JP2008078740A - 画像読取レンズ、画像読取装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化等の環境変化によってラインセンサの反り量に変動が生じも、常に良好な結像性能を得ることが可能な画像読取レンズ、またそれを用いた画像読取装置等を提供する。
【解決手段】画像読取レンズ１００は、原稿面２００の画像情報をラインセンサ３００上に縮小結像させる結像レンズ１０１〜１０４と、該結像レンズを複数のレンズ群として保持する保持部材１０５と、少なくとも１組の結像レンズ間における空気間隔を温度変化に応じて調整する調整手段１０７、１０８、１１０を備える。当該調整手段は、温度変化により膨張／収縮して所定の空気間隔を保つように、結像レンズ間に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像読取レンズ、画像読取装置、及び画像形成装置に関し、特に、複写機、ファクシミリ機等における原稿画像の読取りに好適な画像読取レンズ、また該画像読取レンズを備える画像読取装置及び該画像読取装置を搭載した画像形成装置に関するものである。

ファクシミリやデジタル複写機に用いられる原稿読取装置は、読み取るべき原稿の画像情報を原稿読取レンズで縮小し、ＣＣＤのような光電変換を行うラインセンサ上に結像させて画像情報を信号化する。また、画像情報をカラーで読み取るものとして、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のフィルタを有するラインセンサが１チップに３列に配列されている、いわゆる３ラインＣＣＤを用い、この受光面に原稿像を結像させることによって３原色に色分解し、カラー画像情報を信号化する光学系がある。

上記のような原稿読取装置に用いられる画像読取レンズは、一般に像面において高空間周波数領域での高いコントラストが要求されるとともに、開口効率が画角周辺部まで１００％近くあることが要求されている。さらに、カラー原稿を良好に読み取るためには、受光面上で赤、緑、青の各色の結像位置を光軸方向に合致させる必要があり、各色の色収差補正を極めて良好に補正しなければならない。

このため、使用される画像読取レンズとしては、像面湾曲を非常に小さく抑え、光軸近傍から周辺までの各像高における結像性能が均一となるように設計する必要がある。しかし、実際に使用する場合には、設計中央値として像面湾曲を小さく抑えたとしても、レンズを構成している各パラメータ（曲率半径、肉厚、面間隔、使用する硝材の屈折率等）の加工誤差等のばらつきにより、像面湾曲等の収差が変動し、光軸近傍と周辺部の結像位置が変化してしまい、光軸近傍から周辺部までの各像高において均一な結像性能が得られなくなる。

さらに、画像の高精細な読取りという近年の要請から、読取光学系の読取密度が高密度化され、それに対応するためにラインセンサが長尺化している。ラインセンサの長尺化により、ラインセンサの長手方向に反りが発生し、結像レンズの光軸近傍と周辺部におけるピント位置のずれが生じ、画像品質の低下の要因となっている。また、ラインセンサ自体の発熱や原稿読取装置内の温度変化により、初期状態から実使用状態でラインセンサの反り量が変化し、さらなる画像品質低下を引き起こしたり画像の安定性を阻害したりする要因となっている。

例えば特許文献１では、環境変動による性能悪化を防止しうる原稿読取用レンズ等について、対称型のレンズ系の絞り近傍に基板と一体に樹脂材で成型した積層型の回折光学素子を適切に配置し、樹脂レンズを複数枚使用することによって、諸収差とのバランスを良好にとり、特に色収差を広帯域にわたり良好に補正する技術が開示されている。

また、例えば特許文献２では、１のレンズ群を保持する第１の保持部材と、第２のレンズ群を保持する第２の保持部材との間の空気間隔を変化させるために、線膨張係数の大きな支持部材からなる調整手段に２つの保持部材を固定し、温度変化に応じて保持部材が移動し、空気間隔を調整する画像読取レンズが提案されている。
特開２００６−６４９４０号公報 特開２００６−２１１２５１号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、温度変化等の環境変化によってラインセンサの反り量に変動が生じも、常に良好な結像性能を得ることが可能な画像読取レンズ、またそれを用いた画像読取装置等を提供することを目的する。

かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、画像読取レンズにおいて、原稿物体の画像情報をラインセンサ上に縮小結像させる結像レンズと、前記結像レンズを複数のレンズ群として保持する保持部材と、前記保持部材により保持されるレンズ群のうち、少なくとも１組の前記結像レンズ間における空気間隔を温度変化に応じて調整する調整手段と、を有することを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像読取レンズにおいて、前記調整手段は、環境変化に起因したラインセンサの反りにより発生する、前記原稿物体の端部及び光軸近傍における適正結像位置の変化に対して、該適正結像位置が前記ラインセンサの受光面上となるように調整することを特徴とする。該発明は、ラインセンサの初期状態の反りに起因する結像面の位置ずれ、原稿読取レンズを構成しているパラメータの加工誤差により発生する像面湾曲等の緒収差の変動を補正することができ、良好な結像性能を有する低コストな画像読取レンズの提供を目的とするものである。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像読取レンズにおいて、前記調整手段は、温度変化により膨張又は収縮するとともに所定の空気間隔を保つように前記結像レンズ間に設けられた中間部材を有し、前記中間部材の膨張又は収縮により前記結像レンズ間における空気間隔を調整することを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、請求項３に記載の画像読取レンズにおいて、前記調整手段は、絞りに隣接した前記結像レンズ間に前記中間部材を設け、該中間部材の膨張又は収縮により該結像レンズ間における空気間隔を調整することを特徴とする。

また、請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像読取レンズにおいて、前記結像レンズの構成要素の加工誤差により生じる像面湾曲変動を補正する方向に、少なくとも１組の前記結像レンズ間における空気間隔が調整された状態で組み付けられていることを特徴とする。該発明は、地球環境を十分考慮したうえで、スキャナ光学系調整工数の大幅低減による省電力化や、レンズユニット検査が不要となることによる、レンズユニット検査装置製作に関わる原材料や加工に関わるエネルギー低減を達成することを目的とするものである。

また、請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像読取レンズにおいて、前記ラインセンサの初期状態の反りにより発生する、前記原稿物体の端部及び光軸近傍における適正結像位置の変化に対して、該適正結像位置が前記ラインセンサの受光面上となるように補正する方向に、少なくとも１組の前記結像レンズ間における空気間隔が調整された状態で組み付けられていることを特徴とする。該発明は、地球環境を十分考慮したうえで、スキャナ光学系調整工数の大幅低減による省電力化や、レンズユニット検査が不要となることによる、レンズユニット検査装置製作に関わる原材料や加工に関わるエネルギー低減を達成することを目的とするものである。

また、請求項７記載の発明は、請求項３から６のいずれか１項に記載の画像読取レンズにおいて、前記中間部材は、樹脂材料により形成されることを特徴とする。該発明は、地球環境を十分考慮したうえで、保持部材を樹脂化することにより金属原材料や金属加工に関わるエネルギー低減を達成することを目的とするものである。

また、請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の画像読取レンズにおいて、前記保持部材は、樹脂材料により形成されることを特徴とする。該発明は、地球環境を十分考慮したうえで、保持部材を樹脂化することにより金属原材料や金属加工に関わるエネルギー低減を達成することを目的とするものである。

また、請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の画像読取レンズにおいて、前記保持部材は、その外形形状が非円筒形状であることを特徴とする。該発明は、地球環境を十分考慮したうえで、非球面を採用することでレンズの構成枚数を低減し、ガラス材料やガラス加工に関わるエネルギーを抑制することを目的とするものである。

また、請求項１０記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の画像読取レンズにおいて、前記結像レンズは、ガラスレンズから構成され、該ガラスレンズの材料は、鉛及び砒素のいずれかに類する有害物質を含有していないことを特徴とする。該発明は、地球環境を十分考慮したうえで、レンズを化学的に安定させて鉛や砒素等の有害物質を含まない光学ガラスで構成することにより、材料のリサイクル化が可能で、加工時の廃液による水質汚染を発生させないことを目的とするものである。

また、請求項１１記載の発明は、原稿物体を照明する照明系と、前記照明系で照明された原稿物体の反射光を縮小結像させる結像系と、前記結像系により結像された原稿像を光電変換するラインセンサと、を有する画像読取装置であって、前記結像系として、請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像読取レンズを備えることを特徴とする。

