JP2017041720A - スキャナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スキャナ装置において、透明板に対するセンサユニットのがたつきを抑制して高い画像読取品質を達成する。【解決手段】透明板に当接しセンサユニットと透明板との隙間を形成するスペーサは、センサユニットの長手方向の一方の端部の側の１箇所、他方の端部の側の２箇所の計３箇所に、三角形の配置関係で設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、スキャナ装置に関する。

特許文献１には、フラットベッド型のスキャナ装置が開示されている。このスキャナ装置では、センサユニットと原稿台の透明板との間の微小距離を一定に保つために、ガイドシャフトの延びる方向と垂直な方向に細長いセンサユニットにおいて、その長手方向の両端部のそれぞれごとに２個、合計４個のスペーサを設ている。

特開２０１３−２０７６９０号公報

特許文献１に記載の構成は、原稿台を構成する透明板に対してセンサユニットを４点支持構造で付勢する構成であるため、原理上、がたつきが発生しやすい。例えば、４個のスペーサのうちにいずれか１つに変形や取付け誤差が存在すると、透明板に対するセンサユニットのがたつきが生じる。良好な画像読み取りのためにはセンサユニットと原稿が載置される透明板との間隔が一定であることが必要であるから、４点支持構造としたことによるこのようながたつきの発生は、読取画像品質が劣化の要因となる。

本発明の目的は、原稿台を構成する透明板に対するセンサユニットのがたつきを抑制して高い画像読取品質を達成できるスキャナ装置を提供することにある。

本発明のスキャナ装置は、透明板に置かれた原稿を、キャリッジに搭載されて透明板に向けて付勢されたセンサユニットによって読み取るスキャナ装置であって、透明板に当接し、センサユニットと透明板との隙間を形成するスペーサを有し、スペーサは、センサユニットの長手方向の一方の端部の側の１箇所に、他方の端部の側の２箇所に配置され、計３箇所においてセンサユニットが支持される。

本発明によれば、原稿台を構成する透明板に対するセンサユニットのがたつきが起こりにくくなり、高い品質で画像読み取りを行えるようになる。

本発明の実施の一形態のスキャナ装置を示す図であって、原稿カバーを開けた状態を示す斜視図である。 センサユニットの構成を示す断面図である。 スキャナ装置に設けられる画像データ処理を行う回路部分の構成を示すブロック図である。 センサユニットの構成の一例を示す斜視図である。 センサユニットの構成の別の例を示す斜視図である。

次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態のフラットヘッド型のスキャナ装置の外観を示している。なおスキャナ装置は原稿画像読取装置とも呼ばれる。
図示されるスキャナ装置１０は、大別すると、装置本体１と原稿カバー１１とからなっている。図１は、原稿カバー１１を開けた状態のスキャナ装置１０を示している。装置本体１の上面には、原稿を載置するための原稿台として透明板２が取り付けられている。透明板２は例えばガラス板によって構成される。読取対象となる原稿は、その読取画像面が透明板２と接触するようにして、透明板２の上に載置される。原稿カバー１１は、透明板２上に載置された原稿を透明板２の上面に押圧するための押圧部材として機能するものであって、装置本体１に対して開閉可能に取り付けられている。原稿カバー２１の押圧面には、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。図示した例では透明板２すなわち原稿台は長方形状となっている。ここで、長方形状の透明板２の相互に直交する辺に対してそれぞれ平行な方向をＸ方向及びＹ方向とする。Ｘ方向及びＹ方向は図１において矢印によって示されている。

装置本体１の内部には、Ｘ方向に延びるガイドレール３１と、センサユニット３とが設けられている。センサユニット３は、Ｘ方向に細長い形状を有するとともに、同様にＸ方向に細長い形状を有するキャリッジ４の上に搭載されている。キャリッジ４は、ガイドレール３１に対して摺動可能に係合するスライダ６を有し、スライダ６はキャリッジ４の下面に取り付けられている。またキャリッジ４には、モータ７を駆動源とするベルト５が取り付けられており、モータ７によってベルト５を駆動することにより、スライダ６を介してガイドレール３１に摺動しながらＹ方向に往復移動する。したがってセンサユニット２は、原稿台である透明板２の下面に沿ってＹ方向に移動可能であり、キャリッジ４の移動に伴ってキャリッジ４に搭載されたまま移動する。ベルト５及びモータ７は、センサユニット２の長手方向（すなわちＸ方向）と直交する方向（すなわちＹ方向）にキャリッジ４を駆動する駆動手段として機能する。さらにキャリッジ４には、センサユニット３を上方向、すなわち透明板２に向かって付勢する例えばバネなどの付勢手段（不図示）が設けられている。

