JP2023114649A - 画像読取ユニット、画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学調整装置に対するイメージセンサの取り付け位置精度を向上する。
【解決手段】筐体と、筐体に支持され、読み取った画像を結像させるレンズユニットと、筐体に支持された基板１６と、基板１６に対して半田付けを用いた表面実装により固定され、レンズユニットにより結像された画像を画像情報として検出するイメージセンサ１４と、イメージセンサ１４の外縁に対して位置決めされた第１位置決め部１８ａ，１８ｂと、画像読取ユニットを取り付けてレンズユニットに対するイメージセンサ１４の位置を所定位置に調整する光学調整装置に位置決め可能な位置決め穴１７ａ，１７ｂと、を有する位置決め部材１７と、を備える。位置決め部材１７は、第１位置決め部１８ａ，１８ｂによりイメージセンサ１４に倣った位置において基板１６に取り付けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像を読み取る画像検出部を有する画像読取ユニットと、シートの画像を読み取る画像読取装置と、これを利用した画像形成装置に関する。

画像読取装置は、例えば、原稿を載置するプラテンガラスと、原稿の画像情報を読み取る画像読取ユニットと、画像読取ユニットを副走査方向に移動させる駆動手段と、で主に構成されている。そして、プラテンガラス上に載置した原稿の画像を読み取る。プラテンガラスに載置された原稿の画像情報は画像読取ユニットの筐体内に格納されている結像手段であるレンズユニットで画像検出部であるイメージセンサに集光され、イメージセンサにより光電変換が行われ画像情報を出力する。

イメージセンサは固体撮像素子と呼ばれるＣＣＤやＣＭＯＳといったモジュールが一般的であるが、複数のピンを有するＤＩＰタイプと表面実装タイプ（ＳＭＴ）と呼ばれるパッケージ形状があり、近年は表面実装タイプが主流となってきている。これに伴い、イメージセンサを基板に表面実装した画像読取ユニットが知られている（特許文献１参照）。この画像読取ユニットでは、表面実装タイプのイメージセンサを基板に実装する際に、基板面の平坦性（凹凸）にイメージセンサが倣い、イメージセンサが基板面に対し垂直方向に傾きを生じてしまう虞がある。これを解決するために、イメージセンサの入射面に設けられた入射窓に突き当て部材を当接させ、突き当て部材とイメージセンサとを係合させることでイメージセンサの傾きを防止するようにしている。

特開２００４－３２８７０７号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の画像読取ユニットでは、表面実装タイプのイメージセンサにおける半田実装後の基板に対する面内方向の位置ズレは考慮されていない。以下、この課題について説明する。表面実装タイプのイメージセンサは半田槽の中では溶けた半田の上に浮いた状態となり、半田実装後の基板に対する面内方向の位置ズレが起き易い。

例えば、図８に示すように、イメージセンサ２１４の基板２１６に対する面内方向に対する位置ズレが大きい場合を想定する（基準位置を二点鎖線で示す）。この場合、イメージセンサ２１４を光学調整する際に、光学調整装置（図５参照）の初期位置では図９（ａ）に示すような全部、又は一部欠落している信号波形が出力される可能性がある。そこで、まずは図９（ｂ）に示すような偏りの小さい信号波形を出力できるように、光学調整装置の調整手段を駆使し基板を所望の位置まで移動させる必要がある。しかしながら、イメージセンサ２１４の位置ズレが更に大きい場合、基板２１６の調整範囲を超えてもなお、信号が受信できず調整不能となる虞があった。

また近年、光学調整作業は自動化されており、イメージセンサ２１４の位置ズレが大きい場合、光学調整装置は初期位置からイメージセンサ２１４の信号が取り出せる位置まで基板２１６を動かす（サーチする）時間が長くなる。即ち、調整時間タクトが長くなるといった課題があった。また、イメージセンサ２１４の位置ズレが更に大きい場合、光学調整装置は信号を取り出せず、装置が停止してしまう場合もあり、生産性に影響が出る虞があった。

