画像読取装置及び画像形成装置
【課題】少ない光源数で、小型の照明光学系を有する照度分布の良好な画像読取装置及び該画像読取装置を用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】原稿面６ａへの照明光となる光を出射する光源ユニット８と、複数の反射板２ａ〜２ｄから構成され集光作用を有する導光体２と、反射板３，４とを有し、光源ユニット８から出射された光を導光体２で集光し、該集光された光を反射板３，４で反射して原稿面６ａにおける長さと幅を有する読取対象領域６ａ１を照明する照明光学系と、原稿面６ａから反射された光を結像する結像光学系と、前記結像光学系の結像部に設けられ、前記原稿の画像を読み取るセンサと、を備える画像読取装置１０であって、導光体２あるいは反射板３，４の反射面うち、少なくとも１面は入射光を散乱させながら反射する凹凸構造の反射面である。
【解決手段】原稿面６ａへの照明光となる光を出射する光源ユニット８と、複数の反射板２ａ〜２ｄから構成され集光作用を有する導光体２と、反射板３，４とを有し、光源ユニット８から出射された光を導光体２で集光し、該集光された光を反射板３，４で反射して原稿面６ａにおける長さと幅を有する読取対象領域６ａ１を照明する照明光学系と、原稿面６ａから反射された光を結像する結像光学系と、前記結像光学系の結像部に設けられ、前記原稿の画像を読み取るセンサと、を備える画像読取装置１０であって、導光体２あるいは反射板３，４の反射面うち、少なくとも１面は入射光を散乱させながら反射する凹凸構造の反射面である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機やイメージスキャナに使用される画像読取装置、並びに該画像読取装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤ）の開発が活発に行われており、ＬＥＤ素子の明るさは急激に高まっている。ＬＥＤは、一般的に長寿命、高効率、高耐Ｇ性、単色発光などの利点を有しており、多くの照明分野への応用が期待されている。
【０００３】
そのＬＥＤの用途の一つとして、デジタル複写機やイメージスキャナのような画像読取装置の原稿照明装置がある。
画像読取装置に用いられるＬＥＤの使用方法としては、様々な方式が提案されている。例えば、特許文献１、２、４では、原稿の主走査方向と平行にＬＥＤを多数並べ、ＬＥＤの出射光を、主走査方向においては光学的な作用を与えないことで拡散させ、副走査方向においては反射面の集光作用によって、原稿面上の読取対象領域における照度を高めている。さらに、特許文献３では、原稿の主走査方向と平行にＬＥＤを多数並べ、ＬＥＤの出射光を、主走査方向においては光学的な作用を与えないことで拡散させ、副走査方向においてはレンズの集光作用によって、原稿面上の読取対象領域における照度を高めている。
【０００４】
ここで、原稿面上でどのような照度あるいは照度分布が求められているかを説明する。
図１に示すように、デジタル複写機やイメージスキャナに使用される画像読取装置は、原稿に記載されている情報を読取レンズを介してＣＣＤ等の撮像素子に入力する装置である。また図２は図１の原稿面を上から眺めた上面図である。画像読取装置は、光学系を固定した状態では図２に示す細長い読取対象領域の情報だけを撮像素子に入力可能な状態である。そこで図１の装置全体を動かす、あるいは照明光学系と折り返しミラーを連動して動かすことで、図２の矢印の方向に読取対象領域を移動させる。読取対象領域を移動させながら撮像素子に順次情報を入力することで、原稿全体を読み取ることが可能である。
【０００５】
この時、原稿面上でどのような照度が求められるかというと、図２の読取対象領域を高速で移動させるには（原稿１枚あたりの読取時間を短くするには）、単位時間あたりに撮像素子に入力する光量を増やすことが求められるから、照度は高い方が望ましい。この観点から特許文献１〜４のように副走査方向に光を規制する方法は妥当である。
【０００６】
ところで、照度分布はどうかというと、一般には一様な照度分布が望まれる。図３は、原稿面と撮像素子の共役な関係を示す図であり、なおかつ実線と点線にて原稿面の照度分布の一例を示している。図の実線はある時点での原稿面上の照度分布であり、点線はある瞬間に外部からの振動の影響などによって変動した照度分布である。図の実線あるいは点線にて示すように、原稿面上の照度分布にムラがあると、原稿面上で照度が高い位置は、撮像面上の対応する位置においても照度が高く、逆もまた然りである。図２の矢印の方向に読取対象領域を移動させて原稿全体を読み取る期間中、常に原稿と照明の関係が同じであればこのようなムラのある照度分布は画像処理によって補正可能である。しかし、この期間中に原稿と照明の関係が、実線の状態から瞬間的に点線の状態に移ることがあると、読み取った画像に濃度ムラが発生し、画像の品質が低下する。
【０００７】
したがって、一般には図４に示すように、読取対象領域全体が一様な照度分布であることが望ましい。一様な照度分布であれば、例えば外部から振動を受けて原稿と照明の位置関係がずれても、撮像面上の照度分布に変化無い。
【０００８】
特許文献１〜４いずれの場合においても、主走査方向の照度分布を一様にする方法は、ＬＥＤという点光源からの光に何ら光学的作用を与えないで、そのまま拡散させる方法であった。しかし、このような方法を採ると、光源数が少ない場合には、光源から原稿面までに長い距離が必要となり、光源から原稿面までの照明光学系が大型化しがちであった。照明光学系を小型化するために光源数を増加すると、照度が向上し、さらに小型化できるメリットがあるものの、高コスト・高消費電力というデメリットがあった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−６７５５１号公報
【特許文献２】特開２００６−４２０１６号公報
【特許文献３】特開２００５−３１１６６２号公報
【特許文献４】特開２００５−２４１６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、少ない光源数で、小型の照明光学系を有する照度分布の良好な画像読取装置及び該画像読取装置を用いた画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために提供する本発明は、点光源から出射された拡散光の進行方向を、反射面上に設けた凹凸構造によって、無規則に（ランダムに）するものである。これより、照度分布の一様性を上げることが可能となる。具体的には、以下の通りである。
（１） 原稿面への照明光となる光を出射する光源と、複数の反射面から構成され集光作用を有する光学部材と、反射部材とを有し、前記光源から出射された光を前記光学部材で集光し、該集光された光を前記反射部材で反射して前記原稿面における長さと幅を有する読取対象領域を照明する照明光学系と、前記原稿面から反射された光を結像する結像光学系と、前記結像光学系の結像部に設けられ、前記原稿の画像を読み取るセンサと、を備える画像読取装置であって、前記光学部材あるいは反射部材の反射面うち、少なくとも１面は入射光を散乱させながら反射する凹凸構造の反射面であることを特徴とする画像読取装置。
（２） 前記凹凸構造は、基板上に複数の溝が平行に形成された一次元格子をなしていることを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（３） 前記凹凸構造は、回折格子をなしていることを特徴とする前記（２）に記載の画像読取装置。
（４） 前記凹凸構造の溝は、その長手方向が前記読取対象領域の長さ方向に直交して配置されていることを特徴とする前記（２）に記載の画像読取装置。
（５） 前記凹凸構造の凸部の高さＢと凹部の幅Ａとの比（Ｂ／Ａ）が０．６９２以上であることを特徴とする前記（２）に記載の画像読取装置。
（６） 前記凹凸構造の凸部の断面形状が矩形、三角形、台形のいずれかであることを特徴とする前記（２）に記載の画像読取装置。
