(57)【要約】【課題】原稿を傷めることなく、簡単な操作でシート原稿の両面を自動で高精度に、且つ高速に読み取ることが可能な小型な読取光学系およびそれを用いた画像読取装置を提供する。【解決手段】この画像読取装置８０は、第１の光学系７０と第２の光学系６０より構成されている。第１の光学系７０は、原稿を載置するコンタクトガラス１と、原稿を照明する照明系７と、第１の走行体３と、第２の走行体４と、原稿像を縮小結像させる結像レンズ５と、ラインセンサ６と、を備えて構成されている。また、第２の光学系６０は、シート原稿２を載置する原稿トレイ１１と、シート原稿２を搬送する搬送ローラ１２と、シート原稿２の一方の面を照射する照明系８と、照明された原稿画像を反射する折り返しミラー１４と、原稿像を縮小結像させる結像レンズ９と、ラインセンサ１０と、原稿を排紙する排紙ローラ１３と、を備えて構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿自動送り装置を備え該原稿の表裏両面を自動で読み取る画像読取光学系であって、
原稿の一方の面を読み取る第１の光学系と、当該原稿の他方の面を読み取る第２の光学系と、を備え、
前記第１の光学系及び第２の光学系は、原稿を照明する照明系と、該照明系により照明された原稿の反射光を結像させる結像系と、該結像系により結像された原稿画像を光電変換するラインセンサと、を夫々備え、
前記第1の光学系と第２の光学系の結像倍率が異なっていることを特徴とする画像読取光学系。
【請求項２】
前記第１の光学系及び第２の光学系を構成する前記結像系は何れも縮小光学系であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取光学系。
【請求項３】
前記原稿がシート原稿の場合、該シート原稿を一度の搬送により、該原稿の両面を読み取ることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取光学系。
【請求項４】
前記第１の光学系又は前記第２の光学系の何れか一方の光学系が原稿自動送り装置に配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像読取光学系。
【請求項５】
前記第１の光学系又は前記第２の光学系の何れか一方の光学系を構成するラインセンサが千鳥配列で構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像読取光学系。
【請求項６】
前記第１の光学系及び第２の光学系の任意の光路中に色分解手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像読取光学系。
【請求項７】
前記結像系を構成する結像レンズはガラスレンズであり、該ガラスレンズを構成するガラス材料には有害物質を含有していないことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像読取光学系。
【請求項８】
前記第１の光学系及び第２の光学系を構成する照明系、結像系及びラインセンサの分光特性の積が略等しいことを特徴とする請求項６に記載の画像読取光学系。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像読取光学系を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項１０】
請求項９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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取光学系、画像読取装置、及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、シート原稿の両面を同時に読み取る画像読取光学系の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファクシミリやデジタル複写機の原稿読み取り部やイメ−ジスキャナは、読み取るべき画像情報を原稿読取レンズにより縮小して、ＣＣＤ等のラインセンサ上に結像させて画像情報を光電変換している。また原稿情報をカラーで読み取るために、例えば赤、緑、青のフィルタを持ったラインセンサを１チップに３列に配列した所謂３ラインＣＣＤを用い、この受光面に原稿像を結像させることにより３原色に色分解し、カラー画像情報を光電変換する原稿読取装置がある。
このような原稿読取装置において、シート原稿の両面読み取りの生産性向上及び作業の簡素化、効率化を向上する所謂アプライアンス性向上のため、シート原稿の自動両面読み取りを行う方法が提案されている。従来のシート原稿の自動両面読み取りの方法は、自動原稿送り装置において、まず表面を読み取り、その後シート原稿を自動読取装置おいて反転させ、表面と同一の光学系により裏面を読み取る方法があった。しかし、この方法では原稿を自動原稿送り装置において反転させるため、原稿搬送時に原稿ジャムやスキューが発生したり、両面原稿を読み取るために時間がかかる等の問題点があった。
