JP2974461B2 - 原稿画像読取装置 - Google Patents

原稿画像読取装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原稿画像読取装置に関
し、特にファクシミリ、イメージリーダ、ディジタル複
写機および電子黒板等の画像情報処理装置の入力部に用
いられる原稿画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ファクシミリ、イメージリーダ等
の小型化、高性能化のために、画像読取装置として、レ
ンズ等を用いない、完全密着型画像読取装置の開発が行
われている。
【０００３】図１および図２は、従来の画像読取装置を
模式的に示した断面図である。図１は、従来の画像読取
装置の光電変換素子アレイの主走査方向から見た模式的
断面図であり、図２は、光電変換素子アレイの副走査方
向から見た模式的断面図である。
【０００４】ここで、１００は透光性センサ基板であ
り、ガラス等の透光性基板上に半導体プロセス等により
形成された光電変換素子、光透過部としての照明窓、お
よび信号電荷蓄積用コンデンサ、読み出し用薄膜トラン
ジスタ、配線等を有している。
【０００５】２００は透光性実装基板であり、ガラス等
の透光性基板上に厚膜印刷法あるいはフォトリソグラフ
ィ法等により形成された配線部及び駆動用集積回路チッ
プを有している。
【０００６】３００は原稿６００を照明する光源であり
ＬＥＤチップを複数個アレイ状に配列させたＬＥＤアレ
イからなる。
【０００７】而して、光源３００からの照明光Ｌは、透
光性実装基板２００および透光性センサ基板１００内の
照明窓を透過して原稿６００に照射され、原稿６００か
ら反射した情報光が透光性センサ基板１００上の光電変
換素子に入射して、光電変換素子より画像信号として出
力される。
【０００８】図３は、透光性センサ基板上に形成され
た、光電変換素子、コンデンサ部、薄膜トランジスタ
部、マトリクス配線部の一部分を示す平面図である。
【０００９】図３において、光電変換素子１０１は、基
板側からの光に対する遮光膜を兼ねた下部電極１０８を
有する。基板側から照射された光は採光用窓７を通し
て、図面に対して垂直な上方に位置する原稿面（不図
示）で反射し、その散乱光が光電変換素子１０１に入射
する。ここで発生したキャリアによる光電流は、蓄積用
コンデンサ部２０１に流れこみ、蓄積される。蓄積され
た電荷は転送用薄膜トランジスタ部３０１により、信号
線用マトリクス配線部５０１へ取り出された信号処理部
（不図示）へ送られる。
【００１０】リセット用薄膜トランジスタ部４０１は、
電荷転送後のコンデンサに残留する電荷を放出し、初期
値に戻す働きをする。
【００１１】図４は図３に示されるような画像読取装置
の光電変換素子１０１及び採光窓７周辺の拡大図であ
る。採光窓７は、光電変換素子１０１に対して副走査方
向に隣接する部分７ａと、主走査方向に隣接する部分７
ｂとから成る。図４の１０２はアモルファスシリコン等
の光導電層である。
【００１２】図５は、このような画像読取装置の光電変
換素子アレイを説明する為の模式図であり、図中Ｗｓが
光電変換素子１０１の感光部９の幅、Ｗｂは光電変換素
子１０１間の光透過部分の実質的な幅を示す。図６は、
上記したような光電変換素子１０１と採光窓７とを有す
る画像読取装置の各光電変換素子の出力信号の値と光源
として用いられる光電変換素子の数より少ない数の複数
のＬＥＤチップを離散的に配したＬＥＤアレイとの対応
関係を説明するための模式的な出力特性説明図である。
【００１３】
【発明が解決しようとしている課題】上述の従来の画像
読取装置においては、図６に示すように白色原稿を読み
取った際の画像信号出力（ａ）は原稿幅にわたってほぼ
均一な出力が得られるが、黒色原稿を読み取った際の画
像信号出力（ｂ）は、ＬＥＤチップの配列ピッチに対応
した大きな周期をもってばらつき、画像を劣化させると
いう問題があった。
【００１４】図７の（Ａ）は、装置が黒色原稿を読み取
っている際の、ＬＥＤチップの真上に位置する光電変換
素子へ入射する反射光の様子を示す。
【００１５】また、図７の（Ｂ）は、となりあうＬＥＤ
チップ間の上に位置する光電変換素子へ入射する反射光
の様子を示す。
【００１６】同様に、白色原稿を読み取っている際の様
子を図８に示す。
【００１７】図中、１は透光性センサ基板、１′はセン
サ基板の上に設けられた保護層、６は原稿、９は光電変
換素子の感度部、７ｂは採光窓を示す。
【００１８】一般、黒色原稿は、白色の紙の上に黒色イ
ンクを印刷して作られているので原稿表面での反射はほ
ぼ鏡面反射である。
【００１９】図７の（Ａ）に示すように、ＬＥＤチップ
