JP4013136B2

JP4013136B2 - Image reading device

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Publication number: JP4013136B2
Application number: JP2002352099A
Authority: JP
Inventors: 賢二是永
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2022-12-04
Also published as: JP2004187039A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原稿からの反射光をイメージセンサに結像して画像読取りを行う画像読取装置に関し、特に、イメージセンサを位置ズレなく支持し、かつ、イメージセンサからの十分な放熱を可能とする画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スキャナ、ファクシミリ、複写機等では、一般に、プラテンガラス上に載置された紙等の原稿に対し、該プラテンガラスの下方において光源及び反射ミラー等を走査して、又はオート・ドキュメント・フィーダ（ＡＤＦ）により原稿を自動搬送しながら原稿に光を照射して、原稿からの反射光をＣＣＤ等のイメージセンサに結像して画像読取りを行っている。
【０００３】
図８は、従来のセンサユニットの一例を示す概略斜視図であるが、センサユニット９０は、反射光を電気信号に変換する光電変換素子（以下、「ＣＣＤイメージセンサ」という。）９１と読取基板９２とから構成されており、ＣＣＤイメージセンサ９１の端子が読取基板９２に挿通、半田付けされて電気的に接続され、且つ一体のものとなっている。このように構成されたＣＣＤイメージセンサ９１は、結像レンズ等を支持するスキャナフレームに、前記読取基板９２がネジ等により固定されて、反射光の光軸上に位置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、画像読取りの高速化、高精度化が望まれており、画像処理速度を向上させるためにＣＣＤイメージセンサ９１のクロック周波数が高速化されていること等によって、ＣＣＤイメージセンサ９１の発熱量が増加している。ＣＣＤイメージセンサ９１の発熱は、暗電流によるＳ／Ｎ比の低下や、転送効率の低下によるＭＴＦの劣化等のＣＣＤの性能劣化の原因となる。また、読取基板９２には、一般にＰＣＢ基板が用いられるが、ＣＣＤイメージセンサ９１からの発熱により読取基板９２が熱変形し、その結果、ＣＣＤイメージセンサ９１の固定位置にズレが生じるという問題もある。
【０００５】
かかる問題を解決するために、筐体内に冷却ファンを設けてＣＣＤイメージセンサ９１を冷却する構成が考案されている（特許文献１参照）。しかし、冷却ファンにより筐体内に気流を生じさせると、該気流により舞い上がった塵埃が結像レンズやミラー等の光学部品に付着して、読取画質が劣化するという問題が生じる。また、冷却ファンのような部品を装備させると、装置の大型化やコスト高となる問題もある。
【０００６】
他方、読取基板９２の剛性を補強する保持部材をＣＣＤイメージセンサ９１と読取基板９２との間に介在させる構成も考案されている（特許文献２参照）。しかし、ＣＣＤイメージセンサ９１と読取基板９２との間のスペースは限られているため、前記保持部材はＣＣＤイメージセンサ９１及び読取基板９２と密着した状態となり、該保持部材に熱伝導性の高い部材を使用すると、却ってＣＣＤイメージセンサ９１の発熱が読取基板９２へ伝導し易くなり、読取基板９２は従来以上にＣＣＤイメージセンサ９１からの熱の影響を受けるおそれがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１０２８２２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１７１３８７号公報
【０００８】
本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、熱の影響によるイメージセンサの位置ズレを簡易且つ安価な構成で防止し、また、イメージセンサの放熱効率を高めることにより、画像読取装置の読取画質を良好に維持できる画像読取装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像読取装置は、原稿からの反射光をイメージセンサに結像して画像読取りを行う画像読取装置において、裏面側に読取基板が固定されたイメージセンサと、前記反射光を通過させるための開口部とイメージセンサを嵌合させるため裏面側から厚さ方向へ当該イメージセンサの側面を支持可能な程度の凹欠深さに凹欠されてなる支持部とを有する耐熱性フレームとを具備してなり、該耐熱性フレームの支持部に前記イメージセンサの読取面側が嵌合されて、イメージセンサが光軸上に支持されたものであり、イメージセンサと半田付けされる以外は読取基板は接していないものである。このように、イメージセンサを耐熱性フレームで光軸上に支持することにより、イメージセンサの発熱による読取基板が変形したとしても、光軸上のイメージセンサの位置が変化することがない。また、イメージセンサの読取面側を耐熱性フレームに嵌合させることにより、イメージセンサの裏面が開放状態となり、イメージセンサの放熱効率が向上する。
【００１０】
また、本発明は、前記耐熱性フレームの支持部が、イメージセンサの外形より大きい形状であり、側壁から幅方向、厚み方向、及び高さ方向に向かって夫々突出しイメージセンサの幅方向、厚み方向、及び高さ方向の位置を夫々規制する少なくとも３方向の位置決め部と、各位置決め部にイメージセンサを夫々押圧して固定する付勢部材と、イメージセンサの係合凹部に対応して形成された係合凸部とを具備するものである。
【００１１】
また、本発明において、前記耐熱性フレーム及び付勢部材は、アルミニウム等の高熱伝導性のものとすることが好適である。これにより、イメージセンサの発熱を耐熱性フレーム及び付勢部材に吸収させ、該耐熱性フレーム及び付勢部材の表面等から放熱させることができ、イメージセンサの放熱効率が一層向上する。
【００１２】
