JP4387884B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像読取装置の光学ユニットにおけるミラーの防振構造および防振方法に関する。

近年、画像読み取り装置には高解像度化、および小型軽量化が求められている。

画像を高解像度化するためには受光素子の画素を高集積化することが必要であり、画素を高集積化すると、一画素あたりの読み取り領域が小さくなる。この結果、光学ユニットの振動により、ミラー等を介して受光素子に伝達される画像の乱れが顕著になって現れてくる。

図１に従来の画像読み取り装置の光学系の断面を示す。従来の画像読み取り装置は、原稿９を置くためのステージガラス８、走査して原稿９を読み取るための光学ユニット１、光学ユニット１を走査させるための駆動力を供給する駆動部７、駆動部７からの駆動力を光学ユニット１に伝達させるための駆動用ベルト５、そして筐体に固定されていて光学ユニット１を走査する際にガイドとなるスライドガイド６を備えている。光学ユニット１は、原稿９の画像を受光するための受光素子であるＣＣＤ４、原稿９の画像をＣＣＤ４まで導入するミラー２ａ、２ｂ、２ｃ、そしてミラー２ａ、２ｂ、２ｃにより導入された画像をＣＣＤの画素上に最適にフォーカスするレンズ３を備えている。

ステージガラス８上に原稿９が載せられて原稿９の読み取りが始められると、駆動部７が起動して、駆動用ベルト５を介して光学ユニット１が走査を開始する。光学ユニット１は、最初に原稿の横方向に走査する。横方向の走査を終えると、縦方向に読み取り幅分だけ移動し、次の横方向の走査が始まる。このようにして原稿９の全画像領域の読み込みが終了する。原稿９の画像は、光学ユニット１のミラー２ａの上部にある画像領域が順次、２ｂ、２ｃの光路に沿ってレンズ３に入射される。入射された画像領域は、レンズ３によって最適なサイズにフォーカシングされてＣＣＤ４に入射される。ＣＣＤ４に入射された画像領域は、ＣＣＤの表面にマトリックス状に配置されている電荷結合素子により受光されて電子画像として図示せぬ記録媒体に記録される。光学ユニット１のミラー２ａの上部にある画像領域が走査によって原稿９の全画像領域をカバーすることにより、搭載原稿１枚分の画像が記録媒体に記録される。

このように、従来の画像読取装置（筐体内に可動式の光学ユニットを有した複写機、ＦＡＸ、スキャナー等）の光学ユニット部は、ワイヤーやベルトで駆動部と連結されることによって、画像読み取り走査を行っている。

光学ユニット１が走査する際、モータ等の駆動部７の振動や、スライドガイド６と光学ユニット１との接触により発生する振動が光学ユニット１に伝わって、光学ユニット１に配置されているミラー２ａ、２ｂ、２ｃを振動させ、読み取られた画像にヨレやジッタなどの画像の乱れが生じる。

従来の画像読み取り装置においては、図２に示されるように、ミラー２ｂ、２ｃ間に防振スプリング１２を設置してミラー２ｂ、２ｃをミラー固定台１１に押圧して振動を減衰させることがなされている。

また、図３に示されるように、ミラー２ｂ、２ｃに伝わった振動を減衰するために、ミラー２ｂ、２ｃの背面の一部に防振板１３が貼付されて、ミラー２ｂ、２ｃの固有周波数が、画像読み取り装置全体の固有周波数から部分的に変えられることが行われている。

しかし、上記したような従来の防振構造では以下に列記するような問題があり、光学ユニット１の小型軽量化は困難であった。

（１） 防振スプリングでミラーを押圧する防振対策は、構造物が増え、コストアップ、小型化の妨げ、重量の増加の原因となっていた。

（２） 防振スプリングの製造のばらつきにより、ミラーを押圧する力にばらつきが生じ、高圧力時はミラーを歪ませ画質が劣化し、低圧力時は防振の効果が無かった。

（３） ミラーに防振板を取り付ける防振対策は、ミラーに伝わった振動を減衰する効果はあったが、振動の入力を軽減する効果は無く、読み取りが高解像度になった機器では画像の乱れを取り去ることが出来なかった。

