JP2006165693A

JP2006165693A - イメージセンサおよびそれを用いる画像読取形成装置

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Publication number: JP2006165693A
Application number: JP2004350300A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hiromatsu; 憲司広松
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】密着型イメージセンサに鉛を含有しないロッドレンズアレーを使用する場合の高温・高湿環境下での白いレンズ析出物による画層読取品質劣化を解決する。
【解決手段】外部環境に接触する鉛フリーの円柱状レンズ３０２−１の上面に耐候保護層３０７を形成する。円柱状レンズ３０２−１の下面は樹脂筐体３０３と基板３０４で外部環境から保護する。以上の構成より、高温・高湿環境下で長期使用しても白い析出物の発生を抑制し、画層読取品質劣化を解決することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機等の画像読取部などに使用される密着型イメージセンサに関し、特に、鉛を含有しない光学結像素子を使用する密着型イメージセンサに関する。

従来、複写機等の画像読取部としては、原稿を照明する光源と、この光源により光が照射された原稿を読み取る光電変換素子と、原稿の情報を光電変換素子に結像する結像素子とを含む密着型イメージセンサ（以下ＣＩＳと略す）が使用されている。このＣＩＳの等倍光学結像素子としては、例えば、公知の鉛を含むロッドレンズアレーが使用されていて、光源には、可視光以外に赤外光を発生するキセノンランプなどの光源あるいはＬＥＤなどの可視光と赤外光とを発生する光源とが使用されている。このロッドレンズアレーを使用したＣＩＳとして、例えば、本出願人による特開２００３-３４８２９７号公報がある。
特開２００３-３４８２９７号公報

近年、地球環境に配慮した部品を複写機に使用することが求められてきており、一例として具体的にＥＵにおける有害物質に関する使用制限を定めたＲｏＨＳ指令に対応し、本出願人もＣＩＳから有害物質である鉛成分の削除（以下、ＣＩＳの鉛フリー化と称す）を数年に渡って取り組んできている。

しかしながら、上記説明した本出願人による特開２００３-３４８２９７号公報の出願時点では、ロッドレンズアレーの鉛フリー化についての必要性が認識されていなかったため、その記載内容は、もっぱら、赤外カットの効果的な方法の記載にとどまっていた。

また、本出願に先立ち特許調査を行ったが、その特許調査結果の範囲においては、ロッドレンズアレーの鉛フリー化に関連する密着型イメージセンサの公開特許を見いだすことはできなかった。

そこで、本出願人は、ＣＩＳからの鉛成分の削除（以下、ＣＩＳの鉛フリー化と称す）に取り組むこととしたが、困難な課題に直面した。すなわち、ロッドレンズアレーの鉛フリー化を進めると、ロッドレンズアレーの高温・高湿度環境に対する耐久性（以下、耐候性と呼ぶ）が大きく低下した。

この点について以下詳しく説明すると、ロッドレンズアレーに含有する鉛は有効な特性を多く持っているが、そのひとつとして高温・高湿度環境に対する耐久性（以下、耐候性と呼ぶ）を大きく向上するという特性をもつ。すなわち、従来の鉛を含有するロッドレンズアレーは、例えば、温度６０℃、湿度９０％の高温・高湿度環境に１０００時間放置したとしても、レンズの端面の変化は軽微であり、ＭＴＦ（Modulated Transfer Function 光学系の伝達関数）等の光学特性の劣化がほとんどなく、複写機等に使用したとしてもその性能になんら懸念はなかった。

しかしながら、従来の鉛を含有するロッドレンズアレーに替えて鉛フリーのロッドレンズアレーを使用した場合には、上記の高温・高湿度環境（温度６０℃、湿度９０％、１０００時間放置）において、レンズ端面に白い析出物が全面に発生した。このようにレンズ端面に白い析出物が全面に発生すると、容易に理解されるように、解像度、ＭＴＦの劣化、光学フレアが発生するため、鉛フリーのロッドレンズアレーを組み込んだＣＩＳユニットを使用したときに、複写機のコピー画像が全体的に白くぼやけ、高濃度パッチ部の端部が白く浮いた感じとなるという画像への実害が発生する。

ここで、白い析出物が全面に発生メカニズムについての解析結果について説明する。

ロッドレンズアレーは、イオン交換プロセスを経て、レンズ内部の屈折率分布を作ることでレンズとしての特性を発揮するように製造される。このためレンズ内部にはナトリウムなど様々な成分が含有されている。これらの成分はＳｉＯ_２ガラスの内部に混在して存在している。そこで、これらの成分の一部は、上記の高温・高湿度環境において、レンズ内部からレンズの端面（表面）に移動しその表面に析出するものもある。

