JP2018088666A - 読取モジュール及びそれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射ミラーをアレイ状に並べたミラーアレイを用いる読取方式において、各反射ミラーに対応するセンサー上の結像領域における主走査方向の入射光量の差を小さくできる読取モジュール及びそれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置を提供する。【解決手段】読取モジュールは、光源と、光源から原稿に照射された光の反射光を画像光として結像させる光学系と、光学系によって結像された画像光を電気信号に変換する複数の結像領域が主走査方向に隣接して配置されるセンサーと、光源、光学系、及びセンサーを収納する筐体と、を備える。光学系は、反射面が非球面形状の凹面である複数の反射ミラーが主走査方向にアレイ状に連結されるミラーアレイと、各反射ミラーで反射された画像光の光量を調整する絞り部と、を備える。各反射ミラーに入射する画像光の光量は、主走査方向の両端部から中央部に向かうにつれて小さくなっている。【選択図】図４

Description

本発明は、デジタル複写機やイメージスキャナー等に用いられる、原稿に光を照射して反射された画像光を読み取る読取モジュール及びそれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真プロセスを用いた複合機等に搭載される画像読取装置の読取方式として、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）センサーと呼ばれる電荷結合素子を使用したＣＣＤ方式と、ＣＭＯＳ（Complementary MOS）センサーと呼ばれる光電変換素子を使用したＣＩＳ方式がある。

ＣＣＤ方式は、原稿サイズの１／５〜１／９のサイズのイメージセンサーに対して、複数の平面ミラー及び光学レンズを用いて縮小像を結像させて画像を読み取る方式である。ＣＣＤ方式のメリットとしては、被写界深度が深いということが挙げられる。ここで、被写界深度とは、ピントが正確に合った位置から被写体(ここでは原稿)が光軸方向にずれたとしても、ピントが合っているように見える範囲のことである。つまり、被写界深度が深ければ規定の位置から原稿がずれたとしても、それほど遜色のない画像を読み込むことができることを意味する。

一方、ＣＣＤ方式のデメリットは、光路長（被写体からセンサーまで光が進む距離）が２００〜５００ｍｍと非常に長いことが挙げられる。画像読取装置では、この光路長をキャリッジの限られた空間内で確保するために、複数の平面ミラーを用いて光の進行方向を変化させている。このため、部品数が多くなりコストが高くなってしまう。また、光学系にレンズを用いている場合、波長による屈折率の差異によって色収差が発生する。この色収差を補正するために複数枚のレンズが必要となる。このように複数枚のレンズを用いることもコストアップの要因となっている。

ＣＩＳ方式は、特許文献１に示されるように、正立等倍のロッドレンズを複数個アレイ状に並べ、原稿と同等のサイズのイメージセンサー上に結像させて読み取る方式である。ＣＩＳ方式のメリットとしては、ＣＣＤ方式と比較して光路長が１０ｍｍ〜２０ｍｍと比較的短く、小型であることが挙げられる。また、ロッドレンズのみを用いて結像させるためにＣＣＤ方式で必要なミラーが不要となり、ＣＩＳセンサーを搭載するスキャナーユニットを薄型化することができ、構造が簡単であるため低コストであるということが挙げられる。一方、ＣＩＳ方式は被写界深度が非常に小さいため、規定の位置から原稿が光軸方向にずれた時に、個々のレンズの倍率のズレによって像滲みによるボケの影響が大きく現れる。その結果、ブック原稿や凹凸のある原稿を均一に読み取れないというデメリットを有する。

近年、上記のＣＣＤ方式、ＣＩＳ方式とは異なり、特許文献２に開示されているように、結像光学系に反射ミラーアレイを用いて画像を読み取る方式が提案されている。この方式は、複数の反射ミラーをアレイ状に並べ、各反射ミラーに対応した読取領域毎に読み取られた原稿をセンサー上に縮小倒立結像させている。しかし、ロッドレンズアレイを用いるＣＩＳ方式とは異なり、１つの光学系にて１つの領域を読み取り結像させる。また、結像方式にテレセントリック光学系を採用することによって、複数の領域別に原稿を読取る際に、倍率の異なる像の重なり合いによる像滲みの発生は無く、画像ボケを抑制し、複眼読取方式を成立させている。

さらに、この方式では光学系にミラーのみを用いているため、光学系にレンズを用いる場合とは異なり、色収差が発生することはない。よって色収差に関する補正は必要なく、光学系を構成するエレメント数を少なくすることができる。

