JP4050641B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、それぞれ画素数が異なる有彩色画像読取用ラインセンサと無彩色画像読取用ラインセンサをもつＣＣＤラインセンサを有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、デジタル技術を用いた多様な画像情報機器が普及してきており、その一つである画像読取装置においても、高い精度が要望されてきている。このような画像読取装置においては、ＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥの３ラインで構成された３ラインＣＣＤセンサが一般的に採用されている。３ラインＣＣＤセンサは、各々受光面上にＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥの有色フィルタを配置した３つの１次元上のラインセンサを並べた構成であるため、全てのラインセンサで原稿の同一箇所を同時に読取ることができない。そのため、原稿走査方向の位置ずれはラインメモリ等で構成されたメモリ回路を用いて各ラインセンサの読取った画像信号の位置合せを行っている。
【０００３】
しかしながら、このような画像形成装置又は画像読取装置において、この３ラインＣＣＤセンサを用いて無彩色で構成したモノクロ原稿を読取る場合も、同様にＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥの３つの画像情報のライン間隔を補正した後、黒情報を生成している。よって、読取速度が一定でない場合や、光学的な歪等が存在した場合はライン間隔が一定でなくなり、結果、上記ライン間隔の補正処理の精度が低下してしまう。
【０００４】
又、読取倍率を変更した場合、例えば、読取倍率１００％で読んだ場合の各ラインセンサの原稿面上の読取位置が４ライン（６００ｄｐｉの解像度で読取った場合、原稿面上の読取位置のズレは、４２．３μｍ×４ライン＝１６９．２μｍ）間隔であったとすると、読取倍率１４１％とした場合、読取速度は１００％時の１／１．４１倍となり、ライン間隔は４ラインの１．４１倍の５．６４ラインとなり、補正が複雑になる。
【０００５】
又、上記カラー画像読取りのための３ラインＣＣＤセンサに加え、無彩色画像読取りのため、受光面上に有色フィルタを配置しない無彩色画像読取用ラインセンサを加えて、４ライン構成とした４ラインＣＣＤセンサも製品化されている。
【０００６】
この４ラインＣＣＤセンサを用いた場合、有彩色のカラー原稿は受光面に有色フィルタを配置した３ラインＣＣＤセンサで読み、無彩色のモノクロ原稿は受光面に有色フィルタを配置しないＣＣＤラインセンサで読取ることができるため、上記、３ラインＣＣＤセンサを用いてモノクロ原稿読取時に行ったＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥの３色から白黒情報を生成する必要が無いため、上記処理が不要となり、かつ、処理による誤差が発生しないメリットがある。
【０００７】
これに関連した従来技術として、幾つかの画像形成装置において、４ラインＣＣＤセンサが用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。これらの画像形成装置においては、各ラインセンサが画像信号をそれぞれ読み取った後、適切なタイミングで補正処理し統一することで色ずれのない状態の画像情報として出力される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２０５１５９号公報。
【０００９】
【特許文献２】
特開平１１−２２０５６９号公報。
【００１０】
【特許文献３】
特開２０００−６９２５４号公報。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来装置における４ラインＣＣＤセンサは、カラー情報読取り用の３つのラインセンサと、モノクロ情報読取り用の１つのラインセンサから構成しているため、構造上、前者３つのラインセンサの駆動ノイズが後者の１つのラインセンサに影響を及ぼしてしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は、４ラインＣＣＤセンサを用いる際にそれぞれのラインを同一タイミングの制御信号で制御することで駆動ノイズの影響を受けない高精度な画像読み取りを可能とする画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するべく、
第1画素サイズをもつ第１画素数の画素を有し受光面上に有色フィルタが配置されていないモノクロ用のラインセンサと、
前記第1画素サイズの２倍のサイズである第２画素サイズをもつ前記第１画素数の半分の第2画素数の画素をもち、受光面上に有色フィルタが配置されているカラー用のラインセンサと、
前記モノクロ用のラインセンサの近傍に第１シフトゲートを介して設けられ前記モノクロ用のラインセンサから画像情報が供給されるモノクロ用の第1アナログシフトレジスタと、
