JP2013011655A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像の高精度読取りと装置の小型化・薄型化とを高次元で両立する。
【解決手段】画像読取装置は、画像読取センサ２を搭載して、画像読取センサ２の延びる方向に交差し且つ原稿台１に平行な走査方向に移動するためのキャリッジ３を備え、さらに、キャリッジ３を走査するためのＤＣモータ７と、ＤＣモータ７からの駆動力を伝達するアイドルギア８，９及びピニオンギア１０と、ＤＣモータ７に電力を供給する電気基板１９と、電気基板１９に実装された、ＤＣモータ７の回転を検出するエンコーダ１５及びＤＣモータ７に供給する電力を受けるコネクタ２０と、を含む駆動ユニットを備える。該駆動ユニットは、原稿台１の面に垂直な方向から見たときに、キャリッジ３上にて、画像読取センサ２に対し前記走査方向の一方向に集約配置されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、イメージスキャナ、複合機、複写機、あるいは、ファクシミリ装置などの、原稿の画像を読み取るための画像読取装置に関するものである。

フラットベッド型の画像読取装置は、原稿台ガラスと、ガイドレール上を一部が摺動しながら原稿台ガラスと略平行に移動するキャリッジと、キャリッジに搭載され該キャリッジの移動に伴って原稿台ガラス上の原稿の画像を読み取る画像読取センサとを備える。キャリッジの移動手段として、装置内部に配された駆動モータの駆動力を、複数の歯車・プーリと駆動ワイヤ等を介して伝達する構成が知られている。（特許文献１参照）
コストダウンのためにガイドレールとベルトを廃止し、ガイドレールの代わりにプラスチックで成形したラック上を、画像読取センサを搭載した部品が自走式で走査されるタイプのものも知られている。（特許文献２参照）

特開２００２−４４３８５号公報 特開２００４−５４２８３号公報

近年の画像読取装置は、高解像度化のため高い読取り精度が要求され、かつ、ユーザビリティの観点からは、小型化・薄型化が要求されている。高精度読取りを行うために、原稿読取センサを搭載したキャリッジの駆動用ＤＣモータの回転をエンコーダで監視するフィードバック制御が行われている。しかし、それを実現するために例えば従来製品においては、エンコーダを実装した基板等がＤＣモータに、装置の厚さ方向のスペースを増大させるように取り付けられている。更に、画像読取装置内の駆動ユニットの構成は、画像読取センサを搭載したキャリッジの下部、もしくは下部とキャリッジのサイドに配置しているためスキャナユニットサイズ、特に厚さが大きくなる。その結果、装置の厚さが大きくなる。

本発明の画像読取装置は、原稿が載置される面を持つ原稿台と、画像読取センサを搭載して、前記面に平行で且つ前記画像読取センサの長手方向と交差する走査方向に移動するキャリッジと、前記キャリッジに搭載され、前記キャリッジを移動させるための力を発生する駆動ユニットとを備え、前記駆動ユニットは、前記キャリッジを移動させる力を発生するモータと、前記モータの力を前記キャリッジを移動させるために伝達するギア列と、前記モータの回転を検出するエンコーダおよび前記モータに供給する電力を受けるコネクタが実装された基板とを含み、前記面に対して垂直な方向から前記駆動ユニットを見たときに、前記駆動ユニットは前記画像読取センサに対して前記走査方向の一方向に集約配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、画像の高精度読取りと装置の小型化・薄型化とを高次元で両立することが可能な画像読取装置が実現する。

本発明の一実施例による画像読取装置の全体を示した図。 本発明の一実施例による画像読取装置の画像読取部を示した図。 本発明の一実施例による画像読取装置のエンコーダの位置決め固定方法を示した図。

本発明の画像読取装置はフラットベッドスキャナ装置、あるいはスキャナ装置とプリント装置等を複合化した複写機、ファクシミリ、複合機等に適用可能である。以下、一例としてコンピュータ等に原稿画像を取り込む画像読取装置（スキャナ装置）を例に説明する。

