JP2005204329A

JP2005204329A - 導光体

Info

Publication number: JP2005204329A
Application number: JP2005049426A
Authority: JP
Inventors: Kozo Fujino; 耕三藤野; Viktorovich Serikov Vladimir; ヴィクトロビッチセリコフウラジミール; Shinji Kawamoto; 眞司河本; Masafumi Taguchi; 雅文田口
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】白色顔料のシルクスクリーン印刷による散乱パターン形成工程を不要にし、安価で高性能の導光体ならびにライン照明装置を提供する。
【解決手段】導光体１の裏面に三角形状の凹凸面１ｂを所定のピッチで形成する。凹凸面１ｂは導光体１の射出成形時に導光体１と一体に形成する。光入射面から入射した光は導光体内で全反射しながら主走査方向（長手方向）に伝搬し、凹凸面１ｂに到達した光は凹凸面１ｂで散乱ならびに全反射される。凹凸面１ｂで散乱ならびに全反射された光は出射面から出射される。光入射面から遠くなるに従って凹凸面１ｂの長さを長くすることで、主走査方向における光強度の均一化が図れる。凹凸面１ｂの稜線と副走査方向とのなす角度を調整することで副走査方向における光強度が最大になる位置を変化させることができ、また、副走査方向における光強度の分布特性を変化させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は例えばファクシミリ、コピー機、ハンドスキャナ等に用いる導光体に関する。

ファクシミリ、コピー機、ハンドスキャナ等の機器には、原稿を読み取るための装置として、イメージセンサ等の画像読み取り装置が用いられている。そして、画像読み取り装置のタイプとして、光路長が短く、機器への組込みが容易な密着型イメージセンサが使用されている。この密着型イメージセンサにあっては、原稿の読み取るべき部分を照明装置によって読み取り可能な照度以上に照明した状態で読み取るが、照明する範囲は、主走査方向（長手方向）にはかなり長く、これと直交する副走査方向には幅狭の帯状になっている。

上記した細長い帯状の範囲を照明するために棒状或いは板状をなす導光体を用いた照明装置及びそれを用いた原稿読み取り装置が、特許文献１或いは特許文献２に開示されている。

この原稿読み取り装置は図９に示すように、フレーム１０１に各凹部１０２，１０３を形成し、凹部１０２内には棒状導光体１０４を収納したケース１０５を配置し、凹部１０２の開口部はガラス板１０６で閉じ、また凹部１０３には光電変換素子（センサ）１０７を設けた基板１０８を取り付け、更にフレーム１０１内にはロッドレンズアレイ１０９を保持している。

棒状導光体１０４はガラスや透明樹脂にて構成され、長さ方向と直交する方向の断面形状は基本形状が矩形で、一部にＣ面取りし、この面を出射面１１０とし、更に棒状導光体１０４の長さ方向（紙面垂直方向）の一端にＬＥＤ等の発光手段（図示せず）を設け、この発光手段からの光を棒状導光体１０４の一端から棒状導光体１０４内に導入し、棒状導光体１０４を伝搬する照明光を棒状導光体の側面に形成した光散乱パターン１１１にて散乱せしめ、この散乱した光を出射面１１０から原稿台のカバーガラス１１２を通して原稿１１３の読み込み画像面に入射せしめ、その反射光をロッドレンズアレイ１０９を介して光電変換素子１０７にて検出することで、原稿を読み取るようにしている。
特開平８−１６３３２０号公報特開平１０−１２６５８１号公報

ところで、上記光散乱パターン１１１はシルクスクリーン印刷によって白色塗料を導光体の表面に転写することで形成している。しかしながらシルクスクリーン印刷による場合は、スクリーンの目詰り具合、温度、湿度、溶剤の希釈状態、更には静電気による塗料の飛び散りなど多くのファクターによって転写ドットの大きさが変動してしまい、最適な光散乱パターンを多数の導光体の表面に再現することができず、生産歩留りが低下してしまう。また、シルクスクリーン印刷による場合は、満足できる均一性が得られるまで修正・製作を繰り返さなければならず、時間と費用がかかってしまう。

上記課題を解決するため本発明は、断面の基本形状が矩形をなし、一端面を入射面とし、主走査方向に沿った一角部をＣ面取りして出射面とした導光体であって、この導光体の裏面には入射面から入射した照射光を散乱させるための凹凸面が形成され、この凹凸面はその凹凸面の稜線が副走査方向に平行で、且つ凹凸面の副走査方向の長さが光入射面から遠くなるにしたがって長くなるように構成した。なお、この凹凸面は導光体を射出形成する際に一体形成するのが望ましい。

前記凹凸面のうち光入射面に近い側では、連続する凹凸面の数を異ならせて凹凸面を断続的に形成してもよい。

本発明に係る導光体は、導光体を射出成形する際に前記凹凸面が一体に形成される。したがって、シルクスクリーン印刷によって光散乱パターンを形成する工程は不要となる。これにより、特性の揃った導光体を経済的に供給できる。

