JP3898904B2 - 画像読取ユニット及び画像読取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像読取ユニット及び画像読取装置に関し、特に、画像データを読取るイメージセンサが装着された回路基板の一方の面にイメージセンサの温度上昇を制御する放熱部材を設けると共に、回路基板の他方の面にノイズを低減するシールド部材を設け、放熱部材とシールド部材とを熱伝導部材で結合した画像読取ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
種々のサイズの原稿画像を画像データとして読取る画像読取装置は、例えば、図１０に示すように、原稿に対して光を照射する光源８６、原稿からの反射光を偏向するための複数の反射鏡８３，８４，８５、各反射鏡を介して反射された原稿反射光を集光する集光レンズ８７、そして、集光レンズ８７からの光を検出するイメージセンサ８０を備えており、イメージセンサ８０で検出された反射光は、光電変換された後、画像データとして処理される。
【０００３】
画像読み取りは、受光した画像光を電気信号に変換するイメージセンサに所定周波数のクロック信号に同期して読み取るようにタイミング設定がなされる。イメージセンサから画像信号を読み取る際には、クロック信号及びそのクロック周波数の整数倍の周波数帯のノイズが生じる。
【０００４】
このため、このノイズが外部に漏れるのを防止するために、例えば、特開平５−３４７６８５号公報、特開平８−３２７６２号公報においては、回路基板の周辺を金属製のシールドカバーで覆っている。
【０００５】
しかし、このシールドカバーはイメージセンサを取付けた回路基板だけでなくその周辺やレンズ等も含む広い範囲を覆うようにしており、そのサイズが大きくなりがちであった。このため、回路基板だけをシールドカバーで覆うようする例も見られる。
【０００６】
図１０に示すように、通常、上記イメージセンサ８０は回路基板８１上にねじなどにより光軸に対する位置調整が可能に取付けられている。そして、イメージセンサ８０が取付けられた基板８１は、イメージセンサ８０が最適な状態で集光レンズ８７からの光が受光できるように、固定部材９０を使用して装置本体のシャーシに設けられたフレーム９２に取付けられている。基板８１は集光レンズ８７との位置合わせをした状態でねじ９１で固定するようにしている。そして、基板８１はノイズを防ぐためシールドカバー８２で覆うようにしている。
【０００７】
さらに、イメージセンサは、大規模集積回路と同様にシリコン基板上に数百万個の電子素子が配列されたものであることから消費電力が大きく単位時間当たりの発熱量が大きい。特に、近年の画像読取装置は高密度且つ高速度の画像読み取りを実現するべく、画素数が益々増大化しているとともに、高速度の画像データの伝送実現するべくクロック周波数の高速化が図られている。このため、イメージセンサが発生する熱を放熱するためにイメージセンサの外形パッケージに放熱板を装着する必要性が生じている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このため、従来技術においては、回路基板に対しては、回路基板を装置本体のフレームへ取付のための固定支持部材と、回路基板からのノイズの放散抑制及び外来ノイズの遮蔽のためのシールドカバーと、熱放散のための放熱部材（ヒートシンク）をそれぞれ別個に取付けなければならなかった。このため、部品点数が多く装置製造時の作業工程が煩雑であり、製造コスト低減の妨げとなっていた。
【０００９】
また、回路基板の装置本体フレームへの取付は、精緻な位置合わせを必要とし煩雑な調整作業が必要であった。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、イメージセンサ、回路基板をシールド部材に取付、このシールド部材にシールドと放熱の機能を持たせることによって部品点数の低減と製造コストの低減を実現し、併せて、回路基板の位置合わせを容易にするように形成された画像読取ユニット及び画像読取装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明において、原稿からの光の光路方向に面する表面側にイメージセンサを有し、背面側に半導体回路素子を有する回路基板と、前記イメージセンサからの熱を放出する放熱部材と、前記半導体回路素子への電気ノイズを防止するシールド部材とを備えた画像読取ユニットにおいて、前記イメージセンサを、前記熱伝導性の放熱部材を介して前記回路基板の表面側に配置し、前記シールド部材は、前記回路基板の背面側に配置する。この放熱部材と回路基板とシールド部材とは熱伝導性の連結部材でブラケット部材に固定し、このブラケット部材は装置フレームに光路方向に位置調節自在に取付け、前記シールド部材とブラケット部材とはそれぞれ熱伝導性の金属材料で構成する。
