JP2018093286A - 画像読取装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミラーアレイを用いてセンサー上の複数の結像領域に画像光を結像する読取方式において、環境温度に応じた適切な範囲で結像領域から画素を抜き出して結合可能な画像読取装置並びに画像形成装置を提供する。【解決手段】画像読取装置は、光源と、複数の反射ミラーが主走査方向に連結されたミラーアレイと絞り部とを備える光学系と、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配置されるセンサーと、筐体と、を備えた読取モジュールと、各結像領域の画像の結合位置を決定する基準描画パターンと、を備える。基準描画パターンは、各反射ミラーの境界線に対応する位置に配置される複数の画素切取ラインで構成される。光学系は主走査方向の１点で筐体に固定され、画素切取ラインは光学系の固定位置から主走査方向に離れるにつれて境界線に対する主走査方向の距離の変化量が大きくなる。【選択図】図３

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設けたミラーアレイで光学系を構成した場合、光学系の形状バラツキや、光学系、センサーその他の部品の固定位置の精度により結像倍率、結像位置が変化するため、センサーの各領域において決まった画素を抜き出して結合させ、読取画像とすることは困難である。

そのため、センサーの各領域において読み取った画像の結合位置を決めてやる必要があり、結合位置検出用の基準となる原稿を画像読取装置内に組み込んでおき、その読取情報に基づいて画像結合が行われる。基準原稿としては、反射ミラーの境界ごとに縦線、もしくは斜め線等が形成された描画パターンが用いられる。一方、ミラーアレイ等の光学系の材質はコスト面において有利な樹脂の射出成型で作成されることが望ましい。そのため、環境温度によって光学系が伸縮して反射ミラーの境界の位置が変化するため、描画パターンがミラー境界に位置せず、環境温度によっては正常に画像読取が行えない範囲で画像を結合してしまう場合があった。

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、環境温度に応じた適切な範囲で画素を抜き出して結合可能な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、読取モジュールと、基準描画パターンと、を備えた画像読取装置である。読取モジュールは、光源と、光学系と、センサーと、筐体と、を備える。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、光源と、光学系と、センサーとを収納する。光学系は、ミラーアレイと、複数の絞り部と、を備える。ミラーアレイは、反射面が非球面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。基準描画パターンは、各結像領域に結像された画像を結合させるために各結像領域毎の結合位置を決定する。基準描画パターンは、各反射ミラーの境界線に対応する位置に配置される複数の画素切取ラインで構成されている。光学系は主走査方向の１点で筐体に固定される。画素切取ラインは光学系の固定位置から主走査方向に離れるにつれて境界線に対する主走査方向の距離の変化量が大きくなる。

本発明の第１の構成によれば、基準描画パターンを構成する複数の画素切取ラインが光学系の固定位置から主走査方向に離れるにつれて反射ミラーの境界線に対する主走査方向の距離の変化量が大きくなるように形成される。これにより、環境温度の変化による光学系の伸縮を考慮して基準描画パターンの読取位置（読取ライン）を副走査方向に移動することで、センサー上の各結像領域において結像された画像を温度変化に応じた反射ミラーの移動範囲を考慮した適切な範囲で切り出して結合することができる。従って、反射ミラーの縮小倍率を小さく設定する必要がないため、高解像度の読み取りが可能となる。

本発明の画像読取部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 本発明の一実施形態に係る画像読取部６に搭載される読取モジュール５０の内部構造を示す側面断面図 本実施形態の画像読取部６に搭載される読取モジュール５０の内部構造を示す部分斜視図 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 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 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 本発明の第１実施形態に係る画像読取部６において用いられる基準描画パターン７０を示す平面図 図７に示す基準描画パターン７０を構成する画素切取ライン７０ｆの部分拡大図 本発明の第２実施形態に係る画像読取部６において用いられる基準描画パターン７０を示す平面図 図９に示す基準描画パターン７０を構成する画素切取ライン７０ｆの部分拡大図 本実施形態の画像読取部６に用いられる読取モジュール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、本発明の一実施形態に係る画像読取部６に搭載される読取モジュール５０の内部構造を示す側面断面図、図３は、本実施形態の画像読取部６に搭載される読取モジュール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、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。

