JP3621274B2 - イメージスキャナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本願発明は、イメージスキャナに関し、とくに、フラットベッド型イメージスキャナとして分類されるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットベッド型イメージスキャナは、透明の平坦な原稿台に原稿面を下にして載置した原稿の二次元画像を、主走査方向に延びる読み取りラインを副走査方向に移動させながら読み取るように構成される。より具体的には、読み取りライン上の画像が一定長の光路を経てライン状のセンサに結像するように光学系が構成され、読み取りラインの副走査方向への移動は、照明光源と光学系の一部が搭載されたキャリッジを移動させることにより行う。
【０００３】
キャリッジが副走査方向に移動しても原稿台上の読み取りラインからセンサまでの光路長を一定にするための方式として、従来、次の２つの代表的な方式がある。
【０００４】
その第１は、図９に示すキャリッジ一体方式と呼ばれる方式である。この方式は、原稿台ガラス１の下側を副走査方向に移動させられるキャリッジ２内に、光源３、結像レンズ４、ラインセンサ５および読み取りラインＬから結像レンズ４までの光路長を稼ぐための複数のミラー６ａ，６ｂ，６ｃが一体に組み込まれたものである。
【０００５】
その第２は、図１０に示すミラー移動方式と呼ばれる方式である。この方式は、光源３と読み取りラインＬからの反射光を水平方向に曲げる第１ミラー６ａとを搭載する第１のキャリッジ２ａと、第１ミラー６ａからの反射光を水平方向に折り返すための第２、第３ミラー６ｂ，６ｃを搭載する第２のキャリッジ２ｂと、スキャナ本体に固定的に設けられた結像レンズ４およびラインセンサ５とを備えている。読み取りラインＬ上の画像は、第１〜第３ミラー６ａ，６ｂ，６ｃないし結像レンズ４を経てラインセンサ５上に結像させられる。そして、第１〜第３ミラー６ａ，６ｂ，６ｃ、結像レンズ４ないしラインセンサ５までの光路長を常に一定とするために、第１のキャリッジ２ａと第２のキャリッジ２ｂとは、２：１の比で移動させられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示すキャリッジ一体方式は、光学系がユニットとして一体化されているため、ラインセンサ５上の結像精度を保持しやすいという利点がある反面、読み取りラインＬからラインセンサ５までの光路長を長くして焦点深度を深くするためにはキャリッジ２が大型化せざるをえないという欠点がある。
【０００７】
図１０に示すミラー移動方式は、比較的長い光路長であっても少ない空間で実現可能であるという利点がある反面、２つのキャリッジ２ａ，２ｂを異なる速度で移動させるための駆動系が複雑化し、これが光学的性能に悪影響を及ぼしやすいという欠点がある。
【０００８】
一方、この種のフラットベッド型イメージスキャナにおいては、光学系の焦点深度を深くするという基本的ニーズがある。シート状の原稿の場合には、原稿台ガラスからの浮き上がりが少ないため、光学系の焦点深度が読み取り画像の品質にそれほど影響を及ぼさないが、たとえば、書籍を見開き伏せ状にして原稿台におくとき、原稿面が部分的に原稿台ガラスから浮き上がり、このような場合、スキャナの光学系の焦点深度が浅いと浮き上がった部分の読み取り画像がぼやけてしまうという問題がある。このような読み取り画像のぼやけの問題は、スキャナの光学系の焦点深度を深めること、より具体的には、原稿台ガラス上の読み取りラインから結像レンズ、ひいてはラインセンサまでの光路長を長くすることにより対応可能である。しかしながら、図９および図１０に示した従来のイメージスキャナの構造では、大型化を招くことなく光学系の光路長を所定以上に延長することは、事実上不可能であった。
【０００９】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、大型化を招かないという条件のもとで、結像精度を一定以上に維持することができ、しかも光学系の光路長を飛躍的に延長して焦点深度を深めることができるイメージスキャナを提供することをその課題とする。
【００１０】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１１】
すなわち、本願発明の第１の側面によって提供されるイメージスキャナは、上面に透明原稿台を備える筐体と、上記原稿台の下方を原稿台と平行な副走査方向に往復駆動させられるキャリッジとを備えており、上記キャリッジは、上記原稿台上の原稿を照明するための光源と、原稿からの反射光の光路を副走査方向一方側を向く方向に変換する第１反射面と、ラインセンサと、副走査方向他方側からの光を受けて上記ラインセンサに結像させるための結像レンズと、上記結像レンズを通過した光を反射させて上記ラインセンサに到達させるための反射面とが搭載され、上記結像レンズと上記ラインセンサとが副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間して配設されていると共に、上記結像レンズを通過した光を反射させる反射面が、少なくとも、上記ラインセンサの近傍と、上記結像レンズの近傍とに配設されている一方、上記筐体には、副走査方向一方側において、上記キャリッジ上の第１反射面からの光路を副走査方向他方側を向く方向に変換させるための第２および第３反射面と、副走査方向他方側において、上記第３反射面からの光路を副走査方向一方側を向く方向に変換させるための第４および第５反射面とが設けられていることを
特徴とする。なお、上記第１ないし第５反射面は、好ましくはミラーあるいはプリズムによって形成することができる。
【００１２】
キャリッジは原稿台の下方を平行に移動するから、原稿台からキャリッジ上の第１反射面までの距離はキャリッジの副走査方向の移動位置にかかわらず一定である。また、第２ないし第５反射面は筐体に固定的に設けられるから、第２反射面から第３反射面までの距離、第３反射面から第４反射面までの距離、第４反射面から第５反射面までの距離の和は不変である。そして、キャリッジ上の第１反射面から筐体に設けられた第２反射面までの距離、および、筐体に設けられた第５反射面からキャリッジ上の結像レンズまでの距離は、キャリッジの移動位置によって変化するが、各変化分は互いに相殺されるので、結局、原稿台→第１反射面→第２反射面→第３反射面→第４反射面→第５反射面→結像レンズ→ラインセンサまでの光路長は、キャリッジの副走査方向の位置にかかわらず、常に一定となる。したがって、キャリッジを副走査方向に移動させつつ各読み取りラインの画像をラインセンサによって読み取ることにより、原稿台上の原稿の二次元画像を読み取ることができる。
【００１３】
本願発明のイメージスキャナにおいては、移動するキャリッジは１つである。したがって、図１０に示したミラー移動方式に比較して、キャリッジの駆動機構が簡略化され、読み取り性能が悪化することはない。
【００１４】
また、本願発明のイメージスキャナにおいては、光学系の光路長は、キャリッジの副走査方向移動距離の２倍以上となる。これは、図１０に示したミラー移動方式に比較しても、飛躍的な光路長の延長が達成されていることを意味する。したがって、焦点深度の面からも、図１０に示した従来例に比較して飛躍的に改善することができる
【００１５】
また、本願発明のイメージスキャナにおいては、結像レンズを通過して副走査方向もしくはこれに略沿う方向に進行してラインセンサに向かう光は、当該ライセンサの近傍で反射された後、さらに結像レンズの近傍に再び戻って反射され、この後にラインセンサに到達することになる。このような動作が行われることにより、キャリッジの小型化を実現した上で、充分な光路長を確保することが可能となる。
