JPH0651171A

JPH0651171A - 画像読取りユニット

Info

Publication number: JPH0651171A
Application number: JP3406692A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Mishina; 義彦三品; 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: 1992-01-27
Filing date: 1992-01-27
Publication date: 1994-02-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】プラスチック製屈折率分布型棒状レンズ素子
にて作られたレンズアレイを用い、熱サイクルテスト処
理前後での画像読取り特性の低下の極めて少ない画像読
取りユニットを得る。【構成】プラスチック製レンズアレイ基板とプラスチ
ック製筐体との熱膨張係数の差を5.0 ×10^-5cm/cm/℃以
下となるようにしてレンズアレイと筐体とを作り、これ
らを画像読取りユニットに組上げる。【効果】とすることにより、画像読取りユニットの使
用環境の温度変化が起っても性能変化の小さな画像読取
りユニットとすることができた。

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】画像伝送を行い得るプラスチック製棒状
レンズをアレイ化したものは画像読取りセンサとして複
写機やファクシミリに利用されている。従来開発されて
きた屈折率分布型棒状レンズは特公昭４７−８１２号公
報にも示されるごとく、特定組成のガラス繊維をイオン
交換浴中に浸漬し、その表面よりイオン交換することに
よって、その表面から内部に向ってガラス組成の変化を
つけることにより屈折率分布型の棒状レンズを得てい
る。このガラス製棒状レンズはバッチ生産にて作られる
ため、バッチ毎に性能が異なり共役長の均一なレンズを
得ることは難しく、棒状レンズの製造バッチ毎に性能の
異なったレンズアレイとならざるを得なかった。

【０００３】そこで、本発明者等は共役長の均一な屈折
率分布型棒状レンズを得るべく検討し、ＷＯ９１／０５
２７４号公報に示すごとく、数種の屈折率の異なるプラ
スチック組成物をトルーコンジュゲート紡糸法にて連続
的に糸状に連続的に紡糸することにより、性能の均一な
屈折率分布型棒状レンズを得ることに成功した。このプ
ラスチック製棒状レンズはガラス製棒状レンズに比べ、
均一な性能の棒状レンズ素子が得られるため、性能の均
一な屈折率分布型棒状レンズ素子アレイが得られると共
に、このレンズ素子アレイは軽いという利点を有してお
り、小型化、軽量化の進んでいる複写機やファクシミリ
の画像読取りユニットとして有用であると期待されてい
る。

【０００４】また、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
ニットの断面図を図１に示した。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
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。

【０００５】

【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、これら
の目的を達成するため、プラスチック製棒状レンズ素子
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、ファクター）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
クルテストを行った後、同様ににして測定した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。

【０００６】

【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、特定の条件を備えたレン
ズ素子アレイとプラスチック製の筐体とを組合わせて用
いることにより、その目的を達成し得た画像伝送体が得
られることを見出だし本発明を完成した。

【０００７】本発明の要旨とするところは、プラスチッ
ク製の屈折率分布型棒状レンズ素子の配列体を２枚のプ
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
スチック製の筐体内に組込んだ画像読取りユニットであ
り、レンズアレイ基板の熱膨張係数と筐体の熱膨張係数
との差を5.0 ×10^-5cm/cm/℃以下なる素材にて構成した
ことを特徴とする画像読取りユニットにある。

【０００８】本発明を実施するに際して用いるプラスチ
ック製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、本発明で用いるプラスチ
ック製の屈折率分布型棒状レンズ素子とすることができ
る。

【０００９】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はポリメチルメ
タクリレート、ポリアセタール、ＡＢＳ、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/c
m/℃の範囲のものを選定することが望ましい。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。

【００１０】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、熱サイクルテスト
による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。

【００１１】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必要である。この熱
膨張係数の差が5.0 ×10^-5cm/cm/℃を越えて大きな画像
読取りセンサは、熱サイクルテストを施すと、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。

【００１２】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、アルミ引抜き成形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
性をもたせること、熱サイクルテストで性能低下のない
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。

【００１３】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
なし得る射出成型法を筐体の成型法として選定するのが
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Ｃ
ＣＤセンサ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テスト後も
正確に保持させておくことが必要なためである。

【００１４】射出成型法にて筐体を作る場合、その寸法
精度を向上するには筐体の長さを10〜100mm 、好ましく
は20〜50mmの筐体ユニットとなし、この筐体ユニットを
所定個数結合して筐体とするのが好ましい。筐体ユニッ
トの長さ方向の長さが10mm未満のものでは、筐体を作る
のに筐体ユニットを多数組合わせなければならず、でき
上がった筐体の寸法精度が低下するようになるので好ま
しくない。また長さが100mm を越えて長い筐体ユニット
では、プラスチックを射出成型する際のプラスチックの
金型内への流れに斑を生じることを禁じ得ず、寸法精度
の高い筐体としがたくなる。そこで本発明で用いるプラ
スチック製筐体の成型は射出成型法にて作ることが好ま
しい。また筐体としては筐体ユニットの長さを10〜100m
m 、とくに20〜50mmの範囲のものとし、これら筐体ユニ
ットを２〜20個接着剤にて接合するか、あるいは図５中
の502,503 に示すごとく、嵌合構造にて締結する締結部
を有する筐体ユニットを２〜20個締結して筐体としたも
のを用いるのが好ましい。とくに図５に示すごとき締結
部を有する筐体ユニットを複数個用いて作った筐体は、
寸法精度が極めて高く、この筐体を用いたものは画像読
取り特性の良好なものとすることができる。

