JP2008182454A - 画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い照明効率を備えた画像読取装置を得ること。
【解決手段】複数ＬＥＤと照明レンズとを具備し、照明レンズで前記光源から発する光束を複数に分割し、分割された複数の光束を重畳して読取面に照射する照明装置１０を備え、照明装置により照明された読取面からの反射光を結像レンズ２１でラインセンサ撮像素子２０に結像させ、読取面を主走査方向に直線状に読み取りつつ、主走査方向と直交する副走査方向に読み取り、平面的な画像を読み取る画像読取装置２００において、照明装置１０を前記原稿読取位置近傍に配置した。
【選択図】図１０

Description

本発明は、デジタルＰＰＣなどに搭載されている、固体撮像素子、結像レンズ、及び、照明装置を搭載した縮小光学系の画像読取装置、画像読取装置を備えた画像形成装置に関する。

画像読取装置として、特許文献１には、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した照明装置を採用し、光量確保のため、主走査方向に複数のＬＥＤを並べたものを使用し、照度ムラを防止するため、所定形状の導光板を使用し、導光板の、入射面にＬＥＤを密接させ、原稿面において、直接光及び反射面からの反射光による照度分布の合成曲線Ｇの高照度部を最大読取幅内に読取領域を設定するものが記載されている。

また、特許文献２には、光の利用率を向上させるため、光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、原稿の画像を１次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る画像読取装置において、少なくとも複数のレンズ を有する照明レンズと、複数の光束を重畳させる手段とを備えてなり、光源から発する光束を複数に分割し、この分割された複数の光束を原稿面上に重畳させ、光源により照明した原稿からの反射光を結像レンズにより撮像素子に結像させ、原稿の画像を１次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取るものが記載されている。
特開２００６−６７５５１号公報 特開２００６−２９５９１４号公報

ところで、特許文献１に記載の照明装置にあっては、複雑な形状の導光板を使用する必要がある他、導光板の取り付け調整に手間がかかりコストが嵩むという問題がある。

また特許文献２に記載の照明装置にあっては、照明装置を撮像素子近傍に配置し、反射ミラーを介して、照明すると照明光路が長くなる傾向にある。その際、照明装置から照射される光は、理想的には平行光であるが、現実的には完全な平行光を作り出すことは困難であり、そのため、平行光以外の光はフレア光となって、読取画像を劣化させる可能性がある。また、読取位置に届かない光があることで照明効率を低下させるという問題がある。

そこで、本発明は、高い照明効率を得ることができる画像読取装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。

請求項１の発明は、光源と、複数の照明レンズとを備え、前記照明レンズで前記光源から発する光束を複数に分割し、該分割された複数の光束を重畳して読取面に照射する照明装置を備え、前記照明装置により照明された読取面からの反射光を結像レンズで撮像素子に結像させ、前記読取面を主走査方向に直線状に読み取りつつ、主走査方向と直交する副走査方向に読み取り、平面的な画像を読み取る画像読取装置において、前記照明装置を前記原稿読取位置近傍に配置することを特徴とする画像読取装置である。

請求項２の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記読取面近傍を移動する第１走行体と、前記第１走行体と連動する第２走行体とを備え、前記照明装置は、前記第１走行体に搭載することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載の画像読取装置において、前記照明装置は、前記読取面を直接照明することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３記載の画像読取装置において、１台の照明装置を備えることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４記載の画像読取装置において、照明装置を主走査方向の読取ラインの中心位置に配置することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項２記載の画像読取装置において、照明装置を２台備え、前記照明装置は読取軸中心に対し主走査方向において左右対称に配置されることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６記載の画像読取装置において、前記左右対称に配置された照明装置は、それぞれ読取軸を挟む読取面の反対側を照明することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項２記載の画像読取装置において、照明装置を主走査方向に３個以上並べて配置することを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項８記載の画像読取装置において、前記複数配置した照明装置の主走査方向における照明範囲を、それぞれ異なるものとしたことを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項９記載の画像読取装置において、前記照明装置を奇数個配置し、中央に配置された照明装置が照明する照明装置が照明する範囲をその他の照明装置に比べて広くすることを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項９記載の画像読取装置において、前記照明装置に供給する電流をそれぞれ独立制御可能とし、それぞれの電流量を制御することで主走査方向の照度分布を調整可能とすることを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項８記載の画像読取装置において、前記複数の照明装置は、各照明装置の色バランスを独立して調整できることを特徴とする。

