(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被読取媒体を照明する光源、上記光源により照明された上記被読取媒体からの反射光または透過光を集光する集光レンズ、集光された上記被読取媒体からの光情報を電気信号に変換する光電変換素子、上記光電変換素子が実装されて上記電気信号を取り出すための回路基板、および第一側壁と第二側壁とが互いに対向した状態で底壁に繋がれた構造を有すると共に上記光源、上記集光レンズ、上記光電変換素子、上記回路基板を収容する筐体を備え、且つ上記集光レンズは、上記第一側壁と第二側壁との離隔距離を増大させて収容されて上記離隔距離の増大よって上記第一側壁と第二側壁との間に生じる弾性に基づく挟み力により挟持固定されたことを特徴とする密着型イメージセンサ。
【請求項２】
上記筐体の集光レンズを収容する空間の上記集光レンズが収容される前の光軸方向と副走査方向の各寸法は、上記集光レンズの上記光軸方向と上記副走査方向の各寸法より小さく作られたことを特徴とする請求項１の密着型イメージセンサ。
【請求項３】
集光レンズは、略直方体であり、上記挟み力は、上記集光レンズに対して光軸方向と副走査方向の両方に作用することを特徴とする請求項１または請求項２記載の密着型イメージセンサ。
【請求項４】
上記挟み力は、光軸方向と副走査方向の両分力成分を有するものであることを特徴とする請求項３記載の密着型イメージセンサ。
【請求項５】
上記挟み力は、集光レンズの副走査方向の両側面と光軸方向の両側面に作用することを特徴とする請求項３記載の密着型イメージセンサ。
【請求項６】
上記挟み力は、集光レンズの被読取媒体側の主走査方向に平行な稜および上記稜に接する二面と、上記集光レンズの光電変換素子側の主走査方向に平行な稜および上記稜に接する二面に、且つ光軸方向に対して傾斜する方向に作用することを特徴とする請求項４記載の密着型イメージセンサ。
【請求項７】
上記挟み力は、副走査方向のみまたは主として副走査方向であり、且つ少なくとも上記挟み力が直接作用する箇所における筐体と集光レンズとの間の摩擦係数が大きいことを特徴とする請求項１記載の密着型イメージセンサ。
【請求項８】
挟み力が直接作用する箇所における筐体と集光レンズとの間に弾性ゴムが挿入されたことを特徴とする請求項７記載の密着型イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密着型イメージセンサに関し、詳しくは１次元ラインセンサを用いた画像読取装置として好適な密着型イメージセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の密着型イメージセンサの断面図であって、図１１において、１は被読取媒体、２は被読取媒体１の位置を決定する透明板、３は被読取媒体１を照明する光源、４は被読取媒体１から反射する光情報を集光するロッド集光レンズアレイ（以下略して集光レンズ）、５は集光レンズ４により集光された光情報を電気信号に変換する光電変換素子、６は光電変換素子５が実装された回路基板、７は上記透明板２、光源３、集光レンズ４、光電変換素子５、および回路基板６を収容する筐体、８は集光レンズ４を筐体７内に固定するための接着剤である。集光レンズ４は、集光レンズ主体４１とその両側に設けられた集光レンズ補強体４２とから構成されている。
【０００３】
光源３により照明された被読取媒体１からの反射光は、集光レンズ４によって光電変換素子５の上に集光され、被読取媒体１からの光情報は電気信号として外部へ取り出される。図１１の光学系において、集光レンズ４の位置は、その光軸方向での上記被読取媒体１と光電変換素子５との間の光学寸法の中点に設定される。また集光レンズ４、透明板２、および回路基板６などの焦点距離に関わる諸部材の光軸方向での各位置は、それらが筐体７に固定されることにより決定されるように設計されている。その場合、集光レンズ４の位置が特に重要であるが、図１１の例では、集光レンズ４の光電変換素子５側の集光レンズ端面が筐体７に形成された棚状の突起の上面に接するようになっている。集光レンズ４のうち、筐体７の上記の突起上面に接する箇所は集光レンズ主体４１の両側の集光レンズ補強体４２の各端面であり、集光レンズ主体４１の端面は、上記の突起で遮光されることなく、図示する通り光電変換素子５に対して開口している。
