JPWO2018190368A1 - 画像読取装置 - Google Patents

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Abstract

読取対象(11)の側に矩形の開口を有する筐体(10)と、前記筐体(10)に保持又は収納されたレンズ部(4)と、前記レンズ部(4)が前記読取対象(11)からの光を集光したものを受光するセンサ素子(5)と備えた画像読取装置(1)において、前記開口の長辺は、前記読取対象(11)の側に配置された平坦な第1層(7)と、前記第1層(7)と連続する第2層(3)とを有し、前記第1層(7)と前記第2層(2)との接合面は湾曲していることを特徴とした、前記読取対象(11)の側において筐体(10)の開口の長辺が平坦な面である画像読取装置。

Description

この発明は、ファクシミリや複写機、スキャナなどに利用することが可能な密着型イメージセンサ等の画像読取装置に関するものである。
従来の画像読取装置には、樹脂で成形された略枠状の部材であるカバー(筐体)を備え、カバーの孔部(開口)に透明板が嵌め込まれたものがある(例えば、特許文献1参照)。なお、透明板が装置自体にはない画像読取装置もある。具体的には、ケース(フレーム、筐体)が、透明体に相当する原稿載置板の下方に位置するように支持され、原稿載置板の裏面(下面)に対向したまま移動自在となっているものが挙げられる(例えば、特許文献2参照)。
また、画像読取装置には、フレーム(筐体)に長手方向(主走査方向)に反りがある場合でも、レンズアレイの長手方向に沿う全領域にわたって、MTF(Modulation Transfer Function)性能を確保することが可能な画像読取装置が開示されている。具体的には、等倍光学系を構成するレンズアレイと受光素子アレイとがフレームの長手方向に沿って固定されている画像読取装置において、レンズアレイには、その光軸方向に沿って、受光素子アレイの反り量のほぼ1/2の反り量が形成されている(例えば、特許文献3参照)。
さらに、画像読取装置には、長手方向(主走査方向)にフレーム(筐体)が反った場合でも、読取位置を決定するレンズアレイと照明位置を決定する導光体の相対位置との間にずれを発生させず、照明範囲における照度を確保しているものがある(例えば、特許文献4参照)。
特開2014−165588号公報 特開2001−238048号公報 特開2015−207922号公報 特開2016−127552号公報
しかしながら、従来の画像読取装置では、筐体の強度や製造精度が低い場合、筐体が反ることで、読取対象の側において、筐体の開口の長辺(長手方向の辺、主走査方向の辺)や、この長辺(長手方向の辺、主走査方向の辺)に載置された透明体が反ってしまうという課題があった。筐体の開口の長辺(長手方向の辺、主走査方向の辺)や、この長辺(長手方向の辺、主走査方向の辺)に載置された透明体の端面と原稿(読取対象)を押し当てて搬送するプラテンローラとの間の空間は、主走査方向に亘って一定であることが望ましいが、この反りにより、プラテンローラとの間に、主走査方向に沿って隙間の間隔が変化する空間ができ、主走査方向において原稿(読取対象)の読取位置が変動する。原稿(読取対象)の位置が変動すると、レンズアレイの原稿側(読取対象側)の焦点と原稿とがずれるので、読取画像がピンボケとなり、MTF性能が低下する場合もある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、読取対象の側において、筐体の開口の長辺が平坦な面である画像読取装置を得ることを目的とする。
この発明に係る画像読取装置は、読取対象の側に矩形の開口を有する筐体と、前記筐体に保持又は収納されたレンズ部と、前記レンズ部が前記読取対象からの光を集光したものを受光するセンサ素子と備えた画像読取装置において、前記開口の長辺は、前記読取対象の側に配置された平坦な第1層と、前記第1層と連続する第2層とを有し、前記第1層と前記第2層との接合面は湾曲していることを特徴とするものである。
この発明によれば、筐体の開口の長辺が平坦な第1層を備えたので、読取対象の側において、筐体の開口の長辺が平坦な面である画像読取装置を得ることができる。
本発明の実施の形態1に係る画像読取装置の斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る画像読取装置の分解図である。 本発明の実施の形態1に係る画像読取装置において、主走査方向の中央部における副走査方向に沿った断面図である。 本発明の実施の形態1に係る画像読取装置において、主走査方向の端部における副走査方向に沿った断面図である。 この発明の実施の形態1に係る画像読取装置の主走査方向の断面図である。 図5Aにおけるフレームに関する説明図である。 画像読取装置の焦点深度を示す模式図である。 この発明の実施の形態1に係る画像読取装置の原稿読取位置を示す図である。 図7Aにおけるフレームに関する説明図である。 比較例の画像読取装置の原稿読取位置を示す断面図ある。 図8Aにおけるフレームに関する説明図である。 この発明の実施の形態2に係る画像読取装置の主走査方向の断面図である。 図9Aにおけるフレームに関する説明図である。
実施の形態1.
