JP2007057968A - 読取レンズ、読取レンズユニット、原稿読取装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ａ列２番サイズを越える広幅原稿を６００ｄｐｉの高密度で読取り得る新規な読取レンズを実現する。
【解決手段】原稿側から順次、正の第１レンズＬ１からなる第１群、正の第２レンズＬ２と負の第３レンズＬ３が接合されて負の屈折力を有する第２群、負の第４レンズＬ４と正の第５レンズＬ５が接合されて負の屈折力を有する第３群、正の第６レンズＬ６からなる第４群を配し、第２、第３群間に絞りＳを有する４群６枚構成で、第２レンズＬ２と第５レンズＬ５のうち少なくとも一方の材料の部分分散の基準線からの偏差：δθgdが正、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４のうち少なくとも一方の材料の部分分散の基準線からの偏差：δθgdが負で、ラインセンサの必要画素数：Ｎ、ラインセンサの画素ピッチ(単位：μｍ)：Ｐが、条件：９５００＜Ｎ＜１５０００及び４．５＜Ｐ＜７．０を満足する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、読取レンズ、画像読取レンズユニット、原稿読取装置および画像形成装置に関する。この発明の読取レンズは、ファクシミリ装置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好適に利用できる。特に、Ａ列２番以上大きさの広幅原稿の読取レンズとして好適である。

ファクシミリ装置やデジタル複写機の原稿読取部やイメ−ジスキャナでは一般に、読取るべき画像情報を読取レンズで縮小して、ＣＣＤのような固体撮像素子上に結像させて画像情報を信号化する。原稿情報は一般にカラー情報として読取られるため、固体撮像素子としては、例えば赤、緑、青のフィルタを持った受光素子が１チップに３列に配列されている所謂「３ラインＣＣＤ」を用い、そ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、カラー画像情報を信号化する。

このように、原稿情報を縮小して固体撮像素子上に結像させる読取レンズには、高空間周波数領域で光軸近傍から周辺まで均一で高いコントラストを有することが要求される。このため、読取レンズは像面湾曲を良好に補正する必要があり、特に副走査方向のコントラストを均一とするため、サジタル方向の像面湾曲を良好に補正し、かつコマフレアを小さく抑える必要がある。

また、原稿情報をカラー情報として良好に読取るためには、受光面上で、赤、緑、青の各色の結像位置を光軸方向に合致させる必要があり、各色の色収差および２次スペクトル（２つの波長の軸上の色収差を補正したときの他の波長の色収差）を極めて良好に補正しなければならない。更に、開口効率が画角周辺部まで１００％近くある事が望まれる。

Ａ列２番（短手長さ：４２０ｍｍ〜１８インチ：４５７．２ｍｍ）以上の大きさの広幅原稿を６００ｄｐｉの高密度で読取るためには、Ａ列３番（通常１２インチ対応で３０４.８ｍｍ程度）読取り用の読取レンズと比較して、原稿情報が約１.５倍となるため、緒収差を１／１.５倍に小さく補正する必要がある。

従来、読取レンズとして４群６枚構成のガウスタイプが広く用いられている。
ガウスタイプは、半画角：１９度程度まで像面湾曲の良好な補正が可能で、比較的大口径にしてもコマフレアの発生を小さく抑えることができ、色収差補正能力も高いタイプである。ガウスタイプの読取レンズで、Ａ列３番サイズの原稿を読取りの対象としたものは従来、特許文献１や特許文献２、特許文献３等の種々の特許文献に記載されたものが知られている。

これら「Ａ列３番サイズの原稿を読取対象とした読取レンズ」は、それよりサイズの大きいＡ列２番の原稿の読取りに用いると、絶対収差量が大きくなり、６００ｄｐｉの高密度で広幅原稿を読取ることは性能面での困難さがある。

「Ａ列２番サイズの広幅原稿を読取りの対象とした読取レンズ」としては、特許文献４、５記載のものが知られているが、これら特許公報に示された具体的な実施例に関する収差図を見ると、絶対収差量、特にコマ収差が大きく、４００ｄｐｉより大きい読取密度への対応は困難であると考えられる。

特許第２７９０９１９号公報 特開平０６−３４２１２０号公報 特開平０８−１４６２９２号公報 特許第２７２９０３９号公報 特開平０９−１７１１３６号公報

この発明は上述した事情を鑑み、Ａ列２番サイズ（短手長さ：４２０ｍｍ〜１８インチ：４５７.２ｍｍ）を越える広幅原稿を６００ｄｐｉの高密度で読取ることが可能な新規な読取レンズの実現を課題とする。

