(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの文書を移動させ且つ画像形成するための装置において、
文書の上の画像を走査し且つその画像を表示するような電子信号を発生する２次元画像センサアレイと、
画像センサアレイが文書と直接接触する第１の位置と画像センサアレイが文書から離間される第２の位置との間で画像センサアレイを移動させる位置決め手段と、
画像センサアレイと相対し、画像センサアレイと少なくとも１つのトレーとの間に文書が存在するようにして文書を保持する少なくとも１つのトレーと、
文書を前記少なくとも１つのトレーに関して移動させる文書移動手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、多層紙シートから２次元画像をスキャンすることにおける改善に関する。更に言えば、本発明は、２次元画像センサ・アレイを用いて単一の紙シートをスキャンすること、および、次のシートをスキャンすべき位置に移動させることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子文書技術はテキストページを幾つかのメモリデバイスへ電子的に入力する方法を必要とする。従来の方法は、線型スキャナを用いて、文書をスキャナと交差させるよう、若しくは、スキャナを文書と交差させるよう、機械的に移動させるというものであった。これらのデバイスは、入力紙トレー、出力紙トレー、および別のスキャナモジュール、を有する。スキャナモジュールは一般に、照射源、ＳＥＬＦＯＣレンズ、若しくはより従前の光学素子のいずれかであるような光学的焦合デバイス、を含む。これらのデバイスは大きなものとなりがちである。なぜなら、光学的焦合デバイスや照射源のサイズは明るいものでなければならないためである。
文書の移動は正確なものでなければならない。なぜなら、スキャナは一般に単一ライン、若しくは、２，３の複数ラインを一度にスキャンするだけだからである。しばしば、制御されていない紙移動に関連して整合性の問題が存在し、この問題は画像の歪みを生じる結果となる。カラー画像を形成するために、しばしば、スキャナを各ラインにわたって３回ほど通過させなければならない。故に、これらのデバイスは遅延しがちであり、また、１つのページ文書をスキャンするのに１分以上の長い時間を要することもある。
【０００３】
アモルファスシリコンから形成されたアドレス指定可能な２次元画像センサアレイが  Ｍａｔｓｕｍｕｒａ等によって考え出され  （ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．ＥＤＬ−１，  ｐｐ．１８２，  １９８０）、Ｓｔｒｅｅｔ等によって論証されている（Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，  Ｖｏｌ．１９２，  ｐｐ．４４１，  １９９０）。接触画像形成（ｃｏｎｔａｃｔ  ｉｍａｇｉｎｇ）のためにこれらのアレイを用いることがＰｏｗｅｌｌ等によって報告されている（Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｐｒｏｃｅｄｄｉｎｇｓ，  Ｖｏｌ．２５８，  ｐｐ．１１２７，  １９９２）  。
文書ハンドラーは複写機や印刷機で幅広く使用されている。入力トレーと出力トレーの間で紙を転送させ、および、紙シートを反転させる技術は良く知られている。しかしながら、このような文書ハンドラーは、スキャナが入力若しくは出力トレーのいずれかに組み込まれているようなデバイスには付与されていない。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、１つの文書ページ全体を一度に画像形成することを可能とする、２次元画像センサを用いる。１ページ全てを画像形成するのに要する時間は１００ミリ秒以下であることから、数百ページを１分で画像形成することができる。カラー画像は、フィルタをセンサに付加するか、若しくは、カラー照明装置を使用することによってスキャンされる。カラー照明装置が使用される場合には、異なるカラーを使用する３つの順次の画像がカラー文書で採用される。１つのカラーページを処理するのに１秒以下しか必要としないため、１００、若しくはそれ以上のカラーページを１分で画像形成することができる。整合性の問題は除去される。なぜなら、ページ全体が同時に画像形成され、また、１つの単時間のフラッシュライトによって照明することができるからである。
高速の文書入力デバイスを得るため、本発明は、入力若しくは出力トレーのいづれかにスキャナが組み込まれた文書処理装置を記述する。これは、従来の画像形成用光学素子と同様に機械的構造の複雑さを減少させる。
【０００５】
【実施例】
