(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過部が配設された筐体の内部にベアチップＣＣＤを設けて気密封止した光量検出部材を、前記光学レンズと、該光学レンズが設けられたレンズ取着用筐体とから構成される画像読取本体に対し光学的位置決めでもって固定させ、光源の出射光による原稿からの反射光を、前記光学レンズ及び光透過部を順次通過させ、ベアチップＣＣＤに結像せしめるように構成した画像読取装置において、
前記光量検出部材の筐体と前記画像読取本体のレンズ取着用筐体とが面接触しており、且つ前記レンズ取着用筐体の接触面には溝が形成されていることを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はファクシミリやパーソナルコンピュータ用のスキャナまたはデジタルＰＰＣ等の原稿読取用に使用される画像読取装置である。
【０００２】
【従来の技術】
露出した状態のＣＣＤ（ベアチップＣＣＤ）を用いた光量検出部材およびこの光量検出部材からなる画像読取装置が提案されている（特開平９−６１２３９号と特開平９−８３７３６号参照）。
【０００３】
図１１と図１２はそれぞれ従来の画像読取装置の断面概略図である。
図１１の画像読取装置１に示す光量検出部材２においては、回路基板３上にレンズ固定用の筐体４を搭載し、その内部に光学レンズ群である３組の光学レンズ５（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を固定している。光学レンズＬ１は色収差補正レンズ、光学レンズＬ２は結像レンズ、光学レンズＬ３はディストーション補正レンズである。そして、光学レンズＬ３と筐体４と回路基板３とにより密閉空間６を形成し、さらに回路基板３上にベアチップ状のＣＣＤ７を固定し、各電極をボンディングワイヤーなどで回路基板３と接続させている。
【０００４】
上記構成の光量検出部材２を画像読取装置１に搭載するに当たって、光源が原稿８を光照射し、その反射光が光学レンズ５を介してＣＣＤ７に精度よく結像されるように位置合わせをおこなう。
【０００５】
このような画像読取装置１においては、光学レンズ５が筐体４に固定されているが、これに代えて、図１２の画像読取装置９に示す光量検出部材１０においては、同様な光学レンズ５ａが光軸方向にそって可動できる構成にして、その位置調整でもって原稿８からの反射光が光学レンズ５を介してＣＣＤ７に精度よく結像させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記各画像読取装置１、９においては、筐体４を画像読取装置１の所定部位に固定すること、ＣＣＤ７が搭載された回路基板３および光学レンズ５をそれぞれ筐体４に固定するという各作業があるが、これらの作業と同時に光学的に精度の高い位置合わせが必要である。図中、Ｘ軸方向は主走査方向（ＣＣＤ７の一次元方向）、Ｙ軸方向は副走査方向であって、これら双方の軸方向を調整することで、２次元エリアにおいて歪みのない真っ平らの結像平面となり、さらにＺ軸は光軸方向であって、光学レンズ５の位置調整することで、光学的解像度（ＭＴＦ）および光学系の倍率を設計値に近づける。また、Ｚ軸回転を調整することで光学レンズ５のＭＴＦを最大にする。
【０００７】
しかしながら、このような微調整をおこなうことで、密閉空間６内に非常に微小な塵等が封入されるという課題がある。
すなわち、回路基板３を筐体４に固定するに際し、２個のネジを締め込んで固定すると（以下、このようなネジ止め部を螺着部ｐ１と呼ぶ）Ｘ軸方向およびＹ軸方向が調整され、同時に光学レンズ５とＣＣＤ７の各光学的な位置も定められるが、もし、調整が所要とおりにできない場合には螺着部ｐ１でのネジをゆるめて再調整しなければならず、これに起因する摩擦により発生する微小な塵やゴミが密閉空間６内に入り、ＣＣＤ７の受光面に付着して、読み取り画像に白すじや黒すじが発生するなど、画質が低下するという課題があった。
【０００８】
図１３は上記各画像読取装置１、９による画像信号のタイムチャートであり、矢印Ｎにてノイズの発生を示すが、これは塵埃等が受光面の一部に付き、これによって光路が遮られて発生したものである。
【０００９】
したがって本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的はベアチップＣＣＤの受光面に塵埃やゴミが付着される度合いを小さくしたり、あるいは皆無となし、これにより、読取り画像の画質を高めた画像読取装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は簡単な作業でもって容易に作製することで、精度調整に要する時間を短縮し、これによって製造歩留りを高めて、生産コストを低減した画像読取装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像読取装置は光透過部が配設された筐体の内部にベアチップＣＣＤを設けて気密封止した光量検出部材を、前記光学レンズと、該光学レンズが設けられたレンズ取着用筐体とから構成される画像読取本体に対し光学的位置決めでもって固定させ、光源の出射光による原稿からの反射光を、前記光学レンズ及び光透過部を順次通過させ、ベアチップＣＣＤに結像せしめるように構成した画像読取装置において、
