(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿に光を照射する光源と、
原稿で反射された光の進行方向を反射しながら変更する反射手段と、
前記反射手段で反射された光を集光して結像させる光学系と、
前記光学系の結像位置に配置され、前記光学系の光を受光する受光部を有し、光を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光学系及び前記光電変換手段の間に配置され、一部に開口を有して前記光学系から前記光電変換手段へと収束する収束光を通過させつつ、前記開口以外の部位では前記光学系から前記光電変換手段へと収束されない非収束光を遮蔽する通過遮蔽手段と、を備え、
前記通過遮蔽手段は、前記開口の周囲に、前記光学系から前記光電変換手段に向かうに従って前記開口が小さくなるように傾斜する傾斜面を有し、
前記傾斜面を前記光電変換手段へ延長した仮想延長面は、前記受光部に交わらない角度に設定されることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記通過遮蔽手段は、前記光学系を通過する光以外の光が入らないように、前記受光部を覆うことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記光電変換手段は、基板に取付けられており、
前記通過遮蔽手段は、前記基板に一体になるように取付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記基板に取付けられて前記光学系を支持する支持部材を備え、
前記通過遮蔽手段が前記支持部材を位置決めし、前記支持部材が前記光学系を位置決めすることで、前記通過遮蔽手段が前記支持部材を介して前記光学系を支持することを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
【請求項５】
画像を形成する画像形成部と、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像読取装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源と、原稿で反射された光の進行方向を反射しながら変更する反射手段と、反射手段で反射する光を集光して結像させる光学系と、光学系を通過する光を受光して電荷に変換する光電変換手段と、を備える画像読取装置に関する。また、この画像読取装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原稿の画像を読み取る場合には光が光源から原稿に照射され、原稿から反射された光が反射手段によってレンズ等の光学系へと導かれ、光学系で収束された光が光電変換手段で電気信号に変換されて画像として読み取られる画像読取装置の技術が存在する。この場合に、画像読取装置の外からの光（外光）や、画像読取装置の内部で適正な光路を通っていない光（迷光）が、光電変換素子に当たってしまうと、原稿の画像が適正に読み取られず、異常画像となってしまう。これを回避するために、そのような外光や迷光が光電変換手段に入らないように、光電変換手段を覆う構成や、反射率の低い部材をできるだけ多く使用する構成等が考えられる。
【０００３】
光電変換手段を覆う構成に関しては、光学系と光電変換手段の間に遮光部材が配置され、遮光部材が光学系と光電変換手段との光路の全体を覆う構成や、光電変換手段の全体をただ覆う構成が考えられる。そのような対策では、画像読取装置の外側からの外光や適正な光路以外で意図せず反射された迷光といったレンズの内部を通らない光が光電変換素子に入ることは、ある程度は遮光することができる。
【０００４】
