CN101237507B - 图像读取装置和图像形成装置 - Google Patents

Abstract

一种图像读取装置，包括在原始文件表面上照明的光源、将从光源发出的光引导到读取目标区域上的光学照明系统，成像从原始文件表面反射光的成像光学系统，具有成像部分的图像光学系统，以及提供在成像光学系统的成像部分上的传感器，用于读取在原始文件表面上的原始文件图像。光学照明系统包括一个光学构件以及多个的反射构件，以及一个用于设置照明光学系统的构件的区域被一个垂直于原始文件表面且平行于长度方向的虚拟平面分成两个区域，并且穿过这个区域用于设置所述构件，并且多个反射构件的至少一个被设置在每个区域中。

Description

图像读取装置和图像形成装置

                        技术领域 

本发明涉及一种用在数字复印机或图像扫描仪中的图像读取装置。

                        技术背景 

近年来，发光二极管(下面称为LED)的发展被积极地推进着。LED元件的亮度快速地增加。通常地，LED具有诸如较长的寿命、高效、高抗-G性能以及单色发光的优势，使得人们期望它应用于各种的照明场所。例如一个LED的应用，LED被应用在诸如数字复印机或图像扫描仪的图像读取装置和原始文件照明装置中。 

作为LED用在图像读取装置中的用法，各种方法已被提出。例如，在JP 2005-241681A中，大量的LED被平行于原始文件的表面的主扫描方向排列，通过在主扫描方向不提供光学效果，LED发出的光被扩散(diffuse)，并且通过在副扫描方向的反射面的聚光作用，LED发出的光被聚集，使得在原始文件的表面上的读取目标区域的照明强度增加。 

而且，在JP2693098B中，通过在光导内重复全反射，LED的出射光被引导到主扫描方向上并在扩散(diffuse)和反射区域扩散和反射，从全反射条件偏离的光被出射到光导的外部。通过这种方式，在主扫描方向上照明分布的均匀性增强了。 

进一步，在JP2004-361425A中，大量的LED被平行于原始文件的主扫描方向排列，通过在主扫描方向不提供光学作用LED发出的光被分散，通过在副扫描方向上的棱镜的聚光作用LED发出的光被聚集，使得在原始文件的表面上的读取目标区域的照明强度增加。 

然而，如果一本翻开的书或类似物被放置在压片玻璃(资料压板)上，由于书或者类似物的构造，页面之间的部分不可避免地上升。由于这个原因，页面之间的上升部分相对于压片玻璃形成一个角度。因为形成阴影，具有一个角度的整个上升部分不能够被光线照亮。因此，就有一个问题，当读取原始文件时黑色的阴影被读取。 

通常，如JP2004-361425所描述的，利用使用冷阴极管的光源，通过把反射板彼此相对放置，可以获得来自第一区域和第二区域内的两个方向的光。在这种情况下，从原始文件反射的以及用于成像的光的路径开始，光源侧被定义为第一区域并且光源的相对侧被定义为第二区域。 

然而，在JP2005-241681A描述的构造中，尽管光的使用效率可以通过使用反射面被提高，原始文件的表面仅仅从第一区域侧被照亮。由于从LED发出的光通过反射表面被聚集，即使对面的反射板被放置在第二区域，几乎没有光线到达对面的反射板。由于这个原因，从两个方向照明实际上是不可能的。如果从两个方向照明是通过降低聚集度来获得，则光的使用效率被严重降低了。 

而且，在JP2683098B中描述的构造中，相对于排列LED的方法，光学照明系统的光发射量被大大降低了，因为可以被提供在光导中的LED的数目被限制。因此，在JP2683098B描述的构造中，期望在第一区域和第二区域的每个区域都提供光学照明系统，以进行所期望的两个方向的照明，但是这种方法成本很高。 

而且，在JP2004-361425A描述的构造中，从原始文件表面第一镜方向上的整个光学照明系统的尺寸趋于增加。 

                            发明内容 

本发明是考虑上述的问题而制造的。因此，本发明的一个目的是提供一种图像读取装置和一种可以防止原始文件表面的上升产生的阴影部分的图像形成装置，并且提供一种具有高效率的光线不降低光线聚集度的尺寸减小的图像读取装置和图像形成装置。

作为本发明的发明者做的敏锐检查的结果，他们发现上述的问题通过构造一种带有大量反射部分和一个具有光线聚集作用的光学部分用于引导光源的光到原始文件的读取目标区域以及在第一区域和第二区域上放置反射板的照明光学系统而解决，以使得获得从两个方向的照明并且高效率的不降低光线聚集度的光。

 更具体的，根据用于解决上述指定的问题的本发明的图像读取装置和图像形成装置具有如下面(1)到(29)所描述的技术特征。

(1)一种图像读取装置，包括：在原始文件表面上照射光的光源，将从该光源发 出的光引导到具有长度和宽度的读取目标区域的光学照明系统，将从原始文件表面反射的光成像的成像光学系统，该成像光学系统具有成像部分，并且设置在该成像光学系统的成像部分中的传感器，用于读取在原始文件表面上的原始文件的图像，其中该光学照明系统包括光学构件和多个反射构件，该光学构件具有聚光作用，以及用于设置该照明光学系统的构件的区域被垂直于原始文件表面、平行于长度方向并且穿过用于设置该构件的该区域的虚拟平面分成两个区域，并且多个反射构件的至少一个被设置在每个区域中，该光学构件包括一对彼此相对的反射板，并且该对彼此相对的反射板被排列成光出射侧的反射板之间的间距B大于来自光源的光入射侧的反射板之间的间距A

