JP2012175421A - 密着型イメージセンサ - Google Patents

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Abstract

【課題】イメージセンサの光源部を長尺化する際に、光源部品のソリ、たわみ、ねじれの影響が大きくなり、光軸方向の照明バラツキが生じる。
【解決手段】導光体3と集光レンズ4とリフレクタ5から光源部、およびこの光源部を筐体2にそれぞれ固定させる場合、導光体3に第1の保持機構である突起部3a、3bを、集光レンズ4に第2の保持機構である爪部4a、4bを、リフレクタ5に導光体の突起部3a、3bおよび集光レンズの爪部4a、4bに係合する第3の保持機構である爪部5a、5b、および筺体2の取り付け穴2a、2b、2cに嵌合する第4の保持機構である爪部5c、5d、5eを長手方向(読取幅方向)に複数形成し、追加部品や追加工程なく、安定して均一にそれぞれの光源部品間及び筺体の位置、角度を決めることができるようにした。
【選択図】図5

Description

この発明は、画像読取装置に使用される密着型イメージセンサに関するもので、特に原稿面を線状に照明する棒状の光源部を有した密着型イメージセンサに関するものである。
ファクシミリ、コピー機、スキャナなどの画像読取装置に使用されるイメージセンサにおいては、画像情報を高速に読み込むためにはより多くの光量を読取面に照射することが必要であり、そのために光を集光させて読取面に照射する方法を用いることがある。
例えば、特開平5−181004号公報(特許文献1参照)には、棒状の集光レンズがレンズホルダーに装填され、LED光源が複数個並べて配置されたLEDプリント板の上にレンズホルダーが設置されたアッセンブル体を、基台の取付面に取り付けして光源部を構成したイメージセンサが開示されている。
また、密着型イメージセンサの光源としては、長手方向端部に光源を配置して同一光源から長手方向への光を伝播、拡散させることにより、照射光量の均一性が取りやすく、かつ安価な構成になる。
例えば、特開2010−124291号公報(特許文献2参照)には、原稿の読み取り幅方向に延在する棒状の導光体と、この導光体に沿って設けられ、導光体から出射された光を集光して原稿の照射部を照射する集光レンズと、この集光レンズ及び導光体の両端部を固定保持すると共に、導光体に光を入射させる光源を有したホルダーとから成る光源部が、筐体に収納されたイメージセンサが開示されている。
特開平5-181004号公報(図2、図3) 特開2010−124291号公報(図1、図2)
しかし、特許文献1に記載のイメージセンサにおいては、LED光源から発せられた光は集光レンズ内で反射、或いは屈折などにより集められ、平行光線となって原稿の被読取部に照射されるので、原稿の被読取部は必要な部分については明るい照明が行なわれるものの、長手方向に多数の点光源を配置しているので、長手方向に均一な照明を行なうことが困難であった。また、読取幅に応じて点光源の数を増やす必要があり、読取幅によっては高価なイメージセンサになる課題があった。
また、特許文献2に記載のイメージセンサにおいては、両端部のみに光源を配置することで、廉価で均一な照明を確保しやすい構成であり、照明方向のホルダーで保持されている光源の両端部分では導光体および集光レンズの位置関係は設計通りに組み立てることが容易である。しかしながら光源部が長手方向(原稿の読取幅方向)に長くなると、光源中央部では、導光体および集光レンズの位置関係を両端部のように積極的に維持する構成がないため、導光体および集光レンズのソリ、たわみ、ねじれの影響により、特に原稿搬送方向と垂直の光軸方向の照明にバラツキが生じる課題があった。そのバラツキを解消するために、導光体および集光レンズのソリ矯正が必要であったり、光軸方向の位置を維持するために追加の部品を取り付けて導光体と集光レンズのたわみを調整する必要がある、という課題があった。
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたものであり、追加の部品の貼り付け調整がなくても、光源部の長手方向に均一な照射性能を確保し、原稿面を効率よく照射することができる廉価で組立て性が良い密着型イメージセンサを提供することを目的とするものである。
