JP2004354982A

JP2004354982A - 画像読取装置

Info

Publication number: JP2004354982A
Application number: JP2004131573A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Aoyama; 武史青山; Hyoe Iwata; 岩田　　兵衛; Yukihiro Miura; 幸宏三浦; Takehiro Kishi; 岸　　丈博; Takayuki Suga; 隆之菅
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2004-12-16
Also published as: US7021543B2; US20040223205A1

Abstract

【課題】オフアキシャル光学系を採用した画像読取装置において、結像ミラーとＣＣＤの取り付け位置調整手段を剛性の高い構成で固定する。反射ミラーと結像ミラーの相対的な位置関係を高精度にきめることができるので、ＣＣＤの取り付け位置のみを調整すれば、要求される読取画像の仕様を満足できる。また、結像ミラーの調整が必要な場合には、反射面に歪みを与えることなく容易に調整できるようにする。
【解決手段】反射ミラーと結像ミラーとＣＣＤの取り付け位置を調整する手段とをそれぞれキャリッジ筐体に一体的に成形された反射ミラー支持部と結像ミラー支持部とＣＣＤ支持部とに直接位置決めし固定する。ＣＣＤはキャリッジ筐体にＣＣＤの取り付け位置調整手段を介して固定する。また、絞りに近く像側にある結像ミラーをミラー調整板で支持し、ミラー調整板を変位させることで結像ミラーの位置を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、イメージスキャナ等の画像読取装置に関する。

従来より、原稿面上の画像情報を読み取る画像読取装置としてのイメージスキャナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このようなイメージスキャナは結像レンズとラインセンサを固定し、反射ミラーのみを移動させることによって原稿面を露光走査して、画像情報を読み取っている。

近年、装置の構造の簡略化をはかるためミラー、結像レンズ、ラインセンサ等を一体化して原稿面を走査するキャリッジ一体走査方式が採用されるようになっている。

図３は従来のキャリッジ一体型走査方式の画像読取装置を示す。光源５０１から放射された光束は原稿台ガラス５０２に載置された原稿５０３を照明し、原稿５０３からの反射光束を順に第１、２、３ミラー５０４，５０５，５０６を介してキャリッジ５１１内部でその光路を折り曲げ、光束が透過することで結像させる結像レンズ５０９によりラインセンサ５１０面上に結像させている。そしてキャリッジ５１１を図示しない駆動モータにより矢印Ａ方向（副走査方向）に移動させることにより、原稿５０３の画像情報を読み取っている。結像レンズ５０９は鏡筒５１２に固定されており、また、第１、２、３ミラー５０４，５０５，５０６及び鏡筒５１２は、キャリッジ５１１に固定されている。

ところで、デジタル複写機等の画像読取装置では、高解像度、高速性が要求される。結像レンズの解像度を向上させようとすると、画角を狭くするため光路長が延びてしまうと共に光量が低下し、結像レンズを明るくさせようとすると、画角を広くするため、解像度が低下してしまうので、キャリッジ一体走査方式の採用は困難であった。

そこで光束が反射することで結像させる非共軸光学系（オフアキシャル光学系）を採用したキャリッジ一体型走査方式の画像読取装置が提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。なお、オフアキシャル光学系とは、像中心と瞳中心を通る光線に沿った基準軸を考えた時、構成面の基準軸との交点における面法線が基準軸上にない曲面（オフアキシャル曲面）を含む光学系として定義される光学系である。特にカラー原稿を読み取る際に、オフアキシャル光学系の反射面間の媒質を空気にすることで、色収差を発生させない構成も提案されている。
特開平３−１１３９６１号公報特開平８−２９２３７１号公報特開２００２−３３５３７５号公報

しかしながら上記従来例では、キャリッジ一体型走査方式の画像読取装置に採用されたオフアキシャル光学系における反射ミラー、オフアキシャル反射面が形成されている結像ミラー及びラインセンサ等の光学素子の固定手段及び調整手段について、提案されていなかった。

