JP2006054778A - 画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低輝度・低消費電力の光源を利用できるとともに，スライダユニットの軽量化および薄型化を図ることのできる画像読み取り装置を提供すること。
【解決手段】本発明の画像読み取り装置１は，原稿を載置する原稿ガラス１０と，原稿ガラス１０を挟んで原稿の反対側に配置された反射ミラー１１とを有し，反射ミラー１１を原稿ガラス１０と平行に移動させて原稿の画像を読み取る画像読み取り装置１であって，原稿ガラス１０内に配置されたエレクトロルミネッセンス光源２０（発光層と，発光層を領域ごとに発光させる透明電極層）を有し，エレクトロルミネッセンス光源２０からの光が原稿により反射された反射光を光電変換素子１２が受光して画像情報を得るものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は，スキャナ，コピー機等の画像読み取り装置に関する。さらに詳細には，原稿ガラス上に載置された原稿を読み取り，その画像データを取得する画像読み取り装置に関するものである。

従来より，スキャナ，コピー機等では，原稿ガラス上に置かれた原稿を読み取り，画像データとして取り込む画像読み取り装置が使用されている。この画像読み取り装置としては，書類の読み取りに特化した密着型等倍光学系の装置と，ある程度の立体物の読み取りも可能な縮小光学系の装置とがある。密着型等倍光学系の読み取り装置は，小型化が容易であるが，焦点深度が浅く立体物の読み込みには不向きである。一方，縮小光学系の読み取り装置は，立体物を読み取ることが可能であるが，原稿から光電変換素子までの光路長が長く必要であり，密着型に比べて小型化が難しい。

従来の一般的な縮小光学系の画像読み取り装置１００は，図９に示すように，原稿Ｓが置かれる原稿ガラス１０１と，原稿ガラス１０１の下部に配置された第１スライダユニット１０２，第２スライダユニット１０３，レンズ１０４，光電変換素子１０５を有する。さらに，第１スライダユニット１０２には，光源１０６，反射板１０７，第１反射ミラー１０８が備えられている。また，第２スライダユニット１０３には，第２反射ミラー１０９，第３反射ミラー１１０が備えられている。この画像読み取り装置１００では，光源１０６から発せられた光は，直接あるいは反射板１０７を介して，原稿Ｓを照射する。原稿Ｓの表面で反射された光は，第１反射ミラー１０８，第２反射ミラー１０９，第３反射ミラー１１０を介して，レンズ１０４によって縮小されて光電変換素子１０５の受光面上へ結像される。

このような画像読み取り装置において，従来，蛍光灯やハロゲンランプ等が用いられていた光源１０６として，エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ランプを利用する技術が開示されている（例えば，特許文献１参照。）。このＥＬランプは，薄い平面状に構成でき，省電力で低発熱な光源として利用されているものである。この特許文献によれば，光源として，長尺平板状の２つの発光領域を有するＥＬランプとそれらの間のスリットとが設けられて，画像読み取り装置の高さ方向（図９中上下方向）の小型化が図られている。
特開２０００−１１５４７０号公報

しかしながら，前記した従来の画像読み取り装置１００では，長尺なＥＬランプをスライダユニットによって移動させている。このような構成では，原稿ガラスとスライダユニットとの接触を避けるために，これらの間に適切な距離をおく必要がある。特に，ユーザが原稿ガラス上の原稿を押圧した場合や辞書等の重い原稿を置かれた場合では，原稿ガラスの中央部がたわむ。そのため，このたわみ分も見込んで，スライダユニットと原稿ガラス裏面との間には，少なくとも数ｍｍ程度の間隔を設ける必要がある。一方，光電変換素子から一定の出力が得られるためには，原稿面に対して所定の照度が必要であるため，光源と原稿との距離が離れるほど高輝度の光源が必要となる。これに対して，より低輝度の光源を使用できる画像読み取り装置が望まれていた。