【００１２】
そして、前記回路基板には貫通孔を設け、この貫通孔を介して前記連結部材で前記放熱部材と前記シールド部材とを結合する。
【００１４】
さらに、原稿に光を照射する光源と、原稿からの反射光を電気信号に変換するイメージセンサと、表面側に前記イメージセンサを、背面側に半導体回路素子をそれぞれ有する回路基板とを備え、前記イメージセンサからの熱を放出する放熱部材と、前記半導体回路素子への電気ノイズを防止するシールド部材と、を備えた画像読取装置において、
前記イメージセンサは、前記熱伝導性の放熱部材を介して前記回路基板の表面側に配置する共に、前記シールド部材は、前記回路基板の背面側に配置する。この放熱部材と回路基板とシールド部材とは熱伝導性の連結部材でブラケット部材に固定する。このブラケット部材は装置フレームに光路方向に位置調節自在に取付けられ、前記シールド部材とブラケット部材とはそれぞれ熱伝導性の金属材料で構成する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、各種の複写機、ファクシミリ、電子機器に接続して使用されるイメージスキャナ等に適用される画像読取ユニット及び画像読取装置である。本実施の形態では、複写機における画像読取装置の例に基づき説明する。画像読取装置には、一般的に次の３種類の読取装置がある。
【００１９】
第１の構成は、レンズ及びイメージセンサから成る画像読取ユニットが画像読取装置の取付部に固定され、原稿が載置されたプラテンに沿って光源ユニットと反射鏡ユニットが２対１の速度で移動しながら載置された原稿を読取る画像読取装置である。
【００２０】
第２の構成は、光源、反射鏡、レンズ及びイメージセンサからなる画像読取ユニットを固定し、プラテンに沿って移動する原稿の画像を読取る画像読取装置である。
【００２１】
第３の構成は、光源、反射鏡、及びレンズ及びイメージセンサから成る画像読取ユニットが１つのキャリッジに搭載され、該キャリッジが原稿の載置されたプラテンに沿って移動し原稿を読取る画像読取装置である。
【００２２】
まず、本発明を第１の構成の画像読取装置に適用した実施例について説明する。
図３は本実施の形態に係る画像読取装置の構成を示す断面図であり、図４はその画像読取装置における第1の画像読取部の光学機構部である光源１１と光偏向手段である反射鏡１２，１３，１４と第２の光学読取装置４０の部分を拡大した断面図である。
【００２３】
なお、本実施の形態例の複写機では、連続的に原稿を繰出して画像読取部に給送する、いわゆるＡＤＦとしての機能を有している。
画像読取装置は、下部ユニット５１と、下部ユニット５１に対してヒンジ等により開閉自在に取付られた上部ユニット６０とを有している。
【００２４】
上部ユニット６０は、原稿を搬送する搬送経路、原稿を搬送するローラ対、原稿の裏面の画像を読み取る第２の光学読取装置４０等を収容した筐体６１を有している。この筐体６１には、前記給紙トレイ６２に対応して原稿導入口６３と、前記排紙トレイ６４に対応して原稿排出口が形成されており、原稿導入口６３から導入された原稿は、筐体内に配設された搬送経路に沿って搬送され、読取処理が行われた後、原稿排出口を介して前記排紙トレイ６４上に排紙される。
【００２５】
さらに、第１の光学読取装置５０は、搬送経路に沿って設けられているシートスループラテン６６を通過する原稿の表面の画像を読み取るようになっている。第１の光学読取装置５０は、縮小光学系センサを備えて構成されており、第１キャリッジ５２と、第２キャリッジ５３とを備えている。各キャリッジ５２，５３は、図示しないモータにより駆動され、互いに連動して所定の距離関係を保ちながらユニット内を図の左右方向に移動する。
【００２６】
キャリッジ５２には、図４のように原稿に対して照射光を投光するための光源１１と、光源１１によって投光された照射光の原稿からの反射光を受光して水平方向の反射光に方向を変換する反射鏡１２が搭載されている。また、キャリッジ５３には、反射鏡１２から反射された水平方向の反射光を垂直方向に反射させる反射鏡１３と、この反射鏡１３によって反射された垂直方向の光を前記反射鏡１２からの反射光とは反対の水平方向に反射させる反射鏡１４が搭載されている。
【００２７】
