JP5939820B2 - 読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、原稿の画像を読み取る読取装置に関するものである。

原稿とイメージセンサとを相対移動させながら原稿の画像を読み取る読取装置が知られている。一つのタイプは、原稿台の上に固定された原稿に対してイメージセンサ（ラインセンサ）を移動させながら走査読み取りを行うフラットベッド型スキャナである（本明細書ではＦＢＳと略称する）。別のタイプは、固定されたイメージセンサ（ラインセンサ）に対して原稿を移動させながら走査読み取りを行うシートスルー型スキャナである。ここで原稿を１枚ずつ分離して移動させるユニットはオートドキュメントフィーダと呼ばれる（本明細書ではＡＤＦと略称する）。

特許文献１には、これらのタイプを併せ持った読取装置が開示されている。特許文献１の装置では、ＡＤＦのシート移動のための駆動源としてＤＣモータを用い、モータ回転状態を検出するためのエンコーダのコードホイール（回転盤）がモータの回転シャフトに取り付けられている。

特許２６２７０４４号公報

特許文献１の装置のＡＤＦでは、ＤＣモータ（２９０）の出力は、ギア、駆動シャフト、プーリ、無端ベルト、クラッチを含む伝達機構によって、原稿を搬送するローラ群に伝達される。ＤＣモータは、伝達機構を挟んで装置の奥側に離れて配置されている。このため、ＤＣモータの両側は大きなデッドスペースとなっており、装置の奥行き方向が無駄に大きくなっている。

また、特許文献１の装置のＡＤＦでは、ＤＣモータ（２９０）の回転シャフトに、ウォームギア（３６４）とエンコーダのコードホイール（３６６）が隣接して取り付けられている。回転シャフトを長くせざるを得ないので、回転シャフトに僅かな傾きや曲りがあってもコードホイールの位置ズレが増幅され、エンコーダの検出精度の劣化につながる。加えて、ウォームギアの潤滑のためのグリスが、隣接するコードホイールやエンコーダセンサ（３６８）に付着しやすく、この汚れはエンコーダの検出精度の劣化につながる。

本発明は上述の課題の認識に基づいてなされたものであり、読取装置の小型化と高精度な原稿読み取りの両立を実現することを目的とする。

本発明の読み取り装置は、原稿を読み取るためのイメージセンサが設けられたユニットと、前記ユニットに対してヒンジによって開閉するオートドキュメントフィーダと、を有し、前記オートドキュメントフィーダには、前記イメージセンサに対して原稿を移動させるためのローラと、モータと、前記モータの回転シャフトの回転を前記ローラに伝達するギア列と、前記モータの回転情報を検出するための、エンコーダセンサとコードホイールを含むエンコーダ部と、が設けられ、前記回転シャフトの向きは前記ヒンジの回転軸と平行であり、且つ、前記回転シャフトを延長した方向に沿って前記ギア列が配列されているとともに、前記回転シャフトの一方の端部側には前記ギア列の一部をなすギアが取り付けられ、且つ、前記回転シャフトの他方の端部側には前記コードホイールが取り付けられ、前記エンコーダセンサと前記ユニットに設けられた基板とを接続する電気ケーブルが、前記モータを挟んで前記ギア列とは反対側の空間を通して配線されている。

本発明によれば、モータの回転シャフトの向きはオートドキュメントフィーダのヒンジの回転軸とほぼ平行であり、且つ、回転シャフトを延長した方向に沿ってギア列が配列されているので、装置の小型化が実現される。加えて、モータの回転シャフトの両端部にギアとコードホイールとが分離して取り付けられているので、エンコーダの高い検出精度が長期間に渡って維持される。こうして本発明によれば、読取装置の小型化と高精度な原稿読み取りの両立が実現される。

本発明の実施形態の読取装置の外観を示す斜視図 ＦＢＳの構造を示す斜視図 読取装置の上面図（一部は内部構造を示す） ＡＤＦの構造を示す斜視図 図４の主要部な詳細構造を示す斜視図 ＡＤＦの構造を示す断面図

本発明は、オートドキュメントフィーダを備え、イメージセンサによって原稿を読み取る読取装置に適用することができる。なお、本明細書において読取装置とは、読み取り機能のみを有する単機能の装置に限らず、読み取り機能とともにプリント機能やその他の機能を併せ持った複合装置も読取装置と呼ぶものとする。