前記光量検出部材の筐体と前記画像読取本体のレンズ取着用筐体とが面接触しており、且つ前記レンズ取着用筐体の接触面には溝が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を６００ＤＰＩの解像性をもつ画像読取装置（読取り幅３１０ｍｍのベアチップＣＣＤ）でもって図１〜図１０により詳述する。
図１は光量検出部材１１の断面概略図、図２は光量検出部材１１を搭載した画像読取装置１２の断面概略図である。図３は図２に示す画像読取装置１２に対し矢印Ａから見た断面概略図である。図４は他の光量検出部材１３の断面概略図、図５は光量検出部材１３を搭載した画像読取装置１４の断面概略図であり、図６は画像読取装置１４の具体的な構造を示す画像読取装置１４ａの斜視図、図７は画像読取装置１４ａの要部分解斜視図である。図８はさらに他の光量検出部材１５を搭載した画像読取装置１４ｂの断面概略図、図９は光量検出部材１５の分解斜視図である。図１０はＸＹ軸方向の調整方法を示す概略図である。
【００１３】
図１の光量検出部材１１において、ポリカーボネート製の筐体１６の内部にガラスエポキシからなるプリント基板の回路基板１７を設け、この回路基板１７上にベアチップＣＣＤ１８を搭載し、各電極をボンディングワイヤーなどで回路基板１７と接続させている。回路基板１７の外側面にはＩＣやオペアンプ、抵抗、コンデンサ等の各種電子部品チップを設ける。また、ベアチップＣＣＤ１８に対向して前記光透過部である合成樹脂やガラス等からなる透明基板１９が筐体１６に設けられている。そして、筐体１６は気密封止され、密閉空間２０が形成される。
【００１４】
図２と図３は光量検出部材１１を画像読取装置１２に搭載した際の取着構造を示し、２１は光学レンズ、２２は光学レンズ２１が設けられたレンズ取着用筐体であり、たとえばポリカーボネートで作製する。光学レンズ２１にはたとえば前記光量検出部材２に用いた３組の光学レンズ５（光学レンズＬ１：色収差補正レンズ、光学レンズＬ２：結像レンズ、光学レンズＬ３：ディストーション補正レンズ）を用いる。２３は画像読取装置１２の画像読取本体の一部であるベースプレートであり、ベースプレート２３にレンズ取着用筐体２２が固定される。また、２４は画像読取装置１２にて読取るべき原稿である。さらに画像読取本体にはＬＥＤ、キセノン管、冷陰極管などの光源が設けられる。
【００１５】
上記構成の画像読取装置１２を作製するには、下記（１）〜（３）の各実装工程を順次経る。なお、工程（１）と工程（２）との順序を変えてもよい。
【００１６】
工程（１）．．．回路基板１７上にベアチップＣＣＤ１８を搭載し、その回路基板１７を筐体１６の内部に固定する。さらに透明基板１９も筐体１６に固定する。そして、この工程により密閉空間２０を形成する。
【００１７】
回路基板１７の上にベアチップＣＣＤ１８を搭載するには、ダイマウンターを用いておこなう。その後に絶縁性接着剤（ダイアタッチペースト）でもって固定する。そして、ワイヤーボンディングやフェイスダウン、バンプによってベアチップＣＣＤ１８の端子と、回路基板１７上の配線とを電気的に接続する。
【００１８】
透明基板１９を筐体１６に固定するには、双方の間に樹脂系やシリコン系の接着材を塗布し、固化する。透明基板１９を合成樹脂で構成した場合には超音波溶着法によって接合させてもよい。
【００１９】
工程（２）．．．光学レンズ２１をレンズ取着用筐体２２に設置する。そして、このレンズ取着用筐体２２をベースプレート２３に固定する。
【００２０】
光学レンズ２１をレンズ取着用筐体２２に固定するには、樹脂系やシリコン系の接着材を用いる。光学レンズ２１を合成樹脂で構成した場合には超音波溶着法によって接合させてもよい。
【００２１】
また、レンズ取着用筐体２２は、たとえばプレス板金であるベースプレート２３に対し２個程度のネジでもって固定する。さらにベースプレート２３とレンズ取着用筐体２２とを一体化させたものであってもよい。あるいはレンズ取着用筐体２２とベースプレート２３とを接着剤を使って固定してもよい。
【００２２】
工程（３）．．．工程（１）にて得られた筐体１６をレンズ取着用筐体２２に固定する。その際には２個のネジを締め込んで固定される（螺着部ｐ２）。そして、同時に光学的に調整する。
【００２３】
この光学調整を図１０により説明する。