請求項１３の発明は、請求項８記載の画像読取装置において、前記複数の照明装置は、各照明装置の照明範囲を隣り合う照明装置からの照明範囲と重合させたことを特徴とする。

請求項１４の発明は、請求項１乃至１３記載のいずれかの画像読取装置を具備することを特徴とする画像形成装置である。

本発明に係る画像読取装置によれば、照明光軸が短いため、フレア光による影響が少ない。また、照明光を効率よく原稿面に照射できるため、光量の低下を招くことなく良好な効率の照明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。

以下本発明の実施例に係る画像読取装置について説明する。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２００、画像を形成する画像形成部１１２、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１１３、ＡＤＦ１１３から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ１１４、給紙カセット１１５乃至１１８を備える給紙部１１９、記録用紙をスタックする排紙部（排紙トレイ１２０）により構成してある。

そして、ＡＤＦ１１３の原稿台１２１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１２２の回転により矢印Ｂ１方向へ送り出され、原稿搬送ベルト１２３の回転により、画像読取装置２００に固定されたコンタクトガラス１２４上へ給送され、そこで停止する。コンタクトガラス１２４上に載置された原稿Ｄの画像は、画像形成部１１２とコンタクトガラス１２４の間に位置する画像読取装置２００によって読み取られる。画像読取装置２００は、コンタクトガラス１２４上の原稿Ｄを照明する照明装置１０、原稿画像を結像する結像レンズ２１、原稿画像を結像させるＣＣＤ等からなるラインセンサ撮像素子２０等を有している。画像読み取り終了後、原稿Ｄを原稿搬送ベルトの回転により矢印Ｂ２方向へ搬送して原稿排紙トレイ１１４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１２４上へ給送して原稿画像を画像読取装置２００によって読み取る。

一方、画像形成部１１２の内部には、像担持体である感光体１３０が配置してある。感光体１３０は、図において時計方向に回転駆動し、帯電装置１３１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１３２からは、読取装置１２５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１３０の表面をこのレーザ光Ｌで露光し、これによって感光体１３０の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置１３３を通るとき、対向する転写装置１３４によって感光体１３０と転写装置１３４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１３０の表面は、クリーニング装置１３５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１１５乃至１１８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１１５乃至１１８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１３０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１１２内の定着装置１４０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。１３６を通った記録媒体Ｐを排出ローラ対１３７によって搬送し、矢印Ｂ５で示すように排紙トレイ１２０へ排出し、スタックする。

次に本発明が適用される画像読取装置２００について説明する。図２は画像読取装置の全体構成を示す概略断面図である。

画像読取装置２００は、光源を備えた照明装置１０、ラインセンサ撮像素子２０、複数の変向ミラー２１１，２２１，２２２、ラインセンサ撮像素子２０、結像レンズ２１を備え、照明装置１０で照明された原稿の画像を主走査方向に直線状（２次元的）に読み取り、これを副走査方向に走査することによって平面状（２次元的）の画像を読み取る。

このため、本例に係る画像読取装置２００には、照明装置１０、変向ミラー２１１を搭載した第１走行体２１０と、変向ミラー２２１，２２２を搭載した第２走行体２２０を備え、これらの第１走行体２１０と、第２走行体２２０とを互いに異なる速度で移動させている。

原稿は原稿面が密着されるコンタクトガラス１２４上に設置されており、照明装置１０で照明される。原稿からの反射光は、変向ミラー２１１、変向ミラー２２１，２２２を経て結像レンズ２１により、結像レンズ２１でラインセンサ撮像素子２０に結像され、ラインセンサ撮像素子２０は撮像領域における画像を１次元的に取得する。

この例では、第１走行体２１０と第２走行体２２０とはモータ及び伝達手段で駆動され、第１走行体２１０は第２走行体２２０の２倍の速度で走行させられる。その結果、コンタクトガラス１２４面におけるライン状の撮像領域は、結像レンズ２１で、ラインセンサ撮像素子２０の読取り面に結像された状態を保ちながら走行することとなる。そして、コンタクトガラス１２４上にある原稿の原稿面の画像をラインセンサ撮像素子２０で順次読み出して２次元的に取得する。この第１走行体２１０が移動方向を副走査方向と称し、ラインセンサ撮像素子２０が読み取る方向を主走査方向と称する。

