特許 7052337 画像読取装置、画像読取方法、及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-04

(45)【発行日】2022-04-12

(54)【発明の名称】画像読取装置、画像読取方法、及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 1/028 20060101AFI20220405BHJP

   H01L 27/146 20060101ALI20220405BHJP

【ＦＩ】

H04N1/028 Z

H01L27/146 A

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2017246960

(22)【出願日】2017-12-22

(65)【公開番号】P2019114925

(43)【公開日】2019-07-11

【審査請求日】2020-10-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(72)【発明者】

【氏名】南原 康亮

(72)【発明者】

【氏名】橋本 英樹

(72)【発明者】

【氏名】小山 忠明

(72)【発明者】

【氏名】中澤 政元

(72)【発明者】

【氏名】白土 寛貴

【審査官】橋爪 正樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２７０９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０８４２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５０－０９２６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１２８６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１５６５１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ １／０２４－ １／２０７

Ｇ０６Ｔ １／００

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６－２７／１４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

読取対象の反射光を受光し、当該反射光の光量に応じた電圧信号を生成する信号生成部と、
前記電圧信号に対して、画像形成する画像形成部へ出力するための信号処理を行う信号処理部と、
を備えることで前記読取対象の画像を読み取る画像読取装置であって、
前記信号生成部は、前記電圧信号の振幅が所定レベル以上にならないように制限する制限手段を備えるとともに、
前記制限手段は、
前記制限手段における基準電圧を生成する電圧生成部と、
前記基準電圧を元に前記電圧信号の振幅を所定レベルに制限する信号制限部と、
を有し、さらに前記信号制限部が単一のＭＯＳＦＥＴからなる
ことを特徴とする画像読取装置。

【請求項2】

前記所定レベルは、前記信号処理部の許容入力範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。

【請求項3】

前記信号生成部は、複数の光電変換素子が一次元的に羅列されたリニアイメージセンサを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。

【請求項4】

前記信号生成部は、
前記読取対象からの反射光を受光し、当該反射光に係る光信号を信号電荷に変換する光電変換部と、
前記信号電荷の電荷量に応じた振幅の電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、
前記電荷電圧変換部によって変換された電圧信号を、前記信号生成部の外部へ出力する出力部と、
を有し、
前記電圧生成部は、前記出力部の一部と同じ構成であり、前記出力部において印加されているオフセット電圧と同じ電圧を生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像読取装置。

【請求項5】

前記信号生成部は、
前記読取対象からの反射光を受光し、当該反射光に係る光信号を信号電荷に変換する光電変換部と、
前記信号電荷の電荷量に応じた振幅の電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、
前記電荷電圧変換部によって変換された電圧信号を、前記信号生成部の外部へ出力する出力部と、
を有し、
前記制限手段は、前記光電変換部から出力される信号電荷を制限することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像読取装置。

【請求項6】

前記制限手段は、オーバーフロードレインにより構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像読取装置。

【請求項7】

前記光電変換部は、フォトダイオードアレイを有し、
前記制限手段は、前記フォトダイオードアレイへの入射光量を制限することを特徴とする請求項４または５に記載の画像読取装置。

【請求項8】

前記制限手段は、
フォトダイオードアレイの受光面側に設けられ、当該フォトダイオードアレイへの入射光量を変更する電圧制御型透過率可変フィルタと、
前記信号生成部に設けられ、前記電荷電圧変換部からの電圧信号の振幅に応じて、前記電圧制御型透過率可変フィルタの透過率を制御する制御部と、
を有することを特徴とする請求項４または５に記載の画像読取装置。

【請求項9】

前記電圧制御型透過率可変フィルタは、有機光電薄膜によって構成されていることを特徴とする請求項８に記載の画像読取装置。

【請求項10】

請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像読取装置であって、
前記信号生成部によって生成された前記電圧信号に含まれる直流電圧成分をカットするカット部を有し、
前記信号処理部は、前記カットされた電圧信号に対して、前記画像形成部へ出力するための前記信号処理を行うことを特徴とする画像読取装置。

【請求項11】

読取対象の反射光を受光し、当該反射光の光量に応じた電圧信号を生成する信号生成ステップと、
前記電圧信号に対して、画像形成する画像形成部へ出力するための信号処理を行う信号処理ステップと、
を実行することで前記読取対象の画像を読み取る画像読取方法であって、
前記信号生成ステップは、前記電圧信号の振幅が所定レベル以上にならないように制限する処理を含むとともに、
前記制限する処理は、
前記制限する処理における基準電圧を生成する電圧生成処理と、
前記基準電圧を元に前記電圧信号の振幅を所定レベルに制限する信号制限処理と、
を有し、さらに前記信号制限処理を単一のＭＯＳＦＥＴで行う
ことを特徴とする画像読取方法。

【請求項12】

請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像読取装置を有することを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示内容は、画像読取装置、画像読取方法、及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、コピー機能やスキャナ機能を有するＭＦＰ(Multifunction Peripheral）等の画像形成装置に設けられた画像読取装置によって、立体物や貴金属等の特殊原稿を読み取ることが増えて来た。この場合、特殊変更で反射した散乱光をミラーやレンズを介して画像読取装置内のＰＤ(Photodiode)が受光する。ＰＤは、入射光の光量に応じた電荷を生成し、コンデンサを介して電荷量に応じたアナログ信号を、後段の各種信号処理を行うＡＦＥ（Analog Front End）へ出力する。ＡＦＥは、アナログ信号をデジタル信号（データ）へとＡ／Ｄ変換(Analog/Digital Conversion)する。これにより、画像読取装置は原稿（読取対象）の画像の読み取りを行っている。

