JP5069552B2 - 光学ユニットおよび画像読取装置ならびに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズおよび該レンズで集光された光束を受光する光電変換素子などの受光部材を備え、それらの光学的位置の調整が可能な構成の光学ユニットおよび画像読取装置ならびに画像形成装置に関するものである。

原稿に光を照射し、原稿の反射光をＣＣＤ，ＣＭＯＳなどで構成される光電変換素子にて受光し、光電変換して原稿を読み取る画像読取装置の一例としては、図１６に示すように、光源として主走査方向に長い円筒形状のキセノンランプ１０１を備え、キセノンランプ１０１の照射光をコンタクトガラス１０２上に載置された原稿に照射し、原稿からの反射光を、レンズ１０３を介して光電変換素子１０４に導き、光電変換素子１０４にて光電変換して電気信号に変換する構成のものが一般的である。

前記画像読取装置では、キセノンランプ１０１および原稿からの反射光を偏向する第１ミラー１０５を備えた第１走行体１０６と、第１ミラー１０５にて偏向された光をさらに偏向する第２ミラー１０７および第３ミラー１０８を備えた第２走行体１０９とが搭載され、第１走行体１０６および第２走行体１０９が所定の走査速度でコンタクトガラス１０２の下方を走行することにより、コンタクトガラス１０２上の原稿を読み取るようになっている。

前記レンズ１０３と前記光電変換素子１０４などからなる画像読取ユニット１２０においては、光電変換素子１０４の受光面上から結像光束が光軸方向にずれると、読取画像の読取劣化が生じることから、読取画像の品質が設計規格を満足するように、レンズ１０３，光電変換素子１０４，光電変換素子制御回路部１２１、および、それらを保持する保持部材１２２内において、原稿面とレンズ１０３、レンズ１０３と光電変換素子１０４の位置関係を調整した後、固定している。

調整方法としては、様々な方法があるが、特許文献１に示すように、治具により調整を行い、光電変換素子およびレンズを紫外線接着により固定する方法がある。

しかし、このような調整方法では、治具の大型化および治具費の増大を招くため、近年ではマイナスドライバなどで調整可能な、切欠きをレンズユニット自体に設け、それによって光学調整を行うものがある（特許文献２参照）。
特開２００３−９２３９３号公報 特開２００７−１５１１０８号公報

しかし、前記従来の方式においても、倍率の調整（レンズおよび光電変換素子を一体として光軸方向に移動させる調整）に関しては、レンズの共役長のバラツキが大きいため、調整範囲が大きく、可動ステージなどの治具によって調整している。

本発明は、従来の技術の課題を解消し、広範囲の調整ができる切欠部を設けることによって倍率の調整を可能とした光学ユニット、および画像読取装置，画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、レンズ体および該レンズ体に入射して集光された光束を受光する受光部材が設置されたユニット体と、該ユニット体を保持する保持部材とを備えた光学ユニットにおいて、前記ユニット体と前記保持部材との接合面に切欠部をそれぞれ形成し、各切欠部に複数の小切欠部を形成し、各切欠部における前記小切欠部の形成ピッチを、前記ユニット体と前記保持部材とにおいて異なるように設定し、前記ユニット体と前記保持部材を前記両切欠部の空間部が合致するように配設し、前記両空間部に治具を挿入して、前記ユニット体と前記保持部材とを相対的に摺動させ、前記レンズ体の光軸に対して垂直方向に光学的位置を調整可能にしたことを特徴とし、この構成によって、レンズ体および受光部材からなるユニット体の位置を調整することで、幾何特性の劣化、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）の劣化などをなくすことができ、また、単純な治具（工具）による切欠部の変位操作で調整することが可能であるため、レンズ体および受光部材と、該ユニット体を保持する保持部材との相対的な光学的位置を容易かつ広範囲な調整を行うことが可能になり、よって、光学ユニットにおける倍率の調整を簡単かつ容易に行うことができる。

しかも、請求項１に記載の発明は、各切欠部に小切欠部を形成したことによって、切欠部による広範囲な調整を行うことが可能になり、共役長のばらつきが大きいレンズでも調整することができ、低コストのレンズを使用することが可能になる（一般的にレンズの共役長のばらつきを狭める場合、硝材の増加や歩留りの悪化となり、コストアップに繋がる）。

