JP2009177394A - 画像読取装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源管灯に比べて大幅に省エネルギーな光源を用い、該光源の数をより少なくすることで更なる省エネルギー化を達成し、小型で、照明装置の移動による照度分布の変動が少ない画像読取装置を提供すること。
【解決手段】複数の光源と該光源から出射された光を長さと幅とを有する読取対象領域に導く照明光学系とを有し、前記幅方向に移動して原稿全体を照明する照明装置と、前記原稿から反射された光を結像する結像光学系と、該結像光学系の結像部に設けられ前記原稿の画像を読み取るセンサとを備える画像読取装置であって、前記照明光学系は、光の発散を規制する集束部と、前記原稿に複数の方向から光を照射する反射部とを有し、該反射部は、一体で構成された２以上の反射面を有し、該２以上の反射面のうち少なくとも１の反射面からの反射光の角度の正弦が正で、他の反射面のうち少なくとも１の反射面からの反射光の角度の正弦が負であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像読取装置、および該画像読取装置を搭載した画像形成装置に関し、特に、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。

近年、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤと称する）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１，２，４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発散させ、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。
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。

次に、原稿面上でどのような照度あるいは照度分布が求められているかを説明する。
図９は従来の画像読取装置の構成概略図である。図９に示すように、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は、原稿に記載されている情報を読取レンズ１３を介してＣＣＤ１４等の撮像素子に入力する装置である。

図１０は、図９の原稿面１５を上から眺めた上面図である。画像読取装置は、光学系を固定した状態では図１０に示す細長い読取対象領域１０の情報だけをＣＣＤ１４に入力可能な状態である。そこで、図９の装置全体を動かす、あるいは照明光学系と折り返しミラー１６を連動して動かすことで、図１０の矢印の方向に読取対象領域１０を移動させる。読取対象領域１０を移動させながらＣＣＤ１４に順次情報を入力することで、原稿全体を読み取ることが可能である。

この時、図１０の読取対象領域１０を高速で移動させるには（原稿１枚あたりの読取時間を短くするには）、単位時間あたりにＣＣＤ１４に入力する光量を増やすことが求められるため、原稿面上での照度は高い方が望ましい。この観点から特許文献１〜４のように副走査方向に光を規制する方法は妥当である。

また、照度分布は一般的には一様な照度分布が望まれる。図１１は、図１０に示す長さ方向（主走査方向）において、原稿面１５とＣＣＤ１４の共役な関係を示す図であり、なおかつ実線と点線とで原稿面１５の照度分布の一例を示している。
図の実線はある時点（定常状態）での原稿面１５上の照度分布であり、点線はある瞬間に外部からの振動の影響などによって変動したときの原稿面１５上の照度分布である。図の実線あるいは点線で示すように、原稿面１５上の照度分布にムラがあると、原稿面１５上で照度が高い位置は、撮像面上の対応する位置においても照度が高く、逆に原稿面上で照度が低い位置は、撮像面上の対応する位置においても照度が低い。図１０の矢印の方向に読取対象領域１０を移動させて原稿全体を読み取る期間中、常に原稿と照明の関係が同じであればこのようなムラのある照度分布は画像処理によって補正可能である。しかし、この期間中に原稿と照明の関係が、実線の状態から瞬間的に点線の状態に移ることがあると、読み取った画像に濃度ムラが発生し、画像の品質が低下する。

したがって、一般には図１２に示すように、読取対象領域１０全体が一様な照度分布であることが望ましい。一様な照度分布であれば、例えば外部から振動を受けて原稿と照明の位置関係がずれても、撮像面上の照度分布に変化が無い。

このことは特に、図１０に示す幅方向（副走査方向）について求められる。例えば、特許文献５の第１図、第３図、第５図にあるように、光源からの光を副走査方向に集光させると、図１３の実線に示すように原稿面１５上で急峻な照度分布になってしまう。このような分布は、外部からの振動などで原稿と照明の関係が実線の状態から瞬間的に点線の状態に移行した場合、ＣＣＤへの入力光量が図１３に矢印で示すように、大きく異なってしまう。

したがって、図１４に示すように副走査方向においても、ある程度の幅（たとえば３ｍｍ程度）を有する一様な照度分布が望まれる。このためには、特許文献５に記載の楕円鏡は最も好ましくなく、曲面であれば放物線状の形状が望ましいし、平面によってこれを近似しても何ら問題はない。

そもそも、本発明で対象としているＬＥＤ光源や有機ＥＬ光源といった複数の点光源あるいは複数の小型面光源は、特許文献５のような光源管灯とは異なり、原稿面と光源を近づけると主走査方向に照度むらが出やすい。したがって、光源と原稿面はある程度の距離を取る必要がある。

