JP2007027137A - 棒状導光体、照明ユニットおよび画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 主走査方向における光強度の均一性に優れた棒状導光体を提供する。
【解決手段】 棒状導光体２０の外側面は、左右の端面２１，２２、出射面となる側面２３、出射面となる側面２３に対向する側面２４、出射面となる側面２３に隣接する側面２５，２６及び側面２４と側面２５，２６との間に形成される面取り部２７，２８から構成され、前記側面２４には白色ペイントにて光散乱用の主パターン３０が形成され、この主パターン３０は塗布部分３０ａと非塗布部分３０ｂとを長さ方向に沿って交互に形成してなり、塗布部分３０ａの幅は発光源１１に近い側を短くし反対側端面に向かって徐々に大きくなるようにしている。 また、側面２５には白色ペイントにて光散乱用の副パターン３１が形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、端面から入射した光線を所定幅の出射面から出射する棒状導光体、この導光体と発光源とを組み合わせた照明ユニット、この照明ユニットを組み込んだ画像読取装置に関する。

ファクシミリ、複写機、スキャナ装置等の画像読取装置の一部に用いられる棒状導光体には各種形状のものが提案されている。
例えば、特許文献１には端面形状を１／４楕円とした棒状導光体が示され、特許文献２には端面の基本形状を矩形とし、一部を面取りしてこの面を出射面とした５角形形状の棒状導光体が示され、特許文献３には端面矩形の他に、底面と側面とのコーナ部に面取りを施した形状や出射面に隣接する両側面を放物面や楕円の一部とした棒状導光体が示されている。

上記した棒状導光体にあっては、発光源を取り付けた端面に近い部分では光の減衰が少なく、他端に向かうにしたがって大幅に減衰する。そこで、出射面を除いた何れかの側面に白色ペイントなどをプリントすることで光を散乱／反射させる光散乱パターンを形成し、出射面からの出射光強度の長手方向における均一化を図っている。
特開２００１−１４７３２８号公報 特開２００３−３４８２９９号公報 特開２００４−５６４２５号公報

上述したように従来の導光体にあっては、光散乱パターンの形状を種々工夫している。例えば、発光源を取り付けた端面から離れるにしたがってパターンの幅を大きくしたり、発光源を取り付けた端面近傍では不連続としたりしている。しかしながら、これだけでは十分に出射光強度の長手方向における均一化を図ることができない。

上記課題を解決するため本発明に係る棒状導光体は、出射面とは異なる長手方向側面の１つに光散乱によって出射面からの出射光強度の長手方向における均一化を図る主パターンを形成し、この主パターンが形成された側面とは別の側面に出射光強度の長手方向における更なる均一化を図る副パターンを形成した。
従来では主パターンのみであったため、均一化に限界があったが、副パターンを設けることで、細かな調整が可能になり、更なる均一化が図れる。

前記棒状導光体の形状は限定されないが、例えば端面形状を矩形状とした場合には、出射面と対向する側面に前記主パターンが形成され、出射面に隣接する側面の少なくとも一方に前記副パターンが形成される。

主パターンによって光強度の均一化を調整することが困難な部分は、発光ユニットが取り付けられる端面から離れた部分であるので、この部分に副パターンを設けることが好ましい。

また、前記した棒状導光体を構成要素とする照明ユニットとしては、一端側にＬＥＤなどの発光源を設けたものが考えられるが、両端に発光源を設けてもよく、また、白色ケース内に棒状導光体を収めて構成される照明ユニットの他に、ケースを設けず、発光源と棒状導光体のみによって照明ユニットとすることも可能である。

また、本発明に係る画像読取装置は、前記照明ユニットと、光電変換素子からなるラインイメージセンサと、前記照明ユニットからの照射光のうち原稿からの反射光を前記ラインイメージセンサに向けて集光せしめる正立等倍結像系とを具備する。

本発明の棒状導光体は、従来の光散乱パターン（主パターン）の他に、この主パターンの機能を補う副パターンを設けたので、出射面からの出射光強度の長手方向における均一化が十分に図られる。したがって、この棒状導光体を組み込んだ画像読取装置の読取精度を高めることができる。

