JP6455385B2 - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、原稿の画像を読み取って画像信号を取得する画像読取装置及び画像形成装置に関する。さらに詳細には、静的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で読み取る置き撮り方式の画像読取装置、及びこの画像読取装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来のこの種の装置の例としては、特許文献１、２が挙げられる。特許文献１の画像読取装置では、主走査方向に延びる長尺状の読取ユニットを、副走査方向に往復移動させることで原稿の画像を読み取るようにしている。ここで、移動体である読取ユニットと、移動しない筐体フレームに固定される制御部との間の電気信号のやりとりは、フレキシブルフラットケーブル（以下、「ＦＦＣ」ともいう。）で行うようにしている。また、読取ユニットが往復移動する際にＦＦＣが座屈することなく読取ユニットをスムーズに移動させるために、ＦＦＣには屈曲部が設けられている。

特許文献１では移動の際にＦＦＣに余分な張力がかからないように２つの屈曲部を設けてＦＦＣにかかる張力を吸収しようと試みている。また、特許文献２では、筐体フレームの底面のシャシー部材を掘り下げて形成させる凹部にＦＦＣの屈曲部を収容することにより、読取ユニットのホーム位置においてＦＦＣの屈曲部により生じる屈曲応力を緩和してＦＦＣの屈曲による反発力を低減するようとしている。

特開２００１−２３０８９５号公報 特開２０１０−１０７８２５号公報

しかしながら、特許文献１の発明によると、ＦＦＣの屈曲部を２つ構成しようとすると、各屈曲部の曲率が大きくなるため、ＦＦＣにかかる屈曲応力が増大してＦＦＣの劣化・断線の可能性が高まる。一方、屈曲応力を低減するために屈曲Ｒを大きくしようとすると、装置サイズの大型化に繋がってしまう。また、移動する読取ユニットとＦＦＣの隙間が構成上狭くなってしまうため、ＦＦＣが少し浮いたときにＦＦＣの巻き込みや挟み込みが発生する可能性がある。

特に、近年、スキャナー光源としてＬＥＤを使った照明ユニットが採用され始めてきている。ＬＥＤの発光効率が年々向上しており、ＭＦＰスキャナー 照明としても、多数のＬＥＤを長尺の基板に並べるアレイ方式に代わってＬＥＤ導光体を使って少ないＬＥＤで線状光源を形成するＬＥＤ導光体方式が主流になりつつある。また、ＣＣＤが高感度化して画素サイズが小さくなることでＣＣＤと光学系を一体化したユニットスキャン方式が高速化しても小型のユニットを構成できるようになったため、スピードを必要とするＭＦＰのスキャナーでも採用が増える傾向にある。

しかしながら、高速機のユニットスキャンでは信号伝送に高速信号のノイズ対策としてシールドタイプのＦＦＣを使うことが多いため、シールドのためにＦＦＣの厚みが厚くなって屈曲性がさらに低下して断線や挟み込みのリスクが低速機より高くなるという問題が生じる。

また、特許文献２によると、筐体フレームのシャシー部材の断線や挟み込みのリスクは解消されるが、凹部を形成する分だけ装置サイズの増大に繋がるという問題がある。

そこで、本発明者は、種々の検討を行った結果、ＬＥＤ導光体方式では光量を安定させるための画像領域外に助走距離が必要であり、ここで発生したスペースをＦＦＣの屈曲部の収容スペースとして有効活用することにより、ＦＦＣのために余分に装置サイズを大きくすることなく、しかも余裕を持ってＦＦＣを屈曲させることができ、高速信号が必要な高速スキャナーにおいてもＦＦＣの断線や挟み込みリスクを低減することができることが分かった。

本発明は、上記の知見に基づいて、装置サイズを大きくすることなくＦＦＣへの屈曲応力を低減し、ＦＦＣの断線や挟み込みによる劣化リスクを低減できる画像読取装置及び画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る画像形成装置は、
プラテンガラス上の原稿の画像を読み取って画像信号を取得する画像読取装置であって、
前記原稿を照明する照明系と、前記照明系で照明された前記原稿の反射光を結像させる光学系とが搭載され、副走査方向に移動しながら、前記原稿に対する光の照射と前記原稿による反射光の受光とを行う原稿画像を読み取る読取ユニットと、
前記読取ユニットの移動とともには移動しない位置に設けられる制御部と、
一部がＵ字形状に湾曲した湾曲部を有し、前記読取ユニットと前記制御部とを接続するフレキシブルフラットケーブルと
を備えている画像読取装置であって、
前記照明系は、主走査方向に延びる長尺状のＬＥＤ導光体と、前記ＬＥＤ導光体の端部に配置されるＬＥＤ発光素子からなる端部光源とを有し、
前記フレキシブルフラットケーブルは、前記ＬＥＤ導光体の主走査方向における前記端部光源が配置される側であって、前記ＬＥＤ導光体の端部から、前記照明系の照度特性が安定するまでの助走距離に相当する領域内に配置され、かつ前記ＬＥＤ導光体の下側に配置されていることを特徴とする。

