JP2016001839A - イメージセンサユニット、画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】イメージセンサユニット10において、フレーム11は、光源22とイメージセンサ30との間の位置で回路基板40の一方側の面に向かって突出する遮光部19を有し、回路基板40の一方側の面には、回路基板40を一方側の面に対して直交する方向から見た場合に、遮光部19の副走査方向の外形線19a、19bと連続して重なり合う導通部63が形成される。
【選択図】図1
Description
本発明の画像形成装置は、前記イメージセンサユニットと、前記イメージセンサユニットと前記被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの光を読み取る画像読取部と、記録媒体に画像を形成する画像形成部と、を備えることを特徴とする。
(第1の実施形態)
本実施形態は、イメージセンサユニットと、このイメージセンサユニットが適用される画像読取装置および画像形成装置である。画像読取装置および画像形成装置では、イメージセンサユニットが被照明体としての原稿Pに光を照射し、イメージセンサユニットが原稿Pからの光を電気信号に変換することで画像を読み取る。被照明体は原稿Pに限られず、紙幣などの読取対象物に対しても適用できる。また、原稿Pを透過した透過光を電気信号に変換することで画像を読み取る透過読取であっても適用できる。
以下の説明においては、三次元の各方向を、X,Y,Zの各矢印で示す。X方向が主走査方向であり、Y方向が主走査方向に直角な副走査方向であり、Z方向が垂直方向(上下方向)である。
筐体103の内部には、照明装置を備えたイメージセンサユニット10、保持部材106、イメージセンサユニットスライドシャフト107、イメージセンサユニット駆動モータ108、ワイヤ109、信号処理部110、回収ユニット111、給紙トレイ112などが収納されている。
画像形成部113はいわゆるプリンタの機能を有するものであり、例えば以下のように構成される。画像形成部113は筐体103内部に収容されており、図3に示すように、搬送ローラ114と、記録ヘッド115とを備えている。記録ヘッド115は、例えばシアンC、マゼンタM、イエローY、黒Kのインクを備えたインクタンク116(116c,116m,116y,116k)と、これらのインクタンク116にそれぞれ設けられた吐出ヘッド117(117c,117m,117y,117k)から構成される。また、画像形成部113は、記録ヘッドスライドシャフト118、記録ヘッド駆動モータ119、記録ヘッド115に取り付けられたベルト120を有している。
なお、画像形成部113としてインクジェット方式による画像形成装置を説明したが、電子写真方式、熱転写方式、ドットインパクト方式などどのような方式であっても構わない。
イメージセンサユニット10は、フレーム11、集光体20、光源22、イメージセンサ30、導光体32、回路基板40などを備えている。上述した構成部材のうち、光源22および導光体32は、照明装置として機能する。また、上述した構成部材のうち、フレーム11、集光体20、イメージセンサ30、導光体32および回路基板40は、読み取る原稿Pの主走査方向の寸法に応じた長さに形成される。
導光体収容部12は導光体32を収容し、一部にスナップフィット状の保持部13を有する。集光体収容部14は導光体収容部12に隣接して形成され、集光体20を収容する。基板収容部15はフレーム11の下側に形成され、回路基板40を収容する。フレーム11は、例えば、黒色に着色された遮光性を有する樹脂材料により形成される。樹脂材料には、例えばポリカーボネートが適用できる。
図7Aは、光源22の平面図である。図7Bは図7Aに示すII−II線の断面図であり、図7Cは図7Aに示すIII−III線の断面図である。
本実施形態の光源22は、発光面24に発光素子が内蔵された、いわゆるトップビュータイプの表面実装型のLEDパッケージ23が適用できる。LEDパッケージ23は、矩形状の筐体25に発光部としてのLEDチップ26が配置されている。LEDパッケージ23は、例えば赤、緑および青の発光波長を有する、複数(ここでは3つ)のLEDチップ26(26a、26b、26c)が適用できる。LEDパッケージ23は、筐体25の4辺から構成される外形線のうち対向する2辺の外形線25a、25bからそれぞれ延びる、複数(ここでは3つ)の端子27(27a〜27f)を有している。本実施形態では、端子27a〜27cが各LEDチップ26a〜26cに電気的に接続されるカソード側の端子であり、端子27d〜27fが各LEDチップ26a〜26cに共通するアノード側の端子である。