この発明はまた、このような読取レンズをユニット化した読取レンズユニット、上記読取レンズを用いる原稿読取装置および画像形成装置の実現を課題とする。

この発明の読取レンズは「原稿像をラインセンサ上に結像させて原稿情報を読取る原稿読取装置に用いられ、原稿像をラインセンサ上に結像させる読取レンズ」であって、図１に構成を例示するように、原稿側（図の左方）から順次、正の第１レンズＬ１からなる第１群、正の第２レンズＬ２と負の第３レンズＬ３が接合されて負の屈折力を有する第２群、負の第４レンズＬ４と正の第５レンズＬ５が接合されて負の屈折力を有する第３群、正の第６レンズＬ６からなる第４群を配し、第２群と第３群との間に絞りＳを有する４群６枚構成である。

請求項１記載の読取レンズは以下の如き特徴を有する。
まず、部分分散：θgdは、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）の屈折率：ｎｄ、ｃ線（６５６．２７ｎｍ）の屈折率：ｎｃ、Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率：ｎＦ、ｇ線（４３５．８３ｎｍ）の屈折率：ｎｇにより、次式：
θgd＝（ｎｇ−ｎｄ）／（ｎＦ−ｎｃ）
により定義する。

次に、光学材料の部分分散：θgdとアッベ数：νdとを直交２軸とする２次元座標面を想定する。そうすると「部分分散：θgdとアッベ数：νdが特定された光学材料」は、この２次元座標面上で「（θgd，νd）なる座標点」として表される。
この２次元座標面上に位置する基準材料：Ｋ７の座標点と基準材料：Ｆ２の座標点とを結んだ直線を「基準線」と定義する。

光学材料の部分分散：θgdの、上記２次元座標面上における基準線からの偏差をδθgdと定義する。即ち、偏差：θgdは、部分分散：θgdとアッベ数：νdとを与えられた光学材料の２次元座標面上における座標点と基準線との間の「部分分散軸に平行な方向」における距離である。

請求項１記載の読取レンズにおいては、第２レンズと第５レンズのうち少なくとも一方の材料の上記偏差：δθgdが正、第３レンズと第４レンズのうち少なくとも一方の材料の上記偏差：δθgdが負である。

そして、原稿画像が結像されるラインセンサの必要画素数：Ｎ、ラインセンサの画素ピッチ(単位：μｍ)：Ｐが、以下の条件：
（１） ９５００ ＜ Ｎ ＜ １５０００
（２） ４．５ ＜ Ｐ ＜ ７．０
を満足する。

上記第２および第５レンズの偏差：δθgdの和、即ち、｛δθgd（第２レンズ）＋δθgd（第５レンズ）｝を「δθgd25」とし、第３および第４レンズの偏差：δθgdの和、即ち、｛δθgd（第３レンズ）＋δθgd（第４レンズ）｝を「δθgd34」とする。さらに、第１、第２、第５および第６レンズのｄ線に対する屈折率の平均を「ｎ凸」、アッベ数の平均を「ν凸」とし、第３および第４レンズのｄ線に対する屈折率の平均を「ｎ凹」、アッベ数の平均を「ν凹」とすると、これら、δθgd25、δθgd34、ｎ凸、ｎ凹、ν凸、ν凹が、以下の条件：
（３） ―０.０３ ＜ δθgd25―δθgd34 ＜ ０.０３
（４） ―０.００３ ＜ ｎ凸―ｎ凹 ＜ ０.０６３
（５） １２.７ ＜ ν凸―ν凹 ＜ １８.６
を満足することが好ましい（請求項２）。

請求項１または２記載の読取レンズにおいて、第２レンズと第３レンズの接合による第２群は「物体側に凸面を向けて配置したメニスカス形状」であり、第４レンズと第５レンズの接合による第３群は「像面に凸面を向けて配置したメニスカス形状」であることが好ましい（請求項３）。この場合、第１レンズは「物体側に凸面を向けて配置したメニスカス形状」で、第６レンズは「像面に凸面を向けて配置したメニスカス形状」であることが好ましい（請求項４）。

請求項１〜４の任意の１に記載の読取レンズにおいて、全系のｅ線に対する合成焦点距離：ｆ、第１群のｅ線に対する焦点距離：ｆ1、第２群および第３群のｅ線に対する合成焦点距離：ｆ25が、以下の条件：
（６） ０.７７ ＜ ｆ1／ｆ ＜ ０.９６
（７） −１.０６ ＜ ｆ25／ｆ ＜ −０.６３
を満足することが好ましい（請求項５）。

請求項１〜５の任意の１に記載の読取レンズは、６枚のレンズ全てをガラスレンズで構成することができるが、その場合、各レンズのガラス材料が「鉛、砒素などの有害物質」を含有していないことが好ましい（請求項６）。この場合において、６枚のレンズ全てを「球面レンズ」として構成することが好ましい（請求項７）。

