JP2011114659A - 画像読取装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】コストアップを招くことなく簡単な構成で主走査方向両端部での光量不足を防ぐことができる画像読取装置を提供すること。
【解決手段】複数のLED(発光素子)を主走査方向に配列して成る光源と、該光源からの出射光を原稿面に導く導光板54を備えた画像読取装置において、前記導光板54の少なくとも出射面54bにおける厚みを主走査方向中央部から両端部に向かって徐々に薄くなるようにする。具体的には、導光板54の厚みを主走査方向中央部の値Y2から両端部Y1の値まで徐々に狭くする(Y1<Y2)。この場合、前記導光板54の入射面54aにおいては主走査方向に同一厚みとしても良い。
【選択図】図3

Description

本発明は、光源からの出射光によって原稿面を光走査して原稿画像を読み取る画像読取装置とこれを備えた複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンタ等の画像形成装置には原稿画像を光学的に読み取るための画像読取装置が備えられているが、この画像読取装置は、一般的には光源やミラー等を備えた光学系キャリッジを有しており、この光学系キャリッジを箱状構造体である光学フレーム内で副走査方向に移動させることによって、CCD等の撮像素子によって原稿画像を読み取るよう構成されている。
ところで、斯かる画像読取装置においては、原稿面には光源によって帯状の照明が行われ、原稿面で反射した光像は結像レンズによって撮像素子上に結像され、撮像素子によって読み取られて電気信号に変換される。
ここで、原稿面は光源によって主走査方向に一様な光量で照明されているとすると、撮像素子上に結像される反射光は、撮像素子の主走査方向両端部では結像レンズの特性のために光量が低下してしまう「コサイン4乗則」と称される現象が発生する。このような現象が発生すると、光量が低下した撮像素子の主走査方向両端部においては、光量が高い中央部よりも出力が低くなり、撮像素子から本来得たい画像情報である信号出力と、種々の原因で発生するノイズ出力との差が小さくなってS/N(Signal/Noise )比が悪くなり、画像不良が発生するという問題がある。
従って、撮像素子の主走査方向両端部においても十分な光量を確保するためには、原稿面の帯状の照明範囲の主走査方向両端部における光量が中央のそれよりも高くなるような光源が必要となる。
そこで、例えば特許文献1には、LEDアレイ光源を用いた画像読取装置において端部での光量低下を防ぐために、LEDアレイの両端部の少なくとも1つ以上のLEDに指向特性の異なるものを使用する提案がなされ、特許文献2には、導光部材の長さを原稿面長さよりも長くすることによって、導光部材の長手方向両端面から反射光が有効に原稿面に到達するようにした構成が提案されている。
特開2004−177851号公報 特開2006−017952号公報
しかしながら、特許文献1において提案されているようにLEDアレイの両端部の少なくとも1つ以上のLEDに指向特性の異なるものを使用すると、コストアップを招く他、製造上の管理が困難であるという問題がある。
又、特許文献2において提案されているように導光部材の長さを原稿面長さよりも長くすると、それに応じてLEDの個数が増えてコストアップを招く他、両端部と中央部とで温度差が生じ、LEDの特性上、照度や色度が変化してしまうという問題が発生する。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、コストアップを招くことなく簡単な構成で主走査方向両端部での光量不足を防ぐことができる画像読取装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、複数の発光素子を主走査方向に配列して成る光源と、該光源からの出射光を原稿面に導く導光板を備えた画像読取装置において、前記導光板の少なくとも出射面における厚みを主走査方向中央部から両端部に向かって徐々に薄くなるようにしたことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記導光板の入射面においては主走査方向に同一厚みとしたことを特徴とする。