さらには，長尺な平板状のＥＬランプをスライダユニットに搭載するため，スライダユニットが全体として大型化しがちである。従来の蛍光灯等よりは小型化されているがさらなる薄型化が要望されていた。また，スライダユニットを駆動する駆動装置の負荷軽減のためにも，スライダユニットのさらなる小型化および軽量化が望まれていた。

本発明は，前記した従来の画像読み取り装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，低輝度・低消費電力の光源を利用できるとともに，スライダユニットの軽量化および薄型化を図ることのできる画像読み取り装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像読み取り装置は，原稿を載置する原稿ガラスと，原稿ガラスを挟んで原稿の反対側に配置された受光器とを有し，受光器を原稿ガラスと平行に移動させて原稿の画像を読み取る画像読み取り装置であって，原稿ガラス内に配置されたエレクトロルミネッセンス層と，エレクトロルミネッセンス層を領域ごとに発光させる透明電極とを有し，エレクトロルミネッセンス層からの光が原稿により反射された反射光を受光器が受光して画像情報を得るものである。

本発明の画像読み取り装置によれば，原稿ガラスに載置された原稿に対して，原稿ガラス内に配置されたエレクトロルミネッセンス層からの光が照射される。すなわち，光源であるエレクトロルミネッセンス層と原稿との距離は，最大でも原稿ガラスの厚み程度である。これは，従来のように光源がスライダユニットに配置されたものと比較して，原稿のごく近くに配置されていると言える。従って，低輝度・低消費電力の光源であっても十分な照度を得ることができる。さらに，光源をスライダユニットに搭載する必要がないので，スライダユニットを軽量化および薄型化することができる。なお，ここでいう受光器としては，ミラーを内蔵し光電変換素子を内蔵しないもの（縮小光学系）と，光電変換素子を内蔵するもの（等倍光学系）とのどちらでもかまわない。

さらに本発明では，受光器における原稿ガラス側の面に遮光部材が配置されており，遮光部材には，移動方向と交差する方向に延びた隙間が設けられていることが望ましい。
このようにすれば，受光器にはその隙間からの入射光のみが受光される。従って，受光器に対して，周辺の光源からの直接光が入射することが防止されている。

さらに本発明では，画像読み取り時に，エレクトロルミネッセンス層のうち受光器の直上の領域を非発光とし，受光器の移動に同期させて非発光領域を移動させることが望ましい。
このようにすれば，受光器の直上ではエレクトロルミネッセンス層が発光しないので，原稿による反射光のみが原稿ガラスを透過して受光器に入射される。

さらに本発明では，画像読み取り時に，受光器の直上の非発光領域に隣接する領域のみを発光させ，受光器の移動に同期させて発光領域を移動させることが望ましい。
このようにすれば，原稿の読取位置から遠い箇所では発光しない。従って，さらに低消費電力化できる。

さらに本発明では，受光器の移動方向と交差する方向における発光領域の長さを，読み取り対象の原稿の幅に合わせた長さとすることが望ましい。
このようにすれば，原稿の幅を超えている領域では発光しない。従って，さらに低消費電力化できる。

さらに本発明では，受光器の移動方向における発光領域の長さを，読み取り対象の原稿の幅方向の端部において中央部より長くすることが望ましい。
縮小光学系の画像読み取り装置では，縮小レンズによって結像面の端部により大きい照度が必要とされる。このようにすれば，原稿の端部では発光領域が長くされているので，端部に照射される光は中央部より多い。従って，縮小レンズによる光量低下を補うことができる。

さらに本発明では，受光器の移動方向における発光領域の長さを，エレクトロルミネッセンス層の出力ばらつきまたは受光器の感度ばらつきに応じた長さとすることが望ましい。
このようにすれば，エレクトロルミネッセンス層の発光出力にばらつきがあったり，受光器に感度ばらつきがある場合でも，発光領域の長さによって補正される。さらに，時々白基準板を読み取らせることにより，経年変化にも対応して補正できる。

本発明の画像読み取り装置によれば，低輝度・低消費電力の光源を利用できるとともに，スライダユニットの軽量化および薄型化を図ることができる。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，コピー機やスキャナ等に用いられる画像読み取り装置に本発明を適用したものである。

