JP6043136B2 - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、原稿の画像を読み取る画像読取装置に関するものである。
従来より画像読取装置においては、原稿台上に置いた原稿を、走査光学系により読み取るものがある。走査光学系には、光源と第1ミラーからなる第1走査ユニット、第2ミラーと第3ミラーからなる第2走査ユニット、結像レンズと撮像素子からなる画像読取部が備えられている。そして、第1走査ユニットが原稿面をスキャンすると共に、第2走査ユニットが第1走査ユニットの移動に応じて定められた速度で移動することにより、光路長を一定としながら、原稿面で反射した光を各ミラーで反射させて、画像読取部に入射させ、画像情報を読み取る。
しかし、画像読取装置の製造段階で、走査光学系に微小な製造誤差が生じ、長方形の形状が台形や平行四辺形などに歪んだ形状で結像してしまう画像歪という現象が生じることがある。この画像歪は、第1走査ユニットの走査経路と、反射光の光軸が正確に平行になっていない場合に生じることがわかっている。
特許文献1では、この画像歪を調整する画像歪調整装置が開示されており、図7は、画像歪調整装置を示した図である。画像歪調整装置は、上記の第2走査ユニットに相当するミラーユニット101と、ミラーユニット101の移動を案内するガイドレール102と、ガイドレール102に設けられた取付板103を備える。取付板103には、ミラーユニット101の移動方向の前後両端部とその中間部分に長孔104が開けられており、取付ビス105を長孔104に挿通してねじ込むことでガイドレール102を固定することができる。また、画像歪が生じている場合、取付ビス105を緩め、長孔104内で取付ビス105を相対的に移動させることでガイドレール102を上下に移動させることが可能になり、画像歪を調整することができる。また、取付板103には、目盛106が付けられており、目盛106を用いると、調整が容易かつ正確に行える利点がある。
特開昭63−11922号公報(昭和63年1月19日公開)
ところで、特許文献1の画像歪調整装置では、ミラーユニットの移動方向の前後両端部付近に目盛が付けられているが、これらの目盛の目盛幅は等しいことが考えられる。しかし、片方の長孔で取付ビスを1目盛移動させたときと、他方の長孔で取付ビスを1目盛移動させたときとでは、調整される画像歪の大きさが異なる。これは、ガイドレールの上下方向を調整する取付ビスから第三ミラーで反射する光までの距離に差異があるためである。そのため、前後両端部で同等の画像歪が生じていたとしても、取付ビスを移動させる距離が異なってくるため、調整作業を効率良く行えないという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、それぞれの調整穴で1目盛移動させたときに調整される画像歪の大きさを等しくし、調整作業がスムーズに行うことができる目盛画像読取装置を実現することにある。
本発明に係る画像読取装置は、原稿台と、取付枠と、ガイドレール上を原稿台に対して平行方向に移動する走査ユニットと、走査ユニットからの反射光を読み取る画像読取部とを備える画像読取装置において、取付枠は、走査ユニットが移動する両端部付近に上下方向に長い調節穴を有し、ガイドレールは、調節穴を介して固定部材により取付枠に取り付けられており、調節穴の近傍には1目盛が画像歪の調整量を示す目盛が付されており、一方の目盛の目盛幅は、他方の目盛の目盛幅と異なることを特徴とする。
また、目盛は、取付枠の画像読取部に近い位置と遠い位置に付されており、近い位置の目盛の目盛幅は、遠い位置の目盛の目盛幅よりも大きいことを特徴としても良い。
本発明によれば、それぞれの調整穴で1目盛移動させたときに調整される画像歪の大きさが等しいため、調整作業がスムーズに行うことができる。
本発明の一実施形態に係る画像読取装置を示す斜視図である。 原稿読み取りの始期における画像読取装置の内部機構を模式的に示す説明図である。 原稿読み取りの終期における画像読取装置の内部機構を模式的に示す説明図である。 ガイドレールの各端部を上下方向に調整する構成の説明図である。 本実施形態に係る画像読取装置による画像歪の調整を示す説明図である。 ガイドレールの各端部を上下方向に調整したときの説明図である。 特許文献1の複写機の画像歪調整装置を示した図である。
