JP3703851B2 - 画像読み書きヘッドおよびこれに用いる集積回路 - Google Patents

Description

技術分野
本願発明は、画像読み取り機能と、熱転写方式または感熱方式による印字機能を併せ備える画像読み書きヘッドに関する。
発明の背景
たとえば、ファクシミリ装置などの画像処理装置においては、画像読み取り機能をつかさどるイメージセンサと、受信した画像または上記イメージセンサによって読み取った画像を感熱記録紙等に記録するためのサーマルプリントヘッドとが別個に設けられるのが普通である。
画像処理装置において、画像読み取り機能と画像を感熱記録紙等に記録することができる機能とを併せ備える画像読み書きヘッドが実現すれば、上記のようなファクシミリ装置の組み立て部品点数が減少するし、また、ヘッドの占有スペースが節約できてファクシミリ装置等のさらなる小型化が大いに期待できる。
このような画像読み書きヘッドの一例は、特開平６−３１９０１３号公報に提案されている。同公報に提案されている画像読み書きヘッドは、ケーシングの上面に設定した画像読み取り面からの反射光をロッドレンズアレイを介して基板の底面に配置した素子搭載用基板の上面側に設けた受光素子に集光させるようにしてイメージセンサ機能を達成する一方、ケーシングの底面に上記素子塔載用基板と隣接させて配置した発熱素子形成基板の下面側に複数の発熱素子を列状配置するとともに、この発熱素子を駆動するための駆動ＩＣを上記素子搭載用基板の下面側に塔載してサーマルプリントヘッド機能を達成している。
しかしながら、上記構成の画像読み書きヘッドにおいては、次のような解決するべき課題が存在する。
第１に、素子塔載用基板の一面にイメージセンサ用の受光素子を、他面にサーマルプリントヘッド用の駆動ＩＣを塔載していることから、この素子搭載用基板の製造が実際上非常に困難であるという問題がある。すなわち、この素子搭載用基板の両面に微細な配線パターンを形成する必要があるとともに、この素子塔載用基板の両面にチップボンディングおよびワイヤボンディングによる素子塔載処理を行わねばならず、現状において、かかる製造工程を支障なく行うことは、きわめて困難である。
第２に、素子塔載用基板と発熱素子形成基板とを別体にしているため、このことが部品点数の増加および組み立て工数の増加を招き、結果として画像読み書きヘッドのコストを押し上げる。
第３に、画像読み取り面から受光素子までの距離として、ロッドレンズアレイのいわゆる共役長がそのまま反映されているため、ヘッドとしての厚み方向の薄型化を一段と進めることができない。
第４に、イメージセンサ用の受光素子と、サーマルプリントヘッド用の駆動ＩＣとが別々に設けられているため、このことがヘッドとしてのコスト上昇要因にもなっている。
したがって、本願発明の目的は、より簡便に製造しうる画像読み書きヘッドを提供することである。
本願発明の他の目的は、より部品点数を削減した画像読み書きヘッドを提供することである。
本願発明のさらに他の目的は、より外形寸法を小型化できる画像読み書きヘッドを提供することである。
本願発明のさらに他の目的は、画像読み書きヘッド用として好適な集積回路を提供することである。
発明の概要
本願発明の第１の側面によって提供される画像読み書きヘッドは、ケーシングの一面に設定された画像読み取り面上の読み取り原稿からの反射光を光学レンズを介して受光することにより上記読み取り原稿上の画像を読み取る複数の受光素子を備えた読み取り用集積回路と、ケーシングにおける上記画像読み取り面と異なる面に配置され、発熱することにより記録用紙上に画像を形成させる複数の発熱素子と、これら発熱素子を駆動制御する書き込み用集積回路とを備えた画像読み書きヘッドであって、
上記読み取り用集積回路、上記発熱素子および上記書込み用集積回路は、上記ケーシングに保持させた基板の一方の主面に設けられているとともに、上記光学レンズを通過した上記反射光を上記受光素子に入射させるための反射手段が設けられていることを特徴とする。
すなわち、この画像読み書きヘッドは、ケーシングにおける互いに異なる面に画像読み取り面と発熱素子とが配置されているにもかかわらず、同一の基板の同一主面上に上記発熱素子、この発熱素子を駆動制御するための書き込み用集積回路、および受光素子を備える読み取り用集積回路が設けられている。そうして、この基板上に設けられた読み取り用集積回路上の受光素子に読み取り原稿からの反射光を入射させるために、反射手段が設けられている。すなわち、原稿からの反射光は、光学レンズを経て、反射手段によってその光路を屈曲させられながら、上記受光素子に入射させられる。
この画像読み書きヘッドは、基本的に、同一の基板の同一の主面上に発熱素子、書き込み用集積回路および読み取り用集積回路が塔載されているので、片面にのみ配線パターンを形成した基板材料上に、発熱素子の形成、各集積回路のボンディング、所定のワイヤボンディング等の工程処理を行うことができるので、基板の両面に集積回路を塔載することに比較し、製造工程を著しく簡略化することができる。
また、画像読み取り面からの反射光は、反射手段によって屈曲させられて受光素子に入射させられているので、光学レンズとして、いわゆるセルフォックレンズアレイを用いる場合であっても、ケーシングの厚み寸法を、上記セルフォックレンズの共役長よりも短縮することができる。このことは、この画像読み書きヘッドの小型化に大きく寄与する。
好ましい実施の形態においては、上記読み取り用集積回路を動作するためのクロック信号と上記書き込み用集積回路を動作させるためのクロック信号とを同一のクロック信号で共用している。
このようにすれば、読み取り用集積回路と書き込み用集積回路とに各別のクロック信号を供給する場合と比較して、画像読み書きヘッドの外部から基板の配線パターンにクロック信号を供給するためのコネクタのピン数を減少させることができ、コネクタの小型化を実現できる。
好ましい実施の形態においてはまた、上記読み取り用集積回路における読み取り画像信号の転送方向と、上記書き込み用集積回路における記録画像データの転送方向を一致させることにより、上記読み取り画像信号を２値化して上記記録画像データとするコピー時に、上記記録用紙上に画像を正しく形成できるようにしている。
このようにすれば、複数の読み取り用集積回路と複数の書き込み用集積回路とを発熱素子の配列方向と並行に並設した画像読み書きヘッドにおいて、読み取り用集積回路からの読み取り画像信号を２値化して記録画像データとして書き込み用集積回路に供給したときに、記録画像が原稿画像の左右を反転させたいわゆるミラー画像になることがない。
