(57)【要約】    【課題】  段差に起因する異常画像の発生を抑制し、装置構成の高さ方向および幅方向の寸法を小さく抑え、小型化および高効率の光利用を可能とする。    【解決手段】  原稿２を照明する照明手段３０、原稿２からの反射光を反射する複数の折り返しミラー２３Ａ〜２３Ｃ、反射光を縮小結像させる結像レンズ２１および結像レンズ２１の結像位置に配置した光電変換素子２２を一体的に収納して読取光学系ユニット２０を構成する。読取光学系ユニット２０が移動して原稿の画像情報を読み取る。照明手段３０は、基板３１上に複数個配列された光源３２を有し、光源３２の発光方向Ａと光電変換素子２２の受光面２２ａが向かう方向Ｂが同一で、読取光学系ユニットの当該方向の端部Ｃ近傍に原稿読取位置Ｄが設定される。原稿読取位置Ｄと該読取光学系ユニットの端部Ｃとの間に、照明光を原稿面方向に反射させる反射部材３４Ａが配置される。【選択図】    図１
2010035056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿を照明する照明手段と、
前記照明手段により照明された原稿からの反射光を反射する複数のミラーと、
前記複数のミラーで反射された原稿の反射光を縮小結像させる結像レンズと、
前記結像レンズの結像位置に配置した光電変換素子と
を一体的に収納してなる読取光学系ユニットであって、該読取光学系ユニットが移動して原稿の画像情報を読み取る読取光学系ユニットにおいて、
前記照明手段は、基板上に複数個配列された光源を有し、
前記光源の発光方向と前記光電変換素子の受光面が向かう方向が同一であり、読取光学系ユニットの当該方向の端部近傍に原稿読取位置が設定され、
前記原稿読取位置と該読取光学系ユニットの前記端部との間に、照明光を原稿面方向に反射させる反射部材が配置されており、
前記光源の発光面の法線方向と前記結像レンズの光軸とがほぼ平行である
ことを特徴とする読取光学系ユニット。
【請求項２】
前記光源からの照明光が発散するのを抑制するための発散抑制部材が、前記光源の配列方向と直交する上下方向の両側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の読取光学系ユニット。
【請求項３】
前記結像レンズから前記光電変換素子までの光路と前記原稿面との間に、前記原稿面からの反射光を前記結像レンズに導くための前記ミラーが配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の読取光学系ユニット。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項の読取光学系ユニットを備えてなり、該読取光学系ユニットを用いて原稿を読み取る構成としたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項５】
前記読取光学系の光路中の任意の個所に、色分解機能を有する色分解手段を設けてなり、該色分解手段を用いて、原稿情報をフルカラーで読み取ることを特徴とする請求項４に記載の画像読取装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５の画像読取装置を備えてなり、該画像読取装置を用いて読み取られた画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学系を用いてイメージセンサ等の光電変換素子に縮小結像して原稿情報を読み取る読取光学系に係り、特に、読取に際し原稿に光を照射する照明手段に関連して工夫を図った、デジタル画像読取装置、デジタル複写機等に好適な読取光学系ユニット、画像読取装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の読取光学系ユニットの一般的な構成の一例の概略を図１０に示している。図１０の読取光学系ユニットにおいて、読み取られるべき画像等が描かれた原稿２は、いわゆる原稿台となる平面を形成するコンタクトガラス１上に平面状に載置される。コンタクトガラス１の下方に照明手段３が配置されており、この照明手段３は、図面に直交する方向に延在する細長いキセノンランプまたはハロゲンランプ等の管灯３Ａと、管灯３Ａの光を反射してコンタクトガラス１上の図面に直交する方向に細長い帯状に集光するリフレクタ３Ｂとで構成される。この照明手段３を用いて、図面に直交する方向に長い帯状部分について原稿２を照明させる。
画像等を含む原稿２の照明された部分の反射光は、この場合、５枚の折り返しミラーＭ１〜Ｍ５により順次反射され（→Ｍ１→Ｍ２→Ｍ３→Ｍ４→Ｍ５→）、画像読取レンズ５により、原稿２の画像の縮小像を光電変換素子としてのラインセンサ６の撮像面上に結像する。照明手段３、折り返しミラーＭ１〜Ｍ５、画像読取レンズ５およびラインセンサ６は、読取光学系ユニット７として一体的に保持されており、この読取光学系ユニット７が図示されていない駆動手段により、矢印方向（図示右方）へ走行させられて、破線で示す位置まで変位し、原稿２全体の情報を読み取る。
【０００３】