【００１９】
本願発明の第２の側面によって提供されるイメージスキャナは、上面に透明原稿台を備える筐体と、上記原稿台の下方を原稿台と平行な副走査方向に往復駆動させられるキャリッジとを備えており、上記キャリッジは、上記原稿台上の原稿を照明するための光源と、原稿からの反射光の光路を副走査方向一方側を向く方向に変換する第１反射面と、ラインセンサと、副走査方向他方側からの光を受けて上記ラインセンサに結像させるための結像レンズと、上記結像レンズを通過した光を複数回反射させて上記ラインセンサに到達させるための反射面とが搭載され、平面視で、上記結像レンズに対して上記ラインセンサが副走査方向と直交する方向にオフセットして配設されていると共に、上記結像レンズを通過した光を反射させる反射面が、少なくとも、上記結像レンズから副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間した位置と、上記ラインセンサから副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間した位置とに配設されている一方、上記筐体には、副走査方向一方側において、上記キャリッジ上の第１反射面からの光路を副走査方向他方側を向く方向に変換させるための第２および第３反射面と、副走査方向他方側において、上記第３反射面からの光路を副走査方向一方側を向く方向に変換させるための第４および第５反射面とが設けられていることを特徴とする。なお、上記第１ないし第５反射面は、好ましくはミラーあるいはプリズムによって形成することができる。
【００２０】
このように構成すれば、結像レンズを通過して平面視で副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間した位置に達した光は、この位置で反射された後、さらにラインセンサに対して副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間した位置に達し、この位置で反射された後にラインセンサに到達する。この場合、上記ラインセンサは、上記結像レンズに対して副走査方向と直交する方向にオフセットして配設されているので、そのオフセット長さに対応する分だけ光路を長くできることになり、さらなる充分な光路長の確保が可能となる。
【００２１】
好ましい実施の形態においては、上記第２反射面は上記キャリッジ上の第１反射面からの光路を上向きに変換するものであるとともに上記第３反射面は上記第２反射面からの光路を副走査方向他方側を向く方向に変換するものであり、上記第４反射面は上記第３反射面からの光路を下向きに変換するものであるとともに上記第５反射面は上記第４反射面からの光路を副走査方向一方側を向く方向に変換して上記キャリッジ上の結像レンズに向かわせるものである。
【００２２】
このように構成すれば、透明原稿台とその下方を移動するキャリッジとの間のわずかな空間を利用して副走査方向一方側の第３反射面から副走査方向他方側の第４反射面までの光路を確保することができるので、スキャナの厚み方向の寸法が著しく節約される。
【００２３】
好ましい実施の形態においてはまた、筐体内でのキャリッジの副走査方向の駆動は、上記筐体内に一対のラックを敷設するとともに上記キャリッジの両端に上記各ラックとそれぞれ噛み合うピニオンを設け、各ピニオンを上記キャリッジに搭載されるモータおよび減速機構を介して駆動することにより達成している。
【００２４】
このように構成すれば、キャリッジのための駆動機構がキャリッジの支持機構を兼ねることになるので、スキャナの小型化、とくに薄型化に大きく寄与する。
【００２５】
好ましい実施の形態においてはまた、上記筐体は、本体と、上記原稿台を備えるカバー体との２分割構成となっており、上記筐体に設けられる上記第２ないし第５反射面のうち、上記第３および第４反射面は上記カバー体に設けられており、上記第２および第５反射面は本体に設けられている。
【００２６】
このように構成すれば、反射面を構成するミラーやプリズムを取り外すことなく、カバー体を本体から取り外すだけで、キャリッジ等の内部機構のメインテナンスを行うことができる。
【００２７】
好ましい実施の形態においてはまた、上記光源は冷陰極管またはキセノン管等の白色光源であり、上記ラインセンサはＲ、Ｇ、Ｂの各受光素子列を備えるカラーラインセンサとしてある。
【００２８】
このように構成すれば、簡単かつ小型の構成で、一定以上の光学的性能を有し、かつ焦点深度の深いカラーイメージスキャナが達成される。
【００２９】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３１】
図１は、本願発明のイメージスキャナの概略構成を示す模式的縦断面図、図２は主要構成部材を示す模式的斜視図、図３は、イメージスキャナのキャリッジの断面図、図４は、上記キャリッジの透視平面図、図５は、上記キャリッジの駆動機構を表す図である。図１において符号１０は筐体を示し、この筐体１０は、予定される読み取り原稿のサイズと対応した平面視形状と所定の厚みをもつ箱状をしており、その上面には、たとえばガラス板などでできた透明原稿台１１が設けられている。スキャナがたとえばＡ４サイズの原稿を読み取るものである場合、原稿台１１の主走査方向の幅（図１の紙面と直交する方向）がＡ４サイズの幅寸法と対応させられ、原稿台１１の副走査方向の長さ（図１の左右方向の長さ）がＡ４サイズの長さ寸法と対応させられる。上記筐体１０の内部における透明原稿台１１の下方には、キャリッジ２０が透明原稿台１１と平行な副走査方向（図１の左右方向）に往復駆動させられるように配置されている。
【００３２】
キャリッジ２０は、たとえば樹脂等で形成された読み取り幅方向に長い箱状のケース２１内に、読み取りラインＬ付近の原稿Ｄを照明するための光源３０と、読み取りラインＬ上の原稿からの反射光の光路Ｌｂ０ を変換して副走査方向一方側（図１の右側）へ向かわせるための第１反射面３１と、筐体１０内の副走査方向他方側（図１の左側）に配置される後述する第５反射面３５からの光を受ける結像レンズ３６と、この結像レンズ３６によって読み取りラインＬの像が結像されるラインセンサ３７とを備える。光源３０は、たとえば読み取り幅と対応した長さをもつ冷陰極管などのライン状の白色光源が好適に用いられる。第１反射面３１は、読み取り幅と対応した長さを有する短冊形状のミラーを４５度傾けて配置することによって構成される。結像レンズ３６は、読み取りライン長（読み取り幅）の像が後述する光路長を経てキャリッジ２０内のラインセンサ３７上に倒立縮小結像するように焦点距離等の光学的諸元が設定された凸レンズ系が採用される。ラインセンサ３７は、たとえば、Ａ４幅を６００ＤＰＩの解像度で読み取ることが可能なＣＣＤカラーリニアセンサが使用される。その他、このキャリッジ２０には、これを副走査方向に駆動するための機構が付設されるが、これについては後述する。
【００３３】
