JP3927895B2 - イメージセンサおよびこれを備えた画像読取装置 - Google Patents

イメージセンサおよびこれを備えた画像読取装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密着型イメージセンサの構造に係り、より詳しくはセンサの筐体内部にカラーカットフィルムを実装した密着型イメージセンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、複写機の読取装置としては、縮小光学系を用いたものが広く知られている。図14は、従来の縮小結象系を用いた画像読取装置を説明するための図である。原稿204は、プラテンガラス205上に載置され、あるいは自動原稿供給装置203を使って流し読みガラス208上を送られる。ランプユニット210の蛍光ランプ209で照明された原稿の情報は、ミラーユニット211の第一ミラー201,第二ミラー202で折り返されて、縮小結像レンズ212にて読取素子213に結像される。206は基準白板であり、これを基準にして白レベルを調整する。画像処理部150は読取素子213の出力信号を受けて、その信号からデジタル画像を生成する。
【0003】
ところが近年、複写機の画像読取装置においてコンタクトイメージセンサ(以下、CISと略す)を使用することが提案されている。図15は、CISを用いた画像読取装置を説明するための図である。原稿204は、プラテンガラス205上に載置され、あるいは自動原稿供給装置203を使って流し読みガラス208上を送られる。原稿の情報は、CIS300によって読み取られる。206は基準白板であり、これを基準にして白レベルを調整する。画像処理部150は読取素子213の出力信号を受けて、その信号からデジタル画像を生成する。
【0004】
CISを用いた読取装置が普及し始めた理由としては、縮小光学系を使用した読取系よりも構成が簡単であり、低コスト化が図れることが挙げられる。また、5倍から10倍程度感度が高いため、比較的暗い光源でも十分な画質が得られるので照明系の低コスト化や省電力化が達成される。たとえば、30枚/分程度の読取りであれば、縮小光学系の場合、40000lux程度の原稿面照度が必要であるが、セルフォックレンズアレイ(以下、SLAと略す)を使用したCISでは4000lux程度で十分である。
【0005】
ところが、縮小光学系で用いる40000lux乃至80000luxといった比較的明るいランプにあっては、発光スペクトルで見た場合の近赤外線の相対的な発光量は比較的少量であったが、CISで用いる4000lux程度の比較的暗いランプを使用した場合、近赤外線の相対的な発光量が多くなってしまう現象がみられた。
【0006】
図16は、4000luxの比較的低輝度のXeランプの発光スペクトルを説明する図である。また、図17は、40000luxの高輝度Xeランプの発光スペクトルを説明する図である。両者を比較すると、400〜700nmの可視光領域の発光スペクトルはほぼ同じである。ところが、800〜1000nmの近赤外領域においては、550nm近辺の緑のピークに対する近赤外線の発光量は、4000luxランプの方が3倍程度大きい。
【0007】
図18は、代表的なCCDイメージセンサにおけるRGBの分光感度特性を説明する図である。800〜1000nmの近赤外線にRGBとも感度を持つことが分かる。これらは本来不要な感度であるが、染料や顔料のRGB原色フィルタでは、従来から近赤外線の感度をなくす努力が続けられているにも拘わらず、いまだに実現されておらず、このような特性となっている。したがって、CCDイメージセンサはランプの近赤外線のスペクトルを読み取ってしまい、結果としてRGBが混色して色の判別が劣化してしまう。また、赤外線の分光反射率が高い色材を使用した特色インクなどを読み取ったときに、不必要に明るく読み取ってしまうという問題が発生した。しかもこの問題は、近赤外線の相対的な大きさに比例して悪化するため、図16で説明した4000lux程度の比較的低照度のランプの方が悪い傾向にある。
【0008】
これらの諸問題を解決するために、CCDの手前に赤外線カットガラスなどの光学的なマルチコーティングを施したガラスを使用したものが提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、A4サイズの297mmの領域を赤外線カットガラスでカバーしようとした場合、数千円から1万円弱程度の極めて高価なものとなってしまい、安価な画像読取装置には実質的に使用することができない。
【0009】
そこで近年、プラズマディスプレーが発生する赤外線によって発生するリモコンの誤動作対策用の近赤外線吸収フィルムや、DVD−Rで近赤外線発光レーザダイオードの近赤外線を効率的に吸収するように開発された近赤外線吸収色素などが提案されている。これらは、近赤外線吸収色素を高分子樹脂に分散させた構造をとっている。