この発明の読取レンズユニットは、上記請求項１〜７の任意の１に記載の読取レンズを鏡筒に組付け一体化した光学素子である（請求項８）。

請求項９記載の原稿読取装置は「原稿画像をフルカラーで読取る装置」であって、原稿支持手段と、照明手段と、原稿読取レンズと、色分解手段と、撮像手段とを有する。
「原稿支持手段」は、原稿を支持する手段である。
「照明手段」は、原稿支持手段に支持された原稿を照明する手段である。

「原稿読取レンズ」は、照明された原稿の像を結像させるレンズであり、請求項１〜７の任意の１に記載の読取レンズ（使用形態としては請求項８の「読取レンズユニット」）が用いられる。
「色分解手段」は、原稿読取レンズの結像光路上に配置されて原稿画像の色分解を行う手段である。
「撮像手段」は、原稿読取レンズにより結像された原稿の像を受光して電気信号に変換する手段である。

請求項９記載の原稿読取装置は、原稿支持手段が「原稿を平面的に定置するコンタクトガラス」であり、照明手段が「コンタクトガラスに載置された原稿をスリット状に照明し、スリット状の照明部に交わる方向へ原稿を走査する手段」を有し、撮像手段が「ラインセンサ」である構成とすることができる（請求項１０）。

請求項１１記載の画像形成装置は「画像信号に対応する画像を書込んで画像を形成する装置」であって、原稿画像をフルカラーで読取って画像信号化する手段として、請求項９または１０記載の原稿読取装置を有することを特徴とする。「画像信号に対応する画像の書込み」は、インクジェット方式やインクリボン方式、感熱方式等、公知の種々の方法で行うことができるが、「画像信号に対応する画像の書込みを、光書込みにより行う構成」とすることができる（請求項１２）。

この場合、光書込みにより、光導電性の感光体に、形成すべき画像に対応する静電潜像を形成する構成とすることができる（請求項１３）。「光書込み」は「光走査方式」でもよいし、「ＬＥＤアレイ等の発光点の像をレンズアレイで被走査面上に結像させる方式」でもよい。

補足すると、一般的に像面湾曲を小さく補正するためには、ペッツバール和をある程度小さくして像面の平坦性を確保する必要があり、軸上の色収差補正のためには、正レンズに高屈折率で低分散（アッベ数が大きい）の光学材料を用い、負レンズに低屈折率、高分散（アッベ数が小さい）の材料を用いる必要がある。また、色収差の２次スペクトルを小さく抑えるには、前述の「基準線」からの各光学材料の部分分散の偏差：δθgdを「正レンズについてプラス」、「負レンズについてマイナス」とするのが良い。

しかしながら、現在量産されている光学ガラスのうち、「正レンズとして使用する頻度の高い、高屈折率で低分散のランタンクラウン系やタンタルクラウン系の材料」は、部分分散の偏差：δθgdがマイナスであり、「負レンズとして使用する頻度の高い低屈折率高分散の重フリント系の材料」は、部分分散の偏差：δθgdがプラスである。

即ち、ペッツバール和を「小さく抑」え、軸上色収差を良好に補正するには、正レンズに「高屈折率で低分散のランタンクラウン系やタンタルクラウン系の材料」を用い、負レンズに「高屈折率で低分散のランタンクラウン系やタンタルクラウン系の材料」を用いればよいが、このような光学材料の組み合わせでは、部分分散の偏差：δθgdの符号が、正レンズ、負レンズに対して望ましい符号（「正レンズについてプラス」、「負レンズについてマイナス」）と逆になるため、色収差の２次スペクトルを小さく抑えることが困難である。このため、ペッツバール和、軸上色収差と「軸上色収差の２次スペクトル」の３つの収差を良好に補正することが困難であった。

この発明の読取レンズは、現在量産されている硝材の範囲で、ペッツバール和と軸上色収差の２次スペクトルを小さく抑えるために、接合レンズ（第２群、第３群）の正レンズの少なくとも１つを「部分分散の偏差：δθgdがプラスの光学材料」とし、負レンズの少なくとも１つを部分分散の偏差：δθgdがマイナスの光学材料」とする。

Ａ列２番サイズ以上の広幅の原稿を「６００ｄｐｉ以上の高密度」で読取るには「ラインセンサの必要画素数（＝原稿面長さ（ｍｍ）×｛読取密度／２５.４（ｍｍ）｝）」として、条件（１）式の範囲の画素数が必要となる。実際の光学系においては、条件（１）で規定される必要画素数に対し「１割程度の余裕」を有したラインセンサが使用されることとなる。

