JP5143054B2

JP5143054B2 - 画像読取装置

Info

Publication number: JP5143054B2
Application number: JP2009045567A
Authority: JP
Inventors: 浩之山口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: JP2010200231A

Description

本発明は、文書や写真等の原稿を読み取り、読み取った情報をデジタルデータに変換してコンピュータあるいはプリンタ等の処理装置へ出力するための画像読取装置に関するものである。

画像読取装置は、印刷物、写真等の原稿上における画像情報を読み取り、これをコンピュータやプリンタ等の処理装置に出力する手段として広く用いられている。

図５は、一従来例による画像読取装置を概略的に示すもので、画像読取装置１０１は、箱形の金属枠体１０２と、その上面に配設された原稿台ガラス１０３と、原稿台ガラス１０３上に配設された開閉式の原稿カバー１０５とを備えている。原稿の読み取りにあたっては、原稿台ガラス１０３に原稿を載せ、原稿カバー１０５を閉じて原稿をガラス上に押圧する。次に、金属枠体１０２内に設けられた読取ユニット１０４が原稿台ガラス１０３のガラス平面と平行に走査することによって原稿上の画像を読み取る。読取ユニット１０４には、図示しない原稿照射用の光源、ミラー、レンズ、撮像センサが組み込まれている。

この種の画像読取装置は、原稿照射用の光源、ミラー、レンズ及び撮像センサが一体化されているため、レンズ及び撮像センサが固定され、光源及びミラーが往復運動する画像読取装置に比べて、装置全体の高さを低く小型に構成できる点が優れている。

画像読取装置１０１の金属枠体１０２内には、読取ユニット１０４、これを駆動するためのベルト１０６、ガイドシャフト１０７、モータ１０８及び歯車１０９といった駆動部材、制御基板１１０、フレキシブルフラットケーブル１１１が組み込まれている。モータ１０８の回転軸は歯車１０９を介してベルト１０６を駆動する。読取ユニット１０４は、ベルト１０６の一部を固定されており、モータ１０８の正逆回転によって原稿台ガラス１０３のガラス平面域内をガイドシャフト１０７の軸方向（主走査方向）に往復運動する。こうして原稿上の画像が読み取られる。読み取られた画像情報は、読取ユニット１０４内のＡＤ変換回路によってデジタルデータに変換され、フレキシブルフラットケーブル１１１を介して制御基板１１０に伝送される。デジタルデータは、制御基板１１０にて所定の画像処理を加えられた後、コンピュータあるいはプリンタ等の処理装置へ転送される。

フレキシブルフラットケーブル１１１は、可撓性基板（ポリイミド等のベースフィルム）の上に、互いに独立した複数の直線導電パターンを平行配列して形成する帯状信号線路を有するケーブルであり、ＦＦＣと呼ばれる。フレキシブルフラットケーブル１１１は、Ｕ字状に曲げて配設されており、読取ユニット１０４が主走査方向に滑らかに往復運動することを阻害しないように、柔軟に変形する。フレキシブルフラットケーブル１１１は、柔軟さ、すなわち可撓性を有する一方で、適度な張り、すなわち靭性を併せ持ち、Ｕ字状に変形させると、元のＩ字状の形状に復帰しようする反発力が外向きに働く。そのため、フレキシブルフラットケーブル１１１は、制御基板１１０側の区間１１１ｂでは金属枠体１０２の底部１０２ｂに押し当たり、読取ユニット１０４側の区間１１１ａでは金属枠体１０２の上部１０２ａに向かって浮き上がろうとする。したがって、フレキシブルフラットケーブル１１１は、往復運動する読取ユニット１０４に巻き込まれるなどして破損することはない。

近年、フレキシブルフラットケーブル１１１を伝送されるデジタルデータは、読取画質及び単位時間あたりの読取速度の向上のために伝送レートを増大する傾向にある。このため、フレキシブルフラットケーブル１１１を伝送するデジタルデータの高速化によって増大する放射ノイズを抑制することが、画像読取装置の大きな課題の一つである。この放射ノイズによる他の電子機器への影響はＥＭＩ（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）と呼ばれ、電子機器の誤動作を引き起こすため、放射ノイズに関しては問題となる周波数帯域を定め、放射量の規制を行っている。また、電子機器製造メーカはこの規制に適合するように製品を設計製造する必要がある。

