JP4170818B2 - 照明装置・原稿読み取り装置・画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタル複写機、汎用スキャナ等の読み取り装置における光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１８は原稿読み取り装置を有する画像形成装置の一例を示す図である。
同図において符号１１は感光体ドラム、１２は帯電装置、１３はクリーニング装置、１４は現像装置、１５は転写装置、１６は定着ローラ、１７は加圧ローラ、１８は定着ベルト、１９はテンションローラ、２０は給紙トレイ、２１は給紙ローラ、２２は搬送ローラ、２３はレジストローラ、２４は排紙ローラ、２５は排紙トレイ、９０は露光装置、１００は読み取り装置をそれぞれ示す。
感光体ドラム１１は副走査方向に回転しながら帯電装置１２によって表面を均一に帯電される。露光装置９０からの画像情報を担った光束Ｌにより、紙面に垂直な主走査方向に走査されて感光体１１は露光され、静電潜像が形成される。現像装置１４のトナーによって、静電潜像は顕像化され、トナー像となる。
【０００３】
給紙トレイ２０の最上位にある転写紙Ｐが、給紙ローラ２１により搬送ローラ２２に向けて送り出され、レジストローラ２３に突き当てられて停止する。感光体上のトナー像の形成にタイミングを合わせて、レジストローラから送り出された転写紙は、転写装置１５によってトナー像を転写され、定着ローラ１６と加圧ローラ１７の間でトナー像を定着され、排紙ローラ２４等によって排紙トレイ２５上に排紙される。
【０００４】
図１９は読み取り装置の構成概要図である。
同図において符号１は原稿台となるコンタクトガラス、２は第１キャリッジ、３は第２キャリッジ、４は結像レンズ、５は画像読み取り素子としてのＣＣＤ、６は光源、７は第１ミラー、８は第２ミラー、９は第３ミラーをそれぞれ示す。コンタクトガラス１上に、図示しない原稿を、原稿面を下に向けて置き、光源を点灯して、第１キャリッジ２を矢印Ａ方向に所定の速度で移動させる。このとき、第２キャリッジ３は、第１キャリッジ２の２分の１の速度で矢印Ｂ方向に移動させる。結像レンズ４は原稿面の画像を、第１ないし第３ミラー７、８、９を経由して、ＣＣＤ５に結像させる位置関係に配置されている。
キャリッジの移動中も結像レンズ４に対し、コンタクトガラス１面（原稿面）とＣＣＤ５が常に共役関係を保つので、常時、鮮明な画像がＣＣＤ５に取り込まれる。
【０００５】
図２０は原稿面とＣＣＤ５の共役関係を示す図である。
同図において、ＣＣＤ上の符号Ｒ、Ｇ、Ｂは３原色（赤、緑、青）別の読み取り用ＣＣＤラインを、原稿面上のＲ、Ｇ、Ｂは、各ＣＣＤラインに対応する読み取り位置をそれぞれ示す。
ＣＣＤの読み取り幅をａ、ＣＣＤの各ラインの間隔をｂとすれば、照明光はＣＣＤの位置に換算して副走査方向で少なくとも２ｂ＋ａの幅を必要とする。結像レンズによる結像倍率をｍ（ｍ＜１）とすると、原稿面での照明幅Ｃは、最低限Ｃ＝（２ｂ＋ａ）／ｍ である必要がある。製造誤差等を考慮した場合、若干大きめにしておく方がよいが、逆にあまり大きすぎると、有効に利用されない光量が多くなって、照明効率が低下する。
【０００６】
図２１は従来の光源による原稿面の副走査方向の照度分布を示す図である。
同図において符号１０は対向ミラー、１１は原稿が無い場合の光源および対向ミラーによる直接光の分布曲線、１２は白紙を置いた場合の２次反射等を含む実際の原稿面の照度分布曲線をそれぞれ示す。
従来、光源として、蛍光灯やキセノンランプのような放電管が用いられていたが、この場合、同図に示すような状態になっていた。
照度分布曲線１１は、上記Ｃの範囲に関して、ほぼ対称に分布しているが、照度分布曲線１２はやや右に偏った分布になっている。これは、光源６の照明範囲が広いため、上記Ｃの範囲以外の原稿面にも光が当たり、その原稿面からの反射光が光源６の管壁に当たって再反射し、光源直上付近の原稿を照らすためと考えられている。
【０００７】
このような照度分布曲線１２は、単に光量損失になるだけでなく、原稿固定と原稿移動の兼用型スキャナを構成する場合、さらなる不具合が生ずる。
図２２は、兼用型スキャナの照度分布を説明するための図である。
同図において符号１３はＡＤＦ用コンタクトガラス、１４、１５は不透明なガイド部材、１６、１７は原稿給送ローラ、１８はシート状原稿、１９はＡＤＦ側照度分布曲線をそれぞれ示す。
原稿固定の読み取りのときは、図１９に示したように、第１および第２キャリッジが移動する。これに対し、原稿移動の読み取りのときは、原稿給送用ローラ１６、１７によって、シート状原稿１８がＡＤＦ用コンタクトガラス１３の面に送り込まれ、光源６、対向ミラー１０によって照明された画像が第１ミラー７以下の結像光学系によってＣＣＤ５に読み取られる。
同図は移動原稿用の位置における照度分布曲線と、固定原稿用の位置における照度分布曲線を１つの図に表してある。
【０００８】
