JP2009053316A - 照明装置，原稿読取装置，画像読取装置および画像形成装置ならびに画像送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明する対象物が変形したり変位した場合でも、対象物で反射した照明光が所定の領域外へ出てしまうことを抑制し、ハレーションを抑え、光量ムラのない効率の良い照明を実現し、省電力を図ることができ、安価で小型の照明装置を提供する。
【解決手段】ガラスもしくは透明樹脂などの光学材料からなる導光部１２ａを主体とする導光部材１２の出射面１２ｃにおける断面形状を凹面（略円弧状もしくは放物面状）とし、かつ出射面１２ｃに拡散シート１４を接着する。ＬＥＤ２から発せられた光は、入射面１２ｂから導光部１２ａ内部に入射し、導光部１２ａ内部を直進もしくは側面で反射しながら出射面１２ｃに到達し、出射面１２ｃにおいて到達した光線は拡散シート１４により拡散される。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光素子と、入射面に入射した光を出射面へ導く導光部材とを備え、出射光にて対象物を照明する照明装置、および、その照明装置を搭載する原稿読取装置，画像読取装置，画像形成装置，画像送受信装置に関するものである。

図７は従来の画像形成装置の概略構成を示す説明図であり、１００は画像形成部、２００は給紙部、３００は画像読取部、４００は原稿給紙部を示し、画像読取部３００において、搭載されている読取モジュール３０１が図示せぬ駆動装置によって副走査方向に走査され、原稿給紙部４００から搬送される原稿の２次元画像を読み取ることができる。

図８は画像読取部３００の内部構造を透視して示す斜視図であり、画像読取部３００の筺体３０２内において、後述する読取光学系を内蔵した走行体としての読取モジュール３０１が、画像読取部３００の上部に設置されたコンタクトガラス３０３における読取領域３０４内を副走査方向に所定の速度で移動駆動される。

図９は読取モジュール３０１における読取光学系の概略を示す構成図であり、３０５は、光源３０５ａを備えて該光源３０５ａから出射される光にてコンタクトガラス３０３上の原稿Ｄを照明する原稿照明装置、３０６は原稿照明装置３０５によって照明されるコンタクトガラス３０３上における一定範囲の被照明領域である。そして、図面に対して垂直方向であるライン上（主走査方向）の被照明領域（読取部）３０６からの反射光（光軸のみを示す）３０７がミラー３０８，３０９，３１０によって反射され、結像レンズ３１１によってＳＢＵ（スキャナボードユニット）３１２上に配置されたＣＣＤ（電荷結合素子）３１３に結像される。

原稿読取時、原稿給紙部４００において、自動または手動によって原稿を画像読取部３００のコンタクトガラス３０３上に搬送し、またはセットする。同時に読取モジュール３０１を所定の速度で副走査し、原稿像をＣＣＤ３０１に取り込み画像情報を得る。

画像形成部１００では、ＣＣＤ３０１で読み取られ画像の色別分解された情報を基にして、複数の感光体に色分けして画像形成し、給紙部２００から送られてくる転写用紙に画像を重ね転写して、転写用紙にフルカラーのハードコピーを作成する。

ところで、近年、発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下、ＬＥＤと称す）の開発が活発に行われており、ＬＥＤ素子の明るさは急激に高まっている。ＬＥＤは、一般的に長寿命，高効率，高耐Ｇ性，単色発光などの利点を有しており、多くの照明分野への応用が期待されている。照明装置としての用途の一つとして、前記のようなデジタル複写機やイメージスキャナなどの画像読取部における原稿照明装置の光源がある。

図１０は従来の原稿照明装置３０５の出射面近傍の拡大説明図であり、光学材料からなる導光板３１５内部を通過してきたＬＥＤなどからなる光源からの光は、導光板３１５の出射面３１５ａに設けられた拡散シート３１６内で光拡散して、出射面３１５ａから照明光Ｌとして出射するが、出射面３１５ａおよび拡散シート３１６が平面となっているため、照明光Ｌの光ベクトル分布ｖは、図示するように、法線方向に一番強い強度を持ち読取ラインに到達する光は、導光板３１５の端部に行くほど弱くなる傾向があった。