本発明に係るライン照明装置は、上記導光体は出射面が露出するようにケース内に収められ、導光体の一端側に発光手段が設けられるとともに、上記凹凸面は発光手段を設けた一端側から他端側に向ってその凹凸面の長さを拡大させて形成される。導光体をケースで覆う構造とすることで、ライン照明装置のハンドリング性が確保される（組立時に導光体に汚れ等が付着しないよう配慮しないで済む）とともに、ケースによって散乱光が導光体外部に無駄に放出されるのを防止するので、出射光の強度を増加させることができる。光反射散乱凹凸面の長さを発光手段を設けた一端側から他端側に向って変化させることで、ライン照明装置の全長に亘って均一な光強度を得ることができる。

なお、本発明に係るライン照明装置は、上記ケースを設けない構造としてもよい。ケース無しにすることでライン照明装置をより安価にすることができる。

本発明によれば、導光体の所定の面に光を散乱させたり反射されるための凹凸面を導光体と一体的に形成したので、印刷工程によって光散乱パターン等を形成する必要がなくなり、安価な導光体ならびにライン照明装置を提供できる。金型射出成形によって光反射散乱凹凸面を備えた導光体を一体形成することで精度の高い光反射散乱用の凹凸面を形成できるので、明るさ性能のバラツキが小さい導光体ならびにライン照明装置を提供できる。

また、凹凸面の調整により副走査方向における明るさのピーク位置を調整できるので、画像読み取り装置の機種毎に光電変換素子（センサ）の位置が異なる場合でも、光電変換素子（センサ）真上の原稿面の明るさを向上させることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係るライン照明装置の分解斜視図、図２は本発明に係る導光体の第１実施形態を示す斜視図である。

図１に示すように、このライン照明装置は導光体１を白色のケース２内に出射面１ａが露出するように装填し、また、白色のケース２の一端にはＬＥＤ等からなる発光手段を備えた発光源基板３を取り付けている。

導光体１はアクリルやポリカーボネートなどの光透過性の高い樹脂または光透過性の高い光学ガラスから構成され、その断面の基本形状は矩形をなし、一角部をＣ面取りし、この部分を出射面１ａとしている。さらに、この導光体１の裏面には、図２に示すように、少くとも光を散乱させるための凹凸面１ｂが形成されている。

図２において、（ａ）は凹凸面１ｂを形成した領域をハッチングで示し、（ｂ）は凹凸面パターンの構造を拡大して示している。

本発明に係る導光体の第１実施形態は、図２に示すように、導光体１の裏面に複数の凹凸面１ｂをその稜線が副走査方向（主走査方向と直交する方向）に平行となるよう形成したものである。凹凸面形状の一例は次の通りである。凹凸面１ｂの高さは０．１５ｍｍ、ピッチは０．３ｍｍ、頂角は９０度である。図２（ａ）に示すように、光入射面に近い側では凹凸面１ｂの長さを短くし、光入射面から遠くなるに従って凹凸面１ｂの長さを長くしている。光入射面に近い側では発光源から入射された光の強度が大きく入射面から遠くなるに従って光の強度は小さくなる。したがって、図２（ａ）に示したように光入射面から遠くなるに従って凹凸面１ｂの長さを長く（凹凸面形成領域を広く）することで、出射面１ａから出射される光の強度を主走査方向の全長に亘って均一にできる。なお、光入射面に近い側では凹凸面を断続的に形成するようにしてもよい。特に、凹凸面の長さを短くすると凹凸面の形成が困難になる場合には、ある程度の凹凸面の長さを確保した上で凹凸面を形成する間隔を異ならしたり、連続する凹凸面の数を異ならしめることによっても、出射面１ａから出射される光の強度を主走査方向の全長に亘って均一にできる。

次にライン照明装置の光照射原理について説明する。まず、従来の散乱パターンを備えた導光体を用いたライン照射装置について説明する。図３に示すように従来の導光体は、導光体の裏面に白色塗料をシルクスクリーン印刷によって転写しすることで散乱パターンを形成している。入射面より取り込まれた光は導光体内で全反射を起こしながら主走査方向（長手方向）へ伝搬していくが、導光体裏面に印刷形成された散乱パターン（光散乱体）に到達した光は拡散反射されその一部が近傍の面取り部分（出射面）から出射する。図３に示すように、白色塗料あるいは近傍のケース面に当たり拡散反射した散乱光の一部を出射面から取り出すことになる。

図４は実施形態の導光体を用いたライン照明装置の光照射動作を示す説明図である。入射面から取り込まれた光は導光体内で全反射を起こしながら主走査方向（長手方向）へ伝搬していく。導光体裏面に三角状の凹凸面からなる散乱体を設けた場合、ここに到達した光は図４に示すように屈折、透過しケースに当たり前記と同様な散乱光が得られる。すなわち、導光体裏面に凹凸面を形成することによって白色塗料を印刷して散乱パターンを形成したものと同様な作用が得られる。凹凸面は導光体を射出成形する際に一体的に形成することができるので、従来の散乱パターンを形成するための印刷工程をなくすことができる。

