JP2010258543A - イメージセンサユニット、及び、画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原稿を押し付けた時等プラテンガラスに歪みが生じた場合でもプラテンガラスとロッドレンズアレイとが直接接触することのない画像読み取り装置を提供する。
【解決手段】原稿照明用光源１０と、センサ基板１４上に複数実装された光電変換素子１３_ｋと、センサ基板１４上の光電変換素子１３_ｋに原稿からの反射光を結像するロッドレンズアレイ１２とを含む機能部品を所定の位置関係でフレーム１５に取り付け支持されたイメージセンサユニット４において、フレーム１５上面の長手方向の両端部に夫々所定の読取解像度が得られるロッドレンズアレイ１２の焦点深度に対応する厚さの第１のスペーサ１６と、フレーム１５上面の中央部におけるロッドレンズアレイ１２近傍の少なくとも一方の側に所定の読取解像度が得られるロッドレンズアレイ１２の焦点深度に対応する厚さの第２のスペーサ１７とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、密着型イメージセンサユニット、及び、密着型イメージセンサユニットを用いた画像読み取り装置に関する。

一般に、画像読み取り装置としてはスキャナー、複写機、ファクシミリ等が知られている。
これらの画像読み取り装置として、密着型イメージセンサユニット（ＣＩＳ；Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）を用いたフラットベッド方式の画像読み取り装置が知られている。この画像読み取り装置においては、原稿載置部としてのプラテンガラス上に載置された原稿の画像を、筺体内に設けられたイメージセンサユニットを移動することにより読み取りを行う構成である。

ところで、通常、プラテンガラスはガラス製の透明板から出来ており、外面は実質的に平面に製造されている。
実質的に平面であるとは、製造誤差に対して許容範囲内で平面であることを意味しており、目視では平面であるように見えたとしても、材質のばらつき、素材板厚の不連続から生じる製造上不可避な誤差、歪等を内包するものである。これにより、組み立て時に部品管理の必要が生ずるものであり、具体的には、製造時に中央部が凹んだ形状に成形された場合、強度上の問題から上面が凸となるように筐体に取り付ける必要があった。このため、密着型イメージセンサユニット内に設けられたロッドレンズアレイのピント位置を主走査方向において一定に保てない問題があった。

また、筐体にはプラテンガラスに載置された原稿を覆う開閉可能なプラテンカバーが設けられており、通常原稿の読み取りは、外光を遮断するためプラテンカバーを閉じて行うものである。これにより、例えば、書籍等原稿が厚手の場合、プラテンガラスはプラテンカバー、及び、原稿に押し付けられることになり、歪みが生じることがある。このため、プラテンガラスとロッドレンズアレイとが接触し、プラテンガラスの裏面、及び／又は、ロッドレンズアレイのレンズ面に傷が生じる等の問題があった。

特開２００８−１５４１１０号公報

本発明はかかる実情に鑑みなされたのものであり、イメージセンサユニット内に設けられたロッドレンズアレイのピント位置を主走査方向において一定に保つことにより、主走査方向の全面渡ってピント精度を向上できる画像読み取り装置を提供することを目的とする。
また、原稿を押し付けた時等プラテンガラスに歪みが生じた場合でもプラテンガラスとロッドレンズアレイとが直接接触することのない画像読み取り装置を提供することを目的とする。

請求項１記載のイメージセンサユニットは、原稿照明用光源と、センサ基板上に複数実装された光電変換素子と、前記センサ基板上の光電変換素子に原稿からの反射光を結像する結像素子とを含む機能部品を、所定の位置関係で支持体に取り付け支持されたイメージセンサユニットにおいて、前記支持体は、前記支持体上面の長手方向の両端部と、前記支持体上面の中央部における結像素子近傍の少なくとも一方の側とに、夫々所定の読取解像度が得られる前記結像素子の焦点深度に対応する厚さの摺動部材を選択自在に備えることを特徴とする。

