JP2022147336A - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固体撮像素子が実装された基板の変形による結像位置のずれを低減できる画像読取装置を提供する。【解決手段】画像読取装置は、原稿から反射された反射光を電気信号に変換する固体撮像素子６１と、前記固体撮像素子６１が一方の面に実装された基板７１と、前記基板７１の前記一方の面に設けられて前記固体撮像素子６１を位置決めする支持部材８１と、前記基板７１の他方の面に前記固体撮像素子６１と重なるように設けられる補強部材９１と、を備え、前記補強部材９１の線膨張係数は、前記基板７１よりも小さく且つ前記支持部材９１と同じであり、前記基板７１が、前記固体撮像素子６１の端部の外側で、前記補強部材９１と前記支持部材８１との間に挟まれて固定されている。【選択図】図３

Description

本発明は、原稿から反射された反射光を電気信号に変換する固体撮像素子を備える画像読取装置及び画像読取装置を備える画像形成装置に関する。

原稿を光学的に読み取る画像読取装置では、光源から発する光を原稿に照射し、原稿から反射された反射光を結像レンズによってＣＣＤセンサー等の固体撮像素子に結像させ、結像された光学像を電気信号に変換することで原稿を読み取っている。

固体撮像素子の周辺では、自身の発熱や照明ランプの発熱によって温度が上昇し、固体撮像素子が実装されている基板が熱によって変形する場合がある。このように基板が変形すると、固体撮像素子上での結像レンズによる反射光の結像位置がずれることがある。

一般に、ＣＣＤセンサーは基板の一方の面に実装されている。また、基板の一方の面には、基板を位置決めするための支持板が設けられている。特許文献１には、基板の他方の面に設けられる弾性部材を備える画像読取装置が記載されている。弾性部材は、支持板と基板とに係合する一対のアームと、基板を支持板に押圧する突部と、を備えている。

特開２００９－２７８１８２号公報

上記特許文献１に記載されている弾性部材は、基板と支持板とを一対のアームに係合させ、さらに、突部によって基板を支持板に押圧することで、基板の反り等を抑制している。しかしながら、基板の変形に応じて弾性部材自体も変形しやすいの、基板の変形を十分に抑制できないという問題がある。

そこで本発明は上記事情を考慮し、固体撮像素子が実装された基板の変形による結像位置のずれを低減できる画像読取装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の画像読取装置は、原稿から反射された反射光を電気信号に変換する固体撮像素子と、前記固体撮像素子が一方の面に実装された基板と、前記基板の前記一方の面に設けられて前記固体撮像素子を位置決めする支持部材と、前記基板の他方の面に前記固体撮像素子と重なるように設けられる補強部材と、を備え、前記補強部材の線膨張係数は、前記基板よりも小さく且つ前記支持部材と同じであり、前記基板が、前記固体撮像素子の端部の外側で、前記補強部材と前記支持部材との間に挟まれて固定されていることを特徴とする。

本発明の画像読取装置において、前記補強部材と前記支持部材とは、同じ材料で形成されていることを特徴としてもよい。

本発明の画像読取装置において、前記固体撮像素子は横長矩形状の平面形状を有し、前記基板は、前記固体撮像素子の長手方向の端部の外側で、前記補強部材と前記支持部材との間に挟まれて固定されていることを特徴としてもよい。

本発明の画像読取装置において、前記補強部材は、前記固体撮像素子と同等の平面形状を有する板片であり、長辺から略直角に屈曲した折り曲げ片を有していることを特徴としてもよい。

本発明の画像形成装置は、前記画像読取装置と、前記画像読取装置で読み取られた原稿の画像データに基づいてシートに画像を形成する画像形成部と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、基板の温度が上昇した場合の基板の変形を抑制できるので、固体撮像素子が基板に実装された場合でも、固体撮像素子上での結像位置がずれにくい。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る画像読取装置の内部構造を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る画像読取装置において、固体撮像素子が実装された基板を、表側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像読取装置において、固体撮像素子が実装された基板を、裏側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、固体撮像素子が実装された基板を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る画像読取装置及び画像形成装置について説明する。

まず、図１を参照して、画像形成装置について説明する。図１は画像形成装置の内部構成を模式的に示す正面図である。以下の説明では、図１における紙面手前側を画像形成装置の正面側（前側）とする。各図のＬ、Ｒはそれぞれ画像形成装置の左側、右側を示す。

