JPH0949957A

JPH0949957A - 画像読取装置

Info

Publication number: JPH0949957A
Application number: JP7221013A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Wakahara; 伸一郎若原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-08-07
Filing date: 1995-08-07
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【目的】【構成】常温時に、レンズ１５、鏡筒１７のレンズ保
持部３０、固定部３１が所定位置になるように基準部材
１８上に固定されている。この状態で読取りを開始する
とＣＣＤ１６が発熱し、この熱が基準部材１８へ伝わ
り、更に鏡筒１７の固定部３１からレンズ保持部３０へ
伝達する。所定時間の経過後に温度で平衡状態となり、
鏡筒１７のレンズ保持部３０及び基準部材１８の温度も
平衡状態となる。昇温に伴って、鏡筒１７が熱膨張して
各レンズ１５の相対位置関係が変化し、レンズ１５と読
取部焦点までの光学的距離、焦点深度が変化する。ま
た、鏡筒１７及び基準部材１８も熱膨張するので、レン
ズ１５の後端とＣＣＤ１６の距離も変化する。ここで、
鏡筒１７にアルミニウムを使用し、基準部材１８にアル
ミニウムよりも線膨張係数が小さい鋼を使用することに
より、これらの距離の変動が補償され、レンズ１５のＣ
ＣＤ１６に対するピント位置は変らない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばスキャナ、
ファックス、複写機等に使用される画像読取装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から複写機等の画像読取装置におい
ては、アナログ方式の画像読取装置とデジタル方式の画
像読取装置がある。図５はデジタル方式の画像読取装置
のＣＣＤ周辺部品の断面図を示している。原稿ガラス上
の原稿に照明ランプの光を照射して、その反射光を複数
のレンズ１へ導くようになっており、レンズ１は鏡筒２
のレンズ保持部３により保持されており、固定部４によ
って基準部材５上に安定した状態で固定されている。

【０００３】これにより、光軸に対するレンズ１の中心
のスラスト位置が決定され、ＣＣＤ６は基準部材５に固
定されており、ＣＣＤ６は駆動用のＣＣＤドライバ７に
接続されている。レンズ１を通過した光束はＣＣＤ６で
結像されて画像情報を電気信号に変換される。また、レ
ンズ１とＣＣＤ６のピント調整は、鏡筒２を光軸に対し
て前後させることにより行われ、原稿ガラス上の原稿へ
のピント調整は、基準部材５を光軸に対して前後させる
ことにより調整される。

【０００４】ＣＣＤ６で変換された画像の電気信号は、
画像処理された後にレーザー信号に変換され、レーザー
発光素子からポリゴンミラーに向けてレーザー光が発せ
られ、感光ドラム上に潜像を形成する。

【０００５】近年では、コンピュータとのネットワーク
化による事務機のデジタル化が望まれており、複写機に
おいてもデジタル化が重要視されてきている。このよう
な背景の基に、デジタル方式の画像読取装置を搭載した
スキャナ、ファックス、複写機等が普及するに至ってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例におけるデジタル方式の画像読取装置は、ＣＣＤ
６によって画像を読み込んでいるが、画像処理能力の向
上による読込速度の高速化によって、稼動時のＣＣＤ６
の温度上昇が激しくなってきている。ＣＣＤ６の温度上
昇は素子の破壊以外に様々な弊害を生じているが、その
１つに周辺部品の温度上昇という問題がある。

【０００７】ＣＣＤ６を駆動するために、ＣＣＤ６には
ＣＣＤドライバ７が接続されており、画像情報を電気信
号へ変換しているが、このときにＣＣＤ６が発熱し、こ
の熱が基準部材５へ伝達され、更に鏡筒２の固定部４か
らレンズ保持部３へ伝達される。これにより鏡筒２が熱
膨張して、各レンズ１の相対位置関係が変化することに
よってレンズ１の焦点距離が変化し、ＣＣＤ６に焦点が
合わない原因となる。また、基準部材５も熱膨張するた
め、ＣＣ５Ｄとレンズ１の相対位置関係が変化し、ＣＣ
Ｄ６に焦点が合わなくなる原因ともなる。この影響はＣ
ＣＤ６の発熱量が大きくなるほど顕著となり、また鏡筒
２及び基準部材５が大きくなるほど顕著である。