すなわち、画像読み書きヘッドは、読み取り原稿と記録用紙との送り方向が同一方向で、コピー時に原稿面と記録面とが画像読み書きヘッドを挟んで相対向するような使い方をされることが多いと考えられる。そして、複数の読み取り用集積回路は、初段の読み取り用集積回路の第１ビットから順次１ライン分の読み取り画像信号を出力するので、これを２値化した記録画像データは、最終段の書き込み用集積回路の最終ビットから順次格納されることになる。これは、書き込み用集積回路においては、初段の書き込み用集積回路のシフトレジスタの第１ビットにシリアルに入力された記録画像データが最終段の書き込み用集積回路のシフトレジスタの最終ビット側へ順次転送されるためである。ここで、原稿面と記録面とが相対向しているので、初段の読み取り用集積回路の第１ビットの読み取り位置が原稿面の左端部に一致しているとすると、記録面の左端部は最終段の書き込み用集積回路の最終ビットに対応する。したがって、初段の読み取り用集積回路の第１ビットからの読み取り画像信号を２値化した記録画像データを最終段の書き込み用集積回路の最終ビットに格納すれば、ミラー画像でない正しい画像が記録されることになる。このときの読み取り画像信号の転送方向は、初段の読み取り用集積回路の第１ビットから最終段の読み取り用集積回路の最終ビットへの方向であり、記録画像データの転送方向は、初段の書き込み用集積回路の第１ビットから最終段の書き込み用集積回路の最終ビットへの方向であって、両者は一致している。
好ましい実施の形態においてはさらに、上記読み取り用集積回路と上記書き込み用集積回路とは、１つのチップに一体化されている。
このようにすれば、受光素子およびその出力制御回路と発熱素子のための駆動制御回路とが１つのチップに一体化できるので、読み取り用集積回路と書き込み用集積回路とを別のチップにして別個に実装する場合と比較して、基板上にチップが占める面積を小さくすることができる。したがって、基板の面積を小さくでき、画像読み書きヘッドをさらに小型化することができる。
好ましい実施の形態においてはまた、上記ケーシングにおける上記基板の発熱素子の背後に位置する部位には、上記ケーシングよりも熱伝導率の大きな材料からなる吸熱部材が設けられている。
このようにすれば、発熱素子による熱が基板から吸熱部材に速やかに移動するので、基板の温度上昇を抑制することができ、熱による受光素子の特性変化および基板の変形や損傷を良好に防止することができる。なお、本願発明においては、上述のように、発熱素子と、この発熱素子を駆動制御するための書き込み用集積回路と、受光素子を含む読み取り用集積回路とを基板の一方の主面に設けているので、基板の他面には配線パターンや電子部品実装をする必要がないことから、基板の他面と吸熱部材との接触面積を大きくすることができ、したがって効果的に基板の温度上昇を抑制することができる。
好ましい実施の形態において、上記光学レンズは、セルフォックレンズアレイであり、他の好ましい実施の形態において、上記光学レンズは、複数の非球面凸レンズである。セルフォックレンズアレイを用いる場合、画像読み取り面上の１ライン分の画像が正立等倍に受光素子に集光させられる。この構成は、いわゆる密着型イメージセンサにおいて普通に用いられる手法であり、実施化が容易である。光学レンズとして複数の非球面凸レンズを用いる場合には、個々の非球面凸レンズは、個々の読み取り用集積回路と対応して配置され、画像読み取り面上の１ライン分の画像が、所定の長さ範囲ごとに、倒立して各読み取り用集積回路上の受光素子列に集束させられる。また、光学レンズから画像読み取り面までの光学的距離と、光学レンズから受光素子までの光学的距離を異ならせることにより、読み取りライン上の実距離より縮小した距離内に画像を集束させることができる。したがって、個々の読み取り用集積回路を小型化して、そのコストを低減することができる。
好ましい実施の形態において、上記反射手段は、上記光学レンズを通過した上記反射光を１回反射させて上記受光素子に傾斜状に入射させる。また、他の好ましい実施の形態においては、上記反射手段は、上記光学レンズを通過した上記反射光を複数回反射させて上記受光素子に垂直または略垂直に入射させる。このように光学レンズからの光学的距離に余裕がある限り、反射回数を選択することにより、受光素子への入射角を適宜選択することができる。また、受光素子の効率からいえば、垂直に入射させるのが望ましい。
上記反射手段としては、１または複数の鏡面によって形成することもできるし、プリズムによって形成することもできる。この場合において、上記鏡面は、上記ケーシングとは別体のカバー部材の内面に金属蒸着あるいはスパッタリングにより形成されており、かつ、このカバー部材は、上記基板上に塔載された読み取り用集積回路および書き込み用集積回路を覆っている。
他の好ましい実施の形態においては、上記プリズムは、透明樹脂成形品であり、上記ケーシングまたは上記基板上に塔載された読み取り用集積回路および書き込み用集積回路を覆うカバー部材に嵌合保持されている。
本願発明の第２の側面によって提供される画像読み書きヘッド用集積回路は、読み取り原稿からの反射光を受光することにより上記読み取り原稿上の画像を読み取る複数の受光素子と、発熱することにより記録用紙上に画像を形成させる複数の発熱素子とを備えた画像読み書きヘッドを制御する画像読み書きヘッド用集積回路であって、上記複数の受光素子と、上記複数の受光素子からの出力を順次取り出す受光素子制御回路と、記録画像に応じて上記複数の発熱素子に選択的に通電する発熱素子制御回路とが１つのチップに形成されていることを特徴としている。
この画像読み書きヘッド用集積回路によれば、受光素子と受光素子制御回路と発熱素子制御回路とを１つのチップに形成しているので、受光素子および受光素子制御回路を実現する読み取り用集積回路と発熱素子制御回路を実現する書き込み用集積回路とを各別に設ける場合に比較し、基板上における設置スペースを小さくすることができるのみならず、電源やクロックパルスなどを双方の集積回路に各別に供給する必要がないことから、基板上の配線パターンが少なくて足りる。したがって、基板を小型化でき、ひいては画像読み書きヘッドを小型化することができる。しかも、読み取り用集積回路と書き込み用集積回路とを各別に製造する必要がないことから、集積回路の製造コストを低減でき、さらには基板へのチップボンディングや配線パターン形成の手間を軽減できる結果、画像読み書きヘッドを安価にできる。
好ましい実施の形態においては、複数の受光素子がチップの表面の一側縁近傍に配置され、信号用および電源用の全てのパッドがチップの表面の他側縁近傍に配置されている。
このようにすれば、パッドと基板上の配線パターンとワイヤボンディングにより接続したときに、ワイヤにより受光素子への入射光が遮られるのを確実に防止することができる。
好ましい実施の形態においては、受光素子制御回路におけるタイミング制御のためのクロック信号と、発熱素子制御回路におけるタイミング制御のためのクロック信号とがクロック信号で兼用される。
このようにすれば、基板の配線パターンを減少させうることから、配線パターンの設定がより容易になるとともに、基板を小型化できる。
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本願発明の第１の実施形態に係る画像読み書きヘッドの概略斜視図である。
図２は、図１に示される画像読み書きヘッドの長手方向と直交する方向に沿う断面図である。
図３は、図１に示される画像読み書きヘッドに備えられた第２の基板の平面図である。
図４は、図１に示される画像読み書きヘッドに備えられた第２の基板の長手方向端部の要部拡大平面図である。
図５は、図１に示される画像読み書きヘッドに備えられた第２の基板の発熱素子部分の拡大平面図である。
