JP2007074020A - 画像読取ユニット、画像読取装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズの構成枚数が少なく、かつ、レンズを構成しているパラメータの加工誤差により発生する像面湾曲の変動を補正することができる、低コストで高性能な画像読取ユニット、画像読取装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】 本実施形態の画像読取ユニットは、複数の群に分割された前群レンズを、それぞれの各群ごとに複数の保持部材で保持する。そして、前群を構成する各群のレンズ間隔を変化させて像面湾曲を調整するので、レンズの構成枚数を少なくしても、低コストでかつ高性能な読取レンズユニットが得られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スキャナ、複写機、ファクシミリ等に使用される画像読取ユニット、画像読取装置および画像形成装置に関する。

ファクシミリやデジタル複写機などに用いられる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で縮小して、ＣＣＤのような光電変換を行うラインセンサ上に結像させて画像情報を信号化する。また、原稿情報をカラーで読み取るために、例えば、光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタを持ったラインセンサが、１チップあたり３列に配列されている、所謂３ラインＣＣＤを用いて、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、カラー画像情報を信号化する光学系がある。

このような読み取り用レンズでは、一般に像面において高空間周波数領域での高いコントラストが要求されると共に、開口効率が画角周辺部まで１００％近くあることが要求されている。さらに、カラー原稿を良好に読み取るためには、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、各色の色収差補正を極めて良好に補正しなければならない。

従来、このような読取用レンズとして、４群・６枚で構成されるガウスタイプのレンズが用いられている。ガウスタイプの読取レンズとしては、特許文献１〜特許文献３に記載された発明が開示されている。ガウスタイプは、半画角が２０゜程度まで良好に像面湾曲が補正可能であり、さらに、比較的大口径にしてもコマフレアの発生を小さく抑えられるタイプのレンズである。しかし、レンズの構成枚数が６枚と多いため、レンズ外径が大きくなり、レンズおよびそれを用いた装置の小型化や低コスト化に対しては限界がある。

原稿読取装置の高画質化に対応するための要求として、ＣＣＤ等のラインセンサからの出力信号レベルは、同一濃度の原稿情報を読み取った場合には、各像高共に均一な信号出力である事が望まれている。このため、使用される読取レンズは、像面湾曲を非常に小さく抑え、光軸近傍から周辺までの各像高における結像性能が均一となるように設計する必要がある。

読取レンズの構成枚数を低減して低コスト化に対応し、かつ、前述したような高性能の読取レンズを提供する発明として、特許文献４〜特許文献６に記載された発明が開示されている。この発明は、原稿読取レンズの最も像側に像面湾曲補正用の凹メニスカスレンズを有する、所謂テレフォトタイプのレンズを採用しており、レンズの任意の面に回折面やアナモフィック面などを使用し、レンズの構成枚数を低減しながら高性能化を達成している。

しかし、像面湾曲補正用の最終レンズと像面との距離が長いため、最終レンズの像面湾曲補正能力が低く、回折面やアナモフィック面を一面使用している場合はＦナンバ（レンズ系の光取り込み能力を示す指標）がＦ５と暗くなってしまったり、大口径化を達成するためには、回折面やアナモフィック面を複数面使用する必要があるとともに、面形状も複雑で加工上精度確保が困難となってしまう。

このような問題点を解決するレンズとして、さらに、特許文献７、特許文献８に記載された発明が開示されている。この発明は、少なくとも正レンズを１枚含み、２枚以上で構成された前群と、結像面近傍に配置された負レンズ１枚で構成された後群とからなり、構成するレンズの枚数が非常に少なく、低コストで高性能な読取レンズである。後群レンズを像面近傍に配置することで、最終レンズの像面湾曲補正能力が大幅にアップすることになる。したがって、後群レンズの少なくとも１面を非球面としたり、光軸に対し非回転対称な面として、無限のＦナンバをＦ４〜Ｆ４．５程度と大口径で、高性能を達成すると共に、後群レンズをプラスチックレンズとして、低コスト化にも対応可能なものとなっている。

しかし、前述した発明のように、設計中央値として像面湾曲を小さく抑えたとしても、レンズを構成している各パラメータ（曲率半径、肉厚、面間隔、使用する硝材の屈折率等）の加工誤差などのばらつきにより、像面湾曲が変動し、光軸近傍と周辺部の結像位置が変化してしまい、高精度な読取性能を要求される場合、各パラメータのばらつきによる性能変動が許容できない場合がある。

