特許 7103180 ラインセンサ及び画像読取装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-11

(45)【発行日】2022-07-20

(54)【発明の名称】ラインセンサ及び画像読取装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20220712BHJP

   H04N 1/028 20060101ALI20220712BHJP

   H04N 1/191 20060101ALI20220712BHJP

   H04N 5/369 20110101ALI20220712BHJP

   H01L 31/10 20060101ALI20220712BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 A

H04N1/028 Z

H04N1/191

H04N5/369 200

H01L27/146 D

H01L31/10 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018214117

(22)【出願日】2018-11-14

(65)【公開番号】P2020087940

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-08-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】櫻野 勝之

(72)【発明者】

【氏名】畔野 正彦

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 淳史

【審査官】柴山 将隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０６７６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２２９１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６０７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－００４５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１１０２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０８７６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１０３６４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｈ０４Ｎ １／０２８

Ｈ０４Ｎ １／１９１

Ｈ０４Ｎ ５／３６９

Ｈ０１Ｌ ３１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定方向に配列される複数のセンサチップを備えるラインセンサであって、
前記センサチップは、
光電変換部を有する画素を前記センサチップの配列方向に配列した画素群と、
前記画素群のうち、少なくとも前記配列方向の両端に位置する画素の前記光電変換部の周囲の少なくとも一部に配置される電荷排出部と、
電源電圧と前記電荷排出部を接続する金属接続部と、
を備え、
前記金属接続部は、前記電荷排出部上に間隔をあけて積層される複数の層を有し、
前記センサチップは、
前記センサチップの端部側で積層される複数の層を有する端側金属接続部を更に備え、
前記金属接続部の各層と前記端側金属接続部の各層の少なくとも一部が、積層方向で重なるように互い違いに配置されるラインセンサ。

【請求項2】

前記電荷排出部は、
前記画素群のうち、前記配列方向の一側の端に位置する画素の前記一側の辺に配置されるとともに、前記配列方向の他側の端に位置する画素の前記他側の辺に配置される請求項１に記載のラインセンサ。

【請求項3】

前記電荷排出部は、
前記画素群の各画素の前記配列方向で向かい合う両辺に配置される請求項１に記載のラインセンサ。

【請求項4】

前記電荷排出部は、
前記画素群の各画素の前記配列方向に直交する方向で向かい合う両辺に配置される請求項１に記載のラインセンサ。

【請求項5】

前記電荷排出部は、
前記画素群の各画素の全周に配置される請求項１に記載のラインセンサ。

【請求項6】

前記金属接続部及び前記端側金属接続部の少なくとも何れか一方に反射防止膜が形成される請求項１に記載のラインセンサ。

【請求項7】

前記金属接続部の前記複数の層の少なくとも一部は、
積層方向において前記電荷排出部側に近い層が相対的に大きく形成される請求項１に記載のラインセンサ。

【請求項8】

前記金属接続部は、前記電源電圧と前記電荷排出部を直接的に接続する請求項１から７の何れかに記載のラインセンサ。

【請求項9】

請求項１から８の何れかに記載のラインセンサを有する画像読取装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ラインセンサ及び画像読取装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、フォトダイオード等の光電変換部を有する画素を配列したラインセンサにより、原稿等の読取対象の画像を読み取る装置において、画素間の出力信号のノイズを低減する技術が知られている。この種の技術を開示するものとして特許文献１がある。

【0003】

特許文献１には、複数画素に対し１つのウェルコンタクトが存在するために暗電流が増大した画素とそうでない画素が周期的に発生することが記載されている。特許文献１では、暗電流の低減を課題としており、ポリシリコン等の導電層に形成されるＬＤＤ（Lightly-Doped-Drain）構造を有するトランジスタの作成に関し、暗電流を低減するための素子分離領域、サイドウォールの形状等が開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ラインセンサは、所定方向に配列された画素群を有するが、配列方向の両端に位置する画素は、受光領域外の光（周辺光）を受光し易い位置にあるため、本来受光すべきでない光に起因する電荷が出力信号のノイズとなってしまう。両端に位置する画素の出力信号とその間に位置する画素の出力信号の間の違いが大きくなれば、画素間に出力信号のばらつきが生じる。この出力信号のばらつきは、長尺の原稿読取に対応するために、画素群が形成されたセンサチップを複数並べる構成を採った場合、センサチップの間隔で周期的に生じることになる。画素の受光領域をなるべく大きくすることで出力信号を大きくし、各画素のバラツキを相対的に低減させることも考えられるが、画素の面積を大きくすれば周囲長も大きくなってしまい、周辺光の影響をより受け易くなってしまう。この点、特許文献１では、ウェルコンタクトを取ることで余分な入射光による出力信号の変動を抑制するものの、センサチップの両端に位置する画素に起因する出力信号のばらつきを解消するという観点で改善の余地がった。

【0005】

本発明は、配列方向に並ぶ各画素の出力信号のばらつきを抑制できるラインセンサ及び画像読取装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、所定方向に配列される複数のセンサチップを備えるラインセンサであって、前記センサチップは、光電変換部を有する画素を前記センサチップの配列方向に配列した画素群と、前記画素群のうち、少なくとも前記配列方向の両端に位置する画素の前記光電変換部の周囲の少なくとも一部に配置される電荷排出部と、電源電圧と前記電荷排出部を接続する金属接続部と、を備え、前記金属接続部は、前記電荷排出部上に間隔をあけて積層される複数の層を有し、前記センサチップは、前記センサチップの端部側で積層される複数の層を有する端側金属接続部を更に備え、前記金属接続部の各層と前記端側金属接続部の各層の少なくとも一部が、積層方向で重なるように互い違いに配置されるラインセンサに関する。

