JP2009104032A - 照明装置および画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で消費電力が小さく、照度の高い画像読取装置用の照明装置を提供する。
【解決手段】主走査方向に延伸する平面光源２２と、多数の光ファイバを束ねてなり、受光端２３ａが平面光源２２に対向し、投光端２３ｂが集光レンズ１９を介して原稿Ｐに対向するように配置される光ファイバ束２３とを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像読取装置用の照明装置および画像読取装置に関する。

画像読取装置は、照明装置によって原稿を照明し、反射光を受光センサで受光して電気信号に変換する。一般に、照明装置および受光センサは、副走査方向に移動しながら主走査方向に１列ずつの画像を読み取る。高速で高画質の読み取りを可能にするためには、照明装置の光量を上げる必要がある。従来のハロゲンランプや蛍光灯を光源とする照明装置では、消費電力が大きく、光量を上げるに従って発熱が増加し、冷却ファンなどを設ける必要が生じる。

複数のＬＥＤ素子を光源として用いることもあるが、照度のリップルを拭い去ることができず、読み取り画質が低くなる。また、特許文献１に記載されているような、有機ＥＬ等の面発光の平面光源では、原稿読取目線（主走査方向のライン）上に光を集光できないため、照明装置の実行的な照度を十分に上げられないという問題があった。
特開２０００−１１５４７０号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、安価で消費電力が小さく、照度の高い画像読取装置用の照明装置、および、高速で高画質の画像読取装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による画像読取装置用の照明装置は、主走査方向に延伸する平面光源と、多数の光ファイバを束ねてなり、受光端が前記平面光源に対向し、投光端が原稿に向かって配置される光ファイバ束とを有するものとする。

この構成によれば、エネルギー効率が高く発熱の少ない平面光源の光を、光ファイバ束によって導光して所望の位置に照射するので、構成が簡単で安価でありながら、照明の照度が高く、ムラがない。このため、本発明の照明装置は、画像読取装置の高速化と高画質化とを同時に可能にする。

また、本発明の照明装置において、前記光ファイバ束の前記受光端は、前記平面光源よりも副走査方向の幅が広くてもよい。

この構成によれば、平面光源の発した光線を全て受光端に受光して、投光端に導くことができ、エネルギーの無駄がなく、照度が高い。

また、本発明の照明装置において、前記平面光源は、前記光ファイバ束の前記受光端と当接するガラス基板と、前記ガラス基板との間にＥＬ基材を封止した封止部材とを有し、
さらに、前記平面光源と前記光ファイバ束の受光端とを固定する固定部材を備えてもよい。

この構成によれば、エネルギー変換効率の高いエレクトロルミネセンス光源を用い、光源の発した光線を全て導光し、所望の位置に照射することができる。

また、本発明の照明装置において、前記光ファイバ束の前記投光端は、副走査方向に２分されてもよい。

この構成によれば、１つの平面光源によって、２方向の照明が可能である。

また、本発明の照明装置において、前記照明装置は、前記光ファイバ束の前記投光端に、集光レンズを備えてもよい。

この構成によれば、光線を集光して、所望の位置の照度を高くできる。

また、本発明による画像読取装置は、前記照明装置のいずれかを備え、前記光ファイバ束の前記投光端は、原稿に対向し、さらに、前記原稿からの反射光を受光する受光センサを備えるものとする。

この構成によれば、平面光源の発した光線を光ファイバ束で導光して、原稿の読取目線を効率よく照明することができるので、発熱が少なく、高速で高画質の画像読み取りが可能になる。

また、本発明の画像読取装置において、前記光ファイバ束の前記投光端は、前記原稿に対して傾斜して配置されてもよい。

この構成によれば、前記受光センサが受光する反射光の光路に照明装置が干渉しない。

また、本発明による画像読取装置において、前記照明装置は、前記受光センサが受光する反射光の光路を挟んで対称に２つ配設されてもよい。

この構成によれば、読取目線の両側から照明して照度を高くできるので、高速で高画質の画像読み取りができる。

また、本発明による画像読取装置において、前記照明装置は、前記受光センサが受光する反射光の光路の副走査方向の上流側または下流側に配設され、さらに、前記反射光の光路の反対側に反射鏡を備えてもよい。

この構成によれば、反射鏡を介して照明するので、照明装置の配置の自由度が高い。また、光ファイバ束を２つに分割し、一方で原稿の読取目線を直接照明し、他方で反射鏡を介して照明することで、１つの照明装置によって読取目線の両側から照明できる。

