JP4157880B2 - 固体撮像素子の固定構造及び画像読取ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は固体撮像素子の固定構造に関し、詳しくはＣＣＤ等の固体撮像素子を用いて光学像を読み取る複写装置、ファクシミリ、スキャナ、プロッタ、複合機等の画像形成装置に使用される固体撮像素子の固定構造に関する。

従来、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いて画像を光学像として読み取る画像読取装置は、結像レンズを介して物体を固体撮像素子に結像させることにより読み取りを行っている。この固体撮像素子には、複数個の微小な光電変換素子を直線上に配列した１ラインの固体撮像素子が用いられる。また、最近ではカラー像を読み取るため、赤色、緑色、青色に分光感度のピークを有する画素Ｒ，Ｂ，Ｇ別に光電変換素子を直線上に３列配置した固体撮像素子も用いられる。

このような画像読取装置では、結像レンズによって結像された線像を個体撮像素子上に位置させると共に光学特性（ピントや倍率等）を所定の要求精度で読み取るため、図６，７に示すように、結像レンズや固体撮像素子の画素ラインをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｙ軸周りのβ回転方向、Ｚ軸周りのγ回転方向の３軸及び２回転方向（以下、単に５軸という）に移動させて位置を微調整する必要がある。この位置調整精度は５軸方向共に高精度が要求されており、固体撮像素子を位置調整した後にフレームに固定する際に固体撮像素子の位置がずれないようにする技術が要求される。

上述の固体撮像素子の固定方法として、現在では位置ずれ量が少なく部品点数の増加も少ない接着剤による固定が多く試みられている。この固定方法ではフレームと固体撮像素子との位置関係が重要であるため、位置決め調整を行った後に両者を接着固定する必要があることから、使用される接着剤としてはその硬化タイミングを制御可能なものが要求され、最近では紫外線硬化型の接着剤が主に使用されている。

しかし、一般的に接着剤は硬化する際に収縮するため、位置決め調整後にフレームと固体撮像素子とを接着しても接着剤の硬化時に両者の位置がずれてしまうという不具合が発生してしまう。そこで、フレームと固体撮像素子との間に中間保持部材を設け、接着剤の収縮によるフレームと固体撮像素子との位置ずれを中間保持部材に吸収させることにより、フレームと固体撮像素子との相対位置精度を向上させる技術が、例えば「特許文献１」あるいは「特許文献２」に開示されている。

特開２００１−３１３７７９号公報 特開２００３−９２３９３号公報

上記技術では、固体撮像素子が駆動した際に固体撮像素子の発熱を中間保持部材が受けることにより図８に示すように中間保持部材が変形し、フレームと固体撮像素子との間に位置ずれが生じてしまうという問題点がある。

本発明は上記問題点を解決し、固体撮像素子が駆動した際においても中間保持部材の変形を抑制し、フレームと固体撮像素子との位置精度を高精度に保つことが可能な固体撮像素子の固定構造、画像読取ユニット、及び画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、固体撮像素子とこれを支持するフレームとを中間保持部材を介して接着固定する固体撮像素子の固定構造において、前記フレームは前記中間保持部材よりも高い熱伝導率を有していることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の固体撮像素子の固定構造において、さらに前記フレームは前記中間保持部材と接する第１の部材とレンズを保持する第２の部材とを有し、少なくとも第１の部材が前記中間保持部材よりも高い熱伝導率を有していることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の固体撮像素子の固定構造において、さらに第１の部材が金属からなり、第２の部材が樹脂からなることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の固体撮像素子の固定構造において、さらに第２の部材が外乱光を遮光する遮光部を有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の固体撮像素子の固定構造を有する画像読取ユニットであることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の画像読取ユニットを有する画像形成装置であることを特徴とする。

