(57)【要約】【課題】  環境温度が変化しても、事前に記憶したロッドレンズアレイの光量分布データを使用して、読取った画像の光量分布を補正することができる読取装置を提供する。【解決手段】  ロッドレンズアレイ１をフレーム２に両面テープ３ａにより固定することで、ロッドレンズアレイ１がフレームの温度変化による伸縮の影響を受け難くする。また、電子回路基板４のフレーム２への固定は、主走査方向の中央付近は、通常のねじにより固定し、端部は、ばね５により電子回路基板４をフレーム２に付勢して保持することにより、フレーム２の温度変化による伸縮の影響を電子回路基板４が受け難くし、更に、ロッドレンズアレイ１と電子回路基板４の線膨張係数をほぼ同等にして、温度変化による各ロッドレンズと電子回路基板４上の受光素子４１の位置関係の変化を抑える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿の画像を結像するロッドレンズアレイと、前記ロッドレンズアレイにより結像された光を受光する受光素子と、当該受光素子が実装されている電子回路基板と、前記各部品を保持するフレームとを有し、前記電子回路基板は、前記フレームに対して、当該フレームの主走査方向の中央付近で固定され、当該フレームの主走査方向の端部では弾性体により前記フレームに付勢されることで保持されていることを特徴とする読取装置。
【請求項２】
原稿の画像を結像するロッドレンズアレイと、前記ロッドレンズアレイにより結像された光を受光する受光素子と、当該受光素子が実装されている電子回路基板と、前記各部品を保持するフレームとを有し、前記電子回路基板は、前記フレームに対して、両面テープにより固定されていることを特徴とする読取装置。
【請求項３】
前記ロッドレンズアレイは、弾性力を有する固定材料により前記フレームに固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コピー機等に用いられる読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像の読み取りにおいて近年、コピー機の裏面読み取りや、ファクシミリの原稿読み取り、紙幣の認識センサ、パーソナルコンピュータ用のスキャナなどには、小型の密着型イメージセンサが用いられている。この密着型イメージセンサは、原稿面を主走査方向に複数領域に分割し、複眼レンズで画像を読み取る方式であり、当該複眼レンズは半径方向にある関数で規定される屈折率の分布をもつロッドレンズを複数本並べてアレイ化したもの（ロッドレンズアレイ）を用い、正立等倍像を得ている。
【０００３】
ロッドレンズの光量分布は光軸上を最大の光量として、フットボールを半分にしたような形状の光量分布をしている。ロッドレンズアレイはロッドレンズが多数配列されたものであるので、ロッドレンズアレイの光量分布は、各ロッドレンズの光量分布の和となり、レンズの配列ピッチに伴う周期的な光量むらが生じる（例えば、特許文献１参照特許）。
【０００４】
この光量むらは、白画像を読み取った場合の基準画像を基に修正される。つまり、白画像を読み込んだ場合の各受光素子の光量値（受光面での光量分布）を事前に記憶しておき、原稿を読み込んだ際、当該基準となる光量分布のデータを基に、読取画像の明るさを修正することで、均一な光量で読取った画像に修正する。
【０００５】
また、受光素子を実装した電子回路基板は、ロッドレンズアレイ等を保持したフレームに固定されているが、通常、当該フレームの両端部近傍を含めた数箇所でねじ、接着剤等により固定されている。（例えば、特許文献２参照）
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３３０１３５号公報（段落０００９、００４５、図８（ａ））
【特許文献２】特開平１０−１９０９０９号公報（段落００３２、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、環境温度が変化した場合、密着型イメージセンサの各部品が各々の線膨張係数に基づき熱変形することで、ロッドレンズアレイと受光素子の相対位置が変化し、事前に記憶した光量分布のデータが使用できなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ロッドレンズアレイの熱による伸縮と、受光素子の実装された電子回路基板の伸縮を同程度とし、ロッドレンズに対する受光素子の主走査方向の位置変化を抑えることで、環境温度が変化した場合でも、事前に記憶した基準となる光量