JP2007158556A - 光照射装置並びにこれを用いた画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光体の出射面から出射された光の照射方向における照射対象と光源部との距離を、入射面と出射面とが互いに平行となるように対向している従来の導光体を用いた構成に比べて短くし、かつ、その照射対象に光を効率よく照射することである。
【解決手段】導光体３１は、光源部３２からの光が入射される入射面と、その入射面から入射した入射光を照射対象に向けて出射する出射面と、入射面と出射面とを連結する連結面とを有しており、かつ、入射面から入射した入射光のうち連結面で反射することなく出射面に到達するものの少なくとも一部の入射光が、出射面で全反射した後に更に連結面で全反射して、その後いずれの面に対しても反射することなく出射面から照射対象に向けて出射するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源部から照射されて入射した光を特定の方向に向けて出射する透光性材料からなる導光体を備えた光照射装置並びにこれを用いた画像読取装置及び画像形成装置に関するものである。

この種の光照射装置としては、例えば、受光素子（Charge Coupled Devices：ＣＣＤ、Complementary Metal Oxide Semiconductor：ＣＭＯＳ等）で受光した原稿面からの反射光に基づいてその原稿面の画像を読み取る画像読取装置における、原稿面への光照射手段として利用されているものがある。画像読取装置においてカラー画像を読み取る場合、一般に、原稿面からの反射光を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）ごとに個別の受光素子で受光する。そして、図９（ａ）に示すように、各色に対応した各受光素子はその位置が互いに異なるように配置される。そのため、各受光素子で受光される光は、それぞれ、原稿面上の互いに異なる地点からの反射光を含むことになる。したがって、各受光素子の並び方向に対応した原稿面上の方向（図９（ａ）中左右方向）において、光照射装置から照射される光の照射強度が十分に大きくかつ均一であることが読取画像の品質向上の上で必要がある。具体的には、図９（ｂ）に示すように、各受光素子の受光面の幅（各受光素子の並び方向における長さ）を「ａ」とし、各受光素子の受光面の中心間距離を「ｂ」とし、原稿面から各受光素子までの光学系による縮率を「ｍ」としたとき、照射される光の照射強度を大きくしかつ均一にする必要がある原稿面上の幅（図９（ａ）中左右方向の長さ）Ｘは、（ａ＋ｂ×２＋α）／ｍとなる。なお、「α」は、製造誤差等の誤差を考慮して適宜設定されるパラメータである。

上記原稿面上の幅（以下、「必要照射領域の幅」という。）Ｘにおいて十分に照射強度が大きくかつ均一な光を照射し得る光照射装置としては、例えば、その幅Ｘの方向に対して直交する方向に長手方向が一致するように配置された円筒形状のキセノンランプを光源部として用いたものがある。しかし、近年の省エネルギー化、画像読取装置の信頼性向上等の要求に十分に応えるには、キセノンランプでは、消費電力が大きく、また発熱量が多い。そのため、キセノンランプよりも、消費電力が小さく、かつ、発熱量が小さい光源部が望まれている。このような光源部としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）が利用可能である。しかし、ＬＥＤは、一般に、キセノンランプに比べて、照射強度が小さい。そのため、単純にＬＥＤを光源部として利用する場合には、必要照射領域の幅Ｘにおいて十分に照射強度の大きい光を照射することが困難である。

従来から、光源部と原稿面との間に透光性材料からなる導光体を配置した光照射装置が知られている。このような導光体を備えた光照射装置であれば、ＬＥＤ等のように照射強度が小さい光源部から放射状に照射された光の多くを必要照射領域の幅Ｘの狭い領域に集めることが可能となる。よって、導光体を利用すれば、光照射強度が小さい光源部を用いても、その幅Ｘの部分に照射強度の大きい光を照射することが可能となる。

従来の導光体は、光源部からの光が入射される入射面と、その入射面から入射した入射光を原稿面に向けて出射する出射面とが、互いに平行となるように対向しているものが一般的である。このような導光体を用いる場合、その出射面から出射された光の照射方向（出射面の法線方向）において、光源部が導光体に対して原稿面上の必要照射領域のほぼ反対側に配置される。そのため、出射面から出射された光の照射方向における光源部と必要照射領域との距離が長い。この距離が長いほど、原稿面法線方向における原稿面と光源部との距離が長くなるので、従来の導光体を用いた場合には光照射装置における原稿面法線方向の寸法が増大することにつながる。一般に、画像読取装置に搭載される光照射装置は、原稿幅に応じた画像読取領域にわたって光を照射する必要がある関係から、原稿面の面方向における寸法が必然的に大きくなる。よって、光照射装置を小型化するには、構成部品をなるべく原稿面の面方向に並べて配置し、原稿面法線方向の寸法を小さくするしかない。上記従来の導光体を用いる場合には、上述したように光照射装置における原稿面法線方向の寸法が増大することにつながることから、光照射装置の小型化が困難であるという不具合が生じる。