なお、イメージセンサユニット10を紙幣などの真贋を判定する装置(画像読取装置の一例である紙葉類識別装置)に用いる場合、LEDパッケージ23には、例えば赤外線、紫外線などの発光波長を有するLEDチップを含んで適用できる。
なお、イメージセンサ30は、受光素子が直線状に配列される構成であれば、例えば、千鳥配列のように複数列配列されていてもよい。また、イメージセンサ30は、原稿Pから反射された光を電気信号に変換できればよく、公知の各種イメージセンサICが適用できる。
図8は、導光体32の構成を示す斜視図である。導光体32は、主走査方向に長い棒状に形成された光出射部33、および、光出射部33の一方側の端部から曲がって形成された曲部36を有する。
光出射部33は、出射面34および拡散面35が主走査方向に亘って形成される。出射面34は原稿Pに対面する位置に形成され、拡散面35は出射面34に対向する面に形成される。出射面34は、原稿Pに向かって線状の光を出射する面である。図6に示すように、出射面34は原稿Pの読取ラインSに集光するために、読取ラインSの方向に向けて凸の曲面で形成される。拡散面35は、光出射部33の内部で光を反射・拡散させる面である。拡散面35は、例えば、シルク印刷等によるパターン形状が形成されている。
光出射部33のその他の面は、それぞれ反射面として作用する。
図9は、図4に示すIV−IV線の断面図である。
図9に示すように、フレーム11は、導光体収容部12と基板収容部15との間を仕切る室間壁16を有している。室間壁16のうち、LEDパッケージ23の上方には、曲部36の入射面37を含む部位が挿通される開口17が形成される。また、フレーム11は、導光体収容部12内であって導光体32の光出射部33と曲部36との境界に相当する位置に境界壁18を有している。室間壁16および境界壁18は、LEDパッケージ23から発光された光のうち入射面37に入射されなかった光が、直接導光体収容部12に到達するのを防止する。
図1に示すように、遮光部19はLEDパッケージ23とイメージセンサ30との間を仕切るように回路基板40の副走査方向に亘って形成される。したがって、遮光部19は、LEDパッケージ23から発光された光のうち導光体32を介さずにイメージセンサ30によって受光されてしまう光を遮光する。
図9に示すように、LEDパッケージ23のLEDチップ26により順次、発光された光は曲部36の入射面37から入射され、図9の矢印のように曲部36の外側面により全反射して光出射部33に導かれる。図6に示すように、光出射部33に導かれた光は拡散面35により拡散されて対向する出射面34から原稿Pの下面に対して矢印のように光を照射する。したがって、原稿Pには読取ラインSに亘って線状に光が照射される。この光は原稿Pによって反射されることで、集光体20を介して光がイメージセンサ30上に結像される。イメージセンサ30は、結像された光を電気信号に変換することで、原稿Pの下面の画像を読み取ることができる。
第1の要因は、遮光部19と回路基板40の実装面との間に隙間が生じていることである。すなわち、LEDパッケージ23から発光された光の一部がこの隙間から基板収容部15に到達していた。
第2の要因は、回路基板40に形成される導通部同士の間に、光が進入し易い隙間が生じていることである。すなわち、LEDパッケージ23から発光された光の一部が回路基板40の導通部同士の間の隙間から回路基板40の内部に進入し、回路基板40の内部で主走査方向に伝搬しながら基板収容部15に到達していた。
図10Aは比較例1の回路基板50の回路パターンを示す図であり、図10Bは発明例の回路基板60の回路パターンを示す図である。図10Aおよび図10Bには、各回路パターンをハッチングで示し、LEDパッケージ23、イメージセンサ30および遮光部19を二点鎖線で示している。なお、遮光部19の二点鎖線は遮光部19の下面の外形線を示し、副走査方向の2つの外形線のうちイメージセンサ30側を外形線19aとし、LEDパッケージ23側を外形線19bとする。
図11Aは比較例1の回路基板50を図1に示すVI−VI線(図10Aに示すVII−VII線に相当)で切断した拡大断面図であり、図11Bは発明例の回路基板60を図1に示すVI−VI線(図10Bに示すVIII−VIII線に相当)で切断した拡大断面図である。
図10Aに示すように、回路基板50にはLEDパッケージ23と重なり合うように、光源導通部51a〜51cと、アノード導通部51dが形成されている。光源導通部51a〜51cはそれぞれパッド41a〜41cに導通し、アノード導通部51dはパッド41d〜41fに導通する。光源導通部51a〜51cは、それぞれ矩形部位から主走査方向に延出する部位が形成され、イメージセンサ30の周囲に実装された駆動回路に導通させるために、遮光部19の位置または遮光部19を超える位置にまで到っている。