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表わすものとする。
〔実施形態〕
図1は、本発明の一実施形態に係る画像読取装置1を示す斜視図である。図1に示すように、画像読取装置1は、原稿台2に載置された原稿に対して原稿台2に沿った主走査方向A及び主走査方向Aに直交し原稿台2に沿った副走査方向Bに光学的に走査して原稿画像を読み取るようになっている。
画像読取装置1は、原稿台2、取付枠3、第1走査ユニット4、第2走査ユニット5及び画像読取部6を備えている。原稿台2は、読み取る原稿をセットする台であり、矩形板状の透明なガラスから形成される。取付枠3は、画像読取装置1の周囲を囲うように形成され第1走査ユニット4、第2走査ユニット5及び画像読取部6は、取付枠3の内側に配置される。
第1走査ユニット4は、光源11及び第1ミラー12を備えている。光源11は、原稿台2上の原稿に光を照射するものである。第1ミラー12は、光源11から照射され、原稿で反射した光を第2走査ユニット5に導くものである。第1走査ユニット4は、原稿台2に沿って副走査方向Bに往復移動するようになっており、原稿を読み取るときは副走査読取方向B1に移動する。
第2走査ユニット5は、第2ミラー13、第3ミラー14及びミラー支持部15を備えている。第2ミラー13及び第3ミラー14は、第1走査ユニット4の第1ミラー12からの反射光を画像読取部6に導くようになっている。ミラー支持部15は、第2ミラー13及び第3ミラー14を支持するものである。第2走査ユニット5の主走査方向Aの両端部は、副走査方向Bに沿って配設されたガイドレール16及びガイドレール17に支持され、第2走査ユニット5はガイドレール上を副走査方向Bに移動する。第2走査ユニット5は、第1走査ユニット4の副走査方向Bの往復移動に連動して第1走査ユニット4と同方向に往復移動するようになっている。
画像読取部6は、暗箱で覆われており、その中に結像レンズ18及び撮像素子19を備えている(図1では図示せず、図2、3参照)。結像レンズ18としては、例えば、複数枚のレンズを略円筒状の枠部材に固定したものを用いることができ、原稿からの反射光を撮像素子19に結像する。撮像素子19としては、例えば、電荷結合素子(Charge Coupled Device、CCD)を用いることができる。光源11から照射され、原稿台2上の原稿で反射した光は、第1ミラー12、第2ミラー13、第3ミラー14、結像レンズ18を経て撮像素子19に照射され、撮像素子19で原稿の光情報を電気信号に変換する。第1ミラー12、第2ミラー13、第3ミラー14及び結像レンズ18は、結像光学系を構成している。
図2と図3は、画像読取装置1の内部機構を模式的に示す説明図である。図2は、原稿読み取りの始期における状態を示しており、図2(a)は、副走査方向Bと平行な側面から見たときの模式図であり、図2(b)は、上面から見たときの模式図である。このとき、第1走査ユニット4は、副走査読取方向B1の上流側かつ読み取る原稿の端の下に配置しており、そこを読取始端P1とする。第2走査ユニット5は、副走査読取方向B1の上流側かつガイドレール16の端付近に配置しており、そこを走査始端P11とする。図3は、原稿読み取りの終期における状態を示しており、図3(a)は、副走査方向Bと平行な側面から見たときの模式図であり、図3(b)は、上面から見たときの模式図である。このとき、第1走査ユニット4は、副走査読取方向B1の下流側かつ読み取る原稿の端の下に配置しており、そこを読取終端P2とする。第2走査ユニット5は、副走査読取方向B1の下流側かつガイドレールの端付近に配置しており、そこを走査終端P12とする。
図2及び図3のように、光源11から照射された光は、原稿に載置された原稿の表面で乱反射する。原稿の表面から下方に反射した光は、第1ミラー12で反射され、その後第2ミラー13、第3ミラー14で順に反射されて、結像レンズ18を経て撮像素子19に結像する。