前述したように、この種の画像読取装置は、装置高さを低くするためにＵ字状に曲げられたフレキシブルフラットケーブル１１１において、読取ユニット１０４側の区間１１１ａが金属枠体１０２の上部１０２ａに近接、あるいは接触する状況が発生する。そのとき、フレキシブルフラットケーブル１１１が、金属枠体１０２の底部１０２ｂ及び上部１０２ａとに電気的に結合して高周波電流を給電し、金属枠体１０２を放射源として特定の周波数帯域において放射ノイズが急激に増大するという課題がある。

この課題に加えてもう一つ別の課題が存在する。読取ユニット１０４の往復運動において、Ｕ字状に曲げられたフレキシブルフラットケーブル１１１は、金属枠体１０２から浮き上がる区間が増えるほど、自重によってたわみ、内側の面同士が近接する。フレキシブルフラットケーブル１１１の内側の面同士が近接すると、フレキシブルフラットケーブル内部の帯状信号線路同士が電気的に結合して、いわゆるクロストークが発生し、制御基板１１０で受信される信号波形に乱れを生じる。このクロストークを回避することがもう一つの課題である。

上記２つの課題、すなわち、金属枠体からの放射ノイズの抑制とクロストークの回避とを同時に解決するには、フレキシブルフラットケーブルの両面に導電性フィルムを巻き回し、両端部でグラウンド電位に接続する、いわゆる両面シールドＦＦＣが有効である。

特許文献１（実開昭５８−１９４１５）に開示されたように、両面シールドＦＦＣは、内部の信号線に対して、いわゆる静電シールドとして働く。Ｕ字状に曲げられたフレキシブルフラットケーブルの、金属枠体の内壁に対向する面が、金属筐体の上部に近接もしくは接触しても、静電シールドの効果によって、フレキシブルフラットケーブル内部の帯状信号線路から金属枠体の上部への電気的結合を抑制できる。これにより、金属枠体からのノイズ放射を抑制することが可能となる。また、Ｕ字状に曲げられたフレキシブルフラットケーブルの両面のうち、内側の面同士が近接しても、静電シールド効果によって、フレキシブルフラットケーブル内部の帯状信号線路同士が電気的に結合することを回避できる。すなわち、クロストークを回避して、制御基板で受信される信号波形に乱れを生じない。このようにして、放射ノイズの抑制とクロストーク回避との両立が実現できる。

実開昭５８−１９４１５号公報

しかしながら、両面シールドＦＦＣは、通常のＦＦＣに比べて著しくインピーダンスが低下するために、高速化が進む信号伝送方式に対応することが困難となってきている。

近年、伝送信号の高速化の要求に対して、線路の特性インピーダンスを所定値に確保することが必須となってきている。例えば、高速信号伝送の分野で主流となっているＬＶＤＳ（ＬｏｗＶｏｌｔａｇｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｉｇｎａｌｉｎｇ）伝送方式では、３．５ｍＡという低振幅電流をペア配線に流す。そして、受信側ＩＣ付近に配置した１００Ω終端抵抗の両端に生じる振幅３５０ｍＶの電圧を受信側ＩＣ入力端子で検出する方式である。ＬＶＤＳ方式では、反射による波形品質の劣化を生じないために、伝送線路のインピーダンスを終端抵抗と同じ１００Ωに整合することが必要である。

しかしながら、両面シールドＦＦＣは、可撓性を満足する薄さで製作すると、信号伝送線路とシールド、すなわちグラウンドとの結合が強くなってインピーダンスが低下し、１００Ωを確保することが困難になる。

そこで、所定の高インピーダンスを確保するために、信号伝送線路とシールドとの距離を確保すると、絶縁材の厚みで可撓性が著しく損なわれる。可撓性が損なわれると、読取ユニットに大きな負荷がかかるためモータの駆動力を大きくする必要が生じる。それに加えて、ＦＦＣが金属枠体内壁へ接触する圧力が著しく強くなり、擦れによってＦＦＣが破損に至る危険性も高まる。したがって、両面シールドＦＦＣは、高速信号伝送が必要な画像読取装置に対しては、適用することが困難である。

