JP4865431B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、イメージスキャナ、ファクシミリ、複合機、複写機等の画像を読み取る機能を有する画像読取装置、またはこれらの画像読み取り部に関する。

従来より、イメージスキャナ、ファクシミリ、複合機、複写機等の画像を読み取る機能を有する装置について様々な方式が考案されてきている。これらの画像読取装置において、読取走査部の走査駆動手段としては、ベルトを使用する方式、ワイヤーを使用する方式、走査方向に設けられたラックとこれにかみ合うピニオンギアを使用して行う方式（例えば、特許文献１参照）等種々の方式がある。

これらの方式のうち、ラックとピニオンギアを用いる駆動では、読取走査部を走査のガイド部材へ押付ける力として、ラックとピニオンギアの分離力を利用しているものがあった（特許文献１参照）。また、読取走査部を走査のガイド部材へ押付けるために、ガイド部材への押付け手段を別に設けた記載の有る画像読取装置の提案があった（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−５４２８３号公報 特開平０７−１８４００８号公報

読取走査部を走査のガイド部材へ押付ける力として、ラックとピニオンギアの分離力を利用する場合、通常ギアの２０°の圧力角を例えば３０°に変えることにより、ガイド部材に押付ける力（ガイド力）を大きくすることができる。これにより、振動などの影響を受け難くすることができる。しかしながら、圧力角を大きくしてガイド力を大きくすると、それと同時に読取走査部を走査駆動させる駆動力が小さくなり、駆動効率を落とすことになる。また通常ガイド部の摩擦力は駆動力を低減させるために低摩擦材等を用いて小さくコントロールされる。ギアの分離力は、この摩擦係数に略正比例するために、摩擦力が小さいと分離力が小さくなり、安定したガイド力が得られない。また、ガイド部材への押付け手段を設けた構成では、部品点数が増すために、装置の小型化が困難である。

また、走査駆動のモータを読取走査部上に設けたタイプでは、モータを駆動するための信号線が装置本体から読取走査部に配線され、これを引っ張りながら駆動される。従って、この信号線から読取走査部に力が加わり、読取走査部が傾きながら移動したり、不安定で振動などの影響を受けやすいものになってしまう。

上記の課題を解決するために、本発明の画像読取装置は、原稿台上の原稿の画像を、原稿台の原稿と反対側を画像読取部が走査することで読取る画像読取装置であって、前記原稿台を支持するフレームは、前記画像読取部の走査方向に平行に設けられたラックと、前記画像読取部を前記走査方向にガイドするガイド部とを有し、前記画像読取部は、前記原稿台上の原稿を読取る光学部と、前記光学部を保持するホルダとを有し、前記ホルダには、前記ラックとかみ合って前記画像読取部を前記走査方向に走査させるピニオンギアと、前記ピニオンギアを駆動する駆動部と、前記ガイド部に当接する二箇所の当接部とが設けられ、前記ピニオンギアは、前記二箇所の当接部よりも読取時の走査方向の下流側に有することを特徴とする。

ラックとピニオンギアを用いて原稿を走査読取する画像読取装置において、画像読取走査時に安定した走査をガイドすることができると共に、装置の大型化をできるだけ避けることができる。

（実施例）
本実施例では、本発明をコンピュータ等に原稿画像を取り込む画像読取装置に実施している。以下に図面を参照して詳細を示す。図を用いて本実施例の構成を説明する。図１（ｂ）は本実施例の主断面図。図１（ａ）は本実施例の上視図。図１（ｄ）は本実施例の右断面図。図１（ｃ）は本実施例の下視図を示している。図２は読取走査での可動部の斜視図を示す。

画像読取装置の本体フレーム５には、原稿を載せるための原稿台ガラス１が設けられており、この原稿台ガラス１の下面には、原稿の画像を読取るための光学部であるコンタクト・イメージ・センサ２（以下ＣＩＳ２という）が配置されている。