請求項１に係る画像読取装置によれば、前記導光体の下側の空きスペースをフレキシブルフラットケーブルの収容スペースとして活用することができる。このため、フレキシブルフラットケーブルを、湾曲部の曲率半径を大きくした状態であっても、この空きスペースに収容することができる。この結果、装置サイズを大きくすることなく、フレキシブルフラットケーブルに生じる湾曲応力を低減させてフレキシブルフラットケーブルの断線や挟み込みのリスクを解消することができる。

請求項２に係る画像読取装置は、
請求項１に記載の画像読取装置であって、
前記フレキシブルフラットケーブルの前記湾曲部は、副走査方向において、前記読取ユニットの往動時の移動方向における下流側に配置されていることを特徴とする。

請求項２に係る画像読取装置によれば、フレキシブルフラットケーブルの湾曲部は副走査方向の下流側に配置されているため、読取ユニットのホーム位置にてフレキシブルフラットケーブルにかかる応力を緩和してフレキシブルフラットケーブルの負荷を更に低減することができる。

請求項３に係る画像読取装置は、
請求項２に記載の画像読取装置であって、
前記湾曲部を除くフレキシブルフラットケーブルの下側にフレキシブルフラットケーブルの垂れ下がりを防ぐためのガイドを有することを特徴とする。

請求項３に係る画像読取装置によれば、フレキシブルフラットケーブルの垂れ下がりを防ぐためのガイドを有するため、導光体の助走部の下側の広いスペースをフレキシブルフラットケーブルの収容スペースとして活用する場合に、湾曲部以外でのフレキシブルフラットケーブルの垂れ下がりを防止してフレキシブルフラットケーブルが挟み込まれるのを防ぐことができる。

請求項４に係る画像読取装置は、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像読取装置であって、
前記フレキシブルフラットケーブルは、原稿が載置される画像領域の外であって、主走査方向の両側のうちのいずれか一方に配置されていることを特徴とする。

請求項５に係る画像読取装置は、
請求項４に記載の画像読取装置であって、
前記フレキシブルフラットケーブルは、ユーザーが操作のために面する装置手前側に配置されていることを特徴とする。

請求項４及び請求項５に係る画像読取装置によれば、フレキシブルフラットケーブルは、原稿が載置される画像領域外であって、主走査方向の両側のうちのいずれか一方に配置されているため、フレキシブルフラットケーブルによるプラテンガラスへの傷や汚れがあっても、それらが画像に影響を及ぼすのを回避することができる。

請求項６に係る画像読取装置は、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像読取装置であって、
前記端部光源は、ユーザーが操作のために面する装置手前側に配置されて該装置手前側と対向する装置奥側に向けて光が照射することを特徴とする。

請求項６に係る画像読取装置によれば、端部光源から照射される光をユーザーが直接見るのを回避することができる防眩効果が得られ、ユーザーの負担を軽減することができる。

請求項７に係る画像読取装置は、
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の画像読取装置であって、
前記照明系の前記端部光源から原稿が載置される画像領域の手前までの距離は、前記フ
レキシブルフラットケーブルの幅寸法よりも大きくなるように設定されていることを特徴
とする。

請求項７に係る画像読取装置によれば、照明系の端部光源から原稿が載置される画像領域の手前までの距離、すなわち導光体の照度安定のための助走距離（助走領域）からフレキシブルフラットケーブルをはみ出させることなく配置することができるため、ＦＦＣの断線や挟み込みのリスクを低減できて配光の安定化や装置の小型化が確実に実現することができる。

請求項８に係る画像形成装置は、
請求項１から７のいずれか１項に記載の画像読取装置を備え、前記画像読取装置により
読み取った画像に基づき記録紙に画像を形成することを特徴とする。