この発明の実施の形態1について図を用いて説明する。尚、各図(図1から図9B)において、同一又は同等の構成要素については同一符号を付している。各図において、X、Y、Zは座標軸を示す。X軸方向を主走査方向(長手方向)、Y軸方向を副走査方向(短手方向)、Z軸方向を読取深度方向とする。X軸の原点は、画像読取装置1の主走査方向の長さの中央とする。Y軸の原点は、画像読取装置1の副走査方向の長さの中央とする。Z軸の原点は、画像読取装置1が読み取る読取対象11の搬送位置とする。
図1は、本発明の実施の形態1に係る画像読取装置1の斜視図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る画像読取装置1の分解図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る画像読取装置1において、主走査方向の中央部における副走査方向に沿った断面図である。図4は、本発明の実施の形態1に係る画像読取装置1において、主走査方向の端部における副走査方向に沿った断面図である。図5Aは、この発明の実施の形態1に係る画像読取装置の主走査方向の断面図である。図5Bは、図5Aにおけるフレームに関する説明図である。なお、図5A、図5Bをまとめて、図5と称して説明する。
読取対象11は、例えば、紙幣、有価証券、その他の一般文書の画像情報である被読取媒体(被照射体、原稿とも称する)である。読取対象11は、画像読取装置1でその画像情報が読取られる。光源18は、LED、有機EL等の発光素子であり、読み取る画像情報に応じて、赤色光(R)、緑色光(G)、青色光(B)、白色光(W)、紫外光(UV)、赤外光(IR)等を発光するものが用いられる。光源18は、光源基板17に実装されている。
導光体14は、例えば樹脂やガラスで構成されており、X軸方向に延在している。導光体14の、X軸方向の端部に入射面が形成されている。入射面に対向して光源18が配置されている。光源18から発光した光が入射面から導光体14の内部に入り、X軸方向に伝搬して導光される。導光体14は、Z軸方向の一方の側に、X軸方向に延在した平面部を備える。平面部は、X軸方向に形成された光散乱部を備える。光散乱部はY軸方向に所定の長さの散乱領域を有する。導光体14は、Z軸方向の他方側に、導光体14の外部に光を出射するX軸方向に延在した出射面を備える。導光体14は、平面部と出射面とを繋ぎX軸方向に延在した側面を備える。この側面は、放物面形状をしており、光散乱部からの光を出射面へと反射する反射面でもある。
レンズ部4は、例えば、アレイ状に配列したロッドレンズである。レンズ部4は、読取対象11とセンサ基板6との間に設置され、フレーム3に接着剤やテープなどの保持部材で保持されている。レンズ部4は、照明装置から出射した光が読取対象11で反射した光を集光し、センサ素子5(センサ素子アレイ5)に結像させる機能を有する。センサ素子5(センサ素子アレイ5)は、結像した光を電気信号に変換する。
センサ基板6には、センサ素子アレイ5、外部コネクタ、その他ASIC等の電子部品が設置される。センサ基板6は、テープ、接着剤、ネジなどでフレーム3に固定される。センサ基板6は、フレーム3の読取対象11側とは反対側の面に固定される。このとき、レンズ部4(レンズアレイ4)の光軸がセンサ素子5(センサ素子アレイ5)の受光部に一致している。
ホルダ16は、導光体14においてX軸方向における端部に設けられている。ホルダ16の穴部に導光体14の端部が挿入される。導光体14が挿入されたホルダ16は、サポート15の副走査方向に突出した平坦部及びこの平坦部から傾斜して立設した立設部とで導光体14を挟んで、サポート15と共にフレーム3の主走査方向の端部に固定される。
