画像読取装置、および結像ミラー
【課題】オフアキシャル反射面が形成された結像ミラーによる結像光学系において、結像ミラーの温度上昇による変形を低減する。
【解決手段】画像を読み取る読取手段と、画像を前記読取手段に結像させる結像手段とを備え、前記結像手段は基準軸光線の入射方向と射出方向とが異なりかつ曲率を有するオフアキシャル反射面が形成された結像ミラーを含む画像読取装置であって、前記結像ミラー６、７、８、９は、ミラー基体６ａ、７ａ、８ａ、９ａの一面に第一の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂを有し、当該第一の金属層の面にオフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃを形成し、当該オフアキシャル反射面の裏側面に第二の金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄを有する。
【解決手段】画像を読み取る読取手段と、画像を前記読取手段に結像させる結像手段とを備え、前記結像手段は基準軸光線の入射方向と射出方向とが異なりかつ曲率を有するオフアキシャル反射面が形成された結像ミラーを含む画像読取装置であって、前記結像ミラー６、７、８、９は、ミラー基体６ａ、７ａ、８ａ、９ａの一面に第一の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂを有し、当該第一の金属層の面にオフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃを形成し、当該オフアキシャル反射面の裏側面に第二の金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原稿を光源装置によって照明し、光電変換手段に対して、画像を結像手段により結像させることで読み取る画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル複写機等の画像読取装置において、高画質化と小型化を両立する手段として、画像光を反射することで結像させる非共軸光学系（オフアキシャル光学系）を採用した画像読取装置が提案されている。このようなオフアキシャル光学系においては、オフアキシャル反射面は非常に精度の高い自由曲面形状が要求されるため、結像ミラーの温度上昇に伴うわずかな変形も光学性能に大きな影響を及ぼす。
【０００３】
そこで、結像ミラーの固定部分の構成によって結像ミラーの変形を防止する考案が開示されている（特許文献１参照）。これらは、結像ミラーを固定するミラー保持部材のミラー拘束点間の熱膨張と、結像ミラーの被拘束点間の熱膨張率の違いによる結像ミラーの変形を少なくするものである。
【０００４】
また、特許文献２では反射結像光学系の温度上昇を抑制するために、送風手段を設けて冷却する考案が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２６４４８号公報
【特許文献２】特開２００４−９３６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、樹脂製の結像ミラー基体の表面に、画像光反射面として金属層を形成した結像ミラーにおいては、結像ミラー自体の温度上昇によるバイメタルの作用によって、結像ミラー自体が変形することは防止できなかった。また、特許文献２では、複数の結像ミラーを、それぞれの温度上昇に応じて冷却することが困難であり、例えば一つの結像ミラーにおいても送風手段に近い側と遠い側とでは冷却効果に差が生じるため、部分的な熱変形が生じてしまう可能性があった。
【０００７】
本発明は、上述した不具合点に鑑み、結像ミラーの熱変形を抑制し、光学性能の低下の少ないオフアキシャル光学系を搭載した画像読取装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本願発明は次の構成を有する。すなわち、画像を読み取る読取手段と、画像を前記読取手段に結像させる結像手段とを備え、前記結像手段は湾曲した反射面が形成された結像ミラーを含む画像読取装置であって、前記結像ミラーは、ミラー基体の一面に第一の金属層を有し、当該第一の金属層の面に前記反射面を形成し、当該反射面の裏側面に第二の金属層を有する。
【０００９】
また、本願発明は、別の実施形態として、次の構成を有する。すなわち、基準軸光線の入射方向と射出方向とが異なりかつ曲率を有するオフアキシャル反射面が形成された結像ミラーであって、ミラー基体の一面に第一の金属層を有し、当該第一の金属層の面にオフアキシャル反射面を形成し、当該オフアキシャル反射面の裏側面に第二の金属層を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明によれば、温度上昇による結像ミラー自体のバイメタル変形を小さくすることで歪みを抑制することができる。その結果、結像ミラーの反射面の変形が従来よりも小さくなり、温度上昇による結像性能の低下を小さく抑えることができる。
【００１１】
また、伝熱層の作用により、結像ミラー表裏の金属層の温度差が解消される速度が速くなる。その結果、結像ミラーの部分的な熱膨張による変形によって生じる結像性能の低下を、より短時間で解消することができる。
【００１２】
また、熱源となる電気回路上の素子からの輻射熱（赤外線）を、結像ミラーの熱源に面した側に設けた金属層によって反射されるため、結像ミラーの熱源に面した側の熱膨張が、金属層のない場合と比較して小さくなる。このため、結像ミラーの部分的な熱膨張による変形によって生じる結像性能の低下を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る画像読取装置の概略構成を示す断面図。
【図２】図１に示した本発明の概略構成の一部を拡大した上視図。