【発明の効果】

【0007】

本発明のラインセンサ及び画像読取装置によれば、配列方向に並ぶ各画素の出力信号のばらつきを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施の形態に係るラインセンサを示す模式図である。

【図2】本実施の形態のセンサチップ内の画素の配列を示す模式図である。

【図3A】本実施の形態のセンサチップ内の画素群の一側の端に位置する画素の構成を模式的に示す図である。

【図3B】本実施の形態のセンサチップ内の画素群の他側の端に位置する画素の構成を模式的に示す図である。

【図4】本実施の形態の画素の構成を示す模式断面図である。

【図5】本実施の形態の電荷排出部としてのガードリングによって周辺の電荷が吸収される様子を示す模式図である。

【図6A】本実施の形態の画素を含むセンサチップ端部の第１の構成例を示す模式断面図である。

【図6B】本実施の形態の画素を含むセンサチップ端部の第２の構成例を示す模式断面図である。

【図7A】第１変形例における電荷排出部としてのガードリングの配置を示す模式図である。

【図7B】第２変形例における電荷排出部としてのガードリングの配置を示す模式図である。

【図7C】第３変形例における電荷排出部としてのガードリングの配置を示す模式図である。

【図8】第１変形例の画素の構成を示す模式断面図である。

【図9】本実地の形態のラインセンサを備える画像読取装置の構成例を示す図である。

【図10】本実施の形態の画像読取装置の制御系の構成例を示す図である。

【図11】本実施の形態のラインセンサを備える第２読取装置の断面図である。

【図12】本実施の形態のラインセンサを備える第２読取装置の分解斜視図である。

【図13】本実施の形態のセンサチップの構成例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るラインセンサ１００を示す模式図である。図２は、本実施の形態のセンサチップ１０１内の画素１１１の配列を示す模式図である。以下の説明において、図１及び図２においてセンサチップ１０１が配列される配列方向を主走査方向Ａとし、この主走査方向Ａに直交する方向を副走査方向Ｂとして説明する。

【0010】

本実施の形態のラインセンサ１００は、所定方向に配列された複数のセンサチップ１０１を備えるＣＭＯＳ（Complementary MOS）ラインセンサである。複数のセンサチップ１０１のそれぞれには、複数の画素１１１が配置される。なお、本実施の形態のセンサチップ１０１は、半導体により構成されるセンサと回路からなる集積回路である。

【0011】

センサチップ１０１内において、主走査方向Ａに配列される画素１１１の集合を画素群１１０とする。画素群１１０は、隣り合うセンサチップ１０１の画素群１１０との間においても、主走査方向Ａの同一直線上に位置する。センサチップ１０１を主走査方向Ａに配列することで、画素群１１０が主走査方向Ａに繰り返し配置されることになる。

【0012】

また、本実施の形態では、１つのセンサチップ１０１に対して複数の画素群１１０が、副走査方向Ｂに配置される。図１及び図２では、画素群１１０が副走査方向Ｂに３列並んでいる状態を例示しているが、画素群１１０が１列、２列、４列以上であってもよい。なお、図２では、図示される画素群１１０の全てが後述するガードリング１５０を備える構成であるが、一部の画素群１１０がガードリング１５０を備える構成であってもよい。

【0013】

センサチップ１０１及び画素１１１の数は、ラインセンサ１００の読取対象となる原稿のサイズによって設定される。読取対象の原稿が長尺であっても、同じサイズのセンサチップ１０１を複数配置することで、各センサチップ１０１のサイズを大きくする必要がなく、センサチップ１０１の歩留まりを向上させて、生産コストを削減できる。

【0014】

次に、画素群１１０の出力のばらつきを抑制する構成について説明する。図３Ａに示される画素１１１ａは、図２のセンサチップ１０１の画素群１１０の紙面左側の端に位置する画素１１１ａに対応し、図３Ｂに示される画素１１１ｂは、図２のセンサチップ１０１の画素群１１０の紙面右側の端に位置する画素１１１ｂに対応する。

【0015】

画素１１１ａ及び画素１１１ｂは、複数のフォトダイオード１４０と、ソースフォロワ１２１と、リセットトランジスタ１２２と、を備える。なお、画素群１１０において、画素１１１ａと画素１１１ｂの間に配置される画素１１１も、同様の構成を備える。

【0016】

複数のフォトダイオード１４０は、その出力端子が単一のノード１２５に接続される光電変換部である。複数のフォトダイオード１４０の主走査方向Ａの一側にはリセットトランジスタ１２２が位置し、主走査方向Ａの他側にはソースフォロワ１２１が位置する。画像読取時には、フォトダイオード１４０に入射した光に基づいた信号がソースフォロワ１２１によって出力部（Ｖｏｕｔ）１２３から外部に出力される。リセットトランジスタ１２２は、フォトダイオード１４０の出力を一旦リセットする。

【0017】

画素１１１ａ及び画素１１１ｂは、画素群１１０の画素１１１が共通して備える構成とは別に、電荷排出部としてのガードリング１５０をそれぞれ備える。ガードリング１５０は、画素１１１ａ内においては、フォトダイオード１４０の左側のみに配置される（図３Ａ参照）。これに対して画素１１１ｂ内では、フォトダイオード１４０の右側のみに配置される（図３Ｂ参照）。同一のセンサチップ１０１内において、画素群１１０の単位では、主走査方向Ａの両側にガードリング１５０が位置する構成となる。