ここで、従来使用されてきた鉛を含有するロッドレンズアレーでは、その成分である鉛がロッドレンズを構成するガラス成分のＳｉＯ_２と強固なネットワークを形成し、これがレンズ内部に存在するナトリウムなどの様々な成分が表面に析出するのを防止する析出防止網の役目を果たし、レンズ内部に存在するナトリウムなどの成分をレンズ外部に析出させず内部に保持する効果をもっていた。

しかしながら、地球環境に配慮する鉛フリーのロッドレンズアレーでは、鉛を取り除いたことにより、上記説明した鉛による析出防止網の効果がなくなったため、レンズ内部のナトリウムなどの成分が容易にレンズ端部に析出するようになる。

そのため、鉛フリーのロッドレンズアレーが、高温・高湿度環境下（例えば、温度６０℃、湿度９０％で１０００時間）で放置されると、その表面に析出したナトリウムなどの成分は、高温・高湿度環境中において、その環境中に含まれる水分や空気中のガス成分と反応する一連の化学反応の過程を経てし、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等を成分とする白い析出物として、レンズ端面に全面に付着することになった。

なお、この問題を解決するために、鉛を含むロッドレンズアレーの鉛の代替にバリウムなどを使用することも考えられるが、バリウムを使用した場合には、鉛と異なり形成されるネットワークが弱く、鉛のように析出防止網としての強固なネットワーク特性には及ばないので、上記の白い析出物の付着を防止できない。

本発明は、上記説明した従来技術の問題点を解決することを出発点としてなされたものであり、その目的は、高温・高湿度環境でも使用することができる鉛成分を含まない密着型イメージセンサおよびこのイメージセンサを用いる画像読取装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の密着型イメージセンサは、以下の構成を有する。すなわち、光源から原稿に光を照射し得られる前記原稿の情報を円柱状レンズで光電変換素子上に結像して前記原稿の情報を読み取るイメージセンサであって、鉛を含有しない円柱状レンズと、前記円柱状レンズの長手方向の前記原稿の情報が入力される側の第１表面に形成され、前記円柱状レンズを外部環境に触れないように保護する透光性保護膜と、前記第１表面の裏面の第２表面が外部環境に触れないようにして前記円柱状レンズを保持収容する保持収容部と、を有することを特徴とする。

ここで例えば、前記鉛を含有しない円柱状レンズは、同一平面上に一列に配列された複数の円柱状レンズから構成され、前記複数の円柱状レンズの各第１表面には透光性保護膜がそれぞれ形成され、前記保持収容部は、前記複数の円柱状レンズの各第２表面が外部環境に触れないようにして前記複数の円柱状レンズを保持収容していることが好ましい。

ここで例えば、前記透光性保護層は、波長４００〜７００ｎｍで少なくとも７０％の分光透過率を持つことが好ましい。

ここで例えば、前記透光性保護層は、蒸着により形成されることが好ましい。

ここで例えば、前記透光性保護層は、樹脂フィルムを接着することにより形成されることが好ましい。

ここで例えば、前記第２面の表面には、波長８００〜１０００ｎｍの赤外光を分光透過率１０％以下に除去する赤外光除去層が更に形成されていることが好ましい。

ここで例えば、前記透光性保護膜は、さらに波長８００〜１０００ｎｍの赤外光を分光透過率１０％以下に除去することが好ましい。

上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の画像形成装置は、上記記載のイメージセンサと、原稿に対する前記イメージセンサの位置を変更する位置変更手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、高温・高湿度の環境でも使用することができる鉛成分を含まない密着型イメージセンサおよびこの密着型イメージセンサを用いる画像読取装置を提供できる。これは、密着型イメージセンサに、鉛を含有しない円柱状レンズを用いても、その表面を透光性保護膜などによって保護して鉛を含有しない円柱状レンズを高温・高湿度の外部環境と接触しないようにすることで実現できる。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態の密着型イメージセンサを用いる画像読取装置について詳細に説明する。

［第１の実施形態の特徴］
本実施形態の密着型イメージセンサは、高温・高湿度の環境でも使用することができる鉛成分を含まない密着型イメージセンサであり、本実施形態の画像読取装置は、この密着型イメージセンサを用いている。本密着型イメージセンサでは、鉛を含有しない円柱状レンズを用いているが、その表面は、透光性保護膜などにより保護され、鉛を含有しない円柱状レンズ（鉛フリーロッドレンズ）を高温・高湿度の外部環境と直接接触しない構造とした点を特徴とする。

