JP3706702B2 - プリンタ／スキャナ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタのキャリッジに、着脱自在なスキャナ・ヘッド・ユニット装着してスキャナ機能を得るプリンタ／スキャナ装置に関し、特にクランプ電圧正常化用のパルス信号の発生に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スキャナ，ファクシミリ等に使われている一般的な原稿読取装置としては、図３に示すような縮少光学系を用いるものが知られている。
【０００３】
この装置は、原稿６を照射する長手方向に伸びた光源５、装置全体を小型化するために光路を折り曲げるミラー４、原稿情報光を結像させるレンズ２、白出力波形のレンズｃｏｓ４乗則を補正する白基準補正板（シェーディング板）３、光情報を電気信号に変換するＣＣＤ撮像素子１から構成されている。
【０００４】
更に、ＣＣＤ撮像素子１から出力される電圧波形を画像処理系に受け渡す前に、Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ等のＩＣが介在する。
【０００５】
このＡ／Ｄコンバー回路に、有効な電圧範囲に電圧を適合させるために、ＣＣＤ撮像素子１からの出力をクランプする回路を具備する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例では、クランプレベルを適正レベルに保つために随時ライン・クランプ用パルス（ＬＮＳＴ信号／ＬＴＣＬＫ信号）を、短い周期で与え続ける必要がある。
【０００７】
また、本発明の実施形態に於ては、ノート型パソコン（ノートパソコンともいう）に入っているプリンタの中の着脱可能な印字ヘッド／インクタンク・ユニットを取り外してスキャナ・ヘッド・ユニットを装着することが可能な形態をとる必要が有り、外形の小型化という制約から、スキャナ回路も簡素化しなければならないという問題がある。
【０００８】
更に、ユニットの装着接点が共通のため、印字ヘッド・ユニットとカラー・スキャナ・ヘッド・ユニットの制御系を含むすべての信号線を共用するために、スキャナ使用時クランプを発生する信号（ＬＮＳＴ信号）を、印字ヘッド・ユニット使用時の印字データをラッチする信号（ＬＴＣＬＫ信号）と共用しなければならない制約がある。
【０００９】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、印字ヘッド・ユニットと、カラー・スキャナ・ヘッド・ユニットのどちらでも駆動可能な条件下で信号を共用可能な部分は共用する使いまわしの中で、さらに簡素化を要求される回路構成で、画像読込み領域を減らすことなく、読込みデータの安定性を確保することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、プリンタ／スキャナ装置を次の（１），（２），（３）のとおりに構成する。
【００１１】
（１）プリンタのキャリッジに、着脱自在なスキャナ・ヘッド・ユニットを装着してスキャナ機能を得るプリンタ／スキャナ装置であって、前記スキャナ・ヘッド・ユニットのセンサ出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の入力有効電圧範囲に前記センサ出力をレベルシフトするためのクランプ回路と、このクランプ回路のクランプ電圧正常化用のパルス信号を、画像読込み直前のキャリッジ停止時およびキャリッジ加速が終了した時から画像読込み開始時までのキャリッジ等速動作範囲において発生させるよう制御する制御手段とを備えたプリンタ／スキャナ装置。
【００１２】
（２）クランプ電圧正常化用のパルス信号の発生数は、画像読込み解像度毎に設定する前記（１）記載のプリンタ／スキャナ装置。
【００１３】
（３）スキャナ・ヘッド・ユニットは、Ａ／Ｄ変換器，クランプ回路を内蔵するものである前記（１）記載のプリンタ／スキャナ装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態をノート型パソコンの実施例により詳しく説明する。
