JP2000232563A - 画像読取装置 - Google Patents
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Abstract
置本体にモータを固定、モータと走査体の間にタイミン
グベルトを掛け、制御回路との接続も別々に行われお
り、無駄なスペースを持っていた。 【解決手段】 本体フレーム1に電気制御回路14を固
定し、かつ原稿台に沿って移動する走査体(キャリッ
ジ)3にモータを固定し、一つのフレキシブルプリント
基板で電気制御回路14とモータと光源、受光素子を繋
ぐ。さらに、フレーム1に両端を固定したワイヤと走査
体3が固定されており、モータを駆動することにより回
転するプーリを有する。
Description
末に繋げて用いられるようなイメージスキャナ、あるい
は複写機やファクシミリの原稿読取部等の画像読取装置
に関するもので、特に、原稿台上に置かれた原稿を走査
体を動かしつつ読み取る画像読取装置に関する。
置のほとんどは、装置本体にモータを固定し、モータと
走査体の間にタイミングベルトを掛け、このモータの動
力で走査体を動かしていた。図6にその例を示す。
原稿台ガラス、102は走査体であり、この走査体は照
射用光源と受光素子、原稿からの反射光を受光素子上に
結像させるレンズアレイ等からなる。
ガイドシャフト、105は走査体に固着されガイドシャ
フト104と摺動可能に嵌合するスライダ、106は本
体フレームに両端を固定されたガイド補助シャフト、1
07は走査体102に固着されガイド補助シャフト10
6と摺動可能に嵌合する補助スライダ、108は本体フ
レームに固定されたモータ、109はモータ108の出
力軸に固定されたプーリ、110は本体フレームに回転
可能に取り付けられたアイドラープーリ、111はアイ
ドラープーリ110とプーリ109に掛けられ且つ一部
が走査体102に固定されたタイミングベルト、112
は制御回路で本体フレームに取り付けられている。
113でつながれており、また走査体102とはフレキ
シブルプリント基板114でつながれている。この制御
回路112はモータ108の駆動及び走査体102の作
動を制御する。
体102は原稿台に沿って移動する。モータ108は通
常の直流モータに比べ制御性の良さやコストの面から少
なくとも2相のステッピングモータが用いられる。
置においては、モータと走査体がそれぞれ別々に制御回
路112と電気的に接続されているため接続部が大きく
なったり、組み立てコストが上がったりした。またタイ
ミングベルトは輪になっており、その間の空間は利用で
きないから装置のコンパクト化の妨げになっていた。
タイミングベルトの張力を大きくせねばならず、それに
よって駆動負荷が大きくなってしまった。またモータの
出力軸に側圧が加わるためモータの耐久性も悪くなって
しまった。
く、装置のサイズに影響を与えるものであった。
945号)に見られるように、モータを読取装置の移動体
に設けることも考えられているが、やはりモータのサイ
ズが大きく、また、モータの配置も装置の厚みを十分に
小さくできるものではなかった。
の本発明は、原稿台に沿って移動する走査体と、この走
査体に固定されており走査体を駆動するモータと、走査
体及びモータと電気的に繋がれており走査体及びモータ
を制御する電気制御回路と、走査体とモータと電気制御
回路を収容する本体フレームと、を有し、走査体が移動
しつつ原稿の画像を読取る画像読取装置において、上記
電気制御回路は上記本体フレームに固定されており、一
端が上記電気制御回路に接続され他端が上記走査体と上
記モータの両方に接続されたフレキシブルプリント基板
を有することを特徴とする。
査体と、この走査体に固定されており走査体を駆動する
モータと、本体フレームと、を有し、走査体が移動しつ
つ原稿の画像を読取る画像読取装置において、上記本体
フレームに両端を固定したワイヤと、上記走査体に軸が
固定されており上記モータが駆動することにより回転す
るプーリと、を有し、ワイヤはプーリに整数周巻回して
いることを特徴とする。