前記モノクロ用のラインセンサの近傍に第２シフトゲートを介して設けられ前記モノクロ用のラインセンサから画像情報が供給されるモノクロ用の第２アナログシフトレジスタと、
前記カラー用のラインセンサの近傍に第３シフトゲートを介して設けられ前記カラー用のラインセンサから画像情報が供給されるカラー用のアナログシフトレジスタを有するＣＣＤラインセンサと、
このＣＣＤラインセンサを用いて原稿画像を読み取る読取部と、
前記モノクロ用の第1アナログシフトレジスタと２アナログシフトレジスタとカラー用のアナログシフトレジスタにそれぞれ同一の第 1制御信号（φ１，φ２）を供給して同一タイミングで動作させ、前記第１乃至第３シフトゲートにそれぞれ同一の第２制御信号（ＳＨ，ＨＳＹＮＣ）を供給して同一タイミングで動作させることで、前記読取部の前記ラインセンサによる画像情報の読取動作を制御する制御部と、
前記制御部の制御により前記読取部が読み取った前記原稿画像に基づいて、前記第２制御信号（ＳＨ，ＨＳＹＮＣ）に応じて、記録媒体上に画像を形成する画像形成部と、
を具備することを特徴とする画像形成装置である。
【００１４】
本発明に係る画像読取装置においては、例えば、有彩色画像読取用３ラインセンサと無彩色画像読み取りようのラインセンサによる４ラインセンサにおいて、両者の間で画素数が異なる場合でも、各ラインセンサへ供給する制御信号を同一タイミングのものを用いることにより、有彩色画像読取用ラインセンサと無彩色画像用のラインセンサとの動作タイミングが同一となるため、互いの駆動ノイズを受けることのない高精度な画像読取りを可能とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態である画像読取装置及びこれを用いた画像形成装置を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る画像読取装置の一実施の形態を示す断面図、図２は、この制御系を示すブロック図、図３は、本発明に係る画像読取装置が有する４ラインＣＣＤセンサの一実施の形態を示す構成図、図４は、この４ラインＣＣＤセンサの画素の一実施の形態を示す説明図、図５は、このＣＣＤラインセンサの駆動タイミングの一実施の形態を示すタイミングチャート、図６は、このＣＣＤラインセンサの画素単位の駆動タイミングの一実施の形態を示すタイミングチャート、図７は、このＣＣＤラインセンサの転送クロックの一実施の形態を示すタイミングチャート、図８は、このＣＣＤラインセンサの読み取り解像度を示す説明図、図９は、このＣＣＤラインセンサの読み取り解像度を示す説明図、図１０は、この４ラインＣＣＤセンサの他の一実施の形態を示す構成図である。
【００１７】
＜本発明に係る画像読取装置の一例＞
本発明は、画像読取装置に用いる４ラインＣＣＤセンサのアナログシフトレジスタを共通のタイミングの制御信号により制御することで、特に、カラー画像用ＣＣＤセンサと無彩色画像用ＣＣＤセンサとが互いに駆動ノイズの影響を受けることなく、高精度の画像読取りを可能とするものである。以下に、本発明に係る画像読取装置の一実施の形態を説明する。
（構成）
初めに、本発明に係る画像読取装置を図面を用いて説明する。本発明に係る画像読取装置であるスキャナ１５は、図１において、光源１と光源１の配光特性の補正を行うリフレクタ２と第１ミラー３からなる第１キャリジ４を有しており、更に、第２ミラー５と第３ミラー６からなる第２キャリジ７と集光レンズ８と、ＣＣＤラインセンサ９を実装するＣＣＤセンサ基板１０とを有している。又、更に、ＣＣＤセンサ９の制御及び各種処理を行う制御基板１１と、白色の基準となる白基準板１２と、原稿Ｏを置くための原稿ガラス１３と、原稿Ｏが浮かないように固定する目的の原稿押さえカバー１４と、上記したこれらの構成を配置するためのスキャナ筐体１５とから構成されている。
【００１８】
ここで、本発明の特徴は、ＣＣＤラインセンサ９と制御基板１１に関するものであり、初めに、図１を用いてスキャナの概略動作を以下に説明する。
【００１９】
光源１から照射された光は原稿ガラス１３を透過し、原稿Ｏに照射される。又、光源１から照射される光の配光は一様でなく、原稿Ｏ上の照度に配光ムラが生じてしまうため、リフレクタ２からの反射光も原稿Ｏに照射することで、原稿Ｏ上の配光を一様にすることができる。
【００２０】
原稿Ｏからの反射光は第１ミラー３、第２ミラー５、第３ミラー６で反射し、集光レンズ８を透過してＣＣＤラインセンサ９の受光面に結像する。ＣＣＤラインセンサ９はＣＣＤセンサ基板１０上に実装され、制御基板１１から入力する制御信号により制御される。制御基板１１の詳細は図２を用いて後述する。
【００２１】
原稿押さえカバーは原稿ガラス１３上に置かれた原稿Ｏの読取り面が原稿ガラス１３に密着するように押さえつけるものである。又、ＣＣＤラインセンサ９の構成の詳細は図３以降で説明するが、ＣＣＤラインセンサ９から出力されるアナログ信号は各光電変換部の変換効率ばらつきによる高周波歪と、集光レンズ８を用いた縮小光学系であることに起因する収差からなる低周波歪を含んでいるため、正規化補正を行うため基準となるデータが必要となる。図１においては、その基準データは、白基準板１２を読取った際の画像データとする。
