JP2017046247A - イメージセンサユニット、紙葉類識別装置、画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロッドレンズアレイの共役長が異なるイメージセンサユニットにおいて、フレームの共通化を図る。
【解決手段】イメージセンサユニット１のフレーム２には、集光体１３を収容する集光体収容室２３と、イメージセンサ１５が実装された回路基板１４を収容する回路基板収容室２４とが設けられ、回路基板収容室２４には、集光体収容室２３に収容された集光体１３とは反対側を向き、集光体収容室２３に収容された集光体１３の光軸方向の距離が互いに異なる複数の位置決め面がフレーム２に一体に設けられ、回路基板収容室２４に収容された回路基板１４の表面が複数の位置決め面のいずれかに当接することにより、回路基板１４に実装されるイメージセンサ１５が集光体収容室２３に収容された集光体１３に対して位置決めされる。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、イメージセンサユニット、紙葉類識別装置、画像読取装置、画像形成装置に関する。特には、読取対象物からの光を結像する集光体と結像した光を検出するイメージセンサをと有する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た画像読取装置と紙葉類識別装置と画像形成装置とに関する。

従来、ＣＩＳ（コンタクトイメージセンサ）などのイメージセンサユニットは、読取対象物からの光を結像するロッドレンズアレイ（集光体）と、ロッドレンズアレイにより結像した光を受光して電気信号に変換するイメージセンサとを有する。さらに、イメージセンサユニットには、ロッドレンズアレイを覆うように、カバー部材が設けられることがある。ロッドレンズアレイは、光軸方向の両側に焦点を有しており、その一方の焦点が読取対象物の位置に一致し、他方の焦点がイメージセンサの受光面に一致するように位置決めされる。そして、ロッドレンズアレイとイメージセンサは、前記のように位置決めさて、イメージセンサユニットのフレームに固定される。

ところで、ロッドレンズアレイと読取対象物との距離は、イメージセンサユニットの構成や、このイメージセンサユニットが組込まれる装置の構成や、カバー部材を有する場合にはこのカバー部材の構成（特に厚さ）などに応じて設定される。このため、これらの構成が相違する場合には、共役長が異なるロッドレンズアレイが適用される。そして、ロッドレンズアレイとイメージセンサの距離は、ロッドレンズの共役長（焦点距離）に応じて異なる距離に設定される。このように、共役長が互いに異なるロッドレンズアレイが適用されるイメージセンサユニットにおいては、ロッドレンズアレイとイメージセンサの距離が互いに異なることから、これらを位置決めして固定するフレームの構成も互いに異なる。したがって、共役長が互いに異なるロッドレンズアレイが適用されるイメージセンサユニットにおいては、フレームの共通化を図ることが困難であった。

特開２００３−９２６６１号公報 特開２０１０−１２４１８９号公報

特許文献１には、ロッドレンズアレイとイメージセンサとの距離を調整する構成として、イメージセンサ（センサＩＣ）が実装された回路基板（センサ基板）を、Ｌ型プレートを介してフレームに変位可能に取り付ける構成が開示されている。このような構成によれば、Ｌ型プレートをロッドレンズアレイの軸線方向に移動させることにより、ロッドレンズアレイとイメージセンサとの距離を調整できる。また、特許文献２には、ロッドレンズアレイとイメージセンサとの距離の調整のために、フレームとは別部材である固定部材を用いる構成が開示されている。このような構成によれば、ロッドレンズアレイとイメージセンサとの距離を、固定部材の寸法に応じた距離に設定できる。しかしながら、これらの構成では、Ｌ型プレートや固定部材が必要になることから、イメージセンサユニットの部品点数が増加するとともに、組み付け工数が増加する。

上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、ロッドレンズアレイの共役長が異なる場合であっても、部品点数や組み付け工数の増加を招くことなくフレームを共用できる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た紙葉類識別装置、画像読取装置、および画像形成装置を提供することである。

前記課題を解決するため、本発明は、通過する光の光軸方向の両外側に焦点を有する集光体と、前記集光体により結像した光を検出するイメージセンサが実装された回路基板と、前記集光体が収容される集光体収容室および前記回路基板が収容される回路基板収容室を有する筐体と、を有し、前記筐体には、前記集光体収容室に収容された前記集光体の光軸方向について前記集光体とは反対側を向き、前記集光体収容室からの前記集光体の光軸方向の距離が互いに異なる複数の位置決め面が、前記筐体に一体に設けられ、前記回路基板収容室に収容された前記回路基板の前記集光体の側を向く面が前記複数の位置決め面のいずれかに当接することにより、前記イメージセンサが、前記集光体収容室に収容された前記集光体に対して、前記集光体の光軸方向に位置決めされることを特徴とする。

本発明によれば、集光体収容室からの距離が互いに異なる複数の位置決め面をフレームに一体に設けることにより、共役長（焦点距離）が互いに異なる集光体を適用する場合において、集光体の共役長に応じて複数の位置決め面の何れかに回路基板を当接させればよい。このため、ロッドレンズアレイの共役長が異なる場合であっても、部品点数や組み付け工数の増加を招くことなくフレームを共用できる。

図１は、イメージセンサユニットの構成例を模式的に示す分解斜視図である。 図２は、イメージセンサユニットの構成例を模式的に示す外観斜視図である。 図３Ａは、第１の例の位置決め面によって回路基板が位置決めされた状態を模式的に示す断面図である。 図３Ｂは、第１の例の位置決め面によって回路基板が位置決めされた状態を模式的に示す断面図である。 図４は、第２の位置決め面を有する係止凸部の構成例を模式的に示す斜視図である。 図５Ａは、第２の例の位置決め面によって回路基板が位置決めされた状態を模式的に示す断面図である。 図５Ｂは、第３の例の位置決め面によって回路基板が位置決めされた状態を模式的に示す断面図である。 図６は、紙葉類識別装置の要部の構成を模式的に示す断面図である。 図７は、フラットベッド方式のスキャナーの構成を示す斜視図である。 図８は、シートフィード方式のスキャナーの構成を示す断面模式図である。 図９は、画像形成装置の外観斜視図である。 図１０は、画像形成部の要部の構成例を模式的に示した斜視図である。

