JP5230369B2 - 原稿読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、イメージセンサが実装されたイメージセンサ基板を有する読取ユニットを用いた原稿読取装置に関する。

従来、ファクシミリあるいは複写機等に使用される画像読取装置においては、例えば主走査方向に線状に照明する光源手段、前記光源手段により照らされた原稿の反射光を結像する結像手段と、前記結像手段により結像された前記反射光を入射させて原稿の画像情報を読取画像信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換により作成された画像信号を送信する画像信号送信手段と、を備えるイメージセンサを支持するキャリッジ部材からなる読取ユニットを移動走査することでブック原稿を読み取る、画像読取装置が提案されている（特許文献１）。

また、読取ユニットは画像信号送信手段である屈曲性を有するフレキシブルケーブル等を介して画像信号受信ユニットに接続されている。このような構造の画像読取装置は、装置の厚さを抑えられる利点があるため、小型機器に向いている。
このような画像読取装置において、走査範囲内で往復運動する読取ユニットと装置本体に設けられた制御回路との接続には、複数のケーブル導体と各ケーブル導体を被覆する被覆部材とを有する帯状の多極ケーブルである、フラットフレキシブルケーブル（以下、ＦＦＣと称する）が用いられている。このＦＦＣは、装置本体内に対して占有するスペースが小さい状態で、読取ユニットと制御回路との間に複数のケーブルを配線することができるので、さまざまな画像読取装置に適用されている。

しかし、ＦＦＣはケーブル内に信号を伝送させることで電磁波を発生させるので、ＥＭＩ（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）ノイズ（以下、ノイズと称する）の発生源となることがある。

ノイズ抑制手段として、ＦＦＣの敷設面に粘着部材を付着させることで装置本体内に確実に敷設、粘着させて、ＦＦＣからのノイズの発生を低減させた構造が提案されている（特許文献２）。

また、このような画像読取装置の利点である装置の厚さを極力小さくする構成の場合、読取ユニットの走査範囲外に読取ユニットを制御する制御基板を配置する構成が考えられる。
図９で前記構成例を説明する。図９（ａ）は画像読取装置の上視図であり、図９（ｂ）は副走査方向の断面図である。
読取ユニット７０２は、ＣＣＤのような撮像素子を実装したセンサ基板７０６で、原稿台ガラス７１０上に置かれた原稿を読み取る際、駆動軸７０４、ガイドレール７０５に沿って、図９の左側から右側に向かって所定の範囲で移動する。
読取ユニット７０２で読み込まれた画像データはケーブル７０３を介して制御基板７１１へ伝送される。

画像読取装置の筐体は上枠７０１と下枠７０９で構成され、駆動軸７０４、ガイドレール７０５、制御基板７１１は下枠７０９に固定されている。
ケーブル７０３はＦＦＣを用いることで、読取ユニット７０２の移動に追従できる。また、読取ユニット７０２の移動に応じてケーブル７０３の可動範囲外において図９（ａ）に示すように、読取ユニット７０２の移動方向に対し直角に折り曲げることにより、一本のケーブルで制御基板７１１に接続可能である。
しかし、画像読取装置の高速化により、センサ基板７０６やケーブル７０３が放射源となる場合があり、基板の電源層のプレーンを複数のプレーンに分割構成し、放射ノイズを抑制する手段が提案されている（特許文献３）。
特開平８−１９５８６０号公報 特開２００３−１００１５６号公報 特開２００７−１５８２４３号公報

前述のような構成を有する原稿読取装置の場合、センサ基板の大きさとケーブルの長さに応じた周波数の放射ノイズが発生することが発明者の検討で確認されている。
図１０は、図９に示す原稿読取装置のセンサ基板７０６とケーブル７０３の部分のみを電磁界シミュレーション用にモデル化したものである。これにより、センサ基板７０６とケーブル７０３に画像読取時のクロック信号を伝搬する際に放射される電磁界の強度をシミュレートした。図１１はそのシミュレーション結果である。

図１１のグラフは、図１０のモデルから放射される電磁界の強度を周波数に沿って表したものである。
グラフ中の（１）〜（５）に示される強度のピークは、センサ基板７０６とケーブル７０３の長さとそこを伝搬する電気信号の波長に応じて発生する共振点である。電気信号の波長をλとした場合、
（１）〜（５）は
（１）（センサ基板長）＋（ケーブル長）をλ／２とする共振
（２）（ケーブル長）をλ／２とする共振
（３）（センサ基板長）＋（ケーブル長）をλとする共振
（４）（ケーブル長）をλとする共振
（５）（ケーブル長）を３λ／２とする共振
である。このような場合、共振周波数が最も小さいものは（１）であり、最も大きいものは（５）である。
前記の事例のように装置の構造、形状等が主原因で発生するような放射ノイズは、装置のそれ自体を変更しない限り、抑制することは困難である。