【００２２】
（制御系）
次に、本発明に係る画像読取装置の制御系について、図２を用いて説明する。制御基板１１は、各種処理を行う処理ＩＣ１１Ａと、各種タイミングを生成する各種タイミング生成回路１１Ｂと、ＣＣＤラインセンサ９からのアナログ信号を処理し、アナログ信号をデジタル信号に変換するまでの処理を行う各種アナログ処理回路１１Ｃを有している。更に、各種アナログ処理回路１１Ｃから出力されるデジタル信号に対し、上述した高周波及び低周波歪を補正するシェーディング補正や、複数のラインセンサ間のライン位置ズレを補正するためのライン間補正処理等の画像補正を行う画像処理回路部１１Ｅと、上述したライン間補正処理を行う際にライン単位で画像データを遅延させるためのラインメモリ回路１１Ｄを有している。又、この処理ＩＣ１１Ａは、ＣＣＤセンサ基板１０に実装するＣＣＤセンサ制御回路１０Ａの制御や、光源１の発光制御を行う光源制御回路１６、上述した第１キャリジ４と第２キャリジ７を移動させるためのモータ１８を制御する駆動系制御回路１７をも制御するものである。
【００２３】
又、画像処理回路１１Ｅの出力は、制御基板１１の外部に設けられたインターフェース１２に接続されており、外部の例えば複合型複写機等の画像形成装置やＰＣ（Personal Computer）に画像情報を供給する。
【００２４】
又、ＣＣＤセンサ基板１０は、ＣＣＤラインセンサ９と、ＣＣＤラインセンサ９を駆動するためのＣＣＤセンサ制御回路１０Ａと、ＣＣＤセンサ制御回路１０Ａの出力を受け、ＣＣＤラインセンサ９の駆動条件に合わせるＣＣＤドライバ１０Ｂで構成されている。
【００２５】
（ＣＣＤラインセンサ）
又、更に、本発明の特徴となるＣＣＤラインセンサ９の構成と動作を、図３を用いて以下に説明する。図３において、ＲＥＤの有色フィルタ（図示せず）を受光面上に配置したＲＥＤフォトダイオードアレイ１Ｒ１は、光電変換によって、受光した光量に応じてこれを電荷量に変換し、各フォトダイオードに電荷を蓄積する。蓄積された電荷は、シフトゲート１Ｒ２に印加する制御信号ＳＨ１によりシフトゲート１Ｒ２を通り、アナログシフトレジスタ１Ｒ３に転送される。アナログシフトレジスタ１Ｒ３に転送された電荷は、共通の制御信号φ１，φ２により順次後段の出力アンプ１Ｒ４の方に移動し、出力アンプ１Ｒ４から外部に出力される。そのときの出力信号をＯＵＴＲＤとする。
【００２６】
同様に、ＧＲＥＥＮの有色フィルタ（図示せず）を受光面上に配置したＧＲＥＥＮフォトダイオードアレイ１Ｇ１においても、光電変換によって、受光した光量に応じてこれを電荷量に変換し、各フォトダイオードに電荷を蓄積する。蓄積された電荷は、シフトゲート１Ｇ２に印加する制御信号ＳＨ２によりシフトゲート１Ｇ２を通り、アナログシフトレジスタ１Ｇ３に転送される。アナログシフトレジスタ１Ｇ３に転送された電荷は、共通の制御信号φ１，φ２により順次後段の出力アンプ１Ｇ４の方に移動し、出力アンプ１Ｇ４から外部に出力される。そのときの出力信号をＯＵＴＧＲとする。
【００２７】
同様に、ＢＬＵＥの有色フィルタ（図示せず）を受光面上に配置したＢＬＵＥフォトダイオードアレイ１Ｂ１においても、光電変換によって、受光した光量に応じてこれを電荷量に変換し、各フォトダイオードに電荷を蓄積する。蓄積された電荷はシフトゲート１Ｂ２に印加する制御信号ＳＨ３によりシフトゲート１Ｂ２を通りアナログシフトレジスタ１Ｂ３に転送される。アナログシフトレジスタ１Ｂ３に転送された電荷は、共通の制御信号φ１，φ２により順次後段の出力アンプ１Ｂ４の方に移動し、出力アンプ１Ｂ４から外部に出力される。そのときの出力信号をＯＵＴＢＬとする。
【００２８】
同様に、有色フィルタを受光面上に配置しないＢＬＡＣＫフォトダイオードアレイ１Ｋ１においても、光電変換によって、受光した光量に応じてこれを電荷量に変換し、各フォトダイオードに電荷を蓄積する。蓄積された電荷の奇数画素目の電荷は、シフトゲート１Ｋ２に印加する制御信号ＳＨ４によりシフトゲート１Ｋ２を通りアナログシフトレジスタ１Ｋ３に転送され、偶数画素目の電荷はシフトゲート１Ｋ５に印加する制御信号ＳＨ４により、シフトゲート１Ｋ５を通りアナログシフトレジスタ１Ｋ６に転送される。アナログシフトレジスタ１Ｋ３に転送された電荷は、共通の制御信号φ１，φ２により順次後段の出力アンプ１Ｋ４の方に移動し、出力アンプ１Ｋ４から外部に出力される。そのときの出力信号をＯＵＴＫＯ（ＢＬＡＣＫのＯＤＤ画素）とする。又、アナログシフトレジスタ１Ｋ６に転送された電荷は、共通の制御信号φ１，φ２により順次後段の出力アンプ１Ｋ７の方に移動し、出力アンプ１Ｋ７から外部に出力される。そのときの出力信号をＯＵＴＫＥ（ＢＬＡＣＫのＥＶＥＮ画素）とする。
【００２９】
本発明は、上記のように電荷を転送するための制御信号φ１，φ２である転送クロックを、全てのアナログシフトレジスタに共通のタイミングで印加して制御することで、駆動ノイズを発生させることなく高精度の画像読取りを行うことを特徴としている。次に、本発明を実現する条件の一つとなる、各ＣＣＤラインセンサの画素面積について説明する。
