JP2010183163A - 画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、画像読取装置および画像形成装置に関し、画像被読取用の用紙の上下変動や傾きなどに強い読取光学系を備える。
【解決手段】 発散光束を出射する棒状の光源３１１，３１２と、光源に沿って延在し光源から出射した発散光束３３１ａ，３３２ａをその発散光束よりも平行光束に近づけた照明光束３２１ａ，３２２ａに変換して出射するシリンドリカル光学系３２１，３２２とを有する２つの照明手段３０１，３０２であって、主走査方向に延びた画像読取領域を副走査方向両側から挟んで主走査方向に延びた姿勢にそれぞれ配置され該画像読取領域を照明光束で副走査方向両側から斜めに照明する２つの照明手段３０１，３０２と、画像読取領域の法線方向への画像読取領域からの反射光を受光して画像信号を生成するイメージセンサ３５とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像読取装置および画像形成装置に関する。

画像読取領域を照明しその画像読取領域を通過中の用紙上の画像からの反射光を受光してその画像を表わす画像信号を生成することが行なわれている。

ここで、特許文献１には、２本のランプを対向させ、ランプ配線コードを点対称に配置して配光特性をフラットにすることが提案されている。

また、特許文献２には、リフレクタと線状光源を組み合わせて、読取ラインを両側から照明することが提案されている。

さらに、特許文献３には、複数の発光素子からなるＬＥＤアレイを使って線状光源を構成することが提案されている。

また、特許文献４には、電子黒板用照明装置であって、ライン光源（ＬＥＤアレイ）から照明対象まで２枚のミラー照明光路を挟んで、導光路を形成する片側照明が提案されている。

また、特許文献５には、フィラメントを複数配列したリニアハロゲンランプで、リフレクタのフィラメントに対応する位置を拡散性にして配光分布のむらを低減させることが提案されている。

また、特許文献６には、分光濃度計光学系の、受光ファイバーに対向する測定対象面に対し、斜め方向からビーム径の太い平行光線で照明することにより、測定対象面の上下方向変動の影響を低減させることが提案されている。この特許文献６では、単眼のセンサと、点光源を使用している。また、ポイントの観測データを、分光分離して採取するためにリニアイメージセンサを使用している。

また、特許文献７には、アナログ複写機の読取光学系であって、線状光源とシリンダーレンズを使って平行光束に近い照明光を生成して原稿読取エリアを照明することが提案されている。両側方向からの照明も開示されているが、セルフォックレンズアレイを使って感光体を露光するものであり、浮きに弱い結像系である。

さらに、特許文献８には、線状光源とシリンダーレンズにより平行光束を作る照明系と、縮小光学系とリニアイメージセンサを組み合わせた読取光学系が開示されている。ここでは、アライメントによる光量ムラを改善するために、シリンダーレンズを軸非対称として、原稿面内の光量分布を改善している。
特開２００２−０４４３７７号公報 実開昭６３−１５７７３７号公報 特開平０４−２５５１６２号公報 特開２００８−００５４５２号公報 特開平０９−２８４４６０号公報 特開昭６３−０１６２４７号公報 実開昭５８−０９１７５３号公報 特開平０３−１２１６５３号公報

本発明は、画像被読取用の用紙の変動や傾きなどに強い読取光学系を備え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。

請求項１の画像読取装置は、発散光束を出射する棒状の光源と該光源に沿って延在し該光源から出射した発散光束を該発散光束よりも平行光束に近づけた照明光束に変換して出射するシリンドリカル光学系とを有する２つの照明手段であって主走査方向に延びた画像読取領域を副走査方向両側から挟んで主走査方向に延びた姿勢にそれぞれ配置され該画像読取領域を前記照明光束で副走査方向両側から該画像読取装置の法線方向に対し斜めに照明する２つの照明手段と、前記画像読取領域の法線方向への該画像読取領域からの反射光を受光して画像信号を生成する光電変換器とを有する画像読取装置である。

