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再表2018-100820読取モジュール及びそれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2018年6月7日
【発行日】2019年10月17日
(54)【発明の名称】読取モジュール及びそれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置
(51)【国際特許分類】
   H04N 1/028 20060101AFI20190920BHJP
   G06T 1/00 20060101ALI20190920BHJP
   H04N 1/193 20060101ALI20190920BHJP
   G02B 5/10 20060101ALI20190920BHJP
   G02B 13/24 20060101ALI20190920BHJP
   G02B 17/00 20060101ALI20190920BHJP
   G03B 27/50 20060101ALI20190920BHJP
   G02B 17/08 20060101ALI20190920BHJP
【FI】
   H04N1/028 Z
   G06T1/00 420C
   H04N1/193
   G02B5/10 A
   G02B13/24
   G02B17/00 Z
   G03B27/50 A
   G02B17/08 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】18
【出願番号】特願2018-553664(P2018-553664)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2017年9月1日
(31)【優先権主張番号】特願2016-232316(P2016-232316)
(32)【優先日】2016年11月30日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】000006150
【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001933
【氏名又は名称】特許業務法人 佐野特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大内 啓
(72)【発明者】
【氏名】村瀬 隆明
【テーマコード(参考)】
2H042
2H087
2H108
5B047
5C051
5C072
【Fターム(参考)】
2H042DA11
2H042DB14
2H042DD04
2H042DD09
2H042DE00
2H087KA08
2H087KA18
2H087NA02
2H087NA08
2H087NA18
2H087RA26
2H087RA32
2H087TA03
2H087TA06
2H108AA01
2H108CB01
2H108JA11
5B047AA01
5B047BA01
5B047BA02
5B047BB02
5B047BC09
5B047BC11
5B047BC18
5B047BC20
5B047BC23
5B047DC20
5C051AA01
5C051BA04
5C051DA03
5C051DB01
5C051DB24
5C051DB28
5C051DC04
5C051DC07
5C051DE11
5C051FA01
5C072AA01
5C072BA12
5C072CA02
5C072DA04
5C072DA15
5C072DA21
5C072DA25
5C072EA07
5C072FA07
5C072LA02
5C072LA07
5C072LA18
5C072UA20
5C072XA01
(57)【要約】
読取モジュール(50)は、原稿(60)を照射する光源(31)と、ミラーアレイ(35)と絞り部(37)とを備え光源(31)から原稿(60)に照射された光の反射光を画像光として結像させる光学系(40)と、光学系(40)によって結像された画像光を電気信号に変換する複数の結像領域(41a、41b)が配置されるセンサー(41)と、筐体(30)と、各結像領域(41a、41b)に入射する迷光を遮光する遮光壁(43)と、を備える。ミラーアレイ(35)は、反射面が非球面状の凹面である複数の反射ミラー(35a〜35c)が主走査方向にアレイ状に連結される。光学系(40)は主走査方向の一点で筐体(30)に固定され、各遮光壁(34)は、各結像領域(41a、41b)の境界から光学系(40)の固定側と逆方向に所定量ずれた位置に配置されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
