(57)【要約】【課題】密着型イメージセンサを用いた画像読取装置において、原稿台に置かれた原稿が浮いた状態でも、十分な読取光量を確保し、読取画像のかぶりを防止する。【解決手段】原稿の画像情報面を照らす光源と、原稿からの反射光を結像して１次元受光素子アレイに入射させる結像手段と、光源、結像手段及び１次元受光素子アレイを一体に保持するフレームを持つイメージセンサユニットであって、光源は発光素子とこの発光素子の光を前記原稿へと導く導光体を複数含み、読取ライン上の上下方向において前記導光体からの光量ピークが、それぞれの導光体で異なる位置に設定されるようにした。【選択図】　　　図１
2004104480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿の画像情報面を照らす光源と、原稿からの反射光を結像して１次元受光素子アレイに入射させる結像手段と、前記光源、前記結像手段及び前記１次元受光素子アレイを一体に保持するフレームを持つイメージセンサユニットであって、
前記光源は発光素子とこの発光素子の光を前記原稿へと導く導光体を複数含み、読取ライン上の上下方向において前記導光体からの光量ピークが、それぞれの導光体で異なる位置に設定されるようにしたことを特徴とするイメージセンサユニット。
【請求項２】
前記結像光学系の両側に一対の前記光源を有し、各光源の導光体によって形成される照射光は前記結像手段の両側に形成され、センサーユニット内で前記導光体を保持する上下方向の位置に段差を設けていることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばイメージスキャナ、ファクシミリあるいは複写機等の画像読取装置に係り、特に画像読取部に設けられるイメージセンサユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機や複写機能とファクシミリ機能を有する複合機、オートドキュメントフィーダ（ＡＤＦ）を有するイメージスキャナとして、原稿をガラス面上に固定して走査する機能と光学系を固定して原稿を移動させながら走査する（流し読み）機能の双方を持った装置が提案されている。
【０００３】
たとえば、図８に示すように画像読取部において画像読取手段である密着型イメージセンサ（ＣＩＳ）１がガラス２の下に配置されている。ＣＩＳ１を副走査方向に移動させながら、ガラス２上に載置された静止原稿Ｄを読み取り、あるいは第２ガラス２ａでは静止するＣＩＳ１が移動する原稿Ｄを読み取るようになっている。
【０００４】
ここで、従来の密着型イメージセンサの構成例を説明する。図９はいわゆる導光体光源としてＬＥＤ３とこのＬＥＤ３からの光を原稿へと導く導光体４を含んでいる。ＬＥＤ３は導光体４の長手方向のいずれかの端部に固定されており（図示例では手前側に１個設けられる）、ＬＥＤ３から発せられた光は導光体４内で反射を繰り返しながら進行することで、導光体４の全長から出射する。
【０００５】
導光体４から出射した光は、図９（Ｂ）のようにガラス２上に載置された静止原稿Ｄに照射され、その反射光がセルフォックレンズアレイ５を介してＣＣＤ等のセンサ６に結像するようになっている。なお、これらのイメージセンサ構成部材は、枠体７内に配置構成される。
【０００６】
あるいはまた、従来の密着型イメージセンサの構成例として、光源として複数のＬＥＤを列設したＬＥＤアレイを持ち、セルフォックレンズアレイの両側にそのＬＥＤアレイが一対配置されるものが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のイメージセンサにおいて、たとえば図９に示したもののように、原稿の下側から照射して、その反射光をセルフォックレンズアレイ５を介してセンサ６で受光する。ガラス２上に載置された原稿Ｄに対して、ビーム状になった照射光の光量がピークとなるように照射されるのが好ましい。しかしながら、原稿がガラス２から浮き上がると原稿面の位置が光量ピークから反れてしまい、光量確保が難しくなるばかりか、光量変動により読取画像にムラ等が生じる原因になる。