請求項２の画像読取装置は、請求項１記載の画像読取装置において、前記光電変換器上に前記画像読取領域上の画像を縮小して結像する縮小結像光学系を有する画像読取装置である。

請求項３の画像読取装置は、請求項１又は２記載の画像読取装置において、前記２つの照明手段が、前記画像読取領域の法線方向に対し互いに同一角度の斜め方向からそれぞれの照明光束で該画像読取領域を照明する各位置に配置されていること画像読取装置である。

請求項４の画像読取装置は、請求項１から３のうちいずれか１項記載の画像読取装置において、前記２つの照明手段が、前記画像読取領域の法線方向に対し斜め４６度以上６０度以下の方向からそれぞれの照明光束で該画像読取領域を照明する各位置に配置されている画像読取装置である。

請求項５の画像読取装置は、請求項１から４のうちいずれか１項記載の画像読取装置において、前記画像読取領域の法線方向への該画像読取領域からの反射光が前記光電変換器に到達するまでの間の光路上にテレセントリック光学系を有する画像読取装置である。

請求項６の画像形成装置は、用紙を搬送する用紙搬送手段と、前記用紙搬送手段により搬送中の用紙上に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により画像が形成された後の用紙上の画像を読み取って該画像を表わす画像信号を生成する、本発明のいずれかの形態の画像読取装置とを有する画像形成装置である。

請求項１の画像読取装置によれば、シリンドリカル光学系を有さない場合に比較して、用紙が上下に変動したり波打ちした場合であっても、用紙上の画像の濃淡を精度良く表わした光量の反射光を受光することができる。

請求項２の画像読取装置によれば、縮小光学系を用いない場合と比べ、用紙の浮き変動や波打ち変動に対する反射光量変化がさらに抑えられる。

請求項３の画像読取装置によれば、２つの照明手段を互いに異なる角度で照明する配置にした場合と比べ、用紙の浮き変動や波打ち変動に対する反射光量変化がさらに抑えられる。

請求項４の画像読取装置によれば、用紙の浮き変動や波打ち変動に対する反射光量変化がさらに抑えられる。

請求項５の画像読取装置によれば、用紙の浮き変動による像の寸法の変動も抑えらると共に、結像レンズによる周辺光量低下も改善できる。

請求項６の画像形成装置によれば、形成する画像の画質調整や形成された画像の画質の履歴の蓄積を行なうことができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、画像形成装置の概要を示す図である。

この図１には、用紙搬送部１０と、画像形成部２０と、画像読取部３０を有する画像形成装置１が示されている。この画像形成装置１は、さらに、画像処理部４０と、画質制御部５０と、用紙収容部６０を有する。

画像形成部２０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応する各画像形成ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋと、中間転写体２２と、二次転写部２４と、定着器２５とを有する。尚、ここでは、図面の煩雑化を避けるために、画像形成ユニット２１Ｙを構成する構成要素のみに符号を付して説明するが、残りの画像形成ユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの構成についても、取扱うトナーの色が異なること以外、この画像形成ユニット２１Ｙの構成と同じである。

画像形成ユニット２１Ｙは、電子写真方式によりトナー像を形成する。この画像形成ユニット２１Ｙは、感光体２１１、帯電部２１２、露光部２１３、現像部２１４、および一次転写部２１５等を有する。画像形成ユニット２１Ｙおよび画像形成ユニット２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、中間転写体２２上にＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を転写（一次転写）する。

代表的に画像形成ユニット２１を取り挙げて説明を続ける。感光体２１１は、軸を中心にして矢印Ａ方向に予め定めた速度で回転するドラム状の部材である。帯電部２１２は、感光体２１１の表面を所定の電位に帯電させる。露光部２１３は、帯電した感光体２１１にビーム（図中の符号Ｂｍ）を照射して静電潜像を形成する。現像部２１４は、感光体２１１に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。一次転写部２１５は、感光体２１１に形成されたトナー像を中間転写体２２に転写する。この一次転写部２１５には、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されるようになっており、これにより感光体２１１上のトナー像が中間転写体２２に順次静電吸引され、中間転写体２２上に各色のトナー像が重ねられたカラーのトナー像が形成される。