また、本発明は、前記耐熱性フレームは、スキャナフレームに設けられた位置調整部材に固定されたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る画像読取装置を図面に基づき具体的に説明する。なお、本実施の形態に係る画像読取装置は本発明の一例にすぎず、本発明の構成が該画像読取装置に限定されるものでないことは当然である。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像読取装置１００を具備するコピー・ファクシミリ複合機１の上部の外観を示す概略斜視図である。図に示すように、該コピー・ファクシミリ複合機１は、読み取るべき原稿を載置するプラテンガラス２が配設された読取載置台３と、該原稿をプラテンガラス２上に押圧して固定する原稿押さえカバー４と、原稿の読取り開始等を入力するための操作パネル５とを具備してなる。以下に詳述する画像読取装置１００は、読取載置台３の筐体内に配設されており、プラテンガラス２の下方から原稿の画像を読み取るようになっている。
【００１５】
なお、図には示していないが、前記コピー・ファクシミリ複合機１は、読み取った画像を記録するための記録用紙を供給する給紙部や、記録用紙に画像を記録する画像記録部、画像を電送するための送信部等をも備えているが、該コピー・ファクシミリ複合機１は、本発明に係る画像読取装置を具備する機器の一例であり、これら画像記録部等は任意の構成であることは勿論である。
【００１６】
図２は、前記読取載置台３及び原稿押さえカバー４の縦断面を示す図であるが、図に示すように、本画像読取装置１００は、プラテンガラス２上に載置された原稿を読み取るフラットベッドスキャナ（ＦＢＳ）として構成され、且つ原稿押えカバー４のＡＤＦ６により自動搬送される原稿も読み取るように構成されている。該ＡＤＦ６は、読み取るべき原稿の束が載置される給紙トレイ６１と、該原稿の束から最上紙を取り出して供給するピックアップローラ６２ａ、セパレートローラ６２ｂ、及びリタードローラ６２ｃと、供給された原稿を下方へ反転させながら排紙トレイ６３へ案内する搬送路６４と、搬送路６４に適宜配置されて原稿を搬送する搬送ローラ６５と、搬送路６４の最下流に配設された排紙トレイ６３とを具備してなる。このように構成されたＡＤＦ６により、給紙トレイ６１から搬送路６４へ順次繰り込まれた原稿は、プラテンガラス２の読取位置Ｐを通過し、該読取位置Ｐにおいて画像読取りがされた後、排紙トレイ６３へ排出されるようになっている。
【００１７】
プラテンガラス２の下方には、ＦＢＳ使用時にはプラテンガラス２の下方を水平方向へ移動しながらプラテンガラス２上の原稿をスキャンし、前記ＡＤＦ６使用時には読取位置Ｐへ移動して順次搬送される原稿をスキャンする画像読取ユニット１０１が設けられている。
【００１８】
図３は、前記画像読取ユニット１０１の主要構成を示した図であるが、図に示すように、前記プラテンガラス２の下方には、プラテンガラス２と平行方向に走査されるフルレートキャリッジ１０２及びハーフレートキャリッジ１０３が設けられている。該フルレートキャリッジ１０２は、キャリッジ本体２０に、原稿に光を照射するための光源２１と、原稿からの反射光Ｒ１を走査方向へ反射してハーフレートキャリッジ１０３へ導くための反射ミラー２２とを具備してなり、前記ハーフレートキャリッジ１０３は、キャリッジ本体３０に、フルレートキャリッジ１０２からの反射光Ｒ２をスキャナユニット１０４へ導く２枚の反射ミラー３１，３２を具備してなるものである。このように構成されたフルレートキャリッジ１０２及びハーフレートキャリッジ１０３が、図示しないガイドレールにより夫々摺動可能に担持されている。
【００１９】
さらに、前記フルレートキャリッジ１０２及びハーフレートキャリッジ１０３の両端部に沿って一対のベルト駆動機構１０４が設けられている。該ベルト駆動機構１０４は、図に示すように、駆動プーリ４０，４１と従動プーリ４２，４３間に夫々巻架されたベルト４４，４５が駆動軸４６の回転により周運動するように構成されたものであり、ベルト４４にフルレートキャリッジ１０２が、ベルト４５にハーフレートキャリッジ１０３が夫々固定されている。駆動プーリ４０，４１はいずれも駆動軸４６に固定されており、フルレートキャリッジ１０２及びハーフレートキャリッジ１０３の走査範囲は該駆動プーリ４０，４１のギア比により設定されている。即ち、駆動プーリ４０，４１に夫々巻架されたベルト４４，４５により走査されるフルレートキャリッジ１０２及びハーフレートキャリッジ１０３は、フルレートキャリッジ１０２の走査速度に対して略１／２の速度でハーフレートキャリッジ１０３が走査されるものとなり、図に示すように、走査距離Ｌ１だけフルレートキャリッジ１０２が走査される間に、ハーフレートキャリッジ１０３は、その約半分の走査距離Ｌ２だけ走査される。
【００２０】
このように構成されたフルレートキャリッジ１０２及びハーフレートキャリッジ１０３がプラテンガラス２の下方を原稿と平行に移動して原稿の画像をスキャンし、フルレートキャリッジ１０２の光源２１から原稿に光が照射され、該原稿からの反射光Ｒ１が反射ミラー２２により水平方向の反射光Ｒ２として反射され、さらに、ハーフレートキャリッジ１０３の反射ミラー３１により鉛直下方へ反射された後、反射ミラー３２により水平方向の反射光Ｒ３として反射されることにより、スキャナユニット１０５へ導かれるようになっている。
【００２１】
図４は、前記スキャナユニット１０５の詳細な構成を示す概略斜視図であるが、スキャナユニット１０５は所謂縮小光学系のＣＣＤ読取ユニットであり、図に示すように、前記ハーフレートキャリッジ１０３からの反射光Ｒ３を収束する結像レンズ５０と、その収束光を電気信号に変換するためのセンサユニット５１とを具備してなり、センサユニット５１がセンサフレーム（耐熱性フレーム）５２に嵌合固定され、該センサフレーム５２が、前記結像レンズ５０の光軸上にセンサユニット５１が位置するように調整するための調整フレーム５３を介して、スキャナフレーム５４に固定されている。このように構成されたスキャナユニット１０５により、前記反射光Ｒ３がセンサユニット５１により読み取られて、電気信号として出力されるようになっている。
【００２２】