【図３】図１に示した本発明の概略構成の一部を拡大した斜視図。
【図４】第一実施形態に係るオフアキシャル光学系の構成説明図。
【図５】第二実施形態に係るオフアキシャル光学系の構成説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第一実施形態＞
本発明に係る第一実施形態として、電子写真複写機に搭載した画像読取装置に適用した例を図面を参照して具体的に説明する。なお、画像読取装置において、読み取った画像の情報を記録するための画像形成装置の構成および機能は、公知であるので説明を省略する。
【００１５】
［機器構造］
図１は本発明の画像読取装置を実施したイメージスキャナや複写機等の装置に適用した場合の実施形態の主要断面図である。図２は、図１のキャリッジ１２を上側から見た図である。なお、ここでの上側とは、原稿Ｓが載置される側となる。
【００１６】
図１、原稿台ガラス１には、その上に原稿Ｓが載置されている。照明光源２は、例えばキセノンランプ等から成っている。反射ミラー３，４，５は各々順に第１，第２，第３反射ミラーであり、原稿Ｓからの光束の光路を折り曲げている。結像ミラー６〜９はそれぞれオフアキシャル反射面が一つのみ形成されている第１〜４結像ミラーである。これらの第１〜４結像ミラー６〜９は、媒質を空気として、原稿Ｓの画像情報に基づく光束を折り曲げると共に読取手段である光電変換素子１０上に結像させている。第１〜４結像ミラー６〜９はＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂により成形されている。また、オフアキシャル反射面は、基準軸光線の入射方向と射出方向は異なる湾曲した反射面であり、反射面において、所定の曲率を有する。読取手段としての光電変換素子（ＣＣＤ）１０は、複数の受光素子を１次元方向（主走査方向）に配列した構成を有する。筺体１１は、照明光源２、第１〜３反射ミラー３〜５、第１〜４結像ミラー６〜９及びＣＣＤ１０を収納しているキャリッジ１２の筐体である。筐体１１にはランプ支持部１１ａ、反射ミラー支持部１１ｃ、結像ミラー支持部１１ｅが一体的に形成されている。ここで、照明光源２はランプ支持部１１ａに、第１〜３反射ミラー３〜５は反射ミラー支持部１１ｃに、第１〜４結像ミラー６〜９は結像ミラー支持部１１ｅに、直接位置決めされて固定されている。駆動モータ１３は、原稿Ｓの読み取り時には筐体１１と駆動モータ１３とに連結している駆動ベルト１４を介して、キャリッジ１２を図１に示されている矢印Ａ方向に移動させる手段である。また、キャリッジ１２は、駆動モータ１３によって所定の読み取り開始位置まで移動される。
【００１７】
本実施形態おいて、照明光源２から放射された光束は原稿Ｓを照明し、原稿Ｓからの反射光束を第１〜３反射ミラー３〜５を介してキャリッジ１２の内部でその光束の光路を折り曲げ、第１〜４結像ミラー６〜９によりさらに折り曲げる。その結果、ＣＣＤ１０面上に光束を結像させている。そしてキャリッジ１２を駆動モータ１３により矢印Ａ方向（副走査方向）に移動させることにより、原稿Ｓの画像情報を読み取っている。
【００１８】
図３は図１、図２における第１〜４結像ミラー６〜９を筐体１１に設けられた結像ミラー支持部１１ｅに固定している部分を拡大した斜視図である。図３では、第１〜４結像ミラー６〜９、各結像ミラーのミラー面（反射面）側に設けられミラー面方向の位置を決定する突き当て面２５、各結像ミラーの長手方向および短手方向の位置を決定するボス２６、２７および突起部２８、２９、結像ミラー支持部１１ｅに設けられ結像ミラーのボスおよび突起部が嵌合する長穴３０〜３３、第１〜４結像ミラー６〜９を結像ミラー支持部１１ｅに固定するための板バネ３４を示している。
【００１９】
第１〜４結像ミラー６〜９の位置は、短手方向の位置がボス２６，２７と長穴３０，３１の嵌合によって決定される。同様に、長手方向の位置が突起部２８，２９と長穴３２，３３の嵌合によって決定される、また、ミラー面方向の位置が突き当て面２５をミラー支持部１１ｅに突き当てることによって決定される。そして決定された位置に第１〜４結像ミラー６〜９は、板バネ３４の押圧力によって固定される。
【００２０】
［オフアキシャル光学系］
図４は、本発明の第一実施形態に係るオフアキシャル光学系の構成説明図である。図４において、結像ミラー６、７、８、９はポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂からなるミラー基体６ａ、７ａ、８ａ、９ａの一面である画像光反射面に、金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂが形成され、オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃを形成している。一方、オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃの裏側面６ｅ、７ｅ、８ｅ、９ｅには、金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄがそれぞれ形成されている。なお、画像光反射面における金属層を第一の金属層、その裏側面における金属層を第二の金属層とも記載する。
【００２１】
画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂには、一般的にアルミニウムや銀などが用いられ、例えば、真空蒸着などの方法によって、ミラー基体６ａ、７ａ、８ａ、９ａ上に形成される。なお、画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂの材質は、所望の分光反射率を有するものであればよく、上述のアルミニウムや銀に限定されるものではない。また、金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂの形成方法に関しては、その反射面の特性として所望のオフアキシャル反射面形状および分光反射率を得られればよく、上述した真空蒸着に限定されるものではない。