図５は本発明に係る導光体を用いて構成した画像読み取り装置の一具体例を示す構造図である。ここでは、ライン照明の有効長を５５ｍｍ程度としたＡ８版サイズの画像読み取り装置について説明する。導光体１は透明性汎用アクリルを図１に示したようにＣ面取り付きで、高さ１．５ｍｍ、幅（副走査方向の長さ）５ｍｍ、長さ（主走査方向の長さ）６４ｍｍに加工してなる。面取り部の寸法は図５（ｂ）に示すように、各０．５ｍｍであり、出射面１ａの角度は４５度である。ＬＥＤは日亜化学工業（株）製で緑色主波長が５２０ｎｍ、順電流２０ｍＡ時の出力１．５ｍＷのものを用いた。ケース２は不透明白色ポリカーボネートを用いて構成した。ロッドレンズアレイは日本板硝子（株）製で型番ＳＬＡ２０Ｅを使用した。このＡ８版サイズの画像読み取り装置の断面構造を実寸入で図５（ａ）に示す。

図５に示したＡ８版サイズの画像読み取り装置を用いて、従来構造の導光体及び実施形態に係る導光体についてライン照明の明るさ分布特性の測定を行なった。従来構造の導光体は、白色顔料散乱体として帝国インキ（株）製の高反射白インキを用い、シルクスクリーン印刷法で光散乱パターンを形成した。従来構造の導光体の光散乱パターンの概略形状を図６に示す。

従来構造の導光体を用いたＡ８版サイズの画像読み取り装置の明るさ分布特性の測定結果を図７に、第１実施形態に係る導光体を用いたＡ８版サイズの画像読み取り装置の明るさ分布特性の測定結果を図８にに示す。図７及び図８において横軸は副走査方向を、縦軸は明るさを示している。横軸の目盛０は図５（ａ）に示した副走査方向基準点（導光体の出射面側の端部）を示す。導光体の入射面から主走査方向へ１３ｍｍ、３３ｍｍ、５３ｍｍの３箇所の位置で副走査方向に対する明るさの分布を測定した結果を示している。

光強度のピーク位置は、従来構造の導光体を用いたもの並びに実施形態に係る導光体を用いたものの両者ともに、副走査方向基準点（導光体の出射面側の端部）に近く、副走査方向基準点（導光体の出射面側の端部）から約０．６ｍｍ離れた位置で両者とも同程度の光強度を示す。したがって、この位置に光電変換素子（センサ）を設置すれば、読み取り原稿位置の明るさは両者とも同等となり、ライン照明装置としての基本性能に差はない。

また、従来構造の導光体を用いたものにあっては、主走査方向へ５３ｍｍ移動した位置でのピークの位置が他の位置のピーク位置と異なってしまうが、実施形態に係る導光体を用いたものでは主走査方向の位置に拘らず均一な明るさが得られている。

実施形態では三角凹凸面の頂角を９０度としたものを例示したが、三角凹凸面の頂角は９０度でなくてもよい。実施形態で示した凹凸面の寸法、凹凸面のピッチ等も一例であり、導光体に要求される仕様等に応じて適宜変更可能である。また、導光体の外形として面取りした直方体を例示したが、多角形、曲面への展開も可能である。また、導光体の外形形状としては、面取りした直方体、その他の形状、曲面体も可能である。

本発明に係るライン照明装置の分解斜視図本発明に係る導光体の第１実施形態を示す斜視図であって、（ａ）は光反射散乱凹凸面の形成領域を示す斜視図、（ｂ）は光反射散乱凹凸面パターンの構造を拡大して示す斜視図白色塗料をシルクスクリーン印刷によって転写して散乱パターンを形成した従来の導光体を用いたライン照明装置の光照射原理を示す説明図実施形態の導光体を用いたライン照明装置の光照射原理を示す説明図本発明に導光体を用いて構成した画像読み取り装置の一具体例を示す構造図であり、図５（ａ）は断面構造を実寸入で示した説明図、図５（ｂ）は導光体の出射面の形状を示す説明図従来構造の導光体の光散乱パターンの概略形状を示す説明図従来の導光体を備えた従来のライン照明装置を用いたＡ８版サイズ画像読み取り装置の明るさ分布特性の測定結果を示すグラフ第１実施形態の導光体を備えた本発明に係るライン照明装置を用いたＡ８版サイズ画像読み取り装置の明るさ分布特性の測定結果を示すグラフ従来のライン照明装置を組込んだ原稿読み取り装置の断面図

符号の説明

１…導光体、１ａ…出射面、１ｂ…凹凸面（光反射散乱凹凸面）、２…ケース、３…発光源基板。

Claims

断面の基本形状が矩形をなし、一端面を入射面とし、主走査方向に沿った一角部をＣ面取りして出射面とした導光体であって、この導光体の裏面には入射面から入射した照射光を散乱させるための凹凸面が形成され、この
凹凸面はその凹凸面の稜線が副走査方向に平行で、且つ凹凸面の副走査方向の長さが光入射面から遠くなるにしたがって長くなるように形成していることを特徴とする導光体。
請求項１に記載の導光体において、前記凹凸面のうち光入射面に近い側では、連続する凹凸面の数を異ならせて凹凸面を断続的に形成していることを特徴とする導光体。