JP2019146091A - 読取モジュール及びそれを備えた画像形成装置 - 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、画像領域内だけでなく画像領域外も読み取ることが可能な読取モジュール及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】読取モジュール５０は、光源３１と、光源３１から中間転写ベルト８に照射された光の反射光を画像光ｄ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ｄを電気信号に変換する第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂと、を備える。光学系は、複数の反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃが主走査方向に連結されたミラーアレイ３５と、画像光ｄの光量を調整する複数の絞り部３７と、を有する。第１センサー１４１ａは、隣接する第２センサー１４１ｂに対して、主走査方向にオーバーラップするように配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、被照明体に光を照射して反射された反射光を読み取る読取モジュール及びそれを備えた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、光学系からの光を読み取るセンサーを設ける場合、通常、画像領域の主走査方向の長さと略同じ長さのセンサーを用いる。このため、例えば、一般的なＡ３センサー（読取幅３３０ｍｍ）を用いた場合、Ａ３ノビサイズ（画像領域幅３２９ｍｍ）や１３インチサイズ（画像領域幅３３０．２ｍｍ）と略同じ大きさであるため、画像領域外を読み取ることができない、という問題点があった。

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、画像領域内だけでなく画像領域外も読み取ることが可能な読取モジュール及びそれを備えた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の構成の読取モジュールは、被照明体を照射する光源と、光源から被照明体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た複数のセンサーと、複数のセンサーで読み取った画像データを合成する画像合成部と、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たミラーアレイと、各反射ミラーとセンサーの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複数の絞り部と、を有する。センサーは、隣接するセンサーに対して、主走査方向にオーバーラップするように配置されている。

本発明の第１の構成の読取モジュールによれば、センサーは、隣接するセンサーに対して、主走査方向にオーバーラップするように配置されている。これにより、画像領域の主走査方向の長さよりも短い複数のセンサーを用いて、画像領域内だけでなく画像領域外も読み取ることができる。

本発明の第１実施形態の読取モジュール５０を備えた画像形成装置１００の全体構成を示す側面断面図 本発明の第１実施形態の読取モジュール５０の内部構造を示す側面断面図 本発明の第１実施形態の読取モジュール５０における、中間転写ベルト８からセンサー４１までの光路を示す斜視図 本発明の第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 センサー４１に画像光ｄが迷光となって入射する様子を示す図 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 本発明の第１実施形態の読取モジュール５０内の光学ユニット４０の構成を示す斜視図 本発明の第１実施形態の読取モジュール５０の第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂを示す図 中間転写ベルト８上に濃度補正パターンＰ１を形成した状態を示す図 本発明の第２実施形態の読取モジュール５０の内部構造を示す側面断面図 本発明の第２実施形態の読取モジュール５０における、中間転写ベルト８からセンサー４１までの光路を示す斜視図 本発明の第２実施形態の読取モジュール５０内の光学ユニット４０の構成を示す斜視図 中間転写ベルト８上に基準パターンＰ１０を形成した状態を示す図 本発明の第３実施形態の読取モジュール５０の第１センサー１４１ａで読み取った画像データＰ１１を示す図 本発明の第３実施形態の読取モジュール５０の第２センサー１４１ｂで読み取った画像データＰ１２を示す図 画像データＰ１１と画像データＰ１２とを補正して合成することにより得られる画像Ｐ１３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。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の読取モジュール５０を備えた画像形成装置１００の概略構成図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、中間転写ベルト（被照明体、像担持体）８の進行方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄがそれぞれ配設されており、さらに図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置４によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、トナーコンテナ（図示せず）から供給されるシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が所定量充填されている。静電潜像が形成された感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に現像装置３ａ〜３ｄによって現像剤中のトナーが供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が駆動ローラー１１および従動ローラー１０に張架された中間転写ベルト８上に一次転写される。一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等はクリーニング装置５ａ〜５ｄにより除去される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、画像形成装置１００内の下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して転写紙Ｐが所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９と中間転写ベルト８のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送される。この二次転写ニップ部において、中間転写ベルト８表面のトナー像が転写紙Ｐに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置１９が中間転写ベルト８に残存するトナーを清掃する。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、そのまま（或いは分岐部１４によって反転搬送路１８に振り分けられ、両面に画像が形成された後）排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

