JP5743430B2 - 読取装置、印刷装置、及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光電変換素子を備えるセンサユニット、画像読取装置及び制御方法に関する。

光電変換素子を備えるセンサ（ラインセンサ）は、光電変換部から転送部へ電荷を転送した後、転送部を介して出力を行う。引用文献１には、センサが原稿を読取るときのセンサの移動速度を高めるために、センサの転送部を３つのブロックに分け、各転送部から電荷をそれぞれ設けられた増幅器へ出力する。また、読取りに不要な電荷は、電荷廃却ドレインへ廃却する構成が開示されている。

特開２０００−６９２５２号公報

例えば、センサが２１６ｍｍの長さのセンサが、名刺（縦９０ｍｍ、横５５ｍｍ）のようなちいさいサイズの原稿を読取る場合を想定すると、１ラインあたりに１２６ｍｍ（＝２１６−９０）分の画素の信号電荷を出力しなければならない。引用文献１の構成では、転送部を３つのブロックに分け、それぞれ制御する構成であるが、近年の数千画素レベルのセンサでは、センサから出力する信号の処理回路が複雑になり、回路規模が大きくなる。

本発明は、上記課題を解決するために、簡単な回路構成で、幅が狭い原稿を高速で読取ることを可能とするセンサユニット、画像読取装置、及び制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための、本発明の読取装置は、複数の光電変換素子が所定の方向に配置された光電変換部と、前記光電変換部から移送された電荷を外部へ転送する転送部と、電荷を排出するためのドレインと、前記光電変換部の電荷の一部を前記転送部から順に外部へ転送させ、前記光電変換部の電荷の残りを前記転送部からドレインへ同時に移送させる制御を行う制御部を備え、前記転送部から転送された電荷を出力信号として出力するセンサユニットと、前記センサユニットから出力された出力信号の画像処理を行う画像処理手段と、を備え、前記センサユニットは、原稿に照射した光の反射光を受光し、前記原稿に対応しない領域の前記複数の光電変換素子で生成された電荷の少なくとも一部を前記ドレインへ移送させ、前記画像処理手段は、前記センサユニットから出力された出力信号のうち前記原稿に対応しない領域のデータを削除することが可能であることを特徴とする。

以上の構成により、簡単な回路構成で、幅が狭い原稿を高速で読取ることを実現できる。

第１の実施形態におけるセンサの構成を説明する図である。 第１の実施形態におけるセンサの動作を説明するタイミング図である。 第１の実施形態におけるセンサの動作を説明するタイミング図である。 第１の実施形態におけるセンサの制御を説明するフローチャートである。 第１の実施形態におけるセンサの制御を説明するフローチャート図である。 実施形態におけるセンサの読取る範囲を説明する図である。 第２の実施形態におけるセンサの構成を説明する図である。 第２の実施形態におけるセンサの動作を説明するタイミング図である。 第２の実施形態におけるセンサの制御を説明するフローチャートである。 第３の実施形態における読取制御を説明するフローチャートである。 第３の実施形態の予備読取り動作で読取った画像を説明する図である。 多機能プリンタの斜視図である。 画像読取装置の平面図と断面図である。 多機能プリンタの制御ブロックである。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるセンサの構成を説明する図である。センサ（ラインセンサ）は、光電変換部１１と転送部１３と移送ゲート１２とクリアゲート（ＣＬＲゲート）１４と、ドレイン１５とを備えている。光電変換部１１は、所定の方向に直線上に配列され、光を光電変換により信号電荷を発生する光電変換素子１１ａ、１１ｂ・・・、１１ｘｘを複数備える。転送部１３は、光電変換素子の配列に沿って配置される転送部１３ａ、１３ｂ、１３ｘで構成される。移送ゲート１２は、光電変換部１１で生成した電荷を転送部１３へ移送する。ドレイン１５は、転送部１３と平行に配列され転送部１３の電荷を排出（破棄）する。クリアゲート（ＣＬＲゲート）１４は、転送部１３からドレイン１５への電荷の転送を制御する。転送部１３によって転送された電荷は出力回路１６よりライン状の出力信号としてセンサから出力される。

図１に示すセンサは、制御部により第１のモード（第１の制御）または第２のモード（第２の制御）が実行可能である。センサを備える機器の操作部からの指示で動作モードが設定され、設定されたモードで読取動作を行う。なお、この動作モードの設定は、センサを備える機器と接続する機器から受信する信号に基づき行われる形態でも構わない。図２は、第１のモードにおけるタイミングを示している。図２の信号は、図１の同じ符号のブロックを駆動する信号である。例えば、図２の信号ＳＨは、図１の移送ゲートＳＨを制御する。同様に、図２の信号φ１は図１の転送部のφ１を制御し、図２の信号φ２は図１の転送部のφ２を制御する。図４は、第１のモードにおける制御フローを示す。第１のモードでは、センサが備える光電変換素子（２１６ｍｍ分の画素数）で生成された電荷をセンサから出力する。

