JP4659628B2 - 原稿読み取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、原稿読み取り装置、特に、画像形成装置に用いられ原稿の画像情報を読み取る原稿読み取り装置に関する。

画像形成装置に用いられている原稿読み取り装置は、原稿に光を照射する光源と、原稿で反射した光を反射する反射部材としての第１ミラーと、第１ミラーによって反射された光を反射する第２ミラーと、第２ミラーで反射された光を反射する第３ミラーと、第３ミラーからの光を結像する結像レンズと、結像レンズで結像された光学像を光電変換する光電変換素子とを備えている。そして、光源と第１ミラーとが一定の速度で移動する同一の第１移動枠体内に配置され、第２ミラーと第３ミラーとが第１移動枠体の移動速度の半分の速度で移動する第２移動枠体内に配置されている。

この原稿読み取り装置では、第１移動枠体は原稿の一端から他端に向かって副走査方向に移動する。このとき、第１移動枠体内の光源からの光が原稿の主走査方向に照射され、原稿で反射された光は光源とともに移動する第１ミラーによって反射されて第２移動枠体の第２ミラーに入射する。ここで、第２移動枠体は第１移動枠体の移動に伴って、第１移動枠体の移動する方向と同じ方向に移動する。このとき、第１ミラーで反射された光は、第２ミラーで反射され、さらに同じ第２移動枠体内の第３ミラーで反射されて、結像レンズに照射される。そして、結像レンズにより、光電変換素子において結像され、この光電変換素子によって電気信号に変換される。

ここで、一般に第１から第３ミラーは、それぞれを作成する際に、反射面を完全な平面にすることは極めて困難であって、反射面は微小な曲率を持つことは避けられない。この反射面の曲率は、結像レンズによる結像位置のずれを招く。この点についてより詳細に説明する。

原稿読み取り装置の光学系に使用されるミラーは、ミラーと結像レンズとの間の距離に反比例して、ミラーの面精度が結像性能に及ぼす影響が大きくなる。そして、原稿の画像情報を読み取る場合、前述のように第２移動枠体が副走査方向に移動するので、読み取り終了時は、読み取り開始時に比較して結像レンズに非常に接近することになる。このように、ミラーが結像レンズに非常に接近した状態では、ミラーの反射面の面精度が結像性能に与える影響が大きくなる。

そこで、特許文献１に記載の画像読み取り装置では、ミラーがレンズに近づいた際に使用される部分のみ反射面の面精度を高めるようにしている。
特開平１１―１４６１３９号公報

特許文献１に記載の発明では、ミラーの面精度を高めることによって結像性能の低下を抑えるものであるが、研磨精度にも限界があり、また面精度を高めることはコストアップを招く。

また、近年、原稿読み取り装置はカラー化が進み、画像はＲＧＢ各色で読み取られるが、光は波長により屈折率が異なるため、ＲＧＢの結像位置は異なる。このため、ＲＧＢの最良のバランスがとれた位置に光電変換素子が配置される。しかし、ミラーの反射面の面精度により結像位置がずれた場合、ＲＧＢのうちの１色の解像力が低下してしまい、画像品質の低下が発生する。

本発明の課題は、コストアップを招くことなく、反射部材の反射面の面精度の影響による画像品質の低下を抑えることにある。

請求項１に係る原稿読み取り装置は、画像形成装置に用いられ、原稿の画像情報を読み取る装置であって、光源と、第１反射部材と、第２反射部材と、第３反射部材と、結像レンズと、光電変換素子と、を備えている。光源は、原稿の一端から他端まで移動し、原稿に光を照射する。第１反射部材は、光源と共に移動し、原稿で反射された反射光を反射する。第２反射部材は、凸又は凹状の反射面を有し、第１反射部材に対応して移動し、第１反射部材からの光を反射する。第３反射部材は、第２反射部材の反射面とは逆の凹又は凸状の反射面を有し、第２反射部材と共に移動し、第２反射部材からの光を反射する。結像レンズは第３反射部材からの光を結像する。光電変換素子は結像レンズで結像された光学像を光電変換する。

