JP4204935B2 - スキャナ装置およびこれを使用する複写機 - Google Patents

Description

本発明は、スキャナ装置およびこのスキャナ装置を使用する複写機に関するものである。

スキャナ装置において第２キャリッジの筐体が前アーム、後アーム、ステーの３つの部材から構成されることは従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３２８４３６号公報

図１２は従来技術による第２キャリッジの構成を示す概略図である。特許文献１における開示である図１２の構成によれば、第２キャリッジ９は前および後アーム部９ｂとステー部９ｄの部材が一体的に略コ字状に構成されている。

その各辺を上方に立ち曲げて強度アップさせている。前および後アーム部９ｂとステー部９ｄのつながっている部分９ｅは立ち曲げ部分がそれぞれ干渉しないように逃げ部を形成している。

その付近にミラーステー９ａがカシメなどの工法で結合されている。上記逃げ部は強度的にはウィークポイントとなり（立ち曲げ部が形成されていないため、縦断面係数が小さくなる）、組み立て時の不注意で作業者が変形させてしまうといった不具合が生じている。

具体的にはカシメ治具から第２キャリッジ９を無理矢理引き抜くと、部材をさらに変形させてしまう不具合が生じていた。とくにこの第２キャリッジ９では変形がスキャナ特性に大きな影響を与え、機械不良を招き、その修理時間の増大や歩留まりの悪さから生産コストの上昇を起こしていた。

そこで本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、強度的に頑丈で外乱に強く、精度の高いスキャナ装置およびこのスキャナ装置を用いて組み立て作業効率の良い安価な複写機を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１記載の発明では、原稿面を照明する露光ランプおよび原稿面からの反射光を受ける第１ミラーを有する第１キャリッジと、前記第１ミラーから反射された光の光路方向を変えるための第２ミラーおよび第３ミラーを有する第２キャリッジとを備え、前記第１キャリッジと前記第２キャリッジとを２：１の速度比で副走査方向に移動させることにより前記原稿面を露光走査するスキャナ装置において、前記第２キャリッジの筐体は前アーム、後アーム、ステーの３つの部材をコの字状に結合して構成され、前記前アームおよび前記後アームのコの字の外側の辺が上方に立ち曲げられ、内側の辺が下方に立ち曲げられ、前記ステーの長手方向の両辺全域が上方に立ち曲げられ、前後それぞれの結合部において前記アームの内側下曲げ線が前記ステーの両側の上曲げ線と直交するように構成されているスキャナ装置を最も主要な特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１に記載のスキャナ装置を用いて読み取られた画像を、電子写真方式により顕像化し、用紙に転写した後、定着させて複写画像を得る複写機を最も主要な特徴とする。

請求項１によれば、内側の辺が下方に立ち曲げられ、ステーの長手方向の両辺全域が上方に立ち曲げられ、前後それぞれの結合部においてアームの内側下曲げ線がステーの両側の上曲げ線と直交するように構成されているので、外乱に強く、精度の高いスキャナを提供でき、また作業者の取り扱いも楽になり作業効率が向上する。

請求項２によれば、請求項１に記載のスキャナ装置を用いて読み取られた画像を、電子写真方式により顕像化し、用紙に転写した後、定着させて複写画像を得る原稿複写装置としているので、組み立て作業効率の良い安価な複写機を提供することができる。

以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明のスキャナ装置の１つの実施の形態を説明する概略図である。本実施の形態は、フラットベッドタイプ（原稿固定型）のスキャナ装置への適用例を示す。

図２はスキャナ装置の内部構造を示す水平断面図である。図３はスキャナ装置の内部構造の縦断側面図である。図４はスキャナハウジング内に設けられた各部を示す斜視図である。

図５は図４の一部を示す斜視図である。図６はベルトの係止・固定による力の作用方向を概略的に示す説明図である。図７は第１および第２キャリッジの移動動作についての動滑車の原理を略図的に示す説明図である。図８は図７の第１および第２キャリッジが移動した位置を示す説明図である。

まず、スキャナ装置１の全体構成を概略的に説明する。図１ないし図８は、スキャナ装置１の１つの実施の形態を概略的に示す縦断側面図である。スキャナ装置１は、上面に原稿載置用のコンタクトガラス２を備える筐体形状のスキャナハウジング３を有している。

