JP2006222688A - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 原稿画像の読取動作において、電磁妨害に対処しつつ、画像の品質を確保することにある。
【解決手段】 この画像読取装置では、ＣＣＤセンサ１３と、ＣＤＳ回路１５と、Ａ／Ｄ変換回路１９と、ｎ個のＳ／Ｈ回路３１と、タイミング発生器２３と、ＳＳＧＣデバイス２５とを備えている。各Ｓ／Ｈ回路３１は、ＣＣＤセンサ１３とＡ／Ｄ変換回路１９との間に配置され、アナログ信号を書き込み可能である。タイミング発生器２３は、少なくともＣＣＤセンサ１３、Ａ／Ｄ変換回路１９及び各Ｓ／Ｈ回路３１に対し所定のタイミングで制御信号を出力する。ＳＳＧＣデバイス２５は、基準クロックを周波数変調可能であり、ＣＤＳ回路１５に対する制御信号にはクロック拡散を行うろともに、Ａ／Ｄ変換回路１９に対する制御信号にはクロック拡散を行わない。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像読取装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

スキャナ装置や、スキャナ機能を備えた複合機では、一般に、撮像素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサが用いられている。ＣＣＤセンサは、読取動作の際に、受光した原稿画像の光像を電気信号に変えてアナログ信号を出力するとともに、出力されたアナログ信号は、通常、Ａ／Ｄ変換器においてデジタル信号に変換される。

Ａ／Ｄ変換器は、変換用クロックを供給することで変換動作を行うが、ジッタ等により変換用クロックの周期の精度が下がると、変換結果に影響し、結果として読取画像に異常が発生してしまう。

ところで、近年の画像形成装置等では、処理の高速化、複雑化によって、装置本体から放射される妨害電波が増大している。そこで、クロック周波数を拡散させることでこれに対処する方法が既に提案されている。

関連する技術として、例えば、特許文献１及び２に示すものが既に提案されている。
特開２００３−１２５１７９号公報 特開２００１−２６８３５５号公報

しかしながら、上記従来の方法は、Ａ／Ｄ変換器の動作を考えると、画像に悪影響を与えるおそれがあるので、単純に画像処理クロックとして用いることには難点がある。

本発明の課題は、原稿画像の読取動作において、電磁妨害（Electromagnetic interference、以下、ＥＭＩ）に対処しつつ、画像の品質を確保することにある。

請求項１に係る画像読取装置は、光電変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、信号格納手段と、タイミングクロック発生手段と、スペクトラム拡散手段とを備えている。光電変換手段は、原稿画像に応じた光像を受光してアナログ信号を生成する。Ａ／Ｄ変換手段は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。信号格納手段は、光電変換手段とＡ／Ｄ変換手段との間に配置され、アナログ信号を書き込み可能なｎ（ｎは自然数）個のサンプルホールド手段を有する。タイミングクロック発生手段は、少なくとも光電変換手段、Ａ／Ｄ変換手段及び各サンプルホールド手段に対し、基準クロックを基に処理クロックを発生させ得る。スペクトラム拡散手段は、基準クロックを周波数変調可能であり、サンプルホールド手段の入力側の手段に対する処理クロックに対しては、基準クロックに対する周波数変調を行うとともに、Ａ／Ｄ変換手段に対する処理クロックに対しては、基準クロックに対する周波数変調を行わない。

この装置では、サンプルホールド手段の入力側の手段（例えば、後述するサンプリング手段）に対する処理クロックが、スペクトラム拡散手段によってクロック拡散を受けることで、光電変換手段で生成されたアナログ信号は、拡散がかかった状態でサンプルホールド手段に一旦保存される。そして、一方のＡ／Ｄ変換手段に対する処理クロックは、クロック拡散を受けていないことから、サンプルホールド手段から読み出されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換手段において、拡散がかかっていない状態でデジタル信号に変換される。

このように、サンプルホールド手段を複数個用いたことにより、アナログ信号に対しクロック拡散を行いつつ、Ａ／Ｄ変換手段に入力されるアナログ信号と、Ａ／Ｄ変換手段に対するタイミングクロック発生手段からの制御信号とを同期させることが可能となる。これにより、Ａ／Ｄ変換手段に対する制御信号が、アナログ信号に対して適切なタイミングでサンプリングされ、確実にサンプルホールドを行うことができる。

