JP5298939B2 - 原稿照明ユニット、並びにそ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
しかしながら、特許文献2に記載の技術では、光源からテーパ状に伸びる2枚の反射面を余程長くしない限り原稿台に直接光源から光が入射するため、上記特許文献1と同様の問題が生じる。さらに、特許文献2に記載の技術では、光源からの射出光のうち最も光の強い成分を原稿読取面近傍に配置した平面ミラーで反射させる構成のため、直接光源から光が入射する場合と同様、即ち、上記特許文献1と同様の問題が生じる。
しかしながら、特許文献3に記載の技術では、光源の射出方向に1枚の曲面の反射面を有しているだけであるため、光源が一定の大きさを有していることから、余程光源と反射面とを離間させて配置しない限り、光源自体が反射面からの反射光を原稿読取面に至る前に遮ることで影になってしまい、光源からの射出光を有効に利用することができないという問題が生じる。
(1):一列に配列された複数の点光源と、前記複数の点光源から射出された光を原稿まで反射して導く反射部材と、を備える原稿照明ユニットであって、前記複数の点光源の光の射出する向きは、前記原稿を載置するための原稿台の法線方向と平行、且つ、当該複数の点光源から見て前記原稿台が存在する側とは反対の向きであり、前記反射部材は、前記複数の点光源に対向して配置される複数の反射面を有し、該複数の反射面は、少なくとも第1の曲率半径を有する反射面と、第2の曲率半径を有する反射面とを含み、前記第1の曲率半径を有する反射面は、前記複数の点光源の配列方向に垂直な断面において、前記複数の点光源からの射出光を、前記原稿台と平行な向きに反射することを特徴とする原稿照明ユニットである。
但し、前記P1及び前記P3は、いずれも当該放物線上に存在しても、存在しなくても良い。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1は本発明に係る原稿照明ユニットの第1の実施の形態における構成を示す概略断面図である。図1において、紙面垂直方向が複数の点光源1の配列方向であって、紙面はこの配列方向に垂直な断面と一致する。
また、図2は本発明に係る原稿照明ユニットの第1の実施の形態における構成を示す概略斜視図である。
第1の実施の形態においては、一列に配列された複数の点光源であるLED1と、LED1から射出された光を原稿まで導く反射部材3とを備え、図1に示すような構成の原稿照明ユニットである。
以下、第1の実施の形態の原稿照明ユニットを構成する各部材の詳細を説明する。
本実施の形態では、一列に配列された複数の点光源であるLED1は、LED1を配列可能な長さを有する基板2に保持されてなる。基板2については後述する。
本発明に用いられる点光源1としては、従来公知の各種の点光源を用いることができるが、LEDを用いることが好ましい。LEDを用いることで、従来のキセノンランプ等の管灯に比べ低消費電力であり、小型で光利用効率の高い原稿照明ユニットとすることができる。
LEDとしては従来公知のものを用いることができるが、フルカラー画像に対応するために白色LEDを用いることが好ましい。
また、LEDの形状は任意であるが、例えば、球形のものや、円形もしくは角形のチップ状のものを用いることができる。本実施の形態では、コンタクトガラス4に平行な発光面を有する角形のチップ状白色LEDを用いた。
尚、図4に示すように、LED1の配列方向において基板2の中心部のピッチD2と、端部のピッチD3とが、D2>D3となるように複数のLED1を離間させて、基板2上に一列に配列させても良い。このときの照度分布を図4に併せて示す。非等間隔のLEDピッチとすることで、図4に示すように、後述する画像読取装置の結像レンズの周辺光量比の性能に合わせて、両端の照明光量を持ち上げるようにして、結果として撮像素子上での照明光量を平坦化することができる。