(2)在上面(1)中描述的图像读取装置，在其中光源的光出射方向平行于该原始文件表面，并且该光出射方向是指在光源发出的光中光强度最强的方向。

(3)在上面(1)或(2)中描述的图像读取装置，在其中光源包括发光二极管。

(4)在上面(3)中描述的图像读取装置，在其中发光二极管是使用荧光物质的单芯片型白色发光二极管。

(5)在上面(3)中描述的图像读取装置，在其中发光二极管是白色发光二极管，其通过使用发光颜色不同的两种或者更多种类型的芯片利用混合的颜色发出白色光。

(6)在上面(1)中描述的图像读取装置中，在其中反射板是曲面形状，该曲面形状在垂直于长度方向、平行于宽度方向并且包含光源的截面上用抛物线公式表示。 

(7)在上面(1)中描述的图像读取装置，在其中该对彼此相对的反射板聚集在光源发出的光中垂直于原始文件表面的方向上扩散的光。 

(8)在上面(7)中描述的图像读取装置，在其中光学构件在该一对彼此相对的反射板的长度方向的边缘部分上包括侧反射板。 

(9)在上面(8)中描述的图像读取装置，在其中侧反射板在该一对彼此相对的反射板的长度方向的两个边缘部分上被设置成彼此相对，并且该一对彼此相对的侧反射板被排列成光出射侧的侧反射板之间的间距D大于来自光源的光入射侧的侧反射板之间的间距C。 

(10)在上面(9)中描述的图像读取装置，在其中该对彼此相对的侧反射板聚集光源发出的光中在长度方向上扩散的光。 

(11)一种图像读取装置，包括：在原始文件表面上照射光的光源；将从该光源发出的光引导到具有长度和宽度的读取目标区域的光学照明系统；将从原始文件表面反射的光成像的成像光学系统，该成像光学系统具有成像部分；并且设置在该成像光学系统的成像部分中的传感器，用于读取在原始文件表面上的原始文件的图像，其中该光学照明系统包括光学构件和多个反射构件，该光学构件具有聚光作用，以及用于设置该照明光学系统的构件的区域被垂直于原始文件表面、平行于长度方向并且穿过用于设置该构件的该区 域的虚拟平面分成两个区域，并且多个反射构件的至少一个被设置在每个区域中，在其中光学构件是具有至少四个包含玻璃或者光学塑料的平面的光导体，该四个平面中的两个平面被彼此相对地设置，并且该彼此相对设置的两个平面被排列成在光出射侧的平面之间的间距B’大于来自光源的光入射侧的平面之间的间距A’。 

(12)在上面(11)中描述的图像读取装置，在其中对该光导体的每个面进行抛光处理。 

(13)在上面(11)中描述的图像读取装置，在其中彼此相对的两个平面聚集光源发出的光中在相对于原始文件表面的垂直方向上扩散的光。 

(14)在上面(13)中描述的图像读取装置，在其中光导体在该彼此相对的两个面的长度方向的边缘部分上具有侧平面。 

(15)在上面(13)中描述的图像读取装置，在其中侧平面在该彼此相对设置的两个面的长度方向的两个边缘部分上被彼此相对设置，并且该对彼此相对的侧平面被排列成光出射侧的侧平面之间的间距D’大于来自光源的光入射侧的侧平面之间的间距C’。 

(16)在上面(15)中描述的图像读取装置，在其中该对彼此相对的侧平面聚集光源发出光的中在长度方向上扩散的光。 

(17)一种图像读取装置，包括：在原始文件表面上照射光的光源；将从该光源发出的光引导到具有长度和宽度的读取目标区域的光学照明系统；将从原始文件表面反射的光成像的成像光学系统，该成像光学系统具有成像部分；并且设置在该成像光学系统的成像部分中的传感器，用于读取在原始文件表面上的原始文件的图像，其中该光学照明系统包括光学构件和多个反射构件，该光学构件具有聚光作用，以及用于设置该照明光学系统的构件的区域被垂直于原始文件表面、平行于长度方向并且穿过用于设置该构件的该区域的虚拟平面分成两个区域，并且多个反射构件的至少一个被设置在每个区域中，在其中光学构件是具有两个平面以及至少两个彼此相对的曲面的光导体，每个曲面包含玻璃或者光学塑料，并且两个彼此相对的曲面在包含光源、垂直于长度方向并且平行于宽度方向的截面上用抛物线公式表示，并且被排列成光出射侧的平面之间的间距B’大于来自光源的光入射侧的平面之间的间距A’。 

(18)在上面(17)中描述的图像读取装置，在其中对该光导体的每个面进行抛光处理。 

(19)在上面(17)中描述的图像读取装置，在其中两个彼此相对的曲面聚集光源发出的光中在相对于原始文件表面的垂直方向上扩散的光。 

(20)在上面(19)中描述的图像读取装置，在其中光导体的两个相对曲面在长度方向的边缘部分上具有侧平面。 

(21)在上面(20)中描述的图像读取装置，在其中侧平面在该两个彼此相对的 曲面的长度方向的两个边缘部分上被彼此相对地设置，并且该两个彼此相对的曲面被排列成光出射侧的侧平面之间的间距D’大于来自光源的光入射侧的侧平面之间的间距C’。 