上記した技術に関連して、以下に示すようないくつかの提案がなされている。

特開昭６０−１３８５３６号に開示されている「複写機用ミラー板の保持装置」では、原稿の複写画像を反射する複数の画像反射手段と、複写画像を感光ドラム上に結像する光学レンズとを有する複写機において、ベースプレーン板上に第１の弾性素材を介在して光学ミラー板を接合するとともに、この光学ミラー板とベースプレーン板とを第２の弾性素材をもって合着保持して成る複写機用ミラー板の保持装置が提案されている。この提案は、ベースプレート（平面の構造物）上にミラーを固定するための方法であり、ベースプレート表面の微妙な凹凸の影響を受けずにミラーを取り付ける為の構造である。構造的には、弾性体でミラーを保持する部材を作成し、その保持部材をスプリングで固定する構造になっている。保持部材は精度が要求される複雑な構造部材である為、コストが高く、広い実装領域を必要とする。

また、特開平３−１８０８６７号に開示されている「画像形成装置の光学系ミラー防振構造」では、光学系ミラーを走査して露光する画像形成装置において、上記ミラーの短幅両側にそれぞれ介設された振動を吸収する防止部材と、該防振部材を上記ミラーと該ミラーの支持枠間に挟む挟持手段とを備えた画像形成装置の光学系ミラー防振構造が提案されている。この提案は、上記した防振スプリングを用いた防振構造と同等なものである。

また、特開２００２−１９６２１９号に開示されている「光学ミラー防振構造、光学ミラー走査装置及び画像読取装置」では、移動体上の光学ミラー防振構造において、ミラーの両端を移動体上に支持する１対の支持部材と、ミラーの裏面に配置した振動抑制部材と、該振動抑制部材と１対の振動部材との間に配設され、振動抑制部材をミラーの裏面に圧接保持する一体の弾性部材とを備えている光学ミラー防振構造が提案されている。しかし、この提案における防振構造においては、ミラーの板厚方向に補強材をスプリングで押し当てているため、ミラーに撓みが生じやすく、スプリング製造の微妙な誤差の影響を大きく受ける。ミラーに撓みが生じると、ミラーを含んだ光学系により取得された画像上に歪みとして現れる。

また、特開２００３−２５５２１５号に開示されている「リターンミラー保持機構」では、電子写真装置の光学装置に用いられる長尺のリターンミラーと該リターンミラーを保持するホルダとを有し、リターンミラーの長手方向の両端をホルダに接触させて、締結部材を介してリターンミラーをホルダに固定保持するリターンミラー保持機構において、接触部のリターンミラーとホルダとの間に防振材を具備したリターンミラー保持機構が提案されている。この提案においては、防振部材（通常、厚みのあるゴムなど）でミラーの位置決めをし、さらに防振を行う構造となっている。この構造は、防振部材に高い面精度および加工精度が要求される。また、固定するバネの押圧力のバラツキにより、ミラーの位置が変化してしまう。

また、特開２００３−２９５３５３号に開示されている「画像読み取り装置」では、原稿を載置する載置部と、該載置部の原稿を読み取る光学系とを備えた画像読み取り装置において、該光学系を構成する光学折り返しミラーに対して、該光学折り返しミラーに密着して防振効果を発揮する防振材を着脱自在に固定した画像読み取り装置が提案されている。

特開昭６０−１３８５３６号 特開平３−１８０８６７号 特開２００２−１９６２１９号 特開２００３−２５５２１５号 特開２００３−２９５３５３号

本発明の目的は、軽量、小型で製造コストの安い、高解像度な画像読み取り装置を提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用する括弧付き符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の画像読み取り装置は、筐体と、筐体内に配置される光学ユニット（１０１）とを具備ずる。ここで、光学ユニット（１０１）は、ミラー（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）と、ミラー固定台（１１０）と、防振シート（１４０）と、ミラー固定用弾性部材（１００）とを備える。ここで、ミラー固定台（１１０）は、ミラー（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）の位置を固定するためのものである。防振シート（１４０）は、ミラー（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）とミラー固定台（１１０）との間に介在して、光学ユニット（１０１）の振動に起因するミラー（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）の振動を抑えるためのものである。ミラー固定用弾性部材（１００）は、ミラー（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を、防振シート（１４０）を介してミラー固定台（１１０）に対して保持するためのものである。防振シート（１４０）は、所定のシートをカットして、ミラーおよびミラー固定台（１１０）へ貼り付けられている。ミラー（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）はミラー固定台（１１０）に対して防振シートが介されている箇所でのみミラー固定用弾性部材（１００）によって固定されている。

また、本発明の画像読み取り装置において、防振シートは、ミラー（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）の反射面上に直接配置されている。

本発明による画像読み取り装置において、防振シートの厚さは０．０５ｍｍ以下であって、ミラーの位置合わせ精度は、ミラー固定台の製造精度によって決まる。

また、本発明の画像読み取り装置の防振シート（１４０）の厚さは０．０５ｍｍ以下である。

また、本発明の画像読み取り装置の防振シート（１４０）の材質はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。