そこで、各パラメータの変動をキャンセルさせるため、レンズの一部分の肉厚を選別組合せを行ったり、レンズの任意の空気間隔を変化させる方法がある。しかし、何れの場合にもレンズの肉厚又は当初組み付けた状態での読取レンズの結像性能を測定しておく必要があり、コストアップの要因となる。
特開平１０−３０７２５４号公報 特開２００１−０８３４１６号公報 特開２００１−１６６３５９号公報 特開２０００−１７１７０５号公報 特開２００１−１０００９５号公報 特開２００２−３１４７６７号公報 特開２００２−０８２２８２号公報 特開２００２−２９６４９９号公報

このような課題に鑑み、本発明は、レンズの構成枚数が少なく、かつ、レンズを構成しているパラメータの加工誤差により発生する像面湾曲の変動を補正することができる、低コストで高性能な画像読取ユニット、画像読取装置および画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、原稿画像を読み取る原稿読取ユニットであって、物体側から像側に向かって順に、少なくとも正レンズおよび負レンズをそれぞれ１枚以上含み、かつ、３枚以上の前記レンズを有する前群と、１枚の負レンズで構成され、結像面の近傍に配置される後群とを有し、前記前群と前記後群とによって、前記原稿画像からの反射像を縮小結像する原稿読取手段と、前記原稿読取手段にて縮小結像された前記原稿像を光電変換する受光素子アレイとを備え、前記前群は、少なくとも２以上のレンズ群に分割して保持されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像読取ユニットにおいて、前記原稿読取手段は、前記前群と前記後群とにおける任意の空気間隔を変化させて、像面湾曲を調整する像面湾曲調整手段をさらに有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像読取ユニットにおいて、前記レンズ群のうち少なくとも１つを、光軸を中心として回転させる回転手段をさらに有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像読取ユニットにおいて、ピントを調整する際には、前記像面湾曲調整手段と前記回転手段とを同時に行うことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像読取ユニットにおいて、前記後群と前記受光素子アレイとが、微少な間隔をあけて配置されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像読取ユニットにおいて、前記微小な間隔は、０．１ｍｍ以上であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の画像読取ユニットにおいて、前記後群のレンズと、前記受光素子アレイとが、一体に保持されることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像読取ユニットにおいて、前記後群のレンズにおける前記受光素子アレイ側のレンズ面が、シールド機能を有することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の画像読取ユニットにおいて、前記後群のレンズにおける前記受光素子アレイ側のレンズ面が、平面であることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の画像読取ユニットにおいて、前記レンズ群を構成する前記レンズが複数枚になる場合には、各レンズ群ごとに、複数枚の前記レンズを一体化することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の画像読取ユニットにおいて、各レンズ群ごとに複数枚の前記レンズを一体化する手段として、樹脂製の鏡筒により一体化することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像読取ユニットにおいて、前記原稿読取手段および前記受光素子アレイは、それぞれの取り付け部に対して接着により固定されることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の画像読取ユニットにおいて、前記原稿読取手段および前記受光素子アレイは、それぞれの取り付け部に対して中間部材を介して、接着固定されることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１から１３のいずれか１項に記載の画像読取ユニットにおいて、前記後群の外形の形状は、主走査方向に長い短冊形状であることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１から１４のいずれか１項に記載の画像読取ユニットを備えた画像読取装置であることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の画像読取装置を備えた画像形成装置であることを特徴とする。

このように、本発明によれば、レンズの構成枚数が少なく、低コストで高性能な画像読取ユニット、画像読取装置および画像形成装置を提供することができる。

次に、本実施形態の画像読取ユニット、画像読取装置および画像形成装置について図面を用いて説明する。なお、本実施形態は以下に述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々変更が可能である。
図１は、本実施形態の画像形成装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の画像形成装置は、画像形成部１００と、画像読取装置２００とを具備する。
まず、画像形成部１００について説明する。

本実施形態の画像形成部１００は、潜像担持体１１１と、帯電ローラ１１２と、現像装置１１３と、転写ローラ１１４と、クリーニング装置１１５と、定着装置１１６と、光走査装置１１７と、給紙カセット１１８と、レジストローラ対１１９と、給紙コロ１２０と、転写紙搬送路１２１と、排紙ローラ対１２２と排紙トレイ１２３とを備えている。