スキャナハウジング３内には、ランプとしてのキセノンランプ（以降、Ｘｅランプという）４および４５°傾斜の第１ミラー５を搭載する第１キャリッジ６、４５°傾斜で互いの反射面のなす角度が直交して読み取り光軸を１８０°反転させる第２、第３ミラー７，８を搭載する第２キャリッジ９が設けられている。

第１、第２キャリッジ６，９は、主走査方向（図１において紙面に対する垂直方向）を長手方向として配設され、副走査方向（図１において左右方向）に沿って２：１の速度比で往復動自在に設けられている。

原稿画像の読み取りを待機している場合の第１、第２キャリッジ６，９は図１中左端部位置のホームポジションに位置付けられている。Ｘｅランプ４、第１ミラー５、第２ミラー７、第３ミラー８は原稿面に沿ってスキャンさせる光学系である。

Ｘｅランプ４はコンタクトガラス２に対向する位置にスリット（アパーチャ）が形成されるように、光反射面を軸心方向に向けてコンタクトガラス２から離反する側を覆うリフレクタ１８が設けられている。

これによって、Ｘｅランプ４が発光する光を有効に利用して、コンタクトガラス２に向けて照射する光の利用効率の向上を図ることができる。また、スキャナハウジング３内には、第１、第２キャリッジ６，９を副走査方向に沿って往復動させるためのステッピングモータによる駆動モータ１０を設けている。

さらに、読み取り素子としてのライン状のＣＣＤ１１を搭載するセンサボードユニット１２、レンズブロック１３を搭載するレンズブロックステー１４等が設けられている。加えて、スキャナハウジング３の底板３ａには、コンタクトガラス２上に載置された原稿のサイズを検出する幅センサ１５および長さセンサ１６等が設けられている。

次に、スキャナ装置１が備える各部について説明する。スキャナハウジング３の副走査方向に沿って立ち上げられた左右１対の側壁３ｂ（図２参照）にはレール部材１７が各々取り付けられている。

これらのレール部材１７は断面形状がコの宇形状を有しており、これによって、図３に示すように上下方向で対向するレール１７ａ，１７ｂが２段レール構造として形成されている。以降、上側で対をなすレールを第１キャリッジ６用の第１レール１７ａ、下側で対をなすレールを第２キャリッジ９用の第２レール１７ｂと称して説明する。

このように第１、第２キャリッジ６，９の走行摺動面をレール１７ａ，１７ｂとして分けることにより、第１、第２キャリッジ６，９の位置（ホームポジション状態で）を近づけることができ、スキャナ装置１全体の大きさを必要最小限に小さくするのに役立つ。

図２に示すように、スキャナハウジング３の主走査方向に沿って立ち上げられたホームポジション側の壁３ｃには、ホームポジションに位置付けられた第２キャリッジ９の上下方向への移動を規制するためのストッパ１７ｃが壁３ｃの一部の切り起し片により一体に形成されている。

これらのストッパ１７ｃは第２キャリッジ９のミラーステー９ａ（後述）に形成されたＬ字状腕部９ｃ（図５参照）に対応する位置に形成されている。第１キャリッジ６の下面四隅にはスライダ（図示せず）が設けられており、これらの４つのスライダは第１レール１７ａの上面に当接させることで副走査方向に沿って往復動自在とされている。

第１キャリッジ６の下面両端部には、スキャナハウジング３内のほぼ全長にわたり副走査方向に沿って延出するエンドレスタイプのタイミングベルト２１が各々配設されている。

タイミングベルト２１の一部は、後述する平ベルト３０の一部とともに、ベルトクランプ６ａ（図３、図５ないし図７参照）によって、第１キャリッジ６の端部側下面に係止されている。このさい、ベルトクランプ６ａの形状は、タイミングベルト２１と平ベルト３０との第１キャリッジ６に対する係止個所の高さが同一の高さ（水平状態）となるように定められている（図５参照）。

１つのベルトクランプ６ａにつきタイミングベルト２１と平ベルト３０とを同時に同一平面内で係止させたとき、第１キャリッジ６は第１レール１７ａに押さえ付けられるように、第１タイミングベルト２１と平ベルト３０とを少し持ち上げて第１キャリッジ６に締結されている（略図的に示す図６参照）。