【００１５】
【実施例】
図１は、実施例である“ノート型パソコン”で用いるカラー・スキャナ・ヘッド・ユニットの斜視図である。図１において、キャリッジに設置されたときの位置決めを行う位置決め穴１Ｂと位置決め溝１Ｃがある。読取り方向の姿勢を決めるのが基準壁１であり、キャリッジ側の基準壁（不図示）に片寄せされることによりその搭載位置を決定する。２０Ａは、キャリッジへの装着時に電気的接触をはかるための内部Ｉ／Ｆであるところのコネクタ部である。
【００１６】
図２は、光学系部品の配置を説明するためのものである。図２において、３は光源であるところの３色のＬＥＤ（［赤色］λ＝６４０ｎｍ，［緑色］λ＝５２５ｎｍ，［青色］λ＝４７０ｎｍであり、読取り幅方向に配列されている。
【００１７】
光源であるＬＥＤ３に近接して、集光手段である円筒形状のロッド・レンズ６がＬＥＤ３の並び方向と平行に設置されている。ＬＥＤ３の照射中心はロッド・レンズ６のレンズ作用面の中心を通過し、原稿２０面を斜めに照射する構成となっている。
【００１８】
原稿２０からの反射光は、光軸中心が原稿２０と略直角方向に設けられた第一の結像系レンズであるフィールド・レンズ７を通過した後、読取り幅方向と平行に設けられたミラー５により光軸の進行方向が９０°折り曲げられて原稿２０と略平行な光線とされる。
【００１９】
１１は、アパーチャであり、第一の結像系レンズであるフィルード・レンズ７の結像面はこの位置とされる。アパーチャ１１の後方には第２の結像系レンズであるところの結像レンズ（不図示）が設けられている。
【００２０】
結像レンズの結像位置は光電変換素子１３（Ｂａｓｉｓセンサ）の位置である。なお、結像系レンズの配置は縮小比０．４５１５８に設置されている。
【００２１】
図７は、カラー・スキャナ・ヘッド・ユニットの構成を示すブロック図である。受光素子としては、モノクロのＢａｓｉｓセンサ（１２８画素）を使用している。光源としては、Ｒ［赤色］／Ｇ［緑色］／Ｂ［青色］の３色のＬＥＤを２個／２個／１個の合計５個具備しており、ＲＧＢ光源切換えを行う。ただし、ＬＥＤの個数に関しては、特に別の個数を使用しても問題はない。
【００２２】
図８は、ＲＧＢのＬＥＤ駆動回路を示す図である。図８において、ＩＣは、ＬＥＤ駆動用電源の１２［Ｖ］３端子レギュレータである。ここで出力される１２［Ｖ］の電源が各色のＬＥＤに供給される。各色の駆動回路は、簡易型の定電流回路構成をしていて、赤色について説明すると、１２［Ｖ］を抵抗Ｒ１２，Ｒ１３で分圧し、その分圧電圧が駆動用トランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧と抵抗Ｒ１１の電圧降下分と等しくなるだけのＬＥＤ回路の電流が流れる。Ｒｏｎ信号は、Ｌｏｗ出力でＬＥＤ消灯、Ｈｉｇｈ出力ではＬＥＤ点灯となる。Ｈ／Ｌ信号により、Ｌｏｗの場合は抵抗Ｒ１４がＲ１３に並列接続された形になることで分圧電圧が下りＬＥＤ駆動電流は弱電流となる。
【００２３】
つぎに各色のＬＥＤに流す電流値であるが、赤色／緑色は、強電流（Ｒｏｎ／Ｇｏｎ＝Ｈｉｇｈ，Ｈ／Ｌ＝Ｈｉｇｈ）で１０［ｍＡ］、弱電流（Ｒｏｎ／Ｇｏｎ＝Ｈｉｇｈ，Ｈ／Ｌ＝Ｌｏｗ）で２．５［ｍＡ］に設定している。青色は、強電流（Ｂｏｎ＝Ｈｉｇｈ，Ｈ／Ｌ＝Ｈｉｇｈ）で２０［ｍＡ］、弱電流（Ｂｏｎ＝Ｈｉｇｈ，Ｈ／Ｌ＝Ｌｏｗ）で５［ｍＡ］に設定している。電流の設定値の違いは、ＬＥＤの数と配置による光量のレベルが近い状態になるように設定するためである。
【００２４】
受光素子のＢａｓｉｓセンサとＬＥＤのＲＧＢ光源切換えの組合せを用いて行うカラー原稿読取り方法としては、順次式カラー方式による面順次式３パス読取りにて行う。
【００２５】
この動作としては、ＲＧＢのＬＥＤ光源のうち、まず、第１色目のみ点灯し、Ｂａｓｉｓセンサの読込み幅でキャリアを移動しつつ１行分のデータを取得する。
【００２６】