【００２２】
一方、オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃの裏側面６ｅ、７ｅ、８ｅ、９ｅに設けた金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄは、熱膨張によるバイメタル作用が画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂのバイメタル作用と同等であることが望ましい。つまり、画像光反射面とその裏側面との熱膨張係数が略同一であることが望ましい。本実施形態では裏側面の金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄでも、画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂと同一材料を用いている。また、裏面側の金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄの形成方法は、熱膨張によるバイメタル作用が画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂのバイメタル作用と同等であることが望ましい。本実施形態では画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂの形成方法と同一方法を用いることで、金属層とミラー基体６ａ、７ａ、８ａ、９ａとの結合力を略同一にしている。
【００２３】
なお、本実施形態において、画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂと、裏面側の金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄの材質及び形成方法を同一とした。しかし、異なる材質もしくは異なる形成方法を用いたとしても、裏面側の金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄを設けていない従来例に比べ、バイメタル作用を打ち消し合いオフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃの変形が小さくなれば、結像性能が向上する。したがって、画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂと、裏面側の金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄの材質及び形成方法は、全く同一である必要はなく、所望の効果に応じて適宜選択すればよい。
【００２４】
［温度上昇による作用］
本発明において、結像ミラーの温度上昇が生じた場合の作用について以下に説明する。ミラー基体６ａ、７ａ、８ａ、９ａが熱膨張によって伸長する際に、金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂとの熱膨張係数の差によって、ミラー基体６ａ、７ａ、８ａ、９ａの金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂ側においてミラー基体の伸長を阻害する作用が生じる。しかしこのとき、金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄによって、オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃの裏面側にも同様の作用が生じるため、結像ミラー６、７、８、９自体のバイメタル変形を小さくすることができる。その結果、オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃの変形が従来よりも小さくなり、温度上昇による結像性能の低下を小さく抑えることができる。ミラー基体における材質の熱膨張係数に比べ、画像光反射側の金属層及びその裏面側の金属層に用いられた材質の熱膨張係数が小さい場合には、ミラー基体の伸長に対して、画像光反射側の金属層及びその裏面側の金属層が阻害する作用が生じる。また、ミラー基体における材質の熱膨張率に比べ、金属層に用いられた材質の熱膨張率が大きい場合には、金属層の熱膨張により、ミラー基体の伸長を促す作用が生じる。しかし、いずれにおいても、バイメタル変形を小さくすることが可能である。したがって、オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃの変形が従来よりも小さくなり、温度上昇による結像性能の低下を小さく抑えることができる。
【００２５】
本実施形態では、第１結像ミラー６のオフアキシャル反射面６ｃ側に設けた金属層６ｂと、その裏面側に設けた金属層６ｄは、その熱膨張係数および厚さが略同一になるように構成している。第２結像ミラー７における金属層７ｂと金属層７ｄ、第３結像ミラー８における金属層８ｂと金属層８ｄ、第４結像ミラーにおける金属層９ｂと金属層９ｄの関係も、第１結像ミラーにおける金属層６ｂと金属層６ｄの関係と同様である。これにより、上記バイメタルを抑制する作用はより効果的に作用し、温度上昇による結像性能の低下をより小さく抑えることができる。
【００２６】
