JP5594057B2 - 読取レンズ及び画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、読取レンズ及びこれを用いた画像読取装置、画像形成装置に関する。
読取レンズは、ファクシミリやデジタル複写機の原稿読取部や各種のイメージスキャナに利用できる。

ファクシミリやデジタル複写機等に用いられる画像読取装置は、読み取るべき画像情報を読取レンズで縮小して「ＣＣＤのような固体撮像素子」上に結像させて画像情報を信号化する。
画像読取りの対象となる画像情報は一般にカラー画像であり、例えば、赤・緑・青の３原色に色分解して読取られる。色分解された各原色画像を良好に読取りうるためには、読取レンズの色収差が良好に補正されている必要がある。

また、昨今強く要請される「高速の画像読取り」を実現するには、読取レンズは出来る限り大口径で明るいことが好ましい。

また、画像読取装置の小型化に資するためには、広画角の読取レンズが好ましい。

勿論、これらの条件のほかに「像面において高空間周波数領域での高いコントラスト」を有することや、開口効率が画角周辺部まで１００％近くあることや、高空間周波数領域でも高いＭＴＦを実現できることも必要である。

この発明の読取レンズは後述のように「４群６枚構成のガウスタイプ」である。

「４群６枚構成のガウスタイプの読取レンズ」は従来から種々のものが提案されており、中でも、特許文献１〜３記載のものは、明るく、広画角で、性能的にも優れたものとして知られている。

しかし、これらの特許文献に記載された読取レンズは、画像読取装置に用いられたときの「環境温度変化」に対する対策については開示されていない。

良く知られたように、ガラスレンズは、その光学特性が温度変化に影響され難い点で優れているとされる。しかし、温度変化に対して光学特性が全く変化しないと言うわけではない。

ガラスレンズに用いられるガラス材料は、温度上昇と共に「屈折率が微増」するものが一般的である。４群６枚構成のガウスタイプの読取レンズは、複数の正レンズと複数の負レンズで構成されるが、温度上昇と共に、ガラスレンズの屈折率が微増する場合、正レンズの正のパワーが増大し、負レンズの負のパワーも増大する。

従って、温度上昇が生じたとき、正レンズの正のパワーの増大に対し、負レンズの負のパワーの増大がバランスする方向に作用し、従って、読取レンズ全体として、温度変化の影響は実質的に小さい。

しかしながら、画像読取装置というシステムで考えたとき、以下の如き問題がある。

即ち、画像読取装置では、読取レンズによる原稿画像の結像面の位置と、ラインセンサ受光面（以下、「撮像面」とも言う。）位置が高精度に合致していなければならない。

このため、画像形成装置を構成するに際しては、読取レンズとラインセンサとを共通のホルダに設け、ホルダ上で両者の位置関係を調整して、両者をホルダに固定し、しかるのちに、ホルダを装置本体に取り付けることが一般に行なわれる。

ホルダとしては、比較的低コストで加工も容易なアルミニウムやステンレス、あるいは樹脂材料で形成されることが多い。

読取レンズとラインセンサを共通のホルダにより保持する場合、温度変化によりホルダが膨張・収縮し、読取レンズとラインセンサの間隔が変化すると、読取レンズの結像面とラインセンサ受光面との間にずれが発生することが考えられる。

画像形成装置に用いられる画像読取装置では、一般に、光源と読取レンズとラインセンサが一体として閉じたケーシング内に配置されるが、光源で発生する熱やラインセンサ自身の発熱、その他モジュールからの熱の移動もあり、ケーシング内での温度変動が＋２０℃〜＋４０℃と大きい。

上記のように、温度上昇と共に「屈折率が微増」する通常のガラスレンズのみで、読取レンズを構成した場合には、ホルダの伸縮による受光面の変動量が、温度上昇に伴う結像面の変動量を凌駕してしまうことが考えられる。

なお、読取レンズ中に樹脂レンズを含めた場合、樹脂レンズでは温度変化に伴いその屈折力が大きく変化するため、結像面の移動量が受光面の変動量を大きく凌駕してしまう。

ホルダの構造や形状の調整により、ホルダが温度変化の影響を受けても、読取レンズとラインセンサの間隔の変動を十分に抑えることは可能であるが、ホルダが大型化して画像読取装置の大型化やコスト高を招来することが考えられる。

この発明は上記点に鑑み、半画角が１８．６°と広画角でありながら、色収差をはじめ諸収差が良好に補正され、かつ、Ｆナンバが４．５程度と明るく、また開口効率が周辺部まで１００％に近く、高空間周波数領域（６００ｄｐｉ相当）で高いコントラストを有し、画像読取装置内の温度変動に良く適合し、ラインセンサ受光面の変位に応じて結像面が変位して良好な読取を可能とする新規な読取レンズの実現を課題とする。

この発明はまた、材料のリサイクル化が可能で、加工時の廃液による水質汚染の無い地球環境を考慮した読取レンズの実現を課題とする。

この発明はまた、上記読取レンズを用いた性能良好で小型の画像読取装置、これをもちいた画像形成装置の実現を課題とする。

この発明の読取レンズは「原稿をカラー画像として読取る読取レンズ」であって、物体側から像側へ向かって第１ないし第４群を配し、第２群と第３群との間に絞りを有してなる。