【0003】

ここで、図１１及び図１２を用いて、従来の画像読取装置の構成について説明する。図１１は、従来の画像読取装置の構成図である。図１１に示されているように、従来の画像読取装置は、信号生成部１０００、コンデンサ８０００及びＡＦＥ９０００を備えている。信号生成部１０００は、ＰＤ等の光電変換部１０１０、電荷電圧変換部１０２０、及び出力部１０３０を備えている。

【0004】

画像読取装置で原稿の読み取りを行う際、光源から原稿に光を照射すると、原稿で反射した散乱光が、ミラーやレンズを介して光信号として光電変換部１０１０に入射する。光電変換部１０１０では、入射された光の光量に応じた電荷が生成され、電荷電圧変換部１０２０でその電荷量に応じた電圧に変換される。そして、出力部１０３０から、電圧V_CCDoutのアナログ信号（以降、「電圧信号V_CCDout」と示す）が出力される。これにより、コンデンサ８０００を介して、ＡＦＥ９０００に電圧V_AFEinのアナログ信号（以降、「電圧信号V_AFEin」と示す）が入力される。

【0005】

図１２（ａ）は経過時間(t)に対する信号生成部からの電圧信号の電圧値(V_CCDout)を示し、図１２（ｂ）は経過時間(t)に対するＡＦＥへの電圧信号の電圧値(V_AFEin)を示している。信号生成部１０００の電圧信号V_CCDoutは、図１２（ａ）に示されているように、オフセット成分として直流電圧V_off、画像信号成分として振幅V_sigの信号である。また、電圧信号V_CCDoutは、ＡＦＥ９０００へと出力されるが、信号生成部１０００とＡＦＥ９０００では動作電圧が異なるため、信号生成部１０００の電圧信号V_CCDoutは、コンデンサ８０００によって交流結合され、この交流結合された信号の変化分のみが後段のＡＦＥ９０００へ出力される。そして、ＡＦＥ９０００の入力部では、電圧信号V_CCDoutの変化分に、ＡＦＥ９０００内部で生成されたオフセット電圧V_CLPが印加され、図１２（ｂ）に示されている電圧V_AFEinが生成される。ＡＦＥ９０００は、この電圧V_AFEinの電圧信号に対して各種アナログ信号処理を行い、デジタル信号（データ）へとＡ／Ｄ変換することで、原稿の画像の読み取りを実現している。

【0006】

ところが、画像読取装置が特殊原稿を読み取る場合、反射角度の違いにより、一般原稿読み取り時の散乱光に対して過大な光量を持つ正反射光が光電変換部１０１０へ入射されることがある。この影響による画像データの不具合がいくつか存在する。例えば、正反射光入射時、信号生成部１０００からコンデンサ８０００を介してＡＦＥ９０００に対し、過大な画像信号が出力されると、ＡＦＥ９０００の故障防止を目的として、ＡＦＥ９０００の入力部に内蔵されている保護ダイオードが作動する。この場合、ＡＦＥ９０００に負極性の過大信号が入力される場合は、この過大信号を一定の範囲内に収めるため、ＡＦＥ９０００は過大信号を高電圧側にレベルシフトする。この影響により、出力された画像上には黒い横筋状の異常画像が発生してしまうという問題がある。この問題について、図１３及び図１４を用いて具体的に説明する。図１３（ａ）は従来の画像読取装置における電荷電圧変換部の電圧信号を示した図、図１３（ｂ）は従来の画像読取装置におけるＡＦＥの電圧信号を示した図である。図１４（ａ）は従来の画像読取装置で反射光として過大光の後に通常光を受光した場合おけるＡＦＥの電圧信号を示した図、図１４（ｂ）は従来の画像読取装置で読取対象を読み取った場合の出力画像を示した図である。

【0007】

画像読取装置が、貴金属等の特殊原稿を読み取る場合、平面的な一般原稿を読み取る場合と比べ、反射角度の違いが生じる。そのため、特殊原稿における散乱光に対して過大な光量を持つ正反射光が光電変換部１０１０へ入射されることがある。この場合、図１３（ａ）に示されているように、信号生成部１０００からは、散乱光を読み取った場合に比べて過大な振幅V_ovrを持つアナログの電圧信号V_CCDoutが出力される。その後、図１３（ｂ）に示されているように、信号出力V_CCDoutは、後段のコンデンサ８０００で交流結合され、ＡＦＥ９０００の入力部でV_CCDoutの変化分にＡＦＥ９０００内部で生成したオフセット電圧V_CLPが印加されることにより、電圧信号V_AFEinとしてＡＦＥ９０００に入力される。

【0008】

ここで、ＡＦＥ９０００の電圧信号V_AFEinの最低電圧はV_CLP-V_ovrとなるが、この最低電圧が図１３（ｂ）に示されているように、0Vを下回る場合、ＡＦＥ９０００の入力部とGND間において、故障防止を目的として接続されている保護ダイオードに電流が流れる。この場合、図１３（ｃ）に示されているように、ダイオードを介してGNDに接続されているＡＦＥ９０００の入力部の電圧は、クランプ期間の平均電圧が0Vになるように、高電圧側にレベルシフトしてしまう。

