權利要求不會因此被限定，而是將其看作是包含完全落入本發明的基本教導的本領域的技術人員可能想到的所有修改和變化結構。
本申請基於並要求在2008年2月4日提交的日本專利申請號2008-023747的優先權，其全部內容通過引用結合在本文中。
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權利要求
1. 一種圖像讀取設備，其特徵在於，包括多個線陣圖像傳感器，其在主掃描方向上被校直並且在重疊讀取部分中互相部分地重疊，以使要被讀取的圖像數據被成像在所述線陣圖像傳感器上，並且通過結合在所述重疊讀取部分中由所述線陣圖像傳感器讀取的圖像數據來讀取全部的圖像數據；多個光源，放置成面對由所述線陣圖像傳感器讀取的所述圖像數據的所述重疊讀取部分，並且橫跨所述重疊讀取部分；光源點亮單元，配置為順序地並且獨立地點亮所述光源；光學單元，配置為將從所述光源發出的各個光會聚到所述重疊讀取部分上；以及位置移位檢測單元，配置為根據由所述線陣圖像傳感器讀取的所述重疊讀取部分的數據，檢測在所述重疊讀取部分中，所述線陣圖像傳感器的讀取位置的位置移位。
2. 如權利要求1所述的圖像讀取設備，其特徵在於，所述位置移位檢測單元根據由所述線陣圖像傳感器讀取的所述重疊讀取部分的數據， 檢測從所述光源發出的各個光的相對位置信息，並且檢測所述線陣圖像傳感器的所述讀取 位置的所述位置移位。
3. 如權利要求1或2所述的圖像讀取設備，其特徵在於，進一步地包括 調整單元，配置為根據關於所述讀取位置的所述檢測到的位置移位的信息，調整所述線陣圖像傳感器上的像素位置和讀取數據的時間中的至少一個。
4. 如權利要求1或2所述的圖像讀取設備，其特徵在於，進一步地包括 位置信息校正單元，配置為根據指示所述重疊讀取部分中的從所述光源發出的光在其上投影的位置的信息，校正從所述光源發出的光的所述相對位置信息，所述相對位置信息 通過所述位置移位檢測單元被檢測。
5. 如權利要求1到4中的任一項所述的圖像讀取設備，其特徵在於，進一步地包括結合位置判定單元，配置為根據所述檢測到的相對位置信息，以一個像素解析度判定 所述讀取的圖像數據的結合位置。
6. 如權利要求1到5中的任一項所述的圖像讀取設備，其特徵在於，進一步地包括校正單元，配置為根據所述檢測到的相對位置信息，使用圖像內插方法以少於一個像 素解析度校正相對位置。
7. 如權利要求1所述的圖像讀取設備，其特徵在於，所述光學單元將從所述光源發出的光會聚到所述重疊讀取部分上作為光斑。
8. 如權利要求1或7所述的圖像讀取設備，其特徵在於， 所述多個光源被校直在基本上平行於副掃描方向的方向上延伸的直線上。
9. 如權利要求1、 7、 8中的任一項所述的圖像讀取設備，其特徵在於，所述光源點亮單元點亮所述光源，以使所述位置移位檢測單元檢測所述位置移位，並且所述光源點亮單元在關於要被讀取的所述圖像的圖像數據被讀取之後，熄滅所述光
10. 如權利要求1以及7到9中的任一項所述的圖像讀取設備，其特徵在於， 所述多個光源是LED陣列。
11. 如權利要求1以及7到9中的任一項所述的圖像讀取設備，其特徵在於， 所述多個光源是垂直腔面發射雷射器陣列。
12. 如權利要求1所述的圖像讀取設備，其特徵在於，進一步地包括 多個彩色線陣圖像傳感器，其在所述副掃描方向上具有不同的光譜靈敏度，被提供作為所述多個線陣圖像傳感器，並且在所述主掃描方向上互相部分地重疊；以及 配置為根據所述多個光源的點亮位置檢測點亮角度的角度檢測單元，其中，從所述多個彩色線陣圖像傳感器輸出的所述圖像數據中在所述重疊讀取部分中的圖 像數據，根據所述檢測的點亮角度被結合。
13. 如權利要求12所述的圖像讀取設備，其特徵在於，執行結合所述彩色線陣圖像傳感器的每個顏色的圖像數據的結合處理、以及根據檢測 到的點亮角度按照角誤差的校正處理。
14. 如權利要求12或13所述的圖像讀取設備，其特徵在於， 檢測所述多個彩色線陣圖像傳感器各自的相對設置角度，並且根據所述檢測的相對設置角度，校正配置為將從所述光源發出的各個光會聚到所述重 疊讀取部分上的所述光學單元的位置和從所述彩色線陣圖像傳感器輸出的所述圖像數據 中的至少一個。
15. —種文件讀取設備，包括配置為光學地讀取文件圖像信息的文件讀取單元，其特 徵在於，所述文件讀取設備包括-如權利要求1到14中的任一項所述的作為所述文件讀取單元的圖像讀取設備。
16. —種包括文件讀取單元的圖像形成設備，根據由所述文件讀取單元讀取的文件信 息將圖像形成到記錄介質上，其特徵在於，所述圖像形成設備包括如權利要求15所述的作為所述文件讀取單元的文件讀取設備。
全文摘要
本發明揭示了圖像讀取設備、文件讀取設備和圖像形成設備，其中圖像讀取設備包括在重疊讀取部分中互相部分地重疊的多個線陣圖像傳感器，所述圖像讀取設備的特徵在於布置成面對所述重疊讀取部分的多個光源；順序地和獨立地點亮所述光源的光源點亮單元；光學單元，配置為將從所述光源發出的各個光會聚到所述重疊讀取部分上；和位置移位檢測單元，配置為根據所述重疊讀取部分的數據，檢測在所述重疊讀取部分中所述線陣圖像傳感器的讀取位置的位置移位。
文檔編號H04N1/03GK101505356SQ20091000709
公開日2009年8月12日 申請日期2009年2月3日 優先權日2008年2月4日
發明者佐藤信行, 吉丸明人, 小林正人, 櫻井靖夫, 櫻田裕一, 高橋寬 申請人:株式會社理光