（７） 前記凹凸構造は、ランダムな砂目状の凹凸構造であることを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（８） 前記照明光学系は、複数の反射部材を有し、該複数の反射部材はそれぞれ前記光学部材からの光を反射して前記読取対象領域を照明することを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（９） 前記複数の反射部材の設置領域であって、前記読取対象領域から反射され画像の結像に利用される光が通過する面で区切られてなる２つの領域それぞれに、前記複数の反射部材のうちから少なくとも１つずつが設置されていることを特徴とする前記（８）に記載の画像読取装置。
（１０） 前記反射部材の反射面が曲面となっていることを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（１１） 前記光学部材あるいは反射部材の反射面は、アルミコートがされてなることを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（１２） 前記光学部材あるいは反射部材の反射面は、反射シートが貼り付けられてなることを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（１３） 前記光源は、１または複数の発光ダイオードであることを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（１４） 前記発光ダイオードは、蛍光体を用いた１チップ型白色発光ダイオードであることを特徴とする前記（１３）に記載の画像読取装置。
（１５） 前記発光ダイオードは、それぞれの発光する色が異なる２種以上の発光ダイオードのチップからなり、混色により白色発光させる白色発光ダイオードであることを特徴とする前記（１３）に記載の画像読取装置。
（１６） 前記（１）乃至（１５）のいずれか１項に記載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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型で光源数が少なく、照度ムラの少ない照明光学系を有する画像読取装置を構成することが可能となる。また、該画像読取装置を用いることにより、小型ながら良好な画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る画像読取装置の構成について説明する。
〔第１の実施の形態〕
図５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要部（照明部）の構成を示す断面図である。図５（ａ）は画像読取装置の断面図、図５（ｂ）は上面図である。
図５に示すように、画像読取装置１０の照明部は、原稿面への照明光となる光を出射する光源である発光素子であるＬＥＤ１（点光源）を１または複数個列設した光源ユニット８と、複数の反射板２ａ，２ｂ２ｃ，２ｄから構成され集光作用を有する光学部材である導光体２と、反射部材である反射板３，４とから構成される照明光学系と、原稿面６ａを有するコンタクトガラス６と、前記原稿面６ａの読取対象領域６ａ１から反射された光を結像する結像光学系（不図示）と、前記結像光学系の結像部に設けられ、前記原稿の画像を読み取るセンサ（不図示）と、を備える。また、コンタクトガラス６が備える２面のＸＹ平面のうち光源ユニット８や照明光学系と対向していない面が長さと幅を有し面上に原稿が配置される原稿面６ａ（被照明面）である。このとき、光源ユニット８−導光体２−反射板３（または反射板４）を経由した光（光源ユニット８から出射された光を導光体２で集光し、該集光された光を反射板３、反射板４それぞれで反射した光）が、コンタクトガラス６を透過して原稿面６ａ上の原稿、詳しくは原稿面６ａにおける長さと幅を有する読取対象領域６ａ１に照射される仕組みとなっている。
【００１４】
また、コンタクトガラス６の下方の照明光学系が設置される空間は、仮想平面７で光源ユニット８が存在する区画である第１の領域と光源ユニット８が存在しない第２の領域の２つの区画に区分される。ここで、仮想平面とは、原稿面６ａを垂直に区切る平面であって、かつ読取対象領域６ａ１を通過する面、即ち原稿（読取対象領域６ａ１）から反射され画像の結像に利用される光が通過する面である。この第１の領域には、光源ユニット８、導光体２、反射板３が配置され、第２の領域には反射板４が配置されている。したがって、光源ユニット８から出射された光は反射板３、反射板４それぞれで反射して、原稿面６ａの読取対象領域６ａ１に入射することから、仮想平面７を挟んで、その両側から照明光が照射されるようになり、副走査方向の照度分布を均一なものとすることができる。
【００１５】
なお、図５において、読取対象領域６ａ１の長さ方向（主走査方向、図５（ｂ）の上下方向）をＸ方向、幅方向（副走査方向、図５（ｂ）の左右方向）をＹ方向とし、読取対象領域６ａ１からの反射光のうち画像の結像に利用される光が通過する方向（図５（ａ）の上下方向）をＺ方向とする。また、仮想平面７と第１の領域、第２の領域の関係は、以下の実施の形態において、本実施の形態と同様の定義で用いられる。さらに具体的には、仮想平面７と第１の領域、第２の領域の配置構成において、光学部材の種類等が変更される以外は本実施の形態と同様とする。
【００１６】
また、ＬＥＤ１は、白色光を出射する点光源である。例えば、蛍光体を用いた１チップ型白色発光ダイオード、またはそれぞれの発光する色が異なる２種以上の発光ダイオードのチップからなり、混色により白色発光させる白色発光ダイオードであることが好ましい。
【００１７】
導光体２は、複数の反射板２ａ，２ｂ２ｃ，２ｄが一体化されたものである。この反射板２ａ，２ｂ２ｃ，２ｄの反射面は、平面であればよいが、曲面であってもよい。また、反射効率を向上させるために、その反射面には、アルミコートを施すとよく、あるいは反射シートを貼り付けてもよい。
【００１８】
また、反射板２ａ，２ｂは光源ユニット８から出射される光をＺ方向から挟むように配置されており、導光体２の入側から出側にかけて反射板２ａ，２ｂの間隔が広がるように角度をもって配置されている（図５（ａ））。これにより、光源ユニット８（ＬＥＤ１）から出射された光のうち光源ユニット８（ＬＥＤ１）の正面方向からＺ方向外側に拡散していく光を、反射板２ａ，２ｂが反射して光源ユニット８の正面方向に集光させることができる。また、反射板２ｃ、２ｄは光源ユニット８から出射される光をＸ方向から挟むように平行に配置されている。これにより、光源ユニット８（ＬＥＤ１）から出射された光のうち光源ユニット８（ＬＥＤ１）の正面方向からＸ方向外側に拡散していく光を、反射板２ｃ２ｄが反射して、原稿の照明に有効に利用されるようにすることができる。このように、光源ユニット８から出射された光は、導光体２により集光されつつ、反射板３，４に入射する。
【００１９】
なお、反射板２ａ，２ｂ２ｃ，２ｄの一体化の方法は，例えば接着剤で接着してもよいし、一体的に成形したり，二対成形を組み合わせてもよい。
【００２０】
反射板３，４は、それぞれで導光体２で集光された光を反射して、原稿面６ａの読取対象領域６ａ１に導くためのものである。すなわち、導光体２からの光は、第１の領域において反射板３により反射されて原稿面６ａの読取対象領域６ａ１に導かれ、第２の領域において反射板４により反射されて原稿面６ａの読取対象領域６ａ１に導かれる。
【００２１】
この反射板３，４の反射面は平面であり、反射効率を向上させるために、アルミコートを施したり、あるいは反射シートが貼り付けられたりしている。
【００２２】
また、反射板３，４の反射面には、入射光を散乱させながら反射するための微細な凹凸構造が形成されている。図６に、反射板３，４の反射面に形成された凹凸構造の拡大断面を示す。図６（ａ）は、反射板３（または４）を主走査方向（Ｘ方向）で切断した断面図、図６（ｂ）は、副走査方向（Ｙ方向）で切断した断面図である。以下、反射板３における凹凸構造について説明するが、その内容は反射板４においても同じである。
【００２３】
反射板３の凹凸構造は、基板ａ上に複数の矩形の溝（凹部ともいう）ｃが平行に形成された一次元格子（グレーチング構造）をなしている。このとき、溝（凹部）ｃは、その長手方向が読取対象領域６ａ１の長さ方向であるＸ方向に直交して配置されていることから、Ｘ方向における断面は矩形の凸部ｂが一定の間隔（溝（凹部）ｃの幅）で並んだ構造を示す。（図６（ａ））。一方、副走査方向（Ｙ方向）における断面は凸部ｂからなる高さＢの平面が基板ａ上に連続して形成された構造を示す（図６（ｂ））。このような凹凸構造は、回折格子をなしていることが好ましいが、特定の波長の光だけを反射することのないように、凹凸の寸法、光の入射角、反射角等に留意する必要がある。なお、このような凹凸構造はフォトレジストによるパターンエッチング等の公知の方法で形成する。
