JP3885540B2 - 画像読取装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機やスキャナ装置等に用いられるもののように、原稿からの光学像を撮像素子に結像して読み取る画像読取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、原稿からの画像読み取りを行う画像読取装置としては、CCD(Charge Coupled Device)ラインセンサ等の固体撮像素子列を用いたものが広く知られている。このような画像読取装置における固体撮像素子列は、例えば特開平10−294827号公報に開示されているように、板状の基板、さらに詳しくは撮像素子を駆動するための回路基板に搭載された状態で、その基板がこれを支持固定するためのブラケット等の支持部材にネジ等の締結具で固着されることによって、当該画像読取装置内に実装されるものが主流である。また、その他にも、例えば特開昭64−72655号公報に開示されているように、基板を固定媒体とせずに、熱変化に対する復元性を有し、かつ、接着力を備えた連結層(例えばエポキシ樹脂層)の介装によって、画像読取装置内に実装されるものもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像読取装置内では、固体撮像素子列や基板上の実装部品等の発熱または周囲の環境温度の変化によって、温度上昇または温度低下が生じてしまう場合がある。
【0004】
このような場合には、固体撮像素子列を搭載した基板が支持部材に固着されていると(例えば特開平10−294827号公報に開示された構成の場合)、他の部材との熱膨張係数の相違により、当該基板に反りや変形等が発生してしまい、その結果固体撮像素子列の実装位置に変動が生じてしまうことが考えられる。つまり、固体撮像素子列における画素位置(結像位置)が変動してしまい、解像力不良等の画質劣化を招いてしまうおそれがある。
【0005】
これに対して、固体撮像素子列が連結層の介装によって実装されていれば(例えば特開昭64−72655号公報に開示された構成の場合)、温度上昇または温度低下による影響を、上述した構成よりも抑制し得るようになる。ところが、連結層を介装させる場合、当該連結層が短時間凝固型のものであると凝固時の寸法変動が激しい一方、凝固時の寸法変動回避に対応した連結層では必要強度に到達するまでに多くの時間を要してしまう。つまり、連結層を介装させる場合には、光学調整および組み立てが煩雑なものとなってしまうおそれがある。さらには、リサイクルやリユース等が非常に困難になるため、環境保全の観点からも問題が生じてしまう。
【0006】
そこで、本発明は、光学調整性、組み立て性、リサイクル性およびリユース性を損なうことなく、固体撮像素子列の画素位置(結像位置)の変動を抑制することができ、温度上昇または温度低下が生じても安定した画質を得ることのできる画像読取装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために案出された画像読取装置で、光学像から画像データを得るための固体撮像素子列と、前記固体撮像素子列を搭載する板状の基板と、前記基板を支持固定するための基板支持部を少なくとも二箇所に有した支持部材と、前記基板が撓んだ状態で前記支持部材に支持固定されるようにする矯正手段とを備え、前記矯正手段による前記基板の撓み量が、画像読取装置内の温度変化によって当該基板に生じる変形量よりも大きく設定されていることを特徴とするものである。
【0008】
上記構成の画像読取装置によれば、支持部材に支持固定される基板を矯正手段によって予め撓ませておくので、画像読取装置内で温度上昇または温度低下が生じても、その撓み量を超えて、あるいはその撓みに対抗して基板に反りや変形等が生じてしまう可能性が非常に低くなる。つまり、基板に搭載される固体撮像素子列の位置が温度変化の影響で変動してしまうのを抑制し得るようになる。しかも、固体撮像素子列を搭載した基板を支持部材に支持固定させるのに当たって、例えばネジ等の締結具を用いることが可能であるため、その支持固定に多くの時間を要してしまうこともない。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明に係る画像読取装置について説明する。ただし、ここでは、画像読取装置における要部、特に光学像から画像データを得るための固体撮像素子列の周辺についてのみ説明し、他の部分については一般的な画像読取装置と略同様であるため、その説明を省略する。