このような不具合を解消し得るものとして、特許文献１に記載された照明装置（光照射装置）が知られている。
図１０は、特許文献１に記載された光照射装置の説明図である。
この光照射装置は、導光体１３１として、ＬＥＤ１３２から照射されて入射した光を原稿面に向けて案内して出射する蛍光樹脂プリズムを備えている。この導光体１３１は、平板状部材であり、その平板面が原稿面と平行になるように配置され、その平板状部材の一端面が入射面１３１ａとなる。よって、入射面１３１ａは原稿面に対して垂直になる。また、入射面１３１ａに対向する面１３１ｃは、反射面により構成されており、原稿面とは反対側を向くように原稿面に対して傾斜している。この光照射装置においては、ＬＥＤ１３２から照射されて導光体の入射面１３１ａから入射した光が入射面に対向する反射面１３１ｃで反射し、その反射した光が、原稿面に対向した平板面（出射面）１３１ｂから原稿面に向けて出射する。この光照射装置においては、入射面１３１ａが原稿面に対して垂直であることから、ＬＥＤ１３２と導光体１３１とを原稿面の面方向に並べて配置することができる。よって、上記従来の導光体を用いた光照射装置に比べて、光照射装置における原稿面法線方向の寸法を小さくすることができる。

特開平１１−３１７１０８号公報（実施形態１０及び図２１）

ところが、上記特許文献１に記載の光照射装置では、ＬＥＤ１３２から照射された光のうち入射面１３１ａに対して略垂直に入射した入射光については、画像読取領域から外れた部分に照射されるものと考えられる。すなわち、上記特許文献１に記載の光照射装置では、ＬＥＤ１３２から照射された光のうち入射面１３１ａに対して略垂直に入射した入射光は、いずれの面に対しても反射することなく反射面１３１ｃに到達し、反射面１３１ｃで反射した後、出射面１３１ｂから出射する。そして、この光が照射されるのは、画像読取領域から外れた位置である。一般に、ＬＥＤから照射される光のうち、ＬＥＤ発光面の中心部分からその法線方向へ照射される光が最も照射強度が大きく、照射方向が当該法線方向から傾斜するにしたがって光の照射強度は急激に小さくなる。上記特許文献１に記載の光照射装置では、このように照射強度が最も大きい光が導光体の入射面１３１ａに対して略垂直に入射するが、この光は画像読取領域へは照射されない。したがって、上記特許文献１に記載の光照射装置においては、光を照射すべき照射対象である画像読取領域に光を効率よく照射することができないという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、光照射装置の大型化につながる、導光体の出射面から出射された光の照射方向における照射対象と光源部との距離を、入射面と出射面とが互いに平行となるように対向している従来の導光体を用いた構成に比べて短くでき、かつ、その照射対象に光を効率よく照射することが可能な光照射装置並びにこれを用いた画像読取装置及び画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、光源部と、該光源部から照射されて入射した光を特定の方向に案内して出射する透光性材料からなる導光体とを備えた光照射装置において、上記導光体は、上記光源部からの光が入射される入射面と、該入射面から入射した入射光を照射対象に向けて出射する出射面と、該入射面と該出射面とを連結する連結面とを有しており、かつ、該入射面から入射した入射光のうち該連結面で反射することなく該出射面に到達するものの少なくとも一部の入射光が、該出射面で全反射した後に更に該連結面で全反射して、その後いずれの面に対しても反射することなく該出射面から該照射対象に向けて出射するように、構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の光照射装置において、上記一部の入射光は、上記入射面から入射した入射光の中で最も強度が大きい部分を含むことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の光照射装置において、上記導光体は、上記入射面から入射した入射光のうち上記連結面で反射することなく上記出射面に到達する入射光のすべてが、該出射面で全反射するように構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３の光照射装置において、上記導光体は、上記出射面で全反射した後に更に上記連結面で全反射した入射光のすべてが、その後いずれの面に対しても反射することなく該出射面から出射するように構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の光照射装置において、上記導光体は、平板状部材の平面部上に設けられており、上記光源部は、該平板状部材の該平面部に対して略平行な方向へ光を照射するように該平面部上に設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の光照射装置において、上記平板状部材は、上記光源部を駆動するための回路基板であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の光照射装置において、上記光源部から出射した光のすべてが上記導光体の入射面に入射するように、該光源部及び該導光体を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の光照射装置において、上記光源部は、複数の光源が一列又は複数列に配置されたものであることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、原稿面に対して光を照射する光照射手段と、該原稿面からの反射光を受光して該原稿面の画像を読み取る画像読取手段とを備えた画像読取装置において、上記光照射手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の光照射装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、原稿面の画像を読み取る画像読取部と、該画像読取部で読み取った画像情報に基づいて記録材上に画像を形成する画像形成部とを備えた画像形成装置において、上記画像読取部として、請求項９の画像読取装置を用いたことを特徴とするものである。

本発明において、導光体の入射面から入射した入射光のうち連結面で反射することなく出射面に直接到達するものの少なくとも一部の入射光は、その出射面で全反射し、更に連結面で全反射した後、いずれの面に対しても反射することなく、その出射面から照射対象に向けて出射する。これを実現するための構成は、導光体の出射面を入射面に対して傾斜するように対向配置させるとともに、出射面で全反射した入射光を全反射させる連結面（以下、特定連結面という。）の内面側と出射面の内面側とのなす角度が鋭角になるように配置させ、かつ、入射面に対する出射面の傾斜角度、出射面の内面側と特定連結面の内面側とのなす角度、及び導光体の物性を適宜設定することで得ることができる。なお、ここでいう導光体の物性とは、光が入射する面に対する光の入射角がその面の臨界角よりも大きいという光が全反射するための条件に関し、その臨界角に影響を与える物性を意味する。
本発明においては、上述したように導光体の出射面が入射面に対して傾斜するように対向配置されることになるので、その出射面から出射された光の照射方向を、入射面の外面側に対向する光源部から入射面へ入射する光の照射方向に対して傾斜させることができる。これにより、出射面から出射された光の照射方向における光源部と照射対象との距離を、入射面と出射面とが互いに平行となるように対向している従来の導光体を用いた構成に比べて短くすることができる。
しかも、本発明においては、出射面に直接到達した入射光が出射面から出射されて照射対象に照射される。入射面から入射した入射光のうち出射面に直接到達する入射光は、出射面に到達するまでに連結面で反射したり連結面で透過したりする入射光に比べてその照明強度が大きいものである。よって、本発明によれば、このような照明強度が大きい光を照射対象へ照射することができる。