ＣＩＳ２は、原稿を照明するＬＥＤと、ＬＥＤの照明による原稿の反射画像光を結像するロッドレンズアレイと、ロッドレンズアレイの結像を光電変換する光センサー素子とが一体的にユニット化されているものである。ＣＩＳ２は、原稿の幅分の読取り幅を有して画像の１ライン分の画像を取り込む。ＣＩＳ２はセンサホルダ３に固定されている。またＣＩＳ２の上面には、スペーサコロ４ａ、４ｂが回転自在にはめ込まれている。ＣＩＳ２は不図示ではあるが付勢手段により原稿台ガラス１側へ付勢さている。これによりスペーサコロ４ａ、４ｂが原稿台ガラス１へ突き当たることにより、ＣＩＳ２は原稿台ガラス１と一定の距離を保って走査方向へ走査される。

センサホルダ３上にはステップモータ７が設けられている。ステップモータ７にはモータギア７ａが設けられ、センサホルダ３にもうけられているアイドラギア８、９を介してピニオンギア１０にかみ合っている。センサホルダ３には、スライダ６が固定されており、スライダ６にはその両端に２つの突起部（当接部）６ａ、６ｂを有する。センサホルダ３には加圧スライダ１４が設けられており、加圧スライダ１４は２つの突起部１４ａ、１４ｂを有する。

本体フレーム５には、走査方向に配置されたラック部１１が設けられており、このラック部１１にピニオンギア１０がかみ合っている。ラック部１１と反対側には同じく走査方向に配置されたガイド部１２を有する。ラック部１１とガイド部１２とは、図１（ｄ）の右断面図でわかるように断面コの字形状をしている。ガイド部１２は、走査方向に伸びた滑らかな平面であり、このガイド部１２にスライダ６の突起６ａ、６ｂが当接している。ガイド部１２の原稿台ガラス１に対向する側には、円筒形でガイド部１２と平行に伸びた、第２の高さガイド部１３を有しており、スライダ６のほぼ両端にある高さガイド面６ｃ、６ｄがこれに当接している。

このガイド部の構成は、センサホルダ３から突出している突起３ａ、３ｂに対してスライダ６が固定されており、スライダ６と加圧スライダ１４との間には、圧縮コイルバネ１５ａ、１５ｂが配置されている。圧縮コイルバネ１５ａ、１５ｂは各々、スライダ６の突起部６ａ、６ｂをセンサホルダの突起３ａ、３ｂを介してガイド部１２に押付ける。そのバネの反対側は、加圧スライダ１４の突起部１４ａ、１４ｂを本体フレーム５のガイド部１２に平行で対向する位置に走査方向に伸びた付勢ガイド部１６に押付けている。ガイド部１２は本体フレーム５に一体的に設けられている。本体フレーム５を射出成型による樹脂部品で作成し、その際にガイド部１２の形状も同じ本体フレームの射出成型の金型に盛り込んで一体的に成型することにより、低価格で簡単な構成にできる。

ピニオンギア１０の軸受部は原稿台ガラスに対してＣＩＳ２の横方向に配置しており、ＣＩＳ２とピニオンギアの軸受部が高さ方向で重ならないように配置しており、装置の薄型化に寄与している。また、ピニオンギアを含む駆動ギア列は図３でわかるように、ＣＩＳ２の走査方向に対して下流側に配置されている。このため、駆動ギア列の軸受部もＣＩＳ２の横方向に配置できる。また図３に示すように、ＣＩＳ２が走査方向に進む際にモータ７によりピニオンギア１０は図中Ｔの方向に駆動される。その時ピニオンギア１０とラック部１１とのかみ合いによってピニオンギア１０側が受ける力は図中Ｆ３のようになる。Ｆ３は、ラック部とピニオンギアの当接点から圧力角方向に引いた直線の方向である。

