JPH08163312A - 被調整部材の保持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】保持力を低下させることなく保持力の６軸方向
の均一化を図ることにより、固体撮像素子の位置調整を
高精度に行うことが可能な固体撮像素子の保持構造を提
供する 【構成】チャック部材６に設けられている段部６ｄ及び
この段部６ｄ内に固定されたＯリング７と、被チャック
部材９に設けられＯリング７を介して段部６ｄを閉塞す
るテーパ面１１ａが形成されている突起部１１と、段部
６ｄ内の閉塞空間Ｓに連通してＯリング７とテーパ面１
１ａとを密着させる真空ポンプ１４とを備えている。そ
して、この真空ポンプ１４により被チャック部材９をチ
ャック部材６に着脱自在に吸引固定したことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子等の被調整
部材の保持構造に関し、特に固体撮像素子を用いて光学
像を読み取る画像読取装置における固体撮像素子の保持
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリ、複写機、スキャナー等の
画像読み取り部として、固体撮像素子により光学像を読
み取る装置が用いられている。図６に示すように、この
固体撮像素子を用いて光学像を読み取る装置は、固体撮
像素子１と結像レンズ２とを備えている。そして読み取
り対象である物体３を結像レンズ２を介して光学像に変
換し、この光学像を固体撮像素子１に結像させて光電変
換することにより読み取っている。また、この固体撮像
素子１には複数個の微小な光電変換素子（以下、単に画
素といい、通常数μｍ×数μｍの大きさからなる。）を
一列に配置した１ラインの固体撮像素子が用いられてい
る。

【０００３】このような画像読取装置では、結像レンズ
２により結像された線像を固体撮像素子１上に位置させ
る必要がある。さらに、光学的特性（ピント、倍率）を
所定の要求精度で読み取るために、結像レンズ２や１ラ
インの固体撮像素子１の画素ライン４を、図７に示す
ｘ、ｙ、ｚ、β、γの５軸方向に微動させ位置を調整す
る必要がある。なお、図中の５は光軸である。

【０００４】さらに最近では、カラー像を読み取るため
に、図８に示すような、Ｒｅｄ（以下、単にＲとす
る。）、Ｇｒｅｅｎ（以下、単にＧとする。）、Ｂｌｕ
ｅ（以下、単にＢとする。）に分光感度のピークを持つ
画素をＲ、Ｇ、Ｂ別に３列配置した３ライン４ａ、４
ｂ、４ｃの固体撮像素子１ａが用いられる場合がある。

【０００５】この場合には、上述した５軸方向の調整以
外に、結像レンズ２による色収差を補正するために、図
７で示すα方向にも３ライン固体撮像素子１ａの調整を
要するため、合計６軸方向の調整が必要となる。

【０００６】このような固体撮像素子１ａでは６軸方向
ともに数μｍの位置調整精度が要求されている。この要
求を達成するために不可欠とされるのが固体撮像素子１
ａの位置を調整する際に固体撮像素子１ａをチャックす
る技術である。これはチャックする際に固体撮像素子１
ａが取り付けられている被チャック部材を弾性変形させ
たり、チャックを開放する際に被チャック部材に外力を
与えてしまったりして被チャック部材に取り付けられて
いる固体撮像素子が調整した位置からずれるおそれがあ
るためである。

【０００７】チャック方法には種々な方法があるがその
構造の簡単さ及び制御のし易さからエアー吸引方法が広
く使用されている。このエアー吸引方法では、図９に示
す真空パッドを活用する方法が一般的である。この方法
は、固体撮像素子１が取り付けられている被チャック部
材である固体撮像素子保持板９５の吸着面９６に、排出
管９２の一端に取り付けられている真空パッド９１を接
触させ、排出管９２の他端に取り付けられている真空ポ
ンプ９４で吸引するものである。通常この方法では、ｚ
方向のチャック力は、真空パッド９１内の圧力Ｐを大気
圧Ｐ₀ より低くすることにより生ずる吸着力と、真空パ
ッド９１の剛性とにより決定される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエアー吸引方法では、ｘ、ｙ方向のチャック
力は、ｚ方向のチャック力より弱くなってしまうという
欠点があった。そして、この従来の方法では、ｘ、ｙ方
向のチャック力を向上させるためには、真空パッド９１
と被チャック部材９５とが接する接合部９７の摩擦係数
を向上させる必要がある。しかし、摩擦係数を向上させ
るために吸着面９６を粗すとｘ、ｙ方向のチャック力を
向上させることはできるものの、逆に気密性が低下して
吸着力が低下し、ｚ方向のチャック力を低下させるとい
う問題があった。

