JP5055211B2 - 照明ユニット、読み取り装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明ユニット、読み取り装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、原稿を照明する照明ユニット、該照明ユニットを備える読み取り装置、該読み取り装置を備える画像形成装置に関する。

コピー機などに代表される画像形成装置や、原稿の情報を読み取るスキャナなどは、情報を読み取る際に原稿を照明するための照明ユニットを備えている。これらの装置では、情報を精度よく読み取るために、原稿を均一に照明する必要がある。この観点から、原稿を均一に効率よく照明する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２００４−１５７２１３号公報 特開２００５−０２７０８２号公報 特開２００２−１４２０８２号公報

特許文献１〜３に記載された技術は、光源からの照明光をミラーで反射させて、この反射光により、原稿を均一に照明しようとするものである。しかしながら、特許文献１に記載の照明ユニットでは，ミラーで反射される照明光の光量が少なく、読み取る原稿（以下、元原稿という）に別の原稿（以下、別原稿という）が貼り付けられている場合などには、元原稿が元原稿から別原稿に向かって照明される場合と、別原稿から元原稿に向かって照明される場合とで、影の発生具合が変わってしまうため、結果的にどちらかの場合の影が強調されてしまうという不都合がある。

特許文献２に記載の照明ユニットでは、原稿を直接的に照明する直接照明用のＬＥＤと、間接的に照明する反射照明用のＬＥＤとがそれぞれ別々に設けられている。このように別々にＬＥＤ光源を設けると、原稿に対して照明ユニットを近接して配置する必要がある。しかしながら、照明ユニットを原稿に近接して配置すると、原稿にＬＥＤの配列ピッチに応じた照明ムラが発生し易くなるため、必要照度がそれ程高くない場合であってもＬＥＤを狭ピッチで配列する必要があり、効率的ではない。

特許文献３に記載の照明ユニットは、ＬＥＤに対して湾曲する２つの反射面を有している。この照明ユニットでは、ＬＥＤの配列間隔に応じた配列方向の照明ムラの発生を回避するために、ＬＥＤを狭ピッチで配置する必要がある。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、原稿を精度よく照明することが可能な照明ユニットを提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、原稿の画像を精度よく読み取ることが可能な読み取り装置を提供することにある。

また、本発明の第３の目的は、読み取った画像に基づく画像を精度よく形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、原稿を照明する照明ユニットであって、出射角が小さくなるほど光強度が強くなる発光強度特性を有する照明光を第１軸方向へ射出する複数の発光源が、前記第１軸に直交する第２軸方向に配列された光源と；前記原稿からの反射光の経路の前記光源に近い一側に形成され、前記光源から射出された照明光の一部を反射して前記原稿に入射させる第１の反射面と；前記原稿からの前記反射光の経路の前記光源に遠い他側に形成され、前記光源から射出された照明光の一部を反射して前記原稿に入射させる第２の反射面と；を備え、前記第１の反射面の前記第１軸に直交する平面への正射影の面積と、前記第２の反射面の前記平面への正射影の面積の比は、前記光源の中心と前記第１の反射面の前記第１軸及び第２軸の双方と直交する第３軸方向における中央との距離の２乗と、前記光源の中心と前記第２の反射面の前記第３軸方向における中央との距離の２乗の比に等しい照明ユニットである。

これによれば、原稿を均一に精度よく照明することが可能となる。

また、本発明は第２の観点からすると、本発明の照明ユニットと；前記照明ユニットから射出され原稿で反射された光を受光し、該光に応じた画像信号を生成する受光素子と；を備える読み取り装置である。

これによれば、原稿を均一に精度よく照明することができるので、結果的に原稿を精度よく読み取ることが可能となる。

また、本発明は第３の観点からすると、画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、本発明の読み取り装置からの画像信号に基づいて、感光体に潜像を形成する潜像形成装置と；前記感光体に形成された潜像を顕像化する現像装置と；前記現像装置により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、原稿から精度よく読み取られた画像情報に基づいて、形成された潜像に基づいて、最終的な画像が形成される。したがって、記録媒体上に精度よく画像を形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図６（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係る画像形成装置２００の概略構成が示されている。

