JP5791527B2 - 光照射装置、画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

光照射装置、画像読取装置、画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、LEDなどの点光源から入射された光をライン状の光に変換して照射する光照射装置、並びにこれを備えた画像読取装置及び画像形成装置に関するものである。
一般に、原稿に光を照射したときの反射光をCCDなどのイメージセンサー(光電変換素子)で受光して電気信号に変換することにより原稿の画像データを読み取る画像読取装置が知られている。具体的には、光を照射するLED等の点光源と、その点光源から長手方向の一端に形成された入光面に入射された光をライン状の光に変換して出射面から照射する長尺状の導光部材とを備えた画像読取装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この種の画像読取装置では、読み取った画像データにおける濃度ムラや色味ムラなどの不具合を防止するために、導光部材から一定照度のライン状の光を原稿に照射させることが重要である。ところが、導光部材の出射面の長手方向において入光面近傍の位置から照射される光は導光部材における反射回数が比較的少ない光である。これに対し、長手方向において入光面から他端側に離れた位置から照射される光は導光部材において多数反射した光である。
そのため、例えば図4に示すように、入光面近傍では原稿に照射される光の照度(光量密度[lx/mm])が入光面から離れた位置に比べて高くなり、導光部材から照度が均一なライン状の光を照射させることができないことが問題となる。そこで、例えば特許文献1では、出射面のうち光源に近いエリアのみに長手方向に稜線を成す筋やドット状の凹凸を形成し、出射面から照射される光を拡散させることが提案されている。
特開2008−140726号公報
しかしながら、導光部材の出射面に長手方向に稜線を成す筋やドット上の凹凸を形成することによって得られる拡散率は十分に高いものとは言えない。そのため、例えば装置の組立調整段階での光軸ズレやコンタクトガラス上に載置された原稿に浮きが生じている場合には、導光部材から照射されるライン状の光の照度にムラが生じ、読み取った画像データに濃度ムラや色味ムラなどが生じる。また、例えば図5に示すように、導光部材では入光面に近いほど副走査方向(短手方向)の光量分布のピークが鋭くなる。この点も、装置の組立調整段階での光軸ズレや原稿に浮きが生じている場合に生じる濃度ムラや色味ムラなどの原因となる。
従って、本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、点光源から入射される光を十分に拡散されたライン状の光に変換して照射することのできる光照射装置、並びにこれを備えた画像読取装置及び画像形成装置を提供することにある。
前記目的を達成するために本発明は、光を照射する点光源と、長手方向の一端に形成された入光面に前記点光源から入射された光をライン状の光に変換して出射面から照射する長尺状の導光部材と、を備えてなる光照射装置であって、前記導光部材の前記出射面に、光が拡散する光拡散形状がシボ加工によって形成されてなることを特徴とする光照射装置として構成される。なお、前記シボ加工は、前記導光部材の前記出射面の表面に微細な凹凸を形成する表面加工である。
本発明によれば、前記シボ加工によって高い拡散率を有する光拡散形状が前記導光部材の前記出射面に形成されるため、前記点光源から入射される光を十分に拡散されたライン状の光に変換して照射することができる。従って、前記光照射装置を用いた画像読取装置や画像形成装置では、例えば原稿が浮いている場合などでも、読み取られる画像データの濃度ムラや色味ムラを抑制することができる。
ここで、前記光拡散形状は、前記導光部材の前記出射面において前記入光面近傍の予め定められた一部の領域のみに形成されてなることが考えられる。これにより、前記出射面のうち出射される光の照度が比較的高い前記一部の領域のみにおいて前記光拡散形状で十分に光を拡散させることにより、前記出射面から照射されるライン状の光の照度を均一化することが可能となる。
