(57)【要約】【課題】  イメージセンサに結像させるための複数のレンズを簡素な機構で光路上に定位させることのできる画像読み取り装置を提供する。【解決手段】  プラテンと、イメージセンサと、前記プラテンに位置決めされた原稿を前記イメージセンサに結像させるための複数のレンズを搭載したレンズユニットと、前記原稿から前記イメージセンサに到る光路上にいずれかの前記レンズが位置する状態で前記レンズユニットに当接するストッパと、モータと、前記モータの動力を伝達して前記レンズユニットを移動させるねじと、を備えることを特徴とする画像読み取り装置。【選択図】    図１
2006215456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラテンと、
イメージセンサと、
前記プラテンに位置決めされた原稿を前記イメージセンサに結像させるための複数のレンズを搭載したレンズユニットと、
前記原稿から前記イメージセンサに到る光路上にいずれかの前記レンズが位置する状態で前記レンズユニットに当接するストッパと、
モータと、
前記モータの動力を伝達して前記レンズユニットを移動させるねじと、
を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
前記ねじはセルフロックす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。
【請求項３】
前記レンズユニットを往復移動可能に支持するガイドをさらに備え、
前記ねじは前記モータの動力を伝達して前記レンズユニットを往復移動させ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。
【請求項４】
前記ねじは、ウォームであ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。
【請求項５】
前記ねじは、リードスクリュであ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像読み取り装置に関し、特に原稿をイメージセンサに結像させるためのレンズを複数備える画像読み取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、解像度の異なる複数のレンズを備え、原稿種に応じてレンズを切り換えるイメージスキャナが知られている（例えば特許文献１参照）。
正確に原稿を読み取るためには、複数のレンズをそれぞれ正確な位置に定位させた状態で原稿を読み取る必要がある。しかし、特許文献１に記載されたイメージスキャナによると、モータの動力でレンズを往復移動させるための歯車装置のバックラッシによって、読み取り時のレンズの位置が正確に定まらないという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５５７６８９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、イメージセンサに結像させるための複数のレンズを簡素な機構で目的位置に正確に定位させることのできる画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上記目的を達成するための画像読み取り装置は、プラテンと、イメージセンサと、前記プラテンに位置決めされた原稿を前記イメージセンサに結像させるための複数のレンズを搭載したレンズユニットと、前記原稿から前記イメージセンサに到る光路上にいずれかの前記レンズが位置する状態で前記レンズユニットに当接するストッパと、モータと、前記モータの動力を伝達して前記レンズユニットを移動させるねじと、を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
【０００６】
モータの動力を伝達してレンズユニットを移動させる伝達機構にバックラッシがあったとしても、レンズユニットをストッパに一度当接させると、伝達機構が隙間無く係合した状態になる。この状態において、従動側からレンズユニットが移動するためには、ねじを回転させるのに必要な慣性力や外力がレンズユニットに働く必要がある。ウォームやリードスクリュ等のねじを備えた動力伝達機構においては、従動側から駆動側を回転させるときの効率は、駆動側から従動側を回転させる効率よりも悪い。したがって本発明によると、モータの静止力が小さくても、レンズユニットを目的位置に正確に定位させることができ、またトルクが小さいモータでもレンズユニットを移動させることができる。すなわち本発明によると、モータを強制的に静止させる制御回路や、レンズユニットをストッパに押し当てるばねや、トルクが大きいモータ等が不要である。
【０００７】
（２）前記ねじはセルフロックしてもよい。
本発明によると、レンズユニットをストッパに当接した状態では、たとえ従動側のレンズユニットに慣性力や外力が働いたとしても、ねじがセルフロックして回転しないため、モータを駆動しない限りレンズユニットが移動することはない。したがって本発明によるとモータの静止制御が不要になる。
