JP6236767B2 - 読取レンズユニット、画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、読取レンズユニット、及び該読取レンズユニットを備えた画像読取装置、並びに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等に利用されている。
物体側に配置された前群と、像側に配置された後群とから構成される読取レンズにおいて、前群と後群との間隔（距離）が短い場合は、読取レンズの全長も短くなるため、一つの鏡筒内で保持されるのが一般的である。

一方、前群と後群との間隔（距離）が長い場合は、読取レンズの全長も長くなり、一つの鏡筒内で保持しようとすると鏡筒が大型化してしまうため、前群と後群とを別々に保持する方法が採られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１及び２には、読取レンズの前群は鏡筒内に保持され、後群は板金から形成された保持部に固定され、前群鏡筒が板バネを介して板金上に連結されてなる原稿読取レンズユニットが記載されている。また、像面を調整するための機構として、例えば、前群を保持する鏡筒を後群に対して光軸方向に並進変位可能とすることにより、ピント調整を可能とすることが提案されている。さらに、前群を保持する鏡筒をレンズ系の光軸まわりに回転可能とし、それにより像面の傾きを補正することが記載されている。

しかしながら、特許文献１及び２に記載された読取レンズユニットでは、前群が変位や回転が可能な構成であっても、後群は固定されたままであるため、像面の調整の自由度が制限され、読取レンズ系の偏心による像面の倒れや像面の傾きを完全に補正することが困難な場合がある。

そこで、本発明は上記課題を鑑み、像面の倒れや像面の傾きを高精度に補正可能な機構を備え、像面調整の自由度に優れた読取レンズユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る読取レンズユニットは、物体側に前群、像側に後群を配した読取レンズと、前記前群を保持する前群保持部材及び前記後群を保持する後群保持部材と、前記前群保持部材と前記後群保持部材との間に配置され、前記前群と前記後群との距離を規定する間隔部材と、を備え、前記前群保持部材と前記後群保持部材とは互いに独立した部材であり、連結手段により、前記前群保持部材と前記後群保持部材とが、前記読取レンズの光軸の両側において該光軸と平行な方向に締結され一体化することで前記読取レンズ全体を一体化する保持手段を構成することを特徴とする読取レンズユニットである。

本発明の読取レンズユニットによれば、像面の倒れや像面の傾きを高精度に補正可能な機構を備え、像面調整の自由度に優れた読取レンズユニットを提供することができる。

読取レンズユニットの第１の実施形態に係る斜視図である。 読取レンズを構成する読取レンズの概略構成図である。 読取レンズユニットの第２の実施形態に係る斜視図である。 読取レンズユニットの第３の実施形態に係る斜視図である。 読取レンズユニットの第４の実施形態に係る斜視図である。 読取レンズユニットの第５の実施形態に係る斜視図である。 読取レンズユニットの第６の実施形態に係る斜視図である。 読取レンズユニットの第７の実施形態に係る斜視図である。 読取レンズユニットの第８の実施形態に係る斜視図である。 読取レンズユニットの第９の実施形態に係る斜視図である。 画像読取装置の一実施形態に係る概略構成図である。 画像形成装置の一実施形態に係る概略構成図である。

以下、本発明に係る読取レンズユニット、画像読取装置、画像形成装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

〔第１の実施形態〕
本発明に係る読取レンズユニットの第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１に示すように、読取レンズユニットは、物体側に前群１１、像側に後群１２を配した読取レンズ１０と、前群１１を保持する前群保持部材２１及び後群１２を保持する後群保持部材２２を有し、読取レンズ１０全体を一体化する保持手段と、前群１１と後群１２との間に配置され、前群１１と後群１２との距離を規定する間隔部材２３とを備える。本実施形態において、間隔部材２３は、前群保持部材２１と後群保持部材２２との間に挿入されている。

図２は読取レンズ１０の構成の一例を示したもので、前群１１が円形レンズ、後群１２が長尺レンズで構成された例を示している。光軸１３はレンズ系の中心軸である。
なお、読取レンズの構成はこれに限定されず、前群１１は円形レンズ以外のレンズであってもよく、後群１２は長尺レンズ以外のレンズであってもよい。

図１に示す間隔部材２３は、その光軸方向の厚みを変更することにより、前群１１と後群１２との間隔を変更することができる。
前群１１と後群１２との間隔はピント及び像面の倒れに大きく影響するため、間隔部材２３により間隔を調整することにより、ピントを調整するとともに像面の倒れを補正することができる。

間隔部材２３が間に挿入された前群保持部材２１と後群保持部材２２は、連結手段２４により連結され、それぞれ保持するレンズ群を読取レンズ１０として一体化する。
図１に示す本実施形態では連結手段２４がネジであり、前群保持部材２１と後群保持部材２２とがネジ締結により連結された例を示しているが、連結手段２４はこれに限定されず、例えば、クリップ形状の連結手段で前群保持部材２１と後群保持部材２２とを挟持して連結してもよい。

