JP4549964B2 - 光学ユニット、画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学ユニット、画像読取装置および画像形成装置に関し、例えば、原稿からの反射光をレンズで集光した後、撮像素子に結像して電気信号に変換するようにした光学ユニットと、この光学ユニットを用いたスキャナ装置等の画像読取装置およびこの画像読取装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置に備えられた画像読取装置にあっては、光源から原稿面に光を照射し、原稿からの反射光を複数のミラーを介してレンズユニットに入射させ、このレンズユニットによってＣＣＤラインセンサ等の撮像素子に結像して電気信号に変換することにより、原稿を読取るようになっている。

ところで、レンズユニットで集光された原稿面からの反射光を撮像素子の素子面に正確に結像させるためには、レンズユニットと撮像素子との距離を高精度に位置決めする必要があり、従来の画像読取装置では、レンズユニットと撮像素子を保持する保持部材に凸形状の部材を設けることによりレンズユニットと撮像素子との位置を高精度に位置決めするようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２１７５００号公報

しかしながら、このような画像読取装置にあっては、撮像素子または画像読取装置の周囲の機器の温度上昇の影響により、レンズユニットと撮像素子とを保持する保持部材が膨張してレンズユニットと撮像素子との位置関係が変わってしまい、ＭＴＦの低下等画像の読取精度が悪化するという問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、レンズユニットと撮像素子とを保持する保持部材が熱膨張しても画像の読取精度が悪化するのを防止することができる光学ユニット、画像読取装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の光学ユニットは、光源から原稿面に照射された後、前記原稿面から反射される反射光を電気信号に変換する撮像素子と、前記反射光を前記撮像素子上に結像するレンズユニットと、前記撮像素子および前記レンズを保持する保持部材とを備えた光学ユニットにおいて、熱による前記レンズユニットの焦点距離の増減の方向と、熱による前記撮像素子と前記レンズユニットとの距離の増減の方向を一致させたことを特徴としている。

この構成により、温度変動によるレンズユニットの焦点距離の増減の方向と、撮像素子とレンズユニットとの距離の増減の方向とが同じ方向となるように構成することによって、温度変動があってもレンズユニットは撮像素子上に結像することができるので、結像位置のずれによるＭＴＦ低下等の不具合を防止することができ、良好な画像情報を得ることができる。したがって、レンズユニットと撮像素子とを保持する保持部材が熱膨張しても画像の読取精度が悪化するのを防止することができる。

また、本発明の光学ユニットは、熱による前記レンズユニットの焦点距離の増減の方向および、熱による前記撮像素子と前記レンズユニットとの距離の増減の方向は、増加する方向であることを特徴としている。

この構成により、光学ユニットやこの光学ユニットを備える画像読取装置、画像形成装置から発生する熱によって通常はレンズユニットの焦点距離が増加し、撮像素子とレンズユニットとの距離も増加するので、レンズユニットと撮像素子とを保持する保持部材が熱膨張しても画像の読取精度が悪化するのを防止することができる。

また、本発明の光学ユニットは、熱による前記レンズユニットの焦点距離の増減と、熱による前記撮像素子と前記レンズユニットとの距離の増減との差は、前記レンズユニットの有効焦点深度よりも小さいことを特徴としている。

この構成により、レンズユニットの焦点距離と、撮像素子とレンズユニットとの距離とに差が生じても、この差はレンズユニットの有効焦点深度の範囲内に収まることになるので、温度変動があってもレンズユニットは撮像素子上に実質上結像することができ、画像特性上問題となる程のＭＴＦの低下を防止することができる。

また、本発明の光学ユニットは、前記保持部材を板金部材から構成したことを特徴としている。

この構成により、保持部材を樹脂モールド部材から構成した場合と板金部材から構成した場合とでは、板金部材から構成した場合の方が熱による膨張を半分程度に押えることができるので、保持部材が熱の影響を受けて膨張するのを抑制することができる。