以上、本発明によれば、光照射装置の大型化につながる、出射面から出射された光の照射方向における照射対象と光源部との距離を、上記従来の導光体を用いた構成に比べて短くでき、かつ、その照射対象に光を効率よく照射することが可能となるという優れた効果が奏される。

以下、本発明を、画像形成装置としてのカラー複写機に適用した一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、カラー複写機を例に挙げるが、モノクロ複写機であっても同様である。
図２は、本発明が適用される画像形成装置であるフルカラーの複写機１の内部構造を概略的に示す正面図である。
この複写機１の装置本体２内の中央部には、カラー画像を形成するためのプリンタエンジン３が設けられている。このプリンタエンジン３は、等間隔に離間させて水平向きに並列に配設された４つのドラム状の感光体４を備えている。また、このプリンタエンジン３は、各感光体４の外周面をそれぞれ一様に帯電する４つの帯電ローラ５を備えている。また、このプリンタエンジン３は、各帯電ローラ５により帯電された各感光体４の外周面をそれぞれ対応する画像データに応じて露光することにより、各感光体４の外周面に静電潜像を形成する露光装置６を備えている。このほか、このプリンタエンジン３は、各感光体４の外周面上の静電潜像にトナーを供給することにより各静電潜像をトナー画像としてそれぞれ顕像化する４つの現像装置７、各感光体４上のトナー画像が順次転写される中間転写ベルト８、中間転写ベルト８上へのトナー画像の転写後に各感光体４上に残留したトナーをそれぞれ除去する４つのクリーニング装置９、中間転写ベルト８上に転写されたトナー画像を記録紙Ｓに転写させる転写ローラ１０等を備えている。なお、４つの感光体４上には、それぞれ異なる色（Ｙ；イエロー、Ｍ；マゼンタ、Ｃ；シアン、Ｋ；ブラック）のトナー画像が形成され、これらの各色のトナー画像が中間転写ベルト８上に互いに重なり合うように順次転写されることによって、中間転写ベルト８上にカラーのトナー画像が形成され、このカラーのトナー画像が最終的に記録紙Ｓに形成される。

また、装置本体２の上部には、原稿面の画像を読み取る画像読取部としてのスキャナ部が設けられている。このスキャナ部は、後述する光照射装置により光が照明される照明対象物である原稿Ｄを自動送りするＡＤＦ１１と、原稿Ｄが載置されるコンタクトガラス１２と、コンタクトガラス１２上の原稿Ｄにおける原稿面の画像を読み取る画像読取手段としての画像読取機構１３とが配置されている。

画像読取機構１３は、コンタクトガラス１２と平行に２：１の速度で走行可能な第１走行体１４及び第２走行体１５、結像レンズ１６、受光素子としての光電変換素子であるＣＣＤ１７等により構成されている。第１走行体１４には、コンタクトガラス１２上に載置された原稿Ｄ、又は、ＡＤＦ１１により搬送されてコンタクトガラス１２上に送られた原稿Ｄを、コンタクトガラス１２の下方からその原稿面に光を照明する光照射装置１８と、原稿面で反射した反射光をＣＣＤ１７へ送るべく反射させる第１ミラー１９とが搭載されている。第２走行体１５には、第１ミラー１９で反射した光をさらに反射させる第２ミラー２０及び第３ミラー２１が搭載されている。第１ミラー１９から順に第２ミラー２０、第３ミラー２１と順次反射して導かれた光は、結像レンズ１６を通ってＣＣＤ１７に入射し、ＣＣＤ１７によって受光される。

一方、装置本体２内の下部には、記録材としての記録紙Ｓを収納する複数段、例えば４段の用紙カセット２２が設けられている。これらの用紙カセット２２内に収納された記録紙Ｓは、ピックアップローラ２３とフィードローラ２４とにより一枚ずつ分離給紙される。そして、分離給紙された記録紙Ｓは、装置本体２内に設けられた用紙搬送路２５に沿って搬送される。この用紙搬送路２５上には、レジストローラ２６、転写ローラ１０、定着装置２７、排紙ローラ２８等が配置されている。レジストローラ２６は、給紙された記録紙Ｓを一時保持し、中間転写ベルト８上のトナー画像が転写ローラ１０との対向領域（２次転写領域）に進入するタイミングに合わせて記録紙Ｓをその２次転写領域に送り込むように駆動する。また、中間転写ベルト８からトナー画像が２次転写された記録紙Ｓは、定着装置２７へ搬送され、熱と圧力とが加えられることにより、トナーが軟化又は溶融してそのトナー画像が記録紙Ｓに定着する。