一方、筐体１０内には、その副走査方向一方側（図１の右側）において、上記キャリッジ２０上の第１反射面３１からの光路Ｌｂ１ を副走査方向他方側（図１の左側）を向く方向に変換するための第２反射面３２および第３反射面３３が設けられ、筐体１０内の副走査方向他方側（図１の左側）には、上記第３反射面３３からの光路Ｌｂ３ を副走査方向一方側（図１の右側）を向く方向に変換するための第４反射面３４および第５反射面３５が設けられる。図１に表れているように、第２反射面３２は、キャリッジ２０上の第１反射面３１と同一高さ位置において、第１反射面３１からの光路Ｌｂ１ を上向きに変換するべく４５度傾斜させて配置されている。第３反射面３３は、第２反射面３２の直上において、第２反射面３２からの光路Ｌｂ２ を図１の左方向に折り曲げ、原稿台ガラス１１とキャリッジ２０との間の隙間を通って進行させるべく４５度傾斜させて配置されている。これら第２反射面３２と第３反射面３３もまた、第１反射面３１と同様、短冊形状のミラーによって構成することができる。第４反射面３４は、第３反射面３３と同一高さ位置において、第３反射面３３からの光路Ｌｂ３ を下向きに変換するべく４５度傾斜させて配置されている。第５反射面３５は、第４反射面３４の直下におけるキャリッジ２０上の結像レンズ３６と同一高さ位置において、第４反射面３４からの光路Ｌｂ４ を図１の右方向に変換するべく４５度傾斜させて配置されている。これら第２ないし第５反射面３２〜３５もまた、第１反射面３１と同様、短冊形状のミラーで構成することができる。
【００３４】
本実施形態においては、上記キャリッジ２０の副走査方向への往復駆動は、次のようにして行われる。すなわち、図２に示すように、筐体１０の底面における主走査方向両端部には、副走査方向に延びる一対のラック４０，４０が配置される一方、キャリッジ２０の両端部には、上記各ラック４０，４０と噛み合うピニオン５０，５０が設けられる。図３ないし図５に良く表れているように、上記ピニオン５０，５０は、キャリッジ２０に搭載されたＤＣモータ６０によって減速機構７０を介して正逆方向に回転駆動させられる。
【００３５】
以下、本実施形態における上記ピニオンの減速駆動機構７０について、図２ないし図５を参照してさらに説明する。上記ピニオン５０，５０は、キャリッジ２０のケース２１を長手方向に縦走するようにして回転可能に設置されたピニオン軸５１の両端に取付けられている。このピニオン軸５１の適部には、最終ギア７５がピニオン軸５１と一体回転するように取付けられている。ピニオン軸５１にはまた、大径ギアと小径ギアとが軸方向に隣接して一体に形成された２つの伝動ギア体、すなわち第１の伝動ギア体７１と第３の伝動ギア体７３が回転自由に套嵌支持されている。上記ピニオン軸５１と平行に配置された支軸５２上には、大径ギアと小径ギアとが軸方向に隣接して一体に形成された２つの伝動ギア体、すなわち第２の伝動ギア体７２と第４の伝動ギア体７４が回転自由に套嵌支持されている。そして、第１の伝動ギア体７１の小径ギア７１ｂは第２の伝動ギア体７２の大径ギア７２ａに、第２の伝動ギア体７２の小径ギア７２ｂは第３の伝動ギア体７３の大径ギア７３ａに、第３の伝動ギア体７３の小径ギア７３ｂは第４の伝動ギア体７４の大径ギア７４ａに、それぞれ噛み合わされ、第４の伝動ギア体７４の小径ギア７４ｂは上記ピニオン軸５１と一体回転する最終ギア７５に噛み合わされている。そして、ＤＣモータ６０の出力軸６１に取付けられたピニオン６２が、上記第１の伝動ギア体７１の大径ギア７１ａに噛み合わされている。これにより、ＤＣモータ６０の回転は、５段階に減速されてピニオン軸５１に伝達され、ピニオン５０，５０を回転させる。このピニオン５０，５０が正逆方向に回転させられることにより、キャリッジ２０は、一対のラック４０，４０によって規定される水平の軌道上を副走査方向にあたかも自走するようにして往復駆動させられる。
【００３６】
上記構成において、読み取りラインＬから結像レンズないしラインセンサ３７までの光路長は、キャリッジ２０の副走査方向の位置にかかわらず、常に一定となる。すなわち、キャリッジ２０は水平な原稿台ガラスの下方を平行に移動するから、原稿台ガラス１１からキャリッジ２０上の第１反射面３１までの距離Ｌｂ０ はキャリッジ２０の副走査方向の位置にかかわらず一定である。また、第２ないし第５反射面３２〜３５は筐体１０に固定的に設けられ、また、第３反射面３３と第４反射面３４とは同一高さに設けられるから、第２反射面３２から第３反射面３３までの距離Ｌｂ２ 、第３反射面３３から第４反射面３４までの距離Ｌｂ３ 、第４反射面３４から第５反射面３５までの距離Ｌｂ４ の和は不変である。そして、キャリッジ２０上の第１反射面３１から筐体上の第２反射面３２までの距離Ｌｂ１ 、および、筐体上の第５反射面３５からキャリッジ２０上の結像レンズ３６までの距離Ｌｂ５ はキャリッジの位置によって変化するが、第１反射面３１と第２反射面３２とは同一高さにあり、また、第５反射面３５と結像レンズ３６とは同一高さにあるため、上記各距離Ｌｂ１ ，Ｌｂ５ の変化分は互いに相殺されるので、結局、原稿台ガラス１１→第１反射面３１→第２反射面３２→第３反射面３３→第４反射面３４→第５反射面３５→結像レンズ３６→ラインセンサ３７までの光路長は、キャリッジ２０の副走査方向の位置にかかわらず、常に一定となる。このことは、キャリッジ２０によって規定される読み取りラインＬ上の原稿Ｄの画像が、常に一定の精度でラインセンサ３７上に結像させられることを意味し、キャリッジ２０を副走査方向に移動させつつ一定のピッチ間隔で読み取りライン上の原稿画像を読み取ることにより、原稿の二次元画像を読み取ることができることになる。
【００３７】
なお、図１に示す実施形態では、筐体１０が上部開放箱状の本体１０ａと、原稿台ガラス１１が嵌め込まれたカバー体１０ｂとの２分割構成となっており、筐体１０に設けるべき第２ないし第５反射面３２〜３５のうち、第２反射面３２と第５反射面３５とが本体１０ａに設けられ、第３反射面３３と第４反射面３４とがカバー体１０ｂに設けられている。このように構成すれば、各反射面を構成するミラーやプリズムを都合よく筐体１０内に配置することができるとともに、カバー体１０ｂを本体１０ａから取り外すだけで、容易にキャリッジ２０等の内部機構のメインテナンスを行うことができる。
【００３８】
本願発明に係るイメージスキャナにおいては、光学系の光路長は前述のようにキャリッジ２０の副走査方向の移動距離の２倍以上となる。この光路長は、図１０に示したミラー移動方式のスキャナの光路長に比較しても飛躍的に延長されており、したがって、焦点深度の面から、非常に優れたものとなる。すなわち、原稿台ガラス１１上に書籍を見開き伏せ状に載置してその見開き面を読み取らせる場合のように、原稿の一部が原稿台ガラス１１から浮き上がってしまう場合においても、読み取り画像におけるピンボケの発生の程度が著しく低くなる。
【００３９】
また、図１に示す実施形態のように、軌道にラック４０，４０を用い、キャリッジ２０に設けたピニオン５０，５０を上方から上記ラック４０，４０に噛み合わせるようにした自走式のキャリッジ駆動機構とすることにより、キャリッジ駆動機構がキャリッジの支持機構を兼ねることになり、スキャナの小型化、とくに薄型化に大きく寄与する。また、ベルト駆動等に比較してベルトの伸びやバックラッシュに起因するキャリッジの移動位置精度の低下を抑制することができ、画像の高解像度読み取りに適したものとなる。
【００４０】
図６は、本願発明に係るイメージスキャナの第２の実施形態の構成を模式的に示している。図１ないし図５に示した実施形態との相違は、筐体１０に設けるべき第２ないし第５反射面３２〜３５による光路の設定である。すなわち、この実施形態では、筐体１０の副走査方向一方側（図６の右側）において、第２反射面３２は、キャリッジ２０上の第１反射面３１からの光路を下向きに変換するように４５度傾斜させられており、この第２反射面３２の直下における所定距離隔てた位置に第２反射面３２からの光路の方向を変換してキャリッジ２０の下側を通って副走査方向他方側（図６の左側）に向かわせる第３反射面３３を設ける一方、筐体１０の副走査方向他方側（図６の左側）において、第３反射面３３からの光路を上向きに変換する第４反射面３４を設け、この第４反射面３４の直上において、第４反射面３４からの光路をキャリッジ２０上の結像レンズ３６に向かわせるための第５反射面３５を設けている。この場合においても、第１反射面３１と第２反射面３２、第３反射面３３と第４反射面３４、そして第５反射面３５と結像レンズ３６とはそれぞれ同一高さ位置となる。