この原稿読み取り装置では、原稿の一端から他端に向かって光源が移動しながら原稿に光が照射される。原稿で反射された光は光源と共に移動する第１反射部材で反射される。第１反射部材で反射された反射光は第１反射部材に対応して移動する第２反射部材で反射される。さらに、第２反射部材で反射された光は第２反射部材と共に移動する第３反射部材で反射される。そして、第３反射部材で反射された光は結像レンズで結像され、光電変換素子で電気信号に変換される。この電気信号が画像形成装置の画像形成部に伝達されて用紙に画像が形成される。

以上のような光路において、第２反射部材の反射面が凸又は凹状に形成されており、一方、第３反射部材の反射面が逆に凹又は凸状に形成されているので、両反射部材の反射面の形状による影響が打ち消しあうように作用する。このため、各反射部材の反射面の面精度を高精度にすることなく、面精度の影響による解像力の低下を抑えることができ、画像品質の低下を抑えることができる。

請求項２に係る原稿読み取り装置は、請求項１の装置において、第２反射部材及び第３反射部材は、光源の移動方向を副走査方向とした場合に、副走査方向と直交する主走査方向に延びる板状部材である。そして、第２反射部材は、反射面上において、主走査方向と直交する方向において凸又は凹状の所定の曲率を有しており、第３反射部材は、反射面上において、主走査方向と直交する方向において凹又は凸状で第２反射部材の曲率とは逆の曲率を有している。

ここで、各反射部材の反射面は、主走査方向（以下、長手方向と記す）に長く、上下方向（以下、幅方向と記す）には短く形成されている。このような反射部材においては、長手方向と幅方向とで面精度が同じであっても、幅方向の面精度の方が像面移動量としては約２倍の感度を持つことになる。これは、解像力に影響のある第２反射部材及び第３反射部材は、一般的に、光路に対して４５°傾けて設置されており、反射面上に光線をプロットした場合、図１に示すように、反射面における幅方向のサイズが長手方向のサイズに比較して√２倍となり、しかも２枚の第２及び第３反射部材があるために２倍となるのである。

そこで請求項２に係る発明では、第２及び第３反射部材は、それぞれ反射面上において主走査方向と直交する方向（幅方向）において所定の曲率を有し、かつその曲率が逆になるように形成されている。したがって、面精度の影響をより少なくすることができ、画像品質の低下を抑えることができる。

請求項３に係る原稿読み取り装置は、請求項２の装置において、第２反射部材は、反射面上において、主走査方向において凸又は凹状の所定の曲率を有しており、第３反射部材は、反射面上において、主走査方向において凹又は凸状で第２反射部材の曲率とは逆の曲率を有している。

この場合は、第２及び第３反射部材は、それぞれ反射面上において主走査方向（長手方向）においても所定の曲率を有し、かつその曲率が逆になるように形成されている。したがって、さらに面精度の影響を少なくすることができ、画像品質の低下を抑えることができる。

請求項４に係る原稿読み取り装置は、請求項２又は３の装置において、第２反射部材及び第３反射部材は光を反射する反射面を含む全体が所定の曲率を有している。

この場合は、第２及び第３反射部材の反射面を含む全体が逆の曲率を有しているので、反射面のいずれの部分で光が反射しても解像力の低下を抑えることができる。すなわち、第２及び第３反射部材が移動しても、これらの反射部材と結像レンズとの距離にかかわらず、解像力の低下を抑えることができる。

請求項５に係る原稿読み取り装置は、請求項１から４のいずれかの装置において、第２反射部材及び第３反射部材は、反射面に、反射面であることが識別可能なように識別手段を有している。

本発明においては、第２反射部材と第３反射部材とを、それぞれの曲率が逆になるように組み付ける必要があるが、各反射部材の曲率は非常に大きく、組み付ける際に作業者が反射面の凹凸の別を見分けることが困難である。

そこで、この請求項５に係る発明では、反射部材のいずれの面が所定の曲率で形成された反射面であるのかを識別するために、識別手段を設けている。したがって、誤組み付けを防止できる。

請求項６に係る原稿読み取り装置は、請求項１から５のいずれかの装置において、光源及び第１反射部材は第２及び第３反射部材の移動方向に第２及び第３反射部材の移動速度の２倍の移動速度で移動する。

