CN101639172B - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种照明装置，其中使用点光源和轻量化、便宜的树脂材料基的反射构件，照明装置具有高精度、在被组装成单元的状态时对环境变化适应力强并且可容易地作为一个部件成型，多个点光源(111)被排列，第一反射构件(112b、112c、112d)沿着点光源的光的出射方向被配置，第二反射构件(112e)在垂直方向上被配置在与点光源的发光面相对的表面中，点光源以及部分或全部的第一和第二反射构件整体移动，照明装置通过来自点光源的光照射照射面，肋状体(112a)被配置在第一反射构件的光通路侧，肋状体包括反射面并且位于距离两个相邻的点光源近似相等的位置处，肋状体被配置成相对于连接两个相邻的点光源的直线是近似垂直的。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及照明装置。具体地，本发明的照明装置在被组装为使用点光源和便宜、轻便的树脂材料基的反射构件的单元时，可容易地成型为部件，并且具有高精度而对环境变动的适应力较强。 
背景技术
近年来，发光二极管(在下文中称为LED)的开发被积极地进行，并且LED元件的亮度大幅增加。LED通常具有长寿命、高效率、高减震特性和单色发射等优点，并且预期被应用于在各种照明领域。作为其中一个使用目的，LED可以被用于数字复印机或图像扫描器等的图像读取设备。然而，虽然当前的LED具有上述极好的特性，但是为了用于图像读取设备的照明装置，单个LED的绝对亮度是不够的。结果，LED主要被使用在低速读取装置或着重于轻量和紧凑的装置的附近。另一方面，冷阴极荧光灯主要用于高速读取装置和大型装置。顺便地，JP2006-067551A和JP2006-042016A被提出作为常规技术，其中进行各种改进以使LED用于照明装置和图像读取设备。 
[关于在先申请的说明]本发明的申请人已经申请了一种照明装置(原稿照明装置)，其中LED被用作光源(第2008-041540号日本专利申请)。为了可以实现小型的照明单元，该申请使用与管形灯的光源相比大幅节省能量的光源，以便进一步实现节能。该申请提供以上目的的原稿照明装置等。 
为了实现以上目的，如图1所示地构成原稿照明装置。图1是原稿照明装置的近似的侧剖视图。如图1所示，在照明系统，即原稿照明装置中，LED被用作光源。为了可以延长光程长并且可以抑制在被照射面的长度方向上的照明强度的不均匀性，在从被照射面的长度方向上排列的LED到被照射面的距离之间配置反射面。另外，通过优化反射面的形状可以提高光的使用效率。但是，在该在先申请中，反射面是具有大面积的平面部的薄壁。采用反射面只在端部被连接的结构，以致反射面必须被成型为确保一定平面度的部件。另外，通过因自重引起的弯曲或因热膨胀引起的反射面的变形等，可能使上述照明系统的性能降低。当出于轻量化和小型化的目的而使结构体被设置为由树脂构成时，这是必须被必然考虑的方面。 
发明内容
顺便地，在使用LED的照明装置和图像读取设备中，为了可以抑制在被照射面的长度方向上的照明强度的不均匀性，在从被照射面的长度方向上排列的LED到被照射面之间配置反射面，并且必须通过优化反射面的形状来提高光的使用效率。在这种情况下，为了实现轻量化、小型的照明装置，通常使用合成树脂作为构成反射面的材料。通过确保反射面的平整度并消除因反射构件的自重引起的弯曲，必须以高精度来维持照明系统的性能。另外，该装置必须相对于温度等的环境变动的适应力是强大的。
为解决以上问题点而作出本发明。本发明的目的是提供一种照明装置，该照明装置在被组装为使用点光源和便宜、轻便的树脂材料基的反射构件的单元时，可容易地成型为部件，并且对于高精度的环境变动的适应力是强大的。
