JP2007193287A - 原稿照明装置及び画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原稿照明部に蛍光ランプからの直接光を照射させない構造とし、反射板により導かれる集光光束のみを利用することで不要領域への照射をなくし、原稿の反射濃度に影響されない高効率でかつ不要光束を減らした原稿照明装置を実現する。
【解決手段】本発明の原稿照明装置３１は、光源として光束が放射される開口部２ａを持つ蛍光ランプ２−１，２−２を有するとともに、前記蛍光ランプからの光束を集光する楕円形状を成す反射板１−１，１−２を備えており、蛍光ランプ２−１，２−２の開口部２ａを斜め下向きに設けるとともに、反射板１−１，１−２を蛍光ランプの斜め下側に配置し、且つ蛍光ランプの開口部から放射される光束が反射板を経由して原稿読み取り領域に集光される構成とした。また反射板の一方の焦点を蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線上に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は原稿照明装置及びそれを用いた画像読取装置に関し、特に蛍光ランプを光源として使用するものにおいて、高光量かつ低フレア照明を達成することができる原稿照明装置及びそれを用いた画像読取装置に関するものであり、さらにはその画像読取装置を備えた複写機、ファクシミリ、あるいは複写機、プリンタ、ファクシミリ等の機能を備えた複合機などの画像形成装置に関する。

複写機等の画像形成装置や、スキャナ装置等に用いられる画像読取装置に関しては種々の提案がなされている（例えば特許文献１〜５等）。このような画像読取装置で使用される蛍光ランプはキセノンランプが一般的で、通常直径１０ｍｍ程度のものを使用する場合が多い。このキセノンランプはハロゲンランプより輝度は低いが可視光を発している部分の面積が広いため発光光量が大きく、消費電力に対する発光効率は高い。また、発光光量はその蛍光塗料が塗られている面積に略比例するためガラス管の直径を大きくし、蛍光塗料をより広く塗布すると発光光量が増す。しかし、ガラス管の直径を大きくすると原稿照明装置が大型化するため、画像読取装置そのものが大きくなってしまう。

図７は原稿照明装置の光源として使用されるキセノンランプの要部断面図である。この図におけるキセノンランプは厚み０．５〜１ｍｍ程度の筒状の透明ガラス管内部にキセノンガスを封入し、ガラス管の外周に設けた対向電極に数百Ｖの交流電圧を加えることで放電をさせる。この放電により流れる電子がガラス管内部を通過するときにキセノン原子と衝突し、紫外線を発生させる。紫外線はガラス管の内周面に塗布された蛍光塗料を照射すると蛍光物質が励起されて可視光を発光する。この可視光がアパーチャ（開口部）から外部に放射される

図８は上記のキセノンランプを原稿照明用の光源として用いたときの従来の原稿照明装置の要部概略図である。一般的な原稿照明装置はキセノンランプ１本と１つの反射板により画像読み取り領域を照射する構造となっている。キセノンランプから放射された光束の１部は反射板を介して原稿台ガラス上に載置された原稿面の読み取り領域を照射する。他の光束は直接的に原稿面の読取領域を照射する。これらの反射光束は図示せぬ第１ミラー、第２ミラー、第３ミラーを経由して結像レンズに指向し、ＣＣＤセンサー等の読取手段で画像情報として読み取られる。

反射板の形状としては、楕円面形状のものや、放物面形状のものなどが知られており、光源用ランプが柱状の場合は筒状の反射板が知られている。
また、楕円面形状の反射板としては、２つの焦点のうち、被照射体（原稿面）から遠い側の焦点に光源用ランプの中心がくるように配置したものがある。

特開２０００−３０７８０９号公報 特開２００４−２３５８６１号公報 特開２００３−２８３８２０号公報 特開平１１−２３７６９９号公報 特開平１１−２０５５３８号公報

上記で説明した従来の原稿照明装置には以下に示すような問題がある。
例えば、高生産性をもつ高速フルカラースキャナなどでは原稿照明光量を多く必要とする。しかしキセノンランプで高光量を確保するには蛍光体の塗布面積を増やし、つまりはガラス管の径を大型化し、かつ多くの電流を与える必要がある。ガラス管の径を大型化した場合、アパーチャ（開口部）の面積も広がるため、反射板そのものも大型化する必要があり、照明装置全体としてはかなり大型化されることになる。

