JP5018034B2 - 画像読み取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像読み取り装置に関し、より特定的には、インバータがキャビネットに搭載された画像読み取り装置に関する。

近年、ミラースキャンタイプの画像読み取り装置で用いられる光源としては、照度安定性、立ち上がり特性及び効率に優れた希ガス蛍光灯が主流である。この希ガス蛍光灯の点灯には、電源電圧を高周波電圧に変換するためのインバータが必要である。

ところで、前記蛍光灯が適用された画像読み取り装置において、小型化の要求が高まっている。このような要求にこたえるべく、画像読み取りの際に、原稿面を走査する第１スライダに搭載されていた蛍光灯のインバータを第１スライダの外部に設置することが考えられる。これにより、第１スライダを薄型化でき、画像読み取り装置を薄型化できる。

しかしながら、インバータを第１スライダから取り外して薄型化を図ったために、読み取った画像の画質が劣化する問題が発生した。以下に、詳しく説明する。

画像読み取り装置は、第１スライダの蛍光灯から出射され原稿面において反射された光を読み取ることにより、１ラインずつ画像データを得ている。そのため、原稿面を照射する光は、第１スライダの蛍光灯から出射された光及び該蛍光灯から出射された光を原稿面に集光するための反射鏡において反射された光のみであることが好ましい。

しかしながら、第１スライダの蛍光灯から出射された光の一部は、第１スライダから外部に漏れて、画像読み取り装置の筐体内において反射した後に、有害光として原稿面を照射してしまう。特に、筐体の底面で反射した光は、筐体の底面が平坦でないため、第１スライダの位置によって有害光の光量が変化してしまい、画像の画質を劣化させる大きな原因となっている。そして、画像読み取り装置を薄型化した場合には、原稿面と筐体の底面との距離が小さくなるので、底面からの有害光の問題はより顕著なものとなる。

また、従来、第１スライダに配置されていたインバータにより遮られていた有害光が、インバータが取り除かれることにより原稿面に入射してしまうことも、画像の画質を劣化させる原因となっていた。

更に、インバータを第１スライダの外部に設置した場合、第１スライダが原稿面を高速で走査する際に、第１スライダの前部が浮き上がったり振動したりする問題も発生した。これは、第１スライダからインバータを取り外したことにより、第１スライダが軽量化されすぎてしまったためである。このような浮き上がりや振動は、読み取り画像の画質の劣化に繋がる。

なお、有害光を遮光する読取装置が特許文献１及び特許文献２に記載されているが、特許文献１及び特許文献２には、画像読み取り装置の薄型化や第１スライダの高速化についての記載は存在しない。更に、第１スライダを高速で走査可能とする原稿読取装置が特許文献３に記載されているが、前記画像の画質の劣化についての記載は存在しない。
特開昭６３−２０９５７号公報 特開平１０−３１９５１９号公報 特開平９−２４４１５６号公報

そこで、本発明の目的は、有害光による画質の劣化を低減でき、安定して原稿面を走査できる画像読み取り装置を提供することである。

本発明は、上面に原稿が載置される本体と、前記本体内を移動し、前記原稿を走査する第１スライダと、前記第１スライダに連動して前記本体内を移動する第２スライダと、前記本体に設置されたインバータと、を備えた画像読み取り装置であって、前記第１スライダは、前記インバータから電力の供給を受けて、前記原稿を照射するランプと、前記原稿において反射した光を、前記第２スライダへと導くミラーと、前記ランプ及び前記ミラーを保持するフレームと、前記フレームに取り付けられており、前記本体の底面側から見て該フレームと前記ミラーとの継ぎ目を覆い、前記ミラーと前記原稿との間の光の経路への前記本体の底面からの反射光を遮光する遮光部材と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、本体の底面からの反射光がミラーと原稿との間の光の経路に入射しないように遮光のための部材が設けられるので、原稿に前記反射光が照射されることが抑制される。その結果、読み取り画像の画質が向上する。

本発明において、前記部材は、前記第１スライダの底面の一部を覆うように、該第１スライダに設けられることが好ましい。

本体の底面からの反射光は、第１スライダの底面から入射するので、第１スライダの底面の一部を部材により覆うことにより、効果的に有害光による悪影響を抑制できる。

本発明において、前記部材は、前記ミラーと前記原稿との間の光の経路よりも走査方向の下流側に設けられることが好ましい。

ミラーと原稿との間の光の経路よりも走査方向の下流側に部材が設けられるので、該部材がない場合に比べて第１スライダの重心を走査方向の下流側に位置させることができる。その結果、第１スライダを高速に平行移動させた場合であっても、第１スライダの進行方向の前部が振動したり浮き上がったりすることが抑制される。

