JP2008209879A - 画像読取装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原稿面の浮きによる影部分の発生を防止することができ、なおかつ小型で集光の度合いを弱める事の無い高い光利用効率の画像読取装置を提供すること。
【解決手段】原稿面に光を照射するための光源と、前記光源から出射された光を長さと幅を有する読取対象領域に導く照明光学系と、前記原稿面から反射された光を結像する結像光学系と、前記結像光学系の結像部に設けられ、前記原稿の画像を読取るセンサとを有する画像読取装置において、前記照明光学系は、集光作用を有する光学部材と、複数の反射部材とを有し、前記照明光学系部材の設置領域を、原稿面に垂直で前記長さ方向に平行であり、かつ前記読取対象領域を通過する仮想平面によって２つの区画に分割したときに、前記複数の反射部材は、各区画に少なくとも１つずつ設置されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル複写機やイメージスキャナに使用される画像読取装置に関するものである。

近年、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤ）の開発が活発に行われており、ＬＥＤ素子の明るさは急激に高まっている。ＬＥＤは、一般的に長寿命、高効率、高耐Ｇ性、単色発光などの利点を有しており、多くの照明分野への応用が期待されている。
その用途の一つとして、デジタル複写機やイメージスキャナのような画像読取装置の原稿照明装置にＬＥＤは用いられている。

画像読取装置に用いられるＬＥＤの使用方法としては、様々な方式が提案されている。例えば、特許文献１では、原稿の主走査方向と平行にＬＥＤを多数並べ、ＬＥＤの出射光を、主走査方向においては光学的な作用を与えないことで拡散させ、副走査方向においては反射面の集光作用によって、原稿面上の読取対象領域における照度を高めている。
また、特許文献２では、ＬＥＤの出射光をライトガイド内にて全反射を繰り返すことで主走査方向に導き、拡散・反射領域にて拡散・反射し、全反射条件から外れた光をライトガイドの外部に出射させる方式を取っている。これによって、主走査方向の照度分布一様性を高めている。
さらに、特許文献３では、原稿の主走査方向と平行にＬＥＤを多数並べ、ＬＥＤの出射光を、主走査方向においては光学的な作用を与えないことで拡散させ、副走査方向においてはレンズの集光作用によって、原稿面上の読取対象領域における照度を高めている。

しかし、本等を開いてコンタクトガラス（原稿台）の上に載せると、本等の構造上必然的に頁間部分が浮いてしまうため、この浮いた頁間部分はコンタクトガラスに対して角度を持ってしまう。この角度を持って浮いた部分は、一方向からの照明では全体を照明することができず、影ができてしまうため、原稿読取時に黒い影が読み取られてしまうと言う問題点があった。

従来、冷陰極管を使った光源では、特許文献３のように、対向反射板を置くことで、第１の領域・第２の領域の２方向からの照明を実現していた。尚、ここでは原稿から反射され画像の結像に利用される光の通路から、光源側を第１の領域、光源の反対側を第２の領域とする。

しかし、特許文献１に記載の構成の場合、反射面を利用することで光の利用効率を高めることができるものの、原稿面を第１の領域側からしか照明できない。ＬＥＤの出射光を反射面にて集光していることから、第２の領域に対向反射板を設置したとしても、対向反射板に向かう光はほとんど無いので、２方向からの照明は実質不可能である。集光の度合いを弱めて二方向からの照明を可能にすれば、著しい光利用効率の低下を招く。

また、特許文献２に記載の構成の場合、ライトガイド１つに対して設置できるＬＥＤの数が限られるため、ＬＥＤを並べる方式に対して照明光学系の発光光量が絶対的に劣ってしまう。このため、特許文献２に記載のような構成であれば、第１の領域・第２の領域それぞれに照明光学系を設置し、２方向からの照明を行うことが望ましいが、コスト高を招く。

さらに、特許文献３に記載の構成の場合、原稿面から第１ミラー方向における照明光学系全体の大きさが、大型化しがちである。

特開２００５−２４１６８１号公報 特許第２６９３０９８号公報 特開２００４−３６１４２５公報

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、原稿面の浮きによる影部分の発生を防止することができ、なおかつ小型で集光の度合いを弱める事の無い高い光利用効率の画像読取装置、および画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、光源からの出射光を原稿の読取対象領域に導く照明光学系を、集光作用を有する光学部材と複数の反射部材によって構成し、この反射部材第１の領域と第２の領域それぞれに一つずつ設置することで、２方向からの照明と集光の度合いを弱める事の無い高い光利用効率を実現し、上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。

即ち、上記課題を解決するために提供する本発明に係る画像読取装置、画像形成装置は、具体的には下記（１）〜（２７）に記載の技術的特徴を有する。

（１） 原稿面に光を照射するための光源と、前記光源から出射された光を長さと幅を有する読取対象領域に導く照明光学系と、前記原稿面から反射された光を結像する結像光学系と、前記結像光学系の結像部に設けられ、前記原稿面上の原稿の画像を読取るセンサとを有する画像読取装置において、前記照明光学系は、集光作用を有する光学部材と、複数の反射部材とを有し、前記照明光学系の部材設置領域を、原稿面に垂直で前記長さ方向に平行であり、かつ前記読取対象領域を通過する仮想平面によって２つの区画に分割したときに、前記複数の反射部材は、各区画に少なくとも１つずつ設置されることを特徴とする画像読取装置である。