本発明によれば、中間保持部材を有していることでフレームと固体撮像素子との位置ずれを低減可能である従来の効果に加え、固体撮像素子が駆動した際に発せられる熱が中間保持部材からフレームへと伝わり、中間保持部材よりも表面積が大きく放熱性の高いフレームにおいて熱が放散されることにより熱が中間保持部材に滞ることが抑制され、中間保持部材の熱による変形が抑制されてフレームと固体撮像素子との位置精度の低下が抑制される。

図１は、本発明の第１の実施形態を採用した画像形成装置を示している。同図において電子写真複写装置である画像形成装置１００は、自動原稿送り装置１０１、原稿読取部１５０、書き込み装置１５７、給紙装置１３０及び後処理装置１４０等を具備している。

自動原稿送り装置１０１は、原稿トレイ１０２上にセットされた原稿を原稿読取部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。原稿読取部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固体撮像素子であるＣＣＤ１５４によって読み取り、書き込み装置１５７は読み取られた原稿の画像信号に応じて感光体１１５上に静電潜像を形成する。形成された静電潜像は、現像装置１２７によって可視像化される。

感光体１１５上の静電潜像が可視像化されると、給紙装置１３０に配設された各給紙トレイ１０８．１０９，１１０の何れかから各分離給送装置１１１，１１２，１１３を介して１枚の転写紙が分離給紙され、分離給送された転写紙は用紙搬送路１１４を通って画像形成部へと給送される。感光体１１５上に形成され可視像化された画像は、転写装置１１６において給送された転写紙に転写された後、定着装置１１７において転写紙上に定着される。画像が定着された転写紙は、搬送路切替部１１８において排紙トレイ１２４または反転トレイ１２１または後処理装置１４０に送られ、後処理装置１４０ではソートあるいはステープル等の所望の後処理が行われる。

原稿読取部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、ＣＣＤ１５４、第２ミラー１５５、第３ミラー１５６等を有している。露光ランプ１５１及び第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及び第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。原稿読取時において、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。

原稿画像はＣＣＤ１５４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及びＣＣＤ１５４を図１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、指定された画像倍率に応じてレンズ１５３及びＣＣＤ１５４の位置が設定される。レンズ１５３及びＣＣＤ１５４は画像読取ユニット１を構成する。

書き込み装置１５７はレーザ出力ユニット１５８、結像レンズ１５９、ミラー１６０を有しており、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及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。

レーザ出力ユニット１５８から照射されるレーザ光は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で折り返された後、感光体１１５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の回転軸方向である主走査方向に露光走査され、図示しない画像処理部より出力された画像信号に応じたライン単位の記録が行われる。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書き込み動作を繰り返すことにより、感光体１１５面上に静電潜像が形成される。

上述のように、書き込み装置１５７から出力されるレーザ光が感光体１１５に照射されるが、感光体１１５の一端近傍に位置するレーザ光の照射位置には主走査同期信号を生成する図示しないビームセンサが配設されており、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及び画像信号入出力用の制御信号の生成が行われる。

画像読取ユニット１は、図２に示すように、フレーム２、レンズ１５３、ＣＣＤ１５４を有している。フレーム２はほぼＬ字形状を呈しており、その底面２ａを原稿読取部１５０に設けられた図示しない板状部材に接した状態でねじ止め等の適宜の方法によって固定される。フレーム２の上面２ｂには、レンズ１５３を構成する前群レンズ１５３ａと後群レンズ１５３ｂとが配設されている。各レンズ１５３ａ，１５３ｂは、上面２ｂに形成された図示しないＶ字溝によりその光軸直交方向の位置を決定された状態で（図６参照）レンズ保持部材３によってそれぞれフレーム２に対して保持されている。

フレーム２の縦壁面２ｃには、基板１５４ａを一体的に有し、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の画素ラインを有するライン型光電変換素子であるＣＣＤ１５４が配設されている。ＣＣＤ１５４は、複数の中間保持部材４を介して縦壁面２ｃに固定されており、ＣＣＤ１５４と各中間保持部材４及び各中間保持部材４と縦壁面２ｃとは、それぞれ従来と同様の紫外線硬化型接着剤によってフレーム２とＣＣＤ１５４との位置精度を保った状態で接着固定されている。

