JP2008172561A - 照明装置、画像読取装置及び画像形成装置 - 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、光を効率よく原稿面に照射し、かつ、正反射光が撮像素子に入った際に画像の劣化を低減させることによって良好な画像を得る。
【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を備えて原稿に向け光を照射する光源と、ＬＥＤアレイ４０２と前記原稿との間に配置され前記光照射体から射出される光を拡散する拡散部材７０２とを備え、拡散部材７０２とＬＥＤアレイ４０２らの距離Ｌを、列設されたＬＥＤ発光素子４０１の間隔をＰ、前記ＬＥＤ発光素子４０１の発光分布での照射面における相対光度が０．５となる角度をΘとしたとき、Ｌ＝（Ｐ／２）ｔａｎΘとした。
【選択図】図４

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次のものがある。

このような画像読取装置としては、一般的な縮小光学系の画像読取装置であり、光源としてキセノンランプを使用したものがある。図７は従来の画像読取装置の照明装置を示す概略正面図である。照明装置は、図７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１１０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。

本例では、第１走行体１０３には、図７に示すように、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反射板３０１を配置するものとしている。

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）を採用する構成が実用化されてきている。図８はＬＥＤ発光素子を使用した照明装置を示す図であり、（ａ）は概略正面図、（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８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の他反射板３０１が配置されている。

上述したように、光源としてキセノンランプ１０４を使用する場合には、原稿面での照度分布を良好なものにするための反射板３０１、原稿面での反射光を撮像素子に導く第１ミラーを備えている。一方、ＬＥＤアレイ４０２を用いる場合には、原稿面で副走査方向の良好な照度分布を得るため、キセノンランプ同様、発光面を原稿面に対し傾けた状態に配置することが多い。しかしＬＥＤアレイ４０２を光源とした照明装置では、原稿面で照明ムラが発生することがある。

図９は光源別の照度の分布状態を示すものであり、（ａ）はキセノンランプの場合を示すグラフ、（ｂ）はＬＥＤアレイの場合を示すグラフである。図９（ａ）に示すように、面発光で主走査方向にほぼ均一な拡散光を射出できるキセノンランプ１０４に対し、点発光であるＬＥＤを主走査方向に並べて配置したＬＥＤアレイの場合は、図９（ｂ）に示すように、主走査方向の照度分布がキセノンランプのようにフラットに近い状態にならず、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。しかし、この現象は、ＬＥＤと原稿面の距離、ＬＥＤを配置するピッチ、ＬＥＤ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。

また、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。

図１０は原稿からの正反射の状態を示すものであり、（ａ）は照明装置を示す概略正面図、（ｂ）は照明装置を示す概略平面図である。図１０（ａ）に示すように、例えば光沢原稿６０１がカールしている場合、原稿面上で正反射が起こり、意図しない正反射成分６０２が撮像素子に入射してしまう。この場合、光沢原稿６０１の主走査方向反射面６０３上のＬＥＤ間隔に相当する部分６０４に入射した光の大部分は、主走査方向に角度をもった正反射光６０５となるため撮像素子に届かないのに対し、ＬＥＤ発光素子４０１の射出面に対し垂直に近い成分６０６は撮像素子に到達する。これにより撮像素子の撮像面上にはリップル状の照度ムラが出るが、先の照度ムラとは原因が異なるため、３者の関係を最適化することでは解決することができない。なお、この問題は光沢原稿がカールした場合に限らず、写真アルバムなどの平坦ではないフィルム面でも発生する。

このような課題に対して、光源と原稿面の間に遮光板を配置し、正反射が起こりうる照射光を遮光するという方法があるが、通常の原稿浮きに対しても光が蹴られてしまうので望ましくない。これに対し、光源と原稿面の間に拡散シート等の拡散部材を配置することにより改善させる方法がある。

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するものが記載されている。
特開２００５−１５６６００

しかしながら、上述したように発光面に隣接して拡散シートを配置したとしても、拡散シートまでの間に距離が小さいため、発光面から光が広がらず、やはり点状に発光されることがあり前記課題は解決されない。このような対策を施す場合には、ヘイズの高い拡散シートを使用すれば前記現象をある程度改善することができるが、照明効率が悪くなるという問題がある。

