JPH06319017A

JPH06319017A - 画像読取りユニット

Info

Publication number: JPH06319017A
Application number: JP5131022A
Authority: JP
Inventors: Teruhiro Ishimaru; 輝太石丸; Masaaki Oda; 正昭小田; Yutaka Yamamoto; 裕山本; Takayuki Tanaka; 孝幸田中
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1993-05-10
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 1994-11-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】屈折率分布型棒状レンズ素子の配列体をプラ
スチック基板にて接合したレンズアレイをプラスチック
筐体に組込んだレンズアレイ配設位置の調整操作の不要
な画像読取りユニットを得ること。【構成】プラスチック製アレイ基板とプラスチック製
筐体の熱膨張係数の差を5.0 ×10^-5cm/cm/℃以下とした
レンズアレイ５４と筐体５８とよりなり、筐体がその長
手方向に２つ以上に分割され、かつ、その断面内におい
て光センサ５５への光取込み孔部５０５にて、２分割さ
れた筐体ユニット２組以上を筐体ユニット端部締結部材
で結合した筐体内にレンズアレイ、光源を組込むととも
に、筐体底部に光センサアレイを設けた板材５０６を嵌
合した画像読取りセンサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラスチック製基板を用
いたレンズアレイを筐体に組込んだ、軽量にして、画像
読取り精度の高い画像読取りユニットにあり、かつ、そ
の組立も自動組立工程にてなし得る画像読取りユニット
にある。

【０００２】

【従来の技術】図１は屈折率分布型棒状レンズ素子多数
本を配列し、２枚の基板間に挟着接合したレンズ素子ア
レイを筐体に組込んだ、従来開発されてきた画像読取り
ユニットの断面図である。同図中11はレンズ素子アレイ
を組込んだ筐体であり、この筐体は通常アルミニウム等
の軽金属をダイカスト成型、引抜き成型して作られてい
る。14はレンズ素子アレイであり、12、13はレンズ素子
アレイを構成する基板であり、15はレンズ素子アレイに
て読取った画像情報を電気信号に変換するＣＣＤ等の光
センサを、16は光源を、17はカバーガラス、18、18' は
レンズ素子アレイを筐体内に固定するためのピンであ
り、19、19' は筐体に設けたレンズ素子アレイ固定用突
起である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】軽量化、小型化の進行
が早い複写機やファクシミリに用いられる画像読取りユ
ニットも、軽量化すること、レンズの共役長の一定なレ
ンズ素子アレイを用いることが要求されており、上述し
たごとく、これらの目的を達成するため、屈折率分布型
棒状レンズ素子の配列体をプラスチック基板にて接合挟
着したレンズ素子アレイをアルミニウムダイカスト成型
品よりなる筐体内に組込んだ画像読取りユニットが開発
されている。この画像読取りユニットを用いて、４ライ
ンペア／mmの格子を用いて測定したＭＴＦ（モジュレー
ション、トランスファー、ファンクション）は50％以上
と極めて良好であるが、この画像読取りユニットを図３
に示すごとき熱サイクル試験を行った後、同様にして測
定したＭＴＦは30％以下と急減し、画像読取りユニット
の性能が低下するという難点を有していることが分かっ
た。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上記問題点を解決し得た画像読取りユニットを開発する
ことを目的として検討中のところ、熱膨張係数が特定の
関係にあるレンズアレイと、レンズアレイ固定用プラス
チック製筐体とを組合せることにより、その目的を達成
し得た画像読取りユニットが得られることを見出し本発
明を完成した。

【０００５】本発明の要旨とするところは、屈折率分布
型棒状レンズ素子の配列体をプラスチック製基板にて接
合挟着したレンズアレイを、プラスチック製筐体中に組
込んだ画像読取りユニットであり、レンズアレイ基板と
筐体本体との熱膨張係数の差が 5.0×10^-5cm/cm/℃以下
なる素材にて構成されているとともに、筐体本体がその
長手方向で２つ以上に分割され、かつ、横断面がその底
部の光センサの光取込み孔部にて２分割された筐体ユニ
ット２組以上の組立体を、２個の筐体ユニット端部締結
部材にて固定するとともに、筐体底面を光センサ固定用
板材にて固定したことを特徴とする画像読取りユニット
にある。

【０００６】本発明を実施するに際して用いる屈折率分
布型棒状レンズ素子は、例えばＷＯ９１／０５２７４号
公報に示すごとき方法によって作ることができ、具体的
にはｎ個（ｎは３以上の整数）のそれぞれ屈折率の異な
る屈折率調節用単量体を含むシラップ状プラスチック組
成物を、同心円状の紡糸ノズルに、その内部から外側に
向って順次屈折率が低くなるように供給して、トルーコ
ンジュゲート紡糸して糸条を形成し、この糸条を硬化処
理し適宜な長さに切断することによって、屈折率分布型
棒状レンズ素子とすることができる。