【0009】

このレベルシフト直後に、通常光入射時の電圧信号V_AFEinが、ＡＦＥ９０００の入力部に入力された場合、その電圧信号V_AFEinの信号幅が過大光入射によるレベルシフト幅V_sif以下となる。すると、この画像信号レベルはＡ／Ｄ変換後のデジタルデータとして０（黒）と判定される。ラインごとに元のオフセット電圧V_CLPにクランプされるが、クランプ期間の短さから一度のクランプ動作では元の電圧レベルに戻りきらない。そのため、図１４（ａ）に示されているように、ＰＤに入射される反射光が過大光から通常光に戻っても、ＡＦＥ９０００への電圧信号の電圧レベルは、１ラインごとに徐々に小さくなってしまう。この動作により、過大光の入射直後は黒い横筋状の異常画像（図１４（ｂ）のＡ部分）として現れる。その後、V_sifが戻り切る途中では灰色の横筋状の異常画像（１４（ｂ）のＢ部分）となったのち、V_sifが戻り切ることで正常な画像に戻る（図１４（ｂ）のＣ部分）。このように、図１４（ａ）では、過大光によるＡＦＥ９０００への電圧信号の強度は図１３（ｃ）のようになり、通常光によるＡＦＥ９０００への電圧信号の強度は、Ａ部分、Ｂ部分、Ｃ部分の画像の順に徐々に下がることで、図１４（ａ）のＡ部分、Ｂ部分、Ｃ部分の画像が現れることになる。なお、ここでは負極性の信号を例として挙げているが、ＣＩＳ(Contact Image Sensor)のような正極性の信号にも同様な現象が発生する。このときは、黒ではなく、白い横筋状の異常画像が発生する。

【0010】

このような異常画像の発生を防止するために、光電変換部１０００とコンデンサ８０００との間に分圧回路７０００を内蔵し、ＡＦＥ９０００への過大信号の入力を制限する技術が既に知られている（特許文献１参照）。ここで、図１５及び図１６を用いて、特許文献１に記載の技術について説明する。図１５は、特許文献１に記載の画像読取装置の電気的構成を示した図である。図１６は、図１３（ｂ）、（ｃ）と同様に、過大光に基づく電圧信号を示しており、図１６（ａ）は特許文献１に記載の技術を利用した場合のＡＦＥの電圧信号を示した図である。なお、図１６（ｂ）は、後述の第１の実施形態に係る発明を利用した場合のＡＦＥの電圧信号を示した図である。

【0011】

図１５に示されているように、特許文献１には、信号生成部１０００とコンデンサ８０００との間に、分圧回路７０００が設けられ、所定の分圧比で分圧する旨が記載されている。分割回路７０００は、信号生成部１０００の電圧信号V_CCDout（アナログ信号Ａ１）を所定の分圧比で分圧することにより、アナログ信号Ａ２を生成する。コンデンサ８０００は、分圧回路７０００から出力されたアナログ信号Ａ２に含まれる直流電圧成分をカットすることにより、電圧信号V_AFEin（アナログ信号Ａ３）を生成して、ＡＦＥ９０００に出力する。

【0012】

ここで、分圧回路７０００について、より具体的に説明する。図１５に示されているように、分圧回路７０００は、信号生成部１０００から出力されたアナログ信号Ａ１が入力される入力端子（入力部）Ｔ１と、入力端子Ｔ１に一端が接続された抵抗器（第１の抵抗器）Ｒ１と、抵抗器Ｒ１の他端に一端が接続され、他端がGNDに接続された抵抗器（第２の抵抗器）Ｒ２とを備えている。分圧回路７０００は、抵抗器Ｒ１の抵抗値ｒ１と抵抗器Ｒ２の抵抗値ｒ２とによって定まる所定の分圧比ＤＲで、信号生成部１０００から出力されたアナログ信号Ａ１を分圧し、この分圧したアナログ信号Ａ２をコンデンサ８０００に出力する。

【0013】

この分圧比は、光源から照射された光が原稿で正反射したときに、信号生成部１０００から出力されるアナログ信号Ａ１の振幅の最大値に対する、ＡＦＥ９０００に入力可能なアナログ信号の振幅の最大値の比率以下となっている。そのため、コンデンサ８０００によって交流結合された後のアナログ信号Ａ３の振幅の最大値が、ＡＦＥ９０００に入力可能なアナログ信号の振幅の最大値以下に制限されるため、図１４（ｂ）に示されているような異常画像の発生を抑制できる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、信号生成部１０００の電圧信号V_CCDoutに対して行われている分圧は、過大光が入射されていないような通常の入射光に対しても適用されるため、電圧信号V_CCDoutに対して分圧を行うことにより画像信号の振幅が小さくなってしまう。この場合、分圧箇所以降で受ける外乱等のノイズ成分の割合が電圧信号V_CCDoutに対して大きくなるため、分圧しない場合に比べてノイズによる影響度が高くなる。即ち、画像読取装置１０は、一般原稿を読み取る場合でも分圧することで信号生成部１０００からの電圧信号V_CCDoutが小さくなるため、原稿が読み取られた場合の出力画像のＳ／Ｎ比が低下してしまい、図１６（ａ）のように、分圧しない場合に比べて、ノイズによる影響度が大きくなってしまう。これにより、特許文献１に記載の技術では、出力画像のざらつきが目立ってしまうという課題が生じていた。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上述した課題を解決すべく、請求項１に係る発明は、読取対象の反射光を受光し、当該反射光の光量に応じた電圧信号を生成する信号生成部と、前記電圧信号に対して、画像形成する画像形成部へ出力するための信号処理を行う信号処理部と、を備えることで前記読取対象の画像を読み取る画像読取装置であって、前記信号生成部は、前記電圧信号の振幅が所定レベル以上にならないように制限する制限手段を備えるとともに、前記制限手段は、前記制限手段における基準電圧を生成する電圧生成部と、前記基準電圧を元に前記電圧信号の振幅を所定レベルに制限する信号制限部と、を有し、さらに前記信号制限部が単一のＭＯＳＦＥＴからなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、信号生成部は、前記電圧信号の振幅が所定レベル以上にならないように制限する制限手段を有することで、画像に黒スジ等の発生を防止するとともに、画像のざらつきを抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１の実施形態に係る画像形成装置内の全体構成を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る画像読取部内の全体構成を示す図である。

