JP2009278182A - 画像読取装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】画像読取装置の温度変化に関わらずCCDセンサーの位置を一定に保つことができ、かつCCDセンサーの基板に対する実装状態にも影響を及ぼさないCCDセンサーの取り付け構造を備えた画像読取装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像読取装置は、支持板60の片側にCCDセンサー42を、その反対側に絶縁部材90を挟んでCCD実装基板50を配置し、支持板60及び絶縁部材90に形成された貫通穴66、92を通じてCCDセンサー42のリード42aをCCD実装基板50に挿入するとともに、支持板60の縁を抱える一対のアーム71、72を備えた弾性部材70をCCD実装基板50の背後から支持板60に係合させ、弾性部材70に形成した突起部73でCCD実装基板50を支持板60に向け押圧して、CCD実装基板50を支持板60に固定する。
【選択図】図7

Description

本発明は、デジタル複写機、プリンタ、ファクシミリ、イメージスキャナなどの画像読取装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
一般に、複写機やイメージスキャナのように原稿を光学的に読み取る画像読取装置においては、照明ランプによって得られる原稿からの反射光を、結像レンズによってCCD(Charge Coupled Device)センサー上に結像させ、CCDセンサーの光学像を電気信号に変換して、原稿を読み取るようになっている。画像読取装置に用いられるCCDセンサーは、照明ランプの発熱やCCDセンサーを搭載する実装基板上のCCDセンサー、実装部品等の発熱により、温度が上昇すると、実装基板の反り等によって、結像レンズによる光学像の結像位置がずれるおそれがある。
そこで、特許文献1では、CCDセンサーはスペーサの凹部内にその外形部分を保持されて接着され、このスペーサの両端には穴が設けてあり、また実装基板には穴が設けてある。スペーサと実装基板は、固定用ネジをこれらの穴に通してブラケットに締め付けられることによって、ブラケットに固定されるようになっている。そしてCCDセンサーは実装基板にハンダ付けされ、ブラケットは結像レンズを保持したレンズユニットに固定されている。CCDセンサーはスペーサによって保持されるので、実装基板に反り等の変形が生じてもCCDセンサーに位置ずれが生じないようにしている。
しかしながら、上述した従来技術では、CCDセンサーはスペーサに保持されて位置不動であるが、実装基板の反りを防止する手だてが施されていないので、実装基板がスペーサから離れる方向に反るといったことになると、CCDセンサーのリードと実装基板とのハンダ付け箇所にストレスがかかる。このストレスがハンダ付け箇所を破壊して、接触不良を起こすおそれがある。
また、特許文献2では、CCDセンサーと、このCCDセンサーを搭載する板状の実装基板と、この実装基板を支持固定するための2箇所の基板支持部とCCDセンサーのパッケージ部と当接する凸部とを有したブラケットとを備え、この凸部は、実装基板がブラケットの基板支持部に支持固定されている状態で、実装基板に搭載されたCCDセンサーを、一方向に向けて押圧することにより、実装基板が撓んだ状態でブラケットに支持固定されるようにしている。
しかしながら、上述した従来技術では、CCDセンサーが押圧されているので、CCDセンサーを形成する撮像素子列にストレスが生じ、撮像面の平面度に影響を及ぼすおそれがある。また撓んだ状態にある実装基板が経年変化で劣化して、実装基板に反りを生じた状態が当たり前になってしまい、温度上昇や温度低下があると実装基板に形状の変化が生じるおそれもあり、原稿からの反射光が正確にCCDセンサー上に結像せず、読取画像の画質が劣化してしまうという問題が生じる。
特開2001−234098号公報(段落[0013]、[0014]、図2) 特開2003−115978号公報(段落[0016]―[0021]、図1)
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、画像読取装置の温度変化に関わらずCCDセンサーの位置を一定に保つことができ、かつCCDセンサーの基板に対する実装状態にも影響を及ぼさないCCDセンサーの取り付け構造を備えた画像読取装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、原稿面からの反射光をレンズによりCCDセンサーに収束させる画像読取装置において、支持板の片側に前記CCDセンサーを、その反対側に絶縁部材を挟んでCCD実装基板を配置し、前記支持板及び前記絶縁部材に形成された貫通穴を通じて前記CCDセンサーのリードを前記CCD実装基板に挿入するとともに、前記支持板の縁を抱える一対のアームを備えた弾性部材を前記CCD実装基板の背後から前記支持板に係合させ、前記弾性部材に形成した突起部で前記CCD実装基板を前記支持板に向け押圧して、前記CCD実装基板を前記支持板に固定することを特徴としている。