これらの課題を解決するために、従来技術として特許文献１〜３には、表面を読み取る第１の光学系とは別に、裏面読み取り用に、密着型イメージセンサを用いた第２の光学系を有する画像読取装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−６９０８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１１１９７４公報
【特許文献３】特開２００２−１０１２６７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、密着型イメージセンサは、原稿面から結像面までの共役長が縮小光学系より短いため、光学系をコンパクトにできるが、焦点深度が浅いため、両面読み取り時にシート原稿の浮きや原稿の厚みが変化した場合、著しく性能劣化してしまうといった問題がある。更に、表面を３ラインＣＣＤを用いた縮小光学系で読み取る場合、センサーやフィルタの分光感度の違いにより、表面と裏面での色再現に大きな差異が出てしまうという問題点がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、シート原稿の表裏両面に原稿画像を読み取る読取光学系を夫々設けることにより、一回の原稿搬送動作により表裏両面の原稿画像を読み取りようにして、原稿を傷めることなく、簡単な操作でシート原稿の両面を自動で高精度に、且つ高速に読み取ることが可能な小型な読取光学系及びそれを用いた画像読取装置を提供することを目的とする。
また、他の目的は、光学系に用いる結像レンズを化学的に安定で鉛や砒素等の有害物質を含まない光学ガラスで構成することにより、材料のリサイクル化を可能にして、加工時の廃液による水質汚染を無くすことである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、原稿自動送り装置を備え該原稿の表裏両面を自動で読み取る画像読取光学系であって、原稿の一方の面を読み取る第１の光学系と、当該原稿の他方の面を読み取る第２の光学系と、を備え、前記第１の光学系及び第２の光学系は、原稿を照明する照明系と、該照明系により照明された原稿の反射光を結像させる結像系と、該結像系により結像された原稿画像を光電変換するラインセンサと、を夫々備え、前記第1の光学系と第２の光学系の結像倍率が異なっていることを特徴とする。
本発明の画像読取光学系は、原稿の両面を同時に読み取るために、第１光学系と第２光学系を個別に備える。それらの光学系には、照明系、結像系、及びラインセンサを夫々備えている。また、第２の光学系を原稿自動送り装置に備えた場合、この第２の光学系を構成する結像系の結像倍率が第１の光学系を構成する結像系の結像倍率より小さくなるように構成した。このような構成により、一回の原稿搬送動作により、原稿を傷めることなくシート原稿の両面を自動で高精度に、高速に読み取ることができると共に、例えば原稿面から結像レンズまでの距離を同一とした場合、第２の光学系の結像レンズの焦点距離を短くすることできため、レンズの外形形状が小さくなり光学系全体の小型化が達成でき、自動原稿送り装置に光学系を配置することが可能となる。
【０００５】
請求項２は、前記第１の光学系及び第２の光学系を構成する前記結像系は何れも縮小光学系であることを特徴とする。
ＣＣＤ等のラインセンサを光電変換素子として使用する場合、原稿画像は結像系により縮小されてラインセンサ面に合焦する。本発明では、各光学系に夫々ラインセンサを用いるため結像系は縮小光学系となる。これにより、装置を小型化することができる。
請求項３は、前記原稿がシート原稿の場合、該シート原稿を一度の搬送により、該原稿の両面を読み取ることを特徴とする。
光学系が２つある場合、１回の原稿搬送動作で表裏両面を夫々の光学系により原稿画像を読み取ることができる。これにより、原稿の反転動作が不要となり、原稿をいためることなく、ジャムやスキューといった搬送時に発生するトラブルを低減し、且つ読取動作時間を短縮することができる。
【０００６】
請求項４は、前記第１の光学系又は前記第２の光学系の何れか一方の光学系が原稿自動送り装置に配置されていることを特徴とする。
原稿の両面を同時に読み取るために、何れか一方の光学系は原稿の一方の面上に配置されなければならない。また、シート原稿を搬送するためには、原稿自動送り装置が必要となる。そこで本発明では、この原稿自動送り装置側に何れか一方の光学系を備え、その光学系で原稿の一方の面を読み取るものである。これにより、原稿自動送り装置を有効に活用して装置全体を小型化することができる。
請求項５は、前記第１の光学系又は前記第２の光学系の何れか一方の光学系を構成するラインセンサが千鳥配列で構成されていることを特徴とする。