以下、本発明を適用できる実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態では、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を有する紙葉類識別装置と画像読取装置と画像形成装置とを示す。各図においては、イメージセンサユニットの三次元の各方向を、Ｘ，Ｙ，Ｚの各矢印で示す。Ｘ方向は主走査方向であり、Ｙ方向は副走査方向であり、Ｚ方向は上下方向である。なお、上下方向については、読取対象物の側を上側とする。また、本発明において、「光」とは、可視光のみならず、可視光以外の波長域の電磁波（例えば、赤外線や紫外線）も含むものとする。

＜イメージセンサユニット＞
まず、イメージセンサユニット１の全体的な構成の例について、図１と図２を参照して説明する。図１は、イメージセンサユニット１の構成例を模式的に示す分解斜視図である。図２は、イメージセンサユニット１の構成例を模式的に示す外観斜視図である。図１に示すように、イメージセンサユニット１は、光源１１と、導光体１２と、集光体１３と、回路基板１４と、筐体の例であるフレーム２と、カバー部材１６とを有する。

光源１１には、例えば、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）と青（Ｂ）と赤外線（Ｉｒ）と紫外線（ＵＶ）の各波長域の光を発する発光素子を有する光源が適用できる。例えば、光源１１には、前述の各波長域のＬＥＤが纏めてパッケージされた多色ＬＥＤなどが適用できる。なお、光源１１の具体的な構成は特に限定されるものではなく、イメージセンサユニット１の構成や読取対象物Ｓの種類などに応じて適宜設定される。例えば、光源１１の発光波長の帯域は特に限定されない。光源１１は、前述の各波長域の光を発する発光素子の全てを有していてもよく、一部のみを有していてもよい。また、図１においては、イメージセンサユニット１が２つの光源１１を有する構成を示すが、１つの光源１１を有する構成であってもよい。

導光体１２は、光源１１が出射する光を線状化（線光源化）する光学部材である。導光体１２は、主走査方向に長い棒状の形状を有し、アクリル系の樹脂材料などといった、透明な材料により一体に形成される。導光体１２の長手方向（主走査方向）の一方の端面または両方の端面には、光源１１が出射する光を入射させる光入射面１２１が設けられる。本実施形態では、長手方向の一方の端面にのみ光入射面１２１が設けられる構成を示すが、両方の端面に光入射面１２１が設けられる構成であってもよい。導光体１２の側面には、入射した光を拡散させる光拡散面１２２と、拡散した光を外部（すなわち、読取ラインＯ（図３Ａ等参照））に向けて出射する光出射面１２３とが設けられる。光拡散面１２２と光出射面１２３は、いずれも長手方向に細長い帯状の面である。光出射面１２３は、読取ラインＯに向けて光を出射できるように、断面形状が読取ラインＯの側に向かって凸となる円弧状の形状を有する。光拡散面１２２は、光出射面１２３の反対側に設けられる。光拡散面１２２には拡散パターンが設けられており、拡散パターンによって導光体１２の内部を進行する光を反射させることによって光を拡散する。このような拡散パターンとしては、例えば、光を乱反射する白色のドット印刷パターンなどが適用される。

集光体１３は、読取対象物Ｓからの光をイメージセンサ１５の表面に結像する光学部材である。集光体１３は、通過する光軸方向の両外側に焦点Ｆ_U,Ｆ_Lを有する。集光体１３には、公知の各種レンズアレイ（マイクロレンズアレイ、ロッドレンズアレイ）が適用できる。例えば、複数の正立等倍結像型の結像素子（ロッドレンズ）が主走査方向に直線状に配列された構成のロッドレンズアレイが適用される。要は、集光体１３は、長手方向に直線的に配列される複数の結像素子を有し、通過する光軸方向の両外側に焦点Ｆ_U,Ｆ_Lを有する構成であればよい。また、集光体１３は、結像素子を１列有する構成であってもよく、結像素子を複数列有する構成であってもよい。

回路基板１４は、主走査方向に長い矩形状の構成を有する。回路基板１４の上面（集光体１３の側を向く面）には、イメージセンサ１５が設けられる。また、回路基板１４の上面には、光源１１が接続される。一方、回路基板１４の下面には、外部と電気的に接続するためのコネクタ１４１が実装される。

イメージセンサ１５は、集光体１３により結像した光を電気信号（画像信号）に変換して出力する。イメージセンサ１５は、集光体１３による結像した光を受光できるように、受光面１５１（受光素子が光を検出する面）が上側（集光体１３の側）を向く。イメージセンサ１５には、例えば、イメージセンサＩＣアレイが適用される。イメージセンサＩＣアレイは、複数のイメージセンサＩＣが回路基板１４の上面に主走査方向に直線状に並べて実装されることによって構成される。それぞれのイメージセンサＩＣは、複数の受光素子（光電変換素子と称することもある）を有する。そして、イメージセンサユニット１の読取の解像度（主走査方向の画素数）に応じた数のイメージセンサＩＣが、回路基板１４の上面に実装される。このように、イメージセンサ１５は、複数のイメージセンサＩＣが、主走査方向に直線状に配列されて構成される。なお、イメージセンサ１５は、受光素子が長手方向に並ぶように配列された複数のイメージセンサＩＣからなる構成であればよく、それ以外の構成は特に限定されない。例えば、複数のイメージセンサＩＣが千鳥配列のように複数列配列される構成であってもよい。なお、イメージセンサ１５を構成するイメージセンサＩＣには、従来公知の各種イメージセンサＩＣが適用できる。

フレーム２は、イメージセンサユニット１の筐体の例である。フレーム２は、主走査方向に長い直方体状の形状を有しており、遮光性を有する材料により一体に形成される。例えば、フレーム２は、黒色に着色された（黒色の塗料を含有する）ポリカーボネートにより、一体に形成される。フレーム２には、導光体収容室２２と、光源１１に応じた数の光源収容室２１と、集光体収容室２３と、回路基板収容室２４とが設けられる。

