JP2546341B2

JP2546341B2 - イメージセンサと入出力装置

Info

Publication number: JP2546341B2
Application number: JP63161486A
Authority: JP
Inventors: 藤男奥村
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JPH0210965A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はファクシミリやイメージスキャナなどの入力
部に使われるイメージセンサと、そのイメージセンサを
入力部に使った入出力装置に関する。

（従来技術）ファクシミリやイメージスキャナなどの入力部には現
在CCD、アモルファスシリコンやCdSなどの光導電材料を
用いた密着型イメージセンサが用いられている。

一例として、第10図に密着型イメージセンサの構造を
示す。センサ部は、ガラス基板1001上にアモルファスシ
リコンやCdSなどの光導電体からなるセンサアレイ1002
が設けられ、これらのセンサアレイを走査するための走
査用IC1003が個々のセンサに接続されている。LEDアレ
イからなる光源1004は原稿1006を照明し、原稿1006の像
は、ロッドレンズアレイ1005によってセンサアレイ1002
上に結像されている。1004のLEDアレイは複数個のLEDを
並べて蒲鉾状のレンズでその光を集光させるようにした
もので、例えば、A4版の密着型イメージセンサでは100
個程度のLEDが使われている。

また、CCDの場合も蛍光灯からなる光源と、各画素ご
との光電変換部および走査系からなる。

（発明が解決しようとする課題）これらのイメージセンサでは光源に複数のLEDや蛍光
灯を用いるためLEDの強度ばらつきや、蛍光灯の光強度
むらによる光源のばらつきがあり、明信号が変動すると
いう問題があった。また、センサアレイ等は各画素ごと
に分離されているため、素子ごとの暗電流のばらつきは
そのまま暗信号ばらつきとなるという問題点があった。
これに明信号、暗信号にかかわらず走査用IC1003のスイ
ッチングノイズが入る。

また、他の欠点としてイメージセンサ自体の構造の複
雑さがあげられる。第10図に示したように密着型イメー
ジセンサにおいては数多くの走査用ICとそれをセンサア
レイにつなぐボンディングが必要であり、光学系もロッ
ドレンズアレイというファイバー状のレンズを多数使っ
た特殊なものが必要で、光源もさきに説明したようにか
なり複雑なものとなっている。CCDは光電変換部、電荷
転送部、信号読み取り部からなるICであり、部品自体は
１個であるので複雑ではないが、製造プロセスの数は多
く、その動作原理から製造歩留まりが低いため他のICに
比べ高価なものになっている。

次に、これら従来のイメージセンサは先に述べたよう
に１つ１つの画素が独立しているデバイスであり、画素
密度は一定であると言う欠点がある。つまり、画素密度
の違った応用には別のイメージセンサを用意しなくては
ならないわけである。

最後に、入出力装置の観点からみた場合、従来技術で
は装置の小型化に限界があった。出力部にはレーザ部や
LEDヘッド、液晶ヘッドを用いた電子写真方式の物、イ
ンクジェット方式の物、サーマルヘッドを用いた感熱や
熱転写の物などがあるが、入力部と出力部はそれぞれ独
立しており、密着型イメージセンサを用いたとしても装
置の小型化には限界があるわけである。

本発明の目的は上記従来技術の欠点を除去せしめ、構
造が簡単で信号ばらつきがなく、しかもいろいろな解像
度に適用可能なイメージセンサと、このイメージセンサ
を用いた、入出力部を一体化し、小型化した入出力装置
を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明は、原稿の主走査方向よりわずかに長い基板の
上に形成された原稿の主走査方向に平行で単一の導光窓
あるいはスリットにより切り欠き部を設けた原稿の主走
査方向よりわずかに長い長さの単一の薄膜光電素子から
なる光電変換部と、レーザ光走査系とからなり、レーザ
光を原稿に対し光電変換部に平行に導光窓あるいはスリ
ットを通して１次元的に走査し、その反射光を光電変換
部で読みとることを特徴とするイメージセンサを提供す
る。