(22)在上面(20)中描述的图像读取装置，在其中两个彼此相对的曲面聚集光源发出的光中在长度方向上扩散的光。 

(23)在上面(1)、(6)到(22)任意一项中描述的图像读取装置，在其中在包含光源、垂直于长度方向并且平行于宽度方向的截面上，该光源没有被设置在该一对彼此相对的反射板、或者彼此相对的两个面、或者该两个彼此相对的曲面上的线段的延长线的交点上，而是被设置在光出射方向侧。 

(24)在上面(1)、(11)和(17)任意一项中描述的图像读取装置，在其中至少一个反射构件是平面的形状。 

(25)在上面(11)或(17)中描述的图像读取装置，在其中光导体的一个或多个面上被覆上铝。 

(26)在上面(1)、(2)、(4)到(22)任意一项中描述的图像读取装置，在其中反射板或者反射构件是在曲面或者反射板上贴有反射薄片的反射面。 

(27)在上面(1)、(2)、(4)到(22)任意一项中描述的图像读取装置，在其中在具有长度和宽度的读取目标区域上，长度方向是主扫描方向，宽度方向是副扫描方向，光源是在主扫描方向上排列有多个发光二极管的光源单元，在光源单元中发光二极管的间距P满足下面的表达式，P≤1.3·r...(公式1)，其中，r是从任意一个发光二极管发出的光被多个反射板中的任意一个反射板反射到达该读取目标区域的最短距离，特别地，从该发光二极管发出的光的方向是发光二极管的光强度最强的方向。 

(28)在上面(1)、(2)、(4)到(22)任意一项中描述的图像读取装置，在其中在具有长度和宽度的读取目标区域上，长度方向是主扫描方向，宽度方向是副扫描方向，光源是在主扫描方向上排列有多个发光二极管的光源单元，在光源单元中发光二极管的间距P’满足下面的表达式，P’≤1.3·r’...(公式2)，其中r’是由下面的公式表示的换算距离，r′＝r-∑{Di·(1-1/Ni)}...(公式3)，其中，r是从任意一个发光二极管发出的光经过n个光学构件被多个反射板中的任意一个反射板反射到达该读取目标区域的最短距离，特别地，从该发光二极管发出的光的方向是发光二极管的光强度最强的方向，并且在n个光学构件中，从任意一个发光二极管发出的光第i个(i是从1到n的任何一个整数)经过的光学构件具有Ni的反射率以及Di的物理距离(深度)。 

(29)一种包括上面(1)、(2)、(4)到(22)任意一项中描述的图像读取装置的图像形成装置。 

                            附图说明 

本发明的上述以及其它特征、方面和优点参照下面的描述、附录的权利要求书和附图将变得更易理解。

图1是说明根据本发明的图像读取装置的第一实施例的构造的在副扫描方向上的截面图。 

图2是说明根据本发明的图像读取装置的第一实施例的构造的在主扫描方向上的截面图。 

图3是说明在根据本发明的图像读取装置的第一实施例中从发光二极管发出的光到达读取目标区域的最短距离r的示意图。 

图4是说明在根据本发明的图像读取装置的第一实施例中从读取目标区域到CCD(电荷耦合器件)的路径的示意图。 

图5是说明根据本发明的图像形成装置的第一实施例的构造的示意图。 

图6是说明根据本发明的图像读取装置的第二实施例的构造的在副扫描方向上的截面图。 

图7是说明根据本发明的图像读取装置的第二实施例的构造的在主扫描方向上的截面图。 

图8是说明在根据本发明的图像读取装置的第二实施例中从发光二极管发出的光到达读取目标区域的最短距离r’的示意图。 

图9是说明根据本发明的图像读取装置的第三实施例的构造在副扫描方向上的截面图。 

图10是说明根据本发明的图像读取装置的第三实施例的构造在主扫描方向上的截面图。 

图11是说明根据本发明的图像读取装置的第四实施例的构造的在副扫描方向上的截面图。 

图12是说明根据本发明的图像读取装置的第四实施例的构造的在主扫描方向上的截面图。 

图13是说明根据本发明的图像读取装置的第五实施例的部分构造的照明光学系统的构造在主扫描方向上的截面图。 

图14是说明根据本发明的图像读取装置的第五实施例的部分构造的照明光学系统的变形例子的构造在主扫描方向上的截面图。 

图15是说明根据本发明的图像读取装置的第六实施例的构造在副扫描方向上的截面图。 

图16是说明根据本发明的图像读取装置的第六实施例的构造在主扫描方向上的截面图。 

图17是说明在根据本发明的图像读取装置的第六实施例中具有抛物线形式的对立反射板的示意图。 

图18是说明根据本发明的图像读取装置的第七实施例的构造在副扫描方向上的截面图。 

                            具体实施方式 

根据本发明的图像形成装置和图像读取装置的基本构造将在下面描述。另外，由于下 面的实施例是本发明的较佳的例子，技术上有利的限制被应用。然而，只要在下面的描述中没有特别限制本发明的范围，本发明不仅限于这些实施例。 

(图像读取装置)