図１２はＶＣＣＩおよびＣＩＳＰＲで規定されている電子機器から放射される電磁波強度の規制値を示したものである。対象機器に応じて「ＣｌａｓｓＡ」「ＣｌａｓｓＢ」の２種類の規格があるが、いずれも周波数２３０ＭＨｚで規格値が変えられていて、２３０ＭＨｚ以上になると、７［ｄＢｕＶ／ｍ］緩和されている。
これらから、装置の構造、形状等が主原因で発生するような放射ノイズが発生してしまう場合でも発生周波数が２３０ＭＨｚより大きければ対策の余裕度を確保できる。

本発明は、所定の電磁波強度の規制値を満たす、イメージセンサが実装されたイメージセンサ基板を有する読取ユニットを用いた原稿読取装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明では、原稿読取装置を次の（１）のとおりに構成する。
（１）原稿を読み取る原稿読取装置であって、イメージセンサが実装されたイメージセンサ基板を有し、前記原稿読取装置の筺体内部を所定方向に移動可能な読取ユニットと、前記読取ユニットから出力された前記原稿の画像信号を処理する制御部と、前記読取ユニットの前記イメージセンサ基板に接続される第１ケーブルと、前記受信ユニットに接続される第２ケーブルと、前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルが接続され、前記筺体に固定されている中継部と、を有し、前記中継部のグランドが前記筺体に電気的に接続されており、前記イメージセンサ基板の長手方向の長さと前記第１ケーブルの長さとの組み合わせに応じて生じる共振周波数が２３０ＭＨｚ以上であることを特徴とする原稿読取装置。

本発明は、イメージセンサが実装されたイメージセンサ基板を有する読取ユニットを用いた原稿読取装置において生じる共振周波数を２３０ＭＨｚ以上にすることができ、所定の電磁波強度の規制値を満たすためにケーブルの構造にかかる対策負荷を軽減することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

実施例１である、“原稿読取装置”について説明する。

図１、図２は本原稿読取装置の構成を示すもので、図１は上視図、図２は機能ブロック図である。

本原稿読取装置は、導電性部材である筐体上枠１０１、筐体の下枠１０９で装置外形が形成されている。開口部１００は原稿台ガラス１１０を介して原稿を置載し、原稿読取ユニット１０２を図１の左側から右側へ向かって、図２に示す読取ユニット駆動モーター２０２により移動させながら、画像を読み取る。
原稿読取ユニット１０２は、イメージセンサ基板１０６、原稿照明１０７ａ、１０７ｂ、反射板１０８ａ、１０８ｂ、および図示しない光学部品で構成されている。

画像読取動作の際、原稿照明１０７ａ、１０７ｂで原稿台ガラス上に置載された原稿を照射し、反射光を前記光学部品で、イメージセンサ基板１０６に実装されたイメージセンサ１１１上に結像させる。さらに、ケーブル〈ハーネスともいう〉１０３、中継基板１２０、ケーブル（ハーネス）１２１を介して後述する図２に示す制御基板２０１と接続される。
原稿照明１０７ａ、１０７ｂはＬＥＤのような点光源を印刷配線板上に主走査方向に線状に集合させたもので、画像読取領域の主走査方向の長さとほぼ等しい長さを有する。反射板１０８ａ、１０８ｂは、前記原稿照明１０７ａ、１０７ｂから照射される光を反射集光するように所定の反射率を有するよう基材上に金属を蒸着させたもので、前記原稿照明１０７ａ、１０７ｂと同等以上の長さを有する。

駆動軸１０４とガイドレール１０５は、原稿読取ユニット１０２が画像読取動作時に副走査方向へ移動する際、原稿読取ユニット１０２の姿勢を水平に維持する。なお、中継基板１２０、制御基板２０１は、筐体の下枠１０９に固定されている。

図２は原稿読取装置の機能を示すブロック図である。
原稿読取ユニット１０２に搭載されるイメージセンサ基板１０６に実装されるイメージセンサ１１１は、前記原稿照明１０７により照射された原稿からの反射光を前記光学部品を介して受光し、画像データ１１５として電気信号に変換され出力される。出力された画像データ１１５は増幅器１１２を介してＡＤ変換器１１３でデジタル信号２０９に変換され、ケーブル１０３、中継基板１２０、ケーブル１２１を介して制御基板２０１上の画像処理回路２０４へ伝送される。画像処理回路２０４では入力されたデジタル信号２０９に対してγ補正等所定の画像処理後、インターフェース回路２１３を介して図示しない画像形成装置へ伝送する。本実施例では、ケーブル１２１が直接、画像処理回路２０４に接続されているが、ケーブル１２１以降に別のケーブル、回路が挿入された後に画像処理回路が接続されることも有り得る。

