JP2010041440A - 照明ユニット、読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Kiichiro Nishina
喜一朗 仁科
Takahiro Nakayama
貴裕 中山
Yasuo Sakurai
靖夫 桜井
Nobuaki Ono
信昭 小野
Masahiro Ito
昌弘 伊藤
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Abstract

【課題】載置面に載置された原稿に入射した照明光の正反射成分が、載置面の法線方向に反射されるのを回避する。
【解決手段】原稿12からの反射光の経路の、−X側と+X側に光源から射出された照明光を反射して前記原稿12の読取領域12aに入射させる反射面124a,124bを有する照明ユニットにおいて、読取領域12aの−X側端部と反射面124aの+X側端部とを結ぶ直線L1と、原稿12が載置される載置面220aの法線との成す角、及び、読取領域12aの+X側端部と反射面124bの−X側端部とを結ぶ直線L2と、Z軸との成す角を20度より大きくなるように、反射面の位置を規定する。これにより、原稿の読取領域に入射する照明光の入射角が所定の角度以上(例えば20度以上)となり、原稿からの正反射成分が載置面220aの法線方向(Z軸方向)に反射されるのを回避することができる。
【選択図】図5

Description

本発明は、照明ユニット、読取装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、原稿を照明する照明ユニット、該照明ユニットを備える読取装置、該読取装置を備える画像形成装置に関する。
コピー機などに代表される画像形成装置や、原稿の情報を読み取るスキャナなどは、情報を読み取る際に原稿を照明するための照明ユニットを備えている(例えば特許文献1参照)。これらの装置では、情報を精度よく読み取るために、原稿を均一に照明する必要がある。この観点から、原稿を均一に効率よく照明するための照明ユニットが種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この種の照明ユニットでは、例えば原稿が厚みのある書籍である場合などには、見開きの境部分がコンタクトガラスから浮いてしまうため、照明光が一様に反射されず、結果的に読み取った画像に白抜けが発生してしまう場合がある。また、複数のLEDを光源とする照明ユニットを用いた読取装置では、LEDそのものの像が読み取られてしまい、読取画像に所謂ハレーションと呼ばれるドット抜けが発生してしまう場合がある。
そこで、これらハレーションの発生等の問題を解決するために、種々の提案がなされている(例えば特許文献2参照)。
特開2004−157213号公報 特開平9−130542号公報
特許文献2に記載の技術は、照明光を原稿に向けて反射する反射板の一部の領域の反射率を低下させ、或いはフィルタを照明光の光路中に挿入することにより、法線方向に反射する正反射成分の強度を低下させて、画像に生じるハレーション(ブルーミング)を抑制しようとするものである。しかしながら、この方法では、照明光の利用率が低下してしまうとともに、原稿の傾斜角度によっては、ある程度の強度を有する反射光が原稿の載置面の法線方向へ反射されてしまい、結果的に画像にハレーションが生じてしまう場合がある。
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、載置面に載置された原稿に入射した照明光の正反射成分が、載置面の法線方向に反射されるのを回避する照明ユニットを提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、原稿の情報を良好に読み取ることが可能な読取装置を提供することにある。
また、本発明の第3の目的は、原稿から読み取った情報に基づいて、良好な画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。