この構成によれば、CCD実装基板が支持板に向けて弾性部材で押圧されるから、CCD実装基板は支持板から離れる方向に反ることがない。これにより、CCD実装基板に装着されたCCDセンサーではレンズの結像位置がずれることがない。
また、請求項2に記載の発明では、前記支持板は前記CCDセンサーの画素配列方向に2つの凸部を形成し、前記CCD実装基板は、前記凸部に係合する穴と、前記凸部が画素配列方向に移動自在に係合する長穴とを前記CCDセンサーの両側に備えることを特徴としている。この構成によれば、照明ランプの発熱やCCD実装基板上の実装部品等の発熱により温度が上昇し、また装置の寒冷環境下の使用により温度が低下し、CCD実装基板に画素配列方向に伸縮変形が生じても、CCD実装基板に設けた長穴によって、その伸縮変形が吸収される。
また、請求項3に記載の発明では、上記の構成の画像読取装置が搭載された画像形成装置である。
請求項1に記載の発明によれば、CCD実装基板が支持板に向けて弾性部材で押圧されるから、CCD実装基板は支持板から離れる方向に反ることがない。これにより、CCD実装基板に装着されたCCDセンサーではレンズの結像位置がずれることがないので、良好な読取画像を得ることができ、またCCDセンサーのリードとCCD実装基板の電気的接続が損なわれるおそれがない。
また、請求項2に記載の発明によれば、照明ランプの発熱やCCD実装基板上の実装部品等の発熱により温度が上昇し、また装置の寒冷環境下の使用により温度が低下し、CCD実装基板に画素配列方向に伸縮変形が生じても、CCD実装基板に設けた長穴によって、その伸縮変形が吸収されるので、温度変化が生じても、CCD実装基板に装着されたCCDセンサーに結像位置のずれが生じるおそれがなく、安定した読取画像を得ることができる。また簡単な構成で、CCD実装基板が支持板に位置決めされるので、製造コストの低減や組立時間の削減を行うことができる。
また、請求項3に記載の発明によれば、画像読取装置の温度変化に関わらずCCDセンサーの位置を一定に保つことができ、かつCCDセンサーの基板に対する実装状態にも影響を及ぼさないCCDセンサーの取り付け構造を備えた画像読取装置を備える画像形成装置にすることができる。
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。本発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
図1は、本発明の実施形態である画像形成装置を示す断面図である。画像形成装置100は、装置本体の下部に配設された給紙部1と、この給紙部1の右方および上方に配設された用紙搬送部2と、この用紙搬送部2の上方に配設された画像形成部3と、この画像形成部3よりも用紙搬送方向下流側に配設された定着部4と、これらの画像形成部3および定着部4の上方に配設された画像読取部10と、この画像読取部10の上方に配設された原稿給送部6とを備えている。なお、画像読取部10は、本発明の画像読取装置の一例である。
給紙部1は、装置本体に対して挿脱自在に装着された給紙カセット11に積層載置された用紙の束を、円弧外周部を有する給紙ローラ12の回転動作によって給紙カセット11の出口側(図1では右側)に送り出すとともに、各給紙カセット11の右端上部に設けられた捌き部13によって捌くことにより、最上位置の用紙から1枚ずつ確実に用紙搬送部2に給紙するようになっている。
用紙搬送部2は、給紙部1から給紙された用紙を、搬送ローラ対21およびレジストローラ対22によって画像形成部3に向けて搬送し、さらに、画像形成部3から定着部4において画像形成が施された用紙を排出ローラ対23によって排出トレイ24上に排出するようになっている。
画像形成部3は、電子写真プロセスによって、用紙に所定のトナー像を形成するものであり、回転可能に軸支された光導電性を有する感光体ドラム31と、この感光体ドラム31の周囲に配設される帯電ユニット32、露光ユニット33、現像ユニット34、転写ユニット35、クリーナ36および除電ユニット37とを備えている。
