JP5026224B2 - 原稿照明装置、画像読取装置、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、載置された原稿の一方の面における読取領域を照明する原稿照明装置、該原稿照明装置を搭載した画像読取装置、および画像形成装置に関する。

近年のスキャナ等の画像読取装置においては、光源から出射された照明光により原稿面を照明し、原稿面を照明した照明光を反射させて、反射させた光（反射光）を結像レンズまで導き、結像レンズを通過した反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）等の撮像素子上に結像させることにより画像の読み取りを行っている。

また、光源（照明ランプ）から直接原稿の読取領域（撮像領域）を照射する直接照射光（照明光）と、光源からの出射光の一部を反射部材（リフレクタ）により反射させて原稿の読取領域を照射する反射光とにより原稿面を照明し、原稿の画像を読み取る画像読み取り装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の技術では、照明ランプと対向して設置されるリフレクタの具体的な位置情報についての記載はないが、照明ランプからの照明光とリフレクタによる反射光が読み取り位置に到達するような照明系となっている。そして、照明ランプからの照明光と、リフレクタによる反射光とにより原稿を照明し、最大照度位置と読み取り位置をほぼ一致させるような構成となっている（特許文献１段落００１１、図１１〜図１３参照）。また、球面形状、楕円形状、自由曲面形状などに形成されたリフレクタを照明ランプと対向側に設置して反射光を集光することで、照明効率を上げる構成になっている（特許文献１段落００１３、図１６参照）つまり、特許文献１の技術では、リフレクタによる反射光が読み取り位置で最大照度になるように構成し、さらに、照明光と反射光とを合成した合成光の最大照度位置と原稿の読み取り位置を一致させるためにリフレクタを設けるような構成となっていた。

特開２００５−２２９４２９号公報

しかしながら、照明ランプからの直接の照明光の照度は、照明ランプの距離の２乗に反比例して小さくなるため、その照度分布は読み取り位置で最大照度にならない。このため、リフレクタからの反射光の照度が読み取り位置で最大照度になったとしても、照明光と反射光とを合成した合成光の照度分布の最大照度位置は読み取り位置からずれてしまう。そうすると、原稿の読み取り位置では最大照度より小さい照度で原稿を読み取ることになってしまう。

このため、読み取り位置で合成光の照度が最大照度となるように、リフレクタや光源の配置や構成をとることも考えられるが、このような配置や構成を採用する場合には、リフレクタによる反射光と照明ランプからの直接の照明光との干渉を回避するため、装置が過大となったり、光学系の部品点数が増大してしまう。

一方、原稿の画像を読み取るには、原稿がコンタクトガラス等の載置台に載置された状態で照明光および反射光により照明する必要があるが、原稿を均一に載置台に密着させることは難しく、載置台から上方に浮いている場合が多い。このような載置台から浮いた状態の原稿に対しては、載置台の原稿載置面を読み取り位置として反射光を集光しても原稿の読取領域に最大照度で照明することができない。すなわち、上記のように、リフレクタや光源、その他の光学部品等を使用して、原稿載置面の読み取り位置で合成光の最大照度が得られるように構成しても、結局は、実際の原稿の読み取りにおいて、最大照度で読み取れないことになる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、載置台から浮いた原稿の読取領域を高い照度により照明できるとともに、原稿載置面に原稿が接していた場合でも読み取り位置（光軸）およびその近傍に対して高い照度で照明が可能な原稿照明装置を提供し、該原稿照明装置を搭載して画像を読取る画像読取装置、画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、透過状の載置台の原稿載置面に載置された原稿の一方の面における読取領域を照明する原稿照明装置において、光束を放射状に出射する光源と、前記光源から出射された光束の一部を反射し、反射した前記光束の一部である反射光を、前記原稿載置面の上方に集光させる曲面状の反射部材と、を備え、前記光源は、出射した光束のうち、前記光束の一部以外の光束により、前記読取領域を直接照射し、前記反射部材は、前記光源から出射された光束のうち前記光源の中心を通る光線が前記反射部材で反射された前記反射光と、前記反射光が前記読取領域で反射した光束の光軸とのなす角が、前記光束の一部を反射する反射点と前記原稿反射面及び前記光軸の交点との結線と、前記光軸とのなす角より小さくなる位置に、前記光軸を挟んで前記光源と対峙して配置されていることを特徴とする。

また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の原稿照明装置において、前記反射光のうち第１反射光と前記光軸とのなす角γは、γ＜ａｒｃｔａｎ［Ａ／｛Ｙ−（Ａ＋Ｘ）ｔａｎβ１｝］の関係を満たすことを特徴とする。ここで、γは前記第１反射光と前記光軸とのなす角、Ａは前記反射点のうち前記光束の一部が前記第１反射光として反射する第１反射点から前記光軸へ延ばした垂線の長さ、Ｘは前記光軸と前記光源の中心を通る前記光軸に対する平行線との距離、Ｙは前記光源の中心から前記原稿載置面へ延ばした垂線の長さ、β１は前記光源から出射されて前記反射部材で反射されて前記第１反射光となる第１出射光と、前記光源の中心を通る前記光軸に垂直な線とのなす角である。

また、請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の原稿照明装置において、前記反射光であって、かつ前記第１反射光より前記原稿載置面側の近傍で反射された第２反射光と前記光軸とのなす角Ｑは、Ｑ＜ａｒｃｔａｎ［Ｂ／｛Ｙ−（Ｂ＋Ｘ）ｔａｎβ２｝］の関係を満たすことを特徴とする。ここで、Ｑは前記第２反射光と前記光軸とのなす角、Ｂは前記反射点のうち前記光束の一部が前記第２反射光として反射する第２反射点から前記光軸へ延ばした垂線の長さ、Ｘは前記光軸と前記光源の中心を通る前記光軸に対する平行線との距離、Ｙは前記光源の中心から前記原稿載置面へ延ばした垂線の長さ、β２は前記光源から出射されて前記反射部材で反射されて前記第２反射光となる第２出射光と、前記光源の中心を通る前記光軸に垂直な線とのなす角である。