本発明は、第1の観点からすると、載置面に載置された原稿を照明する照明ユニットであって、照明光を第1軸方向へ射出する複数の発光源が、前記第1軸に直交する第2軸方向に配列された光源と;前記原稿の読取領域からの反射光の経路の、前記第2軸に直交し、前記載置面に平行な第3軸方向の一側に設けられ、前記光源から射出された照明光を反射して前記原稿に入射させる第1の反射面と;前記反射光の経路の、前記第3軸方向の他側に設けられ、前記光源から射出された照明光を反射して前記原稿に入射させる第2の反射面と;を備え、前記第1の反射面と前記第2の反射面との前記第3軸方向の間隔は、前記読取領域の前記第3軸方向の寸法よりも広く、前記読取領域の前記第3軸方向の端部と前記第1の反射面又は前記第2の反射面の前記第3軸方向の端部とを結ぶ直線と、前記載置面の法線との成す角が20度より大きい照明ユニットである。
これによれば、原稿を照明する際に、原稿の読取領域に入射する照明光の入射角が所定の角度以上(例えば20度以上)となるため、載置面に載置された原稿が有る程度傾斜していても、原稿からの正反射成分が載置面の法線方向に反射されることがない。したがって、原稿からの反射光に基づいて、原稿の情報を良好に取得し、画像を形成することが可能となる。
また、本発明は第2の観点からすると、原稿の情報を読み取る読取装置であって、本発明の照明ユニットと;前記照明ユニットを移動させながら前記原稿を照明することにより得られる、前記原稿からの反射光に基づいて、前記情報を取得する処理装置と;を備える読取装置である。
これによれば、原稿で反射した正反射成分が含まれない反射光に基づいて情報が取得されるので、結果的に原稿の情報を良好に読み取ることが可能となる。
また、本発明は第3の観点からすると、画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、本発明の読取装置と;前記読取装置からの情報に基づいて、感光体に潜像を形成する潜像形成装置と;前記感光体に形成された潜像を顕像化する現像装置と;前記現像装置により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写装置と;を備える画像形成装置である。
これによれば、原稿から良好に読み取られた画像情報に基づいて形成された潜像が、顕像化され、記録媒体に定着されることにより最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体上に良好な画像を形成することが可能となる。
以下、本発明の一実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。図1には、本実施形態に係る画像形成装置200の概略構成が示されている。
この画像形成装置200は、原稿12に記録された画像情報を読み取って、普通紙上に転写するコピー機である。この画像形成装置200は、図1に示されるように、読取ユニット100、光走査装置240、感光ドラム201、帯電チャージャ202、現像装置203、転写ベルト204、電圧印加ローラ205、クリーニング装置206、給紙コロ208、レジストローラ対209、転写ローラ210、定着ローラ対211、排紙トレイ212、及びこれらを収容するハウジング220などを備えている。
前記ハウジング220は、上面にコンタクトガラスが嵌め込まれた直方体状の筐体である。原稿の読み取りが行われる際には、コンタクトガラスの上面(以下載置面220aという)に原稿が載置される。
前記読取ユニット100は、ハウジング220の載置面220aの下方に、不図示の駆動機構によってX軸方向に移動可能に配置されている。
図2は読取ユニット100の概略的な構成を示す図である。図2に示されるように、読取ユニット100は、ハウジング220の載置面220aの上面に載置された原稿12を照明する照明光を射出する照明ユニット120、原稿12に反射された照明光(以下反射光ともいう)を受光するラインセンサ105、反射光を反射してラインセンサ105まで導く3つのミラー102a〜102c、反射光をラインセンサ105へ結像させる結像レンズ103などを備えている。
図3は照明ユニット120の斜視図である。図3に示されるように、前記照明ユニット120は、長手方向をY軸方向とし、+X側の面に複数のLED121が設けられた基板122と、相互に対向する面に反射面が形成された一対の反射部材123,124とを有している。
前記反射部材123は、例えばY軸方向を長手方向とする長方形状板状の部材を、Y軸に平行な線に沿って、上方に凸となるように折り曲げることにより形成されている。そして、下面には照明光を反射する反射面123aが形成されている(図2参照)。この反射面123aは、反射性を有するシートを反射部材123の下面に貼り付けるか、又は、反射性を有する金属などを反射部材123の下面に蒸着させることなどにより形成することができる。