また、このイメージセンサと、レーザ光が走査される
位置に対応した部分にスリットを設けた原稿ガイドと、
このスリットの直後に感光ドラムを設けたことを特徴と
する入出力装置を提供する。

さらに、前記イメージセンサと、レーザ光が走査され
る位置に対応した部分にスリットを設けた原稿ガイド
と、このスリットの直後に、レーザ光を吸収した発熱体
でインクに泡を発生させその泡でインクを飛ばすことを
特徴としたインクジェット装置を付加したことを特徴と
する入出力装置を提供する。

前記２つの入出力装置において、レーザ光を２本に分
ける手段と、２本に分けたうちの一方のレーザ光を走査
して前記イメージセンサのレーザ光走査系とし、もう一
方のレーザ光を光変調器を介した後これを走査して前記
感光体ドラムまたは前記インクジェット装置に入力する
ことができる。

（作用）従来のイメージセンサでは、光源は常に原稿全面を照
射し、センサ側で走査して読み取るのに対し、本発明で
は、センサ側は単一の素子からなり、光を走査して情報
を読み取っている。

つまり、光源は１本のレーザ光であり、単一光源であ
るため従来型のイメージセンサのような光源のばらつき
による明信号ばらつきはない。また、センサ素子が単一
であるため暗電流のばらつきも有り得ない。さらに、走
査は光で行なうため電気的な走査回路によるスイッチン
グノイズもでない。しかも光電変換部は従来のイメージ
センサに比べはるかに簡単な構造を示しいる。解像度は
レーザ光の分解能に依存しており、光電変換部は解像度
が変わっても、同一の物を使用できる。

また、本発明の入出力装置は従来の出力装置と本発明
のイメージセンサを組み合わせ、装置全体の大きさを増
すことなく、入出力機能をもたせるものである。請求項
２記載の入出力装置の場合、いわゆるレーザビームプリ
ンタと本発明のイメージセンサの光電変換部を組み合わ
せた形となっている。したがって、従来のレーザビーム
プリンタにわずかな部品を加えるだけで従来は出力装置
のみであった物をその大きさをほとんど変えることなく
入出力装置にすることが可能である。

同様に、請求項３記載の入出力装置では、従来のイン
クジェット装置のレーザ走査パスの途中に本発明のイメ
ージセンサの光電変換部を挿入しただけの構成である。
したがって、従来のインクジェット装置の大きさをほと
んど変えることなく入出力装置にすることが可能であ
る。

さらに、請求項４記載の発明では、請求項３または４
の入出力装置において、基本構成要素であるレーザ光を
２本に分け、それぞれ別々にイメージセンサと出力部を
走査する構成となっている。この様な構成にすることに
より、入力と出力を同時に行なうことができる。従っ
て、原稿を複写することも可能である。

（実施例）第１図に本発明のイメージセンサの第１の実施例を示
す光電変換部付近の断面図を示す。ガラスなどの透明基
板101上にセンサ素子102が設けられ、原稿103にレーザ
光104を原稿の軸方向に走査し、原稿103で反射されたレ
ーザ光104の反射光105をセンサ素子102で読み取る。原
稿103の左上に示す矢印は原稿の送り方向を示してい
る。基板101及びセンサ素子102は紙面に垂直な方向に、
原稿103の幅よりやや長い程度の長さを持っている。ま
た、センサ素子102は図では２列になっているが実際に
はこれを並列に接続して使うため１個の素子であり、１
列でもかまわない。

