JP2007282071A - 光学読み取り装置および画像読取記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】支持部材に対するイメージセンサの取付を簡易に行うことができるとともに、回路基板の変形の影響を受けることなくイメージセンサを高精度に位置調整できる光学読み取り装置を提供する。
【解決手段】ＣＣＤセンサ２１を調整フレーム２３にねじ４１によって固定する。ねじ４１は、ＣＣＤパッケージ２１２の長尺方向についての両端部に形成された挿通孔２１３と、調整フレーム２３に形成されたねじ孔２３３とを各々連通して、ＣＣＤセンサ２１と調整フレーム２３とを締結する。これによって、ＣＣＤセンサ２１と回路基板２２とからなるＣＣＤモジュール３が調整フレーム２３により光軸上に支持される。
【選択図】図３

Description

この発明は、原稿から読み取った光を光電変換によって電気信号に変換する光学読み取り装置、および光学読み取り装置を備える画像読取記録装置に関する。

図５は、従来の光学読み取り装置を例示する平面図である。

従来の光学読み取り装置は、原稿からの反射光を収束するためのレンズユニット９１と、収束された反射光を電気信号に変換するための光電変換ユニットであるＣＣＤユニット９２とを備えている。レンズユニット９１は、レンズ９１１がスキャナフレーム９１２に固定されたものである。ＣＣＤユニット９２は、パッケージに封止された光電変換素子アレイを有するＣＣＤリニアイメージセンサ（以下において「ＣＣＤセンサ」という。）９２１が実装された回路基板９２２を、ねじ９４１によって、支持部材である調整フレーム９２３にねじ締めによって固定したものである。レンズユニット９１とＣＣＤユニット９２とは、調整フレーム９２３がスキャナフレーム９１２に対してねじ９４２によって固定されることによって一体に締結されている。また、別の例としては、調整フレーム９２３を設けず、ＣＣＤセンサ９２１が半田付けされた回路基板９２２を、スキャナフレーム９１２に直接に締結する構成も採用されている。

ところで、良好な画質を得るためには、ＣＣＤセンサ９２１を適正位置に精確に位置調整する必要がある。ところが、従来の光学読み取り装置においては、図５に示すとおり、ＣＣＤセンサ９２１が回路基板９２２を介して調整フレーム９２３（もしくはスキャナフレーム９１２）に対して固定されているところ、一般に回路基板は熱的影響（例えば、抵抗などを半田付けする際に受けた熱）によって反りやうねりなどの変形が生じやすく、良好な平面度を有するものとはいえない。つまり、従来の光学読み取り装置においては、ＣＣＤセンサが、良好な平面度が保証されない回路基板を介して調整フレーム等に固定されているため、位置ずれが生じやすく、また、位置調整を精確に行うことも困難であった。さらに、位置調整の範囲が狭まるという恐れもあった。その結果、解像度が劣化したり画質に悪影響を及ぼしてしまうという問題が生じていた。

そこで、ＣＣＤセンサと回路基板との間にスペーサを介挿することによって、回路基板の反りの影響を低減する技術が考案されている（特許文献１参照）。

特開２００１−２４５０９８号公報

しかしながら、上記の構成においては、新たな別部材を必要とするため、光学読み取り装置の構造や組み立て工程が複雑となり、コスト的にも望ましくなかった。また、ＣＣＤセンサと回路基板との間に介挿される部材が熱伝導性の高い材質で形成された場合、ＣＣＤセンサより発生した熱が当該介挿部材を介して回路基板に伝導してしまい、これによって回路基板の熱変形を招いてしまうという不都合があった。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、イメージセンサの取付を簡易に行うことができるとともに、回路基板の変形の影響を受けることなくイメージセンサを高精度に位置調整できる光学読み取り装置を提供することを目的としている。