本发明的图像读取装置包括：照亮原始文件表面的光源，将光源发出的光引导至具有长度和宽度的读取目标区域的照明光学系统，成像从原始文件表面反射的光线的成像光学系统，提供在成像光学系统的成像部分中的传感器，用于读取在原始文件表面上的原始文件图像。照明光学系统包括一个具有光线聚集作用的光学部分以及大量的反射部分。用于设置照明光学系统的构件的区域被一个垂直于原始文件表面、平行于长度方向并且穿过读取目标区域的虚拟平面分成两个区域，并且至少一个反射部分被设置在每个区域。 

[第一实施例]

根据本发明的图像读取装置的第一实施例的构造(在副扫描方向上的截面部分)在图1、3中描述。根据本发明的图像读取装置的第一实施例的构造(在主扫描方向上的截面部分)在图2中描述。 

如图1、2所描述的，第一实施例的光源和照明光学系统具有以下的构造。 

(光源) 

·LED 4(×5片) 

(照明光学系统) 

·反射板1-a 

·反射板1-b 

·反射板1-c 

·反射板1-d 

·反射板2 

·反射板3 

(反射板)

反射板都是平面的，并且由反射板1-a、1-b、1-c、1-d形成的光学构件通过粘合剂结合。在这种情况下，粘合在一起的反射板被称为光导体。 

(虚拟平面，第一区域，第二区域)

在图1中，长度方向是垂直于附图的方向并且宽度方向是在附图中的左右方向。 

虚拟平面是一个垂直于原始文件表面并且平行于长度方向的平面，并且也是一个穿过读取目标区域6的表面。更特别的，虚拟平面被定义为由原始文件反射的并且用于成像的 光线穿过的平面。而且，当一个用于设置光源和照明光学系统的构件的区域被虚拟平面分成两个区域时，设置光源的区域是第一区域并且不设置光源的区域是第二区域。 

图1解释在本发明的本实施例中的特例。在图1中，虚拟平面表示一条作为第一区域和第二区域的分界线。在LED 4中，由反射板1-a、1-b、1-c、1-d形成的光学构件以及反射板2被设置在第一区域，并且反射板3被设置在第二区域。 

另外，在下面的实施例中，虚拟平面，第一区域和第二区域使用的定义类似于本发明的本实施例中使用的定义。更特别的，在下面的实施例中，虚拟平面7、第一区域和第二实施例的排列类似于本发明的本实施例中的排列除光学部分的类型等被改变之外。 

(图像读取装置的构造)

在副扫描方向上，LED 4发出的光的从LED 4的前表面方向向外扩散的光线被有效的反射，并且通过彼此相对且平行于长度方向的反射板1-a和反射板1-b而聚集在LED 4的前表面方向中。彼此相对的反射板1-a和反射板1-b被排列成具有一个角度使得发光侧的反射板之间的间距B大于从光源发出的光进入侧的反射板之间的间距A。 

相反，在主扫描方向上，因为光学作用没有被提供用于光线向彼此相对的反射板1-a、1-b的外部偏离，但是偏离的光线被反射板1-c和反射板1-d反射，并且被有效地用于原始文件的照明。 

照这样，从由反射板1-a、1-b、1-c、1-d组成的光导体发出的光线被第一区域上的反射板2反射，以引导到原始文件表面，并且也被第二区域上的反射板3反射以引导到原始文件表面。 

另外，反射板1-a和反射板1-b较佳地被设置成具有一个角度，从而使得光出射方向平行于原始文件表面。 

根据上面的构造，由于光出射方向平行于原始文件表面，光源和光学构件被设置成平行于原始文件表面。由于这个原因，垂直于光源和照明光学系统的原始文件表面方向上的厚度被减小。结果，图像读取装置尺寸被减小。 

另外，用于分散LED发出的光所要求的间距(用于把扫描方向的照明不均衡性等效于少数的LED)是LED的发光面的前表面方向(在图1中的左右方向)。在本实施例中，当 LED 4的光出射方向平行于原始文件表面(图1中的压片玻璃5的上表面)，光通过光导体被聚集在副扫描方向上，并且光线被镜子获得，图像读取装置可以在图1的上下方向减小尺寸。另外，通过增加LED的数目超过5，图像读取装置可以在图2的左右方向减小尺寸。这时，它变得能够获得高照明强度。另外，由于实现了两个方向的照明，即使原始文件的一部分有上升，阴影不会出现。 

当考虑LED的光分布，通过调整反射板的角度，如图1所示，在副扫描方向上的照明强度分布被优化。例如，可以进行调整从而在读取目标区域6附近获得大约3mm的平坦的照明强度分布被。在这种情况下，通过使反射板具有曲率，可以增加图像读取装置的设计自由度，使得形成更期望的光线质量分布。 

另外，当为了照明强度在读取目标区域6的主扫描方向上不具有不均匀性而计算发光二极管之间间距P的合适值时，间距r(从发光二极管发出的光穿过光学构件、被多个反射板中的任何一个反射并且到达读取目标区域6的最短距离)被要求。可以通过在第一实施例的图3中的路径获得间距r。 

通过使用获得的间距r，利用下面的公式1，可以获得不具有照明不均匀性的发光二极管之间的间距P的合适值。 

P≤1.3·r…(公式1) 

图4是表示根据本发明的图像读取装置的第一实施例的从读取目标区域6到实施例CCD(电荷耦合器)的路径的示意图。由读取目标区域6反射的光线穿过虚拟平面7，并且被多个折叠镜反射以引导至读取透镜。穿过读取透镜的光线被引导至CCD，使得图像信息被CCD读取。 