【０００７】かくのごとくして製造した屈折率分布型レ
ンズ素子は、その屈折率分布定数（ｇ値）が極めて安定
しており、本発明で用いるレンズ素子長（Z₀）の寸法公
差が±0.15mmの範囲にある屈折率分布型レンズアレイを
作るに際して用いる屈折率分布型レンズ素子として好適
である。また、その他の製造方法においても、レンズ素
子長（Z₀）の寸法公差が±0.15mmの範囲であれば、プラ
スチック製のレンズ素子、ガラス製のレンズ素子のいず
れをも有効に用いることができる。

【０００８】本発明を実施するに際して用いるレンズ素
子配列体を挟着するプラスチック製基板製造用ポリマと
してはポリメチルメタクリレート、ポリアセタール、Ａ
ＢＳ、ポリカーボネート、ナイロン、ポリエステル、4-
メチルペンテン-1ポリマ、エポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂等の種々の熱可塑性樹脂、架橋硬化型樹脂等
を用いることができる。基板を作る樹脂にはカーボンブ
ラック等の遮光性添加剤や炭素繊維、ガラス繊維、ウィ
スカーなどの補強材を加えることができる。このように
して作られたプラスチック基板の熱膨張係数は 0.5×10
^-5〜10.0×10^-5cm/cm/℃の範囲のものを選定することが
寸法公差の小さなレンズアレイを作るうえで望ましい。
これらの基板は射出成型法、押出成型法、プレス成型法
等により作ることができる。

【０００９】本発明を実施するに際して用いる筐体とし
ては種々のものを用いることができるが、本発明の画像
読取りユニットの軽量化を図ること、熱サイクル試験に
よる画像読取りユニットの性能低下のないものとするに
はプラスチック製筐体を用いるのが好ましく、例えば、
ポリカーボネート、ポリ−4-メチルペンテン-1、ポリア
セタール、ＡＢＳ、ナイロン、ポリエステル等の射出成
型可能な樹脂にて作られた筐体を用いるのがよく、その
熱膨張係数としては 0.5×10^-5〜10.0×10^-5cm/cm/℃な
る範囲のものを用いるのがよい。筐体を構成するプラス
チックにはカーボンブラック、炭素繊維、ガラス繊維等
の補強材を加え、その寸法安定性を向上させたものとす
るのが好ましい。

【００１０】基板の熱膨張係数と筐体の熱膨張係数の差
は 5.0×10^-5cm/cm/℃以下、とくに3.0×10^-5cm/cm/℃
以下なる関係を満足していることが好ましい。この熱膨
張係数の差が 5.0×10^-5cm/cm/℃を越えて大きな素材を
用いた基板と筐体とを組合せて作った画像読取りセンサ
に、熱サイクル試験を施すと、その感度が急激に低下す
るようになり、性能の良好な画像読取りユニットとする
ことができない。

【００１１】従来、屈折率分布型棒状レンズ素子アレイ
を用いた画像読取りセンサの筐体はアルミダイカスト
品、アルミ引抜き成型品等で作られていたが、本発明の
画像読取りユニットは、その軽量化、高速画像読取り特
性をもたせ得ること、熱サイクル試験で性能低下のない
ものとすることが必要であり、従来、使用不可と考えら
れていたプラスチック製の筐体を、その熱膨張係数をレ
ンズアレイ基板の熱膨張係数に対して特定化したものと
することによって、上述した要件を満足し得たものとな
し得た点に大きな特徴を有している。

【００１２】プラスチック製筐体は押出成型法、射出成
型法などにて作ることができるが、寸法精度の高い筐体
とすることが必要であり、とくに寸法精度の高い筐体と
なし得る筐体の成型法としては、射出成型法を採用する
のが好ましい。筐体に寸法精度の高さが要求されるの
は、当該筐体内に画像読取り用のレンズ素子アレイと、
レンズ素子アレイで読取った画像情報を電気信号に変換
するＣＣＤセンサ等の光学素子およびレンズアレイ素子
とカバーガラス面を正確な位置関係で配設することが必
要なためであり、かつ、この位置関係を熱サイクル試験
後も正確に保持させておくことが必要なためである。

