JP4945431B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、スキャナ装置、ファクシミリ装置などの画像読取装置に係わり、原稿を載置するプラテンと原稿を所定速度で案内するプラテンとを備えた装置における読取り光源の改良に関する。

一般に、この種の画像読取装置は、プラテン上に載置セットした原稿を光電変換素子で読み取る装置として広く知られている。そしてこの種の装置で２つのプラテンを併設し、一方の第１プラテン（原稿固定プラテン）には原稿を静止状態でセットし、他方の第２プラテン（原稿走行プラテン）には原稿を所定速度で給送してそれぞれ読み取る装置が知られている。

例えば特許文献１には、原稿固定（第１）プラテンと原稿走行（第２）プラテンを併設し、原稿走行プラテンにはその上方に原稿シートを自動的に給送する原稿給送装置（ユニット）を配置し、原稿固定プラテンには原稿を覆うプラテンカバーを備えた装置が開示されている。

そして上記２つのプラテンの下方には光学読取機構が位置移動可能に配置されている。同公報の読取機構は原稿画像に光を照射する第１キャリッジと、原稿画像からの反射光を偏向する第２キャリッジと、この反射光を集光するレンズユニットと、このレンズユニットからの光を光電変換する光電変換素子が配置されている。上記第１キャリッジと第２キャリッジは原稿固定プラテンと走行原稿プラテンとの間で位置移動可能であり、第１、第２プラテンの直下に選択的に位置移動するように構成されている。

このような装置において従来は、第１、第２のプラテンには第１キャリッジに搭載された光源ランプで光を照射し、その反射光を偏向ミラー、集光レンズを介して光電変換素子に導くようにしている。

一方上述の特許文献１のものとは異なる光学読取機構として特許文献２には、光電変換素子と光源とを一体にユニット化した密着型センサが開示されている。同文献にはＬＥＤ発光アレイと光電変換素子アレイを基板上に隣接して配置し、ＬＥＤ発光アレイからの光を導光部材でプラテン面に誘導する光源構造が提案されている。
特開２００２−１１１９５８号公報（図１） 特開平１０−１２６５７９号公報（図１）

上述のように、第１／第２、２つのプラテンを並設し、その一方には原稿を静止セットし、他方には原稿を所定速度で給送するフィーダユニットを装備した画像読取装置は広く知られている。この場合従来は、第１／第２の２つのプラテンに同一の光源から光を照射する構造が前掲特許文献１などで提案されている。また、光電変換素子としてラインセンサを、光源として線状光源を用いて原稿画像を線順次で読み取る構造も知られている。

このように、第１／第２、２つのプラテンに同一の光源から光を照射する場合には、その照射する光量に適合した速度で第１プラテンの走査速度を設定し、同様に第２プラテンに原稿を移送する原稿速度を設定している。そして光源の発光量は発熱によるランプホルダの変形、読取り光学系の変形、或いは光電変換素子の性能劣化などを考慮して設定され、一般に光源の発光量を大きく設定するときには発熱よる問題を考慮しなければならないとされている。

そこで、本発明者は、第１／第２、２つのプラテンを並設した装置構成においては、使用者が１枚ずつ原稿をプラテン（上述の第１プラテン）にセットするモード（スキャン露光モード）に比べてフィーダユニットから連続的に原稿をプラテン（上述の第２プラテン）に給送するモード（スリット露光モード）を高速に処理することが装置仕様上好ましいことに着眼した。

このスリット露光モードの際に光源の発光量を大きく設定すると、その発熱で構成部品の変形、光電変換素子の劣化などの問題が生ずる。そこで本発明者はスリット露光モードのときには第１第２、２つの光源から光をプラテンに照射し、スキャン露光モードのときには第１の光源のみから光をプラテンに照射するとの着想に至り、第１／第２、２方向から光を効果的に照射することを究明するに至った。

本発明は、固定原稿を載置するプラテンと走行原稿を案内するプラテンとを備えた装置構成において走行原稿の読取りモードを高速処理し、光源の熱による影響を少なくし、同時に消費電力の少ない画像読取装置の提供をその主な課題としている。
更に、本発明は第１第２の２つの光源からプラテンに光を照射する際に互いに光が干渉することが少なく高画質の画像読取りが可能な画像読取装置の提供をその課題としている。