固定原稿用の位置における照度分布曲線１２は、図２１に示した分布と同様である。これに対し、移動原稿用の位置における照度分布１９は、光源６の直上部分が不透明部材であるガイド部材１５によってほぼ覆われているので、そこの領域からの反射がなく、したがって、不要な再反射もない。そのため、ＡＤＦコンタクトガラス１３の外側の領域はほとんど照度分布がなく、照度分布曲線１９は、図２１に示した直接光の照度分布曲線１１に非常に近い形になる。
これらの照度分布曲線の違いは、それぞれ単独では特に問題が生じないが、兼用型として、同一のＣＣＤを用いてスキャナを構成すると、新たな問題が２つ生ずる。
【０００９】
その問題の１つは、原稿面の照明光量の違い、および色別の光量バランスの違いである。照度分布曲線１９は照明範囲Ｃに関してほぼ対称であるのに対し、照度分布曲線１２は全体に光量が大きく且つ、ピーク値が右に偏っている。したがって、読み取り方式を変えながら同じＣＣＤで受光するとき、光量に対する感度と、色別の感度バランスを変更しなければならない。光量に対する感度は電気的にＡＧＣで処理できるが、色別の感度バランスの変更は別途考慮が必要である。
【００１０】
もう一つの問題は、固定原稿の場合に、原稿の副走査方向に関して、明暗の大きな違いを有する原稿であった場合に生ずる。すなわち、照度分布曲線１２のピーク値が右に偏っている理由が、原稿面からの反射光に対する光源管壁からの再反射である。したがって、管壁直上に原稿の明るい部分がある間は図２２に示す照度分布曲線１２のようになっているが、管壁直上が原稿の暗い部分になった場合、上記のような再反射がなくなり、むしろ照度分布曲線１９に近い曲線になる。このような変化に対して、前述のＡＧＣをすぐ利かせてしまうわけには行かない。なぜなら、この後引き続き上記の暗い原稿部分が読み取り範囲に入ってくるのであるから、性急にＡＧＣを利かせてしまうと、この原稿部分を暗い部分として正しく認識できなくなり、忠実な画像再現ができなくなるからである。
【００１１】
一度原稿面に当たった光の再反射による問題点を解消するため、所定範囲の光量の比を指定する提案がある（例えば、特許文献１ 参照。）。この方法によれば、原稿載置ガラスからの再反射の問題は解消するものの、光源として用いるＸｅランプ等の管壁からの再反射に関しては解決にならない。
照明光を狭い範囲に集めて読み取り範囲以外の照度を考慮しなくて済むような構成もある（例えば、特許文献２ 参照。）。これらは再反射の問題が発生しない点で優れているが、特別な工夫をしない限り、一般に照度分布が山形になるため、３ラインＣＣＤを用いるカラー画像読み取りの場合、３色の互いの照度が等しくならないという問題がある。
【００１２】
【特許文献１】
特開平２００１−２２２０７６号公報（第２頁、段落０００７〜００１０、第６図）
【特許文献２】
特開２００２−１２５０９８号公報（第４頁、段落００２５、第３図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
所望の範囲以外をなるべく照明せず、原稿固定と原稿移動の兼用型スキャナにおいても、読み取り方式の違いに対して特別な配慮をしないで済む照明装置、および画像読み取り装置を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、原稿の主走査方向に長く延びる所定の読み取り幅の読み取り領域を包含する少なくとも所定照明幅に光を照射して、該原稿からの反射光を画像読み取り素子によって読み取る原稿読み取り装置における照明装置において、点光源と、前記読み取り領域に出射面を向けて配置され、前記読み取り領域の中心付近に最大照度が位置するとともに前記読み取り領域内に高照度分布域が存在するように前記点光源からの光を導く導光体と、前記導光体の出射面から前記読み取り領域を副走査方向に超えた対向位置であって、前記原稿から反射して下方のミラーに入射する反射光の光路に沿って下方へ延びる支持部材に設けられ、前記出射面から出射した光の一部を前記読み取り領域に反射する対向反射板と、前記出射面の一部鉛直上方を前記導光体の主走査方向全体に亘って覆うように設けられ、前記読み取り領域外であって原稿面に対する前記導光体からの不要な光を遮断し、前記点光源および前記導光体を収容するとともに、下面は上記支持部材側へ延びてその先端は上記反射光の光路を挟んで上記支持部材の下端近傍に位置して前記原稿からの反射光を通過可能に延在するケーシングを兼ねる遮光部材と、を備え、前記高照度分布域を、前記読み取り領域にほぼ一致させたことを特徴とする。
請求項２の発明では、請求項１に記載の照明装置において、前記点光源が主走査方向に複数配置され、前記点光源間に、前記点光源からの光を前記導光体に対する入射角が小さくなるように反射する反射体を設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明では、請求項２に記載の照明装置において、前記反射体が台形状に形成され、その頂部が前記導光体の受け部としてなることを特徴とする。
