JP4675347B2 - 画像読取装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル複写機、ファクシミリ、イメージスキャナなどの画像読取装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。

デジタル複写機、ファクシミリ、イメージスキャナなどでは原稿の画像を読み取るのにＣＣＤセンサーを用いることが多い。このような目的で用いるＣＣＤセンサーは、当然のことながらレンズに対し一定の位置を保つ必要がある。そこで問題となるのが、ＣＣＤセンサー自身を含む部品の発熱や、ランプの熱などに起因する実装基板の変形である。

上記のような機器では、冷却ファンが設けられてはいるものの、連続稼働すると画像読取装置を含む光学系ユニットの内部温度は４０℃以上になる。ＣＣＤセンサーを実装した基板自体の温度は６０℃近くになる。この程度まで温度が上昇すると、ＣＣＤセンサーの実装基板が熱によって反り、実装基板に取り付けられているＣＣＤセンサーの位置も変動する。ＣＣＤセンサーとレンズの間の距離が変化すると、焦点がずれ、ピンぼけの画像となる。この問題を解決するため、これまでにも様々な提案がなされている。その例を特許文献１、２に見ることができる。

特許文献１に記載された画像読取装置では、スペーサの凹部にＣＣＤの外形部分を保持させて接着し、ＣＣＤの位置を規制する。このスペーサを、電装基板と共通の固定用ネジで位置調整ブラケットに固定する。ＣＣＤは電装基板にハンダ付けする。位置調整ブラケットは、レンズを保持したレンズユニットに固定して装置本体に組み込む。ＣＣＤの保持はスペーサによってなされるので、電装基板に反り等の変形が生じてもＣＣＤには位置ずれは生じない、という仕組みである。

特許文献２に記載された画像読取装置では、固体撮像素子列を搭載した基板を、矯正手段を用いて予め撓ませた状態で支持部材に固定する。これにより、画像読取装置内で温度上昇または温度低下が生じても基板は一定の形状を保つ。
特開２００１−２４５０９８号公報 特開２００３−１１５９７８号公報

従来のＣＣＤ位置ずれ防止策には次のような問題があった。まず特許文献１記載のものの場合、電装基板の反りを防止する手だてが施されていない。ＣＣＤはスペーサに保持されて位置不動である一方、電装基板がスペーサから離れる方向に反るといったことになると、ＣＣＤのリードと電装基板とのハンダ付け箇所にストレスがかかる。ストレスが過大、あるいはストレスの累積回数が多くなると、ハンダ付け部が破壊され、接触不良を起こす危険がある。

特許文献２記載のものの場合、固体撮像素子列にストレスが生じ、撮像面の平面度に影響を及ぼす可能性がある。また回路基板の弾性が経年変化で劣化して、反りを生じた状態が当たり前になってしまい、温度上昇や温度低下があると基板に形状の変化が生じるといった可能性もある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、画像読取装置の温度変化に関わらずＣＣＤセンサーの位置を一定に保つことができ、且つＣＣＤセンサーの基板に対する実装状態にも影響が及ばないＣＣＤセンサーの取付構造を提供することを目的とする。また、かかる画像読取装置を備えることにより、良好な画質の画像を安定して形成することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、原稿面からの反射光をレンズによりＣＣＤセンサーに収束させる画像読取装置において、支持板の片側に前記ＣＣＤセンサーを、その反対側に絶縁部材を挟んでＣＣＤ実装基板を配置し、前記ＣＣＤ実装基板を前記支持板に固定し、支持板及び前記絶縁部材に形成された貫通穴を通じて前記ＣＣＤセンサーのリードをＣＣＤ実装基板に挿入するとともに、支持板の縁を抱える１対のアームを備えた弾性部材をＣＣＤ実装基板の背後から支持板に係合させ、前記弾性部材の１対のアームはそれぞれ支持板の縁に形成された切り欠きにはまり込むものであり、この弾性部材に形成した突起部でＣＣＤ実装基板を支持板に向け圧迫することを特徴としている。

この構成によると、支持板に向け、弾性部材でＣＣＤ実装基板を圧迫するから、ＣＣＤ実装基板は支持板から離れる方向に反ることがなく、ＣＣＤ実装基板の位置と形状に変動が生じない。これにより、ＣＣＤ実装基板に装着されたＣＣＤセンサーの位置も不動となる。ＣＣＤ実装基板に対するＣＣＤセンサーの実装状態も不変である。また、弾性部材の１対のアームが、それぞれ、支持板の縁に形成された切り欠きにはまり込むから、アームが支持板の縁を抱えた後、弾性部材がずれることがない。