また、請求項１２記載の発明は、請求項１１に記載の画像読取装置において、光学系の任意の光路中に色分解機能を含んでなり、前記原稿物体の画像情報をフルカラーで読み取ることの可能なカラー原稿画像読取装置として構成したことを特徴とする。

また、請求項１３記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の画像読取装置を備えて構成したことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、温度変化等の環境変化によってラインセンサの反り量に変動が生じても、常に良好な結像性能を得ることが可能な画像読取レンズ、またそれを用いた画像読取装置等が実現される。

図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。第１の実施形態として画像読取レンズ、第２の実施形態として画像読取装置、第３の実施形態として画像形成装置について述べる。

［実施形態１］
本実施形態の画像読取レンズは、複数枚の結像レンズで構成された単焦点の画像読取レンズであり、複数枚のレンズを保持部材で保持し、保持された結像レンズ間の任意の間隔を調整手段により温度変化に応じて調整するものである。

図１は、本実施形態の画像読取レンズの要部構成を示した図である。画像読取レンズ１００は４群６枚構成であり、図面の左側を物体側（原稿面２００の側）、右側を像面側（ラインセンサ３００の側）とした場合、レンズ１０１〜１０４が物体側から像面側に向かって保持部材の鏡筒１０５に配置されている。

第１レンズ１０１は、物体側に凸の正メニスカスレンズである。第２レンズは物体側に凸の正メニスカスレンズ、第３レンズは像面側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズであり、第２レンズの像側の面と第３レンズの物体側の面を密着させて第１接合レンズ１０２を構成している。また、第４レンズは物体側に凹面を有する負メニスカスレンズ、第５レンズは像面側に凸の正メニスカスレンズであり、第４レンズの像側の面と第５レンズの物体側の面を密着させて第２接合レンズ１０３を構成している。第６レンズ１０４は、像側に凸の正メニスカスレンズである。

また、第１レンズ１０１と第１接合レンズ１０２との間に設けられた中間リング１０７により、両レンズ間の空気間隔が所定の値となるように設定される。同様に、第２接合レンズ１０３と第6レンズ１０４との間に配置された中間リング１０８により、両レンズ間の空気間隔が所定の間隔となるように設定される。

また、第１接合レンズ１０２と第２接合レンズ１０３との間に設けられ、絞り１１１を有する中間リング１１０により、両レンズ間の空気間隔が所定値となるように設定されている。また、第1レンズ１０１は、押さえ部材１０６により鏡筒１０５に固定され、同様に、第6レンズ１０４は、押さえ部材１０９により鏡筒１０５に固定されている。

そして、ラインセンサ３００は、初期は反りのない状態（図中実線）にあるが、環境変化により、例えばレンズ側に凹形状（図中点線）に反りが発生し変化として現れる。すなわち、初期状態では図中（ａ）のように平面（図中実線）であった結像面が、（ｂ）のように湾曲（図中点線）した結像面となる。このことにより、ラインセンサ両端（１）及び（２）に向かって結像性能が劣化してしまう。

そこで、このようなラインセンサの反りを補正するため、本実施形態において、４群レンズの少なくとも１つの空気間隔（第１レンズ１０１と第１接合レンズ１０２との間隔、第１接合レンズ１０２と第２接合レンズ１０３との間隔、第２接合レンズ１０３と第６レンズ１０４との間隔のうちの少なくとも１つ）の調整を、先に述べた中間リングを用いることで行う。

なお、空気間隔が変化することによりレンズ全長が変化するが、このレンズ全長の変化は、保持部材である鏡筒１０５が収縮／膨張することで吸収することができ、また押さえ部材１０６及び１０９の両方あるいは一方が収縮／膨張することによっても吸収可能であり、さらに変形することでも吸収することができる。また、ここではレンズの構成として４群６枚構成のレンズを用いたが、レンズの構成枚数に特に制約はないことはいうまでもない。

本実施形態の画像読取レンズでは、４群レンズの少なくとも１つの空気間隔を中間リングにより調整するが、調整対象の空気間隔は絞りに隣接した結像レンズ間の間隔であることがより好適である。

