JP4710728B2 - 画像読取装置、画像読取装置の制御方法、および画像読取装置の制御プログラム - Google Patents

Description

この発明は画像読取装置、および画像読取装置の制御方法に関し、特にイメージセンサを備えた画像読取装置、および画像読取装置の制御方法に関する。

カラーＭＦＰ（Multi Function Peripherals）、スキャナ、ファクシミリ装置などの画像読取装置においては、原稿画像を読取るためのＣＣＤが用いられている。

下記特許文献１は、転送効率が最大となるようにＣＣＤ出力信号をサンプリングするタイミングを制御、調整する技術を開示している。

特許文献２は、転送効率が最大となるように最終段転送クロックの位相を制御、調整する画像読取装置を開示している。また、最終段転送、リセット、クランプパルスを同一パッケージのＩＣで駆動する画像読取装置を開示している。

特許文献３は、駆動周波数に応じて使用するＣＣＤ駆動バッファ数を制御するＣＣＤ駆動装置を開示している。
特開平６−２２５１４６号公報 特開２００５−１４２９６０号公報 特開２０００−２９５５３６号公報

カラーＭＦＰの生産性を向上させるためにＣＣＤの駆動周波数を増加させた場合、ＣＣＤの転送効率が低下する問題が発生する。理由は高負荷容量の信号を高速で駆動するために、電圧振幅を確保しなければならないためである。また、温度が上昇すると転送効率が低下するという問題が生じる。転送効率が低下すると、画像の解像度が低下する。

特許文献１および２の技術を採用すると、ＣＣＤ出力信号に対して最適な制御をすることができるが、ＣＣＤのアナログシフトレジスタ（ＣＣＤ内部）で電荷を効率よく転送することができないという問題がある。

また、特許文献３の技術を採用すると、ＣＣＤ駆動バッファ数を制御することで最適なＣＣＤ駆動信号波形をＣＣＤに入力することができるが、原理的にあまり細かい調整ができないという問題がある。

この発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、転送効率を良好に保つことができる画像読取装置、および画像読取装置の制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため本発明のある局面に従うと、画像読取装置は、イメージセンサと、イメージセンサを駆動するための駆動手段と、駆動手段の電源電圧を調整可能な駆動手段電源と、イメージセンサの転送効率を測定する測定手段と、イメージセンサにより読み取られる画像に対する読取解像度の設定に応じて転送効率を決定する決定手段と、イメージセンサの転送効率が決定された転送効率となるように、駆動手段の電源電圧を設定する設定手段とを備える。好ましくは、決定手段は、読取解像度および画質モードの設定に応じて、転送効率を決定する。この発明の別の局面に従うと、画像読取装置は、イメージセンサと、イメージセンサを駆動するための駆動手段と、駆動手段の電源電圧を調整可能な駆動手段電源と、イメージセンサの転送効率を測定する測定手段と、イメージセンサにより読み取られる画像に対する画質モードの設定に応じて転送効率を決定する決定手段と、イメージセンサの転送効率が決定された転送効率となるように、駆動手段の電源電圧を設定する設定手段とを備える。

好ましくは、駆動手段は、イメージセンサを駆動するための駆動バッファであり、設定手段は、駆動バッファの電源電圧を設定する。好ましくは、イメージセンサは、ＣＣＤイメージセンサである。

この発明の別の局面に従うと、イメージセンサと、イメージセンサを駆動するための駆動手段と、駆動手段の電源電圧を調整可能な駆動手段電源とを備えた画像読取装置の制御方法が提供される。画像読取装置の制御方法は、イメージセンサにより読み取られる画像に対する読取解像度の設定に応じて転送効率を決定するステップと、イメージセンサの転送効率を測定する測定ステップと、イメージセンサの転送効率が決定された転送効率となるように、駆動手段の電源電圧を設定する設定ステップとを備える。好ましくは、決定するステップは、読取解像度および画質モードの設定に応じて、転送効率を決定するステップを含む。この発明の別の局面に従うと、イメージセンサと、イメージセンサを駆動するための駆動手段と、駆動手段の電源電圧を調整可能な駆動手段電源とを備えた画像読取装置の制御方法が提供される。画像読取装置の制御方法は、イメージセンサにより読み取られる画像に対する画質モードの設定に応じて転送効率を決定するステップと、イメージセンサの転送効率を測定する測定ステップと、イメージセンサの転送効率が決定された転送効率となるように、駆動手段の電源電圧を設定する設定ステップとを備える。