また、請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の原稿照明装置において、前記反射部材における前記第１反射点を通る接線の傾きＳは、Ｓ＜４５＋（γ’＋β１）／２の関係を満たすことを特徴とする。ここで、Ｓは前記反射部材における前記第１反射点を通る接線の傾き、γ’は前記第１反射点と前記原稿載置面および前記光軸の交点との結線と前記光軸とのなす角、β１は前記第１出射光と前記光源の中心を通る前記光軸に垂直な線とのなす角である。

また、請求項５にかかる発明は、請求項４に記載の原稿照明装置において、前記反射部材における前記第２反射点を通る接点の傾きＴは、Ｔ＜４５＋（Ｑ’＋β２）／２の関係を満たすことを特徴とする。ここで、Ｔは前記反射部材における前記第２反射点を含む接線の傾き、Ｑ’は前記第２反射点と前記原稿載置面および前記光軸の交点との結線と前記光軸とのなす角、β２は前記第２出射光と前記光源の中心を通る前記光軸に垂直な線とのなす角である。

また、請求項６にかかる発明は、請求項３〜５のいずれか一つに記載の原稿照明装置において、前記第１出射光の前記反射部材への入射角α１と前記第２出射光の前記反射部材への入射角α２とは、α２＜α１の関係を満たすことを特徴とする。

また、請求項７にかかる発明は、請求項２〜６のいずれか一つに記載の原稿照明装置において、前記反射部材は、円形状の一部分であることを特徴とする。

また、請求項８にかかる発明は、請求項７に記載の原稿照明装置において、前記反射部材は、前記光源の中心と前記光束の一部を反射させて集光させる集光位置とをそれぞれ焦点にとる楕円形状の一部分であることを特徴とする。

また、請求項９にかかる発明は、請求項１〜８のいずれか一つに記載の原稿照明装置において、前記光源から出射された光束のうち前記読取領域を直接照射する直接照射光と、前記光源の中心を通る前記光軸に対する平行線とのなす角θが、θ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｘ−ｘ）／Ｙ｝（０＜ｘ＜Ｘ）、θ＋δ＜９０°の関係を満たすことを特徴とする。ここで、θは前記直接照射光と前記光源の中心を通る前記光軸に対する平行線とのなす角、Ｘは前記光軸と前記光源の中心を通る前記光軸に対する平行線との距離、ｘは前記直接照射光の前記原稿載置面への到達点から前記光軸へ延ばした垂線の長さ、Ｙは前記光源の中心から前記原稿載置面へ延ばした垂線の長さ、δは前記光源から放射される光束の角度領域である。

また、請求項１０にかかる発明は、画像読取装置であって、請求項１〜９のいずれか一つに記載の原稿照明装置と、前記原稿照明装置によって前記原稿に対して照射された照射光の前記原稿から反射した光を受光して前記原稿の画像を読み取る読取り手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項１１にかかる発明は、画像形成装置であって、請求項１０に記載の画像読取装置と、前記画像読取装置によって読み取った画像に基づいて画像形成を行う画像形成手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、載置台から浮いた原稿の読取領域を高い照度により照明できるとともに、原稿載置面に原稿が接していた場合でも読み取り位置（光軸）およびその近傍に対して高い照度で照明できるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる原稿照明装置、該原稿照明装置を搭載した画像読取装置および画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態は画像形成装置として、コピー機能、ファクシミリ（ＦＡＸ）機能、プリント機能、スキャナ機能および入力画像（スキャナ機能による読み取り原稿画像やプリンタあるいはＦＡＸ機能により入力された画像）を配信する機能等を複合したいわゆるＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｓ）と称される複合機を適用した例である。また、本発明の画像形成装置は複合機に限定されるものではなく、原稿の読み取りが可能なもの、例えば、スキャナ機能を備えた複写機、ファクシミリ装置等に適用することができる。

図１は、実施の形態にかかる複合機を概略的に示す構成図である。本実施の形態にかかる複合機１０００は、後処理装置であるフィニシャ１００と画像読取装置であるスキャナ部２００と画像印刷装置であるプリンタ部３００とで構成されている。

本実施の形態にかかる複合機１０００は、操作部（不図示）のアプリケーション切り替えキーにより、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能となっており、複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリンタモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。ここでは、複写モードにおける画像形成の流れを例に挙げ、図１を参照して説明する。

まず、複合機１０００のスキャナ部２００について説明する。スキャナ部２００は、概略的には、自動原稿送り装置（以後、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）という。）１と読み取りユニット５０とで構成されている。

ＡＤＦ１の原稿台２に原稿の画像面を上にして置かれた原稿束は、操作部上のプリントキー（図示せず）が押下されると、一番下の原稿から給送ローラ３、給送ベルト４によって透過状のコンタクトガラス６の上の所定の位置（原稿載置面）に給送される。なお、複合機１０００は、１枚の原稿をコンタクトガラス６上の所定の位置に給送完了する毎に原稿枚数をカウントアップするカウント機能を有している。