原稿を照射する光源と、
該光源から原稿に照射された光の反射光を画像光として結像させる光学系と、
該光学系によって結像された画像光を電気信号に変換する複数の結像領域が主走査方向に隣接して配置されたセンサーと、
前記光源、前記光学系、及び前記センサーを収納する筐体と、
を備え、
前記光学系は、
反射面が非球面形状の凹面である複数の反射ミラーが主走査方向にアレイ状に連結されたミラーアレイと、
前記各反射ミラーと前記センサーの前記各結像領域との間にそれぞれ設けられ、前記各反射ミラーで反射された画像光の光量を調整する複数の絞り部と、
を備え、主走査方向の一点で前記筐体に固定されており、
前記各反射ミラーの前記各結像領域に対する結像倍率は縮小倍率に設定されており、
前記センサーから前記絞り部の方向に延在し、前記各結像領域に入射する迷光を遮光する複数の遮光壁が設けられており、
前記各遮光壁は、前記各結像領域の境界から前記光学系の固定側と逆方向に所定量ずれた位置に配置されていることを特徴とする読取モジュール。
【請求項2】
前記各遮光壁は、環境温度変化による前記光学系の主走査方向の伸縮量に基づいて前記各結像領域の境界からのずれ量が決定されることを特徴とする請求項1に記載の読取モジュール。
【請求項3】
前記各遮光壁は、以下の式(1)で算出される前記光学系の固定側への収縮量z1と前記光学系の非固定側への膨張量z2との差分z2−z1だけ前記各結像領域の境界から前記光学系の固定側と逆方向にずれた位置に配置されることを特徴とする請求項2に記載の読取モジュール。
z=x×Δt×α・・・(1)
ただし、
x;光学系の固定位置から遮光壁までの距離
Δt;25℃からの環境温度の変化量
α;光学系を形成する樹脂材料の線膨張係数
である。
【請求項4】
前記光学系は、前記ミラーアレイの原稿側で画像光が光軸と平行となるテレセントリック光学系であり、前記センサー上に倒立像を結像することを特徴とする請求項1に記載の読取モジュール。
【請求項5】
前記センサーの前記各結像領域で読み取った画像データを前記縮小倍率に応じてデータ補間して倍率拡大補正を行い、データを反転させて正立画像とした後、各結像領域の画像を結合することで原稿に対応した読取画像を構成することを特徴とする請求項4に記載の読取モジュール。
【請求項6】
前記各反射ミラーに向かう画像光の光路と前記絞り部に向かう画像光の光路は同一方向であり、前記各反射ミラーで反射された画像光を前記絞り部の方向に折り返す折り返しミラーが前記ミラーアレイと対向する位置に配置されており、
前記折り返しミラーは、前記各反射ミラーに向かう画像光の折り返しと、前記各反射ミラーで反射されて前記絞り部に向かう画像光の折り返しを含めて、同一の反射面で画像光を2回以上折り返すことを特徴とする請求項1に記載の読取モジュール。
【請求項7】
前記ミラーアレイと前記絞り部とが一体形成されていることを特徴とする請求項6に記載の読取モジュール。
【請求項8】
画像読取部の上面に固定されたコンタクトガラスと、
該コンタクトガラスに対して上方に開閉可能であり、原稿を前記コンタクトガラスの画像読取位置に搬送する原稿搬送装置と、
前記コンタクトガラスの下方に副走査方向に往復移動可能に配置される請求項1に記載の前記読取モジュールと、
を備え、
前記読取モジュールは、前記コンタクトガラス上に載置される原稿の画像を副走査方向に移動しながら読み取り可能であり、且つ、前記画像読取位置に搬送される原稿の画像を前記画像読取位置に対向する位置に停止した状態で読み取り可能である画像読取装置。
【請求項9】
請求項8に記載の画像読取装置が搭載された画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、デジタル複写機やイメージスキャナー等に用いられる、原稿に光を照射して反射された画像光を読み取る読取モジュール及びそれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、電子写真プロセスを用いた複合機等に搭載される画像読取装置の光学結像系として、画像を縮小させて結像させる縮小光学系と、画像を縮小せずに等倍の状態で結像させる等倍光学系がある。
【0003】