この発明の別の局面に従うと、イメージセンサと、イメージセンサを駆動するための駆動手段と、駆動手段の電源電圧を調整可能な駆動手段電源と、制御部とを備えた画像読取装置の制御プログラムが提供される。画像読取装置の制御プログラムは、イメージセンサにより読み取られる画像に対する読取解像度の設定に応じて転送効率を決定するステップと、イメージセンサの転送効率を測定する測定ステップと、イメージセンサの転送効率が決定された転送効率となるように、駆動手段の電源電圧を設定する設定ステップとを制御部に実行させる。好ましくは、決定するステップは、読取解像度および画質モードの設定に応じて、転送効率を決定するステップを含む。この発明の別の局面に従うと、イメージセンサと、イメージセンサを駆動するための駆動手段と、駆動手段の電源電圧を調整可能な駆動手段電源と、制御部とを備えた画像読取装置の制御プログラムが提供される。画像読取装置の制御プログラムは、イメージセンサにより読み取られる画像に対する画質モードの設定に応じて転送効率を決定するステップと、イメージセンサの転送効率を測定する測定ステップと、イメージセンサの転送効率が決定された転送効率となるように、駆動手段の電源電圧を設定する設定ステップとを制御部に実行させる。

これらの発明に従うと、転送効率を良好に保つことができる画像読取装置、および画像読取装置の制御方法を提供することが可能となる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る画像読取装置について説明する。画像読取装置は、電子写真式の複写機、スキャナーなどに適用される。

画像読取装置は、ＣＣＤの入力信号を駆動するＩＣの電源電圧を、測定された転送効率（ＭＴＦ）に従って制御する。すなわち画像読取装置のＣＣＤ制御部は、ＣＣＤ駆動バッファの電源を切替えながら転送効率を検出し、その結果に応じて最適な電源電圧をＣＣＤ駆動バッファに供給する。これは、転送効率に一番寄与する転送クロックの電圧振幅を、ＣＣＤ駆動バッファの電源電圧を制御することによって拡大することで、所望の転送効率を確保するものである。

また、必要なＣＣＤ駆動バッファの電源を必要最低限の電圧にすることで、消費電力、温度上昇、放射ノイズの量を抑えることが可能となる。

このような構成によると、従来よりも高い周波数でＣＣＤを制御した場合においても解像力の高い画像読取を行なうことが可能となる。

図１は、画像読取装置が備えるＣＣＤ制御部の構成を示す図である。
図を参照してＣＣＤ制御部は、イメージセンサの具体例であるカラーＣＣＤ１と、アナログ処理部２と、デジタル処理部３と、ＣＣＤ駆動バッファ４と、ＣＣＤ制御部５と、ＣＰＵ６と、電源制御部７と、スライダーやシェーディング板を含む読取装置の駆動機構８と、ユーザからの設定を受付ける操作パネル９とを備えている。

カラーＣＣＤ１は、ＲＧＢのフォトダイオード列１ａを持ち、偶数、奇数画素に分離されて２つのアナログシフトレジスタ１ｄ，１ｅに、蓄積された電荷をシフトゲート１ｂ，１ｃを介して転送する。その電荷は、アナログシフトレジスタ１ｄ，１ｅを通じて先頭から順次出力されアナログ処理部２へ出力される。

