以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
図1は、本発明に係る照明装置の一実施形態を適用した画像読取装置100を備えた画像形成装置Dを概略的に示す側面図である。
図1に示す画像形成装置Dは、原稿G(後述する図2等参照)の画像を読み取る画像読取装置100と、この画像読取装置100により読み取られた原稿Gの画像又は外部から受信した画像をカラーもしくは単色で普通紙等の記録シートに記録形成する装置本体Ddとを備えている。
[画像形成装置の全体構成について]
画像形成装置Dの装置本体Ddは、露光装置1、現像装置2(2a,2b,2c,2d)、像担持体として作用する感光体ドラム3(3a,3b,3c,3d)、帯電器5(5a,5b,5c,5d)、クリーナ装置4(4a,4b,4c,4d)、転写部として作用する中間転写ローラ6(6a,6b,6c,6d)を含む中間転写ベルト装置8、定着装置12、シート搬送装置50、給紙部として作用する給紙トレイ10、及び排紙部として作用する排紙トレイ15を備えている。
画像形成装置Dの装置本体Ddにおいて扱われる画像データは、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色を用いたカラー画像に応じたもの、又は単色(例えばブラック)を用いたモノクロ画像に応じたものである。従って、現像装置2(2a,2b,2c,2d)、感光体ドラム3(3a,3b,3c,3d)、帯電器5(5a,5b,5c,5d)、クリーナ装置4(4a,4b,4c,4d)、中間転写ローラ6(6a,6b,6c,6d)は各色に応じた4種類の画像を形成するようにそれぞれ4個ずつ設けられ、それぞれの末尾符号a〜dのうち、aがブラックに、bがシアンに、cがマゼンタに、dがイエローに対応付けられて、4つの画像ステーションが構成されている。以下、末尾符号a〜dは省略して説明する。
感光体ドラム3は、装置本体Ddの上下方向のほぼ中央に配置されている。帯電器5は、感光体ドラム3の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、接触型であるローラ型やブラシ型の帯電器のほか、チャージャー型の帯電器が用いられる。
露光装置1は、ここでは、レーザダイオード及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット(LSU)であり、帯電された感光体ドラム3表面を画像データに応じて露光して、その表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。
現像装置2は、感光体ドラム3上に形成された静電潜像を(K,C,M,Y)のトナーにより現像する。クリーナ装置4は、現像及び画像転写後に感光体ドラム3表面に残留したトナーを除去及び回収する。
感光体ドラム3の上方に配置されている中間転写ベルト装置8は、中間転写ローラ6に加えて、中間転写ベルト7、中間転写ベルト駆動ローラ21、従動ローラ22、テンションローラ23、及び中間転写ベルトクリーニング装置9を備えている。
中間転写ベルト駆動ローラ21、中間転写ローラ6、従動ローラ22、テンションローラ23等のローラ部材は、中間転写ベルト7を張架して支持し、中間転写ベルト7を所定のシート搬送方向(図中矢印方向)に周回移動させる。
中間転写ローラ6は、中間転写ベルト7内側に回転可能に支持され、中間転写ベルト7を介して感光体ドラム3に圧接されている。
中間転写ベルト7は、各感光体ドラム3に接触するように設けられており、各感光体ドラム3表面のトナー像を中間転写ベルト7に順次重ねて転写することによって、カラーのトナー像(各色のトナー像)を形成する。この転写ベルト7は、ここでは、厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端ベルト状に形成されている。
感光体ドラム3から中間転写ベルト7へのトナー像の転写は、中間転写ベルト7内側(裏面)に圧接されている中間転写ローラ6によって行われる。中間転写ローラ6には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス(例えば、トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加される。中間転写ローラ6は、ここでは、直径8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材(例えばEPDM、発泡ウレタン等)により覆われたローラである。この導電性の弾性材により、記録シートに対して均一に高電圧を印加することができる。
画像形成装置Dの装置本体Ddは、転写部として作用する転写ローラ11aを含む2次転写装置11をさらに備えている。転写ローラ11aは、中間転写ベルト7の中間転写ベルト駆動ローラ21とは反対側(外側)に接触している。
上述の様に各感光体ドラム3表面のトナー像は、中間転写ベルト7で積層され、画像データによって示されるカラーのトナー像となる。このように積層された各色のトナー像は、中間転写ベルト7と共に搬送され、2次転写装置11によって記録シート上に転写される。
中間転写ベルト7と2次転写装置11の転写ローラ11aとは、相互に圧接されてニップ域を形成する。また、2次転写装置11の転写ローラ11aには、中間転写ベルト7上の各色のトナー像を記録シートに転写させるための電圧(例えば、トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加される。さらに、そのニップ域を定常的に得るために、2次転写装置11の転写ローラ11aもしくは中間転写ベルト駆動ローラ21の何れか一方を硬質材料(金属等)とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラや発泡性樹脂ローラ等)としている。
また、2次転写装置11によって中間転写ベルト7上のトナー像が記録シート上に完全に転写されず、中間転写ベルト7上にトナーが残留することがあり、この残留トナーが次工程でトナーの混色を発生させる原因となる。このため、中間転写ベルトクリーニング装置9によって残留トナーを除去及び回収する。中間転写ベルトクリーニング装置9には、例えばクリーニング部材として中間転写ベルト7に接触するクリーニングブレードが備えられており、このクリーニングブレードで残留トナーを除去及び回収することができる。従動ローラ22は、中間転写ベルト7を内側(裏側)から支持しており、クリーニングブレードは、外部から従動ローラ22に向けて押圧するように中間転写ベルト7に接触している。
給紙トレイ10は、記録シートを格納しておくためのトレイであり、装置本体Ddの画像形成部の下側に設けられている。また、画像形成部の上側に設けられている排紙トレイ15は、印刷済みの記録シートをフェイスダウンで載置するためのトレイである。
また、装置本体Ddには、給紙トレイ10の記録シートを2次転写装置11や定着装置12を経由させて排紙トレイ15に送るためのシート搬送装置50が設けられている。このシート搬送装置50は、Sの字形状のシート搬送路Sを有し、シート搬送路Sに沿って、ピックアップローラ16、サバキローラ14a、分離ローラ14b、各搬送ローラ13、レジスト前ローラ対19、レジストローラ対106、定着装置12、及び排紙ローラ17等の搬送部材が配置されている。
ピックアップローラ16は、給紙トレイ10のシート搬送方向下流側端部に設けられ、給紙トレイ10から記録シートを1枚ずつシート搬送路Sに供給する呼び込みローラである。サバキローラ14aは、分離ローラ14bとの間に記録シートを通過させて1枚ずつ分離しつつシート搬送路Sへと搬送する。各搬送ローラ13及びレジスト前ローラ対19は、記録シートの搬送を促進補助するための小型のローラである。各搬送ローラ13は、シート搬送路Sに沿って複数箇所に設けられている。レジスト前ローラ対19は、レジストローラ対106のシート搬送方向上流側の直近に設けられており、記録シートをレジストローラ対106へと搬送するようになっている。
レジストローラ106は、レジスト前ローラ19にて搬送されてきた記録材を一旦停止させて、記録シートの先端を揃え、中間転写ベルト7と2次転写装置11間のニップ域で中間転写ベルト7上のカラートナー像が記録シートに転写されるように、感光体ドラム3及び中間転写ベルト7の回転にあわせて、記録材をタイミングよく搬送する。