縮小光学系は、原稿サイズよりも小さい(例えば原稿サイズの1/5〜1/9のサイズ)イメージセンサーに対して、複数の平面ミラー及び光学レンズを用いて縮小像を結像させて画像を読み取る。縮小光学系におけるイメージセンサーは、CCD(Charge Coupled Devices)センサーと呼ばれる電荷結合素子を使用する。縮小光学系のメリットとしては、被写界深度が深いということが挙げられる。ここで、被写界深度とは、ピントが正確に合った位置から被写体(ここでは原稿)が光軸方向にずれたとしても、ピントが合っているように見える範囲のことである。つまり、被写界深度が深ければ規定の位置から原稿がずれたとしても、それほど遜色のない画像を読み込むことができることを意味する。
【0004】
一方、縮小光学系のデメリットは、光路長(被写体からセンサーまで光が進む距離)が200〜500mmと非常に長いことが挙げられる。画像読取装置では、この光路長をキャリッジの限られた空間内で確保するために、複数の平面ミラーを用いて光の進行方向を変化させている。このため、部品数が多くなりコストが高くなってしまう。また、光学系にレンズを用いている場合、波長による屈折率の差異によって色収差が発生する。この色収差を補正するために複数枚のレンズが必要となる。このように複数枚のレンズを用いることもコストアップの要因となっている。
【0005】
等倍光学系は、特許文献1に示されるように、正立等倍のロッドレンズを複数個アレイ状に並べ、原稿と同等のサイズのイメージセンサー上に結像させて読み取る。等倍光学系におけるイメージセンサーは、CMOS(Complementary MOS)センサーと呼ばれる光電変換素子を使用する。等倍光学系のメリットとしては、縮小光学系と比較して光路長が10mm〜20mmと比較的短く、小型であることが挙げられる。また、ロッドレンズのみを用いて結像させるために縮小光学系で必要なミラーが不要となり、等倍光学系のセンサーを搭載するスキャナーユニットを薄型化することができ、構造が簡単であるため低コストであるということが挙げられる。一方、等倍光学系は被写界深度が非常に小さいため、規定の位置から原稿が光軸方向にずれた時に、個々のレンズの倍率のズレによって像滲みによるボケの影響が大きく現れる。その結果、ブック原稿や凹凸のある原稿を均一に読み取れないというデメリットを有する。
【0006】
近年、上記の縮小光学系、等倍光学系とは異なり、特許文献2に開示されているように、結像光学系に反射ミラーアレイを用いて画像を読み取る方式が提案されている。この方式は、複数の反射ミラーをアレイ状に並べ、各反射ミラーに対応した読取領域毎に読み取られた原稿をセンサー上に縮小倒立結像させている。しかし、ロッドレンズアレイを用いる等倍光学系とは異なり、1つの光学系にて1つの領域を読み取り結像させる。また、結像方式にテレセントリック光学系を採用することによって、複数の領域別に原稿を読取る際に、倍率の異なる像の重なり合いによる像滲みの発生は無く、画像ボケを抑制し、複眼読取方式を成立させている。
【0007】
さらに、この方式では光学系にミラーのみを用いているため、光学系にレンズを用いる場合とは異なり、色収差が発生することはない。よって色収差に関する補正は必要なく、光学系を構成するエレメント数を少なくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2003−121608号公報
【特許文献2】米国特許第8345325号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、特許文献2のように反射ミラーを主走査方向に連続的に設けたミラーアレイで光学系を構成した場合、照明系で原稿を照射した光は散乱し、様々な方向に拡散するため、隣接する反射ミラーで反射された光が絞りを通過し、フレア光(迷光)となってセンサーに到達してしまうという問題点があった。このフレア光は、読取対象である原稿の反射率により入射光量が変化してしまうため、補正を行うことができない。そのため、センサーにフレア光が入射しない構成とする必要があった。
【0010】
本発明は、上記問題点に鑑み、反射ミラーをアレイ状に並べたミラーアレイを用いる読取方式において、隣接する反射ミラーで反射されたフレア光の入射を抑制可能な読取モジュール及びそれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、光源と、光学系と、センサーと、筐体と、遮光壁と、を備えた読取モジュールである。光源は、原稿を照射する。光学系は、光源から原稿に照射された光の反射光を画像光として結像させる。センサーは、光学系によって結像された画像光を電気信号に変換する複数の結像領域が主走査方向に隣接して配置される。筐体は、光源、光学系、及びセンサーを収納する。遮光壁は、センサーから絞り部の方向に延在し、各結像領域に入射する迷光を遮光する。光学系は、ミラーアレイと、絞り部と、を備え、主走査方向の一点で筐体に固定される。ミラーアレイは、反射面が非球面状の凹面である複数の反射ミラーが主走査方向にアレイ状に連結される。絞り部は、各反射ミラーと各結像領域との間にそれぞれ設けられ、各反射ミラーで反射された画像光の光量を調整する。各反射ミラーの各結像領域に対する結像倍率は縮小倍率に設定されている。各遮光壁は、各結像領域の境界から光学系の固定側と逆方向に所定量ずれた位置に配置されている。