図５及び図６は、前記センサユニット５１及びセンサフレーム５２の詳細な構成を示すものであるが、各図において前記反射光Ｒ３は図奥側から入射される。即ち、図５及び図６はセンサユニット５１及びセンサフレーム５２の裏面側の構成を示している。また、センサユニット５１はＣＣＤイメージセンサ５１０と読取基板５１１とが半田付けされてなるものであるが、図においては説明の便宜上、読取基板５１１を省略している。
【００２３】
センサフレーム５２は、ＣＣＤイメージセンサ５１０の発熱により変形しない耐熱性及び剛性を有するものであり、例えばＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）や金属等を用いることができるが、ＣＣＤイメージセンサ５１０の放熱を高めるためには、アルミニウムのような金属製のものが好適である。該センサフレーム５２の略中央部には、反射光Ｒ３を通過させるための開口部５２０が穿設されている。該開口部５２０はＣＣＤイメージセンサ５１０の読取領域に対応させた大きさのものである。また、センサフレーム５２の裏面側には、前記開口部５２０に対応させて支持部５２１が凹設されている。該支持部５２１は、ＣＣＤイメージセンサ５１０を嵌合させるためのものであり、ＣＣＤイメージセンサ５１０の外形より大きい形状で、センサフレーム５２の裏面側から厚み方向へ凹欠されてなるものである。また、支持部５２１の凹欠深さは、少なくともＣＣＤ５２０の側面を支持可能な程度に該ＣＣＤ５２０の形状に合わせて適宜設定する。該支持部５２１にＣＣＤイメージセンサ５１０が読取面側から嵌合されることにより、図６に示すように、前記開口部５２０を通じて反射光Ｒ３を読取可能にＣＣＤイメージセンサ５１０がセンサフレーム５１に嵌合される。
【００２４】
また、前記センサフレーム５２の支持部５２１には、ＣＣＤイメージセンサ５１０の幅方向（ｘ軸）、厚み方向（ｙ軸）、及び高さ方向（ｚ軸）の位置を夫々規制する位置決め部５２２，５２３，５２４が形成されている。位置決め部５２２は、支持部５２１の、凹欠深さ方向、即ちｙｚ座標の面を有する側壁の一部から、対向する他方の側壁、即ちｘ軸方向へ突出するように形成されたものであり、ＣＣＤイメージセンサ５１０の側面と当接して、その幅方向の位置を規制する。位置決め部５２３は、支持部５２１の高さ方向、即ちｘｚ座標の面を有する側壁の四隅部から、センサフレーム５２の裏面、即ちｙ軸方向へ突出するように形成されたものであり、ＣＣＤイメージセンサ５１０の読取面と当接して、その厚み方向の位置を規制する。位置決め部５２４は、支持部５２１の底面、即ちｘｙ座標の面を有する側壁の一方から上方ヘ、即ちｚ軸方向へ突出するように形成されたものであり、ＣＣＤイメージセンサ５１０の底面と当接して、その高さ方向の位置を規制する。なお、ＣＣＤイメージセンサ５１０及び位置決め部５２４には、前記支持部５２１におけるＣＣＤイメージセンサ５１０の概略の位置を定めるために、ＣＣＤイメージセンサ５１０には係合凹部５１２が、位置決め部５２４には係合凸部５２５が形成されている。
【００２５】
さらに、前記センサフレーム５２には、各位置決め部５２２，５２３，５２４にＣＣＤイメージセンサ５１０を押圧して固定する板バネ（付勢部材）５５Ｒ，５５Ｌ，５６が設けられている。板バネ５５Ｒ，５５Ｌは、センサフレーム５２の支持部５２１の両側に配設されて、該支持部５２１に嵌合されたＣＣＤイメージセンサ５１０を裏面側から付勢して前記位置決め部５２３に密接させるものである。該板バネ５５Ｒ，５５Ｌは、センサフレーム５２の両側部の形状に合致するように適宜曲折されており、センサフレーム５２の両側部に固定するために、係止孔５５０及び長穴５５１が夫々穿設されている。一方、センサフレーム５２の両側面には係止凸部５２６が凸設され、両側部には厚み方向にネジ孔５２７が穿設されている。板バネ５５Ｒ，５５Ｌの各係止孔５５０をセンサフレーム５２の各係止凸部５２６に夫々係止させ、更に板バネ５５Ｒ，５５Ｌの各長穴５５１とセンサフレーム５２の各ネジ孔５２７とを夫々連通するネジ（不図示）で板バネ５５Ｒ，５５Ｌとセンサフレーム５２とが緊締されることにより、図６に示すように、板バネ５５Ｒ，５５Ｌがセンサフレーム５２に固定されるとともに、該板バネ５５Ｒ，５５Ｌが、支持部５２１に嵌合されたＣＣＤイメージセンサ５１０を裏面側から付勢して、ＣＣＤイメージセンサ５１０の読取面を前記位置決め部５２３に密接させる。
【００２６】
また、板バネ５６は、センサフレーム５２の支持部５２１の上方の隅部に配設されて、該支持部５２１に嵌合されたＣＣＤイメージセンサ５１０の上面及び側面を付勢して前記位置決め部５２２，５２４に密接させるものである。該板バネ５６は、帯状の板バネの一方の端部５６０がＣＣＤイメージセンサ５１０の上面を、他方の端部５６１がＣＣＤイメージセンサ５１０の側面を押圧できるように曲折されており、センサフレーム５２の上面に固定するために中央部に係止孔５６２が穿設されている。一方、センサフレーム５２の上面には係止凸部５２８が凸設され、ＣＣＤイメージセンサ５１０の上面の一部が露呈するように切欠部５２９ａが、ＣＣＤイメージセンサ５１０の側面の一部が露呈するように切欠部５２９ｂが夫々形成されている。図６に示すように、板バネ５６の係止孔５６２をセンサフレーム５２の係止凸部５２８に係止させることにより、その一方の端部５６０が切欠部５２９ａにより露呈されたＣＣＤイメージセンサ５１０の上面を下方へ付勢して、ＣＣＤイメージセンサ５１０の底面を前記位置決め部５２４へ密接させ、他方の端部５６１が切欠部５２９ｂにより露呈されたＣＣＤイメージセンサ５１０の側面を幅方向へ付勢して、対向する側面を前記位置決め部５２２へ密接させる。このようにして、板バネ５５Ｒ，５５Ｌ，５６により、センサフレーム５２の支持部５２１に嵌合されたＣＣＤイメージセンサ５１０が各位置決め部５２２，５２３，５２４に密接するように３方向へ付勢されて、センサフレーム５２の所定位置にＣＣＤイメージセンサ５１０が位置せしめられる。
【００２７】
これにより、ＣＣＤイメージセンサ５１０の読取面、側面、上面、及び底面は、各位置決め部５２２，５２３，５２４によってセンサフレーム５２の支持部５２１の内壁とは完全に密接せず、各位置決め部５２２，５２３，５２４の突出分だけ支持部５２１の内壁との間に間隙が生じた状態となる。また、センサフレーム５２にＣＣＤイメージセンサ５１０を読取面側から嵌合させることにより、ＣＣＤイメージセンサ５１０の裏面側は開放状態となる。このようにＣＣＤイメージセンサ５１０の周囲を開放することによって、ＣＣＤイメージセンサ５１０の放熱効率が向上される。さらに、センサフレーム５２及び板バネ５５Ｒ，５５Ｌ，５６に金属等の高熱伝導性部材を用いることにより、ＣＣＤイメージセンサ５１０の熱をセンサフレーム５２及び板バネ５５Ｒ，５５Ｌ，５６に吸収させ、これらの表面からも放熱させることができ、ＣＣＤイメージセンサ５１０の放熱効率が一層向上される。
