JP2008172560A - 画像照明装置、画像読取装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で点光源であるＬＥＤ素子の光度差によって発生する照度ムラを低減する。
【解決手段】平板状のＬＥＤ基板４０２に複数個のＬＥＤ素子４０１を列設して形成され、原稿Ｄを照明するためのＬＥＤアレイ４００を具備する第１走行体１０３を備える照明装置において、ＬＥＤ基板４０２にはＬＥＤ素子４０１の取付穴４０５を基板端部から発光素子の光射出面までの距離を変更可能な複数個所に設け、ＬＥＤ素子４０１の光度レベルに応じてＬＥＤ基板４０２への取付け位置を変更する。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像照明装置、画像読取装置、画像形成装置に係り、特に平板状の基板に複数個の発光素子を列設して形成され、原稿を照明するための光照射体からなる光源を具備する走行体を備えてなる平板状の基板上に発光素子を列設して光を照射する画像照明装置、画像読取装置、及び、画像形成装置に関する。

一般的な縮小光学系の画像読取装置として、原稿に光を照射し、原稿の反射光をＣＣＤ素子、ＣＭＯＳ素子等で構成される撮像素子で読み取るものがある。そして、このような画像読取装置として、照明装置を備え、その光源として円筒形状のキセノンランプを有するものがある。このような画像読取装置では、キセノンランプの照射光はコンタクトガラス上の原稿に照射され、原稿の拡散反射光がレンズ等の光学素子を介して前記撮像素子に導かれ、撮像素子で画像信号を電気信号に変換される。

また、このような画像読取装置では、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ミラーからの光をさらに偏向する第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。また、このような画像読取装置では、第１走行体には、キセノンランプ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反射板を備える。

図１１は従来の照明装置を示す模式図である。照明装置の第１走行体３０１は、コンタクトガラス３０５の下方に配置され、キセノンランプ３０２、原稿面での照度分布を良好なものにするためのリフレクタ３０３、原稿面での反射光をＣＣＤに導く第１ミラー（図示していない）を備えている。

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、長寿命化が要望されており、キセノンランプの代替光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を採用するものが実用化されてきている。ＬＥＤを縮小光学系に採用する場合、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いためその間での光の減衰が大きくなり、そのため、より高い原稿面照度が必要となる。そこで、複数のＬＥＤを主走査方向にアレイ状に列状に配置し、原稿面での照度を上げるような試みがなされている。

一方、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、例えば原稿が浮いた場合などに、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起こる。この現象により、光源がキセノンランプのように面発光で、主走査方向にほぼ均一な拡散光を射出できるものの場合には、読み取られた画像上に本来の画像より明るい帯状の領域ができる。これに対し、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と同じピッチの明るい領域が点状に現れることになり、場合によっては異常画像として認識されてしまう。特にＬＥＤ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。

しかし、点発光であるＬＥＤを主走査方向に並べて配置したＬＥＤアレイを使用した場合、主走査方向にＬＥＤのピッチに相当したリップル状の照度ムラが現れる。この現象を回避するため、ＬＥＤと原稿面の距離・ＬＥＤを配置するピッチ・ＬＥＤの指向性の３要素の関係を最適化することが必要となる。

特許文献１には、直線状に配列された複数の点光源と、点光源から出射された光の出射方向前方に配置されて点光源から出射された光を点光源の配列方向と直交する方向に集光させる集光体と、点光源から出射された光が照明対象物に至る光路上に配置されてこの光をランダムに拡散する光拡散部とを具備したものが記載されている。このような照明装置によれば、複数の点光源から出射された光は、光拡散部によりランダムに拡散されて照明対象物に照射されるので、照明対象物の照明位置では、光源が点光源であることが原因となる照度リップルの発生が防止されて均一な照度が得られる。
特開２００５−１５６６００号公報

しかしながら、点光源には個々の光量差の発生がどうしても避けられない問題としてあり、点光源を複数列設する照明系では光量の違いによる主走査方向の照度リップルの発生が避けられない。

