JP2008164976A - 照明装置、画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点光源を主走査方向にアレイ状に並べた光源の場合でも、原稿面で良好な照度分布を得ること、及び正反射光が撮像素子に入った際に画像が劣化することを低減させることで、良好な画像を得ること。
【解決手段】複数個のＬＥＤ発光素子４０１を列設して形成されたＬＥＤアレイ４０２を備え、原稿の読取範囲を照明する光源と、前記発光素子の発光面と前記原稿の間に配置され、前記発光面の光射出側方向に突出して前記発光素子から光束の少なくとも一部を遮る遮光部材７０１と、を備える。遮光部材７０１は、前記列設された発光素子の発光面における突出寸法ｄ１を、前記発光素子が配置されていない個所における突出寸法ｄ２より長いものとし、凸部７０１ａと、凹部７０２ｂとを形成している。
【選択図】図５

Description

本発明は、照明装置、画像読取装置及び画像形成装置に係り、特に平板状の基板上に発光素子を列設して光を照射する光照射体を備える照明装置、画像読取機構及び画像読取装置及び画像形成装置に関する。

原稿に光を照射し、原稿の反射光をＣＣＤ、ＣＭＯＳ等で構成される撮像素子により読み取る画像読取装置として、一般的な縮小光学系を備え、光源としてキセノンランプを使用したものがある。図１０は従来の画像読取装置の照明装置を示す概略断面図である。照明装置は、図１０に示すように、第１走行体１０３上に光源として円筒形状のキセノンランプ１０４を備えており、キセノンランプ１０４の照射光をコンタクトガラス１０２上の原稿に照射し、原稿の拡散反射光をレンズによって撮像素子に導き、この撮像素子で電気信号に変換している。このような画像読取装置は、前記原稿からの反射光を偏向する第１ミラーを含む第１走行体、第２ミラーからの光を更に偏向する第２ミラー、第３ミラーを含む第２走行体を備え、前記第１走行体及び第２走行体が画像読取装置に設けられたレール上を走行することにより、原稿をスキャンする。

なお、この例では、第１走行体１０３には、キセノンランプ１０４からの光を反射して照度分布を適正化、及び、切り貼り原稿読取時の影をなくすための対向反射板３０１を配置している。

近年、画像読取装置における光源には、立ち上がり時間の短縮化、省エネルギー化、長寿命化に対する要望があり、前記キセノンランプの代替光源として発光ダイオード（ＬＥＤ発光素子）を採用する構成が実用化されてきている。図１１はＬＥＤ発光素子を使用した照明装置を示す図であり、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は斜視図である。このようにＬＥＤ発光素子４０１を縮小光学系に採用した照明装置の場合、等倍光学系に比べて原稿面から撮像素子までの距離が長くなり、その間での光の減衰が大きいため、より高い原稿面照度が必要となる。そのため、図１１に示すように、複数のＬＥＤ発光素子４０１を基板にアレイ状に配置したＬＥＤアレイ４０２を第１走行体１０３に配置し、原稿面での照度を上げるような試みがなされている。この例では、第１走行体１０３にはＬＥＤ発光素子４０１の他、対向反射板３０１が配置されている。また、この例では、ＬＥＤ発光素子４０１としてはサイドビュータイプのものを使用しており、このようなＬＥＤ発光素子４０１は、ＬＥＤアレイ４０２への実装面に平行な方向に光を発する。

原稿に光を照射し、その拡散反射光の一部を結像させて画像を読み取る画像読取装置においては、原稿面の画像読取位置以外の場所に光が照射されると、その光が原稿面で反射した後、撮像素子面に到達してしまい、原稿を忠実に読み取れなくなってしまう。そのため、原稿面で極力良好な照度分布を得るため、光源の発光面を原稿面に対し傾斜させて配置したり、光源の光軸に対する対面に反射板を設けたりするなどの工夫がなされている。