図６は、図１に示される画像読み書きヘッドに備えられたセンサＩＣ（読み取り用集積回路）の回路ブロック図である。
図７は、図６に示されるセンサＩＣの各部信号波形図である。
図８は、図１に示される画像読み書きヘッドに備えられた駆動ＩＣ（書き込み用集積回路）の回路ブロック図である。
図９は、図８に示される駆動ＩＣの各部信号波形図である。
図１０は、コピー時における読み取り画像と記録画像との関係の説明図である。
図１１は、本願発明の第２の実施形態に係る画像読み書きヘッドの長手方向と直交する方向に沿う断面図である。
図１２は、図１１に示される画像読み書きヘッドに備えられた第２の基板の平面図である。
図１３は、図１１に示される画像読み書きヘッドに備えられた第２の基板の長手方向端部の要部拡大平面図である。
図１４は、図１１に示される画像読み書きヘッドに備えられた集積回路の回路ブロック図である。
図１５は、図１１に示される画像読み書きヘッドに備えられた集積回路の略示平面図である。
図１６は、本願発明の第３の実施形態に係る画像読み書きヘッドの概略斜視図である。
図１７は、図１６に示される画像読み書きヘッドの長手方向と直交する方向に沿う断面図である。
図１８は、図１７のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
図１９は、本願発明の第４の実施形態に係る画像読み書きヘッドの要部断面図である。
図２０は、本願発明の第５の実施形態に係る画像読み書きヘッドの要部断面図である。
図２１は、図２０に示される画像読み書きヘッドにおけるプリズム保持構造の説明図である。
図２２は、本願発明の第６の実施形態に係る画像読み書きヘッドの要部断面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本願発明の好ましい実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
図１ないし図１０は、本願発明に係る画像読み書きヘッド１の第１の実施形態を示している。図１は、上記画像読み書きヘッド１の概略斜視図、図２は、同画像読み書きヘッド１の長手方向と直交する方向に沿う断面図であって、この画像読み書きヘッド１は、所定の長手寸法を有するケーシング２を有している。このケーシング２には、図２に良く表れているように、長手方向両端部を除いて第１の凹部３と第２の凹部４とが形成されており、第１の凹部３の開口を封鎖するようにしてカバーガラス５が取付けられている。第１の凹部３の内部には、第１の基板６が取り付けられており、第２の凹部４の内部には、第２の基板７が取り付けられている。
第１の基板６の一方の主面には、長手方向所定間隔おきに、照明光源としての複数個のＬＥＤチップ８が取り付けられている。第１の基板６の他方の主面は、ケーシング２に支持されている。第２の基板７の一方の主面には、幅方向一側寄りにかつ長手方向に沿って列状に、発熱素子９が形成されており、幅方向他側寄りにかつ長手方向に沿って列状に、読み取り用集積回路（以下「センサＩＣ」と記す）１０および書き込み用集積回路（以下「駆動ＩＣ」と記す）１１とが取付けられている。ケーシング２には、断面矩形状の吸熱部材ＨＳがインサート成型されており、上記第２の基板７の他方の主面の略半分は吸熱部材ＨＳに当接させられている。
上記ケーシング２には、第１の凹部３と第２の凹部４とを連通させる連通空間が形成されており、この連通空間には、光学レンズとしてのセルフォックレンズアレイ１２が設けられている。さらにこのケーシング２には、反射カバー体１３が取り付けられている。この反射カバー体１３は、幅方向一端から傾斜状に突出する屈曲部１３ａを有しており、この屈曲部１３ａの先端面は、第２の基板７の一方の主面に当接している。すなわち、上記センサＩＣ１０および駆動ＩＣ１１は、上記ケーシング２の第２の基板７の一方の主面に塔載されたかたちで、上記反射カバー体１３によって覆われており、第２の基板７における発熱素子９は、外部に露出させられている。
上記ケーシング２は、たとえば樹脂成形によって作製することができる。カバーガラス５は、たとえばガラス製あるいは樹脂製によって得ることができる。第１の基板６は、たとえばガラスエポキシ基板を用いることができる。第２の基板７は、たとえばアルミナセラミック製とすることができる。ＬＥＤチップ８は、読み取り原稿Ｄを照射する光源として機能する。発熱素子９は、記録用紙Ｐに画像を記録するための熱源として機能する。この発熱素子９の具体的構成については後述する。
センサＩＣ１０は、読み取り原稿Ｄからの反射光を受光して読み取り画像信号を出力する受光素子として機能するイメージセンサと、このイメージセンサの各受光素子からの読み取り画像信号を順次取り出す受光素子制御回路とが形成されたチップからなっており、第２の基板７の一方の主面にチップボンディングされている。このセンサＩＣ１０はまたは、第２の基板７の一方の主面に形成された配線パターン（図示略）に対してワイヤボンディングにより接続されている。
駆動ＩＣ１１は、発熱素子９を選択的に駆動する発熱素子制御回路が形成されたチップからなっており、第２の基板７の一方の主面にチップボンディングされている。この駆動ＩＣ１１はまた、第２の基板７の一方の主面に形成された配線パターン（図示略）に対してワイヤボンディングにより接続されている。
上記吸熱部材ＨＳは、たとえばアルミニウムなどの金属からなっており、発熱素子９による第２の基板７の熱を吸収して、第２の基板７の大幅な温度上昇を阻止する。セルフォックレンズアレイ１２は、特殊なロッドレンズを樹脂中にインサートしたものであり、読み取り原稿Ｄからの読み取り原稿Ｄ上の画像を受光素子に正立等倍に結像させる機能をもっている。
反射カバー体１３は、たとえばガラスあるいは樹脂あるいは金属からなっており、上記セルフォックレンズアレイ１２を通過した読み取り原稿Ｄからの反射光をその光路を屈曲させて受光素子に入射させる役割をもつ。すなわち、この反射カバー体１３の第２の基板７の一方の主面との対向面には、屈曲部１３ａを除く位置の少なくとも一部に反射面が形成されている。この反射面は、たとえば金属蒸着あるいはスパッタリングなどによって形成することができる。この実施形態において上記反射カバー体１３の反射面は、第２の基板７の一方の主面と平行となっており、セルフォックレンズアレイ１２の光軸は、反射カバー体１３の反射面に対して所定角度傾斜している。また、カバーガラス５の表面および裏面は、セルフォックレンズアレイ１２の光軸と直交している。
たとえば、Ａ４幅の原稿を８画素／ｍｍの主走査密度で読み取るように構成する場合、１７２８個の受光素子を等間隔一列に配列する必要がある。このような受光素子は、複数個の受光素子が形成されたセンサＩＣ１０を第２の基板７の一方の主面に複数個列状に設置することにより実現される。たとえば、９６個の受光素子が形成されたセンサＩＣ１０を用いる場合、すべての受光素子のピッチが一定となるように、１８個のセンサＩＣ１０を長手方向に互いに密接させて第２の基板７の一方の主面上に塔載することになる。
上記カバーガラス５の上面と対向するようにして、読み取り用のプラテンローラ２１が配置されており、このプラテンローラ２１にバックアップされて、読み取り原稿Ｄがカバーガラス５上に案内される。