また、キセノンランプは発光面積が大きいこととアパーチャ（開口部）から光束が放射されるため、原稿照明部に集光させることが困難である。例えば図８に示すように原稿照明部Ａに集光させたい光束はＢの領域まで照射してしまい、広い面積を照明することになる。そのため不要な光束からの反射光束が反射板やキセノンランプを経由して再度原稿面を照射してしまう。この反射光束の光量が多い場合には原稿の濃度によって照明光量が変化してしまい、例えば濃度の低い原稿はより濃度が低く、濃度が高い原稿はより濃度が高くなることになる。つまり原稿に対して読み取られた画像情報の濃度差が大きくなり、原稿再現性が悪くなるという問題がある。また、一般的に高光量のランプを使用した照明装置においても原稿再現性が悪化していく傾向がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、原稿照明部に蛍光ランプからの直接光を照射させない構造とし、反射板により導かれる集光光束のみを利用することで不要領域への照射をなくし、原稿の反射濃度に影響されない高効率でかつ不要光束を減らした原稿照明装置を提供することを目的とし、さらには反射板による集光性能を高めるとともに、不要光束をさらに低減させ、反射板の小型化を可能とする原稿照明装置を提供することを目的とする。そして本発明は、その原稿照明装置を用いた画像読取装置及びその画像読取装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では以下のような技術的手段を採っている。
本発明の第１の手段は、長軸円筒形状より成る光源から放射された光束を反射板により集光させ、原稿載置台のコンタクトガラス上に載置された原稿面の原稿読み取り領域を照明する原稿照明装置において、前記光源として光束が放射される開口部（アパーチャ）を持つ蛍光ランプを有するとともに、前記蛍光ランプからの光束を集光する楕円形状を成す反射板を備えており、前記蛍光ランプの開口部（アパーチャ）を斜め下向きに設けるとともに、前記反射板を前記蛍光ランプの斜め下側に配置し、且つ前記蛍光ランプの開口部（アパーチャ）から放射される光束が前記反射板を経由して原稿読み取り領域に集光される構成としたことを特徴とする（請求項１）。
また、本発明の第２の手段は、第１の手段の原稿照明装置において、前記反射板の一方の焦点を前記蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線上に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置したことを特徴とする（請求項２）。

本発明の第３の手段は、第１の手段の原稿照明装置において、前記反射板が、
(Ｘ²／Ａ²)＋(Ｙ²／Ｂ²)＝１
（Ａ＞Ｂ＞０）
かつ、
α＞sin^-1(Ｒ／Ｄ)
θ＝α＋β＋γ
の関係を満たし、前記反射板の一方の焦点を前記蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線上に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置したことを特徴とする（請求項３）。
ここで、Ｘ：楕円の長軸、Ｙ：楕円の短軸、θ：楕円の傾き、Ｒ：蛍光ランプの半径、Ｄ：楕円の焦点距離である。また、図１に示すようにα、β、γはそれぞれ独立した存在であり、α：楕円の長軸と原稿面に最も近い光線の成す角度、β：光線の集光角度、γ：原稿面から最も遠い光線と光軸（ミラーと原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸）の成す角度であり、全ての角度を足し合わせた角度が、楕円の傾き角度θになっている。

本発明の第４の手段は、第１の手段の原稿照明装置において、前記反射板が、
(Ｘ²／Ａ²)＋(Ｙ²／Ｂ²)＝１
（Ａ＞Ｂ＞０）
かつ、
Ｙ≧(Ｄ・sin２θ)／２
（Ｘ：楕円の長軸、Ｙ：楕円の短軸、Ｄ：楕円の焦点距離、θ：楕円の傾き）
の関係を満たし、前記反射板の一方の焦点を前記蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線上に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置したことを特徴とする（請求項４）。
上記の式は、楕円の長軸方向をＸ軸、楕円の短軸方向をＹ軸、ＸＹ座標系の原点を楕円中心、楕円の長軸の傾き角度をθとおいたときのＹ座標の範囲を示しており、楕円が通過する点または、その範囲を楕円の焦点距離と楕円の傾きから決定することができる。

本発明の第５の手段は、第１乃至第４のいずれか一つの手段の原稿照明装置において、前記蛍光ランプを２本有するとともに、２本の蛍光ランプからの光束をそれぞれ集光する楕円形状を成す２つの反射板を備えており、２つの反射板を形成する各々の楕円の長軸の交点は、コンタクトガラス内、もしくはコンタクトガラスよりも高い位置にあることを特徴とする（請求項５）。
また、本発明の第６の手段は、第５の手段の原稿照明装置において、２つの反射板を形成する各々の楕円の長軸の交点は、２つの楕円の原稿面側の焦点位置であり、
Ｄ・cosθ≧Ｈ
（Ｄ：楕円の焦点距離、θ：楕円の傾き、Ｈ：ランプ中心からコンタクトガラス下面までの距離）
の関係を満たすＤ及びθを用いることを特徴とする（請求項６）。
このように設定ことにより、原稿面に到達する２つの蛍光ランプから放射された光が交差する領域が、確実に原稿面よりも上方になる。つまり、原稿が浮いている箇所でも、コンタクトガラス上と同等の明るさを確保することができる。

本発明の第７の手段は、第１乃至第４のいずれか一つの手段の原稿照明装置において、前記蛍光ランプを１本有するとともに、前記蛍光ランプからの光束を集光する楕円形状を成す１つの反射板を備えており、前記反射板を形成する楕円の原稿面側の焦点が、前記コンタクトガラス内、もしくは前記コンタクトガラスよりも高い位置にあることを特徴とする（請求項７）。
この第７の手段では、蛍光ランプと反射板の組が１つの場合でも、第５の手段の効果と同様に、原稿が浮いている箇所でも、コンタクトガラス上と同等の明るさを確保することができる。

