JP5923953B2 - スキャナ光源ユニット及び画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、スキャナ等の画像読取装置、及び画像読取装置を備えたファクシミリ、複写機、複合機等の画像形成装置に関し、詳しくはスキャナ光源ユニットの構造に関する。

従来、画像読取装置に用いられるスキャナ光源ユニットは、原稿を照らすための光源、光源が搭載された基板、記録紙の端から端まで均一な明るさで読み取れるように光を拡散させるための導光体、及びこれ等を覆い光を遮断して位置固定するカバー、以上のものを固定する土台である第１キャリッジ等を有している。第１キャリッジには実装面が上側となるように基板が載置され、光源は基板実装面と平行な方向に光が出射するように実装される。また光源の出射面側の基板上に導光体が置かれ、導光体と基板とを覆うようにカバーが基板と第１キャリッジとにねじ止めされている。導光体はカバーの中心１点と接着されているのみであり、光源からの光を遮らないように導光体自身にはねじ等の固定部材は取り付けない。そして、これを位置固定するために基板とカバーとで導光体を挟み、基板とカバーとをねじ止めして導光体を固定するという方法を採用している。

しかし上述の構成では、導光体が基板とカバーとの間に挟まれただけの状態であるため、例えば動作中の光源の発熱による熱膨張や振動があったり導光体の反りがあったりすると基板と導光体との間が浮き、そこから光の漏れが生じる。本来、導光体へ入るはずの光が一部漏れてしまうと光の利用効率が悪化し、十分な光で記録紙を照らすことができずに読取品質が低下してしまう。そこで、画像読取時における導光体の反りを抑制する技術が、例えば「特許文献１」に開示されている。この技術は、原稿を照射するための光を発する光源と、長手方向の中心部が両端部よりも光源の方向に向かう第１の方向及び第１の方向に交差する第２の方向に湾曲した棒状の導光体と、第１の方向への湾曲を小さくするように導光体を変形させて支持する第１の支持部材と、第２の方向への湾曲を小さくするように導光体を変形させて支持する第２の支持部材とを用い、導光体の側面を挟むように収容するケースを用いることなく画像読取時における導光体の反りを抑制するものである。

「特許文献１」に開示された技術では、元々湾曲している導光体を、湾曲を小さくする方向の状態にして導光体の長手方向両端と中心部を支持及び固定することで導光体の反りを抑制しているが、湾曲を小さくするために中心部を小さな突起で押圧しており、このため押圧していない箇所（中心と両端以外）に変形が集中しＷ字型の変形に弱く、また支持部材や突起等の導光体を固定するための部品が多く、コストアップしてしまうという問題点がある。

本発明は上述の問題点を解決し、部品点数を増加させることなく光源を実装した基板と導光体とが浮かないように固定した状態を維持することが可能なスキャナ光源ユニット、及びこれを有する画像読取装置並びに画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、光を照射する光源を有する基板と、前記光源より照射された光を照射領域へと導く導光体とを有するスキャナ光源ユニットにおいて、前記基板に固定され前記基板との間に前記導光体を挟持して保持する弾性体からなるカバーを有し、該カバーは前記導光体の出射面を除き前記基板と前記導光体とを覆うと共に、該カバーの前記導光体との接触面は、該カバーが前記基板に固定された際に、弾性変形により前記導光体を前記基板に対して押圧する向きの押圧力が作用する形状となるように形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、スキャナ光源ユニットの全体的に基板と導光体とが浮くことなく常に一定の明るさで原稿に光を照射することができ、読取品質を常に良好な状態に保つことが可能となる。また、部品そのものの変形で済むためにコストアップすることがなく、スキャナ光源ユニットの全体サイズが変化しないので他の構造に対する影響もない。

本発明の一実施形態を適用可能な画像読取装置及びスキャナ光源ユニットの概略図である。 本発明の一実施形態を適用可能なスキャナ光源ユニットの概略組立図である。 本発明の一実施形態を適用可能なスキャナ光源ユニットの概略分解図である。 本発明の一実施形態を適用可能なスキャナ光源ユニットの断面図である。 本発明の第１の実施形態に用いられるカバーを説明する概略図である。 本発明の第１の実施形態を説明する概略図である。 本発明の第２の実施形態を説明する概略図である。 本発明の第３の実施形態を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる導光体を説明する概略図である。 本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略図である。

