JP2010213039A

JP2010213039A - 画像読取装置

Info

Publication number: JP2010213039A
Application number: JP2009057587A
Authority: JP
Inventors: Hideo Takeuchi; 英夫竹内
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2010-09-24
Also published as: US20100231987A1; CN101834970A; US8264750B2; CN101834970B

Abstract

【課題】光検出部で検出される反射光の光量のばらつきを抑制する画像読取装置を提供すること。
【解決手段】発光素子３５を配列した光源３４と、光源３４から出射された照明光を、光量が主走査方向Ｗの中央部よりも端部で多くなるように拡散させると共に原稿１８の表面読取位置Ｐまで導く導光部材２００及びフィルタ２０４と、表面読取位置Ｐで反射された照明光を、光量を検出する光検出部４４へ導く光学系と、を画像読取装置１０が有することで、光検出部４４で検出される反射光の光量のばらつきを抑制することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像読取装置に関する。

画像読取装置では、原稿に照射した光の反射光をレンズでＣＣＤセンサに結像する際に、レンズの中心付近に比べて周縁部では輝度が減衰するため、ＣＣＤセンサが受光する光の輝度が不均一となる傾向がある。このため、特許文献１では、均一の輝度を発するＬＥＤ（発光素子）を、ＬＥＤ同士の間隔が配列方向の端部に向かうに従って狭まるように配列して光源とする技術が開示されている。

実用新案登録第３１３９７８７号

本発明は、光検出部で検出される反射光の光量のばらつきを抑制する画像読取装置を提供すること。

請求項１に記載の発明は、発光素子を配列した光源と、前記光源から出射された光を、光量が前記発光素子の配列方向の中央部よりも端部で多くなるように拡散させると共に被読取媒体の読取位置まで導く導光手段と、前記読取位置で反射された前記光を、光量を検出する光検出部へ導く光学系と、を有する。

請求項２に記載の発明は、前記導光手段は、前記光源から出射された光を前記被読取媒体の前記読取位置まで導く導光部材と、前記導光部材の光出射面に接合された膜体に形成された前記光を拡散させる凹凸と、を有し、前記凹凸は、前記発光素子の配列方向の中央部よりも端部で粗となるように配置された。

請求項３に記載の発明は、前記導光手段は、前記光源から出射された光を前記被読取媒体の前記読取位置まで導く導光部材と、前記導光部材の光出射面又は光入射面に形成された前記光を拡散させる凹凸と、を有し、前記凹凸は、前記発光素子の配列方向の中央部よりも端部で粗となるように配置された。

請求項４に記載の発明は、前記光源は、前記発光素子の配列方向の中央部よりも端部で前記発光素子の配置間隔を狭くした。

請求項５に記載の発明は、前記光源は、光量が前記発光素子の配列方向の中央部よりも端部で多くなるように前記発光素子の光量を調整した。

請求項１に記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、光検出部で検出される反射光の光量のばらつきを抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、光を拡散させる凹凸が粗密に配置された膜体を導光部材の光出力面に接合する簡単な構造で、光検出部で検出される反射光の光量のばらつきを抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、光を拡散させる凹凸を導光部材の光出射面又は光入射面に粗密に配置する簡単な構造で、光検出部で検出される反射光の光量のばらつきを抑制することができる。

請求項４に記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、発光素子の配置調整で、光検出部で検出される反射光の光量のばらつきを効果的に抑制することができる。

請求項５に記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、発光素子ごとの光量調整で、光検出部で検出される反射光の光量のばらつきを効果的に抑制することができる。

第１実施形態の画像読取装置の構成を示す破断側面図である。第１実施形態の光源を示す平面図である。第１実施形態の画像読取装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。第１実施形態の光源駆動回路の構成を示す回路図である。第１実施形態の導光部材、及びフィルタの斜視図である。光源から出射された照明光が導光部材、及びフィルタを通過するときの照明光の拡散状態及び光量分布を示す斜視図である。第２実施形態の光源を示す平面図である。