の真上の位置では、照射光Ｌは、透光性センサ基板１の
照明窓を通過して、原稿６に対してほぼ垂直の角度で原
稿を照明するので、原稿からの反射光Ｌ′は再び照明窓
を通って外部へ抜けてゆく。
【００２０】一方、図７の（Ｂ）に示すように、隣り合
うＬＥＤチップ間の真上の位置では、原稿からの反射光
が光電変換素子へ入射する。
【００２１】原稿が白色原稿の場合は、原稿表面での反
射がほとんど拡散反射なので、図８に示す様に、ＬＥＤ
チップとの相対位置にかかわらず、反射光が光電変換素
子に入射する。
【００２２】この様にして、白色原稿の画像信号出力が
均一な場合にも、黒色原稿の画像信号出力にムラが生ず
るのである。
【００２３】この問題は、ＬＥＤアレイのように、複数
の発光源を配列させて均一な原稿面照度を得ようとす
る、いわゆる凝似直線光源を、原稿からの反射光をレン
ズアレイを用いずに直接検知する光電変換装置に組み合
わせてときに生じる固有の技術的課題であり、蛍光灯の
ような完全直線光源を用いた場合は生じることはない。
【００２４】しかし、蛍光灯等の光源は一般に外形が大
きく、かつ破損の危険性が高く、又これを点灯する為に
直流電圧を交流電圧、場合によっては高電圧高周波の電
圧に変換してから印加しなければならず、ローコスト
化、コンパクト化に適さない。
【００２５】次に上述した技術的課題に鑑み本発明に達
した過程を説明する。
【００２６】まず、黒色原稿を読み取った際の画像信号
出力にムラが生じるという問題は、主として、光電変換
素子と窓部とが主走査方向に沿って交互に並んでいる
為、光源からの光束の角度によって原稿からの鏡面反射
光の感度部への入射量が異なる事に起因すると考えた。
そして、図４に示す窓部のうちでも特に光電変換素子に
対して主走査方向に隣接する７ｂの部分を遮光するなら
ばこれを改善する事ができると予想した。
【００２７】図９に、この様な対策を施した画像読取装
置の光電変換素子周辺の拡大図を示す。光電変換素子の
下側に設けられた遮光膜を兼ねた下部電極８が、左右に
拡大されて、窓７ｂであった部分をほとんど覆い、遮光
している。
【００２８】図１０に、この画像読取装置からの画像信
号出力を示す。黒色原稿読み取り時の信号出力は、改善
前の装置からの信号出力（図６）にくらべて、全体に低
く、かつムラも少なくなっている事がわかる。まだ残存
しているムラは、前述の如きメカニズムにより生じた、
図６に示されたムラとは位相が異なり、ＬＥＤチップの
真上の位置でやや出力が高く、隣り合うＬＥＤチップの
間の位置でやや出力が低いという特徴を有している。
【００２９】このムラは、光電変換素子に副走査方向に
隣接した窓７ａを通過した光束により生ずるものである
が、発生のメカニズムを考察する為に、窓７ａを通過し
た後、黒色原稿の表面で鏡面反射した光束によってセン
サ面上に投影された窓の像について考える。
【００３０】図１１に、ＬＥＤチップの真上の位置にお
ける、この様な窓の像を破線で示した。真下のＬＥＤチ
ップより発した光束は窓７ａに垂直に入射し、これを透
過して図上不図示の黒色原稿表面で鏡面反射し、再び垂
直に窓から抜けてゆくが、回折効果やＬＥＤチップの大
きさ等の効果により多少拡がりを持つ為、破線で示す様
な像をセンサ面上に形成する。
【００３１】この一部が光電変換素子の感度部と重なる
為、一定の出力を生ずる。これが黒色原稿読み取り時の
出力である。
【００３２】図１２に、ＬＥＤチップ真上の位置より、
少しズレた位置における同様の図を示す。この場合、Ｌ
ＥＤチップから発した光束が少し斜めに窓７ａに入射す
る為、窓の像は主走査方向に少しズレて投影される。信
号線１２等の不透光部による影が、光電変換素子の感度
部にきざす為、出力はＬＥＤチップ真上の位置における
それより小さくなる。
【００３３】図１３に、隣り合うＬＥＤチップの間の位
置における同様の図を示す。信号線等の影は更に大きく
感度部を覆う為、出力は極小となる。
【００３４】以上の様なメカニズムにより、光電変換素
子に主走査方向に隣接する位置にある窓７ｂの部分を遮
光し、副走査方向に隣接する位置にある窓７ａのみとし
た画像読取装置においても、わづかながら黒色原稿読み
取り時の出力にムラが残存する。
【００３５】このムラはわづかではあるが、高精細の中
間調読み取りを行おうとする場合には、無視できない画
像品位の劣化をもたらす。
【００３６】これに対して、窓の位置と感度部とを遠ざ
けることも考えられるがそれでは感度部に入射する光量
が低下してしまい根本的な解決策ではない。
【００３７】［目的］本発明は以上の如き技術的課題に
鑑みなされたもので、ＬＥＤアレイの如き凝似直線光源
を用いた完全密閉画像読取装置において、黒色原稿読み