【0010】
〔第1の実施の形態〕
図1は本発明に係る画像読取装置の第1実施形態における要部構成の模式図であり、図2はその斜視図である。
【0011】
本実施形態で説明する画像読取装置では、図2に示すように、原稿からの光学像を画像データとして読み取るための主要部となる結像レンズ系10および撮像系20が、これらを支持する基台30上に設けられている。
【0012】
結像レンズ系10は、原稿からの光学像を結像させるための結像レンズ11と、この結像レンズ11を所定位置に支持固定するためのレンズブラケット12と、を有している。
【0013】
一方、撮像系20は、例えばCCDラインセンサからなる固体撮像素子列21と、その固体撮像素子列21を搭載する回路基板22と、その回路基板22を支持固定するための支持ブラケット23と、を有している。
【0014】
固体撮像素子列21は、結像レンズ11によって結像された光学像を受光して光電変換を行うことにより、その光学像から画像データを得るものである。そのために、固体撮像素子列21は、図1(b)に示すように、結像レンズ11に面する側の一部に、その結像レンズ11からの光を受け取るための受光部21aを有している。なお、受光部21a以外の部分は、例えばセラミック材からなるパッケージ部21bに覆われている。また、受光部21aの反対面側には、取得した画像データを出力したり、外部からの駆動信号を受け取ったりするための端子(ただし不図示)が突出しているものとする。
【0015】
回路基板22は、例えば樹脂材または樹脂材を含む積層材により板状に形成されたもので、搭載している固体撮像素子列21を駆動するためのものである。したがって、回路基板22上には、固体撮像素子列21に加えて、他の電子部品が搭載されていてもよい。なお、回路基板22上では、固体撮像素子列21の端子に対する半田付けによって、その固体撮像素子列21の所定位置への固定が行われている。
【0016】
支持ブラケット23は、例えば金属板に板金加工等を施すことによって形成されたもので、回路基板22を支持固定するための基板支持部23aを有している。基板支持部23aは、回路基板22上における固体撮像素子列21を挟むように、その固体撮像素子列21の搭載位置よりも外方側の二箇所に配設されている。ただし、基板支持部23aは、二箇所に限られるものではない。例えば、例えば回路基板22の四隅に対応して四箇所に設けることも考えられる。また、それぞれの基板支持部23aでは、図2に示すように、ネジ等の締結具を用いて回路基板22の支持固定を行うようになっているとともに、位置決めピン等の位置決め機構によって支持固定される回路基板22を所定位置に位置決めするようになっている。なお、このような基板支持部23aを有した支持ブラケット23は、基台30からの振動等が固体撮像素子列21に伝わるのを回避すべく、コイルバネ等の弾性体23bを介した、いわゆるフローティング構造とすることが望ましい。
【0017】
ところで、本実施形態の画像読取装置においては、その特徴的な構成として、図1(a)および(b)に示すように、支持ブラケット23に凸部24が設けられている。凸部24は、回路基板22側に向けて突出しているもので、板金加工等によって支持ブラケット23と一体となるように形成されたものである。
【0018】
また、凸部24は、その頂部が、平面的に見ると固体撮像素子列21の略中央にて(図1(a)参照)、また側面から見ると固体撮像素子列21の受光部21aを挟んだ上下二箇所にて(図1(b)参照)、固体撮像素子列21のパッケージ部21bと当接する位置に形成されている。
【0019】
さらに、凸部24は、その突出量が、回路基板22が支持ブラケット23に支持固定されている状態で、その回路基板22に搭載された固体撮像素子列21を、一方向に向けて、具体的には結像レンズ11から離れる方向に向けて、押圧し得る大きさに形成されている。
【0020】
このような凸部24が設けられていると、回路基板22を支持ブラケット23に支持固定させる際に、その回路基板22も固体撮像素子列21を介して押圧されるので、その結果、回路基板22は、平面的に見ると、支持ブラケット23による基板支持部23aの間が押圧方向に向けて膨出するように撓むことになる(図1(a)参照)。つまり、回路基板22は、凸部24によって、撓んだ状態で支持ブラケット23に支持固定されることになる。