【００２４】
図７に、図６の凹凸構造を有する反射板３への光の入射及び反射の様子を示す。図の矢印を含む線は光線（入射光Ｌin、反射光Ｌout）である。
まず、凸部ｂの頂上の面に入射した光Ｌinは、図の断面の垂線に線対称な方向に反射（鏡面反射）され反射光Ｌoutとして進んでいく。一方、凹部ｃに入り込んだ光は、図のように凹部ｃの中で複数回反射し、凸部ｂの頂上の面で反射された光とは角度の異なるランダムな方向に出射する。このように反射面からの反射光の一部が図の断面上でランダムな方向に進むことで、ＬＥＤ１の間隔が一定であっても読取対称領域６ａ１の長さ方向（主走査方向）の照度分布を一様化できる。なお、凹凸構造が回折格子であれば、反射による拡散度合いがさらに高まり望ましいが、ここではスネルの法則で表現できる反射による拡散効果にのみ記載する。
【００２５】
ところで凹部ｃにおける反射回数は、あまり少ないと凹凸構造を設ける意味が無いので、反射回数は多い方が望ましい。しかし一方で、反射の前後でエネルギーが減衰するという問題がある。反射回数があまり多くなるような構造であると、読取対象領域６ａ１上の照度が著しく低下する。例えば反射板３，４の反射面はアルミニウム薄膜で形成されているとすると、アルミニウムの反射率はいずれの光入射角においてもほぼ９０％であるから、１回反射で９０％，２回反射で８１％，３回反射で７３%・・・・・・７回反射でついに５０％を切り４８％となる。
【００２６】
そこで、凹凸構造の凸部ｂの高さＢと凹部ｃの幅Ａとの比（Ｂ／Ａ）を０．６９２以上とすると好適である。これにより、光の反射回数が７回未満になり、著しい照度低下及びランダムな方向から読取対象領域６ａ１に入射する光の照明への寄与低減を回避できる。なお、ここではＬＥＤ１から出射する光で出射角がＬＥＤの正面方向から半値角以内に出射する前提で前記比を設定している。
【００２７】
ここで、半値角について説明する。
通常、発光素子（チップ）にレンズなどの屈折部材が取り付けられていないタイプのＬＥＤ（ベアチップタイプＬＥＤ）から、光出射角度６０度で出射された光の光強度は、正面方向に出射される光の光強度に比べて５０％のエネルギーである。このように、ＬＥＤの正面方向に出射される光に対して、５０％のエネルギーの光が出射される角度を半値角と呼ぶ。例えば、図５（ｂ）で言うと、ＬＥＤ１から太線で示した、反射板３に６０度の角度で入射する光線の光強度は、この光を出射するＬＥＤ１が正面方向（紙面の右方向）に出射する光強度の５０％であるので、６０度が半値角である。本発明では、このような一般的なベアチップタイプＬＥＤから半値角で出射された光エネルギーが反射によって５０％以下にならないような規制を与えている。
【００２８】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施形態は、ＬＥＤ１，導光体２の構成、及び反射板３，４の配置は第１の実施の形態と同じであり（図５と同じ構成）、反射板３，４の反射面における凹凸構造を図８に示すように、三角状に設定したものである。すなわち、反射板３の凹凸構造は、基板ａ上に複数の逆三角形の溝（凹部）ｃ１が平行に形成された一次元格子（グレーチング構造）をなしている。このとき、溝（凹部）ｃ１は、その長手方向が読取対象領域６ａ１の長さ方向であるＸ方向に直交して配置されていることから、Ｘ方向における断面は三角形の凸部ｂ１が並んだ構造を示す（図８）。一方、副走査方向（Ｙ方向）における断面は凸部ｂ１からなる高さＢの平面が基板ａ上に連続して形成された構造を示す。
また、本実施の形態においても、凹凸構造の凸部ｂ１の高さＢと凹部ｃ１の幅Ａとの比（Ｂ／Ａ）を０．６９２以上とすると、半値角６０度で出射された光線の反射回数が７回を越えることは無く、照度分布が均一でありかつ所定の照度が得られる。
【００２９】
〔第３の実施の形態〕
第３の実施形態は、ＬＥＤ１，導光体２の構成、及び反射板３，４の配置は第１の実施の形態と同じであり（図５と同じ構成）、反射板３，４の反射面における凹凸構造を図９に示すように、台形状に設定したものである。すなわち、反射板３の凹凸構造は、基板ａ上に複数の逆台形の溝（凹部）ｃ２が平行に形成された一次元格子（グレーチング構造）をなしている。このとき、溝（凹部）ｃ２は、その長手方向が読取対象領域６ａ１の長さ方向であるＸ方向に直交して配置されていることから、Ｘ方向における断面は台形の凸部ｂ２が一定の間隔で並んだ構造を示す（図９）。一方、副走査方向（Ｙ方向）における断面は凸部ｂ２からなる高さＢの平面が基板ａ上に連続して形成された構造を示す。
また、本実施の形態においても、凹凸構造の凸部ｂ２の高さＢと凹部ｃ２の幅Ａとの比（Ｂ／Ａ）を０．６９２以上とすると、半値角６０度で出射された光線の反射回数が７回を越えることは無く、照度分布が均一でありかつ所定の照度が得られる。
【００３０】
〔第４の実施の形態〕
第４の実施形態は、ＬＥＤ１，導光体２の構成、及び反射板の配置は第１の実施の形態と同じであり（図５と同じ構成）、反射板３，４の反射面を曲面状（凹面状）とした反射板５ａ，５ｂとして光利用効率を高めたものである。その構成を図１０に示す。図１０では曲面の反射板を２枚使用しているが、これが１枚であっても読取対象領域６ａ１の照度向上（光利用効率向上）を達成することが可能となる。
【００３１】
また、反射板５ａ，５ｂに、第１の実施の形態の反射板３，４と同様の矩形形状の凹凸構造を設ける。ただし、第１の実施の形態の場合と異なり、図１１に示すように、矩形の凹凸のピッチを非一様とする。具体的には、凹部ｃの幅Ａ（隣接する凸部ｂの間隔）を、反射板５ａ，５ｂの主走査方向（Ｘ方向）の中央にいくほど小さくし、端にいくにつれて大きくする。これは、ＬＥＤ１の配列間隔を、例えば中心から周辺にかけて密にし、読取対象領域６ａ１の周辺よりも中心の方が照度の一様化が必要となった場合などに有効である。
【００３２】
〔第５の実施の形態〕
第５の実施形態は、ＬＥＤ１，導光体２，反射板３，４の構成は第４の実施の形態と同じであり（図１０と同じ構成）、導光体２の反射板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの反射面に、図６と同様の矩形形状の凹凸構造を設けたものである。導光体２の反射板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの反射面に凹凸構造あるいは砂目状の荒しを与えることで、さらに照明光の照度むらを改善でき望ましい。
【００３３】
なお、以上の実施の形態では、反射板３，４の反射面に凹凸構造を設けた例を示したが、これに代えて（反射板３，４の反射面には凹凸構造なしで）、導光体２の反射板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの反射面に前述した凹凸構造を設けたものとしてもよい。
【００３４】
次に、本発明に係る画像形成装置の構成について説明する。
図１１は、本発明の画像読取装置を有する画像形成装置の模式図である。
同図において符号１００は画像形成装置、２００は画像読取装置をそれぞれ示す。
その他の符号は説明中で直接引用する。
【００３５】
画像読取装置２００は、原稿２０２がコンタクトガラス２０１（図５におけるコンタクトガラス５）の上（原稿面）に配置され、コンタクトガラス２０１の下部に配置された第１走行体２０３に搭載された、不図示の照明部（第１〜５の実施の形態の構成）により原稿２０２が照明される。原稿２０２からの反射光は、第１走行体２０３の第１ミラー２０３ａにより反射され、その後、第２走行体２０４の第１ミラー２０４ａと第２ミラー２０４ｂで反射され、縮小結像レンズ２０５へ導かれ、ラインセンサー２０６上に結像される。また、カラー画像読み取り装置の場合は、該ラインセンサー２０６をＲＧＢ各色ごとに設けることで同様の構成のまま本発明を適用することができる。
【００３６】
原稿の長手方向を読み取る場合は、長尺レンズ及びＬＥＤを搭載した第１走行体２０３がＶの速度で図の右方向へ移動し、それと同時に第２走行体２０４が第１走行体２０３の半分の速度１／２Ｖで右方向へ移動することで、原稿２０２からラインセンサー２０６までの光路長が一定に保たれ、原稿全体を一定の倍率で読み取ることができる。