(图像形成装置)

图5是表示包括根据本发明的实施例的图像读取装置的图像形成装置的模式图。 

在图5中，符号100表示图像形成装置，200表示图像读取装置。其他符号在说明书中被直接引用。 

在图像读取装置200中，原始文件202被放置在压片玻璃5上，并且原始文件202被 放置在位于压片玻璃5下面的第一运动部分203上的照明部分照明。从原始文件202反射的光线被第一运动部分203的第一镜203a反射并且接着被第二运动部分204的第一镜204a和第二镜204b反射，使得光线被引导到减小的成像透镜205，并且在线传感器206上成像。另外，在彩色图像读取装置的情况下，通过在每个RGB颜色上提供线传感器206，本发明可以以相同的构造被应用。 

在读取原始文件的纵向方向的情况下，第一运动部分203以速度V在图5的右侧方向上移动，而第二运动部分204以第一运动部分203的1/2V速度在右侧方向上移动，使得从原始文件202到线传感器206的光学路径长度被保持不变，并且整个原始文件能够以特定的放大倍数被读取。 

作为一种在图像读取装置中使用的原始文件照明装置的LED常规用法，大量的LED元件以阵列排列。 

图像形成装置100具有鼓状的潜像载体111，并且在它的周围有作为充电装置的充电辊112，图像显影装置113，转印辊114以及清洁装置115。“电晕式充电器”可以被用作充电装置。而且，诸如图像读取部件的光扫描仪117例被提供在图像形成装置中，从而一从外部接收到原始文件的信息就通过激光束LB执行光扫描。在充电辊112和图像显影装置113之间通过光学写入进行曝光。

当执行图像形成时，光导光感受器的潜像载体111以恒定的速度顺时针旋转。潜像载体111的表面是被充电辊112均一化地充电，并且由光扫描装置117的激光束LB的光学写入进行曝光形成静电潜像。形成的静电潜像包含一个所谓的负潜像，其中图像区域被曝光，以及一个所谓的正潜像，其中非图像区域被曝光。任何一个上述的静电潜像在显影装置113上通过使用用于静电潜像的显影的调色剂被可视化。在这种情况下，一种可以形成彩色图像的图像形成装置可以通过提供分别对应于4种颜色YMCK的总共4个显影装置113而获得。

用于存储转印纸P的盒子被可分离地提供在图像形成装置100的主体中。在如图5所示的附接状态下，存储在上部的转印纸P通过纸张馈送辊120被供给。馈送的转印纸P的顶端部分被抵抗辊对119卡住。抵抗辊对119转印纸P传送到转印部分，此时在潜像载体111上的色粉图像被转移到转印部分。被传送的转印纸P在转印部分上被施加色粉图像并且受到转印棍114的作用，色粉图像被静电转印。以色粉图像转印的转印纸P被传送到定影装置116并且色粉图像在固定装置116中被固定。转印纸穿过进纸路径121，并且 通过纸张排出辊对122被排出到托盘123。潜像载体111的表面在色粉图像转印后被清洁装置115清洁，因此剩余的色粉、纸末等被移除。

[第二实施例]

根据本发明的图像读取装置的第二实施例的构造(在副扫描方向上的截面部分)在图6、8中描述。根据本发明的图像读取装置的第二实施例的构造(在主扫描方向上的截面部分)在图4、7中描述。 

而且，如图6和7所示，第二实施例的光学照明系统和光源的构造如下。 

(光源) 

·发光二极管4(×5片) 

(照明光学系统) 

·光导体8 

·反射板2 

·反射板3 

(反射板，光导体)

反射板都是平面的，并且第二实施例的构造除了光导体8之外与第一实施例的构造相同。第一实施例和第二实施例之间的光导体的不同在下面描述。 

在第一实施例的光导体中，由于最终的镜面通常为覆铝等等的不贵重的反射板的反射面，对可见光反射率大约为90％。比较起来，第二实施例的光导体8由例如玻璃和塑料的材料形成，并且实现光线的全部反射。因此，反射的程度大约为100％。在这种情况下，第二实施例的光导体8的反射面以具有经过抛光处理而不太粗糙的镜面被应用，使得反射的程度进一步达到100％。如果反射面是粗糙表面，在表面上的损失变得更多。因此人们更期望塑料而不是玻璃制造的光导体8，因为加工起来更方便，并且光导体8的重量也减轻了。 

另外，第二实施例的光导体8由6个平面形成。光的入射面(最接近图6中的LED 4的表面)和光的出射面(最接近图6中的反射板2的表面)没有利用光的全部反射。因为光的入射面和光的出射面是执行光线的入射和出射的面，它们不限于只具有高效率光线使用的表面形状的平面。因此，光导体8至少具有4个运用全部反射的平面 

在4个平面中的两个平面被彼此相对地设置。被彼此相对设置的两个平面被排列成使 得从光发出侧的平面之间的间距B’大于从光源的光进入侧的平面之间的间距A。 

另外，彼此相对设置的两个平面较佳地平行于长度方向设置。 

依照上面的构造，在副扫描方向上，从LED 4发出的光的从LED 4的前表面方向分散的光被有效地反射并且被聚集在LED的前表面方向上。 

而且，除了4个平面中的两个彼此相对设置的平面，剩下的两个平面较佳地平行于长度方向并垂直于原始文件表面方向设置。在主扫描方向上，通过上面的构造，向彼此相对设置的两个平面的外侧偏离的光线被反射，以更有效地用于原始文件的照明。 

