(57)【要約】【課題】装置内の温度が上昇した場合であっても、撮像素子の大幅な変位を阻止してピントのずれを抑制し、好適な画像を得ることが可能な画像読取装置を提供する。【解決手段】画像読取装置１は、原稿面に向かって照射、反射された光を、結像レンズ３２を通して撮像素子であるＣＣＤ３３に入射させ、ＣＣＤ３３により原稿画像を読取る。ＣＣＤ３３は、その受光部３３ａの前面側で、撮像素子保持部材３６によって保持される。撮像素子保持部材３６は、中間保持部材３７によって保持される。これにより、ＣＣＤ３３は、撮像素子保持部材３６と中間保持部材３７とを介して、取り付け台３１に設けられる。したがって、ＣＣＤ３３が、中間保持部材３７に直接保持されることのない構造とすることができ、画像読取装置１の運転時に装置内温度が上昇し、中間保持部材３７が熱により変形しても、その影響を小さくすることが可能である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿面に向かって照射、反射された光を、結像レンズを通して撮像素子に入射させ、この撮像素子により前記原稿の画像を読取る画像読取装置において、
前記撮像素子の受光部近傍の箇所で撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、この撮像素子保持部材を保持して取り付け台に設けられる中間保持部材とを備え、前記撮像素子を、撮像素子保持部材と中間保持部材とを介して取り付け台に設けることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記撮像素子保持部材は、前記撮像素子の受光部前面側をカバーする、光透過性を備えた部材であるとともに、撮像素子を保持する面と同一面で前記中間保持部材に結合され、保持されることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記撮像素子保持部材は、ガラスで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記中間保持部材は、金属製の平板状の部材であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やイメージスキャナ等に用いられる画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やイメージスキャナ等に用いられる画像読取装置は、一般的に、原稿台に載置された原稿に光を照射し、この反射光を受けて原稿面の画像情報を読取るものである。原稿台は、透明ガラスで構成され、装置本体の上部に設けられている。原稿台の下方の装置本体内部には、原稿面に向かって光を照射する光源や、その反射光を所定の方向に導くためのミラー、結像レンズ、撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等が設けられている。
【０００３】
上記のような画像読取装置のピント調整は、原稿面に載置された所定のパターン画像を読取ることによってなされる。このパターンに向かって照射し、反射された光を、結像レンズを通して撮像素子であるＣＣＤに入射させ、良好なピントが得られるように結像レンズやＣＣＤを光軸方向に移動して結像位置を変更し、ピントを調整する。
【０００４】
結像レンズやＣＣＤは、通常、取り付け台を介して画像読取装置本体に設けられていることが多い。そのような画像読取装置のＣＣＤ取り付け構造の一例を、特許文献１に見ることができる。特許文献１に記載されたＣＣＤ（固体撮像素子）の取り付け構造では、取り付け台（固体撮像素子保持部材）に対して、中間保持部材を介してＣＣＤが取り付けられている。この中間保持部材は、ＣＣＤの受光部前面側をカバーする、光透過性を備えた部材である。
