JP5454019B2 - 光電変換素子、センサ制御回路、画像読取装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
画像読取装置がスキャナの場合について説明する。
スキャナは、原稿からの反射光を取得し、センサ基板(SBU:Sensor Board Unit)内に配置されたCCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)1003で光電変換し、電気信号に変えることで原稿を読み取る。SBUは主に、原稿からの反射光を光電変換するCCD1003、CCD1003からの出力信号に種々のアナログ処理を施すAFE(Analog-Front-End)1006、CCD1003又はAFE1006を駆動するための駆動信号を発生するタイミングジェネレータ(Timing-Generator、以下TGと表記する。)1001、及びCCD1003を駆動するCCDドライバ1002で構成される。尚、図中1004はバッファ回路であり、1005はコンデンサである。
クロック生成部(CLK gen)1007を有するTG1001で生成されたCCD駆動信号(ph1,ph2,ph2l,rs,cp)は、CCDドライバ1002を介してCCD1003に入力される(φ1,φ2,φ2L,RS,CP)。
ここで、φ1/φ2はCCD1003内の図示しないフォトダイオード(PD)で得られた信号電荷をアナログシフトレジスタ上で電荷転送を行うための転送クロックであり、φ2Lは最終段の転送クロックである。
尚、図11のCCDドライバ1002はバッファタイプでもインバータタイプでもいずれでもよいが、高速性の面から一般にはインバータタイプが用いられる。
例えば、図12(a)でφ2↑タイミングが遅れた場合、φ1↓-φ2↑のクロスポイントVx1は小さくなり、φ2↑遅延時間が大きくなるとVx1は所定の電圧以下となり制約を満足できなくなる。そのためこの制約を満足するためには、ばらついた場合でもクロスポイントが確保できるようにφ1↓-φ2↑,φ1↑とφ2↓とのタイミングを揃える必要がある。φ1↓-φ2L↑,φ1↑-φ2L↓のクロスポイントVx2に関しても同様である。
図11に示すような従来の駆動方法では、図13(a)に示すように、TG出力では信号間のタイミング関係を最適にすることができる。
しかし、図13(b)に示すように、CCD1003の入力端では、TG1001やCCDドライバ1002での信号スキュー、抵抗/容量の公差、伝送線路の寄生成分(抵抗/容量/インダクタ成分)、CCD1003の端子容量など、回路上に多数存在するバラツキ要因により各々の信号タイミング関係が大きくばらついてしまう。
そこで、本発明の目的は、CCDの高速駆動化を図ることができる光電変換素子、センサ制御回路、画像読取装置、及び画像形成装置を提供することにある。
本発明に係る光電変換素子は、要するに、信号生成の基準となる基準クロックのみをCCDに入力し、その基準クロックから各駆動信号を同種のロジックゲートを用いて内部生成することを特徴とする。
<実施形態1>
図1は、本発明に係る画像読取装置での駆動構成の概要を説明するブロック図の一例である。
図1に示すように、画像読取装置としてのスキャナは、CCD3に入力される基準クロック(Ref_CLK)から駆動信号を生成する構成とする。生成された駆動信号は各部に供給され、CCD3を駆動する。
CCD3は、クロック生成部(CLK_gen)4、フォトダイオードPD5、シフトゲート6、アナログシフトレジスタ7、フローティングキャパシタ(FJ)8、バッファ回路9、11、コンデンサ10、RS Circuit12、及びCP Circuit13を有する。
本構成にすることで、TG1やCCDドライバ2での信号スキュー、抵抗/容量の公差、伝送線路の寄生成分(抵抗/容量/インダクタ成分)、CCD3の端子容量などといったTG1〜CCD3間に存在する一連のバラツキ要因の影響を受けないで済むため、CCD駆動信号のタイミングバラツキを大きく低減することができる。
図2は、本発明に係る画像読取装置のクロック生成部のブロック図の一例である。
このクロック生成部CLK_gen4-1は、基準クロックRef_CLKをバッファ回路20を介して入力すると、それぞれRef_CLKを用いて駆動信号生成部PH_gen21でφ1/φ2を生成し、駆動信号生成部2L_gen22で駆動信号φ2Lを生成し、駆動信号生成部RS_gen23で駆動信号RSを生成し、駆動信号生成部CP_gen24で駆動信号CPを生成する。
尚、各駆動信号生成部21〜24の前にはバッファ20を配置しているが、これは駆動負荷を低減するためのものであり、駆動負荷が問題にならない場合は、バッファ20は用いなくてもよい。
図3は、本発明に係る画像読取装置におけるクロック信号生成部の詳細な説明図である。
図4は、図3に示したクロック生成部の信号波形の生成を説明するためのタイミングチャートの一例である。
図4において、横軸は時間を示し、縦軸は上から基準クロックRef CLK、φ1、φ2、φ2L、Ref dly1 inv、RS、Ref dly2、及びCPを示す。
CCD3にクロック生成部CLK gen4-2を内蔵することでバラツキを大幅に低減することができるが、各信号生成部でのバラツキが大きければ意味がない。
そこで、本実施形態では、バラツキを最小限に抑えつつ各駆動信号を生成するため、各信号生成部では同一ロジックゲートを用いて駆動信号を生成する構成とする。
図3に示すように、φ2LはRef_CLK(バッファ通過後、以下同じ意味)をバッファしたものとする。
尚、RS、及び、CP生成部の遅延回路の遅延量は互いに異なっていても問題はないが、バラツキ低減の観点では、回路構成を同一にして遅延量を等しくした方がよい。
しかし、各ゲートは同一半導体チップ上に構成され特性がトラッキングする(同じ方向にばらつく)ため、上記影響によるバラツキは小さい(これまで考慮していたTG〜CCD間バラツキ要因による影響が±数nsであるのに対し、本発明ではその1/10程度に抑えることが可能である)。