中間転写体２２は、複数のロールによって張架され図に示す矢印Ｂ方向に回転可能に構成されたベルト状の部材である。ここで、中間転写体２２を張架しているロールには、図示しないモータにより駆動されて中間転写体２２を回転させる駆動ロール２２１、中間転写体２２に対して一定の張力を与えると共に中間転写体２２の蛇行を防止する機能を備えたテンションロール２２２、中間転写体２２を支持するアイドルロール２２３、およびバックアップロール２４２が有る。

用紙搬送部１０には、用紙収容部６０に収容された用紙Ｐを予め定めたタイミングで取り出して搬送するピックアップロール１１、ピックアップロール１１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール１２、搬送ロール１２により搬送されてきた用紙Ｐを二次転写部２４による二次転写位置へと送り込む搬送シュート２３４、および二次転写後の用紙Ｐを定着器２５へと搬送する搬送ベルト２３５が備えられている。

二次転写部２４には、中間転写体２２のトナー像保持面側に圧接配置される二次転写ロール２４１と、中間転写体２２の裏面側に配置されて二次転写ロール２４１の対向電極をなすバックアップロール２４２が備えられている。また、この二次転写部２４には、この二次転写ロール２４１に付着した汚れを除去するブラシロール２４４が二次転写ロール２４１に接触して配置されている。さらに、バックアップロール２４２に接触して、二次転写バイアスが印加される金属製の給電ロール２４３が配置されている。

また、中間転写体２２の回転方向についての二次転写ロール２４１の下流側には、二次転写後の中間転写体２２の表面をクリーニングするベルトクリーナ２２４が設けられている。一方、二次転写ロール２４１の上流側には、画質調整を行なうための、中間転写体２２上の画像の濃度を測定する画像濃度センサ２２５が配設されている。

さらに、画像形成ユニット２１Ｙの上流側には、各画像形成ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）２２６が配置されている。この基準センサ２２６は、中間転写体２２の裏側に設けられたマークを認識して基準信号を発生する。各画像形成ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋは、その基準信号を基にした各タイミングで画像形成を開始する。定着器２５には、用紙Ｐを加熱及び加圧するためのロール部材が備えられており、用紙Ｐに転写されたトナー像をその用紙Ｐ上に定着させる。

定着器２５でトナー像の定着を受けた用紙Ｐは、この画像形成部２０よりも用紙搬送方向下流側に置かれた画像読取部３０を通過して、この画像形成装置１の外部に送り出される。その用紙Ｐが画像読取部３０を通過している途中で画像読取部３０によりその用紙Ｐ上の定着トナー像が読み取られて画像信号が生成される。この画像読取部３０の詳細は後述する。この画像読取部３０で得られた画像信号は、画像処理部４０に入力される。画像処理部４０では、画像読取部３０での画像読取りに起因する画像信号の斑（いわゆるシェーディング）の補正が行なわれ、さらにその補正後の画像信号から特徴量の抽出が行なわれる。この特徴量としては、例えばその画像全体の平均色（色空間上の座標）などを採用することができる。この特徴量は画質制御部５０に入力される。

ここでは、一例として、同一の絵柄の画像が連続して多数枚形成され、画質制御部６０では１枚ごとの特徴量の変動の有無を監視し、特徴量が変動したらその特徴量を元に戻すべく、この画像形成装置１の各部を調整する。この調整の手段としては、例えば帯電部２１２による感光体２１１の帯電電位の調整、露光部２１３におけるビームＢｍの光量の調整、現像部２１４における現像バイアス電位の調整など、各種の調整手段が知られている。この調整手段は、本実施形態の着目する点ではなく、ここではこれ以上の詳細説明は省略する。

