JP2011114364A - 光学モジュール、画像読取装置および光学モジュールの組み立て方法 - Google Patents

光学モジュール、画像読取装置および光学モジュールの組み立て方法 Download PDF

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Abstract

【課題】モジュール全体の厚さと光学レンズの光軸方向の長さの双方の短縮化を図った光学モジュールと、これを組み込んだ画像読取装置および光学モジュールの組み立て方法を得ること。
【解決手段】反射ミラー群１４は、光学レンズ１３の入射側に位置する特定の空間領域内に配置する。原稿の反射光を最初に入射する第１の反射ミラー１４ａに至る光路が光学レンズ１３の光軸と交差するように第１の反射ミラー１４ａを配置する。第１の反射ミラー１４ａからの反射光が第２の反射ミラー１４ｂに至る光路は、光学レンズ１３の光軸と交差させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、スキャナ等のような画像処理装置に広く使用されている光学モジュール、画像読取装置および光学モジュールの組み立て方法に関する。
画像読取装置は、各種の事業所のみならず家庭でも広く使用されており、置き場所を選ばずに設置できる画像処理装置の要望が強い中で、その小型化とコストダウンの可能性が模索されている。
図２０は、本発明の第１の関連技術における画像読取装置の光学モジュールの要部を表わしたものである。この第１の関連技術における光学モジュール１００は、図示しないプラテンガラス上に載置された原稿１０１の下方に所定の間隔を置いて配置された図示しないガイドレール上を往復動することで、画像の読み取りを行うようになっている。光学モジュール１００の上部には、原稿１０１の読取面を下方から照射するための光源１０２が配置されている。光源１０２は、この図において紙面と垂直の方向を長手方向とする棒状の発光体である。
光源１０２から射出された光は、光源１０２の長手方向（主走査方向）に帯状に原稿１０１を照射する。原稿１０１の反射光１０３は、光学モジュール１００のハウジング１０４内の適所に配置された第１の反射ミラー１０５に入射する。そして、第２〜第４の反射ミラー１０６〜１０８の間を反射して光学レンズユニット１０９に入射する。光学レンズユニット１０９を射出した光線１１０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）１１１上に結像し、ライン単位の画像の読み取りが行われる。
第１〜第４の反射ミラー１０５〜１０８は、原稿１０１から光学レンズユニット１０９までの光路長ａ1を、光学レンズユニット１０９からＣＣＤ１１１の読取面までの光路長ｂ1と比べて非常に長く設定するために使用する。これは、ＣＣＤ１１１の読取部位の長さに対して、原稿１０１の１ライン分の読み取る長さの比が大きいことによるものである。このため、第１の関連技術による光学モジュール１００では、第１〜第４の反射ミラー１０５〜１０８を光学レンズユニット１０９の下方や側方に配置することで光路長を確保するようになっている。また、第３の反射ミラー１０７については、第２の反射ミラー１０６および第４の反射ミラー１０８の２つの反射ミラーからの反射光を入射するようにして、少ないミラーの数で光路長を確保するようにしている。
この第１の関連技術では、光学レンズユニット１０９の下方に第１、第２および第４のミラーを配置する構成となっている。このため、光学モジュール１００全体の厚さが高さ方向にかさばり、ある程度以上の薄型化が困難であるとされた。また、第１の関連技術でハウジング１０４はその基本肉厚が２ｍｍ以上必要であり、光学部品をすべて覆う構成となっている。このため、光学モジュール１００の全体のサイズが大きくなるという問題もある。
そこで、光学レンズユニット１０９の下方あるいは上方にミラーが入り込まないような空間配置の光学系を採用することが、本発明の第２の関連技術として提案されている（たとえば特許文献１参照）。これにより、光学レンズユニット１０９を含んだ光学系全体の厚さを低減することができる。本発明の第２の関連技術についても図２０を用いて説明する。
特開２００５−１９８２３０号公報（第０００８段落、第００１１段落、図２、図３）
この第２の関連技術によると、原稿から入射した光を第１のミラーで反射した後、この反射光を入射する第２のミラーまでに至る光路が光学レンズユニット１０９の光軸の延長線と交わらない構成となっている。すなわち、第２の関連技術では、原稿から反射した光が光学レンズユニット１０９に至るまでの光路長の確保を、光学レンズユニット１０９と第２のミラーの間の距離を長くすることで行っている。光学レンズユニット１０９の射出側には読取素子（フォトセンサー）が存在する。したがって、第２の関連技術では読取素子と第２のミラーまでの距離を長くすることで、光学レンズユニット１０９を含んだ光学系全体光学の厚さ、すなわち光学系をモジュール化した際の光学モジュールの厚さを薄くしていることになる。