導光体収容室２２は、導光体１２が収容される領域である。導光体収容室２２は、主走査方向に長く、上側が開口する溝状の構成を有する。光源収容室２１は、光源１１が収容される領域である。光源収容室２１は、導光体収容室２２の長手方向（主走査方向）の端部外側に設けられ、導光体収容室２２と繋がっている。なお、導光体１２の長手方向の一方の端面にのみ光入射面１２１が設けられ、１本の導光体１２に対して１つの光源１１により光を入射する構成であれば、１つの光源収容室２１が、導光体収容室２２の長手方向の一方の端部外側に設けられる。また、導光体１２の長手方向の両方の端面に光入射面１２１が設けられ、１本の導光体１２に対して２つの光源１１により光を入射する構成であれば、２つの光源収容室２１が、導光体収容室２２の長手方向の両側の端部外側のそれぞれに設けられる。

集光体収容室２３は、集光体１３が収容される領域である。集光体収容室２３は、主走査方向に長く、上下方向に貫通するスリット穴状の構成を有する。そして、集光体収容室２３は、集光体１３を、その光軸Ｌが主走査方向視で上下方向に平行となる向きで収容できる。

回路基板収容室２４は、回路基板１４を収容する領域である。回路基板収容室２４は、光源収容室２１および集光体収容室２３の下側（すなわち、フレーム２の下部）に設けられ、下側が開口する構成を有する。そして、集光体収容室２３と回路基板収容室２４とは、スリット状の開口部によって繋がっており、集光体１３により集光された光は、このスリット状の開口部を通じて、回路基板１４の上面に設けられたイメージセンサ１５に入射できる。さらに、回路基板収容室２４には、回路基板１４を集光体１３の光軸Ｌに平行な方向に位置決めするための複数の位置決め面２４１ａ，２４１ｂが設けられる。なお、位置決め面２４１ａ，２４１ｂについては後述する。

このほか、フレーム２には、後述する紙葉類識別装置５や画像読取装置（スキャナー７ａ，７ｂ）や画像形成装置９などに取り付けるための図略の取付部などが設けられる。なお、取付部の構成は、特に限定されない。取付部は、フレーム２を紙葉類識別装置５や画像読取装置や画像形成装置９などに取り付けることができる構成であればよい。

カバー部材１６は、フレーム２の上側に取り付けられる板状の部材である。カバー部材１６は、フレーム２に収容される各部材を保護する機能や、フレーム２の内部に塵埃などの異物の侵入を防止する機能や、読取対象物Ｓを平面状に保持する機能などを有する。カバー部材１６は、全体が透明であるか、または透明な部分を有する。カバー部材１６は、例えば、アクリルなどの透明な樹脂材料から形成される。イメージセンサユニット１が適用される紙葉類識別装置５や画像読取装置や画像形成装置９などの構成によっては、イメージセンサユニット１がカバー部材１６を有さなくてもよい。

ここで、イメージセンサユニット１の組み付け構成について説明する。集光体１３は集光体収容室２３に収容され、接着剤によってフレーム２に接着されて固定される。導光体１２は導光体収容室２２に収容される。フレーム２には、副走査方向に弾性変形可能な押さえ片が設けられており、導光体収容室２２に収容された導光体１２は、押さえ部材によって副走査方向の一方の面に付勢されて当接した状態に維持される。これにより、導光体１２はフレーム２に対して位置決めされた状態に維持される。光源１１は光源収容室２１に収容される。回路基板１４は、イメージセンサ１５が設けられる面を上側に向けた状態で、回路基板収容室２４に収容される。そして、光源収容室２１に収容された光源１１と回路基板収容室２４に収容された回路基板１４とは電気的に接続される。このため、光源収容室２１に収容された光源１１は、回路基板１４を通じて発光用の電力の供給を受けることができる。さらに、フレーム２の上側には、集光体１３と導光体１２と光源１１とを覆うように、カバー部材１６が取付けられる。カバー部材１６は、例えば粘着テープなどによってフレーム２に貼り付けられる。

＜位置決め面の構成例（第１の例）＞
次に、位置決め面２４１ａ，２４１ｂの第１の例について説明する。位置決め面２４１ａ，２４１ｂは、回路基板１４を集光体１３の光軸Ｌに平行な方向に位置決めするためにフレーム２に一体に設けられる。説明の便宜上、「集光体１３の光軸Ｌに平行な方向」を「光軸Ｌ方向」と略して記す。図３Ａと図３Ｂは、第１の例の位置決め面２４１ａ，２４１ｂによって回路基板１４が位置決めされた状態を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面で切断した断面を示す。また、図３Ａと図３Ｂは、回路基板１４が互いに光軸Ｌ方向に異なる位置に位置決めされた構成を示す。

図３Ａと図３Ｂに示すように、集光体収容室２３に収容された集光体１３の光軸Ｌは、主走査方向視で上下方向に平行である。そして、集光体１３は、２つの焦点Ｆ_U,Ｆ_Lのうちの上側の焦点Ｆ_Uが読取ラインＯの位置に一致するように配置される。「読取ラインＯ」とは、イメージセンサユニット１のイメージセンサ１５が、１走査ラインの読取り動作において読取対象物Ｓを読取る位置（読取対象物Ｓからの光を検出する位置）であり、主走査方向に延伸する直線である。フレーム２の上面から読取ラインＯまでの距離は、カバー部材１６の厚さや、イメージセンサユニット１が適用される装置の構成などに応じて、適宜設定される。このため、集光体１３は、集光体収容室２３に収容された状態で上側の焦点Ｆ_Uの位置が読取ラインＯの位置と一致するような共役長（焦点距離）を有するものが、適宜選択される。このように、イメージセンサユニット１の構成や、イメージセンサユニット１が適用される構成などによって、共役長（焦点距離）が異なる集光体１３が適用される。

