JP2019193241A - 原稿読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステッピングモーターを必要とすることなく、キャリッジ位置を把握することができる原稿読取装置を提供する。【解決手段】キャリッジ１０を副走査方向に移動させながら、原稿の原稿画像を読み取る原稿読取装置であって、キャリッジ１０に取り付けられた金属板１１と、副走査方向と平行に、且つ金属板１１と対向して配置され、副走査方向で巻き数が異なるように巻き回されているコイルパターン２０を検出コイルとし、金属板１１をターゲットとして検出する近接センサーと、近接センサーの出力に基づいてキャリッジ１０の位置を検出する位置検出部とを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、原稿画像を撮像素子で読み取る原稿読取装置に関する。

原稿読取装置は、原稿に光照射を行う光源が取り付けられたキャリッジを備え、原稿に対してキャリッジを副走査方向に相対的に移動させながら、撮像素子によって主走査方向の１ライン単位でスキャンする。このような原稿読取装置では、原稿画像の読取位置を正確に設定するために、スキャン終了後に、キャリッジをホームポジションに戻している。

原稿の読取に際し、キャリッジをホームポジションに移動させるため、キャリッジを左右に細かく動かして制御している。一般的にホームポジション検知にはフォトインタラプタが使用され、モーター駆動にはクロック数によって位置情報が分かるステッピングモーターが使用されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１５−１５０７１６号公報

しかしながら、従来技術では、モーター駆動による機械振動や騒音が発生し、静かなオフィスで使用する際には耳障りであった。

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、ステッピングモーターを必要とすることなく、キャリッジ位置を把握することができる原稿読取装置を提供することを目的とする。

本発明の原稿読取装置は、キャリッジを副走査方向に移動させながら、原稿の原稿画像を読み取る原稿読取装置であって、前記キャリッジに取り付けられた金属板と、前記副走査方向と平行に、且つ前記金属板と対向して配置され、前記副走査方向で巻き数が異なるように巻き回されているコイルパターンを検出コイルとし、前記金属板をターゲットとして検出する近接センサーと、前記近接センサーの出力に基づいて前記キャリッジの位置を検出する位置検出部と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、近接センサーによってキャリッジの位置を把握することができるため、キャリッジの駆動にステッピングモーターを使用する必要がなく、ＤＣモーター等を使用して静音化することができるという効果を奏する。

本発明に係る原稿読取装置の実施の形態の構成を示す模式図である。 図１に示すキャリッジの移動方向に平行して配置されたコイルパターンの構成を示す図である。 本発明に係る原稿読取装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。 図３に示す近接センサーの出力例を示す図である。 図１に示す原稿読取装置による原稿読取動作について説明するフローチャートである。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付してある。

本実施の形態の原稿読取装置１は、図１を参照すると、第１コンタクトガラス２と、第２コンタクトガラス３と、光源４と、第１ミラー５と、第２ミラー６と、第３ミラー７と、結像レンズ８と、主走査方向に配置されたラインセンサー９とを備えている。光源４と、第１ミラー５とは、副走査方向に移動可能なキャリッジ１０に搭載されている。

光源４から照射されて原稿で反射された光は、第１ミラー５、第２ミラー６、第３ミラー７及び結像レンズ８により導かれて、ラインセンサー９により受光される。

ラインセンサー９は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）からなる撮像素子が主走査方向に配列されたリニアイメージセンサーである。また、ラインセンサー９は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の原稿画像を出力するカラーイメージセンサである。ラインセンサー９は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが設けられた撮像素子を１組として、複数組が主走査方向に配列されている。

ラインセンサー９は、原稿からの反射光の受光により、主走査方向の走査ライン単位でスキャンした原稿画像を時系列で出力する。なお、ラインセンサー９としてＣＩＳ(Contact Image Sensor)を用い、キャリッジ１０に搭載するようにしても良い。

第１コンタクトガラス２に載置された原稿を読み取る場合、キャリッジ１０（走査ライン）を副走査方向に移動させながら第１コンタクトガラス２を通して原稿をスキャンする。また、図示しない原稿給送装置から送られて来る原稿を読み取る場合、キャリッジ１０（走査ライン）を第２コンタクトガラス３と対向する位置に移動させ、原稿給送部から送られてきた原稿を、第２コンタクトガラス３を通してスキャンする。

図２を参照すると、キャリッジ１０には、導体の金属板１１が取り付けられている。そして、原稿読取装置１の筐体には、平面スパイラル状のコイルパターン２０がキャリッジ１０の移動方向と平行に、且つキャリッジ１０の金属板１１と近接して対向するように配置されている。なお、図２に示す（ａ）は、キャリッジ１０及びコイルパターン２０を原稿読み取り面側から見た図であり、（ｂ）は、コイルパターン２０の平面図である。また、本実施の形態では、キャリッジ１０の短手方向の側面に金属板１１を取り付けたが、キャリッジ１０の背面に取り付け、コイルパターン２０をキャリッジ１０の背面と対向して配置するようにしても良い。