通常、画像読取装置に用いられる原稿照明装置としてのＬＥＤの使用方法としては、ＬＥＤ素子を多数個並べ、アレイ状にして用いる。
【００３７】
画像形成装置１００は、ドラム状の潜像担持体１１１を有し、その周囲に帯電手段としての帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５が配備されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。更に、画像読み取り部等、外部からの原稿情報を受けてレーザビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７が設けられ、帯電ローラ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いる。
【００３８】
画像形成を行うときは、光導電性の感光体である潜像担持体１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一帯電され、光走査装置１１７のレーザビーム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には画像部が露光された所謂ネガ潜像と、非画像部が露光された所謂ポジ潜像とがある。上記何れの静電潜像も現像装置１１３において静電潜像現像用トナーを用いて可視化される。このとき、現像装置１１３をＹＭＣＫ４色に対して各々、計４個設けることでカラー画像形成が可能な画像形成装置となる。
【００３９】
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ーラ対１１９に捕らえられる。レジストローラ対１１９は、潜像担持体１１１上のトナー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。送りこまれた転写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー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においてトナー画像を定着され、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。トナー画像が転写された後の潜像担持体１１１の表面は、クリーニング装置１１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
【００４０】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の画像読取装置の構成を示す断面図である。
【図２】原稿面における読取対象領域の説明図である。
【図３】照度分布が不均一な場合のＣＣＤにおける読取状態の説明図である。
【図４】照度分布が均一な場合のＣＣＤにおける読取状態の説明図である。
【図５】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図である。
【図６】図５で用いる反射板の反射面の凹凸構造を示す断面図である。
【図７】図６の反射面における反射メカニズムを示す断面図である。
【図８】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反射板の反射面の凹凸構造を示す断面図である。
【図９】本発明に係る画像読取装置の第３の実施の形態における反射板の反射面の凹凸構造を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る画像読取装置の第４の実施の形態における構成を示す概略図である。
【図１１】図１０で用いる反射板の反射面の凹凸構造を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ ＬＥＤ
２ 導光体
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３，４，５ａ，５ｂ 反射板
６，２０１ コンタクトガラス
６ａ 原稿面
６ａ１ 読取対象領域
７ 仮想平面
８ 光源ユニット
１０，２００ 画像読取装置
１００ 画像形成装置
１１１ 潜像坦持体
１１２ 帯電ローラ
１１３ 現像装置
１１４ 転写ローラ
１１５ クリーニング装置
１１６ 定着装置
１１７ 光走査装置
１１８ カセット
１１９ レジストローラ対
１２０ 給紙コロ
１２１ 搬送経路
１２２ 排紙ローラ対
１２３ トレイ
２０２ 原稿
２０３ 第１走行体
２０３ａ，２０４ａ，２０４ｂ ミラー
２０４ 第２走行体
２０５ 縮小結像レンズ
２０６ ラインセンサ
ａ ベース
ｂ，ｂ１，ｂ２ 凸部
ｃ，ｃ１，ｃ２ 凹部（溝）
Ｌin 入射光
Lout 反射光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機やイメージスキャナに使用される画像読取装置、並びに該画像読取装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤ）の開発が活発に行われており、ＬＥＤ素子の明るさは急激に高まっている。ＬＥＤは、一般的に長寿命、高効率、高耐Ｇ性、単色発光などの利点を有しており、多くの照明分野への応用が期待されている。
【０００３】
そのＬＥＤの用途の一つとして、デジタル複写機やイメージスキャナのような画像読取装置の原稿照明装置がある。
画像読取装置に用いられるＬＥＤの使用方法としては、様々な方式が提案されている。例えば、特許文献１、２、４では、原稿の主走査方向と平行にＬＥＤを多数並べ、ＬＥＤの出射光を、主走査方向においては光学的な作用を与えないことで拡散させ、副走査方向においては反射面の集光作用によって、原稿面上の読取対象領域における照度を高めている。さらに、特許文献３では、原稿の主走査方向と平行にＬＥＤを多数並べ、ＬＥＤの出射光を、主走査方向においては光学的な作用を与えないことで拡散させ、副走査方向においてはレンズの集光作用によって、原稿面上の読取対象領域における照度を高めている。
【０００４】
ここで、原稿面上でどのような照度あるいは照度分布が求められているかを説明する。
図１に示すように、デジタル複写機やイメージスキャナに使用される画像読取装置は、原稿に記載されている情報を読取レンズを介してＣＣＤ等の撮像素子に入力する装置である。また図２は図１の原稿面を上から眺めた上面図である。画像読取装置は、光学系を固定した状態では図２に示す細長い読取対象領域の情報だけを撮像素子に入力可能な状態である。そこで図１の装置全体を動かす、あるいは照明光学系と折り返しミラーを連動して動かすことで、図２の矢印の方向に読取対象領域を移動させる。読取対象領域を移動させながら撮像素子に順次情報を入力することで、原稿全体を読み取ることが可能である。
【０００５】
この時、原稿面上でどのような照度が求められるかというと、図２の読取対象領域を高速で移動させるには（原稿１枚あたりの読取時間を短くするには）、単位時間あたりに撮像素子に入力する光量を増やすことが求められるから、照度は高い方が望ましい。この観点から特許文献１〜４のように副走査方向に光を規制する方法は妥当である。
【０００６】
ところで、照度分布はどうかというと、一般には一様な照度分布が望まれる。図３は、原稿面と撮像素子の共役な関係を示す図であり、なおかつ実線と点線にて原稿面の照度分布の一例を示している。図の実線はある時点での原稿面上の照度分布であり、点線はある瞬間に外部からの振動の影響などによって変動した照度分布である。図の実線あるいは点線にて示すように、原稿面上の照度分布にムラがあると、原稿面上で照度が高い位置は、撮像面上の対応する位置においても照度が高く、逆もまた然りである。図２の矢印の方向に読取対象領域を移動させて原稿全体を読み取る期間中、常に原稿と照明の関係が同じであればこのようなムラのある照度分布は画像処理によって補正可能である。しかし、この期間中に原稿と照明の関係が、実線の状態から瞬間的に点線の状態に移ることがあると、読み取った画像に濃度ムラが発生し、画像の品質が低下する。
【０００７】
したがって、一般には図４に示すように、読取対象領域全体が一様な照度分布であることが望ましい。一様な照度分布であれば、例えば外部から振動を受けて原稿と照明の位置関係がずれても、撮像面上の照度分布に変化無い。