【0010】
図19は、赤外線吸収フィルムの分光透過率を説明する図である。図において、800〜1000nmの近赤外域に吸収があり、400〜700nmの可視光域の光透過性が高く、かつ可視光域に特定波長に大きな吸収を持つことがない理想的な特性を持っている。すなわち、可視光域の発光スペクトルはほとんど変化なく、削減したい800〜1000nmの近赤外線のピークは1/10〜1/20程度に削減できることが知られている。
【0011】
【特許文献1】
特開平11‐32177号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのフィルムは数十ミクロンといった極めて薄いものであり、剛性がなく、小型のCISには実装が困難であった。また、4000lux程度の比較的暗いランプであっても、連続点灯時には管表面が100℃近くになるため、ランプの近くに耐熱性の低いフィルムを配置した場合には、熱によるフィルムの劣化が懸念される等の問題があった。
さらに、赤外吸収フィルムとして、コーティングで製造されるものなど表面にキズがつきやすいフィルムを、原稿からCCDまでの間のいわゆる結像系に配置した場合には、フィルム表面のキズが読取画像にスジとなって表れる可能性があった。
【0013】
本発明はかかる実情に鑑み、コストがかからず、高品位な画象が得られるイメージセンサおよびこれを備えた画像読取装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明のイメージセンサは、原稿を照射するための光源と、前記原稿からの反射光を受ける受光部と、前記原稿からの反射光を前記受光部に導くための結像素子とを筐体内に一体的に保持してなるイメージセンサであって、 前記光源に含まれる特定波長の光をカットするカラーカットフィルムを、前記結像素子及び前記筐体により挟み込んで保持したことを特徴とする。
【0015】
また、本発明のイメージセンサは、原稿を照射するための光源と、前記原稿からの反射光を受ける受光部と、前記原稿からの反射光を前記受光部に導くための結像素子とを筐体内に一体的に保持してなるイメージセンサであって、前記光源に含まれる特定波長の光をカットする単葉フィルム材からなるカラーカットフィルムの一端を他端に貫通させることにより概略筒状に形成し、前記光源を該カラーカットフィルムの筒状内に配置したことを特徴とする。
【0016】
また、本発明のイメージセンサは、原稿を照射するための光源と、前記原稿からの反射光を受ける受光部と、前記原稿からの反射光を前記受光部に導くための結像素子とを筐体内に一体的に保持してなるイメージセンサであって、前記光源に含まれる特定波長の光をカットする単葉フィルム材からなるカラーカットフィルムの両端を折り曲げることにより概略コ字状に形成し、前記光源を覆うように該カラーカットフィルムを配置したことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施形態に沿って詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態を示す正面断面図である。図において、1は読取装置本体であり、読取装置本体1の上部には自動原稿搬送装置(ADF)2が載置されている。3はフレームであり、フレーム3の上面にはADF2から搬送された原稿を読み取るための流し読み用ガラス4、および原稿を静止した状態で読み取る際に使用されるブック読み用ガラス5が載置されている。また、ADF2により搬送された原稿を流し読み用ガラス4からすくいとるためのジャンプ台6が、同じくフレーム3の上面で、かつ流し読み用ガラス4とブック読み用ガラス5の間に配置されている。
【0019】
7は密着型イメージセンサであり、図中、矢印方向に移動することにより、流し読み用ガラス4上に搬送された原稿、あるいはブック読み用ガラス5上に載置された原稿の画像を画像データとして取り込む。キャリジ8は長手方向中央付近に設けられたガイドシャフト9に支持され、図示しない駆動源によりガイドシャフト9に沿って、流し読み用ガラス4とブック読み用ガラス5の下側を自由に移動可能な構成となっている。
【0020】
次いで、ADF2の構成を説明する。
ADF2は、原稿トレイ10に積載された原稿を1枚ずつ給紙するためのピックアップローラ11、取り出された原稿の重送を防止する分離搬送ローラ12、分離パッド13、用紙を読取部まで搬送するための搬送ローラ対14および15、搬送ガイド対16、読取部において原稿を流し読み用ガラス4に押さえつけるための白色ローラ17、用紙を排出トレイ18まで送り出すための排紙ローラ対19および20、排紙ガイド対21から構成される。排出トレイ18は、ブック読み時の原稿をブック読み用ガラス5に押さえつけるための圧板の機能をも兼ね備えている。
