(57)【要約】【課題】スキャナ装置において、簡易な構成でスキャンユニットの速度制御を行うことができるようにし、製造コストも安価にする。【解決手段】スキャナ装置１０の筐体１００の内部には、スキャンユニット１１と、スキャンユニット１１を副走査方向に移動可能にガイドするシャフト１２と、スキャンユニット１１を移動させる駆動機構１３と、レーザセンサ１９が配置されている。駆動機構１３はステッピングモータ等よりも比較的安価なＤＣモータ１５を有している。レーザセンサ１９は、スキャンユニット１１に向け所定周期のパルス状のレーザ光Ｌを出射する発光部１９ａと、スキャンユニット１１にて反射したレーザ光Ｌが入射する受光部１９ｂとを有している。制御部は、出射したレーザ光Ｌと入射したレーザ光Ｌとの位相差に基づいてスキャンユニット１１の位置及び速度を算出し、スキャンユニット１１が所定速度で移動するようにＤＣモータ１５の制御を行う。【選択図】図２
2008058718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に矩形開口が形成された筐体と、
透光性材料で形成され、前記筐体の開口に装着される平板状の原稿台と、
前記筐体の内部に、主走査方向が長手方向となるように、前記原稿台の内面に上面が当接するように配されており、原稿台の主走査方向及び主走査方向に略直交する副走査方向の所定の範囲を照明する照明手段と、この照明手段により照明された所定の範囲の画像を撮像する撮像手段とを有し、副走査方向に移動されることにより前記原稿台に載置された原稿を画像データとして読み取るスキャンユニットと、
モータを有しており、このモータが駆動することにより前記スキャンユニットを副走査方向に移動させる駆動機構と、
前記スキャンユニットにより読み取られた画像データ、又は外部から入力された画像データに基づいて、記録紙に画像を形成する画像形成手段と、
前記各部の動作を制御する制御部とを備えた画像形成装置において、
前記筐体内部に配置され、前記スキャンユニットに向けて副走査方向にパルス状のレーザ光を出射する発光部と、この発光部に隣り合って配置され、前記発光部から出射され前記スキャンユニットにより反射されたレーザ光が入射する受光部とを有するレーザセンサをさらに備え、
前記駆動機構は、ＤＣモータを有しており、このＤＣモータを駆動することにより前記スキャンユニットを移動させるように構成されており、
前記制御部は、前記発光部から出射されたレーザ光と前記受光部に入射したレーザ光との位相差に基づいて前記スキャンユニットの移動速度を算出し、そのスキャンユニットが所定の速度で移動するように、前記ＤＣモータの動作を制御するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上面に矩形開口が形成された筐体と、
透光性材料で形成され、前記筐体の開口に装着される平板状の原稿台と、
前記筐体の内部に、前記原稿台の内面に対向するように配されており、副走査方向に移動されることにより前記原稿台に載置された原稿を画像データとして読み取るスキャンユニットと、
モータを有しており、このモータが駆動することにより前記スキャンユニットを副走査方向に移動させる駆動機構と、
前記各部の動作を制御する制御部とを備えたスキャナ装置において、
前記筐体内部に配置され、前記スキャンユニットに向けてレーザ光を照射する発光部と、この発光部から出射され、前記スキャンユニットにより反射されたレーザ光を受光する受光部とを有するレーザセンサをさらに備え、
前記制御部は、前記受光部が受光したレーザ光に基づいて、前記駆動機構の動作を制御することを特徴とするスキャナ装置。
【請求項３】
前記発光部は、前記レーザ光をパルス状に出射し、
前記制御部は、前記発光部から出射されたレーザ光と前記受光部に入射したレーザ光との位相差に基づいて前記スキャンユニットの移動速度を算出し、そのスキャンユニットが所定の速度で移動するように前記駆動機構の動作を制御するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のスキャナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スキャンユニットを移動させ、原稿台上に載置された原稿を走査して画像データとして読み取る機能を有するスキャナ装置と、それを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばＣＩＳ（Contact Image Sensor）等のスキャンユニットにより、原稿台上に載置された原稿を画像データとして読み取るスキャナ装置が使用されている。このようなスキャナ装置は、例えば記録紙に画像を形成する画像形成装置に搭載され原稿を複製したりする用途に用いられたり、外部のパーソナルコンピュータ等に接続されて用いられる。
【０００３】
