JP3860273B2 - 密着型イメージセンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、ケーシングの外面に設定された画像読み取り面上を接触搬送される原稿の画像を１ラインごとに読み取るように構成された密着型イメージセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の密着型イメージセンサ１０の一般的構成例を図８に示す。断面矩形をしたケーシング１１の上面には、透明ガラスカバー１２からなる原稿読み取り面１２ａが設けられている。この原稿読み取り面１２ａに接触させられながら、プラテン１３によってバックアップされた原稿Ｄが副走査方向に搬送される。ケーシング１１の底面には、基板１４上に搭載された複数個のイメージセンサチップ１５が配置されている。このイメージセンサチップ１５は、たとえば１個につき９６個等間隔に並ぶ受光素子１５ａが一体に造り込まれた半導体素子であって、所定の配線パターンが施された基板１４上にチップボンディングされるとともに、上面の端子パッドと基板上の配線パターンとの間がワイヤボンディング１６によって結線される。たとえばＡ４幅の原稿を２００ドット／１ｍｍの読み取り密度を達成するためには、上記イメージセンサチップが読み取り幅方向 (図８の画面と直交する方向) に１８個長手方向に密接させて搭載されることになる。また、上記基板としては、いわゆるプリント配線基板と同様、ガラスエポキシ製の基材に配線パターンを形成したものが用いられる場合が多い。
【０００３】
原稿読み取り面１２ａに設定された読み取りラインＬと上記のように配置されたイメージセンサチップ１５（より具体的にはその上面に並ぶ受光素子）との間には、上記読み取りラインＬに沿った原稿Ｄの画像を正立等倍に上記イメージセンサチップ１５上に集束させるためのロッドレンズアレイ１７が配置されている。
【０００４】
上記ロッドレンズアレイ１７に対するケーシング１１の側方空間には、上記読み取りラインＬ上の原稿Ｄを照明するための光源として、複数個の光源素子１８が基板１９に搭載された恰好で配置される。この光源素子としては従来、いわゆるチップ型のＬＥＤが採用される場合が多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の従来の密着型イメージセンサ１０には、次のような種々の解決するべき課題がある。
【０００６】
第１に、イメージセンサチップ１５を搭載する基板１４と、光源としてのチップ型ＬＥＤ１８を搭載するための基板１９とが別部材であるため、部品点数が多く、組立工数が多い。
【０００７】
第２に、上記ケーシングを樹脂によって形成する場合には、基板上のイメージセンサが電磁的なノイズの影響を受けやすく、これが読み取り画像品質を低下させる場合がある。たとえば、この種の密着型イメージセンサは、ファクシミリ装置の画像読み取り部に採用されるが、最近、このファクシミリ装置には、電話のハンドセットをコードレス式に構成する場合や、記録部をレーザプリンタで構成する場合がある。このような場合、なんらの手当ても施さないと、ファクシミリ装置本体とハンドセット間の通信を行うための電磁波や、レーザ発振によって生じる高周波の電磁波の影響によってイメージセンサの読み取り信号にノイズが入りやすい。また、ファクシミリ装置側において、このような電磁波の影響を受けやすい部分を覆うようにシールドを施すことは、部材の無駄が多く、また、ファクシミリ装置の小型化、軽量化を阻害する。
【０００８】
第３に、基板を上記のようなガラスエポキシ基板とする場合、何らの手当ても施さないと、外部光や記録部のレーザ光が基板を透過してイメージセンサのケーシング内に入り、これがノイズとなって、画像読み取り品質を低下させることがある。このような問題を回避するためには、基板の裏面に黒色の保護コーティングを施したり、遮光部材を添着することが考えられるが、いずれも、基板の形成工数やイメージセンサの部品点数の増加につながる。
【０００９】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、簡単な構成によって上記した従来の種々の問題を解消し、部品点数が少なく、組立てが簡易であって、しかも外部光によるノイズ入力や電磁波によるノイズ入力を極力抑制して所定の画像読み取り品質を確保することができる密着型イメージセンサを提供することをその課題としている。
【００１０】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１１】