本発明において、前記部材は、前記第１スライダのフレームと同じ素材で作製されていることが好ましい。これにより、部材と第１スライダとの熱膨張係数をそろえることができる。その結果、第１スライダ及び部材が高温となっても、これらの間で歪みが生じにくくなる。

本発明において、前記ミラーの長手方向の長さと、前記部材の長手方向の長さとは略等しくてもよい。

本発明において、前記部材を取り付ける前の前記第１スライダの長手方向における重心位置と、該部材を取り付けた後の該第１スライダの長手方向における重心位置とは同じであることが好ましい。これにより、第１スライダが安定して平行移動できるようになる。

以下に、本発明の実施形態に係る画像読み取り装置について図面を参照しながら説明する。

（画像読み取り装置の概要について）
図１（ａ）は、本実施形態に係る画像読み取り装置の上視図である。図１（ｂ）は、該画像読み取り装置の断面構造図である。該画像読み取り装置は、図１に示すように、キャビネット１、プラテンガラス２、インバータ３、第１スライダ４、第２スライダ５、光学ユニット６及び撮像素子７を備える。

キャビネット１は各種部材を格納する筐体である。プラテンガラス２は、キャビネット１の上部開口に、原稿を載置するために取り付けられる。このプラテンガラス２に対しては、読み取るべき画像を下向きにして原稿（不図示）がセットされる。インバータ３は、キャビネット１に固定的に設置され、高周波電圧を生成する回路である。

第１スライダ４は、蛍光灯４１、反射鏡４２、第１ミラー４３及びフレーム４４を含む。蛍光灯４１は、前記インバータ３により電力の供給を受けて、プラテンガラス２上にセットされた原稿（被読み取り物）に光を照射する。反射鏡４２は、蛍光灯４１と対向する位置に設けられ、本のような立体物の陰に対しても光を照射できるように、蛍光灯４１からの光を反射する役割を果たす。第１ミラー４３は、原稿からの反射光を、側方に反射させて第２スライダ５へと導く。フレーム４４は、蛍光灯４１、反射鏡４２及び第１ミラー４３を保持する役割を果たし、金属板を屈曲して形成される。

第２スライダ５は、第２ミラー５１及び第３ミラー５２を含む。第２ミラー５１は、第１ミラー４３からの反射光を下方に反射させる。第３ミラー５２は、第２ミラー５１からの反射光を側方に反射させる。

第１スライダ４は、図１に示す走査方向にキャビネット１内を速度Ｖで平行移動して、原稿を走査する。一方、第２スライダ５は、第１スライダ４と連動して、図１に示す走査方向に速度Ｖ／２で平行移動する。これにより、移動中における原稿面と撮像素子７との間の光の経路Ｌの長さが一定となる。

光学ユニット６は、内部に複数のレンズを有しており、原稿からの反射光によって得られる光学像を撮像素子７に結像させる。撮像素子７は、一次元状の撮像領域を有し、光学ユニット６によって結像された光学像を撮像領域が延びる方向と直交する方向に走査して原稿像を読み取るＣＣＤ等のラインセンサ（読み取り手段）である。

以上のように構成された画像読み取り装置において、原稿の画像が読み取られる場合には、蛍光灯４１から発せられた光及び反射鏡４２によって反射された光が原稿に照射され、これによって得られた原稿からの光学像（反射光）が第１ミラー４３、第２ミラー５１及び第３ミラー５２によって順次反射される。そして、第３ミラー５２で反射された光学像は光学ユニット６内のレンズに入射し、この光学ユニット６内のレンズを透過した後、撮像素子７上で結像される。撮像素子７は、各々の画素ごとに入射光の強さに応じて光電変換を行い、これによって原稿画像に対応した画像信号（ＲＧＢ信号）を生成する。

（第１スライダ及び第２スライダの構成について）
図２は、該画像読み取り装置の第１スライダ４及び第２スライダ５の斜視図である。図２には、第１スライダ４、第２スライダ５、レール８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ、モータ９、ベルト１０、プーリ１１、シャフト１２、プーリ１３ａ，１３ｂ、プーリ１４ａ，１４ｂ及びワイヤ１５ａ，１５ｂが記載されている。

