JP2018022948A - Image reading module, image reading device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電変換素子により原稿の画像を読み取る画像読取モジュール、当該画像読取モジュールを備えた画像読取装置、および当該画像読取装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image reading module that reads an image of a document with a photoelectric conversion element, an image reading apparatus including the image reading module, and an image forming apparatus including the image reading apparatus.
従来、光電変換素子であるラインセンサーにより原稿の画像を読み取る装置として、等倍光学系のCIS(Contact Image Sensor)と呼ばれる画像読取モジュールがある。
このタイプの画像読取モジュールでは、原稿面からの反射光を分布屈折率レンズアレイ(セルフォック(登録商標)レンズ)を通して、ラインセンサーの位置に正立等倍像を結像するので、小型化が可能である。しかし、被写界深度が浅いので、少しでも原稿の位置が分布屈折率レンズアレイから離れたり、あるいは厚みのある本の中央の中綴じ部分などの凹凸がある原稿では、原稿面に焦点が合わず、読取画像が劣化するという問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is an image reading module called a CIS (Contact Image Sensor) having an equal magnification optical system as an apparatus for reading an image of a document by a line sensor that is a photoelectric conversion element.
In this type of image reading module, the reflected light from the document surface passes through a distributed refractive index lens array (Selfoc (registered trademark) lens) and forms an erecting equal-magnification image at the position of the line sensor. It is. However, because the depth of field is shallow, the document surface is focused on the document surface even if it is slightly separated from the distributed refractive index lens array or has unevenness such as the center saddle stitch portion of a thick book. Therefore, there is a problem that the read image is deteriorated.
この問題を解決するため、特許文献1では、被写界深度が深く、正立等倍像を得ることができる画像読取モジュールについて提案されている。
この画像読取モジュールは、原稿読取面と対面し、前記原稿読取面の垂直方向に対して、光軸が所定の傾きを持つ第1ミラーアレイと、前記第1ミラーアレイと対面し、前記第1ミラーアレイの光軸に対し、光軸が所定の傾きを持つ第2ミラーアレイと、前記第2ミラーアレイと対面し、前記第2ミラーアレイからの反射光を受光するラインセンサー(ホトアレイセンサー)とを備えている。そして、原稿読取面と第1ミラーアレイの個別のミラーとの間に、絞りが配置されている。
In order to solve this problem,
The image reading module faces a document reading surface, faces a first mirror array having an optical axis having a predetermined inclination with respect to a direction perpendicular to the document reading surface, the first mirror array, and the first mirror array. A second mirror array whose optical axis has a predetermined inclination with respect to the optical axis of the mirror array, and a line sensor (photo array sensor) that faces the second mirror array and receives reflected light from the second mirror array And. A stop is disposed between the document reading surface and the individual mirrors of the first mirror array.
このようなミラーアレイを利用した画像読取モジュールでは、原稿の画像を主走査方向に分割して、それぞれの分割画像を第1、第2ミラーアレイの各個別ミラーを介してラインセンサー上で正立等倍像を結像させる構成となっているが、上記特許文献1においては、原稿読取面と第1ミラーアレイの個々のミラーとの間に絞りが配されているため、第1ミラーアレイの各個別のミラーに取り込まれるべき、原稿画像の画角が大きくなってしまう。 In an image reading module using such a mirror array, an image of a document is divided in the main scanning direction, and each divided image is erected on a line sensor via each individual mirror of the first and second mirror arrays. Although it is configured to form an equal-magnification image, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-228707, a diaphragm is disposed between the original reading surface and each mirror of the first mirror array. The angle of view of the document image that should be captured by each individual mirror is increased.
このため、原稿面と第1ミラーアレイとの距離が少しでも離れてしまうと、本来、第1ミラーアレイのうちの一のミラーに入射すべき分割画像の境界部分が、隣接するミラーにも入射してしまい、その結果、第1ミラーアレイにおける各個別のミラーに割り当てられた分割画像の繋ぎ目部分の重なりが発生し、読取画像が不鮮明になるという問題がある。
本発明は、上記の問題を解決し、原稿面の位置が多少変位したとしても、繋ぎ目における像の重なりの発生を防いで、鮮明な画像を読取ることができる画像読取モジュール、当該画像読取モジュールを備えた画像読取装置および当該画像読取装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
For this reason, if the distance between the document surface and the first mirror array is even a little, the boundary portion of the divided image that should be incident on one mirror of the first mirror array is incident on the adjacent mirror. As a result, there is a problem in that the joint portion of the divided images assigned to the individual mirrors in the first mirror array overlaps and the read image becomes unclear.
The present invention solves the above-described problem, and even if the position of the document surface is slightly displaced, the image reading module capable of reading a clear image while preventing the image from overlapping at the joint, and the image reading module And an image forming apparatus provided with the image reading apparatus.
上記目的を達成するため、本発明の一態様は、光源で照射された原稿の画像をラインセンサーで読み取る画像読取モジュールであって、第1凹面鏡、第2凹面鏡及び第3凹面鏡を配してなる単位光学系を主走査方向に複数列設してなり、前記第1凹面鏡は、原稿面からの光を反射し、原稿の画像に対して倒立した第1像を結像し、前記第2凹面鏡は、前記第1凹面鏡からの光を前記第3凹面鏡に向けて反射し、前記第3凹面鏡は、前記第2凹面鏡からの光を反射して第1像に対し倒立した第2像を結像し、前記ラインセンサーのセンサ面が、前記第2像の結像位置に配置されてなり、各単位光学系において、前記第2凹面鏡によってフィールド光学系が構成されると共に、絞りが、前記第1凹面鏡の光路下流側の焦点の位置もしくは第3凹面鏡の光路上流側の焦点の位置に配されて、テレセントリック光学系が構成されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is an image reading module that reads an image of a document irradiated with a light source with a line sensor, and includes a first concave mirror, a second concave mirror, and a third concave mirror. A plurality of unit optical systems are arranged in the main scanning direction, and the first concave mirror reflects the light from the original surface, forms an inverted first image with respect to the original image, and the second concave mirror. Reflects the light from the first concave mirror toward the third concave mirror, and the third concave mirror reflects the light from the second concave mirror to form a second image that is inverted with respect to the first image. The sensor surface of the line sensor is disposed at the image formation position of the second image, and in each unit optical system, a field optical system is configured by the second concave mirror, and the diaphragm is configured to have the first aperture. The position of the focal point downstream of the optical path of the concave mirror or the third concave surface Arranged at the focal point of the optical path upstream of the telecentric optical system is characterized in that it is configured.