另外，当计算发光二极管之间的间距P’的合适值，间距r’(由下面公式3表示的转换间距)被要求。

r′＝r-∑{Di·(1-1/Ni)}…(公式3) 

间距r’可以从第二实施例的图8的路径中计算出。 

使用计算的间距r’，要求的使得不具备照明不均匀性的发光二极管之间的间距P’的合适值可以使用下面的公式2计算。 

P’≤1.3·r’…(公式2) 

在这种情况下，它不同于光线穿过具有折射率的介质(光导体8)的第一实施例。间距r’可以通过公式3从图4的光导体8的折射率和路径计算出来。 

[第三实施例]

根据本发明的图像读取装置的第三实施例的构造(在副扫描方向上的截面部分)在图9中示出。根据本发明的图像读取装置的第三实施例的构造(在主扫描方向上的截面部分)在图10中示出。 

另外，如图9和10所示，第三实施例的光学照明系统和光源的构造如下。 

(光源) 

·发光二极管4(×5单位) 

(光学照明系统) 

·反射部分9 

·反射板2 

·反射板3 

(反射板，反射部分)

反射板都是平面的。除了反射部分9之外它们与第一实施例的构造一样。由于反射部分9的功能与第一实施例的光导体一样，反射部分9在下面描述。 

反射部分9在副扫描方向上具有曲率。它是一个在主扫描方向上不具有曲率的圆柱体。曲面的形状是一个球面或者一个抛物面。反射部分具有把从LED 4发出的光转到大约平行于副扫描方向上的光的作用。 

[第四实施例]

根据本发明的图像读取装置的第四实施例的构造(在副扫描方向上的截面部分)在图11中示出。根据本发明的图像读取装置的第四实施例的构造(在主扫描方向上的截面部分)在图12中示出。 

而且，如图11和12所示，第四实施例的光学照明系统和光源的构造如下。 

(光源) 

·发光二极管4(×5单位) 

(光学照明系统) 

·透镜10 

·反射板2 

·反射板3 

(反射板，透镜)

反射板都是平面的。除了透镜10之外它们与第一实施例的构造一样。由于透镜10的功能与第一实施例的光导体一样，透镜10在下面描述。 

透镜10在副扫描方向上具有曲率。它是一个在主方向上不具有曲率的圆柱体。曲面的形状是一个球面或者一个抛物面。透镜10具有把从LED 4发出的光转到大约平行于副扫描方向上的光的作用。

[第五实施例]

第五实施例是一个在第一实施例中的只有光学照明系统被改变的实施例。侧反射板的构造和它的作用基于图13和图14中描述的第五实施例的构造将详细介绍。 

为了阐明侧反射板(反射板1-d)的作用，在图13中，反射板2、3从图2中的图像读取装置的构造中省略。然而，在本实施例中，装置包括如图2中描述的反射板2、3，虽 然它们在图13中省略了。 

如图13所示，从LED发出的主扫描方向上传播的光线被侧反射板(反射板1-d)反射。从而光线作为照明光被引导至读取目标区域以更加有效地利用。 

图14是侧反射板(反射板1-d)的进一步功能性的应用的例子。如图14所示，彼此相对设置的反射板1-c(侧反射板)和反射板1-d(侧反射板)被排列成具有一个角度使得光从光源进入侧的侧反射板之间的间距C和光出射侧的侧反射板之间的间距D包含C＜D的关系。 

反射板1-c和反射板1-d以平行于前表面的排列关系但没有被设置成彼此相对。通过将彼此相对的反射板1-c和反射板1-d设置成具有一个角度可以获得两个作用。一个作用是在压片玻璃表面上反射光的损失减轻，因为光线进入固定压片玻璃的读取目标区域的角度变得接近垂直(玻璃的表面具有反射部分入射光的性质。通常，当进入玻璃的入射光的角度变陡峭时，在压片玻璃上的反射光通量增加并且照明效率(光线使用率)增加)。因此，从LED发出的被用做照明光用于读取的光的效率，也就是，在光线使用效率上可以被期望提高。另一个作用是通过调整角度，如图14所示，可以期望在读取目标区域的边缘部分的光线数量提高。 

(第六实施例)

根据本发明的图像读取装置的第六实施例的构造(在副扫描方向上的截面部分)在图15中示出。根据本发明的图像读取装置的第六实施例的构造(在主扫描方向上的截面部分)在图16中示出。 

在第六实施例中，在第一实施例中被设置成彼此相对的反射板1-a’，1-b’的形状被配置成抛物线形状。反射板是在长度方向上的抛物线形状并且在宽度方向上不具有曲率。如图15所示，反射板在副扫描方向的截面上是抛物线形状。通过在抛物面的焦点或者它的近处放置光源，从光源发出的并且被反射面反射的光线变成大约为平行光。 

图17是延长并且交叉副扫描方向的截面上反射面的线段的视图。抛物面的焦点自然地接近光出射方向(接近图17的右侧)而不是线段的交点，这样光源被设置在接近光出射方向而不是线段的交点。 

如果反射面被变成类似与第五实施例的抛物面形状，与第一实施例相比，从光源发出的光变得进一步接近于平行光。由于这个原因，虽然光线使用效率增加，改变反射面为抛 物面形状的制造成本比平面的成本高。因此，在考虑了制造成本，一种以类似于抛物面的角度设置平面的方法的例子被应用。 

