JP2003283761A - 画像読取装置および画像読取装置のピント調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像読取装置に設ける光学系装置において、
結像レンズを光軸を中心にして回転させる手段を用い
て、原稿の副走査方向の出力信号を容易にできる装置を
提供する。 【解決手段】 画像読取装置の光学系走査装置におい
て、ホルダー３５に対して固定位置に設けたＣＣＤ２７
と、レンズアッセイ３１とを組み合わせた光学組立体３
０として配置し、走査装置のミラーを介して反射される
原稿の走査光を、ＣＣＤ２７に結像させる。前記レンズ
アッセイ３１は、ホルダー３５のガイドリング３６、３
７に支持されて、光軸を中心に回転可能に設けているの
で、前記レンズアッセイ３１を回転させることにより、
ＣＣＤに結像させる副走査方向の光の線の各部分での解
像度が一定する位置を検知できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スキャナ、複写
機、ファクシミリ等に備えられる画像読取装置におい
て、結像レンズを用いてイメージセンサ（ＣＣＤ）に結
像させる走査光のピント調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真複写機やファクシミ
リ装置等のような画像形成装置において、原稿の画像の
読み取りを行うために、原稿をセットするプラテンの下
面に沿って往復移動可能な走査装置を配置している。そ
して、プラテンガラス上にセットした原稿に、ハロゲン
ランプ等の光源からの光を照射し、その反射光をレンズ
によりイメージセンサのような光電変換素子に結像さ
せ、電気信号として出力させている。前記従来の画像読
取装置では、ＣＣＤの長手方向に直交する白黒ラインで
構成される調整パターンを印字した紙をプラテン上にセ
ットして、結像レンズとＣＣＤとの距離を変化させ、前
記ＣＣＤの主走査方向の出力を調整する等の手段が用い
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ステ
ッピングモータのステップ角度を細かく制御したり、ミ
ラーキャリッジの振動を押さえたりして、読み取りの精
度を向上させるような手段が用いられている。しかし、
前述したような制御や振動を抑制する手段を講じたとし
ても、読み取り精度が向上しないことがあり、その原因
としては、ＣＣＤの主走査方向（メリジオナル方向）の
出力調整は行われているものの、副走査方向（サジタル
方向）の出力調整が行われていないという理由によるこ
とが判明した。特に、副走査方向のピントのズレが調整
されていない場合には、カラー画像の読み取りにおい
て、副走査方向の色再現性や色にじみ等として発生する
という、重要な問題となって現れてきている。

【０００４】そこで、前述したような問題に対処するた
めに、特開平１１−２０５５３１号公報に示されるよう
に、あらかじめレンズの特性を調べておき、副走査方向
の解像力特性曲線を見て、ピント調整を行うことが提案
されている。しかしながら、あらかじめレンズの特性が
分かっていても、部品交差等によって、個々のレンズに
よって解像力特性曲線が異なるため、使用するレンズの
各々について、レンズの特性を知っておく必要があり、
高級機、中級機、汎用機等の機種によってレンズの仕様
が異なる場合に、その種類毎に確認する必要があるため
に、より汎用的な技術の開発が望まれている。

【０００５】また、特開２００１−１４８９９号公報に
開示されている技術手段は、ピント調整用原稿の原稿面
と結像レンズとを結ぶ光路中に、移動させることにより
原稿面の副走査方向のことなる位置を読み取ることがで
きるように、透光性材料からなる読取部材を挿入し、前
記読取部材により副走査方向のピント調整を行うものが
開示されている。前記技術手段では、あくまで読取部材
を介在させた時に、ピント調整が行われるものである。
したがって、ピント調整を終えた後には、光路中に挿入
された読取部材を取り除いてしまうが、その状態では主
走査、副走査方向のともにＣＣＤ上でのピントが調整さ
れているとは限られないし、読取部材の個体差にも影響
されるものである。前述したように、従来公知の画像読
取装置でのピント調整手段においては、主走査方向、副
走査方向ともに容易にピント調整を行うことが解決され
ているものではなく、より簡単な調整手段の開発が望ま
れているのが現状である。