【０００８】
本発明はかかる実情に鑑み、つねに適正かつ均一な光量を確保し、良好な画像を得ることができるイメージセンサユニットおよびこれを備えた画像読取装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のイメージセンサユニットは、原稿の画像情報面を照らす光源と、原稿からの反射光を等倍に結像して１次元受光素子アレイに入射させる結像手段と、前記光源、前記結像手段及び前記１次元受光素子アレイを一体に保持するフレームを持つイメージセンサユニットであって、
前記光源は発光素子とこの発光素子の光を前記原稿へと導く導光体を複数含み、読取ライン上の上下方向において導光体からの光量ピークが、それぞれの導光体で異なる位置に設定するようにしたものである。
【００１０】
また、前記結像光学系の両側に一対の前記光源を有し、各光源の導光体によって形成される照射光は前記結像手段の両側に形成され、センサーユニット内で前記導光体を保持する上下方向の位置に段差を設けることにより、導光体からの光量ピークが異なる位置に設定するようにしたものである。
【００１１】
本発明によれば、その典型的態様において複数の導光体からの光源の光量ピークが結像光学系の焦点中心上で異なる位置に形成される。このように光量ピークを好適に設定することで、原稿が浮き上がった場合でもつねに必要かつ十分な光量を確保することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明によるイメージセンサユニットおよびこれを備えた画像読取装置の好適な実施の形態を説明する。
【００１３】
この実施形態は本発明をファクシミリ装置に適用したもので、図６は本発明のファクシミリ装置を前方から見た透視図、図２はそのファクシミリの斜視図、図３は画像読取部の拡大透視図である。
【００１４】
まず、ファクシミリ装置全体の概略を説明する。図６、図２および図３において、１０１は装置本体、１０２はシート原稿Ｄを複数枚積載し、１枚ずつ分離、搬送するＡＤＦ（オートドキュメントフィーダ）圧板、１０３はシート原稿Ｄの表面および原稿台ガラス上のブック原稿の画像情報を読み取る画像読取部、１０４はＬＥＤアレイを使用した電子写真プリンタからなる記録装置本体、１０５は表示部・入力キー等により構成される操作部、１０６は原稿載置台、１０７は原稿台ガラス、１０８は移動型のイメージセンサユニット、１０９は流し読みガラスである。
【００１５】
また、１１０はＬＥＤヘッドユニット、１１１は画像形成部、１１２はカセット給紙部、１１３は記録装置本体１０４の上部にシート材Ｐを複数枚積載することができるように構成された記録シート排紙部、１１４はカートリッジカバー部、１１５はＡＤＦ分離部、１１６は裏面読取センサ部、１１７は原稿排紙部、１１８はブック原稿を押圧する原稿押え板、１１９は画像読取部１０３と記録装置本体１０４との接合部、１２０はファクシミリ装置の制御部、１２１はシート原稿搬送部、１２２は両面搬送部カバー、１２３は搬送方向切換部、１２４はレジスト搬送部、１２５は記録装置本体１０４内部に配置されたＭＰ（マルチペーパー）給紙部、１５０は両面搬送部である。
【００１６】
まず、ブック原稿の読取について説明する。ＡＤＦ圧板１０２はヒンジ部１０２ａを介して画像読取部１０３に回動可能に取り付けられている。ヒンジ部１０２ａは装置の背面側左右に各１個（左側は図示せず）配設され、ＡＤＦ圧板１０２の手前側を持ち上げることで開閉可能としている（図１、両矢印参照）。ヒンジ部１０２ａはダンパやカム、バネ部材などの組合わせによりＡＤＦ圧板１０２を所定の角度（たとえば７０°）までの開いた状態で静止させることが可能である。ＡＤＦ圧板１０２が開いた状態では原稿台ガラス１０７上に原稿をセットすることが可能になっている。
【００１７】