ところで、一般にデジタル複写機等の画像読取装置では、Ａ４〜Ａ３程度までの大きさの原稿を読み取ることができるが、そのためにはオフアキシャル反射面は１辺の長さが３０ｍｍ程度必要となる。また、オフアキシャル反射面は、非常に精度が高い自由曲面形状が要求されるので、反射面の加工には、反射面の測定と修正の工程が複数回必要となってくる。しかしながら上記従来例では、反射面がオフアキシャル光学系を構成する複数の反射面は一体的に成形された一つの光学素子上に形成されているので、反射面を加工する時に、一つの反射面を修正すると他の反射面の自由曲面に歪を与えてしまい、３０ｍｍ程度もの大きさのある面でかつ要求される精度ですべての面を仕上げることが非常に困難であった。さらには、カラー原稿を読み取る際の色収差を低減させるためにオフアキシャル反射面間の媒質を空気にするような中空の一体的なブロックの場合、加工することすら困難な形状である。つまりオフアキシャル光学素子を切削により加工する場合には、切削のためのバイトが加工すべき面に到達するのが困難であり、また金型による成形の場合は、光学素子を成形した後に金型を光学素子から分離することが困難である。

本発明は、上述した点を鑑みてなされたもので、簡易な構成の部品で精度良く、組立て調整の簡単なオフアキシャル光学系を用いた画像読取装置を提供することに有る。

［１］原稿を照明する照明装置と、ラインセンサと、前記照明装置で照明された原稿からの光を前記ラインセンサに結像しオフアキシャル反射面を有する複数の結像ミラーとを有する画像読取装置において、前記照明装置と、前記ラインセンサと、前記複数の結像ミラーとを支持する筐体を有し、前記ラインセンサは、前記筐体にラインセンサ調整部材を介して固定されることを特徴とする画像読取装置。

［２］原稿を照明する照明装置と、ラインセンサと、前記照明装置で照明された原稿からの光を前記ラインセンサに結像しオフアキシャル反射面を有する複数の結像ミラーとを有する画像読取装置において、前記照明装置と、前記ラインセンサと、前記複数の結像ミラーとを支持する筐体を有し、前記複数の結像ミラーのうち少なくとも１枚は調整可能な結像ミラーとしてミラー調整部材を介して前記筐体に支持されることを特徴とする画像読取装置。

［３］［２］記載の画像読取装置において、前記複数の結像ミラーのうち前記調整可能な結像ミラー以外の結像ミラーは、前記筐体に直接固定されていることを特徴とする画像読取装置。

［４］［２］記載の画像読取装置において、前記調整可能な結像ミラーは、前記複数の結像ミラーの内で、結像ミラー面の変位に対して前記ラインセンサ上の結像の変位が最も大きい結像ミラーとすることを特徴とする画像読取装置。

［５］［２］記載の画像読取装置において、前記複数の結像ミラーの光路の間に１つの絞りを有し、前記絞りに光路上で隣接する結像ミラーを前記調整可能な結像ミラーとすることを特徴とする画像読取装置。

［６］［２］に記載の画像読取装置において、前記ミラー調整部材は、前記調整可能な結像ミラーを支持し、前記筐体との間隔を調整する間隔調整部材と接し、前記間隔調整部材とは反対側から押圧部材により前記筐体方向に押圧されていることを特徴とする画像読取装置。

［７］［２］に記載の画像読取装置において、前記ミラー調整部材は、前記調整可能な結像ミラーを支持し、前記筐体に対して調整可能な前記結像ミラーの光軸に直交する方向に調整する光軸直交方向調整部材と接し、押圧部材により前記筐体方向に押圧されていることを特徴とする画像読取装置。

［８］［１］に記載の画像読取装置において、前記ラインセンサはパッケージに封入されており、前記ラインセンサ調整部材は、前記パッケージが固定された第１調整部材と、前記筐体に固定された第２調整部材とにより構成され、前記第１調整部材と前記第２調整部材とは、位置調整後に互いに固定されることを特徴とする画像読取装置。

［９］［１］または［２］に記載の画像読取装置において、前記筐体はさらに、前記原稿からの光を前記複数の結像ミラーに導く複数の平板ミラーを直接固定支持することを特徴とする画像読取装置。