【００４１】
この場合、キャリッジ２０の構成およびキャリッジ駆動機構の構成は、図１ないし図５に示した第１の実施形態と同様に構成することができる。
【００４２】
この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同等の延長された光路長を達成することができ、第１の実施形態について前述したのと同等の利点を享受することができる。
【００４３】
図７は、本願発明に係るイメージスキャナの第３の実施形態の構成の要部を模式的に示している。この実施形態においては、キャリッジ２０内において、上記結像レンズ３６を通過した光を２回反射させて上記ラインセンサ３７に到達させるための第６反射面３８と第７反射面３９を配置している。詳しくは、このキャリッジ２０内には、副走査方向に対して所定寸法離間した位置に結像レンズ３６とラインセンサ３７とを配置し、且つ、第６反射面３８を結像レンズ３６の上方近傍に、また第７反射面３９をラインセンサ３７の受光側近傍に配置している。このように構成することにより、結像レンズ３６からラインセンサ３７までの光路長を延長して結像レンズ３６の収差を軽減することができるにもかかわらず、キャリッジ２０の大型化を防ぐことができる。この場合において、キャリッジ内の反射面の数は、２に限らず、必要に応じて１または複数とすればよい。また、原稿面からの光路の設定は、上記第１または第２の実施形態において説明した構成を採用することができる。
【００４４】
図８は、本願発明に係るイメージスキャナ（キャリッジ部分）の第３の実施形態の変形的構成の要部を平面視で模式的に示しており、便宜上、キャリッジ上の光源と第１反射面とを省略している。この変形的構成においては、上記キャリッジ２０内において、上記ラインセンサ３７を上記結像レンズ３６に対して副走査方向と直交する方向（同図における上下方向）にオフセットして配置し、且つ、第６反射面３８を結像レンズ３６と対向するキャリッジ２０の副走査方向一端部に、また第７反射面３９をラインセンサ３７と対向するキャリッジ２０の副走査方向他端部に配置している。このように構成することにより、結像レンズ３６を通過して第６反射面３８で反射された光は、上記オフセット長さに対応した距離を進行して第７反射面３９で反射された後にラインセンサ３７に到達する。したがって、結像レンズ３６からラインセンサ３７までの光路長は、上記オフセット長さに対応した距離だけ長くなり、キャリッジ２０内において更に光路を延長することが可能となる。
【００４５】
もちろん、本願発明の範囲は上述した実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更が可能である。たとえば、実施形態では、各反射面はミラーによって構成したが、その他、プリズムによって構成することもできる。
【００４６】
また、実施形態では、キャリッジの駆動機構として、ラックとピニオンを有する機構が採用されているが、キャリッジをスライドロッドに副走査方向にスライド可能に支持し、ワイヤやベルトによってこのキャリッジを駆動するように構成することも可能である。
【００４７】
さらに、実施形態では、キャリッジ上の光源として白色光源としての冷陰極管を採用し、ラインセンサとしてＲＧＢの３画素カラーＣＣＤを採用してセンサ側でＲＧＢの各色イメージ情報を峻別取得するように構成しているが、カラーイメージスキャナとして構成する場合、光源としてたとえばＲＧＢの各色発光ＬＥＤを採用する一方、ラインセンサとして１画素ＣＣＤを採用して、光源を各色別に発光させて各色のイメージ情報を取得するように構成することも可能である。また、光源として単色発光体を採用するとともにラインセンサとしても１画素ＣＣＤを採用して、モノクロのイメージスキャナとして構成することも、もちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明のイメージスキャナの概略構成を示す模式的縦断面図である。
【図２】主要構成部材を示す模式的斜視図である。
【図３】イメージスキャナのキャリッジの断面図である。
【図４】上記キャリッジの平面透視図である。
【図５】上記キャリッジの駆動機構を表す図である。
【図６】本願発明の第２の実施形態に係るイメージスキャナの概略構成を示す模式的縦断面図である。
【図７】本願発明の第３の実施形態に係るイメージスキャナの要部の構成を示す模式的断面図である。
【図８】本願発明の第３の実施形態（変形例）に係るイメージスキャナの要部の構成を示す模式的平面図である。
【図９】従来のイメージスキャナ（キャリッジ一体方式）を説明するための模式的縦断面図である。
【図１０】従来のイメージスキャナ（ミラー移動方式）を説明するための模式的縦断面図である。
【符号の簡単な説明】
１１ 透明原稿台
１０ 筐体
１０ａ 本体（筐体の）
１０ｂ カバー体（筐体の）
１１ 透明原稿台（本体の）
２０ キャリッジ
３０ 光源
３１ 第１反射面
３２ 第２反射面
３３ 第３反射面
３４ 第４反射面
３５ 第５反射面
３６ 結像レンズ
３７ ラインセンサ
３８ 第６反射面
３９ 第７反射面
４０ ラック
５０ ピニオン
７０ 減速機構
【発明が属する技術分野】
本願発明は、イメージスキャナに関し、とくに、フラットベッド型イメージスキャナとして分類されるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットベッド型イメージスキャナは、透明の平坦な原稿台に原稿面を下にして載置した原稿の二次元画像を、主走査方向に延びる読み取りラインを副走査方向に移動させながら読み取るように構成される。より具体的には、読み取りライン上の画像が一定長の光路を経てライン状のセンサに結像するように光学系が構成され、読み取りラインの副走査方向への移動は、照明光源と光学系の一部が搭載されたキャリッジを移動させることにより行う。
【０００３】
キャリッジが副走査方向に移動しても原稿台上の読み取りラインからセンサまでの光路長を一定にするための方式として、従来、次の２つの代表的な方式がある。
【０００４】
その第１は、図９に示すキャリッジ一体方式と呼ばれる方式である。この方式は、原稿台ガラス１の下側を副走査方向に移動させられるキャリッジ２内に、光源３、結像レンズ４、ラインセンサ５および読み取りラインＬから結像レンズ４までの光路長を稼ぐための複数のミラー６ａ，６ｂ，６ｃが一体に組み込まれたものである。
【０００５】
その第２は、図１０に示すミラー移動方式と呼ばれる方式である。この方式は、光源３と読み取りラインＬからの反射光を水平方向に曲げる第１ミラー６ａとを搭載する第１のキャリッジ２ａと、第１ミラー６ａからの反射光を水平方向に折り返すための第２、第３ミラー６ｂ，６ｃを搭載する第２のキャリッジ２ｂと、スキャナ本体に固定的に設けられた結像レンズ４およびラインセンサ５とを備えている。読み取りラインＬ上の画像は、第１〜第３ミラー６ａ，６ｂ，６ｃないし結像レンズ４を経てラインセンサ５上に結像させられる。そして、第１〜第３ミラー６ａ，６ｂ，６ｃ、結像レンズ４ないしラインセンサ５までの光路長を常に一定とするために、第１のキャリッジ２ａと第２のキャリッジ２ｂとは、２：１の比で移動させられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示すキャリッジ一体方式は、光学系がユニットとして一体化されているため、ラインセンサ５上の結像精度を保持しやすいという利点がある反面、読み取りラインＬからラインセンサ５までの光路長を長くして焦点深度を深くするためにはキャリッジ２が大型化せざるをえないという欠点がある。
