JP4624693B2

JP4624693B2 - 原稿走査ユニット及びこれを用いた画像読取装置。

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Publication number: JP4624693B2
Application number: JP2004044524A
Authority: JP
Inventors: 勇人一ノ瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp; Nisca Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp; Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-02-20
Also published as: JP2005234297A

Description

本発明はプラテン上に載置した原稿若しくはプラテン上を所定速度で移動する原稿を光電変換素子などのセンサーで読取る原稿走査ユニット及びこのユニットを用いたファクシミリ、スキャナーなどの画像読取装置に関する。

一般にファクシミリ、スキャナーなどの画像読取装置はガラスプラテン上に載置した原稿をこのプラテンに沿って移動する走査ユニットで読取る装置と、原稿をガラスプラテンに沿って所定速度で移動させ、静止した走査ユニットで読取る装置が広く知られている。
いずれの装置であっても走査ユニットには原稿からの光を集光する集光レンズと光電変換するＣＣＤなどのラインセンサーが組込まれ、同時にこの走査ユニットには原稿からラインセンサーに至る光路をコンパクトに構成する為複数の反射ミラーが組込まれている。
そして、前述のプラテンに沿って走査ユニットが移動する画像読取装置にあっては走査ユニットは通常キャリッジと称されるハウジング内に上記各光学手段が搭載され、このキャリッジをプラテンに平行に配置されたガイドレールに支持されている。そしてキャリッジを駆動モータに連結したワイヤー或いはタイミングベルトでプラテンに沿って往復動させている。

一方前述の原稿をプラテンに沿って所定速度で移動してプラテン内部に配置した走査ユニットで読取る装置にあっても走査ユニットはハウジング内に反射ミラー、集光レンズ及びラインセンサーを組込んで構成している。

このように走査光学系をユニット化する理由は、製造時に集光レンズその他の光学部品に塵埃が付着しないようにユニットを無塵室で組立て、或いは使用途上で塵埃が進入しないようにする為であり、また装置使用途上で衝撃などによって読取光学系を構成する部品が変形或いは位置ズレしないように堅牢に構成し、更には種々の構成の画像読取装置に走査ユニットを共通部品として組み込む為である。
そこでこのような走査ユニットはより小型化、軽量化が求められるのと同時に走査ユニットとしての使用条件はカラー化、高精細化が要求され、小型化の為に原稿からセンサーに至る光路を複数の反射ミラーで屈曲させ或いは軽量化の為にモノコックボディー構造などを採用するとミラー、レンズなどの光学要素部品の位置関係が組立時や使用途上で変化してカラー画像の色ズレや高精細読取時に画像が歪む原因となる。

一方、読取物も単シート状の原稿からブック原稿或いは立体物に至るまで広汎であり、原稿画像も写真などの光沢なものからネガフィルム、ポジフィルムなど種々の用途で画像の読取が行われるに至っている。

このように画像読取装置が広汎な用途に用いられるに至って走査ユニットの読取光学系を調整する必要が生じ、その代表的な光学系の調整はフォーカシング機構であり、読取物がシート原稿と立体物とではプラテン上の読取画像の高さ位置が異なるが、反射ミラー或いは集光レンズとセンサーとを移動して調整する。また、読取光学系で反射ミラー、集光レンズ或いはセンサーの位置を移動して光学的に倍率を変更することも要求されるに至っている。

特許文献１にはレンズに至る光路内に２つの反射ミラーで平行な光路を形成し、この２つの反射ミラーを移動することによって倍率を変更し、またレンズと光電変換素子を移動して焦点位置を調整することが提案されている。

また特許文献２として掲げた特許２９７２３５号には走査ユニットを構成する反射ミラーとレンズとＣＣＤセンサーとを一つのフレームに組込み、このフレームを樹脂成形で軽量に形成するものが開示されている。
特開平１−３０５７６５号公報（図２）特許第２９７２３５号公報（図１）