原稿２の画像を撮像するラインセンサ６は、色分解手段としてそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）のフィルタを備えた光電変換素子６Ａ、６Ｂおよび６Ｃを、１チップ上にそれぞれ１列ずつ列をなして３列に配列させた３ラインのＣＣＤ撮像素子等の３ラインの色別ラインセンサからなっている。これら３ラインの色別ラインセンサからなるラインセンサ６は、原稿２の照明走査に伴い、原稿画像を画像信号化する。このようにして原稿２の読取りが実行され、原稿２のカラー画像は、Ｒ、ＧおよびＢの３原色に色分解して読み取られる。
また、この読取光学系ユニット７を用いて画像読取装置を構成した場合には、上述のように、画像読取レンズ５の結像光路上に（光電変換素子６Ａ、６Ｂおよび６Ｃに設けられたＲ、ＧおよびＢのフィルタのような）色分解手段を設けているため、画像をフルカラーで読み取ることができる。
なお、色分解の方法としては、上述したように、Ｒ、ＧおよびＢのフィルタをそれぞれ設けた光電変換素子６Ａ、６Ｂおよび６Ｃを使用する方法の他に、画像読取レンズ５とラインセンサ６との間に色分解プリズムやフィルタを選択的に挿入して、Ｒ、ＧおよびＢの各色に色分解する方法や、Ｒ、ＧおよびＢの各色の光源を順次点灯させて原稿２を照明し、各色毎に色分解して読み取る方法などを用いることができる。
【０００４】
また、結像光路中に色分解手段を設けずに、原稿情報をモノクローム（いわゆるモノクロ）として読み取るようにすることもある。
なお、ここでは、５枚の折り返しミラーＭ１〜Ｍ５を用いる例を示したが、折り返しミラーの枚数は、５枚に限らず種々の枚数の場合がある。
上述した読取光学系ユニット７が適用される画像形成装置の一例の構成を図１１に示している。
図１１に示す画像形成装置は、装置の上部に位置する画像読取装置２００と、該画像読取装置２００の下方に位置する画像形成部とを有する。画像読取装置２００は、図１０に示した読取光学系ユニット７を用いて構成されており、図１１の各対応する部分には図１０と同一の符号を付して示している。
画像読取装置２００の撮像手段であるＲ、ＧおよびＢの３ラインのラインセンサ６から出力される画像信号は、画像形成部の画像処理部１２００に送られ、画像処理部１２００において処理されて、この場合、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒（Ｋ）の各色を書込むための書込み用の信号に変換される。
【０００５】
画像形成部は、潜像担持体として円筒状に形成された光導電性の感光体１１００を有し、その感光体１１００の周囲に、帯電手段としての帯電ローラ１１１０、ターレット式の現像装置１１３０、転写ベルト１１４０およびクリーニング装置１１５０が配設されている。なお、帯電手段としては、帯電ローラ１１１０に代えてコロナチャージャを用いる場合もある。
光走査装置１１７０は、画像処理部１２００から書込み用の信号を受けて光走査により感光体１１００に書込みを行う。このとき、光走査装置１１７０は、感光体１１００の周囲の帯電ローラ１１１０と現像装置１１３０との間において感光体１１００の外周面の光走査を行うようになっている。
画像形成装置の画像形成部の下部には、定着装置１１６０、カセット１１８０、レジストローラ対１１９０、給紙コロ１２２０およびトレイ１２１０を配設して、感光体１１００の下方に、記録媒体としての転写紙Ｓの搬送路を形成している。
【０００６】
画像形成時には、光導電性の感光体１１００が図示時計回りに等速回転され、その外周部表面が帯電ローラ１１１０により均一に帯電され、光走査装置１１７０におけるレーザビームの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、いわゆる「ネガ潜像」であって、画像部が露光されている。
画像の書込みは、感光体１１００の回転に従って、イエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、そして黒画像の順に行われる。感光体１１００の外周部表面に形成された静電潜像は、いわばリボルバーにおける回転弾倉のようなターレット式の現像装置１１３０のＹ、Ｍ、ＣおよびＫの各現像ユニット、すなわちイエロー（Ｙ）のトナーによる現像を行うＹ現像ユニット、マゼンタ（Ｍ）のトナーによる現像を行うＭ現像ユニット、シアン（Ｃ）のトナーによる現像を行うＣ現像ユニットおよび黒（Ｋ）のトナーによる現像を行うＫ現像ユニット、により順次反転現像されてポジ画像として可視化される。このようにして感光体１１００の外周部表面上に形成された各色のトナー画像は、転写ベルト１１４０上に、転写電圧印加ローラ１１４Ａによって順次転写され、上述された各色のトナー画像が転写ベルト１１４０上で重ね合わせられてカラー画像となる。
転写紙Ｓを収納するカセット１１８０は、画像形成装置本体に脱着可能として構成されている。転写紙Ｓを収納したカセット１１８０が、図１１に示すように画像形成装置に装着された状態において、カセット１１８０に収納された転写紙Ｓの最上位の１枚が給紙コロ１２２０によって搬送路に給紙され、給紙された転写紙Ｓは、その先端部がレジストローラ対１１９０に捉えられる。