本発明は、光学調整装置に対するイメージセンサの取り付け位置精度を向上可能な画像読取ユニット、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。

本発明の画像読取ユニットは、画像を読み取って画像情報を取得する画像読取ユニットであって、筐体と、前記筐体に支持され、読み取った画像を結像させるレンズユニットと、前記筐体に支持された基板と、前記基板に対して半田付けを用いた表面実装により固定され、前記レンズユニットにより結像された画像を画像情報として検出する画像検出部と、前記画像検出部の外縁に対して位置決めされた第１位置決め部と、前記画像読取ユニットを取り付けて前記レンズユニットに対する前記画像検出部の位置を所定位置に調整する光学調整装置に位置決め可能な第２位置決め部と、を有する位置決め部材と、を備え、前記位置決め部材は、前記第１位置決め部により前記画像検出部に倣った位置において前記基板に取り付けられていることを特徴とする。

また、本発明の画像読取装置は、上記の画像読取ユニットを備え、前記画像読取ユニットによりシートの画像を読み取ることを特徴とする。

更に、本発明の画像形成装置は、上記の画像読取装置と、前記画像読取装置によって読み取られた画像に基づいて記録材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。

本発明によれば、光学調整装置に対するイメージセンサの取り付け位置精度を向上することができる。

第１の実施形態に係る画像形成装置を示す断面図である。 第１の実施形態に係る読取ユニットを示す斜視図である。 （ａ）は第１の実施形態に係る位置決め部材及びイメージセンサ１４を示す斜視図であり、（ｂ）は分解斜視図である。 金属製の位置決め部材を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る読取ユニットが光学調整装置に取り付けられた状態を示す斜視図である。 第１の実施形態の変形例に係る位置決め部材を示す正面図である。 第２の実施形態に係る画像読取装置を示す断面図である。 参照例に係る基板に対するイメージセンサの取付状態を示す正面図である。 光学調整装置に参照例に係るイメージセンサを取り付けたときの走査方向の位置と出力値との関係を示すグラフであり、（ａ）は調整前、（ｂ）は調整後である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を、図１～図６を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、画像読取ユニットの一例である読取ユニット３を用いた画像読取装置２が、画像形成装置１に搭載されている場合について説明する。この画像形成装置１は、画像読取装置２によって読み取られた画像に基づいて記録材に画像を形成する画像形成部１ａを備えている。

［画像読取装置］
図１は画像読取装置の断面図、図２は読取ユニット３の斜視図である。画像読取装置２は、プラテンガラス２１と、読取ユニット３と、読取ユニット３を副走査方向に移動させる駆動機構２２とを備え、プラテンガラス２１に載置される原稿２０の画像を読み取ることができる。駆動機構２２は、例えばモータ２３と、モータ２３により駆動されるベルト２４などを有している。読取ユニット３はベルト２４に取り付けられており、モータ２３の駆動により移動する。尚、原稿２０はシートの一例である。

読取ユニット３は、筐体１１と、原稿２０の情報を結像するレンズユニット１３と、原稿２０の情報を光電変換する表面実装タイプのイメージセンサ１４と、基板１６と、複数枚の反射ミラー１２とを有し、縮小光学系と呼ばれる構成となっている。読取ユニット３は、画像を読み取って画像情報を取得する画像読取ユニットの一例である。

レンズユニット１３は、筐体１１に支持され、読み取った画像を結像させる。基板１６は、筐体１１に支持されている。イメージセンサ１４は、基板１６に対して半田付けを用いた表面実装により固定され、レンズユニット１３により結像された画像を画像情報として検出する画像検出部の一例である。イメージセンサ１４には、位置決め部材１７が取り付けられている。