本発明の第８の手段は、第１の手段の原稿照明装置において、前記蛍光ランプを２本有するとともに、２本の蛍光ランプからの光束をそれぞれ集光する楕円形状を成す２つの反射板を備えており、前記反射板が、
(Ｘ²／Ａ²)＋(Ｙ²／Ｂ²)＝１
（Ａ＞Ｂ＞０）
かつ、
α＞sin^-1(Ｒ／Ｄ)
θ＝α＋β＋γ
かつ、
Ｙ≧(Ｄ・sin２θ)／２
（Ｘ：楕円の長軸、Ｙ：楕円の短軸、θ：楕円の傾き、α：楕円の長軸と原稿面に最も近い光線の成す角度、β：光線の集光角度、γ：原稿面から最も遠い光線と光軸の成す角度、Ｒ：蛍光ランプの半径、Ｄ：楕円の焦点距離）
の関係を満たし、前記反射板の一方の焦点を前記蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線上に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置するとともに、２つの反射板を形成する各々の楕円の長軸の交点は、コンタクトガラス内、もしくはコンタクトガラスよりも高い位置にあり、かつ、２つの反射板を形成する各々の楕円の長軸の交点は、２つの楕円の原稿面側の焦点位置であり、
Ｄ・cosθ≧Ｈ
（Ｄ：楕円の焦点距離、θ：楕円の傾き、Ｈ：ランプ中心からコンタクトガラス下面までの距離）
の関係を満たすＤ及びθを用いることを特徴とする（請求項８）。

本発明の第９の手段は、第１乃至第８のいずれか一つの手段の原稿照明装置において、前記反射板は、前記蛍光ランプから放射された光が直接反射ミラーに指向することがないように遮光する機能を含む形状になっていることを特徴とする（請求項９）。

本発明の第１０の手段は、原稿載置台のコンタクトガラス上に載置された原稿面の原稿読み取り領域を原稿照明装置で照明し、原稿面からの反射光を反射ミラーや結像レンズからなる光学系を介して読取手段に導き、該読取手段で原稿画像を読み取る画像読取装置において、前記原稿照明装置として、第１乃至第９のいずれか一つの手段の原稿照明装置を備えたことを特徴とする（請求項１０）。
また、本発明の第１１の手段は、原稿画像を読み取る画像読取装置と、該画像読取装置で読み取った画像情報に基いて記録材に画像を形成する画像形成部を備えた画像形成装置において、前記画像読取装置として、第１０の手段の画像読取装置を備えたことを特徴とする（請求項１１）。

本発明の原稿照明装置によれば、長軸円筒形状より成る光源から放射された光束を反射板により集光させ、原稿載置台のコンタクトガラス上に載置された原稿面の原稿読み取り領域を照明する原稿照明装置において、前記光源として光束が放射される開口部（アパーチャ）を持つ蛍光ランプを有するとともに、前記蛍光ランプからの光束を集光する楕円形状を成す反射板を備えており、前記蛍光ランプの開口部（アパーチャ）を斜め下向きに設けるとともに、前記反射板を前記蛍光ランプの斜め下側に配置し、且つ前記蛍光ランプの開口部（アパーチャ）から放射される光束が前記反射板を経由して原稿読み取り領域に集光される構成としたことにより、原稿照明部に蛍光ランプからの直接光を照射させない構造とすることができ、反射板により導かれる集光光束のみを利用することで不要領域への照射をなくし、原稿の反射濃度に影響されない高効率でかつ不要光束を減らした原稿照明装置を実現することができる。そして本発明では、例えば第３の手段の関係を満たし、反射板の一方の焦点を蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線上に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置したことで、蛍光ランプの開口角度は、常に原稿面とは反対側かつミラーと原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸側を向くことになり、原稿面上に到達するフレア光を低減することが可能になり、効率良く原稿面を照射することが可能になる。また、第４の手段の関係を満たすことで、蛍光ランプと反射板の位置関係、及び最適な楕円形状を得ることができる。

また、本発明の第５の手段または第７の手段の関係を満たすことで、蛍光ランプから放射される光束の集光位置がコンタクトガラス内、もしくはコンタクトガラスよりも高い位置にあるため、原稿が浮いた場合でも光量の変動量が少なく、画像情報の濃度差が大きくなることを防ぐことが可能となる。

本発明の画像読取装置は、原稿照明装置として、第１乃至第８のいずれか一つの手段の原稿照明装置を備えたことにより、高効率でかつ低フレア照明を達成することができ、原稿再現性の良い画像読み取りを行うことができる。そして、この画像読取装置を備えた画像形成装置では、原稿再現性の良い画像形成を行うことができる。

以下、本発明の構成、動作及び作用を図示の実施例に基いて詳細に説明する。
まず、本発明の原稿照明装置が用いられる画像読取装置を備えた画像形成装置の一例について説明する。
図９は画像読取装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略全体構成図であり、フルカラー複写機（あるいはスキャナ機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能を備えた複合機）の一例を示している。
この画像形成装置は、装置本体１００、本体を載せる給紙テーブル２００、装置本体上に取り付ける画像読取装置（スキャナ）３００、スキャナ上に取り付けられた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００、等から構成されている。

装置本体１００の中央にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応する４つの画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋを横に並べて配置したタンデム型画像形成部２０が構成されている。このタンデム型画像形成部２０の各画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー像が形成される像担持体としてのドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋを有している。

