(57)【要約】【課題】本発明は、デジタル複写機やイメージスキャナに使用される照明光学系、画像読取装置、及び画像形成装置に関する。【解決手段】  原稿面への照明光となる光を出射する複数の光源と、集光作用を有する光学部材１を有し、原稿の大きさに応じた原稿読取対象領域８を照射する照明光学系、であって、光学部材１は複数の光源からの光を集光して原稿読取対象領域８に照射する複数の反射面１Ａと、複数の光源からの光を集光しない非反射面を有し、複数の反射面１Ａと複数の光源は、原稿読取対象領域８を挟んで配置されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿面への照明光となる光を出射する複数の光源と、
集光作用を有する光学部材を有し、
原稿の大きさに応じた原稿読取対象領域を照射する照明光学系、であって、
上記光学部材は上記複数の光源からの光を集光して上記原稿読取対象領域に照射する複数の反射部材と、この複数の反射部材間に上記複数の光源からの光を集光しない非反射面を有し、
上記複数の反射部材と上記複数の光源は、上記原稿読取対象領域を挟んで配置されていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
上記複数の光源は、照射する方向を上記原稿読取対照領域の背面方向に角度を持って配置されている請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
上記複数の光源は前記原稿読取対象領域の長手方向に沿って配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項４】
上記複数の反射部材は、上記原稿読取対象領域と向きあって配置されている請求項１乃至３のいずれかに記載の照明光学系。
【請求項５】
上記光学部材と上記複数の光源は、副走査対応方向に上記原稿読取対象領域を中心として左右対称に配置されている請求項１乃至４のいずれかに記載の照明光学系。
【請求項６】
上記光学部材は、対向して配置され互いに結合された２つの部材からなる請求項１乃至５のいずれかに記載の照明光学系。
【請求項７】
上記２つの部材は、片側端部に結合部を有する共通の部品であり、この共通の部品の上記結合部同士が結合されることによって上記光学部材が構成されている請求項６に記載の照明光学系。
【請求項８】
上記結合部は、噛み合わせて固定されている請求候７に記載の照明光学系。
【請求項９】
上記光学部材が相互に位置決め可能である請求項７または８に記載の照明光学系。
【請求項１０】
上記光学部材の上記原稿読取対象領域の長手方向に直交する方向における断面が、円弧上の凹面形状をしている請求項１乃至９のいずれかに記載の照明光学系。
【請求項１１】
上記光学部材は、プレス成形加工した表面を鏡面とした金属板からなる請求項１乃至１０のいずれかに記載の照明光学系。
【請求項１２】
上記光学部材の上記非反射面に黒色塗装がなされている請求項１乃至１１のいずれかに記載の照明光学系。
【請求項１３】
上記光学部材の上記非反射面に黒色テープが貼られている請求項１乃至１１のいずれかに記載の照明光学系。
【請求項１４】
上記光学部材の上記非反射面は、折り曲げられて角度がついている請求項１乃至１１のいずれかに記載の照明光学系。
【請求項１５】
原稿面への照明光となる光を出射する複数の光源、および、複数の反射部材で上記複数の光源からの照明光を原稿読取対象領域に集光させる光学部材を有する照明光学系と、
上記原稿面から反射された光を結像する結像光学系と、
上記結像光学系の結像部に設けられ、上記原稿面の画像を読み取るセンサと、を備える画像読取装置であって、
上記照明光学系は、請求項１乃至１４のいずれかに記載のものであることを特徴とする画像読取装置。
【請求項１６】
電子写真プロセスによって画像を形成する画像形成装置において、上記電子写真プロセス中の露光プロセスを実行する露光装置は、請求項１５に記載の画像読取装置により読み取られた画像信号に基づいて露光するものであ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、デジタル複写機やイメージスキャナなどに使用される照明光学系、画像読取装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤ）の開発が活発に行われており、ＬＥＤ素子の明るさは急激に高まっている。ＬＥＤは、一般的に長寿命、高効率、高耐Ｇ性、単色発光などの利点を有しており、多くの照明分野への応用が期待されている。そのＬＥＤの用途の一つとして、デジタル複写機やイメージスキャナのような画像読取装置の照明光学系の光源がある。
【０００３】