特開２００３−１２１６０８号公報 米国特許第８３４５３２５号明細書

ところで、特許文献２のように反射ミラーを主走査方向に連続的に配置してミラーアレイを構成する場合、各反射ミラーの境界にて反射した光は左右両方向に分かれ、それぞれの反射ミラーに対応するセンサー上の結像領域にて像を結像する。そのため、結像領域の中央部と端部の光量を比較すると、端部の光量は中央部の光量に比べて低下（約５０％）となる。その結果、結像領域の端部では入射光量が少ないために、センサーに入射する光子数も少なくなり、ノイズが大きくなる。このように中央部と端部とで光量差が大きく出ている状態で画像を読み取ると、ミラーアレイの反射ミラー１面が読み取る画像領域の中央部と端部とでノイズ差が出てしまい画像の劣化を招いてしまう。

本発明は、上記問題点に鑑み、反射ミラーをアレイ状に並べたミラーアレイを用いてセンサー上に画像光を結像する読取方式において、各反射ミラーに対応するセンサー上の結像領域における主走査方向の入射光量の差を小さくできる読取モジュール及びそれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、光源と、光学系と、センサーと、筐体と、を備えた読取モジュールである。光源は、原稿を照射する。光学系は、光源から原稿に照射された光の反射光を画像光として結像させる。センサーは、光学系によって結像された画像光を電気信号に変換する複数の結像領域が主走査方向に隣接して配置される。筐体は、光源、光学系、及びセンサーを収納する。光学系は、ミラーアレイと、複数の絞り部と、複数の光量調整部と、を備える。ミラーアレイは、反射面が非球面形状の凹面である複数の反射ミラーが主走査方向にアレイ状に連結される。絞り部は、各反射ミラーと各結像領域との間にそれぞれ設けられ、各反射ミラーで反射された画像光の光量を調整する。各反射ミラーに入射する画像光の光量は、主走査方向の両端部から中央部に向かうにつれて小さくなっている。

本発明の第１の構成によれば、各反射ミラーに入射する画像光の主走査方向中央部の光量が両端部に比べて小さくなっているため、センサー上の各結像領域で結像する画像光の光量の差が主走査方向の両端部と中央部とで小さくなる。従って、各結像領域で読み取られる画像の主走査方向の中央部と両端部とでノイズ差が発生することによる画像劣化を効果的に抑制することができる。

本発明の読取モジュール５０を用いる画像読取部６を備えた画像形成装置１００の全体構成を示す側面断面図 画像読取部６内に搭載される本発明の一実施形態に係る読取モジュール５０の内部構造を示す側面断面図 本実施形態の読取モジュール５０の内部構造を示す部分斜視図 本実施形態の読取モジュール５０内の光学ユニット４０とセンサー４１との間の構成を、光線を透過させたモデルで示す平面断面図 図４における反射ミラー３５ａ、３５ｂとセンサー４１との間の光路を示す部分拡大図であって、読取領域Ｒａ、Ｒｂの外側からの光が反射ミラー３５ａ、３５ｂによってセンサー４１上に結像される様子を示す図 反射ミラー３５ａとセンサー４１上の結像領域４１ａとの間の光路を示す部分拡大図であって、結像領域４１ａの境界部に遮光壁４３を設けた構成を示す図 図４における反射ミラー３５ａ、３５ｂとセンサー４１との間の光路を示す部分拡大図であって、反射ミラー３５ａ、３５ｂの境界で反射された光の光路を示す図 本発明の第１実施形態に係る読取モジュール５０に用いられる光学ユニット４０の部分斜視図 光学ユニット４０に設けられる光量調整部材７０の斜視図 光量調整部材７０の有無によるセンサー４１上の各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・における主走査方向の光量分布の差異をシミュレーションにより求めたグラフ 本発明の第２実施形態に係る読取モジュール５０に用いられる光学ユニット４０の部分斜視図 本発明の第３実施形態に係る読取モジュール５０に用いられるに用いられる光源３１及びミラーアレイ３５の部分斜視図 ＬＥＤ３１ａの基板３１ｂ上の配置によるセンサー４１上の各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・における主走査方向の光量分布の差異をシミュレーションにより求めたグラフ 本発明の第４実施形態に係る読取モジュール５０に用いられる光源３１及びミラーアレイ３５の部分斜視図 第１実施形態の読取モジュール５０の変形例を示す部分断面図であって、折り返しミラー３４で画像光ｄを３回反射させる構成を示す図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の読取モジュール５０を用いる画像読取部６を備えた画像形成装置１００の概略構成図である。図１において、画像形成装置１００（ここでは一例としてデジタル複合機を示す）では、コピー動作を行う場合、後述する画像読取部６において原稿の画像データを読み取り画像信号に変換する。一方、複合機本体２内の画像形成部３において、図１中の時計回り方向に回転する感光体ドラム５が帯電ユニット４により一様に帯電される。そして、露光ユニット（レーザー走査ユニット等）７からのレーザービームにより、感光体ドラム５上に画像読取部６で読み取られた原稿画像データに基づく静電潜像が形成される。形成された静電潜像に現像ユニット８により現像剤（以下、トナーという）が付着されてトナー像が形成される。この現像ユニット８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。