通常、ラインセンサ撮像素子２０としては、１次元ＣＣＤが用いられ、結像レンズ２１はコンタクトガラス１２４の原稿像を縮小した像としてラインセンサ撮像素子２０上に結像している。また、前記第１走行体２１０と第２走行体２２０の走行速度比は２：１に設定しているので第２走行体２２０の移動距離は、第１走行体２１０の移動距離の半分となり、撮像領域２３から結像レンズ２１及びラインセンサ撮像素子２０までの距離は第１走行体２１０、第２走行体２２０の位置によらず一定となる。

以下、上述した画像読取装置に使用される照明装置について説明する。照明装置として以下に説明する第１乃至第５の例に係る構成のものを使用することができる。

図３は照明装置の第１乃至第３の例を示す図であり、（ａ）は第１乃至３例に共通する平面図、（ｂ）は第１の例の拡大正面図、（ｃ）は第２の例の拡大正面図、（ｄ）は第３の例の拡大正面図である。

まず第１の例について説明する。図３（ａ）に示すように、照明装置４００は、ＬＥＤアレイ４１０と、ＬＥＤアレイ４１０の後方に配置される回転放物面鏡列４２０（ＰＲ）、ＬＥＤアレイ４１０の前方に配置される主集光レンズ４３０（ＣＡ１）、主集光レンズ４３０の前方に配置される主照明レンズ４４０（ＣＡ２）、主照明レンズ４４０の前方に配置される主統合レンズ４５０（Ｌ）を備える。

ＬＥＤアレイ４１０は、複数の発光ダイオード４１１を１列に並べて構成されている。白色光を得るため、発光ダイオード４１１として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のものを用いる。図３（ａ）では４個のみを記載しているが、最低限各色１個ずつの計３個あればよく、その整数倍でも、カラーバランスを考慮して発光光量の少ない色の発光ダイオード４１１を増加させるようにしてもよい。

回転放物面鏡列４２０は、複数の回転放物面鏡４２１を１列に配置して構成される。各回転放物面鏡４２１は、その焦点位置に発光ダイオード４１１を置き、発光ダイオード４１１で発光する光束を反射させて平行光にする。尚、ＬＥＤの発光面は完全に点ではなくある面積を持っているので焦点位置以外から発光する光束は平行光からずれて発散し、焦点からずれるほど平行光から外れる。その配光特性の代表例を図４に示す。

主照明レンズ４４０は、回転放物面鏡列４２０で平行光になった光束を拡張して照射対象面（読取領域）を照明するシリンダレンズアレイである。その構成は図３（ａ）に示すようにシリンダ（レンズ）を並べたものである。また、その焦点距離はｆ２＝１／（（１／ａ）＋（１／ｃ））とするのがよい（図３（ｃ）参照）。

主集光レンズ４３０は、発散光を含む平行光を効率よく主照明レンズ４４０に入射するものであり、シリンダレンズアレイで構成される。その構成は、主照明レンズ４４０と同型であり、焦点距離はｆ１＝ｃとするのがよいが、主照明レンズ４４０と同じｆ２としてもほとんど効率は落ちない。尚、主集光レンズ４３０と主照明レンズ４４０とを同じ構成とすれば製造・販売・サービス時など管理負担が軽減される。

主統合レンズ４５０は、凸レンズであり、主集光レンズ４３０、主照明レンズ４４０で分割された光束の副光軸を照明対象面の中央に一致させ主照明レンズ４４０の各シリンダが照明する光束を照明対象面で重畳させる。焦点距離はＦ＝ａとする（図３（ｂ））参照。主統合レンズ４５０は一般の円形凸レンズにおいて副走査方向の不要な部分をカットした形状をなす。

このような照明装置の構成により、シリンダレンズアレイである主集光レンズ４３０、主照明レンズ４４０の各要素であるシリンダ（レンズ）の幅ｍの幅を通過する光束は全て照明対象面の読取領域４６０の幅Ｍ内を照射する（図３（ｂ）参照）。