光源と原稿面の距離を取りつつ照明装置を小型化するためには、以下の（Ｉ）〜（II）に記載の特徴を備えることが望ましい。ここで、図１５、図１６、及び図１７は、それぞれＬＥＤを用いた画像読取装置の構成概略図を示す。
（Ｉ）図１５、図１６、及び図１７に示すように、ＬＥＤ９（光源）の光出射方向にのみ集束部材１７，１８を設置する。（ＬＥＤ光源や有機ＥＬ光源は光源管灯のように３６０度あらゆる方向に光を出射せず、光源の正面方向にのみ光を出射するので、ＬＥＤ９の背部には反射面が不要）。背部に反射面が不要なので特許文献５の第１図に比べて幅方向が小型になる。
（II）図１７のように、ＬＥＤ９の光出射方向をコンタクトガラス１２と平行にし、照明装置の移動方向に距離を取ることで主走査方向の照度むらを取り除き、高さ方向を薄型化する。

ここでさらに考慮しなくてはいけないのは、読み取った画像に照明が行き届いていないために、影ができてしまうことである。例えば、本等を開いてコンタクトガラス１２（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問題があった。

従来、冷陰極管を使った光源では、特許文献６のように、対向反射板を置くことで、照明装置の移動方向に垂直で読取対象領域を含む平面に対して２方向からの照明を実現していた。

しかし、特許文献１〜４いずれの場合についてもこの問題について考慮されていない。また、特許文献６の構成の場合、画像読取装置をさらに省エネルギーにするためにＬＥＤ数を減らすと、特許文献６の図１の光源６から原稿面までの距離を取らないと、主走査方向の照度分布一様性が悪く、原稿面から第１ミラー方向における照明光学系全体が大型化しがちであった。

そこで、図１５、図１６、及び図１７に示す画像読取装置では、この点を考慮した構成となっているものの、各反射板の支持構造によっては副走査方向の照度分布一様性が崩れるという問題がある。
例えば、図１５において、反射板１９・反射板２０の支持構造を簡易にすると、ある瞬間に外部からの振動の影響などによって読取対象領域１０と反射板１９・反射板２０との位置関係が変動しやすくなり、副走査方向の照度分布が図１６のようになる問題が起こる（図１６は、図１５に比べて反射板１９・反射板２０がそれぞれ読取対象領域に近づいた例である）。

この問題を改善するために、反射板１９・反射板２０の支持構造を強固なものにしようとすると、照明装置の大型化、あるいは重量が重くなるなどのデメリットが想定される。

特開２００６−６７５５１号公報 特開２００６−４２０１６号公報 特開２００５−３１１６６２号公報 特開２００５−２４１６８１号公報 特開平２−２２６７９号公報 特開２００４−３６１４２５号公報

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、光源管灯に比べて大幅に省エネルギーな光源を用い、該光源の数をより少なくすることでさらなる省エネルギー化を達成した、小型で、照明装置の移動による照度分布の変動が少ない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、少なくとも原稿に光を照射するための複数の光源と、前記光源から出射された光を長さと幅とを有する読取対象領域に導く照明光学系と、前記原稿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み取るセンサと、を備える画像読取装置であって、前記照明光学系は、光の発散を規制する集束部と、前記原稿に複数の方向から光を照射する反射部とを有し、前記反射部は、一体で構成された２以上の反射面を有し、前記２以上の反射面のうち、少なくとも１の反射面からの反射光の角度の正弦が正で、他の反射面のうち少なくとも１の反射面からの反射光の角度の正弦が負であることを特徴とすることで上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、上記課題を解決するために本発明に係る画像読取装置および画像形成装置は、具体的には下記（１）〜（１９）に記載の技術的特徴を有する。
（１）：原稿に光を照射するための複数の光源と、前記光源から出射された光を長さと幅とを有する読取対象領域に導く照明光学系とを有し、前記幅方向に移動して原稿全体を照明する照明装置と、前記原稿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み取るセンサと、を備える画像読取装置であって、前記照明光学系は、光の発散を規制する集束部と、前記原稿に複数の方向から光を照射する反射部とを有し、前記反射部は、一体で構成された２以上の反射面を有し、前記２以上の反射面のうち、少なくとも１の反射面からの反射光の角度の正弦が正で、他の反射面のうち少なくとも１の反射面からの反射光の角度の正弦が負であることを特徴とする画像読取装置である。（ここで、反射光の角度とは、前記幅方向に垂直で前記読取対象領域を含む仮想平面に対して反射面からの反射光が為す角度であり、前記仮想平面に対する任意の１の方向を正とする。）

（２）：上記（１）に記載の画像読取装置において、前記照明光学系は、光通過部を有し、前記原稿からの反射光のうち、前記光通過部を通過した光によって画像の読み取りが行われることを特徴とする画像読取装置である。