上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム５に向けて、給紙機構１０から用紙が用紙搬送路１１及びレジストローラー対１２を経由して画像形成部３に搬送される。給紙機構１０は、給紙カセット１０ａ、１０ｂと、その上方に設けられるスタックバイパス（手差しトレイ）１０ｃと、を備える。搬送された用紙は、感光体ドラム５と転写ローラー１３（画像転写部）のニップ部を通過することにより感光体ドラム５の表面におけるトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム５から分離され、定着ローラー対１４ａを有する定着部１４に搬送されてトナー像が定着される。定着部１４を通過した用紙は、用紙搬送路１５の分岐点に設けられた経路切換機構２１、２２によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、反転搬送路１６に送られて両面コピーされた後に）、第１排出トレイ１７ａ、第２排出トレイ１７ｂから成る用紙排出部に排出される。

トナー像の転写後に感光体ドラム５の表面に残存するトナーはクリーニング装置１８によって除去される。また、感光体ドラム５の表面の残留電荷は、感光体ドラム５の回転方向に対してクリーニング装置１８の下流側に設けられた除電装置（図示せず）によって除去される。

複合機本体２の上部には画像読取部６が配置されており、画像読取部６のコンタクトガラス２５（図２参照）上に載置される原稿を押さえて保持するプラテン（原稿押さえ）２４が開閉可能に設けられており、プラテン２４上には原稿搬送装置２７が付設されている。

更に、複合機本体２内には、画像形成部３、画像読取部６、原稿搬送装置２７等の動作を制御する制御部（ＣＰＵ）９０が配置されている。

図２は、画像読取部６に搭載される本発明の一実施形態に係る読取モジュール５０の内部構造を示す側面断面図、図３は、本実施形態の読取モジュール５０における、原稿６０からセンサー４１までの光路を示す斜視図、図４は、本実施形態の読取モジュール５０内の光学ユニット４０とセンサー４１との間の構成を示す平面断面図である。なお、図４において光学ユニット４０を構成するミラーアレイ３５は光線を反射するが、図４では説明の便宜のため光学ユニット４０に対して光線を透過させたモデルを示している。

読取モジュール５０は、副走査方向（矢印ＡＡ′方向）に移動しながらコンタクトガラス２５上に載置された原稿６０の表面側（図２の下面側）の画像を読み取る。また、読取モジュール５０は、コンタクトガラス２５の自動読取位置の直下に停止した状態で原稿搬送装置２７（図１参照）により搬送される原稿６０の表面側の画像を読み取る。

図２に示すように、読取モジュール５０の筐体３０内には、光源３１と、平面ミラー３３ａと、折り返しミラー３４と、反射面が非球面である複数の反射ミラーで構成されるミラーアレイ３５と、絞り部３７と、読取手段としてのセンサー４１が備えられている。センサー４１はセンサー基板４２（図４参照）に支持されている。また、読取モジュール５０は、白色基準データを取得するためのシェーディング板（図示せず）の直下をホームポジションとしている。

上記構成において、原稿固定方式で原稿画像を読み取る場合、先ず、原稿６０をコンタクトガラス２５上に画像面を下向きにして載置する。そして、光源３１から出射され、開口３０ａを通過した光により原稿６０の画像面を照射しながら、読取モジュール５０をスキャナーホーム側からスキャナーリターン側へ所定の速度で移動させる。その結果、原稿６０の画像面で反射された光は画像光ｄ（図２の実線矢印で示す）となり、平面ミラー３３ａによって光路が変更された後、折り返しミラー３４で反射される。反射された画像光ｄはミラーアレイ３５により集光され、折り返しミラー３４で再び反射された後、絞り部３７を通過してセンサー４１上に結像される。結像された画像光ｄはセンサー４１において画素分解され、各画素の濃度に応じた電気信号に変換されて画像の読み取りが行われる。