【0021】
次に装置の動作を説明する。
ADF2の原稿トレイ10に原稿が置かれた状態でスタートキーが押された場合、まず密着型イメージセンサ7はガイドシャフト9の軸方向に沿って流し読み用ガラス4の下方へ向けて移動し、白色ローラ17のほぼ直下で停止する。この動作と並行して、原稿はピックアップローラ11により給紙される。給紙された原稿は、分離搬送ローラ12と分離パッド13で1枚ずつ確実に分離され、搬送ローラ対14の搬送力により搬送ガイド対16を通過した後、搬送ローラ対15に送られ、流し読みの読取位置である白色ローラ17と流し読み用ガラス4の間に送られる。
【0022】
このとき密着型イメージセンサ7はすでに流し読み位置に到達しているので、流し読み用ガラス4を通過する原稿の画像情報を順次読み取ることができる。読み取りが進むに従って、原稿は白色ローラ17を越え、ジャンプ台6にて先端をすくわれ、流し読み用ガラス4から離間を開始する。その後、原稿は排紙ローラ対19により搬送された後、排紙ガイド対21を通過し、排紙ローラ対20により排出トレイ18上に排出され、1枚目の読み取り動作を終了する。
【0023】
もし原稿トレイ10上に複数の原稿が載置された場合は、この動作を継続して繰り返し、最終原稿の読み取りが終了した時点で読み取り動作を終了することになる。
【0024】
次いで、原稿トレイ10に原稿が載置されない状態でスタートキーが押された場合、装置本体1はブック読み用ガラス5に原稿が置かれたと判断する。そして、密着型イメージセンサ7はガイドシャフト9の軸方向に沿って移動し、ブック読み用ガラス5上に載置された画像の読み取りを行なう。
【0025】
図2はCISの断面図、図3はCISを斜め上方から見た斜視図である。図において、22,23は蛍光ランプであり原稿を照明する。24は等倍結像素子であるセルフォックレンズアレイ(SLA)であり、原稿の情報を読取素子25に結像する。26は読取素子25を実装してある基板であり、これらすべては筐体27で一体に組み込まれている。
【0026】
28は赤外線カットフィルムであり、図3に示すように筐体27の穴部29に、筐体27及びSLA24によって挟み込まれるようにして組み込まれる。この赤外線カットフィルム282より、蛍光ランプ22,23から出た不必要な800〜1000nmの赤外線の量を1/10〜1/20程度に削減することができる。なお、赤外線カットフィルムとしては、赤外線をカットするものであれば、赤外線成分を吸収するもの、或いは反射するもののいずれでもかまわない。以下に説明する全ての実施形態においても同様である。
【0027】
赤外線カットフィルム28は筐体27の穴部29に、筐体27及びSLA24によって挟み込まれるようにして組み込まれるため、装置の使用中に動いたり、異物が混入する等の不具合も発生しない。また、接着剤も用いていないため、接着の不均一性による画像不良や、接着剤の劣化による透過率の変化の心配が全くない。また、光源22,23に対して筐体27の壁を隔てて配置しているため、光源から発せられる熱による影響をほとんど受けないで済む。さらに、セルフォックレンズアレイ24と同じ程度の大きさでよいため、数ミリ幅程度の大きさで済み、したがって最も安価に赤外線をカットする手法を実現する。
【0028】
(第2の実施形態)
次に、図4および図5を用いて第2の実施形態を説明する。
図4はCISの断面図、図5はCISを斜め下方から見たときの斜視図である。 第1の実施形態で説明したものと同一のものは同符号を付し、それらの説明を省略する。
【0029】
第2の実施形態においては特に、赤外線吸収フィルム30はSLA24とは密着せずに、SLA24と読取素子25の間に保持してある。この場合、赤外線カットフィルム30には爪部30a,30a′,30b,30b′,...があり、これらが筐体27の貫通穴31a,32a,31b,32b,...に挿入されることにより、赤外線カットフィルム30が筐体27に保持される構造となっている。
【0030】
この実施形態においても、爪部30a,30a′,30b,30b′,...が貫通穴31a,32a,31b,32b,...に挿入されているので、装置の使用中に動いたり、異物が混入する等の不具合も発生しない。また、接着剤も用いていないため、接着の不均一性による画像不良や、接着剤の劣化による透過率の変化の心配が全くない。また、第1の実施形態と同様に、蛍光ランプ22,23に対して筐体27の壁を隔てて配置しているため、光源から発せられる熱による影響をほとんど受けないで済む。
【0031】
さらに、第1の実施形態のように赤外線カットフィルム30をSLA24で挟み込んでいないため、フィルム製造時のキズなどによりリワークを余儀なくされた際でも、簡単に取り外せることができ、歩留まりを向上することができる。