図１は本発明の実施形態の読取装置の外観を示す斜視図である。図３は読取装置を上方から見た上面図であり、一部は外装カバーを外した内部構造を示す。読取装置１は、原稿を読み取るためのイメージセンサが設けられた原稿台ユニット１４と、原稿台ユニット１４に対してヒンジ部４によって開閉するＡＤＦ３（オートドキュメントフィーダ）を有する。図１（ａ）は原稿台に対してＡＤＦ３が閉じられた状態、図１（ｂ）はＡＤＦ３が開けられた状態を示す。原稿台ユニット１４の下にはＦＢＳ（フラットベッドスキャナ）、および、読み取った原稿の画像をプリントすることが可能なプリント部が設けられている。本実施形態の読取装置は、ＡＤＦを用いたシートスルーもしくはＦＢＳのいずれでも原稿読み取りを行うことができる。

ＡＤＦ３は、読取装置１の手前側（図１の符号Ｆに示すフロント側、後述するヒンジとは反対の端部側）の上面には、表示器や入力部が配列されたユーザインターフェースである操作パネル１３が設けられている。

ＡＤＦ３の主要部となるのは、原稿シートを１枚ずつスキャナの読取位置に走査移動させて排出するための給送ユニット２である。ＡＤＦ３の筺体であるベース３ａの上に、給送ユニット２と排出トレイ１２が設けられている。

ＡＤＦ３は、読取装置１の原稿台ユニット１４の奥側（図１の符号Ｒに示すリア側）の辺に沿って２カ所に設けられたヒンジ４ａ、ヒンジ４ｂからなるヒンジ部４で、原稿台ユニット１４に対して開閉が自在となるよう取り付けられている。ユーザは読取装置１の手前側（図１の符号Ｆに示すフロント側）から手で開閉操作を行う。

２つのヒンジ４ａ、ヒンジ４ｂはそれぞれ、回転軸とダンパ機構を持っており、２つの回転軸の方向は同一（ともにＸ方向）である。ヒンジ４ａ、ヒンジ４ｂはそれぞれ、ヒンジ構成部品の一方がベース３ａに固定され、ヒンジ構成部品の他方が原稿台ユニット１４に固定されている。具体的には、ヒンジの他方の構成部品は、ＦＢＳの筺体であるベース１０に形成された凹部１０ａ、１０ｂに上下スライド可能に差し込まれて固定される。これにより分厚いブック原稿であっても確実に押さえることができる。

ヒンジ４ａとヒンジ４ｂの間において、ＡＤＦ３のフレーム３ａおよび原稿台の上面には電気ケーブルを通すための孔５が設けられている。ＡＤＦ３の給送ユニット２に内蔵されるモータやエンコーダセンサなどの電気部品に接続されるＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）などからなる電気ケーブル１９は孔５を通して配線され、原稿台の内部に設けられたメイン基板（制御部）に接続されている。このように、電気ケーブル１９は、ギア列９ｄの側を通らずに配線され制御部に接続されるので、衝撃や振動によって電気ケーブルの位置がずれたとしてもギアにケーブルが触れることは無い。

図１（ｂ）に示すように、原稿台の上面には、ＡＤＦを用いてシートスルーで原稿を読み取るための、ガラス板からなる細長い読取窓１５が形成されている。その隣には、ＦＢＳで読み取る原稿を置くための、ガラス板からなる読取面１６が形成されている。読取面１６の上には、ユーザによって１枚のシート原稿あるいはブック原稿が置かれる。読取窓１５と読取面１６は１枚のガラス板で構成してもよい。読取窓１５の下方には、ホームポジションに位置するラインセンサが対向する。ラインセンサはいわゆるＣＩＳ（コンタクトイメージセンサ）であって、ライン状に配列された多数の受光素子と円柱レンズのレンズアレイからなるセンサユニットである。

図２は、読取面１６のガラス板の下に設けられたＦＢＳ（フラットベッドスキャナ部）の構造を示す斜視図である。キャリッジ２１にはラインセンサユニット２３が搭載され、Ｘ方向に一次元移動する。キャリッジ２１にはさらに、キャリッジ２１を移動させるための駆動源であるモータ２２およびギア列が搭載されている。ＦＢＳの筐体であるベース１０には、ラックギア２５およびガイドレール２６が同じ向きで固定されている。モータ２２が回転すると、ラックギア２５と噛み合うピニオンギアが回転して、キャリッジ２１がガイドレール２６に沿って移動する。なお、このＦＢＳのさらに下方には、インクジェット方式などでシートにプリントを行うプリント部が設けられている。