画像読取装置１２に対し規定の調整用特殊なテストチャート３２を用意し、外部照明（光源）によりテストチャート３２を光放射し、縮小光学系レンズ３６を通して、ベアチップＣＣＤ１８に結像させ、画像を光電変換させる。そして、ベアチップＣＣＤ１８から取り込んだアナログ信号データをオシロスコープ３３によりモニタしながら、画像処理コントローラ３４に接続されたパソコン３５で処理する。具体的には、白地のチャート上の主走査方向の細い黒色のラインを読むように画像読取装置１２を固定し、焦点を合わせながら、ベアチップＣＣＤ１８の信号出力が、そのラインに対応して均一になるように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にて２次元的に調整する。そして、同時に、そのチャート上のラインに焦点を合わせるべく、画像倍率、画像解像度（ＭＴＦ）が最適になるように、レンズ群の位置も調整され、ｚ軸方向とともに、θ調整される。チャート上には、倍率用、ＭＴＦ用のパターンが形成され、それぞれの調整に際しては、画像読取装置１２のためのステージが動き、チャートと画像読取装置１２との位置関係が決められる。
【００２４】
このような固定方法でもって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向でもって２次元的に調整することができ、さらにＺ軸方向に隙間等によるゆがみが生じなくなる。本例では螺着部ｐ２を２か所にしたが、さらに３か所、４か所にまで増やすことで、確実に固定できる。
【００２５】
以上のとおり、画像読取装置１２については、工程（２）にてレンズ取着用筐体２２をベースプレート２３（画像読取本体）に固定することで、光学レンズ２１の位置合わせがおこなわれ、Ｚ軸方向に対する位置が規定され、その後、工程（３）にて筐体１６をレンズ取着用筐体２２に固定するに当たって、螺着部ｐ２でもってＸ軸方向およびＹ軸方向を調整することで光学的位置合わせがおこなわれる。
【００２６】
しかる後に性能検査をおこなうが、この性能検査にはａ）ゴミによる信号低下の有無、ｂ）光学特性、ｃ）出力の調整、という各項目の電気検査をおこなう。
【００２７】
かくして上記構成の画像読取装置１２においては、気密封止された筐体１６をレンズ取着用筐体２２に固定すると同時に、螺着部ｐ２で位置合わせをおこなうが、もし、調整ができない場合には螺着部ｐ２でのネジをゆるめて再調整した場合でも、それにより生じた微小な塵やゴミが筐体１６に入らなくなった。
【００２８】
つぎに図４〜図７に示す他の光量検出部材１３（画像読取装置１４、１４ａ）を述べる。
上記光量検出部材１１では、電子部品チップを設けた回路基板１７を使用したが、これに代えて光量検出部材１３においては、セラミック回路基板２５を用いて、その上にベアチップＣＣＤ１８を搭載し、さらに透明基板１９に代えてアクリル製の湾曲収差補正レンズ２６を設けている。なお、光量検出部材１１と同一箇所には同一符号を付す。
【００２９】
そして、光量検出部材１３を画像読取装置１４、１４ａに搭載するに当たって、光量検出部材１３の筐体１６の外側面にＩＣやオペアンプ、抵抗、コンデンサ等の各種電子部品チップ（インターフェース回路）を設けたガラスエポキシからなるプリント基板の回路基板２７を設置している。図６に一例としてコネクタ２８を設けた場合を示す。
【００３０】
上記構成の画像読取装置１４、１４ａにおいても、気密封止された筐体１６をレンズ取着用筐体２２に固定すると同時に、螺着部ｐ２で位置合わせをおこなうことで、微小な塵やゴミが筐体１６に入らなくなった。
【００３１】
具体的には図７に示すようにタップネジ３７を筐体１６に設けた大きな貫通孔３９にゆるやかな状態でもって挿入し、レンズ取着用筐体２２に設けた穴４０にねじ込むことで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対し自在に動かすことでき、調整でき、そして、位置が定まることで、さらに締める。また、筐体１６とレンズ取着用筐体２２とは面接触でもって当たる構成になっているが、レンズ取着用筐体２２の接触面には溝４１が形成されているので、ゴミ等が面上に存在しても、それが溝４１の内部に入るので、精度が高い調整ができる。
【００３２】
さらに図８〜図９に示す他の光量検出部材１５（画像読取装置１４ｂ）においては、上記光量検出部材１１では、筐体１６の密閉空間２０が大きかったが、この筐体１６に代えて密閉空間に小さくしている。なお、光量検出部材１１と同一箇所には同一符号を付す。
【００３３】
２９は透明基板、３０は板状体であり、透明基板２９の矩形状に対応した貫通部３１を設けて、貫通部３１に透明基板２９を設ける。そして、透明基板２９の周辺に樹脂系やシリコン系の接着材を塗布し、固定する。透明基板２９を合成樹脂で構成した場合には超音波溶着法によって接合させてもよい。
【００３４】
そして、回路基板１７上に板状体３０を載設することで、回路基板１７と板状体３０と透明基板２９によって狭い密閉空間３１ができ、その密閉空間内にベアチップＣＣＤ１８が収納されている。
【００３５】
かくして上記構成の画像読取装置１４ｂにおいても、気密封止された光量検出部材１５をレンズ取着用筐体２２に固定すると同時に、螺着部ｐ２で位置合わせをおこなうことで、微小な塵やゴミが密閉空間３１に入らなくなった。
【００３６】
