JP2007306189A - 画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成の簡素化を図り、低コスト化を可能にすると共に、熱による画像の劣化を防ぐ。
【解決手段】温度と共に共役長が伸びる方向の特性を有する光学レンズ２４の鏡筒２４ａの熱伝導率Ａと、鏡筒２４ａおよびＣＣＤ２５を保持する保持部材２６の熱伝導率Ｂとを、Ａ＞Ｂであるように設定し、ＣＣＤ２５により暖められた保持部材２６の熱を早く光学レンズ２４に伝えることを可能にする。この構成によって、レンズ保持部２６ａとＣＣＤ保持部２６ｂとを保持部材２６に一体に形成して低コスト化を図ることができ、かつ温度の均一性がよくなるため、従来発生していた熱による焦点距離変動差を抑えることができ、画像の劣化を防止することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、原稿像を読み取るための撮像センサと、該撮像センサに原稿像を結像する光学レンズとを具備する画像読取装置、および画像読取装置を搭載する画像形成装置に関するものである。

特許文献１に記載されているように、レンズと撮像センサとの相互の位置調整を容易に行えるようにするため、撮像センサをセンサ保持板に取り付け、該センサ保持板をガイド板に取り付けることによって調整するようにしている。また、前記センサ保持板とガイド板は、レンズを保持するレンズブロックとは別部品で構成されている。

特許文献１に記載の構成では、位置調整が可能な構成であるが、レンズと撮像センサを保持する部品が別部品であって、部品数が多くなっているため、その分、コストがかかるという課題がある。
特開平５−２７６３０９号公報

特許文献１における課題を解決するために、レンズ保持部と撮像センサ保持部とを一体（同一部品）にすることが考えられ、このようにすることにより部品点数が減り、コストも低減することができる。

特許文献１に開示されたような各部が別部品である構成であれば、撮像センサからの熱が、センサ保持板に伝えられ、このセンサ保持板からガイド板に伝わり、さらにガイド板からレンズブロックへと伝熱するため、伝熱経路途中にあるセンサ保持板とガイド板とにおいて放熱されてしまい、レンズブロックに直接伝わる熱量はほぼ無くなる。

これに対して、前記のようにレンズ保持部と撮像センサ保持部とを一体化する構造にした場合、コストダウンを図ることはできるが、撮像センサからの熱が保持部材に直接伝わり、保持部材が急激に暖められることにより、保持部材とレンズとの間に温度差が発生してしまう。

ところで画像読取装置において、レンズ自体は複雑な形状の凹凸レンズを数枚組み合わせて、焦点距離，明るさ，収差などの必要特性を満足するように構成されているが、その硝材の種類，形状，構成にもよるが、一般的には温度上昇と共に焦点距離が伸びる特性を有している。

レンズとレンズ保持部材とに温度差が生じた場合の変動について図９，図１０を参照して説明する。

図９のグラフは縦軸に保持部材とレンズ焦点距離の変動量、横軸に温度（変動分）をとったときの保持部材の温度変形特性とレンズの焦点距離変動とを示したものである。

保持部材とレンズとが同一の温度上昇ΔＴ_２である場合、保持部材の伸びはＸ_２−ｂとなり、レンズは温度変動によりＸ_２−ａとなる。結果として保持部材の伸びとレンズの焦点距離変動により、撮像センサと焦点距離とのトータル変動差はＨ_２となる。

一方、保持部材とレンズとが同一の温度上昇でない場合、例えば、レンズの温度上昇のみΔＴ_１であるときは、レンズの温度上昇による焦点距離変動はＸ_１であり、トータル変動差はＨ_１となりＨ_１＞Ｈ_２であって、前記のように温度上昇が同一の場合と比較して変動差は大きくなる。

図１０はレンズ１００と撮像センサ１０１における変動を説明するための説明図であり、撮像センサ１０１上に結像するように調整された状態から温度変動が生じると、撮像センサ１０１は保持部材が伸びるため、図１０における矢印Ａ方向に変位し、撮像面はＣからＣ’の位置に移動する。また、レンズ１００の焦点距離も実線から点線へと伸び、矢印Ｂ方向に変位してＤからＤ’へと移動する。

このように、レンズ保持部材とレンズとの温度差がない場合と、ある場合とを比較すると、温度差がある場合の方が、レンズと撮像センサ間の距離変動が大きくなり、ピント特性がより劣化し画像の劣化につながる。

