JP2013090268A - Original illumination unit, original reading device and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタル複写機やイメージスキャナ等の読取装置に使用される原稿照明ユニット、該原稿照明ユニットを備えた画像読取装置、該画像読取装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも1つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a document illumination unit used in a reading device such as a digital copying machine or an image scanner, an image reading device including the document illumination unit, a copying machine including the image reading device, a printer, a facsimile, a plotter, and the like. The present invention relates to an image forming apparatus such as a multifunction machine including at least one of the above.
近年、発光ダイオード(Light Emitting Diode:以下、LEDと称す)の開発が活発に行われている。LED素子の明るさは急激に高まっており、コストも低廉化してきている。LEDは、一般的に長寿命、高効率、高耐衝撃性、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がある。さらに、白色発光型のLED素子における発光スペクトルは可視域の波長帯をカバーしており、カラー画像読取装置の原稿照明装置にも使用することができる。このため、白色LEDを用いた多種多様な原稿照明装置が提案されている。
In recent years, development of light emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) has been actively conducted. The brightness of the LED element is rapidly increasing, and the cost is decreasing. LEDs generally have advantages such as long life, high efficiency, high impact resistance, and monochromatic light emission, and are expected to be applied in many lighting fields.
One of the applications is a document illumination device of an image reading device such as a digital copying machine or an image scanner. Further, the emission spectrum of the white light emitting LED element covers the visible wavelength band, and can be used for a document illumination apparatus of a color image reading apparatus. For this reason, a wide variety of document illumination devices using white LEDs have been proposed.
LEDを光源とした読取照明系には、光源から発した光束を導光体を用いて伝搬させ、原稿面を照射する方式がある。該導光体を原稿台の原稿読取面(以下、「原稿面」ともいう。)に対して傾斜させて配置する方式が知られているが、傾斜させることにより、読取照明系を原稿面と垂直な方向に薄く構成することが難しくなる。 A reading illumination system using an LED as a light source includes a method in which a light beam emitted from a light source is propagated using a light guide to irradiate a document surface. There is known a method in which the light guide is arranged to be inclined with respect to an original reading surface (hereinafter also referred to as “original surface”) of the original table. It becomes difficult to make thin in the vertical direction.
原稿読取において、書籍等を開いて原稿台の上に載せたとき、構造上頁間部分が浮いて原稿台に対して角度を持ち、一方向からの照明では全体を照明することができず、影ができて黒い影が読み取られてしまうという問題がある。同様に、切り貼り原稿も読取時に原稿段差部に陰線が生じてしまうという問題がある。
これらの問題を回避するために、読取光軸を挟んで両側から照明を行うことが知られている。
In document reading, when a book or the like is opened and placed on a document table, the inter-page portion is structurally lifted and has an angle with respect to the document table, and illumination from one direction cannot illuminate the whole. There is a problem that a shadow is formed and a black shadow is read. Similarly, the cut and pasted document also has a problem that a shadow line is generated at the document step portion during reading.
In order to avoid these problems, it is known to perform illumination from both sides with the reading optical axis in between.
原稿を両側から照明する構成としては、例えば、光源からの放射光を照明領域に導く第一の照明手段と、該第一の手段に対し読取光軸を挟んだ側から照明を行う第二の照明手段とからなる照明系の構成が知られており、この構成において、第一の照明手段による光の一部を第二の照明手段に導き、第二の照明手段によって反射させて照明領域に光を導く方式が知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
特許文献1及び2には、第一の照明手段に導光体(以下、「導光板」ともいう。)が用いられ、導光体において光路の分離が行われることが記載されている。
As a configuration for illuminating the document from both sides, for example, a first illuminating unit that guides the radiated light from the light source to the illumination region, and a second unit that illuminates the first unit from the side sandwiching the reading optical axis. A configuration of an illumination system including an illumination unit is known, and in this configuration, a part of light from the first illumination unit is guided to the second illumination unit and reflected by the second illumination unit to the illumination area. A method for guiding light is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献1の照明系の構成を図11に示す。特許文献1の照明系は、第一の照明手段から照明領域方向に導光するために、導光板を構成する反射面の一部を原稿台に対して傾斜配置させることが必要となっている(223eで示す傾斜反射面)。この傾斜反射面223eの位置および角度を最適化することによって、光源の光を照明領域方向に導いている。
特許文献2の照明系の構成を図12に示す。特許文献2の照明系における導光板も傾斜反射面を有する。なお、特許文献2の導光板は、出射面が原稿台側に飛び出してしまっているので、導光板が厚くなっている。
The configuration of the illumination system of Patent Document 1 is shown in FIG. In the illumination system of Patent Document 1, in order to guide light from the first illumination means in the direction of the illumination area, it is necessary to dispose a part of the reflection surface constituting the light guide plate with respect to the document table. (Inclined reflecting surface indicated by 223e). By optimizing the position and angle of the inclined reflecting
The configuration of the illumination system of
特許文献1及び2に記載の照明系の構成では、LEDから放出された光は主走査方向に広がっている。導光体の内部において内部反射の作用を受けるが、導光体から出射した後にも主走査方向に広がる特性は残っている。
また、導光体の出射面から照明領域までは一定の距離を有するように配置されているため、隣接したLEDの光は、照明領域において主走査方向に重畳されて、主走査方向の照度分布平坦性が向上する。
In the configuration of the illumination system described in
Further, since the light emitting body is arranged so as to have a certain distance from the light exit surface to the illumination area, the light of adjacent LEDs is superimposed in the main scanning direction in the illumination area, and the illuminance distribution in the main scanning direction Flatness is improved.