【発明の効果】
【0012】
本発明の第1の構成によれば、環境温度の上昇による光学系の膨張を考慮して、遮光壁を予め光学系の固定側と逆方向に所定量ずれた位置に配置することで、光学系の膨張によりセンサー上の結像位置が移動しても必要な光線が遮光壁で遮光されない。従って、反射ミラーの縮小倍率を小さく設定する必要がないため、高解像度の読み取りが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本発明の読取モジュール50を用いる画像読取部6を備えた画像形成装置100の全体構成を示す側面断面図
図2】画像読取部6内に搭載される本発明の一実施形態に係る読取モジュール50の内部構造を示す側面断面図
図3】本実施形態の読取モジュール50の内部構造を示す部分斜視図
図4】本実施形態の読取モジュール50内の光学ユニット40とセンサー41との間の構成を、光線を透過させたモデルで示す平面断面図
図5図4における反射ミラー35a、35bとセンサー41との間の光路を示す部分拡大図
図6】反射ミラー35aとセンサー41上の結像領域41aとの間の光路を示す部分拡大図であって、結像領域41aの境界部に遮光壁43を設けた構成を示す図
図7】環境温度を考慮した遮光壁43の位置決め方法の説明図
図8】本実施形態の読取モジュール50の変形例を示す部分断面図であって、折り返しミラー34で画像光dを3回反射させる構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の読取モジュール50を用いる画像読取部6を備えた画像形成装置100の概略構成図である。図1において、画像形成装置100(ここでは一例としてデジタル複合機を示す)では、コピー動作を行う場合、後述する画像読取部6において原稿の画像データを読み取り画像信号に変換する。一方、複合機本体2内の画像形成部3において、図1中の時計回り方向に回転する感光体ドラム5が帯電ユニット4により一様に帯電される。そして、露光ユニット(レーザー走査ユニット等)7からのレーザービームにより、感光体ドラム5上に画像読取部6で読み取られた原稿画像データに基づく静電潜像が形成される。形成された静電潜像に現像ユニット8により現像剤(以下、トナーという)が付着されてトナー像が形成される。この現像ユニット8へのトナーの供給はトナーコンテナ9から行われる。
【0015】
上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム5に向けて、給紙機構10から用紙が用紙搬送路11及びレジストローラー対12を経由して画像形成部3に搬送される。給紙機構10は、給紙カセット10a、10bと、その上方に設けられるスタックバイパス(手差しトレイ)10cと、を備える。搬送された用紙は、感光体ドラム5と転写ローラー13(画像転写部)のニップ部を通過することにより感光体ドラム5の表面におけるトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム5から分離され、定着ローラー対14aを有する定着部14に搬送されてトナー像が定着される。定着部14を通過した用紙は、用紙搬送路15の分岐点に設けられた経路切換機構21、22によって搬送方向が振り分けられ、そのまま(或いは、反転搬送路16に送られて両面コピーされた後に)、第1排出トレイ17a、第2排出トレイ17bから成る用紙排出部に排出される。
【0016】
トナー像の転写後に感光体ドラム5の表面に残存するトナーはクリーニング装置18によって除去される。また、感光体ドラム5の表面の残留電荷は、感光体ドラム5の回転方向に対してクリーニング装置18の下流側に設けられた除電装置(図示せず)によって除去される。
【0017】
複合機本体2の上部には画像読取部6が配置されている。画像読取部6の上面に固定されたコンタクトガラス25(図2参照)上に載置される原稿を押さえて保持するプラテン(原稿押さえ)24が開閉可能に設けられている。プラテン24上には原稿搬送装置27が付設されている。
【0018】
更に、複合機本体2内には、画像形成部3、画像読取部6、原稿搬送装置27等の動作を制御する制御部(CPU)90が配置されている。
【0019】