照明装置に起因する画像の読取不良を防止する技術として次のものが提案されている。特許文献１には、原稿情報によって変動する不安定なフレア光を低減し、安定したフレア光を読取位置へ照射することで、光量を確保しながら、読み取る原稿の画素に忠実な画像データを得るため、読取位置外を照射する光源らの照明光を遮光する遮光板を備え、この遮光板は光源長手方向に対する断面形状が、原稿側が凸となる曲面形状を有し、遮光板稿側面と光源の面は異なる色を有し、その光源側の面は原稿側の面よりも高い反射率とし、原稿情報によって変動する不安定なフレア光を低減し、安定したフレア光を読取位置へ照射することで、光量を確保しながら、読み取る原稿の画素に忠実な画像データを得るものが記載されている。

また、特許文献２には、主走査方向に並べた複数のＬＥＤからなる光源の直前にシリンドリカルレンズからなる導光体を設けるとともに、光源と導光体の間の隙間から漏れる光を遮るように２枚の反射板が設けられており、光源から出た光束は必要に応じて平行光束もしくは収束光束となり、対向反射板と協働してコンタクトガラスに置かれる原稿面を照明するものが記載されている。
特開２００２−２４７２９７ 特開２００４−３６１４２５

ところで、原稿がコンタクトガラスから浮いた場合などには、その原稿の浮いた角度と、光源からの入射光の角度により、意図しない正反射光が撮像素子に入り込む現象がある。この現象は、光源がキセノンランプのように面発光で、主走査方向に略均一な拡散光を射出できるものの場合には、画像上に本来の画像より明るい帯状の領域ができるのに対し、ＬＥＤアレイのように点光源が主走査方向に複数並んだ光源の場合には、その配置しているＬＥＤと同数の明るい領域が点状に現れることになり、特にＬＥＤの場合には指向性が高い光源であるため、画像への影響が大きくなる。

また、上述したＬＥＤ発光素子を用いた照明装置の場合、原稿面での副走査方向の照度分布が主走査方向に広がってしまうという問題がある。図１２は照明装置の副走査方向の照度分布を示す図であり、（ａ）は理想的な照度分布を示す図、（ｂ）は実際の照度分布を示す図である。即ち、照明装置の副走査方向の分布は、理想的には図１１（ａ）に示すように、原稿面の画像読取位置のみに光が照射されることが望ましい。しかし、実際には、上記のように光源を傾け、対向反射板３０１を使用した場合であっても、原稿面での副走査方向の照度分布は図１１（ｂ）に示すように、画像読取位置以外の領域にも光が照射されてしまうようになる。この場合、例えば白に挟まれた小さい黒ベタ部を持つ画像を読み取ると、画像読取位置以外にある白部の原稿に反射した光が撮像素子に入ってしまい、黒ベタ部の出力値が上がってしまう。そのため、黒ベタを忠実に再現できないことになる。

更に、上述したＬＥＤ発光素子を用いた照明装置の場合、原稿面の主走査方向の照度分布が均等でなくなるという問題がある。図１３は照明装置の主走査方向の照度分布を示す図であり、（ａ）はキセノンランプを使用した場合の照度分布を示す図、（ｂ）はＬＥＤ発光素子を使用した場合の照度分布を示す図である。即ち、図１３（ａ）に示すように、キセノンランプ１０４を使用した場合には、キセノンランプ１０４は、面発光であるため主走査方向に略均一な拡散光を射出できるのに対し、略点発光であるＬＥＤ発光素子４０１を主走査方向に並べて配置したＬＥＤアレイ４０２の場合、主走査方向の照度分布がキセノンランプ１０４のように均等に近い状態にならず、図１３（ｂ）に示すように、主走査方向にＬＥＤ発光素子４０１の配置ピッチに相当したリップル状の照度ムラが現れる。