前記反射部材124は、Y軸方向を長手方向とする開口124cが形成された板状の部材を、開口124cの+X側の外縁及び−X側の外縁に沿って、それぞれ上方及び下方に折り曲げ、さらに下方に折り曲げられた部分をY軸に平行な線に沿って下方に凸となるように折り曲げることにより形成されている。そして、上面の開口124cの−X側と、+X側にはそれぞれ反射面124a、124bがそれぞれ形成されている(図2参照)。この反射面124a、124bは、反射性を有するシートを反射部材124の上面に貼り付けるか、又は、反射性を有する金属などを反射部材124の上面に蒸着させることなどにより形成することができる。
図4は、前記基板122の平面図である。図4に示されるように、基板122の+X側の面には、例えば12個のLED121が設けられている。本実施形態では、12個のLEDの隣り合う間隔は、基板122の中心から+Y側端部、及び−Y側端部に向かって小さくなるように配置され、それぞれのLED121からは、X軸に平行な光線を主光線とする照明光が射出されるようになっている。
図5に示されるように、上述の反射部材123,124、及び基板122は、反射部材123及び反射部材124それぞれが不図示の支持部材によって支持され、反射部材123及び反射部材124の−X側端部に、基板122の上端部及び下端部がそれぞれ固定されることで一体化されている。
反射部材123,124、及び基板122が一体化された状態では、基板122はYZ平面と平行となり、反射部材124の開口124cが形成された部分は、XY平面にほぼ平行となっている。そして、照明ユニット120では、照明ユニット120のLED121から+X方向へ射出された照明光は、反射面123a,124a,124bを介して+Z方向へ反射され、原稿12の下面に入射する。これにより、原稿12下面の長手方向をY軸方向とする矩形状の読取領域12aが照明される。
本実施形態では、図5を参酌するとわかるように、読取領域12aと開口124cの位置がXY平面内において一致している。そして、読取領域12aのX軸方向の寸法よりも、反射面124aの+X側端から反射面124bの−X側端までの距離の方が大きくなるように、各反射面124a,124bの配置及び形状が規定されている。具体的には、読取領域12aの−X側端部と反射面124aの+X側端部とを結ぶ直線L1と、原稿12が載置される載置面220aの法線、すなわちZ軸との成す角をαとし、読取領域12aの+X側端部と反射面124bの−X側端部とを結ぶ直線L2と、Z軸との成す角をβとすると、角度α、βそれぞれは20度以上の大きさとなっている。
このため、原稿12の読取領域12aに入射する照明光は、入射角が20度以上で原稿12へ入射する。そして、図2を参酌するとわかるように、原稿12に入射した照明光は−Z方向へ反射され、一部が反射部材124に形成された開口124cを介して−Z方向へ進行する。この照明光は、ミラー102a〜102cに順次反射されることにより結像レンズ103へ入射し、結像レンズ103によってラインセンサ105の+X側の受光面に結像される。
前記ラインセンサ105は、例えば赤、緑、青のフィルタを持った光電変換素子を有する3ラインCCDであり、入射する照明光に応じた画像信号を生成し出力する。この画像信号は不図示の画像処理回路において、光走査装置240に対する書込信号に変換される。
図1に戻り、前記光走査装置240は、ハウジング220の内部に配置され、画像処理回路(不図示)からの書込信号に基づいて変調されたレーザ光を主走査方向(図1におけるY軸方向)へ偏向走査することにより、感光ドラム201の表面を走査する。
前記感光ドラム201は、その表面にレーザ光が照射されると、その部分が導電性となる性質をもつ感光層が形成された円柱状の部材であり、光走査装置240の下方にY軸方向を長手方向として配置され、不図示の回転機構により図1における時計回り(図1の矢印に示される方向)に回転されている。そして、その周囲には、図1における12時(上側)の位置に帯電チャージャ202が配置され、2時の位置に現像装置203が配置され、6時の位置に転写ベルト204、電圧印加ローラ205などが配置され、10時の位置にクリーニング装置206が配置されている。
前記帯電チャージャ202は、感光ドラム201の表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、感光ドラム201の表面を所定の電圧で帯電させる。