この発明の密着型イメージセンサは、光を反射するリフレクタを保持するための取り付け穴を有する筐体と、この筐体内に原稿の読取幅方向に延在して設けられ、リフレクタとの位置を保持するための第1の保持機構を有する導光体と、この導光体に沿って設けられ、導光体から出射された光を集光して原稿の照射部を照射し、リフレクタとの位置を保持するための第2の保持機構を有する集光レンズと、導光体及び集光レンズに沿った長さを有し、導光体の第1の保持機構と集光レンズの第2の保持機構と係合して導光体及び集光レンズを保持してその位置を維持する第3の保持機構を有すると共に、筐体に設けられた取り付け穴と係合してその位置を保持する第4の保持機構を有するリフレクタと、集光レンズ及び導光体の端部に設置され、リフレクタと集光レンズ及び導光体を筐体の端部で位置固定するホルダーと、導光体の端面近傍に配置され、導光体に光を入射させる光源と、この光源を載置すると共に光源に電力を供給するリード端子を有し、ホルダー端面を覆う基板を備え、筐体の取り付け穴、導光体の第1の保持機構、集光レンズの第2の保持機構、リフレクタの第3の保持機構およびリフレクタの第4の保持機構は、原稿の読取幅方向の両端以外に1つ乃至複数個を設けたものである。
この発明によれば、導光体及び集光レンズはリフレクタによって長手方向に保持され、かつ導光体及び集光レンズを保持したリフレクタを筐体側の穴で保持させることによって、導光体、集光レンズ、リフレクタのアッセンブル体が筐体基準で長手方向に均一に各々の位置を保持することができ、結果として特段の追加部品、追加調整を行なうことなく、原稿読取にあたって均一な照明を提供することができる。
この発明の実施の形態1による密着型イメージセンサの全体構成の展開斜視図である。 この発明の実施の形態1による密着型イメージセンサの搬送方向の断面図である。 この発明の実施の形態1による密着型イメージセンサの読取幅方向の断面図である。 この発明の実施の形態1による密着型イメージセンサの光源部端部の読取幅方向の拡大断面図である。 この発明の実施の形態1による密着型イメージセンサの搬送方向の断面図で、図3の(a)位置における断面図である。 この発明の実施の形態1による密着型イメージセンサの搬送方向の断面図で、図3の(b)位置における断面図である。 この発明の実施の形態1による密着型イメージセンサの搬送方向の断面図で、図3の(c)位置における断面図である。 この発明の実施の形態1による密着型イメージセンサの搬送方向の断面図で、図3の(d)位置における断面図である。 この発明の実施の形態1による密着型イメージセンサで、光源部のみの分解図及び組み合わさった後の斜視図である。 この発明の実施の形態2による密着型イメージセンサの搬送方向の断面図である。
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1における密着型イメージセンサを図1乃至図4により説明する。
図1はこの発明の実施の形態1による密着型イメージセンサの全体構成の展開斜視図、図2は密着型イメージセンサの搬送方向の断面図、図3は密着型イメージセンサの読取幅方向の断面図、図4は密着型イメージセンサの光源部端部の読取幅方向の拡大断面図である。
図1乃至図4において、密着型イメージセンサ(単にイメージセンサと称す場合もある)によって画像情報が読み取られる原稿(被照射体)1は、密着型イメージセンサの搬送方向(副走査方向)に搬送される。密着型イメージセンサを構成する筐体2は、原稿1の読取幅方向(主走査方向)に延在し光を伝達する透明な導光体3、導光体3に沿って設けられ導光体3から出射される光を上部に位置する原稿1の主走査方向の読取位置(照射部A)に集光して照明する透明な集光レンズ4、導光体3内を伝達する光のうち漏れ光を反射して導光体3内に戻すリフレクタ5の各部品を収納している。
