JP5422604B2 - 画像読取装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、白色ＬＥＤから出射される光を導光体によって主走査方向に導くサイドライト方式によって原稿を照射してその画像を読み取る画像読取装置とこれを備えた複写機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、近年、この画像読取装置の光源には従来のキセノンランプや冷陰管ランプに代えてＬＥＤが使用されてきつつある。

光源にＬＥＤを用いた画像読取装置には、主走査方向一端に配置されたＬＥＤから出射される光を導光体によって主走査方向に導くサイドライト方式を採用するものがあり、斯かるサイドライト方式を採用する従来の画像形成装置の照明部の構成を図７に示す。

即ち、図７は従来の画像読取装置の照明部の側面図であり、同図に示すように、主走査方向（図７の左右方向）一端部には光源であるＬＥＤ１０６が配置されており、このＬＥＤ１０６の近くには円柱状の導光体１０７が主走査方向に沿って配置されている。この導光体１０７の主走査方向一端の入射面１０７ａはＬＥＤ１０６に対向しており、該導光体１０７の上面の出射面１０７ｂとは反対側の下面には複数のＶ溝状のプリズム１２１が主走査方向に適当な間隔で配置されている。又、導光体１０７の上方には原稿を載置するためのコンタクトガラス１２３が配設されている。

而して、ＬＥＤ１０６が点灯されると、その光は、図７に示すように導光体１０７の入射面１０７ａからスネルの法則に従って屈折しながら導光体１０７の内部に入射し、導光体１０７の内面で全反射しながら主走査方向に伝播するが、その一部はプリズム１２１の入射面で反射して導光体１０７の出射面１０７ｂからコンタクトガラス１２３に向かって出射し、コンタクトガラス１２３上に載置された原稿に照射される。このようなサイドライト方式を採用によれば、ＬＥＤ１０６の数が少なくて済む他、導光体１０７の内部を光がスネルの法則に従って全反射しながら伝播するために光エネルギーの損失が小さく抑えられるというメリットが得られる。

ところで、ＬＥＤ１０６に白色ＬＥＤを用いる場合、図８に示すように、青色ＬＥＤチップ１０６ａの上に黄色蛍光体１０６ｂを配置し、青色と黄色が重ね合わされることによって擬似的に白色光を出射するようにしている。

ところで、図８に示すように青色と黄色の発光分布は互いに異なっており、特に青色ＬＥＤチップ１０６ａが発光している面積は白色ＬＥＤ１０６の全発光面積（黄色蛍光体１０６ｂの面積）に対して小さく、青色の発光分布は黄色の発光分布に比して狭い。従って、導光体１０７の入射面１０７ａから導光体１０７内に入射した後の青色の発光分布も黄色の発光分布に比して狭く、このために以下のような問題が発生する。

即ち、導光体１０７の入射面１０７ａ近傍の原稿面を照射する白色ＬＥＤ光は、導光体１０７の側面に当たることなく直接プリズム１２１で全反射する。このため、白色ＬＥＤ光の発光分布が導光体１０７の入射面１０７ａ近傍の原稿面への照射、特に断面配光に大きく影響する。発光分布の広い黄色光の場合には断面配光が広い反面、発光分布の狭い青色光の場合には断面配光が狭くなる。従って、原稿が浮いたり、読取光軸が変動すると、導光体１０７の入射面１０７ａ近傍の走査画像の色味やベタ画像の粒状態が変化するという問題が発生する。

そこで、特許文献１には、図９に示すようにＬＥＤ２０６と導光体２０７の端面との間に、ＬＥＤ２０６側を頂点とする円錐状の空洞２２４ａを有する反射体２２４を設置する構成が提案されている。これによれば、ＬＥＤ２０６から出射される光を反射体２２４を介して導光体２０７に入射させることによって、入射直後の発光分布が広がり、ＬＥＤ２０６近傍の青色の断面配光を広げることができる。

