JP2007134852A - Image reader - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機やイメージスキャナ等に用いられる画像読取装置に関する。 The present invention relates to an image reading apparatus used for a copying machine, an image scanner, and the like.
複写機やイメージスキャナ等に用いられる画像読取装置は、一般的に、原稿台に載置された原稿に光を照射し、この反射光を受けて原稿面の画像情報を読取るものである。原稿台は、透明ガラスで構成され、装置本体の上部に設けられている。原稿台の下方の装置本体内部には、原稿面に向かって光を照射する光源や、その反射光を所定の方向に導くためのミラー、結像レンズ、撮像素子であるCCD(Charge Coupled Device)等が設けられている。 In general, an image reading apparatus used for a copying machine, an image scanner, or the like irradiates light on a document placed on a document table, and receives the reflected light to read image information on a document surface. The document table is made of transparent glass and is provided on the upper part of the apparatus main body. Inside the apparatus body below the document table, there is a light source that emits light toward the document surface, a mirror that guides the reflected light in a predetermined direction, an imaging lens, and a CCD (Charge Coupled Device). Etc. are provided.
上記のような画像読取装置のピント調整は、原稿面に載置された所定のパターン画像を読取ることによってなされる。このパターンに向かって照射し、反射された光を、結像レンズを通して撮像素子であるCCDに入射させ、良好なピントが得られるように結像レンズやCCDを光軸方向に移動して結像位置を変更し、ピントを調整する。 The focus adjustment of the image reading apparatus as described above is performed by reading a predetermined pattern image placed on the document surface. Irradiate this pattern and reflect the reflected light into the CCD, which is the image sensor, through the imaging lens, and move the imaging lens and CCD in the optical axis direction to obtain a good focus. Change the position and adjust the focus.
結像レンズやCCDは、通常、取り付け台を介して画像読取装置本体に設けられていることが多い。そのような画像読取装置のCCD取り付け構造の一例を、特許文献1に見ることができる。特許文献1に記載されたCCD(固体撮像素子)の取り付け構造では、取り付け台(固体撮像素子保持部材)に対して、中間保持部材を介してCCDが取り付けられている。この中間保持部材は、CCDの受光部前面側をカバーする、光透過性を備えた部材である。
ここで、画像読取装置のピント調整は、製品出荷前の組み立て時に、結像レンズやCCDが設けられた箇所を開放して行われる。そして、このピント調整は、CCDの焦点合わせのための位置調整時に同時に行われる。しかしながら、製品出荷時には、結像レンズやCCDが設けられた箇所はフレームや原稿台の透明ガラス等で閉め切られるので、画像読取装置を長時間運転すると、装置内の温度上昇が激しくなる恐れがある。これにより、特許文献1に記載されたCCDの取り付け構造のように、CCDが中間保持部材に直接保持されていると、中間保持部材の熱による変形の影響を大きく受け、製品組み立て時に調整したピントが、運転時に大幅にずれてしまう可能性がある。 Here, the focus adjustment of the image reading apparatus is performed by opening a portion where the imaging lens and the CCD are provided at the time of assembly before product shipment. This focus adjustment is performed at the same time as the position adjustment for focusing the CCD. However, when the product is shipped, the part where the imaging lens and the CCD are provided is closed by the frame or the transparent glass of the document table. Therefore, if the image reading apparatus is operated for a long time, the temperature inside the apparatus may increase sharply. . As a result, when the CCD is directly held by the intermediate holding member as in the CCD mounting structure described in Patent Document 1, the intermediate holding member is greatly affected by deformation due to heat, and the focus adjusted during product assembly is adjusted. However, there is a possibility that it will shift significantly during operation.