導光体3は、図2に示すように、断面が真円形状または略円形であり、その外周の一部には読取幅方向に沿って光を散乱または反射させる光散乱層B(光散乱領域)が形成されている。光散乱層Bは、導光体3の表面に白色のシルク印刷パターン又は蒸着パターンにより構成する。別の方法として導光体3に切溝を設ける方法、導光体3の表面粗さを粗くする構成としても良い。光散乱層Bのパターンのパターン形状はパターンピッチを適宜調整して配置することにより、読取幅方向に亘って均一な光の放射を得ることができる。
また、導光体3、集光レンズ4及びリフレクタ5の両端部には、それらの部品の位置を保持するホルダー6が取り付けられている。ホルダー6の外端面にはそれを覆うように屈曲可能な基板(フレキシブル基板)7が設けられ、このフレキシブル基板7の導光体3の
両端面に対応する箇所には、導光体3に光を入射するためのLEDチップを樹脂モールドしたLEDやベアチップなどで構成された光源8が載置されている。フレキシブル基板7は、図4に拡大して示すように後述するセンサ基板13に向かって延長されたリード端子7aを有し、このリード端子7aをセンサ基板13に設けたコネクタ13aに接続することにより、センサ基板13から光源8に点灯指示を出力するようにしている。さらに、導光体3、集光レンズ4およびリフレクタ5を保持したホルダー6とフレキシブル基板7は、筐体2に位置決めされて収納固定されている。
なお、光源8、導光体3、集光レンズ4およびリフレクタ5により密着型イメージセンサの光源部を構成している。
この光源部を構成する導光体3および集光レンズ4をリフレクタ5に位置決めして保持する構成、およびリフレクタ5を筐体2に位置決めして収納する構成については、後に詳しく説明する。
集光レンズ4と原稿1との間には、原稿1の搬送経路を形成するとともに異物などのイメージセンサ内への流入を防止する透明な透過体9が設けられている。この透過体9と筐体2との間には、イメージセンサ内への異物などの流入を防止するため互いを接着する両面テープ10が設けられ、この両面テープ10は黒色であれば照射部Aに照射される光量を制御することも可能にできる。
筐体2内の中央部には、原稿面で反射した光を収束するロッドレンズアレイ(レンズ体)11が設けられ、このロッドレンズアレイ11で収束された光を多数の受光部を直線的に配置したセンサIC12で光電変換する。
センサIC12はセンサ基板13に載置され、センサ基板13はセンサIC12で光電変換した光電変換信号を画像信号として、そのまま又はセンサ基板13に併載している信号処理ICによってアナログ/デジタル変換といった信号処理を施した状態でコネクタ(図示せず)などを介して外部に出力する。
センサ基板13は、ネジなどの取付け手段14を用いて筐体2と組み合わされる。なお、ロッドレンズアレイ11及びセンサIC12を載置したセンサ基板13を結像光学系と呼ぶ。
筐体2とセンサ基板13の間には、基板封止テープ15が挿入され、筐体2とセンサ基板13の間の隙間を通してイメージセンサ内に異物などが流入することを防止する。また、リフレクタ5を取り付けるために筐体2に設けた取付穴(後述する)からの漏れ光を防止するために、筐体2の底面に筐体封止テープ16が貼り付けられる。なお、必要に応じて、基板封止テープ15および筐体封止テープ16は省略しても構わない。
以上のような構成の密着型イメージセンサは、光源8から発せられた光を導光体3の端部から入射し、図2に示すように、導光体3の光の伝播方向中心軸に対して光散乱層Bと対向する部分の出射部C(光出射部)から、導光体3の内部導光路を通過する光は集光レンズ4側に放射される。集光レンズ4は導光体3と離間しており、集光レンズ4で集光された照射光は透過体9を介して原稿1の照射部Aを照明する。
原稿1の面で反射した光はロッドレンズアレイ(レンズ体)11で収束され、ロッドレンズアレイ11で収束された光はセンサIC12で光電変換される。センサIC12で光電変換された光電変換信号は画像信号としてそのまま、又はセンサ基板13に併載している信号処理ICによってアナログ/デジタル変換といった信号処理をされて外部に出力される。
次にこの発明の主要構成である光源部を構成する導光体3、集光レンズ4およびリフレクタ5の位置決め保持機構と、光源部を構成するリフレクタ5を筐体2に位置決め収納する機構について、図5乃至図9により説明する。