このようなスキャナ装置は、駆動機構を用いてスキャンユニットを所定の方向に移動させながら原稿の表面を撮像することにより、原稿を画像データとして読み取り可能に構成されている。スキャンユニットを移動させる駆動機構としては、例えば、モータ等によりスキャンユニットに接続された環状のベルトを回動させるようなものが用いられる。原稿を適切に読み取るためには、スキャンユニットを所定の速度で移動させながら原稿を撮像する必要があるため、駆動機構には、ステッピングモータを用いたり、ロータリエンコーダやエンコーダストリップを利用したリニアエンコーダ等を用いたりすることにより、スキャンユニットの速度を制御することができるように構成されている。しかしながら、ステッピングモータはＤＣモータに比べて一般に高価であるため、これを用いる場合にはスキャナ装置の製造コストが高くなってしまう。一方で、ロータリエンコーダ等を用いる場合には、確実にスキャンユニットの速度を計測できるようにするため、スキャンユニットを高速化する場合でも、その動作速度を制限する必要がある。
【０００４】
なお、特許文献１には、印字用紙上にスキャンユニットからレーザ光を投射し、用紙上で反射、散乱したレーザ光を受けて電気信号に変換し、受光部から出力される電気信号を演算処理することにより、スキャンユニットに対する印字用紙の相対移動距離を算出するようにした手動走査式のスキャナ装置が記載されている。また、特許文献２には、超音波発信器と超音波受信器とを箇体側とスキャンユニット側とに対になるように配置し、超音波発信器の発信信号と超音波受信器の受信信号との位相差によりスキャンユニットの位置を検出するようにしたスキャナ装置が記載されている。しかしながら、これらの特許文献１や特許文献２に記載されているようなスキャナ装置においては、スキャンユニットにレーザ光の発光部及び受光部または超音波受信機等が搭載されているので、スキャンユニットの構成が複雑になってしまう。そして、上述のようにスキャンユニットをモータにより駆動するようなスキャナ装置においては、必要とされるモータの駆動力が大きく、装置の大型化、消費電力の増大等を招いてしまう。
【０００５】
また、特許文献３には、スキャンユニットの移動速度を、レーザダイオード、コーナーキューブプリズム、フォトディテクタで構成される干渉光学系で直接検出するようにしたスキャナ装置が記載されている。しかしながら、このスキャナ装置は、干渉光学系を利用するためにミラー等の光学部材を多く搭載するものであり、製造コストが高くなってしまう。
【特許文献１】特開平９−１０９４６７号公報
【特許文献２】特開２００３−５７７６８号公報
【特許文献３】特開平５−１６７７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、簡易な構成でスキャンユニットの速度制御を行うことができる安価なスキャナ装置及びそれを用いた画像形成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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、上面に矩形開口が形成された筐体と、透光性材料で形成され、前記筐体の開口に装着される平板状の原稿台と、前記筐体の内部に、主走査方向が長手方向となるように、前記原稿台の内面に上面が当接するように配されており、原稿台の主走査方向及び主走査方向に略直交する副走査方向の所定の範囲を照明する照明手段と、この照明手段により照明された所定の範囲の画像を撮像する撮像手段とを有し、副走査方向に移動されることにより前記原稿台に載置された原稿を画像データとして読み取るスキャンユニットと、モータを有しており、このモータが駆動することにより前記スキャンユニットを副走査方向に移動させる駆動機構と、前記スキャンユニットにより読み取られた画像データ、又は外部から入力された画像データに基づいて、記録紙に画像を形成する画像形成手段と、前記各部の動作を制御する制御部とを備えた画像形成装置において、前記筐体内部に配置され、前記スキャンユニットに向けて副走査方向にパルス状のレーザ光を出射する発光部と、この発光部に隣り合って配置され、前記発光部から出射され前記スキャンユニットにより反射されたレーザ光が入射する受光部とを有するレーザセンサをさらに備え、前記制御部は、前記発光部から出射されたレーザ光と前記受光部に入射したレーザ光との位相差に基づいて前記スキャンユニットの移動速度を算出し、そのスキャンユニットが所定の速度で移動するように、前記駆動機構の動作を制御するように構成されており、前記駆動機構は、ＤＣモータを有しており、このＤＣモータを駆動することにより前記スキャンユニットを移動させるように構成されているものである。
【０００８】