（３）：上記（２）に記載の画像形成装置において、前記光通過部は、前記反射部に開いた光通過口であることを特徴とする画像読取装置である。

（４）：上記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記２以上の反射面は、前記光源に対向して配置され、前記光源に対して近い側に配置された反射面は、遠い側に配置された反射面よりも、前記光源の光出射方向に対して為す角度が小さいことを特徴とする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し、いずれの角度も０°より大きく９０°より小さい範囲とする。

（５）：上記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記反射部が、一体で構成された反射部材であることを特徴とする画像読取装置である。

（６）：上記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記集束部と、前記反射部とが、一体で構成された部材であることを特徴とする画像読取装置である。

（７）：上記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記集束部を構成する１または複数の部品と、前記反射部とが、一体で構成された部材であることを特徴とする画像読取装置である。

（８）：上記（１）乃至（６７）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記集束部は、複数の反射面を有することを特徴とする画像読取装置である。

（９）：上記（１）乃至（８）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記反射面は、平面であることを特徴とする画像読取装置である。

（１０）：上記（１）乃至（８）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記反射面のうち、１または２以上の反射面は曲面であることを特徴とする画像読取装置である。

（１１）：上記（８）乃至（１０）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記集束部は、一組の向かい合う反射面を有し、前記一組の向かい合う反射面は、光源から光が入射する側の反射面間距離Ａに対して、光が出射する側の反射面間距離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画像読取装置である。

（１２）：上記（１）乃至（１１）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記反射面は蒸着によって形成されていることを特徴とする画像読取装置である。

（１３）：上記（１）乃至（１１）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記反射面は塗装によって形成されていることを特徴とする画像読取装置である。

（１４）：上記（１）乃至（１１）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記反射面は高反射率のテープを貼り付けることで形成されていることを特徴とする画像読取装置である。

（１５）：上記（１）乃至（１４）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする画像読取装置である。

（１６）：上記（１）乃至（１４）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記光源は、有機ＥＬであることを特徴とする画像読取装置である。

（１７）：上記（１）乃至（１６）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、前記光源は、前記読取対象領域の長さ方向に配列されていることを特徴とする画像読取装置である。

（１８）：上記（１）乃至（１７）のいずれか１項に記載の画像読取装置において、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。

（１９）：上記（１）乃至（１８）のいずれか１項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である。

本発明によれば、小型で光源数が少なく、駆動時にも照度分布の変動が小さい画像読取装置、及び該画像読取装置を用いた画像形成装置を提供することが可能となる。

本発明の画像読取装置の基本的な構成に関して以下に説明する。
〔画像読取装置〕
本発明の画像読取装置は、原稿に光を照射するための複数の光源と、前記光源から出射された光を長さと幅とを有する読取対象領域に導く照明光学系とを有し、前記幅方向に移動して原稿全体を照明する照明装置と、前記原稿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み取るセンサと、を備える画像読取装置であって、前記照明光学系は、光の発散を規制する集束部と、前記原稿に複数の方向から光を照射する反射部とを有し、前記反射部は、一体で構成された２以上の反射面を有し、前記２以上の反射面のうち、少なくとも１の反射面からの反射光の角度の正弦が正で、他の反射面のうち少なくとも１の反射面からの反射光の角度の正弦が負であることを特徴とする。
ここで、反射光の角度とは、前記幅方向に垂直で前記読取対象領域を含む仮想平面に対して反射面からの反射光が為す角度であり、前記仮想平面に対する任意の１の方向を正とする。

本発明の画像読取装置は、光源と、照明光学系とを有する照明装置を備え、該照明装置が読取対象領域の幅方向に駆動されて原稿全体を照明することで原稿全体の画像を読み取ることが可能となる。このとき、従来の画像読取装置では、駆動の際に生じる振動の影響で照明装置内の各部材の配置関係に変動が生じ、センサで読み取る画像の照度にも変動を来し、画像の品質が低下するが、本発明の画像読取装置では、２以上の反射面を一体とすることで当該２以上の反射面の配置関係に変動が生じず、画像の品質の低下を抑制できる。

（集束部、反射部）
本発明の集束部および反射部は、それぞれ反射面を複数有することが好ましく、例えばプラスチック、ガラスなどの成型品の表面に反射面を形成してなる。本発明において、表面に反射面を形成する成型品の材料としては上記のものに限定されず、その他の公知の材料を適用可能である。

ここで、反射部は２以上の反射面を有し一体で構成された反射部材であることが好ましい。さらに、２以上の反射面を有する反射部と、集束部とが一体で構成されていることが好ましい。あるいは、２以上の反射面を有する反射部と、集束部を構成する１または複数の部品とが一体で構成されていることが好ましい。一体構成とすることで、照明装置の駆動の際に生じる振動が一体部材のいずれにおいても同様となり、照度分布の変動を抑制することが可能となる。