潜像担持体１１１は、円筒状に形成された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る。このようにして掲載された静電潜像が、トナー画像として可視化される。この潜像担持体１１１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ１１２や、現像装置１１３や、転写ローラ１１４や、クリーニング装置１１５が配置されている。帯電手段としては、コロナチャージャを用いることも可能である。さらに、ラインセンサ６からの原稿情報を受けて、レーザビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７が設けられており、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で光書込みに露光を行うようになっている。

画像形成を行うときは、光導電性の感光体である潜像担持体１１１が時計回りに等速回転する。その表面を帯電ローラ１１２が均一に帯電し、光走査装置１１７からのレーザビームＬＢの光書込み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」であり、画像部が露光されている。さらに、この静電潜像は現像装置１１３により反転現像されて、像担持体１１１上にトナー画像が形成される。

転写紙Ｐを収納した給紙カセット１１８は、画像形成部１００本体に着脱可能であり、図１に示すように画像形成部１００に装着されている。この状態で、給紙カセット１１８に収納された転写紙Ｐは、その最上部の１枚が給紙コロ１２０により給紙される。そして、給紙された転写紙Ｐは、その先端部がレジストローラ対１１９によって捉えられる。

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してくるタイミングに合わせて、転写紙Ｐを転写部（潜像担持体１１１と転写ローラ１１４との間）へ送り込む。送り込まれた転写紙Ｐは、この転写部においてトナー画像と重ね合わせられて、転写ローラ１１４の作用によりトナー画像が静電転写されることになる。

このようにしてトナー画像を転写された転写紙Ｐは、定着装置１１６へと搬送されてトナー画像が定着される。この後、転写紙Ｐは転写紙搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によって排紙トレイ１２３上に排出される。

なお、転写紙Ｐにトナー画像が転写された後の潜像担持体１１１の表面は、クリーニング装置１１５によってクリーニングされ、残留トナーや紙粉などが除去される。

次に、画像読取装置２００について説明する。
図２は、本実施形態の画像読取装置２００の構成を示すブロック図である。

本実施形態の画像読取装置２００は、コンタクトガラス１と、第一走行体３と、第二走行体４と、縮小原稿読取レンズ５と、ラインセンサ６とを備えている。第一走行体３は、第１ミラー３ａを備え、第二走行体４は、第１ミラー４ａ，第２ミラー４ｂを備えている。

コンタクトガラス１上に原稿２が載置され、コンタクトガラス１の下部に配置された照明光学系（図示せず）によって原稿が照明される。原稿２に照射された照明光は、第一走行体３の第１ミラー３ａにより反射された後、第二走行体の第１ミラー４ａ及び第２ミラー４ｂで反射される。第２ミラー４ｂで反射された反射光は、縮小原稿読取レンズ５へと導かれて、この縮小原稿読取レンズ５によりラインセンサ６上に結像される。

原稿２の長手方向を読み取る場合には、第一走行体３が速度Ｖにて３’の位置まで移動する。そして同時に、第二走行体４が第一走行体３の半分の速度１／２Ｖにて４’の位置まで移動する。このようにして原稿全体を読み取ることになる。

また、本実施形態の画像読取装置は、光学系の任意の光路中に色分解機能を備えており、原稿情報をフルカラーで読み取ることも可能である。

色分解の方法としては、例えば、原稿読取レンズと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て光の三原色である赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ），に色分解する方法や、Ｒ，Ｇ，Ｂ，の各光源を順次点灯させて原稿を照明する方法や、あるいは、Ｒ，Ｇ，Ｂ，のフィルタを有するラインセンサが１チップ当たり３列に配列されている、所謂３ラインＣＣＤを用いて受光面にカラー画像を結像させて３原色に色分解する方法など、どのような方法であってもいよい。

次に、本実施形態の画像読取装置２００における画像読取ユニットについて、図面を用いながらさらに詳細に説明する。

本実施形態の画像読取ユニットにおいて、前群では、色収差を含む緒収差を良好に補正する役割が必要となるため、正レンズと負レンズとを各々１枚含んでいる。また、原稿読取レンズとして正弦条件や、色消し条件や、ペッツバール和等を補正するために、レンズの構成枚数として必要最低限な枚数である３枚以上に限定した。

一方、後群では、主に像面湾曲をさらに良好に補正する目的で設置されるので、パワーの小さい負の１枚レンズで構成され、結像面の近傍に配置した読取レンズを使用して、ラインセンサ上に結像させることになる。

前述した特許文献７と特許文献８に開示された発明では、前群におけるレンズの構成が２枚以上となっていた。これに対して本実施形態の画像読取ユニットにおいては、例えば図３に示すように、前群を構成している３枚のレンズを、物体側から順番に、２枚のレンズを一体化したレンズ群１１と、残りの１枚のレンズ１２との２つの群に分割して、像側のラインセンサ１４の近傍に配置された後群レンズ１３とによって構成されている。