【０００４】
図１１の密着型イメージセンサの組み立てに際しては、集光レンズ４は、上記突起上面に押しつけられた状態で接着剤８により位置固定される。このように集光レンズ４は、最終的には接着剤８により固定されることが前提となっているので、集光レンズ４が収まるべき筐体７内部の空間は、集光レンズ４の体積よりも、嵌め合い公差分などを考慮して多少大き目に設計されており、このためにかく組み立てられた密着型イメージセンサには、集光レンズ４の周囲には多少の隙間が残存する。
【０００５】
従来の密着型イメージセンサは、以上のように構成されているので、集光レンズ４を上記突起上面などの所定の位置に接着剤などで固定する面倒な工程が必要であるためにその組み立て作業にあたっては接着剤の塗布工程や乾燥工程などが必要であって組み立て作業が複雑になり、結果としてコスト高になる問題がある。また接着剤を用いて組み立てたものは、修理や点検あるいはその他の目的で分解しようとしても硬化した接着剤の除去が必要となるので分解しずらい問題があり、さらに接着剤による接着不良があると、集光レンズ４と筐体７との間に隙間があるために集光レンズ４が筐体７から剥離して傾き、ために光軸がずれて読取精度が劣化する忌むべき問題もあった。
【０００６】
特許番号第２６８４２２７号には、集光レンズの筐体での固定位置についての開示はあるものの、その固定方法についての開示はない。また特開平４−３６０４５８号公報には、集光レンズを接着剤または板バネにより筐体内に固定することが開示されているが、接着剤による方法は前記した問題を孕んでおり、一方、板バネによる方法は板バネ自体の筐体内での確実な固定が重要となるにも拘らずその具体的な構造や方法については開示されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような諸問題点が解消された、しかして集光レンズが接着剤などの接着手段を用いることなく筐体内の所定の位置に確実に固定される密着型イメージセンサを提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の密着型イメージセンサは、（１）被読取媒体を照明する光源、上記光源により照明された上記被読取媒体からの反射光または透過光を集光する集光レンズ、集光された上記被読取媒体からの光情報を電気信号に変換する光電変換素子、上記光電変換素子が実装されて上記電気信号を取り出すための回路基板、および第一側壁と第二側壁とが互いに対向した状態で底壁に繋がれた構造を有すると共に上記光源、上記集光レンズ、上記光電変換素子、上記回路基板を収容する筐体を備え、且つ上記集光レンズは、上記第一側壁と第二側壁との離隔距離を増大させて収容されて上記離隔距離の増大よって上記第一側壁と第二側壁との間に生じる弾性に基づく挟み力により挟持固定されたことを特徴とするものである。
（２）上記（１）において、上記筐体の集光レンズを収容する空間の上記集光レンズが収容される前の光軸方向と副走査方向の各寸法は、上記集光レンズの上記光軸方向と上記副走査方向の各寸法より小さく作られたものである。
（３）上記（１）または（２）において、集光レンズは、略直方体であり、筐体の挟み力は、上記集光レンズに対して光軸方向と副走査方向の両方に作用するものである。
（４）上記（３）において、上記挟み力は、光軸方向と副走査方向の両分力成分を有するものである。
（５）上記（３）において、上記挟み力は、集光レンズの副走査方向の両側面と光軸方向の両側面に作用するものである。
