JP2005065198A - 画像形成装置および画像スキャン方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２種類の光源を用いることによって、点光源のような不連続な光度となる部分を無くすと共に、点灯までの照度のばらつきを防止し、原稿の画像を読み取るのに好適な照度で原稿を照明して画像読み取りに最適な光源下に画像を読み取りできる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 読み取り用光源として、３波長を持つ冷陰極管とアレイ状のＬＥＤを組み合わせて用いることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、デジタル複写機またはスキャナ装置に応用することの出来る画像形成装置および画像スキャン方法に関する。

画像形成装置は、読み取り光源を有し、この光源からの光を読み取りたい原稿に照射して、その反射光あるいは透過光の光学的な違いを感知して、その違いをたとえば光電変換して再現する。特に現在主流となっている画像形成装置は、フルカラーのデジタル装置である。

このような画像形成装置は、たとえば特許文献１の特開２０００−１０６６１７号公報に教示されているように、固体発光素子と光電変換素子とを透明ガラス基板上で一体化構造として、この光電変換素子を複数個直線上に形成して配置したラインセンサとしたことによって課題を解決している。この公報に記載された光源としては、有機ＬＥＤを採用している。

また、特許文献２の特開２０００−２５３２８４号公報には、透過原稿をそれぞれ波長の異なる発光手段によって照射する画像読取装置が記載されているこの光源として、ランプが使用されている。

また、特許文献３の特開２００１−３３３２５４号公報には、画像読取装置の発明が記載されている。この光源としてＬＥＤ光源および、蛍光灯、冷陰極管、Ｘｅ管等の管光源が記載されているが、ＬＥＤ光源と、ランプ（管光源）とを組み合わせた光源は記載されていない。

また、特許文献４の特開２００１−３３９５７７号公報には、画像読取装置等で使用するＬＥＤ光源において、ＬＥＤの搭載個数を減らすことができ、かつ良好な光出力特性が得られるようにする発明が知られている。

また、特許文献５の特開２０００−３２２１９号公報には、ＬＥＤといった少なくとも１つのカラーの通常の光源と青冷陰極蛍光灯といった少なくとも１つの色バイアスされた高い強度の高原を含むハイブリッド照明系が使用されている。
さらに、特許文献６（特開平１１−０９８３３１号公報）、特許文献７（特開平９−３３０００１号公報）なども知られている。
特開２０００−１０６６１７号公報 特開２０００−２５３２８４号公報 特開２００１−３３３２５４号公報 特開２００１−３３９５７７号公報 特開２０００−３２２１９号公報 特開平１１−０９８３３１号公報 特開平９−３３０００１号公報

請求項１に記載のスキャナ装置の発明の課題は、冷陰極管単独では、最適な分光特性や照度分布等のスキャナに要求される特性値を満足させるには、蛍光体の材質や管ガラスの選定等吟味する必要があり、容易に特性を変えることは困難であった点にある。
一方、ＬＥＤ光源は、点光源の集まりということから比較的特性を変更することは容易であり、冷陰極管よりも高速に点灯可能ではあるが、十分な光量を得ることに課題があり、またなめらかな照度分布を得ることも困難であった。
このように請求項１では、冷陰極管とＬＥＤ光源を組み合わせることによりお互いの短所を補うことを目的としている。

請求項２に記載の発明の課題は、冷陰極管光源の特徴として、暗黒始動特性があり、暗闇に放置された管は、点灯信号が来てから電子の励起プロセスに時間がかかり、結果的に点灯に時間がかかるという欠点があった点にある。
従来、ＬＥＤ単品を冷陰極管側に配置し、暗闇待機時に点灯させることにより点灯開始時間を短縮することが行われていた。
請求項２では、請求項１のような構成の光源において、ＬＥＤ光源を冷陰極管の点灯開始よりタイミングを早めて点灯することにより、従来技術と同様の効果を得ることを目的としている。

請求項３に記載の発明の課題は、冷陰極管光源とＬＥＤ光源において、一般的に半導体光源であるＬＥＤ光源の方が同じ点灯開始タイミングにおいて発光するまでの時間が短いことがよく知られている点にある。
スキャナ装置において同時に最大照度を得たい場合には、冷陰極管光源の点灯タイミングをＬＥＤ光源より早め、結果的に同時期に立ち上がることにより、この要求を満足することを目的としている。