図１に示されるように、画像形成装置１は、シートに画像を形成する画像形成部３と、画像形成部３の上方に配置されて、画像形成部３で形成される画像（原稿）を読み取る画像読取部５と、を備えている。

画像形成部３は、複数個の給紙カセット１１と、複数個の給紙カセット１１からシートを給紙する複数個の給紙装置１３と、シートにトナー像を形成するトナー像形成部１５と、トナー像をシートに定着する定着部１７と、シートを排出する排出部１９と、を備えている。また、画像形成部３には、排出部１９よりも下方に、排出トレイ２１が形成されている。さらに、画像形成部３には、各給紙装置１３から、トナー像形成部１５と定着部１７とを通って排出部１９に向かってシートが搬送される搬送経路２３が形成されている。

いずれかの給紙カセット１１から対応する給紙装置１３によって給紙されたシートは、搬送経路２３に沿ってトナー像形成部１５に搬送される。トナー像形成部１５は、画像読取部５で読み取られた画像に基づいてシートにトナー像を形成する。トナー像が形成されたシートは、搬送経路２３に沿って定着部１７に搬送される。定着部１７は、トナー像をシートに定着する。その後、シートは排出部１９から排出されて、排出トレイ２１に積載される。

次に、画像読取部５について、図１と図２を参照して説明する。図２は画像読取部の読取部の内部構成を模式的に示す正面図である。

図１に示されるように、画像読取部５は、原稿の画像を読み取る読取部３１と、読取部３１の上方に配置されて、原稿を読取部３１に搬送する搬送部３３と、を備えている。

読取部３１は、図２に示されるように、原稿Ｄを載置可能なコンタクトガラス４１と、コンタクトガラス４１の下方に配置されて、原稿Ｄの画像を読み取るスキャナ部４３と、を備えている。読取部３１は、本発明の画像読取装置の一例である。

スキャナ部４３は、所定の方向（左右方向）に連動して移動する第１キャリッジ５１及び第２キャリッジ５３と、所定位置に固定された撮像ユニット５５と、を備えている。

第１キャリッジ５１には、光源５１ａと第１ミラー５１ｂとが収容されている。第１キャリッジ５１は、コンタクトガラス４１の左端部の下方のホームポジションから、コンタクトガラス４１の下方を右方向に移動する。第２キャリッジ５３には、第２及び第３ミラー５３ａ、５３ｂが収容されている。第２キャリッジ５３は、第１キャリッジ５１のホームポジションよりも左側のホームポジションから、第１キャリッジ５１の下方を右方向に移動する。

撮像ユニット５５は、ＣＣＤセンサー６１と、ＣＣＤセンサー６１に光学像を結像する結像レンズ６３と、ＣＣＤセンサー６１と結像レンズ６３が収容されるハウジング６５と、を含んでいる。ＣＣＤセンサー６１は、本発明の固体撮像素子の一例である。ＣＣＤセンサー６１は、横長の矩形状を有し、長手方向に配列された多数個の撮像素子を有している。撮像ユニット５５は、ＣＣＤセンサー６１が第２キャリッジ５３を向く姿勢で、コンタクトガラス４１の右端部の下方に、第２キャリッジ５３と同じ高さに固定されている。

搬送部３３（図１参照）は、原稿トレイに載置された原稿を一枚ずつ給紙して、読取位置に搬送する。読取位置は、スキャナ部４３の第１キャリッジ５１及び第２キャリッジ５３がそれぞれホームポジションに停止した位置において、第１キャリッジ５１の光源５１ａから光が照射される位置である。搬送部３３は、読取部３１の後端部に設けられた支軸を中心として上下方向に回動可能である。

次に、画像読取部５による読取動作について説明する。コンタクトガラス４１に載置された原稿Ｄ（図２参照）を読み取る場合は、搬送部３３を上方に回動させてコンタクトガラス４１を露出させ、コンタクトガラス４１に原稿Ｄを載置した後、搬送部３３を下方に回動させて原稿Ｄを固定する。その後、第１キャリッジ５１が、ホームポジションから所定の速度で右方向に移動し、第２キャリッジ５３は、ホームポジションから第１キャリッジ５１の速度の半分の速度で右方向に移動する。これにより、原稿Ｄの全面に第１キャリッジ５１の光源５１ａから光が照射される。原稿で反射した光は第１ミラー５１ｂで左方に反射され、さらに、第２キャリッジ５３の第２、第３ミラー５３ａ、５３ｂで反射されて、結像レンズ６３によってＣＣＤセンサー６５に結像される。結像された光学像は電気信号に変換されて画像データを形成する。