【０００８】
特許文献１〜４いずれの場合においても、主走査方向の照度分布を一様にする方法は、ＬＥＤという点光源からの光に何ら光学的作用を与えないで、そのまま拡散させる方法であった。しかし、このような方法を採ると、光源数が少ない場合には、光源から原稿面までに長い距離が必要となり、光源から原稿面までの照明光学系が大型化しがちであった。照明光学系を小型化するために光源数を増加すると、照度が向上し、さらに小型化できるメリットがあるものの、高コスト・高消費電力というデメリットがあった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−６７５５１号公報
【特許文献２】特開２００６−４２０１６号公報
【特許文献３】特開２００５−３１１６６２号公報
【特許文献４】特開２００５−２４１６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、少ない光源数で、小型の照明光学系を有する照度分布の良好な画像読取装置及び該画像読取装置を用いた画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために提供する本発明は、点光源から出射された拡散光の進行方向を、反射面上に設けた凹凸構造によって、無規則に（ランダムに）するものである。これより、照度分布の一様性を上げることが可能となる。具体的には、以下の通りである。
（１） 原稿面への照明光となる光を出射する光源と、複数の反射面から構成され集光作用を有する光学部材と、反射部材とを有し、前記光源から出射された光を前記光学部材で集光し、該集光された光を前記反射部材で反射して前記原稿面における長さと幅を有する読取対象領域を照明する照明光学系と、前記原稿面から反射された光を結像する結像光学系と、前記結像光学系の結像部に設けられ、前記原稿の画像を読み取るセンサと、を備える画像読取装置であって、前記光学部材あるいは反射部材の反射面うち、少なくとも１面は入射光を散乱させながら反射する凹凸構造の反射面であることを特徴とする画像読取装置。
（２） 前記凹凸構造は、基板上に複数の溝が平行に形成された一次元格子をなしていることを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（３） 前記凹凸構造は、回折格子をなしていることを特徴とする前記（２）に記載の画像読取装置。
（４） 前記凹凸構造の溝は、その長手方向が前記読取対象領域の長さ方向に直交して配置されていることを特徴とする前記（２）に記載の画像読取装置。
（５） 前記凹凸構造の凸部の高さＢと凹部の幅Ａとの比（Ｂ／Ａ）が０．６９２以上であることを特徴とする前記（２）に記載の画像読取装置。
（６） 前記凹凸構造の凸部の断面形状が矩形、三角形、台形のいずれかであることを特徴とする前記（２）に記載の画像読取装置。
（７） 前記凹凸構造は、ランダムな砂目状の凹凸構造であることを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（８） 前記照明光学系は、複数の反射部材を有し、該複数の反射部材はそれぞれ前記光学部材からの光を反射して前記読取対象領域を照明することを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（９） 前記複数の反射部材の設置領域であって、前記読取対象領域から反射され画像の結像に利用される光が通過する面で区切られてなる２つの領域それぞれに、前記複数の反射部材のうちから少なくとも１つずつが設置されていることを特徴とする前記（８）に記載の画像読取装置。
（１０） 前記反射部材の反射面が曲面となっていることを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（１１） 前記光学部材あるいは反射部材の反射面は、アルミコートがされてなることを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（１２） 前記光学部材あるいは反射部材の反射面は、反射シートが貼り付けられてなることを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（１３） 前記光源は、１または複数の発光ダイオードであることを特徴とする前記（１）に記載の画像読取装置。
（１４） 前記発光ダイオードは、蛍光体を用いた１チップ型白色発光ダイオードであることを特徴とする前記（１３）に記載の画像読取装置。
（１５） 前記発光ダイオードは、それぞれの発光する色が異なる２種以上の発光ダイオードのチップからなり、混色により白色発光させる白色発光ダイオードであることを特徴とする前記（１３）に記載の画像読取装置。
（１６） 前記（１）乃至（１５）のいずれか１項に記載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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型で光源数が少なく、照度ムラの少ない照明光学系を有する画像読取装置を構成することが可能となる。また、該画像読取装置を用いることにより、小型ながら良好な画像形成が可能な画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る画像読取装置の構成について説明する。
〔第１の実施の形態〕
図５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要部（照明部）の構成を示す断面図である。図５（ａ）は画像読取装置の断面図、図５（ｂ）は上面図である。
図５に示すように、画像読取装置１０の照明部は、原稿面への照明光となる光を出射する光源である発光素子であるＬＥＤ１（点光源）を１または複数個列設した光源ユニット８と、複数の反射板２ａ，２ｂ２ｃ，２ｄから構成され集光作用を有する光学部材である導光体２と、反射部材である反射板３，４とから構成される照明光学系と、原稿面６ａを有するコンタクトガラス６と、前記原稿面６ａの読取対象領域６ａ１から反射された光を結像する結像光学系（不図示）と、前記結像光学系の結像部に設けられ、前記原稿の画像を読み取るセンサ（不図示）と、を備える。また、コンタクトガラス６が備える２面のＸＹ平面のうち光源ユニット８や照明光学系と対向していない面が長さと幅を有し面上に原稿が配置される原稿面６ａ（被照明面）である。このとき、光源ユニット８−導光体２−反射板３（または反射板４）を経由した光（光源ユニット８から出射された光を導光体２で集光し、該集光された光を反射板３、反射板４それぞれで反射した光）が、コンタクトガラス６を透過して原稿面６ａ上の原稿、詳しくは原稿面６ａにおける長さと幅を有する読取対象領域６ａ１に照射される仕組みとなっている。
【００１４】
また、コンタクトガラス６の下方の照明光学系が設置される空間は、仮想平面７で光源ユニット８が存在する区画である第１の領域と光源ユニット８が存在しない第２の領域の２つの区画に区分される。ここで、仮想平面とは、原稿面６ａを垂直に区切る平面であって、かつ読取対象領域６ａ１を通過する面、即ち原稿（読取対象領域６ａ１）から反射され画像の結像に利用される光が通過する面である。この第１の領域には、光源ユニット８、導光体２、反射板３が配置され、第２の領域には反射板４が配置されている。したがって、光源ユニット８から出射された光は反射板３、反射板４それぞれで反射して、原稿面６ａの読取対象領域６ａ１に入射することから、仮想平面７を挟んで、その両側から照明光が照射されるようになり、副走査方向の照度分布を均一なものとすることができる。
【００１５】
なお、図５において、読取対象領域６ａ１の長さ方向（主走査方向、図５（ｂ）の上下方向）をＸ方向、幅方向（副走査方向、図５（ｂ）の左右方向）をＹ方向とし、読取対象領域６ａ１からの反射光のうち画像の結像に利用される光が通過する方向（図５（ａ）の上下方向）をＺ方向とする。また、仮想平面７と第１の領域、第２の領域の関係は、以下の実施の形態において、本実施の形態と同様の定義で用いられる。さらに具体的には、仮想平面７と第１の領域、第２の領域の配置構成において、光学部材の種類等が変更される以外は本実施の形態と同様とする。
【００１６】