（２） 前記光源の光出射方向は、原稿面に平行であることを特徴とする上記（１）に記載の画像読取装置である。
ただし、光出射方向とは、光源からの出射光のうち光強度が最も強い方向とする。

（３） 前記光源は、１または複数の発光ダイオードであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の画像読取装置である。

（４） 前記発光ダイオードは、蛍光体を用いた１チップ型白色発光ダイオードであることを特徴とする上記（３）に記載の画像読取装置である。

（５） 前記発光ダイオードは、それぞれの発光する色が異なる２種以上のチップを用い、混色により白色発光させる白色発光ダイオードであることを特徴とする上記（３）に記載の画像読取装置である。

（６） 前記光学部材は、レンズであることを特徴とする上記（１）に記載の画像読取装置である。

（７） 前記光学部材は、曲面状の反射板であることを特徴とする上記（１）に記載の画像読取装置である。

（８） 前記光学部材は、一組の向かい合う反射板を含み、
該一組の向かい合う反射板は、光源から光が入射する側の反射板間距離Ａに対して、光が出射する側の反射板間距離Ｂが大きくなるように配置されていることを特徴とする上記（１）に記載の画像読取装置である。

（９） 前記反射板は曲面状であり、
当該曲面の形状は、前記長さ方向に垂直で前記幅方向に平行かつ光源を含む断面上において、放物線の式にて表されることを特徴とする上記（８）に記載の画像読取装置である。

（１０） 前記一組の向かい合う反射板は、光源からの出射光のうち前記原稿面に対して垂直方向に拡散する光を集光することを特徴とする上記（８）に記載の画像読取装置である。

（１１） 前記光学部材は、前記一組の向かい合う反射板の前記長さ方向端部に側反射板を有することを特徴とする上記（１０）に記載の画像読取装置である。

（１２） 前記側反射板は、前記一組の向かい合う反射板の前記長さ方向両端部に一枚ずつ向かい合って設置され、
当該一組の向かい合う側反射板は、光源から入射する側の側反射板間距離Ｃに対して、光が出射する側の側反射板間距離Ｄが大きくなるように配置されていることを特徴とする上記（１１）に記載の画像読取装置である。

（１３） 前記一組の向かい合う側反射板は、光源からの出射光のうち前記長さ方向に拡散する光を集光することを特徴とする上記（１２）に記載の画像読取装置である。

（１４） 前記光学部材は、硝子または光学樹脂からなる少なくとも４面の平面を有する導光体であり、前記４面の平面のうちの２面は向かい合って配置され、当該向かい合って配置された２面は、光源から光が入射する側の平面間距離Ａ’に対して、光が出射する側の平面間距離Ｂ’が大きくなるように配置されていることを特徴とする上記（１）に記載の画像読取装置である。

（１５） 前記導光体は、各面が研磨加工を施されていることを特徴とする上記（１４）に記載の画像読取装置である。

（１６） 前記向かい合って配置された２面は、光源からの出射光のうち前記原稿面に対して垂直方向に拡散する光を集光することを特徴とする上記（１４）に記載の画像読取装置である。

（１７） 前記導光体は、前記向かい合って配置された２面の前記長さ方向端部に、側平面を有することを特徴とする上記（１６）に記載の画像読取装置である。

（１８） 前記側平面は、前記向かい合って配置された２面の前記長さ方向両端部に、１面ずつ向かい合って設置され、当該一組の向かい合う側平面は、光源から入射する側の側平面間距離Ｃ’に対して、光が出射する側の側平面間距離Ｄ’が大きくなるように配置されていることを特徴とする上記（１６）に記載の画像読取装置である。

（１９） 前記一組の向かい合う側平面は、光源からの出射光のうち前記長さ方向に拡散する光を集光することを特徴とする上記（１８）に記載の画像読取装置である。

（２０） 前記光学部材は、硝子または光学樹脂からなる少なくとも２面の向かい合う曲面と、２面の平面とを有する導光体であり、前記２面の向かい合う曲面は、前記長さ方向に垂直で前記幅方向に平行かつ光源を含む断面上において放物線の式にて表され、かつ、光源から光が入射する側の平面間距離Ａ’に対して、光が出射する側の平面間距離Ｂ’が大きくなるように配置されていることを特徴とする上記（１）に記載の画像読取装置である。

（２１） 前記導光体は、各面が研磨加工を施されていることを特徴とする上記（２０）に記載の画像読取装置である。

（２２） 前記２面の向かい合う曲面は、光源からの出射光のうち前記原稿面に対して垂直方向に拡散する光を集光することを特徴とする上記（２０）に記載の画像読取装置である。

（２３） 前記導光体は、前記２面の向かい合う曲面は、前記長さ方向端部に、側平面を有することを特徴とする上記（２２）に記載の画像読取装置である。

（２４） 前記側平面は、前記２面の向かい合う曲面の前記長さ方向両端部に、１面ずつ向かい合って設置され、当該２面の向かい合う曲面は、光源から入射する側の側平面間距離Ｃ’に対して、光が出射する側の側平面間距離Ｄ’が大きくなるように配置されていることを特徴とする上記（２３）に記載の画像読取装置である。

