JP2009111544A - 密着型イメージセンサ、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源の光量を増加させずに受光素子の受光量を確保する密着型イメージセンサを提供すること。
【解決手段】 筐体３と、原稿１に光を照射するＬＥＤライン照明装置４０及び４１と、筐体３に設けられた溝５の中に設置され、原稿１の読み取り位置Ａからの反射光を結像するシリンドリカルレンズ６ａ，６ｂと、スリット部７を有するとともに反射光を直接入射させるシリンドリカルレンズ６ａを覆うことによって、シリンドリカルレンズ６ａの開口角を規制する開口角規制部材８と、シリンドリカルレンズ６ａ，６ｂによって結像された反射光を受光して光電変換する受光素子アレイ１１とを備える。そして、開口角規制部材８の傾斜面に鏡面部９を有することでＬＥＤライン照明装置４０及び４１から照射される一部の光を原稿１の読み取り位置Ａに反射させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、密着型イメージセンサ、及び画像形成装置に関する。

イメージスキャナ等の画像を読取る機構に用いられる光学結像系には、レンズで縮小した原稿イメージを結像させる縮小光学系と、原稿と等倍の原稿イメージを結像させる等倍光学系とがある。縮小光学系のラインイメージセンサは、レンズを使うため焦点深度が深く、原稿の折り目などの原稿台から離れた部分も読取ることができる反面、構造上の問題で本体サイズが大きくなる特徴を有している。

一方、等倍光学系である密着型イメージセンサは、縮小光学系のラインイメージセンサと比較して、部品点数が少なく、光学構成要素のセンサとレンズアレイとを接近して配置できるため、比較的薄く設計することができる。このため、密着型イメージセンサは、イメージスキャナ、ファクシミリ、コピー機等の画像読取装置において画像を読取る画像読取ユニットとして従来から広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

図１１は、特許文献１で開示される画像読取装置の構造を概略的に示す断面図である。画像読取装置２００は、原稿２０１に対して光を照射する光源であって、主走査方向（図１１の奥行き方向）に伸びる線状光源であるＬＥＤアレイ２０２と、原稿２０１を載置する透明板２０３と、原稿２０１の画像読み取り位置Ａで反射した光を集光して結像する、主走査方向に延設されたロッドレンズアレイ２０４と、ロッドレンズアレイ２０４によって結像された原稿２０１の像を、光電変換を行って検出する受光素子が主走査方向に複数配列されたセンサＩＣ２０５と、これらの部材を支持するフレーム２０６とで構成されている。ＬＥＤアレイ２０２とロッドレンズアレイ２０４とセンサＩＣ２０５とフレーム２０６とで密着型イメージセンサ２０７を構成している。

密着型イメージセンサ２０７を有する画像読取装置２００は、等倍光学系であるため、焦点深度が浅く、焦点深度に反比例する開口角（レンズの視野角）が大きいという特徴を有する。つまり、ロッドレンズアレイ２０４は、原稿２０１が反射する読み取り光線を広い角度で入射させる。また、ＬＥＤアレイ２０２は、原稿２０１の浮きやシワを許容するため、画像読み取り位置Ａ付近のある一定の範囲を照射している。このため、ゴースト画像等の読み取り画像が劣化する原因である迷光が多く発生してしまう。これを抑制するため、原稿２０１に対してロッドレンズアレイ２０４をＬＥＤアレイ２０２よりも接近させた位置に配置している。

また、ロッドレンズアレイ２０４に代えて、レンズの光量伝達量の向上及び透過光量ムラの低減を図るため、表面に複数の微小な凸レンズを所定ピッチで規則的に２次元状に配列した樹脂レンズプレートを用いて正立等倍レンズアレイを構成することも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１０−１７３８６２号公報 特開２００５−３７８９１号公報

しかしながら、上記従来の画像読取装置２００の構成では原稿２０１に対して、ＬＥＤアレイ２０２よりもロッドレンズアレイ２０４が接近しているため、ＬＥＤアレイ２０２から原稿２０１に向けて照射される光は、例えば矢印Ｌで示すようにロッドレンズアレイ２０４の側面部にも照射されてしまう。ロッドレンズアレイ２０４の側面部に照射された光は、その側面部の材質や表面状態によって、画像読み取り位置Ａから外れる方向へ反射又は乱反射して外乱光となるか、若しくは吸収されるため、ロッドレンズアレイ２０４に入射される光量が減り、それによりセンサＩＣ２０５の受光量が低下する問題があった。センサＩＣ２０５の受光量が低下すると、例えば罫線などの線状画像を読取る際、画像の濃淡差やカブリ等の画像ノイズが発生し、画像品質の低下を引き起こす原因となる。

これに対して、受光素子アレイであるセンサＩＣ２０５の受光量を増加させるための手段として、ＬＥＤアレイ２０２の光源数を増加させる、若しくは光源を高発光効率光源に変更することが考えられるが、それらの手段ではコストアップや光源光量出力の増加にともなう光源寿命の短命化、消費電力の増加、及び発生する熱に対する放熱対策の必要性が生じてしまう。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源の光量を増加させずに受光素子アレイの受光量を確保できる密着型イメージセンサ、その密着型イメージセンサ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。