【０００９】したがって、ｚ方向のチャック力を低下さ
せることなくｘ、ｙ方向のチャック力を向上させること
はできない。このため、固体撮像素子１を６軸方向に位
置調整する際には吸着面９６方向（ｘ、ｙ方向）に位置
ずれが発生しやすいので、高精度な位置調整ができない
という問題があった。

【００１０】また、６軸方向の全方向ともある一定以上
のチャック力を発生させるために最もチャック力が弱く
なってしまう方向、例えばｘ、ｙ方向について一定以上
のチャック力にするように吸引力を増大させると必要以
上の力がｚ方向にかかるという問題があった。そして、
この必要以上の力がｚ方向にかかることにより、被チャ
ック部材を弾性変形させてしまい、位置調整を行っても
チャックを開放すると位置がずれてしまうという問題が
あった。

【００１１】本発明は以上の点に鑑み、保持力を低下さ
せることなく保持力の６軸方向に関する均一化を図るこ
とにより被調整部材の位置調整を高精度に行うことが可
能な被調整部材の保持構造を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の被調整部材の保
持構造は、保持部材及びこの保持部材に保持される被保
持部材の内、一方に設けられている凹部及びこの凹部内
に固定された密封部材と、他方に設けられ前記密封部材
を介して前記凹部を閉塞する傾斜面が形成されている突
起部と、前記凹部内の閉塞空間に連通して密封部材と傾
斜面とを密封させる吸引手段とを備え、この吸引手段に
より被保持部材を保持部材に着脱自在に吸引固定したこ
とを特徴としている。

【００１３】この場合に、前記突起部及び前記密封部材
の組を３箇所以上に配設することが望ましい。また、前
記密封部材は弾性体からなることが望ましい。また、前
記保持部材及びこの保持部材に保持される被保持部材の
内一方に、基準面を形成するとともに、他方に前記基準
面に当接して前記密封部材の変形量を弾性限度内に規制
するストッパ部材を設けることが望ましい。

【００１４】

【作用】本発明は上述のように構成されているので、吸
引方向のチャック力を下げることなく吸引方向と直交す
る方向のチャック力を向上させることができ、これによ
りチャック力の均一化を図ることができるとともに、突
起部の挿入方向と直交する方向から外力が加わった場合
に密封部材と傾斜面との間のすべり摩擦力を小さくする
ことができる。

【００１５】前記突起部及び密封部材の組を３箇所以上
に配設することにより、被保持部材を安定して保持する
ことができる。また、密封部材を弾性体から構成した場
合には、被保持体の変形および傾斜面の変形を防止する
ことができる。さらに、基準面に当接するストッパ部材
を設けることにより、チャック部材と被チャック部材と
の吸引方向の相互位置を一定に保持することができると
ともに、密封部材の変形を弾性限度内に規制することが
できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び２を参照し
ながら説明する。図１は本発明の実施例に係わる固体撮
像素子の保持構造を示す図、図２は同要部拡大図であ
り、本実施例の保持構造では、保持部材であるチャック
部材６とこのチャック部材６に保持される被保持部材で
ある被チャック部材９とを備えている。

【００１７】前記チャック部材６は、チャックする側の
面６ａとこの面６ａに対向する側の面６ｂとの間を貫通
する穴部６ｃが形成されている。なお、この穴部６ｃ
は、本実施例では、チャックする側の面６ａとこの面６
ａに対向する側の面６ｂとの間に直線的に貫通させてい
るが、チャックする側の面６ａと、この面６ａに対向し
ない面または面６ａと同一の面との間に貫通させるよう
に屈曲形成してもよい。そして、この穴部６ｃのチャッ
ク側端部には穴部６ｃより大径の凹部である段部６ｄが
形成されている。この段部６ｄには、図２にも示すよう
に、Ｏリング７が接着剤８を介して固着されている。ま
た、穴部６ｃの段部６ｄと反対側の端部は排出管１３を
介して真空ポンプ１４に接続されている。この真空ポン
プ１４としては、例えば周知の機械的真空ポンプ、油回
転式真空ポンプ、拡散ポンプ、イオンポンプ等を使用す
ることができる。