請求項２の発明は、上面に矩形開口が形成された筐体と、透光性材料で形成され、前記筐体の開口に装着される平板状の原稿台と、前記筐体の内部に、前記原稿台の内面に対向するように配されており、副走査方向に移動されることにより前記原稿台に載置された原稿を画像データとして読み取るスキャンユニットと、モータを有しており、このモータが駆動することにより前記スキャンユニットを副走査方向に移動させる駆動機構と、前記各部の動作を制御する制御部とを備えたスキャナ装置において、前記筐体内部に配置され、前記スキャンユニットに向けてレーザ光を照射する発光部と、この発光部から出射され、前記スキャンユニットにより反射されたレーザ光を受光する受光部とを有するレーザセンサをさらに備え、前記制御部は、前記受光部が受光したレーザ光に基づいて、前記駆動機構の動作を制御するものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記発光部は、前記レーザ光をパルス状に出射し、前記制御部は、前記発光部から出射されたレーザ光と前記受光部に入射したレーザ光との位相差に基づいて前記スキャンユニットの移動速度を算出し、そのスキャンユニットが所定の速度で移動するように前記駆動機構の動作を制御するように構成されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、制御部が、発光部から出射されたレーザ光と受光部に入射したレーザ光との位相差に基づいてＤＣモータの動作を制御するので、スキャンユニットの移動速度をより高速化してもその速度を測定可能であり、原稿を読み取る速度を高速化することが可能になる。そして、レーザセンサは、レーザ光が出射される発光部及びスキャンユニットで反射したレーザ光が入射する受光部を有する簡易な構成であり、また、駆動機構にステッピングモータより比較的安価なＤＣモータを用いているので、画像形成装置の製造コストを安価にすることが可能である。さらに、スキャンユニット自体は、発光部や受光部等を有さないので小型軽量であり、画像形成装置が簡易で小型な構成になる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、制御部は、受光部に入射したレーザ光に基づいて駆動機構の動作を制御するので、高価なステッピングモータ等を用いなくてもスキャンユニットの速度を制御することができ、スキャナ装置の製造コストを安価にすることが可能である。そして、スキャンユニット自体は、発光部や受光部等を有さないので小型軽量であり、スキャナ装置をより簡易で小型な構成にすることが可能である。
【００１２】
請求項３の発明によれば、制御部は、発光部から出射されたレーザ光と受光部に入射したレーザ光との位相差に基づいてスキャンユニットの移動速度を算出し、駆動機構の動作を制御するので、上述と同様に、スキャンユニットの移動速度をより高速化することが可能であり、原稿を読み取る速度を高速化することが可能になる。また、レーザセンサは、レーザ光が出射される発光部及びスキャンユニットで反射したレーザ光が入射する受光部を有する簡易な構成であるので、スキャナ装置の製造コストを安価にすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るスキャナ装置を搭載した画像形成装置を示す。この画像形成装置１は、いわゆるプリンタ複合機であり、例えば外部のパーソナルコンピュータ等に接続されて用いられるようなものである。この画像形成装置１は、例えば、筐体１００の上部のスキャナ装置１０と、下部の画像形成部２０と、スキャナ装置１０と画像形成部２０の動作を制御する、例えばＡＳＩＣやメモリ等により構成された制御部３０とを備えている。
【００１４】
図に示すように、筐体１００のスキャナ装置１０の上部には、筐体１００の上面を覆うように、原稿押さえ板１１０がヒンジ１１０ａによって回動可能に設けられている。この原稿押さえ板１１０の筐体１００の上面に対向する面には、原稿を固定するためのパッド１１１が取り付けられている。筐体１００の後方上部には、記録紙Ｐが装填される給紙トレイ１２０が設けられており、筐体１００の前面には、画像形成部２０により画像が形成された記録紙Ｐが排出される排紙トレイ１３０が設けられている。筐体１００の上部の手前側には、例えば外部から操作可能な操作ボタン３１ａと画像形成装置１の状態等を表示する表示部３１ｂとを有する操作パネル部３１が設けられている。この画像形成装置１は、記録紙Ｐに画像を形成するプリント機能、スキャナ装置１０により原稿を読み取るスキャン機能、スキャン機能により得られた画像データをパーソナルコンピュータに送信する機能等、種々の機能を有している。これらの機能は、例えばユーザによる操作ボタン３１ａの操作や、外部のパーソナルコンピュータ等から送信されたコマンド等に基づいて、制御部３０による制御が行われて実行されるように構成されている。なお、操作パネル部３１の位置及び構成や、給紙トレイ１２０、排紙トレイ１３０の位置等は、これに限られるものではない。