実施の形態1に係る画像読取装置1は、原稿11などの読取対象11の側に矩形の開口を有するフレーム3と、フレーム3に保持又は収納されたレンズ部4と、レンズ部4が読取対象からの光を集光したものを受光するセンサ素子5と備えた画像読取装置1である。フレーム3は主走査方向を長手方向とする長方形状のものである。フレーム3の短手方向は、副走査方向(読取対象の搬送方向)に相当する。
図5においては、画像読取装置1は、透明板2と、フレーム3と、レンズ部4として主走査方向にレンズが配列されたレンズアレイ4と、センサ素子5として主走査方向にセンサが配列されたセンサ素子アレイ5と、センサ基板6とを備えた密着イメージセンサ装置を例示している。
読取対象11の側におけるフレーム3の開口の長辺(主走査方向に沿った辺、X軸方向に沿った辺、長手方向に沿った辺)は、読取対象11の側に配置された平坦な第1層7と、第1層7と連続する第2層3とを有し、第1層7と第2層3との接合面は湾曲している。図5においては、第1層7が、平板状の透明板2を支持するものを例示している。透明板2は、透明ガラスや透明樹脂で形成されている。透明板2は、主走査方向に沿って両面が平坦な平板状の形状を形成している。透明板2においてフレーム3と対面する面とは反対側の面は、原稿11などの読取対象11の読取面2aであり、読取対象11の読取位置を規制する。
第1層7と第2層3とで構成されているものをフレーム3と称しても良いし、第2層3だけをフレーム3と称しても良い。以後は、フレーム3が第2層3であり、このフレーム3の読取対象11の側に、フレーム3と第1層7とが連続している場合を前提に説明を行なう。フレーム3は、原稿11等の読取対象11の側に矩形の開口を有する。フレーム3は、アルミニウムなどの金属や樹脂で形成されている。フレーム3は、主走査方向(長辺方向)に反っており主走査方向(長辺方向)に沿って凹んだ湾曲した湾曲面3aを有した形状となっている。フレーム3は、レンズアレイ4及び、センサ素子アレイ5が実装されたセンサ基板6、を収納または保持する。
レンズアレイ4は、主走査方向に複数のレンズがアレイ状に配置されたものであり、図示しないがフレーム3に形成されたレンズアレイ固定手段にて保持されている。レンズアレイ4は、主走査方向の反り量が、フレーム3の反り量の1/2となるように固定されている。レンズアレイ4は、たとえば半径方向に所定の関数で規定される屈折率を有するGRINレンズの複数個を2次元配列したGRAINレンズアレイなどが使用される。このGRAINレンズアレイは、通常、円柱型レンズ(以下、単にレンズという)を2次元配列し、その軸方向に沿う両側に挟んだ状態で接着固定された構造となっている。レンズアレイ4は、透明板2を透過してきた光を、センサ素子アレイ5に集光する機能を有する。レンズアレイ4は、透明板2の読取面2aの位置で読取られた原稿11等の読取対象11をセンサ素子アレイ5に正立等倍で結像する正立等倍結像光学系である。
センサ素子アレイ5は、主走査方向に複数のセンサ素子5が2次元配列でアレイ状に配置されたものであり、センサ基板6に実装されている。センサ素子アレイ5は、レンズアレイ4で集光された光を受光し光電変換する機能を有する。
センサ基板6は、ガラスエポキシなどの樹脂で形成された基板であり、センサ素子アレイ5を実装している。センサ基板6は、フレーム3の透明板2が配置される側とは反対側に、フレーム3に沿って固定されている。
