JP4641883B2 - 原稿照明装置、および画像読取装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば複写機、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置に備え、原稿面の画像内容を読み取る画像読取装置に関する。および、そのような画像読取装置などにおいて、蛍光ランプ等の長尺光源からの光束を集光して原稿面上を照射する原稿照明装置に関する。

従来、複写機などの画像形成装置には、原稿内容を読み取るべく画像読取装置を備える。この種の画像読取装置では、長尺光源として例えば蛍光ランプを使用し、蛍光ランプとしては一般的にキセノンランプを用いていた。キセノンランプは、通常直径が１０ｍｍ程度のものを使用することが多い。このキセノンランプは、ハロゲンランプより輝度は低いが、可視光を発している部分の面積が広いため発光光量が大きく、消費電力に対する発光効率が高い。

発光光量は、その蛍光塗料が塗られている面積にほぼ比例する。そこで、ガラス管の直径を大きくして蛍光塗料をより広く塗布すると、発光光量を増すことができる。しかし、ガラス管の直径を大きくすると、原稿照明装置が大型化し、ひいては画像読取装置が大きくなってしまう。

図８には、従来の画像読取装置の要部概略構成を示し、図９には、その画像読取装置の原稿照明装置で用いるキセノンランプの縦断面を示す。

図から判るとおり、一般的な原稿照明装置では、１本のキセノンランプ１と１枚の反射板２を備える。キセノンランプ１は、厚さ０．５〜１ｍｍ程度の筒状の透明ガラス管３を用い、その内周面に角度θの開口角の範囲を除いて蛍光塗料４を塗布してアパーチャ（開口部）５を形成するとともに、内部にキセノンガスを封入する一方、アパーチャ５の両側の外周面に対向電極６・７を設けてなる。

そして、対向電極６・７に数百Ｖの交流電圧を加えることで放電を生じ、この放電により流れる電子がガラス管３の内部を通過するときキセノン原子と衝突して紫外線を発生する。紫外線が蛍光塗料４に照射されると、蛍光物質を励起して可視光を発してアパーチャ５から外部に光束を放射する。外部に放射した光束の一部は、図８中Ｌ１で示すように、反射板２を介して、原稿載置用透明ガラス８上に載置した原稿の原稿面の読み取り領域ａを照射する。光束の残りの一部は、図８中Ｌ２で示すように、キセノンランプ１から外部に放射した光束で読み取り領域ａを直接照射する。原稿面からの反射光は、図８中Ｌ３で示すように、第１ミラー９から、図示せぬ第２ミラー、第３ミラーを経由して結像レンズを通し、撮像素子であるＣＣＤセンサで画像情報として読み取る。

特開平１１−１９６２３１号公報 特開２００４−７０１８７号公報

しかしながら、例えば高生産性を持つ高速フルカラースキャナなどでは、原稿照明光量を多くする必要がある。ところが、キセノンランプ１で高光量を確保するには、蛍光塗料４の塗料面積を増やし、つまりガラス管３の径を大きくし、かつ多くの電流を与えなければならない。ガラス管３の径を大きくすると、アパーチャ５の面積も広くなるから、反射板２も大きくしなければならず、原稿照明装置全体がかなり大型化する問題があった。

また、キセノンランプ１は、発光面積が大きく、かつアパーチャ５から光束を放射することから、放射する光束を拡散して、光束照射領域である読み取り領域ａに集光することが困難である。例えば図８に示す従来例では、キセノンランプ１で不必要領域ｂまで照射してしまい、その反射光束がキセノンランプ１や反射板２を経由して再度原稿面を照射することとなった。

そして、この反射光束の光量が多い場合には、原稿の濃度によって照明光量が変化してしまい、例えば濃度が低い原稿のときにはより濃度が低く、高い原稿のときにはより濃度が高くなった。つまり、原稿の濃度差に比して読み取った画像情報の濃度差が大きくなり、原稿内容を読み取って再現する原稿読み取り再現性が悪くなるという問題があった。

そこで、この発明の第１の目的は、原稿照明光量を大きくする必要がある原稿照明装置において、長尺光源からの光束を原稿上の光束照射領域に集光して光束照射領域以外への照射を大幅に少なくし、小型化を可能とすることにある。

