JP2008193374A - 照明装置、画像読取装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点光源を主走査方向にアレイ状に並べた光源を使用した場合でも、原稿面で良好な照度分布を得ることにより、均一な濃度の原稿面で反射される光が撮像素子に入る時点で主走査方向に均一な強度で入射されるようにする。
【解決手段】ラインイメージセンサ１１０を備えた画像読取装置１０１に配置され、列設された複数個のＬＥＤ素子４０１を備えたＬＥＤアレイ４０２でラインイメージセンサ１１０が１回の主走査で撮像できる直線状の撮影領域を照明する照明装置において、ＬＥＤ素子４０１と撮影領域との間に配置したコンタクトガラス７０３に前記ラインイメージセンサ上における前記主走査方向の光量むらを低減するシェーディング加工を施す。
【選択図】図４

Description

本発明は照明装置、画像読取装置、画像形成装置に係り、特にラインイメージセンサを備えた画像読取装置に配置され、列設された複数個の発光素子を備え、前記ラインイメージセンサが１回の主走査で撮像できる直線状の撮影領域を照明する照明装置、これを備えた画像読取装置、画像形成装置に関する。

縮小光学系の画像読取装置として、原稿に光を照射し、原稿の反射光をＣＣＤ素子、ＣＭＯＳ素子を備えた撮像素子であるラインイメージセンサで読み取るものがある。このような画像読取装置は照明装置を備えており、該照明装置として、光源として円筒形状のキセノンランプを有するものがある。

このような画像読取装置では、キセノンランプの照射光は発光素子からの光を通過させるコンタクトガラス上の原稿に照射され、原稿の拡散反射光がレンズ等の光学素子を介して前記撮像素子に導かれ、撮像素子で画像信号を電気信号に変換する。

また、このような画像読取装置では、前記原稿からの反射光を偏向する第１ミラーを配置した第１走行体、第２ミラーからの光を更には偏向する第２ミラー、第３ミラーを配置した第２走行体を備え、前記第１走行体及び第２走行体が画像読取装置に設けられたレール上を走行することにより、原稿をスキャンする。画像読取装置では、第１走行体には、キセノンランプからの光を反射して照度分布の適正化を図るため、及び、切り貼り原稿読取時の影をなくすための反射板を備える。図８は従来の照明装置を示す模式図である。照明装置の第１走行体３０１は、コンタクトガラス３０５の下方に配置され、キセノンランプ３０２、原稿面での照度分布を良好なものにするためのリフレクタ３０３、原稿面での反射光をＣＣＤに導く第１ミラー（図示していない）を備えている。

特許文献１には、読取画像の画質の向上を図るため、発光機構と、所定の画像情報が記録された原稿に発光機構からの光を照射して得られる透過光又は反射光を検出して所定の画像情報を読み取る読取手段と、を有する画像読取装置において、発光機構は、複数の光源と、これら複数の光源から射出される光を混合して略同一方向への射出光を形成する光混合手段と、光混合手段によって混合された光を原稿側に集束させる光集束手段とを備えるものが記載されている。

また、特許文献２には、原稿の画像面に光を照射する光源の原稿の画像面に対向しない側に、導光体の一方の端面を近接配置し、導光体の他方の端面は、画像面における光源が直接照らす位置へ向け、導光体の一方の端面からは、光源の画像面に向かわない光が入射し、この光は、導光体内を伝搬して、他方の端面から射出し、画像面を照らし、これにより、画像面を照らす光量を増加し、画像面を二方向から照らすことができるものが記載されている。
特開２００３−２４８２７４号公報 特開平１１−３１７８４２号公報

近年、画像読取装置における光源には、立ち上がり時間の短縮化、省エネルギー化、長寿命化が要望されており、キセノンランプの代替光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を採用するものが実用化されてきている。ＬＥＤを縮小光学系に採用する場合、等倍光学系に比べて原稿面から撮像素子までの距離が長いためその間での光の減衰が大きくなり、そのため、より高い原稿面照度が必要となる。そこで、複数のＬＥＤを主走査方向にアレイ状に列状に配置し、原稿面での照度を上げるような試みがなされている。