図３（ａ），（ｂ）は、本実施形態におけるイメージセンサ１４の詳細図である。位置決め部材１７は樹脂により成形され、中央部にイメージセンサ１４の外形と略同一形状の角穴状の開口部１８が形成されている。位置決め部材１７は、イメージセンサ１４が挿入された開口部１８を有し、かつ、基板１６とレンズユニット１３との間に配置される。開口部１８には、イメージセンサ１４の外縁に対して位置決めされた第１位置決め部１８ａ，１８ｂが設けられている。

イメージセンサ１４は、撮像素子を含むパッケージであり、薄い略長方形状を有している。イメージセンサ１４は、光軸方向から視て、外縁において、互いに平行な第１辺１４ａ及び第２辺１４ｂと、互いに平行で第１辺１４ａとは交差する第３辺１４ｃ及び第４辺１４ｄと、を有している。本実施形態では、第１辺１４ａ及び第２辺１４ｂと、第３辺１４ｃ及び第４辺１４ｄとは、互いに直交する。但し、これには限られず、直交以外の交差であってもよい。第１位置決め部１８ａ，１８ｂは、開口部１８の内周部に形成され、それぞれ第１辺１４ａ、第３辺１４ｃに接触する。また、開口部１８は、第２辺１４ｂとの間と、第４辺１４ｄとの間とに隙間を有する。

開口部１８にイメージセンサ１４を嵌め込み、位置決め部材１７は基板１６とビス１９にて締結されている。即ち、ビス１９は、位置決め部材１７を基板１６に取り付ける取付部の一例である。本実施形態では、ビス１９が貫通する基板１６の穴の大きさを大きめに形成するようにしている、これにより、ビス１９は、位置決め部材１７を基板１６に対して所定の範囲内で相対位置を変更して取付可能にしている。これにより、位置決め部材１７は、第１位置決め部１８ａ，１８ｂによりイメージセンサ１４に倣った位置において基板１６に取り付けられている。

位置決め部材１７は、位置決め穴１７ａ，１７ｂを有している。位置決め穴１７ａ，１７ｂは、後述する光学調整装置３０に位置決め可能な第２位置決め部の一例である。ここで、位置決め穴１７ａ，１７ｂの中心－中心を結んだ直線を直線Ｌ１とする。この場合、位置決め部材１７に設けられた位置決め穴１７ａ，１７ｂは、位置決め部材１７をイメージセンサ１４の外形にはめ込んだ際に、直線Ｌ１と、イメージセンサ１４の読取ラインＬ２とに略合致するように配置されている。即ち、位置決め穴１７ａ，１７ｂは、光軸から視て読取ラインＬ２に重なる直線上においてイメージセンサ１４を挟んだ２か所に配置されている。また、位置決め穴１７ａ，１７ｂは、後述する光学調整装置３０に設けられた係合ピン３１ａ，３１ｂ係合可能な被係合部の一例である。尚、本実施形態では、位置決め穴１７ａ，１７ｂは、直線Ｌ１と読取ラインＬ２とに略合致するように配置されている場合について説明したが、これには限られない。例えば、開口部１８の四隅の角部の近傍など、他の位置に配置するようにしてもよい。

ここで、上述した位置決め部材１７は、樹脂製である場合について説明したが、これには限られず、例えば図４に示すように、金属製としてもよい。即ち、位置決め部材１１７を板状の金属材料で形成することで、イメージセンサ１４から発する熱を熱伝導させて放熱させる効果がある。

次に、読取ユニット１０３を光学調整装置３０に取り付ける際の位置決めについて、図５を用いて説明する。尚、ここでは、金属製の位置決め部材１１７を有する読取ユニット１０３の位置決めについて説明するが、樹脂製の位置決め部材１７を有する読取ユニット３でも同様であるのは勿論である。この位置決め部材１１７は、第２位置決め部として、位置決め穴１１７ａ，１１７ｂを有している。また、図５では、読取ユニット１０３のうちの基板１６とイメージセンサ１４と位置決め部材１１７のみ示しているが、これは便宜上であり、実際には筐体１１やレンズユニット１３などの全てがある。