請求項２記載のイメージセンサユニットは、原稿照明用光源と、センサ基板上に複数実装された光電変換素子と、前記センサ基板上の光電変換素子に原稿からの反射光を結像する結像素子とを含む機能部品を、所定の位置関係で支持体に取り付け支持されたイメージセンサユニットにおいて、前記支持体は、前記支持体上面の長手方向の両端部と、前記支持体上面の中央部における結像素子近傍の少なくとも一方の側とに、夫々所定の読取解像度が得られる前記結像素子の焦点深度に対応する厚さの摺動部材を選択自在に備えると共に、前記支持体を保持する保持部材を備え、前記支持体と前記保持部材との間に設けられ、且つ、少なくとも前記支持体の両端部、及び、中央部を前記原稿載置部の下面に押勢する弾性部材とを備えたことを特徴とする。

請求項６記載の画像読み取り装置は、原稿を載置する透明板からなる原稿載置部と、
前記原稿載置部を覆う開閉自在なカバーと、原稿照明用光源、センサ基板上に複数実装された光電変換素子、及び、前記センサ基板上の光電変換素子に原稿からの反射光を結像する結像素子とを含む機能部品を、所定の位置関係で支持体に取り付け支持されたイメージセンサユニットと、を備えた画像読み取り装置において、前記イメージセンサユニットは、前記イメージセンサユニットの長手方向の両端部において前記イメージセンサユニットと前記原稿載置部との間に間挿された夫々所定の読取解像度が得られる前記結像素子の焦点深度に対応する厚さの第１の摺動部材と、前記イメージセンサユニットの中央部における結像素子近傍の少なくとも一方の側に前記イメージセンサユニットと前記原稿載置部との間に間挿された所定の読取解像度が得られる前記結像素子の焦点深度に対応する厚さの第２の摺動部材とを備えると共に、前記原稿載置部に沿って移動可能に設けられ、且つ、前記イメージセンサユニットを保持する保持部材を備え、前記支持体と前記保持部材との間に設けられ、且つ、少なくとも前記支持体の両端部、及び、中央部を前記原稿載置部の下面に押勢する弾性部材とを備えたことを特徴とする。

以上のように、イメージセンサユニット（支持体）上面に自己潤滑性を有する合成樹脂素材からなる第１の摺動部材、及び、第２の摺動部材を備えたことにより、原稿を押し付けた時等プラテンガラスに歪みが生じた場合でも、プラテンガラスの下面、及び、ロッドレンズアレイのレンズ面に生じる傷を防止できる。

また、弾性部材によってイメージセンサユニットを弾性変形させることで、両端部、及び、中央部を第１の摺動部材、及び、第２の摺動部材を介してプラテンガラスの下面に当接できる。このため、ロッドレンズアレイのピント位置を主走査方向において一定に保つことができるため、主走査方向の全面渡ってピント精度を向上できる。

図１は本発明を適用できるイメージスキャナーの構造を示す図である。 図２はイメージセンサユニット４を示す図である。 図３はプラテンガラス２とイメージセンサユニット４との関係を示す斜視図である。 図４はプラテンガラス２とイメージセンサユニット４との関係を示す断面図である。 図５はロッドレンズアレイ１２の焦点深度特性を示すグラフである。 図６はイメージセンサユニット４（フレーム１５）と第１のスペーサ１６、及び、第２のスペーサ１７との位置関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明を適用できるフラットベッド方式のスキャナ（画像読み取り装置）の構造を示す図である。
１は筺体であり、この筐体１には原稿載置部としてのガラス製の透明板からなるプラテンガラス２と、このプラテンガラス２上に載置された原稿を覆うように開閉自在設けられたプラテンカバー３とが設けられている。
また、筺体１の内部には、イメージセンサユニット４が格納されており、イメージセンサユニット４は、例えば、密着型イメージセンサ（ＣＩＳ：contact image sensor）ユニットである。５はイメージセンサユニット４を囲むように保持する保持部材であり、６は保持部材５をプラテンガラス２に沿って移動可能に設けられたスライドシャフト、７は駆動モータ、８はワイヤ、９は信号処理部である。