【特許文献１】特開２００１−３２６７８９号公報（第４−６頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、画像読取装置のピント調整は、製品出荷前の組み立て時に、結像レンズやＣＣＤが設けられた箇所を開放して行われる。そして、このピント調整は、ＣＣＤの焦点合わせのための位置調整時に同時に行われる。しかしながら、製品出荷時には、結像レンズやＣＣＤが設けられた箇所はフレームや原稿台の透明ガラス等で閉め切られるので、画像読取装置を長時間運転すると、装置内の温度上昇が激しくなる恐れがある。これにより、特許文献１に記載されたＣＣＤの取り付け構造のように、ＣＣＤが中間保持部材に直接保持されていると、中間保持部材の熱による変形の影響を大きく受け、製品組み立て時に調整したピントが、運転時に大幅にずれてしまう可能性がある。
【０００６】
また、特許文献１に記載されたＣＣＤの取り付け構造のように、中間保持部材が、これに凹部を設けるために体積が比較的大きい部材になってしまうと、熱による変形の影響はさらに大きくなる。そして、この中間保持部材には、段差が設けられ、肉厚な箇所と、肉薄な個所とが混在するため、これらの箇所における変形の割合が異なることにより変形の方向も三次元的になるので、ピントのずれが激しく増加する恐れがある。そこで、画像読取装置の運転時に装置内温度が上昇した場合であっても、ＣＣＤの保持部材の変形を極力抑制する、或いはＣＣＤの保持部材が変形したとしても、大幅なピントのずれを抑制できるように設計に工夫を施す必要がある。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、撮像素子により原稿画像を読取る画像読取装置において、装置内の温度が上昇した場合であっても、撮像素子の大幅な変位を阻止してピントのずれを抑制し、好適な画像を得ることが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、原稿面に向かって照射、反射された光を、結像レンズを通して撮像素子に入射させ、この撮像素子により前記原稿の画像を読取る画像読取装置において、前記撮像素子の受光部近傍の箇所で撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、この撮像素子保持部材を保持して取り付け台に設けられる中間保持部材とを備え、前記撮像素子を、撮像素子保持部材と中間保持部材とを介して取り付け台に設けることとした。
【０００９】
また、上記構成の画像読取装置において、前記撮像素子保持部材は、前記撮像素子の受光部前面側をカバーする、光透過性を備えた部材であるとともに、撮像素子を保持する面と同一面で前記中間保持部材に結合され、保持されることとした。
【００１０】
また、上記構成の画像読取装置において、前記撮像素子保持部材は、ガラスで構成されることとした。
【００１１】
また、上記構成の画像読取装置において、前記中間保持部材は、金属製の平板状の部材であることとした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によれば、撮像素子により原稿画像を読取る画像読取装置において、撮像素子の受光部近傍の箇所で撮像素子を保持する撮像素子保持部材と、この撮像素子保持部材を保持して取り付け台に設けられる中間保持部材とを備え、撮像素子を、撮像素子保持部材と中間保持部材とを介して取り付け台に設けることとしたので、撮像素子が、中間保持部材に直接保持されることのない構造とすることができる。これにより、画像読取装置運転時に装置内の温度が上昇し、中間保持部材が熱により変形しても、その影響を小さくすることができる。したがって、撮像素子の大幅な変位を阻止することができ、ピントのずれも抑制することが可能である。その結果、装置内の温度が上昇した場合であっても、好適な画像を得ることが可能な画像読取装置を提供することができる。
【００１３】
また、撮像素子保持部材は、撮像素子の受光部前面側をカバーする、光透過性を備えた部材であるとともに、撮像素子を保持する面と同一面で中間保持部材に結合され、保持されることとしたので、撮像素子保持部材が熱により変形したとしても、撮像素子の変位に与える影響を小さくすることができる。また、撮像素子の受光部前面と中間保持部材の一面とを、同一面上に存在するようにすることができる。これらの理由により、装置内温度上昇時の撮像素子の大幅な変位の阻止に加えて、中間保持部材による撮像素子の位置決めを容易に遂行することが可能となる。したがって、撮像素子のピントのずれがさらに改善され、好適な画像を得るための作用が高められる。