査体と、この走査体に固定されており走査体を駆動する
モータと、を有し、走査体が移動しつつ原稿の画像を読
取る画像読取装置において、上記モータは複数のコイル
端子がモータの側面から同方向に突出しており、上記モ
ータは、この複数のコイル端子で形成される面が上記走
査体の底面と平行になる姿勢で上記走査体に固定されて
いることを特徴とする。
査体と、この走査体に固定されており走査体を駆動する
モータと、を有し、走査体が移動しつつ原稿の画像を読
取る画像読取装置において、上記モータは、直径D、長
さLとがL≧Dの関係の形状であり、上記モータの出力軸
が上記走査体の底面と平行になるように上記走査体に取
付けられていることを特徴とする。
査体と、この走査体に固定されており走査体を駆動する
モータと、を有し、走査体が移動しつつ原稿の画像を読
取る画像読取装置において、上記モータは、外周面を周
方向にn分割して異なる極に交互に着磁された円筒形状
のマグネットと、このマグネットのモータ出力軸方向の
両脇に夫々配置した第1及び第2のコイルと、を有し、第
1のコイルにより励磁される第1の外側磁極及び第1の内
側磁極をマグネットの一端の外周面及び内周面に対向さ
せるとともに、第2のコイルにより励磁される第2の外側
磁極及び第2の内側磁極をマグネットの他端側の外周面
及び内周面に対向させる構造であることを特徴とする。
態で、図1は外観図、図2は主要構成要素の分解斜視
図、図3は走査体とモータの一部断面図、図4は駆動部
の側面図、図5は駆動部の下平面図である。
は走査体であり、走査体には照射用光源3Aと受光素子
3B、反射光を受光素子に結像させるレンズアレイ3C等
が搭載されている。4は本体フレームに両端を固定され
たガイドシャフト、5は走査体がガイドシャフト4と摺
動可能に嵌合するように走査体に固定されたスライダ、
6は本体フレームに両端を固定されたガイド補助シャフ
ト、7は走査体がガイド補助シャフト6と摺動可能に嵌
合するように走査体に固定された補助スライダである。
この構造により走査体3は原稿台ガラス2の平面に沿っ
て移動可能に構成される。
で詳しくは後述するが、2相のステップモータであり、
コイル端子を8A、8B、8C、8Dで示す。9はステップ
モータの出力軸に固着されたウオームギヤ、10は走査
体3に設けられた軸3Dに回転可能に取り付けられたプ
ーリ部材であり、該プーリ部材10はウオームギヤ9と
噛み合うハスバ歯車部10Aとプーリ部10Bとからな
る。プーリ部材10は原稿台ガラス2と平行な面内で回
転可能に配置されている。これによりプーリの回転面が
原稿台ガラス2と平行なので装置本体の厚さ寸法を小さ
くでき、コンパクトな画像読み取り装置とする事ができ
る。
に固着され、前記プーリ部材10の脱落を防ぐ抜け止め
である。12は弾性手段である引っ張りコイルスプリン
グで、一端が本体フレーム1のフック1Aに取り付けら
れており他端が後述するワイヤー13に取付けられてい
る。13はワイヤーで、一端が本体1フレームに固定さ
れてもう一端が前記引っ張りコイルスプリング12に取
り付けられている。ワイヤー13は引っ張りコイルスプリ
ング12を介してであるが実質的に本体フレームに両端
を固定されている事になる。
に取り付けられており、モータ8及び走査体3を駆動或
いは制御する。
電気制御回路14に一端が接続され、他端が前記走査体
3、特に照射用光源3Aと受光素子3Bと前記モータ8の
コイル端子に接続されている。したがって、フレキシブ
ルプリント基板の光源3Aと受光素子3Bとコイル端子
が接続された部分を走査体3の底面にしっかりと固定す
ることにより、モータ8が走査体に固定される。これに
加えてモータ8の外装を接着などの方法により走査体に
固定しても良い。
材10のプーリ部10Bに巻回されている。またその巻
き方は図5に示すようにぴったり整数周巻回している。
即ちプーリを巻いた際の交差点Pの前後(a,b)でワ
イヤーは平行であるため、ワイヤーの張力がプーリの側
圧として働かない構造、つまり矢印c方向に働かない構