したがって、ここでは、画像品質の確保とＥＭＩ対策とを両立させることができる。
なお、本発明において、サンプルホールド手段の個数ｎは、スペクトラム拡散手段によって行われる周波数変調の１周期分に相当する画素数（１変調周期画素分）以上の数であることが好ましい。この場合、最低限必要な画素数は、スペクトラム拡散手段として採用されるデバイスによって決まり、例えば、後述するスペクトラム拡散クロックジェネレータ（Spectrum Spread Clock Generator、以下、SSCG）デバイスに固有の拡散の分割数が挙げられる。

また、上記サンプルホールド手段の入力側の手段としては、例えば、後述するサンプリング手段があり、より具体的には、後述するＣＤＳ回路が挙げられるが、光電変換手段であってもよい。

請求項２に係る画像読取装置は、請求項１の装置において、信号格納手段は、入力側切替スイッチと、出力側切替スイッチとを有している。入力側切替スイッチは、ｎ個のサンプルホールド手段の入力側に配置され、アナログ信号が書き込まれるサンプルホールド手段を順次切り替えるとともに、サンプルホールド手段の入力側の手段に対する処理クロックと同期した切替信号により切替動作を行う。一方出力側切替スイッチは、ｎ個のサンプルホールド手段の出力側に配置され、入力側切替スイッチによる切替動作に応じて、アナログ信号が読み出されるサンプルホールド手段を順次切り替えるとともに、Ａ／Ｄ変換手段に対する処理クロックと同期した切替信号により切替動作を行う。

この装置では、具体的に、入力側切替スイッチ及び出力側切替スイッチがそれぞれ、サンプルホールド手段の入力側の手段及びＡ／Ｄ変換手段に対する処理クロックと同期した切替信号を受けて動作を行うことで、サンプルホールド手段に対するアナログ信号の書き込み及び読み込み動作を並行してスムーズに続けることができる。

請求項３に係る画像読取装置は、請求項１又は２の装置において、信号格納手段において、ｎ（ｎは偶数）個のサンプルホールド手段は並列に配置されるとともに、アナログ信号の読み出しは、アナログ信号が書き込まれるサンプルホールド手段とｎ／２個ずれて配置されたサンプルホールド手段によって行われる。

この装置では、アナログ信号の読み出しは、アナログ信号の書き込みが行われているサンプルホールド手段に対しｎ／２個分遅れたＳ／Ｈ回路において行われる。したがって、ここでは、書き込み動作を追い越すことなく読み出し動作が行われるようになる。

請求項４に係る画像読取装置は、請求項１から３のいずれか１項の装置において、サンプルホールド手段の入力側の手段であり、光電変換手段から出力されたアナログ信号に対し相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling、ＣＤＳ）を行うとともに信号格納手段に対し出力可能なサンプリング手段をさらに備えている。

なお、ここでは、アナログ信号は、サンプリング手段においてクロック拡散がかけられる。

請求項５に係る画像読取装置は、請求項１から４のいずれか１項の装置において、各サンプルホールド手段は、集積可能なサンプルホールド回路である。

この装置では、集積可能なサンプルホールド回路を採用していることから、サンプリング回路やＡ／Ｄ変換手段を併せて集積化することで、ＡＦＥ（Analog Front End）を１チップで構成することができる
請求項６に係る画像形成装置は、光電変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、信号格納手段と、タイミングクロック発生手段と、スペクトラム拡散手段と、画像形成手段とを備えている。光電変換手段は、原稿画像に応じた光像を受光してアナログ信号を生成する。Ａ／Ｄ変換手段は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。信号格納手段は、光電変換手段とＡ／Ｄ変換手段との間に配置され、アナログ信号を書き込み可能なｎ（ｎは自然数）個のサンプルホールド手段を有する。タイミングクロック発生手段は、少なくとも光電変換手段、Ａ／Ｄ変換手段及び各サンプルホールド手段に対し、基準クロックを基に処理クロックを発生させ得る。スペクトラム拡散手段は、基準クロックを周波数変調可能であり、サンプルホールド手段の入力側の手段に対する処理クロックに対しては、基準クロックに対する周波数変調を行うとともに、Ａ／Ｄ変換手段に対する処理クロックに対しては、基準クロックに対する周波数変調を行わない。そして、画像形成手段は、Ａ／Ｄ変換手段で生成されたデジタル信号に基づいて画像形成可能である。

