CN1893512A - 图像读取设备 - Google Patents

Abstract

一种图像读取设备，其包括线性图像传感器和电缆。线性图像传感器被分成至少第一、第二和第三块。第一块与第二块相邻布置。每一个块读取原始文件上的图像并且生成图像信号。电缆包括分别与第一、第二和第三块相对应的至少第一、第二和第三信号线。每一个信号线传输由每一个块生成的图像信号。第三信号线被夹在第一信号线和第二信号线之间。

Description

图像读取设备

该申请要求2005年6月30日提出的日本专利申请第2005-191258号的优先权，因而其内容引进到本申请中作为参考。

技术领域

本发明涉及一种图像读取设备，其采用用于从原始文件中读取图像作为电子数据的具有一维光接收元件阵列的图像传感器。

背景技术

目前本领域熟知的图像读取设备和图像形成设备包括扫描仪、传真机、复印机和包括这些功能的组合的多功能设备。这些现有设备使用用于从原始文件中读取图像作为电子数据的具有一维光接收元件阵列的图像传感器。

在日本未核专利申请公开第2003-298813号中公开的一种这样的图像读取设备具有以线性阵列排列的多个传感器IC芯片并且具有多个内置光电探测器。在光被原始文件反射之后，光电探测器接收从光源照射的光，并且传感器IC芯片用于将电平与接收到的光的量相对应的图像信号作为串行模拟信号输出。

传感器IC芯片的个数被设定成3的自然数倍数，并且传感器IC芯片被分成该自然数倍数个块，每一个块都输出图像信号。这样，可以提供能够加快读取图像的处理并且能够减少在处理图像信号中采用的设备的成本的图像读取器。

上述图像读取器的实例构造如图8所示。这里，传感器IC芯片被分成3个块B1-B3，每一个都具有相应的电缆或布线图形C1-C3，用于将各块连接到连接器18。连接器18经由柔性扁平电缆39被连接到诸如门阵列33等外部电路。相应地，从传感器IC芯片的块B1-B3输出的图像信号经由连接器18和柔性扁平电缆39被传送到门阵列33。

通过如图8所示的构造，容纳这些用于读取图像的传感器IC芯片的读取单元13在指定的扫描方向上移动，这需要柔性扁平电缆39的长度超过一米，以便不会限制读取单元13的移动范围。结果，当通过传感器IC芯片的块B1和B2从具有A4尺寸宽度的纸读取和复制图像时，杂散电容、寄生电容、接地的公共阻抗和其他效应会导致相邻布线图形C1和C2之间发生串扰。由于串扰是无益的信号泄漏，因此如图8中的实线所示的由原稿块B2读取的图像数据从布线图形C2泄漏到布线图形C1，并且被叠加在布线图形C1的复制结果上，如图8中的虚线所示，就如图像是由块B1读取的一样。

在另一种方法中，用屏蔽线覆盖柔性扁平电缆39。不过，该屏蔽线增加了柔性扁平电缆39的重量并且不具有柔性，从而阻碍了柔性扁平电缆39在读取单元13的可移动范围中的移动。而且，这种屏蔽线较贵，因此增加了图像读取设备的成本。

发明内容

考虑到以上问题，本发明的目的是提供一种图像读取设备，其能够减少在图像读取操作期间的串扰效应。

为了实现以上和其他目的，本发明提供一种包括线性图像传感器和电缆的图像读取设备。线性图像传感器被分成至少第一、第二和第三块。第一块与第二块相邻布置。每一个块都读取原始文件上的图像并且生成图像信号。电缆包括分别与第一、第二和第三块相对应的至少第一、第二和第三信号线。每一信号线传输由每一个块生成的图像信号。第三信号线被夹在第一信号线和第二信号线之间。