コンタクトガラス６上の原稿載置面に給送された原稿は、読み取りユニット５０によって画像データを読み取られる。

ここで、読み取りユニット５０について詳述する。図２は、本実施の形態にかかるスキャナ部２００の読み取りユニット５０を示す概略構成図である。図１、２に示すように、読み取りユニット５０は、原稿を載置するコンタクトガラス６と光学走査系で構成されている。光学走査系は、照明手段であるランプ５１、第１ミラー５２、レンズ５３、ＣＣＤイメージセンサ５４等で構成されている。ランプ５１および第１ミラー５２は、図示しない第１キャリッジ上に固定され、第２ミラー５５および第３ミラー５６は、図示しない第１キャリッジ上に固定されている。この光学走査系は、図示しないスキャナ駆動モータにて駆動される。本実施の読み取りユニット５０は、コンタクトガラス６上に原稿が載置された場合に、ランプ５１を点灯し、走行体である第１キャリッジおよび第２キャリッジをスキャナ駆動モータにより右方向に移動走査して原稿を読み取る読み取り方式と、ランプ５１を点灯し、第１キャリッジおよび第２キャリッジは停止した状態のまま、ＡＤＦ１によって搬送される原稿を読み取る読み取り方式が選択可能である。第１キャリッジおよび第２キャリッジをスキャナ駆動モータにより右方向に移動走査して原稿を読み取る読み取り方式の場合には、原稿像を読み取るときには、光路長が変わらないように、第１キャリッジと第２キャリッジとが２対１の相対速度で副走査方向に機械的に走査される。原稿画像は、ＣＣＤ基板９２に搭載されたＣＣＤイメージセンサ５４によって読み取られ、電気信号に変換されて出力される。ＣＣＤイメージセンサ５４からの出力信号は、Ａ／Ｄコンバータによりデジタルデータ（画像データ）に変換され、画像処理部９３に渡される。なお、スキャナ部２００はコントローラ１１０１に制御されるものであり、ＣＣＤ基板９２と画像処理部９３とについてもコントローラ１１０１により制御されることになる。

デジタルデータに変換された原稿画像情報は、例えばプリンタ部３００に送られてプリント出力として画像情報の出力が行なわれる場合や、あるいは記憶装置に送られて入力画像情報の記憶が行なわれる場合等、種々あり、各々のスキャナ部２００の情報として使用されている。

読み取りユニット５０によって画像データの読み取りが終了した原稿は、給送ベルト４および排送ローラ５によって排出される。

さらに、原稿セット検知７にて原稿台２に次の原稿が有ることを検知した場合、前原稿と同様に、次の原稿がコンタクトガラス６上に給送される。

上述した給送ローラ３、給送ベルト４、排送ローラ５は、それぞれ搬送モータ（図示せず）によって駆動される。

次に、複合機１０００のプリンタ部３００について説明する。プリンタ部３００は、概略的には、作像ステーション７０と定着ユニット１７と給紙部８０と両面給紙ユニット１１１とで構成されている。

作像ステーション７０は、電子写真方式で作像するものであり、書き込みユニット５７と感光体１５と現像ユニット２７と転写部としても機能する搬送ベルト１６とを主体として構成されている。

給紙部８０は、第１トレイ８と第２トレイ９と第３トレイ１０と第１給紙装置１１と第２給紙装置１２と第３給紙装置１３と縦搬送ユニット１４とにより構成されている。第１トレイ８、第２トレイ９、第３トレイ１０に積載された転写紙Ｐは、各々第１給紙装置１１、第２給紙装置１２、第３給紙装置１３によって給紙され、縦搬送ユニット１４によって感光体１５に当接する位置まで搬送される。

読み取りユニット５０にて読み込まれた画像データは、書き込みユニット５７から出力されるレーザビームによって感光体１５に書き込まれ、現像ユニット２７を通過することによってトナー像が形成される。書き込みユニット５７は、レーザ出力ユニット５８、結像レンズ５９、ミラー６０で構成され、レーザ出力ユニット５８の内部には、レーザ光源であるレーザダイオードおよびモータによって高速で定速回転する多角形ミラー（ポリゴンミラー）が備わっている。なお、特に図示しないが、感光体１５の一端近傍のレーザビームを照射される位置に、主走査同期信号を発生するビームセンサが配置されている。

感光体１５上のトナー像は、感光体１５の回転と等速で搬送ベルト１６によって搬送される転写紙Ｐに転写される。その後、定着ユニット１７に搬送されて画像を定着された転写紙Ｐは、排紙ユニット１８によって後処理装置であるフィニシャ１００に排出される。

後処理装置のフィニシャ１００は、排紙ユニット１８の排紙ローラ１９によって搬送された転写紙Ｐを、通常排紙ローラ１０２方向とステープル処理部方向へと切り替えて導くことができる。より詳細には、後処理装置であるフィニシャ１００は、切り替え板１０１を上に切り替えることにより、搬送ローラ１０３を経由して通常の排紙トレイ１０４側に転写紙Ｐを排紙することができ、切り替え板１０１を下方向に切り替えることで、搬送ローラ１０５、１０７を経由して、ステープル台１０８に転写紙Ｐを搬送することができる。

ステープル台１０８に積載された転写紙Ｐは、一枚排紙されるごとに紙揃え用のジョガー１０９によって、紙端面が揃えられ、一部のコピー完了と共にステープラ１０６によって綴じられる。ステープラ１０６で綴じられた転写紙Ｐ群は、自重によってステープル完了排紙トレイ１１０に収納される。

一方、フィニシャ１００の通常の排紙トレイ１０４は、前後に移動可能な排紙トレイである。前後に移動可能な排紙トレイ１０４は、原稿毎、あるいは、画像メモリによってソーティングされたコピー部毎に、前後に移動し、簡易的に排出されてくるコピー紙を仕分けるものである。