条件（２）は「ラインセンサのピッチ」の条件を定めるものであり、下限値を越えると、ラインセンサ面における評価空間周波数が非常に高くなるため、諸収差を非常に小さく補正する必要があり、４群６枚構成のガウスタイプでは収差補正が困難になったり、あるいは性能確保のためレンズ全長が大きくなったり、非常に高価な硝材を使用する必要が生じて読取レンズのコストアップを招来する。

条件（２）の上限を越えると、光学系の縮小倍率が大きくなるため、読取光学系全体をコンパクトにしようとすると、読取レンズの半画角が非常に大きくなって、軸上から軸外全域に亘って良好な性能を確保することが困難となる。逆に半画角を１９度程度にしようとすると、焦点距離を非常に長くする必要があり、レンズ全長及びレンズ外径が長大化して読取レンズのコンパクト化が困難となりコストアップも招来する。

条件（３）は、第２、第３群を構成する「正負レンズの接合レンズ」における正レンズ（第２レンズ、第５レンズ）の部分分散の偏差の和：δθgd25と、接合レンズにおける負レンズ（第３レンズ、第４レンズ）の部分分散の偏差の和：δθgd34との差：
δθgd25―δθgd34
をパラメータとし、このパラメータの適正な範囲を定めるものである。

パラメータ：δθgd25―δθgd34が条件（３）の下限を越えると、「軸上の色収差補正をしている波長の外側」の領域で２次スペクトルが補正不足となり「正で大きく」なってしまう。逆に、パラメータ：δθgd25―δθgd34が条件（３）の上限を超えると、「軸上の色収差を補正している波長の間」の領域で２次スペクトルが「負で大きく」なりすぎてしまう。

条件（４）は、「読取レンズを構成する４枚の凸レンズと２枚の凹レンズの屈折率の範囲」を定めるもので、条件（４）の上限を超えると、凹レンズの屈折率が小さくなり、ペッツバール和における負の成分が大きくなって、ペッツバール和が小さくなりやすく、像面が正の側に倒れて像面湾曲が大きくなり易い。条件（４）の下限を超えると逆に、凸レンズの屈折率が小さくなりやすく、ペッツバール和における正の成分が大きくなって、ペッツバール和が大きくなりやすく、像面が負の側に倒れて非点隔差が大きくなり易い。従って、条件（４）の範囲外では「全画面にわたって良好な結像性能を得る」ことが困難になる。

条件（５）は「軸上の色収差を良好に補正する条件」で、上限を超えると軸上の色収差が補正過剰となり「主波長より短波長側で軸上の色収差が正の側に大きく」なる。また、下限を超えると軸上の色収差が補正不足となり「主波長より短波長側で負の側に軸上の色収差が大きく」なってしまう。

請求項３記載の読取レンズのように「絞りに近接したレンズ（第２群、第３群）」をメニスカス形状とすることで、第２群と第３群の間に配置した絞りに対し、光線が「出来る限りコンセントリックに入射する」ようにすることができ、球面収差や像面湾曲を小さく抑えることが可能となる。

請求項４記載の読取レンズのように、第１レンズを「物体側に凸面を向けて配置したメニスカス形状」、第６レンズを「像面に凸面を向けて配置したメニスカス形状」とすることにより、請求項３記載の構成と併せて「全てのレンズをメニスカス形状とする」ことで、第２群と第３群の間に配置した絞りに対し、全てのレンズで光線が「出来る限りコンセントリックに入射」するようにでき、絞りに対しての対称性を保ち、球面収差や歪曲収差、および倍率の色収差を小さく抑えることが可能となる。

請求項１〜４に記載の読取レンズは、請求項５記載の条件（６）、（７）のを満足することで、更に各収差を良好に補正することが可能となり、高性能でかつコンパクト、低コスト化を実現できる。

条件（６）は「全系のパワーに対する第１群の相対的なパワー」を定める条件であり、パラメータ：ｆ1／ｆが上限を越えると、第１群のパワーが全系のパワーに対して相対的に弱くなりすぎ、性能確保のためレンズ全体を大きくする必要が生じ、コストアップを生じやすくなる。逆に、パラメータ：ｆ1／ｆが下限を越えるとレンズのコンパクト化には有利であるが、全系のパワーに対する第１群のパワーが相対的に強くなりすぎるため、コマフレアが大きくなり易く、特に低周波数でのコントラストが低下しやすくなる。

