JP2007311973A - 画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明光と読取光との光学系が同一である構成の場合でも、光路中の光学部品に付着した塵埃などの異物を検出することにより、高品位の読み取りを可能にする。
【解決手段】原稿を載置するコンタクトガラス１の外側に、下面を黒色に塗装したフレア検知用基準板４３を配置し、フレア検知動作に入ったときに、第１走査体５を該フレア検知用基準板４３の下面を読み取る位置に移動させ、その表面画像を１次元撮像素子１０によって読み取る。偏向ミラー６や折返しミラー８ａ，８ｂ上に塵や埃がない場合は、読取画像が全面黒くなるため異物なしと判断する。また、偏向ミラー６や折返しミラー８ａ，８ｂ上に塵埃などの異物がある場合には、１次元撮像素子１０にて読取画像に灰色ないし白のデータが読み込まれ、このデータ値とあらかじめ設定された閾値とを比較して、閾値よりも白かった場合に異物ありと判断する。
【選択図】図６

Description

本発明は、光源，レンズ，偏向ミラー，撮像素子などを備え、光学的に読取対象物の画像情報を読み取る画像読取装置、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。

図８は従来の画像読取装置全体の概略構成を示す斜視図、図９は従来の画像読取装置の要部を示す正面図である。

図８，図９において、原稿Ｄは、コンタクトガラス１上に設置され、光源であるランプ２からの光、およびランプ２からの光を受けたリフレクタ３からの光が原稿Ｄの撮像領域４を照射し、原稿Ｄからの反射光が、第１走行体５内の偏向ミラー６、および第２走行体７内に対向設置された折返しミラー８ａと折返しミラー８ｂにて偏向され、結像レンズ９によって１次元撮像素子１０に集光し、１次元撮像素子１０により撮像領域４の原稿画像を１次元に取得する。

第１走行体５と第２走行体７は、モータ１１による駆動力が伝達手段１２を介して伝達され、第１走行体５が第２走行体７の２倍の速度で走行する。その結果、コンタクトガラス１においてライン状の撮像領域４と垂直方向に、結像レンズ９の結像位置が１次元撮像素子１０の受光面にある状態を保ちながら走行することとなり、コンタクトガラス１上の原稿Ｄの画像を１次元撮像素子１０にて順次読み出し２次元に取得する。この第１走行体１０が走行する方向が副走査方向、１次元撮像素子１０の画像読取方向が主走査方向である。

通常、１次元撮像素子１０として１次元ＣＣＤ（電荷結合素子）が用いられ、結像レンズ９が原稿画像をコンタクトガラス１上に対して縮小して１次元撮像素子１０上に結像している。また、第１走行体５と第２走行体７の走行速度比は２：１に設定されているため、第２走行体７の走行距離は第１走行体５の移動距離の半分となり、また、撮像領域４から結像レンズ９および１次元撮像素子１０までの距離は第１走行体５と第２走行体７の位置によらず一定である。

図８，図９に示すような画像読取装置において、近年、高速に読み取りを行うことが要求されてきており、これに対応するために走行体の軽量化を図り、モータ駆動負荷を軽減することが考えられる。特許文献１には、光源を装置本体内に固定される撮像素子の上下側に配置し、撮像素子の結像光学系を共用しながら、偏向ミラーを用いて読取位置を照明するようにした構成の画像読取装置が記載されている。
特開平１０−１９０９９０号公報

しかし、特許文献１に記載の画像読取装置の構成では、原稿を照明する照明光の光学系と、原稿からの反射光である読取光の光学系とを同一光学系としたために、使用中に塵や埃が光学部品に付着した場合に、照明光がその塵や埃で乱反射され、フレア光として、直接、レンズもしくは撮像素子に入射してしまい、読取画像の品質劣化を招くという問題がある。