（２５） 前記２面の向かい合う曲面は、光源からの出射光のうち前記長さ方向に拡散する光を集光することを特徴とする上記（２３）に記載の画像読取装置である。

（２６） 前記光源は、前記長さ方向に垂直で前記幅方向に平行かつ光源を含む断面上において、前記一組の向かい合う反射板または向かい合って配置された２面あるいは前記２面の向かい合う曲面上の線分の延長線の交点よりも光出射方向側に設置されることを特徴とする上記（８）乃至（２５）のいずれか１項に記載の画像読取装置である。

（２７） 前記複数の反射部材のうち、少なくとも１の反射部材は、面状であることを特徴とする上記（１）に記載の画像読取装置である。

（２８）
前記導光体は、１以上の面にアルミコートがなされていることを特徴とする上記（１４）または（２０）に記載の画像読取装置である。

（２９）
前記反射板または前記反射部材は、反射板または曲面上に反射シートを貼り付けた反射面であることを特徴とする上記（１）乃至（２８）のいずれか１項に記載の画像読取装置である。

（３０）
前記長さと幅を有する読取対象領域は、前記長さ方向を主走査方向、前記幅方向を副走査方向としたとき、前記光源は前記主走査方向に複数の発光ダイオードが列設された光源ユニットであり、
前記光源ユニット内の個々の発光ダイオード間隔Ｐは、以下の条件式を満足することを特徴とする上記（１）乃至（２９）のいずれか１項に記載の画像読取装置である。
Ｐ ≦ １．３・ｒ ・・・（式１）
ただしｒは、任意の発光ダイオードから出射された光が、複数の反射板のうちいずれか１の反射板に反射されて、読取対象領域に到達する最短の距離であり、特に発光ダイオードから出射された光の方向は発光ダイオードの光強度が最も強い方向である。

（３１） 前記長さと幅を有する読取対象領域は、前記長さ方向を主走査方向、前記幅方向を副走査方向としたとき、前記光源は前記主走査方向に複数の発光ダイオードが列設された光源ユニットであり、
前記光源ユニット内の個々の発光ダイオード間隔Ｐ’は、以下の条件式を満足することを特徴とする上記（１）乃至（２９）のいずれか１項に記載の画像読取装置である。
Ｐ’ ≦ １．３・ｒ’ ・・・（式２）
ただしｒ’は以下に表される換算距離である。
ｒ’ ＝ ｒ − Σ{Ｄｉ・（１−１／Ｎｉ）} ・・・（式３）
ただしｒは、任意の発光ダイオードから出射された光が、ｎ個ある光学部材を通過し、複数の反射板のうちいずれか１の反射板に反射されて、読取対象領域に到達する最短の距離であり、特に発光ダイオードから出射された光の方向は発光ダイオードの光強度が最も強い方向である。ここで、ｎ個ある光学部材のうち、前記任意の発光ダイオードから出射された光がｉ番目（ｉは１〜ｎのいずれかの整数）に通過する光学部材の屈折率はＮｉ、当該光学部材中の物理的距離（奥行き）はＤｉである。

（３２） 上記（１）乃至（２９）のいずれか１項に記載の画像読取装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、原稿面の浮きによる影部分の発生を防止することができ、なおかつ小型で集光の度合いを弱める事の無い高い光利用効率の照明光学系を構成することが可能となる。

本発明の画像読取装置、及び画像形成装置の基本的な構成に関して以下に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種種の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限りこれらの態様に限られるものではない。

（画像読取装置）
本発明の画像読取装置は、原稿面に光を照射するための光源と、前記光源から出射された光を長さと幅を有する読取対象領域に導く照明光学系と、前記原稿面から反射された光を結像する結像光学系と、前記結像光学系の結像部に設けられ、前記原稿面上の原稿の画像を読取るセンサとを有する画像読取装置において、前記照明光学系は、集光作用を有する光学部材と、複数の反射部材とを有し、前記照明光学系の部材設置領域を、原稿面に垂直で前記長さ方向に平行であり、かつ前記読取対象領域を通過する仮想平面によって２つの区画に分割したときに、前記複数の反射部材は、各区画に少なくとも１つずつ設置されることを特徴とする。

〔第１の実施の形態〕
図１、図３に本発明の画像読取装置に係る第１の実施の形態の構成（副走査断面）を、図２に本発明の画像読取装置に係る第１の実施の形態の構成（主走査断面）を示す。
また、図１、図２に示すように、第１の実施の形態において光源、照明光学系は以下の構成である。
（光源）
・ＬＥＤ４（×５個）
（照明光学系）
・反射板１−ａ
・反射板１−ｂ
・反射板１−ｃ
・反射板１−ｄ
・反射板２
・反射板３

（反射板）
ここで、反射板は全て平面であり、反射板１−ａ、１−ｂ、１−ｃ、１−ｄからなる光学部材は接着剤によって一体化されている。また、一体化された反射板をここでは導光体と呼ぶ。

（仮想平面、第１の領域、第２の領域）
図１において、長さ方向とは図面に対して垂直方向であり、幅方向とは図面の左右方向である。
仮想平面とは、原稿面に垂直で長さ方向に平行であり、かつ読取対象領域６を通過する面を言う。即ち、原稿から反射され画像の結像に利用される光が通過する面を仮想平面とする。また、当該仮想平面によって光源及び照明光学系部材の設置領域を２つの区画に分割したときに、光源が存在する区画を第１の領域、光源が存在しない区画を第２の領域とする。
本実施の形態における具体的な例を図１を用いて説明する。図１において、仮想平面とは第１の領域と第２の領域との境界となる線であり、第１の領域にはＬＥＤ４と、反射板１−ａ、１−ｂ、１−ｃ、１−ｄからなる光学部材と、反射板２とが配置され、第２の領域には反射板３が配置されている。
また、以下の実施の形態において、仮想平面と第１の領域、第２の領域は本実施の形態と同様の定義で用いられる。さらに具体的には、仮想平面７と第１の領域、第２の領域の配置構成において、光学部材の種類等が変更される以外は本実施の形態と同様とする。