図１（ａ）は本実施例の上視図、図１（ｂ）は本実施例の主断面図、図１（ｃ）は本実施例の下視図、図１（ｄ)は本実施例の右断面図を示している。図２（ａ）は図１（ｄ）の駆動ユニット部の拡大図、図２（ｂ）は図１（ｃ）の駆動ユニット部の拡大図を示している。

画像読取装置の本体フレーム５には、走査方向に沿って配置されたラック部１１が設けられており、このラック部１１にピニオンギア１０が噛み合っている。ラック部１１の、ピニオンギア１０とは反対側には、ラック部１１と同じように走査方向に沿って配置されたレール部１２が設けられている。

本体フレーム５には、原稿を載せるための上面を持つ透明ガラス板からなる原稿台１が設けられており、この原稿台１の下面側には、原稿の画像を読取るための光学部であるライン型の画像読取センサ２（以下、ＣＩＳ２という）がキャリッジ３によって支持されている。

ＣＩＳ２は、原稿を照明するＬＥＤと、ＬＥＤの照明による原稿の反射画像光を結像するロッドレンズアレイと、ロッドレンズアレイの結像を光電変換する光センサ素子と、が一体的にユニット化されているものである。ＣＩＳ２は、原稿台１の平面方向であって走査方向に交差（好ましく直交）する方向（長手方向）に長尺状に延びており、原稿台１の上面に載置される最大サイズの原稿の幅分に相当する読取り幅を有して画像１ライン分の画像を取り込む。キャリッジ３は、ＣＩＳ２の延びる方向に交差し且つ原稿台１に平行な前記走査方向に移動可能である。

ＣＩＳ２の両端部上面にはスペーサ４１と４２が配置されている。ＣＩＳ２は、特許文献１と同様にＣＩＳ２の片側端部が不図示の圧縮バネ（付勢手段）により、もう片側の端部がその反力により、原稿台１側へ付勢されている。これにより、スペーサ４１、４２が原稿台１へ突き当たっているため、ＣＩＳ２は、原稿台１と一定の距離を保って走査方向へ移動される。

キャリッジ上において、ＣＩＳ２の短手方向片側（走査方向下流側）に、ＣＩＳ２で原稿画像を読み取るようにＣＩＳ２を走査するための駆動ユニットが集約配置され、さらに、該駆動ユニットはＣＩＳ２と高さ方向で重ならないようにされている。つまり、原稿台１の面に対して垂直な方向から前記駆動ユニットを見たときに、駆動ユニットは、キャリッジ３の走査方向に対して一方向に集約配置されていることである。駆動ユニットは、ＤＣモータ７、駆動ギア列、および、エンコーダ１５とコネクタ２０が実装された電気基板１９を含むユニットを指す。駆動ユニットはキャリッジに搭載され、キャリッジを移動させるための力を発生するユニットである。

以下、駆動ユニットが集約配置された構成について詳細に説明する。ＤＣモータ７は、支持プレート１３を介してその回転軸（駆動出力軸）をＣＩＳ２の長手方向と平行にキャリッジ３に位置決め固定されている。ＤＣモータ７の回転軸の一方の端部には、ラック部１１に近い側にウォームギア６が圧入固定されている。ＤＣモータ７の回転軸の他方（ウォームギア６と反対側）の端部には、透明な円盤をベースとして、円周方向に等間隔の黒色の縞模様が印刷されたコードホイル１４が固定されている。ウォームギア６とラック部１１の間のスペースには、ＤＣモータ７の駆動力をラック部１１へ伝達するための駆動ギア列（アイドルギア８、アイドルギア９、ピニオンギア１０）が配置されている。キャリッジ３の走査方向の往復動作は、ＤＣモータ７の駆動が最終段のピニオンギア１０に伝達され、それがラック部１１に噛み合うことによって行われる。

駆動ユニットのＤＣモータ７の、コードホイル１４側のスペースには、コードホイル１４と対になってＤＣモータ７の回転量を管理するための位置検出センサ１５（以下、エンコーダ１５という）が設けられている。さらに、不図示の制御基板（メイン基板）とフレキシブルケーブル２１（以下、ＦＦＣ２１という）で電気的に接続するためのコネクタ２０が実装されている電気基板１９が配置されている。上述のようにエンコーダ１５は、コードホイル１４と対になって機能するため、電気基板１９上でＤＣモータ７に近い側に配置される。コネクタ２０は、ＦＦＣ２１を抜き差しするため、組立作業者が組立を行い易いように、ＤＣモータ７から遠い側の空いたスペースに配置されている。