为了完成以上目的，本发明的照明装置包括沿多个排列的点光源(图3的111)的光的出射方向配置的第一反射构件(112b、112c和112d)，在近似的垂直方向上被配置在与点光源的发光面相对的表面中的第二反射构件(112e)，其中使点光源与全部的第一和第二反射构件整体移动，同时来自点光源的光被照射在照射面上。在本发明中，肋状体(112a)被配置在第一反射构件的光通路侧。肋状体包括反射面并且位于距离两个相邻的点光源近似相等的位置。肋状体被配置成(参照图5)相对于连接两个相邻的点光源的直线近似垂直。
附图说明
是根据本申请的申请人的在先申请的原稿照明装置的近似的侧剖视图。图2是以框架形式图示其中应用本发明的实施例的图像读取部的图像形成设备的侧剖视图。图3是本发明的第一实施例的图像读取部的侧剖视图。图4A是图示构成第一实施例的图像读取部的图像读取单元的外部立体图。图4B是图示构成第一实施例的图像读取部的图像读取单元的内部立体图。图5是从图3的箭头A的方向观看加强肋状体和构成图像读取单元的光源部的侧面图。图6A是图示在第一实施例中，不管加强肋状体是否存在，来自光源部(LED)的出射光的行为近似相同的事实的图，具体地是加强肋状体存在的情况。图6B是图示在第一实施例中，不管加强肋状体是否存在，来自光源部(LED)的出射光的行为近似相同的事实的图，具体地是加强肋状体不存在的情况。图7是用于在本实施例中，对于加强肋状体存在和不存在这两种情况，计算照度分布的变化的照明系统的立体图。图8A是图示在本实施例中，对于加强肋状体存在和不存在这两种情况，照度分布没有大差异的事实的图，具体地是图示照度分布相对于L1/L2值的变化的图。图8B是图示在本实施例中，对于加强肋状体存在和不存在这两种情况，照度分布没有大差异的事实的图，具体地是图示照度分布相对于t/(L1+L2+t)值的变化的图。图9是本发明的第二实施例的图像读取部的侧剖视图。图10A是图示构成第二实施例的图像读取部的图像读取单元的外部立体图。图10B是图示构成第二实施例的图像读取部的图像读取单元的内部立体图。图11是从图9的箭头B的方向观看的加强肋状体和构成第二实施例的图像读取单元的光源部的侧面图。图12是本发明的第三实施例的图像读取部的侧剖视图。图13A是图示构成第三实施例的图像读取部的图像读取单元的外部立体图。图13B是图示构成第三实施例的图像读取部的图像读取单元的内部立体图。图14是从图12的箭头C的方向观看的加强肋状体和构成第三实施例的图像读取单元的光源部的侧面图。 
具体实施方式
根据本发明的构造，可以将对照明光学系统的影响抑制到最低限度，同时可以确保构成反射光学系统的结构体的精确度而不增加其作为单元的体积。另外，翘曲量和翘曲方向 的控制在成型期间变得容易，因为肋状体被配置在细长的大平面中。此外，肋状体接触照明光学系统的结构体。相对容易以高精度获得肋状体作为成型产品，以便使用肋状体的高度方向的形状规定照明光学系统的结构体内的到达反射面的相对距离、角度和平整度等。所以，可以控制因热膨胀而变形的反射面的变形方向。热膨胀是因为空气温度上升。 
在描述本发明的实施例之前，先定义使用的术语并描述构成的构件。[光源]在本发明中，如果使用具有大约几毫米直径的发光面的发光二极管(LED)，则点光源(111)没有特别限制。因此，可以使用本领域中公知的产品，但是在本实施例中，使用白色LED光源。另外，LED应该优选地排列在原稿的长度方向上。通过将LED排列在长度方向上，可以使光在读取目标区域的长度方向上照射。 
[导光构件，反射构件]本发明的光束会聚构件和反射构件分别包括多个反射面。通过在例如塑料和玻璃等的成型产品的表面上形成反射面来构成反射面。在本发明中，在其表面上形成有反射面的成型产品的材料不限于上述材料，并且可以适当地应用本技术领域中的其他公知的材料。另外，在本发明中，为了使从光源出射的光可以被控制成不在原稿的长度方向上扩散，会聚构件和/或反射构件应该优选地包括与原稿的长度方向和原稿台两者垂直的侧反射面。反射面应该进一步优选地被包括在读取目标区域的长度方向上的两端部中。 