本発明の目的は、前記従来の技術のような照明光と読取光との光学系が同一である構成の場合でも、ミラーなどの光学部品に付着した塵埃などの異物を検出することにより、高品位の読み取りを可能にする画像読取装置、およびその画像読取装置を搭載した画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、前記光源から出射する光束を複数に分割するレンズを備え、該レンズにより分割された前記複数の光束を、ミラーにて偏向しかつ読取対象物上で重畳して該読取対象物を照明し、該読取対象物からの反射光を前記ミラーを経て撮像素子に入射させて前記読取対象物の画像情報を読み取る画像読取装置であって、前記ミラー上の異物によって反射された光を前記撮像素子により検知して異物の有無を検出することを特徴とし、この構成によって、ミラー上に塵埃などの異物がある場合、それを検知することができるため、異常画像の読み取りを防止することが可能になる。

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、読取対象物の設置部以外の部位に均一濃度のフレア検知用部材を設け、該フレア検知用部材を読み取って、フレア光を検知することにより異物の有無を検出することを特徴とし、均一濃度のフレア検知用部材を基準とするフレア光の検知により、異物検知が確実に行われる。

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、フレア検知用部材の光照射面を黒色としたことを特徴とする。

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、フレア検知用部材の反射率を３０％〜７０％に設定したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２記載の画像読取装置において、装置筺体内側に黒色あるいは反射率が３０％〜７０％の塗料を塗布してフレア検知用部材としたことを特徴とする。

請求項６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、表面に黒色の植毛を施してフレア検知用部材としたことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項２または４記載の画像読取装置において、表面に多数の先鋭突起を突設してフレア検知用部材としたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、読取対象物の設置部以外の部位にフレア検知用ミラー面を設け、該フレア検知用ミラー面を読み取って、フレア光を検知することにより異物の有無を検出することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、読取対象物の設置部以外の部位に開口部を設け、該開口部を対象物として読み取って、フレア光を検知することにより異物の有無を検出することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９いずれか１項記載の画像読取装置において、ミラーが搭載された走査体を、画像情報読取位置からフレア検知位置へ移動させて、異物の有無検出を行うことを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、原稿画像を読み取る画像読取部と、該画像読取部にて得られた画像情報に基づいて記録媒体に画像を形成する画像形成部とを具備した画像形成装置において、前記画像読取部として請求項１〜１０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。

本発明によれば、光路上の光学部品であるミラー上の異物によって反射された光を撮像素子により検知して異物の有無を検出することによって、ミラー上の塵埃など有無を検知することができるため、該検知情報に基づいて未然に異常画像の読み取りを防止することが可能になり、高品位の画像形成を行うことができる。

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２１の周囲に、帯電チャージャ２２，露光部２３，トナー現像部２４，転写チャージャ２５，感光体クリーニング部２６が配設されている。

さらに、装置本体の上部には、原稿が載置されるコンタクトガラス１、該コンタクトガラス１上の原稿画像を読み取る画像読取部２８が設けられ、該画像読取部２８により光学的に読み取られた画像情報に基づき感光体２１を露光する。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２９が設けられている。

前記用紙収納カセット２９から記録媒体である用紙は、ピックアップコロ３０にて給紙され、レジストローラ３１により、感光体２１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２５に搬送される。転写チャージャ２５によりトナー像が転写された用紙は、定着部３２に送られ、加熱，加圧を受けて像定着された後、排出ローラ３３により排紙トレイ３４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基本構成を示す概略構成図であり、図８，図９にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

図２において、画像形成部２８では撮像装置３５と照明装置３６とが一体化されており、撮像装置３５の基本構成は、図９にて説明した構成と同様であって、結像レンズ９と１次元撮像素子１０からなる。また照明装置３６の基本構成は、後述するように統合レンズ３７，照明レンズ３８，集光レンズ３９，光源４０，回転放物面鏡４１などが、それぞれの光軸を同じくして配設されている。

図３（ａ）は前記照明装置の基本構成を示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の照明装置の正面図であり、光源４０としてＬＥＤ（発光ダイオード）４２を直線上に並べたものを用いている。各ＬＥＤ４２は透明樹脂で封入されて先端にレンズ部が形成され、ＬＥＤ４２から放射する光束を略平行光で出力するように形成されている。集光レンズ３９は、光源４０からの光束を主走査方向に分割し、照明レンズ３８に光束を全部透過させるために集光させるレンズであって、図４（ａ）に示すような形状のシリンダレンズアレイであり、図４（ｂ）のようにシリンダレンズを並べたものであって、図４（ｃ），（ｄ）に示すようなシリンダレンズを並べるようにしたものも採用することができる。各シリンダレンズの焦点距離ｆ_１は図３中のｃの距離にとってある（すなわち、ｆ_１＝ｃ）。