また、特許文献1に記載されたCCDの取り付け構造のように、中間保持部材が、これに凹部を設けるために体積が比較的大きい部材になってしまうと、熱による変形の影響はさらに大きくなる。そして、この中間保持部材には、段差が設けられ、肉厚な箇所と、肉薄な個所とが混在するため、これらの箇所における変形の割合が異なることにより変形の方向も三次元的になるので、ピントのずれが激しく増加する恐れがある。そこで、画像読取装置の運転時に装置内温度が上昇した場合であっても、CCDの保持部材の変形を極力抑制する、或いはCCDの保持部材が変形したとしても、大幅なピントのずれを抑制できるように設計に工夫を施す必要がある。 Further, as in the CCD mounting structure described in Patent Document 1, if the intermediate holding member becomes a member having a relatively large volume in order to provide a recess in the intermediate holding member, the influence of deformation due to heat is further increased. . The intermediate holding member is provided with a step, and a thick portion and a thin portion are mixed, so the deformation direction in these portions is different and the deformation direction is also three-dimensional. There is a risk that the focus will increase dramatically. Therefore, even when the temperature in the apparatus rises during operation of the image reading apparatus, it is possible to suppress the deformation of the CCD holding member as much as possible, or to suppress a large focus shift even if the CCD holding member is deformed. It is necessary to devise the design.
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、撮像素子により原稿画像を読取る画像読取装置において、装置内の温度が上昇した場合であっても、撮像素子の大幅な変位を阻止してピントのずれを抑制し、好適な画像を得ることが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points. In an image reading apparatus that reads a document image with an image pickup device, even when the temperature in the apparatus rises, the image pickup device is prevented from being greatly displaced and focused. An object of the present invention is to provide an image reading apparatus capable of suppressing a shift of the image and obtaining a suitable image.
上記の課題を解決するため、本発明は、原稿面に向かって照射、反射された光を、結像レンズを通して撮像素子に入射させ、この撮像素子により前記原稿の画像を読取る画像読取装置において、前記撮像素子の受光部近傍の箇所で撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、この撮像素子保持部材を保持して取り付け台に設けられる中間保持部材とを備え、前記撮像素子を、撮像素子保持部材と中間保持部材とを介して取り付け台に設けることとした。 In order to solve the above problems, the present invention provides an image reading apparatus in which light irradiated and reflected toward a document surface is incident on an image sensor through an imaging lens, and an image of the document is read by the image sensor. An image sensor holding member that holds the image sensor at a location in the vicinity of the light receiving portion of the image sensor, and an intermediate holding member that holds the image sensor holding member and is provided on a mounting base. The image sensor is held by the image sensor The mounting base is provided via the member and the intermediate holding member.
また、上記構成の画像読取装置において、前記撮像素子保持部材は、前記撮像素子の受光部前面側をカバーする、光透過性を備えた部材であるとともに、撮像素子を保持する面と同一面で前記中間保持部材に結合され、保持されることとした。 In the image reading apparatus having the above-described configuration, the imaging element holding member is a light-transmissive member that covers the front side of the light receiving unit of the imaging element, and is on the same plane as the surface that holds the imaging element. The intermediate holding member is coupled and held.
また、上記構成の画像読取装置において、前記撮像素子保持部材は、ガラスで構成されることとした。 In the image reading apparatus having the above configuration, the imaging element holding member is made of glass.
また、上記構成の画像読取装置において、前記中間保持部材は、金属製の平板状の部材であることとした。 In the image reading apparatus having the above-described configuration, the intermediate holding member is a metal flat plate member.
