JP5453346B2 - 画像読取装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤから出射される光を導光体によって主走査方向に導くサイドライト方式によって原稿を照射してその画像を読み取る画像読取装置とこれを備えた複写機等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機等の画像形成装置には原稿画像を光学的に読み取るための画像読取装置が備えられているが、近年、この画像読取装置の光源には従来のキセノンランプや冷陰管ランプに代えてＬＥＤが使用されてきつつある。

光源にＬＥＤを用いた画像読取装置には、主走査方向一端に配置されたＬＥＤから出射される光を導光体によって主走査方向に導くサイドライト方式を採用するものがあるが、
斯かるサイドライト方式を採用する従来の画像形成装置の照明部の構成を図５及び図６に示す。

即ち、図５は従来の画像読取装置の照明部の側面図、図６は同照明部の正面図であり、図５に示すように、主走査方向（図５の左右方向）一端部には光源であるＬＥＤ１０６が配置されており、このＬＥＤ１０６の近くには導光体１０７が主走査方向に沿って配置されている。この導光体１０７の主走査方向一端の入射面１０７ａはＬＥＤ１０６に対向しており。該導光体１０７の上面の出射面１０７ｂとは反対側の下面には複数のＶ溝状のプリズム１２１が主走査方向に適当な間隔で配置されている。

又、導光体１０７の下方には反射板１２２が主走査方向に沿って配設されており、導光体１０７の上方には原稿を載置するためのコンタクトガラス１２３が配設されている。

而して、ＬＥＤ１０６が点灯されると、その光は、図５に示すように導光体１０７の入射面１０７ａから導光体１０７の内部に入射し、導光体１０７の内面で反射しながら主走査方向に伝播するが、その一部はプリズム１２１の入射面で反射して導光体１０７の出射面１０７ｂからコンタクトガラス１２３に向かって出射し、コンタクトガラス１２３上に載置された原稿に照射される。又、導光体１０７の内面で全反射しないでプリズム１２１の入射面から透過して導光体１０７の反出射面（下面）から出射する光は、反射板１２２で反射して導光体１０７内に再び入射するが、反射板１２２での反射や光の導光体１０７内への再入射時のフレネル損失等に伴う光エネルギーの損失が大きくなる。

又、原稿に照射される光の照度に関して、主走査方向に照度が均一になるようプリズム１２１の高さとピッチ等が設定される。例えば、プリズム１２１の高さが一定である場合には、ＬＥＤ１０６に近いプリズム１２１のピッチを大きくし、ＬＥＤ６から遠ざかるに従ってプリズム１２１のピッチを小さくする。又、プリズム１２１のピッチが一定である場合には、ＬＥＤ１０６に近いプリズム１２１の高さを低くし、ＬＥＤ１０６から遠ざかるに従ってプリズム１２１に高さを高くする。

ところで、ＬＥＤ１０６から出射して導光体１０７に入射した光には、導光体１０７の内面で１度だけ反射してプリズム１２１に入射する直接光と、導光体１０７の内面で少なくとも２度以上反射した後にプリズム１２１に入射する間接光とがあり、ＬＥＤ１０６の近傍では直接光が占める割合が間接光のそれよりも大きく、ＬＥＤ１０６から遠ざかるに従って間接光が占める割合が大きなっていく。

而して、直接光は拡散領域に入射するまでの距離が短くてエネルギーが高いため、ＬＥＤ１０６に近い領域の照度が高くなり、副走査方向の照度分布もシャープになる。ここで、図７に直接光と間接光の主走査方向のエネルギー分布（光量密度）を示し、図８にＬＥＤ近傍とＬＥＤから離れたＬＥＤ対向側における副走査断面配光を示す。

図８に示すように副走査断面配光がシャープになるＬＥＤ１０６の近傍において原稿が浮くと、その部分の光量低下が大きくなるため、画像の濃度変動が大きくなって画像にカブリが発生するという問題が生じる可能性がある。

サイドライト方式を採用する画像読取装置に関して、特許文献１には、原稿面照射位置を主走査方向に亘って均一に照射するため、ＬＥＤの中心位置を拡散領域の短手方向の幅中心を通る法線方向からずらす構成が提案されている。これによれば、ＬＥＤから拡散領域に直接入射する直接光が少なくなり、その分だけ導光体の拡散領域以外の内面で反射する間接光を増やすことができ、ＬＥＤから離れた位置まで光を伝播させることができるために照度の主走査方向の不均一性を改善することができる。