【0032】
(第3の実施形態)
次に、図6および図7を用いて第3の実施形態を説明する。
図6はCISの断面図、図7はCISの蛍光ランプまわりを斜め上方から見たときの斜視図である。第1の実施形態で説明したものと同一のものは同符号を付し、それらの説明を省略する。
【0033】
第3の実施形態においては特に、赤外線カットフィルム33は1枚のフィルムの端部同士を重ね合せて、熱溶着部34で熱溶着することにより筒状に形成される。この筒状の赤外線カットフィルム33の中に蛍光ランプ22,23を個々に通してあり、この状態で筐体27に組み込まれる。
【0034】
第3の実施形態では赤外線カットフィルム33により、蛍光ランプ22,23から出た不必要な800〜1000nmの赤外線の量を1/10〜1/20程度に削減することができる。この場合、赤外線カットフィルム33は結像系ではなく照明系に配置されるため、ゴミやキズ等による読取画像への影響が全く問題にならない。また、接着剤も用いていないため、接着の不均一性による画像不良や、接着剤の劣化による透過率の変化の心配が全くない。
【0035】
(第4の実施形態)
次に、図8および図9を用いて第4の実施形態を説明する。
図8はCISの断面図、図9はCISの蛍光ランプまわりを斜め上方から見たときの斜視図である。第1の実施形態で説明したものと同一のものは同符号を付し、それらの説明を省略する。
【0036】
第4の実施形態においては特に、赤外線カットフィルム35は1枚のフィルムの一端を他端に貫通させることにより筒状に形成される。この場合、各赤外線カットフィルム35の一端には複数の爪部36a,36b,...があり、これらが他端に設けられた貫通穴37a,37b,...に挿入されることにより、赤外線カットフィルム35は筒状に形成される。
【0037】
第4の実施形態においても第3の実施形態と同様の効果が得られるが、第3の実施形態のように熱溶着でないため、完成後でも取外し自在である。したがって、たとえば万一フィルムに亀裂等が入っていた場合、赤外線カットフィルム35を簡単に取り外すことができるため、製造時における歩留まりの向上を図るばかりか、市場における交換容易性に優れている。
【0038】
(第5の実施形態)
次に、図10および図11を用いて第5の実施形態を説明する。
図10はCISの断面図、図11はCISを斜め上方から見たときの斜視図である。第1の実施形態で説明したものと同一のものは同符号を付し、それらの説明を省略する。
【0039】
第5の実施形態においては特に、赤外線カットフィルム38は1枚のフィルムの両端を折り曲げることにより概略コ字状に形成される。この場合、各赤外線カットフィルム38の折曲部分には複数の穴部39があり、これらに筐体27に設けられた爪部40が挿入されることにより、赤外線カットフィルム38は概略コ字状のまま保持される。
【0040】
第5の実施形態においても第3および第4の実施形態と同様の効果が得られるが、第3の実施形態のように熱溶着でないため、完成後でも取外し自在である。したがって、たとえば万一フィルムに亀裂等が入っていた場合、赤外線吸収フィルム35を簡単に取り外すことができるため、製造時における歩留まりの向上を図るばかりか、市場における交換容易性に優れている。
【0041】
(第6の実施形態)
次に、図12および図13を用いて第6の実施形態を説明する。
図12はCISの断面図である。第1の実施形態で説明したものと同一のものは同符号を付し、それらの説明を省略する。
【0042】
第6の実施形態においては第5の実施形態と同様に、赤外線カットフィルム41は1枚のフィルムの両端を折り曲げることにより概略コ字状に形成される。第5の実施形態と異なる点は、蛍光ランプ22,23を個々に覆うのではなく、単一の赤外線カットフィルム41で構成する。フィルム保持方法は第5の実施形態と同様に、赤外線カットフィルム41の折曲部分には複数の穴部39があり、これらに筐体27に設けられた爪部40が挿入される。
【0043】
この場合、赤外線カットフィルム41が薄いためにその中央部がSLA24の方向に撓むときには、SLA24のレンズ面以外の部分42に赤外線カットフィルム41の中央端部43を当接させることで、赤外線カットフィルム41は概略コ字状のまま保持される。
【0044】
