(57)【要約】【課題】精度の高いスキャナ装置、及びそのスキャナ装置を搭載した画像形成装置を提供する。【解決手段】第１キャリッジ６と第２キャリッジ９とを２：１の速度比で副走査方向に移動させることにより原稿面を露光走査するスキャナ装置１において、第２キャリッジ９の枠体は一対のアーム９ｂと一対のステー９ｄを結合して構成され、アーム９ｂとステー９ｄそれぞれの結合部に互いに直径の異なる同心円の基準穴５１が設けられている。【選択図】        図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１キャリッジと第２キャリッジとを２：１の速度比で副走査方向に移動させることにより原稿面を露光走査するスキャナ装置において、第２キャリッジの枠体は前アーム、後アーム、右ステー、左ステーの４つの部材を結合して構成され、前アームと左右ステー、後アームと左右ステーそれぞれの結合部に互いに直径の異なる同心円の基準穴が設けられていることを特徴とするスキャナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスキャナ装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャナ装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第１キャリッジと第２キャリッジとを２：１の速度比で副走査方向に移動させることにより原稿面を露光走査するスキャナ装置において、第２キャリッジの枠体はアームとステーを結合して構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に２つの板材を結合するときは、２つの部材に同じ大きさの穴を空けて、そこに基準ピンを刺して結合させる構成が知られている。だがこの構成では、特殊なカシメ結合の時に２つの部材間で変形がわずかに起こり、結合作業後基準ピンが抜けにくくなり、これを無理矢理引き抜くと部材を更に変形させてしまう不具合が生じていた。特にこの第２キャリッジでは変形がスキャナ特性に大きな影響を与え、機械不良を招き、その修理時間及び手数の増大や歩留まりの悪さから生産コストの上昇を起こしていた。
本発明は精度の高いスキャナ装置、及びそのスキャナ装置を搭載した画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、第１キャリッジと第２キャリッジとを２：１の速度比で副走査方向に移動させることにより原稿面を露光走査するスキャナ装置において、第２キャリッジの枠体は前アーム、後アーム、右ステー、左ステーの４つの部材を結合して構成され、前アームと左右ステー、後アームと左右ステーそれぞれの結合部に互いに直径の異なる同心円の基準穴が設けられているスキャナ装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のスキャナ装置を搭載した画像形成装置を最も主要な特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図１は本発明の実施の形態に係るスキャナ装置の概略正面図である。本実施の形態は、フラットベッドタイプ（原稿固定型）のスキャナ装置を示す。
まず、スキャナ装置の全体構成を概略的に説明する。スキャナ装置１は、上面に原稿載置用のコンタクトガラス２を備える筐体形状のスキャナハウジング３を有する。スキャナハウジング３内には、ランプとしてのキセノンランプ（以降、Ｘｅランプという）４及び４５°傾斜の第１ミラー５を搭載する第１キャリッジ６、４５°傾斜で互いの反射面のなす角度が直交して読み取り光軸を１８０°反転させる第２、第３ミラー７、８を搭載する第２キャリッジ９が設けられている。
第１、第２キャリッジ６、９は、主走査方向（図１において紙面に対する垂直方向）を長手方向として配設され、副走査方向（図１において左右方向）に沿って２：１の速度比で往復動自在に設けられている。原稿画像の読み取りを待機している場合の第１、第２キャリッジ６、９は、図１中左端部位置のホームポジションに位置付けられている。Ｘｅランプ４、第１ミラー５、第２ミラー７、第３ミラー８は原稿面に沿ってスキャンさせる光学系である。
