JP2000332967A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明効率の劣化がなく、新規な構成部品を付
加することなしに、低コストで、高性能でかつ大幅な薄
型化を達成できる画像読取装置を得る。 【解決手段】 原稿２を照明する照明系７と、照明系７
で照明された光束を反射する第１ミラー３ａを有し副走
査方向に一定速度Ｖで走査する第１走行体３と、第２ミ
ラー４ａと第３ミラー４ｂを有し第１走行体３に対して
Ｖ／２の速度で走査する第２走行体４と、第１走行体３
及び第２走行体４に設けられたミラーを介して原稿２の
反射光を縮小結像させる結像レンズ５と、結像レンズ５
で結像された原稿像を光電変換するラインセンサ６とを
有してなる画像読取光学系において、第１ミラー３ａの
長手方向の中央部が結像レンズ配置側において切り欠か
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばスキャナ、
複写機、ファクシミリ等に用いられる画像読取装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】スキャナ、複写機、ファクシミリ等の画
像読取装置において、照明系により照明された原稿の反
射光をミラーにより反射し、結像レンズを介してライン
センサに縮小結像する縮小読取光学系が知られている。
従来の縮小読取光学系を使用した画像読取装置の一例
を、本発明の一実施の形態を示す図１を借りて説明す
る。図１に示すように原稿２は、コンタクトガラス１上
に配置され、コンタクトガラス１の下部に配置された照
明光学系７により原稿が照明される。原稿面で反射され
た照明光は、第１走行体３に斜設された第１ミラー３ａ
により水平方向に反射された後、第２走行体４に設けら
れた第２ミラー４ａと第３ミラー４ｂで反射されて水平
方向に折り返され、結像レンズ５によりラインセンサ６
上に縮小して結像される。原稿２の長手方向を読み取る
場合は、照明光学系７と第１走行体３とが一体となりＶ
の速度で待機位置から符号３′で示す位置までコンタク
トガラス１と平行に移動し、それと同時に第２走行体４
は、第１走行体３の半分の速度Ｖ／２で待機位置から符
号４′で示す位置までコンタクトガラス１と平行に移動
し、原稿全体を読み取るようになっている。

【０００３】近年上記のような画像読取装置を有するス
キャナ、複写機、ファクシミリ等においては、小型化の
要求が高くなり、これに伴い画像読取装置自体としても
薄型化を達成する必要がある。図１に示す光学系の薄型
化を図るためには、第１の走行体３とコンタクトガラス
１との間のスペースを狭くするか、または第２走行体４
に設けられた第２ミラー４ａと第３ミラー４ｂとの間の
スペースを狭くする必要がある。

【０００４】第１走行体３とコンタクトガラス１との間
のスペースを狭くする場合、第１走行体３とコンタクト
ガラス１との間に配置されている照明光学系７を薄型に
する必要があるが、照明光学系７をあまり薄くすると、
コンタクトガラス１の面に対して照明光を大きく傾けて
照射せざるを得なくなるため、照明光がコンタクトガラ
ス１において全反射を起こしたり、照明効率が大幅に劣
化するなどの不具合が生じ、大幅な薄型化を達成するこ
とは難しい。

【０００５】また、第２走行体４に設けられた第２ミラ
ー４ａと第２ミラー４ｂとの間のスペースを狭くしよう
として、第２ミラー４ａを第３ミラー４ｂに接近させる
と、第３ミラー４ｂも第１走行体３に接近することとな
り、これに伴って結像レンズ５も第１走行体３に近づく
ことになる。第１走行体３は読取レンズ５の上部を通過
するため、あまり第２ミラー４ａを第３ミラー４ｂに近
づけると、第１走行体３が結像レンズ５と干渉してしま
い、原稿全域を走査することができなくなり、光学系の
薄型化には限界があった。

