JP2018093470A - 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、隣接する反射ミラーで反射されたフレア光のセンサーへの入射を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。【解決手段】読取モジュールは、原稿を照射する光源と、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センサーと、を備える。光学系は、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第１絞りと、隣接する反射ミラーから第１絞りに入射する迷光を遮光する第２絞りと、で構成される絞り部と、を備える。第１絞りと第２絞りの間には、第２絞りから第１絞りに向かう結像光以外の光の第１絞り方向への反射を抑制する反射抑制機構が設けられている。【選択図】図８

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設けたミラーアレイで光学系を構成した場合、照明系で原稿を照射した光は散乱し、様々な方向に拡散するため、隣接する反射ミラーで反射された光が絞りを通過し、フレア光（迷光）となってセンサーに到達してしまうという問題点があった。このフレア光は、読取対象である原稿の反射率により入射光量が変化してしまうため、補正を行うことができない。そのため、センサーにフレア光が入射しない構成とする必要があった。

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る読取方式において、隣接する反射ミラーで反射されたフレア光のセンサーへの入射を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、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。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第１絞りと、第１絞りに対してミラーアレイ側に形成され、隣接する反射ミラーから第１絞りに入射する迷光を遮光する第２絞りと、で構成される。第１絞りと第２絞りの間には、第２絞りから第１絞りに向かう結像光以外の光の第１絞り方向への反射を抑制する反射抑制機構が設けられている。

本発明の第１の構成によれば、第２絞りから入射した迷光は、反射抑制機構によって第１絞り方向への反射が抑制される。これにより、第２絞りを通過するが第１絞りには直接入射しない迷光が反射されて第１絞りを通過し、センサーの結像領域に入射することによる異常画像の発生を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第１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 第１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 第１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 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 第１実施形態の読取モジュール５０内の光学ユニット４０の構成を示す部分斜視図 第１実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７を折り返しミラー３４側から見た斜視図 第１実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７をセンサー４１側から見た斜視図 第１実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７を上方から見た斜視図 第１実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７に迷光Ｆが入射する様子を模式的に示す図 本発明の第２実施形態に係る読取モジュール５０に用いられる絞り部３７を上方から見た斜視図 第２実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７に迷光Ｆが入射する様子を模式的に示す図 第２実施形態の読取モジュール５０内の一つの反射ミラー３５ｂとセンサー４１との間の構成を示す平面断面図 本発明の第３実施形態に係る読取モジュール５０に用いられる絞り部３７を折り返しミラー３４側から見た斜視図 第３実施形態の絞り部３７を第２絞り３７ｂ側から見た拡大図 本発明の第４実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７を折り返しミラー３４側から見た斜視図 本発明の第４実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７をセンサー４１側から見た斜視図 図１７の２００−２００線に沿った断面図 本発明の第４実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７の第２絞り３７ｂの内側面３７ｅで光が反射される様子を模式的に示す図 本発明の読取モジュール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第１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、反射面が非球面形状の凹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に倒立像として結像する。

各結像領域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までの間を画像光ｄが光軸と平行となる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、読取領域外の画像光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、第１実施形態の読取モジュール５０内の光学ユニット４０の構成を示す部分斜視図である。図８及び図９は、それぞれ本実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７を折り返しミラー３４側（図２の左側）及びセンサー４１側（図２の右側）から見た斜視図である。なお、図７に示すように、ミラーアレイ３５の反射ミラー３５ａ、３５ｂ・・・の連続する主走査方向に反射ミラー３５ａ、３５ｂ・・・と同数の絞り部３７が連続的に形成されており、図８及び図９では反射ミラー３５ｂに対応する絞り部３７の一単位（図７の破線円内）のみを示している。他の反射ミラー３５ａ、３５ｃ・・・に対応する絞り部３７についても全く同様の構成である。

図８及び図９に示すように、絞り部３７は、センサー４１側に配置される第１絞り３７ａと、折り返しミラー３４側（ミラーアレイ３５側）に配置される第２絞り３７ｂとで構成されている。第１絞り３７ａは円形状の開口であり、センサー４１上に結像する画像光ｄの光量を調整する。第２絞り３７ｂは第１絞り３７ａに連通するように形成される矩形状の開口であり、隣接する反射ミラー３５ａ、３５ｃで反射された画像光ｄの一部が迷光となって第１絞り３７ａへ入射するのを防止する。第１絞り３７ａと第２絞り３７ｂは、同一の樹脂材料で一体形成されている。