例えば、レジストローラ106は、中間転写ベルト7と2次転写装置11との間のニップ域で中間転写ベルト7上のカラートナー像の先端が記録シートにおける画像形成範囲の先端に合うように、記録シートを搬送する。
定着装置12は、ヒートローラ31及び加圧ローラ32を備えている。ヒートローラ31及び加圧ローラ32は、記録シートを挟み込んで搬送する。
ヒートローラ31は、所定の定着温度となるように温度制御され、加圧ローラ32と共に記録シートを熱圧着することにより、記録シートに転写されたトナー像を溶融、混合、圧接し、記録シートに対して熱定着させる機能を有している。また、定着装置12には、ヒートローラ31を外部から加熱するための外部加熱ベルト33が設けられている。
各色のトナー像の定着後での記録シートは、排紙ローラ17によって排紙トレイ15上に排出される。
なお、4つの画像形成ステーションのうち少なくとも一つを用いて、モノクロ画像を形成し、モノクロ画像を中間転写ベルト装置8の中間転写ベルト7に転写することも可能である。このモノクロ画像も、カラー画像と同様に、中間転写ベルト7から記録シートに転写され、記録シート上に定着される。
また、記録シートの表(オモテ)面だけではなく、両面の画像形成を行う場合は、記録シートの表面の画像を定着装置12により定着した後に、記録シートをシート搬送路Sの排紙ローラ17により搬送する途中で、排紙ローラ17を停止させてから逆回転させ、記録シートを表裏反転経路Srに通して、記録シートの表裏を反転させてから、記録シートを再びレジストローラ対106へと導き、記録シートの表面と同様に、記録シートの裏面に画像を記録して定着し、記録シートを排紙トレイ15に排出する。
[画像読取装置の全体構成について]
図2は、図1に示す画像読取装置100の概略縦断面図である。図1及び図2に示す画像読取装置100は、原稿固定方式により原稿Gを固定して原稿画像を読み取り、かつ、原稿移動方式により原稿Gを移動させて原稿画像を読み取るように構成されている。
すなわち、画像読取装置100は、原稿固定読取構成と原稿移動読取構成とを備えている。
前記原稿固定読取構成は、原稿載置台の一例である原稿台ガラス201a上に載置される原稿Gを光源ユニット210(照明装置の一例)にて該ガラス201aを介して照明し、該光源ユニット210を副走査方向(図中矢印Y方向一方側)に移動させつつ該光源ユニット210により照明された原稿Gからの反射光を副走査方向Yに直交する主走査方向(後述する図3の矢印X方向参照)に走査して原稿画像を読み取る。
前記原稿移動読取構成は、自動原稿送り装置300で原稿台の他の例である原稿読取ガラス201b上を通過するように副走査方向Y一方側に搬送される原稿Gを、原稿読取部200において定位置Vに位置する光源ユニット210にて該ガラス201bを介して照明しつつ該光源ユニット210により照明された原稿Gからの反射光を主走査方向Xに走査して原稿画像を読み取る。なお、図2では光源ユニット210が定位置Vに位置している状態を示している。
詳しくは、原稿読取部200は、原稿台ガラス201a、光源ユニット210、光源ユニット210を移動させる光学系駆動部(図示せず)、ミラーユニット203、集光レンズ204及び撮像素子(ここではCCD)205を備えており、これらの部材は金属製の枠体202内に収容されている。光源ユニット210は、原稿Gへ向けて光を照射する光源211と、原稿Gからの反射光をミラーユニット203へ導く第1ミラー230とを有している。なお、光源ユニット210についてはのちほど詳しく説明する。
原稿台ガラス201aは、透明なガラス板からなり、主走査方向Xの両端部が枠体202に載置されている。なお、自動原稿送り装置300は、副走査方向Yに沿った軸線回りに(例えばヒンジによって軸支され)原稿読取部200に対して開閉可能となっており、その下面が原稿読取部200の原稿台ガラス201a上に載置された原稿Gを上から押さえる原稿押さえ部材を兼ねている。
ミラーユニット203は、第2ミラー203a、第3ミラー203b及び支持部材(図示せず)を備えている。前記支持部材は、第2ミラー203aを、光源ユニット210における第1ミラー230からの光を反射して第3ミラー203bに導くように支持している。また、前記支持部材は、第3ミラー203bを、第2ミラー203aからの光を反射して集光レンズ204に導くように支持している。集光レンズ204は、第3ミラー203bからの光を撮像素子205に集光するものである。撮像素子205は、集光レンズ204からの光(原稿画像光)を電気信号に画像データとして電気信号に変換するものである。
また、前記光学系駆動部は、光源ユニット210を一定の速度で副走査方向Yに移動させると共に、ミラーユニット203を光源ユニット210の移動速度の1/2の移動速度で同じく副走査方向Yに移動させるように構成されている。
ここでは、原稿読取部200は、原稿固定方式に加えて、原稿移動方式にも対応しており、原稿読取ガラス201bを備えている。従って、前記光学系駆動部は、さらに、光源ユニット210を原稿読取ガラス201b下方の所定のホームポジションVに位置させるように構成されている。
自動原稿送り装置300は、原稿Gを搬送するために載置する原稿トレイ301と、この原稿トレイ301の下方に配置される排出トレイ302と、これらの間を接続する第1搬送路303と、上流側搬送ローラ対304及び下流側搬送ローラ対305とからなる2つの搬送ローラ対とを備えている。
上流側搬送ローラ対304は、原稿読取ガラス201bを基準にして原稿Gを該原稿Gの搬送方向Y1において上流側で搬送する。下流側搬送ローラ対305は、原稿読取ガラス201bを基準にして原稿Gを該原稿Gの搬送方向Y1において下流側で搬送する。すなわち、上流側搬送ローラ対304、原稿読取ガラス201b及び下流側搬送ローラ対305は、搬送方向Y1に沿ってこの順に配設されている。また、原稿読取ガラス201bは、第1搬送路303の搬送壁を画するように略水平に設けられている。
自動原稿送り装置300は、さらに、ピックアップローラ306と、サバキローラ307と、分離パッド等の分離部材308とを備えている。
ピックアップローラ306は、原稿トレイ301上に載置された原稿Gを該原稿トレイ301から搬送方向Y1に沿って第1搬送路303内へ送り出すものである。サバキローラ307は、ピックアップローラ306より搬送方向Y1下流側に配置されており、ピックアップローラ306にて送られてきた原稿Gを分離部材308と共に挟持しつつさらに搬送方向Y1下流側へ搬送するものである。分離部材308は、サバキローラ307に対峙された状態で該サバキローラ307との間に搬送される原稿Gが1枚になるように該原稿Gを捌く(分離する)ようになっている。
かかる構成を備えた自動原稿送り装置300は、原稿Gをピックアップローラ306にてサバキローラ307と分離部材308との間に搬送し、ここで原稿Gを捌いて分離すると共にサバキローラ307が回転駆動されることによって1枚ずつ搬送するようになっている。そして、サバキローラ307にて搬送される原稿Gを第1搬送路303にて案内して上流側搬送ローラ対304に向けて1枚ずつ供給するようになっている。
詳しくは、ピックアップローラ306は、原稿トレイ301に積載された原稿Gに対して、図示しないピックアップローラ駆動部にて接離可能とされている。また、ピックアップローラ306は、無端ベルト等を含む駆動伝達手段309を介してサバキローラ307と同方向に回転するように該サバキローラ307に連結されている。ピックアップローラ306及びサバキローラ307は、原稿Gの読み取り要求がなされると、図示しない原稿供給駆動部にて原稿Gを搬送方向Y1に搬送させる方向(図2中矢印W)に回転駆動されるようになっている。
本実施の形態では、自動原稿送り装置300は、原稿Gの一方の面を読み取り可能に搬送した後、該原稿Gを表裏が逆転するように反転させて該原稿Gの他方の面を読み取り可能に搬送するように構成されている。
詳しくは、自動原稿送り装置300は、前記の構成に加えて、さらに、反転ローラ対310と、第2搬送路311と、切換爪312とを備えている。