このようなＬＥＤを使用した照明装置について説明する。図９は従来のＬＥＤを使用した照明装置の構成を示す概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図である。照明装置は、図１２（ｂ）に示すように、複数のＬＥＤ素子４０１を並べたＬＥＤアレイ４０２を用いたものを光源として配置するようにしている。ここで、ＬＥＤアレイ４０２を使用する場合には、原稿面で副走査方向の良好な照度分布を得るため、キセノンランプ同様、発光面を原稿面に対し傾けた状態に配置するようにしている。

このような照明装置の照明分布は以下のようになる。図１０は照明装置の照明特性を示す図であり、（ａ）はキセノンランプを使用した場合を示す図、（ｂ）はＬＥＤを使用した場合を示す図、図１５はＬＥＤアレイを使用した照明装置での照明の状態を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。

キセノンランプを使用した照明装置では、面発光で主走査方向に略均一な拡散光を射出できる（図１０（ａ））に対して、点発光であるＬＥＤを主走査方向に並べて配置したＬＥＤアレイ４０２を使用した場合、主走査方向にＬＥＤ素子４０１のピッチに相当したリップル状の照度むらが現れる（図１０（ｂ））。この現象を回避するため、ＬＥＤと原稿面の距離、ＬＥＤを配置するピッチ、ＬＥＤの指向性、の３要素の関係を最適化することが必要となる。

一方、原稿に光を照射し、その拡散反射光の一部を結像させて画像を読み取る画像読取装置においては、原稿面の画像読取位置以外の場所に光が照射されると、その光が原稿面で反射した後、ＣＣＤ面に到達してしまい、原稿を忠実に読み取れなくなってしまう。そのため、原稿面で極力良好な照度分布を得るため、光源の発光面を原稿面に対し傾けて配置したり、光源の光軸に対する対面に反射板を設けたりするなどの工夫がなされている。

また、例えば原稿がコンタクトガラスから浮いた場合などには、その原稿の浮いた角度と、光源からの入射光の角度により、意図しない正反射光が撮像素子に入り込む現象が発生する。この現象は、光源がキセノンランプのように面発光で、主走査方向にほぼ均一な拡散光を射出できるものの場合には、画像上に本来の画像より明るい帯状の領域ができるのに対し、ＬＥＤアレイのように点光源が主走査方向に複数並んだ光源の場合には、配置しているＬＥＤと同数の明るい領域が点状に現れることになり、特にＬＥＤの場合には指向性が高い光源であるため、画像への影響が大きくなる。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、点光源を主走査方向にアレイ状に並べた光源を使用した場合でも、原稿面で良好な照度分布を得ることにより、均一な濃度の原稿面で反射される光が撮像素子に入る時点で主走査方向に均一な強度で入射される照明装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、ラインイメージセンサを備えた画像読取装置に配置され、列設された複数個の発光素子で前記ラインイメージセンサが１回の主走査で撮像できる直線状の撮影領域を照明する照明装置において、前記発光素子と前記撮影領域との間に、前記ラインイメージセンサ上における前記主走査方向の光量むらを低減する補正部材を配置することを特徴とする照明装置である。

請求項２の発明は、請求項１記載の照明装置において、前記補正部材は、画像読取装置の読取対象が密着して配置される透明部材であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載の照明装置において、前記透明部材は、前記主走査方向に、前記発光素子の配置ピッチ間隔で、透過率を変化させるシェーディング加工が施されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１記載の照明装置において、前記発光素子には、前記発光素子の光を前記照明領域に導く導光部材が配置され、前記補正部材は前記導光部材であることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４記載の照明装置において、前記導光部材は、前記主走査方向に、前記発光素子の配置ピッチ間隔で、透過率を変化させるシェーディング加工が施されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４記載の照明装置において、前記導光部材は、前記列設された発光素子上の該発光素子のピッチ間隔で、形状を変化させて構成していることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の照明装置を備えることを特徴とする画像読取装置である。

請求項８の発明は、請求項７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である。

本発明によれば、点光源を主走査方向にアレイ状に並べた光源を使用しても、主走査方向の光量むらが補正部材によって低減され、原稿面では良好な照度分布を得ることができる。従って、均一な濃度の原稿面で反射される光は、撮像素子に入る時点で主走査方向に均一な強度で入射される。

