JPH0210965A - イメージセンサと入出力装置 - 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） 本発明はファクシミリやイメージスキャナなどの入力部
に使われるイメージセンサと、そのイメージセンサを入
力部に使った入出力装置に関する。

（従来技術） ファクシミリやイメージスキャナなどの入力部には現在
ＣＯＤ、アモルファスシリコンやＣｄＳなどの光導電材
料を用いた密着型イメージセンサが用いられている。

一例として、第１０図に密着型イメージセンサの構造を
示す。センサ部は、ガラス基板１００１上にアモルファ
スシリコンやＣｄＳなどの光導電体からなるセンサアレ
イ１００２が設けられ、これらのセンサアレイを走査す
るための走査用ＩＣ１００３が個々のセンサに接続され
ている。ＬＥＤアレイからなる光源１００４は原稿１０
０６を照明し、原稿１００６の像は、ロッドレンズアレ
イ１００５によってセンサアレイ１００２上に結像され
ている。１００４のＬＥＤアレイは複数個のＬＥＤを並
べて蒲鉾状のレンズでその光を集光させるようにしたも
ので、例えば、Ａ４版の密着型イメージセンサでは１０
０個程度のＬＥＤが使われている。

また、ＣＯＤの場合も蛍光灯からなる光源と、各画素ご
との充電変換部および走査系からなる。

（発明が解決しようとする課題） これらのイメージセンサでは光源に複数のＬＥＤや蛍光
灯を用いるためＬＥＤの強度ばらつきや、蛍光灯の光強
度むらによる光源のばらつきがあり、明信号が変動する
という問題があった。また、センサアレイ等は各画素ご
とに分離されているため、素子ごとの暗電流のばらつき
はそのまま暗信号ばらつきとなるという問題点があった
。これに明信号、暗信号にかかわらず走査用ＩＣ１００
３のスイッチングノイズが入る。

また、他の欠点としてイメージセンサ自体の構造の複雑
さがあげられる。第１０図に示したように密着型イメー
ジセンサにおいては数多くの走査用ＩＣとそれをセンサ
アレイにつなぐボンディングが必要であり、光学系もロ
ッドレンズアレイというファイバー状のレンズを多数使
った特殊なものが必要で、光源もさきに説明したように
かなり複雑なものとなっている。ＣＯＤは充電変換部、
電荷転送部、信号読み取り部からなるＩＣであり、部品
自体は１個であるので複雑ではないが、製造プロセスの
数は多く、その動作原理から製造歩留まりが低いため他
のＩＣに比べ高価なものになっている。

次に、これら従来のイメージセンサは先に述べたように
１つ１つの画素が独立しているデバイスであり、画素密
度は一定であると言う欠点がある。

つまり、画素密度の違った応用には別のイメージセンサ
を用意しなくてはならないわけである。

最後に、人出力、装置の観点からみた場合、従来技術で
は装置の小型化に限界があった。出力部にはレーザやＬ
ＥＤヘッド、液晶ヘッドを用いた電子写真方式の物、イ
ンクジェット方式の物、サーマルヘッドを用いた感熱や
熱転写の物などがあるが、人力部と出力部はそれぞれ独
立しており、密着型イメージセンサを用いたとしても装
置の小型化には限界があるわけである。

本発明の目的は上記従来技術の欠点を除去せしめ、構造
が簡単で信号ばらつきがなく、しかもいろいろな解像度
に適用可能なイメージセンサと、このイメージセンサを
用いた、入出力部を一体化し、小型化した入出力装置を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、原稿の副走査方向よりわずかに長い基板の上
に形成された原稿の副走査方向と同じ長さの薄膜光電素
子をもち、原稿の副走査方向に平行に設置された充電変
換部と、レーザ光走査系とからなり、レーザ光を原稿に
対し充電変換部に平行に１次元的に走査し、その反射光
を該充電変換部で読みとることを特徴とするイメージセ
ンサを提供する。

また、このイメージセンサと、レーザ光が走査される位
置に対応した部分にスリットを設けた原稿ガイドと、こ
のスリットの直後に感光ドラムを設けたことを特徴とす
る入出力装置を提供する。