本発明によれば、平面光源の発した光線を光ファイバ束で導光して、原稿の読取目線を効率よく照明することができるので、高速で高画質の画像読み取りを可能にする。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態を備える複合プリンタ１を示す。複合プリンタ１は、入力されたデータに基づいて記録紙上にトナー画像を形成する画像形成装置２と、画像形成装置２の上に配設された、本発明の第１実施形態の画像読取装置３とからなる。画像読取装置３は、給紙装置４と、操作パネル５とを備えている。

図２に、画像読取装置３の給紙装置４を取り外した状態を示す。画像読取装置３は、給紙装置４によって給紙される原稿を望む主走査方向（図中の矢印Ｘ方向）に延伸するスリットガラス６と、ユーザが原稿を載置するガラス製の原稿台７とを有する。

さらに、図３に、画像読取装置３の断面を示す。画像読取装置３は、給紙装置４によってスリットガラス６の直上に送り込まれた原稿Ｐと、原稿台７の上に載置された原稿Ｐとが、同じ水平高さになるように構成されている。また、画像読取装置３は、スリットガラス６の下方に、スリットガラス６を介して原稿Ｐを照明する２つの照明装置８と原稿Ｐの反射光を反射して直角に屈曲させる第１受光反射鏡９とが設けられ、主走査方向と直角で水平な副走査方向（図中の矢印Ｙ方向）に移動可能な走査ユニット１０と、原稿Ｐの反射光をさらに屈曲させる第２受光反射鏡１１および第３受光反射鏡１２を有し、走査ユニット１０と連動して副走査方向に移動可能な調整ユニット１３と、第１受光反射鏡９、第２受光反射鏡１１および第３受光反射鏡１２で折り曲げた原稿Ｐの反射光を受光する例えばＣＣＤからなる受光センサ１４と、原稿Ｐの反射光を受光センサ１４に合焦させる受光レンズ１５とを備える。

給紙装置４によって原稿Ｐが副走査方向に自動搬送されることで、原稿Ｐの画像は、主走査方向に１ライン（読取目線）ずつ、副走査方向に順次、受光センサ１４に受光されて電気信号に変換され、データ化される（シートスルー方式）。また、走査ユニット１０は、スリットガラス６の直下から、原稿台７の副走査方向の端から端まで、水平に移動可能であり、調整ユニット１３は、走査ユニット１０の移動距離の半分だけ副走査方向に移動する。これによって、原稿Ｐの反射光の受光センサ１４までの光路距離が一定に保たれる。原稿台７の上に載置した原稿Ｐの画像は、走査ユニット１０が副走査方向に移動することで、受光センサ１４に走査読み取りされ、データ化される（反射鏡スキャン）。

図４に、走査ユニット１０の詳細を示す。走査ユニット１０は、フレーム１６の上側に２つの照明装置８が設けられ、下側に第１受光反射鏡９が固定されている。フレーム１６は、第１受光反射鏡９が垂直にスリットガラス６、または原稿台７を介して原稿Ｐを望むように、２つの照明装置８の間が開口している。フレーム１６は、不図示のレール上を摺動するようになっている。

照明装置８は、フレーム１６に取り付けられた固定部材１７と、固定部材１７上で位置を調整可能な調整部材１８と、調整部材１８に取り付けられた集光レンズ１９とを有する。

さらに、照明装置８の分解斜視図を図５に、断面図を図６に示す。照明装置８は、さらに、固定部材１７の内部に、主走査方向に延伸するガラス基板２０と、ガラス基板２０の下面に均一に塗装したＥＬ基材を封止する封止部材２１とからなり、ＥＬ基材が均等に発行する平面光源であるＥＬ発光体２２が取り付けられている。ＥＬ発光体２２は、単位面積当たりの光量は大きくないが、エネルギー変換効率が高いので、発熱量に比して光量が大きい。

また、照明装置８は、多数の光ファイバを彎曲可能に束ねてなる光ファイバ束２３を有する。光ファイバ束２３は、各光ファイバの端面が露出する受光端２３ａが、ガラス基板２０の上面に密接し、ＥＬ発光体２２のＥＬ基材に対向するように固定部材１７によって保持されている。調整部材１８は、光ファイバ束２３の反対側の端部である投光端２３ｂを、光ファイバ束２３から射出される光線の軸が集光レンズの１９の軸に合致するように、保持している。集光レンズ１９は、光ファイバ束２３から射出される光線を、原稿台７（またはスリットガラス６）を通して、原稿Ｐの読取目線上に合焦するようになっている。

