CN109391746B - 读取模块和具备读取模块的图像读取装置及图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供读取模块和具备读取模块的图像读取装置以及图像形成装置。所述读取模块包括光源、光学系统和传感器。光学系统把从光源照射到原稿的光的反射光作为图像光成像。传感器把成像后的图像光转换为电信号。光学系统包括多个反射镜连接而成的反射镜阵列以及多个光圈部。从主扫描方向观察、各反射镜和相邻的反射镜向不同的角度反射光。

Description

读取模块和具备读取模块的图像读取装置及图像形成装置
技术领域
本发明涉及数码复印机、图像扫描仪等采用的、向原稿照射光并读取反射的图像光的读取模块、具备读取模块的图像读取装置以及图像形成装置。
背景技术
以往，作为采用电子照相方式的数码复合机等装载的、图像读取装置的读取方式，有使用被称为CCD(Charge Coupled Devices)传感器的电荷耦合器件的CCD方式，以及使用被称为CMOS(Complementary MOS互补型金属氧化物半导体)传感器的光电转换元件的CIS方式。
CCD方式是针对原稿尺寸的1/5～1/9尺寸的图像传感器，采用多个平面反射镜和光学透镜形成缩小图像并读取图像的方式。作为CCD方式的优点，可以列举景深大。这里，景深是指即使拍照对象(这里为原稿)从准确合焦的位置偏离光轴方向，看起来也像在合焦的范围。即，只要景深足够大，即使原稿偏离规定的位置，也能读取到不错的图像。
另一方面，CCD方式的缺点可以列举光路长度(光从拍照对象至传感器所前进的距离)非常长，长达200～500mm。图像读取装置为了在支架的有限空间内保证所述光路长度，使用多个平面反射镜改变光的行进方向。因此，零件数量变多、成本变高。此外，光学系统中使用透镜时，因波长带来的折射率的差异、会产生色像差。为校正所述色像差需要多个透镜。这样使用多个透镜又成为成本增加的主要原因。
CIS方式是将正像等倍的棒形透镜排列成多个阵列状、在和原稿同等尺寸的图像传感器上成像并读取的方式。作为CIS方式的优点，相比CCD方式，可以列举：光路长度为10mm～20mm，相对较短、体型小。此外可以列举：由于只用棒形透镜成像，所以不需要CCD方式所必需的反射镜，从而能够使装载CIS传感器的扫描仪单元薄型化，且由于结构简单而成本低。另一方面，由于CIS方式景深非常小，所以原稿从规定的位置偏离光轴方向时，因各个透镜的倍率的偏差导致的图像洇浸所带来的、模糊的影响大幅显现。其结果，存在不能均匀读取书籍原稿、有凹凸的原稿的缺点。
近年，提出了与上述的CCD方式、CIS方式不同的、在成像光学系统中采用反射镜阵列来读取图像的方式。该方式将多个反射镜阵列状排列，使与各反射镜对应的每个读取区域上读取的原稿在传感器上缩小倒立成像。可是，与采用棒形透镜阵列的CIS方式不同，在一个光学系统读取一个区域并成像。此外，通过在成像方式上采用远心光学系统，当在多个区域分别读取原稿时，不会发生因倍率不同的像的重合导致的图像洇浸、从而抑制图像模糊，成为复眼读取方式。
而且，由于上述方式在光学系统中仅使用反射镜，所以与光学系统中使用透镜时不同，不会产生色像差。因此不必进行有关色像差的校正，可以减少构成光学系统的单元数。
可是，当通过在主扫描方向连续设置反射镜的反射镜阵列构成光学系统时，由于用照明系统照射原稿的光发生散射、向各个方向扩散，所以存在被相邻的反射镜反射的光通过光圈、形成杂光(杂散光)、到达传感器的问题。因为所述杂光根据读取对象亦即原稿的反射率，入射光量改变，所以不能进行校正。因此，需要形成杂光不会入射到传感器的结构。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供在采用阵列状排列反射镜的反射镜阵列的读取方式中、能抑制被相邻的反射镜反射的杂光入射到传感器的读取模块、具备读取模块的图像读取装置以及图像形成装置。
