JPH01120077A - 密着型読み取りセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は密着型読み取りセンサに関し、特にファクシミ
リ用密着型読み取りセンサに関する。

〔従来ｐ技術〕

情報化社会の今日、情報通信機器としてのファクシミリ
の重要性は増々高くなっている。ファクシミリに対する
要求として高速化、高密度化、小型化などがある。中で
も個人用ファクシミリの重要性から、小型化のための技
術が望まれている。

ファクシミリにおける信号読み取り部の読み取り方式と
しては、太きく　ＣＣＤ型、ＳＬＡ密着型、完全密着型
の３方式に分けられる。それぞれの方式は読み取り部の
容積と光学読み取りのための光路長に大きな差がある。

すなわちそれぞれのタイプの容積と光路長はＣＣＤ型で
１．５２．２７６ｍｍ５ＬＡ形密着方式では０．２０１
．１７ｍｍであり、完全密着型では０．０７　ｆ、０１
ＩＩＩ１１となり、他の２方式に比較すると完全密着型
によって最も小型化することができる。従って完全密着
型読み取りセンサの早期開発が望まれている。密着型読
み取りセンサとしては電子通信学会論文誌’８６／１１
Ｖｏ１．Ｊ６９−ＣＮｏ、１１等の報告がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

完全密着型読み取りセンサの構成図を第２図に示す。光
源としては発散光であるＬＥＤ又は半導体レーザ等が用
いられている。光源２１から出た光は、センサに密着し
て移動する文字や図形の記載された原稿２２に当たり、
文字、図形の有無により変化する反射光によって、光が
返ってくる場合には光電変換層２３に光起電力が発生し
、上下に接触している下部電極２４と上部透明電極２５
から電気信号として取り出す。しかし第２図に示す構造
の読み取りセンサでは、光源からの光が直接光電変換層
に入るため、センサ出力が不安定になり、温度上昇時に
センサ出力が第３図に示すように変化するという問題点
が生じてきた。

さらに、光電変換素子を用いた完全密着型イメージセン
サでは、特開昭６１−２４５７６１に示すように、光源
からの光の光電変換素子への直接入射を防止するために
遮光層が必要である。遮光層用材料としては可視〜赤外
領域まで遮光性を有するＣｒ、　Ｗ。

Ｎｉなどの金属が用いられている。上記光電変換素子と
遮光層の間の絶縁性をとった方が好ましく、このために
両者の間に透光性絶縁層を設けている。

両者の絶縁をとった方が好ましい理由としては、金属か
ら遮光層上に直接光電変換素子を形成すると、金属元素
が光電変換素子中に拡散して感度を損ねることがわかっ
ているためである（特開昭６ｌ−１６１８６７）。しか
し透光性絶縁層を一層追加することで工程が複雑になっ
てしまうという欠点があった。

一方遮光層として絶縁性材料を用いる提案は特開昭６１
−１０１１６４になされているが、絶縁性遮光材料を膜
厚１μｍ以下の薄膜で実現する具体的材料の記載が無く
このような素子の作製が困難であった。

本発明の目的は読み取りセンサの膜構成を変更すること
により、上記のようなセンサ出力の不安定性を改善する
とともに、上記従来の光電変換素子を用いた完全密着型
イメージセンサの問題点を解消することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は光の入射側の光電変換層と透明絶縁性基板の
間に、特定の光学的性質を有する絶縁性遮光層を設ける
ことによって達成される。

すなわち、本願発明の密着型読み取りセンサは、透明の
絶縁性基板上に、下部電極と光電変換層と透明導電層と
耐摩耗保護層を有し、文字や図形などの情報を光学的に
読み取り電気信号に変換する密着型読み取りセンサにお
いて、光の入射側の光電変換層と透明絶縁性基板の間に
、光学定数ｎが０．８以上１．５以下で、消衰係数ｋが
０．３以上、１゜０以下である絶縁性遮光層を設けたこ
とを特徴とする。

なお、前記絶縁性遮光層が所期の遮光性を有するには消
衰係数ｋが０ではなく　、１１００ｎ程度以上の膜厚で
０．３以上必要であり、これ以下であると遮光性が不足
してしまう。一方消衰係数ｋが１．０以上となる材料は
金属的な性質を示してくるため、電気絶縁性を示さなく
なる。またｎとｋは光学的に完全に独立ではなく、０．
３以上１．０以下のｋにおいて、電気絶縁性を示す材料
では、ｎは０．８以上１．５以下と決まってくる。

前記絶縁性遮光層としては、用いる光源の種類、したが
って用いる光電変換層の材料に依存するが、アモルファ
スシリコン（以下ａ−５ｉ　と略す。）を用いた読み取
りセンサでは光源はａ−３ｉの吸収端である波長５７０
ｎｍ以下のＬＥＤを用いており、絶縁性遮光層としては
、膜厚３００ｎｍ以上のＳｉＯ、膜厚２００ｎｎ以上の
Ｇｅ０１吸収端を光源より長波長側に持つ色ガラス、遮
光性多層膜、遮光性偏光膜などが使用可能である。