このように、本実施形態の画像読取ユニットにおいては、複数の群に分割された前群レンズを、それぞれの各群ごとに複数の保持部材で保持している。したがって、例えば、前群を３枚、後群を１枚と、レンズの構成枚数を少なくしても、低コストでかつ高性能な読取レンズユニットが得られる。

また、レンズの構成枚数を低減することにより、レンズの材料となるガラスの、材料や加工に係るエネルギーの消費を低減することができる。また、全てのレンズが、鉛や砒素などの有害物質を含まない科学的に安定した光学ガラスで構成されるので、材料のリサイクルが可能となり、したがって、ガラス加工時の廃液などによる水質汚染の発生をなくすこともできる。さらに、後群をプラスチックレンズとした場合であっても、前群と後群とを別体として保持することができるので、使用後の回収時（リサイクル時）に仕分けが容易になり、原材料のリサイクル対応が容易化される。

このように、本実施形態の画像読取レンズは、レンズの低コスト化・高性能化のみならず、地球環境をも考慮したものである。

また、本実施形態の画像読取ユニットにおいては、レンズ間の任意の空気間隔（空間距離）を変化させることによって、像面湾曲を調整している。

従来では、例えば、図１１に示すように、全てのレンズを１つの鏡筒にて保持している場合、レンズ間の空気間隔１０を変化させる際には、まず、この空気間隔１０の前側または後側にある３枚のレンズのうち、いずれか一方のレンズを鏡筒から外す。次に、例えばスペーサなどを鏡筒内に挿入するかスペーサの厚みを変更して、取り外した３枚のレンズを再度組み付ける。このように、空気間隔を変更することは非常に手間がかかっていた。

これに対して本実施形態の画像読取ユニットは、図４に示すように、前群を構成する最低３枚のレンズが、少なくともレンズ群１１とレンズ１２とからなる２つの群に分割されており、それぞれが保持手段２１，２２によって保持されている。これにより、レンズを構成している各種パラメータ（曲率半径、肉厚、面間隔、使用するガラス材の屈折率など）の加工誤差などのばらつきによって、像面湾曲が変動し光軸近傍と周辺部との結像位置が変化した場合であっても、前群内における任意の空気間隔と、前群と後群との空気間隔とを、レンズを組み付けたままの状態で変更して像面湾曲変動を調整することが可能となる。

なお、このとき、変化させる空気間隔は、１箇所だけ変化させることとしてもよいし、収差の状態などによって複数箇所を変化させることとしてもよい。

このように、本実施形態の画像読取ユニットは、前群の任意の空気間隔を変化させることができるので、レンズ加工時の加工公差により発生する像面湾曲の変動を容易に調整することが可能となる。したがって、組み込まれるレンズの公差を緩和することができるので、画像読取レンズの低コスト化と大幅な高性能化を達成することが可能となる。

また、従来のように、レンズユニットをばらしたり再度組み付けたりする面倒な工程をなくすことができる。レンズユニットをばらすことがなくなるので、レンズ自体には直接手を触れずに空気間隔の調整が可能となり、レンズ面に対する傷や汚れの付着を防止することができる。また、レンズユニットをばらした後の再組み付け時に、内部へゴミが混入することもなく、再組み付けに必要となるような特別な技術も、再組み付け自体を行わないので必要なくなる。さらに、組み付け偏心が変化しないので、偏心の影響が最も少なくなるレンズの位置が、調整によって変化しない。

また、本実施形態の画像読取ユニットにおいては、前群内で分割されたレンズ群のうち少なくとも一つのレンズ群を、光軸を中心として回転させている。

従来、ラインセンサを使用する画像読取装置では、原稿画像を主走査・長手方向の線像としてラインセンサ上に結像させるために、図１２に示すように、レンズを円周方向に回転（以下、γ回転と称す）させて、レンズの組み付け偏心の影響を小さくするようにして使用している。

本実施形態の画像読取ユニットでは、結像性能に対して影響が大きい前群のレンズをγ回転させることによって、レンズの組み付け偏心の影響を小さくするように抑えている。この場合、例えば、図４に示した保持手段２１と２２（レンズ群１１と、レンズ１２）とを一緒にして、前群全体をγ回転させてもよい。また、レンズ構成によっては、偏心の影響を前群内における１つの群に集中させてその群のみ（例えば保持手段２１のみ）を回転させることで、原稿画像の読取レンズ全系の組み付け偏心による影響を抑えることができるので、調整工程を簡素化することが可能となる。