特開平６−２１７０８４号公報

しかしながら、特許文献１において提案された構成では、ＬＥＤ近傍では直接光の影響が大きく、原稿面での副走査方向の配光のブロード化が困難であり、原稿の浮きに対して画像濃度の変動が大きいという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ＬＥＤ近傍での原稿の浮きに対する画像濃度の変動量を小さく抑えて画像のカブリ等の発生を防ぐことができる画像読取装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、原稿面を照明するためのＬＥＤと、該ＬＥＤから出射されて入射面から入射する光を主走査方向に導く導光体と、該導光体の出射面から出射して原稿面で反射した光を電気信号に変換して原稿画像を読み取る光電変換素子を備え、前記導光体の出射面に対向する面に光拡散用の複数のプリズムを主走査方向に配置して成る画像読取装置において、前記ＬＥＤ近傍のプリズムの入射面角度を反入射面角度よりも大きく設定し、それ以外のプリズムの入射面角度を反入射面角度よりも小さく設定したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ＬＥＤ近傍のプリズムの入射面角度と反入射面角度をそれ以外のプリズムの反入射面角度と入射面角度にそれぞれ等しく設定したことを特徴とする。

請求項３記載の画像形成装置は、請求項１又は２に記載の画像読取装置を備えることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、導光体のＬＥＤ近傍のプリズムの入射面角度を反入射面角度よりも大きく設定したため、導光体内に入射した光はＬＥＤ近傍ではプリズムの角度の大きな入射面で屈折して導光体外に出射し、反射板等で反射して導光体に再入射する。このため、ＬＥＤに近い領域の照度が下がり、副走査方向の照度分布がブロードになり、ＬＥＤの近傍において原稿が浮いたときの光量低下が小さく抑えられるため、画像濃度の変動が小さくなって画像のカブリが防がれる。尚、導光体のＬＥＤから離れた領域では、導光体内に入射した光はプリズムの角度の小さな入射面で屈折して導光体内を伝播するため、そのエネルギー損失が小さく抑えられ、その部分での照度低下が小さく抑えられる。

請求項２記載の発明によれば、ＬＥＤ近傍のプリズムの入射面角度と反入射面角度をそれ以外のプリズムの反入射面角度と入射面角度にそれぞれ等しく設定したため、プリズム成形用の金型の製作においてバイトの種類が１種類で済み、加工が容易となって加工コストを下げることができる。

請求項３記載の発明によれば、画像カブリ等の発生が防がれるために高質画像が安定的に得られる。

本発明に係る画像形成装置の側断面図である。 本発明に係る画像読取装置の照明部の側面図である。 （ａ），（ｂ）は本発明に係る画像読取装置の導光体のプリズムでの光の屈折状態を示す部分側面図である。 本発明に係る画像読取装置におけるＬＥＤ近傍とＬＥＤから離れたＬＥＤ対向側における副走査断面配光を示す図である。 従来の画像読取装置の照明部の側面図である。 従来の画像読取装置の照明部の正面図である。 従来の画像読取装置における直接光と間接光の主走査方向のエネルギー分布（光量密度）を示す図である。 従来の画像読取装置におけるＬＥＤ光源とＬＥＤ光源から離れたＬＥＤ対向側における副走査断面配光を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の側断面図であり、図示の画像形成装置１は、モノクロの複写機であって、その装置本体１Ａの上部に本発明に係る画像読取装置２を備えており、その下方には排紙トレイ３が設けられている。そして、装置本体１Ａの内部には画像形成部４が配置されており、その下方には給紙部５が配置されている。

上記画像読取装置２は、主走査方向（図１の左右方向）一端に配置されたＬＥＤ６と、該ＬＥＤ６に対向する入射面７ａから入射する光を主走査方向に導く透明な導光体７によるサイドライト方式によって原稿を照射してその画像を読み取る装置であって、ＬＥＤ６と導光体７は副走査方向（図１の紙面垂直方向）に往復動可能に支持されている。尚、図示しないが、画像読取装置２には、原稿で反射した反射光を結像させる結像レンズと、該結像レンズによって結像された光像を電気信号に変換して読み取る光電変換素子が設けられている。

前記画像形成部４は、電子写真方式によって画像を形成するものであって、回転可能に配された像担持体としての感光ドラム８と、その周囲に配された帯電器９、レーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）１０、現像装置１１、転写ローラー１２及びクリーニング装置１３を備えている。