【０００７】
レジストローラ対１１９０は、転写ベルト１１４０上にトナーにより形成されたカラー画像が転写位置へ移動するタイミングに合わせて転写紙Ｓを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Ｓは、転写部においてカラー画像に重ね合わせられ、転写ローラ１１４Ｂにより押圧されて転写紙Ｓがカラー画像に圧接することによりカラー画像が転写紙Ｓに静電転写される。
カラー画像が転写された転写紙Ｓは、定着装置１１６０へ送られ、定着装置１１６０においてカラー画像が定着され、転写紙Ｓを案内するガイド手段（図示されていない）によって案内されて搬送路上を移動させられ、排紙ローラ対（図示されていない）によって、トレイ１２１０上に排出される。
感光体１１００の外周部表面は、各色のトナー画像が転写されるたびに、その都度クリーニング装置１１５０によってクリーニングされ、残留トナーおよび紙粉等が除去される。
なお、フルカラーでなくモノクローム（単色）の画像を形成する場合には、上述した画像形成部の構成に代えて、既知の単色画像形成用の画像形成部を用いる。
【０００８】
図１０に示す読取光学系ユニット７の照明手段に一般的に用いられるキセノンランプまたはハロゲンランプ等の管灯は、消費電力が大きく、また、発熱が大きいことから装置全体の温度を上昇させてしまう。図１０のように照明手段、結像光学系および光電変換素子を一体的に保持した読取光学系ユニットを用いた画像読取装置では、読取光学系ユニットの密閉性が高いため、読取光学系ユニット７内の温度上昇が大きくなる。照明手段の管灯の発熱により読取光学系ユニット７内の温度上昇が大きくなると、そのことが、光学系の共役関係を崩し、光電変換素子からピントがずれて、光電変換素子に結像しなくなって、良好な画像を得られなくなることが問題になってきている。
また、画像読取装置の小型化を達成するために、上述したキセノンランプまたはハロゲンランプ等の代わりに冷陰極蛍光ランプ（以下、「ＣＣＦＬ」と略称する）が用いられることが多いが、ＣＣＦＬは、照明光量が安定するまでの時間が掛かることにより、原稿読み取りに時間が掛かる。また、ＣＣＦＬは、水銀（Ｈｇ）を含有していることからもリサイクル等にかかわる環境面で問題がある。
【０００９】
そこで、これらの管灯に代わる新しい照明光源として、電力消費が少なく、発熱が少なく、寿命が長く、リサイクル等にかかわる環境面でも優れているＬＥＤ（発光ダイオード）光源を用いた照明手段が注目されるようになってきている。
このような、ＬＥＤを用いた照明手段としては、特許文献１（特開２００６−６７５５１号）、特許文献２（特開２００４−１５７２１３号）、特許文献３（特開２００５−２７０８２号）、特許文献４（特開２００２−１４２０８２号）、特許文献５（特開２００５−２４１６８１号）および特許文献６（特開２００６−４２０１６号）等に、ＬＥＤを任意の間隔で並べた照明手段が提示されている。
例えば、特許文献１（特開２００６−６７５５１号）には、一つの照明手段でＬＥＤの配列方向への光の広がりを抑制し、効率良く原稿面を照明する手法が開示されている。この特許文献１では、ＬＥＤを並べた時に生じるＬＥＤの配列に応じた照明ムラを低減する方法が提示されているが、原稿に対してある特定の角度から照明する方式しか示されていない。
【００１０】
この場合、例えば、切り取った原稿を他の原稿に接着剤等で貼り付けた切り貼り原稿のように、照明手段の走査方向（すなわち原稿の走査方向）と直交する方向に段差を有する原稿を読み取る際に、その段差の部分で光が遮られて影ができ、読み取った原稿情報に黒い影線が発生してしまうなどの異常画像になることが知られている。また、原稿の端部において、原稿とその原稿を押える圧板部材との界面でも上述の切り貼り原稿と同様の現象が発生することが知られている。
これらのような現象を低減する方法としては、特許文献１のように別方向からも照明することが有効であるが、この方法では、照明手段を２個以上設ける必要が生じるとともに、照明むらを低減するために照明手段の光源の長さをある程度確保する必要が生じ、図１２に示すように照明手段の高さ方向の寸法ｈ１が高くなり、読取光学系ユニット７内において、折り返しミラーで光束を折り返すのに使用できない領域空間、いわゆるデッドスペース、が多く存在することとなる。その結果として、読取光学系ユニット７の高さＨが高くなったり、幅Ｗが長くなったりして、装置の大型化やコストアップ、更には、消費電力の増加などの問題を生じる。また、効率よく照明するためには、照明光源であるＬＥＤから原稿面までの距離を、ある一定の距離以上確保する必要があるため、読取光学系ユニット７は原稿面の法線方向に大きくする必要が生じてしまう。
【００１１】
それに対し、特許文献２（特開２００４−１５７２１３号）、特許文献３（特開２００５−２７０８２号）および特許文献４（特開２００２−１４２０８２号）には、光源と反対側にミラーを配置して、ミラーの反射光で反対側からも照明する方式が開示されている。