基板2としては、LED1を保持可能なものであれば良く、充分な機械的強度を有する等の所望の特性を備えた従来公知の材料をそのまま適用できる。例えば、プラスチック基板、金属基板等が挙げられる。また、この基板2には不図示の電気回路が備え付けられ、電力の供給、制御を可能とする。
本発明において反射部材3は、LED1に対向して配置される複数の反射面を有するものであって、本実施の形態では、LED1の光の射出方向に配置された第1の曲率半径を有する反射面3Aと、第2の曲率半径を有する反射面3Bとを有する。
本実施の形態では、第1の曲率半径を有する反射面3Aは、複数のLED1の配列方向に垂直な断面において、中心位置C1からの距離がL1である円形状の一部、即ち、円弧状である。立体的に見ると反射面3Aは、複数のLED1の配列方向と平行な中心軸を有する円筒の一部であって、円筒をその中心軸に平行な面で切断した断片の中のいずれか一方である。
また、本発明において反射面3Aは、LED1の光の射出方向に配置されていることが好ましい。
ここで原稿読取面とは、コンタクトガラス4上に載置された原稿の原稿面(コンタクトガラス4に接する面)における画像情報を読み取る領域を言う。この原稿読取面に向けて光を照射し、反射光を得ることで画像情報が読み取られる。原稿読取面は、例えば、原稿の一辺程度の長さと微小な幅とを有する領域であって、幅方向に順次移動させて原稿面積分の読み取りを行う。
原稿読取面の垂直方向に反射面を配置しない構成とすることで、原稿読取面の垂直方向から画像情報を読み取ることが可能となり、原稿照明ユニットを走査する際に発生する振動等の影響によるノイズを低減することができる。
図1において、第1の曲率半径を有する反射面3Aの焦点はC1であり、反射面3Aの中心に一致する。また、図1において第2の曲率半径を有する反射面3Bの焦点はC2であり、反射面3Bの中心に一致する。
ここで、近傍とは、発光面中心(点光源)からの光線の軌跡が変化しない範囲をさし、加えて、点光源の発光面内に交点があることが望ましい。
反射面3A及び反射面3BがLED1の配列方向において平坦な構成とすることで、作製が容易であり、低コストである。さらに、後述する第2の実施の形態と比較すると、LED1からの射出光が持つ、複数のLED1の配列方向への拡散性を損なうことなく反射することができ、例えばLED夫々の照射機能のばらつきがあるような場合には、そのばらつきを平均化することができる。
図5は、本発明に係る原稿照明ユニットの第2の実施の形態における構成を示す概略斜視図である。
本実施の形態では、上記第1の実施の形態とは第1の曲率半径を有する反射面3A’及び第2の曲率半径を有する反射面3B’の形状が異なる以外は同一であるため、反射面3A’及び第2の曲率半径を有する反射面3B’以外については説明を省略する。
本実施の形態における第1の曲率半径を有する反射面3A’及び第2の曲率半径を有する反射面3B’は、いずれも複数のLED1の夫々に対して1対1で対応した複数の反射部を有する。ここで、1対1で対応するとは、各LED1に対して反射部が夫々存在することを言い、この反射部は、当該LED1から射出された光の前記配列方向への拡散を集束して反射する機能を夫々有する。かかる機能を発現するために、図5に示すように、第1の曲率半径を有する反射面3A’及び第2の曲率半径を有する反射面3B’は、いずれも複数のLED1の配列方向において曲線状である。換言すると、各反射部は、対応する各LED1に対して凹面を向けた構成である。
図6は、本発明に係る原稿照明ユニットの第3の実施の形態における構成を示す概略断面図である。
本実施の形態では、上記第1の実施の形態とは第1の曲率半径を有する反射面3a及び第2の曲率半径を有する反射面3bの形状が異なる以外は同一であるため、反射面3a及び第2の曲率半径を有する反射面3b以外については説明を省略する。
本実施の形態における第1の曲率半径を有する反射面3aは、複数のLED1の配列方向に垂直な断面において、頂点位置がP1でLED1の発光面の中心を焦点とする放物線状であり、当該放物線の準線は、コンタクトガラス4の法線方向と略平行な構成である。かかる構成とすることで、LED1からの射出光の反射面3aでの反射方向が、コンタクトガラス4と略平行となる。