【0018】

ガードリング１５０の機能について説明する。図４は、本実施の形態の画素１１１ａの構成を示す模式断面図であり、図３ＡのＣ－Ｃ’線断面矢視図に相当する。図５は、本実施の形態の電荷排出部としてのガードリング１５０によって周辺の電荷が吸収される様子を示す模式図である。なお、図４及び図５では、左側に位置する画素１１１ａの例を示しているが、画素１１１ｂの場合も同様である。

【0019】

図４に示すように、フォトダイオード１４０は、Ｎ型拡散層であるＳＥＮＳＯＲ層１４１と、Ｐ型拡散層であるＰ－Ｆｉｅｌｅｄ層１４２と、のＰＮ結合によって形成される光電変換素子である。フォトダイオード１４０とガードリング１５０は、Ｐ-ｅｐｉ（エピタキシャル）層１４３の上に形成され、ＳＴＩ(Shallow Trench Isolation)層１４５によって素子分離されている。

【0020】

ガードリング１５０は、ＳＥＮＳＯＲ層１５１と、Ｎｗｅｌｌ層１５２と、Ｎ＋層１５３と、によって形成され、光電変換された電荷を吸収する機能を有する第２の光電変換素子である。ガードリング１５０のＳＥＮＳＯＲ層１５１は、Ｐ－Ｆｉｅｌｅｄ層１４２にコンタクトしている。Ｎｗｅｌｌ層１５２はＳＥＮＳＯＲ層１５１の下側に形成され、Ｎ＋層１５３はＳＥＮＳＯＲ層１５１の内側に形成される。

【0021】

図５に示すように、フォトダイオード１４０に対応する位置で光電変換によって生じた電荷は、フォトダイオード１４０に流れ込む。フォトダイオード１４０に流れ込んだ電荷は読み出し期間に電圧として読み出される。

【0022】

これに対してガードリング１５０は、フォトダイオード１４０の受光領域外で光電変換によって生じた電荷を吸収する。ガードリング１５０は、電荷ポテンシャルがフォトダイオード１４０よりも低く設定されている。図５に示す例において、ガードリング１５０が無い場合、フォトダイオード１４０の周辺で生じた電荷は、フォトダイオード１４０に吸収され、出力信号のノイズになってしまう。本実施の形態では、ガードリング１５０により、フォトダイオード１４０の周辺で生じた光が吸収されるので、本来出力すべきフォトダイオード１４０の出力信号に周辺光が及ぼす影響を効果的に抑制できる。

【0023】

次に、ガードリング１５０の電荷ポテンシャルの設定及びガードリング１５０の周辺構造について説明する。図６Ａは、本実施の形態の画素１１１ａを含むセンサチップ１０１端部の第１の構成例を示す模式断面図である。

【0024】

図６Ａに示すように、Ｎ＋層１５３には金属接続部としての金属線１６０が接続される。金属線１６０は、下から上に第１層１６１、第２層１６２、第３層１６３、第４層１６４が積層される積層構造となっている。また、センサチップ１０１の端部近傍にも、端側金属接続部としての端側金属線１８０が配置される。端側金属線１８０は、センサチップ１０１のＰ－Ｆｉｅｌｅｄ層１４２の上に形成されるＰ＋層１４６に接続されており、第１層１８１、第２層１８２、第３層１８３、第４層１８４が積層される積層構造となっている。この例の金属線１６０と端側金属線１８０の表面及び裏面には、製造工程における露光条件改善のために、ＡＲＣ(Anti Reflective Coating)やＢＡＲＣ（Bottom Anti Reflective Coating）等の反射防止膜が形成される。金属線１６０と端側金属線１８０は、短絡を防ぐため主走査方向Ａで間隔をあけた配置となっている。

【0025】

Ｎ＋層１５３に接続される金属線１６０により、ガードリング１５０が任意の電位に固定される。金属線１６０は、電源電圧（ＶＤＤ）に接続されているので、画素１１１のフォトダイオード１４０周辺においてガードリング１５０は電荷ポテンシャルの最も低い部分となる。電荷ポテンシャルの低いガードリング１５０によって吸収された電荷は、電流として金属線１６０を流れる。

【0026】

本実施の形態では、Ｎ＋層１５３と金属線１６０は、スイッチを介することなく直接接続されている。従って、スイッチの操作等を制御する必要がなく、ガードリング１５０で吸収された電荷は、自動的に金属線１６０を通じて排出され続けることになる。

【0027】

ここで、本実施の形態のセンサチップ１０１の端部の構造について説明する。図６Ａには、２点鎖線で囲まれる領域が図４で示した画素１１１ａの範囲として示される。この領域は、図３ＡのＣ－Ｃ’線断面矢視図に対応する。センサチップ１０１は、製造工程においてウエハの状態から所定の形状に切り出されるため、センサチップ１０１の端部（切断箇所）からセンサ部分(画素)となる領域までのマージン（距離）が必要となる。このマージンは、ウエハを製造する工場等によって設定される。

