JP2008191194A - 照明装置、画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

照明装置、画像読取装置、画像形成装置 Download PDF

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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、良好な画像を得る。
【解決手段】列設された複数個のLED発光素子701a,701bを備え直線状の照明領域を照明するLEDアレイ702aを、その光照射光軸Oa,Obが前記照明領域の上の点Cで交差するように照明領域を挟んで2台配置する。また、LEDアレイ702a,702bには、LED発光素子701a,701bによる照明範囲を制限したり、照度むらを低減する遮光部材601a,601bを配置したりすることができる。
【選択図】図5

Description

本発明は照明装置、画像読取装置、画像形成装置に係り、特に列設された複数個の発光素子を備え直線状の照明領域を照明する発光素子アレイを備えた照明装置、これを備えた画像読取装置、画像形成装置に関する。
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素子を備えた撮像素子であるラインイメージセンサで読み取るものがある。このような画像読取装置は照明装置を備えており、該照明装置として、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発光素子からの光を通過させる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する。
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ミラーを配置した第1走行体、第2ミラーからの光を更には偏向する第2ミラー、第3ミラーを配置した第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。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の適正化を図るため、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14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103は、コンタクトガラス102の下方に配置され、キセノンランプからなる光源104、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CCDに導く第1ミラー(図示していない)を備えている。
特許文献1には、読取画像の画質の向上を図るため、発光機構と、所定の画像情報が記録された原稿に発光機構からの光を照射して得られる透過光又は反射光を検出して所定の画像情報を読み取る読取手段と、を有する画像読取装置において、発光機構は、複数の光源と、これら複数の光源から射出される光を混合して略同一方向への射出光を形成する光混合手段と、光混合手段によって混合された光を原稿側に集束させる光集束手段とを備えるものが記載されている。
また、特許文献2には、原稿の画像面に光を照射する光源の原稿の画像面に対向しない側に、導光体の一方の端面を近接配置し、導光体の他方の端面は、画像面における光源が直接照らす位置へ向け、導光体の一方の端面からは、光源の画像面に向かわない光が入射し、この光は、導光体内を伝搬して、他方の端面から射出し、画像面を照らし、これにより、画像面を照らす光量を増加し、画像面を2方向から照らすことができるものが記載されている。
特開2003−248274号公報 特開平11−317842号公報
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。
このようなLEDを使用した照明装置について説明する。図15はLED光源を使用した照明装置の構成を示す概略図であり、(a)は側面図、(b)は斜視図である。照明装置は、図12(b)に示すように、複数のLED発光素子401を並べたLEDアレイ402を用いたものを光源として配置するようにしている。ここで、LEDアレイ402を使用する場合には、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ようにしている。
ところで、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けて配置したり、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。
また、例えば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発生する。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、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。
本発明は、このような背景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、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て、良好な画像を得ることを目的とする。
請求項1の発明は、列設された複数個の発光素子を備え、直線状の照明領域を照明する発光素子アレイを、その光照射光軸が前記照明領域の上の点Cで交差するように照明領域を挟んで2台配置す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、前記発光素子の発光面と前記照明領域との間に、前記発光面の光射出側に突出し、且つ、前記発光素子からの光束のうち、すくなくとも一部を遮る遮光部材を配置したことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2記載の照明装置において、前記遮光部材は、前記列設された発光素子上と該発光素子のピッチ間で、形状を変化させていることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項2又は3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、照明装置において、前記遮光部材の発光素子側の面を前記発光素子からの発光色の補色とすることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか記載のである。
請求項6の発明は、請求項2乃至4のいずれか記載の照明装置において、前記遮光部材の照明領域側の面を前記発光素子からの発光色の補色とすることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項4乃至6のいずれか記載の照明装置において、前記遮光部材が、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のいずれかに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。
本発明によれば、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101、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トレイ20を備えている。