請求項１の発明は、原稿を読取った光を光電変換によって電気信号に変換する光学読み取り装置において、前記光を結像させる結像光学系と、光電変換素子アレイがパッケージに封止されたイメージセンサと、前記イメージセンサが実装された回路基板とを有する光電変換モジュールと、前記光電変換モジュールを前記結像光学系の光軸上に支持する支持部材と、を備え、前記パッケージと前記支持部材とが締結されることによって、前記光電変換モジュールが前記支持部材に対して固定される。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光学読み取り装置において、前記パッケージに、前記イメージセンサを前記支持部材に直接にねじ固定するための挿通孔が形成されている。

請求項３の発明は、請求項２に記載の光学読み取り装置において、前記回路基板において、前記パッケージに形成された前記挿通孔と同位置に、前記固定に用いられるねじのねじ頭よりも大きな径を有する貫通孔が形成されている。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の光学読み取り装置において、前記支持部材が金属を用いて形成される。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の光学読み取り装置を備える。

請求項１から４に記載の発明によれば、パッケージと支持部材とが締結されることによって、光電変換モジュールが支持部材に対して固定される。すなわち、イメージセンサが直接に支持部材と締結されるため、イメージセンサの取付を簡易に行うことができる。また、光電変換モジュールが回路基板を介さずに支持部材に固定されるため、回路基板の変形の影響を受けることなくイメージセンサを高精度に位置調整することができる。

特に、請求項４に記載の発明によれば、イメージセンサと締結される支持部材が金属を用いて形成されているので、イメージセンサで発生した熱が支持部材に放熱される。これによって、イメージセンサの発熱によって回路基板が受ける熱的影響を低減することができる。

請求項５に記載の発明によれば、画像読取記録装置が、回路基板の変形の影響を受けることなくイメージセンサを高精度に位置調整することができる光学読み取り装置を備えている。すなわち、この画像読記録取装置においては、イメージセンサを高精度に位置調整することができるので、イメージセンサの位置ずれに起因して解像度が悪化したり画質が劣化するといった事態が生じることが防止することができる。

〈１．デジタル複合機〉
図１は、この発明の実施の形態に相当する画像読取記録装置が組み込まれたデジタル複合機５００の全体構成を示す概略斜視図である。なお、図１には、方向関係を明確にするため、ＸＹＺ直交座標系を付している。この座標系においては、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、Ｘ、Ｙ軸が水平面を規定するものとする。

このデジタル複合機５００は、ＦＡＸ機能、コピー機能、スキャン機能、プリント機能などの複数の機能を有する複合機（ＭＦＰ装置）として構成されている。

図１に示すとおり、デジタル複合機５００は、画像記録部５０１と、画像読取部５０２と操作部５０３と、表示部５０４とを備えている。また、図１においては図示を省略しているが、その筐体内に、上記のハードウエア各部を制御する制御部、画像データ等の各種データを一時的に記憶するＲＡＭ、デジタル複合機５００の制御に必要なプログラムなどを格納したＲＯＭ、画像読取部から取得した画像データに各種の画像処理を行う画像処理部、ハードディスクなどにより構成される大容量蓄積部などを備えている。さらに、ＰＳＴＮ（公衆交換電話網）やＬＡＮ、インターネットなどを介して接続された外部端末との通信（ＦＡＸ通信、電子メール通信など）を実現するための通信関係の機能部（コーデック（ＣＯＤＥＣ）、モデム、ＬＡＮＩ／Ｆ、ＮＣＵなど）を備えている。

画像記録部５０１は、ＲＡＭ（図示省略）に格納された画像データなどを記録紙上へ記録するプリンタである。画像記録部５０１には、例えば、電子写真方式のプリンタを採用することができる。

画像読取部５０２は、原稿上の画像を光学読み取り装置である受光部６５１によって読み取るスキャナである。画像読取部５０２は、フラットベッド方式（すなわち、ガラス台上に載置された原稿画像を読み取る方式）もしくはＡＤＦ方式（すなわち、原稿の載置台（図示省略）に載置された原稿をＡＤＦ（Auto Document Feeder）によって搬送し、搬送される原稿画像を読み取る方式）によって、原稿からの画像データを読み取ることのできるスキャナである。画像読取部５０２のより具体的な構成については後に説明する。