取り時の画像信号出力のムラを精度良く除去し、高精細
な中間調読み取りに好適に用いられる安価な画像読取装
置を提供せんとするものである。
【００３８】而して、本発明によれば、かかる画像読取
装置において、各光電変換素子に対して副走査方向に隣
接する位置に採光窓を設け、かつその窓を遮光部により
各光電変換素子当り２以上の部分に、部分的ないし全体
的に分画する事によって、上記目的を達するものであ
る。
【００３９】本発明の目的は基板と、前記基板上に主走
査方向に配された複数の光電変換素子を有する光電変換
素子アレイと、前記主走査方向に沿って配された複数の
発光源を有し光透過部を介して原稿を照射する為の光を
発する照明手段と、を具備し、前記光透過部が前記光電
変換素子アレイに対して副走査方向に設けられている原
稿画像読取装置において、前記複数の光電変換素子の一
つに対応する前記光透過部には、遮光部が光電変換素子
側に設けられ、前記光透過部の少なくとも光電変換素子
側が複数の光透過領域に区画されていることを特徴とす
る原稿画像読取装置により達成される。
【００４０】
【実施例】以下、実施例にもとづき、本発明の説明を行
う。
【００４１】図１４に、本発明の実施例における、光透
過部を有するセンサ基板上に形成された光電変換素子及
び光透過部としての採光窓周辺の拡大図を示す。図中、
１は光電変換素子アレイ、２は信号蓄積用コンデンサ、
７は光透過部としての採光窓、８は遮光膜を兼ねたＴＦ
Ｔ型光電変換素子の下部電極、９は光電変換素子１の感
光部、１０は光電変換素子にバイアス電圧を与えるソー
ス電極、１１はコンデンサー２の下部電極の引き出し
線、１２はコンデンサに蓄積された信号電荷を不図示の
信号線マトリクスを通じて出力する為の信号線である。
【００４２】採光窓７は、各光電変換素子に対して副走
査方向に隣接して設けられ、信号線等の電極１０，１
１，１２によって、各光電変換素子当り３つの光透過領
域、即ち７ａ−１，７ａ−２，７ａ−３より構成されて
いる。このうち、７ａ−３の部分は他の７ａ−１，７ａ
−２の部分に較べて非常に狭く、その出力信号における
寄与分は信号処理上ほとんど無視できる。
【００４３】閉じた開口部である７ａ−１と７ａ−２の
部分はお互いにほぼ等しい主走査方向の幅、Ｗ1，Ｗ2と
を有している。又、Ｗ1，Ｗ2は感度部１の幅Ｗｓとも略
々等しい。
【００４４】７ａ−１と７ａ−２とは、一方において遮
光領域として働くソース電極１０によって隔てられてお
り、又もう一方において、相近接して設けられた引き出
し線１１と信号線１２との組によって隔てられている。
【００４５】ソース電極の幅ｄ1と、引き出し線１１と
信号線１２との組の幅ｄ2とは、略々相等しい。
【００４６】光電変換素子１０１に主走査方向に隣接す
る部分は、遮光膜を兼ねた光電変換素子下部電極が拡大
されて、これによって十分に遮光されている。この下部
電極は信号線１２の下部で互いに分断されあるいは絶縁
層を介することで信号線１２との電気的接触をしないよ
うにされている。
【００４７】図１５の波線で囲まれた部分は本実施例に
おけるＬＥＤチップの真上の位置での、センサ面上に投
影された窓の像７Ｃを示す。回折等により多少拡がった
窓の像の一部が光電変換素子の感度部１０１に重なって
いる。引き出し線１１、信号線１２の影は感度部９を外
れている為、信号出力には影響を与えないが、ソース電
極１０の影は感度部９にかかっており、信号出力を若干
低下させている。
【００４８】図１６に、ＬＥＤチップの真上の位置から
少しズレた位置における同様の図を示す。引き出し線１
１、信号線１２の影が感度部９にかかり始める一方、ソ
ース電極１０の影は感度部９からはずれ始め、トータル
で信号出力に与える影響は図１５の場合と同じである。
【００４９】図１７に、隣り合うＬＥＤチップの間の位
置における同様の図を示す。引き出し線１１、信号線１
２の影は感度部１の中央にかかっているが、ソース電極
１０の影は感度部１をはずれており、やはり信号出力に
与える影響は図１５の場合と同じである。
【００５０】図１８に、本実施例により白色原稿、黒色
原稿を読み取った場合の画像信号出力を示す。
【００５１】本実施例においては、上述の様なメカニズ
ムによって、ＬＥＤチップに対する相対位置に拘わら
ず、信号線等による感度部のかげりが均一化される為、
黒色原稿読み取り時においてもムラの無い画像信号出力
が得られる。
【００５２】さて、本発明は本実施例の形状のみに限ら
ず、例えば図１９に示す様に、窓の位置が全体に、主走
査方向にズレた様な形状にも適用され効果を奏する。
【００５３】又、図２０は、各光電変換素子に対応する
採光窓を略々等しい幅を有する３つの部分に区画主走査