さらに、前記イメージセンサと、レーザ光が走査される
位置に対応した部分にスリットを設けた原稿ガイドと、
このスリットの直後に、レーザ光を吸収した発熱体でイ
ンクに泡を発生させその泡でインクを飛ばすことを特徴
としたインクジェット装置を付加したことを特徴とする
入出力装置を提供する。

前記２つの入出力装置において、レーザ光を２本に分け
る手段と、２本に分けたうちの一方のレーザ光を走査し
て前記イメージセンサのレーザ光走査系とし、もう一方
のレーザ光を光変調器を介した後これを走査して前記感
光体ドラムまたは前記インクジェット装置に人力するこ
とができる。

（作用） 従来のイメージセンサでは、光源は常に原稿全面を照射
し、センサ側で走査して読み取るのに対し、本発明では
、センサ側は単一の素子からなり、光を走査して情報を
読み取っている。

つまり、光源は１本のレーザ光であり、単一光源である
ため従来型のイメージセンサのような光源のばらつきに
よる明信号ばらつきはない。また、センサ素子が単一で
あるため暗電流のばらつきも有り得ない。さらに、走査
は光で行なうため電気的な走査回路によるスイッチング
ノイズもでない。しかも充電変換部は従来のイメージセ
ンサに比べはるかに簡単な構造をしている。解像度はレ
ーザ光の分解能に依存しており、充電変換部は解像度が
変わっても同一の物を使用できる。

また、本発明の入出力装置は従来の出力装置と本発明の
イメージセンサを組み合わせ、装置全体の大きさを増す
ことなく、入出力機能をもたせるものである。請求項２
記載の入出力装置の場合、いわゆるレーザビームプリン
タと本発明のイメージセンサの充電変換部を組み合わせ
た形となっている。したがって、従来のレーザビームプ
リンタにわずかな部品を加えるだけで従来は出力装置の
みであった物をその大きさをほとんど変えることなく入
出力装置にすることが可能である。

同様に、請求項３記載の入出力装置では、従来のインク
ジェット装置のレーザ走査パスの途中に本発明のイメー
ジセンサの充電変換部を挿入しただけの構成である。し
たがって、従来のインクジェット装置の大きさをほとん
ど変えることなく入出力装置にすることが可能である。

さらに、請求項４記載の発明では、請求項３または４の
入出力装置において、基本構成要素であるレーザ光を２
本に分け、それぞれ別々にイメージセンサと出力部を走
査する構成となっている。この様な構成にすることによ
り、入力と出力を同時に行なうことができる。従って、
原稿を複写することも可能である。

（実施例） 第１図に本発明のイメージセンサの第１の実施例を示ず
充電変換部付近の断面図を示す。ガラスなどの透明基板
１０１上にセンサ素子１０２が設けられ、原稿１０３に
レーザ光１０４を原稿の幅方向に走査し、原稿１０３で
反射されたレーザ光１０４の反射光１０５をセンサ素子
１０２で読み取る。原稿１０３の左上に示す矢印は原稿
の送り方向を示している。基板１０１及びセンサ素子１
０２は紙面に垂直な方向に、原稿１０３の幅よりやや長
い程度の長さを持っている。また、センサ素子１０２は
図では２列になっているが実際にはこれを並列に接続し
て使うため１個の素子であり、１列でもかまわない。

第２図（ａＸｂ）は本発明のイメージセンサの充電変換
部の２つの実施例の斜視図を示している。図において２
０１はガラス基板、２０２はインジウム酸化スズや酸化
スズなどの透明電極、２０３は光導電膜、２０４はクロ
ムなどの上部電極、２０５は２０２と２０４の電極の接
触を防ぎ、２０３の光導電膜の保護をするための絶縁膜
、２０６は基板、２０７は該基板に開けられたスリット
、２０８は光導電膜、２０９は２０２と同様な透明電極
、２１０は２０５と同様な絶縁膜、２１１は２０４と同
様な下部電極である。第２図（ａ）は透明基板を用い、
信号光（原稿からのレーザの反射光）を基板を通してセ
ンサ素子に入力する場合の例で、第２図（ｂ）は不透明
基板を用い、スリットを通してレーザ光で原稿を照明し
センサの上部から信号光を入力する場合の例である。光
導電膜は例えば、グロー放電法でシランガスを分解して
生成したノンドープのアモルファスシリコン膜や、上下
にドーピング層をもうけたＰＩＮ型のアモルファスシリ
コン膜等のアモルファスシリコン系の物、蒸着やスパッ
タ等で形成したＣｄＳやＣｄＳｅあるいはセレン化砒素
の物等がある。どの光導電膜を選択するかは光導電膜の
分光感度とレーザ光の発振波長による。