この場合、発光ダイオード４１１の数と主集光レンズ４３０、主照明レンズ４４０のシリンダアレイ中のシリンダの数を一致させないほうが発光ダイオード４１１と回転放物面鏡列４２０で形成されるプロファイルの影響をなくし照明対象面を均一にできる。ただし、発光ダイオード４１１の数の２倍を超えるシリンダ数にする場合は整数倍でも構わない。

次に第１の例における副走査方向の照明状態を図３（ｂ）に基づいて説明する。発光ダイオード４１１からの光束が回転放物面鏡列４２０から射出されるまでは図３（ａ）と同じである。ここで、主集光レンズ４３０と主照明レンズ４４０とは図示した方向からみると光学的パワーがなく、平行平板と同様に振る舞うので、回転放物面鏡列４２０からの射出光は平行光のまま通過する。そして平行光の光束は主統合レンズ４５０で集束されて照明対象面の読取領域４６０で焦点を結ぶ。

この場合、発散光束は焦点位置から外れて照明対象面を照射することになる。その照度分布は図５に示した配光分布を反映している。配光分布半値幅を考慮すると例えばＭ’のような幅を照射するとしてよい（図３（ｂ）参照）。

この例は、面積を持った発光ダイオード４１１の発光面のサイズが回転放物面鏡４２１のＦ値ｆ（ＰＲ）と主統合レンズ４５０の焦点距離ｆ（Ｌ）の比ｆ（Ｌ）／ｆ（ＰＲ）倍に拡大されて照明対象面上に像を結ぶと言える。その比が数十倍から百倍になるので零点数ミリメートル角の発光ダイオード４１１における発光面の像が数センチメートルの大きさに投影されていることになり、この方向（副走査方向）だけで数十分の１から百分の１程度の効率しか得られないことが分かる。

次に第２の例について説明する。この例は、本例に係る照明装置４００は、ＬＥＤアレイ４１０、回転放物面鏡列４２０、主集光レンズ４３０、主照明レンズ４４０を備える他、主統合レンズ４７０を凸レンズに換えシリンダレンズとしている。主統合レンズ４７０は、図３（ｃ）に示すように、主走査方向は前記主統合レンズ４５０（Ｌ）の焦点距離を備えるように、主統合レンズ４５０と同じ曲率を持たせて副走査方向は光学的パワーを持たないものとしている。

そして、本例では、主統合レンズ４７０と読取領域４６０との間に、集束レンズ４８０（ＣＬ２）を配置している。この集束レンズ４８０はシリンダレンズであり、副走査方向の集光機能をＬから分離して読取領域４６０の近くに配置したものと解釈できる。この集束レンズ４８０の焦点距離はｆ（ＣＬ２）＝ａ’とする（図３（ｂ））参照。

この例によれば、回転放物面鏡列４２０から出た光束は主照明レンズ４４０まで平行光束（発散光束も含まれるが）のままで到達し、発光ダイオード４１１の発光面の拡大率はａ’／Ｆ（ＰＲ）となり、数倍程度になる。これを言い換えると、第１の例より１桁効率が向上することになる。

次に第３の例について説明する。本例に係る照明装置４００は、図３（ｄ）に示すように、ＬＥＤアレイ４１０、回転放物面鏡列４２０、主集光レンズ４３０、主照明レンズ４４０、主統合レンズ４７０、集束レンズ４８０を備える他、副照明レンズ４９０（ＣＬ３）を配置している。この副照明レンズ４９０は、シリンダレンズであり、発光ダイオード４１１の発光面の像が集束レンズ４８０の位置に結像するものであり、その焦点距離をｆ（ＣＬ３）＝１／（１／ａ”）＋（１／ｂ”）としている（ｂ”は発光ダイオード４１１から副照明レンズ４９０までの距離：図３（ｄ）参照）。この例によれば、集束レンズ４８０の焦点距離はｆ（ＣＬ２）＝１／（１／ａ’）＋（１／ａ”）とするのが効果的である。ただし、ｆ＝ａ”のままでも少し効率が悪いが第２の例よりも効率はよくなる。実験の結果、第２の例は、第３の例より、５０％程度の効率向上が認められた。

