CN103581490B

CN103581490B - 图像读取装置和图像形成装置

Info

Publication number: CN103581490B
Application number: CN201310319423.5A
Authority: CN
Inventors: 高桥政义
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: EP2690854A3; EP2690854A2; US20140029068A1; JP5690783B2; EP2690854B1; JP2014027545A; US8854704B2; CN103581490A

Abstract

本发明提供图像读取装置和图像形成装置。所述图像读取装置包括光源部、图像传感器、衰减部、模拟处理部以及A/D转换部。衰减部将第1模拟信号利用两个电阻器进行分压来生成第2模拟信号。模拟处理部将第2模拟信号以规定的放大率进行放大来生成第3模拟信号。A/D转换部将第3模拟信号转换为数字信号。衰减部的分压比是能够输入到模拟处理部的信号的振幅的最大值相对于有可能从图像传感器输出的信号的振幅的最大值的比值以下。由此，能够以简单的结构来限制输入到设置于图像传感器的后级的模拟处理部中的模拟信号的电压水平。

Description

图像读取装置和图像形成装置

技术领域

本发明涉及一种图像读取装置以及具备该图像读取装置的图像形成装置，特别是涉及一种限制从图像传感器输出的模拟信号的电压水平的技术。

背景技术

以往，在图像读取装置中，进行生成与读取位置相对应的原稿的图像数据的读取处理。在该读取处理中，例如图7所示，光源使光束(图中的虚线)照射到载置于接触玻璃上的原稿面，并使之反射。反射光(图中的实线)的一部分经由反射镜和聚光透镜引导至CCD等的图像传感器。图像传感器将接收到的光的强度转换为以电压来表示的模拟信号。图像读取装置一边使光源向副扫描方向移动、或者通过ADF(Auto Document Feeder：自动供纸装置)将原稿向副扫描方向输送，一边执行所述的一系列读取处理。由此，图像读取装置形成与原稿整体对应的图像数据，完成原稿的读取。

但是，例如图8所示，在将如贵金属类、信用卡等那样有光泽的立体物作为原稿读取的情况下，有时由于有光泽的读取面局部弯曲等而从光源照射的光在原稿面上进行正反射(镜面反射)，正反射光入射到图像传感器。该正反射光的强度有时达到通常的平面原稿的反射光的数倍。由此，从图像传感器输出的模拟信号的电压水平有时达到通常时的数倍。

在图像传感器的后级，设置有AFE(Analog-Front-End：模拟前端)电路。AFE电路将从图像传感器输出的模拟信号按像素进行采样并放大。AFE电路的输入的动态范围随着近年来的电路系统的电源电压降低而变小。因此，可能发生如下问题：如果与正反射光相对应的电压水平高的模拟信号入射到AFE电路，则AFE电路进行误操作，读取的图像中产生缺陷。

为了解决上述问题，已建议在图像传感器与AFE电路之间设置钳位电路和限幅电路。钳位电路将从图像传感器输出的图像信号的黑水平(上限值)设定成不超过AFE电路的输入黑水平的极限值的水平。限幅电路将从钳位电路输出的设定黑水平后的图像信号的水平限制在不超过AFE电路的输入白水平的极限值(下限值)的水平。由此，在该技术中，能够将输入到AFE电路的信号的水平限制在AFE电路的输入的动态范围内。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种图像读取装置以及图像形成装置，该图像读取装置能够以简单的结构来限制输入到设置于图像传感器的后级的模拟处理部中的模拟信号的电压水平。

本发明所涉及的图像读取装置包括光源部、图像传感器、衰减部、模拟处理部以及A/D转换部。光源部向原稿照射光。图像传感器，接收来自被所述光源部照射光的原稿的反射光，输出以电压来表示所述反射光的强度的第1模拟信号。衰减部具备所述第1模拟信号输入的输入部、一端连接于所述输入部的第1电阻器以及一端连接于所述第1电阻器的另一端的第2电阻器，其中该第2电阻器的另一端接地。衰减部利用所述第1电阻器和所述第2电阻器将所述第1模拟信号以规定的分压比进行分压，从而生成第2模拟信号。模拟处理部将所述第2模拟信号以规定的放大率进行放大来生成第3模拟信号。A/D转换部将所述第3模拟信号转换为数字信号。所述分压比小于或等于能够输入到所述模拟处理部的模拟信号的振幅的最大值相对于从所述光源部照射的光在所述原稿上正反射时从所述图像传感器输出的所述第1模拟信号的振幅的最大值之比值。