請求項４の発明では、原稿読み取り装置において、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の照明装置を有することを特徴とする。
請求項５の発明では、画像形成装置において、請求項４に記載の原稿読み取り装置を有することを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に実施の形態に従って本発明を説明する。
図１、２は本発明の実施形態を説明するための図である。図１は副走査方向断面図、図２は一部分解斜視図である。
両図において符号１０１は導光体、１０２は反射板、１０６は遮光部材、Ｇは照度分布をそれぞれ示す。その他の符号は図１９に示した符号に準ずる。
光源６は主走査方向に並べた複数個の点光源ＬＥＤ６’からなる。導光体１０１は主走査方向に長く延びた一定幅のシリンドリカルレンズであり、ＬＥＤ６’の光束出射面に入射面を向け、原稿の読み取り領域に出射面を向けている。反射板１０２は、光源６から直接導光体１０１に入射する光束以外の光束を導光体１０１に向けるように配置される。
【００２９】
図１ではシリンドリカルレンズを平凸構成で示したが、両凸の構成でも、メニスカス系の凸凹の構成でも、正の屈折力を持ったものであれば使用し得る。このように構成すると、Ｇで示す照度分布のように、最大照度の辺りにほぼ平坦な分布が得られ、照明領域も所定の読み取り領域の幅にかなり近い幅に収めることができる。最大照度付近のほぼ一定な照度分布域を、高照度分布域と呼ぶことにする。高照度分布域は読み取り領域にほぼ一致させるようにする。
主走査方向に並べるＬＥＤ６’の数は、主走査方向の光量ムラとの関係で定める。数が多いほどムラの低減が図れるが、コストとの関係があるので、光量ムラが許容範囲に収まる程度に数を減らす努力をしている。
【００３０】
導光体１０１とコンタクトガラス１の間には遮光部材１０６が設けられている。遮光部材１０６は第１キャリッジのケーシングの一部を延長した形としてもよい。導光体を出射した光束は収斂性が良いので、そのままでも迷光は少ないが、導光体の直上の原稿面に至る光束を遮断するように遮光部材１０６を設ければさらに原稿面に対する不要な照明光が遮断できる。
導光体１０１と光源６との間の距離は次のように定める。副走査断面で見た場合、導光体１０１はレンズ作用を有している。図では光源６側に向いた面、すなわち光の入射面が平面で、コンタクトガラスに向いた面、すなわち光の出射面が凸面になっている。光源６は、導光体１０１の入射面側の焦点位置近傍に置かれる。具体的には原稿の読み取り幅と導光体１０１の幅および原稿面に対する照射角度との相対関係によって定まる。
【００３１】
仮に、照射角度が原稿面の法線に対し６０°傾いているとして、読み取り幅が３ｍｍの場合に、導光体の幅を３ｍｍ×√（３）／２＝２．６ｍｍとすれば、出射光束は平行光が丁度良い。したがって、この場合光源６は副走査方向のの中心を導光体１０１の入射面側焦線位置、すなわち、断面における焦点位置に合わせておけばよい。一般にＬＥＤ６’の副走査方向の大きさは０．５ｍｍ程度なので、この大きさを無視してもあまり大きな誤差にはならない。
【００３２】
実際問題として幅２．６ｍｍの細長い導光体を製作するのはかなり難しいので、例えば幅５．２ｍｍの導光体を用いるものとして考える。読み取り位置の中心部で光束の幅が２．６ｍｍになるように光束を収束させるとすれば、導光体１０１から原稿面までの距離の２倍の距離の位置にＬＥＤ６’の像を結ばせるように設定すればよいことになる。これは、上記の光束を平行にする場合に比べて、導光体１０１とＬＥＤ６’との距離を大きくすることによって達成できる。その大きくする量は、具体的には導光体１０１の焦点距離や、導光体１０１と読み取り位置中心までの距離等によって定まる。ただし、上記例の程度の導光体の焦点距離はかなり小さいので、光束の収束のために焦点位置から変化させる量はあまり大きくならない。
他の方法として、点光源の副走査方向の幅が、所定読み取り幅の大きさに結像するようにシリンドリカルレンズの配置を選んでも良い。例えば、副走査方向断面に関して、幅０．５ｍｍの点光源を２．６ｍｍの幅に結像させるとすれば５．２倍の結像倍率となる。この倍率になるように、ＬＥＤ６’と読み取り領域中心とを共役関係に配置すればよい。
【００３３】
図３は本発明の他の実施形態を説明するための図である。同図（ａ）は主要部の斜視図、同図（ｂ）は主走査方向断面図である。
同図において符号１０１’は導光体を示す。
導光体１０１’は平凸のシリンドリカルレンズを基本とし、凸面側を光束の出射面１０１’ｂとして読み取り領域に近接させて配置する。
本実施形態は、光源６としてＬＥＤ６’を２個用い、導光体の長手方向の端面から光束を入射させる構成である。図２に示した導光体１０１の長手方向端面から光束を入射させると、直進して対向面から出てしまう光束が多くなり、導光体１０１から読み取り領域へ出射する光束が少なくなる。そこで、図３に示す導光体１０１’のように、長手方向端部の光束の出射面と反対の側にかけて傾斜面を設け、光束の入射面１０１’ａとする。