図４の制御フローを説明する。読取りライン数を指定して読取りが開始される（Ｓ４１）後、ｔ２１のタイミングで移送ゲート１２にパルスＳＨ（ライン同期信号）が印加され、光電変換部１１で蓄積されている電荷が転送部１３のφ１、φ２に移送される（Ｓ４２）。このライン同期信号に基づき、ｔ２１からｔ２４までの間、光電変換部１１は１ライン分の電荷を蓄積する。つまり、ｔ２１からｔ２４の間に、光電変換部１１の電荷の蓄積と転送部１３からの電荷の出力が行われる。Ｔ２１での電荷移送後、ｔ２２からｔ２３までφ１とφ２より構成される転送部１３にクロック（パルス信号）が印加されることで、転送部１３の電荷が出力回路１６まで転送され、センサの信号として出力される（Ｓ４３）。このとき、ｔ２２からｔ２３まで転送部１３に所望の画素数分のクロックを入力したか判定する（Ｓ４４）。この所望のクロック数は、リニアセンサが備える画素の電荷をすべて出力する数である。仮にクロック数が画素数に満たないと、出力回路から離れた画素の電荷は転送部１３内に残る。電荷が残留すると、次ラインのライン同期信号により光電変換部１１から転送部１３に移送されてくる信号電荷と重畳し正常な出力信号を得ることができないからである。所望のクロック数により電荷の転送を行った後、ＣＬＲ信号を印加する（Ｓ４５）。その後、必要なライン数のデータを全て取得したか判別（Ｓ４６）し、読取りライン数に到達していない場合、Ｓ４２からＳ４６の処理を行う。Ｓ４６にて読取りライン数に到達している場合は読取り終了（Ｓ４７）となる。この制御において、読取ライン数分センサは移動を行う。

図３は、第２のモードにおけるタイミングを示し、図５は、第２のモードにおける制御フローを示す。第２のモードでは、センサが備える光電変換素子のうち一部の光電変換素子（５５ｍｍ分の画素数）で生成された電荷をセンサから出力する。第２のモードでは、名刺の読取を行う場合を想定する。

図５の制御フローを説明する。図４と同様の内容は説明を省き、相違する点について説明する。図４と相違するのは、Ｓ５４で、判定する画素数が異なる点である。判定する画素数は、第１のモードより少ない。Ｓ５４で、所定の画素数分入力したことを判定すると、ステップＳ５５へ進む点である。これにより、パルスＳＨのタイミングから最後のφ１とφ２までの期間は、図２のそれより短い。これは、１ライン分の電荷を短時間でセンサから出力することを示している。また、制御部は、パルスＳＨの間隔を短くする制御を行っている。これにより、センサの移動速度を第１のモードの移動速度より高くすることができる。なお、第２のモードにおいて、光源の発光量を、第１のモードの発光量より多くなるように設定する。

図６は、センサが出力する画素数の説明をする図である。図６は、フィルム原稿のように、センサの長さよりも幅（Ｗ：５５ｍｍ）の狭い原稿６２を予め決められた位置（光電変換素子の配列方向に、原稿台の基準位置から距離ｄの位置）に配置した様子を示している。原稿６２の画像を読取は、範囲６５に対応する光電変換部の電荷を取得できればよい。従って、第２のモードでは、範囲６６に対応する光電変換部の電荷を出力するように、制御部は制御信号（φ１、φ２）を出力する。更に、第２のモードでは、範囲６８に対応する光電変換部の電荷をドレインへ出力するように、制御部は制御信号（ＣＬＲ信号）を出力する。一方、第１のモードでは、センサの長さ分の画像の読取を行うために、範囲６７に対応する光電変換部の電荷を出力するように、制御部は制御信号を出力する。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態におけるセンサの構成を説明する図である。図７のセンサは、蓄積部９３と第２の移送ゲート９４とを備える点が、第１の実施形態のセンサと異なっており、他の構成は第１の実施形態のセンサと同じである。この蓄積部９３は、ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の４種類の領域を備えており、図７に示すように４画素周期で配置されている。移送ゲート９４は、この蓄積部の領域に対応してＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３、ＳＨ４の４種類の独立したゲートを備えている。信号ＳＨ１が移送ゲートに入力すると、ＳＨ１に対応する蓄積部９３の領域９３ａや領域９３ｅを含む領域ＳＴ１の電荷がφ１に移送される。同様に、信号ＳＨ２が移送ゲートに入力すると、ＳＨ２に対応する蓄積部９３の領域９３ｂや領域９３ｆを含む領域ＳＴ２の電荷がφ１に移送される。以下同様に、信号ＳＨ３により、ＳＨ３に対応する蓄積部９３の領域ＳＴ３の電荷がφ２に移送され、信号ＳＨ４の入力より、ＳＨ４に対応する蓄積部９３の領域ＳＴ４の電荷がφ２に移送される。