第１スライダ４は、前記の通り、蛍光灯４１、反射鏡４２、第１ミラー４３（図２では記載せず）及びフレーム４４を含む。フレーム４４の両端はそれぞれ、レール８ａ，８ｂにより支持されている。第２スライダ５は、第２ミラー５１、第３ミラー５２及びフレーム５３を含む。フレーム５３の両端はそれぞれ、レール８ｃ，８ｄにより支持されている。

レール８ａ〜８ｄは、キャビネット１の一部を構成し、走査方向に延びるように金属板を屈曲させて形成される。モータ９は、キャビネット１に固定されている。ベルト１０は、プーリ１１とモータ９の回転軸との間に張り渡されており、モータ９の駆動力をプーリ１１に伝達する。シャフト１２は、走査方向と垂直な方向に延びるように配置され、プーリ１１、プーリ１３ａ，１３ｂが取り付けられている。プーリ１３ａ，１３ｂはそれぞれ、レール８ａ，８ｂの走査方向の下流側の端部近傍に配置される。また、プーリ１４ａ，１４ｂは、レール８ａ，８ｂの走査方向の上流側の端部近傍に配置される。ワイヤ１５ａ，１５ｂはそれぞれ、プーリ１３ａ，１３ｂとプーリ１４ａ，１４ｂとの間に張り渡されている。そして、フレーム４４及びフレーム５３は、図示しない部材により、ワイヤ１５ａ，１５ｂに固定されている。

以上のような構成によれば、モータ９が駆動することにより、プーリ１１、プーリ１３ａ，１３ｂが回転し、ワイヤ１５ａ，１５ｂがプーリ１３ａ，１３ｂとプーリ１４ａ，１４ｂとの間で回転する。これにより、ワイヤ１５ａ，１５ｂに固定された第１スライダ４及び第２スライダ５がレール８ａ〜８ｄに沿って平行移動する。

（第１スライダについて）
図３は、第１スライダ４の分解斜視図である。図４は、第１スライダ４の断面構造図である。

第１スライダ４は、詳細には、図３に示すように、蛍光灯４１、反射鏡４２、第１ミラー４３、フレーム４４、遮光部材４５、滑動支持部材４６ａ〜４６ｄ及び板ばね４７ａ，４７ｂからなる。

フレーム４４は、レール８ａ，８ｂに載置される２つの平坦部４４ａ，４４ｂと、この平坦部４４ａ，４４ｂの間をつなぐ２本の橋架け部４４ｃ，４４ｄとからなる。そして、平坦部４４ａ，４４ｂと橋架け部４４ｃ，４４ｄとに囲まれるように、開口４４ｏが形成されている。

フレーム４４の右端に位置する平坦部４４ａの下面には、滑動支持部材４６ａ，４６ｃが取り付けられる。フレーム４４の左端に位置する平坦部４４ｂの下面には、滑動支持部材４６ｂ，４６ｄが取り付けられる。滑動支持部材４６ａ〜４６ｄは、摩擦係数が小さな半球状の部材であり、レール８ａ，８ｂに接触して、第１スライダ４が滑らかに平行移動することを助ける役割を果たす。そのため、滑動支持部材４６ａ〜４６ｄの表面には、グリスなどの潤滑油が塗布される。

平坦部４４ａ，４４ｂの上面にはそれぞれ、蛍光灯４１の両端が螺子により取り付けられる。蛍光灯４１の表面は、蛍光灯４１が出射した光の少なくとも一部を吸収する部材により覆われている。そして、図４に示すように、反射鏡４２と対向する部分から原稿と対向する部分の間には、開口４１ｏが形成されている。これにより、光が出射される方向を規制し、有害光の発生を防止している。

走査方向の下流側において左右に延びる橋架け部４４ｄの上面には、反射鏡４２が螺子等により取り付けられる。これにより、図４に示すように、蛍光灯４１と反射鏡４２とが対向し、蛍光灯４１から出射された光が反射鏡４２において反射され原稿面へと導かれるようになる。

橋架け部４４ｄの下面には、遮光部材４５が螺子等により長手方向に少なくとも３点以上で取り付けられる。遮光部材４５は、フレーム４４と同じ材料の金属板を屈曲して形成され、第１ミラー４３の長手方向と略同じ長さを有する。遮光部材４５の断面形状は、図４に示すように、走査方向に対して垂直な上下方向のみならず、走査方向の下流側にも延びるような、時計回りに９０°回転させたＬ字形状である。更に、図４において、遮光部材４５の上下方向の厚みは、フレーム４４の厚みと同程度である。