図１は、本発明の一実施形態を適用可能な画像読取装置を示している。同図において画像読取装置１０は、コンタクトガラス７上に原稿６が載置された状態で装置本体９の内部に設けられた光源１から原稿６に対して光を照射し、原稿６からの反射光を複数のミラー８（１個のみ示す）で折り返して図示しないレンズで結像させた後、図示しないイメージセンサ等の撮像素子に入射させている。以下に本発明の特徴部である、光源１から光を照射するスキャナ光源ユニット１１の構成について説明する。ここでの座標系は、図１に示すように主走査方向（原稿読取方向とは直交する方向）をＸ、副走査方向（原稿読取方向）をＹ、原稿面裏から表へと向かう方向をＺとしている。

スキャナ光源ユニット１１は、図１及び図２に示すように、原稿６を照らすための光源１を搭載した基板２、光源１より出射された光を原稿６の照射領域へと導く導光体３、装置本体９に支持され副走査方向への移動が可能なキャリッジ５、基板２及びキャリッジ５への固定用穴を有すると共に基板２との間に導光体３を挟み、導光体３の基板２との接触面とは反対側の面を覆った状態で基板２に位置固定されるカバー４等を有している。

キャリッジ５上には、実装面が上側となるように光源１を実装した基板２が載置され、光源１の光出射面に対向するように基板２上に導光体３が載置され、基板２と導光体３とを覆うようにカバー４が基板２にねじ止めされた上でキャリッジ５に固定されている。光源１はキセノンランプ等が用いられるが、立ち上がりのスピードや省エネルギ化、長寿命化等の要望から、最近ではキセノンランプに代わり発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子が用いられる場合がある。導光体３はカバー４の中心１点と接着されているのみであり、光源１から出射される光を遮らないように導光体３自身にはねじ等の固定部材は取り付けられず、基板２とカバー４とで導光体３を挟み基板２に対してカバー４をねじ止めすることにより導光体３を固定している。このキャリッジ５が副走査方向へスライドして原稿６の全体に光を照射することで原稿６の画像が読み取られる。

図３は、スキャナ光源ユニット１１の各部品構造を示している。光源１はＹ方向に光が出射されるようにサイドビュー型のものがＸ方向に向けて直線状に配列された状態で基板２上に実装されており、照射領域の主走査方向全体に光が照射される。基板２にはカバー４を固定するための穴が形成されている。図３の例ではねじ１２によって３点で固定しているが、ねじ１２の個数は３に限られず、基板２にカバー４をバランスよく固定できる個数であればよい。

導光体３はＸ方向を長手としたほぼ直方体形状であり、カバー４に設けられた図示しない位置決め穴に嵌合する大きさの突起３ａがその上面の両端と中心との３点に形成されている。導光体３のＸ方向の長さは基板２に配列された光源１の合計長さとほぼ同じであり、Ｙ方向の長さは１０ｍｍ前後、Ｚ方向の厚みは約２ｍｍ程度である。材質はアクリル等の透過率の高い樹脂等が用いられ、光源１の光を原稿６の照射領域に向けて均一かつ効率よく照射できるように設計されている。また光源１の発光面に対する導光体３のＹ方向の位置は、互いが接触しないようにかつ狙いの照度分布が得られるように調整された状態で固定される。

カバー４は、光が導光体３以外の場所へ広がることを防止するためと、基板２と導光体３とを及びこれ等をキャリッジ５に位置固定するために、導光体３の出射面を除き基板２と導光体３とを覆うようなほぼ長方形状を呈している。カバー４の材質としては、ゴムや樹脂に比して熱や摩耗、化学物質等の様々な環境への耐性が優れていることから特に板金（厚み０．５〜０．８ｍｍ程度）が好ましい。また、長期間使用しても錆びないような塗装等の加工を施すことにより長寿命化を図ることができる。カバー４には、突起３ａが嵌合する図示しない穴と、基板２と固定するためのねじ１２が螺合するねじ穴と、キャリッジ５に固定される際にねじ１３が貫通する穴とが形成されている。カバー４は、例えば黒色のカーボンを含むポリエステルフィルムやポリエチレンテレフタラートのように光密度が高く光を透過しにくい光遮蔽部材により構成されたり、一部もしくは全体に付与されたりする場合がある。