（ＣＣＤラインセンサの画素面積）
次に、本発明に係るＲＥＤフォトダイオードアレイ１Ｒ１、ＧＲＥＥＮフォトダイオード１Ｇ１、ＢＬＵＥフォトダイオード１Ｂ１と、ＢＬＡＣＫフォトダイオード１Ｋ１の各画素の面積比の関係を、図４を用いて説明する。図４の（ａ）では、ＢＬＡＣＫフォトダイオードアレイ１Ｋ１の画素サイズをデバイスの長手方向である画素並び方向（以下、主走査方向とする）の長さをｍ、その方向に垂直な方向（以下、副走査方向とする）の長さをｎとすると、ＲＥＤフォトダイオードアレイ１Ｒ１、ＧＲＥＥＮフォトダイオード１Ｇ１、ＢＬＵＥフォトダイオードアレイ１Ｂ１の画素サイズは、主走査時方向ｍ×２、副走査方向ｎ×２と、モノクロ読取り用とカラー読取り用の各画素の長さ比を１：２とする。そのことで、デバイス内に同一長に配置できる画素数は、モノクロ読取り用とカラー読取り用の各画素数は２：１となる。
【００３０】
例えば、無彩色画像読取用の主走査方向の画素の長さｍ＝４．７μｍ、画素数を７５００画素とすると、ＢＬＡＣＫフォトダイオード１Ｋ１の長さは３５．２５ｍｍ（４．７μｍ×７５００画素）、カラー読取り用の主走査方向の画素の長さｍ×２＝９．４μｍ、画素数を３７５０画素とすると、ＲＥＤフォトダイオードアレイ１Ｒ１、ＧＲＥＥＮフォトダイオード１Ｇ１、ＢＬＵＥフォトダイオード１Ｂ１の長さは３５．２５ｍｍ（４．７μｍ×２×３７５０画素）と、画素サイズが異なっても、フォトダイオードアレイの長さを等しくすることで、原稿の読み取り幅が等しくなるような構成とする。
【００３１】
このとき、図３に示した通り、ＢＬＡＣＫフォトダイオードアレイ１Ｋ１で光電変換された電荷を奇数画素と偶数画素に分離してそれぞれＯＵＴＫＯ、ＯＵＴＫＥ信号として出力するため、７５００画素の信号を全てセンサ外部に吐き出すのに要する時間は７５００画素の半分の３７５０画素分となる。
【００３２】
（動作タイミング）
次に、この４ラインＣＣＤセンサの動作タイミングについて、図５を用いて説明する。図５に示すように、センサ出力信号には、フォトダイオードアレイの有効画素領域の他に、前段に転送クロックφ１，φ２が入力されても信号出力が無い「空送り部分」と、フォトダイオードは存在するが、受光面をアルミ等で覆い光が入射しない「光シールド部分」と、光シールド部分と有効画素領域との中間に位置する「ダミー画素部分」と、後段に有効画素領域と転送クロックφ１，φ２が入力されても信号出力が無い「空送り部分」と、その中間にあたる「ダミー画素部分」が存在する。これらの画素数もモノクロとカラーとで比率を２：１とする。このことによって、図５に示すように、モノクロ読取時の出力であるＯＵＴＫＯ／ＯＵＴＫＥと、カラー読取時の出力であるＯＵＴＲＤ／ＧＲ／ＢＬの出力タイミングを一致させることができる。
【００３３】
上記は、モノクロ読取り用とカラー読取り用の画素の長さ比を１：２としたが、図４の（ｂ）に、モノクロ読取り用とカラー読取り用の画素の長さ比を１：４で記載した例である。この場合、ＢＬＡＣＫフォトダイオードアレイ１Ｋ１の画素数を７５００画素とすると、ＲＥＤフォトダイオードアレイ１Ｒ１、ＧＲＥＥＮフォトダイオード１Ｇ１、ＢＬＵＥフォトダイオード１Ｂ１の画素数は、７５００画素の１／４である１８７５画素とする必要がある。又、出力信号としては、上記ＯＵＴＫＯ及びＯＵＴＫＥを更に２つに分け、ＢＬＡＣＫフォトダイオードアレイ１Ｋ１に蓄積した電荷の出力を４系統同時出力とすることで、モノクロ読取り信号とカラー読取り信号の出力タイミングを一致させることができる。
【００３４】
（ＣＣＤラインセンサの波形とノイズの影響）
又、更に、転送クロックφ１，φ２を全てのアナログシフトレジスタに共通で印加することの利点を説明するために、一般的なＣＣＤラインセンサの画素単位での波形説明を図６を用いて行う。
【００３５】
転送クロックφ１，φ２は、図６に示すように位相が１８０°異なる信号で、φ２の電位がハイレベルのとき、ＣＣＤラインセンサの出力段に電荷を貯める図示しないフローティングキャパシタの電位を基準電位に戻すため、リセット信号ＲＳを印加する。このＲＳ信号により、出力信号の電位は基準である直流出力電圧（ＶＯＳ）となる。その後、その直流信号成分を安定させる目的でクランプ信号ＣＰを印加する。その後、転送クロックφ２の立下り部でＯＵＴ＊＊信号（＊＊：ＲＤ／ＧＲ／ＢＬ／ＫＯ／ＫＥ）の電圧が発生し出し、その後、信号は有効信号振幅（ＶＯＵＴ）で安定する。この電圧が発生し始めてから安定するまでの時間は、アナログシフトレジスタにより順次運ばれてきた電荷が上記フローティングキャパシタに転送され安定するまでの時間である。その後、再度ＲＳ信号が入力されるまでが信号の安定期間となる。
【００３６】
この出力信号は微弱なアナログ信号であるため、近くに他の信号が存在するとその影響を受けやすい問題がある。図６に示したＲＳ信号によるリセットノイズと、転送クロックφ１，φ２による誘導ノイズは周知のものである。
【００３７】