【0021】
このことから、凸部24は、回路基板22に搭載された固体撮像素子列21を一方向に押圧するための押圧部材として機能するものであると言える。さらに、凸部24とその頂部が当接する固体撮像素子列21のパッケージ部21bとは、回路基板22が撓んだ状態で支持ブラケット23に支持固定されるようにするための矯正手段として機能するものであると言える。
【0022】
以上のように構成された画像読取装置では、回路基板22の支持ブラケット23への装着時に、凸部24の存在によってその回路基板22を予め撓ませておくので、画像読取装置内で温度上昇または温度低下が生じても、その撓み量を超えて、あるいはその撓みに対抗して、回路基板22に反りや変形等が生じてしまう可能性が非常に低くなる。
【0023】
例えば、比較のために、凸部24がない場合について考える。この場合、画像読取装置内で温度上昇または温度低下が生じると、回路基板22と支持ブラケット23との熱膨張係数の相違に起因して回路基板22に反りや変形等が発生して、固体撮像素子列21の実装位置が変動してしまい、その結果固体撮像素子列21の実装位置が結像レンズ11による光学像の結像位置からずれてしまうおそれがある。具体的には、回路基板22上の実装部品等の発熱により温度が上昇すると、固体撮像素子列21の実装位置が結像レンズ11から離れる方向にずれる傾向がある。また、画像読取装置の周囲環境の温度変化により温度が低下すると、固体撮像素子列21の実装位置が結像レンズ11に近づく方向にずれる傾向がある。
【0024】
ところが、凸部24が存在している場合には、画像読取装置内の温度が低下しても、固体撮像素子列21が結像レンズ11側に近づこうとするずれが、その凸部24の押圧によって規制される。また、凸部24により回路基板22を撓ませておくとともに、その撓み量を温度上昇による回路基板22の反りや変形等の量よりも大きく設定しておけば、画像読取装置内の温度が上昇しても、予めの撓み量を超えて回路基板22に反りや変形等が発生することがなくなる。
【0025】
したがって、凸部24によって回路基板22を予め撓ませた場合には、温度上昇または温度低下が生じても、その温度変化の影響によって固体撮像素子列21の実装位置にずれが生じるのを極力抑制し得るようになる。そのため、凸部24を備えた本実施形態の画像読取装置によれば、固体撮像素子列21の実装位置を精度良く保てるので、解像力不良等の画質劣化を招くことがなくなり、温度上昇または温度低下が生じても安定した画質を得ることができる。
【0026】
しかも、本実施形態の画像読取装置では、固体撮像素子列21の位置変動抑制が実現可能であっても、そのために回路基板22の支持ブラケット23への装着容易性が損なわれてしまうことがない。すなわち、支持ブラケット23による回路基板22の支持固定をネジ等の締結具を用いて行うことが可能であるため、その支持固定に多くの時間を要してしまうことがない。したがって、光学調整および組み立てが煩雑化するのを回避できるとともに、リサイクルやリユース等も非常に容易となり、環境保全の観点からも好適なものとなる。
【0027】
また、本実施形態の画像読取装置では、凸部24の頂部が固体撮像素子列21のパッケージ部21bと当接することによって、その固体撮像素子列21を押圧し、回路基板22を撓ませるようになっている。つまり、凸部24が直接固体撮像素子列21を押圧する。したがって、温度変化による固体撮像素子列21の位置変動を抑制し、その固体撮像素子列21の実装位置を精度良く保つ上では、非常に有効なものであると言える。
【0028】
さらに、本実施形態の画像読取装置では、回路基板22を撓ませるための凸部24が、支持ブラケット23と一体となるように形成されている。したがって、固体撮像素子列21の位置変動の抑制を実現する場合であっても、部品点数の増加や組み立て作業の煩雑化等を招いてしまうことがなくなる。
【0029】
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明に係る画像読取装置の第2実施形態について説明する。ただし、ここでは、上述した第1実施形態との相違点についてのみ説明するものとする。図3は、本発明に係る画像読取装置の第2実施形態における要部構成の模式図である。なお、図中において、第1実施形態の場合と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【0030】