図2は、画像読取部6に搭載される本発明の一実施形態に係る読取モジュール50の内部構造を示す側面断面図、図3は、本実施形態の読取モジュール50における、原稿60からセンサー41までの光路を示す斜視図、図4は、本実施形態の読取モジュール50内の光学ユニット40とセンサー41との間の構成を示す平面断面図である。なお、図4において光学ユニット40を構成するミラーアレイ35は光線を反射するが、図4では説明の便宜のため光学ユニット40に対して光線を透過させたモデルを示している。
【0020】
読取モジュール50は、コンタクトガラス25の下方に副走査方向(矢印AA′方向)に往復移動可能に配置され、移動しながらコンタクトガラス25上に載置された原稿60の表面側(図2の下面側)の画像を読み取る。また、読取モジュール50は、コンタクトガラス25の自動読取位置の直下に停止した状態で原稿搬送装置27(図1参照)により搬送される原稿60の表面側の画像を読み取る。
【0021】
図2に示すように、読取モジュール50の筐体30内には、光源31と、平面ミラー33aと、折り返しミラー34と、反射面が非球面である複数の反射ミラーで構成されるミラーアレイ35と、絞り部37と、読取手段としてのセンサー41が備えられている。センサー41はセンサー基板42(図4参照)に支持されており、CCD及びCMOSのうちいずれかのイメージセンサーを設計に応じて用いる。また、読取モジュール50は、白色基準データを取得するためのシェーディング板(図示せず)の直下をホームポジションとしている。
【0022】
上記構成において、原稿固定方式で原稿画像を読み取る場合、先ず、原稿60をコンタクトガラス25上に画像面を下向きにして載置する。そして、光源31から出射され、開口30aを通過した光により原稿60の画像面を照射しながら、読取モジュール50をスキャナーホーム側からスキャナーリターン側へ所定の速度で移動させる。その結果、原稿60の画像面で反射された光は画像光d(図2の実線矢印で示す)となり、平面ミラー33aによって光路が変更された後、折り返しミラー34で反射される。反射された画像光dはミラーアレイ35により集光され、折り返しミラー34で再び反射された後、絞り部37を通過してセンサー41上に結像される。結像された画像光dはセンサー41において画素分解され、各画素の濃度に応じた電気信号に変換されて画像の読み取りが行われる。
【0023】
一方、シートスルー方式で原稿画像を読み取る場合は、読取モジュール50をコンタクトガラス25の画像読取領域(画像読取位置)の直下に移動させる。そして、原稿搬送装置27によって画像読取領域に向けて軽く押圧されながら順次搬送される原稿の画像面を光源31からの光で照射する。そして、画像面で反射された画像光dを平面ミラー33a、折り返しミラー34、ミラーアレイ35、折り返しミラー34、絞り部37を介してセンサー41上に結像させて画像の読み取りが行われる。
【0024】
図3に示すように、ミラーアレイ35と絞り部37は同一の材料で一体形成されており、光学ユニット40としてユニット化されている。ミラーアレイ35と絞り部37とを一体形成することにより、ミラーアレイ35と絞り部37との相対位置を高精度で保持することができる。これにより、温度変化によってミラーアレイ35や絞り部37が膨張或いは収縮して相対位置が変化することによる結像性能の劣化を効果的に防止することができる。
【0025】
折り返しミラー34はミラーアレイ35と対向する位置に設置される。折り返しミラー34は、原稿60から平面ミラー33aを介してミラーアレイ35に入射する光線(画像光d)、及び、ミラーアレイ35で反射されて絞り部37へ入射する光線(画像光d)の両方を反射する。
【0026】
図4に示すように、センサー41に画像光dを結像するミラーアレイ35は、センサー41の所定領域に対応する複数枚の反射ミラー35a、35b、35c・・・が主走査方向(矢印BB′方向)にアレイ状に連結した構成である。
【0027】
本実施形態の構成によれば、主走査方向に分割された原稿60の各読取領域Ra、Rb(図5参照)・・・で反射された画像光dは平面ミラー33aおよび折り返しミラー34(図2参照)によって光路が変更され、ミラーアレイ35の反射ミラー35a、35b、35c・・・に入射する。画像光dは、各反射ミラー35a、35b、35c・・・によって所定の縮小倍率に縮小され、折り返しミラー34によって再び反射された後、絞り部37を通過してセンサー41上の対応する結像領域41a、41b・・・に倒立像として結像する。
【0028】