このような構造にすることにより、たとえ高温・高湿度環境下で長期間、本実施形態の密着型イメージセンサが使用され、ナトリウムなどの成分がその表面に析出したとしても、それらの成分は外部環境に存在する水分や二酸化酸素と接触しないため、炭酸ナトリウムなどの白い析出物を生成することがない。そのためＭＴＦの劣化、光学フレアの発生を防止できる。そのため、本実施形態の密着型イメージセンサを用いる画像読取装置では、炭酸ナトリウムなどの白い析出物が生成したときに生じる、コピー画像の全体的な白いぼやけや高濃度パッチ部の端部が白く浮いた感じとなるなど画質を低下させないで原稿画像を高画質で読み取ることができる。以下、第１の実施形態の密着型イメージセンサを用いる画像読取装置について詳細に説明する。

［画像読取装置の構成：図１］
図１は、本実施形態の画像読取装置を説明する図である。本画像読取装置は、プラテンガラス２０５上に載置される原稿２０４−１、あるいは、自動原稿供給装置２０３を使って流し読みガラス２０８上に搬送される原稿２０４−２の情報を、密着型イメージセンサ３００により読み取る。なお、プラテンガラス２０５上に載置された原稿２０４−１を読み取る場合には、密着型イメージセンサ３００を副走査モータの駆動により、矢印方向に移動させることで原稿２０４−１の副走査を行うように構成されている。画像処理部１５０は、密着型イメージセンサ３００から出力される画像信号に基づいてデジタル画像を生成する。また、基準白板２０６を読み取ることで上記画像信号の白レベルを調整する。

［第１実施形態の密着型イメージセンサ：図２、３］
図２は、本実施形態の密着型イメージセンサ３００の一例を示す断面図であり、密着型イメージセンサ３００は、原稿照明光源３０１ａ，３０１ｂ、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２、樹脂筐体３０３、基板３０４、光電変換素子３０５、透明な耐候保護層３０７により構成されている。なお、ロッドレンズアレーは従来鉛を含有する円柱状レンズを用いて作製されていたが、本実施形態の鉛フリーのロッドレンズアレー３０２は、地球環境保護を目的とするため鉛成分を含有しない鉛フリーの円柱状レンズを用いて作製されている点が特徴である。

この密着型イメージセンサ３００について説明すると、原稿照明光源３０１ａ，３０１ｂは、原稿（不図示）を照明し、光を照射された原稿の光学情報は等倍結像素子である鉛フリーのロッドレンズアレー３０２により、原稿の情報を光電変換素子３０５に結像する。このようにして、光を照射された原稿の光学情報が密着型イメージセンサ３００により読み取られる。本実施形態で使用する光源は、赤外光を発生しないまたは赤外光の発生が少ない光源であり、赤外光を発生しない光源の一例である３波長ＬＥＤ光源の特性を図３に示す。３波長ＬＥＤ光源は、図３に示されるように、４００〜７００ｎｍの可視波長領域を３色のＬＥＤで照明するものであり、赤外光は発生しない。

ここで、光電変換素子３０５は基板３０４上に実装され、樹脂筐体３０３で一体に形成された構造となっている。また、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の上面（第１表面）には、透明な耐候保護層３０７が形成されている。耐候保護層３０７は、照明などの光は透過するが、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の上面を例えば、高温・高湿などの外部環境に直接接触しないように設けられた保護膜であり、上記説明ような析出物の発生を防ぐため、水分およびまたは炭酸ガスを透過させない材質で形成されている。また、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の下面（第２表面）の表面には、耐候保護層は形成されていないが、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２は樹脂筐体３０３と基板３０４とで一体に形成されるため、樹脂筐体３０３と基板３０４とによって囲まれた鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の下面（第２表面）は高温・高湿などの外部環境に直接接触しない構造となっている。このような構造とすることにより、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の耐候性を確保することができる。

［鉛フリーのロッドレンズアレー：図４］
次に、図４を用いて本実施形態の鉛フリーのロッドレンズアレー３０２について詳しく説明する。図４は、図２に示す密着型イメージセンサ３００において、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２に透明な耐候保護層３０７を被覆前の部分のみを上から見た図である。被覆前の鉛フリーのロッドレンズアレー３０２は、鉛フリーの円柱状レンズ（ロッドレンズ）３０２−１の半径方向に沿って屈折率を連続的に変化させることにより、円柱の軸方向に進行する光に対しレンズとして働く鉛フリーの円柱状のレンズ３０２−１を、図２に示すように主走査長手方向にアレー状（直線状）に多数配列し、その周囲を例えば３０２−２に示す樹脂などで接着してブロック状に固定して形成されたものである。

したがって、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２は、図に示すように各鉛フリーの円柱状レンズ（ロッドレンズ）３０２−１の上面（第１表面）とその裏面である第２表面（下面）のみが外部に露出し、各鉛フリーの円柱状レンズ（ロッドレンズ）３０２−１の側面は樹脂などで被覆され外部に露出しない構造となっている。