本実施形態のように、絞り部３７を第１絞り３７ａと第２絞り３７ｂとで構成することにより、隣接する反射ミラー３５ａ、３５ｃで反射された画像光ｄの一部が反射ミラー３５ｂに対応する第１絞り３７ａを通過し、センサー４１上の所定領域に迷光となって入射する不具合を効果的に防止することができる。なお、第２絞り３７ｂの開口を矩形状としているのは、反射ミラー３５ｂからの画像光ｄと隣接する反射ミラー３５ａ、３５ｃからの迷光とを直線状の開口縁で精度良く切り分けるためである。

前述したように、或る反射ミラー（例えば反射ミラー３５ｂ）に対応する第２絞り３７ｂは、隣接する反射ミラー（例えば反射ミラー３５ａ、３５ｃ）で反射されて第２絞り３７ｂを通過した迷光が第１絞り３７ａに直接入射しないように配置されている。しかし、本実施形態では第１絞り３７ａと第２絞り３７ｂが同一の構造体として一体形成されるため、第２絞り３７ｂを通過するが第１絞り３７ａには直接入射しない迷光が第１絞り３７ａと第２絞り３７ｂとの間に存在する内壁面で反射し、第１絞り３７ａを通過してセンサー４１に入射することがある。そこで、第１絞り３７ａと第２絞り３７ｂの間での光の反射を抑制してセンサー４１への迷光の入射を防止する必要がある。

図１０は、本実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７を上方から見た斜視図である。なお、図１０では絞り部３７の内部が見えるように上面を取り除いた状態を示している。

図１０に示すように、絞り部３７は、中空直方体状の絞り部本体３８のセンサー４１側（図１０の右上方向）の壁部３８ａに第１絞り３７ａが形成されている。また、絞り部本体３８の折り返しミラー３４側（図１０の左下方向）の壁部３８ｂには、第１絞り３７ａに対向する位置に第２絞り３７ｂが形成されている。絞り部本体３８の内部は隣接する第１絞り３７ａ、第２絞り３７ｂの間に形成された仕切壁３８ｄによって複数の空間Ｓに区画されている。この構成により、対向する一対の第１絞り３７ａ、第２絞り３７ｂは、それぞれ空間Ｓを隔てて対向している。空間Ｓは、第２絞り３７ｂから第１絞り３７ａに向かう結像光以外の光の第１絞り３７ａ方向への反射を抑制する反射抑制機構を構成する。

図１１は、本実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７に迷光Ｆが入射する様子を模式的に示す図である。迷光Ｆは、第２絞り３７ｂを通過するが第１絞り３７ａには直接入射しない光、即ち、第２絞り３７ｂから絞り部本体３８内に入射する結像光以外の光である。図１１に示すように、第２絞り３７ｂから絞り部本体３８内に入射した迷光Ｆは、仕切壁３８ｄや壁部３８ａ、３８ｂで反射されながら空間Ｓ内を進行するうちに徐々に減衰する。これにより、第２絞り３７ｂを通過するが第１絞り３７ａには直接入射しない迷光Ｆが反射されて第１絞り３７ａに入射する現象を抑制することができる。

図１２は、本発明の第２実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７を上方から見た斜視図であり、図１３は、本実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７に迷光Ｆが入射する様子を模式的に示す図である。なお、図１２では図１０と同様に絞り部３７の内部が見えるように上面を取り除いた状態を示している。本実施形態では、仕切壁３８ｄ及び仕切壁３８ｄと平行な壁部３８ｃから各空間Ｓ内に突出するリブ７０が設けられている。空間Ｓ及びリブ７０は、第２絞り３７ｂから第１絞り３７ａに向かう結像光以外の光の第１絞り３７ａ方向への反射を抑制する反射抑制機構を構成する。絞り部３７の他の部分の構成は第１実施形態と同様である。

図１２及び図１３に示すように、リブ７０は対向する各仕切壁３８ｄ及び壁部３８ｃに対して２枚ずつ形成されている。対向する一対のリブ７０は、第２絞り３７ｂから第１絞り３７ａに向かって結像光が通過する結像光通過領域Ｒ１（図１３の点線で挟まれた領域）に対して線対称に形成されている。各リブ７０は、第２絞り３７ｂ側から第１絞り３７ａ側に向かって結像光通過領域Ｒ１に近づく方向に傾斜している。