また、第１の光学読取装置５０は、下部ユニット５１内に固定され、偏光手段である反射鏡１４からの反射光が入射する集光レンズ１５と、集光レンズ１５によって合焦された反射光を受光するイメージセンサ１６と、イメージセンサ１６の温度上昇を制御する放熱部材７２と、放熱部材７２を介してイメージセンサ１６が取付けられた回路基板７３とで構成される。このイメージセンサ１６によって検知された光は、回路基板７３によってデジタル信号に変換された後、各種の画像処理を行なう制御基板（図示せず）を介して複写機内のインターフェース基板に送信される。そして放熱部材７２及び回路基板７３はヒートシンク機能とノイズシールド機能を兼備したシールド部材７０に熱伝導部材９５により固定され、シールド部材７０は取付部７６に固定され画像読取ユニットを構成している。
【００２８】
本実施の形態では、第１の光学読取装置５０は、下部ユニット５１の上面にシートスループラテン６６と隣接して読取原稿を載置するためのプラテン５５（以下、「ブックプラテン」という）が設けられており、このブックプラテン５５に載置された原稿を、前記キャリッジ５２，５３が移動することで走査し、その内容を読み取るようになっている。
【００２９】
そして、各キャリッジは図示しないモータにより駆動され互いに連動して所定の距離関係を保ちながら、即ちキャリッジ５２に対しキャリッジ５３は１／２の変位で下部ユニット５１の内部を図の左右方向に移動する。
【００３０】
第２の光学読取装置４０においては、図４に示すように搬送通路内を搬送されてくる原稿の裏面（上方に向いた面）に画像を読み取るための照射光を投光する光源２５と、該照射光と原稿シートの裏面からの反射光とを透過するコンタクトガラス６７と、該反射光を平行光とするためのセルホックレンズ６８と、該セルホックレンズ６８の透過光を検出して電気信号に変換するラインイメージセンサ６９と、回路基板４１とが、ノイズを低減するシールドカバー９６を付して第２の光学読取装置４０に一体的に固定されている。そして、イメージセンサ６９で検知された光は回路基板４１によってデジタル信号に変換された後、上述した下部ユニット５１内に設けられた画像処理基板を介して複写機内のインターフェース基板に送信される。
【００３１】
次に、本発明の画像読取ユニット２及び画像読取装置を第３の構成の画像読取装置に適用した実施例について説明する。上記した第３の構成の画像読取装置は、光源、反射鏡、及び前記レンズ及び前記イメージセンサから成る画像読取ユニット２が原稿の載置されたプラテンに沿って移動し原稿を読取る画像読取装置である。図５は、ホームポジションにある画像読取ユニット２を往動方向から見た斜視図を示す。
【００３２】
原稿は本体フレーム１の上方に装着されるプラテン（図示せず）上に読取られる画像面が下向きになるように載置される。画像読取ユニット２は、プラテンの下方を本体フレーム１に設けたガイドロッド３及びガイドレール４に案内され、ステッピングモータ５に連結された駆動ベルト１０を介して駆動されて往復摺動する。原稿画像は、往動時に読取られるように構成されている。
【００３３】
図６は、画像読取ユニット２が原稿画像を走査する往動方向に向かって後方から見た斜視図である。画像読取ユニット２の往動方向の一端側に光源６が設置され、その他端側に回路基板３２を取付けたシールド部材７０が画像読取ユニット２のモールドフレーム２６に固定されている。
【００３４】
図７は、画像を読取る画像読取ユニット２の構成を示す断面図である。画像読取ユニット２には、モールドフレーム２６が設けられ、このモールドフレーム２６に原稿を照射する光源６と、光源６から発射される光を原稿面に集中反射するための反射板２９と、光源６によって投光された照射光の原稿からの反射光を受光して水平方向の反射光に方向を変換する反射鏡２０，２１，２２，２３，２４、と、前記反射鏡２４からの反射光を集光するレンズユニット２７と、集光レンズ２７によって合焦された反射光を受光するイメージセンサ３１と、イメージセンサ３１を搭載する回路基板３２、回路基板３２に固着された半導体（半導体回路素子）２８とが搭載されている。なお、最初に光を反射する反射鏡２０と最後に光を反射する反射鏡２４との間には読み取り幅全体の光量を均一化するためのシューティング板３４がねじ３５により位置調整可能に取付られている。
【００３５】
このように構成された画像読取装置において、イメージセンサ３１の熱による機能低下を防ぐために、イメージセンサ３１が発生する熱を放出することが要求される。さらに、電源及びケーブルから発射する電磁波がイメージセンサ３１に影響を与えないように防ぐ必要がある。
【００３６】
そして、反射鏡２４からの光を受けて集光する集光レンズ２７と集光した光を読取るイメージセンサ３１は焦点位置が正確でなければ緻密な画像データを得ることが出来ない。そのため緻密な画像データを得るためには正確な調整を必要とする。複写機のＡＤＦの動き、キャリッジの移動などで絶えず振動は起こっている。これらの振動でそのイメージセンサ３１の焦点位置がずれることは許されない。