第２図（ａ）（ｂ）は本発明のイメージセサの光電変
換部の２つの実施例の斜視図を示している。図において
201はガラス基板、202はインジウム酸化スズや酸化スズ
などの透明電極、203は光導電膜、204はクロムなどの上
部電極、205は202と204の電極の接触を防ぎ、203の光導
電膜の保護をするための絶縁膜、206は基板、207は該基
板に開けられたスリット、208は光導電極、209は202と
同様な透明電極、210は205と同様な絶縁膜、211は204と
同様な下部電極である。第２図（ａ）は透明基板を用
い、信号光（原稿からのレーザの反射光）を基板を通し
てセンサ素子に入力する場合の例で、第２図（ｂ）は不
透明基板を用い、スリットを通してレーザ光で原稿を照
射しセンサの上部から信号光を入力する場合の例であ
る。光導電膜は例えば、グロー放電法でシランガスを分
解して生成したノンドープのアモルファスシリコン膜
や、上下にドーピング層をもうけたPIN型のアモルファ
スシリコン膜等のアモルファスシリコン系の物、蒸着や
スパッタ等で形成したCdSやCdSeあるいはセレン化砒素
の物等がある。どの光導電膜を選択するかは光導電膜の
分光感度とレーザ光の発振波長による。

レーザ光の走査系は石井、相田「レーザプリンタの技
術動向」レーザ研究12（1984）第478〜498頁に詳しい。
また、第２図に示すようにセンサ素子が２列になってい
るのは純粋に感度をかせぐためだけであり、１列でも問
題はない。さらに、第１図ではレーザ光に対しセンサ基
板は垂直に入っているが、センサ素子を１列にした場合
などでは基板を傾けても問題はない。いずれにしても第
２図に示すような簡単なセンサ素子で原稿の明暗を読み
とることができる。

（実施例２）第４図に従来技術のレーザビームプリンタの構成図を
示す。図において、401はレーザ、402,405はレンズ系、
403は404のポリゴンミラーを回転させるためのモータ、
406は感光ドラムである。401のレーザから出たレーザ光
は402のレンズ系で404のポリゴンミラーに集光され、ポ
リゴンミラーの回転によって406の感光ドラム上を図に
示すように１次元に走査され、感光ドラムに情報を書き
込む。

次に、第５図は本発明の入出力装置の１実施例を示し
ている。本発明の入出力装置は第４図に示す従来のレー
ザビームプリンタの感光ドラム406とレーザ走査系との
間に原稿ガイド507と前述の光電変換部506を挿入した構
成である。これの動作を説明したのが第６図（ａ）
（ｂ）である。図において、601は基板、602はセンサ素
子で、601,602が506の光電変換部に相当する。603は原
稿、604はレーザ光、605は反射光である。507の原稿ガ
イドは図に示すようにレーザ光の通る部分にスリットが
切ってあるか、２枚の板からなっている。入力装置とし
て用いる場合には第６図（ａ）に示すように、507の原
稿ガイド上を603の原稿が走り、それを604のレーザ光で
走査し、605の反射光を602のセンサ素子で受けて信号と
して読みとる。出力装置として使う場合には603の原稿
がないため604のレーザ光は601のセンサ基板を通過し、
507の原稿ガイドのスリットを通って508の感光ドラムに
達し、従来のレーザビームプリンタと同様の動作を行な
わせることができる。このように従来のレーザビームプ
リンタにわずかな部品を加えるだけで従来は出力装置の
みであった物をその大きさをほとんど変えることなく入
出力装置にすることが可能である。厳密に言えば506の
光電変換部と507の原稿ガイドのほかに原稿送り機構と
信号処理回路が必要であるが、それらはあまり装置を大
きくしない。いずれにしても従来の入出力装置のように
CCDや密着型イメージセンサとレーザビームプリンタを
組み合わせた物よりはかなり小さくできる。

第３図にレーザ走査系の他の例を示す。図において30
1は光電変換部、302は原稿、303はレーザ、304はレンズ
系、305はポリゴンミラー、306はミラーである。303の
レーザからでたレーザ光は304のレンズ系で集光され305
のポリゴミラーに当たり、図に示すような角度に振ら
れ、306のミラーに当たって反射し、原稿に入射する。
この例は、図に示すようにミラーで光路を折り返すこと
によってイメージセンサの小型化をはかったもので、原
稿からミラーまでの高さはA4版で数cm程度である。この
場合302の原稿に入射するレーザ光の角度がミラーの曲
率等によって変化するが、本発明のイメージセンサでは
光電変換部が単一の素子でありしかも原稿から反射して
きた光をほとんどとらえることができるため入射角度依
存性はない。