【０００８】
（３）前記画像読み取り装置は、前記レンズユニットを往復移動可能に支持するガイドをさらに備えてもよい。前記ねじは前記モータの動力を伝達して前記レンズユニットを往復移動させてもよい。
本発明によると、レンズユニットの移動方向を原稿面と平行にできるため、画像読み取り装置を小型化することができる。
（４）前記ねじは、ウォームであってもよい。
（５）前記ねじは、リードスクリュであってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、複数の実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。各実施例において同一の符号が付された構成要素は、その符号が付された他の実施例の構成要素と対応する。
（第一実施例）
図２は、本発明に係る画像読み取り装置の第一実施例としてのイメージスキャナ１の内部構造を示す模式図である。イメージスキャナ１は、請求項に記載のプラテンとしての原稿台３２に載置された原稿３４を読み取る所謂フラットベッド型である。
【００１０】
原稿台３２はガラス板等の透明板で形成され、その盤面上に印刷文書、写真、書籍、３５ｍｍストリップフィルム、３５ｍｍマウントフィルム等の原稿３４が載置される。
メインキャリッジ２０は、原稿台３２の盤面に対し平行なガイドロッド３０に摺動自在に嵌合している。メインキャリッジ２０は第一光源２４、ミラー２２、レンズユニット１０、及びイメージセンサ２８を搭載している。メインキャリッジ２０は図示しないメインキャリッジ搬送用モータによって駆動されるプーリに掛けられたベルトに牽引され、原稿台３２の盤面と平行に矢印Ｘ、Ｙの方向に往復移動する。第一光源２４、ミラー２２、レンズユニット１０、及びイメージセンサ２８がメインキャリッジ２０によって原稿台３２の盤面と平行な矢印Ｘ、Ｙの方向に運搬されると、原稿を読み取る主走査範囲が移動する。
【００１１】
第一光源２４及び第二光源３６は、白色冷陰極蛍光ランプ等の照明装置である。第一光源２４と第二光源３６は原稿台３２に載置された原稿３４を照明する。
ミラー２２及びレンズユニット１０に搭載されたレンズ１２または１３（図１参照）は、第一光源２４に照明された原稿３４の反射光と、第二光源３６に照明された原稿３４の透過光とをイメージセンサ２８の受光面に入射させる。このとき、ＣＰＵ６０により選択されたレンズ１２または１３のいずれか一方の光軸は、原稿３４からイメージセンサ２８に到る光路上に定位する。レンズユニット１０の詳細については後述する。
【００１２】
イメージセンサ２８は、フォトダイオード等で構成される図示しない光電変換素子が直線的に多数配列された所謂リニアイメージセンサである。イメージセンサ２８は多数の光電変換素子が管状の第一光源２４の中心軸線と平行に並ぶ姿勢でメインキャリッジ２０に搭載されている。イメージセンサ２８の各光電変換素子には受光量に応じた電荷が光電変換により蓄積される。各光電変換素子に蓄積された電荷は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）によってイメージセンサ２８の出力部に転送される。この電荷転送は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）によって行われてもよい。イメージセンサ２８から出力されるアナログ信号は、ＡＦＥ部７６（図１参照）に出力される。
【００１３】
図１は、イメージスキャナ１のハードウェアの主要構成を示すブロック図である。
ＣＰＵ６０はＲＯＭ８２に記憶されているプログラムを実行してイメージスキャナ１の各部を制御する。ＲＯＭ８２は各種プログラム、各種データなどを記憶する不揮発性のメモリである。これらのプログラムや各種のデータは、所定のサーバからのネットワークを介したダウンロード、図示しないリムーバブルメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体からの読み出し等によってＲＯＭ８２に格納される。ＲＡＭ７４は各種プログラム、各種データなどを一時的に記憶するメモリである。ＲＡＭコントローラ７２は、ＣＰＵ６０、ＡＦＥ部７６、画像処理部７８、外部インタフェースコントローラ８０等とＲＡＭ７４との間のデータ転送を制御する。
【００１４】
第一光源コントローラ６２は、図示しないインバータ回路、制御回路等から構成され、第一光源２４の点灯、消灯を制御する。第二光源コントローラ６４は、インバータ回路、制御回路等から構成され、第二光源３６の点灯、消灯を制御する。
イメージセンサコントローラ７０はイメージセンサ２８を駆動するために必要な駆動パルスをイメージセンサ２８に出力する駆動回路であり、例えば同期信号発生器、駆動用タイミングジェネレータ等から構成される。
【００１５】