請求項８に係る画像形成装置によれば、装置サイズの小型化が可能になる。

本発明によると、装置サイズを大型化することなく、ＦＦＣへの負荷を低減し、ＦＦＣの断線や挟み込みによる劣化リスクを低減することが可能となる画像読取装置及び画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る画像読取装置の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る画像読取装置の正断面図である。 本発明の実施の形態に係る画像読取装置の側断面図である。 本発明の実施の形態に係る画像読取装置の読取ユニットの正断面図である。 本発明の実施の形態に係る画像読取装置の読取ユニットの上面拡大図である。

以下に、本願発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明による画像形成装置は、画像読取装置を備える装置であればよく、例えば、コピー機や、コピー機能を備えたプリンター又は複合機などであっても構わない。

１．画像形成装置の構成
図１は本実施の形態に係る画像形成装置Ａを示す斜視図である。図１に示すように、画像形成装置Ａは、原稿から画像を読み取る画像読取装置Ｂと、自動原稿送り装置ａと、プリントエンジンｂと、給紙カセットｃと、トレーｄとを備える。画像形成装置Ａは、画像読取装置Ｂで原稿の画像を読み取り、給紙カセットｃから給紙した記録紙に対して、プリントエンジンｂにて画像を形成し、トレーｄ上に排出する。以下では、本発明の特徴である画像読取装置について詳述する。

２．画像読取装置
本発明に係る画像読取装置の実施の形態を図２乃至図６を用いて説明する。図２は本実施の形態に係る画像読取装置の斜視図、図３は本実施の形態に係る画像読取装置の正断面図、図４は本実施の形態に係る画像読取装置の側断面図、図５は本実施の形態に係る画像読取装置の読取ユニットの正断面図、図６は本実施の形態に係る画像読取装置の読取ユニットの上面拡大図である。

図２に示すように、画像読取装置Ｂは、読取ユニット１と、ＦＦＣ２と、筐体フレーム３と、プラテンガラス（図示省略）とを備えている。なお、プラテンガラスは、長方形状の透明板であって、筐体フレーム３の上面側の開口部に取り付けられ、原稿は、プラテンガラスの上面である載置面に読取面を下側に向けた状態で載置される。

（１）筐体フレーム
図２に示すように、筐体フレーム３は、全体が略長方形状で上側が開口した容器状の部材であって、筐体フレーム３の短辺方向Ｙが主走査方向であり、筐体フレーム３の長辺方向Ｘが副走査方向である。なお、筐体フレーム３の大きさ及び高さは製品高さなどの製品仕様に直接影響を与えるため、出来るだけ小さくて薄くなるように設計される。

筐体フレーム３には、副走査方向に平行なレール１７、１８と、読取ユニット１を往復駆動させるためのモーター１９及びベルト２０が設けられている。読取ユニット１はレール１７、１８に対して摺動可能に設けられて副走査方向に往復移動可能になっている。

（２）読取ユニット
図４に示すように、読取ユニット１は、照明系１Ａと、ＣＣＤ受光素子（撮像素子）１５と、光学系１Ｂとが搭載されており、また、図２及び図５に示すように、読取ユニット１の上面には照明光及び反射光が通過するためのスリット部１Ｃが形成されている。

図５に示すように、光学系１Ｂは、ミラー１３ａ〜１３ｅと結像レンズ１４とを備えており、照明系１Ｂで照射された原稿の反射光をＣＣＤ受光素子１５に結像させる。ＣＣＤ受光素子１５はＣＣＤ基板１６上に実装されており、ＣＣＤ基板１６と筐体フレーム３の外部に設置された制御基板（制御部）２１（図２参照）とはＦＦＣ２によって接続され信号情報が伝送されるようになっている。

図４及び図６に示すように、照明系１Ｂは、主走査方向に延びる長尺状のＬＥＤ導光体１２と、ＬＥＤ導光体１２の端部に配置されるＬＥＤ発光素子（端部光源）１１とを有する。ＬＥＤ導光体１２は、アクリルやポリカーボネートなどの透明材料で形成される主走査方向に延在する棒状の部材である。ＬＥＤ導光体１２では、ＬＥＤ発光素子１１から入射した光線をＬＥＤ導光体１１内に設けられたプリズムなどの反射形状を有する部材（図示省略）によって反射して原稿に照射する。

なお、ＬＥＤ発光素子１１は、主走査方向のうちの装置手前に配置されており、装置奥側に向けて光が照射されるように構成されている。このため、ＬＥＤ発光素子１１から照射される光をユーザーが直接見るのを回避することができる。尚、本発明において「装置手前」とは、画像読取装置または画像形成装置に対してユーザーが操作のために面する側（図１における手前側）を意味する。