また、本発明の光学ユニットは、前記板金部材が黒色鋼板から構成されている。

この構成により、読取画像の品質に悪影響を与えるフレア光を抑制することができる。

また、本発明の光学ユニットは、前記レンズユニットはＲＧＢの３波長を含むフルカラーを読取り、前記レンズユニットが読取るＲＧＢの３波長のうちＭＴＦカーブのピーク幅が最も狭い波長において、熱による前記レンズユニットの焦点距離の増減と、熱による前記撮像素子と前記レンズユニットとの距離の増減との差が、前記レンズユニットの有効焦点深度よりも小さい位置に、前記保持部材は前記撮像素子および前記レンズユニットを保持することを特徴としている。

この構成により、ＲＧＢの３波長のうちＭＴＦカーブのピーク幅が最も狭い波長に合わせて保持部材が撮像素子とレンズユニットを保持しているので、ピーク幅が最も狭い波長のＭＴＦの低下が与える画像情報への影響を最小限に留めることができ、良好な画像情報を得ることができる。

また、本発明の画像読取装置は、上述した光学ユニットを備えたものから構成されている。

この構成により、撮像素子の熱の影響を受けて撮像素子とレンズとの距離が大きく変動するのを防止して、原稿の読取精度が悪化するのを防止することができ、記録媒体に画像を良好に形成することができる画像読取装置を得ることができる。

また、本発明の画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する画像形成手段を備えるとともに、上述した画像読取装置を備えたものから構成されている。

この構成により、撮像素子の熱の影響を受けて撮像素子とレンズとの距離が大きく変動するのを防止して、原稿の読取精度が悪化するのを防止することができ、記録媒体に画像を良好に形成することができる画像形成装置を得ることができる。

本発明は、レンズユニットと撮像素子とを保持する保持部材が熱膨張しても画像の読取精度が悪化するのを防止することができる光学ユニット、画像読取装置および画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１〜図９は本発明に係る光学ユニット、画像読取装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図である。なお、本実施の形態では、画像形成装置を複写機に適用した例を示しているが、画像形成装置としては、複写機に限らず、ファクシミリ装置、複合機等のように画像読取装置を備えたものであれば、如何なるものにも適用可能である。

まず、構成を説明する。図１において、画像形成装置としての複写機１０は、自動原稿搬送装置（以下、単にＡＤＦという）１１、給紙部１２、画像読取部（画像読取装置）１３および画像形成部（画像形成手段）１４を備えている。

ＡＤＦ１１は、原稿トレイ１６に載置された原稿を給紙ローラや分離ローラ等の各種ローラからなる分離給紙手段１７によってコンタクトガラス１５上に搬送し、読取りが終了した原稿を搬送ベルト１８によってコンタクトガラス１５上から搬出した後、各種排紙ローラからなる排紙手段１９によって排紙トレイ２０に排紙する。

また、原稿の両面を読取る場合には、排紙手段１９に設けられた分岐機構および搬送ベルトによって原稿をコンタクトガラス１５上に返送して未読取面の読取りを行うようになっている。

給紙部１２は、異なるサイズの記録紙を収納する給紙カセット２１ａ、２１ｂと、給紙カセット２１ａ、２１ｂに収納された記録紙を画像形成位置まで搬送する各種ローラからなる給紙手段２２とを備えている。

また、画像読取部（画像読取装置）１３は、第１走行体３１、第２走行体３２および光学ユニット３３を備えており、詳しくは後述するが、コンタクトガラス１５上に搬送される原稿を読取る際には、第１走行体３１および第２走行体３２をコンタクトガラス１５側の左下方に固定し、コンタクトガラス１５上に載置された原稿を読取る際には、第１走行体３１および第２走行体３２をコンタクトガラス１５の下方で図１中、左右方向に移動させるようになっている。

