JP5818747B2 - 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、光源であるＬＥＤ（発光ダイオード）から出射される光を主走査方向に導くための導光体と、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る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。

ＬＥＤを用いた画像読取装置には、主走査方向両端に配置された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読取装置の照明部の構成を図７に示す。

即ち、図７は従来の画像読取装置の照明部の側面図であり、図示のように、画像読取装置のコンタクトガラス１２１の下方には主走査方向（図７の左右方向）に長い導光体１０７が水平に配置されており、この導光体１０７の長手方向両端の入射面１０７ａの近傍には、ＬＥＤ１０６が導光体１０７の入射面１０７ａに対向してそれぞれ配置されている。ここで、導光体１０７の上面は出射面１０７ｂを構成し、この出射面１０７ｂとは反対側の下面は光偏向面１０７ｃを構成しており、光偏向面１０７ｃには複数の逆Ｖ溝状（凹状）のプリズム１２４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前記コンタクトガラス１２１が配設されている。

而して、両ＬＥＤ１０６に通電されてこれらが発光すると、その光は、図７に示すように導光体１０７の長手方向両端の入射面１０７ａから導光体１０７の内部にそれぞれ入射し、導光体１０７の内面で反射を繰り返しながら主走査方向に伝播するが、その一部はプリズム１２４で反射して導光体１０７の光出射面１０７ｂからコンタクトガラス１２１に向かって出射し、コンタクトガラス１２１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１２４から透過して導光体１０７の下面の光偏向面１０７ｃから漏れる光は、反射板１２２で反射・拡散して導光体１０７内に再び入射する。

ところで、斯かる画像読取装置は、１つの導光体１０７に対してその両側からＬＥＤ１０６によって光を入射させる方式を採用するため、各ＬＥＤ１０６の位置誤差や光量差、導光体１０７のプリズム１２４の形状誤差等による影響によって主走査方向の照度分布は図８にカーブＡ’にて示すように主走査方向中央部において急激な変化（図示例では、急激な減少）を示すという問題がある。尚、図８において、カーブＢ’，Ｃ’は各ＬＥＤ１０６単体の主走査方向の照度分布をそれぞれ示す。ここで、図８は主走査方向中央部において光量が急激に低下した例を示すが、場合によっては走査方向中央部において逆に光量が急激に増加することもある。

そこで、特許文献１には、導光体の一端面にＬＥＤ等の発光源を備えた２組の照明ユニットを互い違いに配置することによって各照明ユニットの特性を相殺し、主走査方向の光強度分布の均一化と副走査方向の光強度分布の平均化及び光量の増加を図る構成が提案されている。

特開２００５−２２９６４７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、導光体を２本配置する必要があり、装置全体が大きくなり、コスト面でも不利であるという問題がある。

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、大型化やコストアップを招くことなく簡単な構成で主走査方向の照度分布の均一化を図ることができる導光体、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。

本発明の一の局面に係る画像読み取り装置は、導光体と、光電変換素子と、反射板とを備える。前記導光体は、主走査方向に長く形成されているとともに下面にプリズムが形成されている。前記導光体は、前記主走査方向の両端の入射面から入射する光源の光を前記主走査方向に導き、導いた光を上面から上方のコンタクトガラス上の原稿へ出射する。前記光電変換素子は、前記原稿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。前記反射板は、前記導光体の下面に対向して平行に配置され、表面が光拡散機能を有する。前記プリズムは、複数の凸状プリズムと複数の凹状プリズムとを含む。前記凸状プリズムは、前記導光体の前記下面における前記主走査方向の中央部に、前記主走査方向に直交する副走査方向に延びる断面形状が三角形の凸状に形成され、前記導光体の内部を伝搬する光を屈折させて前記反射板へ出射する。前記凹状プリズムは、前記導光体の前記下面における前記主走査方向の両端部に、前記副走査方向に沿って断面形状が三角形の溝状に形成され、前記導光体の内部を伝搬する光を前記上面へ向けて反射する。前記反射板は、前記凸状プリズムから出射した光を反射して前記導光体を前記下面から前記上面へ通過させる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、本発明の一の局面に係る前記画像読取装置を備える。

