JP5674996B2 - イメージセンサ - Google Patents

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Description

本発明は、コピー機や複合機などの画像読取装置に用いられるイメージセンサに関するものである。
コピー機や複合機などの画像読取装置に用いられる密着イメージセンサは、読み取り深さの高精度化、高解像度化が進んでいる。このため、密着イメージセンサの光学系には、原稿とレンズとセンサとの相対的位置関係を、高い精度で規定する構造が求められる。特開平7―131585号公報(特許文献1参照)は、アルミの押出成形又は鋼板のプレス加工により形成された高精度部材に光学要素であるロッドレンズ、原稿面ガラスとセンサ実装基板とを取付けることで、相対的位置関係を高い精度で規定している。
また、密着イメージセンサの光学系は、原稿から反射された光がレンズを透過してセンサに到達し、このセンサが光を電気信号に変換することで原稿の情報を電気信号に変換する。しかし、光軸ずれが生じた場合、レンズを透過した光がセンサ以外の箇所にあたることで光の乱反射が生じ、迷光となってセンサに到達し、画像読取の性能を悪化させてしまう。特開平8―307597号公報(特許文献2参照)に開示された撮像装置では、原稿の面で反射した光線を集光するロッドレンズアレイを、フレームと保持枠とで挟持する。保持枠は、LEDチップの照射した光線が、受光センサに直接入光しないようにする。これにより、この撮像装置は、光軸ずれを防止し迷光を抑制している。
また、密着イメージセンサの光源の高出力化に伴い、効率の良い放熱構造が求められている。特開2008−227815号公報(特許文献3参照)は、その図4に、金属板にLEDチップを搭載し、LEDチップの反対面側の平坦部に屈曲させた放熱板を取り付けた放熱構造を開示する。
特開平7―131585号公報 特開平8―307597号公報 特開2008−227815号公報
しかしながら、特許文献1に記載のものは、原稿面ガラスとセンサ実装基板の一方は高精度部材に固定されるが、他方は別部品である樹脂部材上に固定される。このため、原稿面ガラスとセンサ実装基板の相対的位置は、高精度部材と樹脂部材との寸法のばらつきの影響を受け、結果、ロッドレンズ、原稿面ガラス、センサ実装基板の相対的位置の精度が低いという課題がある。
特許文献2に記載の密着型イメージセンサは、フレームとは別にLEDチップの照射した光線が受光センサーに直接入光しないようにすると共にロッドレンズアレイを挟持するために保持枠が必要であり、結果、構造が複雑であるという課題がある。構造が複雑になる場合、高い精度で筐体を形成することが難しくなる。
特許文献3に記載の密着イメージセンサは、放熱板と放熱板を固定するために板ばねを有し、構造が複雑である。構造が複雑な場合、高い精度で筐体を形成することが難しくなる。
この発明は、上述の課題を解消するためになされたものであり、高精度な形状を備えた筐体を有するイメージセンサを得ることを目的とする。
この発明に係るイメージセンサは、主走査方向に延在し、被照射体に光を出射する導光体と、被照射体に反射した反射光を収束するレンズ体と、レンズ体で収束された反射光を受光する受光部と、筐体とを備える。筐体は、導光体、レンズ体、及び受光部を収納又は保持し、金属部と樹脂部とで一体に形成されている。金属部は、主走査方向に延在し、レンズ体を通過した反射光が通過するスリット部が形成された第1の底部を備える。樹脂部は、開口部が形成され、開口部にレンズ体が嵌め込まれることで、レンズ体を保持するレンズ体保持部と、受光部が実装された受光部基板を保持する受光部基板保持部を有する第2の底部とを備える。
この発明によれば、金属部と樹脂部とで一体に筐体を形成したので、放熱性が良く、歪みが抑制され、高精度な形状を備えた筐体を用いたイメージセンサが得られる。
この発明の実施の形態1に係るイメージセンサの分解図である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサの外観図である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサのセンサ基板の取付け側から見た構成図である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサ(照明装置)の導光体とホルダの分解図(その1)である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサ(照明装置)の導光体とホルダの分解図(その2)である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサの光源と光源基板と伝熱体の分解図(その1)である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサの光源と光源基板と伝熱体の分解図(その2)である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサの筐体金属部の外観図である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサの筐体金属部の展開図である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサの筐体を照射側から見た図である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサの筐体を裏面から見た図である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサの側面図である。 図10のA−A線での断面図である。 図10のB−B線での断面図である。 図10のC−C線での断面図である。 図10のD1−D1線での断面図である。 図10のD2−D2線での断面図である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサのホルダ部における主走査方向の断面図(その1)である。 この発明の実施の形態1に係るイメージセンサのホルダ部における主走査方向の断面図(その2)である。 実施の形態2に係るイメージセンサの筐体を照射側から見た図である。 実施の形態2に係るイメージセンサの筐体を裏面から見た図である。 実施の形態2に係るイメージセンサの側面図である。 図18のE−E線での断面図である。 図18のF−F線での断面図である。 図18のG−G線での断面図である。 実施の形態2に係るイメージセンサの作用を説明するための断面図(その1)である。 実施の形態2に係るイメージセンサの作用を説明するための断面図(その2)である。
