JPH05264807A - 画像読取りユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 屈折率分布型棒状レンズ素子多数本を並列
し、２枚の基板で挟持したレンズアレイをプラスチック
製の筐体に組込み、レンズアレイの筐体への組込みに際
し、その位置合わせを行わなくても読取り精度の高い画
像読取りユニットを得ること。 【構成】 レンズアレイのレンズ長Ｚ_O の寸法公差が±
0.15mmの範囲にあるレンズアレイを、レンズアレイ固定
用突起を有するプラスチック製筐体に組込む。 【効果】 レンズアレイの筐体への組込みに際し、その
位置合わせを行わなくとも画像読取り精度の高い画像読
取りユニットが得られた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレンズ長Ｚ_O 値の寸法公
差が±0.15mmの範囲にあるレンズアレイをプラスチック
製筐体に組込んだ、軽量にして、画像読取り精度の高い
画像読取りユニットにあり、かつ、その組立も自動組立
工程にてなし得る画像読取りユニットにある。

【０００２】

【従来の技術】本発明者等は共役長の均一な屈折率分布
型棒状レンズを得るべく検討し、Ｗ０９１／０５２７４
号公報に示すごとく、数種の屈折率の異なるプラスチッ
ク組成物をトルーコンジュゲート紡糸法にて連続的に糸
状に連続的に紡糸することにより、性能の均一な屈折率
分布型棒状レンズを得ることに成功した。この屈折率分
布型棒状レンズはガラス製棒状レンズと同様に均一な性
能の棒状レンズ素子が得られるため、性能の均一な屈折
率分布型棒状レンズ素子アレイが得られる。またガラス
製棒状レンズに比べ、このレンズ素子アレイは軽いとい
う利点を有しており、小型化、軽量化の進んでいる複写
機やファクシミリの画像読取りユニットとして有用であ
ると期待されている。

【０００３】特開平３−２０４２６５号公報に示される
ごとく、画像読取りユニットを構成する筐体の素材は、
コスト、生産性、成形の面からアルミが多用されてお
り、その成形は引抜成形法やダイカスト成形法にて成形
されているが、これらの成形法にて複雑な形状の筐体を
成形すると、筐体両端面で少なくとも±0.1mm 程度の寸
法誤差が生じるため、このような筐体を用いた画像読取
りユニットはその読取り性能の低下をきたすこととな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したごとき、４ラ
インペア／mmの格子を用いて測定したＭＴＦ（モデュレ
ーション、トランスファー、ファクター）値57％の屈折
率分布型棒状レンズ素子の配列体を２枚の基板にて接合
挟着したレンズ素子アレイをアルミニウムダイカスト成
型品よりなる筐体内に組込んだ画像読取りユニットを用
いて、４ラインペア／mmの格子にて測定したＭＴＦはレ
ンズアレイ全幅にわたって45％となり、画像読取りユニ
ットの性能が低下するという難点を有していることが分
かった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は上記
問題点を解決し得た画像読取りユニットを開発すること
を目的として検討中のところ、特定の条件を備えたレン
ズ素子アレイとプラスチック製の筐体とを組合わせて用
いることにより、その目的を達成し得た画像伝送体が得
られることを見出だし本発明を完成した。

【０００６】本発明の要旨とところは、屈折率分布型棒
状レンズ素子多数本の配列体を２枚の基板にて接合挟着
したレンズアレイであり、レンズ長Ｚ_O に対する寸法公
差が±0.15mm以内のレンズアレイを、レンズアレイ挟持
用突起を有するプラスチック製の筐体内に組込んだ画像
読取りユニットにある。

【０００７】本発明を実施するに際して好ましく用いら
れる屈折率分布型棒状レンズ素子はプラスチック製であ
る場合は、例えばＷ０９１／０５２７４号公報に示すご
とき方法によって作ることができ、具体的にはｎ個（ｎ
≧３）のそれぞれ屈折率の異なるシラップ状の樹脂組成
物を同心円状の紡糸ノズルを用い、その内部から外側に
向って順次屈折率が小さくなるようにシラップを供給し
て複合紡糸した後、硬化処理することによってプラスチ
ック製の屈折率分布型棒状レンズを得ることができる。
また棒状レンズがガラス製のものである場合には、特公
昭４７−８１２号公報に示されるごとき方法によって作
ることができる。