照明系を薄く構成するために、特許文献1及び2に記載されているような傾斜反射面を有する導光体を薄くした場合、導光板の厚さ方向の傾斜反射面の長さも必然的に短くなり、その面積も減少する。すると、光源から傾斜反射面に直接的に伝播される光は減少し、照明領域に導くことのできる光量が減ってしまい、必要な照度を確保することが難しくなるという問題がある。
In order to make the illumination system thin, when the light guide having an inclined reflection surface as described in
また、例えば原稿台から原稿が浮いた状態で読取を行った場合に、導光板から照明されて読取領域で正反射した光線が撮像素子に到達し、部分的に原稿濃度が高くなり、画像が白くなるハレーションが発生することがある。LED光源を用いた読取装置においては、原稿の一部が点々と白飛びした画像となる。 In addition, for example, when reading is performed in a state where the document is lifted from the document table, a light beam illuminated from the light guide plate and regularly reflected in the reading region reaches the image sensor, and the document density is partially increased, and the image is Whitening halation may occur. In a reading apparatus using an LED light source, a part of an original becomes an image with overexposed dots.
このようなハレーションを抑制する方法としては、拡散板を照明光路内に追加して読取領域における光量を均一にする方法が考えられる。しかしながら、拡散板等の拡散部材を増加することにより、コストが上昇したり、照明系の薄型化の妨げとなるという問題がある。 As a method for suppressing such halation, a method of adding a diffuser plate in the illumination optical path to make the light quantity in the reading region uniform can be considered. However, there is a problem that increasing the number of diffusing members such as a diffusing plate increases the cost and prevents the illumination system from being thinned.
そこで、本発明は上記課題を鑑み、薄型化を図ることができ、かつ照明光によるハレーションの発生を抑制可能であり、主走査方向の照度平坦性に優れた原稿照明ユニットを提供することを目的とする。
本発明はまた、該原稿照明ユニットを備え、小型で読取性能の安定性に優れた原稿読取装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention has an object to provide a document illumination unit that can be reduced in thickness, can suppress the occurrence of halation due to illumination light, and has excellent illuminance flatness in the main scanning direction. And
Another object of the present invention is to provide a document reading apparatus and an image forming apparatus which are provided with the document illumination unit and which are small in size and excellent in stability of reading performance.
上記課題を解決するために、本発明に係る原稿照明ユニットは、
原稿台に載置された原稿の読取領域に光を照射し、該原稿からの反射光を画像読取素子により読み取る原稿読取装置における原稿照明ユニットにおいて、
主走査方向にライン状に配置した複数の光源と、前記光源からの照明光が入射する入射面、及び入射した照明光を前記読取領域へ照射する第一の出射面、並びに前記第一の出射面とは異なる方向へ照射する第二の出射面とを有する導光体と、前記導光体の前記第二の出射面からの出射光を前記読取領域に導く対向反射部材とを少なくとも備え、
前記導光体は、前記原稿台の法線方向に薄い形状であって、前記原稿台と対向する内部表面に、前記光源からの入射光を反射して導光体内部を伝搬させて前記第二の出射面に導く内部反射領域と、前記導光体内部を伝搬する光線の進行角度を偏向させて前記第一の出射面から前記読取領域に照射させる配向制御領域とを有し、
前記読取領域から前記導光体の設置された方向に向かう光線経路のラインであって、前記原稿台の法線に対する角度がハレーション発生の基準となる角度である第一のハレーションラインに対し、前記配向制御領域の読取領域側端部の副走査方向の位置が、前記第一のハレーションラインよりも前記読取領域の光軸から離れた位置となるように前記導光体が配置されていることを特徴とする原稿照明ユニットである。
In order to solve the above-described problem, a document illumination unit according to the present invention includes:
In a document illumination unit in a document reading apparatus that irradiates light to a reading region of a document placed on a document table and reads reflected light from the document by an image reading element,
A plurality of light sources arranged in a line in the main scanning direction, an incident surface on which illumination light from the light source is incident, a first emission surface that irradiates the read illumination area with the incident illumination light, and the first emission A light guide having a second emission surface that irradiates in a direction different from the surface, and at least an opposing reflection member that guides the emitted light from the second emission surface of the light guide to the reading region,
The light guide is thin in the normal direction of the document table, and reflects the incident light from the light source on the inner surface facing the document table to propagate the light guide to the first surface. An internal reflection region that leads to the second exit surface, and an orientation control region that deflects the traveling angle of the light beam propagating inside the light guide to irradiate the reading region from the first exit surface,
For a first halation line that is a line of a light path from the reading area in the direction in which the light guide is installed, and an angle with respect to a normal line of the document table is a reference angle for occurrence of halation, The light guide is arranged so that the position in the sub-scanning direction of the reading region side end of the orientation control region is positioned farther from the optical axis of the reading region than the first halation line. This is a featured document illumination unit.
上記課題を解決するために、本発明に係る原稿読取装置は、
前記原稿照明ユニットと、
前記原稿照明ユニットから照明光を照射された原稿からの反射光の光路上に配置された読取光学系と、
前記読取光学系を介した光が入射する撮像素子と、を備えることを特徴とする原稿読取装置である。
上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、
前記原稿読取装置と、
前記原稿読取装置で読み取られた画像情報に基づき、記録媒体上に画像を形成する手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
In order to solve the above-described problem, a document reading apparatus according to the present invention includes:
The document illumination unit;
A reading optical system disposed on an optical path of reflected light from a document irradiated with illumination light from the document illumination unit;
An original reading apparatus comprising: an image pickup device on which light incident through the reading optical system is incident.
In order to solve the above problems, an image forming apparatus according to the present invention provides:
The document reading device;
An image forming apparatus comprising: means for forming an image on a recording medium based on image information read by the document reading apparatus.
本発明に係る原稿照明ユニットによれば、薄型化を図ることができ、かつ照明光によるハレーションの発生を抑制可能であり、主走査方向の照度平坦性に優れた原稿照明ユニットを提供することができる。
また、該原稿照明ユニットを備え、小型で読取性能の安定性に優れた原稿読取装置、及び画像形成装置を提供することができる。
According to the document illumination unit according to the present invention, it is possible to provide a document illumination unit that can be reduced in thickness, can suppress the occurrence of halation due to illumination light, and has excellent illuminance flatness in the main scanning direction. it can.