(第１実施形態)
まず、本発明の画像読取装置の第１実施形態である画像読取装置１０の全体構成について図１にしたがって説明する。図１に示すように、画像読取装置１０は、原稿１８の両面を読み取り可能な装置であり、原稿搬送部１２と画像読取部１４とを備えている。なお、原稿搬送部１２と画像読取部１４とは連結部１６によって連結されており、連結部１６を中心にして原稿搬送部１２が画像読取部１４の上方へ開閉可能とされている。

原稿搬送部１２は、画像が記録された原稿１８が置かれる原稿台２０を備えており、原稿台２０に置かれた原稿１８は、一枚ずつ取り出しロール２２によって取り出され、搬送路２４へ送られる。

搬送路２４に送られた原稿１８は、搬送ロール対２６によって画像読取部１４による表面読取位置Ｐまで搬送され、表面を画像読取部１４で読み取られる。その後、原稿１８は、表面読取位置Ｐよりも搬送方向下流側に設置されている裏面画像読取部２８に搬送され、裏面を裏面画像読取部２８で読み取られる。そして、原稿１８は、排紙部３０に排紙される。

一方、画像読取部１４は、上面に原稿１８を置くことが可能とされている透明なプラテンガラス３２を備えており、表面読取位置Ｐはプラテンガラス３２の上面に位置している。

表面読取位置Ｐにおけるプラテンガラス３２の下側には、原稿１８の表面に向けて照明光を出射する光源３４と、この光源３４から出射された照明光をプラテンガラス３２の表面読取位置Ｐ近傍まで導く導光部材２００と、この導光部材２００の光出射面に接合され表面又は裏面（接合面）に照明光を拡散させるための凹凸２０６（所謂、シボ）が形成されたフィルタ２０４と、このフィルタ２０４の凹凸２０６で拡散した照明光を原稿１８の表面読取位置Ｐに向けて反射するリフレクタ２０２と、原稿１８の表面で反射した反射光を受ける第１反射ミラー３６、第１反射ミラー３６で受けた反射光の進行方向を９０°曲げるための第２反射ミラー３８、第２反射ミラー３８で受けた反射光の進行方向をさらに９０°曲げるための第３反射ミラー４０と、が設けられている。

また、画像読取部１４は、第３反射ミラー４０で反射された反射光を結像するレンズ４２と、レンズ４２で結像された反射光の光量を検出し、この光量に応じた画像信号を後述する外部装置へ出力する光検出部４４とを備えている。

なお、本実施形態に係る画像読取装置１０では、光検出部４４として複数のＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）で構成されるＣＣＤラインセンサを適用するが、これに限らず、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等を適用しても良い。

また、画像読取装置１０では、光源３４、第１反射ミラー３６、第２反射ミラー３８、及び第３反射ミラー４０をキャリッジ５０に固定させており、このキャリッジ５０を移動させることで、光源３４、第１反射ミラー３６、第２反射ミラー３８、及び第３反射ミラー４０を図１の矢印Ａ方向に移動可能としている。これにより、原稿搬送部１２を開いてプラテンガラス３２の上面に原稿１８を置いた場合に、光源３４からの照明光が原稿１８に向けて出射されつつ、矢印Ａ方向へ光源３４、第１反射ミラー３６、第２反射ミラー３８、及び第３反射ミラー４０を移動させることで、原稿１８に記録された画像を読み取ることが可能とされている。

また、本実施形態の画像読取装置１０は、原稿搬送部１２における表面読取位置Ｐに、基準板４６を備えており、光源３４から出射された照明光が基準板４６によって反射され、反射光の光量が光検出部４４で検出される。

図２に示すように、光源３４は、基板上に光を出射する複数の発光素子３５が主走査方向Ｗ（原稿１８の搬送方向と直交する方向）に沿って一定の間隔で配置されて構成されている。なお、本実施形態では、発光素子３５としてＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）素子を用いるが、これに限らず、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子や、無機ＥＬ素子等、他の発光素子を適用してもよい。