（６）上記（４）において、上記挟み力は、集光レンズの被読取媒体側の主走査方向に平行な稜および上記稜に接する二面と、上記集光レンズの光電変換素子側の主走査方向に平行な稜および上記稜に接する二面に、且つ光軸方向に対して傾斜する方向に作用するものである。
（７）上記（１）において、上記挟み力は、副走査方向のみまたは主として副走査方向であり、且つ少なくとも上記挟み力が直接作用する箇所における筐体と集光レンズとの間の摩擦係数が大きいものである。
（８）上記（７）において、挟み力が直接作用する箇所における筐体と集光レンズとの間に弾性ゴムが挿入されたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下の諸実施の形態において、図１１の従来技術に示された部位と同じ部位については同符号を付し、各内容の説明は図１１での説明を参照することとして以下では省略することがある。さらに先行する実施の形態において用いられた部位や用語は、先行する実施の形態における説明を参照することとして、後続の実施の形態においては説明を省略することがある。
【００１０】
実施の形態１．
図１〜図２は、本発明における密着型イメージセンサの実施の形態１を説明するものであって、図１は実施の形態１の断面図であり、図２は図１に示された筐体７のみの断面図である。図１〜図２において、１は被読取媒体、２は被読取媒体１の位置を決定する透明板、３は被読取媒体１を照明する光源、４は集光レンズ、５は集光レンズ４により集光された光情報を電気信号に変換する光電変換素子、６は光電変換素子５が実装された回路基板、７は上記透明板２、光源３、集光レンズ４、光電変換素子５、および回路基板６を収容する筐体である。
【００１１】
集光レンズ４は、図１１の従来技術の場合と同様に集光レンズ主体４１とその両側に設けられた集光レンズ補強体４２とから構成されて、主走査方向（紙面に垂直な方向、以下同様）の断面が長方形の直方体であり、集光レンズ補強体４２は機械的強度の高い有機高分子、就中、応力緩和現象に基づく変形が可及的に小さいもの、例えば繊維補強エポキシ樹脂、繊維補強ポリエステル、あるいはその他の有機高分子から形成されている。筐体７は、有機高分子の射出成形、金属材の押出型成形などにより製造することができ、その形成材料としては上記の有機高分子やアルミニウムなどの金属材、あるいはその他の弾性材が用いられる。
【００１２】
筐体７は、光源３を設置する傾斜面７１１を有する第一側壁７１、後記する支点７４の変形により且つ支点７４を支点として図２上での左右の方向に変位可能な第二側壁７２、第一側壁７１と第二側壁７２とを繋ぐ底壁７３とから構成された断面がコ字形のものであり、底壁７３の直上に回路基板６を収容する空間７５を、空間７５の上に少し距離を置いて集光レンズ４を収容する空間７６を、また上記傾斜面７１１の上方に光源３を設置する空間７７を、また第一側壁７１と第二側壁７２との各先端部間、換言すると筐体７の開口端に透明板２を設置する空間７８を有する。
【００１３】
第二側壁７２は、空間７８に近いその上部に表面が光軸に平行な面を有する突起部７２１とその直上に先端が尖った突起部７２２を有し、それらは後記するように集光レンズ４を空間７６内に固定する際に集光レンズ４を押圧する作用をなす。
【００１４】
筐体７には、集光レンズ４の集光レンズ主体４１が正しく光軸に一致する状態にて筐体７に収容されるように、少なくとも二つの基準面が設けられる。この二つの基準面が設けられる位置は、本発明における各種実施の形態において区々であるが、実施の形態１においては第一側壁７１の光軸に平行な内面７１２が基準面Ａとされており、上記内面７１２に設けられた断面三角形の突起の上面７１３が基準面Ｂとされている。なお基準面Ｂは、上記光軸に正しく直交するように形成されている。
【００１５】
