JP2595222B2

JP2595222B2 - 原稿読取装置

Info

Publication number: JP2595222B2
Application number: JP62009534A
Authority: JP
Inventors: 豊林; 巖浜口; 俊介藤田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1987-01-19
Filing date: 1987-01-19
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPS63178661A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は原稿読取装置すなわち、原稿上の画像情報を
読取て電気信号化するための装置に関する。

（従来の技術）原稿上の画像情報を読取って電気信号化するための原
稿読取装置は、従来ファクシミリ装置や、光プリンタ
ー、熱プリンター等の各種プリンター等に関連して広
く、種々のものが知られている。

これらは、原稿の被照明部からの光を信号光として受
光し、これを電気信号に変換するものである。

（発明が解決しようとする問題点）従来の原稿読取装置は、原稿を照明する光源の発光強
度が変動すると、信号光の強度が変化し、画像を再生し
たとき記録画像の濃度が変動するという問題点があっ
た。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは、原稿照明光源に光強度変
動があっても、原稿読取濃度の変動を生ずることなく、
適正な原稿読取のできる、新規な、原稿読取装置の提供
にある。

本明細書中においては、２種の原稿読取装置が提案さ
れる。

第１種の原稿読取装置は、読取素子と、光源と、信号
光供与手段と、レファレンス光供与手段とを有する。

第２種の原稿読取装置は、第１種の原稿読取装置と同
じく、読取素子、光源、信号光供与手段、レファレンス
光供与手段を有し、さらに、調整手段を有する。

読取素子は、信号光用の受光部と、レファレンス光用
の受光部とを有する。

信号光用の受光部、レファレンス光用の受光部は共
に、受光素子のアレイ配列により構成され、信号光用の
受光部における各受光素子は、レファレンス光用の受光
部における対応する受光素子と直列に接続される。そし
て、上記信号光用の受光素子とレファレンス光用の受光
素子との接続部から信号が取り出される。

信号光用の受光部における各受光素子と、レファレン
ス光用の受光部における対応する受光素子との直列接続
は互いに１対１に行われる。光源は、読取るべき原稿を
照明するためのものである。

信号光供与手段は、原稿の照明部からの光を信号光と
して、読取素子の信号用の受光部に与えるための手段で
ある。

この信号光供与手段は、例えば、レンズを含む結像光
学系や、集束性光伝送体アレイやルーフミラーレンズア
レイのような等倍結素子アレイやあるいは、光ファイバ
ーのような光伝送系として具体化することもできるが、
例えば、原稿を、その原稿面が、信号光用の受光部に密
着して搬送されるようにし、原稿の背面側から光源で照
明するようにすれば、特に、結像光学系や光伝送系を必
要としないので、読取素子、原稿搬送系、光源の相互の
位置関係により、この信号光供与手段を構成することも
できる。

レファレンス光供与手段は、上記光源から放射される
光の一部をレファレンス光として、レファレンス光用の
受光部に与えるための手段であり、光ファイバー束等の
光伝送系を利用できるほか、光源の光が直接、レファレ
ンス光用の受光部に入射するように、光源と、読取素子
の位置関係を定めるなど、光源と読取素子との位置関係
によってレファレンス光供与手段を構成することもでき
る。

また、第２種の原稿読取装置の有する調整手段は、レ
ファレンス光用の受光部に与えられるレファレンス光の
光量を調整するための手段である。

（作用）本発明の原稿読取装置は、第１種の装置も、第２種の
装置もともに、読取素子が、信号光用およびレファレン
ス光用の受光部を有し、同一の光源からの光の一部が原
稿を介して信号光となり、他の一部がレファレンス光と
なるので、光源の発光強度に変動が生じても、読取素子
の受光する信号光とレファレンス光の比を一定に保つこ
とができる。また、第２種の装置では、調整手段によっ
て信号光とレファレンス光の比を調整できる。

（実施例）以下、具体的な実施例に即して説明する。

第１図（Ａ）は、本発明による第１種の読取装置を用
いた、画像記録装置の１例を要部のみ略図的に示してい
る。

図中、符号200は読取素子を、符号を215は光源として
のランプを、符号210は、等倍結像素子アレイを示す。
また、符号250は、サーマルヘッド、符号Ｏは原稿、符
号Ｓは感熱記録紙を示す。

