JP3007287B2 - 走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリ，コ
ピー機などの光学機器において、原稿面を光学的に走査
して、原稿に記録された情報を電気信号に変換して出力
する走査装置、つまりイメージ読み取り装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリ，コピー機等では、原稿の
情報を電気信号として読みとるために走査装置が用いら
れている。走査装置には縮小型，密着型，完全密着型と
いった種類があるが、そのうち密着型走査装置の一例の
断面を図７に示す。密着型走査装置では、光源装置１，
等倍結像レンズであるロッドレンズアレイ２、センサー
３、原稿台４の各部品がフレーム７内に配置されてい
る。原稿面５は原稿台４の表面に密着されており、光源
装置１により斜めから照明される。照明された範囲の原
稿画像が、ロッドレンズアレイ２によりセンサー３上に
結像し、電気信号に変換される。ロッドレンズアレイ２
は、半径方向に屈折率分布を有するロッドレンズを１列
もしくは２列に並べることにより等倍結像レンズをなし
ている。

【０００３】走査装置の光源装置１は、原稿面５を照明
してセンサー３による読み取りが可能な明るさにしなく
てはならない。照明すべき範囲は走査方向（以下、縦方
向と呼ぶ）には極めて狭く、走査方向と直角をなす方向
（以下、横方向と呼ぶ）には広い、線状である。横方向
に原稿面照度のむらがあると、読み取りエラーの原因と
なるため、照度は一様であることが望ましい。現在、光
源装置１としてはＬＥＤ（発光ダイオード）を横方向に
並べたＬＥＤアレイが多く用いられている。ＬＥＤチッ
プの数は、横幅２１６ｍｍ（Ａ４サイズ対応）に対して
３０個程度が必要である。

【０００４】また、ロッドレンズアレイを構成する各ロ
ッドレンズの外径は、現在市販されているものでは最小
０．６ｍｍものがあり、具体的な商品としては日本板硝
子（株）製ＳＬＡ−２０Ｄ等がある。

【０００５】密着型走査装置全体を小型化するために
は、ロッドレンズアレイを構成する各ロッドレンズの直
径及び焦点距離を縮小して、原稿面５とセンサー３の間
隔を短かくする方法が有効である。ロッドレンズの外径
が０．６ｍｍの場合に、原稿面とセンサーの間隔が約１
８ｍｍであるとすると、ロッドレンズの外径を０．２ｍ
ｍに縮小すれば、この間隔も１／３の６ｍｍと小型化に
大きく寄与できる。

【０００６】ロッドレンズの外径を小さくするならば、
それに合わせて光源装置１も小型化することが望まれ
る。しかし、ＬＥＤアレイでは周期的な照度のむらを小
さくするために、光源装置１と原稿面５の間隔はある程
度大きく（通常１０ｍｍ以上）とる必要があり、走査装
置全体を小型化するための障害となっている。そこで、
ＬＥＤアレイよりもコンパクトな光源装置として、透明
な導光体を使用した棒状照明体が、特開平６−３５２８
号，特開平６−１３８３２４号，特開平６−１４８４３
５号等で提案されている。

【０００７】棒状照明体の概念を図８に示す。滑らかな
表面を有する棒状の透明体６の両端にＬＥＤ等の光源９
を設置する。光源から出射した光は透明体６の表面で全
反射を繰り返しつつ透明体中を伝播する。ここで、透明
体６の一側面を砂スリ面あるいは白色印刷面といった光
散乱面６ａにすれば、透明体６を伝播しつつある光を少
量ずつ棒状照明体の長さ方向と直角をなす方向に取り出
し、原稿面を照らすことができる。棒状照明体は、ＬＥ
Ｄアレイと比較して横方向の周期的な輝度のむらが少な
いため、原稿面のごく近くに設置することができる。従
って、走査装置全体を小型化することができるという長
所がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、密着型走査
装置を小型化するためにロッドレンズアレイを縮小する
と、ロッドレンズアレイとカバーガラスとの間隔も小さ
くなるため、原稿面を斜め方向から照明することが極め
て困難となる。すなわち、図７に示す従来型の走査装置
ではロッドレンズアレイ２と原稿台４の間にかなりの空
気間隔が存在して斜めから入射する照明光のための隙間
となっているが、ロッドレンズアレイを縮小するとこの
隙間も小さくなるために、斜め方向からの照明が困難と
なる。

【０００９】また、図７に示す従来型の走査装置では、
鮮明な等倍像をセンサー３上に結像させるためには、ロ
ッドレンズアレイ２の位置を調整して焦点出しを行なっ
てからフレーム７に固定する必要があるので、組み立て
時に手間がかかるという問題点もある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では以下の手段を用いる。原稿面を照明す
る光源装置、半径方向に屈折率分布を有するロッドレン
ズを複数本配列したロッドレンズアレイよりなる等倍結
像系、原稿読み取り用センサーよりなる走査装置におい
て、前記ロッドレンズの直径は０．１ｍｍ以上、０．４
ｍｍ以下であり、前記レンズアレイと前記原稿面位置の
間に、前記レンズアレイのレンズ面と当接させた透明体
を設け原稿台とし、前記原稿台を前記光源装置の導光体
の一部として用いたことを特徴とする走査装置である。