【０００７】
図１０に示すミラー移動方式は、比較的長い光路長であっても少ない空間で実現可能であるという利点がある反面、２つのキャリッジ２ａ，２ｂを異なる速度で移動させるための駆動系が複雑化し、これが光学的性能に悪影響を及ぼしやすいという欠点がある。
【０００８】
一方、この種のフラットベッド型イメージスキャナにおいては、光学系の焦点深度を深くするという基本的ニーズがある。シート状の原稿の場合には、原稿台ガラスからの浮き上がりが少ないため、光学系の焦点深度が読み取り画像の品質にそれほど影響を及ぼさないが、たとえば、書籍を見開き伏せ状にして原稿台におくとき、原稿面が部分的に原稿台ガラスから浮き上がり、このような場合、スキャナの光学系の焦点深度が浅いと浮き上がった部分の読み取り画像がぼやけてしまうという問題がある。このような読み取り画像のぼやけの問題は、スキャナの光学系の焦点深度を深めること、より具体的には、原稿台ガラス上の読み取りラインから結像レンズ、ひいてはラインセンサまでの光路長を長くすることにより対応可能である。しかしながら、図９および図１０に示した従来のイメージスキャナの構造では、大型化を招くことなく光学系の光路長を所定以上に延長することは、事実上不可能であった。
【０００９】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、大型化を招かないという条件のもとで、結像精度を一定以上に維持することができ、しかも光学系の光路長を飛躍的に延長して焦点深度を深めることができるイメージスキャナを提供することをその課題とする。
【００１０】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１１】
すなわち、本願発明の第１の側面によって提供されるイメージスキャナは、上面に透明原稿台を備える筐体と、上記原稿台の下方を原稿台と平行な副走査方向に往復駆動させられるキャリッジとを備えており、上記キャリッジは、上記原稿台上の原稿を照明するための光源と、原稿からの反射光の光路を副走査方向一方側を向く方向に変換する第１反射面と、ラインセンサと、副走査方向他方側からの光を受けて上記ラインセンサに結像させるための結像レンズと、上記結像レンズを通過した光を反射させて上記ラインセンサに到達させるための反射面とが搭載され、上記結像レンズと上記ラインセンサとが副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間して配設されていると共に、上記結像レンズを通過した光を反射させる反射面が、少なくとも、上記ラインセンサの近傍と、上記結像レンズの近傍とに配設されている一方、上記筐体には、副走査方向一方側において、上記キャリッジ上の第１反射面からの光路を副走査方向他方側を向く方向に変換させるための第２および第３反射面と、副走査方向他方側において、上記第３反射面からの光路を副走査方向一方側を向く方向に変換させるための第４および第５反射面とが設けられていることを
特徴とする。なお、上記第１ないし第５反射面は、好ましくはミラーあるいはプリズムによって形成することができる。
【００１２】
キャリッジは原稿台の下方を平行に移動するから、原稿台からキャリッジ上の第１反射面までの距離はキャリッジの副走査方向の移動位置にかかわらず一定である。また、第２ないし第５反射面は筐体に固定的に設けられるから、第２反射面から第３反射面までの距離、第３反射面から第４反射面までの距離、第４反射面から第５反射面までの距離の和は不変である。そして、キャリッジ上の第１反射面から筐体に設けられた第２反射面までの距離、および、筐体に設けられた第５反射面からキャリッジ上の結像レンズまでの距離は、キャリッジの移動位置によって変化するが、各変化分は互いに相殺されるので、結局、原稿台→第１反射面→第２反射面→第３反射面→第４反射面→第５反射面→結像レンズ→ラインセンサまでの光路長は、キャリッジの副走査方向の位置にかかわらず、常に一定となる。したがって、キャリッジを副走査方向に移動させつつ各読み取りラインの画像をラインセンサによって読み取ることにより、原稿台上の原稿の二次元画像を読み取ることができる。
【００１３】
本願発明のイメージスキャナにおいては、移動するキャリッジは１つである。したがって、図１０に示したミラー移動方式に比較して、キャリッジの駆動機構が簡略化され、読み取り性能が悪化することはない。
【００１４】
また、本願発明のイメージスキャナにおいては、光学系の光路長は、キャリッジの副走査方向移動距離の２倍以上となる。これは、図１０に示したミラー移動方式に比較しても、飛躍的な光路長の延長が達成されていることを意味する。したがって、焦点深度の面からも、図１０に示した従来例に比較して飛躍的に改善することができる
【００１５】
また、本願発明のイメージスキャナにおいては、結像レンズを通過して副走査方向もしくはこれに略沿う方向に進行してラインセンサに向かう光は、当該ライセンサの近傍で反射された後、さらに結像レンズの近傍に再び戻って反射され、この後にラインセンサに到達することになる。このような動作が行われることにより、キャリッジの小型化を実現した上で、充分な光路長を確保することが可能となる。
【００１９】
本願発明の第２の側面によって提供されるイメージスキャナは、上面に透明原稿台を備える筐体と、上記原稿台の下方を原稿台と平行な副走査方向に往復駆動させられるキャリッジとを備えており、上記キャリッジは、上記原稿台上の原稿を照明するための光源と、原稿からの反射光の光路を副走査方向一方側を向く方向に変換する第１反射面と、ラインセンサと、副走査方向他方側からの光を受けて上記ラインセンサに結像させるための結像レンズと、上記結像レンズを通過した光を複数回反射させて上記ラインセンサに到達させるための反射面とが搭載され、平面視で、上記結像レンズに対して上記ラインセンサが副走査方向と直交する方向にオフセットして配設されていると共に、上記結像レンズを通過した光を反射させる反射面が、少なくとも、上記結像レンズから副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間した位置と、上記ラインセンサから副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間した位置とに配設されている一方、上記筐体には、副走査方向一方側において、上記キャリッジ上の第１反射面からの光路を副走査方向他方側を向く方向に変換させるための第２および第３反射面と、副走査方向他方側において、上記第３反射面からの光路を副走査方向一方側を向く方向に変換させるための第４および第５反射面とが設けられていることを特徴とする。なお、上記第１ないし第５反射面は、好ましくはミラーあるいはプリズムによって形成することができる。
【００２０】
このように構成すれば、結像レンズを通過して平面視で副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間した位置に達した光は、この位置で反射された後、さらにラインセンサに対して副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間した位置に達し、この位置で反射された後にラインセンサに到達する。この場合、上記ラインセンサは、上記結像レンズに対して副走査方向と直交する方向にオフセットして配設されているので、そのオフセット長さに対応する分だけ光路を長くできることになり、さらなる充分な光路長の確保が可能となる。