また、このように小さな密閉空間３１であれば、クリーンルーム内で製作した場合に塵埃が封入される度合いが著しく小さくなり、ベアチップＣＣＤ１８の受光面が汚染されず、その結果、読み取り画像に白すじや黒すじが発生しなくなり、さらに画質が向上した。ちなみに前記光量検出部材１１と対比しても、密閉空間の容積が約３０分の１程度にまで小さくなった。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等は何ら差し支えない。
【００３８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、光源の出射光による原稿からの反射光を、光学レンズを通してベアチップＣＣＤに結像させる画像読取装置において、光透過部が配設された筐体の内部にベアチップＣＣＤを設けて気密封止した光量検出部材を、光学レンズが設けられた画像読取本体に対し光学的位置決めでもって固定させ、光学レンズを通過した反射光を光透過部を通してベアチップＣＣＤに結像せしめるように構成したことで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２次元的な調整と、さらにＺ軸方向の調整もしながら、同時に光量検出部材を画像読取本体に固定でき、このような簡単な作業でもって容易に作製することで、精度調整に要する時間が短縮でき、これによって製造歩留りが高くなり、その結果、生産コストを低減した画像読取装置が提供できた。
【００３９】
また、本発明においては、気密封止した光量検出部材を使用することで、ベアチップＣＣＤの受光面に塵埃やゴミが付着される度合いを小さくしたり、あるいは皆無となし、これにより、読取り画像の画質を高めた画像読取装置が提供できた。
【００４０】
さらにまた、本発明においては、気密封止した光量検出部材の密閉空間を小さくでき、これにより、その空間内に塵やゴミが封入される度合いが著しく小さくなって、ベアチップＣＣＤの受光面が汚染されず、その結果、読み取り画像に白すじや黒すじが発生しなくなり、画質が著しく向上した。
【００４１】
しかも、本発明においては、回路基板上にベアチップＣＣＤを搭載しているので、アナログ処理回路を回路基板に設けることで、双方間の距離が短くなり、これによってＳ／Ｎ比が向上するという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像読取装置に使用する光量検出部材の断面概略図である。
【図２】本発明の画像読取装置の断面概略図である。
【図３】本発明の画像読取装置の断面概略図である。
【図４】本発明の他の画像読取装置に使用する光量検出部材の断面概略図である。
【図５】本発明の他の画像読取装置の断面概略図である。
【図６】本発明の画像読取装置の要部具体的構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の画像読取装置の要部分解斜視図である。
【図８】本発明のさらに他の画像読取装置の断面概略図である。
【図９】本発明に係る光量検出部材の分解斜視図である。
【図１０】Ｘ軸／Ｙ軸方向の調整方法を示す説明図である。
【図１１】従来の他の画像読取装置の断面概略図である。
【図１２】従来の他の画像読取装置の断面概略図である。
【図１３】従来の画像読取装置による画像信号のタイムチャートである。
【符号の説明】
１、９、１２、１４、１４ａ、１４ｂ
画像読取装置
２、１０、１１、１５  光量検出部材
３、１７、２７        回路基板
４、１６              筐体
５、５ａ              光学レンズ
６、２０、３１        密閉空間
７                    ＣＣＤ
８、２４              原稿
１８                  ベアチップＣＣＤ
１９、２９            透明基板
２１                  光学レンズ
２２                  レンズ取着用筐体
２３                  ベースプレート
２５                  セラミック回路基板
ｐ１、ｐ２            螺着部
【図１】
0003642692.tif 000002
【図２】
0003642692.tif 000003
【図３】
0003642692.tif 000004
【図４】
0003642692.tif 000005
【図５】
0003642692.tif 000006
【図６】
0003642692.tif 000007
【図７】
0003642692.tif 000008
【図８】
0003642692.tif 000009
【図９】
0003642692.tif 000010
【図１０】
0003642692.tif 000011
【図１１】
0003642692.tif 000012
【図１２】
0003642692.tif 000013
【図１３】
0003642692.tif 000014