第1搬送路303は、原稿Gをサバキローラ307から上流側搬送ローラ対304、原稿読取ガラス201b、下流側搬送ローラ対305及び反転ローラ対310を経て排出トレイ302へ搬送するようにループ状に形成されている。反転ローラ対310は、下流側搬送ローラ対305よりも搬送方向Y1下流側に配設され、かつ、該下流側搬送ローラ対305から搬送されてきた原稿Gを後端(搬送方向Y1上流側端)が前になるように搬送するためのものである。第2搬送路311は、反転ローラ対310と下流側搬送ローラ対305との間の分岐部Sdから分岐され、かつ、該反転ローラ対310にて後端が前になるように搬送された原稿Gを該原稿Gの表裏が逆転するように反転させるために第1搬送路303の上流側搬送ローラ対304よりも搬送方向Y1上流側へ導くものである。第1搬送路303の反転ローラ対310と分岐部Sdとの間には、スイッチバック搬送路313が形成されている。このスイッチバック搬送路313は、反転ローラ対310の順方向(原稿Gの搬送方向Y1)の回転による原稿Gの搬送と、逆方向の回転による原稿Gの逆搬送とが可能な搬送路とされている。
切換爪312は、分岐部Sdに配置され、かつ、原稿Gを反転ローラ対310から第2搬送路311を介して上流側搬送ローラ対304へ導く第1切換姿勢と、原稿Gを下流側搬送ローラ対305からスイッチバック搬送路313を介して反転ローラ対310へ導く第2切換姿勢とをとり得るように構成されている。
ここでは、切換爪312は、通常状態では、スイッチバック搬送路313と第2搬送路311とを直結する形態で配置され(第1切換姿勢、図2中実線参照)、原稿読取部200で原稿画像が読み取られた原稿Gが搬送方向Y1に搬送される際には、該原稿Gの先端(搬送方向Y1下流側端)が切換爪312を押し上げて該原稿Gをスイッチバック搬送路313へ導くようになっている(第2切換姿勢、図中破線参照)。この分岐爪312は、爪部312aが自重で落下し、下流側搬送ローラ対305と反転ローラ対310との間の第1搬送路303を閉塞して前記第1切換姿勢をとるように反転ローラ対311の軸線方向に沿った揺動軸Q回りに揺動自在とされている。そして、切換爪312は、原稿Gの後端がスイッチバック搬送路313内に位置し、該原稿Gが逆方向に回転する反転ローラ対310にて原稿Gの搬送方向Y1とは反対方向の逆搬送方向(図中矢印Y2方向)に逆搬送される際には、該原稿Gを第2搬送路311へ導くようになっている。
なお、原稿トレイ301に載置された原稿Gのサイズは、原稿トレイ301の原稿載置部に配設された原稿サイズセンサ314で検出されるようになっている。原稿トレイ301に載置された原稿Gの有無は、原稿トレイ301の原稿載置部のピックアップローラ306近傍に配設された原稿有無検知センサ315で検出されるようになっている。また、上流側搬送ローラ対304は、停止状態においてサバキローラ307にて搬送された原稿Gの先端を突き合わせて整合し、読み取りタイミングに合わせて回転駆動されるようになっている。こうして搬送される原稿Gは、第1搬送路303の搬送方向Y1において第2搬送路311より下流側、かつ、上流側搬送ローラ対304より下流側に配設された搬送センサ316で検出されるようになっている。また、反転ローラ対310にて排出される原稿Gは、反転ローラ対310より排出側で該反転ローラ対310近傍に配設された排出センサ317で検出されるようになっている。なお、搬送ローラ対304,305、反転ローラ対310等の搬送系ローラは、図示しない搬送系の駆動部にて駆動されるようになっている。
また、本実施の形態においては、原稿搬送部200は、搬送される原稿Gを間にして、原稿読取ガラス201bと対向する読取ガイド318をさらに備えている。
以上説明した画像読取装置100では、原稿固定方式によって原稿Gの原稿画像を読み取る指示がなされると、光源ユニット210は原稿台ガラス201aに載置される原稿Gに対して光を該原稿台ガラス201aを介して照射しながら一定の速度で副走査方向Yの一方側に移動して原稿Gの画像を走査し、それと同時にミラーユニット203は光源ユニット210の移動速度の1/2の移動速度で同じく副走査方向Yの一方側に移動する。
光源ユニット210にて光照明されて原稿Gから反射された反射光は、光源ユニット210に設けられた第1ミラー230で反射したのち、ミラーユニット203の第2及び第3ミラー203a,203bによって180°光路変換される。第3ミラー203bから反射された光は、集光レンズ204を介して撮像素子205に結像し、ここで原稿画像光が読み取られて電気的な画像データに変換される。
一方、原稿移動方式によって原稿Gの原稿画像を読み取る指示がなされると、光源ユニット210及びミラーユニット203が図2に示される位置Vに静止したまま、自動原稿送り装置300によって原稿Gが図2に示される位置Vの上部を通過するように副走査方向Yの一方側に搬送される。すなわち、原稿トレイ301に載置された原稿Gは、ピックアップローラ306によって取り出され、サバキローラ307及び分離部材308によって1枚ずつに分離され、第1搬送路303に搬送される。第1搬送路303に搬送された原稿Gは、搬送センサ316で原稿Gの搬送が確認された後、上流側搬送ローラ対304によって、斜行防止のために先端が揃えられると共に、規定の読み取りタイミングで送り出され、表裏が反転されて原稿読取ガラス201bへと搬送される。
そして、原稿読取ガラス201b上を通過した原稿Gの一方の面に、光源ユニット210からの光が該原稿読取ガラス201bを介して照射されて該一方の面で反射される。この原稿Gの一方の面から反射された光は、上述の原稿固定方式と同様に第1ミラー230によって反射された後、ミラーユニット203の第2及び第3ミラー203a,203bによって180°光路変換され、集光レンズ204を介して撮像素子205に結像し、ここで原稿画像が読み取られて電気的な画像データに変換される。なお、この撮像素子205による読み取り動作は、後述する両面読み取りの場合も同様であり、以下では説明を省略する。
読み取りの終了した原稿Gは、下流側搬送ローラ対305によって読取ガラス201b上から引き出され、第1搬送路303のスイッチバック搬送路313を介して、可逆回転可能な反転ローラ対310によって排出トレイ302上に排出される。
また、原稿Gの一方の面と他方の面との両面を読み取る場合には、一方の面が読み取られた原稿Gが排出トレイ302に排出されることなく、該原稿Gの後端がスイッチバック搬送路313内に位置するように搬送され、逆方向に回転する反転ローラ対310にて逆搬送方向Y2に逆搬送されて第1切換姿勢にある切換爪312にて第2搬送路311へ導かれる。第2搬送路311に導かれた原稿Gは、第2搬送路311を介して、再度、第1搬送路303に戻ることで、表裏が反転されて上流側搬送ローラ対304にて搬送され、原稿読取ガラス201b上を通過して他方の面が読み取られる。こうして両面の読み取りが終わった原稿Gは、再度、第1搬送路303に戻ることで、表裏が反転されて搬送ローラ対304,305にて搬送され、その後、第1搬送路303のスイッチバック搬送路313を通過し、順方向に回転する反転ローラ対310を介して排出トレイ302に排出される。
図3は、本発明の実施形態に係る光源ユニット210の概略構成を示す図である。図3(a)は、その斜視図を示しており、図3(b)は、その分解斜視図を示している。図4は、光源ユニット210における光源211の概略構成を示す図であって、図4(a)は、光源ユニット210の側面図を示しており、図4(b)は、光源211の側面図を示している。なお、図4においては、原稿台201a,201b及び原稿Gも図示している。
また、図5は、複数の発光素子212,…を列設した基板213の概略平面図を示している。
本発明の実施形態に係る光源ユニット210は、基板(以下、光源基板という)213上に列設された複数の発光素子212,…からの光を被照射体(ここでは原稿G)の光照射面Gdに向けて照射するようになっている。
この光源ユニット210に備えられている光源211は、複数の発光素子212,…と、それを搭載する光源基板213とを備えている。複数の発光素子212,…は、何れも発光ダイオード(LED)素子とされている。各発光素子212,…は、所定方向に強い指向特性を有している。各発光素子212,…から射出される光のうち光束が最も強くなる方向が光軸Lとされている。なお、各発光素子は、同じタイプ(ここでは同一メーカー)のものとされている。
複数の発光素子212,…は、原稿Gにおける所定の第1方向(ここでは主走査方向X)に延びる一定の光照射領域Ld側に向けて光を照射するものである。この光照射領域Ldが原稿読取位置とされる。