【図3】第１の実施形態に係り、画像読取装置の電気的構成を示した図である。

【図4】（ａ）は電荷電圧変換部の出力電圧を示した図、（ｂ）は制限部によって電荷電圧変換部の電圧信号の電圧を制限した図、（ｃ）はＡＦＥの電圧信号を示した図、（ｄ）は光電変換部に過大光及び通常光が入射された場合のＡＦＥの電圧信号を示した図である。

【図5】第１の実施形態の発明を利用した場合に、出力部の回路のばらつきにより信号生成部の電圧信号が影響を受けた場合を示した図であり、（ａ）が回路のばらつきによる最小の電圧を示し、（ｂ）が回路のばらつきによる最大の電圧を示している。

【図6】第２の実施形態に係り、信号生成部の変形例をした電気的構成図である。

【図7】第２の実施形態の発明を利用した場合の電荷電圧変換部の電圧信号を示した図である。

【図8】第３の実施形態に係り、信号生成部の変形例をした電気的構成図である。

【図9】第３の実施形態に係り、第３の実施形態に係り、（ａ）は電荷制限がない場合の信号生成部の電圧信号及びＡＦＥの電圧信号を示した図、（ｂ）は電荷制限がある場合の信号生成部の電圧信号及びＡＦＥの電圧信号を示した図である。

【図10】第４の実施形態に係り、信号生成部の変形例をした電気的構成図である。

【図11】従来の画像読取装置の電気的構成を示した図である。

【図12】従来の画像読取装置における電荷電圧変換部の出力電圧を示した図、（ｂ）従来の画像読取装置におけるＡＦＥの入力電圧を示した図である。

【図13】（ａ）は従来の画像読取装置における電荷電圧変換部の電圧信号を示した図、図１３（ｂ）は従来の画像読取装置におけるＡＦＥの電圧信号を示した図である。

【図14】（ａ）は従来の画像読取装置で反射光として過大光の後に通常光を受光した場合おけるＡＦＥの電圧信号を示した図、図１４（ｂ）は従来の画像読取装置で読取対象を読み取った場合の出力画像を示した図であるである。

【図15】特許文献１に記載の画像読取装置の電気的構成を示した図である。

【図16】過大光に基づく電圧信号を示しており、（ａ）は特許文献１に記載の技術を利用した場合のＡＦＥの電圧信号を示した図、（ｂ）は第１の実施形態に係る発明を利用した場合のＡＦＥの電圧信号を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。

【0019】

〔第１の実施形態〕
まず、図１乃至図４を用いて、第１の実施形態について説明する。

【0020】

＜全体構成＞
図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置内の全体構成を示す図である。図１では、画像形成装置の一例として、コピー機能、プリント機能及びスキャン機能等を備えたＭＦＰ１が示されている。ＭＦＰ１は、給紙部２、画像形成部３、及び画像読取部４を備えている。

【0021】

給紙部２は、サイズの異なる記録紙を収納する給紙カセット２１，２２と、給紙カセット２１，２２に収納された記録紙を画像形成部３の画像形成位置まで搬送する各種ローラからなる給紙手段２３とを有している。

【0022】

画像形成部３は、露光装置３１、感光体ドラム３２、現像装置３３、転写ベルト３４、及び定着装置３５を備えている。画像形成部３は、画像読取部４における後述の画像読取装置１０により読み取ることで得られた原稿の画像データに基づいて、露光装置３１により感光体ドラム３２を露光して感光体ドラム３２に潜像を形成し、現像装置３３により感光体ドラム３２に異なる色のトナーを供給して現像するようになっている。そして、画像形成部３は、転写ベルト３４により感光体ドラム３２に現像された像を給紙部２から供給された記録紙に転写した後、定着装置３５により記録紙に転写されたトナー画像のトナーを溶融して、記録紙にカラー画像を定着する。

【0023】

図２は、第１の実施形態に係る画像読取部内の全体構成を示す図である。画像読取部４は、画像読取装置１０及び自動原稿搬送装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）２０を備えている。

【0024】

画像読取装置１０は、コンタクトガラス１１、基準部材１２、光源１３、第１キャリッジ１４、第２キャリッジ１５、レンズ１６、センサボード１７、及びスキャナモータ１８を備えている。センサボード１７上にはラインセンサ１７ａが設けられている。ラインセンサ１７ａは、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサ又はＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)などの複数の撮像素子が、一列又は複数列に配置されている。