次に、改行を行わず、同じ位置のデータをＬＥＤ光源のみ、第２色目のみの点灯に切り換えて取得する。同じ用に第３色目のデータも取得し、１行分のＲＧＢカラーデータの読込みが終わり次の行へ改行する。
【００２７】
図７の一転鎖線で囲まれた部分は、カラー・スキャナ・ヘッド・ユニット専用に作られたカスタムＩＣであり、機能としては、
・Ｂａｓｉｓセンサからの信号をクランプする機能
・クランプされた信号をＡ／Ｄの最適レンジアンプにするためのピーク・サーチ機能
・１〜５倍のアンプ＆ゲインコントロール（２５６段階）
・１０ｂｉｔＡ／Ｄコンバータ機能
・画像処理機能
＊白黒歪み補正
＊エッジ強調
＊カラム方向及びライン方向の縮小
＊２値画像データ出力
＊多値（８ｂｉｔ）画像データ出力
カラー画像を読み込む場合、色要素としてＲＧＢの３種類の光源を使用するため、色毎にＬＥＤ光源の出力及び温度特性が違うために白基準を設定する必要がある。
【００２８】
そのために、白基準取得時には前記カスタムＩＣでは、Ｂａｓｉｓセンサからの各色の信号別に、白基準プロファイルのピークを検出し、Ａ／Ｄ最適レンジにて基準を設定するために２５６段階で設定可能なアンプのゲインを決定する。
【００２９】
白基準のデータとしては、
・白データとして、１２８画素＊１０ｂｉｔ
・ゲインデータとして、８ｂｉｔ
・黒データとして、１２８画素＊８ｂｉｔ
の構成単位でＲＧＢの３色分プラス温度データ（２ｂｙｔｅ），ＩＤ（２ｂｙｔｅ）で管理を行っている。
【００３０】
前述の構成のカラー・スキャナ・ユニットを装着するノート型パソコン全体のシステムについて図１０及び図１１に於て説明する。
【００３１】
図１０は、本実施例のノート型パソコンの斜視図である。液晶表示装置１０１は、ＴＦＴで１１．８インチ，カラー表示で、開閉が可能になっている。キーボード１０２は、液晶表示装置１０１が開かれたときに操作可能となる。図示されてはいないが、プリンタ部は、本体の後方部に収納されている。
【００３２】
図１１は、ノート型パソコンの構成を示すブロック図である。駆動源として、ＡＣアダプタ（定格電圧２０［Ｖ］，５４［Ｗ］）とニッケル水素２次電池（定格電圧１２［Ｖ］，２７００［ｍＡ／ｈ］）がある。内蔵している機能としては、フロッピ・ディスク・コントローラ（ＦＤＣ），ハード・ディスク・コントローラ（ＨＤＣ），キーボード・コントローラ（ＫＢＣ），ＶＧＡコントローラ（ＶＧＡＣ）なの周辺機器用コントローラがある。更に、内蔵のプリンタが内部バスにより接続されている。
【００３３】
前記構成のノート型パソコンに内蔵されたプリンタ・ユニット及びプリンタ・ユニットに着脱可能なカラー・スキャナ・ヘッド・ユニットと印字ヘッド・ユニット（ＢＪヘッドと記載）について、図４及び図５で説明する。
【００３４】
図４は、ブロック図である。プリンタ用ＣＰＵとコントローラにより、３つのモータ（キャリッジ用，ラインフィード用，オートシートフィード用）制御、４つのセンサ（ホーム・ポジション検出，ＡＳＦポジション検出，給紙検出，排紙検出）、カラー・スキャナ／印字ヘッドの駆動制御を行っている。カラー・スキャナ・ヘッドユニット及び印字ヘッド・ユニットは、いずれか一ユニットとプリンタが着脱可能な構成を取っている。接合部は、プリンタのキャリッジ部分にコンタクト電極があり、ユニットを装着時に圧力による接続をしている。
【００３５】
搭載ユニット判別方法としては、キャリッジ・コンタクト部に２ビットのヘッドＩＤを持っていて、装着後ヘッドＩＤを読み込み、スキャナ・ヘッド・ユニットと印字ヘッドの判別を行い、制御ピンの内容を対応させる。
【００３６】
図５は、各ヘッドユニットのプリンタ・ユニットへの取り付け方を示す図である。１０は、被記録媒体に記録を行う印字ヘッド・ユニット３０と交換可能な着脱式のカラー・スキャナ・ヘッド・ユニットである。
【００３７】
カラー・スキャナ・ヘッド・ユニット１０は、プリントに用いられる印字ヘッド・ユニット３０と同形状である。４０は、キャリッジであり、カラー・スキャナ・ヘッド・ユニット１０のコネクタ部を介して本体より読取り信号を送受信する接点部がある。
【００３８】