請求項１に記載の画像形成装置の発明は、読み取り用光源として、３波長を持つ冷陰極管とアレイ状のＬＥＤを組み合わせて用いることを特徴とする。

請求項２に記載の画像形成装置の発明は、請求項１の画像形成装置において、原稿を読み取る際にＬＥＤ光源を冷陰極管光源より先に点灯して制御することを特徴とする。

請求項３に記載の画像形成装置の発明は、請求項１の画像形成装置において、冷陰極管の光源をＬＥＤ光源より先に点灯して制御することを特徴とする。

請求項４に記載の画像形成装置の画像スキャン方法の発明は、読み取り用光源に３波長を持つ冷陰極管とアレイ状のＬＥＤを組み合わせて用い、前記冷陰極管と、前記アレイ状のＬＥＤとを、原稿から読み取るためのスキャンをする際に、点灯のタイミングをずらしてそれぞれを点灯することを特徴とする。

請求項１の発明によって、それぞれの光源特性のデメリットを補うことができ、読み取り装置として高画質化をより、容易に実現することが可能になる。

請求項２の発明によって、冷陰極管の欠点である点灯立ち上がり時間が長いという欠点に対して、その時間を短縮することが可能であり、原稿スキャン開始までの時間の短縮化が図れ、調整時間の短縮または、詳細化等の時間を有効に使用することができる。

請求項３の発明によって、ＬＥＤ光源と冷陰極管光源との立ち上がり時間の差を吸収することができ、立ち上がると同時に原稿スキャンを実施することが可能となる。

本発明の画像形成装置をスキャナ装置とした場合の構成と概要について、説明する。
図１にこのような画像形成装置をスキャナ装置とした場合の外観図を示す。
このようなスキャナ装置本体は、筐体と、原稿台（ガラス）と、第一走行体（第一キャリッジ）と、第２走行体（第２キャリッジ）と、駆動モータと、レンズブロックと、ＣＣＤ基板と、基準白板で構成され、さらに複数枚の原稿を連続して読みとる場合には、シートスルー型のＡＤＦを装着することができる。尚、これ以降、上記のスキャナ装置を例に説明を行うが、このようなスキャナ装置は、デジタル複写機においても適用可能である。

このようなスキャナ装置に使用されている第一走行体は、原稿に照射する光源と、反射光を第２走行体に送るミラーからなり、光源から出た光は、原稿に照射され、その反射光は第一走行体ミラーを介して第２走行体ミラーからさらに、レンズブロックの集光レンズ，ＣＣＤ基板へ導かれ電気信号に変換される。

原稿台で原稿を読み取るときは、原稿台（コンタクトガラス）上に固定された原稿にたいし、駆動モータで副走査方向に走行体を移動させることにより原稿のスキャンを行う。
また、シートスルー型のＡＤＦを利用して複数枚の原稿を連続して読み取る時は、走行体を固定にし、読み取る原稿を移動させることによりスキャンを行う。

そして図２に示すように、第一走行体は、通称“窓”と呼ばれるスリット状の開口部下に固定されその窓上を原稿が通過する。
このような画像形成装置は、請求項１に記載したように、従来のスキャナ装置における光源として、蛍光灯あるいはハロゲンランプなどの光源が利用されていたが、近年、このような光源において、寿命が比較的長く、安定度の良い冷陰極管に光源が移行してきている。

このような冷陰極管は、前述の光源に比べて、照度が低いという欠点があったが、高出力化されてきており、カラースキャナなどにも採用されるようになってきた。
一方、半導体素子であるＬＥＤを光源として利用した画像形成装置も生まれ、実用化されつつあるが、いくつかの欠点も併せ持っている。
一つは、照度が著しく低いこと。特に、冷陰極管と比較しても未だなお低いため、読み取りスピードの高速化を図るのに、大きなネックとなっている。

さらに、ＬＥＤを主走査方向にいくつも並べたときにその各々は、点光源あるいは点光源に極めて近いことから、そのつなぎ目のところで照度の落ち込み（不連続）があり、結果的になめらかな照度分布が得にくいといった課題があった。
本請求項は、それらの課題に対して、それぞれの光源の欠点を補い、結果的に高画質のスキャンデータを得ることを目的としている。尚、本発明で対象とする光源は、冷陰極管光源，アレイ上のＬＥＤ光源であって、それぞれが単一でカラーの３原色（Ｒ：red ，Ｇ：green ，Ｂ：blueの色）の波長を発光するものである。

図３に本発明の画像形成装置の構成例を示す。
この図に示すように、走行体上に冷陰極管光源が配置されており、冷陰極管の光開口部が斜めに開けられている。
一方、ＬＥＤ光源は、冷陰極管光源に対向する形でやはり斜めに取り付けられており、コンタクトガラス上の原稿に対して斜光を照射する。
原稿に照射された光は、反射光として冷陰極管光源とＬＥＤ光源の間を抜けてミラーに導かれる。