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、光を効率よく原稿面に照射し、かつ、正反射光が撮像素子に入った際に画像の劣化を低減させることによって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て原稿に向け光を照射する光源と、前記光照射体と前記原稿との間に配置され前記光照射体から射出される光を拡散する拡散部材と、を備えることをと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、前記拡散部材は、前記光照射体と前記原稿との間であり、かつ、前記光照射体からの距離Ｌを、列設された前記発光素子の間隔をＰ、前記発光素子の発光分布での照射面における相対光度が０．５となる角度をΘとしたとき、Ｌ＝（Ｐ／２）ｔａｎΘの位置に配置したことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載の照明装置において、前記光照射体が照射する光であって直接原稿に向いていない光を前記原稿に向け反射する反射板を備え、前記光照射体と前記反射板との間に第２の拡散部材を配置したことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３記載の照明装置において、前記光照射体と前記反射板との間に配置した第２の拡散部材は、光照射体と反射板との間であり、かつ、前記光照射体からの距離Ｌを、複数個の発光素子の間隔をＰとし、前記発光素子の発光分布での照射面における相対光度が０．５となる角度をΘとしたとき、Ｌ＝（Ｐ／２）ｔａｎΘの位置に配置したことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３又は４記載の照明装置において、前記拡散部材と、前記第２の拡散部材とは一体に構成されてい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、前記一体に構成された拡散部材は、光照射体と原稿との間に配置される部分と、光照射体と反射板との間に配置される部分とからなり、１枚の部材を折り曲げて形成した形状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を備えた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具備したことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、光照射体と原稿との間を離し、かつ、光照射体と原稿面の間に拡散部材を配置することとしたので、主走査方向に広がった光を拡散光として原稿面を照射することができ、複数個の発光素子からの光を原稿面に到達するまでの間で効率よく拡散させることができ、原稿面には指向性のない光を照射することができる。このため、原稿からの正反射光が撮像素子に入射する状態となったとしても、点状の出力となることを抑えることができる他、指向性の高い発光素子を使用しても、副走査方向の照度分布を安定させることができる上、発光素子及び光照射体の実装精度を緩めることができる。

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の間に位置する読取装置１１によって読み取る。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、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正面図、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おこな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、原稿の読み取りがおこなわれる。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。

第１走行体１０３は、ＬＥＤアレイ４０２、反射板３０１、原稿面での反射光をＣＣＤに導く第１ミラー１０５を備えている。本例では、ＬＥＤアレイ４０２は、適度な照度分布を得るため、その発光面を原稿面に対し傾けた状態に配置する。

次に照明装置について説明する。図４は本発明に係る照明装置の第１の実施例を示す図であり、（ａ）は照明装置の概略正面図、（ｂ）は照明装置の概略平面図である。本例では、聡明装置は、原稿面とＬＥＤ発光素子４０１を並列したＬＥＤアレイ４０２との間に拡散部材７０２配置している。拡散部材７０２は、ガラスや合成樹脂の成形品、その一部を拡散面とした拡散板、ＰＥＴなどの樹脂フィルムの一部を拡散面とした拡散シート等を使用することができる。

また、本例では、拡散部材７０２とＬＥＤ発光素子４０１との間隔は、拡散部材７０２を、光照射体であるＬＥＤ発光素子４０１と原稿面の間であり、かつ、ＬＥＤ発光素子４０１からの距離Ｌ（図４（ａ）参照）が、複数個の発光素子の間隔をＰ（図４（ｂ）参照）とし、ＬＥＤ発光素子４０１の発光分布において照射面における相対光度が０．５となる角度をΘとしたとき、
Ｌ＝（Ｐ／２）ｔａｎΘ
となる距離に配置している。

本例によれば、拡散部材７０２は、図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤ発光素子４０１からのを拡散光とするから、拡散部材７０２から主走査方向で、垂直な光が射出されない箇所をなくすことができるため、主走査方向反射面６０３からの正反射成分を受光してしまう場合に顕著に現れる撮像素子上の照度ムラをなくすことができる。また、拡散部材７０２により拡散光として照射するため、ＬＥＤアレイ４０２の実装精度を緩めることも可能となる。

次に、第２の実施例について説明する。図５は本発明に係る照明装置の第２の実施例を示す照明装置の概略正面図である。本例では、照明装置は、図５に示すように、拡散部材７０２を、反射板３０１とＬＥＤアレイ４０２の間に配置している。また、この例では、拡散部材７０２とＬＥＤアレイ４０２との間隔は、拡散部材７０２を、光照射体であるＬＥＤアレイ４０２と原稿面の間で、かつ、ＬＥＤアレイ４０２のＬＥＤ発光素子４０１からの距離Ｌが、複数個の発光素子の間隔をＰとし、ＬＥＤの発光分布において照射面における相対光度が０．５となる角度をΘとしたとき、
Ｌ＝（Ｐ／２）ｔａｎΘ
の距離に配置している。