制御基板２０１上の制御回路２０５は、イメージセンサ１１１を駆動する基準信号２０７を生成し、ケーブル１２１、中継基板１２０、ケーブル１０３を介してイメージセンサ基板１０６上のイメージセンサ駆動回路１１４へ伝送する。イメージセンサ駆動回路１１４は、制御回路２０５で生成された基準信号２０７からイメージセンサ駆動用信号１１７を生成し、イメージセンサ１１１を駆動する。

また、制御回路２０５は、イメージセンサ基板１０６上のＡＤ変換器１１３の基準クロック信号２０８、原稿照明１０７の制御信号２１１をそれぞれ生成し、同様にケーブル１０３を介してＡＤ変換器１１３、原稿照明駆動回路１１８へ入力される。原稿照明駆動回路１１８は原稿照明駆動信号１１９を生成し、原稿照明１０７を駆動する。

さらに、制御回路２０５は、原稿読取ユニット１０２を移動させる読取ユニット駆動モーター２０２を制御する基準信号２１４を生成しモーター駆動回路２１２に入力する。モーター駆動回路２１２は制御回路２０５が生成した基準信号２１４をモーター駆動信号に変換し読取ユニット駆動モーター２０２を制御する。

図３に示すように、ケーブル１０３の基準信号２０７の信号線がイメージセンサ基板１０６に接続されている位置から、主走査方向の基板端までの距離はそれぞれ、Ｌ１１０２、Ｌ１１０３である。また、ケーブル１０３の長さはＬ１１０１である。なお、ケーブル１０３は、第１ケーブルに相当し、ケーブル１２１が第２ケーブルに相当する。また、イメージセンサ基板１０６側の端部が第１ケーブルの一端に接続され、中継基板側の端部が、第１ケーブルの他端に接続されている。

イメージセンサ基板１０６と制御基板２０１間を接続するケーブルを１本のケーブルではなく、２本のケーブル（ケーブル１０３とケーブル１２１）と中継基板１２０とで構成したことによる効果を図４、図５で説明する。

図４は、図３の構成を電磁界シミュレーション用にモデル化したものである。すなわちケーブル１０３とケーブル１２１が１つのケーブルで形成されている場合と、本実施例のように所定の長さの２本のケーブルで構成され、かつ２本のケーブルの接続位置で両者を中継基板１２０に相当する別部材で構成した場合とで比較したものである。

図５は図４のシミュレーション結果の一例で、図４において、
Ｌ１１０１：２５０ｍｍ、Ｌ１１０２：２００ｍｍ、Ｌ１２０１：２００ｍｍ
と設定している。
図５の１３０１は、ケーブルが１本の場合、１３０２はケーブルが２本で構成された場合の放射ノイズ強度である。ケーブルが１本の場合１３０１の最も低い共振周波数は約２３０ＭＨｚ付近でピーク１３０３を有しているが、ケーブルを２本で構成した場合１３０２では、ピーク１３０４が３００ＭＨｚを超える領域まで移動している様子が確認できる。
以上より、ケーブル１０３の長さＬ１１０１とイメージセンサ基板１０６の長手方向の長さＬ１１０２との合計の長さの２倍に一致した波長を有する周波数が最も共振周波数の小さいものである。すなわち

よって、Ｆを２３０ＭＨｚより大きくするような、長さＬ１１０１、Ｌ１１０２を設定することで、この構造に起因して発生する共振周波数は全て２３０ＭＨｚより大きくすることが可能である。この長さＬ１１０１、Ｌ１１０２は、第１ケーブルの長さを、イメージセンサ基板と第１ケーブルによる電気信号の最低共振周波数が２３０ＭＨｚ以上になるような長さに構成されている。

図６は中継基板１２０の詳細を説明した外観図である。
中継基板１２０は、ケーブル１０３をコネクタ３０１に、ケーブル１２１をコネクタ３０２にそれぞれ接続し、コネクタ３０１、３０２間はケーブル１０３とケーブル１２１との信号線をパターン群３０４で１対１に接続している。
パターン群３０４はコネクタ３０１、３０２が実装されている面とは別の面に形成され、パターン群３０４を形成するパターンは、それぞれケーブル１０３、ケーブル１２１とインピーダンスが等しくなるように施されていて、周囲はグランドパターン３０３が設けられている。
コネクタ３０１、３０２の実装面には、グランドパターン３１３が形成され、グランドパターン３０３とは図示しない複数箇所のＶＩＡ（スルーホール）で接続されている。ケーブル１０３は、シールド付きのコネクタ３０１を介してグランドパターン３１３と接続される。また、コネクタ３０１、３０２の近傍に導電性のネジ３０５〜３０８で固定できる穴が設けられている。

