JP2014042129A - 原稿照明装置及びそれを用いた画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光体の副走査方向の反りを矯正して、光源を用いた一体型走査光学系ユニットの光源と導光体を高精度に保持することが出来る画像読取装置を提供すること。
【解決手段】原稿面を照明する照明手段と、照明手段は主走査方向に並ぶ複数の光源と、複数の光源から出射される光を原稿面に導くための導光体と、導光体を支持する基板を有し、導光体は複数の光源から出射した光を進入させる入射面と、入射面から入射した光の進行方向前方に配置された反射面と、反射面で反射した光が出射する出射面を有し、原稿面で反射した反射光を読取る、主走査方向に複数の読取画素を配置した読取手段とを備えた画像読取装置において、導光体は複数の光源間に副走査方向の位置決めをする係合突起を主走査方向の異なる位置に少なくとも３つ設けられ、導光体の副走査方向の反りを緩和させたことを特徴とする画像読取装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像読取装置に関するものである。特に照明手段、複数の折返しミラー、結像光学系、そして読取手段を含む一体型走査光学系ユニットを用いて原稿の画像情報を読取るようにした、イメージスキャナーやデジタル複写機等の装置に好適な画像読取装置に関するものである。

従来よりイメージスキャナーやデジタル複写機等の画像読取装置が種々と提案されている。

図１２は一体走査光学系ユニットを有する画像読取装置の要部概略図である。

同図における一体型走査光学系ユニット（以下「キャリッジ」とも称す。）５０７は原稿台ガラス（原稿台）５０２上に載置された原稿５０１を照明する照明手段５０３により照明された原稿５０１からの光束を読取る読取手段（ラインセンサーもしくはイメージセンサー）５０５を有する。さらに原稿５０１からの光束を読取手段５０５に導く複数の折返しミラー５０４ａ〜５０４ｄ、該原稿５０１からの画像情報に基づく光束を読取手段５０５面上に結像させる結像光学系（結像レンズ）５０６等を有する。

このように構成された一体型走査光学系ユニット５０７は駆動手段としての駆動モータ（副走査モータ）５０８により同図に示す矢印Ａ方向（副走査方向）に走査される。

一体型走査光学系ユニット５０７を構成する各要素は、その各要素の相対位置関係を変えずに原稿を走査するものである。

同図において複数の折返しミラーは第１折返しミラー５０４ａ、第２折返しミラー５０４ｂ、第３折返しミラー５０４ｃ、そして第４折返しミラー５０４ｄから成る。各ミラーは、原稿５０１からの光束が第１折返しミラー５０４ａから第２折返しミラー５０４ｂへ、第２折返しミラー５０４ｂから第３折返しミラー５０４ｃへ、第３折返しミラー５０４ｃから第４折返しミラー５０４ｄへ入射するようにそれぞれ配置されている。そして第４折返しミラー５０４ｄへ入射した光束は結像光学系５０６により読取手段５０５面上へ結像する。

このような構成において、読取手段５０５で読取られた原稿の画像情報は電気信号として特定の画像処理部（不図示）に送られ、特定の信号処理を施された後に出力されるようになっている。また画像読取装置は、本装置を駆動するための電源部（不図示）を併せ持っている。

そして原稿面を照明する照明手段５０３は主走査方向に並ぶ複数の光源と、複数の光源から出射される光を原稿面に導くための導光体を備えている。そして導光体は複数の光源から出射した光を進入させる入射面と、入射面から入射した光の進行方向前方に配置された反射面と、反射面で反射した光が出射する出射面を有する。

ところで、従来よりこの種の画像読取装置においては、導光体の反りを矯正して高精度に保持することが要望される。

この解決策としては従来より種々と提案されており、例えば特許文献１がある。

特開２００５−２６９１０８号公報

しかしながら、上記の画像読取装置においては、下記に示す問題点がある。
特許文献１は、光源ユニットまたはケースに導光体の出射面に掛かるリブを設けたことで位置精度の確保をしているが、導光体端部で保持するため中央部で湾曲が残存しやすい。

そこで、本発明の目的は導光体の反りを矯正して導光体を高精度に保持することができる画像読取装置の提供である。

上記目的を達成するために、本発明は、
原稿面を照明する照明手段と、
照明手段は主走査方向に並ぶ複数の光源と、
複数の光源から出射される光を原稿面に導くための導光体と、
導光体を支持する基板を有し、
導光体は複数の光源から出射した光を進入させる入射面と、
入射面から入射した光の進行方向前方に配置された反射面と、
反射面で反射した光が出射する出射面を有し、
原稿面で反射した反射光を読取る、主走査方向に複数の読取画素を配置した読取手段とを備えた画像読取装置において、
導光体は複数の光源間に副走査方向の位置決めをする係合突起を主走査方向の異なる位置に少なくとも３つ設けたことを特徴とする画像読取装置。

