JP2009201055A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】読取光学系を固定した状態で原稿を副走査方向へ移動させて原稿情報を読取るシートスルー方式を有する画像読み取り装置において、照明系の薄型化を達成すると共に、省電力で製造コストを上げずに、効率よく原稿面を照明することを目的とする。
【解決手段】読み取り光学系を固定して、原稿を副走査方向に移動させて原稿情報を読み取るシートスルー方式のシートスルー読取手段を有する画像読取装置において、前記シートスルー読取手段に備えられたコンタクトガラスの原稿通過面と原稿面との間に、主走査方向に長尺な面発光光源によって原稿面を照明する照明手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、読取光学系を固定した状態で原稿を副走査方向へ移動させて原稿情報を読取るシートスルー方式を有する画像読取装置に関する。

ファクシミリやデジタル複写機の原稿読取り部の画像読取装置は、照明系で照明された原稿の反射光を読取り光学系により、光電変換を行うラインセンサ上に結像させて画像情報を信号化する。このような画像読取装置おいては、コンタクトガラス上に原稿を置き、原稿押え板（圧板）で原稿を押え、照明系と光学系を走査して読取る方式（圧板方式）と、シート原稿の読取作業効率化のため、照明系と光学系は移動せず、シート原稿を光学系の露光位置である原稿ガラス上に自動給送する自動原稿給送装置（ＡＤＦ）で原稿を搬送して読取る方式（シートスルー方式）がある。

図１０は、ミラー３枚と縮小結像レンズを用いた従来の光学系画像読取装置の概念図である。このような画像読取装置は、コンタクトガラス（２−１、２−２）、第１ミラー（３−ａ）を有する第１走行体（３）、第２ミラー（４−ａ）と第３ミラー（４−ｂ）を有する第２走行体（４）、縮小結像レンズ（５）、ラインセンサ（６）、照明系（７）、ＡＤＦ（８）とで構成される。圧板方式で読取る場合、原稿はコンタクトガラス（２−２）の上に配置され、第１走行体（３）は圧板読取開始位置（３−２）、第２走行体（４）は圧板読取開始位置（４−２）まで移動し、照明光は第１ミラー（３−ａ）により反射された後、第１ミラー（４−ａ）と第２ミラー（４−ｂ）で反射され、縮小結像レンズ（５）へと導かれ、ラインセンサ（６）上に結像される。原稿の長手方向を読取る場合は、第１走行体（３）が速度で読取位置（３−３）迄移動し、それと同時に第２走行体（４）が、第１走行体（３）の半分の速度で読取位置（４−３）迄移動し原稿全体が読み取られる。

一方、シートスルー方式の場合は、照明系（７）、第１走行体（３）、及び第２走行体(４)は、位置（Ｃ）に停止した状態で、原稿（１）が、ＡＤＦ（８）の原稿トレイ（Ａ）からシートスルー用のコンタクトガラス（２−１）まで搬送され、コンタクトガラス上の（Ｂ）の地点を一定速度で搬送される。原稿（１）は照明系（７）で照明され、原稿（１）の照明光が第１走行体（３）の第１ミラー（３−ａ）により反射された後、第２走行体（４）の第１ミラー（４−ａ）と第２ミラー（４−ｂ）で反射され、縮小結像レンズ（５）へと導かれ、ラインセンサ（６）上に結像され、原稿情報が読み取られる。

画像読取装置に用いられる照明の光源としては、キセノンランプ、ハロゲンランプ等の管灯があるが、前記光源は消費電力が大きく、また発熱が大きいために、装置全体の電力消費量が大きく、また、温度を上昇させてしまうという問題点がある。そのため、キセノンランプ等の管灯に替わる新しい照明光源として、消費電力と発熱の少ないＬＥＤが使用されるようになって来た。しかしながら、ＬＥＤは点光源であるために、拡散や、集光する必要があり、そのための光学系が必要となる。例えば、特許文献１では、ＬＥＤを一列に並べ、導光体を通して、原稿を照明する照明ユニットが示されている。また、別の公知技術としては、特許文献２において、配列したＬＥＤの前に長尺のレンズ系を配置して、ＬＥＤの配列と直交する方向への照明の集光度を高くする照明ユニットが示されている。しかし、これら従来技術においては、光学系の大型化や部品点数の増加にともなう、調整、コストの課題がある。