【0028】

一般的な二次元アレイセンサでは、画素群の端に位置する部分にダミー画素を配置し、最外周に位置する画素の信号を使用しない構成をとることがある。しかし、センサチップを複数配列する構成では、ダミー画素が存在するとチップ間で画素が欠落することになる。本実施の形態では、画素群１１０の端に位置する画素をダミー画素ではなく、ガードリング１５０を配置した画素１１１ａ（１１１ｂ）とすることにより、ダミー画素の存在によるセンサチップ１０１間での画素の欠落が生じない構成となっている。これによって、画素群１１０の端に位置する画素１１１ａからセンサチップ１０１の端部までの距離をマージンに設定することが可能となっている。

【0029】

以上説明したように、ラインセンサ１００は、主走査方向（配列方向）Ａに配列される複数のセンサチップ１０１を備える。センサチップ１０１のそれぞれは、光電変換部としてのフォトダイオード１４０を有する画素１１１をセンサチップ１０１の配列方向に配列した画素群１１０と、画素群１１０のうち、少なくとも配列方向の両端に位置する画素１１１のフォトダイオード１４０の周囲の少なくとも一部（例えば、少なくとも１辺）に配置される電荷排出部としてのガードリング１５０と、電源電圧Ｖｄｄとガードリング１５０を接続する金属線１６０と、を備える。

【0030】

この構成では、電源電圧Ｖｄｄに金属線１６０を介して接続され、フォトダイオード１４０に比べて電荷ポテンシャルの低い領域となるガードリング１５０がセンサチップ１０１の両端に位置する画素１１１ａ，１１１ｂの周辺に形成されることになる。これにより、フォトダイオード１４０の想定する受光領域外の周辺光によって生じた電荷は、フォトダイオード１４０に吸収されることなく、ガードリング１５０に吸収される。画素１１１ａ，１１１ｂの出力信号のノイズが低減され、センサチップ１０１の間隔で生じる周期的な出力信号のばらつきも防止される。即ち、全画素１１１，１１１ａ，１１１ｂに同一の光入力があったときも、出力信号を揃えることができる。特に、周囲長が長く、周辺光の影響を受け易い受光領域が大きい画素を用いる場合に本実施の形態の構成は好適である。

【0031】

また、本実施の形態では、ガードリング１５０は、画素群１１０のうち、配列方向の一側の端に位置する画素１１１ａの一側の辺に配置されるとともに、配列方向の他側の端に位置する画素１１１ｂの他側の辺に配置される。この構成により、画素群１１０の単位で配列方向の両側にガードリング１５０が配置されるので、センサチップ１０１の両端の画素１１１ａ，１１１ｂでの周辺光の吸収をシンプルな構成で効率的に抑制できる。

【0032】

また、本実施の形態では、金属線１６０は、ガードリング１５０上に間隔をあけて積層される複数の層１６１～１６４を有する。この構成により、フォトダイオード１４０の外側から入射する入射光に対して金属線１６０を反射部材として機能させ、フォトダイオード１４０への不要な光の入射を抑制できる。

【0033】

また、本実施の形態では、金属線１６０が電源電圧Ｖｄｄとガードリング１５０を直接的に接続する。この構成では、スイッチを介することなく電源電圧に直接接続されるので、周辺光に起因する不要な電荷は、自動的に排出され続ける。電荷排出制御を行う必要もないので、電荷排出のための制御信号の発生を抑制でき、信号読み出しのサイクルの高速化にも寄与できる。

【0034】

続いて上記実施の形態とは、金属線の構造が異なる構成について図６Ｂを参照して説明する。図６Ｂは、本実施の形態の画素１１１ａを含むセンサチップ１０１端部の第２の構成例を示す模式断面図である。なお、既に説明した構成と共通又は同様の構成について同じ符号を付してその説明を省略する場合がある。

【0035】

図６Ｂに示すように、ガードリング１５０に接続される金属線１７０は、下から上に第１層１７１、第２層１７２、第３層１７３、第４層１７４が積層される積層構造となっている。センサチップ１０１の端部に配置される端側金属線１９０も、下から上に第１層１９１、第２層１９２、第３層１９３、第４層１９４が積層される積層構造となっている。金属線１７０と端側金属線１９０の表面及び裏面にも、製造工程における露光条件改善のために、ＡＲＣやＢＡＲＣ等の反射防止膜が形成される。

【0036】

金属線１７０の第１層１７１、第２層１７２、第３層１７３、第４層１７４は、端側金属線１９０の第１層１９１、第２層１９２、第３層１９３、第４層１９４と略同じ高さに配置されている。主走査方向Ａにおいて、第１層１７１と第１層１９１の間には隙間１９５が形成される。同様に、第２層１７２と第２層１９２の間には隙間１９６が形成され、第３層１７３と第３層１９３の間には隙間１９７が形成され、第４層１７４と第４層１９４の間には隙間１９８が形成される。第２の構成例では、積層方向で隣り合う各層の隙間１９５～１９８が、該積層方向では重ならないように、金属線１７０と端側金属線１９０が互い違いの構造となっている。

【0037】

また、金属線１７０の積層構造は、主走査方向Ａでフォトダイオード１４０側（紙面右側）の端部が階段状となっている。即ち、金属線１７０は、第１層１７１、第２層１７２、第３層１７３、第４層１７４において、下層になるほど、主走査方向Ａでフォトダイオード１４０に近づく構成となっている。このうち、第２層１７２は、第３層１７３の範囲よりも広く、相対的に大きな範囲で形成される。