モノクロ読取り用ラインセンサとカラー読取り用複数のラインセンサが同一チップ内で構成された、４ラインＣＣＤセンサのような場合、モノクロ読取りの周波数とカラー読取りの周波数を変更することで出力タイミングを合わせることも考えられる。しかし、この方法では、図７に示すように、例えば、モノクロ用転送クロックφ２の過渡特性（立上り又は立下り部分）の期間がカラー出力であるＯＵＴＲＤ／ＧＲ／ＢＬに誘導ノイズとして影響を与え、逆にカラー用転送クロックφ２の過渡特性の期間がモノクロ出力であるＯＵＴＫＯ／ＫＥに誘導ノイズとして影響を与えてしまう。従って、図６に示した有効信号振幅が安定している安定期間が誘導ノイズにより確保できない、又は、有効信号に安定期間が存在しない場合が起こる。従って、本発明が提唱するように、転送クロックφ１，φ２を、モノクロ読取りとカラー読取りに対して共通のタイミングで印加することにより、安定期間を作ることが初めて可能となる。
【００３８】
又、更に、転送クロックφ１，φ２を全てのアナログシフトレジスタに共通なタイミングで印加することで、図２に示した各種タイミング生成回路１１Ｂの構成の簡略化、及び、その出力を受ける各種アナログ処理回路１１Ｃ、ＣＣＤセンサ制御回路１０Ａへの接続線の削減が可能となることは言うまでも無い。
【００３９】
又、図５に示したように、ＲＥＤフォトダイオードアレイ１Ｒ１に蓄積した電荷をアナログシフトレジスタ１Ｒ３に転送するためのシフトゲート１Ｒ２に印加するシフトパルスＳＨ１と、ＧＲＥＥＮフォトダイオードアレイ１Ｇ１に蓄積した電荷をアナログシフトレジスタ１Ｇ３に転送するためのシフトゲート１Ｇ２に印加するシフトパレスＳＨ２と、ＢＬＵＥフォトダイオードアレイ１Ｂ１に蓄積した電荷をアナログシフトレジスタ１Ｂ３に転送するためのシフトゲート１Ｂ２に印加するシフトパルスＳＨ３と、ＢＬＡＣＫフォトダイオードアレイ１Ｋ１に蓄積した電荷をアナログシフトレジスタ１Ｋ３及びアナログシフトレジスタ１Ｋ６に転送するためのシフトゲート１Ｋ２及びシフトゲート１Ｋ５に印加するシフトパルスＳＨ４を、共通したタイミングで印加することで、副走査方向の読取り解像度をモノクロ読み取りとカラー読み取りで共通化することができる。
【００４０】
（シフトパルスの共通化と副走査方向の解像度）
次に、副走査方向の解像度について、図８を用いて説明する。モノクロの原稿の読取り解像度を６００ｄｐｉとすると、１画素あたりの原稿面上での読取り範囲は集光レンズ８により４２．３μｍ×４２．３μｍ（＝２５．４ｍｍ／６００ｄｐｉ）となる。原稿読取り方向も同様の６００ｄｐｉの解像度で読取るためには、ＳＨ１〜ＳＨ４の周期で副走査方向の原稿読取り位置を４２．３μｍ移動させる必要がある。
【００４１】
図４の（ａ）に示すＢＬＡＣＫフォトダイオードアレイ１Ｋ１とＲＥＤフォトダイオードアレイ１Ｒ１、ＧＲＥＥＮフォトダイオードアレイ１Ｇ１、ＢＬＵＥフォトダイオードアレイ１Ｂ１の画素サイズの関係とすると、図８に示すようにＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥの原稿面上での読み取り範囲は、８４．６μｍ×８４．６μｍ（＝２５．４ｍｍ／６００ｄｐｉ×２）となる。
【００４２】
図８では説明のため、ＢＬＡＣＫフォトダイオードアレイの中心軸（点線で記載）と、他のフォトダイオードアレイの中心軸を一致させているが、実際は図３に示したように副走査方向に配置している。
【００４３】
白原稿読み取り時の画像データを１００、図８記載の黒帯読取り時の画像データを０とすると、(ｂ)のモノクロのグラフと、(ｃ)のカラーのグラフに示すように、
ｔ＝１〜２ モノクロ：１００．０、 カラー：８７．５
ｔ＝２〜３ モノクロ： ５０．０、 カラー：５０．０
ｔ＝３〜４ モノクロ： ０．０、 カラー：２５．０
ｔ＝４〜５ モノクロ： ５０．０、 カラー：５０．０
ｔ＝５〜６ モノクロ：１００．０、 カラー：８７．５
となる。
【００４４】
カラー読取り用の原稿面上の読取り範囲は３００ｄｐｉ相当なので、図９を用いて仮に副走査方向の解像度を３００ｄｐｉで読取った場合を説明すると、図９の(ａ)が示すように、画像情報を取得した場合、 (ｂ)のモノクロのグラフと、(ｃ)のカラーのグラフに示すように、
ｔ＝１〜３ カラー： ６２．５
ｔ＝３〜５ カラー： ５０．０
ｔ＝５〜 カラー： ９３．７５
となる。
【００４５】
以上のように、図８の(ａ)が示すように、画素サイズが異なるラインセンサで画像情報を取得した場合でも、シフトパルスＳＨ１〜ＳＨ４の周期を同一とすることで、副走査方向の解像度を向上させることができることがわかる。
【００４６】
本発明に係る画像読取装置においては、図１０で示すように、転送クロックφ１，φ２を共通タイミングで印加したように、シフトパルスＳＨ１〜ＳＨ４も共通信号のシフトパルスＳＨとすることが可能である。これにより、図２に示した各種タイミング生成回路１１Ｂの構成の簡略化、及び、その出力を受ける各種アナログ処理回路１１Ｃ、ＣＣＤセンサ制御回路１０Ａへの接続線の削減を可能とするものである。