【００１３】本発明の画像読取りユニットの一例の断面
図を図５に示した。本発明で用いる筐体ユニットは、そ
の横断面内において光センサ光取込み孔部505 にて２分
割された51、58にて構成された筐体ユニット部材の組立
体を２組以上、その長さ方向に結合し、その端部を筐体
ユニット端部締結部材にて結合することにより筐体を構
成している。この筐体ユニット部材51、58の断面内には
レンズアレイを対をなす突起にて把持するための把持型
突起59、59' 、501 が設けられ、この把持型突起間に、
屈折率分布型棒状レンズ54の配列体を２枚のプラスチッ
ク製基板52、53で接合挟着したレンズアレイが挿入固定
されている。また、筐体の底部には、光センサ55を接合
した光センサ固定用板材が筐体ユニット部材の底部に設
けた爪部502,502'間にはめ込み、接着剤またはビス止め
等にて固定しておくのがよい。この画像読取りユニット
には、さらに好ましくは、光源となるＬＥＤアレイ56を
ＬＥＤアレイ把持用突起503,503'にて固定し、カバーガ
ラス57をカバーガラス固定用突起504,504'で固定してお
くことが好ましい。また、光センサ固定用板材として
は、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄板等を用い得
るが、できるだけ軽く、放熱性の良好な金属素材で作っ
たものを用いるのがよい。

【００１４】図４は本発明で用いる一例の筐体ユニット
２組を分解した状態を示す斜視図である。同図中41、42
は筐体ユニットの横断面方向に分割した筐体ユニット部
材であり、これら部材は筐体ユニットの長手方向に長さ
10〜100mm 、好ましくは10〜50mm長のものとなしておく
のがよい。筐体ユニット部材の長さが10mm未満のもので
は、筐体を作るのに多数の筐体ユニット組立体を用いる
ことが必要となり、形状の正確な筐体を作る工程の管理
が難しくなる。一方、長さが100mm を越えて長い筐体ユ
ニット部材は、プラスチックを射出成型により作る際の
金型内への溶融プラスチックの流れに斑が生じやすく、
寸法精度の高い筐体ユニット部材とすることが難しくな
る。これら筐体ユニットは２〜20個、接着剤にて固定す
るか、図４に示すごとく、筐体ユニット結合用部材402,
403 にて嵌合締結する方法をとるのがよい。同図中43は
光センサ光取込み孔部であり、44、44' は光センサ固定
用板材把持用突起である。また、401,401'、49,49'はレ
ンズアレイ把持用突起を示す。このような筐体ユニット
を２組以上組立てることにより作成した筐体は、寸法精
度が高いため、この筐体を用いた本発明の画像読取りユ
ニットは画像読取り精度の高いものとすることができ
る。

【００１５】本発明は、従来開発されてきた屈折率分布
型棒状レンズ素子に比べ、均一な共役長を有する棒状レ
ンズ素子を用い、これらのレンズ素子を特定の熱膨張係
数の基板にて挟着接合したレンズアレイを、特定の熱膨
張係数のプラスチック製筐体中に組込んだ構造の画像読
取りユニットとしているため、筐体内へレンズアレイ、
ＣＣＤセンサ、光源、カバーガラスを組込む際の作業性
が良好であり、かつ、高温時の画像読取り特性と、低温
時の画像読取り特性との差が小さい性能の良好な画像読
取りユニットとなっている。

【００１６】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。

【００１７】

【実施例１】ポリメチルメタクリレート（［η］＝0.5
6、メチルエチルケトン(MEK）中25℃にて測定）46重量
部、ベンジルメタクリレート44重量部、メチルメタクリ
レート10重量部、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニル
ケトン 0.2重量部およびハイドロキノン 0.1重量部を70
℃に加熱混練して第１層（中心部）形成用原液とした。
また、ポリメチルメタクリレート（［η］＝0.41、MEK
中25℃にて測定）50重量部、メチルメタクリレート50重
量部、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 0.2
重量部およびハイドロキノン 0.1重量部を70℃に加熱混
練して第２層形成用原液とし、さらに、ポリメチルメタ
クリレート（［η］＝0.34、MEK 中25℃にて測定）45重
量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタク
リレート35重量部、メチルメタクリレート20重量部、1-
ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 0.2重量部お
よびハイドロキノン 0.1重量部を70℃に加熱混練したも
のを第３層（外層部）形成用原液とした。同心円状３層
複合紡糸ノズルを取付けた複合紡糸機を用い、３種類の
原液を中心から順次に未硬化物の屈折率が低くなるよう
に配列し、同時に押し出しストランドファイバとした。
押し出し時の粘度は第１層の成分が 4.5×10⁴ ポイズ、
第２層が 2.0×10⁴ ポイズ、そして第３層の原液が 2.2
×10⁴ ポイズであった。また、複合紡糸ノズルの温度は
55℃であった。