すなわち、本願発明は、樹脂製ケーシングと、このケーシングの上面に設定された原稿読み取り面と、複数のイメージセンサチップが搭載された基板と、上記原稿読み取り面上の原稿を照明するための発光素子と、を備え、上記原稿読み取り面上の原稿からの反射光を上記複数のイメージセンサチップ上の受光素子に集束させるようにした密着型イメージセンサであって、上記基板は、この基板の裏面を押圧する押圧部と、上記ケーシングに係合する複数の係合部とを有する止め具によって上記ケーシングに押圧固定されている一方、上記止め具は、上記基板の裏面の略全面を覆う電磁シールド部を有しているとともに、この電磁シールド部と上記複数の係合部とが導電性の金属板材を用いて一体形成されており、かつ、上記電磁シールド部には、上記複数の係合部の位置と対応して、上記基板の裏面に向けてエンボス状に膨出する押圧部が形成されており、上記基板のうち上記複数のイメージセンサチップを囲む領域は黒色領域とされており、上記発光素子を囲む領域は白色領域とされていることを特徴としている。
【００１２】
ケーシングに対する基板の組立ては、たとえばケーシングの下面に形成された開口に基板をはめ込み、止め具の押圧部で基板の裏面を押圧するようにして、この止め具の係合部をケーシングの適部に係合させるという、きわめて簡単な作業によって行うことができる。この止め具には、基板の裏面を押圧する機能のほかに、基板の裏面の略全面を覆う電磁シールド部による電磁シールド機能を備えている。したがって、この密着型イメージセンサをファクシミリ装置の画像読み取り部に採用し、電話のハンドセットをコードレス式としたり、記録部としてレーザプリンタを採用する場合であっても、ノイズの混入や誤動作を極力抑制することができる。この場合、基板の止め具が電磁シールド機能を備えているので、別部材によって電磁シールドを図る場合のように部品点数の増加がない。
【００１３】
また、上記電磁シールド部は、止め具全体を導電性金属によって形成するなど、少なくとも電磁シールド部は遮光性をもった金属によって形成されることになるので、かりに基板それ自体が完璧な遮光性を有していなくとも、外部光やレーザ光がケーシング内に侵入して画像読み取り信号にノイズが混入するということもなくなる。この場合においても、基板の止め具が遮光機能を備えることになるので、たとえば、基板の裏面に遮光コーティングを施したり、別部品としての遮光部材を基板の裏面に添着する場合のように、基板の作製工数増加や部品点数増加を招かない。
【００１４】
好ましい実施形態において、上記基板は、セラミック製基板である。このように構成すると、密着型イメージセンサの基板放熱機能が向上する。また、いわゆる白色セラミックは、一定以下の厚みとした場合、光透過を許すが、このような場合であっても、前述したように、基板止め具の電磁シールド部によって、外部光がケーシング内に侵入することを阻止し、外部光ノイズによる読み取り画像品質の低下を回避することができる。
【００１５】
好ましい実施形態においてはまた、上記発光素子は、上記複数のイメージセンサチップとともに上記基板に搭載されている。このように構成すると、原稿照明用の発光素子と、複数のイメージセンサチップとが同一基板上に搭載されることになるので、密着型イメージセンサとしての部品点数が低減され、組立てもより簡便になる。
【００１８】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の密着型イメージセンサ２０の好ましい実施形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２０】
図１は好ましい実施形態に係る密着型イメージセンサ２０の構成部品を分解した状態で示す斜視図、図２は平面図、図３は図２のIII −III 線に沿う断面図、図４は図２のIV−IV線に沿う断面図、図５は図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６はヘッド基板の部分拡大平面図、図７は図６のVII −VII 線に沿う拡大断面図である。
【００２１】
この密着型イメージセンサ２０は、略矩形の断面形状と、所定の長手寸法を有するケーシング２１を有しており、このケーシング２１は、たとえば黒色の樹脂を用いた成形品として構成することができる。このケーシング２１は、図３ないし図５によく表れているように、上下に貫通する内部空間をもち、上部開口を封鎖するようにして、ガラスカバー２２が取付けられている。このガラスカバー２２は、原稿読み取り面２２ａとして機能し、この原稿読み取り面に接触させられながら、プラテン２３によってバックアップされた原稿Ｄが副走査方向に搬送される。また、上記ケーシング２１の下部開口を封鎖するようにして、後述するヘッド基板２４が取付けられている。
