JP2004187039A - 画像読取装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本画像読取装置100は、裏面側に読取基板511が固定されたCCDイメージセンサ510と、原稿からの反射光を通過させるための開口部520とCCDイメージセンサ510を嵌合させるための支持部521とを有するセンサフレーム52とを具備してなり、センサフレーム52の支持部521にCCDイメージセンサ510の読取面側が嵌合されて、CCDイメージセンサ510が反射光の光軸上に支持されたものである。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿からの反射光をイメージセンサに結像して画像読取りを行う画像読取装置に関し、特に、イメージセンサを位置ズレなく支持し、かつ、イメージセンサからの十分な放熱を可能とする画像読取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
スキャナ、ファクシミリ、複写機等では、一般に、プラテンガラス上に載置された紙等の原稿に対し、該プラテンガラスの下方において光源及び反射ミラー等を走査して、又はオート・ドキュメント・フィーダ(ADF)により原稿を自動搬送しながら原稿に光を照射して、原稿からの反射光をCCD等のイメージセンサに結像して画像読取りを行っている。
【0003】
図8は、従来のセンサユニットの一例を示す概略斜視図であるが、センサユニット90は、反射光を電気信号に変換する光電変換素子(以下、「CCDイメージセンサ」という。)91と読取基板92とから構成されており、CCDイメージセンサ91の端子が読取基板92に挿通、半田付けされて電気的に接続され、且つ一体のものとなっている。このように構成されたCCDイメージセンサ91は、結像レンズ等を支持するスキャナフレームに、前記読取基板92がネジ等により固定されて、反射光の光軸上に位置されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、画像読取りの高速化、高精度化が望まれており、画像処理速度を向上させるためにCCDイメージセンサ91のクロック周波数が高速化されていること等によって、CCDイメージセンサ91の発熱量が増加している。CCDイメージセンサ91の発熱は、暗電流によるS/N比の低下や、転送効率の低下によるMTFの劣化等のCCDの性能劣化の原因となる。また、読取基板92には、一般にPCB基板が用いられるが、CCDイメージセンサ91からの発熱により読取基板92が熱変形し、その結果、CCDイメージセンサ91の固定位置にズレが生じるという問題もある。
【0005】
かかる問題を解決するために、筐体内に冷却ファンを設けてCCDイメージセンサ91を冷却する構成が考案されている(特許文献1参照)。しかし、冷却ファンにより筐体内に気流を生じさせると、該気流により舞い上がった塵埃が結像レンズやミラー等の光学部品に付着して、読取画質が劣化するという問題が生じる。また、冷却ファンのような部品を装備させると、装置の大型化やコスト高となる問題もある。
【0006】
他方、読取基板92の剛性を補強する保持部材をCCDイメージセンサ91と読取基板92との間に介在させる構成も考案されている(特許文献2参照)。しかし、CCDイメージセンサ91と読取基板92との間のスペースは限られているため、前記保持部材はCCDイメージセンサ91及び読取基板92と密着した状態となり、該保持部材に熱伝導性の高い部材を使用すると、却ってCCDイメージセンサ91の発熱が読取基板92へ伝導し易くなり、読取基板92は従来以上にCCDイメージセンサ91からの熱の影響を受けるおそれがある。
【0007】
【特許文献1】
特開平8−102822号公報
【特許文献2】
特開2002−171387号公報
【0008】
本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、熱の影響によるイメージセンサの位置ズレを簡易且つ安価な構成で防止し、また、イメージセンサの放熱効率を高めることにより、画像読取装置の読取画質を良好に維持できる画像読取装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像読取装置は、原稿からの反射光をイメージセンサに結像して画像読取りを行う画像読取装置において、裏面側に読取基板が固定されたイメージセンサと、前記反射光を通過させるための開口部とイメージセンサを嵌合させるための支持部とを有する耐熱性フレームとを具備してなり、該耐熱性フレームの支持部に前記イメージセンサの読取面側が嵌合されて、イメージセンサが光軸上に支持されたものである。このように、イメージセンサを耐熱性フレームで光軸上に支持することにより、イメージセンサの発熱による読取基板が変形したとしても、光軸上のイメージセンサの位置が変化することがない。また、イメージセンサの読取面側を耐熱性フレームに嵌合させることにより、イメージセンサの裏面が開放状態となり、イメージセンサの放熱効率が向上する。