［１０］［１］または［２］に記載の画像読取装置において、前記筐体と前記原稿とを相対移動させる駆動部を有することを特徴とする画像読取装置。

請求項１記載の発明によれば、ラインセンサ調整部材を筐体に直接固定したので、剛性の高い構成にすることができる。

請求項２記載の発明によれば、位置調整を行なう結像ミラーを筐体に対して調整可能としたので、剛性の高い構成を維持したまま結像ミラーの調整を行なう構成にすることができる。

請求項３記載の発明によれば、調整しない結像ミラーを筐体に直接固定したので、剛性の高い構成にすることができる。

請求項４記載の発明によれば、効率の良い結像ミラー調整を行なう構成にすることができる。

請求項５記載の発明によれば、特に結像ミラーの間に絞りを配置した光学系において、効率の良い結像ミラー調整を行なう構成にすることができる。

請求項６記載の発明によれば、調整を行なう結像ミラーは、間隔調整部材を介して筐体に押圧されるので、ミラーを歪曲するような不要な力を受けないで結像ミラーの角度を調整する構成にすることができる。

請求項７記載の発明によれば、調整を行なう結像ミラーは、間隔調整部材を介して筐体に押圧されるので、ミラーを歪曲するような不要な力を受けないで結像ミラーの光軸に直交する位置を調整する構成にすることができる。

請求項８記載の発明によれば、簡単な構成により、ラインセンサの位置を調整できる構成にすることができる。

請求項９記載の発明によれば、複数の平板ミラーも筐体で直接固定支持することにより、剛性の高い構成にすることができる。

請求項１０記載の発明によれば、剛性の高い構成の筐体と原稿を相対移動させることができ、正確な画像走査を行なうことができる。

図１は本発明の画像読取装置を実施したイメージスキャナや複写機等の装置に適用した時の実施形態の主要断面図である。図１（ａ）のＣＣＤ１０近傍の拡大図を図１（ｂ）で示す。図２は図１のキャリッジ１２を上から見た図である。

図中、１は原稿台ガラスであり、その上に原稿Ｓが載置されている。２は照明光源であり、例えばキセノンランプ等から成っている。３，４，５は各々順に第１、第２、第３反射ミラーであり、原稿Ｓからの光束の光路を折り曲げている。６〜９はそれぞれオフアキシャル反射面が一つのみ形成されている第１〜４結像ミラーであり、媒質を空気として、原稿Ｓの画像情報に基づく光束を折り曲げると共にラインセンサ１０面上に結像させている。第２ミラー７と第３ミラー８の間の光路には絞りが設けられていて、光束を絞っている。第１〜第４結像ミラー６〜９はポリカーボネート等の樹脂により成形されている。１０は読取手段としてのリニアイメージセンサを収納したパッケージ（以下ＣＣＤと称す）であり、複数の受光素子を１次元方向（主走査方向）に配列した構成によりなっている。１１は、照明光源２、第１〜第３反射ミラー３〜５、第１〜第４結像ミラー６〜９及びＣＣＤ１０を収納しているキャリッジ１２の筐体１１である。筐体１１にはランプ支持部１１ａ，ｂ、反射ミラー支持部１１ｃ，ｄ、結像ミラー支持部１１ｅ、ｆが一体的に形成されている。ランプ支持部１１ａ，ｂ、反射ミラー支持部１１ｃ，ｄと結像ミラー支持部１１ｅ、ｆとは、各々被支持部材の主走査方向両端部を一対で支持している。照明装置２はランプ支持部１１ａ，ｂに、第１〜第３反射ミラー３〜５は反射ミラー支持部１１ｃ，ｄに、第１〜第４結像ミラー６〜９は結像ミラー支持部１１ｅ，ｆに、直接位置決めされて接着剤で固定されている。１５はＣＣＤ取り付け台で筐体１１に一体的に形成されたＣＣＤ支持部１１ｇ，ｈに直接固定されている。１６のＣＣＤ台には板バネ１７ａ，ｂによりＣＣＤ１０が固定されている。ＣＣＤ取り付け台１５とＣＣＤ台１６とは、ＣＣＤ１０により読み取られる画像情報の読取画質（ピントや幾何特性等）が所定の仕様になるようにＣＣＤ１０の位置を調整した状態で、互いに半田付け（Ｘ）して固定される。１３は駆動モータであり、筐体１１と駆動モータ１３に連結している駆動ベルト１４を介して、キャリッジ１２を図中矢印Ａ方向に移動させる手段である。

