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

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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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