以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例に係る画像形成装置について説明する。図１は実施例に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。画像形成装置１０は、原稿を読み取る画像読取装置１０１、画像を形成する画像形成部１２、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１３、ＡＤＦ１３から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ１４、給紙カセット１５乃至１８を備える給紙部１９、記録用紙をスタックする排紙トレイ２０を備えている。

ＡＤＦ１３の原稿台２１上に原稿Ｄをセットして、図示せぬ操作部で例えばプリントキーの押下操作をすると、最上位の原稿Ｄがピックアップローラ２２の回転により矢印Ｂ１方向へ送り出され、原稿搬送ベルト２３の回転により、画像読取装置１０１に固定されたコンタクトガラス１０２上へ給送され、そこで停止する。コンタクトガラス１０２上に載置された原稿Ｄの画像は、画像形成部１２とコンタクトガラス１０２の間に位置する画像読取装置１０１によって読み取られる。画像読取装置１０１は、コンタクトガラス１０２上の原稿Ｄを照明するＬＥＤアレイ４０２を含んだ照明装置と１枚のミラーを備えた第１走行体１０３、原稿画像を変向するための２枚のミラーを備えた第２走行体１０６を備えている。また、画像読取装置１０１には、レンズ１０９、原稿画像を結像させるＣＣＤ等からなるラインイメージセンサ１１０を備える。画像読み取り終了後、原稿Ｄを原稿搬送ベルト２３の回転により矢印Ｂ２方向へ搬送して原稿排紙トレイ１４上へ排出する。このように、原稿Ｄを１枚ずつコンタクトガラス１０２上へ給送して原稿画像を画像読取装置１０１によって読み取る。

一方、画像形成部１２の内部には、像担持体である感光体３０が配置してある。感光体３０は、図において時計方向に回転駆動し、帯電装置３１によって表面を所定の電位に帯電させる。また、書き込みユニット３２からは、画像読取装置１０１によって読み取った画像情報に応じて光変調したレーザ光Ｌを照射し、帯電させた感光体３０の表面をこのレーザ光Ｌで露光し、これによって感光体３０の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置３３を通るとき、対向する転写装置３４によって感光体３０と転写装置３４の間に給送された記録媒体Ｐに転写する。トナー像転写後の感光体３０の表面は、クリーニング装置３５によって清掃する。

画像形成部１２の下部に配置した複数の給紙カセット１５乃至１８には、紙等の記録媒体Ｐを収容してあり、いずれかの給紙カセット１５乃至１８から記録媒体Ｐを矢印Ｂ３方向へ送り出し、その記録媒体Ｐの表面に、上述のように感光体３０の表面に形成したトナー像を転写する。次に、記録媒体Ｐを矢印Ｂ４で示すように画像形成部１２内の定着装置３６を通し、熱と圧力の作用によって記録媒体Ｐの表面に転写されたトナー像を定着させる。定着装置３６を通った記録媒体Ｐを排出ローラ対３７によって搬送し、矢印Ｂ５で示すように排紙トレイ２０へ排出し、スタックする。

次に実施例に係る画像読取装置について説明する。図２は図１に示した画像読取装置の構成を示す拡大断面図、図３は図１に示した画像読取装置の斜視図である。この画像読取装置１０１は、ＬＥＤアレイ４０２を備えた光源１０４及び両端支持された第１ミラー１０５を備えた第１走行体１０３、同様に両端支持された第２ミラー１０７、第３ミラー１０８を備えた第２走行体１０６、及び、原稿の反射光をＣＣＤ等の撮像素子であるラインイメージセンサ１１０、ラインイメージセンサ１１０上に結像させるレンズ１０９を備えている。そして画像読取装置１０１は、ホストコンピュータから送られてくる１ライン毎の画像読取要求の信号に応じて、第１走行体１０３及び第２走行体１０６をそれぞれ２：１の速度で原稿に沿って移動させ逐次画像の読取を行うよう構成されている。