以下、図３、図４を参照に、センサホルダ３へのピニオンギア１０の取付位置と、Ｆ３の力の関係を説明する。このＦ３により誘発されるスライダ６の突起部６ａがガイド部１２から受ける力をＦ１とする。同様にＦ３により誘発されるスライダ６の突起部６ｂがガイド部１２から受ける力をＦ２とする。ここで、Ｆ１、Ｆ２はＦ３の反力として発生する力を示し、圧縮コイルバネ１５ａ、１５ｂの力を含まない。この時、ピニオンギア１０が、読取時の走査方向下流の位置に取付いた構成の場合には、図４（ａ）のようになり、Ｆ３の延長方向の直線はＦ１、Ｆ２のそれぞれの起点Ｐ１、Ｐ２の間を通っている。この時Ｐ１を中心とする回転モーメントを考えると、Ｆ２とＦ３が回転方向が逆でつりあうことになるのでＦ２は安定した正（＋）の値をとる。また起点Ｐ２の周りの回転モーメントを考えると、同様にＦ１とＦ３が回転方向が逆でつりあうことになるのでＦ１は安定した正（＋）の値をとる。このことは、ガイド構造は圧縮コイルバネ１５ａ、１５ｂの力を借りなくとも自身の力学バランスだけで突起部６ａ、６ｂをガイド部１２に押付けることができることを意味する。この方向に移動する時に画像を読み取るようにすればＣＩＳ２の揺れやブレなどの無い安定した画像読取が可能となる。

ピニオンギアが走査方向で突起部６ａと６ｂの間にある構成の場合には、図４（ｂ）のようになる。この場合は、Ｆ３の延長方向の直線は殆どＰ１のある方向かまたは、Ｐ１、Ｐ２の間から外れたところを通る。この時Ｐ１を中心とする回転モーメントを考えると、Ｆ３の回転モーメントはほぼ０に近くなってしまう。このためＦ１によるモーメントが０すなわちＦ１がほぼ０になる。従って、突起部６ｂはガイド部１２から離れ気味になり、安定してガイド部１２に当接できなくなる。つまり圧縮コイルバネ１５ａ、１５ｂの力を借りなくては突起部６ｂはガイド部１２に当接できない状態になる。ラック部１１とガイド部１２とを、上記の説明のような断面コの字形状とせず、ラック部１１の裏面をガイド部１２とすれば、図４（ｂ）のＦ３の延長線が、６ａと６ｂの間を通ることができる。しかし、片持ち支持の一枚の部材でガイドと駆動とを行うことになり、衝撃や振動等に弱い。

ピニオンギアが読取走査方向で突起部６ａと６ｂに対して上流にある構成の場合には、図４（ｃ）のようになる。この場合は、Ｆ３の延長方向の直線は完全にＰ１、Ｐ２の間から外れたところを通る。この時Ｐ１を中心とする回転モーメントを考えると、Ｆ３の回転モーメントは図４（ｃ）で反時計回りになる。従ってＣＩＳ２には、半時計方向のモーメントがかかり、突起部６ｂはガイド部１２から完全に離れる方向に力がかかり、安定してガイド部１２に当接できなくなる。つまり圧縮コイルバネ１５ａ、１５ｂの力を借りなくては突起部６ｂはガイド部１２に当接できない状態になる。圧縮コイルバネ１５ａ、１５ｂで無理にガイド部１２に押付ける状態になるので、この方向に移動する時に画像を読み取るようにすればＣＩＳ２の移動に激しく揺れやブレなどが発生し、読み取った画像に送りむらなどが著しく発生する。

本実施例では、ピニオンギア１０の圧力角２０°を使用して上記条件を満足するように形状を決定している。圧力角は２０°ではなくさまざまな角度が可能である。付勢コイルバネ１５ａ、１５ｂによるガイド付勢手段との関係で、圧力角の値を選択する。

また、ピニオンギア１０とラック部１１のギアは、いわゆる通常の歯の高さではなく、いわゆる高歯を使用している。この意味は、ギアの設計で、歯のピッチ円から歯先の高さを通常の歯車は歯のモジュールの１倍とするのに対して、本歯車は歯先の高さをモジュールの１．２としている。またこのために歯底の高さをモジュールの１．４５倍の高さとし、お互いの歯のぶつかり合いを防いでいる。通常の歯車に比べて歯車のかみ合い率が大きくなるために、駆動の伝達が滑らかで高精度になり、特に走査方向に４５°に傾く直線原稿を走査した場合に、読取った斜め線の直線性が向上する。