さらに、請求項１に記載の発明は、各切欠部に複数の小切欠部を形成したことによって、単純な切欠部の形状で広い調整幅を得ることができる。

また、請求項１に記載の発明は、切欠部における小切欠部の形成ピッチを、ユニット体と保持部材とにおいて異なるように設定したことによって、より広い調整幅を得ることができ、治具による切欠部の変位操作の範囲が広がる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光学ユニットにおいて、ユニット体と保持部材とを固定するため締結部材が挿入される貫通孔部において、ユニット体側の貫通孔部におけるレンズ光軸に対して直交する方向の寸法を締結部材の外形よりも大きく設定したことを特徴とし、この構成によって、レンズ光軸に対して垂直方向の軸を中心とした回転調整（β方向の調整）が可能となるため、低コストのレンズを使用することができる（一般的にレンズのβ方向の調整ができない場合、ＭＴＦの左右バランスが悪くなる。これをレンズ側で対応する場合、レンズ自体の左右バランスを少なくする必要があるため、硝材の増加や歩留りの悪化となり、コストアップに繋がる）。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の光学ユニットにおいて、切欠部を、レンズ体における光軸方向の中央部分を通る直線上に設置したことを特徴とし、この構成によって、前記β方向の調整後に他方向の調整を行わなくてもよくなるため、短い時間でユニット体を調整することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学ユニットにおいて、切欠部を、レンズ体に対して対称に設置したことを特徴とし、この構成によって、前記β方向の調整後に他方向の調整を行わなくてもよくなるため、短い時間でユニット体を調整することができる。

請求項５に記載の発明は、読取対象を照明し、該読取対象からの反射光をレンズ体を介して受光部材である光電変換素子に結像させて画像を読み取る光学ユニット部を備えた画像読取装置において、前記光学ユニット部として、請求項１〜４いずれか１項に記載の光学ユニットを搭載したことを特徴とし、この構成によって、光学ユニット部における倍率の調整を簡単かつ容易に行うことができるため、光学性能のよい状態で画像読取が行われる。

請求項６に記載の発明は、画像読取部と、該画像読取部にて読み取った画像に基づいて記録媒体に対して画像形成を行う画像形成部を備えた画像形成装置において、前記画像読取部として、請求項５記載の画像読取装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、画像読取部における光学ユニット部における倍率の調整を簡単かつ容易に行うことができるため、光学性能のよい状態での画像読取が行われ、高品質の画像形成が実行される。

本発明に係る光学ユニットによれば、レンズ体および受光部材からなるユニット体の位置を調整することで、幾何特性の劣化、ＭＴＦの劣化などをなくすことができ、また、単純な工具，治具による切欠部の変位操作で調整することが可能であるため、レンズ体および受光部材と、該ユニット体を保持する保持部材との相対的な光学的位置を容易にかつ広範囲に調整することが可能になり、よって、光学ユニットにおける倍率の調整を簡単かつ容易に行うことができる。

また、本発明に係る画像読取装置によれば、光学ユニット部における倍率の調整を簡単かつ容易に行うことができるため、光学性能のよい状態で画像読取が行われ、さらに、本発明に係る画像形成装置によれば、前記構成の光学ユニットを使用することによって高品質の画像形成が可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の実施形態の概略構成図である。

図１に示す複写機，ファクシミリ装置などの画像形成装置１において、２は装置本体、３は自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）、４は画像読取装置であるスキャナ装置、５は給紙ユニット、６は書込ユニットであって、装置本体２内部に、スキャナ装置４と給紙ユニット５と書込ユニット６が収容されている。

ＡＤＦ３は、装置本体２の上部に設置されており、ＡＤＦ３は、原稿載置板７と搬送ベルトからなる原稿搬送装置８とを備えている。原稿載置板７は、装置本体２の上部に設けられて、表面上に原稿９が載置される。原稿搬送装置８は、原稿載置板７上の原稿９を一枚ずつスキャナ装置４上部のコンタクトガラス１０上に送り出すと共に、スキャン装置４により後述するように読み取りが行われた原稿９を、コンタクトガラス１０から装置本体２外に排出する。

スキャナ装置４は、ＡＤＦ３の下方に設けられ、コンタクトガラス１０と光学走査系１１とを備えている。コンタクトガラス１０は、両表面が水平な状態で装置本体２の上面に取り付けられている。光学走査系１１は、照明ランプ１２と、第１ミラー１３，第２ミラー１４，第３ミラー１５，さらに結像レンズ体３１および受光部材としてのイメージセンサ３２を備えた画像読取部１６から構成され、照明ランプ１２により原稿９に光を照射して、該原稿９からの反射像をイメージセンサ３２で受光して光電変換することにより原稿画像データを出力する。