【００１１】さらに、上記の走査装置において、前記レ
ンズアレイと前記原稿読み取り用センサーの間に、前記
レンズアレイのレンズ面と当接した透明体を設けた走査
装置である。

【００１２】本発明では、走査装置全体を小型化するた
めに、ロッドレンズアレイ２のロッドレンズの直径を
０．１ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下のものを使用する。ロ
ッドレンズの直径が０．４ｍｍよりも大きければ走査装
置全体が大きくなるので、本発明の目的である小型化を
十分に実現することができない。また、ロッドレンズの
直径が０．１ｍｍ未満であると、ロッドレンズアレイと
原稿面位置が接近しすぎるために原稿台４の設置が困難
となる。

【００１３】センサーと原稿面との光学的間隔ＴＣ（共
役長：Total Conjugate Length）は、ロッドレンズの長
さＺの１．２〜１．３倍の範囲であることが望ましい。
ＴＣがＺの１．２倍未満であると、隣接するロッドレン
ズの境界で等倍像の明るさが落ち込み、周期的むらが発
生する。また、ＴＣがＺの３倍を越えると、センサーと
原稿面の間隔が大きくなりすぎるので、本発明の目的で
ある小型化を実現することができない上に、等倍像が暗
くなるという問題が発生する。

【００１４】原稿台４の厚みはある程度厚くして、ロッ
ドレンズアレイ２と当接するように選択される。ロッド
レンズアレイ２と原稿台４は突合せのままでも、透明な
接着剤で貼り合わせてもよい。

【００１５】次に、光源装置として棒状照明体６を用い
る。棒状照明体６から出射した光は、原稿台４に設けら
れた反射面４ａにより折り曲げられて原稿面５を照明す
る。棒状照明体の配置としては、図１に示す様に原稿台
と並べる場合（実施例１，６）のほか、原稿台とほぼ直
角に置く場合（実施例２，３）、あるいは棒状照明体を
斜めに配置して原稿面５を直接照明する場合（実施例
４，５）等がある。原稿台４の断面形状を工夫すること
により、棒状照明体６を含めた全体がコンパクトなもの
とすることができる。全体がコンパクトになると、棒状
照明体６と原稿面５の間隔も短かくなるため、原稿面５
の照度が大きくなるという長所もある。

【００１６】さらに、原稿台を棒状照明体の導光体とし
て用いているため、照明体からの光を漏らすところなく
効果的に原稿面位置に導くことができる。

【００１７】本発明では、ロッドレンズアレイ２と原稿
面５の間を原稿台４で埋めるため、原稿台の光学的厚み
はロッドレンズアレイの光学特性に合わせたものを使用
している。従って、走査装置の組み立て時には、ロッド
レンズアレイ２を原稿台４の上に乗せた状態でフレーム
７に固定するだけで良く、焦点位置調節の手間を省くこ
とができる。

【００１８】図１の場合でも、最良の等倍結像を得るた
めには、ロッドレンズアレイ２とセンサー３の間隔を調
整して、焦点の位置出しをする必要がある。しかし、図
６に示す様に、原稿台４と同じ光学的厚みを有する透明
体１０をロッドレンズアレイ２とセンサー３の間に設け
れば、焦点の位置出しの必要がなくなる。すなわち、走
査装置の組立て時には、原稿台４，ロッドレンズアレイ
２，透明体１０，センサー３を積み重ねてフレーム７に
固定すればよいので、さらなる省力化が可能である。ロ
ッドレンズアレイ２と透明体１０の接触面と、透明体１
０とセンサー３の接触面は透明な接着剤で貼り付けても
よい。

【００１９】原稿台４と透明体１０の材料としては、通
常の板ガラス、光学ガラス、あるいは透明なプラスチッ
ク（アクリル、ポリカーボネイト等）を用いることがで
きる。アクリル等のプラスチック材料は、安価で成形し
やすいという長所があるものの、表面の硬度はガラスに
劣っている。従って、原稿面５との接触部分は表面を硬
化する処理を施したり、あるいは図６に示す様に表面に
薄いガラス板１１を貼り付けたりして保護することが望
ましい。薄いガラス板１１を貼り付ける場合には、その
光学的厚さを考慮して原稿台４の厚さを調整する必要が
ある。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下の実施例を用いて説明する。

【実施例１】図１に走査装置の断面図を示す。棒状照明
体６は、ロッドレンズアレイ２と略平行に配置されてい
る。棒状照明体６から出射された光線８は、原稿台４の
側面から入射する。原稿台４に入射した光は、原稿台に
設けられた反射面４ａにより折り曲げられて原稿面５を
照射する。反射面４ａは、反射率を良くするために金属
膜等をめっきあるいは蒸着等するか、あるいは反射面に
接して反射率の良い金属面等を配置するとよい。原稿面
５の情報は、ロッドレンズアレイ２によって、センサー
３上に結像される。各部品は、アルミ合金やプラスチッ
ク等で作られたフレーム７内に配置され、固定される。