又、前記給紙部５は、着脱可能な給紙カセット１４と、その近傍に配されたピックローラー１５及び給紙ローラー１６を備えている。ここで、給紙カセット１４内には複数枚の用紙Ｓが積層収容されており、該給紙カセット１４内の用紙Ｓは、ピックローラー１５によって上位のものから順次取り出され、給紙ローラー１６によって用紙搬送路Ｐへと送り出される。

上記用紙搬送路Ｐは、給紙部５から上方に向かって前記排紙トレイ３へと延びており、この用紙搬送路Ｐには下方からレジストローラー１７、前記転写ローラー１２、定着装置１８、搬送ローラー１９、排紙ローラー２０が順次配置されている。

次に、以上のように構成された画像形成装置１の画像形成動作について説明する。

画像形成動作が開始されると、画像形成部４においては感光ドラム８が不図示の駆動手段によって図１の矢印方向（時計方向）に回転駆動され、その表面が帯電器９によって所定の電位に一様に帯電される。そして、画像読取装置２においては、原稿画像が後述のように読み取られ、該画像読取装置２から送信される電気信号に基づくレーザービームがレーザースキャナーユニット１０から出力されて感光ドラム８の表面が露光走査されると、該感光ドラム８上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム８上に形成された静電潜像は、現像装置１１によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。

又、給紙部５の給紙カセット１４内に収容された用紙Ｓは、ピックローラー１５によって最上位のものからピックアップされ、給紙ローラー１６によって用紙搬送路Ｐへと送り出される。そして、このように用紙搬送路Ｐへと送り出された用紙Ｓは、用紙搬送路Ｐをレジストローラー１７へと搬送され、該レジストローラー１７において一時待機状態とされた後、感光ドラム８上のトナー像に同期する所定のタイミングで画像形成部４へと供給される。

画像形成部４においては、感光ドラム８と転写ローラー１２との間の転写ニップへと供給された用紙Ｓは、転写ローラー１２によって感光ドラム８に押し付けられながら搬送されることによって、その表面に感光ドラム８上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された用紙Ｓは、定着装置１８へと搬送され、この定着装置１８の定着ニップを通過する過程で加熱及び加圧されてトナー像の定着を受ける。尚、用紙Ｓへのトナー像の転写後に感光ドラム８の表面に残留するトナー（転写残トナー）はクリーニング装置１３によって除去され、表面が清掃された感光ドラム８は次の画像形成動作に備えられる。

而して、定着装置１８にて表面にトナー像が定着された用紙Ｓは、搬送ローラー１９によって用紙搬送路Ｐに沿って排紙ローラー２０へと搬送され、排紙ローラー２０によって排紙トレイ３へと排出されて一連の画像形成動作が終了する。
［画像読取装置］
次に、本発明に係る前記画像読取装置２の特徴的な構成を図２及び図３に基づいて以下に説明する。

図２は本発明に係る画像読取装置の照明部の側面図、図３（ａ），（ｂ）は導光体のプリズムでの光の屈折状態を示す部分側面図であり、図２に示すように、主走査方向に長い前記導光体７は、その一端面の入射面７ａが前記ＬＥＤ６に対向するように設置されており、その出射面７ｂである上面に対向する下面には光拡散用のＶ溝状の複数のプリズム２１が主走査方向に適当な間隔で配置されている。

而して、導光体７に配置された複数の上記プリズム２１のうち、ＬＥＤ６近傍の領域にＲ１含まれるプリズム２１Ａにおいては入射面２１ａの角度がそれ以外のプリズム（ＬＥＤ６から離れた領域Ｒ２に含まれるプリズム）２１Ｂの入射面２１ａ’の角度よりも大きく設定されている。又、本実施の形態では、ＬＥＤ６近傍の領域Ｒ１に含まれるプリズムＲ１の入射面２１ａの角度と反入射面２１ｂの角度をそれ以外の領域Ｒ２に含まれるプリズム２１Ｂの反入射面２１ｂ’の角度と入射面２１ａ’の角度にそれぞれ等しく設定している。即ち、ＬＥＤ６近傍のプリズム２１Ａとそれ以外のプリズム２１Ｂの形状は主走査方向において互いに逆向きとされている。