特許文献２（特開２００４−１５７２１３号）に開示された構成では、ＬＥＤが直接照明側に向いているため、ミラーが反射する光量は少なくなってしまう。この場合、第１の原稿の上に第２の原稿を貼り付けた切り貼り原稿において、第１の原稿側から第２の原稿側に向かって照明する場合と、第２の原稿側から第１の原稿側に向かって照明する場合とで、影の発生具合が異なり、いずれか一方の場合に他方の場合よりも影ができ易くなってしまう。
特許文献３（特開２００５−２７０８２号）に開示された構成では、直接照明用のＬＥＤと反射照明用のＬＥＤとをそれぞれ別々に設けている。また、いわゆる砲弾型のＬＥＤをそのまま配置しているため、効率よく照明するためには原稿面に対して近接して照明手段を配置する必要がある。原稿面に対して近接して配置する場合には、ＬＥＤは、発光の角度依存性を有するため、ＬＥＤの配列ピッチに応じた照明ムラが発生し易い。そのため、必要照度がそれ程必要ない場合であってもＬＥＤを狭いピッチで配列する必要があるので、効率的ではない。
【００１２】
特許文献４（特開２００２−１４２０８２号）に開示された照明手段は、ＬＥＤに向かって凹面を向けた反射面を２面配設して、原稿面を照明する構成としている。このような構成では、上述した特許文献３の場合と同様に、広ピッチでＬＥＤを配置すると、原稿読取面上でＬＥＤの配列間隔に応じた配列方向の照明むらが発生してしまうため、ＬＥＤを狭いピッチで配列する必要がある。一方、ＬＥＤから反射面までの距離を長く取れば、照明ムラを低減することは可能であるが、そのようにしてしまうと、反射面が大きくなり、照明手段の構成自体も大きくしなくてはならなくなる。
また、特許文献７（特許３９７９７４１号）には、光源としてハロゲンランプを用い、光源と原稿読取面との間に照明光を原稿方向に反射させる反射部材を配置する構成が示されている。
この特許文献７の構成においては、ハロゲンランプは管灯であり、射出光の発光強度が、図１３に示すようにハロゲンランプＨＬの管筒の法線方向に対して一様である。そのため、図１４に示すように原稿読取面に導くための反射面ＲＳ１およびＲＳ２は、ハロゲンランプＨＬの周辺の光学系の反射面ＲＳ３およびＲＳ４で一旦反射して光を偏向させてからでないと、有効に原稿面読取面に導光することが困難であり、原稿読取位置に対する光の利用効率は非常に悪い。このような照明光学系の場合、ハロゲンランプＨＬからの射出光は、周辺の反射面での反射による光量劣化は免れない。そのため、原稿面での光量を多くとるために、発熱量を増加させたり、ハロゲンランプを囲む光学系を大型化することにより照明手段自体を大型化したりすることが問題になる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−６７５５１号公報
【特許文献２】特開２００４−１５７２１３号公報
【特許文献３】特開２００５−２７０８２号公報
【特許文献４】特開２００２−１４２０８２号公報
【特許文献５】特開２００５−２４１６８１号公報
【特許文献６】特開２００６−４２０１６号公報
【特許文献７】特許３９７９７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、切り貼り原稿の貼り合わせ部や、原稿の端部における段差に起因する異常画像の発生を抑制して、しかも装置構成の高さ方向および幅方向の寸法を小さく抑えて、小型化および高効率の光利用を可能とするとともに、消費電力が低く、省エネルギーに寄与して、地球環境の保全に対応することを可能とする読取光学系ユニット、画像読取装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項１の目的は、段差による異常画像の発生を抑制し、且つ小型化および高効率の光利用を可能とし、省スペース化を推進し、消費電力の抑制、発熱によるピント移動等の抑制、さらには照明ムラの抑制をも可能として、省エネルギーに寄与し、地球環境の保全に対応し得て、しかも良好な画像読み取りを実現し得る読取光学系ユニットを提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、特に、光源の射出光を効率良く反射面に導光し、光源から原稿読取面までの距離を長くすることを可能として、原稿面上の照明ムラを低減しつつ、光の利用効率の高い明るい照明光を得るとともに、切り貼り原稿の貼り合わせ部および原稿の周囲との段差に起因して生じる影を低減することを可能とし、より良好に原稿を読み取ることを可能とする読取光学系ユニットを提供することにある。
【００１５】
本発明の請求項３の目的は、特に、原稿からの反射光の折り返しの効率を良くして、反射回数を低減して、反射による光量の低減を最小限とすることを可能とし、照明による発熱や消費電力を更に抑制し、しかも更なる小型化を可能とする読取光学系ユニットを提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、特に、低消費電力化、低発熱化、長寿命化およびリサイクル対応を可能とする画像読取装置を提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、フルカラーの画像読取を可能として、しかも低消費電力化、低発熱化、長寿命化およびリサイクル対応を可能とする画像読取装置を提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、低消費電力で、発熱も少なく、長寿命でリサイクルの面で環境面でも優れていて、しかも良好な画像を得ることを可能とする画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に記載した本発明に係る読取光学系ユニットは、上述した目的を達成するために、