透明板2とフレーム3とは、透明板2は平坦度を維持したまま、フレーム3は湾曲したままで、透明板2の平坦面2bとフレーム3の長辺方向に形成された湾曲面3aとが接着剤7にて接着されている。透明板2とフレーム3とを接着する際、透明板2とフレーム3とが対面する箇所は、フレーム3の湾曲によって、主走査方向(長辺方向)に透明板2の平坦面2bとフレーム3の湾曲面3aとの間隔が変化する隙間が発生する。この隙間は接着剤7を充填することで、隙間を埋設している。この隙間に充填されて硬化した接着剤7を接着層とも呼び第1層7に相当する。つまり、第1層7は、接着剤7をフレーム3(第2層3)の上に積層したものであるといえる。また、第1層7は、透明板2とフレーム3(第2層3)との間に充填されるものであるともいえる。接着剤7は、熱硬化性、常温硬化性、またはUV(紫外光)硬化性のいずれの接着剤を用いても良い。このようにすることにより、画像読取装置1は、フレーム3が主走査方向(長辺方向)に沿って(湾曲して)いても、透明板2の読取面2aが主走査方向に沿って平坦な構造を有する。
なお、接着層7が積層されたフレーム3の状態を筐体10とも称する。この筐体10が、前述した第1層7と第2層3とで構成されているもの(フレーム3)に相当する。筐体10において、接着層7はフレーム3の上に、連続して形成されている。換言すると、筐体10において、接着層7が第1層7、フレーム3が第2層3であるといえる。筐体10から見た場合、透明板2は筐体10に支持されている。筐体10において、接着層7の上面、すなわち読取対象11の側の面は平坦な形状をしている。筐体10において、接着層7の下面、すなわち接着層7とフレーム3との接合面は湾曲している。この湾曲した接合面は、接着面と称しても良い。第1層7の読取対象11の側に形成される平坦な面を得るためには、接着剤7に粘性があるものを選択するか、接着剤7が流れ出さないように板材などを使った治具を利用するなどが考えられるが、これらに限られるものではない。
図6は、画像読取装置の焦点深度を示す模式図である。図6において、レンズアレイ4のそれぞれのレンズは、透明板2の読取面2aを読取対象11の側の焦点8とし、センサ素子アレイ5のそれぞれのセンサ素子5の結像面5aを結像側の焦点9として、焦点を合わせている。
図8Aは、比較例の画像読取装置の主走査方向の断面図である。図8Bは、図8Aにおけるフレームに関する説明図である。なお、図8A、図8Bをまとめて、図8と称して説明する。主走査方向に沿って反った(湾曲した)フレーム3に、透明板2、レンズアレイ4及びセンサ基板6(センサ素子アレイ5)がフレーム3を基準として、一体に組み付けられている。透明板2はフレーム3の反りに倣い、透明板2に反りが発生し、透明板2の読取面2aと読取対象11を搬送・押し当てるプラテンローラ12との間に、主走査方向に沿って隙間の間隔が変化する空間13ができ、読取位置が変動する。読取位置が変動するとレンズアレイ4の読取対象11側の焦点8と読取対象11の位置がずれるので、読取画像がピンボケ状態となり、MTF性能が低下する可能性がある。
図7Aは、この発明の実施の形態1に係る画像読取装置の原稿読取位置を示す図である。図7Bは、図7Aにおけるフレームに関する説明図である。図7A、図7Bをまとめて、図7として説明する。実施の形態1に係る画像読取装置1では、透明板2を主走査方向に沿って平坦な構造とした。つまり、透明板2の読取面2aを主走査方向に沿って平坦な構造とした。これにより、透明板2の読取面2aと読取対象11を搬送・押し当てるプラテンローラ12との間には、主走査方向に沿って隙間の間隔が変化する空間は発生しなく、読取面2aとプラテンローラ12との間隔は、主走査方向に亘って一定である。したがって、レンズアレイ4の読取対象11側の焦点8と読取対象11との位置は主走査方向に亘って一定であり、読取画像が明瞭であり、MTF性能が安定した読取画像を得ることが容易である。
実施の形態2.