特開平１１−１８５５１６号公報

しかしながら、特許文献１において提案された構成では、ＬＥＤ２０６と導光体２０７の間に反射体２２４を設置する必要があるため、構造が複雑化してコストアップを招くという問題がある。

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、コストアップを伴うことなく簡単な構成でＬＥＤ近傍の青色の断面配光を広げる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、原稿面を照明するための白色ＬＥＤと、該白色ＬＥＤから出射されて入射面から入射する光を主走査方向に導く円柱状の導光体と、該導光体の出射面から出射して原稿面で反射した光を電気信号に変換して原稿画像を読み取る光電変換素子を備え、前記導光体の出射面に対向する面に光拡散用の複数のプリズムを主走査方向に配置して成る画像読取装置において、前記導光体の入射面に同心円状の複数のＶ字溝を形成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Ｖ字溝の角度を前記導光体の入射面中心からの距離に応じて変化させたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記Ｖ字溝の深さを前記導光体の入射面中心からの距離に応じて変化させたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記Ｖ字溝の間隔を前記導光体の入射面中心からの距離に応じて変化させたことを特徴とする。

請求項５記載の画像形成装置は、請求項１〜４の何れかに記載の画像読取装置を備えることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、白色ＬＥＤから出射する断面配光の狭い青色の光が導光体の入射面から導光体内に入射する際、青色の光が導光体の入射面に形成された同心円状のＶ字溝で屈折して発光分布が広げられるため、断面配光も広げられる。この結果、導光体に入射面近傍において原稿が浮いたり、読取光軸が変動しても、導光体の入射面近傍の走査画像の色味やベタ画像の粒状態が変化が抑えられる。そして、このような効果は、別部材を追加することなく、単に導光体の入射面にＶ字溝を同心円状に形成するだけの簡単な構成で得られ、コストアップを伴うことがない。

請求項２〜４記載の発明によれば、Ｖ字溝の角度や深さ、間隔を導光体の入射面中心からの距離に応じて変化させることによって、導光体の入射面近傍の断面配光をコントロールすることができる。

請求項５記載の発明によれば、画像読取装置において導光体の入射面近傍の走査画像の色味やベタ画像の粒状態が変化が抑えられるため、高質画像を安定的に得ることができる。

本発明に係る画像形成装置の側断面図である。 本発明に係る画像読取装置の照明部の側面図である。 本発明に係る画像読取装置の導光体の正面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 (ａ)，（ｂ）は本発明に係る画像読取装置の導光体の入射面に形成されたＶ字溝の角度を変えたときの発光分布を示す断面図である。 副走査方向の断面配光を示す図である。 従来の画像読取装置の照明部の側面図である。 白色ＬＥＤの構成と発光分布を示す図である。 特許文献１において提案された導光体の構成を示す斜視図である。

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。

図１は本発明に係る画像形成装置の側断面図であり、図示の画像形成装置１は、モノクロの複写機であって、その装置本体１Ａの上部に本発明に係る画像読取装置２を備えており、その下方には排紙トレイ３が設けられている。そして、装置本体１Ａの内部には画像形成部４が配置されており、その下方には給紙部５が配置されている。

上記画像読取装置２は、主走査方向（図１の左右方向）一端に配置された白色ＬＥＤ６と、該白色ＬＥＤ６に対向する入射面７ａから入射する光を主走査方向に導く透明な導光体７によるサイドライト方式によって原稿を照射してその画像を読み取る装置であって、白色ＬＥＤ６と導光体７は副走査方向（図１の紙面垂直方向）に往復動可能に支持されている。尚、図示しないが、画像読取装置２には、原稿で反射した反射光を結像させる結像レンズと、該結像レンズによって結像された光像を電気信号に変換して読み取る光電変換素子が設けられている。

前記画像形成部４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８と、その周囲に配された帯電器９、レーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）１０、現像装置１１、転写ローラー１２及びクリーニング装置１３を備えている。