【００１８】次いで、長さ90cmの各層相互拡散処理部を
通過させ、その後長さ120cm 、40Ｗの蛍光灯12本を円状
に等間隔に配置された光照射部の中心にストランドファ
イバを通過させ、50cm／分の速度で半径（r₀）0.50mmの
光伝送体をニップローラーで引き取った。吐出量比は第
１層：第２層：第３層＝１：１：１とした。得られた屈
折率分布型棒状レンズの屈折率分布は中心部（n₀）が1.
512 、周辺部が1.470であり、屈折率分布定数（ｇ）は
0.52であった。

【００１９】上記のごとくして得た棒状レンズを、レン
ズ長7.2mm とし、その両端面を研磨したものを４ライン
ペア／mmなる格子を用いて測定したＭＴＦは57％であ
り、その時の共役長は15.4mmであった。また、得られた
格子の結像は歪みの少ない鮮明な像であった。

【００２０】この棒状レンズ素子多数本を図２の斜視図
に示すとおり、２枚の溝付レンズアレイ基板22、23の間
にはさみ込み、接着剤201 で接着しレンズアレイとし
た。レンズアレイの寸法は長さ230mm 、巾7.2mm 、厚さ
2.8mm であり、レンズ端面を鏡面に研磨した。基板12、
13はカーボンブラック含有ＡＢＳ樹脂を射出成型にて作
製し、接着剤201 はエポキシ系接着剤を使用した。この
レンズアレイ基板の熱膨張係数を−20℃〜60℃の間で測
定したところ、７×10^-5cm/cm/℃であった。以下、熱膨
張係数はすべて−20℃〜60℃の間で測定した。また、図
４に示すごとくレンズアレイ固定用の２対の突起49,4
9'、401,401'を有する長さ235mm の筐体ユニット部材4
1、42をカーボンブラック入りＡＢＳ樹脂を用いて作製
し、熱膨張係数を測定したところ、 7.5×10^-5cm/cm/℃
であった。また、筐体の両端間のソリは１mm以下と小さ
いものであった。この筐体ユニット10組を２個の筐体ユ
ニット固定用部材を用いて筐体に組上げ、図５に示すご
とく、レンズアレイを装着し、ＣＣＤセンサ45をＣＣＤ
配設用部材506 を用いて固定し、光源56、カバーガラス
57を取付け画像読取りユニットとし、４ラインペア／mm
なる格子でＭＴＦを測定したところ、レンズアレイの全
幅にわたって50％以上であった。この画像読取りユニッ
トを図３に示したごとき熱サイクル試験を行った後に再
び画像読取りセンサのＭＴＦを測定したところ、レンズ
アレイ全幅にわたって47％以上であった。

【００２１】

【実施例２】図４に示す筐体ユニット41、42をカーボン
ブラック入りポリカーボネートを用いて製作し、その熱
膨張係数を測定したところ、４×10^-5cm/cm/℃であっ
た。この筐体ユニットを用い、実施例１と同様にして作
成した筐体の両端間のソリは約1.5mm であった。この筐
体を使用し、実施例１と同様にして画像読取りユニット
を製作し、４ラインペア／mmの格子を用いてＭＴＦを測
定したところ、レンズアレイ全幅にわたって50％以上で
あった。この画像読取りセンサを図３のような熱サイク
ル試験を行った後、再びそのＭＴＦを測定したところ、
45％以上であり、実用上問題がなかった。

【００２２】

【実施例３】図４中の筐体ユニット41、42をガラス繊維
で強化されたカーボンブラック入りＡＢＳ樹脂（ガラス
繊維20％含有）を用いて製作し、その熱膨張係数を測定
したところ、 5.2×10^-5cm/cm/℃であり、この筐体ユニ
ットを用い実施例１と同様にして作製した筐体の両端間
のソリは1.0mm であった。この筐体41を使用し、実施例
１と同様にして画像読取りユニットを製作し、４ライン
ペア／mmの格子でＭＴＦを測定したところ、レンズアレ
イ全幅にわたって48％以上であった。この画像読取りユ
ニットを図３に示すごとき熱サイクル試験を行った後に
再びそのＭＴＦを測定したところ、47％であり、実用上
は問題がなかった。