光学調整装置３０は、読取ユニット１０３を取り付けて、レンズユニット１３に対するイメージセンサ１４の位置を所定位置に調整する装置である。光学調整装置３０は、基板１６を位置決めして取り付けるための取付部３１を有している。取付部３１は、係合部の一例である係合ピン３１ａ，３１ｂを有している。これら係合ピン３１ａ，３１ｂに位置決め穴１１７ａ，１１７ｂを嵌合することで、取付部３１に対してイメージセンサ１４が略基準位置（所定位置）になるように設置することができる。その後、取付部３１は初期位置の状態でイメージセンサ１４の出力を検知し、その結果に応じて６軸の任意の方向に移動する。そして、イメージセンサ１４をレンズユニット１３に対する適正な位置に位置するように自動で調整し、調整後に接着やねじ止めにより基板１６を筐体１１に固定する。

ここで、光学調整装置３０に基板１６をセットする際、イメージセンサ１４が半田実装後に基準位置に対して基板１６の面内方向にずれていることがある。この場合、位置決め穴１１７ａ，１１７ｂとイメージセンサ１４の読取ラインＬ２とが略一致しているため、光学調整装置３０の初期位置でもイメージセンサ１４からの出力信号が欠けることなく受信できる。このため、光学調整装置３０はイメージセンサ１４からの信号が出る位置までのサーチ動作が必要でなくなり、調整時間の短縮を図ることができる。また、光学調整装置３０を自動化する際に、基板１６をサーチしてもなおイメージセンサ１４からの信号が出ないという不具合を避けられ、装置停止することもなく生産性の向上を維持することができる。

上述したように、本実施形態の読取ユニット３，１０３によれば、位置決め部材１７，１１７が第１位置決め部１８ａ，１８ｂと、位置決め穴１７ａ，１７ｂ，１１７ａ，１１７ｂとを有している。このため、読取ユニット３，１０３を光学調整装置３０に取り付けるときに、光学調整装置３０に対するイメージセンサ１４の取り付け位置精度を向上することができる。更に、光学調整装置３０を用いて光学調整を自動化する際に、調整時間短縮と生産性の向上を実現できる。

ここで、イメージセンサ１４は、セラミックや樹脂のパッケージ姿を有しているが、位置決め部材２１７とは線膨係数に差を有している。これに対し、本実施形態の読取ユニット３，１０３によれば、位置決め部材１７，１１７はイメージセンサ１４の外形の長手方向の１辺と短手方向の１辺のみと接している。このため、イメージセンサ１４の外形寸法のばらつきや、位置決め部材２１７との線膨張差でイメージセンサ１４に歪等が加わることを軽減できる。

尚、上述した本実施形態の読取ユニット３，１０３では、図３（ｂ）に示すように、第１位置決め部１８ａ，１８ｂは、開口部１８の辺の全体とした場合について説明したが、これには限られない。例えば、図６に示すように、第１位置決め部１８ａは、第１辺１４ａの一部に接触して位置決めする第１凸部１８ｃを有し、第１位置決め部１８ｂは、第３辺１４ｃの一部に接触して位置決めする第２凸部１８ｄと、を有するようにしてもよい。本実施形態では、第１凸部１８ｃは２箇所、第２凸部１８ｄは１箇所に、それぞれ設けられている。この場合、位置決め部材２１７とイメージセンサ１４との接触面積を更に減らすことができるので、イメージセンサ１４の第１辺１４ａ及び第３辺１４ｃに歪みがあっても、位置決め精度を向上することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を、図７を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、画像読取装置１０２がミラースキャン方式である点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

本実施形態では、読取ユニット２０３が固定されており、ミラー１１２が移動する。この読取ユニット２０３は、第１の実施形態と同様に、レンズユニット１１３と、基板１１６と、イメージセンサ１１４と、位置決め部材３１７とを有している。これら基板１１６と、イメージセンサ１１４と、位置決め部材３１７との位置関係は、第１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

