JP4929366B2 - 光照射装置並びにこれを用いた画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
導光体431の入射面431aに入射した入射光は、導光体内部を通って直接出射面431bへ到達するものもあるが、その多くはまず入射面431aと出射面431bとを連結する連結面431cに到達する。連結面431cに到達した入射光L1,L2は、その連結面に対する入射角(連結面の法線とのなす角)θ1,θ2に応じて、その連結面431aを透過するものもあれば、その連結面で反射するものもある。すなわち、入射角θ1が連結面431cに対する臨界角αよりも小さい入射光L2は連結面431cで透過して導光体外部へ出てしまい、入射角θ2が連結面431cに対する臨界角α以上である入射光L1は連結面431cで反射して最終的には出射面431bから出射することになる。
この従来の光照射装置では、図11に示すように、導光体531の入射面531aを凸状に形成することにより、入射面が平面である場合に比べて入射光の連結面531cに対する入射角が大きくなるようにしている。これにより、入射面531aから入射した入射光のうち、入射面が平面であるとしたならば連結面531cに対する入射角が臨界角よりも小さくて導光体外部へ透過してしまう入射光を、その連結面531cで反射させて導光体外部へ透過するのを防止することができる。
更に、上記従来の光照射装置では、連結面531cの外面にアルミニウムを蒸着させるなどして反射部材533を設けている。これにより、入射面531aを凸状に形成してもなお連結面531cに対する入射角が臨界角よりも小さい入射光について、これが導光体外部へ透過してもその光を反射部材533で反射させることで導光体内部へ戻すことができる。
このように、上記従来の光照射装置では、導光体531の入射面531aを凸状に形成し、かつ、連結面531cの外面に反射部材533を設けることにより、その入射面531aから入射した入射光が出射面に到達する前に導光体外部へ出てしまうのを抑制している。
また、請求項2の発明は、請求項1の光照射装置において、上記導光体の入射平面の中心が上記光源部の出射面の中心と対向するように、該導光体を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の光照射装置において、上記導光体を構成する透光性材料は、光透過性を有する樹脂であることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、原稿面に対して光を照射する光照射手段と、該原稿面からの反射光を受光して該原稿面の画像を読み取る画像読取手段とを備えた画像読取装置において、上記光照射手段として、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光照射装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、原稿面の画像を読み取る画像読取部と、該画像読取部で読み取った画像情報に基づいて記録材上に画像を形成する画像形成部とを備えた画像形成装置において、上記画像読取部として、請求項4の画像読取装置を用いたことを特徴とするものである。
図2は、本発明が適用される画像形成装置であるフルカラーの複写機1の内部構造を概略的に示す正面図である。この複写機1の装置本体2内の中央部には、カラー画像を形成するためのプリンタエンジン3が設けられている。このプリンタエンジン3は、等間隔に離間させて水平向きに並列に配設された4つのドラム状の感光体4を備えている。また、このプリンタエンジン3は、各感光体4の外周面をそれぞれ一様に帯電する4つの帯電ローラ5を備えている。また、このプリンタエンジン3は、各帯電ローラ5により帯電された各感光体4の外周面をそれぞれ対応する画像データに応じて露光することにより、各感光体4の外周面に静電潜像を形成する露光装置6を備えている。このほか、このプリンタエンジン3は、各感光体4の外周面上の静電潜像にトナーを供給することにより各静電潜像をトナー画像としてそれぞれ顕像化する4つの現像装置7、各感光体4上のトナー画像が順次転写される中間転写ベルト8、中間転写ベルト8上へのトナー画像の転写後に各感光体4上に残留したトナーをそれぞれ除去する4つのクリーニング装置9、中間転写ベルト8上に転写されたトナー画像を記録紙Sに転写させる転写ローラ10等を備えている。なお、4つの感光体4上には、それぞれ異なる色(Y;イエロー、M;マゼンタ、C;シアン、K;ブラック)のトナー画像が形成され、これらの各色のトナー画像が中間転写ベルト8上に互いに重なり合うように順次転写されることによって、中間転写ベルト8上にカラーのトナー画像が形成され、このカラーのトナー画像が最終的に記録紙Sに形成される。