【００２１】
好ましい実施の形態においては、上記第２反射面は上記キャリッジ上の第１反射面からの光路を上向きに変換するものであるとともに上記第３反射面は上記第２反射面からの光路を副走査方向他方側を向く方向に変換するものであり、上記第４反射面は上記第３反射面からの光路を下向きに変換するものであるとともに上記第５反射面は上記第４反射面からの光路を副走査方向一方側を向く方向に変換して上記キャリッジ上の結像レンズに向かわせるものである。
【００２２】
このように構成すれば、透明原稿台とその下方を移動するキャリッジとの間のわずかな空間を利用して副走査方向一方側の第３反射面から副走査方向他方側の第４反射面までの光路を確保することができるので、スキャナの厚み方向の寸法が著しく節約される。
【００２３】
好ましい実施の形態においてはまた、筐体内でのキャリッジの副走査方向の駆動は、上記筐体内に一対のラックを敷設するとともに上記キャリッジの両端に上記各ラックとそれぞれ噛み合うピニオンを設け、各ピニオンを上記キャリッジに搭載されるモータおよび減速機構を介して駆動することにより達成している。
【００２４】
このように構成すれば、キャリッジのための駆動機構がキャリッジの支持機構を兼ねることになるので、スキャナの小型化、とくに薄型化に大きく寄与する。
【００２５】
好ましい実施の形態においてはまた、上記筐体は、本体と、上記原稿台を備えるカバー体との２分割構成となっており、上記筐体に設けられる上記第２ないし第５反射面のうち、上記第３および第４反射面は上記カバー体に設けられており、上記第２および第５反射面は本体に設けられている。
【００２６】
このように構成すれば、反射面を構成するミラーやプリズムを取り外すことなく、カバー体を本体から取り外すだけで、キャリッジ等の内部機構のメインテナンスを行うことができる。
【００２７】
好ましい実施の形態においてはまた、上記光源は冷陰極管またはキセノン管等の白色光源であり、上記ラインセンサはＲ、Ｇ、Ｂの各受光素子列を備えるカラーラインセンサとしてある。
【００２８】
このように構成すれば、簡単かつ小型の構成で、一定以上の光学的性能を有し、かつ焦点深度の深いカラーイメージスキャナが達成される。
【００２９】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３１】
図１は、本願発明のイメージスキャナの概略構成を示す模式的縦断面図、図２は主要構成部材を示す模式的斜視図、図３は、イメージスキャナのキャリッジの断面図、図４は、上記キャリッジの透視平面図、図５は、上記キャリッジの駆動機構を表す図である。図１において符号１０は筐体を示し、この筐体１０は、予定される読み取り原稿のサイズと対応した平面視形状と所定の厚みをもつ箱状をしており、その上面には、たとえばガラス板などでできた透明原稿台１１が設けられている。スキャナがたとえばＡ４サイズの原稿を読み取るものである場合、原稿台１１の主走査方向の幅（図１の紙面と直交する方向）がＡ４サイズの幅寸法と対応させられ、原稿台１１の副走査方向の長さ（図１の左右方向の長さ）がＡ４サイズの長さ寸法と対応させられる。上記筐体１０の内部における透明原稿台１１の下方には、キャリッジ２０が透明原稿台１１と平行な副走査方向（図１の左右方向）に往復駆動させられるように配置されている。
【００３２】
キャリッジ２０は、たとえば樹脂等で形成された読み取り幅方向に長い箱状のケース２１内に、読み取りラインＬ付近の原稿Ｄを照明するための光源３０と、読み取りラインＬ上の原稿からの反射光の光路Ｌｂ０ を変換して副走査方向一方側（図１の右側）へ向かわせるための第１反射面３１と、筐体１０内の副走査方向他方側（図１の左側）に配置される後述する第５反射面３５からの光を受ける結像レンズ３６と、この結像レンズ３６によって読み取りラインＬの像が結像されるラインセンサ３７とを備える。光源３０は、たとえば読み取り幅と対応した長さをもつ冷陰極管などのライン状の白色光源が好適に用いられる。第１反射面３１は、読み取り幅と対応した長さを有する短冊形状のミラーを４５度傾けて配置することによって構成される。結像レンズ３６は、読み取りライン長（読み取り幅）の像が後述する光路長を経てキャリッジ２０内のラインセンサ３７上に倒立縮小結像するように焦点距離等の光学的諸元が設定された凸レンズ系が採用される。ラインセンサ３７は、たとえば、Ａ４幅を６００ＤＰＩの解像度で読み取ることが可能なＣＣＤカラーリニアセンサが使用される。その他、このキャリッジ２０には、これを副走査方向に駆動するための機構が付設されるが、これについては後述する。
【００３３】
一方、筐体１０内には、その副走査方向一方側（図１の右側）において、上記キャリッジ２０上の第１反射面３１からの光路Ｌｂ１ を副走査方向他方側（図１の左側）を向く方向に変換するための第２反射面３２および第３反射面３３が設けられ、筐体１０内の副走査方向他方側（図１の左側）には、上記第３反射面３３からの光路Ｌｂ３ を副走査方向一方側（図１の右側）を向く方向に変換するための第４反射面３４および第５反射面３５が設けられる。図１に表れているように、第２反射面３２は、キャリッジ２０上の第１反射面３１と同一高さ位置において、第１反射面３１からの光路Ｌｂ１ を上向きに変換するべく４５度傾斜させて配置されている。第３反射面３３は、第２反射面３２の直上において、第２反射面３２からの光路Ｌｂ２ を図１の左方向に折り曲げ、原稿台ガラス１１とキャリッジ２０との間の隙間を通って進行させるべく４５度傾斜させて配置されている。これら第２反射面３２と第３反射面３３もまた、第１反射面３１と同様、短冊形状のミラーによって構成することができる。第４反射面３４は、第３反射面３３と同一高さ位置において、第３反射面３３からの光路Ｌｂ３ を下向きに変換するべく４５度傾斜させて配置されている。第５反射面３５は、第４反射面３４の直下におけるキャリッジ２０上の結像レンズ３６と同一高さ位置において、第４反射面３４からの光路Ｌｂ４ を図１の右方向に変換するべく４５度傾斜させて配置されている。これら第２ないし第５反射面３２〜３５もまた、第１反射面３１と同様、短冊形状のミラーで構成することができる。
【００３４】
本実施形態においては、上記キャリッジ２０の副走査方向への往復駆動は、次のようにして行われる。すなわち、図２に示すように、筐体１０の底面における主走査方向両端部には、副走査方向に延びる一対のラック４０，４０が配置される一方、キャリッジ２０の両端部には、上記各ラック４０，４０と噛み合うピニオン５０，５０が設けられる。図３ないし図５に良く表れているように、上記ピニオン５０，５０は、キャリッジ２０に搭載されたＤＣモータ６０によって減速機構７０を介して正逆方向に回転駆動させられる。
【００３５】