本構成において、画像読み取り動作中は光電変換素子１０を実装した電気回路の基板１８上の素子４０が発熱することにより、素子４０に面した位置に配置された結像ミラー６に対して、オフアキシャル反射面６ｃの裏面側に素子４０からの輻射熱が作用する。また、照明光源２に面した結像ミラー７に対して、オフアキシャル反射面７ｃの裏面側に照明光源２からの輻射熱が作用する。これらの輻射熱により、結像ミラー６、７の熱源に近い側が温められると、温度上昇の過渡期において結像ミラーの熱源に近い側の熱膨張が、熱源に遠い側（オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ）の熱膨張に対して大きくなる。
【００２７】
本発明においては、熱源となる基板１８上の素子４０に面した結像ミラー６の、素子４０に面した側の面（裏側面６ｅ）に金属層６ｄが設けてある。これにより、素子４０からの輻射熱（赤外線）が金属層６ｄによって反射されるため、ミラー基体６ａの素子４０に面した側の面（裏側面６ｅ）の熱膨張が、金属層のない従来例に比較して小さくなる。このため、結像ミラー６の部分的な熱膨張による変形によって生じる結像性能の低下を小さく抑えることができる。また、本発明においては、熱源となる照明光源２に面した結像ミラー７の、照明光源２に面した側の面（裏側面７ｅ）に金属層７ｄが設けてある。これにより、上記の結像ミラー６と同様に、結像ミラー７の部分的な熱膨張による変形によって生じる結像性能の低下を小さく抑えることができる。
【００２８】
また、本実施形態においては、４つの結像ミラーを有しているが、それぞれに対して熱源からの輻射熱の作用度合いは異なる。従って、４つの結像ミラー全てにおいて金属層を構成する同じ材質を用いる必要はない。つまり、反射面とその裏側面との関係が対応していれば良く、結合ミラー間において同じ特性を有する必要はない。
【００２９】
＜第二実施形態＞
図５は、本発明の第二実施形態に係るオフアキシャル光学系の構成説明図である。図５において、第１結像ミラー６のオフアキシャル反射面６ｃ側に設けた金属層６ｂと、その裏面側に設けた金属層６ｄは、第１結像ミラー６の側面に設けた伝熱層６ｆによってつながっている。これにより、金属層６ｄが部分的に温度上昇すると、熱伝導作用によって熱が伝熱層６ｆを通じて金属層６ｂ側に流れ、表裏の金属層６ｂ、６ｄの温度差が解消される速度が速くなる。
【００３０】
伝熱層６ｆは、ミラー基体６ａよりも熱伝導率の高い材質であることが望ましい。例えばミラー基体６ａの材質が樹脂の場合、伝熱層の材質はより熱伝導率の高いアルミニウムなどの金属とし、真空蒸着などの形成方法にてミラー基体６ａ上に形成することで実現できる。本実施形態では、金属層６ｂ、金属層６ｄ、伝熱層６ｆの材質をすべてアルミニウムとし、真空蒸着によってミラー基体６ａ上に形成している。上記真空蒸着の過程において、真空槽の中でミラー基体６ａを回転させながら蒸着を行うことで、金属層６ｂ、金属層６ｄ、伝熱層６ｆを一体的に、同時に形成することが可能である。
【００３１】
この構成により、金属層６ｄと伝熱層６ｆとの界面および伝熱層６ｆと金属層６ｂとの界面がある場合と比較して、界面における熱伝導のロスを小さく抑えることができる。なお、伝熱層の材質もしくは形成方法は、金属層６ｄと伝熱層６ｆとの界面および伝熱層６ｆ自体および伝熱層６ｆと金属層６ｂとの界面における総合的な熱伝導率が、金属層６ｄとミラー基体６ａとの界面およびミラー基体６ａ自体およびミラー基体６ａと金属層６ｂとの界面における総合的な熱伝導率よりも小さくなればよい。このため、上記に示したアルミニウムおよび真空蒸着に限らず、材質及び形成方法を適宜選択してよい。
【００３２】
また、反射面とその裏側面を除くミラー基体の面全てにおいて伝熱層を形成しても良いし、もしくは、ミラー基体の対向する２面のみに対して伝熱層を形成しても構わない。第２結像ミラー７における金属層７ｂと金属層７ｄ、第３結像ミラー８における金属層８ｂと金属層８ｄ、第４結像ミラー８における金属層９ｂと金属層９ｄの関係も、金属層６ｂと金属層６ｄの関係と同様である。つまり、それぞれの対応する金属層が、それぞれ伝熱層７ｆ、伝熱層８ｆ、伝熱層９ｆによってつながっている。
【００３３】
以上により、結像ミラーの部分的な熱膨張による変形によって生じる結像性能の低下を、より短時間で解消することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原稿を光源装置によって照明し、光電変換手段に対して、画像を結像手段により結像させることで読み取る画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル複写機等の画像読取装置において、高画質化と小型化を両立する手段として、画像光を反射することで結像させる非共軸光学系（オフアキシャル光学系）を採用した画像読取装置が提案されている。このようなオフアキシャル光学系においては、オフアキシャル反射面は非常に精度の高い自由曲面形状が要求されるため、結像ミラーの温度上昇に伴うわずかな変形も光学性能に大きな影響を及ぼす。
【０００３】
そこで、結像ミラーの固定部分の構成によって結像ミラーの変形を防止する考案が開示されている（特許文献１参照）。これらは、結像ミラーを固定するミラー保持部材のミラー拘束点間の熱膨張と、結像ミラーの被拘束点間の熱膨張率の違いによる結像ミラーの変形を少なくするものである。
【０００４】
また、特許文献２では反射結像光学系の温度上昇を抑制するために、送風手段を設けて冷却する考案が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２６４４８号公報
【特許文献２】特開２００４−９３６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、樹脂製の結像ミラー基体の表面に、画像光反射面として金属層を形成した結像ミラーにおいては、結像ミラー自体の温度上昇によるバイメタルの作用によって、結像ミラー自体が変形することは防止できなかった。また、特許文献２では、複数の結像ミラーを、それぞれの温度上昇に応じて冷却することが困難であり、例えば一つの結像ミラーにおいても送風手段に近い側と遠い側とでは冷却効果に差が生じるため、部分的な熱変形が生じてしまう可能性があった。