本実施形態によれば、イメージセンサ１１４の取り付け位置精度を向上させ、光学調整を自動化する際の調整時間短縮と生産性の向上を実現できる。また、光学調整装置３０においてイメージセンサ１１４からの信号を確実に受信できるため、光学調整装置３０を自動化する場合、光学調整装置３０が信号を見つけられないために停止することを防止でき、生産性の向上を図ることができる。

尚、上述した第１及び第２の実施形態では、読取ユニット３，１０３，２０３は、画像読取装置２に適用した場合について説明したが、これには限られず、例えばハンドスキャナなど、画像を読み取る装置の全般に適用することができる。

１…画像形成装置、１ａ…画像形成部、２…画像読取装置、３，１０３，２０３…読取ユニット（画像読取ユニット）、１１…筐体、１３，１１３…レンズユニット、１４，１１４…イメージセンサ（画像検出部）、１４ａ…第１辺、１４ｂ…第２辺、１４ｃ…第３辺、１４ｄ…第４辺、１６，１１６…基板、１７，１１７，２１７，３１７…位置決め部材、１７ａ，１７ｂ，１１７ａ，１１７ｂ…位置決め穴（第２位置決め部、被係合部）、１８…開口部、１８ａ，１８ｂ…第１位置決め部、１８ｃ…第１凸部、１８ｄ…第２凸部、１９…ビス（取付部）、２０…原稿（シート）、３０…光学調整装置、３１ａ，３１ｂ…係合ピン（係合部）

Claims (10)

1. 画像を読み取って画像情報を取得する画像読取ユニットであって、
   筐体と、
   前記筐体に支持され、読み取った画像を結像させるレンズユニットと、
   前記筐体に支持された基板と、
   前記基板に対して半田付けを用いた表面実装により固定され、前記レンズユニットにより結像された画像を画像情報として検出する画像検出部と、
   前記画像検出部の外縁に対して位置決めされた第１位置決め部と、前記画像読取ユニットを取り付けて前記レンズユニットに対する前記画像検出部の位置を所定位置に調整する光学調整装置に位置決め可能な第２位置決め部と、を有する位置決め部材と、を備え、
   前記位置決め部材は、前記第１位置決め部により前記画像検出部に倣った位置において前記基板に取り付けられている、
   ことを特徴とする画像読取ユニット。
2. 前記位置決め部材を前記基板に取り付ける取付部を備え、
   前記取付部は、前記位置決め部材を前記基板に対して所定の範囲内で相対位置を変更して取付可能である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像読取ユニット。
3. 前記位置決め部材は、前記画像検出部が挿入された開口部を有し、かつ、前記基板と前記レンズユニットとの間に配置される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取ユニット。
4. 前記画像検出部は、光軸方向から視て、前記外縁において、互いに平行な第１辺及び第２辺と、互いに平行で前記第１辺とは交差する第３辺及び第４辺と、を有し、
   前記第１位置決め部は、前記開口部の内周部に形成され、前記第１辺と前記第３辺とに接触し、
   前記開口部は、前記第２辺との間と、前記第４辺との間とに隙間を有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像読取ユニット。
5. 前記第１辺及び前記第２辺と、前記第３辺及び前記第４辺とは、互いに直交する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像読取ユニット。
6. 前記第１位置決め部は、前記第１辺の一部に接触して位置決めする第１凸部と、前記第３辺の一部に接触して位置決めする第２凸部と、を有する、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の画像読取ユニット。
7. 前記第２位置決め部は、光軸から視て前記画像検出部の読取ラインに重なる直線上において前記画像検出部を挟んだ２か所に配置されており、かつ、前記光学調整装置に設けられた係合部に係合可能な被係合部である、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像読取ユニット。
8. 前記位置決め部材は、金属製である、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像読取ユニット。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像読取ユニットを備え、
   前記画像読取ユニットによりシートの画像を読み取る、
   ことを特徴とする画像読取装置。
10. 請求項９に記載の画像読取装置と、
    前記画像読取装置によって読み取られた画像に基づいて記録材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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