操作部５０３は、文字キー、テンキー、ファンクションキーなどの各種キー５３１によって構成され、コマンドやテキストデータの入力といったユーザ操作を受け付ける。操作部５０３が受けたユーザ操作は信号として制御部（図示省略）に入力される。制御部はユーザ操作に基づいて各部の動作を制御する。

表示部５０４は、デジタル複合機５００の動作状態や、画像データなどを表示する表示装置である。表示部５０４は、液晶ディスプレイなどの表示装置により構成される。なお、操作部５０３に設けられる各種のキーは、この表示部５０４のディスプレイ画面上に設けたタッチパネルによって実現されてもよい。

〈２．画像読取部〉
画像読取部５０２の構成についてより具体的に説明する。

画像読取部５０２は、原稿押さえ部６１０と、原稿搬送部６２０と、読取本体部６３０とを備える。

原稿押さえ部６１０は、原稿ガラス６４１，６４２に載置された原稿を押圧する部材である。原稿押さえ部６１０はデジタル複合機５００の本体を構成する筐体に対して、回動軸Ａ１を中心に回動可能に設けられており、原稿ガラス６４１，６４２に対して開位置（図１に示す位置）と閉位置（図示省略）とに位置させることができる。

原稿押さえ部６１０の下側面（すなわち、閉位置において原稿ガラス６４１，６４２と対向する面）には、原稿ガラス６４１，６４２に対して原稿を押圧する部材である押さえ部材６１１，６１２が設けられている。原稿押さえ部６１０を閉位置に置くと、原稿ガラス６４２上に載置された原稿が押さえ部材６１２によって押圧されて原稿ガラス６４２に良好に密着する。これによって、フラットベッド方式による画像データの読み取りを良好に実行させることができる。また、押さえ部材６１１は、コイルバネや板バネ等の弾性部材（図示省略）によって下向き（Ｚ軸負方向）に付勢されている。これにより、押さえ部材６１１と原稿ガラス６４１との間で、原稿搬送部６２０によって搬送されてきた原稿を良好に搬送させることができる。

原稿搬送部６２０は、原稿の載置台に載置された原稿を、ＡＤＦによって搬送するための機構である。原稿搬送部６２０は原稿押さえ部６１０の上部であって原稿ガラス６４１の真上に設けられている。

読取本体部６３０は、横断面が略矩形の箱状体であり、蓋部６４０と、筐体６５０とを有している。

蓋部６４０には、板状の原稿ガラス６４１，６４２が設けられている。原稿ガラス６４１は、原稿搬送部６２０によって搬送される原稿で反射された光を透過する。また、原稿ガラス６４２は、そのガラス面上に載置された原稿で反射された光を透過する。

筐体６５０の内側には、内部空間Ｖが形成されている。内部空間Ｖには、受光部６５１と、キャリッジ６５２ａ，６５２ｂと、インバータ６５３とが格納されている。

受光部６５１は、原稿を読み取った光を光電変換によって電気信号に変換するための光学読み取り装置である。すなわち、原稿からの反射光Ｌをレンズ１１によって集光させてＣＣＤセンサ２１上に結像させ、ＣＣＤセンサ２１において当該反射光を光電変換によって電気信号に変換する。受光部６５１の具体的な構成については後に説明する。