そして、第1走査ユニット4は、副走査読取方向B1に一定の速度Vで移動する。第2走査ユニット5は、第1走査ユニット4の副走査読取方向B1下流側に位置しており、第1走査ユニット4の副走査読取方向A1への速度Vの移動に対して2分の1の速度V/2で副走査読取方向B1に移動する。このとき、第1走査ユニット4及び第2走査ユニット5の速度比は2:1に保たれるので、原稿面から結像レンズ18に至る光路長Cが一定に保たれる。これによって、第1走査ユニット4が読取始端P1から読取終端P2まで移動する間において、原稿の画像を撮像素子19に安定的に結像させることができる。
また、第1走査ユニット4が読取始端P1から読取終端P2まで移動するにつれて、第3ミラー14から結像レンズ18までの距離が短くなっていくため、撮像素子19に結像させることができる第3ミラー14での反射領域は徐々に狭くなる。本明細書中では、撮像素子19に結像させることができる第3ミラー14での反射領域を結像有効領域とし、原稿読み取りの始期における第3ミラー14での反射領域を結像有効領域R1とし、原稿読み取りの終期における第3ミラー14での反射領域を結像有効領域R2とする。結像有効領域R1は、第3ミラー14から結像レンズ18の距離が長いため、結像有効領域R2より広い。
しかし、上記のように原稿台2上に置いた原稿を走査光学系により読み取る画像読取装置においては、長方形の形状が台形や平行四辺形などに歪んだ形状で結像してしまう画像歪という現象が生じることがある。この画像歪は、画像読取装置を製造する際に、走査光学系に微小な誤差が生じてしまい、第1走査ユニット4の副走査方向Bの走査経路と、副走査方向Bの反射光の光軸が正確に平行になっていないことが原因で生じる。
本発明では画像歪を調整するために、第2走査ユニット5の走査始端P11及び走査終端P12付近で、ガイドレール16の各端部を上下方向に調整できるように構成する。こうすることによって、第2走査ユニット5の走査始端P11及び走査終端P12付近で、第2走査ユニット5の上下方向の位置を調整し、第3ミラー14から反射した光の光軸を適正に設定することができ、画像歪を取り除くことができる。
図4は、ガイドレール16の各端部を上下方向に調整する構成の説明図であり、副走査方向Bと平行な側面からみた図である。上記で述べたように、第2走査ユニット5の主走査方向Aの両端部は、副走査方向Bに沿って配設されたガイドレール16及びガイドレール17に支持されている。ガイドレール16及びガイドレール17は、図2あるいは図3に示すように副走査方向Bの両端部にねじ穴20を有し、取付枠3の外側から取付ビス21をねじ穴20に締め付けることによって取付枠3に取り付けられる。取付ビス21は、ガイドレールを取付枠3に固定するための固定部材である。
さらに、ガイドレール16側では取付ビス21は、取付枠3に設けられた調節穴22及び調節穴23に挿通する。調節穴22及び調節穴23は、上下方向に長い形状であり、調節穴22は、第2走査ユニット5の走査始端P11付近に形成され、調節穴23は第2走査ユニット5の走査終端P12付近に形成される。さらに、調節穴22及び調節穴23の近傍には目盛24及び目盛25が設けられている。
ガイドレール16は、取付ビス21を調節穴22及び調節穴23に通し、ガイドレール16のねじ穴20に締め付けることで取付枠3に固定される。また、画像歪が生じている場合、取付ビス21を緩め、調節穴22あるいは調節穴23内で取付ビス21を上下方向に移動させる。取付ビス21は、ガイドレール16のねじ穴20に挿通しているため、取付ビス21を上下方向に移動させることで、ガイドレール16の各端部を上下方向に移動させることができる。取付ビス21を適正な位置で締め付けることで、ガイドレール16を取付枠3に固定する。こうすることによって、画像歪を取り除くことができる。