また、ＬＥＤ１は、白色光を出射する点光源である。例えば、蛍光体を用いた１チップ型白色発光ダイオード、またはそれぞれの発光する色が異なる２種以上の発光ダイオードのチップからなり、混色により白色発光させる白色発光ダイオードであることが好ましい。
【００１７】
導光体２は、複数の反射板２ａ，２ｂ２ｃ，２ｄが一体化されたものである。この反射板２ａ，２ｂ２ｃ，２ｄの反射面は、平面であればよいが、曲面であってもよい。また、反射効率を向上させるために、その反射面には、アルミコートを施すとよく、あるいは反射シートを貼り付けてもよい。
【００１８】
また、反射板２ａ，２ｂは光源ユニット８から出射される光をＺ方向から挟むように配置されており、導光体２の入側から出側にかけて反射板２ａ，２ｂの間隔が広がるように角度をもって配置されている（図５（ａ））。これにより、光源ユニット８（ＬＥＤ１）から出射された光のうち光源ユニット８（ＬＥＤ１）の正面方向からＺ方向外側に拡散していく光を、反射板２ａ，２ｂが反射して光源ユニット８の正面方向に集光させることができる。また、反射板２ｃ、２ｄは光源ユニット８から出射される光をＸ方向から挟むように平行に配置されている。これにより、光源ユニット８（ＬＥＤ１）から出射された光のうち光源ユニット８（ＬＥＤ１）の正面方向からＸ方向外側に拡散していく光を、反射板２ｃ２ｄが反射して、原稿の照明に有効に利用されるようにすることができる。このように、光源ユニット８から出射された光は、導光体２により集光されつつ、反射板３，４に入射する。
【００１９】
なお、反射板２ａ，２ｂ２ｃ，２ｄの一体化の方法は，例えば接着剤で接着してもよいし、一体的に成形したり，二対成形を組み合わせてもよい。
【００２０】
反射板３，４は、それぞれで導光体２で集光された光を反射して、原稿面６ａの読取対象領域６ａ１に導くためのものである。すなわち、導光体２からの光は、第１の領域において反射板３により反射されて原稿面６ａの読取対象領域６ａ１に導かれ、第２の領域において反射板４により反射されて原稿面６ａの読取対象領域６ａ１に導かれる。
【００２１】
この反射板３，４の反射面は平面であり、反射効率を向上させるために、アルミコートを施したり、あるいは反射シートが貼り付けられたりしている。
【００２２】
また、反射板３，４の反射面には、入射光を散乱させながら反射するための微細な凹凸構造が形成されている。図６に、反射板３，４の反射面に形成された凹凸構造の拡大断面を示す。図６（ａ）は、反射板３（または４）を主走査方向（Ｘ方向）で切断した断面図、図６（ｂ）は、副走査方向（Ｙ方向）で切断した断面図である。以下、反射板３における凹凸構造について説明するが、その内容は反射板４においても同じである。
【００２３】
反射板３の凹凸構造は、基板ａ上に複数の矩形の溝（凹部ともいう）ｃが平行に形成された一次元格子（グレーチング構造）をなしている。このとき、溝（凹部）ｃは、その長手方向が読取対象領域６ａ１の長さ方向であるＸ方向に直交して配置されていることから、Ｘ方向における断面は矩形の凸部ｂが一定の間隔（溝（凹部）ｃの幅）で並んだ構造を示す。（図６（ａ））。一方、副走査方向（Ｙ方向）における断面は凸部ｂからなる高さＢの平面が基板ａ上に連続して形成された構造を示す（図６（ｂ））。このような凹凸構造は、回折格子をなしていることが好ましいが、特定の波長の光だけを反射することのないように、凹凸の寸法、光の入射角、反射角等に留意する必要がある。なお、このような凹凸構造はフォトレジストによるパターンエッチング等の公知の方法で形成する。
【００２４】
図７に、図６の凹凸構造を有する反射板３への光の入射及び反射の様子を示す。図の矢印を含む線は光線（入射光Ｌin、反射光Ｌout）である。
まず、凸部ｂの頂上の面に入射した光Ｌinは、図の断面の垂線に線対称な方向に反射（鏡面反射）され反射光Ｌoutとして進んでいく。一方、凹部ｃに入り込んだ光は、図のように凹部ｃの中で複数回反射し、凸部ｂの頂上の面で反射された光とは角度の異なるランダムな方向に出射する。このように反射面からの反射光の一部が図の断面上でランダムな方向に進むことで、ＬＥＤ１の間隔が一定であっても読取対称領域６ａ１の長さ方向（主走査方向）の照度分布を一様化できる。なお、凹凸構造が回折格子であれば、反射による拡散度合いがさらに高まり望ましいが、ここではスネルの法則で表現できる反射による拡散効果にのみ記載する。
【００２５】
ところで凹部ｃにおける反射回数は、あまり少ないと凹凸構造を設ける意味が無いので、反射回数は多い方が望ましい。しかし一方で、反射の前後でエネルギーが減衰するという問題がある。反射回数があまり多くなるような構造であると、読取対象領域６ａ１上の照度が著しく低下する。例えば反射板３，４の反射面はアルミニウム薄膜で形成されているとすると、アルミニウムの反射率はいずれの光入射角においてもほぼ９０％であるから、１回反射で９０％，２回反射で８１％，３回反射で７３%・・・・・・７回反射でついに５０％を切り４８％となる。
【００２６】
そこで、凹凸構造の凸部ｂの高さＢと凹部ｃの幅Ａとの比（Ｂ／Ａ）を０．６９２以上とすると好適である。これにより、光の反射回数が７回未満になり、著しい照度低下及びランダムな方向から読取対象領域６ａ１に入射する光の照明への寄与低減を回避できる。なお、ここではＬＥＤ１から出射する光で出射角がＬＥＤの正面方向から半値角以内に出射する前提で前記比を設定している。
【００２７】
ここで、半値角について説明する。
通常、発光素子（チップ）にレンズなどの屈折部材が取り付けられていないタイプのＬＥＤ（ベアチップタイプＬＥＤ）から、光出射角度６０度で出射された光の光強度は、正面方向に出射される光の光強度に比べて５０％のエネルギーである。このように、ＬＥＤの正面方向に出射される光に対して、５０％のエネルギーの光が出射される角度を半値角と呼ぶ。例えば、図５（ｂ）で言うと、ＬＥＤ１から太線で示した、反射板３に６０度の角度で入射する光線の光強度は、この光を出射するＬＥＤ１が正面方向（紙面の右方向）に出射する光強度の５０％であるので、６０度が半値角である。本発明では、このような一般的なベアチップタイプＬＥＤから半値角で出射された光エネルギーが反射によって５０％以下にならないような規制を与えている。
【００２８】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施形態は、ＬＥＤ１，導光体２の構成、及び反射板３，４の配置は第１の実施の形態と同じであり（図５と同じ構成）、反射板３，４の反射面における凹凸構造を図８に示すように、三角状に設定したものである。すなわち、反射板３の凹凸構造は、基板ａ上に複数の逆三角形の溝（凹部）ｃ１が平行に形成された一次元格子（グレーチング構造）をなしている。このとき、溝（凹部）ｃ１は、その長手方向が読取対象領域６ａ１の長さ方向であるＸ方向に直交して配置されていることから、Ｘ方向における断面は三角形の凸部ｂ１が並んだ構造を示す（図８）。一方、副走査方向（Ｙ方向）における断面は凸部ｂ１からなる高さＢの平面が基板ａ上に連続して形成された構造を示す。
また、本実施の形態においても、凹凸構造の凸部ｂ１の高さＢと凹部ｃ１の幅Ａとの比（Ｂ／Ａ）を０．６９２以上とすると、半値角６０度で出射された光線の反射回数が７回を越えることは無く、照度分布が均一でありかつ所定の照度が得られる。
【００２９】
〔第３の実施の形態〕
第３の実施形態は、ＬＥＤ１，導光体２の構成、及び反射板３，４の配置は第１の実施の形態と同じであり（図５と同じ構成）、反射板３，４の反射面における凹凸構造を図９に示すように、台形状に設定したものである。すなわち、反射板３の凹凸構造は、基板ａ上に複数の逆台形の溝（凹部）ｃ２が平行に形成された一次元格子（グレーチング構造）をなしている。このとき、溝（凹部）ｃ２は、その長手方向が読取対象領域６ａ１の長さ方向であるＸ方向に直交して配置されていることから、Ｘ方向における断面は台形の凸部ｂ２が一定の間隔で並んだ構造を示す（図９）。一方、副走査方向（Ｙ方向）における断面は凸部ｂ２からなる高さＢの平面が基板ａ上に連続して形成された構造を示す。
また、本実施の形態においても、凹凸構造の凸部ｂ２の高さＢと凹部ｃ２の幅Ａとの比（Ｂ／Ａ）を０．６９２以上とすると、半値角６０度で出射された光線の反射回数が７回を越えることは無く、照度分布が均一でありかつ所定の照度が得られる。
【００３０】
〔第４の実施の形態〕