本発明によれば、導光体の主走査方向両端の入射面から導光体の内部に入射した各ＬＥＤからの光は、導光体の内面で反射を繰り返しながら主走査方向に沿って互いに逆向きに伝播する。そして、導光体の内部を伝播する光は、該導光体の光偏向面の主走査方向中央部以外の領域に配置された凹形状のプリズムで反射して導光体の出射面から外部に取り出され、コンタクトガラス上の原稿の照明に供される。又、導光体の内部を伝播する光は、該導光体の光偏向面の主走査方向中央部に配置された凸形状のプリズムで屈折して光偏向面から導光体の外部へと出射し、反射板で反射・拡散した後に導光体内に再入射し、導光体の出射面から外部に出射してコンタクトガラス上の原稿の照明に供される。

以上のように、従来、光量の急激な変化が生じていた導光体の主走査方向中央部において光を一旦導光体の外部に出射させ、この出射した光を反射板で反射・拡散させた後に再び導光体の内部に入射させて原稿の照明に供するようにしたため、導光体の長手方向中央部における光量の急激な変化を抑えることができ、主走査方向の照度分布の均一化を図ることができる。そして、本発明では、複数本の導光体を用いることなく、１本の導光体の主走査方向中央部と他の領域のプリズムの形状を変更するだけであるため、画像読取装置の大型化やコストアップを招くことなく簡単な構成で前記効果を得ることができる。

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主走査方向断面図である。 本発明に係る画像読取装置の照明部の副走査方向断面図である。 （ａ），（ｂ）は本発明に係る画像読取装置の照明部における主走査方向両端部と中央部における光の挙動を示す主走査方向断面図である。 本発明に係る画像読取装置の照明部における光線のシミュレーション図である。 本発明に係る画像読取装置の主走査方向の照度分布を示す図である。 従来の画像読取装置の照明部の主走査方向断面図である。 従来の画像読取装置の主走査方向の照度分布を示す図である。

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。
［画像形成装置］
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）両端に配置されたＬＥＤ６と、各ＬＥＤ６に対向する入射面７ａからそれぞれ入射する光を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光学的に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ＣＣＤ等の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１枚ずつ取り出され、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、原稿蛾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（ＬＳＵ）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に沿ってレジストローラー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の沿って排紙ローラー２０へと搬送され、該排紙ローラー２０によって排紙トレイ３へと排出され、これによっ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の特徴的な構成と作用を図２〜図６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主走査方向断面図、図３は同画像読取装置の照明部の副走査方向断面図、図４（ａ），（ｂ）は同画像読取装置の照明部における主走査方向両端部と中央部における光の挙動を示す主走査方向断面図、図５は同画像読取装置の照明部における光線のシミュレーション図、図６は同画像読取装置の主走査方向の照度分布を示す図である。

図２に示すように、本発明に係る画像読取装置２は、主走査方向（図２の左右方向）に長い丸棒状の前記導光体７を備えており、該導光体７の主走査方向（長手方向）両端面は入射面７ａを構成している。そして、この導光体７の主走査方向両端の入射面７ａに対向する位置には光源である前記ＬＥＤ６がそれぞれ配置されている。

又、導光体７の上面は出射面７ｂを構成しており、この出射面７ｂに上方には透明なコンタクトガラス２１が水平に設置されている。そして、導光体７の下面は光偏向面７ｃを構成しており、導光体７の下方であって、且つ、該導光体７の下面の光偏向面７ｃに対向する位置には反射板２２が平行に設置されている。尚、この反射板２２の表面には、光拡散機能を有する白色印刷が施されている。

而して、本実施の形態では、図２に示すように、導光体７の光偏向面７ｃの主走査方向中央部には副走査方向（図３の左右方向）に延びる複数の山形（三角柱状）の凸状プリズム２３が長手方向に適当な間隔で形成され、導光体７の光偏向面７ｃの長手方向中央部を除く両端部には副走査方向に貫通する逆Ｖ溝状の複数の凹状プリズム２４が主走査方向に適当な間隔でそれぞれ形成されている。

ところで、以上説明したＬＥＤ６と導光体７及び反射板２２は画像読取装置２の聡明部を構成しているが、これらの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に往復動可能に支持され、画像読取動作時には不図示の駆動手段によって副走査方向に往復動してコンタクトガラス２１上に載置された原稿を下方から照明しながらこれを走査する。