原稿Ｏは、ランプ215により照明されつつ、矢印方向
へ搬送される。原稿Ｏの照明部からの光（反射光）は、
等倍結像素子アレイ210の結像作用にて、読取素子200の
信号光用の受光部201に、信号光として、原稿照明部の
像を結像する。

即ち、この実施例において、等倍結像素子アレイ210
は、信号光供与手段を構成する。等倍結像素子アレイ21
0としては、周知の集束性光伝送体アレイや、ルーフミ
ラーレンズアレイ、等倍正立像結像レンズ系アレイ等が
使用可能であるが、この例においては、集束性光伝送体
アレイが用いられており、アレイの配列方向は、図面に
直交する方向となっている。

また、ランプ215のリフレクター215Aの１部は、図面
に直交する方向を長手方向とするスリット状切欠かれ、
ランプの光は、この切欠き部を通って、読取素子200の
レファレンス光用の受光部202に入射する。このよう
に、この例では、光源の形状（スリット状の切欠き）お
よび、光源と、読取素子200との位置関係にて、レファ
レンス光供与手段が構成されている。

従って、原稿Ｏが上記の如く搬送走査されるとき、読
取素子200は、信号光とレファレンス光とを受光し、原
稿上の画像情報を読取ていく。

さて、読取素子200は、駆動部203を具備し、読取りに
より発生する記録信号にて、サーマルヘッド250を駆動
しうるようになっている。

第２図は、この読取素子200の構造を示している。

読取素子200の長手方向は、第１図、第２図におい
て、ともに、図面に直交する方向である。

読取素子200の第２図での左側の部分は駆動素子を、
右側の部分は、フォトダイオードを示している。

駆動素子は、第２図の図面に直交する方向へ、同一の
ものが、多数１列にアレイ配列され、駆動部を構成して
いる。

またフォトダイオードも、多数のものが、読取素子20
0の長手方向へアレイ配列されている。フォトダイオー
ドによるアレイ配列は２列あり、その１列は、信号光用
の受光部を構成し、他の１列がレファレンス光用の受光
部を構成している。

また、信号光用の受光素子であるフォトダイオード、
レファレンス光用の受光素子であるフォトダイオード、
駆動素子は、アレイ配列の順序に従って組合せられ、図
の如く、組を構成するもの同志が配線により接続されて
いる。勿論、各組は互いに電気的に絶縁されている。

さて、第２図において、符号10Aをもって示す支持基
板は、ｎ型の半導体基板であって駆動素子の形成されて
いる部分（第２図左方）とフォトダイオード列の形成さ
れている部分（第２図右方）とは、長手方向にわたる溝
でへだてられ、この溝部分にはポリイミド多結晶シリコ
ン等により、充填物70Aが充填されている。充填物70A
は、強度増大用であって、構成上はなしですませること
もできる。符号50A,51Aは絶縁膜を示すが、絶縁膜51Aの
方は、必要に応じて設けるようにしてもよい。

符号45はP⁺領域を示す。このP⁺領域は、出力電流を増
すために、必要に応じた設けられたものである。符号41
Aは、金属電極を示す。この金属電極41Aは、出力端子で
あって駆動装置長手方向へ所定のピッチで配列される。

第２図の上面側すなわち、信号光、レファレンス光を
受光する側の面を読取素子200の表面側と呼ぶ。

さて、表面側において、符号25,90,95はＰ領域を示
し、符号35,100,105はn⁺領域を示す。また、符号80は、
多結晶シリコンによりにより形成されたゲート電極を示
す。

符号26は、n⁺領域とＰ領域25とに接続された金属電極
を示す。

この実施例において、駆動素子はパワーMOSFETであ
り、特に、P⁺領域45を有することによって、バイポーラ
動作を兼ねた伝導度変調型MOSFET（IGBT）となってい
る。

このパワーMOSFETにおいて、金属電極26はソースであ
り、金属電極41A（出力端子）はドレインである。

また、第２図において、符号91は、Ｐ領域90とn⁺領域
100とに接続された電極で、図の如く、ゲート電極80と
配線により電気的に接続されている。

また、符号96はＰ領域95に接続された電極を示す。電
極96は、金属電極26と配線により電気的に接続されてい
る。さらに、符号106をもって示す電極は、n⁺領域105に
接続されている。

n⁺領域105は、レファレンス光受光用フォトダイオー
ドの受光領域をなし、Ｐ領域95は、信号光受用のフォト
ダイオードの受光領域をなしている。

第３図（Ｉ）に、上記駆動素子と２つのフォトダイオ
ードとの組合せによる１組の等価回路を示す。図中、符
号４−1,4−2,4−３は、それぞれソース、ゲート、ドレ
インを示し、第２図の金属電極26、ゲート電極80、ドレ
イン電極たる出力端子41Aにそれぞれ対応する。また、
符号４−4,45は、それぞれレファレンス光、信号光用の
受光部を構成するフォトダイオードのひとつを示す。