各結像領域41a、41b・・・に結像された倒立像は、デジタル信号に変換されるため、各結像領域41a、41b・・・毎に縮小倍率に応じてデータ補間して倍率拡大補正を行い、データを反転させて正立画像とした後、各結像領域41a、41b・・・の画像を繋ぎ合わせることで出力画像の形成を行う。
【0029】
また、絞り部37はミラーアレイ35を構成する各反射ミラー35a、35b、35c・・・の焦点に配置されるため、絞り部37とミラーアレイ35との物理的な離間距離(図2の上下方向の距離)はミラーアレイ35の縮小倍率によって定まる。本実施形態の読取モジュール50では、折り返しミラー34で光線を2回反射させる構成とすることにより、ミラーアレイ35から絞り部37までの光路長を確保することができ、ミラーアレイ35に対する画像光dの入反射角度を最小にすることができる。その結果、各結像領域41a、41b・・・に結像される画像の湾曲を抑制することができる。
【0030】
また、折り返しミラー34が複数枚のミラーに分割されている場合、各ミラーのエッジ部で反射された光が迷光となってミラーアレイ35或いは絞り部37に入射してしまう。本実施形態のように折り返しミラー34として一枚の平面ミラーを用いることにより、折り返しミラー34上で両方の光線の重なり合いが発生した場合でも迷光の影響を受けない。なお、本実施形態では読取モジュール50の高さ方向のサイズを小さくするため平面ミラー33aを用いているが、平面ミラー33aを用いない構成も可能である。
【0031】
本実施形態のようにミラーアレイ35を用いた複眼読取方式では、各反射ミラー35a、35b、35c・・・に対応する領域での原稿位置(反射ミラーと原稿との間の光路長)によって結像倍率が異なると、コンタクトガラス25から原稿60が浮いた場合、各反射ミラー35a、35b、35c・・・の境界部に隣接した位置で像が重なったり離れたりするため異常画像となる。
【0032】
本実施形態では、原稿60からミラーアレイ35までの間をテレセントリック光学系としている。テレセントリック光学系は、絞り部37の中心を通過する画像光dの主光線が原稿面に対して垂直であるという特徴を有する。これにより、原稿位置が変化しても各反射ミラー35a、35b、35c・・・の結像倍率は変化しないため、原稿60を細かい領域に分けて読み取った場合でも像滲みのない、被写界深度の深い読取モジュール50とすることができる。但し、原稿位置に関係なく主光線を原稿面に対して垂直にしておく必要があるため、主走査方向のサイズが原稿サイズと同等以上のミラーアレイ35が必要である。
【0033】
上述したようなミラーアレイ35を用いた複眼読取方式では、各反射ミラー35a、35b、35c・・・によって反射され、絞り部37を通過した画像光dがセンサー41上の所定領域に結像するとき、読み取り領域外の画像光dがセンサー41上の所定領域に隣接する領域に迷光となって入射するおそれがある。
【0034】
図5は、図4における反射ミラー35a、35bとセンサー41との間の光路を示す部分拡大図である。図5に示すように、各反射ミラー35a、35bに対応する読取領域Ra、Rbからの光がセンサー41上の対応する結像領域41a、41bに結像する。ここで、読取領域Ra、Rbの外側からの光であっても主光線よりも内側の光線(図5のハッチング領域)については反射ミラー35a、35bによってセンサー41上に結像される。具体的には、反射ミラー35aで反射された光が隣接する結像領域41bに入射し、反射ミラー35bで反射された光が隣接する結像領域41aに入射する。これらの結像光は、光量は微弱であるが異なる読取領域に対応する倒立像であるため、結像領域41a、41bで本来結像するべき像と重なると異常画像となる。
【0035】
そこで、本実施形態ではミラーアレイ35の各反射ミラー35a、35b、35c・・・の結像倍率を縮小倍率とし、図6に示すようにセンサー41の結像領域41a、41bの境界から絞り部37方向に突出する遮光壁43を形成している。
【0036】
このとき、図6に示すように、例えばセンサー41上の結像領域41aに結像する画像光dは、読取領域Raの外側からの光が遮光壁43によって遮光されるため、結像領域41aの主走査方向に隣接する結像領域41bに迷光となって入射するのを防止することができる。ここで、反射ミラー35a、35b、35c・・・の結像倍率を等倍とすると、反射ミラー35a、35b、35c・・・によって各結像領域41a、41b・・・の境界に至る全域が画像光dの結像に用いられる。その結果、各結像領域41a、41b・・・の境界に遮光壁43を形成するための空間が確保できない。遮光壁43を形成する空間を確保するためには、前述したように反射ミラー35a、35b、35c・・・の結像倍率を縮小倍率とすることが必要である。