また、位置がずれた場合の調整は簡単であることが望ましい。そのためには、回路基板３２を取付部に固定する部品点数は少ないことが望ましい。
【００３７】
本発明においては、イメージセンサ３１を取付た回路基板３２をノイズを低減するシールド部材７０に固定し、シールド部材７０は画像読取ユニット２のモールドフレーム２６に設けられた取付部２６ａに位置調整自在に固定する構成とした。
このシールド部材７０は、放熱性を有する銅、アルミ等の非磁性金属、又は、鉄、ニッケル等の磁性金属で形成されている。
【００３８】
図１は、イメージセンサ３１を搭載した回路基板３２をシールド部材７０に取付けた状態を示す正面図である。図２はイメージセンサ３１を搭載した回路基板３２をシールド部材７０に取付けた状態を示す斜視図である。
このシールド部材７０が、図６に示す通り画像読取ユニット２のモールドフレーム２６に取付けられている。
【００３９】
本発明においては、図１、図２に示すように、背面側に半導体回路素子２８を有する回路基板３２と光路方向に面する表面側に設けたイメージセンサ３１との間にイメージセンサ３１からの熱を放出する放熱部材７８を介在し、回路基板３２の表面側にイメージセンサ３１が固定されている。そして回路基板３２は、半導体回路素子２８への電気ノイズを防止するシールド部材７０の外側取付部７６に設けられた孔７６ａから熱伝導性の連結部材（本実施例においてはねじ）７７を螺挿して放熱部材７８のねじ孔７８ａに螺合することでシールド部材７０に固定される。
【００４０】
そして、ねじ７７を介してイメージセンサ３１から放熱部材７８に伝わった熱が、さらにシールド部材７０に放熱される。
【００４１】
シールド部材７０は、シールド部材７０に設けられた取付孔７４と画像読取ユニット２のモールドフレーム２６の取付部２６ａとが、ねじ等の結合部材７４ａにより位置調整自在に取付られている。
【００４２】
イメージセンサ３１の受光面側には、フレア光を遮るための遮光板７１が設けられている。そして、シールド部材７０のブラケット７５には画像読取ユニット２のモールドフレーム２６にシールド部材７０を固定するための取付孔７４か設けられている。取付孔７４は、集光レンズの光軸方向を調整するために調整可能に可動できるように光軸方向に長く形成されている。そして、取付孔７４に螺旋されたねじ等の取付部材を調整するためのドライバー孔７９が設けられている。この孔７９は位置調整の際、画像読取ユニット２の上方からドライバーを挿入し取付孔７４に螺旋されたねじを廻し調整が出来るようになっている。
【００４３】
そして、シールド部材７０は放熱性の高い部材、例えば金属板であるため放熱性がありイメージセンサ３１から発生する熱を放熱しイメージセンサの機能低下を防止することが出来るヒートシンク機能を持つ。
【００４４】
図８は、図２を反対方向から見た斜視図であり、図９は、図８を矢印Ｘ方向に見た側面図である。
【００４５】
さらに、放熱構造については、図２、図８、図９に示すように、イメージセンサ３１と基板３２との間に放熱部材７８を介在させ、回路基板３２にイメージセンサ３１が固定されている。この放熱部材７８を設けることでイメージセンサ３１の温度上昇を防ぎ、回路基板３２に与える熱の影響も防止することが出来る。
【００４６】
回路基板３２の貫通孔３２ａにシールド部材７０の外側から熱伝導部材例えば金属製のねじ７７を螺挿して放熱部材７８のねじ孔に螺合することで、シールド部材７０に回路基板３２が固定されると共に、イメージセンサ３１から放熱部材７８に伝わった熱がねじ７７を介してシールド部材７０に放熱される。
【００４７】
図６にはイメージセンサ３１を搭載した回路基板３２を取付けたシールド部材７０が画像読取ユニット２に取付けられた状態が示されている。シールド部材７０を画像読取ユニット２のモールドフレームの取付部に取付ける際は、図２のようにシールド部材７０に設けられている取付部のブラケット７５を画像読取ユニット２のモールドフレームの取付部にねじ、ワッシャ等の結合部材を使用して固定する。
【００４８】
集光レンズの光軸方向を調整するために位置を調節する場合、結合部材がねじの場合は固定したねじを緩め取付孔７４の左右方向にずらすことで微調整が可能となる。このように調整は、イメージセンサ３１及び回路基板３２とシールド部材７０とは一体に固定されているためシールド部材７０の取付位置だけを調整すればよいのである。
【００４９】