本発明によれば導光体の副走査方向反りを矯正して、導光体を高精度に保持することができる。

本発明による実施例１の要部構成図 本発明による実施例１の照明手段を示す副走査断面図 本発明による実施例１の照明手段を示す主走査断面図 本発明による実施例１の照明手段を示す光軸断面図 本発明による実施例１の導光体内における配光特性を示す図 本発明による実施例２の照明手段を示す副走査断面図 本発明による実施例２の照明手段を示す主走査断面図 本発明による実施例２の照明手段を示す光軸断面図 本発明による実施例３の照明手段を示す副走査断面図 本発明による実施例３の照明手段を示す主走査断面図 本発明による実施例３の照明手段を示す光軸断面図 従来の画像読取装置の要部構成図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本実施例において、光学的な間隔とは、光束が進行する方向の間隔（光路長）を意味する。

また、本実施例において、物理的な間隔は、副走査断面内において定義され、主走査方向及び副走査方向と直交する方向の間隔を意味する。

図１は本発明による実施例１の画像読取装置の要部概略図、図２は本発明による照明手段１０３の副走査断面図、図３は本発明による照明手段１０３の主走査断面図、図４は本発明による照明手段１０３の光軸断面図である。

尚、以下の説明において、キャリッジ１０７の左右方向とは駆動手段（副走査モータ）１０８によってキャリッジ１０７が駆動される方向のことで、副走査方向に相当している。またキャリッジの上下方向とは原稿面１０１の法線方向（鉛直方向）のことであり、上側の方向とは原稿面１０１側の方向のことであり、下側の方向とはその逆の方向のことである。主走査方向とは読取手段１０５の画素の並び方向（紙面垂直方向）である。

図中、１は画像読取装置本体、１０２は原稿台（原稿台ガラス）であり、その原稿台１０２面上に原稿１０１が載置されている。

１０７は一体型走査光学系ユニットであり、後述する照明手段１０３、複数の折返しミラー１０４ａ〜１０４ｄ、結像光学系１０６、そして読取手段１０５を一体的に収納している。一体型走査光学系ユニット１０７は、モータ等の駆動装置１０８により副走査方向（図１において矢印Ａ方向）へ走査し、原稿１０１の画像情報を読取っている。

尚、一体型走査光学系ユニット１０７と原稿１０１とを相対的に移動させて原稿１０１の画像情報を読取るようにしても良い。また、一体型走査光学系ユニット１０７を以下「キャリッジ」とも称す。

１０３は照明手段であり、導光体２０１、基板２０６、光源２０５、係合突起２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃより成っており、原稿台１０２に載置した原稿１０１を照明している。

１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄは各々順に第１、第２、第３、第４折返しミラーであり、後述する位置に配置されており、原稿１０１からの光束を反射させている。

１０６は結像レンズからなる結像光学系であり、複数の折返しミラー１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄで反射された原稿１０１の画像情報に基づく光束を読取手段１０５面上に結像させている。

１０５は読取手段であり、ラインセンサー（もしくはイメージセンサー）の電荷結合素子より成っており、結像光学系１０６の結像位置であって、主走査方向に複数の読取画素を配置している。

１０８は駆動装置としての副走査モータであり、キャリッジ１０７を副走査方向に移動させている。

複数の折返しミラーは第１、第２、第３、第４折返しミラー１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄの４枚の折返しミラーより成っている。

本実施例では、原稿１０１からの光束が、第１折返しミラー１０４ａで反射された後、第２折返しミラー１０４ｂへ入射し、第２折返しミラー１０４ｂで反射された光束が第３折返しミラー１０４ｃへ入射し、第３折返しミラー１０４ｃで反射された光束が第４折返しミラー１０４ｄへ入射するように各ミラーを配置している。更に第４折返しミラー１０４で反射された光束が結像光学系１０６に入射するように各折返しミラーを配置している。

本実施例において、照明手段１０３の導光体２０１は２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃの係合突起と一体成型されており、基板２０６と密着している。

係合突起２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃは主走査方向に３つの係合突起が形成されている。