【００２８】
センサフレーム５２に嵌合固定されたＣＣＤイメージセンサ５１０は、図４及び図７に示すように、該センサフレーム５２を、調整フレーム５３を介してスキャナフレーム５４に固定されることにより所定位置に取り付けられている。調整フレーム５３は、スキャナフレーム５４の後背部に取付け可能な枠状のものであり、前記板バネ５５Ｒ，５５Ｌの各長穴５５１とセンサフレーム５２の各ネジ孔５２７とを夫々連通するネジ５７により、板バネ５５Ｒ，５５Ｌがセンサフレーム５２に固定されるとともに、該センサフレーム５２が調整フレーム５３に固定されている。調整フレーム５３には、反射光Ｒ３の光軸方向に２つの長穴５３０が所定間隔で穿設されており、該長穴５３０に挿通されたネジ５８により、スキャナフレーム５４に緊締されて、その後背部に固定されている。このようにセンサフレーム５２を介してスキャナフレーム５４に固定されることにより、前記ＣＣＤイメージセンサ５１０が結像レンズ５０により収束される反射光Ｒ３の光軸上に位置せしめられている。従って、ＣＣＤイメージセンサ５１０の発熱により読取基板５１１が熱変形したとしても、ＣＣＤイメージセンサ５１０の光軸上の位置が変化せず、安定した画像読取りが実現される。また、読取画像に歪み等を生じさせないためには、ＣＣＤイメージセンサ５１０の読取面は、反射光Ｒ３の光軸と直交するように配置することが望ましいところ、機器設置時やメンテナンス時に前記調整フレーム５３を固定するネジ５８を弛めることにより、２つの長穴５３０の範囲内でＣＣＤイメージセンサ５１０の位置を最適に調整することが可能である。
【００２９】
なお、前記実施の形態では本画像読取装置１００が装備されたコピー・ファクシミリ複合機１を例に説明したが、本発明に係る画像読取装置が、スキャナ等の他の装置にも適用でき、また、本実施の形態で示した調整フレーム５３やスキャナフレーム５４の形状は一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更可能であることは当然である。
【００３０】
【発明の効果】
このように、本発明に係る画像読取装置によれば、原稿からの反射光をイメージセンサに結像して画像読取りを行う画像読取装置において、裏面側に読取基板が固定されたイメージセンサと、前記反射光を通過させるための開口部とイメージセンサを嵌合させるため裏面側から厚さ方向へ当該イメージセンサの側面を支持可能な程度の凹欠深さに凹欠されてなる支持部とを有する耐熱性フレームとを具備してなり、該耐熱性フレームの支持部に前記イメージセンサの読取面側が嵌合されて、イメージセンサが光軸上に支持されたものであり、イメージセンサと半田付けされる以外は読取基板は接していないものとしたので、イメージセンサの発熱による読取基板が変形したとしても、光軸上のイメージセンサの位置が変化することがない。また、イメージセンサをの読取面側を耐熱性フレームに嵌合させることにより、イメージセンサの裏面が開放状態となり、イメージセンサの放熱効率が向上する。これらにより、画像読取装置の読取精度を良好に保つことができる。
【００３１】
また、本発明によれば、前記耐熱性フレームの支持部が、イメージセンサの外形より大きい形状であり、側壁から幅方向、厚み方向、及び高さ方向に向かって夫々突出しイメージセンサの幅方向、厚み方向、及び高さ方向の位置を夫々規制する少なくとも３方向の位置決め部と、各位置決め部にイメージセンサを夫々押圧して固定する付勢部材と、イメージセンサの係合凹部に対応して形成された係合凸部とを具備するものとしたので、耐熱性フレームの支持部の所定位置にイメージセンサを確実に位置せしめることができる。
【００３２】
また、本発明によれば、前記耐熱性フレーム及び付勢部材は、アルミニウム等の高熱伝導性のものとしたので、イメージセンサの放熱効率が一層向上し、画像読取装置の読取精度を良好に保つことができる。
【００３３】
また、本発明によれば、前記耐熱性フレームをスキャナフレームに設けられた位置調整部材に固定したので、光軸に対するイメージセンサの位置調整を簡便に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】コピー・ファクシミリ複合機１の外観を示す概略斜視図である。
【図２】画像読取装置１００の構成を示す概略断面図である。
【図３】画像読取ユニット１０１の主要な構成を示す側面図である。
【図４】スキャナユニット１０５の構成を示す斜視図である。
【図５】センサユニット５１及びセンサフレーム５２の構成を示す分解斜視図である。
【図６】センサユニット５１及びセンサフレーム５２の構成を示す外観斜視図である。
【図７】スキャナユニット１０５の構成を示す平面図である。
【図８】従来のセンサユニット９０をの構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１００画像読取装置
５１０ＣＣＤイメージセンサ
５１１読取基板
５２センサフレーム（耐熱性フレーム）
５２０開口部
５２１支持部
５２２，５２３，５２４位置決め部
５３調整フレーム（位置調整部材）
５４スキャナフレーム
５５Ｒ，５５Ｌ、５６板バネ（付勢部材）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image reading apparatus that performs image reading by forming reflected light from a document on an image sensor, and particularly supports the image sensor without misalignment and enables sufficient heat dissipation from the image sensor. The present invention relates to an image reading apparatus.
