(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿台の一方の面に載置された原稿を前記原稿台の他方の面に沿って走査読取りするイメージセンサを有し、前記原稿台の他方の面にスペーサを介して接する画像読取ユニットと、
前記画像読取ユニットを保持する保持部材と、
前記保持部材を、前記イメージセンサの主走査方向に垂直な移動走査方向にガイドするガイド軸と、
を備えた画像読取装置であって、
前記保持部材は、前記ガイド軸に対して揺動自在に設けられ、
前記ガイド軸を含む前記主走査方向に垂直な仮想面で前記保持部材及び前記画像読取ユニットが２つの領域に分けられ、
前記２つの領域のうち一方の領域の前記保持部材と前記画像読取ユニットとの間に設けられ、前記２つの領域のうち他方の領域には設けられず、前記画像読取ユニットを前記保持部材に対して前記原稿台に付勢する付勢手段と、
前記保持部材の前記一方の領域に設けられ、前記画像読取ユニットを前記原稿台の面に垂直な方向に移動可能に支持する第１支持手段と、
前記保持部材の前記他方の領域に設けられ、前記画像読取ユニットを支持する第２支持手段とを有し、
前記保持部材は、前記一方の領域に作用する前記付勢手段の付勢力によって、前記画像読取ユニットの前記一方の領域を前記原稿台に付勢するとともに、前記ガイド軸を支点とする、てこの作用により、前記画像読取ユニットの前記他方の領域を、前記第２支持手段で前記原稿台に押し付けることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記第２支持手段は、前記画像読取ユニットを前記主走査方向に平行な軸に対して回転可能に支持することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、スキャナ、複写機、あるいは、ファクシミリ装置などの、原稿の画像を読み取る画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、カラー画像読取装置の構成概略図である。
【０００３】
図中Ｐは原稿台ガラス１００上に置かれた読取原稿で、読取ユニット１０１を原稿台ガラス１００に平行に走査することにより、原稿上の画像を読み取る。読取ユニット１０１は概略を図２に示すように、その内部には原稿照射用の光源である三色のＬＥＤ  １０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ、原稿からの反射光をイメージセンサ１０１Ｓの受光素子上に結像するロッドレンズアレイ１０１Ｌ、およびイメージセンサ１０１Ｓが組込まれている。三色の光源を順次切り替えて点灯し、イメージセンサ１０１Ｓが各色ごとの原稿からの反射光を読み取ることにより、色分解読取をする。
【０００４】
１１１は外装カバーを兼ねる枠体で、その中に、上記原稿台ガラス１００、読取ユニット１０１の他、読取ユニット１０１の走行をガイドするレール１１２、コントロールボード、電源などを載置している。
【０００５】
読取ユニット１０１の上面、主走査方向両端にはＰＯＭなどの摺動性の高い材質でできたスペーサ１０２が固定されている。また、読取ユニット１０１中の支軸１０１ａはセンサホルダ１０３上のＵ字状部１０３ａにて上下方向に移動可能に支持されており、同ホルダ上に固定されたバネ１０７により上方に付勢されている。この結果、スペーサ１０２が原稿台ガラス１００裏面に接することにより、読取ユニット１０１はガラス表面とイメージセンサ１０１Ｓの受光面との間隔を一定に保ちつつ原稿を走査する。
【０００６】
またセンサホルダ１０３は、レール１１２に対して摺動するスライダ部１０３ｂおよび１０３ｃを有する。これらスライダ部１０３ｂ，１０３ｃは、スペーサ１０２と同じくＰＯＭなどの材料で作られている。
【０００７】
図６に詳細を示すように、センサホルダ１０３上には読取ユニット１０１に駆動力を伝達する伝達機構および駆動源であるパルスモータ１０４、その回転を減速するギア列、ギア列を介してモータからの回転を伝達される、後述の駆動ワイヤ１１３のスパイラルに対応した歯部１０５ａを持つ駆動プーリ１０５、およびアイドルプーリ１０６が回転可能に配置されている。
【０００８】
なお、上記読取ユニット１０１は図示しないケーブルにて本体上のコントロールボードと接続され、電力や駆動信号、画像信号の授受を行なっている。
【０００９】