図３には示されていないキャリッジ５は、基板２や導光体３と一体となったカバー４を固定するためのねじ穴を有しており、ここにねじ１３が螺合される。キャリッジ５は、装置本体９に対してゴムや樹脂からなり摩擦係数の低い部品を介して接続されており、Ｙ方向に向けて平行移動可能に設けられている。キャリッジ５の材質はカバー４と同様の板金が望ましい。これ等が組み付けられた状態の、図３におけるＸ方向ほぼ中央部での断面図を図４に示す。

図５は、本発明の第１の実施形態に用いられるカバー４の、基板２へ取り付ける前の形状と取り付けた後の形状とを示している。上述したようにカバー４は弾性体であり、副走査方向断面における導光体３との接触面が導光体３の配置されている方向に向けて屈曲形成されており、固定される前のカバー４の屈曲角度αは、固定された後の屈曲角度α’よりも小さくなっている。図６（ａ）は図５（ａ）に導光体３を取り付けた状態を、図６（ｂ）はそれを基板２に取り付けた後にキャリッジ５に取り付けた状体をそれぞれ示している。

図５（ａ）に示したカバー４を基板２に取り付ける（図５（ｂ）の状態にする）と、元々α’よりもαの方が小さいためカバー４は基板２から上側に押されるような力が加わる。するとカバー４は弾性を有することから基の形状に戻ろうとする力が発生し、結果として基板２とカバー４との間に配置された導光体３を基板２側へと押し付ける力が作用する。このようにカバー４が導光体３と接触する側に屈曲形成されていない場合には、カバー４を基板２へ固定したときに導光体３及び基板２を押さえる力が弱くなり、光源１の発熱による膨張や衝撃等によって基板２と導光体３との間、また導光体３とカバー４との間に浮きが発生し、常に一定の明るさで原稿６に光を照射することができなくなる。

以上より、カバー４が弾性体であり導光体３と接触する側に屈曲形成されていれば導光体３及び基板２がカバー４からキャリッジ５側へと面で押し付けられているので、スキャナ光源ユニット１１の全体的に基板２と導光体３とが浮くことなく常に一定の明るさで原稿６に光を照射することができ、読取品質を常に良好な状態に保つことが可能となる。また、部品そのものの変形で済むためにコストアップすることがなく、スキャナ光源ユニット１１の全体サイズが変化しないので他の構造に対する影響もない。

図７は、本発明の第２の実施形態に用いられるカバー１４の、基板２へ取り付ける前の形状と取り付けた後の形状とを示している。カバー１４は弾性体であり、図７（ａ）に示すように主走査方向の中心が導光体３の配置側へ湾曲したＵ字形状を呈している。このカバー１４の両端を基板２に押し付けるようにして固定する（図７（ｂ）の状態とする）と、元々カバー１４が反っているためにカバー１４が導光体３を下方へと押し付ける力が導光体３に加わり、導光体３が基板２から浮くことを防止することができる。カバー１４が反っていない構成の場合には、カバー１４と基板２の主走査方向中心と両端とを固定している固定手段の付近のみにしか押圧力が発生せず、特に導光体３は間接的にしか固定されていないため、熱や衝撃によって導光体３が基板２から浮いてしまう。以上より、カバー１４が弾性体であり、主走査方向の中心が導光体３の配設位置側に向けてＵ字形状に反っていることにより、基板２から導光体３が浮くことなく常に一定の明るさで原稿６に光を照射することができ、読取品質を常に良好な状態に保つことが可能となる。