また、本発明の画像読み取り装置は、さらに防振スプリング（１２０）を備え、
ミラー（２０ｂ、２０ｃ）は防振スプリング（１２０）によりミラー固定台（１１０）に押圧される。

また、本発明の画像読み取り装置は、さらに防振板（１３０）を備え、防振板（１３０）はミラー（２０ｂ、２０ｃ）の背面に固定されて、ミラー（２０ｂ、２０ｃ）の固有振動数は画像読み取り装置全体の固有振動数から部分的に変えられる。

本発明による画像読み取り装置の製造方法は、所定のシートをカットして防振シート（１４０）とするステップと、光学ユニット（１０１）の振動に起因するミラー（２０ｂ、２０ｃ）の振動を抑えるために、ミラー（２０ｂ、２０ｃ）とミラー固定台（１１０）との間に防振シート（１４０）を介してミラー（２０ｂ、２０ｃ）をミラー固定台（１１０）に固定するステップとを具備する。ミラー（２０ｂ、２０ｃ）はミラー固定台（１１０）に対して防振シート（１４０）が介されている箇所でのみ固定される。ミラー（２０ｂ、２０ｃ）と、ミラー固定台（１１０）とは画像読み取り装置の筐体内に配置されている光学ユニット（１０１）に備えられる。
また、本発明の画像読み取り装置の製造方法において固定するステップは、防振シート（１４０）をミラー（２０ｂ、２０ｃ）の反射面上に直接配置するステップを具備する。

本発明の画像読み取り装置により、ミラーとミラー固定台との間に防振シートが介されて直接接触しない構造とされるため、光学ユニットからミラーへ伝達される振動は防振シートによって減衰され、ミラーに伝わった振動も防振シートの僅かな柔軟性により速やかに吸収されて画像劣化を防止でき、高解像度化ができる。

また、本発明の画像読み取り装置により、 ミラーをミラー固定台に取り付ける位置以外には圧力をかけない為、ミラーに歪みが生じず、生産時の解像度不良が無くなり、生産性を向上させることができる。

添付図面を参照して、本発明による画像読み取り装置を実施するための最良の形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係わる画像読み取り装置の光学系の断面を図４に示す。

本実施の形態の画像読み取り装置は、筐体、原稿９０を置くためのステージガラス８０、原稿９０を読み取るための光学ユニット１０１、光学ユニット１０１を走査させるための駆動力を供給する駆動部７０、駆動部７０からの駆動力を光学ユニット１０１に伝達させるための駆動用ベルト５０、そして筐体に固定されていて光学ユニット１０１を走査する際にガイドとなるスライドガイド６０を備えている。光学ユニット１０１は、原稿９０の画像を受光するための受光素子であるＣＣＤ４０、原稿９０の画像をＣＣＤ４０まで導入するミラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、そしてミラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより導入された画像をＣＣＤ４０の画素上に最適にフォーカスするレンズ３０を備えている。

ステージガラス８０上に原稿９０が載置されて原稿９０の読み取りが開始されると、駆動部７０が起動して、駆動用ベルト５０を介して光学ユニット１０１が走査を始める。光学ユニット１０１の走査が始まると、光学ユニット１０１は最初に原稿の横方向の走査を実行する。横方向の走査を終えると、縦方向に読み取り幅分だけ移動し、また次の横方向の走査が始まる。このようにして原稿９０の画像全体の読み込みが終了する。原稿９０の画像は、光学ユニット１０１のミラー２０ａの上部にある画像領域が順次、２０ｂ、２０ｃの光路に沿ってレンズ３０に入射される。入射された画像領域は、レンズ３０によって最適なサイズにフォーカシングされてＣＣＤ４０に入射される。ＣＣＤ４０に入射された画像領域は、ＣＣＤの表面にマトリックス状に配置されている電荷結合素子により受光されて電子画像として図示せぬ記録媒体に記録される。光学ユニット１０１のミラー２０ａの上部にある画像領域が走査によって原稿９０の全画像領域をカバーすることにより、載置原稿１枚分の画像が図示せぬ記録媒体に記録される。

このように、本実施の形態の画像読取装置（筐体内に可動式の光学ユニットを有した複写機、ＦＡＸ、スキャナー等）においても、従来の画像読取装置と同様に、光学ユニット１０１が駆動用ベルト５０で駆動部７０と連結されることによって画像読み取り走査が行われる。そして、光学ユニット１０１が走査する際にモータ等の駆動部７０の振動や、スライドガイド６０と光学ユニット１０１の接触により発生する振動が光学ユニット１０１に伝わり、光学ユニット１０１に配置されているミラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃを振動させ、読み取った画像にヨレやジッタなどの画像の乱れが生じる。