また本発明は、上記構成の画像読取装置において、記支持板に形成される貫通穴は、前記ＣＣＤセンサーのリードを１列ずつ通す長穴が２個平行に並んだものであることを特徴としている。

この構成によると、支持板に形成される貫通穴の面積が抑えられ、支持板の強度を維持することができる。

また本発明は、上記構成の画像読取装置において、前記ＣＣＤ実装基板は複数本のビスで前記支持板に固定されるものとし、前記ＣＣＤセンサーのドライバー素子は、前記ビスよりもＣＣＤ実装基板の中心に遠い位置に実装されていることを特徴としている。

ＣＣＤセンサーのドライバー素子は発熱部品である。このドライバー素子が、ＣＣＤセンサーの配置されるＣＣＤ実装基板の中央部でなく、ＣＣＤ基板を支持板に固定するビスよりも遠い箇所に実装されるので、ドライバー素子の発熱がＣＣＤセンサーの取付部を熱変形させ、ＣＣＤセンサーの位置を狂わせるといったことが少ない。

また本発明は、上記構成の光学系の走行体支持装置を備える画像形成装置であることを特徴としている。

この構成によると、良好な画質の画像を安定して形成することのできる画像形成装置を提供できる。

本発明によると、ＣＣＤ実装基板の反りそのものを抑え、ＣＣＤセンサーの位置を不動とし、ＣＣＤ実装基板に対するＣＣＤセンサーの実装状態も不変とすることができる。その結果、画像形成装置は良好な画質の画像を安定して形成できることになる。

本発明の実施形態を図１−６に示す。図１は本発明画像読取装置を搭載する画像形成装置の概略部分断面図、図２は画像読取装置の斜視図、図３は画像読取装置を図２と異なる方向から見た斜視図、図４は支持板にＣＣＤ実装基板を固定したものの斜視図、図５は支持板にＣＣＤ実装基板を固定したものを図４と異なる方向から見た斜視図、図６は構成要素の分解斜視図である。

図１には画像形成装置の一例として静電式複写機１が示されている。図１に描かれているのは静電式複写機１の上部のスキャナユニット１０の部分であり、以下その概要を説明する。スキャナユニット１０のハウジング１１の天面には原稿を露光するための開口部１２が形成され、この開口部１２はコンタクトガラス１３で覆われる。コンタクトガラス１３の上には、原稿をコンタクトガラス１３に押し付け、また原稿照明光が外部に漏れないようにするための蓋１４が配置される。蓋１４は操作者から遠い側を支点として開閉するようにハウジング１１に取り付けられている。

コンタクトガラス１３の下には第１走行体２０と第２走行体３０が配置される。第１走行体２０と第２走行体３０は、図示しないレールによって水平方向にスライド可能に保持されている。第１走行体２０と第２走行体３０に走行のための動力を与えるのはワイヤとプーリの組み合わせであるが、これは周知技術であり、また発明の要点でもないので、詳しくは説明しない。

第１走行体２０には、光源２１と、光源２１の発する光をコンタクトガラス１３上の原稿面に集める集光ミラー２２と、原稿面からの反射光を第２走行体３０の方向に反射する第１ミラー２３が搭載されている。第２走行体３０には、第１ミラーからの反射光を順次反射して画像読取装置４０の方向に投光する第２ミラー３１及び第３ミラー３２が搭載されている。

画像読取装置４０は、第３ミラー３２からの光を受けるレンズ４１と、レンズ４１により収束された光を受け、像を結ぶＣＣＤセンサー４２を備える。画像読取装置４０の構造は後で詳しく説明する。

静電式複写機１の「コピー」ボタン（図示せず）を押すと、第１走行体２０はコンタクトガラス１３の上の原稿面に投光しつつ、設定された原稿幅分の移動を行う。第２走行体３０は第１走行体２０の後を半分のスピードで追随しつつ、第１走行体２０からの原稿反射光を画像読取装置４０に送る。レンズ４１で収束された反射光はＣＣＤセンサー４２の撮像面に像を結ぶ。その像はデジタル処理され、周知の静電複写プロセスが実行される。