【００２１】

【実施例２】図２に走査装置の断面図を示す。棒状照明
体６はロッドレンズアレイ２と略平行に配置されてい
る。棒状照明体６から出射された光線８は、原稿台の反
射面４ａにより２回折り曲げられて原稿面５を照射す
る。反射面の状態については実施例１と同様であるが、
光線８が反射面で全反射する場合は単なる平滑面とすれ
ば良い。

【００２２】

【実施例３】図３に走査装置の断面図を示す。ロッドレ
ンズアレイ２としては、その厚さがロッドレンズの直径
とほぼ等しい、薄形のものを用いている。薄型のロッド
レンズアレイは曲がりやすいので、棒状照明体６の側面
に接着して強度を持たせている。ロッドレンズアレイ２
と棒状照明体６を接着して一体化することにより、組立
てが簡略化できるという長所もある。

【００２３】また、原稿台４の両側に三角柱状の補助部
品４ｂ、４ｃを接着して、原稿台の断面形状が略長方形
となる様にしている。こうすることにより、フレーム７
の構造が単純となり、組立てが容易になる。

【００２４】

【実施例４】図４に走査装置の断面図を示す。原稿台４
の一側面を略４５°の傾斜面として、棒状照明体６が配
置されている。棒状照明体６から出射された光線８は、
直接原稿面５を照射するので、この実施例では反射面は
必要ない。

【００２５】

【実施例５】図５に走査装置の断面図を示す。実施例４
における原稿台４の、棒状照明体と反対側に反射面４ａ
を設けて、原稿面５の照度をさらに大きくしている。

【００２６】

【実施例６】図６に走査装置の断面図を示す。棒状照明
体６と原稿台４の配置は実施例１と同じであるが、ロッ
ドレンズアレイ２とセンサー３の間に透明体１０を設け
ている。また、原稿台４が原稿面５と接触する部分に
は、保護層として薄いガラス板１１を貼り付けている。

【００２７】以上に記述した実施例１，２，３，４，
５，６の図面では、棒状照明体の断面形状はすべて長方
形としてある。しかし、特開平６−３５２８号，特開平
６−１３８３２４号，特開平６−１４８４３５号等に記
述されている断面形状の棒状照明体を用いても、同様の
効果が得られるものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、密着型走査装置が小型
で軽量なものとなるため、それを使用するコピー機・フ
ァクシミリ等を小型軽量化することができる。また、原
稿台とロッドレンズアレイを密着させるので組立て時の
手間を省く効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を表わす断面図。

【図２】本発明の実施例２を表わす断面図。

【図３】本発明の実施例３を表わす断面図。

【図４】本発明の実施例４を表わす断面図。

【図５】本発明の実施例５を表わす断面図。

【図６】本発明の実施例６を表わす断面図。

【図７】従来使われてきた密着型走査走査装置の断面を
表わす図。

【図８】棒状照明体の概念を表わす模式図。

【符号の説明】

１：光源装置，２：ロッドレンズアレイによる等倍結像
レンズ，３：センサー，４：原稿台，４ａ：原稿台の反
射面，４ｂ：原稿台の補助部品 ４ｃ：原稿台の補助部品，５：原稿面，６：棒状照明体
の導光体，６ａ：棒状照明体の光散乱面，７：走査装置
のフレーム，８：光線，９：ＬＥＤ，１０：透明体，１
１：薄いガラス板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/028

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿面を照明する光源装置、半径方向に
   屈折率分布を有するロッドレンズを複数本配列したロッ
   ドレンズアレイよりなる等倍結像系、原稿読み取り用セ
   ンサーよりなる走査装置において、 前記ロッドレンズの直径は０．１ｍｍ以上、０．４ｍｍ
   以下であり、前記レンズアレイと前記原稿面位置の間
   に、前記レンズアレイのレンズ面と当接させた透明体を
   設け原稿台とし、前記光源装置は、棒状透明体の端面に
   光源が設置され一側面が光散乱面となっていて光源から
   出射した光が該棒状透明体を伝播しつつ前記光散乱面に
   対向する側面から出射する構造の棒状照明体であり、該
   棒状照明体の光が出射する側面を前記原稿台に当接し、
   その当接面に対向する原稿台側面を反射面とし、前記原
   稿台を前記光源装置の導光体の一部として用いて棒状照
   明体からの出射光が原稿台を伝播して反射面で反射し原
   稿面を照明するようにしたことを特徴とする走査装置。
2. 【請求項２】 棒状照明体はロッドレンズアレイと平行
   に配置され、原稿台は２箇所対向するような反射面を有
   する構造をなし、棒状照明体から出射した光が両方の反
   射面で順次反射されて原稿面を照射するようにした請求
   項１記載の走査装置。