請求項3記載の画像形成装置は、請求項1又は2記載の画像読取装置を備えることを特徴とする。
本発明によれば、導光板の主走査方向の厚みを変化させることによって原稿面で得られる光量と厚み方向の断面配光の主走査方向分布を調整することができ、導光板の少なくとも出射面における厚みを主走査方向中央部から両端部に向かって徐々に薄くなるようにすれば、原稿面の主走査方向両端部の光量を中央部のそれよりも高くすることができ、結像レンズの特性のために撮像素子の主走査方向両端部において光量が低下することに起因する「コサイン4乗則」と称される現象の発生が防がれる。そして、このような効果は単に導光板の形状を変えるだけで簡単に得られるため、コストアップを招くことがない。
本発明に係る画像形成装置(複合機)の縦断面図である。 本発明に係る画像読取装置の副走査方向断面図である。 本発明に係る画像読取装置の導光板の斜視図である。 (a)は本発明に係る画像読取装置の導光板の平面図、(b)は同導光板を出射面側から見た正面図、(c)は同導光板の側面図である。 導光板の厚みと光量との関係を示す図である。 導光板の中央部と両端部における断面配光(光量分布)を示す図である。 導光板(1)によって得られる主走査方向の光量分布を理想の光量分布との比較において示す図である。 導光板(2)によって得られる主走査方向の光量分布を理想の光量分布との比較において示す図である。 (a)は本発明に係る画像読取装置の別形態に係る導光板の平面図、(b)は同導光板を出射面側から見た正面図、(c)は同導光板の側面図である。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
[画像形成装置]
図1は本発明に係る画像形成装置の縦断面図であり、図示の画像形成装置1は、複写機能とプリンタ機能及びファクシミリ機能を兼備した複合機であって、用紙の両面に画像を形成することができる装置である。この画像形成装置1は、装置本体2とその上部に配された自動原稿搬送装置(ADF)3及び本発明に係る画像読取装置4を備えており、装置本体2の内部上方には画像形成部5が配され、装置本体2内の下半部には用紙収納部6が配されている。又、装置本体2内の画像形成部5と用紙収納部6の間には転写搬送ユニット7と両面搬送ユニット8が配されており、転写搬送ユニット7には反転手段を構成する反転ローラ36と反転コロ37が備えられている。
上記画像読取装置4は、原稿画像を光学的に読み取るための装置であって、その構成の詳細は後述する。
前記画像形成部5は、電子写真方式によって画像を形成するものであって、回転可能に配された像担持体としての感光ドラム9と、その周囲に配された帯電器10、現像装置11、転写ローラ12及びクリーニング装置13の他、現像装置11に現像剤であるトナーを補給するためのトナーホッパー14を備えている。又、画像形成部5の横には、走査光学手段であるレーザースキャナユニット(LSU)15が配置されている。
前記用紙収納部6は、複数枚の用紙が積層収容された着脱可能な4つの給紙カセット16,17,18,19を備えており、各給紙カセット16〜19の近傍には、各給紙カセット16〜19内の用紙を上位のものから順次取り出すピックローラ20と、取り出された用紙を1枚ずつ分離して送り出すフィードローラ21とリタードローラ22がそれぞれ配設されている。又、バイパストレイ23の近傍には、バイパス搬送手段としてのピックローラ20、フィードローラ21、リタードローラ22及び搬送ローラ24が設けられている。尚、図1において25,26,27は搬送ローラである。
前記転写搬送ユニット7は、用紙収納部6から送り出された用紙を適当なタイミングで画像形成部5へと搬送するとともに、画像形成部5において画像が形成された用紙を不図示の排紙トレイへと排出するものであって、用紙収納部6から画像形成部5に至る第1搬送経路S1に配置されたレジストローラ28、前記転写ローラ12、画像形成部5から排紙手段としての後述の排紙ローラ31に至る第2搬送経路S2に設けられた定着装置29と搬送ローラ30及び排紙ローラ31を備えている。ここて、定着装置29は、圧接状態で互いに回転する定着ローラ29aと加圧ローラ29bを備えている。
