JP6753376B2

JP6753376B2 - 原稿読取装置

Info

Publication number: JP6753376B2
Application number: JP2017165334A
Authority: JP
Inventors: 裕典山内
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2020-09-09
Anticipated expiration: 2037-08-30
Also published as: JP2019047186A

Description

本発明は、密着型イメージセンサー（ＣＩＳ：Contact Image Sensor）によって原稿を読み取る原稿読取装置に関する。

近年、低コストのＭＦＰ（Multi-Function Peripheral）やスキャナーで使用される画像読取装置には、イメージセンサーとしてＣＩＳが用いられることが多い。ＣＩＳは、原稿に光を照射するＬＥＤ等の光源と、ＣＭＯＳセンサー等の主走査方向に配列された複数の光電変換素子と、原稿からの反射光を光電変換素子に導くレンズとを含んで小型、軽量化を図っている。

一般的に、イメージセンサーは、原稿読取時における各々の光電変換素子からの出力を各光電変換素子に対応した補正データに基づいて適正レベルとなるように補正（シェーディング補正）され、主走査方向での光電流の均一化が図られている。シェーディング補正では、黒基準データ、白基準データの取得を行い、補正を行うのが一般的であり、基準データの取得に時間を要すため、スキャン前に取得した基準データを基に補正される。

ところが、光電変換素子の暗時出力は温度依存性があり、素子の温度が上昇すると電流量が上昇する。従って、例えば、原稿給送装置を用いて大量の原稿をスキャンすると、時間経過に伴って光電変換素子の温度が上昇し、暗時出力が変動し、その結果、階調性が失われることとなる。特に、光源と光電変換素子とが近接して配されているＣＩＳにおいては、この影響が大きい。

そこで、温度による暗時出力の変動を解決するものとして、光電変換素子周辺の温度を観測し、黒基準レベルと白基準レベルを補正する手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６３−１７１０６０号公報

しかしながら、従来技術では、ＣＩＳ毎にバラつく入力閾値電圧の変動の補正を行うことは難しいという問題点があった。すなわち、汎用のＣＩＳでは、外部からクロックを入力して内部でクランプ信号を生成しているものが大半であり、内部ＩＣの入力閾値電圧のバラつきにより、内部クランプ時間が変動し、暗時出力の変動が発生する。そして、この入力閾値電圧は、温度依存性もあり、光源と光電変換素子とが近接して配されている密着型イメージセンサーにおいては、影響が大きい。さらに、ＥＭＩ対策のため、クロック波形を限界まで訛らせている傾向がある。したがって、波形が訛っている影響で前述した影響はさらに深刻である。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＣＩＳ毎にバラつく入力閾値電圧の変動を加味して温度依存による暗時出力の変動を補正することができる原稿読取装置を提供することを目的とする。

本発明の原稿読取装置は、外部からのクランプクロックによって生成される内部クランプ時間が入力閾値電圧のバラつきによって変動して暗時出力の変動が発生する密着型イメージセンサーによって原稿を読み取り、前記密着型イメージセンサーの前記暗時出力を基準板から読み取った黒基準データを用いて補正する原稿読取装置であって、前記密着型イメージセンサーの素子温度を検出する温度検出部と、前記素子温度に応じた前記黒基準データを補正するオフセット値が、前記入力閾値電圧毎に設定された温度補正値テーブルと、初期設定として前記入力閾値電圧を決定する入力閾値電圧決定部とを具備し、前記入力閾値電圧決定部によって決定された前記入力閾値電圧と、前記温度検出部によって検出された前記素子温度とに基づいて前記温度補正値テーブルを参照することで、前記オフセット値を特定して前記黒基準データを補正することを特徴とする。

本発明によれば、決定された入力閾値電圧と素子温度とに基づいて特定したオフセット値によって黒基準データを補正することができるため、ＣＩＳ毎にバラつく入力閾値電圧の変動を加味して温度依存による暗時出力の変動を補正することができるという効果を奏する。

本発明に係る原稿読取装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。図１に示す温度補正値テーブル例を示す図である。図１に示すセンサー制御部による初期設定動作を説明するフローチャートである。図１に示す入力閾値電圧決定部による入力閾値電圧の決定過程を説明するための説明図である。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付してある。

本実施の形態の原稿読取装置１は、図１を参照すると、ＣＩＳ（密着型イメージセンサー）２と、モーター３と、読取制御部４と、センサー制御部５と、温度検出部６とを備えている。

ＣＩＳ２は、原稿に光を照射するＬＥＤ等の光源２１と、ＣＭＯＳセンサー等の主走査方向に配列された複数の光電変換素子を有するラインセンサー２２と、原稿からの反射光をラインセンサー２２に導くレンズとを備えたイメージセンサーである。

モーター３は、ＣＩＳ２が搭載されたキャリッジを副走査方向に副走査方向に移動させる動力を生成する。モーター３としては、ステッピングモーターや、ＤＣモーター等を用いることができる。

読取制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータ等の演算処理回路である。ＲＯＭには原稿読取装置１の動作制御を行うための制御プログラムが記憶されている。読取制御部４は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをＲＡＭに展開させることで、装置全体の制御を行う。