また、本実施の形態における第2の曲率半径を有する反射面3bは、複数のLED1の配列方向に垂直な断面において、頂点位置がP2でLED1の発光面の中心を焦点とする放物線状である。
本実施の形態によれば、上記第1の実施の形態と同様の効果を奏する。
本実施の形態では、上記第3の実施の形態とは第1の曲率半径を有する反射面3a’及び第2の曲率半径を有する反射面3b’が、いずれも複数のLED1の夫々に対して1対1で対応した複数の反射部を有する構成である以外は同一であるため、反射面3a’及び第2の曲率半径を有する反射面3b’以外については説明を省略する。
本実施の形態における第1の曲率半径を有する反射面3a’及び第2の曲率半径を有する反射面3b’は、いずれも複数のLED1の夫々に対して1対1で対応した複数の反射部を有する。ここで、1対1で対応するとは、上記第2の実施の形態と同様に、各LED1に対して反射部が夫々存在することを言い、この反射部は、当該LED1から射出された光の前記配列方向への拡散を集束して反射する機能を夫々有する。かかる機能を発現するために、第1の曲率半径を有する反射面3a’及び第2の曲率半径を有する反射面3b’は、いずれも複数のLED1の配列方向において曲線状である。換言すると、各反射部は、対応する各LED1に対して凹面を向けた構成である。
本実施の形態によれば、上記第2の実施の形態と同様の効果を奏する。
図7は、本発明に係る原稿照明ユニットの第5の実施の形態における構成を示す概略断面図である。
本実施の形態では、上記第1の実施の形態における構成に加えて、第3の曲率半径を有する反射面3Cを備えること以外は同一であるため、反射面3C以外については説明を省略する。
本実施の形態において、第3の曲率半径を有する反射面3Cは、複数のLED1からの射出光、第1の曲率半径を有する反射面3Aからの反射光、及び第2の曲率半径を有する反射面3Bからの反射光の中から選ばれる1以上の光を、原稿まで反射して導く反射面である。また、本実施の形態において、第3の曲率半径を有する反射面3Cは、原稿からの反射光を透過する開口部5を、第1の曲率半径を有する反射面3A及び第2の曲率半径を有する反射面3Bで挟むように配置された構成である。
かかる構成とすることで、原稿読取面を反射面3Bとは異なる方向から照射可能となる。従って、反射面3Cによって、切り貼り原稿等の段差を有する原稿の画像情報を読み取る際にも原稿の段差で生じる影の発生を抑えて読み取ることができる。
また、後述する開口部5を形成するような構成であることで、反射面3Cをコンタクトガラス4の原稿読取面の垂直方向からずらすことができる。
また同様に、第2の曲率半径を有する反射面3Bと、第3の曲率半径を有する反射面3Cとは、曲率半径が異なり、第3の曲率半径を有する反射面3Cの曲率半径のほうが、第2の曲率半径を有する反射面3Bの曲率半径よりも大きいことが好ましい。
本発明における開口部5とは、は、原稿読取面(原稿)からの反射光を原稿照明ユニット外に配置された撮像素子(CCD)まで導くための経路として用いられる。また、開口部5は反射部材3が有する各反射面(3A等)の間に設けられた空隙により形成されることが好ましいが、例えば光透過性に優れた透明部材よりなるものであっても良い。
図8は、本発明に係る原稿照明ユニットの第6の実施の形態における構成を示す概略斜視図である。
本実施の形態では、上記第5の実施の形態とは第1の曲率半径を有する反射面3A’及び第2の曲率半径を有する反射面3B’の形状が異なる以外は同一であるため、反射面3A’及び第2の曲率半径を有する反射面3B’以外については説明を省略する。
また同様に、第2の曲率半径を有する反射面3B’と、第3の曲率半径を有する反射面3Cとは、曲率半径が異なり、第3の曲率半径を有する反射面3Cの曲率半径のほうが、第2の曲率半径を有する反射面3B’の曲率半径よりも大きいことが好ましい。