【００１８】前記被チャック部材９は、被調整部材であ
る固体撮像素子１と、固体撮像素子基板１０ａと、固体
撮像素子保持部材１０ｂとを備え、固体撮像素子１は固
体撮像素子基板１０ａにハンダ付けされており、この固
体撮像素子基板１０ａは固体撮像素子保持部材１０ｂに
ネジによって固定されている。固体撮像素子保持部材１
０ｂは固体撮像素子基板１０ａより剛性の高いものが使
用されており、チャック部材６で固体撮像素子保持部材
１０ｂを保持するときに歪みにくいようになっている。

【００１９】本実施例では、被チャック部材９の固体撮
像素子保持部材１０ｂの突起部１１は、固体撮像素子１
が取り付けられている面と反対側の面に設けられてい
る。この突起部１１には、先端がＯリング７の内径より
小径で基端がＯリング７の内径より大径の傾斜面である
テーパ面１１ａが形成されている。そして、この突起部
１１の先端がＯリング７内に挿入され、Ｏリング７の内
周にはテーパ面１１ａが線接触で密着して密封するよう
に構成されている。そして、真空ポンプ１４で排出管１
３及びチャック部材６の穴部６ｃを介して、穴部６ｃに
連続してＯリング７及びテーパ面１１ａで密封される空
間Ｓを負圧状態にし、被チャック部材９の突起部１１を
吸引することにより被チャック部材９を保持して固定す
る。また突起部１１が吸引される負圧状態を解除するこ
とによりチャック部材６を被チャック部材９から外すこ
とができる。

【００２０】また、前記被チャック部材９の突起部１１
の近くには、チャック部材６のチャック側基準面６ｅに
当接するストッパ部材１２が設けられている。被チャッ
ク部材９をチャックする際は、先ず、突起部１１のテー
パ面１１ａをＯリング７の内側に挿入する。この挿入方
向をｚ方向とする。そして、真空ポンプ１４を作動させ
ることにより、Ｏリング７とテーパ面１１ａの隙間がな
くなって気密に密封されるとチャック力が発生し、被チ
ャック部材９がｚ方向に吸引される。この吸引力の強さ
に応じて弾性体であるＯリング７が除々に変形する。そ
して、被チャック部材９の突起部１１の近くに設けられ
ているストッパ部材１２がチャック側基準面６ｅに突き
当たった位置に被チャック部材９は固定される。

【００２１】この時のストッパ部材１２の高さ（ｚ方
向）ｈは、以下のようにして決定される。Ｏリング７と
テーパ面１１ａが接し始める時にはストッパ部材１２と
チャック側基準部６ｅとは接しておらず、吸引が進みＯ
リング７が吸引力により弾性変形している時に（Ｏリン
グ７の変形が弾性限度を越える前に）、ストッパ部材１
２とチャック側基準面６ｅとが接するようにｈの高さを
設定する。即ち、ストッパ部材１２はＯリング７の変形
が弾性限度内にあるように規制する。したがって、スト
ッパ部材１２の高さｈは、Ｏリング７の弾性力及び真空
ポンプ１４のエアー吸引力をもとに決定される。

【００２２】次にチャックした後で、外力が発生した場
合について説明する。図２に示すように、外力に対応し
てＯリング７とテーパ面１１ａとの接点にはＦという力
が発生する。この力Ｆは傾斜面１１ａに垂直方向の分力
Ｆａ、傾斜面１１ａに平行な方向の分力Ｆｂに分解され
る。分力ＦａはＯリング７が歪む方向に作用する力であ
り、分力ＦｂはＯリング７とテーパ面１１ａとの摩擦に
作用する力である。

【００２３】また、この分力Ｆａ、分力Ｆｂは、それぞ
れＦａ＝Ｆｓｉｎθ、Ｆｂ＝Ｆｃｏｓθで表される。し
たがって、テーパ面１１ａの角度θのとり方次第で分力
Ｆａ、分力Ｆｂの関係が変化する。例えば、傾斜面１１
ａの角度θ（摩擦角）を大きくすることによりＦｃｏｓ
θの値が小さくなるので、分力Ｆｂを小さくすることが
できる。