【０００７】
本発明は、上述した不具合点に鑑み、結像ミラーの熱変形を抑制し、光学性能の低下の少ないオフアキシャル光学系を搭載した画像読取装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本願発明は次の構成を有する。すなわち、画像を読み取る読取手段と、画像を前記読取手段に結像させる結像手段とを備え、前記結像手段は湾曲した反射面が形成された結像ミラーを含む画像読取装置であって、前記結像ミラーは、ミラー基体の一面に第一の金属層を有し、当該第一の金属層の面に前記反射面を形成し、当該反射面の裏側面に第二の金属層を有する。
【０００９】
また、本願発明は、別の実施形態として、次の構成を有する。すなわち、基準軸光線の入射方向と射出方向とが異なりかつ曲率を有するオフアキシャル反射面が形成された結像ミラーであって、ミラー基体の一面に第一の金属層を有し、当該第一の金属層の面にオフアキシャル反射面を形成し、当該オフアキシャル反射面の裏側面に第二の金属層を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明によれば、温度上昇による結像ミラー自体のバイメタル変形を小さくすることで歪みを抑制することができる。その結果、結像ミラーの反射面の変形が従来よりも小さくなり、温度上昇による結像性能の低下を小さく抑えることができる。
【００１１】
また、伝熱層の作用により、結像ミラー表裏の金属層の温度差が解消される速度が速くなる。その結果、結像ミラーの部分的な熱膨張による変形によって生じる結像性能の低下を、より短時間で解消することができる。
【００１２】
また、熱源となる電気回路上の素子からの輻射熱（赤外線）を、結像ミラーの熱源に面した側に設けた金属層によって反射されるため、結像ミラーの熱源に面した側の熱膨張が、金属層のない場合と比較して小さくなる。このため、結像ミラーの部分的な熱膨張による変形によって生じる結像性能の低下を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る画像読取装置の概略構成を示す断面図。
【図２】図１に示した本発明の概略構成の一部を拡大した上視図。
【図３】図１に示した本発明の概略構成の一部を拡大した斜視図。
【図４】第一実施形態に係るオフアキシャル光学系の構成説明図。
【図５】第二実施形態に係るオフアキシャル光学系の構成説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第一実施形態＞
本発明に係る第一実施形態として、電子写真複写機に搭載した画像読取装置に適用した例を図面を参照して具体的に説明する。なお、画像読取装置において、読み取った画像の情報を記録するための画像形成装置の構成および機能は、公知であるので説明を省略する。
【００１５】
［機器構造］
図１は本発明の画像読取装置を実施したイメージスキャナや複写機等の装置に適用した場合の実施形態の主要断面図である。図２は、図１のキャリッジ１２を上側から見た図である。なお、ここでの上側とは、原稿Ｓが載置される側となる。
【００１６】
図１、原稿台ガラス１には、その上に原稿Ｓが載置されている。照明光源２は、例えばキセノンランプ等から成っている。反射ミラー３，４，５は各々順に第１，第２，第３反射ミラーであり、原稿Ｓからの光束の光路を折り曲げている。結像ミラー６〜９はそれぞれオフアキシャル反射面が一つのみ形成されている第１〜４結像ミラーである。これらの第１〜４結像ミラー６〜９は、媒質を空気として、原稿Ｓの画像情報に基づく光束を折り曲げると共に読取手段である光電変換素子１０上に結像させている。第１〜４結像ミラー６〜９はＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂により成形されている。また、オフアキシャル反射面は、基準軸光線の入射方向と射出方向は異なる湾曲した反射面であり、反射面において、所定の曲率を有する。読取手段としての光電変換素子（ＣＣＤ）１０は、複数の受光素子を１次元方向（主走査方向）に配列した構成を有する。筺体１１は、照明光源２、第１〜３反射ミラー３〜５、第１〜４結像ミラー６〜９及びＣＣＤ１０を収納しているキャリッジ１２の筐体である。筐体１１にはランプ支持部１１ａ、反射ミラー支持部１１ｃ、結像ミラー支持部１１ｅが一体的に形成されている。ここで、照明光源２はランプ支持部１１ａに、第１〜３反射ミラー３〜５は反射ミラー支持部１１ｃに、第１〜４結像ミラー６〜９は結像ミラー支持部１１ｅに、直接位置決めされて固定されている。駆動モータ１３は、原稿Ｓの読み取り時には筐体１１と駆動モータ１３とに連結している駆動ベルト１４を介して、キャリッジ１２を図１に示されている矢印Ａ方向に移動させる手段である。また、キャリッジ１２は、駆動モータ１３によって所定の読み取り開始位置まで移動される。
【００１７】
本実施形態おいて、照明光源２から放射された光束は原稿Ｓを照明し、原稿Ｓからの反射光束を第１〜３反射ミラー３〜５を介してキャリッジ１２の内部でその光束の光路を折り曲げ、第１〜４結像ミラー６〜９によりさらに折り曲げる。その結果、ＣＣＤ１０面上に光束を結像させている。そしてキャリッジ１２を駆動モータ１３により矢印Ａ方向（副走査方向）に移動させることにより、原稿Ｓの画像情報を読み取っている。
【００１８】
図３は図１、図２における第１〜４結像ミラー６〜９を筐体１１に設けられた結像ミラー支持部１１ｅに固定している部分を拡大した斜視図である。図３では、第１〜４結像ミラー６〜９、各結像ミラーのミラー面（反射面）側に設けられミラー面方向の位置を決定する突き当て面２５、各結像ミラーの長手方向および短手方向の位置を決定するボス２６、２７および突起部２８、２９、結像ミラー支持部１１ｅに設けられ結像ミラーのボスおよび突起部が嵌合する長穴３０〜３３、第１〜４結像ミラー６〜９を結像ミラー支持部１１ｅに固定するための板バネ３４を示している。
