JP6152638B2 - 読取装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、読取装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、原稿載置面に載置されている原稿を副走査方向に移動しながら光学的に読み取る読取ユニットの位置決め機構に関する。

周知のように、読取装置には、複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置などの画像形成装置に装備される原稿読取装置がある。
原稿読取装置には、読取光学系を固定したまま原稿を移動させることにより読取走査を行う形式の他に、載置台に載置されている原稿を副走査方向に移動するキャリッジにより読み取ることができるスキャナによる走査形式がある。
後者の形式には、主走査方向に配置された読取素子を備えたキャリッジが、これを収容している読取装置の筐体において副走査方向に延長されたガイドレールに沿って移動させる構成が知られている（例えば、特許文献1）。

ところで、ガイドレールを用いて副走査方向にキャリッジを移動させる構成では、主走査方向に読取素子が傾く現象であるスキューが生じるのを防止する構成が用いられている。
スキューが生じると、副走査方向での読取位置の不一致などが原因して、例えば、カラー画像などでは読取位置での色ずれを起こす場合がある。

そこで、特許文献1には、スキューの発生を防止するための構成として次の構成が提案されている。
つまり、読取装置のフレームには、主走査方向ほぼ中央に副走査方向へ延長された断面凸状のガイドレールが設けられ、ガイドレールにはキャリッジと一体の被ガイド部が、一部を嵌合させた状態で搭載され、嵌合部の一部にスキュー防止構造が設けられている。

スキュー防止構造としては、ガイドレールの一部およびこの位置に対向する被ガイド部材側の内面にそれぞれ傾斜面を設け、傾斜面に対して被ガイド部を押圧した際に生じる水平方向の分力を利用して被ガイド部とガイドレールとの間のガタをなくした構成である。
この構成においては、被ガイド部の傾斜面と対向する面が縦方向に形成されることにより水平方向でのガタをなくし、そして傾斜面において生じる水平方向の分力によりガイドレールと被ガイド部との間にガタが生じた場合の傾きによる斜行を防止することができる。

特許文献１に開示された構成では、被ガイド部の傾斜面およびこれと対向する縦方向の面とでガイドレールを挟み込むことにより斜行を生じさせないようになっている。
しかし、ガイドレールが設けられているフレームは、成形加工により上面開放型の樹脂製筐体が用いられている場合、底面中央部にひけと称される収縮変形や反り等の変形を生じることがある。

筐体底面中央部に変形が生じていると、これと一体成形されているガイドレール自体も初期の形状と異なることになる。このため、ガイドレールと被ガイド部の当接面にガタが生じ、キャリッジが傾いて斜行を生じる虞がある。

本発明の目的は、上記従来の読取装置における問題に鑑み、ガイドレールの変形等を含めてスキューの発生を抑えることで精度よく読取作業を行うことができる構成を備えた読取装置および画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は、原稿載置台に載置された原稿の画像を副走査方向に移動する読取ユニットにより読み取る読取装置であって、前記読取ユニットは、該読取ユニットを収容する筐体内で前記副走査方向に沿って延長されたガイドレールに摺動可能に搭載され、前記筐体内には、前記副走査方向と直交する主走査方向における前記読取ユニットの牽引部を挟んで等間隔の位置で前記副走査方向に延長された高さ位置決めガイドが備えられ、前記高さ位置決めガイドには、前記読取ユニットの主走査方向端部が摺動可能に搭載されており、前記読取ユニットには、前記副走査方向に延長された牽引部材が取り付けられ、前記牽引部材は、前記読取ユニットにおける前記主走査方向での重心位置で連結されており、前記高さ位置決めガイドは、前記主走査方向で前記牽引部材の取り付け位置を挟んで等間隔の位置に位置決めされており、前記筐体、前記ガイドレールおよび前記高さ位置決めガイドは、樹脂で成形されていることを特徴とする読取装置にある。

本発明によれば、上記構成により、主走査方向での読取ユニットの端部に生じる摩擦抵抗を均等化して牽引される際のモーメントを抑制できると共に、ガイドレールが反り変形を生じた場合でも高さ位置決めガイドにより読取ユニットと原稿画像との対向位置が適正化されることにより、ガイドレールの変形等を含めてスキューの発生を抑えることで精度よく読取動作を行うことができる。