ＦＢＳで原稿読み取りを行う際には、ユーザがＡＤＦ３を開け、読取面１６の上にシート原稿やブック原稿を置いてから、ＡＤＦ３を閉めて原稿を固定する。次いで、キャリッジ２１でラインセンサユニット２３をスキャン移動させながら、ラインセンサユニット２３で原稿を読み取っていく。

シートスルーで原稿読み取りを行う際には、ＡＤＦの給送ユニット２でシート原稿を１枚ずつ給送し、読取窓１５の上を通過する原稿を、ホームポジションに静止したラインセンサユニット２３で読み取っていく。

以下、本発明の特徴のひとつである、ＡＤＦ３に含まれる給送ユニット２の詳細について説明していく。図４は給送ユニット２の構造を示す斜視図、図５は図４におけるギア列の構造を示す斜視図、図６は給送ユニット２の断面図である。

ＡＤＦ３の主要部である給送ユニット２は、大きくは、給紙トレイ６、原稿を１枚ずつ移動させるローラ群７、モータ９ａ、モータの回転シャフトの回転をローラ群に伝達する伝達ギア列９ｄ、モータの回転情報を検出するエンコーダ部から構成される。モータ９ａはＤＣモータである。エンコーダ部は、エンコーダセンサ９ｂとコードホイール９ｃを含む。これら、モータ９ａ、エンコーダセンサ９ｂ、コードホイール９ｃ、伝達ギア列９ｄにより駆動ユニット９が構成されている。

ヒンジの回転軸の方向（Ｘ方向）において、２カ所に設けられたヒンジ４ａ、４ｂの間に、駆動ユニット９を構成する、伝達ギア列９ｄの少なくとも一部、モータ９ａ、コードホイール９ｃが順に直列に配置されている。

給送ユニット２の上部には、複数枚の原稿を積載することが可能な給紙トレイ６が設けられている。ローラ群７は、給紙トレイ６に置かれた原稿を１枚ずつ搬送するための複数のローラからなる。原稿が搬送される経路８は途中がＵターン状に折り返され、シートの進行方向が反転する。

ローラ群７をなすのは、ピックアップローラ７ａ、分離ローラ７ｂ、搬送ローラ７ｃ、排出ローラ７ｄの４つである。ピックアップローラ７ａにより、給紙トレイ６の上に複数枚重ねた置かれた原稿の最も上の１枚をピックアップする。分離ローラ７ｂにより、ピックアップした原稿１枚をその下の原稿と確実に分離する。搬送ローラ７ｃは経路８の途中に設けられ、原稿の読み取りの際にラインセンサに対してシートを移動させる。読み取りの済んだ原稿は、排出ローラ７ｄにより排出トレイ１２に排出する。

給送ユニット２のヒンジ４の側（奥側）には、駆動源であるモータ９ａと、ローラ群７の各々のローラにモータの回転を減速して伝達する伝達ギア列９ｄが配置されている。モータ９ａのボディは、回転シャフトの方向（Ｘ方向）が径方向（Ｙ方向およびＺ方向）よりも長い円筒の縦長形状を有している。モータ９ａの回転シャフト（出力軸）は、モータのボディに対して両側（頭側と尻側）に長く突き出ている。回転シャフトの向きはヒンジ４ａ、４ｂの回転軸と平行である（ここでいう平行とは、厳密な平行に限らずほぼ平行であることを含む意味である）。また、ローラ群７を構成する各ローラの回転軸の方向はＹ方向であり、回転シャフトの方向と交差（本実施形態では直交であるが、必ずしも直交でなくてもよい）する。

伝達ギア列９ｄ側の回転シャフトの端部（頭側、第１端部と呼ぶ）には、伝達ギア列９ｄの一部であるウォームギア９ｅが取り付けられている。伝達ギア列９ｄは、ウォームギア９ｅと噛み合うギア９ｆを含む複数のギアからなり、モータの回転が各ギアにそれぞれ伝達される。伝達ギア列９ｄは、ピックアップローラ７ａ、分離ローラ７ｂ、搬送ローラ７ｃ、排出ローラ７ｄのそれぞれの回転軸の端部に取り付けられたギア、ならびにこれらのギアの間での駆動伝達のための複数のアイドラギアを含む。上方（Ｚ方向）から見たとき、回転シャフトを延長した方向に概ね沿ってギア列９ｄが配列されている。また、側方（Ｙ方向）から見たときも、回転シャフトを延長した方向に概ね沿ってギア列９ｄが配列されている。なお、回転シャフトは、ギア列９ｄの列形成方向に対して若干の傾きを有していてもよい。