この画像形成装置２００は、原稿１２に記録された画像情報を読み取って、普通紙上に転写するコピー機である。この画像形成装置２００は、図１に示されるように、読み取りユニット１００、光走査装置２４０、感光ドラム２０１、帯電チャージャ２０２、現像装置２０３、転写ベルト２０４、電圧印加ローラ２０５、クリーニング装置２０６、給紙コロ２０８、レジストローラ対２０９、転写ローラ２１０、定着ローラ対２１１、排紙トレイ２１２、及びこれらを収容するハウジング２２０などを備えている。

前記ハウジング２２０は略直方体状で、上面が透明の透過部２２０ａとなっている。また、＋Ｘ側及び−Ｘ側の側壁には、内部空間と連通する開口がそれぞれ形成されている。

前記読み取りユニット１００は、ハウジング２２０の透過部２２０ａの下方に、不図示の駆動機構によってＸ軸方向に移動可能に配置されている。

図２は読み取りユニット１００の概略的な構成を示す図である。図２に示されるように、読み取りユニット１００は、ハウジング２２０の透過部２２０ａの上面に載置された原稿１２を照明する照明光を射出する照明ユニット１２０、原稿１２に反射された照明光（以下反射光ともいう）を受光するラインセンサ１０５、反射光を反射してラインセンサ１０５まで導く３つのミラー１０２ａ〜１０２ｃ、反射光をラインセンサ１０５へ結像させる結像レンズ１０３などを備えている。

図３は照明ユニット１２０の斜視図である。図３に示されるように、前記照明ユニット１２０は、長手方向をＹ軸方向とし、＋Ｘ側の面に複数のＬＥＤ１２１が設けられた基板１２２と、相互に対向する面に反射面が形成された一対の反射部材１２３，１２４とを有している。

前記反射部材１２３は、例えばＹ軸方向を長手方向とする長方形状板状の部材を、Ｙ軸に平行な線に沿って、上方に凸となるように折り曲げることにより形成されている。そして、下面には照明光を反射する反射ミラー１２３ａが形成されている（図２参照）。この反射ミラーとしては、反射性を有するシートを反射部材１２３の下面に貼り付けるか、又は、反射性を有する金属などを反射部材１２３の下面に蒸着させることなどにより形成することができる。

前記反射部材１２４は、Ｙ軸方向を長手方向とする開口１２４ｃが形成された板状の部材を、開口１２４ｃの＋Ｘ側の外縁及び−Ｘ側の外縁に沿って、それぞれ上方及び下方に折り曲げ、さらに下方に折り曲げられた部分をＹ軸に平行な線に沿って下方に凸となるように折り曲げることにより形成されている。そして、上面の開口１２４ｃの−Ｘ側と、＋Ｘ側にはそれぞれ反射ミラー１２４ａ、１２４ｂがそれぞれ形成されている。この反射ミラーとしては、反射性を有するシートを反射部材１２４の上面に貼り付けるか、又は、反射性を有する金属などを反射部材１２４の上面に蒸着させることなどにより形成することができる。

図４は、前記基板１２２の平面図である。図４に示されるように、基板１２２の＋Ｘ側の面には、例えば１２個のＬＥＤ１２１が設けられている。本実施形態では、１２個のＬＥＤの隣り合う間隔は、基板１２２の中心から＋Ｙ側端部、及び−Ｙ側端部に向かって小さくなるように配置され、それぞれのＬＥＤ１２１からは、Ｘ軸に平行な光線を主光線とする照明光が射出されるようになっている。

図５に示されるように、上述の反射部材１２３，１２４、及び基板１２２は、反射部材１２３及び反射部材１２４それぞれが不図示の支持部材によって支持され、反射部材１２３及び反射部材１２４の−Ｘ側端部に、基板１２２の上端部及び下端部がそれぞれ固定されることで一体化されている。

図５を参酌するとわかるように、反射部材１２３，１２４、及び基板１２２が一体化された状態では、基板１２２はＹＺ平面と平行となり、反射部材１２４の開口１２４ｃが形成された部分は、ＸＹ平面にほぼ平行となっている。そして、基板１２２に設けられたＬＥＤ１２１の中心から、２つの反射面からなる反射面１２４ａのうちの＋Ｘ側の反射面（反射面１２４ａ_２とする）のＺ軸方向における中央までの距離をＬＮ、反射面１２４ｂのＺ軸方向における中央までの距離をＬＦとすると、本実施形態では、反射面１２４ａ_２のＹＺ平面への正射影の面積Ｂと距離ＬＮの２乗の比と、反射面１２４ｂのＺＹ平面への正射影の面積Ａと距離ＬＦの２乗の比とがほぼ等しくなっている。以下、説明の便宜上、図５に示されるように反射面１２４ａに含まれる２つの反射面のうち、−Ｘ側の反射面を反射面１２４ａ_１、＋Ｘ側の反射面を反射面１２４ａ_２と表示する。