図２に示すスキャナ装置４の構成図のように、第１ミラー１３，第２ミラー１４，第３ミラー１５は、原稿９からの反射光を光学ユニットの画像読取部１６へ導くように偏向させる。照明ランプ１２と第１ミラー１３は第１キャリッジ１７に設置され、第２ミラー１４および第３ミラー１５は第２キャリッジ１８に設置されている。第１キャリッジ１７と第２キャリッジ１８は、原稿を読み取る際に光路長が変化せずに２対１の相対速度で移動するように、図示しないスキャナ駆動部により駆動される。

給紙ユニット５は、装置本体２の下部に設けられた複数の転写紙収容部１９と、転写紙給紙搬送部２０とを備え、各転写紙収容部１９は転写紙２１を複数枚収容する。転写紙送給紙搬送部２０は、転写紙収容部１９内の転写紙２１を、一枚ずつレジストローラ２５へ搬送する。

書込ユニット６は、レーザ出力ユニット２２と、結像レンズ２３と、ミラー２４と、レジストローラ２５と、感光体ドラム２６と、現像装置２７と、転写部材２８と、定着装置２９とを備えている。

レーザ出力ユニット２２の内部には、図示しないがレーザ光源であるレーザダイオードおよびモータによって高速で定速回転するポリゴンミラーが設けられている。レーザ出力ユニット２２から照射されるレーザ光は、ポリゴンミラーによって偏向され、結像レンズ２３を通ってミラー２４で偏向されて、感光体ドラム２６の外周面上に集光されて結像する。感光体ドラム２６は回転する方向と直交する主走査方向に、レーザ光により露光走査されて、イメージセンサ３２から入力する画像データを処理する図示しない画像信号処理部から出力された画像信号のライン単位の記録を行う。そして、書込ユニット６は、感光体ドラム２６の回転速度と記録密度に対応した所定の周期で主走査を繰り返すことによって、感光体ドラム２６の表面上に静電潜像を形成する。

一方、レジストローラ２５では、転写紙給紙搬送部２０により転写紙収容部１９から給紙され搬送されてきた転写紙２１を、転写部材２８と感光体ドラム２６との間に送り出す。このとき感光体ドラム２６は、現像装置２７により静電潜像にトナーが付着して顕像化されており、このトナー像が転写部材２８において転写紙２１に転写する。転写後、転写部材２８は、転写紙２１を定着装置２９へ搬送し、定着装置２９において、転写紙２１を加熱加圧し、トナー像を定着させ、転写紙２１を装置本体２外の排紙部に排出する。

図３は本発明に係る実施形態１のスキャナ装置における画像読取部（光学ユニット）を示す斜視図、図４は図３の画像読取部を正面側から見た分解斜視図、図５は図３の画像読取部の平面図である。

画像読取部１６は、結像レンズ体３１とイメージセンサ３２を保持するユニット体であるレンズ保持部材３３と、このレンズ保持部材３３を保持する保持部材であるレンズユニット保持部材３４とを備えている。

結像レンズ体３１は、図６に示すレンズ保持部材３３に形成した略長方形状の切欠孔３５部分に載置し、帯状の取付部材３６にて上部から包むようにしてレンズ保持部材３３に対して螺子３７で固定されている。レンズ保持部材３３には、結像レンズ体３１の光軸Ｌを挟んで両側に、光軸Ｌに平行に長孔３８がそれぞれ２つずつ設けられ、長孔３８間に小切欠部３９ａを有する切欠部３９が形成されている。

また、レンズ保持部材３３は、イメージセンサ３２を備えたイメージセンサユニット４０に固定調整枠体４１を介して取り付けられている。

レンズユニット保持部材３４は、レンズ保持部材３３の長孔３８から挿通された螺子４２に対応する位置に該螺子４２を受ける雌ネジ部４３が設けられている。よって、締結前では螺子４２とレンズユニット保持部材３４が、レンズ保持部材３３に対して相対的に移動可能である。

レンズ保持部材３３に設けられた一対の切欠部３９は略矩形状の空間部からなり、図６に示すように、左右方向の一辺の一部が内方へ向うように小切欠部３９ａが形成されている。一方、レンズユニット保持部材３４に、前記一対の切欠部３９に対応する空間部を有する切欠部４４は、図７に示すように、レンズ保持部材３３に設けられた切欠部３９の小切欠部３９ａの辺に対向する辺を有し、一部が外方に向う小切欠部４４ａが形成されている。

図８（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の前記両切欠部に対する治具操作についての説明図であり、対向する両切欠部３９，４４の小切欠部３９ａ，４４ａの全長が、治具（例えばマイナスドライバ）の頭部４５を挿入することが可能な長さａであって、各小切欠部３９ａ，４４ａの幅が治具の頭部４５の回転を可能にする幅ｂにしてある。