第6の実施形態においても第3〜第5の実施形態と同様の効果が得られるが、第3の実施形態のように熱溶着でないため、完成後でも取外し自在であり、たとえば万一フィルムに亀裂等が入っていた場合、赤外線カットフィルム41を簡単に取り外すことができるため、製造時における歩留まりの向上を図るばかりか、市場における交換容易性に優れている。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、低コストにして高品位な画像を読み取るイメージセンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像読取装置の断面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態におけるCISの断面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態におけるCISの上方斜視図である。
【図4】本発明の第2の実施形態におけるCISの断面図である。
【図5】本発明の第2の実施形態におけるCISの下方斜視図である。
【図6】本発明の第3の実施形態におけるCISの断面図である。
【図7】本発明の第3の実施形態におけるCISの蛍光ランプまわりの斜視図である。
【図8】本発明の第4の実施形態におけるCISの断面図である。
【図9】本発明の第4の実施形態におけるCISの蛍光ランプまわりの斜視図である。
【図10】本発明の第5の実施形態におけるCISの断面図である。
【図11】本発明の第5の実施形態におけるCISの上方斜視図である。
【図12】本発明の第6の実施形態におけるCISの断面図である。
【図13】本発明の第6の実施形態におけるCISの上方斜視図である。
【図14】縮小結像型の画像読取装置を説明する図である。
【図15】等倍結像型の画像読取装置を説明する図である。
【図16】低輝度キセノンランプの発光スペクトルの例を示す図である。
【図17】高輝度キセノンランプの発光スペクトルの例を示す図である。
【図18】読取素子の分光感度特性の例を示す図である。
【図19】赤外線吸収フィルムの分光透過率の例を示す図である。
【符号の説明】
1 読取装置本体、2 自動原稿搬送装置(ADF)、3 フレーム、4 流し読み用ガラス、5 ブック読み用ガラス、6 ジャンプ台、7 密着型イメージセンサ、8 キャリジ、9 ガイドシャフト、10 原稿トレイ、11 ピックアップローラ、12 分離搬送ローラ、13 分離パッド、14,15 搬送ローラ対、16 搬送ガイド対、17 白色ローラ、18 排出トレイ、19,20 排紙ローラ対、22,23 蛍光ランプ、24 セルフォックレンズアレイ(SLA)、25 読取素子、26 基板、27 筐体、28 赤外線カットフィルム、29 穴部。

Claims (7)

  1. 原稿を照射するための光源と、前記原稿からの反射光を受ける受光部と、前記原稿からの反射光を前記受光部に導くための結像素子とを筐体内に一体的に保持してなるイメージセンサであって、
    前記光源に含まれる特定波長の光をカットするカラーカットフィルムを、前記結像素子及び前記筐体により挟み込んで保持したことを特徴とするイメージセンサ。
  2. 原稿を照射するための光源と、前記原稿からの反射光を受ける受光部と、前記原稿からの反射光を前記受光部に導くための結像素子とを筐体内に一体的に保持してなるイメージセンサであって、
    前記光源に含まれる特定波長の光をカットする単葉フィルム材からなるカラーカットフィルムの一端を他端に貫通させることにより概略筒状に形成し、前記光源を該カラーカットフィルムの筒状内に配置したことを特徴とするイメージセンサ。
  3. 原稿を照射するための光源と、前記原稿からの反射光を受ける受光部と、前記原稿からの反射光を前記受光部に導くための結像素子とを筐体内に一体的に保持してなるイメージセンサであって、
    前記光源に含まれる特定波長の光をカットする単葉フィルム材からなるカラーカットフィルムの両端を折り曲げることにより概略コ字状に形成し、前記光源を覆うように該カラーカットフィルムを配置したことを特徴とするイメージセンサ。
  4. 前記カラーカットフィルムは、赤外線カットフィルムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のイメージセンサ。
  5. 前記結像素子は、等倍結合させるためのセルフォックレンズであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のイメージセンサ。
  6. 前記受光部は、前記原稿からの光を光電変換するように構成された光電変換素子であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のイメージセンサ。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のイメージセンサを備え、該イメージセンサと原稿とを相対的に移動走査させながら、原稿画像を読み取るように構成したことを特徴とする画像読取装置。
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