(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿台に沿って本体フレーム内を画像読取部を搭載した走査体が移動しながら原稿の画像を読取る画像読取装置において、
出力軸と、複数のコイル端子を含む平面とが、上記走査体の底面と平行になる姿勢で上記走査体に固定されているモータと、
上記走査体に軸が固定されており上記モータが駆動することにより回転するプーリと、
上記本体フレームに両端を固定し上記プーリを巻くワイヤとを有し、前記プーリの回転面は上記原稿台と平行であることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
上記モータは、直径Ｄ、長さＬとがＬ≧Ｄの関係を有すことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
上記ワイヤの一方端は、弾性部材を介して上記本体フレームに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項４】
上記モータは上記複数のコイル端子が上記モータの側面から同方向に突出しており、上記モータは、上記複数のコイル端子で形成される面が上記走査体の移動平面と平行になる姿勢で上記走査体に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項５】
上記走査体は底面に平行なフレキシブルプリント基板を有し、上記フレキシブルプリント基板には上記モータのコイル端子が接続されていることを特徴とする請求１または４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、パソコンなどの端末に繋げて用いられるようなイメージスキャナ、あるいは複写機やファクシミリの原稿読取部等の画像読取装置に関するもので、特に、原稿台上に置かれた原稿を走査体を動かしつつ読み取る画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のイメージスキャナ等の画像読取装置のほとんどは、装置本体にモータを固定し、モータと走査体の間にタイミングベルトを掛け、このモータの動力で走査体を動かしていた。図６にその例を示す。
【０００３】
１００は本体フレーム、１０１(斜線部)は原稿台ガラス、１０２は走査体であり、この走査体は照射用光源と受光素子、原稿からの反射光を受光素子上に結像させるレンズアレイ等からなる。
【０００４】
１０４は本体フレームに両端を固定されたガイドシャフト、１０５は走査体に固着されガイドシャフト１０４と摺動可能に嵌合するスライダ、１０６は本体フレームに両端を固定されたガイド補助シャフト、１０７は走査体１０２に固着されガイド補助シャフト１０６と摺動可能に嵌合する補助スライダ、１０８は本体フレームに固定されたモータ、１０９はモータ１０８の出力軸に固定されたプーリ、１１０は本体フレームに回転可能に取り付けられたアイドラープーリ、１１１はアイドラープーリ１１０とプーリ１０９に掛けられ且つ一部が走査体１０２に固定されたタイミングベルト、１１２は制御回路で本体フレームに取り付けられている。
【０００５】
制御回路１１２はモータ１０８とリード線１１３でつながれており、また走査体１０２とはフレキシブルプリント基板１１４でつながれている。この制御回路１１２はモータ１０８の駆動及び走査体１０２の作動を制御する。
【０００６】
モータ１０８の正転或いは逆転により走査体１０２は原稿台に沿って移動する。モータ１０８は通常の直流モータに比べ制御性の良さやコストの面から少なくとも２相のステッピングモータが用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の画像読み取り装置においては、モータと走査体がそれぞれ別々に制御回路１１２と電気的に接続されているため接続部が大きくなったり、組み立てコストが上がったりした。またタイミングベルトは輪になっており、その間の空間は利用できないから装置のコンパクト化の妨げになっていた。
【０００８】
また走査体を精度良く移動させるためにはタイミングベルトの張力を大きくせねばならず、それによって駆動負荷が大きくなってしまった。またモータの出力軸に側圧が加わるためモータの耐久性も悪くなってしまった。
【０００９】
更には、これまではモータが非常に大きく、装置のサイズに影響を与えるものであった。
【００１０】
また、実願昭61―182168号（実開昭63―87945号）に見られるように、モータを読取装置の移動体に設けることも考えられているが、やはりモータのサイズが大きく、また、モータの配置も装置の厚みを十分に小さくできるものではなかった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