以上の構成が、カバーガラス５上に案内された読み取り原稿Ｄの画像を読み取るイメージセンサとしての機能を実現する。すなわち、カバーガラス５上に設定された読み取りラインＬに沿う読み取り原稿Ｄ上の明暗画像がそのままセンサＩＣ１０の受光素子列に反映され、１読み取りラインごとに、各受光素子の受光量を表すアナログの読み取り画像信号がシリアルに出力される。
また、第２の基板７の主面に列状に配列された発熱素子９と対向するようにして、記録用のプラテンローラ２２が配置され、このプラテンローラ２２にバックアップされるようにして、感熱記録紙等の記録用紙Ｐが発熱素子９に押しつけられるようにして搬送される。第２の基板７の一方の主面に形成された以上の構成は、サーマルプリントヘッドとしての機能を実現する。すなわち、駆動ＩＣ１１は、記録画像データにしたがって、１印字ラインごとに、多数の発熱素子９からなる発熱ドット列のうちの選択した発熱素子９を発熱駆動する。
次に、発熱素子９の具体的構成について、具体的に説明する。
図３は、第２の基板７の平面図であって、第２の基板７の一方の主面には、幅方向一側寄りに多数の発熱素子９が列状に形成されており、また、幅方向他側寄りに１８個のセンサＩＣ１０と１２個の駆動ＩＣ１１とがそれぞれ列状に取り付けられている。駆動ＩＣ１１は、センサＩＣ１０よりも発熱素子９側に位置しており、互いに隣接するセンサＩＣ１０は密接して取り付けられている。また、第２の基板７の長手方向両端部には、幅方向他側側の端面にコネクタ２３，２４が取り付けられている。これらのコネクタ２３，２４は、センサＩＣ１０および駆動ＩＣ１１の入出力信号や電源を伝送するためのケーブル（図示略）が接続される。
図４は、第２の基板７の長手方向両端部の要部拡大平面図であって、第２の基板７の一方の主面には、一側縁に沿うようにして、発熱素子９を構成するための発熱抵抗体３１が直線状に設けられており、総計１７２８個の発熱素子９を１４４個ずつ分担して駆動するための１２個の駆動ＩＣ１１が、第２の基板７の一方の主面の他側縁に沿うようにして塔載されている。これら駆動ＩＣ１１よりもさらに第２の基板７の一方の主面の他側縁側には、１８個のセンサＩＣ１０が列状にかつ密着して塔載されている。
図５は、発熱抵抗体３１の一部の拡大平面図であって、発熱抵抗体３１の外側には、これと平行に延びるようにして共通電極配線３２が形成されている。この共通電極配線３２からは、発熱抵抗体３１の下側にもぐり込むようにして第２の基板７の幅方向に櫛歯状のコモンパターン３３が延ばされている。また、このコモンパターン３３の各間の領域には、櫛歯状の個別電極パターン３４が入り込まされている。この個別電極パターン３４の基端部は、駆動ＩＣ１１の一側近傍まで延ばされており、各個別電極パターン３４は、駆動ＩＣ１１の出力パッドに対してワイヤボンディングによって結線されている。
駆動ＩＣ１１は、これに入力される記録画像データにしたがって、選択した個別電極パターン３４に電流を流す。そうすると、発熱抵抗体３１において、当該個別電極パターン３４を挟んで両側に位置するコモンパターン３３間の領域に電流が流れ、この領域が発熱する。すなわち、発熱抵抗体３１は、図５に詳示するように、その下にもぐり込んでのびる櫛歯状のコモンパターン３３によって、長手方向に微小領域毎に区画され、各区画された領域が発熱素子９として機能する。
次に、センサＩＣ１０および駆動ＩＣ１１の構成について、具体的に説明する。
図６は、センサＩＣ１０の回路ブロック図であって、このセンサＩＣ１０のチップ４１には、９６個のホトトランジスタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆、９６個の電界効果トランジスタＦＥＴ₁〜ＦＥＴ₉₆、受光用のシフトレジスタＳＲ₁、チップセレクト回路ＣＳ₁、演算増幅器ＯＰ₁、電界効果トランジスタＦＥＴ_a，ＦＥＴ_b、キャパシタＣ₁、抵抗器Ｒ₁〜Ｒ₃、およびパッドＳＩ，ＣＬＫＩ，ＶＤＤ，ＡＯ，ＳＯが形成されている。ホトトランジスタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆は、読み取り原稿Ｄからの反射光が入射されることにより読み取り原稿Ｄの画像に応じたアナログの読み取り画像信号を出力する受光素子を構成している。電界効果トランジスタＦＥＴ₁〜ＦＥＴ₉₆、シフトレジスタＳＲ₁、チップセレクト回路ＣＳ₁、演算増幅器ＯＰ₁、電界効果トランジスタＦＥＴ_a，ＦＥＴ_b、キャパシタＣ₁、および抵抗器Ｒ₁〜Ｒ₃は、ホトトランジスタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆からの出力を順次取り出す受光素子制御回路を構成している。
ホトトランジスタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆は、コレクタがパッドＶＤＤに接続され、エミッタが電界効果トランジスタＦＥＴ₁〜ＦＥＴ₉₆のドレインに接続されている。電界効果トランジスタＦＥＴ₁〜ＦＥＴ₉₆は、ゲートがシフトレジスタＳＲ₁の出力端に接続されており、ソースが全て共通に電界効果トランジスタＦＥＴ_aのドレインおよび演算増幅器ＯＰ₁の非反転入力端に接続されている。電界効果トランジスタＦＥＴ_aは、ゲートがパッドＣＬＫＩに接続されており、ソースが接地されている。演算増幅器ＯＰ₁は、出力端が電界効果トランジスタＦＥＴ_bのドレインおよび抵抗器Ｒ₃の一端に接続されており、反転入力端が抵抗器Ｒ₃の他端および抵抗器Ｒ₂の一端に接続されている。演算増幅器ＯＰ₁の非反転入力端と電界効果トランジスタＦＥＴ_aのドレインと電界効果トランジスタＦＥＴ₁〜ＦＥＴ₉₆のソースとの接続点には、抵抗器Ｒ₁の一端およびキャパシタＣ₁の一端が接続されている。抵抗器Ｒ₁，Ｒ₂の他端およびキャパシタＣ₁の他端は接地されている。電界効果トランジスタＦＥＴ_bは、ゲートがチップセレクト回路ＣＳ₁の出力されており、ソースばパッドＡＯに接続されている。
図７は、センサＩＣ１０の各部信号波形図であって、ＳＩはパッドＳＩに入力されるシリアルイン信号、ＣＬＫＩはパッドＣＬＫＩに入力されるクロック信号、ＡＯはパッドＡＯに出力される読み取り画像信号である。
シフトレジスタＳＲ₁は、パッドＳＩを介してシリアルイン信号が入力されることにより、パッドＣＬＫＩを介して入力されるクロック信号に同期して、電界効果トランジスタＦＥＴ₁〜ＦＥＴ₉₆のゲートに駆動パルスを順次出力する。すなわち、シリアルイン信号は、まずシフトレジスタＳＲ₁の第１ビットに入力され、これによりシフトレジスタＳＲ₁の第１ビットがオンして電界効果トランジスタＦＥＴ₁のゲート駆動電圧が印加され、電界効果トランジスタＦＥＴ₁がオンして受光素子としてのホトトランジスタＰＴｒ₁に蓄積された電荷が演算増幅器ＯＰ₁の非反転入力端に供給される。そして、クロック信号が入力される毎にシリアルイン信号がシフトレジスタＳＲ₁内を次段に順次転送される結果、ホトトランジスタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆に蓄積された電荷すなわち読み取り画像信号が演算増幅器ＯＰ₁の非反転入力端に順次供給される。そして、増幅器ＯＰ₁により増幅された読み取り画像信号は、アナログスイッチとして動作する電界効果トランジスタＦＥＴ_bを介してパッドＡＯに出力され、第２の基板７の配線パターンを介して画像読み書きヘッド１の外部に供給される。