この電気基板１９のサイズは、装置の薄型化のため、短手方向に関して、少なくともエンコーダ１５が実装できるサイズで、かつ、長手方向に関して、少なくともエンコーダ１５とコネクタ２０が実装できるサイズである。駆動ユニットの体積を小型にするため、電気基板１９は、エンコーダ１５とコネクタ２０の実装面に対する法線方向を走査方向に対し平行に向け、かつ該電気基板１９の長手方向端面をＤＣモータ７の回転軸の方向と平行に向けて配置されている。

上述のように駆動ユニットは、キャリッジ３上において、ＣＩＳ２の短手方向片側（走査方向下流側）に、ＣＩＳ２と高さ方向で重ならないように集約配置されているため、装置の薄型化に寄与する構成となっている。

また、ＦＦＣ２１が電気基板１９から所定のルートを通って不図示の制御基板（メイン基板）に接続されるように、ＦＦＣ２１を規制および位置決めするフレキシブルケーブル位置決め部材１７（以下、ＦＦＣ位置決め部材１７と略す。）が設けられている。以下、ＦＦＣ位置決め部材１７について説明する。

ＦＦＣ２１は、前述したように一端がコネクタ２０に挿入され、他端が不図示の制御基板（メイン基板）に接続されており、その間の領域は一部本体フレーム５の内壁５−１に接触している。そのため、特に走査方向とは逆のリターン方向に戻る場合、ＦＦＣ２１は、内壁５−１との間で摩擦力２３を常に受けている。この時、図２（ｂ）（ＦＦＣ２１−１（破線））で示しているように、仮に、ＦＦＣ２１−１がＦＦＣ位置決め部材１７から電気基板１９を出て、内壁５−１に対して垂直な方向にて該壁へ向かう場合、そのルートが成す円弧は大きくなる。従って、ＦＦＣ２１−１がフラットな形へ戻ろうとする力（復元力）は弱く、ＦＦＣ２１−１の内壁５−１への押しつける力は弱くなる。その結果、摩擦力２３は小さくなり、ＦＦＣ２１−１と内壁５−１の間にすべりが生じるため、ＦＦＣ２１−１の破線の形状を維持したままリターン方向へ動いていく。このため、ＦＦＣ２１−１の余長部２４が折れ曲がり、それを繰り返すと断線に至ることが懸念される。この断線を防ぐために、図２（ｂ）（ＦＦＣ２１（実線））で示しているように、ＦＦＣ２１は、ＦＦＣ位置決め部材１７上にあるリブ１７−２とリブ１７−３の間を通って電気基板１９を出て内壁５−１へ向かうルートを通る。このとき、ＦＦＣ２１が内壁５−１へ向かうルートが成す円弧は、ＦＦＣ２１−１（破線）が成す円弧よりも小さくなる。従って、ＦＦＣ２１がフラットな形へ戻ろうとする力（復元力）が強くなり、ＦＦＣ２１の内壁５−１への押しつけ力は強くなる。その結果、摩擦力２３は大きくなり、ＦＦＣ２１と内壁５−１の間にすべりは生じず、ＦＦＣ２１の余長部２５は、図２（ｂ）中の走査方向側へ成長していく。このため、ＦＦＣ２１の余長部２５に折れ曲がりは生じず、断線を防ぐことができる。

次に、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を用いて、本実施の形態の画像読取装置におけるエンコーダ１５の位置決め方法について説明する。