タンデム型画像形成部２０の上方には、露光装置２１が設けられている。図示を省略しているが、露光装置２１は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、光源から出射されたレーザ光束をコリメートする光学系と、ポリゴンミラー（回転多面鏡）とポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたｆθレンズ等の走査・結像用のレンズやミラー等から構成されている。そして、各色の画像情報に応じてレーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され、各色の感光体に照射される。

タンデム型画像形成部２０の下方には、無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設置されている。中間転写ベルトは、図示の例では３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能であり、第１の支持ローラ１４は中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動ローラである。また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間には、各色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋから中間転写ベルト１０にトナー像を転写する一次転写手段として、一次転写ローラ６５Ｙ、６５Ｃ、６５Ｍ、６５Ｂｋが中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋに対向するように設けられている。また、第３の支持ローラ１６のベルト搬送方向下流側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。

中間転写ベルト１０の下方には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示の例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写べルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像を給紙テーブル２００から給紙された記録材に転写する。
２次転写装置２２の横には、転写材上の画像を定着する定着装置２５が設けられている。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成されており、定着ベルト２６を支持するローラ等に加熱源を有している。

上述した２次転写装置２２には、画像転写後の記録材をこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん２次転写装置として、転写ローラや転写チャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写材搬送機能を別途備える必要がある。
なお、図示の例では２次転写装置２２および定着装置２５の下方に、上述したタンデム型画像形成部２０と平行に、記録材を反転排紙したり、記録材の両面に画像を形成するために記録材を反転して再給紙したりする反転装置２８を備えている。

この画像形成装置を用いてコピーを行うときは、ＡＤＦ４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、ＡＤＦ４００を開いてスキャナ３００の原稿載置台のコンタクトガラス３上に原稿をセットし、ＡＤＦ４００を閉じて原稿を押さえる。
そして、不図示の操作部のスタートスイッチを押すと、ＡＤＦ４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３上へと移動した後にスキャナ３００を駆動し、他方、コンタクトガラス３上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、光源２−１，２−２と反射板と第１ミラー４を有する原稿照明装置３１（第１走行体）、および第２ミラーと第３ミラーを保持する第２走行体３２を走行する。そして、原稿照明装置３１で光源２−１，２−２から光を放射し、反射板で放射光を原稿面に集光するとともに原稿面からの反射光を第１ミラー４で反射して第２走行体３２に向け、第２走行体３２の第２、第３のミラーで反射して結像レンズ３３を通して読取手段であるＣＣＤ等の読取りセンサ３４に入れ、読取りセンサ３４で原稿内容を読み取る。その後、操作部でのモード設定、あるいは操作部で自動モード選択が設定されている場合には原稿の読み取り結果に従い、フルカラーモードまたは白黒モードで画像形成動作を開始する。

ここで、フルカラーモードが選択された場合には、タンデム型画像形成部２０の各画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋの各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋが図９で反時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋの表面が帯電装置により一様に帯電される。そして、各色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋには露光装置２１から各色の画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋが回転することにより各色の現像装置６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍ、６０Ｂｋで各色のトナーにより現像され顕像化される。各色のトナー像は中間転写ベルト１０の搬送とともに、一次転写ローラ６５Ｙ、６５Ｃ、６５Ｍ、６５Ｂｋにより中間転写ベルト１０上に順次転写されて中間転写ベルト１０上にフルカラー画像を形成する。

一方、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、給紙テーブル内４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから用紙等の記録材を送り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して本体内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の記録材を送り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上のフルカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に記録材を送り込み、２次転写装置２２で転写して記録材上にトナー像を転写する。

トナー像が転写された記録材は、２次転写装置２２の２次転写ベルト２４で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で熱と圧力とを加えて記録材にトナー像が定着された後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び２次転写位置２２へと再給紙され、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。

次に、白黒モードが選択された場合には、支持ローラ１５が下方に移動し、中間転写ベルト１０を感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍから離間させる。そしてブラック（Ｂｋ）用の感光体４０Ｂｋのみが図９の反時計回り方向に回転し、ブラック（Ｂｋ）用の感光体４０Ｂｋの表面が帯電ローラ７０により一様に帯電され、露光装置２１からＢｋの画像に対応するレーザ光が照射され、潜像が形成され、現像装置６０ＢｋのＢｋのトナーにより現像されてトナー像となる。このトナー像は中間転写ベルト１０上に転写される。この際、Ｂｋ以外の３色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、現像装置６０Ｙ、６０Ｃ、６０Ｍは停止しており、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。

一方、給紙テーブル内４３の給紙カセット４４から記録材が給紙され、レジストローラ４９により、中間転写ベルト１０上に形成されているトナー像と一致するタイミングで２次転写装置２２に搬送される。そして、２次転写装置２２でトナー像が転写された記録材は、フルカラー画像の場合と同様に定着装置２５で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。

以上、画像読取装置（スキャナ）３００を備えた画像形成装置の一例について説明したが、本発明は上記の構成に限定されるものではない。すなわち図示の例ではタンデム型のカラー画像形成装置の例を示したが、本発明に係る画像形成装置は、一つの感光体に対して複数の現像器を備えた所謂１ドラム・中間転写方式の構成でもよいし、また、白黒画像のみを形成する構成でもよい。

