专利名称：照明单元、使用该照明单元的图像读取设备和形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种向原稿照射光的照明单元、以及使用该照明单元的图像读取设备和图像形成设备，更具体地说，涉及一种使用成像元件在诸如CCD 等等的光电变换元件中縮小成像来读取原稿信息的数字图像读取设备、数字 复印机等等、以及用于其中的照明单元。
背景技术：
以往使用的氙灯、卤素灯等等的管灯由于通常消耗的功率大并且发热 大，因此造成设备整体的温度上升。图像读取设备内的温度上升造成如下问 题光学系统的共轭关系崩溃，焦点从光电变换元件偏离以致未成像，不能 获得良好的图像。因此，作为替代氙灯等等的管灯的新照明光源，使用消耗功率和发热少 的LED光源的照明单元引人注目。作为使用LED光源的照明单元，例如，在专利文献l中，记载了排列一列 LED、经由光导体来照明原稿的照明单元。而且，在作为其它的公知技术的 专利文献2中，记载了在排列的LED之前配置长尺寸透镜系统、提高向与LED的排列相直交的方向的照明集光度的照明单元。在作为另外的公知技术的专 利文献3中，记载了通过用一次反射镜把来自LED的照明光反射来照射原稿的 照明单元。即使在使用管灯及采用LED的照明单元的情况下，关于在上述的图像读 取设备中的照明，在原稿反射的光之中如图l所示的来自原稿的反射光多的 方向，即正反射方向， 一般不读取。原因在于，在正反射方向，不仅仅有来 自原稿的反射光成份(正反射光成份)，而且含有很多来自原稿台的里面(图 l中接触玻璃l的下面)的反射光成份。因此，不仅仅来自原稿的反射光成份、而且原稿台里面的反射光成份也入射到光电变换元件中，造成不能良好地读 取图像。因此，照明单元相对于原稿面倾斜配置来照明原稿，在来自原稿的反射 光之中， 一般读取相对于原稿面垂直方向的反射光成份。根据这样的构成， 能够消除来自原稿台里面的反射光的影响。然而，即使在斜向照明的情况下，当如图2所示时，例如，当进行某特 定角度的读取，如读取书等等的装订部分时，照射到位于距原稿台远的位置 的弯折部分(装订部分)的光的正反射光成份沿原稿台面的垂直方向射出。 因此，正反射光成份直接进入光电变换元件，其光量与通常读取原稿时反射 光的光量相比过大，因此，读取了产生白斑的图像。而且，在使用LED的照明单元中，LED自身的像被图像读取设备读取，如 图3所示，书等等的原稿的装订部分附近的图像出现白斑点，造成不能良好 地读取原稿信息的问题。在氙灯等等的管灯的情况下，由于是扩散光源，因此这种现象难以发生， 然而，在指向性强的LED等等的情况下，这种现象容易发生。而且，在如紧 贴型的等倍传感器那样，等倍成像元件自身的焦点深度浅的情况下，即使使 用指向性强的LED等等，也难以发生这种现象的问题，然而，在焦点深度深 的縮小系统的光学系统中是能够发觉的现象，而且，在光泽强的原稿等等的 情况下，是能够显著发觉的现象。[专利文献l]特开2006—025303号公报[专利文献2]特开2005 — 278132号公报[专利文献3]特开2005 — 241681号公报发明内容本发明要解决的技术问题因此，本发明鉴于上述问题而作出，目的在于提供如下的照明单元，艮P， 即使在读取原稿的浮起部分的情况下，也能够良好地抑制光源的集光，特别 是，即使在用于縮小光学系统的情况下，也能够良好地读取以获得图像。解决技术问题所采用的技术手段发明人研究的结果是，通过下述照明单元来解决上述问题，完成本发明。 本发明至少提供一种排列有多个面向被照明部分从微小面积照射光的光源 的照明单元，其特征在于，在包含所述光源和所述被照明部分的假想平面中， 在相对于所述被照明部分的垂线方向上的垂线区域之外，配置所述光源。