上記課題を達成するため本発明は以下の構成を採用する。静止原稿を載置する第１プラテンと、移動原稿を読み取る位置に配置された第２プラテンと、前記第１プラテン及び第２プラテン間の下方でその読取位置を移動するキャリッジと、装置フレームに配置され、前記キャリッジを支持する軌道部材と、前記キャリッジを前記軌道部材に沿って往復動する走行駆動手段と、前記第１プラテン上の前記静止原稿及び第２プラテン上の前記移動原稿の主走査方向に細長い光源手段と、前記静止原稿及び前記移動原稿からの反射光を光電変換する画像読取手段と、を備え、前記光源手段は、前記第１プラテン及び第２プラテンを通して前記静止原稿及び前記移動原稿に光を照射する第１光源と、光を前記第２プラテンに案内するように光の反射を繰り返す導光体と、当該導光体を保持する部材によって支持される発光素子と、を有し、前記第２プラテンの長手方向の端面側から光を照射する第２光源と、前記第１光源及び第２光源を制御する光源制御手段と、から構成され、前記第１光源は前記キャリッジに搭載され、前記第２光源と前記読取位置を挟んで反対側から光を照射するとともに、前記第２光源は、前記第２プラテンの端面の高さの範囲内の位置に配置され、前記導光体は第２プラテンとの隣接側にレンズ形状に構成され、前記光源制御手段は、前記第１プラテン上の前記静止原稿を読み取る際には前記第１光源のみを点灯させ、前記第２プラテン上の前記移動原稿を読み取る際には前記第１光源及び第２光源を点灯させる。

さらに、前記第２光源の発光素子は、アレイ状に構成され、前記第２プラテンの端面と隣接している前記導光体の前記第２プラテンの反対側に配置されている。

前記第１光源は、前記第２プラテン上を所定速度で移動する前記移動原稿に対して、前記第２プラテンの下方から上方に向けて光を照射し、前記第２光源は、前記第２プラテン上を所定速度で移動する前記移動原稿に対して、前記導光体に照射した光が前記導光体内部の壁面間で反射を繰り返して前記第２プラテンに導入されるよう、前記第２光源の発光素子を前記導光体の前記レンズ形状端縁反対側における基端部側に配置する。

前記第２プラテンは、平板形状の透光性材料で構成され、前記第２プラテンの端面と前記導光体の端面は、相互に隣接して配置する。

前記光源制御手段は、前記第１光源と前記第２光源の少なくとも一方に供給する電力を制御することにより、前記第１光源と前記第２光源の少なくとも一方の発光量を調整する。

前記第２プラテンの上方には所定速度で搬送される前記移動原稿を案内する原稿搬送パスが形成され、前記原稿搬送パスは、前記移動原稿を湾曲して前記第２プラテンの読取位置に案内する湾曲経路を構成し、前記第２光源は、前記原稿搬送パスの原稿搬入側の前記第２プラテンの側部に設けられ、前記第２プラテンに光を投射する。

本発明は、原稿を載置セットする第１プラテンと所定速度で移動する原稿を読み取る第２プラテンを備えた装置構成において、第１プラテンの原稿に光を照射する第１光源を位置移動自在のキャリッジに搭載し、第２プラテンには第１光源と共に原稿に光を照射する第２光源を設け、第１プラテン上の原稿を読み取る際には第１光源のみを点灯し、第２プラテン上の原稿を読み取る際には第１光源と第２光源を点灯するように制御するものであるから次の効果を奏する。

第２プラテンに原稿を連続的に給送して読取る読取モードのときには、第１第２、２つの光源から原稿に光を照射するため、高速で読取り処理することが可能である。また第１プラテンに原稿を１枚ずつセットして読取るモードのときには１つの第２光源のみから光を照射し、比較的低速で走査することによって、高画質の読取りと同時に光源からの発熱量を抑えることが出来る。従って原稿を自動的に連続セットするモードでは高速に読取り、原稿をマニュアルでセットするモードでは低速読取りすることにより、光源の発熱量を抑え装置のパフォーマンスを向上させることが出来る。