【００１４】
また、撮像素子保持部材は、ガラスで構成されることとしたので、撮像素子保持部材の熱による変形をさらに抑制することができる。これにより、撮像素子を変位させる要因を低減することができ、ピントのずれを抑制する作用が向上する。
【００１５】
また、中間保持部材は、金属製の平板状の部材であることとしたので、中間保持部材の熱による変形を抑制することができる。これにより、撮像素子を変位させる要因をさらに低減することができ、ピントのずれを抑制する作用がより一層向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図１〜図６に基づき説明する。
【００１７】
最初に、本発明の実施形態に係る画像読取装置について、図１、及び図２を用いてその構造の概略を説明する。図１は画像読取装置の模型的垂直断面正面図、図２は画像読取装置を上方から見た部分斜視図である。なお、本発明の実施形態に係る画像読取装置は、画像形成装置である複写機、または複写機やファクシミリ等の機能を備えた複合機の上部に搭載された画像読取装置として設計されたものとする。
【００１８】
図１に示すように、画像読取装置１は、画像形成装置である複写機、または複合機の上部に搭載されている。画像読取装置１の本体２は、外装カバー３と内部フレーム４とで構成されている。そして、画像読取装置１は、本体２の上面に原稿台５を備えている。原稿台５は透明ガラスで構成され、この透明ガラス表面に、原稿が、読取面（原稿面）が下になるように載置される。
【００１９】
図１、及び図２に示すように、原稿台５の下方であって、本体２の内部フレーム４の内側には、原稿面に向かって光を照射するための光学系構成要素が設けられている。この光学系構成要素としては、第１光学系ユニット１０、第２光学系ユニット２０、及び撮像ユニット３０を備えている。
【００２０】
図１に示すように、第１光学系ユニット１０は、光源１１と、第１ミラー１２とを備えている。光源１１は、原稿面に向かって光を照射するものである。第１ミラー１２は、光源１１から原稿面に向かって照射され、原稿面で反射した反射光を受けて、さらに９０度の角度で方向転換させるものである。これら光源１１と、第１ミラー１２とは、図示しない第１光学系支持部材に固定されている。
【００２１】
第２光学系ユニット２０は、第２ミラー２１と、第３ミラー２２とを備えている。第２ミラー２１は、第１光学系ユニット１０の第１ミラー１２が反射させた光を受けて、さらに９０度の角度で方向転換させるものである。第３ミラー２２は、第２ミラー２１が反射させた光を受けて、さらに９０度の角度で方向転換させるものである。これら第２ミラー２１と、第３ミラー２２とは、図示しない第２光学系支持部材に固定されている。
【００２２】
撮像ユニット３０は、取り付け台３１の上部に、結像レンズ３２と、撮像素子であるＣＣＤ３３を備えている。第２光学系ユニット２０の第３ミラー２２によって反射された、原稿面からの反射光は、結像レンズ３２に入射する。そして、結像レンズ３２は、光路の下流側に設けられたＣＣＤ３３の表面上に、反射光を結像する。このようにして、ＣＣＤ３３により、原稿画像を読取ることができる。
【００２３】
ここで、上記構成の画像読取装置１において、撮像ユニット３０は本体２の内部フレーム４に固定されているが、第１光学系ユニット１０、及び第２光学系ユニット２０は原稿面全体の画像情報を読取るべく原稿面と平行に往復移動できるようになっている。このため内部フレーム４の内側には、図１において左右方向に延びる移動用のレール（図示せず）が設けられている。そして、第１光学系ユニット１０、及び第２光学系ユニット２０は、そのレールに沿って移動し、原稿面全体の画像情報を読取ることが可能である。
【００２４】