尚、ここでは、画像信号から特徴量を抽出して画質の制御を行なう例について説明したが、画質制御に代えて、あるいは画質制御を行なうとともに、後の利用のために特徴量の履歴や画像信号自身を記憶する構成であってもよい。

次に画像読取部３０を構成する画像読取装置について説明する。

この画像読取部３０を通過中の用紙、すなわち走行中の用紙から画像を読み取るにあたっては、用紙の上下方向へのばたつきや用紙の波打ちによる傾きなどがあっても、イメージセンサ等の画像を読み取るための光電変換器に、その用紙上に記録されている画像の濃淡を忠実にあらわした光量の反射光を導く必要がある。以下に説明する画像読取装置は、画像被読取用の用紙の上下方向への変動や傾きなどに強い読取光学系を備えた画像読取装置である。

図２は、画像読取部に設置される画像読取装置の概要を示した図である。

ここには、棒状の光源３１１とシリンドリカル光学系３２１とからなる第１の照明手段３０１と、棒状の光源３１２とシリンドリカル光学系３２２とからなる第２の照明手段３０２が配置されている。これら２つの照明手段は、主走査方向（図２の紙面に垂直な方向）に長い画像読取領域を副走査方向（図２の左右方向）両側から挟んだ各位置において主走査方向に延びた姿勢にそれぞれ配置されている。これらの照明手段は、画像読取領域を、各シリンドリカル光学系３２１，３２２から出射した照明光束３２１ａ，３２２ａで、その画像読取領域の法線方向（イメージセンサ３２で読み取られる反射光が進行する垂直方向）に対し斜めに（ここに示す例では照明角度θ＝５０度）で照明する。

各照明手段３０１，３０２を構成する各光源３１１，３１２の、画像読取領域を向いた面には、主走査方向に長い各スリット３３１，３３２が設けられており、各光源３１１，３１２からの出射光は各スリット３３１，３３２を通過し発散光束３３１ａ，３３２ａとなって各シリンドリカル光学系３２１，３２２に入射する。これらのシリンドリカル光学系３２１，３２２は、入射してきた発散光束３３１ａ，３３２ａを、その発散光束よりも平行光束に近づけた照明光束３２１ａ，３２２ａに変換する機能を有し、画像読取領域は、平行光束に近づいた照明光束３２１ａ，３２２ａにより照明される。

定着トナー像からなる画像が形成された用紙Ｐ（図１参照）は、この画像読取領域を矢印Ａ方向に走行し、走行中の用紙のうちの画像読取領域を通過中の部分から反射した反射光がミラー３３で進路変更され結像レンズ３４を通ってイメージセンサ３２に達する。結像レンズ３４は、走行中の用紙のうちの画像読取領域を通過中の部分に形成されている一次元画像をイメージセンサ３２上に縮小して結像する縮小光学系としての役割りを担っている。またイメージセンサ３２は、主走査方向に多数の受光素子が配列されたものである。ここでは、走行中の用紙からの反射光をイメージセンサ３２で繰り返し受光することにより、用紙上に形成されている二次元画像を表わす画像信号が生成される。

図２に示す照明光学系における用紙の浮き（上下方向の変動）の影響について説明する。

図３は、画像読取領域に白地の用紙を置き、その白地の用紙を垂直方向（図２のミラー３３に近づける方向）に持ち上げたときのイメージセンサ３２での受光光量の変化を示す図である。

横軸は、任意の基準高さを０としたときのその基準高さから用紙を持ち上げたときの高さ方向距離（ｍｍ）であり、縦軸は、補正基準点（ここでは、およそ３．１ｍｍの高さ）での受光光量を揃えたときの相対光量を示している。また、多数のグラフは、用紙の主走査方向の各位置を表わす。

ここでは、２％幅の相対光量変動を許容している。この場合、図３における波線の矩形で囲った部分が許容範囲となる。すなわち、横軸の０．８ｍｍ〜３．８の間の３ｍｍ幅の許容度があり、走行中の用紙が上下方向に最大３ｍｍ変動しても相対光量変動２％以内の誤差で読み取ることができる。