附图说明

下面结合附图来进行讲述，将使本发明的特征和优势、以及其他目的更加清楚，其中：

图1为根据本发明的优选实施例的多功能设备的透视图；

图2为图1中的多功能设备的截面图；

图3为框图，示出了用于多功能设备的控制结构；

图4为线性图像传感器的透视图；

图5为电路图，示出了线性图像传感器的详细结构；

图6为框图，示出了自线性图像传感器开始的信号流；

图7为讲解图，图示了根据本发明的图像读取设备的结构；并且

图8为讲解图，图示了现有图像读取设备的结构。

具体实施方式

接下来，通过具有扫描功能和传真功能的多功能设备的例子来讲述根据本发明的图像读取设备的优选实施例。不过，本发明的图像读取设备不限于这里讲述的多功能设备，而是也可以应用于扫描仪、传真机、复印机和打印机等。

图1和图2分别为根据本发明的优选实施例的多功能设备1的透视图和截面图。多功能设备1包括自动送纸器(ADF)扫描机构和平台扫描机构。

ADF扫描机构包括：原稿加载托盘3，用于支撑要扫描的原始文件；原稿导向器5，用于对从原稿加载托盘3馈送的原稿进行导向；馈送辊7，用于沿着原稿导向器5馈送在原稿加载托盘3中加载的原始文件的纸张；原稿排纸托盘9，用于在文件被扫描之后接收由馈送辊7馈送的原始文件；接触玻璃11，其置于原始文件传送路径上的馈送辊7之下；以及读取单元13，其具有光源15，光源15被布置在用于从原始文件扫描图像的接触玻璃11之下。

平台扫描机构包括：玻璃平台原稿支撑表面19，用于支撑原始文件；压板17，用于将文件压向原稿支撑表面19；以及上面讲述的读取单元13和光源15。

当使用图2(A)中所示的ADF扫描机构来扫描原稿时，在原稿加载托盘3上加载原稿A。当给出指令开始扫描时，馈送辊7开始旋转并且馈送原稿A，以便原稿A通过接触玻璃11。此时，位于接触玻璃11之下的读取单元13通过接触玻璃11从原稿A读取图像。

当使用图2(B)中所示的平台扫描机构来扫描原稿时，在原稿支撑表面19的顶上放置原稿B，并且压板17降低到原稿B上，以便将原稿B压向原稿支撑表面19。当给出指令开始扫描时，读取单元13在由图2(B)中的箭头所指示的方向上与光源15一起移动的同时，开始扫描原始文件B。

图3为框图，示出了位于多功能设备1的主体内部的主电路板28。如图3所示，主电路板28包括CPU 30、RAM 31、ROM 32、门阵列33、网络控制单元(NCU)34、调制解调器35、EEPROM 36、编码解码器(codec)37和直接存储访问控制器(DMAC)38。

CPU 30、RAM 31、ROM 32、门阵列33、NCU 34、调制解调器35、EEPROM 36、编码解码器37和DMAC 38都经由总线26相互连接。总线26包括地址总线、数据总线和控制信号线。门阵列33也被连接到上述的读取单元13、存储单元22、控制面板23、显示单元24和外部连接器25。NCU 34被连接到电话线27。

CPU 30控制多功能设备1的全部操作。被连接到电话线27的NCU34执行用于与电话线连接和断开连接的网络控制操作等。RAM 31用作行缓冲存储器，其作为CPU 30的工作区域和显示(develop)扫描图像的区域。调制解调器35对传真数据等进行调制和解调。ROM 32存储诸如由CPU 30执行的程序和各种设置等数据。EEPROM 36存储各种标志和设置等。门阵列33起到诸如CPU 30和读取单元13等各种组件之间的输入/输出接口的作用。编码解码器37对传真数据进行编码和解码。DMAC 38主要从RAM 31读取数据并且将数据写到RAM 31。

存储单元22是用于将图像记录在记录纸上的激光打印机等。控制面板23包括用户按压以便将相应的操作信号传输到CPU 30的各种按钮。显示单元24包括液晶显示器(LCD)等，用于显示多功能设备1的操作状态和其他信息。外部连接器25的作用是将诸如个人计算机等外部设备连接到多功能设备1。