図11Aに示すように、回路基板50は基材55と、基材55に形成された導通部51と、導通部51を覆うソルダーレジスト56とが積層されて構成される。ソルダーレジスト56は導通部51を覆うことで導通部51の厚みに起因した凸部57が形成される。
図11Aに示すように、凸部57と遮光部19とが当接する場合に、隣接する凸部57間に隙間G1が生じる。平面視で見たときに、隙間G1は主走査方向に延び、遮光部19と交差する。したがって、比較例1の回路基板50では、LEDパッケージ23から発光された光の一部が隙間G1を通して基板収容部15に到達してしまう(第1の要因)。図9には、第1の要因で基板収容部15に到達する光の経路を二点鎖線の矢印L1で示している。
また、回路基板50にはイメージセンサ30と重なり合う導通部52と、導通部52の周囲に位置する導通部53とが形成される。一方、導通部52の周囲の一部には導通部が形成されていない隙間G3がある。
したがって、比較例1の回路基板50では、LEDパッケージ23から発光された光のうち導光体32に入射されなかった光の一部は、回路基板50のソルダーレジスト56を透過した後に隙間G2などから基材55内に進入する。基材55内に進入した光は、主走査方向に伝搬してイメージセンサ30の周囲の隙間G3などから出射されることで、基板収容部15に到達してしまう(第2の要因)。図9には、第2の要因で基板収容部15に到達する光の経路を二点鎖線の矢印L2で示している。
このように比較例1の回路基板50は、迷光が発生し易いものである。
図10Bに示すように、回路基板60にはLEDパッケージ23と重なり合うように、光源導通部61a〜61cと、アノード導通部(端子導通部)61dが形成されている。光源導通部61a〜61cはそれぞれパッド41a〜41cに導通し、アノード導通部61dはパッド41d〜41fに導通する。光源導通部61a〜61cは、それぞれ矩形部位のみで形成され、遮光部19にまで達していない。
図11Bに示すように、回路基板60は基材65と、基材65に形成された導通部63と、導通部63を覆うソルダーレジスト66とが積層されて構成される。ソルダーレジスト66は導通部63を覆うことで表面が平坦に形成されることで隙間が生じない。したがって、発明例の回路基板60では、LEDパッケージ23から発光された光の一部が回路基板60と遮光部19との間から基板収容部15に到達するのを抑制することができる(第1の要因の対策)。なお、導通部63を遮光部19よりも広い範囲に形成することで、光が基材65内に進入したり基材65内から出射されたりしないように、導通部63自体によって遮光される。
したがって、光の一部が基材65内に進入して、主走査方向に伝搬された場合であっても基材65内から出射される光が導通部62、63、64によって遮光される。特に、導通部62では、基材65内から光が出射され易いLEDパッケージ23に近い側の幅寸法を幅広に形成することで、基材65内を伝搬してLEDパッケージ23に近い側から出射される光を遮光することができ、イメージセンサ30によって受光されることを抑制することができる(第2の要因の対策)。
このように発明例の回路基板60によれば光が透過する安価なソルダーレジストを用いた場合であっても迷光の発生を抑制することができる。
図12は、図10Bと同方向から見た図であり、回路基板60の下面に形成された導通部71のみを抜き出して示した図である。回路基板60の下面には光源導通部71a〜71cとアノード導通部71dが形成される。光源導通部71a〜71cはビアホールを介してそれぞれ光源導通部61a〜61cに導通され、アノード導通部71dはビアホールを介してアノード導通部61dに導通される。光源導通部71a〜71cおよびアノード導通部71dは、回路基板60の下面を通ってイメージセンサ30の周辺に実装された駆動回路に導通される。すなわち、光源導通部71a〜71cおよびアノード導通部71dは、平面視で遮光部19と交差するように形成される。
このように、光源導通部71a〜71cおよびアノード導通部71dは、回路基板60の下面に形成されることで、光源導通部71a〜71cおよびアノード導通部71dに起因する凸部は回路基板60の下面に形成される。すなわち、回路基板60の実装面のうち遮光部19と重なり合う範囲に隙間を生じさせることなく光源導通部61a〜61cを駆動回路に導通されることができる。
次に、比較例1、比較例2および発明例について迷光の発生について検証する。
なお、比較例1および発明例では、光が透過するソルダーレジストとして、一般的な緑色のソルダーレジストを用いた。比較例2では、比較例1の回路基板50に光を透過し難い、黒色のソルダーレジストを用いた。