また、前記光拡散形状は、前記導光部材の前記出射面全域に形成されてなることも考えられる。この場合、前記出射面において光の拡散率が明確に変化する境界が存在しなくなる。そのため、前記光照射装置を用いた画像読取装置や画像形成装置で読み取られる画像データについて、拡散率の境界の存在に起因する画質低下が抑制される。
一方、前記光拡散形状は、前記導光部材の前記出射面において前記入光面から長手方向の他端に向けて光拡散率が低下するものであることが考えられる。これにより、前記出射面における光の拡散率が徐々に変化して明確な境界が存在しなくなる。そのため、前記光照射装置を用いた画像読取装置や画像形成装置で読み取られる画像データについて、拡散率の境界の存在に起因する画質低下が抑制される。
また、本発明は、光を照射する点光源と、長手方向の一端に形成された入光面に前記点光源から入射された光をライン状の光に変換して出射面から照射する長尺状の導光部材と、前記導光部材の前記出射面から出射される光を拡散する光拡散シートと、を備えてなる光照射装置であって、前記光拡散シートは、前記導光部材の長手方向の光の拡散率に比べて副走査方向の光の拡散率が高い異方性光拡散シートであることを特徴とする光照射装置として構成される。
このように構成された光照射装置では、長手方向の光の拡散を抑制して光の利用効率を低下させることなく、副走査方向に光を拡散して光量分布の傾きを緩やかにすることができる。また、このような光照射装置を用いた画像読取装置や画像形成装置でも、原稿が浮いている場合などに読み取られる画像データの濃度ムラや色味ムラが抑制される。
ここで、前記異方性光拡散シートは、前記出射面に貼付されたものであることが考えられる。また、前記異方性光拡散シートは、前記出射面から離間した位置に配置されたものであることも考えられる。即ち、前記光照射装置による照射対象と前記導光部材との間に前記異方性光拡散シートが設けられる。
前記異方性光拡散シートが前記出射面から離間した位置に配置される場合、前記異方性光拡散シートは、前記導光部材の前記出射面において前記入光面近傍の予め定められた一部の領域に対向する箇所のみに配置することが考えられる。これにより、前記一部の領域とその他の領域との境界の存在に起因する画質低下を抑制することができる。
そして、本発明は、前記光照射装置を備えてなる画像読取装置又は画像形成装置の発明として捉えてもよい。即ち、本発明は、前記光照射装置と、前記光照射装置から原稿に前記ライン状の光が照射されたときの反射光を受光して前記原稿の画像データを読み取る画像読取手段と、を備えてなる画像読取装置として捉えることができる。また、本発明は、前記光照射装置と、前記光照射装置から原稿に前記ライン状の光が照射されたときの反射光を受光して前記原稿の画像データを読み取る画像読取手段と、前記画像読取手段によって読み取られた画像データに基づいて画像を形成する画像形成手段と、を備えてなる画像読取装置として捉えることができる。
本発明によれば、シボ加工によって高い拡散率を有する光拡散形状が前記導光部材の前記出射面に形成される構成により、前記点光源から入射される光を十分に拡散されたライン状の光に変換して照射することができる。また、前記異方性光拡散シートを備える構成により、長手方向の光の拡散を抑制して光の利用効率を低下させることなく、副走査方向に光を拡散して光量分布の傾きを緩やかにすることができる。従って、本発明に係る前記光照射装置を備える画像読取装置や画像形成装置では、例えば原稿が浮いている場合などでも、読み取られる画像データの濃度ムラや色味ムラを抑制することができる。
本発明の実施の形態に係る複合機Xの概略構成を示す模式図。 LED光源121の概略構成を示す模式図。 導光部材124の概略構成を示す模式図。 入光面からの距離と光量密度との関係の一例を示す図。 副走査位置の光量分布の一例を示す図。
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
<複合機Xの概略構成>