上記目的を達成するため、本発明の一態様における密着型イメージセンサは、筐体と、この筐体上に設けられ、原稿に光を照射する光源と、前記筐体に設けられた溝の中に設置され、前記原稿の読み取り位置からの反射光を結像する少なくとも入射側と出射側に設けられたレンズと、前記光源から照射される一部の光を前記原稿の読み取り位置に反射させる傾斜面と、前記反射光が直接入射する開口部とを有し、前記開口部を通過した前記反射光の前記入射側のレンズに当たる開口角を規制する開口角規制部材と、前記レンズを通過することによって結像された前記反射光を受光して光電変換する受光素子アレイと、を有することを特徴とする。

また、本発明の一態様における密着型イメージセンサは、筐体と、この筐体上に設けられ、原稿に光を照射する第１及び第２の光源と、前記筐体に設けられた溝の中に設置され、前記原稿の読み取り位置からの反射光を結像する少なくとも入射側と出射側に設けられたレンズと、前記第１の光源から照射される一部の光を前記原稿の読み取り位置に反射させる第１の傾斜面と、前記第２の光源から照射される一部の光を前記原稿の読み取り位置に反射させる第２の傾斜面と、前記第１及び第２の傾斜面の間に設けられ前記反射光が直接入射する開口部とを有し、前記開口部を通過した前記反射光の前記入射側のレンズに当たる開口角を規制する第１及び第２の開口角規制部材と、前記レンズを通過することによって結像された前記反射光を受光して光電変換する受光素子アレイと、を有することを特徴とする。

また、本発明の一態様における画像形成装置は、筐体と、この筐体上に設けられ、原稿に光を照射する光源と、前記筐体に設けられた溝の中に設置され、前記原稿の読み取り位置からの反射光を結像する少なくとも入射側と出射側に設けられたレンズと、前記光源から照射される一部の光を前記原稿の読み取り位置に反射させる傾斜面と、前記反射光が直接入射する開口部とを有し、前記開口部を通過した前記反射光の前記入射側のレンズに当たる開口角を規制する開口角規制部材と、前記レンズを通過することによって結像された前記反射光を受光して光電変換する受光素子アレイと、を有する画像読取装置と、用紙を格納している用紙給紙部と、前記用紙給紙部から画像形成部へ給紙された用紙に、前記画像読取装置によって読み取られた画像を形成して印刷する画像印刷部と、前記画像が形成された用紙を排出する用紙排紙部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様における画像形成装置は、筐体と、この筐体上に設けられ、原稿に光を照射する第１及び第２の光源と、前記筐体に設けられた溝の中に設置され、前記原稿の読み取り位置からの反射光を結像する少なくとも入射側と出射側に設けられたレンズと、前記第１の光源から照射される一部の光を前記原稿の読み取り位置に反射させる第１の傾斜面と、前記第２の光源から照射される一部の光を前記原稿の読み取り位置に反射させる第２の傾斜面と、前記第１及び第２の傾斜面の間に設けられ前記反射光が直接入射する開口部とを有し、前記開口部を通過した前記反射光の前記入射側のレンズに当たる開口角を規制する第１及び第２の開口角規制部材と、前記レンズを通過することによって結像された前記反射光を受光して光電変換する受光素子アレイと、を有する画像読取装置と、用紙を格納している用紙給紙部と、前記用紙給紙部から画像形成部へ給紙された用紙に、前記画像読取装置によって読み取られた画像を形成して印刷する画像印刷部と、前記画像が形成された用紙を排出する用紙排紙部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光源の光量を増加させずに読み取り時の画像品質を向上させることができる密着型イメージセンサ、その密着イメージの画像読取装置を搭載した画像形成装置を提供できる。

以下、本発明の第１の実施形態乃至第４の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる密着型イメージセンサを備えた画像形成装置の外観を示す斜視図である。画像形成装置３００は、画像読取装置３５０及び画像印刷装置３６０によって構成されている。画像読取装置３５０は、ガラス板２上に載置された原稿の画像を、操作パネル３１０の操作に従って密着型イメージセンサ１００を用いて読み取る。画像印刷装置３６０は、画像読取装置３５０で読み取った画像を用紙（図示せず）上に印刷出力する。

原稿の画像を読み取る際、１次元のセンサである密着型イメージセンサ１００は、長手方向（主走査方向）の原稿画像の１ライン分を読み取る。１ラインの読み取りが終了すると、主走査方向と直交する方向である白抜きの矢印の方向（副走査方向）に移動させて次の１ライン分を読み取る。これを原稿サイズ全体にわたって実行することで、１ページの原稿読み取りを完了させる。線分Ａ−Ａ´における密着型イメージセンサ１００の断面図については、後に図面を用いて説明する。