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1に係るイメージセンサS1について図1〜図15を用いて説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係るイメージセンサS1の分解図である。図2は、イメージセンサS1の外観図である。図3は、イメージセンサS1のセンサ基板17の取付け側から見た構成図である。図4Aは、イメージセンサS1の導光体1、2とホルダ7の分解図である。図4Bは、イメージセンサS1の導光体1、2とホルダ8の分解図である。図5Aは、イメージセンサS1の光源3、5、光源基板11、及び伝熱体13の分解図である。図5Bは、イメージセンサS1の光源4、6、光源基板12、及び伝熱体14の分解図である。図6は、イメージセンサS1の筐体金属部110の外観図である。図7は、イメージセンサS1の筐体金属部110の展開図である。図8は、イメージセンサS1の筐体10の照射側から見た図である。図9は、イメージセンサS1の筐体10を裏面から見た図である。図10は、イメージセンサS1の側面図である。図11は、図10のA−A線での断面図である。図12は、図10のB−B線での断面図である。図13は、図10のC−C線での断面図である。図14Aは、図10のD1−D1線での断面図である。図14Bは、図10のD2−D2線での断面図である。図15Aは、イメージセンサS1のホルダ7における主走査方向の断面図(その1)である。図15Bは、イメージセンサS1のホルダ8における主走査方向の断面図(その2)である。
理解を容易にするために、XYZ座標を設定し、適宜参照する。図中で、X軸方向は、イメージセンサS1の主走査方向(イメージセンサS1の長手方向)である。Y軸方向は、イメージセンサS1の副走査方向(搬送される読取対象の搬送方向、イメージセンサS1の短手方向)である。Z軸方向は、イメージセンサS1の焦点深度方向(イメージセンサS1の厚み方向である。なお、イメージセンサS1が、密着イメージセンサである場合は、Z軸方向は、ロッドレンズアレイの光軸方向である。X軸、Y軸、Z軸は互いに直交する。
また、この発明の実施の形態1においては、イメージセンサS1の読取幅方向とは、イメージセンサS1の主走査方向のみの読取幅(読み取り長さ)を指すものとする。
イメージセンサS1は、図1に示すように、光源からの光を導いて、原稿を照明するための2つの導光体1、2と;導光体1,2に照明光を供給する光源3、4、5、6と;導光体1,2を保持するホルダ7、8と;透明板9と;筐体10と;光源基板11、12と;伝熱体13、14と;センサ16と;センサ基板17と;反射板18、19とを備える。
導光体1は、透明な樹脂で形成されている。導光体1は、X軸方向(主走査方向)に延在している。導光体1は、X軸方向を長手方向とする円筒形状に形成されている。導光体1は、照明装置の発光部を構成する。導光体1は、光源3と4が発光した光を、X軸方向に導くと共に徐々に漏らすことにより、原稿を照明する。
導光体2は、導光体1にほぼ平行に配列されている。導光体2は、透明な樹脂で形成されている。導光体2は、X軸方向(主走査方向)を長手方向とする円筒形状に形成されている。導光体2は、光源5と6が発光した光を、X軸方向に導くと共に徐々に漏らすことにより、原稿を照明する。導光体2は、照明装置の発光部を構成する。
本実施の形態1においては、導光体1、2は、X軸方向を長手方向とする円筒形状に形成されている。しかしながら、これに限らない。導光体1、2は、円筒形状以外の形状に形成されていてもよい。
光源3は、導光体1の主走査方向の一方の端面(+X側の端面)に光を入射する。光源3は、LED光源などの光源素子から構成される。導光体1の主走査方向の他方の端面(−X側の端面)には、光源4が配置されている。光源4は、LED光源などの光源素子から構成される。
光源5は、導光体2の主走査方向の一方の端面(+X側の端面)に光を入射する。光源5は、LED光源などの光源素子から構成される。導光体2の主走査方向の他方の端面(−X側の端面)には、光源6が配置されている。光源6は、LED光源などの光源素子から構成される。
ホルダ7と8とは、導光体1,2、光源3〜6を支持する。
図1において、ホルダ7には、導光体1の+X側の端部1d及び導光体2の+X側の端部2dが挿入される。また、ホルダ7には、光源3が、導光体1の+X側の端面に対向して配置される。ホルダ7には、光源5が、導光体2の+X側の端面に対向して配置される。
ホルダ8には、導光体1の−X側の端部1c及び導光体2の−X側の端部2cが挿入される。また、ホルダ8には、光源4が、導光体1の−X側の端面に対向して配置される。ホルダ8には、光源6が、導光体2の−X側の端面に対向して配置される。
透明板9は、ガラスや透明な樹脂で成形されている。図1及び図2に示すように、透明板9は、照明装置又はイメージセンサS1のカバーとなるように、筐体10の上開口を塞いで配置されている。この透明板9上を原稿や紙幣などの読取対象が搬送される。
筐体10は、金属と樹脂とのインサート成形体からなる枠体である。筐体10は、図1に示すように、筐体10の開口の+Y及び−Y側の縁部分には、透明板9を支持する段差部分10j、10kが形成されている。段差部分10j、10kは、X軸方向に沿って形成されている。つまり、段差部分10j、10kの段差はY方向(読取対象の搬送方向に相当する)に階段状に形成されている。