【００２２】
このヘッド基板２４は、たとえば、白色系のセラミック基板を使用して構成することができ、その上面における幅方向一側寄りには、複数個のイメージセンサチップ２５が長手方向に密接するようにして搭載されている。このイメージセンサチップ２５は、たとえば１個につき９６個等間隔に並ぶ受光素子が一体に造り込まれた半導体素子であって、所定の配線パターンが厚膜形成された上記基板２４上にチップボンディングされるとともに、上面の端子パッドと基板上の配線パターンとの間がワイヤボンディング２６されている。また、幅方向他側寄りには、照明光源としてのＬＥＤのベアチップ２８が所定間隔で複数個搭載されている。この場合も、所定の配線パターンが形成された基板上に上記ベアチップがチップボンディングされるとともに、上面端子パッドと配線パターンとの間がワイヤボンディング２９によって結線されている。すなわち、この実施形態においては、同一のセラミック製基板２４上に、受光素子としてのイメージセンサチップ２５と、発光素子としてのＬＥＤベアチップ２８とが搭載されている。このようにすると、所定の配線パターンが形成された基板上に、上記イメージセンサチップ２５とＬＥＤベアチップ２８とをともにチップボンディングの手法によって搭載するとともに、イメージセンサチップ２５と基板との間のワイヤボンディングおよびＬＥＤベアチップ２８と基板との間のワイヤボンディングとをまとめて行うといった製造手法を採用することができるのであり、イメージセンサチップ搭載用の基板と発光素子搭載用の基板とを別基板とする場合に比較し、部品点数が減少させられるとともに、製造効率、組立て効率が高められる。
【００２３】
そして、このケーシング２１の内部空間には、上記ＬＥＤからの光を効率的に上記ガラスカバー２２上の原稿に照射するための透明樹脂製の導光部材３０が設けられているとともに、上記ガラスカバー２２上に設定された読み取りラインＬに沿う原稿Ｄの画像を正立等倍に上記イメージセンサチップ２５に集束させるためのロッドレンズアレイ２７が設けられている。
【００２４】
上記ロッドレンズアレイ２７は、ケーシング２１内に形成した溝状ホルダ部３１に上方から挿入するようにして保持されている。溝状ホルダ部３１は、ロッドレンズアレイ２７の平面形態と対応する凹陥溝３１ａを有しており、その底部には、ロッドレンズアレイ２７を透過した光を通過させてその下方に配置される複数のイメージセンサチップ２５上に至らせるためのスリット３２が形成されている。
【００２５】
上記導光部材３０は、上記ロッドレンズアレイ２７の光軸の延長線上に設定されている読み取りラインＬから側方に変位した位置において上記ヘッド基板２４に搭載されたＬＥＤベアチップ２８から発する光を、プリズム効果によって効率的に上記読み取りラインＬないしはその近傍領域に導くための部材である。この導光部材３０は、上記ＬＥＤベアチップ２８の配置と対応して開口する透孔窓３３が形成された底壁３４と、ケーシング２１の一側内壁２１ａと、上記溝状ホルダ部３１の外壁３１ｂとで囲まれた空間に嵌め込むようにして取付けられる。
【００２６】
図１、図２および図５に表れているように、上記導光部材３０の両端部には、上記ケーシングの一側内壁２１ａと上記溝状ホルダ部３１の外壁３１ｂとの間に嵌合しうる所定の上下寸法を有する嵌合ブロック３０ａが一体に形成されており、この嵌合ブロック３０ａから、上記ロッドレンズアレイ２７の両端部上面を押圧するための押圧片３０ｂが一体延出形成されている。
【００２７】
ところで、上記ヘッド基板２４には、複数のイメージセンサチップ２５を搭載するための配線パターン３５および上記光源としてのＬＥＤベアチップ２８を搭載するための配線パターン３６が形成されるが、本実施形態においては、これらの配線パターン３５，３６を、とくに銀・白金ペーストを用いた厚膜印刷法によって形成されている。このように形成された配線パターンの表面は、白色の色彩を呈する。その結果、上記ヘッド基板が白色系のセラミック基板であることとその上に印刷形成された配線パターンが白色を呈することとあいまって、このように配線パターン３５，３６が形成された段階でのヘッド基板２４の上面の色彩は、白色を呈する。
【００２８】