図１は、２次元センサアレイ２０の一部を示す。数個のセンサピクセル３０しか示されていないが、同一の構造がＸおよびＹ方向の双方で拡張されてページサイズ領域をカバーしていると仮定される。センサアレイ２０は、照明装置４０からの光の一部がガラス基板２８を通過し得るように設計されている。例えば、各感光領域は約４０×４０ミクロンのサイズであってもよいが、各感光領域間の距離は６０〜１２０ミクロンである。文書スキャナに対しては、ほぼ２００〜４００スポット／インチの解像度が一般的である。
照明装置４０は、バックリット液体クリスタルディスプレイ（ｂａｃｋｌｉｔ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙｓ）やポータブルコンピュータで幅広く使用されている標準タイプの照明装置である。白光を発生する照明装置の代わりに、照明装置を使用して、単一のカラーページを画像形成するのに３つの異なるカラーを順次作り出すようにすることができる。これら３つのカラーは一般に、赤、緑、青（ＲＧＢ）である。
上部保護層２２は、画像形成装置の素子をスクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈｅｓ）  から保護する。直接接触画像形成処理（ｄｉｒｅｃｔ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｉｍａｇｉｎｇ）  に対しては、照射のために文書は僅かにセンサアレイから離間される。最良の解像度とするため、文書はピクセル直径の約半分、若しくはそれ以下（つまり、一般には３０〜６０ミクロン）だけセンサアレイから離して配置されなければならない。１つの設計ではアレイの表面に接着された薄いガラスシートを使用する。他の方法は、シリコン炭化物のような極端に固い透明物質を用いて化学蒸着（ＣＶＯ）処理によってセンサアレイ表面をコートするというものである。シリコン炭化物の利点は、それが非常に固く且つ透明な表面をセンサアレイの上に提供することである。不幸にも、シリコン炭化物層は、常に照射を助けるのに十分な厚みというわけではない。故に、センサアレイと文書間の距離を増大させるために薄いガラスシートが必要とされる。
【０００６】
各センサピクセル３０は、光線３２に応答して信号を発生する感光素子２４を備える。感光素子２４は、好ましくはアモルファス半導体光ダイオードであるが、いずれの薄膜フィルム感光素子であってもこの機能を行なうことができる。読み出しは、アモルファス、若しくは多結晶質シリコンから形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって、ピクセル毎に制御される。読み出しを行なうのにダイオードを備えたセンサアレイも可能である。シリコンＴＦＴ呼び出し技術を備えた２次元シリコン光ダイオードアレイはガラス基板２８の上に製造される。金属ゲート制御ラインと出力ラインによって電子画像を外部電子素子（図示していない）に伝送することができる。光シールド２６を感光素子２４の下側に位置づけ、照明装置４０からの直接光が感光素子２４をトリガするのを禁止する。
文書１０は保護層２２の上部に配置される。照明装置４０によって発生された光線３２はガラス基板２８を通過して文書１０の表面に衝突する。文書１０の暗い領域は光線３２を吸収する。白い領域は光線を反射して感光素子２４をトリガする。
図２は、カラーピクセル２４を形成するためにカラーフィルタを備えたセンサアレイを示す。色付けされた光を備えた照明装置を使用する代わりに、センサアレイ５０は白光を発生する照明装置４０を用いることもできる。各感光素子２４は隣接するカラーフィルタ５２を有する。白光線５６はカラー光線５８に変換されて、文書に方向付けされる。感光素子２４は文書１０からの反射光を検出する。
【０００７】
単一の紙シートだけ、若しくは、透明色がコピーされた場合、照明装置４０はターンオフされ得る。周囲室内光は一般に１〜１０μワット／ｃｍ２  であり、これは１０１３〜１０１４フォトン／秒−ｃｍ２  に対応する。センサアレイは、容易に１０７  フォトン／ピクセルを検出することができるため、周囲室内光は感光素子２４をトリガするのに十分である。１ページあたり約１秒の画像読み出し時間が適当である。故に、１０×１０ミクロンのセンササイズしか必要とされず、所望ならば、センサアレイをピクセルサイズの小部分とすることができる。
図３を参照すれば、２次元画像形成アレイを用いた文書処理デバイスのための第１の好ましい実施例が示されている。文書処理デバイス１００は容器を持っているが、この容器は、素子を保護し且つ小型の文書処理デバイスを形成するどのような形態であってもよい。この容器は、カバー部分１１４と底部分１１６を有する。好ましくは、この容器は、できるだけ文書処理デバイスを明るくするようプラスチックで形成されるべきである。
センサアレイ２０は、通常、画像形成を行う画像を含んだ文書の表面と接触する。第１の好ましい実施例では、センサアレイ２０は面を下側に向けて載せられており、この結果、入力紙トレー１０２の文書の上部シートと画像形成表面が接触するようにすることができる。照射源は上述のように、アレイとその物理構造の一部の後ろ側である。