この装置では、請求項１と同様の効果が得られるとともに、用紙等に出力された画像の品質が向上する。

本発明によれば、サンプルホールド手段を複数個用いたことにより、アナログ信号に対しクロック拡散を行いつつ、Ａ／Ｄ変換手段に入力されるアナログ信号と、Ａ／Ｄ変換手段に対するタイミングクロック発生手段からの制御信号とを同期させることが可能となる。これにより、Ａ／Ｄ変換手段に対する制御信号が、アナログ信号に対して適切なタイミングでサンプリングされ、確実にサンプルホールドを行うことができる。したがって、ここでは、画像品質の確保とＥＭＩ対策とを両立させることができる。

＜画像形成装置の構成＞
図１及び図２に、本発明の一実施形態が採用された画像形成装置１を示す。

この画像形成装置１は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、スキャナ装置としての機能を併有する複合機であり、画像読取部３と、画像形成部５と、制御部７と、他の入出力部とを備えている。

画像読取部３は、原稿台２上の原稿画像を読み取るためのものであり、光学系１１と、ＣＣＤセンサ（光電変換手段）１３と、ＣＤＳ回路（サンプリング手段）１５と、信号格納手段１７と、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ変換手段）１９と、画像処理部２０と、基準クロック発生器２１と、タイミング発生器（タイミングクロック発生手段）２３と、ＳＳＧＣデバイス（スペクトラム拡散手段）２５と、他の回路とを備えている。

光学系１１は、原稿台２の内側に配置された光源、ミラー、レンズ等で構成され、原稿画像に応じた光像をＣＣＤセンサ１３に受光させる。

ＣＣＤセンサ１３は、光像を受光してアナログ画像信号を生成する撮像素子である。
ＣＤＳ回路１５は、ＣＣＤセンサ１３から出力されたアナログ画像信号に対し、必要に応じてＣＤＳを行うための回路である。

信号格納手段１７は、２５６個のＳ／Ｈ回路３１と、入力側切替スイッチ３３及び出力側切替スイッチ３５とを油している。

各Ｓ／Ｈ回路３１は、アナログ画像信号を書き込み可能な集積回路であり、ここでは、計２５６個（ＳＳＧＣデバイス２５の１変調周期画素分に相当する個数）が、ＣＤＳ回路１５とＡ／Ｄ変換回路１９との間に並列に設けられている。なお、各Ｓ／Ｈ回路３１には、１画素分のアナログ画像信号が書き込まれる。

Ｓ／Ｈ回路３１には、各切替スイッチ３３，３５を介してアナログ画像信号が入出力される。入力側切替スイッチ３３は、アナログ画像信号の１画素分の書き込みが行われるごとに順次Ｓ／Ｈ回路３１を切り替える。そして、出力側切替スイッチ３５は、アナログ画像信号の書き込みが行われているＳ／Ｈ回路３１から１２８個分遅れて他のＳ／Ｈ回路３１からアナログ画像信号の読み出しが行われるよう、順次Ｓ／Ｈ回路３１を切り替える。

入力側切替スイッチ３３は、タイミング発生器２３から出力される切替信号を受けて動作する。この切替信号は、クロック拡散が行われて、ＣＤＳ回路１５に対する制御信号と同期している。

出力側切替スイッチ３５は、タイミング発生器２３から出力される切替信号を受けて動作する。この切替信号は、クロック拡散は行われず、Ａ／Ｄ変換回路１９に対する制御信号と同期している。

Ａ／Ｄ変換回路１９は、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するための回路である。

画像処理部２０は、Ａ／Ｄ変換回路１９からのデジタル画像信号に対し、画像処理を施すためのものである。

基準クロック発生器２１は、タイミング発生器２３に対する基準クロックを発生する。
タイミング発生器２３は、基準クロックに基づいて処理クロックを発生し、ＣＣＤセンサ１３、ＣＤＳ回路１５、Ｓ／Ｈ回路３１、切替スイッチ３３，３５、Ａ／Ｄ変換回路１９に対し、それぞれ所定のタイミングで処理クロックを発生させて制御信号及び切替信号を出力する。