Further, it is possible to provide a document reading apparatus and an image forming apparatus which are provided with the document illumination unit and which are small in size and excellent in reading performance.
以下、本発明に係る原稿照明ユニット、原稿読取装置、画像形成装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
なお、以下の実施態様を説明する図において、主走査方向をX方向、副走査方向(原稿読取方向)をZ方向、X方向及びZ方向と直交する方向をY方向とする。
Hereinafter, a document illumination unit, a document reading device, and an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and other embodiments, additions, modifications, deletions, and the like can be changed within a range that can be conceived by those skilled in the art, and any aspect is possible. As long as the functions and effects of the present invention are exhibited, the scope of the present invention is included.
In the drawings describing the following embodiments, the main scanning direction is the X direction, the sub-scanning direction (document reading direction) is the Z direction, and the X direction and the direction orthogonal to the Z direction are the Y direction.
〔第1の実施態様〕
本発明の原稿照明ユニットの一実施態様を示す概要断面図を図1に示す。
本発明の原稿照明ユニットは、原稿台4に載置された原稿の読取領域12に光を照射し、該原稿からの反射光を画像読取素子により読み取る原稿読取装置における原稿照明ユニットであって、複数の光源1と、導光体5と、対向反射部材(対向反射ミラー)10とを少なくとも備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing one embodiment of the document illumination unit of the present invention.
The document illumination unit of the present invention is a document illumination unit in a document reader that irradiates light to a
複数の光源1は、基板(図示せず)上に実装され、所定の間隔で離間して主走査方向に配置されているので、原稿台4の法線方向(Y方向)は厚くならない。
各々の光源1の発光面2からは光が放出される。発光面2の法線方向が副走査方向(Z方向)となるように配置されている。
光源1としては、LEDを用いることができる。サイドビュータイプを用いることにより、LEDの実装基板を原稿台4と水平方向に配置できるので、装置の薄型化の観点からサイドビュータイプを選択することが好ましい。ただし、用途や仕様などによってはトップビュータイプを用いることができる。
Since the plurality of light sources 1 are mounted on a substrate (not shown) and are spaced apart from each other at a predetermined interval in the main scanning direction, the normal direction (Y direction) of the document table 4 does not increase.
Light is emitted from the
As the light source 1, an LED can be used. By using the side view type, the LED mounting substrate can be arranged in the horizontal direction with respect to the document table 4. Therefore, it is preferable to select the side view type from the viewpoint of reducing the thickness of the apparatus. However, the top view type can be used depending on applications and specifications.
導光体5は、Y方向に対して薄い形状であり、導光体5の上部水平面8および下部水平面9は原稿台4と水平になるように配置されているので、非水平である場合よりもY方向の設置スペースが薄く小さくなっている。
導光板のY方向の厚さは1mm程度であり、従来の導光板の厚み(約4〜5mm)と比べて薄くなっている。
The
The thickness of the light guide plate in the Y direction is about 1 mm, which is smaller than the thickness of the conventional light guide plate (about 4 to 5 mm).
図1に示すように、導光体5の入射面3は、光源1の発光面2と近接し対向して配置されており、光源1の発光面2から放射された光の入射面3から導光体5への入射効率は高くなっている。
また、図1に示すように、導光体5の下部水平面9には、読取領域の光軸(読取光軸)11に近い側に配向制御領域14が設けられている。
As shown in FIG. 1, the incident surface 3 of the
As shown in FIG. 1, an
入射面3から導光体5に入射した光線の導光体内部における反射の例を図2に示す。
図2に示すように、配向制御領域14に入射した光線は、配向制御領域14に副走査方向に周期構成された配向制御面15の反射作用によって上部水平面8側に反射されるとともに、反射角の偏向作用によって、上部水平面8で屈折透過して読取領域12に導かれる。
下部水平面9の読取光軸11から遠い側は内部反射領域13となっており、内部反射領域13に入射した光線は、反射角の偏向作用を受けずに単純に反射され、導光体5の内部を伝搬して第二の出射面7に至る。
FIG. 2 shows an example of reflection inside the light guide of the light beam incident on the
As shown in FIG. 2, the light incident on the
The side far from the reading
内部反射領域13と配向制御領域14による反射作用および偏向作用は、図2に示すように、配向制御領域14の配向制御面15の法線16の向きを下部水平面9の法線17の向きよりも光源1が配置される側に傾けることによって得られる。
また、図2に示すように、配向制御面15は、配向制御領域14において副走査方向(Z方向)に周期構成させることによって、所定の傾きの配向制御面を副走査方向に短くすることができるのと同時に、原稿台垂直方向(Y方向)にも短くすることができる。
As shown in FIG. 2, the reflection action and the deflection action by the
In addition, as shown in FIG. 2, the
このように、配向制御領域14によって、光線を原稿読取領域12の方向に導いているが、図1に示すとおり、配向制御領域14は原稿読取領域12に対し、副走査方向にずれた位置にあり、バックライト照明とは位置関係が異なっている。このため、バックライト照明のように配向が強くなる方向をY軸方向としても、効率的な照明を実現できない。ここでは、原稿読取領域12の方向への配向比が高くなるようにしている。
As described above, the light is guided in the direction of the
また、配向制御領域14から原稿読取領域12までの距離は、バックライト照明装置における照明系から液晶表示部までの距離と比べると長くなっている。配向制御領域14で反射して原稿読取領域12に到達するまでの距離が長い分、主走査方向にも角度の幅をもった光束は、主走査方向にも広がっていくことになる。さらに、主走査方向に光源1を隣接して並べて配置しているため、互いに隣接する光源1からの光束は、読取領域12では互いに重畳して照明される。よって、バックライト照明と比較すると主走査方向の照度平坦性が得られやすい構成となっている。
バックライト照明の場合は、照明領域までの距離が短く、主走査方向の照度平坦性を得るために、配向制御面において光束が主走査方向に広がるようにする必要が生じ、主走査方向にも周期的な構造として、配向制御面の傾きが主走査方向に変わる湾曲した面にするなどの必要があり、複雑な構造的となる。
しかしながら、本発明の原稿照明ユニットにおける配向制御面14では、LED光源1の主走査方向の配列ピッチによっては、配向制御面14で主走査方向に光束を広げなくても、主走査方向の照度の平坦性が得られるので、連続した面でもよく、主走査方向に周期的な構造とする必要がなくなる。バックライト照明よりも簡易な構造とすることができ、製造が容易で、コスト低減が可能となる。
Further, the distance from the
In the case of backlight illumination, the distance to the illumination area is short, and in order to obtain illuminance flatness in the main scanning direction, it is necessary to allow the light flux to spread in the main scanning direction on the orientation control surface. As a periodic structure, it is necessary to form a curved surface in which the inclination of the orientation control surface changes in the main scanning direction, and the structure becomes complicated.