ところが、読取素子と第２のミラーまでの距離を長くすると、この長さ方向を副走査方向として光学モジュールを副走査方向に移動させるとき、画像読取装置としての副走査方向の長さを長くする必要が生じてしまう。すなわち、第２の関連技術によれば、画像読取装置全体の厚さ（高さ）は低減できるものの、副走査方向の長さは今までよりも長くなってしまう。これは画像読取装置の設置面積の増大という大きなデメリットを生じさせてしまう。
そこで本発明の目的は、モジュール全体の厚さと光学レンズの光軸方向の長さの双方の短縮化を図った光学モジュールと、これを組み込んだ画像読取装置および光学モジュールの組み立て方法を提供することにある。
本発明では、（イ）原稿の読取面を照射する光源と、（ロ）前記した原稿の読取面と垂直方向に所定の距離を置いてその光電変換面を配置した読取素子と、（ハ）この読取素子に対向し前記した原稿の反射光を結像させる光学レンズと、（ニ）この光学レンズの入射側に位置する特定の空間領域内に配置され、前記した原稿の反射光を最初に入射する第１の反射ミラーに至る光路が前記した光学レンズの光軸と交差するように第１の反射ミラーを配置すると共に、第１の反射ミラーによるこの反射光が第２の反射ミラーに至る光路が前記した光学レンズの光軸と交差するように第２の反射ミラーを配置し、全体として複数枚の反射ミラーから構成される反射ミラー群とを光学モジュールが具備する。
また、本発明では、（イ）請求項１〜請求項４いずれかに記載の光学モジュールと、（ロ）この光学モジュールを原稿の読取面と平行な面内で副走査方向に移動させるモジュール移動手段とを画像読取装置が具備する。
更に本発明では、（イ）原稿を主走査方向に走査してその画像を読み取る光学モジュールと、（ロ）前記した光学モジュールの副走査方向に沿って１本だけ配置されたガイドレールと、（ハ）前記した光学モジュールの主走査方向の一側部に配置され、前記したガイドレールの両側部と摺接する樹脂製のスライダと、（ニ）前記した樹脂製のスライダを介して前記した光学モジュールに対して副走査方向に移動する力を与える駆動手段とを画像読取装置が具備する。
更にまた本発明では、（イ）金属製のフレームに複数の反射ミラーを所定の位置関係を保って取り付ける反射ミラー取付ステップと、（ロ）この反射ミラー取付ステップで取り付けた反射ミラーのうちの原稿からの反射光を最後に入射する反射ミラーの反射光を入射する光学レンズをレンズブラケットに取り付ける光学レンズ取付ステップと、（ハ）前記した反射ミラー取付ステップで取り付けた金属製のフレームと前記した光学レンズ取付ステップで取り付けたレンズブラケットと、読取素子を保持した読取素子基板とを基準面となる所定の面に取り付けるモジュール組立ステップとを光学モジュールの組み立て方法が具備する。
以上説明したように本発明によれば、光学モジュールが光路長の確保のために用いる複数の反射ミラーを光学レンズの入射側に位置する特定の空間領域内に配置することでモジュール全体の厚さを抑える。また、原稿から到達する光線を反射する２番目の反射ミラーを１番目の反射ミラーに対して光学レンズの光軸の反対側に配置することで、光軸と垂直方向の距離を稼ぎ光学レンズの光軸方向の長さを短くすることも可能になる。
本発明の光学モジュールのクレーム対応図である。 本発明の画像読取装置のクレーム対応図である。 本発明の他の画像読取装置のクレーム対応図である。 本発明の光学モジュールの組み立て方法のクレーム対応図である。 本発明の実施の形態の画像読取装置における光学モジュールの要部を表わした配置説明図である。 本実施の形態の光学モジュールの分解された状態を示した斜視図である。 本実施の形態のミラーフレームの斜視図である。 本実施の形態のミラー固定部の平面図である。 本実施の形態における光学レンズユニットをレンズブラケットに取り付けた状態を示した斜視図である。 本実施の形態におけるＣＣＤブラケットとこれに取り付けられたＣＣＤ基板を表わした斜視図である。 本実施の形態の光学モジュールをＣＣＤ基板側から見た斜視図である。 本実施の形態における光学モジュールを組み込んだ画像読取装置の要部を表わした斜視図である。 本実施の形態におけるガイドレールとこれにより案内される光学モジュールの端部近傍を斜め上から見た斜視図である。 図１３におけるスライダとネジの双方を通過する垂直な面で画像読取装置を切断したときのガイドレール周辺の断面図である。 本実施の形態で使用するスライダを所定の方向から見た斜視図である。 本実施の形態で使用するスライダを他の所定の方向から見た斜視図である。 本実施の形態におけるモジュールステイに対するガイドブラケットの取り付けの様子を装置の下から見た要部平面図である。 本実施の形態における光学モジュールを組み込んだ画像読取装置を上から見た平面図である。 本実施の形態におけるガイドブラケットと駆動用ベルトを表わした要部斜視図である。 本発明の第１の関連技術における画像読取装置の光学モジュールの要部を表わした配置説明図である。