次に、上記複写機１における画像形成動作について説明する。
まず、コンタクトガラス１２上に載置された原稿Ｄ又はＡＤＦ１１により自動送りされた原稿Ｄの原稿面の画像が画像読取機構１３によって読み取られる。そして、この画像読取機構１３で読み取った画像情報に応じて、露光装置６の４つの半導体レーザから各色に対応するレーザ光がそれぞれ出射される。これにより、帯電ローラ５によって一様に帯電された各感光体４の外周面上には、それぞれ各色に対応した静電潜像が形成される。これらの静電潜像に対しては、それぞれ各現像装置７から各色のトナーが供給される。その結果、各感光体４ごとにそれぞれ異なる色のトナー画像が形成される。各感光体４上のトナー画像は、感光体４の回転と同期して移動する中間転写ベルト８上に互いに重なり合うように順次１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上には、カラーのトナー画像が形成される。

一方、プリンタエンジン３でのトナー画像形成動作中に、用紙カセット２２内から記録紙Ｓが給紙される。そして、記録紙Ｓは、レジストローラ２６によって所定のタイミングで２次転写領域へ送り込まれ、その記録紙Ｓ上に中間転写ベルト８上のカラーのトナー画像が２次転写される。カラーのトナー画像が２次転写された記録紙Ｓは、引き続き用紙搬送路２５上を搬送され、定着装置２７へ送り込まれる。定着装置２７において、記録紙Ｓ上のカラーのトナー画像は記録紙Ｓに定着された後、記録紙Ｓは排紙ローラ２８によって排紙トレイ２９上に排紙される。

次に、本発明の特徴部分である、上記画像読取部の光照射装置１８の構成について説明する。
図１は、第１走行体１４の走行方向に対して直交する方向であって略水平方向から見たときの、上記光照射装置１８の概略構成を示す説明図である。
図３は、上記光照射装置１８の斜視図である。
本実施形態における光照射装置１８は、図３に示すように、平板状部材としての回路基板であるＬＥＤアレイ基板３０上に一列に配置された光源部である複数のＬＥＤ３２と、導光体３１とを有している。ＬＥＤアレイ基板３０は、その長手方向が、第１走行体１４の走行方向に対して直交する方向であって略水平方向に延びるように、すなわち、原稿Ｄの主走査方向に延びるように配置される。複数のＬＥＤ３２は、ＬＥＤアレイ基板３０上にその長手方向に沿って一列に並んで配置されている。ＬＥＤアレイ基板３０には、各ＬＥＤ３２に電力を供給するための図示しない配線パターン及び各種回路素子が形成されている。本実施形態におけるＬＥＤ３２は、その発光面がＬＥＤアレイ基板３０の基板面に対して垂直な方向を向くように、ＬＥＤアレイ基板３０上に配置されている。したがって、ＬＥＤ３２の発光面から照射される光の中心線方向は、ＬＥＤアレイ基板３０の基板面に対してほぼ平行な方向となる。なお、本実施形態では、複数のＬＥＤ３２を一列に配置する場合を例に挙げて説明するが、複数列に配置するようにしてもよい。

導光体３１は、光透過性を有する透光性材料、例えば透明な樹脂（アクリル、ポリカーボネート等）やガラスなどから形成されている。導光体３１は、少なくとも複数のＬＥＤ３２の列長よりも長い長尺な入射面３１ａ及びこれに対向する出射面３１ｂを有し、入射面３１ａ及び出射面３１ｂを除く２対の面（連結面）が互いに平行な六面体形状の部材である。この導光体３１は、その入射面３１ａが各ＬＥＤ３２の発光面と平行でかつ近接又は接触するように対向配置され、その出射面３１ｂがおおよそコンタクトガラス１２上の画像読取領域Ｙに向くように配置される。そして、導光体３１は、ＬＥＤ３２から照射された光を入射面３１ａで受光し、これを出射面３１ｂへ案内してコンタクトガラス１２上の画像読取領域Ｙに向けて出射面３１ｂから出射する。

ここで、画像読取部の光源として複数のＬＥＤ３２を使用する場合、各ＬＥＤ３２から照射される光を適切に画像読取領域Ｙへと導く必要がある。そのためには、各ＬＥＤ３２と導光体３１との相対的な位置を高い精度で位置決めする必要がある。従来は、光照射装置１８の製造工程において、このように高い精度で位置決めする作業が困難であった。そこで、本実施形態では、各ＬＥＤ３２と導光体３１とを単一の位置決め部材であるＬＥＤアレイ基板３０に取り付けている。

具体的には、複数のＬＥＤ３２が取り付けられたＬＥＤアレイ基板３０の基板面と同一面上に、導光体３１を取り付けることで、各ＬＥＤ３２と導光体３１との相対的な位置を位置決めする。これにより、複数のＬＥＤ３２と導光体３１とを互いに異なる別の位置決め部材に取り付けていた従来の場合に比べて、複数のＬＥＤ３２と導光体３１との相対位置を高い精度で位置決めすることが容易となる。すなわち、複数のＬＥＤ３２と導光体３１とをそれぞれ別の位置決め部材に取り付ける場合、複数のＬＥＤ３２と導光体３１との相対位置を位置決めするに際しては、少なくとも、複数のＬＥＤ３２とその位置決め部材との間、導光体３１とその位置決め部材との間、これらの位置決め部材との間の３箇所において、互いの部材の組み付け位置を各箇所間で調整しながら精度よく組み付ける必要がある。各部材の組み付けを相対的に調整すべき箇所が多くなるにつれて、複数のＬＥＤ３２と導光体３１との相対位置を高い精度で位置決めすることが飛躍的に困難になる。これに対し、本実施形態では、複数のＬＥＤ３２と導光体３１とを単一の位置決め部材であるＬＥＤアレイ基板３０に取り付けることで、これらの相対的な位置決めができるので、各部材の組み付けを相対的に調整すべき箇所は、複数のＬＥＤ３２とＬＥＤアレイ基板３０との間、導光体３１とＬＥＤアレイ基板３０との間の２箇所だけである。したがって、本実施形態によれば、複数のＬＥＤ３２と導光体３１とを互いに異なる別の位置決め部材に取り付ける従来の場合に比べて、各部材の組み付けを相対的に調整すべき箇所が少なくなり、その結果、複数のＬＥＤ３２と導光体３１との相対位置を高い精度で位置決めすることが容易となる。