図9は、本発明に係る原稿照明ユニットの第7の実施の形態における構成を示す概略断面図である。
本実施の形態では、上記第3の実施の形態における構成に加えて、第3の曲率半径を有する反射面3cを備えること以外は同一であるため、反射面3c以外については説明を省略する。
本実施の形態において第3の曲率半径を有する反射面3cは、上記第5の実施の形態における第3の曲率半径を有する反射面3Cと同様に、複数のLED1からの射出光、第1の曲率半径を有する反射面3aからの反射光、及び第2の曲率半径を有する反射面3Bからの反射光の中から選ばれる1以上の光を、原稿まで反射して導く反射面である。
また、本実施の形態において第3の曲率半径を有する反射面3cは、上記第5の実施の形態における第3の曲率半径を有する反射面3Cと同様に、原稿からの反射光を透過する開口部5を、第1の曲率半径を有する反射面3a及び第2の曲率半径を有する反射面3bで挟むように配置された構成である。
また同様に、第2の曲率半径を有する反射面3bと、第3の曲率半径を有する反射面3cとは、曲率半径が異なり、第3の曲率半径を有する反射面3cの曲率半径のほうが、第2の曲率半径を有する反射面3bの曲率半径よりも大きいことが好ましい。
本実施の形態では、上記第7の実施の形態とは第1の曲率半径を有する反射面3a’及び第2の曲率半径を有する反射面3b’の形状が異なる以外は同一であるため、反射面3a’及び第2の曲率半径を有する反射面3b’以外については説明を省略する。
また同様に、第2の曲率半径を有する反射面3b’と、第3の曲率半径を有する反射面3cとは、曲率半径が異なり、第3の曲率半径を有する反射面3cの曲率半径のほうが、第2の曲率半径を有する反射面3b’の曲率半径よりも大きいことが好ましい。
また、本発明の効果を奏するものであれば、第1乃至8の実施の形態において開示した各反射面の構成を、それぞれ任意で組み合わせた原稿照明ユニットとしても良い。例えば、第1の曲率半径を有する反射面3A、第2の曲率半径を有する反射面3b’、第3の曲率半径を有する反射面3cの組み合わせ等、円筒状の一部の面と放物面との組み合わせや、複数のLED1の配列方向において直線状の反射面と曲線状の反射面との組み合わせを任意で選択することができる。
本発明に係る画像読取装置は、本発明の原稿照明ユニットを用いたものである。
図10は、本発明に係る画像読取装置の第1の実施の形態における構成を示す概略断面図である。
図10において、読み取られるべき画像を有する原稿12は「原稿台」としてのコンタクトガラス4上に平面的に定置され、コンタクトガラス4の下部に原稿照明手段を配置し、原稿照明手段としては本発明の原稿照明ユニット13Aとして、上述の第1〜第8の実施の形態のものを用いる(但し、図10には第5〜第8の実施の形態の構成を示しているが、これに限定されるものではない。)。原稿照明ユニット13Aは第1の走行体13により保持されていて、「図面に直交する方向に長いスリット状部分」を照明させる。原稿12の照明された部分からの反射光(画像による反射光)は、不図示の開口部5を透過し、第1走行体13に設けられた第1ミラー13Bにより反射された後、第2走行体14に設けられた第2ミラー14A、第3ミラー14Bにより順次反射され、画像読取レンズ15を透過し、光電変換機能を有する撮像素子としてのラインセンサ16の撮像面上に原稿画像の縮小像として結像する。
さらに、本発明に係る画像読取装置の他の形態として「コンタクトガラス上の原稿をスリット状に照明する原稿照明手段(原稿照明ユニット)と、ラインセンサ(撮像素子)と、原稿の被照明部からラインセンサに至る結像光路を形成する複数のミラーと、上記結像光路上に配置される画像読取レンズと」を相互に一体化した読取ユニットを、駆動手段により原稿に相対的に走行させることにより原稿を読取走査するようにした形態のものとすることもできる。