本発明は、前記従来の課題に鑑みてなされたものであり、構成の簡素化を図り、低コスト化を可能にすると共に、熱による画像の劣化を防ぐことができるようにした画像読取装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、原稿からの反射光を撮像センサに結像する光学レンズを保持する保持部と、前記撮像センサを保持する保持部とを保持部材に一体に形成してなる画像読取装置であって、温度と共に共役長が伸びる方向の特性を有する前記光学レンズの鏡筒と前記保持部材とにおける熱伝導率を、前記鏡筒の熱伝導率が前記保持部材の熱伝導率よりも大であるように設定したことを特徴とし、この構成によって、撮像センサで暖められた保持部材の熱をより早くレンズに伝えることにより、温度の均一性がよくなり、保持部を一体化して構成を簡素化することにより低コスト化を図ることができ、従来、発生していた温度変動による焦点距離変動差を低く抑えることができ、画像読取劣化を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、鏡筒の周部略全体を覆うように設けられたバンド部材により、鏡筒を保持部材に固定したことを特徴とし、この構成によって、保持部材からの熱を保持部材と鏡筒とが接触していない側へ、バンド部材を介してレンズ筒体の全体で均一に熱を伝えることができるようになり、温度変動による焦点距離変動差をより低く抑えることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の画像読取装置において、バンド部材の熱伝導率を、保持部材および鏡筒の熱伝導率より大であるように設定したことを特徴とし、この構成によって、熱伝導率の効率が請求項２の構成よりも高く、より効果的に早く鏡筒裏側に熱を伝えることができ、長さ方向全面かつ周方向の熱の均一化に有効となる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３記載の画像読取装置において、バンド部材と鏡筒との間にシート状および／または弾性を有するヒートシンクを設けたことを特徴とし、この構成によって、鏡筒あるいはバンド部材のばらつきや変形が生じても、ヒートシンクにより熱の伝導を良くし、かつレンズ加圧力の変動を少なくすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４いずれか１項記載の画像読取装置において、バンド部材における鏡筒と接する部位に凹凸部を形成したことを特徴とし、この構成によって、鏡筒とバンド部材との接触面積が増え、効果的に早く鏡筒裏側に熱を伝え、長さ方向全面かつ円周方向の熱の均一化を図ることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５いずれか１項記載の画像読取装置において、保持部材にレンズ保持溝部を形成し、該レンズ保持溝部の内周部を、半円以上の円弧形状にしかつ鏡筒の半径と略一致させたことを特徴とし、この構成によって、鏡筒との接触面積が増えるため、保持部材の熱を鏡筒の円周方向により早く、より均一に鏡筒に伝えることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６いずれか１項記載の画像読取装置において、保持部材に、光学レンズと撮像センサとを位置調整可能に設置したことを特徴とし、この構成によって、位置調整後に温度変動による調整ずれなどの不具合が発生することを抑制することができる。

請求項８に記載の発明は、画像読取部により原稿から光学的に画像情報を読み取り、該画像情報に基づき記録媒体に画像を形成する画像形成部を備えた画像形成装置において、前記画像読取部として請求項１〜７いずれか１項記載の画像読取装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、画像読取部の温度変動による焦点距離変動差を抑えることができ、画像読取劣化を防止することができるため、良好な画像形成が実行される。

本発明は、温度と共に共役長が伸びる方向の特性を有する光学レンズの鏡筒と保持部材とにおける熱伝導率を、鏡筒の熱伝導率が保持部材の熱伝導率よりも大であるように設定し、撮像センサで暖められた保持部材の熱をより早くレンズに伝えることにより、温度の均一性をよくすることができ、また、保持部を一体化して構成を簡素化することによって低コスト化を図ることができるため、従来、発生していた温度変動による焦点距離変動差を低く抑えることができ、画像読取特性の劣化を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態を説明するための電子写真画像形成装置である複写機の概略構成図であり、装置本体内における感光体１の周囲に、帯電チャージャ２，露光部３，トナー現像部４，転写チャージャ５，感光体クリーニング部６が配設されている。