上記各例では、読取領域の副走査方向の照度分布は図４に示した発光ダイオードの配光特性を反映しているので白黒の画像を得る場合はそのピークに１ラインのＣＣＤラインセンサの中心を合わせればよいが、カラー画像を得るために３ラインのＣＣＤを用いた場合、図５（ａ）のように１色をピークに合わせると他の２色は光量が落ちたところに配置されることになる。この光量の違いはＣＣＤで読み取った後に電気的に増幅率を変えて補正することができるが、図５（ｂ）に示すように、光学的に光量の違いを補完するほうが効果的であり、照明効率も向上する。

次に、照明装置の第４の例について説明する。図６は第４の例に係る照明装置を示すものであり、（ａ）は照明装置の平面図、（ｂ）は照明装置の正面図である。この照明装置５００は、発光ダイオードを１列に配置したものを副走査方向に３列並べたＬＥＤアレイ５１０を採用している。また、本例では、主走査方向での光軸を読取系の光軸とずらせるようにし、その方向で結像レンズとの競合を避けるように構成している。照明装置５００は、上記第３の例と同様に、ＬＥＤアレイ５１０、回転放物面鏡列５２０、主集光レンズ４３０、主照明レンズ５４０、主統合レンズ５５０、副照明レンズ５６０、副統合レンズ５７０、集束レンズ５８０を備えて照明領域５９０を照明している。

また、この例では、原稿３０の画像をＲ・Ｇ・Ｂの色毎に読み取って電気信号に変更するラインセンサ撮像素子２０は副走査方向にＣＣＤセンサをＲ・Ｇ・Ｂの各色に対応して３列に並べてある。

副照明レンズ５６０（ＣＡ４）は、焦点距離ｆ（ＣＡ４）＝ｂ”のシリンダを３つ並べたシリンダレンズアレイである。また、副統合レンズ（ＣＬ４）は、副照明レンズ５６０の各シリンダの光軸を主照明レンズ５４０上で一致させ、その焦点距離はｆ（ＣＬ４）＝ａ”である。

この副照明レンズ５６０と集束レンズ５８０の合成焦点距離は前述の図３（ｄ）の副照明レンズ４９０（ＣＬ３）と同じ焦点距離ｆ（ＣＬ３）＝１／（１／ａ”）＋（１／ｂ”）と同じ（ｂ’は無視できるほど小さい）となる。

こうすることにより、読取領域の副走査方向の照度分布はＲ・Ｇ・Ｂ各色の照度分布のピークを図５（ｂ）に示すようにずらすことができ、そのピーク位置を３ラインＣＣＤの位置と相対的に合致させると効率が一番良好なものとできる。

図７は主要な光学部品を立体的に示したものである。（ａ）は主集光レンズ（ＣＡ１）、主統合レンズ（ＣＡ２）の斜視図、（ｂ）は副照明レンズ（ＣＬ３）の斜視図。（ｃ）は図３（ｃ）に示した主統合レンズ（ＣＬ１）の斜視図。（ｄ）は集束レンズ（ＣＬ２）の斜視図。（ｅ）は集束レンズ（ＣＬ２）の機能をレンズから反射鏡に換えた場合における集束ミラーの斜視図。（ｆ）は主統合レンズ（ＣＬ１）をフレネルレンズとした場合の斜視図である。尚、図１０（ｃ）に示したシリンダレンズをフレネルレンズ化する場合は図中※で示した範囲を用いるものとする。

次に照明装置の第５の例について説明する。図８は第５の例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は照明装置の不具合を示す平面図、（ｂ）は第５の例に係る照明装置の平面図である。本例は、直接反射光を回避するものである。図８（ａ）に示す照明装置では、ラインセンサ撮像素子２０への結像レンズ２１を挟んで、２台の照明ユニット６１０，６２０を配置し、副走査方向共に主光軸を一致させている。このような照明装置では、図８（ａ）に示すように、２台の照明ユニット６１０，６２０の照明光がコンタクトガラス１２４の表面で正反射して結像レンズ２１に直接入射してしまい、ラインセンサ撮像素子２０で読み取った画像上に白筋が重畳されてしまうことがある。この場合はＬＥＤの数だけ白筋が現れることとなる。

そこで第５の例では、図８（ｂ）に示すように、副走査方向を一致させたままで回避するようにしている。即ち、本例に係る照明装置７００では照明ユニット７１０，７２０の主光軸（主統合レンズの中心）を読取系の主光軸を挟んで反対側の読取領域の１／４の位置に合わせるようにしている。この場合、１つの照明ユニットで照明する領域は全体の半分とし、照明ユニットを２つ用いる必要がある。本例ではいずれのＬＥＤからの光線も結像レンズ２１に直接入射することがなく、上述した白筋の発生を防止することができる。