図１は、本発明の光学モジュールのクレーム対応図を示したものである。本発明の光学モジュール１０は、光源１１と、読取素子１２と、光学レンズ１３と、反射ミラー群１４を備えている。ここで、光源１１は、原稿の読取面を照射する。読取素子１２は、原稿の読取面と垂直方向に所定の距離を置いてその光電変換面を配置している。光学レンズ１３は、読取素子１２に対向し前記した原稿の反射光を結像させる。反射ミラー群１４は、光学レンズ１３の入射側に位置する特定の空間領域内に配置する。そして、前記した原稿の反射光を最初に入射する第１の反射ミラー１４ａに至る光路が光学レンズ１３の光軸と交差するように第１の反射ミラー１４ａを配置する。また、第１の反射ミラー１４ａによるこの反射光が第２の反射ミラー１４ｂに至る光路が光学レンズ１３の光軸と交差するように第２の反射ミラー１４ｂを配置する。反射ミラー群１４は、全体として複数枚の反射ミラーから構成される。
図２は、本発明の画像読取装置のクレーム対応図を示したものである。本発明の画像読取装置２０は、光学モジュール２１と、モジュール移動手段２２を備えている。ここで、光学モジュール２１は、請求項１〜請求項４いずれかに記載のモジュールである。モジュール移動手段２２は、光学モジュール２１を原稿の読取面と平行な面内で副走査方向に移動させる。
図３は、本発明の他の画像読取装置のクレーム対応図を示したものである。本発明の他の画像読取装置３０は、光学モジュール３１と、ガイドレール３２と、樹脂製のスライダ３３と、駆動手段３４を備えている。ここで、光学モジュール３１は、原稿を主走査方向に走査してその画像を読み取る。ガイドレール３２は、光学モジュール３１の副走査方向に沿って１本だけ配置されている。樹脂製のスライダ３３は、光学モジュール３１の主走査方向の一側部に配置され、ガイドレール３２の両側部と摺接する。駆動手段３４は、樹脂製のスライダ３３を介して光学モジュール３１に対して副走査方向に移動する力を与える。
図４は、本発明の光学モジュールの組み立て方法のクレーム対応図を示したものである。本発明の光学モジュールの組み立て方法４０は、反射ミラー取付ステップ４１と、光学レンズ取付ステップ４２と、モジュール組立ステップ４３を備えている。ここで、反射ミラー取付ステップ４１では、金属製のフレームに複数の反射ミラーを所定の位置関係を保って取り付ける。光学レンズ取付ステップ４２では、反射ミラー取付ステップ４１で取り付けた反射ミラーのうちの原稿からの反射光を最後に入射する反射ミラーの反射光を入射する光学レンズをレンズブラケットに取り付ける。モジュール組立ステップ４３では、反射ミラー取付ステップ４１で取り付けた金属製のフレームと光学レンズ取付ステップ４２で取り付けたレンズブラケットと、読取素子を保持した読取素子基板とを基準面となる所定の面に取り付ける。
＜発明の実施の形態＞
次に本発明の実施の形態を説明する。
図５は、本発明の実施の形態の画像読取装置における光学モジュールの要部を表わしたものである。本実施の形態の光学モジュール２００は、図示しないプラテンガラス上に載置された原稿２０１の下方に所定の間隔を置いて配置された図示しないガイドレール上を往復動することで、画像の読み取りを行うようになっている。この光学モジュール２００の上部には、原稿２０１の読取面を下方から照射するための光源２０２が配置されている。光源２０２は、この図において紙面と垂直な方向を長手方向とする棒状の発光体である。
光源２０２から射出された光は、光源２０２の長手方向（主走査方向）に帯状に原稿２０１を照射する。光源２０２に対向する位置には、光源２０２からの反射光を原稿２０１の読取面に集光するための集光用ミラー２０３が配置されている。
光源２０２による原稿２０１の反射光２０４は、光学モジュール２００内の適所に配置された第１の反射ミラー２０６に入射する。そして、第２〜第４の反射ミラー２０７〜２０９の間を反射して光学レンズユニット２１１に入射する。光学レンズユニット２１１を射出した光線２１２は、ＣＣＤ基板２１３上のＣＣＤ素子に結像し、光電変換が行われることで、ライン単位の画像の読み取りが行われる。
光学モジュール２００で第１〜第４の反射ミラー２０６〜２０９は、原稿２０１から光学レンズユニット２１０までの光路長ａ2を、光学レンズユニット２１１からＣＣＤ基板２１３の読取面までの光路長ｂ2と比べて非常に長く設定するために使用する。このため、本実施の形態の光学モジュール２００では、第１および第３の反射ミラー２０６、２０８を光学レンズユニット２１１の光軸の下方に配置すると共に、第２の反射ミラー２０７を光学レンズユニット２１１の光軸よりも上方に配置する。そして、第４の反射ミラー２０９を光学レンズユニット２１１の光軸の延長上に配置すると共に、第２の反射ミラー２０７と第３の反射ミラー２０８がそれぞれ２箇所で光線を折り返す。これにより、光学モジュール２００の光路長を確保すると共に、光学レンズユニット２１１の光軸の延長上に第１〜第４の反射ミラー２０６〜２０９をまとめて配置して高さ方向のかさばりを解消している。