帯電ユニット32は、高電圧が印加される帯電ワイヤを備え、この帯電ワイヤからのコロナ放電によって感光体ドラム31の表面に所定電位を与えるものである。露光ユニット33は、後述する画像読取部10によって読み取られた原稿の画像データに基づいてレーザ発光器から出力されるレーザ光を、ポリゴンミラーおよび反射鏡を介して感光体ドラム31に照射することにより、感光体ドラム31表面の電位を選択的に減衰させて、この感光体ドラム31の表面に静電潜像を形成するものである。現像ユニット34は、上記静電潜像をトナーにより現像して、感光体ドラム31の表面にトナー像を形成するものである。転写ユニット35は、感光体ドラム31の表面のトナー像を用紙に転写するものである。クリーナ36は、転写後の感光体ドラム31の表面に残留しているトナーを除去するものである。除電ユニット37は、感光体ドラム31の表面の残留電荷を除去するものである。
定着部4は、画像形成部3においてトナー像が転写された用紙を、加熱ローラ28と加圧ローラ29とによって挟んで加熱し、用紙上にトナー像を定着させるものである。
原稿給送部6は、コピー(複写)開始の指示入力などに応答して、原稿トレイ27上に載置された原稿を自動的に1枚ずつ搬送するとともに、原稿の露光走査後に原稿排出トレイ(図示略)上へ排出させる、いわゆるシートスルータイプの原稿読み取りを行うものである。
画像読取部10は、原稿給送部6によって移送される原稿やコンタクトガラス上に載置された原稿に光を照射して、その反射光を電気信号に変換することにより原稿の画像情報を読み取るとともに、その原稿画像に対応する画像データを生成するものである。
図2は、画像読取部10を示す概略断面図である。画像読取部10は、原稿Pを載置させるコンタクトガラス8と、原稿Pの画像情報を読み取り、読み取った原稿Pの画像から画像データを生成するスキャナ部7を備えて構成される。
スキャナ部7は、このスキャナ部7の上部に配設された第1移動キャリッジ91と、第1移動キャリッジ91の左方に配設された第2移動キャリッジ92と、スキャナ部7の下部の適所に配設された撮像ユニット40等で構成される。
第1移動キャリッジ91および第2移動キャリッジ92は、走査機構部(図示略)に接続されており、この走査機構部が所定の速度で図2示す矢印方向(左右方向)に移動することにより、コンタクトガラス8上に載置された原稿Pの全面を走査し、原稿全面の画像情報を読み取ることが可能なようになっている。
第1移動キャリッジ91は、走査機構部に接続された枠体95と、コンタクトガラス8上に載置された原稿Pに光を照射する露光ランプ等の光源96と、コンタクトガラス8からの光を第2移動キャリッジ92に向けて反射する反射ミラー98とを含んでいる。第2移動キャリッジ92は、上下方向に対向して配設された一対の反射ミラー92a、92bを備えており、第1移動キャリッジ91の反射ミラー98からの光を反射ミラー92a、92bで順次反射させて撮像ユニット40へと導く。
撮像ユニット40は、結像レンズ41と、結像レンズ41の右方に配設されたCCDセンサー42を備えている。
結像レンズ41は、第2移動キャリッジ92の反射ミラー92bを介して入射した原稿Pからの反射光を結像させるために、複数のレンズを有しており、撮像ユニット40の所定の位置に固定される。
CCDセンサー42は、結像レンズ41の光軸Z上に長手方向(図2では紙面奥行き方向)に画素配列された複数の撮像素子を有し、結像レンズ41により撮像素子上に結像した原稿Pの光学像を電気信号に変換する。
以上のように構成された画像読取部10では、光源96によって光がコンタクトガラス8に照射され、コンタクトガラス8上の原稿Pからの反射光が第1移動キャリッジ91の反射ミラー98で反射され、この反射光が第2移動キャリッジ92の反射ミラー92a、92bで順次反射され、結像レンズ41を介して原稿Pの光学像がCCDセンサー42上に結像される。これにより、原稿Pの一部が読み取られる。そして、第1移動キャリッジ91および第2移動キャリッジ92が所定の速度で移動することにより、原稿Pの全面を走査し、原稿P全面が読み取られて、読取画像が形成される。
次に、撮像ユニット40を図3〜図7に基づいて詳細に説明する。図3は撮像ユニットを示す結像レンズ側から見た斜視図であり、図4は撮像ユニットを示すCCD実装基板側から見た斜視図であり、図5は支持板にCCD実装基板を固定した構成を示す支持板側から見た斜視図である。図6は支持板にCCD実装基板を固定した構成を示すCCD実装基板側から見た斜視図であり、図7は撮像ユニットの一部の構成要素を示す分解斜視図である。
図3、図4に示すように、撮像ユニット40は、原稿Pからの反射光を結像させる結像レンズ41と、結像レンズ41を固定保持するレンズマウント44と、結像レンズ41の出射側に対面して設けられるCCDセンサー42と、CCDセンサー42を装着するCCD実装基板50と、CCD実装基板50を弾性部材70とともに固定保持する支持板60と、レンズマウント44を位置調整可能に保持し、支持板60を懸架機構や牽引機構により保持する板金製のシャーシ43を備えている。