画像形成部１４は、光学ユニット３３に取り込まれた読取信号に基づいて書き込み信号を形成する露光装置２３と、露光装置２３によって生成された書き込み信号が表面に形成される複数の感光体ドラム２４と、異なる色のトナーが充填され、各感光体ドラム２４に異なる色のトナーを供給して書き込み信号を可視像化させる現像装置２５と、感光体ドラム２４上に形成された可視像が重ねられて転写されることによりカラー画像が形成され、このカラー画像を給紙部１２から給紙された記録紙に転写する転写ベルト２６と、記録紙に定着されたカラー画像を記録紙に定着する定着装置２７とを備えている。

また、第１走行体３１の内部には光源３４および第１ミラー３５が装着されている。光源３４はハロゲンランプ等から構成されており、コンタクトガラス１５を通過する原稿またはコンタクトガラス１５に載置された原稿を照射するようになっている。第１ミラー３５は図１中、手前側と奥側の両端部が第１走行体３１に支持されており、原稿面から反射された光が入射するようになっている。

また、第２走行体３２には第２ミラー３６および第３ミラー３７が装着されており、この第２ミラー３６および第３ミラー３７は図１中、手前側と奥側の両端部が第２走行体３２に支持され、第１ミラー３５から反射された光を第２ミラー３６、第３ミラー３７の順に反射するようになっている。

また、光学ユニット３３には、レンズユニット３８と、走査方向に複数の素子面が配列されたＣＣＤラインセンサ等の撮像素子３９とが装着されており、第３ミラー３７から反射された光はレンズユニット３８によって集光された後、撮像素子３９に結像されて原稿面の画像データに応じたアナログ画像信号に変換されるようになっている。

また、第１走行体３１および第２走行体３２には図示しない公知の駆動機構のワイヤが取付けられているとともに、画像読取部１３の本体フレームの一部を構成する走行レールに摺動自在に取付けられており、ワイヤは画像読取部１３の図１中、左右に延在している。

コンタクトガラス１５上に載置された原稿の読取りを行う場合には、複写機１０の図示しないホストコンピュ−タから送られてくる１ライン毎の画像読取要求の信号に応じて、駆動機構を駆動することにより、ワイヤを図１中、左右方向に移動させることにより、第１走行体３１および第２走行体３２がそれぞれ２：１の速度で原稿面に沿って移動しながら光源３４からコンタクトガラス１５上の原稿面に光を照射させるようになっている。

このため、原稿面が副走査方向に光学的に走査され、この反射光は第１ミラー３５、第２ミラー３６、第３ミラー３７の順に反射された後、レンズユニット３８を通して撮像素子３９の素子面に結像されることにより、原稿面が読取られる。

図２〜図５は光学ユニット３３の構成図である。図２〜図５において、平板状の支持ブラケット（支持部材）４０は板金部材から構成されており、この支持ブラケット４０は画像形成部１３の走行レール１３ａにボルト等によって取付けられている。なお、この走行レール１３ａには上述したように第１走行体３１および第２走行体３２が摺動自在に取付けられている。

支持ブラケット４０には板金部材として黒色鋼板から構成されたコの字形状の保持ブラケット４１が取付けられており、この保持ブラケット４１は４つのボルト４２ａ、４２ｂによって支持ブラケット４０に締結されている。また、ボルト４１ａ、４１ｂは第３ミラー３７からの反射される原稿面からの反射光の光軸方向に離隔して設定されている。

保持ブラケット４１には半円状のブラケット４３によってレンズユニット３８が固定されており、このブラケット４３の両端部はボルト４３ａによって保持ブラケット４１に固定されている。

また、保持ブラケット４１の一端部（先端部）には撮像素子３９が取付けられており、この撮像素子３９は保持ブラケット４１の一端部の先端に接着により設けられた突起部４１ａ、４１ｂに接着されることにより、保持ブラケット４１に強固に保持されている。