画像形成部Ｐｄの下流側且つ二次転写ローラー９の上流側直近には、中間転写ベルト８上に形成されたトナー像を読み取る読取モジュール５０が配置されている。読取モジュール５０は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて中間転写ベルト８上に形成される濃度補正パターン（パッチ画像）等に測定光を照射し、これらからの反射光を受光して光電変換して受光出力信号を出力し、出力値はＡ／Ｄ変換された後、センサー出力値（出力値）として後述する制御部９０に送信される。

画像形成装置１００本体内には、画像形成装置１００全体の動作を制御する制御部（画像合成部、時差算出部）９０が配置されている。制御部９０は、操作パネル（図示せず）のキー操作等により、各色の画像濃度を適正に設定するためのモード（以下、キャリブレーションモードという）が設定されると、読取モジュール５０の後述するセンサー４１からの出力信号を受信し、記憶部（図示せず）に記憶された濃度データに基づいて基準画像の濃度を決定し、予め設定された基準濃度と比較して現像装置３ａ〜３ｄの現像バイアスを調整することにより、各色について濃度補正を行う機能を有している。キャリブレーションモードは、画像形成装置１００の電源投入時や所定枚数の画像形成処理が終了した時に自動的に設定されるようにしてもよい。なお、本実施形態では、後述するように、印字動作中にキャリブレーション（濃度補正）を行うことが可能である。

図２は、本発明の第１実施形態の読取モジュール５０の内部構造を示す側面断面図、図３は、本発明の第１実施形態の読取モジュール５０における、中間転写ベルト８からセンサー４１までの光路を示す斜視図、図４は、本発明の第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、中間転写ベルト８の表面側（図２の下面側）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（反射部材）３３ａと、折り返しミラー（反射部材）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、読取手段としての複数（ここでは２個）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。

上記構成において、中間転写ベルト８上の画像を読み取る場合、光源３１から出射され、開口３０ａを通過した光により中間転写ベルト８の画像面を照射する。その結果、中間転写ベルト８の画像面で反射された光は画像光ｄ（図２の太線矢印で示す）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。

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。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。なお、光学ユニット４０、平面ミラー３３ａおよび折り返しミラー３４によって、読取モジュール５０の光学系が構成されている。

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、中間転写ベルト８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。なお、ミラーアレイ３５に向かう画像光ｄの光路と絞り部３７に向かう画像光ｄの光路は、略同一方向（図２の右方向）である。

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・・・が所定方向（矢印ＢＢ′方向）にアレイ状に連結した構成である。

図３に示すように、絞り部３７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。

本実施形態の構成によれば、主走査方向に分割された中間転写ベルト８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（図５参照）・・・に結像される画像の湾曲を抑制することができる。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ベルト位置（反射ミラーと中間転写ベルト８との間の光路長）によって結像倍率が異なると、中間転写ベルト８が上下に撓んだ場合、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画像濃度の読取不良となる。

本実施形態では、中間転写ベルト８からミラーアレイ３５までの間を画像光ｄの主光線が光軸と略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の主光線が中間転写ベルト８表面に対して略垂直であるという特徴を有する。これにより、ベルト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、中間転写ベルト８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、ベルト位置に関係なく主光線を中間転写ベルト８表面に対して略垂直にしておく必要があるため、主走査方向（矢印ＢＢ´方向）のサイズが中間転写ベルト８の読取領域全体の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、センサー４１に画像光ｄが迷光となって入射する様子を示す図である。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画像濃度の読取不良となる。

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。

図７は、本発明の第１実施形態の読取モジュール５０内の光学ユニット４０の構造を示す斜視図である。図７に示すように、ミラーアレイ３５の全ての反射ミラー３５ａ、３５ｂ・・・は、主走査方向に一直線上に配置されている。また、絞り部３７は、反射ミラー３５ａ、３５ｂ・・・と同じ数だけ設けられており、全ての絞り部３７は、主走査方向に一直線上に配置されている。なお、本実施形態では、全ての反射ミラー３５ａ、３５ｂ・・・は、主走査方向から見て互いに同じ角度に光を反射するように設けられている。

