JP2008172565A - 光照射ユニット、原稿照明装置、画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接して設けられている発光素子からの拡散角が大きい光が集光レンズに入射することを防ぎ、主走査方向リップルを改善することができる光照射ユニット、原稿照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ４０２からの光を集光する円筒レンズ６０１を、各ＬＥＤ４０２・・と１対１で対応する形態で設ける。すると、ＬＥＤ４０２からの角度の大きな射出光が円筒レンズ６０１に入光することがないので、ＬＥＤ４０２の射出光が集光してしまうことがなく、主走査方向での照度リップルの発生を防止することが可能となる。また、円筒レンズ６０１を位置決め保持する保持部材６０２が、さらに遮光部材としての機能を果たすので、さらなる遮光効果を得ることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、発光素子を列設して光を照射する光照射ユニット、原稿照明装置、これらのいずれかを搭載した画像読取装置や画像形成装置に関する。

原稿に光を照射して原稿画像情報を読み取る画像読取装置は、光源としてキセノンランプを搭載する構成がよく知られているが、光源の立ち上がりスピードの高速化、長寿命、省エネルギー等の要望からキセノンランプの代用としてＬＥＤを採用する構成が実用化されてきている。

ＬＥＤを基板に実装した構成としては、複数の発光素子を列設してライン状の光を射出する点光源ユニットと射出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発光素子配列方向に同形状の集光体（円筒レンズ）とを設けた構成がある（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−１５６６００号公報

しかしながら、発光素子配列方向に同形状をとる長形状の円筒レンズでは、発光素子から射出される光の長手方向の発散角によって集光状態が変化してしまい、照度リップルの発生が避けられないという欠点がある。

そこで本発明は、隣接して設けられている発光素子からの拡散角が大きい光が集光レンズに入射することを防ぎ、主走査方向リップルを改善することができる装置を提供することを目的とする。

本発明の光照射ユニットのうち請求項１に係るものは、複数個の発光素子を列設してなる光源と、前記発光素子の射出光を前記発光素子の配列方向と直交方向に集光させる円筒レンズとを備える照明ユニットにおいて、前記円筒レンズを前記発光素子と対をなすように複数個設けてなることを特徴とする。

請求項２に係るものは、請求項１の光照射ユニットにおいて、前記円筒レンズを前記発光素子と対をなすように位置決め固定するレンズ固定部材を有することを特徴とする。

請求項３に係るものは、請求項２の光照射ユニットにおいて、前記レンズ固定部材が、前記円筒レンズを通過する光の光量を規制するための光量規制部材を兼ねることを特徴とする。

請求項４に係るものは、請求項１から３のいずれかの光照射ユニットにおいて、前記円筒レンズの長手方向端部形状を扇状としてなることを特徴とする。

請求項５に係るものは、請求項１から４のいずれかの光照射ユニットにおいて、前記円筒レンズの長手方向端面に反射皮膜を設けてなることを特徴とする。

請求項６に係る原稿照明装置は、請求項１から５のいずれかの光照射ユニットを用い原稿を露光することを特徴とする。

請求項７に係る画像照明装置は、請求項１から５のいずれかの光照射ユニットを用い原稿を露光することを特徴とする原稿照明装置であって、前記原稿を露光するための平板状の基板に前記複数個の発光素子を列設して形成した光照射体により光源を構成してなることを特徴とする。

請求項８に係る画像読取装置は、請求項１から５のいずれかの光照射ユニットまたは請求項６または７の原稿照明装置を搭載してなることを特徴とする。

請求項９に係る画像形成装置は、請求項８の画像読取装置を搭載してなることを特徴とする。

本発明は、発光素子からの光を集光するための円筒レンズが発光素子と対をなす関係となる構成としたため、隣接して設けられている発光素子からの拡散角が大きい光が集光レンズに入射することを防ぐことができるので、主走査方向リップルを改善することができる。

以下、本発明の実施形態に関して、添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施対象となる画像形成装置の一例を示す概念的断面図、図２は図１に示した画像読取装置の拡大断面図を示すこれも概念的断面図である。本例の画像形成装置１０は、その主な構成としては、原稿を読み取る原稿読取装置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ないし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、書き込みユニット３２からは、原稿読取装置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ないし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ないし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。

図３は図１の装置が備える画像読取装置の照明部の概略斜視図（Ａ）と第１走行体の概略断面図（Ｂ）である。この例では、画像読取装置１０１には原稿を支持するコンタクトガラス１０２、光源であるランプ１０４と原稿からの反射光を偏向する第１ミラー１０５とを備えた第１走行体１０３、第１ミラー１０５からの光をさらに偏向する第２ミラー１０７及び第３ミラー１０８を備えた第２走行体１０６、原稿からの光を集光するためのレンズ１０９、レンズ１０９で集光された光を光電変換するＣＣＤ１１０が搭載されている。

図４は、光源であるランプを、基板４０１上に発光素子であるＬＥＤ４０２を列設して構成した状態を示す正面部分図である。基板４０１上に発光素子であるＬＥＤ４０２が図示のように一線上に列設されており（図では３個だけ示してあるが、もちろんこの個数に限定されるものではない。）、発光素子４０２からの射出光を副走査方向のみに集光するための長尺の円筒レンズ４０３がＬＥＤ４０２の前面側に設けられている。

ＬＥＤ４０２から図では真上に射出された光は計算どおり（設計どおり）に副走査方向の光を平行光に集光し、コンタクトガラス１０２の読取範囲を等しい光量で照射することができる（断面Ａを示す図４（Ｂ）の状態）が、ＬＥＤ４０２からの射出光は拡散光であるため、角度の大きい光がレンズを透過した場合は意図とは異なって副走査方向に平行光を得たいのにもかかわらず１点に集光してしまう（断面Ｂを示す図４（Ｃ）の状態）。このように各角度で集光状態が異なってしまうと、照度リップルの発生を防ぐことができず、原稿面主走査方向で均一な照度を得ることができなくなる。