ここで、原稿の読取面から前記第1凹面鏡までの光学的距離と、前記第1凹面鏡から前記第2凹面鏡までの光学的距離との比が、前記第3凹面鏡から前記光電変換素子までの光学的距離と、前記第2凹面鏡から前記第3凹面鏡までの光学的距離との比に等しいことが望ましい。
また、前記第1凹面鏡の焦点距離は、前記第3凹面鏡の焦点距離に等しいことが望ましい。
Here, the ratio of the optical distance from the reading surface of the document to the first concave mirror and the optical distance from the first concave mirror to the second concave mirror is an optical distance from the third concave mirror to the photoelectric conversion element. It is desirable to be equal to the ratio of the optical distance from the second concave mirror to the third concave mirror.
The focal length of the first concave mirror is preferably equal to the focal length of the third concave mirror.
また、複数の前記第1凹面鏡、複数の前記第2凹面鏡及び複数の前記第3凹面鏡がそれぞれ主走査方向に配列されて一体的に形成されたミラーアレイ本体を備え、前記第1凹面鏡からの反射光を前記第2凹面鏡へ向けて折り返し、前記第2凹面鏡からの反射光を前記第3凹面鏡へ向けて折り返す平面ミラーを有することが望ましい。
また、前記ミラーアレイ本体において、主走査方向から見たとき、前記第2凹面鏡は、前記第1凹面鏡及び前記第3凹面鏡と同一面側であって、前記第1凹面鏡と前記第3凹面鏡の中央部に位置することが望ましい。
A plurality of the first concave mirrors, a plurality of the second concave mirrors, and a plurality of the third concave mirrors arranged in the main scanning direction and integrally formed, and the reflection from the first concave mirror It is desirable to have a plane mirror that returns light toward the second concave mirror and returns reflected light from the second concave mirror toward the third concave mirror.
Further, in the mirror array body, when viewed from the main scanning direction, the second concave mirror is on the same surface side as the first concave mirror and the third concave mirror, and is the center of the first concave mirror and the third concave mirror. It is desirable to be located in the part.
また、前記平面ミラーは、その反射面が、前記ミラーアレイ本体の各凹面鏡が形成された面に対向配置されていることが望ましい。
また、前記絞りは、前記平面ミラーの反射面上に配置されていることが望ましい。
また、原稿の読取面から前記第1凹面鏡までの光学的距離は、前記第1凹面鏡から前記第2凹面鏡までの光学的距離より長く、互いに隣接する単位光学系の前記第2凹面鏡と前記平面ミラーとの間に、隣接する単位光学系を進行する光の侵入を阻止する遮光部材が設けられていることが望ましい。
Further, it is desirable that the plane mirror has a reflection surface disposed opposite to a surface of the mirror array body on which each concave mirror is formed.
In addition, it is desirable that the stop is disposed on a reflection surface of the plane mirror.
The optical distance from the original reading surface to the first concave mirror is longer than the optical distance from the first concave mirror to the second concave mirror, and the second concave mirror and the plane mirror of the unit optical systems adjacent to each other. It is desirable that a light shielding member for preventing intrusion of light traveling through the adjacent unit optical system is provided between the two.
また、前記遮光部材を含むミラー保持部材を有し、当該ミラー保持部材によって、前記ミラーアレイ本体と前記平面ミラーとの相対的位置が規制されていることが望ましい。
ここで、前記ミラー保持部材は、絞り形成部を含み、当該絞り形成部に前記絞りが形成されていることが望ましい。
また、本発明の別の態様として、上記画像読取モジュールを有する画像読取装置としてもよい。
In addition, it is preferable that a mirror holding member including the light shielding member is provided, and the relative position between the mirror array main body and the plane mirror is regulated by the mirror holding member.
Here, it is desirable that the mirror holding member includes a diaphragm forming portion, and the diaphragm is formed in the diaphragm forming portion.
As another aspect of the present invention, an image reading apparatus having the image reading module may be used.
本発明のさらに別の態様として、上記画像読取装置を有する画像形成装置としてもよい。 As still another aspect of the present invention, an image forming apparatus having the image reading apparatus may be used.
本発明によると、絞りが第1凹面鏡の焦点の位置に配置されているので、当該光学系は、テレセントリックを構成しており、原稿面から第1凹面鏡に入射される光は、第1凹面鏡の光軸に平行となる。これにより、原稿面と第1凹面鏡との相対的な位置が多少ずれても、原稿面の主走査方向に隣接する分割画像同士の繋ぎ目部分の像が重なって読み取られることがなくなり、鮮明な読取画像を得ることができる。 According to the present invention, since the stop is disposed at the focal position of the first concave mirror, the optical system constitutes a telecentric state, and light incident on the first concave mirror from the document surface is transmitted to the first concave mirror. Parallel to the optical axis. As a result, even if the relative position between the document surface and the first concave mirror is slightly shifted, the image of the joint portion between the divided images adjacent to each other on the document surface in the main scanning direction is not overlapped and read. A read image can be obtained.
本発明の実施の形態に係る画像読取モジュールを搭載した画像形成装置の例としてタンデム形のカラー複写機(以下、単に「複写機」という。)について説明する。
<複写機の全体構成>
図1は、複写機1の全体構成を示す概略断面図である。
同図に示すように、複写機1は、記録シート上にトナー画像を形成するプリント部90と、原稿面から画像を読み取って画像を表す電気信号に変換する画像読取ユニット70と、原稿を搬送するADF(Auto Document Feeder:自動原稿搬送装置)60とから構成されている。
A tandem color copier (hereinafter simply referred to as “copier”) will be described as an example of an image forming apparatus equipped with an image reading module according to an embodiment of the present invention.