照明レンズ３８は、原稿Ｄの照明対象面を主走査方向に照射するためのレンズであり、集光レンズ３９と同様にシリンダレンズアレイで構成され、各シリンダレンズの焦点距離ｆ_２は、図３において、概略ｆ_２＝１／（１／（ａ＋ｂ）＋１／ｃ）としてある（ｆ_１＝ｆ_２とすることは設計上可能であり、このようにすることにより、照明レンズ３８と集光レンズ３９とは同じ規格の部材として用いることができる）。

統合レンズ３７は、照明レンズ３８と集光レンズ３９とにより分割，照射された光束を原稿Ｄの照明対象面に重畳させるためのレンズであり、光軸を軸対称とした通常のレンズである。焦点距離はｆ_０＝ａとすることにより照明レンズ３８と集光レンズ３９により分割された光束の光軸（副光軸と称する）を照明対象面の中心（主光軸）に合せることができ、分割された光束を照明対象面上に重畳することができる。なお、図３（ａ）では図が煩雑になるのを避けるため、シリンダアレイ中の各シリンダの内一つおきに光束を示すように図示を省略している。

照明レンズ３８により像の倍率等を説明する場合、本来ならば照明レンズ３８と統合レンズ３７の焦点距離ｆ_２，ｆ_０を合成するのであるが、ｆ_２≪ｆ_０であるので、説明を簡単にするために、ｂ＝０として統合レンズ３７のｆ_０を無視して説明する。

ここで、シリンダレンズアレイである集光レンズ３９の各シリンダレンズの幅をｍ_１とし、原稿Ｄの照射対象面の照射幅（主走査方向）をｍ_０とすれば、ｍ_０／ｍ_１＝ａ／ｃとなる（実際は、この関係を決めてからｆ_０，ｆ_１を決める）。このように設定すると、集光レンズ３９の各シリンダのサイズｍ_１の像が照明対象面上でｍ_０の大きさに投影され、ｍ_１を通過した光束は照明対象面に全て到達する。通常、各シリンダレンズからの個々の光束による照明では照度むらが大きくなるが、本例のように全体を重畳した結果、照度は平坦となる。

図４（ｅ）は、回転放物面鏡４１の外観を示す斜視図であり、楕円面鏡も採用することができる。

次に、主走査方向と直角の方向（副走査方向）の照明装置における照明について図３（ｂ）を参照して説明する。光源４０における透明樹脂で封入されたＬＥＤ４２から出射する光束は、先端のレンズ部で略平行光束にされて出力される。集光レンズ３９と照明レンズ３８は、この平面側からみれば平行平板と同様の作用となるため、先に略平行となった光束は、ほとんど影響を受けずに平行光のまま通過する。統合レンズ３７の焦点距離ｆ_０がｆ_０＝ａとなっているため、光束は統合レンズ３７を通過して原稿Ｄの照明対象面に集光する。

図３に示す構成の照明装置３６を搭載した画像読取装置が図２に示すものであって、該画像読取装置における撮像装置３５と照明装置３６との構成を図５の平面図に示す。図５において、図２に示した光路中の偏向ミラー６と折返しミラー８ａ，８ｂは省略して示している。

図５において、撮像装置３５の両側に照明装置３６を配しており、統合レンズ３７は、レンズの中心部から外した部分をそれぞれ照明装置３６に対向させてレンズとして用いている。このようにすることにより、光源４０，集光レンズ３９，照明レンズ３８，統合レンズ３７からなる照明装置３６をユニットとしてまとめて結像レンズ９、すなわち撮像装置３５の両側に設置することができる。