なお、透明板9は、イメージセンサS1が搭載されるコピー機や複合機などの画像読取装置に透明板が備えられている場合、割愛されてもよい。さらに、筐体10には、コピー機や複合機などの画像読取装置に、ネジやボルトなどで取り付けるための穴が形成されていてもよい。例えば、筐体10に形成された穴は、ホルダ7の外側(+X側)及びホルダ8の外側(−X側)、且つ、筐体10のY方向の両端部に形成される。
図3は、この発明の実施の形態1に係るイメージセンサS1のセンサ基板17の取付け側から見た構成図である。筐体10には、ゲート10mが2箇所形成されている。ゲート10mは、−Z方向に突出して形成されている。センサ基板17には穴部17aが2箇所形成されている。穴部17aは、Z軸方向に貫通する。穴部17aには、ゲート10mが挿入される。これにより、センサ基板17は、筐体10に取り付けられる。すなわち、ゲート10mは、センサ基板17の位置決めピンとして機能する。これにより、センサ16が、筐体10に設けられた開口部211に、簡単に且つ正確に取り付けられる。図示しないが、センサ基板17は、ネジ等によって、筐体10に固定される。
図4Aにおいて、ホルダ7は、導光体1がそれぞれ挿入される挿入孔部7aと、導光体2がそれぞれ挿入される挿入孔部7bとを有する。挿入孔部7a、7bは、X軸方向に貫通している。挿入孔部7a、7bの内周面には、それぞれ切り欠き部7f、7gが形成されている。導光体1、2の+X側の端部1d、2dには、径方向に突出する突起部1b、2bが形成されている。切り欠き部7f、7gは、突起部1b、2bが嵌合することが可能な形状に形成されている。突起部1b、2bが、切り欠き部7f、7gに嵌合することにより、導光体1、2は、軸回りに回転しないように、ホルダ7に固定される。すなわち、突起部1b、2bは、切り欠き部7f、7gに嵌合する嵌合部として機能する。
図4Bにおいて、ホルダ8は、導光体1、2がそれぞれ挿入される挿入孔部8a、8bを有する。挿入孔部8a、8bの開口には、それぞれ切り欠き部8f、8gが形成されている。導光体1、2の−X側の端部1c、2cには、径方向に突出する突起部1a、2aが形成されている。切り欠き部8f、8gは、突起部1a、2aが嵌合することが可能な形状に形成されている。突起部1a、2aが、切り欠き部8f、8gに嵌合することにより、導光体1、2は、軸回りに回転しないように、ホルダ8に固定される。すなわち、突起部1a2aは、嵌合部として機能する。
本実施の形態1では、図4Aに示すように、突起部1b、2bが、切り欠き部7f、7gに嵌合することにより、導光体1、2は、軸回りに回転しないように、ホルダ7に固定されている。しかしながら、ホルダ7に導光体1、2を固定する構造は、これに限られない。例えば、挿入孔部7a、7bは、+X方向に漸次、内径が小さくなる先細り形状の貫通孔に形成されていてもよい。この場合、挿入孔部7a、7bに、導光体1、2の端部1d、2dが押し込まれることにより、導光体1、2は、ホルダ7に固定される。
同様に、本実施の形態1では、図4Bに示すように、突起部1a、2aが、切り欠き部8f、8gに嵌合することにより、導光体1、2は、軸回りに回転しないように、ホルダ8に固定されている。しかしながら、ホルダ8に導光体1、2を固定する構造は、これに限られない。例えば、挿入孔部8a、8bは、−X方向に漸次、内径が小さくなる先細り形状の貫通孔に形成されていてもよい。この場合、挿入孔部8a、8bに、導光体1、2の端部1c、2cを押し込まれることにより、導光体1、2は、ホルダ8に固定される。
挿入孔部7a、7bは、図4Aに示すように、表面7cから表面7dまで、光が通り抜けるものであればよい。すなわち、光源3、5からの光が、導光体1、2を伝播するものであれば、挿入孔部7a、7bは、貫通していなくてもよい。つまり、導光体1の端面と光源3との間が空間である必要はない。同様に、導光体2の端面と光源5との間が空間である必要はない。また、貫通孔である挿入孔部7a、7bの内部に、光が伝播することができる透過物質が充填されていてもよい。
挿入孔部8a、8bは、図4Bに示すように、表面8cから表面8dまで、光が通り抜けるものであればよい。すなわち、光源4、6からの光が、導光体1、2を伝播するものであれば、挿入孔部8a、8bは、貫通していなくてもよい。つまり、導光体1の端面と光源4との間が空間である必要はない。同様に、導光体2の端面と光源6との間が空間である必要はない。また、貫通孔である挿入孔部8a、8bの内部に、光が伝播することができる透過物質が充填されていてもよい。
また、図1に示すように、導光体1の両側の端部1d、1cに、それぞれ光源3、4が配置されている。しかしながら、これに限らず、端部1d、1cのうち、いずれか一方の端部のみに、光源が配置されていてもよい。同様に、導光体2の両側の端部2d、2cに、それぞれ光源5、6が配置されている。しかしながら、これに限らず、端部2d、2cのうち、いずれか一方の端部のみに、光源が配置されていてもよい。
図5Aにおいて、光源基板11は、光源3、5が実装されたフレキシブル基板である。伝熱体13は、光源基板11の光源3、5が実装された面と反対の面に接触して配置されている。伝熱体13は、光源基板11に接触することにより、光源基板11に生じる熱を、筐体金属部110に伝える。
図5Bにおいて、光源基板12は、光源4、6が実装されたフレキシブル基板である。伝熱体14は、光源基板12の光源4、6が実装された面と反対の面に接触して配置されている。伝熱体14は、光源基板12に接触することにより、光源基板12に生じる熱を、筐体金属部110に伝える。
図1において、反射板18は、X軸方向(主走査方向)に延在し、導光体1からの光を反射する。反射板18は、筐体10の反射板取付け面10aに固定される。
反射板19は、X軸方向に延在し、導光体2からの光を反射する。反射板19は、筐体10の反射板取付け面10b(図11参照)に固定される。
筐体10は、板金を折り曲げて形成された金属部を樹脂でインサート成形したインサート成形体である。図6は、筐体10の筐体金属部110の構成図であり、図7はこの筐体金属部110の展開図である。筐体10の筐体金属部110は、一枚の板金が折り曲げられることで、形成されている。
図8は、筐体10を透明板9の載置側から見た斜視図であり、図9は、筐体10をセンサ基板17の取付け面側から見た斜視図である。筐体10は、筐体金属部110と筐体樹脂部210とを備える。
