JPH04313778A - 光導電イメージセンサを利用した複写装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写装置に関し、特に光
導電イメージセンサ（ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ
　　ｉｍａｇｅ　　ｓｅｎｓｏｒ）を利用した複写装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている複写機の原理は次の
通りである。光源から発生した光を原稿に投射させると
、原稿のイメージに相応する明暗によって反射した光は
レンズを介してドラムの感光体に入射される。この時、
帯電器を介して一定の電荷が帯電されたドラム感光体は
原稿のイメージに相応するように、選別的に放電（ｄｉ
ｓｃｈａｒｇｅ）され、現像器を通じてドラム表面の帯
電された感光体電荷が放電されない部分にトナーが付着
される。このトナーは転写器を介して複写用紙に転移し
て付着するから、原稿のイメージが再現される。

【０００３】一般的に使用される従来の複写機の構成を
図５を参照して説明する。複写機の上部には複写用原稿
を載置するガラス製の原稿台（１）が取付けられており
、この原稿台（１）の下方には、原稿台（１）に平行に
作動しかつ前記原稿に光を投射するための光源（２）と
、原稿から反射された光を順次に伝達するミラー（３）
（４）（５）と、前記ミラー（３）（４）（５）から光
を集束して原稿のイメージの大きさを調節するズームレ
ンズ部（ｚｏｏｍ　　ｌｅｎｓ　　ｐａｒｔ）（Ｌ）と
、ズームレンズ部（Ｌ）を通した原稿のイメージに相応
する光を結像するためのミラー（６）が設けられている
。また、複写機の下方中央部分には、表面に感光体（７
ａ）が塗布付着されており、かつ一定方向及び一定速度
で回転しながら前記ミラー（６）を介して集束された原
稿のイメージに相応する光を入射するためのドラム（７
）が設けられている。

【０００４】このドラム（７）の周囲には、前記感光体
（７ａ）に均一に電荷を帯電させるための帯電部（例え
ばコロナ帯電器）（８）と、感光体（７ａ）中、光が入
射されない部位にトナーを付着させるための現像部（９
）と、感光体（７ａ）に付着されたトナーを複写用紙に
転移付着させるための転写部（１０）と、給紙された複
写用紙を前記ドラム（７）から分離するための分離部（
１１）と、感光体（７ａ）の帯電された電荷を除去する
ための除電部（１２）と、前記感光体（７ａ）に残った
残余トナーを除去するためのクリーニング部（１３）と
が設けられている。また、前記ドラム（７）の両側には
複写用紙を供給するための給紙台（１４）、複写用紙に
転移して付着されたトナーを定着（熱または圧力ローラ
利用）させるためのトナー定着部（１５）が設けられて
いる。

【０００５】前記構成による動作を図６乃至図１０を参
照して説明する。原稿台（１）上に原稿を載置した状態
で複写機を作動させると、光源（２）とミラー（３）（
４）（５）とが、ドラム（７）の表面に原稿イメージが
結像されるように、前記原稿台（１）とともに平行に作
動しながら原稿を走査（ｓｃａｎｎｉｎｇ）する。この
時、図６のように、感光体（７ａ）は帯電器（８）によ
って均一に電荷が帯電されている。したがって、光源（
２）から投射された光は、イメージに相当する部位にお
いては反射されず、その以外の部位においては反射され
、ミラー（３）（４）（５）（６）を順次介して前記ド
ラム（７）の感光体（７ａ）に入射される。

【０００６】ついで、図７のように、感光体（７ａ）の
表面中、光が入射される部位は帯電された電荷が消滅し
て感光体（７ａ）の表面には原稿イメージに相応する電
気的潜像が形成される。ドラム（７）が一方向に回転し
て現像部（９）に到達すると、図８のように、感光体（
７ａ）の表面中、光が入射されない部位には、感光体（
７ａ）の電荷と反対極性のトナーが付着される。ついで
、図９のように、ドラム（７）の該当部位が転写部（１
０）に到達すると、前記感光体（７ａ）に付着されたト
ナーが給紙台（１４）からモータによって感光体（７ａ
）上へ送られた複写用紙に転移して付着される。 この時、複写用紙はあらかじめ反対側で前記帯電部（８
）を介してトナーとは反対極性の電荷で帯電されている
。