又、前記給紙部５は、着脱可能な給紙カセット１４と、その近傍に配されたピックローラー１５及び給紙ローラー１６を備えている。ここで、給紙カセット１４内には複数枚の用紙Ｓが積層収容されており、該給紙カセット１４内の用紙Ｓは、ピックローラー１５によって上位のものから順次取り出され、給紙ローラー１６によって用紙搬送路Ｐへと送り出される。

上記用紙搬送路Ｐは、給紙部５から上方に向かって前記排紙トレイ３へと延びており、この用紙搬送路Ｐには下方からレジストローラー１７、前記転写ローラー１２、定着装置１８、搬送ローラー１９、排紙ローラー２０が順次配置されている。

次に、以上のように構成された画像形成装置１の画像形成動作について説明する。

画像形成動作が開始されると、画像形成部４においては感光ドラム８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９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２においては、原稿画像が後述のように読み取られ、該画像読取装置２から送信される電気信号に基づくレーザービームがレーザースキャナーユニット１０から出力されて感光ドラム８の表面が露光走査されると、該感光ドラム８上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム８上に形成された静電潜像は、現像装置１１によって現像剤である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。

又、給紙部５の給紙カセット１４内に収容された用紙Ｓは、ピックローラー１５によって最上位のものからピックアップされ、給紙ローラー１６によって用紙搬送路Ｐへと送り出される。そして、このように用紙搬送路Ｐへと送り出された用紙Ｓは、用紙搬送路Ｐをレジストローラー１７へと搬送され、該レジストローラー１７において一時待機状態とされた後、感光ドラム８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４へと供給される。

画像形成部４においては、感光ドラム８と転写ローラー１２との間の転写ニップへと供給された用紙Ｓは、転写ローラー１２によって感光ドラム８に押し付けられながら搬送されることによって、その表面に感光ドラム８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Ｓは、定着装置１８へと搬送され、この定着装置１８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Ｓへのトナー像の転写後に感光ドラム８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８は次の画像形成動作に備えられる。

而して、定着装置１８にて表面にトナー像が定着された用紙Ｓは、搬送ローラー１９によって用紙搬送路Ｐに沿って排紙ローラー２０へと搬送され、排紙ローラー２０によって排紙トレイ３へと排出されて一連の画像形成動作が終了する。
［画像読取装置］
次に、本発明に係る前記画像読取装置２の特徴的な構成を図２〜図５に基づいて以下に説明する。

図２は本発明に係る画像読取装置の照明部の側面図、図３は同画像読取装置の導光体の正面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図、図５(ａ)，（ｂ）は導光体の入射面に形成されたＶ字溝の角度を変えたときの発光分布を示す断面図である。

図２に示すように、主走査方向に長い円柱状の前記導光体７は、その一端面の入射面７ａが前記白色ＬＥＤ６に対向するように設置されており、その出射面７ｂである上面に対向する下面には光拡散用のＶ溝状の複数のプリズム２１が主走査方向に適当な間隔で配置されている。尚、白色ＬＥＤ６は、青色ＬＥＤチップの上に黄色蛍光体を配置し、青色と黄色が重ね合わされることによって擬似的に白色光を出射するものである（図８参照）。又、画像読取装置２の照明部を構成する白色ＬＥＤ６と導光体７は、不図示のキャリッジによって副走査方向（図２の紙面垂直方向）に往復動可能に支持されている。

そして、本実施の形態では、図３及び図４に示すように、導光体７の入射面７ａに、該入射面７ａの中心Ｏの周りに同心円状の複数（図示例では４条）のＶ字溝２２が形成されている。又、導光体７の上方には原稿を載置するためのコンタクトガラス２３が配設されている。