However, on the
導光体5を読取光軸11から近い位置に配置すると、以下のような理由からハレーションが発生する。
配向制御領域14から読取領域12に至る光線は、原稿読取面(図7等で示す18)において正反射もしくは拡散反射される。正反射光が読取光学系を介して撮像素子に到達すると、その光強度は拡散反射光よりも強いため、ハレーションが発生し、白抜けした画像となってしまう。
こうした現象は、ブック原稿等のように原稿台に対し原稿読取面が傾いているときに発生する。
When the
Light rays from the
Such a phenomenon occurs when the document reading surface is inclined with respect to the document table, such as a book document.
ハレーションが発生する角度を予め設定し、ハレーション発生の基準となるハレーションラインを規定することができる。すなわち、読取領域12から導光体5または対向反射部材10の設置された方向に向かう光線経路のラインであって、該光線経路のラインのうち原稿台4の法線に対する角度がハレーション発生の基準となる角度であるものをハレーションラインとして規定する。以下、導光体5の設置方向へ向かうハレーションラインを第一のハレーションライン、対向反射部材10の設置方向へ向かうハレーションラインを第二のハレーションラインという。
An angle at which halation occurs can be set in advance, and a halation line serving as a reference for halation occurrence can be defined. That is, a ray path line from the
ハレーションの発生を回避するためには、ハレーションラインに対し、前記配向制御領域の読取領域側端部の副走査方向の位置が、前記第一のハレーションラインよりも前記読取領域の光軸から離れた位置となるように前記導光体が配置されていることが必要となる。
ハレーションの発生を回避するためには、図1に示すように、導光体5の位置を副走査方向に読取光軸11に対してハレーションラインLAよりも離れた位置に設ける必要があり、特に、配向制御領域14の読取光軸11側の端部の位置がハレーションラインLAよりも離れた位置になるように設ける。
配向制御領域14の読取光軸11側端部よりも読取光軸11から離れた位置から原稿読取面に至る光線が原稿台4の法線となす角は、読取光軸11側端部から原稿読取面に至る光線が原稿台14の法線となす角よりも大きいので、読取光軸11側端部より読取光軸11に近い光線が撮像素子に至らなければ、ハレーションが発生しない。
In order to avoid the occurrence of halation, the position in the sub-scanning direction of the reading area side end of the orientation control area is farther from the optical axis of the reading area than the first halation line with respect to the halation line. It is necessary that the light guide is disposed so as to be positioned.
In order to avoid the occurrence of halation, as shown in FIG. 1, it is necessary to provide the
The angle formed by the light beam reaching the original reading surface from a position farther from the reading
このように、本発明の原稿照明ユニットによれば、従来よりも薄い構成で、導光体5側からの照明光によるハレーションの発生を、原稿読取面18の傾き角に対応して回避できる。
Thus, according to the document illumination unit of the present invention, it is possible to avoid the occurrence of halation due to illumination light from the
〔第2の実施態様〕
対向反射部材(対向照明ミラー)10を読取光軸11と近い位置に配置した場合にも、以下のような理由からハレーションが発生する。
対向照明ミラー10から読取領域11に至る光線も、原稿読取面18で反射されることになるが、原稿読取面18における反射光には、正反射光と拡散反射光がある。正反射光が読取光学系20を介して撮像素子に到達すると、その光強度は拡散反射光よりも強いため、ハレーションが発生して白抜けした画像となってしまう。これを回避するためには、図1に示すように、対向照明ミラー10の位置を副走査方向に読取光軸11に対してハレーションラインLBよりも離れた位置に設けておくことが好ましく、特に、対向照明ミラー10の読取光軸側の端部の位置がハレーションラインLBよりも離れた位置になるように設けることが好ましい。
[Second Embodiment]
Even when the opposing reflecting member (opposing illumination mirror) 10 is arranged at a position close to the reading
The light beam from the
対向照明ミラー10の読取光軸11側端部よりも読取光軸11から離れた位置から原稿読取面に至る光線が原稿台4の法線となす角は、読取光軸11側端部から原稿読取面に至る光線が原稿台14の法線となす角よりも大きいので、読取光軸11側端部より読取光軸11に近い光線が撮像素子に至らなければ、ハレーションが発生しない。
本実施態様によれば、導光体5からの照明光によるハレーションと、対向照明ミラー10からの照明光によるハレーションのいずれも防止することができる。
The angle formed by the light beam reaching the original reading surface from a position farther from the reading
According to this embodiment, it is possible to prevent both halation due to illumination light from the
〔第3の実施態様〕
図3に示すように、原稿台4の法線に対する原稿読取面18の法線の副走査断面における傾角がψであるとき、第一のハレーションラインLAは、原稿台4の法線に対し2×ψの角度をもって読取領域12の副走査方向中央から導光体5の設置された方向に向かう光線経路のラインである。