【０００７】ドラム（７）が分離部（１１）に到達する
と、複写用紙はドラム（７）から分離され、除電部（１
２）では、帯電された電荷が全く除去され、かつクリー
ニング部（１３）では感光体（７ａ）上の残余トナーが
除去される。ついで、図１０のように、複写用紙に付着
されたトナーは、トナー定着部（１５）で熱または圧力
ローラによって複写用紙に定着され、複写完了された複
写用紙は外部に排出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来技
術においては、光源（２）及びミラー（３）（４）（５
）（６）が原稿を走査（ｓｃａｎｎｉｎｇ）すると共に
ドラム（７）の表面に形成された感光体（７ａ）上には
原稿イメージに相当する光が入射して電気的潜像が形成
される。しかしながら、上記従来技術によれば次の欠点
がある。すなわち、複数のミラーを使用して原稿を走査
すると共に、原稿イメージに相当する光を直接ドラムに
入射させて電気的潜像を形成させるので、複写機の占有
面積が大きくなるのみならず、高解像度の複写を行うの
に限界があった。また、作動原理上、複写速度を短縮さ
せるためには限界があった。

【０００９】本発明の目的は、前記従来技術の問題を解
消し、上記ドラムの感光体に原稿のイメージに相当する
光を直接走査して潜像を形成する代わりに電気的信号に
変換してドラムの感光体に供給することによって複写機
を小型化させることができ、高解像度の複写を行うこと
ができるとともに、高速複写が実現できる複写装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、表面に帯電体を取り付けられた
ドラムと、帯電体を一定の電荷で帯電させるための帯電
部と、帯電体中、複写原稿のイメージに相応する電気的
な潜像部位にトナーを付着させるための現象部と、帯電
体に付着したトナーを複写用紙へ送って付着させるため
の転写部と、複写用紙へトナーを定着させるためのトナ
ー定着部と、複写原稿を走査して得た複写原稿イメージ
に相応する光信号を複数の電気的データに変換して、こ
れを電気的な潜像が形成するように供給する光学走査モ
ジュールとから構成されたことを特徴とする光導電イメ
ージセンサを利用した複写装置が提供される。

【００１１】複写機において、複写用の原稿に書かれた
情報は２次元であるので、電気的信号をドラムの帯電体
に電送するためには別の走査手段が必要となる。通常、
横方向の走査を主走査といい、縦方向の走査を副走査と
いう。テレビの場合には走査対象が電子ビームであるの
で電界または磁界を利用して電子ビームを偏向させるこ
とによって２次元の走査を行う。

【００１２】

【実　　施　　例】以下、図１乃至図４に示す実施例を
説明しつつ本発明についてさらに詳細に説明する。図１
は本発明による光導電イメージセンサを利用した複写装
置の概略構成図で、図５に示した従来の複写装置の構成
と大略同一である。ミラー（３）（４）（５）（６）の
代わりに、光源（２）から投射された光が原稿（１）に
ぶっつけられて反射されたものを集束するためのセルフ
フォーカシングレンズアレー（１６）と、セルフフォー
カシングレンズアレー（１６）を介して集束された原稿
のイメージに相応する光を電気的信号に変換してシリア
ル複写データを作ったのち、これをドラム（７）の帯電
体（１９）に伝達するための接触型イメージセンサモジ
ュール（１７）からなる光学走査モジュール（１８）を
備えている。

【００１３】図２は、本発明による光学走査モジュール
（１８）（ｏｐｔｉｃａｌ　　ｓｃａｎｎｉｎｇ　　ｍ
ｏｄｕｌｅ）が複写用原稿を走査する状態を示したもの
で、光学走査モジュール（１８）は複写用の原稿に光を
走査するための光源（１）（本実施例においてはＬＥＤ
：ｌｉｇｈｔ　　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　　ｄｉｏｄｅを使
用してある）、複数のレンズが線形に配列されたセルフ
フォーカシングレンズアレー（１６）と、このセルフフ
ォーカシングレンズアレー（１６）で集束された原稿の
イメージに相応する光を電気的信号に変換して出力する
ための接触型イメージセンサモジュール（１７）が一体
に形成されたものである。したがって、前記光源（１）
とセルフフォーカシングレンズアレー（１６）及び接触
型イメージセンサモジュール（１７）は、原稿の走査時
、共に動作する。

【００１４】図３は、図２で説明した接触型イメージセ
ンサモジュール（１７）の詳細ブロック図で、接触型イ
メージセンサモジュール（１７）は、セルフフォーカシ
ングレンズアレー（１６）の構成形態と同様に線形に配
列され、各レンズを介して集束された原稿のイメージに
相応する光を各々光電変換させるための複数の光導電セ
ル（ｐｈｏｔｏ　　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　　ｃｅｌｌ
）からなる走査部と、各光導電セルと１：１に対応する
ように設けた複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉ
ｎ　　Ｆｉｌｍ　　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）駆動部が一
チップ上（ｏｎ　　ｃｈｉｐ）に形成された一チップ型
のものである。ここで、各レンズは一定の本数の光導電
セルに対応される。また、前記駆動部の出力信号が所定
のレベルに増幅変換された後、ドラム（７）の帯電体（
１９）に原稿（１）のイメージに相応する複写データと
して供給されるように、増幅器（ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）
及び積分器（ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）からなる外部回路
（ｅｘｔｅｒｎａｌ　　ｃｉｒｃｕｉｔ）に連結される
。