艮P，用于解决上述问题的本发明的照明单元、以及采用该照明单元的图 像读取设备及图像形成设备，具体具有下述(1)至(10)中记载的技术特 征。(1) : 一种排列有多个面向被照明部分从微小面积照射光的光源的照 明单元，在包含所述光源和所述被照明部分的假想平面中，在相对于所述被 照明部分的垂线方向上的垂线区域之外，配置所述光源。根据上述结构，能够防止在当遇到诸如书的装订部分等等的曲折面时的 正反射光成份入射至光电变换元件的状态下，发生由正反射光造成的白斑 点。(2) :上述(1)记载的照明单元还具有下述特征，所述假想平面具有 由所述垂线区域划分的两个区域，所述光源配置在所述两个区域中的任意一 个中。通过对被照明部分从两侧照明，能够使照明光量均一 。(3) :上述(2)记载的照明单元还具有下述特征，所述光源在所述两 个区域分别配置相同数目。通过对被照明部分从两侧由相同数目的光源照明，能够使照明光量均(4) :上述(1)至(3)中任意一个记载的照明单元还具有下述特征， 在所述照明单元中，配置有镜或光导体。通过上述构成，由于能够把光源的光集光到被照明部分，因此能够高效 率地照明。(5) :上述(4)记载的照明单元还具有下述特征，所述垂线区域配备 有所述镜或光导体，所述垂线区域中配置的镜或光导体具有的反射面是镜 面。通过上述构成，能够防止发生白斑点。(6) :上述(1)至(5)中任意一个记载的照明单元还具有下述特征， 所述光源为LED。通过上述构成，与氙灯等等的管灯相比，能够实现高光利用效率及低消 耗功率。(7) :上述(6)记载的照明单元还具有下述特征，以任意的LED作为 激发源，使用发萤光色的白色LED。通过使用白色LED，能够读取获得全彩色图像信息所需要的色彩信息。 而且，读取色彩信息时发生色彩渗透，由白斑点造成的劣化显著，然而，在 本发明的照明单元中，在任意波长的光的情况下，能够防止发生白斑点。(8) :上述(6)记载的照明单元还具有下述特征，分别排列多个色彩 的LED，构成白色照明。通过使用多个色彩的LED，通过采用与光电变换元件的红(R)、绿(G)、 蓝(B)的各个过滤器相对应的色彩的光源，能够提高光利用效率，读取全 彩色的图像信息。通常的LED由于波长频带窄，作为光源单元不限于3个色彩， 还增加了其它色彩，能够提高原稿信息的色彩信息的再现性。而且，在读取 色彩信息时发生色彩渗透，由白斑点造成的劣化显著，然而，在本发明的照 明单元中，在任意波长的光的情况下，能够防止发生白斑点。(9) : 一种图像读取设备，包括原稿台，配置有原稿；照明单元， 向原稿照射光；光电变换元件，读取原稿的图像；成像元件，在该光电变换 元件对来自原稿的反射光成像，其中，采用上述(1)至(8)中任意一个记 载的照明单元。通过采用本发明的照明单元，与以往的氩灯等等的管灯相比，由于光的 利用效率高，因此能够实现低消耗功率及低发热，而且，能够实现甚至在书 等等的厚原稿的装订部分仍能够良好地进行图像读取的图像读取设备。(10) : —种图像形成设备，配备有上述(9)所记载的图像读取设备。 通过在图像形成设备中采用本发明的照明单元，在实现图像形成设备的低消耗功率化的同时，能够实现即使在复印书等等的厚原稿的情况下仍可以 甚至在装订部分进行良好的图像输出的图像形成设备。本发明实现的技术效果根据本发明，能够提供即使在读取原稿的浮起部分的情况下也能够良好 地抑制光源的集光并且能够获得良好的读取图像的照明单元、以及使用该照 明单元的图像读取设备及图像形成设备。