方向に配置した場合を示しているが、やはり同様の効果
が期待できる。
【００５４】更に図２１に示す様に、採光窓のうち、黒
色原稿読み取り時に、センサー面上に投影されたその像
が、光電変換素子の感度部と重なる部分のみを遮光し
て、部分的に分けて区画しても、同様の効果が期待でき
る。
【００５５】この場合、遮光部８′により光透過部のう
ち光電変換素子側が複数の領域に区画され、該領域の主
走査方向の幅は感度の巾よりも小さい。又遮光部８′の
副走査方向の長さはセンサ面上に投影された窓の像が感
度部と重なる部分の副走査方向の長さよりも大きい。
【００５６】図２２は、本例に係る原稿画像読取装置を
用いて構成した画像情報処理装置として通信機能を有す
るファクシミリの一例を示す。ここで、１１０２は原稿
６を読み取り位置に向けて給送するための給送手段とし
ての給送ローラ、１１０４は原稿６を一枚ずつ確実に分
離給送するための分離片である。１１０６はセンサユニ
ットに対して読み取り位置に設けられて原稿６の被読み
取り面を規制するとともに原稿６搬送する原稿保持及び
搬送手段としてのプラテンローラである。
【００５７】Ｐは図示の例ではロール紙形態をした記録
媒体であり、センサユニットにより読み取られた画像情
報あるいはファクシミリ装置等の場合には外部から送信
された画像情報がここに再生される。
【００５８】１１１０は当該画像形成をおこなうための
記録手段としての記録ヘッドで、サーマルヘッド、イン
クジェット記録ヘッド等種々のものを用いることができ
る。また、この記録ヘッドは、シリアルタイプのもので
も、ラインタイプのものでもよい。１１１２は記録ヘッ
ド１１１０による記録位置に対して記録媒体Ｐを搬送す
るとともにその被記録面を規制する搬送手段としてのプ
ラテンローラである。
【００５９】１１２０は、入力／出力手段としての操作
入力を受容するスイッチやメッセージその他、装置の状
態を報知するための表示部等を配したオペレーションパ
ネルである。
【００６０】１１３０は、制御手段としてのシステムコ
ントロール基板であり、各部の制御を行なう制御部（コ
ントローラ）や、光電変換素子の駆動回路（ドライバ
ー）、画像情報信号の処理部（プロセッサー）、送受信
部等が設けられる。１１４０は装置の電源である。
【００６１】本発明の情報処理装置に用いられる記録手
段としては、例えば米国特許第４７２３１２９号明細
書、同第４７４０７９６号明細書にその代表的な構成や
原理が開示されているものが好ましい。この方式は液体
（インク）が保持されているシートや液路に対応して配
置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて
核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも一つ
の駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱
エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸
騰させて、結果的にこの駆動信号に一対一対応し液体
（インク）内の気泡を形成出来るので有効である。この
気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（イン
ク）を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。
【００６２】更に、記録装置が記録できる最大記録媒体
の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘ
ッドとしては、上述した明細書に開示されているような
複数記録ヘッドの組み合わせによって、その長さを満た
す構成や一体的に形成された一個の記録ヘッドとしての
構成のいずれでも良い。
【００６３】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体にインクタンクが一体的に設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも
本発明は有効である。
【００６４】
【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、ＬＥ
Ｄアレイの如き凝似直線光源を用いた完全密閉型画像読
取装置において、各光電変換素子に対して副走査方向に
隣接する位置に採光窓を設け、かつその窓を各光電変換
素子当り２以上の部分に、主走査方向に分画する事によ
って、黒色原稿読み取り時の画像信号出力のムラを除去
し、高精細な中間調読み取りにおいても問題の無い、ロ