读取单元13包括具有多个传感器IC芯片2的线性图像传感器21(见图4)和上述的光源15。读取单元13的作用是从原稿和其他输入纸张中读取图像。光源15包括光源15R、15G和15B，用于发射红、绿和蓝各色光。光源15R、15G和15B贴装于基板14(见图4)的表面上并且在主扫描方向(与图2中的各图的表面垂直的方向)上以固定间隔成一行排列。从每一个光源发射出的光在被扫描的原始文件的表面上被反射并且被传感器IC芯片2中的光接收元件20接收。

接下来，参照图4和5来详细讲述线性图像传感器21。如图5所示，每一个传感器IC芯片2包括指定个数(例如1,728)的光电晶体管PT1-PTn、场效应管FET1-FETn和移位寄存器29。每一个光电晶体管PT1-PTn都是由光接收元件20构成。在接收到光时，光电晶体管PT1-PTn存储与接收到的光的量相对应的电荷。当随后要讲述的启动脉冲SP被输入到传感器IC芯片2中时，移位寄存器29根据随后要讲述的输入时钟信号CLK在固定方向上依次导通场效应管FET1-FETn。结果，在光电晶体管PT1-PTn中存储的电荷以固定顺序被释放。传感器IC芯片2自身的基本电路结构与现有传感器IC芯片是相同的。

多个传感器IC芯片2在基板14的表面上贴装成一行，该行在与光接收元件20的行相同的方向上延伸。根据优选实施例的多功能设备1用于支持A3尺寸文件的读取。

如图4所示，6个传感器IC芯片2(2a-2f)被分成每块为2个传感器IC芯片2的单元块，依次从行的一端到另一端总共为3块B1(IC芯片2a和2b)、B2(IC芯片2c和2d)和B3(IC芯片2e和2f)。布线图形C1-C3形成于基板14的表面上，如图7所示。每一个布线图形的一端通向置于基板14的边沿上的连接器18。连接到连接器18的柔性扁平电缆39能够将电源从基板14外部的电源设备供应给传感器IC芯片2，并且能够与传感器IC芯片2进行各种信号的输入和输出。柔性扁平电缆39的另一端连接到主电路板28，并且柔性扁平电缆39具有足够的长度以在其移动范围之内跟随读取单元13。布线图形C1-C3形成于基板14上，其位置或形状能够防止它们之间发生串扰。

本领域内已知柔性扁平电缆39为细带状电缆，其具有相互平行排列的并且覆盖有例如聚酯胶带的多个板状导体。

块的个数和每单元块具有的传感器IC芯片的个数并没有作特别限定，并且其设置取决于多功能设备1能够读取的纸张尺寸和多功能设备1的读取分辨率。

在三个块B1-B3中，两个块B1和B2用于读取A4尺寸原稿，而所有的块B1-B3用于读取A3尺寸的文件。

如图7所示，布线图形C1-C3的排列使得布线图形C3在布线图形C1和C2之间通过，以便防止在相邻的块B1和B2之间，也就是布线图形C1和C2之间发生串扰。换句话说，布线图形C1-C3的布置使得布线图形C1和C2与柔性扁平电缆39的连接点彼此不相邻。可选情况下，柔性扁平电缆39可以直接附接于基板14，而不通过连接器18。

如图6所示，门阵列33包括：控制图像传感器(CIS)控制块43，用于在CPU 30的总体控制下将启动脉冲SP、时钟信号CLK等供应给线性图像传感器21；模拟前端(AFE)电路，其由采样保持(S/H)电路40、多路复用器41和模拟/数字(A/D)转换器42构成；AFE控制块44，用于将各种控制信号传输给AFE电路；以及存储器控制块45，用于对从A/D转换器42输出的数字信号进行采样，并且根据这些信号依次将数据写到位于RAM 31中的图像存储器中的指定区域。CIS控制块43中的控制图像传感器(CIS)为线性图像传感器21的另一名称。