又、転写搬送ユニット7は画像形成装置本体2に対して着脱可能であって、該転写搬送ユニット7には、第2搬送経路S2から分岐して両面搬送ユニット8の反転ローラ36と反転コロ37に至る横U字状の第3搬送経路S3が設けられており、その途中には搬送ローラ32が設けられている。又、転写搬送ユニット7には前記第3搬送経路S3とは別に反転搬送経路S3’が第2搬送経路S2から分岐して下方に延びており、その途中には搬送ローラ33が設けられている。そして、第2搬送経路S2と第3搬送経路S3との分岐部には、用紙の搬送方向を切り換えるためのフラッパ34が回動可能に設けられている。
前記両面搬送ユニット8は、画像形成部5において画像が形成された用紙の表裏を反転させるものであって、前記第3搬送経路S3と反転搬送経路S3’に連なる中間トレイ35とその下方に配された第4搬送経路S4を備えており、中間トレイ35には、正逆転可能な反転ローラ36と、該反転ローラ36に対して圧接/離間する反転コロ37が設けられている。
又、両面搬送ユニット8には大径の再給紙ローラ38が回転可能に設けられており、この再給紙ローラ38の外周には小径のローラ39,40が回転可能に当接している。尚、再給紙ローラ38には不図示の一方向クラッチが設けられている。そして、反転手段を構成する前記反転ローラ36と反転コロ37からは第4搬送経路S4が延びており、この第4搬送経路S4は前記第1搬送経路S1に合流している。
上記第4搬送経路S4には、互いに当接する搬送ローラ42と搬送コロ41が用紙搬送方向に沿って3組設けられている。又、再給紙ローラ38の近傍には、中間トレイ35に一旦引き込まれた用紙の搬送方向を切り換えるためのフラッパ43が回動可能に設けられている。尚、本実施の形態では、両面搬送ユニット8の第4搬送経路S4には、2枚以上の用紙を保留可能な2つ以上の用紙保留位置が備えられている。
[画像読取装置]
ここで、本発明に係る前記画像読取装置4の構成を図2に基づいて説明する。
図2は本発明に係る画像読取装置の副走査方向断面図であり、図示のように、画像読取装置4は、筐体を構成する箱状構造体である光学フレーム44を備えており、この光学フレーム44の上面にはコンタクトガラス4aが設けられている。
又、光学フレーム44の内部には、コンタクトガラス4a上に載置された原稿Gに向けて光を照射して該原稿Gを照明する照明部45と、原稿Gにて反射した照射光を90°方向に反射させる第1反射ミラー46とで構成される第1光学系ユニット47と、第1反射ミラー46にて反射した反射光を90°方向に反射させる第2反射ミラー48と、該第2反射ミラー48にて反射した反射光を更に90°方向に反射させる第3反射ミラー49とで構成される第2光学系ユニット50が不図示のガイドレールに沿って副走査方向(図2の左右方向)に移動可能に収容されている。
更に、光学フレーム44の内部には結像レンズ51と撮像素子であるCCD52が収容されており、前記第3反射ミラー49にて反射した原稿Gからの反射光は、結像レンズ51によって収束した後にCCD52に入射し、該CCD52上に結像される。
ところで、前記照明部45は、光源として主走査方向に列状(アレイ状)に配置された複数のLED53を使用するものであって、LED53には発光特性が同じものが使用され、これらは主走査方向に等間隔(等ピッチ)で配列されている。そして、LED53の光出射方向前方(図2の左方)には、副走査方向(図2の紙面垂直方向)に長い導光板54が配設されている。尚、導光板54は透明樹脂又はガラスによって構成されており、これには拡散シートの貼付、表面処理、レンズカット等の拡散処理がなされている。
而して、本実施の形態では、導光板54の少なくとも出射面54bにおける厚みYを主走査方向中央部から両端部に向かって徐々に薄くなるようにしたことを特徴とする。
ここで、導光板54の一例を図3及び図4に基づいて説明する。
即ち、図3は導光板の斜視図、図4(a)は同導光板の平面図、図4(b)は同導光板を出射面側から見た正面図、図4(c)は同導光板の側面図であり、図示の導光板54の主走査方向の長さをX、厚みをY、副走査方向の高さをZとすると、長さXと高さZを一定に保ちつつ、厚みYは主走査方向中央部から両端部に向かって徐々に薄くなるように変化している。但し、厚みYは高さ方向に変化せず一定であって、入射面54a及び出射面54bにおいて厚みYの主走査方向に沿う変化は同じである。