【0025】

また、コンタクトガラス１１は、原稿を載せるためのガラス板である。基準部材１２は、ラインセンサ１７ａによる読み取りの基準となる白板である。基準部材１２は、ラインセンサ１７ａの白レベル調整やシェーディング処理を行う際に使用される。なお、基準部材１２は白板ではなく黒板等であってもよい。光源１３は、原稿を露光し、ハロゲンランプ、蛍光灯、キセノンランプ、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)等である。第１キャリッジ１４は、光源１３及び第１ミラー９ａを保持している。第２キャリッジ１５は、第２ミラー９ｂ及び第３ミラー９ｃを保持している。レンズ１６は、原稿の情報をラインセンサ１７ａの各撮像素子へ結像させる。センサボード１７は、ラインセンサ１７ａを搭載し、光電変換及び電気処理を行う。スキャナモータ１８は、第１キャリッジ１４及び第２キャリッジ１５を移動させて、原稿をスキャンさせるためのモータである。光源１３から照射された光は、原稿で反射した後、第１ミラー９ａ、第２ミラー９ｂ、第３ミラー９ｃ、レンズ１６の順に反射して、ラインセンサ１７ａに到達する。

【0026】

読取対象が一般原稿の場合には、自動原稿搬送装置２０は、搬送される一般原稿の読み取り時に一般原稿の押さえも兼ねた背景部が備えられている。一般原稿は、自動原稿搬送装置２０から１枚ずつ搬送され、読取窓１９を通過したときに光源１３により露光された一般原稿の反射光が第１キャリッジ１４と第２キャリッジ１５のミラーにより折り返され、レンズ１６を通ってセンサボード１７上のラインセンサ１７ａの受光面上に縮小結像される。

【0027】

また、読取対象が一般原稿又は特殊原稿の場合には、利用者によってコンタクトガラス１１上に固定される。第１キャリッジ１４及び第２キャリッジ１５を走査させて原稿を読み取るフラットベット読取では、コンタクトガラス１１の下部に配置された光源１３によって、その上面に載置された読取対象が照明され、読取対象を照らした照明光は、第１キャリッジ１４と第２キャリッジ１５のミラーにより折り返され、レンズ１６を通ってセンサボード１７上のラインセンサ１７ａの受光面上に縮小結像される。このとき、読取対象の長手方向に沿って、第２キャリッジ１５が速度Ｖで移動し、同時にそれと連動して第２キャリッジ１５が、第２キャリッジ１５の半分の速度1/2Ｖで移動して、読取対象の長手方向全体を読み取る。

【0028】

なお、上述の構成は、ミラーを含む第１キャリッジ１４、第２キャリッジ１５、レンズ１６、ラインセンサ１７ａ等が別々になっているが、これらが一体となった一体型センサモジュールを使用した構成でもよい。

【0029】

＜要部構成＞
続いて、図３を用いて、本実施形態の要部構成について説明する。なお、ここでは、画像読取装置１０の構成について説明するが、給紙部２、画像形成部３、及び自動原稿搬送装置２０は、従来の装置と同様であるため、その説明を省略する。図３は、第１の実施形態に係り、画像読取装置の電気的構成を示した図である。

【0030】

本実施形態の画像読取装置１０は、信号生成部１００、コンデンサ８００、及びＡＦＥ９００を備えている。これらのうち、信号生成部１００は、光電変換部１１０、電荷電圧変換部１２０、出力部１３０、及び制限部１４０を備えている。

【0031】

光電変換部１１０は、光（原稿からの反射光）を電気エネルギー（信号電荷）に変換する素子であり、発光ダイオード等の複数の光電変換素子が一次元的に羅列されたリニアイメージセンサによって構成されている。

【0032】

電荷電圧変換部１２０は、光電変換部１１０の電荷量に応じた電圧に変換する。

【0033】

出力部１３０は、電荷電圧変換部１２０で変換された電圧の信号を、信号生成部１００外に出力する回路である。出力部１３０は、コンデンサ１３１、基準電圧１３２、及び増幅回路１３３を備えている。これらのうち、コンデンサ１３１は、電圧の安定及びノイズの除去を行う。基準電圧部１３２は基準電圧を供給する。増幅回路１３３は、電圧信号V_CCDoutを増幅する。

【0034】

制限部１４０は、信号生成部１００からの電圧信号V_CCDoutが、所定レベル以上にならないように制限するための回路である。この所定レベルは、信号生成部１００の後段に接続される信号処理部の許容入力範囲内である。後段の信号処理部がＡＦＥ９００の場合、所定レベルは、信号生成部１００から後段のＡＦＥ９００へ信号を出力した際に、後述の保護ダイオード９１０がＯＮしない電圧に設定されている。これにより、電圧信号幅の制限範囲をＡＦＥ９００の入力範囲限界まで取ることができる。

【0035】

また、制限部１４０は、基準電圧を生成する電圧生成部１４１、及び基準電圧を元に光電変換後の信号振幅を制限する信号制限部１４２によって構成されている。図３に示されているように、信号制限部１４２は、ソースフォロワ回路により構成されており、ソース側を出力部１３０、ゲート側を電圧生成部１４１、ドレイン側を電源電圧部１４３に対して、それぞれ接続されている。なお、制限部１４０は、制限手段の一例である。