そこで、面発光が可能な光源として、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）用いた照明ユニットが発明されている。特許文献３では、２つの面光源を近接配置して原稿面を照明し、２つの面光源の間に空隙を設けて、その空隙から原稿面情報を読取るものである。しかしながら、面光源からの照明光は、発光面の中心上が最も明るくなり、原稿情報を読取る位置は、発光面の端部であることから考えると、実際に原稿情報の読み取りには、面光源からの照明光はほとんど利用されることなく、照明効率が非常に悪い。そこで、照明効率を上げる従来技術として、特許文献４では面光源の上に反射部材を配置して原稿情報を読取る位置の照明光量を増やすことを目的としている。また、特許文献５では、面光源の発光面上に微小プリズムを多数形成し、発光方向の志向性を高めて原稿面を照らすことを目的としている。さらに、特許文献６では、コンタクトガラスの裏面（原稿が搬送される反対側）に面発光光源を直に配置する照明ユニットが提示されている。
特開２００６−０２５３０３号公報 特開２００５−２７８１３２号公報 特開２０００−１１５４７０号公報 特開２００７−１３９１３号公報 特開平６−２１７０８３号公報 特開２００６−６０５２８号公報

しかしながら、一般的に発光面はランバ−トな配光分布であると仮定でき、原稿面に照射される光量を考えると、原稿面までの距離の二乗に反比例して暗くなっていくことから、反射部材を発光面と原稿読取位置の間に配置すると、発光面は原稿読取位置から離れて配置するため原稿面状の照度は暗くなり易く、反射部材に光を集めるような構成にする場合は、反射部材の位置調整により原稿面の照度が発生するなど、調整が難しい。さらには、照明系自体が大きくなり、小型化が難しくなる。また、微小のプリズムを多数形成する場合、製造コストが高くなり、またプリズムを形成することにより、原稿面から照明ユニットが離れてしまうため、原稿面照度が暗くなり、証明効率が悪い。また、コンタクトガラスの裏面に光源を配置する場合には、照明ユニットがコンタクトガラスと一体であるために、図１０に示したようなコンタクトガラスの下を照明ユニットが走査する画像読取装置では用いることが難しい。

近年では、読取光学系の高さ方向を低減する要求が高まっており、これに伴い照明系も薄型化の要求が高まっている。照明系を薄型化しようとすると光源をできる限り原稿面に近づける必要がある。例えば、図１１に示すように照明光が原稿から離れた（Ａ）の状態から（Ｂ）のように近づけるためには、照明光をコンタクトガラスに対して大きな角度で照明する必要がある。このように照明光が大きな角度で入射した場合、コンタクトガラス中において、照明光がコンタクトガラスから空気へ射出する場合に全反射が発生してしまい、原稿を照明できなくなってしまうという問題がある。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、読取光学系を固定した状態で原稿を副走査方向へ移動させて原稿情報を読取るシートスルー方式において、照明系の薄型化を達成すると共に、省電力で製造コストを上げずに、効率よく原稿面を照明することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明における画像読取装置は、読み取り光学系を固定して、原稿を副走査方向に移動させて原稿情報を読み取るシートスルー方式のシートスルー読取手段を有する画像読取装置において、前記シートスルー読取手段に備えられたコンタクトガラスの原稿通過面と原稿面との間に、主走査方向に長尺な面発光光源によって原稿面を照明する照明手段を備えることを特徴とする。