また、読取制御部４は移動制御部４１として機能し、モーター３の回転を制御し、キャリッジを副走査方向に移動させる。モーター３がステッピングモーターである場合、移動制御部４１は、モーター３の回転角度を制御するパルス信号を用いて、キャリッジを副走査方向に移動させる。

センサー制御部５は、読取制御部の指示に基づいて、ラインセンサー２２の読取動作を制御するドライバーであり、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)等により構成されている。

温度検出部６は、ラインセンサー２２の近傍に配置されたサーミスタ等の温度計であり、ラインセンサー２２の光電変換素子の温度（以下、素子温度Ｔと称す）を検出する。

また、センサー制御部５は、光源制御部５１と、クロック生成部５２と、温度補正値テーブル５３と、入力閾値電圧決定部５４とを備えている。

光源制御部５１は、光源２１の点灯を制御する。光源制御部５１は、ラインセンサー２２によって原稿画像を読み取るタイミングで光源２１を点灯させる。

クロック生成部５２は、ラインセンサー２２の読取動作を制御する素子選択信号、リセット信号等の各種制御クロックを生成する。クロック生成部５２は、制御クロックの一つとして、ラインセンサー２２が内部でクランプ信号を生成するクランプクロックを生成する。そして、クロック生成部５２は、クランプクロックのデューティを複数段階で切り替え、ラインセンサー２２によるクランプ信号の生成タイミング（内部クランプ時間）を複数段階で切り替える機能を有している。

温度補正値テーブル５３は、温度検出部６によって検出された素子温度Ｔに応じた黒基準データを補正するオフセット値が、入力閾値電圧毎に設定されたものである。温度補正値テーブル５３は、メーカーより取得、もしくは予めデータ取得し、作成しておく。なお、黒基準データは、ラインセンサー２２によって基準板を取得される黒レベルの基準となるデータである。また、入力閾値電圧は、ラインセンサー２２において、クロック生成部５２から入力された制御クロックのハイローの切り替わりを検出する電圧である。

図２に温度補正値テーブル５３の例を示す。図２に示す温度補正値テーブル５３では、素子温度Ｔ（１５℃未満、１５℃以上２５℃未満、２５℃以上３５℃未満、３５℃以上４５未満、４５℃以上）に応じた黒基準データを補正するオフセット値が、入力閾値電圧（０．６０Ｖ、０．６５Ｖ、０．７０Ｖ、０．７５Ｖ、０．８０Ｖ）毎に設定されている。

入力閾値電圧決定部５４は、クランプクロックのデューティと、ラインセンサー２２の暗時出力とのデューティ−暗時出力特性を測定し、暗時出力の傾きＳａを算出する。

次に、センサー制御部５における初期設定動作について図３を参照して詳細に説明する。
図示しない操作部や外部からセンサー制御部５に初期設定指示が入力されると（ステップＳ１０１）、センサー制御部５は、温度検出部６によって検出される素子温度Ｔを確認し、素子温度Ｔが予め設定された設定温度範囲（例えば、１５℃以上２５未満）に入っているか否かを判断する（ステップＳ１０２）。なお、この初期設定は、工場出荷前の定温度環境下において実施される。

ステップＳ１０２で素子温度Ｔが設定温度範囲に入っていない場合、センサー制御部５は、初期設定ができないこと通知するエラーを出力し（ステップＳ１０３）、初期設定動作を終了させる。

ステップＳ１０２で素子温度Ｔが設定温度範囲に入っている場合、センサー制御部５は、光源制御部５１として光源２１を点灯させると共に、クロック生成部５２としてクランプクロックのデューティを複数段階で切り替えながら、ラインセンサー２２によって黒基準版を読み取らせて暗時出力を複数回取得させる（ステップＳ１０４）。

次に、センサー制御部５は入力閾値電圧決定部５４として機能する。入力閾値電圧決定部５４は、図４（ａ）に示すように、クランプクロックのデューティと、ラインセンサー２２の暗時出力とのデューティ−暗時出力特性を測定し、暗時出力の傾きＳａを算出する（ステップＳ１０５）。なお、本実施の形態では、ラインセンサー２２においてクランプクロックの立下りから立ち上がりのローレベル幅が暗時出力となる。従って、クランプクロックのデューティにおけるローレベル幅が大きくなるほど、暗時出力がほぼ比例して大きくなる。

次に、入力閾値電圧決定部５４は、算出した暗時出力の傾きＳａに基づいてラインセンサー２２のセンサー毎にバラついている入力閾値電圧を決定し（ステップＳ１０６）、初期設定動作を終了する。入力閾値電圧決定部５４は、例えば、暗時出力の傾きＳａと入力閾値電圧との対応付ける図４（ｂ）に示すような閾値対応表を有しており、この閾値対応表を参照することで算出した暗時出力の傾きＳａに基づいて入力閾値電圧を決定する。図４（ｂ）に示す例では、予め傾きＳ_０、Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３（Ｓ_０＜Ｓ_１＜Ｓ_２＜Ｓ_３）が設定されている。そして、入力閾値電圧は、暗時出力の傾きＳａがＳ_０未満の場合に０．６０Ｖに、暗時出力の傾きＳａがＳ_０以上Ｓ_１未満の場合に０．６５Ｖに、暗時出力の傾きＳａがＳ_１以上Ｓ_２未満の場合に０．７０Ｖに、暗時出力の傾きＳａがＳ_２以上Ｓ_３未満の場合に０．７５Ｖに、暗時出力の傾きＳａがＳ_３以上の場合に０．８０Ｖにそれぞれ決定する。