本実施の形態においては、上記した光学ユニット１０１の振動に起因するミラーの振動を抑えて読み取り画像の劣化を防ぐため、ミラーとミラー固定台の接触部分に薄い防振シートを貼り付け、ミラー固定台にミラーが直接当たらない構造とした。

図５（ａ）に本発明の実施の形態に係わる防振シート１４０の配置を示している。本発明では、ミラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃがミラー固定台１１０と接触する部分に薄い防振シート１４０を貼り付け、ミラー固定台１１０にミラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃが直接接触しない構造としている。

図５（ｂ）には、本発明の実施の形態に係わる上記防振シート１４０を備えた画像読み取り装置の光学ユニット１０１の光学ミラーの防振構造が示されている（但し図５（ｂ）においては、ミラー２０ｂおよび２０ｃについてのみ）。

本実施の形態の防振シート１４０は厚さが０．０５ｍｍ以下で極めて薄いため、この防振シート１４０を介することによってミラー２０ｂ、２０ｃの位置がズレることはなく、ミラー２０ｂ、２０ｃの位置合わせ精度はミラー固定台１１０の製造精度によって決まる。また、ミラー２０ｂ、２０ｃの防振に薄い防振シート１４０を使用することにより、防振材としての加工もシートをカットして、ミラー２０ｂ、２０ｃおよびミラー固定台１１０へ貼り付ける作業のみである。このため、加工費を安価に抑えることができる上にシートの単価自体も安価である。

本実施の形態においては、ミラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃとミラー固定台１１０が直接接触しないため、光学ユニット１０１に伝わった振動がミラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃに伝わる際に軽減され、ミラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃに伝わった振動も防振シート１４０の僅かな柔軟性により速やかに吸収される。また、ミラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃには、防振シート１４０を介したミラー固定台１１０への固定位置におけるミラー固定用弾性部材１００からの圧力以外の外力を加えないため、ミラー２０ａ、２０ｂ、２０ｃの撓みが発生せず安定した画像が得られる。

図６に本実施の形態に係わる画像読み取り装置で取得された画像（ａ）と、従来の画像読み取り装置により取得された画像（ｂ）とを示している。図６（ａ）および（ｂ）の画像はそれぞれ同じ画像（狭間隔に縦線が平行に配列された画像）を、それぞれの画像読み取り装置が同じ動作環境下で読み込んだものである。図６を見て明らかなように、従来の画像読み取り装置で読み込まれた画像は、装置振動がミラーに伝わっている影響で、読み込み画像の縦線に波のうねりが発生しているが、本実施の形態に係わる画像読み込み装置で読み込まれた画像上では波のうねりは判別し難いほど抑制されている。

このように、本実施の形態では、小型軽量で安価、且つ画像振れを抑制することのできる画像読み取り装置を実現させることができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係わる画像読み取り装置の光学系の断面を図７に示す。

本実施の形態の画像読み取り装置の基本的な構成および動作原理は、第１の実施形態と同様である。但し本実施の形態においては、ミラー２０ｂ、２０ｃの防振を目的として、第１の実施形態で備えられていた防振シート１４０に加えて、さらに従来の画像読み取り装置で備えられていた防振スプリング１２０を備えていることである。

本実施の形態においては、防振シート１４０に加えて防振スプリング１２０により光学ユニットからミラー２０ｂ、２０ｃへ伝えられる振動を減衰している。また、ミラー２０ｂ、２０ｃへ伝導された振動についても、防振シート１４０および防振スプリング１２０により、それぞれの固有の周波数を中心に吸収される。これにより、第１の実施形態に比較して、振動の広範囲な周波数成分が抑制され、さらに精細な読み取り画像を取得することができる。

本実施の形態においては、光学ユニットが複数のミラーにより構成されている場合、適宜防振スプリング１２０と防振シート１４０の配置場所および数量が調整され、防振効果が最適化される。これにより、全配置可能場所に配置する場合に比較して重量を軽減させることができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係わる画像読み取り装置の光学系の断面を図８に示す。

本実施の形態の画像読み取り装置の基本的な構成および動作原理は、第１および第２の実施形態と同様である。但し本実施の形態においては、ミラー２０ｂ、２０ｃの防振を目的として、第１の実施形態で備えられていた防振シート１４０に加えて、さらに従来の画像読み取り装置で備えられていた防振板１３０を備えていることである。