コイルパターン２０の副走査方向（キャリッジ１０の移動方向）の長さＬａは、キャリッジ１０の移動範囲Ｌｂよりも長く、キャリッジ１０の移動位置に拘わらず、金属板１１とコイルパターン２０と同じ距離で対向するように構成されている。

また、コイルパターン２０は、副走査方向で巻き数が異なるように巻き回されている。図２に示す例では、左側から右側に向かうほど巻き数が少なくなっている。

原稿読取装置１は、図３を参照すると、近接センサー３０と、記憶部４０と、モーター５０と、読取制御部６０と、センサー制御部７０と、画像データ出力部８０を備えている。

近接センサー３０は、金属板１１をターゲットとして検出するセンサーである。近接センサー３０は、コイルパターン２０を検出コイルとし、コイルパターン２０と共振コンデンサー３１とのＬＣ共振回路を構成する検出回路３２と、発振・検波路３３とを備えている。

近接センサー３０は、発振・検波路３３からの発振信号によって、検出回路３２を共振させ、コイルパターン２０に共振電流を流して高周波磁界を発生させる。すると、コイルパターン２０に発生する高周波磁界によって、コイルパターン２０に対向配置された金属板１１の表面に渦電流が発生する。

コイルパターン２０と金属板１１との距離は常に一定であるが、コイルパターン２０は、副走査方向で巻き数が異なる。従って、コイルパターン２０に発生する高周波磁界の磁束密度は、副走査方向で異なり、金属板１１に発生する渦電流もキャリッジ１０の位置に応じて変化する。その結果、キャリッジ１０の位置に応じて、コイルパターン２０の抵抗、インダクタンスおよびＱ値が変化する。コイルパターン２０の抵抗、インダクタンスおよびＱ値の変化は、検出回路３２によって出力電圧に変換され、発振・検波路３３によって検波された後に出力される。これにより、図４に示すように、近接センサー３０の出力電圧は、キャリッジ１０の位置に応じて変化する。なお、図４には、予め設定されたホームポジションを「０」とし、近接センサー３０の出力電圧（Ｖ）と、ホームポジションからのキャリッジ１０の位置（ｃｍ）との相関関係が示されている。

記憶部４０は、半導体メモリ等の記憶手段である。記憶部４０には、図４に示すような位置換算情報４１が記憶されている。位置換算情報４１は、近接センサー３０から出力される出力電圧をキャリッジ１０の位置に換算するための情報である。

モーター５０は、キャリッジ１０を副走査方向に移動させる動力を生成する動力生成部であり、ＤＣモーターで構成されている。

読取制御部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータ等の演算処理回路である。ＲＯＭには原稿読取装置１の動作制御を行うための制御プログラムが記憶されている。読取制御部６０は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをＲＡＭに展開させることで、装置全体の制御を行う。

また、読取制御部６０は、位置検出部６１、移動制御部６２、開始位置判定部６３、画像反転部６４として機能する。

位置検出部６１は、近接センサー３０の出力電圧を位置換算情報４１に基づいて換算することでキャリッジ１０の位置を検出し、検出したキャリッジ１０の位置を示す位置情報を移動制御部６２に通知する。また、位置検出部６１は、近接センサー３０の出力電圧と位置換算情報４１とに基づいて、キャリッジ１０が予め設定されたホームポジションに位置することを検出し、キャリッジ１０がホームポジションに位置することを位置情報として通知するようにしても良い。さらに、位置検出部６１は、近接センサー３０の出力電圧と位置換算情報４１とに基づいて、キャリッジ１０の現在位置からホームポジションまでの距離及び方向を検出し、検出した距離及び方向を位置情報として通知するようにしても良い。

移動制御部６２は、位置検出部６１から通知される位置情報によってキャリッジの位置を常時把握した状態で、モーター５０の回転を制御し、キャリッジ１０を副走査方向に移動させる。以下、本実施の形態において、モーター５０を正回転させることでキャリッジ１０が移動する副走査方向の上流側を左側、下流側を右側とそれぞれ称する。

開始位置判定部６３は、第１コンタクトガラス２に載置された原稿の読み取りが指示されると、位置検出部６１からキャリッジ１０の現在位置を取得する。そして、開始位置判定部６３は、キャリッジ１０の現在位置から、原稿読取範囲Ｌｃの左側端部及び右側端部までのそれぞれの距離を左側距離及び右側距離としてそれぞれ算出し、原稿読取範囲Ｌｃの左側端部もしくは右側端部のいずれを読取開始位置とするかを判定する。