本形態の画像読み取り装置１は，図１に示すように，原稿ガラス１０と反射ミラー１１を有している。原稿ガラス１０は，その上に原稿Ｓが置かれるものであり，内部にＥＬ光源２０が内蔵されている。反射ミラー１１は，スライダユニット等に搭載されて，原稿ガラス１０に沿って移動可能にされている。なお，この画像読み取り装置１は，縮小光学系の装置である。画像読み取り装置１は，このほかにレンズ，光電変換素子１２等を有し，反射ミラー１１による反射光を光電変換素子１２に入力するようにされている。

原稿ガラス１０には，図２にその一部を拡大して示すように，ガラス基板２１，透明電極層２２，発光層２３，陰極層２４，透明電極層２５，カバーガラス２６の各層が形成されている。中央の発光層２３として，無機化合物が使用されているものが無機ＥＬ光源であり，有機化合物が使用されているものが有機ＥＬ光源である。一般に，無機ＥＬ光源では，発光層２３に電界を印加することにより発光する。また，有機ＥＬ光源では，発光層２３内で電子輸送層の電子とホール輸送層のホールとを再結合させることにより発光する。この画像読み取り装置１の発光層２３としては，無機ＥＬ光源でも有機ＥＬ光源でもかまわない。

透明電極層２２，２５は，インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）を用いた透明な電極であり，図３に示すように，原稿ガラス１０の端部に設けられた駆動回路３１，３２によって電圧制御される。この駆動回路３１，３２は，画像読み取り領域外に配置されている。駆動回路３１，３２により電圧制御される透明電極層２２，２５は，図２に示すように，発光層２３及び陰極層２４を挟んで交差するように配置されている。透明電極層２２と透明電極層２５との交差した部分が発光単位２７となっている。すなわち，図３に示す原稿ガラス１０には，発光単位２７が格子状に配置されている。この図では，横方向の帯状に設けられた複数の透明電極層２２が駆動回路３１によって選択的に制御され，奥行き方向に帯状に設けられた複数の透明電極層２５が駆動回路３２によって選択的に制御される。これにより，各発光単位２７の点灯・消灯の駆動がなされる。すなわち，格子状に配置された発光単位２７を駆動回路３１，３２によって駆動することにより，希望の箇所の発光層２３を選択的に発光させることができる。

ここで，ＥＬ光源２０は，カラー読み取りを行う画像読み取り装置１の光源として使用される場合には，白色光源であることが望ましい。有機ＥＬ光源の場合では，赤，緑，青の３種類の有機ＥＬ材料を混ぜ合わせることで白色光を得ることができる。あるいは，赤，緑，青の各色の発光層を重ね合わせて同時発光させることによっても白色光を得ることができる。一方，モノクロ専用機用の装置では，視感度特性の中心に近い緑色の光源が選択されることが多い。この場合には，緑色の発光層のみを有するＥＬ光源２０としても良い。

次に，本形態の画像読み取り装置１によって原稿Ｓの画像を読み取る動作について説明する。ユーザが原稿ガラス１０に原稿Ｓをセットし，読取を指示することにより，駆動モータ等によって反射ミラー１１が移動開始される。また，駆動回路３１，３２によって原稿ガラス１０中のＥＬ光源２０が駆動され，必要な部分が発光される。

このとき，原稿Ｓの走査速度や反射ミラー１１の駆動速度と同期して，図１に示すように，ＥＬ光源２０のうち反射ミラー１１の直上部分は発光しないようにする。透明電極層２２，２５が透明であるため，発光層２３から発せられた光は原稿Ｓに向かうとともに図中下方へも発散される。この発光層２３からの直接光が反射ミラー１１に入射すると，光電変換素子への有害光となって読み取り画像品質を劣化させるおそれがある。この画像読み取り装置１では，反射ミラー１１の直上部分を発光させないことにより，直接光の入射を抑制することができる。一般に，画像読み取りに必要な副走査方向の幅は，例えば６００ｄｐｉで原稿を読み取る場合は約４２．３μｍ幅であるので，少なくともこの幅以上の非発光幅を設けるとよい。