図２は、画像形成装置３００及び画像形成装置３００の上に任意に設置される自動原稿送り装置４００の概略構成を示す断面図である。画像形成装置３００の画像読取装置３５０は、自動原稿送り装置４００等によって給紙され、ガラス板２上に載置された原稿の画像を、密着型イメージセンサ１００によって読み取る。画像印刷装置３６０では、まず用紙給紙部３４０に堆積されている用紙を１枚ずつ取り出し画像形成部３３０へ送る。そして、画像形成部３３０は、給紙された用紙上に画像読取装置３５０で読み取った画像を形成して印刷する。さらに、画像形成部３３０にて画像が印刷された用紙は、用紙排紙部３２０に排出される。

自動原稿送り装置４００は、原稿給紙部４１０に載置した原稿を１枚ずつ取り出し、矢印に沿って搬送して原稿排紙部４２０に排出する。この場合、原稿が搬送途中に設けられた密着型イメージセンサ１００の上を副走査方向に搬送されるため、密着型イメージセンサ１００は上述の副走査方向の移動をせず、静止したまま原稿の読み取りを行う。また、密着型イメージセンサ１０５を自動原稿送り装置４００内にも設け、搬送途中の密着型イメージセンサ１００及び１０５によって原稿の両面を読み取る構成にしても良い。

図３は、図１の画像読取装置３５０の線分Ａ−Ａ´における断面図であり、画像読取装置３５０の概略構成を示す。画像読取装置３５０は、密着型イメージセンサ１００とガラス板２と構成されている。密着型イメージセンサ１００は、ガラス板２上の原稿１のガラス板２に対向する面の画像を読み取る。同図を参照して、以下に密着型イメージセンサ１００の構成を説明する。

密着型イメージセンサ１００は、筐体３を備える。筐体３のガラス板２側の上面には、原稿１の画像読み取り位置Ａ方向に光を照射する２つのＬＥＤライン照明装置４０及び４１が主走査方向（図３の奥行き方向）に延びるように設けられている。ＬＥＤライン照明装置４０は、照明ケース４０ａの凹部に線状光源であるＬＥＤアレイ４０ｂと導光体４０ｃを備える。同様に、ＬＥＤライン照明装置４１は、照明ケース４１ａの凹部に線状光源であるＬＥＤアレイ４１ｂと導光体４１ｃを備える。光源は、ＬＥＤに限定されず、蛍光管、キセノン管、冷陰極管又は有機ＥＬ等であってもよい。

また、ＬＥＤライン照明装置４０は、照明ケース４０ａの凹部に導光体４０ｃと、導光体４０ｃの主走査方向（奥行き方向）の端部に設けられたＬＥＤチップ（図示せず）と、ＬＥＤアレイ４０ｂと置き換わる、ＬＥＤチップから照射された光を反射する反射板（図示せず）とを備える構成にしても良い。この反射板は、導光体４１ｃの端部に配置されたＬＥＤチップから照射された光が、導光体４０ｃの光出射面で配光分布が一様になるように配置されている。ＬＥＤライン照明装置４０及び４１は、異なる構成又は異なる光量出力のものを用いても良いが、本実施形態では同じ構成及び同じ光量出力のものを採用した場合として説明する。

筐体３のＬＥＤライン照明装置４０及び４１の間には、筐体３の厚さ方向（ガラス板２から離れる方向）に掘られ、且つ主走査方向に延びる溝５が設けられている。溝５の少なくとも入射側及び出射側には、シリンドリカルレンズ６ａ及び６ｂ（以下、まとめてシリンドリカルレンズ６と称する）が設けられている。シリンドリカルレンズ６は、主走査方向に延びる半円形柱面（図の曲線）と平面（図の直線）を有し、副走査方向（図３の左右方向）にのみパワーを有する。シリンドリカルレンズ６は、ガラス板２側（入射側）のシリンドリカルレンズ６ａの半円形柱面側がガラス板２向きに配置され、受光素子アレイ１１側（出射側）のシリンドリカルレンズ６ｂの半円形柱面側が受光素子アレイ１１向きに配置され、正立等倍レンズとして機能する。

また、筐体３の上面には、スリット部７を有し、且つシリンドリカルレンズ６ａを覆うように開口角規制部材８が設けられている。密着型イメージセンサ１００の作製プロセスでは、まず溝５にシリンドリカルレンズ６を挿入し、このシリンドリカルレンズ６の位置合わせをして固定し、そして開口角規制部材８を、シリンドリカルレンズ６ａを覆うように設ける。このため、シリンドリカルレンズ６の位置調整が可能になっている。

