JP2006101448A - 画像読取装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 画像読取装置における制御処理能力の低下を防止すると共に,シェーディング補正の実行主体となる主制御部における配線数及びその接続端子数を省減することにより回路構成の簡素化を図ること。
【解決手段】 キャリッジモータ120(シェーディング時駆動手段)にキャリッジ110(反射光導光手段)を移動させるための駆動クロック信号CLK1を出力する処理と,CCDユニット130(画像信号生成手段)に単色基準板14a(シェーディング補正板)に照射された光の反射光を副走査方向に略一定距離間隔で受光させるサンプリングクロック信号CLK2を出力する処理とが異なる制御手段(スキャナ制御部101,画像処理制御部104)により実行されるよう構成する。
【選択図】図2

Description

本発明は,画像読取装置に備えられたCCD等の光学系機器のシェーディング補正に関し,特に,シェーディング補正板に汚れやごみ等が付着していた場合でもシェーディング補正に用いる上記シェーディング補正板からのサンプリングデータを適切に取得することのできる画像読取装置に関するものである。
従来,デジタル複写機等に設けられる画像読取装置においては,原稿走査時に光源から露光された原稿からの反射光を読み取るCCDユニット(画像信号生成手段の一例)を備え,このCCDユニットからの出力信号(画像信号)に基づいて画像データを生成するように構成されている。一般に,上記CCDユニットは,多数のCCD素子を一次元状に配列してなるCCDリニアイメージセンサ等をライン状に複数個配置することにより構成されており,各CCD素子からの出力信号は,A/D変換器によりデジタル化された後に画像処理制御部に入力される。
ところで,この種の画像読取装置では,各CCD素子の受光感度や暗電圧等の特性のバラツキ,或いは光源の発光量のバラツキに起因して各CCD素子間に感度のバラツキが生じる。この感度のバラツキは生成される画像データに影響し,画質低下の要因となる。そのため,従来から上記画像読取装置においては上記感度のバラツキを補正するべくシェーディング補正が行われる。
上記シェーディング補正の概略手順は以下の通りである。まず,予め暗状態で上記CCDユニットを駆動して得られるデジタル信号(デジタル化された各CCD素子から出力信号,以下,黒シェーディングデータという)と,所定発光量の露光ランプでシェーディング補正板に光を照射しながら,この露光ランプやミラー等からなるキャリッジ(反射光導光手段の一例)を副走査方向に移動させつつ一定の時間間隔で所定の回数(例えば5回)サンプリング(読取)したときの反射光を受光して得られるディジタル信号の平均値(デジタル化された各CCD素子からの出力信号の平均値;以下,白シェーディングデータという)とを各CCD素子に対応してそれぞれ黒シェーディングメモリと白シェーディングメモリとに記憶する。ここで,白シェーディングデータを作成するときに,基準白色の読み取り位置を替えて複数回サンプリングしてその平均を採用するのは,シェーディング補正板に汚れ,ごみ(ほこり),きず等があった場合のノイズを吸収するためである。
次に各CCD素子についての白シェーディングデータ(上限レベル)と黒シェーディングデータ(下限レベル)とのレベル差を求めて該レベル差の最大値(最大レベル差)を決定し,この最大レベル差を各CCD素子について求められたレベル差で除した値を各CCD素子についてのシェーディング補正係数として記憶する。
そして,実際の原稿の走査時には,各CCD素子の出力信号に上記シェーディング補正係数を乗じることによりシェーディング補正がなされる。これにより,各CCD素子の感度のバラツキが平滑化されるため,当該補正後の画像信号に基づいて生成される画像データのムラ等の画質低下が防止される。なお,各CCD素子についての黒シェーディングデータのバラツキが小さい場合は,白シェーディングデータのみに基づいてシェーディング補正が行われる場合もある。