図9Aは、この発明の実施の形態2に係る画像読取装置の主走査方向の断面図である。図9Bは、図9Aにおけるフレームに関する説明図である。なお、図9A、図9Bをまとめて、図9と称して説明する。読取対象11の側におけるフレーム3の開口の長辺は、読取対象11の側に配置された長辺方向に平坦な第1層7と、第1層7と連続する第2層3とを有し、第1層7と第2層3との接合面は湾曲している(湾曲面3a)。さらに、フレーム3は、読取対象11の側と反対側、すなわちセンサ基板6の側におけるフレーム3の開口の長辺が、センサ基板6の側に配置された長辺方向に平坦な第3層19と、第3層19と連続する第2層3とを有し、第3層19と第2層3との接合面は湾曲している(湾曲面3b)。
図9においては、第3層19が、平板状のセンサ基板6を支持するものを例示している。センサ基板6は、樹脂やセラミックなどで形成されている。センサ基板6は、読取対象11の側、すなわちセンサ素子アレイ5が実装された面が、主走査方向に沿って平坦な平板状の形状を形成している。
第1層7と第2層3と第3層19とで構成されているものをフレーム3と称しても良いし、第2層3だけをフレーム3と称しても良い。以後は、フレーム3が第2層3であり、このフレーム3の読取対象11側に第1層7が連続し、およびフレーム3の読取対象11とは反対側(すなわちセンサ基板6側)に第3層19が連続している、すなわち、フレーム3に第1層7と第3層19とが連続している場合を前提に説明を行なう。フレーム3は、原稿11等の読取対象11の側に矩形の開口を有する。フレーム3は、アルミニウムなどの金属や樹脂で形成されている。フレーム3の読取対象11の側は、主走査方向(長辺方向)に反っており主走査方向(長辺方向)に沿って凹んだ湾曲した湾曲面3aを有する形状となっている。また、フレーム3の読取対象11と反対の側は、主走査方向(長辺方向)に反っており主走査方向(長辺方向)に沿って凸形状で湾曲した湾曲面3bを有する形状となっている。フレーム3は、レンズアレイ4及び、センサ素子アレイ5が実装されたセンサ基板6、を収納または保持する。
なお、第3層19は、第1層7と同様に、実施の形態1で説明した第1層7の形成方法と同様な方法にて、フレーム3とセンサ基板6との間に充填された接着剤を硬化することによって形成された(すなわちフレーム3の下に積層された)接着層19でもある。なお、フレーム3の上に接着層7が、フレーム3の下に接着層19が積層されたフレーム3の状態を筐体10とも称する。
これにより、透明板2の読取面2aが主走査方向に沿って平坦であり、また、センサ基板6のセンサ素子アレイ5が主走査方向に沿って平坦となり、レンズアレイ4も主走査方向に平坦となることから、レンズアレイ4のセンサ素子5側の焦点9が主走査方向に亘って有為(一定)であるので、読取画像が明瞭となり、MTF性能が安定した読取対象11の読取画像を得ることが容易となる。
なお、センサ基板6の剛性が高い場合は、センサ基板6をフレーム3における主走査方向の中央部に、ネジなどの締結部材で固定しても、同様の効果を得ることができる。
実施の形態3.