［耐候保護層の作製方法：図２］
次に、透明な耐候保護層３０７を被覆した鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の作製方法について説明すると、まず各鉛フリーの円柱状レンズの上面（第１表面）に、蒸着法による蒸着膜を形成するあるいは樹脂フィルムを接着するなどの方法で透明な耐候保護層３０７を被覆し、次に、透明な耐候保護層３０７が被覆された鉛フリーの円柱状レンズを図２に示すように主走査長手方向にアレー状（直線状）に多数配列し、その周囲を例えば樹脂板で挟みその隙間を樹脂剤を流し込んで固めて接着してブロック状に固定することにより、鉛フリーの円柱状レンズの上面に透明な耐候保護層３０７が被覆された鉛フリーのロッドレンズアレー３０２を形成する。

なお、透明な耐候保護層３０７を被覆した鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の作製方法は上記説明した方法に限ることはなく、例えば、鉛フリーの円柱状レンズを図２に示すように主走査長手方向にアレー状（直線状）に多数配列し、その周囲を例えば樹脂などで接着してブロック状に固定しすることにより、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２を作製した後に、各円柱状レンズの上面に透明な耐候保護層３０７を被覆することにより作製してもよい。次に、このようにして作製された透明な耐候保護層３０７を被覆した鉛フリーのロッドレンズアレー３０２を図２に示す構造となるように樹脂筐体３０３および基板３０４を用いて一体に形成することにより、密着型イメージセンサ３００を形成する。

耐候保護層３０７について詳しく説明すると、この耐候保護層３０７は、原稿を照明する照明光を吸収せず透過し、図２に示すように各鉛フリーの円柱状レンズの上面（第１表面）の全体を保護するものであればどのような材料でも用いることができる。また、耐候保護層３０７は、どのような製造方法で形成しても良い。

一例を示すと、耐候保護層３０７は、たとえば、蒸着法によって鉛フリーの円柱状レンズ３０２−１上に照明光を吸収せず透過する蒸着膜を直接形成しても良い。例えば、ＭｇＦ_２を蒸着法により直接蒸着することにより形成しても良いし、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２の２つの屈折率の異なる透光性金属酸化物膜を交互に多層コートしたものを使用してもよい。なお膜の厚さは使用条件によって変化するものであり、使用条件に適した厚みを選択すればよい。一例を示せば、０．５〜５μｍである。

また、耐候保護層３０７としては、樹脂フィルムのようなフィルムを使用することもできる。樹脂フィルムは、鉛フリーの円柱状レンズ３０２−１上に接着剤を用いて接着しても良い。樹脂フィルムとしては、無色透明な薄膜の樹脂フィルムであって照明光を吸収せず透過する材料で形成されたフィルムであればどのようなものであっても良い。

例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂で製造された表面が平滑な樹脂フィルムなどを利用することができる。ＰＥＴフィルムを用いる保護膜の厚さの一例を示せば、３０〜１００μｍである。但し、耐候保護層３０７の厚さは使用条件によって変化するものであり、使用条件に適した材料と厚みを選択すればよい。なお、樹脂フィルムを用いる場合には、そのフィルムの裏面に接着剤を塗布して用いる。この接着剤は、照明光を吸収しない接着剤が望ましい。

［耐候保護層の透光性：図５］
図５は、本実施形態で使用した透明の耐候保護層３０７の分光透過率の一例を説明する図である。この耐候保護層３０７は、蒸着法で作製した透明な蒸着膜は例えば（膜厚０．５ｎｍ、膜材料ＭｇＦ_２）であり、図５に示すように可視光波長領域４００ｎｍ〜７００ｎｍで、不要な吸収スペクトルをもたずフラットな分光透過率をもっているため、本実施形態の耐候保護層３０７として使用すると、照明光の分光透過率を８０〜９０％程度確保することができる。

本画像読取装置では、密着型イメージセンサとして原稿の良好な読み取り品質を確保するためには、少なくとも分光透過率７０％以上を持つことが望ましいので、この要求を満足する耐候保護層を用いる必要があり、特にカラー読取の場合は、４００ｎｍ〜７００ｎｍで、不要な吸収スペクトルをもたずフラットな特性が望ましいが、本実施形態の耐候保護層３０７は分光透過率が上記所望の特性を満足するものである。また、本実施形態の耐候保護層３０７は、水分を通さない膜であり、高温・高湿環境下での耐久性を有する。

［耐候試験でのＭＴＦ変化：図６］
図６は、本実施形態の密着型イメージセンサ３００を温度６０℃、湿度９０％の高温・高湿度環境下で１０００時間保持する耐候試験前後のＭＴＦ変化の測定結果を説明する図である。図６において、（１）は、鉛フリーロッドレンズアレー３０２に耐候保護層３０７を形成した時の高温・高湿度の耐候試験結果であり、（２）は比較のために行った鉛フリーロッドレンズアレー３０２に耐候保護層３０７を形成しないで行った同条件で行った耐候試験結果結果である。なお、ＭＴＦとは、光学系の伝達関数（Modulated Transfer Function）のことであり、像のコントラストがどれだけ減少して再現されるかを示す比率で、コントラストの伝達率、あるいは減少率を示すものであり、上記の試験では、白黒６本／ミリの線でのコントラストで測定した。