【０００６】また、原稿像を等倍近傍の倍率で感光体面
上に結像させる、いわゆるアナログ複写機用光学系にお
いても、第１ミラー３を有する第１走行体と第２、第３
ミラーを有する第２走行体は、上記図１に示したような
縮小光学系と同様に構成され、同様に動作するため、薄
型化を図るためには、図１に示すようなラインセンサ６
を用いるものと同様の問題点を有していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の課題に鑑みてなされたもので、照明効率の劣化がな
く、新規な構成部品を付加することなしに、低コスト
で、高性能でかつ大幅な薄型化を達成できる画像読取装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、原稿を照明する照明系と、上
記照明系で照明された光束を反射する第１ミラーを有し
副走査方向に一定速度Ｖで走査する第１走行体と、第２
ミラーと第３ミラーを有し上記第１走行体に対してＶ／
２の速度で走査する第２走行体と、上記第１走行体及び
第２走行体に設けられたミラーを介して原稿の反射光を
縮小結像させる結像レンズと、上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とを有してなる
画像読取光学系において、上記第１ミラーの長手方向の
中央部が上記結像レンズ配置側において切り欠かれてい
ることを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、原稿を照明する照
明系と、上記照明系で照明された光束を反射する第１ミ
ラーを有し副走査方向に一定速度Ｖで走査する第１走行
体と、第２ミラーと第３ミラーを有し上記第１走行体に
対してＶ／２の速度で走査する第２走行体と、上記第１
走行体及び第２走行体に設けられたミラーを介して原稿
の反射光を結像させる結像レンズとを有し、この結像レ
ンズからの射出光を少なくとも１枚以上の奇数枚のミラ
ーを介して略等倍近傍の倍率で感光体面上に結像させる
複写機用光学系において、上記第１ミラーの長手方向の
中央部が上記結像レンズ配置側において切り欠かれてい
ることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の画像読取装置において、第１ミラーの長手方向の一
側縁部がその端部から中央部にかけて切り欠かれ、結像
レンズの周辺部の光量低下を補正し、像面上での照度分
布が略均一となることを特徴とする。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１、２又は
３記載の画像読取装置において、結像レンズの少なくと
も上部がカットされていることを特徴とする。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１、３又は
４記載の画像読取装置において、ラインセンサが３ライ
ンＣＣＤであることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる画像読取装置の実施の形態について説明する。
図１に示すように、画像読取装置は原稿２を載置するた
めのコンタクトガラス１を有し、このコンタクトガラス
１の下方に、第１走行体３、第２走行体４、結像レンズ
５、ラインセンサ６を有している。第１走行体３には、
原稿２を照明するための照明光学系７が取り付けられる
とともに、原稿２からの反射光を側方に反射する第１ミ
ラー３ａが、その反射面を原稿面に対して４５゜の角度
をなすように斜設されている。照明光学系７は適宜の光
源、例えば蛍光灯を有している。第２走行体４には、第
２ミラー４ａと第３ミラー４ｂが斜設されている。第２
ミラー４ａと第３ミラー４ｂは、それらの反射面を原稿
面に対して４５゜の角度をなすように、しかし、それぞ
れの反射面が互いに直角をなすように斜設され、第２ミ
ラー４ａと第３ミラー４ｂとによって、第１ミラー３ａ
からの反射光を折り返すようになっている。

【００１４】結像レンズ６とラインセンサ６は第３ミラ
ー４ｂからの反射光路上にあり、結像レンズ６は、原稿
からの反射光をラインセンサ６の受光面上に収束させて
原稿の画像をラインセンサ６の受光面上に結像させるよ
うになっている。第１走行体３と第２走行体４は同期し
てラインセンサ６と平行な方向に、図１において左右方
向に移動可能となっている。

【００１５】コンタクトガラス１上に載置された原稿２
の画像情報を読み取るために、上記走行体３に取り付け
られた照明光学系７の光源により、原稿２が照明され
る。原稿２で反射された照明光は、第１走行体３に設け
られた第１ミラー３ａにより水平方向にコンタクトガラ
ス１と平行な方向に反射される。第１ミラー３ａからの
反射光は、第２走行体４に設けられた第２ミラー４ａで
垂直方向下方に、さらに第３ミラー４ｂにより水平方向
に反射され、結果的には第２走行体４において水平方向
に折り返される。第３ミラー４ｂからの反射光は結像レ
ンズ５へ導かれ、結像レンズ５により、原稿２の画像が
ラインセンサ６上に結像される。