【００３４】
ＬＥＤ６’は入射面１０１’ａにほぼ対面するように置かれ、主たる光束は入射面１０１’ａから導光体１０１’に入射する。光束は遠くへ行くほど拡散して弱くなる性質があるので、図示のように両側から照明する方が均一照明を得やすい。ＬＥＤ６’と入射面１０１’ａの間の空間によって入射面以外に洩れる光束は、図示を省略したが、図２に示した反射板１０２と同様な反射板を設ければよい。この場合はＬＥＤ６’が一端面につき１個なので、４角形に形成された入射面１０１’ａの４つの辺に沿った４枚の反射板で囲むようにすると良い。
また、導光体１０１’は光束の入射面１０１’ａと出射面１０１’ｂ以外の面をすべて反射面とする方がよい。反射面にする方法は、例えば高輝度アルミのような反射部材を貼り付けても良いし、アルミ蒸着のような方法で反射機能を持たせても良い。
【００３５】
アルミ蒸着のような方法の場合、蒸着に際してマスクをかけることにより、部分的に蒸着がかからないようにすることができ、この方法を用いると反射の度合いを場所によって異ならせることができる。すなわち、ＬＥＤ６’から近い部分は反射能力を小さくしておき、遠くになるにしたがって反射能力を高めるようにすることができる。高輝度のＬＥＤを使うことができれば、この方法によって、導光体１０１’の長手方向端面の片側からＬＥＤ１個のみで照明しても所望の照度分布を得ることが可能になる。あるいは、片側からの照明ではあるが、副走査方向に２個以上並べることも可能である。所定読み取り幅が広い場合などに対応できる。
ＬＥＤ６’から遠い側では出射面１０１’ｂに対する光束の入射角度が浅くなり、全反射領域になる可能性が高い。それを避けるため、出射面１０１’ｂは多層膜などによる反射防止膜を形成しておくとなお良い。
【００３６】
図４は本実施形態の主走査方向断面を示す図である。
同図において符号１０３は反射体を示す。
主走査方向に関しては複数のＬＥＤ６’の光束による照明光が、原稿読み取りにおいて画像ムラにならない程度の均一性になるよう配列の密度が考慮されている。ＬＥＤ６’からの光束の導光体１０１に対する入射角があまり大きいと、同図の左側に示したようにＬＥＤ６’から遠く離れた位置を照明してしまい、分布の制御がしにくくなるので、同図の右側に示したように、反射体１０３を置いて光束を導光体１０１に向けるようにするとよい。図では反射体１０３を断面３角形で示しているが、反射体１０３の頂部を平らな台形状に形成して、導光体１０１の受け部に利用すると導光体１０１の取付が楽になる。
図示は省略したが、ＬＥＤ６’は１列とは限らず、所定読み取り幅が広い場合などは、副走査方向に複数列設けても良い。
【００３７】
図５は副走査方向断面における照度分布の理想型を示した図である。
同図において符号Ｗｒは所定読み取り幅、Ｗ０は所定照明幅、Ｌは読み取りに十分な照度をそれぞれ示す。
同図において実線で示したグラフＧｉは、読み取りに必要な領域のみを照明する理想の照度分布を示す。破線で示したグラフＧｒは実際に生じやすい照度分布の一般形を示す。
照明装置は複数の部品の積み上げで構成されるため、部品が許容される製造誤差（公差）内に収まっていたとしても、その誤差によって照明される位置は微妙にずれが生ずる。部品が公差内においてどのようにばらついても、必ず読み取り位置を照明するためには、所定照明幅Ｗ０を所定読み取り幅Ｗｒより大きくしておかねばならない。所定照明幅Ｗ０の決め方について以下に述べる。
【００３８】
図６ないし８は画像読み取り素子の副走査方向における読み取り幅、すなわち、受光幅に対応する、読み取り位置における所定読み取り幅の関係を示す図である。図６は３色用ＣＣＤ、図７は黒を含めた４色用のＣＣＤ、図８はモノクロ（単色）用のＣＣＤにそれぞれ対応する関係図である。図はそれぞれ６００ＤＰＩで原稿を読み取る場合の例を示している。
図６において結像レンズ４の右側に示したＣＣＤ５は、幅０．０１ｍｍの３本のラインセンサが間隔０．０４ｍｍ開けて並んでいる。これに対し、結像レンズの左側に示した原稿位置Ｇでは、１本の読み取り幅約０．０４２３ｍｍとして、４本分の間隔を空けて３色分を読み取るように、レンズを含めた相互の配置を定めている。したがって、原稿位置とＣＣＤ位置は結像レンズ４に関して共役位置になっている。所定読み取り幅Ｗｒは約０．３８１ｍｍとなり、原稿側から見た結像倍率は４．２３分の１になる。
【００３９】
図７の場合は、図６に示した３色用のラインセンサに対し、少し離れた位置にモノクロ専用のラインセンサを追加した形になっている。ここに示したＣＣＤはセンサの幅が０．００５ｍｍ、ラインセンサの間隔がセンサの幅の８倍のものである。モノクロ用のセンサはセンサ幅の１２倍離れた位置にある。
上記と同様な考え方で読み取り幅Ｗｒを求めると、Ｗｒ＝１．２３ｍｍとなり、同様に結像倍率は８．４７分の１になる。