図６の（２）の曲線から明らかなように、鉛フリーロッドレンズアレー３０２に耐候保護層３０７を被覆しないで、高温・高湿度の耐候試験を行った場合には、初期（０時間）のＭＴＦは７０％であったが、時間とともに低下し、１０００時間後には半分の３５％程度まで低下した（解像度が低下した）。このときの耐候試験後の密着型イメージセンサ３００の鉛フリーのロッドレンズアレーの上面（第１面）は、白い析出物で覆われている状態であった。

一方、図６の（１）の曲線から明らかなように、鉛フリーロッドレンズアレー３０２に耐候保護層３０７を被覆して、高温・高湿度の耐候試験を行った場合には、初期（０時間）のＭＴＦは７０％であり、ＭＴＦは時間とともに低下することなく、１０００時間後でも初期のＭＴＦ７０％が維持された。このときの耐候試験後の密着型イメージセンサ３００の鉛フリーのロッドレンズアレーの上面（第１面）は、白い析出物で被覆されることはなかった。

以上の結果から明らかなように、本実施形態の密着型イメージセンサ３００では、鉛フリーロッドレンズアレー３０２の表面に耐候保護層を被覆するなどして、鉛フリーロッドレンズアレー３０２の表面を高温・高湿度の外部環境に露出させない構造とすることにより、高温・高湿度環境下で長期間、本実施形態の密着型イメージセンサが使用され、ナトリウムなどの成分がたとえその表面に析出したとしても、それらの成分は外部環境に存在する水分や二酸化酸素と接触しない構造とすることができた。

そのため、炭酸ナトリウムなどの白い析出物を生成することがないためＭＴＦの劣化、光学フレアの発生を防止することができるので、本実施形態の密着型イメージセンサを用いる画像読取装置では、高温・高湿度環境下で長期間使用された場合でも、画質を低下させずに原稿画像を高画質で読み取ることができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態の密着型イメージセンサを用いる画像読取装置について詳細に説明する。なお、第２の実施形態の画像読取装置は、図１〜図６で説明した第１の実施形態の密着型イメージセンサを用いる画像読取装置と類似する構造を有する。そこで、以下の説明では、第２の実施形態の画像読取装置が第１の実施形態の画像読取装置と共通する説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。また、図の説明において、同じ部品については同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

［第２の実施形態の特徴］
本実施形態の密着型イメージセンサが第１の実施形態の密着型イメージセンサと異なる点は、赤外光を比較的多く発生する光源、たとえば光源として比較的暗い蛍光ランプ、例えば、直径５ミリ程度の小径キセノンランプを用いる点である。一般的にキセノンランプは管径が小さくなるほど暗くなり、全体の光量にしめる赤外の割合が増えることが知られている。本実施形態の鉛フリーのロッドレンズアレーと光電変換素子を用いる場合には、このように原稿を照射するランプの照度が４０００ｌｕｘ程度の比較的暗いランプも使用することができる。しかしながら、キセノンランプを使用する場合、可視光以外にも近赤外光も発光するため、近赤外光の影響によって画質が低下する。そのため本実施形態の密着型イメージセンサでは鉛フリーのロッドレンズアレーの一方の端面（第１表面）に耐候保護層を被覆し、他方の端面（第２表面）に赤外光カット層を被覆することにより、可視光以外にも近赤外光も発光するような比較的暗い光源（例えば、キセノンランプ）を使用できるようにしたものである。以下、第１の実施形態の密着型イメージセンサを用いる画像読取装置について詳細に説明する。

［第２実施形態の密着型イメージセンサ：図７］
図７は、本実施形態の密着型イメージセンサ３５０の一例を示す断面図であり、密着型イメージセンサ３５０は、原稿照明光源１３０１ａ，１３０１ｂ、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２、樹脂筐体３０３、基板３０４、光電変換素子３０５、透明な耐候保護層３０７、および赤外光カット層３０６により構成されている。

密着型イメージセンサ３５０について説明すると、本実施形態の光源１３０１ａ,１３０１ｂは赤外光も発生する蛍光ランプ、例えば、キセノンランプで構成され、原稿照明光源１３０１ａ，１３０１ｂは、原稿（不図示）を照明し、光を照射された原稿の光学情報は等倍結像素子である鉛フリーのロッドレンズアレー３０２により、原稿の情報を光電変換素子３０５に結像する。このようにして、光を照射された原稿の光学情報が密着型イメージセンサ３５０により読み取られる。