また、ＬＥＤを用いた原稿照明装置は、棒状ランプを用いた原稿照明装置に比べ小型化に効果を発揮するが、ＬＥＤは絶対的輝度が小さいため主走査方向に数多く設置することになる。集光性を有するＬＥＤの出射光は主走査方向の照度ムラが大きく出やすいため、発光分布の比較的広いＬＥＤを用いる。その場合、主走査方向の照度ムラはＬＥＤの配置間隔を選ぶことによって所望の照度ムラ以下にすることが可能であるが、副走査方向の照度を確保することが難しい。

この種の照明装置において、多種の提案がなされている（例えば、特許文献１〜５参照）。特許文献１に記載されている原稿照明装置では、上述した導光板３１５の形状を工夫し問題の解消を図っている。
特開２００６−６７５５１号公報 特許第３３９２１１７号公報 特開２００２−２４３９４６号公報 特開２００３−１９７０２１号公報 特開２００３−２４８２７４号公報

しかしながら、前記従来技術の構成の場合、原稿がカール状に浮き上がった場合、照明光が原稿面で正反射した光（直接反射光）がＣＣＤに入射し、原稿画像にはない光量ムラ（ハレーション）が起きてしまう。

図１１，図１２は原稿Ｄのコンタクトガラス３０３上でのセット状態による反射光における問題点の説明図である。すなわち、図１１に示すような原稿Ｄが通常状態の場合における読み取りでは、反射光Ｌｈは、設定されている反射領域内で反射ミラー３０８などの所定の光学部品に入射し、読取光軸Ｌｙに直接入射しない。しかし、図１２に示すように、光沢のある原稿Ｄがカール状に浮き上がった場合、そのカール状況によって、強い反射光Ｌｈが読取光軸Ｌｙに直接入射してしまうことがある。

本発明は、前記従来技術の問題を解消し、照明する対象物が変形したり変位した場合でも、対象物で反射した照明光が所定の領域外へ出てしまうことを抑制し、ハレーションを抑え、光量ムラのない効率の良い照明を実現し、省電力を図ることができ、安価で小型の照明装置を提供することを目的とし、さらに、その照明装置を搭載した原稿読取装置，画像読取装置および画像形成装置ならびに画像送受信装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、発光素子から入射した光を受けて入射面から出射面へ光を導く導光部を有する導光部材を備え、前記出射面から出射した光を対象物に照射する照明装置において、前記出射面を凹面状に形成し、かつ前記凹面状の出射面に光拡散部を設けたことを特徴とし、この構成によって、出射面を凹面状に形成し、かつ光拡散機能を付加しているので、照明光は出射面におけるどの位置でも、略同じ強度でかつ最高強度に近い光ベクトルの出射光になるため、照明効率が向上し、照明対象物が所定の設定状態から変形，変位しても、反射光の光量減，ムラ，ハレーションなどが抑制され、効率の良い照明が実現し、省電力化が図れ、しかも大型化することなく、安価で実現する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の照明装置において、光拡散部として出射面に拡散シートを設けたことを特徴とし、この構成によって、光拡散機能を作業性の良い工程で設けることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の照明装置において、拡散シートを出射面に透明接着材を用いて接着したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３記載の照明装置において、透明接着材として透明両面テープを用いたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１記載の照明装置において、光拡散部として出射面に凹凸形状を形成したことを特徴とし、この構成によって、光拡散機能を作業性の良い工程で設けることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の照明装置において、凹凸形状がサンドブラスト工法による微細な凹凸であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５記載の照明装置において、凹凸形状が型成型によって形成した凹凸であることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項５記載の照明装置において、凹凸形状が出射面に高温の凹凸型を押し当てて形成したものであることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１記載の照明装置において、光拡散部として出射面に透明粒子を付着したことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の照明装置において、透明粒子を球形としたことを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０記載の照明装置において、透明粒子として形状が不均一な粒子を混合して付着させたことを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１記載の照明装置において、発光素子を複数並べて設置し、導光部材が複数の発光素子から光を受ける入射面を有することを特徴とし、この構成によって、対象物をライン状に照明する照明装置として用いることが可能になる。