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101に固定されたコンタクトガラス102上へ給送され、そこで停止する。コンタクトガラス102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102の間に位置する画像読取装置101によって読み取られる。画像読取装置101は、コンタクトガラス102上の原稿Dを照明するLEDアレイ402を含んだ照明装置と1枚のミラーを備えた第1走行体103、原稿画像を変向するための2枚のミラーを備えた第2走行体106を備えている。また、画像読取装置101には、レンズ109、原稿画像を結像させるCCD等からなるラインイメージセンサ110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102上へ給送して原稿画像を画像読取装置101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101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は図1に示した画像読取装置の構成を示す拡大断面図、図3は図1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、LEDアレイ402を備えた光源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103、同様に両端支持された第2ミラー107、第3ミラー108を備えた第2走行体106、及び、原稿の反射光をCCD等の撮像素子であるラインイメージセンサ110、ラインイメージセンサ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走行体103及び第2走行体106をそれぞれ2:1の速度で原稿に沿って移動させ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104のLEDアレイ402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によりラインイメージセンサ110上に結像される。
このラインイメージセンサ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。
以下本発明の実施例に係る照明装置について説明する。本例では、光源として複数のLED発光素子701a,701bを並べたLEDアレイ702a,702bを用いる。図4は照明装置の不具合を説明する図であり、(a)は照明装置の概略断面図、(b)は照明装置の照度の分布を示すグラフである。ここで、照明装置に1台のLEDアレイ402と反射板301とを使用する場合についてみると、原稿面で副走査方向の良好な照度分布Iを得るため、図4(a)に示すように、発光面を原稿面に対し傾けた状態に配置する。このような場合、原稿面での副走査方向の照度分布は、反射板301を使用した場合でも、照度を確保することができない。402による照度のグラフを示しており、原稿面での照度Iは、LEDアレイ402からの直接光によるものIaと、反射板301による反射光によるものIbとが合成されたものとなる。
図5は第1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)は照明装置による照度分布を示すグラフである。本例では、2台のLEDアレイ702a,702bを配置している。LEDアレイ702a,702bは、照明領域を挟んで2台配置され、各発光素子アレイをその光照射光軸Oa,Obが前記照明領域の上の点Cで交差するようにされている。即ち、LEDアレイ702a,702bは、ラインイメージセンサ110の主走査方向に延設される読取軸xを挟んで対称に配置される。本例によれば、図5(b)に示すように、良好な照度分布2台のLEDアレイ702aの照度Iaと、LEDアレイ702bの照度Ibを合成した照度Iを得ることができる。このため、原稿の浮きがあった場合でも、再現性が良い画像読取装置を提供することができる。
次に、第2の実施例について説明する。原稿面での副走査方向の照度分布は、理想的には図6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。図6では照明装置として1台のLEDアレイ402を使用している場合を示している。しかし、実際には、十分な光量を得るため、原稿面操作領域の主走査方向の読取軸xに対向させて2台のLEDアレイ702a,702bを配置した場合にも原稿面での副走査方向の照度分布は、画像読取位置以外の領域にもわたることになる。
図7は、第2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)は照明装置による照度分布を示すグラフである。本例では、照明装置は、図7(a)に示すように、LED発光素子701a,701bの上方に遮光部材601a,601bを照明領域の下方に所定の間隔を開けて配置し、副走査方向において照明領域を制限するようにした。本例によれば、図7(b)に示すように、LEDアレイ702a,702bからの照射光は、遮光部材601a,601bで遮蔽され、原稿面の副走査方向に対して必要な領域だけを照明することができる。
なお、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することができる。図8は第2の実施例の変形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。図8(a)に示すように、コンタクトガラス102と遮光部材601a,601b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601a,601b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8(b)に示すように、遮光部材601a,601b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601a,601b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。
次に第3の実施例について説明する。図9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照明装置、(b)はLEDアレイを使用した照明装置を示す図である。図9(a)に示すように、キセノンランプ104を使用した照明装置では、面発光で主走査方向に略均一な拡散光を射出できるのに対して、図9(b)、図10(a)に示すように、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402を使用した場合には、主走査方向にLED発光素子401のピッチに相当したリップル状の照度むらが現れる。
このような状態では、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CCD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。
そこで、本実施例では、LEDと原稿面の間に、LEDの光射出側に突出し、且つ、LEDの光束の一部を遮る遮光部材601を配置した。図10は第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。本例では、第1走行体103には、上記例と同様に、LEDアレイは対称に2台配置されているが、2台のLEDアレイ702a,702bは同一の構成を備えるので、LEDアレイ702bだけを示す。