さらに、装置本体の上部には、原稿が載置される原稿支持部であるコンタクトガラス７，コンタクトガラス７上の原稿画像を読み取る画像読取部８，画像読取部８により光学的に読み取られた画像情報に基づき感光体１を露光する光学部９が設けられており、また、装置本体の下部には、用紙が積載される用紙収納カセット１０が設けられている。

前記用紙収納カセット１０から記録媒体である用紙は、ピックアップコロ１１にて給紙され、レジストローラ１２により、感光体１に現像されているトナー像の位置とタイミングを合わせて、転写チャージャ５に搬送される。転写チャージャ５によりトナー像が転写された用紙は、定着部１３に送られ、加熱，加圧を受けて像定着された後、排出ローラ１４により排紙トレイ１５に排出される。

図２は本実施形態における前記画像読取部の概略構成図であり、画像形成部８は、コンタクトガラス７上に載置された原稿Ｄを照射するランプ２０と、原稿Ｄからの反射像を偏向する第１ミラー２１，第２ミラー２２，第３ミラー２３と、前記各ミラー２１〜２３によって反射された光を集光する光学レンズ２４と、集光された光を光電変換する撮像センサであるＣＣＤ２５と、光学レンズ２４を保持するレンズ保持部２６ａおよびＣＣＤ２５を保持するＣＣＤ保持部２６ｂとが一体に形成されている保持部材２６とから構成されており、ランプ２０と第１ミラー２１がＡ方向に距離Ｌ移動する間に、第２ミラー２２と第３ミラー２３が距離Ｌ／２移動することにより、光学レンズ２４の光路長を一定に保ち原稿全体を走査する。

図３は前記保持部材部分の実施形態１を示す分解斜視図であり、光学レンズ２４の鏡筒２４ａの周部を覆うように配設された板バネからなるバンド部材２７の端部をレンズ保持部２６ａに固定することにより、光学レンズ２４が保持部材２６に保持されている。さらに、支持部材２６のＣＣＤ保持部２６ｂには、ＣＣＤ２５を保持するための保持孔２８が穿設されており、本実施形態ではＣＣＤ２５の基板２９から突出する部位３０が保持孔２８に圧入され保持されている。なお、ＣＣＤ２５は、前記のように圧入でなく接着材によってＣＣＤ保持部２６ｂに固定保持するようにしてもよい。

また、コンタクトガラス７からレンズ入射面の距離、およびレンズ射出面からＣＣＤ受光面までの距離などのレンズ諸特性を満たすように、光学レンズ２４およびＣＣＤ２５の位置を調整した後に、光学レンズ２４およびＣＣＤ２５を固定，接着する。なお、保持部材２６に、光学レンズ２４およびＣＣＤ２５に対する位置調整用の機構を設置することも考えられる。

前記光学レンズ２４は、数枚のレンズを鏡筒（セル）２４ａに組み付けたものであり、図９，図１０にて説明したように、レンズの凹凸形状，レンズの配置，硝材の組合せにより、温度の上昇と共に焦点距離が伸びる特性となるレンズ構成のものである。

ＣＣＤ２５の基板２９は、ＣＣＤ２５を駆動／制御する制御基板であり、近年の画像読取装置の高速化に伴い、消費電力の増大化、回路の複雑化によってＣＣＤ２５の発熱はもとより、基板自体における発熱量が高くなっている。

ここで、従来では鏡筒をプラスチックで構成し、保持部材をアルミニウムで構成しており、一般的にアルミニウムはプラスチックと比較すると熱伝導率が高く熱を伝えやすい。そのためレンズとＣＣＤを保持する保持部材は、ＣＣＤの発熱により急激に暖められる。一方、レンズは鏡筒がプラスチックで形成されているため熱の伝導は良くない。そのため温まるのに時間がかかってしまう。この時間的な温度差があると、既述したように焦点距離変動差が大きくなり、ピント特性が劣化し画像不良が発生することになる。

実施形態１では、前記従来の課題を解決するため、以下のような構成を採用している。

すなわち、例えば光学レンズ２４の鏡筒２４ａがアルミニウムで形成されている場合には、保持部材２６も同一材質のアルミニウムで形成する。これにより熱伝導率が等しくなるため、光学レンズ２４と保持部材２６との熱の伝わり方が均一となり、従来に比べ温度差を緩和することができる。