第１群は正の屈折力、第２群及び第３群は負の屈折力、第４群は正の屈折力を有する。

即ち、４群の屈折力配分は「正・負・負・正」である。

第１群は、正の第１レンズからなる。
第２群は、正の第２レンズと負の第３レンズを接合してなり、全体で負の屈折力を有する。
第３群は、負の第４レンズと正の第５レンズを接合してなり、全体で負の屈折力を有する。
第４群は、正の第６レンズからなる。

従って、全体は「４群６枚構成」であり、正レンズ４枚と負レンズ２枚で構成される。

請求項１記載の読取レンズは、以下の如き特徴を有する。

即ち、第１〜第６レンズは何れもガラスレンズであるが、第２レンズと第５レンズとを含む３枚以下の正レンズは、＋２０℃〜＋４０℃での平均屈折率温度係数：β１（１０^−６／℃）が、条件：
（１） −６．５ ＜ β１ ＜ −２．０
を満足するガラス材料で形成される。

他のレンズは、温度上昇に伴い屈折率が微増するガラス材料で形成されるが、第２レンズと第５レンズとは、そのガラス材料のｄ線の屈折率：ｎｄ、ｄ線のアッベ数：νｄが、条件：
（６） １．４８ ＜ ｎｄ ＜ １．６３ 且つ、
６２．０ ＜ νｄ ＜ ８３．０
を満足する。
即ち、条件（１）を満足するのは、４枚の正レンズのうち、２枚または３枚であり、これらのうちの２枚は第２レンズと第５レンズである。また、条件（６）を満足するのは第２レンズと第５レンズの２枚である。従って、第２レンズと第５レンズとは、条件（１）と（６）とを同時に満足する。

そして、他のレンズは「温度上昇に伴い屈折率が微増するガラス材料」即ち、一般的なガラス材料で形成される。

請求項１記載の読取レンズは、さらに、第１群のｅ線に対する焦点距離：ｆ１、第２群と第３群のｅ線に対する合成焦点距離：ｆ２３、全系のｅ線に対する合成焦点距離：ｆが、条件：
（２） ０．７４ ＜ ｆ１／ｆ ＜ １．００
（３） −０．９５ ＜ ｆ２３／ｆ ＜ −０．５８
を満足する。

請求項１記載の読取レンズでは、第１レンズが「物体側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズ」、互いに接合される第２、第３レンズのうち、第２レンズが「物体側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズ」で、第３レンズが「物体側に凸面を向けて配置された凹メニスカスレンズ」で、互いに接合される第４、第５レンズのうち、第４レンズが「像側に凸面を向けて配置された凹メニスカスレンズ」、第５レンズが「像側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズ」、第６レンズが「像側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズ」として構成される。
このような第１〜第６レンズで読取レンズを構成するとともに、第２レンズの物体側面の曲率半径：ｒ３、第２群の接合面の曲率半径：ｒ４、第３レンズの像側面の曲率半径：ｒ５、第４レンズの物体側面の曲率半径：ｒ７、第３群の接合面の曲率半径：ｒ８、第５レンズの像側面の曲率半径：ｒ９が、条件：
（４） ０．４１ ＜ （ｒ３＋ｒ５）／ｒ４ ＜ ０．９２
（５） ０．１３ ＜ （ｒ７＋ｒ９）／ｒ８ ＜ ０．４９
を満足する。

各レンズの形状をこのようにすることにより、高精度でコンパクトな読取レンズとすることができる。

即ち、第１群と第２群とが共に「物体側に凸のメニスカス形状」となって、これら第１、第２群のレンズ間隔を小さくでき、同様に、第３群と第４群とが共に「像側に凸のメニスカス形状」となって、これら第３群、第４群のレンズ間隔を小さくできるので、読取レンズ全系をコンパクトに構成できる。

請求項１記載の読取レンズは、６枚のレンズを全て「鉛、砒素などの有害物質を含有しないガラス材料によるガラスレンズ」で構成することが好ましい。

全てのレンズを「化学的に安定で鉛や砒素等の有害物質を含まない光学ガラス」で構成することにより、材料のリサイクルが可能で、レンズ加工時の「廃液による水質汚染」が無く、省資源化や加工時に発生するＣＯ_２等を低減でき、地球環境に配慮した読取レンズとすることができる。

この発明の画像読取装置は、原稿画像を読取る装置であって、照明系と、結像レンズと、ラインセンサと、を有する（請求項２）。

「照明系」は、読取るべき原稿を照明する。
「結像レンズ」は、照明系で照明された原稿の反射光を縮小結像させる。
「ラインセンサ」は、結像レンズで結像された原稿像を光電変換する。
結像レンズとラインセンサとは「共通のホルダにより所定の位置関係」で保持される。