【００１６】ラインセンサ６は、例えばＣＣＤのような
光電変換素子が多数の線上に並べられたものからなり、
結像レンズ５によって光源変換素子上に結像した原稿面
からの光を１ラインごとに電気信号に変換する。

【００１７】原稿を長手方向（図１の左右方向）に読み
取るために、照明光学系７と第１走行体３とが一体とな
って、Ｖの速度で待機位置から破線３′で示す位置まで
移動し、それと同時に第２走行体４は、第１走行体３の
半分の速度Ｖ／２で待機位置から破線４′で示す位置ま
で移動し、原稿全体を走査することによって原稿２の全
体の画像を読み取るようになっている。こうして原稿２
の画像を読み取ることによって得られたラインセンサ６
からの電気信号は、例えばレーザースキャナなどに入力
することによって感光体上に静電潜像として再現するこ
とができ、さらに電子写真プロセスを実行することによ
って、シート状に可視画像を再現することができる。

【００１８】結像レンズ５は、画像読取装置の略中央部
の下方に配置されているため、第１ミラー３ａを有する
第１走行体３は、原稿の長手方向を読み取る際に、結像
レンズ５の上部を通過する。

【００１９】このような構成の画像形成装置において、
例えば、画像情報の光束読み取りを実現しようとする一
方で、省電力化や装置内の温度上昇を抑えるために、光
源の光量アップを行わないとすると、高速化に伴うライ
ンセンサ６における受光量不足を補うために、結像レン
ズ５を大口径とする必要がある。結像レンズ５を大口径
とすると、レンズ外径が大きくなると共に、レンズに入
射する光束が広がるため、ミラーの短手方向の幅も広く
する必要がある。このため、上記のような要求を満足さ
せつつ、画像形成装置のコンパクト化を図り、あるいは
大型化を抑制しようとすれば、第１〜第３ミラー相互間
およびこれらのミラーと結像レンズ５相互間の間隔を広
げることはできないので、結像レンズ５の上方を第１ミ
ラー３ａが移動するとき、第１ミラー３ａと結像レンズ
５とが干渉してしまうといった問題が生じる。

【００２０】そこで、結像レンズ５と第１ミラー３ａが
接触する部分、すなわち第１ミラー３ａの長手方向中央
部の下部、換言すれば、第１ミラー３ａの長手方向の中
央部において上記結像レンズ５の配置側をカットした。
こうすれば、第１ミラー３ａと結像レンズ５はこれらを
上下方向に近接させて配置しても、互いに干渉すること
がなく、画像読取装置本体の薄型化を達成することがで
きる。

【００２１】図２は、本発明に用いることができる第１
ミラー３ａの形状の一例を示すもので、第１ミラー３ａ
と結像レンズ５が干渉しないようにミラーの長手方向中
央部の下部様々な形状でカットされている。このカット
形状は、第１ミラーと結像レンズが干渉しないような形
状であれば、図２（ａ）のように断面が長方形であって
も、図２（ｂ）の用に断面が三角形でもよく、また図２
（ｃ）のように断面が楕円形であってもよく、形状は特
に限定されるものではない。