次に本発明の特徴である原稿照明装置３１の具体的な実施例について説明する。

［実施例１］
図１は本発明の一実施例を示す２本の蛍光ランプを搭載した原稿照明装置の概略断面図である。本実施例では、長軸円筒形状より成る光源２−１，２−２から放射された光束を反射板１−１，１−２により集光させ、原稿載置台のコンタクトガラス３上に載置された原稿面の原稿読み取り領域を照明する原稿照明装置３１において、光源として開口部（アパーチャ）を持つ２本の蛍光ランプ（例えば図７に示すような構造のキセノンランプ）２−１，２−２を有するとともに、２本の蛍光ランプ２−１，２−２からの光束をそれぞれ集光する楕円形状を成す２つの反射板１−１，１−２を備えており、蛍光ランプ２−１，２−２の開口部（アパーチャ）２ａを斜め下向きに設けるとともに、反射板１−１，１−２を蛍光ランプ２−１，２−２の斜め下側に配置し、且つ蛍光ランプ２−１，２−２の開口部（アパーチャ）２ａから放射される光束が反射板１−１，１−２を経由して原稿読み取り領域に集光される構成としたものである。また、この原稿照明装置３１においては、楕円反射板１−１，１−２の一方の焦点を蛍光ランプ２−１，２−２の中心と開口部２ａの中心を結ぶ直線上に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置している。
なお、図１では、２本の蛍光ランプ２−１，２−２と２つの反射板１−１，１−２を搭載した例を示したが、１本の蛍光ランプと１つの反射板を用いる構成でもよい。

次に反射板１−１，１−２の形状及び蛍光ランプ２−１，２−２との位置関係について詳細に説明する。図１において、左右の反射板１−１，１−２と蛍光ランプ２−１，２−２は、ミラー４と原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸を挟んで左右対称位置に設けられているので、ここでは図の左側の楕円反射板１−１と蛍光ランプ２−１を例に上げて説明する。反射板１−１の楕円形状は、楕円の長軸方向をＸ軸、楕円の短軸方向をＹ軸とすると、
(Ｘ²／Ａ²)＋(Ｙ²／Ｂ²)＝１
（Ａ＞Ｂ＞０）
で表され、楕円の長軸（Ｘ軸）は、反射ミラー４と原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸に対し、角度θ傾いている。
半径Ｒの蛍光ランプ２−１の中心は、楕円の２つの焦点のうち、原稿面から遠い焦点と一致するように、また他方の焦点位置は原稿面になるように配置する。このような楕円円周上のうち、図中で実線で描いた部分を反射板１−１とする。

ここで、
α：楕円の長軸と原稿面に最も近い光線の成す角度、
β：光線の集光角度、
γ：原稿面から最も遠い光線と光軸（ミラー４と原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸）の成す角度、
と定義したとき、各３つの角度は重複することなく独立に存在しており、楕円の傾き角度θは、
θ＝α+β+γ
の関係にある。
さらに、角度αは、
α＞sin^-1(Ｒ／Ｄ)
を満たしている。

蛍光ランプ２−１の開口部（アパーチャ）２ａは斜め下側に設けられており、その開口角度の範囲は、原稿面と反対側で、かつミラー４と原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸側を向くために、原稿面において照明として利用されない光の存在を可能な限り低減することができる構造になっている。
また、角度αを上式のように制限することで反射板１−１で反射された光束がランプ自身で影を作らないようにすることができ、照度の高効率化を図ることができる。
なお、上記では図の左側の反射板１−１と蛍光ランプ２−１について説明したが、右側の反射板１−２と蛍光ランプ２−２の関係も上記と同様である。

［実施例２］
図２は図１の左側の楕円反射板１−１と蛍光ランプ２−１のみを抽出して示したものである。ここでは、楕円の２つの焦点を結ぶ線、ミラー４と原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸、蛍光ランプ２−１の中心を通り水平方向の光軸と平行な直線からなる直角三角形（図中の斜線部分）を考える。
楕円の長軸方向をＸ軸、短軸方向をＹ軸とすると、前述したように反射板１−１の楕円形状は、
(Ｘ²／Ａ²)＋(Ｙ²／Ｂ²)＝１
（Ａ＞Ｂ＞０）
で表され、２つの焦点間距離をＤ、楕円の傾き角度をθとすると、直角三角形の頂点のＹ座標は、
ｙ＝Ｄ・sinθ・cosθ
＝(Ｄ・sin２θ)／２
となる。

ここで示されたＹ座標よりも外側の点を通り、かつ蛍光ランプ２−１の中心及び原稿面を焦点にもつ楕円を形成することで、限られたスペースの中で適切な楕円形状を選択することができる。
さらに、上記のα、β、γの関係と楕円の大きさを規制するｙの値を同時に満足することで、高効率と低フレアという相反する性質を同時に達成することができる蛍光ランプ２−１と反射板１−１の位置関係、及び反射板１−１の形状を示すことができる。