本実施形態に係る読取装置が適用される画像形成装置の外観図である。 本実施形態に係る読取装置の外観図である。 図２に示した読取装置における内部構造を示す外観図である。 図２に示した読取装置の内部を抽出した外観図である。 図２に示した読取装置に用いられる牽引部材のテンション機構を説明するための図である。 図２に示した読取装置の特徴部の一つを説明するための図である。 図６に示した特徴部に用いられるガイドレールとスキュー防止ガイドおよび牽引部との関係を説明するための図である。 図６に示した特徴部の拡大図である。 読取装置に用いられる筐体の変形状態を説明するための図である。 図６に示した構成での作用を説明するための平面図である。 図６に示した構成での別の作用を説明するための図である。 図１１に示した作用を従来構造と対比するための図である。 図６に示した構成に用いられるガイドレールに関する別実施例を説明する他の従来例を示す図である。 図６に示した構成を対象とした別の特徴を説明するための図である。 図１４に示した構成による作用を説明するための図である。

以下、図面に示す実施例により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る読取装置を用いる画像形成装置の外観図である。
図１に示す画像形成装置１００は、画像形成処理部を備えた装置本体１０１の上面に読取装置１０２が、そしてその上部には原稿搬送装置１０３が搭載されて構成されている。
装置本体１０１の内部には、図示しないが電子写真複写工程を実行する作像部が備えられている。

図２は、図１に示した読取装置１０２を抽出した外観図である。
同図において読取装置１０２は、スキャナカバー２０１および装置本体をなす筐体２０２を備え、スキャナカバー２０１には、原稿載置台に相当するコンタクトガラス２０３およびドキュメントフィーダ用コンタクトガラス２０４が備えられている。ドキュメントフィーダ用コンタクトガラス２０４は、原稿搬送装置１０３により搬送される原稿を読み取る際に用いられるガラス面である。

図３は、図２に示した読取装置１０２においてスキャナカバー２０１を取り外して筐体２０２内部を示す外観図である。
同図において筐体２０２は、副走査方向に移動可能な読取ユニット１を収容する部材であり、副走査方向に延長されて読取ユニット１を摺動可能に搭載することができるガイドレール２，読取ユニット１を副走査方向に往復動させる牽引部材３が備えられている。
読取ユニット１には、スキャナカバー２０１側に対向して主走査方向に長手方向を設定されたイメージセンサなどの読取素子１Ａが配置されている。
読取ユニット１は、副走査方向に移動することにより、図示しない光源を用いて原稿面で反射した光を受光することで主走査および副走査方向での原稿画像走査を行う。
ドキュメントフィーダ用コンタクトガラス２０４においての原稿走査時には、読取ユニット１がドキュメントフィーダ用コンタクトガラス２０４の位置に固定されて搬送される原稿の画像を走査する。

牽引部材３は、読取ユニット１の一部に一体化された無端状ベルト３Ａおよび無端状ベルト３Ａが掛け回されているプーリ３Ｂ，３Ｃを備えており、プーリの一方を駆動側として副走査方向に無端状ベルト３Ａが移動することで読取ユニット１を連動させる。

図４は、牽引部材３の構成を説明するための図である。
同図において牽引部材３は、筐体２０２内で副走査方向に展張面を有するように副走査方向両端に配置されているプーリ３Ｂ、３Ｃ（プーリ３Ｃは図４に示されている）に無端状ベルト３Ａが掛け回されている。
プーリの一方３Ｂは、駆動モータ４の出力軸に取り付けられており、駆動モータ４の正逆転駆動に応じて無端状ベルト３Ａを副走査方向に沿って往復動させることができる。

プーリの他方３Ｃには、図５に示すようにテンション機構５が設けられている。
テンション機構５は、プーリの他方３Ｃを回転自在に支持しているブラケット５Ａの一端部および筐体２０２側に固定された支持部２０２Ａとの間に配置された圧縮コイルバネなどのテンションスプリング５Ｂを備えている。
テンションスプリング５Ｂの付勢力によりブラケット５Ａが押圧されることで無端状ベルト３Ａに張力が付与される。

以上の構成を備えた読取装置１０２を対象として本実施形態での特徴を説明すると次の通りである。
本実施形態での特徴は、ガイドレール２を備えた筐体の一部に収縮変形が生じた場合でも読取ユニット１による読取精度を低下させないことにある。
この特徴を発揮させるための構成は（１）〜（４）に挙げる通りである。
（１）読取ユニット１に対する牽引部材３の取り付け位置は、読取ユニット１の主走査方向での重心位置に対応させてある。
読取ユニット１および牽引部材３の関係として、図６に示すように、牽引部材３に用いられる無端状ベルト３Ａは、読取ユニット１の重心位置（図６において矢印Ｍｇで示す位置）において連結されている。
重心位置Ｍｇが読取ユニット１の主走査方向中央ではなく右側に片寄っているのは、読取ユニット１の右側に図示されないケーブル類やケーブルのノイズリダクション用コアが配置されている関係で重心がずれていることが理由である。