また、通常ＬＥＤ素子の購入形態としては複数の光度ランクの指定を求められ、単一光度ランクの購入は安定供給の面でも、単価の面でも不利となることが多く実際には行われない。このため、ＬＥＤ素子を列設してＬＥＤアレイとして使用するにはどうしても光度ランクに違いのあるＬＥＤ素子を使いこなすことが必要となる。

そこで本発明は前記の課題を解決し、簡単な構成で点光源であるＬＥＤ素子の光度差によって発生する照度ムラを低減することができる照明装置、画像読取装置、及び画像形装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、平板状の基板に複数個の発光素子を列設して形成され、原稿を照明するための光照射体からなる光源を具備する走行体を備える照明装置において、前記基板には発光素子を基板端部から発光素子の光射出面までの距離を変更可能に設けることを特徴とする画像照明装置である。

請求項２の発明は、請求項１記載の画像照明装置において、前記基板には発光素子の取付部を複数個所に設けることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載の画像照明装置において、前記基板における複数の取付部は、取付けられる発光素子が備える固有の光度ランクに対応して配置位置が設定されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか記載の画像聡明装置において、前記基板は、同じ光度ランクの複数の発光素子を列設する第１の基板と、前記第１の基板を複数個設置可能な第２の基板からなり、前記光度ランクに基づいて前記第２の基板に取付ける前記第１の基板の位置が変更可能であることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか記載の画像照明装置において、前記複数個の発光素子のうち主走査方向両端部の少なくとも１個の発光素子は、他の同ランク光度の発光素子よりも基板端部から発光素子の光射出面までの距離が短い位置で実装することを特徴する。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか記載の画像照明装置において、前記列設される発光素子の実装位置は、光照射体が必要とされる照度特性にあわせて調整可能とす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を備えることを特徴とする画像読取装置である。

請求項８の発明は、請求項７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、基板に発光素子を基板端部から発光素子の光射出面までの距離を変更可能に設けるようにしたから、発光素子の光度差を発光素子の基板への取付け位置で補正することができ、簡単な構成で発光素子の光度差によって発生する照度ムラを低減することができるという効果がある。

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。

以下、実施例に係る画像形成装置について説明する。図１は実施例に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。画像形成装置１０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ＡＤＦ１３、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トレイ２０を備える。

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によって読み取られる。画像読取装置１１は、コンタクトガラス２４上の原稿Ｄを照明する照明装置である光照射ユニット２５、原稿画像を偏光するための複数枚のミラーからなる光学系２６、レンズ２７、原稿画像を結像させるＣＣＤ等からなる光変換素子２８を備える。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、書込ユニット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３６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。定着装置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。

次に実施例に係る画像読取装置について説明する。図２は実施例に係る画像読取装置の概略断面図、図３は図２に示した画像読取装置の斜視図である。この画像読取装置１０１は、光源１０４及び両端支持された第１ミラー１０５を備えた第１走行体である第１ミラーユニット１０３、同様に両端支持された第２ミラー１０７、第３ミラー１０８よりなる第２走行体である第２ミラーユニット１０６、及び、原稿の反射光をＣＣＤ等の撮像素子１１０上に結像させるレンズ１０９を備えている。そして画像読取装置１０１は、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。

これにより、コンタクトガラス１０２上の原稿Ｄが光学的に走査される。即ちコンタクトガラス１０２上の原稿Ｄが光源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Ｄの反射光像を光電変換してアナログ画像信号とし、原稿の読み取りを行う。そして、原稿Ｄの読み取り終了後に、第１ミラーユニット１０３と第２ミラーユニット１０６とはホームポジション位置に復動する。なお、撮像素子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。

次に実施例に係る照明装置について説明する。図４は実施例に係る照明装置の概略構成を示す側面図、図５は図４に示した照明装置の概略構成を示す斜視図である。第１走行体１０３にはＬＥＤ保持部材４０３を介して光照射体であるＬＥＤアレイ４００が取付けられている、この例ではＬＥＤ保持部材４０３は、第１走行体１０３に取付けられる基部４０３ａとこの基部４０３ａから斜め上方に向け延設される４０３ｂとから構成される。また、ＬＥＤアレイ４００は、ＬＥＤ基板４０２に原稿を照射する光源であるＬＥＤ素子４０１が列設されてなる。なお、第１走行体１０３には、リフレクタ５０１が配置され、原稿面での照度分布を良好なものとしている。