【0037】
ミラーアレイ35、絞り部37を含む光学ユニット40は、コスト面を考慮して樹脂による射出成型で作製されることが望ましい。そのため、読取モジュール50の周囲温度(以下、環境温度という)の変化による膨張や収縮を考慮して、所定の裕度(マージン)をもって縮小倍率を決定する必要がある。しかし、反射ミラー35a、35b、35c・・・の縮小倍率を小さくすると、その倍率に対応したセルサイズ(結像領域)のセンサー41を使用した場合にセンサー41上での分解能が必要となり、等倍系に用いられるセルサイズのセンサー41を使用した場合でも解像度が低下する。そのため、縮小倍率はできるだけ大きい方が好ましい。
【0038】
一方、樹脂材料の伸縮は線膨張係数が支配的であり、温度変化に対して比例関係にある。通常、画像形成装置100が設置される場所の温度は10℃〜32.5℃であるが、画像形成装置100の内部は定着部14からの放射熱により暖められるため、環境温度は10℃〜60℃程度を想定している。そこで、常温(25℃)からの温度上昇側を重視して、必要な光線が遮光されないように遮光壁43の配置を決定する必要がある。
【0039】
図7は、環境温度を考慮した遮光壁43の位置決め方法の説明図である。図7を用いて遮光壁43の配置(主走査方向の位置)の決定方法について説明する。
【0040】
ミラーアレイ35及び絞り部37からなる光学ユニット40は樹脂材料で形成されており、筐体30に対し主走査方向の一点で固定されているものとする。樹脂材料の線膨張係数を6(×10−5/k)、常温(25℃)からの温度変化量をΔt(℃)とすると、固定位置から距離x(mm)の位置での膨張量zは、
z=x×Δt×6×10−5(mm)・・・(1)
で表される。
【0041】
いま、光学ユニット40の固定位置をA3サイズの原稿の読取幅(300mm)の中央とすると、両端部の位置はx=150mmとなる。環境温度が10℃の場合、式(1)からz1=150×(10−25)×6×10−5=−0.135(mm)となり、常温の位置から固定側へ0.135mmだけ収縮する。環境温度が60℃の場合、式(1)からz2=150×(60−25)×6×10−5=0.315(mm)となり、常温の位置から非固定側へ0.315mmだけ膨張する。そして、光学ユニット40の収縮または膨張に伴い、センサー41上の結像位置も同じ距離だけ変化する。
【0042】
即ち、センサー41の端部においては、環境温度として想定される10℃〜60℃では温度上昇側の方がz2−z1=0.18mmだけ多く結像位置が変化する。一方、遮光壁43は、光学ユニット40を形成する樹脂材料よりも線膨張係数の小さい材料で光学ユニット40とは別個に形成されている。そのため、環境温度の変化により光学ユニット40が伸縮しても遮光壁43の位置は殆ど変化しない。
【0043】
そこで、遮光壁43を結像領域41a、41bの境界(図7の破線位置)に配置するのではなく、結像領域41a、41bの境界から非固定側へ0.18mmオフセットさせた位置(図7の実線位置)に配置する。なお、ここではセンサー41の端部に配置される遮光壁43の位置決め方法について説明したが、他の位置に配置される遮光壁43についても、固定位置からの距離xに基づいてz1、z2を算出することで同様に位置決めを行うことができる。
【0044】
上述した方法によれば、温度変化による光学ユニット40の伸縮を考慮して遮光壁43の主走査方向の位置を決定することで、光学ユニット40の膨張によりセンサー41上の結像位置が移動しても必要な光線が遮光壁43で遮光されない。従って、反射ミラー35a、35b・・・の縮小倍率を小さく設定する必要がないため、高解像度の読み取りが可能となる。
【0045】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、折り返しミラー34を用いて原稿60から平面ミラー33aを介してミラーアレイ35に入射する画像光d、及び、ミラーアレイ35で反射されて絞り部37へ入射する画像光dを1回ずつ計2回反射させているが、図8に示すように光学ユニット40側に平面ミラー33bを配置することにより、折り返しミラー34を用いて画像光dを3回以上反射させる構成としても良い。
【0046】
また、上記実施形態では、光学ユニット40の固定位置を主走査方向(原稿幅方向)の中央としているが、光学ユニット40の固定位置は主走査方向(原稿幅方向)の任意の1点であれば良い。例えば、光学ユニット40の固定位置を主走査方向の一端とした場合は、各遮光壁43を結像領域の境界から主走査方向の他端側(非固定側)に所定量ずれた位置に配置すれば良い。この場合においても、固定位置からの距離xに基づいてz1、z2を算出することで同様に各遮光壁43のずれ量を決定することができる。