以上のように構成された画像読取装置２において、主走査方向両端に配置されたＬＥＤ６に電流が供給されてこれらのＬＥＤ６がそれぞれ発光すると、各ＬＥＤ６からの光は、導光体７の内面で反射を繰り返しながら主走査方向に沿って互いに逆向きに伝播する。そして、導光体７の内部を伝播する光は、図４（ａ）に示すように、導光体７の光偏向面７ｃの両端部に形成された逆Ｖ溝状の凹状プリズム２４で反射して導光体７の出射面７ｂから外部に取り出され、コンタクトガラス２１上の原稿の照明に供される。尚、導光体７の内部で全反射しないで導光体７の光偏向面７ｃから下方に漏れた光は、反射板２２で反射して導光体７の内部に再入射し、導光体７の出射面７ｂから出射してコンタクトガラス２１上の原稿の照明に供される。

又、導光体７の内部を伝播する光は、図４（ｂ）に示すように、導光体７の光偏向面７ｃの主走査方向中央部に形成された山形（三角柱状）の凸状プリズム２３で屈折して光偏向面７ｃから導光体７の外部へと出射し、反射板２２で反射・拡散した後に導光体７の内部に再入射し、導光体７の出射面７ｂから外部に出射してコンタクトガラス２１上の原稿の照明に供される。

ここで、画像読取装置３の照明部における光線シミュレーションを図５に示す。又、図６に本実施の形態に係る画像読取装置２において得られた主走査方向の照度分布を示す。

而して、従来の画像読取装置においては図８にカーブＡ’にて示したように主走査方向中央部において光量の急激な変化が生じていたが、本実施の形態に係る画像読取装置２においては、前述のように導光体７の主走査方向中央部において光を一旦導光体７の外部に出射させ、この出射した光を反射板で２２反射・拡散させた後に再び導光体７の内部に入射させて原稿の照明に供するようにしたため、図６にカーブＡにて示すように導光体７の長手方向中央部における光量の急激な変化を抑えることができ、主走査方向に均一な照度分布を得ることができる。尚、図６において、カーブＢ，ＣはＬＥＤ６単体の主走査方向の照度分布をそれぞれ示す。

又、本実施の形態では、複数本の導光体を用いることなく、１本の導光体７の主走査方向中央部と他の領域のプリズム２３，２４の形状を変更するだけであるため、画像読取装置２の大型化やコストアップを招くことなく簡単な構成で前記効果を得ることができる。

尚、以上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や複合機等の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
７ｃ 導光体の光偏向面
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 コンタクトガラス
２２ 反射板
２３ 凸状プリズム
２４ 凹状プリズム
Ｐ 用紙搬送路
Ｓ 用紙

Claims (4)

1. 主走査方向に長く形成されているとともに下面にプリズムが形成され、前記主走査方向の両端の入射面から入射する光源の光を前記主走査方向に導き、導いた光を上面から上方のコンタクトガラス上の原稿へ出射する導光体と、
   前記原稿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、
   前記導光体の下面に対向して平行に配置され、表面に光拡散機能を有する白色印刷が施された反射板と、を備え、
   前記プリズムは、
   前記導光体の前記下面における前記主走査方向の中央部に、前記主走査方向に直交する副走査方向に延びる断面形状が三角形の凸状に形成され、前記導光体の内部を伝搬する光を屈折させて前記反射板へ出射する複数の凸状プリズムと、
   前記導光体の前記下面における前記主走査方向の両端部に、前記副走査方向に沿って断面形状が三角形の溝状に形成され、前記導光体の内部を伝搬する光を前記上面へ向けて反射する複数の凹状プリズムと、を含み、
   前記反射板は、前記凸状プリズムから出射した光を反射して前記導光体を前記下面から前記上面へ通過させる、画像読取装置。
2. 前記凸状プリズムは前記凹状プリズムよりも前記主走査方向において狭い間隔で形成されている、請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記導光体の前記下面における前記凸状プリズムおよび前記凹状プリズム以外の部分が平面であり、
   前記導光体の外周面における前記下面の一辺から前記上面を経て前記下面の他辺に亘る部分が前記主走査方向から見て外側へ凸状に湾曲した面である、請求項１または請求項２に記載の画像読取装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像読取装置を備える画像形成装置。

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