照明装置８は、原稿Ｐの反射光を、受光センサ２２に導くために、第１受光反射鏡９に入射させる光路を挟んで、反射光の光路と干渉しないように、副走査方向（図中の矢印Ｙ方向）の上流側および下流側の両側に設けられ、原稿Ｐに対して傾斜して光線を照射するようになっている。

図７および図８に示すように、照明装置８の調整部材１８は、固定部材１７上で、副走査方向にスライドして、その位置を調整して位置決めできるようになっている（位置決め手段）。調整部材１８を副走査方向に移動すると、照明装置８の内部で、光ファイバ束２３は、図示するように彎曲し、ＥＬ発光体２２が発した光を、全て集光レンズ１９を介して原稿Ｐに照射することができる。

図９に、本実施形態の画像読取装置３の製造時の光学特性を示す。２つの照明装置８は、両者の中心の直上にそれぞれ光線を合焦するように照射する。これにより、原稿Ｐは、副走査方向に、照明装置８の中心位置の照度が最も高くなるように照明される。つまり、照明装置８は、照度分布が平坦な平面光源であるＥＬ発光体２２の発した光線を、光ファイバ束２３で案内して、集光レンズ１９で原稿Ｐ上に集光するように照射するので、照度のピークが高くなるように配光できる。

一方、受光センサ１４に原稿Ｐの反射光を導く第１受光反射鏡９、第２受光反射鏡１１および第３受光反射鏡１２などの組立誤差や寸法誤差等により、図示するように、照明装置８の中心位置Ｙ０から副走査方向にずれた位置Ｙ１の反射光が受光センサ１４に受光されるようになることが少なくない。このため、実際に受光センサ１４が受光する光線を反射する原稿Ｐの読取目線上の照度は、照明装置８の配光のピーク位置からずれた位置になってしまう。このような、照明中心位置Ｙ０と読取目線位置Ｙ１とのずれによる実効的な照度の低下は、画像読取の画質の低下を招く。

そこで、本実施形態では、画像読取装置３毎に検査を行い、実際に受光センサ１４が受光する原稿Ｐ上の位置（読取目線位置）と照明装置８の配光のピーク位置（照明中心位置）との副走査方向のずれを測定し、図１０に示すように、そのずれ量だけ、照明装置８の調整部材１８を副走査方向に移動して固定する。これにより、図示するように、照明装置８が投光する光線の中心位置を、受光センサ１４の読取目線位置に合致させることができ、原稿Ｐの読取に実効的な照明の照度を最大化できる。このため、読み取った画像の画質が高く、高速な読み取りを行っても画質が低下しない。

以上の第１実施形態の画像読取装置３では、受光センサ１４が画像読取装置３内部に固定されており、第１受光反射鏡９、第２受光反射鏡１１および第３受光反射鏡１２が移動するようになっているが、例えば、図１１に示す変形例のように、受光センサ１４と複数の受光反射鏡９ａが走査ユニット１０に設けられて照明装置８と共に移動するモジュールスキャンタイプであってもよく、例えば、図１２に示すさらなる変形例のように、等倍の密着型センサ（ＣＩＳ）１４ａを用いて、原稿Ｐに近接させて移動させてもよい。尚、先に説明した構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。

また、図１３に、本発明の第２実施形態の照明装置８ａを示す。本実施形態の照明装置８ａは、光ファイバ束２３の投光端を第１投光端２３ｃと第２投光端２３ｄとに分割して、両者の先端にそれぞれ集光レンズ１９ａ，１９ｂが配置している。第１投光端２３ｃは、原稿Ｐの読取目線に対向しているが、第２投光端２３ｄは、反射光の光路の反対側に設けられた投光反射鏡２４に対向し、投光反射鏡２４で反射された光線が原稿Ｐの読取目線に上に合焦するようになっている。本実施形態では、１つのＥＬ発光体２２だけを用いるので、ＥＬ発光体２２の駆動回路が１系統で済む。

また、図１４に示す本発明の第３実施形態の照明装置８ｂのように、第２投光端２３ｄの先端には集光レンズ１９ｂを設けず、反射光の光路の反対側に設けた凹面状の投光反射鏡２４ａによって、原稿Ｐの読取目線に上に合焦させてもよい。

また、図１５に、本発明の第４実施形態の照明装置８ｃを示す。本実施形態では、光ファイバ束２３の投光端２３ｂを位置決めする調整部材１８は、主走査方向の軸１８ａを中心に回動可能に設けられている。本実施形態でも、照明装置８ｃの配光の中心位置を副走査方向に調整可能である。この場合、集光レンズ１９から原稿Ｐ読取目線までの距離が変化するので、照度分布が一定でなくなるが、第１実施形態に比して、光ファイバ束２３の変形量が小さくて済むので、調整範囲を広くすることが容易である。