ここでは、イメージセンサ30が200mVおよび1000mVを出力するように光源22を設定した上で集光体20のレンズ面で入光を遮断した。したがって、迷光が発生しない場合ではイメージセンサ30の出力値は0であり、迷光が発生した場合にはイメージセンサ30の出力値は0よりも大きくなる。
図13Aに示す比較例1では、光源が200(mV)の場合にはイメージセンサ30の距離に関わらず出力値が約0(mV)である。一方、光源が1000(mV)の場合には光源22から近いイメージセンサ30の出力値が突出し(図13Aに示すA部を参照)、約2(mV)である。したがって、比較例1では、光源22に近い位置で迷光が生じている。
次に、図13Bに示す比較例2では、光源が200(mV)の場合にはイメージセンサ30の距離に関わらず出力値が約0(mV)である。一方、光源が1000(mV)の場合には光源22から近い位置でイメージセンサ30の出力値が突出し(図13Bに示すB部を参照)、約1(mV)を出力している。したがって、比較例2では、光源22から近い位置で迷光が生じている。
このように、発明例のように構成することで、高価な黒色のソルダーレジストを用いずに、光源22から導光体32を介さずにイメージセンサ30に受光されてしまう迷光を抑制することができる。
第1の実施形態では、遮光部19が回路基板40に当接する場合について説明した。本実施形態では、遮光部82と回路基板40との間に僅かな隙間を有している場合について説明する。
図14は、第2の実施形態に係るイメージセンサユニット80の構成を示す図である。なお、第1の実施形態と同様の構成は、同一符号を付してその説明を省略する。
イメージセンサユニット80のフレーム81には、LEDパッケージ23とイメージセンサ30との間に遮光部82を有している。遮光部82は、室間壁16の下面から回路基板40に向かって突出して形成される。本実施形態では、遮光部82の下面と回路基板40の実装面との間に僅かな隙間G4を有している。
次に、第2の実施形態のイメージセンサユニット80を用いて、第1の実施形態と同様に比較例1、比較例2および発明例の迷光について検証する。図15Aに示すように、比較例1の回路基板50を用いる場合には、凸部57同士の間に形成される隙間G1に加えて凸部57と遮光部82の下面との間にも隙間G4が形成される。また、図15Bに示すように、発明例の回路基板60を用いた場合には、ソルダーレジスト66の表面と遮光部19との間に隙間G4が形成される。その他の構成およびソルダーレジストは、第1の実施形態の迷光の検証と同様である。
図16Aに示す比較例1では、光源が1000(mV)の場合に光源22から近いイメージセンサ30の出力値が突出している(図16Aに示すC部を参照)。したがって、比較例1では、光源22に近い位置で迷光が発生している。
次に、図16Bに示す比較例2では、比較例1に比べてイメージセンサ30の出力値の突出が低減している。したがって、比較例2では、比較例1に比べて迷光が抑制されている。
このように、発明例のように構成することで、遮光部82と回路基板40との間に僅かな隙間G4が生じる場合であっても、高価な黒色のソルダーレジストを用いることなく、比較例1に比べて迷光の発生を抑制することができる。
上述した第1の実施形態および第2の実施形態の発明例では平面視で、回路基板60が遮光部19、82よりも広い範囲で重なり合う導通部63を形成する場合について説明した。本実施形態では、遮光部19の一部と重なり合う導通部91、92について図17を参照して説明する。なお、上述した第1の実施形態と同様の構成は、同一符号を付してその説明を省略する。
このように遮光部19の副走査方向の2つの外形線19a、19bのうち何れかの外形線と連続して重なり合うように導通部91または導通部92を形成することで、遮光部19と回路基板90との間では比較例1のような凸部57同士の間に形成される隙間G1が生じない。したがって、LEDパッケージ23から発光された光の一部が基板実装部17に到達するのを抑制することができる。なお、遮光部19の副走査方向の外形線19a、19bは直線である場合に限られず、曲線であってもよく、主走査方向に凹凸が形成されていてもよい。
例えば、上述した実施形態では、曲部36が光出射部33の一端から副走査方向にも曲がっている導光体32について説明したが、この場合に限られず、副走査方向には曲がらずにX軸とZ軸とからなる平面上のみで曲がる導光体であってよい。
図7Aは、光源22の平面図である。図7Bは図7Aに示すII−II線の断面図であり、図7Cは図7Aに示すIII−III線の断面図である。