エンコーダ１５は、ＤＣモータ７側の面に光軸１５−３方向（ｙ方向）に突出した２つの位置決めボス１５−１，１５−２を有する。その２つの位置決めボス１５−１，１５−２を支持プレート１３の丸穴１３−１と丸長穴１３−２に嵌合させることで、エンコーダ１５に関してｘ方向とｚ方向の位置決めを行う。さらに、２つの位置決めボス１５−１，１５−２を形成している面と、丸穴１３−１と丸長穴１３−２を形成している面とを密着させることで、ｙ方向の位置決めも行っている。このように、コードホイル１４を搭載しているＤＣモータ７とエンコーダ１５は、支持プレート１３の一部品のみを介して位置決めされるため寸法公差の点で有利であり、高精度な位置決めが可能となる。（図３（ａ）、（ｂ））
さらに、上記のように位置決めされたエンコーダ１５の固定方法について説明する。

エンコーダ１５には、薄型化のため一般的に用いられているビス固定用のビス穴が削除されている小型のエンコーダ１５が用いられている。そのエンコーダ１５の、機能部品を構成している領域の外にフレーム部１５−４，１５−５が形成されている。フレーム部１５−４、１５−５を直接押圧するための、断面形状がコの字の押圧部材１６が用意され、押圧部材１６とＦＦＣ位置決め部材１７との間に、エンコーダ１５のセンサの読取光軸方向に付勢する圧縮バネ１８（弾性部材）が配置される。ＦＦＣ位置決め部材１７は、ビスでキャリッジ３のセンサホルダ部上に位置決め固定される。ＦＦＣ位置決め部材１７には、圧縮バネ１８の位置決め及び外れ防止のためのボス１７−１が設けられている。

圧縮バネ１８は押圧部材１６を介してそのエンコーダ１５のフレーム部１５−４、１５−５を支持プレート１３の側に常時付勢する。これにより、エンコーダ１５の位置決めボス１５−１，１５−２を形成している面と、丸穴１３−１と丸長穴１３−２を形成している面との密着を強固に保つ。さらに、上記ＦＦＣ位置決め部材１７のボス１７−１が、押圧部材１６に形成されている位置決め穴１６−１と嵌合することにより、押圧部材１６は、ｘ方向およびｚ方向の位置決めが可能となる。ここで、圧縮バネ１８の押圧力は、画像読取装置本体に加わる衝撃力でも位置決めボス１５−１，１５−２が丸穴１３−１と丸長穴１３−２から離脱しない程度の力を想定している。従って、エンコーダ１５は、圧縮バネ１８の付勢力によって押圧部材１６を介して確実に支持プレート１３上に固定される。（図３（ｃ）、（ｄ））
以下に、図１、図２を用いて本実施の形態の画像読取装置の動作を説明する。

ユーザーが、画像を読み取る原稿を原稿台１上に原稿の読み取り面を原稿台側にして載置する。画像読取装置の電源を入れた状態では、ＣＩＳ２は画像読み取り開始位置Ｘｓに駆動されて止まっている。不図示のコンピュータ等から画像読取装置に画像取り込みが指示されると、不図示の制御基板（メイン基板）からＤＣモータ７を駆動するためにフレキシブルケーブル２１と電気基板１９を介して、ＤＣモータ７に対して電力を含む駆動信号が供給される。これより、ＤＣモータ７が回転し、この回転がアイドラギア８，９を介して駆動がピニオンギア１０に伝えられる。ピニオンギア１０は、図２（ｂ）のＴの方向に駆動され、ピニオンギア１０がラック部１１にかみ合うことにより、ＣＩＳ２は、図中走査方向に駆動される。これと同時にＣＩＳ２は、図１（ａ）に示す他のフレキシブルケーブル２２（以下、ＦＦＣ２２という）によって不図示の前記制御基板に接続され制御される。ＦＦＣ２２は、ＣＩＳ２の電源線、グランド線、ＬＥＤを発光させる制御線などと、光センサ素子からの画像信号を送り出す信号線からなる。画像取り込みが指示されると、ＤＣモータ７が駆動されるとほぼ同時にＣＩＳ２が駆動され、駆動されるＣＩＳ２のＬＥＤが原稿を照明する。このときの原稿反射光をＣＩＳ２のロッドレンズアレイが光センサ素子上に結像し、光センサ素子は、画像信号をＦＦＣ２２により画像読取装置（スキャナー）の制御部に送り出す。ＤＣモータ７が駆動されＣＩＳ２が走査されるときに、ＣＩＳ２はキャリッジ３に保持されていてスペーサ４１，４２が原稿台１へ突き当たることにより、ＣＩＳ２のロッドレンズの焦点位置が原稿台１の上面の原稿位置へ固定されている。