これは、任意の空気間隔を変化させて像面湾曲を変化させる場合、できるだけ球面収差や他の収差が変化しないように行うことが望ましいためである。つまり、レンズ構成について絞りを中心として略対称に配置したレンズタイプは、絞りを通過する光束は略平行になっているため、絞り前後の空気間隔を変更しても球面収差をはじめとして像面湾曲以外の収差変動を小さく抑えることが可能となる。

上記によれば、図1の例において、第１接合レンズ１０２と第２接合レンズ１０３との空気間隔を変化させるために、中間リング１１０を線膨張係数の大きな部材とし、その他の中間リング１０７及び１０８は線膨張係数の小さい部材とする。そうすると、第１接合レンズ１０２と第２接合レンズ１０３との空気間隔以外の変化はほとんど無視でき、第１接合レンズ１０２と第２接合レンズ１０３の間の空気間隔のみの変化で像面湾曲を補正することが可能となる。

また、本実施形態の画像読取レンズでは、保持部材である鏡筒で保持されるレンズ群の位置が、結像レンズの構成要素の加工誤差により生じる、像面湾曲変動を補正するように調整された状態で組み付けられて構成されてもよい。

原稿画像を読み取るための画像読取レンズにおいては、光軸近傍からスリット長手方向に対応する方向の原稿端部の位置までの全域にわたって均一な結像性能であることが要求される。光軸近傍と原稿端部の結像位置が異なる要因の１つとして、加工誤差により生じる像面湾曲変動がある。そこで、初期状態での組付け時に、結像レンズの構成要素の加工誤差により生じる像面湾曲変動を補正する方向に、保持部材で保持されたレンズの少なくとも１つのレンズ群の位置を調整して組付けを行うようにする。

このような構成を採用すれば、主に加工誤差により発生する像面湾曲変動を良好に補正することができ、原稿面全域にわたって均一で良好な性能を得ることが可能となる。

さらに、本実施形態の画像読取レンズでは、保持部材である鏡筒で保持されるレンズ群の位置が、ラインセンサの初期状態の反りにより発生する、光軸近傍と原稿端部の結像位置のずれについて、該結像位置が同一面上にあるように補正すべく調整された状態で組み付けられて構成されてもよい。

光軸近傍と原稿端部の結像位置が異なる別の要因として、原稿読取装置に用いるラインセンサの反りがある。そこで、初期状態での組付け時に、ラインセンサの反りにより生じる、光軸近傍と原稿端部の結像位置の変化を、同一面上に補正する方向に、保持部材で保持されたレンズ群の少なくとも１つのレンズの位置を調整して組付けを行うようにする。

このような構成とすれば、初期状態におけるラインセンサの反りによる影響を補正するよう像面湾曲が調整されるため、ラインセンサのばらつきがあっても、原稿読取装置として、安定的かつ良好な読取画像品質を得ることが可能となる。

もっとも、上述した２つの要因から発生する、光軸近傍及び原稿端部の結像位置のずれを解消することについては、同時に補正して行ってもよいし、個別に補正して行うことも可能である。

本実施形態の画像読取レンズにおいては、少なくとも１組の結像レンズ間における空気間隔を所定の値に保つように設けられた中間部材、すなわち中間リングを樹脂製により形成することも可能である。先にも述べたように、任意の空気間隔を変化させる場合、その空気間隔を所定値に設定するための中間リングを温度変化により収縮／膨張させることで間隔調整を行う。中間リングの材質は、一般的には、金属製の切削加工により製作されているが、より線膨張係数の大きな材料とするため、中間リングを樹脂性とすることができる。このことにより、空気間隔変化量を大きくとることが可能となる。

また、本実施形態の画像読取レンズにおいては、結像レンズを複数のレンズ群として保持する保持部材、すなわち鏡筒を樹脂製により形成することも可能である。鏡筒の材質についてアルミ等を用いて金属製の切削加工により加工すると、鏡筒自体のコストが高くなり、コストアップの要因となる。そこで、鏡筒を樹脂製とすることにより、鏡筒自体のコスト低減が図られ、金属製の鏡筒の製作にかかわる原材料の費用や加工エネルギーを削減することが可能となり、地球環境の保全に大きく貢献できる。さらに、鏡筒の線膨張係数を適切な値とすることで、空気間隔によるレンズ全長の変化を鏡筒の収縮／膨張で吸収し、適正に補正することが可能となる。