図２に示す照明光学系の場合、光源３３１，３３２から出射した発散光束自身で用紙を照射するのではなく、シリンドリカル光学系３２１，３３２で平行光束に近づけた照明光束に変換し、その平行光束に近づいた照明光束で用紙を照明しており、このことから、図３に示すように、用紙の３ｍｍ幅の上下変動を許容する光学系となっている。

次に、用紙が傾いた場合の影響について説明する。

図４は、用紙Ｐの傾き角の説明図である。

ここでは、図２に示す２つの光源３１１，３１２のうちの一方の光源３１１のみで用紙Ｐを照明したものとする。この図４では、図２に示すミラー３３による反射光の進路変更は無視して示してある。ここでは、光源３１１からの照明の入射角をθ、用紙Ｐの法線方向の角度をδで表わす。

図５は、図４に示す単一光源による照明を使い、白の用紙Ｐを傾けたときのイメージセンサ３２での受光光量の変化を示す図である。

ここでは、照明の入射角θはθ＝５０°に固定し、用紙Ｐを傾けることによって用紙Ｐの角度δを変更している。

横軸は、用紙面角度（図４に示す角度δ）、縦軸はイメージセンサ３２の出力値である。

ここで、実線のグラフは、用紙Ｐを実際に置いて傾けたときのイメージセンサ３２での値（実測値）であり、破線は、用紙面角度６４度で実測値（実線）と一致するように規格化したときの完全拡散理論式から導かれる曲線（計算値）である。

実測値の、計算値からの増加分は、正反射光によるものである。

図６は、図４に示す単一光源による照明系を使い、黒い用紙を傾けたときのイメージセンサの受光光量の変化を示す図である。

ここでも、図５と同じく、照明の入射角θはθ＝５０°に固定し、用紙Ｐを傾けることによって用紙Ｐの角度δを変更している。

横軸は、図５の場合と同様、用紙面角度（図４に示す角度δ）であるが、縦軸はイメージセンサの出力値から算出した明度値（Ｌ^＊値）である。ここでは、
Ｌ^＊＝１１６×（センサ出力／センサ出力基準値）^１／３−１６・・・（１）
の明度定義式を用いてセンサ出力値を明度値（Ｌ^＊値）に変換している。

黒の用紙の場合も、その用紙を傾けると、照明角度θ＝５０°の半分のδ＝２５°傾けたときを中心に、イメージセンサに大きな正反射光が入射することが分かる。

図５から分かるように、単一の光源で片側から照明する照明系（図４参照）の場合は、用紙Ｐが傾くとイメージセンサでの受光光量が変化する。この受光光量変化を１％以下で抑えようとすると用紙Ｐの傾きは１度以下しか許容されないこととなり、これは実際の走行中の用紙の挙動からするとかなり厳しい値である。同様に、図６から黒い用紙読取時のＬ^＊変化を１以下で抑えようとすると、用紙Ｐの傾きは±４度以下しか許容されない。

図７は、図２に示すように２つの光源で両側から照明する照明系を使い、白の用紙Ｐを傾けたときのイメージセンサでの受光光量の変化を示す図である。

図７の横軸は、用紙の法線角度δ（図４参照）であり、縦軸は明度値（Ｌ^＊値）を表わしている。イメージセンサからの出力値と明度値との換算式は、上述の（１）式である。また、２つの光源３３１，３３２（図２参照）の照明角度θはいずれもθ＝５０°である。