（反射面）
本発明において反射面とは、反射率が高く、光源から出射された光を読取対象領域に導く機能を有する領域である。
反射面は、アルミ蒸着や塗装などで形成すると加工工程が少なく効率の高い生産が可能になる。また、上記成型品の集束部構成部材や反射部構成部材に反射テープを貼ることで反射面としても良く、簡易な方法で反射面の形成が可能となる。反射テープは、薄い接着テープの片面に蒸着などで高反射率特性を与えたものが好ましい。

また、いずれの領域を反射面と称するかについては、本発明においては光源から出射された光を読取対象領域に導く機能を有する領域であれば良い。即ち、各部材において構造上区分される１の平面や１の曲面などの領域単位を反射面と称しても良く、機能上区分される領域を反射面と称しても良い。

例えば、複数の平面を有する一体の部材において、前記複数の平面のうち光源から出射された光を読取対象領域に導く平面を反射面と称し、前記複数の平面のうち光源から出射された光を読取対象領域に導かない平面を非反射面としても良い。この構成であると、反射面が他の反射面または非反射面と隣接する部位は角となる。

また例えば、少なくとも１の曲面を有する一体の部材において、前記１の曲面のうち光源から出射された光を読取対象領域に導く領域を反射面と称し、前記１の曲面のうち光源から出射された光を読取対象領域に導かない領域（光源や反射面との配置関係上、光を読取対象領域に導く機能を有しない領域）を非反射面としても良い。この構成であると、前記曲面に設けられた反射面と非反射面とが隣接する場合には、隣接部位は角を有しない。

反射面と反射面／反射面と非反射面／非反射面と非反射面が隣接し、隣接部位が角を有する場合には、各面の区切りである角を形成する際に当該角の形成位置以外の位置にヒケが出るなどの問題が生じるため、作製が困難な可能性がある。このため、角を有しない、若しくはなだらかな角度で隣接する構成であれば上記問題を解決し作製が容易である。

したがって、本発明においては、いずれの反射面も構造上区分される１の平面または曲面で構成される必要はなく、非反射面についても同様である。特に、画像読取装置の幅方向と高さ方向とからなる面において、光源に対向して配置される２以上の反射面の他の面との隣接部位は角を有しない、若しくはなだらかな角度で隣接する構成とすることで、ヒケの発生による照射不良の問題を防ぐことができる。

（光通過部、光通過口）
本発明の画像読取装置は、照明光学系に光通過部を有する。光通過部とは、原稿からの反射光が通過する経路であって、この光通過部を通過した光によって画像の読み取りが行われる。
光通過部は、反射部に開いた読取対象領域と同程度の面積を有する開口部である光通過口が好ましいが、光透過率が高く画像読取装置等に適用される公知の透明の材料を用いて形成された部材でも良い。

（光源）
本発明において光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬが好ましく、これらであれば特に制限はなく、公知のものを用いることができる。
また、光源は複数からなり、読取対象領域の長さ方向に配列されることが好ましい。長さ方向に配列されることで、読取対象領域の長さ方向に光を照射することができる。
さらに、光源の光出射方向は原稿面に平行であることが好ましく、平行にすることで照明装置の高さ方向の小型化が可能となる。尚、本発明において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。

（結像光学系）
本発明において結像光学系は、複数の折り返しミラーと、読取レンズを有し、光通過部を通過した原稿からの反射光を結像する。
折り返しミラー及び読取レンズには公知のものを用いることができる。折り返しミラーには、例えば鏡や鏡面を有する部材を、読取レンズにはガラスで形成されたレンズを用いることができる。

（センサ）
本発明においてセンサは、結像光学系の結像部に設けられ、ＣＣＤなどの原稿の画像を読み取る機能を有するものが用いられる。

（コンタクトガラス）
また、本発明の画像形成装置は、原稿をその面上に載置するためのコンタクトガラスを備える。尚、画像読取装置がコンタクトガラスを備える構成であっても良い。コンタクトガラスは板状の形状であり、ガラス、あるいは透明樹脂等で形成することが好ましい。

次に、本発明の画像読取装置の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
尚、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。

〔第１の実施の形態（照明装置）〕
図１−Ａから１−Ｆは本発明に係る画像読取装置（照明装置）の第１の実施の形態の説明図である。
図１−Ａで原稿面上での読取対象領域の長さ方向と幅方向を示している。
図１−Ｂでは、白色ＬＥＤ光源と複数の反射面からなる本発明に係る画像読取装置の一部である照明装置の構成を示す側面概略図である。（ただし、説明のためコンタクトガラス１２を図示している。）
なお、照明装置は実際には両側面に反射面を具備するが（図１−Ｃの反射面６，７）、図１−Ｂ、図１−Ｄ、及び図１−Ｅでは照明装置内部の構成を明らかにするために、これらを非表示とした。
また、本実施の形態では白色ＬＥＤとしたが、これを２色以上のＬＥＤからの出射光を混色しても当然問題無い。