しかしながら,上記従来のシェーディング補正では,上記キャリッジの等速移動中にサンプリングする場合は別段問題ないが,移動開始後すぐの加速移動中にサンプリングするような場合には,サンプリング距離間隔が等間隔とならず,サンプリング初期段階における低速移動時のサンプリング距離間隔が極めて狭小となる。そのため,初期にサンプリングされる上記シェーディング補正板に汚れ等が付着していた場合は,その汚れの位置において重複してサンプリングが行われる場合があり得る。この場合,サンプリングすべき基準画像を十分に取得することができないため,適切なシェーディング補正が行われないおそれがあるという問題がある。
このような問題は,特許文献1に提案されるスキャナ装置(画像読取装置)により解決することができる。ここで,上記特許文献1に記載のスキャナ装置の制御構成を図5に示す。図示されるように,上記スキャナ装置の主制御部100は,CPUやメモリ等の制御機器からなるスキャナ制御部101と,キャリッジ110を駆動するキャリッジモータ120(シェーディング時駆動手段の一例)を駆動制御するモータドライバ102と,CCDユニット130を駆動制御するCCDドライバ103と,CCDユニット130により読み取られた画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理制御部104とを備えて構成される。このスキャナ装置によれば,上記キャリッジ110を駆動させるキャリッジモータ120への駆動クロック信号CLK1に基づいて発生(生成)されたサンプリングクロック信号CLK2を上記CCDドライバ103を介して上記CCDユニット130へ出力し,該CCDユニット130において,入力された上記サンプリングクロック信号CLK2に応じたサンプリングが行われる。そのため,上記キャリッジ110の加速移動中においても,キャリッジ110の加速移動に同期したサンプリングタイミングで上記CCDユニット130によるサンプリングが行われるため,図6に示すように,一定の距離間隔dをもってサンプリングを行うことが可能となる。これにより,サンプリングタイミングS1とS2とにまたがって汚れ61等が読み取られることが減少する。ここに,図6の(a)は、加速移動中のキャリッジ110のサンプリングタイミングS1〜S5を示す図,(b)は加速移動中のキャリッジ110により取得されたサンプリングデータを示す図である。
特開2004−135214号公報
しかしながら,画像読取装置が多機能化しつつある近年においては,上記スキャナ制御部101(図5)の処理負担が増大する傾向にあり,問題である。特に,シェーディング補正時に用いられるサンプリングクロック信号の生成処理及び出力処理の負担は大きく,上記スキャナ制御部101の処理能力の低下を招く原因となっている。
また,上記スキャナ制御部101は,主走査方向の1ライン毎の同期をとるための主走査同期信号(SYNC)のみならず,一定の距離間隔毎にサンプリングされた画像信号に対してサンプリング毎に同期をとるためのモータクロック信号(CLK1)をも画像処理制御部104へ出力する必要があるが,このような構成では,上記スキャナ制御部101,画像処理制御部104及び上記CCDドライバ103の相互間の配線数及び接続端子や接続ピン数が増加し,回路構成が複雑化するという問題がある。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,画像読取装置における制御処理能力の低下を防止すると共に,シェーディング補正の実行主体となる主制御部における配線数及びその接続端子数を省減することにより回路構成の簡素化を図ることのできる画像読取装置を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は,キャリッジモータ等の上記シェーディング時駆動手段にキャリッジ等の反射光導光手段を移動させるための駆動クロック信号を出力すると共に,該駆動クロック信号に基づいて生成されCCD等の画像信号生成手段にシェーディング補正板に照射された光の反射光を副走査方向に略一定距離間隔で受光させるサンプリングクロック信号を出力してなる画像読取装置に適用されるものであって,上記シェーディング時駆動手段に上記駆動クロック信号を出力する駆動クロック信号出力処理と,上記画像信号生成手段に上記サンプリングクロック信号を出力するサンプリングクロック信号出力処理とが,異なる制御手段により実行されるよう構成されている。
このように構成されることにより,上記サンプリングクロック信号を生成して出力するという負担大の処理が,異なる制御手段により分担されるため,一の制御手段に対する処理負担の偏りを防止することが可能となる。