【０００８】
センサアレイ２０を往復移動で上下に移動させるために偏心ホイール１１２が使用される。これにより、センサアレイの表面を文書の表面と直接接触させることができる。センサアレイを位置決めするため、モータ（図示していない）が偏心ホイール１１２に取り付けられている。文書が画像形成された後、センサアレイが文書の上部に持ち上げられるようにモータが偏心ホイールを調整する。どのような数の偏心ホイールも使用され得る。カムを使用することもできる。
文書１０のスタックが入力トレー１０２に配置される。アレイアセンブリ２０と上部カバー部分１１４を持ち上げることによって文書が積まれる。高さ調整機１０４を用いて文書を所定位置に連続的に押し上げ、文書が同じ位置、つまり同じ高さになるようにする。文書が画像形成され、入力トレーから排出された後、高さ調整機１０４は次の文書を所定位置に配置するため上部方向に移動する。
紙掴みローラ１１０は、入力トレー１０２から出力トレー１０６へ紙ガイド１０８を介して上部文書を移動させる。文書の約１／２インチのスペースがこのローラのために必要とされる。もし画像形成を行っている間もローラがその所定位置に残っている場合には、センサアレイは文書のエッジを画像形成することはできない。代替方法は、画像形成を行っている間は、ローラ１１０をじゃまにならない場所に移動させてしまうというものである。センサアレイ２０が文書の上部に持ち上げられると、ローラ１１０はその所定位置に移動し、上部文書を出力トレーに移動させる。
【０００９】
文書処理デバイスは次のように動作する。文書が入力トレー１０２の上に積まれる。高さ調整機が上部文書をその所定位置に移動させる。偏心ホイール１１２がセンサアレイ２０を低くして、それが上部文書と直接接触するようにする。照明装置から単一のフラッシュライトが生成される。２、３ミリ秒ほどの短い時間でセンサアレイが上部文書上の画像を検出する。電子画像が読み出され、プロセッサ１２０に記憶される。センサアレイの出力を読み出すのにほぼ３０ミリ秒の時間を要する。電子画像の処理は、次の文書が位置決めされる間に実行され得る。カラー画像が必要とされる場合には、異なる色の３つの順次のフラッシュが実行される。
画像が走査された後、センサアレイ２０は偏心ホイール１１２によって文書から持ち上げられる。上部文書が紙掴みローラ１１０によって出力トレーに移動される。次の文書が高さ調整機１０４によって位置決めされ、前と同様に画像形成される。全ての文書が画像形成された後、プロセッサ１２０は電子画像を他のデバイスにコントローラ２２を介して出力することができる。電子画像は、後にコンピュータに出力するため、若しくはモデムを用いることによってファクシミリマシーンに送信するため、ＲＡＭのようなメモリチップに記憶される。代替例では、プロセッサ１２０は、各電子画像を次の文書を画像形成する前に外部デバイスに出力することができる。これは大きな記憶装置の必要性を除去する。
【００１０】
第１の好ましい実施例の形態の利点は、文書がトレーに位置づけされるときに紙の整合性が達成されるということである。この結果、文書処理システムの必要性は最小限となる。欠点は、センサアレイを妨害し得るローラ１１０が文書を除去するために必要とされることである。
図４を参照すれば、２次元画像アレイを用いた文書処理デバイスのための第２の好ましい実施例が示されている。文書処理デバイス２００は所望とするどのような形態をも持ち得る容器を有する。この容器は、カバー部分２１４と底部分２１６を有する。第１の好ましい実施例と同様、文書スタックの上部文書とセンサアレイの表面が直接接触するよう、センサアレイ２０は面を下側に向けて載せられる。照射源は上述のように、アレイとその物理構造の一部の後ろ側である。
モータ（図示していない）が、センサアレイ２０を上下に往復移動させる偏心ホイール２１２の動きを制御する。紙掴みローラ２１０は、入力トレーの底から紙を取る。紙ガイド２０８が、文書を出力トレー２０６に方向付ける。高さ調整機２０４は、文書スタックが増加したときに出力トレーを低くする。これにより、スタック上の上部文書を画像形成のためにその所定位置とすることが可能とされる。全ての文書が画像がスキャンされた後、デバイスの上部カバー部分２１４を持ち上げることにより、若しくは、紙スタックを便利な位置まで低くすることにより、出力トレー２０６からスタックが取り除くことができる。コントローラ２２０は、センサアレイ２０によってスキャンされる画像を処理し且つ記憶する。出力コネクタ２２２は、記憶された画像を外部デバイスに送信することを可能とする。
【００１１】
文書処理デバイス２００は次のように動作する。文書が入力トレー２０２の上に積まれる。紙掴みローラ２１０は、紙ガイド２０８を介して入力トレー２０２の底の文書を出力トレー２０６へ移動させる。偏心ホイール２１２がセンサアレイ２０を低くして、それが上部文書と直接接触するようにする。照明装置から単一のフラッシュライトが生成され、センサアレイが上部文書を画像形成する。第１の実施例と同様、１つのカラー文書をスキャンするのに３つのカラーフラッシュが必要とされる。