回路基板１４は、回路基板収容室２４に収容され、例えば、フレーム２の一部をカシメる（加熱して塑性変形させる）ことによってフレーム２に固定される。図３Ａと図３Ｂに示すように、回路基板１４は、その上面に設けられるイメージセンサ１５が集光体１３の光軸Ｌ上に位置するように位置決めされる。さらに、回路基板１４は、光軸Ｌ方向については、回路基板１４の上面に設けられるイメージセンサ１５の受光面１５１と集光体１３の下側の焦点Ｆ_Lとが一致するように位置決めされる。

図３Ａと図３Ｂに示すように、回路基板収容室２４の内周面には、集光体収容室２３からの距離が互いに異なる複数の位置決め面２４１ａ，２４１ｂが、フレーム２に一体に設けられる。なお、「集光体収容室２３からの距離」とは、集光体収容室２３において集光体１３を光軸Ｌ方向に位置決する部分からの距離をいい、例えば、集光体収容室２３の底面（集光体１３の下側の面が当接する面）からの距離をいう。回路基板収容室２４の内周面は、主走査方向視で階段状の構成を有している。なお、回路基板１４の内周面の全体が階段状の構成を有していてもよく、一部が階段状の構成を有していてもよい。また、階段状の構成を有する部分が、回路基板収容室２４の内周面の複数の箇所に設けられる構成であってもよい。そして、階段状の部分のうち、下側を向く面（集光体収容室２３とは反対側を向く面）が位置決め面２４１ａ，２４１ｂであり、光軸Ｌ方向に隣り合う位置決め面２４１ａ，２４１ｂどうしは段差面２４２によって繋がれる。換言すると、回路基板収容室２４の内周面の全体または一部は、複数の位置決め面２４１ａ，２４１ｂと単数または複数の段差面２４２とによって、階段状の構成を有する。なお、図３Ａと図３Ｂにおいては、フレーム２が、集光体収容室２３からの距離が互いに異なる２つの位置決め面２４１ａ，２４１ｂを有する構成を示すが、位置決め面２４１ａ，２４１ｂは複数であればよく、具体的な数は限定されない。

そして、回路基板１４の上面の縁部（図３Ａと図３Ｂに示す例では、回路基板１４の長辺の縁部）が、集光体収容室２３からの距離が互いに異なる複数の位置決め面２４１ａ，２４１ｂのいずれかに当接する。図３Ａにおいては、回路基板１４の上面の縁部が集光体収容室２３から遠い位置決め面２４１ｂに当接する構成を示し、図３Ｂにおいては、集光体収容室２３に近い位置決め面２４１ａに当接する構成を示す。これにより、回路基板１４は、光軸Ｌ方向について、集光体収容室２３に収容された集光体１３の下側の焦点Ｆ_Lの位置とイメージセンサ１５の受光面１５１の位置とが一致する位置に位置決めされる。

なお、前述のとおり、イメージセンサユニット１には、互いに異なる共役長（焦点距離）を有する集光体１３が適用されることがある。そして、集光体１３の共役長が異なると、集光体１３の下面から下側の焦点Ｆ_Lまでの距離も異なる。このため、フレーム２に１つの特定の共役長を有する集光体１３に適した位置決め面のみが設けられる構成であると、この特定の共役長とは異なる共役長を有する集光体１３が適用された場合には、集光体１３の下側の焦点Ｆ_Lの位置とイメージセンサ１５の受光面１５１の位置とが一致しない。そうすると、画像の読取の品位が低下する。

そこで、本実施形態のフレーム２は、集光体収容室２３からの集光体１３の光軸Ｌに平行な方向の距離が互いに異なる複数の位置決め面２４１ａ，２４１ｂを有する。そして、図３Ａと図３Ｂに示すように、集光体収容室２３に収容された集光体１３の共役長（焦点距離）に応じて、集光体収容室２３からの距離が異なる複数の位置決め面２４１ａ，２４１ｂのいずれかに回路基板１４を当接させて位置決めする。これにより、共役長が異なる集光体１３のそれぞれについて、集光体１３の下側の焦点Ｆ_Lの位置とイメージセンサ１５の受光面１５１の位置とを一致させることができる。したがって、画像の読取の品位を維持できる。

具体的には、図３Ａに示すように、フレーム２は、ある所定の共役長を有する集光体１３が適用された場合には、集光体収容室２３から遠い位置決め面２４１ｂに回路基板１４を当接させることによって、集光体１３の下側の焦点Ｆ_Lの位置と回路基板１４のイメージセンサ１５の受光面１５１の位置とを一致させることができるように構成される。この場合には、回路基板１４には、集光体収容室２３に近い位置決め面２４１ａと遠い位置決め面２４１ｂとの間の段差面２４２に囲まれる領域に嵌め込むことができない形状および寸法が適用される。例えば、光軸Ｌ方向視において、段差面２４２に囲まれる領域の寸法よりも大きい寸法を有する回路基板１４が適用される。このような構成によれば、回路基板１４の上面の縁部が、集光体収容室２３から遠い位置決め面２４１ｂに当接する。したがって、集光体収容室２３から遠い位置決め面２４１ｂを用いて回路基板１４を位置決めすることができる。

さらにフレーム２は、図３Ｂに示すように、図３Ａの集光体１３よりも短い共役長を有する集光体１３が適用された場合には、集光体収容室２３に近い位置決め面２４１ａに回路基板１４の上面の縁部を当接させることによって、集光体１３の下側の焦点Ｆ_Lの位置とイメージセンサ１５の受光面１５１の位置とを一致させることができるように構成される。この場合、回路基板１４には、集光体１３の光軸Ｌ方向視において、段差面２４２に囲まれる領域よりも小さい寸法（外形線が段差面２４２に囲まれる領域からはみ出さない形状）が適用される。このような構成によれば、回路基板１４は段差面２４２に囲まれる領域に入り込み、その上面の縁部が、集光体収容室２３から近い位置決め面２４１ａに当接する。したがって、集光体収容室２３から近い位置決め面２４１ａを用いて回路基板１４を位置決めすることができる。