また,上記サンプリングクロック信号の出力処理が,例えば,上記駆動クロック信号出力処理の制御手段とは異なる画像処理制御手段により実行されることにより,従来,上記画像処理制御手段にも出力していた上記駆動クロック信号を出力する必要がなくなるため,その分の接続線を排除して省配線化を図ると共に,配線の接続端子や接続ピン等を省減することが可能となる。この結果,制御回路の構成の簡素化を実現することができる。もちろん,上記接続端子や接続ピンを排除することなく,他の信号の入出力ポートとして有効利用することも可能となる。なお,上記画像処理制御手段とは,上記画像信号生成手段により生成された画像信号に対して画像処理を実行する制御手段を示す。
ここで,上記サンプリングクロック信号出力処理が,クロック生成データ記憶手段に記憶されたクロック生成データに基づいて生成されたサンプリングクロック信号を出力するものであることが考えられる。このように,上記駆動クロック信号に基づかずに,予め記憶されたクロック生成データに基づいて生成されたサンプリングクロック信号を用いることで,上記駆動クロック信号の上記画像処理制御手段への入力を排除することが可能となる。ここに,上記クロック生成データ記憶手段は,上記シェーディング時駆動手段の移動加速度に応じた上記サンプリングクロック信号を生成するためのクロック生成データを記憶するものである。このクロック生成データ記憶手段は,独立して構成されたものあってもよいが,該記憶手段へのアクセス処理の高速化という点を考慮すれば,上記サンプリングクロック信号の出力処理を実行する制御手段(例えば画像処理制御手段)に含まれていることが望ましい。
以上説明したように,本発明によれば,キャリッジモータ等のシェーディング時駆動手段に駆動クロック信号を出力する駆動クロック信号出力処理と,CCD等の画像信号生成手段にサンプリングクロック信号を出力するのサンプリングクロック信号出力処理とが,異なる制御手段により実行されるため,処理負担を分担して,一の制御手段に対する処理負担の偏りを防止することが可能となる。また,各制御手段相互間に上記駆動クロック信号を出力する必要がなくなるため,その分の接続線を排除して省配線化を図ると共に,配線の接続端子や接続ピン等を省減することが可能となる。その結果,制御回路の構成の簡素化を実現することができる。もちろん,上記接続端子や接続ピンを排除することなく,他の信号の入出力ポートとして有効利用することも可能となる
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係る画像読取装置の一例であるスキャナ装置Xの概略構成を示す模式図,図2は上記スキャナ装置Xの主制御部100aの概略構成を示すブロック図,図3はクロック生成データの一例を示す図表,図4は図3の図表をグラフ化したグラフ図,図5は従来のスキャナ装置の主制御部100の概略構成を示すブロック図,図6の(a)は加速移動中のキャリッジ110のサンプリングタイミングS1〜S5を示す図,(b)は加速移動中のキャリッジ110により取得されたサンプリングデータを示す図である。
まず,図1の模式図を用いて,上記スキャナ装置Xの概略構成について説明する。図1(a)はスキャナ装置Xの側面から見た模式図であり,(b)は(a)に示す矢視A−Aから見たスキャナ装置Xの平面図である。尚,本スキャナ装置Xは,本発明の実施形態に係る画像読取装置の一例に過ぎず,他の例として,複写機,プリンタ装置,ファクシミリ装置,或いは,これら複数の装置の各機能を併せ持つデジタル複合機等が該当する。
本スキャナ装置Xは,大別すると,装置本体20と,該装置本体20の上方に配置された自動原稿送り装置(以下,「ADF」と称す)10とにより構成されている。
上記ADF10は,原稿セット部11にセットされた一以上の原稿Sを順次搬送して,コンタクトガラス16上の原稿読取位置17を副走査方向に通過するよう原稿Sを移動させるものである。このADF10の内部には,移動する原稿Sを押さえるための原稿押さえ14が上記原稿読取位置17に対応する位置に上記コンタクトガラス16に近接して対向配置されている。また,上記原稿押さえ14の原稿Sが送り込まれる側の近傍には,搬送された原稿Sの位置を検出する位置検出センサ15が配置されている。更に,上記原稿読取位置17の副走査方向側(図1の右側)には,上記コンタクトガラス16に対し平行に単色基準板14a(シェーディング補正板に相当)が配置されている。この単色基準板14aの上記コンタクトガラス16側の面は,シェーディング補正時の基準光を良好に反射させるべく白色或いは灰色等の単一色に着色されている。なお,本実施の形態では,上記ADF10内に上記単色基準板14aが設けられた例について説明するが,上記装置本体20の内部において,後述する露光装置21からの光を反射させ得る位置に設けられていても別段かまわない。