枠体１１１には読取ユニット１０１の走行をガイドするレール１１２が固定載置されている。また読取終了端側には、駆動ワイヤ１１３の一端１１３ａが固定されている。駆動ワイヤ１１３は、数本の細い鋼線を撚った芯線の表面に樹脂のコーティングを施した通常のワイヤの上に、図３に示すようなスパイラル１１３ｂを形成したものである。
【００１０】
これは、通常のワイヤの細さと同時に、歯付きベルトの機能を併せ持つ。すなわち歯と歯のかみ合いにより駆動力が伝達されるので、通常のワイヤのようにプーリとの間のスリップを防ぐために何回か巻き付けるという必要がない。駆動ワイヤ１１３は読取ユニット１０１上の駆動プーリ１０５に巻き付けられ、さらにアイドルプーリ１０６にかけられた後、バネ１１４を介して装置枠体の読取開始端側に固定されている。
【００１１】
駆動ワイヤ１１３を上記のようにかけることにより読取ユニット１０１は矢印Ａで示すようなモーメントを受け、これによりセンサホルダ１０３上のスライダ部１０３ｂおよび１０３ｃはレール１１２に当接する。
【００１２】
読取ユニット１０１は非動作時には通常、読取開始端側のホームポジションに待機している。接続されたコンピュータから読取命令を受けると、モータの回転によって読取ユニット１０１は走査を始め、装置のホームポジションと原稿読取開始位置との間に設けられた白色基準板をスキャンしてシェーディング補正データを生成後、読取開始位置から原稿上の画像の読み取りを行なう。
【００１３】
ここで、モータの回転はギア列を介して減速され、駆動プーリ１０５に伝達される。通常、モータに与える複数個の駆動パルスに対して読取ユニット１０１が副走査１ライン分移動するように、モータのステップ角、ギアの減速比、駆動プーリ外径が決められる。モータが正方向に回転すると駆動プーリ１０５がワイヤを巻き取り、その結果読取ユニット１０１は走査方向に移動する。またモータが逆方向に回転した場合には、読取ユニット１０１はホームポジション方向に移動する。
【００１４】
図４は、画像読取装置による読取画像データ処理ブロック図である。順次点滅するＬＥＤと同期してイメージセンサ１０１Ｓが読み取った画像出力信号は、アンプ１２１に送られて増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ１２２によりデジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄコンバータ１２２は、そのビット数分にイメージセンサ１０１Ｓのダイナミックレンジ（原稿上の真白部と真黒部の読取出力差）を分割して、原稿上の画像の明るさに応じて階調数を割り当てる。
【００１５】
たとえば、分解能８ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータを使用している場合は白から黒に至る間を２５６の階調レベルに、１０ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータの場合は１０２４の階調レベルに識別することができる。したがって、８ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータを用いた画像読取装置ではＲＧＢ三色の光源によるカラー読取では２４ｂｉｔ＝約１６７０万色、１０ｂｉｔの場合は３０ｂｉｔ＝約１０億７４００万色を識別できる。
【００１６】
画像読取装置の画像信号の出力形態は数種類あり、読み取った画像の用途によってそれに適した出力形態を選択することができる。文章を読み取ってその内容をＯＣＲにかける場合やモノクロの線画を読み取る場合には、モノクロ二値の画像が適しており、上述のＲＧＢの光源のうちたとえばＧだけを点灯して得た画像信号を、ゲートアレイ１２３に組み込まれた画像処理回路にて、あるしきい値にて二値化した画像データが使われる。
【００１７】
写真などの画像を読み取ってモノクロプリンタに出力する目的で画像を読み取る場合には、同じくＧ光源による画像信号を使用してディザ法や誤差拡散法といった中間調処理を用いて二値化した画像データが用いられる。カラー画像の処理を行なう場合には、多値（２４ｂｉｔ  ｅｔｃ．）画像データが適している。
【００１８】
上記画像処理回路を経た画像信号は、インタフェース回路１２４を介してパソコンなどの機器２００に出力される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００２０】