条件（７）は、正・負・負・正のパワー配分を持つ４群構成の読取レンズ中の「負のパワーを有する第２群と第３群の合成パワー」を規制する条件であり、パラメータ：ｆ25／ｆが上限を超えると「全系における負のパワー」が小さくなりすぎて、球面収差、像面湾曲共に補正過剰となり、周辺でのコマ収差が悪化してしまう。逆に、パラメータ：ｆ25／ｆが下限を越えると「全系における負のパワー」が大きくなりすぎて、球面収差、像面湾曲共に補正不足となり、中間画角での非点隔差が増大し、中間画角でのコマ収差が悪化する。このため、条件（７）の範囲外で「全画面にわたって良好な結像性能を得る」ことは極めて困難になる。

請求項６記載の読取レンズのように、第１レンズ〜第６レンズの全てを「鉛、砒素などの有害物質を含有していないガラス材料」で構成すると、材料のリサイクル化が可能で、加工時の廃液による水質汚染が無く、地球環境を考慮した小型で低コストなカラー画像読取レンズを実現できる。

また、近来、種々のレンズ系に非球面レンズが多用されているが、非球面レンズは一般には樹脂成型で製造されるので、レンズ外径が大きくなると成型に時間を要し、加工コストが上昇する。また、樹脂レンズとして構成される非球面レンズは、温度や湿度の影響を受けやすく、温度変化による変形などで面形状が変化しやすい。請求項７記載の読取レンズのように、第１レンズ〜第６レンズを全てガラスによる球面レンズで構成し、非球面を用いないことにより、レンズの大きさに対する制限が大幅に緩和され、加工性や面形状精度の向上により加工精度のよい読取レンズを実現でき、環境変動に影響され難い原稿読取りが可能になる。

上記請求項１〜７記載の読取レンズを「鏡筒に組付け一体化」することにより、低コスト、高性能の「読取レンズユニット（請求項８）」が得られる。

上記の如く、請求項１０記載の原稿読取装置では「コンタクトガラスに平面的に定置された原稿が照明手段により照明走査される」が、「照明装置と原稿読取レンズとラインセンサとの位置関係を固定し、読取るべき原稿をラインセンサに共役な位置におかれたコンタクトガラス上においてスリット状に照明しつつ、原稿をスリット状の照明位置に交わる方向へ移動させて原稿の照明走査を行う」ように構成してもよい。この場合のコンタクトガラスは「細幅のもので原稿を照明するのに必要な幅」を有していればよい。

また「読取るべき原稿を原稿ガラス上に平面的に定置して原稿全面を所定の照度分布で照明し、原稿全面の縮小画像を原稿読取レンズによりエリアセンサの受光面上に結像させて原稿の全面を同時に読取る」ように構成することも可能である。また、色分解手段として、原稿の照明光を赤・緑・青の順に高速で切り替えるようにして行うものを用いることもできる。

上述の如く、この発明によれば、条件（１）、（２）を満足するラインセンサを用い、Ａ列２番サイズ以上の広幅原稿を６００ｄｐｉの高密度で読取るのに必要な性能を持った４群６枚構成でガウスタイプの読取レンズを実現可能である。

後述する各実施例に示すように、この発明の読取レンズはＦ／ＮＯが４.５程度と明るく、開口効率が周辺部まで１００％に近く、像面湾曲が非常に良好に補正され、コマフレアも小さく、高空間周波数領域で軸上近傍から最周辺まで高いコントラストを有し、軸上の色収差及び２次スペクトルが小さく抑えられ、色分解されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の結像位置の差を小さく抑えられ、Ａ列２番サイズ以上の広幅原稿を６００ｄｐｉの読取密度で良好に読取ることが可能である。

請求項６記載の読取レンズは、各構成レンズ材料のリサイクル化が可能で、加工時の廃液による水質汚染がない。
このような読取レンズを用いた原稿読取装置は原稿のカラー画像を良好に読取ることができ、このような原稿読取装置を用いる画像形成装置は、良好に読取ったカラー画像情報に基づき良好なカラー画像の形成を実現できる。

原稿読取装置の実施の１形態を第８図に示す。
第８図において、読取られるべき原稿２は、原稿支持手段としてのコンタクトガラス１上に平面的に定置され、コンタクトガラス１の下部に配置された図示されない照明光学系（図面に直交する方向に長い管灯とリフレクタにより構成される公知の適宜のものを用いることができる。）により「図面に直交する方向に長いスリット状部分」が照明される。

原稿１の照明された部分からの反射光は、第１走行体３に設けられた第１ミラー３Ａにより反射された後、第２走行体４に設けられた第２ミラー４Ａ、第３ミラー４Ｂにより順次反射され、読取レンズユニット５の鏡筒に組付けられた読取レンズ５Ａを透過し、撮像手段としてのラインセンセ６の受光部上に原稿の縮小像として結像する。
読取レンズ５Ａとしては、請求項１〜９の任意の１に記載のもの、具体的には、例えば後述の実施例１〜３の何れかの原稿読取レンズが使用される。