さらに、絶縁性遮光材料としてはＳｉ＋。ＸＯ＋−ｘ（
０，１＜　ｘ　＜０．９）が有望であり、薄膜が薄い場
合には透過率が増すことから、薄膜は２００ｎｍ以上は
必要と考えられる。また長波長の光になるほど透過性が
良くなるので、遮光性のある波長領域としては６００ｎ
ｍより短波長側である。Ｘの値は０．１〜０．９の間を
とるがＸの値が少なくなる程、遮光に必要な膜厚が厚く
なると考えられる。

同様にＧｅｍ０＋−ｘ（０，１＜　ｘ　＜０．９）も有
望である。

Ｇｅｌ−Ｘ０Ｉ−Ｘ（０，１＜　Ｘ　＜０．９）ではＳ
Ｌ＋ｘ（Ｌ−ｘに比較すると光の吸収係数が高いことか
ら、遮光に必要な膜厚は１１００ｎ以上であればよい。

遮光性のある波長領域は同様に６００ｎｍ以下の短波長
側である。

、又絶縁性遮光層として互いに９０°異なる偏光軸を有
する偏光膜を２層以上重ねても良い。−層偏光膜を通過
することで一方向の偏光成分だけが透過し、さらにその
偏光膜と直行する方向の偏光軸を有する偏光層を通過す
ることにより全ての光が遮光されることになる。

又屈折率１．５以下の低屈折率材料の誘電体と屈折率が
２．０以上の高屈折率材料を３層以上積層した多層膜が
絶縁性遮光層として用いることができる。遮光できる波
長としては、膜構成条件を変えることにより全ての波長
を遮光できる。しかし絶縁性を保つためには多層膜の最
外層は絶縁体でなければならない。低屈折率材料として
はＭｇＦｚ、ＳｉＯ□など、高屈折率材料としてはＺｒ
Ｏ□、　ｓｉ、　Ｇｅ金属材料などが利用できる。

〔作　用］ 第１図に本発明の膜構成を示す。光源１１から出た光は
透明基板１２を通過し、絶縁性遮光Ｎ１３に至る。第４
図は読み取りセンサの素子部分を紙の移動方向から見た
断面図である。光電変換部に直接入射しようとする光は
絶縁性遮光層４１に至り、吸収または反射されることに
よって光電変換層４２に入ることを妨げられる、絶縁性
遮光膜４１は光電変換ＪＷ４２と同じ画素形状にバター
ニングしてあり、光電変換層に直接入射する光を遮断す
る。各々の画素の間を通りぬけた光は原稿４３の文字、
図形などの情報のコントラスト差を反映して反射し、光
電変換層へ入射し、電気信号へ変換される。このような
遮光膜を用い、光電変換層−・直接入射する光を完全に
遮光することによって第５図に示すようにセンサ出力の
温度変化を１０％以下に押さえることが可能になった。

〔実施例］ 実施例１ 以下、本発明の一実施例を説明する。第１図において、
絶縁性遮光層１３を設ける。光電変換層１４としては高
出力のａ−５ｉ半導体を用いる場合が多い。ａ−５ｉ半
導体の吸収端は通常波長５５０ｎｍ〜５７０ｎ１程度で
あるため光源としては、ごれと同様の波長を有する発散
光として波長５５０ｎｍ〜５７０ｎｍのＬ些りが用いら
れる。導電率１０す１Ω″ｌ　ｃ　ｍ　−１以上の電気
絶縁性を有し、９５％以上の遮光性を有する材料として
、５ｉｎ（−酸化珪素）を用いる。ＳｉＯの波長５７０
ｎｍでの光学定数ｎと消衰係数にはｎ　＝０．８４５で
、ｋ　＝０．３９９である。第６図には透明ガラス基板
（例えばｎ　＝１．５１０　、　ｋ　＝　Ｏ）にＳｉＯ
を種ｈ　Ｏ）膜厚に成膜した試料の反射率、吸収率、そ
して透過率を示す。膜厚の増加とともに吸収率が増大し
、透過率が減少し、膜厚３５０ｎｍ以上になると透過率
が５％以下となり、十分な遮光性を有するように。