次にセンサユニット３について説明する。センサユニット３は、Ｘ方向に延びる（ライン型（線型）の密着型（コンタクト）イメージセンサと、このイメージセンサに対する光源とを備え、光源から発して原稿によって反射された光をイメージセンサで検出する構成となっている。図２は、Ｘ方向に垂直な面でのセンサユニット３の断面図である。センサユニット３は、その内部に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色の発光素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂと、ロッドレンズアレイ３４と、イメージセンサ３５とを備えている。イメージセンサ３５は多数の受光素子をＸ方向（図２の紙面に垂直な方向）に１列に配置した構造を有し、図２には、イメージセンサ３５を構成する受光素子の１つが表されている。ロッドレンズアレイ３４は、透明板２側からの光をイメージセンサ３５の入射面に導くように配置されている。発光素子としては例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。発光素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの光軸は透明板２に対して斜めとなっており、この光軸に沿って発光素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂから透明板２を介して原稿に照射された光は原稿面で反射され、再び透明板２を透過する。そしてこの光は、ロッドレンズアレイ３４を透過してイメージセンサ３５上に結像される。高品質な画像読み取りを実現するためには、原稿表面とロッドレンズアレイ３４の先端との距離を一定に保つ必要があり、透明板２が一様な厚さを有するとすれば、ロッドレンズアレイ３４の先端と透明板２の下面との間の隙間の大きさを一定に保つ必要がある。

センサユニット３では、３色の発光素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを、順次、色を切り替えるように点灯し、各色ごとの点灯タイミングでイメージセンサ３５が原稿からの反射光を検出する。これにより、ライン型のイメージセンサ３５の長さにわたって一括して色分解読取を行うことができる。さらに、上述したようにキャリッジ４をＹ方向に移動させることにより、センサユニット３も透明板２の下面に沿ってＹ方向に移動し、透明板２上に載置された原稿の画像を読み取っていく。

次に、スキャナ装置１０において画像データ処理を行う回路部分について説明する。図３はこの回路部分の構成を示すブロック図である。スキャナ装置１０では、上述したように、イメージセンサ３５と発光素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂとがセンサユニット３に設けられている。スキャナ装置１０は、このセンサユニット３とモータ７のほかに、増幅器８１とＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ８２とゲートアレイ８３とインタフェース回路８４とＣＰＵ（中央処理装置）９０とを備えている。増幅器８１は、イメージセンサ３５からの信号を増幅してＡ／Ｄコンバータ８２に供給するものであり、ゲートアレイ８３は画像処理を行うものである。インタフェース回路８４は、外部のコンピュータ８５との接続するためのものである。ＣＰＵ９０は、このスキャン装置１０の全体の制御を行うものであって、特に、モータ７の駆動、各発光素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの駆動、ゲートアレイ８３及びインタフェース回路８４の制御を行う。

順次点滅する発光素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂに同期してイメージセンサ３５が読み取った画像出力信号は、増幅器８１で増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ８２によりデジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄコンバータ８２は、その分解能のビット数に相当する分割数でイメージセンサ３５のダイナミックレンジ（原稿上の真白部と真黒部との読取出力差）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。例えば、分解能８ビットのＡ／Ｄコンバータ８２を使用す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、１０ビットのＡ／Ｄコンバータ８２を使用する場合は１０２４の階調レベルに識別することができる。したがって、８ビットのＡ／Ｄコンバータ８２を用いるスキャナ装置では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３色の光源によるカラー読取により、２４ビットすなわち約１６７０万色を識別することができる。同様に１０ビットのＡ／Ｄコンバータ８２を用いる場合には、３０ビットすなわち約１０億７４００万色を識別することができる。