本发明提供一种读取模块，包括：照射原稿的光源；光学系统，把从所述光源向原稿照射的光的反射光作为图像光成像；以及传感器，具有将利用所述光学系统成像的图像光转换为电信号的多个成像区域，所述光学系统包括：反射镜阵列，由反射面为非球面形状的凹面的、多个反射镜在主扫描方向上阵列状连接，一个连接一个排列在一条直线上；折返反射镜，将由各所述反射镜反射的光向所述传感器侧反射；以及多个光圈部，分别设置在所述折返反射镜和所述传感器的各所述成像区域之间，调整由各所述反射镜反射的图像光的光量，各所述反射镜以从主扫描方向观察、和相邻的所述反射镜向不同的角度反射光的方式设置，从主扫描方向观察、所述多个反射镜以向第一角度或第二角度反射光的方式交替设置，各所述成像区域以和相邻的所述成像区域在垂直主扫描方向的垂直方向上不重叠的方式配置，所述多个成像区域交错状配置。
本发明提供一种图像读取装置，包括：接触玻璃，固定在图像读取部的上表面；原稿输送装置，能相对所述接触玻璃向上方开闭，把原稿输送到所述接触玻璃的图像读取位置；以及如上所述的读取模块，在所述接触玻璃的下方沿副扫描方向能往返移动地配置，所述读取模块能边在副扫描方向上移动、边读取所述接触玻璃上放置的原稿的图像，且能在停止于与所述图像读取位置相对的位置的状态下读取输送到所述图像读取位置的、原稿的图像。
本发明还提供一种图像形成装置，装载有如上所述的图像读取装置。
按照本发明提供的读取模块、图像读取装置和图像形成装置，各反射镜从主扫描方向观察、以和相邻的反射镜向不同的角度反射光的方式设置，各成像区域以和相邻的成像区域在垂直主扫描方向的垂直方向上不重叠的方式配置。这样，可以抑制被相邻的反射镜反射的光通过光圈部、成为杂光(杂散光)而到达传感器。因此，可以抑制异常图像的产生。
本发明的其他目的以及具体优点，由以下说明的实施方式进一步揭示。
附图说明
图1是表示具备采用本发明的读取模块50的图像读取部6的、图像形成装置100的整体构成的侧视断面图。
图2是表示图像读取部6内装载的、本发明一个实施方式的读取模块50的内部结构的侧视剖面图。
图3是表示本发明一个实施方式的读取模块50的内部结构的局部立体图。
图4是表示本发明一个实施方式的读取模块50内的、光学单元40与传感器41之间的构成的俯视断面图。
图5是表示图像光d成为杂散光、入射到传感器41的状态的图。
图6是表示本发明一个实施方式的读取模块50内的、光学单元40的构成的局部立体图。
图7是表示本发明一个实施方式的读取模块50的、传感器41和传感器基板42的结构的图。
图8是表示本发明一个实施方式的读取模块50的变形例的局部断面图，是表示用第一折返反射镜34a、第二折返反射镜34b使图像光d两次反射的构成的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1是具备采用本发明的读取模块(读取装置)50的图像读取部6的、图像形成装置100的结构示意图。在图1中，图像形成装置100(作为一例、这里表示了数码复合机)进行复印动作时，在后述的图像读取部6中将原稿的图像数据转换为读取图像信号。另一方面，在数码复合机主体2内的图像形成部3中，在图1中顺时针方向旋转的感光鼓5利用带电单元4均匀带电。而后，利用来自曝光单元(激光扫描单元等)7的激光束，感光鼓5上形成基于图像读取部6读取的、原稿图像数据的静电潜影。利用显影单元8、在形成的静电潜影上附着显影剂(以下称调色剂)形成调色剂像。从调色剂容器9向所述显影单元8供给调色剂。