本実施の形態では、複数の発光素子212,…は、光照射領域Ldを基準にして、主走査方向Xに直交する光照射面Gdに沿った第2方向(ここでは副走査方向Y)の両側に列設されている。複数の発光素子212,…は、各光軸Lが主走査方向Xに対して直角になるように配置されている。
詳しくは、複数の発光素子212,…は、前記両側のうち、一方側には複数の第1発光素子212a,…が主走査方向Xに列設されており、他方側には複数の第2発光素子212b,…が主走査方向Xに列設されている。すなわち、複数の発光素子212,…は、第1発光素子212a,…で構成される第1発光素子列220aと複数の第2発光素子212b,…で構成される第2発光素子列220bとの2列に配置されている。
光源基板213は、主走査方向Xに延びる互いに平行な第1及び第2光源基板213a,213bからなっている。第1光源基板213aには、複数の第1発光素子212a,…が搭載され、第2光源基板213bには、複数の第2発光素子212b,…が搭載されている。
また、本実施の形態では、複数の第1発光素子212a,…及び複数の第2発光素子212b,…の各発光素子ピッチ(主走査方向Xにおける素子中心間の距離)Pは、何れも同一の距離とされている。さらに、前記第1発光素子列及び前記第2発光素子列において、第1発光素子212a,…及び第2発光素子212b,…は、ピッチ位置が副走査方向Yで揃うように(同一ピッチ位置構成で)配列されている。第1発光素子212a,…及び第2発光素子212b,…は、ここでは、同数とされている。
また、本実施の形態では、図4(b)に示すように、複数の第1発光素子212a,…及び複数の第2発光素子212b,…は、それぞれ、搭載される第1光源基板213a及び第2光源基板213bの発光素子の配置面Fに対して光軸Lが平行になるように光を射出するサイド発光を行う発光面E1を有している。具体的には、第1発光素子212a,…を搭載した第1光源基板213aと、第2発光素子212b,…を搭載した第2光源基板213bとは、側面視において光軸Lの方向が光照射領域Ld側へ向くように原稿G側とは反対側が開いた「ハの字」形に配置されている。なお、光照射領域Ldは、第1光源基板213a及び第2光源基板213bの中間に位置している。
以上説明した光源ユニット210の構成では、複数の発光素子212,…は、光照射領域Ldを基準にして、副走査方向Yの両側に配列されているが、片側のみに配列されていてもよい。
図6は、複数の発光素子212,…が光照射領域Ldを基準にして副走査方向Yの片側のみに配列されている一例を示す概略側面図である。
図6に示す複数の発光素子212,…は、光照射領域Ldを基準に副走査方向Yの片側に配置された光源基板213に搭載されており、配置面Fに対して光軸Lが平行になるように光を射出するサイド発光を行う発光面E1を有している。具体的には、光源基板213は、光軸Lの方向が光照射領域Ld側へ向くように傾斜配置されている。
また、複数の発光素子212,…が両側に配列されているか或いは片側のみに配列されているかに拘わらず、搭載される光源基板213の配置面Fに対して光軸Lが垂直になるように光を射出する頂面発光を行ってもよい。
図7は、頂面発光を行う発光面E2を有する複数の発光素子212,…の一例を示す概略側面図である。図7(a)は、両側に配列された第1発光素子212a,…及び第2発光素子212b,…が頂面発光を行う一例を示しており、図7(b)は、片側のみに配列された発光素子212,…が頂面発光を行う一例を示している。
図7(a)に示すように、第1発光素子212a,…及び第2発光素子212b,…が頂面発光を行う発光面E2を有する場合には、光軸Lの方向が光照射領域Ld側へ向くように原稿G側が開いた逆「ハの字」形に第1光源基板213a及び第2光源基板213bを配置することができる。なお、光照射領域Ldは、第1光源基板213a及び第2光源基板213bの中間に位置している。
また、図7(b)に示すように、発光素子212,…が片側のみに配列されている場合には、光軸Lの方向が光照射領域Ld側へ向くように光源基板213を傾斜配置することができる。
このように発光素子は図4から図7に示す配置構成とすることができるが、発光素子が図5に示すように両側で同一ピッチ位置構成に配列されている場合には、図6及び図7(b)に示すように発光素子が片側のみに配列されている構成に比べて発光素子数を2倍して照度を倍増させることができる。
また、発光素子がサイド発光と頂面発光とのうち何れかの発光を行う場合、当該光源ユニット210内の構成部品の配置構成に応じて、サイド発光を行う構成と頂面発光を行う構成との使い分けを行うことで、当該光源ユニット210内の空いたスペースを有効に利用することができる。
図3に示すように、光源ユニット210は、発光素子アレイユニット215と、該発光素子アレイユニット215が設けられたミラーベースユニット216とを備えている。
発光素子アレイユニット215は、第1発光素子212a,…と、第1光源基板213aと、第2発光素子212b,…と、第2光源基板213bと、第1光源基板213a及び第2光源基板213bが設けられた基台214とを備えている。
詳しくは、第1光源基板213a及び第2光源基板213bは、長手方向が主走査方向Xに向くように基台214に配置されている。基台214は、第1及び第2光源基板213a,213bを副走査方向Yに所定の間隔をあけて主走査方向X両端側でビス等の固定部材SCにて固定している。こうして、第1発光素子212a,…と第2発光素子212b,…とが、光照射領域Ldを基準にして、副走査方向Yの両側に主走査方向Xに沿ってそれぞれ列設されている。
基台214には、さらに、第1光源基板213aと第2光源基板213bとの間において、原稿Gからの反射光を通過させるための主走査方向Xに沿って延びるスリットRが形成されている。このスリットRは、原稿読取位置である光照射領域Ldの下方に位置している。すなわち、第1発光素子列220a及び第2発光素子列220bは、スリットRの短手方向の両側に配列されている。
ミラーベースユニット216には、第1ミラー230が設けられている。詳しくは、第1ミラー230は、原稿Gの光照射面Gdで反射した光を基台214に設けられたスリットRを介してミラーユニット203の第2ミラー203aに導くようにミラーベースユニット216の主走査方向Xに沿った開口216aに挿通された状態で支持されている。
[本発明の特徴部分の説明]
光源ユニット210では、第1及び第2発光素子(212a,…),(212b,…)は、発光する光の輝度に対して予め設定された固有の輝度ランクにランク付けされた発光素子である。
第1及び第2発光素子(212a,…),(212b,…)は、図30に示すように、ある程度の輝度範囲を有しており、暗いランクから明るいランクにかけて複数の輝度ランクR1,…,Rn(nは2以上の整数)にランク付けされている。
光源ユニット210は、複数の輝度ランクR1,…,Rnの何れかに基づき第1及び第2発光素子(212a,…),(212b,…)の原稿Gへの光軸距離Hとして複数の光軸距離H1,…,Hnの何れかを設定変更できるように該第1及び第2発光素子(212a,…),(212b,…)が配置可能な構成とされている。或いは/さらに、光源ユニット210は、複数の輝度ランクR1,…,Rnの何れかに基づき光軸Lの原稿Gでの副走査方向Yの光照射位置として複数の光照射位置の何れかを設定変更できるように該第1及び第2発光素子(212a,…),(212b,…)が配置可能な構成とされている。
詳しくは、第1及び第2光源基板213a,213bは、複数の輝度ランクR1,…,Rnに基づき第1及び第2発光素子(212a,…),(212b,…)を配置可能な基板として予め用意されている。
そして、以下に説明する第1実施形態及び第2実施形態のように、複数の輝度ランクR1,…,Rnの何れかに基づき光軸距離H及び/又は副走査方向Yの光照射位置が第1及び第2光源基板213a,213bによって設定されている。なお、以下の第1実施形態及び第2実施形態では、第1発光素子212a,…及び第2発光素子212b,…は、単に発光素子212,…とし、第1光源基板213a及び第2光源基板213bは、単に光源基板213として説明する。
(第1実施形態)
第1実施形態では、図4、図6及び図7に示すように、光源基板213は、配置面Fが原稿Gの光照射面Gdに対して主走査方向Xに沿った軸線回りに傾斜するように配置されている。