また、保持ブラケット４１の一端部（先端部）には開口部４１ｃが形成されており（図３参照）、突起部４１ａ、４１ｂに接着された撮像素子３９の素子面は開口部４１ｃを通してレンズユニット３８に対向している。したがって、レンズユニット３８に集光された原稿からの反射光は、撮像素子３９の素子面に確実に入射される。

また、撮像素子３９には回路基板４６が取付けられており、この回路基板４６はアナログ／デジタル変換器、２値化回路、多値化回路、階調処理回路、変倍処理回路、編集処理回路等を備え、撮像素子３９によってアナログ信号に変換された原稿の読取データをアナログ／デジタル変換器によりデジタル画像信号に変換し、２値化処理、多値化処理、階調処理、変倍処理、編集処理を行って生成された画像データを画像形成部１４に送信するようになっている。

また、図２に示すように、保持ブラケット４１には、レンズユニット３８と撮像素子３９との間にカバー４７が取付けられており、撮像素子３９はカバー４７によって遮光される。なお、図３はカバー４７を取付ける前の状態を示すものである。

また、保持ブラケット４１の他端部はシェーディング補正部（シェーディング補正板）４８を構成しており、このシェーディング補正部４８にはレンズユニット３８と対向する部分にシェーディング補正用の開口部４８ａが開口し、開口部４８ａは中央部よりも両端部が幅広に形成されている。

したがって、第３ミラー３７によって反射された原稿からの反射光はシェーディング補正部４８によって画像むらが補正された後、レンズユニット３８に集光された後、撮像素子３９に結像される。

また、保持ブラケット４１には位置決め用の開口部４９が設けられており、この開口部４９はボルト４２ａ、４２ｂの間に形成されている。この開口部４９には図示しない組立装置のピン等が挿入されるようになっており、光学ユニット３３の組立時には、開口部４９にピンを挿入して、この開口部４９から撮像素子３９までの位置を調整することにより、撮像素子３９とレンズユニット３８との位置決めを行って、撮像素子３９と突起部４１ａ、４１ｂとを接着するようになっている。

このように構成された光学ユニット３３においては、撮像素子３９の発熱や、画像読取部１３内部又は複写機１０内部の機器の発熱によって黒色鋼板により形成された保持ブラケット４１は熱膨張する。保持ブラケット４１の熱膨張の大きさは、支持ブラケット４０との固定部であるボルト４２ａとボルト４２ｂの間では僅かであるが、ボルト４２ａとボルト４２ｂの外側では比較的大きいため、保持ブラケット４１の熱膨張により、図５において、撮像素子３９はレンズユニット３８から遠ざかる方向に移動する。即ち、撮像素子３９とレンズユニット３８との距離を保持ブラケット４１が熱膨張していない冷間時に位置決めした場合、保持ブラケット４１の温度が上昇し熱膨張した場合は、撮像素子３９とレンズユニット３８との距離が増加することになる。

図６はレンズユニット３８の構成を示す断面図である。レンズユニット３８はレンズ５１、５２、５３、５４、５５、５６を有しており、レンズ５１、５２、５５、５６には凸レンズを、レンズ５３、５４には凹レンズをそれぞれ用いている。また、レンズ５２とレンズ５３、及びレンズ５４とレンズ５５は張り合わされており、レンズユニット３８は光学的には４群６枚のレンズ構成を有している。

ここで、図７、図８を参照して材質の違いによるレンズの温度依存性について説明する。図７はプラスチックレンズであるホヤ製ＢＡＣＤ４の温度依存性を示し、図８は日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ−Ｅ４８Ｒを材料としたガラスレンズの温度依存性を示すものである。

図７、図８に示すように、プラスチックレンズ及びガラスレンズでは温度が高くなると屈折率は通常は低下する。プラスチックレンズ及びガラスレンズを凸レンズに用いて、レンズユニット３８の一部又は全部の構成要素とした場合、温度が高い場合は低い場合と比較して屈折率が低下して集光する力が弱くなり、レンズユニット３８の焦点距離が温度が低いときよりも長くなる。