まず、図1を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る複合機X(画像読取装置、画像形成装置の一例)の概略構成について説明する。ここに、図1(A)は前記複合機Xの正面模式断面図、図1(B)は図1(A)におけるD−D矢視図である。なお、本発明は、複合機(MFP)に限らず、画像読取機能を有するスキャナ装置、ファクシミリ装置又は複写機などの画像読取装置又は画像形成装置に適用することができる。
図1に示すように、前記複合機Xは、画像読取部1、ADF(自動原稿送り装置)2、画像形成部3、給紙カセット4、制御部5、及び操作表示部6などを備えている。
前記制御部5は、CPU、ROM、EEPROMなどの制御機器を有している。前記制御部5は、前記ROMに記憶された制御プログラムに従って前記CPUが各種の処理を実行することにより前記複合機Xを統括的に制御する。前記操作表示部6は、各種の情報を表示する液晶ディスプレイとユーザーによる各種の操作入力が行われるタッチパネル及び操作ボタンとを有している。
前記画像形成部3は、前記画像読取部1で読み取られる画像データ、又は外部の情報処理装置(パーソナルコンピュータ等)から入力された画像データなどに基づいて画像形成処理(印刷処理)を実行する電子写真方式の画像形成手段である。
具体的に、前記画像形成部3は、感光体ドラム31、帯電装置32、現像装置33、トナーコンテナ34、転写ローラー35、除電装置36、定着ローラー37、加圧ローラー38などを備えている。そして、前記画像形成部3では、前記給紙カセット4から供給される用紙に以下の手順で画像が形成される。
まず、前記帯電装置32によって前記感光体ドラム31が所定の電位に一様に帯電される。次に、不図示のレーザスキャナユニット(LSU)により前記感光体ドラム31の表面に画像データに基づく光が照射される。これにより、前記感光体ドラム31の表面に静電潜像が形成される。そして、前記感光体ドラム31上の静電潜像は前記現像装置33によってトナー像として現像(可視像化)される。なお、前記現像装置33には、前記トナーコンテナ34からトナーが補給される。続いて、前記感光体ドラム31に形成されたトナー像は前記転写ローラー35によって用紙に転写される。その後、用紙に転写されたトナー像は、その用紙が前記定着ローラー37及び前記加圧ローラー38の間を通過して排出される際に前記定着ローラー37で加熱されて溶融定着する。なお、前記感光体ドラム31の電位は前記除電装置36で除電される。ここでは前記画像形成部3がモノクロ対応である場合について説明するが、もちろん前記画像形成部3はカラー対応の画像形成部であってもよい。
前記画像読取部1は、原稿から画像データを読み取る画像読取手段であって、図1(A)に示すように、コンタクトガラス11、読取ユニット12、ミラー13、14、光学レンズ15、及びCCD(Charge Coupled Device)16などを備えている。
また、前記ADF2は、原稿セット部21、複数の搬送ローラー22、原稿押さえ23、及び排紙部24などを備えている。前記ADF2は、前記搬送ローラー22各々を不図示のモーターで駆動させることにより、前記原稿セット部21にセットされた原稿Pを前記コンタクトガラス11上の読取位置12Aを通過させて前記排紙部24まで搬送させる。
前記コンタクトガラス11は、前記画像読取部1の上面に設けられており、前記複合機Xの画像読取対象となる原稿Pが載置される透明な原稿台である。
前記読取ユニット12は、LED光源121及びミラー122を備えており、ステッピングモーター等の駆動モーターを用いた不図示の移動機構によって図1(A)における左右方向(副走査方向)へ移動可能に構成されている。そして、前記駆動モーターにより前記読取ユニット12が副走査方向に移動されると、前記LED光源121から前記コンタクトガラス11上に照射される光が副走査方向に走査される。
前記LED光源121は、前記コンタクトガラス11上の読取位置12Aに対して白色光を照射するものであり、本発明に係る光照射装置の一例である。本発明の実施の形態に係る前記複合機Xは、前記LED光源121の構成に特徴を有しており、この点については後段で詳述する。