ここで、本実施形態では、センサー４１は、複数（ここでは２個）の第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂを有する。図８に示すように、第１センサー１４１ａは、隣接する第２センサー１４１ｂに対して、上下方向（主走査方向と直交する直交方向）にオーバーラップせず、主走査方向（矢印ＢＢ´方向）にオーバーラップするように配置されている。

具体的には、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂは、主走査方向にＡ４サイズ（２１８ｍｍ）の長さを有しており、主走査方向に３６ｍｍだけオーバーラップしている。このため、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂによって、主走査方向に４００ｍｍの領域で画像光ｄを読み取ることが可能である。

通常、センサーは画像領域と同程度の長さに形成されているため、上述のキャリブレーションモードは非印字時に実行される。しかしながら、本実施形態では、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂによって、主走査方向に４００ｍｍの領域で画像光ｄを読み取ることが可能であるため、図９に示すように中間転写ベルト８上の画像領域ＲＩ外に濃度補正パターンＰ１を形成して読み取ることができる。このため、印字動作を実行しながら、同時にキャリブレーションモードを実行することができる。なお、図９では、濃度補正パターンＰ１にハッチングを施している。

また、本実施形態では図３に示すように、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂで読み取る画像光ｄは、同一の光学系（平面ミラー３３ａ、折り返しミラー３４、光学ユニット４０）を通過するため、中間転写ベルト８上の第１センサー１４１ａにより読み取られるセンサー読取領域８ａと、中間転写ベルト８上の第２センサー１４１ｂにより読み取られるセンサー読取領域８ｂと、は副走査方向に互いにずれて配置される。なお、センサー読取領域８ａとセンサー読取領域８ｂとは、主走査方向に連続するように配置される。

制御部９０は、第１センサー１４１ａで読み取った画像データと、第２センサー１４１ｂで読み取った画像データと、を合成して１つの画像にする。このとき、センサー読取領域８ａとセンサー読取領域８ｂとが副走査方向にずれて配置されているため、ある画像を第１センサー１４１ａと第２センサー１４１ｂとで読み取る場合に、中間転写ベルト８がセンサー読取領域８ａおよび８ｂの副走査方向のピッチ（ずれ量）を移動する時間だけ、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂ同士の間に検知時差が生じる。

そこで、制御部９０は、センサー読取領域８ａおよび８ｂの副走査方向のピッチ（ずれ量）を中間転写ベルト８の移動速度で除算することにより、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂ同士間の検知時差を算出する。そして、制御部９０は、第１センサー１４１ａが読み取った画像データと第２センサー１４１ｂが検知時差だけ早いタイミングで読み取った画像データとを合成する。

本実施形態では、上記のように、第１センサー１４１ａは、隣接する第２センサー１４１ｂに対して、主走査方向にオーバーラップするように配置されている。これにより、画像領域ＲＩの主走査方向の長さよりも短い複数の第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂを用いて、画像領域ＲＩ内だけでなく画像領域ＲＩ外も読み取ることができる。

また、上記のように、制御部９０は、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂが検知時差だけ異なるタイミングで読み取った画像データを合成する。これにより、互いに隣接するセンサー読取領域８ａおよび８ｂ同士が副走査方向にずれて配置されている場合であっても、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂで読み取った画像データを容易に合成することができる。

また、上記のように、各センサー読取領域８ａおよび８ｂで反射された反射光(画像光ｄ)は、同一の平面ミラー３３ａおよび同一の折り返しミラー３４を介して絞り部３７に到達する。これにより、部品点数が増加するのを抑制することができる。

また、上記のように、反射ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ・・・の全ては、主走査方向に一直線上に配置され、絞り部３７の全ては、主走査方向に一直線上に配置されている。これにより、光学ユニット４０が上下方向に大きくなるのを抑制することができる。

（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態の読取モジュール５０の内部構造を示す側面断面図、図１１は、本発明の第２実施形態の読取モジュール５０における、中間転写ベルト８からセンサー４１までの光路を示す斜視図である。

図１０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、３３ｂおよび３３ｃと、ミラーアレイ３５と、第１折り返しミラー（反射部材）３４ａおよび第２折り返しミラー（反射部材）３４ｂと、絞り部３７と、複数（ここでは２個）のセンサー４１が備えられている。