【0038】

以上説明した第２の構成例のセンサチップ１０１は、金属線１７０の各層１７１～１７４と端側金属線１９０の各層１９１～１９４の少なくとも一部が、積層方向で重なるように互い違いに配置される。この構成により、金属線１７０と端側金属線１９０の各配線を積層方向で重ね合わせることができる。これによって、金属線１７０と端側金属線１９０の間で短絡を防止するための隙間１９５～１９８を形成しつつ、当該隙間１９５～１９８から入射光がフォトダイオード１４０に入射される事態の発生を効果的に抑制できる。

【0039】

また、この構成例において、金属線１７０の複数の層１７１～１７４の一部であり、積層方向においてガードリング１５０側に近い第２層１７２が第３層１７３や第４層１７４に対して相対的に大きく形成される。この構成により、上から入射してくる入射光が積層構造の内部に入射したとしても、ガードリング１５０側の第２層１７２によってフォトダイオード１４０から離れる方向に反射することができる。

【0040】

また、本実施の形態では、金属線１７０と端側金属線１９０の表面及び裏面の両方に反射防止膜が形成されているので、反射を繰り返した入射光がフォトダイオード１４０に到達する可能性をより低減することができる。なお、場合によっては金属線１７０と端側金属線１９０の何れか一方にのみ反射防止膜を形成する構成としてもよい。

【0041】

以上説明した図６Ａ及び図６Ｂの構成例では、４層の金属線を説明したがこの構成に限定されない。２層、３層又は５層以上等、金属線の層数は適宜変更できる。

【0042】

次に、画素群の画素に配置されるガードリング１５０の位置が上記実施の形態とは異なる変形例について説明する。なお、ガードリング１５０の構成は、上記実施の形態又は構成例で説明したものと同様である。

【0043】

図７Ａは、第１変形例における電荷排出部としてのガードリング１５０の配置を示す模式図である。図７Ａに示す例では、画素群１１０ａを構成する全ての画素１１１ｄがガードリング１５０を備えている。図８は、第１変形例の画素１１１ｄの構成を示す模式断面図である。

【0044】

図８に示すように、第１変形例の画素１１１ｄは、主走査方向Ａの両側のそれぞれにガードリング１５０を備える構成となっている。即ち、ガードリング１５０は、画素群１１０ａの各画素１１１ｄの配列方向で向かい合う両辺に配置される。この構成により、上記実施の形態で説明した構成と同様の効果を奏するとともに、主走査方向Ａに配列される各画素１１１ｄの全てに余分な電荷を吸収するガードリング１５０が配置されることになる。隣接する画素１１１ｄ間による光クロストークを抑制し、出力のばらつきをより一層抑制できる。

【0045】

図７Ｂは、第２変形例における電荷排出部としてのガードリング１５０の配置を示す模式図である。図７Ｂに示す例において、画素群１１０ｂのうち、両端に位置する画素１１１ｅ及び画素１１１ｆには、３辺に沿ってガードリング１５０が配置される。そして、両端の間の画素１１１ｇには、副走査方向Ｂで向かい合う両辺にガードリング１５０が配置される。

【0046】

この第２変形例では、画素群１１０ｂの各画素１１１ｅ～１１１ｇの配列方向に直交する方向で向かい合う両辺に配置される。この構成により、配列方向に直交する方向（副走査方向Ｂ）での周辺光の影響を抑制できる。従って、副走査方向Ｂに配列される画素群１１０ｂ（ライン）間の光クロストークを効果的に抑制できる。

【0047】

図７Ｃは、第３変形例における電荷排出部としてのガードリング１５０の配置を示す模式図である。図７Ｃに示す例においても、画素群１１０ｃを構成する全ての画素１１１ｈがガードリング１５０を備えている。この例では、全ての画素１１１ｈにおいて、ガードリング１５０がフォトダイオード１４０の周囲を囲むように配置される。

【0048】

この第３変形例では、ガードリング１５０は、画素群１１０ｃの各画素１１１ｈの全周に配置される。この構成により、主走査方向Ａ、副走査方向Ｂ及び画素１１１ｈ間のあらゆる方向での光クロストークを抑制できる。

【0049】

この構成以外にも、図２や図７Ａ～図７Ｃで示したガードリング１５０が異なる配置の画素を組み合わせてもよい。例えば、両端にガードリング１５０を備える画素１１１ｄや、副走査方向Ｂで向かい合う両辺にガードリング１５０を備える画素１１１ｅ，１１１ｆ，１１１ｇや、図７Ｃで示した全周にガードリングを備える画素１１１ｈを組み合せてもよい。以上、ラインセンサ１００の構成例について説明してきた。次に、上記実施の形態又は変形例のラインセンサ１００を適用した画像読取装置１の例について説明する。

【0050】

図９は、本実地の形態のラインセンサ１００を備える画像読取装置１の構成例を示す図である。図１０は、本実施の形態の画像読取装置１の制御系の構成例を示す図である。なお、図９において、後述するモータ２０１～２０５についてはその図示を省略している。図１０において、本体側に位置する第１読取部６の第１読取装置２０の図示は省略している。

【0051】

図９に示される画像読取装置１は、コピー、ファクシミリ、プリンタ機能を有する複合機に用いられる電子写真方式のスキャナである。まず、画像読取装置１の全体構成について説明する。

【0052】

図９に示すように、画像読取装置１は、原稿セット部２と、分離給送部３と、レジスト部４と、ターン部５と、第１読取部６と、第２読取部７と、排紙部８と、スタック部９と、を備える。また、図１０に示すように、画像読取装置１は、本体制御部２１１及び本体操作部１１２にインタフェースを介して接続されるコントローラ部２１０を備える。コントローラ部２１０は、上述の各構成の動作を制御する電子部品である。