ここで、変向ミラーの必要範囲について説明する。原稿面から読取ユニットまで、あるいは照明ユニットから原稿面までの距離は数十センチメートルの距離があるのでコンパクトにするには複数のミラーで光路を折り返す必要がある。その場合、ミラーに必要とされる幅寸法はミラーの配置位置によって定まる。

図９はミラーの配置状態を示す図であり、（ａ）は読取系を示す模式図、（ｂ）は照明系を示す模式図である。図９（ａ）で示す例では、読取系で副走査方向の読取領域の大きさは数１０ミクロンなのでこの場合無視して結像レンズの開口を底辺とする三角形の相似形としてみれば簡単である。原稿面に近いほうが狭くてよいが、結像レンズに近づくに従って幅を必要とする。一方、図９（ｂ）に示す例は、照明系で図３（ｂ）示した例に対応するが、照明ユニットの開口に発散角θＬで発散する部分をプラスする。これは読取系と反対で照明ユニットに近いほうが狭くてよいが、集約レンズまでは原稿面に近づくに従って幅を必要とする。尚、光束を効率よく使おうとしなければその限りではない。

尚、発光ダイオードを主走査方向に数多く並べていくと主統合レンズが大きくなる。現実に光学的には装置の幅まで広げても問題ないが、幅を広げるにつれて厚み（主光軸方向）が増して重量が増大してしまう。そこで図７（ｆ）に示すようにフレネルレンズ化する。そうすることにより、重量の増加を押えられるので、後述の走行体に搭載して移動させる際に慣性を押えることができ、高速化を阻害しないですむ。

本発明は以上のような照明装置の画像読取装置に適用される。次に、実施例に係る画像読取装置の光学系の構成について説明する。

まず第１の実施例に係る画像読取装置について説明する。図１０は第１の実施例に係る画像読取装置の光学系を示す拡大断面図、図１１は第１の実施例に係る画像読取装置の照明装置の配置状態を示す斜視図である。

本例では、画像形成装置は、結像レンズ２１、ラインセンサ撮像素子２０、変向ミラー２１１を搭載した第１走行体２１０、２台の変向ミラー２２１，２２２を搭載した第２走行体２２０、コンタクトガラス１２４を備える他、第１走行体２１０に照明装置１０を配置している。

照明装置１０は、原稿３０の読取位置の近傍に配置されるように、第１走行体２１０に傾斜して搭載されている。そして、照明装置１０は、読取焦点位置６１１と照明焦点位置６１２とが一致するように原稿３０の原稿面３１を照明する。

また、照明装置１０は、第１走行体２１０に搭載され、照明装置１０は、その中央を読取軸６１３に一致させるように配置されコンタクトガラス１２４上の読取ライン６３０を左右対称に照明している。そして、照明装置１０の照明光は、コンタクトガラス１２４上における原稿の読取ライン６３０の全幅を照明する。

尚、照明装置１０は、読取軸６１３がケラない位置であれば、第１走行体２１０上の変向ミラー２１１の結像レンズ２１側にあっても差し支えない。

本実施例によれば、照明装置１０と原稿３０との間隔寸法を小さくしたので、フレア光による影響を少ないものとできる。また、照明光を効率よく原稿面に照射でき、効率の良い照明ができる。また、照明装置を第１走行体に搭載するようにしたので、別途照明用走行体を設ける必要がなく画像読取装置のコンパクト化、重量増低減を図ることができ、第１走行体を駆動するモータの負荷を最小限にすることができる。また、照明光の折返しを行わないので、照明光の反射時のロスがなく効率よい照明が可能となる他、折返し部材の位置精度による照明光の迷光がなくなる。また本例では照明装置を１台としたので、主走査方向で照明光のリップルが発生することがなくなる。

次に第２の実施例に係る画像読取装置について説明する。図１２は第２の実施例に係る画像読取装置の照明装置の配置状態を示す斜視図である。

上述した第１の実施例に係る画像読取装置では、照明装置から原稿までの光路長を短いものとすることができるが、１台の照明装置で、読取ライン全幅を照明しようとすると、照明系の統合レンズの設計が困難となり、照射範囲は限られたものになることがある。