シフトレジスタＳＲ₁の最終ビットまで転送されたシリアルイン信号は、次のクロック信号が入力されることにより、シリアルアウト信号としてパッドＳＯおよびチップセレクト回路ＣＳ₁に出力される。パッドＳＯに出力されたシリアルアウト信号は、第２の基板７の配線パターンを介してっ次段のセンサＩＣ１０のパッドＳＩにシリアルイン信号として供給される。
チップセレクト回路ＣＳ₁は、パッドＳＩにシリアルイン信号が入力された時から、パッドＳＯにシリアルアウト信号が出力される時までの時間、パッドＣＬＫＩに入力されるクロック信号に同期して、電界効果トランジスタＦＥＴ_bをオン・オフさせる。すなわち、シリアルアウト信号が入力されたチップセレクト回路ＣＳ₁は、電界効果トランジスタＦＥＴ_bのゲートに供給していた駆動信号を遮断し、電界効果トランジスタＦＥＴ_bをオフさせる。これにより、パッドＡＯに演算増幅器ＯＰ₁の出力が供給されなくなり、演算増幅器ＯＰ₁により増幅されたノイズなどがパッドＡＯに出力されるのを良好に防止できる。
また、アナログスイッチとして動作する電界効果トランジスタＦＥＴ_aは、パッドＣＬＫＩに入力されるクロック信号に同期してオン・オフすることにより、電界効果トランジスタＦＥＴ₁〜ＦＥＴ₉₆を介して出力されるホトトランジスタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆からの電荷を、演算増幅器ＯＰ₁に供給する状態と接地させる状態とに切り替わる。キャパシタＣ₁および抵抗器Ｒ₁は、ホトトランジスタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆からの出力波形を整形するものであり、抵抗器Ｒ₂，Ｒ₃は、演算増幅器ＯＰ₁の電圧増幅度を決定するものである。
図８は、駆動ＩＣ１１の回路ブロック図であって、この駆動ＩＣ１１のチップ４２には、チップセレクト回路ＣＳ₂、ラッチ回路ＬＴ、シフトレジスタＳＲ₂、１４４個の論理積回路ＡＮＤ₁〜ＡＮＤ₁₄₄、１４４個のバイポーラトランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₁₄₄、およびパッドＤＩ，ＣＬＫＩ，ＬＡＴＩ，ＳＴＲＩ，ＳＴＲＣＬＫ，ＧＮＤ，ＳＴＲＯ，ＬＡＴＯ，ＣＬＫＯ，ＤＯ，ＤＯ₁〜ＤＯ₁₄₄が形成されている。バイポーラトランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₁₄₄は、発熱素子９に通電するためのスイッチを構成している。シフトレジスタＳＲ₂、ラッチ回路ＬＴ、チップセレクト回路ＣＳ₂、論理積回路ＡＮＤ₁〜ＡＮＤ₁₄₄、およびバイポーラトランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₁₄₄は、記録画像データに応じて複数の発熱素子９に選択的に通電する発熱素子制御回路を構成している。
論理積回路ＡＮＤ₁〜ＡＮＤ₁₄₄は、出力端がバイポーラトランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₁₄₄のベースに接続され、一方の入力端がラッチ回路ＬＴの出力端に接続され、他方の入力端がチップセレクト回路ＣＳ₂の一方の出力端に接続されている。バイポーラトランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₁₄₄は、エミッタが全て共通にパッドＧＮＤに接続され、コレクタがパッドＤＯ₁〜ＤＯ₁₄₄に接続されている。
図９は、駆動ＩＣ１１の各部信号波形図であって、ＤＩはパッドＤＩに入力される記録画像データ、ＣＬＫＩはパッドＣＬＫＩに入力されるクロック信号、ＬＡＴＩはパッドＬＡＴＩに入力されるラッチ信号、ＳＴＲＣＬＫはパッドＳＴＲＣＬＫに入力されるストローブクロック信号、ＳＴＲＩ〜ＳＴＲ１２は各駆動ＩＣ１１の内部でチップセレクト回路ＣＳ₂により生成されるストロープ信号である。
シフトレジスタＳＲ₂は、パッドＤＩを介して第１ビットにシリアルに入力される記録画像データを、パッドＣＬＫＩを介して入力されるクロック信号に同期して順次次のビットに転送することにより、１４４ビット分の記録画像データを一時的に記憶するものであって、シフトレジスタＳＲ₂の最終ビットまで転送された記録画像データは、次のクロック信号が入力されることにより、パッドＤＯに出力され、第２の基板７の配線パターンを介して次段の駆動ＩＣ１１のパッドＤＩに供給される。また、パッドＣＬＫＩを介してシフトレジスタＳＲ₂に入力されたクロック信号は、シフトレジスタＳＲ₂からパッドＣＬＫＯに出力され、第２の基板７の配線パターンを介して次段の駆動ＩＣ１１のパッドＣＬＫＩに供給される。このシフトレジスタＳＲ₂に供給されるクロック信号は、センサＩＣ１０のシフトレジスタＳＲ₁に供給されるクロック信号と同じものであって、コネクタ２３あるいは２４の同じコネクタピンから第２の基板７の配線パターンを介して初段のセンサＩＣ１０のパッドＣＬＫＩおよび初段の駆動ＩＣ１１のパッドＣＬＫＩに供給される。すなわち、センサＩＣ１０におけるタイミング制御のためのクロック信号と駆動ＩＣ１１におけるタイミング制御のためのクロック信号とを１つのクロック信号で兼用している。
ラッチ回路ＬＴは、パッドＬＡＴＩを介してラッチ信号が入力されることにより、その時点でシフトレジスタＳＲ₂の各ビットに記憶されている記録画像データを取り込んで記憶する。ラッチ回路ＬＴに入力されたラッチ信号は、ラッチ回路ＬＴからパッドＬＡＴＯに出力され、第２の基板７の配線パターンを介して次段の駆動ＩＣ１１のパッドＬＡＴＩに供給される。
チップセレクト回路ＣＳ₂は、パッドＳＴＲＩを介して一方の入力端に入力されるストローブ信号とパッドＳＴＲＣＬＫを介して他方の入力端に入力されるストローブクロック信号とに基づいて新たなストローブ信号を生成し、その新たなストローブ信号を一方および他方の出力端から出力する。チップセレクト回路ＣＳ₂の一方の出力端から出力された新たなストローブ信号は、論理積回路ＡＮＤ₁〜ＡＮＤ₁₄₄の他方の入力端に供給され、他方の出力端から出力された新たなストローブ信号は、パッドＳＴＲＯに供給される。パッドＳＴＲＯに供給されたストローブ信号は、第２の基板７の配線パターンを介して次段の画像読み書きヘッド用集積回路１０のパッドＳＴＲＩに供給される。すなわち、チップセレクト回路ＣＳ₂はＤフリップフロップ回路を備えており、パッドＳＴＲＣＬＫを介して他方の入力端に入力されるストローブクロック信号の立ち上がりのタイミングで、パッドＳＴＲＩを介して一方の入力端に入力されるストローブ信号がハイレベルであればハイレベルの信号を出力し、ローレベルであればローレベルの信号を出力する。そして、第２の基板７上の１２個の駆動ＩＣ１１のうちの初段の駆動ＩＣ１１のチップセレクト回路ＣＳ₂に、ストローブ信号としてたとえばラッチ信号が入力されると、その後の最初のストローブクロック信号の立ち上がりのタイミングでチップセレクト回路ＣＳ₂の出力がハイレベルになる。そしてその次のストローブクロック信号の立ち上がりのタイミングでは、ラッチ信号は既にローレベルに反転しているので、チップセレクト回路ＣＳ₂の出力はハイレベルからローレベルに反転する。したがって、チップセレクト回路ＣＳ₂は、ストローブクロック信号の１周期に相当する期間だけハイレベルになるストローブ信号を出力することになる。そして、このストローブ信号が次段の駆動ＩＣ１１のチップセレクト回路ＣＳ₂にストローブ信号として入力されるので、次段の駆動ＩＣ１１のチップセレクト回路ＣＳ₂は、前段の駆動ＩＣ１１のチップセレクト回路ＣＳ₂により生成されたストローブ信号の立ち下がりと同時に立ち上がってストローブクロック信号の１周期に相当する期間だけハイレベルになるストローブ信号を出力する。このように、第２の基板７上の１２個の駆動ＩＣ１１のチップセレクト回路ＣＳ₂は、タイミングが相互に重ならないように順次新たなストローブ信号を生成するのである。