請求項１３に記載の発明は、原稿面上を読み取るため、主走査方向に所定間隔で並べた複数の発光素子と、該複数の発光素子と前記原稿面との間に配置され、前記複数の発光素子からの光束を前記原稿面に導く導光部材とを備えた照明装置を備えた原稿読取装置において、前記照明装置として請求項１〜１２いずれか１項記載の照明装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、原稿がカール状に浮き上がった場合でも、照明光が原稿面で正反射した光がＣＣＤなどに入射する光量を相対的に少なくでき、ハレーションを抑え、光量ムラのない良好な画像読取ができる。

請求項１４に記載の発明は、画像読取装置において請求項１３に記載の原稿読取装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、原稿画像面がカール状に浮き上がった場合でも、照明光が原稿画像面で正反射した光がＣＣＤなどに入射する光の量が相対的に少なくなり、ハレーションを抑え、光量ムラのない適正な画像を得ることができる。

請求項１５に記載の発明は、画像形成装置において請求項１４の画像読取装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、適正かつ良好な画像読取が行われるため、高画質の画像形成が行われる。

請求項１６に記載の発明は、画像送受信装置において請求項１５の画像読取装置を搭載したことを特徴とし、この構成によって、適正かつ良好な画像読取が行われるため、良好で高画質の画像送信が行われる。

本発明の照明装置によれば、出射面を凹面状に形成し、かつ光拡散機能を付加しているので、照明光は出射面におけるどの位置でも、略同じ強度でかつ最高強度に近い光ベクトルの出射光になるため、照明効率が向上し、照明対象物が所定の設定状態から変形，変位しても、反射光の光量減，ムラ，ハレーションなどが抑制され、効率の良い照明が実現し、省電力化が図れ、しかも大型化することなく、安価で実現可能になる。

また、本発明に係る照明装置を搭載する原稿読取装置あるいは画像読取装置によれば、照明対象の原稿がカール状に浮き上がった場合でも、照明光が原稿面で正反射した光がＣＣＤなどに入射する光量を相対的に少なくでき、ハレーションを抑え、光量ムラのない良好な画像読取ができる。

また、本発明に係る照明装置を搭載する画像形成装置あるいは画像送受信装置によれば、適正かつ良好な画像読取が行われるため、高画質の画像形成あるいは画像送信が可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る画像読取装置の実施形態である読取モジュールにおける読取光学系の概略構成図であり、読取装置は図７にて説明したカラー複写機／プリンタなどの画像形成装置に適用されるものである。

図１において、１は、光源であるＬＥＤ２を備えて該ＬＥＤ２から出射される光によりコンタクトガラス３上の原稿Ｄを照明する原稿照明装置、４は原稿照明装置１によって照明されるコンタクトガラス３上の一定範囲である被照明領域である。そして、図面に対して垂直方向であるライン上（主走査方向）の被照明領域（読取部）４からの反射光（光軸のみ示す）５がミラー６，７，８によって反射され、結像レンズ９によってＳＢＵ（スキャナボードユニット）１０上に配置されたＣＣＤ（電荷結合素子）１１に結像される。

図２は本実施形態の原稿照明装置を副走査方向に断面した説明図であって、１２は、ガラスもしくは透明樹脂などの光学材料からなる形成されている導光部１２ａを主体とする導光部材である。導光部材１２は、前記被照明領域４よりもやや広い幅を有し、副走査方向の断面形状は細長く（略縦長で斜めに設置されている）、かつ主走査方向に延在する板状のものである。導光部１２ａの下面を入射面１２ｂとし、点光源であるＬＥＤ２が設けられ、ＬＥＤ２の発光面が入射面１２ｂに接しているか、あるいは対向して配置されている。入射面１２ｂに対向する導光部１２ａの上面が出射面１２ｃとなっている。