逆に、伝送線路のインピーダンスの低下に合せて、終端抵抗の値を小さくし、一方で送信側ＩＣから送出する信号の電流振幅を増加させれば、受信側ＩＣ入力端子で検出する電圧振幅を所定の３５０ｍＶにでき、受信側ＩＣの閾条件を満たすことができる。しかし、電流振幅の増加に比例して、送信側ＩＣの電力消費と放射ノイズのエネルギーが増加してしまうという不具合が発生する。例えば、電流振幅を２倍にすれば、送信側ＩＣの電力消費と放射ノイズは最大で２倍に増大する可能性がある。したがって、両面シールドＦＦＣの低いインピーダンスに合せて周辺回路の構成を変えることも、高速信号伝送が必要な画像読取装置に対しては、適用することが困難である。

本発明は、フレキシブルフラットケーブルの可撓性と高インピーダンスとを両立させて高速信号伝送を実現するとともに、クロストーク及び金属枠体からの放射ノイズの抑制を可能にする画像読取装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明の画像読取装置は、上面に開口を有する箱形の金属枠体と、前記開口を覆うように配置された原稿台ガラスと、前記金属枠体と前記原稿台ガラスとで構成された箱の内部に配設され、往復運動して前記原稿台ガラスに載せた原稿の画像を読み取る読取ユニットと、前記読取ユニットで読み取った画像情報を受信して処理する制御基板と、前記読取ユニットと前記制御基板との間にＵ字状に曲げて配設されたフレキシブルフラットケーブルと、を備えた画像読取装置において、前記フレキシブルフラットケーブルは、Ｕ字状に曲げて配設された前記フレキシブルフラットケーブルの前記原稿台ガラス側が最長となる位置に前記読取ユニットが達したときに、前記フレキシブルフラットケーブルの、前記原稿台ガラス側に位置する第１の部位において、前記フレキシブルフラットケーブルの第１面に配置された第１の導電性フィルムと、前記フレキシブルフラットケーブルの、前記第１の部位を除く第２の部位において、前記フレキシブルフラットケーブルの第２面に配置された第２の導電性フィルムと、前記第１及び前記第２の導電性フィルムを互いに接続する導電性接続部と、を有し、前記フレキシブルフラットケーブルの前記第１面は、前記フレキシブルフラットケーブルの両面のうちの、前記金属枠体の内壁に対向する面であり、前記第２面は、前記第１面と反対側の面であることを特徴とする。

可撓性と高インピーダンスとを両立するフレキシブルフラットケーブルを実現するとともに、金属枠体からの放射ノイズ抑制と、フレキシブルフラットケーブル自身の近接によるクロストーク回避が可能となる。

また、読取ユニットの往復運動に応じたフレキシブルフラットケーブルの変形をより滑らかにすることで、読取ユニットの往復運動をより高速にすることができ、単位時間あたりの原稿読み取り枚数を増やすことが可能となる。

実施例１による画像読取装置を示す模式図である。実施例１によるフレキシブルフラットケーブルの構成を３箇所の断面で説明する図である。実施例１によるフレキシブルフラットケーブルの変形の様子を説明する図である。実施例２によるフレキシブルフラットケーブルの構成を３箇所の断面で説明する図である。一従来例よる画像読取装置を説明する模式図である。

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜３は実施例１に係るもので、図１は、本実施例による画像読取装置を側面から見た模式図であり、図２は、図１のＡ、Ｂ、Ｃにおける断面を示す。

図１において、画像読取装置１は、上面に開口を有する箱形の金属枠体２と、その開口を覆うように配設された原稿台ガラス３と、原稿台ガラス３上に配設された開閉式の原稿カバーとを備えている。原稿の読み取りにあたっては、原稿台ガラス３の上に原稿を載せ、原稿カバーを閉じて原稿をガラス上に押圧する。次に、金属枠体２と原稿台ガラス３とで構成された箱の内部に配置された読取ユニット４が、原稿台ガラス３のガラス平面と平行に走査（往復運動）することによって原稿の画像を読み取る。読取ユニット４には、原稿照射用の光源、ミラー、レンズ、撮像センサが組み込まれている。