さらに、例えば鏡筒２４ａが真鍮製である場合には、保持部材２６をアルミニウム製にする。これにより、真鍮はアルミニウムよりも熱伝導率が高いため、ＣＣＤ２５により暖められた保持部材２６の熱をより早く光学レンズ２４に伝えることができ、温度の均一性がよくなる。

このように、温度と共に共役長が伸びる方向の特性を有する光学レンズ２４の鏡筒２４ａと保持部材２６とにおける熱伝導率を、鏡筒２４ａの熱伝導率Ａが保持部材２６の熱伝導率Ｂよりも大（Ａ＞Ｂ）であるように設定することにより、レンズ保持部２６ａとＣＣＤ保持部２６ｂとを保持部材２６において一体に形成して低コスト化を図っても、従来発生していた焦点距離変動差を抑えることができ、画像の劣化を防止することができるようになる。

図４は本発明に係る画像読取装置の実施形態２における鏡筒，バンド部材を示す分解斜視図であり、光学レンズ２４の鏡筒２４ａの光路方向の長さをＬａ、光学レンズ２４の鏡筒２４ａの周部を覆うように配設された板バネからなるバンド部材２７における前記鏡筒２４ａの長さと同方向の長さをＬｂとした場合、両長さＬａとＬｂとを略等しい長さとすることによって、バンド部材２７により鏡筒２４ａの周部略全体が覆われるようにしている。

このようにすることにより、保持部材２６からの熱が保持部材２６と鏡筒２４ａとの接触していない側へ伝わるため、当該熱がバンド部材２７を介して鏡筒２４ａ全長にわたって均一に伝わるようになる。

なお、バンド部材２７は、実施形態２では中央に段差がある鏡筒２４ａに対応させて、中央に段差２７ａがある形状にしてあるが、段差２７ａのない円筒状のバンド形状のものも同様に使用することができる。

また、バンド部材２７の材質は板バネ材として一般的に用いられるりん青銅板とする。保持部材２６の材質がアルミニウムであれば、りん青銅板の熱伝導率の方がアルミニウムの熱伝導率よりも高いため、より効果的に早く鏡筒２４ａにおける保持部材２６の反対側に熱を伝えることができ、長さ方向全面かつ円周方向における熱の均一化のために有効である。

図５は実施形態２における保持部材を示す斜視図、図６は図５の縦断面図であり、該保持部材２６は、図４に示すように、中央に段差があって外径に大径部ΦＤと小径部Φｄとを有する鏡筒２４ａに対応する構成であって、保持部材２６における鏡筒２４ａを受けるレンズ保持溝部３１において、鏡筒２４ａの外径と略同寸法の形状（鏡筒外径よりも小さい場合は鏡筒を組み付けられないため、略同寸法とは保持部材の径の方が組付けられる程度に若干大きいことをいう）にし、内周部３１ａの直径を大径部ΦＤ’、小径部Φｄ’としている。

さらに、図６に示すように、保持部材２６におけるレンズ保持溝部３１の内周部３１ａにて、鏡筒２４ａが載置される部分は、垂直方向で半円以上となる円弧状にして、開口上部が窄まるような形状にしている。そのオーバーラップ（はみ出る）量を垂直方向でＺとして示している。

このように、中央に段差があって外径に大径部ΦＤと小径部Φｄとを有する鏡筒２４ａを組み付ける場合、保持部材２６のレンズ保持溝部３１の大径部ΦＤ’側から鏡筒２４ａを挿入する。

前記オーバーラップ量が多ければ多いほど保持部材２６の熱をより早く、均一に鏡筒２４ａに伝えことができる。ただし、鏡筒２４ａ全周をバンド部材２７によって強固に囲ってしまうと、光学レンズ２４の位置調整時に調整用チャック代が無くなったり、光学レンズ２４を固定するバンドができなくなるため実用的ではない。

ところで、鏡筒２４ａおよびバンド部材２７の実物には、必ず寸法公差内でのばらつきが存在するため、鏡筒２４ａとバンド部材２７間には若干の隙間が存在してしまう。また、バンド部材２７は、光学レンズ２４を固定するための板バネの役目を有するため、形状を変形させて固定力を得る構成になっており、固定後にはいずれかの部位に隙間が発生してしまう。

この課題を解決するため、鏡筒２４ａとバンド部材２７との間に、弾力性のあるシート状のヒートシンク（図示せず）を設けることが考えられる。このようにすることにより、鏡筒２４ａへの熱の伝導をより良くすることが可能になる。