図１６に、本発明の第５実施形態の照明装置８ｄを示す。本実施形態では、１つの光ファイバ束２３の受光端２３ａに、２つのＥＬ発光体２２が並んで密接している。このように、本発明では、複数の平面光源２２を使用することも可能である。

さらに、図１７に、本発明の第６実施形態の照明装置８ｅを示す。本実施形態では、それぞれ受光端２３ａに１つの平面光源２２が密接する２つの光ファイバ束２３の投光端２３ｂをひとつに束ねて、１つの集光レンズ１９に対向させている。これによって、投光端２３ｂにおいて、光線の照射量が小さい光ファイバをなくし、平面光源２２の間隔が大きい場合にも、照明のムラや集光性（ピーク照度）の低下を防止できる。また、これは、１つの光ファイバ束２３の受光端２３ａを複数に分割したものと考えてもよい。

以上のように、本発明によれば、平面光源２２の発した光線を光ファイバ束２３によって導光して、原稿Ｐに照射するので、光線を読取目線に集中的に照射でき、また、集光レンズ１９によって照度の分布を調整したり、光ファイバ束２３の彎曲によって照明位置を調整したりできる。このため、原稿Ｐの読取目線上の照度を高め、高速で高画質の画像読取装置を提供できる。

本発明の第１実施形態の画像読取装置を有する複合プリンタの斜視図。 図１の画像読取装置の斜視図。 図１の画像読取装置の断面図。 図１の画像読取装置の走査ユニットの斜視図。 図４の走査ユニットの照明装置の分解斜視図。 図４の走査ユニットの断面図。 図４の走査ユニットの照明装置の動作を示す断面図。 図４の走査ユニットの照明装置の逆方向の動作を示す断面図。 図４の走査ユニットの製造直後の照明装置による照度分布を示す図。 図４の走査ユニットの調整後の照明装置による照度分布を示す図。 図３の画像読取装置の変形例の断面図。 図４の画像読取装置の異なる変形例の断面図。 本発明の第２実施形態の照明装置の概略図。 本発明の第３実施形態の照明装置の概略図。 本発明の第４実施形態の照明装置の概略図。 本発明の第５実施形態の照明装置の概略図。 本発明の第６実施形態の照明装置の概略図。

符号の説明

１…複合プリンタ
３…画像読取装置
６…スリットガラス
７…原稿台
８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ…照明装置
９…第１受光反射鏡
１０…走査ユニット
１４…受光センサ
１７…固定部材
１８…調整部材
１９，１９ａ，１９ｂ…集光レンズ
２０…ガラス基板
２１…封止部材
２２…ＥＬ発光体（平面光源）
２３…光ファイバ束
２３ａ…受光端
２３ｂ，２３ｃ，２４ｄ…投光端
２４，２４ａ…投光反射鏡

Claims (9)

1. 主走査方向に延伸する平面光源と、多数の光ファイバを束ねてなり、受光端が前記平面光源に対向し、投光端が原稿に向かって配置される光ファイバ束とを有することを特徴とする画像読取装置用の照明装置。
2. 前記光ファイバ束の前記受光端は、前記平面光源よりも副走査方向の幅が広いことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記平面光源は、前記光ファイバ束の前記受光端と当接するガラス基板と、前記ガラス基板との間にＥＬ基材を封止した封止部材とを有し、
   さらに、前記平面光源と前記光ファイバ束の受光端とを固定する固定部材を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記光ファイバ束の前記投光端は、副走査方向に２分されていることを特徴とする、請求項７に記載の照明装置。
5. 前記照明装置は、前記光ファイバ束の前記投光端に、集光レンズを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の照明装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の照明装置を備え、
   前記光ファイバ束の前記投光端は、原稿に対向し、
   さらに、前記原稿からの反射光を受光する受光センサを備えることを特徴とする画像読取装置。
7. 前記光ファイバ束の前記投光端は、前記原稿に対して傾斜して配置されることを特徴とする請求項６のいずれかに記載の画像読取装置。
8. 前記照明装置は、前記受光センサが受光する反射光の光路を挟んで対称に２つ配設されていることを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の画像読取装置。
9. 前記照明装置は、前記受光センサが受光する反射光の光路の副走査方向の上流側または下流側に配設され、さらに、前記反射光の光路の反対側に反射鏡を備えることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の画像読取装置。

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