JP4155782B2

JP4155782B2 - 読取ユニット、画像読取装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4155782B2
Application number: JP2002276291A
Authority: JP
Inventors: 重勇小林; 顕成児玉; 良治平井; 充中嶋; 茂藤田; 志生金谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2004117382A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換部材を用いて光学像を読取る読取ユニット、該読取ユニットを備えたスキャナ等の画像読取装置、読取ユニット又は画像読取装置を備えた、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、固体撮像素子を用いて光学像を読み取る読取ユニットとして、特開２００２−６１８８号公報を開示した。この読取ユニットでは、固体撮像素子の入出力信号を制御するための基板と固体撮像素子とが固定されていた。
この読取ユニットによれば、結像レンズ側で偏心調整できるので、固体撮像素子の位置調整が簡単化し、ねじ止めや無調整で取り付けることができるとともに、光学エレメントを高精度に取り付けることができるので、高精度な読み取りを行うことができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−６１８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この読取ユニットは、固体撮像素子の入出力信号を制御するための基板と固体撮像素子とが直接固定されているため、基板の重量を含めて中間保持部材で支持する必要があり、強度的にも、耐振動的にも中間保持部材を含めて接着固定部に大きな負荷がかかってしまうという欠点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、中間保持部材を含めた接着固定部に回路基板からかかる負荷を低減することができる読取ユニット、画像読取装置及び画像形成装置を提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、光線が透過する透過面を有する光学エレメントと、前記光学エレメントに対して所定位置にあり取付面を有する光電変換部材と、該光電変換部材の電気入出力信号を制御する回路と、前記光電変換部材と前記回路とを電気的に接続する接続部材と、前記光電変換部材の取付面に対向する第１の取付面と該第１の取付面とは異なる角度を有する第２の取付面とを有する中間保持部材と、前記光学エレメントを固定し前記第２の取付面に対向する取付面を有し、前記光学エレメントと前記光電変換部材とを所定の位置関係で固定するベース部材とを備える読取ユニットにおいて、前記接続部材が平面形状であって、初期形状への復元力を持った可撓性を有し、前記回路が形成された基板が、２枚に分割されて前記ベース部材の両側面にそれぞれ保持され、前記接続部材が、前記光学エレメントを透過する光線の光路中心に対して略左右対称となるように前記光電変換部材と前記分割された基板の各々との間に配置され、前記光電変換部材上に一端が接続された状態から前記光電変換部材の長手方向に沿って左右外向きに前記復元力が働くように前記平面形状に沿って曲げられて、他端が前記基板に形成された回路にそれぞれ接続されていることを特徴とする読取ユニットである。
【０００７】
また、請求項２の発明は、前記回路と前記接続部材との接合部が、着脱可能な接合部材から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の読取ユニットである。
【００１６】
また、請求項３の発明は、原稿台のコンタクトガラス上に載置された原稿をスリット露光し、該スリットと直交方向に移動して原稿を走査し、原稿からの反射光による像がスキャナ光学系を介して請求項１又は２に記載の読取ユニットで原稿情報を読取ることを特徴とする画像読取装置である。