而且，基于把本实施例的彼此相对的反射板的反射面变成抛物面形状的技术想法，可以把光导体的反射面变成抛物面形状。经证实，使用抛物面形状的反射面的光导体可以获得与本实施例一样的效果。 

而且，通过将关于第五实施例中侧反射面的排列配置的技术想法与改变光导体的反射面为抛物面的发明组合起来，可以获得光使用效率的提高。也就是说，在两个彼此相对的平面的长度方向的边缘部分，侧平面被设置成每个平面彼此相对放置。一对彼此相对设置的侧平面被排列成具有一个角度，使得从光源入射侧的侧反射平面之间的间距C’和光出射侧的侧平面之间的间距D’满足C’＜D’的关系。 

[第七实施例]

根据本发明的图像读取装置的第七实施例的构造(在副扫描方向上的截面部分)在图18中描述。在第七实施例中，第一实施例的反射板2和反射板3被改变成如反射板2’和反射板3’的曲面。通过改变反射板为曲面，只由第一实施例的反射板1-a和1-b共有的光聚集作用可以被反射板2’和反射板3’共有。读取目标区域的照明强度的提高可以被期望。 

然而，通过采用这样的配置，在副扫描方向上的照明强度分布中，均匀的照明区域变窄。由于这个原因，如果照明区域和读取目标区域由于制造误差等使得不重合，担心读取目标区域的照明强度急剧下降。但是当制造过程在稳定状态中并且不必考虑这种担心时，第七实施例的配置值得考虑。 

依照第一实施例到第七实施例的图像形成装置和图像读取装置，由原始文件表面上升引起的阴影部分可以被预防，并且可以提供减小尺寸的图像形成装置以及具有高光线使用效率而却不减弱光线聚集度的图像读取装置。 

本发明可以防止由原始文件上升引起的阴影部分，同时也可以构造一种高光线使用效率并且不减弱光线聚集度的尺寸减小的光学照明系统。 

即使本发明的更合适的实施例在上面被描述并且解释，应该知道这些是本发明的例子而不是限制。增加、删除、代替、以及其他修改可以在不脱离本发明的实质或范围的情况下进行。因此，本发明不会被上面的描述限制，并且只被附录的权利要求书限制。 

Claims (29)

1.一种图像读取装置，其特征在于，包括：

在原始文件表面上照射光的光源；

将从所述光源发出的光引导到具有长度和宽度的读取目标区域的光学照明系统；

将从原始文件表面反射的光成像的成像光学系统，所述成像光学系统具有成像部分；并且

设置在所述成像光学系统的成像部分中的传感器，用于读取在原始文件表面上的原始文件的图像，其中

所述光学照明系统包括光学构件和多个反射构件，所述光学构件具有聚光作用，以及

用于设置所述照明光学系统的构件的区域被垂直于原始文件表面、平行于长度方向并且穿过用于设置所述构件的所述区域的虚拟平面分成两个区域，并且多个反射构件的至少一个被设置在每个区域中，

所述光学构件包括一对彼此相对的反射板，并且

该对彼此相对的反射板被排列成光出射侧的反射板之间的间距B大于来自光源的光入射侧的反射板之间的间距A。

2.根据权利要求1所述的一种图像读取装置，其特征在于，光源的光出射方向平行于所述原始文件表面，并且所述光出射方向是指在光源发出的光中光强度最强的方向。

3.根据权利要求1或2所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述光源包括发光二极管。

4.根据权利要求3所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述发光二极管是使用荧光物质的单芯片型白色发光二极管。

5.根据权利要求3所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述发光二极管是白色发光二极管，其通过使用发光颜色不同的两种或者更多种类型的芯片利用混合的颜色发出白色光。

6.根据权利要求1所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述反射板是曲面形状，所述曲面形状在垂直于长度方向、平行于宽度方向并且包含光源的截面上用抛物线公式表示。

7.根据权利要求1所述的一种图像读取装置，其特征在于，该对彼此相对的反射板聚集在光源发出的光中垂直于原始文件表面的方向上扩散的光。

8.根据权利要求7所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述光学构件在所述一对彼此相对的反射板的长度方向的边缘部分上包括侧反射板。

9.根据权利要求8所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述侧反射板在所述一对彼此相对的反射板的长度方向的两个边缘部分上被设置成彼此相对，并且

所述一对彼此相对的侧反射板被排列成光出射侧的侧反射板之间的间距D大于来自光源的光入射侧的侧反射板之间的间距C。

10.根据权利要求9所述的一种图像读取装置，其特征在于，该对彼此相对的侧反射板聚集光源发出的光中在长度方向上扩散的光。

11.一种图像读取装置，其特征在于，包括：

在原始文件表面上照射光的光源；

将从所述光源发出的光引导到具有长度和宽度的读取目标区域的光学照明系统；

将从原始文件表面反射的光成像的成像光学系统，所述成像光学系统具有成像部分；并且

设置在所述成像光学系统的成像部分中的传感器，用于读取在原始文件表面上的原始文件的图像，其中

所述光学照明系统包括光学构件和多个反射构件，所述光学构件具有聚光作用，以及

用于设置所述照明光学系统的构件的区域被垂直于原始文件表面、平行于长度方向并且穿过用于设置所述构件的所述区域的虚拟平面分成两个区域，并且多个反射构件的至少一个被设置在每个区域中，