キャリッジ６５２ａ，６５２ｂは、原稿ガラス６４１，６４２の下方を移動しながら原稿に対して光を照射して、反射光を受光部６５１に導くための機構である。キャリッジ６５２ａ，６５２ｂのそれぞれは、原稿からの光を反射させるミラー（図示省略）を有しており、特に受光部６５１側（Ｙ軸正方向側）のキャリッジ６５２ａには、原稿を照明する光源（図示省略）が設けられている。すなわち、キャリッジ６５２ａの光源より原稿に照射された光の反射光がキャリッジ６５２ａ，６５２ｂのミラーによって受光部６５１に導かれる。また、キャリッジ６５２ａ，６５２ｂのそれぞれは、駆動機構（図示省略）を有しており、Ｙ軸方向に移動可能である。すなわち、キャリッジ６５２ａ，６５２ｂのそれぞれがＹ軸方向について移動することによって、原稿から受光部６５１までの光路長（より具体的には、原稿で反射され、原稿ガラス６４２を透過し、キャリッジ６５２ａ、６５２ｂで反射されて受光部６５１に到達する反射光の光路長）を、原稿上の反射位置に関わらず略同一とすることができる。これによって、受光部６５１は、原稿の画像データを良好に取得することができる。

インバータ６５３は、原稿に照射される光源の発光制御を行うための機能部である。

なお、上記の実施の形態においては、２つのキャリッジ６５２ａ，６５２ｂを移動させて固定された受光部６５１で原稿の読み取りを行う２キャリッジ形式の光学読み取り装置の実施の形態を示したが、本発明の実施の形態はこれに限られず、例えば、受光部が搭載されたキャリッジを移動させて原稿の読み取りを行う１キャリッジ方式の光学読み取り装置に適用することも可能である。
〈３．受光部〉
図２は、この発明の実施の形態の光学読み取り装置に相当する受光部６５１の全体構成を示す概略斜視図である。また、図３は受光部６５１の平面図であり、図４は同分解立体図である。なお、図２，図３，図４には、図１と同様のＸＹＺ直交座標系を付している。

〈３−１．各部の構成〉
受光部６５１を構成する各部について図４を参照しながら説明する。

受光部６５１は、レンズユニット１と、光電変換ユニットであるＣＣＤユニット２とを備えている。

レンズユニット１は、原稿から読み取った光を結像させる結像光学系であり、レンズ１１と、スキャナフレーム１２とを備えている。

レンズ１１は、原稿からの反射光Ｌ（より具体的には、原稿で反射され、原稿ガラス６４１または原稿ガラス６４２を透過し、キャリッジ６５２ａ、６５２ｂのミラーで反射された光Ｌ（図１参照））を収束する結像レンズである。

スキャナフレーム１２は、レンズ１１を支持する部材である。レンズ１１はねじ１３によってスキャナフレーム１２に固定される。スキャナフレーム１２の後背部には、所定間隔でねじ孔１２１が形成されている。また、スキャナフレーム１２の基底部には、ねじ孔１２２が形成されている。

ＣＣＤユニット２は、ＣＣＤリニアイメージセンサ（以下において「ＣＣＤセンサ」という。）２１と、回路基板２２と、調整フレーム２３とを備えている。

ＣＣＤセンサ２１は、レンズ１１より収束された光を電気信号に変換するための機能部である。ＣＣＤセンサ２１は、ＣＣＤパッケージ２１２と、ＣＣＤパッケージ２１２に封止された光電変換素子アレイであるＣＣＤアレイ２１１とを有する。ＣＣＤパッケージ２１２は、長尺方向（Ｘ軸方向）において、調整フレーム２３と略同一の長さを有している。また、ＣＣＤパッケージ２１２の長尺方向についての両端部には、ＣＣＤセンサ２１を支持部材である調整フレーム２３にねじ固定するための挿通孔２１３が形成されている。

回路基板２２は、所定の回路が形成された基板である。回路基板２２には、ＣＣＤアレイ２１１の電極を挿通させるための挿通孔２２１が形成されている。挿通孔２２１にＣＣＤアレイ２１１の電極を挿通させるとともに裏面で電極を半田付けにすることによって、ＣＣＤセンサ２１が回路基板２２に固定されて一体となり、光電交換モジュールであるＣＣＤセンサモジュール（以下において「ＣＣＤモジュール」という。）３を構成する。なお、回路基板２２には、実装されたＣＣＤセンサ２１のＣＣＤパッケージ２１２の両端に形成された挿通孔２１３と同位置に、ねじ４１が通過可能な大きさの（すなわち、ねじ４１のねじ頭よりも大きな径を有する）ドライバ用孔２２２が形成されている。