本発明の構成によれば、撮像素子により原稿画像を読取る画像読取装置において、撮像素子の受光部近傍の箇所で撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、この撮像素子保持部材を保持して取り付け台に設けられる中間保持部材とを備え、撮像素子を、撮像素子保持部材と中間保持部材とを介して取り付け台に設けることとしたので、撮像素子が、中間保持部材に直接保持されることのない構造とすることができる。これにより、画像読取装置運転時に装置内の温度が上昇し、中間保持部材が熱により変形しても、その影響を小さくすることができる。したがって、撮像素子の大幅な変位を阻止することができ、ピントのずれも抑制することが可能である。その結果、装置内の温度が上昇した場合であっても、好適な画像を得ることが可能な画像読取装置を提供することができる。 According to the configuration of the present invention, in an image reading apparatus that reads an original image with an image sensor, an image sensor holding member that holds the image sensor at a location near the light receiving portion of the image sensor, and the image sensor holding member that is held and attached An intermediate holding member provided on the base, and the imaging element is provided on the mounting base via the imaging element holding member and the intermediate holding member, so that the image pickup element is directly held by the intermediate holding member. There can be no structure. Thereby, even if the temperature in the apparatus rises during the operation of the image reading apparatus and the intermediate holding member is deformed by heat, the influence can be reduced. Therefore, a large displacement of the image sensor can be prevented, and a focus shift can be suppressed. As a result, it is possible to provide an image reading apparatus capable of obtaining a suitable image even when the temperature in the apparatus rises.
また、撮像素子保持部材は、撮像素子の受光部前面側をカバーする、光透過性を備えた部材であるとともに、撮像素子を保持する面と同一面で中間保持部材に結合され、保持されることとしたので、撮像素子保持部材が熱により変形したとしても、撮像素子の変位に与える影響を小さくすることができる。また、撮像素子の受光部前面と中間保持部材の一面とを、同一面上に存在するようにすることができる。これらの理由により、装置内温度上昇時の撮像素子の大幅な変位の阻止に加えて、中間保持部材による撮像素子の位置決めを容易に遂行することが可能となる。したがって、撮像素子のピントのずれがさらに改善され、好適な画像を得るための作用が高められる。 The image sensor holding member is a light transmissive member that covers the front side of the light receiving unit of the image sensor, and is coupled to and held by the intermediate holding member on the same surface as the surface that holds the image sensor. As a result, even if the image sensor holding member is deformed by heat, the influence on the displacement of the image sensor can be reduced. In addition, the front surface of the light receiving unit of the image sensor and the one surface of the intermediate holding member can be on the same surface. For these reasons, it is possible to easily perform positioning of the image sensor by the intermediate holding member in addition to preventing the image sensor from being largely displaced when the temperature in the apparatus rises. Therefore, the focus shift of the image sensor is further improved, and the action for obtaining a suitable image is enhanced.
また、撮像素子保持部材は、ガラスで構成されることとしたので、撮像素子保持部材の熱による変形をさらに抑制することができる。これにより、撮像素子を変位させる要因を低減することができ、ピントのずれを抑制する作用が向上する。 In addition, since the imaging element holding member is made of glass, deformation of the imaging element holding member due to heat can be further suppressed. Thereby, the factor which displaces an image pick-up element can be reduced, and the effect | action which suppresses a focus shift | offset improves.
また、中間保持部材は、金属製の平板状の部材であることとしたので、中間保持部材の熱による変形を抑制することができる。これにより、撮像素子を変位させる要因をさらに低減することができ、ピントのずれを抑制する作用がより一層向上する。 In addition, since the intermediate holding member is a flat plate member made of metal, deformation of the intermediate holding member due to heat can be suppressed. Thereby, the factor which displaces an image pick-up element can further be reduced, and the effect | action which suppresses the focus shift | offset | difference further improves.
以下、本発明の実施形態を図1〜図6に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
最初に、本発明の実施形態に係る画像読取装置について、図1、及び図2を用いてその構造の概略を説明する。図1は画像読取装置の模型的垂直断面正面図、図2は画像読取装置を上方から見た部分斜視図である。なお、本発明の実施形態に係る画像読取装置は、画像形成装置である複写機、または複写機やファクシミリ等の機能を備えた複合機の上部に搭載された画像読取装置として設計されたものとする。 First, an outline of the structure of an image reading apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic vertical sectional front view of the image reading apparatus, and FIG. 2 is a partial perspective view of the image reading apparatus as viewed from above. The image reading apparatus according to the embodiment of the present invention is designed as an image reading apparatus mounted on the upper side of a copying machine that is an image forming apparatus or a multifunction machine having functions such as a copying machine and a facsimile machine. To do.