分布のデータを使用できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る読取装置は、原稿の画像を結像するロッドレンズアレイと、前記ロッドレンズアレイにより結像された光を受光する受光素子と、当該受光素子が実装されている電子回路基板と、前記各部品を保持するフレームとを有し、前記電子回路基板は、前記フレームに対して、当該フレームの主走査方向の中央付近で固定され、当該フレームの主走査方向の端部では弾性体により前記フレームに付勢されることで保持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ロッドレンズアレイと電子回路基板とが、フレームの熱変形による外力を受けることが少なくなるので、ロッドレンズアレイと電子回路基板は各々線膨張係数に基づいて変形するが、線膨張係数はほぼ同等にしたため、ロッドレンズアレイに対する受光素子の位置変化を抑えることができる。これにより、環境温度が変化した場合でも、事前に記憶した基準となる光量分布のデータを使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る読取装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の一実施の形態における読取装置１０の構成を示す分解斜視図である。図２は段付きねじ９ｂにより電子回路基板４をフレーム２に固定する部分の拡大断面図である。図３は、本発明の読取装置１０が環境温度の変化を受けた場合のフレームと電子回路基板の変形を模式的に示した説明図である。まず、図１を参照して、読取装置１０の構成について説明する。
【００１３】
図１に示すように、読取装置１０は、読取装置１０の各部品を保持するフレーム２と、受光素子４１を実装した電子回路基板４と、原稿位置を決めるカバーガラス７と、原稿面の画像を撮像素子に結像するロッドレンズアレイ１と、原稿を照明する導光体８と、光源である発光ダイオード（図示せず）を内蔵し導光体８を保持するホルダー６と、ホルダー６をフレーム２に固定するねじ（図示せず）と、電子回路基板４をフレーム２に固定するねじ９ａおよび段付きねじ９ｂと、電子回路基板４に付勢力を与えるばね５と、ロッドレンズアレイ１をフレーム２に固定する両面テープ３ａ、前記カバーガラス７を前記フレーム２に固定する両面テープ３ｂから構成されている。
【００１４】
図１において、上側が＋Ｚ軸方向とし、略右側を＋Ｘ軸方向、略手前側を＋Ｙ軸方向とする。図２、図３において、上側が＋Ｚ軸方向とし、右側を＋Ｘ軸方向、手前側を＋Ｙ軸方向とする。
【００１５】
ロッドレンズアレイ１は、図中Ｙ軸方向（副走査方向）の２つの側面１ａに貼られた両面テープ３ａによりフレーム２のＹ軸方向内側のロッドレンズアレイ取付け面２ａに固定されている。カバーガラス７は、フレーム２の＋Ｚ方向のカバーガラス取付け面２ｂに両面テープ３ｂにより固定されている。
【００１６】
電子回路基板４は、フレーム２の−Ｚ軸方向の電子回路基板取付け面２ｃにねじ９ａ、９ｂにより固定されている。フレーム２のＸ軸方向（主走査方向）の中央付近のねじ９ａは、通常のねじを使用し、電子回路基板４はフレーム２に対して３方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に移動しないように固定されている。
【００１７】
一方、当該中央付近以外のねじには段付きねじ９ｂを使用し、段付きねじ９ｂの段部９１ｂの外周にばね５を装着する。図２に示すように、段部９１ｂは電子回路基板４のねじ穴４２を貫通し、フレーム２の−Ｚ軸方向の電子回路基板取付け面２ｃに端面部９２ｂを当接することで、段付きねじ９ｂはフレーム４に固定される。ばね５は、段付きねじ９ｂの段部９１ｂに装着され、ねじ頭９３ｂと電子回路基板４の間に圧縮した状態で配置され、電子回路基板４に対して＋Ｚ軸方向に付勢力を与える。
【００１８】
これにより、フレーム２に対して電子回路基板４は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向には、段付きねじ９ｂの段部９１ｂと電子回路基板４のねじ穴４２の隙間の量を最大として移動することができるが、Ｚ軸方向にはフレーム２の−Ｚ軸方向の電子回路基板取付け面２ｃに当接して保持されるため、移動することができない。
【００１９】