所述光学构件是具有至少四个包含玻璃或者光学塑料的平面的光导体，

所述四个平面中的两个平面被彼此相对地设置，并且

所述彼此相对设置的两个平面被排列成在光出射侧的平面之间的间距B’大于来自光源的光入射侧的平面之间的间距A’。

12.根据权利要求11所述的一种图像读取装置，其特征在于，对所述光导体的每个面进行抛光处理。

13.根据权利要求11所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述彼此相对的两个平面聚集光源发出的光中在相对于原始文件表面的垂直方向上扩散的光。

14.根据权利要求13所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述光导体在所述彼此相对的两个面的长度方向的边缘部分上具有侧平面。

15.根据权利要求13所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述侧平面在所述彼此相对设置的两个面的长度方向的两个边缘部分上被彼此相对设置，并且

该对彼此相对的侧平面被排列成光出射侧的侧平面之间的间距D’大于来自光源的光入射侧的侧平面之间的间距C’。

16.根据权利要求15所述的一种图像读取装置，其特征在于，该对彼此相对的侧平面聚集光源发出光的中在长度方向上扩散的光。

17.一种图像读取装置，其特征在于，包括：

在原始文件表面上照射光的光源；

将从所述光源发出的光引导到具有长度和宽度的读取目标区域的光学照明系统；

将从原始文件表面反射的光成像的成像光学系统，所述成像光学系统具有成像部分；并且

设置在所述成像光学系统的成像部分中的传感器，用于读取在原始文件表面上的原始文件的图像，其中

所述光学照明系统包括光学构件和多个反射构件，所述光学构件具有聚光作用，以及

用于设置所述照明光学系统的构件的区域被垂直于原始文件表面、平行于长度方向并且穿过用于设置所述构件的所述区域的虚拟平面分成两个区域，并且多个反射构件的至少一个被设置在每个区域中，

所述光学构件是具有两个平面以及至少两个彼此相对的曲面的光导体，每个曲面包含玻璃或者光学塑料，并且

两个彼此相对的曲面在包含光源、垂直于长度方向并且平行于宽度方向的截面上用抛物线公式表示，并且被排列成光出射侧的平面之间的间距B’大于来自光源的光入射侧的平面之间的间距A’。

18.根据权利要求17所述的一种图像读取装置，其特征在于，对所述光导体的每个面进行抛光处理。

19.根据权利要求17所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述两个彼此相对的曲面聚集光源发出的光中在相对于原始文件表面的垂直方向上扩散的光。

20.根据权利要求19所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述光导体的两个相对曲面在长度方向的边缘部分上具有侧平面。

21.根据权利要求20所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述侧平面在所述两个彼此相对的曲面的长度方向的两个边缘部分上被彼此相对地设置，并且

所述两个彼此相对的曲面被排列成光出射侧的侧平面之间的间距D’大于来自光源的光入射侧的侧平面之间的间距C’。

22.根据权利要求20所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述两个彼此相对的曲面聚集光源发出的光中在长度方向上扩散的光。

23.根据权利要求1、6到22任意一项所述的一种图像读取装置，其特征在于，在包含光源、垂直于长度方向并且平行于宽度方向的截面上，所述光源没有被设置在所述一对彼此相对的反射板、或者彼此相对的两个面、或者所述两个彼此相对的曲面上的线段的延长线的交点上，而是被设置在光出射方向侧。

24.根据权利要求1、11和17任意一项所述的一种图像读取装置，其特征在于，至少一个反射构件是平面的形状。

25.根据权利要求11或17所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述光导体的一个或多个面上被覆上铝。

26.根据权利要求1、2、4到22任意一项所述的一种图像读取装置，其特征在于，所述反射板或者反射构件是在曲面或者反射板上贴有反射薄片的反射面。

27.根据权利要求1、2、4到22任意一项所述的一种图像读取装置，其特征在于，在具有长度和宽度的读取目标区域上，长度方向是主扫描方向，宽度方向是副扫描方向，光源是在主扫描方向上排列有多个发光二极管的光源单元，

在光源单元中发光二极管的间距P满足下面的表达式，

P≤1.3·r，

其中，r是从任意一个发光二极管发出的光被多个反射板中的任意一个反射板反射到达所述读取目标区域的最短距离，从所述发光二极管发出的光的方向是发光二极管的光强度最强的方向。

28.根据权利要求1、2、4到22任意一项所述的一种图像读取装置，其特征在于，在具有长度和宽度的读取目标区域上，长度方向是主扫描方向，宽度方向是副扫描方向，光源是在主扫描方向上排列有多个发光二极管的光源单元，

在光源单元中发光二极管的间距P’满足下面的表达式，

P’≤1.3·r’，

其中r’是由下面的公式表示的换算距离，

r′＝r-∑{Di·(1-1/Ni)}，

其中，r是从任意一个发光二极管发出的光经过n个光学构件被多个反射板中的任意一个反射板反射到达所述读取目标区域的最短距离，从所述发光二极管发出的光的方向是发光二极管的光强度最强的方向，并且

在n个光学构件中，从任意一个发光二极管发出的光第i个经过的光学构件具有Ni的反射率以及Di的物理距离，i是从1到n的任何一个整数。

29.一种包含根据权利要求1、2、4到22任意一项所述的图像读取装置的图像形成装置。

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