次に、図３に示すように、画像読取装置１０は、画像読取装置１０全体の動作を司るＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）７０、光検出部４４から出力される画像信号に所定のアナログ信号処理を施した後にアナログ／デジタル変換を行い、デジタル画像情報に変換するＡＦＥ（ＡｎａｌｏｇＦｒｏｎｔＥｎｄ）７２、各種プログラムや各種パラメータ、各種テーブル情報等が予め記憶されたＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）７４、ＣＰＵ７０による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられると共に、上記デジタル画像情報を記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）７６、各種のデータを記憶して保持可能であると共に、データの書換えが可能な不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）７８、プリンタやパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）等の外部装置と接続され、当該外部装置への上記デジタル画像情報の送信、及び当該外部装置との各種情報の送受信を行う外部インタフェース８０を備えている。

これらＣＰＵ７０、ＡＦＥ７２、ＲＯＭ７４、ＲＡＭ７６、ＥＥＰＲＯＭ７８、外部インタフェース８０は、システムバス８２を介して相互に電気的に接続されている。従って、ＣＰＵ７０は、ＡＦＥ７２の動作の制御、ＲＯＭ７４、ＲＡＭ７６及びＥＥＰＲＯＭ７８へのアクセス、及び外部インタフェース８０を介した上記外部装置との各種情報の送受信等を各々行なうことができる。

さらに、画像読取装置１０は、光源３４を駆動させるための光源駆動回路８４を備えている。

光源駆動回路８４は、ＣＰＵ７０と接続されており、発光素子３５の光の出射のオン及びオフを制御するための光源駆動信号、及び光の光量を調整するための調整信号がＣＰＵ７０から入力され、これら光源駆動信号及び調整信号に基づいて光源３４を駆動させる。

また、光検出部４４及び光源３４もＣＰＵ７０に接続されており、ＣＰＵ７０は、光検出部４４の動作、及び光源３４に設けられている発光素子３５に対する電力供給の有無を制御する。

図４に示すように、光源駆動回路８４は、各発光素子３５毎に、ＣＰＵ７０から入力される光源駆動信号に応じて発光素子３５の照明光の照射のオン及びオフを切り替えるスイッチ９０、及び各発光素子３５から照射される照明光の光量を調整する可変抵抗器９２を備えている。

なお、本実施形態に係る光源駆動回路８４は、スイッチ９０としてＮＰＮ型トランジスタを適用するが、これに限らず、例えば、電界効果トランジスタ、リレースイッチ等の他の電気的に断続可能なスイッチを適用してもよいことは言うまでもない。

また、本実施形態に係る光源駆動回路８４は、各発光素子３５毎にＣＰＵ７０から入力される調整信号に基づいて各可変抵抗器９２の抵抗値を調整する可変抵抗器制御部９４を備えている。

また、光源３４は、電力供給部９６を備えており、当該電力供給部９６から各発光素子３５に対して電力が供給される。

なお、本実施形態では、各発光素子３５から出射される照明光の光量は略一定となるように、可変抵抗器制御部９４が各可変抵抗器９２の抵抗値を制御している。

次に、導光部材２００、及びフィルタ２０４について図５にしたがって詳細に説明する。図５に示すように、導光部材２００は、ガラスを略直方体状（長手方向が主走査方向Ｗに沿う）に成形したものであり、照明光の光出射面２００Ａに透光性を有するフィルタ２０４が接合されている。また、導光部材２００は、図６に示されるように、光源３４から出射された照明光を表面読取位置Ｐ近傍まで導くとともに、内部で指向性を有する照明光を少なくとも長手方向（本実施形態では主走査方向Ｗ）に拡散させている。このため、光出射面２００Ａは、光源３４からの照明光が内部で拡散するため面発光するようになっており、このときの光出射面２００Ａにおける光量分布はばらつきが抑えられた状態となっている。なお、導光部材２００は、光源３４からの照明光を表面読取位置Ｐ近傍まで導くため、少なくとも空気中よりも光量が減衰しない材料（例えば、光学ガラスやクリスタルガラスなど）で成形することが好ましい。