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。図１は本発明に係る棒状導光体を組み込んだ画像読取装置の断面図であり、画像読取装置１は、筐体２内にライン状の照明ユニット３を配置し、この照明ユニット３の上方に原稿を載置する透明な原稿台４を設け、この原稿台４の下方に正立等倍結像系であるレンズアレイ５を配置し、このレンズアレイ５の中心線を降ろした位置と略一致する位置にイメージセンサ（受光素子）６を固着した基板７を取り付けている。

而して、照明ユニット３から出射した照明光を、原稿台４を通して原稿に照射し、その反射光をレンズアレイ５を介してラインイメージセンサ６にて検出することで原稿を読み取る。

照明ユニット３は、図２に示すように、白色ケース１０内に透明樹脂を射出成形して得られる棒状導光体２０を納めるとともに、一端に発光源１１を取り付けている。この発光源１１は樹脂プレートに３原色のＬＥＤを保持してなり、３原色の各ＬＥＤは棒状導光体２０の後述する主パターンを設けた面の法線上に位置している。

前記棒状導光体２０の外側面は、図３に示すように、左右の端面２１，２２、出射面となる側面２３、出射面となる側面２３に対向する側面２４、出射面となる側面２３に隣接する側面２５，２６及び側面２４と側面２５，２６との間に形成される面取り部２７，２８から構成される。

前記側面２４には白色ペイントにて光散乱用の主パターン３０が形成されている。この主パターン３０は塗布部分３０ａと非塗布部分３０ｂとを長さ方向に沿って交互に形成してなり、塗布部分３０ａの幅は発光源１１に近い側を短くし反対側端面に向かって徐々に大きくなるようにしている。

また、側面２６には白色ペイントにて光散乱用の副パターン３１が形成されている。この副パターン３１は発光源１１から離れた側に形成され、その形状は単純な帯状でもよいが、図３に示すように、発光源１１に近い側でパターンの幅を短く、端面に向かって徐々に大きくなるようにすると、より均一化が図れるため好ましい。

図４は別実施例に係る棒状導光体の側面図であり、この実施例にあっては棒状導光体２０の両端に発光源１１を設けており、この場合には側面２６に形成する副パターン３１は左右対称に略三角形状のパターンを形成し、長さ方向の中央部において最も幅広となるようにしている。

図５（ａ）乃至（ｃ）は別実施例に係る導光体の端面形状を示す図であり、（ａ）に示す実施例は、端面を完全な矩形状とし、側面２５のみならず側面２６にも副パターン３１が形成されている。（ｂ）に示す実施例は、面取り部２７，２８を直線状にせずに曲面（Ｒ面取り）としている。（ｃ）に示す実施例は、側面２５，２６を放物線曲面としている。

導光体の端面形状は上記に限らず任意であり、また光散乱パターン３０，３１としては白色ペイントを塗布したものの他に、凹凸面を形成したパターンも考えられる。光散乱パターン３０，３１の両方とも白色ペイントを塗布して形成すると印刷工程が２回以上になり、コストアップになるので一方のパターンを凹凸面としてもよい。

図６（ａ）は図３に示した本発明に係る棒状導光体の主走査方向位置（長手方向位置）と出力電圧（光強度）との関係を示すグラフ、（ｂ）は従来の棒状導光体の主走査方向位置と出力電圧との関係を示すグラフである。

図６（ｂ）のグラフの特徴は、光源から離れた側の端部において３原色ＲＧＢの各光線とも急激に出力電圧が高くなっていることである。この原因は以下のように考えられる。つまり、実験に使用した棒状導光体の一端から入射した光線は、その一部を出射面から出射しながら棒状導光体内を長さ方向に進行して行くわけであるが、光源と反対側の端部に到達した時点で完全に減衰しておらず、残った光線は端面（ケース内面）で反射して端部近傍の出射面から出射する。その結果端部近傍の出力電圧が異常に高くなっているものと考えられる。

