(57)【要約】【課題】光源と撮像素子であるＣＣＤが別々に構成され、高価な装置になる不具合を解消した小型化、低価格化を図った読取モジュールを提供する。【解決手段】照明した原稿からの反射光を結像レンズ系で撮像素子に縮小して結像させ、この像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る読取モジュールである。基板１２には３ラインカラーＣＣＤを配置し、原稿からの反射光はミラー群８によって複数回折り返し、結像レンズ９によってＣＣＤ１１上に結像させ、１元的に画像を読み取る。基板１２のＣＣＤ１１の配置面とは裏側の基板面上にＬＥＤを用いた発光体４を配置する。発光体４が有するＬＥＤとＣＣＤ１１とは投影しても重ならない位置に配置する。これにより、互いに発する熱が影響しあうことなく動作環境を良好に保ったまま画像読取が可能となり、画質向上が達成できる。【選択図】図３
2008193448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明した原稿からの反射光を結像レンズ系で撮像素子に縮小して結像させ、該像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る読取モジュールにおいて、前記撮像素子を実装した基板上に前記照明用の光源を備えたことを特徴とする読取モジュール。
【請求項２】
請求項１の読取モジュールにおいて、前記光源を複数備えたことを特徴とする読取モジュール。
【請求項３】
請求項２の読取モジュールにおいて、前記複数の光源から発した複数の光束を前記原稿面上に集光させる集光機能部材を備えたことを特徴とする読取モジュール。
【請求項４】
請求項２の読取モジュールにおいて、前記複数の光源から発した複数の光束を前記原稿面上で重畳する光学系を備えたことを特徴とする読取モジュール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかの読取モジュールにおいて、前記光源にＬＥＤを用いたことを特徴とする読取モジュール。
【請求項６】
請求項５の読取モジュールにおいて、前記光源に少なくとも３個のＬＥＤを用いて赤、緑、青の３色の光の少なくともいずれかを発光可能としたことを特徴とする読取モジュール。
【請求項７】
請求項６の読取モジュールにおいて、前記赤、緑、青の３色のＬＥＤの個数を赤の個数≦青の個数≦緑の個数としたことを特徴とする読取モジュール。
【請求項８】
請求項６または７の読取モジュールにおいて、前記赤、緑、青の３色のＬＥＤへ供給する電力を赤への電力≦青への電力≦緑への電力としたことを特徴とする読取モジュール。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかの読取モジュールにおいて、前記撮像素子を実装した基板面の裏側の基板面に前記光源を実装したことを特徴とする読取モジュール。
【請求項１０】
請求項９の読取モジュールにおいて、前記撮像素子と前記光源を前記基板面の投影位置で重ならない位置に実装したことを特徴とする読取モジュール。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかの読取モジュールにおいて、前記光源が発した照明光を反射させて前記原稿面に導くミラーを有し、照明位置の調整を前記ミラーの位置移動により調整可能としたことを特徴とする読取モジュール。
【請求項１２】
請求項１１の読取モジュールにおいて、前記撮像素子の読み取り光軸の調整後に前記照明位置を調整可能としたことを特徴とする読取モジュール。
【請求項１３】
請求項１から１０のいずれかの読取モジュールにおいて、前記光源から発する照明光が平行光あるいは略平行光であり、前記撮像素子に入射する直前の読み取り光軸と前記光源から発した直後の前記照明光の光軸を平行あるいは略平行としてなることを特徴とする読取モジュール。
【請求項１４】
請求項１１から１３のいずれかの読取モジュールにおいて、前記光源から発する照明光を反射させて前記原稿面に導くミラーと、前記各光源から発した複数の光束を前記原稿面上で重畳させる光学系と、前記各光源から発した複数の光束を前記原稿面上に集光させる集光機能部材とを一体としてサブモジュールを形成し、前記照明光の光軸調整時に該サブモジュールを一体に移動可能としてなることを特徴とする読取モジュール。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれかの読取モジュールにおいて、前記撮像素子がＣＣＤであることを特徴とする読取モジュール。
【請求項１６】
請求項１から１５の読取モジュールを備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項１７】