制御基板１０は、フレキシブルフラットケーブル１１を介して読取ユニット４に接続され、読み取った画像情報を受信し、所定の処理を行う。フレキシブルフラットケーブル１１には複数の信号線１２が配置され、外側には、導電性フィルム１３ａ、１３ｂ、１３ｃが配置される。第１の導電性フィルム１３ａは読取ユニット４のグラウンドに接続され、第２の導電性フィルム１３ｂは制御基板１０のグラウンドに接続されている。導電性フィルム１３ａ、１３ｂは、導電性接続部を構成する導電性フィルム１３ｃによって互いに接続されている。すなわち、読取ユニット４及び制御基板１０のグラウンドは、導電性フィルム１３ａ、１３ｂ、１３ｃを介して接続されている。

図２に示すように、フレキシブルフラットケーブル１１は可撓性基板１４によって構成され、可撓性基板１４には、例えばポリイミド等のベースフィルムを使用する。可撓性基板１４の内部に、複数の信号線１２を配設し、導電性フィルム１３ａ、１３ｂ、１３ｃを貼り合わせてシールドＦＦＣであるフレキシブルフラットケーブル１１を構成している。

図１は、Ｕ字状に曲げられたフレキシブルフラットケーブル１１の原稿台ガラス側が最長となる位置に読取ユニット４が達したときの状態を示している。図１からわかるように、読取ユニット４から見てＵ字の最遠点の位置Ｂまでの第１の部位では、フレキシブルフラットケーブル１１の両面のうち、金属枠体２の内壁に対向する第１面に第１の導電性フィルム１３ａが設けられている。また、前記Ｕ字の最遠点の位置Ｂから制御基板１０までの、前記第１の部位を除く残りの第２の部位では、フレキシブルフラットケーブル１１の両面のうち、金属枠体２の内壁に対向する面とは反対側の第２面に第２の導電性フィルム１３ｂが設けられている。

図２（ａ）に示すように、位置Ａにおいて、信号線１２が金属枠体２の上部２ａに近接しても、導電性フィルム１３ａの静電シールド効果によって、信号線１２から金属枠体２の上部２ａへの電気的結合を抑制して、金属枠体２からのノイズ放射を抑制する。また、金属枠体２の底部２ｂに近接する位置Ｃにおいて、図２（ｃ）に示すように、信号線１２同士が近接しても、導電性フィルム１３ｂの静電シールド効果によって、信号線同士が電気的に結合することを回避できる。すなわち、クロストークを抑制し、制御基板１０で受信される信号波形に乱れを生ない。

フレキシブルフラットケーブル１１は、位置Ｂから読取ユニット４までの区間と、位置Ｂから制御基板１０までの区間とがそれぞれ片面シールドであるため、十分な可撓性を持ち、かつ所定の高インピーダンスを確保できる。

図３は、読取ユニット４を往復運動させたときのフレキシブルフラットケーブル１１の変形の様子を示す。図３（ａ）は、Ｕ字に曲げられたフレキシブルフラットケーブル１１の原稿台ガラス側が最長となる位置に読取ユニット４がある状態であり、図１と同じ状態である。

図３（ｂ）は、読取ユニット４が原稿走査範囲のほぼ中間点にある状態であり、（ｃ）は、Ｕ字に曲げられたフレキシブルフラットケーブル１１の原稿台ガラス側が最短となる位置に読取ユニット４がある状態である。

図３におけるフレキシブルフラットケーブル１１は、導電性フィルム１３ａが配設された区間を点線で示し、導電性フィルム１３ｂが配設された区間を一点鎖線で示している。

図３（ａ）の状態は、Ｕ字状に曲げられたフレキシブルフラットケーブル１１の原稿台ガラス側が最長となるため、フレキシブルフラットケーブル１１の浮いた区間が、その自重で最も撓み、信号線１２同士が接近してクロストークが発生しやすい。この状態から、図３（ｂ）、（ｃ）と、フレキシブルフラットケーブル１１の浮いた区間が短くなるほど、自重による撓みは少なくなり、クロストークが発生し難くなる。したがって、クロストーク回避のための導電性フィルム１３ｂを配設した一点鎖線で示す区間は、図示した範囲で充分である。