複数のＬＥＤ３２は、ＬＥＤアレイ基板３０の基板面上にはんだ付けされることにより取り付けられている。一方、導光体３１は、ＬＥＤアレイ基板３０の基板面上に、接着剤や両面テープ等により固定されている。

また、本実施形態では、図示のように、ＬＥＤアレイ基板３０が平板状部材であり、角ＬＥＤ３２から照射される光がその基板面（平面部）に対して略平行な方向に向けて照射されるように構成されている。そして、本実施形態においては、上述のように、導光体３１の入射面３１ａが各ＬＥＤ３２の発光面と平行でかつ近接又は接触するように対向配置される。よって、導光体３１は、その入射面３１ａがＬＥＤアレイ基板３０の基板面に対して垂直な方向を向くように、ＬＥＤアレイ基板３０上に配置されている。また、本実施形態では、上述したように導光体３１の出射面３１ｂが入射面３１ａに対して傾斜するように対向配置されているので、その出射面３１ｂから出射された光の照射方向を、ＬＥＤアレイ基板３０の基板面の面方向に対して傾斜させることができる。したがって、ＬＥＤアレイ基板３０の基板面を、図１に示すようにコンタクトガラス１２の面と平行に配置しても、出射面３１ｂから出射された光をコンタクトガラス１２上の画像読取領域へ導くことができる。その結果、本実施形態によれば、複数のＬＥＤ３２と導光体３１とをコンタクトガラス１２の面方向に並べて配置することができる。よって、入射面と出射面とが互いに平行となるように対向している従来の導光体を用いた構成に比べて、コンタクトガラス１２の法線方向における光照射装置１８の寸法を小さくできる。

一般に、画像読取装置に搭載される光照射装置は、原稿幅に応じた画像読取領域にわたって光を照射する必要がある関係から、コンタクトガラス１２の面方向における寸法が必然的に大きくなるため、この光照射装置を小型化するには、コンタクトガラス１２の法線方向における寸法を小さくするしかない。本実施形態では、コンタクトガラス１２の法線方向における光照射装置１８の寸法を小さくできることから、光照射装置１８の小型化を図ることができ、これにより画像読取装置の小型化を図ることができる。

ここで、ＬＥＤ３２から照射される光の照射強度について説明する。
図４は、ＬＥＤ３２の発光特性を説明するためのグラフである。
このグラフは、ＬＥＤ３２の発光面から所定距離だけ離れた各地点における照射強度を説明するためのグラフであり、発光面中心部と各地点とを結ぶ直線（照射方向）と発光面中心部の法線方向とのなす角度（以下、「指向角」という。）を縦軸にとり、各地点の照射強度を横軸にとっている。このグラフからわかるように、ＬＥＤ３２から照射される光のうち、その発光面中心部の法線方向へ照射される光（指向角がゼロである光）が最も照射強度が大きく、当該法線方向に対する照射方向の傾斜角すなわち指向角が大きくなるほど光の照射強度の減少割合が大きくなる。すなわち、指向角が小さい光については最大照射強度に近い照射強度を有するが、指向角が大きい光については最大照射強度よりも大幅に小さい照射強度を有する。したがって、ＬＥＤ３２を用いて画像読取領域に光を効率よく照射するには、指向角がなるべく小さい光をより多く画像読取領域へ案内することが重要となる。

そこで、本実施形態では、入射面３１ａに対する出射面３１ｂの傾斜角度、出射面３１ｂの内面側と特定連結面（ＬＥＤアレイ基板３０の基板面に対向する導光体の面）３１ｃの内面側とのなす角度、導光体３１の物性を、適宜設定することで、導光体３１の入射面３１ａから入射した入射光のうち連結面で反射することなく出射面３１ｂに直接到達するものの少なくとも一部の入射光は、その出射面３１ｂで全反射し、更に特定連結面３１ｃで全反射した後、いずれの面に対しても反射することなく、その出射面３１ｂから画像読取領域（照射対象）に向けて出射するように構成している。

図５は、ＬＥＤ３２の発光面中心部からその法線方向へ照射される最大照射強度をもつ光の光路を示す説明図である。
本実施形態の導光体３１は、直方体形状の部材を入射面３１ａと対向する部分を斜めにカットし、そのカット面を出射面３１ｂとしたものである。そして、この導光体３１は、ＬＥＤアレイ基板３０の基板面に対して特定連結面３１ｃが平行になるように配置され、かつ、その特定連結面３１ｃに対して入射面３１ａが垂直になるように構成される。この導光体は、出射面３１ｂと特定連結面３１ｃとのなす角（以下、「カット角」という。）θが２０［°］であり、各面の内面側における臨界角（例えば透明樹脂と空気）が４１［°］となるように構成されている。