図３は、環境温度が上昇した場合の、線膨張係数に基づくフレーム２と電子回路基板４の伸びの差による読取装置１０、１１の変形を模式的に示した説明図である。図３（Ａ）は、常温での読取装置１１を示した図である。読取装置１１では電子回路基板４はフレーム２にねじ９ａで固定されている。読取装置１１が高温に熱せられた場合、フレーム２と電子回路基板４のＸ軸方向（主走査方向）の長さは各々の線膨張係数に比例して伸びる。フレーム２をアルミニウムで作製した場合の線膨張係数は２．３８×１０−５／Ｋである。これに対して電子回路基板４の線膨張係数は約１．３×１０−５／Ｋである。つまり、フレーム２の方が電子回路基板４より約１．８倍長さが長くなる。
【００２０】
しかし、フレーム２と電子回路基板４はねじ９ａにより互いに固定されているため、図３（Ｂ）に示すように読取装置１１は＋Ｚ方向に凸の形状に撓むことになる。一方、フレーム２のヤング率は、７．０３×１０７ｍＮ／ｍｍ２で、電子回路基板４のヤング率は２．４５×１０７ｍＮ／ｍｍ２である。つまり、フレーム２の剛性は電子回路基板４の剛性の約２．９倍高いことになる。これにより、電子回路基板４は、温度上昇による伸び（線膨張係数に基づく伸び）に加えて、剛性の高いフレーム２から外力を受けることによりＸ軸方向への伸びが発生する。つまり、電子回路基板４が単独で温度上昇によって伸びる長さより長くなる。
【００２１】
図３（Ｃ）の読取装置１０は、フレーム２のＸ方向中央のねじのみ通常のねじ９ａにより電子回路基板４がフレーム２に固定され、両端部は段付きねじ９ｂを用いてばね５により電子回路基板４がフレーム２に対して＋Ｚ方向の付勢力を受けて保持されている。このため、温度上昇によりフレーム２と電子回路基板４がＸ方向伸びても、電子回路基板４の両端部は、Ｘ軸方向には規制されていないため、その伸び量の差により発生するフレーム２からの外力を受けることはない。つまり図３（Ｄ）に示すように読取装置１０のフレーム２と電子回路基板４は、互いに力を及ぼすことが無く、各々の線膨張係数に基づいてＸ方向に伸びる。
【００２２】
一方、ロッドレンズアレイ１の温度変化による伸縮は、ロッドレンズを固定している樹脂材料の線膨張係数に基づいて伸縮する。当該樹脂材料の線膨張係数は１．２×１０−５／Ｋであり、電子回路基板４の線膨張係数１．３×１０−５／Ｋとほぼ同等である。
【００２３】
ロッドレンズアレイ１はフレーム２に対して両面テープ３ａにより固定されている。両面テープ３ａは弾性があるため、フレーム２の温度変化による伸縮の影響を受け難い。このため、ロッドレンズアレイ１は、ほぼロッドレンズアレイ１の線膨張係数に基づいてＸ方向の長さが伸縮する。なお、本実施の形態では、ロッドレンズアレイ１のフレーム２への固定は両面テープ３ａを使用したが、硬化後も弾性を有する接着剤等で固定しても構わない。
【００２４】
上述のようにロッドレンズアレイ１と電子回路基板４の線膨張係数がほぼ同じ（ロッドレンズアレイ１が１．２×１０−５／Ｋ、電子回路基板４が１．３×１０−５／Ｋ）であることから、電子回路基板４がフレーム２から外力を受けない場合は、各ロッドレンズと各受光素子４１のＸ軸方向の位置関係は、温度変化によりほとんど変化しない。このため、常温で記憶されたロッドレンズアレイ１の光量分布は、環境温度により読取装置１０の各部品の伸縮した場合でも使用することができる。
【００２５】
以上より、本実施の形態による読取装置１０のロッドレンズアレイ１と電子回路基板４は、フレーム２からの外力を受けることが少なく、各部品の線膨張係数に基づいて変形し、ロッドレンズアレイ１と電子回路基板４の線膨張係数はほぼ同等であることから、ロッドレンズと受光素子４１の位置関係の変化を抑えることができ、事前に記憶されたロッドレンズアレイ１の光量分布のデータを環境の温度が変化した際にも使用することができる。
【００２６】
本実施の形態では、主に温度が上昇する場合について説明したが、温度が低下する場合も同様の理由により、事前に記憶されたロッドレンズアレイ１の光量分布のデータを環境の温度が低下した際にも使用することができる。
【００２７】
また、本実施の形態では、電子回路基板４を付勢するばねとしてコイルばねを用いたが、板ばね、その他ゴム等の弾性体を用いても構わない。
【００２８】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、電子回路基板４をねじ９ａと段付きねじ９ｂでフレーム２に固定しているが、この実施の形態２では、電子回路基板４をフレーム２に両面テープによって固定している。
【００２９】
図４は、本実施の形態における読取装置１２の構成を示す構成図である。図４において、実施の形態１で説明した読取装置１０の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付す。