本発明者は原稿からの光をレンズでラインセンサーに集光する光学系を前述の特許文献２に開示されているように樹脂等のフレームに組込んで一体化したユニットを構成し、更にこの光学系の光路長を特許文献１のように移動させて焦点位置或いは倍率を調整することを試みた。ところが特許文献２の方法は反射ミラー、レンズ、ＣＣＤセンサーなどの光学部品を樹脂製のフレームに直接取付けている為、使用される温度環境でフレームが変形して正確な焦点調整や倍率調整が行えない問題が生じた。特に樹脂フレームに原稿に光を照射する光源ランプを搭載し、或いはこのフレームとは別に光源ユニットを設けて原稿に強い光を照射すると樹脂フレームが熱によって変形して原稿からセンサーに至る光路が変化し焦点位置や画像倍率が狂うことが起こる。このような構造で特許文献１のように光学系の光路長を調整しようとすると、使用環境の温度変化や経時的変化で正確な焦点位置或いは倍率の調整が行えない。この問題は位置調整の為に反射ミラー或いはレンズを光路方向に移動自在に支持するガイド部材自体が温度環境で変形するのと同時に、このガイド部材を固定する例えばフレームも変形して位置調節の機構部品それぞれの相乗的な位置ズレを招く。

従って、写真などを読取ると画像ボケが生じ、逆に画像を意図的にボカして読取ろうとすると期待した状態で読取れないなど使用上の問題を引き起こす。

そこで本発明はプラテン上の原稿を光電センサーで読取る際に常に正しい条件に焦点位置合わせを行うことが出来、使用者が設定した所望の条件で読取画像を取得することが可能な原稿走査ユニットの提供、特に使用する温度環境や経年使用によって焦点位置や変倍率が狂うことのない原稿走査ユニット及びこのユニットを用いた画像読取装置の提供を課題としている。

本発明は上記課題を解決するために以下の構成を採用したものである。
まず、原稿からの光を反射する複数の反射ミラーと、この反射ミラーからの光を集光する集光レンズと、上記集光レンズで集光された光を光電変換するラインセンサーと、上記反射ミラー、集光レンズ、ラインセンサーを保持するフレームとを備えた構成において、上記複数の反射ミラーは、撮像光路中に固定された固定ミラーと、撮像光路に沿って移動する可動ミラーと、この可動ミラーを移動可能に支持するガイド部材と、で構成する。そして上記ガイド部材はフレームとは異なる固定部材に設けられると共に、この固定部材には可動ミラーを位置移動する駆動手段が取付けられ、固定ミラーと固定部材とはそれぞれフレームに取付けられ、この固定部材とガイド部材とは、熱膨張係数が上記フレームの熱膨張係数より小さい材料で構成、例えば上記フレームは樹脂材料、上記ガイド部材と固定部材は金属材料で構成する。このように構成することによって焦点位置合わせの為に移動するミラー、レンズなどの可動部材は温度環境による変化の少ない固定部材に支持され正確な位置調整が可能となる。

また、前記駆動手段は、駆動モータと、伝動歯車とを有する駆動機構で構成し、この駆動モータには、回転量を検出するフォトインタラプタを設け、上記駆動モータは、可動ミラーの位置を検出するセンサの検出信号とフォトインタラプタの検出信号で可動ミラーを位置移動する。

また、移動自在に構成する反射ミラーをそれぞれ略９０度光路を偏向する１対の反射ミラーで構成することによって焦点位置或いは倍率調整のための移動量を小さく（１／２）することが出来、装置を小型化することが可能であり、反面この場合、環境温度の影響を大きく受けるが上記構成により結像光路が歪む恐れが少ない。

一方、焦点位置調整或いは倍率調整のためには上記のように反射ミラーを移動する代わりに前記集光レンズと前記ラインセンサーを前記ガイド部材に移動自在に取付け、このガイド部材を前記フレームに固定部材を介して取り付けても良い。これと同様に前記ガイド部材には前記集光レンズと前記反射ミラー若しくは前記集光レンズが複数の倍率位置間で移動可能に取付けることも可能である。

本発明はプラテン上の原稿を光電センサーで読取る際に焦点位置或いは倍率変更の為にミラー、レンズなどの可動エレメントを固定部材に支持した上でこの固定部材をキャリッジなどのフレーム部材に取付け、この固定部材の熱膨張係数をフレームの熱膨張係数より小さくしたので、環境温度に影響されず常に正確な位置調整が可能である。

また、キャリッジなどのフレームは樹脂材料など軽量で、且つ光や塵埃などの侵入を防止する形状に製造することが容易であり、その場合の温度の影響を金属材料などの固定部材で防止することが出来る。

更に、位置調整の為の可動部材をそれぞれ略９０度光路を偏向する１対のミラーで構成することにより原稿からレンズに至る平行な光路が形成され焦点位置や倍率調整を小さな移動量で調節でき装置を小型化でき、このとき問題となる環境温度の影響による画像ボケ、倍率の狂いなどを解決できる。