調整フレーム２３は、レンズ１１より収束される光の光軸上にＣＣＤモジュール３を支持するための支持部材である。調整フレーム２３は、スキャナフレーム１２の後背部に取り付け可能な枠状に成形されている。調整フレーム２３の水平面には、レンズ１１より収束される光の光軸方向（Ｙ軸方向）に、長孔２３１が所定間隔で形成されている。また、調整フレーム２３の両端に形成された垂直面のそれぞれは、Ｘ軸方向に曲げ加工されることによって形成された固定用片２３２を有している。固定用片２３２には、ねじ孔２３３が形成されている。なお、調整フレーム２３は、金属を用いて形成されている。

〈３−２．部材の締結〉
次に各構成部の締結について図２，図３を参照しながら説明する。なお、本明細書においては、「締結」とは、位置決め圧力が加わった状態で２つの部材を結合させることである。より具体的には、ねじ締め、嵌合、係合等によって２つの部材を結合させることである。

〈ＣＣＤモジュール３と調整フレーム２３との締結〉
ＣＣＤパッケージ２１２に形成された挿通孔２１３と、調整フレーム２３に形成されたねじ孔２３３とを各々連通するねじ４１によって、ＣＣＤセンサ２１は調整フレーム２３に固定される。これによって、ＣＣＤモジュール３が支持部材に対して固定されることになる。なお、回路基板２２には、挿通孔２１３と同位置にドライバ用孔２２２が形成されており、そこにドライバを挿通させることができるため、回路基板２２に妨げられることなくねじ４１を螺嵌することができる。

〈レンズユニット１と調整フレーム２３との締結〉
調整フレーム２３に形成された長孔２３１と、スキャナフレームの後背部に形成されたねじ孔１２１とを各々連通するねじ４２によって、調整フレーム２３がスキャナフレーム１２に緊締される。すなわち、ＣＣＤユニット２がレンズユニット１に対して固定される。なお、機器設置時やメンテナンス時にねじ４２を弛めて、長孔２３１の範囲内でＣＣＤセンサ２１の位置を最適な位置（すなわち、原稿からの反射光の光軸にＣＣＤセンサ２１を直交させる位置）に調整することができる。

〈受光部６５１の固定〉
スキャナフレーム１２に形成されたねじ孔１２２と、筐体３２の内底面に形成されたねじ孔（図示省略）とを各々連通するねじ４３によって、スキャナフレーム１２は内部空間Ｖ（図１参照）の所定位置に固定される。すなわち、受光部６５１が内部空間Ｖに対して固定される。

〈３−３．変形例〉
上記の実施の形態においては、ＣＣＤモジュール３を支持するための支持部材として調整フレーム２３を設けているが、調整フレーム２３を設けずに、スキャナフレーム１２をＣＣＤモジュール３を支持するための部材として機能させる構成としてもよい。この場合、ＣＣＤパッケージ２１２に形成された挿通孔２１３と、スキャナフレーム１２に形成されたねじ孔とを各々連通するねじによって、ＣＣＤセンサ２１をスキャナフレーム１２に固定すればよい。

また、上記の実施の形態においては、ＣＣＤパッケージ２１２と調整フレーム２３とがねじ留めによって締結されているが、両部材を締結する方法はこれに限らず、例えば、嵌合、係合などによって両部材を締結してもよい。さらに、上記の実施の形態においては、ＣＣＤパッケージ２１２の長尺方向についての両端部に、調整フレーム２３との締結に供されるための挿通孔２１３を形成しているが、このねじ孔を形成する位置はこれに限らない。

