JP5027494B2 - 画像読取装置、画像形成装置、及び、画像読取装置の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルＰＰＣなどに搭載されている、固体撮像素子と結像レンズ、照明装置を搭載した縮小光学系の画像読取装置、画像読取装置を備えた画像形成装置及び画像読取装置の調整方法に関する。

上述した画像読取装置に使用する照明装置として、特許文献１に以下のようなものが記載されている。これは、画像読取装置、感材の露光装置、及び露光済み感材の定着装置等に用いられる照明装置において、光量や光量分布、色の調整を容易にかつ高い自由度で行うことのできる照明装置を提供するため、内面が反射面又は拡散反射面である筒状の本体と、本体内に光を入射する光源と、本体の側壁に設けられた、本体の長手方向に延在するスリット状の光射出口と、本体の側壁に１つ以上設けられたスリット状の制御板挿入口と、制御板挿入口から本体の内面に沿って挿入される、本体の内面と異なる光学特性を有する制御板とを備えるものである。
特開２００４−２９７２０６号公報

しかしながら、前記した本発明に関連した特許に記載された照明装置を用いる場合には、該照明装置の特徴として照明効率を高めるため照明の焦点をある範囲に限定させているため、照明焦点と読取焦点をある程度の精度で一致させなければ良好な画像が読み取れない場合がある。

そこで、本発明は、照明光の焦点と読取焦点を容易に一致させることができる画像読取装置、画像形成装置、及び、画像読取装置の調整方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、
光源と、複数の照明レンズとを備え、前記照明レンズで前記光源から発する光束を複数に分割し、該分割された複数の光束を照明光として原稿面上へ重畳させて照射する照明装置を備え、
前記照明装置により照明された原稿からの反射光を結像レンズで撮像素子に結像させて前記原稿面の平面的な画像を読み取る際に、前記照明装置による前記照明光が照射される前記原稿面上の主走査方向に延びた領域と、前記撮像素子が画像を取得する前記原稿面上の主走査方向に延びた領域を、前記主走査方向と直交する前記原稿面上の副走査方向に移動させ、前記原稿面の平面的な画像を読み取る画像読取装置において、
前記照明装置と前記結像レンズとを、前記撮像素子の撮像面と平行な平面内で、前記主走査方向及び前記撮像面の上下方向でずらした位置に配置し、
前記照明装置を前記副走査方向及び前記上下方向に移動させることによって、前記照明装置による前記照明光が照射される前記原稿面上での焦点位置を調整可能とし、
該照明光の焦点位置の調整により前記照明光の焦点と前記原稿面を読み取る読取焦点とを一致させる、
ことを特徴とする画像読取装置である。

請求項２の発明は、
光源と、複数の照明レンズとを備え、前記照明レンズで前記光源から発する光束を複数に分割し、該分割された複数の光束を照明光として原稿面上へ重畳させて照射する照明装置を備え、
前記照明装置により照明された原稿からの反射光を結像レンズで撮像素子に結像させて前記原稿面の平面的な画像を読み取る際に、前記照明装置による前記照明光が照射される前記原稿面上の主走査方向に延びた領域と、前記撮像素子が画像を取得する前記原稿面上の主走査方向に延びた領域を、前記主走査方向と直交する前記原稿面上の副走査方向に移動させ、前記原稿面の平面的な画像を読み取る画像読取装置であって、
前記照明装置と前記結像レンズとを、前記撮像素子の撮像面と平行な平面内で、前記主走査方向及び前記撮像面の上下方向でずらした位置に配置した画像読取装置において画像読取の調整を行う方法において、
前記照明装置を前記副走査方向及び前記上下方向に移動させることによって、前記照明装置による前記照明光が照射される前記原稿面上での焦点位置を調整可能とし、
該照明光の焦点位置の調整により前記照明光の焦点と前記原稿面を読み取る読取焦点とを一致させる、
ことを特徴とする画像読取装置の調整方法である。

請求項３の発明は、
請求項２記載の画像読取装置の調整方法において、
前記照明装置により照射される前記複数の光束の照明光軸の前記原稿面上での焦点位置と、前記結像レンズで撮像素子に結像させて前記原稿面の平面的な画像を得るための前記原稿面での理想の読取焦点位置とが近付いて合致するように、前記照明装置の前記原稿面上での焦点位置と前記理想の読取焦点位置調整を行う際に、前記理想の読取焦点位置における前記原稿上での相当位置における照度を照度計を使用して計測し、該計測値により前記焦点位置の調整値の正否を判定することを特徴とする。

本発明によれば、照明光の焦点と読取焦点を容易に一致させることができ良好な画像読取を行うことができるという効果がある。

以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。

以下本発明の実施例に係る画像読取装置について説明する。図１は本発明に係る電子写真方式の複写機やプリンタ装置等の画像形成装置を概念的に示す断面図である。本実施例の画像形成装置は、その主な構成としては、原稿を読み取る画像読取装置である読み取りユニットとして１１１、画像を形成する画像形成部１１２、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１１３、ＡＤＦ１１３から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ１１４、給紙カセット１１５乃至１１８を備える給紙部１１９、記録用紙をスタックする排紙部（排紙トレイ１２０）により構成してある。