【００１５】図４は、前述した接触型イメージセンサモ
ジュール（１７）内の、走査部を構成する複数の光導電
セルと駆動部を構成する複数の薄膜トランジスタがひと
つのチップ上に一体に形成される一つの形態を示す断面
図である。図４に示した接触型イメージセンサモジュー
ル（１７）の構造は、本実施例においてのみのものであ
り、他の構造としても製造することができる。

【００１６】本発明の理解を助けるために、光導電セル
と薄膜トランジスタについて簡単に説明すれば次の通り
である。まず、光導電セルについて説明する。半導体の
表面に光を照射すると、キャリヤが増加するために抵抗
が減少する。このような性質を光導電性といい、光導電
性を有する物質を光導電体という。光導電セルとは、光
導電体を使用して光の強弱を電流の強弱に変換する素子
である。光トランジスタのように使用するが、値段が安
く、光トランジスタに比べて出力電流が大きいので、増
幅器や、特に、高感度のリレー、メータ等を必要としな
いから有利である。要求される波長感度特性によって半
導体材料を選択すれば、可視光線、Ｘ線、γ線等には主
にＣｄＳ（硫化カドミウム）及びＰｂＳｅ（セレン化鉛
）系が、赤外領域にはＰｂＳ（硫化鉛）及びＰｂＳｅ（
セレン化鉛）系が使用される。赤外線検出、フィルムサ
ウンドトラック再生、光通信、温度測定、テレビの自動
輝度調整、カメラの自動絞り器具等に広く使用されてい
る。図４はＣｄＳ光導電セルの構造を示したもので、対
向する電極の間に多結晶ＣｄＳを塗布したものである。

【００１７】ついで薄膜トランジスタについて説明する
。薄膜形状に作成したトランジスタとしてＴＦＴという
記号を使用する。半導体単結晶を薄膜形態とすると、表
面積／体積の比が大きいから、いろいろの不合理な表面
形状の影響が表われるので、製造の時、注意しなければ
ならない。いままでの技術によっては、複数のキャリヤ
を使用する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）構造のもの
で、大きい可能性があった。このトランジスタは寸法を
厳密に調整して製造すれば、特性の不均一が小さいもの
が得られる。半導体材料としては、硫化カドミウム（Ｃ
ｄＳｅ）、硫化鉛（ＰｂＳ）、テルル（Ｔｅ）等が、誘
電体としてはアルミニウム等が使用される。

【００１８】

【発明の作用】以下、図１乃至図４を参照して本発明に
よる複写装置の動作を説明する。図１において、ステッ
プモータ（図示せず）等によって複写用原稿（１）が装
入されると、光学走査モジュール（１８）が原稿内容を
走査するために動作される。この時、光源（２）が複写
用原稿（１）に光を投射すると、複写用原稿（１）のイ
メージに相応するように明暗差によって投射された光が
再度反射される。反射された光は、図１及び図２のセル
フフォーカシングレンズアレー（１６）の各レンズによ
って集束され、この光は図３の接触型イメージセンサモ
ジュール（１７）内の走射部を構成する各光導電セルに
よって電気的信号に変換される。各光導電セルの出力信
号は、１：１に対応されるように設けた駆動部内の各薄
膜トランジスタに入力されると、各薄膜トランジスタは
入力された信号の大きさによってターンオンまたはター
ンオフされる。すなわち、薄膜トランジスタ中、複写用
原稿（１）のイメージに相応するもののみがターンオン
して信号を出力し、残りはターンオフの状態になる。

【００１９】ターンオンされた薄膜トランジスタの信号
は、図示されないが、所定の本数の信号を同時に伝達す
るバス（ｂｕｓ）を介して図１のようにドラム（７）の
帯電体（１９）に伝達される。この時、感光体（７ａ）
はあらかじめ帯電器（８）を介して表面全体が均一に、
一定電荷で帯電された状態であるので、薄膜トランジス
タの出力信号の伝達された部分は放電される。したがっ
て、帯電体（１９）上には複写用原稿のイメージに相応
する電気的潜像が形成される。複写機の動作と共に、一
定速度及び一定方向にドラム（７）が回転して現像部（
９）に到達すると、放電された帯電体（１９）の部位に
はトナーが付着され、継続して転写部（１０）に到達す
ると、移送され転移された複写用紙に帯電体（１９）に
付着されたトナーが転移付着される。複写用紙に転移付
着されたトナーは熱加熱器または圧着ローラからなるト
ナー定着部（１５）で複写用紙に完全に定着される。