そして、結像レンズとして請求項１記載の読取レンズが用いられる。

「照明系」には、原稿を載置する原稿載置ガラスや、コンタクトガラス、前述した「原稿をＲ、Ｇ、Ｂの照明光で順次に証明するための「Ｒ、Ｇ、Ｂの光源」や、読取レンズと３個のラインＣＣＤとの間に、配置されて色分解を行なう色分解プリズムやフィルタ等が含まれる。

「ラインセンサ」には、例えば赤、緑、青のフィルタを持った受光素子が３列に配列された所謂３ラインＣＣＤ等が含まれる。

この発明の画像形成装置は、請求項２記載の画像読取装置を用いたことを特徴とする。

条件（１）〜（６）の意義について説明する。
条件（１）を満足するガラス材料を、第２レンズと第５レンズとに用いる場合を説明する。

前述した如く、一般に、読取レンズとラインセンサとは、ユニットとして一体化され、読取レンズとラインセンサとを保持する金属製のホルダが温度上昇により膨張するので、温度上昇と共に、読取レンズが原稿像を結像すべき「ラインセンサ受光面」が、読取レンズから離れる傾向にある。

第２レンズ、第５レンズは正レンズであるので、これらレンズを構成するガラス材料の屈折率が「温度上昇に伴って小さくなる」と、正レンズとして屈折力が減少し、その影響は、読取レンズの結像面を「読取レンズから遠ざける」ように作用する。

少なくとも、第２レンズ、第５レンズを含む正レンズに、条件（１）を満足するガラス材料を用いることにより、これら正レンズの「正の屈折力の減少」による結像面位置の変位により、ラインセンサ受光面の変位の一部を相殺できる。

他のレンズ、特に負レンズは「温度上昇に伴い屈折率が微増する」ガラス材料で形成されているので、これら負レンズでは温度上昇に伴う材料の屈折率の増加により、負のパワーが増大し、これも結像面を「読取レンズから遠ざける」ように作用する。

このようにして、温度上昇は読取レンズの結像面を「ラインセンサ側へ変位させる」ように作用するので、この結像面変位により「ラインセンサ受光面の変移の影響」を軽減するのである。

条件（１）の上限を超えると、「正レンズにおける温度上昇に伴う屈折力の減少の程度」が小さくて、像距離を大きく伸ばす効果を期待できない。また、温度上昇に伴う屈折率の変化が増大するようになると、結像面位置が「撮像面から読取レンズ側へ離れる側」に変位する場合も生じる。
条件（１）の下限を超えると、像距離を大きく伸ばすことはできるが、選択できるガラス材料が極端に減ってしまう。
即ち、第２レンズと第５レンズを含む３枚以下の正レンズに条件（１）を満足するガラス材料を用いることにより、温度変化による「読取るべき原稿の像と撮像面との乖離」を有効に軽減できる。
第２レンズと第５レンズのガラス材料は条件（１）、（６）を共に満足するが、これら条件（１）と（６）を満足するガラス材料としては、例えば「ＯＨＡＲＡ」の「Ｓ−ＰＨＭ５２やＳ−ＦＰＬ５１」を挙げることができる。

これらのガラス材料は、いずれも「低屈折率、低分散」のガラス材料であり、これらのガラスを少なくとも「正レンズと負レンズの貼り合わせで構成される、第２群と第３群における正の第２レンズと正の第５レンズ」に用いることにより、色収差の良好な補正が可能になる。

条件（２）は、第１群の適当なパワー範囲を定めるもので、上限を超えると第１群のパワーが弱くなりすぎ、読取レンズが大きくなり画像読取装置のコンパクト化を困難とし易い。
条件（２）の、下限を超えると、読取レンズのコンパクト化には有利であるが、第１群の正のパワーが強くなりすぎて「コマフレアの発生」を招来し易い。

条件（３）は、第２群と第３群の「負の合成パワー」を定めるもので、上限を超えると球面収差が負で大きくなる。
条件（３）の下限を超えると球面収差が正で大きくなると共に「コマフレアの発生」を招来し易い。

条件（４）、（５）は、接合レンズである第２群と第３群の接合面（貼り合わせ面）のパワーの範囲を定めるものである。

条件（４）を満足する第２群は第２レンズと第３レンズの接合レンズであるが、上記の如く、第２レンズは「物体側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズ」、第３レンズは「物体側に凸面を向けて配置された凹メニスカスレンズ」であるので、条件（４）のパラメータを構成する曲率半径：ｒ３、ｒ４、ｒ５は何れも「正」の値であり、パラメータ：（ｒ３＋ｒ５）／ｒ４は正の値である。

また、条件（５）を満足する第３群は第４レンズと第５レンズの接合レンズであるが、上記の如く、第４レンズは「像側に凸面を向けて配置された凹メニスカスレンズ」、第５レンズは「像側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズ」であるので、条件（５）のパラメータを構成する曲率半径：ｒ３、ｒ４、ｒ５は何れも「負」の値であり、パラメータ：（ｒ７＋ｒ９）／ｒ８は正の値である。