【0047】
また、上記実施形態では、画像読取装置として画像形成装置100に搭載される画像読取部6を例に挙げて説明したが、画像形成装置100と別体で用いられるイメージスキャナーにも全く同様に適用することができる。
【0048】
本発明は、反射ミラーをアレイ状に並べる読取方式の読取モジュールを備えた画像読取装置に利用可能である。本発明の利用により、各反射ミラーの縮小倍率に対応したセンサーチップをベース基板上に隣接して配置した場合のセンサーへの迷光の入射を簡易な構成で防止可能な画像読取装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8

【手続補正書】
【提出日】2019年3月14日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
原稿を照射する光源と、
該光源から原稿に照射された光の反射光を画像光として結像させる光学系と、
該光学系によって結像された画像光を電気信号に変換する複数の結像領域が主走査方向に隣接して配置されたセンサーと、
前記光源、前記光学系、及び前記センサーを収納する筐体と、
を備え、
前記光学系は、
反射面が非球面形状の凹面である複数の反射ミラーが主走査方向にアレイ状に連結されたミラーアレイと、
前記各反射ミラーと前記センサーの前記各結像領域との間にそれぞれ設けられ、前記各反射ミラーで反射された画像光の光量を調整する複数の絞り部と、
を備え、主走査方向の一点で前記筐体に固定されており、
前記各反射ミラーの前記各結像領域に対する結像倍率は縮小倍率に設定されており、
前記センサーから前記絞り部の方向に延在し、前記各結像領域に入射する迷光を遮光する複数の遮光壁が設けられており、
前記各遮光壁は、前記各結像領域の境界から前記光学系の固定側と逆方向に所定量ずれた位置に配置されており、
前記各遮光壁は、環境温度変化による前記光学系の主走査方向の伸縮量に基づいて前記各結像領域の境界からのずれ量が決定され、
前記各遮光壁は、以下の式(1)で算出される前記光学系の固定側への収縮量z1と前記光学系の非固定側への膨張量z2との差分z2−z1だけ前記各結像領域の境界から前記光学系の固定側と逆方向にずれた位置に配置されることを特徴とする読取モジュール。
z=x×Δt×α・・・(1)
ただし、
x;光学系の固定位置から遮光壁までの距離
Δt;25℃からの環境温度の変化量
α;光学系を形成する樹脂材料の線膨張係数
である。
【請求項2】
前記光学系は、前記ミラーアレイの原稿側で画像光が光軸と平行となるテレセントリック光学系であり、前記センサー上に倒立像を結像することを特徴とする請求項1に記載の読取モジュール。
【請求項3】
前記センサーの前記各結像領域で読み取った画像データを前記縮小倍率に応じてデータ補間して倍率拡大補正を行い、データを反転させて正立画像とした後、各結像領域の画像を結合することで原稿に対応した読取画像を構成することを特徴とする請求項2に記載の読取モジュール。
【請求項4】
前記各反射ミラーに向かう画像光の光路と前記絞り部に向かう画像光の光路は同一方向であり、前記各反射ミラーで反射された画像光を前記絞り部の方向に折り返す折り返しミラーが前記ミラーアレイと対向する位置に配置されており、
前記折り返しミラーは、前記各反射ミラーに向かう画像光の折り返しと、前記各反射ミラーで反射されて前記絞り部に向かう画像光の折り返しを含めて、同一の反射面で画像光を2回以上折り返すことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の読取モジュール。
【請求項5】
前記ミラーアレイと前記絞り部とが一体形成されていることを特徴とする請求項4に記載の読取モジュール。
【請求項6】
画像読取部の上面に固定されたコンタクトガラスと、
該コンタクトガラスに対して上方に開閉可能であり、原稿を前記コンタクトガラスの画像読取位置に搬送する原稿搬送装置と、
前記コンタクトガラスの下方に副走査方向に往復移動可能に配置される請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の前記読取モジュールと、
を備え、
前記読取モジュールは、前記コンタクトガラス上に載置される原稿の画像を副走査方向に移動しながら読み取り可能であり、且つ、前記画像読取位置に搬送される原稿の画像を前記画像読取位置に対向する位置に停止した状態で読み取り可能である画像読取装置
【請求項7】
請求項6に記載の画像読取装置が搭載された画像形成装置
【国際調査報告】