本実施例によれば、反射板と光照射体の間に拡散部材を配置したので、反射板方向への出射光を拡散光として照射させることができ、主走査方向反射面からの正反射成分を受光してしまう場合に顕著に現れる撮像素子上の照度ムラをなくすことができる他、反射板３０１からの反射光を拡散部材等により拡散光として照射するため、ＬＥＤアレイ４０２の実装精度を緩めることも可能となる。

次に、第３の実施例について説明する。図６は本発明に係る照明装置の第３の実施例を示す図であり、（ａ）は照明装置の概略正面図、（ｂ）は照明装置の変形例を示す概略正面図、（ｃ）は他の変形例を示す概略正面図である。

本例では、照明装置は、図６（ａ）に示すように、拡散部材７０２は、ＬＥＤアレイ４０２のＬＥＤ発光素子４０１から原稿面に向かう光と、反射板３０１の受光面３０１ａに向かう光とを拡散するように、受光面３０１ａよりも大きく形成されている。即ち、本例では、原稿面とＬＥＤ発光素子４０１との間に配置した拡散部材と、反射板３０１の受光面３０１ａとの間に配置された拡散部材とを、一体として形成したものである。

また、拡散部材７０２を一体とする際、図６（ｂ）に示すように、拡散部材のつなぎ目を曲面として連続して形成することができる。この場合、図６（ｂ）に示すように、ＬＥＤ発光素子４０１からの光を拡散部材７０２の前面で光を拡散できる。

更に、拡散部材７０２を一体とする際、図６（ｃ）に示すように、拡散部材のつなぎ目に稜線を設けて接続形成することができる。この場合、ＬＥＤ発光素子４０１からの光を原稿面、及び反射板の各方向だけに効率よく照射することができる。

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正面図である。 画像読取装置の構成を示す概略斜視図である。 本発明に係る照明装置の第１の実施例を示す図であり、（ａ）は照明装置の概略正面図、（ｂ）は照明装置の概略平面図である。 本発明に係る照明装置の第２の実施例を示す照明装置の概略正面図である。 本発明に係る照明装置の第３の実施例を示す図であり、（ａ）は照明装置の概略正面図、（ｂ）は照明装置の変形例を示す概略正面図、（ｃ）は他の変形例を示す概略正面図である。 従来の画像読取装置の照明装置を示す概略正面図である。 ＬＥＤ発光素子を使用した照明装置を示す図であり、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は斜視図である。 光源別の照度の分布状態を示すものであり、（ａ）はキセノンランプの場合を示すグラフ、（ｂ）はＬＥＤアレイの場合を示すグラフである。 原稿からの正反射の状態を示すものであり、（ａ）は照明装置を示す概略正面図、（ｂ）は照明装置を示す概略平面原稿からの正反射の状態を示すものであり、（ａ）は照明装置を示す概略正面図、（ｂ）は照明装置を示す概略平面図である。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乃至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 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 反射板
３０１ａ 受光面
４０１ ＬＥＤ発光素子
４０２ ＬＥＤアレイ
６０１ 光沢原稿
６０２ 正反射成分
６０３ 主走査方向反射面
６０４ 部分
６０５ 正反射光
６０６ 成分
７０２ 拡散部材

Claims (8)

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て原稿に向け光を照射する光源と、
   前記光照射体と前記原稿との間に配置され前記光照射体から射出される光を拡散する拡散部材と、を備えることをと特徴とする照明装置。
2. 前記拡散部材は、前記光照射体と前記原稿との間であり、
   かつ、
   前記光照射体からの距離Ｌを、
   列設された前記発光素子の間隔をＰ、前記発光素子の発光分布での照射面における相対光度が０．５となる角度をΘとしたとき、
   Ｌ＝（Ｐ／２）ｔａｎΘ
   の位置に配置したことを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
3. 前記光照射体が照射する光であって直接原稿に向いていない光を前記原稿に向け反射する反射板を備え、
   前記光照射体と前記反射板との間に第２の拡散部材を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
4. 前記光照射体と前記反射板との間に配置した第２の拡散部材は、光照射体と反射板との間であり、
   かつ、
   前記光照射体からの距離Ｌを、
   複数個の発光素子の間隔をＰとし、前記発光素子の発光分布での照射面における相対光度が０．５となる角度をΘとしたとき、
   Ｌ＝（Ｐ／２）ｔａｎΘ
   の位置に配置したことを特徴とする請求項３記載の照明装置。
5. 前記拡散部材と、前記第２の拡散部材とは一体に構成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の照明装置。
6. 前記一体に構成された拡散部材は、光照射体と原稿との間に配置される部分と、光照射体と反射板との間に配置される部分とからなり、１枚の部材を折り曲げて形成した形状であることを特徴とする請求項５記載の照明装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか記載の照明装置を備えた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具備したことを特徴とする画像形成装置。