請求項１６の画像読取装置を備えた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、複写機、ファクシミリ、プリンタ、イメージスキャナ、これらのうちの二以上の機能を備える複合機（ＭＦＰ）に用いられる原稿読取モジュールに関し、特にデジタル複写機やデジタルラボ（？）等のデジタル系の装置で用いられる読み取り装置に使用可能な、原稿などの読取モジュールと、これを利用した画像読取装置、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と称す）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み取り装置の原稿照明装置がある。
【０００３】
従来、画像読み取り装置に用いる場合の構成としては、基板上に光源としてのＬＥＤチップと受光素子としてのセンサＩＣを配置している密着型イメージセンサが知られている。しかしながらこの種のセンサは、読み取り対象物から受光素子までの距離が近い場合に有効なものであり、縮小型ＣＣＤ読み取り方式（特許文献１等参照）では、照明効率を上げるために光源を原稿面近傍に配置させ、ＣＣＤと同じ基板上に構成することが困難であった。
【０００４】
そこで、縮小型ＣＣＤ読み取り方式であっても遠くから照明する方式が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
またバーコード読取装置では、基板上に光源のレーザーダイオードと受光素子としてのフォトダイオードを配置している例がある（例えば特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１３６１５８号公報
【特許文献２】特開２００６−２５４０３号公報
【特許文献３】特開２００３−１９６５８１号公報
【特許文献４】特開平１０−１２６５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上述した従来の技術では、いずれも光源と撮像素子であるＣＣＤが別々に構成され、高価な装置になっているという不具合があった。
【０００８】
そこで本発明は、この種の装置の小型化、低価格化を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の読取モジュールのうち請求項１に係るものは、照明した原稿からの反射光を結像レンズ系で撮像素子に縮小して結像させ、該像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る読取モジュールにおいて、前記撮像素子を実装した基板上に前記照明用の光源を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係るものは、請求項１の読取モジュールにおいて、前記光源を複数備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係るものは、請求項２の読取モジュールにおいて、前記複数の光源から発した複数の光束を前記原稿面上に集光させる集光機能部材を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係るものは、請求項２の読取モジュールにおいて、前記複数の光源から発した複数の光束を前記原稿面上で重畳する光学系を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係るものは、請求項１から４のいずれかの読取モジュールにおいて、前記光源にＬＥＤを用いたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係るものは、請求項５の読取モジュールにおいて、前記光源に少なくとも３個のＬＥＤを用いて赤、緑、青の３色の光の少なくともいずれかを発光可能としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係るものは、請求項６の読取モジュールにおいて、前記赤、緑、青の３色のＬＥＤの個数を赤の個数≦青の個数≦緑の個数としたことを特徴とする。
【００１６】
請求項８に係るものは、請求項６または７の読取モジュールにおいて、前記赤、緑、青の３色のＬＥＤへ供給する電力を赤への電力≦青への電力≦緑への電力としたことを特徴とする読取モジュール。
【００１７】
請求項９に係るものは、請求項１から８のいずれかの読取モジュールにおいて、前記撮像素子を実装した基板面の裏側の基板面に前記光源を実装したことを特徴とする読取モジュール。
【００１８】
請求項１０に係るものは、請求項９の読取モジュールにおいて、前記撮像素子と前記光源を前記基板面の投影位置で重ならない位置に実装したことを特徴とする読取モジュール。