第１走行体３、第２走行体４は、図示されない駆動手段により、それぞれ矢印方向（図の右方）へ走行させられる。第１走行体３の走行速度は「Ｖ」、第２走行体４の走行速度は「Ｖ／２」である。この走行により、第１走行体３、第２走行体４は、それぞれ破線で示す位置まで変位する。

図示されない照明光学系は第１走行体３と一体的に移動し、コンタクトガラス１上の原稿２の全体を「照明走査」する。第１、第２走行体の移動速度比は「Ｖ：Ｖ／２」であるので「照明走査される原稿部分から原稿読取レンズに至る光路長」は不変に保たれる。

ラインセンサ６は、「色分解手段として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタを持った受光素子を、１チップに３列に配列させた所謂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取られる。

即ち、図８に示す原稿読取装置は、原稿画像をフルカラーで読取る装置であって、原稿２を支持する原稿支持手段１と、この原稿支持手段１に支持された原稿２を照明する照明手段（図示されない照明光学系と、第１走行体３、第２走行体４と、これら走行体３、４に保持された第１〜第３ミラー３Ａ、４Ａ、４Ｂと、上記走行体３、４を走行させる図示されない駆動手段により構成される。）と、照明された原稿２の像を結像させる読取レンズ５Ａ（読取レンズユニット５の鏡筒に組付けられている。）と、読取レンズ５Ａの結像光路中に設けられた「色分解手段（前記３ラインＣＣＤに設けられた赤、緑、青のフィルタ）」と、上記読取レンズ５Ａにより結像された原稿の像を受光して電気信号に変換する撮像手段６とを有し、読取レンズとして、請求項１〜７の任意の１に記載の原稿読取レンズを用いたもの（請求項９）である。

また、「原稿支持手段」が、原稿２を平面的に定置するコンタクトガラス１であり、照明手段が、コンタクトガラス１に載置された原稿２をスリット状に照明し、スリット状の照明部に交わる方向へ原稿を走査する手段を有し、「撮像手段」がラインセンサ６である（請求項１０）。

原稿読取装置の他の形態として「コンタクトガラス上の原稿をスリット状に照明する照明手段と、ラインセンサと、原稿の被照明部からラインセンサに至る結像光路を形成する複数のミラーと、上記結像光路上に配置される原稿読取レンズと」を相互に一体化した読取ユニットを、駆動手段により原稿に相対的に走行させることにより原稿を読取走査するようにした形態のものとすることもできる。

また、読取レンズは、原稿送り装置（所謂ＡＤＦ）内に配置して、原稿の両面読取時の「原稿裏面読取用」としても使用可能である。

「色分解」は、上記とは別に、原稿読取レンズとラインセンサ（ＣＣＤ）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。

「画像形成装置」の実施の１形態を第９図に示す。

この画像形成装置は、装置上部に位置する原稿読取装置２００と、その下位に位置する「画像形成部」とを有する。原稿読取装置２００の部分は、第８図に即して説明したのと同様のものであり、各部には第８図と同じ符号を付してある。

原稿読取装置２００における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信号処理部１２０に送られ、信号処理部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の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。

即ち、図９に実施の形態を示した画像形成装置は、画像信号に対応する画像を書込んで画像を形成する画像形成装置であって、原稿画像を画像信号化する手段として、請求項９〜１０に記載の原稿読取装置２００を有する（請求項１１）。また、画像信号に対応する画像の書込みを光書込みにより行い（請求項１２）、光書込みにより、光導電性の感光体１１０に、形成すべき画像に対応する静電潜像を形成する（請求項１３）。

以下、読取レンズの具体的な実施例を３例挙げる。

各実施例における記号の意味は下記の通りである。
ＤＰＩ ： 読取密度
ｆ ： 全系のｅ線の合成焦点距離
Ｆ ： Ｆナンバ
ｍ ： 縮小倍率
Ｙ ： 物体高
ω ： 半画角（度）
Ｎ ： ラインセンサの必要画素数
Ｐ ： ラインセンサの画素ピッチ
ｒ ： 面の曲率半径
ｄ ： 面間隔
ｎｄ ： ｄ線（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率
ｎｅ ： ｅ線（５４６．０７ｎｍ）に対する屈折率
ｎｇ ： ｇ線（４３５．８３ｎｍ）に対する屈折率
ｎＦ ： Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）に対する屈折率
ｎＣ ： Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）に対する屈折率
νｄ ： ｄ線（５８７．５６ｎｍ）に対するアッベ数
ｃ１ ： コンタクトガラスの物体側の曲率半径
ｃ２ ： コンタクトガラスの像側の曲率半径
ｃ３ ： ＣＣＤカバーガラスの物体側の曲率半径
ｃ４ ： ＣＣＤカバーガラスの像側の曲率半径
１〜１１ ： 原稿側から数えたレンズ面および絞りの面
δθｇｄｊ（ｊ＝２〜５）： 物体側から数えてｊ番目のレンズの材料の部分分散偏差
δθｇｄ（凸） ： 正の屈折力を有するレンズの部分分散偏差の平均
δθｇｄ（凹） ： 負の屈折力を有するレンズの部分分散偏差の平均