照明手段は、有機エレクトロルミネッセンスであることを特徴とする。

照明手段は、角度傾斜をつけて配置することを特徴とする。

照明手段は、光源中心部と周辺部とで、光量が可変であって、結像光量を画角によらず均等に保つことを特徴とする。

照明手段は、副走査方向に対向して複数設けられることを特徴とする。

照明手段は、白色光であることを特徴とする。

さらに、読み取り光学系の光路中に色分解手段を有し、原稿情報をフルカラーで読み取ることを特徴とする。

さらに、照明手段が汚れ等により劣化しないための保護手段を備えることを特徴とする。

保護手段は、原稿と照明手段が直接接触ための原稿ガイドであることを特徴とする。

本発明により、シートスルー方式において、照明系の薄型化を達成すると共に、省電力で製造コストを上げずに、効率よく原稿面を照明することが可能となり、さらに、圧板方式（ブック読取）と比較して、光源を原稿に近づけ、強い照明光を得ることができるため、高速読取に対応することも可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態につき詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態における画像読取装置の概念図であり、シートスルー方式の画像読取り方式を有する画像読取装置において、コンタクトガラスの原稿の通過する面と原稿間に、主走査方向に長尺な面発光光源を備える（原稿ガイド１に備える）。シートスルー方式で原稿を読取る場合、原稿が図中Ａ方向から搬送されてきて、補助ロ−ラ１により原稿ガイド１によりガイドされ、搬送ロ−ラにより読取位置（図中点線の丸印）へ搬送され、原稿ガイド１に備えた面光源による照明光が、第１走行体（３−１）の第１ミラーにより反射され、従来における方式と同様に光学系によりラインセンサ上に結像される。原稿は、その後原稿ガイド２によりガイドされ、補助搬送ロ−ラ２によりＢの方向へ排出される。圧板方式の場合は、従来と同様に第１走行体に具備された照明系（７）を用いて原稿を照明し、原稿情報を読取る。このように、面発光光源をコンタクトガラスの原稿面と原稿間の任意の個所に配置することで、光源を原稿にほぼ接する距離まで近づけても、照明光がコンタクトガラスを通過しないため、コンタクトガラスの入射面および射出面における反射成分がなくなり、全反射を起こさないため、光量損失無く、原稿を照明可能である。原稿面照度は光源と原稿までの距離に反比例するため、光源を原稿に近づけることで、光源の光量を上げることなく原稿面照度の確保が可能となる。また、面光源の形状を主走査方向に長尺な形状とすることで、発光面積を増やすことができ、特別な集光手段を用いることなく、原稿面上の原稿面照度を、効率的に上げることが可能となる。さらに、レンズやプリズム等の結像手段を必要としないため小型化にも有利である。

図２は、ＣＣＤ一体タイプの光学系を用いたシートスルータイプでの画像読取装置の一例である。シートスルー方式での読取は、位置（８−１）で光学系が停止し、ＡＤＦで搬送されたシート原稿を照明系で照明し、原稿の照明光を５枚のミラー（Ｍ１〜Ｍ５）により反射して、縮小結像レンズ（５）へ導かれ、結像レンズによりラインセンサ（６）上に結像され、原稿情報が読み取られる。圧板方式の際には、光学系が位置（８−２）に移動し、原稿を走査して原稿情報が読み取られる。

また、等倍結像タイプの光学系を用いた場合のシートスルー方式での読み取りは、図３に示すように、等倍結像素子（１０）を有する光学系が、位置（９−１）で停止し、ＡＤＦで搬送されたシート原稿を照明系で照明し、等倍結像素子（１０）にて等倍センサ−（１１）上に結像され、原稿情報が読み取られる。圧板方式の場合は、光学系が、位置（９−２）に移動し、原稿を走査して同様に読み取られる。

上記のような画像読取装置において、面発光光源を有機ＥＬとすることで、シートスルー方式の原稿搬送路の原稿読取位置近傍に配置してある任意の部材に、有機ＥＬを形成することが可能となる。これにより、光源の保持部材などの部品が必要なくなるため、部品点数を低減でき、小型で原稿面照度が高い照明ユニットが得られる。図４は、面発光光源として有機ＥＬを使用した際の実施例である。（ａ）に示すように原稿ガイド部材や、（ｂ）のようにコンタクトガラス保持部材に形成することが可能である。