（２）読取ユニット１を副走査方向にガイドするガイドレール２に搭載されるスキュー防止ガイド６の断面形状が台形であり、スキュー防止ガイド６の配置位置は、読取素子による読取範囲中央である。
ガイドレール２は、主走査方向に沿った断面形状が台形とされており、その上面側から、読取ユニット１の下面に設けられているスキュー防止ガイド６が嵌め込まれている。
スキュー防止ガイド６は、読取ユニット１に装備されている読取素子１Ａの主走査方向での読取範囲中央に対応させて位置決めされている。この構成は、図１０において説明するが、読取ユニット１が傾く量を少なくするための構成である。

図７は、スキュー防止ガイド６とガイドレール２との対向関係を説明するための図である。
同図においてスキュー防止ガイド６は、ガイドレール２の形状に応じた台形の内面を有するスライドシュー６Ａを主要部として備えており、スライドシュー６Ａの上面には読取ユニット１の底面から突出する支持ピン７が挿通されている。
支持ピン７は、読取ユニット１側では固定される一方、スライドシュー６Ａ側ではスライドシュー６Ａを昇降させることができる状態で支持されている。

支持ピン７には読取ユニット１の底面との間にスプリング８が配置されている。スプリング８は、スライドシュー６Ａをガイドレール２の該表面に圧接させる機能を有し、ガイドレール２とガイドシュー６Ａとの間にガタを生じさせないようになっている。このガタをなくされることで、読取ユニット１は、主走査方向への傾きが抑えられ、いわゆる、スキューを発生させないようにされている。

スプリング８の付勢力、つまり弾性力は、図８に示すように、読取ユニット１内で読取素子１Ａをコンタクトガラス２０３（図３参照）に接触させる方向に付勢するために用いられるバネ１Ｂおよび読取ユニット１の重量の合算値よりも小さい力に決められている。
なお、この場合に説明した合算値の対象となるバネ１Ｂは、図示していないが、読み取りユニット１の牽引部を境にして主走査方向の対称位置に配置されている。図８では、片側のみのバネ１Ｂが示されている。
従って、読み取りユニット１は、主走査方向両側をバネ１Ｂによって読み取り素子１Ａがコンタクトガラス２０３に向けて均等に押しつけられる。このことから、上述した合算値は、主走査方向両側に位置するバネ１Ｂの付勢力と読取ユニット１の重量を対象としている。これは、合算値よりも大きい力であると、読取ユニット１が上方に向け押し動かされた際に、図３，８において、後で説明する高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂから浮き上がってしまうのを防止するためである。これにより、読取ユニット１が浮き上がった際に生じる読取ユニット１の駆動が不安定となるのを防止するようになっている。

（３）牽引部材３とスキュー防止ガイド６との間の距離を小さくしてモーメントの発生を抑制する。
牽引部材３とスキュー防止ガイド６とは、主走査方向において互いに可能な限り近づけて設けられている。これにより、読取ユニット１に牽引力が作用した際の水平方向でのモーメントの発生を抑えて、スキューが生じるのを抑えるようになっている。

（４）主走査方向で読取ユニット１に対する牽引部材３の取り付け位置を挟んで等間隔位置にガイドレール２とは別に、高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂが設けられている。
読取ユニット１が装備されている読取装置１０２の筐体２０２内には、ガイドレール２とは別に、読取ユニット１の牽引部を挟んだ主走査方向端部側に高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂが備えられている。
高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂは、図６および図８に示すように、牽引部材３の連結位置を挟んで主走査方向の等間隔位置に配置された凸部で形成されている。
読取ユニット１の底面には、高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂに対向する位置に高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂの頂面に搭載される摺動部１Ｃが設けられている。これにより、読取ユニット１は、主走査方向端部が高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂに位置決めされて摺動できるようになっている。

高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂは、筐体の成型時に生じる収縮変形によってガイドレール２の高さが変化した場合でも読取ユニット１とコンタクトガラスとの対向間隔を維持して読取精度を低下させない機能を有している。

図９は、筐体２０２を射出成形した際の変形状態を示す図であり、同図において黒さが増す領域ほど反りが大きく発生する領域であることを示している。
同図に示すように、筐体の主走査方向でのほぼ中央において最も反りが大きく発生している。このためこの位置に対応して位置決めされているガイドレール２は、反りの影響を受けてコンタクトガラス２０４からの対向間隔が変化する。この結果、スキュー防止ガイド６の高さ方向での位置も初期条件から変化するので、読取素子１Ａと原稿画像との対向位置関係が適正な状態から悪化してしまう。