図11、図12、図13は、図10のA−A線の断面部、B−B線の断面部、C−C線の断面部である。
図1、図11〜図13において、レンズ体15は、導光体1、2から出射されて読取対象に反射した反射光を収束する光学部材、又は光学部材を複合したものである。光学部材は、イメージセンサS1が、反射光源型のものである場合、例えば、ロッドレンズアレイ、マクロレンズアレイなどのラインセンサ(センサアレイ)上に光を収束させるレンズアレイである。光学部材を複合したものは、例えば、縮小光学系のイメージセンサ(画像読取装置)を構成するレンズやミラーである。センサ16は、レンズ体15を通過した光を受光するセンサICからなるセンサアレイである。
図1、図3、図11〜図13において、センサ基板17は、受光素子であるセンサ16が実装された回路基板である。センサ基板17は、外部機器と接続可能なコネクタ(図示なし)を有している。また、センサ16は、レンズ体15で収束された光を受光して光電変換する。センサ16のX軸方向(主走査方向)の長さは、イメージセンサS1の読み取り長さに対応した長さである。また、コネクタは、センサ基板17に実装されたセンサ16から光電変換された電気信号を画像信号としてセンサ基板17の外部機器に出力する。また、センサ基板17は、筐体10の裏面における縁部分にネジなどの固定手段によって固定される。
図1、図11〜図13において、透明板9は、導光体1、2と読取対象との間に配置される。透明板9は、筐体10内部への異物の混入を防止する。また、透明板9は、導光体1、2から照射される光(ライン光源)及び読取対象から反射された光の減衰を抑えるために透明な材料で構成されている。
図14Aは、図10のD1−D1線の断面図である。図14Aにおいて、筐体10には、ホルダ7を嵌め込むためのホルダ嵌合部20が形成されている。ホルダ嵌合部20は、ホルダ7の形状に対応した形状に形成されている。詳しくは、ホルダ嵌合部20は、位置決め面10c、10e、10fを備える。ホルダ嵌合部20に嵌め込まれたホルダ7の下面が、位置決め面10cに接触することにより、ホルダ7のZ軸方向での位置決めがなされる。また、ホルダ7の両側の側面が、位置決め面10e、10fに接触することにより、ホルダ7のY軸方向での位置決めがなされる。
図14Bは、図10のD2−D2線の断面図である。図14Bにおいて、筐体10には、ホルダ8を嵌め込むためのホルダ嵌合部21が形成されている。ホルダ嵌合部21は、ホルダ8の形状に対応した形状に形成されている。詳しくは、ホルダ嵌合部21は、位置決め面10d、10g、10hを備える。ホルダ嵌合部21に嵌め込まれたホルダ8の下面が、位置決め面10dに接触することにより、ホルダ8のZ軸方向での位置決めがなされる。また、ホルダ8の両側の側面が、位置決め面10g、10hに接触することにより、ホルダ8のY軸方向での位置決めがなされる。
ホルダ7、8が、筐体10に形成されたホルダ嵌合部20、21に嵌め込まれることにより、ホルダ7、8のY方向中央(つまりは照明の中央)と光軸を一致させることが可能となる。
図15Aは、イメージセンサS1のホルダ7における主走査方向の断面図である。図15Aにおいて、伝熱体13は、筐体金属部110の伝熱体接触面10iに接触して配置されている。光源3に生じる熱は、伝熱体接触面10iを介して、筐体金属部110に伝わる。これにより、イメージセンサS1の放熱性を向上させることができる。同様に、図15A及び図5Aを参照するとわかるように、光源5に生じる熱も、伝熱体接触面10iを介して、筐体金属部110に伝わる。これにより、イメージセンサS1の放熱性を向上させることができる。
図15Bは、イメージセンサS1のホルダ8における主走査方向の断面図である。図15Bにおいて、伝熱体14は、筐体金属部110の伝熱体接触面10iに接触して配置されている。光源4に生じる熱は、伝熱体接触面10iを介して、筐体金属部110に伝わる。これにより、イメージセンサS1の放熱性を向上させることができる。同様に、図15B及び図5Bを参照するとわかるように、光源6に生じる熱も、伝熱体接触面10iを介して、筐体金属部110に伝わる。これにより、イメージセンサS1の放熱性を向上させることができる。
図8、図9、図11〜図13において、筐体10は、筐体金属部110と、筐体樹脂部210とを備える。
筐体金属部110は、図6及び図7に示すように、第1の底部111と、第1の底部111の両側(+Y側及び−Y側)に形成された一対の側壁部115とを備える。
第1の底部111には、スリット部112と、第1の穴部116とが形成されている。スリット部112は、レンズ体15を通過した反射光が通過するために形成されている。スリット部112は、Y軸方向(副走査方向)の所定の開口幅で形成されている。スリット部112は、X軸方向(主走査方向)に延在している。第1の穴部116は、Z軸方向に貫通する貫通孔である。第1の穴部116は、スリット部112に対して、直交するように形成されている。第1の穴部116は、5つ形成されている。第1の穴部116は、X軸方向に沿って、等間隔に間欠的に形成されている。第1の穴部116は、図12に示すように、補強部213に対応する位置に形成されている。
側壁部115は、図8、図9、図11〜図13に示すように、第1の側壁113及び第2の側壁114を備える。第1の側壁113は、第1の底部111から所定の角度で傾斜して内側に折り曲げられている。第1の側壁113は、X軸方向(主走査方向)に延在している。また、第1の側壁113は、断面が円弧状に形成されている。第2の側壁114は、第1の側壁113に対して内側に折り曲げられている。第2の側壁114は、第1の底部に直交している。第2の側壁114は、X軸方向(主走査方向)に延在している。また、側壁部115には、図6及び図7に示すように、第2の穴部117が形成されている。第2の穴部117は、+Y側の側壁部115及び−Y側の側壁部115それぞれに、5つずつ形成されている。第2の穴部117は、図12に示すように、保持部215に対応する位置に形成されている。