上記構成において、中間転写ベルト８上の画像を読み取る場合、光源３１から出射され、開口３０ａを通過した光により中間転写ベルト８の画像面を照射する。その結果、中間転写ベルト８の画像面で反射された光は画像光ｄ（図１０の太線矢印で示す）となり、平面ミラー３３ａおよび３３ｂによって光路が変更された後、平面ミラー３３ｃによってミラーアレイ３５の方向に反射される。反射された画像光ｄはミラーアレイ３５により図１０の下側または上側に反射されつつ集光され、第１折り返しミラー３４ａまたは第２折り返しミラー３４ｂ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。なお、平面ミラー３３ａ〜３３ｃ、光学ユニット４０（ミラーアレイ３５、絞り部３７）、第１折り返しミラー３４ａおよび第２折り返しミラー３４ｂによって、光学系が構成されている。

図１１に示すように、第１折り返しミラー３４ａおよび第２折り返しミラー３４ｂはミラーアレイ３５と対向する位置に設置され、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）を反射する。

図１２は、本発明の第２実施形態の読取モジュール５０内の光学ユニット４０の構造を示す斜視図である。図１２に示すように、ミラーアレイ３５の反射ミラー３５ａ、３５ｂ・・・は、複数（ここでは２個）のセンサー読取領域８ａおよび８ｂで反射された反射光（画像光ｄ）をそれぞれ反射する複数（ここでは２個）のミラー群Ｍ１およびＭ２を構成している。

ミラー群Ｍ１は、第１センサー１４１ａに対応しているとともに、反射ミラー３５ａ、３５ｂ・・・のうちの矢印Ｂ´方向の半分によって構成されている。ミラー群Ｍ２は、第２センサー１４１ｂに対応しているとともに、反射ミラー３５ａ、３５ｂ・・・のうちの矢印Ｂ方向の半分によって構成されている。ミラー群Ｍ１は、ミラー群Ｍ２とは主走査方向から見て異なる角度に光を反射するように設けられている。ここでは、ミラー群Ｍ１は下向きに光を反射するように設けられており、ミラー群Ｍ２は上向きに光を反射するように設けられている。

絞り部３７は、複数（ここでは２個）のセンサー読取領域８ａおよび８ｂで反射された反射光がそれぞれ通過する複数（ここでは２個）の絞り群Ｓ１およびＳ２を構成している。絞り群Ｓ１は、ミラー群Ｍ１および第１センサー１４１ａに対応しているとともに、ミラー群Ｍ１の下側に設けられている。絞り群Ｓ２は、ミラー群Ｍ２および第２センサー１４１ｂに対応しているとともに、ミラー群Ｍ２の上側に設けられている。すなわち、絞り群Ｓ１は、絞り群Ｓ２とは上下方向にずれて配置されている。

センサー４１は図１０および図１１に示すように、上記第１実施形態と同様、複数（ここでは２個）の第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂを有する。また、上記第１実施形態と同様、第１センサー１４１ａは、隣接する第２センサー１４１ｂに対して、上下方向（主走査方向と直交する直交方向）にオーバーラップせず、主走査方向（矢印ＢＢ´方向）にオーバーラップするように配置されている。ただし、本実施形態の第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂの上下方向のずれ量は、上記第１実施形態よりも大きい。

また、本実施形態では図１１に示すように、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂで読み取る画像光ｄは、互いに異なる折り返しミラー（第１折り返しミラー３４ａ、第２折り返しミラー３４ｂ）を通過する。このため、第１折り返しミラー３４ａおよび第２折り返しミラー３４ｂの各々を適切な位置および角度に設置することができるので、センサー読取領域８ａとセンサー読取領域８ｂとを副走査方向に互いにずれて配置する必要がない。これにより、本実施形態では、センサー読取領域８ａとセンサー読取領域８ｂとは、主走査方向に一直線上に配置される。

従って、本実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂ同士の間に検知時差が生じないので、制御部９０は、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂが同じタイミングで読み取った２つの画像データを合成する。