画像読取部６の上面には自動読取用ガラス２５ａと手置き原稿用ガラス２５ｂから成るコンタクトガラス２５が配置されている。読取モジュール５０は、副走査方向（矢印ＡＡ′方向）に移動しながら手置き原稿用ガラス２５ｂ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、自動読取用ガラス２５ａ（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５５の直下をホームポジションとしている。

自動読取用ガラス２５ａと手置き原稿用ガラス２５ｂの間には、原稿搬送装置２７によって搬送される原稿の先端をすくい上げる搬送ガイド５４が配置されている。搬送ガイド５４の下部には読取モジュール５０のシェーディング補正用のシェーディング板５５が配置されている。また、コンタクトガラス２５上の原稿搬送方向（図２の左から右方向）に対してシェーディング板５５の下流側（右側）には、後述するセンサー４１上の各結像領域に結像された画像を結合させるために各結像領域毎の結合位置を決定する基準描画パターン７０と、基準描画パターン７０を読み取る際の背景となる基準板７１が配置されている。

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、本発明の第１実施形態に係る画像読取部６において用いられる基準描画パターン７０を示す平面図である。基準描画パターン７０は、各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・において結像された画像の結合位置を決定する際に用いられるものであり、図２に示したように画像読取部６内の自動読取用ガラス２５ａと手置き原稿用ガラス２５ｂの境界付近に配置された基準板７１の下面に貼り付けられている。図７において垂直方向の破線は各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界線Ｈを示し、破線に重なるように配置された実線が基準描画パターン７０を構成する画素切取ライン７０ａ〜７０ｆである。また、水平方向の一点鎖線Ｌは基準描画パターン７０の読取ラインを示している。

画素切取ライン７０ａ〜７０ｆのうち、光学ユニット４０の固定位置Ｏに重なる画素切取ライン７０ａは反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界線Ｈに完全に重なるように垂直に配置されており、画素切取ライン７０ｂ〜７０ｆは固定位置Ｏから非固定方向（図７の左右方向）に離れるにつれて反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界線Ｈに対する傾き（境界線Ｈに対する主走査方向の距離の変化量）が大きくなっている。

次に、図７の基準描画パターン７０を用いた画像データの切り出し、及び結合方法について説明する。ミラーアレイ３５及び絞り部３７からなる光学ユニット４０は樹脂材料で形成されており、筐体３０に対し主走査方向の一点（固定位置Ｏ）で固定されているものとする。樹脂材料の伸縮は線膨張係数が支配的であり、温度変化に対して比例関係にある。樹脂材料の線膨張係数を６（×１０^-5／ｋ）、常温（２５℃）からの温度変化量をΔｔ（℃）とすると、固定位置から距離ｘ（ｍｍ）の位置での膨張量ｚは、
ｚ＝ｘ×Δｔ×６×１０^-5（ｍｍ）・・・（１）
で表される。

通常、画像形成装置１００が設置される場所の温度は１０℃〜３２．５℃であるが、画像形成装置１００の内部は定着部１４からの放射熱により暖められるため、環境温度は１０℃〜６０℃程度を想定している。いま、光学ユニット４０の固定位置ＯをＡ３サイズの原稿の読取幅（３００ｍｍ）の中央とすると、両端部の位置はｘ＝１５０ｍｍとなる。環境温度が１０℃の場合、式（１）からｚ１＝１５０×（１０−２５）×６×１０^-5＝−０．１３５（ｍｍ）となり、常温の位置から固定位置側へ０．１３５ｍｍだけ収縮する。環境温度が６０℃の場合、式（１）からｚ２＝１５０×（６０−２５）×６×１０^-5＝０．３１５（ｍｍ）となり、常温の位置から非固定位置側（両端部側）へ０．３１５ｍｍだけ膨張する。

次に、固定位置Ｏと両端部の中間位置について考えると、中間位置はｘ＝７５ｍｍとなる。環境温度が１０℃の場合、式（１）からｚ３＝７５×（１０−２５）×６×１０^-5＝−０．０６７５（ｍｍ）となり、常温の位置から固定位置側へ０．０６７５ｍｍだけ収縮する。環境温度が６０℃の場合、式（１）からｚ４＝７５×（６０−２５）×６×１０^-5＝０．１５７５（ｍｍ）となり、常温の位置から非固定位置側（両端部側）へ０．３１５ｍｍだけ膨張する。