画像読取装置は、一般的に照明光学系と、原稿面から反射された光を結像する結像光学系と、結像光学系の結像部に設けられ原稿面の画像を読み取るセンサとを備えている。また、照明光学系は、原稿面への照明光となる光を出射する複数の光源と、複数の反射部材から構成され集光作用を有する光学部材を有し、照明光学系の原稿の大きさに応じた原稿読取対象領域を照射するように構成されている。照明光学系に用いられるＬＥＤの使用方法としては、様々な方式が提案されており、反射部材を有する光学部材に使用するものでは以下のものがある。
【０００４】
特許文献１、２及び３に記載されている発明において、照明光学系の光源としてＬＥＤは、原稿の主走査方向と平行に多数並べられている。また、照明光学系は、ＬＥＤの光を反射する反射部材を有する光学部材を有している。ＬＥＤの出射光は、光学部材で主走査方向においては光学的な作用を与えられていないために拡散している。また、ＬＥＤの出射光は、副走査方向においては光学部材の反射部材の集光作用によって原稿面上の読取対象領域における照度を高められている。しかしながら、上記各発明における照明光学系の構成では、最終的に原稿読取対象領域に対して光学部材で反射される光の角度が考慮されていない。そのため照明光量が、副走査方向において上記原稿読取対象領域に対して非対称になってしまい、原稿を読み取る際に、原稿の先端および後端、切り貼り原稿などにおいて影を発生させやすくなっている。
【０００５】
図１３は、切り張り原稿において影が発生する理由を示している。コンタクトガラス７の上に切り貼り２２がなされた原稿２１が切り貼り面を下にして載置され、その上から圧板２０で押さえられている。切り貼り２２の端縁において切り貼り２２の厚さ分の段差が生じている。従来の照明装置によれば、照明光源が一方側にあるため、上記段差部分に対して照明光が斜めから照射されることになり、この照射方向が上記段差部分において影２４を作る方向になる場合は、この影２４の部分が暗い部分として読み取られる。この読み取り結果に基づいて例えば複写をするものとすると、複写された画面上に黒い線が生じて画像品質を低下させる。
【０００６】
特許文献４に記載されている発明は、ＬＥＤから発光した光が、ＬＥＤ光源に対向して配置されている凹面状反射部材ですべて一度反射されて外部に放射されるようになっている。このようにＬＥＤと凹面状反射部材を組み合わせることにより、ＬＥＤから発光した光は、その発光後の効率を上昇させている。しかしながら、上記発明は、ＬＥＤからの光の照明効率の向上のみを考えたものであり、原稿の読取対象領域のみを有効に効率よく照明することに関しては考慮されていない。また、凹面状反射部材は、ＬＥＤに対向して同じ数だけ形成することが必要になっているので、各凹面状反射部材の精度が異なると、照明光のムラが発生するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、原稿の先端および後端、切り貼り原稿などにおいて影を発生させず、原稿の読取対象領域のみを有効に効率よく照明し、明るさのムラが発生しない照明光学系及びそれを用いた画像読取装置、画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、原稿面への照明光となる光を出射する複数の光源と、集光作用を有する光学部材を有し、原稿の大きさに応じた原稿読取対象領域を照射する照明光学系、であって、光学部材は複数の光源からの光を集光して原稿読取対象領域に照射する複数の反射部材と、この複数の反射部材間に複数の光源からの光を集光しない非反射面を有し、複数の反射部材と複数の光源は、上記原稿読取対象領域を挟んで配置されていることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の反射部材と複数の光源が、原稿読取装置における副走査方向に上記原稿読取対象領域を挟んで配置されているため、原稿の先端および後端、切り貼り原稿などにおいて影を発生させず、原稿の読取対象領域のみを有効に効率よく照明し、明るさのムラが発生しない照明光学系及びそれを用いた画像読取装置、画像形成装置を得ることができる。  
【００１０】
また、本発明によれば、光学部材を共通の部品とすることができ、部品点数および組み付け工数を低減してコストも低減できるとともに、複数の光源から発光した光を効率よく画像読取装置に適応させるライン照明状に集光させることが可能である。
また、複数の反射部材間に複数の光源からの光を集光しない非反射面を有していることによって、フレア現象の発生を低減することによって読取画像品質の低下を低減することができる画像読取装置、画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる照明光学系および画像読取装置の実施例を示す副走査対応方向の断面図である。