図7に示すように、支持板60は、板金をプレス成形したものであり、横長で、概ね矩形形状を呈し、シャーシ43(図3参照)に対して垂直に支持される。支持板60の長手方向の両端には、懸架機構に取り付けるための一対のブラケット61が突き出し、支持板60のブラケット61よりも内側の位置には、牽引機構の引張コイルばねを係合させるための一対のフック62が突き出す。また、支持板60の上下には、折り曲げ縁63、64がブラケット61と同じ側に突き出して形成されている。折り曲げ縁63、64の中央には後述する弾性部材70を係合させる切り欠き63a、64aが形成されている。
支持板60の折り曲げ縁63、64間には、ブリッジ部67と、ブリッジ部67の上下に一対の貫通穴66が配置されて形成される。ブリッジ部67は、後述する弾性部材70によってCCD実装基板50を支持板60に向けて押圧するとき、CCD実装基板50を後述する絶縁部材を介して当接させる受け止め部分である。一対の貫通穴66は、長手方向に長い穴形状であり、CCDセンサー42の上下に突き出たリード42aをCCD実装基板50側に向けて通すものである。尚、CCDセンサー42のリード42aを通すために、支持板60に1個の大きな貫通穴を設けるのでなく、平行して上下に並ぶ2個の長穴とすることによって、貫通穴66の面積が抑えられ、また長穴の間にブリッジ部67が存在することにより、支持板60の強度が低下することがない。
また、支持板60のブリッジ部67の長手方向外側には、一対の凸部65a、65bがCCD実装基板50側に向けて突き出して形成される。凸部65a、65bは張り出し成形加工等により円筒形状に成形される。
CCD実装基板50は、横長の矩形形状であって、板状の樹脂材料で形成され、CCDセンサー42とともに、支持板60を挟み込むように配されている。CCD実装基板50の表面には、銅箔を用いて形成された回路パターンが設けられており、またCCDセンサー42が実装されている。CCD実装基板50には、CCDセンサー42のリード42aを挿入するスルーホール51がリード42aの数だけ形成されている。
また、CCD実装基板50には、支持板60の凸部65aを係合させる穴52aと、凸部65bを画素配列方向に移動自在に係合する長手方向に長い長穴52bが形成されている。この長穴52bは、支持板60にCCD実装基板50を取り付けるときに、各部材の製造誤差を吸収して組み立てられるようにするものあり、またCCD実装基板50の温度上昇や温度低下によるCCD実装基板50の長手方向の伸縮変形を吸収してCCD実装基板50の変形を防ぐものである。
絶縁部材90は、支持板60と概ね同じ外形に打ち抜かれた樹脂等の電気絶縁材からなるシートであり、CCD実装基板50と支持板60の間に挟まれて保持され、CCD実装基板50表面の回路パターンと板金製の支持板60が接触することがないようにして、回路の短絡を防ぐものである。絶縁部材90には、支持板60の凸部65a、65bを貫通させる貫通穴91と、CCDセンサー42のリード42aを貫通させる貫通穴92が形成されている。
弾性部材70は、板ばねとして用いられる金属の薄板、例えばばね鋼やリン青銅の薄板をプレス加工で断面を略「3」の形状に成形したものであり、CCD実装基板50の裏面側に配される。弾性部材70の上下の縁には、CCD実装基板50及び絶縁部材90の上下の縁を越えて支持板60の折り曲げ縁63、64に係合するアーム71、72が形成されている。アーム71と突起部73との間、またアーム72と突起部73との間には、弾性が付与される形状になっている。アーム71、72には、折り曲げ縁63、64の切り欠き63a、64aに嵌まり込めるように、アーム71、72先端の幅より短いくびれ部71a、72aが形成されている。このため、図5、図6に示すように、弾性部材70が支持板60に取り付けられると、アーム71、72が折り曲げ縁63、64に係合した後、弾性部材70が長手方向にずれることはない。また、弾性部材70には、CCD実装基板50を支持板60に向け押圧する突起部73がアーム71、72の中間位置に形成されている。突起部73は、断面山形のうねからなり、弾性部材70を支持板60に取り付けたとき、支持板60のブリッジ部67に相当する位置に水平に延びている。