図１３に示すように、第２絞り３７ｂから絞り部本体３８内に入射した迷光Ｆは、リブ７０で反射されて第２絞り３７ｂから再び折り返しミラー３４（図３参照）側に出射するか、或いは結像光通過領域Ｒ１を挟んで対向する他のリブ７０や仕切壁３８ｄ、壁部３８ｂ、３８ｃ等で反射されながら空間Ｓ内を進行するうちに徐々に減衰する。これにより、第１実施形態と同様に、第２絞り３７ｂを通過するが第１絞り３７ａには直接入射しない迷光Ｆが反射されて第１絞り３７ａに入射する現象を抑制することができる。

図１４は、本実施形態の読取モジュール５０内の一つの反射ミラー３５ｂ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、他の反射ミラー３５ａ、３５ｃ・・・とセンサー４１との間の構成についても図１４と同様である。なお、説明の便宜のため、図１４では図４と同様に光学ユニット４０に対して光線を透過させたモデルを示している。また、図１４では説明の便宜のため第２絞り３７ｂは記載を省略しており、複数のリブ７０のうち一つのみを図示している。図１４を用いて、主走査方向に対するリブ７０の傾斜角αの範囲の決定方法について説明する。

いま、センサー４１上の主走査方向の中央に座標原点Ｏをとり、座標原点Ｏからセンサー４１と平行な直線上（主走査方向）にＸ軸、座標原点Ｏから反射ミラー３５ｂに向かう垂直線上（副走査方向）にＹ軸をとる。また、反射ミラー３５ｂの主走査方向のミラー幅をａ、第１絞り３７ａからリブ７０の基端部までの距離（Ｙ軸方向距離）をｈとし、第１絞り３７ａから反射ミラー３５ｂ、センサー４１までの距離をそれぞれｚ、ｚ′とする。

光線Ｄ１は、反射ミラー３５ｂ上の点Ｅで反射された、Ｘ軸と角度θをなすミラーアレイ３５からの入射光であり、矢印は光線の進行方向を示している。点Ｅの座標を（ｄ，ｚ＋ｚ′）とすると、光線Ｄ１は
ｙ＝tanθ・ｘ＋ｚ＋ｚ′−ｄtanθ ・・・（１）
で表される。

ここで、点Ｅのｘ座標ｄは０≦ｄ≦ａ／２の範囲にある。また、光線Ｄ１のＸ軸に対する角度θはリブ７０の傾斜角αよりも大きいため、０≦α＜θとなり、０≦tanα＜tanθとなる。また、リブ７０の基端部の点Ｆの座標は（ａ／２，ｚ′＋ｈ）で表されるから、リブ７０は、
ｙ＝tanα・ｘ＋ｚ′＋ｈ−ａ／２・tanα ・・・（２）
で表される。

光線Ｄ２は、リブ７０に対する光線Ｄ１の反射光であり、矢印は光線の進行方向を示している。即ち、光線Ｄ２はリブ７０の法線Ｌに対して光線Ｄ１と線対称である。このとき、光線Ｄ２は、
ｙ＝−｛（tanθtan^２α＋２tanα−tanθ）／（tan^２α−２tanθtanα−１）｝・ｘ−｛（tan^２α＋１）（ｈ−ｚ−ａ／２tanα＋ｄtanθ）｝／（tan^２α−２tanθtanα−１）＋ｚ′＋ｈ−ａ／２・tanα ・・・（３）
となる。ここで、センサー４１上に光線Ｄ２を到達させないためには、
−（tanθtan^２α＋２tanα−tanθ）／（tan^２α−２tanθtanα−１）＜０ ・・・（４）
が成り立つようにすれば良い。

不等式（４）の分母であるtan^２α−２tanθtanα−１の符号に着目すると、tan^２α−２tanθtanα−１＝（tanα−tanθ）^２−１−tan^２θであり、上述したようにtanα＜tanθであるから、（tanα−tanθ）^２−１−tan^２θ＜（tanθ−tanθ）^２−１−tan^２θ＝−１−tan^２θ＜０となる。

以上より、不等式（４）が成り立つためには−（tanθtan^２α＋２tanα−tanθ）＞０、即ち、tanθtan^２α＋２tanα−tanθ＜０であることが必要である。これをtanαについての２次不等式と考えてtanαについて解くと、０≦tanα＜tanθを考慮して、
０≦tanα＜｛−１＋√（１＋tan^２θ）｝／tanθ ・・・（５）
よって、リブ７０の傾斜角αが上記不等式（５）を満たすようにすれば、センサー４１上に光線Ｄ２が到達しない。