移動型イメージセンサユニット１０８はＬＥＤと樹脂製導光体などからなる光源から原稿の画像情報面に光を照射し、画像情報面で反射した反射光をセルフォックレンズ（商標）で一次元受光素子アレイに結像して画像情報を読み取るものである。
【００１８】
移動型イメージセンサユニット１０８は図４に示すように、ガイド軸１０３ｃに沿って装置の左右方向に移動可能になっており、タイミングベルト１０３ａ、駆動プーリ１０３ｂおよび図示しない駆動モータなどにより所望の位置に移動可能である。この場合、キャリッジ１０３ｄを介してガイド軸１０３ｃに支持されるとともに、スプリング１０３ｅによって上方へ付勢される。イメージセンサユニット１０８と原稿台ガラス１０７の間にはスペーサ１０８ａが介挿される。イメージセンサユニット１０８はブック読取範囲開始位置１０７ａからブック読取範囲終了位置１０７ｂまでの所定の範囲の原稿台ガラス１０７上に置かれた原稿の画像を等速移動することで読み取るようになっている。
【００１９】
原稿台ガラス１０７上部に張り出したジャンプ台１０９ｂの下面には白色シート１０９ｃが配設され、イメージセンサユニット１０８の読取位置がその下部にあるときにイメージセンサユニット１０８のシェーディング補正を行う。ブックスキャンを行う場合、１回のスキャンのたびにイメージセンサユニット１０８はジャンプ台１０９ｂの下部を通過するためスキャンのたびにシェーディング補正を行うことができる。このことは点灯時間に応じて光量が変化する移動型イメージセンサ１０８の光源の影響を減らすために有効である。
【００２０】
原稿押え板１１８は白色シート、スポンジなどを積層して構成され、原稿台ガラス１０７上に置かれた原稿の浮きを防止する。原稿押え板１１８は左端１１８ａがブック読取範囲開始位置１０７ａの左側、右端１１８ｂがブック読取読取範囲終了位置１０７ｂの右側まで延設されている。
【００２１】
つぎに、シート原稿Ｄの読取について説明する。ＡＤＦ分離部１１５は図示しないアクチュエータにより上下動可能に配設されたピックアップローラ１１５ａ、分離ローラ１１５ｂ、分離ローラ１１５ｂに圧接され逆方向に回転するリタードローラ１１５ｃなどからなる。
【００２２】
まず、原稿載置台１０６上に表（おもて）面を上に向けて積載したシート原稿Ｄをピックアップローラ１１５を下げることで押圧し、分離ローラユ１５ｂおよびリタードローラ１１５ｃの間に送り込み、リタードローラ１１５ｃと圧接した分離ローラ１１５ｂで１枚ずつ分離する。つぎに、図示しない押圧バネにより押圧された分離搬送コロ１２１ａ，１２１ｂと圧接した読取搬送ローラ１２１ｃにより、原稿ガイド１２１ｄに沿ってＵターン紙パスを搬送する。
【００２３】
つぎに、流し読みガラス１０９部に搬送し、図示しない付勢バネで押圧されたシート原稿押え板１２１ｅにより、シート原稿Ｄを流し読みガラス１０９に押圧して密着させつつ、シート原稿読取位置１０９ａ上でシート原稿Ｄの表面の画像情報を読み取る。このときイメージセンサユニット１０８はシート原稿読取位置１０９ａに移動する。つぎに、シート原稿Ｄをジャンプ台１０９ｂでＡＤＦ圧板１０２側に戻し、押圧バネにより押圧された読取搬送コロ１２１ｆと圧接した読取搬送ローラ１２１ｃによって搬送する。
【００２４】
さらに、押圧バネによって押圧された排紙コロ１１７ａと圧接した排紙ローラ１１７ｂにより原稿排紙トレイ１１７ｃに排紙するようになっている。排紙ローラ１１７ｂの上流側には読取済みスタンプ１２１ｇが配設され、シート原稿Ｄの表面に押印可能になっている。
【００２５】
原稿載置台１０６はＡＤＦ圧板１０２に固定的に配設されており、原稿載置台１０６にはシート原稿Ｄの搬送方向と直角方向（シート原稿Ｄの幅方向）にスライド可能なスライダ１０６ａが設けられている。このスライダ１０６ａによって原稿載置台１０６上に積載されたシート原稿Ｄの両サイドを揃えることができるようになっている。また、原稿載置台１０６上には原稿長さセンサ１０６ｂが配設され、セットされたシート原稿Ｄの長さを検知することができる。また、ＡＤＦ分離部１１５にはシート原稿Ｄの幅方向に複数配設された原稿幅センサ１１５ｄによってシート原稿Ｄの有無と幅を検知することができる。原稿幅センサ１１５ｄと原稿長さセンサ１０６ｂの検知出力の組合わせにより原稿サイズとセット方向を検知することができる。