本実施の形態にかかる複合機１０００は、転写紙Ｐの両面に画像を作像可能である。転写紙Ｐの両面に画像を作像する場合は、各給紙トレイ８〜１０から給紙され作像された転写紙Ｐを排紙トレイ１０４側に導かないで、排紙ユニット１８の経路切り替えの為の分岐爪１１２を上側にセットすることで、一旦両面給紙ユニット１１１にストックする。その後、両面給紙ユニット１１１にストックされた転写紙Ｐは、再び感光体１５に作像されたトナー画像を転写するために、反転された状態で両面給紙ユニット１１１から再給紙され、下側にセットされた分岐爪１１２を介して排紙トレイ１０４に導かれる。このように、転写紙Ｐの両面に画像を作成する場合に両面給紙ユニット１１１は使用される。また、画像の載った転写紙Ｐの裏面に印字を行なう際にも両面給紙ユニット１１１を用いて転写紙Ｐの裏表を変えることができる。

なお、上述した感光体１５、搬送ベルト１６、定着ユニット１７、排紙ユニット１８、現像ユニット２７、フィニシャ１００は、メインモータ（図示せず）によって駆動され、各給紙装置１１〜１３はメインモータの駆動を各々給紙クラッチ（図示せず）によって伝達駆動される。縦搬送ユニット１４は、メインモータの駆動を中間クラッチ（図示せず）によって伝達駆動される。

次に、スキャナ部２００の読み取りユニット５０における原稿照明装置の詳細について説明する。図３は、本実施の形態にかかる原稿照明装置を示す構成図である。図３に示すように、原稿照明装置は、透過状のコンタクトガラス６に載置された原稿の一方の面における読取領域を照明するものであって、コンタクトガラス６の下方に、ランプ５１と、リフレクタ２０とを主に備えた構成となっている。

ランプ５１は、光束を放射状に出射する蛍光ランプであり、本実施の形態では、直径１０ｍｍ程度のキセノンランプを利用している。なお、本実施の形態では、原稿を照射するランプとしてキセノンランプを設置しているが、これに限定されることなく、原稿の読取領域を照明可能で、光束を放射状に出射するランプであれば、例えばハロゲンランプ等を利用してもよい。

ここで、キセノンランプとは、キセノンガスを充填したバルブに高圧電流を放電して発光するランプである。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。また、発光光量は、その蛍光塗料が塗られている面積に略比例するため、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が増加する。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するため、画像読取装置そのものが大きくなってしまう。

図４は、本実施の形態にかかる原稿照明装置の光源として使用されるキセノンランプの要部断面図である。図４におけるキセノンランプは、厚み０．５〜１ｍｍ程度の筒状の透明なガラス管５１２の内部にキセノンガスを封入し、ガラス管５１２の外周に設けた対向する電極５１１ａ、５１１ｂに数百ボルトの交流電圧を加えることで放電をさせる。この放電により流れる電子がガラス管５１２内部を通過するときにキセノン原子と衝突し、紫外線を発生させる。紫外線はガラス管５１２の内周面に塗布された蛍光塗料を照射すると蛍光物質５１３が励起されて可視光を発光する。この可視光が遮蔽部５１４に覆われていない開口部５１０から外部に放射されて、原稿等を照明する。なお、ランプ５１の開口部５１０から出射された光束は、図３における放射角度δで放射される。

ランプ５１により出射した光束の一部である出射光Ｌ１、Ｌ２がリフレクタ２０に向けて照射される。また、ランプ５１は、リフレクタ２０に向かう光束の一部以外の他の光束、すなわち、直接照射光Ｌ３が、コンタクトガラス６に載置された原稿の読取領域に向けて直接照射される。ランプ５１は、コンタクトガラス６の下方に設けられており、後述する読取軸ａｘの近傍（図３においては読取軸ａｘの右側）に配置されている。

リフレクタ２０は、ランプ５１から出射された光束の一部（出射光）を反射し、反射した光束の一部である反射光を、コンタクトガラス６の原稿載置面の上方に集光させるものである。また、リフレクタ２０は、アルミ等の材質で、円形状の一部分となるような曲面状に形成されている。例えば、図３に示すように、ランプ５１から出射された出射光Ｌ１、Ｌ２は、リフレクタ２０で反射され反射光Ｌ５、Ｌ６となりコンタクトガラス６に向けて導かれている。また、リフレクタ２０は、ランプ５１の中心と反射光を集光させる集光位置とをそれぞれ焦点にとる楕円形状の一部分となるような曲面状に形成してもよい。

ここで、図３における原稿照明装置に関する符号について説明する。まず、読取軸ａｘは、リフレクタ２０により反射された反射光がコンタクトガラス６に載置された原稿に照射された場合に、該反射光が原稿の読取領域で反射した光束の光軸であり、この反射した光束は第１ミラー５２に導かれていく。

距離Ｙは、ランプ５１の中心からコンタクトガラス６の原稿載置面へ延ばした垂線の長さである。また、距離Ａは、出射光Ｌ１がリフレクタ２０に到達して反射する反射点Ｃ１から読取軸ａｘへ延ばした垂線の長さである。距離Ｂは、出射光Ｌ２がリフレクタ２０に到達して反射する反射点Ｃ２から読取軸ａｘへ延ばした垂線の長さである。

また、角度β１は、ランプ５１から出射されリフレクタ２０で反射される反射光Ｌ５と、ランプ５１の中心を通る読取軸（光軸）ａｘに垂直な線とのなす角である。また、角度β２は、ランプ５１から出射されてリフレクタ２０で反射される反射光Ｌ６と、ランプ５１の中心を通る読取軸ａｘに垂直な線とのなす角である。