【０００６】本発明は、主走査方向、副走査方向ともに
簡単にピント調整ができ、良好な読取画像を得ることの
できる画像読取装置と、そのピント調整方法を提供する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の発明
は、プラテンにセットした原稿に向けて光を照射し、こ
の原稿からの反射光を結像レンズで収束させ、イメージ
センサに結像させて走査光の光信号を電気信号に変換さ
せる画像読取装置に関し、前記イメージセンサは、前記
結像レンズの中心軸を中心にして回転自在な保持部材に
取り付けられていることを特徴とする。したがって、走
査光の副走査方向のピント調整を行う機構を、前記結像
レンズを回転させることによって行い得るので、ピント
調整を容易に行うことができる。

【０００８】請求項２の発明は、プラテンにセットした
ピント調整用原稿に向けて光を照射し、この原稿からの
反射光を結像レンズで収束させ、イメージセンサに結像
させて走査光の光信号を電気信号に変換させる画像読取
装置のピント調整方法であって、前記結像レンズとイメ
ージセンサとの距離を調整して、主走査方向のピントを
調整する第１操作と、前記イメージセンサを前記結像レ
ンズの中心軸を中心に９０度回転させて、副走査方向の
ピント調整を行う第２操作とからなることを特徴とす
る。そして、結像レンズのピント調整機構を、主走査方
向、副走査方向ともに簡単にピント調整を行うことがで
き、良好な読取り画像が得られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図示される例にしたがって、本発
明の装置の構成を説明する。図１に示す例は、一般的な
画像形成装置として、画像読取装置と記録部とを組み合
わせて構成する装置の概要の構造を示している。前記画
像形成装置は、電子写真複写機やファクシミリ装置また
は、その２つの機能を複合した複合機として構成可能な
もので、装置の上部に配置する画像読取装置１０と、読
み取り信号に基づいて記録紙を作成する記録部２とを組
み合わせている。前記記録部２に対して、その下部に図
示を省略する給紙部が配置され、給紙トレイ等の給紙手
段から送られてくる用紙を、用紙搬送路３を通して搬送
し、感光体ドラムに形成したトナー画像を用紙に転写
し、定着処理して記録紙として排出させるようにしてい
る。

【００１０】前記記録部２には、一般的な電子写真方式
を用いた画像形成装置と同様に、搬送ローラ装置４によ
り用紙搬送路３内で用紙を搬送する搬送手段を設けてい
る。前記記録部に配置している感光体ドラム５に対して
は、図示を省略するメモリ除去手段と帯電手段、書込手
段、および、現像装置６とを配置しており、感光体ドラ
ム５の表面を帯電手段により一様な電位に帯電させた後
で、書込手段から画像の光を照射して静電潜像を形成
し、その静電潜像に対して現像装置６の現像ローラ６ａ
からトナーを供給してトナー画像として可視像化する。
そして、前記感光体ドラムに形成したトナー画像を、用
紙の裏面側から転写ローラ７により所定の値の電位を印
加することにより用紙に転写し、定着装置８において熱
と圧力とを加えて定着し、排出ローラ装置９により機外
に排出させる。

【００１１】前記記録部２の上部に配置される画像読取
装置１０においては、読取部２０の上部に原稿取扱い部
１１を設けており、シート原稿の取扱いのためにＡＤＦ
（自動原稿搬送装置）１２と、シートまたはブックもの
の原稿をプラテン２２にセットして読み取るＦＢＳ（フ
ラットベッドスキャナ）とを用いている。前記ＡＤＦ１
２を用いてシート原稿の読み取りを行う場合には、ＡＤ
Ｆ１２内で原稿を搬送する原稿搬送路１５に対して、原
稿トレイ１３にセットした原稿を、入り口部に配置する
給紙ローラ１６、原稿をさばいて給紙する用紙さばき装
置１７と搬送ローラ装置１８を設けている。そして、原
稿を定速で搬送する搬送ローラ装置１８により、原稿搬
送路１５の下部に配置する小プラテン２１の部分で読み
取りに対処させ、読み取りの終了した原稿は、排出ロー
ラ装置１９により排出トレイ１４に排出させる。