前記ミラー122は、前記LED光源121から読取位置12Aにある原稿P又は後述の原稿押さえ23に光を照射したときの反射光を前記ミラー13に向けて反射させる。なお、前記読取位置12Aは、前記読取ユニット12の副走査方向への移動に伴って副走査方向に移動する。そして、前記ミラー122で反射した光は、前記ミラー13、14によって前記光学レンズ15に導かれる。前記光学レンズ15は、入射した光を集光して前記CCD16に入射させる。
前記CCD16は、受光した光をその光量に応じた電気信号(電圧)に変換し、画像データとして出力する光電変換素子を有している。具体的に、前記複合機Xにおいて、前記CCD16は、前記LED光源121から光が照射されたときに前記原稿Pから反射した反射光に基づいて前記原稿Pからモノクロ又はカラーの画像データを読み取る。前記CCD16で読み取られた画像データは前記制御部5に入力される。なお、本実施の形態では、光電変換手段として前記CCD16を用いた例について説明するが、前記CCD16よりも焦点距離の短い密着型のイメージセンサー(CIS:Contact Image Sensor)を用いてもよい。
<LED光源121>
以下、図2〜図4を参照しつつ、前記LED光源121について詳述する。なお、図2は、前記LED光源121及び前記コンタクトガラス11を副走査方向から見た模式断面図である。
図2に示すように、前記LED光源121は、白色光を照射するLED123(点光源の一例)と、長手方向の一端に形成された入光面124Aに前記LED123から入射された光をライン状の光に変換して出射面124Cから前記コンタクトガラス11に向けて照射する長尺状の導光部材124とを備えている。
前記LED123は、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の各色の光を照射する3つの発光素子を備えている。そして、前記複合機Xにおいて、モノクロ画像データが読み取られる場合には前記3つの発光素子が同時に点灯して白色光が出射され、カラー画像データが読み取られる場合には前記3つの発光素子が順に切り替えて点灯する。
前記導光部材124は、透光性を有するアクリル樹脂などの材料で略円柱形状(シリンダー状)に成形された部材である。そして、前記導光部材124は、前記LED123から前記導光部材124の入光面124Aに入射される光を、前記導光部材124内で反射させながら終端面124Bまで導く。なお、前記導光部材124の直径は、例えば4mm〜6mmである。
また、図3に示すように、前記導光部材124の底面124Dには、長手方向に所定間隔で微少なプリズム124Eが形成されている。これにより、前記入光面124Aに入射した光は、前記終端面124Bに導かれる間に前記プリズム124Eで反射して前記底面124Dに対向する前記出射面124Cからライン状の光として照射される。
ところで、前記導光部材124では、前記LED123から前記入光面124Aに入射し、前記入光面124A近傍の前記出射面124Cから出射される光の前記導光部材124における反射回数は少ない。一方、前記入光面124Aから前記終端面124B側に離れるにつれて、前記出射面124Cから出射されるまでの光の前記導光部材124における反射回数は多くなる。そのため、仮に前記出射面124Cが全域に亘って同様の光拡散率を有する場合、前記出射面124Cにおける前記入光面124A近傍の領域R1から原稿に照射される光量は、前記領域R1よりも前記終端面124B側の領域に比べて多くなる。即ち、前記入光面124Aから前記終端面124B側に近づくに連れて前記出射面124Cから前記コンタクトガラス11上に載置された原稿に照射される光量は低下する。
そのため、前記導光部材124では、前記出射面124Cにおける前記入光面124A近傍の前記領域R1に、光を拡散する微少な凹凸(光拡散形状に相当)がシボ加工によって形成されている。なお、前記領域R1は、前記導光部材124の直径などに応じて予め定められた一部の領域であり、例えば図4に示す入光面からの距離と光量密度との関係に従って予め定めておけばよい。具体的に、前記導光部材124の直径が6mmである場合、図4に示す関係に基づいて、前記入光面124Aから7〜8mm程度の光量密度の高い領域を前記領域R1として定めることが考えられる。もちろん、このような前記入光面124A近傍の数mm程度の局所的な領域ではなく前記出射面124Cの全長の1/2〜1/3程度の領域を前記領域R1として定めることも考えられる。
