JP2005292190A - 原稿読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファクシミリ装置やイメージスキャナ等に使用される小型化、高品質化且つ高精度化された原稿読取装置を提供する。
【解決手段】原稿読取装置１００の原稿面１１０を移動するモジュール１は、その重心Ｇ付近に、略コの字状に折り曲げ形成された板金製フレーム４を配置する。そして、この板金製フレーム４のフレーム平坦部４０に、第１光学系２、第２光学系３および駆動源６を一体的に組み付ける。
【選択図】 図５

Description

本発明は原稿読取装置に関し、特にファクシミリ装置、デジタルコピー装置およびスキャナ装置等に使用され、光源、縮小光学系およびＣＣＤを一体のモジュールとし、このモジュールを走査させて原稿に記載された文字や図形情報を光学的に読み取り、電気信号に変換する原稿読取装置に関する。

ファクシミリ装置等の通信技術およびコンピュータを始めとする情報処理技術の急速な進歩に伴って、原稿（即ち書類）に記載された文字や図形情報を読み取り、上述したファクシミリ装置による伝送又はコンピュータ等の情報処理装置に入力する必要がある。このための入力手段が原稿読取装置である。

斯かる原稿読取装置は、一般に直線状に配列したＣＣＤ（電荷結合素子）等の感光素子を含むセンサを使用して、原稿に記載される文字や図形の一部を光学的に読み取り、更にこのセンサと原稿の相対位置を移動、即ち走査する。これにより、原稿に２次元的に含まれる文字や図形情報を対応する電気信号に変換して読み取るのが一般的である。ここで、センサと原稿の相対移動、即ち走査は、ファクシミリ装置では原稿を機械的駆動手段により移動させ、スキャナ等では原稿を原稿設置テーブルに静止させ、センサを移動させるのが一般的である。

斯かる原稿読取装置の従来技術は、種々の文献に開示されている。走査面からの光を受ける１個のミラーを有する第１キャリッジと、この第１キャリッジのミラーからの光を受けてＣＣＤまでの光路を形成する２個のミラーを有する第２キャリッジとを備え、第２キャリッジが走査方向に移動可能に連接される軸受を固定する軸受保持部と、ミラー保持部と、これら軸受け保持部およびミラー保持部を補強する補強板金とを備えることにより画像の揺らぎやずれがない高品質の画像を高速に読み取る画像読取装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、走査体のホルダ上に、モータ、変速機、シンクロメッシュプーリおよびスライダが配設され、このホルダ上にばね等を介してイメージセンサユニットが配設されて、走査体の読取走査にかかる信頼性を好適に保つ画像読取装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。更に、光学ユニットが組み込まれたキャリッジに補強用板金が組み込まれ、この板金に反射鏡を連繋させ、反射鏡の組み込み作業性および取付精度を向上させる画像読取装置の反射鏡取付構造が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２０００−２５３２０９号公報（第３−４頁、第１図） 特開２００１−７７９８３号公報（第４頁、第１図、第２図） 特開２００３−２９５３４２号公報（第３−５頁、第１図）

しかし、上述の如き従来の原稿読取装置は、安定性、読取精度、小型軽量化等において不十分であるという課題があった。

本発明は、従来技術の上述した如き課題に鑑みなされたものであり、小型化、高速化、簡素化および高画質化を高いレベルで達成する原稿読取装置を提供することを目的とする。

前述の課題を解決するため、本発明による原稿読取装置は次のような特徴的な構成を採用している。

（１）原稿を照射する光源と、レンズおよびミラーを使用する縮小光学系と、ラインセンサとを一体化したモジュールとし、前記ライセンサによりライン状に原稿を走査する主走査を行うと共に該主走査方向と直交方向に前記モジュールを機械的に走査する副走査を行い、原稿面の情報を読み取る原稿読取装置において、
前記モジュールの重心近傍を前記副走査方向と平行に貫く板金製のフレームを有し、
前記縮小光学系の光路は、前記フレームのフレーム平坦部の原稿面に近い側で複数のミラーにより構成される第１光学系内で複数回折り返した後に、前記フレーム平坦部の開口部を貫いて、レンズ、ＣＣＤおよびミラーにより構成され前記フレーム平坦部の原稿面に遠い側に配置される第２光学系に導かれる原稿読取装置。