上述のように構成された照明ユニット１２０では、図２を参酌するとわかるように、照明ユニット１２０のＬＥＤ１２１から＋Ｘ方向へ射出された照明光は、反射面１２４ｂと反射面１２４ａ_２に入射することによって＋Ｚ方向へ反射され、原稿１２の下面に入射する。また、原稿１２の下面に入射した照明光は−Ｚ方向へ反射され、一部が反射部材１２４に形成された開口１２４ｃを介して−Ｚ方向へ進行する。この照明光は、ミラー１０２ａ〜１０２ｃに順次反射されることにより結像レンズ１０３へ入射し、結像レンズ１０３によってラインセンサ１０５の＋Ｘ側の受光面に結像される。

前記ラインセンサ１０５は、例えば赤、緑、青のフィルタを持った光電変換素子を有する３ラインＣＣＤであり、入射する照明光に応じた画像信号を生成し出力する。この画像信号は不図示の画像処理回路において、光走査装置２４０に対する書込信号に変換される。

図１に戻り、前記光走査装置２４０は、ハウジング２２０の内部に配置され、画像処理回路（不図示）からの書込信号に基づいて変調されたレーザ光を主走査方向（図１におけるＹ軸方向）へ偏向走査することにより、感光ドラム２０１の表面を走査する。

前記感光ドラム２０１は、その表面にレーザ光が照射されると、その部分が導電性となる性質をもつ感光層が形成された円柱状の部材であり、光走査装置２４０の下方にＹ軸方向を長手方向として配置され、不図示の回転機構により図１における時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転されている。そして、その周囲には、図１における１２時（上側）の位置に帯電チャージャ２０２が配置され、２時の位置に現像装置２０３が配置され、６時の位置に転写ベルト２０４、電圧印加ローラ２０５などが配置され、１０時の位置にクリーニング装置２０６が配置されている。

前記帯電チャージャ２０２は、感光ドラム２０１の表面に対し所定の隙間を空けて配置され、感光ドラム２０１の表面を所定の電圧で帯電させる。

前記現像装置２０３は、リボルバ式の現像装置であり、イエロー画像、マゼンダ画像、シアン画像、及び黒色画像に対応するトナーを順次感光ドラム２０１の表面に供給する。

前記クリーニング装置２０６は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状のクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードの一端が感光ドラム２０１の表面に接するように配置されている。感光ドラム２０１の表面に吸着されたトナーは、感光ドラム２０１の回転に伴いクリーニングブレードにより剥離され、クリーニング装置２０６に回収される。

前記転写ベルト２０４は、３本のローラに巻回された無担環状のベルトであり、その上面が、帯電チャージャ２０２とは逆極性の電圧が印加され電圧印加ローラ２０５によって感光ドラム２０１に圧接されている。

前記給紙トレイ２０７は、ハウジング２２０の−Ｘ側の側壁に形成された開口から−Ｘ側端が突出した状態で配置され、内部には複数枚の用紙２１３が収容されている。

前記給紙コロ２０８は、給紙トレイ２０７から用紙２１３を１枚ずつ取り出し、１対の回転ローラから構成されるレジストローラ対２０９を介して、用紙２１３を転写ベルト２０４と転写ローラ２１０との間に導出する。

前記転写ローラ２１０は、電圧印加ローラ２０５とは逆極性の電圧が印加され、上面が転写ベルト２０４に圧接されている。

前記定着ローラ２１１は、１対の回転ローラから構成され、用紙２１３を過熱するとともに加圧する。そして、ハウジング２２０の＋Ｘ側の側壁に形成された開口から＋Ｘ側端が突出した状態で配置された排紙トレイ２１２に対し、用紙２１３を順次排出する。