【００１２】また、ＦＢＳ機能を用いて読み取りを行う
際には、大プラテン２２に原稿の画像面を位置させ、前
記ＡＤＦ１２の排出トレイ１４を一体に設けたプラテン
カバーを押圧して、読み取りの動作を行うようにする。
前記２つの大小のプラテン２１、２２を設けている読取
部２０では、前記プラテンの下面に沿って移動可能な走
査装置を設けている。前記走査装置としては、ランプ２
４と１つのミラーｍ１を設けたフルレートキャリッジ２
３と、２つのミラーｍ２、ｍ３を設けたハーフレートキ
ャリッジ２５とを用い、原稿の画像面にランプ２４の光
を照射して、その反射光を３つのミラーｍ１〜ｍ３によ
り反射し、結像レンズ２６によりイメージセンサ２７に
結像させ、前記イメージセンサ２７で光信号をデジタル
信号に変換して、画像情報処理部に向けて伝達する。

【００１３】前記２つのキャリッジは、ワイヤまたはベ
ルトのような駆動伝達部材２９、２９ａにそれぞれ接続
され、駆動プーリ２８、２８ａにより同期駆動される。
そして、フルレートキャリッジ２３は、大プラテン２２
の上にセットした原稿の長さ方向に一定の速度で移動さ
れるが、ハーフレートキャリッジ２５はその半分の速度
で移動されて、ミラーにより光を反射させ、レンズに入
射させてイメージセンサ２７に結像させる。前記原稿を
読み取った画像信号は、記録部２で感光体ドラム５に書
き込む信号として用いる他に、ファクシミリ装置の機能
を用いて他のファクシミリ装置に向けて送信することが
できる。また、ＡＤＦ１２に対応させる小プラテン２１
を用いて、シート原稿の読み取りを行う場合には、図の
仮想線で示しているように、２つのキャリッジ２３、２
５を小プラテン２１の位置に停止させておき、ＡＤＦ１
２の原稿搬送路１５内を定速で搬送される原稿の読み取
りを行う。

【００１４】前記画像読取装置１０において、走査装置
に設けているレンズ２６（図１に示す）とイメージセン
サ（ＣＣＤ）２７は、図２、３に示す光学組立体３０と
して構成されているもので、円筒状のレンズアッセイ３
１は、装置フレームに保持されるホルダー３５に支持さ
れている。前記ホルダー３５のレンズ保持部から所定の
間隔を介して、ＣＣＤ２７を支持する垂下部材３８を設
け、レンズアッセイ３１の焦点位置に対応させてＣＣＤ
２７を位置決めしている。前記ホルダー３５において
は、レンズアッセイ３１の長さ方向の２か所に対応させ
て２つのガイドリング３６、３７を配置し、前記ガイド
リングに貫通させるように設けた孔に、レンズアッセイ
３１を回転可能に支持している。また、前記２つのガイ
ドリング３６、３７の間には、レンズアッセイ３１に突
出させて設けた大径リング３２を位置させて、前記大径
リング３２に手をかけて回転させることで、レンズの光
軸を中心にして回転させ得るように構成している。

【００１５】また、前記レンズアッセイ３１を光軸を中
心にして回転させる際の目印として、図４に示すよう
に、レンズアッセイ３１の先端部に設けた前リング３３
に識別マーク３４を設けておき、ガイドリング３６には
目盛り３６ａを設けている。そして、前記ホルダー３５
に対してレンズアッセイ３１を回転させた時に、前記マ
ーク３４の目盛り３６ａに対する位置を読み取ること
で、レンズアッセイ３１の回転角度を知ることができ
る。前記ホルダー３５はガイドリング３６、３７と垂下
部材３８とともに、樹脂材料を用いて一体のものとして
形成することができる。そこで、前記レンズアッセイ３
１に設ける大径リング３２がレンズアッセイのホルダー
に対する装着の障害となる場合には、レンズアッセイ３
１をホルダー３５に装着した後で、大径リング３２を後
付けで組み合わせても良い。なお、前記ホルダー３５に
対してレンズアッセイ３１を組み合わせて一体化すると
ともに、ホルダー３５のホルダー部にレンズアッセイ３
１を回転可能に保持させる手段では、前記レンズアッセ
イ３１をホルダー３５に組み合わせる保持手段として
は、任意の組み合わせ機構を用いることが可能である。