（２）前記第１光学系は、前記フレーム平坦部に位置決め固定する上記（１）の原稿読取装置。

（３）前記モジュールを前記副走査方向に駆動する駆動源を、前記フレーム平坦部へ前記駆動源の駆動ギアが前記フレーム平坦部に形成された切欠部を貫くように固定され、前記駆動ギアは、前記フレーム平坦部上且つ前記駆動源とは反対側の面に設けられた前記駆動源の駆動力を伝達する伝達ギアの軸を介する上記（１）又は（２）の原稿読取装置。

（４）前記フレーム平坦部に直接固定され、前記モジュールの前記副走査方向を案内するレールに対する摺動部材を有する上記（１）、（２）又は（３）の原稿読取装置。

（５）前記第１光学系は、光路が複数回往復する略平行な１対のミラーおよび原稿の光を前記１対のミラーに入射する１枚のミラーにより構成され、前記１対のミラーは、原稿面に対して略垂直であり、前記１枚のミラーは、前記１対のミラーから見て原稿面の反対側に位置し且つ原稿面から前記１枚のミラーへ向かう光路は、前記１対のミラー間を往復する光路を横切る位置に配置され、前記１対のミラーおよび前記１枚のミラーの両端は、それぞれ１枚の側板により位置決めされ、該側板のエッジが前記フレーム平坦部に位置決めされる上記（１）乃至（４）の何れかの原稿読取装置。

（６）前記モジュールは、前記フレーム平坦部の同一面上に固定され、ワイヤを巻付け駆動するドラム軸とプーリの軸を有する上記（１）乃至（５）の何れかの原稿読取装置。

（７）前記フレームの端部には、導電性部材が取り付けられ、前記レールを介して電気的に接地される上記（１）乃至（６）の何れかの原稿読取装置。

（８）前記摺動部材は、前記導電性部材を兼ねる上記（４）又は（８）の原稿読取装置。

（９）前記フレーム平坦部には板ばねが取り付けられ、該板ばねは、前記第１光学系内の前記ミラー端部に接触し、該ミラーおよび前記板ばねの接触部分の滑りにより振動エネルギを熱エネルギに変換して前記ミラーの振動を減衰させる上記（１）乃至（８）の何れかの原稿読取装置。

本発明の原稿読取装置によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、第１に、第１の光学系が、板金製のフレームを貫かないので、板金フレームの開口部を小さくすることが可能である。その結果、板金フレームの剛性を向上することができ、ＣＣＤ基板が板金フレームの平坦部と平行になり、電位を安定させ易いため、ノイズ放射が軽減され、外来ノイズの影響も軽微になる。第２に、第１の光学系および第２の光学系共にフレームの平坦部へ直接位置決め固定できるので、精度が向上する。

第３に、駆動ギアと伝達ギア、駆動ドラムが全て同じ板金フレームの同じ板面に位置決められるので精度と剛性が向上し、品質が安定する。第４に、モジュールを走査させるガイドと、第１の光学系、第２の光学系が同一の部品の同一の板面上に位置決められるので、精度が向上する。第５に、第１の光学系を構成するミラー群が１対の側板で位置決められると共に１対の側板を第１の光学系の位置決めに用いるので、プレスの打ち抜きのままの精度で位置決めでき、精度が向上して調整が不要になり、品質が安定する。第６に、ワイヤを駆動・案内するドラムとプーリが同一の部品上に固定されるので、剛性が向上し走行が安定する。第７に、板金製のフレームの電位が安定するので、ノイズに対する信頼性が更に向上する。