【０００８】従って、従来製品のように、画像処理が比
較的遅い分野でしか利用されていなかったデジタル方式
を用いた画像読取装置においては、この影響を焦点深度
内に抑えることにより相殺している。しかし、画像１枚
当りの処理速度が速い超高速デジタルモノクロ複写機
や、画像１枚当りの情報量の多い高速デジタルカラー複
写機の実現に当っては、従来の構成では前述の影響を焦
点深度内に抑えることが困難となり、昇温時に入力画像
のピントが合っていないという問題が生ずる。

【０００９】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
レンズのピント位置が温度の影響を受けて変動すること
がない画像読取装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る画像読取装置は、複数枚のレンズを保持
する線膨張係数K1の鏡筒と、画像読取部材と、前記鏡筒
と前記画像読取部材の相対位置関係を規定する線膨張係
数K2の基準部材とにより構成した画像読取装置におい
て、常温であるT1のときの前記レンズ焦点距離X1が、常
温よりも高い温度であるT2のときの前記レンズから前記
画像読取部材までの距離X2よりも長く（又は短く）なる
ように前記レンズを配置し、前記線膨張係数K1を線膨張
係数K2よりも大きく（又は小さく）したことを特徴とす
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図４に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の断
面図を示している。原稿ガラス１１の下方に照明ランプ
１２が配置されており、照明ランプ１２からの光が原稿
ガラス１１上の原稿を照射し、その反射光方向にはミラ
ー１３、１４、複数のレンズ１５、ＣＣＤ１６が配置さ
れ、レンズ１５は円筒状の鏡筒１７によって保持され、
更に鏡筒１７とＣＣＤ１６は基準部材１８上に固定され
ている。ＣＣＤ１６の出力はレーザー発光素子１９に接
続されており、レーザー発光素子１９からのレーザー光
の出射方向にポリゴンミラー２０が配置されており、ポ
リゴンミラー２０によって偏向走査されたレーザー光の
方向にミラー２１、２２、２３、感光ドラム２４が配置
されている。

【００１２】原稿ガラス１１上の原稿に照明ランプ１２
の光を照射して、その反射光をミラー１３、１４で折り
返し、複数のレンズ１５を介してＣＣＤ１６で結像して
電気信号に変換される。変換された電気信号は画像処理
後にレーザー信号に変換され、レーザー発光素子１９に
よりポリゴンミラー２０に向けてレーザー光が発せら
れ、レーザー光はミラー２１、２２、２３により折り返
され感光ドラム２４上に潜像を形成する。

【００１３】図２はＣＣＤ周辺部品の平面図、図３は断
面図である。レンズ１５は鏡筒１７のレンズ保持部３０
によって保持されており、鏡筒１７の固定部３１によっ
て基準部材１８上に固定されている。基準部材１８は板
ばね３２によって画像読取部ベース３３に対して付勢さ
れており、高さ調整ビス３４によって３点で支持されて
いる。また、基準部材１８はその丸長孔にベース３３に
加締められた基準ピン３５を嵌合させることによって、
スラスト位置が決められている。

【００１４】鏡筒１７のレンズ保持部３０は、固定部３
１よりも小さい円筒で構成されており、基準部材１８と
非接触とされている。そして、レンズ保持部３０の端部
に設けた突起部３０ａを基準部材１８の角孔３６に接触
させることにより、鏡筒１７の傾斜を防止すると共に、
鏡筒１７の光軸に対するスラスト位置が決められてい
る。また、鏡筒１７が温度変化で伸縮した際に、基準部
材１８から受ける摩擦抵抗は突起部３０ａのみであるた
め、レンズ保持部３０の伸縮を妨げないようになってい
る。

【００１５】基準部材１８に固定されたＣＣＤ１６には
駆動用のＣＣＤドライバ３７が接続され、画像情報を電
気信号へ変換している。ピント調整のための基準部材１
８の光軸に対する前後方向の位置決めは、位置決め部材
３８に加締められた位置決めピン３９を基準部材１８の
丸長孔に嵌合させ、位置決め部材３８をベース３３へ固
定することにより行われている。この位置決め部材３８
はベース３３に段ビス４０によって取り付けられてお
り、基準部材１８の光軸に対する前後方向への動きに追
従しており、位置決め部材３８をビス４１によって固定
することにより、基準部材１８を固定することができる
ようにされている。

【００１６】レンズ１５、鏡筒１７、ＣＣＤ１６の位置
関係について説明すると、図４において、レンズ１５は
常温（ｔ＝T1）時に、レンズ１５の焦点距離ＸがX1、焦
点深度δX はδX1となるように、鏡筒１７のレンズ保持
部３０に保持されており、このときの鏡筒１７の固定部
３１からレンズ１５の後端までの距離ＺはZ1となってい
る。そして、レンズ１５の後端とＣＣＤ１６の間の距離
ＹがY1となるように基準部材１８に固定されており、常
温ではX1＝Y1に調整されている。