【００１８】
また、請求項４の発明は、前記基板がスキャナ制御用基板であることを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置である。
【００１９】
また、請求項５の発明は、請求項１又は２に記載の読取ユニットを搭載した画像形成装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る読取ユニットの参考例の斜視図、図２は図１の読取ユニットの断面図である。
【００２１】
図１に示すように、読取ユニット１は、原稿面からの画像光としての光線が透過する透過面の周囲に側面であるコバ面３ａを有する、光学エレメントであるレンズ３と、コバ面３ａに対向する第１の取付面５ａと第１の取付面５ａとは異なる角度、本実施形態では第１の取付面５ａに対して９０度に形成されている第２の取付面５ｂとを有し、レンズ３とベース部材２とを接合する中間保持部材５と、第２の取付面５ｂに対向する取付面２ｃを有するベース部材２とを備えている。なお、中間保持部材５を透明部材とした場合には、両接着面間に透光性のリブ５ｃを設けることによって、光硬化型接着剤を硬化させるときの光のロスを増加することなく、中間保持部材５の強度を高めることができる。前記光学エレメントとしては、レンズ３以外にも、例えば赤外線カットフィルター等のフィルター類など他のものでもよい。
【００２２】
この読取ユニット１では、ベース部材２とベース部材２に対して位置調整されたレンズ３とが中間保持部材５を介して接着固定されている。
前記レンズ３は、そのコバ面３ａに同一直径上に配置される平坦面３ｂを備えている。この平坦面３ｂは切削、研削等により形成され、必要に応じて研磨されている。
【００２３】
前記ベース部材２は、レンズ３と光電変換部材であるＣＣＤセンサ画素チップ７とを調整後に調整された配置関係で固定する。このベース部材２は、円弧状溝部２ｂと、円弧状溝部２ｂに隣接する平面状の取付面２ｃと、ＣＣＤセンサ画素チップ７を取り付ける取付面２ｄと、レンズ３，６等から構成される結像レンズ系とＣＣＤセンサ画素チップ７との間を遮光する遮光用カバー２ａとを備えている。この遮光用カバー２ａを設けることによって、外乱光等の影響を防ぐことができ良好な画像を得られる。このベース部材２は後述する複写機等の画像形成装置の所定位置にねじ締め、カシメ、接着、溶着等の固定手段により固定される。なお、本実施形態ではベース部材２に形成する溝部の形状を円弧状としたが、この形状は任意である。なお、符号２ｅは無調整レンズ６をベース部材２に設けるための無調整レンズ固定部である。光電変換部材としては、ＣＣＤセンサ画素チップ７以外にもＣＭＯＳセンサ画素チップ部などの固体撮像素子等であってもよい。
【００２４】
ＣＣＤセンサ画素チップ７はベース部材２の取付面にＬ字状の中間保持部材８を介して調整自在に取り付けられる。この場合にはベース部材２に対してＣＣＤセンサ画素チップ７の位置調整も行うことができる。中間保持部材８はＣＣＤセンサ画素チップ７の取付面７ａに対向する第１の取付面８ａと第１の取付面８ａとは異なる角度、本実施形態では第１の取付面８ａに対して９０度に形成されている第２の取付面８ｂとを有し、ＣＣＤセンサ画素チップ７とベース部材２の取付面２ｄとを接合する。
【００２５】
前記読取ユニット１は、レンズ３を中間保持部材５を用いてベース部材２に接着固定している形態を示す。回路９は基板１０上に構成されている。ＣＣＤセンサ画素チップ７は中間保持部材８を用いてベース部材２に接着固定されている。回路９とＣＣＤセンサ画素チップ７は、フレキシブルケーブル１１などの可撓性を有した接続部材で電気的に接続されている。このため、回路９の位置が変動してもフレキシブルケーブル１１が変形するため、光電変換部材７には回路９に発生した外力は加わらない。
【００２６】
図３は、図１及び図２に示した読取ユニットの変形例を示す断面図である。