本実施形態で説明する画像読取装置では、図3(a)および(b)に示すように、凸部24の頂部が、固体撮像素子列21のパッケージ部21bに当接するのではなく、その固体撮像素子列21を搭載した回路基板22に当接する点で、上述した第1実施形態の場合と異なる。つまり、本実施形態の画像読取装置では、凸部24が回路基板22を直接押圧して、その回路基板22を撓ませるようになっている。
【0031】
以上のように構成された画像読取装置においても、回路基板22が撓んだ状態で支持ブラケット23に支持固定されるようになるので、第1実施形態の場合と同様に、光学調整性、組み立て性、リサイクル性およびリユース性を損なうことなく、固体撮像素子列21の画素位置(結像位置)の変動を抑制することができ、結果として温度上昇または温度低下が生じても安定した画質が得られるようになる。
【0032】
また、本実施形態の画像読取装置では、凸部24の頂部が回路基板22を直接押圧することで、その回路基板22を撓ませているので、固体撮像素子列21を押圧する場合に比べて、その押圧位置の自由度が増す。その上、固体撮像素子列21に損傷等を与えてしまうおそれもなくなる。したがって、どのような形状の固体撮像素子列21を用いた場合であっても、これに柔軟に対応することができるようになる。つまり、汎用性を確保する上では、非常に有効なものであると言える。
【0033】
〔第3の実施の形態〕
次に、本発明に係る画像読取装置の第3実施形態について説明する。図4は、本発明に係る画像読取装置の第3実施形態における要部構成の模式図である。なお、ここでも、上述した第1実施形態または第2実施形態との相違点についてのみ説明するものとし、図中において同一の構成要素については同一の符号を付している。
【0034】
本実施形態で説明する画像読取装置では、図4に示すように、固体撮像素子列21と回路基板22との間に介在するスペーサ部材25が設けられている(図中ハッチング部参照)。すなわち、回路基板22上では、固体撮像素子列21の端子に対する半田付けによって、その固体撮像素子列21の所定位置への固定が行われているが、これらの間にスペーサ部材25が介在しており、固体撮像素子列21と回路基板22との間に隙間が生じないようになっている。スペーサ部材25としては、例えば絶縁性を有した樹脂材によって、端子の位置を逃げた所望形状に形成されたものが考えられる。このようなスペーサ部材25を介在させることによって、固体撮像素子列21を搭載した回路基板22上における剛性を高めて、回路基板22に生じる反りや変形等の度合いを低下させている。
【0035】
そして、凸部24の頂部は、固体撮像素子列21のパッケージ部21bまたは回路基板22ではなく、これらの間に介在するスペーサ部材25に当接するようになっている。つまり、本実施形態の画像読取装置では、凸部24がスペーサ部材25を押圧して、回路基板22を撓ませる点で、上述した第1実施形態および第2実施形態の場合と異なる。
【0036】
以上のように構成された画像読取装置においても、回路基板22が撓んだ状態で支持ブラケット23に支持固定されるようになるので、第1実施形態および第2実施形態の場合と同様に、光学調整性、組み立て性、リサイクル性およびリユース性を損なうことなく、固体撮像素子列21の画素位置(結像位置)の変動を抑制することができ、結果として温度上昇または温度低下が生じても安定した画質が得られるようになる。
【0037】
また、本実施形態の画像読取装置では、凸部24の頂部がスペーサ部材25を押圧することで回路基板22を撓ませている。そのため、固体撮像素子列21を押圧する場合に比べて、その押圧位置の自由度が増し、固体撮像素子列21に損傷等を与えてしまうおそれもないので、汎用性を確保する上で有効であると言える。しかも、固体撮像素子列21および回路基板22の剛性を高めるために設けられたスペーサ部材25を押圧するので、回路基板22を押圧する場合に比べれば、固体撮像素子列21の実装位置を精度良く保つ上で有効であると言える。
【0038】
〔第4の実施の形態〕
次に、本発明に係る画像読取装置の第4実施形態について説明する。図5は、本発明に係る画像読取装置の第4実施形態における要部構成の模式図である。なお、ここでも、上述した第1実施形態〜第3実施形態との相違点についてのみ説明するものとし、図中において同一の構成要素については同一の符号を付している。
【0039】