なお、集光体収容室２３から複数の位置決め面２４１ａ，２４１ｂのそれぞれまでの距離は、適用が想定される集光体１３の共役長（焦点距離）や、イメージセンサ１５の寸法（特に高さ）などに応じて適宜設定される。このため、具体的な寸法は特に限定されるものではない。

このような構成によれば、共役長が互いに異なる集光体１３を適用する場合において、フレーム２の共通化を図ることができる。また、複数の位置決め面２４１ａ，２４１ｂはフレーム２に一体に形成される構成であるため、イメージセンサ１５を構成する部品点数の増加を招かない。さらに、回路基板１４の組み付け作業の内容は、フレーム２が複数の位置決め面２４１ａ，２４１ｂを有する構成と１つの位置決め面を有する構成とで相違はないから、組み付け工数の増加を招かない。

＜位置決め面の構成例（第２の例）＞
次に、位置決め面の第２の例について説明する。なお、第１の例と共通する構成については説明を省略する。第２の例においても、集光体１３の下側の焦点Ｆ_Lと回路基板１４のイメージセンサ１５の受光面１５１とを、第１の例で示した位置関係と同じとなるように位置決めする。

図４は、集光体収容室２３からの距離が互いに異なる２つの位置決め面２５１ａ，２５１ｂを有する係止凸部２５の構成例を模式的に示す斜視図である。図４に示すように、回路基板収容室２４の内周面には、係止凸部２５が、フレーム２に一体に設けられる。係止凸部２５は、回路基板収容室２４の内周面のうちの下側を向く面から、集光体１３の光軸Ｌ方向に、集光体収容室２３とは反対側に向かって突出する。そして、係止凸部２５は、集光体収容室２３からの集光体１３の光軸Ｌに平行な方向の距離が互いに異なる複数の位置決め面２５１ａ，２５１ｂを有する。複数の位置決め面２５１ａ，２５１ｂは、いずれも、主走査方向視において集光体１３の光軸Ｌに直角で、集光体収容室２３とは反対側を向く平面である。すなわち、係止凸部２５は、先端側（集光体収容室２３から反対側）に向かうにしたがって、断面積が段階的に小さくなる形状を有する。このような構成であると、係止凸部２５には、集光体収容室２３とは反対側を向く複数の位置決め面２５１ａ，２５１ｂと、位置決め面２５１ａ，２５１ｂどうしを繋ぐ段差面２５２とが、階段状に交互に設けられることになる。なお、図４においては、係止凸部２５が２つの位置決め面２５１ａ，２５１ｂを有する構成を示すが、位置決め面２５１ａ，２５１ｂは複数であればよく、３以上であってもよい。

回路基板１４には、係止凸部２５を挿通可能な貫通孔である係止穴１４２が形成される。回路基板１４は、係止凸部２５が係止穴１４２に挿通された状態で、回路基板収容室２４に収容される。そして、回路基板１４の係止穴１４２の周縁部が係止凸部２５の複数の位置決め面２５１ａ，２５１ｂのいずれかに当接することにより、回路基板１４が集光体収容室２３に収容された集光体１３に対して、光軸Ｌ方向に位置決めされる。なお、係止凸部２５の回路基板１４から突出した部分をカシメる（加熱して塑性変形させる）ことにより、回路基板１４がフレーム２に固定される。

図５Ａと図５Ｂは、第２の例の位置決め面２５１ａ，２５１ｂによって回路基板１４が位置決めされた状態を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面で切断した断面を示す。また、図５Ａと図５Ｂは、回路基板１４が互いに光軸Ｌ方向に異なる位置に位置決めされた構成を示す。

第２の例では、係止凸部２５は、図５Ａに示すように、ある所定の共役長を有する集光体１３が適用された場合には、集光体収容室２３から遠い位置決め面２５１ｂに係止穴１４２の縁部を当接させることによって、集光体１３の下側の焦点Ｆ_Lの位置とイメージセンサ１５の受光面１５１の位置とを一致させることができるように構成される。この場合には、回路基板１４の係止穴１４２は、係止凸部２５の集光体収容室２３から遠い位置決め面２５１ｂよりも先端側の部分を挿通できるが、集光体収容室２３から遠い位置決め面２５１ｂよりも付け根側の部分を挿通できない寸法および形状が適用される。例えば、係止凸部２５が円柱状の構成を有する場合には、回路基板１４の係止穴１４２には、集光体収容室２３から遠い位置決め面２５１ｂよりも小径の円形の貫通孔が適用される。このような構成によれば、係止穴１４２の縁部が、集光体収容室２３から遠い位置決め面２５１ｂに当接する。したがって、回路基板１４は、集光体収容室２３から遠い位置決め面２５１ｂにより位置決めされる。

さらに、係止凸部２５は、図５Ｂに示すように、図５Ａよりも共役長が短い集光体１３が適用された場合には、集光体収容室２３から近い位置決め面２５１ａに係止穴１４２の縁部を当接させることによって、集光体１３の下側の焦点Ｆ_Lの位置とイメージセンサ１５の受光面１５１の位置とを一致させることができるように構成される。この場合には、回路基板１４の係止穴１４２は、集光体収容室２３から遠い位置決め面２５１ｂと近い位置決め面２５１ｂとの間の部分（段差面２５２の部分）を挿通できるが、集光体収容室２３から近い位置決め面２５１ａよりも付け根側の部分を挿通できない寸法および形状が適用される。例えば、係止凸部２５が円柱状の構成を有する場合には、回路基板１４の係止穴１４２には、集光体収容室２３から遠い位置決め面２５１ｂよりも大径で、集光体収容室２３に近い位置決め面２５１ｂよりも小径の円形の貫通孔が適用される。このような構成によれば、係止穴１４２の縁部が、集光体収容室２３から近い位置決め面２５１ａに当接する。したがって、回路基板１４は、集光体収容室２３から近い位置決め面２５１ｂによって位置決めされる。