なお、図１中の斜線部５は、原稿照明に利用される光束の範囲を示したものである。蛍光ランプ２−１の開口部２ａが原稿面の反対側を向いているために、直接光がスリット６を通過し、反射ミラー４に指向してしまうような光線が外乱光となり、原稿再現性に悪影響を及ぼしてしまうことが懸念されるが、反射板１−１の形状は、鉛直方向の光軸側に余裕をもって伸ばしていることで、外乱光の影響を低減している。すなわち、反射板１−１，１−２は、蛍光ランプ２−１，２−２から放射された光が直接反射ミラー４に指向することがないように遮光する機能を含む形状になっている。このとき、スリット６の範囲を反射板１が遮らないように注意しなければならない。

［実施例３］
図３は本発明の別の実施例を示す原稿照明装置の概略断面図である。図１と異なる点は、反射板１−１，１−２を楕円形状として、その楕円の一方の焦点（図中のｂ点、ｃ点）を、蛍光ランプ２−１，２−２の中心と開口角φの中央（開口中心（φ／２の位置））を結ぶ直線上で、かつランプ管径と交わる点に配置して、他方の焦点（図中のａ点）を光軸上にある原稿照明位置近傍となるように配置している点である。

［実施例４］
さらに本発明の原稿照明装置では、図６の実施例に示すように、蛍光ランプ２−１，２−２の中心とコンタクトガラス３の下面までの距離をＨとしたとき、
Ｄ・cosθ≧Ｈ
の関係を満たすＤ及びθを用いることにより、図６に示すように、２つの蛍光ランプ２−１，２−２から放射された光が交差する領域（図中の斜線部分）の最高点が、確実に原稿面よりも上方になる。つまり、最も明るい領域を確実に原稿照射に用いることが可能になる。
なお、図６で、原稿面を照射する光線が焦点位置で点に収束していないのは、光源が図７に示すようなキセノンランプであり、面光源となるためである。

また、図１０に示すグラフは、原稿面、すなわちコンタクトガラス上面から原稿が離れた距離と、その時の画像データの変動量を表したものである。
本発明による原稿照明装置では、前述の第５の手段及び第７の手段を用いることにより、従来の原稿照明装置に比べて原稿が浮いた時の画像データの変動量を１／３以下に抑えることが可能である。

以上、実施例に基いて説明してきたように、本発明の原稿照明装置３１によれば、長軸円筒形状より成る光源から放射された光束を反射板により集光させ、原稿載置台のコンタクトガラス上に載置された原稿面の原稿読み取り領域を照明する原稿照明装置において、光源として、開口部（アパーチャ）２ａを持つ蛍光ランプ２−１，２−２を２本と、楕円形状を成す２つの反射板１−１，１−２を備えており、蛍光ランプ２−１，２−２の開口部（アパーチャ）２ａを斜め下向きに設けるとともに、反射板１−１，１−２を蛍光ランプ２−１，２−２より斜め下側に配置し、且つ蛍光ランプ２−１，２−２の開口部（アパーチャ）２ａから放射される光束が反射板１−１，１−２を経由して原稿読み取り領域に集光される構成としたことにより、原稿照明部に蛍光ランプ２−１，２−２からの直接光を照射させない構造とすることができ、反射板１−１，１−２により導かれる集光光束のみを利用することで不要領域への照射をなくし、原稿の反射濃度に影響されない高効率でかつ不要光束を減らした原稿照明装置を実現することができる。

さらに本発明では、図１に示したように、楕円反射板１−１，１−２が、
(Ｘ²／Ａ²)＋(Ｙ²／Ｂ²)＝１
（Ａ＞Ｂ＞０）
かつ、
α＞sin^-1(Ｒ／Ｄ)
θ＝α＋β＋γ
（Ｘ：楕円の長軸、Ｙ：楕円の短軸、θ：楕円の傾き、α：楕円の長軸と原稿面に最も近い光線の成す角度、β：光線の集光角度、γ：原稿面から最も遠い光線と光軸の成す角度、Ｒ：蛍光ランプの半径、Ｄ：楕円の焦点距離）
の関係を満たし、楕円反射板１−１，１−２の一方の焦点を蛍光ランプ２−１，２−２の中心と開口部２ａの中心を結ぶ直線上に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置したことにより、蛍光ランプ２−１，２−２の開口角度の範囲は、常に原稿面とは反対側かつミラー４と原稿面を結ぶ鉛直方向の光軸側を向くことになり、原稿面上に到達するフレア光を低減することが可能になり、効率良く原稿面を照射することが可能になる。

さらに本発明の原稿照明装置では、図１、図２に示したように、楕円反射板１−１，１−２が、
(Ｘ²／Ａ²)＋(Ｙ²／Ｂ²)＝１
（Ａ＞Ｂ＞０）
かつ、
Ｙ≧(Ｄ・sin２θ)／２
（Ｘ：楕円の長軸、Ｙ：楕円の短軸、Ｄ：楕円の焦点距離、θ：楕円の傾き）
の関係を満たし、楕円反射板１−１，１−２の一方の焦点を蛍光ランプ２−１，２−２の中心と開口部の中心を結ぶ直線状に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置したことにより、蛍光ランプ２−１，２−２と反射板１−１，１−２の位置関係、及び最適な楕円形状を得ることができる。また、このように楕円の最適条件を、焦点距離Ｄ、傾き角度θから求められることも本発明の特徴である。