（実施例３）第７図（ａ）（ｂ）は、インクジェット装置の原理を
示す図である。図において、701は印刷用紙、702は、上
部板、703はスリット、704はインク、705は発熱板、706
は基板、707はレーザ光、708は泡、709はインク滴であ
る。このインクジェット装置は第７図（ａ）に示すよう
に、705の発熱板を設けた706の基板と703のスリットを
設けた702の上部板で704のインクをはさんだ構造をして
いる。これに第７図（ｂ）に示すように707のレーザ光
を照射するとこれを705の発熱板が吸収し、レーザ光の
エネルギーを熱に変え704のインクに708の泡を発生させ
る。この泡の力で図のように709のインク滴をとばし、7
01の印刷用紙の上にインクを付着させる。

次に、第８図（ａ）（ｂ）は本発明の入出力装置の１
実施例を示している。図において、801は上記インクジ
ェット装置、802はレーザ光の通る部分が開いている原
稿ガイド、803は原稿、804は基板、805はセンサ素子、8
06はレーザ光、807は原稿からの反射光、808はインク
滴、809は印刷用紙である。レーザ光走査系は特許請求
の範囲第２項に示した物と同様なのでここでは説明を省
略する。図から明らかなように本発明の入出力装置は従
来のインクジェット装置のレーザ走査バスの途中に本発
明のイメージセンサの光電変換部を挿入しただけの構成
になっている。入力装置として使用する場合には第８図
（ａ）に示すように803の原稿を802の原稿ガイドに沿っ
て送り、806のレーザ光で原稿を走査し、807の反射光を
805のセンサ素子で読みとる。出力装置として使用する
場合は第８図（ｂ）に示すように806のレーザ光は805の
基板と802の原稿ガイドを通過し、801のインクジェット
装置に到達し、従来と同じように808のインク滴を809の
印刷用紙に飛ばす動きをする。このように従来のインク
ジェット装置からなる出力装置にわずかな部品を付加す
るだけで、装置を大きくすることなく入出力装置にする
ことが可能である。

（実施例４）請求項４記載の発明では、レーザ光２を２本に分け、
各々イメージセンサを出力部を走査している。

第９図にレーザ光を２本に分ける方法の１例を示す。
図において、901はレーザ、902はビームスプリッタ、90
3はミラー、904は光変調器、905はレンズ計、906はモー
タ、907はポリゴンミラーである。901のレーザから出た
レーザ光902のビームスプリッタで２本に分けられる。
分けられたレーザ光のうち１本は904の光変調器で変調
され、905のレンズ系を通して907のポリゴンミラーに当
たり、感光ドラムやインクジェット装置上を走査る。も
う一本は903のミラーで反射されて905のレンズ系を通し
906のポリゴンミラーに当たり、読み取り原稿上を走査
する。イメーザセンサの方は一定の光を当てればよいた
め光変調器は入っていない。903のミラーの位置を適当
にとっておけば感光ドラムやインクジェット装置の走査
とイメージセンサの走査を別々に同時に行なうことがで
きる。イメーザセンサの方は感光ドラムやインクジェッ
ト装置に必要なほどのレーザ光の強度は必要ないため、
２本のレーザ光の強度は出力装置に使う方を支配的にで
き、ほとんど出力装置としての性能は落とすことはな
い。904の光変調器に、イメージセンサの出力信号を直
接入力すれば原稿のコピーを行うことができる。当然別
々に使用することも可能である。

（発明の効果）本発明のイメージセンサを実施して、従来のイメージ
センサに対し以下に述べるような明確な効果があること
が判明した。

１）光電変換部が単一の素子であるため暗信号が常に一
定で、従来必要であった暗信号レベルの補正が不用とな
った。

２）光源が単一の素子であるため原稿面に対する光強度
が常に一定で、従来必要であった明信号レベルの補正が
不用となった。上記第１の効果と合わせ信号処理用のIC
をかなり省くことが可能となった。