このようにすることで、第１キャリッジ６の４隅下側に取り付けられたスライダが第１レール１７ａ上に確実に接触して走査でき、読み取り画像のジター防止に効果がある。

また、第１キャリッジ６は、平ベルト３０を介して第２キャリッジ９を走査方向に引っ張っているが、タイミングベルト２１と平ベルト３０とを同一平面で固定しているため、第１キャリッジには回転モーメントが発生しない。

各タイミングベルト２１の一端側は主走査方向に沿って延出する駆動軸２２の両端部に各々固定された駆動タイミングプーリ２３に架け渡されている。各タイミングベルト２１の他端側はスキャナハウジング３に取り付けられた従動タイミングプーリ２４に架け渡されている。

従動タイミングプーリ２４はこの従動タイミングプーリ２４とスキャナハウジング３との間に架け渡された図示しない引っ張りスプリングによって駆動タイミングプーリ２３から離反する方向へ付勢されている。これにより、各タイミングベルト２１に対して、副走査方向にテンションが加えられる。

駆動軸２２の一端には駆動伝達タイミングプーリ２５ａが取り付けられている。上述の駆動モータ１０は駆動伝達タイミングプーリ２５ａの側方に配設されている。図３に示すように、駆動モータ１０の駆動軸１０ａ上にはハスバギヤ１０ｂが固定され、減速ギヤ２５ｂと噛み合い回転する。

減速ギヤ２５ｂには同軸上に位置させて伝達用タイミングブーリ２５ｃが設けられ、この伝達用タイミングプーリ２５ｃと駆動伝達タイミングプーリ２５ａとの間にはエンドレスタイプの駆動タイミングベルト２６が架け渡されている。これにより駆動モータ１０の駆動力が駆動軸２２を介して駆動タイミングプーリ２３に伝達される。

なお、駆動モータ１０の後ろ側には回転の安定化を図って鉄製の円盤が駆動軸１０ａに固定されている。ハスバギヤｌ０ｂ側には騒動モータ１０とモータブラケットの間に防振用のゴムダンパが配されている。

モータブラケットは前述した駆動タイミングベルト２６の張力を調整するためにスライド可能になっており、ばねにより所定のテンションが掛けられた後、ネジ止めされる。

第２キャリッジ９は、第２、第３ミラー７，８の両端を支持する一対のミラーステー９ａと、ミラーステー９ａの両外側から第１キャリッジ６側へ向けて延出するアーム９ｂとを有している。このアーム９ｂの延出長さは第２キャリッジ９の副走査方向への移動量相当の長さとされている。

したがって、本実施の形態の第２キャリッジ９は平面的に見て略コ字状とされている。このような第２キャリッジ９において、ミラーステー９ａの外側には、ミラーステー９ａの面方向に沿って回転自在な平プーリ２７が設けられる。

アーム９ｂの先端部には平プーリ２７と対をなす平プーリ２９を回転自在に保持するブラケット２８が取り付けられており、これらの平プーリ２７，２９間には平ベルト３０が架け渡されている。

この際、平面的に見て平ベルト３０がタイミングベルト２１と少し離れて平行となるように平プーリ２７，２９等が配設されている。また、平プーリ２９を支持するブラケット２８はアーム９ｂに対して摺動可能であり、ばね（図示せず）より所定のテンションをもって取り付けられている。

すなわち、平ベルト３０に関しては、タイミングベルト２１のように駆動力を伝達する必要がないため、基本的には、平プーリ２７，２９間で弛みがなければ張力を必要としないが、組み立て時に弛みが生じないようにするため、数百グラム程度の弱いテンションを掛けているものである。

このようにテンションが弱いため、主軸受けを用いなくても平プーリ２７，２９とこれらの平プーリ２７，２９を回転支持している軸（駆動軸２２等）との回転負荷は非常に小さい。

加えて、第２キャリッジ９の下面には、第２キャリッジ９全体での対角位置となる四隅に図示しないスライダが設けられており、これらの４つのスライダは第２レール１７ｂの上面に当接させることで副走査方向に沿って往復動自在とされている。