原稿を照明する照明手段と、
前記照明手段により照明された原稿からの反射光を反射する複数のミラーと、
前記複数のミラーで反射された原稿の反射光を縮小結像させる結像レンズと、
前記結像レンズの結像位置に配置した光電変換素子と
を一体的に収納してなる読取光学系ユニットであって、該読取光学系ユニットが移動して原稿の画像情報を読み取る読取光学系ユニットにおいて、
前記照明手段は、基板上に複数個配列された光源を有し、
前記光源の発光方向と前記光電変換素子の受光面が向かう方向が同一であり、読取光学系ユニットの当該方向の端部近傍に原稿読取位置が設定され、
前記原稿読取位置と該読取光学系ユニットの前記端部との間に、照明光を原稿面方向に反射させる反射部材が配置されており、
前記光源の発光面の法線方向と前記結像レンズの光軸とがほぼ平行である
ことを特徴としている。
【００１７】
請求項２に記載した本発明に係る読取光学系ユニットは、請求項１の読取光学系ユニットであって、
前記光源からの照明光が発散するのを抑制するための発散抑制部材が、前記光源の配列方向と直交する上下方向の両側に配置されていることを特徴としている。
請求項３に記載した本発明に係る読取光学系ユニットは、請求項１または請求項２の読取光学系ユニットであって、
前記結像レンズから前記光電変換素子までの光路と前記原稿面との間に、前記原稿面からの反射光を前記結像レンズに導くための前記ミラーが配置されていることを特徴としている。
請求項４に記載した本発明に係る画像読取装置は、
請求項１〜請求項３のいずれか１項の読取光学系ユニットを備えてなり、該読取光学系ユニットを用いて原稿を読み取る構成としたことを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係る画像読取装置は、請求項４の画像読取装置であって、
前記読取光学系の光路中の任意の個所に、色分解機能を有する色分解手段を設けてなり、該色分解手段を用いて、原稿情報をフルカラーで読み取ることを特徴としている。
請求項６に記載した本発明に係る画像形成装置は、
請求項４または請求項５の画像読取装置を備えてなり、該画像読取装置を用いて読み取られた画像を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、切り貼り原稿の貼り合わせ部や、原稿の端部における段差に起因する異常画像の発生を抑制して、しかも装置構成の高さ方向および幅方向の寸法を小さく抑えて、小型化および高効率の光利用を可能とするとともに、消費電力が低く、省エネルギーに寄与して、地球環境の保全に対応することを可能とする読取光学系ユニット、画像読取装置および画像形成装置を提供することができる。
すなわち本発明の請求項１の読取光学系ユニットによれば、
原稿を照明する照明手段と、
前記照明手段により照明された原稿からの反射光を反射する複数のミラーと、
前記複数のミラーで反射された原稿の反射光を縮小結像させる結像レンズと、
前記結像レンズの結像位置に配置した光電変換素子と
を一体的に収納してなる読取光学系ユニットであって、該読取光学系ユニットが移動して原稿の画像情報を読み取る読取光学系ユニットにおいて、
前記照明手段は、基板上に複数個配列された光源を有し、
前記光源の発光方向と前記光電変換素子の受光面が向かう方向が同一であり、読取光学系ユニットの当該方向の端部近傍に原稿読取位置が設定され、
前記原稿読取位置と該読取光学系ユニットの前記端部との間に、照明光を原稿面方向に反射させる反射部材が配置されており、
前記光源の発光面の法線方向と前記結像レンズの光軸とがほぼ平行である
ことにより、
段差による異常画像の発生を抑制し、且つ小型化および高効率の光利用を可能とし、省スペース化を推進し、消費電力の抑制、発熱によるピント移動等の抑制、さらには照明ムラの抑制をも可能として、省エネルギーに寄与し、地球環境の保全に対応し得て、しかも良好な画像読み取りを実現することができる。
【００１９】
また、本発明の請求項２の読取光学系ユニットによれば、請求項１の読取光学系ユニットにおいて、
前記光源からの照明光が発散するのを抑制するための発散抑制部材が、前記光源の配列方向と直交する上下方向の両側に配置されていることにより、
特に、光源の射出光を効率良く反射面に導光し、光源から原稿読取面までの距離を長くすることを可能として、原稿面上の照明ムラを低減しつつ、光の利用効率の高い明るい照明光を得るとともに、切り貼り原稿の貼り合わせ部および原稿の周囲との段差に起因して生じる影を低減することが可能となり、より良好に原稿を読み取ることが可能となる。
本発明の請求項３の読取光学系ユニットによれば、請求項１または請求項２の読取光学系ユニットにおいて、