このように、本実施形態の画像読取ユニットは、γ回転を少なくとも１つのレンズで行うことによって組み付け偏心の影響を小さくすることができるので、偏心の影響に応じて、レンズを回転させて調整することができる。偏心の影響が少ない場合には、回転させるレンズの数を少なくするので簡素化・低コスト化につながり、一方、偏心の影響が大きい場合には、複数のレンズを回転させることで高性能化を実現することができる。

また、本実施形態の画像読取ユニットでは、原稿画像を読み取る際のピント調整時には、前述した像面湾曲の調整とγ回転とを同時に行う。

従来の画像読取レンズでは、例えば、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function：振幅伝達関数）検査機などを用いて任意のレンズの空間間隔を調整して像面湾曲を最適化し、且つ、レンズのγ回転を行って偏心の影響が小さくなる回転方向にマークを付ける。そして、このマークを目印として、画像読取ユニットに取り付けを行っていた。

しかし、画像読取レンズの、ＭＴＦ検査機への取り付けと画像読取ユニットへの取り付けとが同一でない場合や、レンズを保持する保持部材（例えば鏡筒など）の真円度や同軸度、加工公差による取り付け部の傾きなどによっては、検査機上では偏心の影響の小さい位置に画像読取レンズのγ回転を選択していても、画像読取装置に取り付けた際に偏心の影響が大きくなるような不具合が発生するおそれがある。また、検査・加工・調整と、各工程が増加するため、生産コストアップの要因となる。

そこで、本実施形態の画像読取ユニットでは、より一層の低コスト化を達成するために、画像読取レンズ単体での像面湾曲補正は行わずに、ラインセンサと組み合わせた後の画像読取ユニットの状態にて、ピント調整と、像面湾曲補正と、レンズのγ回転による偏心の影響低減を行う。これによって、例えば、検査機と画像読取ユニットとの取り付けの相違による不具合は発生しなくなる。

そして、各種の調整工程を一元化することができるので、工数が大幅に低減されて画像読取ユニットの低コスト化が実現可能となる。さらに、例えば、ラインセンサに反りが合った場合であっても、このラインセンサ上の反りに合わせた形に画像読取レンズの像面湾曲を調整することができるので、光軸近傍から周辺部に至るまで良好な結像性能を得ることが可能となる。

このように、本実施形態の画像読取ユニットでは、レンズの検査・調整時の段階で、レンズ間の任意の空気間隔を変化させたり、像面湾曲調整とγ回転とによって偏心の影響を低減させたりすることが可能である。すなわち、レンズ加工時の加工誤差などによって生じる、レンズの光軸近傍の結像位置と読取領域の周辺部の結像位置とにおける位置変動と、組み付け偏心時のレンズの姿勢誤差とを調整することができる。したがって、読取領域全域にわたって、品質の良好な読取画像を得ることが可能となる。

また、本実施形態の画像読取ユニットにおいては、原稿読取レンズ以外の構成要素である折り返しミラーや光電変換を行うためのラインセンサなどに反りが生じてしまい、光軸近傍と周辺画角とのピント位置が変動した場合であっても、レンズ間の空気間隔を調整して像面湾曲を主走査方向と副走査方向とのＭＴＦが最良となるように調整することができる。よって、原稿読取レンズ以外における構成要素の変動にも補正が可能であり、非常に高性能な画像読取用の光学系を得ることができる。

また、スキャナ光学系に係る調整工数が大幅に低減され、省電力化にもつながる。さらに、レンズユニットの検査が不要になるため、レンズユニットの検査装置の製造に係る原材料や加工時に使用されるエネルギーなどを大幅に低減することができる。

また、本実施形態の画像読取ユニットでは、後群のレンズとラインセンサとに微少な間隔が設けられている。

本実施形態の画像読取ユニットにおいては、後群が像面の近くに配置されるため、後群の寸法が前群と比べて大きくなる。また、収差補正をより良好に行うために、レンズの物体側の面および／または像側の面に非球面のものを用いたり、光軸に対して非回転対称となる面を用いたりすることも可能である。

このように、光軸に対して非回転対称となる面を用いることができるので、本実施形態の画像読取ユニットではさらに、後群に使用するレンズをプラスチックで構成することとしてもよい。これによって、大きい後群のレンズとしてプラスチックレンズを採用できるので、画像読取ユニットにおける一層の低コスト化が可能となり、さらには、材料がプラスチックなので、非球面のレンズを作成する際にも非常に加工が容易となる。