第２の例によれば、第１の例と同様の効果を奏することができる。なお、フレーム２は、第１の例と第２の例の両方の位置決め面２４１ａ，２４１ｂ，２５１ａ，２５１ｂを有する構成であってもよい。

＜イメージセンサユニットの動作＞
ここで、イメージセンサユニット１の動作について説明する。イメージセンサユニット１の上側には、読取対象物Ｓの搬送経路Ｐが設定されるか、または読取対象物Ｓが載置される。イメージセンサユニット１は、読取対象物Ｓに対して副走査方向に相対的に移動しながら、読取対象物Ｓを読取る。例えば、イメージセンサユニット１は、イメージセンサユニット１に対して副走査方向に搬送される読取対象物Ｓを読取る。または、イメージセンサユニット１は、上側に載置される読取対象物Ｓに対して副走査方向に移動しながら読取対象物Ｓを読取る。

イメージセンサユニット１は、読取対象物Ｓを読取る際には、光源１１の各色および赤外線の発光素子を順次点灯する。光源１１の発光素子が出射する光は、導光体１２の光入射面１２１からその内部に入射し、光拡散面１２２において拡散するなどして導光体１２の内部を進行する。導光体１２の内部を進行した光は、導光体１２の光出射面１２３から読取対象物Ｓの読取ラインＯに向けて出射する。光出射面１２３は主走査方向に長い帯状であり、光源１１が出射する光は導光体１２によって線状化（線光源化）される。読取対象物Ｓの読取ラインＯからの反射光は、集光体１３によってイメージセンサ１５の受光面１５１に結像する。イメージセンサ１５は、集光体１３によって結像した光学像を検出して電気信号である画像信号に変換する。そして、イメージセンサユニット１は、光源１１の各色の発光素子が発する各色の反射光を全て読取ることで、１走査ラインの読取動作を完了する。そして、イメージセンサユニット１は、読取対象物Ｓに光を照射して反射光を検出する１走査ラインの読取動作を、読取対象物Ｓに対して副走査方向に相対的に移動しながら、短時間で周期的に繰り返す。このような動作によって、イメージセンサユニット１は、読取対象物Ｓに設けられる画像パターン（例えば、ホログラム）を、可視光画像として読取る。さらに、読取対象物Ｓの赤外線画像を読取るとともに、読取対象物Ｓに設けられる蛍光物質による蛍光を紫外線画像として読取る。

また、イメージセンサユニット１は、読取対象物Ｓを挟んでその反対側に光源装置や別のイメージセンサユニット１を配置することによって、透過読取りが可能となる。この場合には、光源装置や別のイメージセンサユニット１が発する光が読取対象物Ｓを透過し、集光体１３によってイメージセンサ１５の受光面１５１に結像する。イメージセンサ１５は、集光体１３によって結像した光学像を検出して画像信号に変換する。そして、光源装置や別のイメージセンサユニット１により読取対象物Ｓに光を照射して透過光を検出する１走査ラインの読取動作を、読取対象物Ｓと副走査方向に相対的に移動しながら、短時間で周期的に繰り返す。

＜紙葉類識別装置＞
イメージセンサユニット１が適用された紙葉類識別装置５について、図６を参照して説明する。図６は、紙葉類識別装置５の要部の構成を模式的に示す断面図であり、主走査方向に直角な面での断面を示す図である。ここでは、紙葉類識別装置５が識別する読取対象物Ｓの紙葉類として、紙幣を例に示す。紙葉類識別装置５は、紙幣に光を照射するとともに、紙幣からの光を読取り、読取った光を用いて紙幣の種類や真贋の識別を行う。なお、紙葉類識別装置５に適用されるイメージセンサユニット１の光源１１は、可視光を発する発光素子と、赤外線を発する発光素子と、紫外線を発する発光素子とを有する。

図６に示すように、紙葉類識別装置５は、イメージセンサユニット１と、紙幣を搬送する搬送ローラー５１と、コネクタ１４１に配線接続された識別手段としての画像識別部５２とを備える。そして、紙葉類識別装置５には、搬送ローラー５１によって紙幣を挟んでカバー部材１６を介してイメージセンサユニット１の上側を読取方向（副走査方向）に搬送するための搬送経路Ｐが設定される。

このような構成の紙葉類識別装置５の動作は、次のとおりである。紙葉類識別装置５に適用されたイメージセンサユニット１が、前述した動作によって、紙幣に設けられる所定のパターンを可視光画像として読取る。さらに、イメージセンサユニット１は、紙幣の赤外線画像を読取るとともに、紙幣の紫外線画像を読取る。その後、画像識別部５２は、予め用意された真券である紙幣に可視光線、赤外線および紫外線を照射することで得られた真券紙幣画像と、真贋判定時に判定対象となる紙幣の可視光画像、赤外線画像および紫外線画像とを比較することで、紙幣の真贋判定を行う。これは、真券である紙幣には、可視光下と赤外線下と紫外線下で得られる画像がそれぞれ異なるような領域が設けられているためである。

画像識別部５２は、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭを備えるコンピュータが適用される。ＲＯＭには、紙葉類を識別する処理を実行するためのコンピュータプログラムや、各種設定や情報が格納されている。そして、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されるコンピュータプログラムを読み出し、ＲＡＭに展開して実行する。これにより、コンピュータは画像識別部５２として機能し、上述の紙幣の真贋を判定する処理が実行される。なお、説明および図示を省略した部分については、従来の紙葉類識別装置と同じ構成が適用できる。また、画像識別部５２は回路基板１４に設けられる構成であってもよい。

なお、本実施形態においては、可視光線と赤外線と紫外線とを照射することで紙幣を可視光画像と赤外線画像と紫外線画像として読取る構成を示したが、この構成に限定されない。例えば、可視光と赤外線と紫外線のいずれか１種または２種を照射する構成であっても構わない。また、読取対象物Ｓの紙葉類として紙幣が適用される構成を示したが、紙葉類の種類は限定されるものではない。例えば、各種有価証券やＩＤカードなどについても読取と識別ができる。