本发明所涉及的图像形成装置包括：上述图像读取装置；以及利用从所述A/D转换部输出的数字信号进行图像形成的图像形成部。

根据本发明的上述结构，能够以简单的结构来限制输入到设置于图像传感器的后级的模拟处理部中的模拟信号的电压水平。

附图说明

图1是本发明的图像形成装置的一实施方式所涉及的数码复合机的概要结构图。

图2是原稿供纸部和图像读取装置的概要结构图。

图3是表示图像读取装置的电气结构的框图。

图4是与CCD的工作有关的信号的信号波形图。

图5是分压电路的概要结构图。

图6中(A)是表示从CCD输出的模拟信号的信号波形和从分压电路输出的模拟信号的信号波形的说明图。图6中(B)是表示从电容器输出的模拟信号的信号波形的说明图。

图7是表示原稿读取工作的一例的说明图。

图8是表示在读取原稿时正反射光入射到图像传感器的情形的一例的说明图。

具体实施方式

下面基于附图来说明本发明所涉及的实施方式。图1是本发明的图像形成装置的一实施方式所涉及的数码复合机的概要结构图。

数码复合机1兼具复印功能、打印功能、扫描功能以及传真功能等的多个功能。如图1所示，数码复合机1具备：主体部2、设置于主体部2的左方的堆纸盘3、用于让用户输入各种操作指令等的操作部36、设置于主体部2的上部的图像读取装置4以及设置于图像读取装置4的上方的原稿供纸部5。

主体部2具备多个供纸盒23、从供纸盒23逐张抽出记录纸并向图像形成部25输送的供纸辊24以及在从供纸盒23输送来的记录纸上形成图像的图像形成部25。

图像形成部25具备光学单元27、显影部28、转印部29、定影装置32以及输送辊对34、35。光学单元27基于由后述的图像读取装置4获取的图像数据输出激光等，使感光鼓26曝光。显影部28在感光鼓26上形成调色剂像。转印部29将感光鼓26上的调色剂像转印到记录纸上。定影装置32包括对转印有调色剂像的记录纸进行加热来使调色剂像定影在记录纸上的一对辊30及31。输送辊对34、35设置于图像形成部25内的纸输送路中，将记录纸输送至堆纸盘3或排出盘33。

操作部36具备用于让用户输入数码复合机1所具备的各种功能的执行指示的启动键361、用于输入打印份数等的数字键362以及显示各种信息的显示部363，该显示部363例如为具有触摸面板功能的液晶显示器等。并且，操作部36还具备使设定内容等进行复位的复位键364、用于使执行中的打印(图像形成)工作停止的停止键365、用于切换复印功能、打印功能、扫描功能以及传真功能的功能切换键366。

图2是原稿供纸部5和图像读取装置4的概要结构图。如图2所示，原稿供纸部5具备原稿盘51、供纸辊52、输送鼓53、排纸辊54以及排纸盘55，从而构成ADF(Auto DocumentFeeder：自动供纸装置)。也就是说，供纸辊52将载置于原稿盘51上的原稿逐张取出并向输送鼓53输送。排纸辊54向排纸盘55排出经过输送鼓53的原稿。

图像读取装置4以光学方式获取原稿的图像并输出图像信号。例如图2所示，图像读取装置4具备接触玻璃411、光源(光源部)42、第1镜431、第2镜432、第3镜433、第1支架46、第2支架47、聚光透镜48、CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)(图像传感器)49。

接触玻璃411是载置读取对象的原稿的部位。光源42和第1镜431被支承于第1支架46。第2镜432和第3镜433被支承于第2支架47。

图像读取装置4能够通过如下的两种模式(方法)读取原稿：读取载置于接触玻璃411上的原稿的平板台面(flat bed)读取模式；以及通过原稿供纸部5输送原稿并在输送过程中读取原稿的ADF读取模式。

在平板台面读取模式下，光源42向载置于接触玻璃411上的原稿中的在读取对象的主扫描方向上延伸的一线(读取对象线)照射光。来自读取对象线的反射光被第1镜431、第2镜432、第3镜433反射并入射到聚光透镜48。入射到聚光透镜48的光被聚光而向CCD 49出射。CCD 49对接收到的光进行光电转换。