また、間隔部材２３が配置される位置は、前群１１と後群１２との間で、かつ前群１１と後群１２との距離を規定することができる位置であれば特に限定されず、前群保持部材２１と後群保持部材２２との間以外の位置であってもよい。

図２に示すように、読取レンズ１０の後群１２の外形形状は、主走査方向に長い短冊形状であることが好ましい。ここで、主走査方向とは、後述する画像読取装置において、読取レンズ１０と組合せられるラインセンサアレイにおけるラインセンサの配列方向を示す。
後群１２は結像面近傍に配置されるため、ラインセンサの長手方向とほぼ同径が必要となる。したがって、後群のレンズが円形状のままであると、レンズの外形が非常に大きくなり、画像読取装置の高さが高くなり、またレンズ自体のコストも増大する。そこで、後群１２の外形形状を、主走査方向に長い短冊形状とすることにより、画像読取装置の薄型化やレンズの低コスト化を実現することができる。

また、後群１２は、プラスチックレンズであることが好ましい。後群１２をプラスチックレンズとすることにより、読取レンズ１０を軽量化することができ、また非球面の成型が可能となる。

〔第２の実施形態〕
前記読取レンズユニットの第２の実施形態を図３に基づいて説明する。なお、読取レンズ１０は上述の第１の実施形態と同様である。
図３に示すように、後群保持部材２２上に間隔部材を支持する支持部材２５を有し、間隔部材２３は、支持部材２５と後群１２との間に配置されている。

本実施形態においても、間隔部材２３の光軸方向の厚みを変更することにより、前群１１と後群１２との間隔を変更することができ、ピントを調整するとともに像面の倒れを補正することができる。

〔第３の実施形態〕
前記読取レンズユニットの第３の実施形態を図４に基づいて説明する。なお、読取レンズ１０は上述の第１の実施形態と同様である。
図４に示すように、間隔部材２３は前群保持部材２１と後群保持部材２２との間に挿入され、読取レンズ１０の光軸方向に沿った垂直断面形状がテーパ形状である。本実施形態では、間隔部材２３は像側に傾斜面を有し、該傾斜面は垂直方向の下方において後群保持部材２２と接触しない領域を有する。

間隔部材２３の光軸方向に沿った垂直断面形状をテーパ形状とすることにより、レンズ群を保持部材で保持した際に生じる偏心を抑制することができ、例えば本実施形態においては、後群１２を保持部材２２で保持した際に生じた偏心を抑制することができ、前群１１に対する後群１２の偏心を抑制することができる。
このような構成は、後群１２が保持部材による保持が難しいレンズ（例えば、長尺レンズ等）である場合に有効である。

〔第４の実施形態〕
前記読取レンズユニットの第４の実施形態を図５に基づいて説明する。なお、読取レンズ１０は上述の第１の実施形態と同様である。
図５に示すように、後群保持部材２２上に間隔部材を支持する支持部材２５を有し、間隔部材２３は、支持部材２５と後群１２との間に配置されている。また、間隔部材２３は、読取レンズ１０の光軸方向に沿った垂直断面形状がテーパ形状である。本実施形態では、間隔部材２３は像側に傾斜面を有し、該傾斜面は垂直方向の下方において後群１２と接触しない領域を有する。

間隔部材２３の光軸方向に沿った垂直断面形状をテーパ形状とすることにより、レンズ群を保持部材で保持した際に生じる偏心を抑制することができ、例えば本実施形態においては、後群１２を後群保持部材２２で保持した際に生じた偏心を抑制することができ、前群１１に対する後群１２の偏心を抑制することができる。
このような構成は、後群１２が保持部材による保持が難しいレンズ（例えば、長尺レンズ等）である場合に有効である。

〔第５の実施形態〕
前記読取レンズユニットの第５の実施形態を図６に基づいて説明する。なお、読取レンズ１０は上述の第１の実施形態と同様である。
図６に示すように、本実施形態の間隔部材２３は後群１２を覆うように設けられた部材であり、像面における像の明るさを補正するための所定形状の開口部２６を有するシェーディング手段でもある。

結像レンズによる像の明るさは、一般にはコサイン４乗則に従い、像の周辺部に行くほど明るさが減少する。このことは、読取レンズにおいても例外ではなく、受光手段が位置する像面における原稿像の明るさは、光軸上から周辺に向かって次第に減少する。
後述する画像読取装置において、「明るさの不均一な原稿像」をそのまま読取ると、読取った画像情報で画像を再生したときに、再生画像に「濃度むら」が現われてしまう。この濃度むらを解消する方法として、結像光束の光路中にシェーディング手段を設ける方法が挙げられる。

