JP2958484B2

JP2958484B2 - 光源一体型画像読取装置におけるｅｌ発光素子の駆動方法

Info

Publication number: JP2958484B2
Application number: JP1257141A
Authority: JP
Inventors: 紀一山田; 雅夫舟田; 和久安藤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JPH03119856A

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スキャナ等に用いられ、EL発
光素子と光電変換素子とを一体化した画像読取装置に係
り、特にEL発光素子の駆動信号が光電変換素子のノイズ
源となるのを防ぐための駆動方法に関する。

（従来の技術）従来、ファクシミリやスキャナ等には、蛍光灯光源
と、イメージセンサと、原稿からの反射光をイメージセ
ンサに結像させる光学系と、から成る画像読取装置が用
いられている。この画像読取装置によれば、光学系とし
てロッドレンズアレイ等を使用するので装置の小型化が
困難であるという欠点があった。

そこで、光源としてのEL発光素子と、原稿に対して1:
1で対応する大きさの密着型イメージセンサとを一体化
した完全密着型の超小型の画像読取装置が提案されてい
る。

この画像読取装置は、例えば第５図，第６図及び第７
図に示すように、ガラス等で形成されたセンサ基板１上
にアモルファスシリコンを用いた薄膜受光素子アレイ10
と、EL基板３上に薄膜プロセスで形成したEL発光素子30
とを相対向するように接着剤層２を介して接合して構成
される。

受光素子アレイ10は、第７図の表裏方向に複数個配設
する個別電極11,表裏方向に帯状となる光電変換層12,帯
状の共通電極13をセンサ基板１上に順次積層することに
よりサンドイッチ型センサからなる光電変換素子10′を
複数個配設して構成される。

受光素子アレイ10は読み取るべき原稿幅と略同一の長
さを有し、前記光電変換素子10′は64若しくは128ビッ
ト毎にICチップ（図示せず）に接続される。

EL発光素子30は、透明電極31,絶縁層32,発光層33,絶
縁層34,金属電極35を透明部材から成るEL基板３上に順
次積層したサンドイッチ構造で構成され、第５図乃至第
７図に示すように、金属電極35には前記受光素子アレイ
10の光電変換素子10′に対応するように複数の透明窓35
aを開口形成している。そして、金属電極35と透明電極3
1との間（第７図の端子Ｏ−Ｏ′）に駆動信号を与え、
両者に挾まれた発光層33から光が放射される。

発光層33から放射した光は、EL基板３の反EL発光素子
30側に配置された原稿100を照射し、原稿の濃淡に応じ
た反射光50が透光窓35aから受光素子アレイ10の受光部
分（各光電変換素子10′）上に入射する。一つの光電変
換素子についての等価回路（第８図）を用いて説明する
と、原稿画像の微小区域からの反射光が光電変換素子1
0′に入射し、当該光電変換素子10′に流れる光電流に
より電荷が発生する。この電荷は、個別電極11の配線容
量を等価的に表したコンデンサＣに一時的に蓄積され、
ボルテージフォロワー型増幅器Ａの入力線の電圧が変化
する。この電圧が出力線Toutへ電気信号として抽出さ
れ、前記原稿画像の微小区域に対応する画像情報が得ら
れる。信号検出後、ボルテージフォロワー型増幅器Ａの
入力線はスイッチＫにより接地されて残留電荷を放出
し、電荷のリセットを行なう。

以上の動作を時系列的に各光電変換素子10′について
行なえば、原稿の１ラインの画像に対応した画像情報が
得られる。

（発明が解決しようとする課題）上述した画像読取装置の構造によると、EL発光素子30
の駆動電極である金属電極35と、受光素子アレイ10の共
通電極13及び不透明電極15とが数10μｍ〜数100μｍの
距離を隔てて近接し、しかも前記EL発光素子30の駆動に
は第９図のような両極性のパルスで、電圧が±200V,周
波数が1kHz程度の電源を使用するので、受光素子アレイ
10とEL発光素子30間に高電界が生じ、受光素子アレイ10
の共通電極13及び不透明電極15に与えられる電源電圧Ｖ
EE（−４〜8V）に対してノイズ源となって受光素子アレ
イ10へ伝播してしまう。