前記遮光部材601は、LED発光素子701b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。また、遮光部材601はそ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601a,601bの縁部は、前記列設されたLED発光素子701a,701b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601a,601bの縁部には凸部602と凹部603とが形成され、LED発光素子701a,701bの発光面の上部でレーザ光Lを遮る。
本例によれば、図10(a)に示したように、LEDアレイ702a,702bによる照度むら(図中照度の分布を曲線で示した)と、遮光部材601a,601bの凸部602、凹部603による遮光量とが打ち消しあい、図10(b)の照度分布を示す曲線に示すように照度むらを低減させることができる。なお、この遮光部材601a,601bの凸部602、凹部603の形状は、LEDアレイの照度分布等により決定する。
次に本発明の第4の実施例について説明する。図11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601a,601bにおけるLED発光素子701a、701b側の面1001a,1001bの色を、LED発光素子701a,701bの発光色の補色にしたものである。例えば、LED発光素子701a,701bの発光色が赤である場合には、面1001a,1001b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701a,701bからのレーザ光Lを効率よく吸収できるため、遮光部材601a,601b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発光素子側の面の色をLED発光素子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12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601a,601bにおける原稿面側の面1101a,1101bの色を、LED発光素子701a,701bの補色にしたものである。例えば、LED発光素子701a,701bの発光色が赤である場合には、面1101a,1101b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、遮光部材のLED発光素子側と反対側の面の色をLED発光素子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13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601a,601b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701a,701b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701a,701bが発生した熱を遮光部材601a,601b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701a,701b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601a,601bを金属製とし、LED発光素子701a,701b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。
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。 図1に示した画像読取装置の構成を示す拡大断面図である。 図1に示した画像読取装置の斜視図である。 図4は照明装置の不具合を説明する図であり、(a)は照明装置の概略断面図、(b)は照明装置の照度の分布を示すグラフである。 第1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)は照明装置による照度分布を示すグラフである。 理想的な照度分布を示す図である。 第2の実施例に係る照明装置を示す図であり、(a)は照明装置の概略断面図、(b)は照明装置による照度分布を示すグラフである。 第2の実施例の変形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。 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照明装置、(b)はLEDアレイを使用した照明装置を示す図である。 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。 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。 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。 第6の実施例に係る照明装置を示す概略断面図である。 図14は従来の照明装置を示す模式図である。 LED光源を使用した照明装置の構成を示す概略図であり、(a)は側面図、(b)は斜視図である。
符号の説明
10 画像形成装置
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
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
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
104 光源
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 ラインイメージセンサ
301 反射板
401 LED発光素子
402 LEDアレイ
601 遮光部材
601a,601b 遮光部材
602 凸部
603 凹部
701a,701b LED発光素子
702a,702b LEDアレイ
901 反射光
1001a,1001b 面
1101a,1101b 面

Claims (9)

  1. 列設された複数個の発光素子を備え、直線状の照明領域を照明する発光素子アレイを、その光照射光軸が前記照明領域の上の点で交差するように照明領域を挟んで2台配置することを特徴とする照明装置。
  2. 前記発光素子の発光面と前記照明領域との間に、前記発光面の光射出側に突出し、且つ、前記発光素子からの光束のうち、すくなくとも一部を遮る遮光部材を配置したことを特徴とする請求項1記載の照明装置。
  3. 前記遮光部材は、前記列設された発光素子上と該発光素子のピッチ間で、形状を変化させてい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2又は3記載の照明装置。
  5. 前記遮光部材の発光素子側の面を前記発光素子からの発光色の補色とすることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか記載の照明装置。
  6. 前記遮光部材の照明領域側の面を前記発光素子からの発光色の補色とすることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか記載の照明装置。
  7. 前記遮光部材が、前記発光素子と接していることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか記載の照明装置。
  8. 請求項1乃至7のいずれかに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. 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。

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