前記結像レンズから前記光電変換素子までの光路と前記原稿面との間に、前記原稿面からの反射光を前記結像レンズに導くための前記ミラーが配置されていることにより、
特に、原稿からの反射光の折り返しの効率を良くして、反射回数を低減して、反射による光量の低減を最小限とすることが可能となり、照明による発熱や消費電力を更に抑制し、しかも更なる小型化が可能となる。
【００２０】
本発明の請求項４の画像読取装置によれば、
請求項１〜請求項３のいずれか１項の読取光学系ユニットを備えてなり、該読取光学系ユニットを用いて原稿を読み取る構成としたことにより、
特に、低消費電力化、低発熱化、長寿命化およびリサイクル対応が可能となる。
本発明の請求項５の画像読取装置によれば、請求項４の画像読取装置において、
前記読取光学系の光路中の任意の個所に、色分解機能を有する色分解手段を設けてなり、該色分解手段を用いて、原稿情報をフルカラーで読み取ることにより、
特に、フルカラーの画像読取が可能となり、しかも低消費電力化、低発熱化、長寿命化およびリサイクル対応が可能となる。
本発明の請求項６の画像形成装置によれば、
請求項４または請求項５の画像読取装置を備えてなり、該画像読取装置を用いて読み取られた画像を形成することにより、
特に、低消費電力で、発熱も少なく、長寿命でリサイクルの面で環境面でも優れていて、しかも良好な画像を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の読取光学系ユニット、画像読取装置および画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る読取光学系ユニットの構成を示している。図１は、本発明に係る読取光学系ユニットの主要な構成を示す模式的断面図であり、図１０と実質的に同一の機能または構成を有する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省略する。
図１に示す読取光学系ユニット２０は、結像レンズ２１、光電変換素子２２、第１の折り返しミラー２３Ａ、第２の折り返しミラー２３Ｂ、第３の折り返しミラー２３Ｃおよび照明手段３０を具備している。照明手段３０は、基板３１、光源３２、発散抑制部材３３および反射部材３４を有している。さらに、発散抑制部材３３は、第１の発散抑制部材３３Ａおよび第２の発散抑制部材３３Ｂを含んでおり、反射部材３４は、第１の反射部材３４Ａおよび第２の反射部材３４Ｂを含んでいる。また、図１の照明手段３０の上方には、図１０と同様に、原稿台としてのコンタクトガラス１が配置されており、このコンタクトガラス１上に密着させて、原稿２が載置される。
【００２２】
図１に示すように、読取光学系ユニット２０の内側上部には、照明手段３０が設けられており、コンタクトガラス１上に載置された原稿２を照明する。照明手段３０により照明された原稿２からの反射光は、第１〜第３の折り返しミラー２３Ａ〜２３Ｃにより順次反射されて光路が折り返され、結像レンズ２１に導かれる。結像レンズ２１は、原稿２の反射像を光電変換素子２２の受光面２２ａ上に縮小結像させる。照明手段３０は、基板上３１に複数個配列された光源３２を有する。光源３２の発光方向である図示方向Ａと光電変換素子２２の受光面が向かう図示方向Ｂとは同一であり、読取光学系ユニット２０の方向ＡおよびＢのユニット端部Ｃの近傍に配置されて原稿読取位置Ｄが設定される。これら原稿読取位置Ｄとユニット端部Ｃとの間に、照明光を原稿面方向に反射させる反射部材３４Ａの反射面Ｅが配置されている。さらに、光源３２の発光面の法線Ｋと結像レンズ２１の光軸Ｌとがほぼ平行となっている。
例えば、原稿読取位置Ｄを読取光学系ユニット２０のユニット端部Ｃの近傍Ｄからユニット中央部近傍Ｄ′にしてしまうと、原稿読取位置Ｄ′とユニット端部Ｃとの間のスペースが広くなってしまい、この広いスペースを有効に活用しようとすると図８に示すように折り返しミラーの枚数を増やし、例えば５個の折り返しミラー２５（２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ、２５Ｅ）を設ける必要が生じ、部品点数の増加によるコストアップや、反射回数の増加による光量損失により、光源３２′の光量を増加させる必要が生じ、消費電力の増大および温度上昇等の問題が生じる。
【００２３】
また、図９に示すように、原稿読取位置Ｄ″とユニット端部Ｃとの間に生じたスペースを避けて３個の折り返しミラー２６（２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ）で光路を折り返すようにすると、該スペースがデッドスペースとなり、ユニット全体の大型化を招いてしまう。
図２および図３に光源部の実施の形態の詳細な構成を例示する。基板３１上には、複数個の光源３２が配列されている。光源３２のデバイスとしては、電力消費が少なく、発熱が少なく、寿命が長く、そしてリサイクル等にかかわる環境面でも優れているＬＥＤ等が適している。