【００１７】この状態で読取りを開始するとＣＣＤ１６
が発熱し、この熱が基準部材１８へ伝わり、更に鏡筒１
７の固定部３１からレンズ保持部３０へ伝達する。所定
時間の経過後に温度は平衡状態となり、鏡筒１７のレン
ズ保持部３０及び基準部材１８の温度もｔ＝T2で平衡状
態となる。この温度上昇に伴って鏡筒１７が熱膨張し、
各レンズ１５の相対位置関係が変化することになり、レ
ンズ１５と読取部焦点までの光学的距離ＸがX2（＜X
1）、焦点深度δX はδX2へと変化する。また、鏡筒１
７及び基準部材１８も熱膨張するので、レンズ１５の後
端とＣＣＤ１６の距離ＹがY2へと変化する。

【００１８】本実施例においては、鏡筒１７の材質とし
て線膨張係数K1が約２３×１０^-6であるアルミニウムを
使用し、基準部材１８として線膨張係数K2が約１１×１
０^-6の鋼を使用し、鋼はアルミニウムよりも小さな線膨
張係数となっている。また、常温（T1＝２０℃）時のレ
ンズ１５と読取部焦点までの光学的距離X1は１００であ
り、鏡筒１７の固定部３１からレンズ１５の後端までの
距離Z1は１２０であり、レンズ１５の後端とＣＣＤ１６
の距離Y1は１００に調整されている。

【００１９】この状態で読取りを開始すると、ＣＣＤ１
６が発熱し周辺部への放熱により、鏡筒１７のレンズ保
持部３０及び基準部材１８の温度T2は例えば５０℃で平
衡状態となる。このとき、レンズ１５と読取部焦点まで
の光学的距離X2はX2＝９９．９８、焦点深度δX2は約
０．０２（２０μｍ）に変化する。また、鏡筒１７の固
定部３１からレンズ１５の後端までの距離Z2は、次の通
りとなる。 Z2＝｛１＋K1・（T2−T1)}・Z1 ＝｛１＋２３・１０^-6・（５０−２０)}・１２０＝１２０．０８２８

【００２０】また、基準部材１８の鏡筒１７の固定部３
１からＣＣＤ１６までの距離（Ｚ＋Ｙ）は、次の通りと
なる。（Ｚ＋Ｙ）＝｛１＋K2・（T2−T1)}・（Z1＋Y1）＝｛１＋１１・１０^-6・（５０−２０)}・２２０＝２２０．０７２６

【００２１】従って、レンズ１５の後端とＣＣＤ１６の
距離Y2は、次の通りとなる。 Y2＝｛１＋K2・（T2−T1)}・（Z1＋Y1）−｛１＋K1・（T2−T1)}・Z1 ＝２２０．０７２６−１２０．０８２８＝９９．９８９８

【００２２】温度ｔ＝T2においても、ピントの合った入
力画像を得るためには、レンズ１５の後端とＣＣＤ１６
の距離Y2を、レンズ１５と読取部焦点までの光学的距離
X2の焦点深度δX2内に収める必要がある。従って、レン
ズ１５の後端とＣＣＤ１６の距離Y2を、次の式を満足す
る値とすればよい。X2−δX2／２≦Y2≦X2＋δX2／２

【００２３】本実施例においては、X2、δX2、Y2に数値
を入れると次の関係になり、ピントの合った良好な入力
画像が得られることが確認される。９９．９８−０．０２／２≦９９．９８９８≦９９．９８＋０．０２／２９９．９７≦９９．９８９８≦９９．９９

【００２４】次に、第２の実施例においては、鏡筒１７
の材質には線膨張係数K1が約１７×１０^-6の黄銅を使用
し、基準部材１８として線膨張係数K2が約２３×１０^-6
のアルミニウムが使用されている。また、常温（T1＝２
０℃）時のレンズ１５と読取部焦点までの光学的距離X1
は、X1＝６０であり、鏡筒１７の固定部３１からレンズ
１５の後端までの距離Z1は、Z1＝８０である。そこで、
レンズ１５の後端とＣＣＤ１６の距離Y1はY1＝６０に調
整されている。