前記現像装置203は、リボルバ式の現像装置であり、イエロー画像、マゼンダ画像、シアン画像、及び黒色画像に対応するトナーを順次感光ドラム201の表面に供給する。
前記クリーニング装置206は、Y軸方向を長手方向とする長方形状のクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードの一端が感光ドラム201の表面に接するように配置されている。感光ドラム201の表面に吸着されたトナーは、感光ドラム201の回転に伴いクリーニングブレードにより剥離され、クリーニング装置206に回収される。
前記転写ベルト204は、3本のローラに巻回された無担環状のベルトであり、その上面が、帯電チャージャ202とは逆極性の電圧が印加された電圧印加ローラ205によって感光ドラム201に圧接されている。
前記給紙トレイ207は、ハウジング220の−X側の側壁に形成された開口から−X側端が突出した状態で配置され、内部には複数枚の用紙213が収容されている。
前記給紙コロ208は、給紙トレイ207から用紙213を1枚ずつ取り出し、1対の回転ローラから構成されるレジストローラ対209を介して、用紙213を転写ベルト204と転写ローラ210との間に導出する。
前記転写ローラ210は、電圧印加ローラ205とは逆極性の電圧が印加され、上面が転写ベルト204に圧接されている。
前記定着ローラ211は、1対の回転ローラから構成され、用紙213を加熱するとともに加圧する。そして、ハウジング220の+X側の側壁に形成された開口から+X側端が突出した状態で配置された排紙トレイ212に対し、用紙213を順次排出する。
次に、上述のように構成された画像形成装置200の動作について説明する。照明ユニット120がX軸方向に移動することにより、原稿12の画像情報が取得されると、この、画像情報に基づく書込信号に基づいて光走査装置240が駆動され、レーザ光によって感光ドラム201の表面が走査される。
感光ドラム201の表面の感光層は、帯電チャージャ202によって所定の電圧で帯電されることで、電荷が一定の電荷密度で分布している。レーザ光により、感光ドラム201が走査されると、レーザ光によって走査されたところの感光層が導電性を有するようになり、その部分の電位が零となる。したがって、図1の矢印の方向に回転している感光ドラム201の表面が、画像情報に基づいて変調されたレーザ光により順次走査されると、感光ドラム201の表面には、電荷の分布によって規定される静電潜像が形成される。
感光ドラム201の表面に静電潜像が形成されると、現像装置203により、感光ドラム201の表面に各色に対応したトナーが順次供給される。感光ドラム201の表面では、走査された部分にのみトナーが付着するため、感光ドラム201の表面には静電潜像が可視化された各色に対応するトナー像が順次形成されていく。
そして、これらのトナー像は、転写ベルト204の表面に重ね合わされた状態で転写される。これにより、イエロー画像、マゼンダ画像、シアン画像、及び黒色画像にそれぞれ対応するトナーからなる1つのトナー像が形成される。そして、この各色成分のトナーからなるトナー像は、転写ベルト204と転写ローラ210との間に導出された用紙213に、転写ローラ210の作用により付着された後、定着ローラ対211によって定着される。これにより、用紙213上に画像が形成される。このようにして画像が形成された用紙213は、順次排紙トレイ212にスタックされる。
以上説明したように、本実施形態の照明ユニット120では、読取領域12aのX軸方向の寸法よりも、反射面124aの+X側端から反射面124bの−X側端までの距離の方が大きくなるように、各反射面124a,124bの配置及び形状が規定されている。具体的には、読取領域12aの−X側端部と反射面124aの+X側端部とを結ぶ直線L1と、原稿12が載置される載置面220aの法線、すなわちZ軸との成す角をαとし、読取領域12aの+X側端部と反射面124bの−X側端部とを結ぶ直線L2と、Z軸との成す角をβとすると、角度α、βそれぞれは20度以上の大きさとなっている。これにより、原稿12の読取領域12aに入射する照明光は、入射角が20度以上で原稿12へ入射する。したがって、原稿からの正反射成分が載置面220aの法線方向(Z軸方向)に反射されるのを回避することができ、画像形成装置200に形成される画像に生じるハレーションを低減することができる。以下、詳述する。
