JP2017175605A - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ライトガイドとＬＥＤを備える基板を備える画像読取装置において、ＬＥＤを点灯した際に、熱膨張によりライトガイドが基板に対して反ってしまい、当該反りによる照明効率低下や光量ムラの発生してしまうという課題があった。【解決手段】 ライトガイドに基板と接触して位置決めする位置決め面と、基板を位置決め面に対して押圧する可撓性を有するアームを設ける。【選択図】 図５Ａ

Description

本発明は原稿に対して光を照射し、画像の読取りを行う画像読取装置、及び当該画像読取装置を備える画像形成装置に関する。

画像読み取り装置において原稿を照明する構成として、複数の発光素子を備えた基板と、発光素子から出力された光を原稿に向けて導光するライトガイドとを備えた構成が知られている。画像読取のために発光素子を点灯させると、発光素子は昇温する。発光素子が昇温すると、発光素子を備える基板、また発光素子の近傍に配置されたライトガイドも昇温する。基板とライトガイドは異なる材料でできており、基板とライトガイドとは線膨張係数が異なる。そのため、基板とライトガイドは昇温時の伸び量が異なり、ライトガイドが基板に対して反ってしまう。ライトガイドが基板に対して反ってしまうと、発光素子とライトガイドとの位置関係がずれてしまい、結果として照明効率の低下や照度分布の変動を起こす可能性がある。

この問題を解決するため次のような技術が知られている。基板を金属製の平面部材とし、ライトガイドと基板との対向面を粘着部材により発光素子からの熱が金属製の平面部材に拡散するように構成する。このようにことで、ライトガイドの反りを抑制する（特許文献１）。

特開２０１３−２２３１８６号公報

しかしながら、特許文献１の構成は、基板（金属製の平面部材）とライトガイドとの対向面を粘着部材で固着している。そのため、発光素子を連続点灯して、発光素子からの熱を基板が十分に拡散することができなかった場合、ライトガイドが基板に対して反ってしまうという状況が発生しうる。

上記課題を解決するための画像読取装置は、シートの画像面を照明する照明ユニットと、前記照明ユニットにより照明された前記原稿からの反射光を電気信号へと変換する光電変換素子とを有する読取装置であって、前記照明ユニットは、発光素子を備える基板と、前記発光素子から出射された光をシートの読取り面に導くライトガイドとを備え、前記ライトガイドは、前記基板の第一面と当接し前記ライトガイドと前記基板との位置決めを行う位置決め面と、前記基板の前記第一面と逆側の第二面と当接し前記基板を前記位置決め面に押圧する押圧部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、基板とライトガイドとの線膨脹係数の違いにより発生する温度上昇時の伸び量の違いの影響を抑制し、発光素子を連続点灯した場合であってもライトガイドが基板に対して反ってしまうことを抑制することができる。

実施形態１に係る画像形成装置を説明する図 実施形態１にかかる読取りユニットの拡大断面図 実施形態１にかかる画像形成装置の制御ブロック図 実施形態１にかかる照明ユニットの概略構成図 実施形態１にかかるライトガイドに対して基板を取り付ける前の状態の側面図 実施形態１にかかるライトガイドに対して基板を取り付けた後の状態の側面図 実施形態１にかかるライトガイドに対して基板を取り付ける前の状態の上面図 実施形態１にかかるライトガイドに対して基板を取り付ける前の状態の斜視図 実施形態２にかかるライトガイドに対して基板を取り付ける前の状態の側面図 実施形態２にかかるライトガイドに対して基板を取り付けた後の状態の側面図 実施形態２にかかるライトガイドに対して基板を取り付ける前の状態の上面図 実施形態２にかかるライトガイドに対して基板を取り付ける前の状態の斜視図