以上、図５では光学系の配置について最小限の構成で説明を行った。図５には、以上説明した部品以外の部品にも符号を付しているが、これらについては後に説明を行う。
図６は、光学モジュールの構成を示している。光学モジュール２００は、板金で形成したモジュールステイ２２１を、モジュール底部に配置する固定枠として使用する。このモジュールステイ２２１の上に、図５に示した光学レンズユニット２１１を取り付けたレンズブラケット２２２と、集光用ミラー２０３を取り付けたミラーフレーム２２６を取り付けることで、光学モジュール２００の骨組みが構成される。光学モジュール２００には、図５に示したように光源２０２、第１〜第４の反射ミラー２０６〜２０９、光学レンズユニット２１１およびＣＣＤ基板２１３が配置される。ＣＣＤブラケット２２４には、光学レンズユニット２１１との対向面に図５に示したＣＣＤ基板２１３が取り付けられている。
モジュールステイ２２１は、画像の読み取り時における光学モジュール２００の走行によって形成される平行な面を基準とした曲げ形状が存在しない面を基準面２２５としている。この基準面２２５に、高い精度を必要とする以下に示す部品を配置する。
（１）まず、第１〜第４の反射ミラー２０６〜２０９を固定するミラーフレーム２２６を基準面２２５に配置する。
図７は、このミラーフレームを示したものである。ミラーフレーム２２６は、板金をコ字状に折り曲げたもので、左右にミラー固定部２２６Ａ、２２６Ｂを有している。
図８はミラー固定部を示したものである。この図８に示すように、ミラー固定部２２６Ａには、その周囲に第１〜第４の切り欠き部２３１Ａ〜２３４Ａが設けられている。図７に示したミラー固定部２２６Ｂにも、その周囲に第１〜第４の切り欠き部２３１Ｂ〜２３４Ｂが設けられている。
図７に示す一対のミラー固定部２２６Ａ、２２６Ｂの間には、図５に示した第１〜第４の反射ミラー２０６〜２０９がそれぞれ掛け渡されて固定される。このとき、第１の反射ミラー２０６は、その両端部が第１の切り欠き部２３１Ａと第１の切り欠き部２３１Ｂにそれぞれ嵌入される。同様に、第２の反射ミラー２０６の両端部は、第２の切り欠き部２３２Ａと第２の切り欠き部２３２Ｂにそれぞれ嵌入される。以下、同様である。
一対のミラー固定部２２６Ａ、２２６Ｂは、これらの下端部から直角に折り曲げられたネジ取付部２２６Ｃ、２２６Ｄによって、図６に示したモジュールステイ２２１の基準面２２５に図示しないネジで固設される。これにより、図５に示した第１〜第４の反射ミラー２０６〜２０９は、ミラーフレーム２２６における曲げ形状の影響を受けない、側面部分としてのミラー固定部２２６Ａ、２２６Ｂに精度の高い形状で配置される。このようにして、第１〜第４の反射ミラー２０６〜２０９は、モジュールステイ２２１に対して高精度で配置することになる。
（２）次に、基準面２２５に取り付ける光学レンズユニット２１１について説明する。
図９は、光学レンズユニットをレンズブラケットに取り付けた状態を示したものである。レンズブラケット２２２は板金で形成されており、その上部を形成する面２２２Ａにコ字状の切り欠き２４１が設けられている。光学レンズユニット２１１は円筒形状をしており、その底部にバネ材２４２を圧接させている。バネ材２４２は光学レンズユニット２１１を上方に移動させる習性を持っている。これにより、光学レンズユニット２１１は、円筒形の上部を切り欠き２４１から一部突出させるようにしてレンズブラケット２２２に高さ方向を精度よく位置決めされた状態で保持される。
板金からなるレンズブラケット２２２の両側壁２２２Ｂ、２２２Ｃの下端部は外側に直角に折り曲げられてネジ取付部２２２Ｄ、２２２Ｅを形成している。また、レンズブラケット２２２の両側壁２２２Ｂ、２２２Ｃには、バネ材２４２と一体的に形成されたネジ取付部２４２Ａ、２４２Ｂが取り付けられている。ネジ取付部２２２Ｄ、２２２Ｅのネジ穴２４４、２４５は、図６に示す基準面２２５に設けたネジ穴２４６、２４７に対応しており、レンズブラケット２２２はモジュールステイ２２１に直接ネジ止めされる。
一方、図６におけるミラーフレーム２２６の方は、図７に示したネジ取付部２２６Ｃのネジ穴２４８と図６に示す基準面２２５に設けたネジ穴２４９が対応し、ネジ取付部２２６Ｄのネジ穴２５１と基準面２２５に設けたネジ穴２５２が対応する。これにより、ミラーフレーム２２６もモジュールステイ２２１に直接ネジ止めされる。