支点７４は、第二側壁７２と底壁７３との結合部に相当し、第二側壁７２は、この支点７４を軸にして図２において実線で示す位置から一点鎖線で示す位置を多少越えて弾性的に変位可能であり、実線は筐体７内に集光レンズ４が収容されていない状態（以下、レンズ未収容状態）を、一方、一点鎖線は集光レンズ４が収容された状態（以下、レンズ収容状態）を示す。また図２において、内面７１２の一部、基準面Ｂおよび点線ａで囲まれた箇所は、レンズ未収容状態における空間７６の断面図を示し、上記内面７１２の一部、基準面Ｂおよび点線ｂで囲まれた箇所は、レンズ収容状態における空間７６の断面図を示す。
【００１６】
実施の形態１および後続する各実施の形態においては、レンズ未収容状態における空間７６の大きさは、レンズ収容状態でのその大きさより小さくなるように設計されている。換言すると空間７６は、レンズ未収容状態における光軸方向と副走査方向の各寸法がレンズ収容状態におけるそれらの各寸法より小さく作られている。したがって、集光レンズ４を空間７６に装填するには、第二側壁７２を実線の状態から一点鎖線の状態を経てさらに外側に、換言すると筐体７の開口部が拡大するように移動させ、ついで集光レンズ４を空間７６に装填し、最後に第二側壁７２に加えていた力を抜く。かくすると第二側壁７２は、一点鎖線の状態で停止する。
【００１７】
上記の一点鎖線の状態、即ちレンズ収容状態では、支点７４には第二側壁７２を実線の状態に戻さんとする内部応力が生じているので、この内部応力により集光レンズ４は、結果的に第一側壁７１と第二側壁７２との挟み力を受けた状態で空間７６内に固定される。しかも集光レンズ４は、それぞれ基準面Ａと基準面Ｂに押し付けられるように接触して位置決めされるので、集光レンズ４の集光レンズ本体４１は光軸に正しく合致する位置に挟持固定されることになる。その際、第二側壁７２の突起部７２１は、集光レンズ４を基準面Ａに、即ち副走査方向に押圧し、突起部７２２は集光レンズ４を基準面Ａ（副走査方向）と基準面Ｂに、即ち光軸方向に押圧するように作用する。
【００１８】
実施の形態２．
図３〜図４は、本発明における密着型イメージセンサの実施の形態２を説明するものであって、図３は実施の形態２の断面図であり、図４は図３に示された筐体７のみの断面図である。図３〜図４において、第二側壁７２は、第一側壁７１の基準面Ａと対向する位置に表面が光軸に平行な面を有する突起部７２３を、さらに突起部７２３から少し距離をおいてその上に、斜め下向きに延在する突起部７２４を有する。実施の形態２は、前記実施の形態１とは、構造的には突起部７２３と突起部７２４が設けられた点が異なるのみで、他の構成は同じである。
【００１９】
レンズ収容状態においては、突起部７２３は、集光レンズ４を基準面Ａに押圧し、突起部７２４の先端部は集光レンズ４の上面に接していて、この上面を光軸に対して傾斜する方向に、即ち基準面Ａ（副走査方向）に加えて基準面Ｂ（光軸方向）に強く押圧するように作用する。実施の形態１では、支点７４における弾性力により第二側壁７２の突起部７２１と突起部７２２が集光レンズ４を基準面Ａおよび基準面Ｂに向けて押圧するように作用するが、実施の形態２では突起部７２３と突起部７２４とによる基準面Ａおよび基準面Ｂに向けての押圧作用が同じであっても、基準面Ｂに向けての押圧作用の大半は突起部７２４により生じる点が異なる。
【００２０】
実施の形態３．
図５〜図６は、本発明における密着型イメージセンサの実施の形態３を説明するものであって、図５は実施の形態３の断面図であり、図６は図５に示された筐体７のみの断面図である。図５〜図６において、第二側壁７２は、光軸に対して傾斜する方向に延在する突起部７２５、７２６を有する。突起部７２５は、光軸に対して斜め上の方向に延在し、これに対して突起部７２６は、光軸に対して斜め下の方向に延在し、共に各先端部は角度９０°の切り込み窪み７２５１、７２６１をそれぞれ有する。突起部７２５の上記切り込み窪み７２５１は、図５に示す通りレンズ収容状態において、集光レンズ４の右下に位置する稜（主走査方向に平行な稜）並びにその稜に接する下面と右面の各一部を位置決めする作用をなし、基準面Ｂとして機能する。一方、突起部７２６の上記切り込み窪み７２６１は、集光レンズ４の右上に位置する稜（主走査方向に平行な稜）並びにその稜に接する上面と右面の各一部を位置決めする作用をなす。実施の形態３は、前記実施の形態１、２とは、構造的には突起部７２５、７２６が設けられた点が異なるのみで、他の構成は同じである。