Ｘｅランプ４は、コンタクトガラス２に対向する位置にスリット（アパーチャ）が形成されるように、光反射面を軸心方向に向けてコンタクトガラス２から離反する側を覆うリフレクタ１８が設けられている。これによって、Ｘｅランプ４が発光する光を有効に利用して、コンタクトガラス２に向けて照射する光の利用効率の向上を図ることができる。
また、スキャナハウジング３内には、第１、第２キャリッジ６、９を副走査方向に沿って往復動させるためのステッピングモータによる駆動モータ１０、読み取り素子としてのライン状のＣＣＤ１１を搭載するセンサボードユニット１２、レンズブロック１３を搭載するレンズブロックステー１４等が設けられている。加えて、スキャナハウジング３の底板３ａには、コンタクトガラス２上に載置された原稿のサイズを検出する幅センサ１５及び長さセンサ１６等が設けられている。
【０００６】
次に、スキャナ装置１が備える各部について説明する。図２はスキャナ装置１の内部構造を示す水平断面図、図３はその縦断正面図、図４はスキャナハウジング３内に設けられた各部を示す斜視図、図５はその一部を示す斜視図、図６はベルトの係止・固定による力の作用方向を概略的に示す説明図、図７は第１、第２キャリッジ６、９の移動動作についての動滑車の原理を略図的に示す説明図である。
スキャナハウジング３の副走査方向に沿って立ち上げられた左右一対の側壁３ｂ（図２参照）にはレール部材１７が各々取り付けられている。これらのレール部材１７は断面形状がコの字形状を有しており、これによって、図３に示すように上下方向で対向するレール１７ａ、１７ｂが２段レール構造として形成されている。以降、上側で対をなすレールを第１キャリッジ６用の第１レール１７ａ、下側で対をなすレールを第２キャリッジ９用の第２レール１７ｂと称して説明する。
このように第１、第２キャリッジ６、９の走行摺動面をレール１７ａ、１７ｂとして分けることにより、第１、第２キャリッジ６、９の位置（ホームポジション状態で）を近づけることができ、スキャナ装置１全体の大きさを必要最小限に小さくするのに役立つ。
【０００７】
図２に示すように、スキャナハウジング３の主走査方向に沿って立ち上げられたホームポジション側の壁３ｃには、ホームポジションに位置づけられた第２キャリッジ９の上下方向への移動を規制するためのストッパ１７ｃが壁３ｃの一部の切り起し片により一体に形成されている。これらのストッパ１７ｃは第２キャリッジ９のミラーステー９ａ（後述）に形成されたＬ字状腕部９ｃ（図５参照）に対応する位置に形成されている。
第１キャリッジ６の下面四隅にはスライダ（図示せず）が設けられており、これらの４つのスライダを第１レール１７ａの上面に当接させることで副走査方向に沿って往復動自在とされている。第１キャリッジ６の下面両端部には、スキャナハウジング３内のほぼ全長に亘り副走査方向に沿って延出するエンドレスタイプのタイミングベルト２１が各々配設されている。
タイミングベルト２１の一部は、後述する平ベルト３０の一部とともに、ベルトクランプ６ａ（図３、図５ないし図７参照）によって、第１キャリッジ６の端部側下面に係止されている。この際、ベルトクランプ６ａの形状は、タイミングベルト２１と平ベルト３０との第１キャリッジ６に対する係止個所の高さが同一高さ（水平状態）となるように定められている（図５参照）。
１つのベルトクランプ６ａにつきタイミングベルト２１と平ベルト３０とを同時に同一平面内で係止させた時、第１キャリッジ６は、レール１７ａに押さえつけられるように、第１タイミングベルト２１と平ベルト３０とを少し持ち上げて第１キャリッジ６に締結している（略図的に示す図６参照）。
このようにすることで、第１キャリッジ６の４隅下側に取り付けられたスライダがレール１７ａ上に確実に接触して走査でき、読み取り画像のジター防止に効果がある。また、第１キャリッジ６は、平ベルト３０を介して第２キャリッジ９を走査方向に引っ張っているが、タイミングベルト２１と平ベルト３０とを同一平面で固定しているため、第１キャリッジ６には回転モーメントが発生しない。
【０００８】