続いて、画像読取装置１の撮像ユニット３０の詳細な構成について、図３〜図６を用いて説明する。図３は撮像ユニットの斜視図、図４は撮像ユニットの模型的部分正面図、図５は撮像ユニットのＣＣＤ部の模型的垂直断面部分拡大図、図６はＣＣＤ部の斜視図にして、撮像素子保持部材を取り外した状態を示すものである。図中の矢印は、原稿面からの反射光の入射方向を示している。
【００２５】
図３、及び図４に示すように、撮像ユニット３０は、そのベースとなる取り付け台３１を備えている。取り付け台３１は、その下部に、本体２の内部フレーム４（図１、図２参照）との係合部３４を備えている。係合部３４は、取り付け台３１の正面側と背面側の二箇所に設けられている。係合部３４には、複数の丸穴３４ａと長穴３４ｂとが設けられている。これらの丸穴３４ａと長穴３４ｂとは、撮像ユニット３０を内部フレーム４に取り付ける時の、位置、及び角度調整の際に用いられる。複数の丸穴３４ａのうちいずれかを選択して内部フレーム４に設けられたピン（図示せず）に係合させることにより、光軸方向の位置を決定する。また、複数の長穴３４ｂのうちいずれかを選択してピンに係合させることにより、光軸の角度を調整する。
【００２６】
取り付け台３１の上面には、結像レンズ３２が設けられている。結像レンズ３２は、原稿面からの反射光を受け入れ、光路の下流側に設けられたＣＣＤ３３に導く形で取り付けられている（図４参照）。
【００２７】
図４に示すように、取り付け台３１の上面の結像レンズ３２に対して、その光路の下流側には、ＣＣＤ３３が備えられている。ＣＣＤ３３は、図５に示すように、制御基板３５に固定されている。さらに、ＣＣＤ３３は、その受光部３３ａの前面側で、撮像素子保持部材３６によって保持されている。撮像素子保持部材３６は、図６に示すように、厚さ２ｍｍの光透過性を備えたガラス製の平板で構成されている。撮像素子保持部材３６は、ＣＣＤ３３の受光部３３ａ前面側をカバーするように設けられている。
【００２８】
図４、及び図５に示すように、撮像素子保持部材３６は、中間保持部材３７によって保持されている。中間保持部材３７のＣＣＤ３３に対応する箇所には、図５、及び図６に示すように、開口部３７ａが設けられている。この開口部３７ａは、ＣＣＤ３３の受光部３３ａの箇所を受け入れるに十分な大きさをなしている。また、撮像素子保持部材３６は、開口部３７ａをカバーするに十分な大きさをなしている。そして、撮像素子保持部材３６は、ＣＣＤ３３を保持する面、すなわち光路下流側の面と同一面で、中間保持部材３７に結合され、保持されている。中間保持部材３７は、金属製の平板状の部材であって、正面から見た断面形状がＬ字形をなし、撮像素子保持部材３６の表面が結像レンズ３２に対向するように、取り付け台３１に設けられている。このようにして、撮像素子であるＣＣＤ３３は、撮像素子保持部材３６と中間保持部材３７とを介して、取り付け台３１に設けられている。
【００２９】
なお、ＣＣＤ３３や中間保持部材３７に対して撮像素子保持部材３６を取り付ける際には、図５、及び図６に示すように、接着剤３８を使用した。この接着剤３８としては、ＮＯＲＬＡＮＤ社製のＵＶ硬化型接着剤（ＮＯＡ８１）を使用した。接着剤３８は、ＣＣＤ３３に届く入射光を遮らないように注意して塗布した。接着剤３８はＵＶ照射を行わなければ硬化しないので、撮像素子保持部材３６や中間保持部材３７に対するＣＣＤ３３の位置を調整した上でＵＶ照射を行うことにより、数秒単位で硬化させ、ＣＣＤ３３の正確な位置決めを行うことができる。
【００３０】
また、中間保持部材３７の取り付け台３１への取り付けに際しても、図５に示すように、接着剤３８を使用した。これにより、ネジを使用することなく、さらにネジ止めに必要な穴加工等も行う必要がなく、中間保持部材３７を取り付けることができる。したがって、一層コストダウンが図られた方法で、ＣＣＤ３３の焦点合わせのための位置調整を行うことが可能である。
【００３１】