【0010】
また、本発明は、前記耐熱性フレームの支持部が、イメージセンサの幅方向、厚み方向、及び高さ方向の位置を夫々規制する少なくとも3方向の位置決め部と、各位置決め部にイメージセンサを夫々押圧して固定する付勢部材とを具備するものである。
【0011】
また、本発明において、前記耐熱性フレーム及び付勢部材は、アルミニウム等の高熱伝導性のものとすることが好適である。これにより、イメージセンサの発熱を耐熱性フレーム及び付勢部材に吸収させ、該耐熱性フレーム及び付勢部材の表面等から放熱させることができ、イメージセンサの放熱効率が一層向上する。
【0012】
また、本発明は、前記耐熱性フレームは、スキャナフレームに設けられた位置調整部材に固定されたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る画像読取装置を図面に基づき具体的に説明する。なお、本実施の形態に係る画像読取装置は本発明の一例にすぎず、本発明の構成が該画像読取装置に限定されるものでないことは当然である。
【0014】
図1は、本発明の実施の形態に係る画像読取装置100を具備するコピー・ファクシミリ複合機1の上部の外観を示す概略斜視図である。図に示すように、該コピー・ファクシミリ複合機1は、読み取るべき原稿を載置するプラテンガラス2が配設された読取載置台3と、該原稿をプラテンガラス2上に押圧して固定する原稿押さえカバー4と、原稿の読取り開始等を入力するための操作パネル5とを具備してなる。以下に詳述する画像読取装置100は、読取載置台3の筐体内に配設されており、プラテンガラス2の下方から原稿の画像を読み取るようになっている。
【0015】
なお、図には示していないが、前記コピー・ファクシミリ複合機1は、読み取った画像を記録するための記録用紙を供給する給紙部や、記録用紙に画像を記録する画像記録部、画像を電送するための送信部等をも備えているが、該コピー・ファクシミリ複合機1は、本発明に係る画像読取装置を具備する機器の一例であり、これら画像記録部等は任意の構成であることは勿論である。
【0016】
図2は、前記読取載置台3及び原稿押さえカバー4の縦断面を示す図であるが、図に示すように、本画像読取装置100は、プラテンガラス2上に載置された原稿を読み取るフラットベッドスキャナ(FBS)として構成され、且つ原稿押えカバー4のADF6により自動搬送される原稿も読み取るように構成されている。該ADF6は、読み取るべき原稿の束が載置される給紙トレイ61と、該原稿の束から最上紙を取り出して供給するピックアップローラ62a、セパレートローラ62b、及びリタードローラ62cと、供給された原稿を下方へ反転させながら排紙トレイ63へ案内する搬送路64と、搬送路64に適宜配置されて原稿を搬送する搬送ローラ65と、搬送路64の最下流に配設された排紙トレイ63とを具備してなる。このように構成されたADF6により、給紙トレイ61から搬送路64へ順次繰り込まれた原稿は、プラテンガラス2の読取位置Pを通過し、該読取位置Pにおいて画像読取りがされた後、排紙トレイ63へ排出されるようになっている。
【0017】
プラテンガラス2の下方には、FBS使用時にはプラテンガラス2の下方を水平方向へ移動しながらプラテンガラス2上の原稿をスキャンし、前記ADF6使用時には読取位置Pへ移動して順次搬送される原稿をスキャンする画像読取ユニット101が設けられている。
【0018】
図3は、前記画像読取ユニット101の主要構成を示した図であるが、図に示すように、前記プラテンガラス2の下方には、プラテンガラス2と平行方向に走査されるフルレートキャリッジ102及びハーフレートキャリッジ103が設けられている。該フルレートキャリッジ102は、キャリッジ本体20に、原稿に光を照射するための光源21と、原稿からの反射光R1を走査方向へ反射してハーフレートキャリッジ103へ導くための反射ミラー22とを具備してなり、前記ハーフレートキャリッジ103は、キャリッジ本体30に、フルレートキャリッジ102からの反射光R2をスキャナユニット104へ導く2枚の反射ミラー31,32を具備してなるものである。このように構成されたフルレートキャリッジ102及びハーフレートキャリッジ103が、図示しないガイドレールにより夫々摺動可能に担持されている。
【0019】
さらに、前記フルレートキャリッジ102及びハーフレートキャリッジ103の両端部に沿って一対のベルト駆動機構104が設けられている。該ベルト駆動機構104は、図に示すように、駆動プーリ40,41と従動プーリ42,43間に夫々巻架されたベルト44,45が駆動軸46の回転により周運動するように構成されたものであり、ベルト44にフルレートキャリッジ102が、ベルト45にハーフレートキャリッジ103が夫々固定されている。駆動プーリ40,41はいずれも駆動軸46に固定されており、フルレートキャリッジ102及びハーフレートキャリッジ103の走査範囲は該駆動プーリ40,41のギア比により設定されている。即ち、駆動プーリ40,41に夫々巻架されたベルト44,45により走査されるフルレートキャリッジ102及びハーフレートキャリッジ103は、フルレートキャリッジ102の走査速度に対して略1/2の速度でハーフレートキャリッジ103が走査されるものとなり、図に示すように、走査距離L1だけフルレートキャリッジ102が走査される間に、ハーフレートキャリッジ103は、その約半分の走査距離L2だけ走査される。