図３に示すように、この変形例ではフレキシブルケーブル１１と回路９（この変形例では、回路９は基板１０上に構成している）との接合部に、着脱可能な接合部材であるコネクタ１２が設けられている。この構成によれば、ＣＣＤセンサ画素チップ７と回路９との接続を着脱可能とする為に設けたコネクタ１２の重量が、ＣＣＤセンサ画素チップ７にかからないという効果がある。
【００２７】
図４は、本発明に係る読取ユニットの他の参考例の斜視図である。
図４に示す矢印４は、光学エレメントの光路中心（本実施形態のように光学エレメントがレンズ３の場合は光軸）を意味する。フレキシブルケーブル１１は、光路中心４に対してほぼ左右対称の位置に配置されている。フレキシブルケーブル１１には重力などの力がかかるが、フレキシブルケーブル１１の配置が左右対称であるため、ＣＣＤセンサ画素チップ７をβ方向回転やγ方向回転させる力はフレキシブルケーブル１１から働かない。
【００２８】
図５は、本発明に係る読取ユニットの参考例の断面図である。
図５に示すように、回路９は基板１０上に構成されている。基板１０は光学エレメント３の上部を覆うように固定されている。
【００２９】
図６は本発明に係る読取ユニットの参考例の斜視図である。
図６に示すように、回路９は基板１０上に構成されている。本実施例では、ベース部材２の奥側の側面に基板１０を固定しているが、手前側の側面２ｆに基板１０を固定しても良い。また、本実施例では、コネクタ１２が設けられている。読取ユニットの横幅より画像読取装置の幅のほうが十分大きい為、ベース部材２の側面はスペース的に余裕が有る。
【００３０】
図７は、本発明に係る実施形態の読取ユニットの斜視図である。
図７に示すように、基板１０は左右、すなわち、２枚に分割してベース部材２の両側面２ｅ，２ｆに配置されている。フレキシブルケーブル１１は初期形状は平面形状をしていて、図７では、光路中心４に対してほぼ左右対称となるようにＣＣＤセンサ画素チップ７と分割された基板１２，１２の各々との間に配置されたフレキシブルケーブル１１が、ＣＣＤセンサ画素チップ７に一端が接続された状態からそれぞれ左右外向きに復元力が働くように平面形状に沿って曲げられて、他端が基板１２，１２に形成された回路にそれぞれ接続されている。これにより、フレキシブルケーブル１１には重力などの力がかかるが、フレキシブルケーブル１１の配置が左右対称であるため、ＣＣＤセンサ画素チップ７をβ方向回転やγ方向回転させる力はフレキシブルケーブル１１から働かない。また、フレキシブルケーブル１１が平面形状に戻ろうとする復元力は、Ｘ軸方向に左右それぞれ外向きに働く。フレキシブルケーブル１１が左右とも対称形状で、対称に配置されている為、左右の復元力が打ち消し合う。
【００３１】
図８は、本発明に係る読取ユニットの参考例の断面図である。
図８に示すように、回路９は基板１０上に構成されていて、ベース部材２の底面２ｇに固定されている。ベース部材２の底面２ｇは、上面や側面と異なり光学エレメントのセット性などといった制約を受け難く、他の面に比べて大きい同一平面を形成できる面である。
【００３２】
また、フレキシブルケーブル１１は初期形状が平面形状をしていて、光電変換部材７との接続部は上向き方向に曲げられて接続されている。これにより、フレキシブルケーブル１１が平面形状に戻ろうとする復元力は上向きに働き、フレキシブルケーブル１１に働く重力とは逆向きの力となる。このため、２つの力は互いに打ち消し合う方向に働く。
【００３３】
図９は本発明に係る読取ユニットの参考例の斜視図である。
図９に示すように、回路９はベース部材２の上面に形成されている例である。図示しないが、回路９をベース部材２の側面や底面に形成することもできる。このように、回路９が直接ベース部材２の表面に構成されている読取ユニットであることにより、回路９を基板に構成する場合に比べて、部品点数が少ない構成なっている。
【００３４】
図１０（Ａ）は本発明に係る読取ユニットの参考例の斜視図、（Ｂ）は中間保持部材を示す斜視図である。