以下、本実施形態における上記ピニオンの減速駆動機構７０について、図２ないし図５を参照してさらに説明する。上記ピニオン５０，５０は、キャリッジ２０のケース２１を長手方向に縦走するようにして回転可能に設置されたピニオン軸５１の両端に取付けられている。このピニオン軸５１の適部には、最終ギア７５がピニオン軸５１と一体回転するように取付けられている。ピニオン軸５１にはまた、大径ギアと小径ギアとが軸方向に隣接して一体に形成された２つの伝動ギア体、すなわち第１の伝動ギア体７１と第３の伝動ギア体７３が回転自由に套嵌支持されている。上記ピニオン軸５１と平行に配置された支軸５２上には、大径ギアと小径ギアとが軸方向に隣接して一体に形成された２つの伝動ギア体、すなわち第２の伝動ギア体７２と第４の伝動ギア体７４が回転自由に套嵌支持されている。そして、第１の伝動ギア体７１の小径ギア７１ｂは第２の伝動ギア体７２の大径ギア７２ａに、第２の伝動ギア体７２の小径ギア７２ｂは第３の伝動ギア体７３の大径ギア７３ａに、第３の伝動ギア体７３の小径ギア７３ｂは第４の伝動ギア体７４の大径ギア７４ａに、それぞれ噛み合わされ、第４の伝動ギア体７４の小径ギア７４ｂは上記ピニオン軸５１と一体回転する最終ギア７５に噛み合わされている。そして、ＤＣモータ６０の出力軸６１に取付けられたピニオン６２が、上記第１の伝動ギア体７１の大径ギア７１ａに噛み合わされている。これにより、ＤＣモータ６０の回転は、５段階に減速されてピニオン軸５１に伝達され、ピニオン５０，５０を回転させる。このピニオン５０，５０が正逆方向に回転させられることにより、キャリッジ２０は、一対のラック４０，４０によって規定される水平の軌道上を副走査方向にあたかも自走するようにして往復駆動させられる。
【００３６】
上記構成において、読み取りラインＬから結像レンズないしラインセンサ３７までの光路長は、キャリッジ２０の副走査方向の位置にかかわらず、常に一定となる。すなわち、キャリッジ２０は水平な原稿台ガラスの下方を平行に移動するから、原稿台ガラス１１からキャリッジ２０上の第１反射面３１までの距離Ｌｂ０ はキャリッジ２０の副走査方向の位置にかかわらず一定である。また、第２ないし第５反射面３２〜３５は筐体１０に固定的に設けられ、また、第３反射面３３と第４反射面３４とは同一高さに設けられるから、第２反射面３２から第３反射面３３までの距離Ｌｂ２ 、第３反射面３３から第４反射面３４までの距離Ｌｂ３ 、第４反射面３４から第５反射面３５までの距離Ｌｂ４ の和は不変である。そして、キャリッジ２０上の第１反射面３１から筐体上の第２反射面３２までの距離Ｌｂ１ 、および、筐体上の第５反射面３５からキャリッジ２０上の結像レンズ３６までの距離Ｌｂ５ はキャリッジの位置によって変化するが、第１反射面３１と第２反射面３２とは同一高さにあり、また、第５反射面３５と結像レンズ３６とは同一高さにあるため、上記各距離Ｌｂ１ ，Ｌｂ５ の変化分は互いに相殺されるので、結局、原稿台ガラス１１→第１反射面３１→第２反射面３２→第３反射面３３→第４反射面３４→第５反射面３５→結像レンズ３６→ラインセンサ３７までの光路長は、キャリッジ２０の副走査方向の位置にかかわらず、常に一定となる。このことは、キャリッジ２０によって規定される読み取りラインＬ上の原稿Ｄの画像が、常に一定の精度でラインセンサ３７上に結像させられることを意味し、キャリッジ２０を副走査方向に移動させつつ一定のピッチ間隔で読み取りライン上の原稿画像を読み取ることにより、原稿の二次元画像を読み取ることができることになる。
【００３７】
なお、図１に示す実施形態では、筐体１０が上部開放箱状の本体１０ａと、原稿台ガラス１１が嵌め込まれたカバー体１０ｂとの２分割構成となっており、筐体１０に設けるべき第２ないし第５反射面３２〜３５のうち、第２反射面３２と第５反射面３５とが本体１０ａに設けられ、第３反射面３３と第４反射面３４とがカバー体１０ｂに設けられている。このように構成すれば、各反射面を構成するミラーやプリズムを都合よく筐体１０内に配置することができるとともに、カバー体１０ｂを本体１０ａから取り外すだけで、容易にキャリッジ２０等の内部機構のメインテナンスを行うことができる。
【００３８】
本願発明に係るイメージスキャナにおいては、光学系の光路長は前述のようにキャリッジ２０の副走査方向の移動距離の２倍以上となる。この光路長は、図１０に示したミラー移動方式のスキャナの光路長に比較しても飛躍的に延長されており、したがって、焦点深度の面から、非常に優れたものとなる。すなわち、原稿台ガラス１１上に書籍を見開き伏せ状に載置してその見開き面を読み取らせる場合のように、原稿の一部が原稿台ガラス１１から浮き上がってしまう場合においても、読み取り画像におけるピンボケの発生の程度が著しく低くなる。
【００３９】
また、図１に示す実施形態のように、軌道にラック４０，４０を用い、キャリッジ２０に設けたピニオン５０，５０を上方から上記ラック４０，４０に噛み合わせるようにした自走式のキャリッジ駆動機構とすることにより、キャリッジ駆動機構がキャリッジの支持機構を兼ねることになり、スキャナの小型化、とくに薄型化に大きく寄与する。また、ベルト駆動等に比較してベルトの伸びやバックラッシュに起因するキャリッジの移動位置精度の低下を抑制することができ、画像の高解像度読み取りに適したものとなる。
【００４０】
図６は、本願発明に係るイメージスキャナの第２の実施形態の構成を模式的に示している。図１ないし図５に示した実施形態との相違は、筐体１０に設けるべき第２ないし第５反射面３２〜３５による光路の設定である。すなわち、この実施形態では、筐体１０の副走査方向一方側（図６の右側）において、第２反射面３２は、キャリッジ２０上の第１反射面３１からの光路を下向きに変換するように４５度傾斜させられており、この第２反射面３２の直下における所定距離隔てた位置に第２反射面３２からの光路の方向を変換してキャリッジ２０の下側を通って副走査方向他方側（図６の左側）に向かわせる第３反射面３３を設ける一方、筐体１０の副走査方向他方側（図６の左側）において、第３反射面３３からの光路を上向きに変換する第４反射面３４を設け、この第４反射面３４の直上において、第４反射面３４からの光路をキャリッジ２０上の結像レンズ３６に向かわせるための第５反射面３５を設けている。この場合においても、第１反射面３１と第２反射面３２、第３反射面３３と第４反射面３４、そして第５反射面３５と結像レンズ３６とはそれぞれ同一高さ位置となる。
【００４１】
この場合、キャリッジ２０の構成およびキャリッジ駆動機構の構成は、図１ないし図５に示した第１の実施形態と同様に構成することができる。
【００４２】
この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同等の延長された光路長を達成することができ、第１の実施形態について前述したのと同等の利点を享受することができる。
【００４３】
図７は、本願発明に係るイメージスキャナの第３の実施形態の構成の要部を模式的に示している。この実施形態においては、キャリッジ２０内において、上記結像レンズ３６を通過した光を２回反射させて上記ラインセンサ３７に到達させるための第６反射面３８と第７反射面３９を配置している。詳しくは、このキャリッジ２０内には、副走査方向に対して所定寸法離間した位置に結像レンズ３６とラインセンサ３７とを配置し、且つ、第６反射面３８を結像レンズ３６の上方近傍に、また第７反射面３９をラインセンサ３７の受光側近傍に配置している。このように構成することにより、結像レンズ３６からラインセンサ３７までの光路長を延長して結像レンズ３６の収差を軽減することができるにもかかわらず、キャリッジ２０の大型化を防ぐことができる。この場合において、キャリッジ内の反射面の数は、２に限らず、必要に応じて１または複数とすればよい。また、原稿面からの光路の設定は、上記第１または第２の実施形態において説明した構成を採用することができる。
【００４４】