また、反射率の低い部材を使用する構成に関しては、例えば、特許文献１に記載の発明が存在する。特許文献１に記載の発明は、反射鏡の入射面の反対側の光沢面に黒色の光吸収塗料を塗布し、この光吸収部材が非有効光束を吸収し、吸収されずに反射する光は入射してきた方向に戻される構成に関する発明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−８１５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の光電変換手段を覆う構成、または、反射率の低い部材を使用する構成では、適正な光路近傍を通ってレンズ等の光学系を通ってくる迷光に関しては、光電変換素子に入ることを完全に防ぐことは難しい。そうなると、画像を読み取った際の読取画像の色が薄くなってしまったり、ゴーストが発生したり、色の濃度が薄くなるためコントラストが低下したり等の種々の問題が発生してしまう。
【０００７】
なお、その迷光対策として、遮光部材の開口部を狭めて適正な光路の幅に近い間隔にするなどを行って対策をする方法もある。その場合でも、狭くした遮光部材の上下や左右の壁面に迷光が反射してセンサに入射してしまうことが想定される。そのために、単純に開口部を狭くしただけでは、場合によって対策前より画像のレベルが悪化することも想定されてしまうので、安易に光束の近傍に遮光部材の開口部の壁面を設置することはできない。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑み、光学系を通過した適正な収束光のみが受光部に到達し、ゴースト、フレア、色が薄くなるといった画像不良が無い良好な画像を読み取ることができる画像読取装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の画像読取装置は、原稿に光を照射する光源と、原稿で反射された光の進行方向を反射しながら変更する反射手段と、前記反射手段で反射された光を集光して結像させる光学系と、前記光学系の結像位置に配置され、前記光学系の光を受光する受光部を有し、光を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光学系及び前記光電変換手段の間に配置され、一部に開口を有して前記光学系から前記光電変換手段へと収束する収束光を通過させつつ、前記開口以外の部位では前記光学系から前記光電変換手段へと収束されない非収束光を遮蔽する通過遮蔽手段と、を備え、前記通過遮蔽手段は、前記開口の周囲に、前記光学系から前記光電変換手段に向かうに従って前記開口が小さくなるように傾斜する傾斜面を有し、前記傾斜面を前記光電変換手段へ延長した仮想延長面は、前記受光部に交わらない角度に設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光学系を通過した適正な収束光のみが受光部に到達し、ゴースト、フレア、色が薄くなるといった画像不良が無い良好な画像を読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】画像読取装置の構成を示す斜視図である。
【図３】一体型ユニットの構成を示す斜視図である。
【図４】図３（ａ）の矢印Ｊの方向から見た一体型ユニットの構成を示す斜視図等である。
【図５】比較例１に係る光学ユニットの構成を示す断面図である。
【図６】比較例２に係る光学ユニットの構成を示す断面図等である。
【図７】一体型ユニットの内部の構成を示す拡大断面図である。
【図８】図７の一部拡大断面図である。
【図９】図８と同様の一部拡大断面図に、迷光の様子を追加した図面である。
【図１０】一体型ユニットの構成を示す一部拡大断面図である。
【図１１】遮光部材の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置５００の構成を示す断面図である。画像形成装置５００は、電子写真画像形成プロセスを利用した画像形成装置である。図１に示されるように、画像形成装置５００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）５００Ａを有し、この装置本体５００Ａの内部には、画像を形成する画像形成部Ｇが設けられる。画像形成部Ｇは、『像担持体』である感光体ドラム１１２、『転写装置』である転写ローラ１１５等を含む。少なくとも感光体ドラム１１２については、プロセスカートリッジに含まれ、プロセスカートリッジとして装置本体５００Ａに組み込まれる構成としても良い。
