JPH07236032A - ページスキャナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リニアエンコーダを効果的に利用し、駆動手
段の最高速度及び停止位置を制御することにより、高速
読み取り可能なスキャナ装置を提供する。 【構成】 ライン画像に応じた画像信号を出力するライ
ン画像読み取りセンサと、画像読み取りセンサの原稿面
上の読み取り位置をフレーム方向に移動するためのスキ
ャナヘッド部と、スキャナヘッド部の移動量を直接検出
するためのリニアエンコーダとを備え、スキャナヘッド
部の移動速度によらず、リニアエンコーダからの位置情
報に応じて、略等間隔にライン画像を繰り返し読み取る
こと、前記リニアエンコーダ出力に応じてスキャナヘッ
ド駆動手段の速度制御を行ったこと、前記第一の手段に
加え前記リニアエンコーダ出力に応じてスキャナヘッド
駆動手段の停止位置制御を行ったこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像読み取り装置に関
し、特にスキャナー、デジタル複写機、ＦＡＸ等に用い
ることができるページスキャナ装置に関する。

【０００２】

【従来技術】一般にデジタル画像読み取り装置は原稿を
露光し、該原稿の表面にて反射する反射光をＣＣＤ等の
光センサにて検出することによって画像読み取りを行っ
ている。したがって、画像情報を忠実に再現するために
はスキャナヘッド部を精度よく等速駆動し、読み取り動
作を等時間間隔で行うことにより等間隔のライン画像読
み取りを実現する必要がある。このため、前記スキャナ
ヘッド部の駆動手段には速度制御回路、速度検出手段、
高精度駆動力伝達手段等が必要となり高価とならざるを
得ないと云う問題点があった。

【０００３】図６（ａ）、（ｂ）、及び図７（ｃ）は従
来より用いられているスキャナヘッド移動型のスキャナ
装置、動作ダイアグラム及び読み取り信号のタイミング
図の一例を示す図である。同図（ａ）に示す如く、スキ
ャナ装置はスキャナヘッド部１、ミラーベース部２、ガ
イド手段３ａ、３ｂ、ライン画像読み取りセンサ４、駆
動モータ５、ホームポジションセンサ６及び駆動ワイヤ
７により構成し、前記駆動モータは高価ではあるが等速
駆動可能なＤＣサーボモータが使用されている。このよ
うに構成したスキャナ装置において、スキャナヘッド部
１はホームポジションに待機しており、ＤＣサーボモー
タ５が起動することによって、ガイド手段３ａ、３ｂ上
をスライドし、画像情報を読み取っていく。

【０００４】図５（ｂ）に示すように、スキャナヘッド
部１はＤＣサーボモータ５が駆動し、加速領域Ｐ〜Ｒを
通過する間にスキャン速度まで加速され、スキャン領域
Ｒ〜Ｓでは等速駆動する。またスキャン領域を通過した
後は、減速領域Ｓ〜Ｕにおいて減速停止する。このよう
な構成のスキャナでは、一般に数十ｍｍ程度の加減速領
域が必要であり、装置の大型化を招くという問題点があ
った。一方、スキャナヘッド部の戻り動作はモータの機
能を最大限に利用し、可能な限り高速にホームポジショ
ンに戻す工夫がなされており、同図に示したスキャナ装
置では時間管理によってホームポジションセンサ６近傍
（距離Ｌ）まで高速に移動した後、精度の維持が可能な
低速でセンサ検知位置Ｑまで移動し、誤差を生じないよ
うに停止動作を行なっている。したがって、停止位置精
度確保のために、戻り時間が増大したり、制御が煩雑化
する等の不具合があった。

【０００５】更に、読み取りセンサ４としてＣＣＤを用
いた場合には、スキャン動作に基づき入射した光を電気
信号に変換し、該電気信号をシフトパルスによってシフ
トレジスタ内に一旦移動し、転送クロックによってシリ
アルに画像データを電圧の形で取り出すように構成され
ている。即ち、シフトパルスを与えた際に画像読み取り
が行われるため、図７（ｃ）に示すように、スキャン領
域でスキャナヘッド部１の移動速度は可能な限り等速に
行い、ライン画像の読み取りは読み取りクロックを用い
て等時間間隔にシフトパルスを発生させる必要があっ
た。

【０００６】他の読み取り装置として、特開昭６１−５
９３２２号公報にはスキャナーヘッド部を駆動するモー
タ軸にロータリーエンコーダを取り付け、リターン動作
時の制動開始位置を得ることにより、リターン動作の高
速化を行う発明が開示されている。一方、特開昭６４−
５５２７５号公報にはリニアエンコーダを記録装置の印
字部位置検知に応用した発明が開示されている。