ここで、画像歪の調整について図5に基づいて説明する。図5(a)〜(c)は、原稿の長方形の図形を画像読取装置で読み取った結果であり、いずれも画像歪が生じている。図5(a)は、副走査読取方向B1の上流側で画像歪が生じている場合を示している。この画像歪を調整するためには、ガイドレール16の走査始端P11側を上下方向に調整する必要があるため、調節穴22内で取付ビス21を上下方向に移動させ、適正な位置で締め付ける。こうすることで、画像歪が取り除かれ、図5(d)のように長方形の図形をして読み取ることが可能になる。
図5(b)は、副走査読取方向B1の下流側で画像歪が生じている場合を示している。この画像歪を調整するためには、ガイドレール16の走査終端P12側を上下方向に調整する必要があるため、調節穴23内で取付ビス21を上下方向に移動させ、適正な位置で締め付ける。こうすることで、画像歪が取り除かれ、図5(d)のように長方形の図形をして読み取ることが可能になる。
図5(c)は、副走査読取方向B1の上流及び下流の両側で画像歪が生じている場合を示している。この画像歪を調整するためには、ガイドレール16の走査始端P11側及び走査終端P12側を上下方向に調整する必要があるため、調節穴22内と調節穴23内でそれぞれの取付ビス21を上下方向に移動させ、それぞれ適正な位置で締め付ける。こうすることで、画像歪が取り除かれ、図5(d)のように長方形の図形をして読み取ることが可能になる。
次に、図6に基づいて取付ビス21の移動によりガイドレール16の各端部を上下方向に調整したときの状態について説明する。図6(a)は、主走査方向Aに平行な第3ミラー14での断面図であり、ガイドレール16の走査始端P11側と走査終端P12側の端部を上方向に距離x移動させたときの状態を同時に説明している図である。
ガイドレール16の走査始端P11側の端部を上方向に距離x移動させた場合、第3ミラー14の結像有効領域R1の端は上方向に高さH1上がる。同様に、ガイドレール16の走査終端P12側の端部を上方向に距離x移動させた場合、第3ミラー14の結像有効領域R2の端は上方向に高さH2上がる。この高さH1、H2は、調整される画像歪の調整量に相当する。従って、ガイドレール16の走査始端P11側の端部を上方向に距離x移動させた場合、読取始端P1での原稿の画像歪は、高さH1に相当する調整量が調整されるが、ガイドレール16の走査終端P12側の端部を上方向に距離x移動させた場合、読取終端P2での原稿の画像歪は、高さH2に相当する調整量が調整される。このことより、ガイドレール16の各端部を同距離移動させたにも関わらず、調整される画像歪の調整量に差が生じていることがわかる。
これは、第1走査ユニット4が走査始端P11にいるときと走査終端P12にいるときでは、調節穴から第3ミラー14の結像有効領域までの距離が異なることが原因である。つまり、第1走査ユニット4が走査始端P11にいるときは、調節穴22から第3ミラー14の結像有効領域R1までの距離D1は近いが、第1走査ユニット4が走査終端P12にいるときは、調節穴23から第3ミラー14の結像有効領域R2までの距離D2は遠い。そのため、ガイドレール16の各端部を移動させた距離に対して画像歪の調整量に差が生じてしまう。つまり、画像歪の調整量に対する取付ビス21の移動距離が異なるということである。そのため、走査始端P11側と走査終端P12側で目盛幅が等しい画像読取装置で画像歪の調整作業を行う場合、仮に副走査読取方向B1の上流及び下流の両側で同等の画像歪が生じていたとしても、ガイドレール16の端部を移動させる距離が異なってくるため、調整作業を効率良く行えないという問題があった。
そこで、本発明では、調節穴22及び調節穴23の近傍に目盛幅の異なる目盛24及び目盛25を付す。目盛24は、調節穴22の近傍に配置し、目盛25は、調節穴23の近傍に配置する。調節穴22内で取付ビス21を目盛24の1目盛移動させたときと、調節穴23内で取付ビス21を目盛25の1目盛移動させたときで、調整される画像歪の調整量が等しくなるように、目盛24及び目盛25の目盛幅を設定する。