ＤＰＩ＝６００ｄｐｉ、ｆ＝７７．１２８、Ｆ＝４．５０、ｍ＝０．１２５８、
Ｙ＝２２８．６、ω＝１８．３゜、Ｎ＝１０８００、Ｐ＝５．３２５
実施例１のデータを表１に示す。

条件（３）の各パラメータの値を表２に示す。

条件（４）、（５）の各パラメータの値を表３に示す。

条件（６）、（７）の各パラメータの値を表４に示す。

ＤＰＩ＝６００ｄｐｉ、ｆ＝７６．３９９、Ｆ＝４．４８、ｍ＝０．１２５８、
Ｙ＝２２８．６、ω＝１８．５゜、Ｎ＝１０８００、Ｐ＝５．３２５
実施例２のデータを表５に示す。

条件（３）の各パラメータの値を表６に示す。

条件（４）、（５）の各パラメータの値を表７に示す。

条件（６）、（７）の各パラメータの値を表８に示す。

ＤＰＩ＝６００ｄｐｉ、ｆ＝８４．９、Ｆ＝４．４０、ｍ＝０．１４１７、
Ｙ＝２２８．６、ω＝１８．５゜、Ｎ＝１０８００、Ｐ＝６．０
実施例３のデータを表９に示す。

条件（３）の各パラメータの値を表１０に示す。

条件（４）、（５）の各パラメータの値を表１１に示す。

条件（６）、（７）の各パラメータの値を表１２に示す。

実施例１〜３において、使用された硝材は全て「ＨＯＹＡガラス製」であり、硝材名は商品名である。

図２に、実施例１のレンズ構成図を示す。図において符号「ＣＧはコンタクトガラス」、符号ＣＤＧは「ＣＣＤカバーガラス」を示す。また、符号Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶはそれぞれ第１〜第４群を示し、符号Ｓは絞りを示す。実施例２のレンズ構成図を示す図４、実施例３のレンズ構成図を示す図６においても同様である。

図３に、実施例１に関する収差図を示す。球面収差の図における波線は正弦条件、非点収差の図における実線はサジタル光線、破線はメリディオナル光線を示す。また、符号ｅはｅ線（５４６．０７ｎｍ）、符号ｇはｇ線（４３６．８３ｎｍ）、符号ｃはｃ線（６５６．２７ｎｍ）、符号ＦはＦ線（４８６．１３ｎｍ）を示す。実施例２に関する収差図を示す図５、実施例３に関する収差図を示す図７においても同様である。

各実施例は対応する収差図から明らかなように、性能が極めて良好であり、条件（１）、（２）を満足するラインセンサを用い、Ａ列２番サイズ以上の広幅原稿を６００ｄｐｉの高密度で読取るのに必要な性能を実現している。

この発明の読取レンズを説明するための図である。 実施例１のレンズ構成図である。 実施例１に関する収差図である。 実施例２のレンズ構成図である。 実施例２に関する収差図である。 実施例３のレンズ構成図である。 実施例３に関する収差図である。 原稿読取装置の実施の１形態を説明するための図である。 画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。

符号の説明

Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ
Ｓ 絞り

Claims (13)