チップセレクト回路ＣＳ₂の一方の出力端から新たなストローブ信号が出力されると、論理積回路ＡＮＤ₁〜ＡＮＤ₁₄₄の他方の入力端がハイレベルになり、論理積回路ＡＮＤ₁〜ＡＮＤ₁₄₄の出力端の信号と一方の入力端に供給されているラッチ回路ＬＴの出力とが一致する。すなわち、ラッチ回路ＬＴに記憶されている記録画像データの各ビットの内容に応じて論理積回路ＡＮＤ₁〜ＡＮＤ₁₄₄の出力端のレベルが決定され、それに応じてバイポーラトランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₁₄₄のオン・オフ状態が決定される。パッドＤＯ₁〜ＤＯ₁₄₄はそれぞれ図５の個別電極パターン３４に接続されているので、バイポーラトランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₁₄₄のうちのいずれかがオンすれば、電源の陽極から共通電極配線３２、コモンパターン３３、発熱抵抗体３１、個別電極パターン３４、バイポーラトランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₁₄₄のうちの該当するもの、およびパッドＧＮＤを介して電源の陰極に至る閉ループが形成され、発熱素子９を構成する発熱抵抗体３１の該当箇所に通電されて、記録用紙Ｐに記録画像が記録される。
以上の構成において、読み取り原稿Ｄの読み取りに際しては、ＬＥＤチップ８から出射された光がカバーガラス５を介して読み取り原稿Ｄに照射され、読み取り原稿Ｄからの反射光がカバーガラス５を介してセルフォックレンズアレイ１２に入射し、この反射光は、セルフォックレンズアレイ１２により集束されて、かつ反射体１３の反射面により光路を屈曲されつつ、センサＩＣ１０に形成された受光素子に入射させられる。これにより、センサＩＣ１０からワイヤボンディングと第２の基板７の一方の主面に形成された配線パターンとコネクタ２３あるいは２４と図外のケーブルとを介して読み取り画像信号が画像読み書きヘッド１の外部に取り出され、１ライン分の画像が読み取られることになる。そして、プラテンローラ２１により読み取り原稿Ｄが図２の矢印方向の１ライン分送られ、以下同様の動作が繰り返される。
また、記録用紙Ｐへの画像の記録に関しては、画像読み書きヘッド１の外部から図外のケーブルとコネクタ２３あるいは２４と第２の基板７の一方の主面に形成された配線パターンとワイヤボンディングとを介して駆動ＩＣ１１に記録画像データが入力される。これにより駆動ＩＣ１１が、入力された記録画像データに応じて駆動するべき発熱素子９を選択し、それに応じて選択的に個別電極パターン３４に通電する。すなわち、電源の正極側から個別電極パターン３４と発熱抵抗体３１とコモンパターン３３と共通電極配線３２とを通って電源の負極側に至る閉ループを形成させる。これにより、記録画像データに応じた発熱素子９が発熱し、記録用紙Ｐに１ライン分の画像が記録される。そして、プラテンローラ２２により記録用紙Ｐが図２の矢印方向に１ライン分送られ、以下同様の動作が繰り返される。
コピー時には、上記の読み取りと書き込みとの動作が同時に行われる。すなわち、センサＩＣ１０から出力された読み取り画像信号が画像読み書きヘッド１の外部２値化回路により２値化され、記録画像データとして駆動ＩＣ１１に入力される。このとき、１８個のセンサＩＣ１０においては、１ライン分の読み取り画像信号が、初段のセンサＩＣ１０（図３の左端のセンサＩＣ１０）のシフトレジスタＳＲ₁の第１ビット（図６のホトトランジスタＰＴｒ₁に対応するビット）から順に出力され、最終段のセンサＩＣ１０（図３の右端のセンサＩＣ１０）のシフトレジスタＳＲ₁の最終ビット（図６のホトトランジスタＰＴｒ₉₆に対応するビット）からの読み取り画像信号が１ラインの最後になる。これらの読み取り画像信号は、２値化されて記録画像データとして、１２個の駆動ＩＣ１１のうちの初段の駆動ＩＣ１１（図３の左端の駆動ＩＣ１１）のシフトレジスタＳＲ₂の第１ビット（図８の論理積回路ＡＮＤ₁に対応するビット）にシリアルに入力され、最終段の駆動ＩＣ１１（図３の右端の駆動ＩＣ１１）のシフトレジスタＳＲ₂の最終ビット（図８の論理積回路ＡＮＤ₁₄₄に対応するビット）側に順次転送される。すなわち、読み取り画像信号の転送方向は図１０の矢印Ａ方向であり、記録画像データの転送方向は図１０の矢印Ｂ方向であって、両者は一致している。したがって、初段のセンサＩＣ１０の第１ビットからの読み取り画像信号は、最終段の駆動ＩＣ１１の最終ビットに記録画像データとして保持されることになる。
ところで、読み取り画像と記録画像との関係を説明する説明図である図１０のように、読み取り原稿Ｄの送り方向は矢印Ｃ方向であり、記録用紙Ｐの送り方向は矢印Ｄ方向であって、両者は一致している。また、読み取り原稿Ｄの読み取り面と記録用紙Ｐの記録面とは画像読み書きヘッド１を挟んで相対向している。したがって、読み取り原稿Ｄの読み取り面の左端部は初段のセンサＩＣ１０の第１ビットの位置に対応し、記録用紙Ｐの記録面の左端部は最終段の駆動ＩＣ１１の最終ビットの位置に対応することになる。この結果、図１０に示しているように、読み取り原稿Ｄの読み取り面の文字が、いわゆるミラー文字にならず正しく記録用紙Ｐの記録面に記録されることになる。
図１１ないし図１５は、本願発明に係る画像読み書きヘッド１の第２の実施形態を示している。図１ないし図１０に示した第１の実施形態に対してこの第２の実施形態の異なる点は、第１の実施形態では、第２の基板７の一方の主面の読み取り用集積回路１０と書き込み用集積回路１１とを別個にボンディングしていたのに対し、この第２の実施形態においては、読み取り用集積回路１０と書き込み用集積回路１１の双方の機能を１つのチップに一体化している点である。図１１において、この画像読み書きヘッド用集積回路１０の構成を除くその余の構成は、図２と同様であるので、同一または同等の部材には図２と同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。なお、この画像読み書きヘッド用集積回路１０は、受光素子列を含んでいるので、各集積回路１０は、図１２および図１３に表れているように、互いに密接させた状態で第２の基板７の一方の主面上に塔載されることになる。