レーザ光の走査系は万邦、相田［レーザプリンタの技術
動向」レーザ研究１２（１９８４）第４７８〜４９８頁
に詳しい。また、第２図に示すようにセンサ素子が２列
になっているのは純粋に感度をかせぐためだけであり、
１列でも問題はない。さらに、第１図ではレーザ光に対
しセンサ基板は垂直に入っているが、センサ素子を１列
にした場合などでは基板を傾けても問題はない。いずれ
にしても第２図に示すような簡単なセンサ素子で原稿の
明暗を読みとることができる。

（実施例２） 第４図に従来技術のレーザビームプリンタの構成図を示
す。図において、４０１はレーザ、４０２．４０５はレ
ンズ系、４０３は４０４のポリゴンミラーを回転させる
ためのモータ、４０６は感光ドラムである。４０１のレ
ーザから出たレーザ光は４０２のレンズ系で４０４のポ
リゴンミラーに集光され、ポリゴンミラーの回転によっ
て４０６の感光ドラム上を図に示すように１次元に走査
され、感光ドラムに情報を書き込む。

次に、第５図は本発明の入出力装置の１実施例を示して
いる。本発明の入出力装置は第４図に示す従来のレーザ
ビームプリンタの感光ドラム４０６とレーザ走査系との
間に原稿ガイド５０７と前述の充電変換部５０６を挿入
した構成である。これの動作を説明したのが第６図（ａ
Ｘｂ）である。図において、６０１は基板、６０２はセ
ンサ素子で、６０１．６０２が５０６の充電変換部に相
当する。６０３は原稿、６０４はレーザ光、６０５は反
射光である。５０７の原稿ガイドは図に示すようにレー
ザ光の通る部分にスリットが切っであるか、２枚の板か
らなっている。入力装置として用いる場合には第６図（
ａ）に示すように、５０７の原稿ガイド上を６０３の原
稿が走り、それを６０４のレーザ光で走査し、６０５の
反射光を６０２のセンサ素子で受けて信号として読みと
る。出力装置として使う場合には６０３の原稿がないた
め６０４のレーザ光は６０１のセンサ基板を透過し、５
０７の原稿ガイドのスリットを通って５０８の感光ドラ
ムに達し、従来のレーザビームプリンタと同様の動作を
行なわせることができる。

このように従来のレーザビームプリンタにわずかな部品
を加えるだけで従来は出力装置のみであった物をその大
きさをほとんど変えることなく入出力装置にすることが
可能である。厳密に言えば５０６の充電変換部と５０７
の原稿ガイドのほかに原稿送り機構と信号処理回路が必
要であるが、それらはあまり装置を大きくしない。いず
れにしても従来の入出力装置のようにＣＯＤや密着型イ
メージセンサとレーザビームプリンタを組み合わせた物
よりはかなり小さくできる。

第３図にレーザ走査系の他の例を示す。図において３０
１は充電変換部、３０２は原稿、３０３はレーザ、３０
４はレンズ系、３０５はポリゴンミラー、３０６はミラ
ーである。３０３のレーザからでたレーザ光は３０４の
レンズ系で集光され３０５のポリゴンミラーに当たり、
図に示すような角度に振られ、３０６のミラーに当たっ
て反射し、原稿に入射する。この例は、図に示すように
ミラーで光路を折り返すことによってイメージセンサの
小型化をはかったもので、原稿からミラーまでの高さは
Ａ４版で数ｃｍ程度である。この場合３０２の原稿に入
射するレーザ光の角度がミラーの曲率等によって変化す
るが、本発明のイメージセンサでは充電変換部が単一の
素子でありしかも原稿から反射してきた光をほとんどと
らえることができるため入射角度依存性はない。