次に、本発明による原稿読取装置の好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。

先ず、図１および図２は、本発明による原稿読取装置の好適実施例の全体の外観を示す斜視図である。図１は、原稿読取装置１００の完全な組立状態の外観を示す。図１に示す如く、この原稿読取装置１００は、全体的に比較的平坦な略矩形状であり、その上部にカバー８１が設けられている。そして、このカバー８１の中央部には、この原稿読取装置１００により読み取られる原稿（図示せず）を載置する、所定サイズの原稿面（又は原稿載置部）１１０が形成されている。

次に、図２は、図１に示す原稿読取装置１００からカバー８１を取り外した状態を示す斜視図である。この原稿読取装置１００の内部には、原稿読取動作を実行するための多数の構成部品が配置されている。しかし、以下の説明は、本発明に直接関連する部分を中心に行い、本発明の要旨に直接関係ない構成部品又は当業者が周知の従来の構成部品については、説明を省略することとする。この原稿読取装置１００は、両側のレールに沿って、図２中左右方向に原稿載置部１１０を摺動する比較的細長いモジュール１およびその手前側に配置されたフロントレール８を有する。

次に、図３〜図６を参照して原稿読取装置１００のモジュール１について説明する。ここで、図３は、モジュール１の上方から見た斜視図である。図４は、図３の斜視図からその上面のモジュールカバー１６を取り外した斜視図である。図５は、図３のモジュール１を下側から見た斜視図である。また、図６は、図５からその構成部品であるドラム１１を取り外した斜視図である。

モジュール１は、フレーム（以下、板金製フレームという）４、細長いライン状ランプ（光源）５、モジュール１の駆動モータ（駆動源）６、導電性部材９、ドラム１１、プーリ１２〜１４、モジュールカバー１６およびギア１７、１８等を含んでいる。更に、このモジュール１には、上述した駆動源６と共に、詳細を後述する第１光学系（図７参照）２および第２光学系（図８参照）３が組み付けられている。ここで、板金製フレーム４は、モジュール１の略中央、即ち重心Ｇの近傍に配置されている。

上述の如く、本発明の原稿読取装置１００は、原稿を照射するランプ５と、レンズ３１とミラーを用いる縮小光学系と、ＣＣＤ３２を一体化して構成されているモジュール１を、ＣＣＤ３２によりライン状に原稿を走査（以下、主走査という）しつつこの主走査方向とは直交する方向に機械的に走査（以下、副走査という）することにより、原稿面上を走査する。

次に、図７を参照して、モジュール１に組み付けられ、その主要部を構成する第１光学系２について説明する。この第１光学系２は、モジュール１と実質的に同様の長さを有する。そして、この第１光学系２は、第１ミラー２１、第２ミラー２２、第３ミラー２３、位置決め部２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂを有する側板２４、２５、固定ねじ２６、２７等により構成される。

次に、図８（Ａ）および（Ｂ）を参照して、モジュール１に組み付けられ、第１光学系２と共にその主要部を構成する第２光学系３について説明する。この第２光学系３は、レンズ３１、ＣＣＤ３２、第２フレーム３３、第４ミラー３４、第５ミラー３５、第６ミラー３６、ブラケット３７、ステー３８およびレンズフレーム３９等により構成される。

次に、図１０および図１１を参照して、板金製フレーム４について説明する。図１０は板金製フレーム４を上側から見た斜視図であり、図１１は下側から見た斜視図である。この板金製フレーム４は、フレーム平坦部４０、このフレーム平坦部４０に形成された光路のための切欠部４１、両側壁４Ｘ、４Ｙ、駆動ギアのための切欠部４２、摺動部材の取付部４３、摺動ガイドの取付部４４、側板２４、２５の位置決め穴４５、４６および複数の板ばね４０１、４０２、４０３を有する。

上述の如く、板金製フレーム４は、モジュール１の重心Ｇ近傍を、副走査方向と平行に貫くフレーム平坦部４０を有する。縮小光学系の光路は、フレーム平坦部４０の原稿面に近い側でミラー２１、２２、２３により構成される第１光学系２内で複数回折り返した後、フレーム平坦部４０の光路のための切欠部（又は開口部）４１を貫いて、レンズ３１、ＣＣＤ３３およびミラー３４、３５、３６により構成され、フレーム平坦部４０の原稿面１１０に遠い側に位置する第２光学系３に導かれる。