一方、ウォームギア９ｅ側と反対側の回転シャフトの端部（尻側、第２端部と呼ぶ）には、モータ９ａの回転状態（回転量や回転速度）を検知するためのエンコーダ部のコードホイール９ｃが取り付けられている。さらに、コードホイール９ｃに円周状に形成されたスリットパターンを光学的に検知するための、フォトインタラプタを有するエンコーダセンサ９ｂが設けられている。

このように、モータの回転シャフトの一方の端部（第１端部）側には伝達ギア列９ｄの一部をなすウォームギア９ｅが取り付けられ、且つ、回転シャフトの他方の端部（第２端部）側にはコードホイール９ｃが取り付けられている。これに伴い、エンコーダセンサ９ｂも第２端部側に配置されている。つまり、駆動ユニット９を構成する、コードホイール９ｃ、モータ９ａ、および伝達ギア列９ｄを構成するギアはほぼ一列に並んで配置され、高いスペース効率を実現している。

モータ９ａの回転に伴って、回転シャフトと同軸上のコードホイール９ｃも回転し、エンコーダセンサ９ｂがスリットの通過に応じてパルス信号を出力する。パルス数をカウントすることでモータ回転状態（回転量や回転速度）を検出することができる。制御部は、この検出結果に応じて所定速度または所定量の原稿送りとなるようにモータの回転を制御する。

以下、ＡＤＦ３によりシートスルーで原稿を読み取る際の動作について説明する。基本的な動きは、給送ユニット２により原稿を１枚ずつ分離して搬送し、読取窓１５の読取位置１８に原稿を一定速度で通過させ、読み取った原稿は排出トレイ１２の上に１枚ずる排出する。

ユーザは最初に１枚あるいは複数枚の原稿を給紙トレイ６の上にセットし、操作パネル１３に設けられたスキャン開始ボタンを押す。給紙トレイに原稿がセットされていることを検知するセンサが設けられている。制御部は、センサで原稿があることを検知したら、モータ９ａを回転させるよう駆動を開始する。モータ９ａの回転に伴って、伝達ギア列９ｄに含まれるギア、すなわちウォームギア９ｅからギア９ｆに、さらに続くギア列に回転が伝達される。こうして、ローラ群７をなす、ピックアップローラ７ａ、分離ローラ７ｂ、搬送ローラ７ｃ、排出ローラ７ｄが一斉に回転する。

最初に、積載された原稿の一番上にピックアップローラ７ａが押し当てられ、ピックアップローラの回転によって原稿をピックアップする。ピックアップされた原稿は、分離ローラ７ｂとこれに対向する分離パッドとの間で摩擦力により１枚ずつに分離する。経路８に沿って、搬送ローラ７ｃにより一定速度で原稿を搬送する。原稿の読取面（おもて面）が読取窓１５の側を向いた状態で、原稿を一定速度でラインセンサユニット２３に対してスキャンしながら画像の読み取りを行う。そして、排出ローラ７ｄによって読み取った原稿を排出トレイ１２の上に排出する。

本実施形態の読取装置のメリットを説明する。本実施形態によれば、モータの回転シャフトの向きはヒンジの回転軸と平行であり、且つ、回転シャフトを延長した方向に沿って伝達ギア列が配列されている。すなわち、ヒンジの回転軸の方向において、２カ所に設けられたヒンジの間に、伝達ギア列の少なくとも一部、モータ、エンコーダ部からなる駆動ユニット９がＸ方向に沿って、小さな空間に高集積で配置されている。このため、Ｙ方向における装置の奥側のデッドスペースが少なくスペース効率が高い。とくに装置の奥行き方向がサイズダウンできる。

また、駆動ユニット９において、モータボディの両側の回転シャフトにウォームギアとコードホイールを振り分けて取り付けたので、モータボディから突出する回転シャフトを短くすることができる。そのため、回転シャフトの傾きや曲りが生じにくくコードホイールの位置ズレが起きにくい。加えて、モータボディが間に位置するので、ウォームギアの潤滑のためのグリスが、コードホイールやエンコーダセンサに付着しにくい。これにより、長期間に渡ってエンコーダの高い検出精度が維持される。