图l是示出以往的照明单元的侧面的结构的概略图；图2说明以往的结构的照明单元中书的装订部分的读取；图3示出以往的结构的照明单元中书的读取图像；图4是示出以往的照明单元中照射光的路径的概略图；图5是示出本发明的照明单元中第一实施例的侧面的结构的概略图；图6是示出本发明的照明单元中第一实施例的假想平面及垂线区域的概略图；图7包括图7A和图7B，图7A是示出在光源处于垂线区域内的情况下的 LED、原稿面、成像元件、及光电变换元件的关系的概略图，图7B是示出在 光源处于垂线区域外的情况下的LED、原稿面、成像元件、及光电变换元件 的关系的概略图；图8是示出在本发明的照明单元的第一实施例中照射光的路径的概略图；图9是示出在本发明的照明单元的第一实施例的变体中照射光的路径的 概略图；图10是示出由第一实施例的结构(由垂线区域划分的两个区域的任意一 个中配置LED)实现的照明效果的概略图；图ll是示出在照明单元的参考例中照射光的路径的概略图； 图12是示出在本发明的照明单元的第二实施例中照射光的路径的概略图；图13是示出在本发明的照明单元的第二实施例的变体中照射光的路径 的概略图；图14是示出本发明的图像读取设备的结构的概略图；以及 图15是示出本发明的图像读取设备的结构的概略图。附图标号说明1 接触玻璃2 原稿3 第一运载体 3A LED3B 反射器3C 第一镜4 第二运载体 4A 第二镜4B 第三镜5 图像读取透镜6 线传感器6A、 6B、 6C 光电变换元件200图像读取设备1100感光体1110充电辊1130显影设备1140转写带1150清洁设备1160定影设备U70光扫描设备1180盒1190配准辊对1200图像处理部分1210托盘1220进纸滚子200810124913.9说明书第7/12页S 转写纸(记录介质)具体实施方式
下面关于本发明的照明单元、以及使用该照明单元的图像读取设备及图 像形成设备的基本构成进行说明。而且，下文论述的实施方式是本发明的优选实施例，因而带有技术上所 希望的各种限定，然而，本发明的范围不限于下文的说明中用来具体限定本 发明的记载，也不限于这些实施例。 (照明单元)在说明本发明的照明单元的结构之前，首先利用附图关于以往的照明单 元进行说明。图4是示出以往的照明单元中扫描器光学系统的结构的概略图，如图2所示，正反射光成份入射到光电变换元件。原稿面和光电变换元件(受光元件)处于共轭关系，在这种情况下，在光电变换元件前方，LED具有形成共 轭关系的位置(LED像面)。由此发生白斑点。 [第一实施例]如上所述，由于以往的照明单元中发生白斑点，因此本发明的照明单元具有如下特征，在包含光源和被照明部分的假想平面中，在相对于所述被照明部分的垂线方向上的垂线区域之外，配置所述光源。在此，图5是示出本发明的照明单元的第一实施例的结构的概略图。 本实施例的照明单元形成为如下结构，排列多个作为光源的LED 3A，所述光源向被照明部分从微小面积照射光，从该LED 3A照射的光由镜7反射来照射被照射部分。而且，第一实施例、以及后述的第二实施例及第三实施例中的照明单元 是具备LED 3A和镜7的结构，然而，为了说明照明功能，根据需要，图示并 说明原稿2、作为配置有该原稿2的原稿台的接触玻璃1、第一镜3C、成像元 件5、及光电变换元件6等等。图6是示出本发明的照明单元的第一实施例的假想平面及垂线区域的概 略图。而且，该假想平面位于图5中虚线所示的位置。假想平面是包含作为光源的LED 3A和作为被照明部分的原稿2 (以及接 触玻璃l)的平面，例如如图6所示，是以原稿2及其延长线为上边、相对于 原稿2在图中的下方向、包含所排列的多个LED 3A的长方形形状的平面。垂线区域是相对于所述假想平面中原稿2及接触玻璃1的垂线方向。例 如，如图6中黑色所示，是相对于被照明部分的垂线所表示的区域。在从LED 3A到原稿面的距离与共轭长度相比充分短的情况下，当如图7A 所示，光源在垂线区域内时，LED3A配置于垂线范围内，则发生白斑点，而 当如图7B所示，光源在垂线区域外时，LED 3A在受光元件外成像，则能够防 止白斑点。