画像読取装置４０の組立の中心となるのは板金製のシャーシ４３である。シャーシ４３の上面にはレンズマウント４４によってレンズ４１が水平に搭載されており、レンズ４１の出射部と対面するようにＣＣＤセンサー４２の撮像面が配置されている。

ＣＣＤセンサー４２はＣＣＤ実装基板５０に装着され、ＣＣＤ実装基板５０は支持板６０に固定され、支持板６０はばねを利用した懸架機構や牽引機構によりシャーシ４３に支持される。懸架機構や牽引機構は本発明の要点ではないので詳しくは説明しない。以下、各部品の形状を主に図５に基づき説明する。

支持板６０は板金をプレス成形したものであり、横長で、概ね矩形形状を呈し、シャーシ４３に対して垂直に支持される。支持板の一方の面からは前記懸架装置に取り付けるためのブラケット６１や前記牽引装置の引張コイルばねを係合させるためのフック６２が突き出す。ブラケット６１は支持板６０の左右両端に１対設けられ、フック６２はブラケット６１よりも内側の位置に１対設けられる。支持板６０の上下の辺には折り曲げ縁６３、６４が形成されている。折り曲げ縁６３、６４の曲げ方向はブラケット６１が突き出す方向と同じである。折り曲げ縁６３、６４の中央には弾性部材７０を係合させる切り欠き６３ａ、６４ａが形成されている。

支持板６０にはこの他、ビス８０をねじ込むねじ穴６５が左右に間隔を置いて２個形成される。２個のねじ穴６５の間には、ＣＣＤセンサー４２のリード４２ａを通す貫通穴６６が形成されている。ＣＣＤセンサー４２は撮像面を垂直にして配置されるので、その上下の縁からリード４２ａが１列ずつ突き出す形になる。それに合わせて、貫通穴６６もリード４２ａを１列ずつ通す長穴が２個、平行して上下に並ぶ形になっている。１個の大きな貫通穴を設けるのでなく、小さめの長穴を２個設けることにより貫通穴６６の面積が抑えられ、また長穴の間にブリッジ部６７が存在することにより、支持板６０の強度はそれほど大きく低下しない。ブリッジ部６７は、後で説明するように弾性部材７０でＣＣＤ実装基板５０を支持板６０の方に圧迫するとき、ＣＣＤ実装基板５０を受け止める受け部材の役割も果たす。

ＣＣＤセンサー４２とＣＣＤ実装基板５０は支持板６０を挟む形で配置される。ＣＣＤセンサー４２が配置されるのはレンズ１２に向き合う側であり、ＣＣＤ実装基板５０が配置されるのはその反対側である。ＣＣＤ実装基板５０には、ＣＣＤセンサー４２のリード４２ａを挿入するスルーホール５１がリード４２ａの数だけ形成され、またビス８０を通す貫通穴５２が左右に１個ずつ形成されている。部品の製造誤差を吸収するため、貫通穴５２の一方は横長の長穴となっている。言うまでもないが、ＣＣＤ実装基板５０はプリント配線基板であって、表面に回路パターンが形成され、所定の箇所に所定の部品が実装されている。

前述のように、ＣＣＤ実装基板５０は表面に回路パターンを有するので、板金製の支持板６０に直接接触すると回路の短絡を生じてしまう。そこで、ＣＣＤ実装基板５０と支持板６０の間に絶縁部材９０を挟む。絶縁部材９０はシート状であり、支持板６０と概ね同じ外形に打ち抜かれ、ねじ穴６５に対応する貫通穴９１と、貫通穴６６に対応する貫通穴９２が形成されている。

弾性部材７０は、板ばねとして用いられる金属の薄板、例えばばね鋼やリン青銅の薄板をプレス加工で所定の形状に成形したものであり、レンズ１２のある側から見て一番外側に配置される。弾性部材７０の上下の縁には、ＣＣＤ実装基板５０及び絶縁部材９０の上下の縁を越えて支持板６０の折り曲げ縁６３、６４を抱えるアーム７１、７２が形成されている。アーム７１、７２には折り曲げ縁６３、６４の切り欠き６３ａ、６４ａにはまり込むくびれ部７１ａ、７２ａが形成されている。このため、アーム７１、７２が折り曲げ縁６３、６４を抱えた後、弾性部材７０が左右にずれることはない。

弾性部材７０には、ＣＣＤ実装基板５０を支持板６０に向け圧迫する突起部７３が形成されている。突起部７３は断面山形のうねからなり、支持板６０のブリッジ部６７に相当する高さのところに水平に延びている。