図８は、第２のモードにおけるタイミングを説明する図である。図９は、第２のモードにおける制御フローである。

読取りライン数を指定して読取りを開始する（Ｓ１３１）。ｔ１１１のタイミングで第１の移送ゲート９２にパルスＰＤＳＨが印加され、光電変換部９１で蓄積された電荷が蓄積部９３に移送される（Ｓ１３２）。ｔ１１１からｔ１１ｉまでの間、光電変換部は、次ライン分の電荷を蓄積する。次に、ｔ１１２のタイミングで第２の移送ゲート９４ａにパルスＳＨ１が印加され、蓄積部９３のうち９３ａ、９３ｅ、・・に蓄積されている電荷が転送部９５に移送される（Ｓ１３３）。ｔ１１３からｔ１１４までφ１とφ２より構成される転送部９５に画素クロックが印加されることで、転送部９５の電荷が出力回路９８まで転送されセンサの信号として出力される（Ｓ１３４）。このとき、転送部９５に印加されるクロック数は、第１の実施形態と同様に、範囲６６に対応する光電変換部の電荷を出力できる数である。そのため、画素クロック数を印加したか判断を行ない（Ｓ１３５）、画素クロックの印加を終了すれば、ＣＬＲ信号を印加するＣＬＲ処理を行う（Ｓ１３６）。これにより、蓄積部９３のＳＴ１に蓄積された電荷のうち、範囲６８に対応する電荷をドレインへ破棄する。蓄積部９３のＳＴ１からＳＴ４について処理を終了したか判定をする（Ｓ１３７）。ＳＴ１からＳＴ４について処理を終了すればＳ１３８へ進み、終了していなければＳ１３３へ戻る。Ｓ１３８では、読取りライン数の処理が終了したか判定を行ない、終了していなければＳ１３２へ戻る。読取りライン数の処理が終了すればＳ１３９へ進み、読取処理を終了する。

なお、第１の実施形態の場合と同様に、第１のモードでの転送部９５に印加されるクロック数は、範囲６７に対応する画素の電荷を出力できる数である。従って、画素クロック数が異なるだけであるので、第１のモードの制御やタイミングの説明は省く。

以上のように、蓄積部９３と第２の移送ゲート９４とを備えるセンサを用いて、センサの長さよりも幅の狭い原稿６２の読取を行う場合に、従来よりも、パルスＰＤＳＨの時間間隔を短くすることで、読取に要する時間を短縮できる。

（第３の実施形態）
上述した、第１の実施形態と第２の実施形態では、動作モードにより、予め定められた範囲の電荷をセンサが出力していた。第３の実施形態では、原稿６２の領域を判定し、判定結果に基づいて、センサが電荷を出力する。

図１０は、第３の実施形態の動作フローである。原稿台全面を読取る予備読取りを行う（Ｓ１５１）。図８に示す、全面読取りにはリニアセンサ６４の全画素の範囲６７を使用する。この画像幅は原稿台ガラス６１の幅相当である。予備読取りによって得られた画像から原稿６２の領域に対応する画像を切り出す（Ｓ１５２）。図１１は、予備読取りによって得られた画像データを説明する図であり。画像データのうち、原稿読出し開始ライン数１８４および原稿長さライン数１８３から算出される（Ｓ１５３）。センサの画素並び方向（図１１の横方向）の切り出しは、センサの第１画素から画像の端部の画素までの画素数１８５より算出される（Ｓ１５４）。これらの算出は、読取装置本体もしくは読取装置を操作するホストコンピュータ等で読み込まれた画像のソフト処理によって取得する方法と、ユーザーが画像データを参照して算出もしくは指定する方法がある。そして。算出した領域の画像の読取りを行い（Ｓ１５５）、Ｓ１６６で読取動作を終了する。Ｓ１５５は、第１の実施形態及び第２の実施形態で説明した第２のモードを実行する。