【0036】

コンデンサ８００は、信号生成部１００の電圧信号V_CCDoutを交流結合することで、電圧信号V_CCDoutに含まれる直流電圧成分をカットする。この場合、信号生成部１００の電圧信号V_CCDoutは、ＡＦＥ９００へと出力されるが、信号生成部１００とＡＦＥ９００では動作電圧が異なるため、コンデンサ８００が交流結合する。なお、コンデンサ８００は、カット部の一例である。

【0037】

ＡＦＥ９００は、保護ダイオード９１０、各種アナログ信号処理部９２０、及びＡ／Ｄ変換部９３０によって構成されている。

【0038】

これらのうち、保護ダイオード９１０は、ＡＦＥ９００に負極性の過大信号が入力される場合に、過大信号を一定の範囲内に収めるように動作することで、ＡＦＥ９００の故障を防止する。例えば、信号生成部１００からコンデンサ８００を介してＡＦＥ９００に対し、過大信号が出力されると、保護ダイオード９１０は、高電圧側にレベルシフトすることで、過大信号を一定の範囲内に収める。

【0039】

各種アナログ信号処理部９２０は、保護ダイオードで一定の範囲内に収められた電圧信号V_AFEinに対して、Ａ／Ｄ変換前の各種アナログ信号の処理を行う。

【0040】

Ａ／Ｄ変換部９３０は、各種アナログ信号処理部９２０によって処理された後のアナログ信号をデジタル信号（データ）へとＡ／Ｄ変換して、デジタル信号（データ)を画像形成部３側へ出力する。これにより、画像読取装置１０は、原稿の画像の読み取りを完了させる。

【0041】

＜処理方法＞
続いて、図４を用いて、本実施形態の処理方法について説明する。図４は、第１の実施形態に係り、（ａ）は電荷電圧変換部の出力電圧を示した図、（ｂ）は制限部によって電荷電圧変換部の電圧信号の電圧を制限した図、（ｃ）はＡＦＥの電圧信号を示した図、（ｄ）は光電変換部に過大光及び通常光が入射された場合のＡＦＥの電圧信号を示した図である。

【0042】

光電変換部１１０に過大光が入射されると、出力部１３０は、図４（ａ）に示されているように、オフセット電圧Ｖoffに対して過大な振幅Ｖovrを持つ過大な電圧信号ＶCCDoutを出力する。ここで、制限部１４０では、ゲート－ソース間の電圧差がＭＯＳＦＥＴの閾値値電圧Ｖthを上回る場合、ＭＯＳＦＥＴがＯＮ状態となる。この場合、ドレインに接続されている電源から電流が流れ、ソース側に接続される電圧信号ＶCCDoutがＶG－Ｖthとなるように制限される。即ち、図４（ｂ）に示されているように、制限部１４０により制限したい信号幅がＶLimの場合、電圧信号ＶCCDoutが、ＶG－Ｖth＝Ｖoff－ＶLimとなるように、制限部１４０の各回路の値を予め設定しておく。そして、制限部１４０は、過大な電圧信号Ｖovrを後段のＡＦＥ９００の入力部において保護ダイオード９１０がＯＮしないレベルになるように制限する。これにより、図４（ｃ）に示されているように、ＡＦＥ９００への電圧信号ＶAFEinの最低電圧が、ＡＦＥ９００の保護ダイオード９１０に電流が流れ始める0Vを下回らないように制限することができる。

【0043】

なお、図３では、信号生成部１００内に制限部１４０を設けた場合を例としているが、制限部１４０が信号生成部１００外に設けられた場合でも同様の効果を発揮する。

【0044】

＜効果＞
特許文献１記載の技術では、信号生成部１０００の電圧信号V_CCDoutについて、過大光の入射時だけでなく、通常光の入射時に対しても同様に分圧を行ってしまう。これにより、図１６に示されているように、ＡＦＥ９００への電圧信号V_AFEinに対するノイズの影響が比較的大きくなるため、ＡＦＦ９０００から出力されるデジタルデータ（画像データ）のS/N比が悪化してしまうという問題があった。

【0045】

これに対して、本実施形態では、制限部１４０が、出力部１３０の電圧信号V_CCDoutに対して、この電圧信号の信号幅V_sigが所定のレベルV_Limを上回った場合のみ、電圧信号V_CCDoutの電圧を制限する。この場合、所定のレベルV_Limは過大光が光電変換部１１０に入射したときの信号生成部１００からの電圧信号が後段のＡＦＥ９００に影響を与えないレベルを基準として設定されるため、通常光の入射時の電圧信号V_CCDoutに対しては制限がかからない。そのため、上述した、通常光入射時の画像信号の制限によるS/N比の悪化が引き起こされないという効果を奏する。

【0046】

以上より、図５（ｄ）に示されているように、反射光が過大光の場合には、ＡＦＥ９００への電圧信号V_AFEinの最低電圧が、ＡＦＥ９００の保護ダイオード９１０に電流が流れ始める0Vを下回らないように制限することができると共に、過大光から通常光に戻っても、ＡＦＥ９００への電圧信号の電圧レベルは、１ラインごとに徐々に小さくなるわけではないため、異常画像の発生を防止することができる。