一方、シートスルー方式で原稿画像を読み取る場合は、読取モジュール５０をコンタクトガラス２５の画像読取領域（画像読取位置）の直下に移動させる。そして、原稿搬送装置２７によって画像読取領域に向けて軽く押圧されながら順次搬送される原稿の画像面を光源３１からの光で照射しながら、画像面で反射された画像光ｄを平面ミラー３３ａ、折り返しミラー３４、ミラーアレイ３５、折り返しミラー３４、絞り部３７を介してセンサー４１上に結像させて画像の読み取りが行われる。

図３に示すように、ミラーアレイ３５と絞り部３７は同一の材料で一体形成されており、光学ユニット４０としてユニット化されている。ミラーアレイ３５と絞り部３７とを一体形成することにより、ミラーアレイ３５と絞り部３７との相対位置を高精度で保持することができる。これにより、温度変化によってミラーアレイ３５や絞り部３７が膨張或いは収縮して相対位置が変化することによる結像性能の劣化を効果的に防止することができる。

折り返しミラー３４はミラーアレイ３５と対向する位置に設置され、原稿６０から平面ミラー３３ａを介してミラーアレイ３５に入射する光線（画像光ｄ）、及び、ミラーアレイ３５で反射されて絞り部３７へ入射する光線（画像光ｄ）の両方を反射する。

図４に示すように、センサー４１に画像光ｄを結像するミラーアレイ３５は、センサー４１の所定領域に対応する複数枚の反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・が主走査方向（矢印ＢＢ′方向）にアレイ状に連結した構成である。

本実施形態の構成によれば、主走査方向に分割された原稿６０の各読取領域Ｒａ、Ｒｂ（図５参照）・・・で反射された画像光ｄは平面ミラー３３ａおよび折り返しミラー３４（図２参照）によって光路が変更され、ミラーアレイ３５の反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・に入射する。画像光ｄは、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・によって所定の縮小倍率に縮小され、折り返しミラー３４によって再び反射された後、絞り部３７を通過してセンサー４１上の対応する結像領域４１ａ、４１ｂ・・・に倒立像として結像する。

各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・に結像された倒立像は、デジタル信号に変換されるため、各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・毎に縮小倍率に応じてデータ補間して倍率拡大補正を行い、データを反転させて正立画像とした後、各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・の画像を繋ぎ合わせることで出力画像の形成を行う。

また、絞り部３７はミラーアレイ３５を構成する各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の焦点に配置されるため、絞り部３７とミラーアレイ３５との物理的な離間距離（図２の上下方向の距離）はミラーアレイ３５の縮小倍率によって定まる。本実施形態の読取モジュール５０では、折り返しミラー３４で光線を２回反射させる構成とすることにより、ミラーアレイ３５から絞り部３７までの光路長を確保することができ、ミラーアレイ３５に対する画像光ｄの入反射角度を最小にすることができる。その結果、各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・に結像される画像の湾曲を抑制することができる。

また、折り返しミラー３４が複数枚のミラーに分割されている場合、各ミラーのエッジ部で反射された光が迷光となってミラーアレイ３５或いは絞り部３７に入射してしまう。本実施形態のように折り返しミラー３４として一枚の平面ミラーを用いることにより、折り返しミラー３４上で両方の光線の重なり合いが発生した場合でも迷光の影響を受けない。なお、本実施形態では読取モジュール５０の高さ方向のサイズを小さくするため平面ミラー３３ａを用いているが、平面ミラー３３ａを用いない構成も可能である。

本実施形態のようにミラーアレイ３５を用いた複眼読取方式では、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・に対応する領域での原稿位置（反射ミラーと原稿との間の光路長）によって結像倍率が異なると、コンタクトガラス２５から原稿６０が浮いた場合、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界部に隣接した位置で像が重なったり離れたりするため異常画像となる。

本実施形態では、原稿６０からミラーアレイ３５までの間をテレセントリック光学系としている。テレセントリック光学系は、絞り部３７の中心を通過する画像光ｄの主光線が原稿面に対して垂直であるという特徴を有する。これにより、原稿位置が変化しても各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の結像倍率は変化しないため、原稿６０を細かい領域に分けて読み取った場合でも像滲みのない、被写界深度の深い読取モジュール５０とすることができる。但し、原稿位置に関係なく主光線を原稿面に対して垂直にしておく必要があるため、主走査方向のサイズが原稿サイズと同等以上のミラーアレイ３５が必要である。

上述したようなミラーアレイ３５を用いた複眼読取方式では、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・によって反射され、絞り部３７を通過した画像光ｄがセンサー４１上の所定領域に結像するとき、読み取り領域外の画像光ｄがセンサー４１上の所定領域に隣接する領域に迷光となって入射するおそれがある。