また、本発明では、モータにステップモータ７を使用している。本実施例ではＣＩＳ２の光学解像度は１２００ｄｐｉである。ステップモータのステップ角は３．７５°である。ステップモータ７が１ステップ角すなわち３．７５°回転した時にＣＩＳ２は、１２００ｄｐｉの１画素分、つまり２１．１６６７μｍだけ走査方向に駆動されるようにギア対が設計されている。ラインセンサーユニットを制御し、画像信号を取り出すセンサ信号線２０はＣＩＳ２の走査方向上流に接続されている。また、モータを駆動するモータ信号線２１は走査方向下流に配置されお互いに近接しないようになっている。

以下に本実施例の画像読取装置の動作を説明する。画像を読み取る原稿を原稿台ガラス１上に読み取り面を原稿台ガラス側にしてセットする。画像読取装置の電源を入れた状態では、ＣＩＳ２は画像読み取り開始位置Ｘｓに駆動されて止まっている。不図示のコンピュータ等から画像読取装置に画像取り込みが指示されると、不図示の制御部からモータ７を駆動する信号線２１からモータ７に対して駆動信号が入力される。これより、モーターが回転し、この回転がアイドラギア８，９を介してピニオンギア１０に伝えられる。ピニオンギア１０は、図３のＴの方向に駆動され、ピニオンギア１０がラック部１１にかみ合うことにより、ＣＩＳ２は、図中走査方向に駆動される。これと同時にＣＩＳ２は、信号線２１によって制御される。信号線は、ＣＩＳ２の電源線、グランド線、またＬＥＤを発光させる制御線、また光センサ素子からの画像信号を送り出す信号線等からなる。画像取り込みが指示されると、モータ７が駆動されるとほぼ同時にＣＩＳ２が駆動され、駆動されるＬＥＤが原稿を照明する。この原稿反射光をロッドレンズアレイが光センサ素子上に結像し、光センサ素子は、画像信号を信号線２０によりスキャナーの制御部に送り出す。モータが駆動されＣＩＳ２が走査される時に、ＣＩＳ２はセンサホルダ３に保持されており、ＣＩＳ２はスペーサコロ４ａ、４ｂが原稿台ガラス１へ突き当たりＣＩＳ２のロッドレンズの焦点位置を原稿台ガラス１の上面の原稿位置へ固定している。

ＣＩＳ２を支持しているセンサホルダ３の突起３ａ、３ｂは、圧縮コイルバネ１５ａ、１５ｂによりスライダ６の突起部６ａ、６ｂを介してガイド部１２へ付勢されている。従って、ＣＩＳ２は、ガイド部１２の平面に沿って移動でき、ピニオンギア１０の回転によってＣＩＳ２は、走査方向に性格に駆動できる。ガイド部がコイルバネ１５ａ、１５ｂによって積極的にガイド部１２に付勢されている。従って、例えば、センサの信号線２０やモータ信号線２１からＣＩＳ２に力がかかったとしても図８のＦ１、Ｆ２が負の値になり突起部６ａ、６ｂがガイド部１２から離れることがなく、ＣＩＳ２は安定して走査方向に駆動される。センサの信号線２０やモータ信号線２１の引っ張り力が強い場合でも、圧縮コイルバネ１５ａ、１５ｂの値を大きくすることでＦ１、Ｆ２が負の値にならないようにコントロールできる。ピニオンギア１０とラック部１１のかみ合いによってピニオンギア１０が受ける力Ｆ３はその延長直線がＦ１、Ｆ２のそれぞれの起点Ｐ１、Ｐ２の間を通過している。このために、ピニオンギア１０の駆動により、Ｆ１、Ｆ２が負になることがないため、安定した駆動が可能でなる。読取走査が終了して、ＣＩＳ２が図１（ａ）で右端まで達すると、次の読取のために、Ｘｓへ向けて左方向に移動する。この時は、画像の読取を行っていないので、必ずしも安定した走行は必要ではない。図４（ａ）の構成では、左方向移動の上流側にピニオンギア１０がある。このため、ピニオンギア１０の駆動力だけではガイド部１２での安定したガイドは行えないが、コイルバネ１５ａ、１５ｂの付勢力によって安定した走行ができる。