図８の場合は０．００４７ｍｍのラインセンサ１本からなるＣＣＤを用いる。この場合は読み取り幅が最も小さくて、Ｗｒ＝０．０４２３ｍｍあれば良いことになる。この例では結像倍率は９分の１である。
なお、画像読み取り素子としてはＰＤＡなど、ＣＣＤ以外のラインセンサも使用可能である。
【００４０】
図９は製造誤差による読み取り位置の変化を説明するための図である。
同図において符号θは第２ミラーの角度誤差、ｘは第２キャリッジの上下位置誤差、Ｘは部品等の製造公差によって生ずる変動幅をそれぞれ示す。
図は一例として、第２キャリッジ３が、設計上の位置から上下方向にずれ、第２ミラー８が設計上の角度からずれた場合の、読み取り光線のずれを示している。ただし、その他の部品に誤差がなかった場合を前提としている。
図においてｘ１、ｘ２は第２キャリッジ３自身の上下方向の最大変位量、θ１、θ２は第２ミラーの角度の最大変位量、Ｘａ、Ｘｂは結果としての読み取り位置の設計位置からの最大ずれ量をそれぞれ示す。Ｘ＝Ｘａ＋Ｘｂは製造誤差に対する余裕度に相当する。すなわち、所定照明幅Ｗ０はＷ０＝Ｗｒ＋Ｘで定義される。
【００４１】
第２キャリッジ３が図の上方向に最大変位ｘ１だけ移動したとき、第２ミラー８が最大角度θ１傾いたとき、原稿面Ｇ上の読み取り位置は上方向に最大のずれ量Ｘａを示す。同様にｘ２とθ２の組合せで下方向で最大のずれ量Ｘｂを示す。
読み取り位置を設計から狂わす要因は他にもたくさんあるので、公差の積み上げのままにしておくと、読み取り位置のずれ量が実用的でない大きさになってしまう。そこで、通常は原稿からＣＣＤに至る光路のいずれかに調整部分を設けてそれらの誤差を吸収するようにしている。それでも最終的な誤差を完全になくすことはできないので、例えば、原稿位置における読み取り位置の許容誤差をカラー機の場合でＸａ＝Ｘｂ＝０．１ｍｍ、モノクロ機の場合でＸａ＝Ｘｂ＝０．５ｍｍのように定める。
【００４２】
ＣＣＤのサイズに由来する読み取り幅Ｗｒに対し、上記許容誤差を吸収するための余裕度を含んだ所定照明幅Ｗ０は、ＣＣＤの構成、読み取り解像度等の組合せによって定まるが、図６ないし図８の例に上記の許容誤差を当てはめると、図６の場合所定照明幅Ｗ０＝０．５８１となる。図７の場合は一方の端にモノクロセンサを有しているので、カラー側の許容誤差は０．１ｍｍ、モノクロ側の許容誤差は０．５ｍｍとなるので、Ｗ０＝１．８３ｍｍとなる。図８の場合は単純に和を求めればよいのでＷ０＝１．０４２３ｍｍとなる。
【００４３】
光源装置が上記の所定照明幅Ｗ０を過不足なく丁度照明できれば理想的であるが、導光体の設定角度、ＬＥＤとの相対位置等、光源側にも誤差の発生する要因が幾つかある。これらの誤差を吸収するため調整機構を設けることは通常行われる方法であるが、やはり最終的な誤差をなくすことは難しい。そのため、実照明幅Ｗ１は上記の吸収しきれない誤差のための余裕度αを設定し、Ｗ１＝Ｗ０＋αとなるように光源装置の設計をする。
【００４４】
図１に示したような光源装置では、所定の実照明幅Ｗ１を高照度分布域としてほぼ均一な照度Ｌで照明した場合、その範囲の外側を理想どおり照度０にすることはできない。しかし、従来技術の説明で述べたように、上記範囲外はなるべく照明光が届かないようにしたい。図５の破線で示すように、実照明幅Ｗ１を超えた領域では照度が急峻に低下するような分布になればよい。最大照度Ｌに対し照度がその半分、すなわちＬ／２になる位置を結ぶ幅を半値幅と呼ぶが、本実施形態では半値幅を所定照明幅Ｗ０の３倍以内、望ましくは２倍以内に抑えることを目標としている。３倍の場合で言えば、半値レベルの点の、所定照明幅Ｗ０からの片側のはみ出し量の幅がＷ０に等しいことを意味する。
【００４５】
図７の例で言えば、Ｗ０＝１．８ｍｍであるから、この場合の照度分布の半値幅は５．４ｍｍであり、所定照明幅Ｗ０からはみ出す幅は片側１．８ｍｍとなる。このように、幅が非常に小さい上、この位置では照度が最大照度Ｌの半分になっているので、この位置における原稿の明暗の違いから生ずる再反射の違いは、読み取り位置の照度にほとんど影響を与えない。、
【００４６】
図１０は図１に示した構成の光源装置による照度分布の一例を示す図である。図において実線は本発明による照度分布、破線は従来のキセノンランプによる照度分布をそれぞれ示す。本実施例では、所定照明幅Ｗ０＝２．５ｍｍ、実照明幅Ｗ１＝２．９ｍｍ、半値幅７．５ｍｍでＷ０の丁度３倍であった。破線で示した従来例の照度分布では、半値幅は２３．２ｍｍとなり、所定照明幅Ｗ０の９倍以上になっている。特に、光源直上の原稿領域では所定照明幅Ｗ０からはみ出している量は約１７ｍｍであり、片側だけでＷ０の６．７倍にもなっている。
【００４７】
これまで最大照度をＬとして、実照明幅Ｗ１の高照度分布域は一定値を示すごとく取り扱ってきたが、図１０の照度分布にもわずかに表れているように、ほぼ一定値であっても細かく見ると多少の変動がある。照度がほぼ一定の範囲の中にも複数の極大値があり、複数の極小値がある。極大値の中の最大値をＬｍａｘとし、極小値の中の最小値をＬｍｉｎとする。物体の表面粗さの定義に似せて、照度の平坦度δの定義を次の通りに定める。