以上、本発明に係る画像読取装置においては、画素数が異なるモノクロ用とカラー用のＣＣＤラインセンサにおいて、共通の動作タイミング（φ１，φ２，ＳＨ）により、読取り処理を行うことにより、駆動ノイズの影響を受けずに、高解像度の読取り処理を行うことが可能となる。
＜本発明に係る画像読取装置を用いた画像形成装置の一例＞
又、以下に、上述した画像読取装置を用いた画像形成装置の例を図面を用いて詳細に説明する。図１１は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態の制御系を示すブロック図、図１２は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態の読み取り及び書込みの動作タイミングを示すタイミングチャート、図１３は、このタイミング生成回路を示すブロック図である。
【００４７】
（構成と動作）
本発明に係る画像読取装置を用いた画像形成装置である複合型複写装置Ｃは、図１１に示すように、全体の動作を制御するシステム制御部２０と、これにそれぞれ接続され、ユーザの操作を受け操作情報を供給するコントロールパネル２６と、上述した画像読取装置である画像読取装置１５と、入力した画像情報を格納する記録媒体２１と、色変換処理や色補正、画像縮小拡大等の各種画像処理を行う画像処理部２２と、更に、与えられた画像情報に応じてレーザ光を発生させるレーザ光学系２４と、このレーザ光を受けて像担持体であるドラムに画像を形成させ、用紙上に画像を定着させるための画像形成部２５とからなる画像形成ユニット２３とを有している。
ここで、画像読取装置１５と画像形成ユニット２３とを同期させて動作させる場合は、シフトパルスＳＨの周期が大きく関係するため、その説明の前に、画像形成ユニット２３に関する説明を行う。
【００４８】
画像形成ユニット２３では、画像情報に応じて半導体レーザの発光／消灯を行い、半導体レーザが発光した場合、感光体ドラムの表面電位が低下し、その電位が下降した部分に現像材であるトナーが付着する。その付着したトナーは印字される用紙に転写され、その後、過熱による定着を行うことで用紙に固定される。よって、半導体レーザが発光した部分に色が形成されることとなる。これらの形成部はＹＥＬＬＯＷ、ＭＡＧＥＮＴＡ、ＣＹＡＮに加え、ＢＬＡＣＫの４系統から構成される。ＹＥＬＬＯＷ、ＭＡＧＥＮＴＡ、ＣＹＡＮの３系統の画像形成部の半導体レーザが発光した場合、印字される用紙上にはＹＥＬＬＯＷトナー、ＭＡＧＥＮＴＡトナー、ＣＹＡＮトナーが全て重なり、黒情報を形成しようとするが、実際は黒情報とならないため、別にＢＬＡＣＫの画像形成部を設け、黒を再現することが一般的である。
【００４９】
各種画像処理部２２によりＣＣＤラインセンサにより得られた画像情報は、半導体レーザの発光制御信号に変換される。レーザ制御基板（図示せず）により半導体レーザ制御信号は、レーザ制御基板に接続された半導体レーザを点灯又は消灯する電流信号に変換されることで半導体レーザは制御される。又、半導体レーザは、自然発光領域からレーザ発振領域に変化する電流値が温度により変化する特性を有するため、半導体レーザの主出力であるフロントビームを用いて画像を形成し、副出力であるバックビームを半導体レーザデバイス内に配置したフォトダイオードＰＤで検知することで、半導体レーザの発光量を検知し、その発光量と所望の発光量との差分を算出して半導体レーザの発光量制御を行うＡＰＣ（Auto Power Control）が一般的である。ここで、所望の発光量は、レーザ制御基板にＷＲＩＴＥ発光レベル設定電圧としてある電圧を印加することで設定できる。
【００５０】
ＡＰＣ処理を行った半導体レーザからの光出力は、集光レンズ８を透過し、回転多面鏡であるポリゴンミラーで反射し、一次元方向に走査する光となる。ポリゴンミラーで反射した光は、Ｆθレンズを透過し、第１の折り返しミラーにより反射して、像を形成するための感光体ドラムに照射する。又、Ｆθレンズを透過した光の一部は第１の折り返しミラーとは別の第２の折り返しミラーで反射し、同期信号検出センサに導かれる。この同期信号検出センサの出力が印字の水平方向の周期信号のＨＳＹＮＣ信号となる。
【００５１】
ＹＥＬＬＯＷ、ＭＡＧＥＮＴＡ、ＣＹＡＮ、ＢＬＡＣＫの各画像形成部は、このＨＳＹＮＣ信号に同期して制御される。
【００５２】
ａ．フルカラー印字動作時はＹＥＬＬＯＷの画像情報に応じたトナー、ＭＡＧＥＮＴＡの画像情報に応じたトナー、ＣＹＡＮの画像情報に応じたトナー、ＢＬＡＣＫの画像情報に応じたトナーが順番に印字される用紙にそれぞれ転写され、最後に過熱による定着処理を行い排紙される。
【００５３】
ｂ．モノクロ印字動作時は、印字される用紙搬送のためのベルトが図示のように移動し、ＢＬＡＣＫ系の画像形成部のみが用紙に接触するように動作するため、ＢＬＡＣＫの画像情報に応じたトナーのみが用紙に転写され、モノクロトナーのみの像が形成される。
【００５４】
このような各印字動作は、ポリゴンミラーの一面で半導体レーザからの光出力が感光体ドラムを１回走査する時間、すなわち、ＨＳＹＮＣ信号に同期して行われ、印字される用紙は、ＨＳＹＮＣ信号に同期して搬送される。