これにより、コンタクトガラス１０２上の原稿Ｄが光学的に走査される。即ちコンタクトガラス１０２上の原稿Ｄが光源１０４のＬＥＤアレイ４０２により照明されて、その反射光像が第１ミラー１０５、第２ミラー１０７、第３ミラー１０８を介してレンズ１０９に導かれ、レンズ１０９によりラインイメージセンサ１１０上に結像される。

このラインイメージセンサ１１０は、結像された原稿Ｄの反射光像を光電変換してアナログ画像信号とし、原稿の読み取りを行う。そして、原稿Ｄの読み取り終了後に、第１走行体１０３と第２走行体１０６とはホームポジション位置に復動する。なお、撮像素子から出力されたアナログ画像信号は、アナログ／デジタル変換器によりデジタル画像信号に変換され、画像処理回路を搭載した回路基板において、各々の画像処理（２値化、多値化、階調処理、変倍処理、編集処理など）が施される。

次に照明装置について説明する。図４は本発明の第１の実施例に係る照明装置を示す概略断面図である。

本実施例に係る照明装置では、ＬＥＤ素子４０１を備えたＬＥＤアレイ４０２を使用するに際して、原稿面との間に配置されるコンタクトガラス７０１として、主走査方向の光透過率が所定のパターンで変化させたものを使用している。

本例では、コンタクトガラス７０１は、主走査方向に透過率分布を有するように、シェーディング加工される。このシェーディング加工によるコンタクトガラス７０１の透過率は、図４に示すように、ＬＥＤアレイ４０２のＬＥＤ素子４０１の配置ピッチｐと同じピッチで透過率が変化するものである。即ち、ＬＥＤ４０１の主光線上では透過率を低く、ＬＥＤ４０１とＬＥＤ４０１の間で最も透過率を高くしている。

ここで、ラインイメージセンサ１１０に入射する光が均一な照度分布となるという意味は、均一な濃度の原稿面で反射される光がラインイメージセンサ１１０に入る時点で主走査方向に均一となるということである。即ち、ラインイメージセンサ１１０に入力される光は一度コンタクトガラス７０１を透過し、原稿面で反射された後、再び、コンタクトガラス７０１を透過する。このため、ＬＥＤアレイ４０２からの光はコンタクトガラスを２回透過することで均一となるように補正されなければならない。従って本例では原稿面に入射される光は主走査方向に均一とはならない。

本例では、コンタクトガラス７０１の光透過率の変化により、ＬＥＤアレイ４０２のＬＥＤ素子４０１の配列に起因する固有の主走査方向照度むらを補正し、ラインイメージセンサ１１０に入射する光が主走査方向に均一な照度分布となるようにすることができる。

なお、コンタクトガラス７０１に透過率を変化させるには、コンタクトガラス７０１自体にシェーディング加工を施す他、コンタクトガラス７０１に透過率が徐変するＮＤフィルターフィルム等を貼り付けることでも実現できる。

次に第２の実施例に係る照明装置を説明する。図５は照明装置の第２の実施例を示す側面図、図６は第２の実施例における照明装置を模式的に示す平面図である。

本例では、照明装置のＬＥＤアレイ４０２には、図５に示すように、導光板７０２を配置している。導光板７０２は、ＬＥＤアレイ４０２からの射出光を効率良く原稿方向に導くための光学部材であり、ＬＥＤの射出光は導光板内部で透過反射を繰り返した後、導光板の端面から外部に射出される。本例では、この導光板７０２の内部に主走査方向に透過率分布を持たせる加工を施すことで、入射光量の主走査方向の照度むらを射出側で補正する。なお、この例で配置されているコンタクトガラス７０３は、前記第１の実施例のコンタクトガラス７０１とは異なり均一な透過率を備えるものとしている。

即ち、導光板７０２にはシェーディング加工が施され、コンタクトガラス７０１の透過率は、図６に示すように、ＬＥＤアレイ４０２のＬＥＤ素子４０１の配置ピッチｐと同じピッチで透過率が変化するものであり、ＬＥＤ４０１の主光線上では透過率を低く、ＬＥＤ４０１とＬＥＤ４０１の間で最も透過率を高くしている。ここで、ラインイメージセンサ１１０に入射する光が均一な照度分布となるという意味は、均一な濃度の原稿面で反射される光がラインイメージセンサ１１０に入る時点で主走査方向に均一となるということである。