第１列目と第２列目が半画素ずれて配置された、所謂千鳥配列のラインセンサを何れか一方の光学系に用いる。このようなラインセンサを用いることで、表面のラインセンサの画素ピッチと裏面のラインセンサの画素ピッチを同一とした場合、千鳥配列のラインセンサを用いることで何れか一方の光学系の読み取り密度を他方の読み取り密度の半分にしても、第１列目と第２列目の入力信号を演算することで、同一の読み取り密度で原稿情報を読み取りことが可能となる。
【０００７】
請求項６は、前記第１の光学系及び第２の光学系の任意の光路中に色分解手段を備えたことを特徴とする。
フルカラー画像を読み取るためには、光路中に色を３原色に分解するフィルタ等の色分解手段を備え、各色ごとにラインセンサを備えることで３原色に分解された画情報を得ることができる。これにより、簡単な手段によりフルカラーの画情報を読み取ることができる。
請求項７は、前記結像系を構成する結像レンズはガラスレンズであり、該ガラスレンズを構成するガラス材料には有害物質を含有しないことを特徴とする。
光学系に用いる結像レンズを化学的に安定化させるために、鉛や砒素等の有害物質を含有する場合がある。本発明ではこのような有害物質を含まない光学ガラスで構成することにより、材料のリサイクル化を可能にして、加工時の廃液による水質汚染を無くすことである。
【０００８】
請求項８は、前記第１の光学系及び第２の光学系を構成する照明系、結像系及びラインセンサの分光特性の積が略等しいことを特徴とする。
各光学系を構成する照明系、結像系及びラインセンサには固有の分光特性を有している。特にフルカラーの画像情報を読み取る場合は、これらの分光特性の積が等しいことが重要である。そこで本発明では、第１の光学系及び第２の光学系を構成する照明系、結像系及びラインセンサの分光特性の積を略等しくするものである。これにより、原稿表裏の色再現性を同一で高精度にすることができる。
請求項９は、請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像読取光学系を備えたことを特徴とする。
スキャナ等の画像読取装置に本発明の画像読取光学系を備えることにより、小型、低コストでかつ表裏ともに良好な読取画像品質を有する画像読取装置が得られ、非常に簡単な操作で両面原稿の読み取り生産性が飛躍的に向上するとともに、両面原稿を読み取る作業の大幅な効率アップが図れ、アプライアンス向上に大きく寄与することができる。
請求項１０は、請求項９に記載の画像読取装置を備えたことを特徴とする。
本発明の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画像を形成するため、高画質な画像形成装置が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、原稿の一方の面を読み取る第１の光学系と、当該原稿の他方の面を読み取る第２の光学系と、を備え、第１の光学系及び第２の光学系は、原稿を照明する照明系と、この照明系により照明された原稿の反射光を結像させる結像系と、この結像系により結像された原稿画像を光電変換するラインセンサと、を夫々備え、第１の光学系及び第２の光学系を構成する結像系の結像倍率が夫々異なるように構成したので、一回の原稿搬送動作により、一回の原稿搬送動作により、原稿を傷めることなくシート原稿の両面を自動で高精度に、高速に読み取ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の一実施形態に係る画像読取装置の内部透視図である。この画像読取装置８０は、第１の光学系７０と第２の光学系６０より構成されている。第１の光学系７０は、原稿を載置するコンタクトガラス１と、原稿を照明する照明系７と、第１の走行体３と、第２の走行体４と、原稿像を縮小結像させる結像レンズ５と、ラインセンサ６と、を備えて構成されている。また、第２の光学系６０は、シート原稿２を載置する原稿トレイ１１と、シート原稿２を搬送する搬送ローラ１２と、シート原稿２の一方の面を照射する照明系８と、照明された原稿画像を反射する折り返しミラー１４と、原稿像を縮小結像させる結像レンズ９と、ラインセンサ１０と、原稿を排紙する排紙ローラ１３と、を備えた原稿自動送り装置８５内に構成されている。
【００１１】
図１に示すように、シート原稿２は、原稿自動送り装置８５にＡの方向から搬送され、搬送ローラ１２によりＤの方向へ搬出される。このとき、Ｂの位置においてコンタクトガラス１を通し、第１の光学系７０により原稿の表面（裏面）が読み取られる。その後、Ｃの位置において、原稿の裏面（表面）を第２の光学系６０により読み取ることで、原稿の両面を自動的に読み取ることができる。ここで、第１の光学系７０は、照明系７によりシート原稿２を照明し、シート原稿２の反射光を反射ミラー３−ａ、４−ａ、４−ｂにより、原稿像を縮小結像させる結像レンズ５に導き、ラインセンサ６に結像させる。
また第２の光学系６０は、照明系８によりシート原稿２を照明し、シート原稿２の反射光を、原稿像を縮小結像させる結像レンズ９によりラインセンサ１０に結像させる。このとき、上記第１光学系７０と第２の光学系６０において、結像倍率が異なるようになっている。結像倍率を変更するには、例えば表面と裏面の読み取り密度を異ならせても良いし、読み取り密度を同一にする場合は、ラインセンサの画素ピッチを異ならせても良い。尚、本実施形態では、第２の光学系６０は原稿の反射像を直接結像レンズ９でラインセンサ上に結像させているが、結像レンズ９と原稿の間に反射ミラーを介しも良いことは言うまでもない。