図１５は、本発明の第３実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７を折り返しミラー３４側（図２の左側）から見た斜視図であり、図１６は、図１５の絞り部３７を第２絞り３７ｂ側から見た拡大図である。なお、図１５及び図１６では図８及び図９と同様に、反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の一つに対応する絞り部３７の一単位（図７の破線円内）のみを示している。また、絞り部３７の上半分を取り除いて下半分のみを示している。

本実施形態では、第２絞り３７ｂから第１絞り３７ａに向かって結像光が通過する結像光通過領域Ｒ１は、上下及び左右の四方から内壁面３７ｃ（図１５では左右及び下方向の三方の内壁面３７ｃのみ記載）で囲まれている。また、各内壁面３７ｃはシボ（梨面）加工により粗面となっており、図１６に示すように内壁面３７ｃの全域に微細な凹凸７１が形成されている。第２絞り３７ｂから入射した光は、各内壁面３７ｃで反射された後、不規則な方向に散乱する散乱光となる。凹凸７１は、第２絞り３７ｂから第１絞り３７ａに向かう結像光以外の光の第１絞り３７ａ方向への反射を抑制する反射抑制機構を構成する。

これにより、第１及び第２実施形態と同様に、第２絞り３７ｂを通過するが第１絞り３７ａには直接入射しない迷光Ｆが内壁面３７ｃで反射されて第１絞り３７ａに入射する現象を抑制することができる。

図１７は、本発明の第４実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７を折り返しミラー３４側（図２の左側）から見た斜視図であり、図１８は、本発明の第４実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７をセンサー４１側（図２の右側）から見た斜視図である。図１９は、図１７の２００−２００線に沿った断面図であり、図２０は、本発明の第４実施形態の読取モジュール５０に用いられる絞り部３７の第２絞り３７ｂの内側面３７ｅで光が反射される様子を模式的に示す図である。なお、図１７〜図２０では図８及び図９と同様に、反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の一つに対応する絞り部３７の一単位（図７の破線円内）のみを示している。また、絞り部３７の内部が見えるように上面を取り除いた状態を示している。

本実施形態では、絞り部本体３８には、光軸方向（第２絞り３７ｂから第１絞り３７ａに向かう方向）から見て主走査方向に対して傾斜する傾斜面３７ｄが設けられている。傾斜面３７ｄは、結像光が通過する結像光通過領域Ｒ１に対して主走査方向の両側に配置されている。空間Ｓ及び傾斜面３７ｄは、第２絞り３７ｂから第１絞り３７ａに向かう結像光以外の光の第１絞り３７ａ方向への反射を抑制する反射抑制機構を構成する。

傾斜面３７ｄは、主走査方向に対して傾斜角θ３７ｄ（図１９参照）だけ傾斜している。傾斜角θ３７ｄは、４０°以上６５°以下であることが好ましい。傾斜面３７ｄの主走査方向の長さを抑えながら、傾斜面３７ｄで反射した迷光Ｆが第１絞り３７ａに向かうのを抑制するためには、傾斜角θ３７ｄは、５５°以上６０°以下であることがより好ましく、ここでは約６０°に設定されている。

第２絞り３７ｂから絞り部本体３８内に入射した迷光Ｆは、傾斜面３７ｄによって第１絞り３７ａよりも上方に向かって反射され、壁部３８ａ、３８ｂおよび傾斜面３７ｄ等で反射を繰り返すうちに徐々に減衰する。これにより、上記第１〜第３実施形態と同様に、第２絞り３７ｂを通過するが第１絞り３７ａには直接入射しない迷光Ｆが反射されて第１絞り３７ａに入射する現象を抑制することができる。

また、本実施形態では、第２絞り３７ｂは第１絞り３７ａに連通するように形成される矩形状の開口であり、第２絞り３７ｂの主走査方向両側の内側面３７ｅは、第１絞り３７ａに向かって結像光通過領域Ｒ１に近づく方向に傾斜している。第２絞り３７ｂの内側面３７ｅの主走査方向に対する傾斜角θ３７ｅ（図２０参照）を例えば４５°以下にすれば、内側面３７ｅで反射した光（図２０の破線矢印）が絞り部本体３８内に入射するのを略完全に防止することができる。