ここで、モジュール１を副走査方向に駆動する駆動源である駆動モータ（図４参照）６は、図１０に最もよく示す板金製フレーム４のフレーム平坦部４０に、例えばねじを使用して固定される。駆動モータ６の軸の周りには、突出部があり、フレーム平坦部４０上に形成された切欠部４２に、嵌合位置決めされる。図６に示す如く、駆動モータ６の駆動ギア６１が、フレーム平坦部４０の切欠部（又は開口）４２を貫くように、駆動ギア６１の外形は、フレーム平坦部４０の切欠部４２の内径よりも小さくする。駆動ギア６１は、フレーム平坦部４０上であって且つ駆動モータ６とは反対側の面に設けられた軸７０に取り付けられる伝達ギア７を介して、駆動ドラム１１を駆動する。

図５、図１０および図１１に示す如く、フレーム平坦部４０には、摺動部材８２、８３を取り付ける取付部４３a、４３ｂが設けられている。この摺動部材８２、８３は、フロントレール８を折り曲げて形成された水平面をガイドとしてモジュール１を支持する。尚、フロントレール８を折り曲げて形成された水平面をガイドとする構成は、ミラースキャン方式のキャリッジ支持として一般的であるので、ここでは詳細説明を省略する。

図９は、図３〜図６に示すモジュール１の断面図、特にこのモジュール１の主要な構成ユニットである第１光学系２および第２光学系３の動作又は作用を示す。また、図１２は、モジュール１の図９に対応する側面図である。図９および図１２に示す如く、第１光学系２は、光路が複数回往復する略平行な１対のミラー２２−２３と原稿面１１０に配置される原稿（図示せず）の光をミラー２２−２３に入射するミラー２１により構成される。ミラー２２−２３は、原稿面１１０に対して略垂直であり且つミラー２２−２３の間隔は、原稿面１１０に近い側が遠い側より若干狭くなっている。ミラー２１は、ミラー２２−２３から見て原稿面１１０の反対側に位置し且つ原稿面１１０からミラー２１へ向かう光路は、ミラー２２−２３を往復する光路を横切る位置に配置される。第１光学系２の上述した位置関係により、ミラー２２〜２３の両端は、それぞれ１枚ずつの側板（図７参照）２４、２５により保持が可能になると共にミラー２１の側から入射した光が、ミラー２２−２３の間を往復する間にミラー２１の側へ戻ってくる。

尚、ミラー２１〜２３の両端は、図７に示す如く、板ばね２６、２７により側板２４、２５により押し付けられている。また、側板２４、２５は、位置決め部２４ａ、２５ａと折曲部２４ｂ、２５ｂを有し、折曲部２４ｂ、２５ｂの取付穴を介してフレーム平坦部４０にねじ固定される。折曲部２４ｂ、２５ｂは、固定ねじを締め込むにつれて位置決め部２４ａ、２５ａがフレーム平坦部４０に押し付けられるように、若干寸法をマイナス気味に設定する。

図３乃至図５に示す如く、ワイヤを巻付け駆動するドラム１１の軸およびプーリ１３−１４の軸は、フレーム平坦部４０上に固定される。更に、板金製フレーム４の端部には、導電性部材９が取り付けられ、フロントレール８を介して電気的に接地する。フレーム平坦部４０には、板ばね４０１、４０２、４０３が取り付けられ、それぞれ第１光学系２のミラー２１、２２、２３に接触している。また、図１０に示す如く、板金製フレーム４は、フレーム平坦部４０の両側縁に沿って折曲部４ｘ、４ｙが形成され、断面形状を略コの字状としている。この特定形状により、板金製フレーム４の剛性を強化している。