前述のように読取ユニット１０１は、ガイドレール１１２によりそのほぼ中央を支持されたセンサホルダ１０３の両端に配置されたバネ１０７によりガラスに付勢されている。これらのバネは、読取ユニットの左右端をガラスに均等に押し付ける機能を要求される。
【００２１】
一方、組立の観点からは、取り付けの間違いを防ぐため、左右とも同じものを使用できることが望ましい。
【００２２】
ところが装置の構成の都合上、同じバネを用いて左右のガラスへの押し付け圧を均等に保つことは困難である。
【００２３】
たとえば上述の例では、センサホルダ１０３上、駆動伝達系を有する側のほうがガイドレールの反対側に比べて重いため、センサホルダ１０３が傾いてしまう。この条件下で読み取りユニットを均等に押し付けるには、駆動伝達系の側のバネの荷重を大きくする必要がある。またセンサホルダ１０３が傾いてしまうこと自体問題となる。
【００２４】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、画像読取ユニットの走査安定性の向上が実現可能な高品質の画像読取装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
原稿台の一方の面に載置された原稿を前記原稿台の他方の面に沿って走査読取りするイメージセンサを有し、前記原稿台の他方の面にスペーサを介して接する画像読取ユニットと、
前記画像読取ユニットを保持する保持部材と、
前記保持部材を、前記イメージセンサの主走査方向に垂直な移動走査方向にガイドするガイド軸と、
を備えた画像読取装置であって、
前記保持部材は、前記ガイド軸に対して揺動自在に設けられ、
前記ガイド軸を含む前記主走査方向に垂直な仮想面で前記保持部材及び前記画像読取ユニットが２つの領域に分けられ、
前記２つの領域のうち一方の領域の前記保持部材と前記画像読取ユニットとの間に設けられ、前記２つの領域のうち他方の領域には設けられず、前記画像読取ユニットを前記保持部材に対して前記原稿台に付勢する付勢手段と、
前記保持部材の前記一方の領域に設けられ、前記画像読取ユニットを前記原稿台の面に垂直な方向に移動可能に支持する第１支持手段と、
前記保持部材の前記他方の領域に設けられ、前記画像読取ユニットを支持する第２支持手段とを有し、
前記保持部材は、前記一方の領域に作用する前記付勢手段の付勢力によって、前記画像読取ユニットの前記一方の領域を前記原稿台に付勢するとともに、前記ガイド軸を支点と
する、てこの作用により、前記画像読取ユニットの前記他方の領域を、前記第２支持手段で前記原稿台に押し付けることを特徴とする。
【００２７】
前記第２支持手段は、前記画像読取ユニットを前記主走査方向に平行な軸に対して回転可能に支持することも好適である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２９】
図１を用いて、画像読取装置の概略構成について説明する。図１は、実施の形態に係る画像読取装置の要部を示し、特に画像読取ユニットの概略構成を示す図である。なお、従来の技術の項で説明した構成と同様の構成部分については同一の符号を付して説明する。
【００３０】
画像読取装置は、（画像）読取ユニット１１を原稿台ガラス１０に平行に走査することにより、原稿台ガラス１０上に載置された原稿の画像情報を読み取る。読取ユニット１１は概略を図２に示すように、その内部には原稿照射用の光源である三色のＬＥＤ  １０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ、原稿からの反射光をイメージセンサ１０１Ｓの受光素子上に結像するロッドレンズアレイ１０１Ｌ、およびイメージセンサ１０１Ｓが組込まれている。三色の光源を順次切り替えて点灯し、イメージセンサ１０１Ｓが各色ごとの原稿からの反射光を読み取ることにより、色分解読取をする。
【００３１】
そして、上記原稿台ガラス１０、読取ユニット１１の他、読取ユニット１１の走行をガイドするガイド軸としてのガイドレール１４、コントロールボード、電源などが外装カバーを兼ねる枠体の中に載置されている。
【００３２】
ここで、本発明の実施の形態における特徴的な構成について説明する。
【００３３】
保持部材としてのセンサホルダ１２は、これに固定されたスライダ部１３を介してガイドレール１４上に揺動自在に載置される。センサホルダ１２の一端（一方の領域側）には付勢用の付勢手段としてのバネ１５が取り付けられる。バネ１５の取付側のセンサ支持部（第１支持手段に相当）１２ａはＵ字状をしており、ここに読取ユニット１１中の支軸１１ａが挿入される。したがって、図１のＡ−Ａ断面図に示すように、読取ユニット１１は、この側において上下方向に自由に移動することができる。