又、本実施の形態では、導光体７の下方には、該導光体７から漏れた光を主走査方向全域に亘って原稿側に反射させる反射板２２が設けられている。尚、画像読取装置２の照明部を構成するＬＥＤ６と導光体７及び反射板２２は、不図示のキャリッジによって副走査方向（図２の紙面垂直方向）に往復動可能に支持されている。

而して、ＬＥＤ６に電流が供給されると、該ＬＥＤ６が起動されて発光すると、その光は、導光体７の入射面７ａから導光体７の内部に入射し、導光体７の内部を反射しながら主走査方向へと伝播するが、ＬＥＤ６の近傍に配されたプリズム２１Ａの入射面２１ａの角度を反入射面２１ｂの角度よりも大きく設定したため、ＬＥＤ６近傍では、光は図３(ａ)に示すようにプリズム２１Ａの角度の大きな入射面２１ａで屈折して導光体５外に出射し、反射板２２で反射して導光体７に再入射する。このため、ＬＥＤ６近傍では光エネルギーの損失が大きくなって照度が下がり、副走査方向の照度分布がブロードになり、ＬＥＤ６の近傍において原稿が浮いたときの光量低下が小さく抑えられるため、画像の濃度変動が小さくなって画像にカブリが発生することがない。

ここで、ＬＥＤ６近傍とＬＥＤ６から離れた反ＬＥＤ６側における副走査断面配光を図３に示すが、図８に示した従来の副断面配光と比較して明らかなように、本発明に係る画像読取装置２においては、ＬＥＤ６近傍の副走査方向の照度分布がブロードになる。

これに対して、導光体５のＬＥＤ６から離れた箇所では、図３（ｂ）に示すように、導光体７内に入射した光は、プリズム２１Ｂの角度の小さな入射面２１ａ’で屈折して導光体７内を伝播するため、そのエネルギー損失が小さく抑えられ、その部分での照度低下が小さく抑えられる。

又、本実施の形態では、ＬＥＤ６近傍のプリズム２１Ａの入射面２１ａの角度と反入射面２１ｂの角度をそれ以外のプリズム２１Ｂの反入射面２１ｂ’の角度と入射面２１ａ’の角度にそれぞれ等しく設定したため、プリズム２１を成形するための金型の製作においてバイトの種類が１種類で済むため、加工が容易となって加工コストを下げることができるという効果が得られる。

そして、本発明に係る画像読取装置２を備える図１に示す画像形成装置１においては、カブリ等の無い高質画像が安定的に得られる。

尚、本実施の形態では、本発明をモノクロの複写機及びこれに備えられた画像読取装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、モノクロ、カラーを問わず複写機以外のファクシミリ、複合機等、他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた画像読取装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１ 画像形成装置
１Ａ 画像形成装置本体
２ 画像読取装置
３ 排紙トレイ
４ 画像形成部
５ 給紙部
６ ＬＥＤ
７ 導光体
７ａ 導光体の入射面
７ｂ 導光体の出射面
８ 感光ドラム
９ 帯電器
１０ レーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）
１１ 現像装置
１２ 転写ローラー
１３ クリーニング装置
１４ 給紙カセット
１５ ピックローラー
１６ 給紙ローラー
１７ レジストローラー
１８ 定着装置
１９ 搬送ローラー
２０ 排紙ローラー
２１ プリズム
２２ 反射板
Ｐ 用紙搬送路
Ｒ１ ＬＥＤ近傍の領域
Ｒ２ ＬＥＤから離れた領域
Ｓ 用紙

Claims (3)

1. 原稿面を照明するためのＬＥＤと、主走査方向に長い形状を有し、該ＬＥＤから出射されて入射面から入射する光を主走査方向に導く導光体と、該導光体の出射面から出射して原稿面で反射した光を電気信号に変換して原稿画像を読み取る光電変換素子と、前記導光体から漏れた光を前記導光体側に反射して該導光体に再入射させるための反射板とを備え、前記導光体の出射面に対向する面に光拡散用の複数のプリズムを主走査方向に配置して成る画像読取装置において、
   前記ＬＥＤは、前記導光体の主走査方向一端に配設されており、
   前記ＬＥＤ近傍のプリズムの入射面角度を反入射面角度よりも大きく設定し、それ以外のプリズムの入射面角度を反入射面角度よりも小さく設定したことを特徴とする画像読取装置。
2. 前記ＬＥＤ近傍のプリズムの入射面角度と反入射面角度をそれ以外のプリズムの反入射面角度と入射面角度にそれぞれ等しく設定したことを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 請求項１又は２記載の画像読取装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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