具体的には、主走査方向両端部の厚みY1は、中央部の厚みY2(=Y1+α)よりも小さく設定され(Y1<Y2)、導光板54の厚みYは主走査方向中央部の厚みY2から両端部の厚みY1まで両端部に向かって曲線的に徐々に薄くなっており、図4(b)に示すように、導光板54を副走査方向から見た場合、該導光板54は、主走査方向中央が膨らんで両端部に向かって徐々にすぼむ凸レンズ状に成形されている。
本実施の形態においては、導光板54として以下のパラメータの2種を用い、それらを導光板(1)、導光板(2)と表現することとする。
LEDの光り拡散角度:90°
LEDの配列ピッチ:10mm
LEDの発光面と原稿面までの距離:27mm
LEDと導光板の距離:0.5mm
導光板長さ(X):300mm
導光板厚み(Y):表1を参照
導光板高さ(Z):15mm
走査レンズから原稿面までの距離:500mm
Figure 2011114659
而して、本実施の形態では、導光板54の厚みYを主走査方向において変化させたため、原稿面で得られる光量と厚み方向の断面配光を調整することができる。
ここで、導光板54の厚みY[mm]と光量[lux]との関係を図5に示すが、同図に示すように、例えば導光板の厚みYが18mmのときに得られる光量は約20000luxであるのに対して、厚みYを12mmに薄くすると光量は約30000luxに増加することが分かる。
又、導光板54の主走査方向中央部と両端部における断面配光(厚み方向の光量分布)を図6に示すが、同図に示すように、断面配光は、主走査方向中央部と両端部において共に最大光量(基本的には光軸中心位置における値)に対して90%以上の光量が得られる範囲が3mm以上という目標を達成することが分かる。
更に、厚みYが主走査方向に表1に示すように変化する2種の導光板(1),(2)を用いた場合に原稿面で得られる主走査方向の光量分布を図7、図8にそれぞれ示すが、両導光板(1),(2)によれば、主走査方向両端部において中央部よりも高い光量が得られる。
図7に示すように、導光板(1)では、コサイン4乗則による端部光量低下の補正に理想的な配光に対して主走査方向両端部における光量が若干不足しているが、これは導光板の主走査方向中央部への集光作用によって生じた誤差によるものである。
そこで、導光板の主走査方向中央部への集光作用による誤差を修正するために導光板(2)の厚みを表1に示す値に設定した。その結果、図8に示すように、主走査方向の配光特性をコサイン4乗則による端部光量低下の補正に理想的な配光に近づけることができた。
尚、以上は導光板54の厚みYの主走査方向における変化が入射面54aと出射面54bにおいて共に同じである(高さZ方向において一定)である場合について説明したが、図9に示すような形状の導光板54’を用いても前記と同様の効果が得られる。
即ち、図9(a)は別形態に係る導光板の平面図、図9(b)は同導光板を出射面側から見た正面図、図9(c)は同導光板の側面図であり、図示の導光板54’においては、入射面54a’における厚みY1は主走査方向に一体であるのに対して、出射面54b’における厚みYは、図4及び図5に示した導光板54と同様に主走査方向中央部の厚みY2(=Y1+α)から両端部の厚みY1まで両端部に向かって曲線的に徐々に薄くなっている。
又、以上に示した導光板54,54’においては、厚みYを主走査方向中央部から両端部に向かって曲線的に変化させたが、直線的に変化させても同様の効果が得られる。
[画像形成動作]
次に、以上のように構成された図1に示す画像形成装置1の画像形成動作について説明する。