[反射面]本发明中的反射面是指具有高反射率并具有将从光源出射的光引导至读取目标区域的功能的区域。如果反射面通过铝沉积和涂敷等形成，则可以以很少的加工过程以高生产效率制造反射面。另外，如果反射带被粘附到上述成型产品的会聚部构成构件和反射部构成构件，则可以获得通过简单方法形成的优良的反射面。反射带优选的是其一个表面被汽相淀积以获得高反射率特性的薄粘合带。另外，本发明的反射面由平面或曲面构成并且是在结构上区分的表面。反射面可以与其他反射面分开并且被构成为分离体。 
[接触玻璃(原稿台)]另外，本发明的照明装置包括在其表面上堆叠有原稿的接触玻璃(101)。接触玻璃(101)为板状并且优选地由玻璃或透明树脂等形成。另外，在本实施例中，使用白色LED， 但是可以使来自两种或更多种颜色的LED的出射光混合以用于出射。毫无疑问，这可以是替换的构造。另外，本实施例的照明装置事实上在侧面的两端部中包括反射面，但是在图2中，为了容易理解，没有图示。 
在下文中描述本发明的图示的实施例。[第一实施例]图2是以框架形式图示其中应用本发明的实施例的图像读取部的图像形成设备的侧剖视图。图3是本发明的第一实施例的图像读取部的侧剖视图。图4A是图示构成第一实施例的图像读取部的图像读取单元的外部立体图。图4B是图示构成第一实施例的图像读取部的图像读取单元的内部立体图。图5是从图3的箭头A的方向观看加强肋状体和构成图像读取单元的光源部的侧面图。图6A是图示在第一实施例中不管加强肋状体是否存在，来自光源部(LED)的出射光的行为近似相同的事实的图，具体地是加强肋状体存在的情况的图。图6B是图示在第一实施例中不管加强肋状体是否存在，来自光源部(LED)的出射光的行为近似相同的事实的图，具体地是加强肋状体不存在的情况的图。 
首先，参考图2描述图像形成设备。如图2所示，图像形成设备GK包括第一图像读取部100和图像形成部10。第一图像读取部100包括作为本发明的主要部件的第一图像读取单元110。图像形成部10包括鼓状潜像支持体11。充电装置，即充电辊、图像显影装置13、转印辊14和清洁装置15被包括在其外围中。电晕充电器可以被用作充电装置。此外，配置光扫描装置17。光扫描装置17从图像读取部等和外部部件接收原稿信息以使用激光束LB进行光扫描，以便在充电辊12和图像显影装置13之间通过光写入进行曝光。当进行图像形成时，使光导电性的光电导体，即图像支持体11以等速顺时针旋转。图像支持体11的表面被充电辊12均匀地充电。通过来自光扫描装置17的激光束LB完成光写入。当通过光写入的曝光被接收时，形成静电潜像。 
形成的静电潜像是所谓的“负潜像”，其中图像形成部被曝光。存放转印纸张P的盒18可从图像形成设备GK的主体中拆卸。在如图所示的安装状态中，存放的转印纸张P的最上面的纸张通过供纸辊20被馈送。馈送的转印纸张P的尖端部在抵抗辊对19之间被捕捉。抵抗辊对19在图像支持体11上的色粉图像移动到转印位置的时刻将转印纸张P递送至转印部。被递送的转印纸张P在转印部与色粉图像重合，并且因转印辊14的工作而被静电转印有色粉图像。 
转印有色粉图像的转印纸张P被传送到定影装置16。色粉图像通过定影装置16被定影以通过运送路径21，并且最后通过排出辊对22被排出在托盘23上。在色粉图像转印之后，清洁装置15清洁图像支持体11的表面，并且去除残余色粉和纸粉等。图像支持体11是光导电特性的光电导体。通过对图像支持体11进行均匀地充电和光扫描，形成静电潜像并且形成的静电潜像被可视化为色粉图像。 