図１−Ｂの黒塗りの部材はプラスチック成形などで加工し、反射面はアルミ蒸着や塗装などで形成すると、加工工程が少なく効率の高い生産が可能になる。この際、反射面は前記黒塗りの部材に反射テープを貼る方法でもよい。反射テープは、薄い接着テープの片面に蒸着などで高反射率特性を与えたものである。

図１−Ｃは図１−Ａから原稿とコンタクトガラス１２を非表示にしたものであり、特に反射面６，７と、光通過口８の構成を明らかにするためのものである。

図１−Ｄは斜視図で、ＬＥＤ取り付け基板１１が図示されている。ＬＥＤ９はＬＥＤ取り付け基板１１に設置されていて、基板１１は圧入・接着・ネジ止めなどの方法で照明光学系に取り付けられている。

図１−Ｅは図１−Ｂと同じ図であって、光の進行方向を示す説明図である。ＬＥＤから出射された発散性の光は、図１−Ｅの断面上では、反射面１、２によって規制され、反射面４，５によって読取対象領域に導かれる。反射面４，５を経由して読取対象領域に導かれる光は、図１−Ｅに示す仮想平面（照明装置の移動方向に垂直な平面で、読取対象領域を含む平面のことをいう）に対して、図のようにθ１、θ２という角度を持つ。これより当然、θ１の正弦が正ならばθ２の正弦は負になる。（ｓｉｎ（θ１）＞０ならばｓｉｎ（θ２）＜０の関係を言う。尚、面に対するθの正負の取り方は任意であるため、θ１、θ２のいずれの一方を正あるいは負と言っても構わない。）

本実施の形態において、ＬＥＤに対して近い側に配置された反射面４は、遠い側に配置された反射面５よりも、ＬＥＤの光出射方向に対して為す角度が小さい構成である。但し、反射面４，５の為す角度は、いずれも０°より大きく９０°より小さい範囲とする。
また、後述する第２〜８の実施の形態のいずれにおいても同様の構成である。

図１−Ｆは図１−Ｃと同じ視点からの上面図であって、反射面１を非表示とすることで特に側面での反射を明らかにしている。ＬＥＤ９から出射された発散性の光は、図１−Ｆの断面上では特別に規制されないが、反射面６，７を設置し、図１−Ｆのような反射作用によって、光が照明光学系の外には発散しない構成となっている。

以上、図１−Ａから図１−Ｆに示すような構成にすることで、下記（ｉ）〜（vi）に記載の効果を奏する。
（ｉ）長さ方向（画像読取装置の主走査方向）については光の発散性によって一様な照度むらにし、かつ反射面６，７で光利用効率を高める。光の発散は主にコンタクトガラス１２と平行な方向にて行なう構成になっているので、照明装置の高さ方向（主走査方向および副走査方向からなる面に対して垂直方向）が小型である。
（ii）幅方向（画像読取装置の副走査方向）については反射面１，２によって光を規制し、反射面４，５によって２方向からの照明が可能な構成となり、本等の構造上必然的に頁間部分が浮いてしまう対象を読み取る場合であっても陰部分が発生しない。
（iii）反射面４，５が一体となっていることで、照明装置が移動したときにも、反射面４，５それぞれの位置関係に変動が無く、読取対象領域１０の幅方向の照度分布に変動が起こりにくい。
（iv）反射面１，２からなる集束部と、反射面４，５からなる反射部が一体となっていることで、光源から直接反射面４，５に向かう光、あるいは反射面１，２を経由して反射面４，５に向かう光に対して、反射面４，５の位置関係に変動が起こらないので、読取対象領域１０の幅方向の照度分布に変動が起こりにくい。
（Ｖ）反射面３は集束部材と反射部材を繋ぐ位置にあり、集束部・反射部双方の役割を果たしていると言える（ＬＥＤ９から出射した光で、反射面３で反射された後に反射面４で反射されて読取対象領域１０に向かう光もあるし、反射面３から直接読取対象領域１０に向かう光もある）。
（vi）集束部は一組の向かい合う反射面（反射面１，２）を含み、この一組の向かい合う反射面は、光源（ＬＥＤ９）から光が入射する側の反射面間距離Ａに対して、光が出射する側の反射面間距離Ｂが大きくなるように設定されている。また、図１において反射面１，２は平面だが、ＬＥＤ光源を焦点においた放物線を近似した平面であることが望ましい。さらに、反射面１，２の開き角（距離Ａ、Ｂの設定）をＢ＞Ａと設定することで、ＬＥＤ光源からの出射光は図１−Ｅあるいは図２に示すように略平行光となって反射部へ進行する。