上記装置本体20の上面には原稿台として機能するコンタクトガラス16が設けられ,正面側側面には,キーボード等の操作キーからなる操作部や液晶ディスプレイ等の表示部を有する操作表示部18が配設されている。
上記装置本体20の内部には,入射した受光量に応じた画像信号を生成するCCDユニット130(画像信号生成手段の一例)と,原稿S或いは上記単色基準板14aに光を照射する露光装置(光源)21と,該露光装置21による光の照射により上記原稿S或いは上記単色基準板14aから反射した反射光を光学レンズ25を介して上記CCDユニット130に導くミラー22〜24と,上記露光装置21及び上記ミラー22を含み,これらを副走査方向に水平に移動自在に支持するキャリッジ110(反射光導光手段の一例)と,少なくともシェーディング補正時に上記キャリッジ110を上記単色基準板14aの読取範囲内で副走査方向に移動させるステッピングモータ等のキャリッジモータ120(シェーディング時駆動手段の一例,図2参照)と,上記各部を統括的に制御する主制御部100aとが適宜配設されている。
上記露光装置21及び上記ミラー22を有する上記キャリッジ110は,上記コンタクトガラス16上に載置された静止原稿の画像を読み取る場合には,上記静止原稿からの反射光を受光するべく,上記キャリッジモータ120(図2)によって上記静止原稿に沿って副走査方向に移動させられる。そして,上記原稿読取位置17を移動する移動原稿Sからの反射光を受光する場合には,上記キャリッジ110は上記原稿読取位置17に光を照射することができる位置に固定される。更にまた,上記CCD130の感度特性のバラツキを補正するシェーディング補正時には,上記単色基準板14aからの反射光を読み取るべく,上記キャリッジ120は上記単色基準板14aの読取範囲内を副走査方向に移動させられる。
ここで,図2のブロック図を用いて上記主制御部100aの概略構成について説明する。
上記主制御部100aは,前記した従来の主制御部100(図5参照)の構成と略同様に構成されており,図示するように,スキャナ制御部101(制御手段の一例)と,キャリッジモータ120を駆動制御するモータドライバ102と,画像処理制御部104(制御手段の一例)と,CCDユニット130を駆動制御するCCDドライバ103と,その他図示しない周辺機器等を備えて概略構成されている。また,上記スキャナ制御部101と上記画像処理制御部104とがシリアルケーブルでシリアル通信可能に接続されており,周期性を有するクロック信号や同期信号等を除く制御信号等の各種信号が上記シリアルケーブルを介してシリアル転送されるよう構成されている。
このように構成された上記主制御部100aが従来の主制御部100と相違するところは,上記スキャナ制御部101の処理機能の一部を上記画像処理制御部104に移行した点,及びこれにより上記各構成要素の接続状態や信号処理が変更された点にある。この相違点の詳細については,以下に述べる上記スキャナ制御部101及び上記画像処理制御部104の説明と共に後述する。なお,上記主制御部100aにおいて実行されるシェーディング補正処理,サンプリングクロック信号出力処理(後述),駆動クロック信号出力処理(後述)については,特に従来の処理手法と異なるものではないため,ここでは詳細な説明を省略する。
上記スキャナ制御部101は,CPU,RAM等を有する制御基板或いは制御回路等からなるものであって,シェーディング補正時に後述する駆動クロック信号CLK1(以下,「信号CLK1」と称す)を上記モータドライバ102に出力する処理(駆動クロック信号出力処理)を行い,主走査同期信号SYNC(以下,「信号SYNC」と称す)及びシェーディング補正開始信号SIG1(以下,「信号SIG1」と称す)を上記画像処理制御部104に出力する処理を行う。なお,上記信号SYNCは,通常の画像読取時(スキャナ時)に主走査方向の1ライン毎の同期をとるための同期信号であり,上記信号SIG1は上記画像処理制御部104にシェーディング補正を実行させる制御信号である。