次に、図7に基づいて、CCDセンサー42の取り付け手順を説明する。まずCCD実装基板50の穴52a及び長穴52bと、絶縁部材90の一対の貫通穴91を合わせて、CCD実装基板50と絶縁部材90を重ね、さらに支持板60の凸部65a、65bをCCD実装基板50の穴52a及び長穴52bに嵌め込んで、支持板60に絶縁部材90とCCD実装基板50を重ねる。その後、支持板60の貫通穴66と絶縁部材90の貫通穴92とを通じて、CCDセンサー42のリード42aをCCD実装基板50のスルーホール51に挿入し、半田付けを行う。次いで、CCD実装基板50の裏面に弾性部材70の突起部73を当接させて、弾性部材70のアーム71、72の弾性に抗して、アーム71、72を支持板60の折り曲げ縁63、64に係合させると、弾性部材70の突起部73がCCD実装基板50を支持板60に向けて押圧、特にブリッジ部67を押圧し、図5、図6に示すように、CCD実装基板50を支持板60に固定することになる。このようにしてCCDセンサー42の取り付けに関わる全部品を支持することとなった支持板60を、前述の懸架装置や牽引装置を用いてシャーシ43(図3参照)に取り付ける。
弾性部材70の材質、厚さ、大きさ、形状等を適切に設計することにより、CCD実装基板50を支持板60に強く押し付け、温度変化によりCCD実装基板50が反ろうとしても、それを押さえ込んで支持板60から離れないようにすることができる。これによりCCDセンサー42の結像レンズ41に対する結像位置がずれるおそれがなくなり、読取画像の劣化を防ぐことができる。またCCDセンサー42とCCD実装基板50の相対移動がないので、リード42aの電気的接続が損なわれるようなこともない。
上記実施形態によれば、画像読取装置は、原稿面からの反射光を結像レンズ41によりCCDセンサー42に収束させる。また画像読取装置は、支持板60の片側にCCDセンサー42を、その反対側に絶縁部材90を挟んでCCD実装基板50を配置し、支持板60及び絶縁部材90に形成された貫通穴66、92を通じてCCDセンサー42のリード42aをCCD実装基板50に挿入するとともに、支持板60の縁を抱える一対のアーム71、72を備えた弾性部材70をCCD実装基板50の背後から支持板60に係合させ、弾性部材70に形成した突起部73でCCD実装基板50を支持板60に向け押圧して、CCD実装基板50を支持板60に固定する。
この構成によると、CCD実装基板50が支持板60に向けて弾性部材70で押圧されるから、CCD実装基板50は支持板60から離れる方向に反ることがない。これにより、CCD実装基板50に装着されたCCDセンサー42では結像レンズ41の結像位置がずれることがないので、良好な読取画像を得ることができ、またCCDセンサー42のリード42aとCCD実装基板50の電気的接続が損なわれるおそれがない。
本発明は、デジタル複写機、プリンタ、ファクシミリ、イメージスキャナなどの画像読取装置、及びこれを備えた画像形成装置に利用することができる。
は、本発明の実施形態である画像形成装置を示す断面図である。 は、本発明の実施形態である画像形成装置の画像読取装置を示す概略断面図である。 は、本発明の実施形態である画像読取装置の撮像ユニットを示す斜視図である。 は、本発明の実施形態である画像読取装置の撮像ユニットを示す図3と異なる方向から見た斜視図である。 は、本発明の実施形態である画像読取装置の撮像ユニットの支持板にCCD実装基板を固定した構成を示す斜視図である。 は、本発明の実施形態である画像読取装置の撮像ユニットの支持板にCCD実装基板を固定した構成を示す図5と異なる方向から見た斜視図である。 は、本発明の実施形態である画像読取装置の撮像ユニットにおける一部の構成要素を示す分解斜視図である。
符号の説明
10 画像読取部(画像読取装置)
40 撮像ユニット
41 結像レンズ
42 CCDセンサー
42a リード
43 シャーシ
50 CCD実装基板
52a 穴
52b 長穴
60 支持板
65a、65b 凸部
66 貫通穴
70 弾性部材
71、72 アーム
73 突起部
90 絶縁部材
100 画像形成装置

Claims (3)

  1. 原稿面からの反射光をレンズによりCCDセンサーに収束させる画像読取装置において、
    支持板の片側に前記CCDセンサーを、その反対側に絶縁部材を挟んでCCD実装基板を配置し、前記支持板及び前記絶縁部材に形成された貫通穴を通じて前記CCDセンサーのリードを前記CCD実装基板に挿入するとともに、前記支持板の縁を抱える一対のアームを備えた弾性部材を前記CCD実装基板の背後から前記支持板に係合させ、前記弾性部材に形成した突起部で前記CCD実装基板を前記支持板に向け押圧して、前記CCD実装基板を前記支持板に固定することを特徴とする画像読取装置。
  2. 前記支持板は前記CCDセンサーの画素配列方向に2つの凸部を形成し、前記CCD実装基板は、前記凸部に係合する穴と、前記凸部が画素配列方向に移動自在に係合する長穴とを前記CCDセンサーの両側に備えることを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の画像読取装置が搭載された画像形成装置。
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