図１０（Ａ）に示すように、回路９は中間保持部材８上に構成されている。これにより、回路９を基板に構成する場合に比べて、部品点数が少ない構成なっている。なお、中間保持部材８の形状は図１０（Ｂ）では、光学エレメント３からＣＣＤセンサ画素チップ７に入射する光の光路を中間保持部材８で遮らない様に矩形状の貫通孔８ｃを設けているが、中間保持部材８の形状はこの限りではない。
【００３５】
図１１は本発明の読取ユニットを備え、画像読取装置の一例としての、コンタクトガラスを外した状態を示すスキャナの斜視図、図１２（Ａ）は図１１に示したスキャナの光学レイアウトの要部を示す図、（Ｂ）は図１１のスキャナのフレームを示す斜視図である。
【００３６】
図１１に示すように、便宜上、コンタクトガラス２１はスキャナ上方にはずしてある。読取ユニット１は読取ユニット１を支持するステー２２上に固定されている。スキャナ光学系（第１走査体２４ａ、第２走査体２４ｂ）はコンタクトガラス２１上に配置された原稿を走査しながら読取る。また、図１２（Ｂ）では画像読取装置のスキャナフレーム２３のみを示す。
【００３７】
図１３は本発明に係る読取ユニットの参考例の斜視図である。
図１３に示すように、回路９は基板１０上に構成されている。本例では基板１０はスキャナフレーム２３の側面２３ａに固定されている。これによると、基板の質量は読取ユニットにかからない。なお、本例ではスキャナフレーム２３の１つの側面２３ａに固定しているが、他のスキャナフレーム面や、図１１では図示していないスキャナ外装カバーに固定しても、同様の効果が得られる。
【００３８】
図１４は本発明に係る読取ユニットの参考例の斜視図である。
図１４に示すように、フレキシブルケーブル１１は上下左右対称に４つ配置されている。フレキシブルケーブル１１の初期形状は平面形状をしているが、本例の状態では、それぞれ上下左右対称な方向に曲げられて接続されている。そのため、それぞれのフレキシブルケーブルには平面形状の戻ろうとする復元力が働くが、上下左右対称であるため、各フレキシブルケーブルの復元力はお互いを打ち消し合う方向に力が働く。
【００３９】
図１５は本発明に係る読取ユニットの参考例の斜視図である。
図１５に示すように、回路９はスキャナ制御用基板１０ａと一体となってスキャナフレーム２３の中の底面２３ｃに取付けられている。これによると、画像読取装置の基板点数を削減でき、基板間を接続するハーネスなどの接続部材を削減できる構成になっている。
図１５ではスキャナ制御用基板１０ａはスキャナフレーム２３の底面２３ｃの表面に取付けられているが、裏面に取付けることもできる。この時スキャナフレーム２３の底面２３ｃには、フレキシブルケーブル１１を通す為の穴があいている。
【００４０】
図１６は本発明に係る画像形成装置の一例としての複写機の概略構成を示す図である。図１６では複写機の一例として多機能型デジタル画像形成装置の場合を示す。なお、以下の説明において、前記ＣＣＤセンサ画素チップ７がＣＣＤセンサ画素チップ１５４に、第１走査体２４ａが第１ミラー１５２に、第２走査体２４ｂが第２ミラー１５５および第３ミラー１５６に、レンズ３，６がレンズ１５３にそれぞれ対応している。
【００４１】
図１６に示すように、この画像形成装置は、自動原稿送り装置１０１、スキャナユニット１５０、書込ユニット１５７、給紙ユニット１３０及び後処理ユニット１４０とを備えて構成されている。自動原稿送り装置１０１は、原稿をスキャナユニット１５０のコンタクトガラス１０６上に自動的に給送し、読み取りが終了した原稿を自動的に排出する。スキャナユニット１５０はコンタクトガラス１０６上にセットされた原稿を照明して光電変換部材であるＣＣＤ１５４によって読み取り、書込ユニット１５７は読み取られた原稿の画像信号に応じて感光体１１５上に画像を形成し、給紙ユニット１３０から給紙された転写紙上に画像を転写して定着する。定着が完了した転写紙は後処理ユニット１４０に排紙され、ソートやステープルなどの所望の後処理が行われる。
【００４２】