さらに、光照射体であるＬＥＤアレイについて詳説する。図６はＬＥＤアレイの構成を示す正面図、図７は基板へのＬＥＤ素子の取付け状態を示す拡大正面図である。

ＬＥＤ基板４０２には図７に示すように、光源であるＬＥＤ素子４０１を実装するハンダ付けするための取付穴４０５がＬＥＤ基板４０２の端縁部４０２ａから他端方向に向けて複数個、図示の例では３個設けられている。本例では、ＬＥＤ素子４０１をＬＥＤ基板４０２に取付けるに際してＬＥＤ素子４０１個々の光度ランクに従って、光度ランクの低いＬＥＤ素子４０１を端縁部４０２ａに近い被照射面に近い取付穴４０５に組み付け、光度ランクが高くなるに従って端縁部４０２ａから遠くにある取付穴４０５に組み付けるようにしている。このようにすることにより、図６に示すように、ＬＥＤ素子４０１は、その光度ランクに従ってＬＥＤ基板４０２の所定の組み付けられることになる。本実施例によれば、基板端部から発光素子の光射出面までの距離を光度ランクによって変更することでき、均一な照度を容易に得ることができる。

次に第２の実施例に係る照明装置について説明する。図８は第２の実施例に係る光照射体を示す正面図である。本例では、複数の第１の基板７０１を第２の基板７０２に列説して光照射体を構成する。各第１の基板７０１は、同一の高度レベルを備える複数のＬＥＤ素子４０１を第１の基板７０１の端縁部７０１ａから等距離だけ離して列設して構成される。この第１の基板７０１は、異なる光度ランクのＬＥＤ素子４０１についても構成される。そして、これらの第１の基板７０１を第２の基板７０２に複数列設するに際して、第１の基板７０１に組み付けられているＬＥＤ素子４０１の光度ランクに従ってその取付け位置を調整して配置される。即ち、光度ランクの低いＬＥＤ素子４０１からなる第１の基板７０１は、第２の基板７０２の端縁部７０２ａに近く、被照射面に近い位置に組み付けられ、ＬＥＤ素子４０１の光度ランクが高くなるに従って端縁部７０２ａから遠くに組み付けられる。従って、本例によれば、被照射面コンタクトガラス面上で均一な照度を得ることができる。また第１の基板にＬＥＤ素子を実装に際して、ＬＥＤ素子の実装位置を変更する必要がないため容易に実装することができる他、１枚の基板に実装するＬＥＤ素子は少数であるため、実装中にＬＥＤ素子が不足して仕掛品となってしまう恐れが少ない。

次に第３の実施例について説明する。図９は第３の実施例に係る光照射体の構成を示す正面図、図１０は一般的な光照射体の主走査方向の位置と照度との関係を示すグラフである。一般に、互いに隣りあうＬＥＤ素子４０１からの射出光４０４が重なり合うが、両端部では重なり合う隣のＬＥＤ素子４０１が存在しないため、他の部分よりも照度が落ちてしまう。図９における両肩の部分におけるグラフの落ち込みがそれに当たる。

従って均一な照度分布を得るためには両端部のＬＥＤ素子４０１の光度を上げる必要が生じる。そこで、図８に示すように、両端部に存在するＬＥＤ素子４０１の取付け位置を端縁部４０２ａに近い、即ち被照射面に近い位置に組み付けることによって主走査方向照度カーブの両肩部となる部分の照度低下を防止し、均一な照度カーブを得ることができる。図８に示した例では、ここでは両端部に位置する２個のＬＥＤ素子４０１ａ、４０１ｂを持ち上げているが、１個に限らず複数個を持ち上げることができる。