図９に示すネジ取付部２２２Ｄ、２２２Ｅのネジ穴２４４、２４５は、光学レンズユニット２１１の光軸方向に長い長穴となっている。これは、レンズブラケット２２２をモジュールステイ２２１にネジ止めするときに、図５に示す光学レンズユニット２１１と図６に示すＣＣＤ基板２１３の距離を調整することを可能にするためである。
（３）最後に、基準面に取り付けるＣＣＤブラケット２２４について説明する。
図１０は、ＣＣＤブラケットと、これに取り付けられたＣＣＤ基板を表わしたものである。ＣＣＤブラケット２２４も板金で形成されている。ＣＣＤ基板２１３は、図でやや左側に寄った位置にＣＣＤ素子２１３Ａを配置している。ＣＣＤブラケット２２４はＬ字状に折れ曲がった板金であり、その垂直板部２２４ＡにおけるＣＣＤ素子２１３Ａが配置される部位に開口部２６１が形成されている。
図６に示すようにＣＣＤ基板２１３には、上下方向に長い一対の長穴２６２、２６３が穿たれている。ＣＣＤ基板２１３は、これらの長穴２６２、２６３を用いて、上下方向に位置を調整して、図１０に示すようにＣＣＤブラケットの垂直板部２２４Ａにネジ２６４、２６５で固定される。
ＣＣＤブラケットの水平板部２２４Ｂは、図５に示すようにモジュールステイ２２１の図６に示した基準面２２５上に載置するようにして、ネジ止めする。
図１１は、以上のようにして組み立てられた光学モジュールをＣＣＤ基板側から見たものである。モジュールステイ２２１の基準面２２５上に、レンズブラケット２２２と、ＣＣＤブラケット２２４およびミラーフレーム２２６の底部がすべて同一面として配置している。これにより、これらレンズブラケット２２２、ＣＣＤブラケット２２４およびミラーフレーム２２６を取り付ける組立作業の効率が大幅に向上する。また、ミラーフレーム２２６がレンズブラケット２２２やＣＣＤブラケット２２４の下方に入り込まない構成とすることにより、光学モジュール２００の薄型化を実現できることになる。
更に、本実施の形態では、図７および図８に示したミラーフレーム２２６に、第１〜第４の反射ミラー２０６〜２０９を固定することにした。ミラーフレーム２２６は板金で骨組みを形成しており、外光の影響を受けない場所で、第１〜第４の反射ミラー２０６〜２０９に対してゴーストの生じない最適な配置を実現している。このため、第１〜第４の反射ミラー２０６〜２０９を含む光学モジュール２００全体を外光から完全に遮蔽する必要がない。また、ミラーフレーム２２６が板金のため、熱変動を実質的に無視することができ、従来のモールドハウジングの際に生じていた熱衝撃による目線変動を抑制することができる。仮に第１の反射ミラー１０５が１度傾いたとき、目線は約３ｍｍ変動する。
ここで、目線とは図５におけるＣＣＤ基板２１３に配置されたＣＣＤに入射する光線の位置をいう。図２０でも説明した通り、第１の関連技術における光学モジュール１００のハウジング１０４は樹脂材料で形成されている。このハウジング１０４に第１〜第４の反射ミラー１０５〜１０８が取り付けられている。樹脂材料は、本実施の形態による板金製のミラーフレーム２２６と比較すると、熱による伸縮が大きく、高温環境では膨張し、低温環境では収縮する。熱の変動によって図２０における第１〜第４の反射ミラー１０５〜１０８の取付角度が変動する。
第１の関連技術の場合に、たとえば常温環境でハウジング１０４に取り付けた第１〜第４の反射ミラー１０５〜１０８の光学的な調整を完璧に行って、光学レンズユニット１０９からＣＣＤ１１１に向かう光線の目線を合わせたとする。その後に温度変化が生じたとすると、第１〜第４の反射ミラー１０５〜１０８の角度に温度変化に依存した変化が生じ、その結果として目線変動が生じる。
低温から高温に、あるいはその逆に高温から低温に急速な温度変化が生じる熱衝撃を加えた場合、第１〜第４の反射ミラー１０５〜１０８の角度に急速な変動が生じる。このような熱衝撃が発生した場合には、常温に戻った際に第１〜第４の反射ミラー１０５〜１０８の少なくとも一部が元の常温の位置に戻りきらない場合が生じる。このような場合にも、ＣＣＤ１１１に入射する光線の位置が狂ってしまい、目線変動につながる。以上が第１の関連技術の場合である。
本実施の形態では、モジュールステイ２２１が板金で形成されている。しかも、第１〜第４の反射ミラー２０６〜２０９は、図７あるいは図８に示すように、第１〜第４の切り欠き部２３１Ａ〜２３４Ａ、２３１Ｂ〜２３４Ｂによって板金自体に固定される。また、金属の熱膨張率は樹脂に比べて格段に小さい。このため、熱変動や熱衝撃による目線の変化の実測値は、０．３ｍｍ以下となって、事実上無視することができる。
図１１における基準面２２５からＬ字状に立ち上がったモジュールステイ２２１の側壁には、１対のスライダ２２８、２２９が取り付けられている。これらのスライダ２２８、２２９は、光学モジュール２００を次に説明するガイドレールに摺接させる部品である。そこで、本実施の形態の画像読取装置における光学モジュールの駆動機構について説明することにする。