図５は、図４における反射ミラー３５ａ、３５ｂとセンサー４１との間の光路を示す部分拡大図である。図５に示すように、各反射ミラー３５ａ、３５ｂに対応する読取領域Ｒａ、Ｒｂからの光がセンサー４１上の対応する結像領域４１ａ、４１ｂに結像する。ここで、読取領域Ｒａ、Ｒｂの外側からの光であっても主光線よりも内側の光線（図５のハッチング領域）については反射ミラー３５ａ、３５ｂによってセンサー４１上に結像される。具体的には、反射ミラー３５ａで反射された光が隣接する結像領域４１ｂに入射し、反射ミラー３５ｂで反射された光が隣接する結像領域４１ａに入射する。これらの結像光は、光量は微弱であるが異なる読取領域に対応する倒立像であるため、結像領域４１ａ、４１ｂで本来結像するべき像と重なると異常画像となる。

そこで、本実施形態ではミラーアレイ３５の各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の結像倍率を縮小倍率とし、図６に示すようにセンサー４１の結像領域４１ａ、４１ｂの境界から絞り部３７方向に突出する遮光壁４３を形成している。

このとき、図６に示すように、例えばセンサー４１上の結像領域４１ａに結像する画像光ｄは、読取領域Ｒａの外側からの光が遮光壁４３によって遮光されるため、結像領域４１ａの主走査方向に隣接する結像領域４１ｂに迷光となって入射するのを防止することができる。ここで、反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の結像倍率を等倍とすると、反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・によって各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・の境界に至る全域が画像光ｄの結像に用いられる。その結果、各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・の境界に遮光壁４３を形成するための空間が確保できない。遮光壁４３を形成する空間を確保するためには、前述したように反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の結像倍率を縮小倍率とすることが必要である。

ミラーアレイ３５、絞り部３７を含む光学ユニット４０は、コスト面を考慮して樹脂による射出成型で作製されることが望ましい。そのため、読取モジュール５０の周囲温度（以下、環境温度という）の変化による膨張や収縮を考慮して、所定の裕度（マージン）をもって縮小倍率を決定する必要がある。しかし、反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の縮小倍率を小さくすると、その倍率に対応したセルサイズ（結像領域）のセンサー４１を使用した場合にセンサー４１上での分解能が必要となり、等倍系に用いられるセルサイズのセンサー４１を使用した場合でも解像度が低下する。そのため、縮小倍率はできるだけ大きい方が好ましい。

図７は、図４における反射ミラー３５ａ、３５ｂとセンサー４１との間の光路を示す部分拡大図である。図７に示すように、反射ミラー３５ａ、３５ｂの境界で反射された光は主走査方向の両側に分かれ、それぞれ絞り部３７を通過して各反射ミラー３５ａ、３５ｂに対応するセンサー４１上の結像領域４１ａ、４１ｂに入射して結像する。このとき、結像領域４１ａ、４１ｂの中央部と端部の光量を比較すると、端部の光量は中央部の光量に比べて半分（約５０％）になる。そこで、本発明の読取モジュール５０では、センサー４１上の各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・へ入射する入射光の光量を調整する光量調整部材７０を設けている。

図８は、本発明の第１実施形態に係る読取モジュール５０に用いられる光学ユニット４０の部分斜視図であり、図９は、光学ユニット４０に設けられる光量調整部材７０の斜視図である。なお、図８に示すように、ミラーアレイ３５の反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の連続する主走査方向に反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の面数と同数の光量調整部材７０が連続的に形成されており、図９では各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の１面に対応する光量調整部材７０の一単位のみを示している。また、図８ではミラーアレイ３５は反射ミラー３５ａ〜３５ｅの５面のみを図示している。

図８及び図９に示すように、光量調整部材７０は、ミラーアレイ３５側に配置される第１遮光部７１ａと、第１遮光部７１ａと所定の間隔を隔てて対向配置される第２遮光部７１ｂとで構成されている。第１遮光部７１ａと第２遮光部７１ｂはミラーアレイ３５の長手方向両端部で連結されている。第１遮光部７１ａと第２遮光部７１ｂの間に形成されるスリット７２の幅Ｄは主走査方向（矢印ＢＢ′方向）の両端部で最も広く、中央部に向かうにつれて狭くなっている。本実施形態では、主走査方向の両端部におけるスリット７２の幅Ｄを２．７ｍｍ、主走査方向の中央部におけるスリット７２の幅Ｄを１．０ｍｍとしている。