【００１９】
第１〜４結像ミラー６〜９の位置は、短手方向の位置がボス２６，２７と長穴３０，３１の嵌合によって決定される。同様に、長手方向の位置が突起部２８，２９と長穴３２，３３の嵌合によって決定される、また、ミラー面方向の位置が突き当て面２５をミラー支持部１１ｅに突き当てることによって決定される。そして決定された位置に第１〜４結像ミラー６〜９は、板バネ３４の押圧力によって固定される。
【００２０】
［オフアキシャル光学系］
図４は、本発明の第一実施形態に係るオフアキシャル光学系の構成説明図である。図４において、結像ミラー６、７、８、９はポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂からなるミラー基体６ａ、７ａ、８ａ、９ａの一面である画像光反射面に、金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂが形成され、オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃを形成している。一方、オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃの裏側面６ｅ、７ｅ、８ｅ、９ｅには、金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄがそれぞれ形成されている。なお、画像光反射面における金属層を第一の金属層、その裏側面における金属層を第二の金属層とも記載する。
【００２１】
画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂには、一般的にアルミニウムや銀などが用いられ、例えば、真空蒸着などの方法によって、ミラー基体６ａ、７ａ、８ａ、９ａ上に形成される。なお、画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂの材質は、所望の分光反射率を有するものであればよく、上述のアルミニウムや銀に限定されるものではない。また、金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂの形成方法に関しては、その反射面の特性として所望のオフアキシャル反射面形状および分光反射率を得られればよく、上述した真空蒸着に限定されるものではない。
【００２２】
一方、オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃの裏側面６ｅ、７ｅ、８ｅ、９ｅに設けた金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄは、熱膨張によるバイメタル作用が画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂのバイメタル作用と同等であることが望ましい。つまり、画像光反射面とその裏側面との熱膨張係数が略同一であることが望ましい。本実施形態では裏側面の金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄでも、画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂと同一材料を用いている。また、裏面側の金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄの形成方法は、熱膨張によるバイメタル作用が画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂのバイメタル作用と同等であることが望ましい。本実施形態では画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂの形成方法と同一方法を用いることで、金属層とミラー基体６ａ、７ａ、８ａ、９ａとの結合力を略同一にしている。
【００２３】
なお、本実施形態において、画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂと、裏面側の金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄの材質及び形成方法を同一とした。しかし、異なる材質もしくは異なる形成方法を用いたとしても、裏面側の金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄを設けていない従来例に比べ、バイメタル作用を打ち消し合いオフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃの変形が小さくなれば、結像性能が向上する。したがって、画像光反射面側の金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂと、裏面側の金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄの材質及び形成方法は、全く同一である必要はなく、所望の効果に応じて適宜選択すればよい。
【００２４】
［温度上昇による作用］