まず、コンタクトガラス12上に載置された原稿D又はADF11により自動送りされた原稿Dの原稿面の画像が画像読取機構13によって読み取られる。そして、この画像読取機構13で読み取った画像情報に応じて、露光装置6の4つの半導体レーザから各色に対応するレーザ光がそれぞれ出射される。これにより、帯電ローラ5によって一様に帯電された各感光体4の外周面上には、それぞれ各色に対応した静電潜像が形成される。これらの静電潜像に対しては、それぞれ各現像装置7から各色のトナーが供給される。その結果、各感光体4ごとにそれぞれ異なる色のトナー画像が形成される。各感光体4上のトナー画像は、感光体4の回転と同期して移動する中間転写ベルト8上に互いに重なり合うように順次1次転写される。これにより、中間転写ベルト8上には、カラーのトナー画像が形成される。
図3は、第1走行体14の走行方向に対して直交する方向であって略水平方向から見たときの、上記光照射装置18の概略構成を示す説明図である。
図4は、上記光照射装置18の斜視図である。
本実施形態における光照射装置18は、図4に示すように、回路基板であるLEDアレイ基板30上に一列に配置された光源部である複数のLED32と、導光体31とを有している。LEDアレイ基板30は、その長手方向が、第1走行体14の走行方向に対して直交する方向であって略水平方向に延びるように、すなわち、原稿Dの主走査方向に延びるように配置される。複数のLED32は、LEDアレイ基板30上にその長手方向に沿って一列に並んで配置されている。LEDアレイ基板30には、各LED32に電力を供給するための図示しない配線パターン及び各種回路素子が形成されている。本実施形態におけるLED32は、その出射面がLEDアレイ基板30の基板面に対して平行な方向に向くように、LEDアレイ基板30上に配置されている。したがって、LED32の出射面から出射する光の中心線方向は、LEDアレイ基板30の基板面に対してほぼ平行な方向となる。なお、本実施形態では、複数のLED32を一列に配置する場合を例に挙げて説明するが、複数列に配置するようにしてもよい。
そこで、本実施形態では、図3に示すように、導光体31の出射平面31bがLEDアレイ基板30の端面(原稿面側の端面)と同位置か又はその端面よりも外方(原稿面に近接する方向)に位置するように、導光体31を配置している。これにより、導光体31の出射平面31bから出射される光の一部がLEDアレイ基板30に遮られることがなくなる。その結果、導光体31の出射平面31bから出射される光を、すべて原稿面に向けて照射することが可能となる。
図1(b)に示すように、導光体431の入射平面431aに対して角度θ2をもつ入射光は、特定連結面431cに対して入射角θ2をもって特定連結面431cに到達する。この入射角θ2は、特定連結面431cに対する臨界角αよりも小さい角度であるため、特定連結面431cに到達した入射光は、特定連結面431cで屈折してこれを透過する。その結果、この入射光は、導光体431の外部へ出てしまう。
図5は、LED32の出射光の配光分布を示す説明図である。この配光分布は、LED32の出射面の中心点を通る法線に沿った一仮想面上において、その出射面の中心点から等距離にある該仮想面上の各地点の光量レベルを、上記法線上に位置する地点の光量レベルを100としたときの相対値で示したものである。なお、LED32は、その法線上に位置する地点で最大光量を発生させる。LED32が理想的な配向分布をもつものであれば、LED32の出射光の配光分布は円形になるが、本実施形態のLED32は、図5に示すように楕円状である。そして、光量レベルが50すなわち最大光量の半分となる地点と出射面の中心点とを結ぶ仮想直線と、その出射面の中心点を通る法線との角度γ0を半値角という。本実施形態におけるLED32から照射される光の半値角γ0は、図5に示すように、およそ51°である。
次に、本実施形態における光照射装置の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
図6は、本変形例1における光照射装置118の説明図である。
本変形例1における導光体131は、入射平面131aと出射平面131bとを連結する4つの連結面のうち導光体長手方向の側面を構成する2つの連結面131c,131dの両方が、入射平面131aの法線Nに対して角度βで傾斜している。したがって、本変形例1の導光体131は、これらの2つの連結面131c,131dを通るように入射平面131aの法線方向に沿って切断したときの切断面が台形状であるものであり、この台形状の短辺に対応する面が入射平面131aとなり、かつ、その台形状の長辺に対応する面が出射平面131bとなるように構成されている。
次に、本実施形態における光照射装置の他の変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)について説明する。
図7は、本変形例2における光照射装置218の説明図である。
本変形例2における導光体231は、入射平面231aと出射平面231bとを連結する4つの連結面のうち導光体長手方向の側面を構成する2つの連結面の各一部だけが、入射平面231aの法線Nに対して角度β’で傾斜している。すなわち、これらの2つの連結面は、それぞれ、入射平面231aの法線Nに対して角度β’で傾斜する第1連結面部分231c,231dと、当該法線Nに対して平行な第2連結面部分231e,231fとを有している。