δ＝（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／Ｌｍａｘ
かっこ内は変動の幅を表している。分母は本来ならこの範囲の照度の平均値を用いるべきであるが、平均値は簡単に得られないので、一番測定しやすい最大値を分母として用いた。
【００４８】
照度の平坦度δは数値が小さいほど平坦度が高いと言えるので、０であることが理想である。が、現実は０になしえないので、許容値を設定することになる。カラー読み取りの場合、平坦度が悪いと、場合によってはカラーバランスが崩れることがある。明らかなカラーバランスの崩れが発生しない限界としてδは１２％以内であることが望ましい。モノクロ読み取りの場合は、多くの場合、読み取りデータは２値化するので、２値化の閾値を濃度５０％に設定した場合で、δが３０％くらいまでは読み取りミスが起きない。ただし、写真の再現を目標にしている場合はカラー並みかそれ以上の高い平坦度が必要になる。
【００４９】
図１１は本発明による光源装置の効果を説明するための図である。
同図において、照度分布のグラフは模式的に示している。
本発明によれば、原稿移動型の読み取り装置において、光源装置による照明幅はほぼＡＤＦ用コンタクトガラス１３の幅の中に収まっている。不透明部材１４、１５によって、照度分布の裾の部分はわずかに遮断されるが、この領域は読み取り範囲外であるため原稿移動読み取りに関しては何の影響もない。
原稿固定型の読み取り方式に移った場合、照度分布の上記した裾の部分は、光源装置の直上部分にあり、従来からの再反射の問題と同じことが起きそうであるが、この裾の領域の光量は全体光量に対し非常に小さくなっているので、再反射光が読み取り光量に与える影響はほとんどない。
【００５０】
図１２は本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
同図において符号１０４は反射部材を示す。
反射部材１０４は導光体１０１の長手方向全域に亘って側面に設けられている。反射部材１０４は導光体１０１と別部材を貼り付けてもよいが、アルミ蒸着などで鏡面にしてもよい。
このようにすることにより、ＬＥＤからの光束の内、角度によって導光体側面から出ていってしまう光を照明領域の方に戻すことができる。
【００５１】
図１３は本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
同図において符号１０５は反射体兼補強部材を示す。
本実施形態は、導光体１０１’の両側面が平行でない点に特徴がある。ＬＥＤに向いた入射面は、ＬＥＤの発光面を覆える程度の小さな開口幅を有し、出射面はその幅より大きな開口幅を有している。
元々、ＬＥＤからの発散光は導光体の中でも発散を続け、出射面を出ることによって平行光束もしくは収束光束になっているので、主要な光束に関しては図１の構成の場合とほとんど変わらない。導光体の中で側面の反射面に至った光線は、反射面によって反射されるが、両側の反射面が光の進行方向に対して開き角になっているので、反射後の光線の進行方向があまり大きく変化せず、読み取り領域に到達しやすくなる。
【００５２】
反射体兼補強部材１０５のＬＥＤに向いた面１０５ａは図１における反射板１０２の役目を担い、且つ、全体としてＬＥＤ基板の補強の役割をしている。その上部開口部は導光体１０１’の受け台も兼ねている。
こうすることによって、細長いＬＥＤ基板の撓みやすさが解消され、また、導光体１０１’の位置決めも容易になり、組み付け精度も保証できて、組み付け工程が非常に楽になる。
図では断面のため、２つの反射体兼補強部材１０５が示されているが、ＬＥＤの存在しない部分で両者を連結させた一体物で作ればなお組み付け精度が高くなる。
【００５３】
図１４は本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
同図において符号２０１は導光体、２０２は凹レンズ系シリンドリカルレンズ、２０３は凸レンズ系シリンドリカルレンズ、２０４は反射部材をそれぞれ示す。
本実施形態では、導光体２０１は、凸レンズ系シリンドリカルレンズと凹レンズ系シリンドリカルレンズの２枚組の複合体になっており、合成では正の屈折力を有している。
副走査方向の断面で見て、凸シリンドリカルレンズ（以下断面で説明する場合は、簡略化のためシリンドリカルレンズのことを単にレンズと称す。）２０３の点光源６’側の焦点より遠い位置に点光源６’を置く。点光源６’を出て凸レンズ２０３に入る発散光束は、出射面から収束光として出ていく。この収束光は凹レンズ２０２に入射するが、上記収束光の収束点が、凹レンズ２０２の原稿側の焦点に一致するような位置関係に配置しておくと、凹レンズ２０２を出た光束は、光軸に平行な平行光束として出射する。
【００５４】