開口角規制部材８は、ＬＥＤライン照明装置４０，４１の対向する側面側からシリンドリカルレンズ６ａ側に向かって傾斜した傾斜面を有している。この傾斜面を形成する開口角規制部材８の外面には、ＬＥＤライン照明装置４０，４１から照射された光が開口角規制部材８の傾斜面によって画像読み取り位置Ａへ反射されるように、鏡面部９が設けられている。鏡面部９は、入射される光を正反射（光の入射角と反射角が反射面に対して同じ角度となるように反射）して、画像読み取り位置Ａへ導く。２つの開口角規制部材８は、ＬＥＤライン照明装置４０から照射される一部の光を原稿の読み取り位置Ａに反射させる傾斜面９（左側）と、ＬＥＤライン照明装置４１から照射される一部の光を原稿の読み取り位置Ａに反射させる傾斜面９（右側）と、２つの傾斜面９の間に設けられ反射光が直接入射するスリット部７とを有している。そして、スリット部７を通過した反射光の入射側のシリンドリカルレンズ６ａに当たる開口角を規制している。

筐体３の底部には、電子部品が実装配線された基板１０が設けられている。基板１０の上には、シリンドリカルレンズ６ｂの光軸と略一致する位置に、光電変換素子（例えば、ＣＣＤ素子）が主走査方向に複数配列された受光素子アレイ１１が設けられている。

図４は、開口角規制部材８の外観を示す斜視図である。開口角規制部材８は、例えば表面に黒色アルマイト処理が施された主走査方向に延びる金属製の平板で構成されている。この平板は、主走査方向に直交する断面が山形状になるように折り処理が施され、この山形状の頂を構成する面８ａに開口したスリット部７が形成されている。山形状の両側の傾斜面を構成する面８ｂ（他面は不図示）には、鏡面部９が設けられている。傾斜面８ｂは、シリンドリカルレンズ６ａの少なくとも一部を覆う。

開口角規制部材８の両側の脚部８ｃは、シリンドリカルレンズ６ａとＬＥＤライン照明装置４０，４１との間に設置される。開口角規制部材８の長手方向の両端部は、スリット部７以外から内部へ光が進入することを防ぐため、同様に黒色アルマイト処理が施された蓋８ｄ（反対側蓋は不図示）が設けられている。

次に、図３を参照して密着型イメージセンサ１００の作用を説明する。
ＬＥＤライン照明装置４０及び４１によって原稿に光が照射され、原稿面の画像読み取り位置Ａで反射した反射光は、開口角規制部材８のスリット部７を介してシリンドリカルレンズ６ａに入射する。この時、ＬＥＤライン照明装置４０及び４１から照射された一部の光は、開口角規制部材８の鏡面部９によって反射され、画像読み取り位置Ａへ照射される。画像読み取り位置Ａで反射された色画像の応じた強さの反射光は、開口角規制部材８のスリット部７を介してシリンドリカルレンズ６ａに入射する。このため、レンズの視野角である開口角が規制され、シリンドリカルレンズ６ａの焦点深度が深まる。

シリンドリカルレンズ６が副走査方向にパワーを有するため、シリンドリカルレンズ６ａの半円形柱面に入射した光は、レンズの光軸に平行に出力される。その後、シリンドリカルレンズ６ｂに入射した光は、シリンドリカルレンズ６ｂの半円形柱面から出射され、受光素子アレイ８上で結像する。

結像した光は、受光素子アレイ８を構成する光電変換素子によって電気信号に変換される。この電気信号は、基板１０のメモリ部（図示せず）に転送される。

図５は、開口角規制部材８に鏡面部９が有る又は無い場合の、ガラス板２上の副走査方向の位置における光強度分布を示す図である。例えば、ＬＥＤアレイ４０ｂから照射される光は、導光体４０ｃを通ってガラス板２の画像読み取り位置Ａに照射される。ＬＥＤアレイ４０ｂは、導光体４０ｃから照射される光がシリンドリカルレンズ６ａの光軸とガラス板２の表面との略交点である画像読み取り位置Ａの方向に高い指向性を有するように設けられている。

図５の一点鎖線Ｂは、開口角規制部材８に鏡面部９が設けられていない場合の光強度分布を示す。ＬＥＤアレイ４０ｂは画像読み取り位置Ａの方向に高い指向性を有するため、ＬＥＤアレイ４０ｂから画像読み取り位置Ａを結ぶ直線上で最も高い光強度を示している。尚、ＬＥＤアレイ４０ｂからの光のうち、開口角規制部材８に照射される光は、光路を遮られるため、実際には点線Ｃの一方向の光強度分布は失われている。

一方、図５の実線Ｄは、開口角規制部材８に鏡面部９が設けられている場合の光強度分布を示す。開口角規制部材８の方向に照射される光は、鏡面部９が無い場合では吸収されてしまうが、鏡面部９があることによって点線Ｆと点線Ｇとが示すように正反射される。これにより、点線Ｆと点線Ｇとが示す範囲において、反射光による光が増加し、画像読み取り位置Ａにおける光強度が一点鎖線Ｂよりも差分Ｅの分だけ増加する。