そこで、本実施例は、短い光路長で狭い照明幅しか照明できない照明装置でも、現在一般的に製品化されている、Ａ４、Ａ３の大きさの原稿の読取幅に対応できるよう照明装置個数を増やしたものである。

本例では、図１２に示すように、第１走行体２１０に、読取軸６１３を中心として左右対称の位置に２台の照明装置１０−１，１０−２を配置し、それぞれ読取ライン６３０上の左右の領域を重複しないように照明する。図１２に示した例では、読取軸６１３に対して照明装置１０の配置側を照明しているが、照明装置の配置位置と反対側を照明するようにすることができる。

本実施例によれば、照明装置を複数とするので、照明光路が短い場合あっても、主走査方向に対して必要とされる広い範囲を照明することができる。また、照明装置の配置位置と反対側を照明する場合には、照明光路を長くすることができ、照明装置の統合レンズの設計に無理が生じにくくなる。

次に第３の実施例に係る画像読取装置について説明する。図１３は第３の実施例に係る画像読取装置の照明装置の配置状態を示す斜視図である。

本例では、第１走行体２１０に３台の照明装置１０−１，１０−２，１０−３を配置し、照明装置１０−１，１０−２，１０−３は、読取ライン６３０を３分割した３つの照明領域６３０−１，６３０−２，６３０−３をそれぞれ重複することなく照明するようにしている。尚、本例では、照明装置は３台設けているが、４台以上配置するようにしてもよい。

また、上記例において、各照明装置の照明領域を重複しないようにしたが、図１４に示すように、複数の照明装置１０−１，１０−２，１０−３を用いて、１ラインの読取ライン６３０を照明する場合、各照明装置１０−１，１０−２，１０−３の照射領域６３０−１。６３０−２，６３０−３に重複領域６３１を設けるようにすることができる。

これは照明装置１０においては、その端部は、光学設計上照度の低下が避けられず、読取ライン上では、図１５に示すように、照明光の継ぎ目で照度低下６４０が発生することになる。そこで、図１４に示すように、各照明範囲の適度に重複することにより、端部の照度低下を防ぎ、照度低下を防止することができる。

尚、本発明では、複数の照明装置を使用した場合、照明装置毎に照度調整装置を配置することができる。各照明装置に照度のばらつきが発生すると、読取ライン内で照度分布の不均一性が発生する。照度調整装置を設けることにより、各照明装置の光量を調整することができ、平坦な照度分布を得ることができる。

同様に本発明では、各照明装置に色調整装置を配置することができる。カラーの画像読取装置の場合、各照明装置からはＲＧＢの波長を持った光を照射することになる。この場合において複数配置した照明装置毎に、色のバランスが異なることがあり、この場合には、読取ラインで均一な、色バランスをとることができない。そこで、照明装置毎に色調整をすることにより均一な色バランスを備えた照明光を作ることができる。

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。 画像読取装置の全体構成を示す概略断面図である。 照明装置の第１乃至第３の例を示す図であり、（ａ）は第１乃至３例に共通する平面図、（ｂ）は第１の例の拡大正面図、（ｃ）は第２の例の拡大正面図、（ｄ）は第３の例の拡大正面図である。 ＬＥＤの配光特性の代表例を示すグラフである。 照明装置の副走査方向の照度分布状態のモデルを示すグラフである。 第４の例に係る照明装置を示すものであり、（ａ）は照明装置の平面図、（ｂ）は照明装置の正面図である。 主要な光学部品を立体的に示したものである。 第５の例に係る照明装置を示す図であり、（ａ）は照明装置の不具合を示す平面図、（ｂ）は第５の例に係る照明装置の平面図である。本例は、直接反射光を回避するものである。 ミラーの配置状態を示す図であり、（ａ）は読取系を示す模式図、（ｂ）は照明系を示す模式図である。 第１の実施例に係る画像読取装置の光学系を示す拡大断面図である。 第１の実施例に係る画像読取装置の照明装置の配置状態を示す斜視図である。 第２の実施例に係る画像読取装置の照明装置の配置状態を示す斜視図である。 第３の実施例に係る画像読取装置の照明装置の配置状態を示す斜視図である。 第３の実施例の変形例に係る画像読取装置の照明装置の配置状態を示す斜視図である。 照明装置の配光特性を示すグラフである。