図6からわかるように、原稿からの反射光がZ軸に沿って下方へ進行する条件では、照明光の載置面220aに対する照明光の入射角をθとすると、原稿の傾き角δの大きさはθ/2となる。そして、傾き角δは、原稿12への照明光の入射角と等価である。画像形成装置においてハレーションが発生する要因は、原稿12への入射角が10度より小さい照明光が反射されることによる正反射成分を含む反射光がZ軸に沿って下方へ進行し、結像レンズ103等を含む結像光学系に入射することである。
したがって、例えば原稿の傾き角δが10度より小さい場合には、載置面220aに対する入射角が20度より小さくなる照明光を原稿12に入射させなければ、画像形成装置においてハレーションの発生を抑制することができる。その理由は、原稿12に対する照明光の入射角δはθ/2と同値であるため、θが20度以上の場合には、原稿12に対する照明光の入射角δは常に10度以上となるからである。
また、読取領域12aは、読取密度と光電変換素子(一般的にCCDが使用される)の副走査方向(Z軸方向)の幅で最小読取範囲が決定される。読取の1ラインの幅は、算出式25.4mm/読取密度(dpi)で求めることができる。例えば600dpiでの読取の場合、1ラインの読取幅は0.042mm(=25.4mm/600dpi)となる。3ラインCCDを用いたフルカラー読取の場合は、RGB3色のライン間隔分だけ副走査方向の読取幅が広がり、算出式25.4mm/読取密度(dpi)×ライン間隔数で求めることができる。例えばRGB各色間が4ラインであるとRからBまでのライン間隔は11ライン(3+4×2ライン)となり、このときの読取幅は0.465mm(25.4mm/600dpi×11ライン)となる。理論的にはこの値の両端から条件式で規定している角度の範囲に照明光を反射する反射部材を配置しなければハレーションは発生しない。しかし、実際の読取装置おいては、走行体の振動や調整精度を考慮して、最小読取範囲に対し、一般的に±数ミリの余裕度を必要とするため、実施の読取幅としては4〜5mm程度とするのが良い。
また、本実施形態では、上述のようにハレーションの発生が効果的に抑制されるので、照明ユニット120の光学系として、従来ハレーションが発生することを理由に使用できなかった縮小結像光学系を用いることが可能となる。このため、原稿面深度幅を等倍結像素子を用いた場合に比較して非常に広くすることができ、本などの厚い原稿の綴じ部に形成された画像を高精度に読み取ることが可能となる。
また、本実施形態では、反射部材123,124が、光源(LED121)の上下に配置されている。このため、光源からの照明光は、角度依存性を持って+X方向へ射出され、反射部材123,124によって、読取領域12aに集光される。
このような光源を、反射部材123,124などを用いることなく、使用する場合には、通常図7に示されるように、光源からの照明光の発散光の一部が原稿12の読取領域12aの範囲外に入射してしまう。その結果、画像にフレアやゴーストが発生したり、装置の照明光率が低下してしまうという問題があった。本実施形態では、光源からの照明光が、反射部材123,124によって、読取領域12aに導かれるので、少ない光源でも光源配列方向の照明ムラを小さく抑えることができ、結果的に読取領域12aをむら無く照明することが可能となる。また、装置の小型化を図ることが可能となる。
本実施形態の画像形成装置においては、CCDをラインセンサとして用いる方法の他に、例えば、結像レンズとラインセンサの間に色分解プリズムや、フィルタを選択的に挿入し、照明光をRGBに色分解する方法や、例えばRGBに対応する光源を順次点灯させて原稿を照明する方法などを用いて、カラー画像を形成することも可能である。
また、反射面124a,124bそれぞれは、一例として図8(A)に示されるように、3つの部分から構成されることとしても良く、図8(B)に示されるように、Y軸方向を母線方向とする湾曲面としてもよい。複数の部分で反射面を構成する場合には、原稿に対する照明光の入射範囲を調整することができる。また、反射面を湾曲面とすることで、効率良く照明光を集光することができる。
なお、LED121としては、平面型のLED及び端面発光型のLEDの双方を用いることが考えられるが、本発明は、LED以外の光源を用いて原稿を照明する場合にも好適である。