例えば、自動原稿搬送装置3の原稿トレイ3aにセットされた原稿Gが原稿読取部であるコンタクトガラス4a上に自動的に搬送され、その原稿Gの画像が画像読取装置4によって光学的に読み取られる。即ち、第1光学系ユニット47と第2光学系ユニット50が不図示のガイドレールに沿って副走査方向(図1の左右方向)に移動しながらコンタクトガラス4a上に載置された原稿Gを走査すると、第1光学系ユニット47のLED53から導光板54を通過して原稿Gに向かう光L1によって原稿Gが照射され、原稿Gにて反射した反射光L2は第1光学系ユニット47の第1反射ミラー46にて90°方向に反射する。そして、この反射光L2は、第2光学系ユニット50の第2反射ミラー48と第3反射ミラー49にて90°方向にそれぞれ反射し、結像レンズ51によって収束した後にCCD52に入射し、該CCD52によって読み取られて電気信号に変換される。
上述のようにして原稿Gの画像が画像読取装置4によって光学的に読み取られると、画像形成部5においては、感光ドラム9が不図示の駆動手段によって図1の矢印方向(時計方向)に回転駆動され、その表面が帯電器10によって所定の電位に一様に帯電される。そして、画像読取装置4から送信される電気信号に基づくレーザー光がレーザースキャナユニット15から出力されて感光ドラム9上に照射されると、該感光ドラム9上に静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム9上に形成された静電潜像は、現像装置11によってトナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。
ところで、カセット給紙を行う場合、用紙収納部6の例えば給紙カセット16内に収容された用紙は、ピックローラ20によって最上位のものから1枚ずつピックアップされ、フィードローラ21とリタードローラ22によって1枚ずつ分離されて搬送ローラ25,26によって第1搬送経路路S1をレジストローラ28へと搬送される。そして、レジストローラ28においては、用紙は、一時待機状態とされた後、感光ドラム9上のトナー像に同期する所定のタイミングで画像形成部5へと供給される。
画像形成部5においては、感光ドラム9と転写ローラ12との間の転写ニップへと供給された用紙は、転写ローラ12によって感光ドラム9に押し付けられながら搬送されることによって、その表面(第1面)に感光ドラム9上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された用紙は、定着装置29へと搬送され、この定着装置29の定着ローラ29aと加圧ローラ29b間の定着ニップを通過する過程で加熱及び加圧されてトナー像の定着を受ける。尚、用紙へのトナー像の転写後に感光ドラム9の表面に残留するトナー(転写残トナー)はクリーニング装置13によって除去され、表面が清掃された感光ドラム9は次の画像形成動作に備えられる。
而して、定着装置29にて表面にトナー像が定着された用紙は、フェースアップ排紙(FU排紙)が選択されている場合には、フラッパ34によってその搬送方向が決定され、用紙は第2搬送経路S2をそのまま排紙ローラ31に向かって搬送され、排紙ローラ31によって画像面を上にして不図示の排紙トレイへと排出される。
一方、フェースダウン排紙(FD排紙)又は両面画像モードが選択された場合には、フラッパ34が動作して用紙の搬送方向が切り換えられ、定着装置29を通過した用紙は横U字状の第3搬送経路S3を通って両面搬送ユニット8へと搬送される。
両面搬送ユニット8においては、反転コロ37は反転ローラ36から離間した状態で待機しており、用紙が両面搬送ユニット8に或る一定以上送られると、反転コロ37は反転ローラ36に圧接される。このように反転コロ37が反転ローラ36に圧接されると、反転ローラ36が正転されて用紙が送られてきた方向に引き込まれ、用紙が或る一定以上引き込まれると反転ローラ36が逆転される。すると、用紙がスイッチバックされて反転搬送経路S3又は第4搬送経路S4へと送られる。即ち、フェースダウン排紙が選択されている場合には、フラッパ43によって用紙の搬送方向が反転搬送経路S3へと切り換えられ、用紙は画像面を下にした状態で排紙ローラ31によって不図示の排紙トレイへと排出される。