以下図示の好適な実施の形態に基づいて本発明を詳述する。図１は画像走査ユニットＡを組み込んだ画像読取装置Ｂの全体を示す分解斜視図であり、図２は画像読取装置Ａの断面図、図４は同ユニットの内部平面説明図である。まず、画像読取装置について説明すると、一般に複写機、ファクシミリ、スキャナー装置として用いられる画像読取装置は印刷ユニット、画像電送ユニットなど用途に応じた他の機能ユニットと組合せたシステムとして構成されるが図示のものはコンピュータ等の入力装置として使用されるスキャナー装置である。

図１において、Ａは画像走査ユニット（以下キャリッジユニットと称す）であり、ＢはユニットＡを組込んだ画像読取装置（以下スキャナー装置と称す）である。スキャナー装置Ｂは原稿（読取物）を載置するプラテン１０２をケーシング１０１に備え、このプラテン１０２の内部にキャリッジユニットAを内蔵して構成されている。

ケーシング１０１はプラテン１０２を備えた上部ケーシング１０１ａとキャリッジユニットＡを内蔵する下部ケーシング１０１ｂとから形成され、通常は樹脂材料のモールド成形でモノコック構造に構成される。上部ケーシング１０１ａにはガラス等の透明材料から成るプラテン１０２が取付けられ、下部ケーシング１０１ｂには上記プラテン１０２に沿って一対のガイドシャフト１０ａ、１０ｂが取付けられている。この一対のガイドシャフト１０ａ、１０ｂは金属のロッド或いはプレートで両端をケーシング１０１ｂの側壁に固定され後述のキャリッジユニットＡをレール状に案内支持する。下部ケーシング１０１ｂには適宜個所、図示のものは底壁にキャリッジ駆動モータ３１が取付けられている。このキャリッジ駆動モータ３１は前記ガイドシャフトの一方１０ａに平行に配置したタイミングベルト３５に連結してある。つまりガイドシャフト１０ａの左右に一対のプーリ３４が下部ケーシング１０１ｂの側壁に取付けてあり、この左右のプーリ３４に架け渡したタイミングベルト３５がガイドシャフト１０ａと平行に配置してある。このプーリ３４と同軸のプーリ３３にキャリッジ駆動モータ３１の出力軸が伝動ベルト３２で連結してある。

そしてキャリッジ駆動モータ３１は正逆転可能なステッピングモータで構成され、タイミングベルト３５は図１左右方向に往復動自在となり、このタイミングベルト３５に後述のキャリッジユニットＡが連結される。

従ってキャリッジユニットＡはプラテン１０２に沿って移動可能にガイドシャフト１０ａ、１０ｂに支持されタイミングベルト３５で往復駆動されることとなる。

下部ケーシング１０１ｂには図示しないキャリッジ駆動モータ３１の駆動回路を構成する回路基板が取付けられ、この駆動回路はキャリッジユニットＡの位置を検出するセンサー（図示せず）からの信号で位置制御される。つまりキャリッジユニットＡの位置を検出するセンサーからの信号を基準にキャリッジ駆動モータ３１はキャリッジユニットＡをホームポジションに移動しこのホームポジションを基準にプラテン１０２の左限位置から右限位置にキャリッジユニットＡを往復移動するように駆動回路が構成される。

次にキャリッジユニットＡについて説明すると、上述のガイドシャフト１０ａ、１０ｂに支持されタイミングベルト３５によって原稿を載置したプラテン１０２に沿って移動するキャリッジユニットＡは次の構成を備えている。

図２に示すように、キャリッジユニットＡはプラテン１０２上の原稿に光を照射する光源ランプ２１と、原稿からの反射光を結像する集光レンズ２０７とこのレンズからの光を光電変換するラインセンサー２０８と、原稿からラインセンサー２０８に至る光路を偏向する複数の反射ミラー２０２をフレーム２０１に組込んで構成されている。