【００２１】
レンズ収容状態において、集光レンズ４は、突起部７２５により集光レンズ４の右下から左上に向かう方向に、一方、突起部７２６により集光レンズ４の右上から左下に向かう方向に、それぞれ押圧されて基準面Ａおよび基準面Ｂに押圧固定される。換言すると、突起部７２５と突起部７２６による押圧力、即ち筐体７の挟み力は、光軸方向と副走査方向の両分力成分を有することになる。
【００２２】
実施の形態４．
図７〜図８は、本発明における密着型イメージセンサの実施の形態４を説明するものであって、図７は実施の形態４の断面図であり、図８は図７に示された筐体７のみの断面図である。図７〜図８において、第二側壁７２は、第一側壁７１の基準面Ａと対向する位置に表面が光軸に平行で且つ摩擦係数が大きい突起部７２７を有する。実施の形態４は、前記実施の形態２とは、構造的には突起部７２７の表面が摩擦係数が大きいこと、並びに実施の形態２の突起部７２４が設けられていない点のみ異なり、他の構成は同じである。実施の形態４では、突起部７２７の表面が摩擦係数が大きいために、前記の各実施の形態で採用された光軸方向に向かう押圧力を発生する部材がなくても集光レンズ４は基準面Ａに向かう押圧力と、集光レンズ４と突起部７２７の表面との間の大きな摩擦力により基準面Ａ、Ｂに確実に固定される。
【００２３】
実施の形態５．
図９〜図１０は、本発明における密着型イメージセンサの実施の形態５を説明するものであって、図９は実施の形態５の断面図であり、図１０は図９に示された筐体７のみの断面図である。図９〜図１０において、９は、第二側壁７２の、第一側壁７１の基準面Ａと対向する位置の表面に取付けられた摩擦係数が大きい部材、例えば、弾性ゴムである。実施の形態５は、前記実施の形態４とは、構造的には表面の摩擦係数が大きい突起部７２７に代えて弾性ゴム９が取付けられた点のみ異なり、他の構成は同じである。実施の形態５の弾性ゴム９は、その表面の大きな摩擦係数により、実施の形態４の突起部７２７と同じ作用をなす。なお、弾性ゴム９などの摩擦係数の大きい部材は、第一側壁７１の表面に、あるいは第一側壁７１と第二側壁７２の両表面に取付けられてもよく、またその大きさは筐体７の挟持力の大きさ、集光レンズ４の重量や寸法などを考慮して適宜決定すればよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の密着型イメージセンサは、以上説明した通り、（１）被読取媒体を照明する光源、上記光源により照明された上記被読取媒体からの反射光または透過光を集光する集光レンズ、集光された上記被読取媒体からの光情報を電気信号に変換する光電変換素子、上記光電変換素子が実装されて上記電気信号を取り出すための回路基板、および第一側壁と第二側壁とが互いに対向した状態で底壁に繋がれた構造を有すると共に上記光源、上記集光レンズ、上記光電変換素子、上記回路基板を収容する筐体を備え、且つ上記集光レンズは、上記第一側壁と第二側壁との離隔距離を増大させて収容されて上記離隔距離の増大よって上記第一側壁と第二側壁との間に生じる弾性に基づく挟み力により挟持固定されたことを特徴とするものである。よって本発明の密着型イメージセンサは、集光レンズの位置固定のために接着剤などの取付け材や部品が不要であり、密着型イメージセンサの組み立てが容易となって低コストでの製造が可能となり、また組み立て後に分解が必要になった場合でも分解作業が容易でリサイクル性が良い。