なお、図９に示した例では、両端部のＬＥＤ素子４０１ａ、４０１ｂの位置を基板端部に近い位置にしているが、両端部ＬＥＤ素子の光度が高い光度ランクにあるとき隣接するＬＥＤ素子と同じ位置に組み付けることで実質的に同じ効果照度を得ることができる。

また、主走査方向の照度カーブは均一になることが望ましいが、画像読取装置の他の部品の特性によって必ずしも均一であることが望まれるわけではなく、撮像素子へ到達した光量が均一であることが必要である。そのため被照度面において照度分布を不均一で所定の特性を有するものにする必要が生じる。照度シミュレーション等による評価に基づいて各ＬＥＤ素子の組み付け位置を変更し、必要な部分の照度を向上させ、不要な部分の照度を低下させて所望の照明特性を得、最終的に撮像素子への入射光量を均一にすることができる。

実施例に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 実施例に係る画像読取装置の概略断面図である。 図２に示した画像読取装置の斜視図である。 実施例に係る照明装置の概略構成を示す側面図である。 図４に示した照明装置の概略構成を示す斜視図である。 第１の実施例に係るＬＥＤアレイの構成を示す正面図である。 基板へのＬＥＤ素子の取付け状態を示す拡大正面図である。 第２の実施例に係る光照射体を示す正面図である。 図９は第３の実施例に係る光照射体の構成を示す正面図である。 一般的な光照射体の主走査方向の位置と照度との関係を示すグラフである。一般的な光照射体の主走査方向の位置と照度との関係を示すグラフである。 従来の照明装置を示す模式図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
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
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
２５ 光照射ユニット
２６ 光学系
２７ レンズ
２８ 光変換素子
３０ 感光体
３１ 帯電装置
３２ 書込ユニット
３３ 現像装置
３４ 転写装置
３５ クリーニング装置
３６ 定着装置
３７ 排出ローラ対
１０１ 画像読取装置
１０２ コンタクトガラス
１０３ 第１走行体（第１ミラーユニット）
１０４ 光源
１０５ 第１ミラー
１０６ 第２ミラーユニット
１０７ 第２ミラー
１０８ 第３ミラー
１０９ レンズ
１１０ 撮像素子
４００ ＬＥＤアレイ
４０１ ＬＥＤ素子
４０１ａ、４０１ｂ ＬＥＤ素子
４０２ ＬＥＤ基板
４０２ａ 端縁部
４０３ ＬＥＤ保持部材
４０３ａ 基部
４０４ ＬＥＤ素子
４０５ 取付穴
５０１ リフレクタ
７０１ 第１の基板
７０１ａ 端縁部
７０２ 第２の基板
７０２ａ 端縁部

Claims (8)

1. 平板状の基板に複数個の発光素子を列設して形成され、原稿を照明するための光照射体からなる光源を具備する走行体を備える照明装置において、
   前記基板には前記発光素子を基板端部から発光素子の光射出面までの距離を変更可能に設置することを特徴とする画像照明装置。
2. 前記基板には発光素子の取付部を複数個所に設けることを特徴とする請求項１記載の画像照明装置。
3. 前記基板における複数の取付部は、取付けられる発光素子が備える固有の光度ランクに対応して配置位置が設定されることを特徴とする請求項１又は２記載の画像照明装置。
4. 前記基板は、同じ光度ランクの複数の発光素子を列設する第１の基板と、前記第１の基板を複数個設置可能な第２の基板からなり、前記光度ランクに基づいて前記第２の基板に取付ける前記第１の基板の位置が変更可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の画像聡明装置。
5. 前記複数個の発光素子のうち、主走査方向両端部の少なくとも１個の発光素子は、他の同ランク光度の発光素子よりも基板端部から発光素子の光射出面までの距離が短い位置で実装することを特徴する請求項１乃至４のいずれか記載の画像照明装置。
6. 前記列設される発光素子の実装位置は、光照射体が必要とされる照度特性にあわせて調整可能とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の画像照明装置。
7. 請求項１乃至５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。
8. 請求項７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。