各タイミングベルト２１の一端側は、主走査方向に沿って延出する駆動軸２２の両端部に各々固定された駆動タイミングプーリ２３に架け渡されている。各タイミングベルト２１の他端側は、スキャナハウジング３に取り付けられた従動タイミングプーリ２４に架け渡されている。
従動タイミングプーリ２４は、従動タイミングブーリ２４とスキャナハウジング３との間に架け渡された図示しない引っ張りスプリングによって駆動タイミングプーリ２３から離反する方向へ付勢されている。これにより、各タイミングベルト２１に対して、副走査方向にテンションが加えられる。
駆動軸２２の一端には、駆動伝達タイミングプーリ２５ａが取り付けられている。上述の駆動モータ１０は、駆動伝達タイミングプーリ２５ａの側方に配設されている。図３に示すように、駆動モータ１０の駆動軸１０ａ上にはハスバギヤ１０ｂが固定され、減速ギヤ２５ｂと噛み合い回転する。減速ギヤ２５ｂには同軸上に位置させて伝達用タイミングブーリ２５ｃが設けられ、この伝達用タイミングプーリ２５ｃと駆動伝達タイミングプーリ２５ａとの間にはエンドレスタイプの駆動タイミングベルト２６が架け渡されている。
これにより駆動モータ１０の駆動力が駆動軸２２を介して駆動タイミングプーリ２３に伝達される。なお、駆動モータ１０の後ろ側には回転の安定化を図って鉄製の円盤が駆動軸１０ａに固定されている。ハスバギヤ１０ｂ側には騒動モータ１０とモータブラケットの間に防振用のゴムダンパーが配されている。モータブラケットは前述した駆動タイミングベルト２６の張力を調整するためにスライド可能になっており、スプリングにより所定のテンションが掛けられた後、ネジ止めされる。
【０００９】
第２キャリッジ９は、第２、第３ミラー７、８の両端を支持する一対のミラーステー９ａと、ミラーステー９ａの両外側から第１キャリッジ６側へ向けて延出するアーム９ｂとを有している。このアーム９ｂの延出長さは、第２キャリッジ９の副走査方向への移動量相当の長さとされている。従って、本実施の形態の第２キャリッジ９は平面的に見て略コ字状とされている。
このような第２キャリッジ９において、ミラーステー９ａの外側には、ミラーステー９ａの面方向に沿って回転自在な平プーリ２７が設けられ、アーム９ｂの先端部には平プーリ２７と対をなす平プーリ２９を回転自在に保持するブラケット２８が取り付けられており、これらの平プーリ２７、２９間には平ベルト３０が架け渡されている。
この際、平面的に見て平ベルト３０がタイミングベルト２１と少し離れて平行となるように平プーリ２７、２９等が配設されている。また、平プーリ２９を支持するブラケット２８はアーム９ｂに対してスライド可能であり、スプリング（図示せず）より所定のテンションをもって取り付けられている。
即ち、平ベルト３０に関しては、タイミングベルト２１のように駆動力を伝達する必要がないため、基本的には、平プーリ２７、２９間で弛みがなければ張力を必要としないが、組立時に弛みが生じないようにするため、数百ｇｒ程度の弱いテンションを掛けているものである。このようにテンションが弱いため、主軸受けを用いなくても平プーリ２７、２９とこれらの平プーリ２７、２９を回転支持している軸（駆動軸２２等）との回転負荷は非常に小さい。
加えて、第２キャリッジ９の下面には、第２キャリッジ９全体での対角位置となる四隅に図示しないスライダが設けられており、これらの４つのスライダを第２レール１７ｂの上面に当接させることで副走査方向に沿って往復動自在とされている。
【００１０】
第２キャリッジ９は、各々のアーム９ｂをタイミングベルト２１の内周側に位置させるようにして配設されている。このとき、一対の平ベルト３０は、主走査方向において、一対のタイミングベルト２１の内側に位置付けられる。各平ベルト３０の一部は、スキャナハウジング３の底板３ａに固定された固定部材３１に係止させることにより位置固定されている。この固定部材３１による平ベルト３０の固定位置は、ベルトクランプ６ａによる第１キャリッジ６の平ベルト３０に対する係止位置に対して略半周異なる位置となるように設定されている。