また、本実施形態の画像読取レンズにおいては、保持部材である鏡筒の外形形状を非円筒形状としてもよい。保持部材の形状は、円筒形状が一般的であるが、画像読取装置の薄型化のため、例えば図２に示すように、上下方向をカットした小判型形状や、上部又は下部のみカットした形状とすることで、画像読取装置のさらなる薄型化に対応することが可能となる。

また、本実施形態の画像読取レンズにおいては、結像レンズをガラスレンズにより構成し、そのガラス材料には、鉛、砒素等の有害物質を含有しない材料を用いて形成してもよい。このように、化学的に安定し鉛や砒素等の有害物質を含まない光学ガラスで全てのレンズを構成することにより、材料のリサイクル化が可能で、加工時の廃液による水質汚染が起きることなく、省資源化や加工時に発生するＣＯ２等を低減でき、地球環境を考慮した小型で低コストな読取り用レンズを得ることができる。

次に、本実施形態の画像読取レンズの具体的な実施例について詳細に説明する。以下に述べる実施例は、本実施形態の画像読取レンズの具体的数値例による具体的構成を示すものであり、ＣＣＤが＋４０℃変化したときに周辺部がレンズ側に０．０５ｍｍ反った場合の例である。図３を用いて説明する。

図３に示す画像読取レンズは、図１と同様の４群６枚構成で、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、絞りＦＡ、コンタクトガラスＣＧ、ＣＣＤカバーガラスＣＣを備え、図３には光学面の面番号も示している。

図３において、画像読取レンズの光学系を構成する各光学要素は、物体側から像面側に向かって、原稿画像物体が載置されるコンタクトガラスＣＧ、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、絞りＦＡ、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、及びＣＣＤカバーガラスＣＣの順で配列されており、ＣＣＤカバーガラスＣＣの背後のＣＣＤ入力画面上に結像される。第１レンズＬ１は物体側に凸に形成された正メニスカスレンズ、第２レンズＬ２は物体側に凸に形成された正メニスカスレンズ、第３レンズは像側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３は密接して貼り合わせられて一体に接合し、接合レンズを形成している。第４レンズＬ４は物体側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズ、第５レンズＬ５は像側に凸の正メニスカスレンズ、第６レンズは像側に凸の正メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４及び第５レンズＬ５は、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３同様に、一体に接合して接合レンズを形成している。

まず、レンズ数値例であるが、全系のｅ線の合成焦点距離ｆ、ＦナンバＦ、縮率ｍ、物体高Ｙ、半画角（度）ωが、それぞれｆ＝４５．２８０、Ｆ＝４．９９、ｍ＝０．１１１０２、Ｙ＝１５２．４、ω＝１８．６°であり、各光学面の特性は次表のとおりである。なお、各記号の意味は下記のとおりである。
ｆ ：全系のｅ線の合成焦点距離
ＦＮｏ ：Ｆナンバ
ｍ ：縮率
ω ：半画角（度）
Ｙ ：物体高
ｒｉ（ｉ＝１〜１１）：物体側から数えてｉ番目のレンズ面の曲率半径
ｄｉ（ｉ＝１〜１０）：物体側から数えてｉ番目の面間隔
ｎｊ（ｊ＝１〜６） ：物体側から数えてｊ番目のレンズの材料の屈折率
ｖｊ（ｊ＝１〜６） ：物体側から数えてｊ番目のレンズの材料のアッベ数
ｒｃ１ ：コンタクトガラスの物体側の曲率半径
ｒｃ２ ：コンタクトガラスの像側の曲率半径
ｒｃ３ ：ＣＣＤカバーガラスの物体側の曲率半径
ｒｃ４ ：ＣＣＤカバーガラスの像側の曲率半径
ｄｃ１ ：コンタクトガラスの肉厚
ｄｃ３ ：ＣＣＤカバーガラスの肉厚
ｎｃ１ ：ＣＣＤカバーガラスの屈折率
ｎｃ３ ：コンタクトガラスの屈折率
ｖｃ１ ：コンタクトガラスのアッベ数
ｖｃ３ ：ＣＣＤカバーガラスのアッベ数
ｎｄ ：ｄ線（５８７．５６ｍｍ）の屈折率
ｎｅ ：ｅ線（５４６．０７ｍｍ）の屈折率