図６（ｂ）は、中継基板１２０を原稿読取装置の下枠１０９に実装した側面図である。下枠１０９はネジ３０５〜３０８で固定するために所定の高さの台３０９〜３１２が設けられ、そこで下枠１０９とグランドパターン３１３が電気的に接続されるようになっている。
導電性部材である下枠１０９と、中継基板１２０のグランドパターン３１３が電気的に接続されることにより、イメージセンサ基板１０６の長さとケーブルの長さで発生する共振現象に関わるケーブルの長さが前述の条件を満たすことができる。その結果、この部分における共振周波数を２３０ＭＨｚより大きくさせることが可能となる。

図７は原稿読取ユニット１０２の読み取り動作中に移動する範囲における、ケーブル１０３と中継基板１２０の位置関係を示している。
図７（ａ）は、原稿読取ユニット１０２が原稿読取装置の読み取り動作中の最右端に、図７（ｂ）は最左端にある場合を示す図である。
図７（ａ）の場合、ケーブル１０３は中継基板１２０に接続している個所からすぐに下枠１０９から離れている状態となっているが、図７（ｂ）ではケーブル１０３のほとんどの部分が下枠１０９に接触している状態である。

読み取り動作中、ケーブル１０３は図７（ａ）、（ｂ）の状態を繰り返す動作となり、インピーダンスが安定しない上、放射ノイズの発生原因にもなる。このため、ケーブル１０３は、シールドケーブルや、細線同軸ケーブルで構成することが望ましい。

図８は中継基板１２０と制御基板２０１とを接続するケーブル１２１の実装状態を説明する図である。
ケーブル１２１は、原稿読取ユニット１０２の動作に関わり無く一定位置に固定できる。
ケーブル１２１は中継基板１２０から引き出された直後に下枠１０９に密着させるため、抑え部材５０２により複数箇所にわたって固定されて、下枠１０９の一部に設けられた開口部５０１を介して制御基板２０１へ接続される。
ケーブル１２１は下枠１０９に固定されるため、インピーダンスが安定していて、また下枠１０９を導電性部材で構成することによりシールドケーブルと同等の効果が得られるため、安価なＦＦＣを用いることが可能である。

以上説明したように、本実施例によれば、装置の構造に起因し、発生する放射ノイズの周波数を２３０ＭＨｚ以上に持っていき、７ｄＢ緩和域にいれることにより対策負荷を軽減することができる。

実施例１の構成を示す上視図 実施例１の構成を示す機能ブロック図 実施例１の要部構成を示す図 図３の構成を、電磁界シミュレーション用にモデル化したものを示す図 図４の構成の、シミュレーション結果の一例を示す図 中継基板の詳細を示す図 読み取り動作中における、ケーブル１０３と中継基板１２０の位置関係を示す図 中継基板と制御基板とを接続するケーブルの実装状態示す図 従来例の構成を示す図 図９における、センサ基板とケーブルの部分のみを電磁界シミュレーション用にモデル化したものを示す図 図１０のシミュレーション結果を示す図 ＶＣＣＩおよびＣＩＳＰＲで規定されている電子機器から放射される電磁波強度の規制値を示す図

符号の説明

１０３ ケーブル
１０６ イメージセンサ基板
１２０ 中継基板
１２１ ケーブル
２０１ 制御基板
３０１ コネクタ
３０２ コネクタ

Claims (3)

1. 原稿を読み取る原稿読取装置であって、
   イメージセンサが実装されたイメージセンサ基板を有し、前記原稿読取装置の筺体内部を所定方向に移動可能な読取ユニットと、
   前記読取ユニットから出力された前記原稿の画像信号を処理する制御部と、
   前記読取ユニットの前記イメージセンサ基板に接続される第１ケーブルと、
   前記制御部に接続される第２ケーブルと、
   前記第１ケーブル及び前記第２ケーブルが接続され、前記筺体に固定されている中継部と、を有し、
   前記中継部のグランドが前記筺体に電気的に接続されており、
   前記イメージセンサ基板の長手方向の長さと前記第１ケーブルの長さとの組み合わせに応じて生じる共振周波数が２３０ＭＨｚ以上であることを特徴とする原稿読取装置。
2. 前記中継部は、
   前記第１ケーブルが接続される第１コネクタと、
   前記第２ケーブルが接続される第２コネクタと、
   前記第１コネクタと前記第２コネクタとの間に設けられた配線パターンと、
   前記配線パターンの周囲に設けられたグランドと、を有することを特徴とする請求項１記載の原稿読取装置。
3. さらに、前記第２ケーブルを前記筺体に固定する抑え部材を有することを特徴とする請求項１又は２記載の原稿読取装置。