［第１の実施形態］
図１乃至図６を用いて説明を行う。

図１に示すように、画像形成装置である複写機１０００は、画像読取装置４０１と、画像形成装置本体６００を備える。画像読取装置８０１は、原稿台ガラス８０２、読取りユニット４０３、走査ベルト８０４、及びモーター４０５を備える。原稿台ガラス８０２は原稿を載置する。読み取りユニット４０３は原稿（シート）の画像を読み取る。走査ベルト８０４は読み取りユニットを原稿台ガラスに沿って移動走査させる、モーター４０５は走査ベルトを駆動する。画像形成装置本体６００は、公知の電子写真方式により画像形成を行う。画像形成装置本体６００は内部に画像形成部６０１を備える。画像形成部６０１は感光体、露光装置、現像装置、転写装置、定着装置を備える。露光装置は、画像読取装置８０１で取得された画像情報に基づき感光体に静電潜像を形成する。現像装置は、静電潜像をトナーにより現像剤像に現像する。転写装置は、現像剤像を搬送されて来た記録紙やＯＨＰシートなどの記録媒体に転写する。定着装置は、記録媒体の上の現像剤像を熱等により記録媒体に定着させる。

図２は、読取ユニット４０３の拡大断面図である。読取ユニット４０３は、照明ユニット５０１、平面ミラー５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、レンズユニット５０７、光電変換素子５０８を備える。照明ユニット５０１は、原稿の画像面に光を照射する、平面ミラー５０２〜５０６は原稿からの拡散光（反射光）をレンズユニット５０７へ導く。レンズユニット５０７は、平面ミラーに導かれてきた光を光電変換素子５０８に結像する。光電変換素子５０８はＣＣＤ等の読取りセンサーである。照明ユニット５０１は、ライトガイド１０１、複数のＬＥＤ（発光素子）１０２、基板１０３を備える。ライトガイド１０１は、基板１０３を位置決めする位置決め面２０１と、基板１０３を位置決め面２０１に向かって押圧する可撓性を有する複数のアーム２０２（押圧部）を有する。照明ユニット５０１の基板１０３は、読取ユニット４０３のフレームに固定される。照明ユニット５０１の詳細は後述する。なお、アーム２０２は、後述するように長手方向にアーム２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃと複数設けられているが、区別が不要な場合は、アーム２０２として説明をする。

原稿の画像を読み取る際には、原稿台ガラス８０２上に原稿を載置し、ＬＥＤ１０２を点灯させて原稿に光を照射する。光を照射した状態でモーター４０５により走査ベルト８０４を駆動し、読み取りユニット４０３を原稿台ガラス８０２に沿って走査させる。原稿に照射された光は原稿の表面で拡散され、その拡散光を平面ミラー５０２〜５０６によってレンズユニット５０７に導き、光電変換素子５０８に結像させる。光電変換素子５０８が結像された光を電気的に読み取り電気信号（画像信号）を生成することで、原稿の画像を読み取ることが可能となる。

図３に複写機１０００の制御ブロック図を示す。画像読取装置制御部７００は、読取ユニット制御部７０１とモーター４０５を制御する。読取ユニット制御部７０１は、ＬＥＤ１０２、光電変換素子５０８を制御する。画像形成装置本体制御部７０２は、画像形成部６０１を制御する。読取ユニット制御部７０１は、光電変換素子５０８が生成する画像信号を画像読取装置制御部７００へ送る。画像読取装置制御部７００は、画像形成装置本体制御部７０２へ画像信号を送り、画像形成装置本体制御部７０２は当該画像信号に基づいて画像形成部６０１を制御して記録媒体に画像を形成する。

（照明ユニットの構成）
図４〜６を用いて照明ユニット５０１の詳細を説明する。

図４は照明ユニット５０１の概略構成を示す斜視図である。図４に示すように、照明ユニット５０１は、ライトガイド１０１、ＬＥＤ１０２、基板１０３を備える。ＬＥＤ１０２は基板１０３の長手方向に沿って一列に配置されている。ライトガイド１０１はＬＥＤ１０２からの光を入射させる入射面１０４と、ライトガイド１０１により導かれた光を出射し画像読み取り装置で読み取る原稿に照射する出射面１０５を有する。