【００２２】次に、本発明の別の実施の形態を説明す
る。図３に示す実施の形態は、図１に示した画像読取装
置の原稿２からの反射光路において、結像レンズ５以降
の構成を、ラインセンサから折り返しミラーと感光体に
替えたものである。図１と同一部には同一の符号を付し
ている。図３に示すように、原稿２はコンタクトガラス
１上に載置され、コンタクトガラス１の下部に配置され
た照明光学系７により原稿２が照明される。原稿２で反
射された照明光は、第１走行体３の第１ミラー３ａによ
り反射された後、第２走行体４の第２ミラー４ａと第３
ミラー４ｂにより反射され、結像レンズ５へと導かれ、
結像レンズ５を通った原稿２からの反射光は、ミラー８
で反射され、原稿２の画像が略等倍近傍の倍率で感光体
９の表面上に結像される。図示の感光体９はドラム形状
であって、第１、第２走行体の走行に同期して感光体９
が回転駆動されることにより、感光体９の表面に原稿２
の画像が静電潜像として形成される。この静電潜像の形
成は、周知の電子写真プロセスの一部であって、所定の
電子写真プロセスが実行されることにより、転写シート
に原稿２の複写画像を得ることができる。

【００２３】結像レンズ５通った原稿２からの反射光を
感光体９へ導く折り返しミラー８の枚数は、奇数枚なら
何枚でもよい。３枚の折り返しミラー８ａ、８ｂ、８ｃ
を設けた場合の例を図４に示す。第１ミラー３ａを有す
る第１走行体３と結像レンズ５との関係は、上記図１に
示した例と同様の関係にある。従って、第１ミラー３ａ
の長手方向中央部の下部、すなわち結像レンズ５の配置
側をカットすることで、第１ミラー３ａと結像レンズ５
を接近させても、また、結像レンズ５を大口径化して
も、第１ミラー３ａと結像レンズ５との干渉を回避する
ことができ、画像読取装置本体の薄型化を達成すること
ができる。

【００２４】図５は、結像レンズに入射する光束と光の
強度比の関係を開口効率、コサイン４乗則、像面照度に
ついてグラフにしたものである。結像レンズは、図５に
示すように、開口効率、コサイン４乗則、像面強度の何
れにおいても、入射角が大きくなるに従って、光の強度
比が下がっている。すなわち、レンズの中央部に対し周
辺部の照度が低下するという性質があることがわかる。
画像読取装置においては、像面において均一な照度の像
を得る必要があるため、従来においては光源の照度分布
を中央部に対して周辺部を高くしたり、レンズの近傍に
中央部の光束をカットするいわゆるシェーディング板を
配置して、像面照度を均一としていた。しかし、光源の
照度分布を中央部に対して、周辺部を高くする方法をと
ると、ハロゲンランプの場合、フィラメントの数を大幅
に増加させないと、像面上で照度むらが発生してしまう
といった問題があった。

【００２５】しかも、照度を均一にするためにフィラメ
ントの数を大幅に増加させるとコストアップの要因とな
ってしまう。また、キセノンランプや蛍光灯などでは、
光源周辺部を中央部より高くする照度分布を得ることは
非常に困難である。また、シェーディング板を使用して
像面の照度分布を均一にする方法は、シェーディング板
という構成部品が新たに必要となり、コストアップの要
因となる。

【００２６】ここで、シェーディング板を用いる場合、
理想としては結像レンズの中央近傍の光束のみをカット
できれば最も効率的に像面の照度分布を均一にできる。
そのためには長手方向中央部と周辺部との光路が分離し
ている位置に、シェーディング板を配置する必要があ
る。

【００２７】図６に示すように、光路は結像レンズ５か
ら離れれば離れるほど分離していくが、あまり結像レン
ズ５から離れた場所にシェーディング板を配置すると、
第１走行体３または第２走行体４と干渉してしまい、配
置することができない。そのため、多少はレンズ周辺の
光束をカットすることを許容して、結像レンズ５の近傍
にシェーディング板を配置しているのが現状である。

【００２８】そこで、図７及び図８に示すように、第１
ミラー３ａの形状をレンズの開口効率およびコサイン４
乗則による像面照度の周辺部の低下を補正するように中
央部の下部すなわち結像レンズ配置側をカットして、第
１ミラー３ａにシェーディング板を配置下のと同じ効果
を持たせる。これにより、シェーディング板と同じ効果
を有する第１ミラー３ａは、原稿面を走査している時で
も結像レンズから常に同一の位置で、しかも中央部と周
辺部の光束が大きく分離するレンズから遠い位置に配置
されているため、周辺部の光束をカットすることなし
に、良好な像面上の照度補正を行うことができる。