即使LED3A和原稿面之间具有距离，通过使光源从垂线区域分离， 能够防止发生白斑点。图8是示出本发明的照明单元的第一实施例的结构的概略图。在本实施例中，各个LED3A光源位于垂线区域外，面向被照明部分。因 此，有效率地照明被照明部分，同时能够防止白斑点。为了防止白斑点，同时使照明光量均一，希望在利用垂线区域所划分的 两个区域分别配置光源。而且，图9是示出本发明的照明单元的第一实施例的变体的结构的概略图。变体例子的特征是，不使从所配置的多个LED 3A照射的方向全部平行， 而是任意的方向。根据此构成，可以修正由图像读取透镜造成的周边光量的 低下。在把LED 3A配置在由垂线区域划分的两个区域的单侧中的情况下，与配 置LED3A的侧相比，在未配置的侧容易出现照明光量的差异，难以实现照明 光量的均一。而且，当如图10所示有书等等的装订部分时，通过从两个区域 的照明，也能够照明装订部分。而且，通过使由垂线区域划分的两个区域的 所述光源的数目相同，容易实现照明光量的均一。因此，希望在垂线区域内配置作为镜面的镜，如果在垂线区域内配置散 射部件则成为发生白斑点的原因。而且，通过在光源中使用LED 3A，与氙灯等等的管灯相比，能够实现高 效率及低消耗功率。图12是示出本发明的照明单元的第二实施例的结构的概略图，图13是示 出本发明的照明单元的第二实施例的变体的结构的概略图。本实施例中，变更第一实施例中LED 3A及镜7的配置来向被照明部分照 射光，通过具有镜7而能够向被照明部分集光，因此能够进行高效率的照明。但是，由于如果如图11所示配置镜7，则发生白斑点，因此，如图12及 图13所示，有必要使通过反射所造成的光源的虚像在垂线区域外。而且，可以取代镜7而配备光导体。在此，光导体是利用全反射把从一 端进入的光导向其它端的光学元件。 [第三实施例]第三实施例除了LED以外的结构与第一实施例相同。本实施例通过使用白色LED而能够读取为了获得全彩色图像信息所需要 的色彩信息。而且，读取色彩信息时发生色彩渗透，由白斑点造成的劣化明 显，通过使用本发明的照明单元，在任何波长的光的情况下均能够减轻白斑 点。而且，通过取代白色LED而采用多个色彩的光源，通过采用与光电变换 元件的红(R)、绿(G)、蓝(B)的各个过滤器相对应的色彩的光源，提 高光利用效率，并且能够读取全彩色的图像信息。通常，LED3A由于波长频 带窄，因此作为光源单元不限于3个色彩，增加其它的色彩而能够提高原稿 信息的色彩信息的再现性。而且，读取色彩信息时发生色彩渗透，由于白斑 点而造成的劣化显著，通过使用本发明的照明单元，在任何波长的光的情况 下，能够减轻白斑点。 (图像读取设备)图14是示出本发明的图像读取设备的一个实施例的结构的概略图。 在图1中，具有应读取的图像的原稿2平面地安置在作为"原稿台"的接 触玻璃1上，在接触玻璃l的下部能够配置作为照明装置的本发明的照明单 元，本实施例的图像读取设备中配置上述照明单元中第一实施例中记载的照 明单元。照明单元具有在与图面直交的方向排列的多个LED3A、以及反射器 3B，使得"在与图面直交的方向的长缝状部分"照明。来自原稿2的被照明部分的反射光(图像的反射光)在由设置于第一运载体3的第一镜3C反射之后，由设置于第二运载体4的第二镜4A、第三镜4B依 次反射，通过图像读取透镜5，在作为光电变换元件的线传感器6的摄影面上 成像为原稿图像的縮小图像。第一至第三镜3C、 4A、 4B构成"反射光学系统"。 第一运载体3、第二运载体4利用未示出的驱动装置，分别沿箭头方向(图 右方)运载。第一运载体3的行进速度为"V"，第二运载体4的行进速度为 "V/2"。通过这样的行进，第一运载体3、第二运载体4分别位移至"虚线 所示的位置"。