又、両面画像モードが選択されている場合には、フラッパ43によって用紙の搬送方向が第4面搬送経路S4の方向に切り換えられ、用紙は、再給紙ローラ38と反転コロ41及び搬送ローラ42によって第4搬送経路S4を画像面を上にして搬送され、第4搬送経路S4から第1搬送経路S1へと受け渡されることによって表裏が反転されて画像面を下にした状態でレジストローラ28へと送られる。そして、以後は前述と同様のプロセスを経て用紙の反対面(第2面)にトナー像が形成され、このトナー像が形成された用紙は、定着装置29によってトナー像の定着を受けた後に排紙ローラ対31によって不図示の排紙トレイへと排出され、該用紙の両面に画像が形成される。
尚、以上はカセット給紙を行う場合について説明したが、手差し給紙を行う場合には、バイパストレイ23上にセットされた用紙は、ピックローラ20によって最上位のものからピックアップされ、フィードローラ21とリタードローラ22によって1枚ずつ分離されて搬送ローラ24によって第1搬送経路S1をレジストローラ28へと搬送され、以後は前記と同様のプロセスを経て該用紙に画像が形成される。
而して、以上のプロセスを経て用紙に画像を形成する画像形成装置1に設けられた本発明に係る画像読取装置4においては、導光板54の主走査方向の厚みを変化させることによって原稿Gの読取面で得られる光量と厚み方向の断面配光の主走査方向分布を調整することができ、導光板54の少なくとも出射面54bにおける厚みを主走査方向中央部から両端部に向かって徐々に薄くなるようにすれば、図7及び図8に示すように、原稿Gの読取面の主走査方向両端部の光量を中央部のそれよりも高くすることができ、結像レンズ51の特性のためにCCD52の主走査方向両端部において光量が低下することに起因する「コサイン4乗則」と称される現象の発生が防がれる。そして、このような効果は単に導光板54の形状を変えるだけで簡単に得られるため、コストアップを招くことがない。
尚、本実施の形態では、本発明を複合機及びこれに備えられた画像読取装置に対して適用した例について説明したが、本発明は、単体としての複写機、プリンタ、ファクシミリ等の他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた画像読取装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
1 画像形成装置
2 画像形成装置本体
3 自動原稿搬送装置
3a 原稿トレイ
4 画像読取装置
4a コンタクトガラス
5 画像形成部
6 用紙収納部
7 転写搬送ユニット
8 両面搬送ユニット
9 感光ドラム
10 帯電器
11 現像装置
12 転写ローラ
13 クリーニング装置
14 トナーホッパー
15 レーザースキャナユニット(LSU)
16〜19 給紙カセット
20 ピックローラ
21 フィードローラ
22 リタードローラ
23 バイパストレイ
24〜27 搬送ローラ
28 レジストローラ
29 定着装置
29a 定着ローラ
29b 加圧ローラ
30 搬送ローラ
31 排紙ローラ
32,33 搬送ローラ
34 フラッパ
35 中間トレイ
36 反転ローラ
37 反転コロ
38 再給紙ローラ
39,40 ローラ
41 搬送コロ
42 搬送ローラ
43 フラッパ
44 光学フレーム
45 照明部
46 第1反射ミラー
47 第1光学系ユニット
48 第2反射ミラー
49 第3反射ミラー
50 第2光学系ユニット
51 結像レンズ
52 CCD
53 LED(発光素子)
54,54’ 導光板
54a,54a’ 導光板の入射面
54b,54b’ 導光板の出射面
G 原稿
L1,L2 光
S1 第1搬送経路
S2 第2搬送経路
S3 第3搬送経路
S3’ 反転搬送経路
S4 第4搬送経路

Claims (3)

  1. 複数の発光素子を主走査方向に配列して成る光源と、該光源からの出射光を原稿面に導く導光板を備えた画像読取装置において、
    前記導光板の少なくとも出射面における厚みを主走査方向中央部から両端部に向かって徐々に薄くなるようにしたことを特徴とする画像読取装置。
  2. 前記導光板の入射面においては主走査方向に同一厚みとしたことを特徴とする請求項1記載の画像読取装置。
  3. 請求項1又は2記載の画像読取装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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