(57)【要約】【課題】  密着型イメージセンサの実装方法に関して、導光体をフレームに接着固定する場合、熱膨張、収縮によって、センサユニットが機械的ひずみやそりを生じるという問題があった。【解決手段】  イメージセンサユニットのフレーム内に導光体を接着固定しないで、弾性部材により機械的に固定する。これによって温度変化に対しても可動的になり、ユニット本体がひずむことがなくなり、温度変化による画質の変化を防止することができる。また接着剤が固定するまでの製造時間が短縮できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
読取原稿照明用の光源と、前記光源からの光を１次元方向に導く導光体、原稿からの反射光を等倍に結像して１次元受光素子アレイに入射させる結像手段と、前記光源、前記結像手段及び前記１次元受光素子アレイを一体に保持するフレームを持つイメージセンサユニットであって、  
前記導光体は前記フレームに形成され導光体実装部内に少なくとも１つの弾性部材と共に配置されており、前記弾性部材の弾性力により前記導光体実装部内に保持されていることを特徴とするイメージセンサユニット。
【請求項２】
前記弾性部材が前記フレームの一部分又はゴム材であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサユニット。
【請求項３】
前記光源が前記導光体の少なくとも一方の端部に配置されており、かつ前記弾性部材がフレームと光源との間に配置されており、温度変化に伴う導光体の伸縮に対して可動であることを特徴とする請求項１又は２に記載のイメージセンサユニット。
【請求項４】
前記光源が前記導光体の少なくとも一方の端部に配置されており、かつ前記弾性部材がフレームの一部分を構成しており、温度変化に伴う導光体の伸縮に対して可動であることを特徴とする請求項１又は２に記載のイメージセンサユニット。
【請求項５】
読取原稿照明用の光源と、前記光源からの光を１次元方向に導く導光体、原稿からの反射光を等倍に結像して１次元受光素子アレイに入射させる結像手段と、前記光源、前記結像手段及び前記１次元受光素子アレイを一体に保持するフレームを持つイメージセンサユニットであって、
前記導光体は前記導光体実装部の形状以上に１次元方向に対して湾曲している形状を有し、前記導光体は前記弾性力と前記導光体が前記導光体実装部内に配置された時の復元力とにより前記導光体実装部内に保持されていることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサユニット。  
【請求項６】
読取原稿照明用の光源と、前記光源からの光を１次元方向に導く導光体、原稿からの反射光を等倍に結像して１次元受光素子アレイに入射させる結像手段と、前記光源、前記結像手段及び前記１次元受光素子アレイを一体に保持するフレームを持つイメージセンサユニットの実装方法であって、
前記導光体は前記フレームに形成され導光体実装部内に少なくとも１つの弾性部材の弾性力によって保持されていることを特徴とするイメージセンサユニットの実装方法。
【請求項７】
読取原稿照明用の光源と、前記光源からの光を１次元方向に導く導光体、原稿からの反射光を等倍に結像して１次元受光素子アレイに入射させる結像手段と、前記光源、前記結像手段及び前記１次元受光素子アレイを一体に保持するフレームを持つイメージセンサユニットの実装方法であって、
前記導光体は前記導光体実装部の形状以上に１次元方向に対して湾曲している形状を有し、前記導光体は前記弾性力と前記導光体が前記導光体実装部内に配置された時の復元力とにより前記導光体実装部内に保持されていることを特徴とする請求項６に記載のイメージセンサユニットの実装方法。
【請求項８】
請求項１乃至５に記載のイメージセンサユニットを画像読取部に用いた画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばイメージスキャナ、ファクシミリあるいは複写機等の画像読取装置に係り、特に画像読取部に設けられるイメージセンサユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、イメージスキャナは、写真や印刷物などをコンピュータに取込む手段として広く普及しており、多くの先行技術がある。（例えば特許文献１を参照のこと）。
図６には、従来技術である現在のイメージスキャナの主要構成が示されており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。ここでは、その光源として、消費電力が低く、発熱も少ないＬＥＤが用いられている。そして、導光体６１の端面に配置されたＬＥＤ（不図示）より発せられた光束は、導光体により線状に変換され、原稿台ガラス６６上の原稿面を照明する。