上述のように、φ1↓-φ2L↑,φ1↑-φ2L↓の信号タイミングはバラツキを抑制し揃えて出力できるため、φ1-φ2LのクロスポイントVx2、差電圧幅(t2)を確保することは容易である。
また、RS↑-CP↑期間(t6)は同様にCP生成回路の遅延回路での遅延量で決定するが、本実施形態ではRS↑に対しCP↑が必ず遅延する構成となっているのでタイミング制約は自動的に満足することができ、CPのH幅(t8)はCP生成回路の遅延回路1段分のバラツキ要因で済むため、バラツキを低減して信号生成することができる。
図5(a)、(b)において、横軸は時間を示し、縦軸はそれぞれ上からφ1、φ2、φ2L、RS、CPを示す。また、実線はバラツキ有りの場合を示し、点線はバラツキ無しの場合を示す。
TG〜CCD間のバラツキ要因の影響を受けないため、各信号のタイミングバラツキを低減することができる。
図6は、図3に示したクロック生成回路をさらに改良したクロック生成回路を説明するための説明図である。
図6に示すクロック生成回路4-3は、バッファ50、インバータ51〜53、56、遅延回路Delay Cicuit55、及びANDゲート54、57、58で構成されている。
図6に示すクロック生成回路4-3の図3に示したクロック生成回路4-2との相違点は、ANDゲート及び遅延回路を共通化したことにより、部品数を減少させた点にある。
図7(a)、(b)において、横軸は時間を示し、縦軸はそれぞれ上からφ1、φ2、φ2L、RS、及びCPを示す。
φ1とφ2Lとの間にはタイミング制約が存在し、かつ、図7を見ると、φ1/φ2の生成とφ2Lの生成とでは基準クロックRef_CLKをANDゲートでバッファする部分が同じである。
図8は、遅延回路を外部に配置したときの信号生成回路の一例である。
同図に示すクロック生成回路4-4は、バッファ60、インバータ61〜63、65、及びANDゲート64、66、67で構成されている。
尚、図6に示す遅延回路(ここではRC回路)をCCD3-1内で構成しようとすると、その遅延量は数十%程度ばらつく可能性がある。これについては図8に示すように、遅延回路を外部に配置するようにすれば、高精度の外付け部品が使えるため、遅延量のバラツキを更に低減することが可能である。
図9は、本発明に係る画像読取装置を用いた画像形成装置の一実施の形態を示す概念図である。
本実施形態の画像形成装置の構成について、図9を参照して説明する。
回転可能に支持されて図9の矢印方向に回転する感光体201の外周部には、除電装置Lと、クリーニング装置202と、帯電装置203と、現像装置205とが配設されている。
図9に示す構成では感光体201が4個(201a、201b、201c、201d)あるが、現像装置205が扱う色材(トナー)の色が異なるのみであり、それぞれの外周部に設けられる画像形成用の上述した部品構成は同じである。
中間転写ベルト210から転写されたトナー像を記録媒体Pに転写する以前、すなわち裏面用中間転写ベルト100がトナー像を担持しているときは離れた状態とし、記録媒体Pへの転写が行われてクリーニングが必要となったとき、ブラシローラは図9での反時計方向に揺動し接触される。
除去された不要トナーはトナー収納部250Bに集められる。
この中間転写ベルト210に対して図9の右方には、ベルト状の裏面用中間転写ベルト(第2の顕像担持手段)200が配設されている。この裏面用中間転写ベルト200は、回転ローラ216、217、218、219により支持され、図9の矢印方向に移動可能に張架されており、裏側(ループの内側)には、第2の転写手段218が配設されている。裏面用中間転写ベルト200によるベルトループの外側に、この裏面用中間転写ベルト用クリーニング装置250、チャージャCH、などが配設されている。
記録媒体Pが搬送されるさらに下流には、定着用加熱手段230、排紙ガイド対231、排紙ローラ対232、排紙スタック部240が配設されている。
ユーザーは、この操作・入力部により、コピーの片面/両面切り替え、コピー動作の開始、コピー枚数の設定、コピー機能とプリンタ機能との切り替えなどの各種操作を行う。
本実施形態によれば、TG〜CCD間に存在するバラツキ要因の影響を受けずにCCD駆動タイミングを最適化することができるため、CCDの高速駆動化を図ることができる。
2 CCDドライバ
3 CCD
4 クロック生成回路(CLK gen)
5 フォトダイオード(PD)
6 シフトゲート
7 アナログシフトレジスタ
8 フローティングキャパシタ(FJ)
9、11 バッファ回路
10 コンデンサ
12 RS Circut
13 CP Circut
Claims (6)
- 原稿からの反射光を光電変換する光電変換素子において、
基準クロックに基づいて前記光電変換素子を駆動するための各駆動信号を、同種のロジックゲートを用いて生成するクロック生成部を有し、
タイミング制約のある2つの駆動信号の生成に必要な信号を同一とし、
前記クロック生成部は、前記光電変換素子の外部に配置された遅延回路を有し、
全ての駆動信号が必ず同種のゲートを介して生成され、
各ゲートは同一半導体チップ上に構成され特性がトラッキングしていることを特徴とする光電変換素子。 - 前記クロック生成部で用いる基準クロックは、入力された基準クロックをバッファした信号であることを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。
- 前記クロック生成部は、前記光電変換素子の外部に配置された遅延回路を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の光電変換素子。
- 請求項1から3の何れか一項に記載の光電変換素子を搭載したことを特徴とするセンサ制御回路。
- 請求項4に記載のセンサ制御回路を搭載したことを特徴とする画像読取装置。
- 請求項5に記載の画像読取装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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