３）走査用のICが不要となったため全くスイッチングノ
イズが入らなくなった。

４）光電変換部の構造が非常に簡単なため製造歩留まり
が良く、光電変換部がコストは従来の1/10以下、トータ
ルでも1/2から1/3のコストで同一性能のイメージセンサ
を実現できた。

５）本イメージセンサを８本/nm及び16本/mmの２つの解
像度のイメーザセンサに適用してみたところ全く問題な
く動作した。このことから、同一のイメージセンサでい
ろいろな解像度に対応できることが確認された。

請求項２または３記載の発明の入出力装置によって得
られる効果は以下に示すとおりである。

１）レーザビームプリンタやインクジェット装置とレー
ザ走査部を共通化できるため、従来の入出力装置の入力
部に要した体積を省くことができた。

２）レーザビームプリンタやインクジェット装置を基準
に考えれば、入力部に必要なイメージセンサは光電変換
部のみであるため、入力部のコストは従来の1/10程度に
なり、装置を低コストで製造できた。

請求項４記載の発明の入出力装置によって得られる効
果は請求項２または、請求項３の入出力装置では困難で
あった複写機能を、わずかな部品を付加するだけで実現
することができたことである。

以上説明したように、本発明のイメージセンサ及びそ
のイメージセンサを用いた入出力装置によれば、構造が
簡単で、しかも信号補正の必要がないイメージセンサ
と、入出力部を一体化した小型、低コストの入出力装置
が得られ、産業上非常に有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイメージセンサの光電変換部付近の断
面図、第２図（ａ）（ｂ）は本発明のイメージセンサの
光電変換部の実施例の斜視図、第３図はレーザ走査系の
他の例を示す図、第４図は従来のレーザビームプリンタ
の構成図、第５図は本発明の入出力装置の１実施例の構
成図、第６図（ａ）（ｂ）はその入出力装置の入力及び
出力動作の例を示す図、第７図（ａ）（ｂ）は従来のイ
ンクジェット装置の断面図、第８図（ａ）（ｂ）は本発
明の入出力装置の１実施例の構成図、第９図は本発明の
入出力装置のレーザ光走査系の１実施例を示している。
第10図は従来の密着型イメージセンサの斜視図。図において、101……基板、102……センサ素子、103…
…原稿、104……レーザ光、105……反射光、506……光
電変換部、507……原稿ガイド、801……インクジェット
装置、802……原稿ガイド、803……原稿、804……基
板、805……センサ素子、806……レーザ光、807……反
射光、808……インク滴、809……印刷用紙、901……レ
ーザ、902……ビームスプリッタ、903……ミラー、904
……光変調器、905……レンズ系、906……モータ、907
……ポリゴンミラーである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿の主走査方向よりわずかに長い基板の
上に形成された原稿の主走査方向に平行で単一の導光窓
あるいはスリットにより切り欠き部を設けた原稿の主走
査方向よりわずかに長い長さの単一の薄膜光電素子から
なる光電変換部と、レーザ光走査系とからなり、レーザ
光を原稿に対し光電変換部に平行に導光窓あるいはスリ
ットを通して１次元的に走査し、その反射光を光電変換
部で読みとることを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のイメージセ
ンサと、レーザ光が走査される位置に対応した部分にス
リットを設けた原稿ガイドと、このスリットの直後に感
光ドラムを設けたことを特徴とする入出力装置。
【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載のイメージセ
ンサと、レーザ光が走査される位置に対応した部分にス
リットを設けた原稿ガイドと、このスリットの直後に、
レーザ光を吸収した発熱体でインクに泡を発生させその
泡でインクを飛ばすことを特徴としたインクジェット装
置を付加したことを特徴とする入出力装置。
【請求項４】特許請求の範囲第２項または第３項に記載
の入出力装置において、レーザ光を２本に分ける手段
と、２本に分けたうちの一方のレーザ光を走査して前記
イメージセンサのレーザ光走査系とし、もう一方のレー
ザ光を光変調器に介した後これを走査して前記感光体ド
ラムまたは前記インクジェット装置に入力することを特
徴とする入出力装置。