これに対し、高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂの配置位置では、反りの発生が少なくなっている。このため、読取ユニット１をこれら高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂに搭載させておくことで読取ユニット１と原稿画像との高さ方向での対向間隔が変化するのを防止することができる。

なお、ガイドレール２が反りを生じた場合、スライドシュー６Ａは、読取ユニット１との間に配置されているテンションスプリング５Ｂの付勢によりガイドレール２の変形に応じて変位することができる。これによりスキューの発生は抑えられた状態に維持される。

一方、図１０において、高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂには、読取ユニット１の重量およびコンタクトガラス２０４に向け付勢するために用いられる図示しないバネの反力が作用し、この力が摩擦力ｆａ，ｆｂとして作用する。この摩擦力は、走査の際に移動する方向に読取ユニット１が牽引される力Ｐに対して主走査方向両側において均等に作用していることから、読取ユニット１の傾きを生じさせる力（モーメント）が打ち消されることになる。これにより読取ユニット１のスキューが抑制されることになる。

高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂが牽引部に対して等間隔でない場合には、牽引部から高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂのいずれかへの距離が異なることで摩擦力と距離との関係でモーメントに違いが生じ、スキューが生じることになる。

上述した読取ユニット１でのモーメントの発生を抑える機能には、牽引部の位置を読取素子１Ａの重心位置であることも寄与しており、重心位置を外れた場合には読取ユニット１において重心位置からの距離に応じてモーメントが発生する。

牽引部の位置を読取範囲中央とすることによる作用には、読取ユニット１のスキュー（傾き）が生じた場合に理想とする位置(図１１において符号Ｓで示す位置)からのずれ量を小さく抑えることができることがある。
図１１、１２は、図６の構成を対象として、読取ユニット１が主走査方向でスキューが生じた場合に、走査位置が理想的な走査位置(図１１、１２中、符号Ｓで示す)からずれた状態(図１１においては符号Ｓ１、図１２においては符号Ｓ２で示す)を示している。
理想的な走査位置Ｓからのずれ量は、スキュー発生角（α）に対し、読取ユニット１の牽引部に用いられるスキュー防止ガイド６の位置が影響する。
つまり、図１１に示すように、牽引部の位置が読取範囲中央である場合、図１２に示すように、読取ユニット１の牽引部を主走査方向端部（図１２において右側）とした場合に比べて、理想的な走査位置（Ｓ）からのずれ量が小さく抑えられることになる。
図１１、図１２には、同じスキュー角（α）が生じた場合のずれ量が符号Ｐ，Ｐ０で示されており、図１１に示した構成の場合には、図１２に示した場合に対して、Ｐ＜Ｐ０の関係が得られる。
このように、読取ユニット１にスキューが生じた場合でも、読取ユニット１の牽引部の位置を読取範囲中央とすることにより、理想的な走査位置からのずれ量を小さくして副走査方向および主走査方向での読取誤差を少なくして読取精度の悪化を防止している。

次に上述したガイドレール２の形状を垂直面とした場合を対象として本実施形態の特徴を説明する。
図１３は、ガイドレール（便宜上、符号２’で示す）の構成として、筐体２０２の底面から垂直に立てられたガイド壁を有している。この場合には、読取ユニット１が水平方向にずれるのを防ぐためにガイド壁が対向して一対で設けられている。これらガイド壁には、読取ユニット１側の対向部に、スライドシューに相当する摺動面２１がそれぞれ対向して当接可能なように配置されている。各摺動面２１は、水平方向でのガタをなくすためにスプリング２２によって加圧されている。
このような構成では、一対のガイド壁を設けることによりこれらガイド壁が占有するスペースが必要となる。

これに対し、本実施形態では、図１４に示すように、プーリ３Ｂ，３Ｃに掛回されている無端状ベルト３Ａの展張面の一方が張力を増加させるようになっている。つまり、プーリ３Ｂ、３Ｃの中心を結ぶ線上から一方の展張面を外側に張り出させ、この張り出した位置を読取ユニット１に対する牽引部としている。
無端状ベルト３Ａの展張面の一方を外側に張り出させる構成としては、プーリ同士の中心を結ぶ線上よりも外側の位置に対応させて読取ユニット１側に無端状ベルトの迂回プーリ（図示されず）などを設ける構成が用いられる。
この場合においても、読取ユニット１における牽引部の位置は、図６に示した場合と同様に、読取素子１Ａの読取範囲中央とされている。