【００１４】
装置本体５００Ａの内部には、シートを収納する収納カセット１１、ピックアップローラ８５、給送ローラ対８４、搬送ローラ対８２、レジストローラ対８３が設けられる。また、装置本体５００Ａの内部には、感光体ドラム１１２、転写ローラ１１５、帯電ローラ１１６、露光装置１１１、現像装置１１４、定着装置１１８、排出ローラ対１１９が配置され、装置本体５００Ａの外部には、トレイ１２０が設けられている。また、装置本体５００Ａの上部には、画像読取装置６００が配置されている。画像読取装置６００は枠体１０を有している。枠体１０の内部には、一体型ユニット７００（図２、図３等を用いて後述）が配置されている。
【００１５】
図２は、画像読取装置６００の構成を示す斜視図である。図２に示される画像読取装置６００は、一体型走査光学ユニット（以下、「一体型ユニット７００」という）を有している。この一体型ユニット７００の内部には、光源、反射手段、光学系、光電変換手段が一体に設けられている。また、図２の枠体１０の上方にはプラテンガラスが設置される。このプラテンガラス上には、画像面が下向きに向けられた原稿が置かれることになる。そして、一体型ユニット７００の内部のものは、プラテンガラスの下側を走査しながら、走査方向に垂直な方向の画像を次々に読み取る。このとき走査する方向を副走査方向Ａといい、副走査方向Ａに垂直な方向を主走査方向Ｂという。
【００１６】
図３（ａ）は、一体型ユニット７００の構成を示す斜視図である。図３（ａ）に示されるように、一体型ユニット７００は、筐体３を有する。筐体３の上部にはカバー１が取付けられており、カバー１には「光源」であるＬＥＤ２ａ、２ｂが主走査方向Ｂに延びるように設けられている。筐体３の下部には、軸４が挿入された軸受９が取付けられており、一体型ユニット７００は、軸４の回転と共に軸４に沿う副走査方向Ａに移動可能となっている。
【００１７】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の矢印Ｊの方向（斜め下方）から見た一体型ユニット７００の構成を示す斜視図である。図３（ｂ）に示されるように、一体型ユニット７００では、筐体３に基板８０が組み付けられ、基板８０に支持部材８１が組み付けられ、支持部材８１によってレンズ５５が支持されている。本発明の特徴部分である遮光部材５０は、図３（ｂ）中の基板８０の内側の面側に配置されている。
【００１８】
図４は、基板８０、支持部材８１、遮光部材５０、レンズ５５の構成を示す斜視図である。図４に示されるように、基板８０に支持部材８１が取り付けられ、この支持部材８１がレンズ５５を支持している。基板８には『光電変換手段』であるＣＣＤセンサ５４（図７参照）が固定されており、このＣＣＤセンサ５４を覆うように、遮光部材５０が取り付けられている。
【００１９】
図５は、比較例１に係る光学ユニット９０１の構成を示す断面図であり、レンズ５５、ＣＣＤセンサ５４、遮光部材１５０の副走査方向Ａの位置関係を示す。図５に示されるように、比較例１（従来例）に係る光学ユニット９０１は、レンズ５５及びＣＣＤセンサ５４を有し、これらは遮光部材１５０によって覆われている。遮光部材１５０がレンズ５５からＣＣＤセンサ５４までを覆うことで、外光が受光部５３に入ることが防止できているが、レンズ５５を通ってくる迷光（破線）はあらゆる方向から入射してくることがわかる。
【００２０】
迷光が比較的強い光であれば、読取画像中に白っぽくフレアというものになる。また、光が像を結んでいたり、原稿の色情報などをもった光であったりすれば、ゴーストになる。また弱い光であっても原稿本来の色に比べれば濃度として薄くなることは避けがたく、黒側が浮いた状態になってしまうためコントラストが低くなってしまう。