更に、遮光部材４５を取り付ける前と遮光部材４５を取り付けた後における、第１スライダ４の長手方向の重心位置は一致している。そして、この重心の位置は、レール８ａ，８ｂの中心線状に位置する。

遮光部材４５と橋架け部４４ｄとの間には、鏡面が開口４４ｏを介して原稿を臨むように第１ミラー４３が設けられている。これにより、原稿で反射された光は、開口４４ｏを通過して第１ミラー４３により反射されて第２スライダ５へと導かれる（図４の経路Ｌ参照）。なお、第１ミラー４３は、板ばね４７ａ，４７ｂにより遮光部材４５と橋架け部４４ｄとに押し付けられることにより、フレーム４４に固定されている。

ここで、第１ミラー４３は、図４に示すように、少なくとも一部が滑動支持部材４６ａ〜４６ｄよりも上方に位置するように配置される。更に、遮光部材４５の下端は、第１ミラー４３の下端よりも上方に位置するように配置される。

以上のように、遮光部材４５をフレーム４４の下面と第１ミラー４３の下面との継ぎ目（すなわち、第１スライダ４の底面の一部）を覆うように取り付けることにより、キャビネット１の底面で反射した光が、該継ぎ目及び開口４４ｏを介して第１ミラー４３と原稿との間の経路Ｌに入射することを防止している。すなわち、原稿に有害光が照射されることを防止している。その結果、画像読み取り装置で読み取られる画像の画質が向上する。

更に、遮光部材４５をフレーム４４の下面と第１ミラー４３の下面との継ぎ目を覆うように取り付けることにより、第１スライダ４から蛍光灯４１の光がキャビネット１に漏れることを防止できる。その結果、第１スライダ４から漏れた光がキャビネット１内で反射して有害光として原稿を照射することを防止できる。

また、図３及び図４に示すように、前記遮光部材４５は、経路Ｌよりも走査方向の下流側に配置されている。そのため、第１スライダ４の重心は、遮光部材４５がない場合よりも走査方向の下流側に位置するようになる。その結果、該第１スライダ４が高速で平行移動したとしても、第１スライダ４の前部（下流側の部分）が浮き上がったり振動したりすることが抑制される。

また、遮光部材４５に遮光機能と錘としての機能とを果たさせているので、部品点数を増加させることなく所望の２つの機能を得ることができる。

また、フレーム４４と遮光部材４５とが同じ材料にて作製されるので、両者の線膨張係数を等しくでき、画像読み取り装置の性能を向上させることができる。これは、蛍光灯４１付近が、１００度近くまで温度が上昇することがあるので、両者の線膨張係数に差があると、フレーム４４と遮光部材４５との間に歪みが生じ、画像読み取り装置の性能に悪影響を及ぼすからである。

また、遮光部材４５の形状が、図４に示すように、走査方向に対して垂直な上下方向のみならず、走査方向の下流側にも延びるような形状であるので、第１スライダ４の上下方向の厚みを大きくすることなく、遮光部材４５を取り付けることが可能となる。更に、遮光部材４５が走査方向の下流側に延びているので、重心を下流側に位置させることができる。

また、遮光部材４５が、長手方向に少なくとも３点以上で橋架け部４４ｄに取り付けられるので、びびりによる騒音を効果的に防止できる。

また、遮光部材４５を取り付ける前と遮光部材４５を取り付けた後における、第１スライダ４の長手方向の重心位置が、レール８ａ，８ｂの中心線状に位置するので、第１スライダ４が安定して平行移動できる。

また、図４に示すように、第１ミラー４３の少なくとも一部が滑動支持部材４６ａ〜４６ｄよりも上方に位置しているので、第１スライダ４を薄型化できる。これは、通常、第１ミラー４３は、滑動支持部材４６ａ〜４６ｄよりも下方に位置しており、第１スライダ４の厚みを増加させる原因となっているからである。更に、遮光部材４５の下端が第１ミラー４３の下端よりも上方に位置しているので、第１スライダ４の厚みを薄くできる。

（遮光部材４５の詳細について）
前記の通り、遮光部材４５は、有害光が原稿に照射されることを防止することに加えて、第１スライダ４の錘の役割も果たしている。そこで、以下では、図５を参照しながら、遮光部及び錘として機能するための遮光部材４５の取り付け位置及び重さの関係について説明する。図５は、第１スライダ４の断面構造を示した図である。図５中のＸｍは、原稿からの反射光が第１ミラー４３に入射する目線位置の座標を示している。また、Ｘ０は、遮光部材４５を取り付けていないときの第１スライダ４の重心の座標を示している。Ｘ１は、遮光部材４５の重心の座標を示している。Ｘは、第１スライダ４全体の重心の座標である。ｍ０は、遮光部材４５を除いた第１スライダ４の重量である。Ｍは、遮光部材４５の重量である。