第２群は「正の第２レンズと負の第３レンズの接合レンズ」であり、条件（４）の上限を超えると、接合面の曲率半径：ｒ４が相対的に小さくなり、接合面の屈折力が過大となって倍率色収差の過剰補正を招来する。逆に、条件（４）の下限を超えると、接合面の屈折力が相対的に小さくなりすぎて、倍率色収差の補正不足を招来する。

第３群は「負の第４レンズと正の第５レンズの接合レンズ」であり、条件（５）の上限を超えると、接合面の曲率：ｒ８が相対的に小さくなって、接合面の屈折力が過大となって倍率色収差の過剰補正を招来する。逆に、条件（５）の下限を超えると、接合面の屈折力が相対的に小さくなりすぎて、倍率色収差の補正不足を招来する。

条件（１）〜（６）を満足しつつ、必要な性能に応じて最適化を行なうことにより、後述の実施例の如く、半画角：１８．６°と広画角な読み取り範囲に亘り、良好な結像性能を得ることができる。

以上に説明したように、この発明によれば新規な読取レンズを実現できる。

この発明の読取レンズは結像性能が良好であり、これを用いた画像読取装置において、温度変動によりラインセンサ受光面が変位しても、読取レンズの結像位置が上記変位に追従するので、温度変動にかかわらず原稿の良好な読取りが可能である。

また、後述する各実施例の読取レンズは「半画角が１８．６°と広画角」であるため、原稿面からラインセンサまでの共役長を短く設定でき、画像読取装置をコンパクト・低コストに実現できる。

また、このような画像読取装置を用いた画像形成装置は、原稿の良好な読取りにより高品質の画像を形成可能である。

読取レンズの実施の形態を説明するための図である。 実施例１に関する収差図である。 実施例２に関する収差図である。 実施例３に関する収差図である。 実施例４に関する収差図である。 実施例５に関する収差図である。 実施例６に関する収差図である。 実施例７に関する収差図である。 画像読取装置の実施の１形態を説明するための図である。 画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。

図１に、この発明の読取レンズの実施の１形態を示す。
図１の左側は物体側、即ち、原稿側であり、符号ＯＧはコンタクトガラス、符号Ｌ１は第１レンズ、符号Ｌ２は第２レンズ、符号Ｌ３は第３レンズ、符号Ｓは絞り、符号Ｌ４は第４レンズ、符号Ｌ５は第５レンズ、符号Ｌ６は第６レンズを示す。

図１の右側は像側、即ち、ラインセンサ側であり、符号Ｆは「透明平行平板」を示している。透明平行平板Ｆは、各種フィルタやラインセンサのカバーガラスを、これらに等価な１枚の透明板として表したものである。

図示の都合で、コンタクトガラスＯＧは第１レンズＬ１に、また透明平行平板Ｆは第６レンズＬ６に密接して描いている。

図１に示す如く、読取レンズは、物体側から像側へ向かって、第１レンズＬ１〜第６レンズＬ６を配し、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間に絞りＳを配置してなる。

第１レンズＬ１は正レンズで、「第１群」をなす。
第２レンズＬ２は正レンズ、第３レンズＬ３は負レンズである。これらは互いに接合されて「負の屈折力を持つ第２群」を構成する。

第４レンズＬ４は負レンズ、第５レンズＬ５は正レンズである。これらは互いに接合されて「負の屈折力を持つ第３群」を構成する。

第６レンズＬ６は正レンズで、「第４群」をなす。

また、図１に示されたように、第１レンズＬ１は、物体側（図の左方）に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズ、第２レンズＬ２は、物体側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズで、第３レンズＬ３は物体側に凸面を向けて配置された凹メニスカスレンズである。
第４レンズＬ４は、像側に凸面を向けて配置された凹メニスカスレンズ、第５レンズＬ５は、像側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズで、第６レンズＬ６は、像側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズである。

後述する実施例１〜７は何れも、図１に示す如きレンズ構成で、条件（１）〜（６）を満足し、６枚のレンズＬ１〜Ｌ６が全て、鉛、砒素などの有害物質を含有しないガラス材料によるガラスレンズである。

図９を参照して画像読取装置の実施の１形態を説明する。
図１０において、読取られるべき画像を有する原稿１１２は「原稿台」としてのコンタクトガラス１１１上に平面的に定置され、コンタクトガラス１１１の下部に「ＸｅランプやＬＥＤ光源等を用いた照明手段」として照明ユニット１１３Ａを配置し、「図面に直交する方向に長いスリット状部分」を照明する。
原稿１１２の「照明された部分」からの反射光（画像による反射光）は、第１走行体１１３に設けられた第１ミラー１１３Ｂにより反射された後、第２走行体１１４に設けられた第２ミラー１１４Ａ、第３ミラー１１４Ｂにより順次反射され、結像レンズ１１５を透過し、光電変換素子としてのラインセンサ１１６の撮像面上に原稿画像の縮小像として結像する。結像レンズ１１５は「読取レンズ」である。