上述した如く、略コの字の断面形状を持つ剛性の高い板金製フレーム４を重心Ｇ近傍に配置し、このコの字の中央のフレーム平坦部４０に、第１光学系２および第２光学系３と、その駆動源である駆動モータ６を取付けたので、精度が向上する。更に、同じフレーム平坦部４０に板ばね２６、２７を取り付け、万一ミラー２１〜２３が振動して相対的な動きが発生しても、ミラー２１〜２３と板ばね２６、２７の接触部分の滑りにより、振動エネルギーを熱エネルギーに変換してミラー２１〜２３の振動を速やかに減衰させる。その結果、全体が一体となって相対的な位置関係の変化が極めて少ないモジュール１となり、性能と品質が極めて安定する。

また、コピー装置用等の特に高画質化および高速化が要求される原稿読取装置には、所謂ミラースキャン方式が採用されるのが一般的である。ミラースキャン方式は、ＣＣＤとレンズが筐体上に固定され、１枚のミラーと光源を搭載走査長全体を走査する第１キャリッジと互いに９０度の角度をなす２枚のミラーを搭載し、走査長の半分の距離を第１キャリッジの半分の速度で第１キャリッジに追随する第２キャリッジとにより、原稿上の走査線とＣＣＤの走査線の距離を一定に保ちつつ原稿全体を走査するものである。第１キャリッジと第２キャリッジの相対的な運動を安定して実現するためにワイヤとプーリの機構が使用されるのが一般的であり、このワイヤを筐体上に固定した駆動ユニットにより駆動する。

駆動源も含めて第１光学系および第２光学系を同一の板金製フレーム上に搭載する本発明による原稿読取装置は、上述した従来の原稿読取装置に比べて、駆動系が発生する振動等の影響を受けやすいように一見感じられる。しかし、実際には、むしろ影響は少ないことが以下の説明により理解されよう。

先ず、ミラースキャン方式と駆動系の振動との関係について説明する。この種の原稿読取装置では、モータやギア等の駆動系が発生させる振動に起因して画質が劣化することが知られている。ところが、実際に発生する駆動系の振動は、隣り合うラインの走査巾にすれば数％の差であり、本来画質に影響しないレベルである。カラーであっても２５％以下であれば画質には影響なく、影響が明らかになるのは、走査巾が５０％以上の差になってからである。ミラースキャン方式の画質の劣化は、レンズとＣＣＤ、第１キャリッジ、第２キャリッジの相対的な運動により発生する。例えば、レンズを中心にＣＣＤが回転するように振動すると、縮小光学系の倍率分影響が拡大するので、影響は１０倍程度に拡大される。これらのユニットは、５００mm×５００mm程度の筐体上に分散して位置し、更に第１キャリッジと第２キャリッジは、走査方向にワイヤで拘束されているので、相対的な位置関係を維持するために十分な剛性を確保するのは困難な作業を伴う。また、駆動系には十分な振動対策が必須である。

本発明による原稿読取装置では、駆動系や読取系は全て同一の板金製フレームの同一の板面上に固定されるので、上述の如き相対的な運動が発生する恐れが皆無又は極めて少ない。第１光学系内のミラーの振動に対しては、ミラースキャン方式よりも優れた振動対策が必要であるが、本発明によると、効果的に対策が可能である。尚、第２光学系内のミラーのサイズは十分小さく、画質に影響するような振動は発生しないので、同様の板ばねは不要である。

以上、本発明による原稿読取装置の好適実施例の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。例えば、摺動性部材は、導電性部材を兼ねることも可能である。

本発明による原稿読取装置の全体の外観を示す斜視図である。 図１の原稿読取装置の上部カバーを取り外し、内部構造を示す斜視図である。 本発明の原稿読取装置に使用するモジュールの全体の外観を示す斜視図である。 図３のモジュールのカバーを取り外した斜視図である。 図３に示すモジュールの下側から見た斜視図である。 図５のモジュールからドラムを取り外した斜視図である。 本発明のモジュールに使用される第１光学系の斜視図である。 本発明の原稿読取装置に使用される第２光学系を示し、（Ａ）は上側から見た斜視図、（Ｂ）は下側から見た斜視図である。 本発明の原稿読取装置に使用されるモジュールの動作説明のための断面図である。 本発明の原稿読取装置に使用される板金製フレームの上側から見た斜視図である。 図１０に示す板金製フレームの下側から見た斜視図である。 本発明の原稿読取装置に使用されるモジュールの図９に対応する側面図である。