ここで、第１スライダ４が高速で走査方向に平行移動したとしても、第１スライダ４の前部が浮き上がったり振動したりしないためには、第１スライダ４全体の重心の位置Ｘが、目線位置Ｘｍよりも走査方向の下流側（図５では右側）に位置することが好ましい。この場合、以下の式（１）に示すような関係式が成立する。

Ｘ＝Ｘｍ×（Ｘ０ｍ０＋Ｘ１Ｍ）／（ｍ０＋Ｍ）＞Ｘｍ・・・（１）

前記式（１）をＭについて解くと以下の式（２）のようになる。

Ｍ＞ｍ０（Ｘｍ−Ｘ０）／（Ｘ１−Ｘｍ）・・・（２）

以下に、前記式（２）を用いて、本願発明者が作製した試作品において、遮光部材４５に必要な重さを計算する。本願発明者が作製した試作品における各座標及び重さは以下の通りである。なお、Ｘ軸の基準は、第１スライダ４の上流端とする。

Ｘ０＝２６ｍｍ、Ｘｍ＝３０ｍｍ、Ｘ１＝５０ｍｍ、ｍ０＝３８０ｇ

各パラメータを式（２）に代入すると、遮光部材４５は、７６ｇより大きい重さが必要であることが求まる。そこで、９１ｇの鉄を用いて、横２８０ｍｍ、縦２６ｍｍの遮光部材４５を作製した場合、遮光部材４５の厚みは１．６ｍｍとなる。

一方、遮光機能を十分果たすのに必要な鉄板の厚さは０．８ｍｍである。そこで、必要最低限の厚みで前記と同様の遮光部材を作製した場合、該遮光部材の重さは４５ｇにしかならない。この場合、該遮光部材は錘としての機能を果たさない。

以上より、本願発明者は、遮光部材４５を単に遮光機能だけのために設けたのではなく、遮光機能を得ると共に、錘としての機能も得るために、前記のような試作品を作製し、本願発明を行ったと言える。

図１（ａ）は、本実施形態に係る画像読み取り装置の上視図である。図１（ｂ）は、該画像読み取り装置の断面構造図である。 前記画像読み取り装置の第１スライダ及び第２スライダの斜視図である。 前記第１スライダの分解斜視図である。 前記第１スライダの断面構造図である。 前記第１スライダの断面構造図である。

符号の説明

１ キャビネット
３ インバータ
４ 第１スライダ
５ 第２スライダ
４１ 蛍光灯
４２ 反射鏡
４３ 第１ミラー
４４ フレーム
４５ 遮光部材
５１ 第２ミラー
５２ 第３ミラー

Claims (6)

1. 上面に原稿が載置される本体と、
   前記本体内を移動し、前記原稿を走査する第１スライダと、
   前記第１スライダに連動して前記本体内を移動する第２スライダと、
   前記本体に設置されたインバータと、
   を備えた画像読み取り装置であって、
   前記第１スライダは、
   前記インバータから電力の供給を受けて、前記原稿を照射するランプと、
   前記原稿において反射した光を、前記第２スライダへと導くミラーと、
   前記ランプ及び前記ミラーを保持するフレームと、
   前記フレームに取り付けられており、前記本体の底面側から見て該フレームと前記ミラーとの継ぎ目を覆い、前記ミラーと前記原稿との間の光の経路への前記本体の底面からの反射光を遮光する遮光部材と、
   を含むことを特徴とする画像読み取り装置。
2. 前記遮光部材は、前記第１スライダの底面の一部を覆うように設けられること、
   を特徴とする請求項１に記載の画像読み取り装置。
3. 前記遮光部材は、前記ミラーと前記原稿との間の光の経路よりも走査方向の下流側に設けられること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の画像読み取り装置。
4. 前記遮光部材は、前記第１スライダの前記フレームと同じ素材で作製されていること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像読み取り装置。
5. 前記ミラーの長手方向の長さと、前記遮光部材の長手方向の長さとは略等しいこと、
   を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像読み取り装置。
6. 前記遮光部材を取り付ける前の前記第１スライダの長手方向における重心位置と、該遮光部材を取り付けた後の該第１スライダの長手方向における重心位置とは同じであること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の画像読み取り装置。

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