【００１５】本発明は、ガラス製の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プラスチック製
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（r_O）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（n_O）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枚の溝付基板12、13の間にはさみ込み
接着剤25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49，49’、401,402 を有する
長さ235mm の筐体41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
と小さいものであった。この筐体41に上記したレンズア
レイを装着し、ＣＣＤセンサ45、光源46、ガラスカバー
47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のちに
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41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。この筐体の
両端間のソリは約1.5mm 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
ったのち再びその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41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のちに再び
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において基板42、43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41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のち再びＭＴ
Ｆ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において基板42、43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41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/℃であり、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のち再びそ
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41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41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のちその
ＭＴＦを測定したところ、レンズアレイ両端部でＭＴＦ
が40％と低いものであった。

【００２６】

【比較例２】実施例１で使用したレンズアレイと実施例
５で使用した筐体41とを用い、実施例１と同様にして画
像読取りユニットを作製し、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。レンズアレイ基板と筐体との熱膨張
係数の差は5.9 ×10^-5cm/cm/℃であった。また、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
行ったのちそのＭＴＦを測定したところ、レンズアレイ
の両端部でＭＴＦが25％まで低下しており、画像読取り
センサとしては使用できなかった。

【００２７】

【比較例３】実施例５で使用したレンズアレイと実施例
１で使用した筐体41とを用い、実施例１と同様にして画
像読取りユニットを作製し、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、この画像読取りユニットを図
３のような熱サイクル試験を行ったのちにＭＴＦを測定
したところ、レンズアレイの両端部でＭＴＦが25％まで
低下しており、画像読取りセンサとしては使用できなか
った。

【００２８】

【実施例６】長さ235mm 、巾7.2mm 、厚さ2.8mm のレン
ズアレイ基板をカーボンブラック入りＡＢＳ樹脂にて作
り、その熱膨張係数を測定したところ、７×10^-5cm/cm/
℃であった。図５に示すごとくレンズアレイ固定用の２
対の突起59, 59’,501,501’と筐体ユニット500 を複数
個締結するための締結用爪502 と締結用穴503 を有する
長さ20mmの筐体ユニット12個を、カーボンブラック入り
ＡＢＳ樹脂を用い射出成型法にて作成したところ、筐体
ユニットの熱膨張係数は7.4 ×10^-5cm/cm/℃であった。
これら12個の筐体ユニットをエポキシ樹脂接着剤を用い
締結部材を係合させて、長さ240mm の筐体を作り、その
両端間のソリを測定したところ１mm以下であった。上述
のごとくして得た筐体とレンズアレイ素子とを用い、実
施例１と同様にして画像読取りユニットを作り、そのＭ
ＴＦを測定したところ50％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テスト処理し
た後、そのＭＴＦを測定したところ全長にわたって50％
以上であり、優れた性能を有していた。

【００２９】

【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。

【図２】屈折率分布型棒状レンズアレイの斜視図。

【図３】熱サイクル試験のタイムチャート。

【図４】本発明の画像読取りユニットの一例の断面図。

【図５】本発明の画像読取りユニット作成用筐体ユニッ
トの一例を示す斜視図。

【符号の説明】

11、41、51 ………… 筐体 12、22、42 ………… 基板 13、23、43 ………… 基板 14、24、44 ………… 屈折率分布型棒状レンズ 15、45 …………… ＣＣＤセンサ 16、46 …………… 光源 17、47 …………… ガラスカバー 18、18’ …………… レンズアレイ固定用ビス 19、19’、49、49’、59、59’、401 、401'、501 、50
1'…………… 光伝送体アレイ固定用突起 201 ………………… 接着剤 502 、503 ………… 筐体ユニット締結用締結具

───────────────────────────────────────────────────── 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】プラスチック製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挟着接合したレン
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、レンズアレイ基板の熱膨張係数と筐体
の熱膨張係数の差が5.0 ×10^-5cm/cm/℃以下なる素材に
て構成したことを特徴とする画像読取りユニット。
【請求項２】レンズアレイ基板の熱膨張係数と筐体の
熱膨張係数との差が3.0 ×10^-5cm/cm/℃以下であること
を特徴とする請求項１記載の画像読取りユニット。
【請求項３】筐体が、その長手方向に２分割以上に分
割された筐体ユニットにて構成されていることを特徴と
する請求項１記載の画像読取りユニット。
【請求項４】筐体ユニットが射出成型法にて作られて
いることを特徴とする請求項３記載の画像読取りユニッ
ト。
【請求項５】筐体ユニットの長さが２〜10cmのもので
あることを特徴とする請求項３または請求項４記載の画
像読取りユニット。
【請求項６】筐体内にレンズアレイを把持する２対の
突起を設けた筐体を用いたことを特徴とする請求項１、
請求項３または請求項５記載の画像読取りユニット。
【請求項７】筐体ユニットに２個以上の筐体ユニット
を結合するための締結部を設けたことを特徴とする請求
項３記載の画像読取りユニット。