本実施形態のその他の構造および動作は、上記第１実施形態と同様である。

本実施形態では、上記のように、センサー読取領域８ａおよび８ｂは、主走査方向に一直線上に配置される。これにより、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂで読み取った画像データを合成する際に、上記第１実施形態と異なり、検知時差を考慮せず同じタイミングで読み取った画像データを合成することができる。

また、上記のように、ミラー群Ｍ１は、隣接するミラー群Ｍ２とは主走査方向から見て異なる角度に光を反射するように設けられており、絞り群Ｓ１は、隣接する絞り群Ｓ２とは直交方向にずれて配置されている。これにより、センサー読取領域８ａおよび８ｂが副走査方向に一直線上に配置される場合であっても、上下方向（主走査方向と直交する直交方向）に互いにずれて配置された第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂに画像光ｄを容易に到達させることができる。

また、上記のように、センサー読取領域８ａおよび８ｂで反射された反射光(画像光ｄ)は、第１折り返しミラー３４ａおよび第２折り返しミラー３４ｂをそれぞれ介して絞り部３７に到達する。これにより、互いに異なる角度に光を反射するミラー群Ｍ１およびＭ２からの光を、互いに直交方向にずれて配置された絞り群Ｓ１およびＳ２に容易に到達させることができる。

本実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
センサー４１や光学系の取付誤差、寸法誤差、及び熱膨張による誤差等がある場合、複数のセンサー４１で読み取った画像データの間でズレが生じる。そこで、第３実施形態では、複数のセンサー４１で読み取った画像データを１つの画像に精度良く合成する方法について説明する。なお、本実施形態では、上記第２実施形態の読取モジュール５０の構成を用いて説明するが、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂ同士の間の検知時差を考慮することにより、上記第１実施形態の読取モジュール５０にも同様に適用できる。

第１センサー１４１ａで読み取った画像データと第２センサー１４１ｂで読み取った画像データとを補正する場合は図１３に示すように、中間転写ベルト８上のセンサー読取領域８ａとセンサー読取領域８ｂとの境界部分を通過する位置に基準パターンＰ１０を形成する。この基準パターンＰ１０は、予め所定の高さＨおよび所定の幅Ｗに設定されている。なお、図１３では、基準パターンＰ１０にハッチングを施している。

この基準パターンＰ１０を第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂで読み取ると、例えば、第１センサー１４１ａにより図１４に示す画像データ（基準パターンＰ１０の一部を示す画像データ）Ｐ１１が得られ、第２センサー１４１ｂにより図１５に示す画像データ（基準パターンＰ１０の一部を示す画像データ）Ｐ１２が得られる。

制御部９０は、画像データＰ１１の上下方向に延びる辺（主走査方向の一辺）Ｌ１１ａと、画像データＰ１２の上下方向に延びる辺（主走査方向の一辺）Ｌ１２ａと、が一致するように、画像データＰ１１と画像データＰ１２とを主走査方向に補正する。

また、制御部９０は、画像データＰ１１の主走査方向に延びる辺（副走査方向の一辺）Ｌ１１ｂと、画像データＰ１２の主走査方向に延びる辺（副走査方向の一辺）Ｌ１２ｂと、が一直線上に配置されるように、画像データＰ１１と画像データＰ１２とを副走査方向に補正する。

これにより、図１６に示すように、基準パターンＰ１０と同形状の画像Ｐ１３が得られる。

制御部９０は、このとき用いた主走査方向の補正値、及び副走査方向の補正値を記憶部（図示せず）に格納する。そして、制御部９０は、第１センサー１４１ａで読み取った画像データと第２センサー１４１ｂで読み取った画像データとを合成する際には、記憶部に格納しておいた補正値を用いて合成する。

このような画像合成の補正動作は、画像形成装置１００の電源投入時や所定枚数の画像形成処理が終了した時に自動的に実行されるようにしてもよい。なお、画像合成の補正動作は、非印字動作中に実行される。

上述した画像合成の補正動作では、例えば第１センサー１４１ａや第２センサー１４１ｂが光進行方向に対して所定位置に配置されていない場合、合成後の画像Ｐ１３が基準パターンＰ１０と同形状にならなかったり、合成後の画像Ｐ１３の大きさが所望の大きさ（基準パターンＰ１０と同じ大きさ）とは異なったりしてしまう。以下では、合成後の画像Ｐ１３を所望の形状および大きさ（基準パターンＰ１０と同じ形状および大きさ）になるように補正する場合について説明する。