【００２４】以上より、Ｏリング７とテーパ面１１ａと
の接点に発生する力Ｆが全てＯリング７とテーパ面１１
ａのすべり摩擦に作用するのではなく、分力Ｆｂのみが
すべり摩擦に作用する。したがって、Ｏリング７の変形
で被チャック部９が位置ずれする量を、分力Ｆａが仮に
すべり摩擦に作用した場合にずれる量より少なくなるよ
うに、Ｏリング７の弾性を設定してやれば、従来技術に
比べて確実にｘ、ｙ方向のずれを少なくすることができ
る。なお、傾斜面と凹部との間を気密に密封できればＯ
リング７以外の弾性体でもよく、さらに傾斜面と凹部と
の間を密封できれば弾性体以外のものでもよい。

【００２５】次に被チャック部の全体構造について説明
する。図３は被チャック部材の構成を示す斜視図であ
る。この被チャック部材９Ａは、固体撮像素子１と、こ
の固体撮像素子１の画素面１ａと反対側の裏面にハンダ
付けする固体撮像素子基板１０ａと、この固体撮像素子
基板１０ａの裏面をネジ等によって固定する固体撮像素
子保持部材１０ｂとを備えている。この固体撮像素子保
持部材１０ｂの裏面には左右及び下部にそれぞれ突起部
１１が一体的に設けられている。さらに、この突起部１
１の近傍にはストッパ部材１２がそれぞれ一体的に設け
られている。即ち、突起部１１及びストッパ部材１２は
固体撮像素子保持部材１０ｂと一体に形成されていても
よく、また別体のものを固定してもよい。

【００２６】図４は、被チャック部材の他の例の構成を
示す斜視図である。この被チャック部材９Ｂは、固体撮
像素子１Ａと、固体撮像素子１Ａの画素ライン４が露出
する画素面１ａと反対側の裏面にハンダ付けする固体撮
像素子基板１０ａとを備えている。そして、固体撮像素
子１Ａのパッケージ自体に突起部１１及びストッパ部１
２Ａが一体的に形成されている。そして、この固体撮像
素子１に直接設けられた突起部１１で保持されるので、
固体撮像素子１Ａと突起部１１との間の誤差要因が少な
く、固体撮像素子１Ａを高精度に位置決めして保持する
ことができる。

【００２７】図５は、被チャック部材の他の例の構成を
示す斜視図である。この被チャック部材９Ｃは、固体撮
像素子１がハンダ付けされている固体撮像素子基板２０
に、Ｌ字形部材１２Ｂが固体撮像素子基板１０ａの表裏
に貫通する穴２１を介して裏面側からネジ２２で取り付
けられている。このＬ字形部材１２Ｂには、上部に突起
部１１が形成され、下端に突起部１１と同方向に突出す
るストッパ部材１２Ｃが一体に形成されている。そし
て、Ｌ字形部材１２Ｂの突起部１１と反対側には固体撮
像素子基板２０の穴２１に挿入され内部に雌ネジが形成
されている筒部１１ｂが形成されている。突起部１１、
Ｌ字形部材１２Ｂ及び筒部１１ｂは一体に形成されてい
てもよく、また突起部１１と筒部１１ｂを一体に形成し
てＬ字形部材１２Ｂに固体撮像素子基板２０の穴２１と
同様の穴を形成して筒部１１ｂをこの穴に挿通させても
よい。

【００２８】ところで、突起部１１が設けられているチ
ャック箇所は、図３、４、５では３箇所にしているが、
１箇所以上であれば何箇所でもよい。ただ、被チャック
部材９の安定性を考えると３箇所が好ましい。また、チ
ャック箇所を複数設ける場合には互いに離れた位置に設
けた方がよいのはもちろんである。

【００２９】さらに、チャックを行った際、チャック側
基準面６ｅと固体撮像素子１、１Ａの画素ライン４との
位置を精度よく位置決めするには図４に示した構造にす
ることが望ましい。また、この位置精度を特に必要とし
ない場合で、より安価のものが必要なときは図３または
図５の構造を用いた方がよい。また被チャック部材９の
突起部１１及びストッパ部材１２を形成するには固体撮
像素子１とは別部材にした方が加工面からみると安易に
行え、製造上及びコスト上では有利となる。なお、前記
傾斜面は、図１のようにテーパ状の円錐面でもよいが、
球面、三角錐面等でもよい。

【００３０】以上の実施例では、被チャック部材９に突
起部１１を設け、チャック部材６に穴部６ｃを設けた場
合について説明したが、被チャック部材９に穴部６ｃを
設け、チャック部材６に突起部１１を設けてもよい。た
だし、この場合には、例えば、被チャック部材９の穴部
６ｃを貫通させずに図１の段部６ｄのみとし、突起部１
１に吸引用の穴を設ける必要がある。