【００２５】この状態で読取りを開始すると、ＣＣＤ１
６が発熱し周辺部への放熱により、鏡筒１７のレンズ保
持部３０及び基準部材１８の温度T2は例えば＝５０℃で
平衡状態となる。また、レンズ１５と読取部焦点までの
光学的距離X2はX2＝６０．０４５、焦点深度δX2は約
０．０３（３０μｍ）になる。

【００２６】このとき、鏡筒１７の固定部３１からレン
ズ１５のの後端までの距離Z2は、次の通りとなる。 Z2＝｛１＋K1・（T2−T1)}・Z1 ＝｛１＋１７・１０^-6・（５０−２０)}・８０＝８０．０４１

【００２７】また、基準部材１８の鏡筒１７の固定部３
１からＣＣＤ１６までの距離（Ｚ＋Ｙ）次の通りとな
る。（Ｚ＋Ｙ）＝｛１＋K2・（T2−T1)}・（Z1＋Y1）＝｛１＋２３・１０^-6・（５０−２０)}・１４０＝１４０．０９７

【００２８】従って、レンズ１５の後端とＣＣＤ１６の
距離Y2は、次の通りとなる。 Y2＝｛１＋K2・（T2−T1)}・（Z1＋Y1）−｛１＋K1・（T2−T1)}・Z1 ＝１４０．０９７−８０．０４１＝６０．０５６

【００２９】温度ｔ＝T2においても、ピントの合った入
力画像を得るためには、レンズ１５の後端とＣＣＤ１６
の距離Y2を、レンズと読取部焦点までの光学的距離X2の
焦点深度δX2内に収める必要がある。従って、レンズ１
５の後端とＣＣＤ１６の距離Y2は、先と同様の次式を満
足すればよい。 X2−δX2／２≦Y2≦X2＋δX2／２

【００３０】本実施例において、数値を代入すると次式
の通りとなり、ピントの合った良好な入力画像が得られ
ることが確認される。６０．０４５−０．０３／２≦６０．０５６≦６０．０４５＋０．０３／２６０．０３≦６０．０５６≦６０．０６

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る画像読
取装置は、鏡筒の線膨張係数K1を基準部材と異なる線膨
張係数K2とし、常温ｔ＝T1時のレンズと読取部焦点まで
の光学的距離X1が、常温より高い温度状態ｔ＝T2時のレ
ンズと読取部焦点までの光学的距離X2より長く（又は短
く）なるようにレンズを配置し、鏡筒の線膨張係数K1を
基準部材の線膨張係数K2よりも大きく（又は小さく）す
ることにより、温度が上昇しレンズ位置が変動してもピ
ントの合った入力画像を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における断面図である。

【図２】平面図である。

【図３】鏡筒の断面図である。

【図４】各部品距離の説明図である。

【図５】従来例における平面図である。

【符号の説明】

１１原稿ガラス１２照明ランプ１５レンズ１６ＣＣＤ１７鏡筒１８基準部材１９レーザー発光素子２０ポリゴンミラー２４感光ドラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚のレンズを保持する線膨張係数K1
の鏡筒と、画像読取部材と、前記鏡筒と前記画像読取部
材の相対位置関係を規定する線膨張係数K2の基準部材と
により構成した画像読取装置において、常温であるT1の
ときの前記レンズ焦点距離X1が、常温よりも高い温度で
あるT2のときの前記レンズから前記画像読取部材までの
距離X2よりも長く（又は短く）なるように前記レンズを
配置し、前記線膨張係数K1を線膨張係数K2よりも大きく
（又は小さく）したことを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】温度T2のときの前記レンズ焦点距離をX
2、前記レンズから前記画像読取部材までの距離をY2、
焦点深度をδX2としたとき、X2−δX2／２≦Y2≦X2＋δ
X2／２を満足するように、前記鏡筒と画像読取部材を前
記基準部材に固定した請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】前記鏡筒をレンズ保持部と前記基準部材
への固定部とにより構成し、前記レンズ保持部が温度変
化で伸縮した際に、前記基準部材が前記固定部を介して
前記レンズ保持部の伸縮を妨げないようにした請求項１
に記載の画像読取装置。
【請求項４】前記レンズ保持部を前記固定部よりも小
さい円筒形とした請求項３に記載の画像読取装置。
【請求項５】前記レンズ保持部に前記鏡筒が前記基準
部材に対しての傾きを防止するための突起を設けた請求
項３に記載の画像読取装置。
【請求項６】前記画像読取部材をＣＣＤとした請求項
１に記載の画像読取装置。