まず、読取ユニット１５０は、原稿を載置するコンタクトガラス１０６と光学走査系で構成され、光学走査系は露光ランプ１５１、第１ミラー１５２、レンズ１５３、ＣＣＤセンサ画素チップ１５４、第２ミラー１５５および第３ミラー１５６などからなっている。露光ランプ１５１および第１ミラー１５２は図示しない第１キャリッジ上に固定され、第２ミラー１５５および第３ミラー１５６は図示しない第２キャリッジ上に固定されている。原稿を読み取る際には、光路長が変化しないように第１キャリッジと第２キャリッジとは２対１の相対速度で機械的に走査される。この光学走査系は図示しないスキャナ駆動モータによって駆動される。
【００４３】
原稿画像はＣＣＤセンサ画素チップ１５４によって読み取られ、光信号から電気信号に変換されて処理される。レンズ１５３およびＣＣＤセンサ画素チップ１５４を図１６において左右方向に移動させると画像倍率を変化させることができる。すなわち、指定された倍率に対応してレンズ１５３およびＣＣＤセンサ画素チップ１５４の図において左右方向の位置が設定される。
【００４４】
書き込みユニット１５７はレーザ出力ユニット１５８、結像レンズ１５９およびミラー１６０によって構成され、レーザ出力ユニット１５８の内部には、レーザ光源であるレーザダイオードおよびモータによって高速で定速回転するポリゴンミラーが設けられている。
【００４５】
レーザ出力ユニット１５８から照射されるレーザ光は、前記定速回転するポリゴンミラーによって偏向され、結像レンズ１５９を通ってミラー１６０で折り返され、感光体面上に集光されて結像する。偏向されたレーザ光は感光体１１５
が回転する方向と直交する所謂主走査方向に露光走査され、画像処理部によって出力された画像信号のライン単位の記録を行う。そして、感光体１１５の回転速度と記録密度に対応した所定の周期で主走査を繰り返すことによって感光体面上に画像、すなわち静電潜像が形成される。
【００４６】
このように書き込みユニット１５７から出力されるレーザ光が、画像作像系の感光体１１５に照射されるが、感光体１１５の一端近傍のレーザ光の照射位置に主走査同期信号を発生する図示しないビームセンサが配されている。このビームセンサから出力される主走査同期信号に基づいて主走査方向の画像記録タイミングの制御、および後述する画像信号の入出力用の制御信号の生成が行われる。
以上の画像形成装置としての多機能型デジタル画像形成装置によれば、ＣＣＤセンサ画素チップ７にかかる重力を含めた外力が減少する為、振動などに対する強度が強くなる構成になっている。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の本発明によれば、光電変換部材と回路とが復元力を持った可撓性を有した接続部材で接続されているので、回路に加わる振動や組立作業時の力といった外力が光電変換部材に伝わらないため、光電変換部材を固定する中間保持部材にかかる負荷を低減できる。
特に、接続部材にかかる重力などの力が左右とも同様にかかるため、光電変換部材にはその取付位置をβ方向回転やγ方向回転に変位させるような力が加わることがない。また、接続部材の復元力が光電変換部材の長手方向に加わるため、接続部材の復元力によって光電変換部材が反ったりすることがなく、また左右の復元力がお互いに打ち消し合うように働き、中間保持部材に対する光電変換部材の接着固定部にかかる負荷を低減する。
【００４８】
請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えて、光電変換部材と回路との接続を着脱可能とする為に設けたコネクタの重量が、光電変換部材にかからないという効果がある。
【００５６】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、読取ユニット全体の質量を低減できる効果がある。
【００５８】
請求項４の発明によれば、請求項３の効果に加えて、光電変換部材を制御する回路をスキャナ制御用基板に構成する為、基板と配線の為のハーネスを削減できる効果がある。
【００５９】
請求項５の発明によれば、画像形成装置の各部から発生する振動に対し、耐振動性に優れた画像読み取りが行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る読取ユニットの参考例の斜視図である。