＜画像読取装置（その１）＞
図７は、画像読取装置の例であるフラットベッド方式のスキャナー７ａの構成例を模式的に示す斜視図である。スキャナー７ａは、筐体７１ａと、読取対象物載置部としてのプラテンガラス７２と、イメージセンサユニット１と、イメージセンサユニット１を駆動する駆動機構７３と、回路基板７４ａと、プラテンカバー７５とを有する。読取対象物載置部としてのプラテンガラス７２は、ガラスなどの透明板からなり、筐体７１ａの上面に取り付けられる。プラテンカバー７５は、プラテンガラス７２に載置された読取対象物Ｓを覆うことができるように、筐体７１ａに対してヒンジ機構などを介して開閉可能に取付けられる。イメージセンサユニット１と、このイメージセンサユニット１を駆動するための駆動機構７３と、回路基板７４ａとは、筐体７１ａの内部に収容される。なお、スキャナー７ａがプラテンガラス７２を有するため、イメージセンサユニット１はカバー部材１６を有さなくてもよい。

駆動機構７３は、保持部材７３１と、ガイドシャフト７３２と、駆動モーター７３３と、ワイヤー７３４とを含む。保持部材７３１は、イメージセンサユニット１を囲むように保持する。ガイドシャフト７３２は、保持部材７３１をプラテンガラス７２の下面に沿って読取方向（副走査方向）に移動可能にガイドする。駆動モーター７３３と保持部材７３１とはワイヤー７３４を介して連結されており、駆動モーター７３３の駆動力によってイメージセンサユニット１を保持する保持部材７３１を副走査方向に移動させる。そして、イメージセンサユニット１は、駆動モーター７３３の駆動力によって副走査方向に移動しながら、プラテンガラス７２に載置された読取対象物Ｓである原稿などを読取る。このように、スキャナー７ａは、イメージセンサユニット１と読取対象物Ｓとを相対的に移動させながら、読取対象物Ｓを読取る。

回路基板７４ａには、イメージセンサユニット１が読取った画像に所定の画像処理を施す画像処理回路や、イメージセンサユニット１を含むスキャナー７ａの各部を制御する制御回路や、スキャナー７ａの各部に電力を供給する電源回路などが構築される。

＜画像読取装置（その２）＞
図８は、画像読取装置の例であるシートフィード方式のスキャナー７ｂの構成例を模式的に示す断面図である。図８に示すように、スキャナー７ｂは、筐体７１ｂと、イメージセンサユニット１と、搬送ローラー７７と、回路基板７４ｂと、カバーガラス７６とを有する。搬送ローラー７７は、図示を省略した駆動機構によって回転し、読取対象物Ｓを挟んで搬送する。カバーガラス７６は、イメージセンサユニット１の上側を覆うように設けられる。回路基板７４ｂには、イメージセンサユニット１を含むスキャナー７ｂの各部を制御する制御回路や、スキャナー７ｂの各部に電力を供給する電源回路などが構築される。

そして、スキャナー７ｂは、搬送ローラー７７によって読取対象物Ｓを読取り方向（副走査方向）に搬送しつつ、イメージセンサユニット１により読取対象物Ｓを読取る。すなわち、スキャナー７ｂは、イメージセンサユニット１と読取対象物Ｓとを相対的に移動させながら、読取対象物Ｓを読取る。なお、図８においては、読取対象物Ｓの片面を読取るスキャナー７ｂの例を示すが、２つのイメージセンサユニット１が読取対象物Ｓの搬送経路Ｐを挟んで対向するように設けられ、読取対象物Ｓの両面を読取る構成であってもよい。

以上、図７と図８を参照して、本発明を適用できるイメージセンサユニット１を用いた画像読取装置の例であるスキャナー７ａ，７ｂを説明したが、イメージセンサユニット１を用いた画像読取装置の構成や種類は、これらに限定されるものではない。また、説明を省略した部分については、従来公知の構成が適用できる。

＜画像形成装置＞
次に、本発明の実施形態である画像形成装置９の構成例について、図９と図１０を参照して説明する。本発明の実施形態である画像形成装置９には、本発明の実施形態であるイメージセンサユニット１が適用される。図９は、画像形成装置９の構成例を模式的に示す外観斜視図である。図１０は、画像形成装置９の筐体９１の内部に設けられる画像形成部９３の要部の構成例を模式的に示す斜視図である。図９と図１０に示すように、画像形成装置９は、フラットベッド方式のスキャナーとインクジェット方式のプリンタとの複合機（ＭＦＰ；Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ）である。画像形成装置９は、画像を読取る画像読取手段としての画像読取部９２と、画像を形成する画像形成手段としての画像形成部９３とを有する。そして、画像形成装置９の画像読取部９２には、イメージセンサユニット１が組み込まれる。なお、画像形成装置９の画像読取部９２は、前述の画像読取装置と共通の構成が適用できる。したがって、画像読取装置と共通の構成については説明を省略する。

図９に示すように、画像形成装置９には、操作部９５が設けられる。操作部９５には、操作メニューや各種メッセージなどを表示する表示部９５１と、画像形成装置９を操作するための各種操作ボタン９５２が設けられる。また、図１０に示すように、画像形成装置９の筐体９１の内部には、画像形成部９３が設けられる。画像形成部９３は、搬送ローラー９３１と、ガイドシャフト９３２と、インクジェットカートリッジ９３３と、モーター９３４と、一対のタイミングプーリー９３５とを有する。搬送ローラー９３１は、駆動源の駆動力によって回転し、記録媒体としての印刷用紙Ｒを副走査方向に搬送する。ガイドシャフト９３２は棒状の部材であり、その軸線が印刷用紙Ｒの主走査方向に平行となるように画像形成装置９の筐体９１に固定される。