【０００７】しかしながら、従来より一般的に用いられ
ていたページスキャナ装置をはじめ、前述した各発明に
おいても、リニアエンコーダによる位置検出は記録装置
の印字部の検知などに応用されていたにすぎず、画像読
み取りに用いられているものはなかった。更に、ハンデ
ィースキャナー等においては読み取り精度が高精度のも
のを要求されないため、読み取り位置をロータリーエン
コーダによって割り出す方式のものがあるが、高精度な
デジタル画像読み取り装置ではロータリエンコーダを用
いて読み取り位置を割り出すことが困難であるという問
題点がある。

【０００８】

【発明の目的】本発明は上述したような従来の問題点に
鑑みなされたものであって、特に近年、高精度のリニア
エンコーダを低価格で提供する技術が登場したことを背
景として、リニアエンコーダを効果的に利用し、駆動手
段の最高速度及び停止位置を制御することにより、高速
読み取り可能なスキャナ装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【発明の構成】この目的を達成するために、本発明に係
るページスキャナ装置の第一の手段は、ライン画像に応
じた画像信号を出力するライン画像読み取りセンサと、
前記画像読み取りセンサの原稿面上の読み取り位置をフ
レーム方向に移動するためのスキャナヘッド部と、前記
スキャナヘッド部の移動量を直接検出するためのリニア
エンコーダとを備え、前記スキャナヘッド部の移動速度
によらず、前記リニアエンコーダからの位置情報に応じ
て、略等間隔にライン画像を繰り返し読み取ることを特
徴とする。第二の手段は、前記第一の手段に加え、前記
リニアエンコーダ出力に応じてスキャナヘッド駆動手段
の速度制御を行ったことを特徴とする。第三の手段は、
前記第一の手段に加え前記リニアエンコーダ出力に応じ
てスキャナヘッド駆動手段の停止位置制御を行ったこと
を特徴とするものである。

【０００１０】

【作用】上記のようなスキャナ装置とすることによっ
て、第一の手段ではスキャナヘッドの位置検出用リニア
エンコーダを利用してモータの駆動速度に依存すること
なく読み取るため、従来のスキャナ装置では必要とされ
たスキャナヘッドの加減速領域を削除することができ
る。また、第二の手段によりスキャナヘッドの位置検出
用リニアエンコーダを利用してモータの駆動速度を制御
するように構成しているため、安価な駆動源を用いて読
み取り可能な最高速度付近まで高速化した画像読み取り
を実現することができる。更に、第三の手段によりスキ
ャナヘッドの位置検出用リニアエンコーダを利用してモ
ータの停止位置を制御するように構成しているため、コ
ストアップを招くことなく安価な駆動源を用いて精度よ
く高速に停止動作を行うことができる画像読み取りを実
現することができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて、本発
明に係るデジタル画像読み取り装置を詳細に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）、及び図２（ｃ）はそれぞれ本発明
に係るデジタル画像読み取り装置の構成を示す図、動作
ダイヤグラムを示す図及び読み取り信号のタイミングを
示す図である。図１（ａ）に示す如く、本発明に係るス
キャナ装置は、前記図６（ａ）に示したスキャナ装置と
同様にスキャナヘッド部１１、ミラーベース部１２、ガ
イド手段１３ａ、１３ｂ、ライン画像読み取りセンサ１
４、駆動モータ１５、ホームポジションセンサ１６、駆
動ワイヤ１７を備え、更に、ガイド手段１３ｂに沿って
着磁ワイヤー１８、該着磁ワイヤー１８上であって、前
記スキャナヘッド部１１と連動する磁気エンコーダ１９
を備えている。

【００１２】このように構成したスキャナ装置の動作ダ
イアグラムは図１（ｂ）に示す如く点Ｐよりフィード方
向に駆動し、点Ｒ〜点Ｓ間において画像領域が設定さ
れ、また、従来のスキャナ装置の如き減速領域は設定さ
れていない。即ち、図２（ｃ）に示すように、スキャナ
ヘッド部１１の移動速度によらず、直接磁気エンコーダ
１９によって与えられる位置情報を用いることにより、
従来用いられていた読み取りクロックに代わり、エンコ
ーダ出力信号を画像取り込みを実行するシフトパルスの
発生源に用い、等距離間隔の読み取りを実現することに
より、等距離間隔の読み取りを行うように構成してい
る。