第８図の等価回路を参照して詳説すると、EL発光素子
30と光電変換素子10′とは近接して配置されているの
で、両者は容量の大きな結合容量となるコンデンサCcを
介して等価的に接続される。従って、EL発光素子30に高
電圧の両極性パルスを印加するとコンデンサCc（結合容
量）を介して光電変換素子10′側のコンデンサＣ（配線
容量）の一端（Ｘ点）の電位を大きく変動させる。一
方、光電変換素子10′側では上述したように光電変換素
子10′に発生した電荷をコンデンサＣ（配線容量）に蓄
積した後、読み出しのためのアナログスイッチＳを閉じ
て前記電荷を電圧として読み出しているので、前記した
ような電位変動があると光電変換素子10′から抽出する
電気信号に大きな影響を与え、原稿面での画像情報を正
確に読み取ることができないという問題点があった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、EL発光素
子と光電変換素子とが近接位置に配置されていても、EL
発光素子の駆動信号により光電変換素子が影響を受ける
ことを少なくすることができる光源一体型の画像読取装
置におけるEL発光素子の駆動方法を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段）原稿の画像に対応した画像情報を得る光源一体型画像
読取装置は、原稿に光を照射するEL発光素子と、原稿か
らの反射光を受光する複数個の光源変換素子とを具備
し、前記EL発光素子に両極性の駆動信号を与えて発光さ
せ、前記各光電変換素子で発生した電荷を各光電変換素
子の配線容量に一時的に蓄積し、該配線容量から時系列
的に前記電荷を抽出するように構成されている。

本発明方法に係るEL発光素子の駆動方法は、上記従来
例の問題点を解消するために、前記EL発光素子を発光さ
せる駆動回路のグランドと、前記各光電変換素子のグラ
ンドとを共通にするとともに、少なくとも前記光電変換
素子から電荷の読み出しを行っているときには前記EL発
光素子の駆動信号をグランドレベルに保つことを特徴と
している。

（作用）本発明によれば、光電変換素子から電荷の読み出しを
行っているときにはEL発光素子の駆動信号をグランドレ
ベルに保ち、光電変換素子から電荷の読み出しを行って
いないときにEL発光素子が発光するようにEL発光素子を
駆動するので、EL発光素子の駆動信号が光電変換素子に
対して影響を与えないようにしている。

（実施例）本発明の一実施例について図面を参照しながら説明す
る。

本発明の駆動方法が適用される光源一体型画像読取装
置は、光源となるEL発光素子を発光させる駆動回路のグ
ランドと、光電変換素子のグランドとが共通になるよう
に構成されている。すなわち、第２図に示すように、EL
発光素子30の透明電極31に接続された端子ＯがEL駆動電
源41に接続され、金属電極35に接続された端子Ｏ′が受
光素子アレイ10の接地線42に接続されている。他の構成
は第５図，第６図，第７図に示した従来例と同様であ
り、同図を参照してその構成を更に詳しく説明する。

受光素子アレイ10は、セラミックやガラスから成るセ
ンサ基板１上に個別電極11,光電変換層12,透明電極13を
順次積層したサンドイッチ構造で構成されている。

個別電極11は、クロム（Cr）の着膜を行ないフォトリ
ソ法によりエッチングしてクロムパターンを形成し、第
７図の表裏方向に複数個配設されている。光電変換層12
は、アモルファスシリコン（ａ−Si）をプラズマCVD法
により着膜し、前記個別電極11を覆うような帯状に形成
されている。透明電極13は、酸化インジウム・スズ（IT
O）をスパッタ法により着膜し、前記個別電極11を覆う
ような帯状に形成されている。光電変換層12を個別電極
11と透明電極13とで挾んだ部分がサンドイッチ構造の各
光電変換素子10′を構成している。この光電変換素子1
0′は例えば日本工業規格Ｂ列４番の原稿（原稿幅256m
m）の原稿画像を200SPIの解像度で読み取り可能とする
ためには、前記原稿幅の幅方向、第６図の左右方向、第
７図の表裏方向）に2048個（2048ビット）配列されてお
り、全体として原稿幅と略同一の長さを有する受光素子
アレイ10を形成している。