【0053】

コントローラ部２１０には、各種の構成を駆動する駆動部としての各種のモータ２０１～２０５及び原稿Ｓの位置等を検知する検知部としての各種のセンサ９０～９９、セットフィラ３３等が接続される。本体制御部２１１には、インタフェース等を介して第１読取部６及び第２読取部７で読み取られた画像情報が送信される。

【0054】

画像読取装置１の各構成について説明する。原稿セット部２には、画像を読み取る対象の原稿Ｓの束がセットされる原稿テーブル３０が配置される。原稿テーブル３０は、回動可能な可動テーブル３１と、原稿Ｓの位置決めを行うサイドガイド３２と、を備える。可動テーブル３１は、底板上昇モータ２０５により、図１の紙面右側に示す矢印方向に回動可能となっている。サイドガイド３２は、原稿Ｓの搬送方向（副走査方向）に直交する方向（主走査方向）の位置決めを行う。また、原稿テーブル３０には、長さ検知センサ９１，９２が配置される。また、原稿テーブル３０の搬送方向の下流側端部の近傍には、セットフィラ３３、底板ＨＰセンサ９８及び原稿セットセンサ９９等が配置される。

【0055】

分離給送部３は、原稿テーブル３０にセットされた原稿Ｓの束から最上位の原稿Ｓとその下の原稿Ｓとを分離し、最上位の原稿Ｓのみを搬送する。分離給送部３には、ピックアップローラ３８、給紙ベルト３９、リバースローラ４０及び適正位置センサ９７等が配置される。ピックアップローラ３８は、ピックアップモータ２０１の駆動力が伝達されるカム機構に接続される。ピックアップローラ３８は、ピックアップモータ２０１により、図１の紙面左側に示す矢印方向に回動可能となっている。ピックアップローラ３８の移動上限は、適正位置センサ９７によって検知される。給紙ベルト３９は、給紙モータ２０２の正転により給紙方向に駆動される。

【0056】

リバースローラ４０は、給紙ベルト３９に所定の圧力で押圧されており、給紙ベルト３９と給紙モータ２０２の正転により給紙方向と逆方向に回転駆動される。リバースローラ４０が給紙ベルト３９に直接接触している状態、又は原稿Ｓ１枚を介して接触している状態では、給紙ベルト３９の回動に伴って反時計方向に連れ回りする。リバースローラ４０は、トルクリミッタを有する。給紙ベルト３９とリバースローラ４０との間に原稿Ｓが２枚以上入り込んだ状態では、給紙ベルト３９に連れ回る力がトルクリミッタのトルクよりも低くなるように設定されている。これによって、給紙ベルト３９とリバースローラ４０との間に原稿Ｓが２枚以上入り込んだ場合は、リバースローラ４０は、時計方向に回転駆動して余分な原稿Ｓを押し戻し、原稿Ｓの重送を防止する。

【0057】

レジスト部４は、分離給送部３によって給送される原稿Ｓの一次突き当てを行って原稿Ｓの姿勢を整合するとともに、整合後の原稿Ｓを引き出して搬送する。レジスト部４には、プルアウトローラ１２、原稿Ｓの先端を検知する突き当てセンサ９４及び原稿幅センサ９５等が配置される。

【0058】

プルアウトローラ１２は、給紙モータ２０２の逆転により駆動されるローラ対である。プルアウトローラ１２は、ローラ対のニップ部分に進入してきた原稿Ｓに対して整合（スキュー補正）を行う。原稿幅センサ９５は、奥行き方向に複数個並べられ、プルアウトローラ１２により搬送された原稿Ｓの搬送方向に直交する幅方向のサイズを検知可能となっている。また、原稿Ｓの搬送方向の長さは、原稿Ｓの先端と後端を突き当てセンサ９４で検知し、その先端検知時点から後端検知時点まで給紙モータ２０２の出力パルスをカウントすることによって検知可能となっている。

【0059】

ターン部５は、原稿Ｓをターンさせて第１読取部６に読み取らせる面を第１読取部６の読み取り側（下方）に向けて搬送する。ターン部５には、中間ローラ１４及び読取入口センサ９６等が配置される。読取入口センサ９６は、中間ローラ１４によって送られてくる原稿Ｓの先端を検出する。

【0060】

第１読取部６は、原稿Ｓを搬送するとともに当該原稿Ｓの第１面の画像を読み取る。第１読取部６には、読取入口ローラ１６と、第１読取ローラ１９と、第１読取装置２０と、読取出口ローラ２３と、が配置される。第１読取装置２０は、コンタクトガラス２１の下方に待機し、読取位置に搬送されてきた原稿Ｓの第１面の画像を読み取る。原稿Ｓの第１面は、片面原稿であれば読み取る対象の面であり、両面原稿であれば表面である。第１読取ローラ１９は、第１読取装置２０における原稿の浮きを抑えると同時に、第１読取装置２０におけるシェーディングデータを取得するための基準白部を兼ねる。

【0061】

第２読取部７は、第１読取部６で第１面が読み取られた後の原稿Ｓの第２面（裏面）の画像を読み取る。片面又は両面の読み取りが完了した原稿Ｓは、装置の外側に位置する排紙部８からスタック部９に送られ、積載保持される。第２読取部７には、第２読取装置２５と、第２読取ローラ２６と、ＣＩＳ出口ローラ２７と、が配置される。