纸从供纸机构10经由送纸通道11和对准辊对12，朝向如上所述形成有调色剂像的感光鼓5输送到图像形成部3。供纸机构10包括供纸盒10a、10b以及设置在它们上方的辅助堆纸盘(手动盘)10c。通过使送来的纸经过感光鼓5与转印辊13(图像转印部)的狭缝部、转印感光鼓5表面的调色剂像。而后，转印有调色剂像的纸离开感光鼓5，输送到具有定影辊对14a的定影部14、调色剂像被定影。通过定影部14后的纸，由设置在送纸通道15的分叉点上的路径切换机构21、22分配输送方向，直接(或送至翻转输送通道16双面复印后)排出到由第一出纸盘17a、第二出纸盘17b组成的出纸部。
转印调色剂像后感光鼓5的表面残留的调色剂由清洁装置18除去。此外，感光鼓5表面的残留电荷，由相对感光鼓5的旋转方向、设置在清洁装置18的下游侧上的去除电荷装置(未图示)除去。
图像读取部6配置在数码复合机主体2的上部，按压并支撑放置于图像读取部6的接触玻璃25(参照图2)上的原稿的原稿送出板(原稿按压构件)24，以能开闭的方式设置，原稿送出板24上附加设置有原稿输送装置27。
而且，数码复合机主体2内配置有控制图像形成部3、图像读取部6、原稿输送装置27等的动作的控制部(CPU)90。
图2是表示装载于图像读取部6的、本发明一个实施方式的读取模块50的内部结构的侧视断面图，图3是表示本实施方式的读取模块50中的、从原稿60至传感器41的光路的立体图，图4是表示本实施方式的读取模块50内的、光学单元40与传感器41之间的构成的俯视断面图。另外，在图4中构成光学单元40的反射镜阵列35尽管反射光线，但是为便于说明，图4中表示的是光线透过光学单元40的模型。
读取模块50边在副扫描方向(箭头AA′方向)上移动，边读取接触玻璃25上承载的、原稿60的正面(图2的下表面侧)的图像。此外，读取模块50在停止于接触玻璃25的自动读取位置的正下方的状态下，读取由原稿输送装置27(参照图1)输送的、原稿60的正面的图像。
如图2所示，读取模块50的壳体30内具备：光源31；平面反射镜33a、33b和33c；由反射面为非球面形状的凹面的、多个反射镜构成的反射镜阵列35；第一折返反射镜34a和第二折返反射镜34b；光圈部37；以及作为读取部件的传感器41。传感器41被传感器基板42(参照图3)支撑。此外，读取模块50将用于取得白色基准数据的、基准板(未图示)的正下方作为起始位置。
在上述构成中，当以原稿固定方式读取原稿图像时，首先，将原稿60图像面朝下放置在接触玻璃25上。而后，边利用从光源31射出并通过开口30a的光照射原稿60的图像面，边使读取模块50从扫描起始侧以规定的速度向扫描折返侧移动。其结果，被原稿60的图像面反射的光成为图像光d(图2的实线箭头所示)，由平面反射镜33a和33b改变光路后，被平面反射镜33c向反射镜阵列35的方向反射。被反射的图像光d通过反射镜阵列35向图2的上侧或下侧反射的同时聚光，并被第一折返反射镜34a或第二折返反射镜34b再次反射后，通过光圈部37后在传感器41上成像。成像后的图像光d在传感器41中被像素分解，并转换为与各像素的浓度对应的电信号、进行图像的读取。
另一方面，当以纸张穿过方式读取原稿图像时，使读取模块50移动到接触玻璃25的图像读取区域(图像读取位置)的正下方。而后，利用原稿输送装置27在朝向图像读取区域轻轻按压的情况下依次输送原稿60，并边用来自光源31的光照射原稿60的图像面，边使被图像面反射的图像光d借助平面反射镜33a～33c、反射镜阵列35、第一折返反射镜34a或第二折返反射镜34b、光圈部37在传感器41上成像，进行图像的读取。
如图3所示，反射镜阵列35和光圈部37由相同材料一体形成，并单元化为光学单元(光学系统)40。通过使反射镜阵列35和光圈部37一体成型，能以高精度保持反射镜阵列35与光圈部37的相对位置。这样，可以有效防止因温度变化使反射镜阵列35和光圈部37膨胀或收缩、从而相对位置变化导致成像性能变差。