一方、プラスチックレンズ及びガラスレンズを凹レンズに用いた場合、温度が高い場合は低い場合と比較して屈折率が低下してレンズユニット３８の焦点距離が短くなる。また、図７、図８に示すように、プラスチックレンズとガラスレンズを比較すると、プラスチックレンズの方がガラスレンズよりも温度依存性が大きく、温度上昇による屈折率の変動は大きくなる。なお、レンズのパワー（屈折度数）は、レンズの半径が小さいと大きくなる。したがって、レンズの形状（凹レンズ、凸レンズ、およびこれらの半径）とレンズの材質の組合せを設定することにより、レンズの温度が高くなった場合に焦点距離が近くなるかまたは遠くなるかを選択できるとともに、焦点距離の変化の量を選択できることとなる。

そこで、本実施の形態のレンズユニット３８は、凸レンズであるレンズ５１を温度依存性の高いプラスチックから構成し、他のレンズ５２、５３、５４、５５、５６を温度依存性の低いガラスから構成することにより、温度が高くなった場合に焦点距離が長くなるように構成されている。また、レンズ５１、５２、５３、５４、５５、５６のそれぞれの半径は、温度が高くなった場合の焦点距離の移動量が、熱による保持ブラケット４１の膨張量と一致するように設定されている。

また、温度が高くなった場合の焦点距離の移動量と、熱による保持ブラケット４１の膨張量との差がレンズユニット３８の有効焦点深度内に収まるようにレンズ５１、５２、５３、５４、５５、５６の材質および半径を設定してもよい。ここで有効焦点深度とは、実質的に焦点が合っているとみなすことのできる範囲をいい、被写界深度と同意である。

なお、本実施の形態では、レンズ５１、５２、５３、５４、５５、５６の材質として、プラスチックとガラスを用いているが、これらに限らず、互いに温度依存性の異なる２種類以上の材質からなるレンズ組み合わせて光学ユニット３３に用いることができる。

次に、図９を参照して、熱によりレンズユニット３８と撮像素子３９の距離が変化することによるＲＧＢ各波長のＭＴＦへの影響について説明する。なお、本実施の形態では、ＲＧＢはそれぞれ光の３原色である赤色、緑色、青色を意味する。レンズユニット３８と撮像素子３９の距離は、冷間時においてＲＧＢ全ての波長において適正な、すなわち求められる特性を満たすように位置決めされるものであるが、レンズユニット３８と撮像素子３９の距離が変化（図９では増加）するとＭＴＦが所定の値からずれてしまい、ＲＧＢのバランスがずれた画像情報を得ることになる。また、ＲＧＢの３波長全てにおいて温度変動によりレンズユニット３８と撮像素子３９の距離が変化した後に、レンズユニット３８が撮像素子３９上に厳密に結像させることは困難である。

そこで、本実施の形態では、ＲＧＢ何れの波長においてもレンズユニット３８の焦点深度内に、レンズユニット３８と撮像素子３９の距離の変位量とレンズユニット３８の焦点距離の変位量との差が収まるように、レンズユニット３８と撮像素子３９の距離を設定して組付けを行っている。

また、ＲＧＢ何れの波長においてレンズユニット３８の焦点深度内にレンズユニット３８と撮像素子３９の距離の変位量とレンズユニット３８の焦点距離の変位量との差が収まるようにすることが理想的であるが、そのための調整は困難であるため、レンズユニット３８と撮像素子３９の距離の変動を最も大きく受ける波長、すなわち、ＭＴＦピーク幅の最も狭い波長においてレンズユニット３８と撮像素子３９の距離の変位量とレンズユニット３８の焦点距離の変位量との差がレンズユニット３８の焦点深度内に収まるように組付けを行っている。