このような現象は、原稿面での拡散反射成分に関する問題であるため、ＬＥＤ発光素子と原稿面の距離、ＬＥＤ発光素子を配置するピッチ、ＬＥＤ発光素子の指向性、の３者の関係を最適化することで回避することが可能である。しかし、コスト面を考えるとＬＥＤ発光素子の数は少ないほうが有利であり、また、原稿面での照度を考えると、極力ＬＥＤ発光素子と原稿面の距離は近いほうが有利であるが、いずれもリップル状の照度ムラには不利となる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、点光源を主走査方向にアレイ状に並べた光源の場合でも、原稿面で良好な照度分布を得ることができ、正反射光が撮像素子に入った際に画像が劣化することを低減させることで、良好な画像を得ることができる照明装置、画像読取装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、複数個の発光素子を列設して形成された光照射体を備え、原稿の読取範囲を照明する光源と、前記発光素子の発光面と前記原稿の間に配置され、前記発光面の光射出側方向に突出して前記発光素子から光束の少なくとも一部を遮光部材と、を備えることを特徴とする照明装置である。

請求項２の発明は、請求項１記載の照明装置において、前記遮光部材は板状部材でありその縁部は、列設された前記発光素子の配置位置に対応して光射出方向への突出量を変化させた形状であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載の照明装置において、前記遮光部材の縁部は、前記列設された発光素子の発光面に対応する位置での突出寸法を隣接する発光素子の間部分に対応する位置での突出寸法より大きく形成することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか記載の照明装置において、前記遮光部材は、原稿面に対し、傾いた角度で配置されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか記載の照明装置において、前記遮光部材の発光素子側の面は、前記発光素子の発光色の補色であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５記載の照明装置において、前記遮光部材の原稿面側の面は、前記発光素子の発光色の補色であることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか記載の照明装置において、前記遮光部材は、前記発光素子と接していることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか記載の照明装置を備えることを特徴とする画像読取装置である。

請求項９の発明は、前記請求項８に記載の画像読取装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、画像読取位置以外に向かう直接光を遮光部材で遮って減らすことができるため、良好な副走査方向の照度分布が得られ、良好な画像形成を行うことができる。

以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る電子写真方式の複写機やプリンタ装置等の画像形成装置を概念的に示す断面図である。本実施例の画像形成装置は、その主な構成としては、原稿を読み取る画像読取装置１１、画像を形成する画像形成部１２、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１３、ＡＤＦ１３から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ１４、給紙カセット１５乃至１８を備える給紙部１９、記録用紙をスタックする排紙部（排紙トレイ２０）により構成してある。

そして、ＡＤＦ１３の原稿台２１上に原稿Ｄをセットして図示せぬ操作部での操作、例えばプリントキーの押下操作をすると、最上位の原稿Ｄがピックアップローラ２２の回転により矢印Ｂ１方向へ送り出され、原稿搬送ベルト２３の回転により、画像読取装置１１に固定されたコンタクトガラス２４上へ給送され、そこで停止する。コンタクトガラス２４上に載置された原稿Ｄの画像は、画像形成部１２とコンタクトガラス２４の間に位置する画像読取装置１１によって読み取る。画像読取装置１１は、コンタクトガラス２４上の原稿Ｄを照明する光源２６、原稿画像を結像する光学系２７、原稿画像を結像させるＣＣＤ等からなる光電変換素子２８等を有している。画像読み取り終了後、原稿Ｄを原稿搬送ベルト２３の回転により矢印Ｂ２方向へ搬送して原稿排紙トレイ１４上へ排出する。このように、原稿Ｄを１枚ずつコンタクトガラス２４上へ給送して原稿画像を画像読取装置１１によって読み取る。

一方、画像形成部１２の内部には、像担持体である感光体３０が配置してある。感光体３０は、図において時計方向に回転駆動し、帯電装置３１によって表面を所定の電位に帯電させる。また、書き込みユニット３２からは、画像読取装置１１によって読み取った画像情報に応じて光変調したレーザ光Ｌを照射し、帯電させた感光体３０の表面をこのレーザ光Ｌで露光し、これによって感光体３０の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置３３を通るとき、対向する転写装置３４によって感光体３０と転写装置３４の間に給送された記録媒体Ｐに転写する。トナー像転写後の感光体３０の表面は、クリーニング装置３５によって清掃する。