この発明の第２の目的は、同様に長尺光源の光束の集光性能を向上して不必要な光束照射を低減し、有効光束を多くすることで反射板を小さくすることを可能とし、原稿照明装置をより一層小型化することにある。この発明の第３の目的は、長尺光源の交換を容易としてメンテナンス性を向上することにある。

この発明の第４の目的は、高生産性を持つ高速読み取り可能な画像読取装置において、長尺光源からの光束を読み取り領域に集光して原稿上の読み取り領域以外への照射を大幅に少なくし、小型化を可能とするとともに、読み取った画像情報の濃度差を少なくして原稿再現性を向上することにある。

請求項１に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、長尺光源からの光束を反射板で集光して原稿面上を照射する原稿照明装置において、
長尺光源を２つ設けるとともに、反射板として、長尺光源の光束をそれぞれ反射する第１の反射板と、その第１の反射板で反射した光束を集光して原稿面上を照射する第２の反射板とを備え、
前記第１の反射板は、前記長尺光源の下方より、前記原稿面からの反射光の光路から離間する方向に向けて延設する一方、前記第２の反射板は、その延設する側の前記第１の反射板の上方に設けられており、その反射光が前記長尺光源の上方を通過して前記原稿面上を照射し、
前記原稿面からの反射光の光路を挟んで２つの前記長尺光源の各々を配置し、各長尺光源、その前記第１の反射板および前記第２の反射板のすべてを光路に対して同じ側に配置する、ことを特徴とする。そして、２つの長尺光源からの光束を、それぞれ第１の反射板で反射して第２の反射板で集光し、原稿面上を照射する。

請求項２に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、請求項１に記載の原稿照明装置において、第１の反射板および第２の反射板を各々楕円形状とし、ともに互いの一方の焦点を共通位置として配置する、ことを特徴とする。そして、２つの長尺光源からの光束を、各々楕円形状の第１の反射板および第２の反射板でそれぞれ集光して原稿面上を照射する。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の原稿照明装置において、第１の反射板は、他方の焦点をほぼ長尺光源の中心とし、第２の反射板は、他方の焦点を原稿面上の光束照射領域の近傍とする、ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上述した第３の目的も達成すべく、請求項１ないし３のいずれか１に記載の原稿照明装置において、長尺光源として同一のものを２つ設ける、ことを特徴とする。そして、いずれの長尺光源を交換するときにも、区別なく同じものと交換する。

請求項５に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、画像読取装置において、請求項１ないし４のいずれか１に記載の原稿照明装置を備え、原稿面からの反射光をミラーで反射して撮像素子へと導く、ことを特徴とする。そして、長尺光源からの光束を反射板で集光して原稿面上を照射し、原稿面からの反射光をミラーで反射して撮像素子へと導く。

請求項６に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、請求項５に記載の画像読取装置において、原稿面からの反射光の光路を挟んで両側に長尺光源および反射板をともに対称に備える、ことを特徴とする。そして、２つの長尺光源からの光束を各々反射板で集光して、原稿面からの反射光の光路を挟んで両側から原稿面上を照射する。

請求項１に記載の発明によれば、２つの長尺光源を設けてそれらからの光束で原稿面上を照射するので、原稿照明光量を必要とする原稿照明装置にあっても、各長尺光源をその反射板とともに大型化する必要なく十分な光量を確保し、小型化を可能とすることができる。また、長尺光源からの光束を、それぞれ第１の反射板で反射して第２の反射板で集光し、原稿面上を照射するので、各長尺光源からの拡散光を２つの反射板で確実に集光して光束照射領域以外への照射を大幅に少なくし、読み取り画像情報の濃度差が大きくなることを防ぎ、原稿読み取り再現性を向上することができる。

請求項２に記載の発明によれば、第１の反射板および第２の反射板を各々楕円形状とし、ともに互いの一方の焦点を共通位置として配置し、２つの長尺光源からの光束を、各々楕円形状の第１の反射板および第２の反射板でそれぞれ確実に集光して原稿面上を照射するので、読み取り画像情報の濃度差が大きくなることをさらに防ぎ、なお一層原稿読み取り再現性を向上することができる。