（画像読取装置の構成）
ＬＥＤ４から出射された光は、副走査方向には、ＬＥＤ４から出射された光のうちＬＥＤ４の正面方向から外側に拡散していく光を、長さ方向に平行で向かい合った反射板１−ａと反射板１−ｂによってＬＥＤ４の正面方向に反射・集光させる。前記向かい合った反射板１−ａと反射板１−ｂとの距離は、光源から光が入射する側の反射板間距離Ａに対して、光が出射する側の反射板間距離Ｂが大きくなるように、角度を持って配置されている。

一方、主走査方向においては光学的作用を与えられないため拡散するが、向かい合った反射板１−ａと反射板１−ｂの外側に逃げてしまう光は、反射板１−ｃと反射板１−ｄによって、折り返され、原稿の照明に有効利用される。

このように、反射板１−ａ、１−ｂ、１−ｃ、１−ｄからなる導光体から出射された光は、第１の領域においては、反射板２によって反射され原稿面に導かれ、第２の領域においては反射板３によって反射され原稿面に導かれる。

また、反射板１−ａと反射板１−ｂは、光出射方向が原稿面に平行となるような角度を持って配置されることが好ましい。

上記構成によれば、光出射方向が原稿面と平行になるため、光源と光学部材が原稿面に対して平行に配置される。そのため、光源および照明光学系部材の原稿面に垂直な方向での厚さ（図１の上下方向）が薄くなり、その結果、画像読取装置のコンパクト化が可能となる。
また、ＬＥＤの出射光を拡散させるために（少ないＬＥＤ数でも主走査方向の照度むらを一様とするために）必要なスペースは、ＬＥＤの光出射面の正面方向（図１の左右方向）であるので、本実施の形態のように、ＬＥＤ４の光出射方向を原稿面（図のコンタクトガラス５上面）と平行にし、導光体によって副走査方向に光を集め、ミラーによって光を蹴上げる構成にすれば、図１の上下方向においては、コンパクトな構成とすることが可能となる。また当然、ＬＥＤ数を５よりも増やすことによって、図２の左右方向においてもコンパクト化が可能となり、さらにこの時、当然高照度化も可能となる。またさらに、２方向からの照明が実施されるので、原稿に浮きがあっても影が出ることがない。

そして、ＬＥＤ４の配光分布を考慮しつつ反射板の角度を調整することで、図１に示すように、副走査方向の照度分布を最適化、例えば、読取対象領域６近傍で３ｍｍ程度のフラットな照度分布となるような調整等を行うことができる。このとき、反射板に曲率を持たせることで設計の自由度が増し、より望ましい光量分布が形成可能となる。

なお、読取対象領域６において主走査方向の照度むらが無いように発光ダイオード間隔Ｐの望ましい値を求めるにあたって、距離ｒ（発光ダイオードから出射された光が、光学部材を通過し、複数の反射板のうちいずれか片方の反射板に反射されて、読取対象領域６に到達する最短の距離）が必要になる。距離ｒは、第１の実施の形態においては図３の経路から求めることができる。

求められた距離ｒを用いて、照度むらが無いような発光ダイオード間隔Ｐの望ましい値を下記式１から算出することができる。
Ｐ ≦ １．３・ｒ ・・・（式１）

図４は、本発明の画像読取装置に係る第１の実施の形態における読取対象領域６からＣＣＤまでの経路を示す概略図である。読取対象領域６から反射された光は、前記仮想平面７上を通過し、複数の折り返しミラーに反射され読取レンズに導かれる。さらに、読取レンズを通過した光はＣＣＤへ導かれ、画像情報がＣＣＤに読み取られる。

（画像形成装置）
図５は本発明の画像読取装置を備える画像形成装置の模式図である。
同図において符号１００は画像形成装置、２００は画像読取装置をそれぞれ示す。その他の符号は説明中で直接引用する。

画像読取装置２００は、原稿２０２がコンタクトガラス５の上に配置され、コンタクトガラス５の下部に配置された第１走行体２０３に搭載された、図示しない照明部により原稿２０２が照明される。原稿２０２からの反射光は、第１走行体２０３の第１ミラー２０３ａにより反射され、その後、第２走行体２０４の第１ミラー２０４ａと第２ミラー２０４ｂで反射され、縮小結像レンズ２０５へ導かれ、ラインセンサー２０６上に結像される。また、カラー画像読取装置の場合は、ラインセンサー２０６をＲＧＢ各色ごとに設けることで同様の構成のまま本発明を適用することができる。

原稿の長手方向を読み取る場合は、第１走行体２０３がＶの速度で図の右方向へ移動し、それと同時に第２走行体２０４が第１走行体２０３の半分の速度１／２Ｖで右方向へ移動することで、原稿２０２からラインセンサー２０６までの光路長が一定に保たれ、原稿全体を一定の倍率で読み取ることができる。
通常、画像読取装置に用いられる原稿照明装置としてのＬＥＤの使用方法としては、ＬＥＤ素子を多数個並べ、アレイ状にして用いる。