【００３１】また、以上の実施例では、被チャック部材
９にストッパ部材１２を設け、チャック部材６にストッ
パ部材１２が当接する基準面を設けていたが、チャック
部材６にストッパ部材１２を設け、被チャック部材９に
ストッパ部材１２が当接する基準面を設けてもよい。

【００３２】さらに、保持部材及びこの保持部材に保持
される被保持部材の内一方に一方から他方に向かって突
出するストッパ部材を設けるとともに、他方にも他方か
ら一方のストッパ部材に向かって突出する突部を設け、
この突部の先端面を基準面としてもよい。

【００３３】また、以上の実施例では、被調整部材とし
て固体撮像素子の場合について説明したが、固体撮像素
子に限られるものではなく、他の精密な調整を必要とす
るものを保持する場合に適用してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く請求項１に
よれば、保持部材及びこの保持部材に保持される被保持
部材の内、一方に設けられている凹部及びこの凹部内に
固定された密封部材と、他方に設けられ前記密封部材を
介して前記凹部を閉塞する傾斜面が形成されている突起
部と、前記凹部内の閉塞空間に連通して密封部材と傾斜
面とを密封させる吸引手段とを備え、この吸引手段によ
り被保持部材を保持部材に着脱自在に吸引固定したの
で、従来と比べて、６軸方向にほぼ均一なチャック力を
発生することができるとともに、外力が加わった場合に
密着部材と傾斜面との間のすべり摩擦力を小さくするこ
とができ、保持部材が被保持部材の保持を解除したとき
に位置ずれするのを防止することができる。したがっ
て、高精度に被調整部材を位置調整することができる。

【００３５】請求項２によれば、前記突起部及び密封部
材の組を３箇所以上に配設したことにより、被保持部材
を安定して保持することができるので、高精度に被調整
部材を位置調整することができる。

【００３６】請求項３によれば、密封部材を弾性体とす
ることにより、密封部材が接触する傾斜面の変形を防止
することができるので、傾斜面に対する密封性が高まる
とともに、高耐久性をもたせることができる。

【００３７】請求項４によれば、チャック部材と被チャ
ック部材との吸引方向の相互位置を一定に保持すること
ができるとともに、弾性体からなる密封部材を弾性限度
内に規制することができるので、吸引力の増大によって
密封部材が塑性変形することがなく、傾斜面に対する密
封性が高まるとともに、高耐久性をもたせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる固体撮像素子の保持構
造を示す図である。

【図２】同要部拡大図である。

【図３】被チャック部材の構成を示す斜視図である。

【図４】被チャック部材の他の例の構成を示す斜視図で
ある。

【図５】被チャック部材の他の例の構成を示す斜視図で
ある。

【図６】固体撮像素子を用いて画像読取をおこなう装置
の概略図である。

【図７】図６における固体撮像素子の位置調整方向を示
す説明図である。

【図８】固体撮像素子と画素ラインとの関係を示す図で
ある。

【図９】従来の固体撮像素子の保持構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

６ チャック部材 ６ｃ 穴部 ６ｄ 段部 ６ｅ チャック側基準面 ７ Ｏリング ９ 被チャック部材 １１ 突起部 １１ａ テーパ面 １２ ストッパ部材 １４ 真空ポンプ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保持部材及びこの保持部材に保持される
   被保持部材の内、一方に設けられている凹部及びこの凹
   部内に固定された密封部材と、 他方に設けられ前記密封部材を介して前記凹部を閉塞す
   る傾斜面が形成されている突起部と、 前記凹部内の閉塞空間に連通して密封部材と傾斜面とを
   密封させる吸引手段とを備え、 この吸引手段により被保持部材を保持部材に着脱自在に
   吸引固定したことを特徴とする被調整部材の保持構造。
2. 【請求項２】 前記突起部及び前記密封部材の組を３箇
   所以上に配設したことを特徴とする請求項１記載の被調
   整部材の保持構造。
3. 【請求項３】 前記密封部材は弾性体からなることを特
   徴とする請求項１記載の被調整部材の保持構造。
4. 【請求項４】 前記保持部材及びこの保持部材に保持さ
   れる被保持部材の内一方に、基準面を形成するととも
   に、他方に前記基準面に当接して前記密封部材の変形量
   を弾性限度内に規制するストッパ部材を設けたことを特
   徴とする請求項３記載の被調整部材の保持構造。