そして、ＡＤＦ１１３の原稿台１２１上に原稿Ｄをセットして図示せぬ操作部での操作、例えばプリントキーの押下操作をすると、最上位の原稿Ｄがピックアップローラ１２２の回転により矢印Ｂ１方向へ送り出され、原稿搬送ベルト１２３の回転により、画像読み取りユニット１１１に固定されたコンタクトガラス１２４上へ給送され、そこで停止する。コンタクトガラス１２４上に載置された原稿Ｄの画像は、画像形成部１１２とコンタクトガラス１２４の間に位置する読取装置１２５によって読み取る。読取装置１２５は、コンタクトガラス１２４上の原稿Ｄを照明する光源１２６、原稿画像を結像する光学系１２７、原稿画像を結像させるＣＣＤ等からなる光電変換素子１２８等を有している。画像読み取り終了後、原稿Ｄを搬送ベルト１２３の回転により矢印Ｂ２方向へ搬送して原稿排紙トレイ１１４上へ排出する。このように、原稿Ｄを１枚ずつコンタクトガラス１２４上へ給送して原稿画像を画像読み取りユニット１１１によって読み取る。

一方、画像形成部１１２の内部には、像担持体である感光体１３０が配置してある。感光体１３０は、図において時計方向に回転駆動し、帯電装置１３１によって表面を所定の電位に帯電させる。また、書き込みユニット１３２からは、読取装置１２５によって読み取った画像情報に応じて光変調したレーザ光Ｌを照射し、帯電させた感光体１３０の表面をこのレーザ光Ｌで露光し、これによって感光体１３０の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置１３３を通るとき、対向する転写装置１３４によって感光体１３０と転写装置１３４の間に給送された記録媒体Ｐに転写する。トナー像転写後の感光体１３０の表面は、クリーニング装置１３５によって清掃する。

画像形成部１２の下部に配置した複数の給紙カセット１１５乃至１１８には、紙等の記録媒体Ｐを収容してあり、いずれかの給紙カセット１１５乃至１１８から記録媒体Ｐを矢印Ｂ３方向へ送り出し、その記録媒体Ｐの表面に、上述のように感光体１３０の表面に形成したトナー像を転写する。次に、記録媒体Ｐを矢印Ｂ４で示すように画像形成部１１２内の定着装置１４０を通し、熱と圧力の作用によって記録媒体Ｐの表面に転写されたトナー像を定着させる。定着装置１４０を通った記録媒体Ｐを排出ローラ対１３７によって搬送し、矢印Ｂ５で示すように排紙トレイ１２０へ排出し、スタックする。

次に本発明が適用される画像読取装置について説明する。画像読取装置は、以下に説明する第１及び第２の例に係るものを使用することができる、まず第１の例に係る画像形成装置の全体構造について説明する。図２は第１の例に係る画像読取装置の全体構成を示す斜視図、図３は図２に示した画像読取装置の要部を拡大して示す正面図である。

画像読み取りユニット１１１である画像読取装置は、光源、複数の照明レンズを備えた照明装置１０、ラインセンサ撮像素子２０、複数の変向ミラー２１１，２２１，２２２及び集束ミラー２１２を備え、照明装置１０で照明された原稿３０の画像を主走査方向に直線状（２次元的）に読み取り、これを副走査方向に走査することによって平面状（２次元的）の画像を読み取る。

このため、本例に係る画像読取装置２００には、変向ミラー２１１、集束ミラー２１２を搭載した第１走行体２１０と、変向ミラー２２１，２２２を搭載した第２走行体２２０を備え、これらの第１走行体２１０と、第２走行体２２０とを互いに異なる速度で移動させている。

原稿３０は原稿面３１が密着されるコンタクトガラス１２４上に設置されており、照明装置１０からの光は、変向ミラー２１１、変向ミラー２２１，２２２で反射されて原稿３０の撮像領域２３に照射される。なお、第１走行体２１０に配置された集束ミラー２１２は、照明装置１０からの光を効率的に原稿３０に照射するため湾曲面を備えている。原稿３０からの反射光は、変向ミラー２１１，変向ミラー２２１，２２２を経て結像レンズ２１により、ラインセンサ撮像素子２０に結像され、ラインセンサ撮像素子２０は撮像領域２３における画像を１次元的に取得する。

この例では、第１走行体２１０と第２走行体２２０とはモータ２４及び伝達手段２５で駆動され、第１走行体２１０は第２走行体２２０の２倍の速度で走行させられる。その結果、コンタクトガラス１２４面におけるライン状の撮像領域２３は、結像レンズ２１で、ラインセンサ撮像素子２０の読取り面に結像された状態を保ちながら走行することとなる。そして、コンタクトガラス１２４上にある原稿３０の原稿面３１の画像をラインセンサ撮像素子２０で順次読み出して２次元的に取得する。この第１走行体２１０が移動方向を副走査方向と称し、ラインセンサ撮像素子２０が読み取る方向を主走査方向と称する。