図3に示した密着型イメージセンサの主走査方向の断面図において、図3に記載の(a)(b)(c)(d)の各位置での搬送方向断面図を、それぞれ図5、図6、図7、図8に示す。また、図9は導光体3、集光レンズ4、リフレクタ5の組立てにあたっての斜視図であり、図9(a)は導光体3、集光レンズ4、リフレクタ5が組み合わされる前の図、図9(b)は導光体3とリフレクタ5が組み合わされた後の図、図9(c)は図9(b)の状態から集光レンズ4がリフレクタ5に組み合わされた後の図である。
この実施形態1では、光源8、導光体3、集光レンズ4及びリフレクタ5は原稿1の照射部Aに対して読取幅方向と直交する両側に設置されている。両側の導光体3、集光レンズ4及びリフレクタ5はロッドレンズアレイ11に対して対称に配置されている。
図3の(a)位置での搬送方向断面図を示す図5は、導光体3、集光レンズ4、リフレ
クタ4の長手方向(読取幅方向)中央部にあたる。この(a)位置を示す図5では、導光体
3の外周部の対向位置(180度離れた位置)には、リフレクタ5との位置を保持するための第1の保持機構である突起部3a、3bが形成されている。一方、リフレクタ5には、導光体3の突起部3a、3bに係合して導光体3を保持する第3の保持機構である爪部5a、5bが設けられている。
導光体3をリフレクタ5に組立て時に挿入する際、リフレクタ5の爪部5a、5bの付け根部分の角状の部分が、それぞれ導光体3の突起3a、3bに引っ掛かることで長手方向位置、導光体3の角度が保持される構造になっている。この状態が図9(b)の状態である。
導光体3をリフレクタ5に挿入した後に集光レンズ4をリフレクタ5に取り付ける。集
光レンズ4には、導光体3の突起3a、3bと搬送方向断面において同じ位置に組み合わさるように、リフレクタ5の爪部5a、5bの先端の鍵部分に引っ掛かってリフレクタ5との位置を保持するための第2の保持機構である爪部4a、4bを有している。リフレクタ5側の爪部5a、5bが鍵状の形状になっているのに対して、集光レンズ4の爪部4a、4bは図9(a)に示すように輪状になっており、リフレクタ5側の鍵状の爪部5a、5bに集光レンズ4側の輪状の爪部4a、4bが各々引っ掛かることで位置固定される。
リフレクタ5の鍵状の爪部5a、5bと集光レンズ4の輪状の爪部4a、4b同士が嵌め合わさった位置によって、集光レンズ4とその前工程でリフレクタ5に組みつけられている導光体3の間の角度、位置が決まるようになっている。この状態が図9(c)の状態である。
次に導光体3、集光レンズ4を組付けたリフレクタ5を筐体2に取り付ける。取り付け方法としては、リフレクタ5の爪部5a、5bとは光軸方向逆向き、搬送方向断面は同じ位置に設けた第4の保持機構である爪部5c、5dを、筐体2側に設けたリフレクタ5取付け用に開口している穴2a、2bにそれぞれ貫通させて、筐体2に引っ掛けることによって行なう。
また、長手方向中央部では、筐体2の取付け穴2a、2bの径よりも小さい径の凹状の取付け穴2cを筐体2に設け、リフレクタ5の中央部に設けた第4の保持機構である突起部5eと嵌合させる。
したがってリフレクタ5は、導光体3の第1の保持機構である爪部3a、3bと集光レンズ4の第2の保持機構である爪部4a、4bと係合して導光体3及び集光レンズ4を保持してその位置を維持する第3の保持機構である爪部5a、5bを有すると共に、筐体2に設けられた取り付け穴2a、2b、2cと係合してその位置を保持する第4の保持機構である爪部5c、5dと突起部5eを有することになる。
リフレクタ5の第4の保持機構である突起部5eと筐体2の穴2cとの嵌合は、リフレクタ5及びリフレクタ5に固定されている導光体3、集光レンズ4が周囲温度の変動する際に、筐体2に対する基準を設けておかないと、例えば高温保存し、その後常温に戻すと筐体2に対するリフレクタ5の位置が製品ごとにリフレクタ5、筐体2の組付け嵌合の強度の差でバラツキが出ることを抑制するために、中央を基準として、リフレクタ5が伸縮するようにすることが目的である。