【０００８】上述のごとくして作られた屈折率分布型棒
状レンズは、その共役長に従って特定長に切断され、棒
状レンズ素子とされる。上述のごとくして作られた棒状
レンズ素子は共役長が異なると、このレンズ素子を用い
て作られたレンズアレイのレンズ長Ｚ_O はそれぞれ異な
るものとなり、共役長の異なる棒状レンズ素子毎に分別
し、レンズ長Ｚ_O に対する寸法公差が±0.3 〜0.5mm の
レンズアレイと、その長さを揃えたものとはしているも
のの、レンズアレイの寸法公差が大きすぎるため、レン
ズアレイの筐体への組込みに際してはレンズアレイとＣ
ＣＤなどの受光素子との距離間を手作業で調節しなけれ
ば正確な画像読取りができる画像読取りユニットとはな
らないという不都合があった。

【０００９】本発明においては、画像読取りユニットを
作るに際して用いるレンズアレイの特性、とくに共役長
を特定化し、このレンズアレイを構成するレンズ長Ｚ_O
に対するレンズ寸法公差が±0.15mm以内のレンズアレイ
を、レンズアレイ挟持用突起を備えた筐体内に組込むこ
とによって画像読取りユニットとすることにより、レン
ズアレイの筐体内への配設に際しＣＣＤセンサとの配設
距離調節作業を行わずとも、優れた性能を備えた画像読
取りユニットとなし得ることに成功したのである。

【００１０】本発明を実施するに際して用いる屈折率分
布型棒状レンズの屈折率分布は［数１］にて示され、屈
折率分布定数ｇ値の変動によって共役長が変わるため、
このような棒状レンズを用いて作られたレンズアレイの
レンズ長Ｚ_O はｇ値によって±0.3 〜±0.5mm の範囲で
振れるものとなり、画像読取りユニットの組立工程での
課題を生じていたのである。

【数１】 レンズアレイのレンズ長Ｚ_O に対する寸法公差が±0.5m
m を越えて大きなレンズアレイは画像読取りユニットの
組立に際し、図２にも示すごとくＣＣＤセンサ−画像読
取り面間距離間は一定なものとなっており、この間にレ
ンズアレイを組込むのであるが、レンズアレイとＣＣＤ
センサ間距離を調節をしても画像ボケが生じ、精度の高
い画像読取りユニットとすることはできない。従来は屈
折率分布型棒状レンズの製造に際し、ガラス繊維のイオ
ン交換処理条件の微妙な差によってｇ値が大幅に変動す
るため、レンズアレイのレンズ長Ｚ_O に対する寸法公差
が±0.3mm 以上と大きなものしか作ることができなかっ
たのである。本発明においては屈折率分布型棒状レンズ
の製造に際し、ｇ値をきびしく管理することにより、レ
ンズアレイのレンズ長Ｚ_O に対する寸法公差が±0.15mm
以内のレンズアレイとすることに成功したのである。

【００１１】本発明のレンズ素子アレイを構成する基板
としては炭素繊維やガラス繊維強化エポキシ樹脂板、不
飽和ポリエステルＦＲＰ板などの他、ＡＢＳ樹脂、ポリ
メチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリ−4-メ
チルペンテン-1などの熱可塑性樹脂を射出成形法や押出
成形法によって板状体としたものを用いることができ
る。熱可塑性樹脂の基板への成形に際しては強化材とし
て短繊維状の炭素繊維やガラス繊維、遮光材としてのカ
ーボンブラックなどを併用することができる。

【００１２】本発明で用いるレンズ素子アレイは、レン
ズアレイは切削研磨法や研磨によって表面平滑性を確保
しているが、光学的な観点よりすると未だ凹凸がある。
この凹凸はレンズ素子アレイを使用中に汚れたり、光源
から画像面にて反射された光を乱反射させ、レンズ素子
を通る光の光量に斑を生じたりする不都合も生ずる場合
もある。このような不都合を除くためにはレンズ素子ア
レイの表面平滑性と耐摩耗性とを確保するため、架橋硬
化型樹脂の被膜を設けておくことが好ましい。

【００１３】架橋硬化型樹脂としては不飽和ポリエステ
ル樹脂、エポキシ樹脂やエチレングリコール、ヘキサメ
チレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパ
ン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトー
ル、ジペンタエリスリトール等のポリオール類のポリ
（メタ）アクリレート類、フッ素化アルキル（メタ）ア
クリレート、フルフリル（メタ）アクリレートやウレタ
ンアクリレート等を用いることができる。これら架橋硬
化型の樹脂の架橋処理は熱硬化法または光硬化法を用い
るのがよい。

