JPH02298933A - 距離検出手段を有した画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は距離検出手段を有した画像形成装置に関し、特
に原稿台面上に載置した画像情報として例えば背を閉じ
である厚物のブック系のＨＭＡのように一部に窪んだ領
域を有する原稿であっても該原稿面上の画像情報を精度
良く感光体等の所定面上に投影形成することのできる例
えば複写機等に好適なものである。

（従来の技術） 従来より複写機等の画像形成装置においては原稿台（コ
ンタクトガラス）面上に載置した原稿を光源か−らの光
束によって走査し、該原稿面からの反射光束を用いて投
影レンズにより感光体表面上に該原稿面上の画像情報を
投影形成している。

このような画像形成装置に用いられる投影レンズは広画
角、高解像度、そして短焦点距離であることが要望され
、一般にこのときの投影結像の際の焦点深度は１ｍｍ程
度と極めて浅い。

この為、鮮明な画像を得るには原稿台を構成するコンタ
クトガラス面上に原稿面を密着させて載置する必要があ
る。

例えば見開きの書籍等のように中央部のとじ部が浮き上
がるブック系の原稿の画像情報を感光体面上に形成しよ
うとすると浮き上がり部分が黒く複写されたり不鮮明に
なってくる。

特に部厚いもの程、又新しいもの程、コンタクトガラス
からの浮き上がり量が多くなり、不鮮明部の幅や黒いス
ジの幅が広くなってくる傾向がある。

従来より浮き上がり部分を原稿圧板の上から押圧し、浮
き上がり量を少なくして複写したりしているが不鮮明部
や黒いスジの幅を完全になくすことは出来ず、原稿のと
じ部分が破れやすくなり、又原稿を傷めてしまうという
問題があった。

このような浮き上がり部分の黒スジをなくす方法として
、従来より浮き上がり部分に相当する部分を感光体の画
像面においてイレースすることが行なわれている。

しかしながらこの方法は黒スジを消去することはできる
が浮き上がり程度によっては必要な文字等の画像情報ま
でも消去してしまうという問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） これに対して例えば特開昭６１−２６４８５７号公報や
特開昭６２−２５７１４１号公報では浮き上がりのある
ブック系の原稿を用いた場合、該原稿のコンタクトガラ
スからの浮き上がり量を距離検出手段で検出し、該浮き
上がり量に応じてレンズやミラー等の光学要素を駆動さ
せ、常に感光体面上に焦点の合った画像を形成するよう
にした画像形成装置を提案している。

第４図は同公報で提案されている画像形成装置に右ける
距離検出手段の要部概略図である。

同図においてはコンタクトガラス等の原稿台２の表面２
ａに載置した原４４１の原稿面１ｂの浮き上がりｆｆｔ
ｙを光源４からの光束を投光レンズ３で原稿面１ｂに投
光し、ｙｒＣ槁面１ｂからの反射光束を受光レンズ５に
より受光素子６面上に結像している。そして受光素子１
面上に右ける反射光束の結像位置を検出することにより
浮き上がりｆｆ１ｙを求めている。

しかしながら原稿面１ｂからの反射光束の受光素子６面
上の結像状態（スポット径）は浮き上がり量によって種
々と変化し、受光素子６面上に右ける反射光束の結像位
置から浮き上がり（ｌｙを精度良く求めることは大変難
しいと、いう問題点があった。

又特開昭６０−１１７２３０号公報では第５図に示すよ
うに原稿台（コンタクトガラス）２面上の位置２ａｌと
原稿面１ｂの浮き上がり部１ｂｌの双方が受光素子６面
上に結像するように各要素を設定している。

同公報では原稿台２面上の位置２ａｌは結像倍率β１で
受光素子６面上に結像し、又原稿面１ｂの浮き上がり部
１ｂｌは結像倍率β１とは異った結像倍率β２で受光素
子６面上に結像している。

この為、原稿台面２ａからの浮き上がりｔｉｔｙと原稿
面１ｂからの反射光束の受光素子６面上における結像位
置の変化ｆｉｘとの関係は第６図に示すように非線形と
なる。この為、受光素子６からの出力信号に基づいて各
光学要素を駆動させてピント合わせなする際、各光学要
素を非線形に駆動させねばならずその駆動部及び制御部
の構成が複雑化してくるという問題点があった。