本実施形態において、シェーディング手段を兼ねる間隔部材２３は、所定の形状（具体的には、画角の小さい光束部分ほど大きく遮光するような形状）の開口部２６を有し、開口部２６以外は遮光性を有する板状部材であり、後群保持部材２２に固定されて設けられている。
間隔部材２３がシェーディング機能を有することにより、ピントを調整し、像面の倒れを補正することができるとともに、読取りの中央に対する周辺部の像の明るさを調整することができる。

〔第６の実施形態〕
前記読取レンズユニットの第６の実施形態を図７に基づいて説明する。なお、読取レンズ１０は上述の第１の実施形態と同様である。
図７に示すように、本実施形態の前群保持部材２１は、光路と交差して短手方向全体を覆うように設けられた部材であり、像面における像の明るさを補正するための所定形状の開口部２６を有するシェーディング手段を兼ねている。
なお、本実施形態では前群保持部材２１がシェーディング手段を兼ねた態様を示しているが、後群保持部材２２がシェーディング手段を兼ねている態様であってもよい。

このように、保持手段（前群保持部材２１、後群保持部材２２）がシェーディング手段を兼ねることにより、別途シェーディング手段としての部材を設置することなく、読取りの中央に対する周辺部の像の明るさを調整することができる。

〔第７の実施形態〕
前記読取レンズユニットの第７の実施形態を図８に基づいて説明する。なお、読取レンズ１０は上述の第１の実施形態と同様である。
図８に示すように、前群保持部材２１は、読取レンズの光軸１３を中心に矢印Ａで示す方向、すなわち光軸まわりに回転可能である。

前群１１及びこれを保持する前群保持部材２１のみを光軸１３まわりに回転させることにより、前群１１の偏心等により生じる像面の傾きを調整することができる。

〔第８の実施形態〕
前記読取レンズユニットの第８の実施形態を図９に基づいて説明する。なお、読取レンズ１０は上述の第１の実施形態と同様である。
図９に示すように、後群保持部材２２は、読取レンズの光軸１３を中心に矢印Ｂで示す方向、すなわち光軸まわりに回転可能である。

後群１２及びこれを保持する後群保持部材２２のみを光軸１３まわりに回転させることにより、後群１２の偏心等により生じる像面の傾きを調整することができる。
なお、図９に示すように、後群１２が長尺レンズであってもよい。長尺レンズは円形レンズの一部を切り欠いた形状であり、原稿からの光がケラレない範囲で光軸１３まわりに回転調整することができる。

〔第９の実施形態〕
前記読取レンズユニットの第９の実施形態を図１０に基づいて説明する。なお、読取レンズ１０は上述の第１の実施形態と同様である。
図１０に示すように、前群保持部材２１と後群保持部材２２とが、一体として読取レンズの光軸１３を中心に矢印Ａ及びＢで示す方向、すなわち光軸まわりに回転可能である。
前群保持部材２１と後群保持部材２２とが一体化して光軸１３まわりに回転することにより、読取レンズ１０を構成するレンズ系の偏心による像面の傾きを調整することができる。

〔画像読取装置〕
本発明に係る画像読取装置は、前記読取レンズユニットを備える。詳しくは、原稿を照明する照明系と、前記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、前記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を有し、前記結像レンズとして前記読取レンズユニットを構成する前記読取レンズ１０を備える。

前記画像読取装置の一実施形態を図１１に示す。
図１１に示すように、読み取られるべき画像を有する原稿２は、原稿台としてのコンタクトガラス１上に平面的に定置される。原稿台（コンタクトガラス）１の下部には、照明手段３が配置されている。照明手段３は、光源として図面に直交する方向に長い管灯、及びリフレクタで構成され、「図面に直交する方向に長いスリット状部分」を照明する。前記光源としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ光源等を用いることができるが、ＬＥＤ光源を使用することが好ましい。ＬＥＤ光源を使用することにより、読取光学系の消費電力を低減可能であり、省エネルギーを達成することができる。

照明された原稿２から反射された反射光（画像による反射光）は、折り返しミラー（図１１ではＭ１〜Ｍ５の５枚のミラーを配置）により順次反射され、読取レンズユニットを構成する読取レンズ１０により光電変換素子としてのラインセンサ６の撮像面上に原稿画像の縮小像として結像される。なお、本実施形態では折返しミラーの枚数が５枚の例を示したが、枚数は５枚に限定されない。

照明手段３、折り返しミラーＭ１〜Ｍ５、読取レンズ１０及び光電変換素子６は、画像読取ユニット７として一体的に保持され、図示されない駆動手段により矢印方向（図の右方）へ走行し、破線で示す位置の画像読取ユニット７まで変位し、原稿全体の情報を読み取る。