符号の説明

１ モジュール
１１ ドラム
１２、１３、１４ プーリ
１５ 摺動ガイド
２ 第１の光学系
２１、２２、２３ ミラー
２４、２５ 側板
３ 第２光学系
３１ レンズ
３２ ＣＣＤ
４ フレーム（板金製フレーム）
４０ フレーム平坦部
４１ 光路のための切欠部（開口部）
４３ 摺動部材の取付部
４ｘ、４ｙ 折曲部
５ ランプ
６ 駆動源（駆動モータ）
８ レール（フロントレール）
８２、８３ 摺動部材
９ 導電性部材
４０１〜４０３ 板ばね

Claims (9)

1. 原稿を照射する光源と、レンズおよびミラーを使用する縮小光学系と、ラインセンサとを一体化したモジュールとし、前記ライセンサによりライン状に原稿を走査する主走査を行うと共に該主走査方向と直交方向に前記モジュールを機械的に走査する副走査を行い、原稿面の情報を読み取る原稿読取装置において、
   前記モジュールの重心近傍を前記副走査方向と平行に貫く板金製のフレームを有し、
   前記縮小光学系の光路は、前記フレームのフレーム平坦部の原稿面に近い側で複数のミラーにより構成される第１光学系内で複数回折り返した後に、前記フレーム平坦部の開口部を貫いて、レンズ、ＣＣＤおよびミラーにより構成され前記フレーム平坦部の原稿面に遠い側に配置される第２光学系に導かれることを特徴とする原稿読取装置。
2. 前記第１光学系は、前記フレーム平坦部に位置決め固定することを特徴とする請求項１に記載の原稿読取装置。
3. 前記モジュールを前記副走査方向に駆動する駆動源を、前記フレーム平坦部へ前記駆動源の駆動ギアが前記フレーム平坦部に形成された切欠部を貫くように固定され、前記駆動ギアは、前記フレーム平坦部上且つ前記駆動源とは反対側の面に設けられた前記駆動源の駆動力を伝達する伝達ギアの軸を介することを特徴とする請求項１又は２に記載の原稿読取装置。
4. 前記フレーム平坦部に直接固定され、前記モジュールの前記副走査方向を案内するレールに対する摺動部材を有することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の原稿読取装置。
5. 前記第１光学系は、光路が複数回往復する略平行な１対のミラーおよび原稿の光を前記１対のミラーに入射する１枚のミラーにより構成され、前記１対のミラーは、原稿面に対して略垂直であり、前記１枚のミラーは、前記１対のミラーから見て原稿面の反対側に位置し且つ原稿面から前記１枚のミラーへ向かう光路は、前記１対のミラー間を往復する光路を横切る位置に配置され、前記１対のミラーおよび前記１枚のミラーの両端は、それぞれ１枚の側板により位置決めされ、該側板のエッジが前記フレーム平坦部に位置決めされることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の原稿読取装置。
6. 前記モジュールは、前記フレーム平坦部の同一面上に固定され、ワイヤを巻付け駆動するドラム軸とプーリの軸を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の原稿読取装置。
7. 前記フレームの端部には、導電性部材が取り付けられ、前記レールを介して電気的に接地されることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の原稿読取装置。
8. 前記摺動部材は、前記導電性部材を兼ねることを特徴とする請求項４又は８に記載の原稿読取装置。
9. 前記フレームには板ばねが取り付けられ、該板ばねは、前記第１光学系内の前記ミラー端部に接触し、該ミラーおよび前記板ばねの接触部分の滑りにより振動エネルギを熱エネルギに変換して前記ミラーの振動を減衰させることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の原稿読取装置。

Images