図５は、有機ＥＬの概念図である。基板上に陰極層、電子注入輸送層、発光層、ホ−ル注入輸送層、陽極層を形成し、さらに傷や湿度から各層を保護する保護層を形成している。電子輸送層と、発光層、正孔輸送層は、いずれも有機材料で形成され、また、陽極層はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の透明電極を用いた有機ＥＬであり、透明電極である陽極層側から発光する。

さらに、面光源については、任意の角度で傾斜して配置することが可能である。面光源を任意の角度で傾斜させることにより、面光源の発光面を原稿に効率よく照明できる方向に向けられ、照明光率を向上させることが可能である。図６は、面光源を任意の角度傾け配置した図である。（ａ）のように原稿搬送路の原稿ガイド部や、（ｂ）のようにコンタクトガラス押えなどの、原稿面に対して傾斜している部材に有機ＥＬを形成することで、角度傾斜をつけることが可能である。一部分が湾曲していることで、更に照明効率を向上させることが可能となる。

また、光源における周辺付近の光量を中心付近より高くすることにより、例えば読取光学系として、縮小結像レンズを用いた場合、縮小結像レンズの開口効率やコサイン四乗則により、ラインセンサ上の結像光量が画角に応じて低下する読取光学系においても、ラインセンサ上の結像光量を画角に応じず均等に保つことが可能となる。その際の方法としては、例えば図７のように陰極層と陽極層の周辺付近の配線の密度を、中心付近より高く配線することにより実現可能である。図中の斜線部は陰極層または陽極層に形成した配線のレイアウトである。発光層で発生する発光は配線近傍が強く、配線から離れるにしたがって発光量が減るため、中心部と周辺部の発光面積を変化させられ、照明ユニットの中心部と周辺部の光量を変化させることが可能である。

図８は、面光源を副走査方向に対向した状態に複数配置した際の模式図である。図のように、光源を原稿読取り部に対して、副走査方向に対向して複数配置することにより、原稿に貼合わせ部があった場合でも、貼合わせ部の影を発生させずに照明でき、高品質な読み取りが可能となる。この時、面光源は特に一定間隔で配置する必要はない。また、読取位置からの距離も副走査方向に対称でも、非対称に配置してもよい。すなわち、面光源の配置は貼合わせ原稿の影が出ないような如何様な状態でも可能である。また、（ｂ）に示すように傾けて配置することも可能であり、両側とも傾けても良いし、どちらか片側のみ傾けることも可能であり、両側とも傾ける場合には、左右の角度は異なっていても良い。

さらに、本発明の実施形態における画像読取装置の面光源を白色光とし、読み取り光学系の任意の光路中に色分解機能を有することにより、原稿情報をフルカラ−で読み取ることが可能である。有機ＥＬを白色光にする方法としては、１つの発光層から出た光を、次の層に設置した蛍光体で色変換することで白色光を得ることができる。また別の方法としては、異なる波長の光を発する発光層を複数重ねて白色光を得ることもでき、その他種々の方法で得られる白色光源を用いることが可能である。色分解は、読取レンズとＣＣＤの間に色分解プリズムや、フィルタを選択的に挿入しＲ、Ｇ、Ｂに色分解する方法や、Ｒ、Ｇ、Ｂのフィルタを持った受光素子が１チップに３列に配列されている所謂３ラインＣＣＤを用い、この受光面にカラ−画像を結像させることにより３原色に色分解する方法などどのような方式でも可能である。

本発明における実施形態においては、面光源がコンタクトガラス表面にあるため、原稿が直接面光源に接触すると面光源の汚れなどが発生し、光量の低下および局部的に汚れが発生した場合には、縦スジなどの不具合が生じる。そのため、面光源に原稿が直接接触しないようガイドを備えることにより、上記問題点は解決できる。また、コンタクトガラス全面または面光源部分に保護シートやコ−ティングを施すことで更なる効果が期待できる。