【００２６】
また、シート原稿搬送部１２１には原稿給送センサ１２１ｈと原稿端センサ１２１ｉが配設されている。原稿給送センサ１２１ｈはＡＤＦ分離部１１５からシート原稿Ｄが繰り出されたかどうかや、シート原稿Ｄの後端の通過を検知する。原稿端センサ１２１ｉはシート原稿Ｄの先端および後端の通過を検知し、その出力は読取のタイミング制御に使用される。
【００２７】
さて、上述したように本発明のイメージセンサユニット１０８において、光源により原稿を照射し、原稿からの反射光を結像光学系を介してセンサに入射させることにより原稿画像を読み取るようになっている。
【００２８】
ここで、図５は本実施形態に係るイメージセンサユニット１０８の具体的構成例を示している。イメージセンサユニット１０８は、光源として発光素子であるＬＥＤ１０とこのＬＥＤ１０で発せられた光を原稿へと導く導光体１１を含み、結像光学系を構成するセルフォックレンズアレイ１２の両側に沿って一対の導光体光源が設けられる。なお、セルフォックレンズアレイ１２の直下にセンサ１３が配設され、イメージセンサ構成部材は枠体１４内に配置構成される。
【００２９】
ＬＥＤ１０は導光体１１の長手方向のいずれかの端部に固定されるが、図示例では一方の導光体１１ａの一端と他方の導光体１１ｂの他端にそれぞれ１個設けられる。このように２つの導光体１１ａ、ｂの間で反対側に設け、かつ中心軸Ｃに対して点対称の配置構成とする。また導光体１１ａ、１１ｂの高さ方向の位置に関しては後述する。なお、中心軸Ｃは１次元受光素子アレイ１３の略中央から結像光学系であるセルフォックレンズアレイ１２の光軸に平行な軸線である。
【００３０】
図１は、本発明の実施形態であるセンサーユニット内の光源１０、導光体１１ａ、１１ｂの位置関係を示したものである。光源１０からの光路としては、各ＬＥＤ１０から発せられた光はそれぞれの導光体１１ａ、ｂ内で反射を繰り返しながら進行することで、導光体４の全長から出射する。各導光体１１ａ、ｂから出射したビーム状の出射光１５，１６は、図１で示したように原稿台ガラス１０７上のブック原稿に照射され、それぞれの反射光がセルフォックレンズアレイ１２を通ってセンサ１３に入射する。
【００３１】
特に本発明では、前述した、対向した、導光体の載置する位置を相対的に異なる位置関係（ここでは、１ｍｍ程度の段差を設けて実装する。図１参照）光源の光量ピークが結像光学系の焦点中心位置と、その上方位置に２個所設定される。具体的には図７に示したように、光源の光量ピークが原稿を支持する透光性の載置部材上、すなわち原稿台ガラス１０７の載置面１７と載置面よりも僅かに上方、ここでは１ｍｍ程度上方位置に２個所設定される。
【００３２】
図７において、各導光体１１ａから出射した出射光１５，１１ｂから射出した射出光１６の光束は、原稿台ガラス１０７の載置面１７近傍で交差し、図示のような概略矩形状の光束交差領域１８が形成される。そして、この光束交差領域１８のほぼ中心部付近に分かれて、光量ピーク１９ａ、１９ｂを有する。このように載置面１７とその上方位置に２つの光量ピーク１９ａ、１９ｂが設定されるようにしている。
【００３３】
また図７は、光束交差領域１８まわりの光量分布を示している。光束交差領
域１８は高さ方向で、１〜２ｍｍ程度である。まず、この光束交差領域１８では比較的大きい光量を確保することができるが、その上下では光量は急激に低下する。また、光束交差領域１８内部において光量ピーク１９ａ、１９ｂから離れるに従って、光量は徐々に低下し、上下端では９５％程度になる。また１９ａと１９ｂの間の有効光量範囲２０では９８％程度の光量を確保することができ、実用上十分な光量となっている。
【００３４】