〔第２の実施の形態（画像読取装置）〕
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の照明装置を用いた画像読取装置である。
図２は本発明に係る画像読取装置の第２の実施の形態の構成を示す側面概略図である。（ただし、説明のためコンタクトガラス１２を図示している。）

本実施の形態の構成は、第１の実施の形態に記載の照明装置と、４枚の折り返しミラー１６、読取レンズ１３、ＣＣＤ１４からなり、これらの部品それぞれの位置関係は変動しないように圧入・ネジ止め・接着などの方法によって固定されており、画像読取装置全体が移動して原稿を読み取る構成となっている。

第１の実施の形態の図１−Ｃ、Ｄ、Ｆに示したように、照明装置には光通過口が開いている。原稿面１５からの光は、この光通過口８を通過し、４枚の折り返しミラー１６を経由した後、読取レンズ１３によってＣＣＤ１４に結像される。

このように、反射面４と反射面５を一体化しても、原稿面１５からの光を結像に必要な範囲を遮光しないような光通過口８を設けることで、結像に何ら悪影響を及ぼすことはない。光通過口８の大きさは光線追跡によって求めることが可能なので、反射面４と反射面５とを別体にして光を遮光しないような配慮を行なう必要はない。

〔第３の実施の形態（画像読取装置）〕
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の照明装置を用いた画像読取装置の他の実施の形態である。（ただし、説明のためコンタクトガラス１２を図示している。）
図３は本発明に係る画像読取装置の第３の実施の形態の構成を示す側面概略図である。
本実施の形態の構成は、第１の実施の形態に記載の照明装置と、３枚の折り返しミラー１６ａ，１６ｂ，１６ｃ、読取レンズ１３、ＣＣＤ１４からなり、照明装置と折り返しミラー１６ａを速度Ｖで移動し、これに対応して折り返しミラー１６ｂ，１６ｃを速度Ｖ／２で移動させることで原稿を読み取る構成となっている。

この構成によれば、原稿からＣＣＤ１４までの光路長が照明装置等の移動により変動することがないため、原稿の読み取りが可能となる。

〔第４の実施の形態（照明装置）〕
図５は本発明に係る画像読取装置（照明装置）の第４の実施の形態の構成を示す側面概略図である。
本実施の形態の構成は、第１の実施の形態と比較して、下記（ａ）〜（ｂ）の構成において異なる。

（ａ）反射面１とそれ以外の反射面を別体の構成とした。反射面１を含む部材をそれ以外の部材に対して後から取り付け可能にすることで、照明装置を組付けた時に、反射面４や５の成型精度の悪さが原因で、副走査方向の照度分布が悪かった場合に、反射面１の位置を調整したり、反射面１の形状を僅かに変更させたりすることが可能となる。

（ｂ）反射面５を曲面の構成とした。図１３、１４を用いて説明したように、副走査方向に集光することは急峻な照度分布を招き、望ましくない。しかし一方、上述のとおり高い照度への要望があり、同じ光源数でも高い照度を実現できる照明光学系であれば、ＬＥＤの数が減らせて省エネルギーに繋がる。そこで、例えば図４に示すように、原稿面に近い反射面５を僅かに曲面状にすることで、副走査方向の照度分布に影響が無い程度に光を集めた。これによって、照度の向上、コストダウンが期待できる。ただし、ＬＥＤの輝度自体を向上して高い照度を実現可能であれば、反射面は平面で良い。

〔第５の実施の形態（照明装置）〕
図５−Ａは本発明に係る画像読取装置（照明装置）の第５の実施の形態の構成を示す側面概略図である。
本実施の形態の構成は、第１の実施の形態と比較すると、反射面１，２を含む集束部材と、反射面４，５を含む反射部材とを別体となる点で構成が異なる。

集束部材と反射部材を別体にすることで、移動時の集束部材と反射部材との相対的な位置精度は落ちるが、ＬＥＤ９と集束部材との一体化が容易になる。また、副走査方向の照度分布の調整を、集束部材と反射部材の位置関係を変えることで可能となる。
本実施の形態の集束部材としては、例えば図５−Ｂのような形態にすれば、基板１１にＬＥＤ９を設置すると同時に反射面１，２を設置することが可能になる。図５−Ｂに示したＬＥＤ９と集束部材の一体部品を配列することで主走査方向に幅広い照明が可能になる。基板１１・ＬＥＤ９・反射面１，２を樹脂で封止することで、耐環境性が上がるが、図５−Ｂの形態は集束部材が小型になる分、樹脂による封止を行いやすい長所もある。
また別の形態として図５−Ｃのような形態がある。このような形態は光源のアレイが１基板上に設置されているので、光源と集束部材に対する反射部材の位置調整が行いやすい。