この構成により、駆動モータ７を駆動して保持部材５に取り付けられたワイヤ８を機械的に動かすことにより、イメージセンサユニット４をスライドシャフト６に沿って読取方向（副走査方向）に移動するものである。

図２は、イメージセンサユニット４の構造を示す図である。
１０は原稿照明用の光源であり、この光源１０には夫々少なくとも赤緑青（以下、ＲＧＢと略す）３色の発光波長を持つＬＥＤからなる発光素子１０ｒ、１０ｇ、１０ｂが備えられており、これらの発光素子１０ｒ、１０ｇ、１０ｂを順次点灯駆動することにより光を照射する構成である。
１１は光源１０から照射された光を原稿へと導く導光体であり、この導光体１１の長手方向の一方の端面に光源１０が配置されている。
１２は結像素子としてのロッドレンズアレイであり、このロッドレンズアレイ１２は、正立等倍結像型レンズ素子が複数配列されたものである。
１３はロッドレンズアレイ１２にて結像された反射光（原稿画像）を電気信号に変換する光電変換素子であり、１４は光電変換素子１３_ｋ（ｋは１から８の自然数）が実装されたセンサ基板である。
尚、本実施形態では、光電変換素子１３_ｋの数は８個であるが、光電変換素子１３_ｋの数は特に限定されない。

以上の構成により、イメージセンサユニット４はプラテンガラス２の直下の読み取り位置において、光源１０に設けられた発光素子１０ｒ、１０ｇ、１０ｂを順次点灯駆動することにより光を照射する。照射された光は導光体１１を通して略４５度の角度で図示しない原稿の表面に主走査方向においてライン状に略均一に照射される。照射された光は原稿によって反射され、この反射光はロッドレンズアレイ１２により、センサ基板１４上に設けられた光電変換素子１３_ｋ上に集束結像する。反射光は光電変換素子１３_ｋにより電気信号に変換され、この電気信号はセンサ基板１４を介して信号処理部９により処理される。

このように反射光のＲＧＢ全ての光を１走査ライン読み取ることで、原稿からの反射光の主走査方向における１走査ラインの読み取り動作を行うものである。

１走査ラインの読み取り動作後、イメージセンサユニット４はさらに１走査ライン分副走査方向へ移動しつつ、原稿に光を照射しながら同様に１走査ラインの読み取り動作を行う。この読み取り動作を繰り返すことで原稿の全面を走査するものである。

ここで、イメージセンサユニット４とプラテンガラス２との関係について説明する。図３、及び、図４は本発明を適用できるプラテンガラス２とイメージセンサユニット４との関係を示す図である。
１５は構成部材を支持する支持体としてフレームであり、このフレーム１５内に、光源１０、導光体１１、ロッドレンズアレイ１２、光電変換素子１３_ｋの実装されたセンサ基板１４の機能部品が所定の位置関係で夫々取り付け支持された構成である。
尚、図中において、ロッドレンズアレイ１２先端部は、このフレーム１５上端より低い位置にあるが、ロッドレンズアレイ１２先端部がフレーム１５上端より突出していても問題は無い。

１６はフレーム１５上面の長手方向の両端部に夫々設けられた第１の摺動部材としての第１のスペーサであり、１７はフレーム１５上面の中央部におけるロッドレンズアレイ５近傍の両側に設けられた第２の摺動部材としての第２のスペーサである。これら第１のスペーサ、及び、第２のスペーサはプラテンガラス２とイメージセンサユニット４との間に夫々間挿されるものである。
第１のスペーサ１６、及び、第２のスペーサ１７は、例えば超高分子量ポリエチレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート等の自己潤滑性を有する合成樹脂素材から形成されたものである。または、フッ素樹脂、二硫化モリブデンからなる潤滑剤をコーティングしたものである。