<Overall configuration of copier>
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the overall configuration of the
As shown in the figure, the
画像読取ユニット70の筐体71の上面には、平板状の第1原稿ガラス12及び帯板状の第2原稿ガラス75が設けられている。
筐体71内部には、タイミングベルト73がタイミングプーリー72、74により水平方向に張架されており、タイミングベルト73に画像読取モジュール10が取着される。不図示のモーターによりタイミングプーリー72を回転駆動することにより、画像読取モジュール10が、図の左右方向(副走査方向)に移動するようになっている。
A flat plate-like first
A
画像読取モジュール10は、副走査方向に移動しながら、第1原稿ガラス12上に置かれた原稿の画像を読み取り、あるいは、第2原稿ガラス75の下方で停止して第2原稿ガラス75上を通過する原稿の画像を読み取る。
ADF60は、原稿トレイ61上に載置された原稿を、1枚ずつ搬送経路64に沿って搬送し、第2原稿ガラス75上を通過させた後、原稿排出トレイ63上に排出する。
The
The
また、ADF本体62内には、第2原稿ガラス75上を通過した原稿の裏面の画像を読み取る画像読取モジュール65が配設されている。
プリント部90は、画像読取モジュール10及び画像読取モジュール65により取得された画像データまたは端末装置等からネットワークを介して送られる画像データに基づいて、記録シートS上に画像を形成する。
Further, an
The
このプリント部90は、水平方向に張架され、周回移動する中間転写ベルト82と、中間転写ベルト82における下側の周回移動域に対向し、当該周回移動方向に沿って列設された画像形成ユニット83Y、83M、83C、83Kを備えている。
画像形成ユニット83Y、83M、83C、83Kは、それぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー像を形成する。これらの画像形成ユニット83Y、83M、83C、83Kは、何れも同様の構成になっているので、ここでは、画像形成ユニット83Kの構成についてのみ説明し、他の画像形成ユニット83Y、83M、83Cの構成の説明を省略する。
The
The
画像形成ユニット83Kは、感光体ドラム84K、帯電器85K、露光器86K、現像器87Kを備えている。感光体ドラム84Kの外周面は、帯電器85Kによって、均一に帯電される。
露光器86Kは、画像読取モジュール10により読み取られた原稿の画像データ等に基づく駆動信号により変調された光ビームを発して、帯電された感光体ドラム84Kの外周面を露光走査し、静電潜像を形成する。
The
The
感光体ドラム84Kの外周面上に形成された静電潜像は、現像器87Kによりトナーで現像される。
画像形成ユニット83Kの上方には、中間転写ベルト82を挟んで感光体ドラム84Kに対向する位置に、1次転写ローラ88Kが設けられている。1次転写ローラ88Kは、感光体ドラム84Kの外周面に形成されたトナー画像を中間転写ベルト82上に静電転写させる。
The electrostatic latent image formed on the outer peripheral surface of the
A
他の画像形成ユニット83Y、83M、83Cによっても同様に中間転写ベルト82上に対応する現像色の画像が形成される。これらの画像形成ユニット83Y、83M、83C、83Kによる各色の画像は、中間転写ベルト82上の同じ位置に多重転写されるようにタイミングをずらして形成される。
中間転写ベルト82と2次転写ローラ81との間に、記録シートが通過する2次転写ニップが形成されている。2次転写ニップへは、給紙部92の給紙カセット91から記録シートSが1枚ずつ給送される。
Corresponding development color images are similarly formed on the
A secondary transfer nip through which the recording sheet passes is formed between the
2次転写ローラ81は、中間転写ベルト82上のトナー画像を、2次転写ニップを通過する記録シートS上に静電転写する。トナー画像が転写された記録シートSは、定着装置89へ搬送される。定着装置89は、加熱及び加圧により、記録シートS上にトナー画像を定着させ、定着後の記録シートSは、排紙トレイ80a上に排出される。
<画像読取モジュール>
画像読取モジュール10と画像読取モジュール65は、同一の構成なので、ここでは、画像読取モジュール10の構成についてのみ説明し、画像読取モジュール65については説明を省略する。
The
<Image reading module>
Since the
図2は、画像読取モジュール10の構成を示す概略断面図である。
同図に示すように、画像読取モジュール10は、上壁面23に主走査方向に伸びる長いスリット22が形成された筐体14を有しており、当該上壁面23のスリット22を挟む両側に照明ユニット13a、13bを配すると共に、筐体14内部に、第1平面ミラー16、集合ミラー部材19、第2平面ミラー17及び第3平面ミラー15を、原稿11からの反射光の進行方向に沿って配した構成をしている。第3平面ミラー15で反射された光は、基板21上に設けられたラインセンサー20の位置に像を結ぶ。本実施の形態におけるラインセンサー20は、カラー画像の読取可能なものが使用されているが、モノクロ画像のみが読取可能なラインセンサーであっても構わない。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the
As shown in the figure, the
第2平面ミラー17と集合ミラー部材19との間には、集合ミラー部材19に対し、第2平面ミラー17を規定の間隔を維持して保持するための保持部材18が配設される。
また、保持部材18に付設された絞り形成板45には円錐状の貫通孔である絞り41が設けられている。
照明ユニット13a及び13bは、LED(light emitting diode)等の発光素子を有し、筐体14の上壁面23に対向して設けられた第1原稿ガラス12に向けて、光を照射する。
Between the second
Further, the
The
第1平面ミラー16、第2平面ミラー17及び第3平面ミラー15は、例えば、ポリカーボネート樹脂により形成された長尺の帯状板であって、その鏡面となる面に、銀等の金属材料を蒸着させて形成されてなる。
<集合ミラー部材>
図3は、集合ミラー部材(ミラーアレイ本体)19の外観斜視図であり、図4は、図3のA−A’の位置における矢視断面図である。
The
<Gathering mirror member>
3 is an external perspective view of the collective mirror member (mirror array main body) 19, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
両図に示すように、集合ミラー部材19は、断面が台形状の突条部38を備えた基部35と、基部35の上下両側において、突条部38側に屈曲して延設された第1屈曲部36と第2屈曲部37とからなる。
第2屈曲部37、突条部38及び第1屈曲部36には、それぞれ、主走査方向に配列されたk個の第1曲面ミラー(第1凹面鏡)33a〜33k、k個の第2曲面ミラー(第2凹面鏡)32a〜32k、及び、k個の第3曲面ミラー(第3凹面鏡)31a〜31kが形成されている(なお、本明細書において、主走査方向に並ぶ複数の光学要素を個別に表記する必要がある場合には、上記のように番号にa〜kなどの添え字を付して表記するが、特に限定せず任意の1つの光学要素を代表して示す場合には、煩雑さを避けるため、図2のように添え字を付さずに、例えば「第1曲面ミラー33」と表記する。他の部分においても同じ。)。
As shown in both figures, the
The second
図5、図6、図7は、それぞれ図4におけるB−B’線矢視断面図、C−C’線矢視断面図、D−D’線矢視断面図を示している。
各図に示すように、集合ミラー部材19において、第1曲面ミラー33a〜33k、第2曲面ミラー32a〜32k、第3曲面ミラー31a〜31kは、主走査方向に所定のピッチWで配設されてなる。
5, FIG. 6 and FIG. 7 respectively show a cross-sectional view taken along line BB ′, a cross-sectional view taken along line CC ′, and a cross-sectional view taken along line DD ′ in FIG.