図５Ａ、図５Ｂは、図４で説明した照明ユニットの側面図である。図５Ａはライトガイド１０１に対して基板１０３を取り付ける前の状態、図５Ｂはライトガイド１０１に対して基板１０３を取り付けた後の状態を示している。

位置決め面２０１は、ライトガイド１０１から延設されて設けられる。位置決め面２０１は、基板１０３のＬＥＤ実装面１０３ａ（第一面）と当接し、ライトガイド１０１に対する基板１０３の位置を位置決めする。アーム２０２はライトガイド下面に可撓性を有して設けられ、基板１０３の下面（第一面とは逆側の第二面）を位置決め面２０１に向かって押圧する。位置決め面２０１およびアーム２０２はライトガイド１０１および基板１０３の長手方向にわたって複数設けられている。アーム２０２は基板１０３の長手方向において基板１０３に隣接するＬＥＤ１０２の間の位置において押圧する。位置決め面２０１は基板１０３と略平行な平面で基板１０３と当接する。位置決め面２０１と基板１０３が当接する面積は、基板１０３とアーム２０２が当接する面積よりも広くなっており、安定して位置決めができるようになっている。

図６Ａはライトガイド１０１と基板１０３を合体させる前の照明ユニットを上から見た図、図６Ｂは斜視図である。図６Ａ、図６Ｂに示すように、基板１０３は、切り欠き部３０１、３０２、３０３を備える。切り欠き部３０１、３０２、３０３は、長手方向においてアーム２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃにそれぞれ対応するように設けられている。切り欠き部３０２（中央切り欠き部）は、基板１０３の長手方向の略中央部に設けられている。切り欠き部３０１、３０３（端部切り欠き部）は、切り欠き部３０２よりも長手方向の端部側に設けられている。アーム２０２ｂ（中央押圧部）は、ライトガイドの長手方向の略中央部に設けられている。アーム２０２ａ、２０２ｃ（端部押圧部）は、アーム２０２ｂよりも長手方向の端部側に設けられている。中央の切り欠き部３０２と、中央のアーム２０２ｂとの間の隙間は、両端の切り欠き部３０１（３０３）とアーム２０２ａ（２０２ｃ）との間の隙間より狭くなっている。中央の切り欠き部３０２の幅は、中央のアーム２０２ｂの幅に対してごくわずかの隙間を持って嵌合するような寸法となっており、両端の切り欠き部３０１・３０３の幅はアーム２０２ａ、２０２ｃの幅に対して大きな隙間を持って嵌合する寸法となっている。

ライトガイド１０１に対して基板１０３を取り付ける場合を説明する。図５Ａの状態から、基板１０３をライトガイド１０１に対して押しつけ、挿入していく。その際アーム２０２が基板１０３とぶつかるが、アーム２０２は可撓性を有するので基板１０３をライトガイド１０１に進入させることが可能である。撓んだアーム２０２は、基板１０３の下面を位置決め面２０１に向かって押圧する。基板１０３を挿入する過程で基板中央部の切り欠き部３０２に対してアーム２０２ｂが進入していく。アーム２０２と中央部の切り欠き部３０２はごくわずかの隙間を持って嵌合するような寸法となっているため、ライトガイド１０１と基板１０３の長手方向の位置が決定する。さらに基板１０３を進入させていくと、切り欠き部３０１、３０２、３０３の奥側の面３０１ａ、３０２ａ、３０３ａがライトガイド１０１の突き当て面１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃにそれぞれ接触する。そして、基板１０３の挿入方向の位置が決定する。このように粘着剤を用いずに位置決め固定が可能なので、粘着剤が所定の強度を得るまで一定時間保持する工程が不要となる。従来の粘着剤を用いて基板とライトガイドを貼り合わせる場合は、基板とライトガイドを貼り合わせてから所定の粘着力を得るまでに時間を要する。そのため、基板またはライトガイドが単品で反りを持っていた場合、貼り合わせたのちに圧力をかけて所定時間保持しないと貼り合わせた界面が剥離する可能性があり、組立作業性が悪かった。本実施形態によれば組立作業性を改善することが可能となる。