ＣＣＤセンサー４２の取り付け手順は次の通りである。まず支持板６０に絶縁部材９０とＣＣＤ実装基板５０を重ね、貫通穴５２、９１を通じてビス８０をねじ穴６５にねじ込み、しっかりと締め付ける。その後、貫通穴６６、９２を通じてＣＣＤセンサー４２のリード４２ａをＣＣＤ実装基板５０のスルーホール５１に挿入し、半田付けを行う。次いでＣＣＤ実装基板５０の背後より、弾性部材７０のアーム７１、７２を支持板６０の折り曲げ縁６３、６４に係合させる。すると弾性部材７０の突起部７３がＣＣＤ実装基板５０を支持板６０に向けて、中でもブリッジ部６７に向けて圧迫する。このようにしてＣＣＤセンサー４２の取り付けに関わる全部品を支持することとなった支持板６０を、前述の懸架装置や牽引装置を用いてシャーシ４３に取り付ける。

弾性部材７０の材質、厚さ、大きさ、形状等を適切に設計することにより、ＣＣＤ実装基板５０を支持板６０に強く押し付け、温度変化によりＣＣＤ実装基板５０が反ろうとしても、それを押さえ込んで支持板６０から離れないようにすることができる。これによりＣＣＤセンサー４２のレンズ１２に対する位置は不動となり、画像の劣化を防ぐことができる。またＣＣＤセンサー４２とＣＣＤ実装基板５０の相対移動がないので、リード４２ａの電気的接続が損なわれるようなこともない。

ＣＣＤ実装基板５０に実装される部品のうち、ＣＣＤセンサー４２のドライバー素子は、ＣＣＤ実装基板５０の中心から見てビス８０よりも遠い箇所に実装するものとする。このようにすることにより、ドライバー素子の発熱がＣＣＤセンサー４２の取付部を熱変形させ、ＣＣＤセンサー４２の位置を狂わせるといったことが少なくなる。

ピントについて調べた比較データを図７に示す。ピントは「ポイント」という単位で表され、ピントが良く合うほど数値が小さくなる。本発明の弾性部材を用いた場合、それを用いない従来構造より数値が改善し、ドライバー素子の移動（ＣＣＤ実装基板の中心から見て取付ビスよりも遠い箇所に移動すること）を伴えばさらに数値が改善した。

以上本発明の実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。

本発明はデジタル複写機、ファクシミリ、イメージスキャナなどの画像読取装置に広く利用可能である。

画像形成装置の概略部分断面図 画像読取装置の斜視図 画像読取装置を図１と異なる方向から見た斜視図 支持板にＣＣＤ実装基板を固定したものの斜視図 支持板にＣＣＤ実装基板を固定したものを図３と異なる方向から見た斜視図 構成要素の分解斜視図 ピントについて調べた比較データの表

符号の説明

１ 画像形成装置
４０ 画像読取装置
４３ シャーシ
４１ レンズ
４２ ＣＣＤセンサー
４２ａ リード
５０ ＣＣＤ実装基板
６０ 支持板
６６ 貫通穴
７０ 弾性部材
７１、７２ アーム
７３ 突起部

Claims (4)

1. 原稿面からの反射光をレンズによりＣＣＤセンサーに収束させる画像読取装置において、
   支持板の片側に前記ＣＣＤセンサーを、その反対側に絶縁部材を挟んでＣＣＤ実装基板を配置し、前記ＣＣＤ実装基板を前記支持板に固定し、支持板及び前記絶縁部材に形成された貫通穴を通じて前記ＣＣＤセンサーのリードをＣＣＤ実装基板に挿入するとともに、支持板の縁を抱える１対のアームを備えた弾性部材をＣＣＤ実装基板の背後から支持板に係合させ、前記弾性部材の１対のアームはそれぞれ支持板の縁に形成された切り欠きにはまり込むものであり、この弾性部材に形成した突起部でＣＣＤ実装基板を支持板に向け圧迫することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記支持板に形成される貫通穴は、前記ＣＣＤセンサーのリードを１列ずつ通す長穴が２個平行に並んだものであることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記ＣＣＤ実装基板は複数本のビスで前記支持板に固定されるものとし、
   前記ＣＣＤセンサーのドライバー素子は、前記ビスよりもＣＣＤ実装基板の中心に遠い位置に実装されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像読取装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された画像読取装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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