請求項７に係る原稿読み取り装置は、請求項１から６のいずれかの装置において、光源及び第１反射部材を支持する第１移動枠体と、第２反射部材及び前記第３反射部材を支持する第２移動枠体と、をさらに備えている。

本発明は、第２反射部材及び第３反射部材の反射面が逆の曲率を有するために、各反射部材の面精度による解像力の影響度を打ち消し合うことができ、画像の解像度の低下を抑えることができる。

１．構成
図２に本発明の一実施形態による原稿読み取り装置１を示す。なお、この図２は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。

この原稿読み取り装置１は、原稿台ガラス２と、光源３及び第１ミラー（第１反射部材）４を有する第１移動枠体５と、第２ミラー（第２反射部材）６及び第３ミラー（第３反射部材）７を有する第２移動枠体８と、結像レンズ９と、ラインセンサ（光電変換素子）１０とを有する。

原稿台ガラス２は、オペレータが読み取りを行いたい原稿を載せるための部分であって、長方形状の板ガラスである。この原稿台ガラス２の上側には図示しない原稿台カバーが開閉自在に設けられている。原稿台カバーは原稿台ガラス２の上に載せられた原稿を抑えるための部分である。

光源３は、原稿の主走査方向に光を照射する部分であって、図２の紙面に直交する方向に延びて構成されている。光源３には例えばハロゲンランプや蛍光ランプ、キセノンランプなどが用いられる。また、光源３は、原稿の読み取りを行っていない状態では原稿の一端（図２の左側、以下左側と言う）に位置しており（図２で示す位置）、原稿読み取りの際には原稿の一端から他端（図２の右側、以下右側と言う）までを一定の速度で移動する（図３で示す位置）。

第１移動枠体５は、光源３と第１ミラー４とを支持するする部材であって、原稿の一端から他端までを一定の速度Ｖで移動する。

第１ミラー４は、原稿台ガラス２側に反射面を有しており、光源３によって原稿に照射された光が原稿で反射する際に、その反射光を水平面から４５°傾いた方向、すなわち第２ミラー６が配置されている方向に反射するための部材である。この第１ミラー４は、図２の紙面に直交する方向に延びるように形成された板状の部材であって、光源３の図２の左下側に配置されている。さらに、第１ミラー４は、光源３の原稿読み取り動作に伴って、光源３と同じ方向及び同じ速度で移動する。

第２移動枠体８は、内部に第２ミラー６と第３ミラー７とを支持するための部材であって、原稿読み取り動作時には第１移動枠体５と同じ方向に第１移動枠体５の半分の速度Ｖ／２で移動する。

第２ミラー６は、図２及び図３に示すように、第１ミラー４と同様に紙面に直交する方向に延びる板状の部材であって、第１ミラー４と対向する側に反射面を有し、第１ミラー４によって反射された反射光を下方の第３ミラー７が配置されている方向に反射するための部材である。すなわち、この第２ミラー６は、第１ミラー４の左側に、第１ミラー４と同じ高さ位置で、水平面に対して４５°傾けて配置されており、第１ミラー４と平行に配置されている。

第３ミラー７は、図２及び図３に示すように、第１ミラー４と同様に紙面に直交する方向に延びる板状の部材であって、第２ミラー６と対向する側に反射面を有し、第２ミラー６によって反射された反射光を水平方向右側の結像レンズ９に入射するための部材である。すなわち、この第３ミラー７は、第２ミラー６の下方に、第２ミラー６と左右方向において同じ位置に、水平面に対して４５°傾けて配置されている。

ここで、第２ミラー６及び第３ミラー７の反射面は、幅方向及び長手方向において、所定の曲率を有し、かつ曲率が互いに逆（絶対値が同じで凹凸の方向が逆）になるように形成されている。より詳細には、図４に示すように、第２ミラー６の反射面は、幅方向において、＋４００ｍＲ（半径４００ｍの凸状）となるような曲率を有しており、かつ図５に示すように、長手方向において、上方に＋４００ｍＲ（上方に膨らむ半径４００ｍの凸状）となるような曲率を有している。また、第３ミラー７の反射面は、幅方向において、−４００ｍＲ（半径４００ｍの凹状）となるような曲率を有しており、かつ長手方向において、上方に−４００ｍＲ（下方に膨らむ半径４００ｍの凹状）となるような曲率を有している。なお、図４及び５では、凹凸の様子が理解しやすいように模式化して示しており、実際の形状、寸法とは異なる。

