(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、前記レンズユニットを往復移動可能に支持するガイドと、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、リードスクリュと、前記リードスクリュを回転させるモータと、前記リードスクリュの回転にともなって前記レンズユニットとともに往復移動するナットと、前記ナットと前記レンズユニットの間に設けられ、復元力で前記レンズユニットを前記ストッパに押し当てるための復元力ユニットと、を備える。【選択図】    図１
2006215458.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、
前記レンズユニットを往復移動可能に支持するガイドと、
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、
リードスクリュと、
前記リードスクリュを回転させるモータと、
前記リードスクリュの回転にともなって前記レンズユニットとともに往復移動するナットと、
前記ナットと前記レンズユニットの間に設けられ、前記ストッパに前記レンズユニットが当接した状態で前記リードスクリュが過回転すると復元力で前記レンズユニットを前記ストッパに押し当てる復元力ユニットと、
を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
前記復元力ユニットは、弾性体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３】
前記弾性体は、前記ナットの軸方向両側に設けられ、前記ストッパに前記レンズユニットが当接した状態で前記リードスクリュが過回転すると前記ナットと前記レンズユニットによって圧縮されることを特徴とする請求項２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、前記レンズユニットを往復移動可能に支持するガイドと、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、リードスクリュと、前記リードスクリュを回転させるモータと、前記リードスクリュの回転にともなって前記レンズユニットともに往復移動するナットと、前記ナットと前記レンズユニットの間に設けられ、前記ストッパに前記レンズユニットが当接した状態で前記リードスクリュが過回転すると復元力で前記レンズユニットを前記ストッパに押し当てるための復元力ユニットと、を備える。
本発明によると、復元力ユニットによりレンズユニットがストッパに押し当てられるため、レンズを目的位置に正確に定位させることができる。
【０００６】
（２）前記復元力ユニットは、弾性体でもよい。
本発明によると、簡素な構造でレンズユニットをストッパに押し当てることができる。
【０００７】
（３）前記弾性体は、前記ナットの軸方向両側に設けられ、前記ストッパに前記レンズユニットが当接した状態で前記リードスクリュが過回転すると前記ナットと前記レンズユニットによって圧縮されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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とケース１０４とを備える。ケース１０４はレンズキャリッジ１４に固定され、後述するナット１０２及びコイルばね１０６、１０７を収容している。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。
【００１７】
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。
【００１８】
図４は、レンズユニット１０の駆動系を示す斜視図である。復元力ユニット及び弾性体としてのコイルばね１０６、１０７は、リードスクリュ１００の周囲に設けられナット１０２を間に挟んで箱型のケース１０４内に収容される。ナット１０２はケース１０４内に往復移動可能に収容されている。リードスクリュ１００は、ケース１０４に設けられた軸受け１０１に往復移動可能に嵌合している。リードスクリュ１００とナット１０２は互いに噛み合っており、モータ５０が駆動されるとリードスクリュ１００が回転し、ナット１０２はリードスクリュ１００の軸方向に移動する。
【００１９】
次に、レンズ交換時の各部の動作について説明する。
図５は、レンズユニット１０及びコイルばね１０６、１０７を示す模式図であって、図５（Ａ）はレンズユニット１０の移動時の状態、図５（Ｂ）はレンズユニット１０がストッパ４２に接触した瞬間の状態、図５（Ｃ）はモータ５０が過回転した状態を示している。