メインキャリッジコントローラ６８は、上述の図示しないメインキャリッジ搬送用モータ、メインキャリッジ搬送用モータ駆動回路、制御回路等から構成される。メインキャリッジコントローラ６８は、ＣＰＵ６０から送信されるメインキャリッジ搬送制御信号を受信し、メインキャリッジ搬送用モータの回転方向、回転速度等を制御する。
レンズユニットコントローラ６６は、レンズユニット１０を駆動するモータ５０の駆動回路、制御回路等から構成される。レンズユニットコントローラ６６は、ＣＰＵ６０から送信されるレンズ交換信号を受信し、モータ５０の回転方向、回転速度及び回転角度を制御する。
【００１６】
アナログフロントエンド（ＡＦＥ）部７６は、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）処理、画像の黒レベルを再現するためのオプティカル・ブラック・クランプ制御、画像の電気信号のゲインの調整による電気信号のレベル調整処理、量子化処理等を行ってディジタル化されたスキャン画像をＲＡＭコントローラ７２を介してＲＡＭ７４に格納する。
画像処理部７８は、ＲＡＭ７４に記憶されているスキャン画像に対し、ガンマ補正、シェーディング補正等の画像処理を施すための信号処理をＣＰＵ６０と協働して行うＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。
【００１７】
外部インタフェースコントローラ８０は、イメージスキャナ１とＰＣ（Personal Computer）等の外部システムとを通信可能に接続する。
図３は、レンズユニット１０を示す斜視図である。レンズユニット１０はメインキャリッジ２０に収容され、２つのレンズ１２、１３とレンズキャリッジ１４とラック１６とを備える。レンズキャリッジ１４は、主走査方向に伸びるシャフト３８、４０に摺動自在に嵌合している。請求項に記載のガイドとしてのシャフト３８、４０は、メインキャリッジ２０に固定されている。尚、レンズキャリッジ１４のガイドとしてレールを用いてもよい。
【００１８】
ラック１６は、レンズキャリッジ１４に固定されており、メインキャリッジ２０に回転自在に支持される平歯車４６と噛み合っている。モータ５０は請求項記載の「ねじ」としてのウォーム５２に連結され、平歯車４６と同軸のウォームホイール４８（図４参照）と噛み合っている。ウォーム５２の進み角γはウォーム５２とウォームホイール４８の摩擦角よりも小さい。モータ５０が駆動されると、ウォーム５２、ウォームホイール４８、及び平歯車４６が従動し、レンズユニット１０は原稿台３２に平行に移動する。レンズ１２、１３は、レンズキャリッジ１４に固定される。レンズ１２、１３は解像度が異なる。設定された解像度に応じてレンズ１２、１３いずれかの光軸を、中心光路に定位させることにより、画像を読み取る解像度を設定された解像度に変化させることができる。尚、中心光路とは主走査線の中央から主走査線に対して垂直な方向に伸び、ミラー２２を経由してイメージセンサ２８の中央付近の所定画素に到る光路をいうものとする。ストッパ４２、４４は、メインキャリッジ２０に固定されており、移動中のレンズキャリッジ１４は、ストッパ４２または４４に当接するとその抗力により移動方向への移動を制止される。レンズキャリッジ１４がストッパ４２に当接しているときレンズ１３の光軸が中心光路に定位し、レンズキャリッジ１４がストッパ４４に当接しているときレンズ１２の光軸が中心光路に定位する位置にストッパ４２、４４は固定されている。レンズ１２及び１３は、解像度が等しいレンズでもよい。
【００１９】
次に、レンズ交換時の各部の動作について説明する。
図４（Ａ）はレンズユニット１０の駆動系を原稿台３２と反対側から見た模式図、図４（Ｂ）はラック１６と平歯車４６の噛合部を拡大した模式図、図４（Ｃ）はウォームホイール４８とウォーム５２の噛合部を示す模式図である。
ＣＰＵ６０は、外部インタフェースコントローラを介して接続されている図示しないＰＣにおいてユーザにより入力された原稿の種類や解像度設定に応じてレンズユニットコントローラ６６を制御し、原稿の種類や設定された解像度に応じたレンズ１２または１３の光軸が中心光路上に位置するようにレンズユニット１０を移動させる。以下、レンズ１２が中心光路上にある状態からレンズ１３を中心光路上に移動させる動作を例にして具体的に説明する。
【００２０】
レンズユニットコントローラ６６はモータ５０を駆動することにより、レンズキャリッジ１４をストッパ４２に接近させる方向に、予め設定された移動量、移動させる。ここで、予め設定された移動量は、レンズ１２、１３の光軸間の距離に応じて設定され、レンズ交換時、レンズキャリッジ１４が移動してストッパ４２、４４に当接するのに十分な量とする。モータ５０が回転しているとき、図４（Ｂ）に示すように、平歯車４６の各歯は、進行方向前方側の歯面９０が各歯の進行方向前方側にあるラック１６の歯面９２に当接する。レンズキャリッジ１４がストッパ４２に当接すると、平歯車４６の進行方向前方側の歯面９０が歯の進行方向前方側にあるラック１６の歯面９２に当接した状態でレンズキャリッジ１４が停止する。レンズキャリッジ１４がストッパ４２に当接して停止した状態からレンズキャリッジ１４がストッパ４２から離れる方向に移動するためには、レンズキャリッジ１４がストッパ４２から離れる方向における前方側の歯面９２でその歯面９２に当接している平歯車４６の歯面９０を押し戻して平歯車４６を回転させなければならない。しかし、ウォーム５２の進み角γは歯面の摩擦角よりも小さいため、平歯車４６を介してウォームホイール４８が振動等により回転力を受けてもセルフロックが働きウォーム５２は回転しない。すなわち、レンズキャリッジ１４は、モータ５０が駆動力を発生しない限り、ストッパ４２に当接した状態に定位する。