【００１３】したがって、駆動手段であるモータ１５と
しては速度制御機能を持たない廉価なものを用いること
ができ、さらに従来のスキャナ装置のような加減速領域
が不要となるため、小型にスキャナ装置を構成すると共
に低価格で供給する上で優れた効果を奏する。図３は本
発明に係るスキャナ装置の他の実施例である、リニアエ
ンコーダ出力を用いてスキャナヘッド駆動手段の速度制
御或いは停止位置制御を行うＤＣブラシモータの駆動回
路ブロック図を示す。ＣＰＵ２０にはリニアエンコーダ
１９からの位置情報信号及びホームポジションセンサ１
６からの信号が供給されており、該２信号にもとづい
て、ＣＰＵ２０はＣＰＵ出力Ｖｓ、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを
発生し、各スイッチ２１〜２４を切り替えることによっ
て、モータの駆動電圧、回転方向、ブレーキ動作及び非
駆動が制御できるよう構成されている。

【００１４】即ち、非駆動の場合には、スイッチ２１〜
２４がオフとなるように、信号Ａ〜Ｄは発生せず、ま
た、モータを正転させる際にはスイッチ２１及び２４が
オンとなり、他のスイッチはオフとなるようにＣＰＵ２
０が信号を出力する。更に、モータを逆転させるために
はスイッチ２２及び２３がオンとなり、またブレーキを
かける際にはスイッチ２３及び２４がオンとなるようＣ
ＰＵが動作する。したがって、リニアエンコーダ１９か
らの位置情報に従って、駆動手段であるモータを正逆回
転或いはブレーキ等の動作を行なわしめ、安価なモータ
を用いているにも拘わらず、等距離間隔の読み取りを実
現することが可能となる。

【００１５】図４（ａ）及び（ｂ）はリニアエンコーダ
出力を用いてスキャナヘッド駆動手段の速度制御を実施
する際の駆動手段であるＤＣブラシモータの駆動電圧及
び駆動モードの制御フローチャート図及びモータ動作ダ
イヤグラムの一例を示した図である。まず、リニアエン
コーダによって読み取った速度情報と予め定めた目標速
度とを比較し、モータ電圧をデジタル的に切り替えるこ
とで目標速度をなるべく維持するように単純制御されて
いる。尚、制御方法としては、ＰＩＤ制御方法、ファジ
ー制御方法などを応用しても良い。このように駆動手段
の速度制御を行う理由としては、リニアエンコーダを用
いた場合であっても、ライン読み取りが実行可能なスキ
ャン上限速度が存在し、これを越えた速度では読み取り
が正しく行われないため、自らが速度制御機能を持たな
いＤＣブラシモータでは速度変動を見込み、スキャン上
限速度より十分低い速度に駆動速度を設定する必要があ
り、高速化の障害となるためである。

【００１６】したがって、モータの速度制御としては、
通常ＤＣサーボモータ等で用いられる高精度のＰＬＬ制
御方法は採用せず、ＤＣブラシモータの駆動電圧をリニ
アエンコーダから得られる速度情報に応じてフィードバ
ック制御することによりスキャン上限速度に略一致する
駆動を安定して実現している。このように駆動手段の速
度制御を行うことによって、速度精度は不十分であるが
スキャン可能上限速度にＤＣブラシモータの駆動速度を
近接させる目的に対しては十分な効果が得られ、速度制
御を行わずにスキャン可能上限速度を超えない十分に低
い駆動速度によってスキャンを行う場合に比較して非常
に安定に高速スキャンを実行することが可能となる。

【００１７】図５（ａ）、（ｂ）はリニアエンコーダ出
力を用いてスキャナヘッド駆動手段の停止位置制御を行
うＤＣブラシモータの駆動電圧、駆動モードの制御フロ
ーチャート図及びモータ動作ダイヤグラムの例を示した
図である。モータの停止位置制御はエンドブロックへの
衝突回避、スキャン領域の確実な確保等のために重要な
制御であるが、前述した実施例のように速度変動を許容
した駆動手段を利用する場合、停止位置精度が劣化する
ことが予想され、この停止位置精度劣化を避けるため駆
動速度は低めに抑制する必要があり、高速化の障害とな
る。