搬送部３３で搬送された原稿を読み取る場合は、搬送部３３を下方に回動し、原稿トレイに原稿を載置する。読取部３１の第１キャリッジ５１及び第２キャリッジ５３はそれぞれホームポジションに停止している。搬送部３３は、載置された原稿を一枚ずつ読取位置に搬送する。原稿が読取位置を通過する際に、第１キャリッジ５１の光源５１ａから光が照射される。原稿で反射した光は第１キャリッジ５１の第１ミラー５１ｂで反射され、さらに、第２キャリッジ５３の第２、第３ミラー５３ａ、５３ｂで反射されて、結像レンズ６３によってＣＣＤセンサー６１に結像される。

次に、図３～図５を参照して、ＣＣＤセンサー６１について説明する。図３はＣＣＤセンサーが実装された基板を表側の面（左面）から見た斜視図、図４はＣＣＤセンサーが実装された基板を裏側の面（右面）から見た斜視図、図５はＣＣＤセンサーが実装された基板の断面図である。

ＣＣＤセンサー６１は、基板７１の表側の面に実装されている。前述のようにＣＣＤセンサー６１は横長の矩形状であり、基板７１も横長の矩形状を有している。ＣＣＤセンサー６１の端子６１ａ（リード）は、基板７１を貫通せずに、長手方向の略半分の部分に半田付けされている。基板７１の表側の面には、さらに、コネクタ７３等が実装されている。基板７１は、例えば、フェノール樹脂やエポキシ樹脂で形成されている。

基板７１の表側の面には、ＣＣＤセンサー６１をハウジング６５に位置決めするための支持部材８１が設けられている。また、基板７１の裏側の面には、補強部材９１が設けられている。

支持部材８１は、図３に示されるように、実装されたＣＣＤセンサー６１を露出させる開口８３ａが形成された平坦部８３を有している。平坦部８３の周囲には、ハウジング６５に固定される複数の支持片８５が形成されている。支持片８５は、平坦部８３に対して直角に屈曲している。支持片８５の一部には、支持孔が形成されている。支持部材８１は、基板７１よりも線膨張係数の小さい材料（例えば、鉄板）で形成されている。

補強部材９１は、図４に示されるように、横長の矩形状の板片であり、長手方向の長さは、ＣＣＤセンサー６１の長手方向の長さよりも長く、短手方向の長さは、ＣＣＤセンサー６１の短手方向の長さと同等である。補強部材９１の少なくとも一方の長辺には、略直角に屈曲した折り曲げ片９３が形成されている。補強部材９１は、基板７１よりも線膨張係数の小さい材料（例えば、鉄板）で形成されている。補強部材９１は、支持部材８１と同じ材料で形成されていることが好ましい。

補強部材９１の他方の長辺側には、凹部９１ａが形成されている。この凹部９１ａを通して基板７１の裏側の面に電気素子等を実装することができる。

支持部材８１と補強部材９１とは、複数個（この例では３個）のビスＳによって基板７１に取り付けられる。支持部材８１は、図３に示されるように、開口８３ａからＣＣＤセンサー６１が露出するように基板７１の表側の面に位置決めされて、平坦部８３が表側の面に密着される。補強部材９１は、図４に示されるように、ＣＣＤセンサー６１と重なるように基板７１の裏側の面に位置決めされる。

補強部材９１の長手方向の両端部は、それぞれ基板７１と支持部材８１とに、基板７１の裏側からビスＳで固定される。このように、補強部材９１は、ＣＣＤセンサー６１の長手方向の両外側で、基板７１と支持部材８１とに固定される。つまり、基板７１が、ＣＣＤセンサー６１の長手方向の両外側で、支持部材８１と補強部材９１とに挟まれて固定される。さらに、支持部材８１と基板７１とは、２本のビスＳから遠い位置で、基板７１の裏側から、ビスＳで固定されている。