本実施形態で説明する画像読取装置では、図5(a)および(b)に示すように、固体撮像素子列21のパッケージ部21b(または回路基板22若しくはスペーサ部材25)を押圧する凸部24が、支持ブラケット23と一体に形成されたものではなく、別体に形成されている点で、上述した第1実施形態〜第3実施形態の場合と異なる。別体に形成された凸部24としては、例えば樹脂材によって固体撮像素子列21のパッケージ部21b等を押圧し得る所望形状に形成されたものが考えられる。なお、この凸部24は、単に固体撮像素子列21等と支持ブラケット23の間に介在させるだけでもよいが、例えばネジ等の締結具を用いて支持ブラケット23等に固定し得るようにしてもよい。
【0040】
以上のように構成された画像読取装置においても、回路基板22が撓んだ状態で支持ブラケット23に支持固定されるようになるので、第1実施形態〜第3実施形態の場合と同様に、光学調整性、組み立て性、リサイクル性およびリユース性を損なうことなく、固体撮像素子列21の画素位置(結像位置)の変動を抑制することができ、結果として温度上昇または温度低下が生じても安定した画質が得られるようになる。
【0041】
また、本実施形態の画像読取装置では、凸部24が支持ブラケット23と別体に形成されているので、固体撮像素子列21等を押圧する際に、支持ブラケット23の形状等の影響を受けることが少なくなる。すなわち、固体撮像素子列21等に対する押圧位置の自由度が増すので、どのような形状の固体撮像素子列21や支持ブラケット23等を用いた場合であってもこれに柔軟に対応することができ、結果として汎用性を確保する上で非常に有効なものとなる。
【0042】
このことは、回路基板22を撓ませることができれば、凸部24がどこに設けられていても構わないことを意味する。例えば、固体撮像素子列21のパッケージ部21bに凸部24を設け、その凸部24の頂部が支持ブラケット23の壁面に当接するように構成することも考えられる。あるいは、これと同様に、回路基板22またはスペーサ部材25に凸部24を設けることも考えられる。これらの場合であっても、回路基板22を予め撓ませることによって、上述した各実施形態の場合と同様の効果が得られるようになる。
【0043】
なお、本実施形態で説明したように、凸部24を別体のものとして形成した場合であれば、その凸部24の形状を工夫することによって、既存の画像読取装置にも非常に容易に本発明を適用することが可能となる。
【0044】
〔第5の実施の形態〕
次に、本発明に係る画像読取装置の第5実施形態について説明する。図6は、本発明に係る画像読取装置の第5実施形態における要部構成の模式図である。なお、ここでも、上述した第1実施形態〜第4実施形態との相違点についてのみ説明するものとし、図中において同一の構成要素については同一の符号を付している。
【0045】
本実施形態で説明する画像読取装置では、図6に示すように、支持ブラケット23における二つの基板支持部23aがそれぞれ所定角度θの傾斜面を有しているとともに、固体撮像素子列21等を押圧するための凸部24が設けられていない点で、上述した第1実施形態〜第4実施形態の場合と異なる。具体的には、平面的に見た場合に各基板支持部23aが「ハ字形」となるように、それぞれに傾斜面が設けられている。
【0046】
以上のように構成された画像読取装置では、各基板支持部23aに傾斜面が設けられているので、そこに回路基板22を装着してネジ等の締結具によって固定すると、回路基板22の非装着箇所が基板支持部23aの傾斜に倣うことになる。そのため、各基板支持部23aの傾斜面が「ハ字形」を形成していれば、そこに装着される回路基板22は、凸部24が設けられていなくても、固体撮像素子列21等が押圧された場合と同様に、各基板支持部23aの間が「ハ字形」に沿って膨出するように撓むことになる。
【0047】
このことから、各基板支持部23aに設けられた傾斜面は、回路基板22が撓んだ状態で支持ブラケット23に支持固定されるようにするための矯正手段として機能するものであると言える。
【0048】
したがって、本実施形態における画像読取装置においても、回路基板22が撓んだ状態で支持ブラケット23に支持固定されるようになるので、第1実施形態〜第4実施形態の場合と同様に、光学調整性、組み立て性、リサイクル性およびリユース性を損なうことなく、固体撮像素子列21の画素位置(結像位置)の変動を抑制することができ、結果として温度上昇または温度低下が生じても安定した画質が得られるようになる。