As shown in each figure, in the
上記第1曲面ミラー33a〜33kを第1曲面ミラーアレイ、第2曲面ミラー32a〜32kを第2曲面ミラーアレイ、第3曲面ミラー31a〜31kを第3曲面ミラーアレイという。
図4のX方向から見たとき、第1曲面ミラー33a、第2曲面ミラー32a、第3曲面ミラー31aは、光軸が一致するように配設されている。他の対応する第1曲面ミラー33b〜33k、第2曲面ミラー32b〜32k、第3曲面ミラー31b〜31kについても同様である。
The first
When viewed from the X direction in FIG. 4, the first
さらに、第1曲面ミラー33aの横幅と第3曲面ミラー31aの横幅は、同一の幅(W)であり、第2曲面ミラー32aの横幅は、第1曲面ミラー33aの横幅及び第3曲面ミラー31aの横幅より短い。その他の第1曲面ミラー33b〜33k、第2曲面ミラー32b〜32k、第3曲面ミラー31b〜31kについても同様である。
後述の図12に示すように、第1曲面ミラー33は、光軸A1が曲面の外部に存在する軸外非球面鏡を形成している。これらの焦点距離は、fである。また、第3曲面ミラー31は、光軸A3が曲面の外部に存在する軸外非球面鏡を形成している。これらの焦点距離は、fである。これは、第1曲面ミラー33の焦点距離と同一である。
Further, the lateral width of the first
As shown in FIG. 12 described later, the first
もっとも、原稿の正立等倍像をラインセンサー20上に結像できるのであれば、必ずしも第1曲面ミラー33と第3曲面ミラー31の焦点距離が同一である必要はない。
さらに、第2曲面ミラー32は、光軸A2が曲面の内部を通過する非球面鏡を形成している。これらの焦点距離は、f’である。この第2曲面ミラー32は、それぞれ、第1曲面ミラー33により結像される第1像の結像位置に配置されるフィールド光学系となっている。第2曲面ミラー32は、結像した第1像による光が、第3曲面ミラー31に入射するように反射する。
However, the focal lengths of the first
Further, the second
集合ミラー部材19は、例えば、ポリカーボネート樹脂により射出成形され、第1曲面ミラーアレイ、第2曲面ミラーアレイ、及び、第3曲面ミラーアレイの個々のミラー面は、銀等の金属材料を蒸着させて、曲面状の鏡面が形成される。このように同一面側に各ミラーアレイを配置することにより製造しやすい。
<保持部材18>
図8は、保持部材18の斜視図であり、図9は、図8における保持部材18のE−E’の位置における矢視断面図である。
The
<Holding
FIG. 8 is a perspective view of the holding
図8に示すように、保持部材18は、主走査方向と直交する(k−1)枚の平板状の遮光板42a〜42j及び長尺の絞り形成板45を、主走査方向に延びる第1支持棒44及び第2支持棒43と共に一体的に成形されてなる。
絞り形成板45には、主走査方向に沿って、k個の絞り41a〜41kが開設され、各隣接する絞りの中間の位置に、遮光板42a〜42jが設けられている。絞り41a〜41kが、第2平面ミラー17の反射面上に配置されるように、絞り形成板45の集合ミラー部材19と反対側の面が第2平面ミラー17に接触して配置される(図2参照)。
As shown in FIG. 8, the holding
In the
各遮光板42a〜42jは、所定のピッチWを開けて設けられ、また、各絞り41a〜41kも、同じピッチWで設けられている。また、各絞り41a〜41kが、それぞれ、第1曲面ミラー33a〜33kの焦点の位置に配置されるように、第2平面ミラー17と集合ミラー部材19の位置関係が決定される。
図9に示すように遮光板42の集合ミラー部材19側の辺には、凹部46が形成されており、集合ミラー部材19の第2曲面ミラー32が形成された突条部38(図4参照)が、嵌り込むようになっている。
The
As shown in FIG. 9, a
保持部材18は、例えば、ポリカーボネート樹脂により形成されており、集合ミラー部材19と第2平面ミラー17との相対的な位置関係を規制する規制部材として機能している。
図10は、画像読取モジュール10の筐体14の一部を切り欠き、さらに集合ミラー部材19を省略したときの内部の様子を示す図である。同図に示すように、第2平面ミラー17に沿って、保持部材18が配設されている様子が見て取れる。
The holding
FIG. 10 is a diagram illustrating an internal state when a part of the
図11は、図10と反対側の方向から見た時の、画像読取モジュール10の一部切り欠き斜視図である。同図から、第1平面ミラー15、第2平面ミラー16、第3平面ミラー17、保持部材18および集合ミラー部材19の立体的な位置関係が見て取れる。
<原稿11からラインセンサー20に至るまでの光路の概略>
本実施の形態に係る画像読取モジュール10においては、k個の単位光学系が主走査方向に存在すると言える。
FIG. 11 is a partially cutaway perspective view of the
<Outline of Optical Path from
In the
第1の単位光学系は、第1平面ミラー16、第1曲面ミラー33a、絞り41a、第2平面ミラー17、第2曲面ミラー32a、第3曲面ミラー31a及び第3平面ミラー15により構成される。
また、第2の単位光学系は、第1平面ミラー16、第1曲面ミラー33b、絞り41b、第2平面ミラー17、第2曲面ミラー32b、第3曲面ミラー31b及び第3平面ミラー15により構成される。第3の単位光学系から第kの単位光学系についても同様である。
The first unit optical system includes the
The second unit optical system includes the first
k個の単位光学系は、主走査方向に所定のピッチWで配置されている(図5〜図8参照)。
また、説明の便宜上、各単位光学系において、原稿11からの第2曲面ミラー32まで至る光学系を前側光学系と定義し、第2曲面ミラー32からラインセンサー20に至るまでの光学系を後側光学系と定義する。
The k unit optical systems are arranged at a predetermined pitch W in the main scanning direction (see FIGS. 5 to 8).