〔第６の実施の形態（照明装置）〕
図６は本発明に係る画像読取装置（照明装置）の第６の実施の形態の構成を示す側面概略図である。
本実施の形態では集束部材として、第５の実施の形態における反射面の代わりに、図６に示すような導光体２３を使用したものである。導光体２３に入射した光は、導光体２３の各面で全反射し、図６の右の面から出射し、反射部材を経由して原稿面に向かう。
本実施の形態では、集束部材を透明樹脂などで成型加工することで実現できるが、光の入射面・出射面での光損失がある。また、導光体２３を保持する部材が必要であり、部品増となる可能性がある。

導光体２３とは、ガラスあるいはプラスチックなどの光学材料からなる部品で、導光体内部に入射した光を、全反射作用を利用して射出面まで導く機能を持つ光学部品のことを言う。図６に示すように、副走査方向の光の発散を規制する構成であり、また、光の入射面に対して光の出射面が高さ方向において長い形状である。さらに、主走査方向への光の発散を規制する構成であっても良い。

〔第７の実施の形態（照明装置）〕
図７−Ａ，Ｂ，Ｃは本発明に係る画像読取装置（照明装置）の第７の実施の形態の構成を示す説明図である。
本実施の形態は、第５の実施の形態と比較すると、反射面４，５を含む反射部材の構成が異なる変形例である。

上述のとおり、第１〜６の実施の形態のように、複数の反射面（および非反射面）における各面の区切りである角を明確に形成しようとすると、成型条件によっては当該角の位置以外の位置にヒケが出るなどの問題が生じ、作製が困難な可能性がある。
このような場合には、図７−Ａに示すように、画像読取装置の幅方向と高さ方向とからなる面において、反射部材のうちＬＤＥ９（光源）に対向して配置される面を明確に区切らずに、なだらかな１つの面として形成する。この際、図７−Ｂに示すように、前記なだらかな面を、当該なだらかな面が有する領域が出射する読取対象領域への照明光の角度ごとに複数の領域に分割し、各領域夫々を１つの反射面（または非反射面）として捉える。そして、複数の反射面の位置関係を、前記なだらかな面内で読取対象領域内の照度分布が最適になるような構成とすることで、第５の実施の形態と同様な照明が実現できる。

本実施の形態によれば、反射部材のうちＬＤＥ９（光源）に対向して配置される面を明確に区切らずになだらかな１つの面として形成したことで、ヒケの発生による照射不良の問題を防ぐことができる。

〔第８の実施の形態（画像形成装置）〕
図８は本発明に係る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１２の上に配置され、コンタクトガラス１２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。この照明部には上述した照明装置の実施の形態のうち、いずれか１の照明部（光源および照明光学系）を用いる。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。

上記第１〜第８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、小型で光源数が少なく、駆動時にも照度分布の変動を小さくすることが可能となる。

（１−Ａ）原稿面上での読取対象領域の長さ方向と幅方向を示す説明図である。（１−Ｂ）本発明に係る画像読取装置の一部である照明装置の第１の実施の形態の構成を示す側面概略図である。（１−Ｃ）本発明に係る画像読取装置の一部である照明装置の第１の実施の形態の構成を示す上面概略図である。（１−Ｄ）本発明に係る画像読取装置の一部である照明装置の構成を示す斜視図である。（１−Ｅ）１−Ｂと同じ図であって、光の進行方向を示す説明図である。（１−Ｆ）１−Ｃと同じ視点からの上面概略図であって、反射面１を非表示としたものである。 本発明に係る画像読取装置の第２の実施の形態の構成を示す側面概略図である。 本発明に係る画像読取装置の第３の実施の形態の構成を示す側面概略図である。 本発明に係る画像読取装置の一部である照明装置の第４の実施の形態の構成を示す側面概略図である。 （５−Ａ）本発明に係る画像読取装置の一部である照明装置の第５の実施の形態の構成を示す側面概略図である。（５−Ｂ）本発明に係る画像読取装置の一部である集束部材の構成を示す斜視図である。（５−Ｃ）本発明に係る画像読取装置の一部である集束部材のその他の構成を示す斜視図である。 本発明に係る画像読取装置の一部である照明装置の第６の実施の形態の構成を示す側面概略図である。 （７−Ａ）本発明に係る画像読取装置の一部である照明装置の第７の実施の形態の構成を示す側面概略図である。（７−Ｂ）本発明に係る画像読取装置の一部である照明装置の第７の実施の形態の構成を示す上面概略図である。（７−Ｃ）７−Ａと同じ図であって、光の進行方向を示す説明図である。 本発明に係る画像読取装置を備える画像形成装置の模式図である。 従来の画像読取装置の構成概略図である。 図９の原稿面を上から眺めた上面図である。 原稿面の長さ方向において、原稿面とＣＣＤの共役な関係を示し、なおかつ実線と点線とで原稿面の照度分布の一例を示す図である。 原稿面の長さ方向において、原稿面とＣＣＤの共役な関係を示し、なおかつ実線と点線とで原稿面の照度分布のその他の例を示す図である。 原稿面の長さ方向において、原稿面とＣＣＤの共役な関係を示し、なおかつ実線と点線とで原稿面の照度分布のさらに他の例を示す図である。 原稿面の長さ方向において、原稿面とＣＣＤの共役な関係を示し、なおかつ実線と点線とで原稿面の照度分布のまたさらに他の例を示す図である。 従来のＬＥＤを用いた画像読取装置の構成概略図の一例である。 図１５の画像読取装置における反射板の位置関係が変動した場合の構成を示す概略図である。 画像読取装置における光強度が最も強い光の経路を説明する説明図である。