共通電極13上には、絶縁層14を介して不透明電極15が
着膜されている。不透明電極15は、第７図の表裏方向に
長尺となる二本の帯上体として形成して受光素子アレイ
10の受光部面積を規定すると共に、一定間隔を置いて絶
縁層14に形成された接続孔（図示せず）を介して前記共
通電極13に電気的に接続され、共通電極13の抵抗補強用
としての役目を有している。

個別電極11の端部11aはボンディングワイヤ（図示せ
ず）を介してICチップ（図示せず）にそれぞれ接続さ
れ、このICチップの駆動により前記各光電変換素子10′
で発生した電荷を順次抽出した画像信号を得るようにな
っている。

EL発光素子30は、厚さ50〜数100μｍの透明のガラス
等から成るEL基板３上に透明電極31,絶縁層32,発光層3
3,絶縁層34,金属電極35を順次積層して構成される。

透明電極31は、ITO,In₂O₃,SnO₂等を0.1μｍの膜厚に
着膜して第７図の表裏方向に帯状に形成されている。絶
縁層32は、SiNx,SiO₂等をスパッタやCVD法により着膜
し、前記透明電極31を覆い隠すように帯状に形成されて
いる。発光層33は、絶縁層32上にZnS:Mn,ZnS:TbF₃等をE
B蒸着やスパッタ法により着膜して帯状に形成されてい
る。絶縁層34は、前記絶縁層32と同様に、SiNx,SiO₂等
をスパッタやCVD法により着膜している。金属電極35
は、アルミニウム等の不透明な金属をスパッタや蒸着法
により着膜している。金属電極35には、発光層33から発
光した光がEL基板３の反EL発光素子30側に配置された原
稿100で反射し、反射光50が前記受光素子アレイ10に入
射するように、受光素子アレイ10の各受光部（光電変換
素子10′）上に方形状の透光窓35aが開口形成されてい
る。この透光窓35aは、アルミニウム等の金属から成る
不透明な金属電極35を積層した後、この金属電極35をフ
ォトリソ法によりエッチングして形成する。

受光素子アレイ10とEL発光素子30とは、受光素子アレ
イ10の各受光部と、EL発光素子30の透光窓35aとの位置
が合うように絶縁性の接着剤層２を介して接合する。こ
の接着剤層２には、数10μｍの直径の球状の透明スペー
サが混入されており、センサ基板１とEL基板３との間隔
が一定となるように接合できるようになっている。

上記のように構成した光源一体型画像読取装置におけ
る画像の読み取りのためのタイミングチャートを第１図
に示す。

第１図の101はスタートパルス信号であり、クロック
信号を基にセンサ駆動回路200（第２図）で整形され
る。このスタートパルス信号101により各光電変換素子1
0′の蓄積期間t₁が決められる。蓄積期間t₁は読み出し
期間t₂とブランク期間t₃とを加えた時間に等しく、上述
した構造のセンサにおいては5msec程度必要である。ま
た、読み出し期間t₂は、受光素子アレイ10に蓄積された
電荷を抽出して１ラインの原稿の画像情報を読み取るた
めの時間であり、前記クロック信号の周波数が1MHz程度
であれば2msec程度の期間が必要である。ブランク期間t
₃は、光電変換素子10′の感度に関係するが、充分な蓄
積時間t₁を得るために設けられたものである。

第２図の等価回路を参照しながら説明すると、原稿画
像の微小区域の濃淡に応じた反射光が光電変換素子1
0₁′上に入射し、前記蓄積期間t₁内に配線容量であるコ
ンデンサC₁に一時的に蓄積される。

一方、センサ駆動回路200からのスタートパルス信号
（IA），クロック信号（CK）に基づいてシフトレジスタ
ＲのQ₁にパルス信号が出力され、このパルス信号とINH
信号とがともに「Ｈ」レベルとなり、アンドゲートのア
ンド条件に基づきスイッチ素子S₁がオンする。スイッチ
素子S₁がオンすると、前記コンデンサC₁に蓄積された電
荷がボルテージフォロワー型増幅器A₁を介して出力線To
utに画像信号102として抽出される。また、スイッチ素
子K₁,K₂,…Knは、コンデンサC₁,C₂,…Cnの残留電荷を放
出して電荷のリセットを行なうものである。そして、出
力線Toutの電位が上記電荷に対応して引きさげられた後
に、次の光電変換素子10′_２の電荷の抽出に備えるべ
く、CR信号によりスイッチ素子43がオンし、出力線Tout
をリセット電位ＶRに引き上げる。