【００２９】また、光源も、周辺部の照度分布を中央部
に対して高くする必要もなく、どのような光源でも像面
照度を均一にすることが可能である。なお、結像レンズ
の開口効率やコサイン４乗則の特性により、ミラーのカ
ット量は任意に変更可能であることは言うまでもない。

【００３０】また、結像レンズを、図９（ａ）（ｂ）に
示すように、円筒形状レンズの円筒面の一部をカットし
て平坦な面を形成した形状のものであってもよい。図９
（ａ）は上部すなわち第１ミラー配置側をカットしたも
のであり、図９（ｂ）は上部と下部ををカットしたもの
である。このように、円筒形状レンズの少なくとも上部
をカットした形状とし、また第１ミラー３ａの長手方向
中央部の結像レンズ配置側もカットすることで、円筒形
状の結像レンズを用いた場合と比較して、第１走行体と
第２走行体とを近づけることが可能となり、より一層画
像読取装置の薄型化を可能とすることができる。結像レ
ンズのカット量は、任意に設定できることは言うまでも
ない。結像レンズの上記カット部分は、結像性能に影響
のない部分であることが望ましい。

【００３１】なお、図１０に示すように、ラインセンサ
ー６が例えばＲ６ａ、Ｇ６ｂ、Ｂ６ｃの３つのラインセ
ンサからなるいわゆる３ラインＣＣＤとしたフルカラー
原稿読取光学系においても、第１ミラー３ａを有する第
１走行体３と結像レンズ５との関係はこれまで説明して
きた各実施の形態と同様の関係にあり、第１ミラー３ａ
の長手方向中央部の結像レンズ配置側をカットして、第
１ミラー３ａの長手方向中央部の幅を狭くすることで、
画像読取装置本体の薄型化を図ることができる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、原稿を照
明する照明系と、上記照明系で照明された光束を反射す
る第１ミラーを有し副走査方向に一定速度Ｖで走査する
第１走行体と、第２ミラーと第３ミラーを有し上記第１
走行体に対してＶ／２の速度で走査する第２走行体と、
上記第１走行体及び第２走行体に設けられたミラーを介
して原稿の反射光を縮小結像させる結像レンズと、上記
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
ンサからなる画像読取光学系において、上記第１ミラー
の長手方向の中央部に結像レンズ配置側において切り欠
きを設けたため、第１ミラーと結像レンズが干渉するこ
とがなく、画像読取装置内のスペースを有効に活用する
ことができる。しかも、照明効率の劣化を生じることな
く、かつ、新規な構成部品を付加することなしに、低コ
ストで高性能かつ大幅な薄型化を可能とした画像読取装
置を得ることができる。

【００３３】請求項２記載の発明によれば、原稿を照明
する照明系と、上記照明系で照明された光束を反射する
第１ミラーを有し副走査方向に一定速度Ｖで走査する第
１走行体と、第２ミラーと第３ミラーを有し上記第１走
行体に対してＶ／２の速度で走査する第２走行体と、上
記第１走行体及び第２走行体に設けられたミラーを介し
て原稿の反射光を結像させる結像レンズとを有し、この
結像レンズからの射出光を少なくとも１枚以上の奇数枚
のミラーを介して略等倍近傍の倍率で感光体面上に結像
させる複写機用光学系において、上記第１ミラーの長手
方向の中央部に結像レンズ配置側において切り欠きを設
けたため、アナログ用光学系においても、画像読取装置
内のスペースを有効に活用することができる。しかも、
照明効率の劣化を生じることなく、かつ、新規な構成部
品を付加することなしに、低コストで高性能かつ大幅な
薄型化を可能とした画像読取装置を得ることができる。