ＳＳＧＣデバイス２５は、基準クロックに対し周波数変調を行うことで、特定の制御信号及び切替信号に対しクロック拡散を行うためのデバイスである。ここでは、２５６Ｈｚで周期の変調を行うものが用いられる。また、ＳＳＧＣデバイス２５は、ここでは、ＣＤＳ回路１５及び切替スイッチ３３に対する制御信号に対してのみクロック拡散を行う。

画像処理部３は、他の回路として、図示しないシェーディング補正回路等を有している。

画像形成部５は、Ａ／Ｄ変換回路１９で生成されたデジタル画像信号に基づいて用紙に画像形成を行うものであり、図示しない感光体ドラム、現像装置、定着装置等で構成される。

制御部７は、ＣＰＵ及びメモリを有するマイクロコンピュータで構成され、画像形成部５等の入出力部の制御等を行う。

画像形成装置１は、他の入出力部として、操作パネル４、自動原稿給紙装置６等を備えている。

＜画像形成装置の動作＞
次に、図３及び図４に基づいて、画像形成装置１の動作について説明する。

この画像形成装置１において、原稿画像の読み取りは、例えば、原稿台に原稿を載置して操作パネル４において所定の操作を行うことで開始され、具体的には、画像読取部３において、タイミング発生器２３がＣＣＤセンサ１３等に対し、所定のタイミングで制御信号及び切替信号が出力されることにより行われる。

読取動作が開始されると、まず、光源から原稿に対し光が照射され、原稿画像の光像が光学系１１を経由してＣＣＤセンサ１３に受光される。ＣＣＤセンサ１３では、受光された光像を基にアナログ画像信号が生成され、これがＣＤＳ１５に出力される。このとき、ＣＤＳ１５には、タイミング発生器２３からクロック拡散された制御信号が出力されて、アナログ画像信号は、ＣＤＳ１５から拡散がかかった状態で出力される。

そして、ＣＤＳ１５からのアナログ画像信号は、同じくクロック拡散された切替信号を受けた入力側切替スイッチ３３によって、１画素分書き込まれるごとにＳ／Ｈ回路３１を切り替えられながら順次書き込まれ、各Ｓ／Ｈ回路３１において拡散がかかった状態で保存される。

これと並行して、各Ｓ／Ｈ回路に保存されたアナログ画像信号は、書き込みが行われているＳ／Ｈ回路３１から１２８個ずれた別のＳ／Ｈ回路３１から半周期遅れて読み出しが行われる。例えば、図４において、１番目のＳ／Ｈ回路に書き込みが行われている場合は、１２９番目のＳ／Ｈ回路３１から読み出しが行われる。

このとき、アナログ画像信号は、クロック拡散が行われていない切替信号を受けた出力側切替スイッチ３５によって、１画素分読み出されるごとにＳ／Ｈ回路３１を切り替えられながら順次読み出され、拡散がかかっていない状態で出力可能になる。

各Ｓ／Ｈ回路３１から読み出されたアナログ画像信号は、クロック拡散が行われていない制御信号を受けて動作するＡ／Ｄ変換回路１９に入力され、ここでデジタル画像信号に変換される。

Ａ／Ｄ変換回路１９で生成されたデジタル画像信号は、画像処理部２０において画像処理が施される。

以上の画像形成装置１によれば、１変調周期画素分の数のＳ／Ｈ回路を用いたことにより、アナログ画像信号に対しクロック拡散を行いつつ、Ａ／Ｄ変換回路に入力されるアナログ画像信号と、Ａ／Ｄ変換回路に対する制御信号とを同期させることが可能となる。これにより、Ａ／Ｄ変換手段に対する制御信号が、アナログ信号に対して適切なタイミングでサンプリングされ、確実にサンプルホールドを行うことができる。

したがって、この画像形成装置１によれば、画像品質の確保とＥＭＩ対策とを両立させることができる。

＜他の実施形態＞
（ａ）スペクトラム拡散手段としては、上記ＳＳＧＣデバイスに限定されず、他のクロック数で周波数変調を行うものも採用できる。

（ｂ）Ｓ／Ｈ回路の数は、スペクトラム拡散手段として用いる手段等に応じて、適宜変更可能である。

（ｃ）画像読取部の機能は、上記回路等に替えて、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより実現されても良い。