通常ラインセンサ撮像素子２０としては、１次元ＣＣＤが用いられ、結像レンズ２１はコンタクトガラス１２４の原稿像を縮小した像としてラインセンサ撮像素子２０上に結像している。また、前記第１走行体２１０と第２走行体２２０の走行速度比は２：１に設定しているので第２走行体２２０の移動距離は、第１走行体２１０の移動距離の半分となり、撮像領域２３から結像レンズ２１及びラインセンサ撮像素子２０までの距離は第１走行体２１０、第２走行体２２０の位置によらず一定となる。

次に、第２の例に係る画像形成装置の全体構造について説明する。図４は第２の例に係る画像読取装置の全体構成を示す斜視図、図５は図４に示した画像読取装置の要部を拡大して示す正面図である。

この画像読取装置３００は、照明装置１０及びラインセンサ撮像素子２０が１台の走行体３１０に搭載され、走行体３１０が移動することで２次元的な原稿像を読み取る。走行体３１０において、照明装置１０と、ラインセンサ撮像素子２０は、主走査方向に並設されており、走行体３１０には、結像レンズ、平面鏡部３１６を備えた集束ミラー３１２、変向ミラー３１３、変向ミラー３１４が配置されている。この画像読取装置３００では、照明装置１０からの光は、変向ミラー３１４、変向ミラー３１３、集束ミラー３１２を経て撮像領域２３に照射され、原稿３０からの反射光は、集束ミラー３１２、平面鏡を経て変向ミラー３１４、補正レンズ３１５、結像レンズ２１からラインセンサ撮像素子２０の撮像面に結像される。本例では、走行体３１０の位置に関係なく撮像領域２３の像がラインセンサ撮像素子２０の撮像面に結像される。図中３１３ａは平面鏡部である。

以下、上述した画像読取装置に使用される照明装置について説明する。照明装置として以下に説明する第１乃至第５の例に係る構成のものを使用することができる。

図６は照明装置の第１乃至第３の例を示す図であり、（ａ）は第１乃至３例に共通する平面図、（ｂ）は第１の例の拡大正面図、（ｃ）は第２の例の拡大正面図、（ｄ）は第３の例の拡大正面図である。

まず第１の例について説明する。図６（ａ）に示すように、照明装置４００は、ＬＥＤアレイ４１０と、ＬＥＤアレイ４１０の後方に配置される回転放物面鏡列４２０（ＰＲ）、ＬＥＤアレイ４１０の前方に配置される主集光レンズ４３０（ＣＡ１）、主集光レンズ４３０の前方に配置される主照明レンズ４４０（ＣＡ２）、主照明レンズ４４０の前方に配置される主統合レンズ４５０（Ｌ）を備える。

ＬＥＤアレイ４１０は、複数の発光ダイオード４１１を１列に並べて構成されている。白色光を得るため、発光ダイオード４１１として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のものを用いる。図６（ａ）では４個のみを記載しているが、最低限各色１個ずつの計３個あればよく、その整数倍でも、カラーバランスを考慮して発光光量の少ない色の発光ダイオード４１１を増加させるようにしてもよい。

回転放物面鏡列４２０は、複数の回転放物面鏡４２１を１列に配置して構成される。各回転放物面鏡４２１は、その焦点位置に発光ダイオード４１１を置き、発光ダイオード４１１で発光する光束を反射させて平行光にする。なお、ＬＥＤの発光面は完全に点ではなくある面積を持っているので焦点位置以外から発光する光束は平行光からずれて発散し、焦点からずれるほど平行光から外れる。その配光特性の代表例を図７に示す。

主照明レンズ４４０は、回転放物面鏡列４２０で平行光になった光束を拡張して照射対象面（読取領域）を照明するシリンダレンズアレイである。その構成は図６（ａ）に示すようにシリンダ（レンズ）を並べたものである。また、その焦点距離はｆ２＝１／（（１／ａ）＋（１／ｃ））とするのがよい（図６（ｃ）参照）。

主集光レンズ４３０は、発散光を含む平行光を効率よく主照明レンズ４４０に入射するものであり、シリンダレンズアレイで構成される。その構成は、主照明レンズ４４０と同型であり、焦点距離はｆ１＝ｃとするのがよいが、主照明レンズ４４０と同じｆ２としてもほとんど効率は落ちない。なお、主集光レンズ４３０と主照明レンズ４４０とを同じ構成とすれば製造・販売・サービス時など管理負担が軽減される。

主統合レンズ４５０は、凸レンズであり、主集光レンズ４３０、主照明レンズ４４０で分割された光束の副光軸を照明対象面の中央に一致させ主照明レンズ４４０の各シリンダが照明する光束を照明対象面で重畳させる。焦点距離はＦ＝ａとする（図６（ｂ））参照。主統合レンズ４５０は一般の円形凸レンズにおいて副走査方向の不用な部分をカットした形状をなす。