また、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の上面（第１表面）には、透明な耐候保護層３０７が形成されている。この耐候保護膜３０７は、照明などの光は透過するが、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の上面を例えば、高温・高湿などの外部環境に直接接触しないように設けられた保護膜であり、上記説明ような析出物の発生を防ぐため、水分およびまたは炭酸ガスを透過させない材質で形成されている。また、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の下面（第２表面）には、赤外光をカットする赤外カット層が形成され、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２は、樹脂筐体３０３と基板３０４とで一体に形成されるため、樹脂筐体３０３と基板３０４とによって囲まれた鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の下面（第２表面）は高温・高湿などの外部環境に直接接触しない構造となっている。このような構造とすることにより、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の耐候性を確保しかつ赤外光の悪影響を排除することができる。ここで、赤外を発生する光源（キセノンランプなどの蛍光ランプ）を使用する場合に、赤外光カット層を用いることが有効な理由について、図８〜図１０を用いて以下詳しく説明する。

［キセノンランプの発光スペクトル：図８］
図８は、本実施形態のキセノンランプの発光スペクトルを説明する図である。キセノンランプを光源として使用する場合、その照射光は、図８に示すように４００〜７００ｎｍの可視光領域以外、すなわち７００〜１０００ｎｍの赤外領域にも発光スペクトルを持っている。

［光電変換素子の分光感度特性：図９］
一方、図９は、本実施形態の光電変換素子３０５の分光感度特性を説明する図である。本実施形態の光電変換素子はカラー対応であり、図９に示すように赤色の光、青色の光、緑色の光に対してそれぞれ感度を持つとともに７００〜１０００ｎｍに示す赤外領域においても感度を持つものである。

このように、第２の実施形態の密着型イメージセンサでは、図７の特性を持つキセノンランプの光源として使用し、図８の特性を持つ光電変換素子を受光素子として使用する。そのため、本実施形態の光電変換素子３０５では、赤外領域に青緑赤が同時に感度を持ち、キセノンランプの光源が赤外光を発生するため、色が混じってしまって原稿を読むことになり、色分解のクリアさが失われ、画像としては白く浮いてぼやけたねむい画像となってしまう。

［赤外カット層：図１０］
そこで、図１０に示す分光透過率の特性を持つ赤外光カット層、図７に示すロッドレンズ３０２の第２の表面に形成して赤外光をカットすることにより、色分解のクリアさが確保されたシャープな読取が可能となる。すなわち、図１０に示すような本実施形態の赤外カット層では、８００ｎｍ弱から１０００ｎｍまで分光透過率がほぼ０となっており、理想的にキセノンランプの発生する赤外光をカットすることができる。なお、本実施形態の赤外光カット層は図１０に示すような特性を示すものであればどの様な材料でも使用することができる。

なお、赤外カット層の製造方法としては、第１実施形態で説明したのと類似の方法で行うことができる。例えば、各鉛フリーの円柱状レンズの上面（第１表面）に、透明な耐候保護層３０７を被覆し、次に、各鉛フリーの円柱状レンズの下面（第２表面）に、赤外光カット層３０６を被覆し、次に、透明な耐候保護層３０７および赤外光カット層３０６が被覆された鉛フリーの円柱状レンズを図２に示すように主走査長手方向にアレー状（直線状）に多数配列し、その周囲を例えば樹脂などで接着してブロック状に固定しすることにより鉛フリーのロッドレンズアレー３０２を形成する。

なお、透明な耐候保護層３０７を被覆した鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の作製方法は上記説明した方法に限ることはなく、例えば、鉛フリーの円柱状レンズを図２に示すように主走査長手方向にアレー状（直線状）に多数配列し、その周囲を例えば樹脂などで接着してブロック状に固定しすることにより、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２を作製した後に、各円柱状レンズの上面に透明な耐候保護層３０７を被覆し、各円柱状レンズの下面に赤外光カット層３０６をそれぞれ形成してもよい。次に、このようにして作製された透明な耐候保護層３０７と赤外光カット層３０６を被覆した鉛フリーのロッドレンズアレー３０２を図７に示す構造となるように樹脂筐体３０３および基板３０４を用いて一体に形成することにより、密着型イメージセンサ３５０を形成する。

なお、赤外カット層３０６について説明すると、赤外カット層３０６は、原稿を照明する照明光のうち可視光を透過し赤外光のみをカットするものであればどのような材料でも用いることができる。また、赤外カット層３０６は、どのような製造方法で形成しても良い。一例を示すと、赤外カット層３０６は、たとえば、蒸着法によって鉛フリーの円柱状レンズ３０２−１上に直接形成しても良い。例えば、一層あたり０．１μｍ程度の膜厚の、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２といった屈折率の異なる光透過性の金属酸化物膜を交互に多層形成した多層構造の赤外カット層を蒸着法により直接蒸着することにより形成しても良い。この場合には、蒸着材料を替えて繰り返し蒸着を行うことによって多層構造を有する赤外カット層を形成することができる。なお赤外カット層の厚さは使用条件によって変化するものであり、使用条件に適した厚みを選択すればよい。一例を示せば、２〜５μｍである。