原稿６０で反射された画像光ｄは平面ミラー３３ａで光路を変更された後、光量調整部材７０のスリット７２を通過する。このとき、スリット７２の幅Ｄが狭くなっている主走査方向の中央部では両端部に比べて光量が制限される。スリット７２を通過した画像光ｄは折り返しミラー３４によって反射された後、ミラーアレイ３５の各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・に入射する。

前述したように、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界で反射された光はセンサー４１上の結像領域４１ａ、４１ｂ・・・に分かれて結像するため、結像領域４１ａ、４１ｂ・・・の主走査方向の両端部で結像する画像光ｄの光量が中央部に比べて少なくなる。しかし、画像光ｄは光量調整部材７０を通過することで予め中央部の光量が両端部に比べて少なくなっている。

図１０は、図８及び図９に示した光量調整部材７０の有無によるセンサー４１上の各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・における主走査方向の光量分布の差異をシミュレーションにより求めたグラフである。図１０において、グラフの横軸は各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・の主走査方向の位置を示しており、結像領域の中央を０ｍｍとしている。縦軸は各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・に入射する光線の光量を示している。また、光量調整部材７０を設けていない場合の結果を破線で示し、光量調整部材７０を設けた場合の結果を実線で示している。

図１０から明らかなように、光量調整部材７０を設けることにより、結像領域４１ａ、４１ｂ・・・の中央部と両端部とで光量の差が小さくなっており、結像領域４１ａ、４１ｂ・・・上に結像する画像光ｄの光量が主走査方向において均一化されている。従って、結像領域４１ａ、４１ｂ・・・で読み取られる画像の中央部と端部とでノイズ差が発生することによる画像劣化を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、光量調整部材７０をミラーアレイ３５と一体形成している。これにより、環境温度の変化によりミラーアレイ３５が伸縮した場合に光量調整部材７０も同じ割合で伸縮するため、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・と、対応する各光量調整部材７０との位置精度を高精度に保つことができる。従って、光量調整部材７０の位置精度のばらつきによる光線のケラレを抑制し、且つ、結像領域４１ａ、４１ｂ・・・の主走査方向中央部と両端部との光量のばらつきも効果的に抑制することができる。

図１１は、本発明の第２実施形態に係る読取モジュール５０に用いられる光学ユニット４０の部分斜視図である。本実施形態では、光量調整部材７０を筐体３０の底面３０ｂと一体形成している。読取モジュール５０の他の部分の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態によれば、光量調整部材７０を通過した画像光ｄは予め主走査方向中央部の光量が両端部に比べて少なくなっているため、結像領域４１ａ、４１ｂ・・・上に結像する画像光ｄの光量が主走査方向において均一化される。従って、第１実施形態と同様に結像領域４１ａ、４１ｂ・・・で読み取られる画像の主走査方向中央部と両端部とでノイズ差が発生することによる画像劣化を効果的に抑制することができる。

また、光量調整部材７０を筐体３０の底面３０ｂと一体形成することにより、光学ユニット４０に光量調整部材７０を一体形成する第１実施形態に比べて光学ユニット４０の構成が簡単なものとなる。そのため、蒸着によってミラーアレイ３５を形成する際のマスキング作業が容易となる。また、光学ユニット４０を樹脂材料で形成する際にミラーアレイ３５の面精度も向上する。

図１２は、本発明の第３実施形態に係る読取モジュール５０に用いられる光源３１とミラーアレイ３５の部分斜視図である。光源３１は、ＬＥＤ（発光ダイオード）３１ａと、ＬＥＤ３１ａが実装される基板３１ｂとで構成されている。本実施形態では、基板３１ｂ上において、ＬＥＤ３１ａをミラーアレイ３５の各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃの境界に対応する位置にのみ配置している。

光源３１の各ＬＥＤ３１ａから照射された光は原稿６０で反射されて画像光ｄとなる。画像光ｄは平面ミラー３３ａで光路を変更され、折り返しミラー３４によって反射された後、ミラーアレイ３５の各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・に入射する。

前述したように、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界で反射された光はセンサー４１上の結像領域４１ａ、４１ｂ・・・に分かれて結像するため、結像領域４１ａ、４１ｂ・・・の主走査方向の両端部で結像する画像光ｄの光量が中央部に比べて少なくなる。しかし、ＬＥＤ３１ａは反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界に対応する位置にのみ配置されているため、画像光ｄは予め主走査方向中央部の光量が両端部に比べて少なくなっている。