導光部材１２の出射面１２ｃは、断面形状が凹面（略円弧状もしくは放物面状）で形成されている（主走査方向に同じ断面形状となっている）。ＬＥＤ２から発せられた光は、入射面１２ｂから導光部１２ａ内部に入射し、導光部１２ａ内部を直進もしくは側面で反射しながら出射面１２ｃに到達する。その光線の一部を光線Ｌとして示している。出射面１２ｃでは、後述する拡散機能により到達した光線Ｌを、その面上で拡散させる。本例では拡散シート１４が出射面１２ｃに設けられている。

図３は本実施形態における導光部材の出射面近傍の拡大断面図である。導光部１２ａ内部を通過してきた光線Ｌは、拡散シート１４内で光拡散し出射するが、出射面１２ｃでの出射光Ｌｏの光ベクトル分布ｖは法線方向に一番強い強度を持ち、出射面１２ｃが凹面状になっているため、前記法線方向が略読取ラインに向かっていて、読取ラインに到達する出射光Ｌｏは導光部１２ａの出射面１２ｃのどの位置からでも、略同じ強度で、かつ最高強度に近い光ベクトルの光線Ｌとなる。これによって照明効率がアップし、省エネルギ化を図ることができる。

次に、図４〜図６を参照して、本導光部材における出射面の実施例の具体的構成について説明する。

図４は導光部材の実施例１における出射面近傍の拡大断面図である。

図４において、出射面１２ｃの断面形状は、凹面（略円弧状もしくは放物面状）で形成され（主走査方向には同じ断面形状である）、出射面１２ｃの表面には、フィルム状の拡散シート１４を透明接着剤１５にて接着している。拡散シート１４は、貼り付け作業性が良く、生産工程内での作業時間が短縮され、組立経費が安価となり、低コストにて提供することができる。

また、透明接着剤１５として、透明性の高い材料のものを使用することにより、光の透過効率が向上し、それによって照明効率がアップし、省エネルギ化を図ることができる。

さらに、接着剤として透明両面テープを使うことにより、貼り付け作業性がよくなるため、生産工程内での作業時間が短縮され、組立経費が安価となる。

図５は導光部材の実施例２における出射面近傍の拡大断面図である。

図５において、前記と同様に、出射面１２ｃの断面形状は、凹面（略円弧状もしくは放物面状）で形成され（主走査方向に同じ断面形状である）、その表面に細かい凹凸１６が形成されている。これにより出射面１２ｃでの光拡散を実現させ、出射面１２ｃの凹面形状と相乗して照明効率をアップし、省エネルギ化を図ることができる。

前記細かな凹凸の形成方法として、サンドブラスト工法（細かく硬い粒子を高速で衝突させる工法）を採用することにより、安価な加工機によって安価に導光部材１２の出射面１２ｃを作成することができる。

また、前記細かな凹凸の形成方法として、樹脂製の導光部材１２を用いて、出射面１２ｃの凹凸を型成型によって形成する方法を採用すれば、拡散機能を備えるための別部品が必要なく、安価に導光部材１２を作成することができる。

さらに、細かな凹凸の形成方法として樹脂製の導光部材１２を用いて、出射面１２ｃに高温の凹凸型を押し当てて形成する方法を採用することも考えられる。

図６は導光部材の実施例３における出射面近傍の拡大断面図である。

図６において、前記と同様に、出射面１２ｃの断面形状は、凹面（略円弧状もしくは放物面状）で形成され（主走査方向に同じ断面形状である）、その表面に細かい透明粒子１７を付着させている。これにより出射面での光拡散を実現させ、出射面の凹面形状と相乗して照明効率をアップし、省エネルギ化を図ることができる。

また、出射面１２ｃに付着させた透明粒子１７を球形にすることにより、拡散機能が向上し、より照明効率をアップし、省エネルギ化を図ることができる。

また、出射面１２ｃに付着させる透明粒子１７として、形状が不均一な粒子を混合して付着させることにより拡散機能が向上し、さらに照明効率をアップし、省エネルギ化を図ることができる。