更に本発明は、第２プラテンには第１光源はプラテン下方から上方に光を照射し、これと同時に第２光源はプラテン面に沿って側方から光りを照射するように構成することによって互いの光が干渉することがなく高画質の読取りが可能となるなどの効果を奏する。

以下図示の好適な実施の態様に基づいて本発明を詳述する。図１は本発明に係わる画像読取装置の全体構成を示す斜視説明図であり、図２はその縦断説明図である。図３は原稿シートをプラテンに給送する要部断面の説明図、図４は走行原稿を読み取るプラテンと、このプラテンに光を照射する光源の構成を示す説明図であり、図５は第１プラテンと第２プラテンに光を照射する状態説明図である。

本発明の画像読取装置はスキャナユニットＡと、原稿搬送ユニットＢとから構成され、この原稿搬送ユニットＢはスキャナユニットＡの上部に設置されている。このスキャナユニットＡは図１に示すように外装ケーシング（筐体）１の上面に原稿走行プラテン（以下「第２プラテン」という）２と原稿固定プラテン（以下「第１プラテン」という）３とが並設配置されている。上記原稿搬送ユニットＢは第２プラテン２に原稿シートを給送するフィーダ機構４と、上記第１プラテン上の原稿を覆うプラテンカバー５とから構成され、図１に示すように開閉自在にヒンジ連結されている。以下各構成を詳述する。

［スキャナユニットの構成］
スキャナユニットＡは外装ケーシング１に第１プラテン３と、第２プラテン２を備えている。この第１、第２プラテン３，２は、ガラスなどの透明素材で形成され、外装ケーシング１の天部外壁に固定されている。そして第１プラテン３は原稿を載置セット可能なサイズに形成され、第２プラテン２は所定速度で移動する原稿を読み取るようにその幅サイズに形成されている。上記第１、第２プラテン３，２は図１に示すように互いに並設されている。また、上記外装ケーシング１の内部には画像読取機構が内蔵されている。

上記画像読取機構を図２に従って説明すると、外装ケーシング１内には、第１プラテン３に沿って往復動するキャリッジ６と、集光レンズ７と光電変換素子８が配置されている。そしてキャリッジ６にはプラテン上の原稿に光を照射する光源（後述の第１光源）９ａと、原稿からの反射光を偏向するミラー１０が搭載されている。また、ミラー１０からの光は集光レンズ７で結像され、その結像部に光電変換素子８が配置されている。従って、原稿画像からの反射光を集光レンズ７で光学的に結像し、この像を光電変換素子８で電気信号として出力するように構成されている。

［キャリッジの構成］
上記キャリッジ６は装置フレームに配置されたガイドレール１２に支持され、上記ガイドレール１２に沿って往復動するように支持され、図示しないキャリッジモータで図２左右方向に往復動する。上記ガイドレール１２は第１プラテン３と並行に配置され、上記第１プラテン上の原稿画像を線順次で読み取る。このため、上記光電変換素子８は原稿幅方向に複数の光電変換素子を配列したラインセンサで構成されている。上記ラインセンサは例えばＲ・Ｇ・Ｂなどのカラーセンサアレイで構成される。尚図示の装置はキャリッジ６に第１光源９ａとミラー１０を搭載し、集光レンズ７と光電変換素子８は装置フレーム（底部シャーシなど）に取り付ける場合を示しているが、集光レンズ７と光電変換素子８を第１光源９ａと共にキャリッジ６に搭載することも可能であり、この場合には光源と光電変換素子を一体化した密着センサ構造を採用することが好ましい。

上述のキャリッジ６は第１プラテン３に沿って移動する過程で前記第１プラテン３にセットされた原稿を走査し光電変換素子（ラインセンサ）８で画像を読み取る。搬送原稿を読み取る場合には上記キャリッジ６は第１プラテン３から第２プラテン２の直下に移動し、この位置に静止した状態でプラテン上を所定速度で移動する原稿の画像を読み取るように構成されている。つまり第１プラテン３と第２プラテン２は略同一平面に配置され、その下方に位置するキャリッジ６は第１プラテン３と第２プラテン２の直下に位置移動自在にガイドレール１２に支持され、キャリッジモータで選択的に位置移動する。