第２キャリッジ９は、各々のアーム９ｂをタイミングベルト２１の内周側に位置させるようにして配設されている。このとき、１対の平ベルト３０は、主走査方向において、１対のタイミングベルト２１の内側に位置付けられる。

各平ベルト３０の一部は、スキャナハウジング３の底板３ａに固定された固定部材３１に係止させることにより位置固定されている。この固定部材３１による平ベルト３０の固定位置は、ベルトクランプ６ａによる第１キャリッジ６の平ベルト３０に対する係止位置に対して略半周異なる位置となるように設定されている。

このように平ベルト３０の一部が固定部材３１により位置固定されているため、ベルトクランプ６ａによる係止位置でタイミングベルト２１に追従させて平ベルト３０を移動させても、平ベルト３０自体は回転することなく動滑車の原理にしたがって平プーリ２７，２９とともに副走査方向に移動することとなる。したがってこれらの平プーリ２７，２９および平ベルト３０を支持する第２キャリッジ９も副走査方向に移動することとなる。

前述したように、平ベルト３０の上側は、少し持ち上げた状態で第１キャリッジ６に係止されていることから、第２キャリッジ９には第１キャリッジ６に持ち上げられるような力が作用している。

しかし、平ベルト３０の下側は底板３ａに取り付けられた固定部材３１により固定される高さを少し下側の位置で固定されており、固定部材３１は第２キャリッジ９を下方向に引き付ける力が作用している（略図的に示す図６参照）。

本実施の形態では、この上下に作用する力を略同等とすることにより、第２キャリッジ９はレール１７ｂに確実に接触しながら走査することができる。これによって、第２キャリッジ９に対して下方へ付勢する力を作用させることができ、往復動に際しては第２キャリッジ９の下面を第２レール１７ｂから浮き上がることなく確実に当接させながら安定して走行移動させることができる。

光学系としてのＸｅランプ４、第１ミラー５、第２ミラー７、第３ミラー８を原稿面に沿ってスキャンさせるスキャン手段３２は、Ｘｅランプ４と第１ミラー５とが搭載された第１キャリッジ６、第２ミラー７と第３ミラー８とが搭載された第２キャリッジ９、これらのキャリッジ６，９を摺動自在に支持するレール１７、駆動モータ１０により駆動されるタイミングベルト２１および平ベルト３０、固定部材３１により構成されている。

このようなスキャナ装置１において、原稿画像の読み取りにさいしては、駆動モータ１０を駆動して第１、第２キャリッジ６，９を２：１の速度比で往復動させ、Ｘｅランプ４を点灯することで原稿画像を露光走査する。

これにより、Ｘｅランプ４から発光された光が、コンタクトガラス２を介して原稿面で反射されて第１ミラー５に到達した後、第２、第３ミラー７，８で順次反射されて、レンズブロック１３を介して、ＣＣＤ１１に集光されて原稿画像の読み取りが行われる。

これらにより原稿面照度の経時変化がなく安定した画像が得られる画像読み取り装置を提供でき、また、小型で組み立て作業効率の良い安価な画像読み取り装置を提供できる。

図９は複写機の一実施の形態を概略的に示す縦断側面図である。次に、本発明によるスキャナ装置を備えた複写機の一実施の形態を図９に基づいて説明する。複写機４０は、上側に配置された前述の実施の形態のような構成のスキャナ装置１と、このスキャナ装置１で読み取った原稿の画像を用紙に形成するプリンタ装置４１とを有している。

プリンタ装置４１内には、シート状の用紙を積層保持する給紙トレイ４２あるいは手差しでの用紙を受け付ける手差しトレイ４３から、プリンタエンジン４４、定着ユニット４５を介して排出紙スタッカ部４６へ至る用紙搬送路４７が形成されている。

本実施の形態では、感光体（本実施の形態では有機感光体）４８と、その周囲に既設された帯電器（図示せず）、露光器５０、現像器５１、転写器５２とを有する電子写真方式のプリンタエンジン４４を使用している。また、プリンタ装置４１内には、片面に画像を形成した用紙を反転するための用紙反転機構５３が設けられている。