上記ヘッド基板２４はまた、上記のようにして配線パターン１２，３５，３６が形成された後の工程において、配線パターンにおけるワイヤボンディングするべき部位、あるいは端子として露出させておくべき部位を残して、ガラスペーストを厚膜印刷することによる保護層で覆われるが、上記実施形態においてはとくに、イメージセンサチップ２５を搭載するべき所定の領域については、図７に示すように、黒色のガラスペーストを用いた保護層３７とする。その結果、ヘッド基板２４の表面のうち、イメージセンサチップ２５を搭載するべき領域の表面は、黒色を呈することになる。なお、黒色のガラスペーストとしては、たとえば、酸化鉄粉末を含有するガラスペーストが用いられる。
【００２９】
上記のヘッド基板２４は、ケーシング２１の裏面側に形成された段付き開口２２ｂに嵌め込むようにしながら、止め金具４０によってケーシング２１に対して押圧固定される。この止め金具４０は、導電性、すなわち電磁シールド性と、一定のバネ性を備える金属板材からプレス成形によって形成した止め金具として構成することができ、図１に表れているように、ヘッド基板２４の裏面の略全面を覆う長矩形状の電磁シールド部４１と、この電磁シールド部４１の長手方向２箇所において、両側縁から帯板状に延出する合計４つの係合部４２とを備えている。各係合部４２は、その基端において弾性変形しうる屈曲部４２ａを介して、ケーシング２１の側面に沿って延びており、ケーシング２１の側面に形成した係合突起４５に係合しうる係合穴４３を備えている。そして、上記電磁シールド部４１の長手方向において上記係合部４２と対応する部位には、上記ヘッド基板２４に向けて膨出する押圧部４４が形成されている。
【００３０】
上記構成の密着型イメージセンサ２０は、次のようにして組み立てることができる。まず、ケーシング２１の溝状ホルダ部３１にロッドレンズアレイ２７を上から嵌め込む。次に、上記導光部材３０を、上記ケーシング内壁２１ａとホルダ部外壁３１ｂとで囲まれた空間に上から嵌め込む。導光部材３０は、その両端部に形成された嵌合ブロック３０ａが上記空間にぴったりと嵌まり込むことにより、定位置に保持される。そして、この導光部材３０の両端の嵌合ブロック３０ａに形成した押圧片３０ｂが上記ロッドレンズアレイ２７の両端部上面を押圧する。これにより、ロッドレンズアレイ２７は、安定的かつ確実に定位置に保持される。
【００３１】
上記ガラスカバー２２は、上記ケーシング２１の上面開口に嵌め込むようにして、たとえば接着によって固定される。上記ヘッド基板２４は、上記ケーシング２１の下面開口に嵌め込むようにして、上述の止め金具４０によって押圧固定される。
【００３２】
上記止め金具４０は、その係合部４２が屈曲部４２ａを介して延出しており、かつ、板状の電磁シールド部４１もある程度弾性変形可能であり、しかも、電磁シールド部４１の選択された部分に上記膨出状の押圧部４４が形成されているので、ケーシング２１の側面に設けるべき係合突起４５の位置を適正に設定することにより、図４に示すように止め金具４０を装着した状態において、電磁シールド部４１に設けた膨出状の押圧部４４が、ヘッド基板２４の裏面を適度な弾性圧力で押圧することができる。そして、このようにして押圧部４４が実質的にヘッド基板２４を定位置において押圧するので、ヘッド基板２４の取付け状態が安定する。また、この止め金具４０が装着された状態においては、ヘッド基板２４の裏面の略全面を覆うようにして、上記電磁シールド部４１がヘッド基板２４の裏面に添設される。
【００３３】
上記電磁シールド部４１は、文字どおり、ヘッド基板２４の表面側に搭載されたイメージセンサチップ２５への電磁ノイズの影響を除去するほか、外部光が白色セラミック製のヘッド基板２４を透過してイメージセンサチップ２５に入力されることを回避する。
【００３４】
上記の実施形態においては、上記電磁シールド部４１は、別部材をとくに用意するのではなく、ヘッド基板２４を簡便な操作でケーシング２１に取り付けるための止め金具４０に一体形成されているので、部品点数の増加を招くことはない。また、外部光がケーシング内に侵入するのを防止するべくヘッド基板２４の裏面に遮光コーティングを施すといった、ヘッド基板作製上の工程も省略することができるので、その意味でもコストダウンを図ることができる。
【００３５】
次に、上記構成を備える密着型イメージセンサ２０の動作について、参考までに説明する。
【００３６】