【００１２】
また、表面と裏面の読み取り品質を同程度にするためには、読み取り密度やラインセンサの画素ピッチは同一であることが望ましい。そこで本実施形態では画像読取光学系８０において、第１の光学系７０と第２の光学系６０の結像倍率を変更するために、図２に示すようにラインセンサ１０の第１列目と第２列目が半画素ずれて配置された、所謂、千鳥配列のラインセンサを裏面を読み取る第２の光学系６０に用いる。このようなラインセンサを用いることで、表面のラインセンサ６の画素ピッチと裏面のラインセンサ１０の画素ピッチを同一とした場合、千鳥配列のラインセンサ１０を用いることで裏面の読み取り密度を表面の読み取り密度の半分にしても、第１列目と第２列目の入力信号を演算することで、表面と同一の読み取り密度で原稿情報を読み取りことが可能となる。
また、ブック原稿読み取り時は、コンタクトガラス１の上に配置され、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。原稿の照明光は、第１走行体３の第１ミラー３−ａにより反射され、その後、第２走行体４の第１ミラー４−ａと第２ミラー４−ｂで反射され、結像レンズ５へ導かれ、結像レンズ５によりラインセンサ６上に結像される。原稿の長手方向を読み取る場合は、第１走行体３がＶの速度で３’迄移動し、それと同時に第２走行体４が、第１走行体３の半分の速度１／２Ｖで４’迄移動し、原稿全体を読み取る。
【００１３】
即ち、本実施形態の画像読取光学系８０は、シート原稿２の両面を同時に読み取るために、第１光学系７０と第２光学系６０を個別に備える。それらの光学系には、照明系７、８、結像レンズ（結像系）５、９、及びラインセンサ６、１０を夫々備えている。また、第２の光学系６０を原稿自動送り装置８５に備えた場合、この第２の光学系６０を構成する結像レンズ９の結像倍率が第１の光学系７０を構成する結像レンズ５の結像倍率より小さくなるように構成した。このような構成により、一回の原稿搬送動作により、原稿を傷めることなくシート原稿の両面を自動で高精度に、高速に読み取ることができると共に、例えば原稿面から結像レンズまでの距離を同一とした場合、第２の光学系６０の結像レンズ９の焦点距離を短くすることできため、レンズの外形形状が小さくなり光学系全体の小型化が達成でき、自動原稿送り装置８５に第２の光学系６０を配置することが可能となる。
尚、第１光学系と第２光学系の結像倍率は、第２光学系が小さくても大きくても小型化のメリットを達成できるため、小さくするのみに限定する必要は無い。
【００１４】
＜第２光学系の結像倍率が小さくなる場合＞
ＣＣＤの画素サイズと読取レンズの画角を固定し、読取密度を小さくした場合
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読取密度を変化させることで、縮率を小さく出来、この結果レンズ半画角を固定した場合、焦点距離を短く出来るため、読取レンズの小型化が達成できると共に、共役長も短くできる。
本例の場合は、請求項５の説明にあるようにＣＣＤを千鳥配列にすることで、品質を同等にできる。
＜第２光学系の結像倍率が大きくなる場合＞
読取密度、レンズの焦点距離は固定し、ＣＣＤの画素サイズを大きくした場合
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ＣＣＤの画素サイズを大きくすることで、縮率が大きくなり、共役長を大幅に短くできる。また、縮率が大きくなるため、像面深度幅が広くすることができるため、振動などの外乱に対し影響を小さくすることができる。
【００１５】
また、ＣＣＤ等のラインセンサを光電変換素子として使用する場合、原稿画像は結像レンズ５、９により縮小されてラインセンサ６、１０面に合焦する。本実施形態では、各光学系に夫々ラインセンサを用いるため結像系は縮小光学系となる。これにより、装置を小型化することができる。
また、光学系が２つある場合、１回の原稿搬送動作で表裏両面を夫々の光学系により原稿画像を読み取ることができる。これにより、原稿の反転動作が不要となり、原稿をいためることなく、ジャムやスキューといった搬送時に発生するトラブルを低減し、且つ読取動作時間を短縮することができる。
【００１６】
また、原稿の両面を同時に読み取るために、第２の光学系６０を原稿の裏面側に配置されなければならない。また、シート原稿２を搬送するためには、原稿自動送り装置８５が必要となる。そこで本実施形態では、この原稿自動送り装置８５に第２の光学系６０を備え、第２の光学系６０で原稿の裏面を読み取るものである。これにより、原稿自動送り装置８５を有効に活用して装置全体を小型化することができる。