このような照明装置の構成により、シリンダレンズアレイである主集光レンズ４３０、主照明レンズ４４０の各要素であるシリンダ（レンズ）の幅ｍの幅を通過する光束は全て照明対象面の読取領域４６０の幅Ｍ内を照射する（図６（ｂ）参照）。

この場合、発光ダイオード４１１の数と主集光レンズ４３０、主照明レンズ４４０のシリンダアレイ中のシリンダの数を一致させないほうが発光ダイオード４１１と回転放物面鏡列４２０で形成される照度プロファイルの影響をなくし照明対象面を均一にできる。ただし、発光ダイオード４１１の数の２倍を超えるシリンダ数にする場合は整数倍でも構わない。

次に第１の例における副走査方向の照明状態を図６（ｂ）に基づいて説明する。発光ダイオード４１１からの光束が回転放物面鏡列４２０から射出されるまでは図６（ａ）と同じである。ここで、主集光レンズ４３０と主照明レンズ４４０とは図示した方向からみると光学的パワーがなく、平行平板と同様に振舞うので、回転放物面鏡列４２０からの射出光は平行光のまま通過する。そして平行光の光束は主統合レンズ４５０で集束されて照明対象面の読取領域４６０で焦点を結ぶ。

この場合、発散光束は焦点位置から外れて照明対象面を照射することになる。その照度分布は図７に示した配光分布を反映している。配光分布半値幅を考慮すると例えばＭ’のような幅を照射するとしてよい（図６（ｂ）参照）。

この例は、面積を持った発光ダイオード４１１の発光面のサイズが回転放物面鏡４２１のＦ値ｆ（ＰＲ）と主統合レンズ４５０の焦点距離ｆ（Ｌ）の比ｆ（Ｌ）／ｆ（ＰＲ）倍に拡大されて照明対象面上に像を結ぶと言える。その比が数十倍から百倍になるので零点数ミリメートル角の発光ダイオード４１１における発光面の像が数センチメートルの大きさに投影されていることになり、この方向（副走査方向）だけで数十分の１から百分の１程度の効率しか得られないことが分かる。

次に第２の例について説明する。この例は、本例に係る照明装置４００は、ＬＥＤアレイ４１０、回転放物面鏡列４２０、主集光レンズ４３０、主照明レンズ４４０を備える他、主統合レンズ４７０を凸レンズに換えシリンダレンズとしている。主統合レンズ４７０は、図６（ｃ）に示すように、主走査方向は前記主統合レンズ４５０（Ｌ）の焦点距離を備えるように、主統合レンズ４５０と同じ曲率を持たせて副走査方向は光学的パワーを持たないものとしている。

そして、本例では、主統合レンズ４７０と読取領域４６０との間に、集束レンズ４８０（ＣＬ２）を配置している。この集束レンズ４８０はシリンダレンズであり、副走査方向の集光機能をＬから分離して読取領域４６０の近くに配置したものと解釈できる。この集束レンズ４８０の焦点距離はｆ（ＣＬ２）＝ａ’とする（図６（ｄ））参照。

この例によれば、回転放物面鏡列４２０から出た光束は主照明レンズ４４０まで平行光束（発散光束も含まれるが）のままで到達し、発光ダイオード４１１の発光面の拡大率はａ’／Ｆ（ＰＲ）となり、数倍程度になる。これを言い換えると、第１の例より１桁効率が向上することになる。

次に第３の例について説明する。本例に係る照明装置４００は、図６（ｄ）に示すように、ＬＥＤアレイ４１０、回転放物面鏡列４２０、主集光レンズ４３０、主照明レンズ４４０、主統合レンズ４７０、集束レンズ４８０を備える他、副照明レンズ４９０（ＣＬ３）を配置している。この副照明レンズ４９０は、シリンダレンズであり、発光ダイオード４１１の発光面の像が集束レンズ４８０の位置に結像するものであり、その焦点距離をｆ（ＣＬ３）＝１／（１／ａ”）＋（１／ｂ”）としている（ｂ”は発光ダイオード４１１から副照明レンズ４９０までの距離：図６（ｄ）参照）。この例によれば、集束レンズ４８０の焦点距離はｆ（ＣＬ２）＝１／（１／ａ’）＋（１／ａ”）とするのが効果的である。ただし、ｆ＝ａ”のままでも少し効率が悪いが第２の例よりも効率はよくなる。実験の結果、第２の例は、第３の例より、５０％程度の効率向上が認められた。

上記各例では、読取領域の副走査方向の照度分布は図７に示した発光ダイオードの配光特性を反映しているので白黒の画像を得る場合はそのピークに１ラインのＣＣＤラインセンサの中心を合わせればよいが、カラー画像を得るために３ラインのＣＣＤを用いた場合、図８（ａ）のように１色をピークに合わせると他の２色は光量が落ちたところに配置されることになる。この光量の違いはＣＣＤで読み取った後に電気的に増幅率を変えて補正することができるが、図８（ｂ）に示すように、光学的に光量の違いを補完するほうが効果的であり、照明効率も向上する。