画像形成装置１００は、ドラム状の潜像担持体１１１を有し、その周囲に帯電手段としての帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５が配備されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。更に、画像読み取り部等、外部からの原稿情報を受けてレーザビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７が設けられ、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で「光書込による露光」を行うようになっている。

画像形成を行うときは、光導電性の感光体である潜像担持体１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一帯電され、光走査装置１１７のレーザビームＬＢの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像には画像部が露光された所謂ネガ潜像と、非画像部が露光された所謂ポジ潜像とがある。上記何れの静電潜像も現像装置１１３において静電潜像現像用トナーを用いて可視化される。このとき、現像装置１１３をＹＭＣＫ４色に対して各々、計４個設けることでカラー画像形成が可能な画像形成装置となる。

転写紙Ｐを収納したカセット１１８は、画像形成装置１００本体に脱着可能であり、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位の１枚が給紙コロ１２０により給紙され、給紙された転写紙Ｐは、その先端部をレジストローラ対１１９に捕らえられる。レジストローラ対１１９は、潜像担持体１１１上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Ｐを転写部へ送り込む。送りこまれた転写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙Ｐは定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてトナー画像を定着され、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。トナー画像が転写された後の潜像担持体１１１の表面は、クリーニング装置１１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。

〔第２の実施の形態〕
図６、図８に本発明の画像読取装置に係る第２の実施の形態の構成（副走査断面）を、図４７に本発明の画像読取装置に係る第２の実施の形態の構成（主走査断面）を示す。
また、図６、図７に示すように、第２の実施の形態において光源、照明光学系は以下の構成である。
（光源）
・ＬＥＤ４（×５個）
（照明光学系）
・導光体８
・反射板２
・反射板３

（反射板、導光体）
ここで、反射板は全て平面であり、導光体８以外は第１の実施の形態と同じ構成である。第１の実施の形態と第２の実施の形態の導光体８の違いについて以下に説明する。

第１の実施の形態の導光体において、通常、安価な反射板の反射面はアルミコート等で鏡面加工するため、反射率が可視光線で概略９０％程度である。これに対し、第２の実施の形態の導光体８は、ガラスやプラスチックなどの材料からなり、光の全反射を利用する。したがって、反射率はほぼ１００％になる。ここで、第２の実施の形態の導光体８の反射面は、研磨加工を実施してより粗さの少ない鏡面状態にすることで、反射率はより１００％に近づく。反射面が粗い状態だと、面での損失が大きくなる。導光体８はガラスよりもプラスチックで作った方が、加工が容易であるし、軽量化できて望ましい。

なお、第２の実施の形態の導光体８は６つの平面からなるが、光の入射面（図６においてＬＥＤ４に最も近い面）と光の出射面（図６において反射板２に最も近い面）は光の全反射を利用せず、光の入射と出射を行う面なので、平面に限らず光の利用効率が高い面形状であれば問題ない。よって、導光体８は全反射を利用する少なくとも４面が平面であればよいと言える。

前記４面の平面のうちの２面は向かい合って配置され、当該向かい合って配置された２面は、光源から光が入射する側の平面間距離Ａ’に対して、光が出射する側の平面間距離Ｂ’が大きくなるように配置されている。

また、前記向かい合って配置された２面は、長さ方向に平行に配置されていることが好ましい。
上記構成によって、ＬＥＤ４から出射された光は、副走査方向には、ＬＥＤ４から出射された光のうちＬＥＤ４の正面方向から外側に拡散していく光を、効率良くＬＥＤ４の正面方向に反射・集光させることができる。

さらに、前記４面の平面のうち、前記向かい合って配置された２面以外は、原稿面に垂直かつ長さ方向に平行に配置されていることが好ましい。
上記構成によって、主走査方向においては前記向かい合って配置された２面の外側に逃げてしまう光を折り返し、原稿の照明に有効に利用することができる。

なお、発光ダイオード間隔Ｐ’の望ましい値を求めるにあたって、距離ｒ’（下記式３で表される換算距離）
ｒ’ ＝ ｒ − Σ{Ｄｉ・（１−１／Ｎｉ）} ・・・（式３）
が必要になる。距離ｒ’は、第２の実施の形態においては図８の経路から求めることができる。
求められた距離ｒ’を用いて、照度むらが無いような発光ダイオード間隔Ｐ’の望ましい値を下記式２から算出することができる。
Ｐ’ ≦ １．３・ｒ’ ・・・（式２）

第１の実施の形態と異なるのはこの場合、屈折率を有する媒質（導光体８）を光が通過することである。導光体８の屈折率と、図４−ｃの経路から、式３によってｒ’を求めることができる。

〔第３の実施の形態〕
図９に本発明の画像読取装置に係る第２の実施の形態の構成（副走査断面）を、図１０に本発明の画像読取装置に係る第２の実施の形態の構成（主走査断面）を示す。
また、図９、図１０に示すように、第２の実施の形態において光源、照明光学系は以下の構成である。
（光源）
・ＬＥＤ４（×５個）
（照明光学系）
・反射体９
・反射板２
・反射板３

（反射板、反射体）
ここで、反射板は全て平面であり、反射体９以外は第１の実施の形態と同じ構成である。反射体９の機能は第１の実施の形態の導光体と同じであるので、反射体９について以下に説明する。

