JP5157840B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像読取装置に関する。

図４に示すように、結像レンズ２１によってイメージセンサ２２上に原稿からの光を結像させる画像読取装置では、イメージセンサ２２は、通常、回路基板２３の上に配設され、回路基板２３が結像レンズ２１を保持するベース部材２４またはベース部材２４に固定した保持部材２５に、イメージセンサ２２の外側においてビス２６等により固定される。

このような従来の画像読取装置では、図中に二点鎖線で示すように、画像読取装置の内部の温度が上昇すると、回路基板２３が熱膨張して湾曲するため、イメージセンサ２２が光軸方向に移動し、ピンぼけが発生するという問題がある。

特許文献１に記載の画像読取装置では、回路基板の一端のビス穴を長穴にすることで、熱膨張を光軸に直角な方向に逃がすことで、回路基板の湾曲を防止し、ピンぼけの発生を防止している。

また、特許文献１には、イメージセンサのパッケージに固定用の丸穴および長穴を設け、イメージセンサパッケージ固定して、回路基板をイメージセンサパッケージに保持させる発明も記載されている。しかしながら、そのように特殊な形状のイメージセンサを用いることは、コストアップを招くために好ましくない。

特許文献２には、ベース部材およびイメージセンサを保持する部材の線膨張係数の選択により、イメージセンサの光軸方向のずれを防止する発明が記載されているが、回路基板の熱膨張によって生じる湾曲については記載がない。ベース部材およびイメージセンサを保持する部材の光軸方向に伸縮は温度変化に対して線形であるが、回路基板の撓み量は温度変化に対して線形ではない。このため、材料の選択だけでは、回路基板の撓みによるイメージセンサのずれを完全に防止することは不可能である。

特許文献３には、ベース部材に固定したガラスにイメージセンサを接着する発明が記載されているが、ガラスは接着性に劣るため、衝撃によってイメージセンサが脱落する危険性がある。
特開２００５−１７６２６７号公報 特開２００７−１４８０４７号公報 特開２００７−１３４８５２号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、温度変化によってイメージセンサの位置が変化しない画像読取装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による画像読取装置は、イメージセンサを保持する回路基板と、前記イメージセンサに原稿からの光を結像させるための結像レンズを保持するベース部材と、前記ベース部材に固定され、前記イメージセンサを光軸方向に位置決めする基準面を有する中間部材と、弾性力によって前記回路基板を付勢し、前記イメージセンサを前記基準面に押圧する弾性部材とを有し、前記基準面は、前記イメージセンサの回路基板側の面に当接するものとする。

この構成によれば、弾性部材の弾性力によってイメージセンサを基準面に押圧するので、回路基板が熱膨張しても、イメージセンサの結像面が光軸方向に移動しない。また、弾性部材の伸縮によって、温度変化にともなう回路基板の変形を吸収する。さらに、イメージセンサの回路基板側の面を基準面に押圧するので、イメージセンサのピンには引っ張り力が作用し、圧縮力が作用しないので、ピンが折れ曲がることによるイメージセンサの位置ずれがない。

また、本発明による画像読取装置は、イメージセンサを保持する回路基板と、前記イメージセンサに原稿からの光を結像させるための結像レンズを保持するベース部材と、前記ベース部材に固定され、前記イメージセンサを光軸方向に位置決めするための基準面、および、前記基準面の近傍に前記回路基板を光軸方向に位置決めするための支持部を有する中間部材とを有し、前記回路基板は、前記支持部を支点にして弾性変形しており、その弾性力によって前記イメージセンサを前記基準面に押圧し、前記基準面は、前記イメージセンサの回路基板側の面に当接するものとしてもよい。

この構成によれば、回路基板の弾性力によってイメージセンサを基準面に押圧して、イメージセンサの結像面の位置ずれを防止できる。

また、本発明の画像読取装置において、前記中間部材は、前記回路基板よりも熱膨張率の低い材料で形成されているとよい。

中間部材は、回路基板よりも材料選択の余地が大きいので、中間部材の材料選択によって、熱膨張による基準面の移動を小さくできる。

また、本発明の画像読取装置において、前記回路基板は、前記光軸方向から見て前記イメージセンサの外側で、前記ベース部材に対して、前記中間部材を介して取り付けられていてもよい。