図８は、本願発明に係るイメージスキャナ（キャリッジ部分）の第３の実施形態の変形的構成の要部を平面視で模式的に示しており、便宜上、キャリッジ上の光源と第１反射面とを省略している。この変形的構成においては、上記キャリッジ２０内において、上記ラインセンサ３７を上記結像レンズ３６に対して副走査方向と直交する方向（同図における上下方向）にオフセットして配置し、且つ、第６反射面３８を結像レンズ３６と対向するキャリッジ２０の副走査方向一端部に、また第７反射面３９をラインセンサ３７と対向するキャリッジ２０の副走査方向他端部に配置している。このように構成することにより、結像レンズ３６を通過して第６反射面３８で反射された光は、上記オフセット長さに対応した距離を進行して第７反射面３９で反射された後にラインセンサ３７に到達する。したがって、結像レンズ３６からラインセンサ３７までの光路長は、上記オフセット長さに対応した距離だけ長くなり、キャリッジ２０内において更に光路を延長することが可能となる。
【００４５】
もちろん、本願発明の範囲は上述した実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更が可能である。たとえば、実施形態では、各反射面はミラーによって構成したが、その他、プリズムによって構成することもできる。
【００４６】
また、実施形態では、キャリッジの駆動機構として、ラックとピニオンを有する機構が採用されているが、キャリッジをスライドロッドに副走査方向にスライド可能に支持し、ワイヤやベルトによってこのキャリッジを駆動するように構成することも可能である。
【００４７】
さらに、実施形態では、キャリッジ上の光源として白色光源としての冷陰極管を採用し、ラインセンサとしてＲＧＢの３画素カラーＣＣＤを採用してセンサ側でＲＧＢの各色イメージ情報を峻別取得するように構成しているが、カラーイメージスキャナとして構成する場合、光源としてたとえばＲＧＢの各色発光ＬＥＤを採用する一方、ラインセンサとして１画素ＣＣＤを採用して、光源を各色別に発光させて各色のイメージ情報を取得するように構成することも可能である。また、光源として単色発光体を採用するとともにラインセンサとしても１画素ＣＣＤを採用して、モノクロのイメージスキャナとして構成することも、もちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明のイメージスキャナの概略構成を示す模式的縦断面図である。
【図２】主要構成部材を示す模式的斜視図である。
【図３】イメージスキャナのキャリッジの断面図である。
【図４】上記キャリッジの平面透視図である。
【図５】上記キャリッジの駆動機構を表す図である。
【図６】本願発明の第２の実施形態に係るイメージスキャナの概略構成を示す模式的縦断面図である。
【図７】本願発明の第３の実施形態に係るイメージスキャナの要部の構成を示す模式的断面図である。
【図８】本願発明の第３の実施形態（変形例）に係るイメージスキャナの要部の構成を示す模式的平面図である。
【図９】従来のイメージスキャナ（キャリッジ一体方式）を説明するための模式的縦断面図である。
【図１０】従来のイメージスキャナ（ミラー移動方式）を説明するための模式的縦断面図である。
【符号の簡単な説明】
１１ 透明原稿台
１０ 筐体
１０ａ 本体（筐体の）
１０ｂ カバー体（筐体の）
１１ 透明原稿台（本体の）
２０ キャリッジ
３０ 光源
３１ 第１反射面
３２ 第２反射面
３３ 第３反射面
３４ 第４反射面
３５ 第５反射面
３６ 結像レンズ
３７ ラインセンサ
３８ 第６反射面
３９ 第７反射面
４０ ラック
５０ ピニオン
７０ 減速機構
Claims (7)
- 上面に透明原稿台を備える筐体と、上記原稿台の下方を原稿台と平行な副走査方向に往復駆動させられるキャリッジとを備えており、
上記キャリッジは、上記原稿台上の原稿を照明するための光源と、原稿からの反射光の光路を副走査方向一方側を向く方向に変換する第１反射面と、ラインセンサと、副走査方向他方側からの光を受けて上記ラインセンサに結像させるための結像レンズと、上記結像レンズを通過した光を反射させて上記ラインセンサに到達させるための反射面とが搭載され、上記結像レンズと上記ラインセンサとが副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間して配設されていると共に、上記結像レンズを通過した光を反射させる反射面が、少なくとも、上記ラインセンサの近傍と、上記結像レンズの近傍とに配設されている一方、
上記筐体には、副走査方向一方側において、上記キャリッジ上の第１反射面からの光路を副走査方向他方側を向く方向に変換させるための第２および第３反射面と、副走査方向他方側において、上記第３反射面からの光路を副走査方向一方側を向く方向に変換させるための第４および第５反射面とが設けられていることを特徴とする、イメージスキャナ。 - 上面に透明原稿台を備える筐体と、上記原稿台の下方を原稿台と平行な副走査方向に往復駆動させられるキャリッジとを備えており、
上記キャリッジは、上記原稿台上の原稿を照明するための光源と、原稿からの反射光の光路を副走査方向一方側を向く方向に変換する第１反射面と、ラインセンサと、副走査方向他方側からの光を受けて上記ラインセンサに結像させるための結像レンズと、上記結像レンズを通過した光を複数回反射させて上記ラインセンサに到達させるための反射面とが搭載され、平面視で、上記結像レンズに対して上記ラインセンサが副走査方向と直交する方向にオフセットして配設されていると共に、上記結像レンズを通過した光を反射させる反射面が、少なくとも、上記結像レンズから副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間した位置と、上記ラインセンサから副走査方向もしくはこれに略沿う方向に所定寸法離間した位置とに配設されている一方、
上記筐体には、副走査方向一方側において、上記キャリッジ上の第１反射面からの光路を副走査方向他方側を向く方向に変換させるための第２および第３反射面と、副走査方向他方側において、上記第３反射面からの光路を副走査方向一方側を向く方向に変換させるための第４および第５反射面とが設けられていることを特徴とする、イメージスキャナ。 - 上記第２反射面は上記キャリッジ上の第１反射面からの光路を上向きに変換するものであるとともに上記第３反射面は上記第２反射面からの光路を副走査方向他方側を向く方向に変換するものであり、上記第４反射面は上記第３反射面からの光路を下向きに変換するものであるとともに上記第５反射面は上記第４反射面からの光路を副走査方向一方側を向く方向に変換して上記キャリッジ上の結像レンズに向かわせるものである、請求項１または２に記載のイメージスキャナ。
- 上記各反射面はミラーまたはプリズムによって構成されている、請求項１ないし３のいずれかに記載のイメージスキャナ。
- 上記筐体内に一対のラックを敷設するとともに上記キャリッジの両端に上記各ラックとそれぞれ噛み合うピニオンを設け、各ピニオンを上記キャリッジに搭載されるモータおよび減速機構を介して駆動することにより、上記キャリッジが往復駆動させられるように構成されている、請求項１ないし４のいずれかに記載のイメージスキャナ。
- 上記筐体は、本体と、上記原稿台を備えるカバー体との２分割構成となっており、上記筐体に設けられる上記第２ないし第５反射面のうち、上記第３および第４反射面は上記カバー体に設けられており、上記第２および第５反射面は本体に設けられている、請求項１ないし５のいずれかに記載のイメージスキャナ。
- 上記光源は冷陰極管またはキセノン管等の白色光源であり、上記ラインセンサはＲ、Ｇ、Ｂの各受光素子列を備えるカラーラインセンサである、請求項１ないし６のいずれかに記載のイメージスキャナ。
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