光源ランプ２１は蛍光灯などの棒状光源でラインセンサー２０８の配列方向（主走査方向）と平行にフレーム２０１に取付けられる。集光レンズ２０７はプラテン上の原稿を結像するレンズアレイで構成され、このレンズと原稿との間には複数の反射ミラー２０２が設けられている。この反射ミラー２０２はユニットＡをプラテン１０２に沿った偏平形状に構成し、かつ小型に構成する為に複数設けられ図示のものは第１ミラー２０２ａ、第２ミラー２０２ｂ、第３ミラー２０２ｃ及び第４ミラー２０３ａ、第５ミラー２０３ｂで原稿からの光路を屈曲させている。特に図２の第３ミラー２０２ｃから第４ミラー２０３ａに至る光路Ｐ１と第４ミラー２０３ａから第５ミラー２０３ｂに至る光路Ｐ２とは略直交するように略９０度の角度で構成され、この光路Ｐ２と第５ミラー２０３ｂから集光レンズ２０７に至る光路Ｐ３も略直交するように各ミラーが配置されている。これは光路Ｐ１と光路Ｐ３を略平行に形成して第４ミラー２０３ａと第５ミラー２０３ｂを同時に同一量移動することによって焦点位置調整（詳細は後述する）を行う為である。

ラインセンサー２０８はＣＣＤなどの光電変換素子から構成され、画像読取りの解像度に応じて光電変換素子をライン状に配列したアレイで構成され、図示のものはこのアレイが図２表裏方向（主走査方向）に配列されている。またこのラインセンサー２０８はＲ、Ｇ、Ｂ各１本またはそれぞれ複数のラインセンサーで構成される一般の構成のものである。

以上説明したミラー、レンズ、センサーなどの光学エレメントはフレーム２０１に次のように組込まれてユニット化される。

まずフレーム２０１は各光学エレメントを搭載して画像読取装置のガイドシャフト１０ａ、１０ｂに往復動自在に支持される。従ってこのフレームは外部の衝撃などで容易に変形しない材料で且つこれを往復駆動するキャリッジ駆動モータ３１の負荷を軽減する為に出来るだけ軽い材料を使用することが好ましい。

同時に上記フレーム２０１は塵埃や外光が侵入しないように、また光源ランプなどの熱の影響を受けないように内部にミラー、レンズ、センサーなどを包む形状に構成する。図示のものは図２に示すように箱型形状に樹脂材料のモールド成形で構成してある。樹脂材料はポリ・フェニレン・オキサイド（ＰＰＯ）、ＰＰＥ（変形ＰＰＯ）等を使用し、これ等にガラスファイバーを混入して高強度化及び低熱膨張化を図る。図示のものはＰＰＯに５０％のガラスファイバーを混入させた線熱膨張係数が約３１×１０^−６（／℃）の樹脂材料を用いている。更にフレーム２０１の材料は光の乱反射を防止するために、上記樹脂材料にカーボンなどの黒色顔料が混入してある。従って箱型形状のフレーム２０１は塵埃の混入を防止するのと同時に外部から光が侵入するのを防止し、原稿からの光が内部で乱反射するのを防止している。

上記のように構成されたフレーム２０１には反射ミラー２０２、２０３、集光レンズ２０７、ラインセンサー２０８（以下光学エレメントと云う）が次のように取付けられる。原稿からラインセンサーに至る光路は焦点位置を調整する為、或いは光学的に倍率を変更する為、光学エレメントの一部を光路方向に移動自在に取付ける必要があるが、以下反射ミラーの一部を位置調節可能に取付けて焦点位置を調整するフォーカシング機構について説明する。

図２に示すようにプラテン１０２上に載置された原稿からの光は複数のミラー２０２、２０３群で集光レンズ２０７に導かれる。図示の反射ミラーは原稿からの光を第１ミラー２０２ａ、第２ミラー２０２ｂ、第３ミラー２０２ｃの順に導き、第３ミラー２０２ｃの反射光は光路Ｐ１が略プラテン１０２と平行となるように設定してある。この第１、第２、第３のミラーは相互に光の干渉を起さないように配置してあり、所定光路長が形成されれば枚数は特に３枚に限らない。そしてこの第１乃至第３ミラーはフレーム２０１に固定して取付けられ固定ミラー群を構成する（固定方法は後述する）。また第３ミラー２０２ｃからの光は光路P１を経由して第４ミラー２０３ａ次いで第５ミラー２０３ｂに進入し、第５ミラーからの光が集光レンズ２０７に導かれる。