スキャナ装置１０からの画像信号の出力形態は数種類あり、読取画像の用途によって好適な出力形態を選択することができる。例えば、文章を読み取ってその内容をＯＣＲ（光学文字認識）にかける場合や、モノクロの線画を読み取る場合には、モノクロ２値の画像が適している。このため、前述の赤、緑、青の光源のうち、例えば緑だけを点灯して得た画像信号を、ゲートアレイ８３に組み込まれた画像処理回路により、所望のしきい値によって二値化した画像データが使用される。これに対し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は、同じく緑光源による画像信号を使用し、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使用される。また、カラー画像の処理を行う場合は、多値（２４ビットなど）画像データを使用することが好適である。以上の画像処理回路を経た画像信号は、インタフェース回路８４を介して外部のコンピュータ８５（例えばパーソナルコンピュータ）などの機器に出力される。上記の制御を行うＣＰＵ９０のコントロールボードや電源からなる電装部は、装置本体１の内部に配置されている。

次に、センサユニット３と透明板２との間に形成された隙間を一定に維持するための構成について説明する。図４はセンサユニット３の詳細を示す斜視図である。イメージセンサは、センサユニット３の内部に位置するため、図４には示されていない。その代わり図４では、イメージセンサ３５の各受光素子を覆うように設けられてイメージセンサ３５に対して導光するためのロッドレンズアレイ３４が、センサユニット３の長手方向すなわちＸ方向に延びて設けられていることが示されている。したがって、ロッドレンズアレイ３４の形成領域がこのセンサユニット３におけるイメージセンサの形成領域ということになる。

センサユニット３の長手方向の両端には、ローラホルダ３６がそれぞれ取り付けられ、ローラホルダ３６には、スペーサであるローラ３７Ａ〜３７Ｃが、その外周部が透明板２に向かう方向に突出するように取り付けられている。これらローラ３７Ａ〜３７Ｃは回転可能に軸支されたコロである。センサユニット３はキャリッジ４に設けられたバネなどの付勢手段によって透明板２に付勢されており、スペーサであるローラ３７Ａ〜３７Ｃの外周が透明板２に当接することにより、透明板２とセンサユニット３との微小な隙間が一定に維持される。この隙間は、センサユニット３におけるロッドレンズアレイ３４の透明板２側に突出した先端と透明板２との間隔であり、その寸法は１ｍｍ未満の微小なものである。

ローラ３７Ａ〜３７Ｃは、キャリッジ４に搭載されたセンサユニット３がＹ方向（図１参照）に移動するときに、この移動に伴って従動回転する。なお、３つのローラ３７Ａ〜３７Ｃはそれぞれ単一のコロからなるものであるが、これに限らず、それぞれのローラを２個たは３個のコロを同軸に支持して１モジュールとしたものであってもよい。

本実施形態では、特許文献１に示したようにセンサユニット３の長手方向の端部ごとに２箇所の合計で４箇所のローラを設けるのではなく、１つ減らして計３箇所のローラ３７Ａ〜３７Ｃとして３点支持にした構造が特徴である。具体的には、センサユニット３の長手方向の２つの端部をそれぞれ第１の端部及び第２の端部として、第１の端部では１箇所（１個）のローラ３７Ａを配し、第２の端部では２箇所（２個）のローラ３７Ｂ，３７Ｃを配置している。３点支持構造のために、３箇所のローラ３７Ａ〜３７Ｃが同一直線上にない三角形の配置としている。すなわち、スペーサは、センサユニット３の長手方向の一方の端部の側の１箇所に、他方の端部の側の２箇所に配置され、計３箇所においてセンサユニット３が支持され、透明板２に対してセンサユニット３の姿勢が一定に保たれる。

ここで示した例では、ローラ３７Ａ，３７Ｂは、ライン型のイメージセンサ３５をその長手方向に沿って延長した位置（すなわちロッドレンズアレイ３４をその長手方向に延長した位置）にそれぞれ設けられている。一方、ローラ３７Ｃは、ローラ３７Ｂの位置からキャリッジ４の移動方向に離れた、キャリッジに主構造体よりも外側の位置に設けられている。ローラ３７Ａ〜３７Ｃの形成位置をそれぞれ頂点とすると、ローラ３７Ｂの位置が直角に対応するほぼ直角三角形の配置関係となる。