【0047】

＜補足＞
なお、第１の実施形態では、電圧信号ＶCCDoutのオフセット電圧Ｖoffは、出力部１３０内の基準電圧によって印加されているため、出力部１３０の回路のばらつきを要因とした制限のばらつきを持つ。そのため、ＶG－Ｖth＝Ｖoff－ＶLimとなるように、制限部１４０の各回路の値を予め設定しても、図５（ａ）、（ｂ）に示されているように、オフセット電圧Ｖoffと電圧生成部１４１による印加電圧ＶGとの間にズレが生じてしまい、制限部１４０は、所望の振幅に制限できない場合がある。なお、図５では、実線が回路のばらつき無しの場合を示し、破線が回路のばらつき有りの場合を示しており、（ａ）が回路のばらつきによる最小の電圧ＶLim_minを示し、（ｂ）が回路のばらつきによる最大の電圧ＶLim_maxを示している。

【0048】

そこで、下記第２の実施形態では、このような出力部１３０の回路のばらつきを要因とした制限のばらつきの問題を解消する。

【0049】

〔第２の実施形態〕
続いて、図６及び図７を用いて、第２の実施形態について説明する。図６は、第２の実施形態に係り、信号生成部の変形例をした電気的構成図である。図７は、第２の実施形態の発明を利用した場合の電荷電圧変換部の電圧信号を示した図である。なお、第１の実施形態の構成と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0050】

図６に示されているように、本実施形態の画像読取装置１０は、信号生成部２００、コンデンサ８００、及びＡＦＥ９００を備えている。信号生成部２００は、光電変換部１１０、電荷電圧変換部１２０、出力部１３０、及び制限部２４０を備えている。ここでは、第１の実施形態に対して、制限部１４０に替えて制限部２４０が設けられている。なお、制限部２４０は、制限手段の一例である。

【0051】

基準電圧１３２及び増幅回路１３３の部分Ｘ１と同じ構成を、制限部２４０内の電圧生成部２４１として流用している。即ち、電圧生成部２４１（Ｘ１）は、基準電圧１３２に相当する基準電圧２４２、及び増幅回路１３３に相当する増幅回路２４３によって構成されている。これにより、電圧生成部２４１は、出力部１３０の一部の構成（Ｘ１）において印加されているオフセット電圧と同じ電圧を生成する。なお、本実施形態は、同じウエハー（基盤）から製造された回路は、同様のばらつきを有する特性を利用したものである。

【0052】

＜効果＞
以上説明したように、第２の実施形態の画像読取装置１０では、電圧信号V_CCDoutのオフセット電圧V_offが出力部１３０の回路ばらつきによって制限の処理がばらつく場合でも、同様の電圧を電圧生成部２４１でも生成することができる。

【0053】

そのため、第１の実施形態で問題となっていた、制限の基準となる電圧生成部による印加電圧V_Gと制限対象の電圧信号V_CCDoutのオフセット電圧V_offとの間のズレを無くすことができる。その結果、本実施形態の構成により、制限電圧の精度を高めることができ、所望の振幅に制限することができる。

【0054】

また、制限部２４０において、振幅を制限したい電圧V_LimはV_thにより決まる。そのため、V_Limを任意に調整する場合、V_thを調整する必要がある。任意にV_Limを調整するための手段として、電圧生成部２４１とソースフォロワ回路のゲート部との間にレベルシフタを挿入し、任意の電圧V_Limに調整してもよい。

【0055】

以上より、振幅を制限したい電圧V_Limは、図７（ａ）に示されているように、電圧V_{G_min}-V_thからV_{off_min}の間で収まり、図７（ｂ）に示されているように、電圧V_G-V_thからV_{off_max}の間で収まる。なお、図７では、実線が本実施形態の発明を適用した場合の電圧信号を示し、破線が本実施形態の発明を適用せずに回路のばらつきによる影響を受けた場合の電圧信号を示している。

【0056】

〔第３の実施形態〕
続いて、図８及び図９を用いて、第３の実施形態について説明する。図８は、第３の実施形態に係り、信号生成部の変形例をした電気的構成図である。図９は、第３の実施形態に係り、（ａ）は電荷制限がない場合の信号生成部の電圧信号及びＡＦＥの電圧信号を示した図、（ｂ）は電荷制限がある場合の信号生成部の電圧信号及びＡＦＥの電圧信号を示した図である。なお、第１の実施形態の構成と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0057】

図８に示されているように、本実施形態の画像読取装置１０は、信号生成部３００、コンデンサ８００、及びＡＦＥ９００を備えている。信号生成部３００は、光電変換部１１０、電荷電圧変換部１２０、出力部１３０、及びＯＦＤ(Overflow Drain)３１０を備えている。ここでは、第１の実施形態に対して、制限部１４０が省略され、新たにＯＦＤ３１０が設けられている。なお、ここでは、光電変換部１１０を詳細に説明するため、光電変換部１１０が、ＰＤアレイ(Photodiode Array)１１１、転送ゲート１１２、及びアナログシフトレジスタ１１３によって構成されていることが示されている。

【0058】

ＰＤアレイ１１１は、光を吸収することによって光信号を信号電荷に変換する受光素子の一種(ＰＤ)を配列した検出器である。転送ゲート１１２は、ＰＤアレイ１１１によって出力された信号電荷を、アナログシフトレジスタ１１３に転送する回路である。アナログシフトレジスタ１１３は、電荷電圧変換部１２０に対して、信号電荷を順次転送する回路である。また、ＯＦＤ３１０は、転送ゲート１１２から溢れた信号電荷を排出する回路である。ＯＦＤ３１０は、過大光の入射時の光電変換部１１０からの過大出力を制限する。