また、赤外カット層３０６としては、樹脂フィルムのような赤外カットフィルムを使用することもできる。赤外カットフィルムは、鉛フリーの円柱状レンズ３０２−１上に接着剤を用いて接着しても良い。赤外カットフィルムとしては、赤外光をカットし、照明光を吸収せず透過する材料で形成された公知の樹脂などで製造された表面が平滑な樹脂フィルムであればどのようなものであっても良い。赤外カット層３０６の厚さは使用条件によって変化するものであり、使用条件に適した材料と厚みを選択すればよい。なお、樹脂フィルムを用いる場合には、そのフィルムの裏面に接着剤を塗布して用いる。この接着剤は、照明光を吸収しない接着剤が望ましい。

なお、上記説明したように、カラー原稿の読取において赤外光カット層を用いないと、画質の劣化が顕著であることを説明したが、白黒原稿の読取においては、色分解の問題は発生しないものの赤外カットを行わない場合、白く浮いてぼやけたねむい画像となることは変わりがないため、白黒でも上記説明した赤外光カット層を用いて赤外光のカットを行うことが望ましい。そこで、本実施形態ではカラーのため赤外カット層を図７に示すようにロッドレンズ３０２の第２の表面に形成してある。

以上説明したように、本実施形態の密着型イメージセンサ３５０の構成では、赤外光カット層と耐候保護層との２つの層を独立して持つことにより、可視光以外に赤外光も発生する光源および鉛フリーのロッドレンズアレーを使用することができる。なお、本実施形態の密着型イメージセンサ３５０を用いる耐候試験を行ったところ、第１実施形態で説明した図６と同様の結果が得られた。このことから、耐候試験でもＭＴＦ劣化せず、レンズ表面に析出物がなく、かつ赤外の悪影響も受けない構成として実現できた。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態の密着型イメージセンサを用いる画像読取装置について詳細に説明する。なお、第３の実施形態の画像読取装置は、図１〜図１０で説明した第１および第２の実施形態の密着型イメージセンサを用いる画像読取装置と類似する構造を有する。そこで、以下の説明では、第３の実施形態の画像読取装置が第１および第２の実施形態の画像読取装置と共通する説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。また、図の説明において、同じ部品については同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

［第３の実施形態の特徴］
本実施形態の密着型イメージセンサは第２の実施形態の密着型イメージセンサと類似するものであるが、本実施形態の密着型イメージセンサが第２の実施形態の密着型イメージセンサと異なる点は、第２の実施形態の密着型イメージセンサでは、鉛フリーのロッドレンズアレーの一方の端面（第１表面）に耐候保護層を被覆し、他方の端面（第２表面）に赤外光カット層を被覆したが、本実施形態の密着型イメージセンサでは、赤外光カット機能を有する耐候保護層を鉛フリーのロッドレンズアレーの一方の端面（第１表面）にのみ被覆することによって、可視光以外にも近赤外光も発光するような比較的暗い光源（例えば、キセノンランプ）を使用できるようにしたものである。このように赤外光カット機能を有する耐候保護層を鉛フリーのロッドレンズアレーの一方の端面（第１表面）にのみ被覆することによって、製造工程の簡略化により製造コストを低減することができる。

［第３実施形態の密着型イメージセンサ：図１１］
図１１は、本実施形態の密着型イメージセンサ３６０の一例を示す断面図であり、密着型イメージセンサ３６０は、原稿照明光源１３０１ａ，１３０１ｂ、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２、樹脂筐体３０３、基板３０４、光電変換素子３０５、赤外光カット機能を有する透明な耐候保護層３０８により構成されている。

密着型イメージセンサ３６０について説明すると、本実施形態の光源１３０１ａ,１３０１ｂは赤外光も発生する蛍光ランプ、例えば、キセノンランプで構成され、原稿照明光源１３０１ａ，１３０１ｂは、原稿（不図示）を照明し、光を照射された原稿の光学情報は等倍結像素子である鉛フリーのロッドレンズアレー３０２により、原稿の情報を光電変換素子３０５に結像する。このようにして、光を照射された原稿の光学情報が密着型イメージセンサ３６０により読み取られる。

