JP2009044577A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像読取装置を、プラスチックで成型した筐体とプラスチックのラックを用いた走査駆動部とで構成すると、剛性が低く、反りが生じ易い。このため、読取の移動走査が安定しない。
【解決手段】 画像読取装置の筐体に、ラックに沿って補強板を設ける。また、筐体、ラックと補強板との熱膨張の差があっても、補強板の膨張収縮が可能で平面性を保つ構成とする。
【選択図】 図７

Description

本発明は、文書や写真などの原稿を読み取ってデジタルデータに変換して出力する、コンピュータ入力用の画像読取装置に関する。

従来の画像読取装置として、原稿台ガラス上の原稿画像を密着型イメージセンサ（ＣＩＳ）で読取るものがある。ＣＩＳを搭載したキャリッジの移動手段として、駆動モータの駆動力を、複数の歯車とタイミングベルト等を介して伝達し、キャリッジの一部が金属シャフトで構成されたガイドレール上を摺動しながら移動する画像読取装置があった（特許文献１参照）。

また近年では、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自走式で走査して副走査方向に移動するタイプのものがある（特許文献２参照）。

密着型イメージセンサは、ピント位置を常に保持するため一定の力で原稿台ガラス裏面に押圧され、そのガラス面を摺動しながら画像を読取っている。
特開平１１−３４６２８３号公報 特開２００４−５４２８３号公報

しかしながら、上記の特許文献１の装置筐体に、ラックピニオンを用いた構成において、金属のガイドレールの代わりにラックを配置した場合、筐体の型構造上ラックを一体的に形成することが困難である。このため、別部材のラックを装置筐体に固定することになる。この構成では、装置筐体もラックも通常プラスチックの成型品のため、ガイドレールを使用したものに比べて、剛性が低く、寸法精度特に平面性が悪く反りが生じ易いという欠点が生じる。その反りは、ラックを介してキャリッジ及び密着型イメージセンサの原稿台ガラスへの押圧力が増し、摺動負荷を変動させる。その結果。密着型イメージセンサの走行性能が著しく不安定になる。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単かつ安価な構成で、かつ寸法精度が出しやすく剛性の高い画像読取装置を提供することにある。

上記目的を解決するために本発明の画像読取装置は、原稿台と、前記原稿台を支持するプラスチックで成型された筐体と、前記筐体の内で前記原稿台の画像を移動走査して読取るイメージセンサと、前記筐体の内に設けられ前記移動走査の駆動部を構成するプラスチックで成型されたラックと、を有する画像読取装置であって、前記ラックと前記筐体よりも剛性が高く、前記移動走査を安定させる平面度を有する補強部材を、前記ラックの長手方向の全域に渡って、前記ラックに沿って、前記長手方向に膨張収縮が可能に前記筐体に設けたことを特徴とする。

補強部材を筐体及びラックに対し長手方向に自由に伸縮できるよう取付けたことにより、コストダウンと、強度・平面性を保持し、環境温度変化にも対応でき、かつ走行性能が安定する。

まず、図１、図２、図３を用いて画像読取装置の全体構成について説明する。図１は本実施の形態に係る画像読取装置の構成模式図、図２は密着型イメージセンサを示す概略構成断面図である。図３は本実施例の主断面図である。

図１に示すように、装置本体１の筐体の上面に取付けられた原稿台ガラス２上に原稿をセットし、装置本体１の筐体内の画像読取手段としての密着型イメージセンサ３を原稿台ガラス２に平行に走査することにより、原稿の画像を読み取る。また、原稿台ガラス２上には、原稿を原稿台ガラス２上に押圧するための原稿押圧部材としての原稿カバー２１が、装置本体１に開閉可能に取り付けられている。この原稿カバー２１内面の原稿台ガラス２との対向面には、シート材とスポンジからなる原稿圧着シート２２が貼り付けられている。

図２に示すように、密着型イメージセンサ３は、その内部には原稿照射用の光源である三色のＬＥＤ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、原稿からの反射光をイメージセンサ３Ｓの受光素子上に結像するロッドレンズアレイ３Ｌ及びイメージセンサ３Ｓが組込まれている。コンタクトイメージセンサ３は、三色のＬＥＤ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを順次切り替えて点灯し、イメージセンサ３Ｓが各色ごとに原稿からの反射光を読み取ることにより、色分解読取りをする。