また、後群のレンズのパワーは非常に小さくすることができるため、プラスチックレンズとしても温度・湿度などの環境の変化に左右されず、後群レンズの変化に伴うピントの移動については実使用上問題とならないほどに小さく抑えることができる。

一方、ラインセンサからの発熱が大きい場合には、後群のプラスチックが放射熱によって変形してしまうおそれがある。このような場合には、図５に示すように、後群レンズ３１と、ラインセンサ３２との間に、微小量のエアーギャップ（空間）を設ける。これにより、ラインセンサ３２からの放射熱による後群レンズ３１への熱の伝達を低減して、後群レンズ３１の変形を防ぐことができる。したがって、後群レンズ３１にもプラスチックレンズを採用することが可能となり、低コスト化にもつながる。

なお、前述した、後群のレンズとラインセンサとの間に設けられた微少な間隔は、０．１ｍｍ以上が好ましい。０．１ｍｍ以上のエアーギャップがあれば、後群レンズがプラスチックで構成された場合であっても、ラインセンサからの放射熱の影響を受けにくくなる。

また、前述した前群レンズの構成・動作における像面湾曲の調整やγ回転などによって、偏心の影響を低減することが可能となっている。この効果により、後群のレンズとラインセンサとの位置関係を調整する必要がない場合もある。

この場合には、図９に示すように、後群レンズ７１とラインセンサ７２とを、保持部材７３によって一体的に保持する。そして、ピント調整を行うときは、前群と、後群とラインセンサとが一体的に保持されたユニットとの間隔を変化させて調整を行う。

このように、本実施形態の画像読取ユニットによれば、後群のレンズとラインセンサとを一体的に保持するので、後群のレンズでの調整を少なくすることが可能となり、低コスト化にもつながることになる。

また、本実施形態の画像読取ユニットでは、後群のレンズにおけるラインセンサ側の面に、シールド機能を有する構成としてもよい。本実施形態において、このシールド機能とは、ラインセンサへのゴミや傷の付着を防止するいわゆるカバーガラスのことである。

図６を用いて説明すると、後群レンズ４１とラインセンサ４２との接触面（界面）に、シールドガラス４３を用いている。これによって、従来のように、ラインセンサへのゴミや傷の付着を防止するためのシールドガラスを、ラインセンサ用として別個に作成する必要がなくなる。したがって、画像読取ユニットの構成部品を少なくすることが可能となり、低コスト化を実現することができる。さらには、後群レンズとラインセンサとを一体化することができるので、ユニットの保持も簡略化することが可能となる。

なお、このようなシールドガラスを用いる場合には、後群レンズ４１とラインセンサ４２との接触面（界面）は、平面であることがより好ましい。この面を平面とすることにより、後群レンズとラインセンサとの位置だしが容易となる。また、後群レンズとラインセンサとを固定し易く、さらには、ラインセンサに対するシールドの高精度化、シールド作業の簡易化を図ることも可能となる。

また、分割された前群において、レンズが複数枚ある場合には、この複数枚のレンズを一体的に保持することとしてもよい。

本実施形態の画像読取ユニットにおいて前群のレンズは、前述したように、色収差をはじめ様々な各収差を良好に補正するものであり、各レンズのパワーも強いものが採用されているので、組み付け偏心などによる性能劣化に対する影響も大きくなってしまう。

したがって、例えば図４に示したような加工誤差修正のための空気間隔の調整を必要としないレンズを、一体的に保持することによって、レンズへの影響を最小限に抑えることができる。すなわち、一体的に保持されたこのレンズ同士の光軸ずれを小さく抑えることができるので、読取レンズを高性能化することが可能となる。

なお、前述した図４の保持手段２１，２２のように、前群の保持手段である鏡筒を複数の各群に分けるとすると、鏡筒の材質などを例えばアルミなど金属製のものを使用して切削加工を行う場合、鏡筒自体のコストが高くなり全体的なコストアップの要因となってしまう。

そこで、本実施形態の画像読取ユニットでは、鏡筒を樹脂製とすることによってコストアップを抑え、なおかつ、間隔調整の効率化を図っている。セルを樹脂製とすることで、鏡筒本体の低コスト化を実現し、また、アルミなどの金属製の鏡筒と比較して、セル製作に関わる原材料・加工エネルギーの削減を可能としている。