図1に示すように、画像読取装置1は、画像形成装置である複写機、または複合機の上部に搭載されている。画像読取装置1の本体2は、外装カバー3と内部フレーム4とで構成されている。そして、画像読取装置1は、本体2の上面に原稿台5を備えている。原稿台5は透明ガラスで構成され、この透明ガラス表面に、原稿が、読取面(原稿面)が下になるように載置される。
As shown in FIG. 1, the image reading apparatus 1 is mounted on an upper part of a copying machine or a multifunction machine that is an image forming apparatus. A
図1、及び図2に示すように、原稿台5の下方であって、本体2の内部フレーム4の内側には、原稿面に向かって光を照射するための光学系構成要素が設けられている。この光学系構成要素としては、第1光学系ユニット10、第2光学系ユニット20、及び撮像ユニット30を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, an optical system component for irradiating light toward the document surface is provided below the document table 5 and inside the inner frame 4 of the
図1に示すように、第1光学系ユニット10は、光源11と、第1ミラー12とを備えている。光源11は、原稿面に向かって光を照射するものである。第1ミラー12は、光源11から原稿面に向かって照射され、原稿面で反射した反射光を受けて、さらに90度の角度で方向転換させるものである。これら光源11と、第1ミラー12とは、図示しない第1光学系支持部材に固定されている。
As shown in FIG. 1, the first
第2光学系ユニット20は、第2ミラー21と、第3ミラー22とを備えている。第2ミラー21は、第1光学系ユニット10の第1ミラー12が反射させた光を受けて、さらに90度の角度で方向転換させるものである。第3ミラー22は、第2ミラー21が反射させた光を受けて、さらに90度の角度で方向転換させるものである。これら第2ミラー21と、第3ミラー22とは、図示しない第2光学系支持部材に固定されている。
The second optical system unit 20 includes a
撮像ユニット30は、取り付け台31の上部に、結像レンズ32と、撮像素子であるCCD33を備えている。第2光学系ユニット20の第3ミラー22によって反射された、原稿面からの反射光は、結像レンズ32に入射する。そして、結像レンズ32は、光路の下流側に設けられたCCD33の表面上に、反射光を結像する。このようにして、CCD33により、原稿画像を読取ることができる。
The
ここで、上記構成の画像読取装置1において、撮像ユニット30は本体2の内部フレーム4に固定されているが、第1光学系ユニット10、及び第2光学系ユニット20は原稿面全体の画像情報を読取るべく原稿面と平行に往復移動できるようになっている。このため内部フレーム4の内側には、図1において左右方向に延びる移動用のレール(図示せず)が設けられている。そして、第1光学系ユニット10、及び第2光学系ユニット20は、そのレールに沿って移動し、原稿面全体の画像情報を読取ることが可能である。
Here, in the image reading apparatus 1 configured as described above, the
続いて、画像読取装置1の撮像ユニット30の詳細な構成について、図3〜図6を用いて説明する。図3は撮像ユニットの斜視図、図4は撮像ユニットの模型的部分正面図、図5は撮像ユニットのCCD部の模型的垂直断面部分拡大図、図6はCCD部の斜視図にして、撮像素子保持部材を取り外した状態を示すものである。図中の矢印は、原稿面からの反射光の入射方向を示している。
Next, a detailed configuration of the
図3、及び図4に示すように、撮像ユニット30は、そのベースとなる取り付け台31を備えている。取り付け台31は、その下部に、本体2の内部フレーム4(図1、図2参照)との係合部34を備えている。係合部34は、取り付け台31の正面側と背面側の二箇所に設けられている。係合部34には、複数の丸穴34aと長穴34bとが設けられている。これらの丸穴34aと長穴34bとは、撮像ユニット30を内部フレーム4に取り付ける時の、位置、及び角度調整の際に用いられる。複数の丸穴34aのうちいずれかを選択して内部フレーム4に設けられたピン(図示せず)に係合させることにより、光軸方向の位置を決定する。また、複数の長穴34bのうちいずれかを選択してピンに係合させることにより、光軸の角度を調整する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