図８（ａ）に２点鎖線にて示すように、治具の頭部４５を挿入し、矢印方向に回すことにより、レンズ保持部材３３とレンズユニット保持部材３４とを相対的に光軸Ｌ方向に移動させることができる。図８（ｂ）に示すように、治具を反時計方向に回転させることと、図８（ｃ）に示すように、時計方向に回転させることによりレンズ保持部材３３とレンズユニット保持部材３４との相対的移動方向を変えることができる。

このように、結像レンズ体３１とイメージセンサ３２を保持するユニット体であるレンズ保持部材３３と、このレンズ保持部材３３を保持する保持部材であるレンズユニット保持部材３４との相対的な光学的位置を調整することで、幾何特性の劣化、ＭＴＦの劣化などをなくすことができ、また、単純な工具による切欠部３９，４４の変位操作で調整することが可能であるため、容易かつ広範囲な調整を行うことができ、よって、当該ユニット部分における倍率の調整を簡単かつ容易に行うことができる。

さらに、切欠部３９，４４の少なくとも一方に小切欠部３９ａ，４４ａを形成したことによって、当該切欠部３９，４４による広範囲な調整を行うことが可能になり、共役長の大きいレンズでも調整することができ、低コストのレンズを使用することが可能になる（一般的にレンズの共役長のばらつきを狭める場合、硝材の増加や歩留りの悪化となり、コストアップに繋がる）。

図９は本発明に係る実施形態２のスキャナ装置における画像読取部の平面図、図１０は実施形態２のレンズ保持部材の平面図、図１１は実施形態２のレンズユニット保持部材の平面図である。

実施形態２が実施形態１と異なる構成は、レンズ保持部材３３とレンズユニット保持部材３４における切欠部４６，４７の小切欠部４６ａ，４７ａに関する構成であって、実施形態２では、各切欠部４６，４７に小切欠部４６ａ，４７ａを複数（本例では３箇所）形成し、かつ対応する各切欠部４６，４７において、それぞれ小切欠部４６ａ，４７ａの形成ピッチを変えている。

本実施形態において、まず、図１２（ａ）に示すように、切欠部４６，４７の中央の小切欠部４６ａ−２，４７ａ−２が光軸方向Ｌに対して垂直になるように、レンズ保持部材３３とレンズユニット保持部材３４を仮組みし、図１２（ｂ）に示すように、中央の小切欠部４６ａ−２，４７ａ−２に工具４８を挿入して回動させることにより、レンズ保持部材３３を移動させる。そして、レンズ保持部材３３が移動しなり、さらに調整が必要な場合には、図１２（ｃ）に示すように、上位の小切欠部４６ａ−１，４７ａ−１に工具４８を挿入し直し、図１２（ｄ）に示すように、工具４８を同じ方向に回転させることによりレンズ保持部材３３を移動させる。

なお、本例のように対応する各切欠部４６，４７において、それぞれ小切欠部４６ａ，４７ａの形成ピッチを変えることにより、少ない小切欠部（凹形状が少ない）で大きな調整幅を得ることができる。また、図１２（ａ）のように、上位の小切欠部４６ａ−１，４７ａ−１に対して、仮組み状態で工具４８が入らないような大きさにすることにより、作業者がいずれの小切欠部４６ａ，４７ａに工具４８を挿入して作業を開始するかを迷うことをなくすことができる。

実施形態１，２において、レンズ保持部材３３とレンズユニット保持部材３４は締結部材である螺子４２によって締結されるが、レンズ保持部材３３の螺子４２が通る貫通孔５０の径を螺子４２の径以上にする（例えば、Ｍ３の螺子の場合、３．５ｍｍとする）。このようにすることにより、切欠部４６，４７（あるいは切欠部３９，４４）のいずれか一方のみ、もしくは左右の切欠部にて反対側に動かすことにより、レンズ保持部材３３を回転させることができ、図１３に示すように、結像レンズ体３１のβ方向（光軸Ｌに対して垂直方向）の調整が可能となる。

また、前記のようにβ方向の調整を行う際に、図１４（ａ）に示すように、切欠部４６，４７（あるいは切欠部３９，４４）が、結像レンズ体３１の中央部に位置していない構造の場合、回転中心Ｏを中心としてレンズ光軸Ｌに対して結像レンズ体３１が、図示したｘ，ｚ方向に移動してしまう（切欠部による調整前の状態を実線にて、切欠部による調整後の状態を破線にて示す）。

これに対し、図１４（ｂ）に示すように、結像レンズ体３１の中央部に対して両側に、切欠部４６，４７（あるいは切欠部３９，４４）を設置させることにより、結像レンズ体３１におけるｘ，ｚ方向の位置を変動させることなく、β方向の位置を調整することができる。