図１４は、この第２の実施形態に用いられる画像読み書きヘッド用集積回路１０の回路ブロック図である。第１の実施形態における図６および図８と、この図１４を比較すれば明らかなように、この画像読み書きヘッド用集積回路１０は、図６の読み取り用集積回路１０の構成と、図８の書き込み用集積回路１１の構成を一体化したものである。ただし、この画像読み書きヘッド用集積回路１０においては、受光素子であるホトトランジタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆、の数と、バイポーラトランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₉₆の数を一致させて、１つの画像読み書きヘッド用集積回路１０が担当する受光素子の数と、発熱素子９の数とを一致させている。
すなわち、この画像読み書きヘッド用集積回路１０のチップ４１には、たとえば９６個のホトトランジスタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆、９６個の電界効果トランジスタＦＥＴ₁〜ＦＥＴ₉₆、受光用のトランジスタＳＲ₁、チップセレクト回路ＣＳ₁，ＣＳ₂ 、演算増幅器ＯＰ₁ 、電界効果トランジスタＦＥＴ_a，ＦＥＴ_b、キャパシタＣ₁、抵抗器Ｒ₁〜Ｒ₃、発熱用のシフトレジスタＳＲ ₂ 、ラッチ回路ＬＴ、たとえば９６個の論理積回路ＡＮＤ₁〜ＡＮＤ₉₆、９６個のバイポーラトランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₉₆およびパッドＳＩ，ＤＩ，ＣＬＫＩ，ＬＡＴＩ，ＳＴＲＩ，ＳＴＲＣ，ＶＤＤ，ＤＯ₁〜ＤＯ₉₆，ＧＮＤ，ＡＯ，ＳＴＲＯ，ＬＡＴＯ，ＣＬＫＯ，ＤＯ，ＳＯが形成されている。ホトトランジスタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆は、読み取り原稿Ｄからの反射光が入射されることにより、読み取り原稿Ｄの画像に応じた読み取り画像信号を出力する受光素子を構成している。バイポーラトランジタＴｒ₁〜Ｔｒ₉₆は、発熱素子９に通電するためのスイッチを構成している。電界効果トランジスタＦＥＴ₁〜ＦＥＴ₉₆、シフトレジスタＳＲ₁、チップセレクト回路ＣＳ₁、演算増幅器ＯＰ₁、電界効果トランジスタＦＥＴ_a，ＦＥＴ_b、キャパシタＣ₁、および抵抗器Ｒ₁〜Ｒ₃は、ホトトランジスタＰＴr₁〜ＰＴr₉₆からの出力を順次取り出す受光素子制御回路を構成している。シフトレジスタＳＲ₁、ラッチ回路ＬＴ、チップセレクト回路ＣＳ₂、論理積回路ＡＮＤ₁〜ＡＮＤ₉₆、およびバイポーラトランジスタＴｒ₁〜Ｔｒ₉₆は、記録画像に応じて複数の発熱素子９に選択的に通電する発熱素子制御回路を構成している。
図１４および図１５からわかるように、この画像読み書きヘッド用集積回路１０のチップ４１の表面には、長手方向に沿う一側縁部に、受光素子を構成するホトトランジスタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆が一列に形成されているとともに、長手方向に沿う側縁部に、全てのパッドＳＩ，ＤＩ，ＣＬＫＩ，ＬＡＴＩ，ＳＴＲＩ，ＳＴＲＣ，ＶＤＤ，ＤＯ₁〜ＤＯ₉₆，ＧＮＤ，ＡＯ，ＳＴＲＯ，ＬＡＴＯ，ＣＬＫＯ，ＤＯ，ＳＯが形成されている。したがって、パッドＳＩ，ＴＩ，ＣＬＫＩ，ＬＡＴＩ，ＳＴＲＩ，ＳＴＲＣ，ＶＤＤ，ＤＯ₁〜ＤＯ₉₆，ＧＮＤ，ＡＯ，ＳＴＲＯ，ＬＡＴＯ，ＣＬＫＯ，ＤＯ，ＳＯと第２の基板７上の配線パターンとをワイヤボンディングとにより接続したときに、全てのワイヤをホトトランジスタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆とは反対側に引き出すことができ、ワイヤによりホトトランジスタＰＴｒ₁〜ＰＴｒ₉₆への入射光が遮られるのを確実に防止することができる。
上記画像読み書きヘッド用集積回路１０中の読み取り制御回路および書き込み制御回路の作動は、既に図６および図８を参照して説明したのと同様であるので、ここでの説明は省略する。
図１６ないし図１８は、本願発明に係る画像読み書きヘッドの第３の実施形態を示しており、図１６はこの実施形態に係る画像読み書きヘッド１の概略斜視図、図１７は同画像読み書きヘッド１の長手方向と直交する方向に沿う断面図である。図２に代表的に示される第１の実施形態と異なる点は、光学レンズ１２として、各読み取り用集積回路１０と対応して配置される複数個の非球面凸レンズが用いられていること、反射カバー体１３に２つの屈曲部１３ａ，１３ｂを設け、この反射カバー体１３の内面に形成した第１の反射面１３ｃと第２の反射面１３ｄとによって、非球面凸レンズ１２を通過した反射光を２回反射させた後、読み取り用集積回路１０上の受光素子に略垂直に入射させていること、である。
この実施形態においても、第２の基板７の一方の主面上に、発熱素子９、読み取り用集積回路１０および書き込み用集積回路１１が塔載されている。これらの発熱素子９、読み取り用集積回路１０および書き込み用集積回路１１は、すでに図５、図６および図８を参照して説明したものと同様の構成および機能を備えるものを採用することができる。ただし、図１８を用いて後述するように、この実施形態においては、光学レンズとして非球面凸レンズ１２を採用し、読み取りラインＬの所定範囲の画像を縮小して各読み取り用集積回路１０の受光素子に集束させることができるので、読み取り用集積回路１０の長さを短縮して、各読み取り用集積回路１０を図１８に示されるように離散配置することができる。
図１７において、光学レンズ１２の構成および反射カバー体１３の構成以外の構成は、基本的に図２に代表的に示した第１の実施形態と同様であるので、対応する部材に図２と同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
図１８は、図１７のＸ−Ｘ線に沿って凸レンズ１２の周辺の断面を示した図であり、この図１８と図１７に示されるように、凸レンズ１２の周辺には、読み取り原稿Ｄ上で反射した反射光の光軸に沿って、ガラスカバー５、凸レンズ１２、第１の反射面１３ｃ、第２の反射面１３ｄ、読み取り用集積回路１０の受光素子１０ａが順に配列される。凸レンズ１２は、入射面１２ａが非球面凸状をしているとともに、出射面１２ｂが平坦な光学結像体であり、入射面１２ａが上記カバーガラス５に対向するように配置されるとともに、出射面１２ｂが上記第１の反射面１３ｃに対して略４５°の傾斜角をもって配置される。入射面１２ａから出射面１２ｂへと反射光が通過する際、この反射光は、入射時の光量を維持しつつ凸レンズ１２自体の屈折率や曲率半径によって集束されるとともに、その後、第１および第２の反射面１３ｃ，１３ｄで反射しつつ受光素子に導かれる。すなわち、画像読み書きヘッド１の長手方向に沿って複数配置された各凸レンズ１２は、読み取り原稿Ｄ上に所定範囲連続する画像の反射光を受光素子１０ａに導くとともに、この受光素子列に対して上記画像の倒立写像を結像させる。したがって、各読み取り用集積回路１０からの読み取り画像信号のデータ転送方向をそれぞれ逆転させる必要が必要となる。