次に、上述のように構成された画像形成装置２００の動作について説明する。照明ユニット１２０がＸ軸方向に移動することにより、原稿１２の画像情報が取得されると、この、画像情報に基づく書込信号に基づいて光走査装置２４０が駆動され、レーザ光によって感光ドラム２０１の表面が走査される。

感光ドラム２０１の表面の感光層は、帯電チャージャ２０２によって所定の電圧で帯電されることで、電荷が一定の電荷密度で分布している。レーザ光により、感光ドラム２０１が走査されると、レーザ光が集光されたところの感光層が導電性を有するようになり、その部分の電位が零となる。したがって、図１の矢印の方向に回転している感光ドラム２０１が、画像情報に基づいて変調されたレーザ光により走査されることにより、表面に電荷の分布によって規定される静電潜像が形成される。

感光ドラム２０１の表面に静電潜像が形成されると、現像装置２０３により、感光ドラム２０１の表面に各色に対応したトナーが順次供給される。感光ドラム２０１の表面では、走査された部分にのみトナーが付着するため、感光ドラム２０１の表面には静電潜像が可視化された各色に対応するトナー像が順次形成されていく。

そして、これらのトナー像は、転写ベルト２０４の表面に重ね合わされた状態で転写される。これにより、イエロー画像、マゼンダ画像、シアン画像、及び黒色画像にそれぞれ対応するトナーからなる１つのトナー像が形成される。そして、この各色成分のトナーからなるトナー像は、転写ベルト２０４と転写ローラ２１０との間に導出された用紙２１３に、転写ローラ２１０の作用により付着された後、定着ローラ対２１１によって定着される。これにより、用紙２１３上に画像が形成される。このようにして画像が形成された用紙２１３は、順次排紙トレイ２１２にスタックされる。

以上説明したように、本実施形態では、反射面１２４ａ_２のＺＹ平面への正射影の面積Ｂと距離ＬＮの２乗の比と、反射面１２４ｂのＺＹ平面への正射影の面積Ａと距離ＬＦの２乗の比とがほぼ等しくなっている。これにより、図６（Ａ）に示されるように、ＬＥＤ１２１から射出され反射面１２４ｂに入射する照明光の光量と、反射面１２４ａ_２に入射する照明光の光量とが等しくなる。したがって、原稿１２に＋Ｘ側から斜入射する照明光の光量と、−Ｘ側から斜入射する照明光の光量とがほぼ等しくなり、原稿１２をむら無く照明することができる。

具体的には、原稿１２に例えば他の原稿の切り抜き等の切り貼り原稿が貼り付けられている場合にも、切り貼り原稿と原稿１２との境界が効率良く照明されるため、用紙２１３に切り貼り原稿の境界線などによるノイズが形成されるのを回避することができる。

また、本実施形態では、図６（Ｂ）に示されるように、ＬＥＤ１２１から射出され、反射面１２３ａ及び反射面１２４ａ_１に入射した照明光の少なくとも一部は、反射面１２４ｂ或いは反射面１２４ａ_２に入射されるようになっている。これにより、直接反射面１２４ｂ、反射面１２４ａ_２に入射する照明光以外の照明光を、原稿１２の照明に利用することができる。

また、本実施形態では、図５を参酌するとわかるように、ＬＥＤ１２１の中心を通るＸ軸に平行な軸ＡＸが反射面１２４ｂと反射面１２４ａ_２との境界近傍を通るような位置関係で、ＬＥＤ１２１、反射部材１２３，１２４が配置されているが、一例として図７に示されるように、軸ＡＸが反射面１２４ｂに交わるように、ＬＥＤ１２１、反射部材１２３，１２４を配置してもよい。これにより、最も強度の強い主光線を反射面１２４ｂに入射させることができ、結果的に反射面１２４ｂに入射する照明光の光量と、反射面１２４ａ_１に入射する照明光の光量とを均等にする調整が容易となる。

また、反射面１２４ａ，１２４ｂそれぞれは、一例として図８（Ａ）に示されるように、３つの部分から構成されることとしても良く、図８（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向を母線方向とする湾曲面としてもよい。複数の部分で反射面を構成する場合には、原稿に対する照明光の入射範囲を調整することができる。また、反射面を湾曲面とすることで、効率良く照明光を集光することができる。