ライトガイド１０１は一般に透明な樹脂で形成される。一方、基板１０３はＬＥＤ１０２から発生する熱を放熱するため、たとえばアルミニウムのような金属からなる基板で形成される。線膨張係数は、ライトガイド１０１の方が、基板１０３よりも大きい。ＬＥＤ１０２を連続点灯すると、ライトガイド１０１および基板１０３の温度が上昇して熱膨張するが、樹脂製のライトガイド１０１の方が金属製の基板１０３よりも大きく膨張する。図６Ａに示されるように、基板１０３に対するライトガイド１０１の長手方向の位置は中央に設けたアーム２０２ｂと切り欠き部３０２の嵌合で決まる。一方、端部のアーム２０２ａ、２０２ｃと切り欠き部３０１・３０３は隙間を持っている。そのため、仮にＬＥＤ１０２による発熱によりライトガイド１０１と基板１０３とが熱膨張したとしても、ライトガイド１０１は基板１０３に対して中央部基準で両端部に向かって熱膨張していく。基板１０３はライトガイド１０１の位置決め面２０１およびアーム２０２と接触しているが、固着しているわけではないので、熱膨張量の差分だけ摺動して伸びていくことが可能である。これにより、熱膨張量の差によってライトガイド１０１または基板１０３に反りが発生するのを防止し、ＬＥＤ１０２とライトガイド１０１との相対位置のずれによる光量の低下や、光量のムラの発生を防ぐことができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、基板１０３とライトガイド１０１との固定方法が異なる以外は第１の実施形態と同様の構成である。したがって、第１の実施形態と同様の点に関しては同一符号を付して説明を割愛する。

図７Ａ、図７Ｂは、照明ユニット５０１の側面図である。図７Ａはライトガイド１０１に対して基板１０３を取り付ける前の状態、図７Ｂはライトガイド１０１に対して基板１０３を取り付けた後の状態を示している。

位置決め面４０１は、ライトガイド１０１の下面に設けられる。位置決め面４０１は、基板１０３のＬＥＤ実装面１０３ａ（第一面）と当接し、ライトガイド１０１に対する基板１０３の位置を位置決めする。アーム４０２は凸部４０２ｚを含み、ライトガイド下面に可撓性を有して設けられている。なお、アーム４０２は、後述するように長手方向にアーム４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃと複数設けられているが、区別が不要な場合は、アーム４０２として説明をする。凸部４０２ｚは、基板１０３の下面（第一面とは逆側の第二面）を位置決め面４０１に向かって押圧する。位置決め面４０１および凸部４０２ｚはライトガイド１０１および基板１０３の長手方向にわたって複数設けられている。アーム４０２は基板１０３の長手方向において基板１０３に隣接するＬＥＤ１０２の間の位置において押圧する。位置決め面４０１は基板１０３と略平行な平面で基板１０３と当接する。位置決め面４０１と基板１０３が当接する面積は、基板１０３と凸部４０２ｚが当接する面積よりも広くなっており、安定して位置決めができるようになっている。

図８Ａはライトガイド１０１と基板１０３を合体させる前の照明ユニットを上から見た図、図８Ｂは斜視図である。

図８Ａ、図８Ｂに示すように、基板１０３は、切り欠き部３０１、３０２、３０３を備える。切り欠き部３０１、３０２、３０３は、長手方向においてアーム４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃにそれぞれ対応するように設けられている。切り欠き部３０２（中央切り欠き部）は、基板１０３の長手方向の略中央部に設けられている。切り欠き部３０１、３０３（端部切り欠き部）は、切り欠き部３０２よりも長手方向の端部側に設けられている。アーム４０２ｂの凸部４０２ｚ（中央押圧部）は、ライトガイドの長手方向の略中央部に設けられている。アーム４０２ａ、４０２ｃの凸部４０２ｚ（端部押圧部）は、アーム４０２ｂよりも長手方向の端部側に設けられている。