読取レンズである結像レンズ１１５とラインセンサ１１６とはホルダＨＯＬにより「相対的な位置関係を調整されて保持」され、ユニット化されている。

第１〜第３ミラー１１３Ｂ、１１４Ａ、１１４Ｂは「反射光学系」を構成する。第１走行体１１３、第２走行体１１４は、図示されない駆動手段により、それぞれ矢印方向（図の右方）へ走行させられる。第１走行体１１３の走行速度は「Ｖ」、第２走行体１１４の走行速度は「Ｖ／２」である。この走行により、第１走行体１１３、第２走行体１１４は、それぞれ「破線で示す位置」まで変位する。
照明ユニット１１３Ａと、第１ミラー１１３Bは、第１走行体１１３と一体的に移動し、コンタクトガラス１上の原稿１１２の全体を「照明走査」する。第１、第２走行体の移動速度比は「Ｖ：Ｖ／２」であるので、「照明走査される原稿部分から読取レンズ１１５に至る光路長」は不変に保たれる。

コンタクトガラス１１１、照明ユニット１１３Ａ、上記反射光学系および駆動手段は、
「照明系」を構成する。

「撮像部」であるラインセンサ１１６は、「色分解手段として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタを持った光電変換素子（１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ）を、１チップに３列に配列させた３ラインＣＣＤ（３ラインのラインセンサ）」であり、原稿１１２の照明走査に伴い、原稿画像を画像信号化する。このようにして原稿１１２の読取りが実行され、原稿１１２のカラー画像は、赤、緑、青の３原色に色分解して読取られる。

また、この実施の形態の画像読取装置は、画像をフルカラーで読取る装置であって、画像読取レンズ１１５の結像光路中に設けられた「色分解手段（前記３ラインＣＣＤに設けられた赤、緑、青のフィルタ）」を有する。

なお、画像読取装置の他の形態として、「コンタクトガラス上の原稿をスリット状に照明する照明手段と、ラインセンサと、原稿の被照明部からラインセンサに至る結像光路を形成する複数のミラーと、上記結像光路上に配置される読取レンズと」を相互に一体化した読取ユニットを、駆動手段により原稿に相対的に走行させることにより原稿を読取走査するようにした形態のものとすることもできる。

「色分解」は、上記とは別に、画像読取レンズとラインセンサ（ＣＣＤ）との間に色分解プリズムやフィルタを選択的に挿入し、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に色分解する方法や「Ｒ、Ｇ、Ｂの光源を順次点灯させ原稿を照明する方法」を用いることができる。

このような画像読取装置において、結像レンズ１１５とラインセンサ１１６を保持するホルダＨＯＬの熱膨張により、結像レンズとラインセンサの間隔がどの程度変化するかを、簡単化した例で、概算してみる。

読取る最大サイズとして、３００ｍｍ（Ａ列４版の長手方向の読取が可能である）とし、これをラインセンサの読み取り範囲：３０ｍｍで読取る場合を想定してみる。この場合だと、読取レンズの結像倍率は１／１０となる。

説明の簡単のために、読取レンズの半画角を２０度とし、読取レンズを薄いレンズとみなして計算すると、読取レンズとラインセンサの間隔をＸとして、
Ｘ・ｔａｎ２０（度）＝１５（ｍｍ）
から、間隔：Ｘは、
Ｘ＝１５／ｔａｎ２０＝１５／０．３６≒４２（ｍｍ）
となる。

即ち、上記の場合には、読取レンズとラインセンサの間隔は略４０ｍｍと考えられる。

一方、読取レンズとラインセンサを保持するホルダＨＯＬがアルミニウムで形成され、温度変化による伸縮量が、上記ラインセンサと読取レンズの間隔変化に等しくなると考えると、２０℃におけるアルミニウムの熱膨張率は「２３．１×１０^−６」であるので、画像読取装置内の温度が２０℃（設計温度とする）から４０℃に上昇したとすると、上記間隔の伸び量は、２０×２３．１×１０^−６×４０＝０．０１８５ｍｍとなる。

結像レンズの縦倍率は、横倍率の２乗であるから、縮小の縦倍率は１／１００となり、ラインセンサと読取レンズの間隔が、０．０１８５ｍｍずれたとすると、この「ずれ」は、原稿面の位置ずれとしては１．８５ｍｍとなる。

原稿面で、これだけのズレがあると、ラインセンサ上の像には「ピンぼけ」が生じる。

読取りに必要な解像度が低い場合には、さほど問題とならないにしても、例えば６００ｄｐｉというような「高密度での読取り」を行なう場合には、無視できない場合も考えられる。

従って、このような場合、画像読取装置内の温度上昇に応じて、読取レンズの結像面位置を、ラインセンサ受光面に向けて近づける必要が生じるのである。

図１０は、画像形成装置の実施の１形態を示す図である。
画像形成装置は、装置上部に位置する画像読取装置２００と、その下位に位置する「画像形成部」とを有する。画像読取装置２００の部分は、図１０に即して説明したのと同様のものであり、各部には図１０と同じ符号を付してある。なお、図１０においては、画像読取装置２００におけるホルダは図示を省略されている。

画像読取装置２００の３ラインのラインセンサ（撮像手段）１６から出力される画像信号は画像処理部１２００に送られ、画像処理部１２００において処理されて「書込み用の信号（イエロー・マゼンタ・シアン・黒の各色を書込むための信号）」に変換される。