傾きＳは、リフレクタ２０における反射点Ｃ１を通る接線の傾きである。また、傾きＴは、リフレクタ２０における反射点Ｃ２を通る接線の傾きである。また、α１は、出射光Ｌ１のリフレクタ２０への入射角である。α２は、出射光Ｌ２のリフレクタ２０への入射角である。

また、角度θは、直接照射光Ｌ３とランプ５１の中心を通る読取軸ａｘに対する平行線とのなす角である。距離Ｘは、読取軸ａｘとランプ５１の中心を通る読取軸ａｘに対する平行線との距離である。距離ｘは、直接照射光Ｌ３のコンタクトガラス６の原稿載置面への到達点から読取軸ａｘへ延ばした垂線の長さである。

角度γは、ランプ５１の中心を通る光線がリフレクタ２０で反射された反射光Ｌ５と読取軸ａｘとのなす角である。角度γ’は、出射光Ｌ１を反射する反射点Ｃ１とコンタクトガラス６の原稿載置面および読取軸ａｘの交点Ｄとの結線と読取軸ａｘとのなす角である。

角度Ｑは、ランプ５１の中心を通る光線がリフレクタ２０で反射された反射光Ｌ６と読取軸ａｘとのなす角である。角度Ｑ’は、出射光Ｌ２を反射する反射点Ｃ２とコンタクトガラス６の原稿載置面および読取軸ａｘの交点Ｄとの結線と読取軸ａｘとのなす角である。

ここで、本実施の形態のリフレクタ２０は、リフレクタ２０による反射光Ｌ５と読取軸ａｘとのなす角である角度γが、出射光Ｌ１の反射点Ｃ１と交点Ｄとの結線と読取軸ａｘとのなす角である角度γ’より小さくなる位置に、読取軸ａｘを挟んでランプ５１と対峙して配置されている。このような角度関係は、リフレクタ２０による反射光Ｌ５が原稿の読取領域に到達する位置が、読取軸ａｘよりもリフレクタ２０側に寄るための第１の条件のである。換言すると、角度γ’は、ａｒｃｔａｎ［Ａ／｛Ｙ−（Ａ＋Ｘ）ｔａｎβ１｝］で算出されるため、角度γは、
γ＜ａｒｃｔａｎ［Ａ／｛Ｙ−（Ａ＋Ｘ）ｔａｎβ１｝］（式１）
の関係を満たすことになる。

また、本実施の形態のリフレクタ２０は、リフレクタ２０による反射光Ｌ６と読取軸ａｘとのなす角である角度Ｑが、出射光Ｌ２の反射点Ｃ２と交点Ｄとの結線と読取軸ａｘとのなす角である角度Ｑ’より小さくなる位置に、読取軸ａｘを挟んでランプ５１と対峙して配置されている。このような角度関係は、リフレクタ２０による反射光Ｌ６が原稿の読取領域に到達する位置が、読取軸ａｘよりもリフレクタ２０側に寄る第２の条件である。換言すると、角度Ｑ’は、ａｒｃｔａｎ［Ｂ／｛Ｙ−（Ｂ＋Ｘ）ｔａｎβ２｝］で算出されるため、角度Ｑは、
Ｑ＜ａｒｃｔａｎ［Ｂ／｛Ｙ−（Ｂ＋Ｘ）ｔａｎβ２｝］（式２）
の関係を満たすことになる。

このように、リフレクタ２０を（式１）（式２）を満たすように配置構成すると、リフレクタ２０による反射光が原稿の読取領域に到達する位置が、読取軸ａｘよりもリフレクタ２０側に寄るのでリフレクタ２０による反射光の照度が最大となる位置を原稿の読取領域よりも上方にすることができる。

また、リフレクタ２０における反射点Ｃ１を通る接線の傾きＳは、
Ｓ＜４５＋（γ’＋β１）／２（式３）
の関係を満たすものとする。
また、リフレクタ２０における反射点Ｃ２を通る接点の傾きＴは、
Ｔ＜４５＋（Ｑ’＋β２）／２（式４）
の関係を満たすものとする。

このように、リフレクタ２０を（式３）（式４）を満たすように配置構成すると、（式１）および（式２）を満たすリフレクタ２０を提供することができる。

また、出射光Ｌ１のリフレクタ２０への入射角α１と出射光Ｌ２のリフレクタ２０への入射角α２とは、
α２＜α１（式５）
の関係を満たすものとする。

このようにリフレクタ２０とランプ５１を（式５）を満たすような配置構成とすると、リフレクタ２０による反射光を集光させる形状のリフレクタ２０を提供することができる。そうすると、例えば従来技術による原稿照明装置と同等の照度を確保する場合には、本実施の形態にかかる原稿照明装置のリフレクタ２０は従来のリフレクタと比較して反射光の照明効率を向上させることができるため、ランプ５１の出力を低減することができ省エネルギーとなるとともに、装置内部の温度上昇を軽減することができる。

また、ランプ５１から出射された直接照射光Ｌ３と、ランプ５１の中心を通る読取軸ａｘに対する平行線とのなす角θが、
θ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｘ−ｘ）／Ｙ｝（０＜ｘ＜Ｘ）（式６）
θ＋δ＜９０°（式７）
の関係を満たすものとする。

このようにリフレクタ２０とランプ５１とコンタクトガラス６とを（式６）（式７）を満たすような配置構成とすると、リフレクタ２０による反射光を読取軸ａｘに対してリフレクタ２０側に向け、読取軸ａｘを挟んで対向する位置のランプ５１による直接照射光をランプ５１側に向けることで、両者を合成した合成光の照度分布が左右略対象形状となり、安定した照明が可能となる。また、ランプ５１の開口部５１０の向きを上方に規制することができる。開口部５１０の向きが下向きになってしまうとランプ５１による直接照射光原稿の読取領域に照射されず、直接第１ミラー５２に入射してＣＣＤに到達してしまうことが懸念されるが、本実施の形態にかかる原稿照明装置によれば、ランプ５１の直接照射光により確実に原稿の読取領域を照明することができる。