本実施形態において、ＬＥＤ３２の発光面中心部からその法線方向へ照射される最大照射強度をもつ光Ｌ₀は、導光体３１の入射面３１ａに対して垂直に入力する。この光Ｌ₀は、入射面３１ａから導光体３１の内部へ入射すると、図中一点鎖線で示すように、いずれの連結面にも反射することなく出射面３１ｂに直接到達する。このとき、出射面３１ｂに対する光Ｌ₀の入射角αは、（９０［°］−θ）＝７０［°］であり、臨界角である４１［°］よりも大きい。したがって、この光Ｌ₀は、出射面３１ｂで全反射する。
その後、この光Ｌ₀は、図中一点鎖線で示すように、特定連結面３１ｃへ到達する。このとき、特定連結面３１ｃに対する光Ｌ₀の入射角βは、（９０［°］−２θ）＝５０［°］であり、臨界角である４１［°］よりも大きい。したがって、この光Ｌ₀は、特定連結面３１ｃで全反射する。
その後、この光Ｌ₀は、図中一点鎖線で示すように、再び出射面３１ｂへ到達する。このとき、出射面３１ｂに対する光Ｌ₀の入射角γは、（９０［°］−３θ）＝３０［°］であり、臨界角である４１［°］以下である。したがって、この光Ｌ₀は、出射面３１ｂを透過し、出射面３１ｂから導光体外部へ出射される。

このように、本実施形態では、ＬＥＤ３２の照射される光のうち最大照射強度をもつ光Ｌ₀が出射面３１ｂから出射される。よって、この出射した光Ｌ₀が画像読取領域に照射されるように、導光体３１を画像読取領域に対して配置すれば、最大照射強度をもつ光Ｌ₀で画像読取領域を照明することができ、画像読取領域に光を効率的に照射することができる。

次に、出射面３１ｂに直接到達した入射光Ｌが、その出射面３１ｂで全反射し、更に特定連結面３１ｃで全反射した後、いずれの面に対しても反射することなく出射面３１ｂから出射する条件について説明する。なお、以下の説明では、臨界角が４１［°］となる導光体３１を用いる場合について説明するが、臨界角がこれと異なる導光体であっても同様に考えることができる。
図６は、導光体３１の入射面３１ａの法線方向に対して角度δで導光体内部に入射する光の光路を示す説明図である。
本実施形態において、ＬＥＤ３２から照射されて導光体３１の入射面３１ａの法線方向に対して角度δで導光体内部に入射した光Ｌは、図中一点鎖線で示すように、いずれの連結面にも反射することなく出射面３１ｂに直接到達する。このとき、出射面３１ｂに対する光Ｌの入射角αは、｛９０［°］−（δ＋θ）｝である。この入射角αが臨界角である４１［°］よりも大きければこの光Ｌは出射面３１ｂで全反射するので、この光Ｌが出射面３１ｂで全反射するための条件は、θ＜（４９［°］−δ）である。

また、出射面３１ｂで全反射した光Ｌは、図中一点鎖線で示すように、特定連結面３１ｃへ到達する。このとき、特定連結面３１ｃに対する光Ｌの入射角βは、｛９０［°］−（δ＋２θ）｝である。この入射角βが臨界角である４１［°］よりも大きければこの光Ｌは特定連結面３１ｃで全反射するので、この光Ｌが特定連結面３１ｃで全反射するための条件は、θ＜｛（４９［°］−δ）／２｝である。

また、特定連結面３１ｃで全反射した光Ｌは、図中一点鎖線で示すように、再び出射面３１ｂへ到達する。このとき、出射面３１ｂに対する光Ｌの入射角γは、｛９０［°］−（δ＋３θ）｝である。この入射角γが臨界角である４１［°］以下であればこの光Ｌは出射面３１ｂを透過して出射面３１ｂから導光体外部へ出射される。したがって、この光Ｌが出射面３１ｂを透過するための条件は、θ≧｛（４９［°］−δ）／３｝である。

以上より、出射面３１ｂに直接到達した入射光Ｌが、その出射面３１ｂで全反射し、更に特定連結面３１ｃで全反射した後、いずれの面に対しても反射することなく出射面３１ｂから出射するための条件は、下記の数１に示すようになる。

本実施形態においては、θ＝２０［°］であるため、出射面３１ｂに直接到達した入射光Ｌのうち、その出射面３１ｂで全反射し、更に特定連結面３１ｃで全反射した後、いずれの面に対しても反射することなく出射面３１ｂから出射する光は、入射面３１ａの法線方向に対する角度δが−１１［°］≦δ＜９［°］の条件で導光体内部に入射する光である。

以上のように、臨界角が４１［°］となる導光体３１を用いる場合には、上記数１に示す式に基づき、角度δが存在し得るようにカット角θを適宜設定すれば、出射面３１ｂに直接到達した入射光Ｌの少なくとも一部を、その出射面３１ｂで全反射させ、更に特定連結面３１ｃで全反射させた後、いずれの面に対しても反射させることなく出射面３１ｂから出射することができる。

なお、以上の説明では、臨界角が４１［°］で固定されている場合であるが、この臨界角をパラメータＺとすると、上記数１は下記の数２に示すようになる。

したがって、上記数２に示す不等式を満たすように、角度δが存在し得るカット角θ及び臨界角Ｚを適宜設定すれば、出射面３１ｂに直接到達した入射光Ｌの少なくとも一部を、その出射面３１ｂで全反射させ、更に特定連結面３１ｃで全反射させた後、いずれの面に対しても反射させることなく出射面３１ｂから出射することができる。

また、角度δがゼロを含む場合、上述したように、ＬＥＤ３２の照射される光のうち最大照射強度をもつ光Ｌ₀が出射面３１ｂから出射されるので、画像読取領域に光を効率的に照射することができる。