これにより、センサー制御部５は、原稿給送装置を用いたスキャンの紙間に、入力閾値電圧決定部５４によって決定された入力閾値電圧と、温度検出部６によって検出された素子温度Ｔとに基づいて温度補正値テーブル５３を参照することで、オフセット値を特定して黒基準データを補正する。例えば、入力閾値電圧が０．６５Ｖに決定され、素子温度Ｔが１５℃以上２５℃未満の場合、図２に示す温度補正値テーブル５３を参照することで、オフセット値は−１ｍｖに特定される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、外部からのクランプクロックによって生成される内部クランプ時間が入力閾値電圧のバラつきによって変動して暗時出力の変動が発生するＣＩＳ２によって原稿を読み取り、ＣＩＳ２の暗時出力を基準板から読み取った黒基準データを用いて補正する原稿読取装置１であって、ＣＩＳ２の素子温度Ｔを検出する温度検出部６と、素子温度Ｔに応じた黒基準データを補正するオフセット値が、入力閾値電圧毎に設定された温度補正値テーブル５３と、初期設定として入力閾値電圧を決定する入力閾値電圧決定部５４とを具備し、入力閾値電圧決定部５４によって決定された入力閾値電圧と、温度検出部６によって検出された素子温度Ｔとに基づいて温度補正値テーブル５３を参照することで、オフセット値を特定して黒基準データを補正する。
この構成により、決定された入力閾値電圧と素子温度Ｔとに基づいて特定したオフセット値によって黒基準データを補正することができるため、ＣＩＳ２毎にバラつく入力閾値電圧の変動を加味して温度依存による暗時出力の変動を補正することができる。

さらに、本実施の形態において、クランプクロックのデューティを複数段階で切り替え、ＣＩＳ２の内部クランプ時間を複数段階で切り替えるクロック生成部５２を具備し、入力閾値電圧決定部５４は、クロック生成部５２によってクランプクロックのデューティを切り替えた際のそれぞれの暗時出力からデューティに対する暗時出力の傾きを算出し、算出した暗時出力の傾きに基づいて入力閾値電圧を決定する。
この構成により、クランプクロックのデューティを複数段階で切り替えるだけで、外部からの測定によって簡単に入力閾値電圧を決定することができる。

さらに、本実施の形態において、入力閾値電圧決定部５４による入力閾値電圧の決定は、温度検出部６によって検出される素子温度Ｔが予め設定された設定温度範囲内であることを条件に実行する。
この構成により、温度依存性のある入力閾値電圧を正確に決定することができる。

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。

１原稿読取装置
２ＣＩＳ（密着型イメージセンサー）
３モーター
４読取制御部
５センサー制御部
６温度検出部
２１光源
２２ラインセンサー
４１移動制御部
５１光源制御部
５２クロック生成部
５３温度補正値テーブル
５４入力閾値電圧決定部

Claims

外部からのクランプクロックによって生成される内部クランプ時間が、前記クランプクロックのハイローの切り替わりを検出する入力閾値電圧のバラつきによって変動して暗時出力の変動が発生する密着型イメージセンサーによって原稿を読み取り、前記密着型イメージセンサーの前記暗時出力を基準板から読み取った黒基準データを用いて補正する原稿読取装置であって、
前記密着型イメージセンサーの素子温度を検出する温度検出部と、
前記素子温度に応じた前記黒基準データを補正するオフセット値が、前記入力閾値電圧毎に設定された温度補正値テーブルと、
初期設定として前記入力閾値電圧を決定する入力閾値電圧決定部とを具備し、
前記入力閾値電圧決定部によって決定された前記入力閾値電圧と、前記温度検出部によって検出された前記素子温度とに基づいて前記温度補正値テーブルを参照することで、前記オフセット値を特定して前記黒基準データを補正することを特徴とする原稿読取装置。
前記クランプクロックのデューティを複数段階で切り替え、前記密着型イメージセンサーの前記内部クランプ時間を複数段階で切り替えるクロック生成部を具備し、
前記入力閾値電圧決定部は、前記クロック生成部によって前記クランプクロックの前記デューティを切り替えた際のそれぞれの前記暗時出力から前記デューティに対する前記暗時出力の傾きを算出し、算出した前記暗時出力の傾きに基づいて前記入力閾値電圧を決定することを特徴とする請求項１記載の原稿読取装置。
前記入力閾値電圧決定部による前記入力閾値電圧の決定は、前記温度検出部によって検出される前記素子温度が予め設定された設定温度範囲内であることを条件に実行することを特徴とする請求項１又は２記載の原稿読取装置。