このようにして、本実施の形態では、ＤＣモータ７を駆動しながらＣＩＳ２で、原稿台上の原稿の画像を走査しながら読み取っていく。

なお、上記した実施の形態においては、駆動源をＤＣモータとしているが、ステッピングモータ等の他の駆動源であっても同様の効果が得られる。以上の実施形態によれば、原稿画像の高精度読取りと装置の小型化・薄型化とを高次元で両立することが可能な画像読取装置が実現する。

１ 原稿台
２ 画像読取センサ
３ キャリッジ
７ ＤＣモータ
８、９ アイドルギア
１０ ピニオンギア
１３ 支持プレート
１５ エンコーダ
１６ 押圧部材
１７ ＦＦＣ位置決め部材
１８ 圧縮バネ
１９ 電気基板
２０ コネクタ
２１、２２ フレキシブルケーブル（ＦＦＣ）

Claims (8)

1. 原稿が載置される面を持つ原稿台と、
   画像読取センサを搭載して、前記面に平行で且つ前記画像読取センサの長手方向と交差する走査方向に移動するキャリッジと、
   前記キャリッジに搭載され、前記キャリッジを移動させるための力を発生する駆動ユニットと
   を備え、前記駆動ユニットは、
   前記キャリッジを移動させる力を発生するモータと、
   前記モータの力を前記キャリッジを移動させるために伝達するギア列と、
   前記モータの回転を検出するエンコーダおよび前記モータに供給する電力を受けるコネクタが実装された基板と、
   を含み、
   前記面に対して垂直な方向から前記駆動ユニットを見たときに、前記駆動ユニットは前記画像読取センサに対して前記走査方向の一方向に集約配置されていることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記モータは回転軸が前記長手方向と平行になるよう配置され、前記回転軸の一方には前記ギア列のギアが固定され、前記回転軸の他方には前記エンコーダのコードホイルが固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記基板は、前記長手方向と平行になる向きで配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の画像読取装置。
4. 前記エンコーダの方が前記コネクタよりも前記モータに近い側に配置さていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
5. 前記駆動ユニットは、前記モータを支持するとともに前記エンコーダを位置決めするための支持プレートと、前記エンコーダのフレーム部を直接押圧する押圧部材とをさらに備え、
   前記エンコーダは、前記押圧部材を介して前記エンコーダの読取光軸方向の前記支持プレートの側に弾性部材で付勢することで固定されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像読取装置。
6. 原稿が載置される面を持つ原稿台と、
   画像読取センサを搭載して、前記面に平行で且つ前記画像読取センサの長手方向と交差する走査方向に移動するキャリッジと、
   前記キャリッジに搭載され、前記キャリッジを移動させるための力を発生する駆動ユニットと
   を備え、前記駆動ユニットは、
   前記キャリッジを移動させる力を発生するモータと、
   前記モータの力を前記キャリッジを移動させるために伝達するギア列と、
   前記モータの回転を検出するエンコーダおよび前記モータに供給する電力を受けるコネクタが実装された電気基板と、
   前記モータを支持するとともに前記エンコーダを位置決めするための支持プレートと、
   前記エンコーダのフレーム部を直接押圧する押圧部材と、
   を含み、
   前記エンコーダは、前記押圧部材を介して前記エンコーダの読取光軸方向の前記支持プレートの側に弾性部材で付勢することで固定されていることを特徴とする画像読取装置。
7. 前記コネクタには、前記基板を介して前記モータに電力を供給するためのフレキシブルケーブルが電気的に接続されており、前記駆動ユニットは、前記コネクタに接続された前記フレキシブルケーブルの、前記基板から出る方向を規制するためのフレキシブルケーブル位置決め部材をさらに含むことを特徴とする、請求項５又は６に記載の画像読取装置。
8. 前記フレキシブルケーブル位置決め部材が、前記弾性部材および前記押圧部材の位置決めも兼ねることを特徴とする、請求項７に記載の画像読取装置。