なお、本実施形態の画像読取ユニットは、原稿読取レンズおよびラインセンサは、取り付け部材などに接着により固定されている。

従来では、原稿読取レンズを取り付け部材などに固定する場合、レンズの外周部に例えばベルトなどを回して、そのベルトの端部をビスなどを用いて取り付け部材に固定していた。しかし、このような取り付け方法では、ベルトを強く締め付けすぎるとレンズが変形してしまい、結像性能が変化してしまう。また、ビスの留め方によってもレンズの姿勢が変化してしまうので、この場合でもやはり結像性能が変化してしまう。

これに対し、本実施形態の画像読取ユニットでは、図７に示すように、原稿読取レンズ５１と取り付け部材５２（図７ではＶブロックのような取り付け部材）とを接着剤５３によって固定している。これにより、ベルトの締め付けによるレンズの変形や、ビスの留め方によるレンズ姿勢の変化などを防止することができる。したがって、高品質なレンズ性能を保ったままでレンズを保持することが可能となる。

なお、図７に示したようにレンズを直接取り付け部材に接着するだけでなく、中間部材を介して取り付け部材に接着することによって、接着精度の向上や、温度変化などによるレンズの取り付け位置の変化を抑制することも可能である。

また、図１０に示したような中間部材８３を介して取り付け部材８２に固定する際に、接着剤が固化することによって発生する接着剤の収縮が、非常に微少量ではあるがレンズの位置を変化させる場合がある。このような微少量のレンズの位置変化が問題となる場合には、治具などによりレンズを保持して固定させて、この保持したままの状態で接着剤を固化させるようにしてもよい。このように、ピント調整を行った状態にてレンズを保持することが可能となるので、より一層接着精度を向上させることができる。

このように、原稿読取レンズ８１と取り付け部材８２とを接着するときに中間部材８３を介して固定することで、接着精度の向上や、レンズと取り付け部材との接着後における経時劣化の抑制を可能としている。

さらに、本実施形態の画像読取ユニットにおいては、後群レンズの外形の形状が、原稿読取ユニットの主走査方向に長い短冊形状となっている。

図８に示すように、後群レンズ６１は結像面近傍に配置されることになるため、ラインセンサの長手方向とほぼ同径が必要となる。したがって、後群レンズが円形状のままであると、レンズの外形が非常に大きくなってしまい、画像読取装置の高さが高くなったり、レンズ自体のコストも大幅にアップしてしまうことになる。

本実施形態の画像読取ユニットにおいては、原稿情報をラインとしてラインセンサ上に結像させるため、原稿読取レンズの外形形状が、光軸に対して回転対称でなくともよい。そこで、後群レンズの外形形状を、主走査方向に長い短冊形状とすることによって、画像読取装置の薄型化やレンズの低コスト化を図っている。なお、ここで、主走査方向とは、原稿読取レンズと組み合わせられるラインセンサアレイにおけるラインセンサの配列方向のことを示している。

このように、最も外形形状が大きくなる後群レンズをラインセンサの長手方向からみて長い短冊形状とすることにより、レンズの低コスト化・装置本体の薄型化を可能とする画像読取装置を提供することができる。

なお、前述してきたように、本実施形態の画像読取ユニットによれば、レンズの低コスト化や、この画像読取ユニットを搭載した画像読取装置・画像形成装置などの小型・薄型化を可能とするのみならず、地球環境を考慮した画像読取ユニットを提供することにもつながる。

これは、例えば、スキャナ光学系調整工数の大幅低減による省電力化や、レンズユニットの検査が不要となることで低減される、レンズユニット検査装置の製造に係る原材料・加工時に使用されるエネルギーなどが挙げられる。また、保持部材を樹脂化することにより、金属原材料や金属加工に係るエネルギーを低減することもできる。さらには、レンズを、鉛や砒素などの有害物質を含まない化学的に安定した光学ガラスで構成することにより、光学レンズの材料をリサイクル化することが可能となり、加工時の廃液などによる水質汚染もない。また、レンズが非球面であるため、レンズの構成枚数を低減することが可能となり、レンズの原材料となるガラスの原材料・加工時に使用されるエネルギーを低減することができる。