本実施の形態では、反射ミラー25a,b,cと結像レンズ22、CCD等によるラインセンサ16と電気回路23と、さらに本発明の照明ユニット13Aとして、上述の第1〜第8の実施の形態のもの(但し、図11には第5〜第8の実施の形態の構成を示しているが、これに限定されるものではない。)とを一体で構成した画像読取装置としての画像読取ユニット21である。画像読取ユニット21は、コンタクトガラス4の近傍を図11の左右方向に走査しながらコンタクトガラス4上に配置された原稿12を原稿照明ユニット13Aで照明し、原稿12からの反射光を不図示の開口部5を透過した後、反射ミラー25a〜cで反射して画像読取レンズ15まで導き、さらに画像読取レンズ15で縮小結像し、ラインセンサ16で光電変換しながら原稿情報を読み取る。
本発明の画像形成装置は、本発明の原稿照明ユニットを用いたものである。
図12は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態における構成を示す概略断面図である。
本実施の形態では、画像形成装置上部(図12における上部)に位置する画像読取装置200と、その下部に位置する「画像形成部」とを有する。画像読取装置200の部分は、図10に即して説明したのと同様のものであり、各部には図10と同じ符号を付してある。尚、本発明はこの形態に限られるものではなく、図10に示す本発明に係る画像読取装置の第1の実施の形態における構成に代えて、図11に示す本発明に係る画像読取装置の第2の実施の形態における構成等、本発明に係る画像読取装置の構成を適用しても良い。
2 基板
3A,3A’,3a,3a’ 第1の曲率半径を有する反射面
3B,3B’,3b,3b’ 第2の曲率半径を有する反射面
3C,3C’,3c,3c’ 第3の曲率半径を有する反射面
4 コンタクトガラス(原稿台)
5 開口部
C1 第1の曲率半径を有する反射面3Aの中心
C2 第2の曲率半径を有する反射面3Bの中心
C3 第3の曲率半径を有する反射面3Cの中心
D1,D2,D3 LED1の間隔
Claims (17)
- 一列に配列された複数の点光源と、
前記複数の点光源から射出された光を原稿まで反射して導く反射部材と、を備える原稿照明ユニットであって、
前記複数の点光源の光の射出する向きは、前記原稿を載置するための原稿台の法線方向と平行、且つ、当該複数の点光源から見て前記原稿台が存在する側とは反対の向きであり、
前記反射部材は、前記複数の点光源に対向して配置される複数の反射面を有し、
該複数の反射面は、少なくとも第1の曲率半径を有する反射面と、第2の曲率半径を有する反射面とを含み、
前記第1の曲率半径を有する反射面は、前記複数の点光源の配列方向に垂直な断面において、前記複数の点光源からの射出光を、前記原稿台と平行な向きに反射することを特徴とする原稿照明ユニット。 - 前記第1の曲率半径を有する反射面及び第2の曲率半径を有する反射面は、いずれも前記複数の点光源の配列方向において直線状であることを特徴とする請求項1に記載の原稿照明ユニット。
- 前記第1の曲率半径を有する反射面及び第2の曲率半径を有する反射面は、いずれも前記複数の点光源の夫々に対して1対1で対応した複数の反射部を有し、
該複数の反射部はいずれも、前記複数の点光源の配列方向において曲線状であり、且つ、当該対応する点光源から射出された光の前記配列方向への拡散を集束して反射することを特徴とする請求項1に記載の原稿照明ユニット。 - 前記第1の曲率半径を有する反射面は、前記複数の点光源の光の射出する向きに配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の原稿証明ユニット。
- 前記第1の曲率半径を有する反射面と、前記第2の曲率半径を有する反射面とは、一体で形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の原稿照明ユニット。
- 前記第2の曲率半径を有する反射面は、前記第1の反射面と隣接して配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の原稿照明ユニット。