次に、照明装置の第４の例について説明する。図９は第４の例に係る照明装置を示すものであり、（ａ）は照明装置の平面図、（ｂ）は照明装置の正面図である。この照明装置５００は、発光ダイオードを一列に配置したものを副走査方向に３列並べたＬＥＤアレイ５１０を採用している。また、本例では、主走査方向での光軸を読取系の光軸とずらせるようにし、その方向で結像レンズとの競合を避けるように構成している。照明装置５００は、上記第３の例と同様に、ＬＥＤアレイ５１０、回転放物面鏡列５２０、主集光レンズ５３０、主照明レンズ５４０、主統合レンズ５５０、副照明レンズ５６０，副統合レンズ５７０、集束レンズ５８０を備えて照明領域５９０を照明している。

また、この例では、原稿３０の画像をＲ・Ｇ・Ｂの色毎に読み取って電気信号に変更するラインセンサ撮像素子２０は副走査方向にＣＣＤセンサをＲ・Ｇ・Ｂの各色に対応して３列に並べてある。

副照明レンズ５６０（ＣＡ４）は、焦点距離ｆ（ＣＡ４）＝ｂ”のシリンダを３つ並べたシリンダレンズアレイである。また、副統合レンズ（ＣＬ４）は、副照明レンズ５６０の各シリンダの光軸を主照明レンズ５４０上で一致させ、その焦点距離はｆ（ＣＬ４）＝ａ”である。

この副照明レンズ５６０と集束レンズ５８０の合成焦点距離は前述の図６（ｄ）の副照明レンズ４９０（ＣＬ３）と同じ焦点距離ｆ（ＣＬ３）＝１／（１／ａ”）＋（１／ｂ”）と同じ（ｂ’は無視できるほど小さい）となる。

こうすることにより、読取領域の副走査方向の照度分布はＲ・Ｇ・Ｂ各色の照度分布のピークを図８（ｂ）に示すようにずらすことができ、そのピーク位置を３ラインＣＣＤの位置と相対的に合致させると効率が一番良好なものとできる。

図１０は主要な光学部品を立体的に示したものである。（ａ）は主集光レンズ（ＣＡ１）、主統合レンズ（ＣＡ２）の斜視図、（ｂ）は副照明レンズ（ＣＬ３）の斜視図。（ｃ）は図６（ｃ）に示した主統合レンズ（ＣＬ１）の斜視図。（ｄ）は集束レンズ（ＣＬ２）の斜視図。（ｅ）は集束レンズ（ＣＬ２）の機能をレンズから反射鏡に換えた場合における集束ミラーの斜視図。（ｆ）は主統合レンズ（ＣＬ１）をフレネルレンズとした場合の斜視図である。なお、図１０（ｃ）に示したシリンダレンズをフレネルレンズ化する場合は図中※で示した範囲を用いるものとする。

次に照明装置の第５の例について説明する。図１１は第５の例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は照明装置の不具合を示す平面図、（ｂ）は第５の例に係る照明装置の平面図である。本例は、直接反射光を回避するものである。図１１（ａ）に示す照明装置６００では、ラインセンサ撮像素子２０への結像レンズを挟んで、２台の照明ユニット６１０，６２０を配置し、副走査方向共に主光軸を一致させている。このような照明装置では、図１１（ａ）に示すように、２台の照明ユニット６１０，６２０の照明光がコンタクトガラス１２４の表面で正反射して結像レンズ２１に直接入射してしまい、ラインセンサ撮像素子２０で読み取った画像上に白筋が重畳されてしまうことがある。この場合はＬＥＤの数だけ白筋が現れることとなる。

そこで第５の例では、図１１（ｂ）に示すように、副走査方向を一致させたままで回避するようにしている。即ち、本例に係る照明装置７００では照明ユニット７１０，７２０の主光軸（主統合レンズの中心）を読取系の主光軸を挟んで反対側の読取領域の１／４の位置に合わせるようにしている。この場合、１つの照明ユニットで照明する領域は全体の半分とし、照明ユニットを２つ用いる必要がある。本例ではいずれのＬＥＤからの光線も結像レンズ２１に直接入射することがなく、上述した白筋の発生を防止することができる。

ここで、変向ミラーの必要範囲について説明する。原稿面から読取ユニットまで、あるいは照明ユニットから原稿面までの距離は数十センチメートルの距離があるのでコンパクトにするには複数のミラーで光路を折り返す必要がある。その場合、ミラーに必要とされる幅寸法は図１２のようにミラーの配置位置によって定まる。

図１２（ａ）で示す例では、読取系で副走査方向の読取領域の大きさは数１０ミクロンなので、この場合、結像レンズの開口を底辺とする三角形の相似形として見れば簡単である。原稿面に近いほうが狭くてよいが、結像レンズに近づくに従って幅を必要とする。一方、図１２（ｂ）に示す例は、照明系で図６（ｂ）示した例に対応するが、照明ユニットの開口で光を発散させる部分をプラスする。これは読取系と反対で照明ユニットに近いほうが狭くてよいが、集約レンズまでは原稿面に近づくに従って幅を必要とする。なお、光束を効率よく使おうとしなければその限りではない。