造になる。このためプーリの回転軸の耐久性は高くなり
摩擦による軸部の損失は非常に小さく抑えられ駆動負荷
も小さく抑えられる。これにより小型のモータの採用が
可能になり装置の小型化、消費電力の低減も達成され
る。
を介して本体フレーム1に固定されているので安定した
大きさの張力をワイヤーに与える事ができ、プーリとワ
イヤ13の間に働く摩擦を安定化できる。
ムギヤ9、プーリ部材10のハスバ歯車部10Aを介し
てプーリ部10Bの回転力となり、ワイヤ13とプーリ
部材10のプーリ部10Bの摩擦により走査体3は原稿
台ガラス2と平行に移動する。
10Bにぴったり整数周巻回しているためワイヤーの張
力がプーリの側圧として働かない構造つまり矢印c方向
に働かない構造になっているのは上記したが、この特性
のため弾性手段たるスプリング12の張力は広い範囲の
力が許容され、組み立て時に部品の誤差があったとして
もその多くは許容されるようになり組み立てコストは低
減される。
を介して走査体3に固定されていることになるため、コ
イル端子と電気制御回路15との電気的接続が、走査体
3の特に照射用光源3A及び受光素子3Bと電気制御回路
15との電気的接続と同一の部材、即ちフレキシブルプ
リント基板15で行なえる利点がある。また仮に電気的
接続を同一の部材で行なわなくともほぼ同じラインの配
線で行なえる利点もある。これらによって組み立てコス
トが軽減される。またコネクタ部の占める体積も小さく
収まり装置全体のサイズも小さくなる。さらにはフレキ
シブルプリント基板15一つで電気的接続ができるので
モータのリード線等の部品費自体も安くなる。
通常の直流モータに比べ制御性の良さやコストの面から
少なくとも2相のステッピングモータが適している。本
実施の形態の2相のステッピングモータの4つのコイル
端子は円筒形の外装の側面から同方向に飛び出ている。
ように、4つのコイル端子を含む平面が走査体の底面と
平行になるようにフレキシブルプリント基板を介して走
査体に取付けられている。この配置によりモータのコイ
ル端子は、走査体の受光素子或いは投光素子(照明用光
源)に接続されるフレキシブルプリント基板と同一平面
でフレキシブルプリント基板にハンダ付け可能になるの
で、フレキシブルプリント基板に余計な負荷がかかりに
くく、ハンダ付けも容易になり、且つフレキシブルプリ
ント基板が切れたりする組み立て時のトラブルも避けら
れる。
ステッピングモータの側面から同一方向に飛び出してお
り、このステッピングモータを4つのコイル端子で形成
される平面が走査体の移動平面と平行になるような姿勢
で走査体に一体的に取付けることにより、装置全体を小
型化している。
は、直径D、長さLの関係がL≧Dとなっている。これによ
りモータを含む走査体自体の高さ(厚み)を小さくでき、
しいては装置本体自体を薄く構成する事ができる。
る極に交互に着磁された永久磁石からなる円筒形状のロ
ータと、該ロータの軸方向に第1のコイル、ロータ及び
第2のコイルを順に配置し、第1のコイルにより励磁され
る第1の外側磁極及び第1の内側磁極をロータの外周面及
び内周面に対向させ、第2のコイルにより励磁される第
2の外側磁極及び第2の内側磁極をロータの外周面及び
内周面に対向させる様に構成したものであり、ロータ軸
である回転軸が円筒形状の永久磁石内から取り出されて
いる。
ル、ロータ及び第2のコイルを順にロータの軸方向に配
列してあるためモータの長手方向即ち出力軸方向の寸法
は長くなりがちであるが直径寸法を小さくしかも出力が
高いモータとする事ができる。
す。
ステップモータの組立後の軸方向の断面図、図9は図8の
A―A線での断面図およびB―B線での断面図である。
する円筒形状のマグネットであり、このロータであるマ
グネット21は、その外周表面を円周方向にn分割して
(本例では4分割して)S極、N極が交互に着磁された
着磁部21a、21b、21c、21dとし、この着磁
部21a、21bがS極に着磁され、着磁部21b、2
1dがN極に着磁されている。27はロータ軸となる出
力軸で、この出力軸27はロータであるマグネット21