このような構成にすることによって、点光源６’から出て広角度に発散する光束を、狭い範囲の平行光束に変換することができる。したがって、その中心光線を読み取り領域の中心にほぼ一致させてやれば、読み取り領域をほぼ均一に照明することができる。高照度分布域が読み取り領域にほぼ一致するよう凸レンズと凹レンズの組み合わせを選べば、不要な領域を照明することなく、光束の利用効率を高めることができる。照明光はコンタクトガラスに対し角度をもって入射するため、ガラス面で屈折が生ずる。したがって、高照度分布域を読み取り領域に一致させる場合、常にこの屈折分を考慮するものとする。
本実施形態では、点光源を置く位置は結果的に、凸レンズと凹レンズの合成の焦線位置になっている。
反射部材２０４は凸レンズ２０３と凹レンズ２０２を保持するための保持部材を兼ねると良い。
【００５５】
図１５は本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
同図において符号３０１は導光体としてのシリンドリカルレンズ、３０２は副走査方向の断面が放物線をなす反射板をそれぞれ示す。
図１３に示した実施形態では、点光源６’から出て反射面１０５ａに達した光は、場合によっては２回反射もあり得るが、必ず導光体１０１’に入射する。しかし、それらの光は導光体１０１’を出射するときの出射方向が十分規制できない。
そこで、本実施形態のように、反射板３０２の反射面を、光軸（対称軸）が読み取り領域のほぼ中心に向いたシリンドリカルな放物面鏡とし、副走査方向断面においてその焦点位置に点光源６’が一致するように配置する。このようにすると、点光源６’から出て反射板３０２に達した光線はすべて光軸に平行に進む。
【００５６】
シリンドリカルレンズ３０１は片面が平面で、他面が凸の曲面に形成されている。どちらを光束の入射面としても良いが、図では平面側を点光源６’に向けている。
反射板３０２の開口部より内側に向けて出射する光束は、反射板に到達しないので、この領域の光束はすべてシリンドリカルレンズ３０１に入射するようにシリンドリカルレンズ３０１の入射面を配置する。このとき、点光源６’の発光中心がシリンドリカルレンズ３０１の焦線位置に一致するよう、且つ、光軸が反射板３０２の光軸と一致するよう配置すると、シリンドリカルレンズ３０１からの出射光はすべて光軸に平行な光束となる。結局、点光源６’から出射したすべての光束は平行光となって原稿面に達する。ここでいうシリンドリカルレンズの光軸とは、凸面の曲率中心を通り、平面部に垂直な直線とする。
【００５７】
シリンドリカルレンズ３０１と反射板３０２の間は光束が通過するので、開けておく必要がある。そのため、シリンドリカルレンズ３０１の保持は、長手方向（主走査方向）端部において行うことになる。
反射板３０２は同図に仮想線で示すように、放物面の内面を有する樹脂成型品とし、放物面に鏡面加工を施したものでも良い。
この構成においても、原稿面に対する不要な照明光を遮断するために、シリンドリカルレンズ３０１の直上、すなわち、シリンドリカルレンズ３０１とコンタクトガラス１との間に遮光部材１０６を設けても良い。また、シリンドリカルレンズ３０１の出射面から読み取り領域を超えた対向位置に対向反射板を設けても良い。こうすることによって、予定外に発生する迷光もほぼ読み取り領域に戻されることになる。
【００５８】
図１６は本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
同図において符号４０１は導光体、４０２は副走査方向の断面が放物線をなす反射板をそれぞれ示す。
反射板４０２は、図１５に示した実施形態と同様の構成および配置になっている。
本実施形態における導光体４０１は、点光源６’側に凸面を有する凸レンズ系シリンドリカルレンズ部４０１ａに両面が平行平面である平板部４０１ｂを一体化させた複合形状となっている。この場合の、副走査方向断面におけるシリンドリカルレンズの光軸は、凸面の曲率中心を通り、上記平行平面に垂直な直線と定義する。
【００５９】
点光源６’の発光点中心が、シリンドリカルレンズの焦線に一致するよう配置し、その光軸は反射板４０２の光軸に一致させてある。反射板４０２の開口部より内側に向けて出射する光束は、すべてシリンドリカルレンズ部４０１ａに入射するよう構成されている。副走査断面において、点光源６’はレンズの焦点位置にあるので、出射光はすべて平行光束になる。
点光源６’から出射して、反射板４０２に達した光線は、光軸と平行に反射され、導光体４０１の平板部４０１ｂに垂直入射する。したがって、光線は直進し、平板部４０１ｂを出射後も光軸と平行のまま原稿面へと向かう。
シリンドリカルレンズの光軸が反射板４０２の光軸に合わせてあるので、点光源６’から出た光束は、すべて光軸に平行な平行光束になって原稿面へむかう。
【００６０】
図１７は本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