そこでこの第４、第５ミラーをフレーム２０１に移動自在に取付けて焦点位置を調整するようにする。図示のものは第４、第５の２つのミラーで可動ミラーを構成し、同時に同一量づつ移動させて位置調整するように光路Ｐ１と光路Ｐ３を平行にしてある。第４、第５ミラーはガラス製の鏡でプラテン１０２の有効読取幅（図１前後方向）の長さの長方形状に形成され、ミラー支持部材５００に取付けて可動ミラーユニット２０９を構成している。このミラー支持部材５００は図５に示す形状でアルミ合金の射出成形で形成され、図示のものはアルミ合金ＡＤＣ１２を使用し、その線熱膨張係数は約２１×１０^−６（／℃）の材料を採用している。従ってミラー支持部材５００は前記フレーム２０１の線膨張率の約２／３である。

図６に示すように板状に形成された第４及び第５ミラー２０３ａ、２０３ｂはその両側端面をミラー支持部材５００に形成した突起５２０、と突起５２１で支持され、両側端の突起５２０と５２１はそれぞれ板バネ５１０ａ、５１０ｂで押圧されている。図示の第４及び第５ミラーともに一側面に２つの突起５２０、他側面に１つの突起５２１と板バネ５１０ａ、５１０ｂで狭圧支持したのは各ミラーを３つの突起で片当りすることなく確実に保持する為である。また、各ミラーの取付け角度を調整する調整手段（例えばネジなどを使用）を備えても構わない。またミラー支持部材５００には左右それぞれに軸受５０１が設けてある（図６参照）。そしてこの軸受５０１は後述のガイド部材（シャフト）３０１ａ、３０１ｂと嵌合し、該ガイド部材に案内されて光路方向に移動可能に支持される。

またミラー支持部材５００にはガイド部材３０１ａと平行にラック５０３が同一材料で一体に形成され、このラック５０３は後述のミラーユニット駆動モータ３０２Ｍに連結したギア３０９と噛合している。尚、前記軸受５０１はミラー支持部材５００と同一材料で一体成形しても良いが図示のものは円滑な運動を得る為に潤滑性樹脂で形成されビスなどの固定手段でミラー支持部材５００に取付けてある。次に前述の第１乃至第３ミラー２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃで構成する固定ミラー群について説明すると、このミラーもガラス材の鏡で構成されプラテン１０２の軸方向（主走査方向）に板状に形成されている。各ミラー２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃはフレーム２０１に固定されている。前述のフレーム２０１には図３に示すように主走査方向（プラテン１０２の読取幅方向）の両側壁２２０ａ、２２０ｂに第１、第２、第３の各ミラーの取付位置に貫通孔が形成してあり、この貫通孔に板状ミラーの両端部が貫通している。そしてフレーム２０１の両側壁には金属性のプレート２１０、２１１が図３に示すようにネジ２１２で固定してあり、このプレート２１０、２１１に第１ミラー２０２ａ、第２ミラー２０２ｂ、第３ミラー２０２ｃが取付けてある。各ミラーの端部はプレートに形成した位置決め穴に板バネ２１３で押圧して位置決め固定されている。このように各ミラー２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃを直接樹脂製のフレームに取付けることなく金属製のプレートに取付けたのは第１ミラー２０２ａと第２ミラー２０２ｂと第３ミラー２０２ｃ相互の位置関係を精度良く加工し、かつ機械的強度を保つ為であり、同時に図示のプレートは鋼材或いはそれと同効の低合金鋼で線熱膨張係数が約１１×１０^−６／℃の材料を選択してある。これはフレーム２０１の線熱膨張係数より小さく、加工精度が得られる材料で各ミラーを支持することにより使用環境の温度による変化を少なくする為である。

次に図７に基づいてラインセンサー２０８の構造について説明する。ラインセンサー２０８は光電変換素子が線状に配列されたセンサーアレイで構成され、図示２０８ａはチャージした電荷を外部に取出すリード線端子である。このラインセンサー２０８はセンサー支持プレート３１３に取付けられている。センサー支持プレート３１３には、金属製（一般の鋼または低合金鋼性のプレート）で断面Ｌ字状のプレート３１５が複数のネジ３１７で固定されている。このＬ字状プレート３１５には、ラインセンサー２０８が固定されているセンサー基板２９が２個のネジ３２０で固定されている。ラインセンサー２０８は、銅線２０８ａによりセンサー基板２９の配線に固定され、センサー基板２９とラインセンサー２０８との間には金属で構成された放熱板３１６が配置してある。この放熱板３１６はラインセンサー２０８の底面と接触してラインセンサー２０８に発生した熱を外部に放出する。またこの放熱板３１６とセンサー基板２９との間には絶縁シート３２１が配置され電気的に絶縁している。尚、ラインセンサー２０８の銅線およびネジ３１７は、放熱板３１６、絶縁シート３２１にそれぞれ形成された穴部を貫通してＬ字状プレート３１５に固定している。ラインセンサー２０８の銅線はセンサー基板２９に形成された配線と接続される。このようにラインセンサー２０８のセンサー基板２９は金属製のＬ字状プレートに固定され、同時に集光レンズ２０７とラインセンサー２０８との間は熱膨張係数の低い金属部材で結合してあるので環境温度変化による両者間の距離の変化を小さく抑えることが出来る。