又原稿台面（コンタクトガラス）からの正反射光が受光
素子６面上に入射しＳ／Ｎ比を低下させるという問題点
があった。

本発明はｉ槁白面上に載置する原稿へ光束を投光する投
光手段と原稿面からの反射光束を受光する受光手段との
光学的配置を適切に設定することにより、原稿のコンタ
クトガラスからの浮き上がり量（距離）を精度良く検出
し、原稿面全体の画像情報を感光体面上に精度良く投影
形成することができる距離検出手段を有した画像形成装
置の提供を目的とする。又投光手段の投光条件を適切に
設定し、コンタクトガラスからの正反射光が受光素子面
上に入射するのを防止し、Ｓ／Ｎ比の高い高精度の検出
が可能な距離検出手段を有した画像形成装置の提供を目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の距離検出手段を有した画像形成装置は、原稿台
面上に載置した原稿を投影手段により像担持体面上に投
影する際、投光手段からの光束を該原稿台面に対して斜
方向より投光し、該原稿面からの反射光束を受光手段で
受光し、該受光手段面上における該反射光束の入射位置
に基づく信号を用いて演算手段により該原稿台面から該
原稿面までの距離を求め、該演算手段からの信号に基づ
いて該投影手段の一部を光学的に変位させて結像関係を
調整するようにした画像形成装置であって、該投光手段
と受光手段を各々の光軸が互いに直交するように配置し
たことを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の要部概略図である。同図に
おいてｌは原稿であり書籍等のブック系の中央部分にと
じ部分がある原稿を例として示している。２は原稿台で
あり透明のコンタクトガラス等から成っている。９は距
離検出手段であり同図に示すように原稿１を原稿台２面
上に載置したときの原稿台（コンタクトガラス）２から
の浮き上がり計を後述する方法により原稿１全面にわた
り走査し検出している。

７は光源で原稿１を走査し照明している。８は凹面鏡で
あり光［７からの光束を集光し原稿１を照明している。

１０，１１，１２．１３は各々ミラー、１４は投影レン
ズであり原Ｈ４１面上の画像情報を所定倍率でドラム状
の感光部１５上に投影している。

！７は演算手段であり距離検出手段９で求めた原稿１の
各領域毎の浮き上がり量よりレンズモータ制御装置１８
による駆動パルス数を求め記憶手段１９に記憶させてい
る。

レンズモータ制御装置１８は記憶手段１９からの原Ｍ４
ｆ面上の各領域毎における駆動パルス数に基づいてモー
タ１６を駆動させている。モータ１６はレンズモータ制
御装置１８からの駆動パルス数の信号に基づいて投影レ
ンズ１４、又は原稿１か感光体１５面上に結像するよう
にミラー等の光学要素を光軸上駆動させている。

これにより原Ｈ４１の全面の画像情報を感光体１５面上
に積度良く投影結像している。

次に本実施例の距離検出手段９の光学的原理について第
２図を用いて説明する。

同図において原Ｍ４ｆ面上の走査時に発光部材４から放
射された光束はコリメータレンズ３で平行光束にされ原
稿１面上を照射する。発光部材４とコリメータレンズ３
は投光手段１０３を構成している。［＄１からの反射光
束の一部は結像レンズ５により集光され受光素子６面上
に結像される。

結像レンズ５と受光素子６は受光手段１０４を構成して
いる。そして受光素子６における反射光束の基準位置か
らの集束位置（結像位置）の隔たり量Ｘを検出すること
によって原稿１面上のコンタクトガラス２からの浮き上
がり量ｙを求めている。

このとき本実施例では投光手段１０３の光軸１０１と受
光手段１０４の光軸１０２とが略直交するようにして、
受光手段１０４による原稿１面上の結像倍率が一定とな
るようにしている。

即ち、同図においてはコンタクトガラス２面上に平面状
のシート原稿を載置したときは発光部材４からの光束は
光路Ａを通り受光素子６面上の基準点６ａに集束する。

これに対してブック系の原稿を載置したときは中央の浮
き上がり領域では光路Ｂを通り受光素子６面上の点６ｂ
に集束する。

このときの集束位置６ｂは他の平面部やシート原稿の場
合の基準位置６ａに比べて距離Ｘだけずれる。このとき
の距ｌ１１×は前述のように結像レンズ５の結像倍率が
一定である為、原！Ｉ４１のコンタクトガラス２からの
浮き上がり量ｙに比例して変化する。

本実施例では発光部材４からの光束と原稿台２とのなす
角をθ、原稿１面上の光束により照射される位置を結像
レンズ５により受光素子６面上に結像する際の結像倍率
なβとすると ｙ＝ｓｉｎθ×βＸ　　　　　・・・・・・（１）なる
関係がある。