次に、ランプ５１から出射された光束の一部であって、リフレクタ２０に反射されて原稿に照射される反射光（例えば、反射光Ｌ５、Ｌ６）による集光について説明する。本実施の形態では、リフレクタ２０に反射されて原稿に照射される反射光を、読取軸ａｘと原稿載置面との交点Ｄではなく、交点Ｄより上方で集光させている。これは、コンタクトガラス６の原稿載置面から浮いた原稿を読み取る場合に、該原稿の読取領域に反射光を集光させて照明するためである。

以下では、リフレクタ２０に反射されて原稿に照射される反射光を交点Ｄより１ｍｍ上方で集光させた場合について説明する。図５は、本実施の形態にかかる原稿照明装置による原稿載置面の照度分布図である。図６は、本実施の形態にかかる原稿照明装置による原稿載置面から１ｍｍ上方の照度分布図である。また、図７は、従来技術の原稿照明装置による原稿載置面の照度分布図である。図８は、従来技術の原稿照明装置による原稿載置面から１ｍｍ上方の照度分布図である。なお、従来技術の原稿照明装置も本実施の形態と同様のランプ５１を用いている。

図５〜図８では、横軸が副走査位置、縦軸が照度比を表しており、副走査位置（横軸）におけるマイナス側がリフレクタ２０側、プラス側がランプ５１側を示している。一点鎖線は、リフレクタ２０による反射光で原稿を照射した場合の原稿載置面または原稿載置面から１ｍｍ上方の照度分布である。破線は、ランプ５１から出射された直接照射光で原稿を照射した場合の原稿載置面または原稿載置面から１ｍｍ上方の照度分布である。そして実線は、リフレクタ２０による反射光とランプ５１から出射された直接照射光とを合成した合成光（以下、単に合成光という。）で原稿を照射した場合の原稿載置面または原稿載置面から１ｍｍ上方の照度分布である。また、図５〜図８では、本実施の形態の原稿照明装置による合成光で原稿を照射した場合の原稿載置面の照度（図５における副走査位置０ｍｍ付近の照度）を１とした時の照度比の分布を示している。

本実施の形態の原稿照射装置では、図５に示すように、リフレクタ２０による反射光が最大照度となるのは、読取軸ａｘよりも左側の副走査位置−１ｍｍ付近、すなわちリフレクタ２０側である。ランプ５１から出射された直接照射光が最大照度となるのは、読取軸ａｘよりも右側の副走査位置２ｍｍ付近であり、すなわちランプ５１側である。また、リフレクタ２０の反射光による照度分布形状は最大照度が顕著な照度分布形状となっているが、ランプ５１から出射された直接照射光による照度分布形状は平坦な形状となっている。そして、合成光が最大照度となるのは、副走査位置０ｍｍ付近であり、かつ副走査位置０ｍｍの前後１ｍｍ付近においてもほぼ最大照度を保っている。これは、反射光を交点Ｄの上方１ｍｍで集光させているため、原稿載置面では、反射光がリフレクタ２０側に集光され、副走査位置−１〜１ｍｍの位置で最大照度を維持して略平坦な照度分布形状となる。

これに対して、従来の原稿照明装置では、図７に示すように、ランプから出射された直接照射光による照度分布は本実施の形態の原稿載置面の照度分布（図５）と同様であるが、リフレクタによる反射光の照度分布は、本実施の形態の原稿載置面の照度分布（図５）と比較して低く、平坦な形状をしており照明効率が低い。従って、合成光による最大照度も本実施の形態の原稿載置面の照度分布（図５）と比較して低くなっている。すなわち、本実施の形態における図５および図７では同じ出力のランプを使用しているが、本実施の形態の合成光の照度は、リフレクタ２０の集光効果により、従来技術と比較して約２０％以上高くなっている。

また、本実施の形態の原稿照明装置では、図６に示すように、リフレクタ２０による反射光が最大照度となるのは、副走査位置０ｍｍの付近であり、略読取軸ａｘ上である。ランプ５１から出射された直接照射光が最大照度となるのは、読取軸ａｘの左右である副走査位置−２〜２ｍｍ付近である。また、リフレクタ２０の反射光による照度分布形状は最大照度が顕著な照度分布形状となっているが、ランプ５１から出射された直接照射光による照度分布形状は平坦な形状となっている。そして、合成光が最大照度となるのは、副走査位置０ｍｍ付近である。

これに対して、従来の原稿照明装置では、図８に示すように、ランプから出射された直接照射光による照度分布は本実施の形態の原稿載置面の照度分布（図６）と同様であるが、リフレクタによる反射光の照度分布は、本実施の形態の原稿載置面の照度分布（図６）と比較して低く、平坦な形状をしており照明効率が低い。従って、合成光による最大照度も本実施の形態の原稿載置面の照度分布（図６）と比較して低くなっている。すなわち、図６および図８では同じ出力のランプを使用しているが、原稿載置面の照度分布と同様に、本実施の形態の合成光の照度は、リフレクタ２０の集光効果により、従来技術と比較して約２０％以上高くなっている。

ここで、本実施の形態にかかる原稿照明装置では、上述したようにリフレクタ２０に反射された反射光を、読取軸ａｘと原稿載置面との交点Ｄではなく、交点Ｄより上方で集光させた効果について説明する。