【0059】

例えば、ＯＦＤ３１０がないことにより、電荷の制限がない場合は、図５（ａ）で示したように、過大光入射により電圧信号V_AFEinの最低電圧が0Vを下回る場合、ＡＦＥ９００の入力部の電圧は、クランプ期間の平均電圧が0Vになるように、高電圧側にレベルシフトし、その直後の通常光入射時の画像信号レベルがデジタルデータとして０（黒）と判定されてしまう（図９（ａ）参照）。

【0060】

これに対して、本実施形態では、ＯＦＤ３１０によって電荷量が所定のレベルになるように過剰電荷の排出を行う。この所定のレベルは、電圧信号V_AFEinの入力時に、後段のＡＦＥ９００の入力部において、保護ダイオード９１０がＯＮしないレベルである。即ち、電圧信号V_AFEinの最低電圧をＡＦＥ９００の入力保護ダイオード９１０に電流が流れ始める0Vを下回らないように制限する。これにより、過大光の入射による電圧信号V_AFEinのレベルシフトが発生しないため、図４（ｂ）及び図４（ｄ）と同様に、異常光の入射直後に通常光が入射されても、光電変換部１１０は正常に原稿を読み取ることができる。（図９（ｂ）参照）。なお、ＯＦＤ３１０は、制限手段の一例である。

【0061】

＜効果＞
以上説明したように、第３の実施形態によれば、過大光の入射時に、光電変換部１１０から電荷電圧変換部１２０への過剰電荷の出力を抑制することができ、ＡＦＥ９００への過大出力による異常画像の発生を抑制することができる。

【0062】

なお、図８では、ＯＦＤ３１０を転送ゲート１１２に接続した場合を例としているが、ＰＤアレイ１１１やアナログシフトレジスタ１１３に接続しても良いし、光電変換部１１０と電荷電圧変換部１２０の間に設けてもよい。

【0063】

〔第４の実施形態〕
続いて、図１０を用いて、第４の実施形態について説明する。図１０は、第４の実施形態に係り、信号生成部の変形例をした電気的構成図である。なお、第１、第３の実施形態の構成と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0064】

図１０に示されているように、本実施形態の画像読取装置１０は、信号生成部４００、コンデンサ８００、及びＡＦＥ９００を備えている。信号生成部４００は、光電変換部２１０、電荷電圧変換部１２０、出力部１３０、及び制御部４４０を備えている。本実施形態の光電変換部２１０は、ＰＤアレイ１１１、転送ゲート１１２、及びアナログシフトレジスタ１１３に加え、電圧制御型透過率可変フィルタ２１１がＰＤアレイ１１１受光面側に設けられている。この電圧制御型透過率可変フィルタは、有機光電薄膜によって構成されている。また、制御部４４０は、電荷電圧変換部１２０からの電圧信号に応じて、透過率可変フィルタの透過率を制御する回路である。

【0065】

例えば、光量制限をしない場合は、過大光の入射により、電圧信号V_AFEinの最低電圧が0Vを下回ると、ＡＦＥ９００の入力部の電圧は、クランプ期間の平均電圧が0Vになるように、高電圧側にレベルシフトし、その直後の通常光入射時の画像信号レベルがデジタルデータとして０（黒）と判定されてしまう。（図９（ａ）参照）。

【0066】

これに対して、本実施形態では、ＰＤアレイ１１１の前段に、電圧制御型透過率可変フィルタ２１１を設けている。また、制御部４４０が、電荷電圧変換部１２０からの電圧信号に応じて電圧制御型透過率可変フィルタ２１１の透過率を制御することで、ＰＤアレイ１１１へ入射される光量が所定のレベルになるように調整する。この所定のレベルは、電圧信号V_AFEinの入力時に、後段のＡＦＥ９００の入力部において保護ダイオード９１０がＯＮしないレベルである。即ち、信号生成部４００は、電圧信号V_AFEinの最低電圧をＡＦＥ９００の入力保護ダイオード９１０に電流が流れ始める0Vを下回らないように制限する。これにより、過大光の入射による電圧信号V_AFEinのレベルシフトが発生しないため、図４（ｂ）及び図４（ｄ）と同様に、異常光の入射直後に通常光が入射されても、光電変換部１１０は正常に原稿を読み取ることができる。（図９（ｂ）参照）。なお、電圧制御型透過率可変フィルタ２１１及び制御部４４０は、制限手段の一例である。

【0067】

＜効果＞
以上説明したように、第４の実施形態によれば、過大光の入射時に、光電変換部１１０から電荷電圧変換部１２０への過剰電荷の出力を抑制することができ、ＡＦＥ９００への過大出力による異常画像の発生を抑制することができる。

【符号の説明】

【0068】

１ ＭＦＰ（画像形成装置の一例）
１０ 画像読取装置
１００ 信号生成部
１１０ 光電変換部
１２０ 電荷電圧変換部
１３０ 出力部
１４０ 制限部（制限手段の一例）
１４１ 電圧生成部
１４２ 信号制限部
１４３ 電源電圧部
２１０ 電圧制御型透過率可変フィルタ（制限手段の一部）
２４０ 制限部（制限手段の一例）
３１０ ＯＦＤ（制限手段の一部）
４４０ 制御部（制限手段の一部）
８００ コンデンサ（カット部の一例）
９００ ＡＦＥ（信号処理部の一例）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0069】

【文献】特開２０１４‐２７５４５号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】