に固着されている。これら出力軸27とマグネット21
とでロータを構成している。22及び23は円筒形状の
コイルであり、コイル22及び23は前記マグネット2
1と同心でかつ、マグネット21を軸方向に挟む位置に
配置され、コイル22及び23はその外径が前記マグネ
ット21の外径とほぼ同じ寸法である。
のステータ及び第2のステータで、第1のステータ38
及び第2のステータ39の位相は180/n度、即ち4
5°ずれて配置され、これらの第1のステータ38及び
第2のステータ39は外筒及び内筒からなっている。第
1のステータ38の外筒及び内筒の間にコイル22が設
けられ、このコイル22が通電されることにより第1の
ステータ38が励磁される。第1のステータ38の外筒
及び内筒はその先端部が外側磁極38a、38b及び内
側磁極38c、38dを形成しており、この内側磁極3
8cと内側磁極38dの位相は互いに同位相となるよう
に360/(n/2)度、即ち180度ずれて形成さ
れ、内側磁極38cに対して外側磁極38aが対向配置
しており、また内側磁極38dに対し外側磁極38bが
対向配置している。
8b及び内側磁極38c、38dはマグネット1の一端
側の外周面及び内周面に対向してマグネット1の一端側
を挟み込むように設けられる。また第1のステータ38
の穴38eには回転軸17の一端部が回転可能に嵌合す
る。
コイル23が設けられ、このコイル23が通電されるこ
とにより第2のステータ39が励磁される。第2のステ
ータ39の外筒及び内筒はその先端部が外側磁極39
a、39b及び内側磁極39c、39dを形成してお
り、この内側磁極39cと内側磁極39dの位相は互い
に同位相となるように360/(n/2)度、即ち18
0度ずれて形成され、内側磁極39cに対し外側磁極3
9aが対向配置しており、内側磁極39dに対し外側磁
極39bが対向配置している。第2のステータ39の外
側磁極39a、39b及び内側磁極39a、39b及び
内側磁極39c、39dは永久磁石21の他端側の外周
面及び内周面に対向して永久磁石21の他端側を挟み込
むように設けられる。また第2のステータ39の穴39
eには回転軸27の他端部が回転可能に嵌合する。
束は外側磁極38a、38bと内側38c、38dとの
間のロータであるマグネット21を横切るので、効果的
にロータであるマグネット21に作用し、コイル23に
より発生する磁束は外側磁極39a、39bと内側磁極
39c、39dとの間のロータであるマグネットを横切
るので、効果的にロータであるマグネット21に作用
し、モータの出力を高める。
しての連結リングであり、この連結リング40の内側の
一端側には溝40a、40bが設けられ、他端側には溝
40a、40bに対し位相を45度ずらした溝40c、
40dが設けられ、溝40a、40bに第1のステータ
38の外側磁極38a、38bを嵌合し、溝40c、4
0dに第2のステータ39の外側磁極39a、39bを
嵌合し、これら嵌合部分を接着剤により固定して、連結
リング40に第1のステータ38及び第2のステータ3
9が取り付けられるものである。これら第1のステータ
38と第2のステータ39は互いに外側磁極38a、3
8b及び内側磁極38c、38dの先端と外側磁極39
a、39b及び内側磁極39c、39dの先端とを対向
させ、外側磁極38a、38bと外側磁極39a、39
bとの間を連結リング40の内面側の突出部40e、4
0fの幅だけ隔てて連結リング40に固定されている。
9(a)、(b)、(c)、(d)は図8のA−A線で
の断面図を示し、図9の(e)、(f)、(g)、
(h)は図2のB−B線での断面図を示している。図9
の(a)と(e)とが同時点での断面図であり、図9の
(b)と(f)とが同時点での断面図であり、図9の
(c)と(g)とが同時点での断面図であり、図9の
(d)と(h)とが同時点での断面図である。
図9の(a)、(e)の状態からコイル22及び23に
通電して、第1のステータ38の外側磁極38a、38
bをN極とし、内側磁極38c、38dをS極とし、第