ここで,上記信号CLK1は,上記キャリッジモータ120対して上記単色基準板14aの読取範囲内に上記キャリッジ110を移動させるための周波数信号である。この信号CLK1の周波数は上記キャリッジモータ120の脱調を防止するために定格回転に達するまでは時間の経過と共にが徐々に上げられる。従来の主制御部100(図5参照)では,上記画像処理制御部104において,シェーディング補正時のサンプリングにより取得された画像信号との同期をとる必要があったため,上記画像処理制御部104にも上記信号CLK1が出力されていたが,本主制御部100aでは,後述するように上記画像処理制御部104によってサンプリングクロック信号CLK2(以下,「信号CLK2」と称す)の生成・出力とシェーディング補正とが実行されるため,即ち,上記画像処理制御部104自身でシェーディング補正時のサンプリングの同期をとることができるため,上記信号CLK1の上記画像処理制御部104への出力を必要としない。したがって,その分の接続線を排除して省配線化を図り,制御回路の構成の簡素化が実現される。
上記画像処理制御部104は,本スキャナ装置Xにシェーディング補正機能を持たせるために設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)であって,その内部には,上記CCDユニット130にから出力された画像信号等を一時的に記憶する半導体メモリ104a(クロック生成データ記憶手段の一例)と,上記スキャナ制御部101からの信号SIG1に応じて上記信号CLK2を生成して上記CCDドライバ103を介してCCDユニット130に出力する処理(サンプリングクロック信号出力処理)を行うサンプリングクロック信号出力処理回路と,上記信号CLK2の生成に用いられる基本クロックf(例えば0.2ms)を発生する基本クロック発生回路と,上記CCDユニット130によるサンプリングにより得られた上記単色基準板14aの画像信号(以下,サンプリングデータという)に基づいてシェーディング補正を行うシェーディング補正回路と,その他,種々の画像処理を行う各種処理回路とが搭載されている。なお,本実施の形態では,上記半導体メモリ104aが上記画像処理制御部104に搭載された例について説明するが,上記半導体メモリ104aが上記画像処理制御部104とバス等により接続されて独立して構成されたものであってもかまわない。このように構成された画像処理制御部104は,上記サンプリングクロック信号出力処理回路が設けられている点において従来と異なる。なお,従来は,前記スキャナ制御部101に上記サンプリングクロック信号出力処理回路が設けられていた。これにより,従来,スキャナ制御部101の処理の一部が上記画像処理制御部104により実行されるため,上記スキャナ制御部101に偏っていた処理負担が分担化される。
上記サンプリングクロック信号出力処理回路において生成,出力される信号CLK2は,上記CCDユニット130に上記単色基準板14aに照射された光の反射光を副走査方向に略一定の距離間隔で受光させるための周波数信号である。この信号CLK2は後述するクロック生成データ(図3)に基づいて上記画像処理制御部104において生成されるため,上記スキャナ制御部101からの上記信号CLK1を必要としない。
上記画像処理制御部104から出力された上記信号CLK2は上記CCDドライバ103に入力され,このCCDドライバ103によって上記信号CLK2に応じたCCDユニット130の駆動制御が実行される。
上記画像処理制御部104の半導体メモリ104aには,上記画像信号のほかに,上記キャリッジモータ120の移動加速度に応じた上記信号CLK2を生成するためのクロック生成データが記憶されている。なお,該クロック生成データが記憶された上記半導体メモリ104aがクロック生成データ記憶手段に相当する。ここで,上記クロック生成データの一例を図3及び図4に示す。ここに,図3はサンプリング回数と,キャリッジ110の移動距離と,キャリッジの移動速度と,経過時間と,基本クロックfとしたときのサンプリングタイミングとの関係を示す図表であり,図4は図3の図表をグラフ化したグラフ図である。