本実施形態の光源22は、発光面24に発光素子が内蔵された、いわゆるトップビュータイプの表面実装型のLEDパッケージ23が適用できる。LEDパッケージ23は、矩形状の筐体25に発光部としてのLEDチップ26が配置されている。LEDパッケージ23は、例えば赤、緑および青の発光波長を有する、複数(ここでは3つ)のLEDチップ26(26a、26b、26c)が適用できる。LEDパッケージ23は、筐体25の4辺から構成される外形線のうち対向する2辺の外形線25a、25bからそれぞれ延びる、複数(ここでは6つ)の端子27(27a〜27f)を有している。本実施形態では、端子27a〜27cが各LEDチップ26a〜26cに電気的に接続されるカソード側の端子であり、端子27d〜27fが各LEDチップ26a〜26cに共通するアノード側の端子である。
このように遮光部19の副走査方向の2つの外形線19a、19bのうち何れかの外形線と連続して重なり合うように導通部91または導通部92を形成することで、遮光部19と回路基板90との間では比較例1のような凸部57同士の間に形成される隙間G1が生じない。したがって、LEDパッケージ23から発光された光の一部が基板収容部15に到達するのを抑制することができる。なお、遮光部19の副走査方向の外形線19a、19bは直線である場合に限られず、曲線であってもよく、主走査方向に凹凸が形成されていてもよい。
Claims (8)
- 被照明体に照射した光を読み取るイメージセンサユニットであって、
光源と、
前記被照明体に向けて光を出射する出射面が形成された光出射部、および、前記光出射部の端部から曲がり端面に前記光源からの光が入射される入射面が形成された曲部を有する導光体と、
前記被照明体からの光を結像する集光体と、
前記集光体によって結像された光を受光して電気信号に変換するイメージセンサと、
前記光源と前記イメージセンサとを一方側の面に実装する回路基板と、
前記導光体、前記集光体および前記回路基板を収容するフレームと、を備え、
前記フレームは、前記光源と前記イメージセンサとの間の位置で前記回路基板の前記一方側の面に向かって突出する遮光部を有し、
前記回路基板の前記一方側の面には、前記回路基板を前記一方側の面に対して直交する方向から見た場合に、前記遮光部の副走査方向の外形線と連続して重なり合う導通部が形成されることを特徴とするイメージセンサユニット。 - 前記導通部は、前記回路基板を前記一方側の面に対して直交する方向から見た場合に、前記遮光部よりも広い範囲に連続して形成されることを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサユニット。
- 前記遮光部は、前記回路基板の前記一方側の面に当接されることを特徴とする請求項1または2に記載のイメージセンサユニット。
- 前記回路基板は、前記光源を発光させるために前記光源と導通する複数の光源導通部が形成され、
前記複数の光源導通部は、前記回路基板の他方側の面に形成されると共に、前記回路基板を前記一方側の面に対して直交する方向から見た場合に、それぞれ前記遮光部と交差することを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。 - 前記光源は、矩形状の筐体と、前記筐体に配置されるLEDチップと、前記筐体の一部の外形線から延びる複数の端子と、を有し、
前記回路基板は、前記複数の端子と導通する端子導通部が形成され、
前記端子導通部は、前記回路基板を前記一方側の面に対して直交する方向から見た場合に、前記一部の外形線と連続して重なり合うことを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。 - 前記回路基板は、前記回路基板を前記一方側の面に対して直交する方向から見た場合に、前記イメージセンサと重なり合う第2の導通部が形成され、
前記第2の導通部は、前記光源に近い側が遠い側に比べて副走査方向に幅広に形成されることを特徴とする請求項1ないし5の何れか1項に記載のイメージセンサユニット。 - 請求項1ないし6の何れか1項に記載のイメージセンサユニットと、
前記イメージセンサユニットと前記被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの光を読み取る画像読取部と、を備えることを特徴とする画像読取装置。 - 請求項1ないし6の何れか1項に記載のイメージセンサユニットと、
前記イメージセンサユニットと前記被照明体とを相対的に移動させながら、前記被照明体からの光を読み取る画像読取部と、
記録媒体に画像を形成する画像形成部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
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