画像形成部１２の下部に配置した複数の給紙カセット１５乃至１８には、紙等の記録媒体Ｐを収容してあり、いずれかの給紙カセット１５乃至１８から記録媒体Ｐを矢印Ｂ３方向へ送り出し、その記録媒体Ｐの表面に、上述のように感光体３０の表面に形成したトナー像を転写する。次に、記録媒体Ｐを矢印Ｂ４で示すように画像形成部１２内の定着装置１００を通し、熱と圧力の作用によって記録媒体Ｐの表面に転写されたトナー像を定着させる。３６を通った記録媒体Ｐを排出ローラ対３７によって搬送し、矢印Ｂ５で示すように排紙トレイ２０へ排出し、スタックする。

次に画像読取装置の構成について説明する。図２は画像読取装置の構成を示す概略断面図、図３は画像読取装置の構成を示す概略斜視図である。

画像読取装置１０１（１１）は、図２に示すように、光照射体であるＬＥＤアレイ４０２及び両端支持された第１ミラー１０５よりなる第１走行体１０３である第１ミラーユニット、及び両端支持された第２ミラー１０７、第３ミラー１０８よりなる第２走行体１０６である第２ミラーユニットを備えている。また、画像読取装置１０１は、原稿を撮像するＣＣＤ等の撮像素子１１０、この撮像素子１１０に原稿増を結像させるレンズ１０９を備えており、ホストコンピュータから送られてくる１ライン毎の画像読取要求の信号に応じて、第１ミラーユニット及び第２ミラーユニットはそれぞれ２：１の速度で原稿に沿って移動しながら逐次画像の読取を行うよう構成されている。

画像読取装置１０１では、第１走行体１０３が一定の速度で往動するとともに、第２走行体１０６が第１走行体１０３の１／２の速度で第１走行体１０３に追従して往動する。これにより、コンタクトガラス１０２上の原稿が光学的に走査される。コンタクトガラス１０２上の原稿がＬＥＤアレイ４０２等により照明されて、その反射光像が第１ミラー１０５、第２ミラー１０７、第３ミラー１０８を介してレンズ１０９に導かれ、レンズ１０９により撮像素子１１０上に結像される。

この撮像素子１１０は、結像された原稿の反射光像を光電変換してアナログ画像信号とし、原稿の読み取りが行われる。そして、原稿の読み取り終了後に、第１走行体１０３と第２走行体１０６とはホームポジション位置に復動する。なお、撮像素子１１０から出力されたアナログ画像信号は、アナログ／デジタル変換器によりデジタル画像信号に変換され、画像処理回路を搭載した回路基板において、各々の画像処理（２値化、多値化、階調処理、変倍処理、編集処理など）が施される。

次に照明装置について説明する。図４は本発明の第１の実施例に係る照明装置を示す概略断面図である。本例は図１２で示したＬＥＤ発光素子４０１を用いた照明装置を対象とする。遮光部材６０１は、ＬＥＤ発光素子４０１と原稿が配置されるコンタクトガラス１０２との間に、ＬＥＤ発光素子４０１のレーザ光Ｌの射出側に突出し、且つ、レーザ光Ｌの一部を遮る遮光部材６０１を配置している。本実施例によれば、画像読取位置以外に向かう直接光を遮って減らすことができるため、良好な副走査方向の照度分布が得られる。

次に、第２の実施例について説明する。図５は本発明の第２の実施例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は遮光部材を配置しない場合の光束の射出状態を示す斜視図、（ｂ）は遮光部材を配置した場合の光束の射出状態を示す斜視図である。本実施例では、遮光部材７０１の形状を発光素子の配置位置に対応して光射出方向への突出量を変化させている。即ち遮光部材７０１の縁部は、前記列設されたＬＥＤ発光素子４０１の発光面に対応する位置での突出寸法ｄ１を隣接する発光素子の間部分に対応する位置での突出寸法ｄ２より大きく形成している。このため、遮光部材７０１の縁部には凸部７０１ａと凹部７０２ｂとが形成され、ＬＥＤ発光素子４０１の発光面の上部でレーザ光Ｌを遮る。本例によれば、図５（ａ）に示したように、ＬＥＤアレイ４０２による照度ムラ（図中照度の分布を曲線で示した）と、遮光部材７０１の凸部７０１ａ、凹部７０２ｂによる遮光量とが打ち消しあい、図５（ｂ）の照度分布を示す曲線に示すように照度ムラを低減させることができる。なお、この遮光部材７０１の凹部７０２ｂ、凸部７０１ａの形状は、ＬＥＤアレイ４０２の照度分布等により決定される。