【０００３】
照明された原稿の画像は、光学レンズであるセルフォックレンズアレイ６２により、光電変換素子であるラインセンサ６７の受光面上に結像され、光電変換される。ラインセンサとセルフォックレンズアレイ、導光体とは、イメージセンサのフレーム６３中に配備され、イメージセンサユニットとして一体化されていている。
イメージスキャナは、イメージセンサユニットの長手方向と直交する方向に移動させることにより、原稿面をスキャンする構成となっており、一例として図７に示すようなフラットベットスキャナと呼ばれている構成をしている。
ラインセンサ６７によって光電変換された画像は、Ａ／Ｄ変換された後、画像処理回路により補正され、コンピュータに転送される。そして、コンピュータに取込まれた画像信号は合成処理され、モニタ、プリンタなどの出力装置によって、画像として再生される。
【０００４】
【特許文献１】特開平11-341219号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のイメージセンサユニットの平面図を図５に示す。
【０００６】
この構成では、導光体４はフレーム内の導光体実装部に接着剤で接着され、一体ものとして形成されるために、前記導光体実装部内に配置された導光体にガタつきは生じない。このイメージセンサユニットの構成材料は、フレームはポリカーボネート樹脂であり、導光体は一般に透明性の観点からアクリル樹脂が用いられている。
【０００７】
しかしイメージセンサユニットが環境温度に従って温度変化することにより、上記樹脂の熱膨張係数の違いから、熱膨張、収縮によるユニットの機械的ひずみやそりが生じ、また変形するという問題があった。このために原稿照射面とセルフォックレンズアレイとの間の距離が変動することにより、レンズの焦点位置が変化してしまうことになる。一般にセルフォックレンズアレイの被写界深度は１ｍｍ以下と狭く、反りなどによってレンズ焦点位置がズレると、ピントのぼけた画像信号を与えてしまうことになる。また導光体などが歪んでしまうことで、原稿に照射される光量が変動してしまい、明度の違う画像信号を与えてしまうことがあった。
【０００８】
一方導光体端面に配置されたLEDから発せられた光は、長手方向に伸びた導光体中を通り照射されるが、その長手方向の距離に応じて出射光量が変化する。この場合、導光体とフレームを接着固定しないとガタつきを持ち、フレーム内での導光体の位置が変化するために、同様に照射光量の変動が起こり、結果的に最良の状態で原稿からの反射光量を得ることが困難であった。こちらの場合にも同様に明度の異なる画像信号を与えてしまうという課題を抱えていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するために、読取原稿照明用の光源と、前記光源からの光を１次元方向に導く導光体、原稿からの反射光を等倍に結像して１次元受光素子アレイに入射させる結像手段と、前記光源、前記結像手段及び前記１次元受光素子アレイを一体に保持するフレームを持つイメージセンサユニットであって、
前記導光体は前記フレームに形成され導光体実装部内に少なくとも１つの弾性部材と共に配置されており、前記弾性部材の弾性力により前記導光体実装部内に保持されていることを特徴とするイメージセンサユニットである。
【００１０】
また本発明は、読取原稿照明用の光源と、前記光源からの光を１次元方向に導く導光体、原稿からの反射光を等倍に結像して１次元受光素子アレイに入射させる結像手段と、前記光源、前記結像手段及び前記１次元受光素子アレイを一体に保持するフレームを持つイメージセンサユニットであって、前記導光体は前記導光体実装部の形状以上に１次元方向に対して湾曲している形状を有し、前記導光体は前記弾性力と前記導光体が前記導光体実装部内に配置された時の復元力とにより前記導光体実装部内に保持されていることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサユニットである。
【００１１】
また読取原稿照明用の光源と、前記光源からの光を１次元方向に導く導光体、原稿からの反射光を等倍に結像して１次元受光素子アレイに入射させる結像手段と、前記光源、前記結像手段及び前記１次元受光素子アレイを一体に保持するフレームを持つイメージセンサユニットの実装方法であって、前記導光体は前記フレームに形成され導光体実装部内に少なくとも１つの弾性部材の弾性力によって保持されていることを特徴とするイメージセンサユニットの実装方法を提供することにある。
【００１２】