画像形成部は、「潜像担持体」として円筒状に形成された光導電性の感光体１１００を有し、その周囲に、帯電手段としての帯電ローラ１１１０、リボルバ式の現像装置１１３０、転写ベルト１１４０、クリーニング装置１１５０が配設されている。帯電手段としては帯電ローラ１１１０に代えて「コロナチャージャ」を用いることもできる。

信号処理部１２００から書込み用の信号を受けて光走査により感光体１１００に書込みを行う光走査装置１１７０は、帯電ローラ１１１０と現像装置１１３０との間において感光体１１００の光走査を行うようになっている。

符号１１６０は定着装置、符号１１８０はカセット、符号１１９０はレジストローラ対、符号１２２０は給紙コロ、符号１２１０はトレイ、符号Ｓは「記録媒体」としての転写紙を示している。

画像形成を行うときは、光導電性の感光体１１００が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１１０により均一帯電され、光走査装置１１７０のレーザビームの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。

「画像の書込み」は、感光体１１００の回転に従い、イエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、黒画像の順に行われ、形成された静電潜像はリボルバ式の現像装置１１３０の各現像ユニットＹ（イエロートナーによる現像を行う）、Ｍ（マゼンタトナーによる現像を行う）、Ｃ（シアントナーによる現像を行う）、Ｋ（黒トナーによる現像を行う）により順次反転現像されてポジ画像として可視化され、得られた各色トナー画像は、転写ベルト１１４０上に、転写電圧印加ローラ１１４Ａにより順次転写され、上記各色トナー画像が転写ベルト１１４０上で重ね合わせられてカラー画像となる。

転写紙ＳＴを収納したカセット１１８０は、画像形成装置本体に脱着可能であり、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Ｓの最上位の１枚が給紙コロ１２２０により給紙され、給紙された転写紙Ｓはその先端部をレジストローラ対１１９０に捕えられる。

レジストローラ対１１９０は、転写ベルト１１４０上の「トナーによるカラー画像」が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて転写紙Ｓを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Ｓは、転写部においてカラー画像と重ね合わせられ、転写ローラ１１４Ｂの作用によりカラー画像を静電転写される。転写ローラ１１４Ｂは、転写時に転写紙ＳＴをカラー画像に押圧させる。

カラー画像を転写された転写紙ＳＴは定着装置１１６０へ送られ、定着装置１１６０においてカラー画像を定着され、図示されないガイド手段による搬送路を通り、図示されない排紙ローラ対によりトレイ１２１０上に排出される。各色トナー画像が転写されるたびに、感光体１１００の表面はクリーニング装置１１５０によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。

図９、図１０に示した実施の形態における読取レンズ１１５としては、この発明の読取レンズ、具体的には、例えば、以下にあげる実施例１〜７の読取レンズの何れかを用いることができる。

以下、読取レンズの実施例を７例挙げる。各実施例における記号の意味は下記の通りである。

ｆ ：全系のｅ線の合成焦点距離
ＦＮｏ ：Ｆナンバ
ｍ ：縮率
ω ：半画角
Ｙ ：物体高
図１に示す各記号の意味するところは以下の通りである。

ｒｉ（ｉ=１〜１１） ：物体側から数えてｉ番目のレンズ面の曲率半径
ｄｉ（ｉ=１〜１０） ：物体側から数えてｉ番目の面間隔
ｎｊ（ｊ=１〜６） ：物体側から数えてｊ番目のレンズの材料の屈折率
νｊ（ｊ=１〜６） ：物体側から数えてｊ番目のレンズの材料のアッベ数
ｒｃ１ ：コンタクトガラスの物体側の曲率半径
ｒｃ２ ：コンタクトガラスの像側の曲率半径
ｒｃ３ ：ＣＣＤカバーガラスの物体側の曲率半径
ｒｃ４ ：ＣＣＤカバーガラスの像側の曲率半径
ｄｃ１ ：コンタクトガラスの肉厚
ｄｃ３ ：ＣＣＤカバーガラスの肉厚
ｎｃ１ ：コンタクトガラスの屈折率
ｎｃ３ ：ＣＣＤカバーガラスの屈折率
νｃ１ ：コンタクトガラスのアッベ数
νｃ３ ：ＣＣＤカバーガラスのアッベ数
ｎｄ ：ｄ線の屈折率
νｄ ：ｄ線のアッベ数
ｎｅ ：ｅ線の屈折率
なお、特に断らない限り、長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。

「実施例１」
ｆ＝75.887 、ＦＮｏ＝4.50 、ｍ＝0.1258 、Ｙ＝228.6 、ω＝18.6°
実施例１のデータを表１に示す。

実施例１の読取レンズの収差図を図２に示す。

収差図において、黒線はｅ線（５４６．０７ｎｍ）、青線はｇ線（４３６．８３ｎｍ）、赤線はｃ線（６５６．２７ｎｍ）、緑線はＦ線（４８６．１３ｎｍ）を示す。また、球面収差の図において、波線は正弦条件を示し、非点収差の図において、実線はサジタル光線、点線はメリディオナル光線を示す。以下の他の実施例においても同様である。