そこで図５（図４の矢印Ａ方向に相当する方向から見た断面図）及び図６（図５の矢印Ｃ方向から見た図）に示すように、ＬＥＤ４０２からの光を集光する円筒レンズ６０１は各ＬＥＤ４０２と１対１に対応する形で設けられており、ＬＥＤ４０２からの角度の大きな射出光は円筒レンズ６０１に入光することがないので、ＬＥＤ４０２の射出光が集光してしまうことがなく、主走査方向照度リップルの発生を防止することが可能となる。また、円筒レンズ６０１を位置決め保持する保持部材６０２がさらに遮光部材としての機能を果たすので、さらなる遮光効果を得ることができる。なお図中５０１はＬＥＤ保持部材である。

すなわち本実施例においては、発光素子からの光を集光するための円筒レンズが発光素子と１対１の関係で対となるように分割して設けられているため、隣接して設けている発光素子からの拡散角が大きい光が集光レンズに入射することを防ぐことができるので、主走査方向リップルを改善することができる。また、集光レンズを位置決め保持するための保持部材が発散角の大きい光を規制するための遮光部材を兼ねているので、新規な部材を追加設定することなく発散角の大きい光を防ぐことができる。

図７及び図８は本発明の第２の実施例を示す図６相当の図であり、ＬＥＤ４０２からの射出光のうち発散角の大きな光は、分割された円筒レンズ７０１の側面に当たり、全反射領域の光はそこで反射されて戻り原稿面に到達してしまう（光Ｄ）。先の実施例で説明したような大きな発散角の光は入射されないものの、平行光とはならずに集光光ぎみの光となってしまい、主走査方向照度リップルを悪化させてしまう（図７参照）。そこで、円筒レンズ８０１の側面に角度を設け、長手方向端部形状を扇状とし、全反射した光（光Ｅ）の反射角度が変り（角度が鈍る）、角度αよりも角度βの方がより垂直に近くなるので集光状態が平行光により近づいて照度リップルがより低下して均一の照度が得られる。

すなわち本実施例においては、集光レンズの両端部を扇状に設けてあるため、レンズ端面にて全反射する光の角度を変更して有効な光に変更再利用することができるので、光利用効率を向上することができる。

また上述の光照射ユニットにおいて、円筒レンズの長手方向端面に反射皮膜を設けてなる構成とすれば、レンズ端面の反射皮膜でレンズ端面での全反射光の光利用効率を向上させることができる。

なお、上述の照明装置を用いて画像読取装置や画像形成装置を構成することが可能なことは図１の説明からも明らかなので説明を省略する。

本発明の実施対象となる画像形成装置の一例を示す概念的断面図 図１に示した画像読取装置の拡大断面図を示す概念的断面図 図１の装置が備える画像読取装置の照明部の概略斜視図（Ａ）と第１走行体の概略断面図（Ｂ） 基板上に発光素子であるＬＥＤを列設して光源を構成した状態を示す正面部分図 図４の矢印Ａ方向に相当する方向から見た本発明の第１実施例の断面図 図５の矢印Ｃ方向から見た図 本発明の第２の実施例との比較として示す図６相当の図 本発明の第２の実施例を示す図６相当の図

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ 原稿読取装置
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 排紙部（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
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 書き込みユニット
Ｌ レーザ光
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
１０４ランプ
１０５ 第１ミラー
１０３ 第１走行体
１０５ 第１ミラー
１０７ 第２ミラー
１０８ 第３ミラー
１０６ 第２走行体
１０９ レンズ
１１０ ＣＣＤ
４０１ 基板
４０２ ＬＥＤ
４０３ 長尺円筒レンズ
４０２ ＬＥＤ
５０１ ＬＥＤ保持部材
６０１ 円筒レンズ
６０２ 保持部材
７０１ 円筒レンズ
８０１ 円筒レンズ
Ｄ 原稿
Ｐ 記録媒体

Claims (9)

1. 複数個の発光素子を列設してなる光源と、
   前記発光素子の射出光を前記発光素子の配列方向と直交方向に集光させる円筒レンズとを備える照明ユニットにおいて、
   前記円筒レンズを前記発光素子と対をなすように複数個設けてなることを特徴とする光照射ユニット。
2. 請求項１の光照射ユニットにおいて、前記円筒レンズを前記発光素子と対をなすように位置決め固定するレンズ固定部材を有することを特徴とする光照射ユニット。
3. 請求項２の光照射ユニットにおいて、前記レンズ固定部材が、前記円筒レンズを通過する光の光量を規制するための光量規制部材を兼ねることを特徴とする光照射ユニット。
4. 請求項１から３のいずれかの光照射ユニットにおいて、前記円筒レンズの長手方向端部形状を扇状としてなることを特徴とする光照射ユニット。
5. 請求項１から４のいずれかの光照射ユニットにおいて、前記円筒レンズの長手方向端面に反射皮膜を設けてなることを特徴とする光照射ユニット。
6. 請求項１から５のいずれかの光照射ユニットを用い原稿を露光することを特徴とする原稿照明装置。
7. 請求項１から５のいずれかの光照射ユニットを用い原稿を露光することを特徴とする原稿照明装置であって、前記原稿を露光するための平板状の基板に前記複数個の発光素子を列設して形成した光照射体により光源を構成してなることを特徴とする画像照明装置。
8. 請求項１から５のいずれかの光照射ユニットまたは請求項６または７の原稿照明装置を搭載してなることを特徴とする画像読取装置。
9. 請求項８の画像読取装置を搭載してなることを特徴とする画像形成装置。