そこで前述の可動ミラー２０３、集光レンズ２０７、ラインセンサー２０８のフレーム２０１内への取付けについて説明する。図５に前述のフレーム２０１に上記各エレメントを取付ける固定部材３００を示す。この固定部材３００は図５に示すように前述の可動ミラーユニット２０９のミラー支持部材５００とラインセンサー２０８のセンサー支持プレート３１３と、集光レンズ２０７とミラー駆動機構３０２をそれぞれ支持するベースプレートで構成されている。この固定部材（以下ベースプレートと云う）３００は集光レンズ２０７を取付ける為のレンズ台座３０１とセンサー支持プレート３１３とミラー支持部材５００を移動自在に支持するガイド部材（シャフト３０１ａ、３０１ｂ）が備えられている。図示のベースプレート３００はアルミ合金のダイキャスト成形で作られ、アルミ合金、例えばＡＤＣ１２の場合線熱膨張係数が約３１×１０^−６／℃でフレーム２０１より小さい材料として知られている。ベースプレート３００にはレンズ台座３０１がレンズを収容する凹部で一体に形成され、このレンズ台座３０１に集光レンズ２０７が据置かれ上方から板バネ３０３で弾圧固定されている。（図５参照）尚、図示３５１は集光レンズ２０７のカバー部材である。またベースプレート３００にはセンサー支持プレート３１３が同一材料で一体に形成してあり、このセンサー支持プレート３１３にラインセンサー２０８が前述のように固定してある。可動ミラーユニット２０９は前述の左右一対の軸受５０１がガイド部材（シャフト３０１ａ、３０１ｂ）に摺動自在に嵌合支持され、このガイド部材（シャフト３０１ａ、３０１ｂ）がベースプレート３００に固定してある。尚このガイド部材（シャフト３０１ａ、３０１ｂ）が鋼等の金属材料でベース部材とほぼ等しい熱膨張率の材料を選択することが好ましい。更にベースプレート３００にはガイド部材（シャフト３０１ａ、３０１ｂ）に支持された可動ミラーユニット２０９を駆動するミラー駆動機構３０２が取付けてある。この駆動機構はミラーユニット駆動モータ３０２Ｍとその出力軸に連結したウォームギア３０５とギア列３０７、３０８、３０９がそれぞれベースプレート３００に取付けられ、ギア３０９がミラー支持部材５００に一体形成したラック５０３と噛合してある。

従ってミラーユニット駆動モータ３０２Ｍの回転によってミラー支持部材５００をガイド部材（３０１ａ、３０１ｂ）に沿って図５前後に移動することが可能となる。またベースプレート３００とミラー支持部材５００との間にはスプリング５０２が架け渡してあり、ラック５０３とギア３０９との間のバックラッシュによるガタつきを一方向に付勢することによって解消するようになっている。更にベースプレート３００には前述の光源ランプ２１の電源制御回路６００が図４に示すように集光レンズ２０７を挟んで左右にミラー駆動機構３０２が一方側に配置され、他方側に電源制御回路６００が配置されている。図示の電源制御回路６００は光源ランプ２１を蛍光灯で構成した関係でインバータが組込まれている。このようにベースプレート３００にレンズ２０７を介して左右にミラー駆動機構３０２と電源制御回路６００を区割して配置したのは装置の重量バランスとスペースバランスと駆動モータ及びインバータへのハーネス線のバランスを計ったものであり装置をより小型化し、安定化する為である。次にミラー駆動機構３０２の制御について説明する。