【００１９】
請求項１１に係るものは、請求項１から１０のいずれかの読取モジュールにおいて、前記光源が発した照明光を反射させて前記原稿面に導くミラーを有し、照明位置の調整を前記ミラーの位置移動により調整可能としたことを特徴とする読取モジュール。
【００２０】
請求項１２に係るものは、請求項１１の読取モジュールにおいて、前記撮像素子の読み取り光軸の調整後に前記照明位置を調整可能としたことを特徴とする読取モジュール。
【００２１】
請求項１３に係るものは、請求項１から１０のいずれかの読取モジュールにおいて、前記光源から発する照明光が平行光あるいは略平行光であり、前記撮像素子に入射する直前の読み取り光軸と前記光源から発した直後の前記照明光の光軸を平行あるいは略平行としてなることを特徴とする読取モジュール。
【００２２】
請求項１４に係るものは、請求項１１から１３のいずれかの読取モジュールにおいて、前記光源から発する照明光を反射させて前記原稿面に導くミラーと、前記各光源から発した複数の光束を前記原稿面上で重畳させる光学系と、前記各光源から発した複数の光束を前記原稿面上に集光させる集光機能部材とを一体としてサブモジュールを形成し、前記照明光の光軸調整時に該サブモジュールを一体に移動可能としてなることを特徴とする読取モジュール。
【００２３】
請求項１５に係るものは、請求項１から１４のいずれかの読取モジュールにおいて、前記撮像素子がＣＣＤであることを特徴とする読取モジュール。
【００２４】
請求項１６に係る画像読取装置は、請求項１から１５の読取モジュールを備えたことを特徴とする。
【００２５】
請求項１７に係る画像形成装置は、請求項１６の画像読取装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明においては、照明した原稿からの反射光を結像レンズ系で撮像素子に縮小して結像させ、該像を一次元に読み取り、これを走査することによって２次元の画像を読み取る読取モジュールにおいて、ＣＣＤ等の撮像素子を実装した基板上にＬＥＤ等の光源を備えているので、小型で低価格な読取モジュールを提供することができ、またそれによって画像読取装置や画像形成装置の小型化、低価格化も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態に関して、添付図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は本発明に係る読取モジュール、画像読取装置を用いる対象となる画像形成装置の概要を示す断面図である。この装置は、図示せぬ通信モジュールにより読み取った画像をファクシミリ送信可能である。図において符号１００は画像形成部、２００は給紙部、３００は本発明の画像読取装置、４００は原稿給紙部をそれぞれ示す。画像読取装置３００は、上述した読取モジュールを図示せぬ駆動装置によって副走査方向に走査され２次元画像を読み取ることができる。
【００２９】
そして、原稿給紙部４００において、自動もしくは手動によって原稿を画像読取部の直上に送り込む。画像形成部１００は読み取った画像の色別分解された情報を基に、複数の感光体に色分けして画像形成し、給紙部２００から送られてくる転写用紙に画像を重ね、転写してフルカラーのハードコピーを作成する。
【００３０】
図２は本発明に係る読取モジュールの一実施例の構成を示す斜視図、図３は要部の拡大断面図である。図示の読取モジュール１において、２はコンタクトガラスで、透明ガラスであり、原稿台とも称し、この上面にシートや本等の原稿を置く。図中３は照明ユニットで、ここでは内部の詳述は省略するが、ＬＥＤを用いた発光体４と、調整ミラー５、照明レンズ群６、集光反射鏡７を通して読取領域を照明する（詳細は後述する）。
【００３１】
集光反射鏡７でコンタクトガラス２上の原稿を照射したことによる反射光は、複数の反射鏡からなるミラー群８、結像レンズ９を介して読取ユニット１０の１次元ＣＣＤ（以下、単にＣＣＤという）１１で読み取る。図中１２は基板である。
【００３２】
結像レンズ９は、一般には複数レンズを鏡筒で一体化して構成しており、読取領域の画像をＣＣＤ１１上に結像させる。ＣＣＤ１１は、結像レンズ９を通して得られた読取領域の画像光を電気信号に変換する。読取ユニット１０は、結像レンズ９とＣＣＤ１１を一体化して構成する。なお、本明細書において、主走査方向とはＣＣＤで読み取る方向を言い、副走査方向とはＣＣＤ１１で読み取る方向と同じ平面内で直角方向を言う。
【００３３】
上述した各種要素は、コンタクトガラス２を除き、走行体１３内に設けてあり、換言すれば照明ユニット３、読取ユニット１０、各レンズやミラーを一体化し、コンタクトガラス２に対して平行に、図示せぬ駆動装置によって副走査方向（図３中で左右方向）に走行させる。なお、全体読取領域Ｘは、ＣＣＤ１１が読み取る範囲と走行体１３が移動する範囲を掛け合わせた領域を言う。またなお、図２において１４は読取モジュールの筐体を示す。