なる。このような遮光性を有するためには、ＳｉＯの光
学定数は０．８　＜　ｎ　＜　１．２．０．３　＜　ｋ
　＜　１．０の間に入る必要がある。成膜時に酸素の混
入があれば薄膜の組成はＳｉ：Ｏ＝１：１からＳｉ：０
＝１：２すなわち、ＳｉＯ□側に近づく。このようにな
ると消衰係数ｋがｋ　＜　０．３となり、吸収率が低下
し、透過率が増加してしまうことにより原稿の情報とは
関係ない電流が流れるためノイズレベルが上がる。Ｓｉ
Ｏは抵抗加熱蒸着、電子ビーム加熱蒸着、スパッタリン
グ等の方法で成膜可能である。成膜後は画素形状にバタ
ーニングする。ウェットエツチングする場合には弗硝酸
（硝酸：弗酸＝９５：５）にてエツチング可能である。

実施例２ 第１図に示す絶縁性遮光層としてＧｅＯ（酸化ゲルマニ
ウム）をｌｏｏｎｍ以上スパッタリング又は電子ビーム
加熱で蒸着する。２００ｎｍ蒸着することにより波長５
７０ｎｍの光を１０％しか透過せず、光源からの直接入
射をほぼ遮光できる。

実施例３ 第７図は種々の色ガラスフィルタの各波長での透過率を
示す。それぞれが異なった吸収端を持ち、それより単波
長の光はとおさないので、したがって用いる光源の波長
に応じてそれより長波長に吸収端も持つ色ガラスを選択
し、光電変換層の光入射側に色ガラスを設ける。この膜
構成により光電変換層への光入射をカットできる。

実施例４ 第８図は光学多層膜による絶縁性遮光膜の例を示ず。光
電変換層８１の光入射側に高屈折率材料と低屈折率材料
を交互に積層する。高屈折率材料として硫化亜鉛（Ｚｎ
Ｓ）８４　、低屈折率材料としてフッ化マグネシウム（
ＭｇＦ　２）　８５を用い、それぞれ５層ずつ積層する
。各層の膜厚は、用いる光源によって決まり、波長５８
０ｎｍの場合にはその１７４波長である１４５ｎｍにす
る。多層膜により入射光の透過率をゼロにでき、絶縁性
遮光膜となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば密着型読み取りセンサにおいて光源から
画素へ直接入射する光を遮光することにより出力のノイ
ズレベルを低減し、温度上昇時の出力変動を低減できる
ため、センサのＳ／Ｎ比を改善し、気温の変化や、連続
読み取り時の照射による温度上昇に起因する出力変動低
減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は読み取りセンサの縦断面口、第３図はセン
サ出力の温度特性図、第４図は読み取りセンサの横断面
図、第５図はセンサ出力の温度変化、第６図はＳｉＯ膜
の遮光特性、第７図は色ガラスの分光透過特性図、第８
図は光学的多層膜による絶縁性遮光膜を用いた読み取り
センサの縦断面図。 １１・・・光源、１２・・・透明基板、１３・・・絶縁
性遮光層、１４・・・光電変換層、１５゛・・・下部電
極、１６・・・上部電極、２１・・・光源、２２・・・
原稿、２３・・・光電変換層、２４・・・下部電極、２
５・・・上部透明電極、４１・・・絶縁性遮光膜、４２
・・・光電変換層、４３・・・原稿、８１・・・光電変
換層、８２・・・透明基板、８３・・・多層膜フィルタ
、８４・・・硫化亜鉛、８５・・・フッ化マグネシウム
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明の絶縁性基板上に、下部電極と光電変換層と透
   明導電層と耐摩耗保護層を有し、文字や図形などの情報
   を光学的に読み取り電気信号に変換する密着型読み取り
   センサにおいて、光の入射側の光電変換層と透明絶縁性
   基板の間に、光学定数ｎが０．８以上１．５以下で、消
   衰係数ｋが０．３以上、１．０以下である絶縁性遮光層
   を設けたことを特徴とする密着型読み取りセンサ。 ２、絶縁性遮光層がＳｉ＿１＿＋＿ｘＯ＿１＿−＿ｘ（
   ０．１＜ｘ＜０．９）を２００ｎｍ以上有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の密着型読み取り
   センサ。 ３、絶縁性遮光層がＧｅ＿１＿＋＿ｘＯ＿１＿−＿ｘ（
   ０．１＜ｘ＜０．９）を１００ｎｍ以上有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の密着型読み取り
   センサ。 ４、絶縁性遮光層が、使用する該光電変換層の光学的吸
   収端よりも長波長側に吸収端を有するガラスフィルタで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の密
   着型読み取りセンサ。 ５、該絶縁性遮光層が、読み取りセンサの個々の画素の
   部分だけを遮光するように構成されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の密着型読み取りセンサ。 ６、該絶縁性遮光層が、互いに９０゜に異なる偏光軸を
   有する偏光子を２つ以上用いることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の密着型読み取りセンサ。 ７、該絶縁性遮光層が、屈折率１．５以下の誘電体膜を
   両面から金属などの屈折率が２．０以上の高屈折率材料
   膜でサンドイッチした多層膜からなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の密着型読み取りセンサ。