焦点深度特性のグラフを図５に示す。
このグラフはロッドレンズアレイ５のピント位置（例えばプラテンガラス２の上面）において、１５０・３００・６００ｄｐｉの各読取解像度におけるΔＬ（ｍｍ）とＭＴＦ（％）との関係を示すものである。
ロッドレンズアレイ５の焦点深度（ΔＬ）は、フラットベッド方式のスキャナに設けられたイメージセンサユニット４に求められる読取解像度において、ＭＴＦを２０（％）以上確保できれば実用上問題のない出力画像が得られることが確認されている。
尚、このグラフでは簡略化のため３色のＬＥＤからなる発光素子１０ｒ、１０ｇ、１０ｂの平均値を示している。

この構成により、焦点深度がＭＴＦ２０（％）の範囲内となるよう、第１のスペーサ１６、及び、第２のスペーサ１７の厚さを選択することにより、イメージセンサユニット４に求められる読取解像度において主走査方向の全面渡ってピント精度を向上できる。

尚、第１のスペーサ１６、及び、第２のスペーサ１７の形状はどのような形状でも構わない。また、第２のスペーサ１７はフレーム１５上面の中央部に設けられていれば構わず、特に個数は限定されない。（図６参照）
また、１８は保持部材５とフレーム１５との間に設けられた弾性部材としてのコイルばねであり、イメージセンサユニット４の両端部、及び、中央部をプラテンガラス２の下面に押勢するものである。

この構成により、コイルばね１８の押勢する力によって、イメージセンサユニット４は上方に弾性変形し得る。このため、イメージセンサユニット４はその上面の両端部、及び、中央部において、第１のスペーサ１６、及び、第２のスペーサ１７を介してプラテンガラス２の下面に当接するものである。この時、イメージセンサユニット４に支持されたロッドレンズアレイ１２のピント位置を主走査方向において一定に保つことができ、主走査方向の全面渡ってピント精度を向上できる。

本実施の形態では、イメージセンサユニット４（フレーム１５）上面に第１のスペーサ１６、及び、第２のスペーサ１７を備えたことにより、原稿を押し付けた時等プラテンガラス２に歪みが生じた場合でもプラテンガラス２とロッドレンズアレイ１２とが直接接触することがない。
また、第１のスペーサ１６、及び、第２のスペーサ１７を自己潤滑性を有する合成樹脂素材から形成されることにより、プラテンガラス２の下面、及び、ロッドレンズアレイ１２のレンズ面（ロッドレンズアレイ１２先端部がフレーム１５上端より突出している場合）に生じる傷を防止できる。
また、第１のスペーサ１６、及び、第２のスペーサ１７に潤滑剤をコートすることにより、プラテンガラス２の下面、及び、ロッドレンズアレイ１２のレンズ面（ロッドレンズアレイ１２先端部がフレーム１５上端より突出している場合）に生じる傷を防止できる。

また、コイルばね１８によってイメージセンサユニット４を弾性変形させることで、両端部、及び、中央部を第１のスペーサ１６、及び、第２のスペーサ１７を介してプラテンガラス２の下面に当接できる。このため、製造上の問題で上面に凸となるように取り付けられたプラテンガラス２であっても、ロッドレンズアレイ１２のピント位置を主走査方向において一定に保つことができるため、主走査方向の全面渡ってピント精度を向上できる。

また、プラテンガラス２を読取解像度に応じて選択できるようになり、求められる読取解像度に応じて第１のスペーサ１６、及び、第２のスペーサ１７の厚さを選択することで製造誤差等に起因するプラテンガラス２の選別に対応できるようになる。このためプラテンガラス２において、例えば、歪の大きなものを低解像度向けに、歪の小さなものを高解像度向けに出来るなど、製造誤差を吸収でき不良品発生率の低減に貢献できる。

尚、コイルばね１８の設置場所は両端部、及び、中央部の３個所に限らず何個所であっても構わない。また、コイルばね１８は弾性部材であれは良く、特にコイルばねに限るものではない。
光源ユニット１０に備えられた発光素子は白色光源であっても構わない。

本発明はイメージスキャナー、ファクシミリ、複写機等の画像読み取り装置として有効な技術である。

２ プラテンガラス
４ イメージセンサユニット
１２ ロッドレンズアレイ
１６ 第１のスペーサ
１７ 第２のスペーサ
１８ コイルばね

Claims (9)