本例では、ＬＥＤアレイ４０２からの光は、導光板７０２を１回しか通過しない。従って、上記第１実施例とは異なり、原稿面にはＬＥＤアレイ４０２からの光はコンタクトガラス７０３を透過して均等に照射されている。そして、原稿面からの反射光はコンタクトガラス７０３を透過してラインイメージセンサ１１０に導かれる。従って本実施例では、
ＬＥＤアレイ４０２の主走査方向の照度分布は、原稿面及び、撮像素子に入力される時点では良好に補正され、高品位な読取データを得ることができる。

次に第３の実施例に係る照明装置について説明する。図７は第３の実施例における照明装置を模式的に示す平面図である。本例では、導光板７０４の表面７０４ａの形状を主走査方向に変化させ、光の分布により、ＬＥＤアレイ４０２の主走査方向の照度むらを補正するものである。本例では、図８に示すように、レンズ効果による光の疎密分布をＬＥＤ４０１の配列ピッチｐの周期で図に示すように設定される。即ち、ＬＥＤの主光線上では疎に、ＬＥＤとＬＥＤの間で最も密とする。これにより、原稿面での照度むらは緩和される。
本実施例によれば、ＬＥＤアレイ４０２の主走査方向の照度分布は、原稿面及び、撮像素子に入力される時点では良好に補正され、高品位な読取データを得ることができる。

実施例に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 図１に示した画像読取装置の構成を示す拡大断面図である。 図１に示した画像読取装置の斜視図である。 第１の実施例における照明装置を模式的に示す平面図である。 照明装置の第２の実施例を示す側面図である。 第２の実施例における照明装置を模式的に示す平面図である。 第３の実施例における照明装置を模式的に示す平面図である。 従来のキセノンランプを使用した照明装置を示す模式図である。 従来のＬＥＤを使用した照明装置の構成を示す概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図である。 照明装置の照明特性を示す図であり、（ａ）はキセノンランプを使用した場合を示す図、（ｂ）はＬＥＤを使用した場合を示す図である。

符号の説明

１０…画像形成装置
１２…画像形成部
１３…自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）
１４…原稿排紙トレイ
１５〜１８…給紙カセット
１９…給紙部
２０…排紙トレイ
２１…原稿台
２２…ピックアップローラ
２３…原稿搬送ベルト
３０…感光体
３１…帯電装置
３２…書き込みユニット
３３…現像装置
３４…転写装置
３５…クリーニング装置
３６…定着装置
３７…排出ローラ対
１０１…画像読取装置
１０２…コンタクトガラス
１０３…第１走行体
１０４…光源
１０５…第１ミラー
１０６…第２走行体
１０７…第２ミラー
１０８…第３ミラー
１０９…レンズ
１１０…ラインイメージセンサ
４０１…ＬＥＤ素子
４０２…ＬＥＤアレイ
７０１…コンタクトガラス
７０２…導光板
７０３…コンタクトガラス
７０４…導光板
７０４ａ…表面

Claims (8)

1. ラインイメージセンサを備えた画像読取装置に配置され、列設された複数個の発光素子で前記ラインイメージセンサが１回の主走査で撮像できる直線状の撮影領域を照明する照明装置において、
   前記発光素子と前記撮影領域との間に、前記ラインイメージセンサ上における前記主走査方向の光量むらを低減する補正部材を配置することを特徴とする照明装置。
2. 前記補正部材は、画像読取装置の読取対象が密着して配置される透明部材であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記透明部材は、前記主走査方向に、前記発光素子の配置ピッチ間隔で、透過率を変化させるシェーディング加工が施されていることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
4. 前記発光素子には、前記発光素子の光を前記照明領域に導く導光部材が配置され、前記補正部材は前記導光部材であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
5. 前記導光部材は、前記主走査方向に、前記発光素子の配置ピッチ間隔で、透過率を変化させるシェーディング加工が施されていることを特徴とする請求項４記載の照明装置。
6. 前記導光部材は、前記列設された発光素子上の該発光素子のピッチ間隔で、形状を変化させて構成していることを特徴とする請求項４記載の照明装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の照明装置を備えることを特徴とする画像読取装置。
8. 請求項７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。