また、各ミラー６，７には、いずれの面が反射面であるかを識別するために、シール１１が貼られている。このシールは、光路上、邪魔にならない場所に貼られている。なお、各ミラー６，７を組み付けた後に、シール１１をはがすようにしても良く、この場合は、光路上にシール１１が貼られていても良い。

結像レンズ９は、第３ミラー７の右側において、第３ミラー７とほぼ同じ高さ位置に配置されている。この結像レンズ９は固定されており、移動しない。そして、第３ミラー７からの光を受けて、ラインセンサ１０上に光学像を結像する。

ラインセンサ１０は、ＣＣＤ素子によって構成されており、結像レンズ９によって結像された光学像を電気信号に変換するための部材である。このラインセンサ１０は、図２の紙面に直交する方向に延びている。

２．動作
原稿読み取り装置１の動作について説明する。原稿を、読み取りたい画像が形成されている面を下にして原稿台ガラス２の上に載置し、図示しない原稿カバーを閉じて読み取り開始キーを押すと、読み取りが開始される。なお、読み取り開始前は、第１移動枠体５及び第２移動枠体８は、図２に示すように左側端部に位置している。

原稿の読み取りが開始されると、原稿の左側端部に配置されていた第１移動枠体５が右側（副走査方向）に移動を開始する。この開始と同時に、原稿に向かって光源３からの光が照射される。光源３は副走査方向に移動しながら、原稿全体が光源３からの光によって照射される。そして、原稿全体に対する光の照射が終了すると、第１移動枠体５及び第２移動枠体８は、例えば、図２示すような右側の位置に位置することになる。その後、光源３からの照射は停止させられ、各移動枠体５，８は左側端部のホームポジションに戻る。

以上のような走査において、光源３から原稿に照射された光は原稿で反射し、第１ミラー４に入射する。第１ミラー４に入射した光は第２ミラー６側に反射し、この第２ミラー６で反射して第３ミラー７に入射する。そして、第３ミラー７からの反射光は、結像レンズ９によってラインセンサ１０上に結像される。

光が以上の光路を進む際に、第２ミラー６及び第３ミラー７が幅方向及び長手方向において互いに逆の曲率で形成されているため、各ミラーの曲率による影響が打ち消されることになる。具体的には、第２ミラー６の曲率によって最良の位置から結像位置がずれるが、第３ミラー７によって、第２ミラー６によってずれた方向とは逆の方向に結像位置がずれるために、第２ミラー６及び第３ミラー７によって生じる結像位置のずれが小さくなる。このために原稿読み取りの精度、すなわち解像度が低下するのを防止できる。

ここで、ミラーの面精度が像面位置（結像位置）に与える影響を図６に示す。なお、この図６の特性は、実測値ではなく、シミュレーション結果である。図において、まず、実線Ａは両ミラー６，７を長手方向においてのみ同じ方向に４００ｍＲの曲率で形成した場合である。この場合は、第２移動枠体８が結像レンズに近づくにつれて、像面移動量が大きくなっている。また破線Ｂは、第２ミラー６を平面で形成し、第３ミラー７を幅方向において４００ｍＲで形成した場合である。この場合も、実線Ａとほぼ同様の像面移動量となる。一点鎖線Ｃは、第２ミラー６及び第３ミラー７ともに、幅方向において＋４００ｍＲの曲率で形成し、組み付けた場合である。すなわち、両ミラー６，７が、幅方向において同じ方向の曲率が形成されている場合である。この場合は、Ａ及びＢに比較して、ほぼ２倍の像面移動量が生ずることがわかる。

以上から、特に、両ミラー６，７において、特に幅方向の曲率が像面移動量に大きく影響していることがわかる。

以上のシミュレーション結果に対して、本実施形態では、両ミラー６，７において、特に解像度に影響の大きい幅方向だけではなく、長手方向においても、互いに逆の曲率のミラーを用いているので、像面移動量をほぼ「０」にすることができる。