反射体９は、副走査方向には曲率を有し、主走査方向には曲率を有さないシリンドリカルな面を有する。曲面の形状は球面あるいは放物面であり、ＬＥＤ４から出射された光を、副走査方向においては略平行光にする作用を持つ。

〔第４の実施の形態〕
図１１に本発明の画像読取装置に係る第２の実施の形態の構成（副走査断面）を、図１２に本発明の画像読取装置に係る第２の実施の形態の構成（主走査断面）を示す。
また、図１１、図１２に示すように、第２の実施の形態において光源、照明光学系は以下の構成である。
（光源）
・ＬＥＤ４（×５個）
（照明光学系）
・レンズ１０
・反射板２
・反射板３

（反射板、レンズ）
ここで、反射板は全て平面であり、レンズ１０以外は第１の実施の形態と同じ構成である。レンズ１０の機能は第１の実施の形態の導光体と同じであるので、レンズ１０について以下に説明する。

レンズ１０は、副走査方向には曲率を有し、主走査方向には曲率を有さないシリンドリカルな面を有する。曲面の形状は球面あるいは放物面であり、ＬＥＤ４から出射された光を、副走査方向においては略平行光にする作用を持つ。

〔第５の実施の形態〕
第５の実施の形態は、第１の実施の形態における照明光学系の構成のみを変更したものである。側反射板の構成とその効果について、図１３および図１４に示された第５の実施の形態の構成に基づき詳細に説明する。

図１３は、図２における画像読取装置の構成から、側反射板（反射板１−ｄ）の効果を明りょうにするために、反射板２と反射板３とを省略して図示したが、図面上で省略しただけであって、本実施の形態においては図２と同じく反射板２と反射板３とを備える装置構成である。
図１３に示すように、ＬＥＤから出た光で、主走査方向に拡がっていく光は、側反射板（反射板１−ｄ）によって反射され、読取対象領域に導かれ、それによって照明光として有効活用されている。

図１４はこの側反射板（反射板１−ｄ）をより機能的に用いた例である。図１４に示すように、向かい合った反射板１−ｃ（側反射板）と反射板１−ｄ（側反射板）との距離は、光源から光が入射する側の側反射板間距離Ｃ、光が出射する側の側反射板間距離Ｄとして、Ｃ＜Ｄの関係が成り立つように角度を持って配置されている。
反射板１−ｃと反射板１−ｄを正面に平行な配置関係で向かい合わせるのではなく、角度を持って向かい合わせることで、２つの効果が得られる。１つは、読取対象領域（に密着しているコンタクトガラス）に入射する光の角度がより垂直に近くなることから、コンタクトガラス面での光の反射による損失が少なくなる（ガラス表面には、入射した光の一部を反射する性質がある。一般に、ガラス面に入射する光の角度が急になればなるほど、面での反射光量は増大し、照明効率（光利用効率）が落ちる。）。よって、ＬＥＤから出た光が読取用の照明光として利用される効率、すなわち光利用効率の向上が期待できる。もう１つは、角度を調整することによって、図１４に示すように、読取対象領域の端部光量の向上が期待できることである。

〔第６の実施の形態〕
図１５に本発明の画像読取装置に係る第６の実施の形態の構成（副走査断面）を、図１６に本発明の画像読取装置に係る第６の実施の形態の構成（主走査断面）を示す。
第６の実施の形態は、第１の実施の形態における向かい合った反射板１−ａ’、１−ｂ’の形状を放物線状に設定したものである。反射板は、長さ方向においては放物線状であり、幅方向においては曲率を持たない。図１５にて明らかなように、反射板を副走査断面上において放物線状にし、その放物面の焦点かその近辺に光源を置くことで、光源から出射した光で反射面にて反射された光は略平行光になる。

図１７は、この反射面の線分を副走査断面上で延長して交差させたものである。放物線の焦点は当然、線分の交点よりも光出射方向寄り（図の右側寄り）になるので、光源は線分の交点よりも光出射方向寄りに設置される。
第５の実施の形態のように反射面を放物線状にすると、光源から出射された光は第１の実施の形態に比べてより平行光に近くなるため、光利用効率は増加するが、反射面を放物線状にするのは、平面に比べて製造コストが高くなる。よって、製造コストを考慮すると、放物線に近似した角度で平面を設置する方法を取る場合もある。

また、本実施の形態における向かい合った反射板の反射面を放物線状にする技術的思想に基づき、導光体の反射面を放物線状にすることが可能であり、放物線状の反射面を用いた導光体によっても本実施形態と同様の効果を奏することが確認された。
さらに、上記導光体の反射面を放物線状にする発明に、第５の実施の形態における側反射板の配置構成に関する技術的思想を組み合わせることで、光利用効率の向上を達成することができる。即ち、側平面は、向かい合って配置された２面の長さ方向両端部に、１面ずつ向かい合って設置され、その一組の向かい合う側平面は、光源から入射する側の側平面間距離をＣ’と、光が出射する側の側平面間距離Ｄ’としたとき、Ｃ’＜Ｄ’の関係が成り立つように角度を持って配置されていることが光利用効率に優れることが確認された。