そして、光学ユニット４０の収縮または膨張に伴い、反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界位置も同じ距離だけ変化する。そこで、上述した温度変化に伴う反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界位置の移動量と同様の位置関係になるように基準描画パターン７０を設定し、環境温度に応じて結像画素の切り出し位置補正のために使用する読取位置を変化させる。具体的には、基準板７１（図２参照）に貼り付けられた基準描画パターン７０を、環境温度に応じた副走査方向の所定位置（読取ライン）において読み取ることで結像画素の切り出し位置を補正する。

図８は、図７に示す基準描画パターン７０を構成する画素切取ライン７０ｆの部分拡大図である。環境温度が常温（２５℃）の場合、温度変化による結像画素の切り出し位置のずれは発生しないため、反射ミラーの境界線Ｈと画素切取ライン７０ｆの交点Ｋで画素を切り出せばよい。即ち、読取ラインＬは交点Ｋを通るように設定される。

環境温度が常温よりも低い場合、光学ユニット４０は固定位置Ｏ側に収縮するため、結像画素の切り出し位置も固定位置Ｏ側に移動する。そのため、読取ラインＬは交点Ｋよりも固定位置Ｏ側にずれた点Ｋ１を通るようにＬ１に設定される。環境温度が常温よりも高い場合、光学ユニット４０は非固定側（両端部側）に膨張するため、結像画素の切り出し位置も非固定側に移動する。そのため、読取ラインＬは交点Ｋよりも両端部側にずれた点Ｋ２を通るようにＬ２に設定される。他の画素切取ライン７０ｂ〜７０ｅについても同様である。

上述した方法によれば、温度変化による光学ユニット４０の伸縮を考慮して基準描画パターン７０の読取位置（読取ラインＬ）を副走査方向（図８の上下方向）に移動することで、常温（２５℃）からの温度変化に応じた反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の移動範囲を考慮して、各結像領域４１ａ、４１ｂ・・・において結像された画像を適切な範囲で切り出すことができる。従って、反射ミラー３５ａ、３５ｂ・・・の縮小倍率を小さく設定する必要がないため、高解像度の読み取りが可能となる。

なお、図８において、画素切取ライン７０ｆは境界線Ｈと画素切取ライン７０ｆとの交点Ｋに対して上側（収縮側）よりも下側（膨張側）のほうが長く形成されている。これは、常温から温度上昇側（６０℃）のほうが温度低下側（１０℃）よりも光学ユニット４０の伸縮量が大きく、それに伴う反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界からの結像位置のずれも大きくなるためである。

図９は、本発明の第２実施形態に係る画像読取部６において用いられる基準描画パターン７０を示す平面図である。本実施形態では、基準描画パターン７０を構成する画素切取ライン７０ａ〜７０ｆ（図９の実線で表示）のうち、光学ユニット４０の固定位置Ｏに重なる画素切取ライン７０ａは反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界線Ｈ（図９の縦方向の破線で表示）に完全に重なる１本の直線である。

画素切取ライン７０ｂ〜７０ｆは、各反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界線Ｈに対して平行な複数の直線が副走査方向（図９の上下方向）に階段状に連続している。画素切取ライン７０ｂ〜７０ｆは、固定位置Ｏから非固定方向（図９の左右方向）に離れるにつれて反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界線Ｈに対する主走査方向の距離の変化量が大きくなっている。換言すれば、階段状に連続する複数の直線全体を１本の画素切取ライン７０ｂ〜７０ｆとして見た場合、固定位置Ｏから非固定方向（図９の左右方向）に離れるにつれて反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の境界線Ｈに対する傾きが大きくなっている。また、水平方向の一点鎖線Ｌは基準描画パターン７０の読取ラインを示している。

図１０は、図９に示す基準描画パターン７０を構成する画素切取ライン７０ｆの部分拡大図である。環境温度が常温（２５℃）の場合、温度変化による結像画素の切り出し位置のずれは発生しないため、反射ミラーの境界線Ｈに重なる画素切取ライン７０ｆの第１部分７０ｆ１上の点Ｋで画素を切り出せばよい。即ち、読取ラインＬは第１部分７０ｆ１を通るように設定される。