読取ユニット１は、筐体フレーム３内を副走査方向Ｘに往復動作して原稿の読み取りを行う。原稿の読み取りを行う際は、ＬＥＤ発光素子１１により照射された光はＬＥＤ導光体１２により読取ユニット１の長尺方向に線状の光源として原稿を照射し、原稿からの反射光は反射ミラー１３ａ〜１３ｅにより順次反射されて結像レンズ１４に向かって反射され、結像レンズ１４によりＣＣＤ受光素子１５に結像する。ＣＣＤ受光素子１５は、画素毎に入射光の強さに応じて光電変換を行うことによって原稿画像に対応した画像信号（ＲＧＢ信号）を生成し、制御基板２１に出力する。

この一連の動作を読取ユニット１が筐体フレーム３の副走査方向Ｘに移動しながら行うことにより２次元の読み取り画像を得ることができ、また、読取ユニット１が移動する際にはＦＦＣ２を湾曲させながら移動する。

（３）ＦＦＣ
ＦＦＣ２は、副走査方向Ｘの往動時における下流側において一部がＵ字形状に湾曲した湾曲部２ａを有しており、読取ユニット１から副走査方向Ｘの往動時における下流側に延びて読取ユニット１と制御基板２１とを接続する。ＦＦＣ２の配置ルートは、筐体フレーム３の長手方向の図２における左側をスキャン開始のホーム位置として、このホーム位置において読取ユニット１から副走査方向に水平に延びており、副走査方向Ｘの往動時における下流側でＵ字形状に湾曲して湾曲部２ａが形成されている。

（４）ガイド
筐体フレーム３の底面部３ａのうちのＦＦＣ２の下側には湾曲部２ａを除くＦＦＣ２の下側にＦＦＣ２の垂れ下がりを防ぐためのガイド４が設けられている。すなわち、副走査方向のスキャン上流側半分の領域においては、ＦＦＣ２が高温放置やヒートサイクルにより垂れ下がってくる可能性があるため、ＬＥＤ発光素子の下側領域（図４の領域ＡＲ）にガイド４を設けることにより、ＦＦＣ２が垂れ下がることによるＦＦＣ２の挟み込みを回避することができる。

３．ＦＦＣの配置についての特徴
照明系１ＡのＬＥＤ発光素子１１及びＬＥＤ導光体１２による線状光源は、ＬＥＤ導光体１２の端部にＬＥＤ発光素子１１を配置して線状光源としているため、照明系の主走査方向の長さが必要な照射領域よりも長くならざるを得ない。また、ＬＥＤ導光体１２の特性上、必要領域の照度特性を安定させるためにはある程度の助走距離を確保する必要があるため、照明系は更に長くなる。このため、図４及び図６に示すように、ＬＥＤ発光素子１１から画像領域の手前までの距離をＬ１とした場合、少なくともＬＥＤ導光体１２の助走部及びＬＥＤ発光素子１１の下側には、光学系１Ｂの存在しない空きスペースができるため、この空きスペースをＦＦＣ２の収容スペースとして活用することができる。

このため、装置サイズを大きくすることなく、ＦＦＣに生じる湾曲応力を低減させてＦＦＣの断線や挟み込みのリスクを解消することができる。

（１）空きスペースの高さについて
近年の読み取り速度高速化に伴い、ＣＣＤ基板１６から伝送される信号はＧＨｚオーダーの高速信号が伝送されることが多くなってきているため、照射ノイズ対策としてＦＦＣ２にシールド層を設け、また、伝送品質を維持するためインピーダンス調整層を有するものが多く、これらのＦＦＣ２は通常のものより湾曲しにくい構成であることが多いため、ＦＦＣ２の湾曲部の曲率半径が大きくなる傾向にある。

一方、ＬＥＤ導光体１２を使った照明系１Ｂの場合、ＬＥＤ発光素子１１の光はＬＥＤ導光体１２内で方向を変え原稿に照射されるが、ＬＥＤの照射角は原稿に対して完全に９０°で照射されるわけではなく、斜め方向に照射される光の割合が多くなる。このため、ＬＥＤ発光素子１１及びＬＥＤ導光体１２は出来るだけ原稿の近くに配置することによって、湾曲部２ａの曲率半径が大きいＦＦＣ２であっても収容することが可能になり、ＦＦＣ２を湾曲させることにより生じるＦＦＣの湾曲応力を低減させることができる。