ここで、図４、図５は本発明に係る原稿照明装置の光線の集光状態をシミュレーションした結果を示すものであり、図４は、図１のように楕円反射板１−１，１−２の一方の焦点を蛍光ランプ２−１，２−２の中心とし、他の焦点を原稿照明位置としたときの例であり、図５は、図３に示すように楕円反射板１−１，１−２の一方の焦点を蛍光ランプ２−１，２−２の中心と開口角φの中央（開口中心（φ／２の位置））を結んだ線上でかつ蛍光ランプ２−１，２−２の管径と交差する点ｂ，ｃとし、他の焦点ａを原稿照明位置としたときの例である。なお、図中のｙ、ｚはシミュレーション時の描画用の座標であり、ｙ方向が鉛直方向、ｚ方向が水平方向である。

図４と図５を比較すると、図５の方が蛍光ランプ２−１，２−２から放射された光束は原稿照明位置でより集光されていることがわかる。さらには反射板１−１，１−２の面積を小さくすることが可能になり、照明ユニットの小型化が可能である。
また、２本の蛍光ランプ２−１，２−２及び２つの反射板１−１，１−２はそれぞれ１対の位置関係を持ち、鉛直方向の光軸に対して対称に配置しているので、画像読み取り領域を左右から略均等に照射することができ、切り貼り原稿で発生し易い原稿影をキャンセルすることが可能である。

本発明の原稿照明装置３１では、以上の構成に加えて、２つの楕円反射板１−１，１−２を形成する各々の楕円の長軸の交点は、コンタクトガラス３内、もしくはコンタクトガラス３よりも高い位置にある。また、本発明では、図６に示したように、２つの反射板１−１，１−２を形成する各々の楕円の長軸の交点は、２つの楕円の原稿面側の焦点位置であり、
Ｄ・cosθ≧Ｈ
（Ｄ：楕円の焦点距離、θ：楕円の傾き、Ｈ：ランプ中心からコンタクトガラス下面までの距離）
の関係を満たすＤ及びθを用いるので、このように設定することにより、原稿面に到達する２つの蛍光ランプ２−１，２−２から放射された光が交差する領域が、確実に原稿面よりも上方になる。つまり、最も明るい領域を確実に原稿照射に用いることが可能になり、原稿が浮いている箇所でも、コンタクトガラス３上と同等の明るさを確保することができる。このことは、第７の手段を用いることにより、１灯の蛍光ランプで構成される原稿照明装置においても同様の効果を得ることが可能である。

なお、本発明の原稿照明装置においては、前述の第８の手段のように、以上に述べた関係を同時に満たす構成としてもよく、この場合には、蛍光ランプ２−１，２−２の開口が原稿面を向いていないことにより、フレア光を低減することになり、さらには照明光を集光光束にするような適切な楕円形状を得ることが可能になる。
さらに本発明の原稿照明装置では、反射板１−１，１−２は、蛍光ランプ２−１，２−２から放射された光が直接反射ミラー４に指向することがないように遮光する機能も含む形状になっていることで、蛍光ランプ２−１，２−２からの直接光が反射ミラー４に進入することを防止することができ、不要光束をさらに低減して原稿再現性を高めることができる。

本発明の一実施例を示す原稿照明装置の概略断面図である。 図１の左側の楕円反射板と蛍光ランプのみを抽出して示した概略要部断面図である。 本発明の別の実施例を示す原稿照明装置の概略断面図である。 図１に示す原稿照明装置の光線の集光状態を示す図である。 図３に示す原稿照明装置の光線の集光状態を示す図である。 本発明のさらに別の実施例を示す図であって、左側の楕円反射板と蛍光ランプのみを抽出して示した概略要部断面図である。 原稿照明装置の光源として使用されるキセノンランプの要部断面図である。 キセノンランプを原稿照明用の光源として用いたときの従来の原稿照明装置の要部概略図である。 画像読取装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略全体構成図である。 原稿面（コンタクトガラス上面）から原稿が離れた距離と、その時の画像データの変動量を表したグラフである。

符号の説明

１−１，１−２：反射板
２−１，２−２：蛍光ランプ
２ａ：開口部（アパーチャ）
３：コンタクトガラス
４：反射ミラー
６：スリット
３１：原稿照明装置（第１走行体）
３２：第２走行体
３３：結像レンズ
３４：読取センサ（読取手段）
１００：画像形成装置本体
２００：給紙テーブル
３００：画像読取装置（スキャナ）

Claims (11)