このようにして、本実施例では、ステップモータ７を駆動しながらＣＩＳ２で、原稿台ガラス上の原稿の画像を走査しながら読み取っていく。ステップモータ７を駆動している信号線２０はモータを駆動するために一般には多くの電流が流れている。この線からはこの電流による電磁波が発生し、通常これがＣＩＳ２のセンサ信号線２０の特に画像信号の信号線に影響を与え、画像ノイズが発生し画像劣化が起こりやすい。本実施例では、センサ信号線２０をＣＩＳ２の走査方向の上流側、またモータ信号線２１をＣＩＳ２の走査方向下流側に配置して、両者の距離を稼いでいる。このためモータ信号線２１からの電磁波がセンサ信号線２０に入りにくくなり、画像劣化が発生しないために高画質となる。

また、図５に本実施例の変形例を示した。本変形例では、センサ信号線２０ａを図５に示すように、ステップモータ７とは逆の側（図５では下側）から出して引き回している。その他の構成及び動作は先の実施例と全く同様である。このようにすることで同様にモータ信号線２１からの電磁波がセンサ信号線２０に入りにくくなり、画像劣化が発生しないために同様に高画質となる。

本発明の画像読取装置の全体を説明する図。 本発明の画像読取装置の画像読取部の斜視図。 本発明の画像読取装置の画像読取部の主要部の下視図。 本発明の画像読取装置の当接部とピニオンギアの位置関係を説明する概略図。 本発明の画像読取装置の他の実施例を説明する図。

符号の説明

１ 原稿台ガラス
２ コンタクト・イメージ・センサ（ＣＩＳ）
３ センサホルダ
５ 画像読取装置の本体フレーム
６ スライダ
６ａ、６ｂ 突起部（当接部）
７ ステップモータ
１０ ピニオンギア
１１ ラック部
１２ ガイド部

Claims (6)

1. 原稿台上の原稿の画像を、原稿台の原稿と反対側を画像読取部が走査することで読取る画像読取装置であって、
   前記原稿台を支持するフレームは、前記画像読取部の走査方向に平行に設けられたラックと、前記画像読取部を前記走査方向にガイドするガイド部とを有し、
   前記画像読取部は、前記原稿台上の原稿を読取る光学部と、前記光学部を保持するホルダとを有し、
   前記ホルダには、前記ラックとかみ合って前記画像読取部を前記走査方向に走査させるピニオンギアと、前記ピニオンギアを駆動する駆動部と、前記ガイド部に当接する二箇所の当接部とが設けられ、
   前記ピニオンギアは、前記二箇所の当接部よりも読取時の走査方向の下流側に有することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記ラックと前記ピニオンギアの歯が当接している点から圧力角方向に引いた直線は、前記ピニオンギアの軸方向から見て、前記二箇所の当接部の間を通ることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記ラックと前記ガイド部は、前記フレームと一体成型の樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
4. 制御部と前記画像読取部とを電気的に接続する第１と第２の信号線を有し、前記走査方向に対して、前記第１の信号線を前記画像読取部の上流側に、前記第２の信号線を前記画像読取部の下流側に分けて有することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
5. 制御部と前記画像読取部とを電気的に接続する第１と第２の信号線を有し、前記光学部の長手方向に対して、前記第１の信号線を前記画像読取部の一端側に、前記第２の信号線を前記画像読取部の他端側に有することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
6. 前記画像読取部において、前記ピニオンギアの軸受部を前記光学部の前記読取時の走査方向下流側に有することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。

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