原稿台に沿って本体フレーム内を画像読取部を搭載した走査体が移動しながら原稿の画像を読取る画像読取装置において、出力軸と、複数のコイル端子を含む平面とが、上記走査体の底面と平行になる姿勢で上記走査体に固定されているモータと、上記走査体に軸が固定されており上記モータが駆動することにより回転するプーリと、上記本体フレームに両端を固定し上記プーリを巻くワイヤとを有し、前記プーリの回転面は上記原稿台と平行であることを特徴とする。
【００１３】
更に本発明は、原稿台に沿って移動する走査体と、この走査体に固定されており走査体を駆動するモータと、を有し、走査体が移動しつつ原稿の画像を読取る画像読取装置において、上記モータは複数のコイル端子がモータの側面から同方向に突出しており、上記モータは、この複数のコイル端子で形成される面が上記走査体の底面と平行になる姿勢で上記走査体に固定されていることを特徴とする。
【００１４】
更に本発明は、原稿台に沿って移動する走査体と、この走査体に固定されており走査体を駆動するモータと、を有し、走査体が移動しつつ原稿の画像を読取る画像読取装置において、上記モータは、直径D、長さLとがL≧Dの関係の形状であり、上記モータの出力軸が上記走査体の底面と平行になるように上記走査体に取付けられていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１から図５は本発明の実施の形態で、図１は外観図、図２は主要構成要素の分解斜視図、図３は走査体とモータの一部断面図、図４は駆動部の側面図、図５は駆動部の下平面図である。
【００１７】
１は本体フレーム、２は原稿台ガラス、３は走査体であり、走査体には照射用光源３Aと受光素子３B、反射光を受光素子に結像させるレンズアレイ３C等が搭載されている。４は本体フレームに両端を固定されたガイドシャフト、５は走査体がガイドシャフト４と摺動可能に嵌合するように走査体に固定されたスライダ、６は本体フレームに両端を固定されたガイド補助シャフト、７は走査体がガイド補助シャフト６と摺動可能に嵌合するように走査体に固定された補助スライダである。この構造により走査体３は原稿台ガラス２の平面に沿って移動可能に構成される。
【００１８】
８は走査体３に固定されたステップモータで詳しくは後述するが、２相のステップモータであり、コイル端子を８A、８B、８C、８Dで示す。９はステップモータの出力軸に固着されたウオームギヤ、１０は走査体３に設けられた軸３Dに回転可能に取り付けられたプーリ部材であり、該プーリ部材１０はウオームギヤ９と噛み合うハスバ歯車部１０Aとプーリ部１０Bとからなる。プーリ部材１０は原稿台ガラス２と平行な面内で回転可能に配置されている。これによりプーリの回転面が原稿台ガラス２と平行なので装置本体の厚さ寸法を小さくでき、コンパクトな画像読み取り装置とする事ができる。
【００１９】
１１は走査体３に設けられた軸３Dの先端に固着され、前記プーリ部材１０の脱落を防ぐ抜け止めである。１２は弾性手段である引っ張りコイルスプリングで、一端が本体フレーム１のフック１Aに取り付けられており他端が後述するワイヤー１３に取付けられている。１３はワイヤーで、一端が本体１フレームに固定されてもう一端が前記引っ張りコイルスプリング１２に取り付けられている。ワイヤー13は引っ張りコイルスプリング１２を介してであるが実質的に本体フレームに両端を固定されている事になる。
【００２０】
１４は電気制御回路で本体フレームの底面に取り付けられており、モータ８及び走査体３を駆動或いは制御する。
【００２１】
１５はフレキシブルプリント基板であり、電気制御回路１４に一端が接続され、他端が前記走査体３、特に照射用光源３Aと受光素子３Bと前記モータ８のコイル端子に接続されている。したがって、フレキシブルプリント基板の光源３Ａと受光素子３Ｂとコイル端子が接続された部分を走査体３の底面にしっかりと固定することにより、モータ8が走査体に固定される。これに加えてモータ8の外装を接着などの方法により走査体に固定しても良い。
【００２２】
ワイヤー１３は図４に示すようにプーリ部材１０のプーリ部１０Bに巻回されている。またその巻き方は図５に示すようにぴったり整数周巻回している。即ちプーリを巻いた際の交差点Pの前後（ａ，ｂ）でワイヤーは平行であるため、ワイヤーの張力がプーリの側圧として働かない構造、つまり矢印ｃ方向に働かない構造になる。このためプーリの回転軸の耐久性は高くなり摩擦による軸部の損失は非常に小さく抑えられ駆動負荷も小さく抑えられる。これにより小型のモータの採用が可能になり装置の小型化、消費電力の低減も達成される。
【００２３】