アナログ処理部２は、入力された信号を所定のタイミングでサンプリングした後、クランプ補正、ゲイン補正、Ａ／Ｄ変換を行い、最後に偶数、奇数画素を合成して出力する。

デジタル処理部３は、シェーディング補正、ライン間補正や、転送効率用データの保存などを行ない、下流の処理部へＲＧＢデータを出力する。

ＣＰＵ６は、デジタル処理部３、ＣＣＤ制御部５、および電源制御部７に接続され、装置全体を制御する。

ＣＣＤ制御部５は、基準クロックを元にして、ＣＰＵ６の設定に応じてカラーＣＣＤ１、およびアナログ処理部２に対して必要な制御信号を生成する。

ＣＣＤ駆動バッファ４は、ＣＣＤ制御信号を駆動するためのＩＣである。当該信号は高負荷容量であるために、ＣＣＤ制御部５で直接駆動するには能力が不足するため、ＣＣＤ駆動バッファが用意されている。

電源制御部７は、ＣＰＵ６の設定に応じてＣＣＤ駆動バッファ４に供給する電源電圧を切り替える。

以下に、ＣＣＤ駆動バッファ４のＣＣＤ制御信号を説明する。
ＳＨは、フォトダイオード列に蓄積された電荷をアナログシフトレジスタに転送するタイミング信号である。

ＰＨＡＩ１Ａ，Ｂは、アナログシフトレジスタの電荷転送クロックである。
ＰＨＡＩ２Ｂは、最終段の出力バッファ部の転送クロックである。

ＣＰは、クランプ用タイミング信号である。
ＲＳは、リセット用タイミング信号（最終段バッファの残留電荷を毎回除去する信号）である。

図２は、カラーＣＣＤ１のフォトダイオードの配列の構成を示す図である。
図に示されるように、有効画素の手前には光シールド画素があり、このデータを用いてクランプ調整が行なわれる。光シールド画素の手前と有効画素の後ろには、空送り画素が配置されている。空送り画素も光を受けないようにシールドされている。よって、転送効率が１００％であれば有効画素に接する空送り画素の読取りデータは「０」になる。

図３は、読取り条件に応じて許容される転送効率を示した図である。
このデータは、ＣＰＵ６内に記録されており、適宜読出される。

図４は、ＣＣＤ制御信号のＰＨＡＩ１Ａ，ＰＨＡＩ１Ｂの波形例を示す図である。
これは、前述した通りアナログシフトレジスタの電荷転送クロックである。この信号の電圧差（図中矢印で示す。）を十分確保できないと、転送効率が低下する要因となる。

負荷容量が大きいため、波形はきれいな方形波とならず、周波数が高くなると図中の実線で示されるように、三角波に近い形状となる。ＣＣＤ駆動バッファ４の電源電圧を上げると、波形は実線から点線のように変化し、電圧差が拡大する。このため転送効率が改善される。

波形はＣＣＤ駆動バッファ４のばらつきや、ＣＣＤ側のＰＨＡＩ１Ａ，ＰＨＡＩ１Ｂ端子の入力容量のばらつきや、温度などによって変動する。

図５は、ＣＰＵ６が実行する、転送効率とＣＣＤ駆動バッファ４の電源電圧の特性を検出する制御を示すフローチャートである。

この処理は、製造ラインにおいてや、電源投入時や各ジョブを実行する前などに実施することができる。転送効率は温度依存性も有するために、各ジョブの前に行なうことが望ましい。

図を参照して、ステップＳ１００において変数Ｎを「０」に初期化する。ステップＳ１０１において、変数Ｎを用いて、電源制御部７に出力させる電圧を計算する。ここでは、
電圧Ｖｃｃ＝４．５＋０．１×Ｎ
の計算式により、電圧を設定するものとする。

この処理は、ループにより、電圧が４.５Ｖから５.５Ｖになるまで１１回実施される。
ステップＳ１０２において、転送効率が測定される。測定方法は、スライダーをシェーディング板まで移動させてランプを点灯させる。図２で示されるＣＣＤの有効画素の最終画素とその隣の空送り画素の読取り値を、偶数列、奇数列それぞれ（ＲＧＢとも）においてデジタル処理部３に保存する。転送効率を以下の計算式で算出する。