（画像読取装置の説明）
次に、図１２は、上述した実施形態のセンサを備えた多機能プリンタ４０１（以下、ＭＦＰ）の外観正面図である。ＭＦＰ４０１は、記録部（記録装置）とスキャナ部（読取装置）を含む。記録部にはインクジェットプリンタを備え、スキャナ部にはセンサを搭載したフラットベットスキャナを備える。また、構造的には、スキャナ部は記録部の上部に設けられた構成となっている。スキャナ部には画像原稿を押さえるため上蓋４０２が設けられている。上蓋４０２はヒンジ（不図示）により回動可能である。一方、記録部には記録後の記録媒体を装置外に排出する排紙部４０３、記録に用いる記録紙などの記録媒体を積載した給紙部４０４が備えられている。

また、ＭＦＰ４０１の正面には、ディジタルカメラやパソコン等で使用されるメモリカードを装着するためのメモリカードスロット４０５が設置されている。メモリカードスロット４０５は、２種類のスロットを備えられている。ＭＦＰ４０１の正面には、さらに、ディジタルカメラや外部記憶装置との接続を行うための外部機器接続端子（ＵＳＢインターフェース用端子）４０６が備えられている。

ＭＦＰ４０１は、さらに、複数の操作ボタンを有した操作部４０６とメニュー表示や画面表示を行うため表示部（ＬＣＤ）４０８が設けられている。

次にスキャナ部について説明する。図１３はスキャナ部の上面図および側面図である。スキャナ部は、原稿を載置するガラス５０１、キャリッジ５０８等を備えている。キャリッジ５０８は、シャフト５１３に沿って副走査方向に移動する。キャリッジモータ５０７は、スキャナキャリッジ５０８の駆動源である。また、スキャナキャリッジ５０８は、光を照射するための光源（ＬＥＤ）５０２、照射した光を原稿５００まで導く導光体５０３、原稿５００に反射した光をセンサ５０４へ導くためのミラー５１１、レンズ５１２などで構成されている。

（多機能プリンタの制御構成）
図１４は、多機能プリンタの制御ブロックを説明する図である。コントローラ９００は、ＣＰＵ９０１を備え、記録部（記録装置）とスキャナ部（読取装置）の制御を行う。具体的には、コントローラ９００は、記録ヘッド９０２、スキャナユニット９０３、各モータ（９０４、９０６、９０８）の駆動を制御する。ＣＰＵ９０１はＲＯＭ９０６に保持されている制御プログラムやデータテーブルに基づき、上述した制御を行う。ＲＡＭ９０７は、ＣＰＵ９０１の使用するワークラムを備えている。ＣＰＵ９０１は、操作部９０８やインターフェース９０９からの信号を受けて制御を行う。

ＣＰＵ９０１は、スキャナ部（読取装置）の制御において、上述した第１のモードまたは第２のモードを実行する。コントローラ９００は、スキャナユニット９０３へ各種信号を転送し、スキャナユニット９０３から画像信号を入力する。コントローラ９００は、入力した画像信号の画像処理を行う画像処理部を備えている。画像処理部で画像処理が行われたデータは、メモリに格納される。画像処理部は、例えば、第２のモードで図６に示す範囲６９のデータを削除する。コントローラ９００は、更に、記録部（記録装置）の制御において、記録ヘッドへ出力する記録データの生成するため記録データ生成部を備えている。

スキャナユニット９０３には、コントローラ９００から入力した信号に基づき、センサを駆動する信号を生成する信号生成回路あるいは制御回路（制御部）を備えている。この信号生成回路あるいは制御回路は、センサの内部に設けられている構成でも構わない。

スキャナユニット９０３には、更に、ＬＥＤなどの発光素子を備えた発光部（照射部）を備えている。発光部（照射部）の光を原稿に照射し、その反射光をセンサは受光する。

（その他の実施形態）
センサを備えた機器として多機能プリンタを例にして説明したが、センサを備えた機器として、読取部（読取機能）のみを備えた画像読取装置であっても構わない。また、センサが備える光電変換素子の数や、光電変換素子の配列する列の数を限定するものではない。また、原稿台に配置する位置についても、図６に示す形態に限定するものではない。

また、第２のモードでは、名刺の読取を行う場合を想定していたが、フィルムの読取を行う構成でも構わない。フィルムのサイズに対応した範囲の読取を行うように、センサを制御する構成とする。光源の発光量をフィルムに対応した値に設定するように制御する構成とする。

１１ 光電変換部
１２、１４ ゲート
１３ 転送部
１５ ドレイン

Claims (13)