請求項４に記載の発明によれば、長尺光源として同一のものを２つ使用し、いずれの長尺光源を交換するときにも、区別なく同じものと交換するので、例えば寿命となったり破損したりしたとき、長尺光源を互いの区別なく、単体で交換可能として交換を容易とし、メンテナンス性を向上することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４のいずれか１に記載の原稿照明装置を備え、長尺光源からの光束を反射板で集光して原稿面上を照射し、原稿面からの反射光をミラーで反射して撮像素子へと導くので、高生産性を持つ高速読み取り可能な画像読取装置にあっても、原稿照明装置の各長尺光源をその反射板とともに大型化する必要なく十分な光量を確保し、原稿照明装置の小型化を可能とすることができる。また、各長尺光源からの拡散光を反射板で確実に集光して光束照射領域以外への照射を大幅に少なくし、読み取り画像情報の濃度差が大きくなることを防いで、原稿読み取り再現性を向上することができる。

請求項６に記載の発明によれば、２つの長尺光源からの光束を各々反射板で集光して、原稿面からの反射光の光路を挟んで両側から原稿面上を照射するので、両側からほぼ均等に照射して、例えば切り貼り原稿で発生しやすい原稿影をキャンセルすることができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、この発明による画像読取装置の要部概略構成を示す。図２には、その画像読取装置の原稿照明装置で用いる長尺光源の斜視図である。

図中符号１０は、支持体である。支持体１０は、その上に、原稿載置用の透明ガラス１２を備え、内部に２つの長尺光源１３を２列に平行に並べて千鳥配置する。長尺光源１３は、キセノンランプ等の蛍光ランプで、細長い筒状の光源であり、例えば図９に示す従来例のように開口角θのアパーチャ（開口部）を形成するとともに、内部にキセノンガスを封入する一方、アパーチャの両側の外周面に対向電極を設けてなる。そして、図２に示すように、両端を個別のホルダ１４で、直接または間接的に支持体１０に取り付けている。

そのような長尺光源１３の下側には、各長尺光源１３ごとに反射板１５を設ける。それらの反射板１５は、各々縦断面楕円形状とし、それらの互いに近接する内側端を上向きに立ち上げてそれらに付加して光束遮蔽部１６を一体に形成する。そして、両側の光束遮蔽部１６間に、後述する原稿面からの反射光の光路１７を形成し、光束遮蔽部１６でその光路１７内に、原稿面からの反射光以外の光束が入り込むことを阻止する。

それらの反射板１５の下側には、支持体１０内を上下に仕切る仕切り板１８を設ける。仕切り板１８には、光路１７位置にスリット１９をあける。そして、支持体１０内の、そのスリット１９位置の下方に第１ミラー２０を傾斜して設置する。

これにより、２つの長尺光源１３からの光束を、各長尺光源１３ごとに設ける楕円形状の反射板１５でそれぞれ集光して、透明ガラス１２上に載置した不図示の原稿の原稿面Ａを照射する。そして、原稿面Ａからの反射光を光路１７を通してスリット１９を通過し、第１ミラー２０に当てる。第１ミラー２０の反射光は、図示せぬ第２ミラー、第３ミラーなどを経由して結像レンズを通し、撮像素子である例えばＣＣＤセンサに入れて原稿内容を画像情報として読み取る。

このように、図示画像読取装置では、２つの長尺光源１３からの光束を楕円形状の反射板１５で集光して原稿面Ａ上を照射し、原稿面Ａからの反射光を第１ミラー２０で反射して撮像素子へと導くので、高生産性を持つ高速読み取り可能な画像読取装置にあっても、原稿照明光量を多くして原稿照明装置の各長尺光源１３をその反射板１５とともに大型化する必要をなくし、原稿照明装置の小型化を可能とすることができる。また、各長尺光源１３からの拡散光を楕円形状の反射板１５で確実に集光して原稿面Ａ上の光束照射領域Ｂ以外への照射を大幅に少なくし、読み取り画像情報の濃度差が大きくなることを防いで、原稿読み取り再現性を向上することができる。

なお、反射板１５の楕円形状は、一方の焦点がほぼ長尺光源１３の中心となり、他方の焦点が光束照射領域Ｂの近傍となるようにする。このようにすると、各長尺光源１３からの光束は、光束照射領域Ｂに集光して光束照射領域Ｂ以外を無駄に照射することをなくし、フレア光のもととなる光束を減らすことができる。

ところで、図示例の画像読取装置では、長尺光源１３および反射板１５として同一のものを２つずつ使用する。これにより、長尺光源１３として同一のものを２つ使用し、例えばいずれの長尺光源１３を交換するときにも、同じものであるので、寿命となったり破損したりしたとき、互いの区別なく、しかも長尺光源１３を個別のホルダ１４を取り外して単体で交換可能とし、交換を容易としてメンテナンス性を向上することができる。