【００５５】
読取り同様、副走査方向の解像度６００ｄｐｉ、複写倍率１００％で書込みが行われるとすると、ＨＳＹＮＣ信号の１周期間で用紙は４２．３μｍ移動することになる。
【００５６】
このように、画像読取装置部分と画像形成ユニット２５の副走査方向の解像度が同一である場合、原稿読取り速度又は用紙印字速度は４２．３μｍ／１ラインであるため、画像形成装置におけるレーザ光学ユニット内の同期信号検出センサの出力であるＨＳＹＮＣ信号を画像読取装置内のＣＣＤラインセンサのシフトパルスＳＨとして使用することも可能である。
【００５７】
この場合、画像読取装置と画像形成ユニットの動作は完全に同期することとなる。このような画像読取装置における読取りタイミングと、画像形成ユニットにおける書込みタイミングの一例を図１２に示す。
【００５８】
（画像読取装置と画像形成ユニットとの動作の連携）
更に、本発明に係る画像形成装置において、画像形成ユニットの制御信号であるＨＳＹＮＣ信号を画像読取装置のＳＨ信号として用いることを特徴とする。
【００５９】
即ち、図５にも示したが、ＣＣＤラインセンサにおいては、シフトパルスＳＨにより各フォトダイオードアレイに蓄積した電荷をアナログシフトレジスタに転送するため、副走査方向の読取り解像度はこのシフトパルスＳＨ周期と読み取りのための第１キャリジ４及び第２キャリジ７の移動速度によって決定する。シフトパルスＳＨが立ち下がり、空送り部分、光シールド部分、ダミー画素部分の後に図示する有効出力信号となる。
【００６０】
読取る原稿のサイズによって、有効出力信号のどの部分が、原稿の画像情報となるかが決定するため、原稿サイズにより、水平方向（主走査方向）の有効画像領域をＨＤＥＮ信号により決定する。
【００６１】
画像形成ユニット２５では、同期信号検出センサに半導体レーザからの光出力が照射するようなタイミングで半導体レーザを発光させる。この制御信号は、図１２のＬＤｏｎ信号である。同期信号検出センサが半導体レーザの光出力を検知し、ＨＳＹＮＣ信号が発生すると、そのＨＳＹＮＣ信号により上記ＬＤｏｎ信号は消灯となるレベルに制御される。感光体ドラムは光エネルギーが照射されると表面電位が低下しトナーを付着させ潜像を形成するため、上述したように、ＨＳＹＮＣ信号形成後に消灯させることで、不必要な光出力を感光体ドラムに照射しないように制御することができる。このタイミングからも明らかなように、ＳＨ信号の代わりにＨＳＹＮＣ信号を使用することは可能である。
【００６２】
図１３に、ＳＨ信号とＨＳＹＮＣ信号の切り替え制御を付加したＣＣＤラインセンサ制御信号生成部１１Ｂを記す。ＭＣＬＫは、回路の基本周波数となるマスタークロックで、回路はこのＭＣＬＫに同期して動作する。このＭＣＬＫを主走査カウンタに入力し、そのカウンタ出力を元に走査方向画像有効領域を示すＨＤＥＮ信号、シフトパルスＳＨ１〜ＳＨ４、及び、シフトパルスＳＨ１〜ＳＨ４がＣＣＤラインセンサの各シフトゲートに印加している期間は、転送クロックφ１及びφ２を停止させる必要があるため、その停止期間を設定するＣＬＫ＿ＥＮ信号を生成する。又、このＣＬＫ＿ＥＮ信号とＭＣＬＫにより転送クロックφ１及びφ２を生成する。
【００６３】
シフトパルスＳＨ１〜ＳＨ４は、上述の通り、画像形成ユニット２５のレーザ光学系ユニットからの同期信号であるＨＳＹＮＣ信号を用いることも可能であるため、シフトパルスＳＨ１〜ＳＨ４と、ＨＳＹＮＣ信号の選択回路であるセレクタ回路でＣＣＤラインセンサに入力するシフトパルスを決定する。
【００６４】
従って、本発明においては、４ラインＣＣＤセンサの全てのシフトゲートを共通タイミングで動作させるため、ネットワークスキャナや、ファイリング用途で画像読取装置のみを動作させる場合は、ＭＣＬＫから生成したシフトパルスＳＨ１〜ＳＨ４を用い、複写用途で画像形成装置を画像読取装置を同時に動作させる場合は、同期信号であるＨＳＹＮＣ信号をＣＣＤラインセンサのシフトパルスとして用いることが好適である。これにより、画像形成部の制御信号であるＨＳＹＮＣ信号を用いることで、画像形成ユニットと画像読取装置との同期を確実に取ることが可能となり、安定した動作において、駆動ノイズのない画像読取処理を行うことができる画像読取装置とこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【００６５】
以上、本発明によれば、画素数の異なる複数のラインセンサ有し、各ラインセンサの出力信号を合成して画像情報を形成する画像読取装置において、全てのラインセンサのアナログシフトレジスタに印加する転送クロックを共通化することで、制御回路の簡略化が可能となり、又、それに伴い、回路単価を安価とすることができる。
又、ＣＣＤラインセンサの有効信号の出力タイミングが同一になるため、画素単位で有効信号部分に発生する転送クロックによる誘導ノイズの影響を把握しやすく、それに伴い、有効信号部分の安定期間は容易に確保することができる。
又、画素数の異なる複数のラインセンサ有し、各ラインセンサの出力信号を合成して画像情報を形成する画像読取装置において、全てのシフトゲートに印加するシフトパルスを共通化することで、制御回路の簡略化が可能となり、又、それに伴い、回路単価を安価とすることができる。