以上の動作が繰り返し行われて、スイッチ素子S₁,S₂,
…Sn（例えば原稿を200SPIの解像度で読み取る場合は、
ｎ＝2048）のオン・オフによって電荷が読み出し期間t₂
において出力線Toutに順次系列的に抽出され、原稿面で
の１ラインの画像信号102を得る。

また前記EL発光素子を発光させるためには、第１図に
示すような駆動信号103を用いる。この駆動信号103はグ
ランド接続期間t₄,t₆と信号発生期間t₅とから成り、信
号読み出し期間t₂においてはグランドの状態を保ち、前
記ブランク期間t₃のときに±200Vの両極性パルスがEL発
光素子に印加され、更に次のライン読み出し期間t₂が初
まる直前にグランドの状態を保つグランド接続期間t₆を
存在させている。前記グランド接続期間t₆は、次ライン
の読み出しを行なう際に画像信号102が両極性パルスの
影響を受けないように、50〜100μmsec程度の期間とし
ている。

グランド接続期間t₄,信号発生期間t₅,グランド接続期
間t₆は交互に繰り返され、グランド接続期間t₄,信号発
生期間t₅及びグランド接続期間t₆とを加えた期間が光電
変換素子10′のスタートパルス信号101の周期（蓄積時
間t₁）と同期するようになっている。また、信号発生期
間t₅において発生する両極性パルスは、一周期t₇は整数
倍になっている。これは両極性パルス信号が駆動信号と
して印加される信号発生期間t₅の始期と終期において光
電変換素子10′側のＸ点（第８図）の電位の変動を防ぐ
ためである。

このような駆動信号103を用いれば、各光電変換素子1
0′の配線容量に蓄積された電荷を読み出す信号読み出
し期間t₂においては、EL発光素子の駆動信号103はグラ
ンドの状態を保っているので、EL発光素子30の周囲に電
界を生じさせず光電変換素子10′にノイズを与えること
がない。また、ブランク期間t₃においては、EL駆動信号
103の両極性パルスにより光電変換素子側のＸ点（第８
図）の電位を変動させるが、この期間では電荷の読み出
しを行わないので光電変換素子10′から抽出する電気信
号に影響を与えずノイズのない安定した画像読み取りが
行われる。

すなわち、ブランク期間t₃でのみEL発光素子30の、透
明電極31と金属電極35との間に±200Vの両極性パルスが
印加され、透明電極31と金属電極35とで挟まれた発光層
33から光が発光し、EL基板３の反EL発光素子30側に配置
された原稿100面を照射する。そして、その反射光が透
光窓35aを通過して光電変換素子10′に導かれ、光電変
換が行われ電荷の蓄積が行われる。

尚、本実施例においては、EL発光素子30を発光させる
発光期間をブランク期間t₃期間内に限定したので、常時
EL発光素子を発光させる駆動方法に比較して高電圧（18
0〜200V）若しくは高周波（2k〜4kHz）の駆動信号を印
加する必要がある。

またEL発光素子30は、第１図に示すように、駆動信号
103に対し波形104のように駆動信号103の極性が切り換
わる時に最も強く発光し、その後減衰していく発光特性
をもっている。従って、EL発光素子30を画像読取装置に
適用した場合、時間とともに光量が変化するため、蓄積
を行なう各瞬間で原稿が受ける光量に差が生じることに
よるフリッカノイズが発生し、原稿等の濃淡を忠実に読
み取ることができないという問題点がある。

本実施例によれば、光電変換素子10′の蓄積周期t
₁と、原稿照明用の光源の駆動信号103の周期とを同期さ
せているので、前記駆動信号103により発光する光源の
各蓄積時間t₁内の光量の積分値105を一定とすることが
できる。従って、各蓄積時間t₁内の光量を同じにしたの
でフリッカノイズを防止し、画像の濃淡を光源の光量を
変化に無関係に忠実に読み取ることができる。