このことは，読取位置直下のＥＬ光源２０は発光していないということになる。そのため，ＥＬ光源２０の位置が原稿Ｓに近すぎると，読み取り領域に照射される光量が減少してしまう。一方，反射ミラー１１にはできるだけ近づけることが好ましい。これらのことから，ＥＬ光源２０は，図２に示すように，原稿ガラス１０の図中下側寄りに設けるのが良い。すなわち，カバーガラス２６は，ガラス基板２１よりも厚い。従来，原稿ガラスは，ガラス強度等の関係から３〜４ｍｍ厚のものが使用されることが多い。本形態の原稿ガラス１０では，カバーガラス２６の厚みを調整することにより，必要な強度を有するものとすることができる。

この結果，ＥＬ光源２０から発光された光は，原稿Ｓに照射されて原稿Ｓの画像情報を含んだ反射光となる。原稿ガラス１０は透明であり，反射ミラー１１の直上部分は発光されていないので，原稿Ｓでの反射光の一部が原稿ガラス１０を透過して反射ミラー１１に入射される。さらに，反射ミラー１１で反射された光は，レンズを介して光電変換素子へと導かれ，画像情報として出力される。

ここで，図１では原稿ガラス１０のＥＬ光源２０から発光された光が，選択的に上方へのみ照射されているように示されているが，光は一般的には，上下の区別無くあらゆる方向へ向かう。そこで，図４に示すように，スライダユニットに遮光板４１を設けるとさらに良い。このようにすれば，読取位置周辺のＥＬ光源２０からの直接光が反射ミラー１１に入射されることが防止され，読み取り画像品質をさらに上げることができる。また，遮光板４１に代えて反射部材を用いて，その反射光が原稿Ｓの読取位置に集光されるようにしても良い。このようにすれば，ＥＬ光源２０の光量を無駄にせず，効率を上昇させることができる。

さらに，ＥＬ光源２０の他の駆動方法として，図５〜図８に示すように，所定の領域だけを点灯させるようにしても良い。例えば，図５に示すように，発光領域５１を読み取り領域の前後の所定の幅領域とする。このようにすれば，発光領域５１を小さいものとできるので，さらなる低消費電力化が可能である。また，図５に示すようにライン制御を行う場合には，図３に示した格子状の発光単位２７とする必要はなく，ライン状の発光単位とすることができる。この場合，透明電極層２２，２５は交差するように配置される必要はなく，ライン状の画素単位に合わせて平行に配置されていても良い。また，一方の透明電極の電位を一定とし，他方の透明電極にのみ駆動回路を設けて駆動すれば，さらなる薄型化が可能であり，制御も容易となる。このとき，一定電位とする透明電極はライン状である必要はなく，複数の発光単位をカバーする大きさを有する共通電極としてもよい。

またあるいは，原稿サイズ検出センサによって原稿の主走査方向幅をあらかじめ検出しておき，図６に示すように，発光領域５２を読み取り領域の前後の所定の幅領域で，かつ，検出された主走査方向幅内としても良い。このようにすれば，さらに発光領域５２は小さく，必要な部分のみとなるので低消費電力化が可能である。

またあるいは，図７に示すように，読み取り領域の主走査方向端部では中央部に比較して広域で発光されるように発光領域５３を設定しても良い。これは，縮小光学系の画像読み取り装置では，縮小レンズのコサイン４乗則に従い結像面の端部の照度が低下することによる。主走査方向端部での発光面積を大きくした発光領域５３とすることによって，この低下分を補正することができる。このときには，画像読み取り装置１であらかじめ白基準板を読み取り，その出力結果に基づいて発光領域５３が設定されるようにすると良い。