つまり、シリンドリカルレンズ６ａに入射される光の強度は、開口角規制部材８の外面に鏡面部９を設けることによって差分Ｅの分だけ増加する。

以上説明したように、本実施形態にかかる密着型イメージセンサによれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）原稿１の画像読み取り位置Ａで反射された反射光が開口角規制部材８のスリット部７を介してシリンドリカルレンズ６ａに入射するため、シリンドリカルレンズ６ａの開口角が規制される。このため、シリンドリカルレンズ６ａの光軸近傍を通る光のみを用いることにより焦点深度を深くすることができ、原稿の浮き等に起因する読み取り画像の劣化を抑制し、ひいては画像品質を向上することができる。

（２）開口角規制部材８の傾斜面８ｂによってＬＥＤライン照明装置４０から画像読み取り位置Ａへ照射される光の妨げになることを抑制し、且つ外乱光の発生を抑制することができる。

（３）開口角規制部材８の傾斜面８ｂに設けられた鏡面部９が、ＬＥＤライン照明装置４０から照射された一部の光を画像読み取り位置Ａへ導くため、外乱光となる光を画像読み取り位置Ａに照射することが可能である。このため、画像読み取り位置Ａで反射してシリンドリカルレンズ６ａに入射する光量が増加する。すなわち受光素子アレイ１１の受光量が増加し、画像ノイズの発生を抑制できるため、画像品質を向上することができる。

（４）傾斜面を有する開口角規制部材８を採用するという簡単な構成で、ＬＥＤライン照明装置４０及び４１の光量を増加させずに上記（１）〜（３）の効果を同時に奏することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態にかかる画像読取装置も、その基本的な構造は先の第１の実施形態の画像読取装置３５０に準じたものとなっている。ただし、本実施形態にかかる密着型イメージセンサ１１０では、「複数のレンズ」として、主走査方向にレンズを１列のアレイ状に並べたレンズアレイをレンズの焦点方向に２枚重ねて倒立等倍レンズとして構成したものを用いる点、及び「反射部材」として乱反射部１３を用いる点で異なる。

図６は、本発明の第２の実施形態にかかる画像読取装置の概略構成を示す断面図である。同図を参照して、以下に密着型イメージセンサ１１０の構成を説明する。尚、第１の実施形態と同様あるいはそれに準じた構造については、同一符号を付すと共に、その詳細な説明を省略する。

密着型イメージセンサ１１０は、筐体３に設けられた溝５において、ガラス板２側に設けられた主走査方向にレンズを１列のアレイ状に並べたレンズアレイ１２ａと、受光素子アレイ１１側に設けられた主走査方向にレンズを１列のアレイ状に並べたレンズアレイ１２ｂと、を備える。また、開口角規制部材８の傾斜面には、ＬＥＤライン照明装置４から照射される一部の光を原稿１の画像読み取り位置Ａに乱反射する乱反射部１３が設けられている。

乱反射部１３の反射面は、細かい非金属粒子や金属粒子を高速度で吹き付けて微細な凸凹を形成させて鏡表面を粗化するサンドブラスト処理が施されている。これにより、反射面形成された凹凸が光の波長に比べて大きいため、乱反射部１３に照射される光を乱反射（拡散反射）させる。

図７は、開口角規制部材８に鏡面部９又は乱反射部１３を設けた場合の、ガラス板２上の副走査方向の位置における光強度分布を示す図である。実線Ｄは、開口角規制部材８に鏡面部９が設けられている場合の光強度分布（図５と同じ）を示す。一方、二点鎖線Ｈは、開口角規制部材８に乱反射部１３が設けられている場合の光強度分布を示す。

開口角規制部材８に照射される光は、乱反射部１３が設けられた場合では、点線Ｊと点線Ｋとで示すように乱反射される。これにより、点線Ｊと点線Ｋとで示す広範囲において、乱反射光による光が均一に増加するため、画像読み取り位置Ａにおける光強度が曲線Ｄよりも差分Ｉの分だけ増加する。

つまり、シリンドリカルレンズ６ａに入射される光の強度は、開口角規制部材８の傾斜面に乱反射部１３を設けることによって、鏡面部９を設けたものよりも更に差分Ｉの分だけ増加する。

ここで本実施形態では、サンドブラスト処理によって乱反射部１３の反射面を粗面化したが、本発明はこれに限定されず、非金属粒子や金属粒子を高速度で吹き付けて表面を粗化するブラスト処理、又は放電によって表面を粗化する放電加工処理によって乱反射面を形成しても良い。

以上説明したように、本実施形態にかかる密着型イメージセンサ（画像読取装置）によれば、以下のような効果を得ることができる。

（５）開口角規制部材８の傾斜面に設けられた乱反射部１３が、ＬＥＤライン照明装置４から照射された一部の光を画像読み取り位置Ａへ乱反射して導くため、外乱光となる光を画像読み取り位置Ａに照射することが可能である。また、乱反射部１３は、照射される光を乱反射（拡散反射）させるため、乱反射部１３からの反射光が広範囲に均一に照射することができる。このため、画像読み取り位置Ａで反射してレンズアレイ６に入射する光量が増加する。すなわち受光素子アレイ１１の受光量が増加し、画像ノイズの発生を抑制できるため、画像品質を向上することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態にかかる画像読取装置も、その基本的な構造は先の第１及び第２の実施形態の画像読取装置３５０及び４５０に準じたものとなっている。ただし、本実施形態にかかる密着型イメージセンサ１２０では、「複数のレンズ」として、後述するマイクロレンズアレイを用いる点で異なる。