CCD 49是一维图像传感器。CCD 49将原稿中所述一线的图像同时处理，输出以电压来表示接收到的光的强度的模拟信号。由此，在平板台面读取模式下完成对于原稿中一线的图像的读取。然后，图像读取装置4使第1支架46和第2支架47向与原稿的主扫描方向(垂直于图2的纸面的方向)正交的方向(副扫描方向、箭头Y方向)移动，进行对于原稿中下一线的图像的读取。

另一方面，在ADF读取模式下，供纸辊52逐张取出载置于原稿盘51上的原稿。然后，在原稿经过设置于输送鼓53与排纸盘55之间的输送路径中的、读取窗410与导向板59之间的间隙部时，光源42通过读取窗410向原稿的读取对象线照射光。来自读取对象线的反射光被第1镜431、第2镜432、第3镜433反射而入射到聚光透镜48。入射到聚光透镜48的光被聚光而向CCD 49出射。CCD 49对接收到的光进行光电转换。由此，在ADF读取模式下完成对于原稿中一线的图像的读取。然后，当原稿供纸部5将原稿向副扫描方向输送时，图像读取装置4读取对于原稿中下一线的图像。

接着，说明图像读取装置4的电气结构。图3是表示图像读取装置4的电气结构的框图。

如图3所示，图像读取装置4具备光源42、聚光透镜48、CCD 49、控制部6、存储部7、同步信号生成电路90、分压电路(衰减部)91、电容器92、AFE电路(模拟处理部)93、A/D转换电路(A/D转换部)94、阴影校正电路(shading correction circuit)95以及图像处理电路96。以下，对于附加有与图1和图2相同的附图标记的部分，除非需要特别记载的情况之外就省略说明。

控制部6例如具备执行规定的运算处理的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、存储有规定的控制程序的ROM(Read Only Memory：只读存储器)和暂时存储数据的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储器、以及它们的外围电路等。

控制部6通过由CPU执行存储在ROM等中的控制程序来执行各种处理，从而控制数码复合机1整体的工作。控制部6被构成为执行多个功能的处理部。特别是，控制部6作为执行与图像读取装置4有关的功能的处理部，构成摄像控制部61、光源控制部62以及驱动控制部63。

摄像控制部61控制CCD 49、AFE电路93、A/D转换电路94以及阴影校正电路95等摄像系统电路的工作。摄像控制部61将后述的各种时机信号的送出指示输送至同步信号生成电路90。

光源控制部62控制由光源42进行的光的照射/不照射。另外，光源控制部62控制从光源42照射的光的光量。

在平板台面读取模式时，驱动控制部63为了使第1支架46和第2支架47向副扫描方向移动，而控制第1支架46和第2支架47的驱动马达(图中省略)。另外，驱动控制部63在ADF读取模式时控制由原稿供纸部5进行的原稿输送工作。

存储部7是利用EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read OnlyMemory：电可擦可编程只读存储器)等非易失性存储元件来构成的。在存储部7中存储有用于控制的各种设定值，例如，阴影校正电路95进行阴影校正所需的各种校正值等。

同步信号生成电路90生成并输出摄像系统电路的一系列工作的时机控制所需的时机信号，例如，用于使CCD 49和AFE电路93工作的周期信号、用于使A/D转换电路94工作的A/D时钟信号ADC等。用于使CCD 49和AFE电路93工作的周期信号中包含时钟信号CLK、复位信号RS以及钳位信号CLP。

CCD 49接收来自原稿的反射光并进行光电转换，输出以电压来表示光的强度的模拟信号(第1模拟信号)A1。

图4是与CCD 49的工作有关的信号的信号波形图。如图4所示，当从同步信号生成电路90输入的时钟信号CLK和复位信号RS成为高水平时，CCD 49开始放出所蓄积的电荷。由此，从CCD 49输出的模拟信号A1的电压水平上升。接着，当复位信号RS成为低水平而钳位信号CLP成为高水平时，模拟信号A1的电压水平维持在大致固定的钳位水平。

然后，当钳位信号CLP成为低水平时模拟信号A1降低。模拟信号A1降低的最低点与钳位水平之差表示1个像素的浓度。接着，当时钟信号CLK和复位信号RS再次成为高水平时，CCD 49开始放出下一个像素的蓄积电荷，反复进行与上述同样的工作。