なお、導光体3の第1の保持機構である爪部3a、3bと、集光レンズ4の第2の保持機構である爪部4a、4bと、リフレクタ5の第3の保持機構である爪部5a、5bと第4の保持機構である爪部5c、5dは、図9に示すように原稿1の読取幅方向に複数個(図9では5個)設けている。このように保持機構を複数個設けると、導光体3と集光レンズ4とリフレクタ5のアッセンブル体が筐体2に対して長手方向(読取幅方向)に均一に各々の位置を保持することができる。保持機構を複数個設ける場合は、各保持機構は長手方向(読取幅方向)に対して等距離間隔で配置する。
なお、第1〜第4の保持機構は、複数個に限らず1個でもよい。1個の場合は長手方向(読取幅方向)中央位置に設ける。このようにこの発明は第1〜第4の保持機構を原稿の読取幅方向(長手方向)の両端以外に1つ乃至複数個を設け、1個または奇数個の場合は(読取幅方向)の中央位置に少なくとも1個設けることにより、アッセンブル体が筐体2に対して長手方向に均一に各々の位置を保持することができる。
図3の(b)位置での搬送方向断面図を示す図6は、導光体3、集光レンズ4、リフレクタ5の長手方向(読取幅方向)中央部以外の位置にあたる。この(b)位置の断面を示す図6は、リフレクタの突起部5e、筐体2の凹状の取付け穴2cが存在しない以外は、長
手方向(読取幅方向)中央部の位置を示す図5の断面と構成は同じである。図中、図5と
同一符号は同一又は相当部分を示し、詳細な説明は省略する。
図3の(c)位置での搬送方向断面図を示す図7は、長手方向(読取幅方向)で筐体2に対する、リフレクタ5の嵌合の高さ、角度を決める場所の搬送方向断面図になる。
図7において、リフレクタ5の底面側にリフレクタ凸部5fを設けており、このリフレクタ凸部5fの平面部分と筐体2の平面が突き当たることで、筐体2に対するリフレクタ5の嵌合の高さ、角度が決まる。
図3の(d)位置での搬送方向断面図を示す図8は、位置決め保持する導光体の突起部3a、3b、集光レンズ4の爪部4a、4b、リフレクタ5の爪部5a、5b、5c、5dおよび突起部5e、リフレクタ凸部5f、筐体2の取り付け穴2a、2b、2cといった、ここまで説明したいわゆる第1保持機構〜第4保持機構が存在しない部分の搬送方向断面図になる。
図5〜図7で示した断面図に存在する突起部、爪部、穴、凸部によって、導光体3、集光レンズ4、リフレクタ5、筐体2を固定させることで、固定保持機構の無い図8の位置でも、導光体3、集光レンズ4、リフレクタ5、筐体2の位置関係、角度は固定保持機構のある位置と同様に均一に保つことができる。
中央部断面の図5の固定保持機構は必須であるが、例えば図6のような中央部以外の固定保持機構については、読取幅方向の必要長さ、つまりは導光体3、集光レンズ4、リフレクタ5の長さに応じて、増やしたり減らしたりすれば、読取幅方向の必要長さに応じて、均一な照明を得ることができる。
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2における密着型イメージセンサを図10により説明する。
図10はこの発明の実施の形態2による密着型イメージセンサの搬送方向の断面図である。
実施の形態1の密着型イメージセンサの光源部は、光源8、導光体3、集光レンズ4およびリフレクタ5により構成していたが、実施の形態2の密着型イメージセンサは、図10に示すように、光源部から集光レンズ4を省略し、光源8、導光体3およびリフレクタ5により光源部を構成したものである。その他の構成は実施の形態1の図5と同じにつき、同一又は相当部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
原稿1を読み取るために必要な照明は、照明特性によっては集光レンズ4を取り付けずに、集光性を減じた形での使用をおこなっても構わない。
1:原稿(被照射体) 2:筐体
3:導光体 4:集光レンズ
5:リフレクタ 6:ホルダー
7:基板(フレキシブル基板) 8:光源
9:透過体 10:両面テープ
11:レンズ体(ロッドレンズアレイ) 12:センサIC
13:センサ基板 14:取付け手段(ねじ)
15:基板封止テープ 16:筐体封止テープ
2a:筐体取り付け穴 2b:筐体取り付け穴
2c:筐体取り付け穴
3a:導光体突起部 3b:導光体突起部
4a:集光レンズ爪部 4b:集光レンズ爪部
5a:リフレクタ爪部 5b:リフレクタ爪部
5c:リフレクタ爪部 5d:リフレクタ爪部