照明单元3A、 3C与第一运载体3整体移动，对接触玻璃1上的原稿2的整 体进行"照明扫描"。第一、第二运载体的移动速度比为"V:V/2"，因此，"从被照明扫描 的原稿部分到图像读取透镜的光路长"保持不变。作为"摄影部分"的线传感器6是"把作为色彩分解装置的具有红(R)、 绿(G)、蓝(B)的过滤器的光电变换元件(6A、 6B、 6C)在一个芯片排列 3列的3线CCD (3线的线传感器)"，随着原稿2的照明扫描，对原稿图像进 行图像信号化。如此，进行原稿2的读取，原稿2的彩色图像按红、绿、蓝3 原色来色彩分解，并被读取。而且，此图像读取设备是以全彩色读取图像的设备，具有在图像读取透 镜5的成像光路中设置的"色彩分解装置(所述3线CCD中设置的红、绿、蓝 的过滤器)"。而且，作为图像读取设备的其它实施例，把"对接触玻璃上的原稿进行 缝状照明的照明装置、线传感器、形成从原稿的被照明部分到线传感器的成 像光路的多个镜、在所述成像光路上配置的图像读取透镜"相互一体化，形 成读取单元，能够把该读取单元按如下方式实施，g卩，通过由驱动装置使原 稿相对地行进来读取扫描原稿。"色彩分解"除上述之外，还能够使用在图像读取透镜和线传感器(CCD) 之间选择地插入色彩分解棱镜或过滤器以便按红(R)、绿(G)、蓝(B) 色彩分解的方法、以及"依次使R、 G、 B的光源亮来照明原稿的方法"。 (图像形成设备)图15是示出本发明的图像形成设备的一种实施方式的结构的概略图。 该图像形成设备具有置于图面中设备上部的图像读取设备200及置于其下部的"图像形成部分"。图像读取设备200的部分与按照图14说明的结构 相同，各个部分与图14采用相同的符号。而且，与上述图像读取设备相同的 本实施例的图像形成设备配置有上述照明单元中第一实施例中所记载的照 明单元。从图像读取设备200的3线的线传感器(摄像装置)6输出的图像信号发 送至图像处理部分1200，在图像处理部分1200中被处理，变换为"用于写入 的信号(用于写入黄、品红、蓝绿、黑的各个色彩的信号)"。图像形成部分具有作为"潜像承载体"的形成为圆柱体形状的光电导性 的感光体IIOO，在其周围排列有作为充电装置的充电辊1110、旋转式的显影 设备1130、转写带1140、清洁设备1150。作为充电装置，也可以取代充电辊 1110而使用"电晕充电"。光扫描设备1170从图像处理部分1200接收用于写入的信号，通过光扫描 来执行向感光体1100的写入，以在充电辊1110和显影设备1130之间执行感光 体1100的光扫描。标号1160为定影设备，标号1180为盒，标号1190为配准辊对，标号1220 为进纸滚子，标号1210为托盘，标号S示出作为"记录介质"的转写纸。执行图像形成时，光电导性的感光体1100顺时针等速旋转，其表面由充 电辊1110均一充电，接受由光扫描设备1170的激光束的光写入进行的曝光，来形成静电潜像。所形成的静电潜像是所谓的"负潜像"，图像部分被曝光。 "图像的写入"按照感光体1100的旋转，以黄图像、品红图像、蓝绿图 像、黑图像的顺序进行，所形成的静电潜像通过旋转式的显影设备1130的各 个显影单元Y (进行黄调色剂的显影)、M (进行品红调色剂的显影)、C (进 行蓝绿调色剂的显影)、K (进行黑调色剂的显影)而被依次反转显影，作 为正图像而被可视化，所得到的各个色彩的调色剂图像在转写带1140上由转 写电压施加辊114A依次转写，上述各个色彩的调色剂图像在转写带1140上重合，形成彩色图像。容纳转写纸S的盒1180能够相对于图像形成设备本体安装及拆卸，在图中所示的安装的状态下，所容纳的转写纸S的最上方的一张由进纸滚子1220进给，所进给的转写纸S的前端部分由配准辊对1190捕获。