For convenience of explanation, in each unit optical system, an optical system extending from the
図12は、一つの単位光学系における主走査方向の光路の概略図であり、原稿11から、第1曲面ミラー33、絞り41、第2曲面ミラー32、第3曲面ミラー31を介して、ラインセンサー20に至る光路を表したものであり、本図では、簡略化のため、光路変更用の第1平面ミラー16、第2平面ミラー17及び第3平面ミラー15を省略している。
また、この図において、第1曲面ミラー33の光軸をA1で示し、焦点をF1で示す。また、第2曲面ミラー32の光軸をA2で示す。さらに、第3曲面ミラー31の光軸をA3で示し、焦点をF2で示す。
FIG. 12 is a schematic view of the optical path in the main scanning direction in one unit optical system. Lines from the
In this figure, the optical axis of the first
原稿11からの光軸A1に平行な光L1、L2、L3は、第1曲面ミラー33で反射し、反射光L4、L5、L6は、絞り41を配した焦点F1を通過して、第2曲面ミラー32に導かれ、これによりテレセントリック光学系が構成される。
第2曲面ミラー32により反射した光は、焦点F2を通過して、光L11、L12、L13として、第3曲面ミラー31に入射する。第3曲面ミラー31で反射した光L14、L15、L15は、光軸A3に平行に、ラインセンサー20に入射する。
Lights L1, L2, and L3 parallel to the optical axis A1 from the original 11 are reflected by the first
The light reflected by the second
なお、図12では絞り41は、第1曲面ミラー33の光路下流側の焦点F1の位置に配置されているが、これに代えて第3曲面ミラー31の光路上流側の焦点F2の位置に絞りを配置してもテレセントリック光学系を構成することは可能である。すなわち、フィールド光学系を挟んで、前側光学系もしくは後側光学系のいずれか一方をテレセントリック光学系にすれば、他方の光学系もテレセントリック光学系に構成することができる。
In FIG. 12, the
(主走査方向の展開光路図)
図13は、一つの単位光学系における主走査方向の展開光路図として、原稿11から、第1平面ミラー16、第1曲面ミラー33、絞り41、第2平面ミラー17、第2曲面ミラー32、第2平面ミラー17、第3曲面ミラー31、第3平面ミラー15を介して、ラインセンサー20に至る光路を表したものである。
(Development optical path diagram in the main scanning direction)
FIG. 13 is a developed optical path diagram in the main scanning direction in one unit optical system. From the
図13において、縦軸は、主走査方向を示し、横軸は、原稿11からラインセンサー20に至る光路の方向を示す。
原稿11の面で反射した光は、第1曲面ミラー33を介して、絞り41を通過し、第2曲面ミラー32に第1像52を結ぶ。第2曲面ミラー32から照射される光は、第3曲面ミラー31により平行光として、ラインセンサー20に届く。
In FIG. 13, the vertical axis indicates the main scanning direction, and the horizontal axis indicates the direction of the optical path from the
The light reflected by the surface of the
ここで、原稿11から第1曲面ミラー33までの光学的距離をa、第1曲面ミラー33から絞り41までの光学的距離をc、第1曲面ミラー33から第2曲面ミラー32までの光学的距離をb、第2曲面ミラー32から第3曲面ミラー31までの光学的距離をb’、第3曲面ミラー31からラインセンサー20までの光学的距離をa’とすると、b/a=b’/a’である。
Here, the optical distance from the
言い換えると、光学的距離aと光学的距離bとの比は、光学的距離a’と光学的距離b’の比に等しい。
また、光学的距離aは、光学的距離bより長い(a>b)であり、b/a(=b’/a’)は、1未満である。本実施の形態では、b/aは0.5程度に設定されている。
第1曲面ミラー33の焦点が存在する位置に、絞り41が配置されている。このため、原稿11から第2曲面ミラー32までの前側光学系は、テレセントリックを構成している。
In other words, the ratio between the optical distance a and the optical distance b is equal to the ratio between the optical distance a ′ and the optical distance b ′.
The optical distance a is longer than the optical distance b (a> b), and b / a (= b ′ / a ′) is less than 1. In the present embodiment, b / a is set to about 0.5.