照明光源であるＬＥＤベアチップ２８が発した光は、導光部材３０のプリズム効果によってガラスカバー２２上の読み取りラインＬに沿う細幅の領域に向けて照射され、ガラスカバー２２上の原稿Ｄを効率的に照明する。この場合、ヘッド基板２４の表面におけるＬＥＤベアチップ２８の搭載領域は、白色となっているので、照明効率がそれだけ高まる。すなわち、ＬＥＤベアチップ２８を出て基板２４に到達した光は、基板で吸収されるのではなく、その多くが乱反射させられ、導光部材３０に導かれて、原稿照明に寄与する。
【００３７】
上記のようにして照明された原稿Ｄの読み取りラインＬに沿う画像が、ロッドレンズアレイ２７によって複数個のイメージセンサチップ２５上の受光素子２５ａに正立等倍に集束させられる。各イメージセンサチップ２５は、すべての発光素子からの出力をシリアルに出力することにより、上記ラインＬ上の画像データを読み出す。このとき、読み取りラインＬをはずれた部位での原稿からの反射光もまたロッドレンズアレイ２７を介して基板２４の表面に到達させられるが、上記実施形態においては、基板２４の表面における上記イメージセンサチップ２５搭載部位の周囲が黒色とされているので、上記のように基板表面に到達させられた光は反射させられることなく基板２４に吸収される。したがって、基板表面からの反射光がボンディングワイヤで反射してイメージセンサチップ２５にノイズ光として入力され、読み取り画像品質を低下させるといったことを効果的に回避することができる。
【００３８】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態においては、光源が発する光を効率的にガラスカバー上の原稿に導くための導光部材を用いているが、このような導光部材を設けるか否かは選択事項であり、また、導光部材の形態も、実施形態のものに限定されない。
【００３９】
また、実施形態においては、止め具４０は、金属板材によって電磁シールド部４１と係合部４２とを一体に形成しているが、この止め具４０は、樹脂によって形成してもよい。その場合、電磁シールド部を形成するべき板状の部位に、金属薄膜層などの、電磁シールド機能をもつ層をコーティングなどによって設けることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の好ましい実施形態に係る密着型イメージセンサの構成部品を分解した状態で示す斜視図である。
【図２】図１に示す密着型イメージセンサの平面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】本願発明に係るヘッド基板の部分拡大平面図である。
【図７】図６のVII −VII 線に沿う拡大断面図である。
【図８】従来の密着型イメージセンサの一般的構成を示す断面図である。
【符号の説明】
２０ 密着型イメージセンサ
２１ ケーシング
２２ ガラスカバー
２４ ヘッド基板
２５ イメージセンサチップ
２７ ロッドレンズアレイ
２８ ベアチップＬＥＤ（発光素子）
３０ 導光部材
３９ 遮光層
４０ 止め具
４１ 電磁シールド部
４２ 係合部
４４ 押圧部
Ｄ 原稿
Ｌ 読み取りライン

Claims (3)

1. 樹脂製ケーシングと、このケーシングの上面に設定された原稿読み取り面と、複数のイメージセンサチップが搭載された基板と、上記原稿読み取り面上の原稿を照明するための発光素子と、を備え、上記原稿読み取り面上の原稿からの反射光を上記複数のイメージセンサチップ上の受光素子に集束させるようにした密着型イメージセンサであって、
   上記基板は、この基板の裏面を押圧する押圧部と、上記ケーシングに係合する複数の係合部とを有する止め具によって上記ケーシングに押圧固定されている一方、
   上記止め具は、上記基板の裏面の略全面を覆う電磁シールド部を有しているとともに、この電磁シールド部と上記複数の係合部とが導電性の金属板材を用いて一体形成されており、かつ、上記電磁シールド部には、上記複数の係合部の位置と対応して、上記基板の裏面に向けてエンボス状に膨出する押圧部が形成されており、
   上記基板のうち上記複数のイメージセンサチップを囲む領域は黒色領域とされており、上記発光素子を囲む領域は白色領域とされていることを特徴とする、密着型イメージセンサ。
2. 上記基板は、セラミック製基板である、請求項１に記載の密着型イメージセンサ。
3. 上記発光素子は、上記複数のイメージセンサチップとともに上記基板に搭載されている、請求項１または２に記載の密着型イメージセンサ。

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