また、このような凸レンズ１２では、受光素子１０ａに画像が結像するように焦点深度が調整されている。すなわち、各凸レンズ１２から受光素子１０ａまでの光路長さは、上記焦点深度に応じて画像の結像が受光素子１０ａの表面に収まるような多少の偏差を許容する寸法範囲内で形成することができる。さらに、各凸レンズ１２は、所定の結像倍率をもって画像を受光素子例に結像することができる。このようにすることにより、１つの読み取り用集積回路１０に形成するべき所定個数の受光素子列の長さを短縮して、読み取り用集積回路１０を小型化することができる。
本実施形態においてはまた、光学レンズとして、セルフォックレンズに比較して焦点深度が深い非球面凸レンズ１２が用いられているので、読み取り原稿Ｄから受光素子にかけての光路長さの設定にそれほど厳密さを要せず、ヘッド全体の製造コストの低減を図ることができるとともに、画像読み取り面からの読み取り原稿の多少の浮き上がりに対応して、これを適切に読み取ることができるという利点を享受することができる。また、本実施形態においては、凸レンズ１２を通過した反射光を２回反射させて受光素子１０ａに略垂直に入射させているので、受光素子による画像読み取り効率をより高めることができる。
なお、この実施形態においては、第２の基板７の一方の主面に読み取り用集積回路１０と書き込み用集積回路１１とを各別に設けているが、もちろん、図１４および図１５を参照して説明したような、読み書きのための制御回路が一体化された集積回路を用いてもよい。
図１９ないし図２２は、本願発明に係る画像読み書きヘッドの第４、第５および第６の実施形態を示す要部断面図である。これらの図においても、既に説明した実施形態との相違点のみ以下に説明し、共通する事項については、すでに説明した各図におけると同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図１９に示す第４の実施形態は、図１７に代表的に示される第３の実施形態を変形したものであって、第３の実施形態において光学レンズとして用いた非球面凸レンズに代えて、セルフォックレンズアレイ１２を用い、また、読み書きのための制御回路が一体化された集積回路１０が第２の基板７の一方の主面に塔載されている。この場合においても、セルフォックレンズアレイ１２を通過した反射光が、反射カバー体１３の内面に形成された第１反射面１３ｃおよび第２反射面１３ｄで２回反射させられた後、集積回路１０上の受光素子に略直角に入射させられている。したがって、受光素子による画像読み取り効率が高められる。
図２０および図２１に示す第５の実施形態もまた、図１７に代表的に示される第３の実施形態を変形したものであって、光学レンズを通過後の反射光を２回反射させるための手段として、鏡面による反射面に代えて、プリズム１４によって第１および第２の反射面１４ａ，１４ｂを実現したものである。プリズム１４は、たとえば、透明樹脂による成形品を、用いることができる。このようなプリズム１４を用いることにより、反射面１４ａ，１４ｂを全反射面とすることができることから、反射効率が高められるほか、レンズ１２から受光素子までの物理的な距離を延長して、第２の基板７における受光素子を備えた集積回路１０の配置位置に自由度を持たせることができるという利点を享受することができる。なお、このプリズム１４は、図２１に示すように反射カバー体１３に嵌め込み保持させることにより、組立ての容易化を図ることができる。
図２２に示す第６の実施形態は、図２に代表的に示される第１の実施形態を変形したものであって、レンズ１２を通過した反射光を反射カバー体１３の内面に形成した鏡面による反射面に代え、いわゆる三角プリズム１４により、全反射による反射面を形成したものである。この場合も、反射効率の向上を図ることができるとともに、レンズ１２から受光素子までの物理的な距離を延長して、第２の基板７における受光素子を備えた集積回路１０の配置位置に自由度を持たせることができるという利点を享受することができる。なお、この場合にも、プリズム１４は、図２２に示すように反射カバー体１３に嵌め込み保持させることにより、組立ての容易化を図ることができる。

Claims (13)

1. ケーシングの一面に設定された画像読み取り面上の読み取り原稿からの反射光を光学レンズを介して受光することにより上記読み取り原稿上の画像を読み取る複数の受光素子を備えた読み取り用集積回路と、ケーシングにおける上記画像読み取り面と異なる面に配置され、発熱することにより記録用紙上に画像を形成させる複数の発熱素子と、これら発熱素子を駆動制御する書き込み用集積回路とを備えた画像読み書きヘッドであって、
   上記読み取り用集積回路、上記発熱素子および上記書込み用集積回路は、上記ケーシングに保持させた基板の主面に設けられているとともに、上記光学レンズを通過した上記反射光を上記受光素子に入射させるための反射手段が、上記ケーシングに対して上記基板の主面よりも外方に設けられていることを特徴とする、画像読み書きヘッド。
2. 上記読み取り用集積回路を動作させるためのクロック信号と上記書き込み用集積回路を動作させるためのクロック信号とを同一のクロック信号で共用した、請求項１に記載の画像読み書きヘッド。
3. 上記読み取り用集積回路における読み取り画像信号の転送方向と、上記書き込み用集積回路における記録画像データの転送方向を一致させることにより、上記読み取り画像信号を２値化して上記記録画像データとするコピー時に、上記記録用紙上に画像を正しく形成できるようにした、請求項１に記載の画像読み書きヘッド。
4. 上記読み取り用集積回路と上記書き込み用集積回路とは、１つのチップに一体化されている、請求項１に記載の画像読み書きヘッド。
5. 上記ケーシングにおける上記基板の発熱素子の背後に位置する部位には、上記ケーシングよりも熱伝導率の大きな材料からなる吸熱部材が設けられている、請求項１に記載の画像読み書きヘッド。
6. 上記光学レンズは、セルフォックレンズアレイである、請求項１に記載の画像読み書きヘッド。
7. 上記光学レンズは、複数の非球面凸レンズから構成されている、請求項１に記載の画像読み書きヘッド。
8. 上記反射手段は、上記光学レンズを通過した上記反射光を１回反射させて上記受光素子に傾斜状に入射させる、請求項１に記載の画像読み書きヘッド。
9. 上記反射手段は、上記光学レンズを通過した上記反射光を複数回反射させて上記受光素子に垂直または略垂直に入射させる、請求項１に記載の画像読み書きヘッド。
10. 上記反射手段は、１または複数の鏡面によって形成されている、請求項８に記載の画像読み書きヘッド。
11. 上記鏡面は、上記ケーシングとは別体のカバー部材の内面に形成されており、かつ、このカバー部材は、上記基板上に塔載された読み取り用集積回路および書き込み用集積回路を覆っている、請求項１０に記載の画像読み書きヘッド。
12. 上記反射手段は、プリズムによって形成されている、請求項８に記載の画像読み書きヘッド。
13. 上記プリズムは、透明樹脂成形品であり、上記ケーシングまたは上記基板上に塔載された読み取り用集積回路および書き込み用集積回路を覆うカバー部材に嵌合保持されている、請求項１２に記載の画像読み書きヘッド。

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