本実施形態において照明光源２から放射された光束は原稿Ｓを照明し、原稿Ｓからの反射光束を第１〜第３反射ミラー３〜５を介してキャリッジ１２の内部でその光束の光路を折り曲げ、第１〜第４結像ミラーによりさらに折り曲げると共にＣＣＤ１０面上に結像させている。そしてキャリッジ１２を駆動モータ１３により矢印Ａ方向（副走査方向）に移動させることにより、原稿Ｓの画像情報を読み取っている。

本実施形態では、反射ミラー支持部１１ｃ，ｄ、結像ミラー支持部１１ｅ，ｆが筐体１１と一体的に成形していたが、反射ミラー支持部１１ｃ、結像ミラー支持部１１ｅを一体的に第１の筐体として成形し、また反射ミラー支持部１１ｄ、結像ミラー支持部１１ｆを一体的に第２の筐体として成形して、第１の筐体と第２の筐体をステー等で連結することにより、大きな１つの筐体としても、全ての反射ミラーと結像ミラーの相対的な位置関係は確保できるので、本実施形態と全く同様の効果を得られることが可能である。

なお、本実施形態では、ＣＣＤ取り付け台１５とＣＣＤ台１６とは金属材料の部品で、互いに半田付けしているが、紫外線硬化樹脂や、接着剤等により互いに固定することもできる。また、ＣＣＤ取り付け台１５は、筐体１１と一体成型することもできる。

図４は上記実施形態にさらに、結像ミラーの調整構成を適用した実施形態の主要断面図である。図４−ｂは図４−ａの部分詳細図、図４−ｃは図４−ｂの側面図である。本実施形態では、第３結像ミラー８をミラー調整板２１ａ，ｂに固定している。第３ミラーは、絞りに近く、絞りに対して像側（ＣＣＤ側）なので、結像ミラーのなかでは、結像ミラーの位置の変位に対して最もＣＣＤ面に結像される像の位置ずれ、ひずみ、焦点ずれ等の光学特性の変化が大きく、組立て調整時の誤差に敏感である。筐体２２に固定されたネジ板２３ａ，ｂに形成されたねじ山にセットビス２４ａ，ｂを挿入し、セットビス２４ａ，ｂを正逆回転させることで、ネジ板２３ａ，ｂに対してセットビス２４ａ，ｂを退出させることができる。バネ２５ａ，ｂはミラー調整板２１ａ，ｂを加圧することで、筐体２２に形成されている突起部２２１ａ，ｂ及びセットビス２４ａ，ｂにはミラー調整板２１ａ，ｂを圧接させている。このような構成でセットビス２４ａ，ｂを回転させることで第３結像ミラー８を最適な位置に変位させて、調整する。オフアキシャル光学系では、絞りによって光束を規制しているので、絞りに近い結像ミラーの方が、結像ミラー位置の変位に対して結像の光学特性の変化への影響が大きくなっている。そして、本実施形態では物側の第２結像ミラー７よりも像側の第３結像ミラー８の位置の変位の方が結像の光学特性への影響を大きくしているので、第３結像ミラー８を調整可能に構成した。なお、光軸上で絞りに対して物側に隣接する結像ミラーを調整可能にした場合でも、絞りから離れている結像ミラーを調整するよりも調整が容易に行える。

本実施形態では、バネ２５ａ，ｂの荷重を直接第３結像ミラー８に作用させていないので、第３結像ミラー８がＰＣ等の樹脂により成形されていてもその反射面をバネ２５ａ，ｂの荷重による歪曲されることがなく、高品質な光学特性を得ることができる。また、最も結像に影響の大きな第３結像ミラー８を調整するように構成しているので、調整範囲を大きくでき、調整を容易にすることが可能である。