ミラーに落ちた鏡像は、さらに第２走行体のミラーで反射を繰り返し、レンズブロックのレンズに導かれる。
従来技術において、より大きい照度を得るために冷陰極管光源を複数配置することがあったが、そのためには、たとえば２本使用したときに、１本に比較して、倍の消費エネルギー、専有面積、走行体にかかる重量等があったが、本請求項に記載されているように、ＬＥＤ光源と組み合わせることにより下記のように考えることができる。以下に、ＬＥＤ光源と、冷陰極管との特徴点について記す。

ＬＥＤ光源（比較：冷陰極光源） 冷陰極光源（比較：ＬＥＤ光源）
・軽量 重い（ガラス）
・低消費電力（低電圧） 消費電力代（高電圧駆動→ノイズ大）
・小型化可能（レイアウト自由度大） 自由度小
・超寿命 普通
・点灯立ち上がり時間短い 暗黒始動特性により長い
・低照度 高照度
・照度分布ばらつき大→デザイン可 分布形状はなめらか→デザイン自由度小

上記のように、ＬＥＤ光源と、冷陰極管とを組み合わせることにより、互いの短所を補完する形でより適切な光学系をデザインすることができ、冷陰極管２灯のような構成に対して、光学系にかかる負荷を小さくすることができる。

請求項２記載の発明について
従来、冷陰極管光源の特徴として、ハロゲン光源や蛍光灯に比較して、長寿命であり、良好な安定性と低発熱といった長所が知られていた。
しかしながら、点灯立ち上がり時間が比較的長く、特に暗黒始動特性と呼ばれる暗闇に長時間放置されたときに点灯立ち上がり時間が、非常に長くなる現象があり、また、光度のばらつきを押さえることが困難という短所があった。
そのため、実際のスキャン開始タイミングよりもあらかじめマージンを大きく取って、点灯開始信号をＯＮ状態にするとか、待機時にＬＥＤ単品を常時点灯させておき、その発光エネルギーにより励起状態におき立ち上がり時間の短縮をはかるといった手法を採用する必要が多々あった。

本請求項２では、光源として利用しているＬＥＤ光源と冷陰極管光源よりも先に点灯を開始することによって同様の立ち上がり時間の短縮化を図っている。
従来技術と異なる点は、光源としての利用ではなく、励起用のＬＥＤを待機時に常時点灯させていたのに対し、光源として利用するＬＥＤ光源を待機時には不点灯であり、点灯開始時間だけを先制御することに特徴がある。
このような画像形成装置のスキャン開始までのフローを図４に示す。

請求項３記載の発明について
前記した請求項２では、冷陰極管光源の始動特性を早めるために、ＬＥＤ光源を点灯するタイミングを早めるというクレームであるが、実施することによって冷陰極管光源の点灯の立ち上がり時間が早まり、またその立ち上がり時間のばらつきも少なくなることが期待できる。
しかしながら、光源としてみたときに光源の立ち上がり方にそれぞれの光源の立ち上がりの差によって、山ができたりする可能性があり、最大照度を利用してゲイン補正した場合などは、都合が悪い場合がある。

本請求項では、ＬＥＤ光源の点灯タイミングを冷陰極管光源の点灯タイミングより遅らせ、最大照度に到達するタイミングを合わせることを図っている。
図５に光源の点灯立ち上がりの例を示す。

本発明の画像形成装置は、２種類の光源を用いることによって、点光源のような不連続な光度となる部分を無くすと共に、点灯までの照度のばらつきを防止し、原稿の画像を読み取るのに好適な照度で原稿を照明して画像読み取りに最適な光源下に画像を読み取りできる画像形成装置を提供することができる。

本発明の画像形成装置がスキャナ装置とした場合の外観を示す図である。 第一走行体がスリット状の開口部下に固定された窓上を原稿が通過する図である。 画像形成装置の構成例を示す図である。 ＬＥＤ光源を冷陰極管光源より先に点灯して制御するフローを示すフローチャートである。 光源の点灯の際の立ち上がりの例を示す図である。

Claims (4)

1. 読み取り用光源として、３波長を持つ冷陰極管とアレイ状のＬＥＤを組み合わせて用いることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、原稿を読み取る際にＬＥＤ光源を冷陰極管光源より先に点灯して制御することを特徴とする画像形成装置。
3. 冷陰極管の光源をＬＥＤ光源より先に点灯して制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 読み取り用光源に３波長を持つ冷陰極管とアレイ状のＬＥＤを組み合わせて用い、前記冷陰極管と、前記アレイ状のＬＥＤとを、原稿から読み取るためのスキャンをする際に、点灯のタイミングをずらしてそれぞれを点灯することを特徴とする画像形成装置の画像スキャン方法。

Images