このように、ハレーションラインLAを規定することにより、原稿読取面18の傾きをどの程度考慮するかという設計の仕様に応じて、導光体5や配向制御領域14を適切に配置することができ、ハレーションの発生を防ぐことができる。
[Third Embodiment]
As shown in FIG. 3, when the inclination angle of the normal line of the
In this way, by defining the halation line LA, the
図3に示すように、原稿読取面18の傾きがψである場合には、原稿読取面18上に2ψの入射角で入射するハレーションラインLA上の光線は、原稿読取面18で正反射し、読取光軸11に平行な反射光として読取光学系50を介して撮像素子に到達するため、ハレーションが発生する。
このことから、図3のように、ハレーションラインLAよりも配向制御領域14が副走査方向に読取光軸11から離れた位置にあれば、配向制御領域14から原稿読取面18の読取領域の中央に到達するいかなる光線も入射角度は2ψよりも大きくなるので、読取光軸11と平行な方向に反射してハレーションをひきおこすことはない。
なお、説明図3においては、説明を簡略にするために、原稿ガラス面4や導光体5の空気層との境界面における光線屈折は無視しているが、これらについても考慮することが望ましい。
As shown in FIG. 3, when the inclination of the
Therefore, as shown in FIG. 3, if the
In FIG. 3, in order to simplify the explanation, the light refraction at the boundary between the
ハレーションラインLAと原稿読取面18の交点の高さhは、図7に示すように原稿読取面18の形状から適宜求めることができる。
The height h of the intersection between the halation line LA and the
〔第4の実施態様〕
読取光軸11が、組付け誤差や振動によって副走査方向にずれた場合にも、ハレーションが発生しないようにするためには、読取光軸11の副走査方向のズレ量を見込んでハレーションラインを規定することが好ましい。
図4に示すように、読取光軸11を挟んで副走査方向に読取領域12を定め、原稿台4の法線に対する原稿読取面18の法線の副走査断面における傾き角をψとしたときに、読取領域12における副走査方向に導光体5側の原稿面端部から2×ψの角度を以て導光体設置方向に向けて伝搬する光線経路としてハレーションラインLAを規定することが好ましい。
このように規定することによって、読取光軸11が11’の位置にズレた場合にも、導光体5の側からの照明光によるハレーションの発生を回避することができる。
[Fourth Embodiment]
In order to prevent halation from occurring even when the reading
As shown in FIG. 4, when a
By defining in this way, even when the reading
〔第5の実施態様〕
原稿台4の法線に対する原稿読取面18の法線の副走査断面における傾角が−ψであるとき、第二のハレーションラインLBは、原稿台4の法線に対し−2×ψの角度をもって読取領域12の副走査方向中央から対向照明ミラー10の設置された方向に向かう光線経路のラインである。
このように、ハレーションラインLBを規定することにより、原稿読取面18の傾きをどの程度考慮するかという設計の仕様に応じて、対向照明ミラー10を適切に配置することができ、ハレーションの発生を防ぐことができる。
[Fifth Embodiment]
When the inclination angle of the normal line of the
In this way, by defining the halation line LB, the
〔第6の実施態様〕
読取光軸11が、組付け誤差や振動によって副走査方向にずれた場合にも、ハレーションが発生しないようにするためには、読取光軸11の副走査方向のズレ量を見込んでハレーションラインを規定することが好ましい。
図4に示すように、読取光軸11を挟んで副走査方向に読取領域12を定め、原稿台4の法線に対する原稿読取面18の法線の副走査断面における傾き角を−ψとしたときに、読取領域12における副走査方向に対向照明ミラー10側の原稿面端部から−2×ψの角度を以て導光体設置方向に向けて伝搬する光線経路としてハレーションラインLBを規定することが好ましい。
このように規定することによって、読取光軸11が11’の位置にズレた場合にも、対向照明ミラー10の側からの照明光によるハレーションの発生を回避することができる。
[Sixth Embodiment]
In order to prevent halation from occurring even when the reading
As shown in FIG. 4, a
By defining in this way, even when the reading
〔第7の実施態様〕
図5に示すように、読取光学系50の入射瞳径をr、原稿読取面18から読取光学系50の入射瞳までの距離をD、rとDより定まる角度を−ω=arc tan(r/D)とすると、正反射光が読取光軸となす角度が−ωよりも小さければ、正反射光は読取光学系50の入射瞳には入らないので、撮像素子にも到達せず、ハレーションも発生しない。
これを満たすようにするには、ハレーションラインLAを、図5に示すように、読取中心に対する光線入射角が2ψ+ωとなる光線の位置と規定する。そして、ハレーションラインLAよりも、副走査方向に読取光軸11から離れた位置に導光体5の配向制御領域14があれば、配向制御領域14から読取中心に到達するいかなる光線も、原稿読取面18への入射角度は2ψ+ωよりも大きくなるので、読取光学系50の入射瞳には入射しなくなり、ハレーションは発生しない。
なお、図5においては、説明を簡略にするために、原稿ガラス面や導光体界面における光線屈折は無視しているが、これらについても考慮することが望ましい。
[Seventh Embodiment]
As shown in FIG. 5, the entrance pupil diameter of the reading
In order to satisfy this, the halation line LA is defined as the position of the light beam whose light incident angle with respect to the reading center is 2ψ + ω, as shown in FIG. If the
In FIG. 5, in order to simplify the explanation, the light refraction at the original glass surface and the light guide interface is ignored, but it is desirable to consider these as well.