- 前記第1の曲率半径を有する反射面は、前記複数の点光源の配列方向に垂直な断面において、中心位置C1からの距離がL1である円形状の一部であり、且つ、前記複数の点光源を結ぶ直線と前記断面との交点C0から前記中心位置C1までの距離L0が、前記L1の1/2倍であり、
前記交点C0と前記中心位置C1を結ぶ直線は、前記原稿台に対して平行となることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の原稿照明ユニット。 - 前記複数の点光源の配列方向に垂直な断面において、前記第1の曲率半径を有する反射面は、中心位置をC1とする円形状の一部であり、前記第2の曲率半径を有する反射面は、中心位置をC2とする円形状の一部であり、
前記複数の点光源を結ぶ直線と前記断面との交点C0と、前記C1と、前記C2とで形成され、前記交点C0を頂点とする角θ1(0°≦θ1<180°)は、90°未満であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の原稿照明ユニット。 - 前記第1の曲率半径を有する反射面は、前記複数の点光源の配列方向に垂直な断面において、放物線状であり、
当該放物線の準線は、前記原稿台の法線方向と平行であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の原稿照明ユニット。 - 前記複数の反射面は、前記複数の点光源からの射出光、前記第1の曲率半径を有する反射面からの反射光、及び第2の曲率半径を有する反射面からの反射光の中から選ばれる1以上の光を、前記原稿まで反射して導く第3の曲率半径を有する反射面をさらに含み、
該第3の曲率半径を有する反射面は、前記原稿からの反射光を透過する開口部を、前記第1の曲率半径を有する反射面及び前記第2の曲率半径を有する反射面で挟むように配置されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の原稿照明ユニット。 - 前記複数の点光源の配列方向に垂直な断面において、前記第1の曲率半径を有する反射面は、中心位置をC1とする円形状の一部であり、前記第3の曲率半径を有する反射面は、中心位置をC3とする円形状の一部であり、
前記複数の点光源を結ぶ直線と前記断面との交点C0と、前記C1と、前記C3とで形成され、前記交点C0を頂点とする角θ2(0°≦θ2<180°)は、90°より大きいことを特徴とする請求項10に記載の原稿照明ユニット。 - 前記第3の曲率半径を有する反射面は、前記複数の点光源の配列方向に垂直な断面において、放物線状であることを特徴とする請求項10に記載の原稿照明ユニット。
- 前記複数の点光源の配列方向に垂直な断面において、前記第1の曲率半径を有する反射面は、頂点位置がP1である放物線状であり、前記第3の曲率半径を有する反射面は、頂点位置がP3である放物線状であり、
前記複数の点光源を結ぶ直線と前記断面との交点C0と、前記P1と、前記P3とで形成され、前記交点C0を頂点とする角θ3(0°≦θ3<180°)は、90°より大きいことを特徴とする請求項10に記載の原稿照明ユニット。
但し、前記P1及び前記P3は、いずれも当該放物線上に存在しても、存在しなくても良い。 - 前記第3の曲率半径を有する反射面は、前記第1の反射面及び前記第2の曲率半径を有する反射面と少なくとも一部が離間して配置されていることを特徴とする請求項10乃至13のいずれかに記載の原稿照明ユニット。
- 前記複数の点光源はLEDであることを特徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載の原稿照明ユニット。
- 請求項1乃至15のいずれか1項に記載の原稿照明ユニットを用いたことを特徴とする画像読取装置。
- 請求項1乃至15のいずれか1項に記載の原稿照明ユニットを用いたことを特徴とする画像形成装置。
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