なお、各実施例についての収差図は設計温度：２０℃におけるものである。

「実施例２」
ｆ＝75.921 、ＦＮｏ＝4.51 、ｍ＝0.1258 、Ｙ＝228.6 、ω＝18.6°
実施例２のデータを表２に示す。

実施例２に関する収差図を図３に示す。

「実施例３」
ｆ＝75.888 、ＦＮｏ＝4.50 、ｍ＝0.1258 、Ｙ＝228.6 、ω＝18.6°
実施例３のデータを表３に示す。

実施例３に関する収差図を図４に示す。

「実施例４」
ｆ＝75.867 、ＦＮｏ＝4.50 、ｍ＝0.1258 、Ｙ＝228.6 、ω＝18.6°
実施例４のデータを表４に示す。

実施例４に関する収差図を図５に示す。

「実施例５」
ｆ＝75.804 、ＦＮｏ＝4.50 、ｍ＝0.1258 、Ｙ＝228.6 、ω＝18.6°
実施例５のデータを表５に示す。

実施例５に関する収差図を図６に示す。

「実施例６」
ｆ＝75.885 、ＦＮｏ＝4.51 、ｍ＝0.1258 、Ｙ＝228.6 、ω＝18.6°
実施例６のデータを表６に示す。

実施例６に関する収差図を図７に示す。

「実施例７」
ｆ＝75.913 、ＦＮｏ＝4.50 、ｍ＝0.1258 、Ｙ＝228.6 、ω＝18.6°
実施例７のデータを表７に示す。

実施例７に関する収差図を図８に示す。

以下に各実施例における条件式のパラメータの値を示す。

条件（２）、（３）に関するパラメータの値を表８に示す。

条件（４）、（５）に関するパラメータの値を表９に示す。

条件（６）に関する数値は、各実施例のデータを示す標中に与えてある。即ち、上記「Ｓ−ＰＨＭ５３」、「Ｓ−ＰＨＭ５２」、「Ｓ−ＦＰＬ５１」のｄ線に対する屈折率およびアッベ数は、表中に示されたように条件（６）を満足している。

付言すると、各実施例では、第２、第５レンズを含む少なくとも２枚の正レンズに条件（１）を満足するガラス材料（ＯＨＡＲＡのＳ−ＰＨＭ５２やＳ−ＰＨＭ５３やＳ−ＦＰＬ５１）を用いている。
「＋２０℃〜＋４０℃での平均屈折率温度係数：β１」は、
「Ｓ−ＰＨＭ５２」においてβ１＝−３．５、
「Ｓ−ＰＨＭ５３」においてβ１＝−２．４、
「Ｓ−ＦＰＬ５１」においてβ１＝−６．１
であり、条件式（１）を満足する。
実施例４においては、第１レンズ、第２レンズおよび第５レンズに、これらのガラス材料を用いている。
実施例１、２、３、５、６、７では、第２レンズと第５レンズとに、これらのガラス材料を用いている。このようなガラス材料を用いることにより、温度変化で熱膨張し移動する撮像面に対して、それをキャンセルする方向に像距離を大きく伸ばすことができ、温度変化による「像と撮像面の乖離」を有効に軽減できる。

上記以外のレンズのガラス材料は、何れも「温度上昇と共に屈折率が微増する通常のガラス材料」である。

読取レンズの「設計の基準温度」は何れも２０℃であり、このとき読取レンズの最も像側の面（第６レンズの像側面）とラインセンサ受光面との「距離」は、実施例１〜７の各々に対し以下の通りである。
実施例１ ４９．５ｍｍ
実施例２ ４８．９ｍｍ
実施例３ ４８．５ｍｍ
実施例４ ４７．０ｍｍ
実施例５ ４８．９ｍｍ
実施例６ ４８．８ｍｍ
実施例７ ５０．５ｍｍ 。

読取レンズとラインセンサを保持するホルダは樹脂材料：ＰＣ−(ＧＦ５＋ＧＳ２５)により形成した。

画像読取装置内の温度が２０℃から４０℃に上昇するときの上記「距離」の「伸び量」は、ホルダの材料樹脂「ＰＣ−(ＧＦ５＋ＧＳ２５)」の２０℃における線膨張係数が「４５．０×１０^−６」なので、各実施例について以下の如くになる。

実施例１ ４４．６μｍ
実施例２ ４４．０μｍ
実施例３ ４３．７μｍ
実施例４ ４２．３μｍ
実施例５ ４４．０μｍ
実施例６ ４３．９μｍ
実施例７ ４５．５μｍ 。

一方、画像読取装置内の温度が２０℃から４０℃に上昇するとき、結像面のラインセンサ側への「変位量」は、各実施例について以下の如くになる。

実施例１ ５６．９μｍ
実施例２ ５９．１μｍ
実施例３ ４７．３μｍ
実施例４ ５１．３μｍ
実施例５ ４６．２μｍ
実施例６ ４１．６μｍ
実施例７ ６１．５μｍ 。