[0002]
[Prior art]
In scanners, facsimiles, copiers, and the like, generally, a document such as paper placed on a platen glass is scanned under a platen glass with a light source, a reflection mirror, or the like, or an auto document feeder (ADF). The image is read by irradiating the original with light while automatically conveying the original, and forming an image of reflected light from the original on an image sensor such as a CCD.
[0003]
FIG. 8 is a schematic perspective view showing an example of a conventional sensor unit. The sensor unit 90 includes a photoelectric conversion element (hereinafter referred to as “CCD image sensor”) 91 that converts reflected light into an electric signal and a reading substrate. 92. The terminals of the CCD image sensor 91 are inserted into the reading substrate 92, soldered and electrically connected, and are integrated. In the CCD image sensor 91 configured as described above, the reading substrate 92 is fixed to a scanner frame that supports an imaging lens or the like by screws or the like, and is positioned on the optical axis of reflected light.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, high-speed and high-precision image reading has been desired, and the CCD image sensor 91 generates heat due to the increase in the clock frequency of the CCD image sensor 91 in order to improve the image processing speed. The amount is increasing. The heat generation of the CCD image sensor 91 causes deterioration in the performance of the CCD, such as a decrease in S / N ratio due to dark current and a deterioration in MTF due to a decrease in transfer efficiency. Further, although a PCB substrate is generally used as the reading substrate 92, the reading substrate 92 is thermally deformed due to heat generated from the CCD image sensor 91, and as a result, there is a problem in that the CCD image sensor 91 is displaced at a fixed position. .
[0005]
In order to solve such a problem, a configuration has been devised in which a cooling fan is provided in the housing to cool the CCD image sensor 91 (see Patent Document 1). However, when an air flow is generated in the housing by the cooling fan, there is a problem that dust that has risen due to the air flow adheres to optical components such as an imaging lens and a mirror and the read image quality deteriorates. In addition, when a component such as a cooling fan is installed, there are problems that the apparatus becomes large and expensive.
[0006]
On the other hand, a configuration in which a holding member that reinforces the rigidity of the reading substrate 92 is interposed between the CCD image sensor 91 and the reading substrate 92 has been devised (see Patent Document 2). However, since the space between the CCD image sensor 91 and the reading board 92 is limited, the holding member is in close contact with the CCD image sensor 91 and the reading board 92, and the holding member has a high thermal conductivity. On the other hand, the heat generated by the CCD image sensor 91 is easily conducted to the reading substrate 92, and the reading substrate 92 may be more affected by the heat from the CCD image sensor 91 than in the past.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-8-102822 [Patent Document 2]
JP 2002-171387 A
The present invention has been made in view of these points, and prevents an image sensor position shift due to the influence of heat with a simple and inexpensive configuration, and improves the heat dissipation efficiency of the image sensor, thereby enabling an image reading apparatus. It is an object of the present invention to provide an image reading apparatus capable of maintaining good read image quality.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An image reading apparatus according to the present invention is an image reading apparatus that forms an image of reflected light from a document on an image sensor and reads the image. The image sensor has a reading substrate fixed on the back side, and passes the reflected light. A heat-resistant frame having an opening for supporting the image sensor and a support portion that is recessed to a depth that allows the side surface of the image sensor to be supported in the thickness direction from the back side in order to fit the image sensor. A reading board, except that the image sensor is supported on the optical axis by fitting the reading surface side of the image sensor to the support portion of the heat-resistant frame, and is soldered to the image sensor. Is not touching . As described above, by supporting the image sensor on the optical axis with the heat resistant frame, even if the reading substrate is deformed due to heat generation of the image sensor, the position of the image sensor on the optical axis does not change. Further, by fitting the reading surface side of the image sensor into the heat resistant frame, the back surface of the image sensor is opened, and the heat dissipation efficiency of the image sensor is improved.
[0010]
In the present invention, the support portion of the heat-resistant frame has a shape larger than the outer shape of the image sensor, and protrudes from the side wall in the width direction, the thickness direction, and the height direction, respectively, and the width direction and the thickness direction of the image sensor. And at least three positioning parts for regulating the position in the height direction, an urging member for pressing and fixing the image sensor to each positioning part, and an engagement recess of the image sensor. It has an engaging convex part .
[0011]
In the present invention, it is preferable that the heat resistant frame and the urging member have high thermal conductivity such as aluminum. As a result, the heat generated by the image sensor can be absorbed by the heat-resistant frame and the urging member, and can be radiated from the surfaces of the heat-resistant frame and the urging member, thereby further improving the heat dissipation efficiency of the image sensor.
[0012]
In the present invention, the heat resistant frame is fixed to a position adjusting member provided on the scanner frame.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an image reading apparatus according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. Note that the image reading apparatus according to the present embodiment is merely an example of the present invention, and the configuration of the present invention is naturally not limited to the image reading apparatus.