前記画像読取装置は、読取レンズ１０の結像光路上に色分解手段を有し、原稿画像をフルカラーで読取るようになっている。
「撮像部」であるラインセンサ６は、前記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（６ａ、６ｂ、６ｃ）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２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２の読み取りが実行され、原稿２のカラー画像は、赤、緑、青の３原色に色分解して読み取られる。

「色分解」は、上記以外に、読取レンズ１０とラインセンサ（ＣＣＤ）６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。
また、結像光路中に色分解素子を有さず、原稿情報をモノクロとして読み取ることも可能である。

前記画像読取装置は、上述のようにピント調整、像面の倒れ、及び像面の傾きを高精度に補正可能であり、像面調整の自由度に優れた読取レンズユニットを備えるため、原稿情報を良好に読み取ることができる。

〔画像形成装置〕
本発明に係る画像形成装置は、前記画像読取装置を備える。
前記画像形成装置の一実施形態を図１２に示す。

図１２に示すように、前記画像形成装置は、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。なお、画像読取装置２００は、図１１に即して説明したのと同様のものであり、各部には図１１と同じ符号を付してある。

画像読取装置２００の３ラインのラインセンサ（撮像手段）６から出力される画像信号は画像処理部１２０に送られ、画像処理部１２０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１１０を有し、その周囲に、帯電手段としての帯電ローラ１１１、リボルバ式の現像装置１１３、転写ベルト１１４、クリーニング装置１１５が配設されている。帯電手段としては帯電ローラ１１１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１２０から書込み用の信号を受けて光走査により感光体１１０に書込みを行う光走査装置１１７は、帯電ローラ１１１と現像装置１１３との間において感光体１１０光走査を行うようになっている。

符号１１６は定着装置、符号１１８はカセット、符号１１９はレジストローラ対、符号１２２は給紙コロ、符号１２１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１１０が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１１により均一帯電され、光走査装置１１７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１１０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１１３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１１４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１１４上で重ね合わせられてカラー画像となる。

転写紙Ｓを収納したカセット１１８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１２２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１１９に捕えられる。

レジストローラ対１１９は、転写ベルト１１４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Ｓ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Ｓは定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６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１２１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１１０の表面はクリーニング装置１１５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。

前記画像形成装置は、前記読取レンズユニットを使用した前記画像読取装置を備えることにより、良好な読み取り画像品質を基に高画質な画像が形成可能である。
なお、前記画像形成装置は、感光体を各色に対応して複数配置した、いわゆるタンデム式の画像形成装置であってもよい。勿論、前記画像形成装置を「モノクロームの画像形成を行うように構成」できることは言うまでもない。

１０ 読取レンズ
１１ 前群
１２ 後群
１３ 光軸
２１ 前群保持部材
２２ 後群保持部材
２３ 間隔部材
２４ 連結手段
２５ 支持部材
２６ 開口部（シェーディング手段）

特許３９３９９０８号公報 特許４４９６２３１号公報

Claims (10)

1. 物体側に前群、像側に後群を配した読取レンズと、
   前記前群を保持する前群保持部材及び前記後群を保持する後群保持部材と、
   前記前群保持部材と前記後群保持部材との間に配置され、前記前群と前記後群との距離を規定する間隔部材と、を備え、
   前記前群保持部材と前記後群保持部材とは互いに独立した部材であり、
   連結手段により、前記前群保持部材と前記後群保持部材とが、前記読取レンズの光軸の両側において該光軸と平行な方向に締結され一体化することで前記読取レンズ全体を一体化する保持手段を構成することを特徴とする読取レンズユニット。
2. 前記連結手段はネジであり、
   前記前群保持部材と前記後群保持部材とを、前記読取レンズの光軸の両側において該光軸と平行な方向にネジ締結することで、前記読取レンズ全体を一体化することを特徴とする請求項１に記載の読取レンズユニット。
3. 前記間隔部材は、前記読取レンズの光軸方向に沿った垂直断面において像側に傾斜面を有し、該傾斜面は前記後群保持部材と接触しない領域を有することを特徴とする請求項１または２に記載の読取レンズユニット。
4. 前記間隔部材が、像面における像の明るさを補正するための所定形状の開口部を有するシェーディング手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の読取レンズユニット。
5. 前記前群保持部材及び前記後群保持部材の少なくともいずれかが、像面における像の明るさを補正するための所定形状の開口部を有するシェーディング手段を兼ねていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の読取レンズユニット。
6. 前記前群保持部材と前記後群保持部材とが、一体として前記読取レンズの光軸を中心に回転可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の読取レンズユニット。
7. 前記後群の外形形状が、主走査方向に長い短冊形状であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の読取レンズユニット。
8. 前記後群は、プラスチックレンズであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の読取レンズユニット。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の読取レンズユニットを備えることを特徴とする画像読取装置。
10. 請求項９に記載の画像読取装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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