また、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の上面（第１表面）には、赤外光カット機能を有する透明な耐候保護層３０８が形成されている。この耐候保護膜３０８は、照明などの光を透過し、赤外光をカットし、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の上面を外部環境に直接接触しない（水分およびまたは炭酸ガスを透過させない）ように設けられた保護膜である。このような機能を有する耐候保護層３０８で被覆することにより、高温・高湿などの外部環境に置かれた場合でも上記説明ような析出物の発生を防ぐことができる。また、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の下面（第２表面）には、耐候保護層３０８は形成されていないが、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２は、樹脂筐体３０３と基板３０４とで一体に形成されるため、樹脂筐体３０３と基板３０４とによって囲まれた鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の下面（第２表面）は高温・高湿などの外部環境に直接接触しない構造となっている。このような構造とすることにより、鉛フリーのロッドレンズアレー３０２の耐候性を確保しかつ赤外光の悪影響を排除することができる。

ここで、本実施形態で使用した赤外光カット機能を有する透明な耐候保護層３０８としては、例えば、第２の実施形態で示す赤外光カット機能を有し、かつ、水分を透過せず耐候特性もかね備える多層構造の赤外光カット層を使用することができる。

なお、多層構造の赤外光カット層とその製造方法の説明は、第２の実施形態で説明したのと類似するものであり、その説明は重複するのでここでの説明は省略する。

また、本実施形態の密着型イメージセンサ３６０を用いる耐候試験を行ったところ、第１実施形態で説明した図６と同様の結果が得られた。このことから、耐候試験でもＭＴＦ劣化せず、レンズ表面に析出物がなく、かつ赤外の悪影響も受けない構成として実現できた。

以上説明したように、本実施形態の画像読取装置は、鉛を含有しない鉛フリーの円柱状レンズを用いているが、その表面は、透光性保護膜などにより保護され高温・高湿度の外部環境と直接接触しない構造となっている。そのため、たとえ高温・高湿度環境下で長期間、本実施形態の密着型イメージセンサが使用され、ナトリウムなどの成分がその表面に析出したとしても、外部環境と接触しないため炭酸ナトリウムなどの白い析出物を生成することがない。そのためＭＴＦの劣化、光学フレアの発生を防止でき、画質を低下させないで原稿画像を高画質で読み取ることができるので、市場での信頼性を確保できる。

本実施形態の画像読取装置を説明する図である。第１の実施形態の密着型イメージセンサの断面図である。３波長ＬＥＤ光源の特性を示す図である。鉛フリーロッドレンズアレーを説明する図である。耐候保護層の分光透過率の一例を説明する図である。耐候試験でのＭＴＦ変化の測定結果を説明する図である。第２の実施形態の密着型イメージセンサの断面図である。キセノンランプの発光スペクトルを説明する図である。光電変換素子の分光感度特性を説明する図である。赤外光カット層の分光透過率を説明する図である。第２の実施形態の密着型イメージセンサの断面図である。

符号の説明

３００密着型イメージセンサ
３０１ａ原稿照明光源
３０１ｂ原稿照明光源
３０２鉛フリーのロッドレンズアレー
３０２−１鉛フリーの円柱状（ロッド）レンズ
３０２−２樹脂
３０３樹脂筐体
３０４基板
３０５光電変換素子
３０７耐候保護層

Claims

光源から原稿に光を照射し得られる前記原稿の情報を円柱状レンズで光電変換素子上に結像して前記原稿の情報を読み取るイメージセンサであって、
鉛を含有しない円柱状レンズと、
前記円柱状レンズの長手方向の前記原稿の情報が入力される側の第１表面に形成され、前記円柱状レンズを外部環境に触れないように保護する透光性保護膜と、
前記第１表面の裏面の第２表面が外部環境に触れないようにして前記円柱状レンズを保持収容する保持収容部と、
を有することを特徴とするイメージセンサ。
前記鉛を含有しない円柱状レンズは、同一平面上に一列に配列された複数の円柱状レンズから構成され、前記複数の円柱状レンズの各第１表面には透光性保護膜がそれぞれ形成され、前記保持収容部は、前記複数の円柱状レンズの各第２表面が外部環境に触れないようにして前記複数の円柱状レンズを保持収容していることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
前記透光性保護層は、波長４００〜７００ｎｍで少なくとも７０％の分光透過率を持つことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のイメージセンサ。
前記透光性保護層は、蒸着により形成されることを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサ。
前記透光性保護層は、樹脂フィルムを接着することにより形成されることを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサ。
前記第２面の表面には、波長８００〜１０００ｎｍの赤外光を分光透過率１０％以下に除去する赤外光除去層が更に形成されていることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のイメージセンサ。
前記透光性保護膜は、さらに波長８００〜１０００ｎｍの赤外光を分光透過率１０％以下に除去することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のイメージセンサ。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のイメージセンサと、原稿に対する前記イメージセンサの位置を変更する位置変更手段とを有することを特徴とする画像読取形成装置。