シールド部材７０と画像読取ユニット２のモールドフレーム２６の取付部２６ａとの結合は正確に結合され位置のずれが生じないような結合部材を使用する。ねじとワッシャ等の結合部材を使用しねじが確実に画像読取ユニット２のモールドフレーム２６の取付部２６ａとシールド部材７０のブラケット７５を螺合し位置がずれないように固定する。
【００５０】
なお、本実施の形態ではシールド部材７０の取付け孔７４が位置調整自在な形状であるとして説明したが、シールド部材７０の取付孔７４を螺子を螺入する丸孔とし、画像読取ユニット２のモールドフレームの取付部を調整可能な取付孔の形状としてもよい。
【００５１】
以上、詳しく説明したように、本発明の画像読取ユニット２は、イメージセンサ３１、放熱部材７８、回路基板３２を搭載したシールド部材７０にブラケット７５を設け、このブラケット７５に設けた取付孔７４と画像読取ユニット２のモールドフレーム２６の取付部２６ａとをねじ等の結合部材７４ａで位置調整自在に固定する構成とした。
【００５２】
このように、回路基板３２を画像読取ユニット２に固定するためのシールド部材７０が、ノイズを低減すると共に、イメージセンサ３１から発生する熱を放熱するヒートシンク機能を一体的に併せ持つことにより部品点数の低減と製造コストの低減を実現したのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る、イメージセンサを搭載した基板をシールド部材に取付けた状態を示す正面図である。
【図２】 図１における、イメージセンサを搭載した基板をシールド部材に取付けた状態を示す斜視図である。
【図３】 本発明に係る、実施の形態例の画像読取装置を示す図である。
【図４】 本発明に係る、画像読取装置における光学機構部である光源と光偏向手段である反射鏡部と第２の光学読取装置である密着型イメージセンサ部分を拡大した図である。
【図５】 本発明に係る、画像読取装置におけるホームポジションにある画像読取ユニットを往動方向から見た斜視図を示す。
【図６】 本発明に係る、画像読取ユニットを読取走査方向に向かって後方から見た斜視図である。
【図７】 本発明に係る、画像を読取る画像読取ユニットの構成を示す断面図である。
【図８】 図２のシールド部材を反対方向から見た斜視図であり、
【図９】 図８を矢印Ｘ方向に見た側面図である。
【図１０】 従来の画像読取装置を示す。
【符号の説明】
２ 画像読取ユニット
１１ 光源
１２，１３，１４ 反射鏡
１５ 集光レンズ
３１ イメージセンサ
３２ 基板
７０ シールド部材
７２ 取付支持部
７５ ブラケット
７４ 取付孔
７７ ねじ

Claims (3)

1. 原稿からの光の光路方向に面する表面側にイメージセンサを有し、背面側に半導体回路素子を有する回路基板と、
   前記イメージセンサからの熱を放出する放熱部材と、
   前記半導体回路素子への電気ノイズを防止するシールド部材と、を備えた画像読取ユニットにおいて、
   前記イメージセンサは、前記熱伝導性の放熱部材を介して前記回路基板の表面側に配置されると共に、前記シールド部材は、前記回路基板の背面側に配置され、
   この放熱部材と回路基板とシールド部材とは熱伝導性の連結部材でブラケット部材に固定され、
   このブラケット部材は装置フレームに光路方向に位置調節自在に取付けられ、
   前記シールド部材とブラケット部材とはそれぞれ熱伝導性の金属材料で構成されていることを特徴とする画像読取ユニット。
2. 前記回路基板には貫通孔が設けられ、この貫通孔を介して前記連結部材で前記放熱部材と前記シールド部材とを結合した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. 原稿に光を照射する光源と、
   原稿からの反射光を電気信号に変換するイメージセンサと、
   表面側に前記イメージセンサを、背面側に半導体回路素子をそれぞれ有する回路基板と、
   前記イメージセンサからの熱を放出する放熱部材と、
   前記半導体回路素子への電気ノイズを防止するシールド部材と、を備えた画像読取装置において、
   前記イメージセンサは、前記熱伝導性の放熱部材を介して前記回路基板の表面側に配置されると共に、前記シールド部材は、前記回路基板の背面側に配置され、
   この放熱部材と回路基板とシールド部材とは熱伝導性の連結部材でブラケット部材に固定され、
   このブラケット部材は装置フレームに光路方向に位置調節自在に取付けられ、
   前記シールド部材とブラケット部材とはそれぞれ熱伝導性の金属材料で構成されていることを特徴とする画像読取装置。

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