上記のようなレンズを用いたとき、有効高さ（有効径の１／２）より０．３ｍｍ高い位置で中間リングにより空気間隔を設定するときの、中間リングの長さと、それを用いて温度が＋４０℃変化したときの空気間隔変化量は、次の表のようになる。

上表のように、絞り間隔は、中間リングについて長さを長くするとともに線膨張係数の大きな樹脂製とすることで、間隔が大きく変化するが、Ｌ１及びＬ２の間隔やＬ５及びＬ６の間隔は、中間リングの長さも短く、一般的に読取レンズの中間リングに使用されているアルミ製とすると、間隔の変化は無視できるレベルに小さくなる。

また、上記に示したレンズの場合、絞り間隔が０．０３ｍｍ広くなると、最周辺のメリディオナルの像面湾曲が０．０２２４ｍｍマイナス方向に移動する。このため、上表のように絞り間隔が０．０５７ｍｍ広がることで、最周辺のメリディオナル像面湾曲が０．０４２７ｍｍマイナス方向に倒れ、ＣＣＤの反りの０．０５ｍｍを概ね補正することが可能となる。

本実施例では、絞り間隔を設定する中間リングの材質としてポリスチレンを用いたが、絞り間隔変化による像面変動量により、最適な間隔変化となるような線膨張係数を有する材質を使用することで、どのようなレンズにも適用できる。

［実施形態２］
本実施形態の画像読取装置は、原稿物体を照明する照明系と、照明系で照明された原稿物体の反射光を縮小結像させる結像系と、結像系により結像された原稿像を光電変換するラインセンサからなる画像読取装置で、結像系として、実施形態１の画像読取レンズを備えるものである。

図４は、本実施形態の画像読取装置の要部構成を示した図である。本実施形態の画像読取装置４００は、コンタクトガラス４１、第１走行体４３、第２走行体４４、縮小結像レンズ４７、及びラインセンサ４８を有して構成される。

原稿４２は、コンタクトガラス４１の上に配置され、コンタクトガラス４１の下部に配置された照明光学系（図示せず）により、原稿が照明される。原稿の照明光は、第１走行体４３の第１ミラー４３ａにより反射され、その後、第２走行体４４の第１ミラー４４ａ及び第２ミラー４４ｂで反射され、縮小結像レンズ４７へ導かれ、該レンズによりラインセンサ４８上に結像される。原稿の長手方向を読み取る場合は、第１走行体４３がＶの速度で読取終了位置４６まで移動し、それと同時に第２走行体４４が、第１走行体４３の半分の速度１／２Ｖで、読取終了位置４５まで移動して原稿全体を読み取る。

また、本実施形態の画像読取装置において、ラインセンサは、色分解のためのフィルタをセンサ全面に配置した複数本のラインセンサが副走査方向に配列されており、複数本のラインセンサの主走査方向と副走査方向のＭＴＦが同時に任意の値を満足するようピント調整可能とするように構成してもよい。色分解は、読取レンズとＣＣＤラインセンサとの間に色分解プリズムまたはフィルタを選択的に挿入して赤、緑、青に色分解する方法、例えば赤、緑、青の光源を順次点灯させて原稿を照明する方法、あるいは赤、緑、青のフィルタを有する受光素子が１チップに３列に配列されている、いわゆる３ラインＣＣＤラインセンサを用いてこの受光面にカラー画像を結像させることにより３原色に色分解する方法等、どのような方法を用いてもよい。

［実施形態３］
本実施形態の画像形成装置は、実施形態２の画像読取装置を組み込んで画像形成装置を構成したものである。

図５は本実施形態の画像読取装置の要部構成を示した図で、本実施形態の画像形成装置の一例である複写機は、レーザプリンタ５００と、図４に示した画像読取装置と同様の画像読取装置４００とを組み合わせて構成している。なお、画像読取装置４００については、図４と同様であるので同一部分に同じ符号を付して示し、その説明を省略する。