ソース・ドレイン間に流れるソースドレイン電流は、
信号光量とレファレンス光量との関係によって第３図
（II）の如くに変化する。

すなわち、信号光の光量がレファレンス光量（フォト
ダイオード４−4,4−５の特性の相違ないし光波長の相
違で、各フォトダイオードの出力に差があるときは、出
力比に相当する係数をレファレンス光量に掛けた光量）
より少ないときは、レファレンス光用のフォトダイオー
ド４−４による電流が信号光用のフォトダイオード４−
５による電流よりも優勢となるため、ゲート４−２に電
荷が蓄積されて、ソース・ドレイン間は導通状態（トラ
ンジスタがオンとなった状態）となり、ドレイン４−３
に接続された負荷に電流が流れる。このとき、ドレイン
電圧は略接地電位となる。

信号光量が増大してレファレンス光量を超えると、フ
ォトダイオード４−５に流れる電流が、フォトダイオー
ド４−４に流れる電流よりも大きくなり、ゲート４−２
に蓄積されていた電荷がフォトダイオード４−５を介し
て抜き取られ、ソース・ドレイン間は遮断状態（トラン
ジスタがオフになった状態）となり、ソース・ドレイン
間の電流は急峻に０となる。このときドレイン電圧は略
V_Bとなる。

従って、信号光量とレファレンス光量の大小関係に従
って、駆動素子の出力端子から２値化された信号を得る
ことができる。

なお、信号光とレファレンス光の入射するフォトダイ
オードを交換すると、ソースドレイン電流は、第３図
（III）に示す如きものとなる。

さて、信号光、レファレンス光の入射状態が第１図、
第２図に示す如きものであるとすると、原稿Ｏの濃淡に
応じた信号光の光量によりレファレンス光のレベルより
小さい信号光量を受光したフォトダイオードに接続した
駆動素子は、オンの状態となり、上記レベルより大なる
信号光量を受光したフォトダイオードに接続した駆動素
子はオフの状態となる。

第１図にもどると、サーマルヘッド250は、微小な発
熱体をアレイ配列した書込装置であって、サーマルヘッ
ド250の発熱体アレイの接続端子は、駆動部203における
出力端子すなわちドレイン電極の配列ピッチと同ピッチ
となっている。サーマルヘッド250は、駆動素子の出力
端子と発熱体アレイの接続端子とを合致させて、読取素
子200の駆動部203にハンダ等で接着固装されている。

従って、駆動部203において任意の駆動素子が、オン
となると、この駆動素子の出力端子に接続した発熱体が
発熱する。

感熱記録紙Ｓは、サーマルヘッド250に接触しつつ矢
印方向へ移動する。この移動速さは、原稿Ｏの移動速さ
に等しい。従って、感熱記録紙Ｓには、サーマルヘッド
250により原稿情報に応じた画像が書込み記録されるこ
とになる。

なお、等倍結像素子アレイ210、ランプ215、光源22
0、読取素子200、サーマルヘッド250を一体とし、静止
させた原稿、感熱記録紙に対して移動させて記録を行う
こともできるし、上記一体としたものと原稿、感熱記録
紙３者の相体的な移動によって記録を行ってもよい。

また、受光部201にレファレンス光を、受光部202に信
号光を入射させると、駆動素子のオン・オフ状態が、上
記の説明におけると逆転するので、（第３図（III）参
照）、これを利用して、原稿のネガ・ポジ反転画像を記
録画像として記録できる。

第１図（Ｂ）は、本発明の第２種の装置を具備した画
像記録装置の１例を示している。第１図（Ａ）の装置例
との差異は、矢印方向に移動可能な絞り板216の作用に
より、受光部202の受光するレファレンス光の光強度を
調整できることのみであり、他は第１図（Ａ）の装置と
同一である。

このように、レファレンス光の光量を調整すること
で、レファレンス光用の受光部202のフォトダイオード
への入射光量を変化させると、駆動素子のオン・オフの
閾値レベルが変化するので、これを利用して、記録画像
の濃度を調整できる。