中間転写ベルト８上のセンサー読取領域８ａとセンサー読取領域８ｂとの境界部分を通過する位置に基準パターンＰ１０を形成し、この基準パターンＰ１０を第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂで読み取ると、例えば、第１センサー１４１ａにより図１４に示す画像データＰ１１が得られ、第２センサー１４１ｂにより図１５に示す画像データＰ１２が得られる。

制御部９０は、画像データＰ１１の高さＨ１１と画像データＰ１２の高さＨ１２との大きい方（ここでは、高さＨ１２）が基準パターンＰ１０の高さＨと等しくなるように、画像データＰ１２を倍率補正（拡大補正または縮小補正）する。制御部９０は、倍率補正後の画像データＰ１２の辺Ｌ１２ａの長さと画像データＰ１１の辺Ｌ１１ａの長さとが等しくなるように、画像データＰ１１を倍率補正（拡大補正または縮小補正）する。

そして、制御部９０が倍率補正後の画像データＰ１１および画像データＰ１２を上述したように主走査方向および副走査方向に補正することにより、基準パターンＰ１０と同じ形状および大きさの画像Ｐ１３が得られる。

本実施形態のその他の構造および動作は、上記第２実施形態と同様である。

本実施形態では、上記のように、中間転写ベルト８上のセンサー読取領域８ａおよび８ｂ同士の境界部分を通過する位置に基準パターンＰ１０を形成し、制御部９０は、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂにより読み取られた画像データＰ１１およびＰ１２に基づいて、画像データＰ１１およびＰ１２を主走査方向および副走査方向に補正して合成する。これにより、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂや光学系の取付誤差、寸法誤差、及び熱膨張による誤差等がある場合でも、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂで読み取った画像データＰ１１およびＰ１２を精度良く合成することができる。

また、上記のように、制御部９０は、画像データＰ１１の辺Ｌ１１ａと画像データＰ１２の辺Ｌ１２ａとが一致するように、画像データＰ１１およびＰ１２を主走査方向に補正し、画像データＰ１１の辺Ｌ１１ｂと画像データＰ１２の辺Ｌ１２ｂとが一直線上に配置されるように、画像データＰ１１およびＰ１２を副走査方向に補正する。これにより、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂで読み取った画像データＰ１１およびＰ１２を、容易に精度良く合成することができる。

本実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。

その他本発明は、上記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、上記実施形態では、読取モジュール５０によって、中間転写ベルト８表面に形成された画像を読み取る例について示したが、本発明はこれに限らない。読取モジュール５０によって、例えば、感光体ドラム（被照明体、像担持体）１ａ〜１ｄ表面に形成された画像を読み取ってもよいし、原稿（被照明体）の画像を読み取ってもよい。

また、上記実施形態では、読取モジュール５０を画像形成部Ｐｄの下流側且つ二次転写ローラー９の上流側直近に配置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、読取モジュール５０を二次転写ローラー９の下流側（中間転写ベルト８の上方）に配置してもよい。

また、上記実施形態では、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂを主走査方向に３６ｍｍオーバーラップさせる例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、主走査方向にＡ４サイズ（２１８ｍｍ）の長さを有する第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂを用いるとともに、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂを主走査方向に６ｍｍだけオーバーラップするように配置してもよい。この場合、第１センサー１４１ａおよび第２センサー１４１ｂによって、主走査方向に４３０ｍｍの領域で画像光ｄを読み取ることが可能である。これにより、Ａ２サイズ（４２０ｍｍ）の中間転写ベルト８に対しても同様に使用することができる。

また、上記実施形態では、２個のセンサー４１（第１センサー１４１ａ、第２センサー１４１ｂ）を設ける例について示したが、本発明はこれに限らず、３個以上のセンサー４１を設けてもよい。