そこで上記キャリッジ６には第１プラテン３上の原稿に読取光を照射する第１光源９ａが搭載されている。この第１光源９ａはプラテン幅方向（図２Ｙ方向）に長い線状光源（キセノンランプ、蛍光ランプなど）で構成されている。そしてキャリッジ６が第１プラテン３に沿って移動するときにはこのプラテン上の原稿にライン光を照射し、キャリッジ６と共に副走査方向に移動するように構成されている。このキャリッジ６に搭載された第１光源９ａはキャリッジ６が第２プラテン２の直下に位置するときには第２プラテン２上を走行する原稿に対してその幅方向にライン光を照射する。

上記第２プラテン２には次の第２光源９ｂが配置されている。第２プラテン２はガラスなどの透光性材料で構成され、その上方には原稿を所定速度で搬送するフィーダ機構（後述する）が配置されている。そこでこの第２プラテン２には図４（ｂ）に示すような第２光源９ｂが備えられている。

上記第２プラテン２には発光素子９１と、上記発光素子９１からの光を第２プラテン２の端面に案内する導光体９２が設けられている。上記導光体９２は第２プラテン２と同様の平板形状に形成され、第２プラテン２の厚さｄｐと略同一厚さに形成されている。そして導光体９２の先端９２ａ（図４（ｂ）右端）は第２プラテン２の端面と接合されている。上記導光体９２の基端部９２ｂ（図４（ｂ）左端）には発光素子９１が配置されている。上記発光素子９１は例えばＬＥＤアレイで、前述の第１光源９ａと同様に原稿にライン光を照射するように構成されている。そして上記導光体９２は上記発光素子９１から発せられた光を先端９２ａに向けて案内する。

つまりこの導光体９２は上下方向に対応する壁面間で光の反射を繰り返しながら基端部９２ｂの発光を先端９２ａに導き、この先端から光を照射するように構成されている。この他、この導光体９２は導光ファイバーアレイで構成されても良い。尚図示の導光体９２は第２プラテン２と隣接する端縁をレンズ形状に膨出してある。これは発光素子９１からの光を集光して読取位置Ｒに照射するためである。

このように第２光源９ｂは、発光素子９１と導光体９２で構成され、第２プラテン２に光を照射するように構成されている。この第２光源９ｂは図４（ｂ）に示すように第２プラテン２の読取位置Ｒに対して第１光源９ａ（同図右側）と異なる方向（同図左側）から光を照射するように配置されている。そして第１光源９ａは第２プラテン下方から、第２光源９ｂは第２プラテン側方から光を照射する。このように読取位置Ｒに左右対向する方向から光を照射することによって読取位置Ｒは均一な照度が得られ、第２光源９ｂを第２プラテン側方から照射することによって第２光源９ｂの光が直接ミラー１０に入射してフレア現象を引き起こすことがない。

［光源制御手段の構成］
上記第１光源９ａ及び第２光源９ｂはそれぞれ電源（不図示）に接続され、光源制御手段（不図示）によって制御される。この制御手段は例えば画像読取装置を制御する制御ＣＰＵで構成され、それぞれの光源を点滅制御する。この制御手段は上記第１プラテン３上の原稿を読み取る際には上記第１光源９ａのみを点灯する制御モードと、上記第２プラテン上の原稿を読み取る際には上記第１光源９ａと第２光源９ｂを点灯する制御モードとを備える。その構成は制御ＣＰＵで第１光源９ａのドライバ回路と第２光源９ｂのドライバ回路の供給電源を「オン」「オフ」することによって行う。

また、上記光源制御手段は、第１光源９ａ及び／又は第２光源９ｂの発光量を調整可能に構成されている。例えば第１、第２光源９ａ、９ｂのドライバ回路にパルス電源を供給するように構成する。そしてこのパルス電源を制御ＣＰＵでＰＷＭ制御することによって各光源に供給する電力を大小調整する。これによって第１光源９ａ及び／又は第２光源９ｂの発光量が調整可能となる。

この他、第１、第２電源９ａ、９ｂはそれぞれの発光素子を構成するランプの光量が劣化した場合にも供給電力を調整することによって略均一な発光量を維持するように構成されている。そこで光源制御手段は、上記第１、第２光源９ａ、９ｂの発光量を次のように「原稿の画像条件」「読取り速度」に応じて制御する。