基板２０６には係合突起２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃが係合する係合孔２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃが設けてある。

主走査中央部に位置する係合孔２０８ｂの主走査幅Ｂは係合突起２０７ｂの主走査方向幅Ｄと比べて略同寸法に設定されており、主走査方向・副走査方向の位置を規制する役割を担う。

一方、主走査端部方向に位置する係合孔２０８ａ、２０８ｃの主走査幅Ａ、Ｃは係合突起２０７ａ、２０７ｃの主走査方向幅Ｄと比べて若干大きい寸法に設定されており、主走査方向には自由度を持ちつつ副走査方向の反りを矯正する役割を担う。

光源と係合突起の主走査方向の間隔をＬとする。
導光体内における配光特性において、光源から放射される光強度が最も強い方向を基準０度とする。その時、光強度が５０％までの範囲を配光角θ、全反射までの範囲を臨界角ω（図５）とする。

入射面から係合突起までの副走査方向の距離ｄとする。
このとき、
ｄ≦Ｌ／ｔａｎθ・・・（１）
より望ましくは
ｄ≦Ｌ／ｔａｎω・・・（２）
なる条件を満足するように係合突起が形成されている。

条件式（１）を満たすことによって、係合突起は光源から放射される光のうち光強度が５０％以下の空間に配置されている。これにより導光体入射面近傍の光損失が少ない空間に係合突起が形成され、副走査方向の反りを矯正できる。

条件式（２）を満たすことによって、係合突起は光源から放射される光のうち臨界角以上の空間に配置されている。これにより導光体入射面近傍の全反射をしない空間に係合突起が形成され、光量損失なく副走査方向の反りを矯正できる。

本実施例では、
光源から放射される光強度が５０％までの範囲内の配光角θ＝３５°、全反射までの範囲内の臨界角ω＝４２．２°
主走査端部の光源間のピッチＴ１＝６ｍｍ、光源と係合突起の間隔Ｌ１＝３ｍｍ、入射面から係合突起までの副走査方向の距離ｄ１＝１ｍｍ
主走査端部の光源間のピッチＴ２＝１４ｍｍ、光源と係合突起の間隔Ｌ２＝７ｍｍ、入射面から係合突起までの副走査方向の距離ｄ２＝１ｍｍ
主走査端部の光源間のピッチＴ３＝６ｍｍ、光源と係合突起の間隔Ｌ３＝３ｍｍ、入射面から係合突起までの副走査方向の距離ｄ３＝１ｍｍ
である。

これら各数値を条件式（１）に当てはめると
ｄ１＝１．００、Ｌ１／ｔａｎθ＝４．２８
ｄ２＝１．００、Ｌ２／ｔａｎθ＝１０．００
ｄ３＝１．００、Ｌ３／ｔａｎθ＝４．２８
となる。これは条件式（１）を満足している。

条件式（１）を満たすことによって、係合突起は光源から放射される光のうち光強度が５０％以下の空間に配置されている。これにより導光体入射面近傍の全反射が少ない空間に係合突起が形成され、副走査方向の反りを矯正できる。

これら各数値を条件式（２）に当てはめると
ｄ１＝１．００、Ｌ１／ｔａｎθ＝３．３１
ｄ２＝１．００、Ｌ２／ｔａｎθ＝７．７２
ｄ３＝１．００、Ｌ３／ｔａｎθ＝３．３１
となる。これは条件式（２）を満足している。

条件式（２）を満たすことによって、係合突起は光源から放射される光のうち臨界角以上の空間に配置されている。これにより導光体入射面近傍の全反射をしない空間に係合突起が形成され、光量損失なく副走査方向の反りを矯正できる。

かつ係合突起が主走査方向に３つ設けてあるため、主走査全域で導光体の湾曲が残存しにくくなる。

このように本実施例では導光体を有する画像読取装置において係合突起の配置を適切に設定することにより、一体型走査光学系ユニットの光源と導光体を高精度に保持することができる。

図６は本発明による照明手段１０３の副走査断面図、図７は本発明による照明手段１０３の主走査断面図、図８は本発明による照明手段１０３の光軸断面図である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、導光体出射面の主走査端部近傍に主走査／副走査方向と直交する方向の反りを矯正する保持機構を設けたことである。

導光体２０１は３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃの係合突起と一体成型されており、基板２０６と密着している。

基板２０６には係合突起３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃが係合する係合孔３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃが設けてある。