ワイヤ１３は弾性手段たるスプリング１２を介して本体フレーム１に固定されているので安定した大きさの張力をワイヤーに与える事ができ、プーリとワイヤ１３の間に働く摩擦を安定化できる。
【００２４】
モータ８を駆動するとその駆動力はウオームギヤ９、プーリ部材１０のハスバ歯車部１０Aを介してプーリ部１０Bの回転力となり、ワイヤ１３とプーリ部材１０のプーリ部１０Bの摩擦により走査体３は原稿台ガラス２と平行に移動する。
【００２５】
ワイヤー１３はプーリ部材１０のプーリ部１０Bにぴったり整数周巻回しているためワイヤーの張力がプーリの側圧として働かない構造つまり矢印ｃ方向に働かない構造になっているのは上記したが、この特性のため弾性手段たるスプリング１２の張力は広い範囲の力が許容され、組み立て時に部品の誤差があったとしてもその多くは許容されるようになり組み立てコストは低減される。
【００２６】
またモータ８はフレキシブルプリント基板を介して走査体３に固定されていることになるため、コイル端子と電気制御回路１５との電気的接続が、走査体３の特に照射用光源３A及び受光素子３Bと電気制御回路１５との電気的接続と同一の部材、即ちフレキシブルプリント基板１５で行なえる利点がある。また仮に電気的接続を同一の部材で行なわなくともほぼ同じラインの配線で行なえる利点もある。これらによって組み立てコストが軽減される。またコネクタ部の占める体積も小さく収まり装置全体のサイズも小さくなる。さらにはフレキシブルプリント基板１５一つで電気的接続ができるのでモータのリード線等の部品費自体も安くなる。
【００２７】
走査体を移動させるためのモータとしては通常の直流モータに比べ制御性の良さやコストの面から少なくとも２相のステッピングモータが適している。本実施の形態の２相のステッピングモータの４つのコイル端子は円筒形の外装の側面から同方向に飛び出ている。
【００２８】
このステッピングモータ８は、図３に示すように、４つのコイル端子を含む平面が走査体の底面と平行になるようにフレキシブルプリント基板を介して走査体に取付けられている。この配置によりモータのコイル端子は、走査体の受光素子或いは投光素子(照明用光源)に接続されるフレキシブルプリント基板と同一平面でフレキシブルプリント基板にハンダ付け可能になるので、フレキシブルプリント基板に余計な負荷がかかりにくく、ハンダ付けも容易になり、且つフレキシブルプリント基板が切れたりする組み立て時のトラブルも避けられる。
【００２９】
前述のようにコイル端子は円筒形状の２相ステッピングモータの側面から同一方向に飛び出しており、このステッピングモータを４つのコイル端子で形成される平面が走査体の移動平面と平行になるような姿勢で走査体に一体的に取付けることにより、装置全体を小型化している。
【００３０】
さらに本実施の形態で用いているモータは、直径D、長さLの関係がL≧Dとなっている。これによりモータを含む走査体自体の高さ(厚み)を小さくでき、しいては装置本体自体を薄く構成する事ができる。
【００３１】
このモータは、円周方向に等分割して異なる極に交互に着磁された永久磁石からなる円筒形状のロータと、該ロータの軸方向に第1のコイル、ロータ及び第2のコイルを順に配置し、第1のコイルにより励磁される第1の外側磁極及び第1の内側磁極をロータの外周面及び内周面に対向させ、第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極及び第２の内側磁極をロータの外周面及び内周面に対向させる様に構成したものであり、ロータ軸である回転軸が円筒形状の永久磁石内から取り出されている。
【００３２】
このような構成のモータは、第1のコイル、ロータ及び第2のコイルを順にロータの軸方向に配列してあるためモータの長手方向即ち出力軸方向の寸法は長くなりがちであるが直径寸法を小さくしかも出力が高いモータとする事ができる。
【００３３】
図7〜図9にこのモータの構成を具体的に示す。
【００３４】
図7はステップモータの分解斜視図、図8はステップモータの組立後の軸方向の断面図、図9は図8のＡ―Ａ線での断面図およびＢ―Ｂ線での断面図である。
【００３５】
図７〜図９において、２１はロータを構成する円筒形状のマグネットであり、このロータであるマグネット２１は、その外周表面を円周方向にｎ分割して（本例では４分割して）Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁された着磁部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄとし、この着磁部２１ａ、２１ｂがＳ極に着磁され、着磁部２１ｂ、２１ｄがＮ極に着磁されている。２７はロータ軸となる出力軸で、この出力軸２７はロータであるマグネット２１に固着されている。これら出力軸２７とマグネット２１とでロータを構成している。２２及び２３は円筒形状のコイルであり、コイル２２及び２３は前記マグネット２１と同心でかつ、マグネット２１を軸方向に挟む位置に配置され、コイル２２及び２３はその外径が前記マグネット２１の外径とほぼ同じ寸法である。