[0014]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an external appearance of an upper part of a copy / facsimile multifunction peripheral 1 including an image reading apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the copier / facsimile multifunction peripheral 1 includes a reading table 3 on which a platen glass 2 on which a document to be read is placed is arranged, and a document that presses and fixes the document onto the platen glass 2. It comprises a presser cover 4 and an operation panel 5 for inputting the reading start of the document. The image reading apparatus 100 described in detail below is disposed in a housing of the reading table 3 and reads an image of a document from below the platen glass 2.
[0015]
Although not shown in the figure, the copy / facsimile multifunction peripheral 1 includes a paper feeding unit that supplies recording paper for recording the read image, an image recording unit that records an image on the recording paper, and an image. The copier / facsimile multifunction peripheral 1 is an example of a device including the image reading apparatus according to the present invention, and includes an arbitrary configuration. Of course.
[0016]
FIG. 2 is a view showing a longitudinal section of the reading table 3 and the document pressing cover 4. As shown in the figure, the image reading apparatus 100 is a flat for reading a document placed on the platen glass 2. It is configured as a bed scanner (FBS) and is also configured to read a document automatically conveyed by the ADF 6 of the document pressing cover 4. The ADF 6 includes a paper feed tray 61 on which a bundle of documents to be read is placed, a pick-up roller 62a, a separation roller 62b, and a retard roller 62c that take out and supply the top sheet from the bundle of documents, and a supplied document. , The conveyance path 64 for guiding the sheet to the sheet discharge tray 63 while being reversed, the conveyance roller 65 appropriately disposed on the conveyance path 64 for conveying the document, and the sheet discharge tray 63 disposed on the most downstream side of the conveyance path 64. It comprises. The documents sequentially fed from the paper feed tray 61 to the transport path 64 by the ADF 6 configured in this way pass through the reading position P of the platen glass 2, and after the image is read at the reading position P, the document is discharged. The paper is discharged to the paper tray 63.
[0017]
Below the platen glass 2, when the FBS is used, the original on the platen glass 2 is scanned while moving horizontally below the platen glass 2. When the ADF 6 is used, the original moved to the reading position P and sequentially conveyed is scanned. An image reading unit 101 for scanning is provided.
[0018]
FIG. 3 is a diagram showing the main configuration of the image reading unit 101. As shown in the figure, below the platen glass 2, a full rate carriage 102 scanned in a direction parallel to the platen glass 2 and a half are shown. A rate carriage 103 is provided. The full-rate carriage 102 includes a light source 21 for irradiating a document with light and a reflection mirror 22 for reflecting reflected light R1 from the document in the scanning direction and guiding it to the half-rate carriage 103. Thus, the half-rate carriage 103 includes two reflecting mirrors 31 and 32 for guiding the reflected light R2 from the full-rate carriage 102 to the scanner unit 104 in the carriage body 30. The full rate carriage 102 and the half rate carriage 103 configured as described above are slidably supported by guide rails (not shown).
[0019]
Further, a pair of belt drive mechanisms 104 are provided along both ends of the full rate carriage 102 and the half rate carriage 103. As shown in the figure, the belt drive mechanism 104 is configured such that the belts 44 and 45 wound between the drive pulleys 40 and 41 and the driven pulleys 42 and 43, respectively, move circumferentially by the rotation of the drive shaft 46. The full rate carriage 102 is fixed to the belt 44 and the half rate carriage 103 is fixed to the belt 45. The drive pulleys 40 and 41 are both fixed to the drive shaft 46, and the scanning range of the full rate carriage 102 and the half rate carriage 103 is set by the gear ratio of the drive pulleys 40 and 41. In other words, the full-rate carriage 102 and the half-rate carriage 103 scanned by the belts 44 and 45 wound around the drive pulleys 40 and 41, respectively, are approximately half the speed of the full-rate carriage 102 scanning speed. 103 is scanned, and as shown in the figure, while the full-rate carriage 102 is scanned by the scanning distance L1, the half-rate carriage 103 is scanned by about half of the scanning distance L2.
[0020]
The full-rate carriage 102 and the half-rate carriage 103 configured as described above move below the platen glass 2 in parallel with the original to scan the original image, and light is emitted from the light source 21 of the full-rate carriage 102 to the original. The reflected light R1 from the original is reflected as reflected light R2 in the horizontal direction by the reflecting mirror 22, and further reflected vertically downward by the reflecting mirror 31 of the half rate carriage 103, and then reflected in the horizontal direction R3 by the reflecting mirror 32. Is reflected to the scanner unit 105.
[0021]
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a detailed configuration of the scanner unit 105. The scanner unit 105 is a so-called reduction optical system CCD reading unit. As shown in FIG. 4, reflection from the half-rate carriage 103 is performed. An imaging lens 50 for converging the light R3, and a sensor unit 51 for converting the converged light into an electrical signal. The sensor unit 51 is fitted and fixed to a sensor frame (heat resistant frame) 52, The sensor frame 52 is fixed to the scanner frame 54 via an adjustment frame 53 for adjusting the sensor unit 51 to be positioned on the optical axis of the imaging lens 50. The reflected light R3 is read by the sensor unit 51 by the scanner unit 105 configured as described above, and is output as an electric signal.
[0022]
5 and 6 show detailed configurations of the sensor unit 51 and the sensor frame 52. In each figure, the reflected light R3 is incident from the back side of the figure. That is, FIGS. 5 and 6 show the configuration of the back side of the sensor unit 51 and the sensor frame 52. The sensor unit 51 is formed by soldering a CCD image sensor 510 and a reading substrate 511, but the reading substrate 511 is omitted in the figure for convenience of explanation.