また、本実施形態では、第１絞り３７ａは、円形の開口であり、第１絞り３７ａの内周面３７ｆは、センサー４１に向かって広がるテーパー形状に形成されている。具体的には、内周面３７ｆは、センサー４１に向かって２°以上（ここでは約２．５°）広がるように形成されている。また、平面視において、内周面３７ｆのセンサー４１側（図２０の上側）の端縁３７ｇは、内周面３７ｆの折り返しミラー３４側（図２０の下側）の端縁３７ｈと、第２絞り３７ｂの内側面３７ｅのセンサー４１側（図２０の上側）の端縁３７ｉと、を結ぶ直線Ｌ３７に対して、主走査方向の外側に配置されていることが好ましい。このように構成すれば、迷光Ｆが第１絞り３７ａの内周面３７ｆで反射されてセンサー４１に入射するのを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２１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、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。

また、例えば上記第４実施形態では、絞り部３７に傾斜面３７ｄを設ける構成において、第２絞り３７ｂの内側面３７ｅを主走査方向に対して傾斜させるとともに、第１絞り３７ａの内周面３７ｆをセンサー４１に向かって広がるように形成する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、上記第１および第２実施形態において、第２絞り３７ｂの内側面３７ｅを主走査方向に対して傾斜させてもよい。また、例えば、上記第１〜第３実施形態において、第１絞り３７ａの内周面３７ｆをセンサー４１に向かって広がるように形成してもよい。

また、上述した実施形態および変形例の構成を適宜組み合わせて得られる構成についても、本発明の技術的範囲に含まれる。

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、各反射ミラーの縮小倍率に対応したセンサーチップをベース基板上に隣接して配置した場合のセンサーへの迷光の入射を簡易な構成で防止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
３７ａ 第１絞り
３７ｂ 第２絞り
３７ｃ 内壁面
３７ｄ 傾斜面
３７ｅ 内側面
３７ｆ 内周面
３８ 絞り部本体
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 リブ（反射抑制機構）
７１ 凹凸（反射抑制機構）
１００ 画像形成装置
Ｒ１ 結像光通過領域（領域）
Ｓ 空間（反射抑制機構）

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、
   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第１絞りと、該第１絞りに対して前記ミラーアレイ側に形成され、隣接する前記反射ミラーから前記第１絞りに入射する迷光を遮光する第２絞りと、で構成される複数の絞り部と、
   を備え、
   前記第１絞りと前記第２絞りの間には、前記第２絞りから前記第１絞りに向かう結像光以外の光の前記第１絞り方向への反射を抑制する反射抑制機構が設けられていることを特徴とする読取モジュール。
2. 前記第１絞りと前記第２絞りは、それぞれ絞り部本体の前記センサー側と前記ミラーアレイ側とに設けられた開口であることを特徴とする請求項１に記載の読取モジュール。
3. 前記反射抑制機構は、前記絞り部本体の前記第１絞りと前記第２絞りの間に形成される空間であ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. 前記絞り部本体には、前記第１絞りと前記第２絞りに対して垂直な内壁面から前記結像光が通過する領域に向かって前記空間内に突出するリブが形成されており、
   前記リブは、前記第２絞りから前記第１絞りに向かって前記領域に近づく方向に傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の読取モジュール。
5. 前記反射ミラーから前記第２絞りへの入射光の主走査方向に対する角度をθとするとき、前記リブの主走査方向に対する傾斜角αが以下の式を満たすことを特徴とする請求項４に記載の読取モジュール。
   ０≦tanα＜｛−１＋√（１＋tan^２θ）｝／tanθ
6. 前記絞り部本体には、前記結像光が通過する領域に対して主走査方向の両側に配置されるとともに、光軸方向から見て主走査方向に対して傾斜する傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の読取モジュール。
7. 前記反射抑制機構は、前記絞り部本体の前記第１絞りと前記第２絞りに対して垂直な内壁面に形成された凹凸であることを特徴とする請求項２に記載の読取モジュール。
8. 前記第２絞りは、矩形状の開口であり、
   前記第２絞りの主走査方向両側の内側面は、前記第１絞りに向かって前記領域に近づく方向に傾斜していることを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の読取モジュール。
9. 前記第１絞りは、円形状の開口であり、
   前記第１絞りの内周面は、前記センサーに向かって広がるように形成されていることを特徴とする請求項２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９のいずれかに記載の読取モジュール。
11. 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１０に記載の読取モジュール。
12. 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１１に記載の読取モジュール。
13. 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１２のいずれか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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