従って、画像読取装置内の温度が２０℃から４０℃に上昇するとき、ラインセンサの撮像面と結像面との乖離量は、各実施例について以下の如くになる。

実施例１ １２．３μｍ
実施例２ １５．１μｍ
実施例３ ３．６μｍ
実施例４ ９．０μｍ
実施例５ ２．０μｍ
実施例６ ２．３μｍ
実施例７ １６．０μｍ 。

何れの実施例においても、各収差は良好に補正されており、温度上昇に伴う結像面と撮像面の乖離も良く抑制されている。この「結像面と撮像面の乖離の抑制」の観点からすると、実施例３、５、６が極めて良好である。

各実施例とも、結像倍率は０．１２５８（≒１／８）であるから、原稿面側での物体位置の変化は２０℃から４０度への温度上昇において、最大でも１ｍｍ程度（１６．０μｍ×６４）であり、先に説明した場合の値からすると半減しており、６００ｄｐｉのような高画素密度での原稿読取り荷も十分に対応できる。

上記各実施例では、ホルダの材料として線膨張係数が「４５．０×１０^−６」と小さい樹脂材料「ＰＣ−(ＧＦ５＋ＧＳ２５)」を用いたことも、温度上昇に起因する「結像面と撮像面との乖離」を小さくすることに寄与している。

上記の如く、第２レンズ、第５レンズ、第１レンズに上記の如きガラス材料を用いることにより、温度変化で熱膨張し移動する撮像面に対して、それをキャンセルする方向に像距離を大きく伸ばすことができるので、温度変化による結像面と撮像面の乖離を有効に軽減して安定な像を撮像面上で得ることができる。また、これらのガラスはいずれも低屈折率、低分散のガラスであり、正レンズと負レンズの貼り合わせで構成される、第２群と第３群における正の第２レンズと正の第５レンズに用いることで色収差の良好な補正に寄与している。

Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｓ 絞り
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ

特開平０９−１１３８０２号公報 特開平０９−１７１１３６号公報 特開２００７−１０１８２７号公報

Claims (3)

1. 物体側から像側へ向かって、正の第１群、負の第２群、負の第３群、正の第４群を配してなり、
   上記第１群は、正の第１レンズからなり、
   上記第２群は、正の第２レンズと負の第３レンズを接合してなり、全体で負の屈折力を有し、
   上記第３群は、負の第４レンズと正の第５レンズを接合してなり、全体で負の屈折力を有し、
   上記第４群は、正の第６レンズからなる、４群６枚構成で、上記第２群と第３群の間に絞りを有する読取レンズにおいて、
   第１レンズは、物体側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズ、
   第２レンズは、物体側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズ、
   第３レンズは、物体側に凸面を向けて配置された凹メニスカスレンズ、
   第４レンズは、像側に凸面を向けて配置された凹メニスカスレンズ、
   第５レンズは、像側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズ、
   第６レンズは、像側に凸面を向けて配置された凸メニスカスレンズ、であり、
   これら第１〜第６レンズは何れもガラス材料で形成され、
   第２レンズと第５レンズとを含む３枚以下の正レンズは、＋２０℃〜＋４０℃での平均屈折率温度係数：β１（１０^−６／℃）が、条件：
   （１） −６．５ ＜ β１ ＜ −２．０
   を満足するガラス材料で形成され、
   他のレンズは、温度上昇に伴い屈折率が微増するガラス材料で形成され、
   第１群のｅ線に対する焦点距離：ｆ１、第２群と第３群のｅ線に対する合成焦点距離：ｆ２３、全系のｅ線に対する合成焦点距離：ｆが、
   （２） ０．７４ ＜ ｆ１／ｆ ＜ １．００
   （３） −０．９５ ＜ ｆ２３／ｆ ＜ −０．５８
   を満足し、
   第２レンズの物体側面の曲率半径：ｒ３、第２群の接合面の曲率半径：ｒ４、第３レンズの像側面の曲率半径：ｒ５、第４レンズの物体側面の曲率半径：ｒ７、第３群の接合面の曲率半径：ｒ８、第５レンズの像側面の曲率半径：ｒ９が、条件：
   （４） ０．４１ ＜ （ｒ３＋ｒ５）／ｒ４ ＜ ０．９２
   （５） ０．１３ ＜ （ｒ７＋ｒ９）／ｒ８ ＜ ０．４９
   を満足し、
   第２レンズのガラス材料と、第５レンズのガラス材料の、ｄ線の屈折率：ｎｄ、ｄ線のアッベ数：νｄが条件：
   （６） １．４８ ＜ ｎｄ ＜ １．６３ 且つ、
   ６２．０ ＜ νｄ ＜ ８３．０
   を満足することを特徴とする読取レンズ。
2. 原稿を照明する照明系と、この照明系で照明された原稿の反射光を縮小結像させる結像レンズと、この結像レンズで結像された原稿像を光電変換するラインセンサとを有し、上記結像レンズとラインセンサとが、共通のホルダにより所定の位置関係で保持された画像読取装置において、
   結像レンズとして、請求項１に記載の読取レンズを用いたことを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項２記載の画像読取装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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