環境温度が常温よりも低い場合、光学ユニット４０は固定位置Ｏ側に収縮するため、結像画素の切り出し位置も固定位置Ｏ側に移動する。そのため、読取ラインＬは第１部分７０ｆ１よりも固定位置Ｏ側にずれた第２部分７０ｆ２を通るようにＬ１に設定され、読取ラインＬ１と第２部分７０ｆ２との交点Ｋ１で画素を切り出せばよい。環境温度が常温よりも高い場合、光学ユニット４０は非固定側（両端部側）に膨張するため、結像画素の切り出し位置も非固定側に移動する。そのため、読取ラインＬは第１部分７０ｆ１よりも両端部側にずれた第３部分７０ｆ３を通るようにＬ２に設定され、読取ラインＬ２と第３部分７０ｆ３との交点Ｋ２で画素を切り出せばよい。他の画素切取ライン７０ｂ〜７０ｅについても同様である。

本実施形態では、階段状の基準描画パターン７０を用いるため、環境温度に応じて読取ラインＬの位置を変更しても、読取ラインＬが画素切取ライン７０ｆの同一部分（例えば第２部分７０ｆ２）と交差している間は交点Ｋ１と境界線Ｈとの距離は変化しない。そのため、画素の切り出し位置が環境温度変化に追従してリニアに変化せず、補正精度は粗くなる。

その反面、画素切取ライン７０ｆの同一部分（例えば第２部分７０ｆ２）が読取ラインＬの移動方向（副走査方向）に連続しているため、読取ラインＬを第２部分７０ｆ２内の異なる位置に移動させて読み取ったデータを平均して画素の切り出し位置を決定することができる。これにより、基準描画パターン７０の背景となる基準板７１に黒点等があった場合でも、その影響を軽減して安定した補正を行うことが可能となる。

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１１に示すように光学ユニット４０側に平面ミラー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、上記各実施形態では、光学ユニット４０の固定位置Ｏを主走査方向（原稿幅方向）の中央としているが、光学ユニット４０の固定位置は主走査方向（原稿幅方向）の任意の１点であれば良い。例えば、第１実施形態において光学ユニット４０の固定位置を主走査方向の一端とした場合は、主走査方向の他端側（非固定側）へ向かうにつれて境界線Ｈに対する画素切取ライン７０ａ〜７０ｆの傾きが大きくなるような基準描画パターン７０とすれば良い。

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、環境温度に応じた適切な範囲で画素を抜き出して結合可能な画像読取装置及びそれを備えた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
３３ａ、３３ｂ 平面ミラー
３４ 折り返しミラー
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
４３ 遮光壁
５０ 読取モジュール
６０ 原稿
７０ 基準描画パターン
７０ａ〜７０ｆ 画素切取ライン
７１ 基準板
１００ 画像形成装置
Ｈ 境界線
Ｌ 読取ライン

Claims (9)

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、
   を備えた読取モジュールと、
   前記各結像領域に結像された画像を結合させるために前記各結像領域毎の結合位置を決定する基準描画パターンと、
   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、を有し、
   前記基準描画パターンは、前記各反射ミラーの境界線に対応する位置に配置される複数の画素切取ラインで構成されており、
   前記光学系は主走査方向の１点で前記筐体に固定され、前記画素切取ラインは前記光学系の固定位置から主走査方向に離れるにつれて前記境界線に対する主走査方向の距離の変化量が大きくなることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記画素切取ラインは、前記境界線に対して所定角度だけ傾斜する直線であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記画素切取ラインは、前記境界線に対して平行な複数の直線部分が副走査方向に階段状に連続していることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
4. 前記読取モジュールは、
   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が同一方向であり、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３のいずれかに記載の画像読取装置。
5. 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４に記載の画像読取装置。
6. 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５のいずれかに記載の画像読取装置。
7. 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６に記載の画像読取装置。
8. 前記読取モジュールは、前記各結像領域で読み取った画像データを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繋ぎ合わせることで出力画像の形成を行うことを特徴とする請求項７に記載の画像読取装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか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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