取り付け台31の上面には、結像レンズ32が設けられている。結像レンズ32は、原稿面からの反射光を受け入れ、光路の下流側に設けられたCCD33に導く形で取り付けられている(図4参照)。
An
図4に示すように、取り付け台31の上面の結像レンズ32に対して、その光路の下流側には、CCD33が備えられている。CCD33は、図5に示すように、制御基板35に固定されている。さらに、CCD33は、その受光部33aの前面側で、撮像素子保持部材36によって保持されている。撮像素子保持部材36は、図6に示すように、厚さ2mmの光透過性を備えたガラス製の平板で構成されている。撮像素子保持部材36は、CCD33の受光部33a前面側をカバーするように設けられている。
As shown in FIG. 4, a
図4、及び図5に示すように、撮像素子保持部材36は、中間保持部材37によって保持されている。中間保持部材37のCCD33に対応する箇所には、図5、及び図6に示すように、開口部37aが設けられている。この開口部37aは、CCD33の受光部33aの箇所を受け入れるに十分な大きさをなしている。また、撮像素子保持部材36は、開口部37aをカバーするに十分な大きさをなしている。そして、撮像素子保持部材36は、CCD33を保持する面、すなわち光路下流側の面と同一面で、中間保持部材37に結合され、保持されている。中間保持部材37は、金属製の平板状の部材であって、正面から見た断面形状がL字形をなし、撮像素子保持部材36の表面が結像レンズ32に対向するように、取り付け台31に設けられている。このようにして、撮像素子であるCCD33は、撮像素子保持部材36と中間保持部材37とを介して、取り付け台31に設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the image
なお、CCD33や中間保持部材37に対して撮像素子保持部材36を取り付ける際には、図5、及び図6に示すように、接着剤38を使用した。この接着剤38としては、NORLAND社製のUV硬化型接着剤(NOA81)を使用した。接着剤38は、CCD33に届く入射光を遮らないように注意して塗布した。接着剤38はUV照射を行わなければ硬化しないので、撮像素子保持部材36や中間保持部材37に対するCCD33の位置を調整した上でUV照射を行うことにより、数秒単位で硬化させ、CCD33の正確な位置決めを行うことができる。
In addition, when attaching the image
また、中間保持部材37の取り付け台31への取り付けに際しても、図5に示すように、接着剤38を使用した。これにより、ネジを使用することなく、さらにネジ止めに必要な穴加工等も行う必要がなく、中間保持部材37を取り付けることができる。したがって、一層コストダウンが図られた方法で、CCD33の焦点合わせのための位置調整を行うことが可能である。
Further, as shown in FIG. 5, the adhesive 38 was used when the intermediate holding
このようにして、撮像素子であるCCD33により原稿画像を読取る画像読取装置1において、CCD33の受光部33a近傍の箇所でCCD33を保持する撮像素子保持部材36と、この撮像素子保持部材36を保持して取り付け台31に設けられる中間保持部材37とを備え、CCD33を、撮像素子保持部材36と中間保持部材37とを介して取り付け台31に設けたので、CCD33が、中間保持部材37に直接保持されることのない構造とすることができる。これにより、画像読取装置1の運転時に装置内温度が上昇し、中間保持部材37が熱により変形しても、その影響を小さくすることができる。したがって、CCD33の大幅な変位を阻止することができ、ピントのずれも抑制することが可能である。その結果、装置内の温度が上昇した場合であっても、好適な画像を得ることが可能な画像読取装置1を提供することができる。
In this manner, in the image reading apparatus 1 that reads an original image with the
また、撮像素子保持部材36は、CCD33の受光部33a前面側をカバーする、光透過性を備えた部材であるとともに、CCD33を保持する面と同一面で中間保持部材37に結合され、保持されているので、撮像素子保持部材36が熱により変形したとしても、CCD33の変位に与える影響を小さくすることができる。また、CCD33の受光部33a前面と中間保持部材37の一面とを、同一面上に存在するようにすることができる。これらにより、装置内温度上昇時のCCD33の大幅な変位の阻止に加えて、中間保持部材37によるCCD33の位置決めを容易に遂行することが可能となる。したがって、CCD33のピントのずれがさらに改善され、好適な画像を得るための作用が高められる。
The image pickup
そして、撮像素子保持部材36は、ガラスで構成されているので、撮像素子保持部材36の熱による変形をさらに抑制することができる。これにより、CCD33を変位させる要因を低減することができ、ピントのずれを抑制する作用が向上する。