インクジェットカートリッジ９３３は、ガイドシャフト９３２上をスライドすることによって、印刷用紙Ｒの主走査方向に往復動できる。インクジェットカートリッジ９３３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９４１（９４１Ｙ，９４１Ｍ，９４１Ｃ，９４１Ｋ）と、これらのインクタンク９４１（９４１Ｙ，９４１Ｍ，９４１Ｃ，９４１Ｋ）にそれぞれ設けられた吐出ヘッド９４２（９４２Ｙ，９４２Ｍ，９４２Ｃ，９４２Ｋ）から構成される。一対のタイミングプーリー９３５の一方は、モーター９３４の回転軸に取り付けられる。そして、一対のタイミングプーリー９３５は、印刷用紙Ｒの主走査方向に互いに離れた位置に設けられる。タイミングベルト９３６は、一対のタイミングプーリー９３５に平行掛けに巻き掛けられ、所定の箇所がインクジェットカートリッジ９３３に連結される。

画像形成装置９の画像読取部９２は、イメージセンサユニット１が読取った画像を、印刷に適した形式の電気信号に変換する。そして、画像形成装置９の画像形成部９３は、画像読取部９２のイメージセンサユニット１が変換した電気信号（画像信号）に基づいて、搬送ローラー９３１、モーター９３４、インクジェットカートリッジ９３３を駆動し、印刷用紙Ｒに画像を形成する。このほか、画像形成装置９の画像形成部９３は、外部から入力された電気信号に基づいて画像を形成することができる。なお、画像形成装置９のうち、画像形成部９３の構成および動作は、従来公知の各種プリンタと同じ構成が適用できる。したがって、詳細な説明は省略する。また、画像形成部９３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。

以上、本発明の実施形態および実施例について詳細に説明したが、前述の実施形態および実施例は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、前述の実施形態および実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、集光体収容室からの距離が互いに異なる２つの位置決め面を有する構成を示したが、位置決め面の数は限定されない。また、前記実施形態では、集光体の光軸Ｌが上下方向に平行な構成を示したが、集光体の光軸Ｌは上下方向に平行でなく、上下方向に対して傾斜していてもよい。要は、位置決め面は、回路基板に実装されたイメージセンサ１５を、光軸Ｌ方向について位置決めすることができる構成であればよい。

また、本発明にかかる画像読取装置は、前述の実施形態に記載される構成のイメージスキャナーに限定されるものではない。さらに、画像形成装置も、インクジェット方式に限定されず、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よく、前述の実施形態に記載される複合機に限定されるものではない。本発明にかかるイメージセンサユニットが適用される複写機やファクシミリも、本発明の画像読取装置に含まれる。

本発明は、集光体およびイメージセンサを有する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た画像読取装置や画像形成装置（例えば、イメージスキャナー、ファクシミリ、複写機、複合機など）に有効に利用できるものである。そして、本発明によれば、共役長（焦点距離）が互いに異なる集光体を適用する場合において、フレームの共通化を図ることができる。

１：イメージセンサユニット、１１：光源、１２：導光体、１３：集光体、１４：回路基板、１４１：コネクタ、１４２：係止穴、１５：イメージセンサ、１５１：受光面、１６：カバー部材、２：フレーム、２１：光源収容室、２２：導光体収容室、２３：集光体収容室、２４：回路基板収容室、２４１ａ，２４１ｂ：位置決め面、２４２：段差面、２５：係止凸部、２５１ａ，２５１ｂ：位置決め面、２５２：段差面、Ｓ：読取対象物、Ｐ：搬送経路、Ｏ：読取ライン、Ｌ：集光体の光軸、Ｆ_U：上側の焦点、Ｆ_L：下側の焦点

Claims (6)

1. 通過する光の光軸方向の両外側に焦点を有する集光体と、
   前記集光体により結像した光を検出するイメージセンサが実装された回路基板と、
   前記集光体が収容される集光体収容室および前記回路基板が収容される回路基板収容室を有する筐体と、
   を有し、
   前記筐体には、前記集光体収容室に収容された前記集光体の光軸方向について前記集光体とは反対側を向き、前記集光体収容室からの前記集光体の光軸方向の距離が互いに異なる複数の位置決め面が、前記筐体に一体に設けられ、
   前記回路基板収容室に収容された前記回路基板の前記集光体の側を向く面が前記複数の位置決め面のいずれかに当接することにより、前記イメージセンサが、前記集光体収容室に収容された前記集光体に対して、前記集光体の光軸方向に位置決めされる
   ことを特徴とするイメージセンサユニット。
2. 前記回路基板収容室の内周面には、前記集光体収容室からの前記集光体の光軸方向の距離が互いに異なる複数の位置決め面と、隣り合う前記位置決め面どうしを繋ぐ段差面とが、階段状に設けられる
   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。
3. 前記回路基板収容室の内周面には、前記集光体収容室に収容された前記集光体の光軸方向に平行で前記集光体収容室から遠い側に向かって突出する棒状の位置決め凸部が、前記筐体に一体に設けられ、
   前記位置決め凸部には、前記集光体収容室からの前記集光体の光軸方向の距離が互いに異なる複数の位置決め面と、隣り合う前記位置決め面どうしを繋ぐ段差面とが、階段状に設けられる
   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。
4. イメージセンサユニットと紙葉類とを相対的に移動させながら、前記紙葉類からの光を読み取る紙葉類識別装置であって、
   前記イメージセンサユニットは、請求項１から３のいずれか１項に記載のイメージセンサユニットである
   ことを特徴とする紙葉類識別装置。
5. イメージセンサユニットと読取対象物とを相対的に移動させながら、前記読取対象物からの反射光を読み取る画像読取装置であって、
   前記イメージセンサユニットは、請求項１から３のいずれか１項に記載のイメージセンサユニットである
   ことを特徴とする画像読取装置。
6. イメージセンサユニットと読取対象物とを相対的に移動させながら、前記読取対象物からの反射光を読み取る画像読取手段と、
   記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   を備える画像形成装置であって、
   前記イメージセンサユニットは、請求項１から３のいずれか１項に記載のイメージセンサユニットである
   ことを特徴とする画像形成装置。

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