なお、前記導光部材124に対して前記シボ加工を施す手法としては、前記導光部材124を成型する金型における前記領域R1に対応する箇所に化学薬品を塗布して腐食させることにより微細な凹凸を形成する従来のシボ加工技術を用いればよい。このような前記金型を一度製作すれば、前記出射面124Cにシボ加工が施された前記導光部材124を低コストで繰り返し製造することができる。また、前記金型に化学薬品を塗布するシボ加工を採用することにより、前記金型に工具で筋や凹凸を形成する場合に比べて作業を容易且つ短時間で行うことができる。
そして、このように構成された前記導光部材124では、前記入光面124A近傍の前記領域R1に形成された微少な凹凸により、前記出射面124Cにおける前記領域R1の光の拡散率が格段に高まる。これにより、前記出射面124Cの前記領域R1から原稿に照射される光量は減少し、その光量は前記領域R1よりも前記終端面124B側の領域から原稿に向けて照射される光量に近づく。
従って、前記LED光源121では、前記導光部材124の前記出射面124C全体から照度が均一なライン状の光を原稿に照射させることができる。さらに、シボ加工により前記領域R1の十分に拡散率が高められている。そのため、前記複合機Xでは、前記LED光源121を用いて前記画像読取部1によって読み取られる画像データの濃度ムラや色味ムラを抑制することができる。特に、装置の組立調整段階での光軸ズレや前記コンタクトガラス11上に載置された原稿の浮きに起因して読み取り画像データに生じる濃度ムラや色味ムラも抑制される。また、前記領域R1よりも前記終端面124B側の領域にはシボ加工が施されていないため、前記導光部材124から照射される光量(入出力効率)の低下も防止される。なお、前記導光部材124を前記領域R1の分だけ長く形成し、前記領域R1の部分を使用しない構成も考えられるが、前記R1にシボ加工が施される前記構成によれば、前記導光部材124の長手方向を不要に拡張する必要もない。
ここで、前記導光部材124の出射面124Cの領域R1にシボ加工によって形成される微少な凹凸は、その光拡散率が0度〜30度である。この光拡散率であれば、光を上手く拡散することができる。
ところで、前記領域R1に形成される微少な凹凸の密度は前記領域R1において均一であってもよいが、前記出射面124Cから原稿に出射される光量は前記入光面124A近傍から離れるに連れて低下する。
そのため、前記領域R1に形成される前記微少な凹凸の量は前記入光面124Aから前記終端面124Bに向けて徐々に減少していることが望ましい。即ち、前記出射面124Cに形成される光拡散形状は、前記出射面124Cにおいて前記入光面124Aから長手方向の他端の前記終端面124Bに向けて徐々に光拡散率が低下するものであることが望ましい。具体的には、前記金型において前記出射面124Cに対応する位置に塗布する化学薬品の量を前記入光面124Aから長手方向の他端の前記終端面124Bに向けて徐々に減少させればよい。これにより、前記出射面124Cから原稿に照射される光の照度を高い精度で均一化することができる。
また、本実施の形態では、前記出射面124Cにおける前記入光面124A近傍の領域R1のみにシボ加工を施す場合について説明したが、前記出射面124C全域に、光を拡散する微少な凹凸などの光拡散形状をシボ加工によって形成することも考えられる。この場合でも、前記出射面124C全体から十分に拡散されたライン状の光が照射されるため、前記複合機Xで前記画像読取部1によって読み取られる画像データの濃度ムラや色味ムラが抑制される。また、前記出射面124C全体にシボ加工が施される場合には、前記出射面124Cにおいて前記光拡散形状の有無の境界が生じないため、その境界の存在に起因する画質低下を防止することができる。
さらに、前記出射面124C全域にシボ加工により前記光拡散形状が形成される構成でも、前記光拡散形状は、前記出射面124Cにおいて前記入光面124Aから長手方向の他端の前記終端面124Bに向けて徐々に光拡散率が低下するものであることが望ましい。これにより、前記出射面124Cから原稿に照射される光の照度を高い精度で均一化することができる。
<他の実施形態>