転送効率＝有効画素の最終画素／（有効画素の最終画素＋空送り画素の先頭）×１００（％）
ステップＳ１０３において、変数Ｎが１０であるかどうかを判断する。ＹＥＳの場合には処理を終える。

ステップＳ１０３でＮＯであれば、ステップＳ１０４において変数Ｎに１を加算して、ステップＳ１００に戻る。

図６は、図５の処理で算出された転送効率とＣＣＤ駆動バッファ４の電源電圧の特性の具体例を示す図である。

電圧が４.５Ｖから５.５Ｖの間における転送効率が測定されている。電源電圧が低いと転送効率が低下する傾向にある。またこの特性は、温度やデバイスのロットなどの依存性がある。

図７は、ＣＰＵ６が実行する、原稿の読取り制御を示すフローチャートである。
ステップＳ２００において、操作パネル９において、例えば文字写真モード、３００ｄｐｉの読取り条件がユーザによって設定されると、ステップＳ２０１でＣＰＵ６は図３の表から必要な転送効率を求める。ここでは、８８％以上であることが判明する。

次にＣＰＵ６はステップＳ２０２において、図５の処理で把握した転送効率と電源電圧の特性図（図６）より必要な電源電圧を求める。ここでは転送効率が８８％以上と決められているために、図３より必要な電圧が４.７Ｖと算出される。ステップＳ２０３において、電源電圧が４.７ＶとなるようにＣＰＵ６は電源制御部７に命令をした後、ステップＳ２０４で原稿を読取る。

なお、ここでは読取り条件に基づき必要な転送効率を求めることとしたが、読取り条件に依存しない、あらかじめ決められた許容値である必要な転送効率を定めておいてもよい。例えば許容値が９２％以上であれば、図６より必要な電圧は４.９Ｖとなる。４.９ＶとなるようにＣＰＵ６は電源制御部７に命令を出した後、原稿を読取る。

［実施の形態における効果］
以上のような構成により、デバイスばらつきや環境変動などによって引き起こされる転送効率の低下を防止することができる。これにより、常に好ましい画像を提供することが可能となる。また、必要なタイミングで必要な電源をＣＣＤ駆動バッファに供給するので、省エネルギーが図られる。

［その他］
本発明はＭＦＰ、ファクシミリ装置、複写機、ＰＣなどの画像形成装置に対して実施することができる。

また、上述の実施の形態における処理は、ソフトウエアによって行なっても、ハードウエア回路を用いて行なってもよい。

また、上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。また、プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

画像読取装置が備えるＣＣＤ制御部の構成を示す図である。 カラーＣＣＤ１のフォトダイオードの配列の構成を示す図である。 読取り条件に応じて許容される転送効率を示した図である。 ＣＣＤ制御信号のＰＨＡＩ１Ａ，ＰＨＡＩ１Ｂの波形例を示す図である。 ＣＰＵ６が実行する、転送効率とＣＣＤ駆動バッファ４の電源電圧の特性を検出する制御を示すフローチャートである。 図５の処理で算出された転送効率とＣＣＤ駆動バッファ４の電源電圧の特性の具体例を示す図である。 ＣＰＵ６が実行する、原稿の読取り制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１ カラーＣＣＤ、２ アナログ処理部、３ デジタル処理部、４ ＣＣＤ駆動バッファ、５ ＣＣＤ制御部、６ ＣＰＵ、７ 電源制御部、８ 駆動機構、９ 操作パネル。

Claims (11)