次に、本実施形態における光照射装置の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例3」という。)について説明する。
図8は、本変形例3における光照射装置318の斜視図である。
本変形例3における導光体331は、その入射平面331aから垂直方向に突出した複数の突起部331eを有し、これらの突起部331eの間に、各LED32が嵌り込むための嵌合スペースが形成される。これにより、LED32が取り付けられたLEDアレイ基板30に導光体331を取り付ける際、導光体331の各勘合スペースに各LED32が嵌り込むようにすれば、LEDアレイ基板30上の各LED32と導光体331との相対位置を容易かつ正確に位置決めすることができる。
なお、本変形例3では、嵌合スペースを各LED32のそれぞれについて設けているが、少なくとも1つのLED32が嵌り込む嵌合スペースがあればよい。
また、本実施形態(上記各変形例を含む。)の光照射装置18,118,218,318は、光源部としての複数のLED32と、これらのLED32から照射されて入射した光を特定の方向に案内して出射する透光性材料からなる導光体31,131,231,331とを備えている。導光体31,131,231,331は、複数のLED32からの光が入射される入射平面31a,131a,231a,331aと、この入射平面に対して平行であってその入射平面から入射した入射光を照射対象である原稿面に向けて出射する出射平面31b,131b,231b,331bと、これらの入射平面と出射平面とを連結する連結面とを有している。そして、連結面の少なくとも一部分31c,131c,131d,231c,231d,331cを、この部分が入射平面の法線方向に対して平行な平面であるとしたならば臨界角αよりも小さい角度でその平面に到達することになる入射光の一部又は全部が全反射するように、配向させている。これにより、図1(b)に示した導光体431ではその連結面431cで透過して導光体外部へ出てしまっていた入射光を、全反射させて導光体外部へ出ないようにすることができる。したがって、図1(b)に示した導光体431に比べて、多くの入射光を出射平面31b,131b,231b,331bへ案内することができる。その結果、図1(b)に示した導光体431を用いた光照射装置に比べて、より強度の大きい光を、原稿面の照射目標領域すなわち図9(a)に示した原稿面上の幅Xの部分に照射することができる。
なお、上記連結面の上記少なくとも一部分31c,131c,131d,231c,231d,331cが入射平面31a,131a,231a,331aの法線方向に対して平行な平面であるとしたならば臨界角αよりも小さい角度でその平面に到達することになる上記入射光は、複数のLED32から照射される光の半値角γ0よりも大きな角度でLED32から照射された光のうち導光体の入射平面31a,131a,231a,331aに入射した光である。
また、本実施形態(上記各変形例を含む。)の光照射装置18,118,218,318では、導光体31,131,231,331が、その入射平面31a,131a,231a,331aの法線方向に対して直交するいずれの方向から見たときも入射平面から出射平面に向かって箇所がない形状を有している。これにより、光透過性を有する樹脂を金型に充填して成形する樹脂モールド製法により導光体31,131,231,331を製造する際、成形した樹脂を金型から取り出すのが容易となる。その結果、製造コストを更に抑えることができる。
特に、上記実施形態や上記変形例1,3で説明した導光体31,131,331のように、上記連結面の上記少なくとも一部分31c,131c,131d,331cを通るように入射平面の法線方向に沿って切断したときの切断面が台形状であるものであって、その台形状の短辺に対応する面が入射平面となり、かつ、その台形状の長辺に対応する面が出射平面となるように構成すれば、金型の簡素化が可能となり、より製造コストを抑えることができる。
また、上記変形例1,2で説明した導光体131,231のように、上記連結面の上記少なくとも一部分31c,231c,231dが、入射平面の法線方向に沿った特定面に対して面対称であれば、照射目標領域すなわち図9(a)に示した原稿面上の幅Xの部分に、より多くの光を集めることができる。
また、本実施形態(上記各変形例を含む。)の光照射装置18,118,218,318においては、複数のLED32から出射した光のすべてが導光体31,131,231,331の入射平面31a,131a,231a,331aに入射するように、複数のLED32及び導光体31,131,231,331が配置されている。光源部として複数のLED32を用いる場合、その光強度を大きくすることが比較的難しい関係で、複数のLED32から出射した光がすべて導光体31,131,231に入射するようにすることが望ましい。このようにすれば、複数のLED32から照射される光を無駄なく利用することが可能となる。なお、LED32の光強度が十分大きい場合には、複数のLED32から出射した光の一部だけが導光体31,131,231,331の入射平面31a,131a,231a,331aに入射しないようにしてもよい。