図８は、本発明の第３の実施形態にかかる画像読取装置５５０の概略構成を示す断面図である。同図を参照して、以下に密着型イメージセンサ１２０の構成を説明する。尚、第１の実施形態と同様あるいはそれに準じた構造については、同一符号を付すと共に、その詳細な説明を省略する。

密着型イメージセンサ１２０は、マイクロレンズアレイ１４を備える。マイクロレンズアレイ１４は、２枚のマイクロレンズプレート１４ａ及び１４ｂを焦点方向に重ねて正立等倍レンズとして構成されている。マイクロレンズプレート１４ａ及び１４ｂは、シクロオレフィン系樹脂を用いた厚さ２．２９ｍｍのレンズプレートを射出成形して作製される。マイクロレンズプレート１４ａ及び１４ｂの表面には、多数の微小レンズ１５が所定ピッチで規則的に２次元状に配列されている。

図９は、マイクロレンズプレート１４ａをレンズの焦点方向から見た平面図を示す。微小レンズ１５は、レンズ径０．３５ｍｍ、曲率半径０．６６ｍｍであり、レンズピッチ０．４５ｍｍ、六方最密充填配列で、マイクロレンズプレート１４ａの両面に形成されている。マイクロレンズプレート１４ａの両面における微小レンズ１５は、一方の面にある微小レンズとそれに対応する他方の面にある微小レンズの光軸が一致するように配置されている。

マイクロレンズアレイ１４は、図８に示すように、ＬＥＤライン照明装置４０及び４１から照射され、原稿１の画像読み取り位置Ａで反射された光を、受光素子アレイ１１に結像させる。

この際、マイクロレンズアレイ１４は、副走査方向に複数列の微小レンズ１５が形成されているため、受光素子アレイ１１に対する位置決めが容易であり、レンズ光軸と受光素子アレイ１１とのずれに起因する受光素子アレイ１１の受光光量レベルの低下を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる密着型イメージセンサ（画像読取装置）によれば、以下のような効果を得ることができる。

（６）マイクロレンズアレイ１４は、その形状的な制約のため通常樹脂製である。樹脂製のレンズは、ガラス製のレンズに比べて透過率が劣るため受光素子アレイ１１の受光量が低下してしまう。また、副走査方向に形成された微小レンズ１５に起因する迷光やゴースト画像等の画像ノイズを抑制するためスリット部を有する開口角規制部材が必要であるが、やはり受光量が低下する要因となる。さらにガラス製のレンズに比べて樹脂製のレンズは、熱膨張係数が高いため高温環境化でレンズ特性が変化してしまう。これに対して、本実施形態の構成によれば、マイクロレンズプレート１４ａ及び１４ｂの表面に多数の微小レンズ１５が所定ピッチで規則的に２次元状に配列されているため、ＬＥＤライン照明装置４０及び４１の光量を増加させずに受光素子アレイ１１の受光量を増加することができる。すなわち光源の光量を増加することなく、上記問題の発生を抑制し、画像品質を向上させることができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態にかかる画像読取装置６５０も、その基本的な構造は先の第２の実施形態の画像読取装置５５０に準じたものとなっている。ただし、本実施形態にかかる密着型イメージセンサ１３０では、開口角規制部材が平板で構成される部材ではなく三角柱状のブロックで構成される部材である点で異なる。

図１０は、本発明の第４の実施形態にかかる密着型イメージセンサの概略構成を示す断面図である。同図を参照して、以下に密着型イメージセンサ１３０の構成を説明する。尚、第１の実施形態と同様あるいはそれに準じた構造については、同一符号を付すと共に、その詳細な説明を省略する。

密着型イメージセンサ１３０は、開口角規制部材１６を備える。開口角規制部材１６は、表面に黒色アルマイト処理を施した、主走査方向に延びる三角柱状（３つの側面を側面１６ａ、１６ｂ、及び１６ｃとする）の金属製ブロックで構成されている。本実施形態では、三角柱状の金属製ブロック（好ましくはアルミニウムのバルク）である開口角規制部材１６を採用するが、本発明はこれに限定されず、三角柱の３つの側面部分（側面１６ａ、１６ｂ、及び１６ｃ）のみを有し、中空である金属製ブロックを採用しても良く、また平板を折り曲げて三角柱の２つの側面部分（側面１６ａ及び１６ｂ）のみを有し、中空である金属製ブロックを採用しても良い。