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の光軸間の距離より長い。モータ５０がリードスクリュ１００を回転させると、ナット１０２はストッパ４２の方向に移動する。ナット１０２が移動すると、コイルばね１０６の復元力によりケース１０４もストッパ４２の方向に推進力を受けて移動する。これにより、ケース１０４が固定されているレンズキャリッジ１４もストッパ４２の方向に移動する（図５（Ａ）参照）。予め設定された移動量だけレンズキャリッジ１４が移動すると、レンズユニットコントローラ６６は、モータ５０を停止する。予め設定された移動量はレンズ１２、１３の光軸間の距離より長いため、レンズキャリッジ１４がストッパ４２に接触した状態（図５（Ｂ）参照）からさらにリードスクリュ１００は回転し、ナット１０２もさらに移動する。レンズキャリッジ１４がストッパ４２に接触した後、リードスクリュ１００が過回転すると、図５（Ｃ）に示すように、ケース１０４に対しナット１０２の位置はレンズユニット１０が移動している状態におけるナット１０２の位置よりもストッパ４２寄りになる。この結果、ナット１０２のストッパ４２側にあるコイルばね１０６は圧縮される。この状態では、コイルばね１０６の復元力はレンズキャリッジ１４をストッパ４２に押し付ける方向に働く。したがって、レンズキャリッジ１４が振動等によりストッパ４２から離れることが防止される。
【００２１】
レンズ１３が中心光路上にある状態からレンズ１２を中心光路上に移動させる動作では、コイルばね１０７の復元力によりレンズキャリッジ１４がストッパ４４に押し付けられる。
尚、一端がナット１０２に固定され他端がケース１０４に固定された１つのコイルばねで、ストッパ４４及びストッパ４２にレンズキャリッジ１４を押し付ける構成でもよい。
【００２２】
（第二実施例）
図６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。リードスクリュ１００に噛み合っているナット１０２の両端面には磁石１０９、１１０が固定されている。レンズキャリッジ１４に固定された軸受け１１２、１１３にはリードスクリュ１００が往復移動可能に嵌合している。軸受け１１２にはナット１０２の一端面に固定された磁石１０９と斥力を及ぼし合う磁石１０８が固定されている。軸受け１１３にはナット１０２の他端面に固定された磁石１１０と斥力を及ぼし合う磁石１１１が固定されている。磁石１０８、１０９、１１０、１１０は、請求項に記載の復元力ユニットに相当する。
【００２３】
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とき、モータ５０がリードスクリュ１００を回転させると、ナット１０２はストッパ４２の方向に移動する。ナット１０２が移動すると、ナット１０２に固定された磁石１１０と軸受け１１３に固定された磁石１１１とが及ぼしあう斥力が推進力となって、軸受け１１３が固定されているレンズキャリッジ１４はストッパ４２の方向に移動する。レンズキャリッジ１４が移動しストッパ４２に当接して停止した状態から、リードスクリュ１００はさらに回転し、ナット１０２もさらに移動する。リードスクリュ１００がこのように過回転すると、軸受け１１３に対するナット１０２の位置は、レンズユニット１０が移動している状態における位置よりも軸受け１１３寄りになる。この結果、ナット１０２に固定された磁石１１０と軸受け１１３に固定された磁石１１１とが及ぼしあう斥力によってレンズキャリッジ１４がストッパ４２に押し付けられる。したがって、レンズキャリッジ１４が振動等によりストッパ４２から離れることが防止される。
【００２４】
レンズ１３が中心光路上にある状態からレンズ１２を中心光路上に移動させる動作では、軸受け１１２に固定された磁石１０８とナット１０２に固定された磁石１０９とが及ぼしあう斥力により、レンズキャリッジ１４がストッパ４４に押し付けられる。
【００２５】
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用できる。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。また、ピストン内で圧縮される空気によりストッパ４４及びストッパ４２にレンズキャリッジ１４を押し付ける構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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斜視図。
【図５】本発明の第一実施例に係るレンズユニット及びコイルばねを示す模式図。
【図６】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】
【００２７】
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、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、１００  リードスクリュ、１０２  ナット、１０６  コイルばね（復元力ユニット、弾性体）、１０７  コイルばね（復元力ユニット、弾性体）、１０８  磁石（復元力ユニット）、１０９  磁石（復元力ユニット）、１１０  磁石（復元力ユニット）、１１１  磁石（復元力ユニット）
【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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【図６】
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