And since the image pick-up
例えば、撮像素子保持部材36について、他の光透過性部材である透明アクリル樹脂を例として挙げると、アクリル樹脂はその線膨張係数が約7.0×10-5/°Cである。これに対して、ガラスの線膨張係数は約8.0×10-6/°Cである。したがって、撮像素子保持部材36をガラスで構成することにより、アクリル樹脂と比較して、一桁のオーダーで膨張量を小さくすることが可能である。
For example, when the imaging
さらに詳細に説明すると、画像読取装置1の主走査方向の解像度が600dpiである場合、画像読取範囲は原稿上で300mmとすると、約7087画素となる。ここで、室温25°Cから、装置内温度が60°Cにまで、35°C上昇したと仮定する。撮像素子保持部材36をアクリル樹脂で構成した場合、約0.25%の伸びが発生し、画像読取範囲で約18画素の伸びの影響を与えてしまう。これに対して、撮像素子保持部材36をガラスで構成した場合、伸びを約0.028%に抑制することができ、画像読取範囲で約2画素の伸びに留めることが可能となる。
More specifically, when the resolution in the main scanning direction of the image reading apparatus 1 is 600 dpi, if the image reading range is 300 mm on the original, it is about 7087 pixels. Here, it is assumed that the temperature in the apparatus is increased by 35 ° C. from the room temperature of 25 ° C. to 60 ° C. When the image
また、中間保持部材37は、金属製の平板状の部材であるので、中間保持部材37の熱による変形を抑制することができる。これにより、CCD33を変位させる要因をさらに低減することができ、ピントのずれを抑制する作用がより一層向上する。
Further, since the intermediate holding
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本発明は、CCD等の撮像素子を用いた画像読取装置全般において利用可能である。 The present invention can be used in all image reading apparatuses using an image sensor such as a CCD.
1 画像読取装置
2 本体
4 内部フレーム
10 第1光学系ユニット
20 第2光学系ユニット
30 撮像ユニット
31 取り付け台
32 結像レンズ
33 CCD(撮像素子)
33a 受光部
35 制御基板
36 撮像素子保持部材
37 中間保持部材
37a 開口部
38 接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
33a Light-receiving
Claims (4)
前記撮像素子の受光部近傍の箇所で撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、この撮像素子保持部材を保持して取り付け台に設けられる中間保持部材とを備え、前記撮像素子を、撮像素子保持部材と中間保持部材とを介して取り付け台に設けることを特徴とする画像読取装置。 In an image reading apparatus in which light irradiated and reflected toward a document surface is incident on an image sensor through an imaging lens, and an image of the document is read by the image sensor.
An image sensor holding member that holds the image sensor at a location in the vicinity of the light receiving portion of the image sensor, and an intermediate holding member that holds the image sensor holding member and is provided on a mounting base. The image sensor is held by the image sensor An image reading apparatus provided on a mounting base via a member and an intermediate holding member.
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