【図２】上記照明光学系に用いることができる反射部材の例を示す斜視図である。
【図３】上記照明光学系に用いることができる光学部材の例を示す斜視図である。
【図４】上記照明光学系に用いることができる複数の光源を示す斜視図である。
【図５】上記照明光学系に用いることができる光学部材の一例を示す平面図である。
【図６】上記照明光学系に用いることができる光学部材の他の例を示す平面図である。
【図７】上記発明に用いることができる光学部材のさらに他の例を示す斜視図である。
【図８】照明光学系におけるフレア発生要因を示す画像読取装置の副走査対応方向断面図である。
【図９】上記光学部材を拡大して示す副走査対応方向断面図である。
【図１０】上記光学部材の他の構成を示す斜視図である。
【図１１】上記光学部材の他の構成を示す斜視図である。
【図１２】上記光学部材の他の構成を示す斜視図である。
【図１３】画像読取装置において切り貼り原稿の場合に影が生じる理由を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１２】
以下、本発明に係る照明光学系と、それを用いた画像読取装置、画像形成装置の実施例を、図面を用いて説明する。
図１乃至図３において、画像読取装置は、原稿面への照明光となる光を出射するＬＥＤ光源２と基板３からなる左右二つの光源と、左右二つの反射部材１Ａから構成され集光作用を有する光学部材１を有し、コンタクトガラス７に載せられる原稿の大きさに応じた原稿読取対象領域８を照射する照明光学系を有している。原稿読取対象領域８の長手方向は、原稿読取装置における主走査方向と一致する。また、原稿面から反射された光を結像するミラー４と読取レンズ５からなる結像光学系と、結像光学系の結像部に設けられ、原稿面の画像を読み取る撮像素子としてのＣＣＤ６を有している。画像読取装置の複数の光源としてＬＥＤ光源２が用いられ、ＬＥＤ光源２からの照明光は、直接原稿読取対象領域８を照射するのではなく、光学部材１の反射部材１Ａを介して原稿の読取り面に集光させながら照射されるように構成されている。なお、本発明の特徴は、画像読取装置、画像形成装置に用いられる照明光学系の構成にあり、その他の構成は、目的に応じて適宜のものを選択できる。以下照明光学系を中心に説明する。
【００１３】
光学部材１を構成する複数の反射部材１Ａと、複数のＬＥＤ光源２は、原稿読取装置における副走査方向（副走査対応方向、図１の左右方向）において、原稿読取対象領域８を挟んで、コンタクトレンズ７の下（図１の下方向）に配置されている。ＬＥＤ光源２は、光の照射方向を原稿読取対象領域８の背面方向（図１の下方向）としかつ副走査対応方向に角度を持つように基板３に配置されている。複数の反射部材１Ａは、複数の光源の下で原稿読取対象領域８と向きあうように、ＬＥＤ光源２からの照明光を原稿読取対象領域８に集光して照射するように配置されている。
【００１４】
図示の例のように、光学部材１と上記複数の光源の配置が、原稿読取対象領域８を中心として副走査対応方向に左右対称になっていると、上記照明光の量を左右対称にすることができるため好ましい。また、複数の反射部材１Ａの副走査対応方向の断面が円弧状の凹面形状をしていると、集光効率がよくなり好ましいが、集光効率を上げることができる形状であれば適宜の形状にすることができる。また、後述のように、複数の反射部材１Ａは、副走査断面形状が円弧状の凹面形状からなる同一形状になっていて、共通の金型を使用できるため好ましい。なお、各ＬＥＤ光源２は、図４に示すように、原稿読取装置における主走査方向（主走査対応方向）に長い基板３に多数のＬＥＤを主走査方向に一定の間隔をおいて配置することによって構成されている。
【００１５】
原稿読取対象領域８によって下方に反射された光は、光学部材１の中心部の平面部に形成されている孔１Ｂを通り、光学部材１の下方に備えられているミラー４によって副走査対応方向に反射され読取レンズ５に向かう。読取レンズ５はＣＣＤ６の受光面に上記光を収束させ、原稿面の画像を結象させる。ＣＣＤ６は結像した画像に応じて電気信号に変換し、画像信号として出力する。こうして、原稿の画像が読み取られる。上記孔１Ｂは、主走査対応方向に長く、副走査対応方向に狭いスリット状の孔になっている。
【００１６】
このように、複数の反射部材１Ａと複数のＬＥＤ光源２及び基板３は、副走査対応方向において原稿読取対象領域８に対して左右対称に配置され、原稿読取対象領域８に左右から均等に照明光が照射される。したがって、原稿の先端および後端、切り貼り原稿などによって生じる段部おいて影を発生させず、原稿読取対象領域８のみを有効に効率よく照明し、明るさのムラが発生しない照明光学系及び画像読取装置を提供することができる。
【００１７】