このように画像読取部１３に装着された光学ユニット３３にあっては、原稿の複写時に原稿の読取りを行う。このとき、光源３４から原稿面に光を照射し、原稿面からの反射光を第１ミラー３５、第２ミラー３６、第３ミラー３７の順に反射させた後、レンズユニット３８を通して撮像素子３９に結像する。このとき、原稿の読取枚数が多い場合等には撮像素子３９の温度が高温になり、撮像素子３９の熱の影響を受けて保持ブラケット４１が膨張する。また、撮像素子３９の熱の影響を受けて光学ユニット３３の焦点距離が長くなる。光学ユニット３３の焦点距離の変化量は、上述したように保持ブラケット４１の膨張量と等しくなるように設定されているので、光学ユニット３３においては、温度上昇した場合でも撮像素子３９上に正しく結像することとなる。

本実施の形態では、温度変動によるレンズユニット３８の焦点距離の増減の方向と、撮像素子３９とレンズユニット３８との距離の増減の方向とが同じ方向となるように構成され、温度変動があってもレンズユニット３８は撮像素子上に結像することができるので、結像位置のずれによるＭＴＦ低下等の不具合を防止することができ、良好な画像情報を得ることができる。したがって、レンズユニット３８と撮像素子３９とを保持する保持ブラケット４１が熱膨張しても画像の読取精度が悪化するのを防止することができる。

また、熱による前記レンズユニット３８の焦点距離の増減の方向および、熱による撮像素子３９とレンズユニット３８との距離の増減の方向は増加する方向となっているので、光学ユニット３３やこの光学ユニット３３を備える画像読取装置、画像形成装置から発生する熱によって通常はレンズユニット３８の焦点距離が増加し、撮像素子３９とレンズユニット３８との距離も増加するので、レンズユニット３８と撮像素子３９とを保持する保持ブラケット４１が熱膨張しても画像の読取精度が悪化するのを防止することができる。

また、本実施の形態では、熱によるレンズユニット３８の焦点距離の増減と、熱による撮像素子３９とレンズユニット３８との距離の増減との差は、レンズユニット３８の有効焦点深度よりも小さくなるように構成されているので、レンズユニット３８の焦点距離と、撮像素子３９とレンズユニット３８との距離とに差が生じても、この差はレンズユニット３８の有効焦点深度の範囲内に収まることになるので、温度変動があってもレンズユニット３８は撮像素子３９上に実質上結像することができ、画像特性上問題となる程のＭＴＦの低下を防止することができる。

また、本実施の形態では、保持ブラケット４１を板金部材から構成したので、樹脂モールド部材から構成した場合と比較して熱による膨張を半分程度に押えることができるので、保持ブラケット４１が熱の影響を受けて膨張するのを抑制することができる。

また、本実施の形態では、保持ブラケット４１を黒色鋼板から構成したので、読取画像の品質に悪影響を与えるフレア光を抑制することができる。

また、本実施の形態では、レンズユニット３８はＲＧＢの３波長を含むフルカラーを読取り、熱によるレンズユニット３８のＲＧＢの３波長全ての焦点距離の増減と、熱による撮像素子３９とレンズユニット３８との距離の増減との差は、レンズユニット３８の有効焦点深度よりも小さくなるよう構成されているので、何れか１つの波長のＭＴＦが低下しても良好な読取画像を得ることができないフルカラーを読取る光学ユニット３３において、温度変動があってもレンズユニット３８のＲＧＢの３波長は撮像素子３９上に結像することができるので、結像位置のずれによるＭＴＦ低下等の不具合を防止することができ、良好な画像情報を得ることができる。

また、本実施の形態では、レンズユニット３８が読取るＲＧＢの３波長のうちＭＴＦカーブのピーク幅が最も狭い波長において、熱によるレンズユニット３８の焦点距離の増減と、熱による撮像素子３９とレンズユニット３８との距離の増減との差が、レンズユニット３８の有効焦点深度よりも小さい位置に、保持ブラケット４１は撮像素子３９およびレンズユニット３８を保持するように構成されているので、ＲＧＢの３波長のうちＭＴＦカーブのピーク幅が最も狭い波長に合わせて保持ブラケット４１が撮像素子３９とレンズユニット３８を保持しているので、ピーク幅が最も狭い波長のＭＴＦの低下が与える画像情報への影響を最小限に留めることができ、良好な画像情報を得ることができる。