【0049】
また、本実施形態の画像読取装置では、凸部24による押圧が不要であるため、固体撮像素子列21に損傷等を与えてしまう可能性が非常に低いのに加えて、部品点数の増加や組み立て作業の煩雑化等を防止する上でも非常に有効なものとなる。
【0050】
なお、本実施形態では、各基板支持部23aに設けられた傾斜面によって回路基板22を撓ませ、凸部24による押圧を行わない場合を例に挙げたが、これらを併用することも考えられる。併用した場合には、回路基板22が撓んだ状態で支持ブラケット23に支持固定させることが、より一層確実に行えるようになるので、結果として固体撮像素子列21の位置変動の抑制もより一層の確実化が図れることになる。
【0051】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る画像読取装置では、固体撮像素子列を搭載した基板を、予め撓んだ状態で支持部材に支持固定させるので、光学調整性、組み立て性、リサイクル性およびリユース性を損なうことなく、固体撮像素子列の画素位置(結像位置)の変動を抑制することができ、結果として温度上昇または温度低下が生じても安定した画質を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る画像読取装置の第1実施形態における要部構成を模式的に示す図であり、(a)は平面図、(b)はそのA−A側断面図である。
【図2】 本発明に係る画像読取装置の要部構成例を示す斜視図である。
【図3】 本発明に係る画像読取装置の第2実施形態における要部構成を模式的に示す図であり、(a)は平面図、(b)はそのB−B側断面図である。
【図4】 本発明に係る画像読取装置の第3実施形態における要部構成を模式的に示す斜視図である。
【図5】 本発明に係る画像読取装置の第4実施形態における要部構成を模式的に示す図であり、(a)は平面図、(b)はそのC−C側断面図である。
【図6】 本発明に係る画像読取装置の第5実施形態における要部構成を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
21…固体撮像素子列、22…回路基板、23…支持ブラケット、23a…基板支持部、24…凸部、25…スペーサ部材
Claims (9)
- 光学像から画像データを得るための固体撮像素子列と、
前記固体撮像素子列を搭載する板状の基板と、
前記基板を支持固定するための基板支持部を少なくとも二箇所に有した支持部材と、
前記基板が撓んだ状態で前記支持部材に支持固定されるようにする矯正手段とを備え、
前記矯正手段による前記基板の撓み量が、画像読取装置内の温度変化によって当該基板に生じる変形量よりも大きく設定されている
ことを特徴とする画像読取装置。 - 前記矯正手段は、前記基板が撓むように当該基板に搭載された固体撮像素子列を一方向に押圧する押圧部材からなる
ことを特徴とする請求項1記載の画像読取装置。 - 前記矯正手段は、前記基板が撓むように当該基板を一方向に押圧する押圧部材からなる
ことを特徴とする請求項1記載の画像読取装置。 - 前記固体撮像素子列と前記基板との間に介在するスペーサ部材が設けられている場合に、前記矯正手段は、前記基板が撓むように前記スペーサ部材を一方向に押圧する押圧部材からなる
ことを特徴とする請求項1記載の画像読取装置。 - 前記押圧部材は、前記支持部材と一体で形成された凸部からなる
ことを特徴とする請求項2,3または4記載の画像読取装置。 - 前記押圧部材は、前記固体撮像素子列に設けられた凸部からなる
ことを特徴とする請求項2記載の画像読取装置。 - 前記押圧部材は、前記支持部材および前記固体撮像素子列と別体で形成されている
ことを特徴とする請求項2,3または4記載の画像読取装置。 - 前記矯正手段は、前記支持部材における基板支持部に所定角度を有して設けられた傾斜面からなる
ことを特徴とする請求項1記載の画像読取装置。 - 前記矯正手段は、
前記基板が撓むように当該基板、当該基板に搭載された固体撮像素子列、または当該基板と前記固体撮像素子列との間に介在するスペーサ部材の少なくとも一つを一方向に押圧する押圧部材と、
前記支持部材における基板支持部に所定角度を有して設けられた傾斜面と
からなることを特徴とする請求項1記載の画像読取装置。
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