2のステータ39の外側磁極39a、39bをS極と
し、内側磁極39c、39dをN極に励磁すると、ロー
タであるマグネット21は反時計方向に45度回転し、
図9の(b)と(f)に示す状態になる。
のステータ38の2外側磁極38a、38bをS極と
し、内側磁極38c、38dをN極とし、第2のステー
タ39の外側磁極39a、39bをS極とし、内側磁極
39c、39dをN極に励磁すると、ロータであるマグ
ネット21は更に反時計方向に45度回転し、図9の
(c)と(g)に示す状態になる。
2のステータ39の外側磁極39a、39bをN極と
し、内側磁極39c、39dをS極とし、第1ステータ
38の外側磁極38a、38bをS極とし、内側磁極3
8c、38dをN極に励磁すると、ロータであるマグネ
ット21はさらに反時計方向45度回転し、図9の
(d)と(h)に示す状態になる。以後、このようにコ
イル22及びコイル23への通電方向を順次切り換えて
いくことによりロータであるマグネット21は通電位相
に応じた位置へと回転していくものである。
がモータを超小型化する上で最適な構成であることにつ
いて述べる。ステップモータの基本構成の特徴について
述べると、第1に、マグネットを中空の円筒形状に形成
していること、第2に、マグネットの外周面を周方向に
n分割して異なる極に交互に着磁していること、第3
に、マグネットの軸方向に第1のコイルとマグネットと
第2のコイルを順に配置していること、第4に第1、第
2のコイルにより励磁される第1、第2のステータの外
側磁極及び内側磁極をマグネットの外周面及び内周面に
対向させていること、である。
グネットの径にステータの磁極を対向して設けるだけの
大きさがあればよく、また、ステップモータの軸方向の
長さマグネットの長さに第1のコイルと第2のコイルの
長さを加えただけの長さがあればよいことになる。この
ため、ステップモータの大きさは、マグネット及びコイ
ルの径と長さによって決まるもので、マグネット及びコ
イルの径と長さをそれぞれ非常に小さくすればステップ
モータを超小型化する事ができるものである。
をそれぞれ非常に小さくすると、ステップモータとして
の出力精度を維持することが難しくなるが、これはマグ
ネットを中空の円筒形状に形成し、この中空の円筒形状
に形成されたマグネットの外周面及び内周面に第1、第
2のステータの外側磁極及び内側磁極を対向させる単純
な構造によりステップモータとしての出力精度の問題を
解決している。この時、マグネットの外周面だけでな
く、マグネットの内周面も円周方向に着磁すれば、モー
タの出力を更に効果的にすることができる。
ので、モータを走査体3の下部に重ねて配置しても画像
読み取り装置の厚みをコンパクトにできる。
気制御回路とモータと走査体(光源や受光素子)の電気
的接続をフレキシブルプリント基板一つで行っているの
で、組立コストの低減、装置のコンパクト化に効果があ
る。
るので、プーリの軸に余計な負荷を掛けずに走査体を移
動できる。また、小出力のモータを使うことができるよ
うになり、装置のコンパクト化、消費電力の軽減にも効
果がある。
示したようにすることで、装置をコンパクトに構成でき
る。
タを用いることに、装置を極めてコンパクトに構成でき
る。
図。
分解図。
図。
図。
Claims (13)
- 【請求項1】 原稿台に沿って移動する走査体と、この
走査体に固定されており走査体を駆動するモータと、走
査体及びモータと電気的に繋がれており走査体及びモー
タを制御する電気制御回路と、走査体とモータと電気制
御回路を収容する本体フレームと、を有し、走査体が移
動しつつ原稿の画像を読取る画像読取装置において、 上記電気制御回路は上記本体フレームに固定されてお
り、一端が上記電気制御回路に接続され他端が上記走査
体と上記モータの両方に接続されたフレキシブルプリン
ト基板を有することを特徴とする画像読取装置。 - 【請求項2】 上記走査体は原稿を照明する光源と、光
源からの反射光を受光する受光素子を有し、上記フレキ
シブルプリント基板には光源と、受光素子と、上記モー