【0020】
このように構成されたフルレートキャリッジ102及びハーフレートキャリッジ103がプラテンガラス2の下方を原稿と平行に移動して原稿の画像をスキャンし、フルレートキャリッジ102の光源21から原稿に光が照射され、該原稿からの反射光R1が反射ミラー22により水平方向の反射光R2として反射され、さらに、ハーフレートキャリッジ103の反射ミラー31により鉛直下方へ反射された後、反射ミラー32により水平方向の反射光R3として反射されることにより、スキャナユニット105へ導かれるようになっている。
【0021】
図4は、前記スキャナユニット105の詳細な構成を示す概略斜視図であるが、スキャナユニット105は所謂縮小光学系のCCD読取ユニットであり、図に示すように、前記ハーフレートキャリッジ103からの反射光R3を収束する結像レンズ50と、その収束光を電気信号に変換するためのセンサユニット51とを具備してなり、センサユニット51がセンサフレーム(耐熱性フレーム)52に嵌合固定され、該センサフレーム52が、前記結像レンズ50の光軸上にセンサユニット51が位置するように調整するための調整フレーム53を介して、スキャナフレーム54に固定されている。このように構成されたスキャナユニット105により、前記反射光R3がセンサユニット51により読み取られて、電気信号として出力されるようになっている。
【0022】
図5及び図6は、前記センサユニット51及びセンサフレーム52の詳細な構成を示すものであるが、各図において前記反射光R3は図奥側から入射される。即ち、図5及び図6はセンサユニット51及びセンサフレーム52の裏面側の構成を示している。また、センサユニット51はCCDイメージセンサ510と読取基板511とが半田付けされてなるものであるが、図においては説明の便宜上、読取基板511を省略している。
【0023】
センサフレーム52は、CCDイメージセンサ510の発熱により変形しない耐熱性及び剛性を有するものであり、熱硬化性樹脂、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)や金属等を用いることができるが、CCDイメージセンサ510の放熱を高めるためには、アルミニウムのような金属製のものが好適である。該センサフレーム52の略中央部には、反射光R3を通過させるための開口部520が穿設されている。該開口部520はCCDイメージセンサ510の読取領域に対応させた大きさのものである。また、センサフレーム52の裏面側には、前記開口部520に対応させて支持部521が凹設されている。該支持部521は、CCDイメージセンサ510を嵌合させるためのものであり、CCDイメージセンサ510の外形より大きい形状で、センサフレーム52の裏面側から厚み方向へ凹欠されてなるものである。また、支持部521の凹欠深さは、少なくともCCD520の側面を支持可能な程度に該CCD520の形状に合わせて適宜設定する。該支持部521にCCDイメージセンサ510が読取面側から嵌合されることにより、図6に示すように、前記開口部520を通じて反射光R3を読取可能にCCDイメージセンサ510がセンサフレーム51に嵌合される。
【0024】
また、前記センサフレーム52の支持部521には、CCDイメージセンサ510の幅方向(x軸)、厚み方向(y軸)、及び高さ方向(z軸)の位置を夫々規制する位置決め部522,523,524が形成されている。位置決め部522は、支持部521の、凹欠深さ方向、即ちyz座標の面を有する側壁の一部から、対向する他方の側壁、即ちx軸方向へ突出するように形成されたものであり、CCDイメージセンサ510の側面と当接して、その幅方向の位置を規制する。位置決め部523は、支持部521の高さ方向、即ちxz座標の面を有する側壁の四隅部から、センサフレーム52の裏面、即ちy軸方向へ突出するように形成されたものであり、CCDイメージセンサ510の読取面と当接して、その厚み方向の位置を規制する。位置決め部524は、支持部521の底面、即ちxy座標の面を有する側壁の一方から上方ヘ、即ちz軸方向へ突出するように形成されたものであり、CCDイメージセンサ510の底面と当接して、その高さ方向の位置を規制する。なお、CCDイメージセンサ510及び位置決め部524には、前記支持部521におけるCCDイメージセンサ510の概略の位置を定めるために、CCDイメージセンサ510には係合凹部512が、位置決め部524には係合凸部525が形成されている。
【0025】