なお、光源基板213は、配置面Fが原稿Gの光照射面Gdに対して直角又は平行になるように配置されていてもよい。この場合、発光素子212は、光軸Lの方向が光源基板213の配置面Fに対して傾斜するように(光照射領域Ld側へ向くように)光源基板213に配置されることが好ましい。
図8は、第1実施形態の光源基板213の概略構成を示す平面図である。図8に示す光源基板213には、複数の輝度ランクR1,…,Rnに応じて複数の配置パターン列PT1,…,PTnが副走査方向Yに沿って順に形成されている。
複数の配置パターン列PT1,…,PTnは、発光素子212,…を配置(搭載)するための複数の配置(電極)パターンptが発光素子212,…の列設方向(ここでは主走査方向X)に沿ってそれぞれ配置されている。すなわち、複数の配置パターン列PT1,…,PTnは、光源基板213の短手方向に沿って順に形成されている。
そして、各輝度ランクR1,…,Rnの発光素子212,…は、光源基板213において、該各輝度ランクR1,…,Rnにそれぞれ対応する各配置パターン列P1,…,PTnに配置される。
複数の配置パターン列PT1,…,PTnを構成する配置パターンptは、主走査方向Xにm(mは2以上の整数)個、副走査方向Yにn個並んだマトリックス状の配置パターン(pt11,pt21,…,ptm1),…,(pt1n,pt2n,…,ptmn)とされている。
主走査方向Xに隣り合う発光素子212,212(図8の二点鎖線参照)を両側で載置する配置パターンptとして、平面視H字状に形成されたH字状配置パターンを例示できる。このH字状配置パターンでは、配置パターンの面積を可及的に抑えた状態で主走査方向Xに隣り合う発光素子を載置することができる。
詳しくは、H字状配置パターンptは、主走査方向Xに隣り合う発光素子212,212のうち、一方の発光素子の一端子が電気的に接続される第1載置部ptaと、他方の発光素子の他端子が電気的に接続される第2載置部ptbと、第1載置部pta及び第2載置部ptbを電気的に連結する連結部ptcとからなっている。
各配置パターン列PTにおいて、主走査方向Xにおける両端の配置パターンptを除いた残りの配置パターンptをH字状配置パターンptとすることができる。ここでは、主走査方向Xにおける一端(図8中左側端)の配置パターンptは、何れも第1電極配線パターンptdに電気的に接続されている。また、主走査方向Xにおける他端(図8中右側端)の配置パターンptは、何れも第2電極配線パターンpteに電気的に接続されている。これら第1電極配線パターンptd及び第2電極配線パターンpteは、発光素子212,…を駆動するための駆動回路(図示省略)に電気的に接続される。
かかる構成を備えた光源基板213では、例えば、図4及び図6に示すようなサイド発光を行う場合のように光軸Lが配置面Fに対して平行になっている場合には、光照射位置を維持したまま光軸距離Hとして複数の光軸距離H1,…,Hnの何れかを設定変更することができる。すなわち、複数の配置パターン列PT1,…,PTnのうち、複数の輝度ランクR1,…,Rnの何れかに基づき光軸距離Hとして複数の光軸距離H1,…,Hnの何れかが設定された配置パターン列に該輝度ランクの発光素子212,…を配置することができる。また、光軸Lが配置面Fに対して平行になっていない場合には、光軸距離Hと副走査方向Yの光照射位置とのうち少なくとも副走査方向Yの光照射位置を設定変更することができる。
例えば、複数の輝度ランクR1,…,Rnを第1輝度ランクR1から第3輝度ランクR3までとし、光源基板213に第1から第3までの配置パターン列PT1〜PT3を形成する場合を例にとって以下に説明する。この場合、第1から第3までの輝度ランクR1〜R3に応じて光軸距離Hとして第1から第3までの光軸距離H1〜H3(H1<H2<H3)の何れかを設定変更することができる。
ここで、第1輝度ランクR1から第3輝度ランクR3までのうち、最も暗い第1輝度ランクR1の発光素子212,…において、原稿Gの光照射面Gdでの照度を適正な照度とし、かつ、照度ムラを目立ち難くすることが可能な光軸距離Hを第1光軸距離H1とする。また、中間の明るさである第2輝度ランクR2の発光素子212,…において、原稿Gの光照射面Gdでの照度を適正な照度とし、かつ、照度ムラを目立ち難くすることが可能な光軸距離Hを第2光軸距離H2とする。また、最も明るい第3輝度ランクR3の発光素子212,…において、原稿Gの光照射面Gdでの照度を適正な照度とし、かつ、照度ムラを目立ち難くすることが可能な光軸距離Hを第3光軸距離H3とする。これらのことは、後述する第2実施形態についても同様である。
図9は、光源基板213において、第1輝度ランクR1の発光素子212,…が第1輝度ランクR1に対応する第1配置パターン列PT1に配置されている状態の一部を示している。図10は、光源基板213において、第2輝度ランクR2の発光素子212,…が第2輝度ランクR2に対応する第2配置パターン列PT2に配置されている状態の一部を示している。また、図11は、光源基板213において、第3輝度ランクR3の発光素子212,…が第3輝度ランクR2に対応する配置パターン列PT3に配置されている状態の一部を示している。なお、図9から図12までにおいて、第2電極配線パターンpteは図示を省略してある。
図9に示すように、最も暗い第1輝度ランクR1の発光素子212,…が第1輝度ランクR1に対応する第1配置パターン列PT1に配置されているときには、発光素子212,…の光軸距離Hは第1光軸距離H1となる。従って、第1配置パターン列PT1に配置された発光素子212,…による原稿Gの光照射面Gdでの照度を適正な照度とし、かつ、照度ムラを目立ち難くすることが可能となる。
図10に示すように、中間の明るさである第2輝度ランクR2の発光素子212,…が第2輝度ランクR2に対応する第2配置パターン列PT2に配置されているときには、発光素子212,…の光軸距離Hは第2光軸距離H2となる。従って、第2配置パターン列PT2に配置された発光素子212,…による原稿Gの光照射面Gdでの照度を適正な照度とし、かつ、照度ムラを目立ち難くすることが可能となる。
また、図11に示すように、最も明るい第3輝度ランクR3の発光素子212,…が第3輝度ランクR2に対応する配置パターン列PT3に配置されているときには、発光素子212,…の光軸距離Hは第3光軸距離H3となる。従って、第3配置パターン列PT3に配置された発光素子212,…による原稿Gの光照射面Gdでの照度を適正な照度とし、かつ、照度ムラを目立ち難くすることが可能となる。
本第1実施形態においては、図9から図11までに示すように、同一輝度ランクの発光素子212,…が対応する同一配置パターン列に一列に並んでいてもよいが、それに限定されるものではなく、異なる輝度ランクの発光素子212,…が対応する個々の配置パターン列に配置されていてもよい。
図12は、異なる輝度ランクの発光素子212,…が対応する個々の配置パターン列に配置されている状態を示している。
図12に示す例では、1枚の光源基板213において、第1ランクR1の発光素子212(図中上段の発光素子)が第1配置パターン列PT1に配置され、第2ランクR2の発光素子212(図中中段の発光素子)が第2配置パターン列PT2に配置され、また、第3ランクR3の発光素子212(図中下段の発光素子)が第3配置パターン列PT3に配置されている。
本第1実施形態においては、H字状配置パターンptは、副走査方向Yにおける隣り合う配置パターン列PT,PT間で一部分(ここでは連結部ptc)が接続部ptfによって電気的に接続されている。こうすることで、図12に示すように、異なる輝度ランクの発光素子を対応する個々の配置パターン列に配置していても、各発光素子212,…に対して通電させることができる。なお、各配置パターンptのうち、主走査方向Xにおける両端の配置パターンptは、第1電極配線パターンptd及び第2電極配線パターンpteに電気的に接続されるため、該両端の配置パターンptの接続部ptfは省略できる。また、図9から図11までに示すように、同一輝度ランクの発光素子212,…が対応する配置パターン列に一列に並んでいる場合には、接続部ptfは省略してもよい。
(第2実施形態)
第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第2実施形態では、第1実施形態と同様、図4、図6及び図7に示すように、光源基板213は、配置面Fが原稿Gの光照射面Gdに対して主走査方向Xに沿った軸線回りに傾斜するように配置されている。