また、フルカラー画像を読み取るためには、光路中に色を３原色に分解するフィルタ等の色分解手段を備え、各色ごとにラインセンサを備えることで３原色に分解された画情報を得ることができる。これにより、簡単な手段によりフルカラーの画情報を読み取ることができる。
【００１７】
また、光学系に用いる結像レンズを化学的に安定化させるために、鉛や砒素等の有害物質を含有する場合がある。本実施形態ではこのような有害物質を含まない光学ガラスで構成することにより、材料のリサイクル化を可能にして、加工時の廃液による水質汚染を無くすことである。
また、第１の光学系７０、第２の光学系６０を構成する照明系７、８、結像レンズ５、９及びラインセンサ６、１０には固有の分光特性を有している。特にフルカラーの画像情報を読み取る場合は、これらの分光特性の積が等しいことが重要である。そこで本実施形態では、第１の光学系７０及び第２の光学系６０を構成する照明系７、８、結像レンズ５、９及びラインセンサ６、１０の分光特性の積を略等しくするものである。これにより、原稿表裏の色再現性を同一で高精度にすることができる。
【００１８】
図３は本発明の画像読取装置を備えたレーザプリンタの構成を示す透視図である。レーザプリンタ１００は、潜像担持体１１１として円筒状に形成された光導電性の感光体を有している。潜像担持体１１１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５が配備されている。帯電手段としてはコロナチャージャを用いることもできる。更に、レーザビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７が設けられ、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で光書込による露光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１２０は給紙コロ、符号１２１は搬送路、符号１２２は排紙ローラ対、符号１２３はトレイ、符号Ｐ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、光導電性の感光体である像担持体１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一帯電され、光走査装置１１７のレーザビームＬＢ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。
この静電潜像は現像装置１１３により反転現像され、像担持体１１１上にトナー画像が形成される。
【００１９】
転写紙Ｐを収納したカセット１１８は、画像形成装置１００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Ｐの最上位の１枚が給紙コロ１２０により給紙され、給紙された転写紙Ｐは、その先端部をレジストローラ対１１９により捕捉される。レジストローラ対１１９は、像担持体１１１上のトナ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Ｐを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙Ｐは定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてトナー画像を定着され、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。トナー画像が転写された後の像担持体１１１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。
ここで、潜像担持体１１１に光走査により潜像を形成し、上記潜像を可視化して所望の記録画像を得る画像形成装置において、潜像担持体１１１を光走査する光走査装置１１７を用いるものであり、潜像担持体１１１は光導電性の感光体であり、その均一帯電と光走査とにより静電潜像が形成され、形成された静電潜像がトナー画像として可視化される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像読取装置の内部透視図である。
【図２】本発明のラインセンサに用いられる千鳥配列のラインセンサの図である。
【図３】本発明の画像読取装置を備えたレーザプリンタの構成を示す透視図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  コンタクトガラス、２  シート原稿、３  第１の走行体、４  第２の走行体、５  結像レンズ、６  ラインセンサ、７  照明系、８  照明系、９  結像レンズ、１０  ラインセンサ、１１  原稿トレイ、１２  搬送ローラ、１３  排紙ローラ、１４  折り返しミラー、７０  第１の光学系、６０  第２の光学系、８０  画像読取装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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