【００１５】
スキャナ装置１０が行うスキャン機能は、後述するように、筐体１００の内部に主走査方向（図の矢印Ａ）が長手方向になるように配されたスキャンユニット１１を主走査方向と直交する副走査方向（図の矢印Ｂ）に移動させて、スキャンユニット１１に原稿を走査させて実行される。画像形成部２０が行うプリント機能は、スキャナ装置１０により読み取られた画像データ、又は外部から入力された画像データに基づいて、筐体１００の内部に搬送された記録紙Ｐ上に、例えばインクジェット方式により画像を形成するものである。給紙トレイ１２０に装填された記録紙Ｐの筐体１００の内部への搬送動作や、画像が形成された記録紙Ｐを排紙トレイ１３０に排出させる動作は、画像形成部２０の記録紙搬送部（図示なし）により行われる。なお、画像形成部２０は、インクジェット方式に限られるものではなく、例えばレーザビームプリンタのような電子写真方式により画像を形成するものであってもよい。
【００１６】
図２は、スキャナ装置１０を示す。図の矢印Ａ，Ｂは、図１に示す矢印Ａ，Ｂと同様に、それぞれこのスキャナ装置１０の主走査方向、副走査方向を示す。スキャナ装置１０の筐体１００の上部の上面には、矩形の開口１００ａが形成されている。この筐体１００の開口１００ａには、例えばガラス等の透光性材料で形成される平板状の原稿台２が装着されている。筐体１００の内部には、主走査方向が長手方向となるように、原稿台２の内面に上面が当接するように配されたスキャンユニット１１と、筐体１００に取り付けられておりスキャンユニット１１を副走査方向に移動可能にガイドするシャフト１２と、スキャンユニット１１を副走査方向に移動させる駆動機構１３と、スキャンユニット１１の副走査方向の速度を計測するためのレーザセンサ１９が配置されている。原稿台２の上面には原稿が密着するように載置される。原稿は、原稿台２上で移動しないように、原稿押さえ板１１０のパッド１１１により原稿台２に向けて押さえつけられた状態で固定される。
【００１７】
スキャンユニット１１は、例えば、いわゆるＣＩＳ（Contact Image Sensor）であり、その上部には、主走査方向に沿って設けられた線状光源（照明手段）１１ａと、線状光源１１ａに平行に設けられた撮像装置（撮像手段）１１ｂが設けられている。線状光源１１ａは、例えば発光ダイオード等が発光する光を導光レンズを用いて導光し、スキャンユニット１１の上面から略上方に線状に放射させるように構成されており、原稿台２のうち、副走査方向に所定幅で、主走査方向の全域の領域を、略均一な明るさで照明する。本実施形態において、発光ダイオードとしては、例えば緑色、赤色、及び青色の発光色を有する複数のものが用いられ、原稿を白色光で照明してスキャナ装置１０でカラー原稿を読み取り可能となるように構成されている。なお、線状光源１１ａの構成はこれに限られるものではなく、発光ダイオード等をスキャンユニット１１の上方に発光するように主走査方向に配列した構成であってもよい。また、発光ダイオードは、上述のように白色光で照明可能に構成されたものではなく、例えば緑色等、単色光のみで照明するように構成されていてもよい。
【００１８】
撮像装置１１ｂは、微小レンズを主走査方向に配列したレンズアレイと、各レンズに対応して主走査方向に受光素子を配列した受光素子アレイとで構成されている。各レンズの焦点は、原稿台２の上面に合わされている。撮像装置１１ｂは、原稿のうち、線状光源１１ａにより照明された所定の範囲の像を各受光素子の受光面に結像させて、各受光素子によりその所定の範囲の画像を撮像する。
【００１９】
駆動機構１３は、筐体１００内部に副走査方向に沿うように配された環状のベルト１４と、ベルト１４を回動させるためのＤＣモータ１５と、ＤＣモータ１５により駆動される駆動プーリ１６と、回動自在に配された従動プーリ１７とで構成されている。駆動プーリ１６と従動プーリ１７とはそれぞれ筐体１００の副走査方向の両側縁部近傍に略水平方向に回動するように配されており、これらの２つのプーリにベルト１４が掛けられて、ベルト１４が副走査方向に張られるように配設されている。ベルト１４は、スキャンユニット１１に一部が接続されている。ＤＣモータ１５が駆動されると、駆動プーリ１６の回動に伴いベルト１４が回動して、スキャンユニット１１が、シャフト１２に沿って副走査方向に移動されるように構成されている。
【００２０】