図８は、本発明の第３の実施形態に用いられるカバー１５を示している。このカバー１５は、キャリッジ５への固定用穴以外の部位に、副走査方向に沿って４箇所の切り込み１６が形成されており、各切り込み１６に挟まれた部位が導光体３と接触する側に曲折形成されて曲折部１７が形成されている。このカバー１５を基板２に取り付けると曲折部１７が導光体３を基板２に押し付ける形となり、基板２からの導光体３の浮きを抑制することができる。特にカバー１５とキャリッジ５とがねじ１３によって固定されている部位の中間の箇所が最も熱膨張の影響を受けて変形し易く、図８に示すようにねじ固定部（両端と中心）の間の部位１点ずつを押さえることにより変形し易い箇所のみを集中的に押さえることができる。また、カバー１５の数箇所のみが曲折されているだけであるので、キャリッジ５に固定する際に反発力が少なく、固定が容易である。

図９は、導光体３が基板２側またはカバー４側に反るような歪みを有する状態と、この導光体３を基板２とカバー４とで固定した後にキャリッジ５に固定した状態を示している。導光体３は、成型や保管、扱い方、使用環境等の条件で微小な反りが発生する場合がある。図９に示す以外にも導光体３が光源１の出射方向へ向かって離れたり近付いたりする歪みや、出射方向と垂直で基板２の実装面と平行な方向へ向かって反るような歪み等がある。どのような歪みに対しても上述の構造を有するカバー４，１４，１５で基板２に固定すると、カバー４，１４，１５の導光体３との接触面で導光体３を基板２側へ押圧している状態であるため、導光体３と基板２との位置を保った状態が維持できる。特に、導光体３と基板２との浮きに最も関係する図９に示すような歪みに対しては、カバー４，１４，１５が導光体３を押さえる力が作用する方向と同じ方向の浮きであるために有効である。これ等カバー１４，１５を用いてもカバー４を用いたスキャナ光源ユニット１１と同様のスキャナ光源ユニットを構成可能である。

図１０は、上述したスキャナ光源ユニット１１を搭載可能な画像形成装置を示している。この画像形成装置１００は、画像形成部６１、用紙供給装置４０、原稿搬送読取ユニット５０等を備えている。原稿搬送読取ユニット５０は、画像形成部６１の上に固定された画像読取装置（スキャナ）１５０と、これに支持されるＡＤＦ５１とを有している。スキャナ光源ユニット１１は、画像読取装置１５０に搭載される。

用紙供給装置４０は、ペーパバンク４１内に多段に配設された２つの給紙カセット４２、給紙カセット４２から記録媒体である用紙を送り出す送出ローラ４３、送り出された用紙を分離して給紙路４４に供給する分離ローラ４５等を有している。また、給紙路３７に用紙を搬送する複数の搬送ローラ４６を有しており、給紙カセット４２内の用紙を画像形成装置内の給紙路３７に給紙する。

画像形成装置１００は、光書き込み装置６２、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色トナー像を形成する４個のプロセスユニット６３Ｙ，６３Ｍ，６３Ｃ，６３Ｋ、中間転写ベルト２５を有する転写ユニット２４、紙搬送ユニット２８、レジストローラ対３３、定着装置３４、排紙ローラ対３５、スイッチバック装置３６、給紙路３７等を備えている。そして光書き込み装置６２内に設けられた図示しないレーザダイオードやＬＥＤ等の光源を駆動し、各プロセスユニット６３の感光体６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃ，６４Ｋに向けてレーザ光を照射する。この照射によりドラム状の各感光体６４の表面には静電潜像が形成され、この潜像は所定の現像プロセスを経由してトナー像に可視像化される。

画像形成装置１００において、各感光体６４の表面に形成されたトナー像は、図１０において時計回り方向に走行移動する中間転写ベルト２５に順次重ね合わせて１次転写され、中間転写ベルト２５上には４色重ね合わせのカラートナー像が形成される。また、用紙供給装置４０から供給された用紙が、レジストローラ対３３により所定のタイミングで紙搬送ユニット２８と中間転写ベルト２５との間で形成された２次転写ニップに送り出され、中間転写ベルト２５上のカラートナー像が用紙に一括して２次転写される。２次転写ニップを通過した用紙は、中間転写ベルト２５から離間して定着装置３４へ搬送される。定着装置３４に搬送された用紙は加熱及び加圧によりフルカラー画像を定着された後、排紙ローラ対３５を介して機外へと排出される。