【0062】

第２読取装置２５は、いわゆる密着型イメージセンサである。第２読取ローラ２６は、第２読取装置２５における原稿Ｓの浮きを抑えると同時に、第２読取装置２５におけるシェーディングデータを取得するための基準白部を兼ねる。ＣＩＳ出口ローラ２７は、第２読取部７を通過した原稿Ｓを排紙部８に排出する。なお、第２読取装置２５の詳細な構成については後述する。

【0063】

排紙部８は、第２読取部７を通過した原稿Ｓをスタック部９に排出する。排紙部８には排紙ローラ２８が配置される。

【0064】

スタック部９は、排紙部８によって排出された原稿Ｓを保持する。スタック部９には、排紙部８から排出された原稿Ｓを積載する排紙トレイ２９に積載される。

【0065】

次に、画像読取装置１によって行われる一連の動作について説明する。ユーザは、第１面（表面）を上向きにした状態の原稿Ｓを原稿テーブル３０にセットする。コントローラ部２１０は、原稿Ｓがセットされたことを検知すると、底板上昇モータ２０５を正転させて、原稿Ｓの最上面が後述するピックアップローラ３８と接触する位置まで可動テーブル３１を上昇させる。可動テーブル３１が上昇すると、ピックアップローラ３８は、可動テーブル３１上の原稿Ｓ上面により押されて上方向に移動する。

【0066】

ユーザが、本体操作部２１２のプリントキーを選択すると、インタフェースを介して本体制御部２１１にプリント開始の信号が送信される。本体制御部２１１は、インタフェースを介してコントローラ部２１０に原稿給紙を示す信号を送信する。コントローラ部２１０に制御されるピックアップローラ３８は、給紙モータ２０２の正転によりコロが最上位の原稿を給紙口に搬送（給紙）する方向に回転し、原稿テーブル３０上の１枚又は数枚の原稿Ｓがピックアップされる。給紙ベルト３９とリバースローラ４０との作用によって１枚に分離された原稿は、給紙ベルト３９によってレジスト部４に送られる。

【0067】

レジスト部４に搬送されてきた原稿Ｓは、その先端が突き当てセンサ９４で検知された後、プルアウトローラ１２に突き当たるまで進む。ピックアップモータ２０１を回転させてピックアップローラ３８を原稿上面から退避させ、給紙ベルト３９の搬送力のみで原稿Ｓが送られる。これにより、原稿Ｓの先端は、プルアウトローラ１２の上下ローラ対のニップに進入する。プルアウトローラ１２に突き当たった原稿Ｓは、突き当てセンサ９４の検知時点から所定量定められた距離だけ送られる。結果的にプルアウトローラ１２に所定量の撓みを持って押し当てられた状態で給紙モータ２０２が停止され、給紙ベルト３９の駆動が停止し、待機状態となる。本実施の形態では、給紙モータ２０２の逆転により、プルアウトローラ１２と中間ローラ１４は駆動される。このとき、ピックアップローラ３８と給紙ベルト３９は駆動されていない。プルアウトローラ１２でスキュー補正された原稿Ｓは、ターン部５の中間ローラ１４を介して第１読取部６に搬送される。

【0068】

原稿Ｓの先端が読取入口センサ９６によって検出されると、読取入口ローラ１６の上下ローラ対のニップに原稿Ｓの先端が進入する前に、原稿搬送速度を読取搬送速度と同速にするために減速を開始する。これと同時に、読取モータ２０３を正転駆動して読取入口ローラ１６、読取出口ローラ２３及びＣＩＳ出口ローラ２７を駆動する。原稿Ｓの先端をレジストセンサ９０が検知すると、コントローラ部２１０が、所定の搬送距離をかけて減速させ、第１読取装置２０による読取位置の手前で一時停止させるとともに、本体制御部２１１にインタフェースを介してレジスト停止信号を送信する。

【0069】

コントローラ部２１０が本体制御部２１１より読取開始信号を受信すると、停止していた原稿は、第１読取装置２０の読取位置に先端が到達するまでに所定の搬送速度に増速されて搬送される。読取モータ２０３の出力パルスをカウントすることによって検出された原稿Ｓの先端が第１読取装置２０による読取位置に到達するタイミングで、コントローラ部２１０により本体制御部２１１に対して原稿の第１面（表面）の副走査方向有効画像領域を示すゲート信号の送信が開始される。ゲート信号は、第１読取装置２０による読取位置を原稿Ｓの後端が抜けるまで送信される。

【0070】

なお、レジスト部４を通過する原稿Ｓの搬送速度は、第１読取部６を原稿Ｓが通過する搬送速度よりも高速に設定されており、原稿Ｓが第１読取部６に送り込まれる時間の短縮が実現されている。

【0071】

第１読取部６を通過した原稿Ｓは、第２読取部７に送られる。次に、原稿Ｓに対して片面読取を行う場合と両面読取を行う場合とを分けて画像読取装置１の動作について説明する。

【0072】

片面読取の場合、排紙センサ９３が第１読取部６を通過した原稿Ｓの先端を検知すると、コントローラ部２１０は排紙モータ２０４を正転駆動して排紙ローラ２８を回転させる。そして、コントローラ部２１０は、排紙センサ９３による原稿Ｓの先端を検知してからの排紙モータ２０４の出力パルスをカウントし、原稿Ｓの後端が排紙ローラ２８の上下ローラ対のニップから抜ける直前に排紙モータ２０４の駆動速度を減速させる速度制御を行う。この速度制御では、スタック部９を構成する排紙トレイ２９に原稿Ｓが飛び出さないように排紙モータ２０４が駆動制御される。