このとき、図２に示す実施の形態のように、結像レンズ２１の光軸Ｌに対応する原稿面の位置を中央Ｏとした場合、中央Ｏの位置における光源３２のピッチＰ１に対して、周辺の光源３２のピッチＰ２を細かくして、結像レンズ２１のコサイン四乗則に従った周辺光量の低下を補正するような照明光量分布とすることもできる。
また、図３に示す他の実施の形態のように、光源３２のピッチを、中央のピッチＰ１から周辺のピッチＰ２に至るまで、全て同一として、原稿面上で均一な光量分布となるように構成してもよい。また、同様にして、各光源３２のピッチを最適化することによって、光源３２の配列方向の照度分布を任意に設定することができる。
【００２４】
また、結像レンズ２１の光軸Ｌに対して光源３２の発光面の法線Ｋの方向が平行でないと、原稿２からの反射光を折り返すときに照明手段３０によるケラレが発生してしまう危険が増大する。特に、図７に示すように照明手段３０の幅が長くなると照明系によるケラレが発生し易くなる。
すなわち、このような構成は、画像原稿を読み取るための読取光学系ユニット２０を特に省スペースとして構成することが可能であり、そして発熱によるピント移動等も抑制することができ、さらに照明ムラも小さく抑えることができるため、良好な画像の読み取りが可能となる。（以上が、請求項１におおむね対応する。）
ＬＥＤのような光源３２は、図４に示す配光特性のように、光源３２の発光部から前方に向かって角度依存性、すなわち指向性、を持って発光分布する。このような光源３２を使用する場合、図５に示すように、発散抑制部材３３（３３Ａ、３３Ｂ）を配置しないと、図示破線のように光源３２からの照明光が原稿面２の読取範囲外を照射してしまい、フレアやゴーストの発生の原因となったり、照明効率の低下を招いてしまう。そこで、光源３２からの照明光が発散するのを抑制するために、光源３２を上下方向から挟み込むようにして、上側の第１の発散抑制部材３３Ａおよび下側の第２の発散抑制部材３３Ｂからなる発散抑制部材３３を配置する。
【００２５】
さらに、原稿面２を照射する方向へ照明光を反射させるための反射部材３４Ａを配置する。反射部材３４Ａは、上述したように、原稿読取位置Ｄとユニット端部Ｃとの間に、照明光を原稿面方向に反射させる第１の反射部材３４Ａが配置されており、さらに原稿読取位置Ｄの光源３２側にも第２の反射部材３４Ｂを配置している。なお、第２の発散抑制部材３３Ｂと第２の反射部材３４Ｂは、近接して位置することとなるため、図示のように、連続する部材として一体に構成してもよい。
このような構成とすることにより、光源３２からの直接光で原稿面を照明せずに、照明光を反射部材３４Ａ、３４Ｂによる反射光として照明するため、光源３２から原稿面２までの距離を確保することが可能となり、少ない光源３２でも光源３２の配列方向の照明ムラを小さく抑えることが可能となる。さらに、副走査方向の前後両側から原稿面を照明することになるため、切り貼り原稿等による影の発生を防止することが可能となる。
なお、照明光を原稿面２へ反射させる反射部材３４（３４Ａ、３４Ｂ）は、平面で構成しても良いが、反射面を曲面として構成しても良い。図６に、原稿読取位置Ｄとユニット端部Ｃとの間に配置される反射部材として、曲面の反射面を有する反射部材３５を用いて示す。なお、当然であるが、全ての反射部材の反射面を曲面としても良いことはいうまでもない。
【００２６】
さらに、反射部材の短手方向のみに湾曲する曲面、いわゆるシリンダー面、の反射面を有する構成としても良く、このようにすることによって、副走査方向に照明光を集めて、照明効率を向上させることが可能となる。
すなわち、導光部に発散抑制部材３３を設けているので、光源３２からの射出光を効率良く反射面に導光することが可能となり、光源３２から原稿読取面までの距離を長くすることができるので、光源３２の配列間隔によって生じる原稿面上の照明ムラを低減しつつ、光の利用効率の高い明るい照明光を得ることが可能となる。さらに、原稿面に対して２つの方向から照明することができるため、切り貼り原稿における貼り付けられる側の第１の原稿と貼り付ける側の第２の原稿との段差に対して、第１の原稿側から第２の原稿側に向かって照明する場合に生じる影線と、第２の原稿側から第１の原稿側に向かって照明する場合に生じる影線と、さらには原稿の端部と原稿を抑える圧板との段差に生じる影線とにおける、影の割合の差を低減することができ、良好に原稿を読み取ることが可能となる。（以上が、請求項２におおむね対応する。）
【００２７】
読取光学系ユニットの薄型化およびコンパクト化を達成するためには、原稿からの反射光を可能な限り効率良く折り曲げる必要がある。本発明に係る読取光学系ユニットの構成においては、原稿読取位置Ｄが、読取光学系ユニット２０における光源３２の発光方向Ａと光電変換素子２２の受光面２２ａが向かう方向Ｂについてのユニット端部Ｃの近傍に配置されている。このため、結像レンズ２１と光電変換素子２２の上の空間を可能な限り有効に利用して、効率良く光路の折り曲げを行う必要がある。図１に示すように照明手段３０の副走査方向（方向Ａ）の幅が狭い場合には、結像レンズ２１と光電変換素子２２の上方に空間ができる。そこで、そこに反射ミラー２３Ｂを配置することによって、効率の良い光路の折り曲げが可能となる。