返回到图3，分压电路91将从CCD 49输出的模拟信号A1以规定的分压比进行分压，从而生成模拟信号(第2模拟信号)A2。对于分压电路91的详细内容将在后面叙述。

电容器92通过阻隔(cutting off)从分压电路91输出的模拟信号A2所包含的直流电压成分，来生成模拟信号(第4模拟信号)A3。

AFE电路93与从同步信号生成电路90输出的各种时机信号同步地将从电容器92输出的模拟信号A3按像素进行采样/保持。AFE电路93将按像素采样/保持的模拟信号以规定的放大率进行放大，来生成模拟信号(第3模拟信号)A4。其中，基于试验运行等的实验值来预先设定放大率，以便使模拟信号A4的电压成为后级的A/D转换电路94将模拟信号转换为数字信号所需的电压值。

A/D转换电路94一边与从同步信号生成电路90输出的A/D时钟信号ADC同步，一边将从AFE电路93输出的模拟信号A4按像素转换为数字信号D1。

阴影校正电路95基于预先存储在存储部7中的光源42的定向特性以及CCD 49的每个像素的灵敏度偏差等的校正值来对由A/D转换电路94转换的数字信号D1所表示的图像数据进行阴影校正。阴影校正电路95将阴影校正后的图像数据D2输出到控制部6和图像处理电路96。

图像处理电路96对阴影校正后的图像数据D2进行MTF(Modulation TransferFunction：调制传递函数)校正、边缘增强、变倍、二值化等图像处理。图像处理电路96将进行了图像处理后的图像数据D3输出到图像形成部25。

接着，详细说明分压电路91。图5是分压电路91的概要结构图。如图5所示，分压电路91被设置在与设置有电容器92和AFE电路93的电路基板(基板)B同一张基板上。

分压电路91具备输入端子(输入部)T1、电阻器(第1电阻器)R1以及电阻器(第2电阻器)R2。从CCD 49输出的模拟信号A1输入到输入端子T1。电阻器R1的一端连接于输入端子T1。电阻器R1的另一端连接于电阻器R2的一端。电阻器R2的另一端接地。此外，分压电路91也可以具备连接于电路基板B的输入端子T0的布线图案来作为输入部，以代替输入端子T1。

分压电路91以根据电阻器R1的电阻值r1和电阻器R2的电阻值r2决定的规定的分压比DR对从CCD 49输出的模拟信号A1进行分压。分压电路91将该分压后的模拟信号A2输出到电容器92。其中，用以下的式(1)表示分压比DR。

DR＝r2/(r1+r2) (1)

具体地说，利用从CCD 49输出的模拟信号A1的振幅的最大值AM1和能够输入到AFE电路93的模拟信号的振幅的最大值AM2，以满足以下的式(2)的方式预先设定分压比DR。

DR≤AM2/AM1 (2)

从CCD 49输出的模拟信号A1的振幅的最大值AM1例如是按照CCD 49的规格设定的输出电压范围的最大值。能够输入到AFE电路93的模拟信号的振幅的最大值AM2例如是按照AFE电路93的规格设定的输入振幅范围的最大值。

也就是说，分压电路91是具备满足以下式(3)的、具有电阻值r1的电阻器R1和具有电阻值r2的电阻器R2来构成的。

r2/(r1+r2)≤AM2/AM1 (3)

图6中(A)是表示从CCD 49输出的模拟信号A1的信号波形W1和从分压电路91输出的模拟信号A2的信号波形W2的说明图。图6中(B)是表示从电容器92输出的模拟信号A3的信号波形W3、W4的说明图。

如图6中(A)所示，分压电路91当被输入以信号波形W1表示的模拟信号A1时，以所述式(1)表示的规定的分压比DR对模拟信号A1进行分压，从而将以信号波形W2表示的模拟信号A2输出到电容器92。也就是说，分压电路91以让用信号波形W2表示的模拟信号A2的振幅不超过能够输入到AFE电路93的模拟信号的振幅的最大值AM2的方式对模拟信号A1进行分压。电容器92阻隔所输入的模拟信号A2的直流电压成分，如图6中(B)所示，将以信号波形W3表示的模拟信号A3输入到AFE电路93。通过这样，以信号波形W3表示的、振幅不超过能够输入到AFE电路93的模拟信号的振幅的最大值AM2的模拟信号A3输入到AFE电路93。