【0073】

両面読取の場合、コントローラ部２１０が排紙センサ９３にて原稿Ｓの先端を検知してから読取モータ２０３の出力パルスをカウントする。このカウントにより、第２読取装置２５による読取位置に原稿Ｓの先端が到達するタイミングで、コントローラ部２１０により本体制御部２１１に対して原稿の第２面（裏面）の副走査方向の有効画像領域を示すゲート信号の送信が開始される。ゲート信号は、第２読取装置２５の読取位置を原稿Ｓの後端が抜けるまで送信される。第２読取部７を通過した原稿Ｓは、排紙部８を通じてスタック部９に排出される。

【0074】

次に、第２読取装置２５の詳細な構成について説明する。図１１は、本実施の形態のラインセンサ１００を備える第２読取装置２５の断面図である。図１２は、本実施の形態のラインセンサ１００を備える第２読取装置２５の分解斜視図である。

【0075】

図１１及び図１２に示すように、第２読取装置２５は、ＬＥＤ白色光源５０と、導光体５１と、レンズアレイ５２と、反射板５３と、保護ガラス板５４と、樹脂製支持体５５と、保持部材５６と、支持板５７と、ラインセンサ１００と、を主要な構成として備える。

【0076】

ラインセンサ１００は、基板１３０と、基板１３０上に主走査方向に配列されるセンサチップ１０１と、を備えるユニットである。基板１３０には、Ａ/Ｄ変換部、出力制御部、ＩＦ回路部等の電子部品が含まれる。センサチップ１０１はボンディングワイヤ５８によって基板１３０に電気的に接続される。

【0077】

図１３は、本実施の形態のセンサチップ１０１の構成例を示す模式図である。図１３に示すように、センサチップ１０１には、受光部としてのライン状の画素群１１０と、遮光部１３１と、回路部１３２と、が配置される。画素群１１０は、被写体としての原稿Ｓからの反射光を受光する。図２で説明した画素群１１０と同様に、画素群１１０の両端に位置する画素１１１ａ，１１１ｂには、ガードリング１５０が配置される。遮光部１３１は、画素群１１０と同様の構成を遮光して構成したＯＰＢ（Optical Black）領域である。回路部１３２は、各種アンプ回路、メモリ、タイミング制御部、クロック生成部、出力制御部、ＩＦ回路等の電子部品が配置される。

【0078】

各センサチップ１０１で読み取られた画像のアナログ信号は、対応するアンプ回路で増幅された後、Ａ／Ｄ変換部によって画像のデジタル信号に変換される。画像のデジタル信号（画像データ）は、出力制御部によって画像読取装置１の本体制御部２１１に受入可能なデータ形式に変換された後、インタフェースを介して本体制御部２１１に出力される。このように、センサチップ１０１は、画素群１１０及び遮光部１３１の信号を画素１１１ごとの出力レベルを出力する。なお、画素１１１ごとの出力レベルとは、Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル画像信号に対応する信号成分の階調レベルを示すものである。また、Ａ／Ｄ変換部等の電子部品の一部又は全部が、同一のセンサチップ１０１に配置される必要はない。例えば、前述のＡ／Ｄ変換部をセンサチップ１０１の外側に配置し、各センサチップ１０１からのアナログデータをまとめる形式をとってもよい。

【0079】

この例で説明したラインセンサ１００は、画像読取装置１の読取対象に設定される最大サイズの原稿Ｓの幅に対応するように構成される。例えば、２９７ｍｍ×４２０ｍｍのＡ３用紙に対応する必要がある複合機の場合、４２．３μｍ×２１．２μｍの画素１１１を長手方向に８４個並べたセンサチップ１０１を長手方向に１２０個配置してラインセンサ１００を構成する。

【0080】

上述のように、図１３に示されるセンサチップ１０１においても、主走査方向Ａに配置される画素群１１０のうち、両端に位置する画素１１１ａ，１１１ｂのそれぞれにガードリング１５０が設けられている。原稿Ｓを移動させながらラインごとに出力信号を読み取る方式のラインセンサ１００では、２次元アレイセンサに比べて出力信号の補正も行い難かった。そのため、従来の2次元アレイセンサ用の光クロストークを抑制するための構造では、余分な電荷の排出効率が不足し、周辺光の影響を受けてしまう。この点、本実施の形態によれば、ガードリング１５０によって周辺光の影響低減し、センサチップ１０１の周期的な出力信号のばらつきを抑制できる。

【0081】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、ラインセンサ１００を第２読取装置２５に適用した例を説明したが、この構成に限定されない。第１読取装置２０にラインセンサ１００を適用してもよい。また、画像読取装置としては、複合機に限らず、スキャナ単体にラインセンサ１００を適用してもよい。このように、本発明は、種々のラインセンサ、ラインセンサユニット及び画像読取装置に適用できる。

【符号の説明】

【0082】

１ 画像読取装置
１００ ラインセンサ
１０１ センサチップ
１４０ フォトダイオード（光電変換部）
１５０ ガードリング（電荷排出部）
１１０，１１０ａ～ｃ 画素群
１１１，１１１ａ～h 画素
１６０，１８０ 金属線（金属接続部）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0083】

【文献】特許第４９１６１０１号公報

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】