ところで、前記実施の形態で説明したシボ加工に代えて、前記出射面124Cから出射される光を拡散する拡散シートとして、前記導光部材124の長手方向の光の拡散率に比べて副走査方向(短手方向)の光の拡散率が高い異方性光拡散シートを備える構成が考えられる。なお、前記異方性光拡散シートは、前記出射面124Cの全域に貼付することが考えられる。これにより、前記出射面124Cから出射される光を前記異方性光拡散シートによって所望の拡散率で拡散させることが可能となる。
特に、前記出射面124Cにおいて長手方向に光を拡散しすぎると前記出射面124Cの両端において外側に照射される光が多くなり光の利用効率が低下する。しかしながら、前記異方性光拡散シートを用いれば、前記導光部材124の長手方向の光拡散率を抑制して光の利用効率の低下を防止しつつ、前記導光部材124の短手方向の拡散率を高めて副走査方向における光量分布の傾きを緩やかにすることができる。また、このように前記出射面124C全域に前記異方性光拡散シートを設ける場合には、前記異方性光拡散シートの端面が前記出射面124Cと原稿との間に存在しないため、前記異方性光拡散シートの端面の存在に起因する画質低下は防止される。
さらに、前記異方性光拡散シートは、例えば長手方向の光拡散率が0度〜15度、短手方向の光拡散率が10度〜30度であって、望ましくは長手方向の光拡散率が5度、短手方向の光拡散率が20度である。この光拡散率であれば、光を上手く拡散することができる。
また、前記異方性光拡散シートは、前記導光部材124の出射面124Cに貼付するのではなく、前記出射面124Cと前記コンタクトガラス11との間であって前記出射面124Cから離間した位置に配置されることも他の実施例として考えられる。この場合、仮に前記出射面124Cと原稿との間に前記異方性光拡散シートの端面が存在する場合であっても、その端面の存在に起因して生じる画質低下が抑制される。
そこで、このように前記出射面124Cから離間させて前記異方性光拡散シートを配置する場合には、その異方性光拡散シートを前記導光部材124の前記入光面124A近傍(例えば前記領域R1)に対応する箇所のみに配置することが考えられる。これにより、前記出射面124Cにおける前記領域R1よりも前記終端面124B側の領域における光量の低下が防止される。
1 :画像読取部
11:コンタクトガラス
12:読取ユニット
12A:読取位置
121:LED光源
122:ミラー
123:LED
124:導光部材
124A:入光面
124B:終端面
124C:出射面
124D:底面
124E:プリズム
13、14:ミラー
15:光学レンズ
16:CCD
2 :ADF
21:原稿セット部
22:搬送ローラー
23:原稿押さえ
24:排紙部
3 :画像形成部
4 :給紙カセット
5 :制御部
6 :操作表示部
X :複合機(画像読取装置、画像形成装置の一例)

Claims (3)

  1. 光を照射する点光源と、長手方向の一端に形成された入光面に前記点光源から入射された光をライン状の光に変換して出射面から照射する長尺状の導光部材と、を備えてなる光照射装置であって、
    前記導光部材が円柱形状であり、
    前記導光部材の前記出射面において前記入光面近傍のうち前記導光部材の直径に対応する前記入光面からの距離と光量密度との関係に従って前記光量密度が高い領域として予め定められた一部の領域のみに、光が拡散する光拡散形状として凹凸がシボ加工によって連続的に形成されており、前記シボ加工により形成される前記凹凸の量が、前記入光面から長手方向の他端に向けて減少することを特徴とする光照射装置。
  2. 請求項1に記載の光照射装置と、前記光照射装置から原稿に前記ライン状の光が照射されたときの反射光を受光して前記原稿の画像データを読み取る画像読取手段と、を備えてなる画像読取装置。
  3. 請求項1に記載の光照射装置と、前記光照射装置から原稿に前記ライン状の光が照射されたときの反射光を受光して前記原稿の画像データを読み取る画像読取手段と、前記画像読取手段によって読み取られた画像データに基づいて画像を形成する画像形成手段と、を備えてなる画像形成装置。
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