なお、光源基板213は、配置面Fが原稿Gの光照射面Gdに対して直角又は平行になるように配置されていてもよい。この場合、発光素子212は、光軸Lの方向が光源基板213の配置面Fに対して傾斜するように(光照射領域Ld側へ向くように)光源基板213に配置されることが好ましい。
図13は、第2実施形態の光源基板213の概略構成を示す側面図である。この第2実施形態では、図13(a)に示すように、光源基板213として、複数の輝度ランクR1,…,Rnに応じて互いに異なる厚みd1,…,dnの複数種類の基板2131〜213nが予め決められている。
そして、各輝度ランクR1,…,Rnの発光素子212,…は、複数種類の基板213のうち、該各輝度ランクR1,…,Rnにそれぞれに対応する厚みの基板に配置される。
かかる構成を備えた光源基板213では、例えば、図7に示すような頂面発光を行う場合のように光軸Lが配置面Fに対して垂直になっている場合には、光照射位置を維持したまま光軸距離Hとして複数の光軸距離H1,…,Hnの何れかを設定変更することができる。すなわち、複数種類の基板213のうち、複数の輝度ランクR1,…,Rnの何れかに基づき光軸距離Hとして複数の光軸距離H1,…,Hnの何れかが設定された厚みの基板に該輝度ランクの発光素子212,…を配置することができる。また、光軸Lが配置面Fに対して垂直になっていない場合には、光軸距離Hと副走査方向Yの光照射位置とのうち少なくとも副走査方向Yの光照射位置を設定変更することができる。
例えば、複数の輝度ランクR1,…,Rnを第1輝度ランクR1から第3輝度ランクR3までとし、光源基板213として互いに異なる厚みd1〜d3の第1から第3までの基板2131〜2133を予め用意しておく場合を例にとって以下に説明する。この場合、第1から第3までの輝度ランクR1〜R3に応じて光軸距離Hとして第1から第3までの光軸距離H1〜H3の何れかを設定変更することができる。
図13(b)は、第1輝度ランクR1に対応する第1厚みd1の光源基板2131を示しており、図13(c)は、第2輝度ランクR2に対応する第2厚みd2の光源基板2132を示しており、図13(d)は、第3輝度ランクR3に対応する第3厚みd3の光源基板2133を示している。
図13(b)に示すように、最も暗い第1輝度ランクR1の発光素子212,…が第1輝度ランクR1に対応する第1厚みd1(例えば6mm)の光源基板2131に配置されているときには、発光素子212,…の光軸距離Hは第1光軸距離H1となっている。従って、第1厚みd1(例えば6mm)の光源基板2131に配置された発光素子212,…による原稿Gの光照射面Gdでの照度を適正な照度とし、かつ、照度ムラを目立ち難くすることができる。
図13(c)に示すように、中間の明るさである第2輝度ランクR2の発光素子212,…が第2輝度ランクR2に対応する第2厚みd2(例えば4mm)の光源基板2132に配置されているときには、発光素子212,…の光軸距離Hは第2光軸距離H2となっている。従って、第2厚みd2(例えば4mm)の光源基板2132に配置された発光素子212,…による原稿Gの光照射面Gdでの照度を適正な照度とし、かつ、照度ムラを目立ち難くすることができる。
また、図13(d)に示すように、最も明るい第3輝度ランクR3の発光素子212…が第3輝度ランクR3に対応する第3厚みd3(例えば2mm)の光源基板2133に配置されているときには、発光素子212,…の光軸距離Hは第3光軸距離H3となっている。従って、第3厚みd3(例えば2mm)の光源基板2132に配置された発光素子212,…による原稿Gの光照射面Gdでの照度を適正な照度とし、かつ、照度ムラを目立ち難くすることができる。
光源基板213の厚みは、光源ユニット210における光源基板213の配置構成や発光素子の輝度の程度等の設計パラメータによって異なるため、適宜設定することができる。なお、連続する輝度ランク間で光源基板213の厚みの増分が一定であってもよいし、任意の値であってもよい。
また、光源基板213としては、一般的に多く使用されている紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスエポキシ基板などの基板を例示できる。この他、アルミニウムや銅などの放熱用金属板に絶縁層は設けた基板を用いてもよい。但し、それに限定されるものではなく、光源基板213として何れのものも適宜選択することができる。
(第1実施形態及び第2実施形態について)
以上説明したように、本第1実施形態及び第2実施形態では、例えば、第1から第3までの輝度ランクR1〜R3に基づき発光素子212,…を配置可能な構成とされているので、光源ユニット210の構成を大幅に変更しなくても、発光素子212,…を光源基板213に配置するだけで、光軸距離Hや光照射位置を容易に設定することができる。例えば、輝度ランクが低め(具体的には第1輝度ランクR1)の発光素子212,…を使用する場合において、原稿Gの光照射面Gdでの照度を全体として向上させるには、発光素子212,…を原稿Gに容易に近づけて光源基板213に配置することができる。また、輝度ランクが高め(具体的には第3輝度ランクR3)の発光素子212,…を使用する場合において、原稿Gの光照射面Gdでの照度ムラ(輝点)を目立ち難くするには、発光素子212,…を原稿Gから容易に遠ざけて光源基板213に配置することができる。これにより、一般に市販されている発光素子を広範囲な輝度ランクにわたって利用することができる。
このように本第1実施形態及び第2実施形態によれば、光源ユニット210の構成を大幅に変更することなく、一般に市販されている発光素子を広範囲な輝度ランクにわたって利用でき、これにより低コスト化が実現された発光素子を用いることができる。
また、第1実施形態及び第2実施形態では、光源基板213として輝度ランクR1〜R3基づき光軸距離H1〜H3や光照射位置を設定変更できる基板を用いる。このような基板を用いることにより、該基板によって光軸距離Hや光照射位置を容易に設定することができる。
第1実施形態では、第1から第3までの輝度ランクR1〜R3に応じて第1から第3までの配置パターン列PT1〜PT3の何れかに発光素子212,…を配置することができる。これにより、簡単な構成で光軸距離Hや光照射位置を容易に設定することができる。
第2実施形態では、第1からまでの第3輝度ランクR1〜R3に応じて第1から第3までの基板2131〜2133の何れかに発光素子212,…を配置することができる。これにより、簡単な構成で光軸距離Hや光照射位置を容易に設定することができる。
また、第1実施形態及び第2実施形態においては、発光素子212,…のうち、輝度ランクの低い(例えば第1輝度ランクR1の)発光素子212は、輝度ランクの高い(例えば第3輝度ランクR3の)発光素子212よりも、原稿Gに近い位置に配置されている。こうすることで、輝度ランクの低め(例えば第1輝度ランクR1の)発光素子212,…に対しては、原稿Gの光照射面Gdでの照度を向上させることができ、輝度ランクの高め(例えば第3輝度ランクR3の)発光素子212,…に対しては、原稿Gの光照射面Gdでの主走査方向Xにおける照度ムラを目立ち難くすることができる。
ところで、第1実施形態及び第2実施形態では、第1発光素子列220a及び第2発光素子列220bがスリットRの短手方向の両側に配列されているので、発光素子212,…として、例えば、一方の発光素子列220aにおいて、輝度ランクが低め(具体的には第1輝度ランクR1)の発光素子212を用いたとしても、該発光素子212の低めの輝度を該発光素子212に対向する他方の発光素子列220bにおける発光素子212によって補うことができる。これにより、一般に市販されている発光素子をさらに広範囲な輝度ランクにわたって利用することが可能となる。
このように、発光素子212,…が第1発光素子列220aと第2発光素子列220bとの2列に配置されている場合、各発光素子列220a,220b間で互い対向する発光素子212,212(第1発光素子212a及び第2発光素子212b)の双方の輝度に基づき、原稿Gの光照射面Gdでの照度の程度や照度ムラが目立ち難い状態を確保できるように、該対向するそれぞれの発光素子212,212(第1発光素子212a及び第2発光素子212b)の光軸距離Hを設定してもよい。例えば、互い対向する第1及び第2発光素子212a,212bの光軸距離Hを次のように設定することができる。