開口角規制部材１６のＬＥＤライン照明装置４０及び４１側の面である傾斜側面１６ｂには、鏡面部９又は乱反射部１３（図１０では乱反射部１３とする）が設けられており、ＬＥＤライン照明装置４０及び４１から照射される一部の光を画像読み取り位置Ａへ反射させる。

また、開口角規制部材１６は、側面１６ａと側面１６ｃが形成する角がレンズアレイ１２ａの開口角を形成している。レンズアレイ１２ａは、筐体３の一部である保持部（図示せず）によってレンズアレイ１２ａの長手方向の端部を下方から支持している。

以上説明したように、本実施形態にかかる密着型イメージセンサ（画像読取装置）によれば、以下のような効果を得ることができる。

（７）開口角規制部材１６が三角柱状の部材であるため、側面１６ａとレンズアレイ１２ａとの接点によってレンズアレイ１２ａの開口角を規制することができる。これにより、レンズアレイ１２ａに入射する光のうち、レンズの光軸と大きく角度が異なる光を確実に規制し、ゴースト画像の発生を抑制できるため、画像品質を向上させることができる。

（８）開口角規制部材１６がレンズアレイ１２ａに接触しているため、開口角規制部材１６の自重によってレンズアレイ１２ａを上方から押し付けている。これにより、下方から支持されているレンズアレイ１２ａを上方からも付加をかけているため、レンズアレイ１２ａを確実に保持し、位置ずれの発生を抑制することができる。

（９）開口角規制部材１６が三角柱状の構造体で構成されているため、構造上、平板で構成するよりも強度の向上を図ることができる。

（その他の実施の形態）
こうした密着型イメージセンサは、上記各実施形態として示した構造に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、例えば次のような形態として実施することもできる。

（ａ）上記実施形態では、いずれも２つのＬＥＤライン照明装置４０及び４１のそれぞれに対応する必要であるため、開口角規制部材８及び１６のように一対の部材として具現化したが、ＬＥＤライン照明装置４が１つの場合は、開口角規制部材が１つであっても本発明の効果を得ることができる。この場合、ＬＥＤライン照明装置が設けられていない側は、筐体３部分がガラス板２まで延設される。そして、その延設された筐体部分と１つの開口角規制部材とで形成するスリット部によってレンズの開口角を規制する。

（ｂ）上記実施形態では、主走査方向に伸びるレンズプレート（例えばシリンドリカルレンズ６ａ、マイクロレンズプレート１４ａ）を光軸方向に２枚配置した光学系として具現化したが、光軸方向に３枚配置した光学系としても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

（ｃ）上記実施形態では、自動原稿送り装置４００内の密着型イメージセンサ１０５が原稿搬送路の下に設けられるとしたが、この原稿搬送路の上にも密着型イメージセンサを新たに設け、この新たに設けられた上側の密着型イメージセンサと下側の密着型イメージセンサ１０５を用いて原稿の両面を読み取る構成にしても良い。上側に設けられた密着型イメージセンサは、下側の密着型イメージセンサ１０５の向きと逆向きに設置され原稿搬送路に搬送される原稿の片面の画像を読み取る。よって、この上側の密着型イメージセンサには、ガラス板が必要ない。

（ｄ）上記実施形態では、開口角規制部材８及び１６のそれぞれ鏡面部９及び乱反射部１３以外の表面に、外乱光の発生を抑制する目的で、光を吸収するように黒色アルマイト処理を施したが、黒色艶消し塗装等の光学塗装を施すことでも同様の効果を期待できる。

（ｅ）上実施形態では、本発明の「開口角規制部材」を平板に折り処理加工を施した開口角規制部材８として具現化した（図４参照）。しかし、平板２枚を断面がハの字になるように傾斜して対向させる構成にしても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

（ｆ）上記実施形態では、本発明の「レンズ」を具現化したものとしてシリンドリカルレンズ６、レンズアレイ１２、マイクロレンズアレイ１４を用いて説明し、また本発明の「傾斜面」を具現化したものとして鏡面部９、乱反射部１３を用いて説明した。実施形態で説明した「レンズ」と「傾斜面」の組合せには限定されず、例えばシリンドリカルレンズ６と乱反射部１３との組合せやマイクロレンズアレイ１４と鏡面部９との組合せも本発明の趣旨の範囲である。

本発明の第１の実施形態に係る密着型イメージセンサを備えた画像形成装置の外観を示す斜視図。 同実施形態に係る画像形成装置及び画像形成装置の上に任意に設置される自動原稿送り装置の概略構成を示す断面図。 同実施形態に係る画像読取装置の概略構成を示す断面図。 同実施形態に係る開口角規制部材の外観を示す斜視図。 同実施形態に係る、ガラス板２上の副走査方向の位置における光強度分布を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る画像読取装置の概略構成を示す断面図。 同実施形態に係る、ガラス板２上の副走査方向の位置における光強度分布を示す図。 本発明の第３の実施形態に係る画像読取装置の概略構成を示す断面図。 マイクロレンズプレート１４ａをレンズの焦点方向から見た平面図。 本発明の第４の実施形態に係る画像読取装置の概略構成を示す断面図。 従来例の画像読取装置の構造を概略的に示す断面図。