接下来，参考图3、图4A、图4B和图5，描述第一图像读取部100和第一图像读取单元110。如图3、图4A和图4B所示，光源部111、照明反射部112、读取反射部113和缩小成像透镜被配置在包括照明装置的第一图像读取部100中。从光源部111发出的光通过照明反射部112照明原稿102。来自原稿102的反射光通过读取反射部113被导向缩小成像透镜114，并且最后在线传感器115上形成图像。在原稿102的长度方向(图3的左右方向)需要被读取的情况下，第一图像读取单元110通过连接到未图示的发动机的未图示的定时带被驱动。移动轴120控制第一图像读取单元110的位置和姿势。第一图像读取单元110在平行于接触玻璃101的路线中朝向原稿的长度方向移动，以便可以读取整个原稿。为了照明原稿，与原稿宽度近似相同的长度变得必要。使用光源部111的LED，其中多个LED元件排成阵列。 
照明反射部112的上侧反射面112b，为了确保单元的小型化、轻量化以及与接触玻璃101的间隔距离，相对薄壁状但具有大平面的树脂制造部被用作基部，并且起反射面作用的表面被施加铝汽相淀积。112c和112d是下侧反射面。另外，112e是被配置在与光源部111的发光面相对的位置中的反射面。上述各个反射面112c、112d和112e以与设置为基部的上侧反射面112b相同的树脂制造部被施加铝汽相淀积。另外，上侧反射面112b包括反射面中的加强肋状体112a，以实现抑制因自重在重力方向上导致的弯曲引起的相对薄壁的上侧反射面112b的变形的构造。 
加强肋状体112a的两侧的平面部为反射面。如图5所示，在光源部111的多个LED之间，加强肋状体被配置成具有在与连接相邻的作为光源111的LED的直线近似垂直的方向上延伸的形状。加强肋状体被配置在与相邻的LED具有近似相等距离的位置处并且满足以下公式(条件表达式)(1)和(2)。另外，公式(1)和(2)也在图5中图示。0.7＜L1/L2＜1.4……公式(1) 和0.05＞t/(L1+L2+t)……公式(2) 
在此，L1是从两个相邻的点光源中的一个点光源到肋状体的反射面的最短距离。L2是从另一个点光源到肋状体的反射面的最短距离。t是肋状体的平均壁厚。因此，如图6A和图6B所示，来自光源部(LED)111的出射光的行为是近似相同的，而不管加强肋状体112a是否存在。如接着描述的图8A所示，照度分布也没有大差异。 
在此，图8A和图8B图示了图7中所示的照明系统的照度分布的计算结果。在图7中所示的照明系统中，配置两个点光源401、上反射板402和下反射板403。在两个点光源401之间，肋状体404在与连接两个点光源的直线相垂直的方向上延伸，其两个表面是反射面并且与上反射板402和下反射板403相接触。图8A是当从点光源401到肋状体404的反射面的最短距离被定义为如图5所示的L1和L2，其中L1/L2的值被逐步变换时，被照射面405中的照度分布的计算结果。图8B是图示在接着描述的第二实施例的情况下的照度分布的计算结果的图。除上述L1和L2之外，定义肋状体404的厚度t。该图图示了被照射面405中的照度分布的计算结果，其中逐步变换t/(L1+L2+t)的值。根据图8A和图8B中所示的结果，在满足公式(1)和(2)的两个关系式的范围之内，对照度分布没有大的影响。 
[第二实施例]接着，描述第二实施例。图9是本发明的第二实施例的图像读取部的侧剖视图。图10A是图示构成第二实施例的图像读取部的图像读取单元的外部立体图。图10B是图示构成第二实施例的图像读取部的图像读取单元的内部立体图。图11是从图9的箭头B的方向观看的加强肋状体和构成第二实施例的图像读取单元的光源部的侧面图。如图9、图10A和图10B所示，在包括照明装置的第二图像读取部200的构成中，原稿102被配置在接触玻璃101上，第二图像读取单元210被配置在接触玻璃101的下部。光源部111、照明反射部212、读取反射部113和缩小成像透镜114被配置在第二图像读取单元210中。从光源部111发出的光通过照明反射部112照明原稿102。来自原稿102的反射光通过读取反射部113被导向缩小成像透镜114，并且最后在线传感器115上形成图像。 