このように平ベルト３０の一部が固定部材３１により位置固定されているため、ベルトクランブ６ａによる係止位置でタイミングベルト２１に追従させて平ベルト３０を移動させても平ベルト３０白身は回転することなく動滑車の原理に従い平プーリ２７、２９とともに副走査方向に移動することとなる。従って、これらの平プーリ２７、２９及び平ベルト３０を支持する第２キャリッジ９も副走査方向に移動することとなる。
前述したように、平ベルト３０の上側は、少し持ち上げた状態で第１キャリッジ６に係止されていることから、第２キャリッジ９には第１キャリッジ６に持ち上げられるような力が作用している。しかし、平ベルト３０の下側を底板３ａに取り付けられた固定部材３１により固定される高さを少し下側の位置で固定されており、固定部材３１は第２キャリッジ９を下方向に引き付ける力が作用している（略図的に示す図６参照）。
【００１１】
本実施の形態では、この上下に作用する力を略同等とすることより、第２キャリッジ９はレール１７ｂに確実に接触しながら走査することができる。これによって、第２キャリッジ９に対して下方へ付勢する力を作用させることができ、往復動に際しては第２キャリッジ９の下面を第２レール１７ｂから浮き上がることなく確実に当接させながら安定して走行移動させることができる。
光学系としてのＸｅランプ４、第１ミラー５、第２ミラー７、第３ミラー８を原稿面に沿ってスキャンさせるスキャン手段３２は、Ｘｅランプ４と第１ミラー５とが搭載された第１キャリッジ６、第２ミラー７と第３ミラー８とが搭載された第２キャリッジ９、これらのキャリッジ６、９を摺動自在に支持するレール１７、駆動モータ１０により駆動されるタイミングベルト２１及び平ベルト３０、固定部材３１により構成されている。
このようなスキャナ装置１において、原稿画像の読み取りに際しては、駆動モータ１０を駆動して第１、第２キャリッジ６、９を２：１の速度比で往復動させ、Ｘｅランプ４を点灯することで原稿画像を露光走査する。これにより、Ｘｅランプ４から発光された光が、コンタクトガラス２を介して原稿面で反射されて第１ミラー５に到達した後、第２、第３ミラー７、８で順次反射されて、レンズブロック１３を介して、ＣＣＤ１１に集光されて原稿画像の読み取りが行われる。
これらにより原稿面照度の経時変化がなく安定した画像が得られるスキャナ装置を提供でき、また、小型で組み立て作業効率の良い安価なスキャナ装置を提供できる。
【００１２】
次に、本発明の複写機の一実施の形態を図８に基づいて説明する。図８は複写機の一実施の形態の概略的構成を示す縦断正面図である。複写機４０は、上側に配置された前述の実施の形態のような構成のスキャナ装置１と、このスキャナ装置１で読み取った原稿の画像を用紙に形成するプリンタ装置４１とを有している。
プリンタ装置４１内には、シート状の用紙を積層保持する給紙トレイ４２あるいは手差しでの用紙を受付ける手差しトレイ４３から、プリンタエンジン４４、定着ユニット４５を介して排紙スタッカ部４６へ至る用紙搬送路４７が形成されている。
本実施の形態では、感光体（本実施の形態では有機感光体）４８と、その周囲に既設された帯電器（図示せず）、露光器５０、現像器５１、転写器５２とを有する電子写真方式のプリンタエンジン４４を使用している。また、プリンタ装置４１内には、片面に画像を形成した用紙を反転するための用紙反転機構５３が設けられている。
このような構成において、スキャナ装置１で読み取った原稿画像はプリンタ装置４１により感光体４８上で作像されて現像され、給紙トレイ４２あるいは手差しトレイ４３から給紙された用紙に転写され、その用紙に転写されたトナー画像は定着ユニット４５により定着される。
【００１３】
図９は本発明の実施の形態に係るスキャナ装置の要部である第２キャリッジの組み立て構成を示す斜視図である。図９に沿って第２キャリッジ９の組立構成を説明する。
第２キャリッジ９は１対の前後アーム（図４のＸ方向を前後とする）９ｂと左右ステー（図４のＹ方向を左右とする）９ｄが互いに結合され、略コ字状に構成されている。図９はその結合部分を示しており、後アーム９ｂの左端には小径の基準穴５１−１が空いていて、左ステー９ｄには同心で大径の基準穴５１−２が空けられている。組立時には２段の径を持った基準ピン５０が差し込まれ、それぞれの部材が位置決めされ、カシメ穴５２に工具が差し込まれて２部材がカシメ結合される。