前記実施形態の構成の原稿照明装置を用いることにより、図１を参照すれば、原稿Ｄがカール状に浮き上がった場合でも、照明光Ｌｏが原稿面を照射して正反射した反射光５においてＣＣＤ１１に入射する光量が相対的に少なくなり、ハレーションを抑え、光量ムラのない適正な画像を得ることができる画像形成装置および画像送受信装置を提供することができ、良好な画像形成、画像送信などが可能になる。

また、本実施形態の導光部材１２は、照明／読取対象が原稿でない画像読取装置などにおいても適用することができる。

本発明の照明装置は、画像読取装置，画像形成装置など、例えば、複写機，ファクシミリ装置，スキャナ，画像ファイリングシステム，バーコード読取装置、あるいは接写型デジタルカメラ，マイクロスコープ照明装置などの各種の対象部を照明する装置に適用可能である。

本発明に係る画像読取装置の実施形態である読取モジュールにおける読取光学系の概略構成図 本実施形態の原稿照明装置を副走査方向に断面した説明図 本実施形態における導光部材の出射面近傍の拡大断面図 導光部材の実施例１における出射面近傍の拡大断面図 導光部材の実施例２における出射面近傍の拡大断面図 導光部材の実施例３における出射面近傍の拡大断面図 従来の画像形成装置の概略構成を示す説明図 従来例の画像読取装置における内部構造を透視して示す斜視図 従来例の読取モジュールにおける読取光学系の概略構成図 従来例の原稿照明装置における出射面近傍の拡大説明図 原稿のコンタクトガラス上でのセット状態による反射光における問題点の説明図 原稿のコンタクトガラス上でのセット状態による反射光における問題点の説明図

符号の説明

１ 原稿照明装置
２ ＬＥＤ
１１ ＣＣＤ
１２ 導光部材
１２ａ 導光部
１２ｂ 入射面
１２ｃ 出射面
１４ 拡散シート
１５ 接着剤
１６ 凹凸
１７ 透明粒子
Ｄ 原稿

Claims (16)

1. 発光素子から入射した光を受けて入射面から出射面へ光を導く導光部を有する導光部材を備え、前記出射面から出射した光を対象物に照射する照明装置において、前記出射面を凹面状に形成し、かつ前記凹面状の出射面に光拡散部を設けたことを特徴とする照明装置。
2. 前記光拡散部として前記出射面に拡散シートを設けたことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記拡散シートを前記出射面に透明接着材を用いて接着したことを特徴とする請求項２記載の照明装置。
4. 前記透明接着材として透明両面テープを用いたことを特徴とする請求項３記載の照明装置。
5. 前記光拡散部として前記出射面に凹凸形状を形成したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
6. 前記凹凸形状がサンドブラスト工法による微細な凹凸であることを特徴とする請求項５記載の照明装置。
7. 前記凹凸形状が型成型によって形成した凹凸であることを特徴とする請求項５記載の照明装置。
8. 前記凹凸形状が前記出射面に高温の凹凸型を押し当てて形成したものであることを特徴とする請求項５記載の照明装置。
9. 前記光拡散部として前記出射面に透明粒子を付着したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
10. 前記透明粒子を球形としたことを特徴とする請求項９記載の照明装置。
11. 前記透明粒子として形状が不均一な粒子を混合して付着させたことを特徴とする請求項９または１０記載の照明装置。
12. 前記発光素子を複数並べて設置し、前記導光部材が前記複数の発光素子から光を受ける前記入射面を有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
13. 原稿面上を読み取るため、主走査方向に所定間隔で並べた複数の発光素子と、該複数の発光素子と前記原稿面との間に配置され、前記複数の発光素子からの光束を前記原稿面に導く導光部材とを備えた照明装置を備えた原稿読取装置において、
    前記照明装置として請求項１〜１２いずれか１項記載の照明装置を搭載したことを特徴とする原稿読取装置。
14. 請求項１３に記載の原稿読取装置を搭載したことを特徴とする画像読取装置。
15. 請求項１４の画像読取装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項１５の画像読取装置を搭載したことを特徴とする画像送受信装置。

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