【００３４】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は２記載の画像読取装置において、第１ミラーの長手方
向の一側面がその端部から中央部にかけて切り欠かれ、
結像レンズの周辺部の光量低下を補正し、像面上での照
度分布が略均一となっているため、結像レンズ周辺部の
光束をカットすることなしに、良好な像面上の照度補正
を行うことができる。

【００３５】請求項４記載の発明によれば、請求項１、
２又は３記載の画像読取装置において、結像レンズの少
なくとも上部がカットされているため、第１走行体と第
２走行体とを近づけることが可能となり、より一層画像
読取装置の薄型化を可能とすることができる。

【００３６】請求項５記載の発明によれば、請求項１、
３又は４記載の画像読取装置において、ラインセンサが
３ラインＣＣＤであるため、小型かつ薄型のフルカラー
画像読取装置を低コストで得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる画像読取装置に用いることがで
きる縮小読取系の一例を示す側面図である。

【図２】本発明に用いることができるミラーのカット部
の例を示す平面図である。

【図３】本発明にかかる画像読取装置に用いることがで
きる読取系の別の例を示す側面図である。

【図４】本発明にかかる画像読取装置に用いることがで
きる読取系のさらに別の例を示す側面図である。

【図５】結像レンズの開口効率、コサイン４乗則、像面
照度における光の入射角と強度比との関係を示すグラフ
である。

【図６】本発明に用いることができる結像レンズ近傍の
光路の一例を示す平面図である。

【図７】結像レンズの像面照度、ミラーカット量におけ
る光の入射角と強度比との関係を示すグラフである。

【図８】本発明に用いることができるミラーのカット部
の別の例を示す平面図である。

【図９】本発明に用いることができる結像レンズ形状の
一例を示す斜視図である。

【図１０】本発明にかかる画像読取装置の縮小読取系の
さらに別の例を示す側面図である。

【符号の説明】

２ 原稿 ３ 第１走行体 ３ａ 第１ミラー ４ 第２走行体 ４ａ 第２ミラー ４ｂ 第３ミラー ５ 結像レンズ ６ ラインセンサ ７ 照明系

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿を照明する照明系と、上記照明系で
   照明された光束を反射する第１ミラーを有し副走査方向
   に一定速度Ｖで走査する第１走行体と、第２ミラーと第
   ３ミラーを有し上記第１走行体に対してＶ／２の速度で
   走査する第２走行体と、上記第１走行体及び第２走行体
   に設けられたミラーを介して原稿の反射光を縮小結像さ
   せる結像レンズと、上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とを有してなる画像読取光
   学系において、 上記第１ミラーの長手方向の中央部が上記結像レンズ配
   置側において切り欠かれていることを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 原稿を照明する照明系と、上記照明系で
   照明された光束を反射する第１ミラーを有し副走査方向
   に一定速度Ｖで走査する第１走行体と、第２ミラーと第
   ３ミラーを有し上記第１走行体に対してＶ／２の速度で
   走査する第２走行体と、上記第１走行体及び第２走行体
   に設けられたミラーを介して原稿の反射光を結像させる
   結像レンズとを有し、この結像レンズからの射出光を少
   なくとも１枚以上の奇数枚のミラーを介して略等倍近傍
   の倍率で感光体面上に結像させる複写機用光学系におい
   て、 上記第１ミラーの長手方向の中央部が上記結像レンズ配
   置側において切り欠かれていることを特徴とする画像形
   成装置。
3. 【請求項３】 前記第１ミラーの長手方向の一側縁部が
   その端部から中央部にかけて切り欠かれることにより、
   結像レンズの周辺部の光量低下を補正し、像面上での照
   度分布が略均一となることを特徴とする請求項１又は２
   記載の画像読取装置。
4. 【請求項４】 前記結像レンズの少なくとも上部がカッ
   トされていることを特徴とする請求項１、２又は３記載
   の画像読取装置。
5. 【請求項５】 前記ラインセンサが３ラインＣＣＤであ
   ることを特徴とする請求項１、３又は４記載の画像読取
   装置。