AFE控制块44的作用是将时钟信号S/H CLK传输到S/H电路40，用于设置取样/保持时序；将选择信号SEL1和SEL2传输给多路复用器41，用于选择沿着通道CH1-CH3从线性图像传感器21输出的信号中的哪个信号被输入到A/D转换器42中；并且将时钟信号A/D CLK传输到A/D转换器42，用于设置模拟/数字转换的时序。

启动脉冲SP被分开并且被输入到位于三个块B1-B3中的左侧的3个传感器IC芯片2a、2c和2e。例如，如图5所示，串行输出信号SO从左侧传感器IC芯片2a上的引脚P4被输出到块B1的右侧传感器IC芯片2b。该串行输出信号SO被作为启动脉冲SP输入，以开始驱动传感器IC芯片2b。其他的块B2和B3中的传感器IC芯片2的构造是类似的。在驱动位于各块B1-B3中的左侧的传感器IC芯片2a、2c和2e之后，然后驱动右侧的传感器IC芯片2b、2d和2f。从门阵列33发送来的时钟信号CLK被分开并且被输入到6个传感器IC芯片2a-2f。

当用户操作控制面板23以开始读取原稿的处理时，从门阵列33输出的启动脉冲SP被输入到引脚P1，此时移位寄存器29根据输入到引脚P2的时钟信号CLK在固定方向上依次导通多个场效应管FET1-FETn。结果，存储在光电晶体管PT1-PTn中的电荷以固定顺序排放。电荷由放大器Op进行放大并且作为串行图像信号AO从引脚P3输出。图像信号AO为模拟信号。传感器IC芯片2还包括引脚P4，当已经输出了来自光电晶体管PTn的最终图像信号时，用于输出串行输出信号SO。此外，传感器IC芯片2包括：引脚P5，用于提供电压VDD，作为操作传感器IC芯片2中的组件所需的功率；以及连接到地电压GND的引脚P6。

例如当启动脉冲SP被输入到块B1中的传感器IC芯片2a的引脚P1时，图像信号AO根据时钟信号CLK被从引脚P3输出到通道CH1上。在通过时钟信号CLK导通FETn之后，也就是在传感器IC芯片2a已经输出图像信号AO之后，串行输出信号SO被输出并且被作为启动脉冲SP输入到传感器IC芯片2b。来自传感器IC芯片2b的图像信号还被输出到通道CH1上。

如图6所示，从线性图像传感器21的各个块B1-B3的通道CH1-CH3输出的每一个模拟读取信号，经由柔性扁平电缆39被发送到门阵列33中的AFE电路，并且被临时保持在S/H电路40中，直到每一个信号已经被稳定在预定的输出电平为止。接着，模拟的读取信号根据来自AFE控制块44的指令被转换为数字信号。

多路复用器41具有三个输入411、412和413，分别用于接收通道CH1、CH2和CH3上的信号。不过，由于通道CH1、CH2和CH3在柔性扁平电缆39上是以CH1、CH2和CH3的顺序排列的，因此输入412和413不能接收到分别来自通道CH2和CH3的信号。在本实施例中，布线的结构能够使来自通道CH2和CH3的信号在从S/H电路40输出之后分别输入到输入412和413中。这样，例如当选择信号SEL1和SEL2被输入到多路复用器41以便按照所述的顺序来接通输入411、412和413时，图像信号将按照CH1、CH2和CH3的顺序被输入到A/D转换器42。因此，该结构防止读取的图像数据被错误地存储在图像存储器中，或者防止图像数据被错误地输出。

作为上述方法的可替代方法，输入411、412和413可以分别接收来自通道CH1、CH3和CH2的信号。在这种情况下，选择信号SEL1和SEL2被输入到多路复用器41，以便按照411(CH1)、413(CH2)和412(CH3)的顺序来接通输入411、412和413。这样，图像信号可以通过A/D转换器42被转换成数字数据，并且按照正确的顺序被存储在图像存储器中。