画像形成部６１の上方に配設された画像読取装置１５０は、第１キャリッジ１６２及び第２キャリッジ１６３等を有している。各キャリッジ１６２，１６３は、原稿に接触するように画像読取装置１５０のケーシング上壁に固定された図示しないコンタクトガラスの直下に配設されている。第１キャリッジ１６２には光源や反射ミラー等が、第２キャリッジ１６３には反射ミラー等が設けられている。ＡＤＦ５１によって搬送される原稿の画像を読み取る場合には、各キャリッジ１６２，１６３が図１０に符号Ａで示す位置に移動し、そこで静止した状態でＡＤＦ５１によって搬送される原稿がコンタクトガラス上を通過する際に、光源から発した光を原稿面で順次反射させながら複数の反射ミラーを経由させてＣＣＤによって原稿の画像を読み取る。一方、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像を読み取る場合には、各キャリッジ１６２，１６３を図１０の左方から右方に向けて移動させる。そして、各キャリッジ１６２，１６３を移動させていく過程で光源から発した光をコンタクトガラス上に載置された原稿で反射させ、複数の反射ミラーや結像レンズ等を経由させてＣＣＤで原稿の画像を読み取る。この画像形成装置１００では、第１キャリッジ１６２として本発明のスキャナ光源ユニット１１が用いられる。

上記実施形態では、画像形成装置としてフルカラー複写機を例示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限られず、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらの複合機等の他の画像形成装置にも本発明は適用可能である。

１ 光源
２ 基板
３ 導光体
４ カバー
６ 原稿
１１ スキャナ光源ユニット
１００ 画像形成装置
１５０ 画像読取装置

特開２０１１−６１６０９号公報

Claims (9)

1. 光を照射する光源を有する基板と、前記光源より照射された光を照射領域へと導く導光体とを有するスキャナ光源ユニットにおいて、
   前記基板に固定され前記基板との間に前記導光体を挟持して保持する弾性体からなるカバーを有し、該カバーは前記導光体の出射面を除き前記基板と前記導光体とを覆うと共に、該カバーの前記導光体との接触面は、該カバーが前記基板に固定された際に、弾性変形により前記導光体を前記基板に対して押圧する向きの押圧力が作用する形状となるように形成されていることを特徴とするスキャナ光源ユニット。
2. 請求項１記載のスキャナ光源ユニットにおいて、
   前記導光体を保持した際に、前記カバーの前記導光体との接触面は前記基板に対して平行となる部分と非平行となる部分とを含むことを特徴とするスキャナ光源ユニット。
3. 請求項１記載のスキャナ光源ユニットにおいて、
   前記カバーは前記基板への固定前の状態において、前記導光体が配置されている方向に向けて前記接触面の短手方向が傾斜するように曲折形成されていることを特徴とするスキャナ光源ユニット。
4. 請求項３記載のスキャナ光源ユニットにおいて、
   前記接触面はその一部が曲折形成されていることを特徴とするスキャナ光源ユニット。
5. 請求項１記載のスキャナ光源ユニットにおいて、
   前記カバーは前記基板への固定前の状態において、前記導光体が配置されている方向に向けて前記接触面の長手方向中心部が突出するように湾曲形成されていることを特徴とするスキャナ光源ユニット。
6. 請求項１ないし５の何れか１つに記載のスキャナ光源ユニットにおいて、
   前記カバーは薄い金属板からなることを特徴とするスキャナ光源ユニット。
7. 請求項１ないし６の何れか１つに記載のスキャナ光源ユニットにおいて、
   前記導光体が前記基板側または前記カバー側に向けて湾曲形成されていることを特徴とするスキャナ光源ユニット。
8. 請求項１ないし７の何れか１つに記載のスキャナ光源ユニットを有することを特徴とする画像読取装置。
9. 請求項１ないし７の何れか１つに記載のスキャナ光源ユニットを有することを特徴とする画像形成装置。

Images