画像が走査された後、センサアレイ２０が偏心ホイール２１２によって文書から持ち上げられる。高さ調整機２０４が出力トレー２０６を低くする。次の文書が入力トレー２０２から出力トレー２０６に移動される。センサアレイ２０が再びスキャンのために低くされる。全ての文書が画像形成された後、プロセッサ２２０はコネクタ２２２を介して電子画像を他のデバイスに出力することができる。
第１の好ましい実施例とは異なって、第２の好ましい実施例の形態の利点は、出力トレーでローラが必要とされないために、センサアレイが文書全体を画像形成できる点にある。欠点は、画像形成を行うために文書処理システムは文書を正確に位置決めできなければならないことである。センサアレイが文書より大きい場合は、文書の位置決めが正確であることを要しない。
【００１２】
図５を参照すれば、１つの再循環紙トレーを備えた文書処理デバイスのための第３の好ましい実施が示されている。文書処理デバイス３００は、所望とするどのような形態をも有し得る容器を備える。この好ましい実施例では、容器は、センサアレイ２０を含むカバー部分３１６と文書を保持し且つ再循環させる底部分３１４とを有する。
第１の好ましい実施例と同様、センサアレイ２０は、アレイの表面が直接接触するよう、面を下側に向けて載せられる。照射源は上述のように、アレイとその物理構造の一部の後ろ側である。
モータ（図示していない）が、センサアレイ２０を上下に往復移動させる偏心ホイール２１２の動きを制御する。コントローラ３２０は、センサアレイ２０からの電子画像を処理し且つ記憶する。出力コネクタ３２２により、記憶された画像を外部デバイスに送信することができる。
２つの側を持つ文書１０が画像形成のためにトレー３０２に配置される。紙掴みローラ３１０がスタックから底の文書を移動させる。文書は紙経路３１８に沿って進み、既知の技術を用いて構造３２４によってひっくり返される。文書は、画像形成の準備のためにスタックの上部に配置される。偏心ホイール３１２がセンサアレイ２０を低くして、それが上部文書と直接接触するようにする。照明装置から単一のフラッシュライトが生成され、センサアレイが上部文書を画像形成する。第１の実施例と同様、１つのカラー文書をスキャンするのに３つのカラーフラッシュが必要とされる。
【００１３】
画像が走査された後、センサアレイ２０が偏心ホイール２１２によって文書から持ち上げられる。次の文書がスタックの底から移動される。この処理は、スタック内の文書の両側が画像形成されるまで継続する。全ての文書が画像形成された後、スタックをトレー３０２から除去することができる。
文書を自動的に反転させる代わりに、側を逆転させることなく、単に底の文書を上部に置くことができる。文書のスタックが画像形成された後、第２の側を画像形成するために文書は手動で反転され得る。
前の実施例と同様、この形態は文書がトレーに配置されるときに良好な紙整合性の利点を持つ。また、ローラは文書の下側であるため、それらは文書の画像形成を妨げない。画像形成アセンブリは、デバイスの上部カバーを形成し、保護層と光シールドを与える。
３つの好ましい全ての実施例において、画像形成を行った後にエアナイフ若しくは同様の手段を用いて文書は画像形成装置から分離される。例えば、エアナイフ２３０が図４に示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用される２次元スキャナアレイを示す。
【図２】カラー画像を形成するカラーフィルタを備えた２次元スキャナアレイを示す。
【図３】第１の好ましい実施例の２次元スキャナアレイを備えた文書処理デバイスを示す。
【図４】２次元スキャナアレイを備えた文書処理デバイスのための第２のより好ましい実施例を示す。
【図５】２つの側で画像形成を行うために文書を再循環させるような２次元スキャナを用いた文書処理デバイスの第３の好ましい実施例を示す。
【符号の説明】
２０  ２次元センサアレイ
２２  上部保護層
２４  感光素子
２６  光シールド
２８  ガラス基板
３０  センサピクセル
３２  光線
４０  照明装置
５６  白光線
５８  カラー光線
１００  文書処理デバイス
１０２  入力紙トレー
１０４  高さ調整機
１０６  出力トレー
１０８  紙ガイド
１１０  紙掴みローラ
１１２  偏心ホイール
１１４  カバー部分
１１６  底部分
１２０  プロセッサ
２００  文書処理デバイス
２０２  入力トレー
２０４  高さ調整機
２０６  出力トレー
２０８  紙ガイド
２１０  紙掴みローラ
２１２  偏心ホイール
２１４  カバー部分
２１６  底部分
２２２  出力コネクタ
２３０  エアナイフ
３００  文書処理デバイス
３１８  紙経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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