図３（ａ）に画像読取装置のラック６に垂直な断面を示す。ラック部の拡大を図３（ｂ）に示す。密着型イメージセンサ３は、センサホルダ４に支持されており、その両端にはスペーサ１９、２０が配置されている。そのスペーサ１９、２０は、密着型イメージセンサ３と原稿台ガラス２との位置を一定に保つことでピント位置を保証しつつ、摺動部材として密着型イメージセンサ３を安定して走査させる機能を備えている。センサホルダ４の略中央部にスライダ５が固定されている。スライダ５はラック６の円弧状の上面１１及び側面１２に当接し、それをガイドとして走行する。またセンサホルダ４の端部に、弾性部材１８が配置され、その押圧力で密着型イメージセンサ３が原稿台ガラス２に押圧されている。同時にその反力を利用しスライダ５とラック６の円弧状の上面１１の当接部を支点としてセンサホルダ４の他方の端部に配置した支持部２５で密着型イメージセンサ３の他方端が原稿台ガラス２に同時に押圧されている。

ラック６と外装カバーを兼ねる筐体１０の間に補強部材としてＬ字断面形状を持つ金属の補強板９がラック６の長手方向の全域に渡って配置されている。この補強板９の必要な機能は、筐体１０とラック６が合わせ持つ剛性と同等以上の剛性と平面性である。一般に剛性は、Ｅ×Ｉ（Ｅ：弾性係数、Ｉ：断面二次モーメント）で表され、本実施形の金属補強板の弾性係数は（例えば軟鋼Ｅ＝２０７Ｇｐａ）、プラスチック（例えばＡＢＳＥ＝２０００Ｍｐａ）等の弾性係数に対し、はるかに大きい。また、断面二次モーメントは、その形状によって決まり、本実施形のＬ字形状は、一般にシンプルな形状で高い断面二次モーメントが得られ、初期の平面性（０．１〜０．２ｍｍ程度）をほとんど損なうことなく、金属平板を曲げ加工で形成できる。その形状と材質は、その必要な機能を満たすものであれば任意で構わない。

次に図４を用いて密着型イメージセンサを副走査方向に走査するための駆動系まわりについて説明する。図４は、本実施形の駆動ギア列説明図であり、画像読取装置本体の裏面方向（図１矢視図）から見た図である。

図４に読取走査の駆動部を示す。センサホルダ４に、移動走査の駆動源であるモータ７とアイドラギア１６、ウォームギア１７とラック６に噛み合うピニオンギア８が配置されている。コントロールボードからの指令により、駆動モータ７が駆動されると、アイドラギア１６を介しウォームギア１７が回転し、ウォームホイール１７−１に駆動が伝達され、ピニオンギア８が回転する。この回転力がラック６に対する推進力になり、密着型イメージセンサ３は自走式で往復の移動走査が可能になっている。

次に図５を用いて画像読取装置における読取画像のデータ処理を説明する。図５は画像読取装置による読取画像データ処理ブロック図である。また破線で囲われたエリアが、前述したセンサホルダ４に搭載されている。一点鎖線で囲まれたエリアがコントロールボード５５で、ＣＰＵ５４で制御されている。

順次点滅するＬＥＤ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂと同期してイメージセンサ３Ｓが読み取った画像出力信号は、アンプ５０に送られて増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ５１によりデジタル画像信号に変換される。

Ａ／Ｄコンバータ５１は、そのビット数分にイメージセンサ３Ｓのダイナミックレンジ（原稿上の真白部と真黒部の読取出力差）を分割して、原稿上の画像の明るさに応じて階調数を割り当てる。たとえば分解能８ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータ５１を使用している場合は白から黒に至る間を２５６の階調レベルに識別することができ、１０ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータ５１の場合は１０２４の階調レベルに識別することができる。したがって、８ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータ５１を用いた画像読取装置では、ＲＧＢ三色の光源によるカラー読取では２４ｂｉｔ＝約１６７０万色、１０ｂｉｔの場合は３０ｂｉｔ＝約１０億７４００万色を識別できる。

画像読取装置の画像信号の出力形態は数種類あり、読み取った画像の用途によって、それに適した出力形態を選択することができる。モノクロの画像を読み取る場合には、上述のＲＧＢの光源のうち、たとえばＧだけを点灯して得た画像信号を、ゲートアレイ５２に組み込まれた画像処理回路にて、あるしきい値にて二値化した画像データが使われる。

写真などの画像をモノクロプリンタに出力する目的で画像を読み取る場合には、同じくＧ光源による画像信号を使用してディザ法や誤差拡散法といった中間調処理を用いて二値化した画像データが用いられる。また、カラー画像の処理を行なう場合には、多値（２４ｂｉｔ、ｅｔｃ．）画像データが適している。上記画像処理回路を経た画像信号は、インタフェース回路５３を介してパソコン５６などの機器に出力される。なお上記制御を行うコントロールボード５５や電源からなる電装部は、原稿台ガラス２を固定支持する装置本体１の中に配置されている。

次に図６と図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて外装カバーを兼ねる筐体１０とラック６及び補強板９の固定について説明する。図６は、本実施例の副走査方向ラック部の断面図で、ラック６及び補強板９を固定する前の図である。図７（ａ）は、本実施例の副走査方向ラック部の断面図で、ラック６及び補強板９を固定した後の図で、図７（ｂ）、（ｃ）は、固定ビスまわりの拡大図である。