図７（ａ）乃至（ｃ）は、導光体３１の入射面３１ａの法線方向に対する導光体内部に入射した光の角度δが互いに異なる場合の光路を示す説明図である。
図７（ａ）は、出射面３１ｂに直接到達した入射光がすべて出射面３１ｂで全反射し、出射面３１ｂで全反射した光がすべて特定連結面３１ｃで全反射し、特定連結面３１ｃで全反射した光がすべて出射面３１ｂから出射する例を示している。この光は、ＬＥＤ３２から照射される光のうち指向角が小さい光すなわち照射強度が大きい光である。したがって、照射強度が大きい光が出射面３１ｂから画像読取領域に向けて出射されることになり、画像読取領域に光を効率よく照射することができる。

図７（ｂ）及び（ｃ）は、いずれも入射面３１ａから入射した入射光が出射面３１ｂに到達する前に少なくとも１回は連結面で反射した後に出射面３１ｂに到達する例であって、出射面３１ｂに到達した後に出射面３１ｂで全反射し、その後特定連結面３１ｃで全反射した上で出射面３１ｂから出射する例を示している。これらの例では、図示のように出射面３１ｂから出射される光が画像読取領域に向けて照射されないが、この光はＬＥＤ３２から照射される光のうち指向角が大きい光すなわち照射強度が小さい光である。したがって、図７（ａ）に示すように照射強度が大きい光が出射面３１ｂから画像読取領域に向けて出射されるのであれば、このような照射強度が小さい光を画像読取領域へ導かなくても画像読取領域へ光を効率よく照射することができる。

ただし、光源部が本実施形態でも使用しているＬＥＤのように、光源部として一般的に用いられてきたキセノンランプ等に比べて全体的に照射強度が小さい場合、比較的照射強度が小さい光もなるべく画像読取領域へ案内して画像読取領域に照射されるようにすることが望ましい。
よって、本実施形態では、導光体３１の出射面３１ｂから出射する光のうち画像読取領域に向けて出射しないような比較的照射強度が小さい光も画像読取領域に案内すべく、図１に示すように反射ミラー３３を設けている。この場合、図８に示すように、比較的照射強度が小さい光も反射ミラー３３で反射して画像読取領域へ案内され、画像読取領域を照射することができる。

以上、本実施形態の光照射装置１８は、光源部としての複数のＬＥＤ３２と、これらのＬＥＤ３２から照射されて入射した光を特定の方向に案内して出射する透光性材料からなる導光体３１とを備えている。そして、導光体３１は、複数のＬＥＤ３２からの光が入射される入射面３１ａと、その入射面３１ａから入射した入射光を照射対象である画像読取領域Ｙに向けて出射する出射面３１ｂと、入射面３１ａと出射面３１ｂとを連結する連結面とを有しており、かつ、入射面３１ａから入射した入射光のうち連結面で反射することなく出射面３１ｂに到達するものの少なくとも一部の入射光が、出射面３１ｂで全反射した後に更に特定連結面３１ｃで全反射して、その後いずれの面に対しても反射することなく出射面３１ｂから画像読取領域Ｙに向けて出射するように構成されている。これにより、上述したように画像読取領域に光を効率よく照射することができる。
また、上記実施形態において、出射面３１ｂに直接到達し、出射面３１ｂで全反射した後に更に特定連結面３１ｃで全反射して、その後いずれの面に対しても反射することなく出射面３１ｂから画像読取領域Ｙに向けて出射する入射光には、入射面３１ａから入射した入射光の中で最も照射強度が大きい光を含んでいる。したがって、画像読取領域に光をより効率よく照射することができる。
また、上記実施形態で説明したように、入射面３１ａから入射した入射光のうち連結面で反射することなく出射面３１ｂに到達する入射光のすべてが出射面３１ｂで全反射するように導光体３１を構成すれば、画像読取領域に光をより効率よく照射することができる。
また、上記実施形態で説明したように、出射面３１ｂで全反射した後に更に特定連結面３１ｃで全反射した入射光のすべてが、その後いずれの面に対しても反射することなく出射面３１ｂから出射するように導光体３１を構成すれば、画像読取領域に光をより効率よく照射することができる。
また、上記実施形態では、導光体３１が平板状部材であるＬＥＤアレイ基板３０の基板面（平面部）上に設けられており、複数のＬＥＤ３２がＬＥＤアレイ基板３０の基板面に対して略平行な方向へ光を照射するようにその基板面上に設けられている。これにより、上述したように、複数のＬＥＤ３２と導光体３１との相対位置を高い精度で位置決めすることが容易となる。
また、上記実施形態においては、導光体３１が設けられる平板状部材が複数のＬＥＤ３２を駆動するための回路基板である。これにより、ＬＥＤ３２を駆動するための回路基板と別個に、導光体３１を位置決めするための位置決め部材を設ける必要がなくなる。
また、上記実施形態においては、複数のＬＥＤ３２から出射した光のすべてが導光体の入射面３１ａに入射するように、複数のＬＥＤ３２及び導光体３１を配置している。光源部としてＬＥＤ３２を用いる場合、その照射強度を大きくすることが比較的難しい関係で、複数のＬＥＤ３２から出射した光がすべて導光体３１に入射するようにすることが望ましい。このようにすれば、複数のＬＥＤ３２から照射される光を無駄なく利用することが可能となる。なお、光源部の照射強度が十分に大きい場合には、複数のＬＥＤ３２から出射した光の一部だけが導光体３１の入射面３１ａに入射しないようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、光源部として、複数の光源であるＬＥＤ３２が一列又は複数列に配置されたものを用いているので、消費電力が小さく、かつ、発熱量が小さい光源部を実現することができる。
また、上記実施形態においては、原稿面に対して光を照射する光照射手段と、その原稿面からの反射光を受光して原稿面の画像を読み取る画像読取手段としての画像読取機構１３とを備えた画像読取装置であるスキャナ部において、上記光照射手段として、上述した光照射装置１８を用いている。よって、このスキャナ部によれば、上述した光照射装置１８により画像読取領域に光を効率よく照射することができることで、比較的照射強度が小さい光源部を用いる場合でも画像の読取精度を向上させることができる。
また、上記実施形態においては、原稿面の画像を読み取る画像読取部と、この画像読取部で読み取った画像情報に基づいて記録材である記録紙Ｓ上に画像を形成する画像形成部としてのプリンタエンジン３とを備えた画像形成装置である複写機１において、上記画像読取部として、上記スキャナ部を用いている。これにより、スキャナ部における画像の読取精度が向上する結果からプリンタエンジン３で形成される画像の品質が向上する。