符号の説明

１ 反射面（集束部）
２ 反射面（集束部）
３ 反射面
４ 反射面（反射部）
５ 反射面（反射部）
６ 反射面（側面）
７ 反射面（側面）
８ 光通過口
９ ＬＥＤ
１０ 読取対象領域
１１ 基板
１２ コンタクトガラス
１３ 読取レンズ
１４ ＣＣＤ
１５ 原稿面
１６ 折り返しミラー
１６−ａ 折り返しミラー
１６−ｂ 折り返しミラー
１６−ｃ 折り返しミラー
１７ 集束部材
１８ 集束部材
１９ 反射板
２０ 反射板
１００ 画像形成装置
１１１ 潜像担持体
１１２ 帯電ローラ
１１３ 現像装置
１１４ 転写ローラ
１１５ クリーニング装置
１１６ 定着装置
１１７ 光走査装置
１１８ カセット
１１９ レジストローラ対
１２０ 給紙コロ
１２１ 搬送路
１２２ 排紙ローラ対
１２３ トレイ
２００ 画像読取装置
２０２ 原稿
２０３ 第１走行体
２０４ 第２走行体
２０４ａ 第１ミラー
２０４ｂ 第２ミラー
２０５ 縮小結像レンズ
２０６ ラインセンサー

Claims (19)

1. 原稿に光を照射するための複数の光源と、前記光源から出射された光を長さと幅とを有する読取対象領域に導く照明光学系とを有し、前記幅方向に移動して原稿全体を照明する照明装置と、
   前記原稿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み取るセンサと、を備える画像読取装置であって、
   前記照明光学系は、光の発散を規制する集束部と、前記原稿に複数の方向から光を照射する反射部とを有し、
   前記反射部は、一体で構成された２以上の反射面を有し、
   前記２以上の反射面のうち、少なくとも１の反射面からの反射光の角度の正弦が正で、他の反射面のうち少なくとも１の反射面からの反射光の角度の正弦が負であることを特徴とする画像読取装置。
   （ここで、反射光の角度とは、前記幅方向に垂直で前記読取対象領域を含む仮想平面に対して反射面からの反射光が為す角度であり、前記仮想平面に対する任意の１の方向を正とする。）
2. 請求項１に記載の画像読取装置において、
   前記照明光学系は、光通過部を有し、
   前記原稿からの反射光のうち、前記光通過部を通過した光によって画像の読み取りが行われることを特徴とする画像読取装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記光通過部は、前記反射部に開いた光通過口であることを特徴とする画像読取装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記２以上の反射面は、前記光源に対向して配置され、
   前記光源に対して近い側に配置された反射面は、遠い側に配置された反射面よりも、前記光源の光出射方向に対して為す角度が小さいことを特徴とする画像読取装置。
   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し、いずれの角度も０°より大きく９０°より小さい範囲とする。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記反射部が、一体で構成された反射部材であることを特徴とする画像読取装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記集束部と、前記反射部とが、一体で構成された部材であることを特徴とする画像読取装置。
7. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記集束部を構成する１または複数の部品と、前記反射部とが、一体で構成された部材であることを特徴とする画像読取装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記集束部は、複数の反射面を有することを特徴とする画像読取装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
   前記反射面は、平面であることを特徴とする画像読取装置。
10. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
    前記反射面のうち、１または２以上の反射面は曲面であることを特徴とする画像読取装置。
11. 請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
    前記集束部は、一組の向かい合う反射面を有し、
    前記一組の向かい合う反射面は、光源から光が入射する側の反射面間距離Ａに対して、光が出射する側の反射面間距離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画像読取装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
    前記反射面は蒸着によって形成されていることを特徴とする画像読取装置。
13. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
    前記反射面は塗装によって形成されていることを特徴とする画像読取装置。
14. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
    前記反射面は高反射率のテープを貼り付けることで形成されていることを特徴とする画像読取装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
    前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする画像読取装置。
16. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
    前記光源は、有機ＥＬであることを特徴とする画像読取装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
    前記光源は、前記読取対象領域の長さ方向に配列されていることを特徴とする画像読取装置。
18. 請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像読取装置において、
    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。
19. 請求項１乃至１８のいずれか１項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。

Images