この実施形態において、ほぼＬ字形状に形成された各中間保持部材４はそれぞれ紫外線を透過可能な樹脂により構成されており、フレーム２は各中間保持部材４よりも熱伝導率の高い材質、例えばアルミ、銅、銀等の金属材料によって構成されている。

上述の構成により、各中間保持部材４を有していることでフレーム２とＣＣＤ１５４との位置ずれを低減可能である従来の効果に加え、図３に示すようにＣＣＤ１５４が駆動した際に発せられる熱が各中間保持部材４からフレーム２へと伝わり、各中間保持部材４よりも表面積が大きく放熱性の高いフレーム２において熱が放散されることにより熱が各中間保持部材４に滞ることが抑制され、各中間保持部材４の熱による変形が抑制されてフレーム２とＣＣＤ１５４との位置精度の低下が抑制される。

図４は、本発明の第２の実施形態を採用した画像読取ユニット５を示している。この画像読取ユニット５は、第１の実施形態で示した画像読取ユニット１と比較すると、フレーム２に代えてフレーム６を用いる点においてのみ相違しており、他の構成は同一である。画像読取ユニット５も画像形成装置１００の画像読取部１５０に適用可能である。

フレーム６は、板状部材である第１部材６Ａ及び第１部材６Ａと一体的に設けられた板状部材である第２部材６Ｂとから構成されており、第２部材６Ｂの底面６Ｂａを原稿読取部１５０に設けられた図示しない板状部材に接した状態でねじ止め等の適宜の方法によって固定される。第２部材６Ｂの上面６Ｂｂには、レンズ１５３を構成する前群レンズ１５３ａと後群レンズ１５３ｂとがレンズ保持部材３によってそれぞれ保持されている。

第２部材６Ｂ上には、上面６Ｂｂにその底面６Ａａを接した状態で第１部材６Ａがねじ止めや接着等の適宜の方法によって一体的に固定されている。第１部材６Ａの縦壁面６Ａｂには、各中間保持部材４を介してＣＣＤ１５４が紫外線硬化型接着剤によって接着固定されており、フレーム６とＣＣＤ１５４とは互いの位置精度が保たれている。

この実施形態において、第１部材６Ａは各中間保持部材４よりも熱伝導率の高い材質、例えばアルミ、銅、銀等の金属材料によって構成されており、第２部材６Ｂは第１部材６Ａよりも熱伝導率の低い材質、例えばポリカーボネート、ポリプロピレン等の樹脂材料によって構成されている。

上述の構成により、各中間保持部材４を有していることでフレーム６とＣＣＤ１５４との位置ずれを低減可能である従来の効果に加え、ＣＣＤ１５４が駆動した際に発せられる熱が各中間保持部材４から第１部材６Ａへと伝わり、各中間保持部材４よりも表面積が大きく放熱性の高い第１部材６Ａにおいて熱が放散されることにより熱が各中間保持部材４に滞ることが抑制され、各中間保持部材４の熱による変形が抑制されてフレーム６とＣＣＤ１５４との位置精度の低下が抑制される。

また、第２部材６Ｂを第１部材６Ａよりも熱伝導率の低い材料とすることにより、例えば第２部材６Ｂを樹脂材料によって作成することが可能となり、第２部材６Ｂを複雑な形状で作成することが可能となってフレーム６の設計の自由度を高めることが可能となる。

第２の実施形態では、第２部材６Ｂとして例えばポリカーボネート、ポリプロピレン等の樹脂材料を示したが、第１部材６Ａよりも熱伝導率の低い材質であればこれらに限られることはない。また、第２の実施形態では第２部材６Ｂの上面６Ｂｂ上に第１部材６Ａの底面６Ａａが接する構成としたが、少なくとも各中間保持部材４と接する第１部材６Ａが各中間保持部材４よりも高い熱伝導率を有していて、第１部材６Ａと第２部材６Ｂとが異なる材質であれば、どのような形状及び構成を採用してもよい。