本実施形態の画像形成装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態の画像読取装置２００の構成を示すブロック図である。 本実施形態の画像読取ユニットの一例を示す図である。 本実施形態の画像読取ユニットにおける他の一例を示す図である。 本実施形態の画像読取ユニットにおいて、後群のレンズとラインセンサとの間に空気間隔がある場合を示す図である。 本実施形態の画像読取ユニットにおいて、後群のレンズとラインセンサとの間にシールドレンズがある場合を示す図である。 本実施形態の画像読取ユニットにおいて、原稿読取レンズと取り付け部材とが接着剤により接着している場合を示す図である。 本実施形態の画像読取ユニットにおいて、後群レンズの外形形状の一例を示す図である。 本実施形態の画像読取ユニットにおいて、後群のレンズとラインセンサとを保持部材で保持する場合を示す図である。 本実施形態の画像読取ユニットにおいて、原稿読取レンズと取り付け部材とが中間部材を介して接着している場合を示す図である。 従来の原稿読取ユニットにおいて、複数のレンズを１つの鏡筒で保持する場合を示す図である。 従来の原稿読取ユニットにおいて、レンズを円周方向に回転させる場合を示す図である。

符号の説明

１ コンタクトガラス
２ 原稿
３ 第一走行体
３ａ，４ａ 第１ミラー
４ 第二走行体
４ｂ 第２ミラー
５ 縮小原稿読取レンズ
６，１４，３２，４２，７２ ラインセンサ
１０ 空気間隔
１１ レンズ群
１２ レンズ
１３，３１，４１，６１，７１ 後群レンズ
１４ ラインセンサ
２１，２２，７３ 保持手段
４３ シールドガラス
５１，８１ 原稿読取レンズ
５２，８２ 取り付け部材
５３ 接着剤
８３ 中間部材
１００ 画像形成部
１１１ 潜像担持体
１１２ 帯電ローラ
１１３ 現像装置
１１４ 転写ローラ
１１５ クリーニング装置
１１６ 定着装置
１１７ 光走査装置
１１８ 給紙カセット
１１９ レジストローラ対
１２０ 給紙コロ
１２１ 転写紙搬送路
１２２ 排紙ローラ対
１２３ 排紙トレイ
２００ 画像読取装置

Claims (16)

1. 原稿画像を読み取る原稿読取ユニットであって、
   物体側から像側に向かって順に、
   少なくとも正レンズおよび負レンズをそれぞれ１枚以上含み、かつ、３枚以上の前記レンズを有する前群と、１枚の負レンズで構成され、結像面の近傍に配置される後群とを有し、
   前記前群と前記後群とによって、前記原稿画像からの反射像を縮小結像する原稿読取手段と、
   前記原稿読取手段にて縮小結像された前記原稿像を光電変換する受光素子アレイとを備え、
   前記前群は、少なくとも２以上のレンズ群に分割して保持されることを特徴とする原稿読取ユニット。
2. 前記原稿読取手段は、
   前記前群と前記後群とにおける任意の空気間隔を変化させて、像面湾曲を調整する像面湾曲調整手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像読取ユニット。
3. 前記レンズ群のうち少なくとも１つを、光軸を中心として回転させる回転手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像読取ユニット。
4. ピントを調整する際には、前記像面湾曲調整手段と前記回転手段とを同時に行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像読取ユニット。
5. 前記後群と前記受光素子アレイとが、微少な間隔をあけて配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像読取ユニット。
6. 前記微小な間隔は、０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の画像読取ユニット。
7. 前記後群のレンズと、前記受光素子アレイとが、一体に保持されることを特徴とする請求項５または６に記載の画像読取ユニット。
8. 前記後群のレンズにおける前記受光素子アレイ側のレンズ面が、シールド機能を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像読取ユニット。
9. 前記後群のレンズにおける前記受光素子アレイ側のレンズ面が、平面であることを特徴とする請求項８に記載の画像読取ユニット。
10. 前記レンズ群を構成する前記レンズが複数枚になる場合には、
    各レンズ群ごとに、複数枚の前記レンズを一体化することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像読取ユニット。
11. 各レンズ群ごとに複数枚の前記レンズを一体化する手段として、樹脂製の鏡筒により一体化することを特徴とする請求項１０に記載の画像読取ユニット。
12. 前記原稿読取手段および前記受光素子アレイは、それぞれの取り付け部に対して接着により固定されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像読取ユニット。
13. 前記原稿読取手段および前記受光素子アレイは、それぞれの取り付け部に対して中間部材を介して、接着固定されることを特徴とする請求項１２に記載の画像読取ユニット。
14. 前記後群の外形の形状は、主走査方向に長い短冊形状であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の画像読取ユニット。
15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の画像読取ユニットを備えたことを特徴とする画像読取装置。
16. 請求項１５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。

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