図９は、本発明の実施形態を用いたレーザープリンターの一例である。レーザープリンター１００は潜像担持体１１１として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有している。潜像担持体１１１の周囲には、帯電手段としての帯電ロ−ラ１１２、現像装置１１３、転写ロ−ラ１１４、クリ−ニング装置１１５が配備されている。帯電手段としては「コロナチャ−ジャ」を用いることもできる。更に、レーザービーム（ＬＢ）により光走査を行う光走査装置１１７が設けられ、帯電ロ−ラ１１２と現像装置１１３との間で「光書込による露光」を行うようになっており、定着装置１１６、カセット１１８、レジストロ−ラ対１１９、給紙コロ１２０、搬送路１２１、排紙ロ−ラ対１２２、トレイ１２３、記録媒体としての転写紙Ｐを備える。画像形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ロ−ラ１１２により均一帯電され、光走査装置１１７のＬＢの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。この静電潜像は現像装置１１３により反転現像され、像担持体１１１上にトナ−画像が形成される。転写紙Ｐを収納したカセット１１８は、画像形成装置１００本体に脱着可能であり、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位の１枚が給紙コロ１２０により給紙され、給紙された転写紙Ｐは、その先端部をレジストロ−ラ対１１９に捕らえられる。レジストロ−ラ対１１９は、像担持体１１１上のトナ−画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Ｐを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Ｐは、転写部においてトナ−画像と重ね合わせられ転写ロ−ラ１１４の作用によりトナ−画像を静電転写される。トナ−画像を転写された転写紙Ｐは定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてトナ−画像を定着され、搬送路１２１を通り、排紙ロ−ラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。トナ−画像が転写された後の像担持体１１１の表面は、クリ−ニング装置１１５によりクリ−ニングされ、残留トナ−や紙粉等が除去される。潜像担持体１１１に光走査により潜像を形成し、上記潜像を可視化して所望の記録画像を得る画像形成装置において、潜像担持体１１１を光走査する光走査装置として、本発明を用いるものであり、潜像担持体１１１は光導電性の感光体であり、その均一帯電と光走査とにより静電潜像が形成され、形成された静電潜像がトナ−画像として可視化される。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。すなわち、具体例の詳細および添付の図面により本発明が限定されるものと解釈してはならない。

本発明の実施形態に係る画像読取装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る画像読取装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る画像読取装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る画像読取装置の構成図である。 有機ＥＬの構成図である。 本発明の実施形態に係る画像読取装置の構成図である。 光源の配線例である。 本発明の実施形態に係る画像読取装置の構成図である。 本発明の実施形態に係るレーザープリンターの構成図である。 従来の画像読取装置の構成図である。 照明光の模式図である。

符号の説明

１ 原稿
２−１ シートスルー用コンタクトガラス
２−２ 圧板用コンタクトガラス
３ 第１走行体
４ 第２走行体
５ 縮小結像レンズ
６ ラインセンサ
７ 照明系
８ ＡＤＦ
１０１ 面光源
１０２ 搬送ローラ
１０３ 原稿ガイド
１０４ 補助搬送ローラ
１０５ コンタクトガラス押え

Claims (9)

1. 読み取り光学系を固定して、原稿を副走査方向に移動させて原稿情報を読み取るシートスルー方式のシートスルー読取手段を有する画像読取装置において、
   前記シートスルー読取手段に備えられたコンタクトガラスの原稿通過面と原稿面との間に、主走査方向に長尺な面発光光源によって原稿面を照明する照明手段を備えることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記照明手段は、有機エレクトロルミネッセンスであることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記照明手段は、角度傾斜をつけて配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。
4. 前記照明手段は、光源中心部と周辺部とで、光量が可変であって、結像光量を画角によらず均等に保つことを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の画像読取装置。
5. 前記照明手段は、前記副走査方向に対向して複数設けられることを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の画像読取装置。
6. 前記照明手段は、白色光であることを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の画像読取装置。
7. さらに、前記読み取り光学系の光路中に色分解手段を備え、
   前記原稿情報をフルカラーで読み取ることを特徴とする請求項１から６いずれか１項に記載の画像読取装置。
8. さらに、前記照明手段が汚れ等により劣化しないための保護手段を備えることを特徴とする請求項１から７いずれか１項に記載の画像読取装置。
9. 前記保護手段は、前記原稿と前記照明手段が直接接触ための原稿ガイドであることを特徴とする請求項１から８いずれか１項に記載の画像読取装置。

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