図５は、本発明の第３の実施形態を採用した画像読取ユニット７を示している。この画像読取ユニット７は、第２の実施形態で示した画像読取ユニット５と比較すると、遮光部としての遮光部材８を有する点においてのみ相違しており、他の構成は同一である。画像読取ユニット７も画像形成装置１００の画像読取部１５０に適用可能である。

遮光部材８は樹脂により構成されており、レンズ１５３及び後群レンズ１５３ｂと第１部材６Ａとの間の空間を覆う態様で上面６Ｂｂ上に配設されている。遮光部材８は、ねじ止めあるいは図示しない係止部による係止等の適宜の方法によって第２部材６Ｂに固定されている。

上述の構成により、第２の実施形態と同様の作用効果を奏する他、前群レンズ１５３ａと後群レンズ１５３ｂとの隙間を遮光部材８によって被覆することにより外乱光を遮光することができ、高精度の画像形成を行うことができる。また、前群レンズ１５３ａと後群レンズ１５３ｂとの隙間及び後群レンズ１５３ｂと第１部材６Ａとの間の空間に塵埃等が侵入することを防止でき、高精度の画像形成を行うことができる。

上述した各実施形態では、レンズ１５３として前群レンズ１５３ａと後群レンズ１５３ｂとにレンズ鏡筒が２分割された２体構成のものを用いる例を示したが、レンズとしてはこれに限られず、一体鏡筒型のレンズあるいは３分割以上の鏡筒を有するレンズを用いてもよい。

さらに、上記各実施形態では各画像読取ユニット１，５，７が適用可能な画像形成装置１００として電子写真複写装置を用いた例を示したが、画像形成装置としてはこれに限られず、ファクシミリ、スキャナ、プロッタ、複合機等の、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いて光学像を読み取る画像読取ユニットを備えたものであれば、どのようなものにも本発明は適用可能である。

本発明の第１ないし第３の各実施形態を適用可能な画像形成装置の概略正面図である。 本発明の第１の実施形態に用いられる画像読取ユニットを説明する概略図である。 本発明の第１の実施形態における作用効果を説明する概略図である。 本発明の第２の実施形態に用いられる画像読取ユニットを説明する概略図である。 本発明の第３の実施形態に用いられる画像読取ユニットを説明する概略図である。 従来の画像読取装置を説明する概略斜視図である。 従来の画像読取装置を説明する概略正面図である。 従来の画像読取装置における問題点を説明する概略図である。

符号の説明

１，５，７ 画像読取ユニット
２，６ フレーム
４ 中間保持部材
６Ａ 第１の部材（第１部材）
６Ｂ 第２の部材（第２部材）
８ 遮光部（遮光部材）
１００ 画像形成装置
１５３ レンズ
１５４ 固体撮像素子（ＣＣＤ）

Claims (6)

1. 固体撮像素子とこれを支持するフレームとを中間保持部材を介して接着固定する固体撮像素子の固定構造において、
   前記フレームは前記中間保持部材よりも高い熱伝導率を有していることを特徴とする固体撮像素子の固定構造。
2. 請求項１記載の固体撮像素子の固定構造において、
   前記フレームは前記中間保持部材と接する第１の部材とレンズを保持する第２の部材とを有し、少なくとも第１の部材が前記中間保持部材よりも高い熱伝導率を有していることを特徴とする固体撮像素子の固定構造。
3. 請求項２記載の固体撮像素子の固定構造において、
   第１の部材が金属からなり、第２の部材が樹脂からなることを特徴とする固体撮像素子の固定構造。
4. 請求項３記載の固体撮像素子の固定構造において、
   第２の部材が外乱光を遮光する遮光部を有することを特徴とする固体撮像素子の固定構造。
5. 請求項１ないし４の何れか１つに記載の固体撮像素子の固定構造を有することを特徴とする画像読取ユニット。
6. 請求項５記載の画像読取ユニットを有することを特徴とする画像形成装置。
   

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