A
このように、前側光学系は、テレセントリックを構成しているので、原稿11から第1曲面ミラー33に至る光路において、第1曲面ミラー33の光軸に平行である光線が、絞り41を通過して、第2曲面ミラー32に倒立像52を形成する。
これにより原稿11の位置が、現在の位置より光軸方向に前側又は後側に変化しても、取り込む分割画像51の範囲に変化はなく隣接する分割画像との境界が重なって一つの光学系に取り込まれることがなくなる。
In this way, the front optical system is telecentric, so that a light beam parallel to the optical axis of the first
As a result, even if the position of the
第2曲面ミラー32に形成された倒立像52の大きさは、光学的距離a及び光学的距離bに依存して一定である。a>bなので、倒立像52の大きさは、像51の大きさよりも小さい。
第2曲面ミラー32に形成された倒立像52による光は、第3曲面ミラー31に入射し、第3曲面ミラー31で反射した光は、第3曲面ミラー31の光軸に平行に、ラインセンサー20に入射し、正立像53を形成する。
The size of the
The light from the
ここで、b/a=b’/a’であるので、原稿上の像51と、ラインセンサー20に結像された正立像53は、同じ大きさである。
<副走査方向の展開光路図>
図14は、一つの単位光学系における副走査方向の展開光路図として、原稿11から、第1平面ミラー16、第1曲面ミラー33、絞り41、第2平面ミラー17、第2曲面ミラー32、第2平面ミラー17、第3曲面ミラー31、第3平面ミラー15を介して、ラインセンサー20に至る光路を表したものである。
Here, since b / a = b ′ / a ′, the
<Development optical path diagram in the sub-scanning direction>
FIG. 14 is a developed optical path diagram in the sub-scanning direction in one unit optical system. From the
図14において、縦軸は、副走査方向を示し、横軸は、原稿11からラインセンサー20に至る光路の方向を示す。
図13に示す場合と同様に、図14に示す副走査方向の展開光路図においても、第2曲面ミラー32に形成された倒立像57による光は、第3曲面ミラー31に入射し、第3曲面ミラー31で反射した光は、第3曲面ミラー31の光軸にほぼ平行に、ラインセンサー20に入射し、等倍の正立像58を形成する。
In FIG. 14, the vertical axis indicates the sub-scanning direction, and the horizontal axis indicates the direction of the optical path from the
Similarly to the case shown in FIG. 13, in the developed optical path diagram in the sub-scanning direction shown in FIG. 14, the light from the
<変形例>
(1)上述したように、実施の形態の画像読取モジュール10においては、第1曲面ミラー33の焦点の位置に、絞り41が配置されてテレセントリック光学系が形成されている。
しかしながら、本発明は、このように厳密なテレセントリック光学系の絞り配置には、限定されない。
<Modification>
(1) As described above, in the
However, the present invention is not limited to such a strict aperture arrangement of the telecentric optical system.
例えば、図15(a)に示すように、画像読取モジュール10の前側光学系において、第1曲面ミラー33の焦点が存在する位置から、第2曲面ミラー32側へ、ごくわずかの光学的距離eだけ離れた位置に、絞り41’を配置する。
同図において、縦軸は、主走査方向を示し、横軸は、原稿11から第2曲面ミラー32に至る光路の方向を示している。
For example, as shown in FIG. 15A, in the front optical system of the
In the figure, the vertical axis indicates the main scanning direction, and the horizontal axis indicates the direction of the optical path from the
この構成によると、絞り41’が第1曲面ミラー31の焦点の位置から所定の光学的距離eだけ離して配置されているので、原稿面から入射される光は、第1曲面ミラー31の光軸に完全に平行ではなく、内側に若干の傾き(角度d)を持った光となる。ここで、角度dは、1°以内であることが望ましい。このように、適切な光学的距離eを選択して、その位置に絞り41’を配置することにより、第2曲面ミラー32の主走査方向における幅を小さくしても、入射される光が、第2曲面ミラー32の鏡面からはみ出ることがないようにすることができる。
According to this configuration, since the
このように光学的距離eは、ごくわずかの距離であるので、原稿からの画像はほぼ平行に第1曲面ミラー33に入射することができ、原稿面の位置が規定値より多少ずれても原稿の分割画像同士の繋ぎ部分が重なったり欠落したりするおそれが、従来技術よりも少なくなる。
これにより、第2曲面ミラー32の主走査方向における幅をより小さくしても画像の読取が可能となるので、各単位光学系同士を遮光するための遮光板42の設置がより容易になる。
As described above, since the optical distance e is a very small distance, an image from the original can be incident on the first
As a result, it is possible to read an image even if the width of the second
なお、図15(a)と対比するために、図15(b)に、前側光学系において、第1曲面ミラー33の焦点の位置に、絞り41が配置されている場合において第2曲面ミラー32の主走査方向の幅を狭くした例を示す。
図15(b)に示すように、第1曲面ミラー33の焦点の位置に絞り41を配置すると、第2曲面ミラー32の主走査方向における幅をより狭くしたときに、他のミラーとの位置関係によっては、一の第2曲面ミラー32に入射されるべき光が、当該第2曲面ミラー32の鏡面からはみ出る可能性がある。このため、隣接する第2曲面ミラー32との繋ぎ目に光が入射され、反射されずに画像の一部が欠損するというおそれがあるが、図15(a)に示す変形例では、このような問題が生じるおそれが少なく、画像読取モジュール10の設計の自由度が増す。
For comparison with FIG. 15A, FIG. 15B shows the second
As shown in FIG. 15B, when the
(2)また、フィールド光学系としての第2曲面ミラー32は、必ずしも厳密に第1曲面ミラー33の結像位置に配する必要はなく、その付近に配置されておればよい。
(3)上記の実施の形態においては、画像形成装置である複写機1の画像読取部に画像読取モジュール10を設置した例を示したが、本発明は、これに限定されない。画像読取モジュール10を備えた画像読取装置単体であってもよい。
(2) Further, the second
(3) In the above embodiment, the example in which the
<まとめ>
上述のように、本実施の形態に係る画像読取モジュール10は、第1原稿ガラス12上に置かれた原稿11に対し、照明ユニット13a、13bにより光を照射し、原稿11からの反射光を、ラインセンサー20により光電変換して、電気信号を得ることにより、原稿11の画像を読み取る装置である。
<Summary>
As described above, the
原稿11からの反射光は、最初に、第1平面ミラー16により反射し、次に、第1曲面ミラー33により集光され、第2平面ミラー17へ向かう。第2平面ミラー17の直前には、絞り41があり、絞り41で、光束が制限される。絞り41を通過し、第2平面ミラー17で反射した光は、第2曲面ミラー(フィールドミラー)32で、結像し、反射する。
The reflected light from the
ここまでが、前側光学系の構成であり、図13に示すように、前側光学系では倒立像52が得られる構成になっている。
第2曲面ミラー(フィールドミラー)32からラインセンサー20までが後側光学系であり、後側光学系でも倒立像が得られ、最後に、ラインセンサー20に入射し、画像情報として光電変換される。
The configuration up to this point is the configuration of the front optical system, and as shown in FIG. 13, the inverted
From the second curved mirror (field mirror) 32 to the
このように、前側光学系と後側光学系をフィールド光学系で繋げることにより正立像が得られる光学系となる。
前側光学系と後側光学系を繋げた光学系は、主走査方向に分割された単位光学系であり、図3、図5〜図8、図10、図11に示すように、当該単位光学系が、主走査方向にk個並んで存在している。
In this way, an optical system is obtained in which an erect image is obtained by connecting the front optical system and the rear optical system with the field optical system.