第一折返反射镜34a和第二折返反射镜34b设置在与反射镜阵列35相对的位置上，反射被反射镜阵列35反射后向光圈部37入射的光线(图像光d)。
另外，光圈部37是圆形的开口，调整在传感器41上成像的、图像光d的光量。
如图4所示，使图像光d在传感器41中成像的反射镜阵列35，是通过与传感器41的规定区域对应的多个反射镜35a、35b、35c……在主扫描方向(箭头BB′方向)上阵列状连接而构成。
按照本实施方式的构成，被在主扫描方向上划分的、原稿60的各读取区域Ra、Rb(参照图5)……反射的图像光d，由平面反射镜33a～33c(参照图2)改变光路，并入射到反射镜阵列35的反射镜35a、35b、35c……。图像光d被各反射镜35a、35b、35c……以等倍的成像倍率反射，并被第一折返反射镜34a或第二折返反射镜34b再次反射后，通过光圈部37并在传感器41的对应成像区域中形成倒立像。
在各成像区域中成像的倒立像，由于被转换为数字信号，所以在各个成像区域中将数据翻转、成为正立图像后，通过将各成像区域的图像接合、形成输出图像。
此外，由于光圈部37配置在构成反射镜阵列35的各反射镜35a、35b、35c……的焦点上，所以光圈部37与反射镜阵列35的物理间距(图2的上下方向的距离)由反射镜阵列35的缩小倍率(这里为等倍)决定。在本实施方式的读取模块50中，通过由第一折返反射镜34a或第二折返反射镜34b反射光线的构成，能够确保从反射镜阵列35至光圈部37的光路长度，从而可以使图像光d相对反射镜阵列35的入反射角度最小。其结果，可以抑制在各成像区域41a、41b(参照图5)……中成像的图像产生弯曲。
在本实施方式这种采用反射镜阵列35的复眼读取方式中，若与各反射镜35a、35b、35c……对应的区域中的、原稿位置(反射镜与原稿之间的光路长度)不同而成像倍率不同，则原稿60从接触玻璃25浮起时，会呈现异常图像。
本实施方式中，形成使图像光d的主光线在从原稿60至反射镜阵列35之间与光轴平行的远心光学系统。远心光学系统具有使通过光圈部37中心的、图像光d的主光线垂直原稿面的特征。这样，即便原稿位置改变，各反射镜35a、35b、35c……的成像倍率也不变化，所以即使在将原稿60分成细小区域读取时，也可以成为没有图像洇浸的、大景深的读取模块50。但是，由于必须和原稿位置无关、使主光线垂直原稿面，所以要求使用主扫描方向的尺寸和原稿尺寸同等以上的反射镜阵列35。
在采用如上所述的反射镜阵列35的复眼读取方式中，在传感器41的成像区域41a、41b……连续设置在主扫描方向上的情况下，当被各反射镜35a、35b、35c……反射并通过光圈部37的图像光d成像在传感器41上的规定区域中时，读取区域外的图像光d有可能成为杂散光入射到与传感器41上的、规定区域相邻的区域。
图5是图像光d成为杂散光入射到传感器41的状态图。如图5所示，来自与各反射镜35a、35b对应的读取区域Ra、Rb的光，在传感器41的对应成像区域41a、41b上成像。其中，当传感器41的成像区域41a、41b……在主扫描方向上连续设置时，即使是来自读取区域Ra、Rb外侧的光，比主光线靠内侧的光线(图5的阴影线区域)也通过反射镜35a、35b在传感器41上成像。具体地说，被反射镜35a反射的光入射到相邻的成像区域41b，被反射镜35b反射的光入射到相邻的成像区域41a。由于上述的成像光尽管光量微弱、却是与不同的读取区域对应的倒立像，所以在成像区域41a、41b成为与原本应该成像的像重叠的异常图像。
因此，本实施方式中，如图6所示，各反射镜35a、35b、35c……设置成：从主扫描方向(箭头BB′方向)观察、相邻的反射镜35a、35b、35c……向不同的角度反射图像光d。此外，如图7所示，各成像区域41a、41b……配置成：和相邻的成像区域41a、41b……在垂直主扫描方向的垂直方向(上下方向)上不重叠。