〔第７の実施の形態〕
図１８に本発明の画像読取装置に係る第７の実施の形態の構成（副走査断面）を示す。
第７の実施の形態は、第１の実施の形態における反射板２と反射板３を曲面にし、反射板２’、反射板３’としたものである。反射板を曲面にすることで、第１の実施の形態では反射板１−ａと１−ｂだけが担っていた集光作用を、反射板２’、反射板３’も担うことができる。これによって、読取対象領域の照度向上が期待できる。
ただし、このような構成にすることで副走査方向の照度分布は、照度が一様な領域が狭くなる。これによって、製造誤差などにより、照明領域と読取対象領域がずれた場合に、読取対象領域の照度は著しく落ちる懸念がある。だが、製造工程が安定した状態で、このような懸念の必要が無ければ第７の実施の形態の構成は望ましい。

上記第１〜第７の実施の形態の画像読取装置および画像形成装置によれば、原稿面の浮きによる影部分の発生を防止することができ、なおかつ小型で集光の度合いを弱める事の無い高い光利用効率が可能となる。

本発明の画像読取装置に係る第１の実施の形態の構成を示す副走査断面図である。 本発明の画像読取装置に係る第１の実施の形態の構成を示す主走査断面図である。 本発明の画像読取装置に係る第１の実施の形態において発光ダイオードから出射された光が読取対象領域に到達する最短の距離ｒを示す概略図である。 本発明の画像読取装置に係る第１の実施の形態における読取対象領域からＣＣＤまでの経路を示す概略図である。 本発明の画像形成装置に係る第１の実施の形態の構成を示す概略図である。 本発明の画像読取装置に係る第２の実施の形態の構成を示す副走査断面図である。 本発明の画像読取装置に係る第２の実施の形態の構成を示す主走査断面図である。 本発明の画像読取装置に係る第２の実施の形態において発光ダイオードから出射された光が読取対象領域に到達する最短の距離ｒ’を示す概略図である。 本発明の画像読取装置に係る第３の実施の形態の構成を示す副走査断面図である。 本発明の画像読取装置に係る第３の実施の形態の構成を示す主走査断面図である。 本発明の画像読取装置に係る第４の実施の形態の構成を示す副走査断面図である。 本発明の画像読取装置に係る第４の実施の形態の構成を示す主走査断面図である。 本発明の画像読取装置に係る第５の実施の形態の構成の一部である照明光学系の構成を示す主走査断面図である。 本発明の画像読取装置に係る第５の実施の形態の構成の一部である照明光学系の変形例の構成を示す主走査断面図である。 本発明の画像読取装置に係る第６の実施の形態の構成を示す副走査断面図である。 本発明の画像読取装置に係る第６の実施の形態の構成を示す主走査断面図である。 本発明の画像読取装置に係る第６の実施の形態における放物線状の向かい合った反射板の形状を示した概略図である。 本発明の画像読取装置に係る第７の実施の形態の構成を示す副走査断面図である。

符号の説明

１−ａ、１−ｂ、１−ｃ、１−ｄ 反射板
２ 反射板
３ 反射板
４ ＬＥＤ
５ コンタクトガラス
６ 読取対象領域
７ 仮想平面
８ 導光体
９ 反射体
１０ レンズ

Claims (32)