本発明のイメージセンサユニット１０８において、原稿台ガラス１０７上の原稿を読取中に何らかの原因でその原稿が載置面１７から浮き上がった場合でも、その原稿の読取面は有効光量範囲２０内に位置する。この場合、光量ピーク１９ａの位置に浮き上がれば、原稿載置面１７と同等の光量が確保される。また原稿が有効光量範囲２０内にあれば画像読取に必要かつ十分な光量が得られるので、浮き上がった原稿に対して適正な読取を保証することができる。
【００３５】
なお、原稿が浮き上がらなかった場合、すなわち載置面１７に隙間なくぴったりと載置されている場合、原稿の読取面は光量ピーク１９ｂの位置となり、この場合でもその読取面は有効光量範囲２０内に位置するから、実用上何ら問題は生じない。
【００３６】
なお、上記実施形態において画像読取装置としてファクシミリ装置について説明したが、スキャナプリンタやデジタル複写機に適用することもできる。また、各発光素子は単一色または複数色のＬＥＤを一つまたは複数個により構成されるものであってもよい。カラーとする場合にはＲ，Ｇ，Ｂ３個のＬＥＤを備える。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種のイメージセンサユニットにおいて原稿が浮き上がった場合でも、複数の導光体で光量ピークを異なる位置に設定することで、つねに必要かつ十分な光量を確保することができる。原稿浮きによる光量変動に対して適切な対策をとることにより、つねに良好な読取画像が得られる等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるイメージセンサユニットの光束およびその光量分布の関係を示す図である。
【図２】本発明の実施形態におけるファクシミリの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における画像読取部の拡大透視図である。
【図４】本発明の実施形態における画像読取部の内部構造を示す図である。
【図５】本発明の実施形態におけるイメージセンサユニットの構成例を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態におけるファクシミリ装置を前方から見た透視図である。
【図７】本発明の実施形態におけるイメージセンサユニットの光束およびその光量分布の関係を示す図である。
【図８】従来の画像読取装置における画像読取部の内部構造を示す図である。
【図９】従来のイメージセンサユニットの構成例を図である。
【符号の説明】
１０　ＬＥＤ
１１ａ、１１ｂ　導光体
１２　セルフォックレンズアレイ
１３　センサ
１４　枠体
１５，１６　光束
１７　載置面
１８　光束交差領域
１９　光量ピーク
２０　有効光量範囲
１０１　装置本体
１０２　ＡＤＦ圧板
１０３　画像読取部
１０４　記録装置本体
１０５　操作部
１０６　原稿載置台
１０７　原稿台ガラス
１０８　イメージセンサユニット
１０９　流し読みガラス
１１０　ＬＥＤヘッドユニット
１１１　画像形成部
１１２　カセット給紙部
１１３　記録シート排紙部
１１４　カートリッジカバー部
１１５　ＡＤＦ分離部
１１６　裏面読取センサ部
１１７　原稿排紙部
１１８　原稿押え板
１２０　ファクシミリ装置の制御部
１２１　シート原稿搬送部
１２２　両面搬送部カバー
１２３　搬送方向切換部
１２４　レジスト搬送部
１２５　ＭＰ給紙部
【図１】
2004104480.tif 000003
【図２】
2004104480.tif 000004
【図３】
2004104480.tif 000005
【図４】
2004104480.tif 000006
【図５】
2004104480.tif 000007
【図６】
2004104480.tif 000008
【図７】
2004104480.tif 000009
【図８】
2004104480.tif 000010
【図９】
2004104480.tif 000011