【００１６】前述したように、光学組立体３０におい
て、レンズアッセイ３１をホルダー３５に対して光軸を
中心にして回転可能に設けた場合に、原稿画像の副走査
方向での歪みを調整可能にするもので、レンズの製造誤
差やその他の条件により生じる問題を解消することがで
きる。そして、レンズアッセイ３１を光軸を中心にして
回転させることで、レンズアッセイ３１によりラインセ
ンサとしてのＣＣＤ２７に結像され、原稿の副走査方向
の画像の線で、各部分の不鮮明な部分を解消させ得るレ
ンズアッセイの固定角度を、前記レンズアッセイ３１に
対して設定できるようにする。

【００１７】一般に、前記読取部での画像の鮮明度は、
図５のグラフに示すように、主走査方向Ｍと副走査方向
Ｓの各々における解像力（画像の鮮明度）、すなわちＭ
ＴＦ（原稿の画素のコントラスト再現の割合）が、異な
る曲線を描いているものでものである。そして、従来の
装置においては、主走査方向解像力（実線で示す）の曲
線Ｍにおいて、レンズの中央部におけるＭＴＦが２０％
以上であれば、画像の鮮明度が十分なものとして得られ
るとされることから、その条件を満足できる位置にピン
ト調整が行われている。ところが、前述したような位置
にレンズ２６を固定してＣＣＤ２７に結像させ、図６に
示すような原稿Ｄの画像の副走査方向の線ＤａをＣＣＤ
２７に結像させて、その線Ｄａの長さ方向の各点で、画
像の鮮明度を解析した時に、全体が同じような鮮明度の
ものとして再現されていないことが多くある。例えば、
前記主走査方向のみの解像力に基づいて調整する場合
に、主走査方向でのＭＴＦが２０％以上のｄｅｆ＋０．
０６ｍｍの条件では、副走査方向のＭＴＦが２０％以下
となっていることから、再現した画像の鮮明度が十分で
はないと考えられる。そこで、本発明においては、主走
査方向Ｍと副走査方向ＳでのＭＴＦの双方が２０％以上
の条件を満足させるような範囲Ｒで、レンズ２６からの
光をＣＣＤに結像させるような調整を行うものである。
前述したような条件を設定するために、前記レンズを回
転させる手段を用いて、ＣＣＤ２７に焦点を合わせるレ
ンズ２６を回転させ、前記レンズ２６を固定する角度を
調整すること、または、後述するように、ＣＣＤ２７と
レンズの一方・双方の角度と、間隔を調整する等の手段
を用いて、前記主・副走査方向（Ｍ、Ｓ）でのＭＴＦを
満足できる条件を見出すことができるようにしている。

【００１８】そこで、前述したような副走査方向での画
像の鮮明さを求めるために、本実施例に説明しているよ
うに、レンズアッセイ３１をホルダー３５に対して光軸
を中心として回転させて、ピント調整を行い得るように
することで対処させている。そして、ＣＣＤ２７に結像
される副走査方向の走査線に対して、前記レンズを回転
させることにより、レンズ光軸を中心にした直径方向の
異なる位置を通して、画像の反射光を結像させるように
してテストを行うようにする。したがって、前述したよ
うなレンズアッセイをホルダーに対して回転させること
により、前記結像される線Ｄａの全体に亘って画像が鮮
明に結像されるレンズの角度を読み取ることが可能であ
り、その光学系装置におけるレンズの特性を知ることが
できる。

【００１９】前記本実施例において、ホルダー３５に対
してレンズアッセイを回転させ、最適なレンズアッセイ
３１の固定位置を見出すことにより、その情報に基づい
て他の光学組立体に対しても同様な調整の動作を行っ
て、画像読取装置を出荷することができる。例えば、同
一の仕様に基づいて製造される光学組立体は、ほぼ同様
な副走査方向に対する画像の鮮明さを持つものであり、
１つの光学組立体に対して正確な調整の条件が見出され
ることで、同一仕様に基づいて製造された他の装置に対
しても同様な調整の対応策を用いることができ、画像の
鮮明さに欠陥の少ない光学系装置として、調整を行うこ
とが可能になる。また、前述したようにして、１つまた
は複数個の光学組立体を用いて、前記調整作業を行った
データを得ることで、その後に製造するレンズアッセイ
と光学系装置全体に対して、設計の変更や改良を行う際
のデータとして用いることが可能となる。