図２に示すように、本画像読取装置では、副走査方向で見た光軸を、撮像装置３５の読取光軸と照明装置３６の照明光軸とを一致させているため、偏向ミラー６と折返しミラー８ａ，８ｂの反射面を照明用と読取用とにおいて共用している。これらのミラー６，８ａ，８ｂは鏡面が上向きに設置されているために、鏡面表面に塵埃Ｇが付着する可能性が高く、塵埃Ｇが一旦付着すると、照明光がその塵埃Ｇで乱反射され、フレア光Ｆとして結像レンズ９に直接入ってしまい、１次元撮像素子１０に原稿Ｄの画像光に重畳されて読み取られてしまうことになるため、１次元撮像素子１０にて得られた画像が白みがかってしまう、いわゆる黒浮き現象が生じる。

すなわち、前記のように鏡面で照明光を反射させると、一般には、ほとんどの光が正反射され、わずかな残りの光は吸収されるが、そこに塵埃Ｇが付着すると、その塵や埃により乱反射が生じ、あらゆる方向に反射光が散乱してしまう。既述したように偏向ミラー６や折返しミラー８ａ，８ｂなどに塵や埃が付着し、そこに照明光が当てられると、原稿Ｄの照明対象面の方向に反射する以外に散乱光が発生し、その光は照明装置から出た方向とは反対方向に平行に戻ってきてしまい、その一部分が結像レンズ９に入るとフレア光Ｆとなるのである。この現象は、ミラーがレンズに近いほど顕著になる傾向がある（照明装置に近いために、強い散乱光がフレアとなるため）。

そこで、本実施形態では、そのフレア光Ｆを検知して未然に異常画像を防止することができるようにしている。その具体的な構成を図６，図７に示す本発明に係る画像読取装置の実施形態１，２にて説明する。

図６に示す実施形態１において、原稿を載置するコンタクトガラス１の外側（原稿読取領域外）に、下面（光照射面）が黒色に塗装されたフレア検知用基準板４３が配置されており、フレア検知動作に入ったときに、第１走査体５がフレア検知用基準板４３の下面を読み取る位置に移動して、その表面画像を１次元撮像素子１０によって読み取る。

偏向ミラー６や折返しミラー８ａ，８ｂ上に塵や埃がない場合は、読取画像が全面黒くなるため、これにより異物なしと判断することができる。しかし、偏向ミラー６や折返しミラー８ａ，８ｂ上に塵埃などの異物Ｇがある場合には散乱光が生じ、１次元撮像素子１０において読取画像に灰色ないし白のデータが読み込まれ、さらに結像レンズ９に近いミラー上に塵埃があった場合に、より白いデータが取り込まれる。したがって、このデータ値とあらかじめ設定された閾値とを比較して、閾値よりも白かった場合に異物Ｇが原因するフレア光を検知したと認識することにより、異物ありと判断することができる。この認識／判断動作は、装置に搭載した図示しないＣＰＵ（中央演算処理ユニット）などの演算処理によって行われる。

また、前記フレア検知用基準板４３は、下面に反射率が３０％〜７０％である塗料を塗布したものであってもよく、前記と同様にその画像を読み取ることにより、偏向ミラー６や折返しミラー８ａ，８ｂ上に塵や埃がない場合は、読取画像が全面灰色になり異常がないことが認識される。また、偏向ミラー６や折返しミラー８ａ，８ｂ上に塵や埃があった場合には、読取画像に他の部分よりも白っぽいデータが読み込まれ、さらに結像レンズ９に近いミラー上に塵埃があった場合には、より白いデータが取り込まれる。そして、前記と同様に、前記データ値とあらかじめ設定された閾値とを比較して、閾値よりも白かった場合に異物が原因するフレア光を検知したと認識することにより、異物の有判断が行われる。

このように、フレア検知用基準板４３の反射率を３０％〜７０％に設定することにより、全面黒色よりも、わずかなフレア光に対しても敏感に画像データの変化を読み取ることができ、検知能力を高めることができる。