このような構成において、スキャナ装置１で読み取った原稿画像はプリンタ装置４１により感光体４８上で作像されて現像され、給紙トレイ４２あるいは手差しトレイ４３から給紙された用紙に転写され、その用紙に転写されたトナー画像は定着ユニット４５により定着される。

なお、これらの実施の形態では、スキャナ装置１としてＣＣＤ１１を備えるデジタルスキャナへの適用例を示したが、例えば、第３ミラー８により反射された原稿画像光を結像レンズ、反射ミラー等を介して感光体上に直接露光させるアナログ複写機等にも適用可能である。

図１０は本発明の第２キャリッジの組み立て構成を説明する概略斜視図である。図１１は図１０の円部Ａを拡大して示す平面図である。本発明の第２キャリッジの組み立て構成をさらに説明する。

本発明の第２キャリッジは１対の前および後アーム９ｂとステー９ｄの部材が互いに結合され、略コ字状に構成されている。ステー９ｄは長手方向の両辺９ｄ１全域が上方に立ち曲げられている。

アーム９ｂはコの字の外側の辺９ｂ１が上方に立ち曲げられ、内側の辺９ｂ２が下方に立ち曲げられている。前および後アーム９ｂの上側にステー９ｄが載るように位置決めされてカシメによって互いに結合されている。

このとき、前後それぞれの結合部においてアーム９ｂの内側下曲げ線がステー９ｄの両側の上曲げ線と直交するように構成されている。これによって結合部付近に曲げ部のないウィークポイントがなくなり、さらに上下方向２つの曲げが直交することによってさらに強度アップされ、外乱に強いスキャナ装置１を提供できる。また作業者の取り扱いも楽になり作業効率が向上する。

さらに、このスキャナ装置を用いれば、第２キャリッジの変形による不良発生を防ぐことができ、修理時間も短く歩留まりの高い複写機の生産ができ、組み立て作業効率の良い安価な複写機を提供することができる。

本発明のスキャナ装置の１つの実施の形態を説明する概略図である。 スキャナ装置の内部構造を示す水平断面図である。 スキャナ装置の内部構造の縦断側面図である。 スキャナハウジング内に設けられた各部を示す斜視図である。 図４の一部を示す斜視図である。 ベルトの係止・固定による力の作用方向を概略的に示す説明図である。 第１および第２キャリッジの移動動作についての動滑車の原理を略図的に示す説明図である。 図７の第１および第２キャリッジが移動した位置を示す説明図である。 複写機の１実施の形態を概略的に示す縦断側面図である。 本発明の第２キャリッジの組み立て構成を説明する概略斜視図である。 図９の円部Ａを拡大して示す平面図である。 従来技術による第２キャリッジの構成を示す概略図である。

符号の説明

１ スキャナ装置
５ 第１ミラー
６ 第１キャリッジ
７ 第２ミラー
８ 第３ミラー
９ 第２キャリッジ
９ｂ 前および後アーム
９ｂ１ 前および後アーム９ｂの外側辺（上方立ち曲げ部）
９ｂ２ 前および後アーム９ｂの内側辺（下方立ち曲げ部）
９ｄ ステー
９ｄ１ ステー９ｄの辺（上方立ち曲げ部）

Claims (2)

1. 原稿面を照明する露光ランプおよび原稿面からの反射光を受ける第１ミラーを有する第１キャリッジと、前記第１ミラーから反射された光の光路方向を変えるための第２ミラーおよび第３ミラーを有する第２キャリッジとを備え、前記第１キャリッジと前記第２キャリッジとを２：１の速度比で副走査方向に移動させることにより前記原稿面を露光走査するスキャナ装置において、前記第２キャリッジの筐体は前アーム、後アーム、ステーの３つの部材をコの字状に結合して構成され、前記前アームおよび前記後アームのコの字の外側の辺が上方に立ち曲げられ、内側の辺が下方に立ち曲げられ、前記ステーの長手方向の両辺全域が上方に立ち曲げられ、前後それぞれの結合部において前記アームの内側下曲げ線が前記ステーの両側の上曲げ線と直交するように構成されていることを特徴とするスキャナ装置。
2. 請求項１に記載のスキャナ装置を用いて読み取られた画像を、電子写真方式により顕像化し、用紙に転写した後、定着させて複写画像を得ることを特徴とする複写機。

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