原稿の画像条件は、原稿画像がカラーのときとモノクロのときとで発光量を異ならせる。例えばカラー画像読取りのときにはモノクロ画像読み取りと比べて発光量を大きく設定する。また読取速度は高解像度（低速度）のときには低解像度（高速度）に比べて発光量を大きく設定することによってより高速度で読取り処理が可能となる。

尚、図示の読取光学系は第１光源９ａを搭載したキャリッジ６を移動し、集光レンズ７と光電変換素子８を装置フレームに固定する縮小光学系を示したが、この他、光源９ａと共に光電変換素子８をキャリッジ６に搭載して移動する等倍光学系で構成しても良いことは勿論である。この場合には光源とレンズと光電変換素子を一体化した密着センサを用いれば良い。

［原稿搬送ユニットの構成］
原稿搬送ユニットＢは図２に示すように上述の第１、第２プラテン３、２を覆うようにその上方に配置され、上記第２プラテン２に原稿シートを給送するリードローラ（原稿給送手段）２０と、第２プラテン２から原稿シートを上方に掬い上げるガイド部材２１と搬出ローラ２２とを備えている。更に上記リードローラ２０の上流側には原稿シートを積載収納する給紙スタッカ２３と、この給紙スタッカに積載されてシートを１枚ずつ分離給送する給紙ローラ２４と、分離給送されたシートの先端をスキュ修正するレジストローラ対２５が配置されている。図示２６は給紙スタッカ２３から第２プラテン２に原稿シートを案内する給紙経路であり、図示Ｓ１はプラテンに至る原稿の先端を検知するリードセンサである。

図示の装置は第２プラテン２の上方に原稿シートを案内するバックアップローラ２７が配置されている。このバックアップローラ２７はリードローラ２０と同一周速度で回転し第２プラテン２上に原稿シートをフィットさせる為であり、このバックアップローラを設けることなくプラテン上方にバックアップカイドを配置しても良い。

上記搬出ローラ２２の下流側には排紙ローラ２８と排紙スタッカ２９が配置されている。この排紙スタッカ２９は図２に示すように給紙スタッカ２３の下方に上下並列に配置され、その底部には前述の第１プラテン３上の原稿シートを押圧支持するプラテンカバー５が設けられている。

このように構成された原稿搬送ユニットＢはスキャナユニットＡの上部筐体（外装ケーシング）１にヒンジ部材１ｈで開閉自在に据え付けられている（図１参照）。そして第１プラテン３を開放した状態で原稿シートを載置セットし、この原稿搬送ユニットＢのプラテンカバー５でこの原稿を覆うように構成されている。一方この原稿搬送ユニットＢを開閉する際に第１プラテン３とバックアップローラ２７（又はバックアップガイド）との間隔（原稿搬送ギャップ）が変化しないように原稿搬送ユニットＢのフレームには第１プラテン３に当接する位置決め突起（ストッパ部材；不図示）が設けられている。

［掬い上げガイド機構の構成］
図４（ａ）に示すように第２プラテン２はガラス板などで構成され、スキャナユニットＡの外装ケーシング１に配置されたプラテン支持部材（不図示）に固定されている。上記プラテン支持部材には露光開口３１（図１参照）が設けられこの露光開口を覆うように第２プラテン２が固定されている。

この第２プラテン２の原稿搬入側（図４左端側）には搬入ガイド部材３２が、原稿搬出側（図４右端側）には掬い上げガイド部材２１が隣設配置されている。そして搬入ガイド部材３２はリードローラ２０から送られた原稿シートを第２プラテン上に導くようにガイド面３２ｇが、掬い上げガイド部材２１は第２プラテン２から原稿シートを上方に掬い上げるようにガイド面２１ｇがそれぞれ設けられている。そして搬入ガイド部材３２には、原稿シートを第２プラテン２に案内するガイド面３２ｇと共にプラテン上面の縁部を嵌合支持するフランジ部３２ｆが設けられている。

本発明に係わる画像読取装置の全体構成を示す斜視説明図。 図１の装置の縦断説明図。 図２の装置に於ける原稿シートをプラテンに給送する要部の断面説明図。 図２の装置に於ける走行原稿の読取部の構成を示し、（ａ）はプラテンとガイド部との構成を示す説明図であり、（ｂ）はプラテンに光を照射する光源の構成を示す説明図。 ガイド部材の構成を示す要部説明図であり、（ａ）はその全体説明図、（ｂ）は（ａ）に示すＩ部の拡大説明図。