【００３０】
図４（Ａ）、（Ｂ）において、上側が＋Ｚ軸方向とし、右側を＋Ｘ軸方向、手前側を＋Ｙ軸方向とする。図４（Ｃ）において、上側が＋Ｙ軸方向とし、右側を＋Ｘ軸方向、手前側を−Ｚ軸方向とする。
【００３１】
図４（Ａ）は、フレーム２と両面テープ３ｃ、電子回路基板４が分離した状態を示す分解構成図である。フレーム２の電子回路基板取付け面２ｃには、電子回路基板４との位置決めをするための位置決めピン２ｄが立設している。図４（Ｂ）は、フレーム２と両面テープ３ｃ、電子回路基板４を組立てた状態を示す構成図である。図４（Ｃ）は、電子回路基板４を−Ｚ方向から見た図である。電子回路基板４には位置決めピン２ｄに対応する位置に、位置決め穴４４と位置決め長穴４５が設けられている。
【００３２】
本実施の形態では、電子回路基板４をフレーム２に両面テープ３ｃにより固定している。上述のように、両面テープは弾性を有するため、フレーム２と電子回路基板４の線膨張係数が異なっていても、ねじ止めの場合と異なり電子回路基板４とフレーム２の線膨張係数の差による電子回路基板４がフレーム２から受ける外力の影響は少ない。
【００３３】
フレーム２には電子回路基板４とのＸ軸方向とＹ軸方向の位置を決める位置決めピン２ｄが、フレーム４の−Ｚ方向の電子回路基板取付け面２ｃに立設されている。電子回路基板４には、当該位置決めピン２ｄと対応する位置に、位置決め穴４４と、位置決め穴４４を中心として電子回路基板４のＺ軸回りの回転を規制する位置決め長穴４５が設けられている。
【００３４】
これにより、電子回路基板４は、フレーム２のＸ軸方向の中心付近では、位置決め穴４４によりフレーム２との位置決めがされる。また、Ｘ軸方向の端部では、位置決め長穴４５により、Ｙ軸方向には規制はされるが、Ｘ軸方向には規制されていない。このため、電子回路基板４は主走査方向（Ｘ軸方向）の温度変化によるフレーム２の伸縮の影響を受けにくい。
【００３５】
以上より、電子回路基板４をフレーム２に両面テープ３ｃにより固定することで、電子回路基板４は温度変化によるフレーム２の伸縮の影響を受け難く、また、フレーム２の電子回路基板取付け面２ｃに立設する位置決めピン２ｄと、対応する電子回路基板４に設けられた位置決め穴４４、位置決め長穴４５により、電子回路基板４はフレーム２から線膨張係数差による外力を受けることなく位置決めされる。これにより、事前に記憶されたロッドレンズアレイ１の光量分布のデータを環境の温度が変化した際にも使用することができる。
【００３６】
実施の形態１では、ねじにより電子回路基板４とフレーム２のＸ軸方向とＹ軸方向の位置決めを行ったが、本実施の形態のように位置決めピン２ｄと位置決め穴４４、位置決め長穴４５を設けて位置決めを行っても構わない。
【００３７】
もちろん、本実施の形態で用いた両面テープ３ｃに加えて、実施の形態１で用いてねじ９ａと段付きねじ９ｂ、ばね５を併せて使用しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１における読取装置の構成を示す斜視分解図である。
【図２】本発明の実施の形態１における読取装置の段付きねじによる固定方法を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１における読取装置の温度変化による読取装置の変形を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２における読取装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ロッドレンズアレイ、  ２  フレーム、  ２ａ  ロッドレンズアレイ取付け面、  ２ｂ  カバーガラス取付け面、  ２ｃ  電子回路基板取付け面、  ２ｄ  位置決めピン、  ３ａ、３ｂ、３ｃ  両面テープ、  ４  電子回路基板、  ４１  受光素子、  ４２、４３  ねじ穴、  ４４  位置決め穴、  ４５  位置決め長穴、  ５  ばね、  ６  ホルダー、  ７  カバーガラス、  ８  導光体、  ９ａ  ねじ、  ９ｂ  段付きねじ、  ９１ｂ  段部、  ９２ｂ  端面部、  ９３ｂ  ねじ頭、  １０、１１、１２  読取装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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