筐体樹脂部210は、図8、図9、図11〜図13に示すように、レンズ体保持部212と、レンズ体保持部212の両側(+Y側及び−Y側)に形成された補強部213と、第2の底部214と、保持部215と、透明板保持部216とを備える。
レンズ体保持部212は、筐体金属部110のスリット部112に密接している。レンズ体保持部212は、スリット部112のY軸方向(副走査方向)の開口幅よりもやや狭い幅の開口部211を有している。レンズ体保持部212は、図8に示すように、X軸方向(主走査方向)に延在している。レンズ体保持部212の開口部211には、図11〜図13に示すように、レンズ体15が嵌め込まれる。
補強部213は、図12に示すように、レンズ体保持部212を補強する。補強部213は、レンズ体保持部212に一体形成されている。補強部213は、第1の穴部116から上側に突出して形成されている。補強部213は、本実施の形態1においては、複数形成されている。補強部213は、X軸方向(主走査方向)に沿って、所定間隔毎に離間して設けられている。
第2の底部214は、図11〜図13に示すように、第1の穴部116を介して、補強部213に一体に形成されている。第2の底部214は、図9に示すように、複数のセンサ基板保持部214aを有する。センサ基板保持部214aは、X軸方向(主走査方向)に沿って、均等間隔毎に離間して設けられている。
保持部215は、図12に示すように、第2の底部214に一体に形成されている。保持部215は、第2の底部214と第1の側壁113との間に形成されている。保持部215は、補強部213に対向する位置に設けられている。保持部215は、第2の底部214を保持する。
透明板保持部216は、図11〜図13に示すように、第2の穴部117を介して、全ての保持部215から連続して形成されている。透明板保持部216は、第2の側壁114の内側及び端部に密着している。透明板保持部216は、主走査方向に延在している。透明板保持部216の上端の筐体縁部には、透明板9が載置されている。詳しくは、透明板9は、筐体10の段差部分10j、10kに嵌め込まれている。
筐体10の筐体金属部110と筐体樹脂部210との関係について、図11〜図13を用いて説明する。図11に示すように、筐体10のA−A線の断面においては、筐体樹脂部210は、透明板保持部216と、第2の底部214と、レンズ体保持部212との3つの構成部に分かれている。透明板保持部216は、透明板9を保持するため、焦点位置を決める透明板9の位置を調整することができる。第2の底部214のセンサ基板保持部214aは、センサ基板17を保持するため、レンズ体15で集光された光の受光部であるセンサ16の位置を調整することができる。レンズ体保持部212は、レンズ体15を保持するため、レンズ体15の位置を調整することができる。したがって、透明板保持部216、センサ基板保持部214a、レンズ体保持部212の3箇所の各構成部で、透明板9の位置、センサ16の位置、及びレンズ体15の位置を調整することで、焦点位置を容易に調整することが可能になる。この3つの各構成部は、筐体10のインサート成形時に、それぞれ筐体金属部110と接触する面に対して凹方向に反りを発生させる。したがって、この3箇所の各構成部と、筐体金属部110との接触面積を調整することで、筐体10のX、Z方向の変形量を調整することができ、筐体10の主走査方向の反りを抑制することができる。
また、透明板保持部216、センサ基板保持部214a、レンズ体保持部212の3箇所の各構成部で、透明板9の位置、センサ16の位置、及びレンズ体15の位置を調整することできる。このため、透明板9に載せられた読み取り対象、センサ16、及びレンズ体15の相対的位置の精度を向上させることができる。
筐体10のA−A線の断面においては、筐体樹脂部210は、3つの部分に分かれているが、図12に示すように、筐体10のB−B線の断面においては、筐体樹脂部210がYZ平面において一体につながっている。すなわち、レンズ体保持部212、補強部213、第2の底部214、保持部215、及び透明板保持部216が、第1の穴部116及び第2の穴部117を通じて一体につながっている。したがって、筐体10のA−A線の断面において分かれていた筐体樹脂部210が、筐体10のB−B線の断面においては、一体につながっているため、インサート成形時の樹脂流れを向上させ、射出圧力を低くでき安定した成形を行なうことができる。結果として、透明板9に載せられた読み取り対象、センサ16、及びレンズ体15の相対的位置の精度を向上させることができる。
図13に示すように、筐体10のC−C線の断面においては、筐体樹脂部210は、透明板保持部216と、レンズ体保持部212との2つの構成部を有している。図9に示すように、センサ基板保持部214aは、X軸方向(主走査方向)に沿って、均等間隔毎に離間して設けられている。これにより、筐体樹脂部210及び筐体金属部110の線膨張係数が異なることによって温度変化時に発生する応力を小さくすることができる。結果として、温度変化に強い筐体10を形成することができる。また、透明板9に載せられた読み取り対象、センサ16、及びレンズ体15の相対的位置の精度を向上させることができる。
図11〜図13において、レンズ体保持部212は、スリット部112を通って、センサ基板17に到達するまで連続して形成されている。このため、光軸ずれを防止し、迷光を抑制できる。
以上、説明したように、本実施の形態1では、筐体10が、筐体金属部110と筐体樹脂部210とで一体に形成されている。これにより、放熱性が良く、歪みが抑制され、高精度な形状を備えた筐体10を有するイメージセンサS1が得られる。
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2に係るイメージセンサS2について、図16〜図21を用いて説明する。図16は、実施の形態2に係るイメージセンサS2の筐体10Aを照射側から見た斜視図である。図17は、実施の形態2に係るイメージセンサS2の筐体10Aを裏面から見た斜視図である。図18は、実施の形態2に係るイメージセンサS2の側面図である。
本実施の形態2に係るイメージセンサS2は、前記実施の形態1で説明した筐体10とは異なる構造の筐体10Aを有する点で、前記実施の形態1に係るイメージセンサS1と相違する。