（ｄ）本発明は、複合機のみでなく、画像形成機能を有しないスキャナ装置にも適用可能である。

本発明の一実施形態が採用された画像形成装置を示す外観図。 前記画像形成装置の構成を示すブロック図。 前記画像形成装置の画像読取部の要部を模式的に示すブロック図。 図３の要部を模式的に示すブロック図。

符号の説明

１ 画像形成装置
３ 画像読取部
５ 画像形成部
７ 制御部
１３ ＣＣＤセンサ（光電変換手段）
１５ ＣＤＳ回路（サンプリング手段）
１７ 信号格納手段
１９ Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ変換手段）
２３ タイミング発生器（タイミングクロック発生手段）
２５ ＳＳＧＣデバイス（スペクトラム拡散手段）
３１ Ｓ／Ｈ回路（サンプルホールド手段）
３３ 入力側切替スイッチ
３５ 出力側切替スイッチ

Claims (6)

1. 原稿画像に応じた光像を受光してアナログ信号を生成する光電変換手段と、
   前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   前記光電変換手段と前記Ａ／Ｄ変換手段との間に配置され、前記アナログ信号を書き込み可能なｎ（ｎは自然数）個のサンプルホールド手段を有する信号格納手段と、
   少なくとも前記光電変換手段、前記Ａ／Ｄ変換手段及び各前記サンプルホールド手段それぞれに対し、基準クロックを基に処理クロックを発生させるタイミングクロック発生手段と、
   前記基準クロックを周波数変調可能であり、前記アナログ信号が書き込まれるサンプルホールド手段の入力側の手段に対する処理クロックに対しては、前記基準クロックに対する周波数変調を行うとともに、前記Ａ／Ｄ変換手段に対する処理クロックに対しては、前記基準クロックに対する周波数変調を行わないスペクトラム拡散手段と、
   を備えた画像読取装置。
2. 前記信号格納手段は、
   ｎ個の前記サンプルホールド手段の入力側に配置され、前記アナログ信号が書き込まれるサンプルホールド手段を順次切り替える入力側切替スイッチと、
   ｎ個の前記サンプルホールド手段の出力側に配置され、前記入力側切替スイッチによる切替動作に応じて、前記アナログ信号が読み出されるサンプルホールド手段を順次切り替える出力側切替スイッチとを有し、
   前記入力側切替スイッチは、前記サンプルホールド手段の入力側の手段に対する処理クロックと同期した切替信号により切替動作を行い、
   前記出力側切替スイッチは、前記Ａ／Ｄ変換手段に対する処理クロックと同期した切替信号により切替動作を行う、
   請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記信号格納手段において、ｎ（ｎは偶数）個の前記サンプルホールド手段は並列に配置されるとともに、前記アナログ信号の読み出しは、前記アナログ信号が書き込まれるサンプルホールド手段とｎ／２個ずれて配置されたサンプルホールド手段によって行われる、請求項１又は２に記載の画像読取装置。
4. 前記サンプルホールド手段の入力側の手段であり、前記光電変換手段から出力されたアナログ信号対し相関二重サンプリングを行うとともに前記信号格納手段に対し出力可能なサンプリング手段をさらに備えた、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
5. 各前記サンプルホールド手段は、集積可能なサンプルホールド回路である、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
6. 原稿画像に応じた光像を受光してアナログ信号を生成する光電変換手段と、
   前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   前記光電変換手段と前記Ａ／Ｄ変換手段との間に配置され、前記アナログ信号を書き込み可能なｎ（ｎは自然数）個のサンプルホールド手段を有する信号格納手段と、
   少なくとも前記光電変換手段、前記Ａ／Ｄ変換手段及び各前記サンプルホールド手段に対し、基準クロックを基に処理クロックを発生させ得るタイミングクロック発生手段と、
   前記基準クロックを周波数変調可能であり、前記サンプルホールド手段の入力側の手段に対する処理クロックに対しては、前記基準クロックに対する周波数変調を行うとともに、前記Ａ／Ｄ変換手段に対する処理クロックに対しては、前記基準クロックに対する周波数変調を行わないスペクトラム拡散手段と、
   前記Ａ／Ｄ変換手段で生成されたデジタル信号に基づいて画像形成可能な画像形成手段と、
   を備えた画像形成装置。

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