〔第8の実施態様〕
読取光軸11が副走査方向にずれてもハレーションが発生しないようにするには、図5に示した第7の実施態様のハレーションラインLAを、読取領域の中央ではなく導光体側の端部に入射する光線の入射角が2ψ+ωとなる光線の位置と考えればよい。
そして、ハレーションラインLAよりも、副走査方向に読取光軸11から離れた位置に導光体5の配向制御領域14があれば、配向制御領域14から読取領域12に到達するいかなる光線も、読取領域12への入射角度は2ψ+ωよりも大きくなるので、読取光学系20の入射瞳に入射しなくなり、ハレーションは発生しない。
[Eighth Embodiment]
In order to prevent halation from occurring even if the reading
If the
〔第9の実施態様〕
図6に示すように、読取光学系50の入射瞳径をr、原稿面から読取光学系の入射瞳までの距離をD、rとDより定まる角度をω=tan-1 (r/D)とすると、対向照明ミラー10による正反射光が読取光軸11となす角度がωよりも大きければ、前記の正反射光は読取光学系50の入射瞳には入らないので、撮像素子にも到達せず、ハレーションの発生を回避することができる。
これを満たすようにするには、ハレーションラインLBを、図6に示すように、読取中心に対する光線入射角が−(2ψ+ω)となる光線の位置と考えればよい。そして、ハレーションラインLBよりも、副走査方向に読取光軸11から離れた位置に対向照明ミラー10を配置すれば、対向照明ミラー10から読取中心に到達するいかなる光線も、読取面18への入射角度は−(2ψ+ω)よりも小さくなるので、読取光学系50の入射瞳に入射しなくなり、ハレーションは発生しない。
なお、説明図においては、説明を簡略にするために、原稿ガラス面における光線屈折は無視しているが、これらについても考慮することが望ましい。
[Ninth Embodiment]
As shown in FIG. 6, the entrance pupil diameter of the reading
In order to satisfy this, as shown in FIG. 6, the halation line LB may be considered as the position of a light beam whose light beam incident angle with respect to the reading center is − (2ψ + ω). If the
In the explanatory diagram, in order to simplify the explanation, the light refraction on the surface of the original glass is ignored, but it is desirable to consider these as well.
〔第10の実施態様〕
読取光軸11が副走査方向にずれてもハレーションが発生しないようにするには、図6に示した第9の実施態様のハレーションラインLBを、読取領域12の中央ではなく、対向照明ミラー10側の端部に入射する光線の入射角が−(2ψ+ω)となる光線の位置と考えればよい。
そして、ハレーションラインLBよりも、副走査方向に読取光軸11から離れた位置に対向照明ミラー10があれば、対向照明ミラー10から読取領域12に到達するいかなる光線も、読取領域12への入射角度は−(2ψ+ω)よりも小さくなるので、読取光学系50の入射瞳には入射しなくなり、ハレーションはおこらない。
[Tenth embodiment]
In order to prevent halation from occurring even if the reading
If the
〔第11の実施態様〕
本発明の原稿照明ユニットにおいて、光源1から読取領域12に至る光路において、導光体5により照明光を拡散させることが好ましい。
例えば、導光体5が照明光を拡散させる拡散面を有する構成とすることができる。
このような構成とすることにより、拡散板等の拡散部材を増加することがなく、部品コストや組み付けコストを削減することができる。
また、照明光を拡散させることにより、光源から放射する眩光が当該装置を使用するユーザの網膜に到達する光エネルギー密度を下げることができるので、安全性においても優れた照明ユニットを提供できる。
上述の従来の装置において、例えば、図11に示した特許文献1の装置では、LEDから垂直に放射される光線もしくはこれと放射角が近い光線群は導光板の傾斜面223eで反射するか、対向ミラー225で反射して照明領域方向に導かれているので、照明領域側から直視した際に眩光となることが避けられない。また、図12に示した特許文献2の装置では、LEDから垂直に放射される光線もしくはこれと放射角が近い光線の類は導光板の傾斜面で反射して原稿面側に向けられた出射面から出射するので、出射面を直視した際にこの光線が眩光となることが避けられない。
[Eleventh embodiment]
In the original illumination unit of the present invention, it is preferable that the illumination light is diffused by the
For example, the
By adopting such a configuration, it is possible to reduce component costs and assembly costs without increasing the number of diffusion members such as diffusion plates.
In addition, by diffusing the illumination light, the light energy density at which the glare emitted from the light source reaches the retina of the user who uses the device can be lowered, so that an illumination unit excellent in safety can be provided.
In the above-described conventional device, for example, in the device of Patent Document 1 shown in FIG. 11, a light beam emitted perpendicularly from the LED or a light beam group having a radiation angle close to this is reflected by the
〔第12の実施態様:原稿読取装置〕
本発明の原稿読取装置は、本発明の原稿照明ユニットと、該原稿照明ユニットから照明光を照射された原稿からの反射光の光路上に配置された読取光学系と、読取光学系を介した光が入射する撮像素子とを備える。
図8に第12の実施態様である原稿読取装置を示す。
原稿読取装置20は、原稿照明ユニット21と、第1の反射ミラー23、第2の反射ミラー24、第3の反射ミラー25、及び結像素子27で構成される読取光学系と、撮像素子(CCD)28とから構成されている。
原稿照明ユニット21は、照明光学系21aと、対向照明光学系21bとからなり、原稿台4上の原稿42をライン状に照明し、原稿反射光を反射ミラー23、24、25によって結像素子27に導き、原稿42の像を撮像素子28上に結像する。
[Twelfth Embodiment: Document Reading Apparatus]
A document reading apparatus according to the present invention includes a document illumination unit according to the present invention, a reading optical system disposed on an optical path of reflected light from a document irradiated with illumination light from the document illumination unit, and a reading optical system. And an imaging device on which light is incident.
FIG. 8 shows a document reading apparatus according to the twelfth embodiment.