【００３４】
一方、図１のＢ−Ｂ断面図に示すように、センサホルダ１２の他端（他方の領域側）のセンサ支持部（第２支持手段に相当）１２ｂは読取ユニット１１の支軸１１ｂを回転方向の自由度のみを持つような形で支えている。
【００３５】
また、読取ユニット１１の上面、主走査方向両端にはＰＯＭなどの摺動性の高い材質でできたスペーサが固定されており、スライダ部１３もスペーサと同じくＰＯＭなどの材料で作られている。
【００３６】
そして、本構成の読取ユニット１１上に原稿台ガラス１０を装着したとき、バネ１５の付勢力により読取ユニット１１の支軸１１ａ側は、原稿台ガラス１０に付勢される（矢印Ｃ）。
【００３７】
このときセンサホルダ１２は、読取ユニット１１から下方への反力を受ける（矢印Ｄ）。この反力はガイドレール１４を支点として、てこの作用によりセンサホルダ１２の他端のセンサ支持部１２ｂ、さらには読取ユニット１１の同端の支軸１１ｂを押し上げる（矢印Ｅ）。読取ユニット１１が原稿台ガラス１０に突き当たったところで、読取ユニット１１は支軸１１ｂを中心に回動して原稿台ガラス１０の面にぴったり沿い、読取ユニット１１およびセンサホルダ１２の姿勢が維持される。
【００３８】
このように、読取ユニット１１およびセンサホルダ１２の姿勢は一義的に決まり、左右均等な押し付け圧を得ることができる。すなわち、従来のように、両端のバネ及びユニット全体の重さのバランスのつりあう位置で姿勢が決まるわけではないので、原稿台ガラス１０への付勢力のばらつきは小さく、またセンサホルダ１２も自重のバランスにかかわらず平行な姿勢を保つことができる。
【００３９】
したがって、読取ユニット１１は原稿台ガラス１０表面とイメージセンサ１０１Ｓの受光面との間隔を常に一定に保ちつつ原稿を走査することができるので、安定した走査性能を得ることができる。
【００４０】
また、バネは一端側しか用いないので、組み立て効率の向上とともにコストダウンを図ることができる。
【００４１】
次に、駆動系について説明すると、センサホルダ１２上には、読取ユニット１１に駆動力を伝達する伝達機構および駆動源であるパルスモータ１０４、その回転を減速するギア列、ギア列を介してモータからの回転を伝達される、後述の駆動ワイヤ１１３のスパイラルに対応した歯部１０５ａを持つ駆動プーリ１０５、およびアイドルプーリ１０６が回転可能に配置されている。
【００４２】
なお、上記読取ユニット１１は図示しないケーブルにて本体上のコントロールボードと接続され、電力や駆動信号、画像信号の授受を行なっている。
【００４３】
読取ユニット１１の走行をガイドするガイドレール１４は、画像読取装置の枠体に固定載置されている。また読取終了端側には、駆動ワイヤ１１３の一端が固定されている。駆動ワイヤ１１３は、数本の細い鋼線を撚った芯線の表面に樹脂のコーティングを施した通常のワイヤの上に、図３に示すようなスパイラル１１３ｂを形成したものである。
【００４４】
これは、通常のワイヤの細さと同時に、歯付きベルトの機能を併せ持つ。すなわち歯と歯のかみ合いにより駆動力が伝達されるので、通常のワイヤのようにプーリとの間のスリップを防ぐために何回か巻き付けるという必要がない。駆動ワイヤ１１３は読取ユニット１１上の駆動プーリ１０５に巻き付けられ、さらにアイドルプーリ１０６にかけられた後、バネを介して装置枠体の読取開始端側に固定されている。
【００４５】
駆動ワイヤ１１３を上記のようにかけることにより読取ユニット１１はモーメントを受け、これによりセンサホルダ１２上のスライダ部１３はガイドレール１４に当接する。
【００４６】
読取ユニット１１は非動作時には通常、読取開始端側のホームポジションに待機している。接続されたコンピュータから読取命令を受けると、モータの回転によって読取ユニット１１は走査を始め、装置のホームポジションと原稿読取開始位置との間に設けられた白色基準板をスキャンしてシェーディング補正データを生成後、読取開始位置から原稿上の画像の読み取りを行なう。
【００４７】
ここで、モータの回転はギア列を介して減速され、駆動プーリ１０５に伝達される。通常、モータに与える複数個の駆動パルスに対して読取ユニット１１が副走査１ライン分移動するように、モータのステップ角、ギアの減速比、駆動プーリ外径が決められる。モータが正方向に回転すると駆動プーリ１０５がワイヤを巻き取り、その結果読取ユニット１１は走査方向に移動する。またモータが逆方向に回転した場合には、読取ユニット１１はホームポジション方向に移動する。