第４の実施形態は、ＬＥＤ１，導光体２の構成、及び反射板の配置は第１の実施の形態と同じであり（図５と同じ構成）、反射板３，４の反射面を曲面状（凹面状）とした反射板５ａ，５ｂとして光利用効率を高めたものである。その構成を図１０に示す。図１０では曲面の反射板を２枚使用しているが、これが１枚であっても読取対象領域６ａ１の照度向上（光利用効率向上）を達成することが可能となる。
【００３１】
また、反射板５ａ，５ｂに、第１の実施の形態の反射板３，４と同様の矩形形状の凹凸構造を設ける。ただし、第１の実施の形態の場合と異なり、図１１に示すように、矩形の凹凸のピッチを非一様とする。具体的には、凹部ｃの幅Ａ（隣接する凸部ｂの間隔）を、反射板５ａ，５ｂの主走査方向（Ｘ方向）の中央にいくほど小さくし、端にいくにつれて大きくする。これは、ＬＥＤ１の配列間隔を、例えば中心から周辺にかけて密にし、読取対象領域６ａ１の周辺よりも中心の方が照度の一様化が必要となった場合などに有効である。
【００３２】
〔第５の実施の形態〕
第５の実施形態は、ＬＥＤ１，導光体２，反射板３，４の構成は第４の実施の形態と同じであり（図１０と同じ構成）、導光体２の反射板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの反射面に、図６と同様の矩形形状の凹凸構造を設けたものである。導光体２の反射板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの反射面に凹凸構造あるいは砂目状の荒しを与えることで、さらに照明光の照度むらを改善でき望ましい。
【００３３】
なお、以上の実施の形態では、反射板３，４の反射面に凹凸構造を設けた例を示したが、これに代えて（反射板３，４の反射面には凹凸構造なしで）、導光体２の反射板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの反射面に前述した凹凸構造を設けたものとしてもよい。
【００３４】
次に、本発明に係る画像形成装置の構成について説明する。
図１１は、本発明の画像読取装置を有する画像形成装置の模式図である。
同図において符号１００は画像形成装置、２００は画像読取装置をそれぞれ示す。
その他の符号は説明中で直接引用する。
【００３５】
画像読取装置２００は、原稿２０２がコンタクトガラス２０１（図５におけるコンタクトガラス５）の上（原稿面）に配置され、コンタクトガラス２０１の下部に配置された第１走行体２０３に搭載された、不図示の照明部（第１〜５の実施の形態の構成）により原稿２０２が照明される。原稿２０２からの反射光は、第１走行体２０３の第１ミラー２０３ａにより反射され、その後、第２走行体２０４の第１ミラー２０４ａと第２ミラー２０４ｂで反射され、縮小結像レンズ２０５へ導かれ、ラインセンサー２０６上に結像される。また、カラー画像読み取り装置の場合は、該ラインセンサー２０６をＲＧＢ各色ごとに設けることで同様の構成のまま本発明を適用することができる。
【００３６】
原稿の長手方向を読み取る場合は、長尺レンズ及びＬＥＤを搭載した第１走行体２０３がＶの速度で図の右方向へ移動し、それと同時に第２走行体２０４が第１走行体２０３の半分の速度１／２Ｖで右方向へ移動することで、原稿２０２からラインセンサー２０６までの光路長が一定に保たれ、原稿全体を一定の倍率で読み取ることができる。
通常、画像読取装置に用いられる原稿照明装置としてのＬＥＤの使用方法としては、ＬＥＤ素子を多数個並べ、アレイ状にして用いる。
【００３７】
画像形成装置１００は、ドラム状の潜像担持体１１１を有し、その周囲に帯電手段としての帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５が配備されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。更に、画像読み取り部等、外部からの原稿情報を受けてレーザビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７が設けられ、帯電ローラ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いる。
【００３８】
画像形成を行うときは、光導電性の感光体である潜像担持体１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一帯電され、光走査装置１１７のレーザビーム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には画像部が露光された所謂ネガ潜像と、非画像部が露光された所謂ポジ潜像とがある。上記何れの静電潜像も現像装置１１３において静電潜像現像用トナーを用いて可視化される。このとき、現像装置１１３をＹＭＣＫ４色に対して各々、計４個設けることでカラー画像形成が可能な画像形成装置となる。
【００３９】
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ーラ対１１９に捕らえられる。レジストローラ対１１９は、潜像担持体１１１上のトナー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。送りこまれた転写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー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においてトナー画像を定着され、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。トナー画像が転写された後の潜像担持体１１１の表面は、クリーニング装置１１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
【００４０】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の画像読取装置の構成を示す断面図である。
【図２】原稿面における読取対象領域の説明図である。
【図３】照度分布が不均一な場合のＣＣＤにおける読取状態の説明図である。
【図４】照度分布が均一な場合のＣＣＤにおける読取状態の説明図である。
【図５】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図である。
【図６】図５で用いる反射板の反射面の凹凸構造を示す断面図である。
【図７】図６の反射面における反射メカニズムを示す断面図である。
【図８】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反射板の反射面の凹凸構造を示す断面図である。
【図９】本発明に係る画像読取装置の第３の実施の形態における反射板の反射面の凹凸構造を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る画像読取装置の第４の実施の形態における構成を示す概略図である。
【図１１】図１０で用いる反射板の反射面の凹凸構造を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ ＬＥＤ
２ 導光体
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３，４，５ａ，５ｂ 反射板
６，２０１ コンタクトガラス
６ａ 原稿面
６ａ１ 読取対象領域
７ 仮想平面
８ 光源ユニット
１０，２００ 画像読取装置
１００ 画像形成装置
１１１ 潜像坦持体
１１２ 帯電ローラ
１１３ 現像装置
１１４ 転写ローラ
１１５ クリーニング装置
１１６ 定着装置
１１７ 光走査装置
１１８ カセット
１１９ レジストローラ対
１２０ 給紙コロ
１２１ 搬送経路
１２２ 排紙ローラ対
１２３ トレイ
２０２ 原稿
２０３ 第１走行体
２０３ａ，２０４ａ，２０４ｂ ミラー
２０４ 第２走行体
２０５ 縮小結像レンズ
２０６ ラインセンサ
ａ ベース
ｂ，ｂ１，ｂ２ 凸部
ｃ，ｃ１，ｃ２ 凹部（溝）
Ｌin 入射光
Lout 反射光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿面への照明光となる光を出射する光源と、
複数の反射面から構成され集光作用を有する光学部材と、反射部材とを有し、前記光源から出射された光を前記光学部材で集光し、該集光された光を前記反射部材で反射して前記原稿面における長さと幅を有する読取対象領域を照明する照明光学系と、