前述のラインセンサー２０８と集光レンズ２０７とプラテン１０２との位置関係は図２に示すように原稿載置面であるプラテン上面を基準に焦点位置を設定し、この焦点位置をプラテン上方に６ｍｍ、下方に２ｍｍ調整するように可動ミラー２０３ａ、２０３ｂを移動する。これは読取物が立体物である場合を考慮してプラテン上方６ｍｍ範囲でピント合せを可能にし、使用者が読取物を強く押えた場合にはプラテン面が下方に沈むことを考慮してプラテン下方２ｍｍ範囲でピント合わせが出来るように設定してある。この場合図示の装置では可動ミラー２０３ａ、２０３ｂを所定のホームポジションから図２右側つまり固定ミラー（第３ミラー）に接近する方向に３ｍｍ、左側に１ｍｍ移動するように調整する。これは前述のように光路Ｐ１と光路Ｐ３は略平行で第４ミラー２０３ａと第５ミラー２０３ｂを一体的に同一量移動する為、光路長はその倍の移動量となる。

そこでミラー駆動機構３０２では可動ミラーを搭載した可動ミラーユニット２０９のホームポジションとその移動位置を２つのセンサーで検出するようになっている。ミラーユニット駆動モータ３０２Ｍはステッピングモータで機械的分解能を０．１ｍｍ移動するように設定してある。そしてミラーユニット駆動モータ３０２Ｍの出力軸にはエンコーダ３０６が取付けてあり、このエンコーダ３０６のスリットをフォトインターラプター３１０で検出するようになっている。

これと同時にミラー支持部材５００には舌片状の遮光板３１２が取付けてあり、この２つのセンサーで可動ミラーユニット２０９の位置検出を行っている。以上のように構成されたベースプレート３００は図４に示すように箱型フレーム２０１の底壁に複数のビスで確実に固定され取付けられている。

次にその作用を説明すると、図１で説明した画像読取装置Ｂは内部に組込んだ走査ユニットＡのラインセンサー２０８の出力信号を図示しない画像処理回路からコンピュータなどの本体装置に転送する通常の画像読取システムを構成する。

そこで本体装置で画像の読取条件を設定し画像読取装置にコマンドとして伝達する。このコマンドは画像の読取開始信号、キャリッジ駆動モータ３１の駆動速度など読取る画像の条件に応じて光源ランプ２１、キャリッジ駆動モータ３１の制御信号の基準となる。これと同時に本体装置は画像のピント合わせ条件を設定しコマンドとして読取装置に送る。このピント条件は原稿種別例えばシート原稿であるかブック原稿であるか、或いは立体物であるかによって予め定めたピント位置に設定する場合と、使用者がプリスキャンした画像を表示画面で見ながら設定する場合、その他本体装置の用途に応じてピント条件を設定する。本体装置からピント条件をコマンドとして得た読取装置はミラーユニット駆動モータ３０２Ｍにピント条件に応じたパルス電流を供給する。まず装置電源が投入されると可動ミラーユニット２０９がホームポジションに位置するか否かをリミットセンサー３１１およびフォトインターラプター３１０で検出し、ホームポジションに位置しない時にはモータを所定方向に回転駆動し上記二つのセンサーの検出によりホームポジションに位置させる。このホームポジションは、ピント位置がプラテン１０２上面に位置する位置である。ピント条件に応じたパルス電流をミラーユニット駆動モータ３０２Ｍに供給すると可動ミラーユニット２０９は所望のピント位置に調整される。このような微細なピント調整の過程で装置の使用環境、特に温度が変化した場合、可動ミラーとこれを保持するフレーム部材が膨張或いは収縮しその量がフォーカシングの機械的分解能（図示のものは０．１ｍｍ）を超えるかそれに近くなると使用者が設定したピント条件とは異なる画像が読み取られる。そこで走査ユニットＡは樹脂フレームで軽量かつ加工が容易で外部からの塵埃の侵入、外部からの光の侵入を防止する形状に構成され、これに内蔵するピント調整の為の可動ミラーは例えばアルミ合金などのベース部材に支持され温度変化によってピント調整の分解能に影響を及ぼすことが少ない。

尚、以上可動ミラー（第４ミラー２０３ａ、第５ミラー２０３ｂ）を撮像光路に沿って移動することにより焦点位置を調整する構造について説明したが、これ等の調査は集光レンズ２０７とラインセンサー２０８を移動することによって行うことも出来る。

この場合は集光レンズ２０７とラインセンサー２０８を支持部材に組み込んで一体化し、この支持部材を前述の構成のガイド部材（シャフト３０１ａ、３０１ｂ）に移動自在に取付ければ良い。