また、本実施形態(上記各変形例を含む。)の光照射装置18,118,218,318においては、光源部として複数のLED(発光ダイオード)32を用いるので、消費電力が小さく、かつ、発熱量が小さい光源部を実現することができる。
また、本実施形態(上記各変形例を含む。)の光照射装置18,118,218,318においては、光源部として、複数の光源であるLED32が一列又は複数列に配置されたものを用いている。そして、上記配向させる連結面は、導光体31,131,231,331の連結面のうち、複数のLED32の列方向に対して直交する方向に配向した連結面とする。この光照射装置によれば、そのLEDの列方向に長尺な領域に対して光を照射することができるため、長尺な領域への光照射が必要な光照射手段、例えば画像読取装置の光照射手段として、本光照射装置を利用することができる。
また、本実施形態(上記各変形例を含む。)においては、原稿面に対して光を照射する光照射手段と、その原稿面からの反射光を受光して原稿面の画像を読み取る画像読取手段としての画像読取機構13とを備えた画像読取装置であるスキャナ部において、上記光照射手段として、上述した光照射装置を用いている。よって、このスキャナ部によれば、製造コストの低い光照射装置を用いても原稿面の幅Xの部分に強度の大きい光を照射することができる結果、低コストのスキャナ部を提供できる。
また、本実施形態(上記各変形例を含む。)においては、原稿面の画像を読み取る画像読取部と、この画像読取部で読み取った画像情報に基づいて記録材である記録紙S上に画像を形成する画像形成部としてのプリンタエンジン3とを備えた画像形成装置である複写機1において、上記画像読取部として、上記スキャナ部を用いている。これにより、低コストのスキャナ部を用いる結果、低コストの画像形成装置を提供できる。
また、本実施形態では複写機を例に挙げて本発明の説明をしたが、本発明は、その複写機の画像読取部と同様の構成を備えた画像読取装置の単体製品(スキャナ)にも適用可能であり、また、その複写機の画像読取部と同様の構成を備えた画像読取部を備えたファクシミリ等の他の画像形成装置あるいは画像形成装置以外の装置にも適用可能である。
また、本実施形態においては、LED32として複数のLEDを用いる場合について説明したが、他のあらゆるLED32においても本発明は有効に適用可能である。
3 プリンタエンジン
13 画像読取機構
18,118,218,318 光照射装置
30 LEDアレイ基板
31,131,231,331,431,531 導光体
31a,131a,231a,331a,431a,531b 入射平面
31b,131b,231b,331b,431b 出射平面
31c,131c,131d,231c,231d,331c 特定連結面
32 LED
Claims (5)
- 光源が基板面上に設けられた基板と、
該光源からの光を放射状に照射する出射面を有し、該出射面が該基板面に沿う方向を向いている光源部と、
該光源部の出射面から照射されて入射した光を特定の方向に案内して出射する透光性材料からなる導光体とを備えた光照射装置において、
上記導光体は、上記光源部の出射面に対して対向配置されかつ該光源部の出射面から照射された光が入射される入射平面と、該入射平面から入射した入射光を原稿面に向けて出射する出射面と、該入射平面と該出射面とを連結する連結面とを有しており、
該連結面の少なくとも上記入射平面に近い側に、この部分が該入射平面の法線方向に対して平行な平面であるとしたならば臨界角よりも小さい角度でその平面に到達することになる該入射光の一部又は全部が全反射するように、該入射平面の法線方向に対して傾斜した傾斜部を設け、
上記入射平面が上記光源部の出射面および上記基板の端面の両方に対向するように、上記導光体を配置したことを特徴とする光照射装置。 - 請求項1の光照射装置において、
上記導光体の入射平面の中心が上記光源部の出射面の中心と対向するように、該導光体を配置したことを特徴とする光照射装置。 - 請求項1又は2の光照射装置において、
上記導光体を構成する透光性材料は、光透過性を有する樹脂であることを特徴とする光照射装置。 - 原稿面に対して光を照射する光照射手段と、該原稿面からの反射光を受光して該原稿面の画像を読み取る画像読取手段とを備えた画像読取装置において、
上記光照射手段として、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光照射装置を用いたことを特徴とする画像読取装置。 - 原稿面の画像を読み取る画像読取部と、
該画像読取部で読み取った画像情報に基づいて記録材上に画像を形成する画像形成部とを備えた画像形成装置において、
上記画像読取部として、請求項4の画像読取装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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