主走査中央部に位置する係合孔３０８ｂの主走査幅Ｂは係合突起３０７ｂの主走査方向幅Ｄと比べて略同寸法に設定されており、主走査方向・副走査方向の位置決めの役割を担う。

一方、主走査端部方向に位置する係合孔３０８ａ、３０８ｃの主走査幅Ａ、Ｃは係合突起３０７ａ、３０７ｃの主走査方向幅Ｄと比べて若干大きい寸法に設定されており、副走査方向の反りを矯正する役割を担う。

導光体出射面の近傍にリブ３０９ａ、３０９ｂが設けてある。導光体の出射面がリブ３０９ａ、３０９ｂに掛かることで主走査／副走査方向と直交する方向の反りを矯正する。

本実施例では、
光源から放射される光強度が５０％までの範囲内の配光角θ＝３５°、全反射までの範囲内の臨界角ω＝４２．２°
主走査端部の光源間のピッチＴ１＝１０ｍｍ、光源と係合突起の間隔Ｌ１＝５ｍｍ、入射面から係合突起までの副走査方向の距離ｄ１＝５ｍｍ
主走査端部の光源間のピッチＴ２＝１４ｍｍ、光源と係合突起の間隔Ｌ２＝７ｍｍ、入射面から係合突起までの副走査方向の距離ｄ２＝５ｍｍ
主走査端部の光源間のピッチＴ３＝１０ｍｍ、光源と係合突起の間隔Ｌ３＝５ｍｍ、入射面から係合突起までの副走査方向の距離ｄ３＝５ｍｍ
である。

これら各数値を条件式（１）に当てはめると
ｄ１＝５．００、Ｌ１／ｔａｎθ＝７．１４
ｄ２＝５．００、Ｌ２／ｔａｎθ＝１０．００
ｄ３＝５．００、Ｌ３／ｔａｎθ＝７．１４
となる。これは条件式（１）を満足している。

条件式（１）を満たすことによって、係合突起は光源から放射される光のうち光強度が５０％以下の空間に配置されている。これにより導光体入射面近傍の全反射が少ない空間に係合突起が形成され、副走査方向の反りを矯正できる。

これら各数値を条件式（２）に当てはめると
ｄ１＝５．００、Ｌ１／ｔａｎθ＝５．５１
ｄ２＝５．００、Ｌ２／ｔａｎθ＝７．７２
ｄ３＝５．００、Ｌ３／ｔａｎθ＝５．５１
となる。これは条件式（２）を満足している。

条件式（２）を満たすことによって、係合突起は光源から放射される光のうち臨界角以上の空間に配置されている。これにより導光体入射面近傍の全反射をしない空間に係合突起が形成され、光量損失なく副走査方向の反りを矯正できる。

かつ係合突起が主走査方向に３つ設けてあり、主走査端部近傍にリブを設けてあるため、主走査全域で導光体の湾曲が残存しにくくなる。

このように本実施例では導光体を有する画像読取装置において係合突起の配置を適切に設定することにより、一体型走査光学系ユニットの光源と導光体を高精度に保持することができる。

図９は本発明による照明手段１０３の副走査断面図、図１０は本発明による照明手段１０３の主走査断面図、図１１は本発明による照明手段１０３の光軸断面図である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、係合突起を４箇所にして、導光体出射面の主走査端部近傍に主走査／副走査方向と直交する方向の反りを矯正する保持機構を設けたことである。

本実施例において、導光体２０１は４０７ａ、４０７ｂ、４０７ｃ、４０７ｄの係合突起と一体成型されており、基板２０６と密着している。

基板２０６には係合突起４０７ａ、４０７ｂ、４０７ｃ、４０７ｄが係合する係合孔４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄが設けてある。

主走査方向に位置する係合孔４０８ｃの主走査幅Ｃは係合突起４０７ｃの主走査方向幅Ｅと比べて略同寸法に設定されており、主走査方向・副走査方向の位置決めの役割を担う。

一方、端部方向に位置する係合孔４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｄの主走査幅Ａ、Ｂ、Ｄは係合突起４０７ａ、４０７ｂ、４０７ｄの主走査方向幅Ｅと比べて若干大きい寸法に設定されており、副走査方向の反りを矯正する役割を担う。