前記原稿面から反射された光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系の結像部に設けられ、前記原稿の画像を読み取るセンサと、を備える画像読取装置であって、
前記光学部材あるいは反射部材の反射面うち、少なくとも１面は入射光を散乱させながら反射する凹凸構造の反射面であることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記凹凸構造は、基板上に複数の溝が平行に形成された一次元格子をなしていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記凹凸構造は、回折格子をなしていることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記凹凸構造の溝は、その長手方向が前記読取対象領域の長さ方向に直交して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記凹凸構造の凸部の高さＢと凹部の幅Ａとの比（Ｂ／Ａ）が０．６９２以上であることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記凹凸構造の凸部の断面形状が矩形、三角形、台形のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項７】
前記凹凸構造は、ランダムな砂目状の凹凸構造であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項８】
前記照明光学系は、複数の反射部材を有し、該複数の反射部材はそれぞれ前記光学部材からの光を反射して前記読取対象領域を照明することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項９】
前記複数の反射部材の設置領域であって、前記読取対象領域から反射され画像の結像に利用される光が通過する面で区切られてなる２つの領域それぞれに、前記複数の反射部材のうちから少なくとも１つずつが設置されていることを特徴とする請求項８に記載の画像読取装置。
【請求項１０】
前記反射部材の反射面が曲面となっていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項１１】
前記光学部材あるいは反射部材の反射面は、アルミコートがされてなることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項１２】
前記光学部材あるいは反射部材の反射面は、反射シートが貼り付けられてなることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項１３】
前記光源は、１または複数の発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項１４】
前記発光ダイオードは、蛍光体を用いた１チップ型白色発光ダイオードであることを特徴とする請求項１３に記載の画像読取装置。
【請求項１５】
前記発光ダイオードは、それぞれの発光する色が異なる２種以上の発光ダイオードのチップからなり、混色により白色発光させる白色発光ダイオードであることを特徴とする請求項１３に記載の画像読取装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載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。
【請求項１】
原稿面への照明光となる光を出射する光源と、
複数の反射面から構成され集光作用を有する光学部材と、反射部材とを有し、前記光源から出射された光を前記光学部材で集光し、該集光された光を前記反射部材で反射して前記原稿面における長さと幅を有する読取対象領域を照明する照明光学系と、
前記原稿面から反射された光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系の結像部に設けられ、前記原稿の画像を読み取るセンサと、を備える画像読取装置であって、
前記光学部材あるいは反射部材の反射面うち、少なくとも１面は入射光を散乱させながら反射する凹凸構造の反射面であることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記凹凸構造は、基板上に複数の溝が平行に形成された一次元格子をなしていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記凹凸構造は、回折格子をなしていることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記凹凸構造の溝は、その長手方向が前記読取対象領域の長さ方向に直交して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記凹凸構造の凸部の高さＢと凹部の幅Ａとの比（Ｂ／Ａ）が０．６９２以上であることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記凹凸構造の凸部の断面形状が矩形、三角形、台形のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項７】
前記凹凸構造は、ランダムな砂目状の凹凸構造であることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項８】
前記照明光学系は、複数の反射部材を有し、該複数の反射部材はそれぞれ前記光学部材からの光を反射して前記読取対象領域を照明することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項９】
前記複数の反射部材の設置領域であって、前記読取対象領域から反射され画像の結像に利用される光が通過する面で区切られてなる２つの領域それぞれに、前記複数の反射部材のうちから少なくとも１つずつが設置されていることを特徴とする請求項８に記載の画像読取装置。
【請求項１０】
前記反射部材の反射面が曲面となっていることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項１１】
前記光学部材あるいは反射部材の反射面は、アルミコートがされてなることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項１２】
前記光学部材あるいは反射部材の反射面は、反射シートが貼り付けられてなることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項１３】
前記光源は、１または複数の発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項１４】
前記発光ダイオードは、蛍光体を用いた１チップ型白色発光ダイオードであることを特徴とする請求項１３に記載の画像読取装置。
【請求項１５】
前記発光ダイオードは、それぞれの発光する色が異なる２種以上の発光ダイオードのチップからなり、混色により白色発光させる白色発光ダイオードであることを特徴とする請求項１３に記載の画像読取装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載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。
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−６３６１３（Ｐ２００９−６３６１３Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２８７５６（Ｐ２００７−２２８７５６）
【出願日】平成１９年９月４日（２００７．９．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月４日（２００７．９．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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