5e:リフレクタ突起部 5f:リフレクタ凸部
A:照射部 B:光散乱層
C:出射部。

Claims (8)

  1. 光を反射するリフレクタを保持するための取り付け穴を有する筐体と、この筐体内に原稿の読取幅方向に延在して設けられ、前記リフレクタとの位置を保持するための第1の保持機構を有する導光体と、この導光体に沿って設けられ、前記導光体から出射された光を集光して前記原稿の照射部を照射し、前記リフレクタとの位置を保持するための第2の保持機構を有する集光レンズと、前記導光体及び集光レンズに沿った長さを有し、前記導光体の第1の保持機構と前記集光レンズの第2の保持機構と係合して前記導光体及び集光レンズを保持してその位置を維持する第3の保持機構を有すると共に、前記筐体に設けられた取り付け穴と係合してその位置を保持する第4の保持機構を有する前記リフレクタと、前記集光レンズ及び導光体の端部に設置され、前記リフレクタと前記集光レンズ及び導光体を前記筐体の端部で位置固定するホルダーと、前記導光体の端面近傍に配置され、前記導光体に光を入射させる光源と、この光源を載置すると共に前記光源に電力を供給するリード端子を有し、前記ホルダー端面を覆う基板を備え、前記筐体の取り付け穴、前記導光体の第1の保持機構、前記集光レンズの第2の保持機構、前記リフレクタの第3の保持機構および前記リフレクタの第4の保持機構は、前記原稿の読取幅方向の両端以外に1つ乃至複数個を設けたことを特徴とする密着型イメージセンサ。
  2. 前記導光体の第1の保持機構は突起部、前記集光レンズの第2の保持機構は輪状の爪部、前記リフレクタの第3の保持機構は鍵状の爪部で構成されたことを特徴とする請求項1に記載の密着型イメージセンサ。
  3. 前記リフレクタの第4の保持機構は、前記筐体に設けられた取り付け穴に貫通して引っ掛ける爪部と、前記筐体に設けられた取り付け穴に嵌合する突起部とで構成されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の密着型イメージセンサ。
  4. 前記光源は、前記導光体の両端部に設置されている請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の密着型イメージセンサ。
  5. 前記光源、前記導光体、前記集光レンズ及び前記リフレクタは、前記照射部に対して読取幅方向と直交する両側に設置されている請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の密着型イメージセンサ。
  6. 光を反射するリフレクタを保持するための取り付け穴を有する筐体と、この筐体内に原稿の読取幅方向に延在して設けられ、前記リフレクタとの位置を保持するための第1の保持機構を有する導光体と、この導光体に沿った長さを有し、前記導光体の第1の保持機構と係合して前記導光体を保持してその位置を維持する第3の保持機構を有すると共に、前記筐体に設けられた取り付け穴と係合してその位置を保持する第4の保持機構を有する前記リフレクタと、前記導光体の端部に設置され、前記リフレクタと前記導光体を前記筐体の端部で位置固定するホルダーと、前記導光体の端面近傍に配置され、前記導光体に光を入射させる光源と、この光源を載置すると共に前記光源に電力を供給するリード端子を有し、前記ホルダー端面を覆う基板を備え、前記筐体の取り付け穴、前記導光体の第1の保持機構、前記リフレクタの第3の保持機構および前記リフレクタの第4の保持機構は、前記原稿の読取幅方向の両端以外に1つ乃至複数個を設けたことを特徴とする密着型イメージセンサ。
  7. 前記光源は、前記導光体の両端部に設置されている請求項6に記載の密着型イメージセンサ。
  8. 前記光源、前記導光体及び前記リフレクタは、前記照射部に対して読取幅方向と直交す
    る両側に設置されている請求項6または請求項7に記載の密着型イメージセンサ。
JP2011035812A 2011-02-22 2011-02-22 密着型イメージセンサ Active JP5822481B2 (ja)

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