（実施例３） 第７図（ａＸｂ）は、インクジェット装置の原理を示す
図である。図において、７０１は印刷用紙、７０２は、
上部板、７０３はスリット、７０４はインク、７０５は
発熱板、７０６は基板、７０７はレーザ光、７０８は泡
、７０９はインク滴である。このインクジェット装置は
第７図（ａ）に示すように、７０５の発熱板を設けた７
０６の基板と７０３のスリットを設けた７０２の上部板
で７０４のインクをはさんだ構造をしている。これに第
７図（ｂ）に示すように７０７のレーザ光を照射すると
これを７０５の発熱板が吸収し、レーザ光のエネルギー
を熱に変え７０４のインクに７０８の泡を発生させる。

この泡の力で図のように７０９のインク滴をとばし、７
０１の印刷用紙の上にインクを付着させる。

次に、第８図（ａＸｂ）は本発明の入出力装置の１実施
例を示している。図において、８０１は上記インクジェ
ット装置、８０２はレーザ光の通る部分が開いている原
稿ガイド、８０３は原稿、８０４は基板、８０５はセン
サ素子、８０６はレーザ光、８０７は原稿からの反射光
、８０８はインク滴、８０９は印刷用紙である。レーザ
光走査系は特許請求の範囲第２項に示した物と同様なの
でここでは説明を省略する。図から明らかなように本発
明の入出力装置は従来のインクジェット装置のレーザ走
査バスの途中に本発明のイメージセンサの充電変換部を
挿入しただけの構成になっている。入力装置として使用
する場合には第８図（ａ）に示すように８０３の原稿を
８０２の原稿ガイドに沿って送り、８０６のレーザ光で
原稿を走査し、８０７の反射光を８０５のセンサ素子で
読みとる。出力装置として使用する場合は第８図（ｂ）
に示すように８０６のレーザ光は８０５の基板と８０２
の原稿ガイドを通過し、８０１のインクジェット装置に
到達し、従来と同じように８０８のインク滴を８０９の
印刷用紙に飛ばす働きをする。このように従来のインク
ジェット装置からなる出力装置にわずかな部品を付加す
るだけで、装置を大きくすることなく入出力装置にする
ことが可能である。

（実施例４） 請求項４記載の発明では、レーザ光を２本に分け、各々
イメージセンサを出力部を走査している。

第９図にレーザ光を２本に分ける方法の１例を示す。図
において、９０１はレーザ、９０２はビームスプリッタ
、９０３はミラー、９０４は光変調器、９０５はレンズ
計、９０６はモータ、９０７はポリゴンミラーである。

９０１のレーザから出たレーザ光は９０２のビームスプ
リッタで２本に分けられる。分けられたレーザ光のうち
１本は９０４の光変調器で変調され、９０５のレンズ系
を通して９０７のポリゴンミラーに当たり、感光ドラム
やインクジェット装置上を走査する。もう−本は９０３
のミラーで反射されて９０５のレンズ系を通し９０６の
ポリゴンミラーに当たり、読み取り原稿上を走査する。

イメージセンサの方は一定の光を当てればよいため光変
調器は入っていない。

９０３のミラーの位置を適当にとっておけば感光ドラム
やインクジェット装置の走査とイメージセンサの走査を
別々に同時に行なうことができる。イメージセンサの方
は感光ドラムやインクジェット装置に必要なほどのレー
ザ光の強度は必要ないため、２本のレーザ光の強度は出
力装置に使う方を支配的にでき、はとんど出力装置とし
ての性能は落とすことはない。９０４の光変調器に、イ
メージセンサの出力信号を直接入力すれば原稿のコピー
を行うことができる。当然側々に使用することも可能で
ある。

（発明の効果） 本発明のイメージセンサを実施して、従来のイメージセ
ンサに対し以下に述べるような明確な効果があることが
判明した。

１）充電変換部が単一の素子であるため暗信号が常に一
定で、従来必要であった暗信号レベルの補正が不用とな
った。

２）光源が単一の素子であるため原稿面に対する光強度
が常に一定で、従来必要であった明信号レベルの補正が
不用となった。上記第１の効果と合わせ信号処理用のＩ
Ｃをかなり省くことが可能となった。