具体如图2和图6所示，从主扫描方向观察、多个反射镜35a、35b、35c……以向第一角度或第二角度反射图像光d的方式交替设置。即，从主扫描方向观察、反射镜35a、35c……以向第一角度反射图像光d的方式设置，从主扫描方向观察、反射镜35b、35d……以向第二角度反射图像光d的方式设置。
此外，反射镜35a、35c……以向从平面反射镜33c入射到反射镜阵列35的图像光d的方向(水平方向)的上侧反射图像光d的方式设置，反射镜35b、35d……以向从平面反射镜33c入射到反射镜阵列35的图像光d的方向(水平方向)的下侧反射图像光d的方式设置。
多个光圈部37相对反射镜阵列35、在上下方向的一侧(上侧)和另一侧(下侧)交替配置。
第一折返反射镜34a将来自反射镜35a、35c……的图像光d朝向配置在反射镜阵列35上侧的光圈部37反射，第二折返反射镜34b将来自反射镜35b、35d……的图像光d朝向配置在反射镜阵列35下侧的光圈部37反射。另外，被第一折返反射镜34a反射的图像光d和被第二折返反射镜34b反射的图像光d，彼此平行的同时，与从平面反射镜33c入射到反射镜阵列35的图像光d在相同方向(水平方向)上行进。
如图7所示，多个成像区域41a、41b……交错配置。其中，成像区域41a、41b……每隔一个在主扫描方向上配置成的两列(成像区域41a、41c……构成的列和成像区域41b、41d……构成的列)被上下配置。
成像区域41a、41c……和成像区域41b、41d……，在上下方向分开规定的间隙(反射镜阵列35的上下方向的高度以上的间隙)配置。此外，各成像区域41a、41b……，与相邻的成像区域41a、41b……在主扫描方向(箭头BB′方向)上无间隙地配置。其中，各成像区域41a、41b……，与相邻的成像区域41a、41b……在主扫描方向上略微重叠配置。另外，各成像区域41a、41b……，与入射到各成像区域41a、41b……的图像光d的主光线垂直地配置。
本实施方式中，如上所述，从主扫描方向观察、各反射镜35a、35b、35c……以和相邻的反射镜35a、35b、35c……向不同的角度反射光的方式设置，各成像区域41a、41b，41c……以和相邻的成像区域41a、41b，41c……在上下方向上不重叠的方式配置。这样，可以抑制被相邻的反射镜35a、35b、35c……反射的光通过光圈部37，成为杂光(杂散光)并到达传感器41。因此，可以抑制异常图像的产生。
此外，如上所述，从主扫描方向观察、多个反射镜35a、35b、35c……以向第一角度或第二角度反射光的方式交替设置。此外，多个成像区域41a、41b、41c……交错状配置。换句话说，成像区域41a、41b、41c……每隔一个在主扫描方向配置成的两列(成像区域41a、41c……构成的列和成像区域41b、41d……构成的列)被上下配置。这样，和将3个以上的列上下配置时相比，可以抑制传感器41的配置区域在上下方向上变大。
此外，如上所述，多个光圈部37交替配置在反射镜阵列35的上侧或下侧。这样，可以确保防止被相邻的反射镜35a、35b、35c……反射的光通过光圈部37、成为杂光(杂散光)到达传感器41。
此外，如上所述，设有第一折返反射镜34a和第二折返反射镜34b。这样，可以容易地将来自反射镜35a、35b、35c……的光，朝向交替配置在反射镜阵列35的上侧或下侧的光圈部37反射。
此外本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的发明思想的范围内能进行各种变更。例如，在上述实施方式中，采用第一折返反射镜34a或第二折返反射镜34b将被反射镜阵列35反射后入射到光圈部37的图像光d仅反射1次，但是也可以如图8所示，通过在光学单元40侧配置平面反射镜33d和33e，使用第一折返反射镜34a或第二折返反射镜34b将图像光d反射2次以上。