図３を参照すると、ランプ５１から出射される光束の角度領域δのうち、ランプ５１の中心からコンタクトガラス６の原稿載置面へ延ばした垂線（Ｙ参照）から角度θの照射光が、出射される光束の中で最も原稿の読取領域に接近している。これに対して、角度θの光線成分から下に寝ていく出射光ほど、原稿の読取領域までの距離は長くなる。キセノンランプから出射される光は拡散光なので、単位面積当たりの明るさは、ランプ５１に近いほど明るく、照射される目的物までの距離が遠くなるほど暗くなるので、角度θの光線成分から下に寝ていくほど照度は暗くなっていくことになる。従って、図５のランプ５１のみの照度分布は、副走査位置１〜２ｍｍが最も照度が高くなる。

また、リフレクタ２０で反射される反射光Ｌ５、Ｌ６は、交点Ｄよりも上方で集光させているため、原稿載置面においては、読取軸ａｘよりリフレクタ２０側に離れた位置で略集光される構成となるため、読取軸ａｘよりリフレクタ２０側が最大照度位置となっている（図６参照）。

つまり、ランプ５１から出射される直接照射光Ｌ３は、読取軸ａｘからランプ５１側に離れたところで最大照度となり、リフレクタ２０で反射される反射光Ｌ５、Ｌ６は、読取軸ａｘからリフレクタ２０側に離れたところで最大照度となるため、それらを合成した合成光は、図５に示すように、原稿載置面の照度分布では、副走査位置０ｍｍ近傍が最も明るくなる。さらに、このような構成にすることで、合成光の照度分布のピーク（最大照度）を平坦化することができ、これによりコンタクトガラス６上の原稿を読み取る際に、読取位置にズレが生じても照度変化が少なく、安定した明るさ（濃度）の画像が得られることになる。

また、図６に示すように、原稿載置面より１ｍｍ上方の照度分布では、リフレクタ２０で反射された反射光Ｌ５、Ｌ６は、副走査位置０ｍｍが尖っており最大照度となるため、原稿が原稿載置面より上方に浮いても、原稿の読取領域に高い照度で照明することができる。

次に、本実施の形態にかかる原稿照明装置におけるランプ５１、リフレクタ２０の位置に関して具体的な実施例を記載する。

ランプ５１から角度β１で出射された出射光Ｌ１が、リフレクタ２０で反射されて反射光Ｌ５となり原稿の読取領域に到達する場合、原稿の読取領域への入射角度である角度γについては、（式１）を参照して、
ａｒｃｔａｎ［Ａ／｛Ｙ−（Ａ＋Ｘ）ｔａｎβ１｝］＝１２.５４°
γ＝６.０２°
としており、（式１）を満たしている。また、反射光Ｌ５の原稿の読取領域への到達位置は読取軸ａｘからリフレクタ２０側に約１.５ｍｍである。

このとき、リフレクタ２０の反射点Ｃ１を通る接線の傾きＳについては、（式３）を参照して、
Ｓ＝５２.２６°
４５＋（γ’＋β１）／２＝５５．５２°
としており、（式３）を満たしている。

ランプ５１から角度β２で出射された出射光Ｌ２が、リフレクタ２０で反射されて反射光Ｌ６となり原稿の読取領域に到達する場合、原稿の読取領域への入射角度である角度Ｑについては、（式２）を参照して、
ａｒｃｔａｎ［Ｂ／｛Ｙ−（Ｂ＋Ｘ）ｔａｎβ２｝］＝３４．２７°
Ｑ＝２４.６３°
としており、（式２）を満たしている。また、反射光Ｌ６の原稿の読取領域への到達位置は読取軸ａｘからリフレクタ２０側に約１.８ｍｍである。

このとき、リフレクタ２０の反射点Ｃ２を通る接線の傾きＴについては、（式４）を参照して、
Ｔ＝７０．３６°
４５＋（Ｑ’＋β２）／２＝７５．２°
としており、（式４）を満たしている。

また、出射光Ｌ１のリフレクタ２０への入射角α１と出射光Ｌ２のリフレクタ２０への入射角α２については、（式５）を参照して、
α１＝４６.２４°
α２＝４５.７４°
としており、（式５）を満たしている。

本実施の形態の原稿照明装置においては、上記傾きＳおよび傾きＴの条件を満たすように、図３に記載の曲率半径ｒはｒ＝１７．４７としている。

このように、本実施の形態にかかる原稿照明装置は、ランプ５１から出射された出射光をリフレクタで反射した反射光を、読取軸ａｘとコンタクトガラス６の原稿載置面との交点Ｄより上方で集光させる。これによって、コンタクトガラス６から浮いた原稿を読み取る場合は、交点Ｄより上方で集光させた反射光により読取領域を高い照度により照明できる。また、原稿がコンタクトガラス６に接するように載置されていた場合は、原稿載置面の読取軸ａｘおよびその近傍に対して高い照度で照明できる。従って、原稿がコンタクトガラス６から浮くように載置されていても、コンタクトガラス６に接するように載置されていても、画像読取装置（スキャナ部２００）により原稿の画像を高い照度で読み取ることができ、さらに、画像形成装置（複合機１０００）により高い照度で読み取った画像データの画像処理を行うことができる。

実施の形態にかかる複合機を概略的に示す構成図である。 本実施の形態にかかるスキャナ部２００の読み取りユニット５０を示す概略構成図である。 本実施の形態にかかる原稿照明装置を示す構成図である。 本実施の形態にかかる原稿照明装置の光源として使用されるキセノンランプの要部断面図である。 本実施の形態にかかる原稿照明装置による原稿載置面の照度分布図である。 本実施の形態にかかる原稿照明装置による原稿載置面から１ｍｍ上方の照度分布図である。 従来技術の原稿照明装置による原稿載置面の照度分布図である。 従来技術の原稿照明装置による原稿載置面から１ｍｍ上方の照度分布図である。