また、第１図（Ａ）（Ｂ）の装置で感熱記録紙を用い
るかわりに、熱転写方式の感熱記録紙を用いてもよい。

さらに、記録素子としてサーマルヘッド250に替えて
静電記録用スタイラスや発光素子アレイ等を駆動装置に
装着して、静電記録方式や電子写真方式の記録を行うこ
とができる。

上記実施例において、信号光用およびレファレンス光
用の受光部は、フォトダイオードのアレイであった。し
かし、上記受光部はフォトダイオードのアレイに限らな
い。例えば、光導電層を利用してもよい。

第４図にこのような読取素子の１例を示す。なお、繁
雑を避けるため、混同の虞れのないものについては、第
２図における同一の符号を用いた。

図中、符号105A,95Aはそれぞれレファレンス光、信号
光を受光するための受光素子であり、具体的にはａ−Si
Hの薄層であり、このような受光素子が駆動装置長手方
向へアレイ配列されてレファレンス光用、信号光用の受
光部を構成している。いる。

受光素子95Aには電極96Aが接続されて動作電圧V_B _Bが
印加されるようになっている。

受光素子95Aと105Aとは、ゲート電極80と配線によっ
て電気的に接続された電極91Aで互いに接続され、さら
に受光素子105Aは、ソース電極である金属電極26Aと接
続されている。

従って、この例の場合、受光素子２個と駆動素子との
組合せのひとつの組に対応する等価回路は、第５図
（Ｉ）の如きものとなる。この第５図（Ｉ）において
も、符号４−1,4−2,4−３は、第３図におけると同じ
く、駆動素子であるパワーMOSFETのソース、ゲート、ド
レインを示す。

また、符号４−6,4−７は、光導電届による受光素子1
05A,95Aをそれぞれ光導電素子として示したものであ
る。

この場合、ソース、・ドレイン電流IDSは、信号光量
とともに、第５図（II）の曲線７−１の如くに変化す
る。これは、ゲート電圧Ｖが、同図の曲線７−２の如く
に変化することによる。このようなソース・ドレイン電
流が、信号光量に応じてゆるやかに変化するため、第１
図（Ａ）の読取素子200にかえて第４図の読取素子を用
いると、中間調の再現も可能である。前述の第１図の読
取装置の場合は信号光量がレファレンス光量を閾値とし
て２値化されるため、中間調を再現することはできな
い。

上に、第２図、第４図で示した読取素子では、駆動素
子がMOSFETであったが、読取素子における受光部をバイ
ポーラ型の駆動素子を組合せることもできる。

第６図は、このような例を示している。

第６図はの左右方向は、読取素子の長手方向であり、
駆動素子が長手方向へ配列している状態が示されてい
る。読取素子の幅方向は、図面に直交する方向であり、
フォトダイオードや、光導電層による受光素子のアレイ
配列による、信号光用、レファレンス光用の受光部は、
読取素子幅方向の、第６図で奥側に配設されており、従
って、これらは、手前側の駆動素子の影になっており、
第６図中に現れていない。

破線で囲って部分は、駆動素子のひとつであり、バイ
ポーラ型のトランジスタである。

符号10は、ｎ型半導体のシリコン基板を用いた支持基
板を示す。この支持基板10の第６図で上方の面を表面
側、下方の面を裏面と称する。

基板10の裏面側には、アルカリエッチング等の異方性
エッチングで、溝で長手方向へ所定のピッチで形成され
ている。

支持基板10の裏面に形成された各溝の側面部と底面部
とは、絶縁膜51で被覆され、さらに溝内部は、ポリイミ
ド、多結晶シリコン等の充填物70により充填されてい
る。さらに、各溝の底部すなわち最奥部と支持基板10の
表面との近接部にはＰ領域60が設けられ、支持基板10の
表面には絶縁膜50が形成されている。

溝部、Ｐ型領域60、絶縁膜50,51は、各駆動素子間相
互の電気的な分離を確実にするためのものであり、絶縁
膜50、充填物70は、駆動装置の機域的強度を向上させる
ために設けられている。Ｐ領域60、絶縁膜51、充填物70
は、必要に応じて設ければ良く、これらなしですますこ
ともできる。

なお、溝部、Ｐ領域等、各駆動素子間の電気的に分離
を確実にするための手段は、一般に信号光用、レファレ
ンス光用の受光部におけるフォトダイオードや受光素子
の相互間を電気的に分離する手段として用いられうる。