【００２０】前述したような構成を有する光学系装置に
おいて、ＣＣＤ２７に集光する光のピント調整を行う場
合に、結像レンズ２６とＣＣＤ２７との間での距離を調
整することが必要となる。そこで、前記図２、３に示す
ような光学組立体３０を光路方向に移動可能に配置する
こと、および、前記光学組立体３０のレンズアッセイ３
１と、ＣＣＤ２７との間隔を変更可能に構成することで
対応させて、図７、８に示すような調整の操作を行うよ
うにする。前記図７、８に示すピント調整の例におい
て、前記光学組立体３０の移動を許容するためには、読
取部２０のフレームに対して、前記光学組立体３０を移
動可能にする案内手段（図示を省略）を設けることがで
きる。

【００２１】前記レンズアッセイ３１とＣＣＤ２７との
間隔を調整するためには、ホルダー３５に設けるガイド
リング３６、３７に対して、レンズアッセイ３１を光軸
Ａ方向に移動させる手段を設ける。そして、前記レンズ
アッセイ３１を移動させることにより、ＣＣＤ２７に対
するレンズの位置を設定し、結像レンズにより結像され
る走査光が、ＣＣＤ２７に対して正確に焦点を合わせる
ように調整する。また、ＣＣＤ２７のレンズに対する位
置（間隔）の調整を行うに際しては、ホルダー３５の垂
下部３８に支持させるＣＣＤ２７を、前記垂下部３８に
対して光軸Ａ方向に進退可能に支持させるように設け、
例えば微小な移動を行わせるネジ部材等を用いて、レン
ズの焦点位置に位置決めさせるように、調整の動作を行
うことが可能である。

【００２２】前記構成に加えて、ＣＣＤ２７を光軸Ａを
中心にして回転可能に設けて、レンズアッセイ３１を固
定した状態で、ＣＣＤ２７を回転させることにより、ピ
ントの調整を行うことができるようにする。そのために
は、前記図２、３に示した光学組立体３０に対して、レ
ンズアッセイ３１に対して読取部２０のフレームに固定
する手段を設けておき、ホルダー３５のガイドリング３
６、３７を介して垂下部３８を回転させるようにし、Ｃ
ＣＤ２７をホルダー３５とともに光軸Ａを中心にして回
転させる。また、垂下部３８に対して光軸Ａを中心にし
て、前記ＣＣＤ２７のみを回転可能に支持させることも
可能であるが、その場合には、垂下部３８に対して光軸
方向の進退と、回転の２種類の動作を許容する状態とさ
れることから、ＣＣＤの支持手段の構造が複雑化される
という問題が生じる。

【００２３】前述したように構成してなる光学組立体３
０において、主走査方向のピントを調節する場合には、
図７に示すように、レンズアッセイ３１とＣＣＤ２７と
の距離を調整して、主走査方向のピントを調整する。こ
の操作を第１操作として説明しているもので、前記第１
操作においては、レンズアッセイ３１とＣＣＤ２７の双
方を同時に移動させるか、または一方を固定して、他方
を移動させることでピントの調整を行うことができる。
また、副走査方向のピント調整を行う第２操作を行う場
合には、図８に説明しているように、ＣＣＤ２７を保持
する保持部材（垂下部３８）を、前記結像レンズの中心
軸（光軸Ａ）を中心に９０°回転させて、副走査方向の
ピント調整を行うもので、前記第２操作によって、図６
に基づいて説明したような、副走査方向のピント調整を
行うことができるものとされる。なお、前記ピント調整
の第１操作と、第２操作の２種類の調整作業は、そのい
ずれかが満足される状態では、調整を要する１つの操作
のみを行えば良く、必ずしも、２種類の調整作業を行う
ことを必要とするものではない。