配准辊对1190按照转写带1140上的"调色剂的彩色图像"向转写位置移 动的定时，把转写纸S送入转写部分。所送入的转写纸S在转写部分中与彩色 图像相重合，利用转写辊114B的作用，被静电转写彩色图像。转写辊114B在 转写时使彩色图像压向转写纸S。被转写彩色图像的转写纸S向定影设备1160传送，在定影设备1160中被 定影彩色图像，由未示出的引导装置引导通过输送路径，由未示出的排纸辊 对排出到托盘1210上。而且，每次各个色彩的调色剂图像被转写时，感光体1100的表面由清洁 设备1150清洁，残留的调色剂及纸粉末等等被去除。而且，图像形成部分的结构能够改变为众所周知的用于单色彩图像形成 的结构。按照上述的第一至第三实施例的照明单元、以及使用该照明单元的图像 读取设备及图像形成设备，即使在读取原稿的浮起部分的情况下，也能够良 好地抑制光源的集光，获得良好的读取图像。本领域技术人员能够理解，根据上述教导，可以进行多种另外的修改和 改变。因此应当理解，在所附权利要求的范围内，可以以此处具体描述的方 式之外的方式来实施本专利说明书的公开内容。而且，在本说明书及所附权利要求的范围内，不同的示例性实施例的元 f^和/或特征可以相互组合以及/或者相互替换。而且，本发明的上述及其它示例性特征的任意一个可以以设备、方法、 系统、计算机程序、或计算机程序产品的形式来实施。例如，上述方法可以 以系统或装置的形式实施，所述系统或装置包括但不限于用来执行附图所示 方法的任意一个结构。示例性实施例如此描述，显而易见的是，其可以变化为多种方式。这样 的5H七不应被认为偏离了本发明的精神和范围，本领域技术人员显而易见的 是，所有这样的改变意图包含在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种照明单元，排列有多个面向被照明部分从微小面积照射光的光源，其中，在包含所述光源和所述被照明部分的假想平面中，在相对于所述被照明部分的垂线方向上的垂线区域之外，配置所述光源。
2. 按照权利要求l所述的照明单元，其中，所述假想平面具有由所述垂线区域划分的两个区域， 所述光源配置在所述两个区域中的任意一个中。
3. 按照权利要求2所述的照明单元，其中，所述光源在所述两个区域分别配置相同数目。
4. 按照权利要求1至3中任意一个所述的照明单元， 其中，在所述照明单元中，配置有镜或光导体。
5. 按照权利要求4所述的照明单元，其中， 所述垂线区域配备有所述镜或光导体， 所述垂线区域中配置的镜或光导体具有的反射面是镜面。
6. 按照权利要求1至5中任意一个所述的照明单元， 其中，所述光源为LED。
7. 按照权利要求6所述的照明单元，其中，以任意的LED作为激发源，使用发萤光色的白色LED。
8. 按照权利要求6所述的照明单元，其中，分别排列多个色彩的LED，构成白色照明。
9. 一种图像读取设备，包括 原稿台，配置有原稿； 照明单元，向原稿照射光；光电变换元f^，读取原稿的图像；成像元件，在该光电变换元件对来自原稿的反射光成像， 其中，采用权利要求1至权利要求8中任意一个所述的照明单元。
10. —种图像形成设备，配备有权利要求9所述的图像i，
全文摘要
一种照明单元，即使在读取原稿的浮起部分的情况下，也能够良好地抑制光源的集光，良好地读取图像。所述照明单元排列有多个面向被照明部分从微小面积照射光的光源，在包含所述光源和所述被照明部分的假想平面中，在相对于所述被照明部分的垂线方向上的垂线区域之外，配置所述光源。
文档编号F21Y101/02GK101325640SQ20081012491
公开日2008年12月17日 申请日期2008年6月11日 优先权日2007年6月11日
发明者仁科喜一朗, 伊藤昌弘, 樱井靖夫, 辰野响, 须藤芳文 申请人:株式会社理光