支持基板10の裏面側には、n⁺領域40が、リン等の拡散
により形成され、このn⁺領域40は、これに接続して金属
等による導電電極41が形成されている。この導電電極41
は、駆動素子たるバイポーラトランジスタのコレクター
端子であり、駆動素子の出力端子である。従って、支持
基板10の裏面側には、駆動素子の出力端子が、基板長手
方向へ一定のピッチで配列形成されていることになる。

さて、支持基板10の表面にはまた、Ｐ領域20が、各駆
動素子あたり１個、ボロン等の拡散により形成され、さ
らに、各駆動素子あたり３個のn⁺領域30が、リン等の拡
散により形成されている。Ｐ領域20はバイポーラトラン
ジスタのベースであり、n⁺領域30は、エミッターであ
る。なお、n⁺領域30は必らずしも３個でなくともよい。

このベース、エミッターの形成された部分では、酸化
シリコン等により絶縁膜50の開口部により、金属等によ
る導電電極21、31がそれぞれベース、エミッターに接続
される。

かくして、支持基板10の表面側には駆動素子の入力端
子が、一定ピッチで配列形成されていることになる。ベ
ース、エミッター、コレクターは、１つの駆動素子たる
バイポーラパワートランジスターを構成する。

各駆動素子は、信号光用の受光部、レファレンス光用
の受光部の、対応するフォトダイオードや受光素子と接
続されているので、これら受光部が信号光、レファレン
ス光を受光すると、信号光に応じた出力が、駆動素子の
出力端子から得られる。

（効果）以上、本発明によれば新規な、原稿読取装置を提供で
きる。この原稿読取装置は、信号光とレファレンス光と
が、同一の光源からの光であるので、光源の発光強度が
変化しても、両者の比は変化せず、従って、常に適正
な、読取信号を発出できる。

なお、実施例では、受光部と駆動部とを一体化した読
取素子を示したが、もちろん、駆動部を有しない、すな
わち、駆動部とは別体の読取素子でもよい。

また、信号光用の受光部とレファレンス光用の受光部
とを基板の表裏に分離して配設すると、両光の干渉を防
止できて都合が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、本発明の第１種の読取装置に関連した
実施例を示す図、第１図（Ｂ）は第２種の読取装置に関
連した実施例を示す図、第２図、第３図は第１図の実施
例における読取素子を説明するための図、第４図、第５
図は、別の読取素子を説明するための図、第６図は他の
読取素子を説明するための図である。Ｏ……原稿、210……信号光供与手段としての等倍結像
素子アレイ、215……光源としてのランプ、200……読取
素子、201……信号光用の受光部、202……レファレンス
光用の受光部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田俊介東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内審査官田口英雄 (56)参考文献特開昭61−94452（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿上の画像情報を読取て電気信号化する
ための装置であって、信号光用の受光部と、レファレンス光用の受光部とを有
する読取素子と、原稿を照明するための光源と、原稿の被照明部からの光を信号光として、上記信号光用
の受光部に与える信号光供与手段と、上記光源から放射される光の一部をレファレンス光とし
て、上記レファレンス光用の受光部に与えるレファレン
ス光供与手段と、を有し、上記信号光用の受光部と、レファレンス光用の受光部
は、共に受光素子のアレイ配列により構成され、信号光
用の受光部における各受光素子は、レファレンス光用の
受光部における対応する受光素子と１対１直列に接続さ
れ、この接続部から信号が取り出されることを特徴とす
る、原稿読取装置。
【請求項２】原稿上の画像情報を読取て電気信号化する
ための装置であって、信号光用の受光部と、レファレンス光用の受光部とを有
する読取素子と、原稿を照明するための光源と、原稿の被照明部からの光を信号光として、上記信号光用
の受光部に与える信号光供与手段と、上記光源から放射される光の一部をレファレンス光とし
て、上記レファレンス光用の受光部に与えるレファレン
ス光供与手段と、上記レファレンス光の光量を調整するための調整手段と
を有し、上記信号光用の受光部と、レファレンス光用の受光部
は、共に受光素子のアレイ配列により構成され、信号光
用の受光部における各受光素子は、レファレンス光用の
受光部における対応する受光素子と１対１で直列に接続
され、この接続部から信号が取り出されることを特徴と
する、原稿読取装置。