なお、発光ダイオードを主走査方向に数多く並べていくと主統合レンズが大きくなる。現実に光学的には装置の幅まで広げても問題ないが、幅を広げるにつれて厚み（主光軸方向）が増して重量が増大してしまう。そこで図７（ｆ）に示すようにフレネルレンズ化する。そうすることにより、重量の増加を押えられるので、後述の走行体に搭載して移動させる際に慣性を押えることができ、高速化を阻害しないですむ。

本発明は以上のような照明装置の画像読取装置に適用される。本発明を適用した場合、画像の読取系は図２から図５で示した構成と同じものとする。

まず第１の実施例について説明する。図１３は第１の実施例に係る画像読取装置を示す正面図である。本例に係る画像読取装置８００は、図３に示した画像読取装置２００と同一である。即ち８００は、第１走行体８１０に、変向ミラー８１１、集束ミラー８１２、第２走行体８２０に変向ミラー８２１，８２２を配置している。また、ラインセンサ撮像素子２０と、結像レンズ２１とは同一部材に取り付けられており、照明光軸８４１と読取光軸８４２とは互いに関連づけられている。読取光軸に対して、照明装置１０を前後方向（図中矢印ａ）、上下方向（図中矢印ｂ）に動かすことができ、読取焦点位置８３１と照明焦点位置８３２を一致させることを可能としている。照明装置１０を基台にスライド可能に配置され、ネジなどの締結手段で所定位置に固定されるようにする。なお照明装置１０をわずかに動かせるように照明装置１０の移動用ネジなどを設けることができる。

次に第２の実施例について説明する。図１４は第２の実施例に係る画像読取装置を示す正面図である。本例に係る画像読取装置８５０は、図５に示した画像読取装置３００と同一である。１台の走行体８６０に、照明装置１０及びラインセンサ撮像素子２０と、集束ミラー８６１と、変向ミラー８６２，８６３を配置している。また、走行体８６０には、結像レンズ２１が配置され、前記集束ミラー８６１には、撮像用の平面鏡部８６５が配置されている。また、照明装置１０は、移動可能に配置されている他本例では集束ミラー８６１の調整可能とする。図中８１５は補正レンズである。

集束ミラー８６１の調整は、反射鏡の取付角度を調整する角度調整機構を設けて行うことができる他、集束ミラー８６１の取付位置を調整する位置調整機構を有するものとできる。

次に画像読取装置の調整方法の実施例について説明する。この調整は、実施例２の照明装置を対象とする。この場合には集束ミラー８６１の角度、取付位置を変更して以下の方法により照明装置の調整をする。なお、照明焦点位置を調整し固定した後には、照明焦点位置と読取焦点位置との関係は不動のものとする。

本例では、図１５に示すように、まず治具等によって、理想の読取焦点位置８７２の照度を測定できるように、該読取位置に照度計８８０を設置し、照明装置１０を移動させて、読取焦点位置８７１と理想の読取焦点位置８７２を一致させて理想の読取焦点位置８７２の照度が規定の照度に達するまで調整を行う。この際、主走査方向に複数個の照度計を設置し、複数点測定することが望ましい。

その後、測定に用いた照度計を外し、図１５に示すように、照明装置１０から発光される照明光を、読取特性値調整用治具チャート８９０に照射し、その反射光をラインセンサ撮像素子２０で読み取り、その読取データをデータ処理装置９００で解析し、調整値を決定する。

次に画像読取装置の調整方法に係る第２の実施例について説明する。図１６は第２の実施例に係る画像読取装置の調整方法を示す正面図である。この例は、照明装置９５０の走行体９６０には、ラインセンサ撮像素子２０、結像レンズ２１の他、照明装置１０が配置されている。また、走行体９６０には、他照明装置１０の光路には、変向ミラー９６４，９６５と、集束ミラー９６６が配置され、集束ミラー９６６からの光は照明焦点位置９７２に集束する。また、読取焦点位置の像は、変向ミラー９６１，９６２，９６３を経て結像レンズ２１で集束されラインセンサ撮像素子２０に結像される。

前記第１の実施例に係る調整方法では、画像の読取系（撮像素子、結像レンズ）と照明装置のみが同一部材に取り付けられているため、これらが互いに関連づけられればよかった。しかしこのような照明装置９５０においては、前記読取系と照明系に加えて、集束ミラー９６６の姿勢も関連づける必要がある。照明装置１０から照射された光は、変向ミラー９６４、変向ミラー９６５で折り返され、集束ミラー９６６で反射集光され、照明焦点位置９７２を照射する。本例では、集束ミラー９６６の姿勢を調整可能とし照明位置を調整する。変向ミラー９６４、変向ミラー９６５のいずれか又は両方を調整式にし、上述した方法で照明位置を調整する。