符号の説明

Ａ スキャナユニット
Ｂ 原稿搬送ユニット
Ｒ 読取位置
１ 外装ケーシング
１ｈ ヒンジ部材
２ 第２プラテン（原稿走行プラテン）
２ａ プラテン側端面
３ 第１プラテン（原稿固定プラテン）
４ フィーダ機構
５ プラテンカバー
６ キャリッジ
８ 光電変換素子
９ａ 第１光源
９ｂ 第２光源
２０ リードローラ
２１ 掬い上げガイド部材
２２ 搬出ローラ
２３ 給紙スタッカ
２４ 給紙ローラ
２８ 排紙ローラ
２９ 排紙スタッカ
３１ 露光開口
３２ 搬入ガイド部材
３２ｇ ガイド面
３２ｆ フランジ部
３３ シールド部
９１ 発光素子
９２ 導光体
９２ａ 先端
９２ｂ 基端部

Claims (6)

1. 静止原稿を載置する第１プラテンと、
   移動原稿を読み取る位置に配置された第２プラテンと、
   前記第１プラテン及び第２プラテン間の下方でその読取位置を移動するキャリッジと、
   装置フレームに配置され、前記キャリッジを支持する軌道部材と、
   前記キャリッジを前記軌道部材に沿って往復動する走行駆動手段と、
   前記第１プラテン上の前記静止原稿及び第２プラテン上の前記移動原稿の主走査方向に細長い光源手段と、
   前記静止原稿及び前記移動原稿からの反射光を光電変換する画像読取手段と、
   を備え、
   前記光源手段は、
   前記第１プラテン及び第２プラテンを通して前記静止原稿及び前記移動原稿に光を照射する第１光源と、
   光を前記第２プラテンに案内するように光の反射を繰り返す導光体と、当該導光体を保持する部材によって支持される発光素子と、を有し、前記第２プラテンの長手方向の端面側から光を照射する第２光源と、
   前記第１光源及び第２光源を制御する光源制御手段と、
   から構成され、
   前記第１光源は前記キャリッジに搭載され、前記第２光源と前記読取位置を挟んで反対側から光を照射するとともに、
   前記第２光源は、前記第２プラテンの端面の高さの範囲内の位置に配置され、前記導光体は第２プラテンとの隣接側にレンズ形状に構成され、
   前記光源制御手段は、
   前記第１プラテン上の前記静止原稿を読み取る際には前記第１光源のみを点灯させ、
   前記第２プラテン上の前記移動原稿を読み取る際には前記第１光源及び第２光源を点灯させる、
   ことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記第２光源の発光素子は、アレイ状に構成され、前記第２プラテンの端面と隣接している前記導光体の前記第２プラテンの反対側に配置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。
3. 前記第１光源は、前記第２プラテン上を所定速度で移動する前記移動原稿に対して、前記第２プラテンの下方から上方に向けて光を照射し、
   前記第２光源は、前記第２プラテン上を所定速度で移動する前記移動原稿に対して、前記導光体に照射した光が前記導光体内部の壁面間で反射を繰り返して前記第２プラテンに導入されるよう、前記第２光源の発光素子を前記導光体の前記レンズ形状端縁反対側における基端部側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
4. 前記第２プラテンは、平板形状の透光性材料で構成され、
   前記第２プラテンの端面と前記導光体の端面は、相互に隣接して配置することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
5. 前記光源制御手段は、
   前記第１光源と前記第２光源の少なくとも一方に供給する電力を制御することにより、前記第１光源と前記第２光源の少なくとも一方の発光量を調整することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
6. 前記第２プラテンの上方には所定速度で搬送される前記移動原稿を案内する原稿搬送パスが形成され、
   前記原稿搬送パスは、前記移動原稿を湾曲して前記第２プラテンの読取位置に案内する湾曲経路を構成し、
   前記第２光源は、前記原稿搬送パスの原稿搬入側の前記第２プラテンの側部に設けられ、前記第２プラテンに光を投射することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。

Images