1. 長軸円筒形状より成る光源から放射された光束を反射板により集光させ、原稿載置台のコンタクトガラス上に載置された原稿面の原稿読み取り領域を照明する原稿照明装置において、
   前記光源として光束が放射される開口部を持つ蛍光ランプを有するとともに、前記蛍光ランプからの光束を集光する楕円形状を成す反射板を備えており、前記蛍光ランプの開口部を斜め下向きに設けるとともに、前記反射板を前記蛍光ランプの斜め下側に配置し、且つ前記蛍光ランプの開口部から放射される光束が前記反射板を経由して原稿読み取り領域に集光される構成としたことを特徴とする原稿照明装置。
2. 請求項１記載の原稿照明装置において、
   前記反射板の一方の焦点を前記蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線上に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置したことを特徴とする原稿照明装置。
3. 請求項１記載の原稿照明装置において、
   前記反射板が、
   (Ｘ²／Ａ²)＋(Ｙ²／Ｂ²)＝１
   （Ａ＞Ｂ＞０）
   かつ、
   α＞sin^-1(Ｒ／Ｄ)
   θ＝α＋β＋γ
   （Ｘ：楕円の長軸、Ｙ：楕円の短軸、θ：楕円の傾き、α：楕円の長軸と原稿面に最も近い光線の成す角度、β：光線の集光角度、γ：原稿面から最も遠い光線と光軸の成す角度、Ｒ：蛍光ランプの半径、Ｄ：楕円の焦点距離）
   の関係を満たし、前記反射板の一方の焦点を前記蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線上に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置したことを特徴とする原稿照明装置。
4. 請求項１記載の原稿照明装置において、
   前記反射板が、
   (Ｘ²／Ａ²)＋(Ｙ²／Ｂ²)＝１
   （Ａ＞Ｂ＞０）
   かつ、
   Ｙ≧(Ｄ・sin２θ)／２
   （Ｘ：楕円の長軸、Ｙ：楕円の短軸、Ｄ：楕円の焦点距離、θ：楕円の傾き）
   の関係を満たし、前記反射板の一方の焦点を前記蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線上に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置したことを特徴とする原稿照明装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の原稿照明装置において、
   前記蛍光ランプを２本有するとともに、２本の蛍光ランプからの光束をそれぞれ集光する楕円形状を成す２つの反射板を備えており、２つの反射板を形成する各々の楕円の長軸の交点は、コンタクトガラス内、もしくはコンタクトガラスよりも高い位置にあることを特徴とする原稿照明装置。
6. 請求項５記載の原稿照明装置において、
   ２つの反射板を形成する各々の楕円の長軸の交点は、２つの楕円の原稿面側の焦点位置であり、
   Ｄ・cosθ≧Ｈ
   （Ｄ：楕円の焦点距離、θ：楕円の傾き、Ｈ：ランプ中心からコンタクトガラス下面までの距離）
   の関係を満たすＤ及びθを用いることを特徴とする原稿照明装置。
7. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の原稿照明装置において、
   前記蛍光ランプを１本有するとともに、前記蛍光ランプからの光束を集光する楕円形状を成す１つの反射板を備えており、前記反射板を形成する楕円の原稿面側の焦点が、前記コンタクトガラス内、もしくは前記コンタクトガラスよりも高い位置にあることを特徴とする原稿照明装置。
8. 請求項１記載の原稿照明装置において、
   前記蛍光ランプを２本有するとともに、２本の蛍光ランプからの光束をそれぞれ集光する楕円形状を成す２つの反射板を備えており、
   前記反射板が、
   (Ｘ²／Ａ²)＋(Ｙ²／Ｂ²)＝１
   （Ａ＞Ｂ＞０）
   かつ、
   α＞sin^-1(Ｒ／Ｄ)
   θ＝α＋β＋γ
   かつ、
   Ｙ≧(Ｄ・sin２θ)／２
   （Ｘ：楕円の長軸、Ｙ：楕円の短軸、θ：楕円の傾き、α：楕円の長軸と原稿面に最も近い光線の成す角度、β：光線の集光角度、γ：原稿面から最も遠い光線と光軸の成す角度、Ｒ：蛍光ランプの半径、Ｄ：楕円の焦点距離）
   の関係を満たし、前記反射板の一方の焦点を前記蛍光ランプの中心と開口部の中心を結ぶ直線上に配置し、他方の焦点を原稿読取位置近傍に配置するとともに、２つの反射板を形成する各々の楕円の長軸の交点は、コンタクトガラス内、もしくはコンタクトガラスよりも高い位置にあり、かつ、２つの反射板を形成する各々の楕円の長軸の交点は、２つの楕円の原稿面側の焦点位置であり、
   Ｄ・cosθ≧Ｈ
   （Ｄ：楕円の焦点距離、θ：楕円の傾き、Ｈ：ランプ中心からコンタクトガラス下面までの距離）
   の関係を満たすＤ及びθを用いることを特徴とする原稿照明装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一つに記載の原稿照明装置において、
   前記反射板は、前記蛍光ランプから放射された光が直接反射ミラーに指向することがないように遮光する機能を含む形状になっていることを特徴とする原稿照明装置。
10. 原稿載置台のコンタクトガラス上に載置された原稿面の原稿読み取り領域を原稿照明装置で照明し、原稿面からの反射光を反射ミラーや結像レンズからなる光学系を介して読取手段に導き、該読取手段で原稿画像を読み取る画像読取装置において、
    前記原稿照明装置として、請求項１乃至９のいずれか一つに記載の原稿照明装置を備えたことを特徴とする画像読取装置。
11. 原稿画像を読み取る画像読取装置と、該画像読取装置で読み取った画像情報に基いて記録材に画像を形成する画像形成部を備えた画像形成装置において、
    前記画像読取装置として、請求項１０記載の画像読取装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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