【００３６】
３８および３９は軟磁性材料からなる第１のステータ及び第２のステータで、第１のステータ３８及び第２のステータ３９の位相は１８０／ｎ度、即ち４５°ずれて配置され、これらの第１のステータ３８及び第２のステータ３９は外筒及び内筒からなっている。第１のステータ３８の外筒及び内筒の間にコイル２２が設けられ、このコイル２２が通電されることにより第１のステータ３８が励磁される。第１のステータ３８の外筒及び内筒はその先端部が外側磁極３８ａ、３８ｂ及び内側磁極３８ｃ、３８ｄを形成しており、この内側磁極３８ｃと内側磁極３８ｄの位相は互いに同位相となるように３６０／（ｎ／２）度、即ち１８０度ずれて形成され、内側磁極３８ｃに対して外側磁極３８ａが対向配置しており、また内側磁極３８ｄに対し外側磁極３８ｂが対向配置している。
【００３７】
第１のステータ３８の外側磁極３８ａ、３８ｂ及び内側磁極３８ｃ、３８ｄはマグネット１の一端側の外周面及び内周面に対向してマグネット１の一端側を挟み込むように設けられる。また第１のステータ３８の穴３８ｅには回転軸１７の一端部が回転可能に嵌合する。
【００３８】
第２のステータ３９の外筒及び内筒の間にコイル２３が設けられ、このコイル２３が通電されることにより第２のステータ３９が励磁される。第２のステータ３９の外筒及び内筒はその先端部が外側磁極３９ａ、３９ｂ及び内側磁極３９ｃ、３９ｄを形成しており、この内側磁極３９ｃと内側磁極３９ｄの位相は互いに同位相となるように３６０／（ｎ／２）度、即ち１８０度ずれて形成され、内側磁極３９ｃに対し外側磁極３９ａが対向配置しており、内側磁極３９ｄに対し外側磁極３９ｂが対向配置している。第２のステータ３９の外側磁極３９ａ、３９ｂ及び内側磁極３９ａ、３９ｂ及び内側磁極３９ｃ、３９ｄは永久磁石２１の他端側の外周面及び内周面に対向して永久磁石２１の他端側を挟み込むように設けられる。また第２のステータ３９の穴３９ｅには回転軸２７の他端部が回転可能に嵌合する。
【００３９】
したがって、コイル２２により発生する磁束は外側磁極３８ａ、３８ｂと内側３８ｃ、３８ｄとの間のロータであるマグネット２１を横切るので、効果的にロータであるマグネット２１に作用し、コイル２３により発生する磁束は外側磁極３９ａ、３９ｂと内側磁極３９ｃ、３９ｄとの間のロータであるマグネットを横切るので、効果的にロータであるマグネット２１に作用し、モータの出力を高める。
【００４０】
４０は非磁性材料からなる円筒形状部材としての連結リングであり、この連結リング４０の内側の一端側には溝４０ａ、４０ｂが設けられ、他端側には溝４０ａ、４０ｂに対し位相を４５度ずらした溝４０ｃ、４０ｄが設けられ、溝４０ａ、４０ｂに第１のステータ３８の外側磁極３８ａ、３８ｂを嵌合し、溝４０ｃ、４０ｄに第２のステータ３９の外側磁極３９ａ、３９ｂを嵌合し、これら嵌合部分を接着剤により固定して、連結リング４０に第１のステータ３８及び第２のステータ３９が取り付けられるものである。これら第１のステータ３８と第２のステータ３９は互いに外側磁極３８ａ、３８ｂ及び内側磁極３８ｃ、３８ｄの先端と外側磁極３９ａ、３９ｂ及び内側磁極３９ｃ、３９ｄの先端とを対向させ、外側磁極３８ａ、３８ｂと外側磁極３９ａ、３９ｂとの間を連結リング４０の内面側の突出部４０ｅ、４０ｆの幅だけ隔てて連結リング４０に固定されている。
【００４１】
図８はステップモータの断面図であり、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図８のＡ−Ａ線での断面図を示し、図９の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は図２のＢ−Ｂ線での断面図を示している。図９の（ａ）と（ｅ）とが同時点での断面図であり、図９の（ｂ）と（ｆ）とが同時点での断面図であり、図９の（ｃ）と（ｇ）とが同時点での断面図であり、図９の（ｄ）と（ｈ）とが同時点での断面図である。
【００４２】
次に、ステップモータの動作を説明する。図９の（ａ）、（ｅ）の状態からコイル２２及び２３に通電して、第１のステータ３８の外側磁極３８ａ、３８ｂをＮ極とし、内側磁極３８ｃ、３８ｄをＳ極とし、第２のステータ３９の外側磁極３９ａ、３９ｂをＳ極とし、内側磁極３９ｃ、３９ｄをＮ極に励磁すると、ロータであるマグネット２１は反時計方向に４５度回転し、図９の（ｂ）と（ｆ）に示す状態になる。