図２において、光学部材１の反射部材１Ａの平面形状は、主走査対応方向に長尺である長方形をしている。図３に示すように、光学部材１は、左右の反射部材１Ａの長尺側の一端を非反射面１Ｃと繋げて構成されている。なお、光学部材１全体は、一体に成形された部材で形成されていてもよく、後述のように反射部材１Ａを形成する部材を共通の部品とし、この部品２個を結合することによって形成されていてもよい。上記非反射面１Ｃは、左右の反射部材１Ａ間の平坦部に形成されている。非反射面１Ｃの平面形状は、主走査対応方向に長尺の長方形をしており、その中心には、主走査対応方向に長尺のスリット状の上記孔１Ｂが形成されている。上述のように孔１Ｂを、原稿読取対象領域８で反射された光が通過し、ミラー４によって結像光学系５に向かって反射される。このようにすることにより、上記複数の光源から発せられる照明光は、直接原稿面を照射することなく、複数の反射部材１Ａによって反射されたのち原稿読取対象領域８に集光しながら照射されることになり、原稿の読取り面に照射される光量が増大する。さらに、原稿の画像からの反射光を有効に得ることで、画像品質を向上させることができ、照射に必要な電力を省電力化することができる。なお、図３に示す左右両側の反射部材１Ａを構成する部材は、プレス成形加工によって打ち抜かれ、表面が鏡面に仕上げられた金属板であるが、材質としては複数の反射部材１Ａに鏡面を形成できれば適宜のものを選択でき、例えばプラスチックなどでもよい。
【００１８】
次に、左右に対をなす反射部材１Ａを有してなる光学部材１の各種変形例について説明する。図５に示す光学部材１は、対向して配置されかつ互いに結合された２つの反射部材１Ａを有してなる。なお、２つの反射部材１Ａは図１乃至図３に示す反射部材１Ａと同じ形状である。２つの反射部材１Ａは、平面形状において長手方向両端部の一側縁部に、直角方向に突出した長方形状の結合部９を有する共通の部品である。この共通の反射部材１Ａはその結合部９同士が結合されることによって光学部材１が構成される。結合された二つの反射部材１Ａ間には、結合部９の突出長さに対応した幅のスリット状の孔１Ｂが形成されている。
【００１９】
個々の反射部材１Ａにおける長手方向両端部の結合部９の一方は反射部材１Ａの長手方向の端面に沿って形成されているのに対し、他方の結合部９は、反射部材１Ａの長手方向の端面から結合部９の幅の分だけ内側にずらして形成されている。したがって、二つの反射部材１Ａを、結合部９を対向させたとき、二つの反射部材１Ａの両端部の結合部９が内外に接して並ぶので、並んだ結合部９を適宜の締結部材で締結する。こうすることによって、スリット状の孔１Ｂを挟み、その両側に反射部材１Ａを有する前述の光学部材１と同様の光学部材１を得ることができる。また、上記結合部９の部分は非反射面１Ｃとすることができる。
【００２０】
図６に示す光学部材１は、２つの反射部材１Ａの長手方向両端部の一側縁部に、互いに補完的に嵌まり合う結合部９が形成され、これらの結合部９同士を結合したものである。結合部９の一方は平面形状が三角形状の凸形、他方は三角形状の凹形になっていて、これら三角形状の凸形と凹形を補完的に噛み合わせて両者を適宜の締結部材で締結している。この変形例においても、スリット状の孔１Ｂを挟み、その両側に反射部材１Ａを有する前述の光学部材１と同様の光学部材１を得ることができる。また、上記結合部９の部分は非反射面１Ｃとすることができる。
なお、上記のように光学部材１を構成することができれば、結合部９の形状は適宜のものを選択できる。
また、図７に示す変形例のように、反射部材１Ａの反射面に円滑に連続する結合部を反射部材１Ａと一体に形成し、反射部材１Ａに連続する上記結合部の面を反射面１Ｃとしてもよい。
【００２１】
以上説明した光学部材１の各種例のように、反射部材１Ａと結合部を同一形状部品で構成することで、製造する部品の種類を低減してコストを低減することができる。いずれの例においても、複数の反射部材１Ａは、主走査対応方向に相互に位置決め可能な構造となっており、また、主走査対応方向への位置ズレが発生しにくくなっている。
【００２２】
ところで、光学部材１の反射部材１Ａ以外の部分に反射面があると、照明光が複雑に反射してフレアの原因となる。図８はこれを説明している。図８に示すように、画像読取装置に使用される照明光学系では原稿面を照射した光が原稿面で反射された光の一部が再びリフレクタや関連部材に当たって反射されると、原稿を再び照明する再照明光１０が存在することが知られている。これによって、フレア現象が発生する。フレア現象は、同一原稿濃度であるにもかかわらず、再照明光によって、画像読取装置の読取画像信号が変化し、画像品質が劣化する現象である。そこで画像読取装置の設計段階においては、原稿面を反射した再照明光が原稿を照明しないように、光学部品のレイアウトを工夫するなどの対応を行なう。しかしながら、再照明光を完全には除去できず、読取画像の品質を高める上の課題となっていた。