本発明に係る実施の形態3において、図2及び図4に示すように、ホルダ16は、主走査方向(X軸方向、長手方向、長辺方向)に延在している導光体14においてX軸方向における端部に設けられている。ホルダ16の穴部に導光体14の主走査方向(X軸方向、長手方向、長辺方向)の端部が挿入される。導光体14が挿入されたホルダ16は、サポート15の副走査方向に突出した平坦部及びこの平坦部から傾斜して立設した立設部とで導光体14を挟んで、サポート15と共にフレーム3の主走査方向(X軸方向、長手方向、長辺方向)の端部に固定されている。なお、導光体14を挟んでいるサポート15及びホルダ16を、導光体保持部材とも称する。
すなわち、導光体14は、フレーム3の主走査方向(X軸方向、長手方向、長辺方向)の端部に固定されたホルダ16とサポート15とで、フレーム3の主走査方向(X軸方向、長手方向、長辺方向)の端部に固定されているので、フレーム3の主走査方向(X軸方向、長手方向、長辺方向)の反りの影響を受けない。
よって、実施の形態1及び実施の形態2に、本構造にて導光体14をフレーム3に取り付けることにより、導光体14は、フレーム3の湾曲面3bに関係することなく、透明板2の平坦面2bに主走査方向に亘って平行に取り付けることができるため、主走査方向に亘ってレンズアレイ4に安定した光量を得ることが容易となる。結果、レンズアレイ4に安定した光量が入射するため、MTF性能が安定した画像読取装置が得られる。
1 画像読取装置、2 透明板、2a 読取面、2b 平坦面、3 フレーム(第2層)、3a 湾曲面、3b 湾曲面、4 レンズアレイ(レンズ部)、5 センサ素子アレイ(センサ素子)、6 センサ基板、7 接着剤(接着層、第1層)、8 焦点、9 焦点、10 筐体、11 原稿(読取対象)、12 プラテンローラ、13 空間、14 導光体、15 サポート、16 ホルダ、17 光源基板、18 光源、19 接着剤(接着層、第3層)。
この発明に係る画像読取装置は、読取対象の側に矩形の開口を有する筐体と、前記筐体に保持又は収納されたレンズ部と、前記レンズ部が前記読取対象からの光を集光したものを受光するセンサ素子と備えた画像読取装置において、前記開口の長辺は、前記読取対象の側に配置された平坦な第1層と、前記第1層と連続する第2層とを有し、前記第1層と前記第2層との接合面は、前記開口の長辺方向に沿って湾曲していることを特徴とするものである。
この発明に係る画像読取装置は、読取対象の側に矩形の開口を有する筐体と、前記筐体に保持又は収納されたレンズ部と、前記レンズ部が前記読取対象からの光を集光したものを受光するセンサ素子とを備えた画像読取装置において、前記矩形の開口の長辺を形成する前記筐体の壁は、前記読取対象の側から順に配置された第1層と第2層とを有し、前記第1層は、前記読取対象の側の面が平坦であり、前記第1層と前記第2層との接合面は、前記開口の長辺方向にって湾曲していることを特徴とするものである。

Claims (11)

  1. 読取対象の側に矩形の開口を有する筐体と、前記筐体に保持又は収納されたレンズ部と、前記レンズ部が前記読取対象からの光を集光したものを受光するセンサ素子と備えた画像読取装置において、
    前記開口の長辺は、前記読取対象の側に配置された平坦な第1層と、前記第1層と連続する第2層とを有し、前記第1層と前記第2層との接合面は湾曲していることを特徴とする画像読取装置。
  2. 前記第1層は、接着剤を前記第2層の上に積層したものであることを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  3. 前記接着剤は、熱硬化性、常温硬化性、又は、UV硬化性であることを特徴とする請求項2に記載の画像読取装置。
  4. 前記第1層は、平板状の透明板を支持することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の画像読取装置。
  5. 前記第1層は、前記透明板と前記第2層との間に充填され、前記透明板を支持することを特徴とする請求項4に記載の画像読取装置。
  6. 前記筐体において、前記読取対象の側と反対側の長辺は、前記読取対象の側とは反対の側に配置された第3層と、前記第3層と連続する前記第2層とを有し、前記第2層と前記第3層との接合面は湾曲していることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の画像読取装置。
  7. 前記第3層は、第2の接着剤を前記第2層の下に積層したものであることを特徴とする請求項6に記載の画像読取装置。
  8. 前記第2の接着剤は、熱硬化性、常温硬化性、又は、UV硬化性であることを特徴とする請求項7に記載の画像読取装置。
  9. 前記第3層は、前記センサ素子を実装した平板状のセンサ基板を支持することを特徴とする請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の画像読取装置。
  10. 前記第3層は、前記センサ基板と前記第2層との間に充填され、前記センサ基板を支持することを特徴とする請求項9に記載の画像読取装置。
  11. 前記読取対象に光を照射する前記長辺方向に延在する導光体と、前記導光体の前記長辺方向の両端部に装着され前記導光体を保持する導光体保持部材とを備え、
    前記導光体保持部材は、前記筐体の長辺方向の両端部に固定されていることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の画像読取装置。
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