[0023]
The sensor frame 52 has heat resistance and rigidity that does not deform due to heat generated by the CCD image sensor 510. For example, PPE (polyphenylene ether), metal, or the like can be used. Is preferably made of metal such as aluminum. An opening 520 for allowing the reflected light R3 to pass therethrough is formed in a substantially central portion of the sensor frame 52. The opening 520 has a size corresponding to the reading area of the CCD image sensor 510. A support portion 521 is recessed on the back side of the sensor frame 52 so as to correspond to the opening 520. The support portion 521 is for fitting the CCD image sensor 510 and has a shape larger than the outer shape of the CCD image sensor 510 and is recessed from the back surface side of the sensor frame 52 in the thickness direction. Further, the depth of the recessed portion of the support portion 521 is appropriately set according to the shape of the CCD 520 to the extent that at least the side surface of the CCD 520 can be supported. When the CCD image sensor 510 is fitted to the support 521 from the reading surface side, the CCD image sensor 510 is fitted to the sensor frame 51 so that the reflected light R3 can be read through the opening 520 as shown in FIG. Combined.
[0024]
The support portion 521 of the sensor frame 52 has a positioning portion 522 for restricting the position of the CCD image sensor 510 in the width direction (x axis), thickness direction (y axis), and height direction (z axis). 523 and 524 are formed. The positioning part 522 is formed so as to protrude from the part of the side wall of the support part 521 having the concave depth direction, that is, the surface of the yz coordinate, to the opposite side wall, that is, the x-axis direction. The contact with the side surface of the CCD image sensor 510 restricts the position in the width direction. The positioning part 523 is formed so as to protrude in the height direction of the support part 521, that is, from the four corners of the side wall having the plane of the xz coordinate, in the rear face of the sensor frame 52, that is, in the y-axis direction. The position in the thickness direction is regulated by contacting the reading surface of the sensor 510. The positioning portion 524 is formed so as to protrude upward, that is, in the z-axis direction from one of the bottom surfaces of the support portion 521, that is, the side wall having the xy coordinate plane, and is in contact with the bottom surface of the CCD image sensor 510. And restricting the position in the height direction. The CCD image sensor 510 and the positioning unit 524 have an engagement recess 512 in the CCD image sensor 510 and an engagement in the positioning unit 524 in order to determine the approximate position of the CCD image sensor 510 in the support unit 521. A convex portion 525 is formed.
[0025]
Further, the sensor frame 52 is provided with leaf springs (biasing members) 55R, 55L, and 56 that press and fix the CCD image sensor 510 to the positioning portions 522, 523, and 524, respectively. The leaf springs 55R and 55L are disposed on both sides of the support portion 521 of the sensor frame 52, and urge the CCD image sensor 510 fitted to the support portion 521 from the back surface side so as to be in close contact with the positioning portion 523. Is. The leaf springs 55R and 55L are appropriately bent so as to conform to the shape of both sides of the sensor frame 52, and a locking hole 550 and a long hole 551 are respectively drilled in order to be fixed to both sides of the sensor frame 52. It is installed. On the other hand, locking projections 526 are provided on both sides of the sensor frame 52, and screw holes 527 are provided in the thickness direction on both sides. The locking holes 550 of the leaf springs 55R and 55L are respectively locked to the locking projections 526 of the sensor frame 52, and the elongated holes 551 of the leaf springs 55R and 55L and the screw holes 527 of the sensor frame 52 are further connected. The plate springs 55R and 55L and the sensor frame 52 are fastened by screws (not shown) that communicate with each other, whereby the plate springs 55R and 55L are fixed to the sensor frame 52 as shown in FIG. The springs 55 </ b> R and 55 </ b> L urge the CCD image sensor 510 fitted to the support portion 521 from the back surface side to bring the reading surface of the CCD image sensor 510 into close contact with the positioning portion 523.
[0026]
The leaf spring 56 is disposed at the upper corner of the support portion 521 of the sensor frame 52, and urges the upper surface and the side surface of the CCD image sensor 510 fitted to the support portion 521 to thereby position the positioning portion. 522 and 524 are brought into close contact with each other. The leaf spring 56 is bent so that one end 560 of the belt-like leaf spring can press the upper surface of the CCD image sensor 510 and the other end 561 can press the side surface of the CCD image sensor 510. A locking hole 562 is formed in the central portion for fixing to the upper surface of the. On the other hand, a locking projection 528 is provided on the upper surface of the sensor frame 52 so that a notch 529a is exposed so that a part of the upper surface of the CCD image sensor 510 is exposed, and a part of the side surface of the CCD image sensor 510 is exposed. Thus, the notches 529b are respectively formed. As shown in FIG. 6, the locking hole 562 of the leaf spring 56 is locked to the locking projection 528 of the sensor frame 52, so that one end 560 of the CCD image sensor 510 is exposed by the notch 529a. The upper surface of the CCD image sensor 510 is urged downward to bring the bottom surface of the CCD image sensor 510 into close contact with the positioning portion 524, and the side surface of the CCD image sensor 510 with the other end 561 exposed by the notch 529b is urged in the width direction. Then, the opposing side surfaces are brought into close contact with the positioning portion 522. In this manner, the CCD image sensor 510 fitted to the support portion 521 of the sensor frame 52 is urged in three directions by the leaf springs 55R, 55L, 56 so as to be in close contact with the positioning portions 522, 523, 524. Thus, the CCD image sensor 510 is positioned at a predetermined position of the sensor frame 52.
[0027]
As a result, the reading surface, side surface, top surface, and bottom surface of the CCD image sensor 510 are not completely in close contact with the inner wall of the support portion 521 of the sensor frame 52 by the positioning portions 522, 523, and 524. A gap is generated between the inner wall of the support portion 521 and the protrusions of 523 and 524. Further, by fitting the CCD image sensor 510 to the sensor frame 52 from the reading surface side, the back surface side of the CCD image sensor 510 is opened. Thus, by opening the periphery of the CCD image sensor 510, the heat dissipation efficiency of the CCD image sensor 510 is improved. Further, by using a highly thermally conductive member such as metal for the sensor frame 52 and the leaf springs 55R, 55L, 56, the heat of the CCD image sensor 510 is absorbed by the sensor frame 52 and the leaf springs 55R, 55L, 56. Heat can be radiated from the surface, and the heat radiation efficiency of the CCD image sensor 510 is further improved.