【００１４】本発明において用いる筐体としてプラスチ
ック製の筐体を用いる点にも大きな特徴を有している。
本発明で用いるレンズ素子アレイを構成する基板は合成
樹脂にて構成されており、従来の画像読取りユニットの
筐体として用いられていたアルミ製のものに代えた点に
大きな意義がある。筐体としてプラスチック製のものを
用いることにより、その熱膨張率とレンズアレイ基板と
の熱膨張率の差を小さくすることができるので好まし
い。また画像読取りユニットは小型化が進み、高性能化
が進むため、レンズ素子アレイ、光源および受光素子を
一体物として組込むことが必要となっており、その構造
も複雑なものとなってきており、その成型を行いやすい
プラスチックにて筐体を作ることが好ましい。

【００１５】本発明においてはレンズアレイがレンズ長
Ｚ_O に対して寸法公差が±0.15mm以下のレンズアレイに
て構成されているため、常に受光素子端面とレンズ素子
端面間距離を一定のものとすることができるという大き
な利点があり、レンズアレイの筐体への取付けに際し
て、この距離を調節する必要がない。それゆえ筐体に、
従来用いられてきた筐体には設けられていなかったレン
ズアレイ挟持用部材を設けたものとすることにより、そ
の画像読取りユニットへの組立に際してレンズアレイと
受光素子間距離調節作業工程を除くことに成功し、その
組立も自動化することができたのである。筐体に、さら
に受光素子の挟持型固定用部材および光源の挟持型固定
用部材を設けることにより、これらのものの筐体への組
立ても自動化することができた。

【００１６】画像読取りユニットの性能を高いものとす
るためには、筐体の寸法精度も高いものであることが必
要である。筐体は20cm以上と比較的長く、その断面積は
あまり大きなものではないので、引抜き成型法などによ
って作るよりも金型を用いた射出成型法にて作ることが
好ましい。さらにプラスチック製の筐体の寸法精度を高
めるには、筐体を２つ以上の筐体ユニットにて構成させ
るのが好ましい。筐体ユニットの大きさとしては長さが
10〜100mm 、好ましくは20〜50mm長のものとする。筐体
ユニットの使用個数としては２〜30個の範囲である。

【００１７】とくに筐体ユニットとしては図２の斜視図
に示すごときものを用いるのが好ましい。同図中21は筐
体ユニットを、29,29',201,201' はレンズ素子アレイ挟
持用部材であり、202 は筐体ユニット締結用雄型部材
を、203 は筐体ユニット締結用雌型部材である。

【００１８】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。

【００１９】

【実施例１】ポリメチルメタクリレート（［η］＝0.5
6、メチルエチルケトン（MEK)中25℃にて測定）46重量
部、ベンジルメタクリレート44重量部、メチルメタクリ
レート10重量部、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニル
ケトン 0.2重量部およびハイドロキノン 0.1重量部を70
℃に加熱混練して第１層（中心部）形成用原液とした。
また、ポリメチルメタクリレート（［η］＝0.41、MEK
中25℃にて測定）50重量部、メチルメタクリレート50重
量部、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 0.2
重量部およびハイドロキノン 0.1重量部を70℃に加熱混
練して第２層形成用原液とし、さらに、ポリメチルメタ
クリレート（［η］＝0.34、MEK 中25℃にて測定）45重
量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタク
リレート35重量部、メチルメタクリレート20重量部、1-
ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン 0.2重量部お
よびハイドロキノン 0.1重量部を70℃に加熱混練したも
のを第３層（外層部）形成用原液とした。同心円状３層
複合紡糸ノズルを取付けた複合紡糸機を用い、３種類の
原液を中心から順次に未硬化物の屈折率が低くなるよう
に配列し、同時に押し出しストランドファイバとした。
押し出し時の粘度は第１層の成分が 4.5×10⁴ ポイズ、
第２層が 2.0×10⁴ ポイズ、そして第３層の原液が 2.2
×10⁴ ポイズであった。また、複合紡糸ノズルの温度は
55℃であった。

【００２０】次いで、長さ90cmの各層相互拡散処理部を
通過させ、その後長さ120cm 、40Ｗの蛍光灯12本を円状
に等間隔に配置された光照射部の中心にストランドファ
イバを通過させ、50cm／分の速度で半径（r_O）0.50mmの
光伝送体をニップローラーで引き取った。吐出量比は第
１層：第２層：第３層＝１：１：１とした。得られた屈
折率分布型棒状レンズの屈折率分布は中心部（n_O）が1.
512 、周辺部が1.470であり、屈折率分布定数（ｇ）は
0.52であった。

【００２１】上記のごとくして得た棒状レンズを、レン
ズ長7.2mm とし、その両端面を研磨したものを４ライン
ペア／mmなる格子を用いて測定したＭＴＦは57％であ
り、その時の共役長は15.4mmであった。また、得られた
格子の結像は歪みの少ない鮮明な像であった。