そして、原稿面Ａからの反射光の光路１７を挟んで両側に長尺光源１３および反射板１５を対称に備え、それらを折り返すように配置する。これにより、２つの長尺光源１３からの光束を各々反射板１５で集光して、原稿面Ａからの反射光の光路１７を挟んで両側から原稿面Ａ上を照射するので、両側からほぼ均等に照射して、例えば切り貼り原稿で発生しやすい原稿影をキャンセルすることができる。

さて、図示例では、透明ガラス１２の内側に、原稿面Ａ上の光束照射領域Ｂ以外を遮蔽する光束遮蔽部材２２を備える。このようにすると、光束遮蔽部材２２で、原稿面Ａ上の光束照射領域Ｂ以外を遮蔽し、長尺光源１３からの光束が光束照射領域Ｂ以外を照射することを阻止するので、不必要な反射光が光束照射領域Ｂに入り込むことを効果的にカットし、フレアをなくして読み取り画像情報の濃度差が大きくなることをさらに防ぎ、なお一層原稿読み取り再現性を向上することができる。

図３には、この発明による別の画像読取装置の要部概略構成を示す。
この図３に示す画像読取装置においても、同様にアパーチャの開口角をθとすると、角度θ／２の位置にアパーチャの中心があり、そのアパーチャの中心と長尺光源１３の中心Ｏとを結ぶ直線をＬとするとき、その直線Ｌ上の、図示例では長尺光源１３のガラス管と交わる点Ｄに楕円形状の反射板１５の各々の一方の焦点を配置する。反射板１５の各々の他方の焦点は、原稿面Ａ上の光束照射領域Ｂの近傍となるように配置する。

図４には、図１に示す画像読取装置における２つの長尺光源１３から放射された光束の集光状態を示す。図５には、図３に示す画像読取装置における２つの長尺光源１３から放射された光束の集光状態を示す。これらの図を比較すれば明らかなとおり、後者の方がより集光されていることがわかる。よって、後者の場合には、有効光束を多くすることで原稿照明光量をさらになお一層多くして反射板の面積を小さくすることを可能とし、原稿照明装置を小型化することができる。

図６には、この発明によるさらに別の画像読取装置の要部概略構成を示す。
この例では、長尺光源１３を２つ設けるとともに、反射板１５として、長尺光源１３の光束をそれぞれ反射する第１の反射板１５Ａと、その第１の反射板１５Ａで反射した光束を集光して原稿面Ａ上を照射する第２の反射板１５Ｂとを備える。そして、２つの長尺光源１３からの光束を、それぞれ第１の反射板１５Ａで反射して第２の反射板１５Ｂで集光し、原稿面Ａ上を照射する。

このようにしても、２つの長尺光源１３を設けてそれらからの光束で原稿面Ａ上を照射するので、高生産性を持つ高速読み取り可能な画像読取装置にあっても、原稿照明光量を多くして原稿照明装置の各長尺光源１３をその反射板１５Ａ・１５Ｂとともに大型化する必要をなくし、小型化を可能とすることができる。

また、長尺光源１３からの光束を、それぞれ第１の反射板１５Ａで反射して第２の反射板１５Ｂで集光し、第２の反射板１５Ｂにより導かれる集光光束のみを原稿面Ａに照射し、長尺光源１３の直接光を原稿面Ａに照射しないようにするので、各長尺光源１３からの拡散光を２つの反射板で確実に集光して光束照射領域Ｂ以外への照射を大幅に少なくし、読み取り画像情報の濃度差が大きくなることを防ぎ、原稿読み取り再現性を向上することができる。

このとき、第１の反射板１５Ａおよび第２の反射板１５Ｂは、図示するように各々縦断面楕円形状とし、ともに互いの一方の焦点を共通位置とするとよい。そして、第１の反射板１５Ａは、他方の焦点をほぼ長尺光源１３の中心とし、第２の反射板１５Ｂは、他方の焦点を光束照射領域Ｂの近傍とする。このようにすると、各長尺光源１３からの光束は、光束照射領域Ｂに集光して光束照射領域Ｂ以外を無駄に照射することをなくし、フレア光のもととなる光束を減らして、読み取り画像情報の濃度差が大きくなることをさらに防ぎ、なお一層原稿読み取り再現性を向上することができる。