そしてこの支持部材は前述のミラー支持部材５００と同一若しくは同効の材料で形成し、この支持部材を駆動する駆動機構を例えば、ラック・ピニオンなどを介して駆動モータに連結すれば良い。また焦点位置の調整について説明したが、前述の構成においてレンズユニット（集光レンズ２０７）をガイド部材（シャフト３０１ａ、３０１ｂ）に沿って移動するように構成することによって倍率を変更することも当然可能である。

本発明を実施した画像読取装置の全体を示す組立分解斜視図である。図１の装置の走査ユニットの中央縦断面図である。走査ユニットのフレームを示す斜視図である。走査ユニットの平面図である。走査ユニットの固定部材に光学エレメントを組込んだ状態の斜視図である。走査ユニットの可動ミラー部の構造を示す斜視図である。ラインセンサーの構造を示す組立分解斜視図である。

符号の説明

１０１ａ上ケーシング
１０１ｂ下ケーシング
１０２プラテン
２０１フレーム
２０２ａ第１ミラー（固定ミラー）
２０２ｂ第２ミラー（固定ミラー）
２０２ｃ第３ミラー（固定ミラー）
２０３ａ第４ミラー（可動ミラー）
２０３ｂ第５ミラー（可動ミラー）
２０７集光レンズ
２０８ラインセンサー
２１０プレート
３００固定部材（ベースプレート）
３０２ミラー駆動機構
５００ミラー支持部材
６００電源制御回路
Ａ走査ユニット（キャリッジユニット）

Claims

原稿を載置するプラテンに沿って移動可能に支持され、原稿からの光を光電変換する原稿走査ユニットであって、
原稿からの光を撮像光路方向に反射する複数の反射ミラーと、
この反射ミラーからの光を集光する集光レンズと、
上記集光レンズで集光された光を光電変換するラインセンサーと、
上記反射ミラー、集光レンズ、ラインセンサーを保持するフレームとを備え、
上記複数の反射ミラーは、
上記撮像光路中に固定された固定ミラーと、
上記撮像光路に沿って移動する可動ミラーと、
この可動ミラーを移動可能に支持するガイド部材と、
で構成され、
上記ガイド部材は上記フレームとは異なる固定部材に設けられると共に、
この固定部材には上記可動ミラーを位置移動する駆動手段が取付けられ、
上記固定ミラーと上記固定部材とはそれぞれ上記フレームに取付けられ、
この固定部材とガイド部材とは、熱膨張係数が上記フレームの熱膨張係数より小さい材料で構成されていることを特徴とする原稿走査ユニット。
前記可動ミラーは、前記撮像光路をそれぞれ略９０度偏向する１対の反射ミラーで構成され、
この一対の反射ミラーはミラー支持部材に固定され、
このミラー支持部材が前記ガイド部材に位置移動可能に支持されると共に、
このミラー支持部材には可動ミラーの位置を検出するセンサが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の原稿走査ユニット。
前記駆動手段は、駆動モータと、伝動歯車とを有する駆動機構で構成され、
この駆動モータには、回転量を検出するフォトインタラプタが設けられ、
上記駆動モータは、前記可動ミラーの位置を検出するセンサの検出信号と上記フォトインタラプタの検出信号で前記可動ミラーを位置移動することを特徴とする請求項２に記載の原稿走査ユニット。
前記固定部材はアルミニウム合金その他の金属材料で、前記フレームは樹脂材料で形成され、
上記金属材料の熱膨張係数は上記樹脂材料の熱膨張係数より小さいことを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の原稿走査ユニット。
前記固定ミラーは２つ以上の反射ミラーで構成され各反射ミラーは金属材料のブラケット部材に取付けられ、
該ブラケット部材が前記フレームに取付けられ、
該ブラケット部材の熱膨張係数は前記フレームの熱膨張係数より小さいことを特徴とする請求項１に記載の原稿走査ユニット。
前記フレームには、
原稿に光を照射する光源と、
この光源を点灯させる電源制御回路と、
が取付けられ、
ていることを特徴とする請求項１に記載の原稿走査ユニット。
原稿を載置するプラテンと、
原稿画像を読取る原稿走査ユニットと、
この原稿走査ユニットを上記プラテンに沿って移動自在に支持するキャリッジ案内ガイドと、
このキャリッジ案内ガイドを保持するケーシングと、
を備え、
上記原稿走査ユニットは、請求項１乃至６の何れかの項に記載の構成を備えていることを特徴とする画像読取装置。