また、本実施形態では、図4に示されるように、12個のLEDの隣り合う間隔は、基板122の中心から+Y方向、及び−Y方向に向かって小さくなるように配置されている。これにより、集光レンズの画角に応じてラインセンへ入射する照明光の周辺光量が低下することを回避することができ、ラインセンサでは良好な情報の読み取りが可能となる。
また、上記各実施形態では、本発明の照明ユニット120がコピー機に用いられる場合について説明したが、コピー機以外の画像形成装置、例えば、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。
画像形成装置の概略構成を示す図である。 読取ユニットの概略構成を示す図である。 照明ユニットの斜視図である。 LEDのレイアウトを示す図である。 照明ユニットの側面図である。 照明用ニットの作用を説明するための図(その1)である。 照明ユニットの作用を説明するための図(その2)である。 図8(A)及び図8(B)は照明ユニットの変形例を示す図(その1、その2)である。
符号の説明
12…原稿、12a…読取領域、100…読取ユニット、102a〜102c…ミラー、103…結像レンズ、105…ラインセンサ、120…照明ユニット、121…LED、122…基板、123,124…反射部材、123a,124a,124b…反射面、124c…開口、200…画像形成装置、201…感光ドラム、202…帯電チャージャ、203…現像装置、204…転写ベルト、205…電圧印加ローラ、206…クリーニング装置、207…給紙トレイ、208…給紙コロ、209…レジストローラ対、210…転写ローラ、211…定着ローラ対、212…排紙トレイ、213…用紙、220…ハウジング、220a…載置面、240…光走査装置。

Claims (8)

  1. 載置面に載置された原稿を照明する照明ユニットであって、
    照明光を第1軸方向へ射出する複数の発光源が、前記第1軸に直交する第2軸方向に配列された光源と;
    前記原稿の読取領域からの反射光の経路の、前記第2軸に直交し、前記載置面に平行な第3軸方向の一側に設けられ、前記光源から射出された照明光を反射して前記原稿に入射させる第1の反射面と;
    前記反射光の経路の、前記第3軸方向の他側に設けられ、前記光源から射出された照明光を反射して前記原稿に入射させる第2の反射面と;を備え、
    前記第1の反射面と前記第2の反射面との前記第3軸方向の間隔は、前記読取領域の前記第3軸方向の寸法よりも広く、
    前記読取領域の前記第3軸方向の端部と前記第1の反射面又は前記第2の反射面の前記第3軸方向の端部とを結ぶ直線と、前記載置面の法線との成す角が20度より大きい照明ユニット。
  2. 前記光源からの照明光が、直接前記読取領域に入射することを防ぐ抑制部材を更に備える請求項1に記載の照明ユニット。
  3. 原稿の情報を読み取る読取装置であって、
    請求項1又は2に記載の照明ユニットと;
    前記照明ユニットを移動させながら前記原稿を照明することにより得られる、前記原稿からの反射光に基づいて、前記情報を取得する処理装置と;を備える読取装置。
  4. 前記処理装置は、前記反射光を受光する光電変換素子と、前記反射光を前記光電変換素子へ結像させる結像光学系とを有する請求項3に記載の読取装置。
  5. 前記結像光学系は、縮小光学系である請求項4に記載の読取装置。
  6. 前記結像光学系は、色分解機能を有する請求項4又は5に記載の読取装置。
  7. 前記光電変換素子は、色分解機能を有する請求項4又は5に記載の読取装置。
  8. 画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、
    請求項3〜7のいずれか一項に記載の読取装置と;
    前記読取装置からの情報に基づいて、感光体に潜像を形成する潜像形成装置と;
    前記感光体に形成された潜像を顕像化する現像装置と;
    前記現像装置により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写装置と;を備える画像形成装置。
JP2008202499A 2008-08-06 2008-08-06 照明ユニット、読取装置及び画像形成装置 Pending JP2010041440A (ja)

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