1. イメージセンサと、
   前記イメージセンサを駆動するための駆動手段と、
   前記駆動手段の電源電圧を調整可能な駆動手段電源と、
   前記イメージセンサの転送効率を測定する測定手段と、
   前記イメージセンサにより読み取られる画像に対する読取解像度の設定に応じて転送効率を決定する決定手段と、
   前記イメージセンサの転送効率が前記決定された転送効率となるように、前記駆動手段の電源電圧を設定する設定手段とを備えた、画像読取装置。
2. 前記決定手段は、読取解像度および画質モードの設定に応じて、転送効率を決定する、請求項１に記載の画像読取装置。
3. イメージセンサと、
   前記イメージセンサを駆動するための駆動手段と、
   前記駆動手段の電源電圧を調整可能な駆動手段電源と、
   前記イメージセンサの転送効率を測定する測定手段と、
   前記イメージセンサにより読み取られる画像に対する画質モードの設定に応じて転送効率を決定する決定手段と、
   前記イメージセンサの転送効率が前記決定された転送効率となるように、前記駆動手段の電源電圧を設定する設定手段とを備えた、画像読取装置。
4. 前記駆動手段は、前記イメージセンサを駆動するための駆動バッファであり、
   前記設定手段は、前記駆動バッファの電源電圧を設定する、請求項１〜３のいずれかに記載の画像読取装置。
5. 前記イメージセンサは、ＣＣＤイメージセンサである、請求項１〜４のいずれかに記載の画像読取装置。
6. イメージセンサと、
   前記イメージセンサを駆動するための駆動手段と、
   前記駆動手段の電源電圧を調整可能な駆動手段電源とを備えた画像読取装置の制御方法であって、
   前記イメージセンサにより読み取られる画像に対する読取解像度の設定に応じて転送効率を決定するステップと、
   前記イメージセンサの転送効率を測定する測定ステップと、
   前記イメージセンサの転送効率が前記決定された転送効率となるように、前記駆動手段の電源電圧を設定する設定ステップとを備えた、画像読取装置の制御方法。
7. 前記決定するステップは、読取解像度および画質モードの設定に応じて、転送効率を決定するステップを含む、請求項６に記載の画像読取装置の制御方法。
8. イメージセンサと、
   前記イメージセンサを駆動するための駆動手段と、
   前記駆動手段の電源電圧を調整可能な駆動手段電源とを備えた画像読取装置の制御方法であって、
   前記イメージセンサにより読み取られる画像に対する画質モードの設定に応じて転送効率を決定するステップと、
   前記イメージセンサの転送効率を測定する測定ステップと、
   前記イメージセンサの転送効率が前記決定された転送効率となるように、前記駆動手段の電源電圧を設定する設定ステップとを備えた、画像読取装置の制御方法。
9. イメージセンサと、
   前記イメージセンサを駆動するための駆動手段と、
   前記駆動手段の電源電圧を調整可能な駆動手段電源と、
   制御部とを備えた画像読取装置の制御プログラムであって、
   前記イメージセンサにより読み取られる画像に対する読取解像度の設定に応じて転送効率を決定するステップと、
   前記イメージセンサの転送効率を測定する測定ステップと、
   前記イメージセンサの転送効率が前記決定された転送効率となるように、前記駆動手段の電源電圧を設定する設定ステップとを前記制御部に実行させる、画像読取装置の制御プログラム。
10. 前記決定するステップは、読取解像度および画質モードの設定に応じて、転送効率を決定するステップを含む、請求項９に記載の画像読取装置の制御プログラム。
11. イメージセンサと、
    前記イメージセンサを駆動するための駆動手段と、
    前記駆動手段の電源電圧を調整可能な駆動手段電源と、
    制御部とを備えた画像読取装置の制御プログラムであって、
    前記イメージセンサにより読み取られる画像に対する画質モードの設定に応じて転送効率を決定するステップと、
    前記イメージセンサの転送効率を測定する測定ステップと、
    前記イメージセンサの転送効率が前記決定された転送効率となるように、前記駆動手段の電源電圧を設定する設定ステップとを前記制御部に実行させる、画像読取装置の制御プログラム。

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