従来は受光素子面上の各位置により結像倍率が異なり、
即ちβがＸの関数となっていたが、本実施例では前述の
如く結像倍率βを原稿１の浮き上がりｆｆ１ｙによらず
常に一定となるように各要素を設定している。この為（
１）式は単に浮き上がり量ｙとずれ量である距１ＩＩｘ
に関する第３図に示すような１次関数となる。

これにより距ｓｌ×を求めることにより容易に原Ｍ４ｆ
のコンタクトガラス２からの浮き上がり量ｙを検出して
いる。

本実施例では受光素子６としては例えば１ラインＣＣＤ
センサーを用い受光素子上の結像位置のずれＸをＣＯＤ
の画素ピッチでデジタル化して結像位置の画素番号を出
力するように構成している。

今、このときの出力画素番号２．と直性の出力画素番号
１０との差１．−ｘｏに対応する浮き上がり変化！ｉｔ
が求まり、その変化量に対応する駆動パルス数を演算回
路１７により演算し、記憶回路に記憶している。従来例
においては受光素子面上の各位置において結像倍率が異
っていた為に駆動パルス数は１画素分変化した場合、１
パルス分駆動するように対応させることはできなかった
。

例えば、出力画素番号を１２　＝２．　Ｉｔ、＝１゜Ｉ
Ｌ、＝ｏとし、各出力画素番号に対応する浮き上がり量
をｙ２　＝０．７ｍｍ％ｙ１　＝０．３ｍｍ、　ｙ。

＝Ｏｍｏ＋とする。Ｉｔ　Ｉ−Ｉｔ　ｏ　＝　１　０　
＝　１．１□−ｆｆｉｌ　＝２　１＝１．　　ｙ＋　　
７゜＝０．３−０＝０．３１ｍ％ｙ２−’／ｌ＝０．７
−０．３＝０．４ｍｍとなり、２゜からｉＬＩへ１画素
ずれた場合、浮き上がり変化量は０．３ｍｍであり、１
．から１２へ１画素変化した場合、浮き上がり変化量は
０．４ＩＩＩｍである。

従来ではこの場合モータの１パルスで浮き上がり変化量
として０．１ｍｍ補正するように設定し、２゜からＵ、
で３パルス、２．から１２で４パルス信号を送るように
する必要がある。

これに対して本実施例においては結像倍率βが一定であ
る為、駆動パルス数は１画素分変化した場合、１パルス
分駆動させるように対応させることができる。例えば今
、出力画素番号ｘ２＝ｚ’。

ＩＬｌ＝１．２ｏ＝０とし、各出力番号に対応する浮き
上がり量を３／２　＝０．　６ｍｍ、　ｙ、　＝０．３
ｍＩＩＩ、　ｙ０＝Ｏｍｎ＋とする。Ｉｌ、からｉ、へ
１画素ずれた場合、浮き上がり変化量は０．３ｍｍであ
り、１１から１２へ１画素変化した場合も浮き上がり量
は０．３ｍｍとなる。この場合、１パルスで浮き上がり
変化量として０．３ｍｍ補正するように設定でき、ｆｉ
、から２．で１パルス、！、からＩｌ２で１パルス信号
を送ればよいことになる。

従フて最大パルス数として従来例ではその数倍以上のパ
ルス数を必要とする。単位時間での駆動パルス数が増大
することはモータの駆動周波数。を増大させることにな
りモータの大型化につながり好ましくない。

これに対して本実施例では最大画素数を用いることがで
きるどう特長がある。

本実施例では距離検出手段の投光手段からの光束の原稿
１への入射角αをコンタクトガラスからの正反射光が受
光素子６面上に入射しないように設定している。

具体的には、 １５°く　α　〈４０゜ ５０°く　α　〈７５０ なる式を満足する範囲内としている。

即ち、一般に原稿の浮き上がり部では第１図の如く曲面
をもっている為、拡散反射された光束のうち受光素子に
集束される光束はごく少量である。この為、コンタクト
ガラスからの雑音光束である正反射光の強度のほうが信
号光束よりも大きくなることが考えられる。このように
正反射光の強度のほうが強くなった場合、原稿は浮き上
がっているにもかかわらず、原稿はコンタクトガラス上
にあるものと誤認してしまう。

従って本実施例では前述の如くコンタクトガラスからの
正反射光か受光素子上に入射しないように投光手段から
の光束の入射角度を１前述の如く設定している。

第７図は本発明の第２実施例の要部概略図である。同図
において第１図で示した要素と同一要素には同符番な付
している。

本実施例では距離検出手段９の投光手段からの光束及び
Ｊｇ、Ｍｋ面からの反射光束を受光する光束を画像形成
用のミラー１０，１１．１２を介して行っている点が第
１図の第１実施例と異っている。