此外，作为图像读取装置，上述实施方式中举例说明了图像形成装置100上装载的图像读取部6，但是完全可以同样应用到与图像形成装置100分开使用的图像扫描仪上。
此外，上述实施方式中例示了把来自原稿60的图像光d借助平面反射镜33a～33c入射到反射镜阵列35，但是本发明不限于此，也可以不设置平面反射镜33a～33c中的1个以上的平面反射镜。例如，可以不设置平面反射镜33b，使被平面反射镜33a反射的图像光d直接入射到平面反射镜33c。
此外，上述实施方式中例示了反射镜35a、35c……将图像光d向水平方向的上侧反射，并且反射镜35b、35d……将图像光d向水平方向下侧反射，且多个光圈部37在反射镜阵列35的上侧或下侧交替配置，但是本发明不限于此。例如，可以使反射镜35a、35c……将图像光d向水平方向的上侧反射的同时，使反射镜35b、35d……将图像光d向水平方向的上侧反射，且使多个光圈部37仅配置在反射镜阵列35的上侧。

Claims (8)

1.一种读取模块，其特征在于包括：
照射原稿的光源；
光学系统，把从所述光源向原稿照射的光的反射光作为图像光成像；以及
传感器，具有将利用所述光学系统成像的图像光转换为电信号的多个成像区域，
所述光学系统包括：
反射镜阵列，由反射面为非球面形状的凹面的、多个反射镜在主扫描方向上阵列状连接，一个连接一个排列在一条直线上；
折返反射镜，将由各所述反射镜反射的光向所述传感器侧反射；以及
多个光圈部，分别设置在所述折返反射镜和所述传感器的各所述成像区域之间，调整由各所述反射镜反射的图像光的光量，
各所述反射镜以从主扫描方向观察、和相邻的所述反射镜向不同的角度反射光的方式设置，
从主扫描方向观察、所述多个反射镜以向第一角度或第二角度反射光的方式交替设置，
各所述成像区域以和相邻的所述成像区域在垂直主扫描方向的垂直方向上不重叠的方式配置，
所述多个成像区域交错状配置。
2.根据权利要求1所述的读取模块，其特征在于，所述多个光圈部相对所述反射镜阵列、在所述垂直方向的一侧或另一侧交替配置。
3.根据权利要求2所述的读取模块，其特征在于，还包括：第一折返反射镜，将来自所述反射镜的光相对所述反射镜阵列、朝向配置在所述垂直方向的一侧的光圈部反射；以及第二折返反射镜，将来自所述反射镜的光相对所述反射镜阵列、朝向配置在所述垂直方向的另一侧的光圈部反射。
4.根据权利要求1所述的读取模块，其特征在于，所述反射镜阵列和所述光圈部一体形成。
5.根据权利要求1所述的读取模块，其特征在于，所述光学系统是在所述反射镜阵列的原稿侧使图像光平行光轴的远心光学系统，在所述传感器上形成倒立像。
6.根据权利要求5所述的读取模块，其特征在于，将在所述传感器的各所述成像区域读取的图像数据翻转成正立图像后，通过将各所述成像区域的图像接合、构成与原稿对应的读取图像。
7.一种图像读取装置，其特征在于包括：
接触玻璃，固定在图像读取部的上表面；
原稿输送装置，能相对所述接触玻璃向上方开闭，把原稿输送到所述接触玻璃的图像读取位置；以及
权利要求1～6中任意一项所述的读取模块，在所述接触玻璃的下方沿副扫描方向能往返移动地配置，
所述读取模块能边在副扫描方向上边 移动、边读取所述接触玻璃上放置的原稿的图像，且能在停止于与所述图像读取位置相对的位置的状态下读取输送到所述图像读取位置的原稿的图像。
8.一种图像形成装置，其特征在于，装载有如权利要求7所述的图像读取装置。
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