ーコストな画像読取り装置を得る事ができる。しかも、
採光窓を光電変換素子より遠ざける必要もなくなり、照
明光量を有効に利用でき白感度を低下させることもな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像読取装置の主走査方向から見た模式
的断面図である。
【図２】従来の画像読取装置の副走査方向から見た模式
的断面図である。
【図３】従来の画像読取装置の模式的上面図である。
【図４】図３に示す画像読取装置の一部分の拡大図であ
る。
【図５】従来の画像読取装置の光透過部を説明する為の
模式的断面図である。
【図６】従来の画像読取装置の信号出力を説明する為の
模式図である。
【図７】従来の画像読取装置の照明光の様子を説明する
為の模式図である。
【図８】従来の画像読取装置の照明光の様子を説明する
為の模式図である。
【図９】従来の画像読取装置の他の構成例の模式的上面
図である。
【図１０】図９に示す従来の画像読取装置の信号出力を
説明する為の模式図である。
【図１１】従来の画像読取装置の黒色原稿読取り時に投
影される光透過部の像を説明する為の模式図である。
【図１２】従来の画像読取装置の黒色原稿読取り時に投
影される光透過部の像を説明する為の模式図である。
【図１３】従来の画像読取装置の黒色原稿読取り時に投
影される光透過部の像を説明する為の模式図である。
【図１４】本発明の画像読取装置の模式的上面図であ
る。
【図１５】本発明の画像読取装置の黒色原稿読取り時に
投影される光透過部の像を説明する為の模式図である。
【図１６】本発明の画像読取装置の黒色原稿読取り時に
投影される光透過部の像を説明する為の模式図である。
【図１７】本発明の画像読取装置の黒色原稿読取り時に
投影される光透過部の像を説明する為の模式図である。
【図１８】本発明の画像読取装置の信号出力を説明する
為の模式図である。
【図１９】本発明の画像読取装置の他の構成例の模式的
上面図である。
【図２０】本発明の画像読取装置の他の構成例の模式的
上面図である。
【図２１】本発明の画像読取装置の他の構成例の模式的
上面図である。
【図２２】本発明の画像読取装置を備えた画像情報処理
装置の模式図である。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板と、前記基板上に主走査方向に配さ
    れた複数の光電変換素子を有する光電変換素子アレイ
    と、前記主走査方向に沿って配された複数の発光源を有
    し光透過部を介して原稿を照射する為の光を発する照明
    手段と、を具備し、前記光透過部が前記光電変換素子ア
    レイに対して副走査方向に設けられている原稿画像読取
    装置において、 前記複数の光電変換素子の一つに対応する前記光透過部
    には、遮光部が光電変換素子側に設けられ、前記光透過
    部の少なくとも光電変換素子側が複数の光透過領域に区
    画されていることを特徴とする原稿画像読取装置。
  2. 【請求項２】 前記複数の光透過領域はそれぞれ閉じた
    開口部であることを特徴とする請求項１に記載の原稿画
    像読取装置。
  3. 【請求項３】 前記複数の光透過領域はそれぞれ連続し
    た開口部の一部分であることを特徴とする請求項１に記
    載の原稿画像読取装置。
  4. 【請求項４】 基板と、前記基板上に主走査方向に配さ
    れた複数の光電変換素子を有する光電変換素子アレイ
    と、前記主走査方向に沿って配された複数の発光源を有
    し光透過部を介して原稿を照射する為の光を発する照明
    手段と、を具備し、前記光透過部が前記光電変換素子ア
    レイに対して副走査方向に設けられ、前記複数の光電変
    換素子の一つに対応する前記光透過部には、遮光部が光
    電変換素子側に設けられ、前記光透過部の少なくとも光
    電変換素子側が複数の光透過領域に区画されている原稿
    画像読取手段と、 前記原稿を読取り位置に保持する為の原稿保持手段と、 前記原稿読取手段からの出力信号を処理する信号処理手
    段と、 を備えたことを特徴とする画像情報処理装置。
  5. 【請求項５】 前記画像情報処理装置は更に画像情報を
    記録する記録手段を備えていることを特徴とする請求項
    ４に記載の画像情報処理装置。
  6. 【請求項６】 前記記録手段は熱エネルギーを利用して
    インクを吐出するインクジェット記録ヘッドであること
    を特徴とする請求項５に記載の画像情報処理装置。
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