次に前記集束ミラー８６１、及び集束ミラー９６６の調整機構について説明する。図１７は集束ミラーの調整機構の第１の例を示す斜視図である。集束ミラー８６１及び集束ミラー９６６を示す凹面鏡１１０１は調整機構１１００で側壁１１０２に回動可能に固定される。凹面鏡１１０１には、回転基準となる軸１１０３を備え、凹面鏡１１０１は、側壁１１０２に回動可能（矢印１１０５）に保持されている。凹面鏡１１０１は、調整時には、弧状孔１１０６に配置された締結部材１１０４を緩めることにより、所定の角度に側壁１１０２への角度を変更でき、調整終了後には、締結部材１１０４によって側壁１１０２に固定される。このような機構により、集束ミラー８６１、集束ミラー９６６の取付角度を変更することにより、照明焦点位置の調整が可能となる。

同様に集束ミラー８６１及び集束ミラー９６６の調整機構として以下の構成のものを採用することができる。図１８は集束ミラーの調整機構の第２の例を示す斜視図である。集束ミラー８６１及び集束ミラー９６６を示す凹面鏡１２０１は調整機構１２００で側壁１１０２に取付位置可変に固定される。凹面鏡１２０１は、その一端に２本のピン１２０３を備え、このピン１２０３を側壁１２０２の長孔部１２０６内で移動可能（矢印１２０５）に保持されている。凹面鏡１２０１は、調整時には、長孔１２０７に配置された締結部材１２０４を緩めることにより、所定の位置に水平移動でき、調整終了後、締結部材１２０４を締めることによって側壁１２０２に固定される。このような機構により、集束ミラー８６１、集束ミラー９６６の取付位置を変更することにより、照明焦点位置の調整ができるものとなる。

なお、この例では、凹面鏡１２０１が水平方向に移動する例を示したが、移動方向は垂直あるいは斜めの方向であってもよい。また、上記各例では、凹面鏡に直接軸、ピン、締結部材を配置して、回転移動を可能にしたが、凹面鏡と側壁部との間に凹面鏡を回転移動可能とする別機構を備えるようにできる。

本発明に係る電子写真方式の複写機やプリンタ装置等の画像形成装置を概念的に示す断面図である。 第１の例に係る画像読取装置の全体構成を示す斜視図である。 図２に示した画像読取装置の要部を拡大して示す正面図である。 第２の例に係る画像読取装置の全体構成を示す斜視図である。 図４に示した画像読取装置の要部を拡大して示す正面図である。 照明装置の第１乃至第３の例を示す図であり、（ａ）は第１乃至３例に共通する平面図、（ｂ）は第１の例の拡大正面図、（ｃ）は第２の例の拡大正面図、（ｄ）は第３の例の拡大正面図である。 ＬＥＤ発光素子の発光特性を示すグラフである。 照明装置の副走査方向の照度分布状態のモデルを示すグラフである。 第４の例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は照明装置の平面図、（ｂ）は照明装置の正面図である。 主要な光学部品を立体的に示したものである。 第５の例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は照明装置の不具合を示す平面図、（ｂ）は第５の例に係る照明装置の平面図である。 ミラーの配置状態を示す図であり、（ａ）は読取系を示す模式図、（ｂ）は照明系を示す模式図である。 第１の実施例に係る画像読取装置を示す正面図である。 第２の実施例に係る画像読取装置を示す正面図である。 第１の実施例に係る画像読取装置の試験方法を示す正面図である。 第２の実施例に係る画像読取装置の試験方法を示す画像読取装置の正面図である 集束ミラーの調整機構の第１の例を示す斜視図である。 集束ミラーの調整機構の第２の例を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 照明装置
１２ 画像形成部
２０ ラインセンサ撮像素子
２１ 結像レンズ
２３ 撮像領域
２４ モータ
２５ 伝達手段
３０ 原稿
３１ 原稿面
１１１ ユニット
１１２ 画像形成部
１１３、ＡＤＦ１１３ 自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）
１１４ 原稿排紙トレイ
１１５〜１１８ 給紙カセット
１１９ 給紙部
１２０ 排紙トレイ
１２１ 原稿台
１２２ ピックアップローラ
１２３ 原稿搬送ベルト
１２４ コンタクトガラス
１２５ 読取装置
１２６ 光源
１２７ 光学系
１２８ 光電変換素子
１３０ 感光体
１３１ 帯電装置
１３２ ユニット
１３３ 現像装置
１３４ 転写装置
１３５ クリーニング装置
１３７ 排出ローラ対
１４０ 定着装置
２００ 画像読取装置
２１０ 第１走行体
２１１，２２１，２２２ 変向ミラー
２１２ 集束ミラー
２２０ 第２走行体
２２１，２２２ 変向ミラー
３００ 画像読取装置
３１０ 走行体
３１２ 集束ミラー
３１３ 変向ミラー
３１４ 変向ミラー
３１５ 補正レンズ
３１６ 平面鏡部
４００ 照明装置
４１０ ＬＥＤアレイ
４１１ 発光ダイオード
４２０ 回転放物面鏡列
４２１ 回転放物面鏡
４３０ 主集光レンズ
４４０ 主照明レンズ
４５０ 主統合レンズ
４６０ 読取領域
４７０ 主統合レンズ
４８０ 集束レンズ
４９０ 副照明レンズ
５００ 照明装置
５１０ ＬＥＤアレイ
５２０ 回転放物面鏡列
５４０ 主照明レンズ
５５０ 主統合レンズ
５６０ 副照明レンズ
５７０ 副統合レンズ
５８０ 集束レンズ
５９０ 照明領域
６１０，６２０ 照明ユニット
７００ 照明装置
７１０，７２０ 照明ユニット
８００ 画像読取装置
８１０ 第１走行体
８１１ 変向ミラー
８１２ 集束ミラー
８２０ 第２走行体
８２１，８２２ 変向ミラー
８３１ 読取焦点位置
８３２ 照明焦点位置
８４１ 照明光軸
８４２ 読取光軸
８５０ 画像読取装置
８６０ 走行体
８６１ 集束ミラー
８６２，８６３ 変向ミラー
８６５ 平面鏡部
８７２ 読取焦点位置
８８０ 照度計
８９０ 読取特性値調整用治具チャート
９００ データ処理装置
９５０ 照明装置
９６０ 走行体
９６１，９６２，９６３ 変向ミラー
９６４，９６５ 変向ミラー
９６５ 変向ミラー
９６６ 集束ミラー
９７２ 照明焦点位置
１１００ 調整機構
１１０１ 凹面鏡
１１０２ 側壁
１１０３ 軸
１１０４ 締結部材
１１０５ 矢印
１２００ 調整機構
１２０１ 凹面鏡
１２０２ 側壁
１２０３ ピン
１２０４ 締結部材
１２０５ 矢印
１２０６ 長孔部