【００２３】
また、本発明の前記実施例のように複数の反射部材１Ａを一体にした光学部材１によれば、図９に示すように、加工上、孔１Ｂ以外の部分の非反射面１Ｃと、一対の反射部材１Ａをつなぐ部分１Ｄに平面ができ、その部分が上述のフレア現象の原因となる可能性がある。
そこで、例えば図１０のように、光学部材１によって再照明光の発生原因となる非反射面１Ｃの部分を黒く塗装して光反射率を低くする。あるいは、黒色の塗装に限らず、例えば、微小な針状の突起が生起されるような表面処理を行ってもよい。
【００２４】
また、図１１に示すように、光学部材１における再照明光の発生原因となる非反射面１Ｃと、反射部材１Ａをつなぐ部分１Ｄにまたがって黒いテープを貼り、あるいは、図１２に示すように、光学部材１の非反射面１Ｃを下方向に折り曲げて、再照明光の反射方向を変更する。こうすることによって、上記フレア現象を防ぐことができ好ましい。図１０乃至図１２に示すフレア防止手段は、適宜のものを選択することができ、また、いくつかを組み合わせてもよい。複数の反射部材１Ａ以外の適宜の場所にフレア防止手段を設けてよい。また、図１２に示すように、非反射面１Ｃを折り曲げることによってフレア防止手段とする場合、その折り曲げの向きは上向きとしてもよい。なお、図７及び図１０に示す例のように、光学部材１は、自らが読取装置などに固定されるための形状、例えば取り付け脚をその下部などに適宜備えることができる。
【００２５】
以上説明した各実施例に係る照明光学系は、これを画像読取装置に組み込むことができる。画像読取装置は、原稿面への照明光となる光を出射する複数の光源、および、複数の反射部材で上記複数の光源からの照明光を原稿読取対象領域に集光させる光学部材を有する照明光学系と、上記原稿面から反射された光を結像する結像光学系と、上記結像光学系の結像部に設けられ、上記原稿面の画像を読み取るセンサと、を備えている。この画像読取装置が有している上記照明光学系を、各実施例に係る照明光学系とする。
かかる画像読取装置によれば、フレアのない、品質の高い画像読取信号を得ることができる。
【００２６】
上記画像読取装置は、これを電子写真プロセスによって画像を形成する画像形成装置の画像読取装置として適用することができる。電子写真プロセス中の露光プロセスを実行する露光装置は、画像信号に基づいて感光体を露光する。そこで、上記露光装置は、上記のように構成されている画像読取装置により読み取られた画像信号に基づいて露光するように構成する。これにより、フレアのない、品質の高い画像を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明にかかる照明光学系、画像読取装置、及び画像形成装置は、これらの実施例の構成に限定されるものでない。例えば、上記複数の光源は適宜のものが選択でき、ＬＥＤではなく、冷陰極蛍光ランプ、キセノンランプであってもよい。また、本発明に係る画像読取装置に使用される撮像素子としてのセンサも、光学的に反応するものであるならば適宜のものを選択でき、ＣＭＯＳ等であってもよい。本発明に係る照明光学系は、例えばデジタル複写機やイメージスキャナに使用することができるが、その他各種機器の照明手段として使用してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１    光学部材  ２    ＬＥＤ  ３    基板  ４    ミラー  ５    読取レンズ  ６    ＣＣＤ  ７    コンタクトレンズ  ８    原稿読取領域  ９    結合部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開２００５−２４１６８１号公報
【特許文献２】特開２０００‐２２４３７９号公報
【特許文献３】特開２００２‐１４２０８２号公報
【特許文献３】特開平０１‐２０５４８０号公報
【図１】
2011066533.tif 000003
【図２】
2011066533.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011066533.tif 000008
【図７】
2011066533.tif 000009
【図８】
2011066533.tif 000010
【図９】
2011066533.tif 000011
【図１０】
2011066533.tif 000012
【図１１】
2011066533.tif 000013
【図１２】
2011066533.tif 000014
【図１３】
2011066533.tif 000015