在原稿102的长度方向(图9的左右方向)需要被读取的情况下，第二图像读取单元210被连接到未图示的发动机的未图示的定时带驱动。通过移动轴120控制第二图像读取 单元210的位置和姿势。第二图像读取单元210在平行于接触玻璃101的路线上朝向原稿的长度方向移动，以便可以读取整个原稿。为了照明原稿，与原稿宽度近似相同的长度变得必要。使用光源部111的LED，其中多个LED元件排成阵列。照明反射部212的上侧反射面212b，为了确保单元的小型化、轻量化以及与接触玻璃101的间隔距离，相对薄壁状但具有大平面的树脂制造部被用作基部，并且起反射面作用的表面被施加铝汽相淀积。另外，上侧反射面212b是可从第二图像读取单元210拆卸的部件，因为光源部111需要被合并。当第二图像读取单元210处于组装状态时，加强肋状体212a碰到下侧反射面212c(肋状体与两个反射面相接触)。采用其中因自重在重力方向上导致的弯曲引起的相对薄壁的上侧反射面212b的变形被抑制的构成。212d是被配置在与光源部111的发光面相对的位置中的反射面。即使在上侧反射面212b成型之后在功能上不允许残留翘曲的情况下，也应该配置成型条件，以使配置有加强肋状体212a的上侧反射面212b侧出现凸形。因此，当在作为单元组装的状态下，采用其中可以通过加强肋状体212a来确保上侧反射面212b的平面度的构成。 
加强肋状体212a的两侧的平面部为反射面。如图11所示，在光源部111的多个LED之间，加强肋状体被配置成具有在与连接相邻的作为光源111的LED的直线近似垂直的方向上延伸的形状。加强肋状体被配置在与相邻的LED具有近似相等距离的位置处并且满足以下公式(条件表达式)(1)和(2)。另外，公式(1)和(2)也在图11中所示。因此，如图6A和图6B所示，来自光源部(LED)111的出射光的行为是近似相同的，而不管加强肋状体212a是否存在。如接着描述的图8B所示，照度分布也没有大差异。 
[第三实施例]接着，描述第三实施例。图12是本发明的第三实施例的图像读取部的侧剖视图。图13A是图示构成第三实施例的图像读取部的图像读取单元的外部立体图。图13B是图示构成第三实施例的图像读取部的图像读取单元的内部立体图。图14是从图12的箭头C的方向观看的加强肋状体和构成第三实施例的图像读取单元的光源部的侧面图。如图12、图13A和图13B所示，在包括照明装置的第三图像读取部300的构成中，原稿102被配置在接触玻璃101上，第三图像读取单元310被配置在接触玻璃101的下部。光源部111、照明反射部312和等放大率成像透镜阵列314被配置在第三图像读取单元310中。多个等放大率成像透镜被排列以构成等放大率成像透镜阵列314。从光源部111发出的光通过照明反射部312照明原稿102。 
来自原稿102的反射光被导向等放大率成像透镜阵列314，并且最后在线传感器315上形成图像。在原稿102的长度方向(图13的左右方向)需要被读取的情况下，第三图像读取单元310通过连接到未图示的发动机的未图示的定时带被驱动。通过移动轴120控制第三图像读取单元310的位置和姿势。第三图像读取单元310在平行于接触玻璃101的路线上朝向原稿的长度方向移动，以便可以读取整个原稿。为了照明原稿，与原稿宽度近似相同的长度变得必要。使用光源部111的LED，其中多个LED元件排成阵列。 
通过弯曲薄的铝材料获得照明反射部312。加强肋状材料312a被配置成被插入通过其内侧。由薄的铝材料制成的照明反射部312被构成为沿着以类似插入的方法组装的加强肋状材料312a的端面形状成形。金属材料或玻璃材料可以被用于加强肋状材料312a。加强肋状体312a的两侧的平面部为反射面。如图14所示，在光源部111的多个LED之间，加强肋状体被配置成具有在与连接相邻的作为光源111的LED的直线近似垂直的方向上延伸的形状。加强肋状体被配置在与相邻的LED具有近似相等距离的位置处并且满足以下公式(条件表达式)(1)和(2)。另外，公式(1)和(2)也在图14中所示。因此，如图6A和图6B所示，来自光源部(LED)111的出射光的行为是近似相同的，而不管加强肋状体312a是否存在。如接着描述的图8B所示，照度分布也没有大差异。 