The optical system connecting the front optical system and the rear optical system is a unit optical system divided in the main scanning direction, and as shown in FIGS. 3, 5 to 8, 10, and 11, the unit optical system There are k systems arranged side by side in the main scanning direction.
ここで、図13に示すように、原稿11から第1曲面ミラー33までの光学的距離をa、第1曲面ミラー33から第2曲面ミラー32までの光学的距離をb、第2曲面ミラー32から第3曲面ミラー31までの光学的距離をb’、第3曲面ミラー31からラインセンサー20(光電変換素子)までの光学的距離をa’とすると、b/a=b’/a’である。
Here, as shown in FIG. 13, the optical distance from the
このような条件を満たす光学系にすることにより、原稿と同じ長さの光電変換素子で読み取ることができる、等倍の正立光学系を構成することができる。
また、図13に示すように、b/a(=b’/a’)は、1未満になっている。このため、図3に示すように、第1曲面ミラー33による結像面に位置する第2曲面ミラー32の、特に主走査方向における幅を、第1曲面ミラー33の幅、及び、第3曲面ミラー33の幅より狭くすることができる。これにより、一つの第2曲面ミラーとこれに隣接する第2曲面ミラーの間に十分遮光板42を設けることができ、隣接する単位光学系からの迷光を遮ることができる。
By using an optical system that satisfies these conditions, an equal-magnification erecting optical system that can be read by a photoelectric conversion element having the same length as the original can be formed.
Further, as shown in FIG. 13, b / a (= b ′ / a ′) is less than 1. For this reason, as shown in FIG. 3, the width of the second
また、(k−1)枚の遮光板42を含む保持部材18は、第2平面ミラー17と集合ミラー部材19とを保持する機能も持っており、第2平面ミラー17の鏡面と集合ミラー部材19に形成された各曲面ミラーとの間隔を一定に保つことが可能となる。
また、この遮光板を兼ねた保持部材18に一体的に形成された絞り形成板45には、前側光学系の絞りとしての貫通孔を有しており、第2平面ミラー17に密着して配置されて、絞りの役割を果たしている。
The holding
The
ここで、絞り41が設置されている位置は、前側光学系の焦点距離fと等しい位置に配置されている。この構成により、図13に示すように原稿11から第1曲面ミラー33への入射光は、第1曲面ミラー33の光軸に平行となるテレセントリック光学系となっており、原稿面の位置が多少ずれても、その分割画像の繋ぎ部分が重なったりして読取画像が劣化することがない。
Here, the position where the
本実施の形態の画像読取モジュール10のように、曲面ミラーアレイを使った光学系を構成する場合、曲面ミラーアレイにおける曲面ミラー間の位置の誤差が結像性能に与える影響は非常に大きいため、位置精度を確保することが非常に重要である。
本実施の形態では、前側光学系及び後側光学系の要素である第1曲面ミラーアレイ、第2曲面ミラーアレイ及び第3曲面ミラーアレイを一体化して形成し、これにより、組立誤差による位置バラツキを低減し、また温度などの環境変化による変動がある場合にも、一体化して相対的に伸び縮みすることで、結像性能への影響を最小限にすることができる。
When an optical system using a curved mirror array is configured like the
In the present embodiment, the first curved mirror array, the second curved mirror array, and the third curved mirror array, which are elements of the front optical system and the rear optical system, are integrally formed, and thereby position variations due to assembly errors. In addition, even when there are fluctuations due to environmental changes such as temperature, the influence on the imaging performance can be minimized by integrating and relatively expanding and contracting.
第1曲面ミラーアレイ、第2曲面ミラーアレイ及び第3曲面ミラーアレイを同一の側面で一体化するため、第1曲面ミラーアレイ、第2曲面ミラーアレイ及び第3曲面ミラーアレイに対向するように、第2平面ミラー17を配置している。これにより画像読取モジュール10の小型化が図れる。
また、画像読取モジュール10を複写機1の内部において、どのように配置するかにも依存するが、図1に示すように、画像読取モジュール10を複写機1の内部の配置することにより、第2平面ミラー17及び集合ミラー部材19を鉛直方向に配置することができる。
In order to integrate the first curved mirror array, the second curved mirror array, and the third curved mirror array on the same side surface, so as to face the first curved mirror array, the second curved mirror array, and the third curved mirror array, A
Further, although depending on how the
これにより、第2平面ミラー17及び集合ミラー部材19の鏡面にごみなどが付着しにくくなる。特に、第2曲面ミラー(フィールドミラー)32は、結像面となるため、光束が集中しており、ゴミに対する感度が高いため、極力ゴミがつかない姿勢にすることが望ましい。
第2平面ミラー17と集合ミラー部材19とは、保持部材18により相対位置が決められているので、面倒な位置合わせの作業が不要となり組立が容易である。また、保持部材18は、構造体であって比較的剛性が強く、保持部材18に第2平面ミラー17と集合ミラー部材19を密着させてしっかりと固定することにより、温度変化などの環境変動が発生しても、長尺な第2平面ミラー17や集合ミラー部材19などに反りなどの変形が生じにくくなり、主走査方向における中央部と端部における第2平面ミラー17や集合ミラー部材19の距離が均一に保たれる。密着固定の方法としては、平面ミラー部材と樹脂材料に線膨張係数の差による温度変化時の伸び量の差があるため、バネ等で押圧固定し長手方向には伸びによる歪みが出ないような固定方法とすることが望ましい。
This makes it difficult for dust to adhere to the mirror surfaces of the
Since the relative positions of the
また、保持部材18と一体的な絞り形成板45に絞り41が形成されているため、集合ミラー部材19と絞り41の位置関係が安定して維持され、環境変動や組立誤差による結像性能の変動を低減することができる。
Further, since the
本発明は、ラインセンサーを利用して原稿の画像を読み取る小型の画像読取モジュールとして好適である。 The present invention is suitable as a small image reading module that reads an image of a document using a line sensor.