読取り信号は、接点部及びフレキシブル・ケーブル４４を介してプリンタ・ユニットのＣＰＵで処理される。
【００３９】
キャリッジ４０は、フレーム側板部４５Ａ，４５Ｂの間にスライド軸とスライド板４７に沿って往復運動をすることで読取りが行われる。４８は駆動モータで、ベルトを介してキャリッジ４０を移動させる。
【００４０】
また、キャリッジ４０の往復動作の速度は、図１３に示すように、読込みモードにより、Ｂａｓｉｓセンサの蓄積時間と存在するキャリッジ速度テーブルとの関係で、４種類設定している。
【００４１】
図６により、Ｂａｓｉｓセンサの出力信号をデータとして取り込むまでの回路構成について説明する。
【００４２】
点線で囲まれた部分の外側に有る０．０１［μＦ］コンデンサを間にはさんでＢａｓｉｓセンサの出力を交流接続し“ＩＮ端子”に信号が加わる。
【００４３】
このＩＮ端子には、ラインクランプ信号により、信号処理用基準電圧調整用Ｄ／Ａ装置６０から発生するクランプ電圧が供給される。この電位は本来クランプ信号がＯＦＦされてからも保たれることが望ましいが、数〜数百ｍｓｅｃの間に、電荷が放電され、本来のレベルから低下してしまう。
【００４４】
その為、クランプ電圧を適正状態に保っておくためには、短い周期でラインクランプ信号を加える必要がある。
【００４５】
この信号をトリガに、１２８画素分の読込みデータがＢａｓｉｓセンサより出力し、ボルテージフォロア（Ａ１）を通した後、信号処理用基準電圧を作る回路（５［ｐＦ］の容量分でホールドして、その電圧をボルテージフォロア［Ａ２］を通し、分割抵抗により出力を０．８倍する。）に加えるために、Ｓ／Ｈ信号（Ｓｉｇｎａｌ Ｈｏｌｄ信号）により、１画素分ごとにデータを取り込みます。
【００４６】
その後５倍レンジまで可変にゲインをコントロールできる可変減衰器を通すことで信号レベルがＡ／Ｄ変換器に最適な電圧範囲（１．４〜０．４［Ｖ］）に入るようにしている。
【００４７】
このＢａｓｉｓセンサからの信号読取りに使用しているラインクランプ信号（以降ＬＮＳＴ信号）は、印字用ヘッドを使用している場合は、図９に示すラッチクロック信号（以降ＬＴＣＬＫ信号）として使用する。この信号はプリンタのキャリッジの動作に連動し、印紙ヘッドへ、モノクロ・ヘッドの場合１２８ｄｏｔ、カラー・ヘッドの場合１３６ｄｏｔ分の印字データ（ＩＤＡＴＡ）をデータ・クロック（ＤＣＬＫ）に同期してシリアル転送した後、印字ヘッド内でデータをラッチするためのものである。
【００４８】
ＬＮＳＴ信号とＬＴＣＬＫ信号を共有する仕組みを持つために、プリンタのキャリッジが加速中にＬＮＳＴ信号を発生させることが難しい構成である。
【００４９】
プリンタのキャリッジ（キャリアともいう）の動作を図１２に示す。このタイミングチャートは、横方向が時間、縦方向がキャリッジの状態を示している。
【００５０】
キャリッジは、まず、停止状態から加速域へ移行し、その後等速状態へ到る。この後特定の間を設けて安定した後、画像読取り領域あるいは、印字領域に入り、所定の動作をした後、減速して、停止する。この基本動作は両方向の場合にも該当する。
【００５１】
加速域、及び等速域の画像読取り領域、あるいは印字領域に入る前の部分の時間間隔は、読込み解像度、あるいは印字指定モードによる、キャリッジ速度の違いにより異なる。
【００５２】
本来、クランプ電圧を安定させるためには、データ取得前に１５発以上のＬＮＳＴ信号が必要である。
【００５３】
しかしながら、画像読込み前のキャリッジ等速域でＬＮＳＴ信号を１５発以上発生することができるのは、等速時のキャリッジスピードが３．９［ＫＨｚ］で、ＬＮＳＴ信号間隔が２５６［μｓｅｃ］の、解像度３６０ｄｐｉと３００ｄｐｉの場合だけで、他の解像度では、１５発を満足することが不可能である（画像読取り領域と、印字領域の物理的位置を同じにするために、画像読取り位置の左端をずらすことはできない。）。
【００５４】
このため、図１２で示すように、ＬＮＳＴ信号を画像読取り中のＣ領域の他に、等速域に入った直後のＢ領域においてもＣ領域と同じ周期でＬＮＳＴ信号を発生させる。