【図２】図１の読取ユニットの断面図である。
【図３】図１及び図２に示す読取ユニットの変形例を示す断面図である。
【図４】本発明に係る読取ユニットの参考例の読取ユニットの斜視図である。
【図５】本発明に係る読取ユニットの参考例の読取ユニットの断面図である。
【図６】本発明に係る読取ユニットの参考例の読取ユニットの斜視図である。
【図７】本発明に係る実施形態の読取ユニットの斜視図である。
【図８】本発明に係る読取ユニットの参考例の読取ユニットの断面図である。
【図９】本発明に係る読取ユニットの参考例の読取ユニットの斜視図である。
【図１０】（Ａ）は本発明に係る読取ユニットの参考例の読取ユニットの斜視図、（Ｂ）は中間保持部材を示す斜視図である。
【図１１】本発明の読取ユニットを備え、コンタクトガラスを外した状態を示すスキャナの斜視図である。
【図１２】（Ａ）は図１１に示したスキャナの光学レイアウトの要部を示す図、（Ｂ）は図１１のスキャナのフレームを示す斜視図である。
【図１３】本発明に係る読取ユニットの参考例の読取ユニットの斜視図である。
【図１４】本発明に係る読取ユニットの参考例の読取ユニットの斜視図である。
【図１５】本発明に係る読取ユニットの参考例の読取ユニットの斜視図である。
【図１６】本発明に係る画像形成装置の一例としての複写機の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１読取ユニット
２ベース部材
２ａ遮光用カバー（ベース部材表面）
２ｄベース部材の取付面
２ｅ側面
２ｆ側面
２ｇ底面
３レンズ（光学エレメント）
４光路中心
７ＣＣＤセンサ画素チップ７（光電変換部材）
７ａＣＣＤセンサ画素チップの取付面（光電変換部材の取付面）
８中間保持部材
８ａ第１の取付面
８ｂ第２の取付面
８ｃ貫通孔
９回路
１０基板
１０ａスキャナ制御用基板
１１フレキシブルケーブル（接続部材）
１２コネクタ（着脱可能な接合部材）
２１コンタクトガラス
２３スキャナフレーム
２３ａ側面
２３ｃ底面
２４ａ第１走査体（スキャナ光学系）
２４ｂ第２走査体（スキャナ光学系）

Claims

光線が透過する透過面を有する光学エレメントと、前記光学エレメントに対して所定位置にあり取付面を有する光電変換部材と、該光電変換部材の電気入出力信号を制御する回路と、前記光電変換部材と前記回路とを電気的に接続する接続部材と、前記光電変換部材の取付面に対向する第１の取付面と該第１の取付面とは異なる角度を有する第２の取付面とを有する中間保持部材と、前記光学エレメントを固定し前記第２の取付面に対向する取付面を有し、前記光学エレメントと前記光電変換部材とを所定の位置関係で固定するベース部材とを備える読取ユニットにおいて、
前記接続部材が平面形状であって、初期形状への復元力を持った可撓性を有し、
前記回路が形成された基板が、２枚に分割されて前記ベース部材の両側面にそれぞれ保持され、
前記接続部材が、前記光学エレメントを透過する光線の光路中心に対して略左右対称となるように前記光電変換部材と前記分割された基板の各々との間に配置され、前記光電変換部材上に一端が接続された状態から前記光電変換部材の長手方向に沿って左右外向きに前記復元力が働くように前記平面形状に沿って曲げられて、他端が前記基板に形成された回路にそれぞれ接続されていることを特徴とする読取ユニット。
前記回路と前記接続部材との接合部が、着脱可能な接合部材から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の読取ユニット。
原稿台のコンタクトガラス上に載置された原稿をスリット露光し、該スリットと直交方向に移動して原稿を走査し、原稿からの反射光による像がスキャナ光学系を介して請求項１又は２に記載の読取ユニットで原稿情報を読取ることを特徴とする画像読取装置。
前記基板がスキャナ制御用基板であることを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
請求項１又は２に記載の読取ユニットを搭載した画像形成装置。