さらに本発明は、読取原稿照明用の光源と、前記光源からの光を１次元方向に導く導光体、原稿からの反射光を等倍に結像して１次元受光素子アレイに入射させる結像手段と、前記光源、前記結像手段及び前記１次元受光素子アレイを一体に保持するフレームを持つイメージセンサユニットの実装方法であって、前記導光体は前記導光体実装部の形状以上に１次元方向に対して湾曲している形状を有し、前記導光体は前記弾性力と前記導光体が前記導光体実装部内に配置された時の復元力とにより前記導光体実装部内に保持されていることを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサユニットの実装方法である。
【００１３】
さらに本発明は、前記弾性部材がフレーム材の一部を湾曲して形成した形状の弾性部材とするか又はゴムなどの弾性部材を用いることが望ましい。さらに本発明は、前記光源と導光体が密着された位置に、前記弾性部材が配置されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
このようにすることによって、環境温度が変化しても温度に応じてフレーム内で導光体の位置が弾性部材によって位置固定されたまま、伸縮変動することができるために、フレーム自体のひずみやそりなどの機械的変形を引き起こすことがなくなる。これによって白い読取原稿の出力画像の画質変化がなくなり、或いはピントがぼけることがなくなった。
【００１５】
より具体的に説明すると、温度変動に対しても原稿照射位置やその焦点位置が変わらないので、所定の反射光量を得ることが可能となり、画像読取装置の性能の温度変化がなくなる。また接着していないために着脱が容易となり、実装後の手直しが容易となる。かつ接着剤の硬化時間が不要となるために、製造時間が短縮できる利点がある。弾性部材によって導光体の位置が固定されるので、接着固定をしなくてもフレーム内での導光体のガタツキがなくなり、振動等によっても導光体の位置が変わらないように改善された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の特徴を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
図１は本発明の密着型イメージセンサの上面図である。アクリル製の導光体４にはＬＥＤからなる原稿用紙の照明用光源５が接続され、ポリカーボネートを成形して形成したフレーム３に中に配置されている。導光体４および光源５はフレームの導光体実装部内に配置された弾性部材１によって、導光体の長手方向に押し圧力を得ており、図１の光源と反対方向に押さえつけられている。
【００１７】
図２はフレーム内に設けた押し付け部材２の形状の一例を示す図である。
図中２で示すようにフレームの部材の形状を工夫してバネ状に形成することにより、導光体を図面下方向に押さえつける力を付与している。この押し付け部材２に相当する位置には導光体の本体とつながった突出部を設けてあり、かつこの突出部は導光体の長手方向の熱膨張、収縮に伴って図１の左右方向に若干移動するため、押し付け部２の左右には若干の隙間を設けておく必要がある。
【００１８】
導光体４は図面右側がテーパー形状をしており、導光体先端部での光量減少を補う構成となっている。セルフォックレンズアレイ６は導光体から出射された照明光が原稿用紙に当たって反射した光を集光し、その直下に配置された受光素子に導き光電変換して画像信号に変換する。
【００１９】
これらの材料によって形成された密着型イメージセンサユニットは、その主材が樹脂製のために温度変化による熱膨張と収縮を繰り返す。試みにＡ４サイズのフレーム（有効長２３ｃｍ）と導光体（有効長  ２２ｃｍ）に関して、室温から５０℃の範囲において、フレームと導光体の熱膨張は長手方向でそれぞれ０．２６４ｍｍと０．５２８ｍｍであり、その差は０．２６４ｍｍである。
【００２０】
この時、導光体４は図１中のフレームの導光体実装部内に設けられた弾性部材１によって、フレーム内で反対側に強く圧着され、導光体の左端部を基点にして動ける状態になっている。温度が下がると相対的に導光体が収縮するために、図１において導光体はフレームの左手側により引き付けられることになる。
【００２１】
またこの場合、導光体４の上部に相当するフレーム部位には導光体４を短手方向に押し付けるための押し付け部材２が配置され、導光体４を図１の下側に押し付けているので、縦方向のガタは発生しない構成となっている。
【００２２】
本方法によって作成したイメージセンサユニットを用いて、図７示す画像読取装置を組立て、使用温度を変えてＡ４サイズの原稿の読取り試験をした。このイメージセンサユニットにおいては、温度変化に応じて反りや歪みが生じることがなく、セルフォックレンズアレイ６の焦点を一定に保つことができる。その結果、Ａ４サイズ全面に対して０℃から５０℃の範囲で読取り光量の変化は殆どなく、またピントがぼけない綺麗な画像を提供できた。