【００５５】
更に、クランプ正常化に不足しないように、加速直前の停止域のＡ領域にてＬＮＳＴ信号を発生する。
【００５６】
このＡ，Ｂ領域に対するＬＮＳＴ信号の発生数は、画像読込み解像度により制約を受けるので、解像度別に設定する。
【００５７】
図１４は、本実施例における読込み解像度別ＬＮＳＴ信号設定数である（クランプ電圧正常化の為に発生するＬＮＳＴ信号を、分割発生部分も含めて“ダミー・パルス”という）。
【００５８】
ダミーパルスを発生するのは、前述の画像読込み直前、及び白基準取得の時である。
【００５９】
白基準取得の場合は、キャリッジが停止状態で行うために、特別な分割は必要としないが、本システムにおいては、キャリッジ停止状態において白基準取得レジスタをイネーブルにする直前に１０発ＬＮＳＴ信号を発生し、イネーブルにしてから、ディセーブルにするまで３０発連続してＬＮＳＴ信号を発生させている。
【００６０】
以上説明したように、本実施例によれば、印字ヘッド・ユニットと、カラー・スキャナ・ヘッド・ユニットで信号を共用するという制約にもかかわらず、画像読込み範囲を減らすことなく、先頭画像の読込みデータから安定にデータを確保することができる。
【００６１】
本実施例は、画像読込み方向を片方向とする例であるが、両方向の場合にも適応できる。復動作のときは、キャリッジ右端停止状態でダミーパルスを発生する。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像読込み直前のキャリッジ停止時およびキャリッジ加速が終了した時から画像読取り開始時までのキャリッジ等速動作範囲において、ダミーパルス発生を行うことで、画像読込み領域を減らすことなく、先頭画像の読込みデータから安定にデータを確保することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 カラー・スキャナ・ヘッド・ユニットの斜視図
【図２】 光学系部品の配置図
【図３】 一般的な原稿読取り装置の要部を示す斜視図
【図４】 スキャに・ヘッド・ユニット，印字ヘッド・ユニットとプリンタ・ユニットの関係を示すブロック図
【図５】 スキャナ・ヘッド・ユニット，印字ヘッド・ユニットのキャリッジへの着脱状態を示す図
【図６】 センサ信号処理回路を示す図
【図７】 カラー・スキャナ・ヘッド・ユニットの構成を示す図
【図８】 ＬＥＤの駆動回路を示す図
【図９】 印字データ転送のタイミングチャート
【図１０】 実施例の斜視図
【図１１】 実施例の構成を示すブロック図
【図１２】 キャリッジの動作説明図
【図１３】 画像読込みモードの説明図
【図１４】 読込み解像度別のダミーパルス発生数を示す図
【符号の説明】
１０ カラースキャナ・ヘッド・ユニット
４０ キャリッジ

Claims (3)

1. プリンタのキャリッジに、着脱自在なスキャナ・ヘッド・ユニットを装着してスキャナ機能を得るプリンタ／スキャナ装置であって、前記スキャナ・ヘッド・ユニットのセンサ出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の入力有効電圧範囲に前記センサ出力をレベルシフトするためのクランプ回路と、このクランプ回路のクランプ電圧正常化用のパルス信号を、画像読込み直前のキャリッジ停止時およびキャリッジ加速が終了した時から画像読込み開始時までのキャリッジ等速動作範囲において発生させるよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とするプリンタ／スキャナ装置。
2. クランプ電圧正常化用のパルス信号の発生数は、画像読込み解像度毎に設定することを特徴とする請求項１記載のプリンタ／スキャナ装置。
3. スキャナ・ヘッド・ユニットは、Ａ／Ｄ変換器，クランプ回路を内蔵するものであることを特徴とする請求項１記載のプリンタ／スキャナ装置。

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