図８は、図７と同じ条件で黒い用紙からの反射光を受光したときの受光光量の変化を示した図である。

これも図７と同様、横軸は用紙の法線角度δ（図４参照）であり、縦軸は、（１）式で求めた明度値（Ｌ^＊値）を表わしている。

図７から分かるように、イメージセンサ出力の白地明度換算値を０．５以下にしようとしたとき、用紙の傾きはδ＝±６°程度まで許容できる。また、図８からわかるように、黒地読み取り時の明度変化を１以下にしようとすると、用紙傾きは、±６°まで許容できる。これは、両側から照明することで、用紙が波打った際に発生する用紙の傾きに起因するイメージセンサの読取値の変化を抑制できることを意味している。すなわち、用紙の傾きにより用紙の法線ベクトルが近づく側の光源からのイメージセンサへの反射光の増加分ともう一方の光源からの減少分が相殺されて読取値の変動を抑制していることによるものである。

また、図２を参照して説明したように、ここでは、読取光学系として画像読取領域上の画像を縮小してイメージセンサ上に結像する縮小光学系を採用している。

このように縮小光学系を採用していることで、用紙に密着して読み取る密着センサを採用する場合と比べ焦点深度も十分に確保でき、用紙の浮き変動や波打ち変動によるピントずれの影響が小さく抑えられ、鮮鋭度の高い画像読取りが行なわれる。

図９は、図２に示すように２つの光源で両側から照明する照明系を使い、照明角度θと用紙面角度δとの双方を変更しながら白の用紙を読み取る場合の読取出力の理論値を示した図でる。

ここでは、完全拡散の理論式［（照明入射角θ−用紙面角度δ）のｃｏｓｉｎｅに比例］、および、両側から照明することによる相殺効果［ｃｏｓ（一方の光源からの照明入射角θ−用紙面角度δ）＋ｃｏｓ（他方の光源からの照明入射角θ＋用紙面角度δ）］を理論計算した値を示している。

横軸は、図３に示す用紙面角度δを示しており、縦軸は、イメージセンサの読取出力値（モデル値）を示している。また、多数のグラフは、様々な照明角度θに対応している。縦軸は、例えば照明入射角θ＝５０°、用紙面角度δ＝０°の場合、
ｃｏｓ５０°＋ｃｏｓ５０°＝０．６４３＋０．６４３＝１．２８
を示している。

図１０は、図９と同様の照明系を使って照明角度θと用紙面角度δの双方を変更しながら黒の用紙を読み取ったときの読取出力値を示した図である。

横軸は、図９と同じく用紙面角度δを表わしている。ただし、縦軸は、図９とは異なり、下記の（２）式に基づいて算出した明度値（Ｌ^＊値）を表わしている。線種は照明角度θを表わしている。

ここでは、図６の測定値の元になったセンサ出力値（反射率比例）から、図２に示す両側から照明する照明系における照明入射角θおよび用紙面角度δの双方を変更した場合の２つの光源それぞれについてのセンサ出力値を読み取り、
Ｌ^＊＝１１６×｛（一方の光源に対する黒用紙読取時のセンサ出力＋他方の光源に対する黒用紙読取時のセンサ出力｝／（一方の光源に対するセンサ出力基準値＋他方の光源に対するセンサ出力基準値））^１／３−１６・・・（２）
の式により明度値（Ｌ^＊値）に変更している。図１０の縦軸は、この（２）式に基いて算出した明度値である。

この図１０において、２つの光源をセンサ読取方向に対し対称な方向から照明し、用紙面角度を０度とした場合は２つの光源の出力は互いに等しくなり、照明入射角５０°の場合は、図８の０°の場合に等しい。

図９と図１０とを総合的に観察すると、図１０に示す黒の用紙を読み取る場合であって、照明角度θが浅い（照明角度θの値が小さい）場合に、用紙面が傾いたときの影響が大きくあらわれることが分かる。これは、照明角度が浅い（照明角度θの値が小さい）と、図８に示すように正反射の影響を受けて用紙面角度δの変化と明度値（Ｌ^＊値）の変化が線形からずれる範囲を使うことになるので、２つの光源による相殺効果が十分には機能しなくなることによるものである。

例えば、図１０において、照明角度＝４４°の場合、用紙面が６度傾いた（δ＝６°）ときの明度差は２程度となる。用紙面角度δ＝６°という傾きは用紙をローラ等で実際に搬送した際に発生する傾きであり、一方、明度差２は、読取精度としては不十分である。