この時カシメによって２部材（アーム９ｂとステー９ｄ）間に歪みが生じ、２つの基準穴５１はわずかに軸心がずれて基準ピン５０の側面に側圧がかかる（従来のように同径の穴では、長いストロークの基準ピンに対して、部材を抜き取る場合に側圧が抗力となり、相当な力を必要とし、時には部材に不要な応力が掛かって変形することもあった）。
【００１４】
要するに、本発明では、２つの部材をカシメ結合する際に、両部材に夫々設けた基準穴５１−１、５１−２を径の異なる同心円状にすると共に、小径の基準穴５１−１に対して嵌合する小径部５０ｂと、大径の基準穴５１−２に嵌合する大径部５０ａを備えた基準ピン５０を用いる様にした点が特徴的である。
本実施形態の様に、大径部５０ａと小径部５０ｂからなる２段構造の基準ピン５０を用いた場合には、基準ピン５０の大径部５０ａと基準穴５１−２との嵌合が、左ステー９ｄの板厚分の距離を移動してから離脱するのみですぐに外れることにより、ストロークの長い１段目（基準ピン５０の小径部５０ｂ）に対して、部材を抜き取る場合に側圧が解放され、余分な力を必要とせずに部材を外すことができ、変形を防止して精度の高い第２キャリッジ９を組み立てることができる。
なお、この実施の形態は、スキャナ装置１としてＣＣＤ１１を備えるデジタルスキャナを示したが、例えば、第３ミラー８により反射された原稿画像光を結像レンズ、反射ミラー等を介して感光体上に直接露光させるアナログスキャナにも本発明の適用が可能である。
また、このスキャナ装置１を用いれば、第２キャリッジ９の変形による不良発生を防ぐことができ、修理時間も短く歩留まりの高い複写機の生産ができ、組み立て作業効率の良い安価な複写機を提供することができる。
なお、本発明によるカシメ結合構造は、スキャナ装置における金属部材同士の結合に限らず、各種部材間の結合にも適用することができる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、第１キャリッジと第２キャリッジとを２：１の速度比で副走査方向に移動させることにより原稿面を露光走査するスキャナ装置において、第２キャリッジの枠体は前アーム、後アーム、右ステー、左ステーの４つの部材を結合して構成され、前アームと左右ステー、後アームと左右ステーそれぞれの結合部に互いに直径の異なる同心円の基準穴が設けられているので、精度の高いスキャナ装置を提供することができる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載のスキャナ装置を搭載することで、組み立て作業効率が良く画像読み取り信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るスキャナ装置の概略正面図。
【図２】スキャナ装置の内部構造を示す水平断面図。
【図３】スキャナ装置の内部構造を示す縦断正面図。
【図４】スキャナハウジング内に設けられた各部を示す斜視図。
【図５】図４の一部を示す斜視図。
【図６】ベルトの係止・固定による力の作用方向を概略的に示す説明図。
【図７】第１、第２キャリッジの移動動作についての動滑車の原理を略図的に示す説明図。
【図８】複写機の一実施の形態を概略的を示す縦断正面図。
【図９】本発明の実施の形態に係るスキャナ装置の要部である第２キャリッジの組み立て構成を示す斜視図。
【符号の説明】
１    スキャナ装置
２    コンタクトガラス
３    スキャナハウジング
６    第１キャリッジ
９    第２キャリッジ
９ｂ  アーム
９ｄ  ステー
５０    基準ピン
５１    基準穴
５２    カシメ穴
【図１】
2005010681.tif 000003
【図２】
2005010681.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005010681.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005010681.tif 000009
【図８】
2005010681.tif 000010
【図９】
2005010681.tif 000011