図14は、主走査方向Xに沿った発光素子列220aが副走査方向Yに2列に並設されている場合の第1及び第2発光素子212a,212bの光軸距離Hの第1設定例を示す図である。図15は、主走査方向Xに沿った発光素子列220a,220bが副走査方向Yに2列に並設されている場合の第1及び第2発光素子212a,212bの光軸距離Hの第2設定例を示す図である。なお、図14及び図15において、光源基板213等の部材は、図示を省略してある。
図14に示す第1設定例では、第1発光素子列220aと第2発光素子列220bとの間で互いに対向する第1及び第2発光素子212a,212bは、輝度ランクが互いに異なっている。このように、互いに対向する第1及び第2発光素子212a,212bの輝度ランクが互いに異なっているものの、原稿Gの光照射面Gdでの照度の程度や照度ムラが目立ち難い状態を確保できるのであれば、該対向する第1及び第2発光素子212a,212bの光軸距離Hが同じ長さ(図示例ではH3)としてもよい。
また、図15に示す第2設定例では、第1発光素子列220aと第2発光素子列220bとの間で互いに対向する第1及び第2発光素子212a,212bは、輝度ランクが同一ランクとなっている。このように、互いに対向する第1及び第2発光素子212a,212bの輝度ランクが同一ランクとなっているものの、原稿Gの光照射面Gdでの照度の程度や照度ムラが目立ち難い状態を確保できるのであれば、該対向する第1及び第2発光素子212a,212bの光軸距離Hが互いに異なる長さ(図示例ではH1<H3)としてもよい。
また、前記の第1実施形態及び第2実施形態において、第1及び第2発光素子212a,212bに対する輝度ランクの付けは、各メーカでランク付けされた輝度ランクをそのまま用いてもよいし、各メーカでランク付けされた輝度ランクに基づきランク付けし直してもよい。例えば、異なるメーカの発光素子を使用する場合、各メーカでランク付けされた輝度ランクに対して共通で使用するための輝度ランクにランク付けし直してもよい。また、ランク付けされた連続する複数の(例えば2つ又は3つの)輝度ランクを一つのランクにまとめてランク付けし直してもよい。
本第1実施形態及び第2実施形態においては、原稿台ガラス201aに載置された原稿Gの画像を読み取る際に表れやすい影の発生を抑制するために光源ユニット210を次のように構成することができる。
図16は、原稿台ガラス201aに載置された原稿Gの画像を読み取る際に表れやすい影SDを説明するための説明図である。
図16に示す光源ユニット210は、第1発光素子列220a及び第2発光素子列220bがスリットRの短手方向の両側に配列された図4に示す構成とされている。そうすると、原稿台ガラス201aに載置された原稿Gの画像を読み取る際に、該原稿Gの副走査方向Yの一方側Y3へ向かう方向における上流側端に影SDが表れやすい。この影SDの発生は、特に原稿Gが厚手の場合に顕著となる。
かかる観点から、第1発光素子列220a及び第2発光素子列220bのうち、副走査方向Yの一方側Y3へ向かう方向において、上流側の発光素子列220aは、該上流側の発光素子列220aによる原稿Gの光照射面Gdでの照度が下流側の発光素子列220bによる原稿Gの光照射面Gdでの照度よりも大きくされている。これにより、原稿台ガラス201aに載置された原稿Gの画像を読み取る際に表れやすい影SDの発生を抑制することができる。
なお、影SDの発生を抑制するための光源ユニット210として、ここでは、図4に示す構成の光源ユニットを例示したが、第1発光素子列220a及び第2発光素子列220bが配列されている構成であればよく、例えば、図7(a)に示す構成の光源ユニットに適用してもよい。
ところで、LEDなどの発光素子は所定方向に強い指向特性を有しているため、原稿Gの光照射面Gdで発光素子212,…のピッチに対応する照度ムラが発生しやすい。
例えば、発光素子212,…のピッチが大きくなるに従い原稿Gの光照射面Gdの照度ムラが目立ちやすくなる。このため、前記ピッチを小さくすることが好ましいが、前記ピッチを小さくすると、必要な発光素子の数が多くなり、それだけコストアップを招くことになる。
また、発光素子212,…の原稿Gへの光軸距離Hが短くなるに従い照度ムラが目立ちやすくなる。このため、光軸距離Hを長くすることが好ましいが、光軸距離Hを長くすると、原稿Gの光照射面Gdでの照度が小さくなるため、その分発光素子の光量を増加させる必要がある。
従って、発光素子212,…による原稿Gの光照射面Gdでの照度ムラを軽減した状態で、発光素子212,…からの光を効率よく原稿Gの光照射面Gdに照射するように発光素子212,…のピッチと発光素子212,…の原稿Gへの光軸距離との関係を最適なものにでき、さらに汎用的に利用することができることが好ましい。
そこで、第1実施形態及び第2実施形態の光源ユニット210では、次のように構成している。
図17は、第1発光素子212a,…及び第2発光素子212b,…による原稿Gの光照射面Gdでのムラ[%]M及びムラ間距離[mm]Nを説明するための図であって、主走査方向Xの照度周期Tにおいて明暗の繰り返しを示す図である。
この照度周期Tにおいて、ムラ[%]Mは、照度の最大値L1[lx(ルクス)]から照度の最小値L2[lx]を差し引いた値を照度の平均(中央値)値L3[lx]で割ったもの((L1−L2)/L3[%])であり、ムラ間距離[mm]Nは、照度周期Tの半周期T/2である。なお、振幅[%]をKとすると、振幅[%]Kは、照度の最大値L1[lx]から照度の平均値L3[lx]を差し引いた値を照度の平均値L3[lx]で割ったもの((L1−L3)/L3[%])である。
そして、発光素子ピッチP(以下、LEDピッチPという)[mm]と、発光素子から原稿Gの光照射領域Ldまでの光軸Lの距離である光軸距離H[mm]とが、M≦N/2−5.5の関係、より好ましくは、M≦N/2−7.5の関係を満たすように設定されている。
次に、これらの関係を導き出した照度ムラ判定評価について、以下に説明する。
[照度ムラ判定評価]
照度ムラ判定評価では、図17に示すようなサインカーブに基づいて照度周期T及び振幅[%]Kの値を変更した19パターンの画像を作成した。ここでは、画像はパーソナルコンピュータを用いて作成し、プリンタを用いて印刷した。印刷画像の色調はグレーとした。
こうして作成した各種の印刷画像について、多数の被検者に目視で確認してもらい、印刷画像上の濃度ムラ(照度ムラに対応する濃度ムラ)が許容可能かどうかの判定を行った。その判定結果を図18及び図19に示す。
図18は、照度周期T、振幅[%]K、これらの値から算出したムラ間距離[mm]N及びムラ[%]M並びにその印刷画像の判定結果を一覧で表した図である。また、図19は、図18に示す値を基にムラ[%]Mを縦軸に、ムラ間距離[mm]Nを横軸にして作成したグラフである。
なお、図18の判定欄中及び図19のグラフ中において「○」は「濃度ムラ(照度ムラ)を十分許容できる判定」、「△」は「濃度ムラ(照度ムラ)を許容できる限界の判定」、「×」は「濃度ムラ(照度ムラ)を許容できない判定」を示している。
図19に示すように、N/2−5.5(図中β参照)<Mの範囲で濃度ムラ(照度ムラ)を許容できない判定(「×」判定)がなされており、N/2−7.5(図中γ参照)<M≦N/2−5.5の範囲(図中粗い網掛け参照)で濃度ムラ(照度ムラ)を許容できる限界の判定(「△」判定)がなされており、M≦N/2−7.5の範囲(図中細かい網掛け参照)で濃度ムラ(照度ムラ)を十分許容できる判定(「○」判定)がなされている。
従って、LEDピッチP及び光軸距離Hが、N/2−7.5<M≦N/2−5.5の関係を満たすように設定されることで、原稿Gの光照射面Gdでの照度ムラを許容できる程度に抑制でき、さらに、M≦N/2−7.5の関係を満たすように設定されることで、原稿Gの光照射面Gdでの照度ムラを効果的に防止でき、しかも、汎用的な利用が可能である。
そして、この状態において、発光素子からの光を効率よく原稿Gの光照射面Gdに照射するように発光素子ピッチP及び光軸距離Hの関係を最適なものにすることができる。例えば、光軸距離Hに対して発光素子の数量が可及的に少なくなる発光素子ピッチPの値に設定することができ、或いは、発光素子ピッチPに対して原稿Gの光照射面Gdでの照度が可及的に大きくなる光軸距離Hの値に設定することができる。
次に、ムラ[%]M及びムラ間距離[mm]Nを解析して(LEDピッチP)/(光軸距離H)の範囲を特定する解析シミュレーションについて、以下に説明する。