ライトガイド１０１に対して基板１０３を取り付ける場合を説明する。図７Ａの状態から、基板１０３をライトガイド１０１に対して押しつけ、挿入していく。その際アーム４０２の凸部４０２ｚが基板１０３とぶつかるが、アーム４０２は可撓性を有するので基板１０３を進入させることが可能である。撓んだアーム４０２は、基板１０３の下面を位置決め面４０１に向かって押圧する。基板１０３を挿入する過程で基板中央部の切り欠き部３０２に対してアーム２０２が進入していく。アーム２０２と中央部の切り欠き部３０２はごくわずかの隙間を持って嵌合するような寸法となっているため、ライトガイド１０１と基板１０３の長手方向の位置が決定する。さらに基板１０３を進入させていくと、切り欠き部３０１、３０２、３０３の奥側の面３０１ａ、３０２ａ、３０３ａがライトガイド１０１の突き当て面４０４にそれぞれ接触する（図７Ｂ及び図８Ａ参照）。そして、基板１０３の挿入方向の位置が決定する。このように粘着剤を用いずに位置決め固定が可能なので、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

（変形例）
上記実施形態は次のように変形して適用することが可能である。

図５Ａに示すように、ライトガイド１０１の位置決め面２０１が基板１０３のＬＥＤ実装面１０３ａ側と当接する構成について説明したが、これに限られるものではない。ＬＥＤ非実装面１０３ｂ側と位置決め面２０１を当接させ、ＬＥＤ実装面１０３ａ側を可撓性のアーム２０２で押圧する構成でも、温度上昇時の熱膨張による反りを防止する効果は得られる。しかし、基板１０３の厚さの寸法公差分だけライトガイド１０１の入射面１０４とＬＥＤ１０２との相対位置精度が不利になる可能性があるので、位置決めは基板１０３のＬＥＤ実装面１０３ａ側で行うのが望ましい。

ライトガイド１０１の中央部に設けたアーム２０２ｂと基板に設けた切り欠き部３０２との嵌合で長手方向の位置決めを行う構成について説明したがこれに限られるものではない。端部のアーム２０２ａ（又は２０２ｃ）と切り欠き部３０１（又は３０３）で長手方向の位置決めを行うような構成でも、本発明の効果は得ることができる。ただし、熱膨張の基準となる位置決め部から端部までの長手方向の距離が短いほうが、基板１０３とライトガイド１０１との熱膨張量差を小さくできる。そのため、ライトガイド１０１とＬＥＤ１０２との相対位置ずれを小さくするためには、中央部で位置決めする構成が好適である。

基板１０３の材質として、ＬＥＤ１０２が発生する熱を放熱するために金属を用いる構成について説明したがこれに限られるものではない。基板１０３に金属以外の材質、たとえば一般の電気基板に用いるガラスエポキシのような樹脂材質を用いることも可能である。この場合、透明樹脂で構成されるライトガイド１０１と基板１０３との線膨張係数の差は、基板に金属を用いる場合と比べて小さくなる。しかしながら、ライトガイド１０１と基板１０３との熱膨張量の差は発生するので、温度上昇時の反りを防止するために、本発明は有効である。