この構成によれば、回路基板の伸縮を、イメージセンサの外側部分の反りとして吸収することで、イメージセンサの移動を防止できる。

また、本発明の画像読取装置において、前記中間部材は、前記ベース部材に、前記中間部材と熱膨張率が略等しい材料からなる支持部材を介して固定されていてもよい。

この構成によれば、中間部材が熱膨張しても、支持部材も同様に熱膨張するので、支持部材に反りが発生せず、基準面を光軸方向に移動させない。

また、本発明の画像読取装置において、前記回路基板は、弾性変形し得る接着剤によって固定されていてもよい。

この構成によれば、接着剤の弾性変形によって回路基板の熱膨張を吸収できる。

本発明によれば、弾性力によって中間部材の基準面にイメージセンサを押圧するように回路基板を取り付けるので、弾性変形によって回路基板の熱膨張を吸収し、温度変化によるイメージセンサの位置ずれを防止できる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態の画像読取装置１の概略構成を示す。画像読取装置１は、原稿が載置される原稿台ガラス２と、原稿を証明する光源ユニット３と、複数の反射ミラー４，５，６と、原稿からの光を合焦させる結像レンズ７と、結像レンズ７が合焦させる位置において原稿からの光を受光し、結像した画像を電気信号に変換するイメージセンサ８とを有する。

光源ユニット３と反射ミラー４とは一体に水平移動し、反射ミラー５，６は、原稿からイメージセンサ８までの光路長が一定になるように、光源ユニット３および反射ミラー４の移動に合わせて水平移動するようになっている。

図２に、結像レンズ７およびイメージセンサ８の保持構造を詳しく示す。結像レンズ７およびイメージセンサ８は、共通のベース部材９の上に固定されている。イメージセンサ８は、光を受光する結像面の裏側にピン８ａが突出し、ピン８ａが回路基板１０に固定されている。イメージセンサ８の裏面と回路基板１０との間には、ピン８ａの長さによって、空間が確保されている。

回路基板１０は、ベース部材９上に、支持部材１１を固定し、支持部材１１にさらに固定した中間部材１２に対して、コイルバネからなる弾性部材１３を介してねじ１４によって取り付けられている。弾性部材１３は、弾性圧縮された状態で取り付けられ、回路基板１０を光軸方向後側に移動させるように付勢している。弾性部材１３およびねじ１４は、イメージセンサ８と緩衝しないように、光軸方向から見て、イメージセンサ８の外側に配設されている。

中間部材１２は、光軸に直交し、結像レンズ７に正対する基準面１２ａを有する。基準面１２ａは、イメージセンサ８の裏面（結像面と反対側、すなわち、回路基板側の面）に当接し、弾性部材１３の付勢力に抗してイメージセンサ８および回路基板１０を係止して、イメージセンサ８の光軸方向の位置を定める。換言すると、弾性部材１３は、回路基板１０を介して、イメージセンサ８を中間部材１２の基準面１２ａに押圧している。

ここで、ベース部材９、支持部材１１および中間部材１２は、それぞれ、熱膨張率（線膨張係数）の低い材料で形成されているが、回路基板１０は、電気的特性等の制約から、ベース部材９、支持部材１１および中間部材１２に比べて熱膨張率の高い材料で形成されている。

本実施形態において、画像読取装置１の内部温度が上昇すると、各部材は、熱膨張する。熱膨張率の低いベース部材９、支持部材１１および中間部材１２の変形は、殆ど無視できるが、回路基板１０の熱膨張は無視できない。回路基板１０は、熱膨張すると、ねじ１４に伸張方向に規制されているため、二点鎖線で示すように湾曲する。ことのとき、回路基板１０のピン８ａを介してイメージセンサ８に係止されている部分は、光軸方向に撓むことができないが、その外周部分が撓むことで、熱膨張を吸収する。

このように、弾性部材１３は、弾性力によってイメージセンサ８を中間部材１２の基準面１２ａに押圧すると同時に、弾性変形によって回路基板１０の熱膨張による変形を許容する。これによって、画像読取装置１は、温度変化によって、イメージセンサ８が光軸方向に移動せず、温度条件によらず、ピンぼけのない高品質の画像を読み取ることができる。

また、本実施形態では、イメージセンサ８の裏面を中間部材１２の基準面１２ａに押圧している。このため、イメージセンサ８のピン８ａには、常に引っ張り応力が作用する。つまり、ピン８ａには、弾性部材１３の付勢力および回路基板１０の熱膨張による変形力が圧縮方向には作用しない。ピン８ａは、圧縮応力を受けると挫屈して変形する畏れがあるが、引っ張りに対しては十分な耐力を有するので、ピン８ａの変形によってイメージセンサ８の結像面が移動することはない。

さらに詳細に、支持部材１１および中間部材１２の熱膨張を考えても、支持部材１１と中間部材１２との熱膨張率が略等しければ、支持部材１１と中間部材１２との光軸に垂直な方向の伸びが略等しくなり、中間部材１２が撓んで、基準面１２ａを光軸方向に移動させることがない。