次に本発明の第３の実施例について説明する。図６は本発明の第３の実施例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は遮光部材を傾斜させない場合の光束の射出状態を示す概略断面図、（ｂ）は遮光部材を傾斜させた場合を示す概略断面図である。本実施例では、遮光部材６０１を、原稿が配置されるコンタクトガラス１０２の面に対して傾いた角度で配置している。図６（ａ）に示すように、コンタクトガラス１０２と遮光部材６０１とが平行に配置された場合には、原稿面での反射光９０１が、遮光部材６０１の上面に反射し、その反射光が更に原稿面に向けて再反射するため、不要な光が多くなってしまい、意図しない光が撮像素子に到達する可能性が高くなる。

これに対し、図６（ｂ）に示すように、遮光部材６０１を原稿が配置されたコンタクトガラス１０２に対し角度を持って配置すると、遮光部材６０１の上面で反射した光が原稿面に返らないため、原稿面への再反射を防止することができ、意図しない光が撮像素子に到達する可能性を低減させることができる。このように遮光部材を傾斜して配置することは前記第１及び第２の実施例に係る照明装置に適用することができる。

次に本発明の第４の実施例について説明する。図７は本発明の第４の実施例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は照明装置の概略断面図、（ｂ）は照明装置の斜視図である。本実施例では、前記遮光部材６０１におけるＬＥＤ発光素子４０１側の面１００１の色を、発光素子の補色にしたものである。例えば、ＬＥＤ発光素子の発光色が赤である場合には、面１００１の色を緑にする。本実施例によれば、遮光部材６０１でレーザ光Ｌを遮光するに際して、ＬＥＤ発光素子４０１からのレーザ光Ｌを効率よく吸収できるため、遮光部材６０１での反射光が撮像素子に到達する可能性を低減させることができる。このように、遮光部材６０１におけるＬＥＤ発光素子４０１側の面１００１の色をＬＥＤ発光素子４０１の発光色の補色とする構成は、前記第１乃至第３の実施例に適用することができる。

次に本発明の第５の実施例について説明する。図８は本発明の第５の実施例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は照明装置の概略断面図、（ｂ）は照明装置の斜視図である。本実施例では、照明装置は、遮光部材６０１における原稿面側の面１１０１の色を、発光素子の補色にしたものである。例えば、ＬＥＤ発光素子の発光色が赤である場合には、面１００１の色を緑にする。本実施例によれば、原稿面からの反射光を遮光部材で吸収できるため、遮光部材での反射光がＣＣＤ面に到達する可能性をより低減させることが可能となる。
このように、遮光部材６０１のＬＥＤ発光素子４０１側と反対側の面１１０１の色をＬＥＤ発光素子４０１の発光色の補色とする構成は、前記第１乃至第４の実施例に適用することができる。

次に本発明の６の実施例について説明する。図９は本発明の第６の実施例に係る照明装置を示す概略断面図である。本実施例では、照明装置は、遮光部材６０１をアルミニウムやアルミニウム合金等の金属製とし、ＬＥＤ発光素子４０１の上面に接触させて固定したものである。本実施例によれば、ＬＥＤ発光素子４０１が発生した熱を遮光部材６０１で放熱することができるので、温度変化によるＬＥＤ発光素子４０１の色度変化も同時に抑えられ、より良好な画像を得ることができる。このように、遮光部材６０１を金属製と誌、ＬＥＤ発光素子４０１に密着して固定する構成は、前記第１乃至第５の実施例に適用することができる。