【００２３】

【実施例４】実施例１においてレンズアレイ基板22、23
をガラス繊維強化カーボンブラック入りＡＢＳ樹脂（ガ
ラス繊維含有率20％）を用いて製作した以外は、実施例
１と同様にしてレンズアレイを製作し、基板の熱膨張係
数を測定したところ、 4.9×10^-5cm/cm/℃であった。こ
のレンズアレイと実施例１で製作した筐体を用い、実施
例１と同様にして画像読取りユニットを製作し、４ライ
ンペア／mmの格子でそのＭＴＦを測定したところ、レン
ズアレイ全幅にわたって48％以上であった。この画像読
取りユニットを図３に示すような熱サイクル試験を行っ
た後、再びＭＴＦを測定したところ、レンズアレイ両端
のビス18のところでＭＴＦが45％であったが、実用上は
問題がなかった。

【００２４】

【実施例５】実施例１においてレンズアレイ基板22、23
を炭素繊維強化ＡＢＳ樹脂（炭素繊維含有率30％）を用
いて製作し、実施例１と同様にしてレンズアレイを製作
した。このレンズアレイの基板の熱膨張係数を測定した
ところ、 1.2×10^-5cm/cm/℃であった。また、図４の筐
体ユニット部材41、42を実施例１と同様にして炭素繊維
強化ＡＢＳ樹脂（炭素繊維含有率30％）を用いて製作
し、熱膨張係数を測定したところ、 1.1×10^-5cm/cm/℃
であった。この筐体ユニット部材を用い、実施例１と同
様にして筐体を作ったところ、その両端間のソリはほと
んどなかった。このレンズアレイと筐体を用い、実施例
１と同様にして画像読取りユニットを製作し、４ライン
ペア／mmの格子でＭＴＦを測定したところ、レンズアレ
イ全幅にわたって50％以上であった。この画像読取りセ
ンサを図３に示すような熱サイクル試験を行った後、再
びそのＭＴＦを測定したところ、レンズアレイ全幅にわ
たって50％以上であった。

【００２５】

【比較例１】図４の筐体ユニット部材41、42をアルミニ
ウムで作製し、その熱膨張係数を測定したところ、 2.2
×10^-5cm/cm/℃であった。この筐体ユニット部材41、42
を用いる以外、実施例１と全く同様にして画像読取りユ
ニットを製作し、４ラインペア／mmの格子でＭＴＦを測
定したところ、レンズアレイ全幅にわたって50％以上で
あった。また、この画像読取りセンサを図３に示すよう
な熱サイクル試験を行った後、そのＭＴＦを測定とこ
ろ、レンズアレイ両端部でＭＴＦが40％と低いものであ
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来用いられてきた屈折率分布型棒状レンズア
レイを組込んだ画像読取りユニットの断面図である。

【図２】屈折率分布型棒状レンズアレイの斜視図であ
る。

【図３】熱サイクル試験のタイムチャートである。

【図４】本発明の画像読取りユニットを構成する筐体ユ
ニット部材の一例を示す斜視図である。

【図５】本発明の画像読取りユニットの一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

11 ………… 筐体 12,13,22,23,52,53 ………… アレイ基板 14,24,54 ………… 屈折率分布型棒状レンズ 15,55 ………… 光センサ 16,56 ………… 光源 17,57 ………… カバーガラス 18,18'………… レンズアレイ固定用ピン 19,19',49,49',59,59',401,401',501 ………… 光伝送
体アレイ固定用突起 201 ………… 接着剤 41,42,51,58 ………… 筐体ユニット部材 43,505 ………… 光センサ光取込み孔部 44,44',502,502' ………… 光センサ固定用板材挟持用
突起 400 ………… 筐体ユニット 402,403 ………… 筐体ユニット固定具 503,503'………… 光源固定用突起 504,504'………… カバーガラス固定用突起 506 ………… 光センサ固定用板材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中孝幸広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】屈折率分布型棒状レンズ素子の配列体を
プラスチック基板にて接合挟着したレンズアレイを、プ
ラスチック製筐体中に組込んだ画像読取りユニットであ
り、筐体がレンズアレイ基板と筐体本体との熱膨張係数
の差が 5.0×10^-5cm/cm/℃以下なる素材にて構成されて
いるとともに、筐体本体がその長手方向に２つ以上に分
割され、かつ、横断面がその底部の光センサへの光取込
み孔部にて２分割された筐体ユニット２組以上の組立体
を、２個の筐体ユニット端部締結部材にて固定し、筐体
の底面に、光センサアレイを固定した板材を嵌合したこ
とを特徴とする画像読取りユニット。
【請求項２】筐体ユニット部材の片方にレンズアレイ
挟着固定用突起を設けたことを特徴とする請求項１記載
の画像読取りユニット。