【００１８】したがって、本実施例ではモータ停止位置
に近づいたことをホームポジションセンサ及びリニアエ
ンコーダ出力カウントから判断し、モータにブレーキを
かける単純な制御を行うことにより停止位置精度の劣化
を防いでおり、これ以外の手段としては、停止位置精度
を向上させる目的でＰＩＤ制御やファジー制御を応用し
ても良い。即ち、リニアエンコーダ１９から得られる相
対位置情報をホームポジションセンサ１６を基準とした
絶対位置に換算することによって、停止動作の開始タイ
ミングを決定し、ブレーキ動作を行うため、スキャン速
度を高速に設定した場合であってもモータ速度の変動に
対して停止位置精度の劣化を低減することができ、安定
した高速スキャンを提供することが可能となる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
キャナヘッドの位置検出用リニアエンコーダを利用して
モータの駆動速度に依存することなく読み取りを行える
ように構成しているため、加減速領域を削除することが
でき、小型化を達成することができると共に、安価な駆
動源を用いて画像読み取りを実現する上で著しい効果を
発揮する。また、本発明の第二の実施例によれば、スキ
ャナヘッドの位置検出用リニアエンコーダを利用してモ
ータの駆動速度を制御するように構成しているため、コ
ストアップを招くことなく安価な駆動源を用いて読み取
り可能な最高速度付近まで高速化した画像読み取りを実
現する上で著しい効果を発揮する。更に、本発明の第三
の実施例によれば、スキャナヘッドの位置検出用リニア
エンコーダを利用してモータの停止位置を制御するよう
に構成しているため、コストアップを招くことなく安価
な駆動源を用いて精度よく高速に停止動作を行うことが
できる画像読み取りを実現する上で著しい効果を発揮す
る。

【００２０】

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係るデジタル画像読み取り装
置の構成を示す図、（ｂ）は本発明に係るデジタル画像
読み取り装置の動作ダイヤグラムを示す図。

【図２】（ｃ）は本発明に係るデジタル画像読み取り装
置の読み取り信号のタイミングを示す図。

【図３】本発明に係るスキャナ装置において、リニアエ
ンコーダ出力を用いてスキャナヘッド駆動手段の速度制
御或いは停止位置制御を行うＤＣブラシモータの駆動回
路ブロック図を示す図。

【図４】（ａ）はリニアエンコーダ出力を用いてスキャ
ナヘッド駆動手段の速度制御を実施する際のＤＣブラシ
モータの駆動電圧及び駆動モードの制御フローチャート
図、（ｂ）はＤＣブラシモータのモータ動作ダイヤグラ
ムの一例を示した図。

【図５】（ａ）はリニアエンコーダ出力を用いてスキャ
ナヘッド駆動手段の停止位置制御を行うＤＣブラシモー
タの駆動電圧、駆動モードの制御フローチャート図、
（ｂ）は停止位置制御を行うＤＣブラシモータのモータ
動作ダイヤグラムの例を示した図。

【図６】（ａ）は従来より用いられているスキャナヘッ
ド移動型のスキャナ装置の構成を示す図、（ｂ）は従来
より用いられているスキャナヘッド移動型のスキャナ装
置の動作ダイアグラムを示す図。

【図７】（ｃ）は従来より用いられているスキャナヘッ
ド移動型のスキャナ装置の画像読み取り信号のタイミン
グ図の一例を示す図。

【符号の説明】

１１・・・スキャナヘッド部、 １２・・・ミラーベー
ス部、１３ａ、１３ｂ・・・ガイド手段、１４・・・ラ
イン画像読み取りセンサ、 １５・・・駆動モータ、
１６・・・ホームポジションセンサ、 １７・・・駆
動ワイヤ、１８・・・着磁ワイヤー、 １９・・・磁
気エンコーダ（リニアエンコーダ）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ライン画像に応じた画像信号を出力する
   ライン画像読み取りセンサと、前記画像読み取りセンサ
   の原稿面上の読み取り位置をフレーム方向に移動するた
   めのスキャナヘッド部と、前記スキャナヘッド部の移動
   量を直接検出するためのリニアエンコーダとを備え、前
   記スキャナヘッド部の移動速度によらず、前記リニアエ
   ンコーダからの位置情報に応じて、略等間隔にライン画
   像を繰り返し読み取ることを特徴とするページスキャナ
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のページスキャナ装置にお
   いて、前記リニアエンコーダ出力に応じてスキャナヘッ
   ド駆動手段の速度制御を行ったことを特徴とするページ
   スキャナ装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のページスキャナ装置にお
   いて、前記リニアエンコーダ出力に応じてスキャナヘッ
   ド駆動手段の停止位置制御を行ったことを特徴とするペ
   ージスキャナ装置。