８ 中間転写ベルト（被照明体、像担持体）
８ａ、８ｂ センサー読取領域
３１ 光源
３３ａ 平面ミラー（反射部材）
３４ 折り返しミラー（反射部材）
３４ａ 第１折り返しミラー（反射部材）
３４ｂ 第２折り返しミラー（反射部材）
３５ ミラーアレイ
３５ａ〜３５ｃ 反射ミラー
３７ 絞り部
４１ センサー
４１ａ、４１ｂ 結像領域
４３ 遮光壁
５０ 読取モジュール
９０ 制御部（画像合成部、時差算出部）
１００ 画像形成装置
ｄ 画像光
Ｌ１１ａ、Ｌ１２ａ 辺（主走査方向の一辺）
Ｌ１１ｂ、Ｌ１２ｂ 辺（副走査方向の一辺）
Ｍ１、Ｍ２ ミラー群
Ｐ１０ 基準パターン
Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
Ｓ１、Ｓ２ 絞り群

Claims (14)

1. 被照明体を照射する光源と、
   該光源から前記被照明体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複数のセンサーと、
   前記複数のセンサーで読み取った画像データを合成する画像合成部と、
   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、
   前記センサーは、隣接する前記センサーに対して、前記主走査方向にオーバーラップするように配置されていることを特徴とする読取モジュール。
2. 前記被照明体上の前記各センサーにより読み取られるセンサー読取領域は、隣接する前記センサー読取領域に対して副走査方向にずれて配置され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. 互いに隣接する前記センサー読取領域同士の前記副走査方向のずれ量を前記被照明体の前記副走査方向の移動速度で除算することにより、互いに隣接する前記センサー同士間の検知時差を算出する時差算出部をさらに備え、
   前記画像合成部は、互いに隣接する前記センサーが前記検知時差だけ異なるタイミングで読み取った画像データを合成す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. 前記光学系は、前記絞り部に対して光進行方向上流側に配置され、前記反射光を反射して前記絞り部に導く反射部材をさらに有し、
   前記各センサー読取領域で反射された反射光は、同一の前記反射部材を介して前記絞り部に到達することを特徴とする請求項２または３に記載の読取モジュール。
5. 前記反射ミラーの全ては、前記主走査方向に一直線上に配置され、
   前記絞り部の全ては、前記主走査方向に一直線上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の読取モジュール。
6. 前記被照明体上の前記各センサーにより読み取られるセンサー読取領域は、前記主走査方向に一直線上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の読取モジュール。
7. 前記反射ミラーは、複数の前記センサー読取領域で反射された反射光をそれぞれ反射する複数のミラー群を構成し、
   前記ミラー群は、隣接する前記ミラー群とは前記主走査方向から見て異なる角度に光を反射するように設けられており、
   前記絞り部は、複数の前記センサー読取領域で反射された反射光がそれぞれ通過する複数の絞り群を構成し、
   前記絞り群は、隣接する前記絞り群とは前記主走査方向に直交する直交方向にずれて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. 前記光学系は、前記絞り部に対して光進行方向上流側に配置され、前記反射光を反射して前記絞り部に導く複数の反射部材をさらに有し、
   互いに隣接する前記センサー読取領域で反射された反射光は、互いに異なる前記反射部材を介して前記絞り部に到達することを特徴とする請求項７に記載の読取モジュール。
9. 前記光学系は、前記ミラーアレイの前記被照明体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１〜８のいずれか１項に記載の読取モジュール。
10. 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９に記載の読取モジュール。
11. 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、前記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１０に記載の読取モジュール。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の読取モジュールと、
    前記光源によって照射される前記被照明体としての像担持体を含む画像形成部と、
    を備えた画像形成装置。
13. 前記画像形成部は、前記被照明体上の前記各センサーにより読み取られるセンサー読取領域同士の境界部分を通過する位置に基準パターンを形成し、
    前記画像合成部は、前記各センサーにより読み取られた前記基準パターンの一部を示す画像データに基づいて、前記複数のセンサーで読み取った画像データを前記主走査方向および前記副走査方向に補正して合成することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記画像合成部は、互いに隣接する前記センサーで読み取った前記画像データの前記主走査方向の一辺同士が一致するように、前記センサーで読み取った前記画像データを前記主走査方向に補正し、互いに隣接する前記センサーで読み取った前記画像データの前記副走査方向の一辺同士が一直線上に配置されるように、前記センサーで読み取った前記画像データを前記副走査方向に補正することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。

Images