本実施形態では、計３箇所のローラ３７Ａ〜３７Ｃによる３点支持構造によりセンサユニット３と透明板２との隙間を一定に保つようにしてので、４点支持構造を用いる場合に比べてがたつきが発生しにくくなる。これにより原稿台を構成する透明板２からセンサユニット３までの間隔、特にセンサユニット３内のロッドレンズアレイ３４と透明板２との隙間がより安定して一定に維持され、高画質な画像読み取りを行うことができる。またセンサユニット３の長手方向の端部のうち第１の端部（ローラ３７Ａが設けられている端部）には、例えば、センサユニット３から画像出力信号や発光素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを駆動するための信号を伝える電気ケーブル４０が接続されている。このようにローラが１個だけ設けられる方の端部に電気ケーブル４０を接続することにより、装置本体１内での電気ケーブル４０の這い回しを行いやすくなる。

なお、センサユニット３と透明板２との間隔を一定に保つためのスペーサとしては、ローラ（コロ）ではなく、回転しないパッドを用いることもできる。図５は、回転しないパッドを有するセンサユニット３を示している。図５に示したセンサユニット３は、図４に示したものと同様のものであるが、センサユニット３の長手方向の両端において、ローラホルダの代わりにスペーサ支持部３８が、透明板２に対向するように設けられている点で異なっている。センサユニット３の両端のうち一方の端部（第１の端部）に設けられるスペーサ支持部３８には突起部３９Ａが設けられ、他方の端部（第２の端部）に設けられるスペーサ支持部３８には突起部３９Ｂ，３９Ｃが設けられている。突起部３９Ａ〜３９Ｃは、いずれも透明板２に当接するパッドであって、センサユニット３と透明板２との隙間を一定に保つスペーサである。３点支持構造とするので、３箇所の突起部３９Ａ〜３９Ｃが同一直線上にないことが必要である。ここで示した例では突起部３９Ａ，３９Ｂは、ライン型のイメージセンサ３５をその長手方向に沿って延長した位置にそれぞれ設けられている。一方、突起部３９Ｃは、突起部３９Ｂからキャリッジ４の移動方向に外れた位置に設けられている。図５に示したものでも、透明板２に対するセンサユニット３のがたつきを防止して原稿台を構成する透明板２とセンサユニット３との隙間を一定に維持することができるため、高画質な画像読み取りを行うことができる。

１ 装置本体
２ 透明板
３ センサユニット
４ キャリッジ
３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ 発光素子
３４ ロッドレンズアレイ
３５ イメージセンサ
３６ ローラホルダ
３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ ローラ
３８ スペーサ支持部
３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ 突起部
４０ 電気ケーブル

Claims (7)

1. 透明板に置かれた原稿を、キャリッジに搭載されて前記透明板に向けて付勢されたセンサユニットによって読み取るスキャナ装置であって、
   前記透明板に当接し、前記センサユニットと前記透明板との隙間を形成するスペーサを有し、
   前記スペーサは、前記センサユニットの長手方向の一方の端部の側の１箇所に、他方の端部の側の２箇所に配置され、計３箇所において前記センサユニットが支持されることを特徴とするスキャナ装置。
2. 前記３箇所は同一直線上には無く、前記３箇所を頂点とする三角形の配置関係である、請求項１に記載のスキャナ装置。
3. 前記三角形はほぼ直角三角形である、請求項２に記載のスキャナ装置。
4. 前記センサユニットはライン型のイメージセンサを備え、前記イメージセンサの長手方向に沿って前記イメージセンサを延長した位置に、前記１箇所の前記スペーサと、前記２箇所のうちの一方の前記スペーサが設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載のスキャナ装置。
5. 前記２箇所に配置された２つの前記スペーサは、前記キャリッジが移動する方向において離れて配置されている、請求項４に記載のスキャナ装置。
6. 前記一方の端部の側において、前記センサユニットの電気ケーブルが接続されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスキャナ装置。
7. 前記スペーサは、ローラまたは突起からなる、請求項１から６のいずれか１項に記載のスキャナ装置。
   

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