またあるいは，図８に示すように，各種のばらつきを考慮した発光領域５４を設定しても良い。画像読み取り装置１では，ＥＬ光源２０の出力ばらつき，光電変換素子の感度ばらつき，反射ミラー１１の反射率ばらつき等の各種のばらつき要素がある。そこで，画像読み取り装置１であらかじめ白基準板を読み取り，その出力結果を基にして全域でできるだけ均等な出力となるように発光領域５４を設定する。このようにすれば，読み取り後に各種の補正をする必要が無いので，読み取り処理速度を上げることができる。また，時々白基準板を読み取って，その結果を基に発光領域５４を設定し直すことにより，経年変化等に応じて補正をすることもできる。また，各種の読み取り条件に応じて発光領域５４を設定することもできる。

以上詳細に説明したように本形態の画像読み取り装置１によれば，原稿ガラス１０内にＥＬ光源２０が設けられているので，原稿Ｓのごく近くに光源が配置されることとなり，低輝度・低消費電力の光源でも十分な照度が得られる。また，光源をスライダユニットに搭載しないので，スライダユニットの軽量化および薄型化を図ることができる。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の形態では，ＥＬ光源を駆動するにあたり，パッシブ形の駆動方式を利用しているが，ＴＦＴ電極等を用いたアクティブ型の駆動方法を使用することもできる。
また上記の形態では，スライダユニットに遮光板４１を設けているが，原稿ガラス１０の裏面に電子シャッタ層を設け，発光領域に合致させて遮光させるようにしてもよい。

本形態の画像読み取り装置の概略構成を示す断面図である。 有機ＥＬ光源の概略構成を示す断面図である。 有機ＥＬ光源の駆動回路の概略構成を示す説明図である。 画像読み取り装置の概略構成を示す断面図である。 有機ＥＬ光源の駆動方法を示す説明図である。 有機ＥＬ光源の駆動方法を示す説明図である。 有機ＥＬ光源の駆動方法を示す説明図である。 有機ＥＬ光源の駆動方法を示す説明図である。 従来の画像読み取り装置の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 画像読み取り装置
１０ 原稿ガラス
１１ 反射ミラー（受光器）
２３ 発光層（エレクトロルミネッセンス層）
２２，２５ 透明電極層（透明電極）
４１ 遮光板（遮光部材）

Claims (7)

1. 原稿を載置する原稿ガラスと，前記原稿ガラスを挟んで原稿の反対側に配置された受光器とを有し，前記受光器を前記原稿ガラスと平行に移動させて原稿の画像を読み取る画像読み取り装置において，
   前記原稿ガラス内に配置されたエレクトロルミネッセンス層と，
   前記エレクトロルミネッセンス層を領域ごとに発光させる透明電極とを有し，
   前記エレクトロルミネッセンス層からの光が原稿により反射された反射光を前記受光器が受光して画像情報を得ることを特徴とする画像読み取り装置。
2. 請求項１に記載する画像読み取り装置において，
   前記受光器における前記原稿ガラス側の面に遮光部材が配置されており，
   前記遮光部材には，移動方向と交差する方向に延びた隙間が設けられていることを特徴とする画像読み取り装置。
3. 請求項１または請求項２に記載する画像読み取り装置において，
   画像読み取り時に，前記エレクトロルミネッセンス層のうち前記受光器の直上の領域を非発光とし，前記受光器の移動に同期させて非発光領域を移動させることを特徴とする画像読み取り装置。
4. 請求項３に記載する画像読み取り装置において，
   画像読み取り時に，前記受光器の直上の非発光領域に隣接する領域のみを発光させ，前記受光器の移動に同期させて発光領域を移動させることを特徴とする画像読み取り装置。
5. 請求項４に記載する画像読み取り装置において，
   前記受光器の移動方向と交差する方向における発光領域の長さを，読み取り対象の原稿の幅に合わせた長さとすることを特徴とする画像読み取り装置。
6. 請求項４または請求項５に記載する画像読み取り装置において，
   前記受光器の移動方向における発光領域の長さを，読み取り対象の原稿の幅方向の端部において中央部より長くすることを特徴とする画像読み取り装置。
7. 請求項４または請求項５に記載する画像読み取り装置において，
   前記受光器の移動方向における発光領域の長さを，前記エレクトロルミネッセンス層の出力ばらつきまたは前記受光器の感度ばらつきに応じた長さとすることを特徴とする画像読み取り装置。

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