本実施形の筐体１０の構成は、特許文献１と同じ構造をとっており、筐体１０の断面形状でわかるように、両端部の形状が袋状になっているため型構造状アンダーカットになっている。そのため筐体１０にラックを一体成型することができない。従ってラック６を別部品として筐体１０上に固定している。

筐体１０とラック６が合わせ持つ剛性と同等以上の剛性をもっている金属の補強板９は、本実施形においては、Ｌ字断面形状を持つシンプルな形状である。このようなシンプルな形状の場合、平面度は、０．１〜０．２程度は容易に実現できる。この金属補強板９は、筐体１０内の補強板９を固定する面に形成された位置決めボス２５、２６、２７と補強板９に形成された位置決め穴２８、２９、３０に勘合され、筐体１０に対して位置決めされている。特に補強板９の両端部の位置決め穴２８、３０は、ラック６の長手方向に方向の一致した長穴になっている。また、筐体１０上の位置決めボス２５、２６、２７の高さｔ１は、補強板の厚さｔ２以上の高さとなっている（ｔ１≧ｔ２）。位置決め後、両端部を段ビス３１、３２で、中央部を通常のビス３３で筐体１０側から固定される。この時段ビスの段の高さｔ３は、筐体１０の段ビス固定部厚さｔ４以上の高さとなっている（ｔ３≧ｔ４）（図７（ｃ））。次にラック６は筐体１０内の位置決めボス３３、３４、３５（ここでは、補強板位置決めボスと同軸となっている）をラック６に形成された位置決め穴３６、３７、３８に勘合させ位置決めする。その後ラック側からビス３９、４０、４１で固定する（図７（ｂ））。この時ラック６は、筐体１０の補強板９の位置決めボス２５、２６、２７の高さｔ１が前述のように補強板９の厚さｔ２に対し、ｔ１≧ｔ２の関係にあるため、ラックの裏面は、補強板に対し接している状態もしくは、隙間をもった状態で筐体１０に固定される。従って補強板９に対しては、この隙間の効果により、大きな環境温度変化があってもラック６、筐体１０の長手方向の膨張収縮が可能となるため、バイメタル構造とはならず、ストレスは生じない。筐体１０とラック６はプラスチック部材のため熱膨張の差は小さく無視できる。つまり、補強板９は、長手方向に関して、位置決め穴２９の１点で固定し、他点では、膨張収縮で移動可能に取付けられている。

あるいは、同じ材質を使うことにより熱膨張の差はなくなる。またこの補強板９の剛性は、筐体とラックが合わせ持つ剛性と同等以上のため、ラックも筐体と同様に平面性が安定している補強板に沿うように矯正される。従って、ラックの平面性が安定しているため、ラック６、スライダ５、センサホルダ４、及び弾性部材１８を介して密着型イメージセンサから原稿台ガラスへの押圧力が安定し、摺動負荷を変動がほぼなくなる。その結果。密着型イメージセンサの走行性能が安定する。

従って、上記の構成をとることによりコストダウンと、強度・平面性を保持し、環境温度変化にも対応でき、かつ走行性能が安定する。

本発明の実施形態の画像読取装置の外観図。 本発明の実施形態の画像読取装置のイメージセンサの断面構成図。 本発明の実施形態の画像読取装置の断面図（ａ）とラック部拡大図（ｂ）。 本発明の実施形態の画像読取装置の走査駆動部の構成図。 本発明の実施形態の画像読取装置の回路構成の概略図。 本発明の実施形態の画像読取装置の筐体へのラックと補強板の取り付けを説明する断面図。 本発明の実施形態の画像読取装置の筐体、ラック、補強板の構成の断面図（ａ）と主要部の拡大図（ｂ）、（ｃ）。

符号の説明

１ 筐体
２ 原稿台
３ イメージセンサ
６ ラック
９ 補強板

Claims (4)

1. 原稿台と、
   前記原稿台を支持するプラスチックで成型された筐体と、
   前記筐体の内で前記原稿台の画像を移動走査して読取るイメージセンサと、
   前記筐体の内に設けられ前記移動走査の駆動部を構成するプラスチックで成型されたラックと、
   を有する画像読取装置であって、
   前記ラックと前記筐体よりも剛性が高く、前記移動走査を安定させる平面度を有する補強部材を、前記ラックの長手方向の全域に渡って、前記ラックに沿って、前記長手方向に膨張収縮が可能に前記筐体に設けたことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記補強部材は、前記筐体と前記ラックとの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記補強部材は、前記長手方向の１点で前記筐体に固定され、他点で前記長手方向に膨張収縮が可能に前記筐体に取付けら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。
4. 前記筐体と前記ラックとは同じ材質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。

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