以上、このような構成を有する光学ユニット３３を画像読取部１３、及び複写機１０に設けることにより、画像読取部１３および、記録紙に画像を良好に形成することができる複写機１０を得ることができる。

図１０は本発明に係る光学ユニット、画像読取装置および画像形成装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図１０において、レンズユニット３８はブラケット４３を介して黒色鋼板からなる第１保持ブラケット７１に保持されている。また、撮像素子３９は、黒色鋼板からなる第２保持ブラケット７２に第１の実施の形態と同様に接着されている。第１保持ブラケット７１はボルト４２ａ、４２ｂにより支持ブラケット４０に固定される。また、第２保持ブラケット７２がボルト４２ｃにより固定されるとともに第２保持ブラケット７２に設けられた摺動部が支持ブラケット４０と第２保持ブラケット７２との間隔を一定に保つことにより、撮像素子３９が常にレンズユニット３８に対して正しく対向するようになっている。

このように構成された光学ユニット３３においては、撮像素子３９の発熱や、画像読取部１３内部又は複写機１０内部の機器の発熱によって黒色鋼板により形成された第１保持ブラケット７１、第２保持ブラケット７２は熱膨張する。レンズユニット３８の移動量は、第１保持ブラケット７１が支持ブラケット４０との固定部であるボルト４２ａとボルト４２ｂの間に位置しているため僅かであるが、撮像素子３９の移動量は、第２保持ブラケット７２がボルト４２ｃと摺動部７２ａにより位置決めされているため大きく、主に第２保持ブラケット７２の熱膨張の影響により、図１０において、撮像素子３９はレンズユニット３８からに近づく方向に移動する。即ち、撮像素子３９とレンズユニット３８との距離を第１保持ブラケット７１と第２保持ブラケット７２が熱膨張していない冷間時に位置決めした場合、第１保持ブラケット７１と第２保持ブラケット７２の温度が上昇し熱膨張した場合は、撮像素子３９とレンズユニット３８との距離が減少することになる。

また、本実施の形態のレンズユニット３８は、レンズ５２とレンズ５３からなる一群の凹レンズを温度依存性の高いプラスチックから構成し、他のレンズ５１、５４、５５、５６を温度依存性の低いガラスから構成することにより、温度が高くなった場合に焦点距離が短くなるように構成されている。また、レンズ５１、５２、５３、５４、５５、５６のそれぞれの半径は、温度が高くなった場合の焦点距離の移動量が、熱によるレンズユニット３８と撮像素子３９との距離の変化量と一致するように設定されている。

このように構成された第２の実施の形態の光学ユニット３３にあっては、第１の実施の形態と同様に、原稿の複写時に原稿の読取りを行う。このとき、光源３４から原稿面に光を照射し、原稿面からの反射光を第１ミラー３５、第２ミラー３６、第３ミラー３７の順に反射させた後、レンズユニット３８を通して撮像素子３９に結像する。このとき、原稿の読取枚数が多い場合等には撮像素子３９の温度が高温になり、撮像素子３９の熱の影響を受けて第１保持ブラケット７１、第２保持ブラケット７２が膨張し、レンズユニット３８と撮像素子３９の距離は短くなる。また、レンズユニット３８は、撮像素子３９の熱の影響を受けて焦点距離が長くなる。光学ユニット３３の焦点距離の変化量は、主に第２支持ブラケット７２の熱膨張による撮像素子３９の移動の量と等しくなるように設定されているので、光学ユニット３３においては、温度上昇した場合でも撮像素子３９上に正しく結像することとなる。