同図において符号５０１は光源基板、５０２は支持基板をそれぞれ示す。
点光源６’は導光体と共に光源基板５０１に保持されており、光源基板５０１は支持基板５０２に支持されている。支持基板５０２は、その曲げ部５０２ａにあけられた長穴５０２ｂを介して、第１キャリッジ２の水平基板２ａにあけられたネジ穴２ｂに対し、止めネジ５０３によって、副走査方向に調整可能に取り付けられている。例えば、最初に取り付けたときの照明光の照度分布曲線が、Ｇ’に示すようにその中心が読み取り領域中心とずれていた場合、止めネジ５０３を緩めた状態で、支持基板５０２を第１キャリッジ２に対して副走査方向に移動させ、照度分布曲線Ｇのように、高照度分布域の中心を読み取り領域の中心に一致させる。調整が済んだら止めネジ５０３を締め付けて、支持基板５０２を第１キャリッジ２に固定する。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、ＬＥＤの直前に導光体を設けるという簡単な構成の光源装置を用い、所望の範囲のみを重点的に照明できる照明装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態を説明するための図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明するための図である。
【図４】本実施形態の主走査方向断面を示す図である。
【図５】副走査方向断面における照度分布の理想型を示した図である。
【図６】画像読み取り素子の読み取り幅に対応する、読み取り位置における読み取り幅の関係を示す図である。
【図７】画像読み取り素子の読み取り幅に対応する、読み取り位置における読み取り幅の関係を示す図である。
【図８】画像読み取り素子の読み取り幅に対応する、読み取り位置における読み取り幅の関係を示す図である。
【図９】製造誤差による読み取り位置の変化を説明するための図である。
【図１０】図１に示した構成の光源装置による照度分布の一例を示す図である。
【図１１】本発明による光源装置の効果を説明するための図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１８】原稿読み取り装置を有する画像形成装置の一例を示す図である。
【図１９】読み取り装置の構成概要図である。
【図２０】原稿面とＣＣＤの共役関係を示す図である。
【図２１】従来の光源による原稿面の副走査方向の照度分布を示す図である。
【図２２】兼用型スキャナの照度分布を説明するための図である。
【符号の説明】
１ コンタクトガラス
２ 第１キャリッジ
３ 第２キャリッジ
５ ＣＣＤ
６ 光源
７ 第１ミラー
１０ 対向反射板としての対向ミラー
１２ 照度分布曲線
１００ 原稿読み取り装置
１０１ 導光体
１０２ 反射板
１０３ 反射体
１０４ 反射部材
１０５ 反射体兼補強部材

Claims (5)

1. 原稿の主走査方向に長く延びる所定の読み取り幅の読み取り領域を包含する少なくとも所定照明幅に光を照射して、該原稿からの反射光を画像読み取り素子によって読み取る原稿読み取り装置における照明装置において、
   点光源と、
   前記読み取り領域に出射面を向けて配置され、前記読み取り領域の中心付近に最大照度が位置するとともに前記読み取り領域内に高照度分布域が存在するように前記点光源からの光を導く導光体と、
   前記導光体の出射面から前記読み取り領域を副走査方向に超えた対向位置であって、前記原稿から反射して下方のミラーに入射する反射光の光路に沿って下方へ延びる支持部材に設けられ、前記出射面から出射した光の一部を前記読み取り領域に反射する対向反射板と、
   前記出射面の一部鉛直上方を前記導光体の主走査方向全体に亘って覆うように設けられ、前記読み取り領域外であって原稿面に対する前記導光体からの不要な光を遮断し、前記点光源および前記導光体を収容するとともに、下面は上記支持部材側へ延びてその先端は上記反射光の光路を挟んで上記支持部材の下端近傍に位置して前記原稿からの反射光を通過可能に延在するケーシングを兼ねる遮光部材と、
   を備え、
   前記高照度分布域を、前記読み取り領域にほぼ一致させたことを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記点光源が主走査方向に複数配置され、前記点光源間に、前記点光源からの光を前記導光体に対する入射角が小さくなるように反射する反射体を設けたことを特徴とする照明装置。
3. 請求項２に記載の照明装置において、
   前記反射体が台形状に形成され、その頂部が前記導光体の受け部としてなることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の照明装置を有することを特徴とする原稿読み取り装置。
5. 請求項４に記載の原稿読み取り装置を有する画像形成装置。

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