なお、原稿読取範囲Ｌｃは、キャリッジ１０の移動範囲Ｌｂ内に設定される。原稿読取範囲Ｌｃは予め設定しておいても良く、原稿サイズに応じて変更するようにしても良い。原稿サイズに応じて変更する場合、原稿読取範囲Ｌｃは原稿の副走査方向の長さとなる。

画像反転部６４は、ラインセンサー９によってスキャンされた画像データを左右反転させ、画像データ出力部８０に出力する。画像反転部６４として、例えば、ラインセンサー９によって走査ライン単位でスキャンされた画像データを入力して１頁分蓄え、入力とは逆の順序で画像データを出力するＦＩＬＯメモリ（First In Last Out memory）を用いることができる。

センサー制御部７０は、読取制御部６０の指示に基づいて、ラインセンサー９の動作を制御するドライバーであり、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)等により構成されている。

画像データ出力部８０は、読み取った画像データを画像形成装置や記憶装置等の外部装置に出力するインターフェイスである。

次に、原稿読取装置１による原稿読取動作について図５を参照して詳細に説明する。
第１コンタクトガラス２に載置された原稿の読み取り指示を受け付けると（ステップＳ１０１）、位置検出部６１は、近接センサー３０の出力電圧を位置換算情報４１に基づいて換算することでキャリッジ１０の位置を検出する（ステップＳ１０２）。

次に、開始位置判定部６３は、位置検出部６１からキャリッジ１０の現在位置を取得し、開始位置判定部６３は、キャリッジ１０の現在位置から、原稿読取範囲Ｌｃの左側端部及び右側端部までのそれぞれの距離を左側距離及び右側距離としてそれぞれ算出する（ステップＳ１０３）。

次に、開始位置判定部６３は、左側距離が右側距離未満か否かを判定し（ステップＳ１０４）、判定結果を移動制御部６２に出力する。

ステップＳ１０４で左側距離が右側距離以下である場合、開始位置判定部６３は、原稿読取範囲Ｌｃの左側端部を読取開始位置と判定し、移動制御部６２は、モーター５０を逆回転させ、原稿読取範囲Ｌｃの左側端部よりも左側にキャリッジ１０を移動させる（ステップＳ１０５）。なお、ステップＳ１０５でキャリッジ１０を移動させる位置は、原稿読取範囲Ｌｃの左側端部と移動範囲Ｌｂの左側端部との間で適宜設定することができる。

次に、読取制御部６０は、原稿読取範囲Ｌｃの左側端部からの原稿読み取りを実行させ（ステップＳ１０６）、読み取った画像データを画像データ出力部８０によって外部装置に出力し（ステップＳ１０７）、原稿読取動作を終了する。ステップＳ１０６において、読取制御部６０は、移動制御部６２として機能してモーター５０を正回転させて、キャリッジ１０を右側から左側に移動させながら、センサー制御部７０に原稿の読み取りを指示する。

ステップＳ１０４で左側距離が右側距離以上である場合、開始位置判定部６３は、原稿読取範囲Ｌｃの右側端部を読取開始位置と判定し、移動制御部６２は、モーター５０を正回転させ、原稿読取範囲Ｌｃの右側端部よりも右側にキャリッジ１０を移動させる（ステップＳ１０８）。なお、ステップＳ１０８でキャリッジ１０を移動させる位置は、原稿読取範囲Ｌｃの右側端部と移動範囲Ｌｂの右側端部との間で適宜設定することができる。

次に、読取制御部６０は、原稿読取範囲Ｌｃの右側端部からの原稿読み取りを実行させ（ステップＳ１０９）、読み取った画像データを画像反転部６４として機能することで左右反転させた後（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０７に至って左右反転させた画像データを画像データ出力部８０によって外部装置に出力する。ステップＳ１０９において、読取制御部６０は、移動制御部６２として機能してモーター５０を逆回転させて、キャリッジ１０を左側から右側に移動させながら、センサー制御部７０に原稿の読み取りを指示する。

なお、本実施の形態では、左側距離と右側距離とをそのまま比較することで読取開始位置を判定するように構成したが、左側距離と右側距離とのいずれかに重み付け（係数を乗算）して両者を比較するようにしても良い。この場合、左側距離に１未満の係数を乗算して両者を比較することで、画像データの反転処理時間を鑑みて読取開始位置を判定することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、キャリッジ１０を副走査方向に移動させながら、原稿の原稿画像を読み取る原稿読取装置１であって、キャリッジ１０に取り付けられた金属板１１と、副走査方向と平行に、且つ金属板１１と対向して配置され、副走査方向で巻き数が異なるように巻き回されているコイルパターン２０を検出コイルとし、金属板１１をターゲットとして検出する近接センサー３０と、近接センサー３０の出力に基づいてキャリッジ１０の位置を検出する位置検出部６１とを備えている。
この構成により、近接センサー３０によってキャリッジ１０の位置を把握することができるため、キャリッジ１０の駆動にステッピングモーターを使用する必要がなく、ＤＣモーター等を使用して静音化することができる。