さらに、前記センサフレーム52には、各位置決め部522,523,524にCCDイメージセンサ510を押圧して固定する板バネ(付勢部材)55R,55L,56が設けられている。板バネ55R,55Lは、センサフレーム52の支持部521の両側に配設されて、該支持部521に嵌合されたCCDイメージセンサ510を裏面側から付勢して前記位置決め部523に密接させるものである。該板バネ55R,55Lは、センサフレーム52の両側部の形状に合致するように適宜曲折されており、センサフレーム52の両側部に固定するために、係止孔550及び長穴551が夫々穿設されている。一方、センサフレーム52の両側面には係止凸部526が凸設され、両側部には厚み方向にネジ孔527が穿設されている。板バネ55R,55Lの各係止孔550をセンサフレーム52の各係止凸部526に夫々係止させ、更に板バネ55R,55Lの各長穴551とセンサフレーム52の各ネジ孔527とを夫々連通するネジ(不図示)で板バネ55R,55Lとセンサフレーム52とが緊締されることにより、図6に示すように、板バネ55R,55Lがセンサフレーム52に固定されるとともに、該板バネ55R,55Lが、支持部521に嵌合されたCCDイメージセンサ510を裏面側から付勢して、CCDイメージセンサ510の読取面を前記位置決め部523に密接させる。
【0026】
また、板バネ56は、センサフレーム52の支持部521の上方の隅部に配設されて、該支持部521に嵌合されたCCDイメージセンサ510の上面及び側面を付勢して前記位置決め部522,524に密接させるものである。該板バネ56は、帯状の板バネの一方の端部560がCCDイメージセンサ510の上面を、他方の端部561がCCDイメージセンサ510の側面を押圧できるように曲折されており、センサフレーム52の上面に固定するために中央部に係止孔562が穿設されている。一方、センサフレーム52の上面には係止凸部528が凸設され、CCDイメージセンサ510の上面の一部が露呈するように切欠部529aが、CCDイメージセンサ510の側面の一部が露呈するように切欠部529bが夫々形成されている。図6に示すように、板バネ56の係止孔562をセンサフレーム52の係止凸部528に係止させることにより、その一方の端部560が切欠部529aにより露呈されたCCDイメージセンサ510の上面を下方へ付勢して、CCDイメージセンサ510の底面を前記位置決め部524へ密接させ、他方の端部561が切欠部529bにより露呈されたCCDイメージセンサ510の側面を幅方向へ付勢して、対向する側面を前記位置決め部522へ密接させる。このようにして、板バネ55R,55L,56により、センサフレーム52の支持部521に嵌合されたCCDイメージセンサ510が各位置決め部522,523,524に密接するように3方向へ付勢されて、センサフレーム52の所定位置にCCDイメージセンサ510が位置せしめられる。
【0027】
これにより、CCDイメージセンサ510の読取面、側面、上面、及び底面は、各位置決め部522,523,524によってセンサフレーム52の支持部521の内壁とは完全に密接せず、各位置決め部522,523,524の突出分だけ支持部521の内壁との間に間隙が生じた状態となる。また、センサフレーム52にCCDイメージセンサ510を読取面側から嵌合させることにより、CCDイメージセンサ510の裏面側は開放状態となる。このようにCCDイメージセンサ510の周囲を開放することによって、CCDイメージセンサ510の放熱効率が向上される。さらに、センサフレーム52及び板バネ55R,55L,56に金属等の高熱伝導性部材を用いることにより、CCDイメージセンサ510の熱をセンサフレーム52及び板バネ55R,55L,56に吸収させ、これらの表面からも放熱させることができ、CCDイメージセンサ510の放熱効率が一層向上される。
【0028】
センサフレーム52に嵌合固定されたCCDイメージセンサ510は、図4及び図7に示すように、該センサフレーム52を、調整フレーム53を介してスキャナフレーム54に固定されることにより所定位置に取り付けられている。調整フレーム53は、スキャナフレーム54の後背部に取付け可能な枠状のものであり、前記板バネ55R,55Lの各長穴551とセンサフレーム52の各ネジ孔527とを夫々連通するネジ57により、板バネ55R,55Lがセンサフレーム52に固定されるとともに、該センサフレーム52が調整フレーム53に固定されている。調整フレーム53には、反射光R3の光軸方向に2つの長穴530が所定間隔で穿設されており、該長穴530に挿通されたネジ58により、スキャナフレーム54に緊締されて、その後背部に固定されている。このようにセンサフレーム52を介してスキャナフレーム54に固定されることにより、前記CCDイメージセンサ510が結像レンズ50により収束される反射光R3の光軸上に位置せしめられている。従って、CCDイメージセンサ510の発熱により読取基板511が熱変形したとしても、CCDイメージセンサ510の光軸上の位置が変化せず、安定した画像読取りが実現される。また、読取画像に歪み等を生じさせないためには、CCDイメージセンサ510の読取面は、反射光R3の光軸と直交するように配置することが望ましいところ、機器設置時やメンテナンス時に前記調整フレーム53を固定するネジ58を弛めることにより、2つの長穴530の範囲内でCCDイメージセンサ510の位置を最適に調整することが可能である。