筐体10Aは、図16及び図17に示すように、X軸方向(主走査方向)を長手方向とする略直方体形状に形成されている。筐体10Aは、筐体金属部110と筐体樹脂部210とを備える。筐体10Aは、筐体金属部110に筐体樹脂部210がインサート成形されることによって形成されたインサート成形体である。
図19は、図18のE−E線の断面図である。図20は、図18のF−F線の断面図である。図21は、図18のG−G線の断面図である。筐体金属部110は、図18〜図21に示すように、YZ断面が略U字形状に形成されている。筐体金属部110は、U字形状の中央の第1の底部111と、第1の底部111の両側(+Y側及び−Y側)に形成された側壁部115と備える。
第1の底部111は、X軸方向(主走査方向)に延びて形成されている。第1の底部111には、スリット部112が形成されている。スリット部112は、X軸方向に延びて形成されている。また、第1の底部111には、図20に示すように、Y軸方向に貫通する開口部118が形成されている。開口部118は、断面が円形に形成されている。本実施の形態2においては、開口部118は、2つ形成されている。
側壁部115は、図19〜図21に示すように、第1の底部111の両端から上側(+Z側)に向かうように折り曲げられている。側壁部115は、第1の側壁113と第2の側壁114とを備える。側壁部115は、X軸方向に延びて形成されている。
第1の側壁113は、YZ断面が、凹凸に波打つように湾曲する波形状に形成されている。詳しくは、第1の側壁113は、内側に凸となる凸部113aを有する波形状に形成されている。
第2の側壁114は、第1の底部111に対して直交するように形成されている。
筐体樹脂部210は、レンズ体保持部212と、レンズ体保持部212の両側(+Y側及び−Y側)の補強部213と、反射板取付け部218と、透明板保持部216と、第2の底部214と、ゲート部217とを備える。
レンズ体保持部212は、筐体金属部110のスリット部112に密接している。レンズ体保持部212は、第2の底部214から上側(+Z側)に突出して形成されている。レンズ体保持部212は、図16に示すように、X軸方向に沿って、線状に延びて形成されている。このレンズ体保持部212には、X軸方向に沿って開口部211が形成されている。開口部211は、図19〜図21に示すように、その開口幅(Y軸方向の開口幅)が、筐体金属部110のスリット部112の開口幅よりも小さく形成されている。開口部211は、Z軸方向に貫通する貫通孔である。この開口部211には、上側から、レンズ体15が嵌め込まれている。
補強部213は、レンズ体保持部212の下端近傍に形成されている。補強部213は、レンズ体保持部212に沿って、X軸方向に線状に延びて形成されている。補強部213は、レンズ体保持部212の強度を保つために形成されている。
反射板取付け部218は、補強部213に連続して形成されている。反射板取付け部218は、側壁部115の内側に形成されている。反射板取付け部218の表面は、XY平面に対して傾斜する傾斜面に形成されている。反射板取付け部218には、反射板18、19が取り付けられている。なお、上記実施の形態1では、図11〜図13に示すように、反射板18、19は、筐体金属部110の一部である反射板取付け面10a、10bに取り付けられている。これに対して、実施の形態2では、図19〜図21に示すように、反射板18、19は、筐体樹脂部210の一部である反射板取付け部218に取り付けられている。
透明板保持部216は、反射板取付け部218に連続して形成されている。透明板保持部216は、第2の側壁114の内側及び端部に密着している。透明板保持部216は、主走査方向に延在している。透明板保持部216の上端の筐体縁部には、透明板9が載置されている。詳しくは、透明板9は、筐体10の段差部分10j、10kに嵌め込まれている。
第2の底部214は、筐体金属部110の第1の底部111を、一部が露出した状態で覆っている。第2の底部214の下面(−Z側の面)には、センサ基板17が取り付けられて、保持されている。センサ基板17は、例えば、ねじ等の固定手段によって固定されている。センサ基板17が、第2の底部214の下面に取り付けられると、センサ基板17のセンサ16が、開口部211に挿入される。また、第2の底部214は、図17に示すように、複数のセンサ基板保持部214aを有する。センサ基板保持部214aは、X軸方向(主走査方向)に沿って、均等間隔毎に離間して設けられている。
ゲート部217は、図17、図18、及び図20に示すように、第2の底部214の下面から突出して形成されている。ゲート部217は、円柱形状に形成されている。本実施の形態においては、ゲート部217は、2つ形成されている。ゲート部217は、その中心軸が、筐体金属部110の第1の底部111に形成された開口部118の中心軸に同軸となるように形成されている。また、ゲート部217は、外径が、開口部118の内径と同等に形成されている。ゲート部217は、センサ基板17の穴部17aに挿入されている。ゲート部217の先端部は、センサ基板17の下面から露出している。
以上、説明したように、本実施の形態では、筐体金属部110と筐体樹脂部210とで一体に形成されている。これにより、放熱性が良く、歪みが抑制され、高精度な形状を備えた筐体10Aを有するイメージセンサS2が得られる。
また、本実施の形態では、筐体樹脂部210は、透明板保持部216と、センサ基板保持部214aと、レンズ体保持部212とを備えている。したがって、透明板保持部216、センサ基板保持部214a、レンズ体保持部212の3箇所の各構成部で、透明板9、センサ16、及びレンズ体15を調整することができるため、透明板9に載せられた読み取り対象、センサ16、及びレンズ体15の相対的位置の精度を向上させることができる。結果として、焦点位置の精度を向上させることができる。この3つの各構成部は、筐体10Aのインサート成形時に、それぞれ筐体金属部110と接触する面に対して凹方向に反りを発生させる。したがって、この3つの各構成部と、筐体金属部110との接触面積を調整することで、筐体10AのX、Z方向の変形量を調整することができる。ひいては、筐体10Aの主走査方向の反りを抑制することができる。