また本発明の密着型イメージセンサは、その集光レンズが筐体自体の挟み力により挟持固定されるために筐体に密着しており、ために集光レンズが経時的に傾くような問題がなく、良好な読取精度を長期間維持することができる。またさらに、前記図１１により従来技術の説明をした通り、集光レンズを接着剤により固定する場合には集光レンズの周囲には多少の隙間が残存し、この隙間を経由して外部の塵埃などが筐体内に入り込んで密着型イメージセンサの読取精度を劣化させる問題があるが、本発明の密着型イメージセンサでは、集光レンズは筐体内壁に密着固定されるので、多くの場合に上記したような隙間が残存せず、しかして外部の塵埃などが筐体内に入り込む問題もない。
【００２５】
また（２）上記（１）において、上記筐体の集光レンズを収容する空間の上記集光レンズが収容される前の光軸方向と副走査方向の各寸法は、上記集光レンズの上記光軸方向と上記副走査方向の各寸法より小さく作られたものであると、レンズ収容状態における筐体の集光レンズに対する挟み力が十分となって、集光レンズの挟持固定の度合いが向上する。
【００２６】
また（３）上記（１）または（２）において、集光レンズは、略直方体であり、上記挟み力は、上記集光レンズに対して光軸方向と副走査方向の両方に作用するものであり、（４）上記（３）において、上記挟み力は、光軸方向と副走査方向の両分力成分を有するものであり、（５）上記（３）において、筐体による挟み力は、集光レンズの副走査方向の両側面と光軸方向の両側面に作用するものであり、あるいは（６）上記（４）において、上記挟み力は、集光レンズの被読取媒体側の主走査方向に平行な稜および上記稜に接する二面と、上記集光レンズの光電変換素子側の主走査方向に平行な稜および上記稜に接する二面に、且つ光軸方向に対して傾斜する方向に作用するものであると、集光レンズは上下左右から上記挟み力により押圧されるので、筐体内での挟持固定の度合いが安定する。
【００２７】
またさらに（７）上記（１）において、上記挟み力は、副走査方向のみまたは主として副走査方向であり、且つ少なくとも上記挟み力が直接作用する箇所における筐体と集光レンズとの間の摩擦係数が大きいものであり、（８）上記（７）において、挟み力が直接作用する箇所における筐体と集光レンズとの間に弾性ゴムが挿入されたものであると、上記挟み力が光軸方向の押圧力が実質的にゼロであっても弾性ゴムの大きな摩擦係数に基づく摩擦力により集光レンズを安定的に筐体内の所定箇所に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明での密着型イメージセンサの実施の形態１の断面図。
【図２】図１に示された筐体のみの断面図。
【図３】本発明での密着型イメージセンサの実施の形態２の断面図。
【図４】図３に示された筐体のみの断面図。
【図５】本発明での密着型イメージセンサの実施の形態３の断面図。
【図６】図５に示された筐体のみの断面図。
【図７】本発明での密着型イメージセンサの実施の形態４の断面図。
【図８】図７に示された筐体のみの断面図。
【図９】本発明での密着型イメージセンサの実施の形態５の断面図。
【図１０】図９に示された筐体のみの断面図。
【図１１】従来例の密着型イメージセンサの断面図。
【符号の説明】
１    被読取媒体、２    透明板、３    光源、４    集光レンズ、
５    光電変換素子、６    回路基板、７    筐体、  ７１  第一側壁、
７２  第二側壁７２、７３  底壁、７４  支点、
７６  集光レンズを収容する空間、８    接着剤、９    弾性ゴム、Ａ  基準面、
Ｂ  基準面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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