尚、本実施形態では複写機を例に挙げて本発明の説明をしたが、本発明は、その複写機の画像読取部と同様の構成を備えた画像読取装置の単体製品（スキャナ）にも適用可能であり、また、その複写機の画像読取部と同様の構成を備えた画像読取部を備えたファクシミリ等の他の画像形成装置あるいは画像形成装置以外の装置にも適用可能である。

実施形態における複写機のスキャナ部において、第１走行体の走行方向に対して直交する方向であって略水平方向から見たときの光照射装置の概略構成を示す説明図。 同複写機の内部構造を概略的に示す正面図。 同光照射装置の斜視図。 ＬＥＤの発光特性を説明するためのグラフ。 ＬＥＤの発光面中心部からその法線方向へ照射される最大照射強度をもつ光の光路を示す説明図。 導光体の入射面法線方向に対して角度δで導光体内部に入射する光の光路を示す説明図。 （ａ）乃至（ｃ）は、導光体の入射面法線方向に対する導光体内部に入射した光の角度δが互いに異なる場合の光路を示す説明図。 反射ミラーを設けた場合の光路を示す説明図。 （ａ）及び（ｂ）は、原稿面と結像面との関係を説明するための説明図。 特許文献１に記載された光照射装置の説明図。

符号の説明

１ 複写機
３ プリンタエンジン
１２ コンタクトガラス
１３ 画像読取機構
１４ 第１走行体
１５ 第２走行体
１８ 光照射装置
３０ ＬＥＤアレイ基板
３１ 導光体
３１ａ 入射面
３１ｂ 出射面
３１ｃ 特定連結面
３２ ＬＥＤ
３３ 反射ミラー

Claims (10)

1. 光源部と、該光源部から照射されて入射した光を特定の方向に案内して出射する透光性材料からなる導光体とを備えた光照射装置において、
   上記導光体は、上記光源部からの光が入射される入射面と、該入射面から入射した入射光を照射対象に向けて出射する出射面と、該入射面と該出射面とを連結する連結面とを有しており、かつ、該入射面から入射した入射光のうち該連結面で反射することなく該出射面に到達するものの少なくとも一部の入射光が、該出射面で全反射した後に更に該連結面で全反射して、その後いずれの面に対しても反射することなく該出射面から該照射対象に向けて出射するように、構成されていることを特徴とする光照射装置。
2. 請求項１の光照射装置において、
   上記一部の入射光は、上記入射面から入射した入射光の中で最も照射強度が大きい部分を含むことを特徴とする光照射装置。
3. 請求項１又は２の光照射装置において、
   上記導光体は、上記入射面から入射した入射光のうち上記連結面で反射することなく上記出射面に到達する入射光のすべてが、該出射面で全反射するように構成されていることを特徴とする光照射装置。
4. 請求項１、２又は３の光照射装置において、
   上記導光体は、上記出射面で全反射した後に更に上記連結面で全反射した入射光のすべてが、その後いずれの面に対しても反射することなく該出射面から出射するように構成されていることを特徴とする光照射装置。
5. 請求項１、２、３又は４の光照射装置において、
   上記導光体は、平板状部材の平面部上に設けられており、
   上記光源部は、該平板状部材の該平面部に対して略平行な方向へ光を照射するように該平面部上に設けられていることを特徴とする光照射装置。
6. 請求項５の光照射装置において、
   上記平板状部材は、上記光源部を駆動するための回路基板であることを特徴とすることを特徴とする光照射装置。
7. 請求項１、２、３、４、５又は６の光照射装置において、
   上記光源部から出射した光のすべてが上記導光体の入射面に入射するように、該光源部及び該導光体を配置したことを特徴とする光照射装置。
8. 請求項１、２、３、４、５、６又は７の光照射装置において、
   上記光源部は、複数の光源が一列又は複数列に配置されたものであることを特徴とする光照射装置。
9. 原稿面に対して光を照射する光照射手段と、該原稿面からの反射光を受光して該原稿面の画像を読み取る画像読取手段とを備えた画像読取装置において、
   上記光照射手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の光照射装置を用いたことを特徴とする画像読取装置。
10. 原稿面の画像を読み取る画像読取部と、
    該画像読取部で読み取った画像情報に基づいて記録材上に画像を形成する画像形成部とを備えた画像形成装置において、
    上記画像読取部として、請求項９の画像読取装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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