また、透明板保持部216、センサ基板保持部214a、レンズ体保持部212の3箇所の各構成部で、透明板9の位置、センサ16の位置、及びレンズ体15の位置を調整することできる。このため、透明板9に載せられた読み取り対象、センサ16、及びレンズ体15の相対的位置の精度を向上させることができる。
また、本実施の形態では、筐体10Aの筐体金属部110に、図20に示すように、開口部118が形成されている。この開口部118は、中心軸が、ゲート部217の中心軸に同軸になるように形成されている。このため、図22A及び図22Bに示すように、筐体10Aをインサート成形する際、樹脂注入口301から注入された融解樹脂Rは、優先的に矢印Aに示すように流れて、開口部118を通過する。
詳しくは、成形金型300の樹脂注入口301から注入された融解樹脂Rは、図22Bに示す矢印A又は矢印Bに示すように、筐体金属部110の内側に形成された内側キャビティ302A、又は外側に形成された外側キャビティ302Bに流入する。このとき、開口部118は、中心軸が、ゲート部217の中心軸に一致するように形成されているため、矢印Aに流れる融解樹脂Rの量は、矢印Bに流れる融解樹脂Rの量よりも多い。
融解樹脂Rが、内側キャビティ302Aに流入すると、内側キャビティ302A内の内圧が高まる。すると、筐体金属部110の側壁部115が、矢印Dに示すように、外側方向に開くように、内圧が作用する。このため、筐体金属部110の側壁部115と、成形金型300との間の隙間Cが小さくなる。これにより、成形された筐体金属部110の寸法のばらつきに関わらず、寸法精度の高い筐体10Aを形成することができる。結果として、高精度な形状を備えた筐体10Aを有するイメージセンサS2が得られる。
また、筐体金属部110の側壁部115と、成形金型300との間の隙間Cが小さくなるため、隙間Cに起因したバリの発生を抑制することができる。ひいては、寸法精度の高い筐体10Aを形成することができる。結果として、高精度な形状を備えた筐体10Aを有するイメージセンサS2が得られる。
また、本実施の形態では、筐体金属部110の側壁部115の第1の側壁113は、図19〜図21に示すように、YZ断面が、凹凸に波打つように湾曲する波形状に形成されている。このため、筐体金属部110にねじれやたわみが生じにくくなる。このため、筐体10Aの剛性を向上させることができる。結果として、高精度な形状を備えた筐体10Aを有するイメージセンサS2が得られる。
また、本実施の形態では、筐体樹脂部210は、レンズ体保持部212を補強する補強部213を備えている。このため、レンズ体保持部212の強度を向上させることができ、透明板9に載せられた読み取り対象、センサ16、及びレンズ体15の相対的位置の精度を向上させることができる。
また、本実施の形態では、第1の側壁113には、内側に凸となる凸部113aが形成されている。このため、反射板取付け部218近傍の樹脂の肉厚を薄くすることができる。これにより、インサート成形時に生じるひけを抑制することができる。ひいては、寸法精度の高い筐体10Aを形成することができる。結果として、高精度な形状を備えた筐体10Aを有するイメージセンサS2が得られる。
また、反射板取付け部218近傍の樹脂に生じるひけを抑制することができるため、反射板18、19を、規定の傾斜角度で、精度良く取り付けることができる。したがって、高精度な形状を備えた筐体10Aを有するイメージセンサS2が得られる。
また、本実施の形態では、センサ基板保持部214aは、X軸方向に沿って、所定間隔毎に離間して設けられている。筐体樹脂部210及び筐体金属部110の線膨張係数の違いに起因して、温度変化時に発生する応力を小さくすることができる。結果として、高精度な形状を備えた筐体10Aを有するイメージセンサS2が得られる。
以上、実施の形態1及び2について説明したが、本発明は上記実施の形態等によって限定されるものではない。
例えば、実施の形態2では、図20に示すように、筐体金属部110に形成された開口部118は、中心軸が、ゲート部217の中心軸に一致するように形成されている。しかしながら、これに限られず、開口部118とゲート部217とが、同軸上に重なっていればよい。この場合においても、図22A及び図22Bを参照するとわかるように、筐体10Aをインサート成形する際、樹脂注入口301から注入された融解樹脂Rは、優先的に矢印Aに示すように流れる。
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
本出願は、2012年5月10日に出願された、日本国特許出願2012−108725号に基づくものであり、その明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含むものである。上記日本国特許出願における開示は、その全体が本明細書中に参照として含まれる。
本発明に係るイメージセンサは、コピー機や複合機などの画像読取装置に用いられ、読み取り対象の読み取りに適している。
S1、S2 イメージセンサ、1、2 導光体、1a、1b、2a、2b 突起部(嵌合部)、1c、1d、2c、2d 端部、3、4、5、6 光源、7、8 ホルダ、7a、7b、8a、8b 挿入孔部、7c、7d、8c、8d 表面、7f、7g、8f、8g 切り欠き部、9 透明板(透過)、10、10A 筐体、10a、10b 反射板取付け面、10c、10d (Z方向の)位置決め面、10e、10f、10g、10h (Y方向の)位置決め面、10i 伝熱体接触面、10m ゲート、11、12 光源基板、13、14 伝熱体、15 レンズ体、16 センサ(受光部)、17 センサ基板(受光部基板)、17a 穴部、18、19 反射板、20、21 ホルダ嵌合部、110 筐体金属部、111 第1の底部、112 スリット部、113 第1の側壁、113a 凸部、114 第2の側壁、115 側壁部、116 第1の穴部、117 第2の穴部、118 開口部(貫通孔)、210 筐体樹脂部、211 開口部、212 レンズ体保持部、213 補強部、214 第2の底部、214a センサ基板保持部、215 保持部、216 透明板保持部(透過体保持部)、217 ゲート部、218 反射板取付け部、300 成形金型、301 樹脂注入口、302A 内側キャビティ、302B 外側キャビティ、R 融解樹脂、A、B、D 矢印、C 隙間