[解析シミュレーション]
解析シミュレーションでは、解析シミュレーションソフト(Optical Research Associates社製Light Tools(登録商標))を用いてコンピュータ上で仮想的な画像読取装置を実現し、LEDピッチP(4mm〜24mm)及び光軸距離H(4mm〜19mm)の値を様々に変更してムラ[%]M及びムラ間距離[mm]Nを解析し、こうして解析したムラ[%]M及びムラ間距離[mm]Nに対して図19に示す判定基準に基づいてP/Hの値を判定した。
なお、この解析シミュレーションで用いたLEDピッチP及び光軸距離Hの数例の値について、実機の画像読取装置にて設定して確認したところ、この解析シミュレーションとほぼ同等のムラ[%]M及びムラ間距離[mm]Nが得られた。このことから、解析シミュレーションソフトを用いてコンピュータ上で実現した仮想的な画像読取装置は、実機の画像読取装置とほぼ同等であることが確認できた。
図20は、解析シミュレーションの条件を説明するための図である。この解析シミュレーションでは、図20に示すように、光源211として、頂面発光を行う発光面E2を有する20個のLED素子212を一列に列設した単列構成のものとし、光軸Lが原稿Gの光照射面Gdに対して垂直になるように配置したものとした。また、LED素子212の単体(1個)の光束は7.81[lm(ルーメン)](光度1900[mcd(ミリカンデラ)])とした。
図21から図23までは、解析シミュレーションで用いたLEDピッチPの一部の値において、光軸距離Hの一部の値での主走査方向の距離[mm]に対する原稿Gの光照射面Gdでの照度[lx]を例示したグラフである。図21(a)及び図21(b)は、LEDピッチPをそれぞれ8mm及び10mmとしたグラフを示しており、図22(a)及び図22(b)は、LEDピッチPをそれぞれ12mm及び14mmとしたグラフを示しており、図23(a)及び図23(b)は、LEDピッチPをそれぞれ16mm及び18mmとしたグラフを示している。なお、図21から図23までの各グラフでは光軸距離Hとして6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mmを例示している。その他のグラフは図示を省略している。
このうち、LEDピッチPを16mmとした図23(a)のグラフを用いて、光軸距離Hを6mmとした照度ムラを自動判定する例を以下に説明する。
図24は、LEDピッチPを16mm、光軸距離Hを6mmとして、単列構成の発光素子を用いた場合のムラ[%]Mを説明するための図である。
LEDピッチPが16mm、光軸距離Hが6mmの場合、図24のグラフから、原稿Gの光照射面Gdでの照度の最大値L1は40000[lx]、最小値L2は20000[lx]、平均値L3は30000[lx]である。これらの値を図17で説明したムラ[%]Mの式(L1−L2)/L3に代入すると、ムラ[%]Mは66.7[%]となる。また、LEDピッチPが16mmであるのでムラ間距離[mm]Nは8mmとなる。
こうして得られたムラ[%]M=66.7[%]及びムラ間距離[mm]N=8mmは、図19に示すムラ[%]Mとムラ間距離[mm]Nとの関係を示すグラフに当てはめると、N/2−5.5(図中β参照)<Mの範囲となる。従って、P/H(16mm/6mm=2.67)は、照度ムラを許容できない判定(×判定)とされる。このようにして、他の値についても同様の行った結果が図25及び図26に示す表である。
図25は、LEDピッチPを4mm〜11mmの1mm刻みの値とし、光軸距離Hを4mm〜24mmの1mm刻みの値とした場合でのP/Hの判定結果を示している。また、図26は、LEDピッチPを12mm〜19mmの1mm刻みの値とし、光軸距離Hを4mm〜24mmの1mm刻みの値とした場合でのP/Hの判定結果を示している。
図25及び図26に示すように、P/H>0.83の関係を満たすとき、照度ムラを許容できない判定(×判定)とされ、0.71<P/H≦0.83の関係を満たすとき、照度ムラを許容できる限界の判定(△判定)とされ、P/H≦0.71の関係を満たすとき、照度ムラを十分許容できる判定(○判定)とされている。
以上のことから、発光素子ピッチP及び光軸距離HがP/H≦0.83の関係を満たすことで照度ムラを抑制できることが分かった。これにより、発光素子ピッチP及び光軸距離Hを設定するにあたり、P/H≦0.83の関係式に発光素子ピッチP又は光軸距離Hを代入するだけで済むので、M≦N/2−5.5の関係を満たすように発光素子ピッチP及び光軸距離Hの一方から他方を容易に設定することができる。例えば、発光素子ピッチPを代入して光軸距離Hを求めるときは、原稿Gの光照射面Gdでの照度を可及的に大きくするという観点から光軸距離Hは(P/0.83)の値又は(P/0.83)以上でかつその値に可及的に近い値とすればよい。一方、光軸距離Hを代入して発光素子ピッチPを求めるときは、発光素子の数量を可及的に少なくするという観点から発光素子ピッチPは(H×0.83)の値又は(H×0.83)以下でかつその値に可及的に近い値とすればよい。
また、発光素子ピッチP及び光軸距離HがP/H≦0.71の関係を満たすことで照度ムラを効果的に防止できることが分かった。これにより、発光素子ピッチP及び光軸距離Hを設定するにあたり、P/H≦0.71の関係式に発光素子ピッチP又は光軸距離Hを代入するだけで済むので、M≦N/2−7.5の関係を満たすように発光素子ピッチP及び光軸距離Hの一方から他方を容易に設定することができる。例えば、発光素子ピッチPを代入して光軸距離Hを求めるときは、原稿Gの光照射面Gdでの照度を可及的に大きくするという観点から光軸距離Hは(P/0.71)の値又は(P/0.71)以上でかつその値に可及的に近い値とすればよい。一方、光軸距離Hを代入して発光素子ピッチPを求めるときは、発光素子の数量を可及的に少なくするという観点から発光素子ピッチPは(H×0.71)の値又は(H×0.71)以下でかつその値に可及的に近い値とすればよい。
なお、ここでの解析シミュレーションは、図20に示すような単列構成の発光素子として行ったが、ムラ[%]M及びムラ間距離[mm]Nを形成し得る発光素子の配置構成であれば何れのものであっても適用することができる。
また、図5に示すような同一ピッチ位置構成の(単列構成に比べ照度が2倍の)発光素子として解析シミュレーションを行ってもシミュレーション結果は変わらない。
図27は、LEDピッチPを16mm、光軸距離Hを6mmとした図24の条件において、図5に示す同一ピッチ位置構成の(単列構成に比べ照度が2倍の)発光素子を用いた場合のムラ[%]Mを説明するための図である。
図27に示すように、同一ピッチ位置構成の発光素子では、原稿Gの光照射面Gdでの照度の最大値L1は80000[lx]、最小値L2は40000[lx]、平均値L3は60000[lx]となる。これらの値を図17で説明したムラ[%]Mの式(L1−L2)/L3に代入すると、ムラ[%]Mは66.7[%]となる。
このように、図5に示す同一ピッチ位置構成の発光素子としたとしても、図24に示す単列構成の発光素子と同じムラ[%]Mとなる。従って、図5に示すような同一ピッチ位置構成の(単列構成に比べ照度が2倍の)発光素子として解析シミュレーションを行ったとしても、単列構成の場合と同じ結果となる。
また、解析シミュレーションでは、LED素子212の単体(1個)の光束は7.81[lm](光度1900[mcd])で設定したが、この値よりも大きくなった場合、或いは、小さくなった場合においても、上記と同様の理由により、ムラM(%)は同じ結果となる。
つまり、発光素子の配置構成や光量に拘わらず、P/H≦0.83を満足しておけば、照度ムラを実用に耐え得る程度に抑制することが可能となり、さらにP/H≦0.71を満足しておけば、照度ムラを有効に防止することが可能となる。
図1及び図2に示す画像読取装置100において、光源211は、原稿台201a,201bを介して原稿Gを直接照射することができる。従って、従来の照明装置で原稿と光源との間に設けていたような拡散部材を設けなくても照度ムラを抑制できるので、製造コストの増大を招くことがなく、しかも光源211からの光が原稿Gへ照射される際の光量ロスを回避することができ、例えば、発光素子の光量を上げなくても、原稿Gの読み取り速度が比較的速い画像読取装置にも適用することが可能となる。