而して、白色ＬＥＤ６に電流が供給されると、該白色ＬＥＤ６の青色ＬＥＤチップが発光して青色光が出射されるが、この青色光は黄色蛍光体を透過することによって白色ＬＥＤ６からは擬似的に白色光が出射される。そして、この擬似的な白色光は、図２に示すように導光体７の入射面７ａからスネルの法則に従って屈折しながら導光体７の内部に入射するが、本実施の形態では、白色光に含まれる断面配光の狭い青色の光が入射面７ａから導光体７内に入射する際、青色の光が図５（ａ），（ｂ）に示すように導光体７の入射面７ａに形成された同心円状のＶ字溝２２で屈折して発光分布が広げられるため、断面配光も広げられる。

従って、導光体７に入射面７ａ近傍において原稿が浮いたり、読取光軸が変動しても、導光体７の入射面７ａ近傍の走査画像の色味やベタ画像の粒状態が変化が抑えられ、図１に示す画像形成装置１において高質画像が安定的に得られる。そして、このような効果は、別部材を追加することなく、単に導光体７の入射面７ａにＶ字溝２２を同心円状に形成するだけの簡単な構成で得られ、コストアップを伴うことがない。

ここで、図６に従来の導光体１０７（図７参照）に入射する青色光と本発明に係る導光体７に入射する青色光と黄色光の副走査方向の断面配光をそれぞれ示すが、本発明に係る導光体７に入射する青色光の断面配光が広げられていることが分かる。

ところで、図５(ａ)，（ｂ）に示すように導光体７の入射面７ａに形成されたＶ字溝２２の角度を変化させれば、青色光の配光分布の拡大程度をコントロールすることができる。具体的には、図５（ａ）に示すようにＶ字溝２２の角度が大きければ青色光の配光分布は比較的狭く、図５（ｂ）に示すようにＶ字溝２２の角度を小さくすれば青色光の配光分布を広くすることができる。同様に、Ｖ字溝２２の深さや間隔を変えても青色光の配光分布を変化させることができる。従って、Ｖ字溝２２の角度や深さ、間隔を導光体７の入射面７ａの中心Ｏからの距離に応じて変化させることによって、導光体７の入射面７ａ近傍の断面配光をコントロールすることができる。

尚、本実施の形態では、本発明をモノクロの複写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形態について説明したが、本発明は、モノクロ、カラーを問わず複写機以外のファクシミリ、複合機等、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
１Ａ 画像形成装置本体
２ 画像読取装置
３ 排紙トレイ
４ 画像形成部
５ 給紙部
６ ＬＥＤ
７ 導光体
７ａ 導光体の入射面
７ｂ 導光体の出射面
８ 感光ドラム
９ 帯電器
１０ レーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）
１１ 現像装置
１２ 転写ローラー
１３ クリーニング装置
１４ 給紙カセット
１５ ピックローラー
１６ 給紙ローラー
１７ レジストローラー
１８ 定着装置
１９ 搬送ローラー
２０ 排紙ローラー
２１ プリズム
２２ Ｖ字溝
２３ コンタクトガラス
Ｏ 導光体反射面の中心
Ｐ 用紙搬送路
Ｓ 用紙

Claims (2)

1. 青色ＬＥＤチップから出力される青色光を黄色蛍光体に透過させることにより生成される擬似的な白色光によって原稿面を照明するための白色ＬＥＤと、該白色ＬＥＤから出射されて入射面から入射する光を主走査方向に導く円柱状の導光体と、該導光体の出射面から出射して原稿面で反射した光を電気信号に変換して原稿画像を読み取る光電変換素子を備え、前記導光体の出射面に対向する面に光拡散用の複数のプリズムを主走査方向に配置して成る画像読取装置において、
   前記白色ＬＥＤは、その発光面の中心が前記導光体の入射面の中心に対向するように設置されており、
   前記導光体の入射面に、前記導光体の入射面の中心を中心とする同心円状の複数のＶ字溝が形成されており、
   前記各Ｖ字溝は、全周に亘って同一形状の連続した溝であることを特徴とする画像読取装置。
2. 請求項１に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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