【００３４】
ここで、本実施例に用いる照明ユニットの構成を説明する。図４（ａ）は上面図で、画像読取装置に装着した場合のコンタクトガラス２側からみた光軸展開図であり、（ｂ）は正面図で、その正面から見た図を描いてある。
【００３５】
まず、図４（ａ）で説明する。この図は主走査方向の照明状態を説明するための図である。
ＬＥＤアレイ１５は、発光ダイオードでＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色を用いる。これにより安価な照明装置を提供できる。図では４個のみ示しているが、最低限各色１個ずつの３個あればよく、その整数倍でも、カラーバランスを考慮して発光光量の少ない色のみを増加させてもよい。本実施例では、Ｒ（赤）１個、Ｇ（緑）２個、Ｂ（青）１個を使用してカラーバランスの良い照明を実現している（すなわち、Ｒ（赤）の個数≦Ｂ（青）の個数≦Ｇ（緑）の個数である。また、各色同個数の使用の場合は、投入電流値を下記のように調整するとカラーバランスの良い照明を、Ｒ（赤）≦Ｂ（青）≦Ｇ（緑）として実現できる。
【００３６】
回転放物面鏡ＰＲは、焦点位置にＬＥＤを置き、ＬＥＤで発光する光束を反射させて平行光にする。但し、ＬＥＤの発光面は完全に点ではなくある面積をもっているので、焦点位置以外から発光する光束は平行光からずれて発散し、焦点からずれるほど平行光から外れる。主照明レンズＣＡ２は、回転放物面鏡ＰＲで平行光になった光束を拡張して照射対象面（読取領域）を照明するシリンダ（レンズ）アレイである。形状は図４（ａ）のようにシリンダ（レンズ）を並べたものである。焦点距離はｆ２＝１／（（１／ａ）＋（１／ｃ））とすることが好ましい。主集光レンズＣＡ１は、発散光を含む平行光を効率よく主照明レンズＣＡ２に入れるためのシリンダ（レンズ）アレイである。形状は主照明レンズＣＡ２と同形で、焦点距離はｆ１＝ｃとするのが好ましいが、主照明レンズＣＡ２と同じｆ２としてもほとんど効率は落ちない。なお、主集光レンズＣＡ１と主照明レンズＣＡ２を同じ物とすれば製造、販売、サービス時など管理負担が軽減できる。
【００３７】
主統合レンズＬは、主集光レンズＣＡ１と主照明レンズＣＡ２で分割された光束の副光軸を照明対象面の中央に一致させ主照明レンズＣＡ２の各シリンダが照明する光束を照明対象面で重畳させる。焦点距離はＦ＝ａとする。形状は一般の円形凸レンズの副走査方向の不用な部分をカットしたものである。重畳することにより色むらをなくし、さらには効率よく照明ができるようになる。また照明リップルを低減させることができる。
【００３８】
このように構成すると、シリンダ（レンズ）アレイである主集光レンズＣＡ１と主照明レンズＣＡ２の各要素であるシリンダ（レンズ）の幅ｍの幅を通過する光束は全て照明対象面の読取領域の幅Ｍ内を照射する。この場合、ＬＥＤの数とシリンダアレイ中のシリンダの数を不一致にしたほうがＬＥＤと回転放物面鏡ＰＲで形成されるプロファイルの影響を無くし照明対象面を均一にできる。ただし、ＬＥＤの数の２倍を超えるシリンダ数にする場合は整数倍でも構わない。
【００３９】
次に図４（ｂ）で説明する。これは副走査方向の照明状態を説明する図である。ＬＥＤで発光する光束が回転放物面鏡ＰＲを出るところまでは図４（ａ）で示した上面図の振る舞いと同じである。しかしながら、主集光レンズＣＡ１と主照明レンズＣＡ２は、この面から見た場合、平行平板があるのと同じように振舞うので、ここでは影響を受けずに平行光のまま通過する。
【００４０】
主統合レンズＣＬ１は、図４（ｂ）中の主統合レンズＬをシリンダにしている。主走査方向は主統合レンズＬの焦点距離と同じ曲率を持たせて副走査方向はストレートにしたシリンダ（レンズ）である。ここでも副走査方向は影響を受けずに平行光のまま通過する。
【００４１】
集光反射鏡ＣＬ２は、副走査方向の集光機能を照明対象面近くに置いた凹面鏡に持たせた。焦点距離はｆ（ＣＬ２）＝ａ’とする。
【００４２】
このように構成すると、回転放物面鏡ＰＲから出た光束は集光反射鏡ＣＬ２まで平行光束（発散光束も含まれるが）のままで到達し、前述したＬＥＤチップの像の拡大率はａ’／Ｆ（ＰＲ）となり、数倍程度に抑えられ、効率の良い照明が実現できる。
【００４３】