【００２２】この棒状レンズ素子多数本を図１の斜視図
に示すとおり、２枚の溝付き基板12,13 の間に挟み込
み、接着剤101 で接着し、レンズアレイとし、このレン
ズアレイを 200本作った。その表面を液状のジペンタエ
リスリトールヘキサアクリレートを主とする架橋硬化型
樹脂をノズルにより均一に薄く吹きつけ、紫外線ランプ
にて硬化させ、均一な極薄膜を形成させる表面処理を行
った。この時のレンズアレイの寸法は長さ 230mm、厚さ
2.8mmであり、レンズ長は7.18〜7.22mmの範囲にあり、
レンズ長 7.2mmに対し、寸法公差±0.02mmのレンズアレ
イとなっていた。基板12,13 はカーボンブラック含有Ａ
ＢＳ樹脂を射出成型にて作製し、接着剤はエポキシ系接
着剤を使用した。

【００２３】図２に示すごとき筐体ユニット同士を締結
する締結部を設け、筐体内にレンズアレイを把持する２
対の突起を設けた長さ23mmの筐体ユニットをカーボンブ
ラック入りＡＢＳ樹脂にて作製した。筐体ユニット10個
を結合し、長手方向230mm の筐体に上記のごとくして得
たレンズアレイを装着し、ＣＣＤセンサおよび光源、カ
バーガラスを取付け、画像読取りユニットとし、４ライ
ンペア／mmなる格子でＭＴＦを測定したところ、すべて
50％以上であった。

【００２４】

【実施例２】実施例１のごとくしてレンズアレイを 200
本作った。これらレンズアレイはレンズ長7.2mm に対す
る寸法公差は±0.15mm以下であった。これらのレンズア
レイをカーボンブラック入りポリカーボネート樹脂を用
いて図２に示す長さ23mmの筐体ユニットを作製し、10個
結合して長手方向230mm とした筐体に装着し、光源、Ｃ
ＣＤセンサ、カバーガラスを取付け画像読取りユニット
とし、４ラインペア／mmなる格子でＭＴＦを測定したと
ころ、48％以上であった。

【００２５】

【比較例１】実施例１と同様にして作成した屈折率分布
型棒状レンズを用いてレンズアレイを作り、レンズ長7.
04〜7.36mmの範囲にあり、レンズ長Ｚ_O が7.2mm 、寸法
公差±0.16mmなるレンズアレイ 200本を用い、実施例１
と同様にしてレンズアレイを得る以外は実施例１と同様
にして画像読取りユニットを作成し、４ラインペア／mm
なる格子を用いて、そのＭＴＦを測定したところ、平均
値が35％であり、解像度が低かった。

【００２６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いるレンズアレイの斜視図である。

【図２】本発明で用いる筐体の一例を作るのに用いる筐
体ユニットの斜視図である。

【符号の説明】

11 ………………………… レンズアレイ 12,13 …………………… 基板 14 ………………………… 屈折率分布型棒状レンズ 21 ………………………… 筐体ユニット 29,29',201,201' ………… レンズアレイ挟持用突起 202 ………………………… 筐体ユニット締結用雄型部
材 203 ………………………… 筐体ユニット締結用雌型部
材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 孝幸 広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン 株式会社中央研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屈折率分布型棒状レンズ素子多数本の配
   列体を２枚の基板にて挟着接合したレンズアレイであ
   り、レンズアレイのレンズ長Ｚ_O に対する寸法公差が±
   0.15mm以内のレンズアレイを、レンズアレイ固定用の挟
   持型突起を備えたプラスチック製筐体内に組込んだこと
   を特徴とする画像読取りユニット。
2. 【請求項２】 レンズアレイとしてその表面に硬化型樹
   脂被膜を設けたものを用いたことを特徴とする請求項１
   記載の画像読取りユニット。
3. 【請求項３】 筐体が、その長手方向に２分割以上に分
   割された筐体ユニットにて構成されていることを特徴と
   する請求項１記載の画像読取りユニット。
4. 【請求項４】 筐体ユニットの長さが２〜10cmのもので
   あることを特徴とする請求項３記載の画像読取りユニッ
   ト。
5. 【請求項５】 筐体内にレンズアレイを把持する２対の
   突起を設けた筐体を用いたことを特徴とする請求項１、
   請求項３または請求項４記載の画像読取りユニット。
6. 【請求項６】 筐体ユニットに２個以上の筐体ユニット
   を結合するための締結部を設けたことを特徴とする請求
   項３記載の画像読取りユニット。