図１４に示した無端状ベルト３Ａの構成を用いることにより、読取ユニット１には、図１５に示すように、張力の増加により水平方向の力Ｆｔが生じ、この力Ｆｔによって読取ユニット１が主走査方向で一方向に加圧された状態を維持する。
この結果、読取ユニット１側でガイド壁に対向して設けられているスライドシューに相当するスライド面２０’は、一方向への力のみであるので、ガイドレール２’もこの力Ｆｔを受ける側に設けるだけですむ。

以上のような構成とすることにより、図１３に示したような一対の垂直面を設ける必要がないので省スペース化が可能となる。このような垂直面で済ませられる場合には、筐体２０２の成形の際の加工精度や型抜き精度の向上が図れる。しかも、垂直面への力は無端状ベルト３Ａに作用する張力によって調整できるので、垂直面との間のがたつきを確実になくして読取ユニットに斜行が生じるのをほぼ確実に抑制することができる。

なお、本実施形態では、図６および７に示したように、嵌め込まれた状態で摺動するスキュー防止ガイド６あるいは図１５に示したようなガイド壁に対向する読取ユニット側の対向部であるスライド面２０’を、読取ユニット１とは別部材とすることも可能である。
これにより、摺動性のよい材料を用いることで読取ユニット１の円滑な移動が可能となる。
また、高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂの頂面に搭載される摺動部１Ｃは、高さ位置決めガイド９Ａ、９Ｂの頂面に形成された凹部（図示されず）に嵌合させることも可能である。
この構成においては、摺動抵抗が均等化された状態で凹部内から外れないようにすることで読取ユニット１の傾きを、より効果的に抑えることができる。

１ 読取ユニット
１Ａ 読取素子
２ ガイドレール
３ 牽引部材
３Ａ 無端状ベルト
３Ｂ，３Ｃ プーリ
５ テンション機構
９Ａ、９Ｂ 高さ位置決めガイド
２０１ 読取装置
２０２ 筐体
２０３ コンタクトガラス

特許第４９４１３８６号

Claims (9)

1. 原稿載置台に載置された原稿の画像を副走査方向に移動する読取ユニットにより読み取る読取装置であって、
   前記読取ユニットは、該読取ユニットを収容する筐体内で前記副走査方向に沿って延長されたガイドレールに摺動可能に搭載され、
   前記筐体内には、前記副走査方向と直交する主走査方向における前記読取ユニットの牽引部を挟んで等間隔の位置で前記副走査方向に延長された高さ位置決めガイドが備えられ、
   前記高さ位置決めガイドには、前記読取ユニットの主走査方向端部が摺動可能に搭載されており、
   前記読取ユニットには、前記副走査方向に延長された牽引部材が取り付けられ、
   前記牽引部材は、前記読取ユニットにおける前記主走査方向での重心位置で連結されており、
   前記高さ位置決めガイドは、前記主走査方向で前記牽引部材の取り付け位置を挟んで等間隔の位置に位置決めされており、
   前記筐体、前記ガイドレールおよび前記高さ位置決めガイドは、樹脂で成形されていることを特徴とする読取装置。
2. 前記高さ位置決めガイドは、前記筐体における前記主走査方向端部側に位置決めされていることを特徴とする請求項１記載の読取装置。
3. 前記読取ユニットには、前記主走査方向に沿って長手方向を設定された読取素子が配置され、前記ガイドレールは、前記読取素子を用いた読取範囲中央に位置決め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. 前記ガイドレールは、前記主走査方向に沿った断面形状が台形であることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一つに記載の読取装置。
5. 前記ガイドレールに当接可能な前記読取ユニット側の対向部は、該読取ユニットと別部材により形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一つに記載の読取装置。
6. 前記ガイドレールは、前記筐体の底面から垂直に立てられたガイド壁であり、
   前記牽引部材は、前記読取ユニットに一部が連結されて前記副走査方向に展張面を有するベルトおよび前記副走査方向の両端にて該ベルトが掛け回されているプーリを備え、
   前記ベルトの展張面の一方は、前記主走査方向に張力を増加させてあることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一つに記載の読取装置。
7. 前記読取ユニットには、前記ガイド壁に対向して当接可能な垂直面を有する摺動部が設けられていることを特徴とする請求項６記載の読取装置。
8. 前記ガイド壁に当接可能な前記読取ユニット側の対向部は、該読取ユニットと別部材により形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の読取装置。
9. 請求項１乃至８のうちのいずれか一つに記載の読取装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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