【0029】
なお、前記実施の形態では本画像読取装置100が装備されたコピー・ファクシミリ複合機1を例に説明したが、本発明に係る画像読取装置が、スキャナ等の他の装置にも適用でき、また、本実施の形態で示した調整フレーム53やスキャナフレーム54の形状は一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更可能であることは当然である。
【0030】
【発明の効果】
このように、本発明に係る画像読取装置によれば、原稿からの反射光をイメージセンサに結像して画像読取りを行う画像読取装置において、裏面側に読取基板が固定されたイメージセンサと、前記反射光を通過させるための開口部とイメージセンサを嵌合させるための支持部とを有する耐熱性フレームとを具備してなり、該耐熱性フレームの支持部に前記イメージセンサの読取面側が嵌合されて、イメージセンサが光軸上に支持されたものとしたので、イメージセンサの発熱による読取基板が変形したとしても、光軸上のイメージセンサの位置が変化することがない。また、イメージセンサをの読取面側を耐熱性フレームに嵌合させることにより、イメージセンサの裏面が開放状態となり、イメージセンサの放熱効率が向上する。これらにより、画像読取装置の読取精度を良好に保つことができる。
【0031】
また、本発明によれば、前記耐熱性フレームの支持部が、イメージセンサの幅方向、厚み方向、及び高さ方向の位置を夫々規制する少なくとも3方向の位置決め部と、各位置決め部にイメージセンサを夫々押圧して固定する付勢部材とを具備するものとしたので、耐熱性フレームの支持部の所定位置にイメージセンサを確実に位置せしめることができる。
【0032】
また、本発明によれば、前記耐熱性フレーム及び付勢部材は、アルミニウム等の高熱伝導性のものとしたので、イメージセンサの放熱効率が一層向上し、画像読取装置の読取精度を良好に保つことができる。
【0033】
また、本発明によれば、前記耐熱性フレームをスキャナフレームに設けられた位置調整部材に固定したので、光軸に対するイメージセンサの位置調整を簡便に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】コピー・ファクシミリ複合機1の外観を示す概略斜視図である。
【図2】画像読取装置100の構成を示す概略断面図である。
【図3】画像読取ユニット101の主要な構成を示す側面図である。
【図4】スキャナユニット105の構成を示す斜視図である。
【図5】センサユニット51及びセンサフレーム52の構成を示す分解斜視図である。
【図6】センサユニット51及びセンサフレーム52の構成を示す外観斜視図である。
【図7】スキャナユニット105の構成を示す平面図である。
【図8】従来のセンサユニット90をの構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
100 画像読取装置
510 CCDイメージセンサ
511 読取基板
52 センサフレーム(耐熱性フレーム)
520 開口部
521 支持部
522,523,524 位置決め部
53 調整フレーム(位置調整部材)
54 スキャナフレーム
55R,55L、56 板バネ(付勢部材)
Claims (4)
- 原稿からの反射光をイメージセンサに結像して画像読取りを行う画像読取装置において、
裏面側に読取基板が固定されたイメージセンサと、前記反射光を通過させるための開口部とイメージセンサを嵌合させるための支持部とを有する耐熱性フレームとを具備してなり、該耐熱性フレームの支持部に前記イメージセンサの読取面側が嵌合されて、イメージセンサが光軸上に支持されたものであることを特徴とする画像読取装置。 - 前記耐熱性フレームの支持部は、イメージセンサの幅方向、厚み方向、及び高さ方向の位置を夫々規制する少なくとも3方向の位置決め部と、各位置決め部にイメージセンサを夫々押圧して固定する付勢部材とを具備するものであることを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
- 前記耐熱性フレーム及び付勢部材は、高熱伝導性のものであることを特徴とする請求項2に記載の画像読取装置。
- 前記耐熱性フレームは、スキャナフレームに設けられた位置調整部材に固定されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像読取装置。
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