図中のサンプリングタイミングは,上記キャリッジ120の移動加速度に対応して定められており,サンプリング開始直後においては,上記キャリッジ120の移動速度が遅いため十分なサンプリング距離間隔を確保する必要があるため,サンプリングタイミングは長く設定されている(34×f)。また,図3から読み取られるように,上記キャリッジ120の移動速度が加速され,移動速度が速くなるにつれて,サンプリングタイミングは短縮され,移動速度が収束するにつれてサンプリングタイミングも3×fに収束している。このようなクロック生成データが上記半導体メモリ104aに予め記憶されているため,上記画像処理制御部104では,クロック生成データを参照することにより上記信号CLK2を生成することができる。
なお,上述の実施の形態では,上記画像処理制御部104において上記サンプリングクロック信号出力処理が実行される例について説明したが,かかる処理主体は上記画像処理制御部104に限定されることはなく,他の制御手段に実行させる実施例であってもかまわない。
本発明の実施の形態に係る画像読取装置の一例であるスキャナ装置Xの概略構成を示す模式図。 上記スキャナ装置Xの主制御部100aの概略構成を示すブロック図。 クロック生成データの一例を示す図表。 図3の図表をグラフ化したグラフ図。 従来のスキャナ装置の主制御部100の概略構成を示すブロック図。 (a)は加速移動中のキャリッジ110のサンプリングタイミングS1〜S5を示す図,(b)は加速移動中のキャリッジ110により取得されたサンプリングデータを示す図。
符号の説明
X…スキャナ装置
S…原稿
10…自動原稿送り装置(ADF)
11…原稿セット部
14…原稿押さえ
14a…単色基準板14a(シェーディング補正板に相当)
15…位置検出センサ
16…コンタクトガラス
17…原稿読取位置
18…操作表示部
20…装置本体
21…露光装置(光源)
22,23,24…ミラー
25…光学レンズ
100…従来の主制御部
100a…スキャナ装置Xの主制御部
101…スキャナ制御部(制御手段の一例)
102…モータドライバ
103…CCDドライバ
104…画像処理制御部(制御手段の一例)
104a…半導体メモリ(クロック生成データ記憶手段の一例)
110…キャリッジ(反射光導光手段の一例)
120…キャリッジモータ(シェーディング時駆動手段の一例)
130…CCDユニット(画像信号生成手段の一例)

Claims (4)

  1. 受光量に応じた画像信号を生成する画像信号生成手段と,
    原稿或いは単色に施されたシェーディング補正板に照射された光の反射光を上記画像信号生成手段に導く反射光導光手段と,
    少なくともシェーディング補正時に上記反射光導光手段を上記シェーディング補正板の読取範囲内で副走査方向に移動させるシェーディング時駆動手段と,
    を備え,
    上記シェーディング時駆動手段に上記反射光導光手段を移動させるための駆動クロック信号を出力すると共に,上記画像信号生成手段に上記シェーディング補正板に照射された光の反射光を副走査方向に略一定距離間隔で受光させるサンプリングクロック信号を出力してなる画像読取装置であって,
    上記シェーディング時駆動手段に上記駆動クロック信号を出力する駆動クロック信号出力処理と,上記画像信号生成手段に上記サンプリングクロック信号を生成して出力するサンプリングクロック信号出力処理とが,異なる制御手段により実行されてなることを特徴とする画像読取装置。
  2. 上記シェーディング時駆動手段の移動加速度に応じた上記サンプリングクロック信号を生成するためのクロック生成データを記憶するクロック生成データ記憶手段を更に備え,
    上記サンプリングクロック信号出力処理が,上記クロック生成データ記憶手段に記憶された上記クロック生成データに基づいて生成されたサンプリングクロック信号を出力するものである請求項1に記載の画像読取装置。
  3. 上記サンプリングクロック信号出力処理を実行する制御手段が,上記クロック生成データ記憶手段を含んでなる請求項2に記載の画像読取装置。
  4. 上記画像信号生成手段により生成された画像信号に対して画像処理を実行する画像処理制御手段を更に備え,
    上記サンプリングクロック信号出力処理が,上記画像処理制御手段により実行されてなる請求項1〜3のいずれかに記載の画像読取装置。
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