また、本実施形態ではミラー調整板は２１ａと２１ｂに分割させていたが、一体にしても同様の効果が得られる。

さらに、オフアキシャル光学系では、オフアキシャル反射面の光軸に対する位置精度により、光学特性が変化するので、第３ミラー８を光軸に対して直交する方向に調整可能にする（図示せず）ことで、高精度に支持することが可能となり、より高品質な光学特性を得ることができる。これは、図４のネジ板２３ａ，ｂと、セットビス２４ａ，ｂと同様な調整構成をミラー調整板２１ａ，ｂに対して、結像ミラー８の反射面内の方向で、光軸に対して直交する方向に配置することで構成できる。また、絞りに隣接する結像ミラー７と結像ミラー８とで、一方で角度調整、他方で光軸直交方向位置調整を行なうような構成とすることもできる。

本発明の実施例に係る画像読取装置の断面図。図１の装置を上から見た図。従来例を説明する図。結像ミラーの調整構成を説明する図。

符号の説明

１０読取手段
２照明手段
３，４，５反射ミラー
６，７，８，９結像手段
１１，２２筐体
１３走査手段
１５，１６読取調整手段
２１結像ミラー支持手段
２４，２５結像ミラー調整手段

Claims

原稿を照明する照明装置と、ラインセンサと、前記照明装置で照明された原稿からの光を前記ラインセンサに結像させ、基準軸光線の入射方向と射出方向が異なり、かつ、曲率を有するオフアキシャル反射面を有する複数の結像ミラーとを有する画像読取装置において、
前記照明装置と、前記ラインセンサと、前記複数の結像ミラーとを支持する筐体を有し、
前記ラインセンサは、前記筐体にラインセンサ調整部材を介して固定されることを特徴とする画像読取装置。
原稿を照明する照明装置と、ラインセンサと、前記照明装置で照明された原稿からの光を前記ラインセンサに結像させ、基準軸光線の入射方向と射出方向が異なり、かつ、曲率を有するオフアキシャル反射面を有する複数の結像ミラーとを有する画像読取装置において、
前記照明装置と、前記ラインセンサと、前記複数の結像ミラーとを支持する筐体を有し、
前記複数の結像ミラーのうち少なくとも１枚は調整可能な結像ミラーとしてミラー調整部材を介して前記筐体に支持されることを特徴とする画像読取装置。
請求項２に記載の画像読取装置において、前記複数の結像ミラーのうち前記調整可能な結像ミラー以外の結像ミラーは、前記筐体に直接固定されていることを特徴とする画像読取装置。
請求項２に記載の画像読取装置において、前記調整可能な結像ミラーは、前記複数の結像ミラーの内で、結像ミラー面の変位に対して前記ラインセンサ上の結像の変位が最も大きい結像ミラーとすることを特徴とする画像読取装置。
請求項２に記載の画像読取装置において、前記複数の結像ミラーの光路の間に１つの絞りを有し、前記絞りに光路上で隣接する結像ミラーを前記調整可能な結像ミラーとすることを特徴とする画像読取装置。
請求項２に記載の画像読取装置において、前記ミラー調整部材は、前記調整可能な結像ミラーを支持し、前記筐体との間隔を調整する間隔調整部材と接し、前記間隔調整部材とは反対側から押圧部材により前記筐体方向に押圧されていることを特徴とする画像読取装置。
請求項２に記載の画像読取装置において、前記ミラー調整部材は、前記調整可能な結像ミラーを支持し、前記筐体に対して調整可能な前記結像ミラーの光軸に直交する方向に調整する光軸直交方向調整部材と接し、押圧部材により前記筐体方向に押圧されていることを特徴とする画像読取装置。
請求項１に記載の画像読取装置において、前記ラインセンサはパッケージに封入されており、前記ラインセンサ調整部材は、前記パッケージが固定された第１調整部材と、前記筐体に固定された第２調整部材とにより構成され、前記第１調整部材と前記第２調整部材とは、前記第１調整部材の位置調整後に互いに固定されることを特徴とする画像読取装置。
請求項１または２に記載の画像読取装置において、前記筐体はさらに、前記原稿からの光を前記複数の結像ミラーに導く複数の平板ミラーを直接固定支持することを特徴とする画像読取装置。
請求項１または２に記載の画像読取装置において、前記筐体と前記原稿とを相対移動させる駆動部を有することを特徴とする画像読取装置。