1. 原稿照明用光源と、
   センサ基板上に複数実装された光電変換素子と、
   前記センサ基板上の光電変換素子に原稿からの反射光を結像する結像素子とを含む機能部品を、
   所定の位置関係で支持体に取り付け支持されたイメージセンサユニットにおいて、
   前記支持体は、
   前記支持体上面の長手方向の両端部と、前記支持体上面の中央部における結像素子近傍の少なくとも一方の側とに、夫々所定の読取解像度が得られる前記結像素子の焦点深度に対応する厚さの摺動部材を選択自在に備える
   ことを特徴とするイメージセンサユニット。
2. 原稿照明用光源と、
   センサ基板上に複数実装された光電変換素子と、
   前記センサ基板上の光電変換素子に原稿からの反射光を結像する結像素子とを含む機能部品を、
   所定の位置関係で支持体に取り付け支持されたイメージセンサユニットにおいて、
   前記支持体は、
   前記支持体上面の長手方向の両端部と、前記支持体上面の中央部における結像素子近傍の少なくとも一方の側とに、夫々所定の読取解像度が得られる前記結像素子の焦点深度に対応する厚さの摺動部材を選択自在に備えると共に、前記支持体を保持する保持部材を備え、
   前記支持体と前記保持部材との間に設けられ、且つ、少なくとも前記支持体の両端部、及び、中央部を前記原稿載置部の下面に押勢する弾性部材とを備えた
   ことを特徴とするイメージセンサユニット。
3. 前記摺動部材は、自己潤滑性を有する合成樹脂素材によって形成される
   ことを特徴とする請求項１、又は、２のいずれかに記載のイメージセンサユニット。
4. 前記摺動部材は、自己潤滑性を有する合成樹脂素材であり、超高分子量ポリエチレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレートの内、少なくとも１つからなる
   ことを特徴とする請求項１、又は、２のいずれかに記載のイメージセンサユニット。
5. 前記摺動部材は、フッ素樹脂、二硫化モリブデンからなる潤滑剤の内、少なくとも１つをコーティングした
   ことを特徴とする請求項１、又は、２のいずれかに記載のイメージセンサユニット。
6. 原稿を載置する透明板からなる原稿載置部と、
   前記原稿載置部を覆う開閉自在なカバーと、
   原稿照明用光源、センサ基板上に複数実装された光電変換素子、及び、前記センサ基板上の光電変換素子に原稿からの反射光を結像する結像素子とを含む機能部品を、
   所定の位置関係で支持体に取り付け支持されたイメージセンサユニットと、
   を備えた画像読み取り装置において、
   前記イメージセンサユニットは、
   前記イメージセンサユニットの長手方向の両端部において前記イメージセンサユニットと前記原稿載置部との間に間挿された夫々所定の読取解像度が得られる前記結像素子の焦点深度に対応する厚さの第１の摺動部材と、
   前記イメージセンサユニットの中央部における結像素子近傍の少なくとも一方の側に前記イメージセンサユニットと前記原稿載置部との間に間挿された所定の読取解像度が得られる前記結像素子の焦点深度に対応する厚さの第２の摺動部材とを備えると共に、
   前記原稿載置部に沿って移動可能に設けられ、且つ、前記イメージセンサユニットを保持する保持部材を備え、
   前記支持体と前記保持部材との間に設けられ、且つ、少なくとも前記支持体の両端部、及び、中央部を前記原稿載置部の下面に押勢する弾性部材とを備えた
   ことを特徴とする画像読み取り装置。
7. 前記第１の摺動部材、及び、第２の摺動部材は、自己潤滑性を有する合成樹脂素材によって形成される
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像読み取り装置。
8. 前記第１の摺動部材、及び、第２の摺動部材は、自己潤滑性を有する合成樹脂素材であり、超高分子量ポリエチレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレートの内、少なくとも１つからなる
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像読み取り装置。
9. 前記第１の摺動部材、及び、第２の摺動部材は、フッ素樹脂、二硫化モリブデンからなる潤滑剤の内、少なくとも１つをコーティングした
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像読み取り装置。

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