本実施例では原ｉ１の感光体１５面上への複写動作を開
始する而に、予備走査を行なう。そして原稿１の全領域
での浮き上がり量を検知し、それに対応するレンズモー
タ制御装置によるモータ駆動パルス数を演算手段１７に
より求め記憶装置１９に一時記憶させる。次に複写動作
時、記憶させた駆動パルス数を順次、レンズモータ制御
装置１８に送ることによりモータ１６で投影レンズ１４
を駆動させ、原稿１のコンタクトガラス２からの浮き上
がりを補正している。

本実施例では距離検出手段９で画像形成装置本体上に固
定させることが可能となる為、前述の第１実施例の様に
距離検出手段９が走査するのに比べ、発光部材及び受光
素子等の駆動用回路などの配置の簡素化がより可能とな
る。

第１．第２実施例においては画像形成用の光源として幅
広い分光感度を有するハロゲンランプを用いて予備走査
を行って原稿１のコンタクトガラス２からの浮き上がり
量を求めている。

これに対して距離検出手段の投光手段の光源として赤外
発光ダイオードを用い受光素子に赤外領域に感度を有す
る素子を用い、又画像形成装置の露光用光源として赤外
域に分光特性のない蛍光灯等の光源を用いれば露光用光
源からの光束は距離検出手段の検出に何ら影響を及ぼさ
なくすることができる。このように各要素を構成すれば
原稿１のコンタクトガラス２からの浮き上がり量の検出
と同時に原稿の露光走査をすることができ、予備走査を
省略することができこの結果、迅速なる画像形成を可能
とすることができる。

（発明の効果） 本発明によれば距離検出手段の投光手段と受光手段の光
学的配置を前述の如く設定し、投光手段により照明され
る原稿面の受光素子への結像倍率が一定となるようにし
、これにより原稿のコンタクトガラスからの浮き上がり
量を受光素子からの出力信号を用い容易にしかも高精度
に求めることができ投影レンズの駆動制御を容易にする
ことができ、原稿面上の画像情報を感光体面上に精度良
く投影形成することのできる複写機等に好適な距離検出
手段を有した画像形成装置を達成することができる。

又、本発明は投光手段からの光束の原稿面への入射角を
適切に設定することにより不要光が受光素子に入射する
のを防止し、Ｓ／Ｎ比の高い距離検出を可能とする等の
特長を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の要部概略図、第２図は第
１図の距離検出手段の説明図、第３図は本発明に係る受
光素子面上の光束の集束位置と５９Ｌ槁の浮き上がり量
との関係を示す説明図、第４図、第５図は従来の画像形
成装置における距離検出手段の説明図、第６図は従来の
受光素子面上の光束の集束位置と原稿の浮き上がり量と
の関係を示す説明図、第７図は本発明の第２実施例の要
部概略図である。 図中、１は原稿、２は原稿台（コンタクトガラス）、３
は投光レンズ、４は発光部材、５は結像レンズ、６は受
光素子、７は光源、１０３は投光手段、１０４は受光手
段、１４は投影レンズ、１５は感光体、１６はモータ、
１７は演算回路、１８はレンズモータ制御装置、１９は
記憶手段である。 舅　　　３　　　口 第　　　４　　　図 奉　　５　　　図 第　　６　　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿台面上に載置した原稿を投影手段により像担
   持体面上に投影する際、投光手段からの光束を該原稿台
   面に対して斜方向より投光し、該原稿面からの反射光束
   を受光手段で受光し、該受光手段面上における該反射光
   束の入射位置に基づく信号を用いて演算手段により該原
   稿台面から該原稿面までの距離を求め、該演算手段から
   の信号に基づいて該投影手段の一部を光学的に変位させ
   て結像関係を調整するようにした画像形成装置であって
   、該投光手段と受光手段を各々の光軸が互いに直交する
   ように配置したことを特徴とする距離検出手段を有した
   画像形成装置。
2. （２）前記投光手段による前記原稿面上の照射位置と前
   記受光手段の受光面とが一定の結像倍率となるように各
   要素を設定したことを特徴とする請求項１記載の距離検
   出手段を有した画像形成装置。
3. （３）前記投光手段を該投光手段からの光束の前記原稿
   台面への入射角をαとしたとき １５°＜α＜４０° ５０°＜α＜７５° なる条件を満足するように配置したことを特徴とする請
   求項１記載の距離検出手段を有した画像形成装置。