また、ＬＥＤ１２１としては、光強度の半値角が６０度以下のものを用いることが照明光を効率よく利用する上で望ましい。さらに、ＬＥＤ１２１の中心から各反射面のＺ軸方向における中央までの距離については、原稿１２に生じる照明むらが少なくなるような距離に設定すればよい。この距離は、基板１２２に設けられたＬＥＤ１２１の個数によって適宜設定される。

なお、ＬＥＤ１２１としては、平面型のＬＥＤ及び端面発光型のＬＥＤの双方を用いることが考えられるが、本発明は、ＬＥＤ以外の光源を用いて原稿を照明する場合にも好適である。

また、本実施形態では、図４に示されるように、１２個のＬＥＤの隣り合う間隔は、基板１２２の中心から＋Ｙ方向、及び−Ｙ方向に向かって小さくなるように配置されている。これにより、集光レンズの画角に応じてラインセンへ入射する照明光の周辺光量が低下することを回避することができ、ラインセンサでは良好な情報の読み取りが可能となる。

また、上記各実施形態では、本発明の照明ユニット１２０がコピー機に用いられる場合について説明したが、コピー機以外の画像形成装置、例えば、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。

画像形成装置の概略構成を示す図である。 読み取りユニットの概略構成を示す図である。 照明ユニットの斜視図である。 ＬＥＤ１２１のレイアウトを示す図である。 照明ユニットの側面図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）それぞれは、照明用ニットの作用を説明するための図である。 照明ユニットの変形例を示す図（その１）である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）それぞれは照明ユニットの変形例を示す図（その２、その３）である。

符号の説明

１２…原稿、１００…読み取りユニット、１０２ａ〜１０２ｃ…ミラー、１０３…結像レンズ、１０５…ラインセンサ、１２０…照明ユニット、１２１…ＬＥＤ、１２２…基板、１２３，１２４…反射部材、１２３ａ，１２４ａ，１２４ｂ…反射面、１２４ｃ…開口、２００…画像形成装置、２０１…感光ドラム、２０２…帯電チャージャ、２０３…現像装置、２０４…転写ベルト、２０５…電圧印加ローラ、２０６…クリーニング装置、２０７…給紙トレイ、２０８…給紙コロ、２０９…レジストローラ対、２１０…転写ローラ、２１１…定着ローラ対、２１２…排紙トレイ、２１３…用紙、２２０…ハウジング、２２０ａ…透過部、２４０…光走査装置。

Claims (7)

1. 原稿を照明する照明ユニットであって、
   出射角が小さくなるほど光強度が強くなる発光強度特性を有する照明光を第１軸方向へ射出する複数の発光源が、前記第１軸に直交する第２軸方向に配列された光源と；
   前記原稿からの反射光の経路の前記光源に近い一側に形成され、前記光源から射出された照明光の一部を反射して前記原稿に入射させる第１の反射面と；
   前記原稿からの前記反射光の経路の前記光源に遠い他側に形成され、前記光源から射出された照明光の一部を反射して前記原稿に入射させる第２の反射面と；を備え、
   前記第１の反射面の前記第１軸に直交する平面への正射影の面積と、前記第２の反射面の前記平面への正射影の面積の比は、前記光源の中心と前記第１の反射面の前記第１軸及び第２軸の双方と直交する第３軸方向における中央との距離の２乗と、前記光源の中心と前記第２の反射面の前記第３軸方向における中央との距離の２乗の比に等しい照明ユニット。
2. 前記第１軸は、前記第１の反射面又は前記第２の反射面に交わることを特徴とする請求項１に記載の照明ユニット。
3. 前記発光源は、前記第１軸方向への発光強度が最も強い発散光を射出する請求項１又は２に記載の照明ユニット。
4. 前記第１の反射面及び前記第２の反射面のうちの少なくとも一方は、凹面である請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明ユニット。
5. 前記発光源の配列間隔は、前記第２軸方向の中心から端部に向かうにつれて小さくなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明ユニット。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明ユニットと；
   前記照明ユニットから射出され原稿で反射された光を受光し、該光に応じた画像信号を生成する受光素子と；を備える読み取り装置。
7. 画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、
   請求項６に記載の読み取り装置からの画像信号に基づいて、感光体に潜像を形成する潜像形成装置と；
   前記感光体に形成された潜像を顕像化する現像装置と；
   前記現像装置により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写装置と；を備える画像形成装置。

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