一方で、点線で示す区間は、読取ユニット４が平行運動する原稿走査範囲のすべてにおいて、金属枠体２の上部２ａに対向する面に導電性フィルム１３ａが存在する状態となっており、信号線１２が金属枠体２の上部２ａへ電気的に結合することを確実に抑制する。

実施例１によれば、可撓性と高インピーダンスとを両立するフレキシブルフラットケーブルを搭載して高速信号伝送を実現するとともに、金属枠体からの放射ノイズ抑制とフレキシブルフラットケーブル自身の近接によるクロストーク回避が可能となる。

図４は、実施例２を説明するもので、複数の信号線１２は、高速信号線１６と、読取ユニット５及び制御基板１０のグラウンドに接続されたグラウンド線１７とを含む。導電性フィルム１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、複数の信号線１２の一部である高速信号線１６に沿った部分にのみ配設されており、導電性フィルム１３ｃの部分ではグラウンド線１７に接続されている。

ケーブル内部に配設されている複数の信号線１２には、画像信号や画像信号を取り込むためのデバイス駆動信号（クロック）等の、信号の立ち上がり速度が速く、かつ繰り返し周期も短い、いわゆる高速信号と呼ばれる信号を伝送する高速信号線１６が含まれる。高速信号は、ノイズ源としてのエネルギーが大きいため、放射ノイズ及びクロストークの原因となりやすい。一方で、複数の信号線１２のなかには、速度の遅い、制御信号や電源なども多く含まれる。これらの信号及び電源はノイズ源としてのエネルギーが小さい。

そこで、画像信号やデバイス駆動信号などの一部の高速信号線１６に沿った部分にのみ、導電性フィルム１３ａ、１３ｂ、１３ｃを配設すれば、放射ノイズ抑制とクロストーク回避を実現できる。

この構成により、フレキシブルフラットケーブルに導電性フィルムが占める容積を小さくできるため、実施例１の効果に加えて、フレキシブルフラットケーブルの可撓性を向上させることができる。

本実施例によれば、読取ユニットの往復運動に応じたフレキシブルフラットケーブルの変形がより滑らかになるため、読取ユニットの往復運動をより高速にすることができ、単位時間あたりの原稿読み取り枚数を増やすことが可能となる。

１画像読取装置
２金属枠体
３原稿台ガラス
４読取ユニット
１０制御基板
１１フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）
１２信号線
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ導電性フィルム
１４可撓性基板
１６高速信号線
１７グラウンド線

Claims

上面に開口を有する箱形の金属枠体と、
前記開口を覆うように配置された原稿台ガラスと、
前記金属枠体と前記原稿台ガラスとで構成された箱の内部に配設され、往復運動して前記原稿台ガラスに載せた原稿の画像を読み取る読取ユニットと、
前記読取ユニットで読み取った画像情報を受信して処理する制御基板と、
前記読取ユニットと前記制御基板との間にＵ字状に曲げて配設されたフレキシブルフラットケーブルと、を備えた画像読取装置において、
前記フレキシブルフラットケーブルは、
Ｕ字状に曲げて配設された前記フレキシブルフラットケーブルの前記原稿台ガラス側が最長となる位置に前記読取ユニットが達したときに、前記フレキシブルフラットケーブルの、前記原稿台ガラス側に位置する第１の部位において、前記フレキシブルフラットケーブルの第１面に配置された第１の導電性フィルムと、
前記フレキシブルフラットケーブルの、前記第１の部位を除く第２の部位において、前記フレキシブルフラットケーブルの第２面に配置された第２の導電性フィルムと、
前記第１及び前記第２の導電性フィルムを互いに接続する導電性接続部と、を有し、
前記フレキシブルフラットケーブルの前記第１面は、前記フレキシブルフラットケーブルの両面のうちの、前記金属枠体の内壁に対向する面であり、前記第２面は、前記第１面と反対側の面であることを特徴とする画像読取装置。
前記フレキシブルフラットケーブルは、高速信号線を含む複数の信号線を備えており、
前記第１及び前記第２の導電性フィルムは、前記高速信号線に沿った部分にのみ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。