符号の説明

１０ 照明装置
１２ 画像形成部
２０ ラインセンサ撮像素子
２１ 結像レンズ
２３ 撮像領域
３０ 原稿
３１ 原稿面
１１２ 画像形成部
１１３ 自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）
１１４ 原稿排紙トレイ
１１５〜１１８ 給紙カセット
１１９ 給紙部
１２０ 排紙トレイ
１２１ 原稿台
１２２ ピックアップローラ
１２３ 原稿搬送ベルト
１２４ コンタクトガラス
１２５ 読取装置
１３０ 感光体
１３１ 帯電装置
１３２ 書き込みユニット
１３３ 現像装置
１３４ 転写装置
１３５ クリーニング装置
１３７ 排出ローラ対
１４０ 定着装置
２００ 画像読取装置
２１０ 第１走行体
２１１，２２１，２２２ 変向ミラー
２２０ 第２走行体
２２１，２２２ 変向ミラー
４００ 照明装置
４１０ ＬＥＤアレイ
４１１ 発光ダイオード
４２０ 回転放物面鏡列
４２１ 回転放物面鏡
４３０ 主集光レンズ
４４０ 主照明レンズ
４５０ 主統合レンズ
４６０ 読取領域
４７０ 主統合レンズ
４８０ 集束レンズ
４９０ 副照明レンズ
５００ 照明装置
５１０ ＬＥＤアレイ
５２０ 回転放物面鏡列
５４０ 主照明レンズ
５５０ 主統合レンズ
５６０ 副照明レンズ
５７０ 副統合レンズ
５８０ 集束レンズ
５９０ 照明領域
６１０，６２０ 照明ユニット
６１１ 読取焦点位置
６１２ 照明焦点位置
６１３ 読取軸
６３０ 読取ライン
６３１ 重複領域
６４０ 照度低下
７００ 照明装置
７１０，７２０ 照明ユニット

Claims (14)

1. 光源と、複数の照明レンズとを備え、前記照明レンズで前記光源から発する光束を複数に分割し、該分割された複数の光束を重畳して読取面に照射する照明装置を備え、
   前記照明装置により照明された読取面からの反射光を結像レンズで撮像素子に結像させ、前記読取面を主走査方向に直線状に読み取りつつ、主走査方向と直交する副走査方向に読み取り、平面的な画像を読み取る画像読取装置において、
   前記照明装置を前記原稿読取位置近傍に配置したことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記読取面近傍を移動する第１走行体と、前記第１走行体と連動する第２走行体とを備え、前記照明装置は、前記第１走行体に搭載することを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記照明装置は、前記読取面を直接照明することを特徴とする請求項２記載の画像読取装置。
4. １台の照明装置を備えることを特徴とする請求項３記載の画像読取装置。
5. 照明装置を主走査方向の読取ラインの中心位置に配置することを特徴とする請求項４記載の画像読取装置。
6. 照明装置を２台備え、前記照明装置は読取軸中心に対し主走査方向において左右対称に配置されることを特徴とする請求項２記載の画像読取装置。
7. 前記左右対称に配置された照明装置は、それぞれ読取軸を挟む読取面の反対側を照明することを特徴とする請求項６記載の画像読取装置。
8. 照明装置を主走査方向に３個以上並べて配置することを特徴とする請求項２記載の画像読取装置。
9. 前記複数配置した照明装置の主走査方向における照明範囲を、それぞれ異なるものとしたことを特徴とする請求項８記載の画像読取装置。
10. 前記照明装置を奇数個配置し、中央に配置された照明装置が照明する照明装置が照明する範囲をその他の照明装置に比べて広くすることを特徴とする請求項９記載の画像読取装置。
11. 前記照明装置に供給する電流をそれぞれ独立制御可能とし、それぞれの電流量を制御することで主走査方向の照度分布を調整可能とすることを特徴とする請求項９記載の画像読取装置。
12. 前記複数の照明装置は、各照明装置の色バランスを独立して調整できることを特徴とする請求項８記載の画像読取装置。
13. 前記複数の照明装置は、各照明装置の照明範囲を隣り合う照明装置からの照明範囲と重合させたことを特徴とする請求項８記載の画像読取装置。
14. 請求項１乃至１３記載のいずれか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。