EL発光素子を発光させるための駆動信号103は、前記
したようにスタートパルス信号101と同期させるため
に、前記センサ駆動回路200から出力されるクロック信
号CK及びスタートパルス信号101（IA）を基に第３図の
ような回路により整形される。

センサ駆動回路200からのクロック信号（CK）及びス
タートパルス信号101（IA）は、同期回路300に入力され
る。同期回路300では、クロック信号のパルス数をカウ
ントし、立ち上がりがスタートパルス信号101に同期す
る一定の周波数のパルス信号を得、この信号を交流信号
とすることにより両極性パルス401を発生させる。この
同期回路300はアナログスイッチ301を介して増幅器302
に接続されている。また、前記スタートパルス信号101
（IA）は、ワンショットマルチバイブレータ303,304に
入力され、ワンショットマルチバイブレータ303,304の
固有の時定数によりパルス幅の異なるパルス信号402,40
3を出力する。これらのパルス信号402,403は論理回路30
5に入力され、この論理回路305からはイネーブル信号40
4が出力される。前記アナログスイッチ301は、このイネ
ーブル信号404により制御される。すなわち、イネーブ
ル信号404が「Ｈ」のときグランドレベルに、「Ｌ」の
とき前記同期回路300に選択的に接続される。従って、
増幅回路302の入力側には駆動信号405が出力され、この
信号が増幅されて駆動信号103となりEL発光素子30に印
加される。

ワンショットマルチバイブレータ303,304内は可変抵
抗器等が設置され、時定数を変化させることができるよ
うになっている。従って、ワンショットマルチバイブレ
ータ303の時定数を変化させてGND出力期間t₄の長さを調
整したり、ワンショットマルチバイブレータ304の時定
数を変化させてグランド接続期間t₆の長さを調整するこ
とができる。これらの期間の調整は、光電変換素子10′
からの出力をモニタしながら実際にノイズが発生してい
ないのを確認しながら最適の値に調整することが好まし
い。

（発明の効果）本発明方法によれば、光電変換素子から電荷の読み出
しを行っているときにはEL発光素子の駆動信号をグラン
ドレベルに保ち、光電変換素子から電荷の読み出しを行
っていないときにEL発光素子が発光するようにEL発光素
子を駆動するので、EL発光素子の駆動電源が光電変換素
子から抽出される電気信号にノイズを与えることをなく
し、画情報を正確に読み取る電気信号を得ることがで
き、S/N比の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実現するためのタイミングチャー
ト図、第２図は本実施例の光源一体型画像読取装置の簡
易等価回路図、第３図は本実施例のEL駆動信号を得るた
めのブロック図、第４図は同上のブロック図の各部分に
おける信号のタイミングチャート図、第５図は従来の光
電変換素子とEL発光素子とを一体化した画像読取装置の
平面説明図、第６図は第５図のVI−VI′線断面説明図、
第７図は第５図のVII−VII′線断面説明図、第８図は光
電変換素子１個についてのEL発光素子一体型の画像読取
装置の簡易等価回路図、第９図はEL発光素子の駆動信号
を示す波形図である。１……センサ基板２……接着剤層３……EL基板 10……受光素子アレイ 30……EL発光素子 41……EL駆動電源 42……接地線 100……原稿 101……スタートパルス信号 102……画像信号 103……駆動信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−269（ＪＰ，Ａ) 特開平１−239968（ＪＰ，Ａ) 特開平３−106168（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 1/04 - 1/207

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿に光を照射するEL発光素子と、原稿か
らの反射光を受光する複数個の光電変換素子とを具備
し、前記EL発光素子に両極性の駆動信号を与えて発光さ
せ、前記各光電変換素子で発生した電荷を各光電変換素
子の配線容量に一時的に蓄積し、該配線容量から時系列
的に前記電荷を抽出して前記原稿の画像に対応した画像
情報を得る光源一体型画像読取装置において、前記EL発光素子を発光させる駆動回路のグランドと、前
記各光電変換素子のグランドとを共通にするとともに、
少なくとも前記光電変換素子から電荷の読み出しを行っ
ているときには前記EL発光素子の駆動信号をグランドレ
ベルに保つことを特徴とする光源一体型画像読取装置に
おけるEL発光素子の駆動方法。