このような不利を解消するには、入射光線が棒状導光体の他端に到達する時点で完全に減衰（消耗）していれば端部における出力電圧の急激な立ち上がりはなくなる。しかしながら、図６（ｂ）の○で囲った部分、つまり端部よりも若干中央に寄った部分において既に出力低下が認められ、入射光線が棒状導光体の他端に到達する時点で完全に減衰するように入射光強度を弱くすると、前記○で囲った部分から終端部までの部分の出力低下が顕著になる。また、出力低下が起きやすい部分の主パターンの面積を大きくすれば、当該部分での反射光量が増加し、出力低下は防止できるが、棒状導光体の幅が狭い場合（幅が６ｍｍより小さい場合）は、主パターンを形成する面積は十分ではない。

したがって、従来にあっては○で囲った部分の出力低下を防止するため側面の全幅に亘って主パターンを形成して出力低下をできるだけ抑制しているが、面積が十分でないため、端面よりも若干中央に寄った部分では出力低下が認められ、端面近傍では反射した光線によって出力電圧が急激に高くなり、均一性を阻害していると考えられる。

一方、図６（ａ）から明らかなように、主パターンの他に副パターンを形成した場合には、主走査方向における光強度の微調整を簡単に行なうことができ、均一性が向上することが分かる。これは副パターンを設けることで棒状導光体内を進行してきた光線がこの部分で主パターンと副パターンの両方によって散乱せしめられるため、この副パターンを設けた箇所において出射面から多量に出射し、図６（ｂ）の○で囲った部分の出力低下を補うとともに、更にこの部分で光線が十分に消耗するため端部近傍における出力電圧の急激な上昇も防止されていると考えられる。

また、導光体の幅が広い場合（６ｍｍ以上の場合）は、主パターンの面積を十分大きくすることができるため、急激な出力低下を防止することはできるが、主パターンのみでは完全に出力低下を防止することができず、図６（ｂ）の○で囲った部分から終端部にかけて、出力がゆるやかに減衰するという現象が起きてしまう。この場合も主パターンを補う副パターンを設けることにより、図６（ａ）のように均一な出力を得ることができる。

ここで、副パターンは出射面２３と対向する側面２４ではなく出射面２３に隣接する側面２６に形成している。このため散乱パターンとしての機能は主パターン３０に比べて弱く（１／３程度）、その分、副パターン面積や形状を変化させることによる反射光量の調整が主パターンよりも細かく行なえ、微調整が可能になる。

本発明に係る棒状導光体は、コピー機、ファクシミリ等の画像読取装置として有効に利用される。

本発明に係る棒状導光体を組み込んだ画像読取装置の断面図 照明ユニットの全体図 本発明に係る棒状導光体の斜視図 別実施例に係る棒状導光体の側面図 （ａ）乃至（ｃ）は別実施例に係る導光体の端面形状を示す図 （ａ）は図３に示した本発明に係る棒状導光体の主走査方向位置（長手方向位置）と出力電圧（光強度）との関係を示すグラフ、（ｂ）は従来の棒状導光体の主走査方向位置と出力電圧との関係を示すグラフ

符号の説明

１…画像読取装置、２…筐体、３…照明ユニット、４…原稿台、５…レンズアレイ、６…イメージセンサ（受光素子）、７…基板、１０…白色ケース、１１…発光源、２０…棒状導光体、２１，２２…棒状導光体の端面、２３，２４，２５，２６…棒状導光体の側面、２７，２８…面取り部、３０…主パターン、３０ａ…塗布部分、３０ｂ…非塗布部分、３１…副パターン。

Claims (1)

1. 端面から入射した光線を内面で反射させて長手方向に設けられた出射面から出射する棒状導光体において、この導光体の出射面とは異なる長手方向側面の１つに光の散乱／反射によって出射面からの出射光強度の長手方向における均一化を図る主パターンが形成され、また主パターンが形成された側面とは別の側面に出射光強度の長手方向における更なる均一化を図る副パターンが形成され、更に前記棒状導光体は一方の端面のみから光線が入射し、前記副パターンは光線が入射する端面から離れた側に形成されていることを特徴とする棒状導光体。