したがって、第２の実施の形態においても、温度変動によるレンズユニット３８の焦点距離の増減の方向と、撮像素子３９とレンズユニット３８との距離の増減の方向とが同じ方向となるように構成され、温度変動があってもレンズユニット３８は撮像素子上に結像することができるので、結像位置のずれによるＭＴＦ低下等の不具合を防止することができ、良好な画像情報を得ることができる。したがって、レンズユニット３８と撮像素子３９とを保持する第１保持ブラケット７１、第２保持ブラケット７２が熱膨張しても画像の読取精度が悪化するのを防止することができる。

以上のように、本発明に係る光学ユニット、画像読取装置、画像形成装置は、レンズユニットと撮像素子とを保持する保持部材が熱膨張しても画像の読取精度が悪化するのを防止することができるという効果を有し、原稿からの反射光をレンズで集光した後、撮像素子に結像して電気信号に変換するようにした光学ユニットと、この光学ユニットを用いたスキャナ装置等の画像読取装置およびこの画像読取装置を備えた画像形成装置として有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図 本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の光学ユニットにカバーが装着された状態の斜視図 本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の光学ユニットからカバーが取り外された状態の斜視図 本発明の第１の実施の形態に係る画像読取装置の光学ユニットの上面図 本発明の第１の実施の形態に係る画像読取装置の光学ユニットの側面断面図 本発明の第１の実施の形態に係る画像読取装置のレンズユニットの断面図 プラスチックレンズの温度依存性を説明する図 ガラスレンズの温度依存性を説明する図 ＲＧＢ各波長毎のＭＴＦとレンズＣＣＤ間距離の関係を示す図 本発明の第２の実施の形態に係る画像読取装置の他の構成の光学ユニットの側面断面図

符号の説明

１０ 複写機（画像形成装置）
１３ 画像読取部（画像読取装置）
１３ａ 走行レール
１４ 画像形成部（画像形成手段）
３３ 光学ユニット
３４ 光源
３８ レンズユニット
３９ 撮像素子
４０ 支持ブラケット
４１ 保持ブラケット（保持部材）
４２ａ、４２ｂ ボルト
４３ ブラケット
４７ カバー
４８ シェーディング補正部
４９ 開口部
５１、５２、５３、５４、５５、５６ レンズ
７１ 第１保持ブラケット（保持部材）
７２ 第２保持ブラケット（保持部材）

Claims (5)

1. 光源から原稿面に照射された後、前記原稿面から反射される反射光を電気信号に変換する撮像素子と、
   前記反射光を前記撮像素子上に結像するレンズユニットと、
   前記撮像素子および前記レンズを保持する保持部材とを備えた光学ユニットにおいて、
   熱による前記レンズユニットの焦点距離の増減の方向と、熱による前記撮像素子と前記レンズユニットとの距離の増減の方向を一致させ、
   熱による前記レンズユニットの焦点距離の増減の方向および、熱による前記撮像素子と前記レンズユニットとの距離の増減の方向は、増加する方向であり、
   熱による前記レンズユニットの焦点距離の増減と、熱による前記撮像素子と前記レンズユニットとの距離の増減との差は、前記レンズユニットの有効焦点深度よりも小さく、
   前記レンズユニットはＲＧＢの３波長を含むフルカラーを読取り、前記レンズユニットが読取るＲＧＢの３波長のうちＭＴＦカーブのピーク幅が最も狭い波長において、熱による前記レンズユニットの焦点距離の増減と、熱による前記撮像素子と前記レンズユニットとの距離の増減との差が、前記レンズユニットの有効焦点深度よりも小さい位置に、前記保持部材は前記撮像素子および前記レンズユニットを保持することを特徴とする光学ユニット。
2. 前記保持部材を板金部材から構成したことを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
3. 前記板金部材を黒色鋼板から構成したことを特徴とする請求項２に記載の光学ユニット。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光学ユニットを備えたことを特徴とする画像読取装置。
5. 記録媒体に画像を形成する画像形成手段を備えるとともに、請求項４に記載の画像読取装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images