The
The
対向照明光学系21bは、導光体5から出射した光束を反射する対向反射部材10である。原稿照明ユニット21と第1の反射ミラー23とを含む第1の走行体22は走査速度Vで、反射ミラー24、25を含む第2の走行体26は走査速度V/2で走査して、原稿面全体をスキャンして読み取る。
The counter illumination
本実施態様の原稿読取装置20は、本発明の原稿照明ユニット21が格段に薄くなっているため、薄い装置とすることができる。
また、本発明の原稿照明ユニット21を備えることにより、主走査方向及び副走査方向の両方向に照明光の配向を制御でき、光源(LED)の配列個数が少なくても照度分布特性を良好に制御できるため、照度が平坦で読取位置ズレに対して強く、原稿読取装置として安定性の高い画像信号が得られる。
The
Further, by providing the
〔第13の実施態様:原稿読取装置〕
図9に第13の実施態様である原稿読取装置を示す。
本実施態様における原稿読取装置30では、原稿照明ユニット31と、反射ミラー33、結像素子35、撮像素子36が一つの筐体32内に一体化されている。反射ミラー33、結像素子35は、読取光学系を構成する。
筐体32により一体化されている走行体34は、線速Vで副走査方向に走査して、原稿42をスキャンして読み取る。
[Thirteenth Embodiment: Document Reading Apparatus]
FIG. 9 shows a document reading apparatus according to the thirteenth embodiment.
In the
The traveling
本実施態様の原稿読取装置30は、図8に示した第*の実施態様の原稿読取装置よりも走査機構が簡略化され、装置をY方向により薄型化できる。
照明装置と光学系とが一体化されていることにより、走査駆動の動的振動に伴う副走査方向の原稿読み取り位置の誤差が小さくなるので、撮像素子で受光される光強度の変動量を少なくでき、誤差を見込んで読み取りに必要な照明領域を副走査方向に広くしなくてもよい。また省エネ化できる。
The
Since the illumination device and the optical system are integrated, the error of the document reading position in the sub-scanning direction due to the dynamic vibration of the scanning drive is reduced, so that the fluctuation amount of the light intensity received by the image sensor is reduced. In view of the error, the illumination area necessary for reading need not be widened in the sub-scanning direction. It can also save energy.
〔第14の実施態様:画像形成装置〕
本発明の画像形成装置は、本発明の原稿読取装置と、該原稿読取装置で読み取られた画像情報に基づき、記録媒体上に画像を形成する手段とを備える。
図10に第14の実施態様である画像形成装置の一例としてのフルカラー複写機の内部構造の概略正面図を示す。
複写機100の装置本体102内の中央部には、カラー画像を形成するための画像形成部103が設けられている。この画像形成部103は、等間隔に離間させて水平向きに並列に配設された4つのドラム状の感光体104、感光体104の外周面を一様に帯電する帯電ローラ105、帯電ローラ105により帯電された各感光体104の外周面を画像データに応じて露光することにより静電潜像を形成する露光装置106、静電潜像にトナーを供給することにより静電潜像をトナー像として顕像化する現像装置107、感光体104上のトナー像が順次転写される中間転写ベルト108、中間転写ベルト108上へのトナー像の転写後に感光体104上に残留したトナーを除去するクリーニング装置109、中間転写ベルト108上に転写されたトナー像を記録媒体Sに転写させる転写ローラ110等により構成されている。
なお、4つの感光体104上にはそれぞれ異なる色のトナー像(Y;イエロー、M;マゼンタ、C;シアン、K;ブラック)が形成され、これらの各色のトナー像が中間転写ベルト108上に転写されることにより、中間転写ベルト108上ではカラーのトナー像が形成され、このカラーのトナー像が記録媒体Sに転写される。
[Fourteenth Embodiment: Image Forming Apparatus]
An image forming apparatus according to the present invention includes the document reading device according to the present invention and means for forming an image on a recording medium based on image information read by the document reading device.
FIG. 10 shows a schematic front view of the internal structure of a full-color copying machine as an example of an image forming apparatus according to the fourteenth embodiment.
An
Note that toner images of different colors (Y: yellow, M: magenta, C: cyan, K: black) are formed on the four
装置本体102の上部には、後述する照明装置による照明対象物である原稿を自動送りするADF111と、後述する照明装置による照明対象物である原稿が載置されるコンタクトガラス112と、ADF111で自動送りされた原稿又はコンタクトガラス112上に載置された原稿を読取る画像読取装置113とが配置されている。
On the upper part of the apparatus
本発明の画像読取装置113は、コンタクトガラス112と平行に2:1の速度で走行可能な第1・第2走行体114,115、レンズ116、画像読取部であるCCD117等により構成されている。第1走行体114には、コンタクトガラス112上に載置された原稿、又は、ADF111で搬送される原稿の原稿面を照明するための照明装置118と、原稿面で反射されて読取光軸に沿って進行する読取光を反射させる第1ミラー119とが搭載されている。第2走行体115には、第1ミラー119で反射された光をさらに反射させる第2ミラー120と第3ミラー121とが搭載されている。第1〜第3ミラー119,120,121で順次反射された読取光の進行方向前方には、レンズ116とCCD117とが配置されている。
The
装置本体102の下部には、記録媒体Sを収納する複数段、例えば4段の用紙カセット124が設けられている。これらの用紙カセット124内に収納された記録媒体Sはピックアップローラ125とフィードローラ126とにより一枚ずつ分離給紙され、分離給紙された記録媒体Sは装置本体102内に設けられた用紙搬送路27に沿って搬送される。この用紙搬送路127上には、レジストローラ128、転写ローラ110、定着装置129、排紙ローラ130等が配置されている。
A plurality of, for example, four-
このような構成において、画像読取装置113での読み取り結果に応じて露光装置106の半導体レーザから各色(イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックK)の画像データに応じたレーザ光が出射され、そのレーザ光が帯電ローラ105により一様に帯電された各感光体104の外周面を露光することにより静電潜像が形成される。この静電潜像に対して各現像装置107から各色のトナーが供給されることにより、各色のトナー像が形成される。各感光体104上のトナー像は、感光体104と同期して移動する中間転写ベルト108上に順次転写され、中間転写ベルト108上にはカラートナー像が形成される。
In such a configuration, laser light corresponding to the image data of each color (yellow Y, magenta M, cyan C, black K) is emitted from the semiconductor laser of the
一方、画像形成部103での画像形成動作開始にあわせ、用紙カセット124内からは、記録媒体Sの分離給紙が開始され、分離給紙されて用紙搬送路127上を搬送された記録媒体Sは間欠的に回転駆動するレジストローラ128により、中間転写ベルト108と転写ローラ110との間の転写位置へ送り込まれる。
次にレジストローラ128が回転駆動され、記録媒体Sが中間転写ベルト108と転写ローラ110との間に送り込まれることにより、中間転写ベルト108上のカラートナー像が記録媒体S上に転写される。記録媒体S上に転写されたカラートナー像は、記録媒体Sが定着装置129を通過する過程で記録媒体Sに定着され、カラートナー像が定着された記録媒体Sは排紙ローラ130によって排紙トレイ131上に排紙される。