給送ユニット２において、発熱源となるのはモータ９ａのボディである、とくに複数枚の原稿を連続して搬送するとモータ９ａの温度が急上昇する。本実施形態では、ヒンジ４ａとヒンジ４ｂの間の空間の中央付近にモータ９ａを配置し、モータボディの両側に駆動ギア列とエンコーダ部を振り分けているので、高熱になるモータボディにギアやエンコーダが近接することが無い。そのため、熱によるギアの膨張でギアの噛み合いが変化したり、熱によりエンコーダの光源や受光素子の特性が変化したりすることが抑制される。モータ９ａの上方の外装カバーに廃熱のための孔を開ければ、モータの熱が効果的に空間から排出されるので、昇温をさらに抑えることができる。

また、モータ９ａやエンコーダセンサ９ｂの電気ケーブルは、ギア列の側を通らずに配線され制御部に接続される。そのため、衝撃や振動によって電気ケーブルの位置がずれたとしてもギアにケーブルが触れる可能性は無く、高集積で小型でありながら信頼性が高い装置となる。

こうして本実施形態によれば、読取装置の小型化と高精度な原稿読み取りの両立が実現される。

２ 給送ユニット
３ ＡＤＦ
４ａ、４ｂ ヒンジ
５ 配線孔
６ 給紙トレイ
７ ローラ群
８ 経路
９ 駆動ユニット
９ａ ＤＣモータ
９ｂ エンコーダセンサ
９ｃ コードホイール
９ｄ 伝達ギア列
９ｅ ウォームギア
１２ 排出トレイ
１４ 原稿台ユニット
１５ 読取窓
１６ 読取面
１８ 読取位置
２３ ラインセンサユニット

Claims (8)

1. 原稿を読み取るためのイメージセンサが設けられたユニットと、
   前記ユニットに対してヒンジによって開閉するオートドキュメントフィーダと、
   を有し、前記オートドキュメントフィーダには、
   前記イメージセンサに対して原稿を移動させるためのローラと、
   モータと、
   前記モータの回転シャフトの回転を前記ローラに伝達するギア列と、
   前記モータの回転情報を検出するための、エンコーダセンサとコードホイールを含むエンコーダ部と、が設けられ、
   前記回転シャフトの向きは前記ヒンジの回転軸と平行であり、且つ、前記回転シャフトを延長した方向に沿って前記ギア列が配列されているとともに、
   前記回転シャフトの一方の端部側には前記ギア列の一部をなすギアが取り付けられ、且つ、前記回転シャフトの他方の端部側には前記コードホイールが取り付けられ、前記エンコーダセンサと前記ユニットに設けられた基板とを接続する電気ケーブルが、前記モータを挟んで前記ギア列とは反対側の空間を通して配線されていることを特徴とする読取装置。
2. 前記ローラの回転軸の方向は、前記回転シャフトの方向と交差することを特徴とする、請求項１記載の読取装置。
3. 前記ヒンジは２カ所に設けられており、前記ヒンジの回転軸の方向において前記２カ所の間に、前記ギア列の少なくとも一部、前記モータ、および前記エンコーダ部が順に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の読取装置。
4. 前記ローラは、給紙トレイの原稿をピックアップするローラ、原稿を１枚ずつ分離するローラ、読み取り中に原稿を搬送するローラ、読み取った原稿を排出するローラの少なくともいずれかを含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の読取装置。
5. 前記オートドキュメントフィーダの前記モータを挟んで前記ギア列とは反対側に設けられた孔を通じて前記電気ケーブルが配線され、前記回転シャフトの向きにおいて、前記孔、前記エンコーダ部、前記モータ、前記ギア列はこの順に並ぶことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の読取装置。
6. 表示器と入力部を持った操作パネルが、前記オートドキュメントフィーダの前記ヒンジと反対の端部側の上面に設けられていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の読取装置。
7. 前記ユニットにはフラットベッドスキャナ部が設けられ、前記フラットベッドスキャナ部は、原稿が置かれるガラス板と、前記ガラス板の上の原稿に対して前記イメージセンサを移動させるキャリッジとを含むことを特徴とする、請求項１から６いずれか１項に記載の読取装置。
8. 読み取った原稿の画像をプリントすることが可能なプリント部をさらに有することを特徴とする、請求項７に記載の読取装置。

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