レーザプリンタ５００は、潜像担持体５１、帯電ローラ５２、現像装置５３、転写ローラ５４、クリーニング装置５５、定着装置５６、光走査装置５７、給紙カセット５８、レジストローラ対５９、給紙コロ６０、搬送路６１、排紙ローラ対６２、及び排紙トレイ６３を備えて構成される。

レーザプリンタ５００において、潜像担持体５１は「円筒状に形成された光導電性の感光体」で、潜像担持体５１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ５２、現像装置５３、転写ローラ５４、及びクリーニング装置５５が配備されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。さらに、レーザビームＬＢにより光走査を行う光走査装置５７が設けられ、帯電ローラ５２と現像装置５３との間で「光書込みによる露光」を行うように構成している。

画像形成を行うときは、光導電性の感光体である潜像担持体５１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ５２により均一に帯電され、光走査装置５７のレーザビームＬＢの光書込みによる露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、いわゆる「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。当該静電潜像は現像装置５３により反転現像され、潜像担持体５１上にトナー画像が形成される。

転写紙を収納した給紙カセット５８は、レーザプリンタ５００本体に対して脱着可能となっている。そして、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙の最上位の１枚が給紙コロ６０により給紙され、給紙された転写紙は、その先端部をレジストローラ対５９に捕らえられる。レジストローラ対５９は、潜像担持体５１上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙を転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙は、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ５４の作用によりトナー画像を静電転写される。

トナー画像を転写された転写紙は定着装置５６へ送られ、定着装置５６においてトナー画像を定着され、搬送路６１を通り、排紙ローラ対６２により排紙トレイ６３上に排出される。また、トナー画像が転写された後の潜像担持体５１の表面は、クリーニング装置５５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。

このように、潜像担持体５１に光走査により潜像を形成し、上記潜像を可視化して所望の記録画像を得る画像形成装置において、潜像担持体５１は光導電性の感光体であり、その均一帯電と光走査とにより静電潜像が形成され、形成された静電潜像がトナー画像として可視化される。この場合、光走査装置５７は、画像読取装置４００のラインセンサ４８で得た画像情報に基づいて、レーザビームＬＢによる潜像担持体５１への光書込みによる露光を行う。

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

上記の実施形態によれば、固定焦点の原稿読取レンズの少なくとも１つの空気間隔を、環境変化による中間リングの収縮／膨張により変動させることで、環境変化により発生するラインセンサの反りにより発生する結像位置変化を補正できるため、特別な部品やセンサを必要とせず、どのような環境においても良好な読取品質が確保できるとともに、原稿読取レンズの小型化と低コスト化を達成することが可能となる。

また、上記の実施形態によれば、絞りを中心に略対称なレンズタイプの場合、絞りに隣接したレンズ間の空気間隔を調整することで、球面収差やコマ収差を変化させることなく像面湾曲を補正でき、また、レンズ単品の加工公差を緩めることができ、原稿読取レンズの部品点数及び組付け工程を最小限に抑えることが可能で、低コストで良好な性能を有する画像読取レンズが得られる。

また、上記の実施形態によれば、主に加工誤差により発生する像面湾曲変動を良好に補正することが可能となり、原稿面全域にわたって均一で良好な性能が得られる。

また、上記の実施形態によれば、ラインセンサの初期の反りを補正するように像面湾曲を調整できるため、ラインセンサのばらつきがあっても、原稿読取装置として安定しかつ良好な読取画像品質を得ることが可能となる。

また、上記の実施形態によれば、中間リングを樹脂製により形成することで、中間リングの線膨張係数を大きくできるため、空気間隔の変化量を大きく取ることが可能で、環境変化によるＣＣＤの反りが大きく発生する場合でも対応が可能となる。

また、上記の実施形態によれば、保持部材を樹脂製により形成することで、中間リングでの効果に加えて、保持部材自体も低コストにできるとともに、金属製の保持部材製作にかかる原材料や加工エネルギーを削減できるため、地球環境の保全に大きく貢献できる。