本発明において、結像ミラーの温度上昇が生じた場合の作用について以下に説明する。ミラー基体６ａ、７ａ、８ａ、９ａが熱膨張によって伸長する際に、金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂとの熱膨張係数の差によって、ミラー基体６ａ、７ａ、８ａ、９ａの金属層６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂ側においてミラー基体の伸長を阻害する作用が生じる。しかしこのとき、金属層６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄによって、オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃの裏面側にも同様の作用が生じるため、結像ミラー６、７、８、９自体のバイメタル変形を小さくすることができる。その結果、オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃの変形が従来よりも小さくなり、温度上昇による結像性能の低下を小さく抑えることができる。ミラー基体における材質の熱膨張係数に比べ、画像光反射側の金属層及びその裏面側の金属層に用いられた材質の熱膨張係数が小さい場合には、ミラー基体の伸長に対して、画像光反射側の金属層及びその裏面側の金属層が阻害する作用が生じる。また、ミラー基体における材質の熱膨張率に比べ、金属層に用いられた材質の熱膨張率が大きい場合には、金属層の熱膨張により、ミラー基体の伸長を促す作用が生じる。しかし、いずれにおいても、バイメタル変形を小さくすることが可能である。したがって、オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ、８ｃ、９ｃの変形が従来よりも小さくなり、温度上昇による結像性能の低下を小さく抑えることができる。
【００２５】
本実施形態では、第１結像ミラー６のオフアキシャル反射面６ｃ側に設けた金属層６ｂと、その裏面側に設けた金属層６ｄは、その熱膨張係数および厚さが略同一になるように構成している。第２結像ミラー７における金属層７ｂと金属層７ｄ、第３結像ミラー８における金属層８ｂと金属層８ｄ、第４結像ミラーにおける金属層９ｂと金属層９ｄの関係も、第１結像ミラーにおける金属層６ｂと金属層６ｄの関係と同様である。これにより、上記バイメタルを抑制する作用はより効果的に作用し、温度上昇による結像性能の低下をより小さく抑えることができる。
【００２６】
本構成において、画像読み取り動作中は光電変換素子１０を実装した電気回路の基板１８上の素子４０が発熱することにより、素子４０に面した位置に配置された結像ミラー６に対して、オフアキシャル反射面６ｃの裏面側に素子４０からの輻射熱が作用する。また、照明光源２に面した結像ミラー７に対して、オフアキシャル反射面７ｃの裏面側に照明光源２からの輻射熱が作用する。これらの輻射熱により、結像ミラー６、７の熱源に近い側が温められると、温度上昇の過渡期において結像ミラーの熱源に近い側の熱膨張が、熱源に遠い側（オフアキシャル反射面６ｃ、７ｃ）の熱膨張に対して大きくなる。
【００２７】
本発明においては、熱源となる基板１８上の素子４０に面した結像ミラー６の、素子４０に面した側の面（裏側面６ｅ）に金属層６ｄが設けてある。これにより、素子４０からの輻射熱（赤外線）が金属層６ｄによって反射されるため、ミラー基体６ａの素子４０に面した側の面（裏側面６ｅ）の熱膨張が、金属層のない従来例に比較して小さくなる。このため、結像ミラー６の部分的な熱膨張による変形によって生じる結像性能の低下を小さく抑えることができる。また、本発明においては、熱源となる照明光源２に面した結像ミラー７の、照明光源２に面した側の面（裏側面７ｅ）に金属層７ｄが設けてある。これにより、上記の結像ミラー６と同様に、結像ミラー７の部分的な熱膨張による変形によって生じる結像性能の低下を小さく抑えることができる。
【００２８】
また、本実施形態においては、４つの結像ミラーを有しているが、それぞれに対して熱源からの輻射熱の作用度合いは異なる。従って、４つの結像ミラー全てにおいて金属層を構成する同じ材質を用いる必要はない。つまり、反射面とその裏側面との関係が対応していれば良く、結合ミラー間において同じ特性を有する必要はない。
【００２９】
＜第二実施形態＞
図５は、本発明の第二実施形態に係るオフアキシャル光学系の構成説明図である。図５において、第１結像ミラー６のオフアキシャル反射面６ｃ側に設けた金属層６ｂと、その裏面側に設けた金属層６ｄは、第１結像ミラー６の側面に設けた伝熱層６ｆによってつながっている。これにより、金属層６ｄが部分的に温度上昇すると、熱伝導作用によって熱が伝熱層６ｆを通じて金属層６ｂ側に流れ、表裏の金属層６ｂ、６ｄの温度差が解消される速度が速くなる。
【００３０】
伝熱層６ｆは、ミラー基体６ａよりも熱伝導率の高い材質であることが望ましい。例えばミラー基体６ａの材質が樹脂の場合、伝熱層の材質はより熱伝導率の高いアルミニウムなどの金属とし、真空蒸着などの形成方法にてミラー基体６ａ上に形成することで実現できる。本実施形態では、金属層６ｂ、金属層６ｄ、伝熱層６ｆの材質をすべてアルミニウムとし、真空蒸着によってミラー基体６ａ上に形成している。上記真空蒸着の過程において、真空槽の中でミラー基体６ａを回転させながら蒸着を行うことで、金属層６ｂ、金属層６ｄ、伝熱層６ｆを一体的に、同時に形成することが可能である。
【００３１】
この構成により、金属層６ｄと伝熱層６ｆとの界面および伝熱層６ｆと金属層６ｂとの界面がある場合と比較して、界面における熱伝導のロスを小さく抑えることができる。なお、伝熱層の材質もしくは形成方法は、金属層６ｄと伝熱層６ｆとの界面および伝熱層６ｆ自体および伝熱層６ｆと金属層６ｂとの界面における総合的な熱伝導率が、金属層６ｄとミラー基体６ａとの界面およびミラー基体６ａ自体およびミラー基体６ａと金属層６ｂとの界面における総合的な熱伝導率よりも小さくなればよい。このため、上記に示したアルミニウムおよび真空蒸着に限らず、材質及び形成方法を適宜選択してよい。
【００３２】
また、反射面とその裏側面を除くミラー基体の面全てにおいて伝熱層を形成しても良いし、もしくは、ミラー基体の対向する２面のみに対して伝熱層を形成しても構わない。第２結像ミラー７における金属層７ｂと金属層７ｄ、第３結像ミラー８における金属層８ｂと金属層８ｄ、第４結像ミラー８における金属層９ｂと金属層９ｄの関係も、金属層６ｂと金属層６ｄの関係と同様である。つまり、それぞれの対応する金属層が、それぞれ伝熱層７ｆ、伝熱層８ｆ、伝熱層９ｆによってつながっている。