図１０からすると、照明角度θ＝４６°であれば、用紙面角度δ＝６°で明度差１程度であり、十分な読取精度が維持される。

図１１は、図４に示す片側照明系であって、白の用紙を用紙面角度δ＝０°の姿勢に置き、照明角度θを変更したときのイメージセンサでの読取値の変化を示した図である。

図１１から分かるように照明角度θを大きくしていくと照明角度θのｃｏｓｉｎｅに比例して反射光量が低下し、照明入射角θ＝６６°まで傾けるとθ＝５０°の場合に比べ照明光量が約３４％低下する。また、照明入射角θが大きいと、用紙搬送路と光源やシリンドリカル光学系（図２参照）などが干渉し、照明系の物理的な配置が難しくなっていく。

以上から照明入射角θは４６度以上６０度以下が現実的である。

以上で第１実施形態の説明を終了し、次に第２実施形態について説明する。

この第２実施形態の、第１実施形態との相違点は、図１に示す画像形成装置１の画像読取部３０に設置される画像読取装置の構成であり、以下、この第２実施形態では、画像読取装置のみについて説明する。

図１２は、画像読取部に設置された画像読取装置の概要を示した図である。

図２に示す第１実施形態の画像読取装置の構成要素に対応する構成要素には、図２に付した符号と同一の符号を付して示す。

図１２における照明光学系は、図２における照明光学系と同一であり、以下では図１２における読取光学系について説明する。

定着トナー像からなる画像が形成された用紙Ｐ（図１参照）は、２本の光源３１１，３１２の両方で照明された画像読取領域を矢印Ａ方向に走行し、走行中の用紙のうちの画像読取領域を通過中の部分から反射した反射光が、２枚の対向シリンドリカルミラー３５１，３５２からなるテレセントリック光学系３５で反射し、さらに反射ミラー３３で反射し、結像レンズ３４を通ってイメージセンサ３２に達する。結像レンズ３４は、走行中の用紙のうちの画像読取領域を通過中の部分に形成されている一次元画像をイメージセンサ３２上に縮小して結像する縮小光学系の役割りを担っている。また、２枚の対向シリンドリカルミラー３５１，３５２からなるテレセントリック光学系３５は、用紙の浮き（上下方向への変動）に対する結像倍率変動（遠ざかると小さく見える現象）を低減して、用紙の浮きに対し明度ずれ、ピントずれ、倍率ずれを抑え、正確な読取りを行なうための要素である。またテレセントリック光学系とすることで、用紙中央から結像レンズまでの光路長と用紙端から結像レンズまでの光路長をほぼ同じにでき、ｃｏｓ４乗則に起因する周辺光量の低下を防止でき、読取領域中央部に対する読取領域周辺部の読取信号のＳ／Ｎレベル低下を抑制できる。

ここでは、下記表１の条件で実験を行っている。

図１３は、図１２に示すテレセントリック光学系３５の効果を示す図である。

横軸は、主走査方向の位置（ｍｍ）を表わし、縦軸は、浮き０ｍｍのときを基準としたときの読取位置ずれ量（ｍｍ）を表わしている。

例えば、一点鎖線のグラフで見ると、用紙上の主走査方向位置０ｍｍの位置に点が描かれていた場合、用紙の浮きにより、イメージセンサでは、その用紙上の点が０．８ｍｍずれた位置に描かれていたものとして読み取られることを意味している。

この一点鎖線のグラフはテレセントリック光学系を採用しない縮小光学系の場合（例えば図２に示す読取光学系の場合）であって、用紙が浮き量ΔＸ＝５．０ｍｍだけ浮いたときの読取位置ずれを示している。

一方、実線および破線のグラフはテレセントリック光学系を採用した図１２に示す縮小光学系の場合である。実線で示す浮き量ΔＸ＝２．５ｍｍの場合も破線で示す浮き量ΔＸ＝５．０ｍｍの場合も、読取位置ずれが極めて小さく抑えられていることが分かる。