図6(b)は、主走査方向Aに平行な第3ミラー14での断面図であり、読取始端P1と読取終端P2での画像歪の調整量が等しくなるように、ガイドレール16の走査始端P11側と走査終端P12側の端部を上方向に移動させたときの状態を同時に説明している図である。図6(a)と同様に、ガイドレール16の走査始端P11側の端部を上方向に距離x移動させた場合、第3ミラー14の結像有効領域R1の端は上方向に高さH1上がるため、読取始端P1での原稿の画像歪は、高さH1に相当する調整量が調整される。このとき、第3ミラー14は水平方向に対して角度θ傾いている。
一方、読取終端P2での画像歪の調整量を、読取始端P1での画像歪の調整量と等しくするためには、第3ミラー14の結像有効領域R2の端を上方向に高さH1上げる必要がある。そのためには、図6(b)に示されるようにガイドレール16の走査終端P12側の端部を上方向に距離y移動させる必要がある。このとき、距離yは距離xより大きく、第3ミラー14は水平方向に対して角度θ’傾いている。
以上より、読取始端P1と読取終端P2での画像歪の調整量が等しくなるようにするためには、ガイドレール16の走査始端P11側の端部を上方向に距離x移動させた場合、ガイドレール16の走査終端P12側の端部を上方向に距離y移動させる必要があることがわかる。これを目盛に応用すると、目盛25の目盛幅を目盛24の目盛幅のy/x倍にすることで、目盛24の1目盛に対する画像歪の調整量と、目盛25の1目盛に対する画像歪の調整量が等しくなる。
次に、図6(b)に基づいて、目盛24の目盛幅と目盛25の目盛幅の比率を調節穴から第3ミラー14の結像有効領域までの距離を用いて計算する。調節穴22から第3ミラー14の結像有効領域R1までの距離をD1、調節穴23から第3ミラー14の結像有効領域R2までの距離をD2、主走査方向Aの取付枠3の幅をD3とする。
まず、調節穴22で画像歪を調整した場合について考える。ガイドレール16の走査始端P11側の端部を上方向に距離x移動させることで、第3ミラー14の結像有効領域R1の端は上方向に高さH1上がり、第3ミラー14は水平方向に対して角度θ傾く。ここから、角度θを用いて、
tanθ=H1/(D3−D1)
tanθ=x/D3
の2式を作ることができ、この2式より、
x=D3*H1/(D3−D1) ・・・(1)
となる。
同様に、調節穴23で画像歪を調整した場合について考える。ガイドレール16の走査終端P12側の端部を上方向に距離y移動させることで、第3ミラー14の結像有効領域R2の端は上方向に高さH1上がり、第3ミラー14は水平方向に対して角度θ’傾く。ここから、角度θ’を用いて、
tanθ’=H1/(D3−D2)
tanθ’=y/D3
の2式を作ることができ、この2式より、
y=D3*H1/(D3−D2) ・・・(2)
となる。
式(1)(2)より、取付ビス21を上方向に移動させる距離xと距離yの比率は、
x:y=D3*H1/(D3−D1):D3*H1/(D3−D2)
=1:(D3−D1)/(D3−D2)
となる。
以上より、目盛25の目盛幅を目盛24の目盛幅の(D3−D1)/(D3−D2)倍にすることで、ガイドレール16の走査始端P11側の端部を目盛24の1目盛移動させたときと、ガイドレール16の走査終端P12側の端部を目盛25の1目盛移動させたときで、調整される画像歪の調整量が等しくなる。なお、距離D1は、距離D2よりも小さいため、(D3−D1)/(D3−D2)は、1より大きい値になる。
また、調節穴から第3ミラー14の結像有効領域までの距離D1、D2は、第2走査ユニット5から画像読取部6までの距離とも関係がある。第2走査ユニット5から画像読取部6までの距離が大きいほど、第3ミラー14の結像有効領域は広くなるため、調節穴から第3ミラー14の結像有効領域までの距離は短くなる。調節穴から第3ミラー14の結像有効領域までの距離が短くなれば、その調節穴の近傍に付いている目盛の目盛幅は小さくなる。つまり、第2走査ユニット5から画像読取部6までの距離が大きいほど、対応する目盛の目盛幅は小さくなる。同様に、第2走査ユニット5から画像読取部6までの距離が小さいほど、対応する目盛の目盛幅は大きくなる。これを考慮に入れると、1目盛移動させたときに調整される画像歪の調整量を等しくするためには、画像読取部6から近い位置に付された目盛25の目盛幅は、画像読取部6から遠い位置に付された目盛24の目盛幅よりも大きくする必要があることがわかる。