Claims (3)

1. 光源と、複数の照明レンズとを備え、前記照明レンズで前記光源から発する光束を複数に分割し、該分割された複数の光束を照明光として原稿面上へ重畳させて照射する照明装置を備え、
   前記照明装置により照明された原稿からの反射光を結像レンズで撮像素子に結像させて前記原稿面の平面的な画像を読み取る際に、前記照明装置による前記照明光が照射される前記原稿面上の主走査方向に延びた領域と、撮像素子が画像を取得する前記原稿面上の主走査方向に延びた領域を、前記主走査方向と直交する前記原稿面上の副走査方向に移動させ、前記原稿面の平面的な画像を読み取る画像読取装置において、
   前記照明装置と結像レンズとを、前記撮像素子の撮像面と平行な平面内で、前記主走査方向及び前記撮像面の上下方向でずらした位置に配置し、
   前記照明装置を前記副走査方向及び前記上下方向に移動させることによって、前記照明装置による前記照明光が照射される前記原稿面上での焦点位置を調整可能とし、
   該照明光の焦点位置の調整により前記照明光の焦点と前記原稿面を読み取る読取焦点とを一致させる、
   ことを特徴とする画像読取装置。
2. 光源と、複数の照明レンズとを備え、前記照明レンズで前記光源から発する光束を複数に分割し、該分割された複数の光束を照明光として原稿面上へ重畳させて照射する照明装置を備え、
   前記照明装置により照明された原稿からの反射光を結像レンズで撮像素子に結像させて前記原稿面の平面的な画像を読み取る際に、前記照明装置による前記照明光が照射される前記原稿面上の主走査方向に延びた領域と、前記撮像素子が画像を取得する前記原稿面上の主走査方向に延びた領域を、前記主走査方向と直交する前記原稿面上の副走査方向に移動させ、前記原稿面の平面的な画像を読み取る画像読取装置であって、
   前記照明装置と前記結像レンズとを、前記撮像素子の撮像面と平行な平面内で、前記主走査方向及び前記撮像面の上下方向でずらした位置に配置した画像読取装置において画像読取の調整を行う方法において、
   前記照明装置を前記副走査方向及び前記上下方向に移動させることによって、前記照明装置による前記照明光が照射される前記原稿面上での焦点位置を調整可能とし、
   該照明光の焦点位置の調整により前記照明光の焦点と前記原稿面を読み取る読取焦点とを一致させる、
   ことを特徴とする画像読取装置の調整方法。
3. 前記照明装置により照射される前記複数の光束の照明光軸の前記原稿面上での焦点位置と、前記結像レンズで撮像素子に結像させて前記原稿面の平面的な画像を得るための前記原稿面での理想の読取焦点位置とが近付いて合致するように、前記照明装置の前記原稿面上での焦点位置と前記理想の読取焦点位置調整を行う際に、前記理想の読取焦点位置における前記原稿面上での相当位置における照度を照度計を使用して計測し、該計測値により前記焦点位置の調整値の正否を判定することを特徴とする請求項２記載の画像読取装置の調整方法。