３）走査用のＩＣが不要となったため全くスイッチング
ノイズが入らなくなった。

４）充電変換部の構造が非常に簡単なため製造歩留まり
が良く、充電変換部のコストは従来の１１１０以下、ト
ータルでも１／２から１／３のコストで同一性能のイメ
ージセンサを実現できた。

５）本イメージセンサを８本／ｎｍ及び１６本／ｍｍの
２つの解像度のイメージセンサに適用してみたところ全
く問題なく動作した。このことから、同一のイメージセ
ンサでいろいろな解像度に対応できることが確認された
。

請求項２または３記載の発明の入出力装置によって得ら
れる効果は以下に示すとおりである。

１）レーザビームプリンタやインクジェット装置とレー
ザ走査部を共通化できるため、従来の入出力装置の人力
部に要した体積を省くことができた。

２）レーザビームプリンタやインクジェット装置を基準
に考えれば、入力部に必要なイメージセンサは充電変換
部のみであるため、入力部のコストは従来の１１１０程
度になり、装置を低コストで製造できた。

請求項４記載の発明の入出力装置によって得られる効果
は請求項２または、請求項３の入出力装置では困難であ
った複写機能を、わずかな部品を付加するだけで実現す
ることができたことである。

以上説明したように、本発明のイメージセンサ及びその
イメージセンサを用いた入出力装置によれば、構造が簡
単で、しかも信号補正の必要がないイメージセンサと、
入出力部を一体化した小型、低コストの入出力装置が得
られ、産業上非常に有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイメージセンサの充電変換部付第４図
は従来のレー 第１図 ザビームプリンタの構成図、第５図は本発明の入出力装
置の１実施例の構成図、第６図（ａ）（ｂ）はその入出
力装置の入力及び出力動作の例を示す図、第７図（ａＸ
ｂ）は従来のインクジェット装置の断面図、第８図（ａ
Ｘｂ）は本発明の入出力装置の１実施例の構成図、第９
図は本発明の入出力装置のレーザ光走査系の１実施例を
示している。ｉｙｔｏｌｆＪｔｙｔＨｇｔ蔦招（７’−
ジ七ｔザφｍａ。 図において、１０１・・・基板、１０２・・・センサ素
子、１０３・・・原稿、１０４・・・レーザ光、１０５
・・・反射光、５０６・・・充電変換部、５０７・・・
原稿ガイド、８０１．・・インクジェット装置、８０２
・・・原稿ガイド、８０３・・・原稿、８０４・・・基
板、８０５・・・センサ素子、８０６・・・レーザ光、
８０７・・・反射光８０８・・・インク滴、８０９・０
．印刷用紙、９０１・・・レーザ、９０２・・・ビーム
スプリッタ、９０３・・・ミラー、９０４・・・光変調
器、９０５・・・レンズ系、９０６・・・モータ、９０
７・・・ポリゴンミラーである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）原稿の副走査方向よりわずかに長い基板の上に形成
   された原稿の副走査方向と同じ長さの薄膜充電素子をも
   ち、原稿の副走査方向に平行に設置された光電変換部と
   、レーザ光走査系とからなり、レーザ光を原稿に対し光
   電変換部に平行に１次元的に走査し、その反射光を該充
   電変換部で読みとることを特徴とするイメージセンサ。 ２）特許請求の範囲第１項に記載のイメージセンサと、
   レーザ光が走査される位置に対応した部分にスリットを
   設けた原稿ガイドと、このスリットの直後に感光ドラム
   を設けたことを特徴とする入出力装置。 ３）特許請求の範囲第１項に記載のイメージセンサと、
   レーザ光が走査される位置に対応した部分にスリットを
   設けた原稿ガイドと、このスリットの直後に、レーザ光
   を吸収した発熱体でインクに泡を発生させその泡でイン
   クを飛ばすことを特徴としたインクジェット装置を付加
   したことを特徴とする入出力装置。 ４）特許請求の範囲第２項または第３項に記載の入出力
   装置において、レーザ光を２本に分ける手段と、２本に
   分けたうちの一方のレーザ光を走査して前記イメージセ
   ンサのレーザ光走査系とし、もう一方のレーザ光を光変
   調器を介した後これを走査して前記感光体ドラムまたは
   前記インクジェット装置に入力することを特徴とする入
   出力装置。