図１３は、ＬＥＤ３１ａの基板３１ｂ上の配置によるセンサー４１上の各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・における主走査方向の光量分布の差異をシミュレーションにより求めたグラフである。図１３において、グラフの横軸は各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・の主走査方向の位置を示しており、結像領域の中央を０ｍｍとしている。縦軸は各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・に入射する光線の光量を示している。また、ＬＥＤ３１ａを反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の中央部に対応する位置にも均等に配置した場合の結果を破線で示し、ＬＥＤ３１ａを反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界に対応する位置にのみ配置した場合の結果を実線で示している。

図１３から明らかなように、ＬＥＤ３１ａを反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界に対応する位置にのみ配置することにより、結像領域４１ａ、４１ｂ・・・の中央部と両端部とで光量の差が小さくなっており、結像領域４１ａ、４１ｂ・・・上に結像する画像光ｄの光量が主走査方向において均一化されている。従って、結像領域４１ａ、４１ｂ・・・で読み取られる画像の中央部と端部とでノイズ差が発生することによる画像劣化を効果的に抑制することができる。

図１４は、本発明の第４実施形態に係る読取モジュール５０に用いられる光源３１とミラーアレイ３５の部分斜視図である。本実施形態では、基板３１ｂ上において、ＬＥＤ３１ａをミラーアレイ３５の各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃの主走査方向中央部に対応する位置から両端部に対応する位置に向かって配置間隔が狭くなるように配置されている。読取モジュール５０の他の部分の構成は第３実施形態と同様である。

本実施形態によれば、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃの主走査方向の両端部に対応する位置でのＬＥＤ３１ａの配置間隔が、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃの主走査方向中央部に対応する位置に比べて密になっている。その結果、画像光ｄは予め主走査方向中央部の光量が両端部に比べて少なくなっているため、結像領域４１ａ、４１ｂ・・・の中央部と両端部とで光量の差が小さくなる。従って、第３実施形態と同様に結像領域４１ａ、４１ｂ・・・で読み取られる画像の主走査方向中央部と両端部とでノイズ差が発生することによる画像劣化を効果的に抑制することができる。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では、折り返しミラー３４を用いて原稿６０から平面ミラー３３ａを介してミラーアレイ３５に入射する画像光ｄ、及び、ミラーアレイ３５で反射されて絞り部３７へ入射する画像光ｄを１回ずつ計２回反射させているが、図１５に示すようにミラーアレイ３５と絞り部３７の間に平面ミラー３３ｂを配置することにより、折り返しミラー３４を用いて画像光ｄを３回以上反射させる構成としても良い。

また、上記第１、第２実施形態では、光量調整部材７０を構成する第１遮光部７１ａ、第２遮光部７１ｂの対向面を光の入射方向から見て円弧形状（曲面）としているが、主走査方向の中央部の光量を両端部に比べて低減できる形状であれば必ずしも円弧形状である必要はなく、例えば第１遮光部７１ａ、第２遮光部７１ｂの対向面を三角形状や台形状としても良い。

また、上記第４実施形態におけるＬＥＤ３１ａの配置間隔や個数も特に制限はなく、反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の面数や主走査方向の寸法に応じて適宜設定すれば良い。上記第３、第４実施形態に代えて、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界に対応する位置に配置されるＬＥＤ３１ａとして、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃの主走査方向中央部に対応する位置に配置されるＬＥＤ３１ａに比べて発光強度の大きいものを使用したり、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界に対応する位置に配置されるＬＥＤ３１ａに印加する電圧を、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃの主走査方向中央部に対応する位置に配置されるＬＥＤ３１ａに印加する電圧に比べて大きくしたりしても良い。

また、光量調整部材７０を設ける第１、第２実施形態に、ＬＥＤ３１ａの配置を調整する第３、第４実施形態の構成を組み合わせることで、結像領域４１ａ、４１ｂ・・・の中央部と両端部との光量の差をより効果的に小さくすることができる。

また、上記各実施形態では、画像読取装置として画像形成装置１００に搭載される画像読取部６を例に挙げて説明したが、画像形成装置１００と別体で用いられるイメージスキャナーにも全く同様に適用することができる。

本発明は、反射ミラーをアレイ状に並べる読取方式の読取モジュールを備えた画像読取装置に利用可能である。本発明の利用により、各反射ミラーに対応するセンサー上の結像領域の主走査方向における入射光量の差を小さくして、主走査方向中央部と両端部とでノイズ差が発生することによる画像劣化を効果的に抑制可能な読取モジュール及びそれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置を提供することができる。