このようにして、撮像素子であるＣＣＤ３３により原稿画像を読取る画像読取装置１において、ＣＣＤ３３の受光部３３ａ近傍の箇所でＣＣＤ３３を保持する撮像素子保持部材３６と、この撮像素子保持部材３６を保持して取り付け台３１に設けられる中間保持部材３７とを備え、ＣＣＤ３３を、撮像素子保持部材３６と中間保持部材３７とを介して取り付け台３１に設けたので、ＣＣＤ３３が、中間保持部材３７に直接保持されることのない構造とすることができる。これにより、画像読取装置１の運転時に装置内温度が上昇し、中間保持部材３７が熱により変形しても、その影響を小さくすることができる。したがって、ＣＣＤ３３の大幅な変位を阻止することができ、ピントのずれも抑制することが可能である。その結果、装置内の温度が上昇した場合であっても、好適な画像を得ることが可能な画像読取装置１を提供することができる。
【００３２】
また、撮像素子保持部材３６は、ＣＣＤ３３の受光部３３ａ前面側をカバーする、光透過性を備えた部材であるとともに、ＣＣＤ３３を保持する面と同一面で中間保持部材３７に結合され、保持されているので、撮像素子保持部材３６が熱により変形したとしても、ＣＣＤ３３の変位に与える影響を小さくすることができる。また、ＣＣＤ３３の受光部３３ａ前面と中間保持部材３７の一面とを、同一面上に存在するようにすることができる。これらにより、装置内温度上昇時のＣＣＤ３３の大幅な変位の阻止に加えて、中間保持部材３７によるＣＣＤ３３の位置決めを容易に遂行することが可能となる。したがって、ＣＣＤ３３のピントのずれがさらに改善され、好適な画像を得るための作用が高められる。
【００３３】
そして、撮像素子保持部材３６は、ガラスで構成されているので、撮像素子保持部材３６の熱による変形をさらに抑制することができる。これにより、ＣＣＤ３３を変位させる要因を低減することができ、ピントのずれを抑制する作用が向上する。
【００３４】
例えば、撮像素子保持部材３６について、他の光透過性部材である透明アクリル樹脂を例として挙げると、アクリル樹脂はその線膨張係数が約７．０×１０-5／°Ｃである。これに対して、ガラスの線膨張係数は約８．０×１０-6／°Ｃである。したがって、撮像素子保持部材３６をガラスで構成することにより、アクリル樹脂と比較して、一桁のオーダーで膨張量を小さくすることが可能である。
【００３５】
さらに詳細に説明すると、画像読取装置１の主走査方向の解像度が６００ｄｐｉである場合、画像読取範囲は原稿上で３００ｍｍとすると、約７０８７画素となる。ここで、室温２５°Ｃから、装置内温度が６０°Ｃにまで、３５°Ｃ上昇したと仮定する。撮像素子保持部材３６をアクリル樹脂で構成した場合、約０．２５％の伸びが発生し、画像読取範囲で約１８画素の伸びの影響を与えてしまう。これに対して、撮像素子保持部材３６をガラスで構成した場合、伸びを約０．０２８％に抑制することができ、画像読取範囲で約２画素の伸びに留めることが可能となる。
【００３６】
また、中間保持部材３７は、金属製の平板状の部材であるので、中間保持部材３７の熱による変形を抑制することができる。これにより、ＣＣＤ３３を変位させる要因をさらに低減することができ、ピントのずれを抑制する作用がより一層向上する。
【００３７】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた画像読取装置全般において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る画像読取装置の模型的垂直断面正面図である。
【図２】図１の画像読取装置を上方から見た部分斜視図である。
【図３】撮像ユニットの斜視図である。
【図４】撮像ユニットの模型的部分正面図である。
【図５】撮像ユニットのＣＣＤ部の模型的垂直断面部分拡大図である。
【図６】ＣＣＤ部の斜視図にして、撮像素子保持部材を取り外した状態を示すものである。
【符号の説明】
【００４０】
１    画像読取装置
２    本体
４    内部フレーム
１０  第１光学系ユニット
２０  第２光学系ユニット
３０  撮像ユニット
３１  取り付け台
３２  結像レンズ
３３  ＣＣＤ（撮像素子）
３３ａ  受光部
３５  制御基板
３６  撮像素子保持部材
３７  中間保持部材
３７ａ  開口部
３８  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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