また、上記の実施形態によれば、保持部材を非円筒形状とすることで、薄型の画像読取装置が実現可能となる。

また、上記の実施形態によれば、全てのレンズ材質として、化学的に安定しており鉛や砒素等の有害物質を含まない光学ガラスを使用することにより、材料のリサイクル化が可能で、加工時の廃液による水質汚染が発生することがないため、地球環境の保全に大きく貢献できる。

また、上記の実施形態によれば、上述した画像読取レンズを具備することで、良好な読取画像品質を得られる画像読取装置が実現可能となる。また、色分解手段をさらに備えることで、良好なフルカラー読取画像品質を得られる画像読取装置が実現可能となる。

また、上記の実施形態によれば、上述した画像読取装置を搭載することで、良好な読取画像品質に基づいて画像を形成する、高品位な画質を得られる画像形成装置が実現可能となる。

本発明の実施形態に係る画像読取レンズの要部構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る画像読取レンズの保持部材の例を示した図である。 本発明の実施形態に係る画像読取レンズの具体的数値例による具体的構成を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る画像読取装置の要部構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部構成を示した図である。

符号の説明

１００ 画像読取レンズ
１０１ 第１レンズ
１０２ 第１接合レンズ
１０３ 第２接合レンズ
１０４ 第６レンズ
１０５ 鏡筒
１０６，１０９ 押さえ部材
１０７，１０８，１１０ 中間リング
１１１ 絞り
２００ 原稿面
３００ ラインセンサ

Claims (13)

1. 原稿物体の画像情報をラインセンサ上に縮小結像させる結像レンズと、
   前記結像レンズを複数のレンズ群として保持する保持部材と、
   前記保持部材により保持されるレンズ群のうち、少なくとも１組の前記結像レンズ間における空気間隔を温度変化に応じて調整する調整手段と、を有することを特徴とする画像読取レンズ。
2. 前記調整手段は、環境変化に起因したラインセンサの反りにより発生する、前記原稿物体の端部及び光軸近傍における適正結像位置の変化に対して、該適正結像位置が前記ラインセンサの受光面上となるように調整することを特徴とする請求項１に記載の画像読取レンズ。
3. 前記調整手段は、温度変化により膨張又は収縮するとともに所定の空気間隔を保つように前記結像レンズ間に設けられた中間部材を有し、前記中間部材の膨張又は収縮により前記結像レンズ間における空気間隔を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取レンズ。
4. 前記調整手段は、絞りに隣接した前記結像レンズ間に前記中間部材を設け、該中間部材の膨張又は収縮により該結像レンズ間における空気間隔を調整することを特徴とする請求項３に記載の画像読取レンズ。
5. 前記結像レンズの構成要素の加工誤差により生じる像面湾曲変動を補正する方向に、少なくとも１組の前記結像レンズ間における空気間隔が調整された状態で組み付けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像読取レンズ。
6. 前記ラインセンサの初期状態の反りにより発生する、前記原稿物体の端部及び光軸近傍における適正結像位置の変化に対して、該適正結像位置が前記ラインセンサの受光面上となるように補正する方向に、少なくとも１組の前記結像レンズ間における空気間隔が調整された状態で組み付けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像読取レンズ。
7. 前記中間部材は、樹脂材料により形成されることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の画像読取レンズ。
8. 前記保持部材は、樹脂材料により形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像読取レンズ。
9. 前記保持部材は、その外形形状が非円筒形状であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像読取レンズ。
10. 前記結像レンズは、ガラスレンズから構成され、該ガラスレンズの材料は、鉛及び砒素のいずれかに類する有害物質を含有していないことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像読取レンズ。
11. 原稿物体を照明する照明系と、前記照明系で照明された原稿物体の反射光を縮小結像させる結像系と、前記結像系により結像された原稿像を光電変換するラインセンサと、を有する画像読取装置であって、
    前記結像系として、請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像読取レンズを備えることを特徴とする画像読取装置。
12. 光学系の任意の光路中に色分解機能を含んでなり、前記原稿物体の画像情報をフルカラーで読み取ることの可能なカラー原稿画像読取装置として構成したことを特徴とする請求項１１に記載の画像読取装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の画像読取装置を備えて構成したことを特徴とする画像形成装置。

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