図１２は、光学モジュールを組み込んだ画像読取装置の要部を表わしたものである。画像読取装置３００の内部には、箱型の装置本体３０１の長手方向に沿ってガイドレール３０２が配置されている。このガイドレール３０２に案内されて光学モジュール２００が矢印で示す副走査方向３０３に往復動するようになっている。ベルトプーリ３０４、３０５に掛け渡された駆動用ベルト３０６は、光学モジュール２００をその片側で牽引する。ベルトプーリ３０５には、モータ３０７の回転力が伝達され、駆動用ベルト３０６の正転あるいは逆転が行われる。この画像読取装置３００の図示しないプラテンカバーの下には、図５で説明したプラテン（図示せず）が配置されており、読み取りの対象となる原稿を載置するようになっている。
図１３は、ガイドレールとこれにより案内される光学モジュールの端部近傍を斜め上から見たものである。光学モジュール２００の端部には、断面が杓子（しゃくし）を伏せた形のガイドブラケット３１１が２本のネジ３１２、３１３によって、図１１に示すモジュールステイ２２１の基準面２２５に固定されている。ガイドブラケット３１１におけるガイドレール３０２よりも図１３で手前側に位置する面には、所定の間隔を置いて一対のスライダ３２１、３２２が取り付けられている。これらのスライダ３２１、３２２は、図１１で説明した１対のスライダ２２８、２２９と共に、ガイドレール３０２を挟むように摺接する構造となっている。
図１４は、図１３におけるスライダ３２１とネジ３１２の双方を通過する垂直な面で画像読取装置を切断したときのガイドレール周辺の断面構造を表わしたものである。ガイドレール３０２は画像読取装置３００の筐体底面部の板金３３１の端部をＬ字に立ち上げて形成されている。
図１４に示すようにガイドレール３０２はガイドブラケット３１１に取り付けられたスライダ３２１と、図１１で説明したモジュールステイ２２１の側壁に取り付けられたスライダ２２８によって挟まれている。図１３に示した他方のスライダ３２２と、これに対向するスライダ２２９（図１１参照）についても同様である。
図１５および図１６は、スライダを異なった２方向から見たものである。ここではスライダ２２８を示しているが、残りのスライダ２２９、３２１、３２２も同一の形状、サイズおよび材質となっている。スライダ２２８はナイロン樹脂を形成したもので、その摺接用面２２８Ａを図１４のガイドレール３０２に摺接させることで、光学モジュール（図１３）滑らかな移動が可能になる。
図１７は、モジュールステイに対するガイドブラケットの取り付けの様子を表わしたものである。ここでは、ガイドレールと光学モジュールの端部近傍を下から見上げている。スライダ３２１とスライダ２２８の間、およびスライダ３２２とスライダ２２９の間を広く開けた状態でモジュールステイ２２１にガイドブラケット３１１を２本のネジ３１２、３１３で緩く取り付けておく。スライダ３２１とスライダ２２８の間、およびスライダ３２２とスライダ２２９の間にガイドレール３０２を配置して、ガイドブラケット３１１を矢印３４１方向に移動させてモジュールステイ２２１の側壁（図１１参照）との距離を縮める。そして、スライダ３２１とスライダ２２８の間、およびスライダ３２２とスライダ２２９の間の距離を適切に設定した状態で２本のネジ３１２、３１３でモジュールステイ２２１とガイドブラケット３１１の位置関係を固定する。
これにより、スライダ３２１とスライダ２２８、およびスライダ３２２とスライダ２２９がガイドレール３０２と所定の圧力で摺接し、ガイドレール３０２が光学モジュール２００を少ない負荷で副走査方向に滑らかに移動させることができる。本実施の形態の機構によれば、光学モジュール２００はシャフトやシャフト受け部材を必要とせず、安価な材料を容易な組み付けで構成することができる。
図１８は、光学モジュールを組み込んだ画像読取装置を上から見たものである。画像読取装置３００の光学モジュール２００は、矢印３５１が図示しない原稿の読み取り方向となる。光学モジュール２００の片側を矢印３５１方向に牽引する際に、光学モジュール２００には矢印３５２で示す回転モーメントが発生する。この回転モーメントを、図１７に示した２箇所に配置されたスライダ３２１、３２２（２２８、２２９）が受ける。これにより、ガイドレール３０２に対して光学モジュール２００を垂直な状態に保って副走査方向に移動させることが可能となる。
したがって、１対のスライダ３２１、３２２（２２８、２２９）の間隔は、広ければ広いほどよい。また、シャフトよりもスライダ２２８、２２９、３２１、３２２の方がモーメント力に強く、安定的な高画質を獲得でき、しかも耐久にも強くなる。
図１９は、ガイドブラケットと駆動用ベルトの関係を表わしたものである。ガイドブラケット３１１のほぼ中央部部は、ガイドレール３０２の上方に折り曲げられて、その中央部分３１１Ａよりも両側部３１１Ｂがわずかに上側にずれた腕部３６１を形成している。この腕部３６１の中央部分３１１Ａと両側部３１１Ｂの間に駆動用ベルト３０６を通して固定する。このとき、駆動用ベルト３０６の幅の中央位置を連なる仮想的な直線と、ガイドレール３０２の板厚の中央位置を連なる仮想的な直線の双方を含む平面は、画像読取装置３００を水平に配置したときに鉛直方向に配置した面となる。