与此相对，例如假设不设置分压电路91而将从CCD 49输出的模拟信号A1输入到电容器92的情况。在该情况下，如图6中(B)所示，电容器92阻隔所输入的模拟信号A2的直流电压成分，将以信号波形W4表示的模拟信号A3输出到AFE电路93。也就是说，振幅超过能够输入到AFE电路93的模拟信号的振幅的最大值AM2的模拟信号A3输入到AFE电路93。由此，可能导致AFE电路93的误操作。

为了解决上述问题，可以考虑利用背景技术中建议的技术在CCD49与AFE电路93之间设置钳位电路和限幅电路。但是，在上述技术中，钳位电路是具备开关、基准电压源、晶体管以及电阻而构成的。限幅电路是具备基准电压源、三个二极管、晶体管、电阻以及电容器而构成的。也就是说，采用上述技术，在CCD49与AFE电路93之间必须设置具备大量电路元件的复杂结构的电路。

如果采用这种技术，则会出现以简单的结构来限制输入到设置于CCD49的后级的AFE电路93中的模拟信号的电压水平的要求。

在上述实施方式中，通过分压电路91生成将从CCD 49输出的模拟信号A1以规定的分压比DR进行分压所得的模拟信号A2。该分压比DR是能够输入到AFE电路93的模拟信号的振幅的最大值AM2相对于有可能从CCD 49输出的模拟信号A1的振幅的最大值AM1之比值以下。因而，从分压电路91输出的模拟信号A2的振幅的最大值被限制在能够输入到AFE电路93的模拟信号的振幅的最大值AM2以下。由此，通过电容器92阻隔了直流电压成分的模拟信号A3的振幅的最大值也被限制在能够输入到AFE电路93的模拟信号的振幅的最大值AM2以下。

也就是说，在上述实施方式中，能够通过由两个电阻器R1、R2构成的简单的结构来限制输入到CCD 49的后级的AFE电路93中的模拟信号的电压水平。

另外，在上述实施方式中，分压电路91、电容器92和AFE电路93被设置在同一张电路基板B上。因此，与将分压电路91、电容器92和AFE电路93分别设置在不同的电路基板上的情况相比，能够以使分压电路91到AFE电路93的距离相近的方式配置分压电路91、电容器92和AFE电路93。由此，能够相对降低叠加在模拟信号A2和模拟信号A3中的噪声。

此外，在上述实施方式中，以数码复合机1为例说明了本发明所涉及的图像形成装置。本发明还能够应用于复印机、扫描装置以及传真装置等。另外，图1至图8所示的结构等只不过是本发明所涉及的实施方式的例子，其旨不在于将本发明限定于上述实施方式。

例如，也可以将分压电路91设置在与电容器92及AFE电路93不同的电路基板上。另外，也可以不设置电容器92而简化结构。

根据以上说明的本发明，能够以简单的结构来限制输入到设置于图像传感器的后级的模拟处理部中的模拟信号的电压水平。

Claims

1.一种图像读取装置，其特征在于包括：

光源部，向原稿照射光；

图像传感器，接收被所述光源部照射光的原稿所反射的反射光，输出以电压来表示所述反射光的强度的第1模拟信号；

衰减部，具备所述第1模拟信号输入的输入部、一端连接于所述输入部的第1电阻器以及一端连接于所述第1电阻器的另一端的第2电阻器，其中该第2电阻器的另一端接地，该衰减部利用所述第1电阻器和所述第2电阻器将所述第1模拟信号以规定的分压比进行分压，从而生成第2模拟信号；

模拟处理部，将所述第2模拟信号以规定的放大率进行放大，从而生成第3模拟信号；以及

A/D转换部，将所述第3模拟信号转换为数字信号，其中，

所述分压比小于或等于能够输入到所述模拟处理部的模拟信号的振幅的最大值相对于从所述光源部照射的光在所述原稿上正反射时从所述图像传感器输出的所述第1模拟信号的振幅的最大值之比值。

2.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于还包括电容器，该电容器阻隔所述第2模拟信号所包含的直流电压成分从而生成第4模拟信号，并且将该第4模拟信号作为所述第2模拟信号输出到所述模拟处理部。

3.根据权利要求1所述的图像读取装置，其特征在于还包括：

一个或多个基板，其中，

所述衰减部与所述模拟处理部设置在所述一个或多个基板中的同一个基板上。

4.一种图像形成装置，其特征在于包括：

根据权利要求1至3中任一项所述的图像读取装置；以及

利用从所述A/D转换部输出的数字信号进行图像形成的图像形成部。