【００３３】
以上により、結像ミラーの部分的な熱膨張による変形によって生じる結像性能の低下を、より短時間で解消することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を読み取る読取手段と、画像を前記読取手段に結像させる結像手段とを備え、前記結像手段は湾曲した反射面が形成された結像ミラーを含む画像読取装置であって、
前記結像ミラーは、ミラー基体の一面に第一の金属層を有し、当該第一の金属層の面に前記反射面を形成し、当該反射面の裏側面に第二の金属層を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記第一の金属層と前記第二の金属層とは略同一の熱膨張係数を有する材質にて形成されている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】
前記結像ミラーは、前記第一の金属層と前記第二の金属層とをつなぐ伝熱層を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
照明手段と、画像を読み取る読取手段と、画像を前記読取手段に結像させる結像手段とを備え、前記結像手段は湾曲した反射面が形成された複数の結像ミラーを含む画像読取装置であって、
前記複数の結像ミラーそれぞれにおいて、ミラー基体の一面に第一の金属層を有し、当該第一の金属層の面に前記反射面を形成し、
前記複数の結像ミラーのうち、前記照明手段による輻射熱が作用する位置に配置された結像ミラーに、前記反射面の裏側面に第二の金属層を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項５】
電気回路と、画像を読み取る読取手段と、画像を前記読取手段に結像させる結像手段とを備え、前記結像手段は湾曲した反射面が形成された複数の結像ミラーを含む画像読取装置であって、
前記複数の結像ミラーそれぞれにおいて、ミラー基体の一面に第一の金属層を有し、当該第一の金属層の面に前記反射面を形成し、
前記複数の結像ミラーのうち、前記電気回路の素子による輻射熱が作用する位置に配置された結像ミラーに、前記反射面の裏側面に第二の金属層を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項６】
基準軸光線の入射方向と射出方向とが異なりかつ曲率を有するオフアキシャル反射面が形成された結像ミラーであって、
ミラー基体の一面に第一の金属層を有し、当該第一の金属層の面にオフアキシャル反射面を形成し、当該オフアキシャル反射面の裏側面に第二の金属層を有することを特徴とする結像ミラー。
【請求項１】
画像を読み取る読取手段と、画像を前記読取手段に結像させる結像手段とを備え、前記結像手段は湾曲した反射面が形成された結像ミラーを含む画像読取装置であって、
前記結像ミラーは、ミラー基体の一面に第一の金属層を有し、当該第一の金属層の面に前記反射面を形成し、当該反射面の裏側面に第二の金属層を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記第一の金属層と前記第二の金属層とは略同一の熱膨張係数を有する材質にて形成されている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】
前記結像ミラーは、前記第一の金属層と前記第二の金属層とをつなぐ伝熱層を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
照明手段と、画像を読み取る読取手段と、画像を前記読取手段に結像させる結像手段とを備え、前記結像手段は湾曲した反射面が形成された複数の結像ミラーを含む画像読取装置であって、
前記複数の結像ミラーそれぞれにおいて、ミラー基体の一面に第一の金属層を有し、当該第一の金属層の面に前記反射面を形成し、
前記複数の結像ミラーのうち、前記照明手段による輻射熱が作用する位置に配置された結像ミラーに、前記反射面の裏側面に第二の金属層を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項５】
電気回路と、画像を読み取る読取手段と、画像を前記読取手段に結像させる結像手段とを備え、前記結像手段は湾曲した反射面が形成された複数の結像ミラーを含む画像読取装置であって、
前記複数の結像ミラーそれぞれにおいて、ミラー基体の一面に第一の金属層を有し、当該第一の金属層の面に前記反射面を形成し、
前記複数の結像ミラーのうち、前記電気回路の素子による輻射熱が作用する位置に配置された結像ミラーに、前記反射面の裏側面に第二の金属層を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項６】
基準軸光線の入射方向と射出方向とが異なりかつ曲率を有するオフアキシャル反射面が形成された結像ミラーであって、
ミラー基体の一面に第一の金属層を有し、当該第一の金属層の面にオフアキシャル反射面を形成し、当該オフアキシャル反射面の裏側面に第二の金属層を有することを特徴とする結像ミラー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１０９８７６（Ｐ２０１２−１０９８７６Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５８２９７（Ｐ２０１０−２５８２９７）
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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