また、図７に示すように照明手段３０の幅が比較的長い場合であっても、結像レンズ２１と光電変換素子２２の上方に反射ミラー２３Ｂを配置することによって、読取光学系ユニット２０の幅一杯に光路を配設することができるため、少ない枚数の反射ミラー２３を用いて効率の良い光路の折り曲げを行うことが可能となる。
このように、原稿からの反射光の折り返しの効率を高めることが可能となり、反射回数を低減することが可能となるため、反射による光量の低減を最小限とすることが可能であり、照明による発熱や消費電力をさらに抑制することができる。また、読取光学系ユニットの更なる小型化が可能となる。（以上が、請求項３におおむね対応する。）
【００２８】
上述した読取光学系ユニットを備えた画像読取装置を構成することができる。このような画像読取装置は、上述した照明系を含む読取光学系ユニットを用いているので、低消費電力で、発熱も少なく、長寿命で、リサイクル等に関連する環境面でも優れて、しかも良好な読取品質を得ることができる。
このようにして、画像読取装置の低消費電力化、低発熱化、長寿命化およびリサイクル対応が可能となる。（以上が、請求項４におおむね対応する。）
先に述べた読取光学系ユニットにおける縮小結像光学系の任意の光路中に色分解機能を有する手段を設けて上述した画像読取装置を構成して、原稿情報をフルカラーで読み取るようにしてもよい。
【００２９】
色分解機能を有する手段としては、結像レンズと光電変換素子との間に色分解プリズムを設ける構成や、フィルターを選択的に挿入してＲ、ＧおよびＢの各色に色分解する構成や、例えばＲ、ＧおよびＢ等の各色の光源を順次点灯させて原稿を照明する構成や、さらには、Ｒ、ＧおよびＢのフィルタを持った光電変換素子からなる受光素子を、１チップに３列に配列されている、いわゆる３ラインＣＣＤ等の３ラインラインセンサを用いて構成し、その受光面にカラー画像を結像させることによって３原色に色分解する構成など種々の構成を用いることができる。（以上が、請求項５におおむね対応する。）
さらに、上述した画像読取装置を用いて図１１に示した画像形成装置に対応する画像形成装置を構成しても良い。このような画像読取装置を図１１のような画像形成装置に用いることによって、低消費電力で、発熱も少なく、長寿命で、リサイクルに関連する環境面でも優れ、さらに良好な画像を形成することが可能となる。（以上が、請求項６におおむね対応する。）
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る読取光学系ユニットの構成を模式的に示す模式的断面図である。
【図２】図１の読取光学系ユニットに用いる光源部の一つの実施の形態の構成を模式的に示す図である。
【図３】図１の読取光学系ユニットに用いる光源部の他の実施の形態の構成を模式的に示す図である。
【図４】図１の読取光学系ユニットに係る光源の配光特性（指向性）を模式的に示す図である。
【図５】図１の読取光学系ユニットの照明手段部分の詳細な構成を模式的に示す断面図である。
【図６】図１の読取光学系ユニットの照明手段部分における反射部材の他の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】図１の読取光学系ユニットの照明手段部分の幅が広い場合の構成の一例を模式的に示す模式的断面図である。
【図８】読取光学系ユニットの好ましくない構成の一例を模式的に示す模式的断面図である。
【図９】読取光学系ユニットの好ましくない構成の他の一例を模式的に示す模式的断面図である。
【図１０】読取光学系ユニットの従来の一般的な構成の一例を模式的に示す模式的断面図である。
【図１１】図１１の読取光学系ユニットを用いて構成される画像形成装置の従来の一般的な構成の一例を模式的に示す模式的断面図である。
【図１２】読取光学系ユニットにおける問題点を説明するための模式的断面図である。
【図１３】従来より読取光学系ユニットに光源として用いられているハロゲンランプにおける発光分布を説明するための模式的断面図である。
【図１４】図１３のハロゲンランプを用いた照明手段における問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  コンタクトガラス（原稿台）
２  原稿
２０  読取光学系ユニット
２１  結像レンズ
２２  光電変換素子
２２ａ  受光面
２３Ａ〜２３Ｃ  折り返しミラー
３０  照明手段
３１  基板
３２  光源
３３（３３Ａ，３３Ｂ）  発散抑制部材
３４（３４Ａ，３４Ｂ）、３５  反射部材
２００  画像読取装置
１１００  感光体
１１１０  帯電ローラ
１１３０  現像装置
１１４０  転写ベルト
１１５０  クリーニング装置
１１６０  定着装置
１１７０  光走査装置
１１８０  カセット
１１９０  レジストローラ対
１２００  画像処理部
１２１０  トレイ
１２２０  給紙コロ
Ｓ  転写紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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