符号の説明

１ 原稿
２ ガラス板
３ 筐体
５ 溝
６ シリンドリカルレンズ
７ スリット部
８ 開口角規制部材
９ 鏡面部
１１ 受光素子アレイ
１２ レンズアレイ
１３ 乱反射部
１４ マイクロレンズアレイ
１５ 微小レンズ
４０ ＬＥＤライン照明装置
４１ ＬＥＤライン照明装置
１００ 密着型イメージセンサ
３００ 画像形成装置
３５０ 画像読取装置

Claims (10)

1. 筐体と、
   この筐体上に設けられ、原稿に光を照射する光源と、
   前記筐体に設けられた溝の中に設置され、前記原稿の読み取り位置からの反射光を結像する少なくとも入射側と出射側に設けられたレンズと、
   前記光源から照射される一部の光を前記原稿の読み取り位置に反射させる傾斜面と、前記反射光が直接入射する開口部とを有し、前記開口部を通過した前記反射光の前記入射側のレンズに当たる開口角を規制する開口角規制部材と、
   前記レンズを通過することによって結像された前記反射光を受光して光電変換する受光素子アレイと、
   を有することを特徴とする密着型イメージセンサ。
2. 筐体と、
   この筐体上に設けられ、原稿に光を照射する第１及び第２の光源と、
   前記筐体に設けられた溝の中に設置され、前記原稿の読み取り位置からの反射光を結像する少なくとも入射側と出射側に設けられたレンズと、
   前記第１の光源から照射される一部の光を前記原稿の読み取り位置に反射させる第１の傾斜面と、前記第２の光源から照射される一部の光を前記原稿の読み取り位置に反射させる第２の傾斜面と、前記第１及び第２の傾斜面の間に設けられ前記反射光が直接入射する開口部とを有し、前記開口部を通過した前記反射光の前記入射側のレンズに当たる開口角を規制する第１及び第２の開口角規制部材と、
   前記レンズを通過することによって結像された前記反射光を受光して光電変換する受光素子アレイと、
   を有することを特徴とする密着型イメージセンサ。
3. 前記開口角規制部材の前記傾斜面が鏡面部であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密着型イメージセンサ。
4. 前記開口角規制部材の前記傾斜面が乱反射部であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密着型イメージセンサ。
5. 前記開口角規制部材が、主走査方向に延びる三角状の部材で構成されるとともに、この三角状の部材の一番広い面が前記傾斜面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密着型イメージセンサ。
6. 前記レンズが光軸方向に配置されたシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密着型イメージセンサ。
7. 前記レンズが、主走査方向にレンズを１列のアレイ状に並べたレンズアレイを光軸方向に重ねたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密着型イメージセンサ。
8. 前記レンズが複数の微小レンズが所定ピッチで規則的に２次元状に配列されたマイクロレンズプレートを光軸方向に重ねたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密着型イメージセンサ。
9. 筐体と、この筐体上に設けられ、原稿に光を照射する光源と、前記筐体に設けられた溝の中に設置され、前記原稿の読み取り位置からの反射光を結像する少なくとも入射側と出射側に設けられたレンズと、前記光源から照射される一部の光を前記原稿の読み取り位置に反射させる傾斜面と、前記反射光が直接入射する開口部とを有し、前記開口部を通過した前記反射光の前記入射側のレンズに当たる開口角を規制する開口角規制部材と、前記レンズを通過することによって結像された前記反射光を受光して光電変換する受光素子アレイと、を有する画像読取装置と、
   用紙を格納している用紙給紙部と、
   前記用紙給紙部から画像形成部へ給紙された用紙に、前記画像読取装置によって読み取られた画像を形成して印刷する画像印刷部と、
   前記画像が形成された用紙を排出する用紙排紙部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
10. 筐体と、この筐体上に設けられ、原稿に光を照射する第１及び第２の光源と、前記筐体に設けられた溝の中に設置され、前記原稿の読み取り位置からの反射光を結像する少なくとも入射側と出射側に設けられたレンズと、前記第１の光源から照射される一部の光を前記原稿の読み取り位置に反射させる第１の傾斜面と、前記第２の光源から照射される一部の光を前記原稿の読み取り位置に反射させる第２の傾斜面と、前記第１及び第２の傾斜面の間に設けられ前記反射光が直接入射する開口部とを有し、前記開口部を通過した前記反射光の前記入射側のレンズに当たる開口角を規制する第１及び第２の開口角規制部材と、前記レンズを通過することによって結像された前記反射光を受光して光電変換する受光素子アレイと、を有する画像読取装置と、
    用紙を格納している用紙給紙部と、
    前記用紙給紙部から画像形成部へ給紙された用紙に、前記画像読取装置によって読み取られた画像を形成して印刷する画像印刷部と、
    前記画像が形成された用紙を排出する用紙排紙部と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

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