又、画像形成装置と画像読取装置の同期を容易に取ることができる。
又、無彩色画像読取用ラインセンサの画素数とカラー用のラインセンサの画素数の比率を２：１又は４：１とすれば、上記の通り転送クロック及びシフトパルスを共通化することで、各ラインセンサからの有効信号出力タイミングを同一タイミングとすることができる。
【００６６】
以上記載した様々な実施形態により、当業者は本発明を実現することができるが、更にこれらの実施形態の様々な変形例を思いつくことが当業者によって容易であり、発明的な能力をもたなくとも様々な実施形態へと適用することが可能である。従って、本発明は、開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、画素数の異なる４ラインＣＣＤセンサ等を用いた画像読取装置において、各ラインを同一タイミングの制御信号により制御することにより、例えば無彩色画像読取用ラインからの駆動ノイズの影響を受けることなく、精度の高い読取り処理を行うことができる画像読取装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る画像読取装置の一実施の形態を示す断面図。
【図２】 本発明に係る画像読取装置の一実施の形態の制御系を示すブロック図。
【図３】 本発明に係る画像読取装置が有する４ラインＣＣＤセンサの一実施の形態を示す構成図。
【図４】 本発明に係る画像読取装置が有する４ラインＣＣＤセンサの画素の一実施の形態を示す説明図。
【図５】 本発明に係る画像読取装置のＣＣＤラインセンサの駆動タイミングの一実施の形態を示すタイミングチャート。
【図６】 本発明に係る画像読取装置のＣＣＤラインセンサの画素単位の駆動タイミングの一実施の形態を示すタイミングチャート。
【図７】本発明に係る画像読取装置のＣＣＤラインセンサの転送クロックの一実施の形態を示すタイミングチャート。
【図８】 本発明に係る画像読取装置のＣＣＤラインセンサの読み取り解像度を示す説明図。
【図９】 本発明に係る画像読取装置のＣＣＤラインセンサの読み取り解像度を示す説明図。
【図１０】 本発明に係る画像読取装置が有する４ラインＣＣＤセンサの他の一実施の形態を示す構成図。
【図１１】 本発明に係る画像形成装置の一実施の形態の制御系を示すブロック図。
【図１２】 本発明に係る画像形成装置の一実施の形態の読み取り及び書込みの動作タイミングを示すタイミングチャート。
【図１３】 本発明に係る画像形成装置の一実施の形態が有するタイミング生成回路を示すブロック図。
【符号の説明】
１…光源、２…リフレクタ、３…第１ミラー、４…第１キャリジ、５…第２ミラー、６…第３ミラー、７…第２キャリジ、８…集光レンズ、９…ＣＣＤラインセンサ、１０…ＣＣＤセンサ基板、１１…制御基板、１２…白基準板、１３…原稿ガラス、１４…原稿押えカバー、１５…筐体、Ｏ…原稿、１０Ａ…ＣＣＤセンサ制御回路、１０Ｂ…ＣＣＤドライバ、１１Ａ…処理ＩＣ、１１Ｂ…各種タイミング生成回路、１１Ｃ…各種アナログ処理回路、１１Ｄ…ラインメモリ回路、１１Ｅ…画像処理回路部、１６…光源制御回路、１７…駆動系制御回路、１８…モータ、ＳＨ１〜ＳＨ４…シフトゲート制御信号。

Claims (1)

1. 第1画素サイズをもつ第１画素数の画素を有し受光面上に有色フィルタが配置されていないモノクロ用のラインセンサと、
   前記第1画素サイズの２倍のサイズである第２画素サイズをもつ前記第１画素数の半分の第2画素数の画素をもち、受光面上に有色フィルタが配置されているカラー用のラインセンサと、
   前記モノクロ用のラインセンサの近傍に第１シフトゲートを介して設けられ前記モノクロ用のラインセンサから画像情報が供給されるモノクロ用の第1アナログシフトレジスタと、
   前記モノクロ用のラインセンサの近傍に第２シフトゲートを介して設けられ前記モノクロ用のラインセンサから画像情報が供給されるモノクロ用の第２アナログシフトレジスタと、
   前記カラー用のラインセンサの近傍に第３シフトゲートを介して設けられ前記カラー用のラインセンサから画像情報が供給されるカラー用のアナログシフトレジスタを有するＣＣＤラインセンサと、
   このＣＣＤラインセンサを用いて原稿画像を読み取る読取部と、
   前記モノクロ用の第1アナログシフトレジスタと２アナログシフトレジスタとカラー用のアナログシフトレジスタにそれぞれ同一の第 1制御信号を供給して同一タイミングで動作させ、前記第１乃至第３シフトゲートにそれぞれ同一の第２制御信号を供給して同一タイミングで動作させることで、前記読取部の前記ラインセンサによる画像情報の読取動作を制御する制御部と、
   前記制御部の制御により前記読取部が読み取った前記原稿画像に基づいて、前記第２制御信号に応じて、記録媒体上に画像を形成する画像形成部と、
   を具備することを特徴とする画像形成装置。

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