【００４３】
次にコイル２２への通電を反転させ、第１のステータ３８の２外側磁極３８ａ、３８ｂをＳ極とし、内側磁極３８ｃ、３８ｄをＮ極とし、第２のステータ３９の外側磁極３９ａ、３９ｂをＳ極とし、内側磁極３９ｃ、３９ｄをＮ極に励磁すると、ロータであるマグネット２１は更に反時計方向に４５度回転し、図９の（ｃ）と（ｇ）に示す状態になる。
【００４４】
次に、コイル２３への通電を反転させ、第２のステータ３９の外側磁極３９ａ、３９ｂをＮ極とし、内側磁極３９ｃ、３９ｄをＳ極とし、第１ステータ３８の外側磁極３８ａ、３８ｂをＳ極とし、内側磁極３８ｃ、３８ｄをＮ極に励磁すると、ロータであるマグネット２１はさらに反時計方向４５度回転し、図９の（ｄ）と（ｈ）に示す状態になる。以後、このようにコイル２２及びコイル２３への通電方向を順次切り換えていくことによりロータであるマグネット２１は通電位相に応じた位置へと回転していくものである。
【００４５】
ここで、このような構成のステップモータがモータを超小型化する上で最適な構成であることについて述べる。ステップモータの基本構成の特徴について述べると、第１に、マグネットを中空の円筒形状に形成していること、第２に、マグネットの外周面を周方向にｎ分割して異なる極に交互に着磁していること、第３に、マグネットの軸方向に第１のコイルとマグネットと第２のコイルを順に配置していること、第４に第１、第２のコイルにより励磁される第１、第２のステータの外側磁極及び内側磁極をマグネットの外周面及び内周面に対向させていること、である。
【００４６】
したがって、このステップモータの径はマグネットの径にステータの磁極を対向して設けるだけの大きさがあればよく、また、ステップモータの軸方向の長さマグネットの長さに第１のコイルと第２のコイルの長さを加えただけの長さがあればよいことになる。このため、ステップモータの大きさは、マグネット及びコイルの径と長さによって決まるもので、マグネット及びコイルの径と長さをそれぞれ非常に小さくすればステップモータを超小型化する事ができるものである。
【００４７】
この時、マグネット及びコイルの径と長さをそれぞれ非常に小さくすると、ステップモータとしての出力精度を維持することが難しくなるが、これはマグネットを中空の円筒形状に形成し、この中空の円筒形状に形成されたマグネットの外周面及び内周面に第１、第２のステータの外側磁極及び内側磁極を対向させる単純な構造によりステップモータとしての出力精度の問題を解決している。この時、マグネットの外周面だけでなく、マグネットの内周面も円周方向に着磁すれば、モータの出力を更に効果的にすることができる。
【００４８】
本実施の形態ではこのモータを使っているので、モータを走査体３の下部に重ねて配置しても画像読み取り装置の厚みをコンパクトにできる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、出力軸と、複数のコイル端子を含む平面とが、走査体の底面と平行になるように走査体に取付けられているモータと、上記モータが駆動することにより回転するプーリの回転面を原稿台と平行とすることにより、装置本体の厚さ寸法を小さくでき、コンパクトな画像読み取り装置とする事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の画像読取装置の外観図。
【図２】図１の画像読取装置の主要構成要素の分解斜視図。
【図３】図１の画像読取装置の走査体の一部断面図。
【図４】図1の画像読取装置の駆動部の側面図。
【図５】図1の画像読取装置の駆動部の下平面図。
【図６】従来の画像読取装置の外観斜視図。
【図７】本発明の実施の形態で用いたステップモータの分解図。
【図８】図7のステップモータの組立完成状態の断面図。
【図９】図7のステップモータのロータの回転動作説明図。
【符号の説明】
１  本体フレーム
２  原稿台ガラス
３  走査体
３Ａ  照射用光源
３Ｂ  受光素子
３Ｃ  レンズアレイ
４  ガイドシャフト
５  スライダ
６  ガイド補助シャフト
７  補助スライダ
８  ステップモータ
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ  コイル端子
９  ウオームギヤ
１０  プーリ部材
１０Ａ  ハスバ歯車部
１０Ｂ  プーリ部
１１  抜け止め部材
１２  弾性手段（引っ張りコイルスプリング）
１３  ワイヤー
１４  電気制御回路
１５  フレキシブルプリント基板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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