1. 原稿面に光を照射するための光源と、
   前記光源から出射された光を長さと幅を有する読取対象領域に導く照明光学系と、
   前記原稿面から反射された光を結像する結像光学系と、
   前記結像光学系の結像部に設けられ、前記原稿面上の原稿の画像を読取るセンサとを有する画像読取装置において、
   前記照明光学系は、集光作用を有する光学部材と、複数の反射部材とを有し、
   前記照明光学系の部材設置領域を、原稿面に垂直で前記長さ方向に平行であり、かつ前記読取対象領域を通過する仮想平面によって２つの区画に分割したときに、前記複数の反射部材は、各区画に少なくとも１つずつ設置されることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記光源の光出射方向は、原稿面に平行であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
   ただし、光出射方向とは、光源からの出射光のうち光強度が最も強い方向とする。
3. 前記光源は、１または複数の発光ダイオードであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像読取装置。
4. 前記発光ダイオードは、蛍光体を用いた１チップ型白色発光ダイオードであることを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
5. 前記発光ダイオードは、それぞれの発光する色が異なる２種以上のチップを用い、混色により白色発光させる白色発光ダイオードであることを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
6. 前記光学部材は、レンズであることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
7. 前記光学部材は、曲面状の反射板であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
8. 前記光学部材は、一組の向かい合う反射板を含み、
   該一組の向かい合う反射板は、光源から光が入射する側の反射板間距離Ａに対して、光が出射する側の反射板間距離Ｂが大きくなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
9. 前記反射板は曲面状であり、
   当該曲面の形状は、前記長さ方向に垂直で前記幅方向に平行かつ光源を含む断面上において、放物線の式にて表されることを特徴とする請求項８に記載の画像読取装置。
10. 前記一組の向かい合う反射板は、光源からの出射光のうち前記原稿面に対して垂直方向に拡散する光を集光することを特徴とする請求項８に記載の原稿読取装置。
11. 前記光学部材は、前記一組の向かい合う反射板の前記長さ方向端部に側反射板を有することを特徴とする請求項１０に記載の画像読取装置。
12. 前記側反射板は、前記一組の向かい合う反射板の前記長さ方向両端部に一枚ずつ向かい合って設置され、
    当該一組の向かい合う側反射板は、光源から入射する側の側反射板間距離Ｃに対して、光が出射する側の側反射板間距離Ｄが大きくなるように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の画像読取装置。
13. 前記一組の向かい合う側反射板は、光源からの出射光のうち前記長さ方向に拡散する光を集光することを特徴とする請求項１２に記載の原稿読取装置。
14. 前記光学部材は、硝子または光学樹脂からなる少なくとも４面の平面を有する導光体であり、
    前記４面の平面のうちの２面は向かい合って配置され、
    当該向かい合って配置された２面は、光源から光が入射する側の平面間距離Ａ’に対して、光が出射する側の平面間距離Ｂ’が大きくなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
15. 前記導光体は、各面が研磨加工を施されていることを特徴とする請求項１４に記載の画像読取装置。
16. 前記向かい合って配置された２面は、光源からの出射光のうち前記原稿面に対して垂直方向に拡散する光を集光することを特徴とする請求項１４に記載の原稿読取装置。
17. 前記導光体は、前記向かい合って配置された２面の前記長さ方向端部に、側平面を有することを特徴とする請求項１６に記載の画像読取装置。
18. 前記側平面は、前記向かい合って配置された２面の前記長さ方向両端部に、１面ずつ向かい合って設置され、
    当該一組の向かい合う側平面は、光源から入射する側の側平面間距離Ｃ’に対して、光が出射する側の側平面間距離Ｄ’が大きくなるように配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の画像読取装置。
19. 前記一組の向かい合う側平面は、光源からの出射光のうち前記長さ方向に拡散する光を集光することを特徴とする請求項１８に記載の原稿読取装置。
20. 前記光学部材は、硝子または光学樹脂からなる少なくとも２面の向かい合う曲面と、２面の平面とを有する導光体であり、
    前記２面の向かい合う曲面は、前記長さ方向に垂直で前記幅方向に平行かつ光源を含む断面上において放物線の式にて表され、かつ、光源から光が入射する側の平面間距離Ａ’に対して、光が出射する側の平面間距離Ｂ’が大きくなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
21. 前記導光体は、各面が研磨加工を施されていることを特徴とする請求項２０に記載の画像読取装置。
22. 前記２面の向かい合う曲面は、光源からの出射光のうち前記原稿面に対して垂直方向に拡散する光を集光することを特徴とする請求項２０に記載の原稿読取装置。
23. 前記導光体は、前記２面の向かい合う曲面は、前記長さ方向端部に、側平面を有することを特徴とする請求項２２に記載の画像読取装置。
24. 前記側平面は、前記２面の向かい合う曲面の前記長さ方向両端部に、１面ずつ向かい合って設置され、
    当該２面の向かい合う曲面は、光源から入射する側の側平面間距離Ｃ’に対して、光が出射する側の側平面間距離Ｄ’が大きくなるように配置されていることを特徴とする請求項２３に記載の画像読取装置。
25. 前記２面の向かい合う曲面は、光源からの出射光のうち前記長さ方向に拡散する光を集光することを特徴とする請求項２３に記載の原稿読取装置。
26. 前記光源は、前記長さ方向に垂直で前記幅方向に平行かつ光源を含む断面上において、前記一組の向かい合う反射板または向かい合って配置された２面あるいは前記２面の向かい合う曲面上の線分の延長線の交点よりも光出射方向側に設置されることを特徴とする請求項８乃至２５のいずれか１項に記載の画像読取装置。
27. 前記複数の反射部材のうち、少なくとも１の反射部材は、面状であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
28. 前記導光体は、１以上の面にアルミコートがなされていることを特徴とする請求項１４または２０に記載の画像読取装置。
29. 前記反射板または前記反射部材は、反射板または曲面上に反射シートを貼り付けた反射面であることを特徴とする請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の画像読取装置。
30. 前記長さと幅を有する読取対象領域は、前記長さ方向を主走査方向、前記幅方向を副走査方向としたとき、前記光源は前記主走査方向に複数の発光ダイオードが列設された光源ユニットであり、
    前記光源ユニット内の個々の発光ダイオード間隔Ｐは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の画像読取装置。
    Ｐ ≦ １．３・ｒ ・・・（式１）
    ただしｒは、任意の発光ダイオードから出射された光が、複数の反射板のうちいずれか１の反射板に反射されて、読取対象領域に到達する最短の距離であり、特に発光ダイオードから出射された光の方向は発光ダイオードの光強度が最も強い方向である。
31. 前記長さと幅を有する読取対象領域は、前記長さ方向を主走査方向、前記幅方向を副走査方向としたとき、前記光源は前記主走査方向に複数の発光ダイオードが列設された光源ユニットであり、
    前記光源ユニット内の個々の発光ダイオード間隔Ｐ’は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の画像読取装置。
    Ｐ’ ≦ １．３・ｒ’ ・・・（式２）
    ただしｒ’は以下に表される換算距離である。
    ｒ’ ＝ ｒ − Σ{Ｄｉ・（１−１／Ｎｉ）} ・・・（式３）
    ただしｒは、任意の発光ダイオードから出射された光が、ｎ個ある光学部材を通過し、複数の反射板のうちいずれか１の反射板に反射されて、読取対象領域に到達する最短の距離であり、特に発光ダイオードから出射された光の方向は発光ダイオードの光強度が最も強い方向である。ここで、ｎ個ある光学部材のうち、前記任意の発光ダイオードから出射された光がｉ番目（ｉは１〜ｎのいずれかの整数）に通過する光学部材の屈折率はＮｉ、当該光学部材中の物理的距離（奥行き）はＤｉである。
32. 請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の画像読取装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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