３．他の実施形態
（ａ）上記実施形態では、第２ミラー６及び第３ミラー７に対して４００ｍＲの曲率のミラーを用いたが、曲率は４００ｍＲに限定されるものでない。

（ｂ）上記実施形態では、第２ミラー６を凸状に形成し、第３ミラー７を凹状に形成したが、それぞれ逆の形状でも良い。

（ｃ）上記実施形態では、各ミラーについて、長手方向と幅方向の両方向において逆の曲率のミラーを組み合わせて使用したが、解像度に大きく影響する幅方向についてのみ逆の曲率を有するミラーを使用するようにしても良い。

（ｄ）上記実施形態では、いずれの面が反射面であるかを識別するために第２ミラー６及び第３ミラー７の反射面にシール１１を貼り付けているが、マジックでチェックすることでいずれの面が反射面であるかを識別しやすくしても良い。

反射ミラーの反射面における光線スポット形状を示す図。 本発明の一実施形態に係る原稿読み取り装置の初期状態（原稿読み取り動作を行っていない状態）の断面の概略図。 本発明の一実施形態に係る原稿読み取り装置の原稿読み取り動作時の断面の概略図。 第２及び第３ミラーの幅方向の曲率を示す図。 第２及び第３ミラーの長手方向の曲率を示す図。 ミラーの面精度が像面位置に与える影響を示す図。

符号の説明

１ 原稿読み取り装置
３ 光源
４ 第１ミラー（第１反射部材）
５ 第１移動枠体
６ 第２ミラー（第２反射部材）
７ 第３ミラー（第３反射部材）
８ 第２移動枠体
９ 結像レンズ
１０ ラインセンサ（光電変換素子）
１１ シール

Claims (5)

1. 画像形成装置に用いられ、原稿の画像情報を読み取る原稿読み取り装置であって、
   前記原稿の一端から他端まで移動し、前記原稿に光を照射するための光源と、
   前記光源と共に移動し、前記原稿で反射された反射光を反射する第１反射部材と、
   凸又は凹状の反射面を有し、前記第１反射部材に対応して移動し、前記第１反射部材にからの光を反射する第２反射部材と、
   前記第２反射部材の反射面とは逆の凹又は凸状の反射面を有し、前記第２反射部材と共に移動し、前記第２反射部材からの光を反射する第３反射部材と、
   前記第３反射部材からの光を結像する結像レンズと、
   前記結像レンズで結像された光学像を光電変換する光電変換素子と、
   を備え、
   前記第２反射部材及び前記第３反射部材は、前記光源の移動方向を副走査方向とした場合に、前記副走査方向と直交する主走査方向に延びる板状部材であり、かつ光路に対して傾けて配置されており、
   前記第２反射部材は、反射面上において、前記主走査方向において凸又は凹状の所定の曲率を有していると共に、前記主走査方向と直交する方向において凸又は凹状の所定の曲率を有しており、
   前記第３反射部材は、反射面上において、前記主走査方向において凹又は凸状で前記第２反射部材の曲率とは逆の曲率を有していると共に、前記主走査方向と直交する方向において凹又は凸状で前記第２反射部材の曲率とは逆の曲率を有している、
   原稿読み取り装置。
2. 前記第２反射部材及び前記第３反射部材は光を反射する反射面を含む全体が所定の曲率を有している、請求項１に記載の原稿読み取り装置。
3. 前記第２反射部材及び前記第３反射部材は、反射面に、反射面であることが識別可能なように識別手段を有している、請求項１又は２に記載の原稿読み取り装置。
4. 前記光源及び前記第１反射部材は前記第２及び第３反射部材の移動方向に前記第２及び第３反射部材の移動速度の２倍の移動速度で移動する、請求項１から３のいずれかに記載の原稿読み取り装置。
5. 前記光源及び前記第１反射部材を支持する第１移動枠体と、
   前記第２反射部材及び前記第３反射部材を支持する第２移動枠体と、
   をさらに備えた、請求項１から４のいずれかに記載された原稿読み取り装置。

Images