本実施の形態においては、光学ユニットからミラー２０ｂ、２０ｃへ伝えられる振動を防振シート１４０により減衰している。また防振板１３０により、読み取り装置全体の共振周波数からミラー２０ｂ、２０ｃの共振周波数を部分的にずらすことにより、ミラー２０ｂ、２０ｃに伝えらた振動が速やかに減衰される。これにより、第１の実施形態に比較して、振動の広範囲な周波数成分が抑制され、さらに精細な読み取り画像を取得することができる。

本実施の形態においては、光学ユニットが複数のミラーにより構成されている場合、適宜防振板１３０と防振シート１４０の配置場所および数量が調整され、防振効果が最適化される。これにより、全配置可能場所に配置する場合に比較して重量を軽減させることができる。

従来の画像読み取り装置の光学系の断面を示す図である。 従来の画像読み取り装置の光学系の光学ミラーの防振構造（防振スプリング）を示す図である。 従来の画像読み取り装置の光学系の光学ミラーの防振構造（防振板）を示す図である。 第１の実施形態に係わる画像読み取り装置の光学系の断面を示す図である。 （ａ）第１の実施形態に係わる防振シートの配置を示す図である。（ｂ）第１の実施形態に係わる画像読み取り装置の光学系の光学ミラーの防振構造（防振シートによる）を示す図である。 （ａ）従来の画像読み取り装置により読み込まれた画像を示す図である。（ｂ）第１の実施形態に係わる画像読み取り装置により、（ａ）と同じ動作環境下で同一画像が読み込まれた画像を示す図である。 第２の実施形態に係わる画像読み取り装置の光学系の断面を示す図である。 第３の実施形態に係わる画像読み取り装置の光学系の断面を示す図である。

符号の説明

１、１０１… 光学ユニット
２ａ、２ｂ、２ｃ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…ミラー
３、３０…レンズ
４、４０ …ＣＣＤ
５、５０… 駆動用ベルト
６、６０… スライドガラス
７、７０… 駆動部
８、８０… ステージガラス
１０、１００… ミラー固定用弾性部材
１１、１１０… ミラー固定台
１２ 、１２０…防振スプリング
１３、１３０…防振板
１４０…防振シート

Claims (8)

1. 筐体と、
   前記筐体内に配置される光学ユニットと
   を具備し、
   前記光学ユニットは、
   ミラーと、
   前記ミラーの位置を固定するためのミラー固定台と、
   前記ミラーと前記ミラー固定台との間に介在して、前記光学ユニットの振動に起因する前記ミラーの振動を抑えるための防振シートと、
   前記ミラーを、前記防振シートを介して前記ミラー固定台に対して保持するためのミラー固定用弾性部材と
   を備え、
   前記防振シートは、所定のシートをカットして、前記ミラーおよび前記ミラー固定台へ貼り付けられており、
   前記ミラーは前記ミラー固定台に対して前記防振シートが介されている箇所でのみ前記ミラー固定用弾性部材によって固定されている
   画像読み取り装置。
2. 請求項１に記載の画像読み取り装置において、
   前記防振シートは、前記ミラーの反射面上に直接配置されている
   画像読み取り装置。
3. 請求項１または２に記載の画像読み取り装置において、
   前記防振シートの厚さは０．０５ｍｍ以下であって、
   前記ミラーの位置合わせ精度は、前記ミラー固定台の製造精度によって決まる
   画像読み取り装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の画像読み取り装置において、
   前記防振シートの材質はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である
   画像読み取り装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の画像読み取り装置において、
   さらに防振スプリングを備え、
   前記ミラーは前記防振スプリングにより前記ミラー固定台に押圧される
   画像読み取り装置。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の画像読み取り装置において、
   さらに防振板を備え、
   前記防振板は前記ミラーの背面に固定されて、前記ミラーの固有振動数は画像読み取り装置全体の固有振動数から部分的に変えられる
   画像読み取り装置。
7. 所定のシートをカットして防振シートとするステップと、
   光学ユニットの振動に起因するミラーの振動を抑えるために、前記ミラーとミラー固定台との間に前記防振シートを介して前記ミラーを前記ミラー固定台に固定するステップとを具備し、
   前記ミラーは前記ミラー固定台に対して前記防振シートが介されている箇所でのみ固定され、
   前記ミラーと、前記ミラー固定台とは画像読み取り装置の筐体内に配置されている前記光学ユニットに備えられる、画像読み取り装置の製造方法。
8. 請求項７に記載の画像読み取り装置の製造方法において、
   前記固定するステップは、
   前記防振シートを前記ミラーの反射面上に直接配置するステップ
   を具備する
   画像読み取り装置の製造方法。