【００２１】
図６（ａ）は、比較例２に係る光学ユニット９０２の構成を示す断面図であり、レンズ５５、ＣＣＤセンサ５４、遮光部材２５０の副走査方向Ａの位置関係を示す。図６（ａ）に示されるように、比較例２に係る光学ユニット９０２は、レンズ５５及びＣＣＤセンサ５４を有し、レンズ５５及びＣＣＤセンサ５４の間に遮光部材２５０を有している。遮光部材２５０には、開口部２５０ａが形成されており、開口部２５０ａは、狭く設定されており、ＣＣＤセンサ５４への迷光（破線）の入射が防止されている。
【００２２】
図６（ｂ）は、図６（ａ）の一部拡大断面図であり、迷光がＣＣＤセンサ５４へと入射される様子を示している。図６（ｂ）に示されるように、一見すると、大部分の迷光がＣＣＤセンサ５４へと入射するのが防止されているように見えるが、光束５２の近傍に迷光がある場合には、迷光は、開口部２５０ａの壁面で反射して受光部５３に入射してしまう可能性がある。このとき迷光が強い光であると読み取り画像により悪い影響が出る可能性もあり、この場合には図５に示すような遮光部材１５０の形状のほうが望ましいこともある不安定な壁面構成である。
【００２３】
図７は、一体型ユニット７００の内部の構成を示す拡大断面図であり、レンズ５５、ＣＣＤセンサ５４、遮光部材５０の副走査方向Ａの位置関係を示す。図７に示されるように、レンズ５５を通った光束５２はＣＣＤセンサ５４の受光部５３へ結像される。このときレンズ５５と受光部５３と画像情報の光束５２の位置関係は、あらかじめ光軸５１を中心に位置調整されている。
【００２４】
一体型ユニット７００は、ＬＥＤ２ａ、２ｂ、ミラー７０ａ、７０ｂ、レンズ５５、ＣＣＤセンサ５４、を一体化されている。『光源』（照明手段）であるＬＥＤ２ａ、２ｂは、原稿に光を照射する部材である。ＬＥＤ２ａ、２ｂは、主走査方向Ｂに沿って列をなすように取付けられている（図３（ａ）参照）。『反射手段』であるミラー７０ａ、７０ｂは、原稿で反射された光を集光して進行方向を反射しながら変更する部材である。『光学系』（結像手段）であるレンズ５５は、ミラー７０ａ、７０ｂで反射された光を集光して結像させる部材である。『光電変換手段』であるＣＣＤセンサ５４は、レンズ５５の結像位置に配置され、レンズ５５の光を受光する受光部５３を有し、光を電気信号に変換する部材である。
【００２５】
なお、ミラー７０ａ、７０ｂの本数や位置、反射の角度、光路長などは画像読取装置６００の全体の大きさや、レンズ５５の特性によるものや照明の光量などで適切に配置されるべきものである。これは一体型ユニット７００に限らず、主走査を読取り、副走査方向Ａに走査しながら画像を読み取る方式の画像読取装置であるならば同じである。
【００２６】
こうした構成により、まず、ＬＥＤ２ａ、２ｂで照射された光が、原稿面に反射し、反射光のうち少なくとも一部の光が、一体型ユニット７００の筐体３内に入る。この光は、筐体３の内部の１又は複数のミラー７０ａ、７０ｂ等で反射し、光束５２の経路が調整され、レンズ５５へと導かれる。
【００２７】
レンズ５５を通った光束５２は、ＣＣＤセンサ５４の受光面５３ａに結像する。ＣＣＤセンサ５４には主走査方向Ｂ（図７の紙面に垂直な方向）に光電変換素子が並んでおり、ＣＣＤセンサ５４の受光面５３ａは主走査方向Ｂに長い。ＣＣＤセンサ５４は、主走査方向Ｂに原稿を照射する照明と合わせて原稿の主走査方向Ｂの情報を光の量として受光し、光量をＣＣＤセンサ５４に貯蔵し、光量を電荷量に変化をさせて画像情報として転送することで、原稿の画像を読み取ることが可能になる。
【００２８】