【００２１】
このように、イメージスキャナ１において、レンズユニット１０を移動させる伝達機構にセルフロックするウォームギアを用いることにより、レンズユニット１０側からウォーム５２を回転させることができない。したがって、本発明の第一実施例に係るイメージスキャナ１では、モータ５０の静止力が小さくても、レンズキャリッジ１４をストッパ４２、４４に当接した位置に定位させることができる。また、レンズユニット１０をストッパ４２、４４に押し当てるばねなどを必要としないため、ばね等の復元力に抗してレンズユニット１０を移動させる必要がない。したがって、モータ５０に要求されるトルクを小さくすることができる。また、モータ５０が駆動力を発生しない限りレンズユニット１０が動くことがないため、モータ５０を静止させるためのサーボ機構が不要である。
【００２２】
（第二実施例）
図５は、本発明の第二実施例に係るイメージスキャナ１を示す模式図である。レンズユニット１１は複数のレンズ１２、１３とレンズキャリッジ１４とナット１０２とを備える。ナット１０２はレンズキャリッジ１４に固定されている。リードスクリュ１００は、モータ５０の回転軸に直結され、ナット１０２と噛み合っている。モータ５０が回転すると、リードスクリュ１００が回転し、ナット１０２とともにレンズキャリッジ１４が直線移動する。レンズキャリッジ１４がストッパ４２または４４に当接すると、リードスクリュ１００の進行方向前方側の歯面が歯の進行方向前方側にあるナット１０２の歯面に当接した状態でレンズキャリッジ１４が停止する。以下、ストッパ４２にレンズキャリッジ１４が当接して停止している場合について説明する。レンズキャリッジ１４がストッパ４２に当接して停止した状態から、レンズキャリッジ１４がストッパ４２から離れる方向に移動するためには、レンズキャリッジ１４がストッパ４２から離れる方向におけるナット１０２の前方側の歯面で当接しているリードスクリュ１００の歯面を押し戻してリードスクリュ１００を回転させなければならない。しかし、リードスクリュ１００の進み角はリードスクリュ１００とナット１０２との歯面の摩擦角よりも小さいため、ナット１０２が振動等により推進力を受けてもセルフロックが働きリードスクリュ１００は回転しない。すなわち、レンズキャリッジ１４は、モータ５０が駆動力を発生しない限り、ストッパ４２に当接した状態に定位する。
【００２３】
このように、イメージスキャナ１において、レンズユニット１０を移動させる伝達機構にセルフロックするリードスクリュ及びナットを用いることにより、レンズユニット１０側からリードスクリュ１００を回転させることができない。したがって、本発明の第二実施例に係るイメージスキャナ１では、モータ５０の静止力が小さくても、レンズキャリッジ１４をストッパ４２、４４に当接した位置に定位させることができる。
【００２４】
尚、本発明は、原稿台３２に対してイメージセンサ及びレンズの位置を固定し、複数のミラーを連動して移動させることによって主走査範囲を移動させるミラー移動型イメージスキャナにも適応できる。また本発明は、画像読み取り時に原稿３４を副走査方向に移動させることにより主走査範囲を移動させるシートフィード型にも適用できる。さらに本発明は、画像読み取り機能を備えた複写機やファクシミリにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第一実施例に係るブロック図。
【図２】本発明の第一実施例に係るイメージスキャナの内部構造を示す模式図。
【図３】本発明の第一実施例に係るレンズユニットを示す斜視図。
【図４】本発明の第一実施例に係るレンズユニットの駆動系を示す模式図。
【図５】本発明の第二実施例に係るイメージスキャナを示す模式図。
【符号の説明】
【００２６】
１  イメージスキャナ（画像読み取り装置）、１０  レンズユニット、１１  レンズユニット、１２  レンズ、１３  レンズ、２８  イメージセンサ、３２  原稿台（プラテン）、３４  原稿、３８  シャフト（ガイド）、４０  シャフト（ガイド）、４２  ストッパ、４４  ストッパ、５０  モータ、５２  ウォーム（ねじ）、１００  リードスクリュ（ねじ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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