1 複写機
10 画像読取モジュール
11 原稿
12 第1原稿ガラス
13a、13b 照明ユニット
14 筐体
15 第3平面ミラー
16 第1平面ミラー
17 第2平面ミラー
18 保持部材
19 集合ミラー部材
20 ラインセンサー
22 スリット
31、31a〜31k 第3曲面ミラー
32、32a〜32k 第2曲面ミラー
33、33a〜33k 第1曲面ミラー
41、41a〜41k 絞り
42、42a〜42j 遮光板
45 絞り形成板
60 ADF
70 画像読取ユニット
90 プリント部
DESCRIPTION OF
70
Claims (12)
第1凹面鏡、第2凹面鏡及び第3凹面鏡を配してなる単位光学系を主走査方向に複数列設してなり、
前記第1凹面鏡は、原稿面からの光を反射し、原稿の画像に対して倒立した第1像を結像し、
前記第2凹面鏡は、前記第1凹面鏡からの光を前記第3凹面鏡に向けて反射し、
前記第3凹面鏡は、前記第2凹面鏡からの光を反射して第1像に対し倒立した第2像を結像し、
前記ラインセンサーのセンサ面が、前記第2像の結像位置に配置されてなり、
各単位光学系において、前記第2凹面鏡によってフィールド光学系が構成されると共に、絞りが、前記第1凹面鏡の光路下流側の焦点の位置もしくは第3凹面鏡の光路上流側の焦点の位置に配されて、テレセントリック光学系が構成される
ことを特徴とする画像読取モジュール。 An image reading module that reads an image of a document irradiated with a light source with a line sensor,
A plurality of unit optical systems in which a first concave mirror, a second concave mirror, and a third concave mirror are arranged in the main scanning direction,
The first concave mirror reflects light from the document surface and forms an inverted first image with respect to the document image;
The second concave mirror reflects light from the first concave mirror toward the third concave mirror;
The third concave mirror reflects the light from the second concave mirror to form a second image that is inverted with respect to the first image;
The sensor surface of the line sensor is disposed at the image formation position of the second image,
In each unit optical system, a field optical system is configured by the second concave mirror, and a diaphragm is disposed at a focal position downstream of the optical path of the first concave mirror or a focal position upstream of the optical path of the third concave mirror. An image reading module comprising a telecentric optical system.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像読取モジュール。 The ratio of the optical distance from the document reading surface to the first concave mirror and the optical distance from the first concave mirror to the second concave mirror is the optical distance from the third concave mirror to the photoelectric conversion element. The image reading module according to claim 1, wherein the image reading module is equal to a ratio with an optical distance from the second concave mirror to the third concave mirror.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の画像読取モジュール。 The image reading module according to claim 1, wherein a focal length of the first concave mirror is equal to a focal length of the third concave mirror.
前記第1凹面鏡からの反射光を前記第2凹面鏡へ向けて折り返し、前記第2凹面鏡からの反射光を前記第3凹面鏡へ向けて折り返す平面ミラーを有する
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の画像読取モジュール。 A plurality of first concave mirrors, a plurality of second concave mirrors and a plurality of third concave mirrors, each having a mirror array body integrally formed by being arranged in the main scanning direction;
4. A flat mirror is provided, wherein reflected light from the first concave mirror is folded back toward the second concave mirror, and reflected light from the second concave mirror is folded back toward the third concave mirror. 5. The image reading module according to any one of the above.
ことを特徴とする請求項4に記載の画像読取モジュール。 In the mirror array body, when viewed from the main scanning direction, the second concave mirror is on the same side as the first concave mirror and the third concave mirror, and is located at the center of the first concave mirror and the third concave mirror. The image reading module according to claim 4, wherein the image reading module is positioned.
ことを特徴とする請求項4または5に記載の画像読取モジュール。 6. The image reading module according to claim 4, wherein a reflection surface of the flat mirror is disposed to face a surface of the mirror array body on which each concave mirror is formed.
ことを特徴とする請求項4から6までのいずれかに記載の画像読取モジュール。 The image reading module according to any one of claims 4 to 6, wherein the diaphragm is disposed on a reflection surface of the plane mirror.
互いに隣接する単位光学系の前記第2凹面鏡と前記平面ミラーとの間に、隣接する単位光学系を進行する光の侵入を阻止する遮光部材が設けられている
ことを特徴とする請求項4から7までのいずれかに記載の画像読取モジュール。 The optical distance from the document reading surface to the first concave mirror is longer than the optical distance from the first concave mirror to the second concave mirror,
The light-shielding member which prevents the penetration | invasion of the light which advances the adjacent unit optical system is provided between the said 2nd concave mirror and the said plane mirror of the unit optical system adjacent to each other from Claim 4 characterized by the above-mentioned. The image reading module according to any one of 7 to 7.
ことを特徴とする請求項8に記載の画像読取モジュール。 The image reading module according to claim 8, further comprising a mirror holding member including the light shielding member, wherein the relative position between the mirror array main body and the plane mirror is regulated by the mirror holding member. .
ことを特徴とする請求項9に記載の画像読取モジュール。 The image reading module according to claim 9, wherein the mirror holding member includes a diaphragm forming unit, and the diaphragm is formed in the diaphragm forming unit.
ことを特徴とする画像読取装置。 An image reading apparatus comprising the image reading module according to claim 1.
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising the image reading apparatus according to claim 11.
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