図７に示す実施形態２のように、原稿を載置するコンタクトガラス１の外側に、開放部４４もしくは透過ガラスあるいはフレア検出用のミラーを配置し、フレア検知動作に入ったときに第１走行体５を、前記開放部４４もしくは透過ガラスあるいはミラーを読取対象として読み取ることができる位置まで移動させて、当該位置における画像を１次元撮像素子１０によって読み取ることにより、前記と同様な異物検知を行うことができる。

なお、フレア検知用基準板４３として、下面に植毛（黒色毛が望ましい）されたもの、あるいは下面の全面に渡って細長い先鋭状の突起（黒色の突起が望ましい）が配設されたものを採用することができる。

また、前記各構成のフレア検知用基準板４３に相当するものを、装置筺体の内側に設置することも考えられる。

本発明は、デジタル複写機などに搭載され、固体撮像素子，結像レンズ，照明装置を搭載した縮小光学系の画像読取装置、あるいはフィルムスキャナ，ブック原稿用スキャナなどの各種スキャナの読取部に適用され、特に、照明光と読取光との光学系が同一である構成のもの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基本構成を示す概略構成図 （ａ）は図２の照明装置の基本構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の照明装置の正面図 （ａ）〜（ｅ）は本実施形態における光学部品を示す斜視図 本実施形態の画像読取装置における撮像装置と照明装置との構成を示す平面図 本発明に係る画像読取装置の実施形態１の要部を示す正面図 本発明に係る画像読取装置の実施形態２の要部を示す正面図 従来の画像読取装置全体の概略構成を示す斜視図 従来の画像読取装置の要部を示す正面図

符号の説明

１ コンタクトガラス
５ 第１走行体
６ 偏向ミラー
７ 第２走行体
８ａ，８ｂ 折返しミラー
９ 結像レンズ
１０ １次元撮像素子
２１ 感光体
２８ 画像読取部
３５ 撮像装置
３６ 照明装置
３７ 統合レンズ
３８ 照明レンズ
３９ 集光レンズ
４０ 光源
４１ 回転放物面鏡
４２ ＬＥＤ（発光ダイオード）
４３ フレア検知用基準板
４４ 開放部

Claims (11)

1. 光源から出射する光束を複数に分割するレンズを備え、該レンズにより分割された前記複数の光束を、ミラーにて偏向しかつ読取対象物上で重畳して該読取対象物を照明し、該読取対象物からの反射光を前記ミラーを経て撮像素子に入射させて前記読取対象物の画像情報を読み取る画像読取装置であって、
   前記ミラー上の異物によって反射された光を前記撮像素子により検知して異物の有無を検出することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記読取対象物の設置部以外の部位に均一濃度のフレア検知用部材を設け、該フレア検知用部材を読み取って、フレア光を検知することにより前記異物の有無を検出することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記フレア検知用部材の光照射面を黒色としたことを特徴とする請求項２記載の画像読取装置。
4. 前記フレア検知用部材の反射率を３０％〜７０％に設定し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. 装置筺体内側に黒色あるいは反射率が３０％〜７０％の塗料を塗布して前記フレア検知用部材としたことを特徴とする請求項２記載の画像読取装置。
6. 表面に黒色の植毛を施して前記フレア検知用部材とし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。
7. 表面に多数の先鋭突起を突設して前記フレア検知用部材としたことを特徴とする請求項２または４記載の画像読取装置。
8. 前記読取対象物の設置部以外の部位にフレア検知用ミラー面を設け、該フレア検知用ミラー面を読み取って、フレア光を検知することにより前記異物の有無を検出することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
9. 前記読取対象物の設置部以外の部位に開口部を設け、該開口部を対象物として読み取って、フレア光を検知することにより前記異物の有無を検出することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
10. 前記ミラーが搭載された走査体を、画像情報読取位置からフレア検知位置へ移動させて、前記異物の有無検出を行うことを特徴とする請求項１〜９いずれか１項記載の画像読取装置。
11. 原稿画像を読み取る画像読取部と、該画像読取部にて得られた画像情報に基づいて記録媒体に画像を形成する画像形成部とを具備した画像形成装置において、
    前記画像読取部として請求項１〜１０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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