Claims (20)

  1. 主走査方向に延在し、被照射体に光を出射する導光体と、
    前記被照射体に反射した反射光を収束するレンズ体と、
    前記レンズ体で収束された前記反射光を受光する受光部と、
    前記導光体、前記レンズ体、及び前記受光部を収納又は保持し、金属部と樹脂部とで一体に形成された筐体と、
    を備え、
    前記金属部は、
    主走査方向に延在し、前記レンズ体を通過した前記反射光が通過するスリット部が形成された第1の底部を備え、
    前記樹脂部は、
    口部が形成され、前記開口部に前記レンズ体が嵌め込まれることで、前記レンズ体を保持するレンズ体保持部と、
    前記受光部が実装された受光部基板を保持する受光部基板保持部を有する第2の底部と
    を備えるイメージセンサ。
  2. 前記導光体に光を入射する光源と、
    一方の面に前記光源が実装された光源基板と、
    前記一方の面とは反対側の他方の面に接触して配置され、前記金属部の少なくとも一部に接触する伝熱体と、
    備える請求項1に記載のイメージセンサ。
  3. 前記受光部基板保持部は、主走査方向に沿って、複数設けられ、所定間隔毎に離間して設けられている請求項1又は2に記載のイメージセンサ。
  4. 前記金属部は、前記第1の底部の両端から内側に折り曲げられた側壁部を備え、
    前記側壁部は、
    副走査方向に対して、前記第1の底部から所定の角度で傾斜して内側に折り曲げられた第1の側壁と、
    前記第1の側壁に連続して内側に折り曲げられるとともに、前記第1の底部に直交する第2の側壁と、
    を有する請求項1から3のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
  5. 前記第1の側壁の断面が、円弧状に形成されている請求項4に記載のイメージセンサ。
  6. 前記第1の側壁の断面が、凹凸に波打つように湾曲する波形状に形成されている請求項4に記載のイメージセンサ。
  7. 前記樹脂部は、前記レンズ体保持部と一体形成されることで、前記レンズ体保持部を補強する補強部を備える請求項から6のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
  8. 前記補強部は、主走査方向に沿って、複数設けられ、所定間隔毎に離間して設けられている請求項7に記載のイメージセンサ。
  9. 前記第1の底部には、前記補強部が形成された位置に対応して、複数の第1の穴部が形成され、
    前記受光部基板保持部は、前記第1の穴部を通じて、前記補強部から連続して形成されている請求項8に記載のイメージセンサ。
  10. 前記樹脂部は、前記受光部基板保持部と一体に形成され、前記受光部基板保持部を保持する複数の保持部を備える請求項から9のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
  11. 前記樹脂部は、前記導光体からの光を透過する透過体を保持する透過体保持部を備え、
    前記側壁部には、前記保持部が形成された位置に対応して、複数の第2の穴部が形成され、
    前記透過体保持部は、前記第2の穴部を通じて、前記保持部から連続して形成されている請求項10に記載のイメージセンサ。
  12. 前記補強部は、主走査方向に沿って延在している請求項7に記載のイメージセンサ。
  13. 前記樹脂部は、前記側壁部の内側に形成された反射板取り付け部と、前記導光体からの光を透過する透過体を保持する透過体保持部と、を備え、
    前記反射板取り付け部は、前記補強部に連続して形成されるとともに、前記透過体保持部は、前記反射板取り付け部から連続して形成され、
    前記側壁部の外側には、前記受光部基板保持部が形成されている請求項12に記載のイメージセンサ。
  14. 前記導光体からの光を透過し前記被照射体に照射する透過体を備え、
    前記筐体は、前記導光体、前記レンズ体、及び前記受光部とともに、前記透過体を収納又は保持する請求項1から10のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
  15. 前記筐体は、前記金属部と前記樹脂部とのインサート成形体である請求項1から14のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
  16. 主走査方向に延在し、被照射体に光を出射する導光体と、
    前記被照射体に反射した反射光を収束するレンズ体と、
    前記レンズ体で収束された前記反射光を受光する受光部と、
    前記導光体、前記レンズ体、及び前記受光部を収納又は保持し、金属部と樹脂部とで一体に形成された筐体と、
    前記受光部が実装され、穴部が形成された受光部基板と、
    を備え、
    前記筐体には、前記穴部に挿入されるゲートが形成されているイメージセンサ。
  17. 前記受光部が実装され、穴部が形成された受光部基板を有し、
    前記筐体には、前記穴部に挿入されるゲートが形成されている請求項1から15のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
  18. 前記金属部には、前記ゲートに同軸上に重なるように、貫通孔が形成されている請求項16又は17に記載のイメージセンサ。
  19. 前記ゲートの中心軸と、前記貫通孔の中心軸とが一致する請求項18に記載のイメージセンサ。
  20. 前記導光体の端部が挿入され、前記導光体を支持するホルダを有し、
    前記筐体には、前記ホルダが嵌め込まれる形状に形成されたホルダ嵌合部が形成されている請求項1から19のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
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