ところで、図７に示すように、長径方向にｘ軸を取り、短径方向にｙ軸を取り、第１の反射板１５Ａの楕円形状の長径をａ_１とし、短径をｂ_１とすると、第１の反射板１５Ａの楕円形状は、（ｘ^２／ａ_１ ^２）×（ｙ^２／ｂ_１ ^２）＝１となる。また、第２の反射板１５Ｂの楕円形状の長径をａ_２とし、短径をｂ_２とすると、第２の反射板１５Ｂの楕円形状は、（ｘ^２／ａ_２ ^２）×（ｙ^２／ｂ_２ ^２）＝１となる。

このとき、ａ_１＞ｂ_１、ａ_２＞ｂ_２であり、かつａ_１＜ａ_２、ｂ_１＞ｂ_２の関係を保つようにすると、同じく各長尺光源１３からの光束を光束照射領域Ｂに集光して光束照射領域Ｂ以外を無駄に照射することをなくし、小型の原稿照明装置を形成することができる。

なお、この発明による画像読取装置は、長尺光源１３や反射板１５・１５Ａ・１５Ｂなどの光学系側を移動せずに読み取り位置を固定した状態で、原稿側を移動して読み取りを行う方式でも、逆に原稿を固定し、走行体上に搭載して光学系側を移動しながら原稿面を走査して読み取りを行う方式のいずれにも適用することができる。

この発明による画像読取装置の要部概略構成図である。 その画像読取装置の原稿照明装置で用いる長尺光源の斜視図である。 この発明による別の画像読取装置の要部概略構成図である。 図１に示す画像読取装置における２つの長尺光源から放射された光束の集光状態を示す図である。 図３に示す画像読取装置における２つの長尺光源から放射された光束の集光状態を示す図である。 この発明によるさらに別の画像読取装置の要部概略構成図である。 その画像読取装置の片側の拡大図である。 従来の画像読取装置の要部概略構成図である。 その従来の画像読取装置の原稿照明装置で用いるキセノンランプの縦断面図である。

符号の説明

１３ 長尺光源
１５ 反射板
１５Ａ 第１の反射板
１５Ｂ 第２の反射板
１６ 光束遮蔽部
１７ 反射光の光路
２０ 第１ミラー
２２ 光束遮蔽部材
Ａ 原稿面
Ｂ 光束照射領域
Ｄ 直線Ｌと長尺光源のガラス管と交わる点
Ｌ 長尺光源の中心とそのアパーチャの中心とを結ぶ直線
Ｏ 長尺光源の中心
θ アパーチャの開口角

Claims (6)

1. 長尺光源からの光束を反射板で集光して原稿面上を照射する原稿照明装置において、
   前記長尺光源を２つ設けるとともに、前記反射板として、前記長尺光源の光束をそれぞれ反射する第１の反射板と、その第１の反射板で反射した光束を集光して前記原稿面上を照射する第２の反射板とを備え、
   前記第１の反射板は、前記長尺光源の下方より、前記原稿面からの反射光の光路から離間する方向に向けて延設する一方、前記第２の反射板は、その延設する側の前記第１の反射板の上方に設けられており、その反射光が前記長尺光源の上方を通過して前記原稿面上を照射し、
   前記原稿面からの反射光の光路を挟んで２つの前記長尺光源の各々を配置し、各長尺光源、その前記第１の反射板および前記第２の反射板のすべてを光路に対して同じ側に配置することを特徴とする、原稿照明装置。
2. 前記第１の反射板および前記第２の反射板を各々楕円形状とし、ともに互いの一方の焦点を共通位置として配置することを特徴とする、請求項１に記載の原稿照明装置。
3. 前記第１の反射板は、他方の焦点をほぼ前記長尺光源の中心とし、前記第２の反射板は、他方の焦点を原稿面上の光束照射領域の近傍とすることを特徴とする、請求項２に記載の原稿照明装置。
4. 前記長尺光源として同一のものを２つ設けることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１に記載の原稿照明装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１に記載の原稿照明装置を備え、前記原稿面からの反射光をミラーで反射して撮像素子へと導くことを特徴とする、画像読取装置。
6. 前記原稿面からの反射光の光路を挟んで両側に前記長尺光源および前記反射板をともに対称に備えることを特徴とする、請求項５に記載の画像読取装置。

Images