なお、画像読取装置113はスキャナ装置として独立に動作させることも可能である。
On the other hand, when the image forming operation in the
Next, the
Note that the
本発明の画像形成装置によれば、スキャナ部である画像読取装置を従来よりも薄型化及び軽量化できるので、材料コストも削減することができる。また、本発明の画像形成装置は、照明効率が高く照度の平坦性がよいので、画像信号が安定し、画像品質が高く、信号補正に要するコストを低減できる。さらに、光源から放射される光のエネルギー密度が低く、作業中のユーザに対する安全性も優れている。 According to the image forming apparatus of the present invention, the image reading apparatus as the scanner unit can be made thinner and lighter than the conventional one, so that the material cost can be reduced. In addition, since the image forming apparatus of the present invention has high illumination efficiency and good illuminance flatness, the image signal is stable, the image quality is high, and the cost required for signal correction can be reduced. Furthermore, the energy density of the light emitted from the light source is low, and the safety for the user during work is excellent.
L(LA,LB) ハレーションライン
1 光源
2 発光面
3 入射面
4 原稿台
5 導光体
7 第二の出射面
8 上部水平面(第一の出射面)
9 下部水平面
10 対向反射部材(対向ミラー)
11 読取光軸
12 読取領域
13 内部反射領域
14 配向制御領域
15 配向制御面
16、17 法線
18 原稿面
19 配向制御領域の読取光軸側端部
50 読取光学系
L (LA, LB) halation line 1
9 Lower
DESCRIPTION OF
Claims (11)
主走査方向にライン状に配置した複数の光源と、前記光源からの照明光が入射する入射面、及び入射した照明光を前記読取領域へ照射する第一の出射面、並びに前記第一の出射面とは異なる方向へ照射する第二の出射面とを有する導光体と、前記導光体の前記第二の出射面からの出射光を前記読取領域に導く対向反射部材とを少なくとも備え、
前記導光体は、前記原稿台の法線方向に薄い形状であって、前記原稿台と対向する内部表面に、前記光源からの入射光を反射して導光体内部を伝搬させて前記第二の出射面に導く内部反射領域と、前記導光体内部を伝搬する光線の進行角度を偏向させて前記第一の出射面から前記読取領域に照射させる配向制御領域とを有し、
前記読取領域から前記導光体の設置された方向に向かう光線経路のラインであって、前記原稿台の法線に対する角度がハレーション発生の基準となる角度である第一のハレーションラインに対し、前記配向制御領域の読取領域側端部の副走査方向の位置が、前記第一のハレーションラインよりも前記読取領域の光軸から離れた位置となるように前記導光体が配置されていることを特徴とする原稿照明ユニット。 In a document illumination unit in a document reading apparatus that irradiates light to a reading region of a document placed on a document table and reads reflected light from the document by an image reading element,
A plurality of light sources arranged in a line in the main scanning direction, an incident surface on which illumination light from the light source is incident, a first emission surface that irradiates the read illumination area with the incident illumination light, and the first emission A light guide having a second emission surface that irradiates in a direction different from the surface, and at least an opposing reflection member that guides the emitted light from the second emission surface of the light guide to the reading region,
The light guide is thin in the normal direction of the document table, and reflects the incident light from the light source on the inner surface facing the document table to propagate the light guide to the first surface. An internal reflection region that leads to the second exit surface, and an orientation control region that deflects the traveling angle of the light beam propagating inside the light guide to irradiate the reading region from the first exit surface,
For a first halation line that is a line of a light path from the reading area in the direction in which the light guide is installed, and an angle with respect to a normal line of the document table is a reference angle for occurrence of halation, The light guide is arranged so that the position in the sub-scanning direction of the reading region side end of the orientation control region is positioned farther from the optical axis of the reading region than the first halation line. Characteristic document illumination unit.
前記原稿照明ユニットから照明光を照射された原稿からの反射光の光路上に配置された読取光学系と、
前記読取光学系を介した光が入射する撮像素子と、を備えることを特徴とする原稿読取装置。 The document illumination unit according to any one of claims 1 to 8,
A reading optical system disposed on an optical path of reflected light from a document irradiated with illumination light from the document illumination unit;
An original reading apparatus comprising: an image pickup element on which light incident through the reading optical system is incident.
前記原稿読取装置で読み取られた画像情報に基づき、記録媒体上に画像を形成する手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 The document reading device according to claim 9 or 10,
An image forming apparatus comprising: means for forming an image on a recording medium based on image information read by the document reading apparatus.
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