本発明に係る電子写真方式の複写機やプリンタ装置等の画像形成装置を概念的に示す断面図である。 画像読取装置の構成を示す概略断面図である。 画像読取装置の構成を示す概略斜視図である。 本発明の第１の実施例に係る照明装置を示す概略断面図である。 第２の実施例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は遮光部材を配置しない場合の光束の射出状態を示す斜視図、（ｂ）は遮光部材を配置した場合の光束の射出状態を示す斜視図である。 本発明の第３の実施例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は遮光部材を傾斜しない場合の光束の射出状態を示す概略断面図、（ｂ）は遮光部材を傾斜させた場合を示す概略断面図である。 本発明の第４の実施例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は照明装置の概略断面図、（ｂ）は照明装置の斜視図である。 図８は本発明の第５の実施例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は照明装置の概略断面図、（ｂ）は照明装置の斜視図である。 本発明の第６の実施例に係る照明装置を示す概略断面図である。 従来の画像読取装置の照明装置を示す概略断面図である。 ＬＥＤ発光素子を使用した照明装置を示す図であり、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は斜視図である。 明装置の副走査方向の照度分布を示す図であり、（ａ）は理想的な照度分布を示す図、（ｂ）は実際の照度分布を示す図である。 照明装置の主走査方向の照度分布を示す図であり、（ａ）はキセノンランプを使用した場合の照度分布を示す図、（ｂ）はＬＥＤ発光素子を使用した場合の照度分布を示す図である。

符号の説明

１１ 画像読取装置
１２ 画像形成部
１３ 自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）
１４ 原稿排紙トレイ
１５〜１８ 給紙カセット
１９ 給紙部
２０ 排紙トレイ
２１ 原稿台
２２ ピックアップローラ
２３ 原稿搬送ベルト
２４ コンタクトガラス
２６ 光源
２７ 光学系
２８ 光電変換素子
３０ 感光体
３１ 帯電装置
３２ 書き込みユニット
３３ 現像装置
３４ 転写装置
３５ クリーニング装置
３７ 排出ローラ対
１００ 定着装置
１０１ 画像読取装置
１０２ コンタクトガラス
１０３ 第１走行体
１０４ キセノンランプ
１０５ 第１ミラー
１０６ 第２走行体
１０７ 第２ミラー
１０８ 第３ミラー
１０９ レンズ
１１０ 撮像素子
３０１ 対向反射板
４０１ ＬＥＤ発光素子
４０２ ＬＥＤアレイ
６０１ 遮光部材
７０１ 遮光部材
７０１ａ 凸部
７０２ｂ 凹部
９０１ 反射光
１００１ 面
１１０１ 面

Claims (9)

1. 複数個の発光素子を列設して形成された光照射体を備え、原稿の読取範囲を照明する光源と、
   前記発光素子の発光面と前記原稿の間に配置され、前記発光面の光射出側方向に突出して前記発光素子から光束の少なくとも一部を遮る遮光部材と、を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記遮光部材は板状部材でありその縁部は、列設された前記発光素子の配置位置に対応して光射出方向への突出量を変化させた形状であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記遮光部材の縁部は、前記列設された発光素子の発光面に対応する位置での突出寸法を隣接する発光素子の間部分に対応する位置での突出寸法より大きく形成することを特徴とする請求項２記載の照明装置。
4. 前記遮光部材は、原稿面に対し、傾いた角度で配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の照明装置。
5. 前記遮光部材の発光素子側の面は、前記発光素子の発光色の補色であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の照明装置。
6. 前記遮光部材の原稿面側の面は、前記発光素子の発光色の補色であることを特徴とする請求項５記載の照明装置。
7. 前記遮光部材は、前記発光素子と接していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の照明装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか記載の照明装置を備えることを特徴とする画像読取装置。
9. 前記請求項８に記載の画像読取装置を備えることを特徴とする画像形成装置。