符号の説明

６ コンタクトガラス
２０ リフレクタ
５１ ランプ
５１０ 開口部
５１１ａ、５１１ｂ 電極
５１２ ガラス管
５１３ 蛍光物質
５１４ 遮蔽部
１０００ 複合機
１１０１ コントローラ

Claims (11)

1. 透過状の載置台の原稿載置面に載置された原稿の一方の面における読取領域を照明する原稿照明装置において、
   光束を放射状に出射する光源と、
   前記光源から出射された光束の一部を反射し、反射した前記光束の一部である反射光を、前記原稿載置面の上方に集光させる曲面状の反射部材と、を備え、
   前記光源は、出射した光束のうち、前記光束の一部以外の光束により、前記読取領域を直接照射し、
   前記反射部材は、前記光源から出射された光束のうち前記光源の中心を通る光線が前記反射部材で反射された前記反射光と、前記反射光が前記読取領域で反射した光束の光軸とのなす角が、前記光束の一部を反射する反射点と前記原稿反射面及び前記光軸の交点との結線と、前記光軸とのなす角より小さくなる位置に、前記光軸を挟んで前記光源と対峙して配置されていることを特徴とする原稿照明装置。
2. 前記反射光のうち第１反射光と前記光軸とのなす角γは、
   γ＜ａｒｃｔａｎ［Ａ／｛Ｙ−（Ａ＋Ｘ）ｔａｎβ１｝］
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の原稿照明装置。
   γ：前記第１反射光と前記光軸とのなす角
   Ａ：前記反射点のうち前記光束の一部が前記第１反射光として反射する第１反射点から前記光軸へ延ばした垂線の長さ
   Ｘ：前記光軸と前記光源の中心を通る前記光軸に対する平行線との距離
   Ｙ：前記光源の中心から前記原稿載置面へ延ばした垂線の長さ
   β１：前記光源から出射されて前記反射部材で反射されて前記第１反射光となる第１出射光と、前記光源の中心を通る前記光軸に垂直な線とのなす角
3. 前記反射光であって、かつ前記第１反射光より前記原稿載置面側の近傍で反射された第２反射光と前記光軸とのなす角Ｑは、
   Ｑ＜ａｒｃｔａｎ［Ｂ／｛Ｙ−（Ｂ＋Ｘ）ｔａｎβ２｝］
   の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の原稿照明装置。
   Ｑ：前記第２反射光と前記光軸とのなす角
   Ｂ：前記反射点のうち前記光束の一部が前記第２反射光として反射する第２反射点から前記光軸へ延ばした垂線の長さ
   Ｘ：前記光軸と前記光源の中心を通る前記光軸に対する平行線との距離
   Ｙ：前記光源の中心から前記原稿載置面へ延ばした垂線の長さ
   β２：前記光源から出射されて前記反射部材で反射されて前記第２反射光となる第２出射光と、前記光源の中心を通る前記光軸に垂直な線とのなす角
4. 前記反射部材における前記第１反射点を通る接線の傾きＳは、
   Ｓ＜４５＋（γ’＋β１）／２
   の関係を満たすことを特徴とする請求項３に記載の原稿照明装置。
   Ｓ：前記反射部材における前記第１反射点を通る接線の傾き
   γ’：前記第１反射点と前記原稿載置面および前記光軸の交点との結線と前記光軸とのなす角
   β１：前記第１出射光と前記光源の中心を通る前記光軸に垂直な線とのなす角
5. 前記反射部材における前記第２反射点を通る接点の傾きＴは、
   Ｔ＜４５＋（Ｑ’＋β２）／２
   の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載の原稿照明装置。
   Ｔ：前記反射部材における前記第２反射点を含む接線の傾き
   Ｑ’：前記第２反射点と前記原稿載置面および前記光軸の交点との結線と前記光軸とのなす角
   β２：前記第２出射光と前記光源の中心を通る前記光軸に垂直な線とのなす角
6. 前記第１出射光の前記反射部材への入射角α１と前記第２出射光の前記反射部材への入射角α２とは、
   α２＜α１
   の関係を満たすことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の原稿照明装置。
7. 前記反射部材は、円形状の一部分であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の原稿照明装置。
8. 前記反射部材は、前記光源の中心と前記光束の一部を反射させて集光させる集光位置とをそれぞれ焦点にとる楕円形状の一部分であることを特徴とする請求項７に記載の原稿照明装置。
9. 前記光源から出射された光束のうち前記読取領域を直接照射する直接照射光と、前記光源の中心を通る前記光軸に対する平行線とのなす角θが、
   θ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｘ−ｘ）／Ｙ｝（０＜ｘ＜Ｘ）
   θ＋δ＜９０°
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の原稿照明装置。
   θ：前記直接照射光と前記光源の中心を通る前記光軸に対する平行線とのなす角
   Ｘ：前記光軸と前記光源の中心を通る前記光軸に対する平行線との距離
   ｘ：前記直接照射光の前記原稿載置面への到達点から前記光軸へ延ばした垂線の長さ
   Ｙ：前記光源の中心から前記原稿載置面へ延ばした垂線の長さ
   δ：前記光源から放射される光束の角度領域
10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載の原稿照明装置と、
    前記原稿照明装置によって前記原稿に対して照射された照射光の前記原稿から反射した光を受光して前記原稿の画像を読み取る読取り手段と、
    を備えたことを特徴とする画像読取装置。
11. 請求項１０に記載の画像読取装置と、
    前記画像読取装置によって読み取った画像に基づいて画像形成を行う画像形成手段と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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