また、フィルタ２０４の表面には、照明光を拡散させる凹凸２０６が主走査方向Ｗ（発光素子３５の配列方向）の中央部よりも端部で粗になるように形成されている。これにより、光出射面２００Ａで面発光した照明光がフィルタ２０４を通り抜けると、主走査方向Ｗの端部よりも中央部で照明光がより多く拡散するため、図６に示すように、主走査方向Ｗの中央部よりも端部で光量が多くなる光量分布となる。なお、図６のＹ軸は導光部材２００の長手方向の位置を示すものであり、Ｚ軸は光量を示すものである。また、本実施形態では、フィルタ２０４を通った照明光の光量分布が主走査方向Ｗの中央部から端部にかけて滑らかに多くなるように凹凸２０６の設置数を調整しているが、本発明はこの構成に限定されず、フィルタ２０４の表面を一定領域ごとに区切って、その領域を一塊として凹凸２０６の設置数を調整してもよい。なお、本実施形態では、フィルタ２０４の表面に凹凸２０６を形成したが、フィルタ２０４の裏面（接合面）に凹凸２０６を形成してもよい。

次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。
原稿台２０に原稿１８を置き、画像読取装置１０を稼動させると、原稿１８は搬送路２４を通って画像読取部１４の表面読取位置Ｐまで搬送される。このとき、光源３４から照明光が出射される。光源３４から出射された照明光は、導光部材２００を通り、フィルタ２０４の凹凸２０６で主走査方向Ｗの端部よりも中央部でより多く拡散されて、光量が主走査方向Ｗの中央部よりも端部で多くなる光量分布となる。そして、このような光量分布となった照明光が表面読取位置Ｐ上の原稿１８に照射される。原稿１８、又は基準板４６によって反射された反射光は、第１反射ミラー３６、第２反射ミラー３８、及び第３反射ミラー４０を介してレンズ４２に送られ、反射光はレンズ４２によって結像される。ここで、レンズ４２は一般的な集光レンズのため、結像時にレンズ球面の中央部を通った光よりも周縁部（端部）を通った光が減衰する。しかし、フィルタ２０４を通った照明光は光量が主走査方向Ｗの中央部よりも端部で多くなる光量分布（換言すれば、ばらつきのある光量分布）となっており、照明光を反射させた反射光も同じ光量分布となっているため、レンズ４２を通り結像されたときの光量は主走査方向Ｗの端部が減衰してばらつきの抑制された光量分布となる。

なお、レンズ４２の周縁部における光減衰量を予め算出しておき、その算出値に応じてフィルタ２０４に形成する凹凸２０６を決定することでよりばらつきの抑制された光量分布が得られる。これにより、光検出部４４から外部へ送られる画像信号の品質が、光量を主走査方向Ｗの中央部より端部で多くしないものと比べて、高まる。
また、発光素子３５としてＬＥＤなどの光量が多いものを用いているため、光量全体を高められ、光検出部４４を露光量の小さい（感度の低い）ものに交換可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の画像読取装置の第２実施形態を図７に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と同一部材については、同一符号を付して説明を省略する。

図７に示すように、第２実施形態の画像読取装置１１０では、基板上に発光素子３５を、主走査方向Ｗの中央部よりも端部で間隔が狭くなるように配置した光源１１２を用いている。これにより、光源１１２から出射される照明光の光量が主走査方向Ｗの中央部よりも端部で多くなる。そして、このような光量が主走査方向Ｗの中央部よりも端部で多い照明光が導光部材２００、及びフィルタ２０４を通ることでさらに端部の光量が多くなる。これにより、レンズ４２における周縁部の光減衰量が大きくても光量分布のばらつきが抑制される。なお、凹凸２０６は照明光を拡散させることから、設けすぎると光量が低下するため、光源１１２と組み合わせることで、十分な光量が確保される。

（第３実施形態）
次に、本発明の画像読取装置の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付して説明を省略する。

第３実施形態の画像読取装置では、光源３４から出射される照明光の光量が主走査方向Ｗの中央部よりも端部で多くなるように、ＣＰＵ７０から入力される調整信号に基づいて可変抵抗器制御部９４が各可変抵抗器９２の抵抗値を制御（すなわち、各発光素子３５に流れる電流値を制御）して、各発光素子３５が出射する光量を調整している。これにより、光源３４から出射される照明光の光量が主走査方向Ｗの中央部よりも端部で多くなる。そして、このような光量が主走査方向Ｗの中央部よりも端部で多い照明光が導光部材２００、及びフィルタ２０４を通ることでさらに端部の光量が多くなる。これにより、レンズ４２における周縁部の光減衰量が大きくても光量分布のばらつきが抑制される。なお、凹凸２０６は照明光を拡散させることから、設けすぎると光量が低下するため、各発光素子３５から出射される照明光の光量自体を調整することで十分な光量が確保される。