〈４．効果〉
この発明に係る光学読み取り装置に相当する受光部６５１は、ＣＣＤセンサ２１と調整フレーム２３とが回路基板２２を介さずに直接に固定されているので、回路基板２２に変形が生じている場合であっても、ＣＣＤセンサ２１の位置はその変形の影響を受けることがない。すなわち、ＣＣＤセンサ２１の位置がずれない。また、ねじ４２を弛めて、長孔２３１の範囲内で調整フレーム２３を適正に位置づけることによって、ＣＣＤセンサ２１を最適な位置に調整することができる。ここでは、堅牢で変形が生じにくい（すなわち、平面度が保証された）ＣＣＤパッケージ２１２と調整フレーム２３とが締結されているので、イメージセンサが平面度の保証されない回路基板を介して調整フレームに支持されている構成に比べて、ＣＣＤセンサ２１の位置を高精度に調整することができる。

また、ＣＣＤパッケージ２１２に形成された挿通孔２１３と、調整フレーム２３に形成されたねじ孔２３３とを各々連通するねじ４１によって、ＣＣＤセンサ２１を直接に調整フレーム２３に固定するので、ＣＣＤセンサ２１の取り付けを容易に行うことができる。また、回路基板２２にドライバ用孔２２２が形成されているので、回路基板２２に妨げられることなくねじ４１を螺嵌することができる。

さらに、ＣＣＤセンサ２１が、金属製の調整フレーム２３と接触している（より具体的には、ＣＣＤセンサ２１が、固定用片２３２において調整フレーム２３と接触している）ので、ＣＣＤセンサ２１で発生した熱を調整フレーム２３に吸収させて、調整フレーム２３の表面から放熱させることができる。したがって、回路基板２２がＣＣＤセンサ２１より受ける熱的影響を低減することができる。すなわち、ＣＣＤセンサ２１で発生した熱の影響によって回路基板２２が変形して画質に悪影響を与えるといった事態が生じることがない。

また、この受光部６５１を備えるデジタル複合機５００は、ＣＣＤセンサ２１の位置を高精度に調整することができるので、イメージセンサを高精度に位置調整することができる。つまり、イメージセンサの位置ずれに起因して解像度が悪化したり画質が劣化するといった事態が生じず、常に良好な画像を得ることができる。

この発明の実施の形態に係るデジタル複合機５００の全体構成を示す概略斜視図である。 受光部６５１の全体構成を示す概略斜視図である。 受光部６５１の平面図である。 受光部６５１の分解立体図である。 従来の光学読み取り装置を例示する平面図である。

符号の説明

１ レンズユニット
２ ＣＣＤユニット
３ ＣＣＤモジュール
１１ レンズ
１２ スキャナフレーム
２１ ＣＣＤセンサ
２２ 回路基板
２３ 調整フレーム
２１１ ＣＣＤアレイ
２１２ ＣＣＤパッケージ
２１３ 挿通孔
５００ デジタル複合機

Claims (5)

1. 原稿を読取った光を光電変換によって電気信号に変換する光学読み取り装置において、
   前記光を結像させる結像光学系と、
   光電変換素子アレイがパッケージに封止されたイメージセンサと、前記イメージセンサが実装された回路基板とを有する光電変換モジュールと、
   前記光電変換モジュールを前記結像光学系の光軸上に支持する支持部材と、
   を備え、
   前記パッケージと前記支持部材とが締結されることによって、前記光電変換モジュールが前記支持部材に対して固定されることを特徴とする光学読み取り装置。
2. 請求項１に記載の光学読み取り装置において、
   前記パッケージに、前記イメージセンサを前記支持部材に直接にねじ固定するための挿通孔が形成されていることを特徴とする光学読み取り装置。
3. 請求項２に記載の光学読み取り装置において、
   前記回路基板において、前記パッケージに形成された前記挿通孔と同位置に、前記固定に用いられるねじのねじ頭よりも大きな径を有する貫通孔が形成されていることを特徴とする光学読み取り装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の光学読み取り装置において、
   前記支持部材が金属を用いて形成されることを特徴とする光学読み取り装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の光学読み取り装置を備えることを特徴とする画像読取記録装置。

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