ここで、ヒートシンクをシート状のものとしたのは、液状のクリームタイプでは揮発あるいは流れ出しが生じて、その効果を維持し難いからである。また、ヒートシンクが弾力性のあるシート状のものであれば、鏡筒２４ａとバンド部材２７間に生じる隙間に介在することによるレンズ加圧力の変動を少なくでき、鏡筒変形を防止することができる。

図７は本発明に係る画像読取装置の実施形態３におけるバンド部材を示す断面図、図８は実施形態３のバンド部材の裏面を示す斜視図である。

図７において、バンド部材２７における鏡筒２４ａと接する裏内面の長手方向に、ビード３３を伸ばしたような凹凸形状を形成し、断面状態ではそれが波状となるようにし、図８に示すように、裏側に半円状ビードが伸びているような形状にしている。

この構成にすることにより、多数のビード３３によるバンド部材２７のフレキシブルな変形により、鏡筒２４ａとバンド部材２７間における接触面積が増え、鏡筒２４ａにおける保持部材２６と接触している反対側に、効果的に早く熱を伝えることが可能になり、長さ方向全面かつ円周方向における熱の均一化に有効である。

本発明は、複写機，ファクシミリ，スキャナなどの原稿画像を撮像センサにより光学的に読み取る画像読取装置に適用され、特に、構成の簡素化を図り、低コスト化を可能にすると共に、熱による画像の劣化を防ぐことが要求される画像読取装置および画像形成装置に実施して有効である。

本発明の実施形態を説明するための電子写真画像形成装置である複写機の概略構成図 本実施形態における前記画像読取部の概略構成図 本発明に係る画像読取装置の実施形態１における保持部材部分を示す分解斜視図 本発明に係る画像読取装置の実施形態２におけるバンド部材を示す分解斜視図 本発明に係る画像読取装置の実施形態２における保持部材を示す斜視図 図５の実施形態２における保持部材の縦断面図 本発明に係る画像読取装置の実施形態３におけるバンド部材を示す断面図 図７の実施形態３のバンド部材の裏面を示す斜視図 保持部材の温度変形特性とレンズの焦点距離変動と関係を示す図 レンズと撮像センサにおける変動を説明するための説明図

符号の説明

７ コンタクトガラス
８ 画像読取部
２４ 光学レンズ
２４ａ 鏡筒
２５ ＣＣＤ
２６ 保持部材
２６ａ レンズ保持部
２６ｂ ＣＣＤ保持部
２７ バンド部材
３１ レンズ保持溝部
３３ ビード

Claims (8)

1. 原稿からの反射光を撮像センサに結像する光学レンズを保持する保持部と、前記撮像センサを保持する保持部とを保持部材に一体に形成してなる画像読取装置であって、
   温度と共に共役長が伸びる方向の特性を有する前記光学レンズの鏡筒と前記保持部材とにおける熱伝導率を、前記鏡筒の熱伝導率が前記保持部材の熱伝導率よりも大であるように設定したことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記鏡筒の周部略全体を覆うように設けられたバンド部材により、前記鏡筒を前記保持部材に固定したことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記バンド部材の熱伝導率を、前記保持部材および前記鏡筒の熱伝導率より大であるように設定したことを特徴とする請求項２記載の画像読取装置。
4. 前記バンド部材と前記鏡筒との間にシート状および／または弾性を有するヒートシンクを設けたことを特徴とする請求項２または３記載の画像読取装置。
5. 前記バンド部材における前記鏡筒と接する部位に凹凸部を形成したことを特徴とする請求項２〜４いずれか１項記載の画像読取装置。
6. 前記保持部材にレンズ保持溝部を形成し、該レンズ保持溝部の内周部を、半円以上の円弧形状にしかつ前記鏡筒の半径と略一致させたことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の画像読取装置。
7. 前記保持部材に、前記光学レンズと前記撮像センサとを位置調整可能に設置したことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の画像読取装置。
8. 画像読取部により原稿から光学的に画像情報を読み取り、該画像情報に基づき記録媒体に画像を形成する画像形成部を備えた画像形成装置において、
   前記画像読取部として請求項１〜７いずれか１項記載の画像読取装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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