タが接続されていることを特徴とする請求項1の画像読
取装置。 - 【請求項3】 原稿台に沿って移動する走査体と、この
走査体に固定されており走査体を駆動するモータと、本
体フレームと、を有し、走査体が移動しつつ原稿の画像
を読取る画像読取装置において、 上記本体フレームに両端を固定したワイヤと、上記走査
体に軸が固定されており上記モータが駆動することによ
り回転するプーリと、を有し、ワイヤはプーリに整数周
巻回していることを特徴とする画像読取装置。 - 【請求項4】 原稿台に沿って移動する走査体と、この
走査体に固定されており走査体を駆動するモータと、を
有し、走査体が移動しつつ原稿の画像を読取る画像読取
装置において、 上記モータは複数のコイル端子がモータの側面から同方
向に突出しており、上記モータは、この複数のコイル端
子で形成される面が上記走査体の底面と平行になる姿勢
で上記走査体に固定されていることを特徴とする画像読
取装置。 - 【請求項5】 上記装置は更に、装置本体フレームに固
定された電気制御回路と、この電気制御回路と上記モー
タを電気的に繋ぐフレキシブルプリント基板と、を有
し、上記モータはこのフレキシブルプリント基板を介し
て上記走査体に固定されていることを特徴とする請求項
4の画像読取装置。 - 【請求項6】 上記装置は更に、上記走査体に軸が固定
されており上記モータが駆動することにより回転するプ
ーリを有し、このプーリの回転面は上記走査体の底面と
平行であることを特徴とする請求項4の画像読取装置。 - 【請求項7】 原稿台に沿って移動する走査体と、この
走査体に固定されており走査体を駆動するモータと、を
有し、走査体が移動しつつ原稿の画像を読取る画像読取
装置において、 上記モータは、直径D、長さLとがL≧Dの関係の形状であ
り、上記モータの出力軸が上記走査体の底面と平行にな
るように上記走査体に取付けられていることを特徴とす
る画像読取装置。 - 【請求項8】 上記装置は更に、上記走査体に軸が固定
されており上記モータが駆動することにより回転するプ
ーリを有し、このプーリの回転面は上記走査体の底面と
平行であることを特徴とする請求項7の画像読取装置。 - 【請求項9】 上記装置は更に、装置本体フレームに固
定された電気制御回路と、この電気制御回路と上記モー
タを電気的に繋ぐフレキシブルプリント基板と、を有
し、上記モータはこのフレキシブルプリント基板を介し
て上記走査体に固定されていることを特徴とする請求項
7の画像読取装置。 - 【請求項10】 上記装置は更に、装置本体フレームに
両端を固定したワイヤと、上記走査体に軸が固定されて
おり上記モータが駆動することにより回転するプーリ
と、を有し、ワイヤはプーリに整数周巻回していること
を特徴とする請求項7の画像読取装置 - 【請求項11】 原稿台に沿って移動する走査体と、こ
の走査体に固定されており走査体を駆動するモータと、
を有し、走査体が移動しつつ原稿の画像を読取る画像読
取装置において、 上記モータは、外周面を周方向にn分割して異なる極に
交互に着磁された円筒形状のマグネットと、このマグネ
ットのモータ出力軸方向の両脇に夫々配置した第1及び
第2のコイルと、を有し、第1のコイルにより励磁される
第1の外側磁極及び第1の内側磁極をマグネットの一端の
外周面及び内周面に対向させるとともに、第2のコイル
により励磁される第2の外側磁極及び第2の内側磁極をマ
グネットの他端側の外周面及び内周面に対向させる構造
であることを特徴とする画像読取装置。 - 【請求項12】 上記モータは、上記モータの出力軸が
上記走査体の底面と平行になるように上記走査体に固定
されていることを特徴とする請求項11の画像読取装置。 - 【請求項13】 上記装置は更に、装置本体フレームに
両端を固定したワイヤと、上記走査体に軸が固定されて
おり上記モータが駆動することにより回転するプーリ
と、を有し、ワイヤはプーリに整数周巻回していること
を特徴とする請求項11の画像読取装置。
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