（２）空きスペースの幅について
図４に示すように、ＦＦＣ２の幅をＬ２とすると、ＬＥＤ発光素子１１から画像領域の手前までの水平距離Ｌ１をＬ２よりも大きくすることにより、領域ＡＲ内にＦＦＣ２を配置することが可能になると共に、ＬＥＤ配光を安定させることもできる。この領域ＡＲはＬＥＤの照度安定のための助走距離（助走領域）であって、基本的に必要画像領域外にあるため、この領域ＡＲにＦＦＣ２を配置することによって、例えばＦＦＣ２とプラテンガラスが走査時に接触してガラスを汚すことがあっても、必要画像領域外であるため、画像への影響が少なくなる。

（３）このように、空きスペースをＦＦＣ２の湾曲部２ａの収容領域として有効活用することにより、ＦＦＣのために装置サイズを大きくすることなく余裕を持ってＦＦＣを湾曲させることができ、特に、高速信号が必要な高速スキャナーにおいてもＦＦＣの断線や挟み込みリスクを低減することができる。

また、ＬＥＤ効率化によるＬＥＤ導光体１２の採用のトレンドとＣＣＤ小型化によるユニットスキャン化のトレンド、高速化によるシールドＦＦＣ採用の方向性などの流れの中でも常に装置小型化の要求は高いため、本装置はこれらの要件を満たすものとなる。

上記実施の形態では、画像読取装置が設けられた画像形成装置として複写機を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ファクシミリ等の画像形成装置にも適用できる。

１ 読取ユニット
１Ａ 照明系
１Ｂ 光学系
１Ｃ スリット
２ ＦＦＣ
２ａ 湾曲部
３ 筐体フレーム
１３ａ〜１３ｅ ミラー
１４ 結像レンズ
１５ ＣＣＤ受光素子
１６ ＣＣＤ基板
１７、１８ レール
１９ モーター
２０ ベルト
２１ 制御基板
Ａ 画像形成装置
Ｂ 画像読取装置
ａ 自動原稿送り装置
ｂ プリントエンジン
ｃ 給紙カセット
ｄ トレー
Ｘ 副走査方向
Ｙ 主走査方向

Claims (8)

1. プラテンガラス上の原稿の画像を読み取って画像信号を取得する画像読取装置であって、
   前記原稿を照明する照明系と、前記照明系で照明された前記原稿の反射光を結像させる光学系とが搭載され、副走査方向に移動しながら、前記原稿に対する光の照射と前記原稿による反射光の受光とを行う原稿画像を読み取る読取ユニットと、
   前記読取ユニットの移動とともには移動しない位置に設けられる制御部と、
   一部がＵ字形状に湾曲した湾曲部を有し、前記読取ユニットと前記制御部とを接続するフレキシブルフラットケーブルと
   を備えている画像読取装置であって、
   前記照明系は、主走査方向に延びる長尺状のＬＥＤ導光体と、前記ＬＥＤ導光体の端部に配置されるＬＥＤ発光素子からなる端部光源とを有し、
   前記フレキシブルフラットケーブルは、前記ＬＥＤ導光体の主走査方向における前記端部光源が配置される側であって、前記ＬＥＤ導光体の端部から、前記照明系の照度特性が安定するまでの助走距離に相当する領域内に配置され、かつ前記ＬＥＤ導光体の下側に配置されていることを特徴とする画像読取装置。
2. 請求項１に記載の画像読取装置であって、
   前記フレキシブルフラットケーブルの前記湾曲部は、副走査方向において、前記読取ユニットの往動時の移動方向における下流側に配置されていることを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項２に記載の画像読取装置であって、
   前記湾曲部を除くフレキシブルフラットケーブルの下側にフレキシブルフラットケーブルの垂れ下がりを防ぐためのガイドを有することを特徴とする画像読取装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像読取装置であって、
   前記フレキシブルフラットケーブルは、原稿が載置される画像領域の外であって、主走査方向の両側のうちのいずれか一方に配置されていることを特徴とする画像読取装置。
5. 請求項４に記載の画像読取装置であって、
   前記フレキシブルフラットケーブルは、ユーザーが操作のために面する装置手前側に配置されていることを特徴とする画像読取装置。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像読取装置であって、
   前記端部光源は、ユーザーが操作のために面する装置手前側に配置されて該装置手前側と対向する装置奥側に向けて光が照射されることを特徴とする画像読取装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の画像読取装置であって、
   前記照明系の前記端部光源から原稿が載置される画像領域の手前までの距離は、前記フレキシブルフラットケーブルの幅寸法よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする画像読取装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の画像読取装置を備え、前記画像読取装置により読み取った画像に基づき記録紙に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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