【００２０】このように、セルフフォーカシングレンズ
アレー（１６）と接触型イメージセンサモジュール（１
７）とは、光学走査モジュール（１８）に共に設けるの
で、被照射された原稿からの反射光は歪がなく、直に伝
達される。いままでの動作は、光学走査モジュール（１
８）の複写用原稿の同一走査ラインのみを走査した場合
のみを説明したが、複写用原稿の全体の場合には、前記
動作が反復実施される。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば次の効果
がある。 イ）複写原稿の走査手段として従来の複数のミラーの代
わりに複数のレンズが線形に配列されたセルフフォーカ
シングレンズアレー素子を使用しているので、複写機の
小型化が可能になる。 ロ）セルフフォーカシングレンズアレーの各レンズと複
数の光導電セルとを共に内蔵して構成した接触型イメー
ジセンサモジュールを使用しているので、ミラーによる
光の伝達を利用した従来の複写装置に比べて複写速度が
速くなる。 ハ）セルフフォーカシングレンズアレーを介して集束さ
れる複写用原稿のイメージに相応する光を電気的データ
に変換したので、これをドット（ｄｏｔ）単位でドラム
の帯電体に伝達してから複写原稿のイメージに相応する
ように、反射される光を直接ドラムの感光体に伝達して
電気的潜像を形成した従来の技術に比べてずっと優れた
解像度が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による複写装置の一実施例の概略構成図
である。

【図２】光学走査モジュールの走査状態を示す概略斜視
図である。

【図３】本発明による接触型イメージセンサモジュール
の構成を示す詳細ブロック図である。

【図４】本発明による接触型イメージセンサモジュール
の構造を示す断面図である。

【図５】従来の複写装置の概略構成図である。

【図６】図７乃至図１０と共に従来の複写装置の動作説
明図であり、感光体の帯電状態を示す。

【図７】従来の複写装置の動作説明図であり、光入射時
の状態を示す。

【図８】従来の複写装置の動作説明図であり、感光体へ
のトナー付着の状態を示す。

【図９】従来の複写装置の動作説明図であり、転写時の
状態を示す。

【図１０】従来の複写装置の動作説明図であり、トナー
定着時の状態を示す。

【符号の説明】

１　　原稿台、２　　光源、７　　ドラム、８　　帯電
部、９　　現像部、１０　　転写部、１１　　分離部、
１２　　除電部、１３　　クリーニング部、１４　　給
紙台、１５トナー定着部、１６　　セルフフォーカシン
グレンズアレー、１７　　接触型イメージセンサモジュ
ール、１８　　光学走査モジュール、１９　　帯電体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表面に帯電体が取り付けられたドラム
   と、帯電体を一定の電荷で帯電させるための帯電部と、
   帯電体中、複写原稿のイメージに相応する電気的な潜像
   部位にトナーを付着させるための現象部と、帯電体に付
   着したトナーを複写用紙へ送って付着させるための転写
   部と、複写用紙へトナーを定着させるためのトナー定着
   部と、複写原稿を走査して得た複写原稿イメージに相応
   する光信号を複数の電気的データに変換して、これを電
   気的な潜像が形成するように供給する光学走査モジュー
   ルとから構成されたことを特徴とする光導電イメージセ
   ンサを利用した複写装置。
2. 【請求項２】　　光学走査モジュールは、複写原稿に光
   を投射するための光源と、複数のレンズが線形に配列さ
   れた形態に構成され、複写原稿の明暗によって反射光を
   集束するためのセルフフォーカシングレンズアレーと、
   前記セルフフォーカシングレンズアレーの各レンズを介
   して集束された光を複数の電気信号に変換したのち、こ
   れを大きさによって帯電体に電気的な潜像が形成される
   ように、複数の電気信号を出力するための接触型イメー
   ジセンサモジュールとからなることを特徴とする請求項
   １記載の光導電イメージセンサを利用した複写装置。
3. 【請求項３】　　光源はＬＥＤであることを特徴とする
   請求項２記載の光導電イメージセンサを利用した複写装
   置。
4. 【請求項４】　　接触型イメージセンサモジュールは、
   前記セルフフォーカシングレンズアレー部の各レンズを
   介して集束された光を各々電気的な信号に変換させる複
   数の光導電セルからなる走査部と、前記複数の光導電セ
   ルと１：１に対応されるように設け、各光導電セルから
   入力される信号の大きさによってオンまたはオフされて
   前記ドラムの感光体に電気的な潜像を形成するための電
   気的な信号を各々提供する複数の薄膜トランジスタから
   なる駆動部とから構成されたことを特徴とする請求項２
   記載の光導電イメージセンサを利用した複写装置。