【００２３】
また本発明では、弾性部材にゴム材を設けたが、この代わりにフレーム材そのものを弾性部材として用いることも可能である。この場合、光源側のフレーム壁に弾性力を持たせるために、ポリカーボネート材を湾曲して形成しておき、その復元力により、光源及び導光体を押す力とすることができる。
【００２４】
更には、この弾性部材をバネで構成してもよく、弾性力を有するものであれば材料の制限は少ない。
【００２５】
（比較例）
従来技術に記したのと同様な方法で、図５に示すように導光体をフレームの３点において接着剤で固定した。用いた接着剤はエポキシ系のもので硬度も高く、フレーム内にて導光体が動くことはなかった。このイメージセンサユニットを用い、実施例１と同様にＡ４サイズの原稿の読取り試験を行った。
【００２６】
温度上昇に伴って相対的にフレームよりも導光体の方がより伸びるため、平面的に見た場合、図5の接着点を基点にして、接着されていない部分が非接着側に張り出すような形状で導光体が湾曲する。この結果導光体から出射される照明光の原稿上の照明位置が変化してしまう。更にはこの変形に伴ってユニットが変形し、セルフォックレンズの形状をも湾曲させてしまうために、反射光の集光位置も若干変化してしまうことになる。
【００２７】
その結果、白原稿を読み込んだ場合にも、受光素子が受光する光量は接着点ではほぼ変化しないが、湾曲の頂点部位では約２％程度の光量減少が見られる。
【００２８】
また高温及び低温時に湾曲点部分の出力原稿に、原稿用紙にはない僅かにグレーな部分が現れてしまう。これはイメージセンサユニットに生じた機械的な歪みにより、読取り画質が変化したことを意味している。
【００２９】
（実施例２）
本発明の別の実施例を図３、図４を用いて説明する。
図３は本発明に用いたアクリル材で成形された導光体の平面形状を示す外観図であり、弓なり状に湾曲して成型していることを特徴としている。これによって導光体を縦方向に固定する方法を具体的に説明する。
【００３０】
この導光体をフレームに組み付けた状態が図４である。弓なりに成形された導光体は、フレームに形成された導光体実装部内に組み付けられることによって、アクリル材の復元力によって導光体実装部に押し付けられる力が発生する。図４中にこの導光体が押し付けられる力を矢印で示した。この力によって図中の縦方向位置が固定されるが、接着固定されていないので、温度変化に応じて若干の動きを許容することができるため、イメージセンサユニットに対する反りや歪みを生ずることはない。
【００３１】
長手方向は、実施例１と同様の方法で固定されるが、温度変化に伴う機械的な動きは常に押し付け力が働く導光体の光源側部位を基点としていることは変わりがない。これによって画像読取装置にした場合、温度変化に伴う画質変化をなくすことが可能になった。
【００３２】
本発明の利点は、イメージセンサユニットの製造時、組立て後にゴミなどの混入による不良が生じることがあり、これを容易に回収・手直しすることができることである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明はイメージセンサユニットの温度変化に関する影響を受けにくい筐体構造を提供するものである。本発明により原稿読取り装置の使用温度範囲が広がることにより、また読取り品位が向上するために、スキャナや読取り装置を内蔵した多機能プリンタなどへ応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明であるフレームに導光体が組み込まれた本発明のイメージセンサユニットの平面図。
【図２】本発明に用いる導光体の押し付け部材を備えたフレーム形状を示す図。
【図３】本発明に用いる湾曲した導光体の平面形状を示す概念図。
【図４】本発明の湾曲した導光体が組み込まれたイメージセンサユニットの平面形状を示す図。
【図５】従来の接着剤で固定された導光体を有するイメージセンサユニットを示す外観図。
【図６】従来の一般的なイメージセンサユニットを示す斜視図と断面図を示す図。
【図７】イメージセンサユニットを用いたフラットベット型画像読取装置を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３５】
１  弾性部材
２  押し付け部材
３  フレーム
４  導光体
５  光源
６  セルフォックレンズアレイ
７  接着剤
【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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