目盛24及び目盛25の目盛幅は、1目盛移動させたときに切りの良い調整量が調整されるように設定しておくほうが良い。例えば、調節穴22内及び調節穴23内で1目盛移動させたときに、1mmの画像歪を調整できるように目盛幅を設定しておくと、調整するときに、画像歪の大きさに対してどの程度取付ビス21を上下させれば良いのかを容易に判断することができるため、調整作業の容易にすることができる。また、1目盛分の画像歪の調整量は1mm/scaleのように目盛の近傍に記載されていても良い。
また、調節穴23は、調節穴22よりも上下に長く設計されており、調節穴23内で取付ビス21が移動できる距離は、調節穴22内で取付ビス21が移動できる距離よりも大きいと好ましい。さらに、調節穴23の上下の幅は、調節穴22の上下の幅の(D3−D1)/(D3−D2)倍であればさらに好ましい。こうすることによって、読取始端P1と読取終端P2での画像歪の最大の調整量を等しくすることができる。
また、ガイドレール16の端部を上方向に移動させたときあるいは下方向に移動させたときに、画像歪の調整方向が一目でわかるように、目盛24及び目盛25の近傍に、説明図を記載しておいても良い。こうすることによって、調整したい画像歪に対して、上か下かどちらに移動させれば良いのか容易に判断することができるようになる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、本実施形態では、副走査読取方向B1に第1走査ユニット4を移動させて原稿を読み取る画像読取装置を説明したが、逆方向に読み取っても良い。また、目盛24及び目盛25は3本から形成されているもので説明したが、本数はこれに限られるものではない。
また、画像歪を調整する機構を、第2走査ユニットを支持する2つのガイドレールの片側だけに備えた画像読取装置を説明したが、両側のガイドレールに構成されていても良い。
また、本発明の画像読取装置は、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に搭載されても良い。
1 画像読取装置
2 原稿台
3 取付枠
4 第1走査ユニット
5 第2走査ユニット
6 画像読取部
11 光源
12 第1ミラー
13 第2ミラー
14 第3ミラー
15 ミラー支持部
16 ガイドレール
17 ガイドレール
18 結像レンズ
19 撮像素子
20 ねじ穴
21 取付ビス
22 調節穴
23 調節穴
24 目盛
25 目盛

Claims (4)

  1. 原稿台と、
    取付枠と、
    ガイドレール上を前記原稿台に対して平行方向に移動する走査ユニットと、
    前記走査ユニットからの反射光を読み取る画像読取部とを備える画像読取装置において、
    前記取付枠は、前記走査ユニットが移動する両端部付近に上下方向に長い調節穴を有し、
    前記ガイドレールは、前記調節穴を介して固定部材により前記取付枠に取り付けられており、
    前記調節穴の近傍には1目盛が画像歪の調整量を示す目盛が付されており、一方の目盛の目盛幅は、他方の目盛の目盛幅と異なることを特徴とする画像読取装置。
  2. 前記目盛は、前記取付枠の前記画像読取部に近い位置と遠い位置に付されており、前記近い位置の目盛の目盛幅は、前記遠い位置の目盛の目盛幅よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  3. 前記調節穴の近傍には、1目盛あたりに調整される画像歪の調整量が記載されていることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の画像読取装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか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。
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