６ 画像読取部（画像読取装置）
２５ コンタクトガラス
２７ 原稿搬送装置
３０ 筐体
３１ 光源
３１ａ ＬＥＤ（発光ダイオード）
３１ｂ 基板
３３ａ、３３ｂ 平面ミラー
３５ ミラーアレイ
３５ａ〜３５ｃ 反射ミラー
３７ 絞り部
４０ 光学ユニット（光学系）
４１ センサー
４１ａ、４１ｂ 結像領域
５０ 読取モジュール
６０ 原稿
７０ 光量調整部材
７１ａ 第１遮光部
７１ｂ 第２遮光部
７２ スリット
１００ 画像形成装置

Claims (15)

1. 原稿を照射する光源と、
   該光源から原稿に照射された光の反射光を画像光として結像させる光学系と、
   該光学系によって結像された画像光を電気信号に変換する複数の結像領域が主走査方向に隣接して配置されたセンサーと、
   前記光源、前記光学系、及び前記センサーを収納する筐体と、
   を備え、
   前記光学系は、
   反射面が非球面形状の凹面である複数の反射ミラーが主走査方向にアレイ状に連結されたミラーアレイと、
   前記各反射ミラーと前記センサーの前記各結像領域との間にそれぞれ設けられ、前記各反射ミラーで反射された画像光の光量を調整する複数の絞り部と、
   を備え、
   前記各反射ミラーに入射する画像光の光量が、主走査方向の両端部から中央部に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする読取モジュール。
2. 前記各反射ミラーに入射する画像光が通過するスリットを有し、前記スリットの幅が前記各反射ミラーの主走査方向の両端部から中央部に向かうにつれて小さくなっている光量調整部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の読取モジュール。
3. 前記光量調整部材は、前記反射ミラーの面数と同数だけ主走査方向に連続して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の読取モジュール。
4. 前記光量調整部材は、前記ミラーアレイと一体形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の読取モジュール。
5. 前記光量調整部材は、前記筐体と一体形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の読取モジュール。
6. 前記光源は、主走査方向に延びる基板と、該基板上に実装される複数の発光ダイオードと、を有し、
   前記発光ダイオードから照射される光の主走査方向における光量を、前記各反射ミラーの主走査方向の両端部から中央部に向かうにつれて小さくなるように調整したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の読取モジュール。
7. 前記発光ダイオードは、前記基板上において前記各反射ミラーの境界に対応する位置にのみ配置されていることを特徴とする請求項６に記載の読取モジュール。
8. 前記発光ダイオードは、前記基板上において前記各反射ミラーの主走査方向中央部に対応する位置から両端部に対応する位置に向かって配置間隔が狭くなるように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の読取モジュール。
9. 前記各反射ミラーに向かう画像光の光路と前記絞り部に向かう画像光の光路は同一方向であり、前記ミラーアレイと対向する位置に設けられ、前記各反射ミラーで反射された画像光を前記絞り部の方向に折り返す折り返しミラーが配置されており、
   前記折り返しミラーは、前記各反射ミラーに向かう画像光の折り返しと、前記各反射ミラーで反射されて前記絞り部に向かう画像光の折り返しを含めて、同一の反射面で画像光を２回以上折り返すことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の読取モジュール。
10. 前記ミラーアレイと前記絞り部とが一体形成されていることを特徴とする請求項９に記載の読取モジュール。
11. 前記光学系は、前記ミラーアレイの原稿側で画像光が光軸と平行となるテレセントリック光学系であり、前記センサー上に倒立像を結像することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の読取モジュール。
12. 前記各反射ミラーの前記各結像領域に対する結像倍率は縮小倍率に設定されており、
    前記各結像領域の境界から前記絞り部の方向に突出するように形成され、前記各結像領域に入射する迷光を遮光する遮光壁を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の読取モジュール。
13. 前記センサーの前記各結像領域で読み取った画像データを前記縮小倍率に応じてデータ補間して倍率拡大補正を行い、データを反転させて正立画像とした後、各結像領域の画像を結合することで原稿に対応した読取画像を構成することを特徴とする請求項１２に記載の読取モジュール。
14. 画像読取部の上面に固定されたコンタクトガラスと、
    該コンタクトガラスに対して上方に開閉可能であり、原稿を前記コンタクトガラスの画像読取位置に搬送する原稿搬送装置と、
    前記コンタクトガラスの下方に副走査方向に往復移動可能に配置される請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の前記読取モジュールと、
    を備え、
    前記読取モジュールは、前記コンタクトガラス上に載置される原稿の画像を副走査方向に移動しながら読み取り可能であり、且つ、前記画像読取位置に搬送される原稿の画像を前記画像読取位置に対向する位置に停止した状態で読み取り可能である画像読取装置。
15. 請求項１４に記載の画像読取装置が搭載された画像形成装置。

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