位置決め面２０１とアーム２０２は長手方向において配置的に互い違いにずらした構成（長手方向においてオーバーラップしない構成）となっているがこれに限られるものではない。このように位置決め面２０１とアーム２０２を互い違いにしているのは、ライトガイド１０１は、一般に樹脂で形成されるため、射出成型に用いる金型の構成を単純化するためである。ライトガイド１０１と基板１０３との取り付けには位置決め面２０１とアーム２０２が対向している構成も取ることができる。原稿を原稿台ガラス８０２上に載置し、読取ユニット４０３を走査させて読み取る構成について説明したがこれに限られるものではない。読取ユニット４０３を停止させ、自動原稿搬送装置により原稿を相対的に移動させて読み取るような構成においても本発明は有効である。

電子写真方式の複写機１０００の構成で説明したがこれに限られるものではない。インクを吐出して用紙に画像を形成するインクジェット方式のプリンタ等に本実施形態の画像読取装置を適用しても良い。また、スキャナのように記録媒体に画像形成を行わないような画像読取装置にも本発明は適用できる。

１０１ ライトガイド
１０２ ＬＥＤ
１０２ 基板
１０３ａ ＬＥＤ実装面
１０３ｂ ＬＥＤ非実装面
１０３ 基板
２０１ 位置決め面
２０２ アーム
４０１ 画像読取装置
４０３ 読取ユニット
５０１ 照明ユニット
５０８ 光電変換素子
６００ 画像形成装置本体
６０１ 画像形成部
１０００ 複写機

Claims (12)

1. シートの画像面に光を照明する照明ユニットと、
   前記照明ユニットにより照明された前記シートからの反射光を電気信号へと変換する光電変換素子とを有する読取装置であって、
   前記照明ユニットは、
   発光素子を備える基板と、
   前記発光素子から出射された光をシートの読取り面に導くライトガイドとを備え、
   前記ライトガイドは、前記基板の第一面と当接し前記ライトガイドと前記基板との位置決めを行う位置決め面と、前記基板の前記第一面と逆側の第二面と当接し前記基板を前記位置決め面に押圧する押圧部を備えることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記第一面は、前記基板の発光素子が実装される面であり、前記第二面は、前記基板の発光素子が実装されない面であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記ライトガイドと前記基板との長手方向の位置決め部は、前記ライトガイドの略中央部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。
4. 前記基板には、前記押圧部と嵌合する切り欠き部を有し、前記押圧部と前記切り欠き部との嵌合により、前記ライトガイドと前記基板との長手方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像読取装置。
5. 前記押圧部は、前記ライトガイドの長手方向において、略中央に設けられた中央押圧部と、前記中央押圧部よりも端部側に設けられた端部押圧部とを備え、
   前記切り欠き部は前記基板の長手方向において、略中央に設けられた中央切り欠き部と、前記中央切り欠き部よりも端部側に設けられた端部切り欠き部とを備え、
   前記中央押圧部と前記中央切り欠き部とが嵌合し、前記端部押圧部と前記端部切り欠き部とが嵌合することを特徴とする請求項４に記載の画像読取装置。
6. 前記中央押圧部と前記中央切り欠き部との隙間は、前記端部押圧部と前記端部切り欠き部との隙間よりも狭いことを特徴とする請求項５に記載の画像読取装置。
7. 前記発光素子は、前記基板に並んで複数設けられ、前記押圧部は、前記基板の長手方向において隣接する前記発光素子の間の位置において前記基板を押圧することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像読取装置。
8. 前記押圧部は前記ライトガイドの長手方向に複数設けられ、前記位置決め面は前記ライトガイドの長手方向に複数設けられ、前記位置決め部の数は前記押圧部の数よりも多いことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像読取装置。
9. 前記ライトガイドの長手方向において、前記押圧部と前記位置決め面はオーバーラップしないように配置されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像読取装置。
10. 前記押圧部は可撓性のアームであり、前記アームが撓むことにより前記基板を押圧することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像読取装置。
11. 前記基板は金属であり、前記ライトガイドは樹脂であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像読取装置。
12. 請求項１乃至１１に記載の画像読取装置と、
    前記画像読取装置でえられた電気信号に基づいて画像形成を行う画像形成部と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

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