因此，通过为相邻块分配信号线使得它们在柔性扁平电缆39中互不相邻，实现了能够减少串扰效应的多功能设备1。

多功能设备1还可以消除对屏蔽线的需要，其中屏蔽线增加了重量并限制了柔性扁平电缆39的移动，并且还增加了多功能设备1的成本。

例如当块B1和B2用于读取A4尺寸的图像时，布线图形C1和C2在柔性扁平电缆39中互不相邻。因此，多功能设备1能够防止串扰的发生。

如果用线性图像传感器读取的模拟信号在被输出到柔性扁平电缆之前被转换成数字信号，则如果发生串扰时可以消除串扰效应。不过，这种结构要求A/D转换器被布置在线性图像传感器附近，结果导致在线性图像传感器周围具有更加复杂的电路结构，并且增加了线性图像传感器所在部件的尺寸和重量。此外，由于A/D转换器经常被包括在图像读取设备的控制器中，在线性图像传感器附近提供其它这种电路会导致产品成本的增加。

不过，在多功能设备1中，线性图像传感器21可以将模拟图像信号发送给多功能设备1的控制器而不会发生串扰。因此，不需要在线性图像传感器21的附近提供A/D转换器42，从而避免了产品成本的增加。

尽管大规模多功能设备需要更加容易发生串扰的更长柔性扁平电缆，但是无论电缆的长度如何，多功能设备1都可以减少串扰的发生。

尽管已经参考具体实施例对本发明进行了讲述，但是对于本领域技术人员显然，在不偏离本发明的精神的情况下可以对其进行修订和更改，其中权利要求限定了本发明的范围。

Claims (9)

1.一种图像读取设备，包括：

线性图像传感器，其被分成至少第一、第二和第三块，第一块与第二块相邻布置，每一个块都读取原始文件上的图像并且生成图像信号；以及

电缆，其包括分别与第一、第二和第三块相对应的至少第一、第二和第三信号线，每一个信号线传输由每一个块生成的图像信号，

其中，第三信号线夹在第一信号线和第二信号线之间。

2.如权利要求1所述的图像读取设备，进一步包括A/D转换器，将每一个信号线传输的图像信号转换成数字信号，

其中的图像信号是模拟的形式。

3.如权利要求2所述的图像读取设备，进一步包括输出单元，其以预定的顺序将由第一、第二和第三信号线传输的图像信号输出到A/D转换器。

4.如权利要求3所述的图像读取设备，进一步包括控制器，其控制输出单元，

其中输出单元包括多路复用器，其选择要输出到A/D转换器的图像信号，

其中控制器控制多路复用器，以便以预先选择的顺序将由第一、第二和第三信号线传输的图像信号输出到A/D转换器。

5.如权利要求1所述的图像读取设备，进一步包括基板，其上贴装有线性图像传感器，该基板包括与电缆连接的电缆连接部件，在基板上形成有第一、第二和第三布线图形，第一布线图形将当电缆连接到电缆连接部件时由第一块生成的图像信号发送到第一信号线，第二布线图形将当电缆连接到电缆连接部件时由第二块生成的图像信号发送到第二信号线，第三布线图形将当电缆连接到电缆连接部件时由第三块生成的图像信号发送到第三信号线，

其中第三布线图形的至少一部分被夹在第一布线图形和第二布线图形之间。

6.如权利要求1所述的图像读取设备，其中第一、第二和第三信号线以并列的方式固定地排列。

7.如权利要求6所述的图像读取设备，其中电缆是扁平的。

8.如权利要求1所述的图像读取设备，其中电缆是柔性的。

9.如权利要求1所述的图像读取设备，其中第一、第二和第三块按照指定的顺序布置，

其中第一、第二和第三块对应于A3尺寸的原始文件的宽度，而第一和第二块对应于A4尺寸的原始文件的宽度。

Images