レーザセンサ１９は、例えば、発光部１９ａと受光部１９ｂとを互いに隣り合うようにして一体の光学ユニットとして構成されたものである。発光部１９ａは、例えば、レーザダイオードを有しており、所定周期のパルス状のレーザ光Ｌを出射する。受光部１９ｂは、例えば、フォトディテクタを有しており、外部から入射するレーザ光を電気信号として検出可能に構成されている。レーザセンサ１９は、筐体１００内部において原稿台２よりも副走査方向の側方に配置されている。そして、発光部１９ａと受光部１９ｂは、それぞれスキャンユニット１１に向けるように配置されている。本実施形態において、スキャンユニット１１の側面には、発光部１９ａから出射されるレーザ光Ｌが照射されるように構成されており、そのレーザ光Ｌが照射される部位には、例えばレーザ光Ｌが反射しやすいように反射シート等が設けられている。そして、発光部１９ａから出射されスキャンユニット１１で反射されたレーザ光Ｌが受光部１９ｂに入射し、受光部１９ｂがそのレーザ光Ｌを検出可能に構成されている。なお、スキャンユニット１１は、反射シート等を有しておらず、その側面で直接レーザ光Ｌが反射するように構成されていてもよい。
【００２１】
次に、画像形成装置１のスキャン機能実行時の動作について説明する。スキャン機能は、原稿が原稿台２に載置された状態で、ユーザが操作ボタン３１ａを操作したり、外部のパーソナルコンピュータを操作することにより、制御部３０に制御されて実行される。制御部３０は、上述のように駆動機構１３のＤＣモータ１５を駆動してスキャンユニット１１を副走査方向に移動させながら、撮像装置１１ｂを用いて原稿台２に載置された原稿を撮像する。そして、撮像装置１１ｂで撮像された画像データは、制御部３０とスキャンユニット１１とを接続するケーブル（図示せず）を経由して制御部３０に送信され、原稿を読み取り完了となる。
【００２２】
このとき、制御部３０は、スキャンユニット１１の移動速度に基づいて駆動機構１３のＤＣモータ１５を制御することにより、スキャンユニット１１が所定の速度で副走査方向に移動して、適切に原稿を読み取ることができるように制御を行う。スキャンユニット１１の移動速度は、制御部３０が、レーザセンサ１９を用いてスキャンユニット１１の位置を計測して算出する。レーザセンサ１９においては、発光部１９ａから出射されたレーザ光Ｌと、スキャンユニット１１により反射されて受光部１９ｂに入射したレーザ光Ｌとの間で、スキャンユニット１１とレーザセンサ１９との距離に応じて位相差が生じる。すなわち、制御部３０は、所定の時間間隔で、このレーザ光Ｌの位相差に基づいてスキャンユニット１１の位置を計測し、その位置の推移からスキャンユニット１１の副走査方向への移動速度を計測し、その速度が所定の速度となるように、ＤＣモータ１５をフィードバック制御する。ＤＣモータ１５の制御は、例えば、ＰＭＷ（Pulse Width Modulation）制御により行われる。
【００２３】
このように、本実施形態においては、駆動機構１３に、ステッピングモータ等より比較的安価なＤＣモータ１５を用いてスキャンユニット１１を駆動し、適切に原稿を読み取ることができるように構成されているので、画像形成装置１の製造コストを安価にすることが可能になる。また、ロータリエンコーダ等を用いないので、スキャンユニット１１の移動速度をより高速化しても、確実にスキャンユニット１１の速度を計測可能であり、スキャンユニット１１の移動速度を高速化して原稿を読み取る速度を高速化することが可能になる。そして、スキャンユニット１１は、発光部１９ａや受光部１９ｂ等を有さないので、小型軽量であり、画像形成装置１が簡易で小型な構成になる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、スキャナ装置は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）のスキャンユニットにより原稿を読み取るようなものであってもよい。また、レーザセンサ及び制御部は、レーザ光の位相差によりスキャンユニット１１の位置を計測するのではなく、例えばパルス状のレーザ光をスキャンユニットで反射させ、ドップラ効果が発生したことに基づいてスキャンユニット１１の速度を直接計測する等、上述とは別の方式によりスキャンユニット１１の速度を計測可能に構成されていてもよい。
【００２５】
さらにまた、本発明は、上述のようなスキャナ装置１０と画像形成部２０とを一体に有する画像形成装置１のみに適用されるものではなく、例えばスキャナ装置１０単体で用いられ、外部のパーソナルコンピュータ等と接続され、原稿を画像データとして読み取るようなものについても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例を示す斜視図。
【図２】同上装置のスキャナ装置を示す平面図。
【符号の説明】
【００２７】
１  画像形成装置
２  原稿台
１０  スキャナ装置
１１  スキャンユニット
１１ａ  線状光源（照明手段）
１１ｂ  撮像素子（撮像手段）
１３  駆動機構
１５  ＤＣモータ
１９  レーザセンサ
１９ａ  発光部
１９ｂ  受光部
２０  画像形成部
３０  制御部
１００  筐体
１００ａ  開口
Ａ  主走査方向
Ｂ  副走査方向
Ｌ  レーザ光
Ｐ  記録紙
【図１】
2008058718.tif 000003
【図２】
2008058718.tif 000004