さらに、本実施の形態において、コイルパターン２０の副走査方向の長さＬａは、キャリッジ１０の移動範囲Ｌｂよりも長く、キャリッジ１０の移動位置に拘わらず、金属板１１とコイルパターン２０とが対向する。
この構成により、近接センサー３０の出力によってキャリッジ１０の位置を常時把握することができる。

さらに、本実施の形態において、位置検出部６１は、近接センサー３０の出力に基づいて、キャリッジ１０がホームポジションに位置することを検出する。
この構成により、近接センサー３０の出力によってキャリッジ１０がホームポジションに位置したことがわかるため、ホームポジション周辺でキャリッジ１０を細かく移動させる必要がなくなる。

さらに、本実施の形態において、位置検出部６１は、近接センサー３０の出力に基づいて、キャリッジ１０の現在位置からホームポジションまでの距離及び方向を検出する。
この構成により、キャリッジ１０のホームポジションまでの移動制御を正確に素早く行うことができる。

さらに、本実施の形態は、位置検出部６１から取得したキャリッジ１０の現在位置に基づいて、原稿読取範囲Ｌｃの左側端部もしくは右側端部のいずれを読取開始位置とするかを判定する開始位置判定部６３を備えている。
この構成により、リアルタイムに把握することができるキャリッジ１０の現在位置によって、読取開始位置を原稿読取範囲Ｌｃの左側端部もしくは右側端部のいずれにするかを選択することができるため、原稿読取速度を向上させることができる。

さらに、本実施の形態は、開始位置判定部６３によって原稿読取範囲Ｌｃの右側端部（一方側端部）が読取開始位置と判定され、キャリッジ１０を右側（一方側）から左側（他方側）に移動させながら読み取った画像データを左右反転させる画像反転部６４を備えている。
この構成により、原稿読取範囲Ｌｃの左側端部もしくは右側端部のいずれを読取開始位置とすることができる。

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。

１ 原稿読取装置
２ 第１コンタクトガラス
３ 第２コンタクトガラス
４ 光源
５ 第１ミラー
６ 第２ミラー
７ 第３ミラー
８ 結像レンズ
９ ラインセンサー
１０ キャリッジ
１１ 金属板
２０ コイルパターン
３０ 近接センサー
３１ コンデンサー
３２ 検出回路
３３ 発振・検波回路
４０ 記憶部
４１ 位置換算情報
５０ モーター
６０ 読取制御部
６１ 位置検出部
６２ 移動制御部
６３ 開始位置判定部
６４ 画像反転部
７０ センサー制御部
８０ 画像データ出力部

Claims (6)

1. キャリッジを副走査方向に移動させながら、原稿の原稿画像を読み取る原稿読取装置であって、
   前記キャリッジに取り付けられた金属板と、
   前記副走査方向と平行に、且つ前記金属板と対向して配置され、前記副走査方向で巻き数が異なるように巻き回されているコイルパターンを検出コイルとし、前記金属板をターゲットとして検出する近接センサーと、
   前記近接センサーの出力に基づいて前記キャリッジの位置を検出する位置検出部と、を具備することを特徴とする原稿読取装置。
2. 前記コイルパターンの前記副走査方向の長さは、前記キャリッジの移動範囲よりも長く、前記キャリッジの移動位置に拘わらず、前記金属板と前記コイルパターンとが対向することを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の原稿読取装置。
3. 前記位置検出部は、前記近接センサーの出力に基づいて、前記キャリッジがホームポジションに位置することを検出することを特徴とする請求項１又は２記載の原稿読取装置。
4. 前記位置検出部は、前記近接センサーの出力に基づいて、前記キャリッジの現在位置から前記ホームポジションまでの距離及び方向を検出することを特徴とする請求項３記載の原稿読取装置。
5. 前記位置検出部から取得した前記キャリッジの位置に基づいて、原稿読取範囲の左側端部もしくは右側端部のいずれを読取開始位置とするかを判定する開始位置判定部を具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の原稿読取装置。
6. 前記開始位置判定部によって前記原稿読取範囲の一方側端部が読取開始位置と判定され、前記キャリッジを一方側から他方側に移動させながら読み取った画像データを左右反転させる画像反転部を具備することを特徴とする請求項５記載の画像読取装置。

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