上述实施例只不过是本发明的有代表性的实施例。本发明不局限于上述实施例。也就是说，在不背离本发明范围的范围之内可以对上述实施例作出各种修改和变更。 

Claims (10)

1.一种通过来自多个排列的点光源的光照射照射面的照明装置，其特征在于，包括：
沿着来自所述多个排列的点光源的光的出射方向配置的第一反射构件，
在垂直方向上与所述点光源的发光面相对地配置的第二反射构件，其中
所述点光源以及全部的所述第一和第二反射构件被整体移动，
包括反射面的肋状体被配置在所述第一反射构件的光通路侧中，以及
所述肋状体位于距离两个相邻的点光源近似相等的位置处，并且被配置成相对于连接所述两个相邻的点光源的直线是近似垂直的；
从所述两个相邻的点光源中的一个点光源到所述肋状体的所述反射面的最短距离被设定为L1，
从所述两个相邻的点光源中的另一个点光源到所述肋状体的所述反射面的最短距离被设定为L2，
t被设定为所述肋状体的平均壁厚，并且
在所述L1、所述L2和所述t之间建立公式0.7＜L1/L2＜1.4和公式0.05＞t/(L1+L2+t)。
2.一种通过来自多个排列的点光源的光照射照射面的照明装置，其特征在于，包括：
沿着来自所述多个排列的点光源的光的出射方向配置的第三反射构件，其中
所述点光源以及全部的所述第三反射构件被整体移动，
包括反射面的肋状体被配置在所述第三反射构件的光通路侧中，以及所述肋状体位于距离两个相邻的点光源近似相等的位置处，并且被配置成相对于连接所述两个相邻的点光源的直线是近似垂直的；
从所述两个相邻的点光源中的一个点光源到所述肋状体的所述反射面的最短距离被设定为L1，
从所述两个相邻的点光源中的另一个点光源到所述肋状体的所述反射面的最短距离被设定为L2，
t被设定为所述肋状体的平均壁厚，并且
在所述L1、所述L2和所述t之间建立公式0.7＜L1/L2＜1.4和公式0.05＞t/(L1+L2+t)。
3.如权利要求1到2中任一项所述的照明装置，其特征在于，
所述肋状体的所述反射面通过涂敷、镀金和汽相淀积中的任何一种表面工艺形成。
4.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
与所述肋状体的所述反射面近似垂直的端面与所述第一反射构件的两个反射面相接触。
5.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，
与所述肋状体的所述反射面近似垂直的端面与所述第三反射构件的两个反射面相接触。
6.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，
构成所述肋状体的材料由板构成，以及
所述板不同于构成与所述板接触的所述第一反射构件的部件。
7.如权利要求5所述的照明装置，其特征在于，
构成所述肋状体的材料由板构成，以及
所述板不同于构成与所述板接触的所述第三反射构件的部件。
8.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，
构成所述肋状体的材料由玻璃板构成，以及
所述玻璃板不同于构成与所述板接触的所述第一反射构件的部件。
9.如权利要求5所述的照明装置，其特征在于，
构成所述肋状体的材料由玻璃板构成，以及
所述玻璃板不同于构成与所述板接触的所述第三反射构件的部件。
10.一种图像读取设备，其特征在于，使用如权利要求1到权利要求2、权利要求6-9中任一项所述的照明装置。
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