【００２４】前記実施例に説明した光学系装置のピント
調整手段において、ホルダーに設けるレンズアッセイ回
転可能に保持するためのガイドリングや、レンズアッセ
イの回転角度を知るための手段は、図示したものの他
に、任意の構造のものを使用することができる。また、
前記ホルダーに保持されるレンズアッセイとしても、前
記ホルダーに対して任意に回転可能とするものであれ
ば、前記レンズと大径リングの構造も、特に限定される
ものではない。そして、前記光学組立体は、画像形成装
置の画像読取装置として使用している途中で、記録紙と
して排出されたものに画像の欠陥が発見された時にも、
随時ピント調整の作業を行うことが可能である。その際
には、メンテナンス作業員がレンズアッセイを回転させ
る調整を行って、最良なレンズアッセイの回転位置を検
知して、その位置でレンズアッセイをホルダーに対して
固定し、ユーザーの使用に供することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の装置は、前述したように構成し
ているものであるから、走査光の副走査方向のピント調
整を行う機構を、前記結像レンズを回転させるのみで行
い得るので、ピント調整を容易に行うことができる。ま
た、イメージセンサを保持する保持部材に対して、結像
レンズを走査光の中心軸を中心にして回転可能に設けて
いるので、結像レンズのピント調整機構を、簡単な構成
の部材を用いて容易に行うことができる。そして、主走
査方向のピントを調整する第１操作と、副走査方向のピ
ント調整を行う第２操作とからなる調整手段を用いるこ
とにより、簡単にピント調整を行うことができ、良好な
読み取り画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一般的な画像形成装置の構成を示す説明図で
ある。

【図２】 光学組立体の構成を示す側面図である。

【図３】 光学組立体の斜視図である。

【図４】 光学組立体の正面図である。

【図５】 ピント調整に対応するレンズの特性の説明図
である。

【図６】 原稿の画像の結像状態の説明図である。

【図７】 レンズとＣＣＤの間隔を微調整する動作の説
明図である。

【図８】 ＣＣＤを光軸を中心に回転させる動作の説明
図である。

【符号の説明】

１ 画像形成装置、 ２ 記録部、 ３ 用紙搬
送路、４ 搬送ローラ装置、 ５ 感光体ドラム、
６ 現像装置、７ 転写ローラ、 ８ 定着装
置、 ９ 排出ローラ装置、１０ 画像読取装置、
１１ 原稿取扱い部、 １２ ＡＤＦ、１３
原稿トレイ、 １４ 原稿排出トレイ、 １５ 原
稿搬送路、１６ 給紙ローラ、 １７ 用紙さばき
装置、１８ 搬送ローラ装置、 １９ 排出ローラ
装置、 ２０ 読取部、２１・２２ プラテン、
２３ フルレートキャリッジ、２４ ランプ、 ２
５ ハーフレートキャリッジ、 ２６ レンズ、２
７ ＣＣＤ、 ２８ プーリ、 ２９ ワイヤ、
３０ 光学組立体、 ３１ レンズアッセイ、 ３
２ 大径リング、３３ 前リング、 ３４ マー
ク、 ３５ ホルダー、３６・３７ ガイドリン
グ、 ３８ 垂下部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラテンにセットした原稿に向けて光を
   照射し、この原稿からの反射光を結像レンズで収束さ
   せ、イメージセンサに結像させて走査光の光信号を電気
   信号に変換させる画像読取装置において、 前記イメージセンサは、前記結像レンズの中心軸を中心
   にして回転自在な保持部材に取り付けられていることを
   特徴とする画像読取装置。
2. 【請求項２】 プラテンにセットしたピント調整用原稿
   に向けて光を照射し、原稿からの反射光を結像レンズで
   収束させ、イメージセンサに結像させて走査光の光信号
   を電気信号に変換させる画像読取装置のピント調整方法
   であって、 前記結像レンズとイメージセンサとの距離を調整して、
   主走査方向のピントを調整する第１操作と、 前記イメージセンサを前記結像レンズの中心軸を中心に
   ９０度回転させて、副走査方向のピント調整を行う第２
   操作とからなる画像読取装置のピント調整方法。