なお、前記β方向の調整を行う際に、図１５に示すように、切欠部４６，４７（あるいは切欠部３９，４４）が結像レンズ体３１に対して正対称に配設されていない場合、回転中心Ｏが光軸Ｌに対してずれてしまい、ｘ，ｚ方向にもレンズ保持部材３３が移動してしまう。これに対し、図１４（ｂ）に示すように、結像レンズ体３１に対して正対称にレンズ保持部材３３を配設することにより、ｘ，ｚ方向を変動させることなく前記βを調整することができる。

前記実施形態の構成の光学ユニットを、図１に示すスキャナ装置４、画像形成装置１などに搭載することにより、光学ユニット部における倍率の調整を簡単かつ容易に行うことができるため、光学性能のよい状態で画像読取が行われ、高品質の画像形成が実行されることになる。

本発明は、複写機，ファクシミリ装置，プリンタなどの画像形成装置における光学系に適用され、簡易な治具（工具）により容易に倍率の調整が可能であり、各種の光学ユニットに実施して有効である。

本発明に係る画像形成装置の実施形態の概略構成図 本実施形態におけるスキャナ装置の概略構成図 本発明に係る実施形態１のスキャナ装置における画像読取部（光学ユニット）を示す斜視図 図３の画像読取部を正面側から見た分解斜視図 図３の画像読取部の平面図 実施形態１のレンズ保持部材の平面図 実施形態１のレンズユニット保持部材の平面図 （ａ）〜（ｃ）は実施形態１の両切欠部に対する治具操作についての説明図 本発明に係る実施形態２のスキャナ装置における画像読取部の平面図 実施形態２のレンズ保持部材の平面図 実施形態２のレンズユニット保持部材の平面図 （ａ）〜（ｄ）は実施形態２の両切欠部に対する治具操作についての説明図 実施形態１，２におけるレンズ保持部材とレンズユニット保持部材との螺子による固定構造説明用の平面図 （ａ），（ｂ）は本実施形態における切欠部と結像レンズ体との設置構造の説明図 本実施形態における切欠部と結像レンズ体との設置構造の説明図 従来の画像読取装置の概略構成図

符号の説明

１ 画像形成装置
４ スキャナ装置
１２ 照明ランプ
１６ 画像読取部
３１ 結像レンズ体
３２ イメージセンサ
３３ レンズ保持部材
３４ レンズユニット保持部材
３８ 長孔
３９ 切欠部
３９ａ 小切欠部
４０ イメージセンサユニット
４１ 固定調整枠体
４２ 螺子
４４ 切欠部
４４ａ 小切欠部
４５ 治具の頭部
４６，４７ 切欠部
４６ａ，４７ａ 小切欠部
４８ 工具
５０ 貫通孔

Claims (6)

1. レンズ体および該レンズ体に入射して集光された光束を受光する受光部材が設置されたユニット体と、該ユニット体を保持する保持部材とを備えた光学ユニットにおいて、
   前記ユニット体と前記保持部材との接合面に切欠部をそれぞれ形成し、各切欠部に複数の小切欠部を形成し、各切欠部における前記小切欠部の形成ピッチを、前記ユニット体と前記保持部材とにおいて異なるように設定し、前記ユニット体と前記保持部材を前記両切欠部の空間部が合致するように配設し、前記両空間部に治具を挿入して、前記ユニット体と前記保持部材とを相対的に摺動させ、前記レンズ体の光軸に対して垂直方向に光学的位置を調整可能にしたことを特徴とする光学ユニット。
2. 前記ユニット体と前記保持部材とを固定するため締結部材が挿入される貫通孔部において、前記ユニット体側の前記貫通孔部におけるレンズ光軸に対して直交する方向の寸法を前記締結部材の外形よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の光学ユニット。
3. 前記切欠部を、前記レンズ体における光軸方向の中央部分を通る直線上に設置したことを特徴とする請求項１または２記載の光学ユニット。
4. 前記切欠部を、前記レンズ体に対して対称に設置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学ユニット。
5. 読取対象を照明し、該読取対象からの反射光をレンズ体を介して受光部材である光電変換素子に結像させて画像を読み取る光学ユニット部を備えた画像読取装置において、
   前記光学ユニット部として、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学ユニットを搭載したことを特徴とする画像読取装置。
6. 画像読取部と、該画像読取部にて読み取った画像に基づいて記録媒体に対して画像形成を行う画像形成部を備えた画像形成装置において、
   前記画像読取部として、請求項５に記載の画像読取装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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