導光体出射面の近傍にリブ４０９ａ、４０９ｂが設けてある。導光体の出射面がリブ４０９ａ、４０９ｂに掛かることで主走査／副走査方向と直交する方向の反りを矯正する。

本実施例では、
光源から放射される光強度が５０％までの範囲内の配光角θ＝３５°、全反射までの範囲内の臨界角ω＝４２．２°
主走査端部の光源間のピッチＴ１＝１０ｍｍ、光源と係合突起の間隔Ｌ１＝５ｍｍ、入射面から係合突起までの副走査方向の距離ｄ１＝１．５ｍｍ
主走査端部の光源間のピッチＴ２＝１２ｍｍ、光源と係合突起の間隔Ｌ２＝６ｍｍ、入射面から係合突起までの副走査方向の距離ｄ２＝１．５ｍｍ
主走査端部の光源間のピッチＴ３＝１２ｍｍ、光源と係合突起の間隔Ｌ３＝６ｍｍ、入射面から係合突起までの副走査方向の距離ｄ３＝１．５ｍｍ
主走査端部の光源間のピッチＴ４＝１０ｍｍ、光源と係合突起の間隔Ｌ４＝５ｍｍ、入射面から係合突起までの副走査方向の距離ｄ４＝１．５ｍｍ
である。

これら各数値を条件式（１）に当てはめると
ｄ１＝２．００、Ｌ１／ｔａｎθ＝７．１４
ｄ２＝２．００、Ｌ２／ｔａｎθ＝８．５７
ｄ３＝２．００、Ｌ３／ｔａｎθ＝８．５７
ｄ４＝２．００、Ｌ４／ｔａｎθ＝７．１４
となる。これは条件式（１）を満足している。

条件式（１）を満たすことによって、係合突起は光源から放射される光のうち光強度が５０％以下の空間に配置されている。これにより導光体入射面近傍の全反射が少ない空間に係合突起が形成され、副走査方向の反りを矯正できる。

これら各数値を条件式（２）に当てはめると
ｄ１＝２．００、Ｌ１／ｔａｎθ＝５．５１
ｄ２＝２．００、Ｌ２／ｔａｎθ＝６．６２
ｄ３＝２．００、Ｌ３／ｔａｎθ＝６．６２
ｄ４＝２．００、Ｌ４／ｔａｎθ＝５．５１
となる。これは条件式（２）を満足している。

条件式（２）を満たすことによって、係合突起は光源から放射される光のうち臨界角以上の空間に配置されている。これにより導光体入射面近傍の全反射をしない空間に係合突起が形成され、光量損失なく副走査方向の反りを矯正できる。

かつ係合突起が主走査方向に４つ設けてあるため、主走査端部近傍にリブを設けてあるため、主走査全域で導光体の湾曲が残存しにくくなる。

このように本実施例では導光体を有する画像読取装置において係合突起の配置を適切に設定することにより、一体型走査光学系ユニットの光源と導光体を高精度に保持することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 画像読取装置
１０１、５０１ 原稿（原稿面、画像）
１０２、５０２ 原稿台ガラス
１０３、５０３ 照明手段
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ 折返しミラー
５０４ａ、５０４ｂ、５０４ｃ、５０４ｄ 折返しミラー
１０５、５０５ 読取手段（ラインセンサー）
１０６、５０６ 結像光学系
１０７、５０７ 一体型走査光学系ユニット（キャリッジ）
１０８、５０８ 副走査モータ
２０１ 導光体
２０２ 入射部
２０３ 出射部
２０４ 反射部
２０５ ＬＥＤ
２０６ 基板
２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ、４０７ａ、４０７ｂ、４０７ｃ、４０７ｄ 係合突起
２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ、４０８ｄ 係合孔
３０９ａ、３０９ｂ、４０９ａ、４０９ｂ リブ

Claims (4)

1. 複数の光源を直線状に配列した光源アレイと
   光源の配列方向に長い入射部と原稿面に対向する出射部を有した樹脂製導光体と、
   光源の配列方向に長い基板を有し、
   導光体の入射部近傍かつ光源の正面ではない少なくとも３つ位置に係合突起が光源配列方向に離間して設けられ、
   同係合突起が基板と係合することを特徴とする原稿照明装置。
2. 光源と係合突起の光源配列方向の間隔をＬ、導光体内において、光源から入射した光強度が垂直入射に対して５０％となる配光角をθとすると、前記導光体の入射面から係合突起までの最短距離ｄが、ｄ≦Ｌ／ｔａｎθなる関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の原稿照明装置。
3. 前記導光体は出射部の両端に突き当て部を有し、補助矯正具が導光体の突き上げ部と接することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の原稿照明装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の原稿照明装置を用いたことを特徴とする画像読取装置。