1. 原稿像をラインセンサ上に結像させて原稿情報を読取る原稿読取装置に用いられ、原稿像をラインセンサ上に結像させる読取レンズであって、
   原稿側から順次、正の第１レンズからなる第１群、正の第２レンズと負の第３レンズが接合されて負の屈折力を有する第２群、負の第４レンズと正の第５レンズが接合されて負の屈折力を有する第３群、正の第６レンズからなる第４群を配し、上記第２群と第３群との間に絞りを有する４群６枚構成であり、
   ｄ線（５８７．５６ｎｍ）の屈折率：ｎｄ、ｃ線（６５６．２７ｎｍ）の屈折率：ｎｃ、Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率：ｎＦ、ｇ線（４３５．８３ｎｍ）の屈折率：ｎｇにより、次式：
   θgd＝（ｎｇ−ｎｄ）／（ｎＦ−ｎｃ）
   により部分分散：θgdを定義し、
   部分分散：θgdとアッベ数：νdを直交２軸とする２次元座標面上で、基準材料：Ｋ７の座標点と基準材料：Ｆ２の座標点とを結んだ直線として基準線を定義し、
   光学材料の部分分散：θgdの、上記２次元座標面上における上記基準線からの偏差をδθgdとするとき、
   上記第２レンズと第５レンズのうち少なくとも一方の材料の上記偏差：δθgdが正、
   上記第３レンズと第４レンズのうち少なくとも一方の材料の上記偏差：δθgdが負であり、
   ラインセンサの必要画素数：Ｎ、ラインセンサの画素ピッチ(単位：μｍ)：Ｐが、以下の条件：
   （１） ９５００ ＜ Ｎ ＜ １５０００
   （２） ４．５ ＜ Ｐ ＜ ７．０
   を満足することを特徴とする読取レンズ。
2. 請求項１記載の読取レンズにおいて、
   第２および第５レンズの偏差：δθgdの和：δθgd25、第３および第４レンズの偏差：δθgdの和：δθgd34、
   第１、第２、第５および第６レンズのｄ線に対する屈折率の平均：ｎ凸、アッベ数の平均：ν凸、第３および第４レンズのｄ線に対する屈折率の平均：ｎ凹、アッベ数の平均：ν凹が、以下の条件：
   （３） ―０.０３ ＜ δθgd25―δθgd34 ＜ ０.０３
   （４） ―０.００３ ＜ ｎ凸―ｎ凹 ＜ ０.０６３
   （５） １２.７ ＜ ν凸―ν凹 ＜ １８.６
   を満足することを特徴とする、読取レンズ。
3. 請求項１または２記載の読取レンズにおいて、
   第２レンズと第３レンズの接合による第２群は、物体側に凸面を向けて配置したメニスカス形状であり、第４レンズと第５レンズの接合による第３群は、像面に凸面を向けて配置したメニスカス形状であることを特徴とする読取レンズ。
4. 請求項３記載の読取レンズにおいて、
   第１レンズは物体側に凸面を向けて配置したメニスカス形状であり、第６レンズは像面に凸面を向けて配置したメニスカス形状であることを特徴とする読取レンズ。
5. 請求項１〜４の任意の１に記載の読取レンズにおいて、
   全系のｅ線に対する合成焦点距離：ｆ、第１群のｅ線に対する焦点距離：ｆ1、第２群および第３群のｅ線に対する合成焦点距離：ｆ25が、以下の条件：
   （６） ０.７７ ＜ ｆ1／ｆ ＜ ０.９６
   （７） −１.０６ ＜ ｆ25／ｆ ＜ −０.６３
   を満足することを特徴とする読取レンズ。
6. 請求項１〜５の任意の１に記載の読取レンズにおいて、
   ６枚のレンズが全てガラスレンズであり、そのガラス材料は鉛、砒素などの有害物質を含有していないことを特徴とする読取レンズ。
7. 請求項６記載の読取レンズにおいて、
   ６枚のレンズが全て球面レンズにより構成されていることを特徴とする読取レンズ。
8. 請求項１〜７の任意の１に記載の読取レンズを、鏡筒に組付け一体化してなる読取レンズユニット。
9. 原稿画像をフルカラーで読取る装置であって、
   原稿を支持する原稿支持手段と、
   この原稿支持手段に支持された原稿を照明する照明手段と、
   照明された原稿の像を結像させる原稿読取レンズと、この原稿読取レンズの結像光路上に配置された色分解手段と、
   上記原稿読取レンズにより結像された原稿の像を受光して電気信号に変換する撮像手段とを有し、上記原稿読取レンズとして請求項１〜７の任意の１に記載の読取レンズを用いたことを特徴とする原稿読取装置。
10. 請求項９記載の原稿読取装置において、
    原稿支持手段が、原稿を平面的に定置するコンタクトガラスであり、
    照明手段が、コンタクトガラスに載置された原稿をスリット状に照明し、スリット状の照明部に交わる方向へ原稿を走査する手段を有し、
    撮像手段がラインセンサであることを特徴とする原稿読取装置。
11. 画像信号に対応する画像を書込んで画像を形成する画像形成装置であって、
    原稿画像をフルカラーで読取って画像信号化する手段として、請求項９または１０記載の原稿読取装置を有することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１記載の画像形成装置において、
    画像信号に対応する画像の書込みを、光書込みにより行うことを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１２記載の画像形成装置において、
    光書込みにより、光導電性の感光体に、形成すべき画像に対応する静電潜像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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