尚、ここでは、画像形成装置に組み込まれた画像読取装置について説明したが、本発明の画像読取装置は、画像形成装置に組み込まれたものではなく、独立した装置としても構成可能である。

画像形成装置の概要を示す図である。 画像読取部に設置される画像読取装置の概要を示した図である。 画像読取領域に白地の用紙を置き、その白地の用紙を垂直方向に持ち上げたときのイメージセンサでの受光光量の変化を示す図である。 用紙の傾き角の説明図である。 図４に示す単一光源による照明を使い、白の用紙Ｐを傾けたときのイメージセンサでの受光光量の変化を示す図である。 図４に示す単一光源による照明系を使い、黒い用紙を傾けたときのイメージセンサでの受光光量の変化を示す図である。 ２つの光源で両側から照明する照明系を使い、白の用紙を傾けたときのイメージセンサでの受光光量の変化を示す図である。 図７と同じ条件で黒い用紙からの反射光を受光したときの受光光量の変化を示した図である。 ２つの光源で両側から照明する照明系を使い、照明角度θと用紙面角度δとの双方を変更しながら白の用紙を読み取る場合の読取出力の理論値を示した図である。 図９と同様の照明系を使って照明角度θと用紙面角度δを変更しながら黒の用紙を読み取ったときの読取出力値を示した図である。 図４に示す片側照明系であって、白の用紙を用紙面角度δ＝０°の姿勢に置き、照明角度θを変更したときのイメージセンサでの読取値の変化を示した図である。 画像読取部に設置された画像読取装置の概要を示した図である。 図１２に示すテレセントリック光学系の効果を示す図である。

１ 画像形成装置
１０ 用紙搬送部
２０ 画像形成部
２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ 画像形成ユニット
２５ 定着器
３０ 画像読取部
３２ イメージセンサ
３３ ミラー
３４ 結像レンズ
３５ テレセントリック光学系
６０ 用紙収容部
３０１，３０２ 照明手段
３１１，３１２ 光源
３２１，３２２ シリンドリカル光学系
３２１ａ，３２２ａ 照明光束
３３１，３３２ スリット
３５１，３５２ 対向シリンドリカルミラー

Claims (6)

1. 発散光束を出射する棒状の光源と、該光源に沿って延在し該光源から出射した発散光束を該発散光束よりも平行光束に近づけた照明光束に変換して出射するシリンドリカル光学系とを有する２つの照明手段であって、主走査方向に延びた画像読取領域を副走査方向両側から挟んで主走査方向に延びた姿勢にそれぞれ配置され該画像読取領域を前記照明光束で副走査方向両側から該画像読取装置の法線方向に対し斜めに照明する２つの照明手段と、
   前記画像読取領域の法線方向への該画像読取領域からの反射光を受光して画像信号を生成する光電変換器とを有することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記光電変換器上に前記画像読取領域上の画像を縮小して結像する縮小結像光学系を有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２つの照明手段が、前記画像読取領域の法線方向に対し互いに同一角度の斜め方向からそれぞれの照明光束で該画像読取領域を照明する各位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像読取装置。
4. 前記２つの照明手段が、前記画像読取領域の法線方向に対し斜め４６度以上６０度以下の方向からそれぞれの照明光束で該画像読取領域を照明する各位置に配置されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の画像読取装置。
5. 前記画像読取領域の法線方向への該画像読取領域からの反射光が前記光電変換器に到達するまでの間の光路上にテレセントリック光学系が配置されていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の画像読取装置。
6. 用紙を搬送する用紙搬送手段と、
   前記用紙搬送手段により搬送中の用紙上に画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段により画像が形成された後の用紙上の画像を読み取って該画像を表わす画像信号を生成する請求項１から５のうちのいずれか１項記載の画像読取装置とを有することを特徴とする画像形成装置。

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