以上説明した実施の形態によれば、光学系の配置を工夫したので、小型かつ薄型の画像読取装置３００を実現することができる。また、光学モジュール２００の片側を牽引すると共にシャフトやシャフト受け部材を使わない機構とした。このため、画像読取装置３００を安価に提供することができる。
更に光学系の配置等の部品の配置の構成を単純化して複雑な形状を排除したことにより、画像読取装置３００の組み立てが簡略化し、製造に要する工数を減少させ、コストダウンを図ることができる。更にまた、部品点数の減少によって組み立ての際のばらつきを削減することができ、組み立て後の精度が向上する。
また、光学系の配置に板金を使用することで、温度変動に対して品質の劣化がなく、かつ耐久性の強い高精度の画像読取装置３００を実現することができる。更に複雑なミラーフレームを使用した場合でも、基準面を設けているので、精度の確保が容易になるという効果がある。
更に、光学モジュール２００を牽引する駆動用ベルト３０６を、光学モジュール２００の光学部品を含まない片側の端に１本配置し、ガイドレール３０２は、筐体の底面板の一部を曲げて垂直に立ち上げて構成している。これらの工夫により、省スペースと画像読取装置３００のコストダウンを図ることができる。
更にまた、本実施の形態ではガイドレール３０２の両側部にスライダを配置している。スライダは、ガイドレール３０２を挟み込むように２対を２箇所配置し、光学モジュール２００が移動するための負荷とならないように滑りやすい摺動材料としている。また、スライダは、ある一定の圧力を掛けてガイドレール３０２に押し当てて、光学モジュール２００が原稿読取り方向に精度よく、かつ円滑に移動することを可能にしている。
また、本実施の形態では、平板状のガイドレール３０２を使用しているが、従来では一般的に丸棒状の金属軸から構成されるシャフトや板金を断面視において逆Ｖ字形状に形成されたガイド部材を採用していることが多い。シャフトは光学モジュールを牽引させるため、高い直線性を要求され、部品単価が高価になり、かつシャフトを受けるために構成される該光学モジュール内の受け部材の部品も設ける必要があるため部品点数が増え、装置単価が上がっていた。また、逆Ｖ字形状のガイド部材はシャフト同様に光学モジュールを牽引させるため、走査方向への高い曲げ精度が求められ、製造が困難であった。本実施の形態では、ガイドレール３０２の受け部材を、板金の立ち上げ部にある一定の圧力をかけて挟み込むように形成することで、部品点数を上げることなく容易に光学モジュール２００を副走査方向に水平に移動させることができる。
＜発明の変形可能性＞
以上説明した実施の形態の画像読取装置３００は各種の変形が可能である。まず、第１に、図５に示した光学系では第１〜第４の反射ミラー２０６〜２０９を用いて光線の反射を行ったが、光学レンズユニット２１１と上下に重ならないような配置空間内に、反射ミラーを適宜の枚数で配置することによっても、薄型の画像読取装置３００を実現することができる。また、本実施の形態では２個の反射ミラーについてこれらの２箇所で光線の反射を行うことにしたが、１個の反射ミラーについてその２箇所で光線の反射を行うようにしてもよいし、３個の反射ミラーについてその２箇所で光線の反射を行うようにしてもよい。もちろん、反射ミラーのいずれかについて３箇所で光線の反射を行うことも光路長の増大に貢献することができる。
また、実施の形態では画像の読み取りを主として行う画像読取装置について説明を行ったが、ファクシミリ装置、複合機等の画像読取装置を一部に使用した各種の装置にも本発明を適用することができる。更に本発明では、原稿の読み取られる領域について特に説明しなかったが、原稿のサイズが小さい場合にはショートスキャンを行う等の公知の各種の手法を本発明にも適用可能である。
更に光学モジュールはモータによって副走査方向に移動するものに限定する必要はない。たとえば机上に置かれたシート状の原稿を手動でスキャンするスキャナに本発明の光学モジュールを使用することも可能である。
更にまた、ガイドレール３０２と摺接するスライダ２２８、２２９、３２１、３２２はナイロン以外の摺動に適した樹脂であってもよい。また、これらスライダ２２８、２２９、３２１、３２２をガイドブラケット３１１等の部材に固定する手法は実施の形態で示したものに限定されない。接着やネジ止め等の一般的な部材を固定する公知の手法を、これらスライダ２２８、２２９、３２１、３２２の固定に同様に適用することができる。
１０、２１、３１、２００ 光学モジュール
１１、２０２ 光源
１２ 読取素子
１３ 光学レンズ
１４ 反射ミラー群
２０、３０、３００ 画像読取装置