[0028]
The CCD image sensor 510 fitted and fixed to the sensor frame 52 is attached to a predetermined position by fixing the sensor frame 52 to the scanner frame 54 via an adjustment frame 53 as shown in FIGS. It has been. The adjustment frame 53 has a frame shape that can be attached to the rear portion of the scanner frame 54, and is provided with screws 57 that communicate the respective long holes 551 of the plate springs 55R and 55L with the respective screw holes 527 of the sensor frame 52. The leaf springs 55R and 55L are fixed to the sensor frame 52, and the sensor frame 52 is fixed to the adjustment frame 53. In the adjustment frame 53, two elongated holes 530 are formed at a predetermined interval in the optical axis direction of the reflected light R3, and are tightened to the scanner frame 54 by screws 58 inserted through the elongated holes 530, and thereafter It is fixed to the back. By being fixed to the scanner frame 54 via the sensor frame 52 in this way, the CCD image sensor 510 is positioned on the optical axis of the reflected light R3 converged by the imaging lens 50. Therefore, even if the reading substrate 511 is thermally deformed due to the heat generated by the CCD image sensor 510, the position of the CCD image sensor 510 on the optical axis does not change, and stable image reading is realized. Further, in order to prevent distortion or the like in the read image, it is desirable that the reading surface of the CCD image sensor 510 is arranged so as to be orthogonal to the optical axis of the reflected light R3. By loosening the screw 58 for fixing 53, the position of the CCD image sensor 510 can be optimally adjusted within the range of the two long holes 530.
[0029]
In the above embodiment, the copy / facsimile multifunction peripheral 1 equipped with the image reading apparatus 100 has been described as an example. However, the image reading apparatus according to the present invention can be applied to other apparatuses such as a scanner. The shapes of the adjustment frame 53 and the scanner frame 54 shown in this embodiment are merely examples, and it is obvious that they can be changed without departing from the gist of the present invention.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the image reading apparatus of the present invention, in the image reading apparatus that performs image reading by forming the reflected light from the original on the image sensor, the image sensor having the reading substrate fixed on the back surface side, An opening for allowing the reflected light to pass through and a support portion that is recessed to a depth that allows the side surface of the image sensor to be supported in the thickness direction from the back side to fit the image sensor. The image sensor is supported on the optical axis by fitting the image sensor reading surface side to the support portion of the heat resistant frame, and soldered to the image sensor. Since the reading substrate is not in contact except for the above, even if the reading substrate is deformed due to heat generation of the image sensor, the position of the image sensor on the optical axis does not change. Further, by fitting the reading surface side of the image sensor into the heat resistant frame, the back surface of the image sensor is opened, and the heat dissipation efficiency of the image sensor is improved. As a result, the reading accuracy of the image reading apparatus can be kept good.
[0031]
According to the present invention, the support portion of the heat resistant frame has a shape larger than the outer shape of the image sensor, and protrudes from the side wall in the width direction, the thickness direction, and the height direction, respectively, and the width direction of the image sensor. Formed in correspondence with positioning portions in at least three directions for regulating the positions in the thickness direction and the height direction, urging members for pressing and fixing the image sensors to the respective positioning portions, and engagement recesses of the image sensors The image sensor can be reliably positioned at a predetermined position of the support portion of the heat resistant frame.
[0032]
Further, according to the present invention, since the heat-resistant frame and the biasing member are made of a material having high thermal conductivity such as aluminum, the heat dissipation efficiency of the image sensor is further improved, and the reading accuracy of the image reading apparatus is kept good. be able to.
[0033]
Further, according to the present invention, since the heat resistant frame is fixed to the position adjusting member provided on the scanner frame, the position adjustment of the image sensor with respect to the optical axis can be easily performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an external appearance of a copy / facsimile multifunction peripheral 1. FIG.
2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an image reading apparatus 100. FIG.
3 is a side view showing a main configuration of the image reading unit 101. FIG.
4 is a perspective view showing a configuration of a scanner unit 105. FIG.
5 is an exploded perspective view showing configurations of a sensor unit 51 and a sensor frame 52. FIG.
6 is an external perspective view showing configurations of a sensor unit 51 and a sensor frame 52. FIG.
7 is a plan view showing a configuration of a scanner unit 105. FIG.
8 is a schematic perspective view showing a configuration of a conventional sensor unit 90. FIG.
[Explanation of symbols]
100 image reading device 510 CCD image sensor 511 reading substrate 52 sensor frame (heat-resistant frame)
520 Opening 521 Supporting part 522, 523, 524 Positioning part 53 Adjustment frame (position adjustment member)
54 Scanner frames 55R, 55L, 56 Leaf spring (biasing member)

Claims

In an image reading apparatus that reads an image by forming an image of reflected light from a document on an image sensor,
An image sensor having a reading substrate fixed on the back surface side, and an opening that allows the reflected light to pass therethrough and a recess that can support the side surface of the image sensor in the thickness direction from the back surface side in order to fit the image sensor. A heat-resistant frame having a support portion recessed in a notch depth, and the image sensor is mounted on the optical axis by fitting the reading surface side of the image sensor to the support portion of the heat-resistant frame. has been supported, other than as an image sensor and the soldering is rather in contact said read substrate support portion of the heat-resistant frame is larger shape than the outer shape of the image sensor, the width direction from the side wall, Each positioning unit has a positioning unit in at least three directions that protrudes in the thickness direction and the height direction and regulates the position of the image sensor in the width direction, the thickness direction, and the height direction, respectively. Image reading apparatus, characterized in that those comprising a biasing member for fixing the Mejisensa with each press, and an engagement protrusion formed corresponding to the engaging recess of the image sensor.

The image reading apparatus according to claim 1 , wherein the heat-resistant frame and the urging member have high thermal conductivity.

The image reading apparatus according to claim 1 , wherein the heat resistant frame is fixed to a position adjusting member provided in the scanner frame.