なお、補強部材９１が金属製の場合は、基板７１と補強部材９１との間に絶縁部材が挟まれる。これにより、基板７１の裏側の面に金属パターンが形成されている場合に、金属パターンと補強部材９１との導通を防ぐことができる。この場合、絶縁部材と補強部材９１との間に導電性部材を挟み、導電性部材を接地して、補強部材９１を導電性部材を介して接地することが好ましい。

上記構成を有する読取部３１の撮像ユニット５５において、光源５１ａから発せられる熱やＣＣＤセンサー６１の発熱等によって基板７１の温度が上昇すると、基板７１は裏側の面が凸となるように変形する傾向がある。しかし、基板７１は、ＣＣＤセンサー６１の長手方向の両端部の外側で、支持部材８１と補強部材９１とで挟まれて固定されている。支持部材８１と補強部材９１とは、基板７１よりも線膨張係数の小さい材料で形成されており、熱による変形度合いが基板よりも小さいので、基板７１の変形を抑制できる。

上記説明したように、本発明によれば、基板７１の温度が上昇した場合の基板７１の変形を抑制できるので、基板７１にＣＣＤセンサー６１が実装された場合でも、ＣＣＤセンサー６１上での結像位置がずれにくい。したがって、ＣＣＤセンサー６１によって原稿の画像を正確に読み取ることができる。

また、補強部材９１と支持部材８１とは線膨張係数が同じであるので、温度が上昇した場合でも、基板７１の表側の面と裏側の面とにおいて、同等の力で基板７１を支持することができ、基板７１の撓みが生じにくい。なお、補強部材９１と支持部材８１とは、必ずしも同じ線膨張係数を有する必要はなく、基板７１の線膨張係数よりも小さければ、ある程度の差があってもよい。また、補強部材９１と支持部材８１とは、必ずしも同じ材料で形成される必要はない。

さらに、補強部材９１には、折り曲げ片９３が形成されているので、補強部材９１の強度を高めることができる。折り曲げ片９３は、ＣＣＤセンサー６１と重なる位置に形成されていることが好ましい。この場合、ＣＣＤセンサー６１の長手方向の両端部の両外側間の基板７１の変形をより低減できる。

また、基板７１が変形した場合、ＣＣＤセンサー６１の長手方向の両端部間のズレ量が、短手方向の両端部間のズレ量よりも大きくなる。そこで、ＣＣＤセンサー６１の長手方向の両端部の外側で、支持部材８１と補強部材９１との間に基板７１を挟んで固定することで、基板７１が変形した場合の長手方向の両端部間のズレを低減できる。なお、補強部材９１の短手方向（上下方向）の長さを、ＣＣＤセンサー６１の短手方向（上下方向）の長さよりも長くして、ＣＣＤセンサー６１の短手方向の外側で、補強部材９１を基板７１と支持部材８１とにビスで固定してもよい。

本発明は特定の実施形態について記載されてきたが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の範囲及び主旨を逸脱しない限りにおいて、当業者は上記実施形態を改変可能である。

１ 画像形成装置
３ 画像形成部
３１ 読取部（画像読取装置）
６１ ＣＣＤセンサー（固体撮像素子）
７１ 基板
８１ 支持部材
９１ 補強部材
９３ 折り曲げ片

Claims (5)

1. 原稿から反射された反射光を電気信号に変換する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子が一方の面に実装された基板と、
   前記基板の前記一方の面に設けられて前記固体撮像素子を位置決めする支持部材と、
   前記基板の他方の面に前記固体撮像素子と重なるように設けられる補強部材と、を備え、
   前記補強部材の線膨張係数は、前記基板よりも小さく且つ前記支持部材と同じであり、
   前記基板が、前記固体撮像素子の端部の外側で、前記補強部材と前記支持部材との間に挟まれて固定されていることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記補強部材と前記支持部材とは、同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記固体撮像素子は横長矩形状の平面形状を有し、前記基板は、前記固体撮像素子の長手方向の端部の外側で、前記補強部材と前記支持部材との間に挟まれて固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。
4. 前記補強部材は、前記固体撮像素子と同等の平面形状を有する板片であり、長辺から略直角に屈曲した折り曲げ片を有していることを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の画像読取装置と、
   前記画像読取装置で読み取られた原稿の画像データに基づいてシートに画像を形成する画像形成部と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
   

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