【００４８】
図４は、画像読取装置による読取画像データ処理ブロック図である。順次点滅するＬＥＤと同期してイメージセンサ１０１Ｓが読み取った画像出力信号は、アンプ１２１に送られて増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ１２２によりデジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄコンバータ１２２は、そのビット数分にイメージセンサ１０１Ｓのダイナミックレンジ（原稿上の真白部と真黒部の読取出力差）を分割して、原稿上の画像の明るさに応じて階調数を割り当てる。
【００４９】
たとえば、分解能８ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータを使用している場合は白から黒に至る間を２５６の階調レベルに、１０ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータの場合は１０２４の階調レベルに識別することができる。したがって、８ｂｉｔのＡ／Ｄコンバータを用いた画像読取装置ではＲＧＢ三色の光源によるカラー読取では２４ｂｉｔ＝約１６７０万色、１０ｂｉｔの場合は３０ｂｉｔ＝約１０億７４００万色を識別できる。
【００５０】
画像読取装置の画像信号の出力形態は数種類あり、読み取った画像の用途によってそれに適した出力形態を選択することができる。文章を読み取ってその内容をＯＣＲにかける場合やモノクロの線画を読み取る場合には、モノクロ二値の画像が適しており、上述のＲＧＢの光源のうちたとえばＧだけを点灯して得た画像信号を、ゲートアレイ１２３に組み込まれた画像処理回路にて、あるしきい値にて二値化した画像データが使われる。
【００５１】
写真などの画像を読み取ってモノクロプリンタに出力する目的で画像を読み取る場合には、同じくＧ光源による画像信号を使用してディザ法や誤差拡散法といった中間調処理を用いて二値化した画像データが用いられる。カラー画像の処理を行なう場合には、多値（２４ｂｉｔ  ｅｔｃ．）画像データが適している。
【００５２】
上記画像処理回路を経た画像信号は、インタフェース回路１２４を介してパソコンなどの機器２００に出力される。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像読取ユニットおよび保持部材の姿勢は一義的に決まり、左右均等な押し付け圧を得ることができる。
【００５４】
すなわち、従来のように、両端のバネ及びユニット全体の重さのバランスのつりあう位置で姿勢が決まるわけではないので、原稿台への付勢力のばらつきは小さく、また保持部材も自重のバランスにかかわらず平行な姿勢を保つことができる。
【００５５】
したがって、画像読取ユニットは原稿台表面と画像読取部の受光面との間隔を常に一定に保ちつつ原稿を走査することができるので、安定した走査性能を得ることができ、高品質の画像読取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画像読取装置の読取ユニットの概略構成図である。
【図２】イメージセンサの構成説明図である。
【図３】駆動系の構成説明図である。
【図４】制御系の説明図である。
【図５】従来の画像読取装置の概略構成図である。
【図６】従来の画像読取装置の駆動系の構成説明図である。
【符号の説明】
１０  原稿台ガラス
１１  読取ユニット
１１ａ，１１ｂ  支軸
１２  センサホルダ
１２ａ，１２ｂ  センサ支持部
１３  スライダ部
１４  ガイドレール
１５  バネ
１０１Ｂ，１０１Ｇ，１０１Ｒ  ＬＥＤ
１０１Ｌ  ロッドレンズアレイ
１０１Ｓ  イメージセンサ
１０４  パルスモータ
１０５  駆動プーリ
１０５ａ  歯部
１０６  アイドルプーリ
１１３  駆動ワイヤ
１１３ｂ  スパイラル
１２１  アンプ
１２２  Ａ／Ｄコンバータ
１２３  ゲートアレイ
１２４  インタフェース回路
２００  機器
【図１】
0004313935.tif 000002
【図２】
0004313935.tif 000003
【図３】
0004313935.tif 000004
【図４】
0004313935.tif 000005
【図５】
0004313935.tif 000006
【図６】
0004313935.tif 000007