このような光電変換素子の入射面には読み取る色情報によってカラーフィルターが塗布されており、副走査方向Ａにそれぞれ並んでいる。ＣＣＤセンサ５４の受光面５３ａは、使用するレンズ５５の焦点バラツキや、支持部材８１のバラツキ、さらにＣＣＤセンサ５４の実装バラツキなどを鑑み、レンズ５５の略焦点位置に適切に位置調整される。レンズ５５が結像させた原稿の反射光をＣＣＤセンサ５４の受光面５３ａで受光し、光の強弱を電気的信号に変換をする。その後電気信号となった画像情報はソフト的な画像処理手段を経て、読取画像となる。
【００２９】
一体型ユニット７００は、遮光部材５０を備える。『通過遮蔽手段』である遮光部材５０は、レンズ５５及びＣＣＤセンサ５４の間に配置される。遮光部材５０は、一部に開口５０ａを有してレンズ５５からＣＣＤセンサ５４へと収束する『収束光』である光束５２を通過させる。同時に、遮光部材５０は、開口５０ａ以外の部位ではレンズ５５からＣＣＤセンサ５４へと収束されない非収束光（迷光が相当）を遮蔽し、レンズ５５を通過する光以外の光が入らないように、受光部５３を覆う。
【００３０】
ここで、遮光部材５０の構成に関して更に詳述する。遮光部材５０は、開口５０ａの周囲に、『傾斜面』である壁面６０ａ、６０ｂを有する。壁面６０ａ、６０ｂは、レンズ５５からＣＣＤセンサ５４に向かうに従って開口５０ａが小さくなるように傾斜する。ＣＣＤセンサ５４は、基板８０に取付けられており、遮光部材５０は、基板８０に一体になるように取付けられている。なお、遮光部材５０の外周面側は、副走査方向Ａへと平面状に延びている。
【００３１】
基板８０には、レンズ５５を支持する支持部材８１が取り付けられる。そして、支持部材８１の基端側の表面側では、基板８０に遮光部材５０が取り付けられた状態にある。支持部材８１を基板８０に取付ける際には、支持部材８１が遮光部材５０に当接させた状態で組み付けることから、支持部材８１は、遮光部材５０で位置決めされることになる。このように、遮光部材５０が支持部材８１を位置決めし、支持部材８１がレンズ５５を位置決めする関係によって、遮光部材５０は支持部材８１を介してレンズ５５を確実に位置決めすることになる。この結果、レンズ５５及びＣＣＤセンサ５４の間の寸法は、最適な寸法に設定され易い状態となっている。
【００３２】
図８は、図７の一部拡大断面図である。ここで、レンズ５５を通過する光束５２の中心軸を光軸５１とする。また、遮光部材５０が、レンズ５５の側からＣＣＤセンサ５４の側へと傾斜する壁面６０ａ、６０ｂを有することは前述したが、その壁面６０ａ、６０ｂをＣＣＤセンサ５４へ延長した架空の延長面を仮想延長面６０ａａ、６０ｂｂとする。この仮想延長面６０ａａ、６０ｂｂは、光軸５１と交わり、かつ、受光部５３の受光面５３ａに交わらない角度に設定される。なお、仮想延長面６０ａａ、６０ｂｂの交点は、レンズ５５及び受光面５３ａの間に配置されている。
【００３３】
図９は、図８と同様の一部拡大断面図に、迷光の様子を追加した図面である。図９に示されるように、レンズ５５を通った迷光Ｊ１、Ｊ２は、壁面６０ｂ、６０ａで反射する。反射屈折の原理として、角度θで入射した光は、平面で反射するときに、角度θで反射する。例えば、迷光Ｊ１は、壁面６０ｂで反射した後に、壁面６０ａで反射し、収束方向とは逆方向に進む。また、迷光Ｊ２は、壁面６０ａで反射した後に、遮光部材５０の内部へと進むが、受光部５３以外の部位に到達する。
【００３４】
このように、壁面６０ａ、６０ｂが光軸５１と受光面５３ａに対して図９のような位置関係にある場合には、迷光は、いかなる角度で壁面６０ａ、６０ｂに当たっても、その反射光は、受光部５３に入ることは無い。そのため、遮光部材５０の開口５０ａはできるだけ狭くさせ、迷光が直接入らないようにすることが可能である。
【００３５】
また、壁面６０ａ、６０ｂが仮に反射特性の低い拡散面であったときに、迷光Ｊ１、Ｊ２が壁面６０ａ、６０ｂで反射する際に拡散してしまうとしても何ら効果に変化は無い。受光部５３に光が入ることは無いため色の濃度が薄くなるような画像不良が起き難く、コントラストの高い良好な読み取り画像を得ることが可能である。
【００３６】