２２ モジュール移動手段
３２ ガイドレール
３３ 樹脂製のスライダ
３４ 駆動手段
４０ 光学モジュールの組み立て方法
４１ 反射ミラー取付ステップ
４２ 光学レンズ取付ステップ
４３ モジュール組立ステップ
２０１ 原稿
２０６ 第１の反射ミラー
２０７ 第２の反射ミラー
２０８ 第３の反射ミラー
２０９ 第４の反射ミラー
２１１ 光学レンズユニット
２１３ ＣＣＤ基板
２２１ モジュールステイ
２２２ レンズブラケット
２２５ 基準面
２２８、２２９、３２１、３２２ スライダ
３０２ ガイドレール
３０４、３０５ ベルトプーリ
３０６ 駆動用ベルト
３０７ モータ
３１１ ガイドブラケット
３１１Ａ 中央部分
３１１Ｂ 両側部
３３１ 板金
３６１ 腕部

Claims (8)

  1. 原稿の読取面を照射する光源と、
    前記原稿の読取面と垂直方向に所定の距離を置いてその光電変換面を配置した読取素子と、
    この読取素子に対向し前記原稿の反射光を結像させる光学レンズと、
    この光学レンズの入射側に位置する特定の空間領域内に配置され、前記原稿の反射光を最初に入射する第１の反射ミラーに至る光路が前記光学レンズの光軸と交差するように第１の反射ミラーを配置すると共に、第１の反射ミラーによるこの反射光が第２の反射ミラーに至る光路が前記光学レンズの光軸と交差するように第２の反射ミラーを配置し、全体として複数枚の反射ミラーから構成される反射ミラー群
    とを具備することを特徴とする光学モジュール。
  2. 前記反射ミラー群は、前記特定の空間領域内における前記読取面との距離が前記光学レンズの光軸までの距離よりも長い位置に配置された第１の反射ミラーと、この第１の反射ミラーによって反射した光線を前記光軸を横切って入射する第２の反射ミラーと、この第２の反射ミラーによる第１の反射ミラーからの入射光に対する反射光を前記光軸を横切って入射する第３のミラーと、前記光学レンズの光軸上に配置され、前記第３のミラーによる第２のミラーからの入射光が前記第２のミラーに反射し、その第２のミラーの反射光を再び前記第３のミラーに入射して反射したものを入力して前記光学レンズに入射する第４のミラーから構成されていることを特徴とする請求項１記載の光学モジュール。
  3. 前記反射ミラー群を構成する全反射ミラーは、同一の金属製のミラーフレームに固定されていることを特徴とする請求項１記載の光学モジュール。
  4. 前記ミラーフレームと、前記光学レンズを保持するレンズブラケットと、前記読取素子を保持する読取素子基板とは、所定の部材の同一の基準面に固定されていることを特徴とする請求項３記載の光学モジュール。
  5. 請求項１〜請求項４いずれかに記載の光学モジュールと、
    この光学モジュールを原稿の読取面と平行な面内で副走査方向に移動させるモジュール移動手段
    とを具備することを特徴とする画像読取装置。
  6. 原稿を主走査方向に走査してその画像を読み取る光学モジュールと、
    前記光学モジュールの副走査方向に沿って１本だけ配置されたガイドレールと、
    前記光学モジュールの主走査方向の一側部に配置され、前記ガイドレールの両側部と摺接する樹脂製のスライダと、
    前記樹脂製のスライダを介して前記光学モジュールに対して副走査方向に移動する力を与える駆動手段
    とを具備することを特徴とする画像読取装置。
  7. 前記光学モジュールは、原稿の読取面を照射する光源と、前記原稿の読取面と垂直方向に所定の距離を置いてその光電変換面を配置した読取素子と、この読取素子に対向し前記原稿の反射光を結像させる光学レンズと、この光学レンズの入射側に位置する特定の空間領域内に配置され、前記原稿の反射光を最初に入射する第１の反射ミラーに至る光路が前記光学レンズの光軸と交差するように第１の反射ミラーを配置すると共に、第１の反射ミラーによるこの反射光が第２の反射ミラーに至る光路が前記光学レンズの光軸と交差するように第２の反射ミラーを配置し、全体として複数枚の反射ミラーから構成される反射ミラー群とを具備することを特徴とする請求項６記載の画像読取装置。
  8. 金属製のフレームに複数の反射ミラーを所定の位置関係を保って取り付ける反射ミラー取付ステップと、
    この反射ミラー取付ステップで取り付けた反射ミラーのうちの原稿からの反射光を最後に入射する反射ミラーの反射光を入射する光学レンズをレンズブラケットに取り付ける光学レンズ取付ステップと、
    前記反射ミラー取付ステップで取り付けた金属製のフレームと前記光学レンズ取付ステップで取り付けたレンズブラケットと、読取素子を保持した読取素子基板とを基準面となる所定の面に取り付けるモジュール組立ステップ
    とを具備することを特徴とする光学モジュールの組み立て方法。
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