また、第３実施形態では、各発光素子３５毎の電流値を制御する構成となっているが、本発明はこの構成に限定されず、複数の発光素子３５を１グループとして、複数グループをつくり、グループ毎に電流値を制御する構成としてもよい。

第３実施形態では、各発光素子３５に流れる電流を制御することで、各発光素子３５から出射される照明光の光量を主走査方向Ｗの中央部よりも端部で多くする構成としたが、本発明はこの構成に限定されず、各発光素子３５のデューティー比を制御して、光源３４から出射される照明光の光量を主走査方向Ｗの中央部よりも端部で多くしてもよい。具体的には、光源３４の主走査方向Ｗの端部の発光素子３５のＯＮデューティーを中央部の発光素子３５のＯＮでデューティーよりも長くする。なお、上述したように、複数の発光素子３５を１グループとして、複数グループをつくり、グループ毎にデューティー比を制御する構成としてもよい。

上述の実施形態では、導光部材２００の光出射面２００Ａに接合したフィルタ２０４に凹凸２０６を形成する構成としたが、本発明はこの構成に限定されず、フィルタ２０４を用いずに、導光部材２００の光出射面２００Ａ又は光入射面２００Ｂに凹凸２０６を形成する構成としてもよい。なお、この場合は、第１実施形態と同様の作用が得られ、且つ、フィルタ２０４を用いない分、部品点数が減る。

また、上述の実施形態では、導光部材に凹凸を形成する、又は凹凸を形成した部材を導光部材に接合する構成としたが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、導光部材の内部の光拡散率を調整して、凹凸を備えた場合と同じ機能を果たすようにしてもよい。

さらに、上述の実施形態では、画像読取装置を単体で用いる構成としたが、本発明はこの構成に限定されず、本発明の画像読取装置は、電子写真方式、静電記録方式、及びイオノグラフィー等の画像形成方式を採用してカラーや白黒の画像を形成する画像形成装置（例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等）に装備され、外部インタフェースを用いて情報交換をする構成としてもよい。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施してもよい。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。

１０画像読取装置
１８原稿（被読取媒体）
３４光源
３５発光素子
４２レンズ
４４光検出部
１１０画像読取装置
１１２光源
２００導光部材
２００Ａ光出射面
２００Ｂ光入射面
２０４フィルタ（膜体）
２０６凹凸
２１０導光部材
Ｐ表面読取位置（読取位置）
Ｗ主走査方向（発光素子の配列方向）

Claims

発光素子を配列した光源と、
前記光源から出射された光を、光量が前記発光素子の配列方向の中央部よりも端部で多くなるように拡散させると共に被読取媒体の読取位置まで導く導光手段と、
前記読取位置で反射された前記光を、光量を検出する光検出部へ導く光学系と、
を有する画像読取装置。
前記導光手段は、
前記光源から出射された光を前記被読取媒体の前記読取位置まで導く導光部材と、
前記導光部材の光出射面に接合された膜体に形成された前記光を拡散させる凹凸と、を有し、
前記凹凸は、前記発光素子の配列方向の中央部よりも端部で粗となるように配置された請求項１に記載の画像読取装置。
前記導光手段は、
前記光源から出射された光を前記被読取媒体の前記読取位置まで導く導光部材と、
前記導光部材の光出射面又は光入射面に形成された前記光を拡散させる凹凸と、を有し、
前記凹凸は、前記発光素子の配列方向の中央部よりも端部で粗となるように配置された請求項１に記載の画像読取装置。
前記光源は、前記発光素子の配列方向の中央部よりも端部で前記発光素子の配置間隔を狭くした請求項１〜３の何れか１項に記載の画像読取装置。
前記光源は、光量が前記発光素子の配列方向の中央部よりも端部で多くなるように前記発光素子の光量を調整した請求項１〜４の何れか１項に記載の画像読取装置。