また、中間部材１２が光軸に直角方向に伸張しても、基準面１２の外周をイメージセンサ８に対して余裕を持って成形することで、イメージセンサ８の位置ずれの原因とはならず、イメージセンサのパッケージに望外の負荷を与えて損傷させることも防止できる。

さらに、図３に、本発明の第２実施形態の画像読取装置の結像レンズ７およびイメージセンサ８の取り付けに係る構造を示す。尚、本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。

本実施形態において、中間部材１２は、基準面１２ａの近傍（光軸方向から見て外側）、且つ、基準面１２ａの光軸方向反対側に、光軸方向後方に突出して回路基板１０に当接する支持部１２ｂを有する。回路基板１０は、支持部１２ｂを支点に中央が僅かに光軸方向前方に突出するように弾性変形した状態で、イメージセンサ８のピン８ａが固定されている。これにより、回路基板１０は、自身の弾性力によってピン８ａに張力を与え、イメージセンサ８を基準面１２ａに押圧している。

ただし、回路基板１０は、イメージセンサ８と基準面１２ａとの間の摩擦力のみによってイメージセンサ１０の光軸に直角な方向を固定できる程には大きな弾性変形を与えられていない。そこで、回路基板１０は、支持部１２ｂのさらに外側において、中間部材１２に盛り付けた接着剤１５によって保持されている。接着剤１５は、シリコン系樹脂のような弾性のあるものを十分な厚みに盛り付けることで、回路基板１０を中間部材１２上に保持したまま弾性変形し、回路基板１０の伸縮を許容することができるようになっている。

以上のように、本発明では、イメージセンサ８を中間部材１２の基準面１２に押圧するので、イメージセンサ８が光軸方向に位置ずれせず、読取画像にピンぼけなどの劣化が生じない。また、光軸の両側で回路基板１０を均等に伸縮させられるので、画像の中心位置がずれることもない。

また、イメージセンサ８がピン８ａによって回路基板１０に実装される場合、基準面１２ａは、イメージセンサ８の裏面に当接することが好ましいが、イメージセンサ８が例えばボールグリッドアレイパッケージであるような場合には、基準面１２ａがイメージセンサ８の表面（結像レンズ７側の面）の外周部に当接するように構成する必要がある。

本発明の第１実施形態の画像読取装置の概略構成図。 図１の画像読取装置の結像レンズおよびイメージセンサの取り付け構造の平面図。 本発明の第２実施形態の画像読取装置の結像レンズおよびイメージセンサの取り付け構造の平面図。 従来の画像読取装置の結像レンズおよびイメージセンサの取り付け構造の平面図。

符号の説明

１…画像読取装置
７…結像レンズ
８…イメージセンサ
８ａ…ピン
９…ベース部材
１０…回路基板
１１…支持部材
１２…中間部材
１２ａ…基準面
１２ｂ…支持部
１３…弾性部材
１４…ねじ
１５…接着剤

Claims (6)

1. イメージセンサを保持する回路基板と、
   前記イメージセンサに原稿からの光を結像させるための結像レンズを保持するベース部材と、
   前記ベース部材に固定され、前記イメージセンサを光軸方向に位置決めする基準面を有する中間部材と、
   弾性力によって前記回路基板を付勢し、前記イメージセンサを前記基準面に押圧する弾性部材とを有し、
   前記基準面は、前記イメージセンサの回路基板側の面に当接することを特徴とする画像読取装置。
2. イメージセンサを保持する回路基板と、
   前記イメージセンサに原稿からの光を結像させるための結像レンズを保持するベース部材と、
   前記ベース部材に固定され、前記イメージセンサを光軸方向に位置決めするための基準面、および、前記基準面の近傍に前記回路基板を光軸方向に位置決めするための支持部を有する中間部材とを有し、
   前記回路基板は、前記支持部を支点にして弾性変形しており、その弾性力によって前記イメージセンサを前記基準面に押圧し、
   前記基準面は、前記イメージセンサの回路基板側の面に当接することを特徴とする画像読取装置。
3. 前記回路基板は、弾性変形し得る接着剤によって固定されていることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
4. 前記中間部材は、前記回路基板よりも熱膨張率の低い材料で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像読取装置。
5. 前記回路基板は、前記光軸方向から見て前記イメージセンサの外側で、前記ベース部材に対して、前記中間部材を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像読取装置。
6. 前記中間部材は、前記ベース部材に、前記中間部材と熱膨張率が略等しい材料からなる支持部材を介して固定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像読取装置。

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