図１０は、一体型ユニット７００の構成を示す一部拡大断面図であり、主走査方向Ｂの断面を示している。図１〜図９では、一体型ユニット７００の副走査方向Ａの断面の構成について説明したが、これは主走査方向Ｂの断面の構成についても同様のことが言える。遮光部材５０の開口５０ｃを構成する壁面６０ｃ、６０ｄから延長された架空の仮想延長面６０ｃｃ、６０ｄｄは、それぞれ光軸５１と交わり、受光部５３の受光面５３ａと決して交わらないような角度に設定されている。副走査方向Ａの断面の構成で得られる効果は、主走査方向Ｂの断面の構成でも同様に得られる。
【００３７】
図１１は、遮光部材５０の構成を示す斜視図である。図１１のＸ−Ｘ線に沿う断面が図７の断面図に相当し、図１１のＹ−Ｙ線に沿う断面が図１０の断面図に相当する。図１１に示されるように、遮光部材５０は、開口部が傾斜する壁面６０ａ〜６０ｄで形成され、その開口部の向こう側に受光部５３が見えている。
【００３８】
なお、前述の実施例では、遮光部材５０の開口部を構成する壁面６０ａ〜６０ｄは、略四角錐状に形成されていたが、この構成に限定されない。すなわち、遮光部材５０の開口５０ａの周囲に広がる壁面は、略円錐状に形成されても良く、この構成でも同様な効果が得られる。その場合には、壁面をＣＣＤセンサ５４の方向へと延長させた仮想延長面を考慮すると、収束光は円錐状の仮想円錐の頂点に焦点が合わせられる。この仮想円錐の頂点の位置が、光軸５１の方向でレンズ５５及びＣＣＤセンサ５４の間に配置されるような角度で、仮想延長面が設定される。仮想延長面は、光軸５１には交わり、受光部５３とは交わらないように設定されていることから、壁面で反射された迷光は、受光部５３に入り込むことは無い。
【００３９】
実施例の構成によれば、レンズ５５とＣＣＤセンサ５４の間には、遮光部材５０が配置され、この遮光部材５０は、ＣＣＤセンサ５４の方向に光束５２を通す開口５０ａを有する。この開口５０ａが極力狭く形成されることにより、レンズ５５を通過する迷光がＣＣＤセンサ５４に直接に到達しないようにすることができる。そして、壁面６０ａ、６０ｂは、レンズ５５を通過した不適正な収束光を、ＣＣＤセンサ５４の受光部５３以外の部位に到達させる。その結果、レンズ５５を通過した適正な収束光のみが受光部５３に到達し、ゴースト、フレア、色が薄くなるといった画像不良が無い良好な画像を読み取ることができる。
【００４０】
なお、ＬＥＤ２ａ、２ｂ、ミラー７０ａ、７０ｂ、レンズ５５、ＣＣＤセンサ５４等を同一の筐体３に組み、その筐体３を副走査方向Ａに動かすことで画像を読み取る一体型の画像読取装置６００では、以下の必要性がある。限られたスペース内で、複数のミラー７０ａ、７０ｂを短い距離で反射させながら光路長を稼ぎ、レンズ５５へ光束５２を導く必要がある。そのため、筐体３内の光路の経路は、ミラー７０ａ、７０ｂへの入射光、反射光、その他の入射光、反射光などが非常に近接している状態になる。筐体３内に光が充満するようにいっぱいになり、適正な光束５２だけがレンズ５５に到達するのは難しく、迷光もレンズ５５を通ってしまうことが少なくない。実施例の構成では、こういった現象が抑制される。
【符号の説明】
【００４１】
２ａ、２ｂ  ＬＥＤ（光源）
５０        遮光部材（通過遮蔽手段）
５０ａ      開口
５１        光軸
５３        受光部
５４        ＣＣＤセンサ（光電変換手段）
５５        レンズ（光学系）、
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ・・・・・・・壁面（傾斜面）
６０ａａ、６０ｂｂ、６０ｃｃ、６０ｄｄ・・・仮想延長面
７０ａ、７０ｂ・・・・・・・・・・・・・・・ミラー（反射手段）
６００      画像読取装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005542756.tif 000011
【図１１】
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