1. 複数の光電変換素子が所定の方向に配置された光電変換部と、前記光電変換部から移送された電荷を外部へ転送する転送部と、電荷を排出するためのドレインと、前記光電変換部の電荷の一部を前記転送部から順に外部へ転送させ、前記光電変換部の電荷の残りを前記転送部からドレインへ同時に移送させる制御を行う制御部を備え、前記転送部から転送された電荷を出力信号として出力するセンサユニットと、
   前記センサユニットから出力された出力信号の画像処理を行う画像処理手段と、を備え、
   前記センサユニットは、原稿に照射した光の反射光を受光し、前記原稿に対応しない領域の前記複数の光電変換素子で生成された電荷の少なくとも一部を前記ドレインへ移送させ、
   前記画像処理手段は、前記センサユニットから出力された出力信号のうち前記原稿に対応しない領域のデータを削除することが可能であることを特徴とする読取装置。
2. 前記光電変換部から前記複数の光電変換素子で生成された電荷は転送部へ移送され、
   前記制御部は、前記転送部へ移送された電荷のうち一部の電荷を前記転送部から外部へ順に転送させた後、前記光電変換部の電荷の残りを前記転送部からドレインへ同時に移送させることを特徴とする請求項１に記載の読取装置。
3. 前記光電変換部、前記転送部、及び前記ドレインは平行に配置されることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の読取装置。
4. 前記制御部は、所定の周期で生成される同期信号に基づいて、前記転送部に所定数のパルス信号を与えて電荷を外部へ転送する第１の制御と、前記転送部に前記所定数より少ない数のパルス信号を与えて電荷を外部へ転送させた後、電荷を前記ドレインへ移送させる信号に基づいて、前記転送部が保持する電荷を前記ドレインへ移送する第２の制御を実行可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の読取装置。
5. 光源をさらに備え、
   前記制御部は、前記第２の制御における光源の光量を、前記第１の制御における光源の光量より大きくするように設定を行うことを特徴とする請求項４に記載の読取装置。
6. 前記光電変換部と前記転送部との間に、蓄積部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の読取装置。
7. 前記制御部の動作モードを設定する設定手段をさらに備え、
   前記制御部は、前記設定手段による設定に応じて、前記第１の制御と前記第２の制御の切り替えを行うことを特徴とする請求項４又は５に記載の読取装置。
8. 前記設定手段は、操作部からの指示に応じて前記制御部の動作モードを設定することを特徴とする請求項７に記載の読取装置。
9. 前記転送部から電荷を出力する画素数を指定する指定手段をさらに備え、
   前記制御部は、前記指定手段により指定された画素数に対応する第１範囲の光電変換部の電荷を前記転送部から順に外部へ転送させ、前記原稿に対応しない領域の少なくとも一部に対応する前記第１範囲以外の第２範囲の光電変換部の電荷を前記転送部からドレインへ同時に移送させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の読取装置。
10. 前記指定手段で指定された画素数分のパルス信号を入力したか判定する判定手段を備え、
    前記転送部は、パルス信号に基づいて電荷を外部へ転送し、
    前記制御部は、前記判定手段により前記指定手段で指定された画素数分のパルス信号を入力したと判定すると、前記第２範囲に対応する光電変換部の電荷を前記転送部からドレインへ移送させることを特徴とする請求項９に記載の読取装置。
11. 前記制御部は、前記光電変換部の電荷の一部として、前記原稿に対応する領域の電荷と前記原稿に対応しない領域のうち一部の領域の電荷を前記転送部から順に外部へ転送させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の読取装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の読取装置と、
    プリントを行うための記録手段と、
    を備えることを特徴とする印刷装置。
13. 複数の光電変換素子が所定の方向に配置された光電変換部と、前記光電変換部から移送された電荷を外部へ転送する転送部と、電荷を排出するためのドレインと、を備え、原稿の読み取りを行い、前記転送部から転送された電荷を出力信号として出力するセンサユニットを有する読取装置の制御方法であって、
    原稿に照射した光の反射光を前記センサユニットが受光して読取動作を行う読取工程と、
    前記センサユニットから出力された出力信号の画像処理を行う画像処理工程と、
    を備え、
    前記読取工程では、前記光電変換部の電荷の一部を前記転送部から順に外部へ転送させ、前記光電変換部の電荷の残りを前記転送部からドレインへ同時に移送させ、
    前記画像処理工程では、前記センサユニットから出力された出力信号のうち前記原稿に対応しない領域のデータを削除することを特徴とする読取装置の制御方法。

Images