図３をも参照すると、基板１２には３ラインカラーＣＣＤが配置され、原稿からの反射光はミラー群８によって複数回折り返され、結像レンズ９によってＣＣＤ１１上に結像され、１元的に画像が読み取られる。基板１２のＣＣＤ１１の配置面とは裏側の基板面上にＬＥＤを用いた発光体４が配置してある。さらに発光体４が有するＬＥＤからの光の射出方向からみた基板の配置図を図５に示す。ＣＣＤ１１とＬＥＤは投影しても重ならない位置に配置してある。これにより、互いに発する熱が影響しあうことなく動作環境を良好に保ったまま画像読取が可能となり、画質向上が達成できる。ＬＥＤを用いた照明ユニット３は主走査方向に複数（この実施例では４ユニット）配置してあって照明光量が十分確保できるようになっており、これにより良好な画像が得られるようにしてある。
【００４４】
ＬＥＤから射出し、回転放物面鏡ＰＲで反射して平行光になった照明光は、読取光軸に平行あるいはほぼ平行で且つ反対方向に射出する。そして調整ミラー５で折り返され、照明レンズ群を通って集光反射鏡によって集光反射し原稿面を照明する。集光することにより効率の良い照明ができる。
【００４５】
図６に照明位置の調整方法を示す。調整ミラー５を図６のように移動させることで照明位置を変更できる。これにより読取光軸と独立させた照明光軸の調整が可能となり、調整時間の短縮と簡便化が図れる。また照明光量の高い部分を読取光軸に合わせることで効率の良い読み取りが可能となる。また読取光軸を調整した後に照明光軸を調整するので、光軸の再調整が不要となり、調整時間の短縮が図れる。なお、照明光軸を決めた後に読み取り光軸を調整すると先端スキューの調整時に照明光軸と必ずしも一致しない場合があり、照明光軸の再調整が必要になる不具合がある。
【００４６】
さらにＬＥＤから回転放物面鏡ＰＲに反射して平行光になった照明光は読取光軸に平行にしているので調整ミラー５はその方向に調整移動できるようにすることで機構が簡単にすることができ、調整時間の短縮と簡便化が図れる。
【００４７】
また図示せぬ側板またはブラケットによって、調整ミラー５、照明レンズ群６、集光反射鏡７を一体に保持するようにサブモジュール化できるので、主走査方向の照明分布を変えることなく照明光軸調整ができる。
【００４８】
すなわち本実施例では、特許文献３の光学式情報読み取り装置や特許文献４の密着型イメージセンサ、画像読み書きヘッド、および画像読み書き装置での、縮小光学系（ＣＣＤ読取方式）では採用できない光源の遠距離化についての課題を、遠距離光源の光を原稿面に重畳させる光学系を用いることにより解決している。
【００４９】
また、特許文献１のカラー画像読取り装置の原稿照明用光源に記載の「ＬＥＤ光源を原稿の近くに配し、光源用の専用基板を起こして高価な装置になっていた」という課題や、特許文献２の画像読取装置及び画像形成装置における「光源を原稿から遠く離れた場所に配したが、光源用の専用基板を起こして高価な装置になっていた」という課題を、ＣＣＤ１１を搭載する基板（ＳＢＵ）１２上に光源である発光体４を配し、専用光源基板を廃止することで解決している。
【００５０】
さらに、照明光源を複数備えて光量を十分に確保し、鮮明な画像を得ることができるようにしているので、さらにＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の向上を図れる。
【００５１】
なおもちろん、上述した読取モジュールを備えた画像読取装置においては、安価で高画質画像取得が可能なものとすることができ、そのような画像読取装置を備えた画像形成装置も、安価で高画質画像形成が可能なものとすることができる。
【００５２】
さらに画像送受信装置（ＦＡＸ）とする場合でも、やはり安価で高画質な画像の送信が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る読取モジュール、画像読取装置を用いる対象となる画像形成装置の概要を示す断面図
【図２】本発明に係る読取モジュールの一実施例の構成を示す斜視図
【図３】同じく要部の拡大断面図
【図４】照明ユニットの上面図（ａ）と正面図（ｂ）
【図５】発光体が有するＬＥＤからの光の射出方向からみた基板の配置図
【図６】照明位置の調整方法を示す図
【符号の説明】
【００５４】
１：読取モジュール
２：コンタクトガラス
３：照明ユニット
４：発光体
５：調整ミラー
６：照明レンズ群
７：集光反射鏡
８：ミラー群
９：結像レンズ
１０：読取ユニット
１１：１次元ＣＣＤ
１２：基板
１３：走行体
１４：読取モジュールの筐体
１５：ＬＥＤアレイ
１００：画像形成部
２００：給紙部
３００：本発明の画像読取装置
４００：原稿給紙部
ＰＲ：回転放物面鏡
ＣＡ２：主照明レンズ
ＣＡ１：主集光レンズ
Ｍ：読取領域の幅
Ｌ：主統合レンズ
【図１】
2008193448.tif 000003
【図２】
2008193448.tif 000004
【図３】
2008193448.tif 000005
【図４】
2008193448.tif 000006
【図５】
2008193448.tif 000007
【図６】
2008193448.tif 000008